hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
HPCMを用いた大規模非線形数値造波水槽の研究開発

初年度からの課題であった疎行列解法の問題を解決し、HPCM(Harmonic Polynomial Cell Method)の2次元ソルバーの開発を完了した。大規模な試計算を実施したところ、境界要素法と比較して、予定通りの高い計算効率とメモリー効率を達成していることが確認できた。このソルバーを用いた非線形2次元造波水槽の試作も実施し、長時間の造波計算を実施し、境界要素法と同等の安定した計算が可能であり、計算精度も確保出来ていることが確認できた。続いて3次元ソルバーの開発にも着手した。疎行列解法の問題が解決済みなので、3次元化に大きなハードルはないが、年度末までの完成には至らなかった。2年度には初年度に整備した並列計算機にさらに計算ノードを追加するなど、計算環境の整備も実施し、3次元計算を実施するための準備を整えた。初年度に疎行列解法の問題で計画が遅れ、それに押される形で2年目の計画にも遅延が発生した。疎行列の問題は既に解決済みで、2次元ソルバーは完成しており、それを用いた2次元数値造波水槽の試作も終えて性能を確認している。3次元計算を実施するための計算環境の整備も済んでおり、現在は3次元ソルバーの開発を進めている。最終年度中には大規模な非線形数値造波水槽を完成させることが可能と考えている。初年度にあたり、HPCM(Harmonic Polynomial Cell Method)のコード開発を進め、大規模計算への適用を始めた。大規模計算では節点数が数万を超える。試計算でフルマトリックス形式で解くべき方程式をメモリー上に格納して行列の性質を調べたところ、0以外の要素数が1%以下の極めてスパースな行列であることが分かった。このままではメモリーの効率も、行列演算の効率も悪い。そこで、HPCMの行列に適した解法の開発を先に行うことにした。本研究の目的はHPCMによる大規模数値造波水槽の開発である。BEMではフル行列になるが、自由表面条件を線形化して解く場合、逆行列を計算して保存しておくことで自由表面運動の時間発展を高速に演算できた。一方、HPCMではスパース行列となるため、フルマトリックス形式で逆行列を求める解法は、メモリー的にも計算負荷的にも非常に効率が悪い。一方、非線形自由表面条件を課し、波の非線形相互作用によるフリーク波の発生等の計算を行うためには、行列を時間ステップ毎に更新する必要はあるため、スパース行列で、逆行列を保存する必要がないHPCMが有利である。そこで、HPCMのスパース行列に適した繰り返し計算法を念頭に、行列解法を検討した。検討は(1)メモリー効率の良い0以外の行列要素のメモリー上への格納方法。(2)繰り返し計算による解法、の両面から行った。また、並列化による計算時間の短縮についても検討し、並行して40コアの計算機等を整備した。当初、三次元HPCMの開発に着手する予定であったが、HPCMの行列が極めてスパースであることが分かり、三次元計算コードを開発するには、先にHPCMに適したスパース行列の解法を開発した方が効率的であると判断した。少し遠回りではあるが、この方が三次元コード開発時の試計算のスループットが良くなり、結果として本研究期間内に予定通り開発を終わらせることができると考えている。行列演算ライブラリー等に使えるソルバーが無いか探したが、HPCMで使えそうなソルバーが見つからず、新規開発することになったため遅れが生じている。現在、HPCMに適した疎行列の解法を開発している。メモリー上への格納方法と繰り返し計算法のコーディングに手間がかかっているが、今年度前半には実用的なソルバーを完成させ、これを用いて三次元HPCMの開発に移行する計画である。その後は過去の研究で開発した数値造波水槽のBEMによる計算エンジンを、今回開発するHPCMに載せ替えることで、効率的にHPCMによる大規模な非線形数値造波水槽を開発を進める予定である。
言語活動の充実と生き方学習につなげるデジタルストーリーテリング手紙制作と授業設計

学習者が自分自身へ宛てた手紙をデジタルストーリーテリング(digital storytelling、略称「DST」)で表現する授業設計及び実践にとり組んだ。具体的に、大学生を対象とした実践は三重大学教育学部授業で、中学生対象の実践は三重県志摩市立浜島中学校で行われた。学習者が授業でDST制作にとり組んだ感想を質的分析し、授業デザインのためのコメントをカテゴリー化した。さらに、授業実践を通じて、手紙形式のDSTは人に伝える言語活動を充実するために有効であり、「自分への手紙」をテーマに設定することが学習者自身の生き方を内省することにつながることが明らかになった。本研究では、学習者が未来または過去の自分自身へ宛てた手紙や自分のこと(生き方、将来の夢など)を伝える作品をデジタルストーリーテリング(digital storytelling、略称「DST」)で表現する授業設計及び実践にとり組んだ。DST制作授業の設計のために、2010年度の大学授業で学生がDST制作にとり組んだ感想を質的分析し、授業デザインのためのコメントをコード・カテゴリー化した。その中で、学習者による振り返り、自己効力感、やりがい、自分の生き方、満足感などがキーワードとして挙げられ、それをもとに、DST制作プロセスモデル「ADMSAR(Arrage,Design,Make,Show&Send,Assess&Reflect)」を構築・修正した。また、DST制作過程の中で、ARCSモデル(Attention,Relevance,Confidence,Satisfaction)に着目し、作品制作テーマや学習支援技法とどう関連するかについて検討した。DST制作について学ぶビデオ教材やDST制作マニュアルを改良し、実践用WebサーバやMoodleコースを構築した後で、大学授業において、「自分への手紙」「未来に残したいもの(未来遺産)」をテーマに、2分程度のデジタルストーリー制作にとり組んだ。DST制作の事前・途中・事後で、大学生がどのようにARCSについて考えているかを記述させ、その分析を進めた。質的分析を主に進めた。さらに、ARCSについて事前事後でどのように変容するか、量的なデータも統計的に変化したか明らかにした。また、中学校においても、実践協力者が国語の授業において、同様なテーマでがDST実践を進めた。その中で、DSTが言語活動の充実と生き方学習とどうつながるかやメタ認知や自己内省力とどう結びつくかについて、作品自体、ナレーション原稿、アンケートをもとに検討した。具体的に、大学生を対象とした実践は三重大学教育学部教員養成系授業で、中学生を対象とした実践は三重県志摩市立H中学校で行われた。DST制作授業の設計のために、20102013年度の大学授業で学生がDST制作にとり組んだ感想を質的分析し、授業デザインのためのコメントをコード・カテゴリー化した。その中で、学習者による振り返り、自己効力感、やりがい、自分の生き方、満足感などがキーワードとして挙げられた。また、DST制作過程の中で、ARCSモデル(Attention,Relevance,Confidence,Satisfaction)に着目し、DST制作のテクニックと作品内容面でどのように異なってくるかについて、DST制作の事前・途中・事後で、大学生がどのようにARCSについて考えているかを記述させ、その分析を量的・質的両面で進めた。その結果、手紙形式のDSTは人に伝える言語活動を充実するために有効であり、「自分への手紙」をテーマに設定することが学習者自身の生き方を内省することにつながることが明らかになった。H中学校では、3年生41名を対象とし、2013年度に、年間5本のDST作品を制作・鑑賞させた。全て内省を促す意図でテーマ(短歌「ありがとう」「未来への伝言」等)を設定し、国語科の単元と関連性を持たせたが、授業実践後、1年間、DST制作・鑑賞を行うことで、1公的自意識の発達と関係がある、2従来法より、コミュニケーションを円滑にする効果がある、3「共感」「理解」「発見」の繰り返しにより、他者・自己理解を深める効果がある、ということが明らかになった。本研究では、学習者が数枚から十数枚の静止画を自分の声(ナレーション)でつなげるデジタルストーリーテリング(digital storytelling、略称「DST」)にとり組み、未来または過去の自分自身へ宛てた手紙や、自分のこと(生き方、将来の夢など)を伝える手紙等の作品制作を進めていく。これまでDSTに2006年度からとり組んできており、学習者によるDST実践をふり返り、作品や成果を整理した。その中で、学習者のメタ認知、自己肯定感がどのように変容しているかについて検討した。また、DST作品での自己や自我についても社会学の知見から考察した。

