hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トランス翻訳の分子機構と生理機能

2我々が単離した枯草菌のtmRNA依存性温度感受性株(セリルtRNA合成酵素遺伝子(SerS)の変異でtmRNA存在下でのみ増殖が阻害される)は、その新奇の表現系を従来のトランス翻訳の働きでは説明することが難しい。昨年度は、この変異株から回復株(高温での増殖が回復する)を多数単離し、それらの変異を(1)tmRNA遺伝子、(2)SerS遺伝子、および(3)それ以外の部位の変異に分類した。本年度は、それらのうち(3)のintergenicsuppressor変異に焦点をしぼり、transformationの手法を用いてその変異部位(遺伝子)の特定を行っている。本研究は細菌におけるtmRNAによるトランス翻訳機構の(1)分子機構の詳細と、(2)新しい生理機能の解明を目的としている。(1)トランス翻訳の分子機構の解明を、主にtmRNA、SmpBとリボソームとの相互作用の面から、ヒドロキシラジカル反応等を用いて解析を行い一定の成果を出してきた。トランス翻訳はタンパク質合成が停滞したリボソームを解放する働きを持つが、本年度はそれと同様の働きを持つことが示唆されているArfAに関してもtmRNA-SmpBの場合と同様の解析を行った。すなわち、各反応のステップを精製した成分を用いてin-vitro系で再現し、各ステップでのArfAのリボソーム上での相互作用位置をヒドロキシラジカル反応等で決定した。その結果ArfAはmRNAのない30SリボソームのA-site側のmRNA-channelにRF2の結合後に結合することを明らかにした。また同様の働きを持つYaeJについても解析中である。(2)我々が単離した枯草菌のtmRNA依存性温度感受性株(セリルtRNA合成酵素遺伝子(SerS)の変異でtmRNA存在下でのみ増殖が阻害される)は、その新奇の表現系を従来のトランス翻訳の働きでは説明することが難しい。昨年度はこの変異株から回復株(高温での増殖が回復する)を多数単離し、それらの変異を(1)tmRNA遺伝子、(2)SerS遺伝子、および(3)それ以外の部位の変異に分類した。本年度は、それらのうち(3)のintergenicsuppressor変異に焦点をしぼり、transformationの手法を用いてその変異部位(遺伝子)の特定を行った。まだ最終結果は出ていない。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子遺伝学26年度が最終年度であるため、記入しない。分子機構の解明についてほほぼ計画通りの進展であるが、新しい機能については、回復株の遺伝子解析が手間取っているため、未だその解明の手がかりが得られていない。目的の1に関しては、ほぼ順調に進展しまとめる段階にきていて、次の展開を目指している。2に関しては復帰株DNAを用いたtransformationの効率が非常に悪いためその改良を行っていり、復帰変異遺伝子の同定を目指している。
有機ナノ材料のテラヘルツ分光

本研究では、材料の格子振動や高次構造に由来する情報を取得できるテラヘルツ分光法や励起子の挙動に関する情報を取得できる蛍光分光法を有機材料や有機ナノ材料へ適用することで、これら有機材料の特徴的な物性を解明するとともに、新規な高感度テラヘルツ分光法の開発を目指した。電気光学定数の値が大きく、テラヘルツ波の発生材料として有望である有機電気光学ポリマーのテラヘルツ領域での物性を明らかにするとともに、有機電気光学ポリマー薄膜からの高効率なテラヘルツ波の発生を確認した。本研究では、結晶の格子振動の情報を取得できるテラヘルツ分光法を、有機ナノ材料や有機ナノ結晶へ適用する新規な研究を提案し、有機ナノ材料のナノサイズ化に起因した物性の解明を行う。また、時間分解蛍光測定も合わせて行うことで、有機ナノ材料における励起子の挙動と格子振動の関係を明らかにする。当該年度は、以下のような内容で研究を進めた。有機ナノ材料のテラヘルツ分光測定を実現するための予備的な実験として、フーリエ変換型テラヘルツ分光装置および時間領域テラヘルツ分光装置を用い、ペリレンビスイミド誘導体の粉末をペレット状にした試料について測定を行った。その結果、テラヘルツ分光測定には、2-4mg/cm2程度のサンプル量が必要であることが分かった。また、再沈殿法により有機ナノ結晶の合成を行ったが、密度勾配遠心分離法によるナノ結晶の分画によってサイズが制御されたナノ結晶をミリグラムオーダーで得ることは、現在の実験設備では容易でないことが分かった。そのため、現在のところ、有機ナノ結晶のテラヘルツ分光測定の実施には至っていない。サイズが制御された有機ナノ結晶を基板上に高密度に作製する手法として、シリコン基板上への有機ナノ結晶のエピタキシャル成長の利用を新たに検討している。一方、微小量のサンプルのテラヘルツ分光を可能にするためには、テラヘルツ波を微小材料へ効率良く吸収させる工夫が重要となる。この課題を解決するため、プラズモニックナノアンテナを用いた表面増強テラヘルツ分光法の開発を新たに検討している。また、有機ナノ材料における励起子挙動を調査する目的で、時間相関単一光子計数による蛍光寿命測定装置の構築を進めた。本研究では、結晶の格子振動の情報を取得できるテラヘルツ分光法を、有機ナノ材料や有機ナノ結晶へ適用し、有機ナノ材料のナノサイズ化に起因した物性の解明を目指した。有機ナノ材料における励起子の挙動と格子振動の関係を明らかにするため、時間相関単一光子計数による蛍光寿命測定装置の構築を行った。有機ナノ材料のテラヘルツ分光測定を行うため、市販のフーリエ変換型テラヘルツ分光装置および時間領域テラヘルツ分光装置を用い、ペリレンビスイミド誘導体の粉末をペレット状にした試料について測定を行った。その結果、有機材料のテラヘルツ分光測定には、2-4mg/cm2程度のサンプル量が必要であることが分かった。次に、再沈殿法により有機ナノ結晶の合成を行ったが、密度勾配遠心分離法によるナノ結晶の分画によってサイズが制御されたナノ結晶をミリグラムオーダーで得ることは、現在の実験設備では容易でないことが分かった。そこでより高感度なテラヘルツ波測定を可能にするため、電気光学サンプリングによる時間領域テラヘルツ分光装置の構築を行った。また、電気光学定数の値が大きく、テラヘルツ波の発生材料として有望といえる有機電気光学ポリマーの薄膜からの高効率なテラヘルツ波の発生を確認した。有機光デバイス「研究実績の概要」でも述べたように、再沈殿法を用いることで、サイズが制御されたナノ結晶をテラヘルツ分光測定が可能となるサンプル量であるミリグラムオーダーで得ることは、現在の実験設備では容易でないことが分かった。そのために、有機ナノ材料のテラヘルツ分光の実施には現在至っておらず、計画よりやや遅れているといえる。一方、フーリエ変換型テラヘルツ分光装置および時間領域テラヘルツ分光装置、時間相関単一光子計数による蛍光寿命測定装置が利用できる環境を当該年度にほぼ整備することができた。そのため、材料が合成でき次第、測定を進めることができる状態にある。「研究実績の概要」でも述べたように、サイズが制御された有機ナノ結晶を取得する方法として、シリコン基板上へ有機ナノ結晶をエピタキシャル成長により作製する手法を現在検討している。結晶の成長時間を制御することで、有機ナノ結晶のサイズを制御できることが期待でき、ナノ結晶のサイズとテラヘルツ吸収特性の関係を詳細に調査できると考えられる。一方、より微小量のサンプルのテラヘルツ分光を可能にするため、プラズモニックナノアンテナを用いた表面増強テラヘルツ分光法の開発を新たに検討している。集光光学系の利用とプラズモニックナノアンテナを用いることで、サンプル量を最小限としたテラヘルツ分光が実現すると期待できる。
噴霧乳化法による高粘性流体のナノエマルション化に関する基礎的研究

