hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
EB(エプスタイン・バール)ウイルス・ベクターによるヒト造血幹細胞への遺伝子導入

EBVエピゾーマル・ベクターは,種々の細胞に非常に効率良く遺伝子導入/発現が可能であり、なおかつ安全性の面でも優れている。そこでこの系を遺伝子治療に応用する試みの一環として、本研究ではヒト造血幹細胞を標的細胞とし,これに外来遺伝子を導入/発現させるシステムの樹立を試みた。悪性リンパ腫等の悪性腫瘍の患者の末梢血から得たCD34陽性細胞に,アデノシン・デアミナーゼ(ADA)遺伝子発現ユニットを有するEBVエピゾーマル・ベクターをex vivoで導入した。導入後の細胞をIL-3,IL-6,SCF存在下で培養したのち解析すると,RT-PCRにより導入遺伝子特異的なmRNAの発現を,また酵素活性の測定により1,5-2.0倍のADA活性の上昇を認めた。また,導入後の細胞を造血因子を含むメチルセルロース軟寒天培地中で培養することによりCFU-cコロニーを作製し,個々のコロニーごとにRT-PCR解析をおこなったところ,37%以上のコロニー形成細胞に導入できていたことがわかった(Satoh et al.,FEBS Lett.1998)。他方、より導入効率を高めるための手段として,現在報告されているさまざまなポリマー、あるいは合成担体を、EBVベクターとカプリングさせることを試みた。カチオニック・リポソーム,あるいはHVJ-リポソームと組み合わせた系により、ヒト骨髄細胞にマーカー遺伝子を導入/発現させ得ることを,すでに昨年度に発表したが、本年度はさらにポリカチオンを担体として用いることにより、種々のヒト由来腫瘍細胞株にin vitro、およびin vivoで安全かつ効率的に遺伝子を導入できることを見い出した(Hadara et al.,Cancer Gene Therapy誌,in press;Tabata et al.,投稿中)。現在この系のCD34陽性細胞への応用を試みている。我々はこれまで,EBVエピゾ-マル・ベクターにより,種々の細胞に非常に効率良く遺伝子導入/発現が可能であることを示し,この系を遺伝子治療に応用する試みを行ってきた。本研究ではヒト造血幹細胞を標的細胞とし,これに外来遺伝子を導入/発現させる新しいシステムの樹立を試みた。白血病,または悪性リンパ腫の患者から得たCD34陽性細胞に,アデノシン・デアミナーゼ(ADA)遺伝子発現ユニットを有するEBVエピゾ-マル・ベクターをex vivoで導入した。また,導入後の細胞を造血因子を含むメチルセルロース軟寒天培地中で培養することによりCFU-cコロニーを作製し,個々のコロニーごとにRT-PCR解析をおこなったところ,37%以上のコロニー形成細胞に導入できていたことがわかった(Satoh et at.,投稿中)。一方,さらに導入効率を高めるために,EBVベクターをカチオニック・リポソーム,あるいはHVJ-リポソームと組み合わせた系を確立した(Satoh et al.,BBRC誌,1997年;Hirai et al.,BBRC誌,1997年)。この系を用いてヒト骨髄細胞にマーカー遺伝子を導入/発現させ得ることを,FACS解析にて確認している(Satoh et al.,BBRC誌,1997年)。現在,導入遺伝子がリンパ球内でも維持,発現するかを解析し,またin vivoでの副作用の有無を検証する目的で,NOD/SCIDマウスへの移植実験を行う予定である。
全地球物質循環と付加オロゲンの形成・進化に関する国際共同研究企画

平成18年9月1922日、高知大学にて国際シンポジウムおよび巡検を以下のとおり行い、今後の国際共同研究体制の確立をはかるための検討を行った。9月2022日、四国四万十帯、三波川帯および愛知県犬山市にて現地討論会、巡検を行った。この国際会議は、現在の世界各地における付加オロゲンの研究の現状を交換するとともに、今後の共同研究の方向を探るものであった。日本の研究の現状はこれらの中で主導的なものであることが確認された。今後、本研究は、国際地質学連合(IUGS)と国際測地学地球物理学連合(IUGG)の中に設置されている国際リソスフェア計画(ILP)に主要な共同研究として位置づけ、正式課題として申請することが確認された。
超音波放射圧による高濃度生体微粒子群の非接触操作技術の開発

