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医療BSCの導入目的・成果と医療政策への寄与に関する研究～医療リテラシー向上

第1の研究目的である広範な文献整理に関しては、北米と日本での研究動向、ケース分析が詳細に行われ、幾つかの知見が見出された。第2の目的であるBSCが医療政策に有効に寄与するかに関しては、調査した各国では、カナダのオンタリオ州のみが、州政府の政策意図をBSCで展開し、各病院もBSCを利用して主政府のBSCをカスケードして受けるように歩調を合わせている。その背景として医療成果と経営成果を結合し確実に測定するという作業が行われているからこそ、成果が上がっていることが判明した。第3の医療リテラシーの向上への寄与に関しては、日本や台湾ではほとんど事例は見出すことはできなかった。オンタリオ州においても、個々の病院のトップマネジメントの意識により変化し、リテラシーの向上にBSCが寄与するような事例も確認できなかった。医療界でBSCが導入され、世界各国で導入目的、導入範囲、導入意図が異なるようになってきた。また、その成果も戦略との関係で評価することが必要になってきた。さらに、病院単体での利用から医療政策立案と実行にBSCを利用する国々も増えてきた。そこで、それらの利用範囲や意図を明確にした後に、医療政策での地域や住民の医療リテラシー向上にBSCがどのように関係することができるのか、また、病院がBSCを利用する際に地域住民のヘルス・リテラシー向上に寄与できるのか、そのメカニズムと成果を比較検討することで、わが国での医療政策立案と実行について有意義な方法を示し、伝達することで、国や自治体の医療政策に寄与したい。本年度は、アメリカの研究者であるGeorge Pinkらの2003年の文献サーベイを発展させ、2008年までの文献のサーベイを徹底的に行った。その後、その成果を踏まえ、平成1719年度の科学研究費による高橋らのアンケート調査項目を基礎にして、今回の研究目的に沿ったアンケート項目を検討し、日本の協力病院でプレテストを実施した。さらに、この日本バージョンをもとに、カナダのオンタリオ州でのアンケート調査に向けたオンタリオバージョンを作成した。しかし、この段階で、医療制度の相違、アンケート調査に対する病院の人々の印象や態度の相違が障壁となり、日本バージョンと全く同一のものを作ることはできなかったが、それらの意見をフィードバックし、日本バージョンを若干修正することで、共通のアンケートが完成した。これを用いて、2009年には実際の調査に入るとともに、同時にイタリアなどのバージョンを開発する。また高橋はカナダのオンタリオ州の保健省において、カナダの医療政策におけるBSCの利用意図と成果について調査した。これは、日加(オンタリオ州)比較の基本をなすもので、世界で初めて医療政策にBSCを応用しようとした壮大な実験に係る初期から現在に至るまでの詳細な記録について分析を行うものであった。さらに、この研究を活気づけ、成果を社会に公表するために、2009年1月に国際共同研究の成果発表のためのシンポジウムを行い、アメリカ(ノースキャロライナ大学・チャペルヒル)、カナダ(オンタリオ州保健省)、カナダのトロント大学の研究者と、大道、高橋および研究協力者が議論した。昨年度は、徹底的な文献サーベイを基礎として、かつ、カナダのオンタリオ州と日本で作成した調査票とそれを使用した予備調査結果を踏まえて、完成版の調査表を作成した。この成果を受けて、本年度は、トロント大学およびオンタリオ州保健省の研究協力者および日本医療バランスト・スコアカード研究学会の協力で、カナダのオンタリオ州で10病院、ブリティッシュ・コロンビア州で10病院、日本で30病院のインタビューを行い、調査票への記入をお願いした。海外でのインタビューに関してはすべてテープ起こしを行い、内容の精査を行い、室を担保した。また、今回は、同じ調査票で同一病院のトップとミドルに回答してもらっているので、トップとミドルのBSCあるいは病院環境の理解や思考の差異を明らかにしていく予定である。また、医療政策とBSCとの関係をオンタリオ州保健省の担当者、ブリティッシュ・コロンビア州の担当者とのインタビューから、調査のフレームに沿って分析した。また、ヘルス・リテラシーに関しては、調査対象国で、今のところ新しい知見はないが、インタビュー等から出てきたCSRと医療政策とBSCとの関係は有効な結果が期待される。同時に、今年度は、次年度に調査対象とする台湾とイタリアの調査の準備を始めた。本年度中に、中国語でのアンケートの翻訳を終了し、次年度の調査に向けて準備を整えた。イタリアに関しては、先方とのBSC利用のギャップもあり、今、調整中である。2年目、3年目の2年間で調査病院数を今以上に増やし、分析精度を向上させていく準備をしている。昨年は、一昨年と同様、4年計画の研究の中で、海外で、現地の研究協力者やその研究仲間の支援により、充実した現地調査が一つの柱となった。

カナダのオンタリオ州で、トロント、オタワを中心に、Brownのアレンジで、インタビューと調査票回答依頼をおこなった。特にインタビューでは、これまでなかなか、諸事情で面談が出来なかった病院のCEO以外の方々で、医療関係機関で必ずインタビューすべき人、例えば、BSCでKaplanらの書籍の事例に度々登場するCanadian Blood ServiceのCEOなどのインタビューを行うことができた。さらに、先方の時間をたっぷり取って頂き議論ができたので、時間に追われない内容のある調査となった。また、バンクーバーを中心としたブリテッシュ・コロンビア州の病院への追加質問等をおこなった。台湾では、台湾健康産業BSC学会の陳進堂会長(為恭記念病院院長)や台湾大学の楊銘欽准教授らの支援で、台湾の病院で10病院インタビューと調査票をお願いした。この結果を入力まですませた。さらに、特に高橋、小出、劉の研究分担者3人で昨年12月に台湾でおこなった調査は、これまでにない充実した内容があり、特に国立台湾大学病院本院の2,000床を超える高機能病院でのBSC、および馬皆病院での自殺予防プログラムでのBSCの利用に関する事例報告は、世界で初めての利用と成果であり、本研究の医療政策、医療リテラシー、地域社会でのBSCを考えるあたり、大きなインパクトと新しい視点として重要な研究に触れることができた。上記を行いながら、一昨年の調査をもとに、高橋淑郎編著『医療バランスト・スコアカード研究経営編』生産性出版の書籍で、「戦略実践のフレームワークとしてのBSC」(高橋淑郎、pp.1-57.)および「医療政策としてのカナダ・オンタリオ州のBSC」(高橋淑郎、Brown,Adalsteinn.D.,Lemieux-Charles Louise、pp.295-340.)。「日本の病院におけるBSCの利用成果に関する実証的分析」(高橋淑郎、北村世都、青木武典、pp.371-398.)、「為恭記念医院(台湾)のBSC導入事例」(劉慕和、pp.341-356.)として書籍で発表した。最終年度は、4年計画の研究の中で、研究成果のまとめの準備およびそのプロセスから見えてきたいくつかの補足のための海外・国内調査を行った。大きな柱は2つあり、一つ目は、現地の研究協力者やその研究仲間の支援による、現地での補足調査であり、もう一つの柱は、研究成果の検討と成果発表の準備である。今年は、昨年までの成果を個々の研究協力者や研究分担者によって、論文や学会発表につなげていった。例えば、昨年行ったカナダのオンタリオ州で、トロント、オタワを中心に、Brownのアレンジで、インタビューと調査票回答依頼等を行なったが、特にインタビューでは、病院のCEO以外の方々で、医療関係機関で必ずインタビューすべき人、例えば、BSCでKaplanらの書籍の事例に度々登場するCanadian Blood ServiceのCEOのグラハム・シャー等のインタビューを行うことができたので、ケース分析という格好で、要約版として、病院関係者に論文として公表した。
遅れを持つ非自励的微分方程式におけるバーコフ理論の展開