空気流を用いて液体を噴霧する二流体ノズルに水と油のような相互不溶な二種類の液体を同時に送液・噴霧して微量液滴とし、次いでその微小液滴を捕集板(バッフル)により捕集することで微小液滴分散溶液を調製する噴霧乳化法について、送液条件等の操作条件が液滴径に及ぼす影響について検討した。一定送液条件下では空気流量が増加するほど、あるいは分散相となる流体の流量が減少する分散相液滴のサイズは減少した。流体に働く慣性力、粘性力、表面張力などの力のバランスに着目し、液流量などの操作変数や流体物性と液滴径の相関関係について定量的に検討した。噴霧乳化法による調製されるエマルションの液滴径分布に影響を及ぼすプロセス因子の抽出・定量化について検討した。実験は、水相にイオン交換水、油相にサラダ油・シリコーン油・ドデカン・ヘキサン等を用い、界面活性剤無添加系で行った。油相体積分率は0.2として実験を行った。本法における操作変数は空気流量と空気圧力、液流量である。また、そのほかにノズル口径、液物性が変数となる。結果より、空気流量の増加、あるいは液流量を低下させることで液滴径は小さくなることがわかった。液流量が小さい方が単位体積当たりの液相に空気流から与えられるエネルギーが大きくなるため、より小さい液滴をもつエマルションが生成したものと考えられる。また、粘度と界面張力の影響を検討したが、液滴径はいずれの物性にも大きく影響を受けたため、いずれかの一方の物性と液滴径の間に相関関係を見出すことができず、液滴径は油相の粘度と界面張力の大きさの兼ね合いが重要であることが示唆された。そこで、ノズル口径、界面張力、水相の粘度、水相の密度、油相の粘度、油相の密度、空気流量、油の流量、水の流量を入力変数に、平均液滴径を出力変数としたニューラルネットワークによる解析を試みた。入力変数のうち、空気流量が負の方向に、油相の粘度と水に対する界面張力が正の方向に大きな影響を及ぼしていることがわかった。これは液滴径を小さくする因子は空気流量であり、空気流量が大きいと液滴径を小さくするのに有利であり、逆に粘度と界面張力が大きいと不利であることを意味する。液滴径の実測値とニューラルネットワークによる予測値の収束率は63%であった。次に、ノズル口径で無次元化した平均液滴径と操作変数および液物性を用いた相関を試み、Z数(慣性力、粘性力、表面張力を用いた無次元数)と水相と油相の粘度比を用いた相関式により相関係数0.65程度で実験結果を表現することができた。前年度に引き続き、噴霧乳化法による調製されるエマルションの液滴径分布に影響を及ぼすプロセス因子の抽出・定量化について更に検討した。実験は、水相にイオン交換水、油相にサラダ油・シリコーン油・ドデカン・ヘキサン等を用いて検討した。操作変数は空気流量と空気圧力、水相・油相の液流量である。そのほかにノズル口径、液物性として粘度が平均粒径に及ぼす影響について実験を行った。得られたエマルションのザウター平均径で数μmであり、ワンパスですべての液滴をナノサイズにすることは難しいが、このエマルションを再度噴霧乳化することで液滴径がさらに小さくなることを確認した。また、ノズル口径で無次元化した平均液滴径と操作変数および液物性を用いた相関を試み、Z数(慣性力、粘性力、表面張力を用いた無次元数)と油相粘度を用いた相関式を得た。相関式により得られた計算値と実測値は、20%以内の誤差で一致した。調製したエマルションの安定性について、ゼータ電位の測定から検討したが、調製条件による有意のある差は見られなかった。高粘性の油相を分散させるためには、粘性を下げるために高温で操作することが必要となる。そこで、ノズル部分にヒーターを設置し、温度がエマルションの液滴径に及ぼす影響について検討したところ、同じ空気流量(質量流量計の測定値)であれば、高温の方がエマルション滴径が小さくなることがわかった。これは、噴霧部での加熱による空気の膨張によりノズル先端から噴出する空気流の流速が速くなるためと考えられ、液流量が小さくなると液滴径が減少するという温度一定条件における傾向と一致した。
リポソーマル化ICG-Her2蛍光抗体を用いた治療前効果予測診断法の開発

