hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
黄砂とともに飛来する微生物の群集構造の網羅的解析：環境・生態系・健康影響評価

本研究では、黄砂の発生源に近い中国・北京および発生源から離れた日本の大阪において、生活環境の大気中の微生物(細菌および真菌)を対象として、黄砂非発生時も含めた連続モニタリングを実施し、微生物群集を網羅的に解析することにより、黄砂現象にともなって移動する微生物が下流域の環境・生態系や健康に与える影響を、時間的かつ空間的に考察した。細菌群集構造解析の結果、大阪では発生源に由来する細菌は減少し、移動経路の地上の影響および測定地周辺の影響をより強く受けていた。したがって、黄砂現象が環境およびヒトの健康に与える影響は、発生源から離れるにつれて、小さくなっていくと考えられた。平成25年度は大規模な黄砂の飛来が無かったため、研究計画を前倒しし、黄砂非飛来時の生活環境(屋外、室内)の大気中の細菌および真菌の群集の変動を解析した。大気サンプリングは毎月2回以上行った。細菌および真菌の現存量は、rRNA遺伝子を標的とする定量的PCR法により測定した。細菌および真菌の群集構造解析は、pyrosequence法により行った。その結果、以下のことを明らかにした:(1)屋外の大気においては、細菌現存量および細菌群集構造のいずれにおいても、季節による特徴的な変化は見られず、細菌現存量は1E+03 cells/m3であった。これは一般的な(大規模でない)黄砂飛来時の大気中の細菌現存量と同程度であった。また、細菌群集の優占種はActinobacteriaやFirmicutesなど、主に乾燥土壌に分布する細菌や芽胞形成菌であることがわかった。(2)屋外の大気の真菌群集構造を解析した結果、Ascomycotaが優占しており、特にCladosporiumが高い割合を占める場合と既存のデータベースでは同定できないAscomycotaが優占する場合に分かれた。(3)室内大気においては、ヒトの日常的な生活活動により、細菌現存量が約10倍になるとともに、細菌群集構造が変化した。一方、真菌の現存量および群集構造は、ヒトの生活活動による影響を大きく受けない可能性が示された。ただし、サンプリングを行った部屋は換気が良く、湿度も低かったため、その影響も考慮する必要があると考えられた。(4)室内の大気の細菌群集では、屋外と同様に、ActinobacteriaやFirmicutesなどが優占種であった。また真菌群集でも、屋外と同様に、Ascomycotaが優占していた。平成26年度は大規模な黄砂の飛来が無かったため、小型航空機を用いた上空での黄砂の捕集は行わず、屋外の大気中における黄砂発生時の微生物群集(細菌および真菌)の変化、および非黄砂発生時の微生物群集の変動を通年で解析した。大気サンプリングは、原則として毎月2回行った。細菌および真菌の現存量は、rRNA遺伝子を標的とした定量的PCR法により測定した。その結果、以下のことを明らかにした。(1)屋外の大気中の細菌の現存量について、黄砂の飛来によって約10倍増加することがわかった、細菌群集構造については、黄砂の飛来による大きな変動は見られなかった。(2)屋外の大気中の真菌の現存量について、黄砂の飛来による大幅な増加は無く、黄砂非飛来時においても変動が見られた。真菌群集構造は、黄砂の飛来によって非黄砂飛来時とは変化する可能性が見出され、特定の属の真菌の割合が高くなった。(3)平成27年度に中国・北京での黄砂サンプリングを予定していることから、現地の研究協力者とともに、サンプリング準備を行った。すなわち、現地の大学構内にサンプリング装置を設置するとともに、サンプリング頻度について決定した。平成27年度は、それまでの成果をふまえ、生活環境の大気中の微生物(細菌および真菌)について連続モニタリングを行い、季節変動や気象の変化もふまえて詳細に解析した。細菌および真菌の群集構造解析は、amplicon sequence法により行った。細菌については、黄砂飛来時には現存量の平均値が黄砂非飛来時の約5倍に増加したが、非飛来時における細菌現存量の変動が大きく、黄砂発生時と同等の日もあった。細菌群集構造は黄砂飛来時と非飛来時で大きな差は見られなかった。また、細菌の現存量および群集構造ともに、降雨にともなう大きな変化は見られなかった。次に、真菌群集構造解析および多様性解析の結果、黄砂飛来時には非飛来時と比較して真菌群集の多様性が低下し、また真菌群集構造の類似性が変化するなど、真菌群集が変化しており、一定の属の真菌の割合が増加する可能性が示された。また定量的PCRの結果、黄砂飛来時にその量が約3倍に増加することが分かった。以上より、黄砂飛来時には、生活環境の大気中の真菌群集がその影響を受ける可能性が示された。また、バイオエアロゾルに付着している微生物の生理活性評価法に関する研究を進め、プロトコールをほぼ決定した。さらに、中国における共同研究を現地の研究協力者とともに開始し、北京において、黄砂発生時期に黄砂の連続サンプリングを行った。現在、採取した黄砂試料について、微生物現存量の測定および群集構造の解析を進めている。

生活環境の大気中の微生物(細菌および真菌)を対象として、2年を超える継続的なモニタリングができ、微生物の現存量や群集構造に関して、季節変動や経年変動、気象の影響もふまえた詳細な動態解析ができた。本成果は、黄砂現象が下流域の生活環境の大気中の微生物群集に与える影響を明らかにし、黄砂現象により移動する微生物が環境・生態系や健康に与える影響を考察する上で必須の情報である。一方、上空での黄砂サンプリングについては、黄砂の飛来量が十分ではなく、解析を進めるのが困難であった。黄砂による微生物の飛来に関しては、未知の部分が多いにもかかわらず、病原微生物が飛来する等の情報もあり、科学的な裏付けにもとづくリスク・コミュニケーションが緊急の課題となっている。その解決のためには、黄砂現象にともなって移動する微生物の現存量や群集構造(属種の構成)の変化を明らかにする必要がある。しかしながら、これまでの研究は黄砂発生時期に採取した試料のみを用いて実施されたものが多く、黄砂非発生時と比較した研究は行われていなかった。そこで本研究では、黄砂非発生時も含めて連続モニタリングを行い、黄砂現象により移動する微生物が環境・生態系や健康に与える影響を時間的かつ空間的に考察した。平成28年度は、黄砂発生源に近い中国・北京において黄砂発生時期に連続的に採取したバイオエアロゾルを対象として、微生物(細菌および真菌)の現存量ならびに群集構造の変化を定量的PCR法およびamplicon sequence法を用いて解析した。その結果、生活環境の大気中の細菌に関して、黄砂発生時にその現存量が非発生時の1,000倍に増加すること、また黄砂発生源から離れた大阪とは異なり、黄砂発生時の細菌群集構造が試料間で大きく変化することを明らかにした。これらの結果より、黄砂発生源に近い地域では遠い地域に比べて、大気中の細菌群集が黄砂現象の影響をより強く受けることを実証した。一方、生活環境の大気中の真菌に関しては、黄砂発生時の真菌群集構造が北京と大阪で類似しており、大阪と同様に北京においても黄砂発生時にAlternaria alternataの現存量が増加することがわかった。すなわち、大気中の真菌群集については、黄砂発生源からの距離にかかわらず、黄砂発生時にAlternaria alternataの現存量が増加し、真菌群集の多様性が減少することが示された。本研究では、黄砂の発生源に近い中国・北京および発生源から離れた日本の大阪において、生活環境の大気中の微生物(細菌および真菌)を対象として、黄砂非発生時も含めた連続モニタリングを実施し、微生物群集を網羅的に解析することにより、黄砂現象にともなって移動する微生物が下流域の環境・生態系や健康に与える影響を、時間的かつ空間的に考察した。細菌群集構造解析の結果、大阪では発生源に由来する細菌は減少し、移動経路の地上の影響および測定地周辺の影響をより強く受けていた。したがって、黄砂現象が環境およびヒトの健康に与える影響は、発生源から離れるにつれて、小さくなっていくと考えられた。平成26年度は、屋外の大気を対象として、微生物(細菌および真菌)群集の変動を通年で解析するとともに、黄砂飛来にともなう群集の変化を解析することができた。本成果は黄砂の飛来が下流域の生活環境の大気中の微生物群集に与える影響を明らかにし、黄砂とともに飛来する微生物が環境・生態系や健康に与える影響を考察する上で必須の情報である。
池田内閣成立から対中国交正常化に至る時期の、日本の中国政策についての歴史学的研究

