hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい超高速変調・復調光通信システムに関する基礎研究

3.光変調器低電圧動作が可能な分岐干渉型光変調器を設計・製作し、変調周波数をGHzオ-ダ-に上げて実験を行い、予想に近い変調特性を得た。そして、光変調器と光ファイバ-との結合を試みたが、最初に結合状態を最適に調整できても、UV硬化材が固化するときに最適状態からずれてしまうことが多く、光変調器の縦続変調の実験を行うまでには至らなかった。4.光変調器導波路の改良光ファイバとの結合を用いずに本実験を行おうとすると、一つの基盤上に分岐干渉型光変調器を複数個作製する必要がある。その場合は、光変調器の大きさを小さくしなければならないが、そのための手段として分岐角を拡大する方法として、光導波路の曲げ損失を低滅する方法を考案し、詳細に解析した。5.光復調一つのアヴァランシ・フォトダイオ-ドに直接検波として殆ど応答しない周波数で変調された光波を印加しておき、変調波数に近い超高周波で励振すると、直接検波された信号より大きな周波数変換された復調信号が得られることを観測した。1.光変調用誘電体導波路の低損失化光変調器を幾つか組み合わせる場合、相互干渉を避け、また、全体としての損失を減らすことが重要である。すなわち、光導波路の曲がりや分岐の損失を見積り、それを最小化するために、従来のものより簡潔で精度のよいビ-ム伝搬法の新しいプログラムを開発し、前に提案した低損失化光導波素子に適用した。形状を最適化した場合、曲がり導波路、分岐導波路ともに損失が数分の一に減少することが分かった。2.光分岐導波路の散乱行列分岐導波路を用いて干渉型光変調器を構成する方法は、高い感度を有するものとして最もよく研究されている。この分岐は見かけ上、1つの入口と2つの出口とをもつので、普通、3開口素子として考えられているが、干渉効果を考慮して、マジックTあるいはハイブリット素子のような4開口と表現されるようになっている。しかし、光導波路は誘電体で出来ており、特に逆相の光が干渉する際には放射モ-ドにも結合するので、厳密には高次モ-ドを含めて無限開口素子として扱うべきである。最低6端子開口素子とすれば、エネルギ-保存則も満たされ、必要十分であるので、これを定式化した。3.縦続結合光変調新たなタイプの縦続結合光変調法を提案し、上に得た公式によって分岐部の損失をも考慮して、その変調特性を解析した。また、第2高調波を使用した副搬送波多重通信システムの基礎的な特性を明らかにした。5.高速光検波アヴァランシ・フォトダイオ-ドに直接検波として殆ど応答しない高い周波数で変調された光波を印加し、変調周波数に近い局部信号で励振することによって、直接検波するより大きな周波数変換復調信号が得らることを実測し、理論と定性的に一致する結果を得た。
前頭側頭型認知症に対する運動療法の効果

本研究の目的は、運動療法が前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia: FTD)の行動異常に及ぼす効果とその機序を明らかにし、FTDに対する新たな治療法および支援策を構築することである。本目的を達成するために以下の3つの研究課題を設定した。課題1:介入内容決定のための予備検討、課題2:FTDに対する運動療法の効果1、課題3:FTDに対する運動療法の効果2。本年2年目では、課題2を遂行した。【研究課題2】FTDに対する運動療法の効果1研究課題1で作成した運動介入プロトコルを元に、運動介入を現在実施中である。FTDの診断基準に合致する71.8±6.8歳(61-77歳)の男性5名、健常群として69.0±7.7歳(61-77歳)の女性4名を研究対象とした。個別介入プログラム:週1回90分の運動介入で、メインの運動内容は中強度持続性有酸素運動トレーニングを採用した。自転車エルゴメーターでの有酸素運動の至適時間は4週毎に漸増、至適運動強度はカルボーネン法にて至適目標心拍数を算出し、腕時計型心拍計にて心拍数を随時モニターし実施している。また、運動をFTDの常同行動に組み込むことを目的に、歩数計の配布、記録、在宅運動を実施し、運動の習慣化を図っている。Pre時の各心理検査の結果は、FTD群のMMSE:21.8±5.6点(12-26点)、健常群のMMSE:28.8±1.3点(27-30点)であった。運動前後の感情尺度の変化は、FTD群の快感情:Δ6.2、不安感:Δ-3.8、健常群の快感情:Δ8.8、不安感:Δ-5.2であり、運動が感情に好影響を及ぼしている傾向にある。概ねどの被験者もプログラムに適応しているが、疾患特性上、個別対応が必要な場合も多い。引き続き、運動介入、在宅運動の記録を継続し、経過を観察していく。研究課題13のうち、本年は課題2を実施中である。データの収集は順調であるといえる。これらの成果の一部を学会誌へ報告するなど、成果を残しているといえる。一方で、介入開始時期の遅れにより、課題1が終了していないこと、予定している例数に達していないため、引き続き被験者のリクルートと検討をおこなわなければならない、といった課題もある。そのため、「(3)やや遅れている」との評価とした。今後は引き続き、研究課題2:「FTDに対する運動療法の効果1」を進め、現在の運動介入を続ける。並行して、研究課題3:「FTDに対する運動療法の効果2」の準備も進める。つまり、新たな被験者のリクルートおよび運動介入である。また、学会発表、論文執筆も同時に進めていく予定である。本年1年目では、課題1を遂行した。【研究課題1】FTDに対する運動介入内容決定のための予備検討FTDの診断基準に合致する、71.8±6.8歳(61-77歳)の男性4名を研究対象として、Pre測定を実施、また個別運動プログラムを作成し、現在介入中である。MICTプログラムへは、どの被験者も概ね適応していると考える。運動時間に関しては、20分までは問題なく実施できているが、被験者によっては、30分の運動継続は難しい場合もある。引き続き運動様式、運動時間、強度をモニターしながら至適プロトコルの検討をしたい。研究課題13のうち、本年は課題1を実施中である。データの収集は順調であるといえ、並行して、課題2の準備も進めている。一方で、予定している例数に達していないため、引き続き被験者のリクルートと検討をおこなわなければならないといった課題もある。そのため、「2概ね順調に進展している。」との評価とした。

