hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生育音響環境がマウスの音声コミュニケーションに与える影響

動物は環境中の様々な刺激を知覚・認知し、環境に適した行動を選択する。本研究では、環境、特に音響環境がマウスの行動に与える影響を検討し、複雑に絡まりあう環境刺激と動物の行動との関係を解明することを目的とする。二年目である本年度は、昨年度に構築した音声呈示システムを用いて、音響環境が行動に与える影響をより詳細に検討した。異なる音響環境下(熱帯雨林再生音、熱帯雨林逆再生音、ホワイトノイズ、音なし)で5つの行動テスト(高架式十字迷路テスト、オープンフィールドテスト、スリーチャンバー(社会行動)テスト、強制水泳テスト、尾懸垂テスト)を実施したところ、マウスの行動は音響環境に応じて異なることが明らかとなった。昨年度の結果と同様に、様々な音を含む熱帯雨林再生音環境下では他のホワイトノイズや音なし環境下よりも探索行動が増加する傾向が見られた。興味深いことに、熱帯雨林逆再生音環境下では最も長く探索行動が観察された。また、強制水泳試験における水中の探索行動でも類似した結果が観察された。これらの結果は、動物が環境中の音響特徴に応じて探索行動を変化させている可能性を示している。また、様々な音を含む音響環境下では、スリーチャンバーテストにおける他個体との接触時間が長いことが明らかとなった。このことは、音響環境が動物の社会行動にも影響を与えていることを示唆する。上記の行動実験に加え、音響環境が血中のホルモン濃度に与える影響を検討するため、ホルモン測定を行った。その結果、豊かな音響環境はマウスのコルチコステロン濃度を変化させることが明らかとなった。これらの結果は、音響環境がマウスの行動や内分泌に影響を与えることを示しており、環境エンリッチメント研究などにおいて音響環境を考慮することの重要性を示している。本年度の研究は昨年度の結果をもとに、より詳細な音響環境の影響を検討した。本研究では前年度よりも多くの種類の音響環境の効果を検討しており、その結果、音響環境の種類に応じて行動が変化すという結果が得られた。この結果は、「どのような刺激」が「どのような効果」をもたらすのか、という研究目的を達成するために重要な成果となりうるだろう。当初の予想とは異なる結果のため、計画に変更点はあるものの、本年度の研究で得られた成果は音響環境の影響を理解するうえで重要な知見である。研究計画では長期実験を予定していたが、短期実験における内分泌、行動への影響を観察することができたため、短期的な音響環境変化が内分泌、行動に与える影響を明確にしていく予定である。特に環境中のどのような音響情報が内分泌や行動に影響を与えるのかを明らかにすることができれば、今後の音響環境研究における重要な基礎となるはずである。本成果は、音響環境が動物の状態や行動を変化させるメカニズムの理解に大きく貢献するだろう。生育音響環境は動物の適切な行動出力に重要な要素である。本研究の目的は、生育音響環境がマウスの音声コミュニケーション等の社会行動に与える影響を明らかにすることであり、成熟個体と思春期個体における生育音響環境の影響を検討する予定である。初年度である本年度では、最初に、様々な音響環境下における行動を観察するためのシステムを構築した。このシステムでは、装置上部の二つのスピーカーから音声を再生可能であり、音声再生時の行動を観察することができる。このシステムを用いて、異なる音響環境下で、高架式十字迷路テスト、オープンフィールドテスト、社会行動テスト、強制水泳テスト、尾懸垂テストを実施し、短期的な音響環境の効果を検討した。その結果、熱帯雨林の音声条件下ではホワイトノイズ条件下や音なし条件下と比較して探索行動量が多く、音響環境が動物の行動に影響を与えている可能性が示された。この結果は、音響環境の変化が短期的であっても動物の行動に影響することを示しており、動物が環境に適した行動を選択していることを示唆する。生育環境と行動との関連性に関する詳細な研究は少なく、特に音響環境に着目した本研究の結果は、新しい知見として動物の行動の理解に役立つだろう。また、本年度の成果は今後の研究で検討予定である生育音響環境の音声呈示音や呈示方法決定する上で重要な知見であり、これらの結果をもとに今後も研究を進めていく予定である。計画では長期的な音声呈示を予定していたが、適切な音響環境条件を検討するため、今年度は短期的な音声呈示実験を実施した。本研究の結果は長期的な音声呈示実験をより適切な条件で実施するために必要な実験である。また、短期的な音声呈示であっても音響環境が動物の行動に影響を与えうるという結果も得られており、本研究の成果は今後の生育音響環境の影響検討において重要な知見である。

