hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
児童生徒の身体的健康課題についての養護診断開発に関する研究

養護教諭は、児童生徒の訴えやアセスメントが必要と思われる状況に遭遇した際に傷病の有無や緊急度・重症度を判断しているが、何をどのように収集し判断すべきか体系化されたものはない。そのため、本研究では、17項目の主訴や症状について、養護教諭が何からどのようにアセスメントしたか、それは医師の診断と一致していたかについて調査を行った。収集した2000件のケースを分析し、養護教諭のアセスメントの実態や四肢の外傷についてのアセスメントツールを開発した。本研究は、学校管理下における児童生徒の傷病の可能性や緊急度の判断、医療につなぐまでの処置や対応などについて、養護教諭が的確に判断し対応できるよう「傷病についての養護診断と養護診断指標の開発を行う」ことを目的としている。学校特有の事情として保健室に症状や違和感を訴え来室する子どもの多くは初期症状であり、医学書にあるような疾病を疑うための症状や徴候が出そろっていないことが多く判断が難しい。また、養護教諭は、1人職が多く先輩養護教諭の経験知が伝達されにくい。そのため、養護診断の根拠となるアセスメントが求められるが、判断の材料となる指標が整理されていないため養成教育や現職研修でも課題となっている。平成27年度は、養護診断指標の抽出と整理を行うため、現職の養護教諭を対象とした保健室での留め置き調査を計画している。調査期間は1年とし、その間、様々な症状で来室した児童生徒に対し行ったアセスメントから、症状の出現率や判断の決め手となった情報を明らかにする。そのため、平成26年度は、学校管理下において開発が必要な身体的な健康課題(疾病の可能性や外傷の緊急度等)について研究会にて協議し優先順位を決定した。検討の結果、5つの視点を決めて各傷病の緊急度・頻度・重要度について得点化し、合計得点の高い20項目を選定した。なお、骨折の判断については、現職養護教諭83名を対象に質問紙調査を行い76事例を分析した。その結果、骨折における各種症状の出現率、骨折と判断した決め手や判断が誤った理由等について明らかになった。平成27年度は、現職養護教諭を対象に医療機関に受診させる前に見られた症状・徴候の有無や程度、また重要となる指標について問う質問紙を作成した。対象とする傷病は、平成26年度に研究会にて協議し、緊急度・頻度・重要度について得点化し合計得点の高かった項目とした。調査は、17の傷病別及び主訴別とし、医療機関受診前の養護教諭の診断と医療機関受診後の医学診断の結果についても回答を求めることにした。そのことにより、主訴別に情報収集される内容や、症状や徴候が発現する頻度や程度、養護教諭が判断の決め手としている情報や養護診断の適否について分析できることを期待した。調査対象は、研究会組織の成員がアセスメント能力を考慮したうえ、調査の意図と意義を理解し協力が得られると判断した現職養護教諭100名とした。調査は、平成27年度10月平成28年3月末までの半年間、質問紙を調査対象が勤務する保健室に留め置きし、医療機関に受診したケースについてのみ養護教諭に回答を求めた。留め置き調査は3月末日で終了する予定であったが、4月末時点で調査用紙の回収ができていない学校があり、集計・分析が平成27年度中に修了できなかったため。本研究は,学校管理下における児童生徒の傷病の可能性や緊急度の判断、医療につなぐまでの処置や対応などについて、養護教諭が的確に判断し対応できるよう「傷病についての養護診断と養護診断指標の開発を行うこと」を目的としている。平成27年度は現職養護教諭を対象に医療機関に受診させる前に見られた症状・徴候の有無や程度、また重要となる指標について等質問紙を作成した。対象とする傷病は、平成26年度に研究会にて協議を重ね、緊急度・頻度・重要度について得点化し合計得点の高かった項目とした。調査は、17の傷病別及び主訴別に情報収集される内容や、症状や徴候が発現する頻度や程度、養護教諭が判断の決め手としている情報や養護診断の適否について分析できることを期待した。調査対象は、研究会組織の成員がアセスメントの力を考慮したうえ、調査の意図と意義を理解し協力が得られると判断した現職養護教諭100名とした。質問紙は、調査対象が勤務する保健室に半年間留め置きし、その間、医療機関に受診させる必要があると判断したケースについてのみ養護教諭に回答を求めた。平成28年度は留め置きした調査から、主に以下の点について分析した。1.養護教諭のアセスメントの実態(観察の視点や項目、検査について、訴え別の実施率)、2.養護教諭の判断と医師の診断結果との合致率、2.各傷病の際に出現する症状や徴候の出現率、3.学校ならでは行う検査(骨折時の介達痛など)などの実施率・症状の出現率、養護教諭が決めてとしている観察事項、4.養護教諭の対応について分析した。平成29年度は、ケースの中でも多かった四肢の外傷の判断に着目して、再度、精査したアセスメント項目について留め置き調査を行い、養護診断指標とアセスメント用紙を開発する計画で準備している。平成29年度に行う四肢の外傷についての留め置き調査の準備を実施している。

1.留め置き調査にて得られたデータから養護教諭のアセスメントの実態を整理した。2.四肢の外傷のアセスメントについて精選したアセスメント項目の抽出を行った。3.留め置きしたアセスメント項目で作成した調査表を作成した。養護教諭は、学校の保健室に常駐する教諭であり、児童生徒の主訴や受傷機転等から、傷病の可能性や受診の要否、緊急度・重症度を判断することが求められているが、そのために必要なフィジカルアセスメント教育が行われてきたとは言い難く、教育内容についてはコンセンサスも得られていない。そこで、本研究は、学校管理下における児童生徒の傷病の可能性や緊急度の判断、医療につなぐまでの処置や対応などについて、養護教諭が的確に判断し対応できるよう「傷病についての養護診断と養護診断指標の開発を行う」ことを目的とし行った。はじめに、経験豊富な養護教諭や養護教諭養成大学に勤務する研究者で、保健室でみられる児童生徒の傷病について協議し、各々がその緊急度・頻度・重要度について採点した。その結果、合計得点の高かった17の傷病を調査対象と決定し、既知の症状や徴候を抽出、観察すべきアセスメント項目を抽出した。それを基に、現職養護教諭100名を対象に調査を行った。調査は正確なデータを収集するため思い出し法ではなく、6か月の間、保健室に留め置いた調査用紙に実際に観察した結果を記入するように依頼した。調査から、1.養護教諭のアセスメントの実態(観察の視点や項目、行った検査と実施率、判断の決め手とした観察項目)、2.各傷病の際に出現する症状や徴候の出現率、3.養護教諭と医師の判断の合致率、4.学校ならではのアセスメントについて結果を得た。そこで、データ数が多く、かつ学校ならではのアセスメントが行われている四肢の外傷について、再度半年間の留め置き調査を行い1103件のデータを収集した。分析の結果、養護教諭による外傷名の判断と医師の診断の一致率は83.2%であり、骨折を鑑別する際の指標として、既に医療機関では用いられることの少ない介達痛他、保健室では有用な指標や養護教諭のアセスメントの実態が明らかにした。養護教諭は、児童生徒の訴えやアセスメントが必要と思われる状況に遭遇した際に傷病の有無や緊急度・重症度を判断しているが、何をどのように収集し判断すべきか体系化されたものはない。そのため、本研究では、17項目の主訴や症状について、養護教諭が何からどのようにアセスメントしたか、それは医師の診断と一致していたかについて調査を行った。収集した2000件のケースを分析し、養護教諭のアセスメントの実態や四肢の外傷についてのアセスメントツールを開発した。平成27年度に行う養護教諭対象の留め置き調査の準備として平成26年度の目標(学校管理下において開発が必要な身体的な健康課題と優先順位の決定)が概ね達成できたため。平成28年度の前半は留め置き調査の結果を集計・分析し、追跡調査や再調査が必要か判断する。後半では、得られた結果の妥当性・信頼性を確認するための全国調査を計画、実施する予定である。前回不明確であった養護教諭のアセスメント力を担保するために、調査対象者がアセスメントする際に参考にできる観察の技術と方法についての1分動画(各観察項目毎の)を作成中である。対象者への説明を6月中より行い、調査表配布を7月に予定している。
水稲の胚乳部における窒素代謝と炭水化物代謝との関連性の解明