自転車エルゴメーターでの有酸素運動の至適時間は4週毎に漸増、至適運動強度はカルボーネン法にて至適目標心拍数を算出し、腕時計型心拍計にて心拍数を随時モニターし実施している。また、運動をFTDの常同行動に組み込むことを目的に、歩数計の配布、記録、在宅運動を実施し、運動の習慣化を図っている。Pre時の各心理検査の結果は、FTD群のMMSE:21.8±5.6点(12-26点)、健常群のMMSE:28.8±1.3点(27-30点)であった。運動前後の感情尺度の変化は、FTD群の快感情:Δ6.2、不安感:Δ-3.8、健常群の快感情:Δ8.8、不安感:Δ-5.2であり、運動が感情に好影響を及ぼしている傾向にある。概ねどの被験者もプログラムに適応しているが、疾患特性上、個別対応が必要な場合も多い。引き続き、運動介入、在宅運動の記録を継続し、経過を観察していく。研究課題13のうち、本年は課題2を実施中である。データの収集は順調であるといえる。これらの成果の一部を学会誌へ報告するなど、成果を残しているといえる。一方で、介入開始時期の遅れにより、課題1が終了していないこと、予定している例数に達していないため、引き続き被験者のリクルートと検討をおこなわなければならない、といった課題もある。そのため、「(3)やや遅れている」との評価とした。今後は引き続き、研究課題1:介入内容決定のための予備検討を進めていく。つまり、被験者のリクルート、予備検討の実施である。並行して、研究課題2:FTDに対する運動療法の準備も進める。また、学会発表、論文執筆も同時に進めていく予定である。今後は引き続き、研究課題2:「FTDに対する運動療法の効果1」を進め、現在の運動介入を続ける。並行して、研究課題3:「FTDに対する運動療法の効果2」の準備も進める。つまり、新たな被験者のリクルートおよび運動介入である。次年度、旅費支払い分を繰越とした。
高度医療デバイスのデザイン設計とそれを利用するハイブリッド手術室の環境設計

提案に対し以下に示す評価実験を行った.医療分野におけるデザイン工学的視点の重要性を示す成果を得た.1.ER/手術シェルターユニットFEM構造解析:風,人,物と想定される荷重を条件とし,強度と剛性の評価を行った.強度,剛性共に十分であることが示され,基礎固定部の設計変更も必要がないことが示された./風洞実験:空気抵抗の評価,風に対する挙動の検証を行った.ユニット内への風の流れ込み,そして突き上げ風への変化を懸念していたが,確認されなかった.一方で風に対する天幕の挙動の結果から,素材の再検討の必要性が示された./設営・格納所要時間の測定:所要時間の測定実験を行った.数度の訓練により設営・格納が3分以内で完了する結果が得られ,機動性の高さが示された./シミュレーション実験による空間検証,クリニカル評価:DMAT隊員と共にシミュレーション実験を行い,空間検証,ユニット同士の連結方法の検討を行った.ユニット自体は治療に十分な空間を要していることが示されたものの,複数使用時には連結拡張用幕の必要性が示された.2.手術器械(スカルペル)把持の接触圧分布:圧力測定フィルムを使用し,接触圧分布を測定した.提案モデルは面支持となり,把持の安定性が示された./使用時の動作解析,クリニカル評価:医師歴年数の異なる医師5名のスカルペル使用時の動作の3次元測定を行った.提案モデルを使用した場合,不要な手首の回転,上下屈曲が減少することが示された./重心と把持の位置関係:上記動作解析時に,把持,スカルペルの重心,滑り止め加工との位置関係を検証した.従来モデルはそれぞれ位置が異なるのに対して,提案モデルは全てが重なり把持の安定性が示された./滑り止め性能の検証:滑り止め加工形状に停留する液体量の測定を行った.提案モデルは滑り止め加工の形状を大きく変更した結果,液体の停留が減少し滑り止め性能の持続性が示された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。第1年度(以下、今年度)は主に、医療現場の調査を通して手術室における医療機器と医療従事者の関係性、また現状の問題点の洗い出しを行った。ここではこれまで研究されることがなかった、手術室空間設計とそこで行われる医療、そして医療従事者の関係に着目し、現代医療に対して最適でないと考えられる空間設計を説明し、さらに手術室がプレファブ化した1977年の手術と現代の手術のあり方について検討した。また調査に基づき、医療現場の数多く存在する対象物の中から本研究における研究対象を決定した。調査を進める中で、災害という緊急時に特化した手術環境のデザインが全く考えられていないこと、さらにはシステムとして確立されていないことが分かった。地震大国と呼ばれるわが国にとってこの局面での手術環境を考えることは特に重要であると考え、当初計画していた平常時の大病院における手術環境から、災害時などの緊急時における手術環境へ焦点を変更する。1.緊急ER/手術室ユニット本研究では、世界で起こる緊急事態・大規模災害発生に備え、世界各国への出動を可能とする緊急救命救急シェルターシステムの実用化を図る。今年度はユニットのコンセプト設計を完了させ、現時点では詳細設計、構造解析を進めている。2.手術器械本研究では手術器械の最も代表的なものから順に取り上げ、その形状を検討する。今年度はスカルペルの形状検討を進めた。スチレンボードによる断面考察、スタイロフォームを利用して1/1模型の削りだしを行った後、インダストリアルクレイを用いて形状検討を行った。現時点では光硬化性樹脂を使用した模型での形状検討・評価実験を行っている。今年度は昨年度に設定した以下の課題2点に関して最適化モデルの提案と開発を行った。1.ER/手術シェルターユニット今年度は昨年度行ったユニットの初期設計に基づき、リアルスケールでの初期モックアップ制作を行った。合計5機制作し、2015年11月に開催された竹中技術研究所公開において展示し、ポスター発表を行った。制作した5機を用いて組み合わせ時の問題点など使用に伴う課題の検討を行った。さらにCAD上で解析しきれなかった使い勝手や実際の体感重量について考察した。現在はより詳細な構造検討を進めつつ、各部材の最適材料を検討している段階である。2.手術器械(スカルペル)昨年度に引き続き、グリップ部の形状検討を行った。今年度は形状検討が完了し、現在光硬化性樹脂を使用した形状模型での実機検証を行っている。次年度はこの結果を用いて最終的な形状の修正(リバースデザイン)を行う予定である。またブレード取付部の検討も完了しており、こちらは取付部の詳細な構造検討のため、手首の回転に関する調査を行っている段階である。次年度は、今年度完了させたスカルペル形状に対して、ディスポーザル型、非ディスポーザブル型の2通りで最適な材料検討を行いたいと考える。本グリップ部の形状検討に関しては2015年11月に開催されたInternational Association of Societies of Design Research Conferenceにおいて査読付ポスター発表を行った。今年度は前年度で行った課題設定に基づき,課題対象であるER/手術シェルターユニット,スカルペルに対して最適化モデルの提案と開発を進めた。現段階でER/手術シェルターユニットは初期リアルスケールモックアップ制作が完成し,それを使用して詳細な構造検討を進めているところである。またスカルペルは設計要件の抽出に加え,形状検討が完了し,形状模型を用いた実機検証を現在行っている。

