hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
消化管内走行カプセルの研究

患者負担の少ない消化管内検査を目指して、体内を傷つけることなく移動できるカプセルの研究開発を行った。成果は次のとおりである。(1)消化管内移動のメカニズム検証及び解析(2)カプセル用カメラ選択検討とテスト基板への実装、検証(3)大腸モデル及び動物の腸管を使った検証。ニーズ調査に基づき、大腸用カプセルボディを制作し、相当する長さで強力化した駆動機構(リニアアクチュエータ)を開発した。従来の10倍の駆動力である2Nを達成した。さらに大腸モデルや動物の腸管を用いて移動が可能であることを実験により検証した。駆動原理は単純であり、より微小なサイズにも適用できる。(1)カプセル走行機構の小型化(担当:伊藤):カプセル内にカメラ搭載スペースを捻出するために、カプセル駆動機構の小型化を検討した。現状では電源用に内臓している電池がステンレス製で駆動機構の磁石が吸着してしまうため、コイル駆動方式により吸着を防いできた。しかし、電源としてワイヤレス給電コイルと非磁性ステンレスキャパシタが使用できることが実験で確認できたため、走行機構も磁石駆動方式に改良できることが判明した。従来に比較し1.5倍の出力が期待できるため、走行機構が小型化できる見通しを得た。(2)任意方向移動機構検討、開発、改良(担当:伊藤):医師からのニーズのある、カプセルの任意方向移動を実現するため、前後方向にのみ振動させていた駆動用磁石を、左右にも振動させる機構の検討を行った。前後と左右の移動機構が磁力で干渉しないよう工夫し、T字型の溝の中を球形の磁石が移動することで、前後・左右間の磁石駆動同士が干渉することなく、任意方向移動が可能な機構とすることができた。実験により動作を確認した。(3)シミュレーションによる検討(担当:伊藤):走行カプセルの走行原理は、カプセル内磁石の往復運動による衝撃力、慣性反力である。電磁界解析が可能なシミュレーションソフトウェアツールANSYSを導入し、カプセル内電磁力分布を考慮し、カプセルのモデル化を行い、より実際に近い理論解析、数値シミュレーションを行なえるシミュレーション環境を整えた。シミュレーション結果と実験結果を比較し、モデルの妥当性を検証した。(4)ワイヤレス給電の検討(担当:伊藤):カプセル用に小型で移動対象に給電可能なワイヤレス給電を検討し、実験により検証した。(5)研究広報(担当:伊藤): TV(NHK, TBS, TV西日本)、ラジオ(NHK国際)、新聞(日本経済新聞、産経新聞)雑誌(日経ものづくり、日経ビジネス)の取材を受け、研究広報当に貢献した。患者負担、医師負担を軽減する自走式カプセル内視鏡のために、小型走行機構を開発した。長さを従来比20%以上コンパクト化し、かつ目標の4倍以上の0.4N出力の達成に成功した。実績は以下の通りである。(1)走行機構小型化:走行機構(電磁振動アクチュエータ)を、Moving Magnet型アクチュエータに改良し、長さ方向に20%小型化して全長8mm、駆動力は目標値を上回る0.4N以上を達成した。また、アクチュエータの温度上昇を15°C以内に抑え消費電力75mWでも走行可能であることを確認した。(2)任意方向移動機構: 1個の磁石を多方向に動ける機構を検討、考案した。(3)シミュレーション:走行機構用コイルの磁界分布をシミュレーションできる環境を整え、結果を確認した。(4)カメラ:カプセル搭載可能カメラを完成させた。回路消費電力とサイズの問題から有線となった。開発したカメラの性能評価を行い、映像を確認した。(5)検証実験:豚の腸を用いた走行実験環境を整えた。カプセルの走行抵抗を測定し、文献の値よりも実際には1/2以下の値であることを確認した。他に、ワイヤレス給電によるカプセル走行を実現し、送電コイルから50mm離しても速度10mm/sを達成した。平成27年度の計画では、走行機構の小型化、カメラ搭載、任意方向移動の検討があげてある。1)走行機構は、従来の長さ10mmから8mmへと20%k小型化し、かつ出力を0.1Nから0.4Nと大幅に向上した。2)カメラ搭載は、カプセルに搭載できるカメラを開発し、動作試験により確認した。3)任意方向移動は、1つの磁石により方向を変える機構を考案した。以上、ほぼ計画通り進んでいる。さらに、走行カプセル用ワイヤレス給電技術を開発し、従来の電池給電では20分しか走行できなかったところを1時間の走行が可能となり、当初計画より大幅に進めることができた。(1)走行機構小型化:走行機構(電磁振動アクチュエータ)は、Moving Magnet型アクチュエータとし、全長8mm、駆動力0.4Nを安定して出力できるよう、コイルは巻き線機を用いて稠密に巻くと共に、コイルボビンの表面は、アルマイト処理により絶縁と摩擦の改善を行った。(2)任意方向移動機構:医師、獣医へのインタビューにより、腸内では方向を変える必要がないことが判明し、前後方向切り替えのみで十分であることが分った。今後はアクチュエータの出力増強による、腸内ひだの乗り越えに注力するよう方針を変更した。(3)シミュレーション:カプセルと腸モデルとの相互作用シミュレーションにより、後部の粘着とせり上がり現象を確認した。今後実機による観察確認を行う。(4)カメラ:カプセル搭載可能カメラモデルを用いた動作確認実験を行った。ワイヤレス給電のノイズ影響を防ぐ