無限遅れを持つ微分方程式における非線形振動論を議論するにはいろいろな立場が存在するが、その一つは初期値に関しての解の一意性を持つ場合は力学系理論に載せることにより議論する方法と全く解析的に議論する方法が知られている。力学系理論に載せて議論するのは研究代表者達のプロセスの構成によりほぼ良い結果が得られたと考えられる。一方で解析的に議論する方法は相空間が有限次元か無限次元かによって用いる道具からして別のものとなる。本研究の特色はいままで分散されていた相空間上の発展方程式の理論を相空間の形ではなく解の性質のみで統一しようとする最初の試みである。もともと安定理論・非線形振動論は本研究代表者の長年の研究課題であり、プロセスを考えたブラウン大学はLaSalleの不変原理の中心である。これらの結合理論は常微分方程式・偏微分方程式の大域理論を統一することを可能ならしめる魅力ある先端的研究と考えている。そして以下のような問題に対してもある程度の解答を与えられたと思っている。(i)関数微分方程式・積分微分方程式の整理と力学系への対応(ii)発展方程式・偏微分方程式の整理と力学系への対応(iii)できる限り一般化された力学系の構成(iv)おのおのの力学系にもっとも適した位相の構成このように研究代表者および研究分担者により多くの論文を発表できた。無限次元における遅れを持つ非自励的微分方程式の解を古典的な力学系の土壌に乗せるために、いろいろな考え方が存在している。それらに共通することは解とシステムの直積を考え、ともにパラメータにより同じだけ平行移動するものである。このとき解の移動は移動したときの値で計られる。この考えでは解の初期値に関する一意性が必要となる。従って従来の結果はすべてこの一意性のもとで議論が展開されている。今年度の研究において解の一意性を考慮しないで力学系の性質を持つようなものの構築を考えることができた。それは解の移動を移動した時の値としてとらえることではなく、解全体をある関数空間の点としてとらえ、その移動は解全体のシフトとして取り扱うことである。この時この間数空間は十分に意味を持つ物でなければならない。またシステムの直積を考えたときにこのパラメータによる移動は元のシステムの解として意味を持つ物でなくてはならない。そのために解およびシステム共に弱一様位相を導入して解決することができた。今年度の論文として公表予定のものはまだまだ力学系一般論に及ぶのは困難で、具体的モデルとして無限次元上のボルテラ型の微分方程式において遅れが無限であるときの安定性間の関連を調べた。これは安定性を特徴付けすることで元の方程式といわゆる極限方程式の性質の関連が明確になることより大変必要性の高いものである。与えられた方程式を解析するよりは極限方程式を解析するほうが容易であることは、たとえば元の方程式が非自励的の場合でもその極限方程式が自励的になる場合を見てみても容易に納得できる。そして自励的な微分方程式に対しては古典的な力学系の理論が直接利用できる。

今年度の論文として公表予定のものはまだまだ力学系一般論に及ぶのは困難で、具体的モデルとして無限次元上のボルテラ型の微分方程式において遅れが無限であるときの安定性間の関連を調べた。これは安定性を特徴付けすることで元の方程式といわゆる極限方程式の性質の関連が明確になることより大変必要性の高いものである。特に一様漸斤安定性と全安定性の同値性を利用しての解決は一部差分方程式の性質を利用することで不安定部分の解析が大変見やすいものになった。無限次元における遅れを持つ非自励的微分方程式の解を古典的な力学系の土壌に乗せるために、いろいろな考え方が存在している。それらに共通することは解とシステムの直積を考え、ともにパラメータにより同じだけ平行移動するものである。このとき解の移動は移動したときの値で計られる。この考えでは解の初期値に関する一意性が必要となる。従って従来の結果はすべてこの一意性のもとで議論が展開されている。前年度の研究において解の一意性を考慮しないで力学系の性質を持つようなものの構築を考えることができた。それは解の移動を移動した時の値としてとらえることではなく、解全体をある関数空間の点としてとらえ、その移動は解全体のシフトとして取り扱うことである。この時この間数空間は十分に意味を持つ物でなければならない。またシステムの直積を考えたときにこのパラメータによる移動は元のシステムの解として意味を持つ物でなくてはならない。そのために解およびシステム共に弱一様位相を導入して解決することができた。今年度の論文として公表予定のものはまだまだ力学系一般論に及ぶのは困難で、バナッハ空間上の関数微分方程式とボルテラ差分方程式に対し、相空間における定数変化法の公式を応用して、滑らかな不変多様体の存在を確立し、リプシッツ連続な不変多様体の存在についての既存の結果を拡張した。また非負の可積分核をもつ線形積分方程式に対し、レゾルベントの可積分性を、検証が容易ないくつかの条件によって特徴づけた。無限遅れを持つ微分方程式における非線形振動論を議論するにはいろいろな立場が存在するが,その一つは初期値に関しての解の一意性を持つ場合は力学系に載せることにより議論する方法と全く解析的に議論する方法が知られている。力学系理論に載せて議論するのは研究代表者達のプロセスの構成によりほぼ良い結果が得られたと考えられる。一方で解析的に議論する方法は相空間が有限次元が無限次元かによって用いる道具からして別のものとなる。本研究の特色はいままで分散されていた相空間上の発展方程式の理論を相空間の形ではなく解の性質のみで統一しようとする最初の試みである。もともと安定理論・非線形振動論は本研究代表者の長年の研究課題であり,プロセスを考えたブラウン大学はLaSalleの不変原理の中心である。これらの結合理論は常微分方程式、偏微分方程式の大域理論を統一することを可能ならしめる魅力ある先端的研究と考えている。そして以下のような問題に対してもある程度の解答を与えられたと思っている。(i)関数微分方程式・積分微分方程式の整理と力学系への対応(ii)発展方程式・偏微分方程式整理と力学系への対応(iii)
微生物による天然油脂からの新規で希少な油脂の創生