昨年度の結果と同様に、様々な音を含む熱帯雨林再生音環境下では他のホワイトノイズや音なし環境下よりも探索行動が増加する傾向が見られた。興味深いことに、熱帯雨林逆再生音環境下では最も長く探索行動が観察された。また、強制水泳試験における水中の探索行動でも類似した結果が観察された。これらの結果は、動物が環境中の音響特徴に応じて探索行動を変化させている可能性を示している。また、様々な音を含む音響環境下では、スリーチャンバーテストにおける他個体との接触時間が長いことが明らかとなった。このことは、音響環境が動物の社会行動にも影響を与えていることを示唆する。上記の行動実験に加え、音響環境が血中のホルモン濃度に与える影響を検討するため、ホルモン測定を行った。その結果、豊かな音響環境はマウスのコルチコステロン濃度を変化させることが明らかとなった。これらの結果は、音響環境がマウスの行動や内分泌に影響を与えることを示しており、環境エンリッチメント研究などにおいて音響環境を考慮することの重要性を示している。本年度の研究は昨年度の結果をもとに、より詳細な音響環境の影響を検討した。本研究では前年度よりも多くの種類の音響環境の効果を検討しており、その結果、音響環境の種類に応じて行動が変化すという結果が得られた。この結果は、「どのような刺激」が「どのような効果」をもたらすのか、という研究目的を達成するために重要な成果となりうるだろう。当初の予想とは異なる結果のため、計画に変更点はあるものの、本年度の研究で得られた成果は音響環境の影響を理解するうえで重要な知見である。研究1では音声を提示した環境中で飼育し、その効果を検討する予定であったが、適切な音響環境の呈示方法をこれまでの知見から設定することが難しかった。そのため、本年度は、適切な音響環境の呈示方法を検討するため、より短期的な音声呈示による影響を検討した。今後はこの短期実験を継続して実施するとともに、その結果をもとに適切な条件に設定した長期飼育下の音響環境に関する実験を実施する予定である。研究計画では長期実験を予定していたが、短期実験における内分泌、行動への影響を観察することができたため、短期的な音響環境変化が内分泌、行動に与える影響を明確にしていく予定である。特に環境中のどのような音響情報が内分泌や行動に影響を与えるのかを明らかにすることができれば、今後の音響環境研究における重要な基礎となるはずである。本成果は、音響環境が動物の状態や行動を変化させるメカニズムの理解に大きく貢献するだろう。本年度に実施を予定していたマウスの超音波発声録音の予定が延び、購入予定の超音波音声録音機器を購入する必要がなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は録音を予定しており、本年度の結果を元に適切な超音波録音装置を購入する予定である。赤外線サーモグラフィカメラの購入にあたって、当初の予定よりも安く購入することができたため、次年度使用額が生じた。次年度はホルモン測定の追加実験が必要となっており、次年度使用額はこの実験に使用する測定キット等の購入に充てる。
はり師・きゅう師における多施設共用臨床実習前評価のための客観的臨床能力試験の検討

はり師・きゅう師教育における実技試験を多施設で客観的に評価する手法を検証した。2011年に試験の映像を養成施設に送付し、238名の教員が評価した。結果は評価者間の差が大きかった。2012年に評価表を再考し、4大学で36名の学生を対象に試験を実施した。施設間および内外部評価者の差が認められた。2013年にOSCEを実践している複数の養成校の教員が同じ学生の試験を評価した。評価者間の差が顕著に認められた。いずれの調査でも、鍼実技の衛生手技および治療者態度の評価に差が大きかった。今後、今回用いた評価表の信頼性・妥当性について検証する。また、実技教育におけるコアカリキュラムを議論する必要がある。はり師・きゅう師養成教育における臨床実習前の多施設間共用評価を実施する上での問題点を検討してきた。平成23年度は試験映像を作成して全国の養成校に配布し、200名を超える教員から評価を得た。その結果、態度評価および鍼実技における衛生面において、専門学校が大学および視覚支援学校より有意に低い評価をつけ、養成施設間で実技評価が異なる実態が明らかとなった。平成24年度は、同一の試験問題を同一の評価基準を用いて多施設間で実施した場合に生じる問題点を検証した。