登熟初期の体内窒素含有率が高い水稲では粒重増加が緩慢であることは広く認められている.この原因の一つとして,登熟不良の玄米中には多量なアンモニアが存在し,玄米中のアンモニア態窒素濃度と粗玄米千粒重とは負の相関関係にあることを著者ら(1995)は報告した.そこで出穂期に玄米中のアンモニア態窒素濃度を高める処理を行い,粒重増加が抑制されるかどうかを確かめる実験を行った.品種コシヒカリ,日本晴を1/3500aプラスチックポットに移植し,主稈1本で生育させた.グルタミン合成酵素(GS)の活性阻害剤のビアラホスを穂部に供給する区,グルタミンを穂部に供給する区,両溶液同時処理区および出穂後に追肥して葉身窒素含有量と同化量に差をつける処理を行った.ビアラホス処理区の同化量,乾物重とも対照区と差はなかったが,粗籾千粒重は処理濃度が高い程抑制された.その結果,グルタミンとして同化されないアンモニアは平均19.1μmol/gと対照区の平均3.2μmol/gに比べて6倍も玄米中に蓄積していることを認めた.この玄米中アンモニア態窒素濃度と粗玄米千粒重との間に1次,2次枝梗着生籾それぞれで高い負の相関関係が認められた.グルタミンを供給することでアンモニア同化の代謝が回復すると考えられたが,グルタミン同時処理区のアンモニア態窒素濃度は平均13.7μmol/gで対照区よりも多量に蓄積していた.そのため,グルタミン同時処理区の粗玄米千粒重は玄米中アンモニア態窒素濃度に応じて大きく抑制された.さらに,葉身窒素含有率と玄米中アンモニア態窒素濃度との間には高い相関関係が認められ,玄米中アンモニア態窒素濃度は葉身窒素含有率を反映していることを認めた.これらのことから,ビアラホス処理区ではGS活性が阻害されて窒素代謝に異常をきたし,多量に蓄積したアンモニアが引き金となって粒重増加が抑制されたものと推察された.登熟初期の体内窒素含有率が高い水稲では粒重増加が緩慢であることは広く認められている.この原因の一つとして,登熟不良の玄米中には多量なアンモニアが存在し,玄米中のアンモニア態窒素濃度と粗玄米千粒重とは負の相関関係にあることを著者ら(1995)は報告した.そこで出穂期に玄米中のアンモニア態窒素濃度を高める処理を行い,粒重増加が抑制されるかどうかを確かめる実験を行った.品種コシヒカリ,日本晴を1/3500aプラスチックポットに移植し,主稈1本で生育させた.グルタミン合成酵素(GS)の活性阻害剤のビアラホスを穂部に供給する区,グルタミンを穂部に供給する区,両溶液同時処理区および出穂後に追肥して葉身窒素含有量と同化量に差をつける処理を行った.ビアラホス処理区の同化量,乾物重とも対照区と差はなかったが,粗籾千粒重は処理濃度が高い程抑制された.その結果,グルタミンとして同化されないアンモニアは平均19.1μmol/gと対照区の平均3.2μmol/gに比べて6倍も玄米中に蓄積していることを認めた.この玄米中アンモニア態窒素濃度と粗玄米千粒重との間に1次,2次枝梗着生籾それぞれで高い負の相関関係が認められた.グルタミンを供給することでアンモニア同化の代謝が回復すると考えられたが,グルタミン同時処理区のアンモニア態窒素濃度は平均13.7μmol/gで対照区よりも多量に蓄積していた.そのため,グルタミン同時処理区の粗玄米千粒重は玄米中アンモニア態窒素濃度に応じて大きく抑制された.さらに,葉身窒素含有率と玄米中アンモニア態窒素濃度との間には高い相関関係が認められ,玄米中アンモニア態窒素濃度は葉身窒素含有率を反映していることを認めた.これらのことから,ビアラホス処理区ではGS活性が阻害されて窒素代謝に異常をきたし,多量に蓄積したアンモニアが引き金となって粒重増加が抑制されたものと推察された.
エイサー・阿波踊り・よさこい祭りにおける民謡・民俗芸能の継承・伝播・創造の現代的展開