前年に引き続き、研究対象時期のうちの残りの部分である、池田内閣期の中国政策についての分析を進めた。まず史料収集については、外交史料館をはじめとする日本側史料や、米国国立公文書館・各大統領図書館所蔵のアメリカ側史料、英国国立公文書館所蔵のイギリス側史料などの調査を完了した。その上で、公刊された様々な個人史料やインターネット上で公開された史料などを集め、その結果、量的にかなりの史料の検討が可能になった。その上で、前年に引き続き、日本の中国政策の大きな要因となった国連中国代表権問題の分析を進めるとともに、またその他の国際環境要因に関連して、中ソ対立に対する日米の対応や、日本の中国政策と東南アジア政策との関連、アメリカのアジア戦略における日本の位置づけと、そうしたアメリカの要求に対する日本の対応、といった点について分析を行った。さらに池田首相や小坂・大平・椎名各外相のパーソナリティや、「自由陣営の一員」「日米欧の三本柱」といった日本の国際的立場の位置づけと中国政策の関連、といった点から池田外交の特質を描き出そうと試みた。従来の研究には、アメリカの圧倒的な影響によって日本の中国政策を説明するものや、あるいは台湾問題に関する日本独自の「二つの中国」政策を描き出すことにより、アメリカに対する日本の一定の主体性を指摘するものがあった。しかしこうしたアメリカ要因や、台湾問題に関する日本の目標を取り上げるだけでは、池田内閣から対中国交正常化へと至る時期の日本の中国政策を十分説明することはできない。その時期の日本外交は、国連の場における国際社会全体のコンセンサス形成や、また中ソ対立や東南アジア問題などで米ソとの対立が深まっていった中国をいかに位置づけるか、といった課題も独自・主体的に模索・展開しており、それが対中国交正常化を含めた70年代の緊張緩和外交に繋がっていったのである。研究対象時期の池田・佐藤内閣期のうち、まず佐藤内閣の中国政策については、本年度開始後まもなく、その分析を終えることが出来た。その際、日米の外交一次史料や、個人文書に依拠することにより、佐藤自身の構想や、実際に佐藤内閣によって追求された外交が、従来の過剰な対台湾関係重視のイメージとは異なり、対中・対台湾関係の両立を現実的な範囲で模索するものであることを明らかにした。さらに、従来は注目されてこなかったが、佐藤内閣の中国政策にとっては、国連中国代表権問題の動向が大きな要因となっていた。その後、池田内閣の中国政策に関する分析へと移ったが、まず、外務省外交史料館に所蔵の史料の収集・検証から始めた。その結果、既に池田内閣の初期において、外務省内では、大陸中国の承認と対台湾関係の実務レベルでの維持が構想され、さらにそうした外交的転換の機会として、米国の東アジア政策に加え、国連中国代表権問題の動向が大きな意味をもっていたことを明らかにした。すなわち研究対象時期において、日本が中国政策に関して抱いていた戦略は、かなりの程度一貫していたと考えられるのである。さらに続いて、日本の中国政策そのものに加え、それを取り巻く国際環境の検証に力を注いだ。その際、近年研究の進展が著しい冷戦史や、アメリカ外交史の過去の業績を整理し、その上でアメリカ側の史料の分析を進めた。その結果、まず国連中国代表権問題に関しては、その展開が従来描かれていたアメリカ主導によるものというより、むしろ多国間的に処理されていたことが明らかになった。特に、この問題ではイギリスや台湾の意向も大きなウェイトを占め、さらに日本も一定の役割を果たしていたのである。またその他、池田内閣期に大きく変化した中ソ関係や、台湾による大陸反攻準備が、アメリカの東アジア政策・日本の中国政策にもたらした影響についても分析を進めた。
深海熱水噴出孔下に存在する活動的微生物圏の検証