間欠給電による映像を確認した。ワイヤレス給電を行っている間は、カメラからの信号にノイズが混入し、映像が乱れる問題があった。そこで、ワイヤレス給電時は走行、給電を止めて、その間キャパシタからの放電により映像を送る方式にした。実験では、トランジスタをスイッチとして用いた回路により疑似的に上記動作を再現し、映像が乱れずに送信できる間欠動作の時間条件を求めた。(5)検証実験:人工臓器ゲル状での走行、豚の腸の上での走行実験を行った。また生きたイヌを用いた実験用の準備を行った。・駆動機構(電磁アクチュエータ)は、コイルの巻き方、磁石の構成を工夫することにより駆動力0.4N以上を達成した、安定した動作を確保できている。・任意方向移動(旋回動作)は、医師へのインタビューにより腸内では不要であることが判明したため、腸内ひだの乗り越えなどアクチュエータ出力増強へ重点を変更した。・カプセル搭載カメラの機種検討は行ったが、検証実験は今後すすめていく。・豚の腸内での走行は今後検討する。カプセルの振動が腸の多層構造により吸収されることが原因と推定する。カプセル壁面との摩擦状態、振動周波数の調整により、対応する予定である。患者負担の少ない消化管内検査を目指して、体内を傷つけることなく移動できるカプセルの研究開発を行った。研究期間内に達成した成果は次のとおりである。(1)消化管内移動のメカニズム検証及び解析(2)カプセル用カメラ選択検討とテスト基板への実装、検証(3)大腸モデル及び動物の腸管を使った検証現在の走行カプセルの問題点は、移動方向が前後に限られていることである。そこで、当初は任意方向へ移動する駆動機構の研究を計画した。しかし、医療関係者への聞き取り結果から、任意方向移動よりは大腸内を肛門から逆走して撮影できることが、大腸内検査の時間短縮になり、大腸疾患患者数が小腸疾患患者数よりはるかに多いこと、ニーズ面、市場面でも重要であることが判明した。また、自走化したカプセルは走行機構でカプセル内空間が占められているものの、消化管内の検査に使用するためにはカメラ搭載が必須でありそのための空間をカプセル内に確保するよう走行機構を小型・強力化する必要がある。そこで、従来の小腸用カプセルよりも5mm長い大腸用カプセルボディを制作し、相当する長さで強力化した駆動機構(リニアアクチュエータ)を開発した。強力な永久磁石の組み合わせ、コイルの巻き方の工夫、部品の加工精度を増し、摩擦力低減による高効率化を総合して、従来の10倍の駆動力である2Nを達成した。さらに大腸モデルや動物の腸管を用いて移動が可能であることを実験により検証した。本研究が独創的な点は、滑らかな外形を持つ微小なカプセルでありながら、管内を自走するメカニズムを実現したことである。駆動原理は単純であり、より微小なサイズにも適用できる。医療に適用できる新たな誘導メカニズム、動力機構を提案した。成果は次のとおりである。(1)消化
子宮内膜症性不妊の成因、および治療に関する研究-卵管采卵補獲抑制因子(OCI)に関連して

昭和62年度までに子宮内膜症腹水中卵管采卵捕獲抑制因子(OCI)に関して以下のことを明らかにした。(1)子宮内膜症腹水中にはOCIが存在する。(2)このOCIは分子量100K.Daltons以上の大分子物質であり、熱に不安定である。子宮内膜症腹水に浸漬した卵管采表面には膜状構築物が沈着し(OCI関連膜状沈着物)、これによる卵管采線毛と卵丘との接触不全がOCIによる卵捕獲抑制の機序であると考えられる。以上の成績をもとに昭和63年度には以下の実験を行った。(1)子宮内膜症腹水に浸漬し卵捕獲能を喪失せしめた卵管を逆行性にflushし、OCI関連膜状沈着物を除去した。これを用いて卵捕獲実験を行なったところ卵捕獲能の回復が認められた。(2)子宮内膜症婦人において腹腔鏡検査時に逆行性に卵管をflushすると、balloon formationが認められ、in vitro実験の際と同様にOCI関連膜状沈着物が確認できた。(3)Danazolは子宮内膜症治療に用いると妊孕性の亢進をもたらす。そこで、Danazol治療中の腹水を用いて卵捕獲実験を行なったところ、これにおけるOCI活性の低下が認められた。さらに、まだ実験途中のため結論はできないが以下の成績が得られた。(4)子宮内膜症腹水をゲル濾過により分画し、各分画を用いてOCI活性を測定したところ、いずれの分画にもOCI活性は検出できなかった。しかし、これらの分画を再度混合したrecombinant腹水ではOCI活性が検出された。したがって、OCIはあるいは複数の物質であり、これらの相互作用によってOCI関連膜状沈着物が形成されるのかも知れない。また、(5)EDTAを子宮喜井膜症腹水に添加してもOCI活性はあまり影響されたかった。この事実は、これら複数の物質の重合反応にCa^<++>はあまり関与していないことを示唆しているのかも知れない。実験は現在も進行中であり、近くOCIのcharacterizationに関してより明確な成績が期待できる。本年度の研究実施計画は, (1)子宮内膜症および他の不妊症患者から腹水を得(2)その腹水中の卵管采卵捕獲抑制因子(OCI)を定量し,さらに(3)OCIを精製・純化し, (4)OCIに対するモノクロン抗体を作製することであった.課題(1), (2)についてはほぼ満足すべき成績が得られた.すなわち74例の不妊症患者(子宮内膜症:63例,その他:11例)に腹腔鏡検査を施行し腹水を得た.腹水中OCI活性は子宮内膜症腹水で明らかに高く,また月経周期によるOCI活性の変動も認められた.ダナゾールは子宮内膜症治療薬であり妊孕性を亢進せしめることが知られている.ダナゾール治療後の子宮内膜症腹水の中にはOCI活性が明らかに低下しているものも認められた.しかし,課題(3), (4)に関する実験は不成功であった.すなわち, OCI活性の強い子宮内膜症腹水をゲル濾過により純化しようと試みた.しかし,全ての濾液中にOCI活性は全く認められなかった.これはOCIがゲルに吸着されたか,あるいは操作によりOCIが失活した可能性を示唆している.

純化が不成功であったためOCIに対するモノクロン抗体は作製出来なかった.これらの課題については実験方法を変えて次年度以降に再度挑戦する予定である.ところで, OCIによる卵捕獲抑制機序を追及する目的で走査電顕実験を行った.種々の腹水とinvitroで反応せしめたハムスター卵管采を走査電顕で観察した.子宮内膜症腹水との反応で卵捕獲能を失った卵管采は膜状構築物で被覆され線毛細胞が見えなかった.コントロール腹水を用いた場合にはこのような膜状構築物は認められなかった.逆行性卵管フラッシュにより膜状構築物を除去すると卵管采の卵捕獲能が回復した.したがって, OCIによる卵捕獲抑制は卵管采と卵丘との接触が膜状構築物によって阻害されることによるものと思われた.これらの成績を第6回国際ヒト生殖学会で発表し大きな反響を呼んだ.
中高層共同住宅の地震応答におよぼす非構造壁の効果に関する研究

