hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
PBKが骨髄腫の悪性化に寄与する作用機序の解明と治療標的分子としての可能性の検討

研究代表者は、骨髄腫(以下、MM)細胞において、サイトカインの一種であるインターロイキン6がPBZ binding kinase(以下、PBK)の発現レベルを著明に上昇させることを見出し、その分子機序の解明を進めてきた。これまでに、MMにおけるPBKの高発現は、MM患者の生存期間短縮と関連すること、また、MM細胞におけるPBK発現の喪失は、MM細胞の造腫瘍性を著明に低下させることを発見した。本年度は、PBKの治療標的分子としての可能性を検証するために、PBKに対する特異的小分子阻害剤OTS514を用いた治療実験を行った。OTS514は、オンコセラピー・サイエンス社が開発したPBK(TOPK)を標的としたキナーゼ阻害剤であり、すでに腎臓がん細胞や急性骨髄性白血病細胞に対する有効性が報告されている。代表者は皮下移植法によって、ヒト骨髄腫細胞株KMS-11をscidマウスに生着させ、腫瘍体積が200(mm3)に達した時点からOTS514の腹腔内投与治療を開始した。合計5日間の連続投与を行ったところ、腫瘍体積は対照群に対して有意に縮小する一方(P < 0.01)、OTS514投与による目立った体重減少は認められなかった。以上の結果から、骨髄腫に対するPBKを分子標的とした治療は有効である可能性が強く示唆された。MMに対するPBK阻害剤OTS514の治療応用が期待される一方で、正常細胞や臓器または個体の成熟過程におけるPBK喪失の影響は全く分かっていない。そこで、代表者はCRISPR/Cas9システムによるゲノム編集を用いたPBK遺伝子破壊マウス(PBK-KOマウス)の樹立を行い、PBKが個体の発生や成熟に及ぼす影響を解析する方針とした。現在、分担研究者がPBK-KOマウスの作出をが進めており、個体が得られ次第表現型の解析をおこなう予定である。研究代表者は、当初の目的であったPBKが骨髄腫治療の分子標的として有望であるかどうかを検討すべく、PBK特異的阻害剤を用いたxenograft実験を行い、PBK阻害剤OTS514の高い抗腫瘍抑制効果を見出した。また、PBK-KOマウス樹立に用いるCRISPR/Cas9システムのゲノム標的配列デザインやゲノム切断効率の試験を終え、分担研究者による動物作成実験が開始している状況にある。以上より、本研究は当初の計画どおりに推移している。本年度は、これまでの成果をとりまとめた学術論文を国際誌に公表し、本研究で得られた知見を広く周知する予定である。また、治療標的分子としての可能性を探索すべく、PBK遺伝子を破壊したマウス(PBK-KOマウス)の作成が現在進行中であるため、今後はPBK-KOマウスの樹立とその表現型の解析を行う。表現型の解析は、分担研究者の協力を得ながら、体重、生化学検査、血液学的検査や免疫学的検査を行う。PBK-KOマウスが得られない場合は、その原因を特定するために胎児期のマウスを解析する必要性があるため、分担研究者とともに詳細な原因究明を行っていく予定である。これまでの研究結果から、PBKが骨髄腫の悪性化に関与する可能性が強く示されたが、その分子機序には不明な点が残されている。PBKが多発性骨髄腫細胞の生存や増殖に及ぼす影響を分子レベルで解明するために、in silico解析やゲノム編集を用いたPBK変異体株の作出を行う。PBKタンパク質は、セリン/スレオニンキナーゼドメインとPDZ結合ドメインを有する。そこで、CRISPR/Cas9法により、キナーゼ活性を喪失したK64A/K65A変異株およびPDZ結合ドメインを欠失したΔETDV変異株を樹立する。これらの細胞株を免疫不全マウスに移植し、造腫瘍性の解析を行う。また、in vitroにおいても増殖シグナル伝達経路であるRAS-MAPKやJAK-STAT経路の活性化にどのような影響を及ぼすのかをウエスタンブロット法などで解析する。さらに、PBKが抗骨髄腫薬への薬剤感受性に与える影響を解析し、PBK発現による骨髄種ゲノム医療への応用の可能性を検証していく予定である。

MMに対するPBK阻害剤OTS514の治療応用が期待される一方で、正常細胞や臓器または個体の成熟過程におけるPBK喪失の影響は全く分かっていない。そこで、代表者はCRISPR/Cas9システムによるゲノム編集を用いたPBK遺伝子破壊マウス(PBK-KOマウス)の樹立を行い、PBKが個体の発生や成熟に及ぼす影響を解析する方針とした。現在、分担研究者がPBK-KOマウスの作出をが進めており、個体が得られ次第表現型の解析をおこなう予定である。研究代表者は、当初の目的であったPBKが骨髄腫治療の分子標的として有望であるかどうかを検討すべく、PBK特異的阻害剤を用いたxenograft実験を行い、PBK阻害剤OTS514の高い抗腫瘍抑制効果を見出した。また、PBK-KOマウス樹立に用いるCRISPR/Cas9システムのゲノム標的配列デザインやゲノム切断効率の試験を終え、分担研究者による動物作成実験が開始している状況にある。以上より、本研究は当初の計画どおりに推移している。本年度は、これまでの成果をとりまとめた学術論文を国際誌に公表し、本研究で得られた知見を広く周知する予定である。また、治療標的分子としての可能性を探索すべく、PBK遺伝子を破壊したマウス(PBK-KOマウス)の作成が現在進行中であるため、今後はPBK-KOマウスの樹立とその表現型の解析を行う。表現型の解析は、分担研究者の協力を得ながら、体重、生化学検査、血液学的検査や免疫学的検査を行う。PBK-KOマウスが得られない場合は、その原因を特定するために胎児期のマウスを解析する必要性があるため、分担研究者とともに詳細な原因究明を行っていく予定である。これまでの研究結果から、PBKが骨髄腫の悪性化に関与する可能性が強く示されたが、その分子機序には不明な点が残されている。PBKが多発性骨髄腫細胞の生存や増殖に及ぼす影響を分子レベルで解明するために、in silico解析やゲノム編集を用いたPBK変異体株の作出を行う。PBKタンパク質は、セリン/スレオニンキナーゼドメインとPDZ結合ドメインを有する。そこで、CRISPR/Cas9法により、キナーゼ活性を喪失したK64A/K65A変異株およびPDZ結合ドメインを欠失したΔETDV変異株を樹立する。これらの細胞株を免疫不全マウスに移植し、造腫瘍性の解析を行う。また、in vitroにおいても増殖シグナル伝達経路であるRAS-MAPKやJAK-STAT経路の活性化にどのような影響を及ぼすのかをウエスタンブロット法などで解析する。さらに、PBKが抗骨髄腫薬への薬剤感受性に与える影響を解析し、PBK発現による骨髄種ゲノム医療への応用の可能性を検証していく予定である。分担研究者の異動に伴い、研究計画の進行に軽微な遅れが生じたことや当初予想していた費用を民間の助成金により補うことができたことから、次年度使用額が生じた。現在、研究分担者は、本研究を滞りなく遂行できる状況にあることから、2019年度は研究計画どおりに資金を使用できるものと考える。初年度に得られた研究成果をもとに、本年度はオープンアクセスジャーナルへの論文投稿を含めて、各種メディアへの研究成果の発信を予定しており、それらの費用(校閲費、オープンアクセス投稿費、謝金など)に予算を充当する予定である。
高分子ステント法による、超高強度ダブルネットワークゲルの高強度化手法の一般化