さらに、DSTを制作・交流する授業や学習環境を設計するために、「注意(A)」「関連性(R)」「自信(C)」「満足感(S)」から学習意欲の向上を目指すARCSモデルや、多重知性論に着目した。DST作成を学ぶビデオ教材やDST制作マニュアルを作成し、実践用Webサーバを構築した後で、大学授業において、「自分への手紙」「未来に残したいもの(未来遺産)」をテーマに、2分程度のデジタルストーリー制作にとり組んだ。また、中学校の授業においても、3年国語の授業において、同様なテーマで、実践協力者がDST実践を進めた。この作品制作・交流する中で、ARCSがどのように変化するか調査した。また、学習者が自分の生き方についてどのように考え、それをDSTとどう結びつけるかについて検討した。また、DST制作実践のために、DST制作方法紹介ビデオ、DST制作用マニュアル、教員用eラーニングコースの開発は進んでおり、実用化されているものが増えており、三重県内だけでなく、全国でDST制作実践を進める教員が増えてきている。また、韓国や中国などの東アジアの研究者や学生に本研究で開発したDST制作モデルや制作支援技法を紹介することができた。これまでのデジタルストーリーテリング実践をふり返り、教育工学、心理学、社会学、キャリア教育など、様々な研究分野や立場から、理論的な検討が進められた。また、ストーリー構成・制作のためのリテラシーと手紙物語構成文法について、次年度に向け、準備が進んだ。デジタルストーリーテリング実践のために、DST作成ビデオ教材や制作用マニュアルの作成、実践用Webサーバ構築などの準備ができた。さらに、大学授業だけでなく、中学校授業での「自分へのデジタル手紙」「自分のことを伝える手紙」の実践が展開された。2012年度に引き続き、以下の研究に取り組む。(1)大学授業での「自分へのデジタル手紙」「未来に残したいもの」DST制作実践、(2)中学校授業での手紙DST制作実践、(3) DST制作を授業で生かすインストラクショナルデザイン研究、(4) DST授業のふり返り、授業デザインの検証、(5)大学生及び教員対象のe-Learning手紙DSTコースの活用、(6)海外の研究者へ本研究成果の発信(1)(2)のDST制作実践は、2012年度に具体的に実践・研究成果が表れてきたので、そのデータを整理し、学会投稿論文にまとめていく。その際、(3)(4)に挙げたことをもとに、分析・考察する。(5)のe-Learning手紙DSTコースは、学生や教員が幅広くオンライン学習できるようにさらにコース内容を改善していく。(6)については、特に、韓国及び中国の研究者を対象に、本研究成果を広めていく。本研究ではの成果は、我が国の教育工学会だけでなく、国際会議AECTやSITEで口頭発表する。また、学会論文として年度内に投稿する。2011年度に引き続き、欧米のDST研究・実践者と連携を取りながら、以下の研究に取り組む。(1)大学生及び教員対象のe-Learning手紙DSTコースの作成と活用、
砂地盤の原位置変形-強度特性の推定法に関する研究

