hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵巣明細胞癌に対するmTORを標的とした分子標的治療の可能性の検討

卵巣明細胞腺癌は上皮性卵巣癌のなかでも極めて予後不良な組織型と認識されている。また欧米と比べ日本において高頻度に発生することが知られており、本邦において非常に注目されている疾患である。今回、科学研究費補助金を用いて、筆頭研究者を中心に、米国Fox Chase Cancer Centerとの共同研究により、卵巣明細胞腺癌においてmTORが高頻度に活性化していること、mTORがシスプラチン耐性化に関与することを証明した。またmTORをターゲットとした分子標的治療を行うと明細胞腺癌の発育が有意に抑制されること、明細胞腺癌のシスプラチン耐性が解除されること、の5点を証明し、米国癌専門雑誌に報告した(Clin Cancer Res, under revision)。また、mTORの下流に存在するVEGFが卵巣癌のシスプラチン感受性およびシスプラチン投与後の再発に重要な役割を果たすこと、VEGF阻害剤であるBevacizumabがシスプラチンの抗腫瘍効果を有意に増強すること、またシスプラチンによる寛解導入療法後にBevacizumabを用いた卵巣癌の維持療法(シスプラチンによる寛解導入後の維持療法)を行うと、生存期間が有意に延長できることを証明し、同じくClin Cancer Resに報告した。我々はまず、手術時に採取し、保存された卵巣明細胞癌検体および漿液性卵巣癌検体を用いてTissue Microarrayを作成し、免疫組織染色法によりmTORの活性化の頻度を検討した。その結果、卵巣明細胞癌の90%以上でmTORが活性化していることが明らかとなり、これは漿液性癌における活性化頻度と比べ有意に高いものであった。これまでに、mTOR阻害剤はmTORが活性化している細胞にのみ有効である事が我々を含む複数の研究により証明されている。したがって、今回の我々の免疫組織染色の結果は、卵巣明細胞癌に対するmTOR阻害剤の有効性を強く示唆するものである。そこで、mTOR阻害剤の有効性を検討するため、以下のIn vitroの実験を行った。既に樹立された5つの卵巣明細胞癌細胞株を用い、まず、これらの細胞株においてもmTORが活性化していることをWestern Blotting法で検討した。その結果、全ての細胞においてそのmTORが活性化している事が確認された。続いてmTOR阻害剤によりその活性を抑制し、MTS Assayおよびフローサイトメトリー法にて抗腫瘍効果を検討したところ、mTOR阻害剤がG1 Arrestを介して卵巣明細胞癌細胞株の細胞増殖を有意に抑制することが示された。平成19年度の研究により、(1)卵巣明細胞癌の90%以上にm TORが活性化している。(2)卵巣明細胞癌におけるmTORの活性化頻度は漿液性腺癌と比べ有意に高い。(3)現在臨床試験の段階であるmTOR阻害剤RAD001はG1 arrestを介して卵巣明細胞腺癌細胞株の細胞増殖を抑制する。以上のことが証明された。これらの結果に基づき、平成20年度は、(1)In vivoにおけるRAD001の抗腫瘍効果、(2)明細胞腺癌のcisplatin耐性化機構におけるmTORの役割、(3)RAD001と新規抗癌剤Trabectedineの併用効果に焦点をあて研究を行った。これらの研究を行う為に、既存の卵巣明細胞癌細胞株から、持続暴露法によりシスプラチン耐性細胞株を樹立し、これらを研究に使用した。その結果、(1)RAD001はヌードマウスを用いたIn vivoに研究において著明な抗腫瘍効果を示す。(2)Cisplatin耐性卵巣明細胞癌細胞株は、感受性株(親株)と比べてmTORの活性化が有意に強い。(3)RAD001のCisplatin耐性細胞に対する抗腫瘍効果は、感受性細胞に対する抗腫瘍効果より有意に強い。(4)RAD001はTrabectedineの抗腫瘍効果を相乗的に増強する。以上の4点を見出した。上記の結果(1)-(3)は既に論文として現在米国の癌専門雑誌Clinical cancer Researchに投稿を済ませている。結果(4)に関しても、現在論文を作成している段階であり、近日中に投稿できると考えている。
干拓地を対象に農業と野生生物との共生を意図した環境教育牧場創出の実証試験

本研究期間中にラムサール条約の登録湿地となった仏沼干拓地における環境教育牧場設置構想を実現させるためには,湿地での草地造成工法の創出,現存する野生生物生息域の維持管理技術およびビオトープの創出技術の確立,環境教育牧場としての維持管理・運営方法の確立などの課題を解決しなければならない。本研究は,これらの課題について実証することを目的としている。仏沼干拓地は周りの水田より標高が低く,灌概期を中心に地下水が高くなるため,強制排水が必要となっている。第一期草地造成区における支線排水路および小排水路(明渠)が2002年度に施工され,2003年度に暗渠排水路が施工された結果,暗渠からの排水により小排水路の水位は2003年に比べ,2005年に高くなり,地下水位の低下も顕著となり,暗渠排水路により土壌の乾燥がされ,維持されることが実証された。これによりヨシの生長は抑制され,イネ科牧草の生長は良好になることが確認された。ディスクハローによるルートマット破砕によりできた溝に落ちる種子の数が増え,発芽率が向上するとともに根の伸長に有利となる効果があった。さらに,不耕起造成の初期の段階に通常の2倍(6頭ha^<-1>)の強放牧を行うことで,ヨシの再生が抑制され,牧草の定着率が向上することで,適した放牧地が創出できることが示された。造成された草地はオオセッカの新たな利用場所となりうることが示された。また今後の課題もあるものの,火入れのヨシ群落に対する影響やこれを利用するオオセッカなどの生物相について新たな知見(ヨシ群落の下繁草の重要性など)が得られると共にオオセッカ以外の希少な生物相の生息が確認された。さらに,エスコーター養成などにより環墳教育牧場としての維持管理・運営方法の確立に向けた下地ができたと考えられる。保全利用委員会の早期設立によりモニタリング調査およびグリーン・ツーリズムなどの活動がさらに推進されることを期待される。仏沼干拓地における環境教育牧場設置構想を実現させるためには,湿地での草地造成工法の創出,現存する野生生物生息域の維持管理技術およびビオトープの創出技術の確立,環境教育牧場としての維持管理・運営方法の確立などの課題を解決しなければなちない。仏沼干拓地は周りの水田より標高が低く,灌漑期を中心に地下水が高くなるため,強制排水が必要となっている。H14年度に施工された支線排水路により土壌が乾燥すると推測されたが,その効果は十分ではなく,場所によっては降雨後の湛水状態を解消するためのさらなる方策の必要性が示唆された。土壌水分の違いにより干拓地の主な植生であるヨシは湛水区に比べて非湛水区で本数密度が低いものの,稈長が高く,現存量も多くなり,特に茎部において顕著であることが示された。また,火入れによりヨシの枯死体の焼けたところと焼け残ったところでは,稈長,現存量の差は無かったが,本数密度は焼け残ったところで高かった。国内希少動植物種に指定されているオオセッカは干拓地内で多数繁殖しているが,それ以外に干拓地周辺の休耕田においてもオス個体が植物の草丈の変化に富んでいる環境を選好し,ヨシの草丈の高いところから舞い上がる様子が確認され,繁殖地が拡大していることが示された。

