hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リポカリンタンパク質に高度に保存されたＳＳ結合によるβバレル構造安定化機構の解明

具体的には,GROMACS(ver. 2016.5)を用いて,L-PGDS,およびSS結合欠損L-PGDSのMDシミュレーションを実施する。シミュレーションの初期座標は,Protein Data Bank(PDB)に登録されているL-PGDSの結晶構造を利用する(SS結合欠損L-PGDSは,L-PGDSの座標から作成する)。タンパク質の分子力場にはAmber ff14SB,水モデルにはTIP3Pモデルを適応する予定である。各タンパク質について500 nsのシミュレーションを計3回行い,結果の再現性についても確認を行う。
農用車両転倒事故状況の把握と転倒防止のための車輪トルクコントロールシステムの開発

平成30年度の研究実績として,概略地形と路面粗さによる走行地形の再現を行うために開発した微地形測量用高精度レーザー変位計を用いて,圃場へのアクセス路(アスファルト,砂利,土)の測定を行った。その結果,同路面延長上の表面粗さは,5m単位の測定位置によって粗度の分布が異なること,測定延長を伸延すればISO8608で示された粗さの基準に概ね準じていることが判明した。事故情報収集については,危険を回避した事例収集のため,農家と法人を対象に聞き取り調査を実施した。その結果,危険を感じる場所として圃場進入路が最も多く,進入路の地形改善に取り組んでいることがわかった。地形改善では傾斜緩和と拡幅が最も多く,次に進入路の新設に取り組んでいる実態が明らかになった。一方で,公共用地を含む場所や排水溝などが設置されている場所では改善が難しいという実態も判明した。トラクタおよびコンバインの挙動モデルについては,路面や走行速度等のあらゆる外的影響を考慮した動的挙動再現のため,上下,前後,ピッチング,ローリング方向の4自由度の運動方程式でモデリングを行い,傾斜地走行時および遠心力作用時の影響について調べた。その結果,傾斜耕作地の旋回時や圃場間移動時の進入路旋回等において,遠心力の影響による横転倒の危険性が大幅に上昇することがわかった。機体挙動安定化のための駆動TCS開発については,基本的な挙動安定化に向けた制御対象として,トラクタのピッチング転倒を想定した後輪の駆動トルクの増減について検討した。駆動トルク増減は機関出力とブレーキ力を最大値としたPID制御とした。シミュレーションではピッチング転倒事例として微地形測量を行った事故現場地形を用いた。その結果,最大ピッチング角が88%程度まで緩和され,ピッチング角の抑制を可能とすることがわかった。平成30年度の研究実績として,平成29年度に設計製作した微地形測量のための高精度レーザー変位計を用いて,実際の圃場周辺地形における運用を開始することしていた。測定項目については,移動距離,地形高さ,機体変位および変位角とし,外乱や植生によるエラー値のフィルターを設け,安定した記録が行えた。事故現場調査については,農家4軒,法人7件について主に安全対策に関する情報収集を行った。聞き取りの結果は,発話データ分析手順により抽出・類型化し,作業者の行動や意図が何を対象とした安全対策であるのかについて判定し,作業者の危険感・安心感に与える影響から,地形改善前と改善後の特徴を抽出することができた。トラクタおよびコンバインの挙動モデルでは,車輪や履帯がスリップせず(最も危険な状況を想定)遠心力が全てローリング方向に作用する状況を想定した場合,4自由度の運動方程式で遠心力を考慮した挙動を再現可能であることを模型実験により確認した。機体挙動安定化のための駆動TCS開発については,実際のトラクタやコンバインの構造を調査し,本年度,トラクタの駆動TCS開発を実施した。制御ではPID制御を行うこととし,機体姿勢により駆動力および制動力を適宜与えた。シミュレーションでは一定の効果が確認できた。以上の進捗状況から,当初目標とした研究計画に沿った進捗であると判断した。上記の進捗状況の通り,当初研究計画に沿って推移しており,平成31年度についても計画通り推進する。平成31年度は,微地形測量のための高精度レーザー変位計を実際の圃場周辺地域においてより多くのデータ取得を行い,国内における圃場周辺環境の特徴を整理する。事故現場調査については,これまで収集した情報の分析を進め,ヒヤリハット事例を含めて効果的な事故低減への項目抽出を行い,土地改良区などの設計基準改善の提言としてまとめるとともに,圃場周辺環境の改善に資する項目を整理する。トラクタおよびコンバインの4自由度挙動モデルについては,遠心力を考慮した場合においても適用可能であることが確認できたため,機体挙動安定化のための駆動TCS開発を進め,より効果的な制御アルゴリズムの検討を行う。以上の研究成果を取りまとめ,研究成果としたい。平成29年度の研究実績として,概略地形と路面粗さによる走行地形の再現を行うため,微地形測量を可能にする高精度レーザー変位計を設計製作した。本装置は,野外での可搬性を考慮して,小型軽量,充電池駆動とし,数メートルのレール上を自走して直下の直線断面を計測可能とした。測定項目は,移動距離,地形高さ,機体変位および変位角とした。取得データはコントローラ(ラズベリーPI)に一時保存し,測定終了後にSDカードに記録することとした。一方,事故情報収集については現地調査を実施し,ヒヤリハット事例を含め3か所で実施した。現地調査では事故状況の聞き取りと電子平板測量による地形データの取得を行った。トラクタおよびコンバインの挙動モデルについては,路面や走行速度等のあらゆる外的影響を考慮した動的挙動再現のため,上下,前後,ピッチング,ローリング方向の運動方程式に加え,新たに左右方向の運動方程式を立案し,移動農機の微小時間における挙動を把握するために必要となるモデリングを行った。左右方向のモデリングは傾斜地走行時および遠心力作用時に影響するため,特に遠心力の影響について,1/10程度の4輪車両を設計製作し,定常円旋回による模型実験により検証した。模型実験の結果は,運動方程式によるシミュレーション結果と良い一致を示し,移動農機における挙動モデルのシミュレーション精度を向上した。