砂地盤の強度・変形特性を適切に評価し,その安定性と挙動を把握することを目的とした研究を行った.まず砂地盤は,生得異方性および誘導異方性を有する材料であるとの前提に立ち,これらの因子が砂のせん断特性に及ぼす影響を実験的に研究した.異方的初期構造を有する供試体について中空円筒ねじりせん断試験を行った結果,本実験の範囲で以下のような事実が明らかにされた.1)せん断破壊強度は,誘導異方性の影響を受けない.しかし,生得異方性の強い影響を受け,砂の堆積面に垂直な方向と,せん断時の主応力方向のなす角とをαとすると, 2α=±150°で最小値を示す.2)せん断変形挙動および体積変化挙動には共に顕著な生得異方構造の影響が認められ,主応力軸方向が2α=±150°の時にせん断剛性が最小になる.3)誘導異方性の影響は以前に応力履歴を受けた主応力軸方向α_<JI>と再載荷時の主応力軸方向α_<JII>との相対的な関係によって決まり、主応力軸回転角が(2α_<JII>-2α_JI>)=±150°の方向で、せん断剛性の低下が最も著しい。次に,微視的観点から土要素内に無数の潜在的すべり面が存在するとの仮定に基づいて誘導した三次元構成モデル『多方向すべりモデル』により,種々の条件の下における砂の変形挙動を予測した.その結果,1)堆積過程において,堆積面ではせん断応力に対する抵抗が最小となるような初期異方構造が形成されるとの考えに基づいて潜在的すべり面上の応力-ひずみ関係を規定することによって,試験結果が示す砂の変形強度の生得異方生を適切に説明できる.2)各潜在的すべり面上におけるせん断挙動に, Bauschanger効果を適切に取り入れることにより,主ひずみ方向の変化および,砂の変形挙動の誘導異方性をよく説明できる.等,構成モデルの有用性が検証された.砂地盤の強度・変形特性を適切に評価し,その安定性と挙動を把握することを目的とした研究を行った.まず砂地盤は,生得異方性および誘導異方性を有する材料であるとの前提に立ち,これらの因子が砂のせん断特性に及ぼす影響を実験的に研究した.異方的初期構造を有する供試体について中空円筒ねじりせん断試験を行った結果,本実験の範囲で以下のような事実が明らかにされた.1)せん断破壊強度は,誘導異方性の影響を受けない.しかし,生得異方性の強い影響を受け,砂の堆積面に垂直な方向と,せん断時の主応力方向のなす角とをαとすると, 2α=±150°で最小値を示す.2)せん断変形挙動および体積変化挙動には共に顕著な生得異方構造の影響が認められ,主応力軸方向が2α=±150°の時にせん断剛性が最小になる.3)誘導異方性の影響は以前に応力履歴を受けた主応力軸方向α_<JI>と再載荷時の主応力軸方向α_<JII>との相対的な関係によって決まり、主応力軸回転角が(2α_<JII>-2α_JI>)=±150°の方向で、せん断剛性の低下が最も著しい。次に,微視的観点から土要素内に無数の潜在的すべり面が存在するとの仮定に基づいて誘導した三次元構成モデル『多方向すべりモデル』により,種々の条件の下における砂の変形挙動を予測した.その結果,1)堆積過程において,堆積面ではせん断応力に対する抵抗が最小となるような初期異方構造が形成されるとの考えに基づいて潜在的すべり面上の応力-ひずみ関係を規定することによって,試験結果が示す砂の変形強度の生得異方生を適切に説明できる.2)各潜在的すべり面上におけるせん断挙動に, Bauschanger効果を適切に取り入れることにより,主ひずみ方向の変化および,砂の変形挙動の誘導異方性をよく説明できる.等,構成モデルの有用性が検証された.種々の堆積条件、応力系のもとにある砂地盤の原位置変形ー強度特性を支配する諸要因の解明を目的として、一連の実験的および解析的研究を進めた。本研究で得られた研究成果は、以下のように要約される。1.原位置の異方的な圧密条件、および不撹乱試料のサンプリングから室内試験に至る過程において砂試料が受ける種々の応力(変形)履歴を三軸供試体内でシミュレートした非排水繰返し三軸試験から、次の事実が明らかにされた。(1)伸張側に変形履歴を与えると、顕著な液状化強度の増加が認められる。(2)圧縮側や等方圧密条件での種々の応力履歴は、液状化強度を変化させるものではないことから、これらの応力条件下での履歴では初期構造異方性(砂粒子の配列構造)がほとんど保持されているものと推定できる。(3)異方的な応力条件の下での変形履歴によるこのような液状化特性の変化は、砂粒子の堆積構造の変化に起因するものであるといえる。2.堆積面の傾斜角および圧密条件を種々に変えた平面ひずみ圧縮試験から、自然堆積砂の平面ひずみ応力-ひずみ-強度特性は、堆積面と最大主応力の方向との関係のみならず、圧密条件によっても著しく変化することを見出した。また、平面ひずみ応力比-ひずみ増分比関係は異方圧密の影響は受けないが、堆積面の傾斜角に顕著な依存性が認められた。

3.新たに試作した自動Ko圧密装置によって砂の繰返しKo圧密挙動を詳細に調べた結果、Ko値と過圧密比の関係は多数回繰返しKo圧密の場合においても従来の指数関係を満足すること、さらに繰返しKo圧密挙動をこの指数関係を用いることにより正規圧密時のKo値のみから推定できることが示された。昨年度実施した中空円筒ねじりせん断試験の,データの不足部分についての補足試験を行うとともに,多方向すべり面モデルに基づく構成モデルを誘導し,初期異方性,誘導異方性,過圧密等の砂の強度・変形特性を支配する因子の影響を,モデルが適切に表現可能であるかを検討した.本年度の研究で得られた主な知見は以下のように要約される.1)せん断応力履歴による異方硬化特性は,履歴を受けたときの主応力軸方向α.ナD2JI.ニD2に対する再載荷時の主応力軸方向α_<JII>との相対的な関係で異なり, |2α_<JI>-2α_<JII>|=150の時に剛性の低下が最も著しくなるという特徴的な傾向が明らかになった.2)誘導異方性による砂の硬化および軟化の程度は,前載荷時に動員した応力比よりもその時に発生したひずみ量に関連していることが明らかになった.3)三軸試験において測定された挙動とモデルによる計算値を比較した結果,モデルは初期異方構造を有し,密度が異なる砂の種々の拘束圧におけるせん断変形挙動をよく説明できること,および過圧密の影響を適切に評価できることが分かった.4)潜在的すべり面上のせん断剛性および強度をすべり面の方向によって変化させることによって,モデルは初期異方構造を有する砂の主応力軸回転場における変形特性の生得異方性をよく説明できる. 5)誘導異方性の影響は潜在的すべり面上で生じる変形をBauschinger効果を考慮して算定し,総合的に要素の変形を評価することによってよく説明できることが分かった.
有機燐化合物の遅発性神経毒性の発現機序

一部の有機燐化合物に認められる、遅発性神経毒性は"Neurotoxic esterase、NTEと略記"と呼ばれるある種のエステラーゼ阻害によって発現するとの仮説(Johnson,1969)が提案されてから、NTEについての数多くの報告がなされた。それらによると、遅発性神経毒性の有無が神経組織、特に脳NTE活性に対する阻害作用の有無と良く相関することから、NTEが最初の標的であるとの考えが一般に認められるようになってきた。しかし我々は、NTEは純粋に取り出されておらず、そのため生化学的性質や生理的意義も不明であり、さらに組織病理学的所見が脳よりもむしろ、脊髄や座骨神経に著明であることなどからNTE活性阻害が毒性の本態であるとの説には疑問をいだいていた。そこで過去2年間にわたり、薬理学の分野で利用されている受容体結合実験法を応用して、遅発性神経毒物であるDiisopropylfluorophosphate(DFP)をラジオアイソトープでラベルした[^3H]DFPを用いて、その特異的結合部位の有無について検討した。その結果ニワトリ脊髄組識に遅発性神経毒物と反応する特異的結合部位の存在を確認した。本法は薬理学的にも広く認められており、我々の成績の追試、確認は極めて容易である。しかも先に述べたNTEの活性部位と新しく見いだされた特異的結合部位とは異なる可能性が高い。特異的結合部位は遅発性神経毒物の標的である可能性も示唆されるので今後さらに追究する必要がある。遅発性神経毒物であるDFPの標識化合物([3H]DFP)をニワトリ静脈内に投与し、経時的に屠殺し、各組織中ラジオアイソト-プ(RIと略記)濃度を測定し、その分布を検討した。その結果、腎臓と肝臓にRIが高濃度に分布することがわかった。神経組織への分布も比較的高く、検討した中では小脳が最高値を示し、視葉、大脳がこれに続いた。RIの組織タンパク質に対する共有結合についてもあわせて検討した。その結果、神経組織タンパク質と[3H]DFPは共有結合することが確認され、毒性発現との関連で注目される。これらIn vivoの実験に加えて、大脳と脊髄の膜画分(50,000gペレット)に対するラジオリガンド([3H]DFP)の特異結合についてIn vitro的に検討した。その結果、両神経組織において、[3H]DFPに対して異なる親和性を有する2種類以上の特異的結合部位が存在することが示唆された。そのうちの一種類はアセチルコリンエステラ-ゼの活性化部位とも考えられるが、他の一種(あるいはそれ以上)については、別の実験(阻害実験)とあわせ考えると遅発性神経毒物の標的である可能性もある。現在までのところある種のエステラ-ゼ"NTE"阻害が遅発性神経毒性発現に関与しているとされるが、まだ不明な点も多い。今回見い出された特異的結合部位と神経毒性との関連については今後さらに追求したい。一部の有機燐化合物に認められる、遅発性神経毒性は"Neurotoxic esterase、NTEと略記"と呼ばれるある種のエステラ-ゼ阻害によって発現するとの仮説(Johnson,1969)が提案されてから、NTEについての数多くの報告がなされた。しかし我々は、NTEは純粋に取り出されておらず、そのため生化学的性質や生理的意義も不明であり,さらに組織病理学的所見が脳よりもむしろ、脊髄や座骨神経に著明であることなどからNTE活性阻害が毒性の本態であるとの説には疑問をいだいていた。

