hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん特異的グルタミン代謝とアセテート代謝を標的とした新規がん治療法の開発

本研究の目的はがん特異的なグルタミン代謝あるいは酢酸代謝経路を詳細にエネルギー代謝の面から検討し、ミトコンドリアのTCA回路やアセチルCoA供給やATP産生、脂肪酸合成などの観点から、標的となる反応系を明らかにして、放射線治療の観点から放射線応答を検討し、がん代謝を標的とした新たながん治療法をめざすものである。一昨年までに新しい知見として固形腫瘍細胞で放射線による電子伝達経路の活性化が起きており、これは放射線に対する生き残りのための適応応答の可能性が高いことが示された。また、グルタミン酸要求性は多くの細胞で見られたが、今まで報告のあるメラノーマ細胞でも酢酸依存性は薬剤を用いた実験で見いだされなかった。本年度はこれに加えて、グルタミン酸要求性の高いヒト肺がん細胞A549を中心的に用いて更に検討を加えた。その結果、3Hラベルのグルタミンの取り込みが著しく高く、取り込まれたグルタミンはグルタミン酸に変換し、さらに脂質にまで変換されることが明らかとなった。さらに、このグルタミン酸への変換はグルタミナーゼ(GLS)の阻害剤CB839の事前添加で抑制し、脂質への変換はアセチルCoAカルボキシラーゼ(ACC)阻害剤5-tetradecyl-oxy-2-fuoric acid (TOFA)によって有意に阻害された。さらにこのグルタミン代謝(グルタミノリシス)は放射線照射によって24時間後に増大することが明らかとなった。また、CB839阻害剤は成長は放射線照射によって遅延する細胞増殖に対して、さらに抑制すること。この際、この阻害剤により放射線によるATP産生の上昇も阻害された。以上の結果はグルタミン供給が肺がん細胞では重要なエネルギー源であることが示唆され、本研究の目的である代謝標的としてグルタミナーゼが重要な候補になる事が示唆された。すでに、初年度で様々な代謝計測技術の開発が進められ、6種類のがん細胞種での代謝動態の状況とその放射線応答のスクリーニングが進められてきている。その結果、共通するがんの代謝応答としてはミトコンドリア呼吸鎖の活性化、TCA回路にグルタミノリシスが深く関わっていることを明らかにしてきた。一つの放射線治療の標的の有力候補としてグルタミナーゼを見付けることが出来た。これまでの2年間で方法論の開発やがん代謝関連を中心に11編の論文を公表する事ができた。当初の目的として掲げたアセテート代謝については以外にも、急性の阻害効果では影響がなかったが、今後、長期的な酢酸関連物質の暴露等を行って、明確にして行きたいと考えている。以上の事から順調に研究成果も上がってきており、「概ね順調に進展している」と判断できる。グルタミノリシスの重要性が明らかになってきたことから、最終年度はこれを中心に据えて、放射線の治療標的としての可能性を更に追求する。そのために以下の研究を推進する。1)がん細胞死と代謝との関連性を明らかにする必要性がある事から、老化様細胞死、アポトーシス、ネクローシス、分裂期崩壊等の細胞死のどのモードに関連するか明確にする。また、治療的観点から増殖死が重要であることからコロニー形成法による上記のすべての細胞死を網羅する評価法により明らかにする。2)詳細なグルタミン代謝の経路を明らかにする目的でグルタミン代謝、アスパラギン代謝、酢酸代謝に関連する酵素についてCrispr-Cas9によって酵素欠失細胞を作成し、詳細に代謝産物を調べ、グルタミノリシスの重要性をあきらかにする。3)さらに担癌マウスでの移植腫瘍系を用いてグルタミン代謝阻害の及ぼす影響についても検討する。4)解糖代謝系、酢酸代謝系についても放射性同位元素ラベルの2DGやFDGや酢酸を用いて、グルタミンと同様の研究を推進し、グルタミノリシス以外のがん特異的代謝系を明らかにする。以上の結果、を総合的に統合し、新しい放射線を用いた代謝標的治療の可能性を明らかにする。本研究の推進にはエネルギー代謝の評価系を確立することが必要であった。そこで、まず、本年度はHeLa細胞においてミトコンドリア電子伝達系(ETC)の酸素消費率(OCR)の新たなESRを用いた測定法を確立するとともに、ETCにおける電子の流れを105Kあるいは20Kの低温ESR法により、測定する方法を確立し、放射線照射によるOCRと電子の流れの増加が起きることを明らかにした。また、放射線によって細胞内ROSの上昇があるが、細胞内の酸化的損傷は僅かであることもLC/MS/MSによる脂質過酸化物の測定によって明らかにした。更に、共同研究者の平田らとの共同研究の結果、マウス移植腫瘍で、腫瘍内pHを画像化することに成功しており、グルコース代謝の1つの指標となる細胞外pHの基礎データを得ている。この様に本研究では新たな方法論の確立について既に成果が大きく上がってきている。この様に評価系を確立する一方、各種がん細胞での栄養要求性に関する研究も開始した。正常細胞であるヒト網膜色素上皮RPE-1細胞やマウス線維芽由来NIH3T3細胞と比較して、ヒト子宮頸部がん由来HeLa細胞はグルコース依存性が強く、ヒトメラノーマMeWo細胞ではグルタミン依存性が強いことを明らかにした。また、MeWo細胞はアセテート依存性が強く、グルタミンやグルコースが無くてもアセテートのみでも増殖能を持つとの報告があったが、今回調べたところ、アセテートの添加だけでは増殖能を示すことが無かった。

