hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元空間における微小な力(フォース)ベクトルセンサの開発

ジャイロ式力(フォース)測定器(Gyroscopic Force Measuring System,以下GMFSとよぶ。)はドイツで開発され,その原理の特異性と高精度から,わが国においてもにわかに注目を集め,実用化に向かって研究開発された。しかし,ジャイロの製作は高精度な精密加工であり,それが高価格という欠点にもつながり,GFMSの普及を妨げてきたようである。GFMSは高精度な上に線形でヒステリシスがなく,さらにトルクモータによりまさつの影響を受けないといった特徴がある。本研究では,すでにはかりとして実用化されているGFMSを3次元的に加わる力をベクトル的に測定するセンサとして改良し,その運動解析から実用性,技術上の問題を明らかにしてきた。試作の第一段階として,空間内の気流の速度のように,微弱な力を測定できるように既存のジャイロ計器を改造してGFMSを設計し,力センサとしての実用性を調べ,つぎのことを明らかにした。(1)出力特性に不感帯があるものの,力センサとしてのヒステリシス誤差や直線性などの特性はほぼ満足であった。(2)角運動量が小さいために,出力軸まわりの不平衡質量の影響が顕著である。それはフィルターによって除去できるものではなく,対称性を利用して機械的にバランスをとり易くすることが重要であり,本方式をそのまま採用したのでは構造上限界があることがわかった。今後,本研究の結果をふまえて、力(フォース)測定器としての実用化の道を探るつもりである。本研究では,すでにはかりとして実用化されている「ジャイロ式力(フォース)測定器」(以下GFMSとよぶ)を3次元的に加れる力を測定するセンサとして改良し,その運動解析から実用性,技術上の問題を明らかにしてきた。本年度は,空間内の気流の速度のように,微弱な力を測定できるように既存のジャイロ計器を改造してGFMSを設計し,その製作上の問題点を検討した。現在,GFMSの製作段階に入って着り,同時にGFMSの試験機の製作にとりかかっているところで次年度以降に工業的使用条件下での実用性を明らかにする。本研究では,すでにはかりとして実用化されている「ジャイロ式力(フォース)測定器」(以下GFMSとよぶ)を3次元的に加わる力を測定するセンサとして改良し,その運動解析から実用性,技術上の問題を明らかにしてきた。本年度は,試作の第1段階として力測定器のみを備えたGFMSの本体だけを試作し,力測定器としての基本的特性を検討し,つぎの点を明らかにしている。(1)入出力特性に不感帯があるものの,力センサとしての特性はほぼ満足である。(2)角運動量が小さいために,出力軸まわりの不平衡質量の影響が大きい。機械的にバランスをとることが重要である。(3)微小な力センサとするためには,構造上限界がある。今後,本研究の結果をふまえて,測定器としての実用化への道を操るつもりである。本研究では3次元空間に加わる力をベクトル的に測定するジャイロ式力測定器の開発を目的としている。すでにジャイロ式力測定器(以下単にGFMSとよぶ)の力学的解析と誤差解析をシミュレーションにより考察し,誤差の限界と力測定器としての実現可能性について明らかにしている。本報告では,GFMSの実用化への第1段階として,力の入射方向を推定するサーボ機構の部分を除いた力測定器のみを備えたGFMS本体を試作し,力測定器としての基本特性を検討している。その結果,つぎのことを明らかにしている。(1)入出力特性に不感帯があるものの,力測定器としての特性は実計測範囲(0.20.6[N])において線形性が満たされ,ほぼ満足であった。(2)微小な力測定であるために,感度を上げるために角運動量を小さく設計している。そのため,出力軸まわりの不平衡質量の影響により,測定データに定常振動現象が出現した。その振動数と出力回転数との関係を明らかにした。(3)微小な力測定器として機能させるために,構造上に限界があり,今後解決しなければならないGFMSの問題点を明らかにした。
パルス高電圧印加を利用した温帯果樹の休眠打破技術の構築

近年の地球規模の温暖化は農作物生産に多大な影響を与えている。温帯果樹は生育サイクルの中で「休眠」し,低温にさらされることで休眠から覚めるが,温暖化によって休眠から覚めない状態が起きるとその後の生育に著しい悪影響を及ぼす。そのようなことから,人為的な休眠打破技術が求められている。申請者らは先行研究において,農薬を使わない新しい休眠打破法として「パルス高電圧印加法」を提案し,モモ(桃)枝へ高電圧パルスをかけることによって,休眠が打破されることを実験的に実証した。本申請課題は,その成果を改善・発展させるために,「2パルスハイブリッド法」を新たに導入することによって休眠打破効果を改善することを目的としており,実用化へ近づけるための基礎的研究を行う。H29年度では,パルス幅10nsのパルスパワー電源を製作し,モモ枝への印加実験を行ったが,萌芽促進の効果は観測されなかった。パルス幅が狭くモモ枝への投入エネルギーが低かったことが原因と推測した。そこで,H30年度は,10ns電源の高電圧化の改良を実施した。約2倍の80kVまで増加できた。また,休眠打破効果のメカニズム解明のために植物ホルモンの定量分析を行った。これについては500nsのパルス幅の条件で実施した。10ns電源については,萌芽促進の効果はほとんど観測されなかったが,この原因はモモ枝への投入エネルギーが低かったためであると考えられ,H30年度は電源の高電圧化のための改良を行った。H30年度において,おおむね10ns電源は改良できたので,今後は,モモ枝にパルスパワーを印加し,休眠打破効果を実証するための実験を行っていく。また,植物ホルモンの定量分析も同時に実施し,休眠打破メカニズムについても検討を行う予定である。この目的のために,H30年度では,新たにパルス幅10nsのパルスパワー電源を製作した。先行研究結果で得られた最適条件(500ns電源で休眠打破率が最大になる条件)を踏まえて,10ns電源の印加条件を決定した。また,参考データとして500ns電源を用いて同様の印加実験を行い休眠打破率を観測した。500ns電源による印加実験結果については,先行研究結果をおおよそ再現する結果となった。10ns電源については,萌芽促進の効果はほとんど観測されなかった。パルス幅が狭くモモ枝への投入エネルギーが低かったためであると考えられれる。今後は,10ns電源の改良を行って高電圧化する予定である。500ns電源による印加実験結果については,先行研究結果をおおよそ再現する結果となったが,10ns電源については,萌芽促進の効果はほとんど観測されなかった。この原因はモモ枝への投入エネルギーが低かったためであると考えられれる。当初の予定では,最大電圧100kVを出力する予定であったが,電源性能が所定の仕様に達しなかったため,最大電圧20kVとなった。今後は電源の改良を行って高電圧化する予定である。