不均一性を有する消化器癌における抗体治療の有効性を判断する新規診断法を確立する。胃癌の原発巣および転移リンパ節でのHer2の発現を評価しその不均一性を確認した。10例中6例において原発巣、リンパ節での発現に相違を認めた。蛍光観察可能なリポソーム化LP-ICG-C18を作製し。LP-ICG-C18を含んだ腫瘍の同定は近赤外光systemを用いることで容易であった。さらにHer2修飾し、抗原抗体反応の確認を行った。ICG内包有機ナノシリカ粒子(ICG-QD)を作製し、検討を行ったところ得られるシグナルはより強力であった。同プローブを用いたHer2陽性腫瘍の術前診断への基盤となるものと考えられた。インドシアニングリーン(ICG)含有のリポソーム(LP-ICG-C18)をプローブとして利用し、近赤外光新規イメージングについて検討を行った。ICGの親水基の一つを疎水性の側鎖に置換しICG-C18を作製、さらにリポソーム化したLP-ICG-C18をプローベとして用いた。大腿皮下腫瘍、また腹膜播種モデルとしてBalb/c nu/nuマウスを用いた。1×106個のKATOIIIないしMKN45細胞を大腿皮下、もしくは腹腔内に投与、2週間後にに100μlのLP-ICG-C18を尾静脈より静注した。いずれも24時間後にIVIS imagingsystemを用いて撮像、さらに開腹後near-infrared fluorescence imagingsystemにて腹膜播種へのLP-ICG-C18の取り込みを確認した。マウスより採取した腹膜播種を全身麻酔下、豚腹腔内に散布し、通常光および近赤外光でimagin systemを用いて観察を行った。マウス皮下腫瘍モデルにおいてLP-ICG-C18の腫瘍への特異的な取り込みを確認した。細網内皮系への取り込みは腫瘍に比し軽微であった。マウス腹膜播種モデルにおいてIVISによる開腹前の腹膜播種の同定が可能であった。さらにnear-infrared fluorescence imagingsystemを用いることで1mm程度の微小な腹膜播種も同定が可能であった。また豚モデルを用いた審査腹腔鏡において腫瘍の同定が極めて容易になることが確認された。ICGラベル化抗Her2抗体(Her2-LPICG-C18)を作製し、胃癌ヒト細胞株マウス皮下腫瘍の薄切切片での抗原抗体反応の確認を行った。薄切切片上での抗原抗体反応が極めて弱く何らかの変更を要すると考えられた。その為、新たにICG内包有機ナノシリカ粒子(ICG-QD)を作製、さらにHer2抗体にて修飾を行った(Her2-ICG-QD)。薄切切片上での観察ではHer2-LP-ICG-C18に比しHer2-ICG-QDから得られるシグナルは強力であった。マウスモデルにおいてもHer2-ICG-QD投与群ではICG-QD群と異なり腫瘍へのシグナルの集積が確認された。当該年度においてin vivoでのHer2-LPICG-C18腫瘍集積のイメージングも計画していたが、Her2-LPICG-C18の作製に期間を要したこと、薄切切片上での抗原抗体反応が予想に比し弱く検討に複数回の実験を要したことなどにより当初期待したほどの進捗は得られていないと考える。食道癌今後もマウス腫瘍モデルを利用したin vitroでの基礎検討を要する。ハーセプチン(トラスツズマブ:中外製薬)の含有量を変更するなど、Her2-LPICG-C18合成の段階からの検討も可能と考える。また、Her2-LPICG-C18での十分な蛍光強度が得られない場合は、他のプローベ等との比較も必要になるものと考えている。Balb/c nu/nu mouseによるxenograft modelを作製する(皮下腫瘍モデルおよび肝転移モデル)。腫瘍が増大した時点で、尾静脈よりHer2-LPICG-C18を投与する。種々の濃度ならびにタイミングにて蛍光の集積効果を赤外線観察カメラシステム(浜松ホトニクス社)やIVIS Imaging Sysytem(Xenogen社)を用いてモニタリングし最適投与濃度、撮像条件を決定する。またモニタリング終了後、犠牲死のタイミングにて採血を施行し肝機能、腎機能の評価を行い、Her2-LPICG-C18が毒性のないことを確認する。実際のin vivoでの検討で用いるためのICGラベル化抗Her2抗体(Her2-LPICG-C18)のセッティングに遅れが生じていることが最大の理由である。試行を繰り返すことで今後の研究のめどはおおよそ確立したものと考えている。

今後は本格的にin vivoの実験系が開始されることによりマウス購入費等の消耗品費が必要となることが予想される。実験動物(Balb/c nu/nu mouse)購入費として1,000,000円程度の使用が予想される。また、生化学実験試薬、細胞培養試薬、各種実験キット、ガラス器具等に同等の費用を要すると考えられる。また本年度以上に研究成果発表のための学会参加旅費、論文掲載料等も要するものと考えている。
SDGsのための子ども動物園・水族館教育（環境教育）のガイドラインに関する研究

本研究の特徴は、SDGs(持続可能な開発目標)の実現のための子ども動物園・水族館教育(環境教育)のガイドラインを作成することにある。新学習指導要領では、「社会に開かれた教育課程」と体験活動を重視し、主体的・対話的で深い学び(Active Learning)の実現に向けたカリキュラム・マネジメントが求められている。この場として注目されるのが、動物園・水族館の「子ども動物園・水族館」という空間である。本研究では、動物との触れ合いが比較的に許容される動物園・水族館のコミュニティ機能がSDGsの実現にどのような役割を果たしうるのかを明らかにする。
糖尿病患者の口腔保健行動アセスメントシートを用いた看護支援プログラムの開発

本研究の目的は、糖尿病患者の口腔保健行動を看護師として支援するために、先行研究で開発したアセスメント項目(Kuwamura et al.,2015)を用いて、看護師が簡便に実施できる糖尿病患者用の口腔保健行動支援プログラムを開発することである。平成30年度の目標は、糖尿病患者の口腔保健行動の支援のための看護支援プログラム(案)を用いた看護実践とその効果の検証とした。下位目標は(1)研究参加の承諾の得られた患者に看護支援プログラム(案)を用いて看護実践を行うこと、(2)看護実践の経緯を研究チームで振返り、効果を検証するとともに、成果を報告することとした(下記に項目ごとに示す)。(1)口腔保健行動のアセスメント項目と歯周病自己管理行動への自己効力感についての調査(初年度実施)結果等を踏まえ、研究メンバー(糖尿病専門医、歯周病学専門の歯科医師、看護師)で討議を重ねた。そして、看護支援プログラム(案)を作成し、研究協力施設の来院患者数などを含む実情も鑑みた上で、看護実践を開始した。看護介入は、初回、3ヵ月後、6ヵ月後とし、その効果を3ヵ月後、6ヵ月後、1年後に評価することとし、現在、進行中である。2018年6月から12月末日までに73名の協力が得られた。転院等の理由で中途終了も生じているが、2019年3月末日現在で3ヶ月後の評価は51名、6ヵ月後の評価は28名に実施した。なお、看護実践が糖尿病医療の実態や患者の生の声と乖離することをできるだけ避けるために、糖尿病看護認定看護師との討議や研究協力施設の糖尿病ケアチーム会議・糖尿病教室・糖尿病患者会等にスタッフとしての参加を継続し、情報収集をしている。(2)看護実践の経緯は研究ミーティングで定期的に報告し、相談事項に関しては学際的な助言を得て次回の実践に活かすことができている。また、初年度の調査と文献検討の結果は学会報告を行った。1年間の予定で、介入研究を開始した。研究協力者への初回依頼においては、分担・連携研究者を中心とする糖尿病内科の主治医の協力を得て、病状経過に加え心理的な側面も考慮し、慎重に行った。さらに、研究協力施設の特性(医療職者育成の教育・研修施設でもあること等)も加味しながら実施した。その結果、長期にわたる研究協力施設の実臨床の状況を把握しながら研究を継続することが出来ることに繋がったが、初回依頼が2018年12月まで続き、介入1年後の評価が2019年12月ごろの見通しとなった。得られた全てのデータを分析し、評価を行い、報告、論文作成までの過程を考えると、進捗状況は「やや遅れている」と評価した。現在協力の得られている対象者への3ヵ月後、6ヵ月後、12ヵ月後の介入を継続する。そして、各事例ごとの介入に伴う変化を丁寧に振返り、今回、考案した看護介入プログラムの効果について評価を行う。介入内容とその変化、効果を照合しながら、看護介入プログラム案の臨床応用に伴う課題についても検討を行い、本研究の成果として公表を行いたいと考えている。本研究の目的は、糖尿病患者の口腔保健行動の支援を目指し、先行研究で開発したアセスメントシート(Kuwamura et al, 2015)を用いて、看護師が簡便に実施できる糖尿病患者の口腔保健行動看護支援プログラムを開発することである。初年度の目標は、口腔保健行動の支援に向けた研究の基盤づくりで、下位目標に1研究者らの先行研究で明らかになったアセスメントシートの課題を解決し実用化できる看護介入プログラムを開発するために糖尿病医療チーム内で討議すること2看護支援プログラムの試用と追加・修正を挙げた。先の調査で糖尿病看護の専門家は患者の「歯科受診」のアセスメントの実施は多かったが、「日常の口腔衛生行動」や「医科歯科での情報連携」は少なく、患者も「口腔衛生行動」や「医科歯科での情報連携のための行動」はあまり行っていないことが明らかになり、これらを医科歯科看護学の研究者で共有し、糖尿病と口腔保健行動に主軸をおいて討議を重ねたことは研究の基盤づくりとして意義があった。歯周病学専門の歯科医師の協力を得て、看護介入の成果を看護師が単独で客観的に評価可能な製品を探索した。加えて歯科衛生士から、歯科受診時の臨床での糖尿病患者の実態や口腔衛生の指導技術の知見を得た。糖尿病看護認定看護師と定期的に話し合いを行い、対象の特性を加味した文献検索も重ねた。これらを基盤に、簡便に使用できる看護支援プログラムを試作し、到達目標を口腔保健行動の変容とした。行動変容のためには、その行動に対する効力感が必要と考え、前述のアセスメント項目と同時に、歯周病の自己管理の自己効力感についての事前調査を開始し現在28名のデータを収集している。これらの結果を踏まえて、看護師の立場での口腔保健行動の看護支援プログラムを検討していく予定である。今年度は、糖尿病患者の口腔保健行動支援のためのアセスメントシートを用いた看護支援プログラムの試用と追加・修正までを目標としていた。看護支援プログラム実施の到達目標(アウトカム)として、患者の行動変容を設定した。糖尿病のような慢性疾患患者の行動変容を促すことは容易ではなく、糖尿病と口腔に関する先行研究の報告も少ない。そこで、プログラムの試用に先立ち、アセスメント項目と歯周病の自己管理に向けた自己効力感についての事前調査を加えた。