さらに無血清のDMEM培地でNIH3T3細胞では増殖できなかったのに対して、HeLa細胞ではこの条件でも増殖能が残っていた。これはHeLa細胞では血清からの栄養成分よりもDMEM中のグルタミンやグルコースが重要であることを示している。以上の結果はがん細胞の種類によって様々な栄養要求性の多様性を示すことを示していた。今まで酸素感受性蛍光物質を用いたSeahorseによる酸素代謝評価法が広く用いられてきたが、昨年度は、、本研究でESR法を用いた全く新しい方法で従来と同じミトコンドリアストレステストによる電子伝達系評価システムを確立することができた。また、細胞を凍結条件で測定することでミトコンドリアの電子の流れをセミキノンラジカルの量で評価できることも明らかにした。これらの方法を用いることで、放射線照射後にETCによる酸素消費が増大し、電子の流れが高まり、ATPの増加を起こすことを明らかにする事ができた。これは放射線照射後の細胞の適応応答としての意味を持っている者と考えており、これらの結果は、既に2編の国際学術論文に投稿、受理された。また、細胞外pHについても共同研究者の平田らのグループを中心にイメージングにも成功しつつあり、基礎データが国際誌に公表する事ができた。本研究の目標はがん特異的な代謝応答を明らかにし、それを標的として新しいがん治療の基礎的方向性をつけることである。現時点でがん代謝の放射線応答の電子伝達系に関する部分を明らかにする事ができた。さらにがんの代謝における多様性についても明らかにされつつあり、今後の研究の方向性が明確になったと言える。今後、これらの方法によってがん種による代謝の多様性を更に明らかにし、アイソトープラベル体を用いた代謝評価、阻害剤、さらには動物実験を進めることにより、目標とする代謝を標的としたがん治療の方法論の確立に近づけるものと思われる。以上のことから概ね研究は順調に成果も上がっており、今後の成果が期待できる段階に来ていると評価できる。本研究の目的はがん特異的なグルタミン代謝あるいは酢酸代謝経路を詳細にエネルギー代謝の面から検討し、ミトコンドリアのTCA回路やアセチルCoA供給やATP産生、脂肪酸合成などの観点から、標的となる反応系を明らかにして、放射線治療の観点から放射線応答を検討し、がん代謝を標的とした新たながん治療法をめざすものである。一昨年までに新しい知見として固形腫瘍細胞で放射線による電子伝達経路の活性化が起きており、これは放射線に対する生き残りのための適応応答の可能性が高いことが示された。また、グルタミン酸要求性は多くの細胞で見られたが、今まで報告のあるメラノーマ細胞でも酢酸依存性は薬剤を用いた実験で見いだされなかった。本年度はこれに加えて、グルタミン酸要求性の高いヒト肺がん細胞A549を中心的に用いて更に検討を加えた。その結果、3Hラベルのグルタミンの取り込みが著しく高く、取り込まれたグルタミンはグルタミン酸に変換し、さらに脂質にまで変換されることが明らかとなった。さらに、このグルタミン酸への変換はグルタミナーゼ(GLS)の阻害剤CB839の事前添加で抑制し、脂質への変換はアセチルCoAカルボキシラーゼ(ACC)阻害剤5-tetradecyl-oxy-2-fuoric acid (TOFA)によって有意に阻害された。
Ｒａｐ２ノックアウトマウスの表現型解析：病態との関連と分子基盤の解明にむけて

癌遺伝子産物Rasの類縁分子である低分子量GTP結合蛋白質Rap2の固有のシグナル機能は不明であったが、私共はその最初の例としてRap2がJNKの上流MAP4K(NIK、TNIK、MINK)を活性化することを見出した(Rap2-MAP4K系)。本研究では、Rap2-MAP4K系の個体レベルでの機能解明のため、世界に先駆けて作成したRap2ノックアウトマウスを解析した。マウスは胎生致死ではなかったが、Rap2-MAP4K系による神経シナプスの制御から予想される通り、個体間相互作用、母子相互作用、恐怖関連行動等に異常を示した他、不妊、ある種のTリンパ球の分化異常等を示した。Ras類縁分子Rap2のノックアウトマウスについては未だ報告がなく、独自に樹立して解析を進めている。集団行動解析装置でマウスに課す試験課題に依存してRap2ノックアウトマウスと同腹野生型マウスとの間で認知情動行動の差が見られたが、Rap2の上流・下流分子とヒト精神疾患の関係が報告されていることから興味深い。なお、行動面では、上記装置以外の条件でも多彩な個体間相互作用の差も見られている。次に、ノックアウトマウスで見られる子宮膣留水症はエストロゲン依存性アポトーシスの障害による膣開口不全に起因するとみて病理組織切片の解析を行ったが、通常のアポトーシス検出法では仮説を支持する知見は得られなかった。ただ、生殖関連では子宮膣留水症に加えて内性器の形態異常例や不妊例も少なからず見出された。最後に、ノックアウトマウスはリンパ節由来ヘルパーT細胞の分化異常を示すが、当初は、制御性T細胞に無関係かつT細胞受容体活性化誘導性細胞死に関係すると考えられるTh17以外のサブセットサイトカインの過剰分泌が見られた。しかし、細胞死を出来るだけ抑制し活性化誘導性増殖が続くよう実験条件を設定した場合、むしろノックアウトマウスでのサイトカインの分泌低下が見られた。これらの分化異常の実態解明のため、採取した細胞(ex vivo)でなくマウス自体(in vivo)で検証する予備実験を行ったが、断定的知見は得られていない。Rasファミリー低分子量GTP結合蛋白質Rap2のシグナル機能は不明であったが、私共は最初の例としてRap2がJNKの上流に位置するSte20グループMAP4K(NIK、TNIK、MINK)を活性化することを報告した(Rap2-MAP4K系)。その後、canonical/non-canonical Wntシグナル経路への関与やphospholipase C epsilonの活性化も知られるようになったが、Rap2の生体での役割や病態との関連についてはノックアウトマウスを用いた報告が未だ無い。そこで世界に先駆け独自にRap2のA、B、Cの3種のアイソフォーム全部につきコンディショナルノックアウトマウスを作成して解析を進めている。Rap2-MAP4K系関連分子、特にTNIKはDISC1(disrupted in schizophrenia 1)遺伝子産物との結合(共同研究にて報告済)と臨床研究から精神疾患との関係が確定的であり、行動異常は第一の解析項目であったが、実際、Rap2ノックアウトマウスでは複数の行動異常が複数種のノックアウトマウスで見出された。第二の解析項目であった生殖関連でも、膣開口不全に起因する子宮膣留水症、雄雌内生殖器の形態異常、不妊等が重複して複数種のノックアウトマウスに出現した。第三の解析項目であった免疫系ではヘルパーT細胞の分化異常がメモリー型細胞に見られることを見出した。Ras類縁低分子量GTP結合蛋白質Rap2に固有の細胞内シグナル伝達機能は不明であったが、私共はその最初の例としてRap2がJNKの上流MAP4K(NIK、TNIK、MINK)を活性化することを見出した(Rap2-MAP4K系)。本研究では個体レベルでのRap2-MAP4K系の機能解析のため、世界に先駆けて作成したRap2ノックアウト(KO)マウスと同腹野生型(WT)マウスとの比較解析を進めている。まず、Rap2-MAP4K系関連分子と精神疾患の関係が臨床研究から指摘されており、飼育中の行動からもKOとWTの差が疑われていた。そこで、オペレータなしの複数匹グループ行動解析装置を用いた概観的な行動比較を進めており、本装置でみられるKOとWTの差を示すための至適設定を設定中である。一方、KOで予想外に膣開口障害とそれに伴う子宮膣留水症を認めているが、膣開口はエストロゲン依存性アポトーシスの結果であり、WTでは内因性エストロゲン増加による開口を待たずに生後早期のエストロゲン投与でも開口が誘導できる。しかし、Rap2 KOでは誘導できない例が見られ、アポトーシス障害を疑っている。最後に、JNKはT細胞の成熟・分化に関与することが知られていたが、KOでは胸腺細胞数が減少していたものの、CD4- CD8-のdouble negative細胞からCD4+ CD8+のdouble positive細胞をへてsingle positive細胞への成熟過程に異常は認められなかった。