20002002年度の調査・研究によって得られた成果は以下の通りである。(1)沖縄エイサーは、旧盆の行事としての性格を維持しつつ、沖縄市の「全島エイサー祭り」に見られるように、「見せる」要素を強めてきている。沖縄市など青年会のエイサーでは、定番の民謡ばかりではなくポップなども導入しているが、その殆どは琉球音階やウチナンチュの言葉である。また、「琉球國祭り太鼓」の新しい沖縄ポップの導入、「エイサー団真南風」の三線・笛・太鼓と伝統的な民謡を使用など、2極構造を呈してきている。一方、北部や本部半島などでは、旧盆行事としての手踊りエイサーを伝承している。(2)徳島市の阿波踊りは、新しいチームの誕生と、新しい表現要素(踊りやフォーメーションなど)で、現代の都市における「見せる」要素を強めてきている。今日までも「よしこの」や「吉野川」を導入するなど、常に時世に応じた展開を続けてきている。一方、「富街流し」や「花むそう」など、以前の阿波踊りの形も復興してきている。伝統の継承と創造性が、400年の祭りの歴史を支え発展させている。(3)高知市のよさこい祭りの音楽の基本は高知県民謡、《よさこい節》である。そしてこの歌が様々な様式でアレンジされるという、民謡の新しい展開がある。この音楽は、デフォルメやアレンジで現代感覚の新しい音楽に再創造されている。さらに《よさこい節》のオリジナルそのものの採用、武政英策の新民謡《よさこい鳴子踊り》の全曲使用など、様々なジャンルと地域・時代が渾然一体となった祭りを表出している。以上3つの祭りでは、市民および祭りの担い手が、継承と全国への伝播・再創造を積極的に行ない、伝統と創造をスパイラルに発展させている、と結論できた。平成12年度から開始した本研究では、まず8月に高知市で研究分担者の打ち合わせ会議を行った。そこでは今後3年間の研究計画の再確認と、初年度の研究計画を討議した。平成12年度は、8月8日から11日にかけて、高知市での「よさこい祭」調査を実施し、岩井・久万田・アルバレスが参加した。その結果、「よさこい祭」は回帰現象をおこしてきていること、伝統音楽的要素を旋律・楽器・歌詞・衣装などで表現してきていることも明らかとなった。8月にはさらに川内が阿波踊を、久万田がエイサーの調査を実施した。研究代表者の岩井は徳之島で琉球弧の芸能としての八月踊および夏目踊を調査した。これらの踊りから阿波踊との類似性を確認できた。高知県図書館での「よさこい祭」の通時的研究を数回にわたって行った。その中で、出場団体・音楽・衣装・踊りの変遷を確認した。これらはまず、「よさこい鳴子踊り進化論」(岩井単著)として、神戸大学発達科学部紀要で発表した。(平成13年4月発行予定)なお、資料整理も大学院生に委嘱して順調に進んでいる。今後は高知市のよさこい祭の伝播としての札幌市のよさこいソーラン祭(6月)、の調査をはじめ、沖縄県のエイサー(8月)、徳島市の阿波踊(8月)、および再度高知市のよさこい祭を調査する。その後は比較研究を通して民謡・民俗芸能の使用法・継承・伝播・創造の現代的展開を明らかにする予定である。2年度は、6月に札幌市の第10回YOSAKOIソーラン祭を調査した。さらに8月には高知市の第48回よさこい祭と阿波踊、さらに名古屋市の第3回にっぽんど真ん中祭を調査した。

また、実際にパフォーマンスも高知市と神戸市の第2回垂水よさこい祭で体験した。高知市と札幌市の都市における新しい祭りは継承というより常に変容と創造を繰り返してきている。一方、徳島の阿波踊は自由な表現を精緻な高みに揚げ、継承や伝播という感覚ではない。ただ、札幌市は参加人数が大規模となり、市民との交流が疎遠になりつつある。しかし今年から導入した<輪踊り>は、伝統的な盆踊りの形態を現代風に変容させ、市民・観光客が気軽に踊れる場を作り出している。高知市も<総踊り>や<全国サミット>で、踊り子同士の全国規模での交流を図っている。さらに「高知市民憲章チーム」をはじめとする飛び入り参加を継続させてきており、数百名の参加者を得てきている。法被を無料で提供し、市民レベルの祭りとして半世紀という歴史を作り出してきた。そこには世代の幅(保育園児から90才のおばあさんまで)と「てんてこまい」のような障害者チームがバリアフリーを果たしてきている。一方、札幌市と高知市以外でも全国80箇所でよさこい系の祭りが誕生または継続してきている。しかし課題も出てきている。それは音楽の一部に地元の民謡を内包させるという最低限の原則が作られず、高知市や札幌市の『よさこい節』や『ソーラン節』の音楽をそのまま使用しているという点である。これがクリアーされない限り、新しい都市の祭りは行き詰まりをみせる危険性がある。なお、口頭発表は、日本民俗音楽学会(名古屋市)で行ない、論文は2本発表した。最終年度は高知市、沖縄県那覇市、東風平町、本部町、平良市、徳島市などで調査を実施した。沖縄のエイサーは、旧盆の行事としての性格を維持しつつ、沖縄市の「全島エイサー祭り」などに見られるように、「見せる」要素を強めてきている。また「琉球國祭り太鼓」の新しい沖縄ポップの導入、「エイサー団真南風」の三線・笛・太鼓といった伝統楽器と伝統的な民調を使用するなど2極構造を呈してきている。一方、北部や本部半島などでは、旧盆の行事としての手踊りエイサーを伝承している。徳島市の阿波踊は、チームが次々と誕生してきたことと、新しい表現要素(踊りやフォーメーションなど)で、現代の都市における「見せる」要素を強めてきている。一方、「富街流し」や、「花むそう」など、以前の阿波踊の形も復興してきている。高知市のよさこい祭りは、戦後に誕生した地方中核都市の新しい祭りで、今年で半世紀の歴史を刻んできた。音楽の基本は高知県民謡《よさこい節》である。そしてこの歌が様々な様式でアレンジされるという、民謡の新しい展開の姿を見ることができる。つまり、諸民族の音楽や、まったく新しい音楽にデフォルメされたり、アレンジされたりして現代の感覚に生まれ変わっているのである。しかしそれと並行して、《よさこい節》のオリジナルをそのまま生かしたり、武政英作の新民謡《よさこい鳴子踊り》の使用という、様々なジャンルと地域・時代が渾然一体となった祭りを表出しているのである。本研究では、以上3つの祭りを通じて、祭りの継承・伝播・創造を、数回にわたるフィールドワーク(練習過程、本番そして各種団体・チーム・踊り子への聞き取り調査)、研究代表者・分担者の祭り参加によるパフォーマンス体験、および文献に基づき、解明を試みたもので、テーマに基づく多大の成果を達成することができた。
事故調査と刑事司法制度