歯周病の自己管理についての自己効力感を明らかにすることにより、自己効力感が低い部分を中心に心理教育的指導を行うことで患者の自己効力感を高め、行動変容が促される可能性があるといわれており(角舘ら2007)、効果的な介入が可能になるとの仮説をたてたからである。このようなことから、初年度の目標の達成にまでは至らなかったが、次年度に実施予定であるため、「やや遅れている」と評価した。本研究の目的は、糖尿病患者の口腔保健行動を看護師として支援するために、先行研究で開発したアセスメント項目(Kuwamura et al.,2015)を用いて、看護師が簡便に実施できる糖尿病患者用の口腔保健行動支援プログラムを開発することである。平成30年度の目標は、糖尿病患者の口腔保健行動の支援のための看護支援プログラム(案)を用いた看護実践とその効果の検証とした。下位目標は(1)研究参加の承諾の得られた患者に看護支援プログラム(案)を用いて看護実践を行うこと、(2)看護実践の経緯を研究チームで振返り、効果を検証するとともに、成果を報告することとした(下記に項目ごとに示す)。(1)口腔保健行動のアセスメント項目と歯周病自己管理行動への自己効力感についての調査(初年度実施)結果等を踏まえ、研究メンバー(糖尿病専門医、歯周病学専門の歯科医師、看護師)で討議を重ねた。そして、看護支援プログラム(案)を作成し、研究協力施設の来院患者数などを含む実情も鑑みた上で、看護実践を開始した。看護介入は、初回、3ヵ月後、6ヵ月後とし、その効果を3ヵ月後、6ヵ月後、1年後に評価することとし、現在、進行中である。2018年6月から12月末日までに73名の協力が得られた。転院等の理由で中途終了も生じているが、2019年3月末日現在で3ヶ月後の評価は51名、6ヵ月後の評価は28名に実施した。なお、看護実践が糖尿病医療の実態や患者の生の声と乖離することをできるだけ避けるために、糖尿病看護認定看護師との討議や研究協力施設の糖尿病ケアチーム会議・糖尿病教室・糖尿病患者会等にスタッフとしての参加を継続し、情報収集をしている。(2)看護実践の経緯は研究ミーティングで定期的に報告し、相談事項に関しては学際的な助言を得て次回の実践に活かすことができている。また、初年度の調査と文献検討の結果は学会報告を行った。1年間の予定で、介入研究を開始した。研究協力者への初回依頼においては、分担・連携研究者を中心とする糖尿病内科の主治医の協力を得て、病状経過に加え心理的な側面も考慮し、慎重に行った。さらに、研究協力施設の特性(医療職者育成の教育・研修施設でもあること等)も加味しながら実施した。その結果、長期にわたる研究協力施設の実臨床の状況を把握しながら研究を継続することが出来ることに繋がったが、初回依頼が2018年12月まで続き、介入1年後の評価が2019年12月ごろの見通しとなった。得られた全てのデータを分析し、評価を行い、報告、論文作成までの過程を考えると、進捗状況は「やや遅れている」と評価した。先行研究や臨床看護師からの意見で、看護師が患者の口腔保健行動についてアセスメントを実施するための「時間がない」ことが明らかになっている。そのため、患者および看護師の負担を最小にし、できるだけ短時間で、かつ最大の効果が得られるように、実臨床での使用を目指すという視点を常に念頭に置き、取り組んでいきたいと考えている。そのため、臨床での患者および看護師からの情報に常に敏感にアンテナを張り巡らせておきたいと考えている。
蛍光Ｘ線顕微分光３次元イメージング法の開発