今後は,10ns電源の改良を行い,さらに高電圧化し100kVの出力電圧で実験可能にする。具体的には,ブルームライン電源のギャップスイッチの改良を行い,電圧の立ち上がり特性を改善する。また,インピーダンス整合を見直して電源の効率改善を行う。さらに,ブルームライン電源の充電電源を高電圧化し,出力電圧100kVになるように調整をする予定である。H30年度において,おおむね10ns電源は改良できたので,今後は,モモ枝にパルスパワーを印加し,休眠打破効果を実証するための実験を行っていく。また,植物ホルモンの定量分析も同時に実施し,休眠打破メカニズムについても検討を行う予定である。本年度は,10ns,100kVのパルスパワー電源を製作する予定であったが,出力電圧が予定どおりに設定できなかったため,モモ枝への印加実験を縮小して実施したために使用額に差異が生じた。H30年度には,電源を使用通りの性能まで改良し,追加実験をするための予算にあてる予定である。実験の進行で遅れが生じ,物品購入を次年度に持ち越したものが発生した。次年度に購入した上で実験を進める予定である。
外惑星および恒星間領域探査に向けたセイル型宇宙機の性能に関する気体力学的研究

太陽光や太陽風を利用するセイル型宇宙機を惑星大気圏飛行させ、その際に発生する空気力を併用することで燃料不要のままセイル型宇宙機の航行能力を向上させる可能性について、高速気体力学の観点から研究を行い、以下のことを明らかにした。1.FullPIC法による磁気セイルまわりの太陽風プラズマ流れ数値解析を行い、磁場生成コイルの姿勢や太陽風条件の影響を明らかにした。姿勢によっては軌道面外を向く力がセイルに働くこと、発生する推力は同じ大きさのソーラーセイルと比較して著しく小さいことなどから、ソーラーセイルの方が実現は容易と考えられる。2.ソーラーセイル機では、セイルを惑星周回軌道投入用の空気ブレーキとして2次利用することで燃料がほとんど必要ない低コスト惑星探査機が実現できることを示した。このような低弾道係数大気突入では、許容突入条件幅、空力加熱、空力荷重が大幅に緩和されるメリットがある。3.フープ支持の膜構造大気圏突入飛行体が極超音速流中で機能することを風洞実験で実証した。フープを形状記憶合金で製作すると空力加熱で自動展開する飛行体が実現でき、小型低コスト大気突入プローブへの応用が期待される。また、複数のフープを組み合わせてデルタ翼とし形状最適化すれば、5程度の揚抗比が期待される。4.外惑星大気飛行模擬希薄水素プラズマ風洞を開発して各種膜材料の空力加熱実験を行った。高強度材と高耐熱材をコーティングや接着で組み合わせるものが有望であることがわかった。5.ソーラーセイルと大気圏飛行時の揚力利用によるエアログラビティアシストの組合せを検討した。全長約220m、総重量410kgの機体に対し軌道最適化の結果、30km/sの太陽系脱出速度が得られることを示した。これはカイパーベルトまで約30年で達する速度であり、第1世代の恒星間領域探査機として有望と考えられる。磁気セイルの推進性能に関する数値解析、ソーラーセイルの膜面を利用したエアロキャプチャの有効性評価、水素を用いた誘導結合プラズマ装置と気流診断法の開発、の3点について研究を行った。磁気セイルに関してはFull PIC法による数値解析を行った。磁場を作るためのコイルの姿勢や太陽風条件を変えて解析を行い、姿勢によっては軌道面外を向く力がセイルに働くこと、コイル軸を軌道面に垂直とすることで姿勢の静安定が得られること、太陽風動圧に対する推進効率は太陽に近づくほど上昇すること、など磁気セイルを用いた探査機システムを検討する上で重要な知見を得た。ソーラーセイル機では、セイルを惑星周回軌道投入用の空気ブレーキとして2次利用することで燃料がほとんど必要ない低コスト探査機の実現が期待される。ここでは、土星探査を対象とした解析を行った。大気圏飛行解析、空気力を受けるセイル面の構造解析、高層大気を飛行する機体まわりの希薄気体流解析を組み合わせ、総合的な評価を行った。巨大なセイルにより大気飛行中の弾道係数が0.1kg/m^2以下となるため、大気圏突入条件の自由度が広がる、高高度飛行による空力加熱と荷重の大幅緩和、などのメリットがあることを明らかにした。ソーラーセイルと低弾道係数エアロキャプチャの組み合わせは、軽量低コストの外惑星探査機を実現するための手法として有望であることがわかった。外惑星の大気は水素を主成分とするため、上記のような気流に関する実験データを得るため、誘導結合プラズマ発生装置にノズルと測定部および大容量真空排気装置を取り付けた高速水素気流発生装置を作成した。また、発光分光法により非接触で気流温度や解離度(アクチノメトリ)を測定する手法を確立した。

ノズルと測定部はガラス製として気流特性の空間分布を取得し、ノズル中で気流は強い熱化学非平衡状態にあることなどを明らかにした。ソーラーセイルの広大な膜面は、惑星大気圏飛行時に空気力を発生し、ロケット燃料不要の惑星周回軌道投入(エアロキャプチャ)や惑星間軌道変換を可能にする。セイル面の空気力を有効利用するため、柔軟膜構造の極超音速流中における特性と、高い揚抗比を発生する形状最適化、に関する研究を行った。耐熱膜材料を気流中で形状保持させるため、高温で強度を発する形状記憶合金線材のリングを外枠とする円錐台エアロシェルを考案した。東京大学柏キャンパスの極超音速高エンタルピー風洞で実験を行い、気流中で機体は安定して空気力を発生すること、空力加熱と形状記憶合金の組み合わせは衝撃荷重のない形状変化法として有望なこと、を実証した。探査機が惑星大気圏飛行中に揚力を発生することで、その飛行軌道制御能力が大幅に向上する。極超音速において高い揚抗比を得る形状としてウェイブライダーに着目し、流体数値シミュレーション(CFD)を用いた形状最適化コードの開発を行った。まず、テストケースとして2次元断面形状最適化を行い、極超音速飛行体では最大揚抗比時の揚力が低いため翼面荷重を下げる必要があること、空力加熱対策の鈍頭前縁は揚抗比を大きく下げるため、その半径はできるだけ小さくする必要があること、を明らかにした。前者は、軽量大面積のセイル機が極超音速機に適合していることを示唆するものである。外惑星の高層大気を高速で飛行する状態を模擬するため、高速高温希薄水素気流発生装置の開発を進めた。これまでの実験より、通常のノズルではスロートの熱負荷が過大となることがわかったため、プラズマの加速方法は磁気ノズルと電磁流体加速の併用とした。そのための試験部を開発し、誘導結合プラズマ発生装置に装着した。電源系の整備や磁気ノズルなどのテストは済んでおり、本装置を用いた膜面材料の高温高速希薄水素気流中での耐久性評価が行えるようになった。本年度は惑星大気圏飛行時の空気力を利用(エアロアシスト)することでソーラーセイルの能力を高める方法について重点的に研究を行った。ソーラーセイルの持つ太陽光反射用の広大な膜面は,惑星大気圏飛行時に空気力を発生する。このとき,惑星重力と揚力の和を遠心力と釣り合わせることで,衛星の軌道は大きく曲げられ,惑星重力圏を脱出する際に惑星公転速度分だけ,燃料を使わずに増速できる。まず,ソーラーセイルを柔構造極超音速飛翔体としても利用可能であること実証するため,東京大学柏キャンパスのマッハ7極超音速風洞で実験を行った。ワイヤで輪を作り,それに膜面を張るフープ支持極超音速膜面揚力飛行体を考案した。膜面にソーラーセイルと同じポリイミド材を用い,複数のフープを組合せてデルタ翼形状とすることで,極超音速飛行時の耐熱性,耐空力荷重性を確保し,5程度の揚抗比の実現が可能であることを示した。次に,前年度に開発を行った外惑星大気飛行模擬希薄水素プラズマ風洞および既設の炭酸ガスレーザーを用い,膜材料の耐熱性評価実験を行った。発光分光法により回転や振動等の各種気流温度計測を行った後,ポリイミド系フィルム,耐熱繊維の布材,ケイ酸塩系水素ガスバリア膜を加熱した。
照葉型里山林の生物多様性保全に係わる基礎的研究