海底熱水系で見つかる(超)好熱菌は,熱水噴出孔下から運ばれてきたものであると考えられている.この熱水孔下生命圏については分子生物学や地球化学に基づく状況証拠が報告され始めているが,その直接証明に成功しているとは言えない.本研究では、統合国際深海掘削計画IODP Expedition 331で取得されたコア試料の微生物学解析を通し、中部沖縄トラフ伊平屋北海域の深海熱水噴出孔下に広がる海底下微生物圏の解明を試みた.前年度の解析で、原核生物由来のDNAの抽出とPCR増幅に成功し,熱水孔下の高温環境中においても検出されることを明らかにできた.その後の解析でコアの最深部にはHot Water Crenarchaeotic Group IVというアーキアが優占していることが分子系統解析から明らかになった.微生物の生息限界深度は分子生物学解析,培養,酢酸分解活性などからも支持された.その棲息環境は50-90°Cであることが温度計で計測されているが,古地温からの推定では150°C付近の高温を記録していた.過去の高温熱水活動が現在の微生物生息範囲を制限していると予想される.浅部では活発な微生物活動が検出されており,特に嫌気的メタン酸化反応が現場のメタンの挙動を支配していることが同位体化学と放射性同位元素を用いた活性測定によって明らかにされた.嫌気的メタン酸化古細菌に特有の機能遺伝子であるmcrAを用いた解析を行ったところ,他の熱水活動域で検出される環境クローンと相同性が高く,高温環境下に特異的な嫌気的メタン酸化古細菌のグループが生息していることが示唆された.本結果により,中部沖縄トラフ伊平屋北海域の深海熱水噴出孔下には,海底熱水によって運ばれるメタンを利用することでエネルギーを獲得する生態系が存在することが明らかにされた.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。深海熱水噴出孔から噴き出す高温熱水には海底下から運ばれてきたと考えられる微生物が大量に存在している。その為、熱水噴出孔下には巨大な微生物の「巣」が存在すると期待されている。統合国際深海掘削計画(IODP)による深海底掘削調査航海Exp.331では、中部沖縄トラフ伊平屋北海域の熱水活動域掘削に成功している。本研究では、Exp331航海で取得されたコア試料の微生物解析を通し、深海熱水噴出孔下に広がる活動的な海底下生命圏の存在の証明を目指す。23年度の解析で、微生物由来DNAと微生物代謝活性が熱水孔下の高温環境中においても検出されることを明らかにすることができた。コア試料から微生物DNAの抽出とPCR増幅に成功し、複数の試料で分子生態学的解析を行うことができた。DNAが検出されたコア試料のうち、最深部にあたる試料は50-90°Cの環境であり、そこでは未培養系統群HWCGIV(Hot Water Crenarchaeotic-Group IV)に属する微生物が優占していることが、分子系統学的解析から明らかにされた。その深度ではコア試料1gあたりに1000000細胞の微生物が検出されるが、その数は通常の海底堆積物と比較した場合著しく少ない値である。高温という環境因子が微生物の生息を限定していると予想される。その一方で、放射性同位体トレーサーを用いた活性測定の結果では、メタン生成、嫌気的メタン酸化、酢酸生成といった微生物代謝活性が検出されており、海底熱水によって運ばれるメタン、水素といったガス成分が化学合成微生物の成育を支えているという積極的な証拠を得ることもできた。

分析試料数が当初の計画より多く、また、微生物バイオマスが少ない為に解析が困難なことから、当初の計画よりやや遅れていると判断される。24年度が最終年度であるため、記入しない。放射性同位体トレーサーを用いた活性測定法に多くの時間を要していたが、分析方法の改善に既に成功しており、今後多くのデータを迅速に出すことが可能となっている。
創造性による課題発見・解決力を育む美術教育カリキュラム開発のための実践的研究

本研究の目的は、ユニバーサルデザイン(UD)の概念を基軸とした前申請の美術教育の学習モデルの成果を踏まえ、より長期的で高い汎用性を伴う授業モデルと達成度指標の構築し、実践、検討を行うことである。その達成のために、平成30年度では以下の研究を中心に行った。1)アメリカでの美術教育を基軸とした創造性教育の実践の見学と情報収集本研究と同じく、美術教育をベースに学習意欲を持続させ、かつ創造的に社会との接点を見出させるSTEAM型の研究実践を行っているアメリカLesley Universityの実践の見学と創造性を生み出す大学院レベルの研究について情報収集を行い、以後連携して研究を進める方向で同意した。また、社会教育やコミュニティの中のでのUDや、インクルーシブ教育の実態についてBOSTON MUSEAUMやInstitute for Human Centered Design officeでのインクルーシブの施策、VSA Massachusettsでの障害者とアートの連携事業等を見学、及び情報収集を行った。2)創造性が社会と出会う美術教育の過年度のまとめの広報と新たなカリキュラム作成プロジェクトのスタート平成30年度に、前申請でのカリキュラムの成果と、新たな研究指針を発表するシンポジウムを兵庫県立美術館で開催し、学校教育、社会教育での美術教育の関係者の参加によって行った。また、新たなカリキュラムに向けた研究のシステムを構築し、月に一度、実践協力者による検討会、学習会を開催している。現在は、令和元年度2年度にかけての年間指導計画と、HABITS of MINDをベースにしたアンケート調査の項目を前調査から因子分析を行い、本研究が、児童・生徒の資質・能力定着に資する調査項目の検討を行っている。平成30年度に計画した、1調査方法の再検討、2書籍発刊と授業実践者再募集、3評価方法検討、4到達度指標の再検討、5アメリカでの創造性教育の調査と情報収集の項目について、1、2、5について、概ね達成されている。1は、調査項目の検討を順次行っており、令和元年度の年間指導計画で反映される状況。2は、平成30年11月に書籍『子どもが夢を叶える図工室・美術室創造性が社会と出会う美術教育(ANCS)をめざして』(ISBN978-4-86555-057-3)を出版し、本書籍を活用して、新たなカリキュラムのための研究・実践のための研修会を月1回の割合で実施している。34については、令和元年度、年間指導計画を進めながら検討する方向で実践協力者と合意している。5については、実績の概要の記述のとおりで、令和2年度に、アメリカから研究者を招聘してシンポジウムを行う方向で合意できている。現在、進行している新たな実践研究者による2つの研究の成果を令和2年度(最終年度)にシンポジウムを開催し、発表する予定にしている。合わせてこれらの成果をHPを作成し、広く周知するとともに、成果を英訳し、国際学会で発表し、評価を受けたい。1)平成30年度11月に書籍にまとめた題材を児童・生徒の実態に合わせて計画的に行い学習の持続性への意識の増減と題材との関わりを調査・考察する。2)創造性が社会と出会う美術教育(ANCS)の考え方に基づき、新たな題材の開発とその成果を調査・考察する。

34については、令和元年度、年間指導計画を進めながら検討する方向で実践協力者と合意している。5については、実績の概要の記述のとおりで、令和2年度に、アメリカから研究者を招聘してシンポジウムを行う方向で合意できている。現在、進行している新たな実践研究者による2つの研究の成果を令和2年度(最終年度)にシンポジウムを開催し、発表する予定にしている。合わせてこれらの成果をHPを作成し、広く周知するとともに、成果を英訳し、国際学会で発表し、評価を受けたい。1)平成30年度11月に書籍にまとめた題材を児童・生徒の実態に合わせて計画的に行い学習の持続性への意識の増減と題材との関わりを調査・考察する。2)創造性が社会と出会う美術教育(ANCS)の考え方に基づき、新たな題材の開発とその成果を調査・考察する。平成30年度の清田、大橋のアメリカの渡航および、通訳、コーディネート料を本学の運営費より支出した。そのため、清田、大橋の渡航予算を、計画当初予定になかった令和元年度以降のの渡航及び招聘に充てることとなった(約1,300,000円)。このことによって、アメリカでの共同研究の継続が可能となった。さらに令和元年度は、HP作成のための費用(約250,000円)、全国の実践研究協力者の旅費の一部(約400,000円)、書籍作成の必要経費(約300,000円)の一部と合わせて予算を使用する計画である。現在は無料作成サイトで試行運用し、令和元年度は正式にこれを作成する。
Detection and identification of virions in host bodily fluids and immune cells