環境教育牧場を活用したグリーンツーリズムを展開するにあたり,都市住民を対象にアンケート調査を行なった結果,農山漁村あるいは農山漁業体験には,従来年齢の高い層ほど関心があると考えられていたが,20代の層こそもっとも強い関心があることが示された。このことから,今後この年齢層に対する働きかけが重要であると判断された。仏沼干拓地における環境教育牧場設置構想を実現させるためには,湿地での草地造成工法の創出,現存する野生生物生息域の維持管理技術およびビオトープの創出技術の確立,環境教育牧場としての維持管理・運営方法の確立などの課題を解決しなければならない。本研究は,これらの課題について実証することを目的としている。仏沼干拓地は周りの水田より標高が低く,地下水位が高いため,強制排水が必要である。H14年度に施工された支線排水路に加え,H15年度に暗渠排水路が施工された。地下水位の低下が昨年度に比べ顕著であり,暗渠排水路の効果が実証された。これにより,ヨシの生長は抑制され,貯蔵養分の減少によると考えられる地下茎容積重の減少が見られた。また,不耕起造成法により草地造成された試験区における日本短角牛の放牧により再生ヨシの草高が低く維持され,イネ科牧草の草高とほぼ同じであった。牛を放牧すると,糞が排泄されるが,糞の消長に関与する土壌動物相についてその分布と個体数密度を左右する因子を検討した。その結果,草地造成区で土壌動物相の変化が顕著であることが示された。国内希少動植物種に指定されているオオセッカは干拓地内で多数繁殖しているが,オオセッカはヨシの草高がなだらかに波状となっている群落にテリトリーを形成すること,また飛来当初火入れで焼け残った区域に分布していたオオセッカが焼けた区域において再生したヨシの生長と餌となる昆虫相の分布に対応して焼け残った区域から焼けた区域に移動してテリトリーを形成することが示された。さらに,火入れにより焼けた区域では,焼け残った区域に比べて,下層にイネ科植物,スゲ類に加えて広葉草本が繁茂することが示された。環境教育牧場の公益的機能評価の前段階として,環境教育牧場の目的や人間と野生生物との共生について市民の理解を深めるための環境フォーラムを実施した。草地造成区において支線排水路,暗渠排水路の効果が発揮され,地下水位の低下が顕著に見られた。一方でビオトープ域においては現在の地下水位が維持され,造成工事の影響は見られなかった。H16年度に不耕起造成法により草地造成された試験区については輪換放牧により再生ヨシの草高が低く維持され,牧草が2年目においても十分生育していることが示された。牛を放牧すると,糞が排泄されるが,草地造成区における土壌動物相は湿生土壌動物群が優占していたものの,牛糞の消失は近隣の放牧草地と差が無いことが示された。国内希少動植物種に指定されているオオセッカは干拓地内で多数繁殖しているが,オオセッカのテリトリーが形成されるヨシ群落は小排水路からの距離による土壌水分の差により稈長に高低差が生じ,これに伴う照度の強弱が下繁草に影響していることが示された。また,この下繁草がオオセッカのテリトリー形成において重要であることが示唆された。
ＰＦＡＰＡ症候群の発熱発作予防におけるシメチジンの作用機序の解明

末梢血単核球のcDNAマイクロアレイおよび定量RT-PCRを用いた解析により、シメチジン非内服PFAPA患者で正常対照群より発現が亢進し、シメチジン内服群で非内服群より発現が低下している遺伝子としてRegulator of G-protein signaling 1 (RGS1)を同定した。末梢血単核球におけるRGS1の発現低下が、シメチジンの炎症反応抑制機序に関連していることが示唆された。また、単球性白血病由来細胞株THP-1をLPSで刺激した場合とそれにシメチジンを加えた場合の同様の比較から、単球におけるIL-10の発現低下も、シメチジンによる炎症反応抑制に関与していることが示唆された。PFAPA症候群の急性期の血清および末梢血白血球の解析から、血清ケモカインの中でCXCL9 (monokine induced by gamma-interferon, MIG)が高値をとること、また単球において活性化マーカーであるCD64の発現が亢進していることが明らかになり、本症候群の病態に単球が主要な役割を担っていることが示唆された。そこで、単球性白血病由来細胞株THP-1を用いてin vitroでの検討を行った。まず、THP-1細胞をlipopolysaccharide (LPS)で刺激した場合の培養上清中のIL-β濃度の比較検討を行った。その結果、LPS単独の場合に比べて、LPS+シメチジンでは、有意にIL-1β濃度が低下しており、シメチジンは単球における自然炎症経路を抑制する作用があることが明らかになった。この系において、THP-1細胞からmRNAを抽出し、リアルタイムRT-PCR法により各種遺伝子の発現を解析した。IL1Bについては、シメチジンの有無で発現に変化がなかったことから、シメチジンによるIL-1β産生の抑制は、遺伝子発現の抑制ではなく、proIL-1βからIL-1βへの変換に関与する過程で生じていることが明らかになった。前年度のマイクロアレイ解析の結果、シメチジンの内服後に末梢血単核球でのmRNA発現が低下していた遺伝子についても検討したが、シメチジンの有無で発現に有意の変化はみられず、これら以外の遺伝子の発現制御を介して自然免疫経路を抑制していることが示唆された。まず、同一症例で、シメチジン開始前と開始後の非発熱時検体が両方とも収集できた3名のPFAPA症候群患者について、末梢血単核球からmRNAを抽出し、cDNAに変換した後、開始前と開始後におけるcDNA microarrayによる発現の比較を行った。その結果から、シメチジン開始後において発現が有意に低下または上昇している遺伝子群を抽出した。次に、シメチジン非投与症例の非発熱時検体が得られたPFAPA症候群患者と正常対照群との間で、同様にcDNA microarrayによる比較を行い、非発熱時に発現が有意に亢進している遺伝子を抽出した。これら2つのcDNA microarrayの結果を比較し、非発熱時に発現が亢進し、シメチジン開始後に発現が低下している遺伝子群をシメチジンの作用機序に関連している可能性がある遺伝子群として抽出した。また、シメチジン開始後に発現が上昇している遺伝子についても抽出した。これらの遺伝子について、同一症例に限らず、シメチジン開始前および開始後の検体を対象に、mRNAを抽出しcDNAに変換した後、定量PCRを行い、実際にシメチジン開始後に発現が低下または上昇しているかどうかを確認した。さらにこれらの遺伝子の産物のうち血清濃度が測定できるものについては、ELISAにより濃度の変化を確認した。これらの結果から、シメチジンの作用機序に関連していることが示唆される分子が、複数個明らかになった。単球性白血病由来細胞株THP-1をlipopolysaccharide (LPS)で刺激した場合と比較して、それにシメチジンを加えた場合には、培養上清中のIL-β濃度が低下する系を、PFAPA症候群における炎症反応に対するシメチジンの予防効果のin vitroモデルとして検討を行った。まず、LPS刺激したTHP-1細胞とLPS刺激にシメチジンを加えたTHP-1細胞から、mRNAを抽出し、cDNAマイクロアレイによる発現比較を行った。その結果、LPS+シメチジンで、LPSに対して発現が亢進している遺伝子として、IL-17FとCXCL12が挙がった。逆に、LPS+シメチジンで、LPSに対して発現が低下している遺伝子として、IL-10、epidermal growth factor receptor(EGFR)、regulator of G-protein signaling 1(RGS1)が挙がった。次に、これらの遺伝子について、mRNAを鋳型としてリアルタイムRT-PCR法により発現状況を確認した。IL-17Fについては、全体の発現が極めて低く、比較検討が困難であった。CXCL