昨年度は本分子ステント法の基礎技術を確立し、あらゆる親水性ポリマーから高強度St-DNゲルが創成可能であることを示した。そこで本年度は、本方法を様々な系へと拡張し、新規機能性高強度ゲルの開発を目指した。最初に、疎水性高分子を1st networkとした高強度ハイドロゲルの創製を行った。本ゲルは、一般的なDNゲルと同様に高い強度を示した他、ハイドロゲルでありながら水に対する高い接触角(80°)を示した。次に、配向高分子フィルムを作製し、これを1st networkに用いることで、物性に異方性のあるSt-DNゲルを合成した。本ゲルは、配向フィルムの構造を反映し、一軸に膨潤する、一方向のみに引き裂き可能などの興味深い新規物性を示した。以上より、疎水性高分子を基にした新規機能性DNゲルの開発に成功した。本結果は、DNゲルの高強度化手法を更に拡張し、従来は実現できなかった機能を発現させたという点で画期的である。また、ステントによるゲル膨潤挙動の理論的な考察を行った。中性ゲルに強電解質高分子(ステント)を導入すると、ステントの持つ高い浸透圧のためにゲルは膨潤する。ステント濃度が0.5Mに達するまでは、ゲルの膨潤挙動は一般的なゲル膨潤理論で説明可能であった。一方、ステント濃度が0.5M以上になると、ゲルの実際の膨潤度は理論値を下回った。本現象は、ステント濃度が大きい時、1st networkゲルの分子鎖の伸び切りが起こっていることを示している。また、本ゲルを基にSt-DNゲルを合成したところ、ステント濃度が0.5M以下の場合、ゲルの力学強度はステント濃度の増加に伴って大きくなるが、0.5M以上ではほぼ同じであった。ここから、St-DNゲルは1st networkが伸び切っているときに高強度化されることが示唆された。以上の成果を基に、現在4編の論文を投稿、あるいは執筆中である。ある種のゲル内部でポリアクリルアミドゲルを重合し、2重網目ゲル(DNゲル)を作成すると、強度が格段に増大することが知られている。本手法を用いて様々な機能性ゲルを高強度化出来れば、ゲルの応用範囲が大きく広がると期待される。しかし、高強度DNゲルを作成するためには第1網目として膨潤度、弾性率が大きい強電解質ゲルを用いなければならず、膨潤度、弾性率が小さい中性ゲルを本方法で高強度化することは出来なかった。そこで本研究では、中性ゲルをベースにした高強度DNゲルの作成を試みた。そのためには、中性ゲルの物性を強電解質ゲルのそれに近づける必要がある。その手段として、中性ゲルの内部に強電解質高分子(分子ステント)を導入することでゲル内外の浸透圧差を増大させ、膨潤度・弾性率を大きくすることを考えた。最初に第1網目として、様々な化学種の中性ゲルを合成した。次に、本ゲル内部で強電解質高分子を合成した。このゲルは水中で大きく膨潤し、元の中性ゲルに比べて約10倍の膨潤度、弾性率を示した。最後に、膨潤した中性ゲル内部で第2網目であるポリアクリルアミドゲルを重合し、中性ゲルベースのDNゲル(St-DNゲル)を得た。引張試験による測定の結果、St-DNゲルは既存のDNゲルと同様、高い強度と靭性を示した。具体的には破断応力2MPa、破断歪2000%を達成した。またこれらの高強度化は、どのような化学種の第1網目や分子ステントを用いても起こることが分かった。さらに本技術を応用し、天然高分子プロテオグリカンを分子ステントに用いてヒト内皮細胞培養に適したDNゲルを、刺激応答性のポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)ゲルを第1網目に用いて衝撃を受けた部位が可視化されるゲルを開発出来た。結論として、強電解質ポリマーを用いることにより、幅広い化学種や機能を持った高強度DNゲルの合成が可能になった。本結果は、ゲルを幅広く応用する上で極めて重要であると考えられる。

一方、ステント濃度が0.5M以上になると、ゲルの実際の膨潤度は理論値を下回った。本現象は、ステント濃度が大きい時、1st networkゲルの分子鎖の伸び切りが起こっていることを示している。また、本ゲルを基にSt-DNゲルを合成したところ、ステント濃度が0.5M以下の場合、ゲルの力学強度はステント濃度の増加に伴って大きくなるが、0.5M以上ではほぼ同じであった。ここから、St-DNゲルは1st networkが伸び切っているときに高強度化されることが示唆された。以上の成果を基に、現在4編の論文を投稿、あるいは執筆中である。
統合失調症の抗精神病薬多剤大量投与例における減薬と脳機能変化に関する検討

