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アルデヒド脱水素酵素遺伝子の変異による骨代謝の恒常性破綻機構の解明

日本人の約半数が有する、アルデヒド脱水素酵素遺伝子(ALDH2)の遺伝子変異と骨粗鬆症の関連性をALDH2遺伝子変異モデルマウス(ALDH2-DAL)を用いて明らかにした。ALDH2-DALの骨は著しく骨粗鬆症の症状を呈し、骨密度の低下を示した。ALDH2-DALの骨芽細胞の分化形成能が著しく低下することを示した。ヒトにおいても同様にALDH2遺伝子変異を有する骨芽細胞の形成能低下の傾向を示した。アルデヒド脱水素酵素(ALDH2)はアルコール代謝の主経路で働く重要な酵素であり、日本人の約半数がALDH2酵素遺伝子に変異(dn-ALDH2)を有している。dn-ALDH2型の人の骨は骨粗鬆症のリスクが上がることが報告されているが、ALDH2遺伝子変異と骨粗鬆症との関連性やその分子メカニズムについては解明されていない。本申請研究では、ドミナントネガティブ型ALDH2遺伝子変異モデルマウス(ALDH2-DAL)を用い、遺伝子の変異と骨粗鬆症との関係についてin vivo及びin vitroの両面から検討する。本年度の研究で、ALDH2-DALの大腿骨及び脛骨は野生型マウスの骨と比較して骨密度の有意な低下を確認すると共に、皮質骨、骨梁幅、石灰化速度が有意に低下していることを骨形態計測の結果により明らかにした。また、ALDH2-DALの骨芽細胞の分化形成能は野生型と比較して著しく低下することをRT-PCRや細胞染色によって示した。そこで、骨形成能低下をもたらす原因分子について検討した結果、アセトアルデヒドと過酸化脂質である、ヒドロキシノネナール(4HNEが血中や骨髄ならびに骨芽細胞内に過剰に蓄積していることを明らかにした。更に、骨芽細胞における原因分子のシグナル伝達経路を検討した結果、MAPKsの発現が著しく変化していることを確認した。次年度はこれまでの結果に基づき、遺伝子変異によって起こる骨粗鬆症の分子メカニズムの完全な解明を行なうと共に、骨形成能の低下をレスキューできる薬剤を探索し、遺伝子変異型マウス及びヒトのサンプルを用いて骨芽細胞形成能の効果を検討し、最終的に骨粗鬆症の予防や治療への応用を目指す。dn-ALDH2型の人の骨は骨粗霧症のリスクが上がることが報告されているが、ALDH2遺伝子変異と骨粗鬆症との関連性やその分子メカニズムについては解明されていない。本申請研究では、ドミナントネガティブ型ALDH2遺伝子変異モデルマウス(ALDH2-DAL)を用い、遺伝子の変異と骨粗鬆症との関係についてinvivo及びin vitroの両面から検討した。骨密度測定、及び軟X線写真による解析から、ALDH2-DALの骨は野生型マウスと比較して顕著に脆弱化していることを示した。同時に、皮質骨幅、骨梁幅、石灰化速度の有意な低下を骨形態計測より示した。また、ALDH2-DALの破骨細胞の分化形成には変化はなかったが、骨芽細胞の分化形成能が著しく低下することを細胞染色及び骨芽細胞分化マーカーの発現量の低下を定量的RT-PCRによって確認した。骨芽細胞の形成阻害の一方で、脂肪分化転写因子や脂肪分化マーカーの発現が有意に増加することを示した。骨形成能低下をもたらす原因分子を検討した結果、ALDH-DALの血中におけるアセトアルデヒド濃度の有意な上昇と共に、骨芽細胞において過酸化脂質タンパク質である、ヒドロキシノネナール(4HNE)の過剰な蓄積を確認した。これらの結果はdn-ALDH2を有する人の骨髄由来骨芽細胞においてもALDH-DAL骨芽細胞と同様の傾向を示した。本研究によってALDH2遺伝子の変異は低代謝回転型の骨粗鬆症を示すリスクファクターとなることを明らかにした。
Anレセプターを介するシグナル伝達経路の解析

1.AhR活性化に関わる細胞内シグナル伝達経路についてAhR活性化に関わる細胞内シグナルを解析するためレポーターとしてXREtk-LuciferaseならびにXREtk-GFP発現ベクターをヒト表皮角化細胞株HaCaTに導入したneo耐性クローンを分離し、AhR/ARNTの転写因子としての活性を調節するシグナルを解析した。細胞の培養密度が低い時には高いレポーター活性が検出されたが、高密度下では低下した。また血清添加によりレポーターは誘導された。さらに内在するAhR蛋白質の細胞内局在は、低密度時には細胞質および核に見られた一方で、高密度では主に細胞質に存在した。AhRのリン酸化による細胞内局在の可能性を検討した結果、NLS近傍のSer、Thrのアミノ酸置換により、AhRの局在は変化する事が示された。以上のようにAhRの活性は細胞密度および血清刺激また蛋白質リン酸化により調節され得ることを明らかにした。2.AhRのLxxLLモチーフの機能解析AhR(50-54)および(224-228)に存在するLxxLLモチフのアミノ酸置換体をCOS細胞で発現させ、AhRの細胞内局在および転写調節活性に及ぼす影響を解析した。AhR(224-228)の変異による変化は検出されなかったが、(50-54)の変異はリガンド非依存性の核移行を促進し、さらにXREtk-Luciferaseの活性を低下させた。この変異はAhRとHSP90およびARA9との結合を低下させなかったが、AhR/ARNT/XRE複合体形成を抑制した。これらよりAhR(50-54)に存在するLxxLLモチーフは、AhR蛋白質の三次元構造の維持に重要な機能をもつことが示唆された。1.AhR活性化に関わる細胞内シグナル伝達経路についてAhRはARNTと複合体を形成し、DNA上のXRE配列に結合して下流の遺伝子発現を調節する。AhRを活性化する細胞内シグナルを解析するため、XREtk-Luciferase(Luc)発現ベクターをヒト表皮角化細胞株HaCaTに導入し、neo耐性クローンを分離した。得られたクローンは、AhRの外来リガンドに応答してLuc活性を上昇させた。次にLuc活性を調節し得る生理刺激を解析した結果、血清添加により量依存的な活性化が観察された。この活性はCキナーゼ、MAPキナーゼ、SRCキナーゼの各阻害剤に感受性を示した。このクローンを用いることにより、AhR活性を調節するシグナルの解明につながることが期待される。2.AhRと会合する蛋白質の検索LxxLLモチーフ(NR box)は、蛋白-蛋白相互作用に重要な配列として知られている。AhRが有する2つのNR box(NR1、NR2)の変異体をCOS細胞で一過性に発現させ、その意義を検討した。NR1の3つのLeuをAlaに置換した変異体は、約40%の細胞でリガンド非依存性に核に局在した。AhR/ARNTの標的遺伝子であるCYP1A1の転写活性をLucを用いて検討した結果、NR1変異体によるLuc活性は野生型より低かった。NR2変異体の局在および転写調節能は野生型と差がなかった。以上より、AhRのNR1領域は何らかの因子との相互作用により、AhRの局在性および転写調節活性の制御に関わっていることが示唆された。
幼児の身体表現力を豊かに育てる教育方法の提案