本研究課題では、ウイルス感染の初期段階を研究するために、無標識かつ非侵襲的測定技術であるラマン分光法を利用した。これを用いて、血清などの溶液中のウイルス粒子の存在を検出し、感染がどのように進行し、細胞がウイルスの存在に対してどのように応答するかを理解するために、感染細胞の測定を行った。細胞固定および細胞周期によるラマンイメージ/スペクトルに対する影響を調べ、ウイルスの存在と関係なく細胞に影響する因子を明らかにした。また、感染により誘発される変化と比較するために、主要オルガネラの損傷により誘導したアポトーシスにおけるラマン分析を行った。化学複合領域
白血病細胞における分化誘導の機構の解明と臨所応用に関する研究

白血病細胞における分化誘導の機構の解明という研究課題に対して、急性前骨髄球性白病細胞株HL-60を用いて、次に挙げる知見を得た。1、HL-60細胞は、1α,25(OH)_2D_3(以下_3)及び、ホルボ-ルエステル(以下TPA)により単球系細胞へ、レチノイン酸(以下RA)及び、ジメチルスルホキシド(以下DMSO)により顆粒系細胞に分化誘導されるが、D_32及び、TPAにより単球系細胞へ分化されたHL-60細胞において細胞内遊離カルシウム濃度の有意な上昇を認めたが、RA及び、DMSOにより顆粒系細胞に分化誘導されたHL-60細胞では細胞内遊離カルシウム濃度の有意な上昇は認めなかった。2、カルシウム拮抗剤のジルチアゼム(>50μM)は、D_3と併用する事により単球系細胞への分化を促進した。この促進効果においてカルシウム拮抗作用活性の異なるジルチアゼムのふたつの光学異性体間で差異は認められなかった。ジルチアゼム単独でも軽度ではあるが、顆粒系細胞への分化が認められた。また、ジルチアゼムは、RAによるHL-60細胞への分化も促進した。3、C-キナ-ゼ阻害剤H-7はD_3による分化誘導を有意に抑制した。4、単球系細胞及び、顆粒系細胞に分化誘密されたHL-60細胞において、アクチンの重合及び、ホスホリバ-ゼA_2の活性を制御するカルシウム結合蛋白質リボコルチンの量的増加が、ウエスタンブロッテイング法を用いて確認された。以下の事実により、HL-60細胞の単球系細胞への分化に細胞内遊離カルシウム濃度の上昇が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。分化誘導後短時間(1-3分)内に上昇したカルシウムイオンの分化誘導における作用メカニズケにつき検討を加えた結果、C-キナ-ゼの活性化を介して分化に関与している可能性や、カルシウム結合蛋白質リポコルチンの発現、誘導を介して分化に関与している可能性が示唆された。今後これらの機構を詳細に検索していく予定である。白血病細胞における分化学誘導の機構におけるCa^<2+>とC-Kinase,AーKinaseの役割の解明という研究課題に対し、前骨髄性白血病細胞株HL-60細胞を用い、次に挙げる様な知見を得た。1.HL-60細胞は活性型ビタミンD_3、1α,25(OH)_2D_3(以下D_3)により単球様細胞に分化誘導されるが、Ca拮抗剤のdiltiazem(>50μM)を同時に添加するとその分化誘導効果は促進された。この促進効果においてCa拮抗作用活性の違うDiltiazemの2つの異性体間で有意差は認められなかった。Diltiazem単独でも軽度ではあるが顆粒球系への分化が認められた。HL-60細胞はretinoic acidによっても顆粒球系への分化が誘導されるが、diltiazemはこの分化誘導効果も促進した。2.Diltiazemは濃度依存性にHL-60細胞の増殖及びDNA合成を抑制した。この抑制効果においても2つの異性体間で差異は認められなかった。上記1及び2の効果はCa拮抗作用が充分発現する10μMの濃度においては認められなかった。3.D_3及びdiltiazemにより分化誘導されHL-60細胞内の遊離Ca^<2+>濃度は有意に上昇していた。

4.C-kinase阻害剤H-7はD_3による分化誘導を有意に抑制した。以上の事より、HL-60細胞のD_3による分化誘導機構においてCa^<2+>とC-Kinaseが重要な役割を果たしている事が示された。今度は、さらに詳しい分化のメカニズムについて、1.細胞内遊離Ca^<2+>濃度の上昇の原因の解明,2.分化に伴うC-kinase,A-kinase活性変化の解析・細胞内蛋白のリン酸化パターンの解析等の面から一層明らかにしてゆきたい。白血病細胞における分化誘導の機構の解明という研究課題に対して、急性前骨髄球性白血病細胞株HL-60を用いて、次に挙げる知見を得た。1、HL-60細胞は、活性型ビタミンD_3である1α,25(OH)_2D_3(以下D_3)及び、ホルボ-ルエステル(以下TPA)により単球系細胞へ、レチノイン酸(以下RA)及び、ジメチルスルホキシド(以下DMSO)により顆粒系細胞に分化誘導されるが、D_3及び、TPAにより単球系細胞へ分化されたHL-60細胞において細胞内遊離カルシウム濃度の有意な上昇を認めたが、RA及び、DMSOにより顆粒系細胞に分化誘導されたHL-60細胞では細胞内遊離カルシウム濃度の有意な上昇は認められなかった。この傾向は、分化誘導直後のHL-60細胞においてもカルシウムイメ-ジング画像解析法を用いて確認された。即ち、単球系への分化誘導剤を作用させた時にのみ短時間(1-3分)内に一過性の細胞内遊離カルシウム濃度の上昇を認めた。2、単球系細胞及び、顆粒系細胞のいずれの方向に分化誘導されたHL-60細胞においても、アクチンの重合及び、ホスホリバ-ゼA_2の活性を制御するカリシウム結合蛋白質リポコルチンの量的増加が、ウエスタンブロテイング法を用いて確認された。以上の事実により、HL-60細胞の単球系細胞への分化に細胞内遊離カルシウム濃度の上昇をが重要な役割を果たしている事が示された。また、カルシウム結合蛋白リポコルチンがHL-60細胞の分化に関与している可能性が示唆された。
巨大ベシクル固定化プローブによるソフト界面の表面力測定と分子モデリング