そこで過去2年間にわたり、薬理学の分野で利用されている受容体結合実験法を応用して、遅発性神経毒物であるDiisopropylfluorophosphate(DFP)をラジオアイソト-プでラベルした[ ^3H]DFPを用いて、その特異的結合部位の有無について検討した。その結果ニワトリ脊髄組織に遅発性神経毒物と反応する特異的結合部位の存在を確認した。本法は薬理学的にも広く認められており、我々の成績の追試、確認は極めて容易である。しかも先に述べたNTEの活性部位と新しく見いだされた特異的結合部位とは異なる可能性が高い。特異的結合部位は遅発性神経毒物の標的である可能性も示唆されるので今後さらに追究する必要がある。
水和水が媒介するタンパク質リガンド相互作用をデータマイニングで解明する

本研究の目標は,タンパク質・リガンド結合系を対象に,データマイニング法により定義された水和水の可視化(現象論)と,溶媒和自由エネルギー計算による水和効果の見積り(定量化)である.MDシミュレーションの出力データから混合分布モデル(GMM)によって水の振る舞いをデータマイニングする系を確立した.これによりリガンド結合タンパク質水和自由エネルギーと水の振る舞いの強い相関を検知し,ある程度の予測を可能とした.次に原子の多体相互作用を考慮した記述子を設計し,一般線型モデルとクラスタリングにより機械学習・予測を行った.小さなサイズの分子系に適用したところ,より詳細なエネルギーの予測が可能となった.本研究の目標は,タンパク・リガンド結合系を対象に,データマイニング法により定義された水和水の様々な条件下での可視化(現象論)と,溶媒和自由エネルギー計算による水和効果の見積り(定量化)である.平成25年度は,以下の研究を行った.I.モデルタンパク質を用いたデータマイニング法の改良と拡張;データマイニングでは,特徴空間の設計がその結果の可否を決定する.1個の水の酸素原子の軌道(x[t],y[t],z[t])をある代表値をもつ時間幅で混合分布モデル(GMM)を適用し実空間分布を抽出した.この分布は,水分子の移動の「かたち」を特徴付けたものである.次に分布の形状や合成して数十次元の(数値)特徴空間を作成した.この操作を全水分子,全MD時間領域で行って数十万要素からなる特徴空間上のマッピングを得た.このマッピングに対して正規分布を与えるような変換(2次GMM変換)と主成分解析(PCA)を組み合わせて処理し,純水系と水+タンパク質系を比較することによって,水和水を特徴空間上の領域として定義しMD空間上で可視化することに成功した[1].さらに,Lasso正則化線形モデルによりGMM特徴空間の構造を解析し,物理パラメータ間の決定構造を推定した[2].II.モデルタンパク質を用いたリガンド結合過程のMDとデータマイニング;タンパク質複合体としてBarstar-Barnaseをモデルに用い,ドッキング過程でデータマイニングによる水和水の変化が観測した.複合体の立体構造からそれぞれを分離し,距離をおいて配置した状態で長時間のMDをし,タンパク質間の距離をステップワイズに変化させて,Iで定義された水和水に及ぼす影響を検討した.その結果,距離が近づくにつれて水和サイトが増加することがわかった.テーマIは,1.ACCMS7,2.分子科学討論会にて,テーマIIは3.生物物理学会年会にて発表を行った.本研究の目標は,タンパク質・リガンド結合系を対象に,データマイニング法により定義された水和水の様々な条件下での可視化(現象論)と,溶媒和自由エネルギー計算による水和効果の見積り(定量化)である.平成25年度は,i)モデルタンパク質を用いたデータマイニング法の改良と拡張,ii)モデルタンパク質を用いたリガンド結合過程のMDとデータマイニングを行った.これを受けて平成26年度は,以下の研究を行った.1.モデルタンパク質を用いた水の振る舞いのデータマイニングによる,物理的パラメータの算出;平成25年度に開発した解析系を用い,水溶性タンパク質を含む水溶液のデータマイニングを行った.全水分子のデータマイニングを行い,全体データ構造のクラスタリングによって,水和水を単離した.この単離した水和水から,水和に関する各種の物理化学量を算出した.2.クラスタ化された水分子と溶媒和自由エネルギーとの関係;水分子は,様々な種類の振る舞いによってクラスタリングされる.これら分類された個々の水分子において,溶媒和自由エネルギーの寄与を見積ることが原理的に可能である.溶媒和は,様々なドッキング・リガンド結合過程に本質的である.本年度はイオン,エタノールなどの小サイズの溶質に関して予備的な研究を行い,各時刻/各溶媒分子に帰属される溶媒和自由エネルギー(化学ポテンシャル)の寄与を求め,溶媒の座標空間およびエネルギー空間の両方を考慮した特徴空間の設計を行った.3.ロドプシンのMDシミュレーション系の確立;膜タンパク質のMDシミュレーション系を確立した.ロドプシンに対して初期的なデータを得て平成27年度以降のデータマイニングに備えた.4.データマイニング手法の改良と拡張;物理パラメータ相関マップを算出する手法を,Lassoからガウス過程回帰モデルに変更し,物理過程の非線形性を考慮する手法を開発した.本研究の目標は,タンパク質・リガンド結合系を対象に,データマイニング法により定義された水和水の様々な条件下での可視化(現象論)と,溶媒和自由エネルギー計算による水和効果の見積り(定量化)である.平成27年度は,以下の研究を行った.1.水の振る舞いのデータマイニング系の改良による,特徴空間の多次元化と,それによる複数の水分子振る舞いクラスの同定;平成25-26年度に開発したマイニング系を用い水和水を単離した.特徴空間の構築の際に,マイニング系の改良とデータの詳細な検討から多次元化と特徴軸の選定を試み,水の振る舞いにおける複数のクラスを単離することが出来た.この単離した水和水クラスから,水和に関する各種の物理化学量を算出した.2.タンパク質を用いた水の振る舞いのデータマイニングによる,物理的パラメータの算出;水の振る舞いの複数クラスを,分子動力学を実行した時空間に投射し,そこから物理化学パラメータとして,実空間3次元分布,蛋白質表面からの動径分布関数,時空相関関数および中間散乱関数を算出した.それにより,複数クラスにそれぞれ特有の分布およびダイナミクスと,クラス間の相関が存在することが解った.

