hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子マーカーを利用した石灰紅藻サンゴモの生育特性の解明

日本のサンゴ礁域と温帯域に代表的な4種の石灰藻(紅藻サンゴモ類)について,高濃度のCO2が溶け込んだ酸性海水による生育への影響を確認した。とくに,ヒライボについて,夏期の酸性条件下でマイナス成長することを初めて示した。また,無節サンゴモからのRNA抽出法を改良し,ヒライボから生育に関与すると考えられるβ-炭酸脱水素酵素の3'末端側の部分配列を決定したことで,この遺伝子の発現解析用のプライマー設計を可能にできた。サンゴ礁の主要な造礁生物である紅藻サンゴモ類は,近年の地球環境変動,とくに海洋酸性化による衰退が懸念されている。本研究では,高濃度の二酸化炭素が海水中に溶け込むことによる酸性条件がサンゴモ類の生育に与える影響について,水槽実験と,光合成や石灰化に関連する遺伝子(炭酸脱水素酵素)の発現によって明らかにすることを目的としている。平成24年度は,平成23年度中に作成した,無節サンゴモのミナミイシモ,サモアイシモ,有節サンゴモのハネヒメシコロのサンプルについて水槽実験を1ヶ月行った。実験条件は,海水に加える二酸化炭素分圧を現在と近未来の2段階(400,700ppm)にし,水温と光量一定で行った。無節サンゴモについては,湿重量によって成長量を把握できた。しかし,有節サンゴモについては,実験前に蛍光染色を行うことによって,伸長分を把握できたものの,正常に生育しなかったため,実験結果としては採用しなかった。さらに,ミナミイシモ,サモアイシモについて,RNA抽出を試みた。紅藻サンゴモ類は,サンゴ礁域においては造礁生物として,温帯寒帯域では,藻場が衰退した磯焼け海域に繁茂する石灰藻として知られている。近年,気候変動,とくに海洋酸性化によって,サンゴモ類の生育が阻害されることが報告されている。本研究では,酸性条件がサンゴモ類の生育に与える影響について,水槽実験による調査と,生育に関する機能遺伝子の発現解析のための遺伝子同定を目的としている。平成25年度は,材料の採集が比較的簡単であることを考慮して,温帯域の代表的な無節サンゴモであるヒライボを研究対象として,水槽実験と遺伝子実験を行った。水槽実験は,産業革命前,現在,将来の予測CO2濃度4段階の合計6段階について,水温は,サンプル採集地の広島県竹原市における5月下旬(17°C)と8月(25°C)の平均水温の2段階で実験を行った。その結果,17°CではCO2分圧によらず,正の成長率を示したが,25°Cでは酸性ストレス条件下で負の成長率を示した。おそらく17°Cが海藻の繁茂期の好適な水温なのに対し,25°Cは夏枯れの時期の高水温に相当していたため,17°Cでは,酸性ストレス下で成長による石灰化が溶解を上回ったが,25°Cでは,成長が鈍化し,石灰化が溶解より下回ったと考えられる。前年度までにサンゴ礁域に多産する種で行ってきた実験結果と同様,温帯の種でも,酸性ストレスに弱いことを確認できた上,酸性化ストレスの影響が季節的な成長の違いによっても異なることを初めて確認できた。遺伝子実験では, RNA抽出方法を改良し,生サンプルを粉砕してから固定液に浸漬し,組織を十分固定してから抽出を行うことでRNAを得られた。このRNAと前年度までに設計したプライマーをもとに3'RACE法を行い,β-炭酸脱水素酵素の部分配列を得た。抽出法を改良し,3'末側配列を得たことで,発現解析用のプライマー設計を可能にできた。紅藻サンゴモ類は,体に炭酸カルシウムを硬く沈着する,サンゴ礁域では主要な造礁生物の1つであるが,近年の地球環境変動の影響による衰退が懸念されている。サンゴモ類の成長には,光合成と石灰化の共役が推定されているため,本研究では,サンゴモ類の光合成や石灰化に関与する遺伝子の同定と,水温,光量,pHのストレスを与えた際の遺伝子の発現解析を行い,光合成や石灰化に影響を与える環境因子を推定することを目的としている。これまでに,サンゴ礁域でよく見られるサンゴモ類のうち,明瞭な直立体をもつ有節サンゴモとおもに殻状の無節サンゴモ数種を候補種としてサンプリングし,種同定を行い,水槽実験サンプルとして適当か検討した。その結果,有節サンゴモとして,ハネヒメシコロを,無節サンゴモとしては,ミナミイシモとサモアイシゴロモを利用することにした。さらに,水槽実験用に,これらの種を野外からサンプリングし,有節サンゴモについては細分化せず塊状で,無節サンゴモ2種については,各1個体から1cm角程度のチップ状サンプルを60個作成した上で,琉球大学瀬底研究施設で養生させている。

また,ミナミイシモとサモアイシゴロモの炭酸脱水素酵素の遺伝子を決定するため,両種から5'RACE法と3'RACE法のためのcDNA合成を行った。そして,唯一既報告の紅藻アマノリ類の炭酸脱水素酵素のプライマーと,新たに作成した同遺伝子のプライマーの2セットを利用して,3'RACE用のcDNAをもとにPCRを行い,クローニングを行っている。酸性化ストレスに暴露したサンプルについて,光合成と石灰化に関与する炭酸脱水素酵素の遺伝子の発現量を比較するためには,サンゴモ類の目的遺伝子の同定を行う必要があり,まずは,ストレス状態にないサンプルからRNA抽出を行う必要がある。本研究では,ほかの生物材料で通常,行われるような,生のサンプルを液体窒素で凍らせて抽出する方法と,RNA抽出用保存液に浸漬したサンプルの両方からRNA抽出を試みたが,抽出したRNAは,かなり断片化していた。すなわち,これらの方法では,体の80-90%に炭酸カルシウムを含むサンゴモ類についてはRNAの分解が進んでしまうと思われるため,RNA抽出方法を工夫する必要がある。そのため,遺伝子実験については,まだ初期の段階にある。研究課題の採択初年度に,申請時に所属していた琉球大学から広島大学に就職したため,とくに遺伝子実験に関わる研究機器の利用や研究協力体制などの確立に時間がかかり,研究遂行に遅れが生じた。現在では,遺伝子実験については,現在所属の部局内で共同研究者を得て,その協力の下での研究が可能になっている。機能遺伝子を同定予定のミナミイシモ,サモアイシゴロモ,ハネヒメシコロを対象にした水槽実験を2年目に行うため,初年度に野外から藻体をサンプリングして実験用サンプルを作成した。現在は,琉球大学瀬底研究施設において養生させており,水槽実験の準備はできている。水槽実験に加え,酸性ストレスを与えたサンプルの炭酸脱水素酵素の遺伝子の発現量の比較を目的としていたが,体の約80-90%に炭酸カルシウムを含むサンゴモ類については,実験の初期の段階のRNA抽出についても,方法が確立していないので,目的遺伝子の同定を目標とする。平成25年度は,RNA抽出法から工夫して,RNA抽出を行い,cDNA合成を行う。その後,5'RACE法と3'RACE法を行い,目的遺伝子の全長配列の決定と遺伝子機能の同定を行う。1.無節サンゴモのミナミイシモとサモアイシゴロモについて,cDNAを新たに作成し直し,前年度に利用したプライマーを使って,5'RACE法と3'RACE法を行い,遺伝子の全長配列を決定する。両方のRACE法については,市販のキットを用いる。また,有節サンゴモのハネヒメシコロについても,同様に行う。2.決定した全長配列をもとにBlast検索ならびに分子系統解析を行い,系統樹を参考に遺伝子の同定と機能推定を行う。3.機能遺伝子を同定予定のミナミイシモ,サモアイシゴロモ,ハネヒメシコロを対象に水温,光量,pHを精密に制御した水槽実験を行う。前年度に作成し,養生させているサンプルを,光量(約40-60マイクロmol photons m-2 s-1)と水温(27度)一定で,pH3段階(8.2, 8.0, 7.6)の各ストレスに1ヶ月暴露する処理を行う。各条件下におけるサンプルの成長量や光合成活性量,電子顕微鏡観察による表層細胞の形態を測定する。4.実験終了後,サンプルを固定し,RNAの抽出とcDNAの作成を行う。そして,決定した炭酸脱水素酵素の配列をもとに,新たに設計したプライマーを使ってリアルタイムPCRによる発現解析を行い,発現量の変化を調べる。そして,得られた結果を学会発表・論文等で公表する。
近地球型小惑星の多色測光