原子間力顕微鏡(AFM)のカンチレバーを化学的に表面修飾することにより、その先端に単一の巨大ベシクルを固定化することに成功した。この「巨大ベシクル固体化プローブ」を用いて、ソフト界面の表面力測定を行った。流体ミクロ・シミュレーション手法により当該現象の計算機シミュレーションを行い、AFMフォースカーブを定性的に再現することに成功した。生細胞の人工材料への接着現象は、複数の物理化学的な相互作用力と細胞生物学的な諸因子が関与する極めて複雑な現象である。これを理解することは、医療を支えるバイオマテリアルの表面設計、薬物送達システムの要であるキャリアー粒子の表面設計など、多くの分野において極めて重要である。しかし、実際の生体関連材料の開発研究は、基礎的な理解がなされないまま進められることが多い。この現状から脱却しなければ、今後の生体関連材料開発の飛躍的な発展は期待できない。そこで本研究では、擬似細胞の一つである巨大ベシクルに注目し、巨大ベシクルがつくる「ソフト界面」の表面力について、新しい計測手法と分子モデリングによる特性解析を行い、ソフト界面が関与する不思議で複雑な現象・物性を分子レベルで解明することを目指した。「ソフト界面」の表面力を対象として、原子間力顕微鏡(AFM)に基づく新しい計測手法を開発した。まず、AFMカンチレバーの先端に巨大ベシクルを固定化した「巨大ベシクル固定化プローブ」を精度良く作製可能な技術の確立した。巨大ベシクルの調製方法として、静置水和法、Electroformation法、急速蒸発法などを試したが、10μm以上の安定な巨大ベシクルを短時間で簡便に数多く得るには、急速蒸発法が最も適していた。次に、この巨大ベシクル1個をAFMカンチレバーの先端に固定化するために、カンチレバー表面を機能化する必要がある。いろいろと試した結果、当初考えていた手法よりも、簡便で安価な手法を見出した。これを用いて、巨大ベシクルー固体基板間の相互作用力の直接AFM測定を行った。上記の実験系をモデル化するため、流体ミクロ・シミュレーション手法を開発した。このシミュレーションにより、AFMフォースカーブを定性的に再現することに成功した。生細胞の人工材料への接着現象は、複数の物理化学的な相互作用力と細胞生物学的な諸因子が関与する極めて複雑な現象であるが、これを理解することは、医療を支えるバイオマテリアルの表面設計、薬物送達システムの要であるキャリアー粒子の表面設計など、多くの分野において極めて重要である。しかし、実際の生体関連材料の開発研究は、基礎的な理解がなされないまま進められることが多く、この現状から脱却しなければ、今後の生体関連材料開発の飛躍的な発展は期待できない。そこで本研究では、擬似細胞の一つである巨大ベシクルに注目し、巨大ベシクルがつくる「ソフト界面」の表面力について、新しい計測手法と分子モデリングによる特性解析を行い、ソフト界面が関与する不思議で複雑な現象・物性を分子レベルで解明することを目指す。「ソフト界面」の表面力を対象として、原子間力顕微鏡(AFM)に基づく新しい計測手法を開発するため、まず、AFMカンチレバーの先端に巨大ベシクルを固定化した「巨大ベシクル固定化プローブ」を精度良く作製可能な技術の確立を目指した。この実験的検討と並行して、大規模な計算機シミュレーションを実行するため、報告者らがこれまで開発してきた分子モデル・手法を改良した。「巨大ベシクル固定化プローブ」の効率的な作製技術の検討に多くの時間を費やしてしまったため、「ソフト界面」の表面力の測定が十分に行えなかった。しかし、効率的な効率的な作製技術を確立させつつあるため、この技術をさらに熟成させれば、今後の研究は比較的スムーズに進むと考えている今回考案した機能化AFMプローブでは、巨大ベシクルの固定化の成功率があまり高くなかったため(約60%)、機能化に用いた表面修飾剤の至適な表面修飾密度などを見出すことなどが今後の緊急の課題となる。当該現象の計算機シミュレーションについて、当初は分子モデリングを予定していたが、予想以上に計算コストを要するかも知れない。そのため、計算負荷の軽いメソスケールのモデリングも並行して進めている。今年度の研究費により、本研究の遂行に必要な備品を導入することが出来た。次年度の研究費は、光学部品、薬品、カンチレバーなど消耗品の購入に使用する予定で或る。
世界経済の構造変化と国際的相互作用に関する実証研究

本研究課題は、日本及び世界各国、各都市での経済構造変化の有無とその相互依存性の深化に関する実証的経済学研究を目的としていた。対象として取り上げた国及び地域は、日本を含めたアジア5カ国、4地域であった。全体として、アジア各国は外需依存型の構造を中心に相互依存を深めながらも、外資導入などによる内需喚起への構造変化が起きているという実態が明示された。本研究課題は、世界経済の構造変化とサービス経済化の進行、外需や金融政策を通じた都市間・国際的相互依存の高まり状況を実証的に明らかにすることを目的としている。特に、日本及び世界各国、各都市での経済構造変化の有無と時点の明示、その内実(サービス産業の役割)分析、構造変化規模の比較分析、及び、各地での金融政策等の政策の波及性の国別・都市別比較等を行なう。具体的には、(1)構造変化の規模の比較を可能とする手法の改良、(2)国際依存度の高まりと国別の波及状況の違いとその要因分解、(3)各国の財別需要関数の推定と、企業レベルでのパフォーマンス分析、などの諸点を明らかにすることを目標としている。申請書で記載したように、本年度は(1)時系列構造変化検定のための基本データの収集と整備、(2)小標本分布での検定が可能な漸近分布シミュレーション、(3)シミュレーションによる分析モデル改良と比較分析のための方法開発の三点を主な作業としていた。(1)日本のデータは日経NEEDSを中心に、世界経済のデータはIMFおよびADBを中心に収集し、基礎分析に使用できる環境を整備することに重点が置かれた。また、アジア産業連関表の3時点間の収集も行い、実際の分析に使用できる環境が整いつつある。(2)幸いなことに、小標本とは異なり、日本企業に関する多くの標本データが入手可能であった。そのため、それを使用したミクロレベルの分析として、日本企業のガバナンス問題を研究し、その成果を春の学会で報告した。また、t分布を用いた小標本検定の修正版を考案し、マジソンの世界長期統計に適用した研究を行った。だが、この成果はマジソンの統計そのものへの信頼性と、検定の適合性などの点で、投稿した雑誌編集委員会からリジェクトとなったので、現在改訂版を考案中である。(3)アジアのIO表と計量モデルと用いたシミュレーション分析を、韓国を手始めに開始している。本年度は、韓国のエネルギー需要関数の推定を行い、他方でエネルギー価格変動に関する影響のシミュレーション分析と組み合わせ、発表に向け準備を進めている。引き続きIOモデルと計量モデルを中心に、世界経済の相互依存性と構造変化の問題を検討していくが、当面の焦点として世界経済の物価統計の産業別比較を足掛かりにしながら分析を行っていく予定である。現在の取り組んでいるテーマとしては、エネルギー要素問題、生産性への影響問題、物価の変動問題などが中心となっている。これらをマクロ集計量及びミクロデータで多面的に応用していく。本年度は基本的に以下の3点の作業を行い、それぞれの進捗状況に応じて相応の成果が見られた。第一に、時系列分析の領域で活用されている構造変化検定の方法を、日本及び世界のマクロデータの長期系列に試すことで、その脆弱性や問題点を考え、新たな検定方法や構造変化の規模を比較することを試みた。時系列データの2σ範囲の変動幅を臨界値に用いることが、結果的に最も簡易で経験的にも直観に合致する構造変化検定の方法であるとの観測を得た。逆に言えば、従来の時系列分析の検定方法において、検出力の弱さが改めて示される結果となった点は重要である。第二に、多部門の産業間にわたる世界経済の相互依存性を分析する目的から、アジア連関表を用いた原油価格の上昇ショックの波及効果を、主に日本と韓国に焦点を当てて分析した。結果として、供給側では原油価格の変動に極めて敏感な韓国経済と相対的に安定的な日本経済という結果となったが、他方、需要構造の分析では電気価格に相対的に敏感な日本の電力需要関数の影響で、最終的なGDPに対する落ち込みは同程度になるという興味深い実証結果を得た。第三に、日本経済のミクロ・パート分析として、企業のガバナンス分析を行い、経済構造の固有性分析を行った。それによれば、日本企業のガバナンスの特徴として、オーナー型企業の意思決定は、内部昇進型や銀行依存型の企業に比べて迅速であり、且つ、生産性やROEへも有意な正の効果があるという結果を得た。これは先行する企業パフォーマンス研究の結果を支持するものであった。なお、本年度、経済依存性の国際比較に関しては、データの整備を進めて環境問題の分析にまで研究を拡張する予定であったが、作業進行が大幅に遅れたため、次年度まで引き続き作業を行う予定である。本年度は、経済における構造変化の具体的な問題の分析と、また、マクロ的変化の状況下でのミクロレベルでの意思決定の在り方とそのパフォーマンス分析を中心に研究を行った。