昨年度は既提出の研究計画から遅延が見られたが,積極的に研究に取り組み昨年度の遅延分が改善しつつある。提案に対し以下に示す評価実験を行った.医療分野におけるデザイン工学的視点の重要性を示す成果を得た.1.ER/手術シェルターユニットFEM構造解析:風,人,物と想定される荷重を条件とし,強度と剛性の評価を行った.強度,剛性共に十分であることが示され,基礎固定部の設計変更も必要がないことが示された./風洞実験:空気抵抗の評価,風に対する挙動の検証を行った.ユニット内への風の流れ込み,そして突き上げ風への変化を懸念していたが,確認されなかった.一方で風に対する天幕の挙動の結果から,素材の再検討の必要性が示された./設営・格納所要時間の測定:所要時間の測定実験を行った.数度の訓練により設営・格納が3分以内で完了する結果が得られ,機動性の高さが示された./シミュレーション実験による空間検証,クリニカル評価:DMAT隊員と共にシミュレーション実験を行い,空間検証,ユニット同士の連結方法の検討を行った.ユニット自体は治療に十分な空間を要していることが示されたものの,複数使用時には連結拡張用幕の必要性が示された.2.手術器械(スカルペル)把持の接触圧分布:圧力測定フィルムを使用し,接触圧分布を測定した.提案モデルは面支持となり,把持の安定性が示された./使用時の動作解析,クリニカル評価:医師歴年数の異なる医師5名のスカルペル使用時の動作の3次元測定を行った.提案モデルを使用した場合,不要な手首の回転,上下屈曲が減少することが示された./重心と把持の位置関係:上記動作解析時に,把持,スカルペルの重心,滑り止め加工との位置関係を検証した.従来モデルはそれぞれ位置が異なるのに対して,提案モデルは全てが重なり把持の安定性が示された./滑り止め性能の検証:滑り止め加工形状に停留する液体量の測定を行った.提案モデルは滑り止め加工の形状を大きく変更した結果,液体の停留が減少し滑り止め性能の持続性が示された.博士後期課程における研究を,博士前期課程までの研究機関から本研究機関へ移動し,新たな研究拠点で医学研究者から研究協力を得るのに想定以上の時間がかかったため。1.ER/手術シェルターユニット今後はより詳細な構造検討を進めつつ、各部材の最適材料を検討・決定する。またユニット同士の結合方法の決定を行う。2.手術器械(スカルペル)形状模型を用いた実機検証の結果を分析し、医師からのクリニカル評価を取り入れリバースデザインを行う。またブレード取付部の検討をより詳細に進め、部材の最適材料の検討を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。1.緊急ER/手術室ユニット今後は詳細設計を進めた後、1/1でのモックアップ制作を行い、2015年11月11-13日開催予定の竹中技術研究所公開においてポスター発表を予定している。11月以降モックアップを用いた実機検証を進める。これと同時に仮設手術台の提案を進める。
児童の安全意識発達の実証的研究

安全意識に関する研究はこれまでもあるが,それらの研究の中で安全意識が十分に定義されないまま使われてきた傾向がある。また,小学校における社会科を中心として行われている安全教育の実践の多くは,安全意識の向上を目的としていながらも,その学習のあり方が発達段階に適切に即していないものがみられる。そこで,本研究では,児童の安全意識の発達傾向を明らかにすることを目的とした。安全教育研究,社会科教育研究において,本研究の意義は次の3点である。第1には,児童のレディネスの把握が容易になったことである。安全・安心に関する学習を計画・実施するために,児童がどのような安全・安心に対する知識,概念,興味・関心,態度をもっているかが解明された。第2は,授業展開の中で,児童の安全・安心に関する社会的事象や概念に対する反応を解明され,それに対する授業のあり方を探ることを可能にしたことである。第3は,児童の安全意識の発達傾向を解明したことで,安全教育,社会科教育のカリキュラムや指導の妥当性を吟味し,改善が可能になったことである。本研究では,児童が作成した地域安全マップの記述分析とアンケート調査を行い,生活安全,交通安全,災害安全に対する児童の安全意識の発達傾向を調査した。結果,次のことが明らかになった。低学年の児童においては,生活安全,交通安全,災害安全の視点が未分化であること。中学年では,生活安全の視点,防犯の視点,交通安全の視点防災の視点の分化が進むこと。高学年においては,自己中心性から脱却し,それぞれの立場に立って安全・危険の状況判断が可能となること。以上,明らかになった発達傾向をふまえて,第6学年社会科における防災教育を中心とする「災害と政治の働き」の授業開発を行った。
多項式環のイデアルが単項イデアルとなるための条件について

1.R上の多項式がシャ-マ多項式となる幾つかの特徴付け。2.I〓R=(0)のとき次は同値である。(1)Iがd次のシャ-マ多項式を含む。更に,Rがネ-タ-的なら,この(1)と(2)は次の(3)と同値となる。3.I〓R=(0)のとき,J=I_K〓Aは,Iに属する多項式の最小次数であるd次のシャ-マ多項式f(X)を使って,J=f(X)Aと書ける。イデアルI′=f(X)^<ー1>I〓Aを考えると,I′〓R≠(0).このとき,Iが単項イデアルであることはI′が単項イデアルであることと同値である.I′〓R≠(0)なるAのイデアルI′に対しては単項イデアルかどうかの判定法が得られている。4.Rがネ-タ-的素元分解整域のとき,A=R〔X〕のイデアルIでI〓R=(0)なるときは,Iが単項イデアルかどうか判定できる。5.Rがネ-タ-的のとき,A=R〔X〕のイデアルIに対して,I〓R=(0)となる同値な条件やI=I_K〓Aとなる同値な条件が得られた。6.その他,いくつかの副産物が得られた。
津波堆積物に含まれる「津波層」のミリ-マイクロスケール微細化学分析手法の開発