高濃度微粒子群を非接触で操作するシステム開発の基礎的検討を行った.遠隔力として超音波放射圧を採用した.音場制御方法の検討のため,非線形音波伝搬シミュレーションプログラムの開発を行った.シミュレーションは音源を位相の制御された複数周波数信号で駆動することで,任意のポテンシャルを生み出すことを示した.さらに,粒子の位置計測のために,パラメトリック音源へパルス圧縮技術が導入された.検討結果はその有効性を示した.これらの技術の統合が,より付加価値の高いマニピュレーションシステムの開発へとつながる.高濃度微粒子群を非接触で操作するシステム開発の基礎的検討を行った.遠隔力として超音波放射圧を採用した.音場制御方法の検討のため,非線形音波伝搬シミュレーションプログラムの開発を行った.シミュレーションは音源を位相の制御された複数周波数信号で駆動することで,任意のポテンシャルを生み出すことを示した.さらに,粒子の位置計測のために,パラメトリック音源へパルス圧縮技術が導入された.検討結果はその有効性を示した.これらの技術の統合が,より付加価値の高いマニピュレーションシステムの開発へとつながる.生体微粒子群を超音波放射圧により,非接触かつ安全に制御するための基礎検討を目的とする.本年度は非線形音響現象の解析や工業的応用において重要となる,非線形音波伝搬シミュレーションプログラム,また多数の運動可能な微粒子が分布した流体中の音波伝搬シミュレーションプログラムの開発を行う.一般に非線形音波伝搬は定常音場を想定したKZKの式を基にすることが多く,本研究で対象とするような,微粒子群が存在する音場解析には不向きである.そこで,そのような状況での非線形音波伝搬解析が可能なシミュレーションプログラムの開発を行った.これは音響FDTD法を拡張した解析モデルである.ただし,音響(流体)的な非線形性や散逸効果を考慮する,流体の支配方程式をベースとするところに特徴がある.1次元非線形音波伝搬問題のシミュレーションは,解析解とよく一致した.また,提案シミュレーションプログラムをパラメトリック音源の解析へ適用したところ,特徴である鋭い差音ビームの形成を示した.また,多数の散乱微粒子が分布した流体中の線形音波伝搬シミュレーションは,音波の散乱を表した.さらに,放射圧による微粒子運動を考慮したところ,時々刻々と散乱波の特性の変化が示された.これらの結果から,開発したプログラムは運動する微粒子群中の音波伝搬に有効であること,また非線形音波伝搬を記述するのに有効であることがわかった.今後の課題として,効果的な計算方法の検討,また微粒子制御のための効果的な音場生成の検討があげられる.本研究の目的は,バイオテクノロジー,医療計測分野において必要とされる,マイクロ流路中の高濃度生体微粒子群を非接触かつ安全に制御するための基礎検討である.ここでは制御のための遠隔力として,溶液中に任意のポテンシャル分布を生成可能な超音波放射圧を利用する.特に本年度は,流路中に発生させるポテンシャル制御及び微粒子運動解析を目的とした.超音波放射圧は,線形音響現象の一種である.そのため,通常用いられる線形波動方程式の利用は適さない.そこで,非線形を考慮した,粘性流体の支配方程式を基礎としたシミュレーションモデルの開発を行った.通常,時間領域で流体力学の支配方程式を直接解くシミュレーションは多くの計算機資源,すなわちメモリ容量や,計算機間を必要とする.本研究ではそれらを効率的に利用するため,演算子分割法によるシミュレーションモデルの開発を行った.開発したシミュレーションモデルにより,任意形状のポテンシャル生成の検討を行った.鋭い指向性及びサイドローブが小さいといった特徴をもつパラメトリックアレイの原理を応用したポテンシャル制御技術である,ビーム長抑制型パラメトリックビームの開発を行った.これは周波数及び初期位相の制御された複数のパラメトリック音源を利用することで,効率的に音場を制御する技術である.シミュレーションの結果,通常のパラメトリックビームに比べ,幅の狭いかつビーム長が抑制されたビームを発生させ,その有効性の確認を行った.このことは,適切な条件のもとで音源をすることで,サイドローブの小さいビームの発生,すなわち特定方向へのみ音場を形成できるといった利点を有する.通常,超音波放射圧の計算において,微粒子材料のもつ弾性的効果は無視される.ただし,特たは弾性体として共振現象が異常な放射圧を発生させる.そこで,弾性を考慮した放射圧理論を基に,効率的に放射圧の計算を行う数値モデルの開発を行うことができた.本研究の目的は,バイオテクノロジー,医療計測分野において必要とされる,マイクロ流路中の微粒子群を非接触かつ,安全に制御するための基礎検討である.ここでは微粒子制御のための遠隔力として,溶液中に任意のポテンシャル分布を生成可能な超音波放射圧を利用する.特に,今年度は音場制御技術の検討,さらに微粒子群の諸特性の計測技術の開発を目指した.異なる周波数の2種の超音波ビームを流体中へ放射すると,媒質の持つ非線形相互作用により差周波数の超音波ビーム,すなわちパラメトリック差音ビームが発生することが知られている.昨年度までの研究により,パラメトリック差音ビームの形状制御が可能であることを示した.今年度はさらに,このパラメトリック差音ビームでの微粒子制御のほか,諸特性の制御として,微粒子位置の計測を試みた.そのためは,パラメトリック差音超音波による計測で問題となる距離分解能の改善を試みた.通常,差音超音波は周波数が低い,すなわち波長が長いため距離分解能が悪い.その対策として,パラメトリック超音波へパルス圧縮の試みを行った.

これは発生するパラメトリック差音として変調信号がなるように音源を駆動し,受信したエコー信号を信号処理することで実現できる.変調信号としてチャープ信号を採用し,シミュレーションと基礎実験による検討を行ったところ,パラメトリック差音においてもパルス圧縮が可能であることが示された.このことから,パラメトリック差音の距離分解能改善が期待できることがわかった.これらの研究成果をISNA19, ICSV19,超音波研究会や日本音響学会で成果発表を行った.当初の計画である,任意ポテンシャル発生技術の基礎的な検討の達成,さらに弾性を考慮した検討を追加で行った.ただし,音場中の微粒子運動解析については不十分な結果であった.そのため「おおむね順調に進展ししている」と判断した.24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に得た任意ポテンシャル制御技術の効率的な方法の検討を行う.また,そのような音場中に多数粒子が存在する場合の運動解析を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
性器ヘルペス再発抑制療法導入に伴うＨＳＶの薬剤感受性とセルフマネジメント支援

2006年より、性器ヘルペス再発抑制療法が保険適応された。それによって症状の軽減が認められるが、本当にほかの人にうつることがないのか、など、不安を抱く人もいるため、性器ヘルペス再発の前兆時に患部のウイルス学的な検査を行うことで国民の皆様の体調管理の一助となることを期待し、延べ50症例の検査を行ったところ、水疱や糜爛形成時以外にはウイルスの存在はDNAレベルの検査にても認めなかった。性器ヘルペス再発抑制療法導入に伴うHSVの薬剤感受性とセルフマネジメント支援として、大阪にある某クリニック、東京にある某クリニックにおいて平成24年8月から以下のことを行った。1性器ヘルペス再発抑制療法施行患者の再発時に検体をスワブにて採取、凍結保存後、郵送してもらい、HSVDNA量の測定を行う。必要な情報:診断名、症状、性別、年齢、発症から再発抑制療法に至るまでの期間、再発抑制療法開始からの期間2研究同意の得られた性器ヘルペス再発抑制療法施行患者に質問紙調査を依頼する(2年間の目標100人)。アンケートの構成概は、再発抑制療法を始めようと思った動機、治療を受けての生活の質の変化、治療において継続困難だと思うこと、治療を継続することで解決した悩み、治療を継続していても残存する悩み、自身の健康管理に関しての考えとする。その結果、24年度までに患者アンケートは20集まり、患者検体は15検体集まった。HSVDNAは、患者自身にヘルペス再発の前兆があったときに採取してもらっているが、現在のところ、1コピーを超える結果は出ておらず、アシクロビルによる再発抑制療法中は、前兆時にもウイルスの排泄を抑制していることが予測され、この結果を各患者に返答したことにより、患者のウイルス無症候排泄に対する不安は軽減されたと考えられる。2006年9月13日より厚生労働省は、性器ヘルペス再発抑制療法の保険適応を認可した2000年の調査では、性器ヘルペスの10万人年対罹患率は59.7人(女/男比2.2)であり、性感染症のなかで性器ヘルペスは、クラミジア感染症に次ぐ頻度の高さとなっている。性器ヘルペスという疾患の特性上、患者はその悩みを公表することに躊躇し、鬱はかなりの患者が体験し、中には自殺を考えるものもいる。連日低容量を内服し続けて再発頻度を下げる目的で用いられるアシクロビルによる性器ヘルペス再発抑制療法が導入されて6年が経過する。申請者らは、これまでの研究において、性器ヘルペス感染症の患者に対する医療の視点から本邦への抗ウイルス療法の導入から現在までの臨床株にける薬剤感受性を調査し、その安全性を確認することができた(Hasegawa,et.al.2001)。本研究では、性器ヘルペス再発抑制療法の本邦への導入に伴い、薬剤耐性ウイルスの出現状況のモニタリングと、治療を受ける患者への質問紙調査とオンラインによるセルフマネジメントへの援助の必要性について焦点をあて、ウイルス学的な検索と患者の心理的支援といった両面から性器ヘルペス患者を支援しようとするユニークな取り組みである。研究方法対象;大阪、神奈川の2クリニックにおいて了解が得られた患者実施場所;患者が自宅で採取したサンプルとアンケート用紙をクリニックで回収し、富山大学医学薬学研究部ウイルス学教室において研究代表者がウイルス学的検査を行う。サンプルは49検体収集し、陽性であったものは水疱形成しているものと、前駆症状において既にびらんが認められたものであった。発赤やかゆみ等が認められていてもウイルスDNAは認めなかったので、前駆症状において患者の不安の軽減につながる結果であると考えられる。アンケート調査では有意にQOLの上昇が認められた。性器ヘルペスにおいて連日低容量を内服し続けて再発頻度を下げる目的で用いられるアシクロビル抑制療法が本邦に導入されて6年が経過する。治療を継続する患者の不安としては、薬剤耐性ウイルスの出現、副作用、無症候性排泄等が挙げられている。今回、抑制療法を行っている患者の薬剤感受性をウイルス学的な視点からモニタリングし、3年間にわたり、100名の症例を目標に、これまで知られていない薬剤耐性ウイルスの出現、無症候性排泄の程度をフォローアップすることにより、体調などの自覚症状もあわせて解析し、性器ヘルペスのセルフマネジメントへの支援とすることがこの研究の目的であった。今年度は研究方法のプレテストを行った。対象は大阪、神奈川の2クリニックにおいて同意が得られた患者とし、実施場所としては患者が自宅またはクリニックにおいて採取したサンプルとアンケート用紙を郵送し、富山大学医学薬学研究部ウイルス学教室において研究代表者が検査を行う。研究対象者への同意を得る方法としてクリニックで医師から研究参加依頼書を説明してもらい、患者(成人、女性)の自由意思で参加する。個人情報の保護として個人情報の連結可能化匿名化は共同研究者である各クリニックの医師が、患者の同意が得られた時点で匿名化番号を振り、検体提供医師は、解析にかかわらない。解析者(研究代表者)は、匿名化情報のみを取り扱う。

