hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ブラーマン種系♂と和牛品種♀との交雑種の発育、飼料利用性及び産肉性の研究

本研究ではBos indicusに属するブラーマン種の遺伝的特性の和牛品種への導入が、わが国の牛肉生産体系の中で有効か否かを検討した。ブラーマン種(Z)と黒毛和種(BB)の交雑種(1/2Z、1/4Z)とBB種、日本短角種(NN)およびB×BNを用いて、増体能力、飼料利用性、血漿中生理諸元と各種ホルモン濃度を調査し、それらの品種グループ間差異の有無を検討した。1)飼料利用性、生理諸元およびホルモン濃度における品種グループ間比較において放牧期には成雌の1/2Z、BB、育成雌の1/4Z、BB、各4頭、計16頭を、舎飼期には1/2Z、1/4Z、各3頭、BB(育成雌)4頭、計10頭をそれぞれ供試した。7月と10月の放牧時に採血、舎飼時では給餌後に8時間連続採血し、血漿中の生理諸元、IGF-I、T_3およびインスリン濃度を測定した。いずれの時期でもコレステロールは1/4Z>Bであったが、逆にトリグリセリド、総蛋白質では1/4Z<Bであった。他の血漿中成分、IGF-I、T_3には品種間差はなかった。また給餌後のインスリンの上昇反応は1/4Z≧Bであったが、対応するグリコースのそれには品種間差はみられなかった。2)飼料利用性における品種グループ間比較において、BB6頭、NNとBBN各4頭およびBZB2頭、計16頭を用いて、放牧時の食草量、乾物と成分の消化率、食草・反〓回数および増体能力について品種グループ間で比較した。1日平均増体量ではNNが化品種よりも大きかったが、NNを除く品種の間には差異はみられなかった。NNは他品種に比べ粗繊維の消化率には7月のNDFとADFでは高い傾向がそれぞれみられたものの、代謝体重あたりの乾物摂取量と乾物および蛋白質消化率には品種間差はなかった。食草・反〓回数には季節による違いはみられたが、品種間に差はみられなかった。これらの結果の原因として、各品種の一群放牧により品種の特性が打ち消されたこと、食草量や糞量の推定のために投与した酸化クロムカプセルの放出量が一定でなかった可能性があり、今後の検討が必要である。本研究はBos indicusに属するブラーマン種の遺伝的特性の和牛品種への導入が、わが国の牛肉生産体系の中で有効か否かを検討することを目的とした。今年度はブラーマン種(Z)と黒毛和種(B)の交雑種:1/2Z、1/4ZとB種を用いて放牧期と舎飼期において飼料利用性、血漿中生理諸元と各種ホルモン濃度を調査し、それらの品種グループ間差異の有無を検討した。供試牛は放牧期には成雌の1/2ZおよびB、育成雌の1/4ZおよびB、各4頭、計16頭を、舎飼期には1/2Z、1/4Z、各3頭、B(育成雌)4頭、計10頭をそれぞれ供試した。

1.飼料利用性における品種グループ間比較7月と10月(放牧期)、11月(舎飼期)に二重指標法(酸化クロム投与)により採食量と各成分消化率を調査した。放牧期(510月)の平均1日増体重は1/2Z、Bは負で差はなく、1/4Z≧Bであった。代謝体重あたりの乾物摂取量には品種グループ間で放牧期、舎飼期ともに差はなかった。また乾物消化率は放牧期で1/2Z、1/4Z≧Bで、舎飼期では同様であった。ADF、粗蛋白質の各成分消化率においては放牧期、舎飼期ともに1/2Z、1/4Z≧Bであった。NDF消化率は放牧期では1/2Z、1/4Z≧Bであったが、舎飼期では同様の値であった。2.生理諸元およびホルモン濃度における品種グループ間比較7月と10月に採血、舎飼時では濃厚飼料給与後に8時間連続採取して得られた血漿中の生理諸元、IGF-I、T_3およびインスリン濃度を測定した。いずれの時期でもコレステロールは1/4Z>Bであったが、逆にトリグリセリド、総蛋白質では1/4Z<Bであった。他の血漿中成分、IGF-I、T_3には品種差はなかった。また濃厚飼料給与後のインスリンの上昇反応は1/4Z≧Bであったが、対応するグルコースのそれには差はみられなかった。本研究では黒毛和種(BB)6頭、日本短角種(NN)4頭、それらの交雑種(BNB)4頭およびブラーマン種(Z)との1/4ブラーマン交雑種(BZB)2頭、計16頭を用いて、放牧時の牧草利用性(食草量、乾物および成分消化率)、食草行動(食草および反芻回数)および増体能力について品種グループ間で差異が認められるかどうかを検討した。1日平均増体量ではNNが他品種よりも増体能力が高かったが、NNを除く品種の間には差異はみられなかった。飼料の利用性をみると、NNは他品種に比べ粗繊維の消化率は7月のNDFとADFには高い傾向がそれぞれみられたものの、代謝体重あたりの乾物摂取量と乾物および蛋白質消化率にはNNの優位性は認められず、品種間差はなかった。食草および反芻回数には季節による違いはみられたが、品種間に差は認められなかった。これらの結果の原因として、各品種の一群放牧により品種の特性が打ち消されたこと、食草量や糞量の推定ために投与した酸化クロムカプセルの放出量が一定でなかった可能性があり、今後の検討が必要である。
ハイスループット分子量測定によるセルロース加水分解酵素群の新しい評価法の開発