また,これらの物理化学量は,蛋白質表面アミノ酸残基の疎水性・親水性と密接な関係があることが判明した.3.リガンド結合蛋白質系MDシミュレーションによる水の振る舞いの混合分布モデルによるデータマイニング;リガンド結合蛋白質系のデータからGMMを抽出し,そのクラスタリングを行い,対象クラスの溶媒和自由エネルギー計算を行った.有意なデータを得るために,計算を継続した.4.データマイニング手法の改良と拡張;物理パラメータ相関マップを算出する手法を,Lassoからガウス過程回帰モデルに変更し,物理過程の非線形性を考慮する手法を開発し,引き続き改良を行った.平成27年度の研究成果において(1)特徴空間の多次元化と評価による,複数のクラスの発見に関しては,国際学会(ACCMS-8)に,(2)複数のクラスが関与している水和構造および,複数のクラス間の水の動的な振る舞いに関しては国際学会(Pacifichem2015)に発表を行った.これら2つの成果は計算された溶媒和自由エネルギーの解釈において重要な意味を持つ.またこれらの小分子によるデータマイニングの結果に関しては論文にまとめ,雑誌に投稿を行った.リガンド結合蛋白質の系に関しては,本来的に分子量が大きく,周囲を取り囲む水分子数もそれに従って大きい.そのため,現在のアルゴリズムによるマイニング法を直接的に適用するには,当初予測していたよりも計算量が大きくなり研究期間上に目的を完遂する困難が生じた.さらに今年度の研究において判明したのは,小分子量の蛋白質系によって学習された水和構造が当初予測していたよりも複雑で,水分子の振る舞いが複数のクラスがダイナミックに関係していることである.これらの結果は,溶媒和の研究において新しい知見ではあるが,同時に溶媒和自由エネルギーのマイニングに関して,正確な結果を見積もるためにさらに複雑な計算が大量に必要になることを意味する.このような研究上の課題展開の必要性から,研究期間の延長を行って事態に対応している.継続的にMD計算と従来の手法による解析を進めると共に,サイズの小さな小分子系で同等の成果が得られる方法を検討するとともに,マイニング技術的にいくつかの手法をもちいて問題を単純化し,研究の進展を図る.本研究の目標は,タンパク質・リガンド結合系を対象に,データマイニング法により定義された水和水の様々な条件下での可視化(現象論)と,溶媒和自由エネルギー計算による水和効果の見積り(定量化)である.平成28年度は,以下の研究を行った.1.リガンド結合タンパク質系MDシミュレーションによる水の振る舞いの混合分布モデルによるデータマイニング;リガンド結合タンパク質系のデータからGMMを抽出し,そのクラスタリングを行い,対象クラスの溶媒和自由エネルギー計算を行った.算出された全体の溶媒和自由エネルギーは,リガンド-タンパク質間の距離に関して安定化し,相関を得る事ができた.一方GMMによる自由エネルギーのクラス分けをより詳細に行うには,さらに多くの情報が必要なことが判明し,以下の新しい機械学習系によるアプローチを開始した.
4次元多様体のシャドウとファイバー構造に関する研究