統合失調症患者における抗精神病薬の多剤大量投与は、患者の身体機能および精神機能の低下をきたすのみならず、医療経済学的な負担も大きい。近年、精神科臨床の場において、多剤大量投与の減薬の取り組みがなされており、精神症状の改善や脳機能の改善をもたらすことが期待されているが、その科学的根拠は乏しい。本研究では、統合失調症患者よりMRI撮像(安静時脳機能画像)を取得し、減薬により患者の脳機能の変化や臨床症状改善との関連を探索することを目的としている。初年度である平成30年度は、被験者リクルート及びTime 1のデータ取得を開始し、既存研究でのデータと合わせて、計40例の統合失調症患者のMRI撮像(安静時脳機能画像)を収集した。また、安静時脳機能画像の画像解析法の検討を行い、汎用ソフトウェアであるDPARSFを用いる解析を候補とした。まずは予備的解析として、統合失調症患者における、多剤大量投与の有無による脳機能的接続の差異を探索した。主解析の前に、DPARSFを用いて、安静時脳機能画像より脳機能的接続の全脳マトリックスデータを抽出した。主解析としては、具体的には、統合失調症患者29例を対象として、全脳の機能的結合と抗精神病薬服薬量との相関を調査した。なお、年齢、性別、機能の全体的評定(GAF)、陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)のサブスケール(陽性症状、陰性症状、総合精神病理)で調整することにより、精神症状や社会機能とは無関係に抗精神病薬の服薬量が影響を与える脳機能的接続を探索した。結果としては、左内側眼窩前頭皮質と小脳左葉との機能的結合が、抗精神病薬服薬量と負の相関を示した。以上より、抗精神病薬の大量投与が脳機能的接続の低下を生じうることが示され、精神機能や社会機能にも悪影響を及ぼす可能性が示唆された。したがって、被験者リクルートとTime 1のデータ取得は順調に進んでいると考えている。また、安静時脳機能画像解析に関する発表を国際学会にておこない、学会における議論や情報交換により、その後本研究の画像解析法に関して検討した結果、汎用ソフトウェアであるDPARSFを用いる解析を候補とした。一方、縦断研究に同意してくださる被験者が見つからなかったため、まだTime 2の撮像を開始することができていない。引き続き平成31年度は、健常者と統合失調症患者の被験者リクルートとTime 1のデータ取得を継続する。また、Time 1に参加した被験者を対象として、縦断研究に参加する被験者のリクルートを進め、Time 2のデータ取得も継続する。さらには、予備解析(統合失調症患者における、多剤大量投与の有無による脳機能の差異に関する解析)に関する学会発表を行い、論文作成を開始する。また最終年度である令和2年度には、被験者リクルートとTime 1のデータ取得、Time 2のデータ取得を年度途中まで継続する。本解析(多剤併用・多量投与例における、減薬がもたらす脳機能の変化、および、多剤大量投与例に対する減薬に伴う、臨床症状/全般的機能/生活の質(QOL)の変化と脳機能の変化との関連解析)を開始し、国際英文誌への投稿を目指し論文を作成する。

主解析としては、具体的には、統合失調症患者29例を対象として、全脳の機能的結合と抗精神病薬服薬量との相関を調査した。なお、年齢、性別、機能の全体的評定(GAF)、陽性・陰性症状評価尺度(PANSS)のサブスケール(陽性症状、陰性症状、総合精神病理)で調整することにより、精神症状や社会機能とは無関係に抗精神病薬の服薬量が影響を与える脳機能的接続を探索した。結果としては、左内側眼窩前頭皮質と小脳左葉との機能的結合が、抗精神病薬服薬量と負の相関を示した。以上より、抗精神病薬の大量投与が脳機能的接続の低下を生じうることが示され、精神機能や社会機能にも悪影響を及ぼす可能性が示唆された。初年度である平成30年度は、被験者リクルート及びTime 1のデータ取得を開始し、既存研究でのデータと合わせて、計40例の統合失調症患者のMRI撮像(安静時脳機能画像)を収集した。したがって、被験者リクルートとTime 1のデータ取得は順調に進んでいると考えている。また、安静時脳機能画像解析に関する発表を国際学会にておこない、学会における議論や情報交換により、その後本研究の画像解析法に関して検討した結果、汎用ソフトウェアであるDPARSFを用いる解析を候補とした。まずは予備的解析として、統合失調症患者における、多剤大量投与の有無による脳機能的接続の差異を探索した。主解析の前に、DPARSFを用いて、安静時脳機能画像より脳機能的接続の全脳マトリックスデータを抽出した。一方、縦断研究に同意してくださる被験者が見つからなかったため、まだTime 2の撮像を開始することができていない。引き続き平成31年度は、健常者と統合失調症患者の被験者リクルートとTime 1のデータ取得を継続する。また、Time 1に参加した被験者を対象として、縦断研究に参加する被験者のリクルートを進め、Time 2のデータ取得も継続する。さらには、予備解析(統合失調症患者における、多剤大量投与の有無による脳機能の差異に関する解析)に関する学会発表を行い、論文作成を開始する。また最終年度である令和2年度には、被験者リクルートとTime 1のデータ取得、Time 2のデータ取得を年度途中まで継続する。本解析(多剤併用・多量投与例における、減薬がもたらす脳機能の変化、および、多剤大量投与例に対する減薬に伴う、臨床症状/全般的機能/生活の質(QOL)の変化と脳機能の変化との関連解析)を開始し、国際英文誌への投稿を目指し論文を作成する。主に旅費と人件費・謝金に関して、次年度使用額が生じた。次年度は、論文投稿前には批判的意見を募るため、また出版後であれば研究成果告知のために、国内外の精神医学あるいは脳神経科学に関連する学会への参加を予定している。
スポーツ選手の自律的学習モデルの構築とその学習支援システムの開発