本研究は、近地球型小惑星のうち小惑星探査候補天体となりえる小惑星について、多色測光および測光観測を行い、その小惑星のスペクトルタイプや自転周期などの表面物質情報や物理惰報を推定し、その結果を通して探査計画へのフィードバックや、探査対象となりえるかの判断材料を提供することを目的としてすすめられてきた。本研究では、これまでに発見された近地球型小惑星の軌道のデータベース(軌道数約21万個)を用いて探査候補天体のリスト(約200個)を作成した。またそのリストをもとに、今後10年で観測できそうな小惑星のリスト(13個)、これまでの観測で自転周期またはスペクトルタイプが既知のもののリスト(28個)を作成した。今後の立案される小惑星サンプルリターン計画では、これらのリストのなかから実際の探査候補天体が選択されることとなると思われる。特に、MUSES-C計画の探査対象である1998SF36については、我々の観測で得られた情報などを用いて、小惑星の軌道要素、スペクトルタイプ、大きさ、形状、自転周期、自転軸の向き、表面反射率、表面反射特性、表面温度、体積、密度、質量、表面重力、表面速度などを詳細に推定することができた。これらの結果はMUSES-C計画にフィードバックされ、ミッションのフィージビリティーを高めることに大きく貢献したばかりではなく、複数のデータを総合的に解析するための手法をいくつか開発することができ、今後の観測をまとめていく上でも大きな進展があった。本研究は、近地球型小惑星のうち小惑星探査候補天体となりうる小惑星について、多色測光および測光観測を行い、その小惑星のスペクトルタイプや自転周期などの表面物質情報や物理情報を推定し、その結果を通して探査計画へのフィードバックや、探査対象となりうるかの判断材料を提供することを目的としている。今年度は、これまでに発見された近地球型小惑星の軌道データベース(軌道数約20万個)を用いて、探査候補天体のリスト(約200個)を作成した。またそのリストをもとに、今年度および来年度観測できそうな小惑星のリストを作成した(約10個)。そのうち今年度は木曽観測所などで、MUSES-C探査対象天体である1998SF36の観測や、次期小惑星探査候補天体であるNereusの観測を行った。また今年度になってから発見された2001WC47が探査候補天体となりうることがわかり、急遽木曽観測所のシュミット望遠鏡や三鷹の教育用望遠鏡を用いて位置観測および多色測光を行い現在解析中である。1998SF36については、データ解析が進み、スペクトルタイプおよび自転周期や自転軸の向き、形状などが詳細に推定され、探査計画にフィードバックできたほか、3月の国際会議(33rd Lunar and Planetary Scince Conference)で結果を発表した。また、実際の観測と平行して進めている宇宙科学研究所の望遠鏡による観測については、現在制御系の立ち上げ準備中で、今年度は一度も試験観測が実施できなかった。来年度中には是非実施したいと考えている。
脳幹呼吸中枢Botzingerに関する生理・形態学的研究

腹側呼吸群の吻側にある領域Botzinger complex(BOT)のニューロン群の中で,これまでの我々の研究から抑制性せある事が示唆されている漸減型の吸息性ニューロンを中心に下記の研究を行なった.吸息性ニューロンから細胞内記録を行ない,呼吸性活動に伴うシナプス入力の性質とその時間的変化を調べた.その後HRPを細胞内に注入し細胞形態と軸索投射の解析を行なった.かつこのニューロンのスパイクを細胞外から記録し,系統的に逆行性微小電流刺激法を用いて軸策投射の解析を行なった.ついで抑制を受けていると思われる吸入呼息性ニューロンより細胞内記録を行ないそれと同時記録された漸減型の吸息性ニューロンのスパイクでトリガーし,膜電位を加算平均することによりニューロン間の結合の有無を調べた.その結果これらの呼息性ニューロンは, 1.吸息相の開始時に数十ミリ秒先行してバースト状に発火し,その時間経過はBOTの呼息性ニューロンに対する抑制のそれと一致した.2.対側に軸索を送ると同時に同側のBOT領域ならびに腹側呼吸ニューロン群の領域で広範囲に分岐し終末ボタンを分布していることがHRPの細胞内注入法により判明した. 3.また対側に於ける軸索の様子は逆行性微少電流刺激法より調べたが,対側の脳幹にも投射していることが明らかとなった.脊髄には軸索を送っていなかったが,腹側呼吸群とBOTに広範囲に投射していることが示された. 4,そこで同時に記録された対側のBOT漸増型呼息性ニューロンの細胞内電位を吸息性ニューロンのスパイクを基準に平均加算すると単位性の抑制性シナプス後電位(IPSP)の存在が示された.すなわち漸減型の吸息性ニューロンが抑制性であり, BOT呼息性ニューロンを抑制しているこが示された.このことより, BOTの漸減型の吸息性ニューロンが呼吸リズム生成に対して重要な寄与をしている可能性が示された.腹側呼吸群の吻側にある領域Botzinger complex(BOT)のニューロン群の中で,これまでの我々の研究から抑制性せある事が示唆されている漸減型の吸息性ニューロンを中心に下記の研究を行なった.吸息性ニューロンから細胞内記録を行ない,呼吸性活動に伴うシナプス入力の性質とその時間的変化を調べた.その後HRPを細胞内に注入し細胞形態と軸索投射の解析を行なった.かつこのニューロンのスパイクを細胞外から記録し,系統的に逆行性微小電流刺激法を用いて軸策投射の解析を行なった.ついで抑制を受けていると思われる吸入呼息性ニューロンより細胞内記録を行ないそれと同時記録された漸減型の吸息性ニューロンのスパイクでトリガーし,膜電位を加算平均することによりニューロン間の結合の有無を調べた.その結果これらの呼息性ニューロンは, 1.吸息相の開始時に数十ミリ秒先行してバースト状に発火し,その時間経過はBOTの呼息性ニューロンに対する抑制のそれと一致した.2.対側に軸索を送ると同時に同側のBOT領域ならびに腹側呼吸ニューロン群の領域で広範囲に分岐し終末ボタンを分布していることがHRPの細胞内注入法により判明した. 3.また対側に於ける軸索の様子は逆行性微少電流刺激法より調べたが,対側の脳幹にも投射していることが明らかとなった.脊髄には軸索を送っていなかったが,腹側呼吸群とBOTに広範囲に投射していることが示された. 4,そこで同時に記録された対側のBOT漸増型呼息性ニューロンの細胞内電位を吸息性ニューロンのスパイクを基準に平均加算すると単位性の抑制性シナプス後電位(IPSP)の存在が示された.すなわち漸減型の吸息性ニューロンが抑制性であり, BOT呼息性ニューロンを抑制しているこが示された.このことより, BOTの漸減型の吸息性ニューロンが呼吸リズム生成に対して重要な寄与をしている可能性が示された.
レム睡眠行動異常（睡眠時随伴症）による離床に対する予知・通知システムの有用性