照葉型里山林の種組成と種多様性について、沖縄県から東京都に至る6地点において調査を行い、照葉型里山林の特性を明らかにした。照葉型里山林は照葉自然林と比較すると着生植物を欠くなど、種組成は単純化し、種多様性も著しく低かった。西表島、屋久島をはじめとして各地の照葉樹林は人の手の加わっていない照葉自然林とされてきたが、そのほとんどは照葉型里山林に由来するものであった。国内に照葉自然林は少なく、放置された照葉型里山林の保全を行って自然性の高い照葉樹林へと遷移させる必要がある。照葉樹林は自然性によって照葉原生林,照葉自然林,照葉半自然林(照葉型里山林),照葉人工林に区分される。照葉型の樹林の中でもっとも広い面積を占める照葉型里山林の保全はたいへん重要であるが,本樹林の調査は十分進められていない。九州,沖縄等に広く分布する照葉型里山林の種多様性,種組成について保全生態学的な視点から調査を行う。1うなま備長炭の生産地である宮崎県美郷町の照葉型里山(アラカシ林)の調査を行い,種組成,種多様性を明らかにした。2沖縄県石垣島の照葉型里山(照葉二次林)の調査を行い,石垣島における照葉型里山の種組成および種多様性を明らかにした。3鹿児島県奄美大島において照葉型里山と照葉原生林の調査を行い,両者の種組成および種多様性の比較を行った。4鹿児島県種子島の照葉型里山の調査を行い,種子島における照葉型里山の特性を明らかにした。5宮崎県綾町において鹿の食害による照葉樹林の被害状況の調査を行い,食害されていない20年前の樹林の調査資料との比較を行った。1昨年に続き,うなま備長炭の生産地である宮崎県美郷町の照葉型里山林(アラカシ林)の調査を行い,種組成,種多様性に関する資料を得た。2鹿児島県奄美大島において照葉型里山林,照葉型原生林の調査を行い,種組成,種多様性に関する資料を得た。3沖縄県石垣島において照葉型里山林の調査を行い,種組成・種多様性に関する資料を得た。4沖縄県沖縄本島および宮崎県南部の照葉型里山林の予備調査を行った。平成22年度の調査地を選定できた。5兵庫県たつの市鶏籠山のシカの食害が著しい照葉型里山林の調査を行い,食害以前の30年前の調査資料と比較した。1 2010年5月に宮崎県都城市,日南市などの宮崎県南部においてコジイ林,マテバシイ林などの照葉型里山林の調査を行い,それらの樹林に関する種組成,種多様性の情報を得た。2 2010年10月および2011年3月に昨年に続き,うなま備長炭の生産地である宮崎県北部においてアラカシの優占する照葉型里山林の調査を行い,1と同じ情報を得た。3 2010年12月に鹿児島県奄美大島の照葉原生林の調査を行い照葉型里山林との比較資料を得た。4 2010年12月にナラ枯れ病が発生している東京都八丈島の照葉型里山林(スダジイ林)の調査を行って,照葉型里山林の保全方法を検討した。5 2011年2月に鹿児島県種子島のスダジイ林,マテバシイ林などの照葉型里山林の調査を行い,それらの樹林に関する1と同じ情報を得た。1.2011年5月7日より5月8日に鹿児島県桜島において,タブノキ林の調査を行い,安永溶岩で8調査区,文明溶岩で4調査区の資料を得た。両溶岩上に成立しているタブノキ林は一次遷移途上のものではなく,二次遷移途上の照葉型里由林であることが明らかとなった。2.1の調査を補うために2011年8月20日より8月21日に文明溶岩,安永溶岩で植物相の調査を行い,二次遷移途上にあるタブノキ林の遷移段階を明らかにした。、3.2011年12月26日より12月29日にかけて鹿児島県奄美大島の金作原,神屋両国有林で照葉原生林と照葉型里山林の調査を行った。両樹林は種組成,種多様性,高木の高さやDBHなどにおいて大きな差があることが明らかとなった。4.3の調査を補うために2012年3月2日より3月4日に神屋国有林の調査を行った。奄美大島の照葉型里山林は地域によって種組成や種多様性に大きな差があることがわかった。5.八丈島や生島の照葉型里山林や照葉自然林について論文としてまとめた。
腹腔内細胞コミュニケーションに基づくp53変異卵巣癌における腹膜進展機序の新展開