本研究期間中,JR福知山線の列車脱線事故や,福島大野病院事件等,社会の注日を集める出来事が起き,本研究の課題である事故調査と刑事司法制度に関する社会的関心も急速に高まった。そのため,本研究では,当初予定していた事故調査と刑事司法制度に関する基礎的な問題の洗い出しと,それに対応した外国法制の調査と分析に加え,とりわけ具体的な議論の高まりが見られた,医療事故に特化した研究を行った。前者については,(1)過失犯の処罰範囲,(2)事故調査機関と捜査機関との関係,(3)刑事制裁以外の制裁制度の有無とその運用の状況を軸に,調査・検討を行い,その結果を,いくつかのシンポジウムや研究会で報告するとともに,雑誌論文として公表した。その要旨は,既存の制度の下での刑事責任の追及と事故原因の究明は,一定の場合には対立する場合があることは確かであるが,刑事責任をおよそ問わないという方法は妥当ではなく,(1)業務上過失致死傷罪への法人処罰の導入,(2)捜査機関と事故調査機関との協力関係の緊密化,(3)事故調査によって得られた資料の刑事手続での利用制限等の,事故原因の解明の妨げとなっている要因を解消する方策を考えるべきということである。後者については,日本内科学会を母体とする「診療行為に関連した死亡の調査分析モデル事業」の運用状況を調査するとともに,研究の一環として,日本医師会が主催した「医療事故責任問題検討委員会」に委員として出席し,事故調査のあり方を含む,医療事故に対する刑事責任の追及にあり方に関する検討を行った。同委員会による報告書は,既に公表されている。また,東京大学大学院医学系研究科の医療安全管理学講座主催による,モデル事業の関係者を対象としたトレーニングセミナーにおいて,「事故調査と刑事手続」と題する講演を行った。研究の初年度にあたる本年度は,当初,事故調査と刑事司法制度との関係に関わる問題点を細部にわたって洗い出すとともに,それに関する諸外国の制度を調査,分析することを研究の主たる内容とする予定であった。しかし,この間にも,2005年4月のJR福知山線の脱線事故を初めとして,大規模な事故が起きるとともに,本研究の課題である事故調査と刑事司法制度に関する社会の関心も急速に高まった。そのため,今後の議論のあるべき方向を明確にするためにも,今年度中に,中間的なものであれ,自分なりの考え方をまとめ公表する必要があると考え,問題点の整理とともに,ありうる解決策を探る作業を行った。そのうえで,その結果を,いくつかのシンポジウムや研究会で報告するとともに,雑誌論文として公表した。その要旨は,第1に,既存の制度の下での刑事責任の追及と事故原因の究明は,一定の場合には対立する場合があること,第2に,しかし,その解決のために刑事責任をおよそ問わないという方法は妥当ではなく,事故原因の解明の妨げとなっている要因を解消する方向で考えるべきこと,第3に,その方向での具体的解決策としては,(1)業務上過失致死傷罪への法人処罰の導入により,刑事責任の追及のあり方を事故原因の究明に役立つ方向に変える,(2)捜査機関と事故調査機関との協力関係を緊密にする,(3)一定の範囲で,事故調査によって得られた資料の刑事手続での利用制限を認める,という3つのものが考えられることである。研究の最終年度にあたる本年度は,昨年度において雑誌論文のかたちで公表した事故調査と刑事手続に関する具体的な制度設計の構想にっき,それをより具体化し,基礎付けるために,アメリカとドイツを中心に外国法制の調査と分析を行った。取り上げた問題は,(1)過失犯の処罰範囲,(2)事故調査機関と捜査機関との関係,(3)刑事制裁以外の制裁制度の有無とその運用の状況の3点である。

次に,本研究に関係する具体的な動きとして,医療事故における事故調査と刑事司法制度への関心が急激に高まるとともに,昨年度からは,医療分野において,日本内科学会を母体として「診療行為に関連した死亡の調査分析モデル事業」が実施されている。そこで,本研究をより具体化させるために,医療事故に特化した研究を行った。その一環として,日本医師会が主催した「医療事故責任問題検討委員会」に委員として出席し,事故調査のあり方を含む,医療事故に対する刑事責任の追及にあり方に関する検討を行った。その報告書は,まもなく公表される予定である。また,東京大学大学院医学系研究科の医療安全管理学講座主催による,モデル事業の関係者を対象としたトレーニングセミナーにおいて,「事故調査と刑事手続」と題する講演を行った。
固定化動物細胞による有用物質の生産

動物細胞による有用物質の生産を効率化するため種々の固定化法を検討した。赤血球増殖因子であるエリスロポイエチンに対するモノクロ-ナル抗体を生産するハイブリド-マepo2C、及び好熱菌α-アミラ-ゼに対する抗体を生産するハイブリド-マ16-3Fをアルギン酸で包括した後、ウレタンポリマ-で覆う方法で固定化した。流動層にこの固定化したゲルを充填して培養したところ10^7細胞/mlゲル以上の高細胞濃度が得られ、またリアクタ-体積基準で通常の浮遊培養と比較して10倍近いモノクロ-ナル抗体の生産性が得られた。また数十日以上の長期間にわたり安定に生産が可能であった。また、実用化されている壁付着性細胞培養担体は高価なので、新たにセルロ-ス系のより安価な細胞吸着体を開発した。この吸着体は現在よく用いられているCOS、CV-1、CHOなどの細胞株をよく吸着した。そこで壁付着性の血管内皮細胞由来のセルラインを固定化し、流動層型バイオリアクタ-を用いて培養したところ、5×10^7細胞/mlゲルという高濃度まで培養できた。またこの吸着体は機械力にも強く、3か月以上安定に運転可能であった。さらに浮遊性細胞であるハイブリド-マを固定化するために、プラス電荷を導入したセルロ-ス系担体を開発した。この担体にハイブリド-マ16-3F株を固定化し、流動層型バイオリアクタ-で培養したところ10^8細胞/mlゲルという高細胞濃度が得られた。また効率的な酵素の供給法についても検討し比較し、各種通気法を併用することでどの程度の濃度まで細胞の培養が可能であるかを明らかにした。1.増血ホルモンであるエリスロポイエチンに対するモノクローナル抗体を生産するEpo2C株を、アルギン酸とウレタンポリマーを用いた新しい固定化法で包括固定し、流動層で培養した。この方法によりモノクローナル抗体の50日以上にわたる長期連続生産が可能であり、またリアクター体積あたりの生産性は8倍に効率化された。この際、アルギン酸濃度を変えゲルの硬さの影響を調べたが、いずれも良い生産性を示した。一方、この固定化法では、固定化ゲル内の拡散律速により酸素の供給が不充分になることが予想された。そこで好熱菌αーアミラーゼに対するマノクローナル抗体を生産する16ー3F株を同様な方法で固定化し、純酸素を通気しながら培養を行なった。細胞が充分に生育していない固定化直後に酸素通気を行なったところ、細胞は死滅した。一方、細胞が充分増殖した後に酸素を通気すると、モノクローナル抗体の生産性が2倍に増え、酸素通気の有効性が明らかになった。2.動物細胞の高濃度培養では、新鮮な培地を連続的に供給し培地交換を行なうことが必須である。そこで排水処理に使われる高分子凝集剤を検索し、キトサンとポリアクリル酸ナトリウムを用いることにより、細胞を凝集し細胞の沈降分離、すなわち培地の連続的交換が容易に行なえることを見出した。この方法によりマウス乳ガン細胞を2×10^7細胞/mlの高濃度迄培養できた。3.ヒト由来の正常細胞は数十回の分裂の後死滅してしまうので、物質生産に利用することは難しい。そこでヒトの血管の内側を覆う血管内皮細胞を分離した後、サルのガンウイルスSV40の複製原点欠損株DNAを感染させた。このウイルスが感染した細胞株を数株分離してその性質を調べたところ、大巾に寿命が延びかつプラスミノーゲン活性化酵素生産性など正常な内皮細胞の機能を有する細胞株が樹立できた。現在、実用化されている壁付着性細胞培養担体は高価なので、新たにセルロ-ス系のよる安価な細胞吸着体を開発した。この吸着体は現在よく用いられているCOS、CV-