「スポーツ選手の自律的学習モデルの構築とその学習支援システムの開発」と題する本研究では,主にコーチや指導者がいないスポーツ選手を対象に,実技練習とその実技練習の振り返りによる自律的学習モデルを構築し,その学習支援システムを構築することを目的としている。これまでの3年間に,以下のシステムを行ってきた。(1)当日の練習内容の振り返りや省察を活用した自立的学習モデルに基づくWebベースの学習支援システム,(2)加速度センサーやGPSによる位置情報を活用して,学習者であるスポーツ選手にビデオ映像と連動したフィードバックをフィードバックするシステム,(3)Kinectを活用して身体動作データを取り込み,その動作を学習者の振り返りに活かすシステム3年間の研究では客観的なデータを学習者に返すことにより自律的に振り返り学習が起こると仮定して行ってきたが,スポーツ動作に関して効果的な振り返りをさせるためには,システム側が教師データとなる動作データを詳細な動作モデルに基づいた状態で持ち,適切なフィードバックとともに学習者に返してあげる必要があることがわかってきた。そこで,最終年度である今年度は,教師データとなる動作モデルデータを詳細化した状態で持つことを目的とし,モーションキャプチャ装置と床反力計を利用して,上肢と下肢の連動を意識した歩行動作の定量的分析を行った。その結果,上肢と下肢の連動を意識した歩行動作は骨盤の回旋量増加に伴い,一般的な歩行に比べて歩行速度増加や歩幅拡大,歩調の安定性,前方向床反力の増大が見られることが明らかになり,理想的な動作モデルとなり得ることがわかった。このデータを元にすることにより,学習者により適切なフィードバックが可能となり自律的学習がなされることが期待できる。「スポーツ選手の自律的学習モデルの構築とその学習支援システムの開発」と題する本研究では,スポーツ選手を対象に,実技練習とその実技練習の振り返り学習による自律的学習モデルを構築し,その学習支援システムを開発することを目的としている。今年度は,個人スポーツ向け学習支援システムのプロトタイプを開発した。陸上競技を対象に,個人毎のビデオ映像と,その日の練習内容の振り返りや省察を活用した自律的学習モデルを検討し,それをWebシステムとしてプロトタイプ版を開発した。ビデオとそこにタグづけしたキーワード,練習での感覚等を入力した省察内容を連携し,振り返り学習を可能にした。本システムを用いて評価実験を行った結果,自身が設定した目標・方略に沿って,過去と比較して自己評価をしやすくなったこと,どのようにして更に良くするか検討したことにより,自律学習のサイクルが生まれていたことが分かった。つまりシステムによって,選手の感覚・知覚をアウトプットし,客観的に観察される行為との結びつけを容易にしたことで,過去の練習,また先の練習を踏まえた振り返りへと変化し,「質」向上に繋がることが明らかになった。さらに,GPSデータ,加速度センサー,心拍センサーを測定可能なシステムを購入し,それらのデータを活用するシステムについて検討した。GPSデータによるマクロなデータと,加速度センサーによるミクロなデータをどのように組み合わせて,どのように選手にフィードバックをするかを実験・検討している。平成28年度は,それらのデータを組み合わせたシステムを構築予定である。当初の計画通り,陸上選手において,運動スキルの獲得プロセスに着目した自律学習モデルを提案し,練習日誌型の学習支援システムのプロトタイプを開発した。ビデオ映像と省察コメントを組み合わせた学習が可能となった。GPSや加速度センサーからのデータをWebシステムに組み込むまでには至っていないが,測定システム自体は購入し,実際にデータを取得し,どのように組み込むことができるかを実験しながら検討中である。来年度には組み込みが可能となる。今年度は,加速度センサーやGPSによる位置情報を活用して,学習者であるスポーツ選手に客観的なデータをフィードバックするシステムに関する2つの成果を上げた。まずは,ランニングスキル獲得のための学習支援システムを構築した。本システムでは,ランナーに装着した加速度センサーのデータを第三者が撮影したビデオ映像と同期させて学習者に提示できる仕組みを提案し,自らのフォームの欠点や長所についての気づきを促すことができる特徴がある。試行実験の結果,センサーデータと動画を組み合わせて見せることにより,学習者が自分の走りを分析的に考え,自らの走りのゆれのピーク値や悪い動きのタイミング等を知り,新しい改善点などを自ら発見できていた。次に,サッカー競技において,学習者への自律的な学びを促す効果的なフィードバック内容を検討した。試合において重要なプレーの一つであるパスに着目し,GPSならびに映像を活用して取得した選手とボールの位置データを用いて,パスの質の定量的評価方法を提案した。具体的な試合データに基づきパスの評価値を求め,エキスパート評価により提案方式の妥当性を検証した。当初の計画通り,加速度センサーを用いて陸上のランニングフォームの自律的な学習を支援するシステムの開発を行うことができた。加速度センサーと映像を同期させて表示することは有効であり,センサーデータと映像を組み合わせてスポーツ選手の学習支援を行うことができる見通しが立った。一方,GPSデータの活用に関しては,サッカー競技におけるプレーの質を定量的に評価できるかどうかを検討し,新たな評価方法を提案することができた。

今年度は,スポーツ選手の身体動作(フォーム)のデータを取り組み,その動きを分析し,選手の振り返り活動に活かせるかどうかの検討を行った。具体的には,Kinectを活用し,テニスのサーブ動作における身体のワイヤーモデルを取得して分析するシステムを構築した。被験者実験により,身体フォームのワイヤーモデルデータから中上級者と初級者の違いを抽出し,学習支援システムへの活用について検討した。その結果,構築したシステムにより,Kinectによって撮影された身体ワイヤーモデルを用いて胴体や軸足の3次元の動きを分析できることが可能になった。中上級者と初級者の動作に違いを比較分析することにより,(1)胴体中心や重心の軌道,(2)胴体のバランスの不安定性,(3)サーブ動作に入る際の軸足の作り方,(4)軸足の移動の程度,(5)スイングの際の膝の伸展によるジャンプ動作の行われるタイミング,(6)胴体の回旋が行われるタイミング,(7)サービスをするたびに同一の動きを再現できているか,などのデータに中級者と初級者の違いが明確になり,学習支援システムへの活用が期待できることがわかった。ただし,問題点として腕の動く速度に対してKinectの認識精度(時間的分解能)が低いため,サーブのインパクト前後の細かな動作分析が出来ないことが明らかになった。身体動作の動作支援だけでも十分に効果があると考えているが,今後の検証が必要である。各種センサーからのデータや身体のワイヤーモデルを用いてスポーツ選手の身体動作(フォーム)を分析して学習支援システムに活用できるデータは得ることができた。しかし,研究者の業務の多忙および,学習者の学びを促すためのフィードバック情報の検討に漕艇場に時間を要し,学習支援のためのフィードバックシステムの開発が遅れている。「スポーツ選手の自律的学習モデルの構築とその学習支援システムの開発」と題する本研究では,主にコーチや指導者がいないスポーツ選手を対象に,実技練習とその実技練習の振り返りによる自律的学習モデルを構築し,その学習支援システムを構築することを目的としている。これまでの3年間に,以下のシステムを行ってきた。(1)当日の練習内容の振り返りや省察を活用した自立的学習モデルに基づくWebベースの学習支援システム,(2)加速度センサーやGPSによる位置情報を活用して,学習者であるスポーツ選手にビデオ映像と連動したフィードバックをフィードバックするシステム,
酸性霧の成分分析と酸性化機構の解明

