hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機導体で実現する相対論的電子系の電子状態と出現機構

本研究では金属でも半導体でもない新しい伝導体のzero gap伝導体で最も特徴的な電子構造である価電子帯と伝導体の接点のディラック点近傍で相対論的量子に特徴的な線形分散関係が成り立っているのか直接的に調べるため、圧力下で熱起電力を測定することを試みた。その結果、低圧側では電荷秩序形成に伴って存在するフェルミ準位でのgapによるゼーベック係数の消滅が観測され、高圧のzero gap状態ではgapは消滅し、ディラック点から5meVの範囲ではほぼ線形分散関係を満たすゼーベック係数の温度依存性が観測された。さらに1meV以内のごく近傍では電子間相互作用等による状態密度の減少が初めて観測された。現在唯一バルクな物質で実現しているゼロギャップ状態の電子構造を評価するため、本研究では有機伝導体であるalpha-ET2I3試料の圧力下での熱起電力測定を行った。低圧領域の測定結果と無加圧の測定から報告されているデータを比較し、測定システムが圧力媒体中でも定量的に信頼のおけるデーターが得られることを確認した。その後、1.0 GPa以下の低圧側で観測される電荷秩序の形成により電子のフェルミ準位の状態密度の消失を確認した。圧力の上昇に伴って転移温度の低下が観測された。1.3 GPa以上の高圧領域では低圧側でみられる電荷秩序形成による熱起電力の急激な現象は全くなくなり、100K以下の温度で緩やかに減少し、10 K近傍で符号反転するゼロギャップ状態に特徴的な温度変化が観測された。この温度変化をボルツマン方程式に立ち戻るとともに、化学ポテンシャルの温度依存性を積極的に利用し、ディラック点近傍の電子状態を定量的分析可能であることを明らかにした。この結果、今まで不明であったディラック点の電子の分散関係が理論的に期待されてきた線形のものより、ディラック点近傍(2 meV以内)で少し変更されることを見出した。また磁場印加により、ランダウ準位の形成によりできたゼロモードの準位の起因する大きなゼーベック係数を発見した。この係数を導く際に磁場の反転に対して反転するネルンスト効果がゼーベック係数以上に大きいことを合わせて見つけている。これらの効果は通常の金属の電子状態で期待される現象とは大きく異なっており、ゼロギャップ伝導体に最も特徴的な量子効果であると考えられる。このように今まで不明であったゼロギャップ状態のディラック点近傍の電子構造と電荷秩序からの移行が明らかとなった。グラフェンと同様ゼロギャップ伝導体として通常の金属でも半導体でもない新しい伝導性を持つα-(BEDT-TTF)2I3は、日本で見出され唯一バルクな物質として存在するため、ゼロギャップ伝導体の特殊な電子状態の解明に有利な側面を持っている。しかしながら1.1 GPa以上の圧力下でゼロギャップ状態が実現するため電気伝導など限られた実験しか行われてこなかった。本研究では圧力下の熱起電力測定法を開発し、測定可能なことを無加圧下の既に発表済みの文献値と比較し、定量的にも一致していることを確認した。このシステムを用いて電荷秩序形成に伴う絶縁体状態への転移において電子の状態密度の消失が原因で起こっていることを確かめ、加圧に伴い1.0 GPaまで試料全体が電荷秩序形成に伴う金属-絶縁体転移に寄与し、転移温度が加圧に伴い単調に低下することを明らかにした。1.1 GPaから1.3 GPaまでの圧力領域でゼロギャップ状態への移行を確認し、1.3 GPa以上の高圧力下でゼロギャップ状態での温度依存性からコンタクトポイント近傍の状態密度の定量的な議論を行った。これよりケミカルポテンシャルの温度依存性、バンドのコンタクトポイントを挟んだ非対称性、理論から予測される線形分散からのずれを見出した。また7Tまでの磁場を印加し、磁場の増大によって大きく成長する熱起電力を発見した。この熱起電力はゼロギャップ伝導体に特徴的なコンタクトポイントのエネルギーに固定されたゼロモードのランダウレベルの磁場による成長に起因すると考えられる。金属でも半導体でもない新しい伝導体としてのゼロギャップ伝導体の最も特徴的なコンタクト近傍の電子状態を定量的な評価を試みてきた。評価に際してケミカルポテンシャルの温度依存性を積極的に利用し温度による状態密度のエネルギー依存性を用いてコンタクト近傍の電子状態を定量的に分析可能であることを明らかにした。この結果、今まで不明であったコンタクトポイントの電子の分散関係が信じられてきた線形のものより少し変更されることを発見した。これはゼロギャップ状態にどのように電子間相互作用が効いてくるのかの本質な解答となる。これらの効果はゼロギャップ伝導体に最も特徴的な量子効果であると考えられる。

また、ゼロギャップ相へ移行する以前の低圧力下では電荷秩序が形成される。この転移の際電荷分布が変更される。これによる電気伝導度の異方性の変更が報告されてきたが、本研究では熱起電力にも転移直後にもこれを反映したピークを発見した。この信号が圧力下でも観測され、圧力の増加に伴い、転移を示す温度が低下し、ピークが低温側に低下することを見つけた。しかしゼロギャップへの移行への詳しいデーターは残念ながら取れてはいない。ゼロギャップ伝導体では金属、半導体での2次関数的分散関係が線形関係へと変わる。この特徴はコンタクトポイントにおける電子の状態密度を調べることで明らかになる。この研究は鴻池らにより比熱測定から進められてきたが、比熱の絶対値が決まらず、格子比熱の分離が困難なため、コンタクトポイントにおける電子構造を詳細に決定することは未だ行われていない。本研究では、初年度ゼロギャップ伝導体に特徴的なコンタクトポイントにおける状態の電子状態を調べ線形分散からずれることを発見した。しかしこの実験を解釈するうえで伝導層内の等方的な伝導を仮定して研究を進めてきた。この伝導の異方性を調べることにより、コンタクトポイント近傍の電子状態のさらに詳細な情報を得ることができ、分散関係を詳細に検討できるものと考えられる。つぎに比熱測定を行い、ケミカルポテンシャルの温度依存性を考慮して、両者から電子状態を明らかにする。この研究の電荷秩序の形成による電荷分布の変更を反映したゼーベック係数を観測したが、電荷秩序相からどのようにゼロギャップ相へ移行するのか明らかではない。この移行が相転移のよるものか否か明らかにし、ゼロギャップ相がどのように形成されるものか明らかにすることで、ゼロギャップ相の実現条件が実験的に決定できるものと考えられる。またゼロギャップ相がどの温度から実現するのかについての情報も得られる。この相転移の観測に関しては比熱測定によりエントロピー変化量などの物理量の決定ができる。現在の液体ヘリウムの世界的な不足状況により、液体ヘリウムを使った低温実験が極度に制限されている。この状況下で研究を進めるためには、無冷媒の密閉型冷却システムの購入があげられる。本研究遂行者は他の予算で冷却システムを手配中であり、本研究で購入する試料プローブはその一部となる。このシステムを用いると連続的に温度可変が可能であり、圧力セルを設置し、室温から温度を制御しながらの連続的な温度上昇、降下が可能となる。このシステムを用いると、現在の測定より精密な熱起電力の測定が可能となる。これにより伝導層内の熱起電力の異方性を詳細に検討し、コンタクトポイント近傍の状態密度の詳細な評価を行う。この結果は日本物理学会および国際会議にて発表し、専門雑誌に投稿する。また本研究の初年度、圧力セル中で比熱の絶対値まで評価可能なシステムの改良をおこない予備的な実験ではあるが、転移に伴うエントロピー変化まで定量的に評価が可能なことを明らかにしてきた。
朝鮮近世地域社会における姻戚関係-李朝戸籍の歴史人類学的分析