1、CHOなどの細胞株をよく吸着した。そこで壁付着性の血管内皮細胞の由来のセルラインを固定化し、流動層型バイオリアクタ-を用いて培養したところ、5×10^2細胞/mlゲルという高濃度まで培養できた。またこの吸着体は機械力にも強く、3か月以上安定に運転可能であった。さらに浮遊性細胞であるハイブリド-マを固定化するために、プラス電荷を導入したセルロ-ス系担体を開発した。この担体にハイブリド-マ16-3F株を固定化し、流動層型バイオリアクタ-で培養したところ10^8細胞/mlゲルという高細胞濃度が得られ、好熱菌α-アミラ-ゼに対する抗体の生産性も通常の培養の30倍以上であった。このセルロ-ス系担体は他の担体(PVA,PUF等)と同様またはそれ以上の固定可能があり、細胞の回収も容易でスケ-ルアップ時の問題もまったくないので、実用上きわめて有用と思われる。通常の動物細胞の培養では気泡通気可能なことが、培養中における酸素律速をまねき、深刻な問題となっている。そこで効率的な酸素の供給についても検討し比較し、上面通気法にフルオロカ-ボンによる酸素供給法を併用することで10^7/ml以上の高濃度の細胞を培養することが可能であるかが明らかとなった。
リンパ球機能分子(LFA)を介したT細胞の分化誘導と活性化機序の解析

われわれは本研究においてLFA-1/ICAM-1,VLA-4/VCAM-1,CD2/CD45,CD28/B7,CD40L/CD40,Fas/FasL等の主たる補助シグナル経路が免疫反応のいかる経時的位相や、抗原の種類、APCの種類によって異なるか、又その細胞内シグナルの経路ごとの相関関係を明らかにする研究を進めてきた。また、免疫反応のエフェクター相に関与する接着分子をはじめとし、各種の分子群の研究を通じ、細胞障害性のT細胞(キラー細胞)が免疫調節にいかに関与してるかを明らかにしてきた。特に最近パ-フォリン非依存性のキラーT細胞がFasリガンドを介して自己反応性の過剰に増殖分化をはじめたT,B細胞を制御している事実が見いだされつつある。そこで本研究で明らかにしたFasリガンド陽性のキラーT細胞が自己免疫疾患患者を含め免疫反応の抑制機序の破綻といかなる因果関係にあるかについても研究を展開させることが出来た。さらにわれわれが、世界に先駆けて樹立したヒト、マウスに対する抗FasL抗体を用いて自己免疫疾患、臓器移植、抗腫瘍免疫応答におけるFas/FasLの関与を明らかにすることが出来た。免疫反応の初期相の惹起と後期のエフェクター相の相方に共通、又は一方に特異的に関与する接着分子群とパ-フォリン、グランザイム等のエフェクター分子群の疾患における役割解析に加え、特にマウスを用いたジーンターゲッティングの手法を組み合わせFas/FasLを介したリンパ球相互作用がいかに免疫制御とその破綻に関与しているかを明確にすることが出来た。接着分子、各種のリンパ球機能分子の遺伝子単離に加え抗体の作製を通し、リンパ球活性化とその制御機構を明らかにした。(1)CD80/CD86とCD28を介した免疫応答が抗CD80/CD86モノクローナル抗体投与によっていかに関与しているかを各種モデルマウスを用いた実験系で、IL-2,IL-12,γ-IFN等の産生を示標に明らかにした。SLEのモデルマウスNZBで、抗CD80,抗CD86の投与は発病を抑制するだけでなく、発症後の腎炎の浸食を止める効果があることが判った。(2)抗CD80/CD86を用いて導入した免疫寛容の詳細な細胞性機序を明らかにした。特にT細胞のアナジーか又いわゆるイグノランスによるものか寛容導入動物のリンパ球のin vitroでの活性化、又in vivoにおける細胞移入の実験を行って明らかにした。抗LFA,抗ICAM-1投与による移植臓器拒絶の抑制機序と異なり、抗CD86/CD80によって誘導された寛容は、応答クローンの減少も見られたが、無反応性のクローンは、in vitroでIL-2を加える反応性が回復するという点からアナジーが誘導されたことが明らかになった。(3)われわれが世界に先駆けて作製した抗FasL mAbを用いて、末梢血リンパ球における発現調節、及び正常あるいは各種疾患臓器における発現分布をした。そして肝炎等、リンパ球によって障害を受ける臓器等でFas-FasLの相互作用が重要な役割を演じていることを明らかにした。加えて、抗FasLの機序で臓器等を抑制出来ることも明らかにした。又、各種疾患における血清中可溶性Fas及びFasLの変動をELISA法により定量し、臨床パロメーターとの関連を検討し、エイズ、肝炎で可溶性の血中FasLの重要性を明らかにした。我々はT細胞の活性化にはCD28を介したcostimulationが重要であることを見いだしており、その制御により動物モデルにおいては臓器移植拒絶反応や自己免疫疾患などを完全に抑制でき、ある種の寛容を導入できることを明らかにしてきた。

CD28のリガンドとしてCD80とCD86が知られているが、その2つのリガンドの病態における機能的差異の有無をin vivoにおいて検討し、多くのモデルにおいてCD86が主なcostimulationであることを明らかにした。これは病態に関与する抗原提示細胞上に存在するCD80とCD86発現量の相違が重要であると考えられた。例えば、ハプテンによる遅延型過敏反応においては皮膚ランゲルハンス細胞上に、SLEモデルにおいてはB細胞上にCD86の発現が優位に見られた。次に質的な機能的相違をin vitroにおいて検討したところ、CD80もしくはCD86を遺伝子導入した細胞株を用い抗CD3抗体とともにT細胞を刺激したところ、CD80を介した刺激によりIL-2やIFNgなどのTh1タイプサイトカインの産生が誘導され、CD86を介した刺激ではさらにTh2タイプのサイトカインであるIL-4やIL-10の産生が誘導された。実際in vivoの解析においてもCD80の制御によりTh1タイプのサイトカインが、CD86の制御によりTh1・Th2タイプのサイトカインの抑制されることが明らかになった。CD80とCD86のもう一つの受容体であるCTLA4がT細胞活性化における抑制性シグナルを伝達することが示唆されていたが、我々はTh1依存性疾患のヒト多発性硬化症モデルであるEAEに抗CTLA4抗体を投与したところ、著明な症状の増悪が観察された。この事実は抗CD80/CD86抗体によるCD28を介したcostimulationの抑制は同時にCTLA4を介したnegative signalをも抑制することを示唆しており、免疫病の治療を考える上では、今後CD28のみを特異的に抑制することが必要であると考えられた。免疫反応を惹起するのに重要な数々のLFAが知られている。我々が精力的にその役割を解析している分子群はCD28/CD80,CD86をはじめとし、CD27/CD70,CD40/CD40L,CD95/CD95L等である。CD28/CD80,CD86とCTLA-4/CD80,CD86の相互作用の相違を特にCD28遺伝子ノックアウトマウスを用い、CTLA-4からT細胞への抑制的なシグナルの存在をGVHDモデルマウス実験で明らかにすることが出来た。CD40/CD40Lの影響に関しても、CD40Lのトランスフェクタントを用い、CD40Lを介して、マクロファージ等から産生されたIL-12が大きく関与をし、結果として強いNK活性が発現する事実を腫瘍拒絶の実験系で明らかにした。ヒトで知られてきたTNFレセプター分子群であるCD27/CD70の役割をマウスモデルで調べる重要性が出現したため、CD27のマウス遺伝子の単離とその分子に対するモノクローナル抗体を作製することに成功した。それらの材料を使用し、マウスのEAEモデル実験でCD27/CD70の相互作用の重要性を明らかにした。CD95L/CD95に関しては、CD95Lによる好中球集積の事実を明らかにした。人工的に発現させたCD95Lと生理的に存在するCD95Lの免疫関連炎症反応での異なった反応性を明らかにした。
RUNX3の変化からみたヘリコバクター・ピロリ除菌前後の胃発癌リスク