過去の災害規模の推定に関する手法を確立することを目指し、青森県東部太平洋沿岸に位置する小川原湖湖底の連続柱状堆積物、宮城県仙台平野、及び静岡県沿岸における約1000から3000年前の津波堆積物を研究対象とした。本研究では植物化石等の有機物の年代測定と堆積物試料の無機化学分析を実施した。蛍光X線分析、X線分析顕微鏡、及びーザーアブレーション-誘導結合プラズマ質量分析にて各元素の分布データを取得した。特に、ナトリウム、チタン、ストロンチウム、ルビジウム、バリウム、硫黄、ヒ素等が津波堆積物の指標として有効であることが示された。平成25年度においては、正確な過去の災害規模復元に関する手法を確立することを目指し、津波記録が保存されている可能性の高い青森県東部太平洋沿岸に位置する小川原湖湖底の連続柱状堆積物、および比較対象として宮城県仙台平野における約1000年前の歴史津波堆積物を研究対象とした。本年度は小川原湖から採取した長さ約17cmから42cmの連続柱状堆積物(合計6本、1cm間隔に細分した約170試料)の化学分析を進めた。加えて、各試料の堆積年代および堆積速度を推定するために、試料中の植物残査の放射性炭素(14C)年代測定を行った。分析の結果、湖内陸側では硫黄と炭素の相対比が低く(約0.1以下)、海側で相対的に高い値(最大約0.8)を示した。本結果は海水の影響による硫黄供給を示していると推察され、硫黄と炭素の相対比が、津波による内陸部への海水侵入の指標として適用できる可能性が示された。また、年代測定結果にもとづいて算出した堆積速度は湖内陸側で相対的に遅く(約50年/1cm)、湖中央部および海側で相対的に早い堆積速度を示した(約1.4年/1cm)。宮城県仙台平野における約1000年前の歴史津波堆積物(貞観津波堆積物)を含む連続土壌試料についても同様に化学分析および放射性炭素年代測定を行った。津波堆積物直下の泥炭層において、硫黄、ヒ素、鉄の濃集が観測された。津波後に海水由来成分が下層に移動し境界層に固定された可能性が考えられる。加えて、試料半割面からU-channnel型の器具を用いて分取した樹脂固定前の連続試料についてXGT装置を用いて化学分析を行った。ヒ素の濃集については分割試料と同様の傾向を示し、XGTによる津波堆積物試料の高精度分解能分析が可能であることが示された。平成26年度は、青森県東部太平洋沿岸に位置する小川原湖から採取した湖底堆積物、および東北地方太平洋沿岸から採取した陸成堆積物(連続土壌堆積物)の放射性炭素年代測定、および有機元素分析法による炭素、窒素、硫黄分析を継続して進めた。加えて、物質移動や物質循環の過程を明らかにするため、小川原湖から採取した湖底堆積物の蛍光X線分析を行い、湖底堆積物に含まれる無機成分の供給源推定を進めた。東北地方の陸成堆積物においては、海岸付近とより内陸側(海岸から23km程度の距離)でそれぞれ採取した試料の化学分析を実施し、化学判別ダイアグラムおよび各元素の相対比を用いて、砂層の津波堆積物のみではなく、津波により内陸まで移動した泥質津波堆積物の検出を試みた。津波堆積層のミリ-マイクロスケール微細化学分析手法の開発を進めるために、多くの異なる特徴を持った試料を用いて、分析手法の妥当性を検討する必要がある。東北地方に加え、静岡県沿岸から採取された陸成堆積物の化学分析を行い、津波堆積物の化学判別ダイアグラムの改良と化学組成・相対比による判別手法の構築を進めた。特にナトリウムとチタン濃度の相対比の変動をもとに津波堆積物の検出を進め、汎用的な手法開発に必要なデータを蓄積した。さらに湖底堆積物の試験測定用に樹脂で固化した連続試料を作製し、レーザーアブレーション-誘導結合プラズマ質量分析にて各元素の分布データを取得した。軽元素の測定は困難であったが、物質の供給源や循環過程などの情報をもつ希土類元素や他の重金属の測定が可能であることが示された。平成27年度においては、東北地方の太平洋沿岸(宮城県仙台市)から採取した連続土壌堆積物試料を用いて、植物化石等の有機物の年代測定、および分取した各堆積層の無機化学分析を実施した。植物化石は、地上から混入する植物根と推察される部分をできる限り除去した。塩酸-水酸化ナトリウムによる化学処理を行い、堆積後に二次的に付着した汚染物質(相対的に古い年代を示す)を除去した。洗浄後に加速器質量分析法(AMS: Accelerator mass spectrometry)による放射性炭素年代測定を実施した結果、土壌堆積物試料中の植物化石は約1000年から2000年前に堆積したことが示唆された。鍵層となる主要なマーカー(火山灰層等)が存在しない、もしくは検出困難である試料についても適切な試料選別後に年代測定を実施することにより、環境解析に不可欠な年代軸の構築が可能であることが示された。AMSにより年代値が得られた堆積層において、ナトリウム、チタン、ストロンチウム、ルビジウム、バリウム、硫黄、ヒ素等の無機化学分析を実施し、津波堆積物の検出を試みた。元素組成の比較により、特に砂質の津波堆積物においてナトリウムとチタンの相対比が顕著なマーカーであることを確認した。

津波堆積物直下に検出されたヒ素と硫黄の濃縮層については、鉄の分布とおおよそ一致することから、堆積後の環境変化(還元環境への変化)により下層へ移動し、泥炭層中でアルセノパイライト等の硫化物として存在していることが示唆された。本研究により、津波堆積物の化学的特性について十分な知見を得ることができた。過去の災害規模の推定に関する手法を確立することを目指し、青森県東部太平洋沿岸に位置する小川原湖湖底の連続柱状堆積物、宮城県仙台平野、及び静岡県沿岸における約1000から3000年前の津波堆積物を研究対象とした。本研究では植物化石等の有機物の年代測定と堆積物試料の無機化学分析を実施した。蛍光X線分析、X線分析顕微鏡、及びーザーアブレーション-誘導結合プラズマ質量分析にて各元素の分布データを取得した。特に、ナトリウム、チタン、ストロンチウム、ルビジウム、バリウム、硫黄、ヒ素等が津波堆積物の指標として有効であることが示された。東北地方および静岡において、津波堆積物とそれ以外とを区別する化学判別ダイアグラムの改良、および地層中から津波堆積物を検出する指標(ナトリウムとチタン濃度の相対比や、ケイ素とアルミニウム濃度の相対比)の汎用化を進めることができた。青森県小川原湖から採取した湖底堆積物については、堆積物や堆積物に含まれる化学成分の供給源を把握するために(堆積層がどのように形成されたのかを知るため)、各元素濃度の高時間解像度分析(1cm間隔、数十年スケール)を実施した。東北地方太平洋沿岸(仙台平野)から採取した陸成堆積物については、内陸部と沿岸部の連続土壌堆積物を分析し対比を進めた。ナトリウムとチタン濃度の相対比を用いることにより、内陸部の試料の一部において泥質津波堆積物の可能性のある堆積層を検出することができた。また、砂で形成された津波堆積物の直上に位置する泥質層付近において、蛍光X線分析法を用いて砂層から泥層への遷移部分の化学組成を明らかにした。静岡県沿岸から採取された陸成堆積物においても、東北地方の試料と同様の分析手法と津波堆積物検出方法が適用できることが示された。土壌堆積物については放射性炭素年代測定の解像度を上げたことにより、ばらつき(深度方向に対する年代値の逆転)が観測された。従って、年代測定については上層部からの植物根の混入や、周囲の古い有機物の混入割合を評価する手法の改良が今後必要となる。XGTやレーザーアブレーション-誘導結合プラズマ質量分析では軽元素の測定には未だ検出下限が高く改良が必要であるが、希土類元素や他の重金属を用いた環境解析が可能であることが明らかになった。地球化学陸成堆積物の化学分析を継続し、時間解像度の改善を進める。平成25年度と平成26年度に蓄積した湖底堆積物と陸成堆積物の化学組成データを集約し、津波堆積物の化学判別ダイアグラムおよび指標物質の汎用化と高精度化を進める。東北地方の仙台平野においては、各地点の砂質津波堆積物の化学データをもとに、これまで目視では判別不能であった内陸部の泥質津波堆積物の検出作業を進める。また、海から陸への物質移動をより詳細に把握するため、化学組成に加えて堆積物の粒径分布のデータも取得し解析手法の改善を進める。津波堆積物の指標物質についてはナトリウムとチタン濃度の相対比や、ケイ素とアルミニウム濃度の相対比に加え、微量元素等も含めた多元素による判別手法の改良も進める。放射性炭素年代測定の結果については、試料底部の年代やおおよその堆積速度の把握は可能であるが、さらに高精度化を目指し、層序との対比や植物根の除去を進め再測定し、かつ火山灰による年代測定も実施し年代モデルの再構築を試みる。
汎用的な病態検査データベースの構築と動的な検査診断支援方式の考案