韓国・朝鮮社会の地域社会構成に関する人類学的研究は、主のとして父系親族組織の観点から行われてきたが、父系集団間を結ぶ姻戚関係について研究はわずかしか進んでいない。本研究は、慶尚北道大丘府の17世紀末から19世紀中期にかけての四つの時代の戸籍を用いて、地域社会内部での姻戚関係の実態を検討する萌芽的な試みである。朝鮮時代後期には、社会全体の儒教化が本格的に進み、氏族制度が整備され、父系的親族組織が発達した。門中とよばれる父系出自集団は、長期的な定着を前提として形成される組織である。しかしこの時期の農村社会の大きな特徴の一つは、地域的流動性が極めて高いという特徴があった。地域間の移住と姻戚関係の間に何らかの相関関係がみられるかどうかを一つの焦点として分析した。隣接する57ケ村、各時期およそ350戸前後の記録を用い、父系集団間の関係を把握する視点から、戸主の外祖、妻の父系祖先および外祖、ならびに寡婦が戸主である場合の戸主の父系祖先を検討した。その結果、(1)17世紀末18世紀末初頭の時期に、村内婚が急速に減り、今日のような村外婚的規範が成立した可能性があること、(2)その後の高い頻度の移住については、姻戚の紐帯が特に重要な契機となったとは認められないが、村落内部に姻戚関係が見られる時には、その大半は新規移住者に関わるものであること、が明らかになった。李氏朝鮮王朝時代後期(17世紀末19世紀中期)の大丘地方の戸籍を利用し、地域社会における姻戚関係の実態、ならびにそれと地域間の人口移動の関係について分析し、近世における農民の階層分化という歴史学が注目している問題に一つの実証的検討方法を提示するとともに、従来の人類学的フィールドワークが分析してきたきた親族集団について、それらが含意する「地域に定着すること」の意味を再検討するのが本研究の目的である。本年度は、以下の作業を行なった。隣接する6個集落(祖岩坊一里、二里、上仁里、月脊里、遠徳里、蔡亭里)の1690年(I期)、1732年(II期)、1783年(III期)および1858年(IV期)の戸籍(合計約1400世帯)についてのデータ・ベース(平成56年度科学研究費補助金一般研究(C)「韓国の地域社会構成に関する歴史人類学的研究」により作成)をもとに、各世帯の戸主の外祖および妻の系譜から当該6個村内での通婚関係を明らかにして、その情報をデータ・ベースに追加する。この作業は、各戸の記録に含まれる戸主の妻の系譜ならびに戸主の外祖の姓名・本貫を、データ・ベース全体と突き合せるという非常に煩雑な手続きを含むものであるが、その大半を完了した。このデータの完成により、次年度は、各時期の村落構成世帯を比較し、各時期間に新たに移住してきた世帯について、その移住に妻方/母方の紐帯が利用された可能性を検討することができる。韓国・朝鮮社会の地域社会構成に関する人類学的研究は、主として父系親族組織の観点から行われてきたが、父系集団間を結ぶ姻戚関係についての研究はわずかしか進んでいない。朝鮮時代後期には、社会全体の儒教化が進み、氏族精度が整備され、父系的親族組織が発達した。

隣接する57カ村、各時期およそ350戸前後の記録を用い、父系集団間の関係を把握する視点から、戸主の外祖、妻の父系祖先および外祖、ならびに寡婦が戸主である場合の戸主の父系祖先を検討した。その結果、(1)17世紀末18世紀初頭の時期に、村内婚が急速に減り、今日のような村外婚的規範が成立した可能性があること、(2)その後の高い頻度の移住については、姻戚の紐帯が特に重要な契機となったとは認められないが、村落内部に姻戚関係が見られる時には、その大半は新規移住者に関わるものであること、が明らかになった。
ヒト腎細胞癌の進展・転移に関与する遺伝学的変化の解析

本研究ではヒト腎細胞癌の進展機構に関与する遺伝学的変化の探索を目的として,原発腫瘍81症例の染色体以上の解析を行った.これらの奨励を転移性(9例)と非転移性(72例)に分類し,それぞれについて染色体以上の種類や頻度を比較した結果,9番染色体短腕(9p)の欠失が転移性6例に,非転移性2例に認められた.また,1番染色体短腕(1p)の欠失も転移性8例に,非転移性2例にそれぞれ認められた.この様に9p及び1pの欠失が転移性腫瘍に高頻度に認められたことから,これらの染色体上に腎癌の進展に関わる遺伝子が存在することが想定される.9p21には細胞周期を制御する遺伝子の一つであるp16遺伝子がマップされているが,最近この遺伝子の変異が各種の癌細胞株において高頻度認められることから新しい癌抑制遺伝子として注目されている。ヒト腎細胞癌では原発腫瘍において9pのLOH(loss of heterozygosity)が約40%の症例に認められる.また,p16遺伝子の変異が進行性の癌に頻発するという報告もあり,癌の進展への関与が示唆されている。そこで今回腎癌の13細胞株(転移性8株,非転移性5株)を対象としてp16遺伝子の構造異常及び発現を解析した結果、11細胞株(転移性7株,非転移性4株)に変異が認められた.この結果だけを見るとp16遺伝子の以上が腎癌の進展に関与している可能性が考えられるが,本研究ではさらに解析に用いた細胞株の原発腫瘍組織についてもp16遺伝子の異常を解析した.その結果,いずれの組織においても異常は確認されなかった.つまり異常が細胞株にのみ集中していることから,p16遺伝子の異常は癌細胞の培養系における不死化に関与している可能性が考えられる。しかし,この変異が細胞株の樹立過程において起こった変化かあるいは既にp16遺伝子の異常を持つ癌細胞がin vivoにおいて存在していたかは今後さらに解析を要する。これまでの9p領域のLOHの解析結果ならびに転移性腫瘍の染色体解析における9p欠失の頻度(66%)を併せ考えると,9p欠失は腎癌の進展に関与しているがその標的遺伝子はp16ではないことも予想される。今後はさらに1番染色体短腕の欠失についても詳細な解析を要する.本研究ではヒト腎細胞癌の進展機構に関与する遺伝学的変化の探索を目的として,原発腫瘍81症例の染色体以上の解析を行った.これらの奨励を転移性(9例)と非転移性(72例)に分類し,それぞれについて染色体以上の種類や頻度を比較した結果,9番染色体短腕(9p)の欠失が転移性6例に,非転移性2例に認められた.また,1番染色体短腕(1p)の欠失も転移性8例に,非転移性2例にそれぞれ認められた.この様に9p及び1pの欠失が転移性腫瘍に高頻度に認められたことから,これらの染色体上に腎癌の進展に関わる遺伝子が存在することが想定される.9p21には細胞周期を制御する遺伝子の一つであるp16遺伝子がマップされているが,最近この遺伝子の変異が各種の癌細胞株において高頻度認められることから新しい癌抑制遺伝子として注目されている。今後はさらに1番染色体短腕の欠失についても詳細な解析を要する.細胞周期を制御する遺伝子の一つであるp16(MTS1)の変異が各種の癌細胞株ににおいて高頻度に認められており、新しい癌抑制遺伝子として最近とみに注目されている。p16遺伝子は第9染色体短腕(9p)にマップされているが、本研究で対象としたヒト腎細胞癌までは原発腫瘍において9pのLOH(loss of heterozygosity)が約40%の症例に認められている。また、p16遺伝子の変異が進行性の癌に頻発することから癌の進展への関与を示唆する報告もある。今回われわれは腎癌の原発腫瘍および細胞株におけるp16遺伝子の異常を検索し、腎癌の発生・進展との関連性について検討した。