霧は地表近くで発生するために大気汚染の影響が大きく、液滴の成長による希釈効果は小さいために、酸性度が高くなる。本研究においては、大山と赤城山における酸性霧の成分分析とその酸性化機構の解明を行った。1988年より行なっている丹沢・大山における酸性霧の観測の結果、霧水のpH範囲は2.617.00、体積加重平均pHは3.95であった。霧水の組成には酸性ガスの影響が大きいのでガス濃度の測定を行なったところ、大山の硝酸ガスと塩化水素ガス濃度は横浜とあまり変わらないが、アンモニアガス濃度は横浜の1/21/4であった。酸性ガス濃度がアンモニアガス濃度とほぼ一致している大山では、霧が発生するときに酸性化しやすい条件にあると言える。1992年6月19日に大山で発生した最低pH2.62の霧水の分析の結果、pHの低いときにNH^+_4の大気負荷量が長時間にわたって高いレベルを保ち続け、霧水量の変化によってpHが変動していることが明らかとなった。このこととこれまでの結果とをまとめると、霧水のpHは、(1)大気の汚染度、(2)霧底の位置、(3)大気中の霧水量、(4)酸中和成分濃度、特にNH_3濃度により支配されていると言える。首都圏で放出された大気汚染物質が変換を受けながら飛来して来る赤城山の南東斜面においても、酸性霧を含めた大気汚染物質の総合観測を行なった。観測の結果、霧は雨より10倍以上の酸性度を示すことがあり、霧の発生しない日でも、高濃度のオキシダントと硝酸ガスの移動が確認された。関東周辺の森林は、常時このような大気汚染物質の負荷というストレスがあることから、これらの森林は今後生存し得るのか危惧される。
ゴルジ体ストレス応答によるトラフィック因子の発現制御

細胞内のゴルジ体の存在量は、需要に応じて厳密かつ動的に調節されている。この調節機構をゴルジ体ストレス応答と命名し、その分子機構を解析している。細胞小器官の機能不全が疾患の原因になることはよく知られており、また小胞体の存在量を調節する小胞体ストレス応答が神経変性疾患など疾患と深い関わりがあることから、ゴルジ体ストレス応答の研究によって疾患の予防・診断・治療に役立つ知見を得ることができると期待している。先行研究において、ゴルジ体ストレス応答によって発現が誘導される哺乳類の遺伝子の候補をマイクロアレイ解析によって検索したところ、ゴルジ体の機能に直接関与する遺伝子以外にも、t-SNAREやv-SNARE、sortingnexinなど小胞輸送に関与するトラフィック因子の発現が誘導されることを見いだした。そこで、ゴルジ体ストレス応答によってトラフィック因子の発現が制御される機構を明らかにするため、前年度は、これらの候補の中で特にt-SNARE遺伝子に注目し、その転写誘導を制御するエンハンサー配列を解析した。いまのところエンハンサー配列の同定までは至っていないが、ゴルジ体ストレスによる糖鎖修飾酵素の転写を制御するエンハンサー配列GASEや脂質合成酵素遺伝子の転写を制御するエンハンサー配列MREは、t-SNARE遺伝子のプロモーター上には見られないことから、新規のエンハンサー配列の同定につながるものと期待している。更に、出芽酵母のゴルジ体ストレス応答について同様の解析を開始し、酵母においてもゴルジ体ストレスによってトラフィック因子の発現が誘導されることを見いだした。こちらに関しても、現在プロモーター解析を行っているところである。ゴルジ体ストレス応答の研究を行っているのは今のところ研究代表者だけであり、今後はエンハンサー配列に結合する転写制御因子を同定し、また酵母の遺伝学などを活用することでゴルジ体ストレスのセンサー分子を明らかにすることによって、ゴルジ体ストレス応答によるトラフィック因子の発現調節機構の基本構造を明らかにしたいと考えている。ゴルジ体は、小胞体で合成された分泌タンパク質の加工・修飾を司る細胞小器官であり、また分泌タンパク質の輸送・ソーティングの制御中枢でもある。細胞分化や環境変化などによって分泌タンパク質の合成が盛んになりゴルジ体の機能を増強する必要が生じると、ゴルジ体が著しく発達してくること(ゴルジ体ストレス応答)が知られている。ゴルジ体の機能を担う遺伝子は核にあることから、このような応答を起こすためには、ゴルジ体から核にシグナルが送られて核内の遺伝子の転写が誘導されていると想像されるが、その分子的実体はほとんど明らかになっていない。本研究においては、このようなゴルジ体ストレス応答の分子機構を明らかにすることをめざしている。これまでに先行研究によってゴルジ体ストレス応答によって発現が誘導されてくる遺伝子を複数同定したが、その中にSTX3AやVAMP1, RAB20, SEC24D, SEC22L1, SEC61Gなどトラフィック因子の転写が誘導されることを見いだした。今年度は、STX3Aのプロモーター領域を単離し、ゴルジ体ストレス応答による転写誘導を制御する領域を解析した。現在、系統的な欠失変異体を作製し、それぞれの転写誘導能を調べているところである。また、ゴルジ体ストレスによって転写が誘導される遺伝子としては、トラフィック因子の他に脂質合成酵素の遺伝子がある。脂質合成酵素のひとつHMGCR遺伝子についてプロモーター解析を行ったところ、その転写制御配列(MRE)をほぼ決定することができた(25塩基)。驚いたことに、MRE配列は、コレステロール欠乏によるHMGCR遺伝子の転写誘導を制御するエンハンサーとして知られているSRE配列とは全く異なる配列であった。今後は、MREに結合する転写因子について解析を進める予定である。
SIMS分析による海底プラチナ資源生成環境の解明