(1)実験結果の分析平成18年度に行った鉄筋コンクリート(RC)壁内蔵鉄骨ロ形フレームの水平力載荷実験(試験体は1/2縮尺4体)の結果の分析を行い、既往研究の知見と本研究で行った実験の結果に基づくRC壁の力学モデルを構築した。提案モデルを使った骨組解析によって、試験体の挙動の追跡を良好に行えることを示した。これらの結果を論文にまとめ、日本建築学会構造系論文集に投稿している(査読中)。(2)中層建物の地震応答解析(1)で構築したRC壁のモデルを使い、12層の共同住宅のRC非構造壁を有する建物の地震応答解析を行った。別途行った調査によって、共同住宅によってRC非構造壁の形状や耐ガが変化すること、柱梁耐力比が1をわずかに上回る程度である設計が多いことを考慮し、解析変数は、RC非構造壁の耐力・柱梁耐力比・入力地震の大きさ・入力地震の種類(周波数成分)、とした。RC非構造壁には構造スリットを設け、設計時には無視されるが、実際の建物では構造スリットの施工不備が多い。このような場合、建物は高さ方向の剛性・耐カバランスの悪い建物となるが、12層程度の中層建物では、2次モードの振動が卓越的であり、バランスの悪さによる下層への変形集中は生じないことを確認した。実験Iエネルギー吸収デバイス内蔵非構造壁の挙動を調べる実験縦スリットを有する1.2,2.3,4.5mm厚の鋼板を木板または補強モルタル板でアンボンドで面外補剛した問柱型の履歴型ダンパー(制振壁)試験体11体を製作した。既存の上下の梁の平行を維持する装置付きの裁荷フレームに固定し、500kNジャッキで水平載荷したロードセルと変位計のデータから制振壁の復元力特性を調べたほか、ひずみゲージおよび変位計を用いて鋼板の塑性化の進展や面外変形を測定した。制振壁の損傷を調査し、面外補剛法の有効性を確認した。実験II鉄骨系骨組における非構造壁の挙動試験体は、基本寸法が幅2150mm×高さ1250mmのロ形の骨組にコンクリート壁またはスリット入り鋼板制振壁を取り付けた6体に対して一定軸力下繰返し水平力載荷を行った。主な調査項目は、(1)梁の曲げモーメント分布、(2)柱および方たて壁の負担せん断力であり、これらはH形鋼のフランジに200mm間隔で貼付するひずみゲージのデータから測定した。ほかに、(3)壁のせん断変形を調べ、これは変位計を用いて測定した。また、(1)と(2)からわかる各変形レベルでの非構造壁から骨組に伝達される応力分布に基づいて、骨組解析用の非構造壁と等価な骨組解析用のモデルを提案した。試験体のほかに、鉛直力裁荷用の梁、構面外変形を防止するフレーム、非構造壁が壊れるのにともなう鉛直方向の伸びを抑制する装置、試験体の移動のためのフレーム付き台車、試験体を載荷梁に固定するための装置、変位計を固定するフレームを製作した。
独居高齢者の在宅生活継続における意思決定支援についての基礎的研究

独居高齢者が、加齢等により在宅生活の継続が難しくなる前に、ケアマネジャー(以下、CM)や地域包括支援センター(以下、地域包括C)の職員と話し合いながら、今後の生活を想定して意思決定する際の、支援の指標となる項目をリスト化する。研究は以下のプロセスで実施する。1.独居高齢者が在宅生活を中断した状況と支援の現状、CMらの考えを分析し、意思決定支援に必要な項目を抽出する。2.1で抽出した項目から質問紙を作成してA県内のCMに配布し、独居高齢者への従来の意思決定支援の実態と課題を明らかにする。3.高齢者自身に聞き取りを行い、在宅生活継続が困難になった場合の考えや意思などを明らかにする。
副反応報告データを用いたVero細胞由来日本脳炎ワクチンの副反応の解析

2010年から利用されている新しいVero細胞由来日本脳炎ワクチンの安全性を副反応発生状況から明らかにする。臨床医の視点から副反応の原因と推測される因子が疑われた場合には、基礎実験を用いて検証する。また、日本脳炎ワクチンの解析をモデルに副反応の解析手法の確立を進め、他の定期予防接種ワクチンの解析にも応用することを目指す。
結合自由エネルギーを評価関数としたタンパク質複合体構造予測法の開発

抗原抗体などのタンパク質-タンパク質複合体の構造や親和性を高速かつ高精度で予測する計算方法を開発した。本法は、ラフ・ドッキングによるデコイ生成と、分子動力学シミュレーションにより得られる結合自由エネルギーを評価関数としたデコイのランキングから成る。PPARγに本法を適用したところ、リガンドはR288を経由して解離することが明らかになった。ヘマグルチニン-抗体や、アデノシン受容体-抗体をGB/SAスコアでランキングしたところ、天然構造に近いデコイが上位に入り、非常に良好な結果が得られた。ヘマグルチニン-抗体の結合自由エネルギーはGB/SA法に比べて実験値を良く再現することが確認できた。1.タンパク質複合体の結合自由エネルギーを効率的に求める方法を開発するために、Random Acceleration Molecular Dynamics法(以後、RAMD法と略す。)を分子動力学シミュレーションプログラムprestoに実装した。RAMD法は、指定した分子鎖(例えば、リガンドや抗原、抗体)の重心に一定の大きさのランダム力をかけることで指定した分子鎖の動きを加速する方法である。分子動力学シミュレーション中に、指定した分子鎖の重心にランダム力を発生し重心の位置とその分子鎖にかかる力をモニターするようにカノニカル分子動力学計算部分を書き換え、正常に動作することを確認した。2.汎用のグラフィックボード(GPU)を利用して静電相互作用計算部分の計算をするようにプログラムの書き換え、CPUのみで計算する場合に比べてシミュレーションを約100倍高速化することに成功した。3.インフルエンザウイルスのヘマグルチニンとヒト・モノクローナル抗体のSurfitプログラムを用いた分子表面探索によるドッキング計算を行い、100個のデコイを作成した。第2位のドッキングスコアのデコイが天然の複合体構造に最も近い複合体構造となり(root-mean-square deviation < 3 Å)、良好な予測結果が得られた。4.天然構造やドッキング計算で得られた天然構造に近い予測構造の熱力学的安定性を確認するため、上で作成したプログラムを用いてこれらの構造を初期構造とした常温における分子動力学シミュレーションを実施した。得られたトラジェクトリは、それぞれ初期構造近傍で揺らいでおり、安定な複合体構造を形成していることを確認した。1.アデノシンA2a受容体と抗体に対してSurfitプログラムを用いた分子表面探索によるドッキング計算を行い、100個のデコイを作成した。Surfitスコア第6位のデコイが天然の複合体構造に最も近い構造(root-mean-square deviation < 3 Å)となり、良好な予測結果が得られた。2.上記100デコイをGeneralized Born/Surface Area (GB/SA)法によるスコアで再ランキングしたところ天然構造に最も近い構造が第1位となり、非常に良好な予測結果が得られた。3.汎用グラフィックボードを利用した高速分子動力学シミュレーションプログラムpsygene-Gに反応座標に沿った結合自由エネルギー計算法であるUmbrella Sampling法を実装し、正常に動作することを確認した。4.アデノシンA2a受容体と抗体複合体やインフルエンザウイルスのヘマグルチニンとヒト・モノクローナル抗体複合体の結合自由エネルギーを評価するために、Random Acceleration Molecular Dynamics (RAMD)法による天然構造を初期構造とした解離過程の経路探索と、Umbrella Sampling法による構造探索、Weighted Histogram Analysis法による経路積分を実施し、結合自由エネルギープロファイルを得た。計算から得られた結合自由エネルギーは実験値とは異なるものの、アデノシンA2a受容体とヘマグルチニンの間でその傾向は実験値とよく合う良好な結果を得た。1.インフルエンザウイルスのヘマグルチニンとヒト・モノクローナル抗体のSurfitプログラムを用いた分子表面探索によるタンパク質間のドッキング計算を行い、100個のデコイを作成した。第2位のドッキングスコアのデコイが天然の複合体構造に最も近い複合体構造(root-mean-square deviation, rmsd < 3 Å)となり、良好な予測結果が得られた。2.1のドッキング計算から得られた100個のデコイをGeneralized Born/Surface Area (GB/SA)法から得られる抗原-抗体間の相互作用自由エネルギーにより再ランキングした。天然構造に最も近い構造が第2位となり、1と同程度の良好な結果が得られた。スコアの絶対値を比較したところ、Surfit scoreが1位から10位の間で縮退しているのに対して、GB/SA法から得られる抗原-抗体間の相互作用エネルギーは1位から3位までとそれ以外に分離されていた。従って、GB/SA法から得られる抗原-抗体間の相互作用エネルギーは、天然の構造と非天然の構造をより良く分離する良好な結果が得られた。3.2の再ランキングから得られた上位10個のデコイに対して水分子を陽に配した計算系を作成し、本研究で開発した分子動力学シミュレーションに基づいた抗原抗体複合体の解離経路に沿った積分法により結合自由エネルギーを求めることに成功した。