平成25年3月に森ノ宮医療大学、明治国際医療大学、関西医療大医学、筑波技術大学の4校(36名)を対象として、客観的臨床能力試験(OSCE)を実施した。公募を行い、研究の目的を十分に説明して同意の得られた24年生の学生に、予め出題内容を配布して事前学習を指示した。試験は医療面接、整形外科的検査法、鍼実技、灸実技の4ステーションで行った。各ステーションは実施校の内部評価者と他校の外部評価者の各1名で構成された。評価者には予め評価用紙と評価基準が配布され、各校の研究分担者が説明を行った。医療面接および整形外科的検査法では、十分に訓練を行った標準模擬患者(SP)を設定した。SPは森ノ宮医療大学大学院生2名が担当した。試験の結果は分析中であるが、医療面接の技術、整形外科的検査法でのカルテ記載、鍼実技の衛生面で養成校間の差が認められている。評価者間では、特定の評価者が低い評価をつける傾向が認められた。これらの事実から、養成校間および教員間での教育内容や到達度目標に差があることが考えられた。はり師・きゅう師養成教育においては、多くの問題が内在していることが考えられる。実技試験を異なる教育機関に所属する複数の教員で評価を行った場合の差について検証した。平成25年8月に「はり師・きゅう師の養成における臨床実習前評価に関するワークショッを開催し、参加した異なる教育機関に所属する17名の教員に実技試験の評価を依頼した。試験開始前に試験問題の内容、評価表、評価基準について説明した。訓練された2名(A・B)の学生に医療面接、整形外科的検査、はり実技、きゅう実技の試験を受験させた。試験は2部屋で同時に実施し、評価者はAの学生に9名、Bの学生に8名とした。評価結果は得点分布および評価項目別の標準偏差を比較した。医療面接では平均点の差は小さかったが、1名が欠点を付けた。整形外科的検査では項目毎の評価が大きく異なった。はり実技では、消毒や後揉捻の評価項目で標準偏差が大きくなった。きゅう実技では艾の大きさや透熱灸の熱緩和方法で標準偏差が大きくなった。評価者が付けた試験別の得点に順位を付けた結果、4つの試験の平均順位がAでは2.5位の教員から7.5位の教員に分かれ、Bの学生では3位の教員から6.5位の教員に分かれ、合否にも影響した。本結果から、評価者の基準が異なり、厳しい評価者と易しい評価者が存在し、これは所属する養成校の教育の違いから来ていると考えられる。各試験で評価者間の標準偏差が大きくなる項目は評価基準などを再検討する必要がある。複数の教員によって同一の試験を評価する場合、評価表および評価基準を改善し、事前の打ち合わせを行うことで差を減らすことは可能である。しかし、本結果から養成校間で最低限必要と考えられる項目の教育および評価が異なる現状が垣間見え、今後議論が必要であると考える。本研究の目的は、はり師・きゅう師を養成する教育カリキュラムとして、臨床実習前に客観的に評価する共用システムとしてOSCEを開発することにある。一部の養成校においては2000年代初頭より独自のOSCEの取り組みは認められるが、一致性は低い。

平成23年度の当初計画として、OSCE実施校へ外部評価者の導入を依頼し、実態を調査する予定であったが、受け入れが難しいことが見込まれた。よって、研究者が作成した医療面接、鍼実技、灸実技の試験映像を全国の養成校に送付し、映像を視聴して評価することで現状を把握することとした。163校に依頼し、85校(53.5%専門学校30校100名、大学7校28名、盲学校34校110名)より返信を得た。評価者238名の平均年齢、教員歴に差は認められなかった。医療面接では専門学校(78.5±9.4点)、大学(83.4±9.7点)、盲学校(79.9±10.0点)間で差は認められなかった。鍼実技では大学(78.0±18.7点)・盲学校(72.5±15.9点)と比較して専門学校(61.9±15.0点)で、治療態度、リスク対策、手技の全てのカテゴリーで有意に評価が低かった。特にリスク対策が顕著で、専門学校と比較して大学(P<0.0001)、盲学校(P<0.01)ともに有意差があり、専門学校の評価が低かった。灸実技では、手技において専門学校の評価が有意に低かった。本結果から、はり師・きゅう師養成校間で実技評価について統一された見解を有していないことが明らかとなった。これは多施設間で共用可能な評価の検討が難しいことを意味している。その一方で、評価項目別に検討すると差異の少ない項目もある。今後は出来るだけ多くの教育担当者の意見を聴取して問題点の抽出にあたる。これらの問題点を整理して共用評価を作成することは質の高い医療人を育成するうえで不可欠と考える。