シャドウとは4次元多様体に適切に埋め込まれた2次元の多面体であり,4次元多様体の一種の表示を与える.また,シャドウのもつ頂点の個数の最小値としてシャドウ複雑度と呼ばれる4次元多様体の不変量が定義される.本研究では,シャドウを用いた4次元多様体のファイバー束構造の研究,及びシャドウ複雑度を用いた4次元多様体の分類・特徴づけを行う.具体的には,4次元多様体のレフシェッツ束とその派生概念に焦点を当て,シャドウが2次元多面体であることを活用し研究を行う.また,シャドウ複雑度に関しては,境界の3次元多様体の幾何構造にも着目し研究を進める.シャドウとは4次元多様体に局所平坦に埋め込まれた2次元多面体であり,4次元多様体の一種の組み合わせ的な表示を与える.シャドウには真頂点と呼ばれる特別な頂点が存在し,その個数の最小値としてシャドウ複雑度と呼ばれる4次元多様体の不変量が定義される.本研究課題では,シャドウを用いた4次元多様体のファイバー束の研究,そしてシャドウ複雑度を用いた4次元多様体の分類・特徴づけを目的としている.今年度は,石川昌治氏との共同研究において,ディバイドに対するシャドウの構成法,そしてシャドウ上のLF構造として4次元多様体に入るLefschetz束の構造を定式化した.今回の研究により,ディバイドから得られるLefschetz束の構造が詳しく記述され,とくに,ファイバー曲面が4次元多様体にどのように埋め込まれているかをより正確に捉えることが可能となった.また,古宇田悠哉氏との共同研究では,境界が3次元球面であるような非輪状4次元2ハンドル体は4次元球体と微分同相であるか,という問題を考え,連結シャドウ複雑度が2以下の場合で肯定的な答えを得ることができた.この問題は可微分Poincare予想にも直結する重要な問題である.証明では,まずコンピュータを用いて真頂点をちょうど2個持つような多面体のリストアップを行った.そして多面体の表示から対応する4次元多様体のハンドル体図式を復元し,Kirby計算と3次元多様体のDehn手術に関する性質を駆使し4次元多様体の微分構造の決定を行った.さらに,福田瑞季氏とともに曲面結び目のシャドウ表示やGluck捻りによるシャドウの変化に関しても研究を進めた.この課題については今後とも精査を行いつつ,シャドウ複雑度を絡めて研究を進めていく予定である.ディバイドとシャドウの研究では,LF構造を定式化したことで,応用として自由ディバイドと呼ばれるディバイドの一種の一般化に対してファイバー束の構造を見出すことができた.これは研究を始めた当初には予期していなかったことである.また,非輪状4次元2ハンドル体の微分構造に関する研究では,シャドウ複雑度2以下という条件で証明を試みていたが,一般的な状況設定で補題が用意できたため,その帰結として連結シャドウ複雑度2以下という当初より広い4次元多様体のクラスに対して証明を与えることができた.また,曲面結び目のシャドウの研究はディバイドから着想が得られており,この1年で満足のいく研究の進展があったと言える.LF構造の考えをもとに,より広く4次元多様体のファイバー束の構造をシャドウから捉える.具体例の構成については,ディバイドの場合に行ったようにファイバー曲面がシャドウに埋め込まれているような状況を想定している.また,単純特異レフシェッツ束やトライセクションの表示から定まる4次元多様体のシャドウ複雑度についても考察を進めていきたい.さらに,シャドウ複雑度による2次元結び目の特徴づけについても研究を行う.Gluck捻りについては,シャドウの変化をグリームで調整することは可能か,そしてその条件がどのように述べられるかについて考察を進めていく.シャドウとは4次元多様体に適切に埋め込まれた2次元の多面体であり,4次元多様体の一種の表示を与える.また,シャドウのもつ頂点の個数の最小値としてシャドウ複雑度と呼ばれる4次元多様体の不変量が定義される.本研究では,シャドウを用いた4次元多様体のファイバー束構造の研究,及びシャドウ複雑度を用いた4次元多様体の分類・特徴づけを行う.具体的には,4次元多様体のレフシェッツ束とその派生概念に焦点を当て,シャドウが2次元多面体であることを活用し研究を行う.また,シャドウ複雑度に関しては,境界の3次元多様体の幾何構造にも着目し研究を進める.シャドウとは4次元多様体に局所平坦に埋め込まれた2次元多面体であり,4次元多様体の一種の組み合わせ的な表示を与える.シャドウには真頂点と呼ばれる特別な頂点が存在し,その個数の最小値としてシャドウ複雑度と呼ばれる4次元多様体の不変量が定義される.本研究課題では,シャドウを用いた4次元多様体のファイバー束の研究,そしてシャドウ複雑度を用いた4次元多様体の分類・特徴づけを目的としている.今年度は,石川昌治氏との共同研究において,ディバイドに対するシャドウの構成法,そしてシャドウ上のLF構造として4次元多様体に入るLefschetz束の構造を定式化した.今回の研究により,ディバイドから得られるLefschetz束の構造が詳しく記述され,とくに,ファイバー曲面が4次元多様体にどのように埋め込まれているかをより正確に捉えることが可能となった.また,古宇田悠哉氏との共同研究では,境界が3次元球面であるような非輪状4次元2ハンドル体は4次元球体と微分同相であるか,という問題を考え,連結シャドウ複雑度が2以下の場合で肯定的な答えを得ることができた.この問題は可微分Poincare予想にも直結する重要な問題である.証明では,まずコンピュータを用いて真頂点をちょうど2個持つような多面体のリストアップを行った.そして多面体の表示から対応する

4次元多様体のハンドル体図式を復元し,Kirby計算と3次元多様体のDehn手術に関する性質を駆使し4次元多様体の微分構造の決定を行った.さらに,福田瑞季氏とともに曲面結び目のシャドウ表示やGluck捻りによるシャドウの変化に関しても研究を進めた.この課題については今後とも精査を行いつつ,シャドウ複雑度を絡めて研究を進めていく予定である.ディバイドとシャドウの研究では,LF構造を定式化したことで,応用として自由ディバイドと呼ばれるディバイドの一種の一般化に対してファイバー束の構造を見出すことができた.これは研究を始めた当初には予期していなかったことである.また,非輪状4次元2ハンドル体の微分構造に関する研究では,シャドウ複雑度2以下という条件で証明を試みていたが,一般的な状況設定で補題が用意できたため,その帰結として連結シャドウ複雑度2以下という当初より広い4次元多様体のクラスに対して証明を与えることができた.また,曲面結び目のシャドウの研究はディバイドから着想が得られており,この1年で満足のいく研究の進展があったと言える.LF構造の考えをもとに,より広く4次元多様体のファイバー束の構造をシャドウから捉える.具体例の構成については,ディバイドの場合に行ったようにファイバー曲面がシャドウに埋め込まれているような状況を想定している.また,単純特異レフシェッツ束やトライセクションの表示から定まる4次元多様体のシャドウ複雑度についても考察を進めていきたい.さらに,シャドウ複雑度による2次元結び目の特徴づけについても研究を行う.Gluck捻りについては,シャドウの変化をグリームで調整することは可能か,そしてその条件がどのように述べられるかについて考察を進めていく.
混合液体系の振動スペクトルに対する液体構造の不均一性・揺らぎと振動相互作用の効果

本研究は,分子内振動に由来する振動バンドのうち,同種分子間の共鳴的振動相互作用が強いものを利用して,混合液体系の分子レベル或いはナノメータースケールでの構造とその動的変化に関する問題を解決することを目的としている。今年度は次の成果を得た。(1)Stockmayer流体の各粒子に1次元振動子を埋め込んだモデル液体系を対象とした計算を行うことにより,液体構造の微視的不均一性の程度に応じたノンコインシデンス効果の大きさの変化を定量的に評価した。本研究では,埋め込む振動子の振動数を2種類用意し,その各粒子への割振りに不均一性を持たせることにより,液体構造の微視的不均一性をモデル化している。計算の結果,液体構造に微視的不均一性が存在する揚合には,振動スペクトルのノンコインシデンス効果(NCE)相対値の濃度依存性を示す曲線が,2つの分子種の振動バンドについてともに上に凸となる傾向があることがわかった。実在混合液体では,液体構造の微視的不均一性をNCEの振舞いから評価する場合に,極性の相違も同時に考慮する必要があるが,NCEの濃度依存性が,極性の小さい分子種の振動バンドについても上に凸となれば,液体構造に微視的不均一性が存在することを示唆するものと考えることができる。(2)アセトン/水混合液体系のC=O伸縮およびO-H振動モードを対象に,振動スペクトルの理論計算を行い,実験との比較検討を行った。計算には,時間領域のスペクトル計算法を用い,遷移双極子カップリング機構による分子間の共鳴的振動相互作用と,液体構造の揺らぎの効果を,同時に取り入れた。その結果,アセトン/水混合液体系には,液体構造の微視的不均一性が存在することが強く示唆された。
非経験的分子軌道法を用いた選択的アニオン化分離除去法の精密化手法の開発