H. pylori除菌前後の胃粘膜のRUNX3発現を免疫染色で検討すると、除菌後短期間の観察では改善しなかったが、除菌後長期間では改善した。Methylation specific PCRでRUNX3の発現を評価すると、除菌後短期間の観察でも回復を示す症例があり、疾患別の差が推察された。疾患別にRUNX3の発現回復の程度を検討すると、胃癌既往群(早期胃癌内視鏡的治療術後)は良性潰瘍群に比べて回復し難く、また潰瘍群の中でも十二指腸潰瘍群で胃潰瘍群に比べ回復しやすかった。これらの結果から、除菌後のRUNX3の回復は胃癌発癌リスクのバイオマーカーになることが予測された。今回の研究の目的は、H.pylori除菌前後の胃粘膜のRUNX3発現を検討することであった。updated Sydney Systemで評価した胃粘膜の炎症は、H.pylori除菌後、既報のごとく著明に改善した。一方、RUNX3の発現は、免疫染色の評価では、除菌後短期間の観察で明らかな改善は認めなかったが、除菌後長期間では改善することが明らかになった。同様に、Methylation specific PCRでRUNX3の発現を評価すると、除菌後短期間の観察でも回復を示す症例があり、疾患別の差が推察された。そこで、疾患別にRUNX3の発現回復の程度を、除菌後短期の観察期間検討すると、胃癌既往群(早期胃癌内視鏡的治療術後)は潰瘍群に比べて回復し難く、また潰瘍群の中でも十二指腸潰瘍群で胃潰瘍群に比べ回復しやすかった。これらの結果から、RUNX3の回復を指標にすると、どのような症例がH.pylori除菌療法の恩恵を受けるか、また除菌療法の至適タイミングを明らかにすることが可能になるとともに、胃癌発癌リスクのバイオマーカーになることが予測され、さらなる症例の蓄積と長期の観察が必要と考えられ検討を継続中である。さらに、除菌後の腸上皮化生の変化を検討したところ、今回の観察期間では、明らかな変化は認めなかったが、RUNX3の発現低下とCdx2の発現には相関が認められた。したがって、腸上皮化生のメカニズム解明のために、その他の腸上皮化生のマーカーを含めて検討する予定である。これらの結果から、RUNX3の回復を指標にすると、どのような症例がH.pylori除菌療法の恩恵を受けるか、また除菌療法の至適タイミングを明らかにすることが可能になるとともに、胃癌発癌リスクのバイオマーカーになることが予測され、さらなる症例の蓄積と長期の観察が必要と考えられる。
処置効果推定のためのモデル平均法による反実仮想の最適予測

本研究は経済の実証分析において重要な因果効果の推定のためのモデル平均法を用いた最適な反実仮想の予測法の開発を行った.本研究の主要な成果は,経済主体間に相関が見られるような状況(クロスセクション相関)におけるモデル平均法による最適予測法を構築したことに加え,基礎的な理論的結果を得たことである.また,データ数が小さい場合における提案手法の性質についてをシミュレーション実験によって検証し,先行研究の手法を改善するような良好なパフォーマンスを確認した.本年度においては,研究計画の主たるテーマである研究計画A「モデル平均法を用いた反実仮想の最適予測法の構築」において,個別処置効果の推定のための暫定的なモデルの構築に成功し,それに基づくモデル平均推定量の構成とその漸近的性質に関して,その基礎的な結果を得た.また,同時に進められた小規模なシミュレーション実験において既存手法を改善するといえる良好な結果を得た.現在はこれら結果を整理する段階にある.一方,本研究計画Bの基礎的研究に位置づけられ研究計画Aと同時に進められた,セミパラメトリック部分線形回帰モデルのモデル選択法の研究において,顕著な進展を得た.具体的には,定式化を誤った回帰モデルにおいて,無限に多くの回帰変数の中から最適な変数を選択するための情報量基準を構築した.この理論的成果の一部は,本研究課題の採択以前から着手され得られた結果を部分的に含むものの,本研究課題が対象とする処置効果のモデリングと極めて密接に関連し,高い応用可能性を有することから,この成果は重要である.特に,その特定化過誤による定式化は処置効果のモデリングにおいて極めて有用であり,研究計画Bの遂行において応用が期待される.研究成果は,論文``Focused Information Criterion for Series Estimation in Partially Linear Models"として平成28年9月に査読付き学術誌The Japanese Economic Reviewに採択され,平成29年度に公刊予定である.本年度において得られた進展は,以下の二点である.一つめは,研究計画の主たるテーマである研究計画Aにおける予備的結果の導出である.年度初期より基礎的な資料収集を開始し,学会参加により得られた知見を基に,個別処置効果の推定のためのモデルを構築し,それに基づくモデル平均推定量の構成とその漸近的性質について検討した.これにより,ある限定的なケースにおけるその基礎的な理論的結果を得ることができた.またこれに伴い,推定量の有限標本性質をコンピュータによるシミュレーション実験により検証し,結果を得た.現在はこれら成果を整理する段階にあるが,理論的成果に関しては,引用予定の重要な先行研究の結果において幾つかの不備が見つかったことから、当初の想定よりも適用範囲が限定的になった点に課題があるため,論文公表には至っていない.二つめの進展として,研究計画Bの基礎的位置づけの研究として年度初期より同時進行された,部分線形回帰モデルのモデル選択法の構築において,その成果が論文として査読付き学術誌に採択された.該当論文の理論的結果は,あくまで計画Bにおける基礎的位置づけであるという制約はあるものの,それが本研究課題の対象とする処置効果のモデリング及びモデル平均法への拡張という面において極めて密接に関連していることから,次年度における応用が期待される.以上より,現在までの達成度としては研究計画全体としておおむね順調であると考えられる.平成29年度においては,研究計画A「反実仮想のモデル平均予測量の構築」および研究計画B「セミパラトリックモデルへの拡張」について取り組んだ.特に研究計画Aにおいては,引用予定であった重要な先行研究において課題が見つかったことから,アプローチに修正が必要となっていた.これに対し,当初の計画である因子モデルに基づく定式化ではなく,最新の研究成果が数多く存在するクロスセクション方向の相関がある場合を構造的に考慮に入れる定式化を採用することで,個別処置効果の推定のためのモデリングに成功した.また,これに基づくモデル平均予測量の構成とその漸近的性質に関する基礎的な結果と,さらに,研究計画Bの一部であるセミパラメトリックなケースへの拡張における予備的な成果を得た.加えて,同時に進められた比較的大規模なシミュレーション実験において,既存手法を改善するといえる良好な結果を得た.ただし,現在までの成果として,当初予定していたほどの広い応用可能性を持つモデリング,および予測量の構築には至らなかった点が課題となっている.これにより,実データを用いた実証分析である研究計画C「インフラによる地域経済への効果の検証」の実施には至らなかった.にもかかわらず,因果効果の推定における既存の予測手法を改善する方法を,経済主体が独立ではなく相互に関連しているというこれまで考えられてきた先行研究よりも現実的な状況において結果を導出できたことは,理論的に重要な進展であると考えられる.これらの研究成果は,今後のモデル平均理論や因果効果の研究における基礎的結果となることが期待される.本研究は経済の実証分析において重要な因果効果の推定のためのモデル平均法を用いた最適な反実仮想の予測法の開発を行った.本研究の主要な成果は,経済主体間に相関が見られるような状況(クロスセクション相関)におけるモデル平均法による最適予測法を構築したことに加え,基礎的な理論的結果を得たことである.また,データ数が小さい場合における提案手法の性質についてをシミュレーション実験によって検証し,先行研究の手法を改善するような良好なパフォーマンスを確認した.今後の研究の推進方策として,当初の計画通り研究計画A,Bについて引き続き取り組む.特に,引用予定であった重要な先行研究において課題が見つかった研究計画Aに関しては,最新の周辺分野の成果を踏まえつつさらなる検討を加えることで,引き続き因子モデルからの定式化によるモデル平均法の構築に取り組む.