事実に基づく臨床検査診断学を実践するためには、信頼にたる十分な疾患別症例データベースを構築することが最重要課題となる。本研究では、主要な37疾患を対象に、その病名を持つ症例の初回入院・未治療時のデータを、1例1例カルテで確認しながら病態情報(臨床所見+検査所見)を収集・記録する作業を精力的に押し進めた。その結果、当初の18疾患627症例を最終的に37疾患1951症例、1疾患当たり53例へと増加させた。その内訳は、急性膵炎、骨髄腫、ネフローゼ、伝染性単核症、骨髄異形成症候群、急性白血病、慢性骨髄性白血病、膵癌、卵巣癌、甲状腺機能低下症、SLE、皮膚筋炎など、いずれも検査診断が臨床的に重要な地位を占める疾患である。また各症例の臨床像(病期、病型、主要症候)も記録しているため、検査診断に関わる知識を様々な角度から生成できる。本研究では、それを実践するための診断支援システムを同時に開発した。その特徴は、疾患別の各臨床所見の頻度、各検査所見(測定値)の散布図を自動的にグラフ化して視覚化でき、しかもそれらの重要度に応じて情報を絞り込めることである。さらに、同じ検査所見を疾患間で比較したり、同じ疾患を任意の条件で層別化し、サブタイプ間で検査所見を比較することもできる。また任意の照会例の臨床または検査所見の組み合わせが、データベース中の特定の疾患群のものとどの程度類似しているかを、対数尤度和を使って動的に計算することも可能とした。一方、施設間差を考慮した数値の自動変換機能を用意し、検査項目ごとに線形変換係数を登録することで、他施設での利用も可能とした。また各疾患に特徴的な所見をイメージとして抽出し、それを同システムとは独立の疾患概要提示システムに現在登録中である。これが完成すれば、データベースを操作することなく、各疾患に固有の臨床像と検査像を一目で把握できるようになる。事実に基づく臨床検査診断学(evidence based laboratory medicine)を実践するためには、信頼に足る十分な疾患別症例データベースを構築することが最重要課題となる。そこで今年度は、病態情報を収集・記録する作業に精力的に進めた。すなわち、既存18疾患(627例)のうち、骨髄腫、肝硬変、甲状腺機能亢進症の症例数を各10、18、15例追加した。また、新らたに所定の診断規準に則って、SLE38例、皮膚筋炎28例、強皮症34例、シェグレン症候群13例、慢性腎不全39例、IgA腎症64例、ネフローゼ症候群37例、悪性リンパ腫64例、急性白血病50例、成人Tリンパ球性白血病24例、膵癌61例の病態情報を集め、その検査データを各疾患に特徴的な臨床所見と共に記録した。これにより、総症例数は29疾患、1122例と大幅に増加した。このデータベースを利用する診療支援プログラムに関しては、医大生の検査診断学実習での利用を通して、ユーザインターフェースの改良を重ねた。特に、データの操作ボタンを減らして大きくすることで見やすくした。また疾患ごとに検査項目の重要性を5段階にランクづけることで、主要な所見をワシタッチで抽出して表示できるよう工夫した。次年度の課題は、(1)累積対数尤度値を用いた動的かつ定量的な診断支援システムの改良、(2)検査値の施設間差を考慮した数値のrescale機能の実現、(3)各疾患に特徴的な所見を抽出して電子教科書として利用可能とすること、などである。

事実に基づく臨床検査診断学を実践する環境を実現するため、主要な疾患を取り上げ、一定の診断基準を満たす症例のデータベースを順次構築した。また、それを利用した診断支援システムの開発を行った。対象症例は、原疾患に影響する複合病態を持たず、初回入院時点で末治療時の情報が得られるものに限定した。今年度は、昨年度までの29疾患1122症例に加えて、慢性骨髄性白血病39例,骨髄異形性症候群34例、再生不良性貧血21例、原発性アルドステロン症10例、原発性副甲状腺機能亢進症30例、卵巣癌39例、原発性間質性肺炎35例を新たに登録するなど、総疾患数を36、総症例数を1769と増加させた。一方、このデータベースを利用する診療支援プログラムについては、同一疾患内で重症度や特定の症状の有無で検査値がどう変化するかを、「群分け機能」によりユーザが自在にグラフ上で確認できる機能を追加した。また、本プログラムを他施設でも利用可能とするため、検査値の施設間差を回帰直線を傾きと切片の形で登録すれば、検査値を自動的にrescaleして表示する機能の実現した。最終の第3年度の課題は、(1)症例をさらに数百例追加すること、(2)診断支援システムを一層使いやすくするため、利用法をオンラインで参照できるヘルプ機能の追加すること、(3)初学者へのガイドとして、各疾患の病態と検査値異常との関連をハイパーテキスト形式で解説を加えることである。事実に基づく臨床検査診断学を実践するため、主要な疾患を取り上げ、一定の診断基準を満たす症例のデータベースを順次構築、それを利用した診断支援システムを開発した。対象症例は、原疾患に影響する複合病態を持たず、初回入院時点で未治療時の情報が得られるものに限定した。今年度は、昨年度までの36疾患1769症例に加えて、原発性胆汁性肝硬変症15例を新規登録し、肝細胞癌91例の全面更新を行うと共に、慢性骨髄性白血病を39→47例、多発性骨髄腫41→61例、急性膵炎34→61例、ネフローゼ症候群45→72例、甲状腺機能亢進症30→80例、甲状腺機能低下症16→23例、SLE38→59例、皮膚筋炎37→49例、シェーグレン症候群15→18例と主要な疾患について症例数を増加させた。これによりデータベースの規模は疾患数37、総症例数1951例となった。このデータベースを利用する多機能診療支援システムについては、今年度大きな変更を行わなかったが、新たにオンラインで参照できるヘルプ機能の追加を試みた(現在19疾患分を登録)。その内容はHTML形式で、各疾患の概要を、疫学、病因、臨床所見、検査所見、治療法と予後に分けて記述したが、疾患データベースから抽出した所見をグラフ化して表示できることを特徴としている。これにより、初学者でも、各疾患の検査診断上の要点を瞬時にしかも定量的に把握可能となる。この疾患概要一覧システムは、その記録書式から、イントラネットやインターネットを介した利用も可能である。本システムの今後の課題は、昨年度までに完成させた疾患類似度の計算機能を利用して、任意の照会例の臨床所見・検査所見の組み合わせから、その症例がどの疾患に最も近いかを自動的に判定可能とすることである。
超高アスペクト比垂直配向カーボンのチューブの合成とその樹脂基複合材料への適用