木質バイオマスの高効率糖化のためには、セルラーゼ中の各酵素の活性を正確に評価する必要がある。そこで基質に高分散性のセルロース懸濁液を調製し、分解過程における「重合度」の変化から成分酵素の活性を評価した。セルロースの重合度はカルバニル化後にGPCにより分析した。トリコデルマ由来のEG IとEG II、CBH IとCBH IIに関して評価を行った。その結果、EG IIの活性がEG Iより高く、エンド活性があるとされるCBH IIもCBH Iと大差がないことなど、重要かつ新規な結果を得ることができた。さらに、この評価法の迅速・簡便化を検討し、残渣の近赤外分光スペクトルによる重合度の予測を可能とした。バイオマス試料としてユーカリ(Eucalyptus globulus)を採用し、Wise法ならびに5% (w/w)水酸化ナトリウム処理によってマトリックス成分を除去した。得られた基質をグラインダーで解繊処理することにより分散性の高いセルロースIを調製し、これを標準基質とした。評価する酵素はTrichoderma reesei由来のEG(エンドグルカナーゼ)およびCBH(セロビオハイドロラーゼ)、Novozyme社から購入したBGL(β-グルコシダーゼ)、市販セルラーゼ製剤(Accellerase 1500, Genencor社)を対象とした。重合度測定に関しては、まず洗浄した糖化残渣を凍結乾燥し、五酸化二リン共存下で真空乾燥を行った。次に、ピリジン溶媒中、フェニルイソシアネートと反応させて、セルローストリカルバニレートへ誘導体化した。得られた試料をTHF(テトラヒドロフラン)に溶解させ、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィ、Shodex社)分析することで、セルロース誘導体の平均分子量(ポリスチレンスタンダード換算)を決定した。CMC(カルボキシメチルセルロース)といったモデル基質による酵素評価法では、TrEGIとTrEGIIの分解活性はほぼ同じ値を示したが、本年度に開発した重合度による評価法から得られたエンドグルクナーゼ活性はTrEGIよりもTrEGIIの方が明らかに高かった。これは前処理バイオマスの評価とも一致する結果であった。次年度、セルロース重合度をより迅速に、また再現性よく進めるために、近赤外法を用いたハイスループット解析法を開発する予定である。前年度に行ったEGに加え、CBH系の糖質分解酵素で標準化したセルロースを糖化した。その分解残渣をGPCで分子量測定したところ、EGと比べて非常に大きな重合度を示した。興味深いことに、一部エンド活性を示すと提唱されているCBH IIの重合度変化はCBH Iのそれと大きな違いはなかった。この結果は本法がエンド活性を評価するだけでなく分解様式の識別にも適用できることが示された。GPCによる分子量測定はセルロースを誘導体化させる際に必要となる有害な有機溶媒の使用に加え、測定全体にかかる時間と労力を要するため分光分析法を用いたハイスループット解析の開発を検討した。前年度と今年度に得られた重合度データと同じ分解残渣から取得したスペクトルデータを多変量解析し、検量モデルの構築を目指した。まず、ラマンスペクトルを用いてモデルの構築を試みたが、その予測精度は非常に低かった。これは、同じ試料から測定したスペクトルの変動の方が試料間の変動よりも大きかったことが原因であると考えられる。一方、近赤外スペクトルからは比較的確度の良いモデルが得られた。検量精度を向上させるためにスペクトル前処理、領域の最適化を行ったところ、7300-4000cm-1の二次微分スペクトルが最も良い予測精度を示した。これにより、実バイオマス由来のセルロースIに対するエンドグルカナーゼ活性を迅速且つ正確に評価できることが示された。近赤外スペクトルによるセルロース重合度の予測は今回が初めての成果であるため、その理由を検証する目的から検量モデルの回帰係数を解析した。すると、セルロースのアモルファス領域と帰属される近赤外吸収量と重合度が相関することが示唆された。つまり、分子鎖が乱れたセルロースをエンドグルカナーゼが分解した結果、結晶性が相対的に上昇し、近赤外スペクトルに反映されたことが理由であると考察した。セルロース科学バイオマス科学目標にあげた、(1)実験に用いたセルロースの標準化(2)トリコデルマ分解系のなかで重要なエンドグルカナーゼの活性評価(3)GPC解析による重合度の測定、について予定通り実験を進めることができ、成果を学会にて発表した。ただし、トリコデルマ系のCBHに関する実験のみ、次年度に他の菌株由来の酵素と合わせて実験することに予定変更した。

前年度は、トリコデルマ系エンドグルカナーゼのみを対象酵素としたが、次年度はトリコデルマ系のCBHに加えて、他の菌株が生産する有用酵素(エンドグルカナーゼ、CBH酵素など)について同様の解析を行う。また、GPCによる分子量測定は時間と労力を要するので、近赤外スペクトルなどを用いたハイスループット法の開発を目指す。ハイスループット解析には、Unscramblerの新バージョンのもつ機能が役立つと考え、購入を計画していたが、初年度は現バージョンのUNscramblerによる検討段階でとどまるに至ったため、次年度に購入を延期することとした。トリコデルマ系、CBH酵素に関する実験を開始する予定であったが、十分量酵素を取得できなかったため見送ることとした。Unscramblerの新バージョンへの更新を行う。トリコデルマ系のCBH酵素に関する実験を、他の菌株由来の酵素と同時に実施する。
公共政策の転換と日本の水道産業

(抄録なし)本研究は日本の構造改革に関する分析を目的とし、日本の政策アクターがなぜ、どのように組織の構造改革を行うことになるのかを明らかにするため、エネルギー部門(政策及び産業)に焦点を当てて政策分析を行うものである。なぜセクターによって全面的な改革が違うのか、これを明らかにするため、本研究は電力や水道/下水などという資本集約自然独占のリストラを調査し、日本での議題選定方法と意思決定を分析する。日本の水道産業は、小規模な私企業によって断片化された産業であったが、これらの合併や水道産業の構造改革という政策がとられることはなかった。本研究ではその政策過程を分析することを目的とし、第一に経済・技術という要因とリストラの関係性、第二に電力・水道/下水という資本集約構造改革にみられる共通性の有無、第三に海外からの構造改革についての議論の影響を検討する。これらの目的を踏まえ2011年度は、2011年3月に起きた東日本大震災、そして福島原発の事故を受けて、日本のエネルギー政策が大きく転換することが考えられるため、今年度はその動向を確認するためのデータ収集を行った。また、水道産業との比較のために、超国家的、長期的な文脈における日本の電力部門の分析を行い、エネルギー政策の起源と理論に関する調査を行った。そして、福島原発の事故前と事故後におけるエネルギー基本計画の実現可能性の分析を行ったところ、多くの政策目的と政治アクターの願望はあいまいであったり、矛盾していたり、日本の市場構造においては実現困難なものであることが明らかとなった。本研究は日本での構造改革の説明です。あるセクターでの能率が下がるにもかかわらず、日本の政治家が全面的な改革を要求しないそうです。失敗された改革について殆どすべての現代研究は保護主義を主張する日本の関係者が利益などを増したいと説明している。本研究の目的は、なぜセクターによって全面的な改革が違うかという疑問です。この目的を達成するためには、本研究は電力や上水/下水などという資本集約自然独占(capital-intensivenatural monopoly)のリストラを探して、日本で議題設定と意思決定を分析します。あるセクターに高い料金や可処分所得不足や利益のない会社などという状況にもかかわらず、定められたセクターを規制する政策は変わらないのです。しかし、ある政策があまり変わらないからといって、必ずしも不変だとは限らない。ある場合には重大な政策が政治的均衡を変える。日本の電力・上水/下水セクターの中で水道が特徴的なのは小規模企業です。あまり分析しなかった料金や利益、コスト、生産性などという特徴を検討するより、初めて行われた本研究は三つの珍しい特徴で構成されています。一つ目は経済と技術の要因はリストラの議題設定にどのぐらい関係するか。二つ目は電力・上水/下水という資本集約構造改革に同じパターンと同じ特徴的な物の考え方があるのかというテーマです。三つ目は海外からの構造改革についてのアイデアが日本でどういう風に思っているのか、誰が日本でこのアイデアについて採用するのかというテーマです。更に、私はイギリスにおけるリストラに関する比較研究をしたいと思っているが、オックスフォード大学政治経済学科での研究者と共同で本研究を書く予定です。平成24年は、私は当該セクターについての経済・技術の特徴を研究しました。平成25も私は経済技術の研究を続けるが、他の面も検討します。国内における経済と技術に関するデータ収集と分析を順調に行うことができた。上に記載の如く、私は今まで経済と技術に関する電力・上水/下水のデータを集中して分析した。データとは上場企業の金融問題に関する資料、世論調査、労働人口、新聞記事などという意味です。次年度には電力・水道/下水という資本集約構造改革の共通性というテーマに集中的に取り組む。先ず、新聞の分析だけではなく、審議会と国会等政府の議事録も分析する予定である。向こう6ヶ月は電力・上水/下水という資本集約構造改革に同じパターンと同じ特徴的な物の考え方があるのかというテーマを私は集中し始める。先ず、私はこの目的を達成するために、新聞の分析だけではなく、審議会と国会などという政府の筆記録も研究する予定です。(抄録なし)
本研究は、2008年より開始したEPAの枠組みで越境するインドネシア人看護師・介護福祉士に焦点をあてて、日本の外国人労働者受け入れ政策の形成にEPAが今後どのような関わりをもつかを質的調査を実施し国際労働移動政策に着目する。2008年にインドネシアから来日した看護師・介護福祉士は合計で2,116名になる。(2017年9月1日時点厚生労働省)国家試験に臨む看護師・介護福祉士候補者の研修・就労過程と資格取得後に日本で定住している看護師・介護福祉士の実態と現状を解明し、高齢化社会における外国人労働者受け入れの枠組みの構築と、多文化共生が進む現代の日本の移民研究を確立することに繋がると考える。
靭帯様再生コラーゲン組織と細胞の相互作用のマイクロバイオメカニクス