はり師・きゅう師の養成教育では、伝統的な臨床実技が流派などによって養成校で異なるため、卒業時点における多施設間での共用試験は難しいと推測される。その一方で、臨床実習前の段階では患者とのコミュニケーション能力や基礎的な施術技術および検査法については養成校での差異は少ないことが考えられる。よって、本研究は臨床実習前の多施設間教養試験の将来的な実施を想定して、問題点を抽出する目的で実施している。これまでの段階で、多くの項目において大学間のみならず、専門学校や視覚支援学校とも共通する評価項目において、問題なく共通認識が得られる可能性が得られている。その一方で、鍼実技における衛生面への認識が異なるなど、問題点も抽出されている。予測される問題点を解消する目的で作成した試験問題および評価基準を用いた4大学での実技試験では、内外評価者間での差は少なかったが、特定の評価者で異なる評価が得られたり、養成校によっては学生に指導されていない可能性が考えられる項目が認められてもいる。平成24年度の時点では、考えられる問題点の抽出は達成できたと考えている。平成25年度は、これまでの抽出された問題点を、はり師・きゅう師を養成する全大学の担当者や専門学校を含む専門家と議論し、解決を試みることで多施設間共用試験の実現可能性について結論を得たいと考えている。本研究の目的として掲げている多施設間で共用可能な臨床実習前OSCEの開発には、現在実施されている養成校単位でのOSCEの現状を把握する必要がある。しかし、数校の現状を現地調査しても全体像を把握することは難しい。今回実施した映像視聴による模擬評価では、養成校の半数を超える施設から回答が得られ、200名を超える教育担当者の評価を得ることができた。これにより教育とその評価が施設間で異なることを実数値として明らかにしたのは意義がある。
ソーシャルワークとしての「子育て支援総合コーディネート」実践モデルの開発的研究

「子育て支援総合コーディネート事業」をソーシャルワークの視座から捉え直し、子育て支援コーディネーター(「子育てコンシェルジュ」)のためのソーシャルワーク実践モデルを研究開発した。本実践モデルは、子育てコンシェルジュが、児童館などの子育て支援拠点において、親に寄り添いながら実践できるように、iPad等のタブレット型携帯端末で稼働するITCを活用した「子育て支援ナビ・システム」とし、試用・評価・改善により汎用可能なものとした。本研究の目的は、「子育て支援総合コーディネート事業」を、ソーシャルワーク実践の視座から捉え直し、総合コーディネーターのためのソーシャルワーク実践モデルを研究開発することである。本研究の初年度である平成22年度は、実践モデル研究開発手続き(M-D&D)に基づき当初の計画通り、地方公共団体における「子育て支援総合コーディネート事業」の実態を把握し、問題点の理解と実践モデルを開発するための基礎データ収集のために、全国1717市区町のすべてを対象に郵送による質問紙調査を実施した。質問紙作成にあたっては、文献調査に加え、自治体、子育て支援現場、子育て支援総合コーディネート研修に携わる研究者に対してヒアリングを実施した。調査票は市区町担当者用とコーディネーター用を作成し、市区町担当者に一括して送付し、担当者からコーディネーターへ配布してもらった。回収率は、担当者用質問紙は50.8%、コーディネーター用は13.6%であった。予想通り、本事業の実施を十分に行えている自治体は極僅かであり、コーディネーターとして人を配置している自治体は極めて少なかった。こうした実情の原因は、財源と人材の不足であり、これも予想通りの結果となった。また、ソーシャルワーク的視点の弱さも明確となり、今後の実践モデル開発にとって重要な情報が豊富に得られた。報告書を刊行し、ホームページも開設して掲載しているので、詳細はそちらを参照されたい。データの多変量解析の結果は学会報告を予定している。「子育て支援総合コーディネート事業」を、ソーシャルワーク実践の視座から捉え直し、総合コーディネーター(以下、子育てコンシェルジュ[○!R])のためのソーシャルワーク実践モデルを研究開発することが本研究の目的である。この研究目的を達成するために、平成23年度は、M-D&DのフェーズI「問題の理解」で実施した総合コーディネート事業の実態調査結果に基づき、フェーズII「実践モデルの叩き台の作成」に取り組んだ。1)実態調査結果をさらに詳細に分析し、説明(独立)変数であるコーディネーターの「力量」要因及びコーディネーターを取り巻く自治体の「環境」要因と、基準(従属)変数であるコーディネートの円滑な取り組みとの関係を分析した。