12については、LPS+シメチジンとLPSの差を確認できなかった。IL-10については、LPS+シメチジンでの発現低下を確認できた。EGFRとRGS1では、LPS+シメチジンとLPSの差を確認できなかった。以上の結果より、単球におけるIL-10の発現低下が、シメチジンによるPFAPA症候群における炎症反応抑制に一定の役割を果たしていることが示唆された。小児感染症学、自己炎症疾患in vitroでの研究に着手することができたが、シメチジンが単球に作用する際の標的分子が同定できていない。マイクロアレイを出発点とした解析は順調に進んでいるが、in vitroでの研究が進んでいない。in vitroの系にマイクロアレイの手法を持ち込み、シメチジンが単球に作用する際の標的分子を網羅的に解析する。患者検体からの単球を用いたin vitroの研究は技術的に困難であるため、単球性白血病由来細胞株を用いたin vitro研究を行う。単球性白血病由来細胞株にシメチジンを添加し、マイクロアレイを出発点とした解析で同定されたシメチジンの作用機序に関連していることが示唆される分子の発現に実際に低下または上昇がみられるかを確認する。
ゾル-ゲル法によるアルミナ繊維の低温合成に関する基礎的研究

初年度はゾル-ゲル法でアルミナ繊維を合成することを目的とし、ゾル中の粒子の形状とゾル-ゲル反応で発現するゾルの曳糸性の関係および流動特性の関係について検討し、繊維生成機構について考察した。その結果、円形か粒状の粒子を含むゾルは曳糸性がなく構造粘性を示すが長い形の粒子を含むゾルは曳糸性を有し粘性流動を示すことがわかった。またゾルの透過電顕観察と凍結乾燥ゾルの光顕観察の結果に基づき、溶媒の水が蒸発するにつれ、ゾル中の長い粒子がもつれ合うことなく互いの間隔を狭め、それを引き上げると粒子が結合しつつ縦長に連なるために繊維が生成すると説明した。上記曳糸性を示すゾルは無機塩化物を原料としたが、次年度ではすべて硝酸塩を用いて曳糸性の良好なNa_2O-Al_2O_3系ゾルをつくり、それからゲル繊維を紡糸し、イオン伝導性β-Al_2O_3繊維の低温合成の研究を行なった。加熱時にはバルク体と異なりゲル繊維からのNa_2Oの蒸発が著しかった。原料として塩化物を用いると、アルカリの多いゲル繊維を用いても、約800°Cでアルカリの多くがNaClとして逃散するために、目的とするβ-Al_2O_3(Na_2O・11Al_2O_3)結晶からなる繊維が得られない。硝酸塩を原料とすると、アルカリの多いNa_2O・8.8Al_2O_3およびNa_2O・5.5Al_2O_3組成のゲル繊維から約1000°Cでそれぞれ20分および10時間加熱することにより約0.2μmのβ-Al_2O_3結晶粒子からなる繊維が得られることがわかった。また後者の電気伝導度は、20°Cで1×10^<-6>S・cm^<-1>(1KHz)、300°Cではこの約1000倍大きくなることが分かった。また曳糸性を低下させない範囲でMgO成分を加えて作製したゾルを用いて焼結アルミナ基板にコ-ティングし、再度、1100°Cで加熱したときβ-Al_2O_3よりイオン伝導度の大きいβ"-Al_2O_3結晶からなるコ-ティング膜が得られることを明らかにした。アルミナ繊維は融点が高く、高温強度、弾性率が大きいので高温断熱材料として用いられるほか、金属やプラスチックに入れて補強すると、高温強度の大きい複合材料となるためその用途が期待されている。しかし実際に上記の材料とするためには、性能のみならず製造コストが安いことが大切である。業界ではゾル-ゲル法に似た方法である程度実用域に達したとしているがまだ実用に供されているとはいえず、繊維製造に必要な基礎的研究がなお不足している。筆者らはゾルーゲル法であるが出発原料にコストの安い無機塩化アルミニウムとアルミニウム粉末を用い、水を加えて加熱し透明なアルミニウムゾルを調製した。このゾルと市販の半透明及び乳白色アルミナゾルを用いて、電子顕微鏡によるゾル中粒子の形状の違いを観察した。その結果、透明ゾル中の粒子は細長く、半透明と乳白色ゾルのそれは円形か粒状であった。