卵巣癌の腹膜微小環境における変異型p53タンパクの機能解析を進めるのにあたり、過去の報告から変異型p53タンパクの有無によるmiRNAの発現制御に着目した。p53タンパクを発現していないSKOV-3卵巣癌細胞株に対して空ベクターの他にR248WとR248Qの2種類の変異型p53タンパクを強制発現させた新たな細胞株を樹立し、内因性miRNAおよびエクソソーム内miRNAの解析を行った。エクソソームは回収量が十分でなく解析を行うまでに至らなかったが内因性miRNAについて解析を行った結果、変異型p53の強制発現株2種類において1.5倍以上の発現上昇を認めたmiRNA8種類と2/3以上発現低下が認められたmiRNA17種類を同定した。発現低下が認められたmiRNAの中にはがん抑制的に機能することが知られているmir-152, mir-424, mir-503等が含まれていた。この他、miRNAが発癌機序に関与することを探求する研究として成熟奇形腫の悪性転化に関わるmiRNAの探索を行った。成熟奇形腫と悪性転化した患者の間でFFPEを用いて癌関連miRNAの網羅的解析を行い、有意な上昇を認めたmiRNA(miR-151a-3pおよびmiR-378a-3p)および有意な低下を認めたmiRNA(miR-26a-5pおよびmiR-99a-5p)を同定した。さらに、微小環境に関する研究として、腹膜微小環境における中皮細胞の役割に注目し、癌性腹水中に多量に存在するPAI-1が腹膜中皮の変化を誘導すること、また、PAI-1をブロックすることにより腹膜中皮の変化の抑制を介した微小環境制御により癌治療に寄与する可能性を示すことができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。卵巣癌の腹膜微小環境における変異型p53タンパクの機能解析を進めるにあたり、過去の報告から変異型p53タンパクの有無によるmiRNAの発現制御に着目した。まず、p53タンパクを発現していないSKOV-3卵巣癌細胞株に空ベクターの他に二種類の異なる変異型p53タンパクを強制発現させた新たな細胞株(合計三種類)を樹立した。本研究に用いたベクターはGFPで標識されており、変異型p53タンパクとのFusionタンパクの形成の結果、蛍光顕微鏡にて核内に変異型p53タンパクが集積していることを確認できた。またWestern Blot法によっても、GFPを抗体として変異型p53タンパクが発現していることを再確認している。これらを用いてmiRNAアレイを行い得られた結果を解析した。その結果、二種類の変異型p53タンパク強制発現卵巣癌細胞株に共通して1.5倍以上(空ベクター発現株と比較)発現増強が認められたmiRNAを8種類、共通して2/3倍以上発現低下が認められたmiRNAを17種類同定した。同定されたmiRNAの中には変異型p53タンパクによってもたらされる悪性形質に直接的あるいは間接的に影響を与えている可能性が示唆されるため、まずはこれらのmiRNAの候補となりえる標的分子を同定するべく、パブリックデータベースの活用に着手した。また、当施設における摘出した臨床検体を本研究の目的に併せて解析できるよう臨床研究を計画し倫理委員会での承認を得た。今後、当施設における臨床情報とp53変異・同定したmiRNAとの相関等について評価・検討を行っていく基盤を構築した。樹立した変異型p53タンパク強制発現細胞株での悪性形質に関する機能実験を行っているが、既報と異なり本研究で用いた細胞株での再現性が乏しく、形態学的変化や悪性形質に係る表現型の変化を十分に確認できなかった。このため、このため、まずはmiRNAのマイクロアレイにて候補となる変異型p53タンパクの標的miRNAを同定し、この結果に基づいて、他の細胞株(変異型p53の発現や変異の異なる)を用いた実験において、標的miRNAの機能解析を進める方針とした。本年度は候補となる標的miRNAを同定するところまで到達しているが、当初の計画からするとやや遅れている状況となっている。このような状況を踏まえ、次年度に繰り越した実験を順次進めていけるよう倫理委員会における必要な承認手続きや細胞株の準備等を行っている。

成熟奇形腫と悪性転化した患者の間でFFPEを用いて癌関連miRNAの網羅的解析を行い、有意な上昇を認めたmiRNA(miR-151a-3pおよびmiR-378a-3p)および有意な低下を認めたmiRNA(miR-26a-5pおよびmiR-99a-5p)を同定した。さらに、微小環境に関する研究として、腹膜微小環境における中皮細胞の役割に注目し、癌性腹水中に多量に存在するPAI-1が腹膜中皮の変化を誘導すること、また、PAI-1をブロックすることにより腹膜中皮の変化の抑制を介した微小環境制御により癌治療に寄与する可能性を示すことができた。既に変異型p53タンパクの標的となりえるmiRNAの候補は同定されており、今後は以下の推進方策に基づき研究を進めていく予定としている。1.パブリックデータベースを活用した変異型p53タンパクおよび特定したmiRNAの相関解析(TCGA等の過去の大規模オープンデータベースを活用して、p53の変異の有無や発現量と同定したmiRNAとの発現の相関関係を評価する)2.特定したmiRNAの既知の標的分子および未知だが候補となりえる標的分子の推定(過去の文献やmiRDB等のデータベースを用いて標的分子の特定と推定を行う)3.卵巣癌細胞における特定したmiRNAの機能解析(ここでは卵巣癌細胞の内在性のmiRNAが有する機能について、浸潤・転移・接着といった古典的な悪性形質評価アッセイに加えて、腹膜中皮への接着アッセイなど微小環境での機能評価も併せて行う)4.腹膜微小環境を模したin vitro腹膜中皮卵巣癌共培養モデルを用いた分泌型miRNA解析(我々のグループで確立した腹膜中皮細胞と卵巣癌細胞を共培養するモデルを用いて、双方向の細胞コミュニケーションが腹膜微小環境での卵巣癌悪性形質に与える影響を分泌型miRNAの観点で解析する)以上を推進することで、研究課題の達成に繋げていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
遡上津波による沿岸石油コンビナートタンク群への作用波圧特性に関する基礎的研究