機体挙動安定化のための駆動TCS開発については,平成30年度着手予定としているが,基本的な挙動安定化に向けた制御対象として,トラクタは前後輪の駆動力加減および左右後輪の独立ブレーキとすること,コンバインは履帯の加減速およびクラッチ断続で検討することとした。平成29年度の研究実績では,微地形測量のための高精度レーザー変位計を設計製作し,直下の直線断面を計測可能とした。本装置による地形把握実験については,屋内での検証が終了し,実際の事故現場における運用を開始することとしている。測定項目については,移動距離,地形高さ,機体変位および変位角としており,当初コントローラをArduinoとしていたため,演算能力およびメモリー容量不足からデータの欠損を発生したものの,ラズベリーPIに仕様変更して安定した記録が可能となった。事故現場調査については,近県からの情報収集により現地調査を実施しており,ヒヤリハット事例を含めることで,3か所について調査を行うことができた。トラクタおよびコンバインの挙動モデルについては,路面や走行速度等のあらゆる外的影響を考慮したヨーイングを除く運動方程式の立案と検証を行うことができた。機体挙動安定化のための駆動TCS開発についても,平成30年度着手に先行し,実際のトラクタやコンバインの構造を調査し,制御対象を選定した。平成30年度の研究実績として,概略地形と路面粗さによる走行地形の再現を行うために開発した微地形測量用高精度レーザー変位計を用いて,圃場へのアクセス路(アスファルト,砂利,土)の測定を行った。その結果,同路面延長上の表面粗さは,5m単位の測定位置によって粗度の分布が異なること,測定延長を伸延すればISO8608で示された粗さの基準に概ね準じていることが判明した。事故情報収集については,危険を回避した事例収集のため,農家と法人を対象に聞き取り調査を実施した。その結果,危険を感じる場所として圃場進入路が最も多く,進入路の地形改善に取り組んでいることがわかった。地形改善では傾斜緩和と拡幅が最も多く,次に進入路の新設に取り組んでいる実態が明らかになった。一方で,公共用地を含む場所や排水溝などが設置されている場所では改善が難しいという実態も判明した。トラクタおよびコンバインの挙動モデルについては,路面や走行速度等のあらゆる外的影響を考慮した動的挙動再現のため,上下,前後,ピッチング,ローリング方向の4自由度の運動方程式でモデリングを行い,傾斜地走行時および遠心力作用時の影響について調べた。その結果,傾斜耕作地の旋回時や圃場間移動時の進入路旋回等において,遠心力の影響による横転倒の危険性が大幅に上昇することがわかった。機体挙動安定化のための駆動TCS開発については,基本的な挙動安定化に向けた制御対象として,トラクタのピッチング転倒を想定した後輪の駆動トルクの増減について検討した。駆動トルク増減は機関出力とブレーキ力を最大値としたPID制御とした。シミュレーションではピッチング転倒事例として微地形測量を行った事故現場地形を用いた。その結果,最大ピッチング角が88%程度まで緩和され,ピッチング角の抑制を可能とすることがわかった。平成30年度の研究実績として,平成29年度に設計製作した微地形測量のための高精度レーザー変位計を用いて,実際の圃場周辺地形における運用を開始することしていた。
生涯学習施設経営評価の開発的研究:参加・効率性と相互扶助・専門処理システム

この研究は、全体として、社会教育施設を核とする生涯学習施設の経営について、専門的職員による運営が望ましいか、ボランティアの力を活用した運営が望ましいか、あるいは、それらの融合形態は考えられないか、という問いに対して答えるための基礎的なデータを収集することに、その主眼が存在していた。そのために、いくつかの調査を行ったが、まず、代表的な社会教育施設である公民館についての非常勤職員の位置に関するものとして、神奈川県藤沢市の事例を取り上げて、調査を実施した。そこでは、非常勤職員が、専門職員の役割を果たすことができると同時に、学習者としても存在していることが示されたと考えられる。非常勤職員やボランティアを導入することが、必ずしも安上がり施策としてだけ位置づけられるのではなく、積極的な学習活動支援策とも考えられることが示唆された。次に、アメリカにおける博物館のボランティアの実態についての調査では、アメリカにおいて、ボランティアが博物館運営には必要不可の存在として位置付いており、日本における博物館の利用者サービスの一環とは、根本的に異なることが明らかにされた。さらに、1998年に行った調査との比較のための社会教育施設(女性施設・青少年教育施設・博物館・図書館・生涯学習センター)におけるボランティア活動の郵送調査では、この間の変化について、特に博物館におけるボランティア導入が多くなっていることが判明している。このように、本研究においては、各種の調査を実施し、意味あるデータを収集し、様々な示唆を得ることができた。本年度は、研究の初年度に当たり、研究全体の構造を確定する作業から始めた。社会教育施設における参加の問題に関する先行研究の検討を進め、さらに現在の社会教育施設の置かれた状況を文献等で明らかにする作業を行い、運営に関するさまざまな事例について、社会教育施設一般・博物館・図書館に関して、特にボランティアの位置づけと指定管理者に関する諸問題に焦点化して、各種の資料を収集し、比較検討を行った。また、アメリカ合衆国における博物館のボランティア導入の実際を調査するため、科学系博物館を中心に現地でのヒアリング調査を実施し、博物館におけるボランティアの位置・意味についての資料を収集した。社会教育施設における、非常勤職員の位置づけについて、東京近郊の市立公民館における非常勤職員を例にして、調査票によるデータの収集を実施した。そこでは、先行研究にならい、非常勤職員がその勤務・活動によって成長するという、学習者としての側面が見られるのではないかという仮説に基づき、調査票が設計されている。回収までを年度内に行い、ヒアリングの準備作業にとりかかっている。全国の社会教育施設におけるボランティアの導入状況についての、郵送による調査を企画し、一部実施した。この調査は、研究代表者が1998年に行った調査を基礎としており、8年間の変化を把握できるように設計されている。女性教育施設、青少年教育施設、生涯学習センターについて、国立・県立・政令市立に関してのデータを収集し、次年度に予定している、それらの市立施設、博物館・図書館・公民館に関する調査のための基礎資料を整備し、総合的な状況に努めた。以上、研究は分節化されたパートごとに、基礎的な部分を形成してきている。本年度は、研究の2年目に当たり、前年度に引き続き、社会教育施設における参加の問題に関する先行研究の検討を進め、さらに現在の社会教育施設の置かれた状況を文献等で明らかにする作業を行い、運営に関するさまざまな事例について、社会教育施設一般・博物館・図書館に関して、特にボランティアの位置づけと指定管理者に関する諸問題に焦点化して、各種の資料を収集し、比較検討を継続して基礎作業として行った。また、昨年度に引き続き、アメリカ合衆国における博物館のボランティア導入の実際を調査するため、科学系博物館を中心に現地でのヒアリング調査を実施し、博物館におけるボランティアの位置・意味についての資料を収集した。さらに、社会教育施設における、非常勤職員の位置づけについて、東京近郊の市立公民館における非常勤職員を例にして、調査票によるデータの収集を実施し、分析作業を行ってきた。全国の社会教育施設におけるボランティアの導入状況についての、郵送による調査を企画し、実施した。女性教育施設・青少年教育施設・生涯学習センター・博物館・図書館について、国立・県立・政令市立・市立に関してのデータを収集するため、郵送による調査を行った。