植物油を基質として、菌体内にワックス(脂肪酸と脂肪族アルコールのモノエステル体)を蓄積する微生物Aeromonas hydrophia N-6株を単離した。この菌株が生産するワックスは、天然油脂中にはあまり存在しない希少不飽和脂肪酸および希少不飽和脂肪族アルコールで構成されていた。これらの物質は、化学法での合成が困難であることから、本研究で開発した微生物変換法は、希少不飽和脂肪酸および希少不飽和脂肪族アルコールの新たな合成法として期待される。我々は、植物油などの天然油脂を基質としたとき、希少な不飽和脂肪酸および希少な不飽和脂肪族アルコールをワックス(脂肪酸と脂肪族アルコールのモノエステル体)として菌体内に蓄積する微生物を保持している。この微生物が生産するワックスは、原料とする植物油を構成する脂肪酸よりも鎖長が偶数個短くなった不飽和脂肪酸および不飽和脂肪族アルコールを豊富に含んでいた。これらの物質は天然にはあまり存在せず、かつ化学法による合成も困難であることから、本微生物は、植物油を希少不飽和脂肪酸および希少不飽和脂肪族アルコールへ変換する方法(微生物変換)として有用である。本年度の研究では、菜種油を基質としたときの微生物の培養条件の検討を行った。その結果、培養の最適条件は以下のようであることが分かった。本微生物をNB液体培地(1%魚肉エキス、2%ペプトン、0.1%塩化ナトリウム、pH7.0)を含む培地に植菌し、27°Cで1晩、振とうしながら培養する。さらに培地容量に対して5%の菜種油を添加し、27°Cで振とうしながら培養を継続する。この培養条件の時、培養4日目で菌体内に蓄積されるワックスの量は最大となり、培養液1mLあたり8mgに達することが分かった。また、培養液中に残存する菜種油がほぼなくなる培養5日目以降に、鎖長の短くなった希少不飽和脂肪酸含量が急激に高まることも分かった。以上のように、菜種油を基質としたとき、本微生物による希少不飽和脂肪酸および希少不飽和脂肪族アルコールの効率の良い生産条件の確立に成功した。これらの物質は天然にはあまり存在せず、かつ化学法による合成も困難(特に不飽和脂肪族アルコールは困難)であることから、本微生物は、植物油を希少不飽和脂肪酸および希少不飽和脂肪族アルコールへ変換する方法(微生物変換)として有用である。本年度の研究では、菜種油を基質として生産されたワックスを構成する不飽和脂肪酸および不飽和脂肪族アルコールの組成をGCで、それらの構造をGC-MSで調べた。その結果、原料の菜種油中にはオレイン酸(cis9-C18:1)が62.4wt%含まれていたのに対して、生産されたワックスを構成する脂肪酸画分中には、オレイン酸が23.80wt%に減少し、これに代わって9-C18:1の脂肪酸のカルボキシル末端側から2および4個の炭素が減少した7-C16:1の脂肪酸および5-C14:1の脂肪酸がそれぞれ28.1wt%、および8.0wt%含まれていた。一方、ワックスを構成する脂肪族アルコール画分中には、7-C16:1の脂肪族アルコールおよび5-C14:1の脂肪族アルコールがそれぞれ32.4wt%、および4.6wt%含まれていた。これらの物質はいずれも天然油脂中には殆ど存在しない希少な物質であった。植物油などを基質としたとき、天然油脂中には希少な不飽和脂肪酸および希少な不飽和脂肪族アルコールをワックス(脂肪酸と脂肪族アルコールのモノエステル体)として菌体内に蓄積する微生物を開発した。この微生物が生産するワックスは、原料油を構成する脂肪酸よりも鎖長が偶数個短くなった不飽和脂肪酸および不飽和脂肪族アルコールを含んでおり、これらの物質は化学法による合成が困難(特に不飽和脂肪族アルコールは困難)であることから、本微生物は、植物油を希少不飽和脂肪酸および希少不飽和脂肪族アルコールへ変換する微生物変換法として有用である。本年度は、紅花油および亜麻仁油から生産されたワックスを構成する不飽和脂肪酸および不飽和脂肪族アルコールの組成および構造を調べた。その結果、7,10-C16:2、5,8-C14:2、7,10,13-C16:3の不飽和脂肪酸がそれぞれ34.3、15.6、12.3wt%含まれていた。一方、ワックスを構成する脂肪族アルコール画分中には、9,12-C18:2、7,10-C16:2、9,12,15-C18:3、7,10,13-C16:3の不飽和脂肪族アルコールがそれぞれ45.4、30.2、30,0、13.2wt%含まれていた。

一方、上記物質の利用用途を調べた。一般に、リノール酸(C18:2)やリノレン酸(C18:3)などの不飽和脂肪酸は黄色ブドウ球菌などに対して抗菌活性を示す。しかし、リノール酸(C18:2)の分子内カルボキシル基が還元されてヒドロキシル基に変換された9,12-C18:2の不飽和脂肪族アルコールの抗菌活性を調べたが、有意な抗菌活性は認められなかった。今後は、本研究で生成した鎖長が短くなった不飽和脂肪酸、および不飽和脂肪族アルコールの修飾物質の抗菌活性を調べていく予定である。
トランスジェニックマウスを用いる膵ランゲルハンス島B細胞の免疫学的破壊機構の解析

サイトカインは、分泌局所で種々の標的細胞に作用し、多様な作用を発揮する。I型糖尿病(IDDM)では、Th0、Th1、Th2等のヘルパーT細胞と、IFNγを含む種々のサイトカインの作用により、自己免疫応答が惹起される。IL-10は、in vitroでマイクロファージ、Th0、Th1のIFN-γ等の合成と分泌を抑制し、T細胞やマクロファージが主体をなすと考えられるIDDMの発症を抑制する可能性がある。一方、IL-10がMHC Class IIや接着分子の発現を誘導すること等から、IL-10はIDDMを激症化させる可能性がある。そこで、膵ランゲルハンス島(ラ島)B細胞自体には何等遺伝子操作を加えずに膵ラ島細胞から、IFNγあるいはIL-10を傍分泌するTg(IFNγ-TgおよびNOD-IL-10-Tg)を用いて、膵ラ島B細胞の自己免疫破壊に及ぼすIFNγとIL-10の影響を検討した。rat glucagon promoter/マウスIFNγあるいはIL-10 cDNAの融合コンストラクトを作成し、これをBDF1あるいはNODマウスの受精卵に注入した。IFNγ-TgではINFγとMHC Class IIの膵島における発現を免疫学的方法で確認した。IFNγは、MHC Class IIのひとつであるIEを欠損するマウスでは、リンパ球浸潤と耐糖能不全を招来した。一方、NOD-IL-10-Tgでは、通常糖尿病を発症しない10週齢以前に明かな投入病を発症した。以上より、病態局所に発現したIFNγは、MHCの型により自己免疫機序により膵ラ島B細胞を障害すること、IL-10は、NODマウスという遺伝的背景でin vivoで炎症を促進させ、自己抗原に対する免疫応答を惹起させ、IDDMの発症を促進させることを明らかにした。将来的に、膵ラ島B細胞の抗原を認識するリンパ球にサイトカイン遺伝子を導入発現させ、これらを養子移入するか、膵ラ島細胞特異的なプロモーターを有するベクターの導入等により、膵ラ島B細胞の局所のサイトカイン濃度を変える糖尿病の遺伝子治療の原理が可能と考えられる。I型糖尿病(IDDM)では、Th0、Th1、Th2等のヘルパーT細胞と、種々のサイトカインの作用により、自己免疫応答が惹起される。IL-10は、in vitroでマクロファージ、Th0、Th1のIFN-γ等の合成と分泌を抑制し、IDDM発症にはT細胞やマクロファージが主体をなすと考えると、IL-10はIDDM発症を抑制する可能性がある。一方、IL-10がMHC Class IIや接着分子の発現を誘導すること、Th1が主体をなす寄生虫に対する免疫反応の初期にIL-10が誘導されること、細胞障害性Tリンパ球からIFNγとIL-10が分泌されること等からは、IL-10はIDDMを激症化させる可能性がある。そこで、膵ランゲルハンス島(ラ島)B細胞自体には何等遺伝子操作を加えずに膵ラ島A細胞からIL-10を傍分泌するTg(IL-10Tg)を用いて、NODマウスの膵ラ島B細胞の自己免疫破壊に及ぼすIL-10の影響を検討した。

