hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学生における睡眠・覚醒リズム評価と身体活動を用いた睡眠教育プログラムの検討

本年度の目的は、大学生の睡眠・覚醒リズムを、大規模サンプルを対象とした横断的研究によって客観的指標で評価することであった。高性能加速度センサーを用いて身体活動量を測定し、得られた日常における身体活動データを睡眠-覚醒リズム研究用プログラムを用いて解析し、総睡眠時間(TST)・睡眠潜時(SL)・入眠後覚醒時間(WASO)・中途覚醒回数・睡眠効率(SE)・入眠後の平均覚醒時間・10分以上の覚醒回数などの睡眠変数を指標とし、入浴時間、運動時間、食事のタイミングなどのライフスタイルと睡眠の質の関係について検討している。複数の大学の学生を対象に測定を実施し、現在もデータ収集および分析中である。来年度も継続して測定を実施する計画である。大規模サンプルを対象とした横断的研究によって睡眠・覚醒リズムや睡眠の質を評価するために、大学生を対象としたデータの蓄積に努めている。研究計画では、約500名のデータ収集を目的にしていたが、既に約1000名以上のデータを収集している。現在、それらのデータの分析および結果の考察中である。来年度の残りのデータ収集の計画を既に立てており、収集したデータの一部をまとめ、学会発表を予定していることから、研究計画は順調に進展しているものと評価できる。「研究の目的」で記述したとおり、大規模サンプルを対象とした横断的研究によって睡眠・覚醒リズムや睡眠の質を評価するために、大学生を対象としたデータの蓄積に努めているが、現時点で約250名分のデータを収集している。最終的には約500名のデータによって検討を行うので、現状で約半数のデータ収集を済ませている。今年度の残りのデータ収集の計画を既に立てており、同時にデータの分析も進めていることから、研究計画はおおむね順調に進展しているものと評価できる。交付申請書に記載のとおり、横断的研究として、出来るだけ多くの大学生を対象とし、入浴時間、運動時間、食事のタイミングなどのライフスタイルと睡眠・覚醒リズムおよび睡眠の質の関係について検証する。本来、睡眠の質は脳波(EEG)検査や終夜睡眠ポリグラフ(PSG)検査を実施することによって判定される。しかし、これらの方法を実施するには煩雑で高価な上、対象者の負担も非常に大きく、多数例を検討するには適していない。本研究では被験者数を飛躍的に増加させるために、高性能加速度センサーによって収集した日常身体活動データを近年開発された睡眠-覚醒リズム研究用プログラムを用いて解析する。睡眠-覚醒リズム研究用プログラムによって算出された総睡眠時間(TST)・睡眠潜時(SL)・入眠後覚醒時間(WASO)・中途覚醒回数・睡眠効率(SE)・入眠後の平均覚醒時間・10分以上の覚醒回数などの睡眠変数を指標とし、また、ペリオドグラムによる行動周期・睡眠周期解析結果を用いてライフスタイルとの関連を明らかにする。先に述べたとおり、研究計画に記載した目標の測定数は済ませているが、測定時期や被験者の運動習慣の有無など、若干偏りがあるので、それを補う測定も行う予定である。交付申請書に記載のとおり、大学生500名を対象とし、入浴時間、運動時間、食事のタイミングなどのライフスタイルと睡眠・覚醒リズムおよび睡眠の質の関係について検証する。
胃癌の腹腔遊離癌幹細胞による腹膜再発および治療効果予測診断法の開発

我々は従来の癌関連マーカーに新たな癌幹細胞マーカーを加えた,胃癌腹膜播種診断用遺伝子パネルを作製し、腹膜再発予測マーカーとしての有用性を検討した。胃癌症例470例の腹腔洗浄液を用いて検討したところ、診断パネル陽性例は陰性例比べ、無腹膜再発生存率が有意に低値を示した。Cox多変量解析でも、これらの遺伝子診断マーカーは、独立した腹膜再発予測因子であることが明らかとなった。さらに化学療法剤Paclitaxelを投与した腹膜播種陽性症例で、この遺伝子パネルは播種の病態と有意な関連性を示した。我々の開発した遺伝子診断パネルは、胃癌腹膜播種の早期診断および治療効果モニタリンングに有用であることが判明した。胃癌の再発形式の中で、腹膜播種の占める割合は高い。胃癌の腹膜播種は再発頻度が高く予後不良であることから、早期診断が重要である。現在臨床においては、腹腔洗浄液細胞診は検出感度が低く、より高感度な診断法が必要とされている。本年度、我々はまず腹膜播種陽性症例を対象に、現在臨床で使用されている病理学的腹腔内細胞診の腹膜播種に対する感度・特異度・正診率を明らかにした。その結果、病理学的細胞診の特異度は高いものの、その感度は予想以上に低い結果を得た。次に胃癌の癌幹細胞マーカーを加えた腹膜再発に特化した遺伝子診断パネルを作製した。まず、胃癌患者から採取した腹腔遊離癌細胞をクローニングし、癌の増殖度および転移能の高いクローンを選別した。次にこれらのクローンからtotal RNAを抽出し、網羅的遺伝子解析を行い、遺伝子プロファイルを明らかにした。これらの結果から腹膜播種性転移・再発に有用な遺伝子マーカーを同定した。従来の遺伝子マーカーに胃癌癌幹細胞マーカーおよび今回新たに同定したマーカーを加えた、腹膜播種診断遺伝子パネルを作製した。今後は、胃癌患者の腹腔洗浄液を用い、その有用性を検討する予定である。胃癌の腹膜播種は再発頻度が高く予後不良であるため、早期診断が重要である。しかし、現在臨床で行われている腹腔洗浄細胞診は検出感度が低く、より高感度な診断法が必要である。我々はこれまで、胃癌腹膜播種に有用なマーカーに癌幹細胞マーカーを加えた遺伝子診断パネルを用いて、胃癌症例training set約300例の腹腔洗浄液を用い、腹膜再発予測および予後予測バイオマーカーとしての有用性を検討した。その結果、本遺伝子パネルの腹膜播種陽性例に対する検出感度、特異度いずれも、従来の病理診断の結果に比べて有意に高い結果を得た。さらに、癌のステージ別に検討を加えたところ、TNM stage I, II, III症例において、この診断パネル陽性例は陰性例比べ、Kaplan-Meier全生存曲線および無腹膜再発生存が有意に低値を示した。さらに、Cox比例ハザードモデルにおける多変量解析でも、これらの遺伝子マーカーは、独立した腹膜再発予測因子であることが明らかとなった。次に、新たな胃癌症例validation set約300例を対象に、遺伝子診断パネルの臨床的意義を検討したところ、同様に検討をおこなったところ、同様に腹膜再発予測および予後予測のマーカーとして有用であることが明らかとなった。さらに、TNM stage IV腹膜播種陽性症例の腹腔に、化学療法剤Paclitaxelを投与し、治療効果モニタリングマーカーとしての有用性を検討した。その結果、この遺伝子パネルは有用なモニタリングマーカーであることが明らかとなった。このように、胃癌癌幹様細胞マーカーに新たに選択した遺伝子マーカーを加えた遺伝子診断パネルは、胃癌腹膜播種の早期診断および治療効果モニタリンンぐマーカーとして、有用であることが明らかとなった。上部消化器外科本年度の目標は、胃癌腹膜播種診断用の遺伝子パネルを作製することである。現在、腹膜播種を特異的に検出しうる遺伝子マーカーの抽出が終了し、本研究は予定通り進んでいると考える。今後は、胃癌症例の腹腔洗浄液サンプルを用いて、今回作製した腹膜播種遺伝子診断パネルの有用性を検証する。さらに、胃癌腹膜播種に対するPaclitaxel腹腔内投与症例の治療効果モニタリングのバイオマーカーとしての有用性も検討する予定である。本年度実験に使用した遺伝子発現アレイの価格が、計画当初より安価で購入できたため、次年度使用額が生じた。次年度は、多数の症例の解析を予定しており、消耗品の価格もさらに高額となるため、この繰り越し金を使用する予定である。胃癌症例約500例の腹腔洗浄液のサンプル調整および遺伝子解析の試薬代および消耗品費として、本繰越金を使用する予定である。
アレクサンドル・チェレプニンの中国と日本における活動及び作品への影響の再検討