しかし、リンパ節でのCD4+細胞のTh1/Th2分化に異常を認めており、詳細な解析を進めている。Ras類縁低分子量GTP結合蛋白質Rap2(Rap2A、Rap2B、Rap2C)に固有のシグナル機能として私共が最初にJNK上流MAP4K (NIK、TNIK、MINK)の活性化(Rap2-MAP4K系)を報告して以来、Rap2Bによるphospholipase Cεの活性化、TNIKによるWnt経路活性化、NIK、TNIK、MINKによるTGF-α/BMP-Smad経路の不活化等が報告されている。細胞レベルではRap2AやTNIK、MINKによる脳神経シナプスの構造・機能の制御、TNIK-βカテニン/TCF経路の大腸上皮癌化への関与、最近ではRap2Aによる小腸上皮極性と刷子縁/微絨毛の制御、NIKによるインスリン抵抗性などの報告がある。しかし、ノックアウトマウスによる個体レベルでの機能や病態への関与についての解析はされていない。そこで独自に3種のRap2全部のノックアウトマウスを作成し、研究期間を予定より1年延長して解析を進めて来た。TNIKと精神疾患遺伝子産物DISC1との結合(報告済)から予想される通り、ノックアウトマウスでは空間記憶等に異常を認めないが情動行動異常を示し、雄の個体間相互作用異常、雌の母子相互作用異常と恐怖関連行動異常について解析を継続したが、環境因子の影響が強いことも認識した。その他、不妊、小腸憩室、唾液腺の嚢胞様所見、自然寿命の有意な短縮なども認めるが詳細は今後の検討を要する。ヘルパーT細胞の分化異常もeffector memory細胞に原因が絞られたがRap2の関与の機構は同様に今後の検討を要する。生化学集団行動解析装置は概観的な知見しかもたらさないと考えていたが、PCソフトウェアによる多彩な試験課題の作成と解析に習熟し、メーカーとの情報交換を通してソフトウェアの改訂にも寄与した。さらに網羅的テストバッテリーの複数のテストと同様の行動側面を同装置のミリ秒単位出力データから検討可能であることを見出したので、まず同装置で検出した異常を従来の手法で検証する方針に転換した。この点以外は当初の計画通り研究が実施されている。認知機能についてはノックアウトマウスと野生型同腹マウスで大差ないことが判明したが、ノックアウトマウスにおいて複数の個体間相互作用異常や情動行動異常を見出している。情動行動異常は飼育中の行動からも予測されていたが、集団行動解析装置の新たな応用法により定量的に確認された。さらに、Rap2のみならずTNIKのコンディショナルノックアウトマウスも作成したので、行動異常の異同についてTNIKとの関係において解析できる段階まで進展している。生殖関連では複数のアイソフォームの相補的・協調的作用が推測される知見を得た。免疫ではヘルパーT細胞の分化異常がナイーブ細胞でなくメモリー型細胞に限定されることを見出した。また、私共はRap2のリサイクリング小胞における機能も報告していたが、それを生体において支持する予備的知見も得ている。予定していた解析にはみな着手し、一定の知見を得つつある。
高CO2環境下で光合成誘導反応の解明と物質生産への影響評価

本研究の目的は、光強度が変動する環境下での光合成や葉の物質生産に及ぼす高CO2環境の影響を明らかにすることである。そこで、本研究では、以下の3つの実験を行った。実験1では、光強度の変化に対する気孔開度の変化が非常に小さいポプラ(Populus koreana ×trichocarpa cv. Peace)と普通の気候開放を示すPopulus euramericana cv.I-55を380、700、1020μmolCO_2 mol^<-1> airの濃度条件下で栽培し、光合成誘導反応とその生理的生化学的メカニズムについての測定と解析を行い、高CO2環境下での光合成誘導反応の加速を確認できた。実験2では、人工的に創り出した変動する光環境において380と700μmolCO_2mol^<-1> airの環境下で上記のI55を栽培し、変動する光環境下での物質生産に及ぼす高CO2環境の影響評価を行い、高CO2濃度下で変動する光強度下での光合成物質生産量が高いことがわかった。さらに、高CO2環境下で光合成誘導反応の温度依存性について、高CO2濃度環境での光合成誘導反応の加速は、測定温度が高くなると加速が大きくなることが示された。また、高CO2環境下では、光合成誘導反応の最適温度域は高くなることも示した。また、高CO2濃度環境下で光合成誘導反応と生化学的メカニズムについて、(1)すべてのCO2条件下で生育した植物は、光合成誘導反応速度の増加率がRubisco含有量の増加に伴い高くなった。特に、高CO2濃度環境下で生育する植物は、Rubisco含有量の増加に伴う光合成誘導反応速度の加速がさらに有意に高くなった。(2)高CO2環境下で生育するPeaceは、RubiscoあたりのRubisco Activase量が増加した。高CO2環境下でのRubiscoの迅速な活性は、光合成誘導反応の加速に貢献していることが示唆された。(3)高CO2環境下ではRubiscoの活性率も高くなり、それが光合成誘導反応の加速に貢献していることも示唆された。高CO2環境下では、植物光合成の環境応答は様々な順応や適応が予想される。その結果、高CO2濃度環境下での植物の光合成物質生産も変化するだろう。自然環境では光強度が時時刻刻と変化する場合が多い。光強度の変化に対する光合成の主な応答反応は光合成誘導反応である。高CO2環境下では光合成誘導反応がどのように変わるか、またその変化は物質生産にどのような影響を及ぼすかについての知見が不足している。そこで、本研究では、高CO2濃度環境下での光合成誘導反応がどのような変化を示すかを明らかにすることを目的とした。光強度の変化に対する気孔応答が普通に開閉できるポプラ(155)と気孔開閉が非常に小さいポプラ(Peace)2品種を、380、700、1020ppmのCO2環境下で約1カ月間生育させ、同CO2濃度下で光合成誘導反応を測定した。誘導反応は光合成有効光量子密度を20μmol m-2 s-1(弱光)から800μmol m-2 s-1(強光)へと変化させて計測した。その結果、飽和光合成速度の50%と90%に達するまでに必要な時間は、両品種とも栽培CO2濃度の増加にともなって短くなり、普通に気孔を開閉するポプラ155においてその傾向は顕著であった。また、飽和光合成速度に対する光合成誘導開始から10、30、60、120、300秒後における光合成速度の比率(IS)は、栽培条件のCO2濃度の上昇に伴って両品種ともに増加した。とくに、気孔開閉するポプラI55においては、誘導開始から60秒以降のISが、低CO2濃度(380ppm)と比べ高CO2濃度(700、1020ppm)で20%以上高く、顕著な傾向を示した。これらの結果から、大気CO2濃度の増加は、光合成誘導反応の気孔による律速を減少させ、とくに誘導反応後期でその効果が大きいことが示唆された。

また、高CO2濃度環境下で光合成誘導反応と生化学的メカニズムについて、(1)すべてのCO2条件下で生育した植物は、光合成誘導反応速度の増加率がRubisco含有量の増加に伴い高くなった。特に、高CO2濃度環境下で生育する植物は、Rubisco含有量の増加に伴う光合成誘導反応速度の加速がさらに有意に高くなった。(2)高CO2環境下で生育するPeaceは、RubiscoあたりのRubisco Activase量が増加した。高CO2環境下でのRubiscoの迅速な活性は、光合成誘導反応の加速に貢献していることが示唆された。(3)高CO2環境下ではRubiscoの活性率も高くなり、それが光合成誘導反応の加速に貢献していることも示唆された。
グローバル化時代における憲法秩序の再構築