波長分散型の蛍光X線イメージ分光器の小型化を実現すべく新規設計を行い、試作を行なった。試作機では試料と分光結晶間の距離は従来の218mmから56mmへ、分光結晶からX線カメラまでの距離は従来の240mmから115mmへと大幅な小型化に成功した。その結果、空間分解能は従来の約1000mmから278mm-844mmへの大幅な改善を達成できた。実試料としてプリント電子基板を測定対象としてCu, Auなどの蛍光X線分布像を数10秒で元素イメージングできることを実証できた。この手法では目的元素毎に回折角度を変える必要があるが、測定元素が決まっている場合には大変有効な元素イメージング手段となる。エネルギー分散型の蛍光X線イメージングについても研究を進め、大面積での多元素同時イメージングを実証し、特に、空間分解能の向上が図れた。プリント電子基板に適用した例では13mmx13mmの視野に対して、Ti, Cu, Brなどに対して20-30分程度で元素イメージを得ることができた。1次X線の入射角を斜入射角度に設定することで、表面敏感な元素イメージングを可能とした。なお、蛍光X線イメージングに圧縮センシングの情報処理過程を付与し、実測の低解像画像から本来の姿に近い高解像画像を得るプロセスを考案し、この実証実験にも成功した。並行して、拡大型のポリキャピラリー光学素子の仕様決めを行い、製作企業との打ち合わせを終えて納品に至った。この光学素子をエネルギー分散型の蛍光X線イメージング分光器に取り付ける治具を設計試作し、視野拡大仕様に関して性能評価を行なった。試料と光学素子の間隔を変えることにより、分析視野が変化することを確認した。昨年度はX線検出器の不具合が生じたがX線カメラの新規購入を終え、今年度は遅れていた視野拡大型のポリキャピラリー素子の仕様決めと発注購入を終えた。蛍光X線イメージング分光器の試作も終え、ポリキャピラリー素子を取り付けての性能評価を行いつつある。このように計画通りに順調に進んでいる。最終年度に向けて蛍光X線顕微分光イメージングの実証実験を加速していく。成果の発信と取りまとめにも注力していく。助成金交付額が申請額より削減されたことに伴い、予定していた高輝度X線発生装置の購入は断念することになった。一方、これまで蛍光X線イメージングに使用予定であったX線カメラに想定外の不具合が生じ、修理も困難であったため、新たに高感度なX線カメラを導入することにした。波長分散型の蛍光X線イメージングを行うにあたり、微弱な蛍光X線を画像化するX線カメラは重要な要素部品となる。選定に関しては、並行して研究を進めているフォトンカウンティング解析によるエネルギー分散型のX線CCDカメラの特性評価を行なった。その結果、選定したCCDカメラでは素子の大きさが小さく、空間分解能の良いX線画像が得られることや、高感度性について高い評価が得られた。そこで、今年度はそのX線CCDカメラを購入し、既存の波長分散型分光器に設置し、動作確認、特性評価を行った。しかしながら、試料からの微量元素のイメージングのためには検出器に至る蛍光X線強度がやや低いことが分かった。試料からの蛍光X線は1次X線の強度に依存するため、X線源に近づける工夫や分光結晶と検出器の間隔を小さくする、つまり、波長分散型蛍光X線イメージング分光器の小型化が必須であることが分かった。

これについては、次年度に解決するべく、今年度は小型分光器の設計を完了した。一方、当初予定していたポリキャピラリーハーフレンズの購入であるが、X線CCD検出器の特性に合わせて、その仕様決めを行う必要が生じ、加えて製作業者との交渉に時間がかかり、今年度内に購入することが困難となった。このため、ポリキャピラリー素子の発注購入についてはやむ終えず次年度への繰越とした。しかしながら、前述のように、フォトンカウンティング解析による蛍光X線イメージングに関して、高空間分解能で迅速な元素イメージングが可能であることが確認でき、十分な予備実験と研究成果を得ることができた。これまで使用していたX線カメラに想定外の不具合が生じ、急所、X線カメラの選定と購入を行う必要が生じた。X線カメラの納品後に、波長分散型分光に設置し、その特性評価を行い、その結果を得てからポリキャピラリー素子の選定を業者と打合せすることになったため、初年度に予定していたポリキャピラリー素子の購入は次年度にずれることになった。しかしながら、小型の波長分散型の分光器の設計を終えたこと、加えて、フォトンカウンティング方式の蛍光X線イメージングにおいて、高空間分解能であることや迅速イメージングであることを実証できたことは大きな成果であった。よって、当初計画からはやや遅れたものの、蛍光X線イメージングという目標に関しては、おおむね順調に研究を進展することができた。最終年度に向けて蛍光X線顕微分光イメージングの実証実験を加速していく。成果の発信と取りまとめにも注力していく。次年度はポリキャピラリーの仕様決めと購入と小型分光器の試作を行うことで、顕微分光イメージングの実現に向けて加速的に研究を進める。
動脈硬化発症への脂質生理活性物質受容体動態の果たす役割の細胞生物学的、遺伝子工学的検討:血管平滑筋細胞、巨核芽球系細胞および動脈硬化発症モデル動物における検討

1)受容体発現と情報伝達機構に関しては、MEG-01細胞のTXA_2、PGI_2受容体の発現誘導が蛋白キナーゼCにより調節されることを明らかとした。この細胞でのアデニル酸シクラーゼに連関したPGI_2受容体とホスホリーパーゼCに連関したTXA_2受容体の間に両方向性のクロストークの機構を薬理学的に明らかとした。一方では、様々な成長因子、サイトカインなど動脈及び糸球体硬化に関連すると思われる因子のmRNAレベルでの受容体発現への効果についてPAF、TXA_2受容体cDNAを用いたNortern Blot法により検討した。この過程で、メサンギウム細胞のPAF受容体は、リポ多糖(LPS)及びcAMPにより一過性のmRNAの減少することを見い出している。さらに、細胞や微量組織試料中のmRNAを定量する方法として新しいreverse transcriptase-polymerase chain reaction(RT-PCR)法を開発した。間葉系細胞モデルである線維芽細胞(NIH-3T3)の増殖刺激物質であるPGF_2αのホスホリパーゼCと連関する受容体の性質を明らかとし、共役するGTP結合蛋白をGqと同定した。さらに、増殖の細胞内情報伝達機構として、PGF_2α受容体を介するCa^<2+>依存性の細胞蛋白のチロシンリン酸化の重要性を証明した。また、この受容体を介してmitogen activated protein(MAP)キナーゼ-キナーゼ及びMAPキナーゼの活性化も証明した。2)動脈硬化モデル動物でのPAF(WEB2086)、TXA_2合成阻害薬(OKY-046)の遺伝的LDL受容体欠損兎(Watanabe兎)の高コレステロール食飼育による動脈硬化発症に対する影響を、経時的に大動脈を採取し、動脈硬化巣面積を測定することで検討しつつある。3)モルモット肺cDNAライブラリーからCross-hybridizationにより各種のGTP結合蛋白のクローニングを行った。線維芽細胞(NIH-3T3)のcDNAライブラリーからアフリカ爪ガエルの卵母細胞発現系を利用したPGF_2α受容体のクローニングの可能性を示唆した(文献6)。1)巨核芽球系細胞株と血管平滑筋及び線維芽細胞において、プロスタグランジン(PG)及び血小板活性化因子(PAF)の受容体の薬理学的、生化学的検討はほぼ終了した。ひきつづき、各受容体の細胞内情報伝達系の検討を行なっている。新しい知見としては、血管収縮性のPGF_<2α>のトロンボキサン(TX)及びPAFにより、細胞内蛋白のチロシン残基のリン酸が起ることを見い出し、それと受容体に共役したエフェクター及び細胞管殖との関連を検討した。又、各種のPGとPAF受容体を介する細胞内情報伝達系の特に蛋白キナーゼ(PK)Cとアデニル酸シクラーゼの間にいわゆるクロストークの存在することを主に、巨核芽細胞株にて証明して、その機構について検討している。2)受容体のクローニング及び分子生物学的検討に関しては、我々のクローニングしたPAF受容体に関しては、主に腎を中心にその分布、発現調節機構をノーザン分析やRT-PCR法を用いて検討したが、これを血管平滑筋、腎糸球体メサンギウム細胞や巨核芽細胞株でも検討を始めている。具体的には、様々のサイトカイシン及びPG、PAFによるPAF受容体のmRNA量の変化を検討している。