各施設の設置状況の把握自体についての基礎データの整備に多大の労力をついやすことになったが、回収状況も良く、現在集計作業中である。以上、研究は分節化されたパートごとに、着実に進展してきている。本年度は、研究の3年目、最終年度にあたり、基本的にこれまでの研究のまとめを行った。この研究は、全体として、社会教育施設を核とする生涯学習施設の経営について、専門的職員による運営が望ましいか、ボランティアの力を活用した運営が望ましいか、あるいは、それらの融合形態は考えられないか、という問いに対して答えるための基礎的なデータを収集することに、その主眼が存在していた。そのために、いくつかの調査を行ったが、まず、代表的な社会教育施設である公民館についての非常勤職員の位置に関するものが、神奈川県藤沢市の事例を取り上げて、調査を実施した。そこでは、非常勤職員が、専門職員の役割を果たすことができると同時に、学習者としても存在していることが示されたと考えられる。非常勤職員やボランティアを導入することが、必ずしも安上がり施策としてだけ位置づけられるのではなく、積極的な学習活動支援策とも考えられることが示唆された。次に、アメリカにおける博物館のボランティアの実態についての調査では、アメリカにおいては、ボランティアは博物館運営には必要不可の存在として位置付いており、日本における博物館の利用者サービスの一環とは、根本的に異なることが明らかにされている。さらに、1998年に行った調査との比較のための社会教育施設(女性施設・青少年教育施設・博物館・図書館・生涯学習センター)におけるボランティア活動の郵送調査では、この間の変化について、特に博物館におけるボランティア導入が多くなっていることが判明している。このように、本研究においては、各種の調査を実施し、意味あるデータを収集し、様々な示唆を得ることができた。
マイクロRNA 機構による腫瘍産生アミラーゼの病態解明と予後不良要因に関する研究

1人の患者の骨髄と胸水の細胞から樹立した細胞株でどのような遺伝子発現が発現しているかをマイクロアレイで解析した。骨髄と胸水は、原発巣と転移巣の関係を有する。骨髄由来はアミラーゼを産生しないが、胸水由来は唾液型アミラーゼを産生する。アミラーゼ遺伝子自体は、胸水由来細胞での発現が高かった。miRNAでは、胸水由来細胞で高発現しているものが複数見出された。これらのmiRNAとアミラーゼ遺伝子の発現、予後不良との関係はさらなる課題である。アミラーゼ産生腫瘍は、肺癌や卵巣癌で報告され、さらに近年骨髄腫でも報告されてきた。このアミラーゼ産生骨髄腫症例は、本邦に多く、進行した骨髄腫で予後不良であるという。アミラーゼ産生骨髄腫では、なぜアミラーゼを産生する発現メカニズムが働いているか、またなぜ予後が悪いのかを明らかにするために、まずアミラーゼ産生骨髄腫細胞株KMS-12-PE、および非産生細胞株KMS-12-BMを代表的な比較の対としてそれらの培養を行ない、同等で十分量のRNAを抽出してマイクロアレイにかける計画であったが、KMS-12-PEの細胞が何度やっても増え方が乏しくマイクロアレイにかける前の段階で足踏み状態にある。RNA量に大きな違いがあると、各遺伝子の発現量に大きなバイアスが生じるおそれがあり、現在それを回避する手段として、均一増幅法を間に加えることを計画している。すなわち、細胞がある程度増えたところでRNAを回収し、ライトサイクラーRNAプレアンプリフィケーションキット(ロシュ社)を使用して均一に増幅してからマイクロアレイにかける計画に切り換えた。cDNA(transcriptome)およびマイクロRNA(miRome)の遺伝子発現プロファイルをマイクロアレイ(東レ3D Gene)で解析し、比較検討している。この後、transcriptome、miRomeの比較検討し、候補遺伝子、候補タンパクの機能をバイオインフォマティクスにより悪性度との関連性について検討するとともに、並行して分子生物学的に調べ因果関係を明らかにする予定である。アミラーゼ産生骨髄腫において、アミラーゼが産生されるメカニズム、およびこのタイプの骨髄腫に共通する予後不良の生物学的性状を明らかにすることを最終目的に掲げ、検討した。t(11;14)転座を有する1人の患者の骨髄と胸水の細胞から樹立した細胞株があり、骨髄由来の細胞株(KMS-12-BM)はアミラーゼを産生しないが、胸水由来の細胞株(KMS-12-PE)は唾液型アミラーゼを産生する。この2種の細胞株は、本研究に最適の材料と考え、網羅的に発現遺伝子、miRNAを調べた。ただ、既報のように骨髄腫患者の骨髄腫細胞と正常形質細胞とを比較した実験系とは大きく異なり、既に骨髄腫で増減している遺伝子はつかまってはこない。骨髄腫で発現が亢進、低下する遺伝子群の中でも、いくつかの遺伝子がさらに大きく亢進、低下が増幅されているもの、逆向の変化をしているものが認められた。低下していた遺伝子には、白血球膜抗原が数個含まれていた。唾液型アミラーゼ遺伝子も当然ながら、KMS-12-PEで高発現していた。miRNAでは、miR-181a, miR-155, miR-142-3p, miR-331,mir-193b, miR-21, miR-99a, mR-125bがKMS-12-PEで高発現していた。これらのうち、miR-142-3p, miR-331, mr-193b, miR-21, miR-99a, miR-125bは高危険群の骨髄腫の研究で高発現していたmRNAに一致する。従って、予後不良の原因の一つとなっている可能性がある。これらのmiRNAとアミラーゼ遺伝子の発現、予後不良との直接的な関係はさらなる課題である。
DNAコンピユーターを応用したヒト遺伝子発現解析手法に関する研究