これに加え,本研究課題が目指す個別処置効果の推定においては,クロスセクション方向の相関がある場合を構造的に考慮に入れるアプローチが有用であるという発見を踏まえて,そのアプローチから最適モデル平均予測量の構築に同時に取り組む予定である.さらに,同時進行で比較的規模の大きなシミュレーション実験を行うことで,提案手法のパフォーマンスをより詳細に検証していく.また,残された研究期間の制約はあるものの,研究計画Cの実データを用いた実証分析を順次行う.得られた成果をまとめ,主として国内学会にて報告し,得られたコメントを反映させつつ年度末に論文にまとめる計画である.本研究課題は計量経済学の先端的テーマの一つであり,既存研究の不備等いくつかの未知な障害が考えられるが,周辺分野における最新の成果をうまく活用することで遂行可能性の向上を図りつつ,主たる研究テーマの開発を進めていく計画である.計量経済学
消化器癌の小転移巣治療へのインドメサシンの応用(実験的・臨床的研究)

平成元年度の研究により、RIA法によるPGE_2測定法は確立することが出来た。この手技を用いて、ヒト直腸癌において、健常粘膜よりも癌組織の方がPGE_2濃度が高いことが示唆された。又、生検材料と手術材料のPGE_2では、前者が後者より510倍位高値となることがわかった。これはヒト食道癌でも同様の傾向であることが示唆された。また実験的には、NN1ー1をマウス大腿に皮内注射した場合、注射後約10日前後、即ち腫瘍径がφ1cm前後の付点より肺転移が生ずることが判明した。腫瘍径が1.2cmの付点で50Gy放射線照射を施行すると腫瘍中PGE_2は照射後3時間,1日後では変化がなかったが、2日後に軽度低値となった。しかし、5日後にはほぼ照射直後と同じ値となった。以上より、実験的にはC3Hマウスを用いてsyngeneicなPGs産生腫瘍による自然肺転移モデルを作製し,インドメサシン投与による小肺転移巣の実験的治療を施行し、更に放射線治療による効果も検討する予定であった。また臨床的には食道癌,直腸癌のヒト手術材料を用いて腫瘍中のPGE_2濃度を測定し,ヒト癌のPGE_2産生能を健常粘膜と比較することとした。しかし残念乍ら東京大学では現在RIA法を用いることが事実上不可能となっている。本研究ではRIA測定法が不可欠であり,残念乍ら現在のところ、本研究においてはこれ以上の新たな実績を得ることが不可能な状況である。現在RIA法の可能となることを待っており、本年にはそれが可能となる予定であり、若干の研究時間延長とはなるが、ひき続き研究を続けるべく、現在情勢の変化を期待している状況である。臨床例において、直腸癌症例を対象とした。直腸癌症例に対して放射線療法を手術前に施行した症例と、手術前に放射線療法を受けていない症例では、被癌部のProstaglandin E_2濃度が異なり、これが、放射線療法の効果(転移ならびに局所再発の)を説明するものと考えたが、局所のProstaglandin E_2濃度は、放射線治療群と非治療群で有意の差はなかった。ratを用いた基礎実験で、放射線治療(全身照射)後血中のProstaglandin E_2が著明に上昇することがわかっており、放射線治療による局所免疫能の変化が存在することが示唆されたが、上記の結果から、放射線療法による血中Prostaglandin E_2値の上昇は放射線療法による直接効果ではなくストレスによるものも考えられ、更に基礎実験を積み重ねている段階である。また本研究の目的は局所免疫能の賦活を目的としたものであり、現在癌に対する局所免疫はリンパ球の働きと共に、マクロファ-ジ、顆粒球等により仕どられるものとされている。本研究で顆粒球数(局所の)も測定した(組織学的検査)が、これも放射線療法の有無による差はみられなかった。なお臨床例での術前照射量は50Gyとした。以上の結果は、放射線療法により、局所のProstaglandin E_2値、顆粒球数の変化は認められないことを示しており、放射線療法単独では、直腸癌の遠隔成績が向上しない事実と考え併せると極めて興味深い結論である。なお、放射線療法とインドメサシンの併用、インドメサシン単独投与による癌転移巣治療の効果については、現在ratを用いた研究が進行中であり、未だ結果を発表できるものとはなっていないが、今後症例数を追加していく方針である。
メタ表面によるエバネセント波の生成と制御