これらのゾルは60°Cで加熱濃縮するとすべてゾルーゲル反応を起こしたが、円形粒子か粒を含むゾルはゲル化する前に曳糸性を示さず、長い形の粒子を含むゾルのみ曳糸性を示し、繊維の紡糸も可能であることがわかった。また回転粘度計でゾルの粘度とずり速度の関係を測定した結果、紡糸可能なゾルは紡糸時も粘性流動を示したが、紡糸ができないゾルはチクソトロピーを伴う構造粘性を示すことがわかった。次に上記の紡糸可能な透明アルミナゾルについて、紡糸時におけるゾルの流動的性質に及ぼすゾル中の塩素イオン及びアルミナ濃度の影響を調べた。アルミナ濃度が2.4mol/dn^3と一定の時、塩素イオン濃度が0.7mol/dn^3以下になると粘性流動からチクソトロピーを伴った大きい構造粘性に変わること及び塩素イオン濃度が2.0mol/dn^3で一定の時、アルミナ濃度が3.0mol/dn^3と大きくなると弱い構造粘性を示すことがわかった。またこれらの結果はゾル粒子の形状と密接な関係があることがわかった。アルミナ成分にアルカリを添加したNa_2OーAl_2O_3系ゾルからゲル繊維を紡糸し、これを加熱することによりイオン伝導性βーAl_2O_3繊維を作製した。出発原料としてAl(NO)_3・99 H_2O、NaNO_3およびAl金属粉末を使用した。これらの混合粉末に水を加えて懸濁液とし、撹拌しながら還流下で約20時間加熱した後濾過すると透明なゾルが得られる。Al4molのうち3molをAl粉末で用いるとゾルが不透明になるが、水の代りに1NHNO_3水溶液を使用すると、NaNO_3の添加量に関係なく、連続繊維の紡糸が可能なゾルが得られることがわかった。NaNO_3の添加量を変えて計算組成がNa_2O・11Al_2O_3、Na_2O・8.8Al_2O_<>、Na_20.73Al_2O_3およびNa_2O・5.5Al_2O _3の粘性ゾルを作製し、これより約5ー200μmからなる長さ約1mのゲル繊維を紡糸した。熱分析を行なった結果、Na_2Oの多い繊維ほどβーAl_2 O_3の結晶化温度が低くなり、ピ-クも大きくなることおよび加熱中のNa_2O蒸発量をNa_2O・7.3Al_2O_3組成のゲル繊維を用いて調べた結果、950°C付近から蒸発速度が大きくなることがわかった。従ってNa_2O・11Al_2O_3 (βーAl_2O_3理論組成)よりNa_2Oの多いNa_2O・8.8Al_2O_3およびNa_2O・5.5Al_2O_3組成の繊維を用い、1000°Cで前者は20分、後者は10時間加熱する。(βーAl_2O_3よりさきに析出するmーAl_2O_3をβーAl_2O_3に変えるために長時間かかる)とβーAl_2O_3結晶のみからなる繊維が得られることがわかった。後者の繊維の電気伝導度を交流法(1KHz)で測定した結果、20°Cで2×10 ^<ー3>S・cm ^<ー1>、300°Cでは室温の約1000倍になった。走査型電顕でこの繊維の微細構造を観察した結果、0.2μmのβーAl_2O_3結晶粒子からなることがわかった。以上のようにゾル-ゲル法を用いると繊維化が困難なβーAl_2O_3繊維を低温合成できるので、繊維を織布や束場に出来れば、耐熱性でフレキシブルなイオン伝導性材料としての利用が期待出来る。
電子状態制御による特定ラジカルの生成と固体表面反応機構に関する量子化学的研究

本研究は、シランプラズマ中に発生する種々のラジカル種の生成素過程を量子化学的計算によって明らかにすることによって、ラジカル活性種の起源となる分子の電子状態を決定し、特定ラジカルの選択的生成のための基礎的デ-タを得ると共に、生成した活性ラジカル種とシリコン表面との相互作用ならびにその結果生ずる表面反応のメカニズムを量子化学的方法によって明らかにしようとするものである。今年度は、最終年度であるので、これまでの成果をもとに、『プラズマにより生成した活性ラジカル種とシリコン表面との相互作用ならびにその結果生ずる表面反応のメカニズム』の解明を目的として、シリコン表面を表すモデル化合物として、Si原子が4つ連なった分子を考え、関連する反応素過程についてのポテンシャルエネルギ-変化をab initio SCF MO法により求める研究を行った。その結果、(1)アルモファスシリコン膜表面の活性化は、表層のシリレン鎖上の同一Si原子からの水素分子脱離により起こること、(2)水素脱離後生成するシリレンは、隣接したSi原子の水素があると、その水素が転移しジシレン構造を作ること、(3)このジシレン構造にはシリルラジカルは反応するが、シランは反応しないことがらかった。これらの結果を実験条件にあてはめて考えると、反応場である基板表面温度の高低によって表面層成長に関与できる反応種が限定されること、即ち、プラズマ成長反応と熱成長反応との相違が、表面活性化反応の相違として明確に示せることがわかった。以上のように、シラン系プラズマ中での膜成長過程の特質について重要な知見を得ることができ、本研究計画の目的は十分に達成されたと考えられる。
高濃度二酸化炭素雰囲気における鉄酸化細菌の育成

鉄酸化細菌は菌体を構成するすべての炭素を大気中の二酸化炭素から同化している独立栄養細菌である。本研究の代表者はこの細菌の固体への付着と酸化挙動との関係、pH値1以下における育成、集積培養における共生系の解明およびその工学的利用についての検討を進めてきた。一方、近年、二酸化炭素などのグリーンハウスガスの大気中の増加が叫ばれるようになり、排ガスにおける二酸化炭素の吸収源を如何に多様化させるかが問題になっている。そこで、本研究では独立栄養細菌である鉄酸化細菌を、より高濃度のCO_2雰囲気において培養、育成し、細菌による炭素同化速度を評価することを目的とした。本研究において使用した菌は旧松尾鉱山排水処理場酸化槽の処理水中から採取したものを、長期間連続集積培養を行ったものを用いた。この菌を9K培地とエネルギー源を加え、酸素、二酸化炭素を所定の溶存濃度に設定しながら恒温にて培養した。その間、菌体数を生物顕微鏡にて測定し、菌体数の経時変化を得た。また、第一鉄イオン濃度を過マンガン酸カリウムの滴定によって測り、Fe^<2+>の経時変化を得るとともに、pH値を電極により測定した。本研究では溶存酸素が不足しないよう、全実験において吹き込みガスの25%を酸素とした。そして、吹き込みガスにおける二酸化炭素濃度を0.03%,0.1%,0.3%,1%,3%,6%,9%および15%とし、その他を窒素とした。なお、溶存ガスや基質などが反応容器中において一様によるよう500rpmで攪拌を行った。また、CO_2濃度の設定順序はランダムに行った。得られた知見を要約して以下に示す。(1)本実験範囲において最大酸化速度およびその際の1cell当りの酸化速度は高濃度二酸化炭素雰囲気においてもCO_2を0.03%とした場合とほぼ同じであり、細菌は高濃度二酸化炭素雰囲気でも活性を維持できる。(2)二酸化炭素の影響は細菌の増殖における誘導期の時間に顕著に現れ、CO_2濃度が9%までは濃度を大きくするにつれて誘導期が短くなり、その後は長くなる。その傾向は実験を行った順序に依存しない。(3)誘導期の時間は9%の場合0.03%の約3分の1になった。また、誘導期から対数増殖期に移行する期間の増殖速度は9%の場合、0.03%の5培以上になった。
染色体安定性システムを構成する分子ネットワークの解明