カーボンナノチューブ(CNT)を従来の炭素繊維の代替材料として用いた複合材料を作製し特性を評価した.CNT単体の特性は結晶の完全性に大きく影響するため,単純に市販の樹脂材料の中に混ぜるだけでは効果が発揮されない.高アスペクト比を有するCNTをrfプラズマCVD法で合成して,その後熱処理を行い結晶の完全性を向上させることで,機械的強度および電気抵抗率を向上させることを行った.合成した直径79nm,長さ600?mのCNTを用いて2000°C10分の熱処理を行うことで,ID/IG値0.9から0.1まで向上させ,そのCNTを複合材料のフィラーとして用い,電気伝導性を評価したところID/IG値が小さいもの,すなわち品質が高いCNTを使用すると電気抵抗率が下がることがわかった.機械的特性においては,品質が高くなると,引張強さ,ヤング率ともに下がる傾向が見られた.その後,高熱伝導性材料を目標として,セグメント状にCNTを成長させ,その隙間に樹脂を流し込むことにより,高濃度のCNT複合材料ブロックを作製することを試みた.カーボンナノチューブ(CNT)を従来の炭素繊維の代替材料として用いた複合材料を作製し特性を評価した.CNT単体の特性は結晶の完全性に大きく影響するため,単純に市販の樹脂材料の中に混ぜるだけでは効果が発揮されない.高アスペクト比を有するCNTをrfプラズマCVD法で合成して,その後熱処理を行い結晶の完全性を向上させることで,機械的強度および電気抵抗率を向上させることを行った.合成した直径79nm,長さ600?mのCNTを用いて2000°C10分の熱処理を行うことで,ID/IG値0.9から0.1まで向上させ,そのCNTを複合材料のフィラーとして用い,電気伝導性を評価したところID/IG値が小さいもの,すなわち品質が高いCNTを使用すると電気抵抗率が下がることがわかった.機械的特性においては,品質が高くなると,引張強さ,ヤング率ともに下がる傾向が見られた.その後,高熱伝導性材料を目標として,セグメント状にCNTを成長させ,その隙間に樹脂を流し込むことにより,高濃度のCNT複合材料ブロックを作製することを試みた.CVD法で大量に作製されたカーボンナノチューブ(CNT)は,一般的に低品質である.本研究ではCNTの品質が樹脂基複合材料に及ぼす影響を解明することを目的とする.まず垂直配向した長尺CNTをrfプラズマCVD法により合成した.その結果,太さ10nm,長さ800μmの長尺CNTが得られた.しかしCNTの品質を示すI_D/I_G値(ラマン分光によるDバンドとGバンドの比)は0.741.34であり低品質であった.そのため,合成によって作製した長尺CNTと,比較用にCVD法による市販品で50μmと短いCNTに熱処理による品質の向上を試みた.その結果,ともに品質の向上が確認され,2000°Cで30分熱処理すると,長尺CNTではI_D/I_Gが0.99から0.09に,市販のCNTではI_D/I_Gが1.65から0.43へとなり,大幅な品質の向上に成功した.次に,I_D/I_Gを変化させたこれらのCNTとポリカーボネート樹脂と混ぜてCNT/PC複合材料を作製した.電気的特性および機械的特性を評価した.その結果抵抗率はI_D/I_Gが低いCNTを使用したサンプルほど低い傾向にあり,最も抵抗率が低いサンプルは,長尺CNT,市販のCNTともに未処理のものに対して,抵抗率が10分の1程度に減少した.また,長尺CNTを用いたサンプルは,市販のCNTを用いた場合よりも抵抗率が100分の1程度であり,表面抵抗率は10^210^3Ω/sqであった.機械的特性は,長尺CNT,市販品のCNTともに,未処理で低品質のCNTを使用したサンプルが最も補強効果が得られ,長尺のCNTを1.5vol.%添加した場合,ヤング率が25%,引張強度が16%向上し,市販品のCNTを1.5vol.%添加したサンプルはヤング率が19%,引張強度が12%向上した.これは,低品質のCNTほど表面が活性で,樹脂との接着力が強いためであると考えられる.破断面の観察により未処理のものは,CNTが破断しているが,高品質のCNTを用いたものは,一部で繊維の引抜けが起きており,樹脂との接着力の低下が確認された.補強効果が得られなかったサンプルは,脆性的に破断し破断面には繊維の引抜けが多数確認された.CNTの品質が良いほど単純に樹脂基CNT複合材料としての特性も高いとは限らず,高品質のCNTの特性を十分に発揮できるような表面処理,成形方法の必要性が判明した.プラズマCVD法による垂直配向CNTの合成実験を行い,合成温度,圧力などの諸条件を変化させ,各条件が合成されるCNTの特性にどのような影響を及ぼすかについて考察した.合成されたCNTはSEM観察及びラマン分光分析により評価した.ラマン分光分析ではCNTを構成する炭素の結合状態を調べることでCNTの品質が評価した.合成されるCNTの品質が高いほど最終的に得られる繊維長も大きくなるという傾向が見られた。今回の実験では初期条件であるアセチレン流量1.5sccmにおいて10mm程度の短いCNTが合成でき,CNT品質を向上させるためアセチレン流量を0.8sccmにするなどの検討を行った結果,比較的繊維長の長いCNTを合成することができた.