DNAコンピューティングを応用した遺伝子発現解析は遺伝子解析の新たな手法としてDNAマイクロアレイ以上の成果が予測されており、Suyamaらはサンプルより得られたcDNAをDNAコードナンバーとして変換し、アッセイ系にもちこむ方法を開発している(Sakakibara Y. and Suyama A. Genome Informatics 11:33-42, 2000)。本研究はDNAコンピューターという医学分野ではなじみのない概念をヒト試料の遺伝子発現解析に応用したものである。DNAマイクロアレイ解析および情報解析から医学分野でのモデル実験系を選定し、アッセイ系の確立を目指した。その結果、DNAコンピューターとはオリゴターゲットのみならず、ヒト細胞でも遺伝子発現解析手法として有用であることが検証された。この系ではヒト遺伝子発現とともに病原体(ウイルス)遺伝子発現の変化も追跡可能である。すなわち、DCNに符号化することによりヒト遺伝子、ウイルス遺伝子ともにTag化され、同一のプラットフォームで解析可能と考えられた。ライゲーションの効率によるエンコード反応のばらつきなどの問題点を解決するためには、標的配列を有するリファレンスを用いた標準化の必要があり、方法論的に改善すべき点はあるが、DCNへの変換により「再現性のある」絶対定量系としての意義は大きい。今後は疾患モデルを用いた実験系の確立および予防医学的アプローチに本システムの展開が期待される。本研究の目的はDNAコンピューティングに基づく遺伝子発現解析手法の生物学的有用性を一歩前進させヒト試料を用いてDNAコンピューティングによる演算の実証し、医学応用に結びつけることである。このため、初年度は計画に基づいてモデル実験系を用いたヒト遺伝子発現解析研究を中心に行い、以下の成果が得られた。2.DNAコンピューターによる解析:上記候補遺伝子20個の塩基配列より遺伝子特異的なオリゴヌクレオチドを作成し、エンコードからデコードまでの一連の作業を行った。ヒト試料においても合成オリゴヌクレオチド同様に解析が可能であるが、ライゲーションの効率などエンコード操作が結果を左右する因子であることが判明した。一方、遺伝子発現レベルが一定以上高いものではDNAコンピューターによる解析結果とリアルタイムPCRの結果は相関していたが、遺伝子発現レベルの低い遺伝子は比較検討が困難で、この点の技術的改良が必要と考えられた。現在は候補遺伝子を68個に増やし、解析を進めている。本研究は初年度にモデル実験系を用いてヒトの遺伝子発現解析を中心に成果を得た。二年目に相当する今年度はヒトサンプルでのDNAコンピューター技術の検証と技術改良を試み、以下の成果を得た。1)DNAコンピューターを応用した遺伝子発現解析:引き続きウイルス感染症モデルを用い、エンコードからデコードまでの一連の作業はノバスジーンの試作機で行った。平成17年度の遺伝子発現絶対定量ではライゲーション効率によるエンコードの不具合の可能性が除外できなかったため、以下のような技術的な改良を試みた。すなわち、解析目的の遺伝子の配列を有するオリゴヌクレオチドを擬似鋳型として作成し、非感染サンプル(Mock)、感染サンプル、擬似鋳型(ライゲーション効率の対照)の3つの反応系でエンコードを開始する。絶対定量の系では、発現量はamolで表現されるが、、感染サンプルの遺伝子発現量(amol)÷非感染サンプルの遺伝子発現量(amol)で単純に計算した場合より、非感染細胞の遺伝子発現量(amol)÷擬似鋳型の遺伝子発現量(amol)と感染細胞の遺伝子発現量(amol)÷擬似鋳型の遺伝子発現量(amol)でそれぞれ算出して、ライゲーション効率による差の補正を行ったほうが再現性のある結果が得られた。2)遺伝子解析セット検査としてのDNAコンピューターの有用性の検証:本年度に確立した改良法によりDNACの遺伝子発現解析ツールとしての実用性は検証されたため、現在「DNAコンピューターを応用した遺伝子発現解析法」「感染症診断セット」について特許申請準備中である。また、遺伝子数に関しては100遺伝子までは再現性のある結果が得られている。さらに診断という視点から、この自動化システムを発展させ診断機能(頭脳)を持たせる試みとして研究を展開している。本年度はDNAコンピューターを用いた遺伝子発現解析において(1)ヒト試料における絶対定量系の確立と(2)ヒト・病原体双方の遺伝子発現パターンに基づく論理演算の2点について検証を行った。

(1)に関しては、エンコード作業におけるライゲーションの効率に依存するデータのばらつきを補正するため、それぞれの遺伝子特異的配列を有する合成オリゴヌクレオチドを作成し、リファレンスとして系に加えた。また、標準曲線作成用のスタンダード(Std)には昨年までと同様既知濃度の酵母配列を用いた。すなわち、Cy3標識リファレンスをStdで絶対定量し(リファレンスのコピー数)、同様にCy5標識サンプルAをStdで絶対定量する(サンプルのコピー数)。この結果、サンプルAの遺伝子発現解析結果はサンプルのコピー数/リファレンスのコピー数で表現される。この方式で複数のサンプルの発現結果および異なるラボ間での結果の比較も可能となった。(2)に関しては昨年のオリゴターゲットの実験を発展させ、ヒト試料で検証した。本研究はナノテクノロジーの医学領域での応用の試みという当初の研究目的をほぼ達成したと考えられるが、実用化に際しては操作の煩雑性など技術的な課題が残った。
現代日本の宗教組織による移民支援が促す移民と地域社会との共生に関する実証的研究

本研究では、研究蓄積の乏しい現代日本のニューカマー(移民)と宗教との関係性について、各地の宗教組織による在日外国人支援に着目して考察を試みた。そして、おもに(1)リーマン・ショック後のカトリック教会による南米系住民への支援、(2)カトリック教会や立正佼成会によるインドシナ難民の支援事業、という2つのテーマについて調査を進めた。本研究ではこれらの研究テーマを通じて、各地における宗教的な動機にもとづく人道的支援が、制度のすき間に置かれた外国人への迅速かつ広範な支援として展開しただけでなく、地域の多文化共生の一端を担ってきたことが明らかになった。平成24年度は、主として日本における在日外国人たちの集う宗教組織に関する基礎的データの収集を行った。とくに日本のマルチエスニックな宗教組織の代表的な存在であるカトリック教会の関連組織についての調査を重点的に実施した。北海道札幌市・小樽市、東京都内、大阪市、静岡県浜松市等に所在する多文化共生関連の組織を訪問してインタビュー調査を行い、各種資料を収集することを通じて、各地域ごとの在日外国人支援の特徴を明らかにしていった。さらに移民の宗教に関わる基本文献を購入して、基礎情報の収集に努めた。こうした調査から得られたデータを、アルバイトも用いて整理・分析をすることによって、現代日本の宗教組織による在日外国人支援の中核を、カトリック教会ないしその関連組織が担っているという実態が浮かび上がってきた。こうした調査と並行して、研究成果の公表も随時進めていった。研究代表者が主催している「宗教と社会」学会公認プロジェクトである「現代社会における移民と宗教」プロジェクトの研究会を、平成24年11月、平成25年1月の計2回開催した(地域研究コンソーシアム(JCAS)次世代ワークショップ(大阪大学GLOCOL国際協力・グローバル共生枠採択課題)との共催)。同研究会では、研究代表者のほか、本研究課題と関連する研究を進めている研究者たちが研究報告を行い、有意義な情報交換を行うことができた(研究代表者の発表題目:「「現代社会における移民と宗教」研究の課題と射程」)。さらに平成24年11月には、日本社会学会第85回大会においても研究報告を行った(研究代表者の発表題目:「現代日本の宗教組織による滞日外国人支援の展開」)。そして、これらの研究活動の成果を踏まえつつ、次年度以降に公表予定の学術論文の執筆準備を進めた。2ヶ年の研究計画の2年目である本年度は、前年度からの調査を進めていくとともに研究成果の公表を精力的に行った。調査としては、静岡県浜松市を中心にニューカマーの外国人、とくにインドシナ難民(ベトナム人が多い)として来日した人びとの集住地域において、彼ら/彼女らの来日と定住の過程における宗教の関与のあり方についてフィールドワークを行った。また、広く「移民と宗教」に関わる文献の収集も進めた。その結果、ニューカマーたちの来日と定住化の過程において宗教が大きな役割を果たしており、宗教組織がニューカマーたちのあいだの互助の場であるたけでなく、信仰を共有する日本住民との結節点にもなってきた点が明らかになった。とくに後者の知見は、これまでの研究ではほとんど注目されて来なかった問題であり、本研究の貴重な成果であるといえる。また、研究成果の公表に関しては、研究代表者が世話人代表を務めている「宗教と社会」学会公認「現代社会における移民と宗教」プロジェクトの研究会とも協力して進めていった。口頭発表としては、「宗教と社会貢献」研究会、日本移民学会2013年ワークショップ、The Asian Studies Association of Hong Kong (ASAHK) 9th Conferenceといった場で研究成果を発表し、その成果の一部を論文のかたちでまとめた(『宗教と社会貢献』)。なお、今後も以下の研究テーマを設定して、本研究課題の内容をさらに進展させていく計画である。(1)戦後日本のカトリックによる在日外国人支援の全貌の解明、(2)インドシナ難民の来日および定住化における宗教組織(カトリック、立正佼成会、天理教など)の関わりの比較研究平成24年度の当初の研究計画では、カトリック教会以外のキリスト教系の諸組織や、外国人信者を多く抱える諸々の新宗教教団についても幅広く調査対象にする予定であったが、実際に研究を進めていくうちに現代の日本において、在日外国人支援を圧倒的な広範さで展開しているのはカトリック教会であることが判明していったため、カトリック教会への調査を集中的に実施することとした。その結果、カトリック教会関連の組織や事業については、当初の計画以上の膨大な資料を収集することができ、次年度以降の研究の基礎となるデータを蓄積できた。また、当初は平成25年度に実施予定であった英米圏における移民と宗教に関する事例研究の検討にも着手することができた。また、研究成果の公表に関しては、研究代表者が主催している「宗教と社会」