本研究は、染色体を安定に維持する機構(染色体安定性システム)に関与する分子を同定し、このシステムを構成する分子ネットワークを明らかにすることを目的とする。平成20年度は、このシステムの代表的な機構である紡錘体チェックポイントに関与する分子と結合する分子のスクリーニングを行った。まず紡錘体チェックポイントに関与する分子を、Flagタグがついたタンパク質として発現するヒトHEK293細胞を樹立した。この細胞の抽出液を用いてFlag抗体による免疫沈降を行い、免疫沈降産物に含まれる分子をマススペクトロメトリーで同定した。同定された分子について、細胞内での発現や局在を観察することにより、染色体安定性に関与する可能性のある分子を絞り込み、それらの機能を解析した。このうち酵母MAD2のヒトホモローグの1つであるMAD2L2と結合する分子として、新規分子C13orf8を同定した。C13orf8は、Znフィンガーを有する812アミノ酸よりなる分子で、Znフィンガー以外にもいくつかの特徴的な繰り返し配列をもつことがわかった。また免疫染色により、細胞分裂期に染色体および紡錘体に局在することが明らかになった。ヒトHeLa細胞においてC13orf8をノックダウンしたところ、細胞分裂に際して染色体の赤道面への整列の異常が認められ、キネトコア-微小管結合に異常があることが示唆された。これらの結果より、C13orf8は染色体分配に重要な役割を果たしていることが予想され、その異常はがん化と関連している可能性が考えられた。平成21年度には、酵母の紡錘体チェックポイント分子MAD2のヒトホモローグの1つであるMAD2L2と結合する分子として新規分子C13orf8を同定し、この分子が染色体分配に重要な役割を果たしている可能性を見いだした。そこで平成22年度はこの結果をふまえ、C13orf8の染色体分配における機能を解析した。C13orf8はZnフィンガー領域および我々がWKモチーフ、SPEモチーフ、FPEモチーフと名付けた特徴的な繰り返し配列を有する。C13orf8は染色体およびスピンドル上に存在し、C端側の領域が染色体とスピンドルへの局在に関与する一方、FPEモチーフを含む領域はキネトコアを含むスピンドルに局在することがわかった。C13orf8をノックダウンした細胞では染色体の赤道面への整列の異常が認められ、これは姉妹キネトコア間に張力が生じた際にキネトコア-微小管結合を維持できないためであることが示唆された。キネトコア-微小管結合の維持にはFPEモチーフを含む領域が関与しており、これに対してC端側の領域は抑制的に働くことが予想された。またC13orf8は細胞分裂期にCDK1依存性にリン酸化され、FPE領域のリン酸化がC端側の領域による抑制を解除するというモデルが考えられた。これらの結果より、C13orf8はキネトコア微小管結合の維持に関与する分子であることが明らかになり、我々はC13orf8をCAMP(Chromosome alignment-maintaining phosphoprotein)と命名して発表した(EMBO J,2011)。現在CAMPの機能についてさらに解析を進めている。これまで、細胞周期関連分子MAD2L2と結合する新規分子C13orf8を同定し、この分子が染色体分配に重要な役割を果たしていることを明らかにした。C13orf8はZnフィンガー領域および我々がWKモチーフ、SPEモチーフ、FPEモチーフと名付けた繰り返し配列を有する。このうちFPEモチーフを含む領域(FPE領域)がキネトコア-微小管結合の維持に関与していることがわかった。またこの機能にはCDK1によるリン酸化が必要であった。そこで我々はC13orf8をCAMP(Chromosome alignment-maintaining phosphoprotein)と命名し、以上の結果を報告した(EMBO J,2011)。平成23年度にはこれまでの結果をふまえ、CAMPが染色体分配に果たす役割についてさらに解析を行った。まずCAMPに多数存在するリン酸化部位のうち、染色体分配に関する機能に必須な部位を同定した。その結果、FPE領域にある3ヵ所のリン酸化が染色体分配に必須であり、またこの3ヵ所のいずれもが重要であることがわかった。このうち1ヵ所に対するリン酸化抗体を作成したところ、細部分裂期に特異的なリン酸化が確認された。さらに染色体不安定性と関連して、がん症例におけるCAMPの変異を探索したところ、データベース上で卵巣がんにおいてFPE領域のミスセンス変異が認められた。このような変異を含むCAMPをHeLa細胞に発現させたところ、染色体分配の異常が認められたことから、CAMPの変異ががんにおける染色体不安定性と関連している可能性が示唆された。CAMPと染色体不安定性の関係について、現在さらに検討を続けている。
国際バカロレアの公立高校への導入における枠組み形成ー日中の比較から

公立高校へのIBDP導入の枠組み形成をテーマとする本研究が主に進路、拡大の推進力及び教育課程の改革について成果を出した。教育の成果の一つである卒業生の進路は導入の目的にもかかわる重要なテーマである。それを見ると、中国と日本の間に大きく異なっており、中国では少数の香港とシンガポールを除き、ほぼ欧米諸国の大学に進学するのに対して、日本ではDP校卒業生の大多数の進学先が国内の大学である。その原因を社会的ニーズをはじめ、大学進学に関する法制や教員制度に着目し、学校と教育行政の在り方を検討し、香港比較教育学会で発表した。拡大の推進力にも大きな違いがみられる。日本では官民一致で審議会や委員会により、極めて組織的に計画的に推進していると思われるのに対して、中国では個々の学校の独自の活動に頼り、そこに教育エージェントが大きく働きかけ、欠けてはならない存在となる。横の連携に関しては、現在のところSNSのグループチャットがメインと思われる。それが台湾の教育社会学会で発表された。日本と香港では、IBの導入が教育課程の改革と密接に関わっており、実績の一つは日本のエビデンスに関して分析したものであり、『体育科教育』で発表された。もう一つは香港の中等教育制度改革を対象にまとめたものであり、アジア教育学会で発表された。この研究では、比較研究にとどまらず、日中間のIB研究に関する交流も大事である。日本のIBDP導入に関して中国の『外国語教育』にて紹介をされた。おおむね計画通りであるが、中国の動きが予想以上にも早く激しく、昨年度は現地での実地調査や会議の参加、資料の読解による現状把握に多くのエネルギーを割き、まとめるまで行かずじまいであった。2019年度の主な目標は調査研究の成果のまとめである。一つはスピーディに多様な形で展開する中国のIB及び国際教育を整理することである。もう一つは日本との比較をしながら、理論的な枠組みを検討することである。現地での調査や資料を追うことで事実はかなり見えてきましたが、学術的にストーリを組立て、明確に説明するのが今年度も課題となる。初年度の平成28年度は文献調査と資料収集がメインであった。黄がおもに中国と日本のIB政策の形成について、岩崎が英・米・独・日本・中国のIBプログラムが教育制度での位置づけについて、大和が香港のIB教育の政策と実践についてまとめ、それに基づき、上海華東師範大学国際と比較研究所主催の「多元視角下的IB課程対話」フォーラムに参加し、それぞれ黄丹青「IBと大学入試制度の改革ーIBの日本における本土化を中心に」、岩崎久美子「公立学校への国際バカロレア導入:日本と諸外国の動き」、大和洋子「IB教育と東アジアの伝統的教育」を発表した。この発表によって、同じアジアの国として、日中両国が共通の課題に直面していることが明らかになり、中国の研究者と学校の教員や管理者が日本のIB導入過程や実践に大きな関心を示した。又、IBの導入が急速に展開されてきたが、学術的な研究がほとんど着手されていない中国において、日本側の研究スタイルと研究結果が大きな刺激を与えたと見受けられる。上海市教育科学研究院及び華東師範大学付属双語学校、市西中学のIBプログラムの見学と関係者へのインタビューにより、その具体的な実施方法について理解を深めた。中国でのパートナー機関の変更により、学校調査がやや遅れ、アンケート調査の可能性も低くなったが、大学との研究パートナーシップが結ばれ、より多面的な比較調査が可能となった。平成29年度において、本研究チームが書籍2冊の編集と執筆や『教育社会学事典』の項目の執筆及び学会発表別に成果を出した。1.書籍:1岩崎久美子編著(大迫和弘と)、黄丹青と大和洋子がその執筆に参加する『国際バカロレアの現在』(ジアース教育新社。それがIBDPに関する基本知識と世界や日本の動向を簡潔に紹介したものである。2岩崎久美子編著、黄丹青と大和洋子がその執筆に参加する『国際バカロレアの挑戦ーグローバル時代の世界標準プログラム』。日中英米独香港の5か国1地域の国際バカロレアの実施を制度、カリキュラム、教員や進学について詳細に整理し、学術的な比較を行うと同時に、海外在住のIB日本人教員を対象としたアンケート調査を実施し、その意識や教務などについて分析した。さらに、卒業生に対するインタビュー調査でDP卒業後の進路や親の意識までカバーし、IBの多面的な課題を総合的に網羅した書籍である。2.事典:岩崎久美子の辞書項目「国際バカロレア」の執筆(『教育社会学会事典』)。中国のIB拡大の動きが想像を超える形式で異常なスピードで進んでおり、それを追い情報を入手し整理するのにかなり時間とエネルギーが必要とされ、本としてまとめるのがこれからになります。