レム睡眠行動異常(REM sleep behavior disorder:RBD)など睡眠時随伴症群において、高齢者や認知症患者の徘徊予測に用いられる介護施設用の見守り支援機器の使用による夜間の異常行動の定量的な検出の有用性を検証し、異常行動に伴う受傷や事故防止、確定診断後の治療効果の客観的な評価への応用の可能性について検証を進めている。夜間の異常行動を主訴に受診し、RBDスクリーニング質問票日本語版(RBDSQ-J, Miyamoto et al, 2009年)等にてRBDが疑われた患者(probable RBD)、またはRBDの診断をすでにうけているがRBDの再評価が必要な患者で、本研究への参加に同意された症例を対象に、ビデオ監視下での終夜睡眠ポリグラフ検査(polysomnography:PSG)を施行、その際に検査用のベッドのマットレスの下に、センサーシステム入りのパッド(アール・ティー・シー株式会社、栃木県上三川町)を敷き、ビデオ監視下でのPSGと同時に異常行動を監視した。主にレム睡眠中の微細な運動と粗体動を、ビデオ動画とPSGのraw dataから得られた脳波、眼球運動、表面筋電図(オトガイ筋、両上肢の浅指屈筋、両下肢の前脛骨筋から記録された筋活動:REM sleep without atonia:RWA)、体位センサーおよびマイク音(寝言、発声、いびき)と、センサーシステムが感知した四肢の運動と動作・行動を圧センサーの変化として30秒ごとに経時的に捉えて、その両者の関連性についてデータを収集しながら解析を進めている。平成30年度はさらに18例の患者からの協力が得られ、平成28年度から平成30年度にかけて、合計48例の患者からデータを収集した。本研究を実施する睡眠ポリグラフ検査室と監視室が設置されている大学病院の病棟の耐震工事の予定が入り、一時期、検査環境の見直しの必要性にせまられたことと、本研究の仕様に合わせた見守り支援機器センサーの改良とセンサーの感度や取得したデータの有効性の検証のために時間を要したため、研究の開始が当初の予定よりも約6ヶ月遅れた。いずれの問題も解決し、当初の予定どおりに、研究を開始することができた。平成30年度末までに48例のデータを収集することができた。平成31(令和元)年度は、目標症例数である50例を目安にデータ収集を終了する。収集したデータについて、ビデオ監視下での終夜睡眠ポリグラフ検査(PSG)から得られたraw dataおよびビデオ動画(画像データ)とセンサーシステムのデータの比較検討する。研究の成果をまとめ関連する国内外の学会で研究成果を発表し、英語論文の執筆と投稿の準備を進める。レム睡眠行動異常など睡眠時随伴症群において、認知症患者の徘徊予測に用いられる介護施設用の見守り支援機器の使用による夜間の異常行動の定量的な検出の有効性を検証し、同症の確定診断のみならず、異常行動に伴う事故防止、確定診断後の治療効果の客観的な判定への応用への可能性について検証する目的で研究を開始した。夜間の異常行動を主訴に外来を受診し、レム睡眠行動異常症スクリーニング質問票(RBDSQ-J)等にてレム睡眠行動異常症(REM sleep behavior disorder:RBD)が疑われた初診患者とRBDの診断をすでにうけRBDの再評価が必要な患者で、本研究への参加に同意された例を対象に、ビデオ監視下での睡眠ポリグラフ検査(polysomnography:PSG)を施行の際に、検査用のマットレスの下に、センサーシステム入りのパッド(アール・ティー・シー株式会社、栃木県上三川町)を敷き、ビデオ監視下のPSGと同時に異常行動を監視した。レム睡眠行動異常を含め主にレム睡眠中の微細な運動と粗体動を、ビデオ動画とPSGのraw dataから得られた表面筋電図データ(オトガイ筋、両上肢の浅指屈筋、両下肢の前脛骨筋から記録された筋活動:REM sleep without atonia:RWA)およびマイク音(寝言)とセンサーシステムが感知した四肢の運動や動作、行動を圧センサーの変化として30秒ごとに経時的に捉えて、その両者の関連性をデータを収集し検証中である。本研究を実施する睡眠ポリグラフ検査室と監視室が設置されている大学病院の病棟の耐震工事の予定が入り、一時期、検査環境の見直しの必要性に迫られたことと、本研究の仕様に合わせた見守り支援機器センサーの改良とセンサーの感度や取得したデータの有効性の検証のために時間を要し、当初より約6ヶ月研究の開始が遅れた。いずれの問題もすでに解決し、研究を当初の計画通りに開始することができた。レム睡眠行動異常など睡眠時随伴症群において、高齢者や認知症患者の徘徊予測に用いられる介護施設用の見守り支援機器の使用による夜間の異常行動の定量的な検出の有効性を検証し、異常行動に伴う受傷や事故防止、確定診断後の治療効果の客観的な評価への応用の可能性について検証を進めている。夜間の異常行動を主訴に外来を受診し、レム睡眠行動異常症スクリーニング質問票(RBDSQ-J)等にてレム睡眠行動異常(REM sleep behavior disorder: RBD)が疑われた初診患者、またはRBDの診断をすでにうけているがRBDの再評価が必要な患者で、本研究への参加に同意された症例を対象に、ビデオ監視下での終夜睡眠ポリグラフ検査(polysomnography: PSG)を施行の際に、検査用のマットレスの下に、センサーシステム入りのパッド(アール・ティー・シー株式会社、栃木県上三川町)を敷き、ビデオ監視下のPSGと同時に異常行動を監視した。