その際、紙媒体の情報管理については鍵のかかる保管庫に管理する。電子媒体の情報管理については、匿名化番号と、年齢、症状等の情報をインターネットに接続しないパソコンを利用して管理する。サンプルの解析方法として(1)迅速高感度感受性測定方法および(2)HSVDNAコピー数の測定を行った。本来性器ヘルペス抑制療法を行っている女性患者は、特定のクリニックでの診療を受けていると考えらえ、その点では、2つのクリニックは日本でも多くの患者を診ているクリニックであると考えられる。現在アンケートは20集まっているので、月にすると3ケースずつほどの進度ではあるが、実情は十分に記載されているので、このまま継続していけばデータとしてまとめることは可能と考える。また、外陰部の擦過検体も患者には3本の綿棒を渡しているが、興味を持つ人は、3本とも郵送してきており、ウイルス学的な解析もできている。学会発表を予定していたが、悪天候のため、学会場に到着できず、学会発表はできていない。共同研究者の協力が十分に得られているが、アンケート内容のプレテストに時間がかかった。症例数を集積して、統計学的な解析ができる程度の研究成果を目指す。学会発表、論文の作成を行う。計画通りに研究を推進する。引き続き、1性器ヘルペス再発抑制療法施行患者の再発時に検体をスワブにて採取、凍結保存後、郵送してもらい、HSVDNA量の測定を行う。必要な情報:診断名、症状、性別、年齢、発症から再発抑制療法に至るまでの期間、再発抑制療法開始からの期間。2研究同意の得られた性器ヘルペス再発抑制療法施行患者に質問紙調査を依頼する(2年間の目標100人)。アンケートの構成概念は、再発抑制療法を始めようと思った動機、治療を受けての生活の質の変化、治療において継続困難だと思うこと、治療を継続することで解決した悩み、治療を継続していても残存する悩み、自身の健康管理に関しての考えとする。繰越金が発生した主な理由として、学会発表を予定していたが、学会場への余裕を持っての到着が勤務の都合上できず、かつ、往路において悪天候により交通機関が停止し、学会場に到着できなかったため、学会発表の分の旅費等が使用できなかったことがあげられる。検体輸送費謝礼論文校閲旅費その他の消耗品(実験器具など)
世帯収入の鈍化が出生力水準に及ぼす影響に関するコーホート別、都道府県別の定量分析

コホート別、都道府県別のデータを利用して、結婚・出生行動に関する経済理論モデルを用いた分析を行う。出生行動を捉える代表的な経済理論としてBarro and Becker(1989)が存在し、独身時代には自身の収入で生活していた状態から結婚により相手の収入が加わる規模の経済性によって結婚が選択される事を説明する。しかし、我が国において彼らのモデルは当てはまりが悪い事が指摘される。そこで、本研究はこのモデルの検証を行い、問題点を明らかにする。その後、最終的に検討するモデルは、乗り換えモデルと呼ばれるものであり、このモデル推計を足掛かりに、我が国の出生行動を捉えられる理論モデルの構築につなげる。
スキルスラボ教育を活性化させる非常勤医師再教育プログラム開発