幼児の身体表現力を豊かに育てるために、コミュニケーションの双方向性を活用した新しい教育方法を提案した。それは誰でも、どこでも、いつでも、どんな年齢の子どもにもできる方法である。まず、現場の調査を行い、身体表現に関する保育者の考え方を「子どもの表現に対する理解」と「保育者の悩み」から分析した。これらの資料を基に教材の作成を行い、その効果を現場で実証した。その結果、身体表現に関する教科書を作成した。本研究は幼児の身体表現を豊かに育てるために、コミュニケーションの双方向性を活用した新しい教育方法を提案するものである。今年度の研究内容は保育現場での身体表現教育の実態を、質問紙・観察・インタビューで明らかにすることであった。(1)質問紙調査は名古屋・大阪・福岡の3か所で600人を対象に行い、30%の回収率で回答を得て分析を行った。結果、身体表現指導に関する現状の基礎資料を多方面から得ることができた。抽出された因子は、「自己の成熟と他者との関係」「決まった型のある表現」「生活を通しての表現」の3つであった。(2)観察調査では2歳児とその母親のふれあい遊び6回を通して、身体表現の様子を観察したが、双方向性の効果を明らかに見ることができた。(3)インタビューについては、市の研究指定で身体表現を中心に行った幼稚園に赴き、その様子を聞き取った。以上より、次のような意義を見出した。身体表現は「子どもの心を引き出す」ことにとらわれることなく「子どもの身体による双方向的な対話体験」を生かす方が、より豊かに表現でき、かつ楽しんで続けられるという仮説を裏付ける結果となった。また、同様の結果はインタビューでも確認できた。誰でもいつでもどこでも行える教材開発の検討は今後の研究でさらに必要であるという実感を得た。それに加えて、質問紙調査では、保育に携わる者の考えや悩みが浮き彫りにされた。多種多様の悩みはあるが、特に、年齢や一人ひとりの子どもに応じた身体表現の指導・援助のあり方、子どもの身体表現力を子どもの心に沿って楽しく深められるかについての悩みが見えてきた。この悩みの解決と、子どもの豊かな表現をつなぐ鍵として、双方向性を活用した教材の検討とその有効性を、保育の集団生活の中で実証したい。研究目的:本研究は、幼児の身体表現力を豊かに育てるために、コミュニケーションの双方向性を活用した新しい教育方法を提案するものである。誰でも、どこでも、いつでも、気負いを感ぜず、実践できることが条件である。そのための現状調査と教材作成、社会に広めることが目的である。研究成果:アンケート調査からは「保育者の援助」と「課題のある子ども」という二つの重要な因子を得た。インタビューからは日常保育でのやり取りの大事さというキイワードも得た。以上のことを総合して身体表現は「子どもの心を引き出す」ことにとらわれるのではなく、「子どもの身体による双方向的な対話体験」の方が、より豊かに表現でき、かつ楽しんで続けられるという仮説を裏付ける結果となった。23年度の成果は次のようである。(1)幼児の身体表現の教材を具体的に作成し、実際にどのような効果があるのかを検証した。ふれあい遊びを豊かにする要素を抽出して、それらを盛り込んだ新しい教材を作成した。(2)作成した教材の活用は保育者の悩みの結果も考えながら、本研究の構成員が直接教材の指導を行うことで、課題の抽出を行った。豊かな動きは、幼児の身体表現を妨げている「恥かしさ」を取り除くことでもあるという仮説の検証も含んでおり、調査者自身が講座を行い効果を確認した。その結果は、日本発達心理学会において、「身体表現の発展のプロセス」の中で明らかにした。(3)年齢における課題の抽出や集団の大きさを多様に変えて実験するという目的は、今年度は資料の少ない2歳児を対象にした親子の講習会、幼稚園2歳児クラスで行い資料に加えることができた。(4)教材自身の質を検討する機会を得て、当初の予想を越えたデータを得ることができた。24年度は、以上の結果を踏まえて、さらに教材作りを行い、研究計画通りに教科書を作成して、保育現場で実施されやすい方法を検討する予定である。本研究は、幼児の身体表現力を豊かに育てるために、コミュニケーションの双方向性を活用した新しい指導方法を提案するものである。誰でも、どこでも、いつでも、気負いを感ずることなく実践でき、子ども達は自然に楽しみながら表現をし、結果、豊かな身体表現力を育てる方法を実行するプログラムである。今年度は保育者が身体表現で重要視していることについて得た1年目の資料をさらに詳しく分析して、「自己の成熟と他者の関係」「決まった型のある表現」「生活を通しての表現」という3つの因子ごとに、子どもの年齢との関係をみた。その結果、子どもの年齢によって保育者が重要視している程度に差があり、5歳児になるほど、因子に関する重要視の程度が増していた。また、幼児が身体表現を喚起する補助行為について調査した結果、保育者の身体表現における役目が明らかにされた。

これらを元に2年目に作成した教材を再検討し、再考した教材を現場で数回実践して、教材の効果を検証した。その結果、16歳を対象に双方向性を配慮した遊びが、現場で受け入れられやすく、かつ楽しんで身体表現が行われることや、その際に保育者がすべきことの資料を得た。また、保育者の身体表現力が子ども達に与える影響の大きさも知ることができた。平成21年の新しい学校教育法に初めて「身体の表現」ということばが入り、幼稚園教育要領・保育所保育指針でもその重要性が認識されたが、教育方法は確立されていない状況である。コミュニケーションの双方向性を活用した方法を使い、子どもも保育者も双方が楽しみながら身体表現がなされることを広めるために、今年度は身体表現の教科書を出版した。この中で、調査での資料をもとに、保育者における身体表現力を伸ばすためのエクササイズや、現場で使用する保育案など、今まで必要であったにも関わらず、一般的にされていなかった資料も掲載することができた。身体表現における(1)現状のアンケート調査の実施、分析と課題の抽出、(2)インタビュー、(3)3歳児以上の遊び現状の観察等の調査計画は予定通り行うことができた。幼児期の身体表現教育の現状をまとめることは遂行された。予想以上に進んだ点は、調査困難と考えていた2歳児とその母親の観察を行うことができたことである。これにより、今まで得にくかった乳幼児のデータが得られたばかりでなく、身体表現にとって大事な時期と、なすべきことを考える資料が得られたことである。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究の成果を広く一般に広め、より豊かな身体表現を一日でも早く行えるように、教科書を作り、大学等の養成機関、保育機関、保育者等々に知らせていくようにして、研究成果を現場で実践したい。
湿原における一酸化二窒素の吸収機構の解明