主にレム睡眠中の微細な運動と粗体動を、ビデオ動画とPSGのraw dataから得られた脳波、眼球運動、表面筋電図(オトガイ筋、両上肢の浅指屈筋、両下肢の前脛骨筋から記録された筋活動:REM sleep without atonia:RWA)、体位センサーおよびマイク音(寝言、発声、いびき)と、センサーシステムが感知した四肢の運動や動作、行動を圧センサーの変化として30秒ごとに経時的に捉えて、その両者の関連性についてデータを収集しながら解析を進めている。平成28年度から平成29年度にかけて、研究参加の応募者が32例あり、このうち研究参加を辞退された2例を除く、30例の患者の協力を得た。本研究を実施する睡眠ポリグラフ検査室と監視室が設置されている大学病院の病棟の耐震工事の予定が入り、一時期、検査環境の見直しの必要性にせまられたことと、本研究の仕様に合わせた見守り支援機器センサーの改良とセンサーの感度や取得したデータの有効性の検証のために時間を要し、研究の開始が当初の予定よりも約6ヶ月遅れた。いずれの問題もすでに解決し、当初の予定通りに研究を開始することができた。平成29年度末までに30例のデータを収集することができた。レム睡眠行動異常(REM sleep behavior disorder:RBD)など睡眠時随伴症群において、高齢者や認知症患者の徘徊予測に用いられる介護施設用の見守り支援機器の使用による夜間の異常行動の定量的な検出の有用性を検証し、異常行動に伴う受傷や事故防止、確定診断後の治療効果の客観的な評価への応用の可能性について検証を進めている。夜間の異常行動を主訴に受診し、RBDスクリーニング質問票日本語版(RBDSQ-J, Miyamoto et al, 2009年)等にてRBDが疑われた患者(probable RBD)、またはRBDの診断をすでにうけているがRBDの再評価が必要な患者で、本研究への参加に同意された症例を対象に、ビデオ監視下での終夜睡眠ポリグラフ検査(polysomnography:PSG)を施行、その際に検査用のベッドのマットレスの下に、センサーシステム入りのパッド(アール・ティー・シー株式会社、栃木県上三川町)を敷き、ビデオ監視下でのPSGと同時に異常行動を監視した。主にレム睡眠中の微細な運動と粗体動を、ビデオ動画とPSGのraw dataから得られた脳波、眼球運動、表面筋電図(オトガイ筋、両上肢の浅指屈筋、両下肢の前脛骨筋から記録された筋活動:REM sleep without atonia:RWA)、体位センサーおよびマイク音(寝言、発声、いびき)と、センサーシステムが感知した四肢の運動と動作・行動を圧センサーの変化として30秒ごとに経時的に捉えて、その両者の関連性についてデータを収集しながら解析を進めている。平成30年度はさらに18例の患者からの協力が得られ、平成28年度から平成30年度にかけて、合計48例の患者からデータを収集した。本研究を実施する睡眠ポリグラフ検査室と監視室が設置されている大学病院の病棟の耐震工事の予定が入り、一時期、検査環境の見直しの必要性にせまられたことと、本研究の仕様に合わせた見守り支援機器センサーの改良とセンサーの感度や取得したデータの有効性の検証のために時間を要したため、研究の開始が当初の予定よりも約6ヶ月遅れた。いずれの問題も解決し、当初の予定どおりに、研究を開始することができた。平成30年度末までに48例のデータを収集することができた。
植物の自己防護蛋白質の構造と機能に関する研究

1.2,3種の防護蛋白質の分離とアミノ酸配列各蛋白質をCNBrまたは各種プロテア-ゼで断片化し,得られたペプチドを逆相HPLCで分離・精製した後、アミノ酸配列を調べ、それらのつながりを調べることにより、全アミノ酸配列を決定した。(1)抗ウィルス性蛋白質:アメリカヤマゴボウからのPAPーS及びヘチマ種子からのluffinーbの全アミノ酸配列及び糖構造を決定した。いずれも、250残基のアミノ酸から成り、3箇所に存在するAsnーXーThr/Ser配列のAsn残基に結合する糖は、いずれもGlcNAcであることがわかった。(2)抗かび蛋白質:らい麦種子から3種のキチナ-ゼRCーa,ーb,ーcを分離し,それぞれ36,28,28kDaで,等電点9.7,10.0,10.2であることを明らかにした。これらのうち、RCーcの全アミノ酸配列及びRCーaの部分アミノ酸配列を決定した結果、RCーcのNー末端はRCーaの50番目に相当し、両者は93%の相同性を有することがわかった。2.構造・活性相関防護蛋白質の構造・活性相関を解明するため、種々の化学修飾の活性に及ぼす影響を調べ、活性に関与するアミノ酸残基を同定した。(1).ヘチマ種子リボソ-ム不活化蛋白質luffinーa:His,Tyr,Lys残基及びCOOH基を修飾すると著しく活性が低下した。修飾残基として、Hisー140、Tyrー165、Lysー231が同定され、これらが活性に関与することが示唆された。(2).アメリカヤマゴボウ種子抗ウィルス性蛋白質PAPーS:Arg,Tyr残基及びCOOH基の修飾により、それぞれ2.2、6、3残基修飾され、活性は8、9、6%に低下した。また、修飾Arg残基としてArgー67/68,ー240が同定された。(3).ニガウリ種子リボソ-ム不活化蛋白質momordinーa:His、Tyr、Lys残基及びCOOH基をそれぞれ、1、3.6、2.5及び13残基修飾すると、活性は10、10、2.5及び13%に低下し、これらの活性への関与が示唆された。
数値シミュレ-ションによる耳音響放射発生機序の解明

外耳道に挿入した高感度マイクロホンにより検出される、自発耳音響放射(Spontaneous Otoacoustic Emissions:SOAE)および音刺激後に記録される誘発耳音響放射(Evoked Otoacoustic Emissions:EOAE)は、主に外有毛細胞に関連した蝸牛内微小機械振動に由来したものと考えられ、現在有用な検査法のない内耳機能を評価する手段として、臨床応用が期待されている。しかし、今の所、OAEについては不明な点が多い。そこで本研究では、研究代表者(和田)が既に構築した、中耳の運動方程式に内耳の働きを組み込み、OAE測定装置の出力に対応する式を導出し、種々のパラメ-タを変えて数値シュミレ-ションを行い、これまでに得られている測定結果や本研究の実験で得られる結果と比較することにより、OAEの発生機序の本質的な解明を試み、以下のことを明らかにした。2.実験デ-タと数値シミュレ-ションの比較から、基底板(Basilar Membrane:BM)の非線形性は入力刺激音の形態(連続音、バ-スト音)、および入力音圧のよって異なっており、BM上でも蝸牛入口と蝸牛孔では非線形性の強さに差があると推察された。
保健医療福祉分野における地域住民発信情報の活用方法の提案