次に高配向CNT複合材料の試作従来の研究における樹脂基CNT複合材料の作製の際には,合成したCNTを有機溶媒中に超音波を用いて分散させた後にPC中に添加して混練を行っているが,この製法ではある程度以上の高い配向性が得られない.そこでCVD法によって合成されるCNTが基板に垂直配向した状態で得られることに着目し,基板から剥離したCNTの束を円柱側面で押しつぶしてプリフォームと呼ばれる形状に成形することで,あらかじめ高い配向性を持たせた状態で混練を行った.なお、よりアスペクト比の高いCNTでの検討を試みるため熱CVD法により合成された繊維長約151.8mm(直径40nm)の長尺CNTを用いた.作製した複合材料を引張試験片形状に切り出して引張試験を行った.CNTを4.0wt%添加したサンプルはCNT無添加のPCに対して引張強度が約30%向上した.同量のCNTを用いて先行研究と同様の製法で作製したサンプルに対しても引張強度が約20%高い結果となり,本研究で提案した複合材料の製法の優位性が示された.また,作製した複合材料を加熱して樹脂を蒸発させた後にSEM観察を行った画像より,混練後も多くのCNTが配向性を保っていることがわかった.平成25年度はカーボンナノチューブ(CNT)を,フェロセンを触媒,トルエンを炭素原料として管状炉を用いた熱CVD法で合成し,シリコン基板上に4時間で約2mmの長さのCNTを得ることに成功した.管状炉の設定温度は760°Cである.合成したCNTの直径は約40nmであり,ラマン分光分析によるID/IG比はおよそ0.86程度であった.このCNTを複合材料のフィラーとして用い,複合材料の熱伝導率をレーザーフラッシュ法で測定した.マトリクス樹脂にはポリカーボネート(PC)を用いた.CNTの濃度は10wt%とした.まず機械的に溶融混練する方法(ランダム配向試験片)について検討を行った.ランダム配向試験片の場合の熱伝導率は,約0.14W・m/Kであり,PCのみの場合より1.4倍ほど高くなった.この方法は垂直方向に成長したCNTの配向を乱す.そこで,CNTをセグメント状に合成して,その隙間からTHFに溶解したPCを流し込むことでCNTの配向性を保ったまま複合材料化できるように複合材料の成形法を改良した.まず,シリコン基板上に銀ナノインクを1mm間隔の碁盤目状に描画し,その部分にはCNTが成長しないようにした.線の部分の幅は約0.1mmとした.上述の条件で同様に熱CVD法によりCNTの合成を行った結果,描画形状とほぼ同じ形状のCNTがセグメント状に成長した.この一軸配向試験片について熱伝導率を測定すると0.36W・m/Kとなり,PCのみの場合より3.6倍,ランダム配向の試験片の約2.5倍の熱伝導率を得ることできたが,EMA法による予測値の1/30程度であった.今回の実験値が,予測値と比較して大幅に小さくなった原因として,試験片上下面の樹脂層が絶縁的な働きをしていることが挙げられる.またCNT内に完全に樹脂が含浸していないため機械的強度が低下するなどの問題があるためその点も今後の検討課題である.CNTの表面処理を行ってCNTと樹脂の界面の強度を調べる予定であったが,真空チャンバーのリークが発生してその対応に2ヶ月ほど費やしてしまったため,検討することができなかった.24年度に行う予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ステロイド包接結晶環境下での分子認識・分子配列・反応

ステロイドに関する研究は数多いが、そのほとんどは共有結合的側面を扱うもので、非共有結合的側面を扱った研究は生理活性を除いてほとんどなかった。我々は後者の側面に着目し、胆汁酸ステロイドと誘導体のほとんどが非共有結合からなる包接化合物形成能力をもつことを世界ではじめて確認しつつある。前年度に引き続く研究を行い、以下に今年度の成果を記す。1.ステロイドホスト分子の合成:前年度に続いて、胆汁酸ステロイドの誘導体を合成した。市販の胆汁酸ステロイドを出発原料として、ステロイド骨格部分の水酸基の位置と側鎖の水素結合基を変換し、十数種類のホスト分子を合成した。2.ホスト分子の包接化合物の形成:通常百種類を越える有機化合物を用いて、各ホストの包接結晶形成能を調べた。前年度と同様に、骨格の水酸基の位置や側鎖の水素結合基の違いにより、その包接形成能が大きく変化することを確認した。3.今年度の特筆すべき成果は、コール酸の包接結晶において真の多形現象を見つけたことである。これは、既に多数の包接結晶があるなかで、第2番目の非常に希有なものである。4.ホストゲスト集合体の構造解析:前年度に続いて包接結晶のX線構造解析を大量に行い、今までに解析されたものとの比較を行った。その結果、二重層状構造(二次元の親水層と親油層からなる累積構造)の存在を多数確認するとともに、いくつかの例外も見つかった。5.包接結晶の動的性質:我々が世界で初めて立証した層状結晶におけるインターカレーション現象を、さらに三つほどのホストゲスト系で確認した。6.固体固体反応で包接化が起こることを確認した。
高齢者衣生活の実態調査と寝具の管理面における改善に関する研究

衣生活調査グル-プは、東北・関東・関西・中国地方在住の65歳以上の男女(夏期、冬期とも各900名、在宅者及び老人ホ-ム在住者)を対象に、被服の管理面を中心とした衣生活実態調査を実施した。日常着は殆ど洋服型が定着しているが、地域によっては和服型の衣服やトレ-ニングウェア-着用者も多い。肌着やねまき等は比較的頻繁に取り替えて洗濯している者が多いが老人ホ-ムの高年齢者にはかなり長期間着替えをしないものも見受けられた。衣類の洗濯や、布団のあげおろし、布団干し等の被服管理は、女性の場合に、大部分の者が自分で行っているのに対して、男性では、これらの管理を自分でするものは独居者以外には少なかった。調査の結果は、性別、地域別、住まい別(在宅か老人ホ-ムかの別)、さらに健康状態や家族形態等と関連させて検討し、衣生活の問題点を明らかにした。中西は衣類、寝具の安全性を高めるために、防炎加工処理布の適用を検討し、各種の防炎加工処理布の熱分解開始温度、燃焼熱量などを調べた結果、無機性加工剤は、耐洗濯性は乏しいが、安全性に優れていることを明らかにした。上村は、寝具に防臭・抗菌加工を行い、4ヵ月にわたる使用期間中に菌数を調べた結果、本加工の抗菌効果を認めることが出来た。西出は、敷布団として使用した木綿わたの丸洗いによる洗浄性を調べ、水溶性汚れは除去されやすいが、不溶性汚れや油性汚れは完全には除去されないこと、綿の油分は殆ど変化しないことなどを明らかにした。また多田は、快適な寝床環境を作るのには稲藁製筏構造マットレスが極めて有用であることを見出し、高齢者の寝具に適用することを検討した。片山は、高齢者衣料に多い重ね地や厚地の衣類の乾燥に適した衣類乾燥機の使用条件等について検討した。衣生活調査グループ8名は、被服の管理面を中心に、東北・関東・関西・中国地方に在住の65才以上の男女1000名について冬期の調査を行った。在宅の場合、日常着は大部分が洋服型で、女性の10%は和服型、男性10%はトレーニング・ウェアを着用している。肌着類は13日で、下ばきは75%が毎日着替えて洗濯し、寝まきは週一度洗う人が多い。これらの洗濯は、女性の90%が全部、または時々でも自分でするが、男性では約30%が自分で洗濯をしている。寝具類については、全体としてベットの使用は30%以下であるが、居住地域によって差があり、東京地方では約半数がベットを使用していた。また、ベットでも敷布団を敷いている場合が多い。敷布団には木綿わたが圧倒的に多いが、東京では30%以上の人が羊毛布団も使っていた。綿の打ち直しはかなり行われているが、布団のクリーニングは数例のみであった。さらに夏期の調査を実施し、今回の結果と併せて衣生活の問題点を明らかにする。中西は研究室で調製した防炎加工布と市販布を試料として引火温度を測定し、いずれの加工布も未加工布より低い温度で引火すること、引火燃焼後の残留値が未加工布よりかなり多く、加工布には自己消火性があることなどを明らかにした。上村は抗菌防臭加工布の抗菌力試験法を各種比較し、「菌数測定法」が最適であることを見出し、加工剤処理の寝装用品の抗菌効果を測定した。西出は使用状況の異なる敷布団木綿わたの汚染状況と丸洗いによる汚れ除去効果を調べ、汚れの種類によっても汚れ方が異なること、丸洗いにより固形汚れや汗汚れは減少することなどを見出している。