1.再生組織力学試験装置の製作共焦点レーザ顕微鏡上に設置することができ,細胞とコラーゲンゲルから作製した再生組織に張力を作用させながら組織および蛍光染色した細胞の観察を行うことのできる装置を製作した。試料の両端をカンチレバーで支持されたグリップで把持し,両端から同時に試料を引っ張ることにより,組織中央部が顕微鏡視野内から外れることなく組織を伸展させることが可能であった。カンチレバーのたわみ量をレーザ変位系で計測することにより,組織に作用する荷重を計測することが出来た。組織のひずみは,表面に付着させた標識を装置上方から撮像し,画像解析装置を用いて標識の変位を計測することによって計測することが可能であった。2.再生組織内の細胞の観察手法の確立細胞質をCell Tracker Orangeで,ミトコンドリアをMito Tracker Greenで重染色することによって,共焦点レーザ顕微鏡を用いてコラーゲンゲル内の線維芽細胞の形態とミトコンドリアを観察することが可能であった。3.靱帯様再生コラーゲンマトリックスと内部の線維芽細胞内のひずみ計測家兎前十字靱帯線維芽細胞を包含したコラーゲンゲルに引張負荷を作用させたときに,ゲルに生じたマクロなひずみと細胞内に生じたミクロなひずみとの関係を調べた。マクロな視点でみるとゲルには伸展方向にほぼ一様なひずみが生じていたが,内部のひずみ場は非常に複雑であり,局所的にみるとひずみの主方向は様々であった。また,ミトコンドリアを標識にして計測した細胞内微小ひずみの大きさは,ゲルに生じたひずみよりも大きい傾向があり,さらに,核領域に生じるひずみは細胞質に生じるひずみよりも小さいことを明らかにした。これらの結果は,組織再生時に作用させる負荷の大きさを決定するための,非常に重要な知見である。1.靱帯組織構築用バイオリアクタの製作靱帯様再生組織を構築するために,繰り返し引張負荷を作用させながら,細胞とコラーゲンゲル,足場材料からなる複合体を培養することのできる装置を作製した。培養チャンバー内に挿入されたチューブを介して培地交換を行いながら,3週間以上の培養が可能であった。2.細胞の足場となる生分解性高分子メッシュの作製直径約15μmのポリL乳酸(PLLA)からなるマルチフィラメントを編んだメッシュを作製した。さらに,熱処理とガンマ線照射を施し,力学的特性および培養環境下における分解性を調べた。短時間の熱処理はPLLへの分解速度には影響を及ぼさなかったが,強度を大きく低下させた。ガンマ線の照射線量の増加とともに引張強度が低下し分解速度が上昇した。3.再生組織内の細胞の観察手法の確立コラーゲンゲル内の線維芽細胞の細胞質を適切な濃度の蛍光色素CellTracker Greenで染色することによって,共焦点レーザ顕微鏡を用いた細胞形態の観察が可能であった。4.再生組織の力学試験装置の製作共焦点レーザ顕微鏡のステージ上に設置することができ,細胞とコラーゲンゲルから作製した再生組織に張力を作用させながら組織および蛍光染色した細胞の観察を行うことのできる装置の設計,製作を行っている。この装置はカンチレバーとレーザ変位計を組み合わせた荷重計測システムを持ち,試料把持用グリップを接続した電動リニアステージを駆動して再生組織に変位を与える。
象牙質の構造および材質パラメータが疲労破壊抵抗性に及ぼす影響