この分析は、世界的に進行している経済状況の変化を個別的問題から明らかにし、また、経済システムという全体状況変化がミクロな視点からどのように見え、また、どのような個別的な意思決定が経済パフォーマンスに有効であるのかを明らかにする点で重要である。具体的には、以下の4点の研究を主に進めたが、一部はなおその途上にある。(1)国際依存度とその変化の分析として、原油価格の高騰がアジア経済、とりわけ日本や韓国にどのような影響を与えるのかをIOモデルと計量モデル(需要関数推定)により分析し、供給サイドで価格により敏感に反応する韓国と需要サイドで敏感な日本の対照的な特徴の結果、最終的には同程度の国内経済への影響が出るとの結果となった。(2)経済構造の変化の在り方とその頑強性について、資源価格の変化が当該経済システムの均衡状態にどのような影響を与えるのかという問題を、北京(メガ都市レベル)及び日本(国レベル)の一般均衡(CGE)モデルで分析を行っている。この分析は今なおプログラム開発中である。(3)個別的なミクロ分析として、主に、日本企業のパフォーマンス分析とガバナンス問題の構造分析をパネル・データで行い、国内経済の変化にどのように対応しているのかを分析し、オーナー企業の変化への対応が、生え抜き役員企業やメインバンク依存企業の対応に比べて、より迅速であるという結果を得た。この結果は、欧米経済で多く確認されてきた企業パフォーマンスとガバナンスとの関係だが、日本企業においても観察される事実であることが分かった。(4)補足的に、経済変動のさなかにおける企業の意思決定の在り方を、実際の金融機関の元専務からのロング・インタビューによって考察を行った。以上の分析を踏まえ、今年度は総まとめの作業とその成果発表を行う予定である。本研究課題の最終年度に当たる本年度は、これまでの研究蓄積で見えてきた研究の方向性の新たな拡張と研究成果の公表及び取りまとめ作業を行ってきた。経済における構造変化の具体的な問題の分析として、本年度は主に水資源価格の変動が経済全体にいかなる影響を与えるのかという問題を、水資源の不足で悩んでいる北京市及び中国を取り上げ、CGEモデルで分析してきた。この問題は、本研究課題が掲げていた目的のうち、「各都市の変化要因に占める外需(移輸出入)依存の高まり、移輸出による誘発効果の増大の実態」と「移輸出入変化における代替の弾力性とその変化の実態、波及スピードに関する分析」に該当する応用研究であった。更に、目的「一国での経済政策が世界各国に与える影響、相互依存性の増大分析」と「世界経済におけるサービス化・IT関連化の進展と途上国における工業化キャッチ・アップへの影響」を分析するために、中国、インドネシア、ラオスなどを個別の事例として分析を行った。中国では江西省の産業連関と地域発展の不均等問題を産業連関モデルで分析し、インドネシアは都市と地域における児童労働の問題を解決するために有効な経済政策の効果分析を行い、ラオスでは開放経済下における開発援助政策と外資導入との効果の比較分析と、外資導入の通貨及び物価に対する影響と歪みの程度について分析を行った。全体として、世界経済全体の構造的変化だけではなく、アジアを中心とした個別の国、都市、そして地域において急速な発展と構造変化が起きており、同時に貿易や外資導入による相互依存状況と発展の不均等がもたらされている実際を分析することができた。
ジェイムズ・ジョイスの作品における20世紀視覚芸術の影響について