本研究の目的は、沿岸構造物を群体とみなし遡上津波先端部の3次元的流動を解明し、これをもとに遡上津波の沿岸構造物群への作用波圧低減手法を示すことである。対象沿岸構造物を石油貯蔵施設である石油コンビナートのタンク群に的を絞り、1)構造物周辺の津波流動における群体効果の評価、2)遡上津波のタンク群に対する波圧特性の評価、3)防波堤・防油堤による遡上津波抑制効果の評価を行う。本年度は、1)構造物周辺の津波流動における群体効果の評価、2)遡上津波のタンク群に対する波圧特性の評価を計画し、以下の成果を得た。(1)オープンソースのOpenFoamを使用した円柱構造物への推算波力と分力計による測定波力を比較しその整合性を確認した。(2)単体円柱における衝撃波圧作用時の比エネルギーの大部分は速度水頭が占め、持続波圧作用時には圧力水頭が支配的となることがわかった。(3)格子配列された円柱への作用波力を検討した結果、円柱の設置間隔を変化させることで後列円柱のみならず前列円柱での無次元最大波力も変動することがわかり、円柱間距離が狭いほどその影響が大きくなる。(4)格子配列された円柱群への無次元波圧係数は、設置間隔によりその特徴が変化し、特に前列円柱では後方側面における波圧変動に違いがみられ、設置間隔が狭い場合は波圧が上昇する傾向にあることがわかった。一方、後列円柱の前方側面では衝撃波圧の上昇速度が変化すること、後方側面では単体円柱の場合よりも大きな波圧が作用することがわかった。(5)構造物への津波作用波圧を推定するためのa-Fr図に今回の結果をプロットした結果、前列円柱では想定以上の波圧が発生する可能性がある。本年度の実施計画は大きく2つであり、1)構造物周辺の津波流動における群体効果の評価、2)遡上津波のタンク群に対する波圧特性の評価を実施し一定の成果を得て査読付き論文投稿、国際会議での口頭発表を行った。本研究では大型平面水槽での模型実験、ワークステーションを使用した数値計算を実施し、構築モデルの精度検証を行っている。模型実験では水槽設置の油圧式プランジャーの調整、ワークステーションの並列計算環境構築に時間を費やしたが、当初の計画通り実行できた。来年度は研究終了年度となるため、実施計画の3)防波堤・防油堤による遡上津波抑制効果の評価を実施する。具体的には模型実験においては、円柱への津波波圧低減を目的に防波堤模型を作製する。また実際のコンビナートには重油流出防止のための防油堤が設置させているため防油堤防模型も作成し、これらの津波抑制効果について詳細に検討を行う。数値計算では、模型実験を再現し計算ケースの再現性を確認した後、模型実験では取得することが難しい圧力変動や各水頭を算出し、防波堤と防油堤の津波低減効果についての評価を行う。この目的を達成するため本年度は大型平面水槽を利用した模型実験と数値流体ソルバ改良により構造物周辺の津波流動の再現と群体効果の評価を行った。並列計算環境構築、非構造格子メッシャーのパラメーターの検討、数値ソルバの改良を行った後、沿岸域の大型構造物を想定しドライベット上に円柱群を格子状に配置し、津波を入射させ遡上津波先端部の流動と円柱に作用する波圧特性について検討を行った。その結果、格子状配置の円柱群への波圧変動は格子間隔に強く影響を受けることがわかった。例えば、前列円柱における前方側面では単体円柱を設置した場合と同様の衝撃的な波圧上昇とその後,準定常的な波圧が作用し、後方側面においては緩やかな圧力上昇が確認できた。また後列円柱における前方側面では円柱設置間隔が円柱直径よりも狭い場合,前列円柱による波の遮蔽効果により急激的な波圧上昇はほぼみられず,貯留水位に準じた波圧が作用していた。また間隔が円柱直径と等しい場合は津波先端部が前方側面の広い範囲に同時に衝突するため各点で同時に波圧が上昇する特徴があった。さらに間隔が円柱直径よりも広い場合、急激な圧力上昇は一時的であることが明らかになった。後列円柱側面に的を絞り、無次元最大波圧について検討した結果、前方側面において間隔が円柱直径と等しい場合において無次元最大波圧が最も大きくなった。これはこの間隔において前方側面全体において滞留する水量が他のケースよりも多くなるためである。さらに貯留水機能が働くため比エネルギーについてはその大部分が圧力水頭になる点も特徴的である。一方、後方側面では設置間隔が円柱直径よりも狭い場合、無次元波圧が大きくなる傾向になることを明らかにした。本年度は当初の予定通り、構造物周辺の津波流動における群体効果の評価と遡上津波のタンク群に対する波圧特性の評価を実施し、おおむね順調に進展している。並列計算環境構築においては、事前に環境構築を検討し研究開始とともに環境構築を実行した。プレ処理、ソルバ実行、ポスト処理と一連の処理について随時実行可能な状況にある。また数値ソルバの改良はソースコードの判読から開始したため当初予定よりも時間を費やしたがベンチマークモデルを使用しダムブレイクによる圧力の検証により、十分な精度を有していることを確認した。

円柱側面への作用波圧のための数値計算においては、円柱周辺での水位、流速、圧力を推算することと、円柱側面への作用波圧を検討した。計算ケースの計算時間が8コアの並列計算で1-2週間かかるため計算が発散しないよう、プレ処理の計算メッシュ作成時にゆがみ度や非直交性についてモニタリングを実施した。また計算ソルバの離散化スキーム、緩和係数と乱流モデルについて比較検討を行い一定の知見を蓄積した。模型実験では、数値モデルの妥当性の検討のため、計算メッシュと同様な条件を採用した。当初は3DプリンターによるABSとPLAを材料とした円柱モデルを使用し、作用波圧を測定したが、測定波圧が異常値を出す事態が頻発したため、材料の違いによる作用波圧の検討を行った。その結果、材料自体の外力に対する歪みの大きな違いがあることがわかり本研究ではモルタルを使用することとした。また、今回自作の分力計の開発を行った。事前調査で選定したデジタルアンプと測定機器を組み上げ、既製品の小型3分力計との測定値について比較検討を行うことで、その精度について検証した。その結果、入射波条件に制限は受けるものの自作した分力計は既製品と同程度の精度を有していることを確認した。本研究の目的は、沿岸構造物を群体とみなし遡上津波先端部の3次元的流動を解明し、これをもとに遡上津波の沿岸構造物群への作用波圧低減手法を示すことである。対象沿岸構造物を石油貯蔵施設である石油コンビナートのタンク群に的を絞り、1)構造物周辺の津波流動における群体効果の評価、2)遡上津波のタンク群に対する波圧特性の評価、3)防波堤・防油堤による遡上津波抑制効果の評価を行う。本年度は、1)構造物周辺の津波流動における群体効果の評価、2)遡上津波のタンク群に対する波圧特性の評価を計画し、以下の成果を得た。(1)オープンソースのOpenFoamを使用した円柱構造物への推算波力と分力計による測定波力を比較しその整合性を確認した。(2)単体円柱における衝撃波圧作用時の比エネルギーの大部分は速度水頭が占め、持続波圧作用時には圧力水頭が支配的となることがわかった。(3)格子配列された円柱への作用波力を検討した結果、円柱の設置間隔を変化させることで後列円柱のみならず前列円柱での無次元最大波力も変動することがわかり、円柱間距離が狭いほどその影響が大きくなる。(4)格子配列された円柱群への無次元波圧係数は、設置間隔によりその特徴が変化し、特に前列円柱では後方側面における波圧変動に違いがみられ、設置間隔が狭い場合は波圧が上昇する傾向にあることがわかった。一方、後列円柱の前方側面では衝撃波圧の上昇速度が変化すること、後方側面では単体円柱の場合よりも大きな波圧が作用することがわかった。(5)構造物への津波作用波圧を推定するためのa-Fr図に今回の結果をプロットした結果、前列円柱では想定以上の波圧が発生する可能性がある。本年度の実施計画は大きく2つであり、1)構造物周辺の津波流動における群体効果の評価、2)遡上津波のタンク群に対する波圧特性の評価を実施し一定の成果を得て査読付き論文投稿、国際会議での口頭発表を行った。本研究では大型平面水槽での模型実験、ワークステーションを使用した数値計算を実施し、構築モデルの精度検証を行っている。模型実験では水槽設置の油圧式プランジャーの調整、ワークステーションの並列計算環境構築に時間を費やしたが、当初の計画通り実行できた。
安定多様体法による非線形最適状態推定器の設計と応用