日本では官民一致で審議会や委員会により、極めて組織的に計画的に推進していると思われるのに対して、中国では個々の学校の独自の活動に頼り、そこに教育エージェントが大きく働きかけ、欠けてはならない存在となる。横の連携に関しては、現在のところSNSのグループチャットがメインと思われる。それが台湾の教育社会学会で発表された。日本と香港では、IBの導入が教育課程の改革と密接に関わっており、実績の一つは日本のエビデンスに関して分析したものであり、『体育科教育』で発表された。もう一つは香港の中等教育制度改革を対象にまとめたものであり、アジア教育学会で発表された。この研究では、比較研究にとどまらず、日中間のIB研究に関する交流も大事である。日本のIBDP導入に関して中国の『外国語教育』にて紹介をされた。おおむね計画通りであるが、中国の動きが予想以上にも早く激しく、昨年度は現地での実地調査や会議の参加、資料の読解による現状把握に多くのエネルギーを割き、まとめるまで行かずじまいであった。・2017年9月華東師範大学と共同で日本のIB政策及び導入校に関する調査を行う。・2018年3月中国と香港のIB校に関する調査。・華東師範大学との本の共同出版。1.今まで東部を中心に拡大してきたIB導入校であるが、中部と西南部が勢いを見せ、見落とせない傾向であるため、調査する予定である。2.国際機関IBOアジア太平洋事務所での調査。3.成果として中国IB教育の拡大をテーマにする本を編集する。2019年度の主な目標は調査研究の成果のまとめである。一つはスピーディに多様な形で展開する中国のIB及び国際教育を整理することである。もう一つは日本との比較をしながら、理論的な枠組みを検討することである。現地での調査や資料を追うことで事実はかなり見えてきましたが、学術的にストーリを組立て、明確に説明するのが今年度も課題となる。研究パートナー機関が変更したため、予定されていた外国人教員及び生徒のインタビュー調査とアンケート調査が出来なくなり、新しいパートナーと計画を練り直したためである。実施できなかった調査を2018年度春に再度挑戦し、同時に研究結果の出版など新しい計画も中国側研究機関と共同で実施する予定である。また、日本調査と中国研究者とともに行い、中国的視点で日本のIB教育を複眼的に捉えなおすことを目指す。新しい展開を見せた中国西南地区の調査、IBOアジア太平洋地区事務所の調査を予定している。同時に、成果発表として学会発表や本の出版をする予定である。調査や学会参加の旅費以外に、本の編集に必要な翻訳費と出版費用が必要となります。今までの調査結果を世に問うのが今年度の課題である。論文投稿は特に費用が生じないが、学会発表として香港比較教育学会、中国教育社会学会への参加が予定されている。旅費と参加費が必要である。論文以外に、得た情報を冊子にまとめることも始めており、その印刷費用が必要である。論文作成に当たって、引き続き日中両国の新しい研究成果と資料の収集が必要であり、同時に今後の研究に生かすため、こちらの成果を関係者や同業の研究者に配布することも予定されており、一定の費用が必要。中国人研究者との日本共同調査に必要な旅費、通訳、翻訳などの人件費及び再度の中国調査に必要な旅費。
沖縄における社会組織の特質と地域社会の変動に関する実証的研究