2)実践モデルの叩き台を構成するデータベース・ナビ・モジュールを試作し、改良を加えた。3)同じく実践モデル叩き台を構成するコーディネート・ナビ・モジュールの基本設計を行った。データベース・ナビ・モジュールは、自治体が提供するさまざまな子どもと子育てに関わる事業やサービスを網羅的に蓄積したものであり、わかりやすいグラフィック・インターフェースと直感的に把握可能な検索ルールによって必要な事業やサービスを簡便に見つけ出すことができる検索システムになっており、検索履歴を蓄えられるようにもなっている。コーディネート・ナビは、子育てコンシェルジュ[○!R]が、子どもの成長ニーズと保護者の子育てニーズをアセスメントし、データベース・ナビ・モジュールを活用して、計画的に資源の活用を援助し、活用状況をモニターすることによってニーズが充足されたかどうかを評価しながら、子どもの成長と保護者(親)の子育てを支援することをナビゲートするモジュールである。詳細については平成23年3月に発行した平成23年度報告書を参照されたい。「子育て支援総合コーディネート事業」を、ソーシャルワーク実践の視座から捉え直し、総合コーディネーター(以下、子育てコンシェルジュ)のためのソーシャルワーク実践モデルを研究開発することが本研究の目的である。この研究目的を達成するために、平成23年度は、M-D&DのフェーズI「問題の理解」で実施した総合コーディネート事業の実態調査結果に基づき、フェーズII「実践モデルの叩き台の作成」に取り組み、実践モデルの叩き台を構成するデータベース・ナビ・モジュール(以下、子育て支援データベース・ナビ・システム)を試作し、改良を加えるとともに、実践モデル叩き台を構成するもう一つのモジュールであるコーディネート・ナビ・モジュール(以下、子育て支援コーディネート・ナビ・システム)の基本設計を行った。平成24年度は、西宮市こども部の協力を得て、子育て支援データベース・ナビ・システムの試行、改良を継続するとともに、子育て支援コーディネート・ナビ・システムの叩き台を開発した。後者は、子育てコンシェルジュが、子どもの成長ニーズと保護者の子育てニーズをアセスメントし、子育て支援データベース・ナビ・システムを活用して、計画的に資源の活用を援助し、活用状況をモニターすることによってニーズが充足されたかどうかを評価しながら、子どもの成長と保護者(親)の子育てを支援するソーシャルワークとしての子育て支援総合コーディネートの実践モデルである。叩き台は、西宮市において一定期間試用された。試用後のフィードバックを得た後、改良が加えられた。平成24年度は、本開発的研究の最終年度であり、3年間の研究開発過程を精査し、最終成果としての実践モデル(両子育て支援ナビ・システム)の試行評価結果を整理した。これを平成25年3月に著書『ソーシャルワークとしての子育て支援コーディネート』(関西学院大学出版会:233頁)として出版した。

自治体のサービス資源を網羅し、データベース化し、検索システムをプログラムしてデータベース・ナビ・モジュールとする際に、自治体や有識者などの意見を聴取し、改良するとともにバグを修正することに、予想以上の時間を要したが、研究期間の後半に当初のスケジュールに追いつくことができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、計画通りにデータベース・ナビ・モジュールを試行改良するとともに、コーディネート・ナビ・モジュールの叩き台を完成し、試行改良する。また、この3年間の研究のプロセスと成果を著書として出版し、実践モデルの宣伝・普及に努める。
LMIに基づくシステム同定手法とその応用に関する研究

・同定/制御の繰り返し設計について,LMIに基づくシステム同定を用いた新しい同定/制御の繰り返し設計法を検討した.・構造物の振動制御を行うデバイスの動特性モデルの導出に関連して,得られたモデルによるセミアクティブ制御手法を提案した.シミュレーションによって有効性を検証した.その結果,従来提案されているセミアクティブ制御系設計手法で達成される性能を上回る制御性能が実現可能であることが示された.・LMIによって分散型コントローラと適切な制御対象のモデルを同時に求めるための手法を提案した.・同定/制御の繰り返し設計について,LMIに基づくシステム同定を用いた新しい同定/制御の繰り返し設計法を検討した.・構造物の振動制御を行うデバイスの動特性モデルの導出に関連して,得られたモデルによるセミアクティブ制御手法を提案した.シミュレーションによって有効性を検証した.