これまでに原発腫瘍5例、細胞株13例(転移性腫瘍8株、非転移性腫瘍5株)についてサザンブロット法、PCR法によりp16遺伝子の構造を調べた結果、転移性7株(7/8=87.5%)、非転移性4株(4/5=80%)、合計11細胞株(11/13=84.6%)に異常を認めた。変異の内訳はhomozygous deletionが9株、メチル化1株、エクソン3の欠失が1株であった。また、RT-PCR法を用いて発現を調べたところ、メチル化が認められた認められた1株を除く10細胞株において発現が認められなかった。メチル化が認められた1細胞株では、メチル化を調べた培養細胞の継代数と発現をみた細胞の継代数とが異なるため、現在、継代数を調製し解析中である。これらp16遺伝子の変異は転移性、非転移性に関わらず高頻度に認められることから腎癌の形成過程において何らかの需要な役割を果たしている可能性が示唆される。今回解析した13細胞株のうち5例については原発腫瘍についても同様の方法により調べたが、これらの腫瘍組織では異常は認められず、細胞株にのみ異常が集中していることが明らかとなった。また、メチル化が認められた細胞株では、培養継代数の増加に伴って、第9染色体短腕の構造異常(欠失)が認められたこと、さらに継代が進むにつれてメチル化が確認されたことなどを考え併せると、p16遺伝子の変異は癌細胞株の樹立(培養系における癌細胞の不死化)に関連して異常である可能性も否定できない。第9染色体短腕(9p)にマップされているp16遺伝子(MTS1)は細胞周期を制御する遺伝子の一つで,この遺伝子の変異が各種の癌細胞株において高頻度に認められることから新しい癌抑制遺伝子として最近とみに注目されている。本研究で対象としたヒト腎細胞癌では原発腫瘍において9pのLHO(loss of heterozygosity)が約40%の症例に認めたれている。また,p16遺伝子の変異が進行性の癌に頻発するという報告もあり、癌の進展への関与が示唆されている。われわれはこれまで腎癌の13細胞株におけるp16遺伝子の異常を検索し,この遺伝子の変異が転移性、非転移性に関わらず高頻度に認められることを見いだした。本年度は新たに原発腫瘍5例におけるp16遺伝子の発現を調べたところわずか1例にのみ発現の消失が確認された。原発腫瘍と細胞株における解析結果を比較すると,p16遺伝子の異常は癌細胞の培養系における不死化に関与している可能性が考えられる。しかし、この変異が細胞株の樹立過程において起こった変化かあるいは既にp16遺伝子の異常を持つ癌細胞がin vivoにおいて存在していたかは今後さらに解析を要する。これまでの9p領域のLOHの解析結果ならびに転移性腫瘍の染色体解析における9p欠失の頻度(66%)を併せ考えると,9p欠失は腎癌の進展に関与しているがその標的遺伝子はp16ではない可能性も考えられる。本年度はまた,微小核細胞融合法により9p欠失を持つ細胞株に正常9番染色体の移入を試みたが細胞クローンを得ることが出来なかった。今回はまた,これまで染色体異常の解析が終了した81例を転移性と非転移性に分類し,それぞれについて染色体異常の種類や頻度を詳細に再検討した。その結果,転移性腫瘍では上述した9p欠失に加え,1番染色体短腕(1p)の欠失も高頻度に認められることが明らかとなった。今後,1p欠失と腎癌の転移との関連性ついても同様に解析を要する。
Quantifying epigenetic regulation of the transcription cycle in single living cells

ヒストンの翻訳後修飾は、遺伝子発現制御と関係することが最近明らかになってきた。特に、転写されている遺伝子上には、ヒストンH3のアセチル化や4番目のリジンのメチル化が検出される。しかし、これらのヒストン修飾がどのように転写の活性化に働くのかについての詳細は分かっていない。そこで、本研究は、ヒストンとRNAポリメラーゼIIの翻訳後修飾動態を生細胞で可視化することで、ヒストン修飾の転写活性化における意義を明らかにすることを目的として行った。RNAポリメラーゼIIは、転写開始前複合体形成の際には脱リン酸化型であるが、転写開始の際にはC末端繰返し配列ドメインの5番目のセリンがリン酸化され、転写伸長の際には2番目のセリンがリン酸化される。これらの異なるリン酸化状態を認識する抗体由来の抗原結合断片(Fab)をグルココルチコイドで転写が誘導されるMMTV遺伝子アレイを持つ細胞に導入し、転写誘導に伴うRNAポリメラーゼIIの動態を計測した結果、転写開始から伸長に至る過程は比較的効率が高いことが明らかになった。その要因として、MMTV遺伝子アレイは転写の誘導前からヒストンH3がアセチル化されていることが考えられたため、ヒストンH3K27アセチル化特異的Fabを用いて、個々の細胞でのアセチル化レベルと転写活性化の関係を解析した。その結果、H3K27acのレベルが高い細胞では、転写の開始から伸長への過程がより効率良くおこることが明らかになった。この結果は、アセチル化酵素阻害剤やヒストン脱アセチル化酵素の操作など人為的にアセチル化レベルを変動させる系によっても確認され、ヒストンH3K27acは、クロマチンをオープンにするのみならず、リン酸化酵素複合体を介して転写伸長を促進させると考えられた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
放射線腸炎の克服と、まったく新しい診断技術「放射線生検」の開発