本研究は医学部スキルスラボでの基本的臨床技能教育を通じた非常勤スタッフの再教育コースの構築・及び平行して行われる基本的臨床技能実習で確かに医学生がその能力を身につけることを検証するという目標を設定して実施した医学教育研究である。研究成果としては、(1)「基本的臨床技能教育スタッフ再教育コース」のニーズ調査により、医学生の視点も取り入れることがコースの洗練に重要であることが明らかとなったこと、(2)それを受けて、学生の視点からみた『よき教育スタッフ像』についてフォーカスグループを実施し、その結果、教育スキル獲得コースのエッセンスを抽出・同定したこと、(3)そして様々な臨床教育に応用できるような、非常勤スタッフ向けの再教育コースプロトタイプを構築すること、以上3点が達成された。今後はこのようなプロトタイプの経験事例を重ねていく必要性がある。【本年度活動報告概要】【具体的活動報告】1:ニーズ調査:当部局に、一名の再教育者がいたため、例年通り、模擬患者を用いて行われる医療面接・身体診察実習に参加させ、再教育を進めた。また実習後、その関係者らに直接インタビューを録音しつつ、経験の振り返りを行った。その事例からニーズ調査のための質問項目を抽出する作業を進め、調査の半構造化をしている。ここで構築した、半構造化アンケート/面接による調査を、これまでの参加者や今後の参加者などに実施するため、その調査準備を進めている経過である。少数であるが事例を重ねて質的に分析を行う。2:パッケージ化:研究関連図書からプログラムに有用な情報を抽出し、また学会で情報収集を行い、研究協力者らとRICSに関して議論した。現在は、臨床スキル獲得コース・教育スキル獲得コースに必要な資料の作成や、講義内容の構築を行っている。同時にRICS実施のために必要な物品も購入し、プログラムのハード面も構築を推進し、来年度の実施体制を整えつつある段階である。RICSには、プログラム参加者の募集が重要となってくるため、公募を含めた募集を展開している段階である。【本年度活動報告概要】平成22年度は、基本的臨床技能教育スタッフ再教育コース(RICS : Retraining course for Instructors on Clinical Skills)のパッケージ化を確立させ、第一次トライアルを進める年と位置づけていた。またニーズ調査に関しては、医学生の視点を取り入れRICSのコースの一つである「教育スキル獲得コース」をさらに吟味する試みを行った。【具体的活動報告】1.ニーズ調査・パッケージ化:昨年度にニーズ調査をしたが、医学生の視点も取り入れることがコースの洗練に重要と考えられた。そこで、今年度は、模擬患者を用いて行われる医療面接・身体診察実習に参加し、かつスキルスラボを使用した医学生を対象に、学生の視点からの「よき教育スタッフ像」についてもフォーカスグループを実施し、よき教育スタッフ像を把握した。結果、取得すべき教育スキルを厳選することができ、当初予定されていた教育スキル獲得コースは、5時間から3時間に短縮されより実施しやすいコースとなった。2. RICS第一次トライアルプログラムのハード面も構築を推進し、コースの内容も確立された。トライアルのため、プログラム参加者が必須であり、継続している。初期計画では院内医師を中心に開始する計画であったが、中部地区の院外の参加者も含めて公募を含めて募集を展開している段階である。少数であっても事例を積み重ねてコースを検証していきたい。本研究は以下の2つの目標を設定して実施した。1)医学部スキルスラボでの基本的臨床技能教育において、非常勤教育スタッフが教育参加した場合、医学生が基本的臨床技能を着実に獲得できること実証する。2)非常勤教育スタッフ育成のため、パッケージ化された「基本的臨床技能教育スタッフ再教育コース」が確かな基本的臨床技能と教育スキルを有する医師を育成し、非常勤教育スタッフ自身のキャリアパス発展にも資することを実証する。【研究成果】1)平成21年度に「基本的臨床技能教育スタッフ再教育コース」のニーズ調査を実施。医学生の視点も取り入れることがコースの洗練に重要であることが明らかとなった。2)平成22年度に、模擬患者の協力のもとに行われる医療面接・身体診察実習に参加し、かつスキルスラボを使用した学生を対象に、学生の視点からみた『よき教育スタッフ像』についてフォーカスグループを実施し、その結果、5時間から3時間に短縮した教育スキル獲得コースのパッケージを作成した。3)教育スキル獲得コースのパッヶージ化の結果、様々な臨床教育に応用できるような、非常勤スタッフ向けの再教育コースプロトタイプを構築することができた。ただし、実証のプロセスまでは進むことは、できなかった。
統合失調症患者への睡眠覚醒リズムによる看護介入プログラムの開発

慢性期統合失調症患者の日中の歩数と夜間睡眠について研究に取り組み、一日の歩数と睡眠潜時(入床から入眠までの時間)、睡眠効率には関連があることを明らかにした。これらの結果より、一日の歩数が睡眠障害の改善に寄与する可能性が示唆された。しかし、活動量は歩数だけで判断できるものではない。そこで、日中の座位時間や身体活動量(MVPA)と夜間睡眠について研究を行い、MVPAと睡眠効率、中途覚醒時間、座位bout数と睡眠効率、中途覚醒時間には関連があることを明らかにした。これらの結果より、慢性期統合失調症患者において、長い座位時間は、睡眠効率を悪化させ、夜間の中途覚醒時間を延長させる可能性が示唆された。平成27年度は「統合失調症患者の睡眠覚醒リズムの振幅を測定し、主観的眠気との関係を明らかにすること」を研究計画に挙げていた。学内と協力施設の倫理委員会の承認を受け、研究を実施する予定であった。しかし、データ収集に入った時点で、研究協力者(統合失調症患者)の多くから、研究協力期間7日間、毎朝測定する予定だった主観的眠気のデータ収集が困難となり、計画を変更することとなった。よって、平成27年度は、慢性期統合失調症患者の睡眠と活動量の客観的データをもとに、両者の関係性を明らかにした。結果、慢性期の統合失調症患者において、一日の歩数と睡眠潜時(入床から入眠までの時間)に負の相関、一日の歩数と睡眠効率に正の相関があることが明らかになった。つまり、一日の歩数が多い方が、睡眠潜時が短くなり、睡眠効率が上がるということである。睡眠潜時は、20分以上でも5分以内での睡眠障害を疑い、10分前後が一般的と言われている。もともと睡眠障害を持つことが多い統合失調症患者において、一日の歩数が多いほど睡眠潜時が短くなるということは、一日の活動量が睡眠障害の改善に寄与する可能性を示唆している。また、統合失調症患者は、自律神経活動が健康な人よりも優位に低いという研究報告がある中、一日の活動量が多いほど、夜間の睡眠効率が良くなるということは、「日中活動することで夜間の睡眠の質を上げる」という統合失調症でない患者への睡眠への看護ケアが、統合失調症患者にも適応することを示唆している。申請時から研究計画に変更点はあるものの、平成27年度の研究成果は出しており、平成28年度の研究計画は、既に協力施設において倫理委員会の承認を受けており、研究協力者の選定段階である。よって、今年度の研究も予定通り実施し、おおむね順調に進展している。統合失調症患者の多くに不眠症状があり、不眠によって精神症状が悪化することも少なくない。また、統合失調症患者は、慢性期になると陽性症状より陰性症状が強くなるという疾患特性と、病院にいることで行動範囲が限られるという環境特性により活動量が少なくなることが考えられる。一般の人々は、日中に活動をすることで夜間睡眠の質が改善するが、統合失調症患者における睡眠と日中の活動の関係性について、ほとんど明らかになっていない。よって平成27年度は、慢性期統合失調症患者の睡眠と活動量の関係性について客観的データを用いて研究を行い、慢性期統合失調症患者では、日中の歩数の多い方が睡眠の質が良いという結果となった。この結果より、入院中の統合失調症患者の睡眠改善に日中の活動が効果的であることが示唆された。陰性症状が目立つことが多い慢性期統合失調症患者にとって、夜間睡眠の質改善のために日中の活動を促すことは、あまり行われてこなかった。しかし、日中の身体活動量と精神症状は関連しないという先行研究もあることから、不眠を訴える患者に日中の活動を促すことは、夜間睡眠の質改善に効果が期待できる。しかし、夜間睡眠と日中の歩数の関係は明らかになったが、同じ歩数でも運動負荷が異なると、夜間睡眠への影響に差がでるかもしれない。よって平成28年度は、慢性期統合失調症患者と睡眠と活動量の客観的データの関係性について、睡眠の質と運動強度に着目し、研究を行った。現在、結果は解析中であり、本年度内にまとめて発表をする予定である。申請時から研究計画に変更点があるものの、平成27年度に引き続き平成28年度においても、予定通り研究データを取り終えており、おおむね順調に進展している。平成27年度は、慢性期統合失調症患者の日中の歩数と夜間睡眠について研究に取り組み、「慢性期統合失調症患者において、一日の歩数と睡眠潜時(入床から入眠までの時間)に負の相関、一日の歩数と睡眠効率に正の相関がある」ことを明らかにした。しかし「活動量」は「歩数」だけで判断できるものではない。