rat glucagon promoter/マウスIL-10 cDNAの融合コンストラクトを作成し、これをNODマウスの受精卵に注入し、雄4、雌7を含む11匹のIL-10Tgを作成した。この内、雄4/4匹、雌3/7匹が、通常糖尿病を発症しない10週齢以前に明かな糖尿病を発症し、膵ラ島へのリンパ球浸潤、外分泌組織の腺管様変化、同週齢のNODマウスでは観察されない肺、肝等へのリンパ球浸潤を認めた。一方、in vitroでIL-10は膵ラ島AおよびB細胞株に対して直接障害性、ないしはインスリン分泌に対して影響を与えなかった。以上より、病態局所に発現したIL-10は、in vivoで炎症を促進させ、自己抗原に対する免疫応答を惹起させ、IDDMの発症を促進させた。将来的に、膵ラ島B細胞の抗原を認識するリンパ球にサイトカイン遺伝子を導入発現させ、これらを養子移入するか、膵ラ島細胞特異的なプロモーターを有するベクターの導入等により、膵ラ島B細胞の局所のサイトカイン濃度を変える糖尿病の遺伝子治療の原理が可能と考えられる。サイトカインは、分泌局所で種々の標的細胞に作用し、多様な作用を発揮する。I型糖尿病(IDDM)では、Th0、Th1、Th2等のヘルパーT細胞と、IFNγ等のサイトカインの作用により、自己免疫応答が惹起される。IL-10は、in vitroでマイクロファージ、Th0、Th1のIFN-γ等の合成と分泌を抑制し、IDDM発症にはT細胞やマクロファージが主体をなすと考えると、IL-10はIDDM発症を抑制する可能性がある。一方、IL-10がMHC Class IIや接着分子の発現を誘導すること、Th1が主体をなす寄生虫に対する免疫反応の初期にIL-10が誘導されること、細胞障害性Tリンパ球からIFNγとIL-10が分泌されること等からは、IL-10はIDDMを激症化させる可能性がある。そこで、膵ランゲルハンス島(ラ島)B細胞自体には何等遺伝子操作を加えずに膵ラ島A細胞から、IFNγあるいはIL-10を傍分泌するTg(IFNγ-TgおよびNOD-IL-10-Tg)を用いて、膵ラ島B細胞の自己免疫破壊に及ぼすIFNγとIL-10の影響を検討した。rat glucagon promoter/マウスIFNγあるいはIL-10 cDNAの融合コンストラクトを作成し、これをBDF1あるいはNODマウスの受精卵に注入した。IFNγ-TgではIFNγとMHC Class IIの膵島における発現を免疫学的方法で確認した。IFNγは、MHC Class IIのひとつであるIEを欠損するマウスでは、リンパ球浸潤と耐糖能不全を招来した。一方、NOD-IL-10-Tgでは、通常糖尿病を発症しない10週齢以前に明かな糖尿病を発症し、膵ラ島へのリンパ球浸潤、外分泌組織の腺管様変化を認めた。以上より、病態局所に発現したIFNγは、MHCの型により自己免疫機序により膵ラ島B細胞を障害すること、IL-10は、NODマウスという遺伝的背景でin vivoで炎症を促進させ、自己抗原に対する免疫応答を惹起させ、IDDMの発症を促進させることを明らかにした。このようなin vivoにおけるサイトカインの作用機序の解明により自己免疫疾患の新しい治療法の開発が期待される。
コリン作動性ニューロン特異的遺伝子発現・ノックアウトシステムの確立

ミトコンドリアの機能障害や形態異常はALSを含む多くの神経変性疾患で指摘されてきたが、近年の研究の進展により「神経変性に至る共通経路」の1つとして注目を集めている。研究代表者は生後の運動ニューロン特異的にCreを発現するマウス(VAChT-Creマウス)の作出に成功し、運動ニューロンにターゲットを絞った病態モデルマウスの作製を試みている。このVAChT-Creマウスとミトコンドリアの活性酸素の除去機構として重要なMnSOD(SOD2)floxedマウス(都老人研、白澤博士より提供)を掛け合わせて、運動ニューロン特異的に同酵素を欠損するマウスの作製を試みた。以前から、ALSを含む様々な神経変性疾患や老化過程でのMnSODの動態(および活性酸素の処理の異常)に注目が集まっているが、MnSODを全身で欠失するマウスは胎生期または出生直後に拡張性心筋症にて死亡するため、成体における働きは解析できなかった。生後の運動ニューロン特異的にCreを発現するマウス(VAChT-Creマウス)とSOD2 floxedマウスを掛け合わせて、運動ニューロン特異的に同酵素を欠損するマウスを作製した。出生マウスの遺伝子型の解析では、予想される数のConditional KOマウスが得られた。これらのConditional KOマウスでは出生時から生後1年までの間に顕著な異常(運動失調や麻痺)は観察されなかった。生体内の活性酸素ラジカルを特異的に検出するhydroethidineを静注したところ、運動ニューロンのミトコンドリアでの活性酸素ラジカルの顕著な産生増大が観察された。しかし、各種抗体による組織化学的解析では細胞レベルでのいかなる神経変性の兆候も観察されなかった。以上の結果から、少なくとも、運動ニューロンはミトコンドリア由来の活性酸素障害には高い抵抗性を有することが明らかとなった。コリン作動性ニューロンで特異的に発現するコリンアセチル転移酵素(ChAT)とシナプス小胞アセチルコリントランスポーター(VAChT)は同一の遺伝子座(cholinergic gene locus ; CGL)にコードされている。ヒトCGLの遺伝子断片11.3kbを取り出し、VAChTの翻訳領域にP1 bacteriophage Cre recombinase(Cre)を挿入したコンストラクトを作製した。受精卵へのマイクロインジェクションにより12匹のトランスジェニックマウス(VAChT-Creマウス)を得た。Creによる組み換え後にLacZが発現するレポーターマウスと掛け合わせて機能検定を行ったところ、全般的にはコリン作動性ニューロンにLacZ発現の選択性はみられるものの、トランスジーンのゲノム挿入部位およびcopy numberの影響と考えられるラインごとでの発現パターンの差異が認められた。このうち、複数のラインで、脳幹と脊髄の運動ニューロンおよび内側手綱核のみにLacZの発現が限局し、前脳部のコリン作動性ニューロンをはじめ、他の脳部位での発現はほとんどみられなかった。脳幹の運動核では体性運動核(somatomotor nuclei;動眼神経核、顔面神経核など多数)に発現がみられるのに対し、内臓性運動核(visceromotor nucleus;迷走神経背側核)では発現がみられなかった。上記のCreによる組み換えは胎生マウスでは検出されず、出生後に開始し、成長に伴い運動核の約半数のニューロンに達した。さらに、生後5週齢でのCreの発現頻度が最大および最小の代表的2つのラインを選択して詳細な解析をおこなったところ、この2つのラインではCre発現のonsetに差異があるものの、最終的な発現細胞の頻度(運動ニューロンのほぼ半数)には差異がなかった。