さらに、線維芽細胞のPGF_<2α>受容体について、アフリカ瓜ガエル卵母細胞での発現糸を利用した方法とPCクローニング法を試みている。3)動脈硬化及び糸球体硬化症の発症・進展に及ぼすTX及びPAFの影響をそれぞれの受容体培抗薬を用いて検討をしつつある。具体的には、高コレステロール食兎及びラットの抗Thy-1抗体及びアドリアマイシン腎症をモデルに、動脈及び腎の組織学的検討を行ないつつある。1)受容体発現と情報伝達機構に関しては、MEG-01細胞のTXA_2、PGI_2受容体の発現誘導が蛋白キナーゼCにより調節されることを明らかとした。この細胞でのアデニル酸シクラーゼに関連したPGI_2受容体とホスホリーパーゼCに関連したTXA_2受容体の間に両方向性のクロストークの機構を薬理学的に明らかとした。一方で、様々な成長因子、サイトカインなど動脈及び糸球体硬化に関連すると思われる因子のmRNAレベルでの受容体発現への効果についてPAF、TXA_2受容体cDNAを用いたNortern Blot法により検討した。この過程で、メサンギウム細胞のPAF受容体は、リポ多糖(LPS)及びcAMPにより一過性のmRNAの減少することを見い出している。さらに、細胞や徴量組織試料中のmRNAを定量する方法として新しいreverse transcriptase-polymerase chain reaction(RT-PCR)法を開発した。間葉系細胞モデルである線維芽細胞(NIH-3T3)の増殖刺激物質であるPGF_2αのホスホリパーゼCと関連する受容体の性質を明らかとし、共役するGTP結合蛋白をGqと同定した。さらに、増殖の細胞内情報伝達機構として、PGF_2α受容体を介するCa^<2+>依存性の細胞蛋白のチロシンリン酸化の重要性を証明した。また、この受容体を介してmitogen activated protein(MAP)キナーゼ-キナーゼ及びMAPキナーゼの活性化も証明した。2)動脈硬化モデル動物でのPAF(WEB2086)、TXA_2合成阻害薬(OKY-046)の遺伝的LDL受容体欠損兎(Watanabe兎)の高コレステロール食飼育による動脈硬化発症に対する影響を、経時的に大動脈を採取し、動脈硬化巣面積を測定することで検討しつつある。3)モルモット肺cDNAライブラリーからCross-hybridizationにより各種のGTP結合蛋白のクローニングを行った。線維芽細胞(NIH-3T3)のcDNAライブラリーからアフリカ爪ガエルの卵母細胞発現系を利用したPGF_2α受容体のクローニングの可能性を示唆した(文献6)。
光電場によって構造制御された高分子超薄膜の創製

高分子膜と金属ナノ粒子の複合体、すなわち、ナノ複合膜は、既に様々な分野で活用されているが、これまでは主に化学還元の方法で高分子マトリクス内に金属ナノ粒子を生成させており、膜の作成に時間がかかる。本研究では、CO2レーザー照射によってナノ複合膜を高速その場創成する手法を開発し、ナノ粒子前駆体の濃度やレーザー照射条件を変化させることにより、高分子マトリクス内の金属ナノ粒子の粒径サイズや数密度を制御できることを実験実証した。今年度は色素ドープポリエチレン薄膜を蒸発成膜によって作成し、薄膜の構造変化および温度を光学的に検出することを目指した。波長1064nmのNd:YAGレーザーパルス(ポンプパルス)を照射した時に、ポリエチレン薄膜が損傷を受けることなく融点以上の温度にまで加熱されるよう、ドープする色素濃度とポンプパルスフルエンス、および薄膜の厚さを調整した。ポリエチレン薄膜が融点以上にまで加熱されているかどうかを確認するには、構造に敏感なポリエチレンの振動モードと共鳴な中赤外プローブパルスの透過率変化を検出することとした。予想通り、ポンプパルスフルエンスを増加させていくと、中赤外プローブパルスの透過率が増大していったが、フルエンスを59mJ/cm2以上にしても透過率の増大は見られなかった。これはすなわち、59mJ/cm2のフルエンスで既に薄膜が完全溶融したことを示唆している。こうして、薄膜が完全溶融するフルエンスを確認した後、今度は、自然冷却による薄膜の再結晶過程を調べるため、ポンプパルスとプローブパルスの遅延時間を変えながら(0-10ms)プローブパルスの透過率計測を行った。遅延時間を長くすると、予想通り透過率が減少し、2msほどの遅延時間で透過率は元の値にまで戻った。これはつまり、加熱溶融→再結晶化のプロセスを経た後も、薄膜の結晶度はほぼ元通りとなることを意味している。次に、共鳴中赤外パルスの薄膜透過率から薄膜温度を評価できないかと考えた。もし、加熱溶融→再結晶化によって薄膜の結晶度がレーザー照射前に状態から変わるのなら、薄膜温度の評価は容易ではないが、今の場合、再結晶後の結晶度がレーザー照射前と変わらないことが確認できたので、共鳴中赤外パルスの透過率から薄膜温度を逆に評価することができた。こうして、世界で初めて薄膜の瞬時温度変化を実験的に評価することができた。ポリエチレンの構造に敏感な振動モードと共鳴な中赤外パルスの薄膜透過度の時間変化測定から、薄膜温度の瞬時変化を世界で初めて評価することができた。この成果は、薄膜の結晶度を制御しようという次のステップにつながる。昨年度は結晶性高分子薄膜の加熱溶融とその後の自然冷却に伴う薄膜の再結晶過程を結晶構造に敏感な振動バンドと共鳴な中赤外パルスの透過率変化から調べたが、今年度はレーザー照射によってナノ構造を持つ高分子膜(高分子-金属系ナノ複合膜)をその場創成することを試みた。まず手始めに試みたのは、高分子(ポリビニルアルコール)の膜内に銀ナノ粒子を分散させたAg-PVAナノ複合膜のその場創成である。このナノ複合膜は、化学還元や熱還元によって創成する方法が既に報告されているが、前者は還元剤が必要であり、後者は時間がかかるという欠点がある。光還元も知られてはいるが、この場合にもラジカル化する分子を添加する必要がある。我々が開発した手法は、熱還元法と光還元法のハイブリッド版とも言うべき手法であり、銀ナノ粒子前駆体を含んだPVA膜に中赤外の弱い(出力1W)レーザー光を照射することによって、わずか数秒でナノ複合膜化が起こる。すなわち、上に挙げた3手法(化学還元法、熱還元法、光還元法)のいずれにも優る特長を持つ。用いたレーザーも、工業用途で大出力化が既に実現されている炭酸ガスレーザーであり、ナノ複合膜の大量生産も用意である。Ag-PVA膜以外にも、Au-PVA膜、およびポリエチレングリコール(PEG)を膜化したAg-PEG膜の創成にも成功した。PEGはPVAよりもさらに還元力は弱く、比較のため行った130°Cで30分の熱還元でもナノ複合膜化しなかったが、1Wの炭酸ガスレーザーを数10秒ほど照射するとナノ複合膜化することができた。研究開始当初は光電場によって高分子の結晶度や配列を制御することを考えていたが、研究を進めるにつれ、高分子膜内にナノサイズの異種物質を分散させる(ナノ複合膜化)新手法を開発することができた。昨年度の研究では、高分子(ポリビニルアルコール, PVA)と硝酸銀の混合水溶液をガラス基板上にスピンコートして作成した膜にCO2レーザーを照射することにより、PVAマトリクス内に多数のAgナノ粒子を含むAg-PVAナノ複合膜を簡単にその場創成する手法を開発した。この手法の特長は、極めてマイルドなレーザー照射条件でcmサイズ以上のナノ複合膜を高速創成できる点である。今年度は、混合水溶液のナノ粒子前駆体濃度やレーザー照射条件を変えることによってナノ複合膜内のAgナノ粒子の粒径や数密度をどの程度制御できるかについて、UV-visスペクトルおよびSEM分析によって調べた。(厳密な意味では、SEMによるナノ複合膜表面ではなくTEMを用いたナノ複合膜内の分析が必要であるが、ここではコストと手間のかかるTEMではなく、SEMを用いることとした。)