象牙質の機械的強度の評価にあたり,従来の象牙細管の異方性(構造パラメータ)の評価だけではなく,象牙質のハイドロキシアパタイトのc軸配向性や象牙質コラーゲン中の老化架橋(AGEs)などの材質パラメータを評価した.アパタイト配向性の評価では,象牙細管の走行に対して垂直にアパタイト結晶のc軸が配向しているという特徴が認められ,配向性が強いものほど機械的強度も大きい傾向にあることがわかった.老化架橋であるペントシジン量の定量結果では、ペントシジンはとくに歯冠部において年齢とともに増加する傾向にあった.歯冠部歯根部ともに老化架橋であるペントシジンが多い程,機械的強度が低下する傾向が見られた歯の履歴(年齢、性別、歯種)が明らかなう蝕及び破折のない新鮮ヒト抜去大臼歯を用い,同一歯の歯冠部及び歯根部より棒状試料を作製した.歯冠部棒状試料は構造パラメータとして象牙細管方向を規定するため、象牙細管の走行方向が異なるものを3種類作製し,歯根部棒状試料は試料の長軸を歯軸方向と規定した.透過型微小領域X線回折装置を用いて,材質パラメータとしての象牙質ハイドロキシアパタイトのc軸配向性を評価するため,棒状試料にMo-Kα線を50kV,90mAで照射し, 5分間の回折データを採取した.ハイドロキシアパタイトのc軸配向性は(002)および(310)のX線回折ピークの積分強度比で算出した.その結果,象牙細管の走行方向に対して垂直な方向の積分強度比が有意に大きいことが分かった.つまり,象牙細管の走行方向に対して垂直に,アパタイト結晶のc軸が有意に配向しているという特徴が認められた.棒状試料を作製したものと同一の歯から厚さ200μmの象牙質薄切試料を採取し,フーリエ変換赤外線分光法を用いて,材質パラメータとしてのコラーゲン/ミネラル比の測定を行った.分解能800cm^-1,積算回数128回の条件で,反射法にて試料の歯冠部および歯根部を測定した.得られた赤外線吸収スペクトルからamideI(コラーゲン)およびリン酸基(ミネラル)のピーク比を計測したところ,コラーゲン/ミネラル比と年齢との間に相関は認められなかった.非侵襲的な評価法である透過型微小領域X線回折やフーリエ変換赤外線分光分析を最初に行ったが、データの採取に時間がかかったため、疲労破壊試験に至ることができなかった。本研究では,象牙質における代表的な構造パラメータである象牙細管方向を規定した試料において,材質パラメータのうちコラーゲン中の老化架橋(ペントシジン)含有量,ハイドロキシアパタイトのc軸配向性,およびコラーゲン/ミネラル比と,疲労破壊抵抗性との関連を明らかにすることによって,これらの構造および材質パラメータが象牙質の強度に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした.疲労破壊試験は現在進行中であるため,疲労破壊試験に先立ち行った3点曲げ試験の結果を,構造パラメータおよび材質パラメータとの関連を評価をした.材質パラメータとしてのハイドロキシアパタイトのc軸配向性の評価では,透過型微小領域X線回折装置を用いて5分間の回折データを採取した結果,象牙細管の走行に対して垂直な方向の積分強度比が有意に大きいことがわかった.つまり,象牙細管の走行に対して垂直にアパタイト結晶のc軸が有意に配向しているという特徴が認められた.アパタイト配向性が強いものほど、曲げ強さも大きい傾向にあることがわかった.フーリエ変換赤外線分光法では,材質パラメータとして歯冠部および歯根部のコラーゲン/ミネラル比を得られた赤外線吸収スペクトルからamideI(コラーゲン)およびリン酸基(ミネラル)のピーク比から計測したところ,コラーゲン/ミネラル比と年齢との間に相関は認められなかった.高速液体クロマトグラフィーによるペントシジン量の定量結果では、ペントシジンはとくに歯冠部において年齢とともに増加する傾向にあった.歯冠部歯根部ともに老化架橋であるペントシジンが多い程、曲げ強さが低下する傾向が見られた。象牙質の機械的強度の評価にあたり,従来の象牙細管の異方性(構造パラメータ)の評価だけではなく,象牙質のハイドロキシアパタイトのc軸配向性や象牙質コラーゲン中の老化架橋(AGEs)などの材質パラメータを評価した.アパタイト配向性の評価では,象牙細管の走行に対して垂直にアパタイト結晶のc軸が配向しているという特徴が認められ,配向性が強いものほど機械的強度も大きい傾向にあることがわかった.老化架橋であるペントシジン量の定量結果では、ペントシジンはとくに歯冠部において年齢とともに増加する傾向にあった.歯冠部歯根部ともに老化架橋であるペントシジンが多い程,機械的強度が低下する傾向が見られた現在進行の遅れている疲労破壊試験を行いながら、同一の歯から採取した試料を用いて高速液体クロマトグラフィーによるペントシジンの蛍光定量を併行することで、当初予定していた研究が遂行できるようにする。歯学疲労破壊試験を行い、さらに破壊試験後の破断面をSEM観察することで象牙細管の閉鎖度を計測する予定であったが、進行が遅れているため、破壊試験やSEM観察に要する備品の購入も遅れているため。疲労破壊試験および破壊試験後のSEM観察による象牙細管閉鎖度の計測、高速液体クロマトグラフィーによる象牙質コラーゲン中のペントシジン量の蛍光定量を行うにあたり、必要な必要な備品の購入に使用する。また得られた結果を学会発表する際の旅費として使用する予定である。
大動脈ステント内挿術後の左心機能を心臓エナジェティクス的解析により評価する試み

ステントグラフト内挿術が後負荷の増大を介して左室機能に悪影響を及ぼすかを検討した。イヌ下行大動脈ステントグラフト内挿術モデルを作成し、後負荷の指標として動脈入力インピーダンスを、左室機能の指標として圧容積曲線を計測し、慢性期(12週後)に左室心筋重量を測定、コントロール群との比較を行った。動脈インピーダンス解析ではステントグラフト留置後有意にコンプライアンスの低下、特性インピーダンスの上昇を認めた。左室圧容積解析では、ステントグラフト後にEaの上昇を認めた。12週後の左室心筋重量はステントグラフト群で有意に重かった。ステントグラフトは後負荷の上昇及び慢性期における左室肥大を来たす。本研究の目的は、ステントグラフト内挿術が左心機能に与える影響を心臓エナジェティクス的解析により明らかにすることである。具体的には、1)動物モデルを用いて圧容量測定カテーテルシステム下でのカテーテル検査を行い、得られた血行動態データが心エコー検査とマンシェット測定血圧とから得られた測定値で近似できることを確認する、2)動物モデルにステントグラフト内挿術を行い、その前後での心臓エナジェティクスの各指標を算出しステントグラフト内挿術が左心機能に与える影響を検証する、3)非侵襲的な検査で左心機能を評価できることを確認し、臨床患者のステントグラフト内挿術後の左心機能を心臓エナジェティクスの面から評価することである。得られた知見は今後の大動脈疾患の治療方針の一助になると考えている。初年度は動物モデルを使用して、圧容量測定カテーテルシステムを用いたカテーテル検査を予定していたが、頸動脈経由での左心室へのカテーテル挿入、そして開胸下での下大静脈閉塞法による前負荷を減少させての左心室容積の測定にも難渋しており、血行動態データの収集がまだ不十分である。心尖部からのカテーテル挿入では手技自体による心機能への影響がある可能性もあり、頸動脈経由での左心室へのカテーテル挿入を試みようとしていたが、当初の予定通り心尖部からの圧容量測定カテーテルの挿入も考慮している。またステントグラフト挿入のためには開腹して腹部大動脈からアプローチする必要があるが、開胸と同時に開腹しての手術継続にも難渋している。頸動脈経由での圧容量測定カテーテルシステムを用いた血行動態評価に難渋しているため。大動脈ステントグラフト内挿術は、経カテーテル的にステントで裏打ちされたグラフトを大動脈内に留置する外科的治療法で、大動脈瘤や大動脈解離、大動脈損傷などの治療に用いられる。元々、大動脈にはコンプライアンスがあり後負荷の軽減に働いているが、大動脈が硬い人工血管などで置換された場合、コンプライアンスの低下や、大動脈近位部の抵抗である特性インピーダンスの上昇をきたし、左室機能障害や(Ann Thorac Surg. 1995; 59: 981-9.)、慢性期での左室肥大(J Thorac Cardiovasc Surg. 2002; 124: 768-74.)をきたすことが知られている。同様の機序が、ステントグラフト内挿術後でも起きるのではないかと考えた。本研究の目的は、大動脈ステントグラフト内挿術が左室機能へ与える影響を心臓エナジェティクス的解析により明らかにするものである。大動脈ステントグラフト内挿術が、左室機能、形態で悪影響を及ぼすのであれば、その病態を詳細に解析することは、その後の治療戦略を立てる上で有意義なものとなり、臨床的に重要であると思われる。当初、ブタを使用して頸動脈的にコンダクタンスカテーテルを用いて圧容積曲線を測定する予定であったが、より正確な圧容積曲線の測定のため、イヌを使用してクリスタル及びミラーカテーテルを用いる方法に変更した。具体的には、開胸をして、心筋にクリスタルを4か所とりつけ、心尖部からミラーカテーテルを左室内に挿入するものである。現在、測定方法の確立に時間を要しており、具体的な結果はでていない。圧容積曲線の再現性のある測定に難渋したため。予備実験において、開胸、クリスタル、ミラーカテーテルを用いた圧容積曲線の測定は安定しており、今後この方法で本実験をすすめる予定である。ステントグラフト内挿術は、大動脈疾患に対する低侵襲治療である。その症例数は増加一途をたどっており、若年者にも多く使用されるようになっている。元々弾性を持つ大動脈が弾性のない人工血管に置換された場合、コンプライアンスなどの低下から後負荷が増大し、心機能に悪影響を及ぼすことが懸念される。イヌの下行大動脈ステントグラフト留置モデルを作成し、前後で後負荷及び、心機能の変化を検討した。ステントグラフト留置は全身麻酔下に開腹し、腹部大動脈アプローチで透視下に行った。後負荷は、大動脈基部の圧波形及び血流波形を周波数解析し、動脈インピーダンスを得た。得られたインピーダンススペクトルを、Windkesselの3要素にあてはめ、総血管抵抗、コンプライアンス、特性インピーダンスを算出した。左室機能はコンダクタンスカテーテルを使用して、左室圧波形、左室容積及び圧容積曲線を測定した。慢性期(ステントグラフト留置12週後)での変化も検討した後、sacrificeを行い、左室心筋重量係数(左室心筋重量/イヌの体重)を計測した。Sham手術群との比較検討も行った(ステントグラフト群n=5, Sham手術群n=5)。