そこで、平成28年度は、慢性期統合失調症患者の日中の座位時間と夜間睡眠について研究に取り組み、「慢性期統合失調症患者において、長い座位時間は、睡眠効率を悪化させ、中途覚醒時間を延長させる可能性」が示唆された。平成29年度の予定は、これらの結果を論文投稿することであったが、現在、まだ受理されておらず、投稿には至っていない。しかし、平成30年度も引き続き、慢性期統合失調症患者の睡眠と活動に関する研究を継続するため、残した課題は平成30年度に達成する予定である。慢性期統合失調症患者の日中の歩数と夜間睡眠について研究に取り組み、一日の歩数と睡眠潜時(入床から入眠までの時間)、睡眠効率には関連があることを明らかにした。これらの結果より、一日の歩数が睡眠障害の改善に寄与する可能性が示唆された。しかし、活動量は歩数だけで判断できるものではない。そこで、日中の座位時間や身体活動量(MVPA)と夜間睡眠について研究を行い、MVPAと睡眠効率、中途覚醒時間、座位bout数と睡眠効率、中途覚醒時間には関連があることを明らかにした。これらの結果より、慢性期統合失調症患者において、長い座位時間は、睡眠効率を悪化させ、夜間の中途覚醒時間を延長させる可能性が示唆された。平成28年度は、「慢性期統合失調症患者の睡眠と身体活動・自律神経活動・セルフケアレベルの関連」というテーマで、研究予定である。平成27年度の研究より、一日の歩数と睡眠潜時・睡眠効率の関係を明らかにした。しかし、一日の歩数は、運動強度に変換することができず、一概に「動けば睡眠の質が上がる」とは言えない。また、睡眠覚醒リズムを整える看護介入は、患者の退院支援の一つになる。しかし、退院支援において客観的な睡眠指標が改善しても、地域生活に向けて患者のセルフケアレベルを考慮する必要がある。よって、本年度は、「統合失調症患者への睡眠覚醒リズムを整える看護介入プログラムの開発」に向けて上記のテーマで研究を実施し、睡眠と身体活動強度、セルフケアレベルの関係を明らかにしたい。現在、平成27年度に実施した研究結果をまとめ、近日中に論文投稿する予定である。また、平成28年度に実施した研究データを現在、分析中であり、今年度中の論文投稿を目指している。精神看護学次年度、交通費が多く必要となるため、ポスター印刷代を別予算で執行したことによる。計画通り予算執行し、端数が余った。本年度の研究協力施設は、研究者の居住地域より500km以上離れており、新幹線または飛行機を利用する必要がある。協力施設との事前会議や、研究実施にあたり、研究者の交通費として使用する予定である。計画通り予算執行する。
口腔がんの予後を規定する因子の総合的解析-新しい悪性度分類の提案-

腫瘍の発生には細胞の不死化・細胞死の抑制が重要な役割を演じている。Ewing肉腫で高率に生じているEWS遺伝子とETSファミリー遺伝子の転座に着目し、EWS/ETSキメラ遺伝子産物の役割を検討したところ、EWS/ETSは細胞不死化に関与するテロメラーゼの触媒酵素hTERTを活性化したが、この際(本来転写因子だったEWS/ETSが転写のco-factorとして働くことが明らかになった。Adenovirusの新規がん遺伝子であるE4orf6はp53,p51,p73の全てのp53ファミリーの機能を抑制し、細胞がん化に働くことが示されているが、p53の欠損した細胞株にE4orf6を遺伝子導入した際にも細胞死の抑制が生じ、E4orf6はアポトーシス誘導因子であるBH3 only protein、BNIP3を直接ターゲットとしてその細胞内局在を変化させ、細胞死を抑制することが明らかになった。がんの悪性度はがん細胞の浸潤・転移活性の有無によるところが大きい。我々はetsがん遺伝子群転写因子E1AFをクローニングし、E1AFがMMP-1,-3,-9の転写を亢進することで口腔がんの悪性度と関連していることを報告してきた。E1AFはMMP-9と同様のtypeIV collagenaseであるMMP-2の直接の転写亢進はしめさなかったが、今回の検索でMT1-MMPの転写を亢進することでMMP-2の活性化を導くことが明らかになった。口腔がんはリンパ行性に転移することが多く、リンパ管の増殖因子であるVEGF-Cの発現をreal-time RT-PCRで検索したところ、口腔がんでのVEGF-Cの発現と転移には有意の相関関係が認められた。腫瘍組織は恒常的に低酸素状態に曝されているにも関わらず、細胞死は抑制され増殖を続ける。我々は、低酸素で誘導される転写因子HIF-1に着目し、口腔がんでの発現について検索した。その結果、HIF-1aを高発現している口腔がんでは転移形質を含めた悪性度が有意に高いことが示された。さらに、HIF-1aのdominant negative mutantを遺伝子導入することで膵臓がんでの腫瘍原性を抑制することを明らかにした。このように、口腔がんでも腫瘍発生・悪性進展化に関与する遺伝子/遺伝子産物を検索することで、腫瘍のもつ形質を把握でき、さらにこれらをターゲットにした遺伝子治療も可能になるものと思われた。E1AFはetsがん遺伝子群転写因子で、MMP-1、-3、-9の転写を亢進しがん細胞の浸潤・転移に関わっているが、同様に転写調節領域にEts結合配列が存在するMMP-2のreporter assayで転写亢進はみられなかった。MMP-2の活性化にはMT1-MMPが関与していることが知られている。そこで、MT1-MMP reporter assayを行ったところ、E1AF、はMT1-MMPの転写を濃度依存性に亢進した。