本研究では,保健医療福祉分野においても住民情報を積極的に利活用すれば住民にとってよい情報サービスが提供できるという考えから,住民情報の特性・特徴・活用方法を整理するとともに,事例研究として住民情報(集合知)を利用して感染症予防,予防医療,および,医薬品等検索管理を情報支援するシステムを設計・評価した。その結果,これら住民情報を利用した保健医療福祉情報システムは,利用していないシステムと比較して多くの利点があるものの,その構築・運用にはまだ様々な課題・問題点が残されていること等が明確になった。そして,これらの内容を把握した上で,現状での保健医療福祉情報システムの住民情報活用方法を提案している。高度情報ネットワーク環境が整備され,住民からの情報を適切に収集・蓄積・加工し,より良い情報サービスとして住民に提供できる社会環境が整いつつある。保健医療福祉分野においても,他分野同様に住民発信情報による新しい情報サービスが期待できるものの,扱う情報の信頼性・安全性・特殊性等から,住民発信情報を活用した情報サービスが十分に展開されていないのが現状である。そこで,本研究では,システム工学・地域医療学,社会工学・情報工学的立場から,2つの事例設計研究を通じて,保健医療福祉分野において住民から発信された情報を活用した情報システムのメリット・問題点・課題等を整理・明確化するとともに,保健医療福祉分野における住民発信情報の活用方法を提案することを目的としている。本研究の初年度である当該年度では,まず,住民から発信された情報を活用して住民によりよいサービスを提供している一般の情報システムの現状,問題点,特徴,運用方法,課題,リスク等を把握・分析するとともに,地域住民から発信された情報を有効に活用した理想的な感染症予防支援情報システムを設計・評価し,感染症予防支援情報システムにおける住民発信情報の有効性,メリット,問題点,課題,リスク,考慮すべき点等を整理した。また,医薬品のネット販売解禁等が進められていることから,地域住民から発信された情報を活用し新しい情報サービスを提供する医薬品・健康食品検索管理支援システム,住民発信情報を利用して予防医療を推進する健康管理支援システムの研究に着手している。本研究では住民情報(集合知)および専門知を活用すれば保健医療福祉情報システムが従来のシステムと比較して住民にとってより高いメリットを提供できる可能性があることを示してきた。本年度は,ケーススタディとして感染症予防支援情報システムに適用して,住民情報を活用した感染症予防支援情報システムを設計・評価し,保健医療福祉関係者や研究者にヒアリング調査をすることによって,本システムのメリットや欠点を整理してきた。住民情報および専門知を同時に活用する感染症予防支援情報システムを構築することによって,「病気に対する早期対応ができる」「予防対策を行うことができる」「情報の信頼性の向上が期待できる」「感染しやすい人が早期に判定できる」「新しい予防法が見つかる可能性がある」「病状に対して事前に対応することができる」等のメリットが期待できることがわかった。また,本システムの課題・問題点・リスクとして,「情報の発信源を明確に示す必要がある」「情報の正確性の判断等は利用者に任せる」「誤った情報に対して監視を行う」「住民の個人情報等の取り扱いを明確にする」「情報システムのセキュリティ対策を実施する」ことがあげられる。また,本年度は住民情報および専門機関からの情報を活用した総合的な医薬品・健康食品検索管理支援システムの設計し,その研究発表と意見交換により,その特徴と欠点について整理している。さらに,予防医療支援情報システムの設計・提案に向けて,現在の健康管理システムの現状と健康管理における情報のあり方について情報収集および整理を行っている。なお,本年度の研究成果として,研究論文が1つ採録され,研究発表を2回行っている。本年度は住民情報を利用した予防医療支援情報システム(健康管理支援情報システム)の設計に向けて,ケーススタディとして住民情報(集合知)および専門家の意見(専門知)を利用した医薬品・健康食品管理支援システムを設計・提案を実施した。そして,本システムの目的・方針・考え方・設計内容等について保健医療福祉関係者・研究者をはじめ様々な関係者から意見を調査してきた。その結果,本システムにおいて住民情報という集合知および専門知の併用により,「医薬品・健康食品の利用による健康被害の拡大を迅速に抑える可能性があること」,「利用者に対して効果の高く適した医薬品・健康食品等を選出し情報提供できる可能性があること」,「情報システムによる医薬品・健康食品の服用・飲用の管理により,効率的かつ効果的に健康管理ができる可能性があること」等のメリットが得られることがわかった。また,問題点・課題としては,「集合知を利用した情報提供でも健康被害を与える可能性があること」,「情報提供の責任が明確でなく,利用者も安心して情報を利用できないこと」,「住民情報の入手方法や提供(加工)方法に工夫が必要なこと」等をあげることができた。本年度は同時に,今後在宅医療における住民情報と専門家の情報の活用およびそれら情報を活用した連携・情報提供が必要であることが考えられるため,在宅医療の連携における医師の意識実態調査結果について分析して論文にまとめている。本年度は住民情報を利用した予防医療支援情報システム(健康管理支援情報システム)の設計に向けて,住民情報(集合知)および専門家の意見(専門知)を利用した医薬品・健康食品管理支援システムを設計・提案と,関係者から意見交換および情報収集は順調に進んでいる。