アレクサンドル・チェレプニンが1937年に日本での滞在を終えたあとで執筆した未発表の日本の音楽事情に関する論説文について、軽微な編集作業を行ったうえで、原文と翻訳および解題を付して出版した(日本大学芸術学部「芸術学部紀要」第68号)。この文章は従来ごく一部が中国人研究者の論文に用いられていただけであり、全文が公表されたのはこれが初めてである。この文章を公表することで、チェレプニン自身の言葉で日本の作曲家や日本の音楽文化に関するチェレプニンの見方が初めて明らかにされた。さらに中国と日本の音楽および音楽事情に対するチェレプニンの見解の比較研究が可能となった。これらの成果を組み入れたうえで改めてチェレプニンのいわゆる「チェレプニン楽譜」の出版活動について考察を行い、2018年10月にリトアニアで行われた第46回Baltic Musicological Conferenceにおいて発表を行った。研究遂行のため、2018年9月にスイス、バーゼルにあるパウル・ザッハー財団のチェレプニン・アーカイヴとモスクワのロシア国立グリンカ音楽文化博物館コンソーシアムにあるシュネールソン・アーカイヴで調査を行った。シュネールソンはチェレプニンと親交のあったロシア出身で旧東独に住んだ音楽家であり、1960年代から11977年に没するまでにチェレプニンがシュネールソンに宛てた書簡の内容を検討することで、チェレプニン自身による1930年代の中国・日本での活動の総括、さらに従来知られていなかったチェレプニンの同時代音楽への経験や見解を知ることができた。また、現在では入手困難となっているチェレプニン楽譜の収集にも成功した。これらの研究は研究者が従来従事している台湾音楽史研究にも好ましい刺激を与えたため、その成果は2019年に開催される国際学会(IMS-EA)で発表予定である。昨年度の研究によって新たに判明した1940年代のパリにおけるチェレプニンと日本人舞踏家との関係について、調査のデザインを徹底させることができず、十分な調査を行うことができなかった。また、アメリカ、ニューヨーク州において予定していたチェレプニンの最初の妻、ルイジーン・ウィークスに関する調査が時間的な都合で十分な期日を割くことができず、結局実行できなかった。本務校の校地閉鎖に伴う諸手続きに忙殺されるという予期せぬ事態に見舞われたとはいえ、やはり自己評価としては「やや遅れている」を選ばざるを得ない。研究の最終年度となるため、従来の研究成果を十分見直した上で、11940年代パリにおけるチェレプニンの活動調査、2ニューヨーク州におけるルイジーン・ウィークス関連の調査、3近衛秀麿編曲《越天楽》をめぐる資料調査と楽譜テキストの調査、4シュネールソンに宛てたチェレプニンの書簡の調査の完遂、5チェレプニン楽譜の日英二か国語によるカタログ・レゾネの作成と出版を行う。このため、パリ、パウル・ザッハー財団のチェレプニン・アーカイヴ、ロシア国立グリンカ音楽博物館コンソーシアム、ニューヨークおよびニューヨーク州アイスリップで調査を行う。1アレクサンドル・チェレプニンの出資・編集・監修のもとで出版された楽譜叢書「コレクション・アレクサンドル・チェレプニン(CAT)」の出版実態に関する論文を執筆・公開した。特に研究者が再発見した楽譜(CAT No.40伊福部昭《盆踊りバレット》)について、妻ルイジーンの日記も資料として援用して作品の特性、作曲者の創作史上の位置付け、成立事情について考察した。2多くのCATを所蔵するバイエルン州立図書館(Bayerische Staatsbibliothek、ミュンヘン)及びベルリン州立図書館(Staatsbibliothek zu Berlin、ベルリン)の音楽部門において所蔵楽譜を調査した結果、発行元の龍吟社音樂事務所で記入されたと考えられるスラー等が含まれている楽譜を発見した。またバイエルン州立図書館の所蔵楽譜には入手日時や入手元の記載されているものがあり、CATの流通の推定に役立った。3チェレプニン夫妻が日本滞在中に定宿とした箱根・宮ノ下温泉の富士屋ホテルの刊行物や社史等の諸資料を調査した結果、チェレプニンの滞在中にホテルで開催されていた「盆踊り」やホテルで発行されていた英文の日本文化紹介記事が、チェレプニンの日本の伝統行事や文化の理解に有力な情報源となっていたことが判明した。4パウル・ザッハー財団(Paul Sacher Stiftung、バーゼル)のチェレプニンのアーカイヴに所蔵されているCAT関連の作曲家・音楽評論家(湯浅永年、三浦淳史、伊福部昭、清瀬保二、松平頼則、荻原利次、江文也、劉雪庵)の手紙の文面をデジタル化した。5戦前期の日中の音楽雑誌・新聞・音楽家の著作などを検討し、CATについての言説を収集した。6以上の成果を踏まえ、CATに関するカタログの作成に着手した。7チェレプニンがCATに関連する作曲家・音楽評論家に宛てた手紙は発見できなかった。平成28年度の研究計画として挙げた項目がおおむね達成されたため。さらに、チェレプニン夫妻が日本滞在時に定宿とした富士屋ホテル(及び富士屋ホテルと提携関係にあったホテル)がチェレプニンの日本文化の認識に大きな影響を与えていたことが判明し、チェレプニン研究に新たな視点をもたらす展開が得られたため。スイス・バーゼルのパウル・ザッハー財団にあるアレクサンドル・チェレプニンのアーカイヴにおいて、チェレプニンが残した複数の自伝の草稿(ひとつを除いて未完)と自伝的内容を含む書簡、日本に関わる音楽作品と編曲の自筆譜・スケッチ・浄書譜、中国に関わる音楽作品の自筆