北海道大学歯学部付属病院口腔外科で治療を行なった舌扁平上皮がん新鮮材料から抽出したRNAを用い、定量RT-PCRによりE1AFとMT1-MMPの発現について検索し、臨床病理学的なパラメーターと比較検討したところ、E1AFの発現が高い症例は有意にMT1-MMPを高発現していた。さらにこのような症例ではin situ zymogramによりゼラチナーゼ活性がみられたことから、舌扁平上皮がんでE1AFはMT1-MMPの発現亢進を介してMMP-2を活性化し、浸潤性増殖に関与していることが示唆された。TIMP-2(Tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-2)はmatrix metalloproteinase (MMP)-2のinhibitorとして働き、腫瘍細胞の浸潤抑制に関与していると考えられてきた。しかし、最近、TIMP-2の発現が子宮がんや乳がんの悪性度と関連しているという報告もなされている。今回、我々は口腔扁平上皮がん症例の新鮮材料から抽出したRNAを出発材料として、real-time PCRによりTIMP-2の発現を検索し、臨床病理学的パラメーターと比較検討した。25例中の舌扁平上皮がんを対象とした。25例中10例にTIMP-2の発現亢進が認められた。この10例中9例は所属リンパ節あるいは遠隔臓器への転移をきたしたのに対し、TIMP-2が低発現だった15例では2例のみに転移が認められTIMP-2の発現と転移は有意に相関していた。このような所見は、TIMP-2の口腔扁平上皮がんにおける発現亢進は転移の指標になり、患者の予後予測因子となりうることを示唆するものであった。腫瘍の発生には細胞の不死化・細胞死の抑制が重要な役割を演じている。Ewing肉腫で高率に生じているEWS遺伝子とETSファミリー遺伝子の転座に着目し、EWS/ETSキメラ遺伝子産物の役割を検討したところ、EWS/ETSは細胞不死化に関与するテロメラーゼの触媒酵素hTERTを活性化したが、この際、本来転写因子だったEWS/ETSが転写のco-factorとして働くことが明らかになった。Adenovirusの新規がん遺伝子であるE4orf6はp53,p51,p73の全てのp53ファミリーの機能を抑制し、細胞がん化に働くことが示されているが、p53の欠損した細胞株にE4orf6を遺伝子導入した際にも細胞死の抑制が生じ、E4orf6はアポトーシス誘導因子であるBH3 only protein、BNIP3を直接ターゲットとしてその細胞内局在を変化させ、細死を抑制することが明らかになった。がんの悪性度はがん細胞の浸潤・転移活性の有無によるところが大きい。我々はetsがん遺伝子群転写因子E1AFをクローニングし、E1AFがMMP-1,-3、-9の転写を亢進することで口腔がんの悪性度と関連していることを報告してきた。E1AFはMMP-9と同様のtybeIV collagenaseであるMMP-2の直接の転写亢進はしめさなかったが、今回の検索でMT1-MMPの転写を亢進することでMMP-2の活性化を導くことが明らかになった。口腔がんはリンパ行性に転移することが多く、リンパ管の増殖因子であるVEGF-Cの発現をreal-time RT-PCRで検索したところ、口腔がんでのVEGF-Cの発現と転移には有意の相関関係が認められた。腫瘍組織は恒常的に低酸素状態に曝されているにも関わらず、細胞死は抑制され増殖を続ける。
稠密地震観測に基づく地すべり地の揺れ方の推定と地震時安定性評価の高度化

紀伊山地の深層崩壊発生斜面において多点の地震観測網を構築し、連続地震観測を開始した。2018年6月18日の大阪府北部の地震(Mj 6.1)や2018年11月2日の紀伊水道の地震(Mj 5.4)とともに多数の微小なイベントの記録に成功した。異なる周波数帯によって観測記録を解析したところ、ある周波数を境に斜面でコヒーレンスが高い震動を示す周波数帯とインコヒーレントな挙動を示す周波数帯に分かれることを示した。また、北海道の浜中町の地すべりにおいては昨年度設営した地震観測の継続を、根室市の海岸に面する岩盤地すべりにおいては新たに強震計を設置し観測を開始した。浜中町の地すべりにおいては、2018年4月14日の根室半島南東沖の地震(Mj 5.4)によって最大加速度700ガルを記録した。また、その際に間隙水圧の上昇や斜面の変形を捉え、強震時の斜面の不安定化について多項目の観点から計測することに成功した。また、この地すべりにおいて稠密な微動観測を実施し、そのピーク周波数を調べたところ、その分布が移動体の厚さに対応することがわかった。さらに、熊本地震によって被災した盛土や首都圏の盛土において取得された地震観測データと間隙水圧や傾斜のデータを解析し、地震後の盛土の変形の継続性や地震時の地盤の変形について調べた。その結果、強震によって不安定化した盛土地盤は少なくとも半年程度は不安定化が進んだことや、最大加速度が数百ガル程度までの震動に対しては地盤の塑性化に伴う過剰間隙水圧の大きさは最大加速度と正の相関を示すことが明らかになった。予定されていた紀伊山地における地震観測網の構築のみならず、北海道の岩盤地すべりにおいても強震計の観測を開始することができた。また、昨年度には、斜面の微小な変形を伴う地震が発生し、強震時の斜面の振る舞いを明らかにすることができた。引き続き研究計画に従って、地震動と斜面の変形の観測を継続する。また、これまでに取得されたデータに対して詳細な解析をおこなうことによって、斜面内部での地震動の不均質性についても議論する。あわせて、内部での微動観測も継続する。地すべり地における地震時の揺れの特性を解明するために、本年度は北海道浜中町の海岸地すべりに観測網を設営し集録を開始した。観測網には、強震計、速度計に加え、地震時の移動体の変形を計測する傾斜計をインストールした。また、移動体内の間隙水圧、気象要素や移動体の変位を測定する装置も設営され、地震時の揺れ方だけではなく、揺れに伴ってどのような現象が斜面内部で発生しているかが多方面から明らかとなることが期待される。2017年9月から観測を開始し、多数の微小地震と数十ガル程度の地震動を記録することに成功し、弱震時の増幅特性を見積もった。また、移動体内部、および、その周辺部において稠密な微動観測を実施したところ、地質調査結果から推定される移動体の厚さに対応するように、共振周波数が変化することが分かった。また、大きな地震が観測期間中に発生しなかった場合に備え、紀伊山地の重力変形斜面に展開した鉛直加速度計アレイや地表多点観測においてすでに得られている地震波形記録を解析した。その結果、地震波の特徴的な周波数が移動土塊を不安定化させることがわかり、また、移動土塊が開放されている方向への増幅が大きくなることが示された。さらに、強震時の地盤の挙動について把握するため、平成28年熊本地震において数km程度の範囲が水平移動を示したことがわかっている阿蘇谷においてボーリング調査を実施し、脆弱な湖成層の分布や地盤特性について調べた。その結果、水平移動域で湖成層の厚さが移動しなかった領域よりも局所的に大きくなっていることがわかった。当初計画通り北海道の海岸地すべり地において地震観測網を設営し、集録を開始することができた。また、微動稠密観測も終え、予察的な結果が得られている。大きな地震が発生しなかった時に備え、従来より取得していた観測データの解析も行い、移動体の不安定化挙動に寄与する地震動の特徴も明らかにした。これらのことから、おおむね順調に研究が進展していると考えられる。