学会公認プロジェクトである「現代社会における移民と宗教」プロジェクトの研究会を、地域研究コンソーシアム(JCAS)次世代ワークショップ(大阪大学GLOCOL国際協力・グローバル共生枠採択課題)との共催で開催できたことは、より開かれた学術成果の発表となっただけでなく、学術的交流という意味でも特筆すべき成果となった。25年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度となる平成25年度は、前年度に引き続いてカトリック教会を中心とする多文化共生関連の諸組織についての調査(文献調査および訪問調査)を進めていくことにより、現代日本における宗教組織による在日外国人支援の意義とその課題について明らかにしていく計画である。そこではとくに行政や世俗の一般的な民間組織とは異なるかたち、もしくはそれらで提供されている支援からはこぼれ落ちがちな在日外国人のセーフティネットとして、宗教組織がどのように機能しているのかを解明する。それとともに日本の諸事例と他国との比較考察も試みる。日本で言うところの「多文化共生」に関わる取り組みの先進国でもあるアメリカ合衆国やカナダ等の動向を把握することで、国際比較研究の第一歩とする。そして各調査から得られたデータを包括的に分析し、その成果を段階的に関連学会の学術大会等において発表していく。さらにそれらを踏まえて学術誌に向けた論文を執筆し、次年度以降の国際発信に向けた準備も進めていく。
PTK7による平面内細胞極性形成機構とその形態形成における役割の解析

本年度は、受容体型チロシンキナーゼ様分子PTK7が初期発生の形態形成に必要な平面内細胞極性(頂部基部軸に直交する平面内に発達する細胞極性)を形成する分子メカニズムを明らかにするため、以下の実験を行った。1.昨年度我々は、PTK7は細胞外領域を介してGalectin-1と会合することを明らかにした。PTK7による細胞間接着制御にGalectin-1が関与しているか知るため、Galectin-1ノックダウン細胞を用いて接着実験を行った。その結果、PTK7による接着制御にGalectin-1は関与していないことが分かった。2.PTK7の初期発生過程における役割を知るために、ゼブラフィッシュ胚を用いた実験を行った。モルフォリノを用いてPTK7をノックダウンした結果、前後軸の伸長が抑制されるフェノタイプが得られた。原腸陥入時にprechordal mesodermをcaged化合物で標識しタイムラプス観察を行った結果、prechordal plateのanimal poleへの移動が抑制されていることが分かった。昨年度我々はPTK7が細胞内領域を介してPrickle1と会合することを明らかにしている。PTK7とPrickle1の相互作用が体軸伸長に関与しているか知るために、低濃度の各モルフォリノを用いたノックダウン実験を行った。その結果、PTK7とPrickle1のノックダウンによりフェノタイプがわずかに増強されることが明らかとなった。以上の結果から、PTK7は初期発生においてPrickle1と相互作用し体軸伸長に関与している可能性が示唆された。1.これまでに我々は、PTK7が未知の分子Xに結合し細胞運動および細胞接着を制御することを明らかにした。そこでXを同定するためにPTK7に結合する分子をスクリーニングしかところ、PTK7は細胞外領域を介して糖鎖認識タンパク質Galectin-1と結合することが分かった。2.PTK7と形態形成を制御するWntシグナルが機能的に相互作用しているか知るため、PTK7とWntシグナルに関与する分子が直接会合するか共免疫沈降実験法により解析した。その結果、Prickle1とPTK7が結合することを見いだした。また、Wntによる下流シグナルの活性化にPTK7が関与するか知るため、PTK7のノックダウンを行ったが、WntによるRhoの活性化およびアダプタータンパク質Dishevelledのリン酸化は阻害されなかった。3.細胞膜に繋留される緑色蛍光タンパク質(GFP)をゼブラフィッシュ胚に発現させ、タイムラプスイメージングを行ったところ、発生過程の細胞の動きを詳細に観察することができた。以上の結果から、PTK7は細胞外領域を介してGalectin-1と細胞内領域を介してPrickle1と会合することが明らかとなった。今後、生きた個体でシグナル伝達経路をリアルタイムで可視化できる系を構築し、PTK7がGalectin-1やPrickle1と如何に細胞運動、形態形成を制御しているか明らかにしていく。
プロテアーゼによる二枚貝類コラーゲンの特異な分解挙動の解析と機構解明