すなわち、出生後に数週間で最大レベルに達するライン(VAChT-Cre.Fast)と、数ヶ月をかけてゆっくりと最大レベルに達するライン(VAChT-Cre.Slow)の2つのラインが確立できた。ミトコンドリアの機能障害や形態異常は多くの神経変性疾患で指摘されてきたが、近年「神経変性に至る共通経路」の1つとして注目を集めている。本研究課題にて昨年度に開発した生後の運動ニューロン特異的にCreを発現するマウス(VAChT-Creマウス)と、ミトコンドリアの活性酸素の除去機構として重要なMnSOD(SOD2)floxedマウス(都老人研、白澤博士より提供)を掛け合わせて、運動ニューロン特異的に同酵素を欠損するマウスを作製した。以前から、ALSを含む様々な神経変性疾患や老化過程でのMnSODの動態(および活性酸素の処理の異常)に注目が集まっているが、MnSODを全身で欠失するマウスは胎生期または出生直後に拡張性心筋症にて死亡するため、成体における働きは解析できなかった。生後の運動ニューロンの約半分で遺伝子の組み換えを誘導するVAChT-Creマウスとの掛け合わせは、成熟した運動ニューロンにおけるミトコンドリア由来の活性酸素の影響を解析する理想的なモデルと考えられる。このマウスを用いて、(1)MnSODの欠損のみで運動ニューロンのcell autonomousな変性を惹起するのか、(2)運動ニューロンのミトコンドリアの酸化ストレス障害が、グルタミン酸毒性、小胞体ストレスや軸索障害の感受性にどのような変化をもたらすのか、(3)家族性ALSモデルマウスで高頻度に見られるミトコンドリアの空胞化と同様な現象が観察されるのか、などについて解析をおこなっている。出生マウスの遺伝子型の解析では、予想される数のConditional KOマウスが確認されている。これらのConditional KOマウスでは出生時から生後10ヶ月までの間に顕著な異常(運動失調や麻痺)は観察されていない。現在、細胞レベルで神経変性の兆候が見られるのか、また各種抗体による染色性が変化するのか等について解析をおこなっている。ミトコンドリアの機能障害や形態異常はALSを含む多くの神経変性疾患で指摘されてきたが、近年の研究の進展により「神経変性に至る共通経路」の1つとして注目を集めている。研究代表者は生後の運動ニューロン特異的にCreを発現するマウス(VAChT-Creマウス)の作出に成功し、運動ニューロンにターゲットを絞った病態モデルマウスの作製を試みている。このVAChT-Creマウスとミトコンドリアの活性酸素の除去機構として重要なMnSOD(SOD2)floxedマウス(都老人研、白澤博士より提供)を掛け合わせて、運動ニューロン特異的に同酵素を欠損するマウスの作製を試みた。生後の運動ニューロン
マウスSLPI遺伝子のクローニングによる気道蛋白分解酵素阻害物質の機能の解析

マウスのsecretory leukoprotease inhibitor(SLPI)遺伝子のクローニングのために、まずマウスSLPIのcDNAのクローニングを試みた。臓器はヒトでSLPIの遺伝子が発現していることがすでに知られている肺を選択した。スクリーニングするマウス肺cDNAライブラリーは市販のもの(STRATAGENE社製)を用いた。スクリーニングを始めるにあたり、用いるプローブを次の方法で決定した。Balb/c系雄性マウス(週齢4週)の肺からpoly(A)^+RNAを抽出し、現有のヒトSLPIcDNA、またはブタSLPIcDNAをプローブとしてノーザンハイブリダイゼーションを行なった。この結果、ヒトSLPIcDNAをプローブとしたときは信号を得ず、ブタSLPIcDNAをプローブとしたときのみSLPIのmRNAと推定される約0.7kbの陽性信号を得た。そこで、マウス肺cDNAライブラリーのスクリーニングにはブタSLPIcDNAをプローブとすることに決定した。次いで、ブタSLPIcDNAをプローブとして上記マウス肺cDNAライブラリーから約2.5×10^6個のクローンをスク-ニングしたところ、陽性信号をもつ2個のクローンを得た。これらのクローンの少なくとも1個には約1kbのインサートがあることが確認されたので、このインサートをサブクローニングし、サンガー法による塩基配列の解読を始めている。まだインサート全長にわたる解読は終了しておらず、マウスSLPIcDNAの全長の塩基配列の決定にはいたっていない。
体育教師の継続的な力量形成を保証する現職教育プログラムの運用と改善