さらに、熊本地震によって被災した盛土や首都圏の盛土において取得された地震観測データと間隙水圧や傾斜のデータを解析し、地震後の盛土の変形の継続性や地震時の地盤の変形について調べた。その結果、強震によって不安定化した盛土地盤は少なくとも半年程度は不安定化が進んだことや、最大加速度が数百ガル程度までの震動に対しては地盤の塑性化に伴う過剰間隙水圧の大きさは最大加速度と正の相関を示すことが明らかになった。予定されていた紀伊山地における地震観測網の構築のみならず、北海道の岩盤地すべりにおいても強震計の観測を開始することができた。また、昨年度には、斜面の微小な変形を伴う地震が発生し、強震時の斜面の振る舞いを明らかにすることができた。今年度は新たに紀伊山地の付加体における重力変形斜面において多点の地震観測網を設営し、地震動と傾斜の多角的観測を開始する。また、昨年度設営した北海道の海岸地すべりにおける地震観測記録を解析し、弱震時と強震時における斜面の揺れ方について解剖する。引き続き研究計画に従って、地震動と斜面の変形の観測を継続する。また、これまでに取得されたデータに対して詳細な解析をおこなうことによって、斜面内部での地震動の不均質性についても議論する。あわせて、内部での微動観測も継続する。
水素分子による神経保護の分子基盤解明

我々は、微量の分子状水素(水素ガス、飲水中0.008 ppm)が神経保護作用をもつことをパーキンソン病モデルマウスで示したが(Fujita et al., PLoS One, 2009)、単にヒドロキシルラジカル消去剤としての抗酸化作用だけではなく、持続性の神経保護作用を持つことが示唆された。新たな作用メカニズムとして、シャペロン分子である熱ショックタンパク(Hsp) 72の発現や、消化官ホルモン・グレリンを介した作用が示唆された。これらの結果は、水素水の慢性摂取による予防医学の解明に大いに貢献することが期待される。研究概要:我々は、微量水素ガス(飲水中0.008ppm)が神経保護作用をもつこと、またそのメカニズムの一部をパーキンソン病モデルマウスで示し(Fujita et al., PLoS One, 2009)、また、虚血視神経モデルでは、予め水素分子を動物が摂取しておくことによって、視神経が体外に摘出された後、数時間経っても虚血に対する抵抗性があることを突き止めた(未発表)。従って、水素分子の作用は、単にヒドロキシルラジカル消去剤としての作用だけではなく、持続性の神経保護作用を持つことが示唆された。そこで、その作用メカニズムを分子レベル・遺伝子レベルで明らかにすること、水素分子による未知の作用メカニズムを明らかにすることが本研究の目的である。本研究の意義と重要性:当初、水素含有水による神経保護作用は、抗酸化酵素群を誘導する転写因子の一つであるNrf2によるものだと考えていた。ところがNrf2を良好に誘導する細胞として知られるアストロサイトの活性化が、水素水の神経保護作用が認められる時間帯より後でしか見られないことや、神経変性に関与するミクログリアの活性化にも影響がなかったことを踏まえると、神経細胞自身でNrf2と異なる何らかの変化が保護作用に繋がったと考えられる。そこで、神経保護作用をもつ様々な分子の中でストレス関連因子であり、シャペロン分子であるheat shock protein 70 (Hsp70)に注目した。MPTPパーキンソンモデルマウスに予め水素水を1週間飲水させ、MPTPを投与してパーキンソン病の病態を観察したところ、水素水飲用グループのマウスにおいてのみ、MPTP投与後に条体におけるHsp70発現が増大していた。本年度の結果は、水素の神経保護作用には水素の抗酸化作用に加え、Hsp70発現という全く新規のメカニズムが関与することを示唆し、水素による神経保護作用のメカニズム解明に大いに貢献することが期待される。研究概要:我々は、微量水素ガス(飲水中0.008ppm)が神経保護作用をもつこと、またそのメカニズムの一部をパーキンソン病モデルマウスで示し(Fujita et al., PLoS One, 2009)、また、虚血視神経モデルでは、予め水素分子を動物が摂取しておくことによって、視神経が体外に摘出された後、数時間経っても虚血に対する抵抗性があることを突き止めた(来発表)。そこで、その作用メカニズムを分子レベル・遺伝子レベルで明らかにすること、水素分子による未知の作用メカニズムを明らかにすることが本研究の同的である。研究結果:MPTPパーキンソンモデルマウスに予め水素水を3日、5環、1週間、10日間飲水させ、MPTP投与後は水道水に切り替え、パーキンソン病の病態を観察した。その結果、予め1週間以上、水素水飲用していたマウスにおいて、水素水による神経保護効果が観察された。また、シャペロン分子であるHsp72の発現が、水素水飲用群の黒質において有意に増大していた。他の抗アポトーシス分子であるbcl-2も、Hsp72同様に発現亢進していた。他のHspファミリーのうち、Hsp90は水素含有水飲水群で減少したが、Hsp27は増減がなかった。このとき、Hsp72発現誘導に関与する転写因子HSF((heat shock transcription factor)-1は核内タンパク量が顕著に増大していた。このことは、HSF-1の核内移行を増大させ、転写を促進することによってHsp72およびbcl-2の発現を促進しているものと考えられた。一連のHsp発現量が増加するheat shock responseを抑制する薬剤といわれるquercetinを投与したマウスでは、水素含有水によるHsp72発見上昇は兇られず、神経保護作用も認められなくなった。本研究の意義と重要性:本年度の結果は、水素の神経保護作用には水素の急性作用である抗酸化作用に加え、水素含有水はheat shock responseを介して神経保護作用を示すことが示唆された。水素水の慢性摂取により、全く新規の神経保護メカニズムが関与することを示唆し、水素による予防医学の解明に大いに貢献することが期待される。

研究概要:我々のこれまでの研究から、水素分子の作用は、単にヒドロキシルラジカル消去剤としての抗酸化作用だけではなく、持続性の神経保護作用を持つことが示唆された。水素分子は吸引よりも飲用水中の方が効果的であることが示されており、消化官を介する作用が示唆されたことから、胃腸から分泌される消化管ホルモンの関与が考えられる。そこで、水素分子による神経保護の作用メカニズムを分子レベル・遺伝子レベルで明らかにする上で、消化官ホルモンの関与を明らかにすることが本研究の目的である。研究結果:神経保護作用がすでに報告されている消化管ホルモン・グレリンの関与を証明するため、グレリン受容体阻害剤を水素水飲用と同時に投与し、水素水による神経保護作用が消失するかどうかを検討した。その結果、水素飽和水を7ー10日間飲用したマウスでは、神経疾患モデルの一つであるMPTPパーキンソン病モデルマウスにおいて、以前の結果同様、黒質・線条体において顕著なドパミン神経細胞・神経線維の脱落抑制が見られたものの、グレリン受容体投与群では、水素水飲用にも関わらず、MPTPによるドパミン神経細胞・神経線維の脱落が見られた。このことから、水素水飲用によって、主に胃からのグレリン産生が亢進することが示唆された。水素水飲用によるグレリン産生の分子メカニズムを解明する必要があるが、これらの結果は、水素水の慢性摂取により、全く新規の神経保護メカニズムが関与することを示唆し、水素による予防医学の解明に大いに貢献することが期待される。水素の細胞内作用メカニズムとして、heat shock responseが関与することを突き止め、水素の作用がある程度解明できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。水素が最終的にheat shock proteinやbcl-2といったシャペロン分子が発現することがわかったが、水素が直接、脳内の黒質に到達して作用しているとは考えがたい。水素水を飲んだ後の血中水素濃度、および脳内水素濃度は、感知できないほどの低濃度であるか、あるいは上がらない可能性が示唆されているからである。実際、我々も線条体での水素濃度測定を試みたが、高濃度水素の吸気では水素濃度が上がったものの、飽和水素水を胃内に注入しても、線条体での水素濃度に変化は見られなかった。そこで、水素水の中の水素が、飲用によって、どのような経過をたどって中脳黒質のheat shock proteinやbcl-2の発現を上げるのか、その途中経過を明らかにする必要がある。
複雑系数理の基礎理論を用いた燃焼振動の非線形ダイナミックスの解明とその新展開