本研究では、温室効果ガスであり、また成層圏オゾン層の消長にかかわる一酸化二窒素(N_2O)の湿原における挙動に注目し、メタン・水素フラックスと合わせてより詳細に調査し、窒素固定や脱窒などの微生物過程によるN_2O吸収の機構を解明することを目的とした。1994年8月初旬、釧路湿原の温根内湿原において低層湿原、高層湿原、ハンノキ林に直径50cm、高さ1mのチャンバーを設置し、一定時間毎にチャンバー内部の空気を真空ガラスバイアルにサンプリングして持ち帰った。環境要因を把握するために、湿原内表層水および土壌(間隙水)の栄養塩・イオン組成、溶存ガス成分、細菌フローラなどの調査も合わせて行った。ガス成分はメタン・水素についてはSCD(半導体検出器)GC、N_2Oについては申請のECD-GCにより2ml計量管を用いて測定した。その結果、本研究の調査期間の平均気温(22.6°C)が1993年8月の調査期間(18.8°C)と比較して高温であったことを反映して、いずれの植生においても2倍以上高いメタンフラックスが観測された。一方、N_2Oについては前年と異なり、吸収と放出の二つのフラックスが認められ、低層湿原で顕著な吸収フラックスを示した。高温により有機物分解が促進されNH_4^+が蓄積して硝化過程が進行し、N_2Oの放出が認められたと考えられる。ここで注目すべき結果として、N_2Oの吸収と水素の放出、N_2Oの放出と水素の吸収が極めて対応した挙動を示したことである。前者は窒素固定のニトロゲナーゼ活性を反映した現象と考えられ、後者は水素消費→メタン生成→メタン酸化→アンモニア酸化→N_2Oの生成という微生物過程を反映していると考えられる。
土壌トリチウム蓄積機構の解明と新規除染法の原理実証

環境中トリチウム挙動は、社会的に注目されており、科学的根拠を背景とした移行モデルの構築と挙動予測が求められている。またトリチウム漏洩事故後の環境回復を実現するためには、効果的なトリチウム除染法を見出すことも望まれる。そこで本研究では、土壌へのトリチウム蓄積機構の解明を目的とし、土壌蓄積トリチウム全量評価法を確立する。加えて、同位体交換反応を利用した新規高効率トリチウム除染法の原理実証を行う。
がん低酸素領域を送達範囲内に収める難水溶性薬物搭載粒子径可変ナノキャリアの開発

本研究は優れた薬物導入性と長期血中滞留性を併せ持ち、かつ粒子径制御によってがん低酸素領域を送達可能範囲に収める脂質-高分子複合ナノ粒子(LPNs)の開発を目的とし、以下の成果を得た。第一に、最適化した難水溶性薬物封入条件について粒子径が抗がん活性・薬物放出に及ぼす影響を明らかとした。第二に、マイクロリアクタを使用することで超極小・単分散からなるLPNs構築手法を確立した。当該成果はin vivoおよび臨床への応用に向けた基盤技術を確立した。本研究は、粒子径可変ナノキャリアによる、腫瘍血管から遠距離の低酸素領域に及ぶ広範囲がん組織への効率的な難水溶性薬物の送達を目的とする。低酸素領域は治療抵抗性・浸潤能の高さ、がん幹細胞の存在により有用な標的化部位である一方、送達効率の向上にはナノキャリアの柔軟な設計が要求される。本研究採択までに、研究代表者は35-200 nmにおける任意粒子径への制御性・高い難水溶性蛍光分子封入率を有するコア-シェル型ナノキャリア、脂質-高分子複合ナノ粒子(LPN)を開発している。2年間に渡る研究期間のうち初年度となる平成27年度は下記の2点を達成した。第一に、従来の粒子径制御性を保持しつつ85%以上の封入率を有するトリメトキシレスベラトロール(TMS)封入脂質-高分子複合ナノ粒子(TMS-LPN)を開発した。TMSは多面的作用メカニズムにより抗腫瘍活性を発揮する一方で高い疎水性が難点であった。TMS-LPNは疎水性コア部への封入によって難水溶性を解決したと同時に、腫瘍血管から遠い低酸素領域へ薬物を送達するナノ粒子に要求される小さな粒子径と高い封入率の両方を満たした。第二に、100 nm以下のTMS-LPNについて粒子径が小さくなるほど抗腫瘍活性が増大することを2次元細胞培養系で明らかとした。現在、細胞内取り込み量と放出プロファイルの評価を進めている。また、生体内腫瘍に近い特徴を有する3次元多細胞腫瘍スフェロイド(MCTS)評価系を構築した。本成果により、粒子径は抗腫瘍活性にも影響を及ぼすことを明らかとしただけでなく、MCTSにおける粒子径の影響を評価する準備を完了させた。40 nmを最小粒子径とした粒子径制御性と高い封入率を両立させる検討に時間を費やしてしまったため。当初は非メトキシ化体であるレスベラトロール(RSV)の封入に取り組んでいたが、10%以下と低い封入率が課題として生じた。ポリ乳酸グリコール酸共重合体(PLGA)と比較して高疎水性の高分子であるポリカプロラクトンはRSV封入率を50%にまで向上させた一方で最小粒子径が100 nmとなった。粒子径制御性の維持にはPLGAの使用が必須であると判断し、封入薬物であるレスベラトロールの高疎水性誘導体を検討することで上述した問題の解決を図った。低酸素領域は治療抵抗性・浸潤能の高さ、がん幹細胞の存在により有用な標的化部位である。しかし、当該領域への効率的な送達に必要な粒子径を明らかとする必要がある。平成28年度は、当初前年度に実施する計画であった、マイクロリアクタを用いた単一・狭粒子径分布からなるLPN調製法の確立に取り組んだ。使用するマイクロリアクタの装置構成・水溶液およびアセトン溶液からなる2液の混合流路・流速・流速比を最適化することで、個数平均において30 nm以下の粒子径を達成した。この粒子径は高分子ミセルと同等かそれよりも小さく、世界最小クラスである。当該成果を得るために想定以上の期間を要したため、研究期間を平成29年度まで1年間延長して極小粒子径を得るために必要な条件の体系化や物理化学的性質の解析に取り組む。当初最終年度計画とした、担がんマウスにおいて粒子径が腫瘍蓄積量・漏出血管からの浸透距離・抗がん活性に及ぼす影響の評価は、上記検討が済み次第早急に行う。以上より、進捗状況としては遅れているものの、新たな極小粒子径ナノキャリアの可能性を見出したことを本概要総括とする。平成27年度に実施した疎水性フィトケミカルの選択およびその封入率向上だけでなく、平成28年度に実施したマイクロリアクタを用いた単一・狭粒子径分布からなるLPN調製法の確立においても想定以上の期間を要したことが理由である。平成28年度実施内容については、マイクロリアクタおよび生分解性高分子の両方を検討する必要があることを認識するまでに期間を要したために進捗が遅れを生じた。2年間からなる本研究の当初計画として、初年度にマイクロリアクタを用いた当該ナノキャリアの構築法を確立し、最終年度にマウスを用いたin vivo評価を行う予定であった。