本研究では、伝送線路理論に基づき広帯域かつ低損失にエバネセント波を生成・操作するためのメタ表面の構成理論を構築し、回折限界を超える結像を実現することを目的とした。本目的を達成するため、本研究では1.回路論に基づくメタ表面の構成理論の構築、および2.サブ波長解像の実証実験、を目標とした。まず、目標1のメタ表面の構成理論の構築に成功した。メタ表面により、エバネセント波を含む任意の電磁波を生成するための離散化されたメタ原子のモデルを提案し、その設計式を与えた。その際、一般には実数となる自由空間の波動インピーダンスが、エバネセント波の生成に伴い複素数となることを新たに示した。この現象を設計に考慮することで、劣化の極めて少ない解像が可能であることをシミュレーションにより示した。次に、目標2のサブ波長解像の実証実験に成功した。構築した理論を用いて2.45 GHzの電磁波に対して動作するメタ表面を設計し、本研究で構築した近傍電磁界測定システムを用いて波長の10分の1離れた2スポットのサブ波長解像を確認した。また、従来の共鳴を用いる方式の動作帯域に比べて倍となる8%の動作帯域を確認した。これらの結果は本理論の妥当性を示すもので、本研究の目的は達成された。本研究は、原理的には体積を持たず、実効的な媒質定数が定義できないメタ表面に対して、これまで考えられていなかったエバネセント波の発生と操作のための合理的な設計指針を与えるもので、その意義は大きい。また、本研究により判明した、通常実数と考えられている自由空間インピーダンスが、エバネセント波の生成時には虚部を持つことも重要な発見である。本研究成果は、高分解能非侵襲生体センサー等の電磁波応用から光学応用等、幅広い分野への展開が期待でき、社会的な波及効果も大きい。本研究では、申請者が提案している伝送線路理論に基づくメタマテリアルの媒質構成理論を基に、広帯域かつ低損失にエバネセント波を生成・操作するためのメタ表面の構成理論を構築し、回折限界を超える結像を実現することを目的とする。本目的を達成するため、本研究では1.回路論に基づくメタ表面の構成理論の構築、および2.サブ波長解像の実証実験、を目標としている。本年度は、まず目標1のメタ表面の構成理論の構築に成功した。メタ表面への表側からの既知の入射電磁波に対して、裏側で任意の振幅と位相を持つ透過波を生成するための離散化されたメタ原子のモデルを提案した。マクスウェル方程式の境界条件により要求されるメタ表面上に必要な電流密度分布および磁流密度分布を求め、これと等価な電気ダイポールモーメントと磁気ダイポールモーメントを持つメタ原子を2端子対回路網モデルで表し、そのイミッタンスパラメータを求めた。この際、通常は実数となる自由空間の波動インピーダンスが、エバネセント波の生成に伴い複素数となることが新たにわかった。これにより劣化の極めて少ない解像のための設計が可能であることを回路シミュレーションにより示した。続いて、目標2のサブ波長解像の実証実験に着手した。通信等で用いられているISMバンドである2.45 GHz(波長122.4mm)の電磁波に対して、本理論を用いてサブ波長解像を実現するメタ表面を設計した。波長の10分の1だけ離れた2スポットのサブ波長像のスペクトラル領域における解像に必要なエバネセント成分を算出し、逆伝搬法を用いてメタ表面上で生成すべき増強されたエバネセント波の分布を求めた。次に、メタ表面の物理構造を決定した。3層構造による回路トポロジーにより所望のパラメータ値を理論的に決定可能であることを示し、3次元電磁界シミュレーションにより、理論モデルと等価な応答を示す構造最適化を行った。本研究の目標である、2つの研究目標のうち、まず目標1のメタ表面の構成理論を構築し、その妥当性を回路シミュレーションにより理論的に示すことができた。理論面では、任意の応答を再現可能な3層構造の回路トポロジーが求まり、これを用いてエバネセント波生成が可能であることを回路シミュレーションにより示した。また、自由空間の波動インピーダンスが複素数として与えられることが新たに分かり、これにより劣化の極めて少ない解像の設計が可能となった。本理論を用いたサブ波長解像を実現するメタ表面の設計と、3次元電磁界シミュレーションによる理論モデルと等価な応答を示すメタ表面の物理構造が高精度に決定可能であることを数値的・実験的に示した。これにより当初の計画以上にサブ波長解像メタ表面の設計を完了することができた。

構築した理論を用いて2.45 GHzの電磁波に対して動作するメタ表面を設計し、本研究で構築した近傍電磁界測定システムを用いて波長の10分の1離れた2スポットのサブ波長解像を確認した。また、従来の共鳴を用いる方式の動作帯域に比べて倍となる8%の動作帯域を確認した。これらの結果は本理論の妥当性を示すもので、本研究の目的は達成された。本研究は、原理的には体積を持たず、実効的な媒質定数が定義できないメタ表面に対して、これまで考えられていなかったエバネセント波の発生と操作のための合理的な設計指針を与えるもので、その意義は大きい。また、本研究により判明した、通常実数と考えられている自由空間インピーダンスが、エバネセント波の生成時には虚部を持つことも重要な発見である。本研究成果は、高分解能非侵襲生体センサー等の電磁波応用から光学応用等、幅広い分野への展開が期待でき、社会的な波及効果も大きい。引き続き2つ目の目標であるサブ波長解像の実証実験を進める予定である。まず、前年度設計したサブ波長解像メタ表面を試作する。高周波用の誘電体基板2枚を用いて3層構造の金属パターンをフォトリソグラフィにより作製する。同時に、金属パターンの作製精度や基板の誘電率のずれが像へ及ぼす影響を、3次元電磁界シミュレーションおよび試作実験により数値的および実験的に調べる。続いて、ベクトルネットワークアナライザを用いた近傍電磁界測定システムを構築し、回折限界を超えるサブ波長解像動作を検証する。試作したメタ表面に対して、ホーンアンテナを用いてマイクロ波を照射し、像面上の電磁界分布を電気プローブおよび磁気プローブを用いて測定する。測定結果を理論およびシミュレーション結果と比較することでサブ波長解像が得られているかどうか調べる。この際、急速に減衰する微弱なエバネセント波を高精度に測定する必要があるが、測定パラメータの最適化や雑音対策等を施し対処する。また、エバネセント波を含む像の解像にはプローブ自体の測定分解能の向上が必要であると考えられるが、これにはプローブ構造の最適化や偏波特性を考慮した測定系のチューニングにより対処する。もし、サブ波長解像の実証に成功すれば、1スポットのサブ波長像など別の像に対する試作検証も追加して行う。なお、得られた結果は随時論文にまとめて発表する。当初想定していた実験による構造最適化設計が、この周波数帯では費用のほとんどかからない電磁界シミュレーションにより高精度に行えることが判明したため、最適化のための試作費用および測定評価のための人件費が削減できた。これにより、研究は予定よりも早いペースで試作検証段階に進んでいる。これに伴い、今後、予定より多くの追加のサブ波長解像動作検証実験が可能であり、繰り越した構造最適化のための試作経費等は、この追加の動作検証のための試作実験の費用に充てる予定である。