その結果,従来提案されているセミアクティブ制御系設計手法で達成される性能を上回る制御性能が実現可能であることが示された.・LMIによって分散型コントローラと適切な制御対象のモデルを同時に求めるための手法を提案した.LMI(線形行列不等式)に基づくシステム同定法について,理論的枠組みを研究した.従来,その解が最小二乗解で与えられるシステム同定問題のクラスが, LMI拘束付の最適化問題として定式化できることを示した.台湾NCREE(国家地震工学研究センター)ベンチマーク構造物の地震応答データから,構造系の同定を行った.通常,式誤差の二乗和を最小化するシステム同定問題に,数値積分の手法を利用することによって,出力誤差を最小化できる同定問題をLMI最適化問題として定式化することが出来た.その結果,実験データとよく整合した構造系の質量,減衰,剛性パラメータ値を求めることができた.結果は,国内講演会において発表した.さらに,制御対象のモデル化とコントローラ設計は,互いに不可分な関係にあるという事実を動機に, 1990年代から研究が続けられ産業応用においても成功しているものの,現在まで理論的な意味で決定的な解法の得られていない同定とコントローラ設計の繰り返し設計問題において,本課題で研究されているLMIに基づく同定法と,現在まで多くのものが提案されてきているLMIに基づくコントローラ設計手法を組み合わせて,システム同定問題とコントローラ設計問題を同一の計算プラットフォーム上で表現することにより,閉ループ性能を改善しながら閉ループ同定とコントローラ設計を繰り返すような新しい制御系設計アルゴリズムが構築できることを見出した.離散時間系に対するシミュレーションで良好な結果を得ることが出来た.この結果は,国内講演会において発表した.LMI(線形行列不等式)に基づくシステム同定法について,その振動制御デバイスのモデル化や制御系設計に関する応用について主に研究を行った.本手法を,セミアクティブ振動制御に用いる振動制御デバイスのモデル化・セミアクティブ制御系の設計,また,構造設計変数とコントローラの同時決定問題への利用を検討した.振動制御デバイスの開発については,受動・準能動の双方に適応可能な電磁抵抗型制振装置を開発し,その効果をシミュレーションんおよび実験によって検証した論文を1編発表した.また,セミアクティブ制御デバイスの動特性モデルを考慮した予測型セミアクティブ制御則を開発し,シミュレーションによってその有効性を示す論文を1編発表した.さらに,関連する課題として,振動制御デバイスの動特性モデルを考慮したセミアクティブ制御系と,建築構造の構造剛性の分布同時設計問題を定式化し,遺伝的アルゴリズムを用いて最適設計を行った.結果は国内講演会で発表した.さらに,時変構造設計変数とゲインスケジューリングコントローラの同時決定法について,主に理論的検討を行い,従来の固時不変型の制御系より高い性能が得られることを示し,国際会議で発表した.さらに,センサ・アクチュエータコロケーションの成立した対称システムに対する速度フィードバック制御系と,減衰要素およびセンサ・アクチュエータ配置の同時決定問題について検討し,国際会議で発表した.LMI(Linear Matrix Inequality:線形行列不等式)に基づく動的システムのシステム同定法に関連した問題について検討を行い,以下の成果を得た.同定/制御の繰り返し設計について,LMIに基づくシステム同定を用いた新しい同定/制御の繰り返し設計法を検討した.LMIの枠組みの下で,モデル化とコントローラ設計の繰り返しごとに,よりアグレッシブな制御を行うためのアルゴリズム(LMIの枠組み下でのWindsurfer approach)を提案した.さらに,従来最小二乗法によって開ループ動特性の近似を最良とするように求めらてきた制御対象のモデルが,コントローラを接続して制御を行う場合,最良の制御性能を導かないことがあることを数値的に明らかにするとともに,最終的に制御性能を向上させるような制御対象のモデルを繰り返し計算によって導出するためのアルゴリズムを提案した.成果を国際会議および国内会議にて発表した.構造物の振動制御を行うデバイスの動特性モデルの導出に関連して,得られたモデルによるセミアクティブ制御手法を提案した.シミュレーションによって有効性を検証した.その結果,従来提案されているセミアクティブ制御系設計手法で達成される性能を上回る制御性能が実現可能であることが示された.得られた成果は,雑誌論文,国際会議にて発表した.LMIによって分散型コントローラと適切な制御対象のモデルを同時に求めるための手法を提案した.成果は国際会議および著書にて発表した.