本研究では電子付着反応による選択的アニオン化分離除去法の精密化をめざした基礎研究として,非経験的分子軌道法によりヨウ化メタンなどの除去対象物質の電子付着反応について分子論的な検討を加えた.ヨウ化メタンや塩化メタンなどの電子状態と,それらのアニオンの電子状態を計算し,ポテンシャルエネルギー曲線,振動準位(状態),各状態に対する波動関数を決定した.得られた波動関数をもとに中性分子の各状態からアニオンの各状態への遷移確率の大小を検討し,遷移確率の大きい遷移過程について励起エネルギーを見積もった.得られた励起エネルギーの値は他の研究者により報告されている実験により得られた励起エネルギーと大略一致しており,非経験的分子軌道法により励起エネルギーを推算できることがわかった.次に,共存気体分子が電子付着反応による除去におよぼす影響を調べた.その結果,水や酸素が除去対象分子と共存する場合,酸素分子や水分子より0^-やOH^-などのアニオンが生成し,そのアニオンの回りにヨウ化メタンなどの除去対象分子が配置したアニオンクラスターが生成する可能性があることがわかった.そこでコロナ放電を用いた分離除去装置により酸素や水蒸気共存下でのヨウ化メタンなどの除去実験を行ったところ,電子一個当たり数個の除去対象分子が除去されることがわかった.また,オゾンが共存する場合の除去効率は酸素や水蒸気が共存する場合に比べて低く,酸素や水蒸気共存下において除去効率が高いのはラジカル反応によるのではなく,アニオンクラスター生成によるものである可能が高いことが明らかとなった.本研究では電子付着反応による選択的アニオン化分離除去法の精密化をめざした基礎研究として,非経験的分子軌道法によりヨウ化メタンなどの除去対象物質の電子付着反応について分子論的な検討を加えた.ヨウ化メタンや塩化メタンなどの電子状態と,それらのアニオンの電子状態を計算し,ポテンシャルエネルギー曲線,振動準位(状態),各状態に対する波動関数を決定した.得られた波動関数をもとに中性分子の各状態からアニオンの各状態への遷移確率の大小を検討し,遷移確率の大きい遷移過程について励起エネルギーを見積もった.得られた励起エネルギーの値は他の研究者により報告されている実験により得られた励起エネルギーと大略一致しており,非経験的分子軌道法により励起エネルギーを推算できることがわかった.次に,共存気体分子が電子付着反応による除去におよぼす影響を調べた.その結果,水や酸素が除去対象分子と共存する場合,酸素分子や水分子より0^-やOH^-などのアニオンが生成し,そのアニオンの回りにヨウ化メタンなどの除去対象分子が配置したアニオンクラスターが生成する可能性があることがわかった.そこでコロナ放電を用いた分離除去装置により酸素や水蒸気共存下でのヨウ化メタンなどの除去実験を行ったところ,電子一個当たり数個の除去対象分子が除去されることがわかった.また,オゾンが共存する場合の除去効率は酸素や水蒸気が共存する場合に比べて低く,酸素や水蒸気共存下において除去効率が高いのはラジカル反応によるのではなく,アニオンクラスター生成によるものである可能が高いことが明らかとなった.
過酸化チタンナノ粒子を用いた新規放射線増感療法の基礎研究

本研究では二酸化チタンを原料として合成した過酸化チタンナノ粒子がX線照射により大量の活性酸素種(ROS)を生成することを利用して、その放射線増感効果を細胞実験および動物実験により調べた。細胞実験では過酸化チタンナノ粒子はX線照射により細胞内でも十分なROSを生成し、X線照射単独群に比べて有意な殺細胞効果を示した。担癌マウスを用いた実験では過酸化チタンナノ粒子を腫瘍に投与しX線照射をした群では、X線照射単独群に比べて著明な抗腫瘍効果が得られた。これらの結果から過酸化チタンナノ粒子は新たな放射線増感剤になり得ることが示唆された。本研究では、二酸化チタンを原料として合成した過酸化チタンナノ粒子がX線照射により大量の活性酸素種(Reactive Oxygen Species, ROS)を生成することを利用して、これまでにないチタン酸化物ナノ粒子を用いた放射線増感療法を開発し、膵臓癌などの難治癌に対する新たな治療戦略を提案することを目的とする。本年度は研究計画に従い、主に腫瘍組織内でのナノ粒子のROS生成の評価およびナノ粒子投与による有害事象の評価を実施した。腫瘍組織内でのナノ粒子のROS生成の評価では、組織内でのROSの増加および生成するROSの種類を調べた。生体内の細胞には多くのROS消去酵素が存在しているため、Cell-freeの実験系と同等量のROSが生成しているとは考えにくい。実際に過酸化チタンナノ粒子にいくつかの酵素を加えてX線照射したところ、ROSの生成量が抑制される結果を示した。実験は複数のROS検出試薬を用いて腫瘍組織を染色し、フローサイトメトリーにより測定した。In vitroで実施した結果、細胞内において過酸化チタンナノ粒子とX線照射の併用によりヒドロキシラジカルおよび過酸化水素が増強されることが示された。コロニー形成法による細胞生存の評価においては、併用による有意な殺細胞効果を認めた。電子顕微鏡下の細胞の観察では、細胞内に取り込まれたナノ粒子像が示された。毒性評価においては、未修飾の過酸化チタンナノ粒子を投与した場合、肺胞壁もしくは毛細血管内に塞栓物が生じ、それによる急性期有害事象が認められた。しかし粒子表面にポリアクリル酸を修飾してマウスへ血中投与したところ、約2ヶ月の観察期間内で有意な有害事象や体重変化は認められなかった。表面修飾した状態でも十分なROSが生成することを示し、抗腫瘍効果を得た。本研究では二酸化チタンを原料として合成した過酸化チタンナノ粒子がX線照射により大量の活性酸素種(Reactive Oxygen Species, ROS)を生成することを利用して、このナノ粒子が新たな放射線増感剤として臨床応用に展開するため、動物実験を中心としてその有効性を明らかにするとともに、その毒性について評価を行うことを目的とする。動物実験の前段階としてがん細胞のみのin vitro実験において、複数のROS検出試薬を用いて過酸化チタンナノ粒子を作用させた細胞にX線照射を行い、細胞内においてもROSが生成されるか調べた。その結果、ヒドロキシラジカルと過酸化水素の2種類のラジカルの増加がみられた。またDNAの二重鎖切断を評価するγH2AXアッセイおよび細胞の増殖能を評価するコロニーアッセイを実施し、いずれも過酸化チタンナノ粒子とX線照射の併用群において有意な差を認めた。これらの結果から、過酸化チタンナノ粒子が細胞内においても十分なROSを生成することを示した。次にヒト膵臓がん担癌ヌードマウスを用いたin vivo実験において、過酸化チタンナノ粒子を腫瘍に局注投与しX線照射をした群では、X線照射単独群に比べて著明な抗腫瘍効果が得られた。ナノ粒子を投与したマウス群で43日の観察期間内に死亡したマウスはおらず、コントロール群と比べて顕著な体重変化や肉眼的変化は見られなかった。またナノ粒子を尾静脈投与したマウスの2週間の観察においても、主要臓器の病理的観察や血液検査で異常は認められず、このナノ粒子投与による急性毒性は低いと考えられる。In vitro実験と同様にγH2AXアッセイでは併用群でDNA二重鎖切断の有意な増加を認めた。細胞のアポトーシスを評価するTUNELアッセイにおいても、併用群で有意差を認めた。これらの結果から、過酸化チタンナノ粒子はX線照射との併用により抗腫瘍効果を増強し、新たな放射線増感剤になり得ることが示唆される。有害事象の評価においては、さらなる長期の観察および各臓器における病理的評価が必要である。抗腫瘍効果のための最適なナノ粒子の投与量とX線照射線量の検討に関しては、現在実施中であり、次年度も継続する。放射線腫瘍学研究計画に従い、本年度から実施している抗腫瘍効果のための最適な粒子投与量とX線照射線量の検討、急性期および晩期の毒性評価を中心に引き続き行う。また、多種類の癌細胞に対する抗腫瘍効果の評価も行う。いずれも本年度と同様の実験系で遂行する。
介護保険制度導入が地域高齢者保健医療福祉システムに及ぼした効果の評価に関する研究