骨盤部放射線治療に伴う急性期放射線腸炎は、患者の生活の質を下げ、治療期間の延長により臨床成績を低下させる。1本研究では二重盲検ランダム化比較試験(半夏瀉心湯vs従来型治療(ロペラミド))を行い、半夏瀉心湯が急性期放射線腸炎に対する標準治療となることを示す。2加えて、試験に参加した子宮頸癌症例のデータを活用し、新しい診断技術「放射線生検」の開発を試みる。子宮頸癌への放射線治療前、治療後、小線源治療後に腫瘍より放出される微量なDNA断片を測定する。DNA検出率を向上させる照射法を明らかにすることにより、あたかも生検術のように特定病変の腫瘍遺伝子変異を検出する診断技術「放射線生検」を開発する。
高分子水溶液の散逸構造に及ぼす塩効果

1)ポリ(ビニルピロリドン)(PVP)の硫酸アンモニウムによる分子量分別を行い三つの分画と残渣分画の四試料を得た。浸透圧法により数平均分子量を求めたところ(5.8±0.2)×10^5,(5.5±0.1)×10^5,(4.5±0.3)×10^5及び(9.6±0.1)×10^4であった。もとの未分別試料は(3.2±0.2)×10^5であった。分子量の効果を調べたたころ、分子量が大きい程移動は効果的に起こることが見出された。2)蒸気圧浸透圧計により、溶液の浸透圧を測定したころ、高分子の存在に基づく浸透圧は極めて小さく、8%デキストラン+2%PVP溶液でも20m osmolal以下であることが判った従って、浸透圧モデルはその可能性が小さいことが本研究から示唆された。3)塩と高分子の両方が存在するとき、その浸透圧は両者単独の場合の値の和より小さいことが常に見出された。また多くの場合、混合系の浸透圧は、塩単独の場合よりも小さくなる。このことは、塩と高分子成分が互いに反発的相互作用する結果、水の活動度が増加することを示唆する。これは興味深い現象であるが、本研究の塩効果と関係するかどうかは不明である。4)密度をAnton Paarの密度計により測定したところ、移動速度と密度の間には強い相関が見出された。粘度の補正を行うと、この相関はさらに良くなった。この結果、PVPの移動に及ぼす添加塩の効果は熱力学的なものであるよりは力学的なものであることを結論することが出来た。
半導体結晶欠陥の物性

1.転位および変形誘起欠陥の電子状態に関し以下の問題を明らかにした。(1)転位特有の原子配列に起因する電子状態,(2)転位芯部のエネルギーの結合軌道法による評価,(3)SmSの転位芯に生ずる金属的電気伝導,(4)Siの変形誘起点欠陥複合体の浅い電子準位による光伝導。2.転位のダイナミックスに関し以下の問題を明らかにした。(1)転位によるフォノンの散乱,(2)転位運動の素過程に関するモデルの実験的検証,(3)GaAs中の転位と各種不純物の相互作用による転位易動度の変化と転位の不動化,(4)Siの脆性破壊に対する結晶欠陥の効果,(5)有機半導体中の光反応生成物と転位の相互作用による塑性の変化。3.照射誘起欠陥と急冷誘起欠陥に関し以下の問題を明らかにした。(1)超高圧電子顕微鏡観察によるSi,Ge,GaAs中の点欠陥集合体の形成過程,(2)AlAsとGaAsの超格子のガンマ線照射誘起欠陥のフォトルミネッセンスに対する効果,(3)II-VI化合物の真性点欠陥とその複合体の光学的性質,(4)高温より急冷したSiとGe中に誘起される欠陥の電子準位。4.不純物と関係する欠陥に関し以下の問題を明らかにした。(1)SiおよびGe中の酸素ドナーの生成過程とその性質,(2)Si中の浅い電子準位をもつ窒素-酸素複合体の性質とその形成過程,(3)Siの表面層にドープした窒素の熱平衡緩和過程,(4)Si中の不純物金の導入過程と回復過程,(5)Si中の酸化物析出過程に対する不純物の種類と濃度の効果。5.欠陥物性と評価方法に関し以下の問題を明らかにした。(1)GaAs中のEL2欠陥の電気的光学的評価とその原子構造,(2)イオン注入したGaAsの焼鈍過程に対するAs圧印加の効果,(3)フォトルミネッセンスによるGaAsの欠陥評価,(4)光音響分光法による半導体の欠陥評価,(5)改良TSC法によるGaAsの欠陥評価。
比較ゲノム解析とインビトロ吸器培養系を活用した寄生植物組織接続機構の解明

寄生植物とは「植物に寄生する植物」であり、世界中で農産物に被害を与えている。寄生植物は養水分を宿主から吸収するために宿主と自身の組織をつなげる。このために付着器ならびに吸器という特殊な器官を形成するが、それらがどのように形成されるかに関しては、寄生植物特有の仕組みがあることが示唆される。寄生植物による被害を抑制するには、接続過程に関する分子・細胞レベルでの理解が必要であるが、こうした研究はこれまでに無い。そこで本研究では、接続に必要な吸器を培地上で形成できる新規培養系、ならびに非寄生性近縁植物種との比較ゲノム解析を用いて寄生植物による接続機構の解明を行い、新規防御法へとつなげる。寄生植物であるネナシカズラは、宿主植物から水や栄養分を吸収するために、吸器という特殊な器官を形成し、自らの細胞と宿主植物の維管束を接続させる。本課題では、この寄生植物の寄生生活にとってキーとなる宿主への接続過程を、分子レベルで解明しようとする課題である。特に、比較ゲノム解析と研究代表者らが開発したインビトロ吸器培養系を組み合わせたアプローチを中心として、詳細な宿主接続の機構解明を目指す。寄生植物による農作物被害は、特にアフリカ等において深刻なレベルになっており、防除法の確立は喫緊の世界的課題である。研究代表者らはインビトロ吸器培養系という、シンプルな条件下で寄生植物の吸器形成を解析できる手法を有しており、これを利用した研究はユニークである。また、寄生植物の感染のキーとなる宿主接続の分子機構解明が期待できる。
確率微分幾何学の研究

1.確率微分方程式とその解が定義する微分同型の確率流(確率力学系)との対応関係については、1975年頃より各国で活発に研究が行われた。特に確率微分方程式がブラウン運動に基づく場合には、1980年代初めに一応の解答が得られている。本研究では確率微分方程式が飛躍をもつ点過程やLevy過程に基づいて定義される場合について、解が滑らかな写像のなす半群の上の確率流を定義することを示し、更にそれが微分同型群の上の確率流となるための条件を与えた。2.ランダムな係数を持つ常微分方程式や偏微分方程式の解の漸近挙動はシステム理論等の工学や集団遺伝学等の数理生物学で重要な研究テーマになっている。またそれらは大数の法則、中心極限定理の概念を確率微分方程式偏微分方程式に適用したものであって理論上も興味深い問題である。本研究では下記の場合について研究を行った。(1)確率常微分方程式、確率差分式の解の極限が拡散過程またはブラウン流で表現される場合。(2)ランダムな係数をもつ偏微分方程式の解の極限定理。(3)確率常微分方程式、確率偏微分方程式の解に対するfluctional theorem、中心極限定理に関するもの。3、マリアバン演算は、楕円型、準楕円型偏微分方程式の解の滑らかさを純粋に確率論的手法で得ることを目的として、フランスの数学者Malliavin教授が提案した理論で、近年急速に発展した。本研究では係数が時間に依存するシステムで与えられた方程式に対しても同演算が適用可能であることを示すと共に、ある種の微分作用素のスペクトルの研究にも同演算を応用した。4.退化した楕円型作用系の境界値問題及び複系解析におけるSilov境界の問題を確率論の立場から研究した。
中興束の幾何学とその無限小としての超多様体上のホモロジーベクトル場