プロテアーゼ消化による二枚貝類コラーゲンの分解挙動の機構を解明すべく、プロテアーゼ消化前のホタテガイ外套膜コラーゲンを構成する主要α鎖2種(a鎖およびb鎖と命名)を単離し、それらの性状解析を行った。さらに、ペプシン消化後得られた可溶化コラーゲンが弱塩基性pHにて溶解しやすいという特異なpH溶解特性を見出し、それに基づいて主要コラーゲン分子種を未変性条件下で精製することに成功した。今後、プロテアーゼ消化時の各主要α鎖の挙動を追跡して、特異分解挙動の主体となるα鎖を同定する。無脊椎動物のコラーゲンには難溶性であるものが多いため、コラーゲンの可溶化率を増すためにペプシンに代表されるプロテアーゼを用いた限定分解を行う。しかし、多くの二枚貝類についてコラーゲンをペプシン消化に供すると、α鎖の相対的減少が起こるなど、顕著な電気泳動パターンの変化を生じる。つまり、二枚貝類コラーゲンには三重らせん領域においてプロテアーゼ感受性部位が存在するなど、他動物にはほとんど見られない興味深い特性を有することが推測される。本研究では、これに関わる基礎的知見を集積することを目的として、まずプロテアーゼ消化に供していない生来の構造をもつコラーゲン(インタクトコラーゲン)ならびにペプシン可溶化コラーゲンを構成する各コラーゲン分子種およびα成分を単離し、さらに免疫化学的手法を用いて分解されるコラーゲン分子種および構成α鎖の同定を行う。無脊椎動物のコラーゲンは一般に難溶性であるため、コラーゲンを可溶化させるにはペプシンに代表されるプロテアーゼを用いて限定分解する必要がある。多くの二枚貝類についてコラーゲンをペプシン処理に供すると、特定のα鎖の相対的減少が起こるなど、顕著な電気泳動パターンの変化を生じる。つまり、当該α成分においてプロテアーゼ感受性の領域が存在する可能性があるが、本現象に関する知見はほとんどない。本研究は、ペプシン処理による構造変化の機構を解明するための基礎的情報の集積を目的として、プロテアーゼ処理を加えていないインタクトなコラーゲンを構成するα鎖の単離を試みた。ホタテガイ外套膜より既報の方法に従って、生来の一次構造を保持したコラーゲン(塩酸グアニジン可溶性コラーゲン、GSC)を得た。SDS-PAGE上では、GSCを構成するαサブユニットとして3種類(a、bおよびc鎖)が認められた。今回これらαサブユニットの分離・精製を目的として3通りのpH条件(pH4.8、6.8、8.8)を設定し、これらにおけるホスホセルロースカラムクロマトグラフィーを行った。その結果、pH8.8ではb鎖のみが、pH6.8ではbおよびc鎖がカラムに吸着し、pH4.8では3種類すべてが吸着するなど、それぞれの鎖が異なる吸着特性を示した。また、pH6.8およびpH4.8においてカラムに吸着した各鎖は、NaClを用いた直線グラジエントによる溶出を行った場合、互いに異なる溶出位置を示した。これらの結果は、異なるpH条件のクロマトグラフィーを組み合わせることで各鎖の相互分離が可能であることを示すものである。無脊椎動物のコラーゲンは一般に難溶性であるため、コラーゲンを可溶化させるにはペブシンに代表されるプロテアーゼを用いて限定分解する必要がある。本研究は、ペプシン処理による構造変化の機構を解明するための基礎的情報の集積を目的としてプロテアーゼ処理を加えていないインタクトなコラーゲンを構成するα鎖の単離を試みた。SDS-PAGE上では、GSCを構成するα成分として昨年報告した3種類(a、bおよびc鎖)の他、c鎖よりわずかに移動度の小さい新成分(d鎖)の存在が判明し、インタクトなコラーゲンを構成するα成分として少なくとも4種類が存在することが明らかとなった。昨年度の結果に基づいて複数のpH条件下におけるホスホセルロースカラムクロマトグラフィーを行うことにより、a鎖およびb鎖の精製に初めて成功した。また、c鎖およびd鎖については同カラムクロマトグラフィーにおける溶出挙動が極めて類似していたため相互分離には至らず、両者を含む混合物として回収された。これらの単離α成分または混合物(c鎖およびd鎖)についてアミノ酸組成分析を行った結果、いずれもコラーゲンに特徴的な組成を示し、またa鎖およびb鎖は互いに遺伝的に異なるα成分であることが示唆された。

無脊椎動物のコラーゲンは一般に難溶性であるため、コラーゲンを十分可溶化させるにはペプシンに代表されるプロテアーゼを用いて限定分解する必要がある。多くの二枚貝類についてコラーゲンをペプシン消化に供すると、α鎖バンドの相対的減少など顕著な電気泳動パターンの変化を生じる。つまり、当該α成分においてプロテアーゼ感受性の領域が存在する可能性があるが、本現象に関する知見はほとんどない。昨年度の研究ではホタテガイ外套膜より生来の一次構造を保持したコラーゲン(塩酸グアニジン可溶性コラーゲン、GSC)を抽出し、これを構成する主要α鎖2種を単離することができた。本年度においては、ペプシン可溶化物として得られるコラーゲン(ペプシン可溶化コラーゲン)のpH溶解特性を明らかにし、主要コラーゲン分子種を未変性条件下にて精製するための初期条件検討を行った。ホタテガイ外套膜より既報の方法に従って、ペプシン可溶化コラーゲン(PSC)を得た。比較対照として用いたソデイカ皮膚PSCでは、pH510の範囲でほとんど溶解しなかったのに対し、ホタテガイPSCではpH810の範囲で高い溶解度を示した。ホタテガイPSCは酸性領域(pH2-3付近)ではソデイカ皮膚PSCと同様高い溶解度を示した。これらの結果は、ホタテガイPSCが他種コラーゲンの多くで溶解性が低い弱塩基性領域において高い溶解性を持つことを示している。さらに、未変性条件下のクロマトグラフィーでは通常移動相に尿素を添加するが、2M尿素の存在下におけるpH6.8およびpH8.8での溶解性を検討したところ、いずれの条件でもほとんど完全に溶解した。今後はpH6.88.8の条件を適用して未変性条件下における精製条件の確立を目指す。本研究はプロテアーゼ消化による二枚貝類コラーゲンの特異な分解挙動の要因を明らかにすることを目的とする。そのためにまず二枚貝類コラーゲンの分子種ならびにそれらを構成するサブユニットを単離し性状解明を行う。22年度までの研究ではホタテガイ外套膜より生来の一次構造を保持したコラーゲン(塩酸グアニジン可溶性コラーゲン、GSC)を抽出し、これを構成する主要α鎖2種(a鎖およびb鎖と命名)を単離した。また、ペプシン可溶化コラーゲン(PSC)が弱塩基性pH域において溶解しやすいことを明らかにし、主要コラーゲン分子種を未変性条件下にて精製するための条件検討を行った。通常、未変性コラーゲンの溶解度を高めるために尿素が用いられ観23年度においてはPSCに焦点を当て、尿素存在下におけるpH溶解特性を詳細に検討するとともに、未変性条件下における主要コラーゲン分子種のクロマトグラフィー的精製を行った。2M尿素存在下でのホタテガイPSCのpH溶解特性を精査した結果、尿素は酸性域や塩基性域ではほとんど溶解促進効果を示さなかった。しかし、弱塩基性域(pH810)においては尿素非存在下に比べ高い溶解度を示し、溶解促進作用を示すことが判明した。2M尿素存在下、pH6.8およびpH8.8においてホスホセルロースカラムクロマトグラフィーを行ったところ、極めて良好に主要コラーゲン分子種を精製することができた。このようにホタテガイPSCに含まれる主要コラーゲン分子種の精製に初めて成功したことはその構成α鎖に対するプロテアーゼ消化の影響を調べる上で有意義なことである。
Hering-Breuer反射の延髄内神経回路