本共同研究は沖縄の本土復帰を契機として昭和45年から48年にかけて行なわれた九学会連合沖縄調査委員会社会学班に加わった農村社会研究者が中心となって、昭和62年から平成元年にかけて沖縄社会の調査研究にとり組んできたものである。復帰後の沖縄は沖縄振興開発計画特別措置法のもとで、二次にわたり振興開発計画が策定され、それによって沖縄に莫大な政府資金が導入されて各種事業が進められた。それによって沖縄の経済がかつての基地依存体質から財政依存体質へと転換し、産業構造は公共事業の受け皿として機能的に稼働するよう、第二次産業の基盤が弱いなかにあって、建設業の比重が増大した。他方、農業政策は基盤整備事業や構造改善事業等を本土と同様に、しかし、本土に比べて格段の速さで進め、米軍統治下でのキビ作中心のモノカルチュア農業からの脱却を志向し、複合経営への転換をはかった。けれども日本全体で農業が衰退していくなかで、農産物自由化の動きと相まって、その転換が所期のように進んでいるとは言い難い。そのなかで、戦前の伝統を保持していた園芸農家の自助努力で、本土向けの電照菊栽培が成功し、花卉園芸農業の展開が復帰後の沖縄農業の一つの柱となった。このような動きを概観して、本報告書では、1.振興開発計画のもとでの自治体財政の動向2.同じく農業政策の展開と、沖縄本島北部農村の社会変動、さらに花卉園芸農業の展開過程を明らかにした。3.また開発と環境保全の問題に関し、石垣島の新空港建設問題をとりあげ、その社会的諸側面を分析・考察した。そして最後に、沖縄経済の動向に関する県内外の諸論を整理した論文で、本報告書の締め括りとした。1,研究会の実施による成果ー問題意識の共有と視点の確立ー本年度は2度にわたる研究会で,本研究のテーマをどう理解し,各論的に,どのような視点を設定するかを討議し,次のような共通認識を得た.(1),本研究のテーマを「社会変動」の枠組みでとらえ,沖縄の本土復帰後を主たる対象期間とすること.(2),沖縄の本土復帰後,本土との地域格差是正をうたい文句に,海洋博や国体等のプロジェクトが実施されてきた.このことが,県内各地の市町村の財政にさまざまな影響を与え,地域社会に変動をもたらしたこと. (3),地方財政の問題は,さらに基地の存在を無視できないこと.それ故にこの点も考慮すること. (4),こうした地域社会の経済的基礎の枠組のもとで,そこ,おける様々な社会組織の特質と変動を明らかにすること.2,以上のような共通認識のもとで,各研究分担者はテーマを立てて,資料収集を進めてきた.各研究分担者の各論は次に掲げる通りである.(1),地域開発と地方財政,(2),振興開発計画と農村社会の変動, (3),振興開発計画と都市社会の変動(4),振興開発計画と住民運動(5)農村社会の村落組織と家族,(6)祖先,拝と親族構造(7)家族の役割構造(8),久米人の生活と文化(9),華僑の社会組織と経済活動これらのテーマで,本年度から次年度にかけて資料収集を行いつつあるところである.1.今年度の資料収集、調査による成果ー昨年度の研究成果に基づき本年度は各分担者のテーマに沿って資料収集、聴きとり調査を実施し、次のような成果を挙げることができた。(1)地方財政に関する分野沖縄県および県内一市町村の復帰後の財政動向が把握できる資料を入手することができた。(2)農村社会の構造に関する分野沖縄県の復帰当時調査した南部農村を中心に資料収集し、復帰後の農村社会の変動の基本的要因を明らかにすることができた。

(3)沖縄農業の動向に関する分野復帰後の沖縄農業は日本の農業が大きく衰退するなかにあって、花卉園芸農家を中心に相対的にではあるが、安定、上昇した点が特筆される。そこでその農家集団による専門農協が形成された点に注目し、同農協での資料収集および関係者からの聴きとり調査を実施した。(4)住民運動に関する分野いわゆる、新石垣空港問題について、単に自然破壊という問題だけでなく、地域社会の破壊と混乱、そこに住む人々の人権の問題でもあるという、同問題の構造が明らかにされた。2.研究会により討議の成果(1)本研究の位置づけ沖縄の復帰前後に行われた9学会の研究の継続であるとともに沖縄社会の変動を日本全体の変動と関連させるという点を確認した。(2)本研究の取りまとめについて次年度での最終報告書とは別途に、出版の計画を立て実行する。本共同研究では、沖縄の本土復帰後20周年をあと2年後にむかえるのを考慮し、かつ沖縄振興開発計画の第二次計画が進行中であること考慮して、研究の焦点を次の各点に絞って進め、集約した。(別添の報告書参照)1.本研究の成員構成が農村社会研究者中心であることを考慮して、沖縄振興開発計画のもとでの農業・農村振興製作の展開過程と実績を解明した。この点の総括的分析は、戸谷修が担当した。また、同人が永年沖縄の研究対象としてきた南部農村の東風平町をフィ-ルドとして農業政策の具体的展開過程を解明した。また、本研究の協力者として参画した宮城能彦は農産物自由化問題で揺れるパイナップル農業とその農村問題をとりあげた。対象地としては、今日残り少なくなったパイン農家の集中する沖縄本島北部の東村をとりあげ、同村の農業の動向と、農家のパイン自由化への対応状況を解明した。もう一人の協力者の照屋健は沖縄の復帰後に、急速に成長・拡大した電照ギク栽培農家の動向及び、電照ギクを始めとする沖縄の花卉園芸農業の展開過程を解明した。2.沖縄の本土復帰後の社会変動を考えるうえで、沖縄振興開発計画による諸政策の展開が、地方自治体の財政に与えた影響を分析・検討しなければならない。この点を、地方財政の分析に実績のある蓮見吉彦が担当した。同人は海洋博の行なわれた本部町を事例としつつ、沖縄県全体の地方財政の動向を解明した。3.今日の沖縄では開発により自然破壊が深刻な社会問題となっていることを考慮し、世界的な自然保護問題として注目をあつめている石垣島の新石垣空港問題を、環境問題としてのみならず、地域開発の社会経済的諸側面を総合的に鵜飼がとりあげ、考察した。
反応拡散方程式の大域的解構造と縮約系についての研究