ホモロジーベクトル場を用いて,準ポアソン構造と捩れポアソン構造を含むより統一的な構造を幾何的に捕らえることができたので,その変形理論を展開している.特に,モジュライ空間上に自然な平坦束を得ることができた.現在,その平坦束のホロノミーの幾何的な意味を明確にすることは興味深い問題であると考えている.さらに,梶浦宏成氏との共同研究で得られたホモロジーベクトル場の変形理論の一般論と組み合わせることで,より深い情報が得られることが分かりつつある.具体的な例として,リー群の自分自身への共役作用からくる準ポアソン構造の場合に何が起こるのかをはっきり捕らえたい.五味清紀氏との共同研究によって, C.Vafaが発見した軌道体モデルにあらわれる離散トーション位相が高次のホロノミーとして幾何的に自然に解釈されることを示すことができたので,M. Douglasらによって指摘されている離散トーション位相と非可換幾何学との関係を具体的な例について,調べている.重要な点として,離散トーション位相はもともと有限群の作用についての理論であったが,私たちの仕事によってリー群の作用を含む一般の場合についても同様の理論が展開できることになったことがある.したがって,私たちの仕事を利用して, M.Douglasらの仕事の適切な一般化を見出すことは,非可換幾何学の一つのアプローチとして興味深いと考えている.高次の接続つきの直線束としてのドリーニュ・コホモロジー類の高次のホロノミーの概念を五味清紀氏(東大数理)との共同研究で単体多様体の場合に拡張することが出来た.この結果によって,C.Vafaが発見した軌道体モデルにあらわれる離散トーション位相が高次のホロノミーとして幾何的に自然に解釈されることを示すことができた.M.Douglasらによって,離散トーション位相と非可換幾何学との関係が示唆されており、彼らの仕事と私たちの仕事との具体的な関係を見出すことは興味深いと考えている.梶浦宏成氏(京大基研)との共同研究で,M.Kontsevichによって述べられたホモロジーベクトル場についての分離定理に証明を与えて,ホモロジーベクトル場の一般論を展開した.森下昌紀氏(九大数理)との共同研究で,S.BlochとP.deligneによる構成を拡張する形でリーマン面上の多重シンボルを導入し,その幾何的な解釈を与えた.五味清紀氏(東大数理)との共同研究によって,C.Vafaが発見した軌道体モデルにあらわれる離散トーション位相が高次のホロノミーとして幾何的に自然に解釈されることを示すことができたので,M.Douglasらによって指摘されている離散トーション位相と非可換幾何学との関係を具体的な例について,調べている.重要な点として,離散トーション位相はもともと有限群の作用についての理論であったが,私たちの仕事によってリー群の作用を含む一般の場合についても同様の理論が展開できることになったことがある.したがって,私たちの仕事を利用して,M.Douglasらの仕事の適切な一般化を見出すことは,非可換幾何学の一つのアプローチとして興味深いと考えている.梶浦宏成氏(京大基研)との共同研究で,ホモロジーベクトル場の一般論を展開できたので,現在,リー群の自分自身への共役作用からくる準ポアソン構造の場合に何が起こるのか詳細に調べている.森下昌紀氏(九大数理)との共同研究で,S.BlochとP.Deligneによる構成を拡張する形でリーマン面上の多重シンボルを導入し,その幾何的な解釈を与えたので,数論的な意味がある具体例について調べている.ホモロジーベクトル場を用いて,準ポアソン構造と捩れポアソン構造を含むより統一的な構造を幾何的に捕らえることができたので,その変形理論を展開している.特に,モジュライ空間上に自然な平坦束を得ることができた.現在,その平坦束のホロノミーの幾何的な意味を明確にすることは興味深い問題であると考えている.さらに,梶浦宏成氏との共同研究で得られたホモロジーベクトル場の変形理論の一般論と組み合わせることで,より深い情報が得られることが分かりつつある.具体的な例として,リー群の自分自身への共役作用からくる準ポアソン構造の場合に何が起こるのかをはっきり捕らえたい.五味清紀氏との共同研究によって, C.Vafaが発見した軌道体モデルにあらわれる離散トーション位相が高次のホロノミーとして幾何的に自然に解釈されることを示すことができたので,M. Douglasらによって指摘されている離散トーション位相と非可換幾何学との関係を具体的な例について,調べている.重要な点として,離散トーション位相はもともと有限群の作用についての理論であったが,私たちの仕事によってリー群の作用を含む一般の場合についても同様の理論が展開できることになったことがある.したがって,私たちの仕事を利用して, M.Douglasらの仕事の適切な一般化を見出すことは,非可換幾何学の一つのアプローチとして興味深いと考えている.
大規模単一神経活動記録による自発活動と触知覚神経活動の関連の探索

本研究は、触知覚刺激の結果現れる神経活動に対する自発活動の影響を単細胞レベルの活動レベルで調査することを目的とする。そのため、単細胞の解像度で網羅的に神経活動を記録できる超広域2光子顕微鏡を用い、知覚刺激において誘起される神経活動と自発活動時の神経活動の関連を探索する。特に、後肢触知覚刺激に対して舐める行為をすることで報酬としての水がもらえるという弁別課題をマウスに行わせ、マウスが刺激を知覚したときとそうでない時のそれぞれの神経活動が自発活動時からどのように変化しているかを解析する。それにより、自発活動による刺激時点での内部状態が知覚に及ぼす影響について調査する。
FISH法の併用による水のクリプトスポリジウム試験の改良と水域対策への利用の検討