海底鉱物資源の一つとして注目される鉄マンガンクラスト中にプラチナ(Pt)が含まれている事が近年明らかになった。研究代表者は、SIMS (ims-1270)を使ってPt分析法を開発した(Morishita & Usui, 2015)。本研究はこの研究を発展させ、鉄マンガンクラストの成長方向に沿ってSIMS(NanoSIMS)分析し、クラストのPt存在形態を解明する。鉄マンガンクラストの主成分は鉄マンガン酸化物である。層状マンガン酸化物の一種である低結晶質のvernaditeは粘土鉱物に類似した構造のため、SIMS分析のために必要な標準試料に適した大きな結晶が得られない。そこで、未知試料と同一組織を持つ鉄マンガンクラストに単位面積あたりの注入原子数を正確にコントロールしたイオンを注入した標準試料を用いた。研究試料は、北大西洋の南鳥島に近い深さ3,000mの海山から採取され先行研究で年代測定を行なった鉄マンガンクラストを用い、成長方向に沿って4分割した。それぞれ100万年、200万年、300万年、400万年前に生成した鉄マンガンクラストの各4試料を最新面が表面となるように深さ方向に2セット(A, B)埋め込み、更にイオン注入Ptビームの同位体組成を求めるためにSiウエファも埋め込み、表面をダイヤモンド研磨した。Aはカナダのタンデム加速器を用いてPtイオンを注入し、標準試料を作成した。それらすべてをNanoSIMSを用いて分析した。イオン注入標準試料で定量値を求めたのちに、Bで鉄マンガンクラストの成長方向への深さ方向Pt分析を行ない、各年代に生成した試料の評価を行った。その結果、年代方向への不均質はほとんど見られず、長および短時間のいずれにおいても安定した沈殿と元素分配が行われていたものと推察された。この成果は海底マンガン鉱床研究会で発表し、論文原稿を準備中である。海底鉱物資源の一つとして注目される鉄マンガンクラストには解明すべき点が多い。自動車の排ガス浄化装置に不可欠なレアメタルであるプラチナ(Pt)などの白金族元素は、現在は陸上の鉱床から供給されているが、鉄マンガンクラストにPtが含まれていることが知られている。本研究では、二次イオン質量分析法(SIMS)による鉄マンガンクラストの微小領域Pt分析法を開発し、クラスト中でのPtの存在形態を解明することを第一の目的とする。鉄マンガンクラストの主成分は鉄・マンガン酸化物である。そこで、未知試料と同一組織を持つ鉄マンガンクラストに単位面積あたりの注入原子数を正確にコントロールしたイオンを注入した標準試料を用いる。未知試料と標準試料の同一組織はほぼ同一組成を持つため、対応する組織で分析すれば分析時に生じるマトリックス効果が相殺されることが期待される。一次イオンはCs+を用い、Pt-を測定した。Ptには6つの同位体があるが、天然の同位体組成とイオン注入ビームの同位体組成が同一である保証はない。このため、鉄マンガンクラストへの注入量と同量のPtイオンをSiウエファに注入した試料の全Pt同位体を、分子イオンの妨害がない環境で測定することにより、注入イオンの同位体組成を求める。未知試料のPt分析では195Ptを測定するが、ここで求めた注入イオンの同位体組成から標準試料中の195Pt濃度を計算し、Ptの定量値を求めた。鉄マンガンクラストは、水深800 - 2,400mの海山に分布しているために将来の開発が有望であると考えられているが、Ptなどのレアメタルを多く含んでいることが重要な特徴として挙げられる。これまでに全岩分析で鉄マンガンクラスト中のPtが地殻中の存在度に比べて1000倍程度濃集していることが報告されているが、鉄マンガンクラスト内部でPtがどのように分布しているかは明らかになっていない。本年度は、Ptが濃集する組織を明らかにする目的で予察的な微小領域分析を行なった。北大西洋の南鳥島に近い海山から採取された鉄マンガンクラストを研究試料とし、vernaditeと基質のそれぞれで微小領域(3 um x 3 um)分析を行なった。その結果、vernaditeでは0.21 - 1.22 ppm、基質では検出限界(0.036 ppm)以下との定量分析の予察結果を得て、論文として公表した。自動車の排ガス浄化装置に不可欠なレアメタルであるプラチナ(Pt)などの白金族元素は、現在は陸上の鉱床から供給されているが、鉄マンガンクラストにはPtが含まれていることが知られている。本研究では、二次イオン質量分析法(SIMS)による鉄マンガンクラストの微小領域Pt分析法を開発し、クラスト中でのPtの存在形態を解明することを目的とする。

前年度には鉄マンガンクラスト中のvernaditeと基質のそれぞれにおいて、予察的な微小領域(3 um x 3 um)分析を行ない、vernaditeでは0.21 - 1.22 ppm、基質では検出限界(0.036 ppm)以下との定量分析結果を得て、論文公表した。今年度は鉄マンガンクラストの成長方向への深さ方向分析を目的として試料調製を行なった。試料は北大西洋の南鳥島に近い深さ3000mの海山から採取された鉄マンガンクラストを用い、成長方向に沿って4分割した。それぞれ100万年、200万年、300万年、400万年前に生成した鉄マンガンクラストを2分割し、各4試料を最新面が表面となるように深さ方向に2セット埋め込み、試料整形した。片方の埋め込み試料は分析試料とし、もう一方はイオン注入試料とした。Ptには6つの同位体があるが、イオン注入Ptビームの同位体組成を求めるために、Siウエファも埋め込み試料として調製した。本研究で研究代表者が使用することになっていた国立研究開発法人産業技術総合研究所の高質量分解能SIMS (ims-1270 SIMS)が本年度廃棄された。このため、連携研究者が所有する東京大学大気海洋研究所の高解像度SIMS (nano SIMS)を使用して研究を継続する事となった。ims-1270SIMSとnano SIMSは一次イオンに陽イオン(Cs+)を用い、Pt定量分析において二次イオンとして陰イオン(195Pt-)を測定する事が出来る点では共通であるが、イオン光学系が異なる。本年度は、新たに使用するNanoSIMS用の地質用試料ホルダーを購入して分析の準備を進めた。これまでの試料ホルダーとは形状が異なるため、分析試料、イオン注入試料は径12.6 mm、Siウエファ埋め込み試料は径9.9 mmの埋め込み試料を新たに作成した。また、nano SIMSを使用する場合の最適イオン注入条件を検討した。更に、研究分担者の所属大学において研究計画の再構築と研究に使用する鉄マンガンクラストの選定などの打ち合わせを行なった。これらの作業に時間がかかったために、全体の計画がやや遅れている。海底鉱物資源の一つとして注目される鉄マンガンクラスト中にプラチナ(Pt)が含まれている事が近年明らかになった。研究代表者は、SIMS (ims-1270)を使ってプラチナ分析法を開発した(Morishita & Usui, 2015)。本研究はこの研究を発展させるものである。鉄マンガンクラストの生長方向にSIMS(nano SIMS)分析し、クラスト中でのPtの存在形態を解明することを目的とする。鉄マンガンクラストの主成分は鉄・マンガン酸化物である。層状マンガン酸化物の一種である低結晶質のvernaditeは粘土鉱物に類似した構造のため、SIMS分析のために必要な標準試料に適した大きな結晶が得られない。そこで、未知試料と同一組織を持つ鉄マンガンクラストに単位面積あたりの注入原子数を正確にコントロールしたイオンを注入した標準試料を用いる。昨年度は北大西洋の南鳥島に近い深さ3000mの海山から採取された鉄マンガンクラストを用い、成長方向に沿って4分割した。それぞれ100万年、200万年、300万年、400万年前に生成した鉄マンガンクラストの各4試料を最新面が表面となるように深さ方向に2セット埋め込んだ。
屈曲型推進翼に関する基礎的研究