分子標的薬耐性化後の患者由来肺癌細胞株を用いた新規治療介入

分子標的薬耐性化後の患者検体を用いて、2次元および3次元培養法(オルガノイド)による細胞株樹立を目指す。樹立した細胞株を用いて、患者毎の耐性化機序を解明し、薬剤感受性試験の結果から最適治療を検討する。これにより治療選択肢が少ない分子標的薬耐性化後の肺癌患者の予後延長を目指す。さらに、「患者由来細胞株の実験結果を患者本人へ還元する」という新たな治療システムの実現可能性について考察する(新たなPrecision Medicineの実現)。
癌抑制遺伝子PTENによる癌免疫監視機構の制御

種々の成長因子やTCR刺激はPI3Kを活性化させる。PI3KはPIP2をPIP3に変換し、PIP3はAktを活性化させることによって細胞増殖、アポトーシス抵抗性、細胞遊走能亢進に働く。PTENはPIP3を主な基質とするホスファターゼでこの経路を負に制御する癌抑制遺伝子である。我々はPTENの生体における機能を解析するために、これまでにT細胞特異的PTEN変異マウスを作成したところ、マウスは自己免疫病を呈し、また全例T細胞リンパ腫を呈することを報告した(Immunity,2001)。そこで平成16年度は、これらの発現形がどのアイソタイプのPI3Kによるのかを検討するためにPTEN/PI3Kδ、PTEN/PI3Kγのダブル変異マウスを作成したところ、PTEN/PI3Kγダブル変異マウスでは、自己抗体産生の完全な抑制と、リンパ腫発症の大幅延長を認めた。さらに、PTEN/PI3Kδダブル変異マウスでも、軽度の自己抗体の産生抑制と、リンパ腫発症の軽度延長を認めた。このように、T細胞においては主にPI3Kγのアイソタイプがその重要な機能を担い、その機能亢進が自己免疫病とリンパ腫発症を引き起こすことをはじめて明らかにした(投稿準備中)。さらに我々はT細胞特異的PTEN欠損マウスでは、NKT細胞においても高率にPTEN遺伝子を欠損することから、このマウスにおけるNKT細胞を解析した。このマウスは成熟NKT細胞が著しく減少し、未熟なNKT細胞が増加していた。またNKT細胞の増殖能やサイトカイン産生などの機能障害も認められた。これらのNKT細胞数の減少としては、抑制性NKT細胞受容体であるLy49の発現がその一因であることが類推された。このように癌免疫監視機構の障害が、PTEN変異にみられる高率な発癌の一因となりうることを提唱した(投稿準備中)。
チベット高原大気エネルギー・水循環過程

本研究は、国際学術等共同研究により、1998年にチベット高原上で実施された集中観測の結果を解析して、高原上の種々の気象要素、大気境界層の構造、乱流特性、陸面から大気へのエネルギー・水輸送などについて、その空間分布、日変化の特徴、アジアモンスーン開始前から終息までの間の季節変化を明らかにしていくこと、さらに、「チベット高原陸面エネルギー・水循環過程(代表者:小池俊雄)」研究班の成果と併せて、大気陸面相互作用の解明と予報的アルゴリズム確立にむけた研究を行うことを目的として実施された。また、これらのデータ解析研究と平行して、自動気象観測装置を用いた観測を継続し、大気陸面過程の年々変動の解明を目指した。集中観測の解析では、高原の特徴を反映した放射収支、モンスーンの進行とともに陸面から大気へのエネルギー輸送の形態が顕熱主体から潜熱主体に変化する様子が実測で明らかになった。地表面熱収支の解析では、フラックスのインバランスが見られた。これに関して、乱流計測上の問題、観測要素の代表性の問題(Footprint問題)、組織的な構造の影響などの検討が行われたが、完全な解決には至らず今後の課題として残った。メソスケールの水循環に関しては、ゾンデデータ解析と数値実験により、高原上の地形の影響により、日中から午後にかけて山岳地域に水蒸気が輸送され可降水量が増加する日変化のメカニズムが解明された。継続観測では、これまで観測データが少なかった地域で通算6年間の観測データが得られた。また、バルク法により1998年から200年までの4年間の地表面フラックス変動(アムド)が算出された。特に、春先の地表面加熱に大きな年々差があることがわかった。中国気象局のルーチン観測データから地表面フラックスを算出する方法も開発され、チベット高原とその周辺域にある観測地点での地表面フラックスが算出され、その地域差や季節変動が明らかにされた。気圧計ネットワークデータ、AWSデータ、Amdoデータ、PAMデータ、西チベットデータのそれぞれについて、各分担者が担当するデータの品質チェックを行った。これらのデータをcsv形式のデータファイルとして整備して、京都大学防災研究所のワークステーションに保存し、GAME関係研究者がインターネット経由で利用できるようにした。観測データを用いた大気陸面相互作用の粗解析を進めた。桑形は、気圧計ネットワークデータを用いた熱フラックスの解析、田中・石川は・林はAmdoデータを用いた地表面熱収支解析、塚本はPAMデータを用いた大気陸面相互作用の解析、堀口はAWSデータを用いた一般気象解析を実施した。また、玉川はAmdoの乱流データを用いて、高原上の乱流構造の詳細解析を開始した。国内外の学会における研究成果の公表を積極的に行った。