水のクリプトスポリジウム試験にFISH法を併用し,試験精度および判別の容易性の向上を図ると共に,FISH法による生育活性の評価について検討を行った。実験に供した3種類のプローブのうち,クリプトスポリジウム属を広く検出可能な18S rRNA遺伝子の領域を用いたDIAG-CRYR1プローブでは,良好な染色性が得られた。本プローブを用いたFISH法は,現行の公定法である蛍光抗体染色法およびDAPI染色法と併用することが可能であり,これらの併用によって顕微鏡観察によるクリプトスポリジウムの判別の精度および操作性を著しく改善できると考えられた。FISH法による生育活性の評価については,核酸の減衰と細胞の生死にはタイムラグがあることから,加熱して死滅させたオーシストの染色性も100時間程度は維持されたが,これを考慮した上で,生育活性に関する有用な情報をえる手段として有効であった。今年度の研究では,クリプトスポリジウム属を検出するプローブを作成し,その染色性について評価した。作成,検討した3種類のプローブのうち,クリプトスポリジウム属を広く検出可能な18S rRNA遺伝子の領域を用いたDIAG-CRYR1プローブでは,良好な染色性が得られた。また,本プローブを用いたFISH法を現行の公定法である蛍光抗体染色法およびDAPI染色法と併用することについて検討を行った。両染色法を併用することば可能であり,これらの併用によって,従来の試験方法では,抗体の染色性(オーシスト壁表面の抗原性)と形態観察によって行われてきたクリプトスポリジウムの顕微鏡観察による検出と判別に,遺伝的な一致性も加えること画でき,顕微鏡観察によるクリプトスポリジウムの判別の精度を著しく改善できると考えられた。さらには,顕微鏡観察による判別の精度は,検査者の経験などの要因に大きく左右されるが,本法を取り入れることで,より客観的な判別を可能にした。一方で,種あるいは遺伝子型識別用のプローブについてもその設計と染色性を評価したが,今回試験したプローブは, C. parvum genotype2染色用に設計したものであったが,良好に染色することはできなかった。新たな配列を有するプローブについて検討する,染色の条件を変更するなど,この遺伝子型識別用プローブを用いた種や遺伝子型の識別法の実用化が次年度の課題であると考えている。今年度の研究では,昨年度に引き続き,クリプトスポリジウム属を検出するプローブを作成し,その染色性や操作性を評価するとともに,新たにクリプトスポリジウム属の種別を識別できるプローブの設計のために遺伝子データベースより最適なプローブ配列を探すための調査を行った。クリプトスポリジウム属の検出に用いるプローブについては,その実用的な濃度や他の染色法との併用とその効果について,また操作上の問題点を検索し,プローブとの染色の最適なプロトコルの作成や界面活性剤や緩衝用バッファー濃度などの最適化,反応時間や反応温度の最適化を行い,実用化に向けた検討を実施した。一方で,種あるいは遺伝子型識別用のプローブについても,昨年度もその設計と染色性を評価したが,C.parvum genotype 2染色用に設計したものであったが,良好に染色することはできなかった。そこで,新たな配列を有するプローブについて検討するために,クリプトスポリジウムの感染性や宿主特異性の異なる様々な株の遺伝子配列を検索し,それぞれの株の識別に有望であり,かつFISH法のプローブとして適切に機能する可能性のある配列をGenBankのデータベースの情報を元に複数探索した。これらの配列のプローブの実際の作成は次年度実施予定であるが,現在作成済みで,染色条件の最適なプロトコルもほば完成しているクリプトスポリジウム属用プローブやC.parvum genotype 2染色用のプローブを参考に最適なプローブの設計を行った。本研究では,水環境からのクリプトスポリジウムの検出法にFISH法を併用し,容易かつ的確に同定,判別する方法およびFISH法の最適な反応条件,遺伝子型ごとに適切なプローブの開発および現行の公定法である蛍光抗体染色法との併用についても検討することを目的として実施した。本年度は最終年度であり,昨年度までにプローブの作成と最適な染色方法,現行法との併用法について,論文としてまとめたが(橋本ら(2009)水環境学会誌,32(5),267-272),本年度はその成果をベースに,遺伝子型ごとの識別用プローブの開発および実環境(下水,河川水等)の試料への適用性について検討した。(1)遺伝子型ごとの識別用プローブの開発

C.parvum genotype 2株用のプローブを作成し,その最適な反応条件を検討した。今回作成したプローブでC.parvum genotype 2のDNAを染色することができた。一方で,次の課題としてヒトを得意宿主とするgenotype 1の染色性について更なる検討が必要であった。(2)実環境(下水,河川水等)の試料への適用実環境,特に下水から分離した株への適用と細菌指標(嫌気性芽胞菌)との関係性について検討を行った。夾雑物の多い実環境下では前段のビーズ法による精製が十分になされていない場合には適用性に限界が見られたものの,下水試料への添加実験では染色性が確認された。細菌指標との相関等については,今後本法を用いて更なる実地調査が必要であった。
北アナトリア断層帯西部域の断層活動に関する調査(第3次)

トルコ共和国の北部を東西に走る北アナトリア断層帯は,地震予知において非常に重要ないわゆる地震空白域を有していることから,地震予知研究にとって格好のテストフィールドと考えられている.とくに,その西部域に存在する地震空白域は国際的にも注目されており,ユネスコから国際地震予知実験場の一つとして指定されている.本研究の目的は,このテストフィールドにおける地震予知基礎研究の一環として,活断層分布と地震発生様式との関連を明らかにすることである.本年度は,基本的には昨年度行った現地調査で得られたデータの解析を行うことが主目的であるが,昨年度不十分であったいくつかの観測項目において本年度も補充観測を行った.そこで,まずこの補充観測から得られた成果についてまとめる.(1)地震観測に関しては,空白域の微小地震活動様式を調べることを目的としたテレメータ方式による地震観測網を昨年度設置し,当初は順調に地震観測が行われていたのであるが,計器の不調が続出したためいくつかの観測点は観測中断のやむなきにいたった.さらに,トルコ国内の無線周波数に変更があり,これまで採用してきた方式に若干の変更を余儀なくされた.そこで,本年度も2名研究者を派遣し,新テレメータ方式に変更するとともに,不調計測システムの更新をはかった.その結果,比較的安価で取扱いが簡単な地震観測システムを構築でき,やっと本格的地震観測に入ることができた.(2)地震予知観測でもっとも重要とされる地殻ひずみの観測の必要性を当初から痛感していたのであるが,一般に経費が膨大にかかるため,科学研究費の枠内で取り込むことは不可能に近かった.幸いなことに最近安価なひずみ計が開発されたので,早速1台導入し,本年度派遣した2名の努力で我々のテストフィールドに設置することができた.ひずみ計は埋設後1年程度はドリフトが激しく,高感度のデータを得ることはできないが,現在のところ順調に稼働しており,予定通りの観測が可能であると思われる.(3)これまでの地磁気観測から,活断層近傍に特徴的な磁気異常が観測されているので,今回派遣した2名がさらに広範な磁気測量を行ったところ,新たに磁気異常が発見された.この磁気異常は,地震空白域東部に位置し,地震予知研究の観点から重要な情報となることが期待される.つぎに,昨年度行った観測から得られたデータの解析,及び既存のデータをも含めたより広範なデータの解析より得られた成果について以下にまとめる.(1)精密重力測定から得られたデータの整理・解析が進み,我々のテストサイトにおける重力変化研究のための基礎データが提供できた.地震予知研究という観点からは,繰り返し測定が必要である.(2)地震の震源過程の研究を進めているが,本年度はまず1992年にトルコ東部で起こったエルジンジャン地震をとりあげた.地震波解析の結果,この地震は右横ずれ断層の運動によることがわかり,北アナトリア断層の活動であることが判明した.さらに,応力効果量が大きく,エルジンジャン付近の地殻は比較的大きなひずみを蓄積できるらしいこともわかった.つぎに,我々のテストフィールドに隣接するムドゥルヌ谷で起こった1967年の地震を取り上げ,震源過程の研究を進めている.この研究は,地震予知研究の観点からも非常に重要である.(3)地形調査からは,地震発生の際に出現する断層変位の累積に関する情報等,地震発生時期の長期的予測にとって重要なデータが得られた.(4)地磁気・地電流観測データの解析も順調に進んでいる.とくに,地電流データについては,イスタンブール近傍で発生したマグニチュード4.8の地震に関連する異常らしき変化が観測されており,国際シンポジウム「地震に関連する電磁気現象」において詳しく紹介している.本年度は,トルコ側研究者1名を招へいした.我国滞在中に,鳥取で開かれた東アジア地震学会に参加し,本研究で得られた地震データの解析結果を発表した.また,東北大学を中心とする我国の日光における地震合同観測地域を視察し,最新の観測機器及び観測体制等,今後のトルコにおける地震観測にとっても大いに参考となったものと思われる.トルコ共和国の北部を東西に走る北アナトリア断層帯は,地震予知において非常に重要ないわゆる地震空白域を有していることから,地震予知研究にとって格好のテストフィールドと考えられている.とくに,その西部域に存在する地震空白域は国際的にも注目されており,ユネスコから国際地震予知実験場の一つとして指定されている.本研究の目的は,このテストフィールドにおける地震予知基礎研究の一環として,活断層分布と地震発生様式との関連を明らかにすることである.本年度は,基本的には昨年度行った現地調査で得られたデータの解析を行うことが主目的であるが,昨年度不十分であったいくつかの観測項目において本年度も補充観測を行った.そこで,まずこの補充観測から得られた成果についてまとめる.(1)地震観測に関しては,空白域の微小地震活動様式を調べることを目的としたテレメータ方式による地震観測網を昨年度設置し,当初は順調に地震観測が行われていたのであるが,計器の不調が続出したためいくつかの観測点は観測中断のやむなきにいたった.さらに,トルコ国内の無線周波数に変更があり,これまで採用してきた方式に若干の変更を余儀なくされた.そこで,本年度も2名研究者を派遣し,新テレメータ方式に変更するとともに,不調計測システムの更新をはかった.その結果,比較的安価で取扱いが簡単な地震観測システムを構築でき,やっと本格的地震観測に入ることができた.