ステントグラフト群において、ステントグラフト留置前後で総血管抵抗は変化しなかったが、コンプライアンスが有意に低下し、特性インピーダンスが有意に上昇した。Sham手術群では変化を認めなかった。最大左室圧、左室収縮末期圧はステントグラフト内挿術後で有意に上昇し、Ea(arterial elastance)も有意に上昇した。しかし、心効率を表すEa/EesやSW/PVAは変化しなかった。術12週後の左室心筋重量係数はステントグラフト群に置いて有意に大きかった。ステントグラフト内挿術は後負荷を上昇させ、左室肥大を引き起こすことが示唆された。得られた研究結果は今後、論文にて発表予定である。ステントグラフト内挿術が後負荷の増大を介して左室機能に悪影響を及ぼすかを検討した。イヌ下行大動脈ステントグラフト内挿術モデルを作成し、後負荷の指標として動脈入力インピーダンスを、左室機能の指標として圧容積曲線を計測し、慢性期(12週後)に左室心筋重量を測定、コントロール群との比較を行った。動脈インピーダンス解析ではステントグラフト留置後有意にコンプライアンスの低下、特性インピーダンスの上昇を認めた。左室圧容積解析では、ステントグラフト後にEaの上昇を認めた。12週後の左室心筋重量はステントグラフト群で有意に重かった。ステントグラフトは後負荷の上昇及び慢性期における左室肥大を来たす。心尖部アプローチでのカテーテル挿入を考慮している。またイヌを使用しての実験も検討している。開胸の上で、圧容積曲線の測定を行う。そのため、急性期実験(同じ動物を用いたステントグラフト前後での測定)と慢性期実験(ステントグラフト内挿術群と偽手術群で、慢性期に圧容積曲線の測定を行う)を別個に行う。また、ステントグラフト内挿による後負荷の変化を定量化するため、動脈インピーダンスの測定も行う。心臓血管外科圧容積曲線の再現性のある測定に難渋したため。予備実験で新しい測定法について検討を行った。当初予定していた測定法をとりやめたため、28年度の研究費に未使用額が生じたが、29年度はクリスタルを用いた新しい圧容積曲線測定法を実施する予定である。この測定法に必要な物品について購入予定である。
剪断力の働く気液界面を通しての物質と熱の輸送機構の流体力学的解明と相似性の検討

本研究は強いウインドシアーによる風波の崩壊を伴うせん断力の働く気液界面を通しての熱と物質の移動機構を明らかにすること、および、熱と物質の移動速度の間に成り立つ相似性について検討することを目的とした。具体的には、炭酸ガスと熱の移動速度を炭酸ガスの放散および熱の蒸発実験を風波水槽で行うことにより測定した。さらに、風波の崩壊に伴い発生する液滴および温度成層が物質移動に如何なる効果を与えるかを検討するため基礎的な室内実験および数値計算を行った。本研究から得られた主な成果は次のとおりである。(1)二酸化炭素の移動速度の風速に対する変化は、多大の誤差を含んだ従来の測定結果とは全く異なっており、その変化は表面更新渦と微量の界面活性物質の効果を考慮することにより説明される。(2)せん断力の働く気液界面を通しての熱と物質の移動速度の間の相似性は微量の界面活性物質の効果が波の激しい崩壊によりかき消される高風速域では成立するが、波の崩壊のない低風速域では成立しない。界面活性物質が熱移動に及ぼす減衰効果は物質移動に及ぼす効果よりも大きい。(3)高粒子レイノルズ数をもつ球形粒子に対する揚力と抗力の挙動は従来のモデルによる評価値とはかなり異なる。風波の崩壊に伴う液滴の運動を予測するためには液滴に働く揚力、抗力を正確に評価することが必要であるが、この評価法を提案した。(4)安定温度成層流中でのアクティブなスカラーである熱とパッシブなスカラーである物質と乱流拡散係数の間には、大きな違いがあり、従来のモデルのようにアクティブなスカラーである熱とパッシブなスカラーである物質の乱流拡散係数を同じとするとプルームの乱流拡散予測などにおいては大きな誤差が発生することになる。剪断力が働く気液界面を通しての物質と熱の輸送機構を解明することは、流体工学分野で扱う蒸発・凝縮・ガス吸収装置等の工業装置の最適設計を行う上で重要であるとともに、もっと大きなスケールでは大気・海洋間での海水面を通しての物質と熱の交換量を正確に評価する上で極めて重要である。しかし、この剪断力の働く気液界面を通しての物質と熱の輸送機構に関しては十分な理解がなされていない。そこで、本研究は、風波水槽を用いた物質移動と伝熱実験を行うことにより剪断力が働く気液界面を通しての熱と物質の移動機構を解明すること、および、熱と物質の移動係数を正確に評価することを目的とした。初年度である本年度は流動パラメータの基本となる気液界面上に働く抗力から計算できる摩擦速度の評価法について直接数値シミュレーション(DNS)を気液界面のモデルである2、3次元波状壁面上の乱流場に適用することにより検討した。その結果、気液界面上でのレイノルズ応力の直接測定による摩擦速度の評価法が3次元的な形状をもつ気液界面に対しては十分な精度をもつことが明らかになった。さらに、風波水槽内の水を真水とした場合と食塩水とした場合に対して炭酸ガスの放散による物質移動実験を行い、振動格子乱流水槽内で本研究グループが見つけた従来の研究結果と同様に、風速(摩擦速度)の小さなブレークの無い気液波界面に対しては海水に対する物質移動係数は真水のそれに比べて半減するが、風速(摩擦速度)の大きな気液界面が崩壊する場合には、真水と海水の間に物質移動係数の違いがないことが明らかにされた。さらに、気液界面の崩壊に伴う気泡のエントレインメントが物質移動に及ぼす効果を実験による気泡径測定とDNSによる物質移動速度の評価の両面から考察した。また、伝熱実験および成層効果の実験に関しては次年度の実験に備えて実験装置の組立と調整を行った。