本年度は,予防医療支援情報システム,医薬品・健康食品管理支援システム,感染症予防支援システム,ならびに,健康管理支援システム等の提案・設計内容について,保健医療福祉関係者・研究者からの意見・評価についてまとめるとともに,専門家の情報(専門知)の正しさに関する認識に関する調査,商品ごとの集合知の活用に関する意識に関するアンケート調査,保健医療福祉分野における情報の特徴分析等を実施した。また,これらの結果をもとに,保健医療福祉情報システムにおける住民情報を活用する利点,保健医療福祉情報システムを構築する際に注意すべき点および課題,保健医療福祉情報システムを設計する際に検討すべき機能・役割等について提案を行った。そして,保健医療福祉分野において実際に住民情報を積極的に活用する際のシステムズアプローチを提案している。研究期間全体を通じた研究からは,「保健医療福祉分野においても住民情報(集合知)の活用は専門知と同様に高い価値を生む可能性があること」「集合知の利用のメリットとして,情報が早い,本人に適した情報提供ができる,住民の判断が効率化される等があること」「集合知および専門知を活用した予防医療支援情報システム,医薬品・健康管理支援システム,感染症予防支援システム,および,健康管理支援システムともに,保健医療福祉従事者および研究者にある程度の評価を得たものの,実際の運用には健康被害等のリスクが避けられず,利用者のシステムに関する理解・認識やシステム上のいくつかの配慮が必要であること」「保健医療福祉分野の情報システムにおいて,集合知による情報サービスの展開は現状では難しいこと」「住民情報を活用するシステム設計の際のシステムズアプローチにはリスクを確認する手順が必要なこと」等が明らかになった。本研究では,保健医療福祉分野においても住民情報を積極的に利活用すれば住民にとってよい情報サービスが提供できるという考えから,住民情報の特性・特徴・活用方法を整理するとともに,事例研究として住民情報(集合知)を利用して感染症予防,予防医療,および,医薬品等検索管理を情報支援するシステムを設計・評価した。その結果,これら住民情報を利用した保健医療福祉情報システムは,利用していないシステムと比較して多くの利点があるものの,その構築・運用にはまだ様々な課題・問題点が残されていること等が明確になった。そして,これらの内容を把握した上で,現状での保健医療福祉情報システムの住民情報活用方法を提案している。感染症の現状および感染症に関する情報システムの現状と課題等を把握・収集・整理し,住民情報(集合知)と専門知を活用した感染症予防支援情報システムの提案・設計・評価を行い,その結果をもとに感染症予防支援情報システムのメリット・課題・問題点等を整理しており,研究発表および一部の調査が実施できなかったものの,ほぼ計画通り進んでいる。保健医療福祉分野において,住民発信情報の活用方法および保健医療福祉支援情報システムへの取り組み方法を設計・提案・確立するために,感染症予防支援情報システム,予防医療支援情報システム(健康管理支援情報システム),ならびに,医薬品・健康食品等管理支援システム等の住民発信情報を活用したシステム提案内容とその分析結果をまとめていく。
ケアマネジメントにおける意思決定支援プログラム開発と評価に関する研究

本研究の目的は自らの意思を明確に示すことが困難な障害者に対するケアマネジメントにおける意思決定支援プログラムを次の5つの調査研究により明らかにすることである。障害者の意思決定支援の先駆的な取り組みとしての評価されている南オーストラリア州の意思決定支援実践の特徴の整理、ケア会議における意思決定支援プロセスの解明、ストレングスモデルの事例分析、市民後見人および相談支援専門員への面接調査。これらの研究の知見から意思決定支援プログラムにおいては、障害者と支援者との信頼関係の構築を着実に形成しながら、意思を確認していく段階的なアプローチの重要性が示された。平成27年度は、平成2729年度の3か年にわたって、実施する研究の1年目であり、主に、文献資料の整理、諸外国との比較研究などを通して、自らの意思を明確にすることが困難な障害者に対するケアマネジメントにおける意思決定支援のあり方を検討することを目的とした。27年度は、1「当事者参画・チームアプローチ・協働に焦点をあてた意思決定支援過程に関する研究」、2「知的障害者の意思決定支援に関連するこれまでの研究の整理」、3「イギリスのMCA(意思決定能力法)に則した意思決定事例に関する調査」、4「南オーストラア州における支援付意思決定・意思決定支援(SDM)モデルの研究」の4つの研究を中心に進めた。1では、文献研究により実践モデルの特徴を比較した。そこでは、ストレングスモデル、ソリューション・フォーカスド・アプローチ、ファミリー・グループ・カンファレンス、南オーストラリアSDMプログラムの特徴を整理した。2では、先行研究を整理し、ソーシャルワークにおける意思決定支援にかかわるジレンマの要因を、生命・心身の安全と自由とのジレンマ、制度的な背景によるジレンマ、支援者側の意識の問題、家族に関連する問題の4つのカテゴリーに分けることができた。3では、英国を訪問し、意思能力が困難な人の支援をしている団体がMCAの示す意思決定支援の原則にそった支援を具体的にどのくらい行っているのかを調査した。4では、日本でも注目されつつある南オーストラリア州のSDMにおいて重要な役割を果たしている実践家3名を日本に招聘し、意思決定支援に関する講演とワークショップを行った。さらに、研究力者の派遣により、現地での情報収集とワークショップへの参加を行った。平成27年度の研究計画は、文献資料の整理、諸外国との比較研究などを通して、意思を明確に示すことが困難な障害者に対するケアマネジメントのあり方を検討することを目的とした。その点で考えると、意思決定支援の実践モデルとして、ストレングスモデル、ソリューション・フォーカスド・アプローチ、ファミリー・グループ・カンファレンス、南オーストラリア州の意思決定支援モデルの4点に整理できたことは、28年度のケアマネジメントの実践モデルの調査研究において有益な知見をもたらしたと考える。先行研究の整理をふまえたソーシャルワークにおける知的障害者の意思決定支援に関わるジレンマの分析の知見は、28年度における障害者に関わる相談支援専門員に対する面接調査、質問紙調査の作成において、参考になる重要な知見を示していると考える。以上から、27年度は、28年度の調査研究の準備として、概ね順調に進捗したと考える。2016年度は3か年にわたって実施する研究の2年目であり、2015年における文献資料の整理をもとに、ケアマネジメントにおける意思決定支援を、ケース会議の分析、相談支援におけるケアマネジメント実践の分析、オーストラリアにおける意思決定支援者の研修の検討などを通して明らかにすることを目的とした。2016年度に取り組んだ研究は、以下の5本である。1)当事者参画・チームアプローチ・協働に焦点をあてた意思決定支援過程に関する研究、2)相談支援専門員による知的障害者を対象とした意思決定支援についての研究、3)オーストラリアにおける意思決定支援の参加報告、4)国際育成会連盟世界会議における意思意思決定支援に関する報告、5)成年後見実施機関における市民後見人支援体制の現状分析に関する研究1)の研究課題では、ケース会議に障害当事者が参加することによってどのような変化が生じ、支援者の意思決定支援のアプローチに与える影響に関して詳細に検討をした。この研究は2017年度も継続して実施し、ケアマネジメントに与える効果に関しても検討する予定である。2)の研究では、相談支援専門員の感じる意思決定支援におけるジレンマの要因として面接調査を通して仮説的に18カテゴリーに類型化することができた。2017年度はこの18カテゴリーの検討を通して要因を整理する予定である。3)の研究では、この実践をCapabiltyとCompetenceの概念による整理枠組みを用いて、意思決定支援実践の特徴を整理した。2017年度はより詳細に整理を行い実践の理論化を進める予定である。本研究の目的として、自らの意思を明確に示すことが困難な障害者に対するケアマネジメントにおける意思決定支援プログラムを、事例分析および相談支援専門員(障害者ケアマネジメント従事者)への調査分析により構築することである。さらに、構築した意思決定支援プログラムを、ケアマネジメント実践に適用し、意思決定支援を組み込んだケアマネジメントプログラムを障害者のQOLへの効果の面で検討し、意思決定支援プログラムの評価を目的とする。現時点では、事例分析と相談支援専門員に対する調査を実施し、その分析を行っている段階であり、障害当事者が参加した形でのケース会議における変化を分析し、障害者にとっての効果を検討することは2017年度の課題である。相談支援専門員に対する調査もさらに対象者を増やして、知見の一般化を目指すことを考えており、2017年度に知見を整理する予定である。障害者に対する効果に関しては、いくつかの量的な指標を用いて分析する予定であったが、意思決定支援に関わるケアマネジメントがかなり広範囲に障害者のQOLに影響を与えていることが予想されたためケース分析を中心とした質的な評価になることが考えられる。