魚や水中哺乳類の遊泳に特徴的な進行波を有する屈曲型の運動翼のについて、その流れの特徴や推進器への利用に関する基礎的な研究を行った。主な手法は2次元のNavier-Stokes方程式を数値的に解く数値流体力学の手法を用いて行った。得られた結果の概要は以下の通りである。(1)プログラムの精度向上及び精度確認のため様々な理論的に解が得られる流れについて計算を行い比較検討を行った。加速を伴う平板周りの流れについては無限平板の加速時の解と比較し、また定常に至る過程や定常状態でのブラジウスの解と比較しよい一致を見た。翼型や角柱の加速時の流れについては渦の発生が小さいとき、非粘性流の計算法で得られる付加質量と一致した力が得られ、圧力分布もよい一致を見た。(2)角柱の加減速運動については、水槽実験も行い比較検討した。その結果過渡的な流体力の特性を本研究で開発したプログラムはよく推定できることが明らかになった。(3)乱流モデルについて調査したが、本研究の流れ場に対して有効であり、導入の容易なものはなかった。また魚体の周りの流れは層流であるといわれているため層流計算とした。(4)初年度の研究で推進器としては通常の魚の動きはそれほどよくないことがわかっていたので、かれいやもんごういかなどが低速で遊泳している場合の鰭運動を模擬した厚さのない翼周りの流れを解いた。屈曲型運動の周期を順次変化させ計算した結果、運動を変化させたときの力の追従は非常によく、また効率のよい部分では50%をこえる効率が得られることも明らかになった。プロペラほど効率はよくないが低速で自由に動き回る水中ロボット等には応用可能と思われる。今後の3次元計算模型実験等が望まれる。魚や水中哺乳類の遊泳に特徴的な進行波を有する屈曲型の振動翼について、その流れの特徴や推進器としての利用への基礎研究として、2次元Navier-Stokes方程式を解く方法を使って検討した。今年度得られた結果の概要は以下の通りである。(1)非定常流れを計算するプログラムの精度向上のため加速、減速を含む場合の平板、翼型及び角柱周りの流れを計算し、非粘性流れの結果等と比較した。これに対する実験を次年度行う予定である。また屈曲型推進翼周りの流れについて格子数、最小格子間隔等の影響を調査した。(2)乱流モデルについて調査を行ったが、本研究で用いているような流れに対して有効なもので、今回のプログラムに簡単に導入できるものが無かった。また魚体周り等の流れは層流が保たれているといわれているので、次年度よりも層流計算とすることとした。(3)体軸の動きが0.1x^2cos(4πat-4πx)と0.1x^2cos(2πat-2πx)の場合についてaを順次変化させ(aは体軸の動きの進行波の位相速度が一様流のa倍であることを表している)、計算し時々刻々の流場及び流体力の時間変化を得た。流体力については前進率と後端の上下速度の2乗を用いた無次元力はレイノルズ数にあまり関係なくプロペラの単独特性と同様に整理されることが分かった。これにより今後の実験の整理等の指針を得た。ただし、現在継続して計算中であるので、模型の製作が次年度始めにできるかどうか微妙である。

主な手法は2次元のNavier-Stokes方程式を数値的に解く数値流体力学の手法を用いて行った。今年度得られた結果の概要は以下の通りである。(1)昨年度から行っているプログラムの精度向上及び精度確認のため様々な理論的に解が得られる流れについて計算を行い比較検討を行った。加速を伴う平板周りの流れについては無限平板の加速時の解と比較し、また定常に至る過程や定常状態でのブラジウスの解と比較しよい一致を見た。翼型や角柱の加速時の流れについては渦の発生が小さいとき、非粘性流の計算法で得られる付加質量と一致した力が得られ、圧力分布もよい一致を見た。(2)角柱の加減速運動については、水槽実験も行い比較検討した。その結果過渡的な流体力の特性を本研究で開発したプログラムはよく推定できることが明らかになった。(3)昨年までの研究で推進器としては通常の魚の動きはそれほどよくないことがわかっていたので、かれいやもんごういかなどが低速で遊泳している場合の鰭運動を模擬した厚さのない翼周りの流れを解いた。屈曲型運動の周期を順次変化させ計算した結果、運動を変化させたときの力の追従は非常によく、また効率のよい部分では50%をこえる効率が得られることも明らかになった。プロペラほど効率はよくないが低速で自由に動き回る水中ロボット等には応用可能と思われる。今後の3次元計算模型実験が望まれる。
周期沈殿現象の数理モデルの高精度数値解法と解の力学挙動に関する研究

化学分野において、化学物質等が反応によって周期沈殿を生成する現象が存在することは知られている。そのような現象を解明するために、非線形放物型方程式系で記述される数理モデルが提案されている。本研究の目的は、このような周期沈殿現象の数理モデルの有効性を確立することである。本研究の成果によって、周期沈殿現象のシミュレーションがより正確に行われるようになり、現象を表す数理モデルの進行波性質や分岐性質等をより正確に調べられるのに貢献できる。
粒子クラスターの3次元空間構造の解明