グローバル化の中で,国際的・超国家的・地域的レベルへの国家権限の委譲や非国家主体による国家機能の補完がすすみ,主権国家の基本構造そのものが強く揺さぶられている。国内法の立場から主権国家の存立と諸活動を法的に規律する役割を担う憲法もまた,このような問題状況に直面し動揺している。憲法の想定する規範的秩序を根本で支えてきた,領域主権を前提とするピラミッド型ないし階層型の一元的法秩序観,それこそがグローバル化が進行していく中で再考を迫られているからである。本研究は,法秩序の基礎に据えられるべき生身の個人=市民という視座に立脚して,グローバル化時代における憲法秩序の再構築を目指す。
群飼子豚の個体別エネルギ-消費量とエネルギ-収支に関する検討

熱産生量(HP)と心拍数(HR)との間には、各飼料摂取レベル、各環境温度において、有意な相関が得られた(r=0.810.95^<**>)。回帰係数の傾きには、飼料摂取レベルの違いによる差は認められなかった。飼料摂取レベル(維持ME418kJ/kg^<0.75>日に対する割合、X)と一日の起立行動割合(Y%)との関係式はY=28.9ー6.7X(r=ー0.80^<**>,n=24,PE=±4.2)と摂取レベルが高い程、起立割合が減少した。1時間あたりの平均熱産生量(HP;kJ/kg^<0.75>時)を目的変数とし、飼料摂取レベル(M)、1時間あたりの起立時間(S;分/時間)、給餌からの経過時間(T;時間)および午前(P=0)と午後(P=1)を説明変数として、重回帰分散分析を行った結果、以下の重回帰式が得られた。体重1315kg時HP=11.74+6.52M+0.24Sー0.33T+0.99P(R=0.85^<**>,n=288,PE=11.6%)起立時間(S)の偏回帰係数は0.210.24で、1時間起立したと仮定した場合のHPの増加量は12.614.4kJ/kg^<0.75>と計算された。一日のHPの内、起立行動に費したエネルギ-の割合は2.215.8%で飼料摂取レベルが高いほど少なくなった。単飼時におけるHPは31°C(高温区)において518kJ/kg^<0.75>日、23°C(適温区)576kJ、15°C(低温区)では926kJ/kg^<0.75>日と環境温度の低下に伴い有意に減少した。一日の横臥時間の割合は、各温度区でそれぞれ89、83、73%と環境温度の低下に伴い減少した。高温区における単飼時と複飼時のHPは、それぞれ518kJ/kg^<0.75>日および497kJ/kg^<0.75>日と単飼時が有意に高く、一日の横臥時間の割合は単飼時複飼時共8589%であった。低温区におけるHPは926kJおよび744kJ/kg^<0.75>日と単飼時が高く、横臥時間も単飼時73%、複飼時81%と単飼時が短かかった。豚6頭を用い,体重約15kgから50kgまでの子豚期間に,熱産生量,心拍数および起立横臥行動と飼料摂取レベルとの関係を,環境温度25°C,単飼と複飼の条件下で調べた.

その結果,心拍数と熱産生量の関係,飼料摂取レベルと心拍数および熱産生量との関係,および,飼料摂取レベルと行動との関係を明らかにできた.すなわち,心拍数と熱産生量の関係は,これまでのように豚においても個体差は認められたが,個体ごとに推定式が作れること,摂取飼料の増加に伴い熱産生量と心拍数は共に増加すること,および,飼料摂取レベルが増加すると横臥時間が増加することを認めた.デ-タ解析の結果子豚の熱産生量は,心拍数との関係だけではなく,飼料摂取量,摂取後の経過時間および横臥時間との関係で定められることを提示した.また,摂取エネルギ-の利用効率は,過食により著しく上昇することも示した.熱産生量の計算に用いた急速応答法は,大型チャンバ-を利用した場合に極めて有効であった.しかし心拍数の測定は,豚が電極を互いにいじりあうので,連続して安定した値を得ることは困難であった.本年は,チャンバ-内を区分した条件下で測定し,心拍数が正確に測定できれば,複数頭で測定した熱産生量を個体ごとに分割できることを提示したい.熱産生量(HP)と心拍数(HR)との間には、各飼料摂取レベル、各環境温度において、有意な相関が得られた(r=0.810.95^<**>)。回帰係数の傾きには、飼料摂取レベルの違いによる差は認められなかった。飼料摂取レベル(維持ME418KJ/Kg^<0.75>日に対する割合、X)と一日の起立行動割合(T%)との関係式はY=28.9ー6.7X(r=0.80^<**>,n=24,PE=±4.2)と摂取レベルが高い程、起立割合が減少した。1時間あたりの平均熱産生量(HP;KJ/Kg^<0.75>時)を目的変数とし、飼料摂取レベル(M)、1時間あたりの起立時間(S;分/時間)、給餌からの経過時間(T;時間)および午前(P=O)と午後(P=1)を説明変数として、重回帰分散分析を行った結果、以下の重回帰式が得られた。23°C時HP=11.74+6.52M+0.24Sー0.33+0.99P(R=0.85^<**>,n=288,PE=11.6%)起立時間(S)の偏回帰係数は0.24で、1時間起立したと仮定した場合のHPの増加量は12.614.4kJ/Kg^<0.75>と計算された。一日のHPの内、起立行動に費したエネルギ-の割合は5.015.8%で飼料摂取レベルが高いほど少なくなった。単飼時におけるHPは31°C(高温区)において518KJ/Kg^<0.75>日、23°C(適温区)576KJ、15°C(低温区)では926KJ/Kg^<0.75>日の環境温度の低下に伴い有意に減少した。一日の横臥時間の割合は、各温度区でそれぞれ89、73%と環境温度の低下に伴い減少した。高温区における単飼時と複飼時のHPは、それぞれ518KJ/Kg^<0.75>日および497KJ/Kg^<0.75>日の単飼時が有意に高く、一日の横臥時間の割合は単飼時複飼時共8589%であった。低温区におけるHPは926KJおよび744KJ/Kg^<0.75>日の単飼時が高く、横臥時間も単飼時73%、複飼時81%と単飼時が短かかった。
中国帰国者の適応と共生に関する総合的研究