(2)地震予知観測でもっとも重要とされる地殻ひずみの観測の必要性を当初から痛感していたのであるが,一般に経費が膨大にかかるため,科学研究費の枠内で取り込むことは不可能に近かった.幸いなことに最近安価なひずみ計が開発されたので,早速1台導入し,本年度派遣した2名の努力で我々のテストフィールドに設置することができた.ひずみ計は埋設後1年程度はドリフトが激しく,高感度のデータを得ることはできないが,現在のところ順調に稼働しており,予定通りの観測が可能であると思われる.(3)これまでの地磁気観測から,活断層近傍に特徴的な磁気異常が観測されているので,今回派遣した2名がさらに広範な磁気測量を行ったところ,新たに磁気異常が発見された.この磁気異常は,地震空白域東部に位置し,地震予知研究の観点から重要な情報となることが期待される.つぎに,昨年度行った観測から得られたデータの解析,及び既存のデータをも含めたより広範なデータの解析より得られた成果について以下にまとめる.(1)精密重力測定から得られたデータの整理・解析が進み,我々のテストサイトにおける重力変化研究のための基礎データが提供できた.地震予知研究という観点からは,繰り返し測定が必要である.(2)地震の震源過程の研究を進めているが,本年度はまず1992年にトルコ東部で起こったエルジンジャン地震をとりあげた.地震波解析の結果,この地震は右横ずれ断層の運動によることがわかり,北アナトリア断層の活動であることが判明した.さらに,応力効果量が大きく,エルジンジャン付近の地殻は比較的大きなひずみを蓄積できるらしいこともわかった.つぎに,我々のテストフィールドに隣接するムドゥルヌ谷で起こった1967年の地震を取り上げ,震源過程の研究を進めている.この研究は,地震予知研究の観点からも非常に重要である.(3)地形調査からは,地震発生の際に出現する断層変位の累積に関する情報等,地震発生時期の長期的予測にとって重要なデータが得られた.(4)地磁気・地電流観測データの解析も順調に進んでいる.とくに,地電流データについては,イスタンブール近傍で発生したマグニチュード4.8の地震に関連する異常らしき変化が観測されており,国際シンポジウム「地震に関連する電磁気現象」において詳しく紹介している.本年度は,トルコ側研究者1名を招へいした.我国滞在中に,鳥取で開かれた東アジア地震学会に参加し,本研究で得られた地震データの解析結果を発表した.また,東北大学を中心とする我国の日光における地震合同観測地域を視察し,最新の観測機器及び観測体制等,今後のトルコにおける地震観測にとっても大いに参考となったものと思われる.
代数多様体上及び軌道上の整数点が非稠密となる幾何学的・数論的条件の決定

方程式の整数解を求める問題は,フェルマーの最終定理などの例が有名なように,昔から取り組まれてきたが,一般の方程式の場合,整数解が沢山あるのかどうか,という問題に対してさえ殆どの場合解決されていない.そこで本研究では,最近導入された不変量や乗法群と呼ばれる群における最近の結果を踏まえて,整数点があまりないと判定できるような幾何学的及び整数論的性質の決定に取り組む.また,一つの写像の繰り返し合成に着目する力学系の設定でも整数点集合を分析する.方程式の整数解を求める問題は,フェルマーの最終定理などの例が有名なように,昔から取り組まれてきたが,一般の方程式の場合,整数解が沢山あるのかどうか,という問題に対してさえ殆どの場合解決されていない.そこで本研究では,最近導入された不変量や乗法群と呼ばれる群における最近の結果を踏まえて,整数点があまりないと判定できるような幾何学的及び整数論的性質の決定に取り組む.また,一つの写像の繰り返し合成に着目する力学系の設定でも整数点集合を分析する.
多相複雑流体における移動現象の高分解能光電計測による機構解明とモデリング