本研究では数値解析により,固気二相流中で形成される粒子クラスター流動における粒子クラスターの3次元空間構造について調べた.計算では,3方向を周期境界で囲まれた粒径128μmの球形ガラス粒子の空気中での重力沈降流動に対して,粒子に対して剛体球モデルによる粒子追跡法による計算,流体に対してNS方程式の直接数値シミュレーションを行い,両者のtwo-wayカップリング計算を行った.得られた結果を以下に示す.1.計算領域の大きさが粒子クラスターの空間構造に及ぼす影響について,粒子濃度の鉛直方向および水平方向に対するパワースペクトルに基づいて調べた.その結果,計算領域の大きさには関わらず,水平方向では波数が150m^<-1>以上,鉛直方向では波数が100m^<-1>以上でパワースペクトル分布はほぼ一定値を示した.水平方向に対する波数が150m^<-1>以下,鉛直方向に対する波数が100m^<-1>以下では波数の減少とともにパワースペクトル分布は増大した.ただし,水平方向のパワースペクトル分布については水平方向の計算領域が大きな場合(256mm),鉛直方向のパワースペクトル分布については鉛直方向の計算領域が大きな場合(384mm以上)に,再び低波数域でパワースペクトル分布が一定値示す傾向が得られた.2.さらに大きな計算領域に対する計算を可能にするため,粒子間衝突計算にDSMC法を導入し,決定論的方法による粒子間衝突計算を用いた計算結果による検証を行い,DSMC法を用いた計算が十分な精度を有することを示した.3.粒子濃度のパワースペクトル分布を基にして,ローパスフィルターにより粒子クラスターの3次元構造を抽出し,可視化する手法を提案し,これによる粒子クラスターの3次元構造の観察を行った.また,粒子クラスターの3次元構造と,流体の低速ストリークおよび高速ストリークの3次元構造を可視化し,観察を行った.本研究では数値解析により,固気二相流中で形成される粒子クラスター流動における粒子クラスターの3次元空間構造について調べた.計算では,3方向を周期境界で囲まれた粒径128μmの球形ガラス粒子の空気中での重力沈降流動に対して,粒子に対して剛体球モデルによる粒子追跡法による計算,流体に対してNS方程式の直接数値シミュレーションを行い,両者のtwo-wayカップリング計算を行った.得られた結果を以下に示す.1.計算領域の大きさが粒子クラスターの空間構造に及ぼす影響について,粒子濃度の鉛直方向および水平方向に対するパワースペクトルに基づいて調べた.その結果,計算領域の大きさには関わらず,水平方向では波数が150m^<-1>以上,鉛直方向では波数が100m^<-1>以上でパワースペクトル分布はほぼ一定値を示した.水平方向に対する波数が150m^<-1>以下,鉛直方向に対する波数が100m^<-1>以下では波数の減少とともにパワースペクトル分布は増大した.ただし,水平方向のパワースペクトル分布については水平方向の計算領域が大きな場合(256mm),鉛直方向のパワースペクトル分布については鉛直方向の計算領域が大きな場合(384mm以上)に,再び低波数域でパワースペクトル分布が一定値示す傾向が得られた.2.さらに大きな計算領域に対する計算を可能にするため,粒子間衝突計算にDSMC法を導入し,決定論的方法による粒子間衝突計算を用いた計算結果による検証を行い,DSMC法を用いた計算が十分な精度を有することを示した.3.粒子濃度のパワースペクトル分布を基にして,ローパスフィルターにより粒子クラスターの3次元構造を抽出し,可視化する手法を提案し,これによる粒子クラスターの3次元構造の観察を行った.また,粒子クラスターの3次元構造と,流体の低速ストリークおよび高速ストリークの3次元構造を可視化し,観察を行った.鉛直ダクト内粒子沈降流実験装置の改良1.鉛直ダクト内粒子沈降流の実験装置において,水平断面内での粒子分布をダクト底部から高速度カメラにより測定可能とするよう、測定部の改良を行った.その際、ダクト底面を通した測定を行うため、ダクト底面の清浄性の保持を容易とするためダクト底部を脱着可能な構造とした.2.PDAにより粒子速度の測定を行い,ダクト底部の形状変化の影響の評価を行った.鉛直ダクト断面内粒子分布の時系列測定画像からの粒子クラスター3次元構造の構成1.鉛直ダクトの水平断面内の粒子分布を高速度ビデオによる測定を行い,これで得られたダクト断面内粒子分布の時系列データを空間に展開することでクラスターの3次元構造を観察可能とした.離散粒子モデルおよび粒子クラスター3次元構造評価法に関する検討実験で用いた粒径128μmの球形ガラス粒子の条件に対して粒子クラスター形成の数値解析を行い,粒子濃度の空間構造の特性評価について検討を行い,以下の結果を得た.1.粒子濃度の水平方向分布についてパワースペクトル分布を調べた結果,その分布は波数が150m^<-1>の付近を境に異なる分布傾向を示すことが分かった.これより高波数領域ではパワースペクトルはほぼ一定値を示し,これより低波数領域で,波数の減少とともに変動のエネルギーが増加した.2.パワースペクトル分布の情報をもとに,粒子濃度の水平断面での分布に対してしきい値が約150m^<-1>の波数のハイ・ローパスフィルターを適用し,大スケール成分と小スケール成分の分離を行った.その結果,小スケール成分は当方的な構造をもち,粒子クラスクーの空間構造の特徴は大スケール成分により抽出できることが分かった.

本研究では数値解析により,固気二相流中で形成される粒子クラスター流動における粒子クラスターの3次元空間構造について調べた.計算では,3方向を周期境界で囲まれた粒径128μmの球形ガラス粒子の空気中での重力沈降流動に対して,粒子に対して剛体球モデルによる粒子追跡法による計算,流体に対してNS方程式の直接数値シミュレーションを行い,両者のtwo-wayカップリング計算を行った.得られた結果を以下に示す.1.計算領域の大きさが粒子クラスターの空間構造に及ぼす影響について,粒子濃度の鉛直方向および水平方向に対するパワースペクトルに基づいて調べた.その結果,計算領域の大きさには関わらず,水平方向では波数が150m^<-1>以上,鉛直方向では波数が100m^<-1>以上でパワースペクトル分布はほぼ一定値を示した.水平方向に対する波数が150m^<-1>以下,鉛直方向に対する波数が100m^<-1>以下では波数の減少とともにパワースペクトル分布は増大した.ただし,水平方向のパワースペクトル分布については水平方向の計算領域が大きな場合(256mm),鉛直方向のパワースペクトル分布については鉛直方向の計算領域が大きな場合(384mm以上)に,再び低波数域でパワースペクトル分布が一定値示す傾向が得られた.2.さらに大きな計算領域に対する計算を可能にするため,粒子間衝突計算にDSMC法を導入し,決定論的方法による粒子間衝突計算を用いた計算結果による検証を行い,DSMC法を用いた計算が十分な精度を有することを示した.3.粒子濃度のパワースペクトル分布を基にして,ローパスフィルターにより粒子クラスターの3次元構造を抽出し,可視化する手法を提案し,これによる粒子クラスターの3次元構造の観察を行った.また,粒子クラスターの3次元構造と,流体の低速ストリークおよび高速ストリークの3次元構造を可視化し,観察を行った.