譜・スケッチ・出版譜の調査を行った。この作業と日本における諸文献、チェレプニンの最初の妻ルイジーン・ウィークスの日記を照合した結果、次の新たな知見を得た。1チェレプニンの側からのウィークスとの結婚生活への見解が明らかにされた。チェレプニンは1930年代半ばにおける日本及び中国での音楽活動について後年積極的に多くを語らなかったが、その理由は第2次世界大戦以降のチェレプニンの創作にとって日中両国での滞在の影響がいわば「過去」のものとなったこと、さらにウィークスとの生活に結婚当初から疑義を抱いていたことが一因だったと考えられる。2チェレプニンが残した日本に関わる音楽作品や編曲は、1930年代の日本滞在期に作られたものの他に、1940年代にパリで舞踊家・原田弘夫の求めに応じて作曲または編曲(日本音楽の録音の採譜など)されたものが含まれることが明らかになった。楽曲の最後で《越天楽》が引用されるバレエ音楽《女とその影》の前半部分に含まれる歌舞伎音楽から着想された音楽は、パリでの原田との共同作業から触発された可能性がある。3チェレプニンが作曲した中国に関わる作品のうち、ピアノとオーケストラのための幻想曲(ピアノ協奏曲第4番)op.78と《中国の詩による7つの歌曲》op.71について重点的に調査を行った。両作品の成立事情と音楽の内容には、二番目の妻ミンとの再婚を含む1930年代のチェレプニンの「中国体験」を土台とした、第2次世界大戦期のフランスにおける中国人コミュニティや中国文化との接触が重要な役割を果たしていたことが判明した。次の2点の理由による。1当研究において眼目となる、従来行われていなかったアレクサンドル・チェレプニン研究の方法論(複数のアーカイヴ調査の実施、調査資料から得られた知見の相互参照、チェレプニンの最初の妻ルイジーン・ウィークスの日記を研究に用いるなど)が相応の功を奏し、日本および中国滞在期以降のチェレプニンの音楽活動(ここでは演奏、創作、音楽出版事業ほか)について、これまでに知られていなかった新たな知見が次々に発見されつつあるため。2研究完成年度までに予想される研究成果をタイプの異なる成果物にまとめることによって、日本・中国におけるチェレプニン像とその活動についての知見を改め、国際的にも従来のチェレプニン研究のレベルを引き上げるに足る、いわば予想以上の成果が期待できるようになりつつあるため。アレクサンドル・チェレプニンが1937年に日本での滞在を終えたあとで執筆した未発表の日本の音楽事情に関する論説文について、軽微な編集作業を行ったうえで、原文と翻訳および解題を付して出版した(日本大学芸術学部「芸術学部紀要」第68号)。この文章は従来ごく一部が中国人研究者の論文に用いられていただけであり、全文が公表されたのはこれが初めてである。この文章を公表することで、チェレプニン自身の言葉で日本の作曲家や日本の音楽文化に関するチェレプニンの見方が初めて明らかにされた。さらに中国と日本の音楽および音楽事情に対するチェレプニンの見解の比較研究が可能となった。
多孔質吸音材料の流れ抵抗と音響特性に関する研究

新たに直流式の流れ抵抗の測定装置を製作し、0.04cm/secという非常に遅い速度で流れ抵抗の測定ができる見通しが得られた。JISやISOでは0.05cm/secの流速での流れ抵抗を、これよりも早い、いくつかの流速での測定結果から外挿によって求めてもよいと記述されているが、今回製作した装置を用いれば、0.05cm/secの流速の流れ抵抗を、ただ一度の測定で求めることが可能である。ただし本装置を用いても測定試料によっては、流れ抵抗の流速依存性に従来の研究成果とは異なる傾向が認められたため、測定装置の校正を含め、流れ抵抗の流速依存性については、今後も研究を進める必要があるものと思われる。また、インピーダンスの測定装置も新たに製作した。この装置は信号処理技術を使ってインピーダンスを測定するもので、原理はJ.Y.Chung(アメリカ,1980)によって発表され、W.T.Chu(カナダ,1986)によって改善されたものである。この装置によって吸音材のインピーダンスを敏速に測定できるようになった。さらに、流れ抵抗の測定結果から特性インピーダンスを計算するプログラムも製作した。このプログラムで従来の計算モデルを用い、流れ抵抗から求めたインピーダンスと実測したインピーダンスは非常によく対応するが、発泡系の吸音材料や吸音材の表面に有孔板や保護膜が取り付けられた条件では計算値と実測値の対応は悪くなり、今後も計算モデルの検討が必要である。
高速流動条件下における電析法による機能性合金皮膜の創製