気液界面上を気体が乱流状態で流れる場合、気流による剪断力が気液界面に働き、液流側には波状運動からなる風波乱流場が形成される。気流が低速の場合にはさざ波が形成され、高速でせん断力が強い場合には気液界面が激しく崩壊し気泡が巻き込まれる。このような剪断力が働く気液界面を通しての物質と熱の輸送機構を解明することは、流体工学分野で扱う蒸発・凝縮・ガス吸収装置等の工業装置の最適設計、および、もっと大きなスケールでは大気・海洋間での海水面を通しての物質と熱の交換量を正確に評価するうえで極めて重要になる。そこで、本研究では、初年度の風波乱流場での乱流構造と物質移動機構の解明に対する実験につづき、気流によるせん断力の働く気液界面を通しての熱移動に関する実験を行うことにより物質と熱の移動に関する相似性について考察を行った。また、乱流場に温度成層が存在する場合には、浮力そのものを生み出す熱の乱流湯拡散と炭酸ガスのように浮力には関与しない物質の乱流拡散との間に差異があるかどうかについても実験的検討を行った。さらに、気液界面崩壊時に発生する気泡と液滴の飛散機構を明らかにすることをめざした。その結果、せん断力の働く気液界面を通しての熱移動と物質移動の間には、気流速が大きく気液界面が激しく崩壊する場合には相似関係が存在するが、気液界面の崩壊度が小さいか全く崩壊しない場合には相似性が成立しないことが明らかになった。しかも、物質よりも熱の移動の方が抑制されるとの結果が得られた。また、安定温度成層流中では熱の乱流拡散が物質のそれよりも抑制されることが明らかになり、従来の研究で用いられてきた熱と物質の乱流拡散係数を同じとする仮定が成立しないことが明らかにされた。さらに、気泡および液滴に働く揚力および抗力を直接数値計算により評価した。
脊髄障害の発生機序ならびに対策に対する実験的研究ーTBA-Reactive SubstancesとFree Radical Scavengerの観点よりー

1.急性脊髄障害実験:Wister系ラットを用い、以下の実験を行った。1)対照群とVit.E投与群、Vit.E欠乏群に分類し、脊髄圧迫障害前および後の脊髄過酸化脂質をTBA法により経時的に測定した。TBARS量は、Vit.E投与群では対照群に比し、有意に低値を示した。Vit.E欠乏群では、対照群に比し、有意に高値を示した。2)脊髄誘発電位では、Vit.E投与群の回復が著明であり、Vit.E欠乏群では、回復が劣っていた。3)組織学的には、出血巣の拡がりは、Vit.E投与群で少なくVit.E欠乏群では広範囲に拡がっていた。4)脊髄圧迫損傷後、脊髄内に産生されるTXA_2とPGI_2の安定代謝物であるTXB_2とb-ketoPGF_1を放射免疫測定法により測定した。損傷5分後のTXB_2の産生値は脊髄損傷の程度に比例していた。また、螢光色素を静注し、分光光度計により、測定した結果でも脊髄血管損傷は外力の大きさに比例しており、TXB_2の産生値、脊髄血管損傷度と脊髄に加わる外力の大きさとは、互いに比例関係にあった。以上よりTXA_2が損傷脊髄において重要な役割を担っていることが示唆された。2.慢性脊髄障害実験:Wister系ラットを用い、上位頸椎部にカオリンを注入し、慢性脊髄障害を作製し、分子量の異なる4種類のtracer(Fluorescein Evans Blue,HRP,Lanthanumchloride)をクモ膜下腔に注入し、脊髄実質への透過性を検討した。1)正常ラットにおいても、低分子tracerは脊髄実質内に移行し、脊髄ー脊髄液関門は、血液ー脊髄関門のような厳密なbarrierでないことが示唆された。2)脊髄空洞症ラットにおいては、分子量の大きなHRPも脊髄実質内に移行することが、電子顕微鏡にても確認された。1.急性脊髄障害実験;Wistar系ラットを用い,以下の実験を行った.1)対照群とVit,E投与群に分類し,脊髄圧迫障害行および後の脊髄過酸化脂質をTBA法により経時的に測定した.TBAーRSは対照群では損傷直後に47.5±7.1nmolMDA/100gwet weightに増加しズ24時間まで高値が持続した.一方,投与群では損傷直後より32.9nmolMDA/100gwetweightとあまり増加せず,対照群に比して24時間まで低値で推移した.2)対照群とVitaminE欠乏群(以下E欠群)に分類し以下の項目を検討した.圧迫後の血流は両群とも一過性に増大し,以後漸減するもののE欠群では血流量減少がより著明であった.圧迫後の脊髄誘発電位の変化をみると,対照群では1時間後50%の回復を示したが, E欠群では約20%の回復に留った.両群の圧迫後運動麻痺をみると, E欠群に比べ対照群の方が麻痺程度はより軽度であった.3)脊髄圧迫損傷後,脊髄内で産生されるTXA_2とPGI_2について,その安定代謝物であるTXB_2,bーKetoーPGF_<1α2>を放射免疫測定法による測定した.圧迫除去後,脊髄中TXA_2は5分でピークに達し87.2±9.5pmol/gとなり,以後漸減し60分後には11.4±7.8pmol/gと基準値まで低下した.