我々は,体育指導に積極的に関与する立場にある教師が中心となり,学校内において情報を伝達し共有していく校内研修を組織化する現職教育プログラムを運用し改善した。その結果、校外にある体育部会等の専門家集団から学んだ知識や技能を校内に伝達し同僚と共有していく過程で、校長や研究主任のリーダーシップの重要性が明らかとなった。また、校内研修には実技研修と研究授業及び日常的な同僚との対話という3つの研修形式で、体育授業の知識や技能が学校内に普及されていくことが分かった。特に、体育授業の考え方については、研究授業を契機としつつ、日常的な同僚との対話により形成され変容していく過程が明らかとなった。1年次は,体育主任や研究教科で体育を担当している教員が若い教員や女性の教員に対して情報を伝達し共有していくような体育授業の校内研修を企画実施することを予定していたが、結果としてその前提となる以下の研究を行うにとどまった。1)A市教科研体育部会の校外研究に参加した教師に対し、その研修成果をどのように勤務校に還元するかのアンケートを行い、校内研修以外に同学年教師団との実技研修や体育主任への報告の実態があることを把握した。2)A市教科研体育部会の指導的立場にある教師Bに対して、体育授業観の形成と体育部会での活動の関係を明らかにするためにライフヒストリーの研究を行い、教師Bの体育授業観に基づく校内研修の計画を把握するとともに、次年度の校内研修の計画づくりへの参与と参加観察の了解を得ることができた。ライフヒストリー研究の成果は体育関連学会で発表され専門的なご批評をいただいた。次年度本格的に校内研修の企画と調査を実施することが課題とされた。また,C大学で開講される免許更新制講習に参加した中学校の現職教員を対象に,「体育授業に関する効果的な現職教育に関する調査」を実施した。この調査は質問紙調査として行い,効果的な現職教育の全体的傾向を把握する。現在集計、分析中であり次年度に体育関連学会等でその成果を発表する。特色ある体育授業の現職研修を実施している海外の実態調査に関しては、以下の成果が得られた。1)シンガポールでは日本の体育授業研究をレッスン・スタディとして導入紹介し、学校に影響力が生まれる一方、継続的な教師文化としての定着に困難があることが明らかにされた。2)スコットランドでは政府の援助でエジンバラ大学とグラスゴー大学が教育委員会と連携して行う小学校教師に向けた体育のカリキュラムと教授法の研修が開催され、体育授業改善に成果を上げてきた。そこでは、小学校教員の体育ネットワークが体育授業のカリキュラムや教授法を改善するために効果的であるとされた。3)アメリカのニューヨーク州の体育に関する現職教育の実態を教育委員会の役割を中心に把握することができた。本年度は,昨年度行った地区研究会参加者への質問紙調査を分析するとともに、事例研究としてA校を対象に校内研修を実施した。そして,研修参加教師の体育授業を観察するとともに,校内研修の参加者に対して、教師の力量形成に効果的な校内研修の要因を捉えるインタビュー等の質的な調査を実施した。地区研究会での質問紙調査から、地区研究会体育部会の実技研修の成果は、「校内研修会の開催」と「仕事の中での伝達」で校内に伝達されていたことがわかった。また校内研修でのインタビューから,授業力量向上のために、体育主任と同僚の間や体育部会内の同僚の間にメンターとメンティーの支援の関係が日常的に作られることが重要と思われた。また、教師の力量を形成するためには、校長の体育授業と現職研修に対する考え方が大きな役割を果たすことが示唆された。さらに、B県を対象に市町村教育委員会主催の研修会に参加した中学校保健体育教師を対象に,「体育授業の実践についての悩み事に関する調査」を行い分析を進めた。ダンスの指導に関する心配が平均以上に高く、初任期の教師では生徒の妻づきを把握して生徒を指導することなどに中堅期や熟練期の教師より悩みの高いことが示唆された。そして、小学校体育授業の現職研修について政府の援助を得て6年間の実技の研修会を行ったスコットランド、エジンバラ大学のMike Jessを日本に招聘し、日本体育科教育学会大会や広島大学でその成果をご講演いただいた。そして広島県内の校内研修での研究授業と授業反省会を観察していただき現職研修の方法として効果的であるとの肯定的評価をいただいた。また、外国の小学校体育授業の現職研修に関するプログラムとの比較研究として本年度は中国とシンガポール及びアメリカ合衆国の現地調査を実施した。本年度は,A市の小学校教師を対象に行った1年次の事例踏査から得られた校内研修の結果と、2年次の事例研究から得られた校外研修の結果を総合的に解釈し、我々が開発した義務教育段階における体育教師の力量の継続的な形成を保証する現職教育のプログラムの有効性を検証した。

具体的には、昨年度行った校外研修の校内への伝達方法の明確化と校内研修による体育授業改善への影響の成果を踏まえ、校内研修の改善策を明確にした。高等学校保健体育教師であるB教諭を対象に、初任期から中堅期にかけたライフヒストリーの中での教職に関する悩み事の変容を追うことにより、我々が開発した義務教育段階における体育教師の力量の継続的な形成を保証する現職教育のプログラムの背景となる理論的成長モデルを提案した。平成24年度平成26年度の3年間をかけて、我々が開発した「体育教師の継続的な力量形成を保障する現職教育プログラム」の運用と改善を行った。これらの成果は、『教師の成長物語:体育授業を学び続ける』として2014年3月末に創文企画より出版される予定である。また、海外との比較研究として、2014年9月に木原が中国杭州市の浙江大学を訪問し、我々が開発した「体育教師の継続的な力量形成を保障する現職教育プログラム」について講演を行うとともに、浙江省の小学校体育専科教員の現職教育を担当する指導主事の余氏にインタビューを行った。この調査で、浙江省の体育専科教員の現職教育の現状を把握し、その成果を「体育科教育」誌に報告した。さらに岩田は、2014年11月にインドネシアで開催された世界授業研究学会(WALS)において、我々が開発した「体育教師の継続的な力量形成を保障する現職教育プログラム」の前提となる教員養成カリキュラムに関して、広島大学教育学部における学部と大学院修士課程の継続した中高等学校保健体育教師の教員養成カリキュラム改善の事例を報告した。26年度が最終年度であるため、記入しない。体育科教育学26年度が最終年度であるため、記入しない。体育主任や研究教科で体育を担当している教員が若い教員や女性の教員に対して情報を伝達し共有していくような校内研修の企画実施を予定していたが、A市教科研体育部会の校外研究に参加した教師に対し、校内研修の企画と実施に関して合意をとることに終わり、実際に計画を作り参与観察することができなかったため。A小学校を事例とし、地区研究会による校外研修会と地区研究会の体育部会所属の教員による校内研修会を対象とした質問紙調査とインタビュー調査の結果を分析し、日本スポーツ教育学会で発表するとともに、その成果の一部を『学校教育実践学研究』に投稿することができた。また、B県を対象とした市町村教育委員会主催の研修会に参加した中学校保健体育教師を対象に質問紙調査を行い結果の分析を進めることができた。さらに、予定していたスコットランドのMike Jessの招聘、中国、シンガポール、アメリカへの研究分担者の派遣も実現できた。次年度の校内研修の計画づくりへの参与と参加観察の了解を得ることができた教師Bの勤務校を対象に、体育主任や研究教科で体育を担当している教員が若い教員や女性の教員に対して情報を伝達し共有していくような体育授業の校内研修を企画実施し、研修の成果が子どもの学習改善に与える影響を調査する。1年次の質問紙調査から得られた全体的傾向の結果と、2年次の事例研究から得られた典型的な結果を総合的に解釈し、義務教育段階における体育教師の力量の継続的な形成を保証する効果的な現職教育のプログラムを提案する。
ストレス性睡眠障害モデルを用いた不眠症改善物質スクリーニング系開発とその応用