1.硫酸酸性硫酸銅浴からの銅電析について、回転円板電極と回転筒電極を用いて研究し、電析物の表面形態は、電解液の流動が層流域では過電圧に依在するが、乱流域ではTaylor数により依存することが判明した。2.電解液の高速流動が可能なフロ-型セルを試作し、硫酸浴からの銅ー亜鉛合金電析に適用した。その結果、直流法でもシアン浴からの電析物と同等の皮膜が得られ、パルス電解法に形態が改善されることが判明した。3.回転円板電極を使用して銀ースズ合金電析を研究した結果、直流法では金属間化合物γーAg_3Snが必ず生成するが、ダブルパルス法ではγーAg_3Snを含まない皮膜が得られることが明らかになった。また、この電析物中のスズ原子の束縛エネルギ-はγーAg_3Snに近いことも判った。4.冶金学的には固相において全く溶け合わない銀一ニッケル合金について、ダブルパルス法により層状構造皮膜の創製を検討した結果、銀のみの結晶構造を有する皮膜を創製できることを明らかにした。5.回転円板電極を用いてダブルパルス法により銅ーニッケル合金の層状構造皮膜の創製を試み、ニッケル層が20nm、銅層が200nm程度の層状に近い皮膜が合成可能であることがAES分析より明らかになった。6.以上の合金皮膜に関する研究結果から、電解液を高速度で流動させ、ダブルパルス電解法等の電流変調法により合金電折を行うことにより、冶金学的な分類にかかわらず、新しい構造の皮膜を創製できる可能性があるとの結論に達した。しかし、欠陥のない新規な超構造皮膜を創製するには、単結晶基板などを使用した研究などを行う必要があるとの結論が得られた。1.硫酸酸性硫酸銅浴からの銅電析について、回転円板電極と回転円筒電極を用いて研究し、電析物の表面形態は、電解液の流動が層流域では顕著な差異が認められないが、乱流域に達すると高い活性化過電圧のために微細化することを明らかにした。また、銅電析物の優先配向性が層流域と乱流域では異なり、表面形態と密接な関係があることが判明した。2.エチレンジアミン浴からのパラジウム-ニッケル合金電析について、定電流パルス法と非対称交流法により研究した。その結果、定電流パルス法ではPd含有率が約90at%の平滑な合金皮膜が得られるが、電析物にクラックが存在することが明らかになった。しかし、非対称交流法を適用すると、各周期内のアノ-ド分極の効果によりクラックがなくなり、目的とする合金皮膜の創製が可能であることを見出した。3.冶金学的には合金相を形成しない例として、過塩素酸浴からの銀-ニッケル合金電析を取り上げ、回転円板電極を用いて研究し、直流法では良好な皮膜は得られないが、非対称交流法では高速電解液流動条件下で平滑な合金皮膜が得られることを明らかにした。また、本方法により新しい合金相の形成の可能性が示唆された。4.冶金学的には金属間化合物を形成する例として銀-スズ合金を取り上げ、ピロリン酸浴からの電析について電解液静止条件での過電圧と合金組成との関係を検討した。その結果、スズが析出する電位域では金属間化合物Ag_3Snが優先的に形成されることが判明した。また、電解液流動条件下でダブルパルス法などの電流変調法を適用した場合の金属間化合物形成への影響について研究を進めている。1.冶金学的には金属間化合物を形成する銀ースズ合金について、回転円板電極を使用して電解液が高速度で流動条件下でダブルパルス法により合成皮膜の合成を検討した。

その結果、電解パラメ-タを制御すれば、昨年度に実施した直流法では必ず生成した金属間化合物Ag_3Snを含まない合金皮膜が合成可能であることを見出した。さらに、同タイプの銀ータングステン合金も検討したが、この系については新しい知見は得られなかった。2.冶金学的には固相において全く溶け合わない銀ーニッケル合金について、ダブルパルス法により層状構造皮膜の創製を検討した結果、銀のみの結晶構造を有する皮膜を創製できることを明らかにした。3.ダブルパルス電解法により、平衡状態図では全組成域で固溶体を形成する銅ーニッケル合金の層状構造皮膜の創製を試みた。その結果、回転円板電極を使用した電解液流動条件下で、ニッケル層が20nm程度で、銅層が200nmの層状に近い皮膜が合成可能であることが、オ-ジェ電子分光法などの測定から明らかになった。4.高速電解液流動条件下における電析を実用化するために、平行平板電極を使用できる電解槽を試作した。この電解槽を用いて、直流法、定電流パルス法により、硫酸浴よりの銅ー亜鉛合金皮膜の合成について検討した結果、シアン浴と同等程度の皮膜が得られることが実証され、電解液を高速流動させる効果が確認できた。5.以上の合金皮膜について、透過型電子顕微鏡とX線回折法により構造を解析した結果、層状に近い構造の皮膜が生成していることが判明したが、完全に新規な構造の皮膜を創製するには、さらに改良が必要との結論が得られた。しかし、電解液を高速度で流動させ、ダブルパルス電解法等の電流変調法により合金電析を行うことにより、冶金学的な分類にかかわらず、新しい構造の皮膜を創製できる可能性があるとの結論に達した。
将来の仕事と生活に関する主観的期待調査による期待形成、就業選択、政策効果の分析

本研究は、青年の将来への展望、すなわち、彼らの将来の働き方や生活などに対してどのように期待しているかについての社会調査を実施する。特に、政策が、青年の将来への期待にどのような影響を与えるかについて追及する。分析結果を踏まえて、今後の働き方や生活の支援に有効な政策を提言する。
PET/CTにおける画質の標準化に向けた簡便かつ高精度な新しい画質評価指標の開発

近年、より高精度な定量が求められるようになったPET/CT検査の標準化に役立つ画質評価指標が求められている。本邦における画質評価ではカウントデータから算出される雑音等価計数(NEC)や画像再構成後のPET画像における肝臓の信号雑音比(SNR)が広く用いられている。NECは視覚評価との相関が高く信頼性の高い指標であると考えられるが、NECはカウントの量に着目しており画像再構成の影響を考慮していない。読影医が実際に読む画像は再構成後のPET画像であるため、再構成前後における画質評価が必要であると考えられる。肝SNRは再構成後の画質評価指標として重要であるが、評価者によって値が変動し再現性に欠ける。また、肝臓のみから算出された値が全身を表現しているとは限らない。本研究の目的は現時点で多用されている再構成後の画質評価指標である肝SNRの代わりとして、全身評価が可能で、手間のかからない画質評価指標を開発することである。昨年の問題点を解決するべく評価条件の最適化を行った。対象とするpixelの画素値の閾値を検討した結果、従来法と同等の結果を得ることができた。これは手間が少なく全身を対象とした評価であり、評価者に依存しないことから有用であると考える。この指標はSNRと同様な意味合いの指標であり、画像を平滑化するほど良い評価となってしまう。PET画像が滑らかであることと、画質が良いことは一致するとは限らなく腫瘍の視認性に関して評価可能となるような指標を取り入れる必要がある。2018年度後半では、視認性を評価可能な指標の探索および情報収集に取り組んだ。その結果、ヒトの注意の惹きつけやすさを示す顕著性が候補として挙げられた。顕著性を組み込むことでより高精度な画質評価が可能となると考えられる。申請内容であるCT画像およびPET画像の双方の情報を用いた画質評価を行った。昨年度までは従来法(肝SNR)よりも精度が劣っていたが、解析対象とするpixelの画素値の閾値を検討した結果、従来法と同等の精度が得られた。これは本研究が目指している全身を対象とした評価が可能であり、有用であると考える。現状ではSNRで評価していることから、平滑化を行うほど良い結果となってしまう。これは、視覚評価と乖離を引き起こす要因となる。そこで、さらなる改善点として病変部の視認性を評価可能な指標を取り入れる必要がある。顕著性はその目的を達成する良い指標となり得ると考える。従来法(肝SNR)と同等の精度で全身評価が可能な指標を確立したが、より精度を高めるべく視認性を評価可能な顕著性を取り入れる予定である。顕著性を算出するプログラムの習得および条件の最適化に時間を費やす予定である。シミュレーションやファントム実験等を通して顕著性の有用性を示す予定である。また、更なる展望として定量的に視覚評価を行い、顕著性との相関をとることで詳細な検討が可能となると考えられる。視覚評価の定量には視線追跡デバイスが有用であると予想される。本年度は臨床画像を使用するための倫理委員会への手続きを行い、使用する臨床データの収集を行った。画質評価指標を探索するに当たり、複数画像に対し短時間で複数の処理が可能なプログラム言語(Python)の習得に時間を費やした。様々な条件下における画質評価基準を試行錯誤し、一定の結果が得られる基準を決定し、学会発表を行った。現段階では肝臓のSNRよりも視覚評価との相関が低く、更なる検討が必要と考える。研究計画書では平成29年度の計画として1.新しい画質評価指標を提案する、2.臨床画像の視覚評価との比較により画質指標の有用性を示すという2つを挙げた。具体的には1を達成するためにA.生理的に集積する部位の除去、B.CT値による組成分けとカウントデータの抽出が必要であった。プログラミング言語Pythonを用いることにより、短時間にAおよびBを達成可能なコードを書くことができ、様々な条件下における画質評価が可能であった。結果として、1および2を達成することができた。