しかしながら、高薬物封入率を達成するために初年度計画が次年度に持ち越さざるをえなかっただけでなく、当初想定した以上に調製条件の最適化が必要であり、研究期間の1年延長が妥当であると判断した。延長期間となる平成29年度は、30 nmかつ単分散からなる当該ナノキャリアの構築を目標としてマイクロリアクタを使用した調製条件の最適化を行った。当該ナノ粒子形成後における揮発性有機溶媒除去条件を穏和にした上で、中核的構成素材となる生分解性高分子の最適化から30 nmとなる組成を見出した。生分解性高分子表面を覆う脂質としてポリエチレングリコール結合脂質およびリン脂質の複合組成とすることで、薬物封入条件下においても30 nmかつ単分散の物性を達成した。本物性は調製スケールに関係なく同等であり、ある種の緩衝液のみにおいて達成されることを明らかとした。さらに、薬物未封入の当該ナノキャリアのみでは検討濃度域において細胞毒性は確認されなかったのに対し、薬物封入時には薬物DMSO溶液と比較して2倍以上高い細胞毒性を発揮した。しかしながら、封入薬物の50%が30分で放出されることが次なる課題である。今後は組成や調製方法といった広い観点から本課題の解決に務めることががんナノ医療のさらなる発展に貢献すると考えられる。本研究は優れた薬物導入性と長期血中滞留性を併せ持ち、かつ粒子径制御によってがん低酸素領域を送達可能範囲に収める脂質-高分子複合ナノ粒子(LPNs)の開発を目的とし、以下の成果を得た。第一に、最適化した難水溶性薬物封入条件について粒子径が抗がん活性・薬物放出に及ぼす影響を明らかとした。第二に、マイクロリアクタを使用することで超極小・単分散からなるLPNs構築手法を確立した。当該成果はin vivoおよび臨床への応用に向けた基盤技術を確立した。進捗状況を「(3)やや遅れている」としたが、最大限の効率化を図りつつ当初申請計画通りの研究遂行に鋭意努力する。200 nm以下において脂質-高分子複合ナノ粒子(LPN)の粒子径を意図通りに制御するために必要な条件はほぼ把握している。平成27年度中に終える予定だった3次元多細胞腫瘍スフェロイド(MCTS)での評価は、評価系構築自体は完了しているので早急に実施する。In vivo体内動態を評価するにあたっては当初LPN表面に疎水性蛍光分子を標識する予定であったが、塩により未標識時と比較して粒子径が著しく増大し計画遂行の障害となっている。調製条件の最適化により粒子径増大を回避するとともに、塩非含有疎水性金ナノ粒子封入LPNによるマイクロCTを用いた評価についても並行して検討する。平成28年度に進捗の遅れを生じさせた問題については既に解決し、世界最小クラスのナノキャリアとすることに成功している。当該年度は粒子径を限界まで小さく条件の探索に終始していたので、研究計画を平成30年度まで1年延長した上で下記2点について早急に実施する。1.物理化学的性質の解明: LPNを極小粒子径とするために必要なマイクロリアクタ構成、水溶液-アセトン溶液混合条件を体系的に明らかとする。また、リポソームにおけるPEG化脂質の自発的ミセル化を考慮し、当該事象の有無をLPNの蛍光標識およびサイズ排除クロマトグラフィによって評価する。上記評価方法に関する調査は既に完了している。2.担がんマウスモデルにおける評価:脂質膜に蛍光標識したLPNを尾静脈より投与し、血中滞留性を評価する。
堰の水膜振動特性と低周波騒音の予測法に関する研究

河川や用水路で実際に使用されている落下高さ2m程度までの堰に設置する上での設計指針を得ることができた。この結果、落下高さが2mクラスの堰の越流部で起こる水膜振動の特性を明らかにし、水膜の厚さにより卓越した振動数成分をもつ低周波音が発生することを示した。また、水膜振動を抑える装置を提案し、水膜振動の防止に有効であることを示すことができた。申請者は実験装置を製作し、落下時の水膜の形状を高速度カメラにより撮影し、水膜の背後空間に発生する変動圧力は低周波騒音計を用いて計測している。その結果、落下時における水膜の形状には、落下時間と一定の規則性があることを明らかにすることができた。これにより、発生する低周波騒音の振動数の絞込みが可能となった。さらに、圧力の発生源が落下地点にあると考え、落下時に発生する圧力を、落下距離を水膜の幅方向に変化させることにより、抑制する方法を考案し、その有効性について検討し、有効性を確認することができた。現在は水膜とその近傍の空気の流れを高速度カメラにより撮影し、その挙動の可視化を行っている。理論解析については計測した落下水膜の衝突時の水膜形状および空間の圧力変動により,その物理モデルを構築している。現在、水膜の落下高さ、流量、落下速度等をパラメータとして計測データを整理し、その結果を基に、解析を実施している。また、この理論解析結果と実験結果から落下水膜と空間内圧力変動の相互作用による水膜振動の発生圧力のフィードバック機構のメカニズムを検討している。また水膜とその近傍の空気の流れを高速度カメラにより撮影し、その挙動の可視化を行っている。水膜の落下高さ、流量、落下速度等をパラメータとして計測データを整理し、その結果を基に、解析を実施している。現在は、この理論解析結果と実験結果から落下水膜と空間内圧力変動の相互作用による水膜振動の発生圧力のフィードバック機構のメカニズムについて検討を行っている。河川や用水路に設けられる堰や水門の越流部では水が膜状となって落下する。このとき条件によっては水膜振動が起こることが知られている。近年においては、用水路の側まで住宅が建てられることが増えてきており、水膜振動が起こると低周波音が発生し、河川や用水路の近くの住居に騒音問題を引き起こす場合がある。このような問題の対策として従来水膜を切裂いて騒音を防止するスポイラーが用いられている。しかし、スポイラーを用いても水膜の厚さなどによっては水膜振動が起こることがある。堰から落下する水膜に起こる振動については、複数の要因が関連しており、必ずしも十分に解明されているわけではない。しかしこれまでに多くの研究がなされ、水膜と堰とで構成される空間の圧力変動がひとつの要因となっていることが報告されている。また、構造物と流れの相互作用によっても振動が発生することが報告されている。申請者らは、落下水膜形状と水膜の落下時に発生する圧力の関係を実験を主体として明らかにし、その振動特性を明らかにしている。さらにその振動特性を利用して、その水膜振動の防止方法の一案を提案している。本研究では、これまでの実験室で調べた振動特性が実機サイズでも同じであるかを実験的に調べると共に、防止方法を実機に適用しその有効性を確認している。さらに、実際に使用されている落下高さ2m程度までの堰に設置する上での設計指針を得ることができた。
介護福祉専門職の離職要因に関するSerial Prevalence Study