多田は稲藁製筏構造マットレスを敷布団下面に挿入し、就寝中の敷寝具の湿度・重量を測定し、人体から放散される水分の寝具内部の移動・放散について検討した。片山は布地、濾紙を用いたモデル実験から、高齢者衣料に多い重ね地の乾燥機構を明らかにした。衣生活調査グル-プ8名は、昨年度と同様に高齢者約1000名(有効回答数833名の中、在宅68.5%、施設31.5%)を対象に、夏期の調査を行った。日常着は大部分が洋服型、男性20%はトレ-ニングウェア-、また中国地方ではねまきの着用者が多かった。下着類は冬期より短期間で着替えており、肌着は85%、下ばきは90%が2日以内に着替えて洗濯をしている。洗濯を自分でする人の割合は冬期と大差なく、在宅者の場合に、時々洗濯する人を含めて自分で洗濯する人は、男性の20%、女性の80%である。男性は、独居者の80%が自分で洗濯しているが、家族と一緒の場合はその割合がかなり少ない。ベッド使用者は在宅者の25%程度で、中国地方(広島)のみ約40%、いずれの地域でもベッドに敷布団を敷いている者が多い。布団のあげおろしの状況は、自分で洗濯をする者の割合と同様の傾向を示したが、高年齢者や健康状態が不良な人では、布団を敷いたままにしている比率が高い。前年度に行った冬期の調査結果と合わせ、高齢者衣生活、特に被服管理の実態を把握できた。中西は衣類・寝具の安全性に関して、一時性、耐洗濯性各種防炎加工試料の防炎性能を検討し、無機能のものは耐洗濯性はないが、耐洗濯性のものより安全性の面で優れていることを明らかにした。上村はリハビリ病院入院中の高齢者が敷使用した抗菌防臭加工寝具と無加工寝具の付着菌数を調べ、抗菌加工の有用性を明らかにした。多田は昨年度の稲藁製筏構造マットレスによる就寝中の水分放散挙動についての実験結果をさらに詳細に解析し、畳やマットレスを湿潤させない優れた寝具であるとの結論を得た。また西出は負担の丸洗いによる洗浄効果を溶剤抽出成分の分析により調べ、油汚れはある程度落ちるが、綿の油分は変化しないことを見出した。片山は高齢者の家事作業軽減を目指して家庭用大容量型衣類乾燥機を改良した試作品を作り、その乾燥特性を検討した。
相互追従実験によるヒト-ヒト間協調的適応の最適化の研究

これまでの特定領域研究「移動知」公募研究においては、我々の基礎的段階の研究において発見したヒトの先行制御(proactive control)が動的適応性を最適化していることを実験的及び数理的に証明した。種々の条件において追従実験を行いその普遍性とその限界を示すことが出来れば,本研究領域の「移動知」の目指す基本原理の一つと考えられ、応用範囲の大きい概念となる。本研究では、ヒト同士の関係に対する動的適応性を明らかにすることを目的とした。相手の位置情報に対する相互追従実験をおこない、複数のヒトの協調運動の特性を測定する。コミュニケーションの原型として他者との適応性は社会性動物の生存にとって極めて重要である。(主要な成果)1)コミュニケーションの成立条件の基礎研究としての先行制御メカニズムに必要な誤差訂正運動(フィードバック)と予測運動(フィードフォワード)を分離可能な実験パラダイムを用いて速度パワースペクトルを測定し、両者の特徴を明らかにした。2)追従運動の誤差訂正スペクトルは約1Hzを中心とし、0.3Hz-1.5Hz帯に分布するブロードなガウス分布に近いこと。3)軌道に存在する構造の通過時間が1秒よりも長い時はフィードバックが有効に働く。逆にそれより短い場合は全スペクトルを使えなくなるのでフィードバックの働きが悪くなること。4)フィードフォワード機構は軌道上に構造が存在するとき、その周期性をリズムとして脳内時間を創生し、予測機能に用いていると考えられる。この機能が十分強い場合に先行性が生まれこと。5)複数個体の協調運動は、リズムを共有し、且つ、相手に対しての現時点での誤差を注目するよりリズムを使って相手の動きを予測することが最適化にとって不可欠であること。種々の条件において追従実験を行いその普遍性とその限界を示すことが出来れば、本研究領域の移動知の目指す基本原理の一つと考えられ、応用範囲の大きい概念となる。この機能が十分強い場合に先行性が生まれること。5)複数の協調運動は、リズムを共有し、且つ、相手に対しての現時点での誤差を注目するよりリズムを使って相手の動きを予測することが最適化にとって不可欠であること。
個体動物における組織深部分子活性化イメージングのための新規蛍光タンパク質の開発

組織浸透性の高い長波長に最適化された新規“無蛍光"赤色蛍光タンパク質を開発し、2光子蛍光寿命イメージングによる組織内神経細胞内分子活性化イメージングに応用することが本研究の目的である。現在までに、赤色蛍光タンパク質であるmRFP、或いはmCherryを鋳型にし、Error-prone PCRによるランダム変異導入により、吸収はあるが量子収率がほぼ0の無蛍光赤色蛍光タンパク質(ShadowR)の開発に成功した。特に、変異導入にあたって、側鎖が外側に向いているアミノ酸をより親水性のものに置換することによって、細胞内タンパク質への非特異的結合を減らすことができた。また、作製したプロトタイプのShadowRの細胞発現効率を生化学的に調べ、さらに、吸収・発光スペクトルやフォールディング効率等の各種パラメータを計測し性能評価を行った。また、mRuby2(FRETのドナー)とShadowR(アクセプター)のペアを既出のFRETプローブ(CaMKII、Ras、LOV2)に応用することで発現効率やシグナルの大きさ・安定性が優れていることを確認した。現在論文を改定中であり、今年度の出版を目指す。新規開発のShadowRの作製に成功した。概要で述べたように、既存の赤色蛍光タンパク質を鋳型にし、Error-prone PCRによるランダム変異導入により、吸収はあるが量子収率がほぼ0の無蛍光赤色蛍光タンパク質(ShadowR)の開発を進めた。また、生化学的アッセイや、吸収・発光特性の解析、生きた細胞内でのFRETプローブの特性の解析も済み、現在論文を改定中である。研究は極めて順調に進んでいる。FRETプローブのアデノ随伴ウイルスを作製し、海馬スライスを用いてShadowRの性能を評価する。スライスでの評価がうまく行った場合には個体マウスにプローブを発現させ、2光子蛍光寿命イメージングを行う。このようにして、Ca2+パターンとCaMKII活性化を同時観察することによりその関係を明らかにする。