複雑流体に対する数値予測・モデリング手法を、独自の多重スケール二相乱流モデルとして構築するとともに、コンピュータ技法を駆使した高時空間分解能センシングからデータ処理までの一貫した情報処理を行い、実験と理論双方からのアプローチによる、混相流の統合的な現象解明を主眼として研究を遂行した.過去2年の研究成果より,混相流動中の移動現象解明のための複合計測システムの基本的な部分の開発が行われ,本年度においては,これらの計測手法を実流動場において最適な状況で適応する手法を確立しつつ,これらの物理現象の普遍的なモデル化を推進した.気泡流の流動に関しては,高速度カメラによる時間分解能の向上,及び高出力レーザによる取得画像画質の向上により,剪断流中での,気泡の運動,変形およびその周囲の乱流構造が詳細に測定され,気泡周りの渦度と気泡の運動の相互関係が明らかにされた.ステレオPIVに関しては,高解像度のデジタルカメラによる機能拡張を行い,空間分解能を検定する実験を行った,傾斜2次元噴流中での計測を行い,従来の2次元PIVとの比較検討を行った.これらの実験的研究から得られた情報・資料を漸次、二相乱流モデルを中心とする数値予測モデルに適用し、モデルの一般性の検証また、計測法の健全性を相互チェックを行った.さらに,直数値シミュレーションによる数値データと比較検討することで、機構の解明を試みた.現在のところ,二相流の乱れの発生機構には,分散相の流跡と垂直な成分の生成が主要因であることなどが明らかにされた.複雑流体に対する数値予測・モデリング手法を、独自の多重スケール二相乱流モデルとして構築するとともに、コンピュータ技法を駆使した高時空間分解能センシングからデータ処理までの一貫した情報処理を行い、実験と理論双方からのアプローチによる、混相流の統合的な現象解明を主眼として研究を遂行した.過去2年の研究成果より,混相流動中の移動現象解明のための複合計測システムの基本的な部分の開発が行われ,本年度においては,これらの計測手法を実流動場において最適な状況で適応する手法を確立しつつ,これらの物理現象の普遍的なモデル化を推進した.気泡流の流動に関しては,高速度カメラによる時間分解能の向上,及び高出力レーザによる取得画像画質の向上により,剪断流中での,気泡の運動,変形およびその周囲の乱流構造が詳細に測定され,気泡周りの渦度と気泡の運動の相互関係が明らかにされた.ステレオPIVに関しては,高解像度のデジタルカメラによる機能拡張を行い,空間分解能を検定する実験を行った,傾斜2次元噴流中での計測を行い,従来の2次元PIVとの比較検討を行った.これらの実験的研究から得られた情報・資料を漸次、二相乱流モデルを中心とする数値予測モデルに適用し、モデルの一般性の検証また、計測法の健全性を相互チェックを行った.さらに,直数値シミュレーションによる数値データと比較検討することで、機構の解明を試みた.現在のところ,二相流の乱れの発生機構には,分散相の流跡と垂直な成分の生成が主要因であることなどが明らかにされた.平成8年度は、気泡近傍の流動場を対象として周囲流体の乱流構造および乱れ発生のメカニズムを明らかにするための実験的研究を行った。実験は一様流中に配置した単一気泡の界面近傍の流れ構造の解明と共に、並列に配列された二つの気泡の相互干渉に伴う流れ構造の変化を測定した。流体の速度計測にはトレーサ粒子に蛍光粒子を用いた粒子画像流速計を、気泡形状の測定には赤外線LEDを光源とするバックライティング法をそれぞれ用いることで瞬時の気泡形状及びその近傍の流動場の同時計測を可能とした。その結果、二つの気泡後流が激しく干渉する位置で乱流エネルギの生成率が高い値を取り、このうち接線応力によるエネルギの生成率は単一気泡後流と同様の分布を示すのに対し、主流方向の放線応力によるエネルギの生成率は、後流同士の干渉が原因となり二つの気泡の後流間において高い値を取ることが判った。これらのことから、気泡流において並列に配置された気泡の誘起する乱れは、単一気泡から誘起される乱れに加え、気泡後流間の干渉による乱れの発生を考慮する必要性が示唆された。また、広い領域における流れ場の空間構造を定量的に把握するための計測法として、ホログラフィを用いた粒子画像流速計の開発を行った。本年度は、ホログラフィによるトレーサ粒子の記録を最適化する撮影条件を検討し、本手法の計測精度、空間分解能を評価した。その結果、計測精度は【+-】3pixel、空間分解能は0.5×0.5×1.5mm^3であり、本手法の3次元流体計測法としての有効性を示した。平成9年度は混相流動の現象解明のために必要な熱・物質・運動量の複合拡散現象を捉えるため,複合計測の手法と効率的なデータ処理法の開発を行った.乱流場の熱移動を伴う流れ場として,軸対象衝突噴流場において,粒子画像流速計(PIV)とレーザ誘起蛍光法(LIF)を併用し,さらに熱電対による温度計測を多点において行うことにより伝熱面近傍での空間的・時間的な温度変動を的確に捉えることができ,流れ場の計測から得られた渦構造との相互関係が明らかにされた.また,計測器にインテリジェント化に関しては,ホログラフィックPIVシステムにプラスティック感光板により実時間に近いかいたちの計測ができ,従来より的確な条件での計測が可能になった.

加熱面などの温度計測に関しては,種々の蛍光粒子を試した結果,2波長の蛍光発光を行う粒子を用いることで,より精度の高い温度計測が,画像処理を用いて行えることが判った.界面が変形する気液二相流動に関しての複数の気泡により発生する周囲流体の乱れの構造に関実験を行い,気泡間の干渉と周囲流体の乱れの構造を明らかにした.分散系二相乱流の微細構造の解明に関しては,粒子添加により層流から乱流への遷移過程について,並行平板間流れの実験を行い,粒子添加により遷移が遅延し,粒子濃度によりその過程が変化することなどの知見が得られた.また,カメラを流れと同じ速度で移動して粒子を追跡するラグランジェ測定も行い,粒子回りの流れ場との相互作用が明らかにされた.さらにそのモデル化に向かって,熱移動を伴う分散二相乱流場に関して,等方性乱流場を対象に,直接数値計算法を適用して,粒子の熱的な緩和時間の影響を明らかにし,温度履歴に関してラグランジェ自己相関係数を求めることができた.この結果は今後の混相乱流のモデル化に寄与するところが大であると考えている.複雑流体に対する数値予測・モデリング手法を、独自の多重スケール二相乱流モデルとして構築するとともに、コンピュータ技法を駆使した高時空間分解能センシングからデータ処理までの一貫した情報処理を行い、実験と理論双方からのアプローチによる、混相流の統合的な現象解明を主眼として研究を遂行した.過去2年の研究成果より,混相流動中の移動現象解明のための複合計測システムの基本的な部分の開発が行われ,本年度においては,これらの計測手法を実流動場において最適な状況で適応する手法を確立しつつ,これらの物理現象の普遍的なモデル化を推進した.気泡流の流動に関しては,高速度カメラによる時間分解能の向上,及び高出力レーザによる取得画像画質の向上により,剪断流中での,気泡の運動,変形およびその周囲の乱流構造が詳細に測定され,気泡周りの渦度と気泡の運動の相互関係が明らかにされた.ステレオPIVに関しては,高解像度のデジタルカメラによる機能拡張を行い,空間分解能を検定する実験を行った,.傾斜2次元噴流中での計測を行い,従来の2次元PIVとの比較検討を行った.これらの実験的研究から得られた情報・資料を漸次、二相乱流モデルを中心とする数値予測モデルに適用し、モデルの一般性の検証また、計測法の健全性を相互チェックを行った.さらに,直数値シミュレーションによる数値データと比較検討することで、機構の解明を試みた.現在のところ,二相流の乱れの発生機構には,分散相の流跡と垂直な成分の生成が主要因であることなどがか明らかにされた.