【背景】介護職員処遇改善交付金制度により、介護職員の処遇が改善されるかと考えられたが、平成22年度の処遇改善額は、月額平均6972円となっており、当初の処遇改善の金額目標に届いておらず、この制度の効果が十分に反映されているとは言い難い現状であった。また、事業所によっては交付金の申請をしない例があり、個々の介護職員が受ける処遇改善効果についての平等性が課題となっていた。平成24年度から介護職員処遇改善交付金制度は廃止になり、介護職員処遇改善交付金相当分を介護報酬に移行するため、例外的かつ経過的な取扱いとして、平成27年3月31目までの間、介護職員処遇改善加算を創設した。結局、介護職員処遇改善交付金の効果、検証は行われないまま、制度は廃止されることとなり、介護職員の処遇問題は課題として残されたまま、結果として、職員の給与が減るという結果を招くことも予想される。本研究では、新しく導入された介護職員処遇改善加算は、現場の職員にどのような影響を与えているのかを考察する。【目的】介護職員処遇改善加算が現場にどのような影響をもたらしているのかを調査し、現場が望む介護職員処遇改善策を明らかにする。【研究実施状況】北海道老人福祉施設協議会に会員として登録してある特別養護老人ホーム259施設を対象として、抽出基準を設け、50施設を抽出し、その抽出した50施設にアプローチし、その内の10施設でインタビュー調査を半構造化面接で実施する。その後、自記式質問紙票を用いたアンケート調査を行い、質、量の両方の研究デザインで研究内容を検討する。平成24年度から介護職員処遇改善交付金制度は廃止になり、介護報酬に組み入れられることが決まった。介護報酬は増収の予定だが、介護職員処遇改善交付金で補助されていた分がなくなるため、実質、処遇改善予算は大幅減額となっていることが推察される。そのため、介護職員の処遇問題は課題として残されたまま、結果として、職員の給与が減るという結果を招くことも予想される。本研究では、依然として行われていない、介護職員処遇改善交付金の効果、検証を行いながら、新しく導入された介護報酬の増収は、現場の職員にどのような影響を与えているのか考察する。【目的】介護職員処遇改善交付金の影響と効果の検証を中心に、現場が望む処遇改善策を明らかにする【研究実施状況】北海道老人福祉施設協議会に会員として登録してある特別養護老人ホーム259施設を対象として、抽出基準を設け、50施設を抽出し、その抽出した50施設にアプローチし、その内の10施設でインタビュー調査を半構造化面接で実施する。(1年目)先行研究の吟味、調査協力機関へのアプローチと調査票の作成(1)先行研究を吟味し、現状の問題点の整理、研究仮説の再検討を行い、その内容を学会発表した。(2)調査協力機関へ足を運び、研究概要を説明し、協力を得た。(3)共同研究者と質問項目を吟味し、調査内容を決定した。(4)セミナーなどでアウトリーチ活動を行い、研究内容を深めた。研究初年度は、調査実施機関との調整に奮闘し、特に研究のアウトリーチ活動と学会発表に力を入れ、独立して研究課題に対し遂行出来る能力の充実を図った。現在は、基礎論文を執筆中である。(2年目)インタビュー調査とアンケート調査の実施、結果の整理と論文執筆(1)調査協力機関でインタビュー調査を実施する

(2)結果を整理し、得られた知見を学会発表する。(3)調査協力機関でアンケート調査を実施する。(4)両方の調査結果を整理し、論文執筆を行う。(5)得られた結果を調査協力機関に報告する。
高齢者の随意運動時及び水平移動刺激時の姿勢応答と筋応答に関する研究

立位時における外乱に対する姿勢制御および低摩擦床面からの歩行開始動作における姿勢制御に関しての研究を行い,以下のような結果を得た.1.立位時における姿勢制御(1)転倒予防という観点からフレアヒール(以下,FH)を取り付けた靴を履かせ,後方傾斜刺激に対しFHの幅が立位の安定性に如何に影響するのかを検討した.その結果,高齢者と片麻痺患者は健常者と比較して有意に後方傾斜角度が減少した(p<0.01).また,対象内での比較では幅の大きなFHを使用したときに後方傾斜角度が増加傾向を示したが,幅が1.0cm以上のFHでは後方傾斜角度の増加率は減少傾向を示した.高齢者や片麻痺患者のように平衡機能能力低下が窺える者にとってフレアヒールは転倒予防に有用であろうと考える.(2)立位時に水平移動刺激を加え足圧中心移動を観察することにより,姿勢制御能の評価が可能であることが示唆された.2.低摩擦床面からの歩行開始動作における姿勢制御高摩擦床面と低摩擦床面において歩行開始1歩目の動作を,1枚のフォースプレートと動作解析システムを用いて測定した.その結果,1歩目の歩幅と遊脚肢の踵接地時から足底接地時までの時間差は,低摩擦床面では高摩擦床面の場合よりも有意に減少し,遊脚肢の外果と床面との最大垂直距離は低摩擦床面では高摩擦床面の場合よりも有意に増加していた.これらの知見から,低摩擦床面における歩行開始1歩目の動作は,歩幅を減少させ、足部を高く上げ、踵接地時はフットフラットになるようにコントロールされることが示唆された。対象を若年健常者,高齢者とし,静止立位からの随意運動や水平移動刺激に対する姿勢制御(応答)に関する基礎的データを得るとともに比較,検討することを目的とし,以下の3種類の実験を行った.1.静止立位から足関節運動のみの前後運動2.静止立位から下肢を1歩踏み出す3.静止立位における前方向への水平移動刺激各々の実験において関節運動,床反力,足圧中心動揺(COP),筋活動(EMG)のパラメーターを計測した.静止立位から足関節運動のみの前後運動において,前後方向へのCOP移動距離は足長に対し約70%程度であり,その限界距離に到達するためには垂直分力(Fz)の影響が大きいことが認められた.また,静止立位から下肢を1歩踏み出す(gait initiation)実験での予測的姿勢制御においてもFzの影響が大きく,Fzによって下肢を踏み出す時の推力が決定されることが示された.これらのことから,静止立位から随意運動を行う際の予測的姿勢制御には水平分力であるFxやFyよりもFzが大きく関与しているであろうと考えられた.立位における前方向への水平移動刺激(3.75,7.50,10.00,15.00,20.00,30.00mm/0.15sec)に対し,COP移動距離は3.75mmから15.00mmまで増加傾向を示した.このことから,水平移動刺激後の姿勢制御能は体重心の動揺を測定することによって評価されるであろうことが示唆された.立位時からの下肢挙上動作においての姿勢制御および低摩擦床面からの歩行開始動作における姿勢制御に関しての研究を行い,以下のような結果を得た.立位時から,片側下肢を1回挙上させる課題と連続的(3回)に挙上させる課題における予測的姿勢制御に変化がみられるのかを検討したところ,下肢筋の筋活動の潜時や振幅に有意差は認められなかった.また,重心や足圧中心の移動距離も課題間で有意差は認められなかった.このことから,中枢神経系は単純な動作においては,単数回の課題と複数回の課題において同様な姿勢制御を行っていると示唆された.