PGI_2は圧迫除去直後での産生はみられず, 5分以降20pmol/gで少なくとも30分まで持続した.2.慢性脊髄障害実験;慢性脊髄障害では脊髄一脊髄液関門の透過性が亢進すると考えられる.Wistar系ラットを用い分子量の異なる4種類のtracer(Fluorescein,Evans Blue,HRP,lonic Lanthanum)をくも膜下腔に注入し脊髄実質への透過性を検討した.1)正常ラットにおいてもtracerは脊髄実質内に移行し,脊髄一脊髄液関門は血液一脊髄関門のような厳密なbarrierでないことが示唆された.2)脊髄空洞症ラットにおいては,分子量の大きなHRPも脊髄実質内に移行することを電子顕微鏡にて確認した.1.急性脊髄圧迫実験:wister系ラットを用い、以下の実験を行った。1)対照群とVit.E欠乏群(以下E欠群)に分類し、脊髄圧迫障害前および後の脊髄過酸化脂質量をTBA法により経時的に測定した。また、圧迫損傷6時間後の脊髄を摘出し、組織学的検索を加えた。TBARS量はE欠群では、損傷直後に、63.6±17.8nmolMDA/100g wet weightのピークを示し、6時間後まで、平均50以上の高値を示した。これに対して、対照群では、損傷30分後に57.9±9.2のピークを示し、以後漸減した。両群を比較すると、いずれの時間においても、E欠群は対照群より高く圧迫直後と、3時間後の高値は、有意差を認めた。組織学的には、両群間の出血巣に差を認め、出血率でみると、E欠群4.06±3.87%、対照群2.13±1.52%であり、危険率5%でE欠群に大きかった。2)脊髄圧迫損傷後、脊髄内に産生されるTXA_2とPGI_2の安定代謝物であるTXB_2と6ーketoPGF_<12>を放射免疫測定法を用いて、測定した。TXB_2の産生は、損傷5分後に最高値に達し、6ーketoPGF_<12>の産生は、軽度であった。この損傷5分後のTXB_2の産生値は、脊髄を圧迫する重錘の重さを重くする程増加し、脊髄に加わる外力の大きさと比例関係にあった。また螢光色素をラットにあらかじめ静注しておき、脊髄損傷後1時間後に、損傷脊髄に漏出する螢光色素の量を分光螢光光度計を用い測定し、この値を脊髄血管損傷度とした。この値も、脊髄に加わる外力の大きさに比例して増加しており、TXB_2の産生値、脊髄血管損傷度と脊髄に加わる外力の大きさとは、互いに比例関係にあった。以上のことより、TXA_2が脊髄損傷において、重要な役割を担っていることが示唆された。
未婚就労女性のための性感染症予防行動・検査受診行動支援プログラムの開発と評価

未婚就労女性のための性感染症予防行動・検査受診行動支援プログラムを開発した。プログラムは,講義35分・視聴覚教材の視聴DVD 13分(研究者制作)・参加者各自実施の技術演習12分の1セッション60分の構成であり,資料冊子(研究者制作)も配布した。未婚就労女性を対象に準実験方法でプログラム効果を検証した。結果,プログラムに参加した女性は性感染症に関する知識と予防のための技術を向上させた。このプログラムは,職場において実施可能で産業保健(看護)で活用できる。研究者らは,未婚就労女性が性感染症(sexually transmitted infections:以下STI)に関する知識に乏しく,就労期に正しく新しい知識の習得,補充がなされていないことやSTI予防に関してニーズが存在すること,さらにSTI予防行動に関連する要因を明らかにした。現在,未婚就労女性のためのSTI予防行動やSTI早期発見・早期治療のための検査受診行動を支援するプログラムは見あたらない。本研究の目的は,未婚就労女性のSTI予防行動・検査受診行動を支援するプログラムを開発し評価することである。研究者らは未婚就労女性を対象にフォーカスグループ・インタビューを実施し,プログラムを構築するために必要・適切な要素を抽出しプログラムを開発した。プログラムの構成は,講義・視聴覚教材(DVD)の視聴・技術練習からなる。DVD,講義用パワーポイント教材,配布用資料冊子は研究者自身が制作したものである。プログラムの構成・内容およびプログラムの効果を検証するための質問紙等の問題点の有無についてはフォーカスグループ・インタビューを実施し,修正を行った。本年度は,開発したSTI予防行動・検査受診行動促進プログラムの効果を検証するために準実験方法と半構成的面接調査方法を用い,データ収集を行った。1)対象:研究協力の得られたB事業所の未婚就労女性を支所・支店単位(cluster:クラスタ)で,介入群と対照群に無作為に割り付け,介入群には小集団で,開発したプログラムを実施した。対照群には,研究期間終了後に希望者にプログラムを実施した。2)データ収集方法:ベースライン調査,介入群にはプログラム実施直後,1ヵ月後,3ヵ月後に,対照群には介入群と同時期に各々無記名自記式質問紙調査を行った。その後プログラムを受講した未婚就労女性の中から研究に協力を得られた女性に半構成的面接調査をインタビューガイドにそって実施した。面接内容は同意を得て録音した。3)研究の倫理的配慮:大阪府立大学看護学部研究倫理委員会の審査を受け承認を得た。次年度は,収集したデータを分析し,開発したSTI予防行動・検査受診行動促進プログラムを評価することである。得られた結果については,所属学会等で公表していく予定である。わが国では性感染症(sexually transmitted infections:以下STI)が増加の一途にあるが、未婚就労女性のためのSTI予防行動やSTI早期発見・早期治療のための検査受診行動を支援するプログラムは見あたらない。研究者は、保健信念モデル、社会的学習理論を用いて、未婚就労女性のためのSTI予防行動・検査受診行動促進プログラムを開発した。プログラムは1セッション60分であり、講義35分、視聴覚教材(DVD)の視聴13分、技術練習12分、質疑応答で構成している。DVD、講義用パワーポイント教材、配布資料冊子は研究者自身が制作した。本年度は、準実験方法と半構成的面接調査方法を用いてプログラムの効果を検証した。結果、プログラムは未婚就労女性のSTIに関する知識とコンドーム使用の正しい知識と技術を向上させ、毎回コンドーム使用を促進させ、またパートナーとSTI予防についてのコミュニケーションにも役立っていた。よってプログラム有効性を明らかになった。プログラムは、1セッション60分のため、職場において実施可能であり、産業保健(看護)で活用できる。そこでプログラムの普及を図るためのプログラム実施者に必要な能力を明らかにすることを目的に看護職者を対象としフォーカスグループ・インタビューおよび自由記述質問紙による質的帰納的研究を開始した。看護職者を10人以下の小グループにして、プログラムについての説明を行った後、プログラムの内容・進め方やプログラムを実施するために必要な能力、条件、環境などについてインタビューを実施する。研究の倫理的配慮は所属大学の研究倫理委員会の審査を受け承認を得た。本年度は2グループのインタビューを終えた。次年度はさらにインタビューを実施しデータ収集後、分析を行う予定である。得られた結果については、所属学会等で公表していく予定である。研究者は、未婚就労女性のための性感染症(以下STI)予防行動・検査受診行動促進プログラムを開発した。プログラムは1セッション60分(講義35分・視聴覚教材DVDの視聴13分・技術練習12分,質疑応答)で構成している。DVD,講義用パワーポイント教材,配布資料冊子は研究者自身が制作した。開発したプログラムの効果を準実験方法と半構成的面接調査方法を用いて検証し、その結果,プログラムは,未婚就労女性のSTIに関する知識を増加させ,予防行動や受診行動をとる意識を向上させる効果があることを確認できた。