我々は睡眠リズムのパターンを乱すようなこれまでの断眠ストレスとは異なる新規のストレス負荷方法(PAWWストレス: Perpetual Avoidance from Water on a Wheel)を見いだした。PAWWストレスをマウスに負荷すると睡眠覚醒の日内リズムが乱れ、入眠障害や活動期の眠気、休息期の頻繁な覚醒などを示す。このモデルマウスに対し、食品成分の投与を行い、その睡眠に対する影響評価を行った。また、睡眠障害モデルマウスのから血液を採取し、NMRによるメタボローム解析を行い、睡眠障害のバイオマーカーになるような代謝物の差異が認められるかどうかを検証した。マウスの水に対する嫌悪感を利用し、回転輪上で飼育するという新しいストレス負荷方法(PAWWストレス)をマウスに与える事で日内行動リズム、睡眠リズムおよび体温リズムなどが乱れる事を昨年度に見いだしていた。今年度はさらに補足的データとして、血液中カテコールアミン(ノルアドレナリン、アドレナリン)の上昇を確認し、PAWWストレス下のマウスでは交感神経系の優位が起きていると考えられた。これらの研究結果より、PAWWストレスにより睡眠障害モデルマウスを作成できると判断した。次に、この睡眠障害モデルマウスに睡眠改善薬の効用が認められるかを検討した。照明点灯後に活動が活発に認められる睡眠障害モデルマウスに睡眠障害改善薬として利用されているエチゾラムを照明点灯時に投与する事により、マウスの過活動な行動を鎮静化することはできた。しかしながら、本モデルマウスで認められる活動期での活動量低下(覚醒不良)を改善する事は出来ず、これまでのヒトの睡眠薬治療でみられるような副反応に似た傾向が認められた。これらの成果の口頭発表及び論文発表をした。これまでのストレス負荷をより効率的に行い睡眠障害モデルマウスを作成するために、PAWWストレス専用の飼育ケージの開発も行った。回転輪にマウスをとじこめて飼育し、回転輪からの摂餌/飲水を可能なケージで、省スペース化も実現した。このケージを特許として出願した。PAWWストレスからマウスを解放すると、睡眠障害パターンは徐々に改善される。しかし、活動期の活動量の回復には1週間以上を要した。このことはPAWWストレスにより睡眠障害モデルマウスにうつ傾向を発症する可能性を示唆した。そこで、本睡眠障害モデルマウスにおいてうつテストを行った。ショ糖に対する嗜好性を利用したうつテストでは、睡眠障害モデルマウスにおいてうつ傾向が認められた。マウスの水に対する嫌悪感を利用し、回転輪上で飼育する新しいストレス負荷方法(PAWWストレス)を見いだし、日内行動リズム、睡眠リズムおよび体温リズムなどを乱した睡眠障害モデルマウスを作成する系を我々は独自に確立した。このモデルを活用し、様々な食品成分による睡眠障害への影響評価を行った。乳酸菌Lactobacillusbrevisの熱処理死菌はマウスの活動期における日内行動リズムの活性を亢進させる作用があることやD-リボースにはストレス性睡眠障害時においてのみ休息期の睡眠を増加させる効果がある事を見いだした。その一方で睡眠改善効果の提唱されている化学物質の一つや抗酸化作用から様々なストレス応答改善の効果の見られている植物性由来成分などは睡眠や活動リズムには影響が認められなかった。これらの食品素材を用いたスクリーニング系として、睡眠障害モデルマウスが活用できる可能性を示す事が出来た。これらの結果に関しては論文として投稿中、特許として出願準備中である。また、睡眠障害モデルマウスが精神疾患のモデルマウスとして活用できるかどうかを検証する実験も行った。ショ糖志向性テストや懸尾テストなどでは個体間差の制御をうまく行う事が出来ず、うつ度の判定を下す事は難しかった。しかしながら、不安情動テストのオープンフィールドテストではストレス後の不安度が上昇している傾向が認められた事、またこの不安度はドパミンの投与により軽減する傾向がある結果を得た。睡眠障害はストレス性疾患、メンタルシンドロームなどで認められ、一日の睡眠覚醒リズムが狂ったパターンを示す。これまでの私たちの研究で体内時計遺伝子Per2のトランスジェニックマウスでは、睡眠時間の短縮や睡眠剥奪のストレスに対して耐性を示す事が観察され、体内時計と睡眠、そしてストレスの間に何らかの関連性が潜んでいるのではないかと考えられた。そこで、我々は一般的な睡眠障害に外挿できるリズム障害を示す動物を作る事が出来ないか試行錯誤し、遺伝的改変を伴わず、実験動物にマイルドなストレスを長期間与える事により、睡眠リズムパターンが乱れるストレス性睡眠障害モデル動物を作成する方法を考案した。作成したモデルマウスでは総活動量がやや低下するとともに、明期暗期ともに活動が見られる行動リズムの乱れが観察され、特に明期前半の過活動が特徴的であった。またこれに連動するように睡眠リズムでも明期前半の睡眠量低下、活動期における睡眠量の増加が認められた。睡眠時間の断片化や睡眠深度の低下も観察された。さらに体温リズムにも影響が及び、睡眠をコントロールする体温による影響が示唆された。

ストレス応答によるとみられる交感神経系の亢進やコルチコステロンの高値なども観察され、ストレスによる交感神経系のリズム制御が乱れる事が睡眠障害を引き起こすと示唆された。しかしながら、体内時計遺伝子の発現パターンやフリーラン周期性には影響がほとんど認められない事から、日内リズムを形成する機構と行動や睡眠をむすぶ経路においてストレスが影響して、睡眠リズムや行動リズムの不明瞭化を引き起こすと考えられた。昨年度投稿した論文のリバイスに大変時間を要したが、今年度中に発表を完了する事が出来た。また、本研究課題をベースとした特許出願2件をおこない十分な成果を達成する事が出来たと考えている。本研究課題で重要な研究インフラの一つの動物飼育実験室の利用が震災後復旧に時間がかかった事、夏期の使用電力量削減の方策として飼育施設が利用できなかった等の問題点が研究遂行上大きな障害とはなったが、秋以降の集中的実験でなんとかカバーする事ができ、一部のデータをまとめて論文投稿にこぎ着けた。また、24年度に予定していたマイクロアレイ実験に関しても前倒しで履行する事が出来ている。今後は昨年度開始した、精神疾患傾向の検証をさらに進めるとともに、睡眠障害改善物質のスクリーニングや既知薬の効用などを進める事を計画している。当初予定していたバイオマーカー探索のための実験は既に開始しており、本年度はその検証と有効な分子の洗い出しを優先的に進める。また、バイオマーカー探索の別方法として、メタボロミクスの実験も予定しており、より多岐にわたるマーカー探索を予定している。さらに今年度は、精神疾患との関連性に関しても研究を展開する予定である。次年度は睡眠障害の引き起こす精神科学的解析を進めるとともに、睡眠障害のバイオマーカー探索のためのメタボローム解析の委託を計画しており、次年度への繰り越し分と合わせた研究費の使用を予定している。該当なし
凝集色中心を利用した光化学的ホ-ルバ-ニング用無機アモルファス材料の探索