蛋白質間ドッキング、分子動力学シミュレーションによる結合自由エネルギー計算が順調に進展したから。生物物理アデノシンA2a受容体と抗体やヘマグルチニンと抗体ドッキングで得られたGB/SAスコア上位のデコイに対してRAMD, Umbrella Sampling, Weighted Histogram Analysis法を適用し、結合自由エネルギー評価を実施する。得られた結合自由エネルギー順にランキング後、天然構造、または、天然構造に近い構造の順位により、本申請の方法論の有効性を検証する。アデノシンA2a受容体は膜タンパク質であるため、結合自由エネルギーの計算の際には、膜の脂質分子、カウンターイオン、水分子を露わに考慮した分子動力学シミュレーションを実施する。プログラム開発や、蛋白質間のドッキング、分子動力学シミュレーションが順調に進展したから。計算データの蓄積量が予想よりも少なかったため。ヘマグルチニン-抗体間ドッキングで得られたデコイに対してRAMD法を適用し、結合自由エネルギーを求めてランキングする。全てのデコイに対してRAMD法による分子動力学シミュレーションを実施することは大変困難であるため、粗いスコアを導入してデコイに優先順位をつける。抗体と低分子の相互作用に関する研究においてGeneralized Born/Surface Area (GB/SA)法によるスコアが有効という報告例があり、また、GB/SA法による計算時間は1週間程度と比較的軽い計算であるため、粗いスコアとしてGB/SAを採用する。次に、優先順位の高いデコイ順にRAMD法により結合自由エネルギーを求めるためのシミュレーションを実施する。最後に、得られた結合自由エネルギー順にランキング後、天然構造、または、天然構造に近い構造の順位により、本申請の方法論の有効性を検証する。アデノシンA2a受容体と抗体の系においても、ヘマグルチニンで実施した一連のアンサンブル作成、ドッキング、ランキングを実施し、本申請の方法論の有効性を検証する。アデノシンA2a受容体は膜タンパク質であるため、RAMD法による結合自由エネルギーの計算の際には、膜の脂質分子、カウンターイオン、水分子を露わに考慮した分子動力学シミュレーションを実施する。当該年度未使用分はファイルサーバーの購入に充てる。翌年度分は、資料作成のためのノート型パソコンを購入や、成果発表のための旅費に充てる。
単連結距離正則グラフの研究

本研究の最終的な目標は以下の二つである。Γを距離正則グラフ(DRG)とする。A. π(Γ, x, 6) = π(Γ, x)である直径の大きなDRGで、任意の距離3の二点x, yについて、直径が3の、Classical DRGで、これらを含み、geodetically closedであるものが存在すれば、Γは、Classical DRGである。Aに関し、Classical DRGは、π(Γ, x, 6) = π(Γ, x)を満たすことは、Q多項式型としての性質を用いて、代数的な方法で示されているが(未発表)幾何的またはグラフ理論的手法でも、証明を試み、いくつかの場合には、成功した。(未発表)一般的に、証明可能かは、まだ不明である。Bに関しては、まだ手がかりが得られていない。雑誌に掲載された論文からの情報収集、隣接分野の専門書から学ぶこと、査読などを通して、最新の結果を深く理解すること、構想を整理すること、研究者との電子メールや、論文の交換などを通して、情報交換することは、予定通り行った。また、静岡大学情報学部を訪問し、基本群を求めるプログラムの活用などについては、意見を交換することができた。しかし、近隣の分野の基本的な情報を収集し、研究計画を具体化する予定であったが、石川工業高等専門学校、および、愛知教育大学の研究者とは、予定をあわせることができず、訪問できなかった。また、広島工業大学で開かれた研究集会にも、本務校の業務の関係で、出席できなかった。1. Classical DRGが単連結であることを、構造論から示す。一般的に証明することができればよいが、知られているClassical DRGについては、具体的に示すことを検討する。2.問題Aの解決に挑む。特に、ベルギーの研究者が、構造論だけから、Regular Near Polygonでthick lineかつc3>2の分類を最近証明しており、Regular Near Polygonの場合を完成させることが、最初のステップだと思われる。2019年度は、British Combinatorial Conferenceに出席するなどして、ベルギーの研究者との交流をはかり、議論を進めたい。英国だけでなく、ベルギーや、オーストラリア訪問も検討する。3. Completely RegularCodeとなる、Geodetically Closed Subgraphで直径が3までのものの存在を改定して、普遍被覆を構成することを検討し、いくつかの場合には、解決する。4.基本群の性質などを、調べることで、問題Bの解決の糸口を掴む。5.近隣分野の研究集会に参加して、研究の方向性についても、意見を得ながら全体の研究計画を具体化する。
常温常圧から超臨界に及ぶ溶媒和のエネルギー表示に基づく理論的研究