燃焼振動の非線形ダイナミックスの解明とそれに基づく燃焼制御技術の体系化は重要な研究課題である.本研究では,これまでの燃焼工学分野では取り入れられていない力学系理論や複雑ネットワークなどの複雑系数理の基礎理論と燃焼学を融合させた新しい視点から,燃焼振動のダイナミックスの性質を解明し,工学的に応用することを目的としている.今年度,以下の点を明らかにした.(1)昨年度までの研究成果(Murayama et al. Physical Review E, vol.97, 022223,2018)にから,ノズル出口付近の燃焼振動の速度変動は雑音周期振動であり,乱流ネットワークのPrimary hubが顕著に形成されることが示されている.この点に着目し,燃焼振動の火炎基部にスワーラから二次空気噴射を与えることで,発熱率分布を変化させ,燃焼振動が抑制される.(2)二次空気噴射による燃焼振動の抑制過程においても,乱流ネットワーク構造の強度の確率分布に明瞭なべき乗則が現れ,スケールフリー性が存在する.燃焼振動の振幅が著しく抑制される直前まで,スケールフリー性が保持され,スケールフリー性の寿命時間の確率分布にもべき乗則が現れる.(3)圧力変動とOH自発光強度変動から構築された遷移ネットワークと主成分分析を組み合わせた新しい方法は,燃焼振動の前兆を捉えることができる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。燃焼振動の非線形ダイナミックスの解明とそれに基づく燃焼制御技術の体系化は重要な研究課題である.本研究では,これまでの燃焼工学分野では取り入れられていない力学系理論,記号力学,複雑ネットワークなどの複雑系数理の基礎理論と燃焼学を融合させた新しい視点から,燃焼振動の非線形ダイナミックスの性質を解明し,工学的に応用することを目的としている.今年度,以下の点を明らかにした.(1)モデル燃焼器内で,旋回バーナー中心軸上の渦崩壊,ダンプ領域の循環流,スワーラ後流の循環流が形成される.(2)記号力学に基づく順列エントロピーと複雑ネットワークに基づくネットワークエントロピーの空間分布から,ダンプ領域の循環流と渦崩壊におけるせん断層領域,火炎基部における速度変動の乱雑さは,循環流内部よりも低くなる.(3)マルチスケール性を考慮に入れた複雑さ(乱雑さと非平衡さの両方を考慮)の定量化と(2)に基づくと,せん断層領域と火炎基部における速度変動のダイナミックスが,燃焼振動の周期性に重要な役割を演じる.(4)複雑ネットワークに基づく水平/垂直可視グラフのネットワーク特性量は,吹き消えの事前検知を可能にする.(5)吹き消えの圧力変動から構築されるリカレンスネットワーク構造には,マルチフラクタルに関連したスケールフリー性は存在しないが,スモールワールド性は存在する.導入したレーザー計測システムにより,研究実績(1)-(3)を得た.これらの研究業績は,次年度に予定している燃焼振動の速度場と非線形特性量の関連づけに深く関わるものであり,次年度の研究計画の一部を実施することができた.これらの研究成果を2017年4月に国際会議で報告し,現在,学術誌へ投稿する準備を進めている.しかしながら,取得された実験データは,十分発達した燃焼振動のみであり,申請書に記載している燃焼騒音からリミットサイクル振動への増幅過程とリミットサイクル振動の減衰過程については,十分な検討が加えられていない.以上から,進捗状況の区分を(2)とした.燃焼振動の非線形ダイナミックスの解明とそれに基づく燃焼制御技術の体系化は重要な研究課題である.本研究では,これまでの燃焼工学分野では取り入れられていない力学系理論,記号力学,複雑ネットワークなどの複雑系数理の基礎理論と燃焼学を融合させた新しい視点から,燃焼振動の非線形ダイナミックスの性質を解明し,工学的に応用することを目的としている.今年度,以下の点を明らかにした.(1)渦同士の相互作用に着目した乱流ネットワークを導入した.ネットワーク構造の強度の確率密度関数に明瞭なべき乗則が現れ,燃焼振動の空間的なネットワーク構造にはスケールフリー性が存在する.ネットワーク構造は時間的に変化し,スケールフリー性が維持される寿命時間の確率密度関数にもべき乗則が現れる.(2)位相固定平均を施した速度場と乱流ネットワークの強度の空間分布を求めた.圧力変動が極小となるときにノズル出口付近にPrimary hubが存在する.また,ノズル出口からせん断層領域にかけて存在している渦列は複雑な結合を有し, Primary hub付近のコミュニティー間で強い相互作用を持つ.(3)水平可視グラフのモチーフと主成分分析を組み合わせることで燃焼振動の前兆を捉えることが可能である.これまで圧力変動とOH*自発光強度変動に複雑ネットワークの一つである可視グラフ法を適用してきた.今年度になり,燃焼振動の流体力学的構造に複雑ネットワークを導入することが可能となり,研究実績(1)-(3)を得た.これらの研究実績は,次年度に予定している燃焼振動を能動制御したときのネットワーク構造の解明に深く関わるものである.これらの研究成果は,米国物理学会の学術誌Physical Review Eに掲載されている.また,競争力の非常に高い第39回国際燃焼シンポジウムでの口頭発表も決定している.以上から,進捗状況の区分を(2)とした.燃焼振動の非線形ダイナミックスの解明とそれに基づく燃焼制御技術の体系化は重要な研究課題である.本研究では,これまでの燃焼工学分野では取り入れられていない力学系理論や複雑ネットワークなどの複雑系数理の基礎理論と燃焼学を融合させた新しい視点から,燃焼振動のダイナミックスの性質を解明し,工学的に応用することを目的としている.今年度,以下の点を明らかにした.