読影医が実際に読む画像は再構成後のPET画像であるため、再構成前後における画質評価が必要であると考えられる。肝SNRは再構成後の画質評価指標として重要であるが、評価者によって値が変動し再現性に欠ける。また、肝臓のみから算出された値が全身を表現しているとは限らない。本研究の目的は現時点で多用されている再構成後の画質評価指標である肝SNRの代わりとして、全身評価が可能で、手間のかからない画質評価指標を開発することである。昨年の問題点を解決するべく評価条件の最適化を行った。対象とするpixelの画素値の閾値を検討した結果、従来法と同等の結果を得ることができた。これは手間が少なく全身を対象とした評価であり、評価者に依存しないことから有用であると考える。この指標はSNRと同様な意味合いの指標であり、画像を平滑化するほど良い評価となってしまう。PET画像が滑らかであることと、画質が良いことは一致するとは限らなく腫瘍の視認性に関して評価可能となるような指標を取り入れる必要がある。2018年度後半では、視認性を評価可能な指標の探索および情報収集に取り組んだ。その結果、ヒトの注意の惹きつけやすさを示す顕著性が候補として挙げられた。顕著性を組み込むことでより高精度な画質評価が可能となると考えられる。申請内容であるCT画像およびPET画像の双方の情報を用いた画質評価を行った。昨年度までは従来法(肝SNR)よりも精度が劣っていたが、解析対象とするpixelの画素値の閾値を検討した結果、従来法と同等の精度が得られた。これは本研究が目指している全身を対象とした評価が可能であり、有用であると考える。現状ではSNRで評価していることから、平滑化を行うほど良い結果となってしまう。これは、視覚評価と乖離を引き起こす要因となる。そこで、さらなる改善点として病変部の視認性を評価可能な指標を取り入れる必要がある。顕著性はその目的を達成する良い指標となり得ると考える。現時点では評価者に依存しない再現性の高い指標が得られているが、肝臓のSNRに比べて多少、視覚評価との相関が劣る。さらに条件を変え検討し精度を高める必要がある。そのためには、現在PETで広く用いられているSUVをピクセル値として用いているが除脂肪体重で規格化したSULを用いること、評価範囲を適切な範囲に分割、または絞ることが必要と考える。十分に最適化した後には全ての評価者が容易に使用できるようにプログラム化(ImageJのプラグインなど)をする予定である。従来法(肝SNR)と同等の精度で全身評価が可能な指標を確立したが、より精度を高めるべく視認性を評価可能な顕著性を取り入れる予定である。顕著性を算出するプログラムの習得および条件の最適化に時間を費やす予定である。シミュレーションやファントム実験等を通して顕著性の有用性を示す予定である。また、更なる展望として定量的に視覚評価を行い、顕著性との相関をとることで詳細な検討が可能となると考えられる。視覚評価の定量には視線追跡デバイスが有用であると予想される。研究の進捗度のために海外での学会発表ができなかったことが原因であると考えられる。
磁場刺激に於ける馬尾及び末梢神経再生に及ぼす影響