自然現象を記述するいくつかの移流項をもつ非線形反応拡散方程式について、パターン形成の観点から、拡散係数などのパラメーターに関する定常解の構造を明らかにした。分岐理論により、定数解から空間非一様な定常解が分岐することを示した。フィードバック効果によるBZ化学反応系の実験により観察される三日月型進行パターンに対応する解の存在をある種の極限方程式を解析することで示した。1.フィードバックを考慮したBZ化学反応系における実験で観察されたパケットタイプの進行パターンに対応するものを微分方程式の解として求める。一般に2次元領域での反応拡散方程式系の進行波解の存在を示すことは困難であるため、方程式の極限系である曲線の運動を記述するキネマティック方程式を扱う。また、パラメーター制御に関して数値計算と実験の結果が定性的に一致していることも示した。2.走化性効果を示す生物の個体群密度の時間・空間変化を記述する移流項をもつ反応拡散方程式により得られるパターン形成を扱う。特に空間1次元領域での定常パルス解について、移流と増殖係数をパラメーターとして定常解の存在とその線形化安定性を議論した。また、AUTOにより複数のピークを持つ定常解の大域的構造も明らかにした。3.ある種の樹木を幼年期と青年期に分類して、森林の成長メカニズムを解明するためのモデル方程式を扱う。2次元有界領域において方程式の一様解の安定性、死亡率をパラメーターとしたときの、空間非一様解の非存在を示した。また、ある状況では無限に多くの不連続解が存在することも示した。4.写真や文字などの図形の劣化したデーターに対して、濃淡の境界を際立たせるエッジ抽出のための1つの方法として外力と曲率により駆動する曲線運動を提唱した。濃淡を外力とすることで曲線が収束した定常状態が求める図形となることを数値計算により示し、この方法の有効性を検証した。1. Mikhailovのグループが1998年に提唱した金属表面上での触媒化学反応(CO+O->CO_2)をモデル化した反応拡散方程式を扱う。(1) 1次元の有界区間において、反射境界条件のもと移流係数が十分大きい場合の定常解の存在を考察するため、その係数を無限大にした場合の縮約系を導入した。拡散係数を分岐パラメーターとして定数解から分岐した解が境界層を持つ特異摂動解につながるという大域的な定常解の解構造を示した。また、定常解の存在について、方程式に含まれるパラメーターの依存性を調べた。(2) 2次元平面において吸着分子の密度が高い領域の境界(界面)の動きを記述する縮約系を形式的に導出した。特に高密度領域が帯状に近いと仮定することで、2つの界面は平行位置の摂動として扱うことができる。これにより、界面の動きは平面進行波の速度、界面の曲率と積分で表示される2つの界面の相互作用を含むこと方程式で記述されることを示した。また、特異摂動法により拡散係数が小さい場合には2つの平面進行波解が存在することも示した。2.ある種の樹木を幼年期と青年期に分類して、種子の拡散と成長による森林の成長メカニズムを解明するための数理モデルを扱う。特に2次元有界領域で反射境界条件の下、モデル方程式の解の漸近挙動を調べる。そのために方程式から得られた力学系において3種類の包含関係のあるオメガ極限集合を導入した。リアプノフ関数を用いて、成木の死亡率が高い場合3つのオメガ極限集合は一致して零解のみからなる。また、L^2-オメガ極限集合は平衡解のみから構成されることも示した。Ertlのグループにより提唱された、金属表面上での白金触媒化学反応を記述したモデル方程式である2変数反応拡散移流方程式を用いて、パターン形成のメカニズムと移流効果の関係を解明することが研究の目的である。数値実験により、空間2次元矩形領域でストライプ、ヘキサゴナルなど対称性のある定常及び非定常パターンの存在をすでに示した(Takei,Tsujikawa and Yagi,(2005))。この事実を踏まえて、定常パターンについての理論的な解析結果を得た。2次元有界領域が十分滑らかな境界をもつとき、ノイマン境界条件のもと金属表面の状態を記述する方程式の拡散係数について1)拡散係数が臨界値より大きい場合、最大値原理を用いて拡散係数に関する解の一様有界性を示すことで、定数解を除いて正値定常解が存在しないことを証明した。2)1)で示した臨界値より拡散係数が小さい場合、Leray-Schauderの写像度理論により空間非一様な定常解が存在することを示した。空間次元が1の場合、この結果は定数解の不安定化によりそこからの分岐現象と解釈することができる。これらより、拡散係数をパラメータとした場合の正値定常解の大域的構造が部分的にではあるが解明された。一方、金属表面上の気体分子の吸着密度の時間変化を記述する方程式の拡散と移流係数が共に大きい場合、ある種の極限方程式を導入し、中間値の定理を用いて大域的な解構造を明らかにすることにより、反応拡散方程式の空間非一様な定常解の存在を示した。
3次元リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性における密度境界の時間発展に関する研究

密度の異なった2種の流体の境界面が衝撃波の通過、または重力の作用により不安定化すると、境界面は大きく変形し、最終的にはマッシュルームのようなきのこ状に巻き上がる。リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性として知られるこの現象について、本研究では、境界を1つの渦層とみなしてその時間発展を記述するモデル方程式をたて、数値計算によって解を求め、既知の実験データとの比較を行った。具体的には、モデル方程式として、ビオ・サバール積分を用いた渦層の時間発展を記述する方程式と、渦度の時間発展方程式を連立させたものを用い、これに関して数値計算を行った。この数値計算は非常に不安定性が強く、通常のスキームでは長時間の発展は追いかけられない。過去にいくつかの数値計算の結果があるが、安定性を確保するために精度がかなり悪くなっており、渦度の時間発展等にあいまいな点が見られる。そこで私はこれらの方法を改良し、擬スペクトル法を用いて差分近似による誤差を取り除いて、指数精度の計算が可能になるようにした。さらに切断端数を適当に考慮することによって、高精度で長時間の数値計算を実行できるようにした。この方法を用いて密度境界の形状、バブルとスパイクの成長率、境界面の振幅のフーリエモードの時間発展等を調べた。その結果、形状に関しては、リアルタイムスケールで実験結果と合うことが確かめられた。また、振幅に関してはケルビン・ヘルムホルツ不安定性同様、波数空間でフーリエモードが漸近的に3/2乗に近づくことがわかった。これは、境界の厚さ0、系の粘性0の極限で、解が有限時間で破綻することを意味するが、その破綻時間はケルビン・ヘルムホルツに比べ、かなり遅いことも確かめられた。この年度では、3次元的な不安定性を調べる前段階として、2次元のリヒトマイヤー・メシュコフ不安定性を、渦層の時間発展を記述する方程式として知られているバーコフ・ロット方程式を解くことによって調べた。リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性はケルビン・ヘルムホルツ不安定性と比較されることが多いが、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性をバーコフ・ロット方程式を用いて解析した研究は本研究が最初のものである。その結果、初期条件を変えることによって、2つの不安定性の成長の仕方が異なることが数値計算によって示された。リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性が生じるためには、ケルドン・ヘルムホルツ不安定性と違い、初期に境界上に非一様な渦度が分布している必要がある。渦度の非一様性はやがて境界上における速度の分岐点へと発展し、この分岐点を中心としてスパイラル構造が形成される。また、この分岐点(特異点)の構造が飛行機の翼の後面にできるらせん渦として知られている、Kaden spiralによく似ていることが示された。さらに、バーコフ・ロット方程式を佐藤超関数の立場から議論し、数値的に安定な解を得るためには、境界に仮想的な有限厚さが必要であることが示された。この年度では、2次元のリヒトマイヤー・メシュコフ不安定性を、渦層の時間発展を記述する方程式として知られているバーコフ・ロット方程式と、渦度の時間発展方程式を連立させて、数値的に解くことによって調べた。この数値計算はケルビン・ヘルムホルツ不安定性の数値計算と違って非常に不安定性が強く、通常のスキームでは長時間の発展は追いかけられない。レーリー・テーラー不安定性に関しては、いくつかの数値計算の結果があるが、安定性を確保するために精度がかなり悪くなっており、渦度の時聞発展等にあいまいな点が見られる。この方法を用いて密度境界の時間発展とともに、その渦度最大の点、すなわちスパイラルのコアに相当するところに注目してその軌跡を追いかけた。その結果、コアの渦度はある時刻で最大値をとった後、減少に転じることが確かめられた。これは密度一定の流体における渦層には見られない特異な現象で、リヒトマイヤー・メシュコフ不安定性とともにレーリー・テーラー不安定性においても確認できた。

また、振幅に関してはケルビン・ヘルムホルツ不安定性同様、波数空間でフーリエモードが漸近的に3/2乗に近づくことがわかった。これは、境界の厚さ0、系の粘性0の極限で、解が有限時間で破綻することを意味するが、その破綻時間はケルビン・ヘルムホルツに比べ、かなり遅いことも確かめられた。