これまで一般的な設計手法が存在しなかった非線形システムに対して,安定多様体という概念に基づき体系的な設計論の開発を行った.非線形シルベスター方程式という方程式が重要な役割をすることがわかり,この方程式に対する(近似)解法を二つ提案した.一つは,状態依存線形表現を用いて状態依存線形シルベスター方程式を導き,この解析解を利用する方法である.これは,状態観測器を実装することが容易であるという特徴をもつ.もう一つの手法は,非線形シルベスター方程式を不変多様体理論に基づき厳密に数値計算する方法である.これには実施者がこれまで行った不変多様体計算理論が重要になる.本年度は,線形系の状態推定器であるLuenbergerオブザーバの非線形拡張理論の開発を行った.これまで,この研究に成功した報告は存在しなかったが,その理由は,従来の不変多様体理論の単純な適用が非常に難しいからであることがわかってきた.Luenbergerオブザーバを構成する不変多様体を求めるには,対象システムを安定・不安定に分ける必要がある.この時には,申請者がこれまで行ってきた安定多様体の計算理論が本質的に役立つことがわかった.この分離操作をせず非線形オブザーバを構成することはできない.本年度行った研究成果によって,いくつかの数値例で非線形オブザーバを構成できることを確認した.本年度の研究では,状態推定器を構成するための基礎方程式であるシルベスター方程式について,その非線形拡張の考察を行った.線形シルベスター方程式には,解析的な解法が既に確立されているが,非線形に拡張されたシルベスター方程式にはそれは使うことができないと一般的に言われている.本研究では,状態依存線形表現システムを用いることで,線形シルベスター方程式の解析的近似解を得られることを示した.さらに,これを用いることで非線形システムに対する状態観測器を構成する理論を構築した.この理論は,いくつかの数値シミュレーションとローレンツカオスを発生する電気回路を用いた実験によって検証した.従来の非線形状態推定器と比較すると,第一に推定器の表現が解析的に得られことで応用の際の実装が非常に容易になるという特徴をもっている.また,推定精度と適用範囲についても十分な性能を有していることが分かった.この結果は,計測自動制御学会論文集へ発表した.上述の設計理論は近似であることを免れない一方,厳密に非線形シルベスター方程式を解き,状態推定器を設計する研究も行った.このアプローチにはこれまで研究実施者が構築した不変多様体計算理論が有効である.しかし,計算量や推定器実装に関しては不十分な点も多く,今後の研究成果を待つ必要がある.これまで一般的な設計手法が存在しなかった非線形システムに対して,安定多様体という概念に基づき体系的な設計論の開発を行った.非線形シルベスター方程式という方程式が重要な役割をすることがわかり,この方程式に対する(近似)解法を二つ提案した.一つは,状態依存線形表現を用いて状態依存線形シルベスター方程式を導き,この解析解を利用する方法である.これは,状態観測器を実装することが容易であるという特徴をもつ.もう一つの手法は,非線形シルベスター方程式を不変多様体理論に基づき厳密に数値計算する方法である.これには実施者がこれまで行った不変多様体計算理論が重要になる.本年度は,状態推定器設計の常識である誤差システムを作らない手法を考案した.非線形システムでは,誤差システムは状態変数の誤差だけでかくことが原理的にできない.このことが,推定器の構成理論を不可能にしていることを重視し,誤差システムではなく,推定される状態と推定器の状態の間に不変多様体を構成する理論を開発した.この不変多様体は,適当な非線形変換と状態変数の拡大によって,ある常微分方程式の安定多様体に帰着させることができる.この固有値移動非線形変換の発見がきわめて本質的であった.したがってこの不変多様体の計算は,安定多様体の計算によって行うことができ,私が過去に行ったハミルトン・ヤコビ方程式の計算アルゴリズムが流用できる.理論的な証明に加え,いくつかの数値例題によって,この理論の検証を行った.この成果は,制御理論における主要国際会議,IEEE, 51st Annual Conference on Decision and Control(2012)へ,"Stablemanifold-based design of a nonlinear observer and its numerical construction" (B.Rehak and N. Sakamoto)として投稿した.この理論の適用範囲はきわめて広く,原理的には有限次元の適当な滑らかさをもつ非線形システムであれば,常に適用が可能である.本研究テーマは,1960年代にLuenbergerが提案した状態推定器を非線形系へ拡張する試みであり,50年以上完全な解法を見出すことができないでいた.現在までの研究によって,この拡張理論がどうあるべきかの枠組みを明らかにすることができた.これには,当初の見込みとは異なる困難が伴った.この新しい枠組みを発見したことは,大きな成果であり,進展は順調であるといってよい.状態推定器を誤差システムを作ることなく構成するアイディアは極めて新規性があり,さらに研究代表者が過去に行ったハミルトン・ヤコビ方程式に対する安定多様体の計算理論が流用できることが分かった.このことは,今後の実システムへの適用を考えると,重要な意義があると考えている.

今後は,見出した新しい不変多様体理論の適用枠組みをさらに,精緻な理論へと研究を進める.同時に,計算理論の開発とそのプログラム開発も行う.最終年度である今年度は,具体的な工学システムへの応用を行えるよう,効率的な計算環境の整備を行う予定である.今後の研究では,不変多様体の構成による推定器設計理論をより深めることに加え,実システムへの適用を積み重ねる中で,計算アルゴリズムの高速化,高次元対応を行うことになる.まずは,機械システムや低次元カオスシステムのような,23次元システムから始める.低次元システムであっても,状態推定器として機能するには,広い領域での不変多様体が計算できなければならない.さらに,生物系,化学プラント系では容易に10次元を超える.このような次元の不変多様体の計算は,数学の分野でも行われていないが,工学への応用では避けることができない問題である.本研究の重要な目的の一つは,工学システムへの応用である.これを実現するために,次年度は,計算機,プログラム開発のための環境整備,また国際共同研究をさらに発展させ,本研究成果を利用するユーザーの開拓などにも努めて行く.次年度は,理論研究打ち合わせのための海外旅費(チェコ),実験検証のための装置費,計算アルゴリズム開発のための高速計算機などの費用を計上する.
ポリ(ADP-ribose)ポリメラーゼ阻害剤による気管支喘息治療の基礎的検討