溶液内過程を記述する最も重要な量は、その過程に対応する自由エネルギー(変化)である。よって、溶媒効果を取り扱う上で最も本質的な量が溶媒和自由エネルギーである。溶媒和自由エネルギーの定量的評価・算出という課題を、様々な種類の溶質について、超臨界状態を含む広い温度・密度範囲で解決していくために、溶質-溶媒相互作用エネルギーを独立変数とする分布関数で、溶質の溶媒和自由エネルギーを表す方法を開発することが、本研究の目的である。この方法をエネルギー表示の方法と呼ぶ。初年度は、エネルギー表示における密度汎関数理論を確立し、化学ポテンシャルに対する近似的な汎関数を構築した。汎関数は、純溶媒における1次および2次のエネルギー分布関数および溶液における1次のエネルギー分布関数でもって表わされている。これらの分布関数を計算機シミュレーションから得ることで、化学ポテンシャルの近似的な見積もりを行った。典型的な無極性・極性・イオン性の溶質について、常温常圧から超臨界までの広い温度・圧力領域での化学ポテンシャルの近似計算および対応する厳密な計算を行った結果、単一の汎関数で良い近似値が得られることが明らかになった。第二年度は、初年度に構築した方法論を柔軟な溶質系に対して拡張した。この拡張は、蛋白質のようなナノスケールの分子の溶液内での振る舞いを取り扱うために必須であることに対応している。蛋白質やミセルの構造形成に重要な役割を果たす疎水性溶質の凝集を溶媒和自由エネルギーの立場から解析し、水中での10個までのメタン分子の凝集を取り扱い、水媒質の誘起する疎水性相互作用と疎水性溶質間の直接的引力が、同等の強さで凝集に寄与することを明らかにした。特に、ある過程の始状態と終状態にある化学種の化学ポテンシャルが分かれば、その過程の自由エネルギー変化は分かるので、溶液内にある溶質の溶媒和自由エネルギー(化学ポテンシャル)を評価する方法の確立が、溶液の統計力学の重要な課題である。この課題を、様々な種類の溶質について、超臨界状態を含む広い温度・密度範囲で解決していくために、溶質-溶媒相互作用エネルギーを独立変数とする分布関数で、溶質の化学ポテンシャルを表す方法を開発することが、本研究の目的である。本年度は、エネルギー表示における密度汎関数理論を確立し、化学ポテンシャルに対する近似的な汎関数を構築した。汎関数の構築では、溶質-溶媒相互作用の斥力部分ではパーカス-イェビック様近似、引力領域では超網状鎖様近似を用いた。化学ポテンシャルの汎関数は、純溶媒における1次および2次のエネルギー分布関数および溶液における1次のエネルギー分布関数でもって表わされている。つまり、溶質の種類・熱力学状態によらない化学ポテンシャルの近似手法を、定式化できた。さらに、エネルギー表示の方法を分子内自由度を持つ系に対しても拡張した。分子の柔軟性が重要になる蛋白質などの系についての拡張は自明であり、また、分子内の電子的分極を考慮する必要のある系についても考察を加えた。

溶媒和自由エネルギーの定量的評価・算出という課題を、様々な種類の溶質について、超臨界状態を含む広い温度・密度範囲で解決していくために、溶質-溶媒相互作用エネルギーを独立変数とする分布関数で、溶質の溶媒和自由エネルギーを表す方法を開発することが、本研究の目的である。この方法をエネルギー表示の方法と呼ぶ。本年度は、前年度に構築した方法論を柔軟な溶質系に対して拡張した。この拡張は、配座の柔軟性を伴う溶質系に対して溶媒和自由エネルギーの解析法を確立することが、蛋白質のようなナノスケールの分子の溶液内での振る舞いを取り扱うために必須であることに対応している。テスト系として、伸縮及びねじれの内部自由度を持つ溶質を取り上げ、常温常圧から超臨界までを含む水の中での溶媒和自由エネルギーが精度良く計算できることを示した。次いで、蛋白質やミセルの構造形成に重要な役割を果たす疎水性溶質の凝集を溶媒和自由エネルギーの立場から解析した。凝集体の構造を固定せずに、揺らがせたままで、自由エネルギーの議論ができることがエネルギー表示の方法の利点である。本年度は、水中での10個までのメタン分子の凝集を取り扱い、水媒質の誘起する疎水性相互作用と疎水性溶質間の直接的引力が、同等の強さで凝集に寄与することを明らかにした。さらに、アルカンがコンパクトな構造を取る過程を解析し、一つの分子の構造変化と、多数の分子の凝集との間には、並進の自由度が減少する度合いの差異によって、実際の平衡定数の振る舞いには大きな違いが出ることを見出した。
流動床造粒による高速度用廃水処理法の基礎的研究

流動床造粒プロセスによる高速度固液分離法を用いてさまざまな原水を処理するための研究を行い次のような成果を得た。1)粘土系県濁質を対象として:カチオン系凝集剤(アルミニウム)と弱アニオンまたはノニオン系高分子凝集剤の2剤の最適用法に関する検討を行い、ALT比とDT比およびALT/DTの比についての適切な造粒操作條件を確立した。ALTについては、マイクロフロックのZPを-20m-付近に設定し、PT/ALT≒0.5となるような手順で注薬率を設定する。2)粘土・色度2成分系について:濁度、色度がほぼ1対1程度もしくは色度の割合がそれ以下の場合には、流動層造粒分離を真のペレットに近い集塊物を生成して、高速で行いうる、濁度が10^2のオーダまで適用しえて、東南アジア、中国、アフリカなどの比較的濁度の高い、色度を共存する原水に対する有力な処理法となりうる。凝集條件は、色成分を凝集するための弱酸領域におけるZPが-1013nVであり、弱アニオン系高分子凝集剤をPT/ALT≒0.5で造粒可能である。3)造粒・生物炉床システム:下水処理の最初沈澱池の替りに、アルミニウム添加、弱アニオン高分子添加によるLV100200M_oの高速造粒分離槽を用い、高分子成分と懸濁成分を分離した後、低分子BOD成分のみを滞留時間1時間程度の生物炉床で処理し、濁質温度、BOD共に10mf/i以下の良好な処理水を得、加えて凝集によるリンの除去も行なわれ、現在の活性汚泥法に替りうる下水処理法を提案した。4)脱リン、窒素をも除く高度処理への適用:丹保、清水がコンセプチヤルな提案をし、短時間の実験で実理性を確かめていた、造粒プロセスとH〓〓〓〓プロセスを組み合せた高度処理の研究に着手し、有効性と処理の安定性を確かめた。本研究に続く一連の本格的な研究を開始することとしたい。1)過去の研究成果に基いて、粘土系懸濁質を処理するための「流動床造粒反応装置を設計・製作し運転を開始した。所要の性能を満足させることに成功した。2)原水濁度200mg/cと3000mg/cの2条件を設定し、上昇流速を1050cm/minの高分離速度の範囲で運転し、適切な攪拌強度G値、最適な凝集剤(アルミニウム)と弱アニオン性ポリマー(アコフロックNI10)の注薬によって、50cm/minの範囲までであれば、充分な分離効果が得られることを確認した。3)流動床で生成するペレットは、下部から供給される不安定化された粘土粒子にポリマで架橋能力を付した直後に流動床中に既存している大型の粒子の表面に付着(吸着)することによって生ずる。この場合放置しておくと不整形な成長をするので、適当な強度の攪拌をパドルによって与えて突出部を破壊することによって、球状の密なペレットとして成長する。4)生成するペレットの径は、供給される懸濁質フラックスと攪拌強度の平衡上に発生し、高濃度・高上昇流速の場合に同一攪拌強度下で粒径が増大する。したがって、高上昇流速時には高波殿速度の粒子が生成するという自己抑制型の効果が見られる。5)粘土粒子の不安定化に必要なアルミニウム量はゼータ電位を負の凝集範囲に持ち込む最小量でよい。