高摩擦床面と低摩擦床面において歩行開始1歩目の動作を,1枚のフォースプレートと動作解析システムを用いて測定した.その結果,1歩目の歩幅と遊脚肢の踵接地時から足底接地時までの時間差は,低摩擦床面では高摩擦床面の場合よりも有意に減少し,遊脚肢の外果と床面との最大垂直距離は低摩擦床面では高摩擦床面の場合よりも有意に増加していた.これらの知見から,低摩擦床面における歩行開始1歩目の動作は,歩幅を減少させ、足部を高く上げ,踵接地時はフットフラットになるようにコントロールされることが示唆された.
骨組織の再生過程におけるBMPカスケードの発現

骨組織が再生される過程を解明することは,歯科の臨床上で極めて重要な研究課題である。BMPは細胞のmigration,分化増殖および細胞外マトリックス合成の調節を行うことが示唆された。骨再生におけるBMPを含むTGF-βスーパーファミリーの機能を解明するために,TGF-βスーパーファミリーおよびそのレセプターの遺伝子発現を調節する因子や下流域の細胞外マトリックス合成を調節する遺伝子を検索する必要があると考えた。BMPは未分化な細胞である骨原芽細胞を刺激し,骨芽細胞への分化を促進し,骨芽細胞など細胞の分化や細胞外基質タンパクの合成に関して中心的な役割を果たしているものと考えられる。そこでin situ hybridization(ISH)と免疫組織化学を用いて,骨組織の再生過程における成長因子:BMP-2,TGF-β1およびそのreceptorの遺伝子発現を検出し,これらの所見を比較検討することによって,骨組織再生の遺伝子カスケードを明らかにし,骨組織の再生機構を解明することを研究目的としている。BMP-2の遺伝子は骨折あるいは抜歯後2日目,-6は3日目に強く発現した。光顕ISHではBMPR-IB mRNAのsignalは1日目の破骨細胞および繊維芽細胞様細胞に発現した。抜歯後2日目では線維芽細胞にsignalが発現した。抜歯後3日目ではsignalは新生骨梁付近の骨芽細胞やその周囲の線維芽細胞に発現,4日目以後では抜歯窩内のsignalは極めて弱く,ほとんど観察することは出来なかった。電顕ISHでは抜歯後5日目以後でも骨芽細胞や線維芽細胞のsignal認められた。BMPは骨折や抜歯窩の治癒過程の初期段階では新生骨や線維形成を促進するほかに骨形成に先行して骨吸収を促進するものと考えられた。抜歯窩の治癒過程におけるBMPを中心とした遺伝子カスケードを検索するために,体重約200gのラットの第1臼歯の抜歯を行い,1,2,4,5,7,14日に4%paraformで固定を行い,パラフィン切片としてin situ hybridizationと免疫組織化学を用いて,成長因子などの遺伝子発現と局在を検出した。BMP-2では,抜歯後2,3日目にBMP-4では,抜歯後13日目血餅下部の結合組織に見られたが,骨芽細胞にはsignalはほとんど観察されなかった。BMP receptorの遺伝子発現は前骨芽細胞,前破骨細胞および破骨細胞に見られた。BMPは骨形成における初期の段階,とくに骨芽細胞における初期分化や破骨細胞の文化に強い関係があることが示唆された。TGF-βおよびそのreceptorの遺伝子発現は抜歯後2日目から骨芽細胞および線維芽細胞に強く発現した。collagenはTGF-βと同様に抜歯後2日目から骨芽細胞および線維芽細胞に強く観察された。3日以後では特に発現は著しかった。従ってTGF-βは細胞外マトリックスの合成を調節しているもと考えられた。3. MGPとBGP両者の発現は抜歯後1日目では骨芽細胞や線維芽細胞に強く発現し,2日目では発現は弱くなったが3日目以降では発現は再び強くなった。この遺伝子発現の変調は破骨細胞の分化および機能の活性化に関係が深いものと考えられた。またalkaline phosphataseの発現は抜歯後3日目以後の骨組織の石灰化と共に発現したBMPは骨原芽細胞を刺激し,骨芽細胞への分化を促進し,骨芽細胞など細胞の分化や細胞外基質タンパクの合成に関して中心的な役割を果たしているものと考えられる。そこでin situ hybridization(ISH)と免疫組織化学を用いて,骨組織の再生過程における(1)BMP-2,-4,-6,TGF-β1,-2,-3,(2)TGF-βsuperfamily receptorの遺伝子発現と局在

(3)細胞外マトリックスの遺伝子発現を検出し,骨組織再生の遺伝子カスケードを検索した。材料には体重約200gのWistar系ラットを用いる。下顎角部に欠損を形成した。他の実験モデルとして,第1臼歯の抜歯を行い,抜歯窩における骨の再生過程も観察する1,2,4,5,7,14日に4%paraformaldehyde溶液を用いて左心室より灌流固定を行った。組織をEDTAで脱灰し,パラフィン切片とした。BMP-2の遺伝子は骨折あるいは抜歯後2日目,-6は3日目に強く発現した。光顕ISHではBMPR-IB mRNAのsignalは1日目の破骨細胞および線維芽細胞様細胞に発現した。抜歯後2日目では線維芽細胞にsignalが現した。抜歯後3日目ではsignalは新生骨梁付近の骨芽細胞やその周囲の線維芽細胞に発現,4日目以後では抜歯窩内のsignalは極めて弱く,ほとんど観察することは出来なかった。電顕ISHでは抜歯後5日目以後でも骨芽細胞や線維芽細胞のsignal認められた。BMPは骨折や抜歯窩の治癒過程の初期段階では新生骨や線維形成を促進するほかに骨形成に先行して骨吸収を促進するものと考えられた。
心理的ストレス・ライフスタイルと酸化的DNA損傷:8-OH-dG産生を指標として