介護保険制度が地域の老人保健医療システムに与えた影響について検討した。研究は1)介護サービスの利用者に対する満足度調査、2)介護保険制度で収集される情報を元にした地区診断指標の作成、3)介護予防事業のための評価シート作成、4)介護保険支出の増加要因の構造分析から構成されている.その結果、以下のような知見を得た、1)介護保険サービス利用者の満足度は高い。2)SMRに類似した地区診断指標の作成が可能であり、またそれが有効であることを示した.具体的には、SMRと同様の算出手法を用いて、地域ごとの高昂者人口数×市全体における各区分の要介護者全体に占める割合から予測値を算出し、その予測値で各地区・各区分の実数を割ることで出現比を計算し地区診断の指標とした.3)作成した介護予防事業のための評価シートが有効であることを示した.4)介護保険支出の増加要因は地域によって異なっていることが示された.具体的には、介護給付費給額=第一号被保険者数×利用者率×1件あたり平均給付額の式を以下のように展開して、福岡県内の20保険者における介護給付費の増加要因を検討した.1n(介護給付費総額)=1n(第一号被保険者数)+1n(利用者率)+1n(1件あたり平均給付額)(第一式)上式を時間で微分して、Δ(介護給付費総額)=Δ(第一号被保険者数)+Δ(利用者率)+Δ(1件あたり平均給付額)(第二式)この第二式を用いて、各保険者における介護給付費総額の増加要因について検討した.その結果、都市部における介護給付費の増加要因としては利用者率の増大が大きいこと、一方過疎地域では1件あたり平均給付額の増加の効果が大きいことが明らかとなった.介護保険制度が地域の老人保健医療システムに与えた影響について検討した。2)SMRに類似した地区診断指標の作成が可能であり、またそれが有効であることを示した.具体的には、SMRと同様の算出手法を用いて、地域ごとの高昂者人口数×市全体における各区分の要介護者全体に占める割合から予測値を算出し、その予測値で各地区・各区分の実数を割ることで出現比を計算し地区診断の指標とした.3)作成した介護予防事業のための評価シートが有効であることを示した.4)介護保険支出の増加要因は地域によって異なっていることが示された.具体的には、介護給付費給額=第一号被保険者数×利用者率×1件あたり平均給付額の式を以下のように展開して、福岡県内の20保険者における介護給付費の増加要因を検討した.1n(介護給付費総額)=1n(第一号被保険者数)+1n(利用者率)+1n(1件あたり平均給付額)(第一式)上式を時間で微分して、Δ(介護給付費総額)=Δ(第一号被保険者数)+Δ(利用者率)+Δ(1件あたり平均給付額)(第二式)この第二式を用いて、各保険者における介護給付費総額の増加要因について検討した.その結果、都市部における介護給付費の増加要因としては利用者率の増大が大きいこと、一方過疎地域では1件あたり平均給付額の増加の効果が大きいことが明らかとなった.平成12年4月より導入された介護保険制度の影響について評価する目的で本年度は以下のような調査を行った。1)ケアマネージャー(CM)に対する意識調査:利用者の意向を踏まえてケアプランを作成するCMの意見調査を行うことで、地域におけるサービスの過不足の状況、介護保険制度が利用者の療養に与えた影響について分析を行った。調査を行った福岡県内の保険者県域のサービス量については、訪問介護、訪問看護、通所系については充足している一方、訪問リハ、ショートステイが不足していることが明らかとなった。介護保険制度の問題点としては、利用者の認識不足、多忙なケアマネジメント業務のために、特に担当者会議、モニタリングなどで不十分な対応しか出来ていない実態が明らかとなった。2)利用者の調査:介護保険制度に対して利用者がどのように評価しているか、福岡県内の二保険者の管内で、戸別訪問調査により利用者満足度調査を行った。90%の利用者は認定結果及び提供されているサービスに満足していた。介護保険制度が始まって利用が減ったサービスとしては訪問看護があり(30%減)、逆に訪問介護が伸びていた。減少した理由としては半数が自己負担をあげていた。ケアマネージャーのモニタリングに関しては、90%以上の利用者が月に1度はCMとコンタクトがあると回答しており、70%弱が訪問による確認であった。介護保険制度が開始されて良かった点として、家族、本人とも「サービスが利用しやすくなった」(約50%)と回答しており、家族の70%は「負担が軽くなった」と回答していた。3)保険者の調査:介護保険制度の影響について検討する目的で保険者を対象とした調査を現在行っている。4)自立判定者に対する生活支援事業の評価に関する分析:自立判定者に対して、その心身及び生活状況、要介護度を悪化させるリスクファクターに関して評価する調査票を作成し、対象者の追跡調査を福岡県内の3地域で行っている。