背側呼吸ニューロン群(Ventral Respiratory Group : VRG)を構成する呼吸ニューロンの迷走神経電気刺激と肺伸展に対する反応をウレタンまたはネンブタール麻酔下の非動化ラットを用いて検討した。膜電位軌跡と発火パターンにより、呼吸ニューロンは3種類の吸息ニューロン(漸増性、漸減性、平坦型)と2種類の呼息ニューロン(漸増性と漸減性)に分類しえた。漸減性呼息ニューロンのなかに、吸息-呼息の切り替えの直前から直後にかけて短期間(100ms以下)発火する細胞があり早期発火型漸減性呼息ニューロンと名付けた。Hering-Breuer反射は肺伸展(7.5cmH_2O、n=33)により誘発し、また迷走神経の反復電気刺激(50Hz、n=30)によりこの反射を模倣した。肺伸展及び反復電気刺激により全ての吸息ニューロンと漸増性呼息ニューロンが抑制された。全ての漸減性呼息ニューロンは迷走神経の反復刺激により脱分極し(n=5)、また肺伸展により大部分(13/17)の漸減性呼息ニューロンは脱分極したが、4個のニューロンは抑制された。迷走神経反復刺激により1個の早期発火型漸減性呼息ニューロンは抑制されたが、他の一つは興奮した。迷走神経刺激は漸減吸息ニューロンと漸増性呼息ニューロン以外の型のニューロンにEPSPを誘発した。EPSPは潜時により2群に分類しえた(2.8±0.1ms、n=10 : 4.0±0.1ms、n=17)。迷走神経刺激によるIPSPは漸増性及び平坦型の吸息ニューロンで観察された(4.8±0.1ms、n=12)。以上の結果は漸減性呼息ニューロンや早期発火型漸減性呼息ニューロンがHering-Breuer反射回路における抑制性の介在ニューロンの役割を担っているという仮説に合致する。肺伸展受容器の活動化により吸息の終了と呼息の延長からなる無呼吸(Hering-Breuer:H-B)反射が生じる。平成6年度の研究では、延髄内腹息呼吸ニューロン群(Ventral Respiratory Group;VRG)に存在する漸減性呼息ニューロン(E-dec細胞)がH-B反射回路おける抑制性介在ニューロンとして妥当であるかどうかについて電気生理学的手法を用いて検討した。非動化、人工呼吸下、ウレタン麻酔ラットの延髄より、微小ガラス電極を用いて合計120個の呼吸ニューロンの膜電位をVRGより記録した。現在までに得られた新知見は以下の点である。1)VRGの分布については、猫に比較してラットでは、呼息ニューロンの割合が高かった(75細胞:63%を占める)。2)ラットのVRGでは呼息-吸息ニューロンの分布境界が猫ほど明確ではなく、混在していた。3)38細胞(32%)のE-dec細胞を記録したが、その内の55%(21細胞)は頚部迷走神経の逆行性刺激に応答したために脳神経と考えられた。4)逆行性刺激に応答しないE-dec細胞は介在性ニューロンと考えられ(17細胞)、これらの細胞はBotzinger Complexから閂のレベルまで広く散在していた。17細胞の内、13細胞では迷走神経・求心性刺激によりEPSP(潜時:2.2-4.0ms)が誘発された。5)13細胞の介在

ニューロンと考えられるE-dec細胞において、肺伸展(H-B反射、7細胞)及び迷走神経の反復(100Hz)電気刺激(H-B反射の模倣、10細胞)により全ての細胞で持続的な脱分極が生じた。以上の結果より、E-dec細胞はH-B反射回路における抑制性介在ニューロンとして妥当であると考えられた。Hering-Breuer反射の延髄内神経回路を明らかにするために、この反射回路の2次性介在ニューロン(ポンプ細胞)の活動を孤束核より記録・同定した。ポンプ細胞は人工呼吸器による圧変動に同期して発火し、人工呼吸器を止めると発火が休止する。順行性または細胞内トレーサーであるNeurobiotinをポンプ細胞内(n=4,4-30nA・min)または細胞近傍(細胞外誘導部,n=8,3-15μA・min)にイオン泳動的に注入し、一定期間生存させた後、経心臓的に潅流固定した。50μmの厚さの連続切片を作製し、HRPを用いた免疫組織化学的手法によりNeurobiotinを発色させ、ポンプ細胞の局在及び軸索の投射部位を顕微鏡的に固定した。ポンプ細胞は筆尖より頭側0.25-0.75mm、正中線より0.7-1.0mm外側、表層より0.4-1.1mmの深さに局在し、孤束に対して内側または腹外側に位置した。細胞体は卵形(平均31×20μm:長径×短径)であり、stem dendriteの数は2-3本であった。軸索は同側の背側呼吸ニューロン群(VRG)に投射していたが、対側への投射は認められなかった。VRG内での投射部位の局在では、Botzinger complexが最も密であったが、Pre-Botzinger complexやrostral-VRG(筆尖より0.2-0.5mm以上頭側のレベル)にも密に分布していた。caudal-VRGへの投射は確認出来なかった。軸索は疑核に対しては、主に腹側と背内側に終末し、また一部は直接疑核内に進入し疑核の細胞とシナプス結合している様な所見を認めた。Axoncollateralは確認できなかった。これらの結果よりVRGを構成する呼吸ニューロンがHering-Breuer反射の3次性介在ニューロンであることが示唆された。
リチュウムイオンの有機化合物への付加反応過程とその応用