2017年度は、この2つの調査分析とこれまで事例研究でデータを収集した事例を再分析し、障害者のQOLに与える影響とその効果に関して詳細な検討を加える予定である。海外の知見に関しては、そこで用いられている意思決定支援プログラムを整理した上で参考にしながら、日本におけるプログラムの構築の参考として用いる予定である。本研究の目的は、自らの意思を明確に示すことが困難な障害者に対するケアマネジメントにおける意思決定支援プログラムを事例分析および相談支援専門員(障害者ケアマネジメント従事者)調査により構築することである。2017年度は、2016年度で得られた知見に基づいて引き続き次のテーマの研究課題を推進した。「本人参画のチームアプローチに焦点をあてた意思決定支援過程に関する研究」では、支援者から提案された生活課題にある背景や、本人がなぜそのような行動をとっているのか、というメカニズムが推論され、その推論のもとで本人との対話がすすみ、課題の構造が整理されてきた。「相談支援専門員による知的障害者を対象とした意思決定支援についての研究」では、相談支援専門員の面接データを厚生労働省・意思決定支援ガイドラインの原則と対照させながら知見を整理し、ガイドラインの記載事項の重要性を確認することができた。「南オーストラリア州における支援付き意思決定支援におけるファシリテーター養成プログラムの検討」では、この意思決定支援モデルでは、このExpressed Wishについて意思決定者(障害当事者)を中心として形成されたチームでその実現に向けた取り組みで大切なことは意思決定者の表出意思を尊重することであり、そのことを軸にして意思決定支援が展開されていくことが示された。「市民後見事務の現状分析に関する研究」では、「医療」「介護」の後見事務事項で、市民後見人が医療・施設関係者から説明を受け、各方面と相談するといった活動に時間を割き関与をしたかが重要なことが示された。「ストレングスモデルにおける意思決定支援の考え方と進め方」では、ストレングスモデルに基づいた研修で得られた知見としては、モデルの有効性に前提には、利用者の意思決定に関する潜在力への信頼があり、相談支援専門員と障害者との信頼関係づくりの重要性が示された。本研究の目的は自らの意思を明確に示すことが困難な障害者に対するケアマネジメントにおける意思決定支援プログラムを次の5つの調査研究により明らかにすることである。障害者の意思決定支援の先駆的な取り組みとしての評価されている南オーストラリア州の意思決定支援実践の特徴の整理、ケア会議における意思決定支援プロセスの解明、ストレングスモデルの事例分析、市民後見人および相談支援専門員への面接調査。これらの研究の知見から意思決定支援プログラムにおいては、障害者と支援者との信頼関係の構築を着実に形成しながら、意思を確認していく段階的なアプローチの重要性が示された。
太平洋のプランクトン珪藻プロビンスの成立・発展・消滅と海洋の表層大循環

DSDP-ODPコアにおける3変種の層序分布と、既存の仮説(太平洋において、初期中新世に弱い表層循環が成立し、中期中新世にはインドネシア海路の閉鎖や黒潮の強化にともなって亜熱帯循環が強くなった、また少なくとも西太平洋において、亜寒帯循環あるいは亜寒帯水塊が成立するのは、250万年前以降である)から、T.nitzschioidesの3変種(T.hidosakiensisを含めて:模式地から採取されたT.hidosakiensisの観察によって,同種はT.nitzschioidesvar.inflataやT.nitzschioidesvar.parvaと同一種・変種であることが明になった)の分布が、表層大循環の変遷による表層水塊の細分化に起因して分化した(プランクトンプロビンスが細分化された)ことが示唆された。すなわち、3変種は、北太平洋、北西太平から西赤道太平洋のコアにおいて、亜熱帯循環が強化される中期から後期中新世以降、普遍的に循環内に存在し続ける。一方、3変種は現在の亜寒帯循環下(亜寒帯水塊下)のコアにおいて、後期中新世から前期鮮新世まで存在したにもかかわらず、それ以降の層準に産出しない。亜寒帯循環(亜寒帯水塊)の成立が、3変種の同水塊への侵入を阻害したものと推察される。現在の太平洋のプランクトン珪藻群集は、表層大循環によって分けられた9の海域に棲み分けて分布している。本研究は、プランクトン珪藻が9海域に棲み分けて分布するようになった、1)その過程と、2)海洋表層大循環との関連を明らかにするために計画した。この研究を進めるにあたり、次のような仮説を立てた。すなわち、1)24Maの周南極海流の成立、15Maの亜熱帯循環の形成、2.5Maの亜寒帯循環の形成などによって太平洋の表層水塊が細分化された。2)細分化された水塊のなかで、各水塊独自のプランクトン珪藻群集が形成された。この仮説を検証し、プランクトン珪藻プロビンスの成立・発展・消滅の過程を解明するために、国際深海掘削計画で採取されたコアを用い、本研究を進めている。2年計画の初年度にあたる本年度は次のような作業を行った。1)国際深海掘削計画の微化石標本資料センターに保管されている珪藻化石プレパラートを用いて、化石珪藻の保存状態、コアの連続性の概査を行い、本研究に用いるコアを選択した。2)生存期間が長く、南太洋から高緯度北太平洋まで産出する珪藻Thalassionema属に含まれる種の形態の変遷をたどり、形態学的進化速度の大きく変わる層準(時期)をコア毎に識別するため、現生Thalassionema属数種の形態解析を行った。その結果、Thalassionema属数種の形態の地理的変異と海洋表層水塊分布との間に対応関係のあることが明らかになった。また副次的な成果として、Thalassionema属と共存する石灰質渦鞭毛藻群集の分布においても、群集分布と水塊分布との明らかな対応関係が確認された。太平洋のプランクトン珪藻群集は、表層大循環によって分けられた9海域毎に群集組成が異なる。この9プランクトン群集の成立過程と、その過程における海洋表層大循環の役割を明らかにするために本研究を計画し、以下の仮説のもとに研究を進めた。すなわち、1)後期漸新世の周南極海流の成立(24Ma)、中期中新世の亜熱帯循環の形成(15Ma)、鮮新世の亜寒帯循環の形成(2.5Ma)などによって太平洋の表層水塊が細分化された。この仮説を検証し、プランクトン珪藻プロビンスの成立・発展過程を解明するために、国際深海掘削計画で採取されたコアを用いて本研究を進め、以下の結果を得た。1)生存期間が長く、北太平洋で多産する珪藻Thalassionema属に含まれる6種の変遷史において、少なくとも後期中新世と更新世に大きな変化がある。