本研究の目的は、中国帰国者の日本社会における適応と共生に関する総合的研究であるが、長野県飯田市における調査、首都圏・関西調査、そして中国帰国生徒特別枠入試に関する調査を行った。まず、(1)長野調査では、飯田下伊那地方での中国帰国者の受け入れは80年代と90年代において状況が異なることが明らかになった。80年代は、帰国者は満洲開拓団関係者によって受け入れられ、直に地域社会で生きてうまく適応していった。しかし、90年代以降の帰国者は、前期の帰国者というクッションによって直に日本社会に触れることも少なく、帰国者コミュニティの存在によって日本社会への適応は進むが逆に地域社会への適応は進まないという逆説的な状況にあった。さらに、この地域では、日系ブラジル人、フィリッピン人、そして中国からの農村花嫁がおり、その外国籍市民の存在が独特の状況を生み出していることが明らかになった。つぎに、(2)関西調査では中国帰国者身元引受人会と帰国者本人への調査を進めているが、主として帰国者の地域社会における適応に関する調査を継続した。とりわけ集住地域である堺市における地域コミュニティと帰国者コミュニティの共生に関する調査を行ったが、その結果、堺市の中国帰国者の集住地域では様々な問題が生じており、ホスト社会との「認識の衝突」が多く問題となりつつあることが明らかになった。また、(3)中国帰国生徒特別枠入試制度に関しては、本科研費グループによって昨年9月に緊急シンポジウムを開催し、その意義と課題について集中的に論じた。特別枠入試によって中国帰国生徒の高校進学や大学進学が促進されたことは確かで、本人・家族はもとより、帰国者コミュニティにも大きな貢献をもたらした。しかし、この制度は、文部当局によって全国的に実施されたのではなく、個別の自治体や大学の判断によって行われ、地域によって大きな差があり、不公平であることが判明した。本研究の目的は、中国帰国者の日本社会における適応と共生に関する総合的研究であるが、本年度は、長野調査、関西調査、中国現地調査を行った。まず、(1)長野調査では、1ヶ月におよぶ飯田下伊那での中国帰国者に関する調査で残留婦人や帰国者2世へのライフヒストリーインタビューや行政資料の収集分析を行った。それによると、飯田下伊那には人口の1%(1500名)の中国帰国者が住み、そこには残留婦人や残留孤児を核とする大家族を縦の軸とし、学校での友人関係などの世代を横の軸とする帰国者コミュニティが成立していることが明らかになった。つぎに、(2)関西調査では中国帰国者身元引受人会と帰国者本人への調査を進めているが、身元引受人の努力によって帰国者が日本社会へ適応しつつあるが、双方の間には様々な行き違いがありそれを生めるためには相当な努力がなされていることがわかった。ただ、日本人でありながら、身元引受人が必要であるという現行制度の根本的な意味はどこにあるのかという考察が避けてとおれないことが明らかである。また、(3)中国調査では、帰国せずに中国に留まっている「中国残留邦人」へのインタビュー調査と中国残留邦人の帰国問題についての中国行政当局の行政文書調査を行ってきた。前者に関しては、中国に留まる邦人の多くが恵まれた生活環境にあり、しかも日本帰国がまったく考えていないわけではなく、状況の変化によっては「帰国」もありえることなど不確定であることが判明した。行政文書に関しては閲覧もそう簡単ではなく、今後の課題である。さらに、「満洲国」時代の文学作品のなかに開拓民や戦後の残留邦人がどのように描かれているかを問題意識として資料収集を行ってきた。本研究の目的は、中国帰国者の日本社会における適応と共生に関する総合的研究であるが、本年度も、長野調査、関西調査、中国現地調査を行った。

まず、(1)長野調査では、飯田下伊那での中国帰国者に関する調査で残留婦人や帰国者2世へのライフヒストリーインタビューや行政資料の収集分析を行うと同時に地元の人たちと共に長野で「満蒙開拓を語りつぐ会」を立ち上げその手助けを行い、協力して体験者の聞き取り作業を行ってきた。その特徴は、下伊那という満州移民を多数送出し、中国からの帰国者を多数受け入れてきた土地柄を反映し、極めて熱心に行われた。この活動は、ある種地域による地域の歴史の解釈活動であり、本研究グループの活動によって刺激された結果であるが、その独自な活動自体が分析対象でもある。調査資料は現在検討中である。つぎに、(2)関西調査では中国帰国者身元引受人会と帰国者本人への調査を進めているが、主として帰国者の地域社会における適応に関する調査を行った。とりわけ集住地域である堺市における地域コミュニティと帰国者コミュニティの共生に関する調査を行った。長野も堺市も帰国者の集住地域では様々な問題が生じており、更なる調査を予定している。また、(3)中国調査では、昨年同様に帰国せずに中国に留まっている「中国残留邦人」へのインタビュー調査と中国残留邦人の帰国問題についての中国行政当局の行政文書調査を行ってきた。ただ、個人調査は順調であるが行政へのアプローチは難しい状況にある。さらに、「満洲国」時代の文学作品のなかに開拓民や戦後の残留邦人がどのように描かれているかを問題意識としてかなりの数の資料が収集された。本研究の目的は、中国帰国者の日本社会における適応と共生に関する総合的研究であるが、本年度も、長野調査、関西調査、中国帰国生徒特別枠入試に関するフィールドワークを行った。また、飯田市には中国帰国者だけでなく日系ブラジル人、フィリッピン人、そして中国からの農村花嫁がおり、その外国籍市民の生活実態についても調査した。つぎに、(2)関西調査では中国帰国者身元引受人会と帰国者本人への調査を進めているが、主として帰国者の地域杜会における適応に関する調査を継続した。とりわけ集住地域である堺市における地域コミュニティと帰国者コミュニティの共生に関する調査を行ったが、その結果、堺市の中国帰国者の集住地域では様々な問題が生じており、ホスト社会との「認識の衝突」が多くな問題となりつつある。また、(3)中国帰国生徒特別枠入試制度に関しては、本科研費グループによって9月に緊急シンポジウムを開催し、その意義と課題について集中的に論じた。
第二言語としての日本語学習および英語学習の個別性要因に関する基礎的研究