平成13年度は、ovalbumin(OVA)感作喘息ラットを用い、in vivoにおけるネブライザーによるポリ(ADP-ribose)ポリメラーゼ(PARP)阻害剤のNF-kBの活性化の抑制、さらには気道炎症の改善の程度を検討した。OVA感作喘息ラットは、腹腔内へのOVA3日間連続投与にて作製した。感作ラットへのさらなるOVAの気道投与がNF-kBの活性化、さらには気道の炎症をもたらすことが報告されており、i)OVA投与のみ、ii)OVA+PARP阻害剤投与、iii)コントロール1(OVA感作+生食投与)、iv)コントロール2(生食感作+生食投与)の4群に分け、投与後1,2,4,6hrの間隔で屠殺、両肺のホモジュネートより核蛋白を抽出し、NF-kBのプローブを用い、electrophoretic mobility shift assayを施行した。内部コントロールとして抗原刺激およびPARP阻害剤の影響を受けない転写因子であるSP-1のプローブにより得られたbandのintensityとの比較により、阻害の程度を検討した。1%のOVAを15分間吸入し、PARP阻害剤として、3-aminobenzamideを10mg/kgの濃度でOVA吸入投与1hr前に投与したところ、OVA+PARP阻害剤投与群において投与後1,2hrにおいてNF-kBのband intensityが約1/3に減弱した。さらに、同様に4群を用い、刺激後、1および4時間後に屠殺後、両肺よりmRNAを抽出後、Northern analysisによりIL-1β,TNF-αの発現量を比較したところ、刺激後、1hrにおいて両サトカインの発現が約1/2に減弱した。以上の結果より、in vivoにおいて、PARP阻害剤がNF-kBのDNA結合を抑制することにより、炎症性サイトインの発現を減弱させることが明らかにされ、気管支喘息の新しい治療となりうることが示唆された。
泡沫状態の物理的起源と特性の解明

泡沫とは,気体の泡を液体中に高密度に閉じ込めた状態であり,ソフトジャミングシステムともよばれる.このような状態は,様々な場面で見ることができる.例えば,石鹸泡や消泡剤といった日常的な場面に加え,乾燥から身を守るために泡で身体をコーティングする虫や泡の中に卵を産み外敵から守るモリアオガエルなど生態系でも泡沫は利用されている.泡沫は,安定状態ではなく,時間とともに壊れ気泡が抜けていき,最終的には単なる水滴になっていく.泡沫は,気体が高密度に詰まっていることにより,弾性を有している.このため,泡が形状を保持できる.弾性率は液体分率によって変化し,液体分率の増加とともに低下していく.一方で,泡沫は時間とともに崩壊することで,液体分率は増加する.泡沫の利用にとって,この崩壊過程を理解することは重要であると考えられている.崩壊過程の一つに,泡沫が一気に崩壊する協同的崩壊がある.この協同的崩壊は,一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず,その機構についてほとんどわかっていなかった.我々は,協同的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った.その結果,伝搬モードと貫通モードの2種類が存在することがわかった.また,この崩壊には液体の粘性は関係ないことがわかった.液膜速度の液体分率依存性も調べ,泡沫の浸透圧を考えた理論で説明できることがわかった.これらの結果から,協同的崩壊は物理機構で支配されていることが示唆された.これらの結果は,泡沫の理解へ重要な知見であるとともに,安定性につながる産業的にも有意義な結果であると考えている.本研究課題は,「泡沫物性の液体分率依存性」を主のキーワードとして,研究を進めている.泡沫の安定性は理学的な興味だけではなく,産業的にとっても重要な性質である.ドライ状態における崩壊過程を理解することは重要であると考えられており,崩壊過程の一つである協同的崩壊がある.この崩壊過程は,一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず,その機構についてほとんどわかっていなかった.我々は協同的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った.その結果,伝搬モードと貫通モードの2種類が存在することがわかった.液体の粘性が関係しないこともわかった.また,液体分率依存性も調べ,理論構築までいたることができた.これらの結果から,協同的崩壊は物理機構で支配されていることが示唆された.これらの結果は,泡沫の理解へ重要な知見であるとともに,安定性につながる産業的にも有意義な結果が得られたと考えている.これまで泡沫の安定性に関して,研究を行ってきた.実際には,泡沫は外力などの外的要因に影響を受けることが多い.泡沫はソフトジャミング系と呼ばれ,弾性を有している.すなわち,力を外から加えたときにバネのように反発する.泡沫において,力の伝搬機構や内部構造の変化など不明な点が多い.本年度は,力学特性の液体分率依存性を明確にすることを考えている.液体分率が低いドライ状態における力の伝搬,液体分率が大きいジャミング転移近傍の振る舞いなど興味深い.とくにジャミング転移近傍の泡沫の振る舞いはジャミング系の理論と深いつながりがあり,理論との比較も行うことを考えいてる.泡沫とは,気体の泡を液体中に多数閉じ込めた状態であり,様々な場面で見ることができる.例えば,石鹸泡や消泡剤といった日常的な場面に加え,乾燥から身を守るために泡で身体をコーティングする虫や泡の中に卵を産み,外敵から守るモリアオガエルなど生態系でも泡沫は利用されている.泡沫は,時間とともに壊れ,気体の泡が抜けていき,最終的には単なる水滴になっていく.泡沫は,ソフトジャミング系と呼ばれ,気体が高密度に詰まっていることにより,弾性を有している.このため,泡が形状を保持できる.弾性率は液体分率によって変化し,液体分率の増加とともに低下していく.一方で,泡沫は時間とともに崩壊することで,液体分率は増加する.泡沫の利用にとって,この崩壊過程を理解することは重要であると考えられている.崩壊過程の一つに,泡沫が一気に崩壊する雪崩的崩壊がある.この雪崩的崩壊は,一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず,その機構についてほとんどわかっていなかった.我々は,雪崩的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った.その結果,伝搬モードと貫通モードの2種類が存在することがわかった.また,液体分率依存性も調べ,理論予想とは異なる結果が得られた.これらの結果から,液体膜のゆらぎまで考慮する必要があることが示唆された.液体膜のゆらぎの液体分率依存性という概念はこれまで重要視されてこなかったが,この研究により,その重要性が認識された.これは泡沫の理解へ重要な知見であり,今後の研究発展につながると考えている.本研究課題は,「泡沫物性の液体分率依存性」を主のキーワードとして,研究を進めている.泡沫の安定性は理学的な興味だけではなく,産業的にとっても重要な性質であり,この崩壊過程を理解することは重要であると考えられている.崩壊過程の一つに,泡沫が一気に崩壊する雪崩的崩壊がある.この雪崩的崩壊は,一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず,その機構についてほとんどわかっていなかった.我々は,雪崩的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った.その結果,伝搬モードと貫通モードの2種類が存在することがわかった.また,液体分率依存性も調べ,理論予想とは異なる結果が得られた.