抹消神経再生としてラット坐骨神経切断モデルとして再生繊維-シュワン細胞間の接着構造を解析し磁場刺激下での影響を調べた。1) tight junctionこれらは透過〓において細胞膜外膜の局所的な融合としてみられ、免疫〓でZO-1 tight junction associate proteinがこの構造の近傍かつ細胞質側に局在しているのが確認された。凍結割断法では10-20個の膜内粒子が再生繊維ないしシュワン細胞膜においてみられ、部分的に粒子の融合が認められた。経時的変化を免疫組織化学においてZO-1を指標に迫ったところ、坐骨神経において再生2週目で反応のピークがあり4週には反応が減弱していた。2) gap junction坐骨神経において透過〓で観察された。免疫〓では神経繊維とシュリン細胞間に局所的なconnexin32の反応が見られ、凍結割断法で10個以内の小規模なgap junction様構造を確認した。また回転蒸着法で各粒子におけるcontroal dotが見られた。さらに、坐骨神経ではこれらgap junction様構造を通じた物質流通の可能性を検討するために、切断中枢側の神経繊維にblocylin(373mol.wl)をinicrolnjecltionしたところ、切断抹消側での再生繊維から隣接シュワン細胞へのblocytin移送を確認した。いずれもgap junctionというチャンネル構造が両者の間に形成され、細胞間の物質流通が神経再生において行われている可能性が考えられた。再生繊維というシュワン細胞の間には細胞接着分子やtight junctionなどの分子的・構造的な接着機構が介在し、また小規模で非定型的なgap junctionを通じ物質流通を含めたダイナミックで直接的な相互作用が起きている可能性が示唆された。このように、組織構造が流動的でしかもre-modelingの過程にある再生組織では、異種細胞間であっても一時的にtight junctionやgap junctionが形成されるされることが示唆された。磁場刺激用コイルはソフトコイルの磁場強度とハードコイルの磁場強度は図に示すコイルを用いて行なった。3週間磁場刺激での神経伝導速度にはコントロールと比較して差は認められなかった。末梢神経系が損傷を受けたのち再生する際、どのような機構が働きまたどのような因子が関与しているのかを調べるために成体ラットの坐骨神経を用いて実験を行った。麻酔下に坐骨神経を完全に切断したのち再吻合し、術後1週から4週までの期間において経時的に還流固定を行い、切断端より遠位側(末梢側)の坐骨神経片を観察した。術後1週までの間において、一般的にWaller変性として知られているシュワン細胞の形態的変化、すなわち脱ミエリン化、増殖、遊走等が見られ、切断端より伸長してきたほとんどの再生神経線維はシュワン細胞と接触しているのが観察された。術後2週までの再生神経線維は多くがシュリン細胞によって単に包まれているだけの無髄神経の状態であるが、4週までの間に再ミエリン化する神経線維も観察された。無髄神経の状態にある再生途上と思われる神経線維の細胞膜構造を調べると、すぐ隣接し接触しているシュワン細胞との間に細胞膜外膜同士の癒合が見られ、凍結割断法においてこれらは膜内粒子にして10から20個程の非常に短いtight junctionであることが判った。さらにtight junctionにassociateしていると言われているZO-1の局在を免疫組織化学的、とくに免疫電顕を用いて調べたところ、再生神経線維とシュワン細胞間における細胞膜癒合部位にほぼ一致して、ZO-1の局在が認められた。一般にtight junctionは腸管上皮や肝細胞において見られるように、同種の細胞間において形成され、barrier構造としての役割を果たしているものと考えられてきた。しかし、神経再生時のように組織構造自体が流動的な特殊な状態においては、神経線維と末梢生グリアであるシュワン細胞との異種間細胞においても一時的に形成されることが示唆された。今回見い出されたような小規模なtight junctionの機能については、その長さが非常に短いことから従来考えられていたようなbarrierとしての機能ではなく、むしろ再生線維がシュリン細胞を足場にして伸長する際の機械的な接着構造として一時的にその機能を果しているのではないかと推察される。さらに、坐骨神経ではこれらgap junction様構造を通じた物質流通の可能性を検討するために、切断中枢側の神経繊維にblocylin(373mol.wl)をinicrolnjecltionしたところ、切断抹消側での再生

繊維から隣接シュワン細胞へのblocytin移送を確認した。いずれもgap junctionというチャンネル構造が両者の間に形成され、細胞間の物質流通が神経再生において行われている可能性が考えられた。再生繊維というシュワン細胞の間には細胞接着分子やtight junctionなどの分子的・構造的な接着機構が介在し、また小規模で非定型的なgap junctionを通じ物質流通を含めたダイナミックで直接的な相互作用が起きている可能性が示唆された。このように、組織構造が流動的でしかもre-modelingの過程にある再生組織では、異種細胞間であっても一時的にtight junctionやgap junctionが形成されるされることが示唆された。磁場刺激用コイルはソフトコイルの磁場強度とハードコイルの磁場強度は図に示すコイルを用いて行なった。3週間磁場刺激での神経伝導速度にはコントロールと比較して差は認められなかった。神経回路の再生は神経細胞からの突起発芽、突起伸展、シナプス形成の3段階がある。そこで昨年に続きラットの神経根の再生過程での磁場の影響について研究を行なった。腰部の椎弓切除を施行しdorsal root ganglionより2mmの部位にて切断しサイトカイン(IL-1)をハミルトンシリンジを用いてmicroinjectionする。注入した腰部神経根は再縫合する。磁場は平均2ガウスでパルス電流の最高電流密度は5uA/cm^2で3週間刺激した。対照群は5匹のラットを用いた。神経再生の評価にはまず形態学的研究を行なった。3-4週の切断近位と遠位での切片より透過型電顕にて再生軸索は残存した基底膜に沿ってShwann細胞の突起が接着するように伸展しShwann細胞の突起に囲まれてくる軸索の伸展形態は同様であった。また脱髄軸索の有髄化remyelinationも同様にみられ磁場刺激の有為な差は認められなかった。また再生の評価の為に切断遠位側に腰部神経根にHRP(Horse radish peroxydase)を注入し48時間後に潅流固定をしてDAB反応にてhole mount retinaでラベルされた腰神経節細胞数を計測すると量群共に有為な差は認められなかった。【末梢及び中枢神経再生時における神経線維-シュワン細胞間の接着構造】末梢神経再生としてラット坐骨神経切断モデルとして再生線維-シュワン細胞間の接着構造を解析した.1)tight junctionこれらは透過電顕において細胞膜外膜の局所的な融合としてみられ、免疫電顕でZO-1 tight junctionassociate proteinがこの構造の近傍かつ細胞質測に局在しているのが確認された.凍結割断法では10-20個の膜内粒子が再生線維ないしシュワン細胞膜において見られ、部分的に粒子の融合が認められた.
琵琶湖におけるプランクトンとウイルスの過去100年にわたる相互作用解明への挑戦