1)本研究では、某事業場の従業者92名に対する調査で、1)喫煙者の尿中8-OH-dGが非喫煙者のそれに対して、有意に高かったこと、2)尿中8-OH-dGは個人差が大きく、最大11倍の差が認められるが、個人間の変動は少なく、平成14年度と15年度の値の間は0.850の相関係数が認められたこと、3)職業性ストレスとの関係では、尿中8-OH-dG値と仕事の裁量度、活気、不安、生活や仕事の満足度との間に有意の負の相関関係が認められることなどを明らかにした。2)ストレスが、8-OH-dG産生に及ぼす影響を検討する目的で、医学部4年生の10名を対象として、定期試験前と試験中に、心理テスト・採尿・採血を行い、尿中8-OH-dG、血尿コルチゾールなどの測定を行った。対照群はこの時期に試験がない3年生11名を選んだ。心理テストでは、試験中にGHQ高得者の割合の増加や、POMSの緊張・不安、疲労の得点の増加と活気の低下がみられた。生物学的指標では血中DHEA-Sは試験中に上昇したが、血中コルチゾールや尿中8-OH-dGは有意な増化が認められなかった。3)横断的調査で尿中8-OH-dGと正の相関がみられた交代制勤務に関して、某製造業の交代性勤務者10名に対して、POMS(気分プロフィール)及び昼勤時15時、準夜勤時23時、夜勤時7時の3回、唾液中のコルチゾール、尿中8-OH-dGの測定を行った。唾液中コルチゾールには日内リズムが認められたが、8-OH-dGに関しては、3勤務間で明らかな変動は認められなかった。一方、休日の同じ時間帯の方が、尿中8-OH-dGは高値を示していた。8-Hydroxydeoxyguanosine(8-OH-dG)は活性酸素やフリーラジカルによる酸化的DNA損傷の指標としても重要視されている。我々は、これまでに白血球中や尿中8-Oh-dGは、適度な運動や加齢と負の相関を示すことや、横断的調査で喫煙者、交代制勤務者では高くなることを報告した。今回は某事業場の従業者92名に対して、平成14,15年度に採取した尿中8-OH-dGを測定し、職業性ストレスや喫煙との関係、同一人による時間的変動について検討した。平成15年度の調査では、喫煙者の尿中8-OH-dGが非喫煙者のそれに対して、有意に高かった。尿中8-OH-dGは個人差が大きく、最大11倍の差が認められるが、個人間の変動は少なく、平成14年度と15年度の値の間は0.915の相関係数が認められた。男女比では、男性の方が高い傾向にあったが有意差は認められなかった。職業性ストレスとの関係では、尿中8-OH-dG値と仕事の裁量度、活気、不安、生活や仕事の満足度との間に有意の負の相関関係が認められた。ストレスが、8-OH-dG産生に及ぼす影響について、医学部4年生の10名を対象として平成17年2月の定期試験前(1月初旬)と定期試験中(2月中旬)に、心理テスト・採尿・採血を行い、尿中8-OH-dG、血尿コルチゾール、BDFNなどの測定を行っている。対照群として、この時期に試験がない3年生11名を選び、同時期に同じ検査を行った。試料はまだ測定中である。

横断的調査で尿中8-OH-dGと正の相関がみられた交代制勤務に関して、某製造業の交代性勤務者10名に対して、疲労度調査及び昼勤時15時、準夜勤時23時、夜勤時7時の3回、唾液中のコルチゾール、尿中8-OH-dGの測定を行った。現在までのデータでは、唾液中コルチゾールには日内リズムが認められたが、8-OH-dGに関しては、3勤務間で明らかな変動は認められていない。現在、同じ対象者に対して休日の同じ時間帯での調査を行っている。本研究では、某事業場の従業者92名に対する調査で、1)喫煙者の尿中8-OH-dGが非喫煙者のそれに対して、有意に高かったこと、2)尿中8-OH-dGは個人差が大きく、最大11倍の差が認められるが、個人間の変動は少なく、平成14年度と15年度の値の間は0.915の相関係数が認められたこと、3)職業性ストレスとの関係では、尿中8-OH-dG値と仕事の裁量度、活気、不安、生活や仕事の満足度との間に有意の負の相関関係が認められることなどを明らかにした。ストレスが、8-OH-dG産生に及ぼす影響を検討する目的で、医学部4年生の10名を対象として、定期試験前と試験中に、心理テスト・採尿・採血を行い、尿中8-OH-dG、血尿コルチゾールなどの測定を行った。対照群はこの時期に試験がない3年生11名を選んだ。心理テストでは、試験中にGHQ高得者の割合の増加や、POMSの緊張・不安、疲労の得点の増加と活気の低下がみられた。生物学的指標では血中DHEA-Sは試験中に上昇したが、血中コルチゾールや尿中8-OH-dGは有意な増化が認められなかった。唾液中コルチゾールには日内リズムが認められたが、8-OH-dGに関しては、3勤務間で明らかな変動は認められなかった。一方、休日の同じ時間帯の方が、尿中8-OH-dGは高値を示していた。
次世代電子機器における複合伝熱現象に関する研究

以下に、本研究で得られた主要な成果を列挙する。1.3次元の流動伝熱解析プログラムを開発し、密閉空間内における小さい熱源からの伝導・自然対流複合伝熱の数値計算を行った。数値計算結果に基づき、複合伝熱現象に適用できる新しい等価伝熱面積の概念を提案した。なお、このCFDコードは伝導・強制対流複合伝熱にも適用できる。2.基板上単一熱源からの複合伝熱に関する研究を行った。等価伝熱面積の概念に基づき、ヌセルト数とレイノルズ数の関係式を導いた。この関係式を用いることによって、電子機器熱設計においてヒートスプレッダ表面最高温度および加熱された等価伝熱面積を予測することができる。3.数平方センチの大きさの熱源を下面の基板に面一に設置したときおよび突起状熱源としたときの二通りの系を対象とした熱伝達係数と流速の関係、熱源大きさの影響、基板の熱伝導率の影響を正確に測定した。この結果はベンチマーク実験データとして電子機器熱設計の汎用CFDコードの開発および評価に貢献できる。4.模擬パッケージを熱源とし、基板を実際のプリント基板としたときの伝熱特性の測定を行った。複雑な配線パターンを持つパッケージおよびプリント基板の伝熱特性を単純な熱源および基板のそれと比較し、主要な伝熱経路および各経路の熱抵抗を明らかにした。伝熱経路のモデル化の妥当性を検討し、モデルの修正、改良を行った。汎用ソフトCFdesignを用いた解析と実験との比較をし、汎用ソフトCFdesignの適用限界および精度を明らかにした。5.基板に複数の熱源がある場合について相互の干渉を系統的、定量的に明らかにした。数値計算結果に基づき、モデルパッケージ隙間間隔、PCBの熱伝導率およびダクト内の風速などが等価伝熱面積およびヌセルト数とレイノルズ数の関係に及ぼす影響を検討した。この研究に基づき、複数熱源の最適配置について検討を行った。本研究は、次世代電子機器を想定し、効率的な冷却技術の開発および最適熱設計法の確立を目的とする。熱設計の要点は、局在する高い熱流束を可能な限り分散すること、そして局所の温度分布を正確に予測することにある。そこで、本研究では小領域の複合伝熱現象について実験的および理論的研究を行う。本年度は平行平板流路の下面に置かれた数平方センチ程度の小さな熱源周りの熱伝導・対流複合伝熱現象の解明を目的とした実験および数値解析を行った。小型風洞を用いた高精度実験について・高性能小型風洞を購入し、平行平板間の自然・強制対流共存対流熱伝達の精密な実験を行った。数平方センチの大きさの熱源を下面の基板に面一に設置したときおよび突起状熱源としたときの二通りの系を対象とした。・熱線流速計を用いて流速分布を計測し、熱伝達係数と流速の関係、熱源大きさの影響、基板の熱伝導率の影響を明らかにした。3次元の流動伝熱解析プログラムの開発について・上記の系に適用できる3次元の流動伝熱解析プログラムを開発し、実験条件に適合した解析を行った。・数値解析結果と実験との比較から、伝熱面積の拡大を定量的に評価する等価伝熱面積を決定した。