ポリマーは10^<-3>倍固型質ベースで必要。6)生成したペレットは、粒径によって密度が変化しない均質のものであり、従来の凝集粒子が粒径の増大により急速に密度を減じたのと異る。7)浮泥取出のためのベルトコンベアシステムを設計・試作に入った。8)生物フロックモペレットに化する目的で、カチオン性ポリマーの選択試験を開始した。初期構造を持つため均密度のペレットが作り難い。1)粘土系懸濁質の200mg/L10,000mg/Lまでの大きな濃度範囲で、50cm/minの表面負荷率までの安定な運転の可能な事を複筒型のペレット流動床リアクトセパレ-タによって可能とした。2)ALT比とPT比の適切な組み合わせについて検討し、N100アコフロックについて、ALT/PT=2といった組み合わせが良好な粘土ペレットを作るのに有用な目安であることを見出し、ALT比は-20mV位の値にZPを持ち来す値で良いことを見出した。この値はランダム凝集の発現に必要な-1015mVに比して低く、高密度のペレットを作るために必要な低ALT比のより有利な条件である。機構についての検討を行っている。3)ポリマ-の導入によって結合強度がどのように強化されるかを回分式フロック形成試験によって行い、PT比を一桁増すことによって、結合強度がほぼ2桁も増すことを定量的に計測しえた。4)下水処理場において、活性汚泥および沈澱池汚泥の10,0001,000mg/Lの広範囲の濃度条件において、カチオン系ポリマ-による造粒分離試験を行い、30-50cm/minの高分離速度をうることに成功し、生成した粒子を6%程度の濃度の汚泥に数分で濃縮することに成功した。5)生成したペレットの密度関数を求めたところ、ランダムフロックとしている性質を示し、粘土のような粒径によらない均質なフロックの作製(ペレット化)には成功しなかった。汚泥の脱水性はいちじるしく改善された。6)高分子カチオンを加えたペレット様のフロックの好気性下における生物活性を酸素吸収速度と基質同化速度の二つを指標として調べた。ポリマ-を加えた場合の値をブランクの間に違いが無く、高濃度活性汚泥プレセスのセパレ-タ-としてこの式を用いうる。1)粘土系高濁成分のペレット流動層による高速分離プロセスを、アマゾン流域やその他の熱帯地方においても見られる、高色度を随判する系に拡大して運用することを検討した.濁度10^210^3mg/Lのレベルに対して色度基準で濁度とほぼ1:1の濃度になるまでの色度成分については、ペレット流動層法で30cm/minの高速度で処理できることを明らかにした。凝集剤の注入条件を検討した結果、アルミニウム凝集剤をゼ-タ-電位が-10mp付近になるよう加えて弱酸性(PH55.5)領域で凝集させ、弱アニオン性またはノニオン性のポリマ-をPT=ALT/2の比率で加えることによって良好なペレット分離を果すことができる。2)生物処理システムに対する流動層分離を二つのシステムについて検討した.
脂肪塞栓症の病因・病態生理と、その予防・治療法の対策

1.平成6年以降当教室で解剖した症例のうち、明らかに脂肪塞栓により死亡した症例は4例であった。これらの症例について、ホルマリン固定後にオスミウム酸による中性脂肪の再固定を行い、組織学的に塞栓の分布や程度を調べた。脂肪塞栓群では、いずれも両側肺の小血管内にびまん性の塞栓像認めた。発症後の経過の長い2例では、脳の点状出血や、肺に反応性の変化を認め、各臓器に脂肪塞栓が生じていたが、他の2例では塞栓は肺にほぼ限局し、反応性の変化等は認められなかった。一方、その他の外傷により死亡した症例数例についても、同様にオスミウム酸を用いて脂肪塞栓の有無を確認したが、これまで報告されているように、骨折を伴う症例や、心肺蘇生を行った症例では肺に軽度の塞栓を認める例があった。2.ラットを用いて、実験的に脂肪塞栓を発生させた。8週齢ウィスター系ラットの下大静脈、大腿静脈から手術的に、また尾静脈から経皮的にトリオレインを注入した。下大静脈からの注入では、約3ml/kg程度の量で注入後数分以内に、1ml/kg程度で数十分以内に死亡した。大腿静脈からの注入では3ml/kg程度では数分以内に死亡したが、1ml/kg程度では死亡しなかった。これらの急性死亡例では、一般に肺は蒼白調であったが、点状出血等の変化は認められなかった。尾静脈からの注入例では大量(約15ml/kg)では短時間で死亡したが、それ以下では死亡しない例がほとんどであり、組織所見にも各例における差異が大きく、手技的な問題が考えられた。しかし、これらの例を注入後約2日で解剖したところ、肺に点状出血を認める例が多く、発症後の経過時間との関係については剖検例の結果と矛盾しなかった。3.ラットを用いた実験は、現在各12例行ったのみであるが、今後は実験系を確立し脂肪塞栓による短期・長期の変化や、界面活性剤による影響等を考察する予定である。
前立腺癌でのレニン-アンジオテンシン系のアンドロゲンレセプター発現調整の解明