第二言語学習/習得の過程には,学習者固有の要因や社会文化的要因など,多くの要因が複雑にかかわっている。学習者の多様化が問題とされる日本語教育において,その対応策を考える際に,学習者の多様性を学習者グループの特性によってとらえるだけでは十分とは言えない。このことは,日本語教育だけではなく,英語教育その他の言語教育においても共通の課題である。本研究では,諸要因の学習/習得過程へのかかわりおよび相互作用の様を学習の個別性としてとらえることが肝要であるという認識のもとに,日本語学習および英語学習の個別性を生み出す要因に関する基礎的研究を行ってきた。平成8年度は,第二言語習得研究の中で個別性に関すると思われる研究をデータとして収集し,個別性要因を年齢,適性,動機・態度,学習ストラテジー・学習スタイル,性格・情緒要因,社会文化的要因という6つのカテゴリーに分けて分析,データベース化した。その際のデータとしては,研究の蓄積が進んでいる英語学習/習得に関するものが主となった。平成9年度は,データベース化の作業を更に進めるとともに,このデータベースを利用して,第二言語学習/習得にかかわる諸要因とその相互作用の全体像を示す枠組(モデル)の検討を行い,より一般性のあるモデルの構築を目指した。また,報告書においては,モデルを掲示するとともに,各要因を概観し,事例研究を紹介している。尚,データベースに関しては,この分野の研究に関心のある教育関係者,研究者と共有できる形を探っていく予定である。第二言語習得/学習の過程には,学習者固有の要因や,社会・文化的要因など多くの要因が複雑にかかわっている。学習者の多様化が問題とされる日本語教育において,その対応策を考える際に,学習者の多様性を学習者グループ(留学生,ビジネスマン,技術研修生,中国帰国者など)の特性によってとらえるだけでは十分とは言えない。このことは,日本語教育だけではなく,英語教育その他の言語教育においても共通の課題であり,諸要因の言語習得/学習過程へのかかわりおよび相互作用の様を,学習の個別性としてとらえることが肝要であるという認識のもとに,本研究では,日本語学習および英語学習の個別性を生み出す要因に関する基礎的研究を行っている。平成8年度は,日本語教育,英語教育に関する論文・資料の中から,データ収集の対象とする論文・資料を設定し,研究協力者(津田塾大学言語文化研究所の研究プロジェクトメンバー)を得て,分析を行った。対象とした論文・資料は,研究の蓄積が進んでいる英語教育に関するものを主とした。データベース作成および構築のための枠組の設定に関しては,専門知識の提供を専門家に求め,コンピュータ入力は,アルバイト要員に依頼した。平成9年度は,日本語教育に関する論文・資料によるデータベースの作成,構築に努め,データベースの精緻化を図る。さらに,データベースを利用して,津田塾大学言語文化研究所研究プロジェクトの成果として先に提示を試みた言語習得/学習の個別性要因ノ全体的枠組(モデル)の再検討を行い,より一般性のある枠組(モデル)の提示を目指すことにしている。また,報告書を作成するとともに,本研究で作成されたデータベースを,他の教育,研究者が利用可能な形にすることを検討し,データベース公開の方法を探る。平成9年度は,データベース化の作業を進めるとともに,データベースを利用して,津田塾大学言語文化研究所研究プロジェクトの成果として先に提示を試みた言語学習/習得の個別性にかかわる要因の全体的枠組(モデル)を再検討し,より一般性のあるモデルの提示を目指した。また,日本語教育の事例研究を通したモデルの再検討も試みた。本研究の成果については,1997年7月,「平成9年度日本語教育助成研究発表会-第三回-」において中間発表を行い,最終的には,報告書にまとめた。報告書では,新しいモデルの提示を行い,データベース化した6つのカテゴリー(年齢,適性,動機・態度,学習ストラテジー・認知スタイル,性格・情緒要因,社会文化的要因)について,それぞれ研究の概要を述べる。また,日本語教育の実践の立場から,事例研究の試みを紹介し,主として英語教育の立場から,学習者の性格・情緒要因を考慮した言語教育の方法の一つとして演劇教授法を紹介する。
半導体におけるスピン光学効果と光デバイス応用の研究

本研究の目的は半導体におけるスピン起源の光効果に着目し、その素過程を解明するとともに、獲得した知見を基にしてスピン自由度の利用による新しい光機能を創成することにある。以下に本研究により得られた結果まとめる。・AlGaAs/AlAsのDBR型面発光レーザを、ピコ秒の円偏光パルスを用いた光励起法により電子スピンを偏極させた状態で発振させ、レーザ発振の偏光特性を評価した。電子のスピン自由度を考慮して光増幅過程のモデル化を行うとともに、レーザレート方程式を用いて発振偏光特性の理論解析を行い、「測定結果と比較した。その結果、GaAs活性層においてスピン偏極を担っているのは伝導帯の電子であること、価電子帯ではスピン緩和が速いためスピン偏極がほとんど形成されないことなど、スピン緩和に関する新しい知見を得た。・半導体カーボンナノチューブにおける磁気光学特性の評価を行い、電子エネルギー準位の磁場分裂に伴う光吸収の変化を測定した。本測定により、a)チューブの軸方向に印加磁場が平行な場合、半導体型の単層カーボンナノチューブの基礎吸収端に対応する0.8eVの吸収ピーク近傍で、磁場分裂に伴う吸収スペクトルの変化が観測される,b)軸に対して磁場を垂直に印加した場合は、吸収スペクトルに変化は見られないなどの結果を得た。さらにスピン・角運動量に起因するゼーマン効果を考慮した理論解析を行い、実験結果と比較した。・井戸厚の異なる半導体量子井戸構造について、弾性光学素子を用いて偏光分解フォトルミネッセンス測定を行った。原子層ステップによる層厚ゆらぎの効果が顕著となる薄い量子井戸では、井戸幅が厚い量子井戸やバルクと比較してスピン寿命時間が長くなることなど、励起子の局在化に伴うスピン緩和の抑制効果を見出した。初年度は、GaAsにおける電子スピンの緩和特性を中心に研究を展開した。また並行してカーボンナノチューブ等の新半導体材料における光学特性の評価を行ない、スピン光学効果を調べるための基礎データを蓄積した。1.レーザ発振は非線形現象の典型であり、スピン偏極の効果は発振しきい値近傍での光出力の立ち上がり特性に強く反映される。GaAs活性層が対向するAlGaAs/AlAs分布型ブラッグ光反射器で挟まれた構造の面発光レーザを、ピコ秒の円偏光パルスを用いた光励起法により電子スピンを偏極させた状態で発振させ、レーザ発振の立ち上がり特性を右回りと左回りの円偏光成分に分離して評価した。その結果、主要な円偏光成分は急峻な発振立ち上がりを示すが、これと直交する逆の円偏光成分は極めて緩やかに立ち上がることが明らかになった。2.レーザ発振光の時間分解測定を行ない、レーザ発振の立ち上がりおよび緩和における挙動を調べた。パルス励起時のレーザ発振は数ピコ秒で立ち上がり、数十ピコ秒で緩和するため、この時間分解測定には1ピコ秒程度の分解能が必要となる。実験では面発光レーザからの発振光と励起光の一部を非線形材料中で混合し、発生した和周波数の光を測定することによって発振光と励起光の相関を評価する、所謂、和周波の測定系を構築し、1ピコ秒程度の分解能を実現するとともに、パルス発振の時間的挙動を明らかにした。その結果、逆の円偏光成分は、強度が弱いにもかかわらず、主要な円偏光成分と同一の時間発展をすることが明らかになった。3.電子のスピン自由度を考慮して光増幅過程のモデル化を行うとともに、レーザレート方程式を用いて発振偏光特性の理論解析を行ない、上記1,2の実験と比較した。