前年度の平行平板流路の下面に置かれた数平方センチ程度の小さな熱源周りの熱伝導・対流複合伝熱現象の解明を目的とした実験および数値解析に続いて、本年度は、熱源として実物に近い模擬パッケージを搭載したプリント基板周りの複合伝熱現象の解明を行った。1.模擬パッケージを用いた実験・模擬パッケージを熱源とし、基板を実際のプリント基板としたときの伝熱特性の測定を行った。・複雑な配線パターンを持つパッケージおよびプリント基板の伝熱特性を単純な熱源および基板のそれと比較し、主要な伝熱経路および各経路の熱抵抗を明らかにした。・伝熱経路のモデル化の妥当性を検討し、モデルの修正、改良を行った。2.汎用ソフトを用いた解析・汎用ソフトを用いた解析と実験との比較をし、汎用ソフトの適用限界および精度を明らかにした。3.基板に複数の熱源がある場合の相互干渉・基板に複数の熱源がある場合について相互の干渉を系統的、定量的に明らかにした。系統的な数値計算から、等価伝熱面積の概念に基づいたヌセルト数とレイノルズ数の関係式を導いた。この研究に基づき、複数熱源の最適配置について検討を行った。4.本研究のまとめ・本研究により、次世代電子機器を想定した実物の最適なモデル化およびジャンクション温度の予測精度が向上した。
符号不定係数と混合型非線形性を伴う楕円型境界値問題の正値解の分岐構造に関する研究

多次元ユークリッド空間の滑らかな有界領域において,concave-convex混合型の非線形性と符号不定係数を兼ね備える非線形楕円型境界値問題に対して非自明非負解の存在とその性質を研究した.研究は2つの方向で進められ,それぞれ次の成果を得た.(1)パラメータの変化にしたがった非自明解集合の大域的位相構造を決定した.特に,ある条件のもとでループ形状の連続体位相構造の存在を示した.(2) concave性と符号不定係数の組み合わせにより発生する非自明解の正値性問題に対して,肯定的に解決するための十分条件を得た(零解のまわりで十分な滑らかさをもつ非線形問題に対しては非自明解は正値性をもつ).本研究課題の初年度は共同研究者(研究連携者)との共同研究により,凹凸混合型非線形楕円型境界値問題の正値解集合の構造について研究した.局所的及び大域的分岐理論,ネハリ多様体上の変分法,そしてfibering mapによる方法を組み合わせて議論を行い,空でない閉で連結性を兼ね備える,いわゆる連続体をなす正値解集合の存在とその大域的構造を決定した.特に非線形項がゼロにおいて微分可能性を持たない場合を扱った.正則化問題に対する連続体の考察が鍵となって,Whyburnの位相解析的手法を援用することにより考察対象の問題の正値分岐解集合の構造を決定した.詳しくは,正値解からなる有界かつループ形状の連続体の存在を示すことができた.得られた成果を共著論文としてまとめ,国際学術一般誌に投稿した.共同研究者と直接議論を行うため,8/24から9/3まで,チリの首都,サンティアゴのサンティアゴ大学数学教室に滞在した.ここでの議論は成果の獲得に大きく寄与した.9/1にサンティアゴ大学の数学教室セミナーにおいて研究経過を口頭発表した.京都大学数理解析研究所において開催されたRIMS研究集会「偏微分方程式の解の形状と諸性質」(11/11-13開催)において得られた成果について口頭発表した(11/13).その後,さらに共同研究者と議論を深め,境界条件に非線形性が現れる,凹凸混合型非線形問題のあるクラスに対して正値分岐解の存在を考察した.しかしながら,分岐解集合の考察は自明な枝からの局所存在定理に止まっており,大域的な挙動を特徴付けるまでに至らなかった.正値解集合の局所存在とその挙動についての成果を論文にまとめ,国際専門誌に投稿した.凹凸混合型非線形楕円型境界値問題について,新たなクラスに対する正値分岐解集合の考察を進展できた.特に問題に内包する符号不定な変係数の役割について論じることができた.加えて,本助成金のおかげで,国外の共同研究者と直接議論する機会を得られたことは大きな成果である.本年度はconcave型及びconcave-convex混合型の非線形性をもつ楕円型境界値問題に対して正値解集合の構造を研究した.方程式の非線形性と付随する符号不定変係数の相互作用が正値解集合に及ぼす効果について考察した.まず,concave-convex型のあるクラスに対して,パラメータと関数空間の直積空間において非有界な連続体から成る正値解集合の存在を示した.concave型がもつ方程式の特異性を克服するために方程式の正則化を行った.この正則化が最も重要なアプローチである.さらに,正則化問題に対して正値解の先験的評価を確立して,ある位相解析的手法を用いることで考察対象の問題の正値解集合の構造を決定した.次に,concave-convex型の別のクラスに対して,パラメータと関数空間の直積空間においてループ形状をもつ連続体から成る正値解集合の存在を示した.この研究は,やはりループ形状の正値解集合の存在を示した研究(前年度に実施)の中でopen questionとして残っていたケースに対するものである.非線形項のもつ同次性を上手く使い,あるスケール変換を用いて問題解決の糸口を掴んだ.最後に,concave型非線形性をもつあるクラスに対して,非自明非負解(以下,非自明解)の正値性を研究した.強最大値の原理とboundarypointlemmaの適用外であるこのクラスに対して,ある連続性の議論を用いて,線形方程式に近いconcave型に対しては非自明解の正値性が成り立つことを示した.7月に研究協力者であるHumberto Ramos Quoirinが来日した.所属研究機関(茨城大学教育学部)において本研究課題についてセミナーを行った.上で記した第2の研究は本セミナーにおける議論に端を発している.本年度の研究成果は共同研究者との共同研究による.最終年度もconcave-convex混合型及びconcave型非線形楕円型境界値問題について研究を行った.非線形問題に内包する符号不定係数と非線形性が正値解集合の存在に果たす役割を明らかにした.本考察は研究協力者Humberto Ramos QuoirinとUriel Kaufmannとの共同研究による.前年度の研究の発展として,(プロトタイプである)べき乗型から完全形への一般化を行った.concave-convex型をディリシレ及びノイマン境界条件のもとで考察して,ある条件下でループ形状の有界連続体から成る非自