その結果、照射レーザーパワーが0.5Wの場合には、照射時間を長くしてもある程度の照射時間(1200秒)以降は、UV-visスペクトルに変化が見られなくなり、それに対応してSEM分析から得られたAgナノ粒子の粒径分布も照射時間による変化がなくなるのに対し、照射レーザーパワーが1Wの場合には、照射時間を長くするにつれ、UV-visスペクトルのプラズモン共鳴波長が長波長側へとシフトし、またブロードになる。これはAgナノ粒子の凝集が起こっていることを示唆しているが、実際、SEM像をみてもAgナノ粒子の凝集が起こっていることが確認できる。これはつまり、1Wのレーザーパワーだと熱によって高分子膜が柔らかくなり、生成したAgナノ粒子が膜内移動を起こして凝集したと考えることができる。また、ナノ粒子前駆体濃度を下げると、できるナノ粒子の粒径は小さくなり、凝集も防げることが分かった。高分子膜と金属ナノ粒子の複合体、すなわち、ナノ複合膜は、既に様々な分野で活用されているが、これまでは主に化学還元の方法で高分子マトリクス内に金属ナノ粒子を生成させており、膜の作成に時間がかかる。本研究では、CO2レーザー照射によってナノ複合膜を高速その場創成する手法を開発し、ナノ粒子前駆体の濃度やレーザー照射条件を変化させることにより、高分子マトリクス内の金属ナノ粒子の粒径サイズや数密度を制御できることを実験実証した。レーザーによって瞬時に約150°Cにまで加熱され、完全に溶融した膜厚2.5μm程度のポリエチレン薄膜が、その後自然冷却によって常温に戻るまでの時間は約2msであることがわかったので、今後は、レーザー加熱後、この2ms以内に静電場を印加し、自然冷却によって再結晶する前に結晶性を高めることを試みる。その際、印加する電圧の大きさや方向により、結晶度や結晶方向がどのように変化するかを系統的に調べる。中赤外レーザー照射による高分子ー金属系ナノ複合膜のその場創成に成功したが、どの程度の重量%のナノ粒子前駆体を混合した高分子膜にどの程度のパワーのレーザーをどの程度の時間照射すればどの程度の粒径および粒径分布のナノ粒子がどの程度の数密度で高分子膜内に生成するかについてはまだ調査できていない。そこで今後は、ナノ粒子前駆体の重量%や照射レーザーパワーおよび照射時間を変えたナノ複合膜化の実験を行い、系統的なテータを取得する。応用物理学、薄膜、量子エレクトロニクス薄膜試料作製と薄膜温度計測法の開発が予想以上に順調に進み、試薬等の経費が少なくて済んだから。28年度の半ばになって、レーザー照射により高分子膜を瞬時にその場でナノ複合膜化できることを発見した。高分子材料を母材としたナノ複合膜は、本研究で目指している構造制御された高分子薄膜の一形態でもあるという事と、そのようなナノ複合膜のその場創成技術の開発は極めて応用性が高いということを考えた結果、本研究をここで終わらせず、もう1年かけて研究展開した方が良いという判断に至った。結晶構造を制御するための消耗品や電源などの購入に使用する。また、実験を遂行する外国人研究員の招へい旅費に用いる。所望の高分子溶液と混合させるナノ粒子前駆体の重量%と照射レーザーおよび照射時間を変えることにより、どのくらいの大きさおよび粒径分布を持った金属ナノ粒子がどのくらいの数密度で高分子膜内にその場創成されるかを系統的に調べる。
ソサエティ5.0に向けたSTEMと人文社会芸術に依る文理融合教育の比較研究

本研究は、第4次産業革命やソサエティ5.0への移行という社会的課題を達成するためのイノベーションの実現に向けてSTEM・人文社会科学・芸術を統合した文理融合教育を、日米の学士過程教育を事例として比較し、次世代型コンピテンスを把握する。専門に拘泥された構造の克服を行い、文理融合を実現し、次世代型コンピテンスを習得するという課題は現在の日本の大学教育が直面している大きな課題である。本研究では文理融合という視点からSTEMと人文・社会・芸術系との学際型教育プログラムを日米で比較検証するために、日米への教員や学生への面接調査と日本の産業界で働く大学卒業生へのWEB調査を研究方法として実施する。
防災における市場の失敗と政府の役割の経済理論分析