前立腺癌細胞におけるアンドロゲンレセプターの発現調節がレニン-アンジオテンシン系によって影響を受けるかどうか、in vitroおよびin vivo実験によって確認した。また、臨床研究として、アンジオテンシンIIレセプターブロッカー(ARB)が前立腺癌の進展に影響するかについて検討した。その結果、ARBはAT1レセプターを介して、アンドロゲンレセプターの発現を抑制することが、in vitroおよびin vivo系実験によって証明され、さらに前立腺全摘後のPSA再発にも、ARBが抑制的に作用することが臨床研究でも分った。前立腺癌細胞の増殖は、アンドロゲンレセプター(AR)を介して促進されるが、再燃癌においてはアンドロゲン非依存的に増殖が起きている。しかし、アンドロゲン非依存的であっても多くの再燃癌細胞はARを有していることは、ARが再燃癌発生のkey moleculeであることを意味している。従って、ARの発現を抑制することが、再燃前立腺癌の発生や進展に有効であることが予想され、精液中に高濃度に存在する血管収縮ペプチドであるAng IIに注目した。この研究によって、Ang IIがAR発現に対してどのように影響するか、前立腺癌細胞を用いて分子生物学的手法を以って解析した。(1)アンジオテンシンによる、ヒト前立腺癌細胞でのAR発現解析:前立腺癌細胞のLNCaPをAng IIおよびAng IIを10μMで刺激すると、AR発現は促進された。LNCaP細胞をAng IVやAng (1-7)で刺激したところ、Ang IVでAR発現は促進し、Ang (1-7)では減少した。c-mycやNFkB、AKT-1などのタンパク発現は、Ang IIやAng IVで促進された。(2)AT1ノソクアウトによるAR発現解析:AT1のsiRNAを3種類作成し、前立腺癌細胞に遺伝子導入したところ、AR発現は抑制され、細胞増殖も抑えられた。また、アンジオテンシノーゲンノックアウトマウスやAT1レセプターノックアウトマウスの前立腺を採取し、AR発現を調べると、mRNAレベルではアンジオテンシノーゲンノックアウトマウスではAR発現の促進(AT1レセプター発現の亢進)、AT1レセプターノックアウトマウスではAR発現の抑制(AT1レセプター発現なし)の結果であり、細胞実験と同様の結果を示した。(1)アンジオテンシンペプチド(II、IV、1-7)による、ヒト前立腺癌細胞でのAR発現解析ARを有する前立腺癌細胞のLNCaPをAng IIおよびAng IV、あるいはAng(1-7)で刺激し、24時間後に細胞を採取した。それら細胞からtotal RNAを抽出し、cDNAを作成し、ARのプライマーを用いてreal-time PCRを行った。その結果、Ang IIおよびAng IVでは、AR発現が促進され、ウェスタンブロットでも同様の結果が確認された。一方、Ang(1-7)刺激では、AR発現が抑制されていることが、real-time PCRおよびウェスタンブロットで確認された。さらに、c-mycやNFkBなどの発現を調べると、Ang IIおよびAng IVではそれぞれ亢進しており、Ang(1-7)刺激では抑制されていた。AT4レセプター,MAS(Ang1-7 receptor)それぞれのsiRNAを3種類作成、LNCaP細胞に遺伝子導入して、それぞれをノックアウトした。24時間後の細胞を採取、total RNAおよびタンパクを、上記(1)の方法と同様に抽出した。Real-time PCR法およびウェスタンブロット法によりAR発現を調べると、AT4レセプターsiRNAではAR発現は抑制され、MASsiRNAではAR発現の亢進が認められた。また、AT4レセプターsiRNA遺伝子導入細胞では、アポトーシスを起こしており、細胞増殖の抑制が認められた。1)AngIIおよびAT1によるアンドロゲンレセプターの発現調節:前立腺癌細胞株であるLNCaP細胞をAngIIで刺激したところ、アンドロゲンレセプター(AR)の発現が誘導された。さらに、AngIIの細胞膜レセプターであるAT1Rの発現を、siRNAで抑制すると、ウェスタンブロット法でARのタンパク発現は有意に抑えられた。また同時に転写因子であるNFkBやcMycなどのタンパク発現を調べてみると、siRNAを遺伝子導入したがん細胞では、それぞれ発現抑制されていることが確認された。AT1Rの発現をノックアウトしたマウスの前立腺でのAR遺伝子の発現を、RT-PCRで確認すると、AT1Rノックアウトマウスの方がコントロールマウスに比べ、約70%近く抑制されていることが分かった。2)アンジオテンシンIIレセプターブロッカー(ARB)によるAR発現調整の解析:ARB投与したTRAPラットは有意に前立腺癌の発生が抑制されていた(Table1)。病理学的にも、ARB投与群の前立腺は間質の増大が認められ、アポトーシス所見も強く見られた。前立腺でのAR発現がARB投与群で有意に抑制されていることもウェスタンブロットで確認された。

3)前立腺癌に対するARBの抗腫瘍効果(臨床試験):前立腺全摘術後のPSA再発に対し、PSA: 0.2 ng/mL以上になった時点からARBを投与開始し、PSA上昇速度を測定した。その結果、ARB投与前に比べARB投与後はPSA上昇速度(PSA倍加時間)が2倍に遷延していることが統計的に確認された。4)AT2およびAT4レセプターによる前立腺癌細胞におけるAR発現調節の解析:LNCaP細胞にAT2およびAT4レセプターのsiRNAをそれぞれ遺伝子導入し、AR発現をウェスタンブロットで調べた。その結果、両者ともAR発現が抑制されていることが確認された。実験計画通りに、予想された結果が得られている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、細胞の種類を増やして、今までの結果が普遍性を持つかどうか、確認していきたい。また、細胞実験だけでなく、in vivo系実験、つまりヌードマウスなどを使用した実験を行い、生体内での変化について検討していく予定である。さらに、AT4レセプターやMASレセプターのアンタゴニストを作成して、細胞および動物実験を行いたいが、試薬合成にコストがかかり、その遂行は難しいかもしれない。
マルチスケール統合型沿岸環境解析システム開発と変動環境下における広域海洋動態解析