海洋表層大循環がこの変化の契機となった可能性が高い。2)中新世には低緯度から南大洋にかけて共通する珪藻基準面が見つかるが、T.tetraoestrupiiの初出現(5.5Ma)を最後に鮮新世以降に共通基準面がみあたらない。南大洋ではそれ以後、南大洋固有種が化石基準面を構成する。この結果は、南極半島で認められる南極氷床拡大期とほぼ時を同じくし、周南極海流の強化にともなう南大洋の孤立によって生物地理区が分断されていったことを示唆している。
自律分散システムとしてみた心臓ペ-スメ-カ-領域の機能的構成に関する研究

膜電位感受性色素を用いた細胞電気活動の多領域同時測定法を個体発生初期の鶏胚心臓に適用し、心臓ペ-スメ-カ-機能形成の初期過程を追跡した。ふ卵約30ー36時間の7ー9体節期の鶏胚から得られた拍動開始以前の幼弱な心臓の自発性膜電位変化を色素の吸光変化として光学的に多数の領域から同時測定した。活動電位伝播パタ-ンの解析により、ペ-スメ-カ-領域のマッピングを行い、その面積と形、およびその位置の個体発生の進行にともなう発達を調べた。その結果、ペ-スメ-カ-領域は、この時期を通じてほぼの円形を示し、大きさも1200ー3000μm^2と個体差はみられたが、系統的な変化はみられないことが明らかにされた。これに対し、ペ-スメ-カ-領域の位置には特徴的な変化がみられ、7体節期ー8体節期中期には左または右の心室部に存在していたペ-スメ-カ-領域は、9体節期に入ると、左心房原基に局在するようになり、9体節期後期にはさらに静脈洞原基近傍へ向かって移動してゆくことが明らかにされた。このようなペ-カメ-カ-領域の決定に深く関われるものとして、ペ-スメ-カ-電位の発現部位とその空間分布について発達段階を追った詳細なマッピングを行い、その結果、ペ-スメ-カ-電位の最も急峻な領域がペ-スメ-カ-領域として機能して心臓全体のリズムを支配していることが明らかになった。このことから、ペ-スメ-カ-電位の傾きで示される心細胞のリズム能の心臓内での分布、すなわちリズム勾配がペ-スメ-カ-領域の位置とそのリズムを決定するという原則が明らかとなり、「自律分散システム」としての心臓ペ-スメ-カ-機能解析の端緒を切ることができた。
理論限界を超える新電波吸収体：ノンフォスター回路による超広帯域化

従来型電波吸収体は一般に設計厚みが大きくなり、その応用用途が限定される傾向にあった[参考:Knott, Radar Cross Section Measurements, 2006]。しかしながら、メタサーフェス電波吸収体の登場により、極めて薄型で強い吸収特性を持つ電波吸収体を実現できるようになった[参考:Landy et al., Phys. Rev. Lett., 100, 207402, 2008]。ただし、電波吸収体の動作周波数帯域と設計厚みはトレードオフの関係にあり、例えば設計厚みが固定された場合、実現可能な動作周波数帯域には理論的な限界が存在した。そこで本研究ではメタサーフェス電波吸収体に負のリアクタンスを実現可能なノンフォスター回路を統合することで、理論限界を超える超広帯域電波吸収体を開発した。まず、本研究では負のリアクタンスをメタサーフェス電波吸収体へと導入した場合の効果について評価した。その結果、提案されたメタサーフェス電波吸収体はRozanov limitと呼ばれる理論限界を大きく超越する吸収帯域幅を持つことが分かった。次に、現実的に負のリアクタンスを実現することのできるノンフォスター回路を設計した。なお、本研究で開発されたノンフォスター回路はバイポーラ・ジャンクション・トランジスタのペアから構成された。これらの素子は直流電源によってバイアスがかけられ、抵抗やキャパシタなどを接続することで発振を抑制した。さらに、負荷側にキャパシタを接続することで負のキャパシタンスを実現することができた。なお、設計されたノンフォスター回路は実際に製作され、測定においても安定して動作することが確認された。従来型電波吸収体は一般に設計厚みが大きくなり、その応用用途が限定されることがあったた。しかしながら、メタサーフェス電波吸収体の登場により、飛躍的に薄型の吸収体を実現できるようになった。ただし、吸収体の動作周波数帯域と設計厚みはトレードオフの関係にあり、例えば設計厚みが固定された場合、実現可能な動作周波数帯域には理論限界が存在した。本研究ではメタサーフェス電波吸収体にノンフォスター回路を統合することで理論限界を超える超広帯域電波吸収体を開発することを目指す。初年度では当初計画に従ってノンフォスター回路を開発した。ノンフォスター回路はバイポーラ・ジャンクション・トランジスタのペアから構成された。そこに抵抗やキャパシタなどの回路素子とともに直流バイアスをかけることで印加電圧を調節した。このようなノンフォスター回路に対して、回路シミュレータから得られた散乱パラメータを基にインピーダンスを算出し、キャパシタンス成分が負の値となる事を確認した。また、タイムステップ、解析時間に異なる時間スケールを用いて時間領域解析を行った。この条件下においてもノンフォスター回路は励振せずに安定した動作を保っていることを確認した。このため、実際にノンフォスター回路を製作し、測定によってその動作を検証した。ここではスペクトラムアナライザやオシロスコープを用いて高調波成分が発生していないこと、時間領域において励振していないことを確認した。当初の計画からは若干遅れている状況にある。これはノンフォスター回路の安定化に時間を要したためである。そこで本研究ではメタサーフェス電波吸収体にノンフォスター回路を統合することで理論限界を超える超広帯域電波吸収体を開発することを目指す。今年度は当初計画では最終年度となり、ノンフォスター回路に関する実験的評価を実施予定であった。しかしながら、測定に使用する機器の長期に渡る故障により、着手できない状況にあった。このため、研究期間を延長し、今年度は数値解析シミュレーションに基づく評価を進めた。特にこれまで負のキャパシタンスを実現するための評価が中心となっていたものの、負のインダクタンスも帯域の拡張に大きく寄与することから、その設計について取り組んだ。ただし、この場合、従来の回路構造では動作の安定性を保証することができず、新たな回路構成の構築を必要とすることが分かった。当初計画からは遅れているものの、これは上記の通り測定機器の故障に起因するものである。ただし、機器の修理は完了していることから、次年度は計画通り研究を進める予定である。