本研究は、世界有数の古代湖である琵琶湖でこの100年間で微生物間相互作用がどのように変化してきたのかを堆積物コアに残る生物遺骸やDNA情報に基づいて明らかにすることを目的としている。本年度は、堆積物の年代軸を確定させ、遺骸分析や遺伝子解析の結果に基づいて過去100年にわたる宿主、動物プランクトン群集の変動とウイルス画分のDNA濃度とウイルスリードに基づくウイルス叢の変遷を復元した。またミジンコ2種の休眠卵サイズを測定し、同時に12s rDNAとPCR-RFLP法により種判別を行うことで、種判別につながる休眠卵の形態的特徴(サイズ)の違いを明らかにした。さらに昨年度と同様にミジンコ感染ウイルスを検出することを目的として、琵琶湖のミジンコを6月8月にかけて5回採取し、直後に腸内細菌の除去を目的とした培養実験を実施し、ウイルス検出のためのミジンコ個体を約500個体確保した。これまでの遺骸分析結果から、1998年に突然、出現したとされるDaphnia pulicariaは、その後、現在にかけ増加傾向を示し、逆に、昔から生息するD. galeataは減少傾向にあることが判明した。興味深いことに、D. pulicariaが増加する時期は、先行研究によると餌となる植物プランクトンが減少し、捕食者のホンモロコが著しく減少する時期に一致していることから、本種が増えられたのは餌の増加というより、捕食圧低下に起因する可能性が見えてきた。一方、次世代シークエンサーによるウイルス解析では、ウイルス回収法の検討を行い、100年以上前の堆積層からウイルス配列の取得に成功した。さらにウイルス画分のDNA濃度は、富栄養化した1970年代頃を境により新しい堆積層で急激に増加していることを突き止めた。GenomiPhiを使用することでバクテリオファージの割合を抑え、過去のウイルス叢を復元できることも判明した。予定通り、堆積試料の解析から過去100年にわたる動物プランクトン群集やウイルス画分のDNA濃度、ウイルス叢の変遷を明らかすることができた。次世代シークエンサーを用いたウイルスゲノムの配列を網羅的に取得する解析も実施済みである。またミジンコ感染ウイルスを検出するための実験を実施済みのミジンコサンプルは、累計500個体程、蓄積できたことから、概ね順調に進展していると判断した。(1)プランクトン相の復元とその変動要因の解析ミジンコ2種(Daphnia pulicaria, D. galeata)の動態について、近年、琵琶湖で生じている生物相や環境変化との関係を比較検討し、その変動要因を明確にする。またミジンコ感染ウイルスは、堆積試料に残る休眠卵から検出できることが知られているため、休眠卵量の復元を行うと同時に、休眠卵からウイルスの検出を行い、時代によって感染ウイルスに違いがあるのかを検証する。一方、大型緑藻類や珪藻類は殻が堆積試料に残ることから、これらの顕微鏡観察を行い、植物プランクトン相の復元も試みていく。上記の解析と後述するウイルス叢の解析を通じて、宿主プランクトン相と感染ウイルスの時系列データを取得し、両者の動態が過去100年でどのように推移してきたのかを明らかにする。(2)ウイルス叢の解析次世代シーケンサーを用いて得られた、堆積物コアのウイルス叢の解析を進める。特に、これまでの解析から、富栄養化が進行した1960-1970年代の前後で、ウイルス画分のDNA濃度が大きく変化することが明らかとなったことから、2019年度はウイルス叢に変化が見られるのかについて、群集解析を行う。さらに、年代によって特徴的なウイルス配列を抽出、時系列変動の復元を試みると同時にミジンコ感染ウイルスの解析を進める。日本最大の湖である琵琶湖は、世界でも稀有な10万年以上の歴史を有する古代湖であるが、戦後、急速に富栄養化が進行するなど近年の環境変化と共にこの100年で生態系が大きく変化してきたことが明らかにされている。しかし、近年の環境変化が生物同士のつながりや相互作用にどのような影響を及ぼしたのかはほとんどわかっていない。そこで本研究は、従来の堆積物を用いた研究手法に技術的進展が著しい遺伝子解析技術を応用させ、琵琶湖におけるミジンコ群集の長期変化と宿主ミジンコとウイルスの相互作用がどのように推移してきたかを明らかにすることを目指す。本年度は、8月中旬に高い時間解像度で解析が可能な和邇沖地点で8本の堆積物と表層泥のサンプリングを実施した。また6月と8月には、現存するミジンコに感染するウイルスを検出することを目的とし、ミジンコを採取して胃内容物を吐き出させる実験を実施した。これまでの観察から、6月に採取したミジンコの多くは従来、優占種として報告されてきたDaphnia galeataではなく、2000年頃、突然琵琶湖に出現したとされる大型種のD. pulicariaであること、8月は以前から生息が確認されている中型種のD. galeataであることが判明した。従って2000年以降、琵琶湖ではこれら2種のミジンコが共存するようになった可能性が示された。そこで表層堆積物中のミジンコ休眠卵を採取し、HotSHOT法を用いてDNA解析を進めた所、2種が混在していることや堆積物中の遺骸分析からはDaphnia pulicariaが2000年頃より現在まで連続して出現することを突き止めた。

一方、休眠卵から上記2種を判別する方法として、休眠卵のサイズ計測と共にミトコンドリア12S rDNAの2領域を用いて解析を行なった結果、サイズにより種判別できる可能性を見出した。予定通りにサンプリングが行われ、堆積物の年代測定やミジンコの遺骸分析も順調に解析が進んでいる。またミジンコ感染ウイルスを検出するための胃内容物をはかせたミジンコのサンプルも取得でき、こういったミジンコサンプルと湖底の表層泥については、超遠心機を用いた密度勾配法によるウイルス画分のDNA抽出まで実行できている。本研究は、世界有数の古代湖である琵琶湖でこの100年間で微生物間相互作用がどのように変化してきたのかを堆積物コアに残る生物遺骸やDNA情報に基づいて明らかにすることを目的としている。本年度は、堆積物の年代軸を確定させ、遺骸分析や遺伝子解析の結果に基づいて過去100年にわたる宿主、動物プランクトン群集の変動とウイルス画分のDNA濃度とウイルスリードに基づくウイルス叢の変遷を復元した。またミジンコ2種の休眠卵サイズを測定し、同時に12s rDNAとPCR-RFLP法により種判別を行うことで、種判別につながる休眠卵の形態的特徴(サイズ)の違いを明らかにした。さらに昨年度と同様にミジンコ感染ウイルスを検出することを目的として、琵琶湖のミジンコを6月8月にかけて5回採取し、直後に腸内細菌の除去を目的とした培養実験を実施し、ウイルス検出のためのミジンコ個体を約500個体確保した。これまでの遺骸分析結果から、1998年に突然、出現したとされるDaphnia pulicariaは、その後、現在にかけ増加傾向を示し、逆に、昔から生息するD. galeataは減少傾向にあることが判明した。興味深いことに、D. pulicariaが増加する時期は、先行研究によると餌となる植物プランクトンが減少し、捕食者のホンモロコが著しく減少する時期に一致していることから、本種が増えられたのは餌の増加というより、捕食圧低下に起因する可能性が見えてきた。一方、次世代シークエンサーによるウイルス解析では、ウイルス回収法の検討を行い、100年以上前の堆積層からウイルス配列の取得に成功した。さらにウイルス画分のDNA濃度は、富栄養化した1970年代頃を境により新しい堆積層で急激に増加していることを突き止めた。GenomiPhiを使用することでバクテリオファージの割合を抑え、過去のウイルス叢を復元できることも判明した。予定通り、堆積試料の解析から過去100年にわたる動物プランクトン群集やウイルス画分のDNA濃度、ウイルス叢の変遷を明らかすることができた。次世代シークエンサーを用いたウイルスゲノムの配列を網羅的に取得する解析も実施済みである。またミジンコ感染ウイルスを検出するための実験を実施済みのミジンコサンプルは、累計500個体程、蓄積できたことから、概ね順調に進展していると判断した。湖底堆積物から時代(層)ごとに休眠卵や遺骸分析を行い、過去100年のミジンコ群集や休眠卵量の変遷を明らかにする。そして休眠卵に残る感染ウイルスの遺伝子解析をさらに進め、既知および新規ウイルスの探索を試み、宿主とウイルスの長期動態再現を目指す。(1)プランクトン相の復元とその変動要因の解析ミジンコ2種(Daphnia pulicaria, D. galeata)の動態について、近年、琵琶湖で生じている生物相や環境変化との関係を比較検討し、その変動要因を明確にする。
原子核の量子揺らぎを含めた化学反応解析のための多成分系分子理論の確立と応用