種々の高速イオン粒子と固相の相互作用の場に於て、アルカリ金属イオンが種々の有機化学種に付加し、それらがある条件下で表面から脱離してくることがしばしば観測される。本研究は、この現象の機構を解明するとともに、それを新しいイオン化法として応用することを目的とする。具体的には、(1)カチオニゼーションと呼ばれるこの過程の機構を質量分析法を用いて研究する。特に付加効率とリチュウム親和力との関係を調べる。又(2)この現象の応用として大気圧質量分析法の新しいイオン化法として検討すると同時に、未知物質の質量数決定法としての可能性を追求する。60年度は、(1)大きい強度で、長時間安定なリチュウムイオンビームを取り出せる表面電離を利用したフィラメント型のLiソースの作成を行った。1【Li_2】O・1Si【O_2】・2【Al_2】【O_3】の組成のシリケートを球状にして、Pt線に固定し、それを加熱(1000°C)することにより【Li^+】イオンを作成する方法を試みた。このLi・ソースの特性は、四重極質量分析計を用いて測定した。セットアップ後加熱を始めてからのLiイオン強度の時間変化は、はじめ複雑な様相を示す。しかも【Na^+】,【K^+】,【Cs^+】等のイオンも観測される。しかし30時間後には、これらのイオン種は観測されないまでに減少する。一方【Li^+】イオンの強度は一定となり、その強度は2×【10^(-7)】A(二次電子増倍管出力)に達する。その後少くとも56日間は安定なビームが得られた。以上の結果は、真空下(【10^(-7)】Torr)での結果であるが、大気圧下(760Forr窒素ガス)でもこのLiソースを作動させ、同様の特性を確認した。並行して、(2)上記大気圧作動の表面電離型Liソースから生成するイオンを直接導入して測定出来る大気圧質量分析計(atmospheric Pressure Ionization MassSpectrometer)の主要な性能を検討した。
水平加熱平板上自然対流の乱流輸送機構について

加熱された平板が水平上向きに設置されると板のまわりには、板の両端部から低温流体が流入し板表面に沿って流れた後、板中央からプルームとなって離脱、上昇する一連の自然対流が発生する。この自然対流は熱的に不安定であり、板上の流れは容易に層流から乱流へと遷移する。本研究では常温の水を試験流体として、上述の乱流遷移過程を可視化および局所熱伝達率の測定により探った。その結果、流れが乱流に遷移するに際しては、まず板表面に沿う流れが3次元的にはく離し、その後乱流へ遷移していくことが分かった。また、この3次元はく離は伝熱面のスパン方向に比較的規則正しいピッチで生じ、はく離域後方での熱伝達が顕著に促進されることが分かった。つぎに、このはく離・乱流遷移機構の詳細を探るため、3次元非定常数値解析による現象の模擬を試みた。解析ではドナーセルによる差分法を用い、有限長さの等熱流束加熱平板が一様な温度かつ十分な広がりをもつ水中に置かれた場合を対象とした。その結果、板端部から流入した流体は、板により加熱され不安定となって、流れ方向に軸をもつロールセル状の2次流れを形成すること、このロールセルの形成により熱伝達が促進されること、またセル状流れが成長・崩壊することにより伝熱面上の流れが乱流へ遷移していくなどの現象が解析により見いだされた。また、解析により得られたロールセルの発生開始位置やセルのピッチは、実験で得られた3次元はく離の開始位置およびピッチと良好に一致し、局所熱伝達率分布についてもほぼ一致する結果を得た。以上のことから、本解析により水平平板上自然対流の乱流遷移過程が模擬可能なことが分かった。本年度は、まず水平上向き加熱面の上方に一定の間隔を隔てて断熱拘束壁が存在する場合の自然対流の流動と伝熱について実験的検討を行った。はじめに、加熱面と拘束壁との間に生じる自然対流の流動状況を流れの可視化により調べた。その結果、加熱平板まわりの流れは拘束板により乱流化が抑制され、代わりにロールセル状の流れが伝熱面の大部分の領域を覆うことを見いだした。これらの可視化結果を参考に、つぎに伝熱面の局所熱伝達率を測定してみた。その結果、拘束壁の存在によってとくに伝熱面中央部の熱伝達率が顕著に低下すること、また拘束壁と電熱面との間隙が狭くなるにつれて、この伝熱劣化域が電熱面端部へ拡大していくことなどが明らかになった。なお、これらの結果をまとめて機械学会論文集に報告した。つぎに、拘束壁の無い上向き加熱平板上の自然対流の流動について、レーザーシート法による可視化実験を行なった。これにより乱流遷移開始時に現れる3次元はく離の発生開始位置およびその平均的なスパン方向ピッチを測定した。実験は水および空気を試験流体とし、伝熱面を等温条件で加熱した。その結果、3次元はく離は、伝熱面端部からの距離x、伝熱面と周囲流体との温度差ΔTを基準にとったレイリー数が、水の場合(23)x10^5、空気の場合(710)x10^5になると生じることが分かった。また、はく離のスパンλは、λを代表長さにとったグラスホフ数が、水の場合(69)x10^3、空気の場合(330)x10^4で与えられることが分かった。さらに加熱平板上に形成される境界層内の温度分布および温度乱れの測定を試みた。

その結果、乱流域での温度境界層は、板端部からの距離xに対し1/4(水)、1/2(空気)程度の厚さとなることが分かった。今後は、乱流境界層内の輸送機構についてさらに詳しく調べていく予定である。加熱された平板が水平上向きに設置されると板のまわりには、板の両端部から低温流体が流入し板表面に沿って流れた後、板中央からプルームとなって離脱、上昇する一連の自然対流が発生する。この自然対流は熱的に不安定であり、板上の流れは容易に層流から乱流へと遷移する。本研究では常温の水を試験流体として、上述の乱流遷移過程を可視化および局所熱伝達率の測定により探った。その結果、流れが乱流に遷移するに際しては、まず板表面に沿う流れが3次元的にはく離し、その後乱流へ遷移していくことが分かった。また、この3次元はく離は伝熱面のスパン方向に比較的規則正しいピッチで生じ、はく離域後方での熱伝達が顕著に促進されることが分かった。つぎに、このはく離・乱流遷移機構の詳細を探るため、3次元非定常数値解析による現象の模擬を試みた。解析ではドナーセルによる差分法を用い、有限長さの等熱流束加熱平板が一様な温度かつ十分な広がりをもつ水中に置かれた場合を対象とした。その結果、板端部から流入した流体は、板により加熱され不安定となって、流れ方向に軸をもつロールセル状の2次流れを形成すること、このロールセルの形成により熱伝達が促進されること、またセル状流れが成長・崩壊することにより伝熱面上の流れが乱流へ遷移していくなどの現象が解析により見いだされた。また、解析により得られたロールセルの発生開始位置やセルのピッチは、実験で得られた3次元はく離の開始位置およびピッチと良好に一致し、局所熱伝達率分布についてもほぼ一致する結果を得た。以上のことから、本解析により水平平板上自然対流の乱流遷移過程が模擬可能なことが分かった。