今年度は、低次元物質における磁場効果を重点的に探究した。具体的には、半導体カーボンナノチューブにおける磁気光学特性の評価を行い、ゼーマン効果およびアハラノフ・ボーム(AB)効果に起因する電子エネルギー準位の磁場分裂に伴う光吸収の変化を初めて観測した。磁気光学効果は、磁場の印加(摂動)でもたらされた電子の状態変化が光吸収・発光等の光学特性に反映される効果であり、ナノ構造における電子スピンの状態および量子閉じ込めの様相を調べ、さらには閉じ込めモデルの妥当性を吟味する上で有用な手段を提供する。ナノチューブの磁気光学効果の測定ではチューブの向きを揃えることが不可欠であるが、ナノチューブを薄膜化し、これを一方向に引き伸ばすという方法を試みて配向度の高い試料を実現した。この配向薄膜試料を用いて10Tの高磁場下で光吸収スペクトルの偏光依存性を測定した。その結果、a)チューブの軸方向に印加磁場が平行な場合、半導体型の単層カーボンナノチューブの基礎吸収端に対応する0.8eVの吸収ピーク近傍で、磁場分裂に伴う吸収スペクトルの変化が観測されるb)軸に対して磁場を垂直に印加した場合は、吸収スペクトルに変化は見られないなど、ナノチューブの次元性を反映した磁気光学効果の特徴を明らかにした。さらに、カーボンナノチューブ中の電子状態をモデル化するとともに、アハラノフ・ボーム(AB)効果およびスピン・角運動量に起因するゼーマン効果を考慮した理論解析を行い、光吸収スペクトルの変化が磁場印加に伴う電子エネルギー状態の分裂によって説明できることを明らかにした。これら一連の結果は、これまでアプリオリに仮定されていたナノチューブにおける電子の閉じ込めモデルの妥当性を実証するものである。・半導体ナノ構造を右回りの円偏光で励起すると下向き(上向き)のスピンを持った電子が励起され、その電子が正孔と再結合するとき、右回り(左回り)の円偏光を発光することが知られている。この円偏光とスピンの関係に着目すると、量子構造における電子の振る舞いを調べることができる。今回、励起子の量子閉じ込めとスピン寿命時間の関係を明らかにすることを目的として、井戸厚の異なる半導体量子井戸構造について偏光分解フォトルミネッセンス測定を行い、励起子の局在化に伴いスピン緩和が抑制される効果を見出した。実権にはGaAS/AlGaAs系の井戸層なる量子井戸(井戸層厚:4,6,8,10,15nm)およびGaAsのバルクを使用した。励起光源としてはHeNeレーザからの連続光(波長633nm)を1/4波長板で円偏光に変換したものをしようした。さらに量子井戸構造からのフォトルミネッセンスは弾性光学素子と検光子用いることにより、右回りの円偏光成分と左周りの成分に分離し、それら成分の差を評価した。その結果、原子層ステップによる層厚ゆらぎの効果が顕著となる層厚4nmの量子井戸では、井戸幅がより厚い量子井戸やバルクと比較してスピン寿命時間が極端に長くなることを明らかにした。この結果は、励起子が量子井戸の層厚が平均より厚く従って閉じ込めエネルギーが低い部分に捕獲され局在化するとスピン緩和が抑制されることを示唆しており、量子閉じ込めと緩和メカニズムの関係の解明に有益な知見を与えるものと考えられる。
微小着磁技術を活用したマイクロ多自由度磁気アクチュエータの創成

高性能磁石の代表例である焼結ネオジム磁石は,焼結体から機械加工により1mm以下の薄板に加工する場合,磁気特性劣化が顕著である.また,厚さ1mm以下の磁石を有効に使うためのサブミリオーダピッチのパルス着磁は,着磁コイルの細線化とジュール発熱によるコイルの溶断から,不可能である.これらの制限は,ネオジム磁石を用いるスマートフォンのレンズ駆動アクチュエータや情報記憶装置用アクチュエータなどの小型化や多自由度化の大きなボトルネックとなっている.本研究では,焼結磁石の低ダメージ薄板加工法やPLD(パルスレーザ堆積法)磁石の薄板成形法を検討するとともに,得られた薄板磁石の微細加工,微細着磁パターンを形成する手法の研究開発,また,それらの技術を組合せたマイクロ多自由度アクチュエータの実現を目的とし,磁石の微細加工,微細着磁,応用までを含めた総合的な研究を実施する.昨年に引き続き,レーザ着磁磁石を用いた2自由度アクチュエータの試作を実施した.昨年度の駆動方向に対して垂直方向の案内の低剛性に起因した振動問題を解決するため,新たに,シリコン基板にV溝を加工した2段式のマイクロボール案内を試作し,駆動実験を試みた.その結果,長ストロークの2自由度駆動に成功した.しかしながら,昨年度の弾性案内と比べ摩擦が大きく,安定したフィードバック位置制御の実現には至らなかった.また,シリコン・酸化シリコン上にPLDにて高速堆積した厚膜磁石が,シリコン単体よりも,厚膜にした磁石が剥離しない原因を調査したところ,酸化膜が厚い方が密着力が大きくなることを見出した.これにより,磁石厚膜化の一つの指針を得ることができた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。高性能磁石の代表例である焼結ネオジム磁石は,焼結体から機械加工により1mm以下の薄板に加工する場合,磁気特性劣化が顕著である.また,厚さ1mm以下の磁石を有効に使うためのサブミリオーダピッチのパルス着磁は,着磁コイルの細線化とジュール発熱によるコイルの溶断から,不可能である.これらの制限は,ネオジム磁石を用いるスマートフォンのレンズ駆動アクチュエータや情報記憶装置用アクチュエータなどの小型化や多自由度化の大きなボトルネックとなっている.本研究では,焼結磁石の低ダメージ薄板加工法,ボンド磁石やPLD(パルスレーザ堆積法)磁石の薄板成形法を検討するとともに,得られた薄板磁石の微細加工,微細着磁パターンを形成する手法の研究開発,また,それらの技術を組合せたマイクロ多自由度アクチュエータの実現を目的とし,磁石の微細加工,微細着磁,応用までを含めた総合的な研究を実施する.平成28年度は,0.5mm以下のネオジム系薄板磁石の成形を目標として,以下の研究を実施した.1)厚さ0.10.5mmのネオジム系薄板磁石の切り出し成形を検討し,ワイヤ放電加工による低ダメージな加工条件を見いだした.2)PLD法(パルスレーザ堆積法)による成膜では,Si/SiO2基板上に,長崎大学と共同して,希土類磁石を高速成膜する手法を検討し,基板との密着性の優れたサンプルを作り出すことに成功した.3)ボンド磁石の成形では,NdFeBの微粉体と樹脂を混合したボンド磁石を深さ数十μ程度のガラス基板上に設けた溝に充填し,成形することに成功した.申請書記載の目標項目は,ほぼ実施したが,ウェットエッチングを用いた微細加工に関しては,安定した加工のための有効な改善策を見いだすことはできなかった.高性能磁石の代表例である焼結ネオジム磁石は,焼結体から機械加工により1mm以下の薄板に加工する場合,磁気特性劣化が顕著である.また,厚さ1mm以下の磁石を有効に使うためのサブミリオーダピッチのパルス着磁は,着磁コイルの細線化とジュール発熱によるコイルの溶断から,不可能である.これらの制限は,ネオジム磁石を用いるスマートフォンのレンズ駆動アクチュエータや情報記憶装置用アクチュエータなどの小型化や多自由度化の大きなボトルネックとなっている.本研究では,焼結磁石の低ダメージ薄板加工法,ボンド磁石やPLD(パルスレーザ堆積法)磁石の薄板成形法を検討するとともに,得られた薄板磁石の微細加工,微細着磁パターンを形成する手法の研究開発,また,それらの技術を組合せたマイクロ多自由度アクチュエータの実現を目的とし,磁石の微細加工,微細着磁,応用までを含めた総合的な研究を実施する.平成29年度は,放電加工機によって薄板加工した焼結ネオジム磁石に対して,局所的にレーザ加熱し,磁化反転する手法で,碁盤の目の状にNS着磁された磁石アレイを作成した.これと,PCBボードに製作した2層のミアンダ状マイクロコイル,磁石アレイを支持案内するシリコン弾性案内からなる2自由度駆動マイクロアクチュエータを試作,それを用いた位置制御実験を実施した.また,シリコン・酸化シリコン上にPLDにて高速堆積した厚膜磁石に,レーザ加熱により,微細磁気パターンを形成する実験も合わせて実施した.予定より早くマイクロアクチュエータの試作に着手できている.高性能磁石の代表例である焼結ネオジム磁石は,焼結体から機械加工により1mm以下の薄板に加工する場合,磁気特性劣化が顕著である.