申請者はこれまで、実在系に近い理論計算を実現するため、水素原子核のような軽い原子核の量子揺らぎを直接取り込んだ多成分系計算手法を開発し、近年では化学反応における水素原子核の量子揺らぎの効果を明らかにしてきた。本研究課題では、多成分系計算手法による化学反応解析法を高速化し、さらに、多数の分子からなる大規模系へとむけた拡張を行うことで、これまで太刀打ちできなかった数多の化学現象に挑戦するための新しい多成分系計算手法の開発を目指した。本研究ではプロトンのような軽い原子核自身の量子揺らぎを直接取り込んだ多成分系計算手法を発展させ、1.原子核の量子揺らぎを含めた理論計算手法による化学反応解析手法の確立、および2.原子核の量子揺らぎを含めた巨大系を効率よく計算するための手法の確立を目指す。研究遂行のために必要な課題は、(1A)効率的な計算手法の確立、(1B)基底状態プロトン移動反応に対するH/D同位体効果の解析、(2A)巨大系のための理論計算手法の開発、(2B)包接水和物に対するH/D同位体効果の解析、の4点である。申請時の計画通り、H28年度は研究項目(1A), (1B), (2A)を実施した。項目(1A)は速やかに終えることができ、ストリング法およびBFGS法の導入に成功した。研究課題(1A)を当初の計画より早く終えることができたため、(1B)に予定していた以外の応用計算にも着手した。具体的には、フッ素ラジカルによる水分子からの水素引き抜き反応及びピルビン酸の異性化反応に対して、(1A)で確立した計算手法を用いて水素原子核の量子揺らぎを含めた化学反応解析に成功した。(1B)については、当初予定していたアルコール2分子を介したプロトン移動反応については計画通り終えることができたが、3分子目のアルコール分子の効果を取り入れる必要が示唆されたため、追加検討を行っている最中である。(2A)についても、H28年度に予定していた、プログラムのベースとなる部分の開発は終えることができ、H29年度前半で完成できる見通しである。H28年度は、研究項目(1A)効率的な計算手法の確立、(1B)基底状態プロトン移動反応に対するH/D同位体効果の解析、(2A)巨大系のための理論計算手法の開発、を実施した。(1A)については当初の計画よりも早く終えることができたため、開発した手法を用いて、当初研究計画になかった2つの応用計算(フッ素ラジカルによる水分子からの水素引き抜き反応及びピルビン酸の異性化反応)を実施し、原子核の量子揺らぎを含めた化学反応解析に成功した。これらの応用計算は当初研究計画に含まれていないものの、すでに論文としてそれぞれ受理・掲載されており、当初計画以上の成果をあげることに成功している。(1B)については、当初の計画していたアルコール2分子が関与する基底状態プロトン移動反応に対するH/D同位体効果の解析には成功したものの、3分子目のアルコール分子の効果を考慮する必要が示唆されたため、追加検討が必要となった。(2A)についても、H28年度後半で当初計画通りにプログラムのベースとなる部分の開発を終えることができた。以上より、H28年度中に実施予定であった3項目については、(1A)では当初の研究計画になかった2つの応用計算も実施し、それらが既に論文として受理・掲載されていること、(1B)については追加検討が必要となったものの、当初予定分は計画通り実施できたこと、(2A)では当初の計画通りプログラムのベース部分の作成を終えたことから、全体としては概ね順調に進展していると判断した。本研究ではプロトンのような軽い原子核自身の量子揺らぎを直接取り込んだ多成分系計算手法(MC_QM法)を発展させ、1.原子核の量子揺らぎを含めた理論計算手法による化学反応解析手法の確立、および2.原子核の量子揺らぎを含めた巨大系を効率よく計算するための手法の確立を目指す。前年度までに研究項目(1A)を終え、(1B)についても申請時の計画については終えている。H29年度は、(1B)の追加検討および、残りの項目(2A), (2B)を実施した。まず、(1B)の追加検討として、7-ヒドロキシキノリン(7-HQ)のアルコール(ROH)分子を介した水素移動反応について解析し、3分子目のROH分子の存在により、水素移動反応のプロファイルが大きく変化することを明らかとした。また、プロトンの量子揺らぎによる構造緩和を考慮することで、反応の活性化エネルギーが減少することが示唆された。項目(2A)では多数の分子を含んだ大きな系を、複数の小さな部分系に分割して効率的に計算する手法(IMiCMO法)をMC_QM法に拡張したIMiCMC_QM法を開発し、プロトンの量子揺らぎを含めた大きな系の計算を実現した。項目(2B)では包接水和物に対するH/D同位体効果についてMC_QM法を用いて解析し、包接分子とカゴ状水クラスターとの相互作用が、軽水よりも重水でやや弱くなることを示唆する結果を得た。

申請者はこれまで、実在系に近い理論計算を実現するため、水素原子核のような軽い原子核の量子揺らぎを直接取り込んだ多成分系計算手法を開発し、近年では化学反応における水素原子核の量子揺らぎの効果を明らかにしてきた。本研究課題では、多成分系計算手法による化学反応解析法を高速化し、さらに、多数の分子からなる大規模系へとむけた拡張を行うことで、これまで太刀打ちできなかった数多の化学現象に挑戦するための新しい多成分系計算手法の開発を目指した。H29年度は、申請時の計画通り、H28年度からの継続課題である(2A)巨大系のための理論計算手法の開発を実施するとともに、(2B)包接水和物に対するH/D同位体効果の解析を実施する。これらにより、原子核の量子揺らぎを含めた、多数の分子を含んだ大規模な系を計算するための新しい計算手法の確立を目指す。また、H28年度に実施した(1B)基底状態プロトン移動反応に対するH/D同位体効果の解析において追加計算が必要となったため、項目(1B)についても継続して研究を実施する。研究項目(1B)と、(2A)および(2B)は並行して実施可能な研究項目であるため、(1B)の追加計算を行いつつ、並行してH29年度研究項目(2A)および(2B)を実施する。量子化学