これらの結果から,液体膜のゆらぎまで考慮する必要があることが示唆される結果が得られた.液体膜のゆらぎの液体分率依存性という概念はこれまで重要視されてこなかったが,この研究により,その重要性が認識された.これは泡沫の理解へ重要な知見であり,今後の研究発展につながると考えている.泡沫とは,気体の泡を液体中に高密度に閉じ込めた状態であり,ソフトジャミングシステムともよばれる.このような状態は,様々な場面で見ることができる.例えば,石鹸泡や消泡剤といった日常的な場面に加え,乾燥から身を守るために泡で身体をコーティングする虫や泡の中に卵を産み外敵から守るモリアオガエルなど生態系でも泡沫は利用されている.泡沫は,安定状態ではなく,時間とともに壊れ気泡が抜けていき,最終的には単なる水滴になっていく.泡沫は,気体が高密度に詰まっていることにより,弾性を有している.このため,泡が形状を保持できる.弾性率は液体分率によって変化し,液体分率の増加とともに低下していく.一方で,泡沫は時間とともに崩壊することで,液体分率は増加する.泡沫の利用にとって,この崩壊過程を理解することは重要であると考えられている.崩壊過程の一つに,泡沫が一気に崩壊する協同的崩壊がある.この協同的崩壊は,一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず,その機構についてほとんどわかっていなかった.我々は,協同的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った.その結果,伝搬モードと貫通モードの2種類が存在することがわかった.また,この崩壊には液体の粘性は関係ないことがわかった.液膜速度の液体分率依存性も調べ,泡沫の浸透圧を考えた理論で説明できることがわかった.これらの結果から,協同的崩壊は物理機構で支配されていることが示唆された.これらの結果は,泡沫の理解へ重要な知見であるとともに,安定性につながる産業的にも有意義な結果であると考えている.本研究課題は,「泡沫物性の液体分率依存性」を主のキーワードとして,研究を進めている.泡沫の安定性は理学的な興味だけではなく,産業的にとっても重要な性質である.ドライ状態における崩壊過程を理解することは重要であると考えられており,崩壊過程の一つである協同的崩壊がある.この崩壊過程は,一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず,その機構についてほとんどわかっていなかった.我々は協同的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った.その結果,伝搬モードと貫通モードの2種類が存在することがわかった.液体の粘性が関係しないこともわかった.また,液体分率依存性も調べ,理論構築までいたることができた.これらの結果から,協同的崩壊は物理機構で支配されていることが示唆された.これらの結果は,泡沫の理解へ重要な知見であるとともに,安定性につながる産業的にも有意義な結果が得られたと考えている.泡沫はソフトジャミング系と呼ばれ,弾性を有している.すなわち,力を外から加えたときにバネのように反発する.泡沫において,どのような機構で力を返すのか,内部構造の変化など不明な点が多い.本年度は,力学特性の液体分率依存性を明確にすることを考えている.これまで泡沫の安定性に関して,研究を行ってきた.
新生児疼痛管理の実践における個人的課題と組織的課題に関する研究

全国の総合周産期医療センター及び地域周産期医療センター計367施設の新生児部門の医師及び看護師の管理者に疼痛管理の実践に影響を及ぼす個人的課題と組織的課題に関する質問紙調査を実施し、看護師から171票、医師の管理者から161票の回答が得られた。結果、わが国における新生児の痛みのアセスメントや管理は十分とは言えない状況であり、エビデンスに基づいた実践のためには、その指針となる声明やガイドラインの作成が望まれた。1.調査票の作成新生児の疼痛管理の実践上の課題を明らかにするために、全国の総合周産期母子医療センター及び地域周産期母子医療センターのNeonatal Intensive Care Unit (NICU)及びGrowing Care Unit (GCU)に従事する医師と看護師の各管理者を対象に質問紙調査を計画し調査票を作成した。調査票の作成は次の手順で行った。まず、国内外の文献を「医中誌Web」「CiNii」「PubMed」「CINAHL」を検索データベースとし検索を行った。検索した文献から、疼痛管理の実践における医療者の個人的課題と医療者が所属する組織的課題、疼痛ケアの実践の程度を明らかにするための項目を抽出し、抽出した項目について、既存の尺度で測定可能なものがないか検討した。また、抽出した項目について、既存の尺度で測定ができない項目については、新たに質問項目を作成した。これらの質問項目を用いて、調査票を作成し、作成した調査票は、学内の研究者・NICU看護師・新生児科医に、質問内容が適切かなどの確認を依頼し、内容妥当性を検討したのち最終版を作成した。2.調査票の郵送所属機関の倫理委員会の承認を得た後、全国の総合周産期母子医療センター(89施設)及び地域周産期母子医療センター(278施設)のNeonatal Intensive Care Unit (NICU)及びGrowing Care Unit (GCU)に従事する医師と看護師の各管理者(総数734名)に、作成した調査票を郵送した。調査票の回収は2012年3月中旬に終了し、現在調査結果の解析中である。この解析により、看護師及び医師の両職種の施設管理者が考える我が国の新生児医療における疼痛管理の実践上の課題や疼痛ケアの実態が明らかになることは、NICU及びGCUにおける痛みのケアに関する教育・標準化の具体策を検討する上で意義あることと考える。本年度は、昨年度実施した質問紙調査の解析及び公表を行った。解析の結果、本研究の結果から、医師と看護師の管理者が認識する疼痛管理の現状は大きくは違わないことが明らかとなった。すなわち、わが国における新生児の疼痛管理は、痛みのアセスメント結果を記録として残すなどの疼痛評価のシステム化や処置ごとに鎮痛法を取り決めている施設が少なく、鎮痛が行われる場合は、非薬理的鎮痛法が主であり、ショ糖や鎮痛薬を使用している施設が少ないことが示唆された。また家族を含む医療チーム全体で鎮痛に取り組んでいるとする施設も少なかった。これらの現状の要因として、個人的要因では、新生児の疼痛感覚の発達や痛みの影響に関する知識が十分でないこと、組織的要因では、医師と看護師は、同職種での話し合いだけでなく、医療チーム全体で新生児の痛みについて定期的に話し合う機会を持ち、互いの意見を聞くなどの情報共有が十分でないこと、病棟内で疼痛管理に関する担当者がいないこと、部署内外で新生児の痛みについて学習する機会が少ないことが考えられた。わが国における新生児の痛みのアセスメントや管理は十分とは言えない状況であったが、今後積極的に取り組みたいと考える医師及び看護師の管理者の割合は半数以上を占めた。わが国において、エビデンスに基づいた新生児の痛みのアセスメントと管理のために、その指針となる声明やガイドラインの作成が望まれる。また、新生児医療に従事する看護師と医師は新生児の痛みを最小化するために新生児の痛みのアセスメントや管理について共に学び協働していく必要があると考えられた。研究実施計画に基づき、国内外の文献検討の後、質問紙を作成しその内容妥当性を検討した。その後、所属機関の倫理委員会の承認が得られ、調査対象施設に調査票を郵送し、現在は調査票の回収を終えデータの解析中であり、おおむね研究実施計画通りに研究遂行している。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、解析終了後、研究成果を国内外の学術誌や学会などで公表していく予定である。