また,厚さ1mm以下の磁石を有効に使うためのサブミリオーダピッチのパルス着磁は,着磁コイルの細線化とジュール発熱によるコイルの溶断から,不可能である.これらの制限は,ネオジム磁石を用いるスマートフォンのレンズ駆動アクチュエータや情報記憶装置用アクチュエータなどの小型化や多自由度化の大きなボトルネックとなっている.本研究では,焼結磁石の低ダメージ薄板加工法やPLD(パルスレーザ堆積法)磁石の薄板成形法を検討するとともに,得られた薄板磁石の微細加工,微細着磁パターンを形成する手法の研究開発,また,それらの技術を組合せたマイクロ多自由度アクチュエータの実現を目的とし,磁石の微細加工,微細着磁,応用までを含めた総合的な研究を実施する.昨年に引き続き,レーザ着磁磁石を用いた2自由度アクチュエータの試作を実施した.昨年度の駆動方向に対して垂直方向の案内の低剛性に起因した振動問題を解決するため,新たに,シリコン基板にV溝を加工した2段式のマイクロボール案内を試作し,駆動実験を試みた.その結果,長ストロークの2自由度駆動に成功した.しかしながら,昨年度の弾性案内と比べ摩擦が大きく,安定したフィードバック位置制御の実現には至らなかった.また,シリコン・酸化シリコン上にPLDにて高速堆積した厚膜磁石が,シリコン単体よりも,厚膜にした磁石が剥離しない原因を調査したところ,酸化膜が厚い方が密着力が大きくなることを見出した.これにより,磁石厚膜化の一つの指針を得ることができた.本年度同様の項目の研究を進め,更なる加工精度,微細化の検討を推し進めるとともに,H29年度は微細着磁ならびに微細着磁を実施した磁石を用いたマイクロアクチュエータの試作に関しても検討を進めていく.マイクロアクチュエータの位置決め制御の結果,高周波駆動する場合,位置決め方向以外の振動が励起されることが明らかになり,現在,マイクロ案内の再設計を進めている.また,本研究の技術に対して,数社の企業が,別の用途での利用を打診してきており,当初の計画に加え,それらのニーズを踏まえつつ,研究を進展する予定である.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。
感染者隔離効果の推定手法開発と隔離の有効性メカニズムの解明

隔離を含む非医学的(非薬物的)対策は病原体に非特異的なため、未だワクチンや治療法が開発されていない感染症など、幅広い対象に実施可能である。しかし、隔離による2次感染予防効果は具体的な数値として明らかにされておらず、例えば2014-16年に西アフリカで流行したエボラ出血熱に対して隔離が2次感染をどれだけ防ぎ得たかは未だ疫学的・統計学的に分析されていない。本研究の目的は、感染者の感染後経過時刻の関数として隔離実施を加味した2次感染発生の数理モデルを構築し、疫学情報およびゲノム情報の両方を含む観察データを分析することにより、隔離の効果を明示的に推定することである。3年度目は流行データを利用して感染性や相対的感染頻度を具体的に分析し、欠損情報を含むデータや様々な種類の観察情報からの推定を実現する段階に据えた。具体的には、伝播ネットワーク再構築および接触者追跡調査に基づく2次感染リスクのモデル化を行った。前者の分析では沖縄県を中心に発生した麻疹流行の伝播ネットワークの再構築のリアルタイム分析に取り組んだほか、同情報に基づくリアルタイム予測研究を発表することができた。後者の研究では、当初予定していた個体のtime useデータの活用に替えて接触ダイアリーに基づく接触者追跡調査を実施し、2次感染リスクが高くなる空間的設定(位置情報)を行動目的別で特定することに成功した。いずれの結果も原著論文として査読付きの国際誌に発表することができた。時間計画は申請書での宣言通りに進んでいる。欠損データを含むネットワーク再構築に基づく隔離効果の推定手法の提案など、残りの予定していた課題の創出に注力できる状況にある。(1)接触毎の感染確率モデル定式化、(2)欠損情報を含むMERSとエボラ出血熱の隔離効果推定、(3)隔離内容の分解と研究デザイン整備、に取り組み、特に次年度は(2)を強化する予定である。(1)接触毎の感染確率の推定では、流行と別に履歴調査を実施し、様々な接触行動iの頻度情報Ciを収集する。それに基づき接触行動iの1回毎の感染回避確率Π(1-pi)^{Ci}を季節性流行から推定する。(2)病原体ゲノム情報を利用した伝播ネットワーク再構築では、疫学情報に加えて病原体ゲノム情報が各感染者から分離された際に誰が誰に感染させたのかを再構築するモデルを実装する。引き続き積分方程式を用いる方向を模索する。接触者追跡情報がなくても推定可能なモデルでなければ実用化することが難しいので、対応するモデルの導出と信頼性評価に注力する。倫理的理由から、隔離をランダムに割り付けするができないため、流行の観察研究成果を利用して後ろ向きに疫学データを分析し、そのデータに統計モデルを適用することで推定することを念頭に定式化等に取り組んできた。伝播ネットワークの再構築と分析に必要な積分方程式モデルで明らかにできることを体系的に整理し、モデル構造とモデル化に必要な想定を明らかにしつつ、基礎的方法論を確立すべく初年度の研究に取り組んだ。初年度の課題は(1)誰が誰に感染させたのかが明らかなデータに基づく数理的定式化、(2)MERSやエボラ出血熱の伝播ネットワーク情報の収集と分析、とした。2次感染が発病後時刻tに対してh(t)で発生する感染症に対して発病後時刻kで隔離が実施され、2次感染頻度が定数倍低下したものと想定し、隔離効果を規定するパラメータを2次感染時刻の短縮化と2次感染者数減少の情報を利用することを通じて推定する手法を考案した。時間計画は申請書での宣言通りに進んでおり、初年度で最低限の完了予定としていた分析やデータ収集が完了したため。