ジェイムズ・ジョイスの作品と20世紀視覚芸術の関係について、『ユリシーズ』に現れる視覚的イメージに注目しながら解明した。研究の結果、ドガ、スーラなどの印象派・新印象派絵画、また様々なアイルランド絵画に見られる視覚的イメージとの共通点を指摘することができた。アイルランド初のキュビズムの画家であるメイニー・ジェレットとジョイスの作品の関連性も発見できた。アイルランド文化の地域性とモダニズム芸術との関連の一端を解明することができたのではないかと考えている。平成21年度は、研究実施計画に基づき、文献収集、現地調査、ジョイスのテクストの分析、先行研究の分析を進め、研究の基盤を固めた。主に次の3分野の文献について考察した。すなわち、(1)ジョイスと視覚芸術の関係を論じた先行研究、(2)ジョイスの伝記的事実に関する文献、(3)ピカソなどジョイスの作品との関係が考えられる芸術家に関する文献、である。これらの文献の中には、ダブリン、パリ、チューリッヒでの現地調査で収集したもめも含まれている。以上の文献の考察の結果、次の3点が明らかになった。(1)ジョイスをヨーロッパ的なモダニズム作家として考える立場からは、ピカソなどの芸術家による作品との関係について、多方面からの考察がすでになされている。たとえば、多角的視点の導入、神話への回帰、道化への関心など共通の問題に着目した文芸思潮上の考察である。(2)一方、ジョイスをアイルランド文化の独自性を保持している作家として捉えた場合、彼と視覚芸術の関係を取り上げた先行研究は極めて少ない。このような中で、ジョイスと同時代のアイルランドのキュビズムの画家であるM.ジェレットの作品群は、アイルランド芸術の伝統を保持したキュビズムの作品として、ジョイスを知るための手がかりになる可能性があるのではないかと考えている。G.ラッセルのようにジョイスとジェレットの双方に関わる批評家がいたことも興味深い。(3)ジョイスの個々のテクスト細部の表現方法と例えばピカソによるキュビズムの表現方法との具体的な関性については、まだ多くの検討の余地を残している。平成21年度はジョイスのテクストの分析として、革新的な表現方法を用いている第10挿話の考察を進め、論文に発表した。ジョイスと視覚芸術の関係は、近年、注目されている分野だけに確かな研究成果をあげることが肝要だと考えている。平成22年度は、研究実施計画記載の通り、ダブリンのユニバーシティ・カレッジ・ダブリンに客員研究員として滞在して研究に従事した。6月にはチェコの首都プラハで開催された国際ジェイムズ・ジョイス・シンポジウムに出席して研究発表を行うとともに研究課題に関連する数多くの発表に耳を傾けることができた。7月にはダブリンで開催されたジェイムズ・ジョイス・サマーズクールに参加して最新の研究動向を知ることができた。ダブリン滞在中には、アイルランドのみならずヨーロッパ各地の美術館で調査を行い、研究課題に関わる資料を多数収集することができた。以上の活動と研究の成果をまとめて、10月に日本英文学会中部支部大会で発表し、さらにその内容を発展させて、大学論集に論文として発表した。これらの研究の発表では、ジョイスと視覚芸術の関係の先行研究においては、印象派・新印象派とジョイスの関わりについて、アイランランド絵画とジョイスの関わりについての研究がほとんどなされてこなかったことを指摘した上で、自らの見解を示した。具体的には、ジョイスの『ユリシーズ』のテクストとドガやスーラによる印象派・新印象派絵画との関連性、ジョージ・ラッセル(AE)、アロイシアス・オケリー、ジョゼフ・ピーコック、アースキン・ニコル等によるアイルランド絵画との関わりの可能性を指摘した。さらにジョイスのキュビスムに関して、アイルランド初のキュビストとして知られるメイニー・ジェレットの作品との関連性を論じた。ジョイスが『ユリシーズ』で描いた1904年当時のアイルランドでは、アイルランドのNational Artの模索がはじまっており、ヨーロッパ大陸では印象派・新印象派絵画が開花していた。当時の視覚芸術はジョイスの作品と深く関わっており、その一端を解明することができたと考えている。ジェイムズ・ジョイスが『ユリシーズ』で描いた1904年当時のアイルランドでは、フランスを中心とした印象派、新印象派絵画の影響とアイルランド独自の絵画を確立しようとする動きがせめぎあっていた。その当時の文壇を代表する人物であるジョージ・ムーア、グレゴリー夫人、W.B.イェイツ、ジョージ・ラッセルらも絵画に関心を持ったり、深く関わったりしていた。その後『ユリシーズ』が出版される1922年までの間に、ヨーロッパでは、ダダイズム、キュビズム等の新しい表現方法が誕生し、これらが、ジョイスの作品に少なからず影響を与えていたと思われる。それにもかかわらず、ジョイスと絵画の関係についての研究はあまり多くなく、特にアイルランド絵画との関係の研究は皆無である。本研究では、『ユリシーズ』を中心に、ジョイスが作品の中で提示している様々な視覚的イメージと同時代の絵画との間にどのような関係が見られるかを明らかにすることを目的とした。

平成23年度は、研究実施計画に基づいて、ジョイスとアイルランド絵画、および印象派、新印象派絵画との関係の解明にさらに具体的に取り組んだ。その中でまず注目したのが『ユリシーズ』第13挿話である。この挿話は、『ユリシーズ』の中でも絵画への言及が目立っているが、光の扱いについての言及は特に印象派の画家の絵画理論との間に共通点を認めることができる。次に注目したのが『ユリシーズ』第2挿話で、特にドガによるユダヤ人描写との関係を考察した。さらに、第1挿話に焦点をあて、様々なアイルランド絵画、新印象派絵画との関連の可能性を解明した。以上の研究成果は、6月にカリフォルニア工科大学で開催されたNorth American James Joyce Conferenceで発表した。この時のConference全体のテーマは、"Joyce in Science and Art"であり、研究発表を行うだけではなく、ジョイスと視覚芸術の関係に関する希少な研究に耳を傾けることができる貴重な機会となった。8月には、パリに出張し、ジョイスがパリに居住していた時期、およびジョイスとの関わりの可能性がある絵画に関する現地調査を実施した。9月から2月にかけては、これまでの研究を論文にまとめることに専念した。
悪性胸膜中皮腫における肺内アスベスト濃度と遺伝子異常の関連について

悪性胸膜中皮腫12例から細胞株を樹立し遺伝子変異解析を施行した結果、p16^<INK4A>遺伝子領域のホモザイガス欠失をほぼすべての細胞株で認め発癌過程に関与している可能性が示唆された。悪性胸膜中皮腫8例の手術標本から、肺内のアスベストの濃度を分析電子顕微鏡で解析した。暴露歴なし2例では低濃度であったが、暴露歴を有する6例中2例でも低濃度を示した。アスベストが消化され濃度測定時には健常者レベルに低下していた可能性もあるが、一方でアスベスト以外の発癌因子が関与している可能性も示唆された。1.悪性胸膜中皮腫細胞株の樹立とその細胞生物学的解析(1)細胞株樹立:悪性胸膜中皮腫症例12例から検体を採取し細胞株を樹立し得た。(2)アレイCGHによる網羅的解析:アレイCGH解析によりいくつかの興味深い染色体不均衡領域を認めた。欠失領域は、1p36.33、1p36.1、1p21.3、3p21.3、4q22、4q34-q ter、6q25、9p21.3、10p、13q33.2、14q32.13、18q、22qで、増幅領域が1q、5p、7p、8q24、20pであった。特にほぼ全例でp16^<INK4a>/p14^<ARF>を含んだ9p21領域の欠失を認めた。p16^<INK4a>/p14^<ARF>は多くの悪性腫瘍において高頻度に不活化変異を受ける癌抑制遺伝子として知られており、悪性胸膜中皮腫においても他の癌腫と同様に発癌課程において重要なステップの1つとなっている可能性が示唆された。2.悪性胸膜中皮腫切除症例における肺内アスベスト濃度測定(1)分析電子顕微鏡による肺内アスベスト線維の種類同定と濃度測定:胸膜肺全摘術により切除された悪性胸膜中皮腫6例の腫瘍内および肺内アスベスト濃度とその種類について分析電子顕微鏡で検索した。その結果、腫瘍内にはアスベストはほとんど含まれていないことが確認できた。また、肺内アスベスト濃度の検討により、発症リスクが高いと言われている青石綿を多数認めた症例がある一方、アスベスト濃度が職業的暴露の無い標準的な都市生活者の平均値と同程度の症例も認めた。今後さらに、このアスベスト濃度と遺伝子変異との関連を検討していく予定である。1.悪性胸膜中皮腫細胞株の樹立とその細胞生物学的解析(1)細胞株樹立:悪性胸膜中皮腫症例12例から主に胸水を採取し細胞株を樹立し得た。(2)遺伝子変異解析:樹立した細胞株からDNAを抽出し、癌遺伝子についてはKRAS、NRAS、BRAF、TP53の遺伝子変異を検索したが明らかな変異を認めなかった。一方、癌抑制遺伝子の候補であるp16 INK4A遺伝子領域のホモザイガス欠失をほぼすべての細胞株で確認した。悪性胸膜中皮腫に発癌過程でp16 INK4A遺伝子の欠失が関与している可能性が示唆された。2.悪性胸膜中皮腫切除症例における肺内アスベスト濃度測定(1)分析電子顕微鏡による肺内アスベスト線維の種類同定と濃度測定:胸膜肺全摘術により切除された悪性胸膜中皮腫8例の腫瘍内および肺内アスベスト濃度とその種類について分析電子顕微鏡で検索した。1.悪性胸膜中皮腫細胞株の樹立とその細胞生物学的解析(1)細胞株樹立:悪性胸膜中皮腫手術症例12例から胸水を採取し細胞株を樹立し得た。(2)遺伝子変異解析:樹立した細胞株からDNAを抽出し、癌遺伝子についてはKRAS、NRAS、BRAF、TP53の遺伝子変異を解析したが明らかな遺伝子変異を認めなかった。悪性胸膜中皮腫に発癌過程においてp16 INK4A遺伝子の欠失が関与している可能性が示唆された。