本年度は主に沖縄科学技術大学院大学,神戸学院大学,カリフォルニア大ロサンゼルス校ほかと協力し,沖縄本島および八重山諸島に対する高解像度ダウンスケーリング海洋モデルを開発し,大規模なLagrange中立粒子追跡数値実験を実施した.琉球諸島において実施された漂流ブイ観測や,その他のプラットフォーム観測,および人工衛星データとの詳細な比較を行い,高い精度があることを確認するとともに,黒潮による長距離粒子輸送現象や黒潮反流による黒潮からの離脱などについて解析を行った.その成果は2編の国際ジャーナル論文に取りまとめ,うち1編はJournal of Geophysical Research - Oceansに投稿済みである.また,波ー流れ相互作用理論に基づく3次元非定常海浜流の発生機構に関する研究を米国カリフォルニア大ロサンゼルス校に長期滞在して実施し,同じくJournal of Geophysical Research -Oceansに投稿し,掲載へと至った.その他にも,海洋モデルの高度化,物質循環モデルとのカップリングによる栄養塩の鉛直渦輸送,台風通過に伴う黒潮流路変動と瀬戸内海への影響,下水処理水の内湾での分散過程と周辺漁業活動への影響などに関する計9編の国際ジャーナル論文に採択・発行されるなど(業績リスト参照),本基盤B研究およびそれを下敷きとした国際共同研究加速基金研究(15KK0207)は飛躍的な展開を遂げることができたと考えている.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。1年目(H27年度)は,領域海洋循環モデルをベースにvortex force型の波-流れ相互作用の効果を組み込んだ数値モデル(ROMS-WECと呼称する)に対し,特に波-流れ相互作用に関する要素技術の高度化に取り組んだ.ROMS-WECでは(鉛直)乱流モデルとして地球流体分野で開発されたKPPモデル(Largeら,1994)を改良したものを用いているが,本研究では浅海域での乱流構造の再現性の向上を目指し,GLS乱流モデル(Umlauf & Burchard,2003)をベースにローカルなTKE生成に対するStokes drift鉛直分布に伴うシア生成や砕波(white cappingを含む)の影響を考慮した2方程式モデルを開発することを目標としている.1年目(H27年度)は,上記モデル開発のためのパラメータセット取得などのために,紀伊半島田辺湾沖において秋季冬季風浪を対象とした長期連続観測を行った.現地観測では新たに購入した自記式超音波流速分布計ADCP(RDI製Workhourse Centinel 600 kHz)を海底に設置し,層厚0.5m,サンプリング周波数2Hzで約75日間の連続観測を行い,位相平均された波浪の影響を取り込みつつ,潮流,吹送流,外洋影響などを包含した良質なデータセットの取得に成功した.これを用いて同湾湾口部における海面境界層内の力学構造,流動とその発生機構,海水交換特性になどに着目した詳細な解析を行った.H27年9月から約3ヶ月間のADCP+CT連続観測により,海洋表層境界層内の流動・密度鉛直構造に関する良質なデータセットの取得に成功した.しかしながら,H27年秋季冬季の気象海象条件は例年になく静穏であり,当初想定していた高波浪イベントを捉えることができなかった.ただし,成層期から成層崩壊期における混合層の遷移や,それに伴う内部潮汐波の伝播特性変化,また沖合の黒潮流路変動に対応した紀伊水道スケールで生じる中規模循環流による沖合水塊の波及イベントなどを捕捉することができ,現地観測結果を取りまとめて学術論文として投稿しているところである.本研究および国際共同研究加速基金採択研究で設定した5つのサブテーマのうち,H28年度は波ー流れ相互作用,サブメソスケール現象の二項目に関する技術開発等を行うために,H28年9月半ばから約1年間の予定で申請者が米国UCLAに滞在し,同校のMcWilliams教授らと共同研究を行っている.H28年度の滞在中は,まず,基研究の実施を通じて滞在前から開始していた砕波帯モデリングを継続して実施し,UCLAのポスドク研究員を交えて3次元離岸流の力学構造,極低周波変動現象の発生機構などに関する研究を行った.その成果はすでに国際共著論文としてまとめ,現在Journal of Geophysical Research -Oceansに投稿中である.また,同様に滞在前より着手していた陸棚周辺におけるサブメソスケール現象に関する高解像度シミュレーションをUCLA博士課程学生を交えて行い,混合層内におけるサブメソスケールフィラメントの発現特性や,その発生機構に関する研究を行った.この成果もすでに国際共著論文としてまとめ,Journal of Physical Oceanographyに投稿した.さらに,H28年度内には,陸棚上におけるサブメソスケール渦ー波流れ相互作用の干渉に伴うフィラメント構造の抑制に関する研究,海岸線および海底地形の非一様性が海浜流の発達過程に及ぼす影響に関する研究に着手した.渡航期間中に4回の一時帰国を行い,国内共同研究機関とも密接に連携を保ちながら関連する研究を同時並行的に進めており,そちらの方でも国内・国際ジャーナル論文を複数編執筆し,投稿しているところである.和歌山田辺湾におけるADCP観測はH28年度も実施し,複数の台風イベントを含む約3ヶ月間のデータセットの取得に成功した.このデータ解析およびそれに基づくモデル開発は今後鋭意行っていく予定である.本研究を基研究とした国際共同研究加速基金による研究がH28年度からスタートしたため,長期渡航により多くのエフォートを本研究の実施に振り分けることができるようになり,また,10年以上にわたって継続的に連携してきたUCLAのMcWilliams教授および研究員や博士課程学生らと日常的に議論が行えるようになった.主にこれら2つの理由により,飛躍的に本研究が進展しているものと考えている.

本年度は主に沖縄科学技術大学院大学,神戸学院大学,カリフォルニア大ロサンゼルス校ほかと協力し,沖縄本島および八重山諸島に対する高解像度ダウンスケーリング海洋モデルを開発し,大規模なLagrange中立粒子追跡数値実験を実施した.琉球諸島において実施された漂流ブイ観測や,その他のプラットフォーム観測,および人工衛星データとの詳細な比較を行い,高い精度があることを確認するとともに,黒潮による長距離粒子輸送現象や黒潮反流による黒潮からの離脱などについて解析を行った.その成果は2編の国際ジャーナル論文に取りまとめ,うち1編はJournal of Geophysical Research - Oceansに投稿済みである.また,波ー流れ相互作用理論に基づく3次元非定常海浜流の発生機構に関する研究を米国カリフォルニア大ロサンゼルス校に長期滞在して実施し,同じくJournal of Geophysical Research -Oceansに投稿し,掲載へと至った.その他にも,海洋モデルの高度化,物質循環モデルとのカップリングによる栄養塩の鉛直渦輸送,台風通過に伴う黒潮流路変動と瀬戸内海への影響,下水処理水の内湾での分散過程と周辺漁業活動への影響などに関する計9編の国際ジャーナル論文に採択・発行されるなど(業績リスト参照),本基盤B研究およびそれを下敷きとした国際共同研究加速基金研究(15KK0207)は飛躍的な展開を遂げることができたと考えている.H27年度は現地観測において台風や低気圧に伴う荒天イベントを捉えることができなかったので,H28年度にもう一度,紀伊半島田辺湾沖において秋季冬季風浪を対象としたADCP+CT長期連続観測を行い,研究計画推進のためのデータセット取得を目指す予定である.H29年度は,H28年度末に着手した,陸棚上におけるサブメソスケール渦ー波流れ相互作用の干渉に伴うフィラメント構造の抑制に関する研究,海岸線および海底地形の非一様性が海浜流の発達過程に及ぼす影響に関する研究を強力に押し進め,滞在中には論文としてまとめる予定である.5つのサブテーマのうち,残りのメソスケール同化,分散モデルについては国内研究協力者らと鋭意実施しているとことであるが,多段双方向ネスティングの実装に関しては,フランスIRD側カウンターパートのMarchesiello博士がベトナムに異動になったため,米国滞在中に共同研究を進めることがやや困難になっている.これに関しては帰国後のH29後半以降に申請者がベトナムに渡航・滞在することを軸に検討・調整しているところである.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。