本年度は,昨年度からプログラム実施者に必要な能力を明らかにするために以下の研究を実施した。1)対象:研究協力に同意を得られた女性看護職者24名。2)研究方法:研究デザインはフォーカスグループ・インタビュー法および自由記述質問紙による質的帰納的研究である。研究協力得られた看護職者を小グループ単位にし,開発したプログラムについての説明を行い,その後プログラムの内容や進め方が理解できるか,プログラムを実施するために必要な能力,条件,環境などについてグループ・インタビューを実施した。分析方法は同意を得て録音したインタビュー内容の逐語録を作成し,逐語録および自由記述質問紙から内容分析を行った。3)研究の倫理的配慮:関西福祉大学看護学部研究倫理委員会の審査を受け承認を得た。分析の結果、プログラム実践者を希望する看護職者は,STIに関する最新知識・情報,指導技術やカウンセリング技術のスキルアップを求めていた。プログラムの対象は,未婚就労女性に限らず、看護学生,看護職者等への応用が可能であり,また男性へのアプローチの必要性も確認された。プログラムの普及のためには,ネットワークづくりや啓発活動の継続の必要性が示唆された。
非平衡条件を活用した膜・界面における時空間モードスイッチングの制御

生命体は、エネルギーの流入と散逸を伴いながら生命活動を維持していることから、非平衡開放系といえる。その中で膜・界面は、開放系の中で系内外を区別する境界として重要な役割を担っている。研究者らはこれまで、秩序形成(リズムやパターン形成)など生命体で見られる特徴的な時空間発展現象を、縮約した実験系を用いて人工的に再現することにより、これらの現象のメカニズムの解明と現象の普遍的なモデル化を行ってきた。本研究では、膜・界面における異方的な反応条件(濃度勾配、温度勾配、反応層や境界の形状など)の導入により、時空間発展現象を制御するとともに、系の機能を増幅することを目的とした。本研究期間においては、時間発展現象に依存して多様に変化する境界(膜)と「場が場をつくる」実験系の設計を行い、初期値・場の幾何学的構造・対流と表面張力との結合に依存した運動モードスイッチングの制御に成功した。そして運動方程式と反応拡散方程式を結合させて計算機シミュレーションを行い、実験結果が理論的にも再現された。また、マイクロレベルから発展する協同現象のベクトルプロセスとモードスイッチングの制御を行い、界面活性分子の分子構造に依存した運動制御に成功した。例えば感覚においては、外界からの刺激は神経細胞の電気インパルスに変換され、中枢系に伝播されることで感じることができる。そして、この神経細胞の興奮は、膜・界面の非平衡下で生じる時間発展現象とみなすことができる。申請者らはこれまで、秩序形成(リズムやパターン形成)など生命体で見られる特徴的な時空間発展現象を、縮約した実験系を用いて人工的に再現することにより、これらの現象のメカニズムの解明と現象の普遍的なモデル化を行ってきた。本研究期間においては、分子レベルから巨視的レベルまで発展する膜・界面上における協同現象(同調現象など)を題材として、化学反応場に非平衡条件と異方性を導入することにより時空間発展現象のモードスイッチング(分岐現象や履歴現象など)やベクトルプロセス(空間発展の指向性)のメカニズムを解明するとともに制御を行いたい。そして、これらの実験系を発展すると共に普遍的な物理化学的パラメータを含む理論的モデル化を確立する。
産業応用のためのH∞制御とH_2制御理論の体系化と応用

ロバスト制御理論の中核としてH_∞制御があるが、実際問題に応用する場合、問題が非標準となり、標準的な解法を適用できないことがしばしばある。すなわちa.サーボ系を構成するため不安定重みを選んだり、推定問題において制御対象が不安定なとき、(A,B_3)が可安定、(A.C_2)が可検出性という標準仮定が満たされない。b.入出力のアンバランスで、D_<12>が列フルランク、および、D_<21>が行フルランクであるという標準仮定が満たされない。c.制御対象が虚軸上に極や零点をもつ特殊な問題では、G_<12>(s)やG_<21>(s)が虚軸上に零点を持たないという標準仮定が満たされない。本研究ではこれらの問題のうち、重要なものに解を与え、その結果を使い、d.外乱オブザ-バを中心とした制御則に期待できるロバスト性の理論的解明、e.外乱零化と言う共通の究極的目的を持った、スライディングモード制御、非干渉制御、H_∞制御のロバスト性の比較と融合、を行うと共にf.炭鉱のトロッコの位置決め制御、電力系統のH_∞制御に得られた結果を適用し効果を確かめた。その結果、応用も含めて数々の成果が得られ、産業応用のためのH_∞制御、H_2制御の適用指針が得られた。制御理論を応用している日本の産業界においては、新理論の応用実績だけに力が注がれ、制御効果の冷静な確認を怠っているきらいがある。したがって、日本の制御工学のさらなる発展のためには、制御理論研究者が一体どう言意味でどの制御則が優れているかに答える必要がある。問題は山積しているが、H_∞制御を適切に使えば回答ができると考えられる問題が多々ある。本研究は理論、実験双方からこの問題を解決するものあるが、理論的には特異H_∞制御を使わなければ回答ができない問題が多い。本年度得られた成果は以下の通りである。1.G_<12>(s)やG_<21>(s)が虚軸上や無限遠点に零点を持つ、特異H_∞制御の基礎として、デスクリプタ形式を使い、特異スペクトル分解を2つの独立した方法で導いた。2.特異スペクトル分解の結果に基づき、ε法や不等式を使わない直接的な可解条件を特異H_∞制御問題に与えた。3.不安定重みを有する一般化プリントに対するH_∞制御問題を解くため、総合安定化なる概念を提案し、制御器のパラメトリゼーションを行った。4.総合安定の概念を使って不安定重みを持つ場合のH_∞制御問題、および、制御対象が不安定な場合のH_∞推定問題に解を与えた。5.ロボットアームの実験装置を製作し、その力制御に提案したH_∞制御を適用し、得られた理論の効果を確かめた。ロバスト制御理論の中核としてH_∞制御があるが、実際問題に応用する場合、問題が比標準となり、標準的な解法を適用できないことがしばしばある。すなわちa.サーボ系を構成するため不安定重みを選んだり、推定問題において制御対象が不安定なとき、(A,B_3)が可安定、(A,C_2)が可検出性という標準仮定が満たされない。本研究ではこれらの問題のうち、重要なものに解を与え、その結果を使い、d.外乱オブザ-バを中心とした制御則に期待できるロバスト性の理論的解明、e.外乱零下と言う共通の究極的目的を持った、スライディングモード制御、比干渉制御、H_∞制御のロバスト性の比較と融合、を行うと共にf.炭鉱のトロッコの位置決め制御、電力系統のH_∞制御に得られた結果を適用し効果を確かめた。