本研究の目的はF中心が複数個会合したM,or R中心と類似の凝集型色中心が電子-格子相互作用が小さくアルカリハライド中でPHBを生じることに注目し、これらと類似の色中心を無機ガラス中に生成せしめ、染料分子などのPHB中心をド-プなることなくPHBを実現を試みることである。結論としてはイオン性の高いガラス中では孤立した酸素欠陥は生成し適当な光電子ドナ-の存在によりF(F^+)中心が生成することが明らかになったが、これらの凝集型中心の生成は観測できなかった。また、共有結合性の高いSiーO結合からなる編目構造からなるシリカガラスではイオン注入により酸素欠乏型欠陥が極めて高濃度生成することが見いだされたが、吸収・発光スペクトルからこれらの欠陥は零フォノン線がみられずホ-ルの生成は観測にできなかった。しかしながら本研究の遂行により以下の新しい知見が得られた。(1)カルシウムアルミネ-トガラスを強還元下で溶融するとフォトクロミズムを示すことを見いだした。フォトクロミック中心はカルシウムイオンに囲まれた酸素空孔とトラップされた電子によるものであることが光誘起ESRなどから結論された。また、ガラス中のF中心の光吸収帯の位置とイオン結晶中のそれとの比較により前者ではカチオンと酸素イオンの距離は後者の中より約20%長いことが示唆された。(2)シリカガラスにSiやPイオンを注入するとSiーSiや酸素空孔が生成し、その濃度は注入イオン量とほぼ同程度であることがわかった。この結果は注入イオンが基板中の酸素と化学的に反応し酸素を引き抜くためと考えられる。ガラスと注入イオンの化学的相互作用を知るうえで関する興味ある知見である。CaOーAl_2O_3系2成分系ガラスを強還元性雰囲気下で溶融することによって酸素欠陥を生成しせめ、光電子放出種としてCe^<3+>をド-プングすることによって、310nmの紫外線を照射しFー中心の類似の色中心が生成することを見いだした。この色中心は580nm付近にピ-クをもつ巾広い吸収帯を与える。この吸収はフォトクロミックであり、光照射とともに成長し遮断するとde cayする。また、この吸収帯に相当する波長域の光を照射すると77Kにおいてもブリ-チングが可能であることがわかった。色中心の構造については、吸収帯の出現・成長とパラレルに光誘起ESRシグナルが観測された。このシグナルには超微細構造はみられないことから、中心の第1近接にAlは存在しないと結論される。Ce^<3+>の励起により生成するので電子捕獲中心を結論される。よって、捕獲された電子の第一近接に存在するのは核スピンをもたないCa^<2+>であると考えられる。ESRシグナルはg値は1.998であり電子捕獲中心であることを裏付け、また、この値はCaO中のF^+中心のそれに近い。イオン結晶の場合、F中心の吸収位置(Emax)とd(アニオンとカチオンの半径和)の間にはEα1/(d^2)という関係が知られているが、ガラス中のF中心と考えられる吸収について関係を求めるとdを約20%だけ長くとると同じ関係が成立することを見出した。ガラス中では共有結合性の強いネットワ-クの隙間にカチオンが分布するのでイオン結晶中のように酸素とカチオンが密にパッキングしていないので結合距離が20%ほど長くなっていると解釈された。これらの結果はJournal of Applied Physicsへ投稿され昨年12月に受理され、本年3月に掲載予定である。次年度は、上記ガラスの他にハライドガラスについてPHBの可能性を検討する予定である。

本年度の研究結果は次の3つに大別される(I)シリカガラスへのイオン注入による点欠陥生成化学的に活性な非希ガスイオンであるSi^+とP^+を160KeVで注入し,酸素と反応させることにより,酸素欠乏型点欠陥の生成を試みた。注入イオン濃度とほぼ同じオ-ダ-の高濃度の【.triーsubstituted left.】SiーSi【.triーsubstitute right.】結合と,それよりも1桁低い濃度の酸素空孔が生成することを明らかにした。Si^+を6×10^<16>ions/cm^2以上注入した試料中には【.triーsubstituted left.】SiーSiーSi【.triーsubstitute right.】という凝集型酸素欠乏欠陥の生成が示唆された。【.triーsubstituted left.】SiーSi【.triーsubstituted right.】と酸素空孔については吸収/発光スペクトルの結果より零フォノン線は観測されず,電子ー格子相互作用が強くPHBの生成には不適であると結論した。(II)ハライドガラス中へのF中心の生成の試み易原子価可変成分を含まないCaF_2ーBaF_2ーAlF_3ガラスを対象にして,金属アルミニウム粉末などをバッチに添加するなどしてフッ素欠乏欠陥の生成を検討した。Ce^<3+>をド-プしておき,UV光照射により光電子をF欠乏中心にトラップさせることにより検出を試みたが,明瞭な結論は得られなかった。(III)CaOーAl_2O_3ーSiO_2系環元ガラスのフォトクロミズムとPHBの検討前年度,2成分系CaOーAl_2O_3ガラスを強還元雰囲気で溶融すると酸素欠乏欠陥が生成し,UV光照射でフォトクロミズムを示すことを見出した。そこでガラスの調製がより容易な3成分系への拡張を試みた。SiO_2含量に関係なく同様のフォトクロミズムが観測されたので網目形成イオンの種類は現象発現と関係しないことが裏付けられた。Arレ-ザ光(5145A)を4,2Kで照射したがホ-ルは生成せず吸収帯そのもののブリ-チが観測された。
乱流に内在する疎な渦構造による流れ場の推定と制御

乱流運動には秩序渦が存在する.この事実は,一見複雑に見える流れの本質的な自由度は系の自由度に比べ圧倒的に少ないことを意味する.しかし理論研究によって得た秩序渦の知見を複雑な系に適用する方法は未解決である.まず,流れ場を疎な渦構造の重ね合わせで記述し,流れ場の限られた情報から重要な渦を推定する数値計算法を開発する.さらに,数値的に得た推定法を実験に適用する.実データから流れ場を推定し,乱流抵抗の要因となる渦を選択的に制御して抵抗低減を達成する.乱流運動には秩序渦が存在する.この事実は,一見複雑に見える流れの本質的な自由度は系の自由度に比べ圧倒的に少ないことを意味する.しかし理論研究によって得た秩序渦の知見を複雑な系に適用する方法は未解決である.まず,流れ場を疎な渦構造の重ね合わせで記述し,流れ場の限られた情報から重要な渦を推定する数値計算法を開発する.さらに,数値的に得た推定法を実験に適用する.実データから流れ場を推定し,乱流抵抗の要因となる渦を選択的に制御して抵抗低減を達成する.