2.悪性胸膜中皮腫切除症例における肺内アスベスト濃度測定(1)分析電子顕微鏡による肺内アスベスト線維の種類同定と濃度測定:悪性胸膜中皮腫8例の胸膜肺全摘術切除標本から、腫瘍内および肺内のアスベスト、具体的には蛇紋石族(クリソタイル)と角閃石族(アモサイトやクロシドライトなど)の濃度を分析電子顕微鏡で解析した。その結果、腫瘍内にはアスベストはほとんど含まれていないことが確認できた。また、肺内アスベスト濃度の検討により、発症リスクが高いと言われているクロシドライト(青石綿)やアモサイト(茶石綿)を高濃度に認めた症例がある一方、アスベスト濃度が職業的暴露の無い標準的な都市生活者の平均値と同程度の症例も認めた。アスベストが消化され濃度測定時には健常者レベルに低下していた可能性もあるが、一方でアスベスト以外の発癌因子が関与している可能性も示唆された。
粘弾性流体の乱流境界層流れにおける最大抵抗低減領域とシート状構造との関係解明

本研究では、粘弾性流体の最大抵抗低減領域(MDR領域)における抵抗低減メカニズムを解明するために、実験および数値計算を実施した。実験においては、マルチカメラPIV計測により壁面近傍においてシート状構造が形成されること、その上方に大規模な乱流構造が間欠的に形成され、その流れ方向の大きさが境界層厚さの2.5倍程度になることを見出した。数値計算においては、流動性の方程式とFENE-Pモデルとをカップリングした構成方程式モデルを提案した。また、ポリマーエネルギー収支ならびに弾性ポテンシャルエネルギー収支を算出した。本研究では、粘弾性流体の最大抵抗低減領域(MDR領域)における抵抗低減メカニズムを解明するために、界面活性剤水溶液を注入した乱流境界層流れにおける実験、ならびに実験に対応した直接数値シミュレーション(DNS)を実施する。MDR領域では、抵抗低減率が60%を超え、壁面に平行な大規模なシート状構造が形成される。この大規模なシート状構造の全体像を捉えるために、平成27年度においては、実験では3台のカメラによるマルチカメラPIV計測手法を構築し、DNSではコサイン変換法に基づく高速計算手法を構築した。実験においては、従来の撮影範囲を3倍に広げることで、シート状構造の上方に大規模な乱流渦構造が形成されることを見出した。また、DNSでは高速化手法の導入により、従来よりも高解像度かつ流れ方向に領域を広げたDNSが実施可能となった。当初予定した通り、3台のCCDカメラを用いたマルチカメラPIV計測システムを構築し、計測を実施することができた。また、抵抗低減メカニズムの解明を目指した直接数値シミュレーション(DNS)において、コサイン変換を用いた高速化手法の導入が完了した。実験的研究から、MDR領域では、抵抗低減率が60%を超え、壁面に平行な大規模なシート状構造が形成されることを見出している。この大規模なシート状構造の全体像を捉えるために、平成28年度においては、実験では4台の同期されたカメラによるマルチカメラPIV計測手法を構築し、DNSではコサイン変換法に基づく高速計算手法を構築した。実験においては、従来の撮影範囲を4倍に広げることで、シート状構造の上方に大規模な乱流渦構造が形成されることを見出した。また、ダイナミックPIVにより得られた統計量とLDV計測結果の比較により、実験結果の信頼性を確認した。DNSでは、流れ方向変化を考量したレイノルズ応力収支の統計量分布が、全ての流れ方向位置において算出可能となった。当初予定した通り、4台のCCDカメラを用いたマルチカメラPIV計測システムを構築し、計測を実施することができた。また、抵抗低減メカニズムの解明を目指した直接数値シミュレーション(DNS)において、流れ方向変化を考慮したレイノルズ応力収支の統計量計算コードの実装が完了した。MDR領域では、抵抗低減率が60%を超え、壁面に平行な大規模なシート状構造が壁面近傍に形成される。また、シート状構造の上方には大規模な流れ構造が現れる。その大規模構造の全体像を捉えるために、平成29年度においては、実験では4台のカメラによるマルチカメラPIV計測手法を実施し、数値計算ではコサイン変換法に基づく高速計算手法を用いた直接数値シミュレーションを実施した。実験においては、従来の撮影範囲を4倍に広げることで大規模な乱流渦構造が間欠的に形成され、その流れ方向の大きさは境界層厚さの22.5倍程度、壁面垂直方向の大きさは境界層厚さの0.8倍程度になることを見出した。また、大規模構造の発生頻度は0.51秒の間隔が最も高いことが明らかになった。さらにシート状構造の壁面垂直方向厚さは境界層厚さの0.2程度であることを明らかにした。一方、DNSにおいては、流れ方向変化を考慮したポリマーエネルギー収支ならびに弾性ポテンシャルエネルギー収支を算出し、チャネル乱流と同様に平均場の生産項と散逸項が支配的であることを明らかにした。さらに、濃度分布を有する抵抗低減境界層流れのDNSを実施し、実験に対応した流れ方向に引き伸ばされた壁面近傍の流れ構造の再現を可能とした。新たに構築したマルチカメラPIV計測システムを用いて、MDR領域におけるシード状構造の解明を試みる。また、新たに構築したDNSコードを用いて、従来よりも大規模なDNSを実施し、シード状構造における粘弾性応力(界面活性剤ミセル)の役割を吟味する。その際、PMSによるスペクトル解析や間欠係数の評価により大規模構造の特徴を抽出する。

さらに、新たに構築したDNSコードを用いて、従来よりも大規模なDNSを実施し、シード状構造における粘弾性応力(界面活性剤ミセル)の役割を吟味する。29年度が最終年度であるため、記入しない。流体工学29年度が最終年度であるため、記入しない。