1.地域の自主防災活動における費用分担の理論分析:地域住民が自発的に地域防災活動を行う場合、各住民がどのように費用を分担するのかを理論的に分析した。これは、同盟の経済学における安全保障の費用分担問題と同じ構造を持っているため、分析結果を安全保障の文脈でまとめた論文をPET2018で報告した。本報告は、プログラム上は中川単独の報告であるが研究自体は政策研究大学院大学の井堀利宏との共同研究である。また、本報告にもとづく論文をIhori et al.(2019)の中で発表した。同書は国際的なリスク管理を研究した学術書であるが、本研究の成果を大きく取り入れている。2.地域の自主防災活動に対する民間企業の広報宣伝の影響の理論分析:地域の自主防災活動に必要となる物品を販売する民間企業は、自主防災活動を活発にするように広報活動を行う誘因を持っている。本研究では、もし、こういった企業が災害被害の大きさを実際よりも強調して伝えれば、防災活動が活発になり、場合によっては社会的に最適な防災が実現しうることを示した。この分析結果を同盟の経済学の文脈でとりまとめた研究を、Ihori et al.(2019)の中で発表した。3.複数公共財の自発的供給問題の理論分析:防災に寄与する公共財には、様々なものがある。本研究は異なる複数の公共財が自発的に供給される状況で、同時に2つ以上の公共財に貢献するプレイヤーが何人存在するかを分析した。分析結果をIIPFで報告するとともにディスカッションペーパーとして発表した。また、公共財が複数存在し、かつ、資源制約も複数存在するモデルの分析結果をIhori et al. (2019)の中で発表した。4.公共サービスが自発的防災活動に与える影響の理論分析:人口密集地域における外部性を伴う防災活動の理論モデルを用いて、公共サービスが民間の自発的防災活動に与える影響を分析した。先行研究の文献調査と整理、学会等での研究動向の調査を行った。また、Ihori, McGuire, and Nakagawa(2013)のモデルをもとに、複数の経済主体が自発的に防災活動を行うモデルを構築した。まず、先行研究等の調査を通じて、東日本大震災による福島第一原発事故のような「自然災害起因の産業事故(Natech)」の重要性に改めて気付かされた。次に、防災モデルの構築に関して3つの取り組みを行った。第1にIhori, McGuire, and Nakagawa(2013)をベースとした理論分析に取り組んだ。具体的には、災害等のリスクに直面する経済主体の被害削減・リスク削減について公共財理論を用いて分析した。これにより、従前の研究では特定のパラメータの下での数値計算によって示唆するにとどまっていた結果を、理論的に証明し、その成果をIIPFで報告した。第2に、外部性を伴うリスクへの対応の理論モデルを構築した。大都市直下型地震では、住宅密集地で火災が発生すると近隣の住宅にも被害が拡大する。このモデルでは、2つの経済主体が被害のリスクを軽減する取り組みを自発的に行う状況を想定し、かつ、一方の経済主体において災害が発生すれば、それが直ちに他方にも拡大すると想定し、第三者機関による介入の効果を見た。その上で、本研究の理論モデルが自然災害だけでなく人的災害まで射程に収めうるか否かの感触を探るべく、全くの人的災害である公債による経済危機のモデルとして解釈し構成してAPETで報告した。第3に、人口密集地での火災を念頭に、経済主体の数をN人に増やしたモデルを構築し、コミュニティ規模の拡大が各人のリスク削減行動や災害リスクに与える影響等を分析した。第3の分析の成果については、次年度以降に報告していく予定である。平成27年度は、人口密集地で大都市直下型地震が発生するケースを想定した経済理論モデルを構築し分析した。このモデルでは、都市を複数のブロックに区分し、ブロック内のある住宅で発生した火災が他の住宅に延焼するケースを想定した。そして、Ehrlich and Becker (1972)型のリスク管理モデルをもとに公共財の自発的供給モデルの枠組みを用いて理論を構築した。このモデルの分析により以下の結果を得た。第1に、各家計の最適行動を導出し、他の家計の防災投資水準等がある閾値を下回ると、家計は防災投資を全く行わないことを示した。また、その閾値が防災投資への補助率に依存することを示した。第2に、火災が発生する時間帯に災害が発生する確率が高く、かつ、ブロックの人口が多いと、全ての家計が全く防災投資を行わない状態がナッシュ均衡として生じることを示した。第3に、各家計が正の防災投資を行っている場合には、防災投資に対する補助金が防災投資を増加させることを示した。しかし、人口が多く、家計が全く防災投資を行っていないナッシュ均衡では、補助率の微少な変化は防災投資に影響を与えないことを示した。また、ブロックの人口が1である場合、補助金がなくとも家計の防災投資は社会的に最適な水準と一致し、補助金は過剰な防災投資を生じさせることを示した。これらの分析の成果を日本財政学会で報告した。さらに、本研究の理論的基盤となっている公共財の自発的供給理論について、理論分析の掘り下げを行った。具体的には、複数の公共財の自発的供給問題の理論研究を掘り下げ、複数のプレイヤーが複数の公共財に同時に自発的に供給するナッシュ均衡が存在する条件を分析し、その成果をPET15で報告した。

これらと並行して、防災研究や公共財理論に関する文献調査と整理を実施した。平成27年度は、年度当初に計画していた研究内容を実施することが出来た。また、研究成果の学会報告を行い貴重なコメントをいただくことが出来た。とはいえ、平成28年度に計画していた内容を先取りするほどに研究が著しく進展した訳でもなかった。当初の計画を超えるほどではなく、計画とほぼ等しい進捗であることから概ね順調に進展していると評価した。IIPFで報告した"Voluntary Disaster Prevention in a Metropolitan City: A Theoretical Analysis"は、前年度に日本財政学会で報告した論文を改訂したものである。この論文では、大都市での地震防災を公共財の自発的供給モデルを用いて分析し、都市の区域内の住居が災害に耐える確率は、火災のリスクを考慮すると、人口密度の減少関数となり、かつ、区域内の所得不平等度の減少関数となることを示した。さらに、対称経済では、この確率は一括固定税で調達された補助金によって上昇させられることを示した。また、当該区域の人口密度が低い場合、防災補助金は防災活動の過剰供給をもたらすことを示した。これらの結果は、先行研究の実証分析の成果を説明し、大都市直下型地震への防災に対して重要な経済理論的示唆を与えるものと考えられる。オーストラリア国立大学でのワークショップで報告した" On the Number of Players Voluntarily Contributing to Twoor More Public Goods"は、「Nash均衡を記述する連立方程式が過剰決定系ではない」という仮定の下で、複数の公共財に同時に自発的に貢献する経済主体の人数を分析し、その人数が公共財の種類の数以下となることを示した。ここから、多数の経済主体による複数の公共財の自発的供給問題では、ほとんどの経済主体は高々1種類の公共財にしか貢献しないことが含意される。現実の防災は、ボランティア活動、NPOへの寄付など様々であり、複数の公共財が自発的に供給される状況と解釈できる。本研究は、こういった状況では、ほとんどの家計は高々1種類の防災活動にしか貢献しないという理論的予想を与えるもので、防災における新たな市場の失敗を示唆する研究成果であると考えられる。平成26年度は、先行研究の文献調査と整理、学会等での研究動向の調査を行った。また、Ihori, McGuire, and Nakagawa(2013)のモデルをもとに、複数の経済主体が自発的に防災活動を行うモデルを構築した。平成27年度は、人口密集地で大地震が発生するケースを想定した経済理論モデルを構築し分析した。このモデルでは、都市を複数の区域(ブロック)に区分し、区域内のある住宅で発生した火災が他の住宅に延焼するケースを想定した。そして、Ehrlich and Becker (1972)型のリスク管理モデルをもとに公共財の自発的供給モデルの枠組みを用いて理論を構築した。平成28年度は、主として、(1)公共財の自発的供給モデルを用いた大都市直下型地震への防災に関する研究、(2)防災問題のように複数の公共財が家計により