第3回GEWEX国際会議(6月16-19、北京)における関連発表8件、国際測地学地球物理学連合99年大会(8月19-31、英国バーミンガム)における関連発表3件、米国気象学会「境界層と乱流に関するシンポジウム」(ダラス)における関連発表1件、米国気象学会「第15回水文に関する会議」(ロングビーチ)での関連発表1件他、日本気象学会、水文水資源学会において多数の口頭発表を行った。地表面フラックスの年変動、年々変動を解明するためのデータ取得を行った。具体的には、中国科学院蘭州高原大気物理研究所の研究者と共同して、PAMを沱沱河と臨澤への移設し(5月)、観測を開始した。また、チベット高原上の4カ所に設置されている自動気象観測装置と安多の境界層タワーでの観測を継続した。

これにともない、910月の3週間、田中が保守とデータ回収のため現地入りした。また、西チベット2カ所の気象・水文観測を継続、荻野谷が9月に1ヶ月間現地へ出張して、観測機器の保守とデータ回収を実施した。大気陸面相互作用のメカニズム研究を進めた。前年に引き続きAmdoにおけるIOPデータの解析を行い、これまでに明らかになっているモンスーン入り前後でのフラックス相違に加え、夜間に地表面が凍結する9月には、特徴的なフラックス変動が見られることを示した。また、IOPデータから乱流輸送量とタワープロファイルとの間の関係を求め、この結果に基づき、IOP終了後の2000年夏までの期間に関して、Amdoでの顕熱・潜熱フラックスの算出を行った。また、地表面熱収支のインバランス問題を解明するため、10月末に北京に於いて中国TIPEXプロジェクトの研究者とともに、検討会を開催し、データと解析結果の相互比較、計測法・解析手法などについて詳細な議論を行った。大気陸面相互作用の定式化に関しては、観測データを用いたSiBモデルの検証を、高藪(気象研究所)と共同で実施した(石川)。地表面フラックスの年変動、年々変動を解明するための現地観測を継続した。中国科学院寒区旱区環境工程研究所と共同で、サイトの警備・メンテナンスを継続した。8月には、石川・田中が高原上(D66,TTH,D110,Amdo,MS3608)の機器補修のため中国へ出張した。9月には、塚本他がPAM(敦煌)の補修のために、また萩野谷が西チベットGERZEのAWS補修のために中国へ出張した。研究成果の公表をに関しては、7月2022日に中国雲南省昆明で開催された第2回TIPEX-GAME/Tibet国際ワークショップにおいて、計10件の発表を行ったほか、学会誌などへの投稿を進めた。本研究では、国際共同研究特別事業「アジアモンスーンエネルギー・水循環研究観測計画(GAME)」においてチベット高原で取得されたデータの解析と自動気象観測の継続を行ってきた。これまでの研究で、高原地表面における大気陸面間のエネルギー・水交換過程の日変化、季節変化の様相が明らかになり、また顕熱輸送に関しては継続観測のデータを用いた年々変化の算出も行われた。これら観測データと地表面モデルとの比較研究も実施してきた。本年度は、研究成果のとりまとめと成果の発表を主な活動内容とした。オーストリア(インスブルック)で開催されたIAMAS2001(塚本)、オランダ(ユトレヒト)で開催されたClimate Comference2001(桑形、塚本)、フランス(パリ)で開催されたThe 4the Intl. Conf. of Energy and Water Cycle(田中)で、研究成果の発表を行った。また10月に名古屋で開催されたGAME国際研究会議においては、中国側の共同研究者を5名招へいし、本研究テーマに関わる11件の発表を行った。GAME国際研究会議までの成果を対象にGAME/Tibet Synthesis Reportをとりまとめると共に、これまで取得されたデータの再整理を行った。また、高原上に設置した自動気象観測装置による観測を継続し、2002年1月までのデータを回収した。さらに、新たにGMSデータを用いた地表面温度の算出を行い、集中観測の行われた1998年1年間の高原上の地表面測度の算出を行った。
多機能抗体を用いたエピジェネティクス操作によるヒストン修飾の意義の解明

真核生物の細胞核DNAはヒストンと強く結合し、クロマチンとして存在している。ヒストンの多様な翻訳後修飾を受けるが、修飾の生物学的意義については不明な点が多い。本研究では、抗体を用いた阻害実験、修飾を受けたクロマチンに特異的に結合する蛋白質の探索、修飾を生細胞で可視化するプローブの開発、を行った。リン酸化ヒストン特異的抗体を細胞内に導入すると染色体の不分離が見られたが、この要因は姉妹染色体間の結合であると考えられた。リン酸化されたクロマチンに結合する候補因子として見出された蛋白質は、セントロメアに局在した。また、新規の生細胞可視化プローブの作製に成功した。本研究は、修飾ヒストン特異的抗体や様々な機能を付加した一本鎖可変領域抗体を細胞内に導入することで、個々のヒストン修飾を標的とした解析を行い、遺伝子発現とクロマチン制御におけるヒストン修飾の意義について理解することを目的として行っている。本年度は、細胞分裂におけるヒストンH3のリン酸化の意義を明らかにすることを目的として、H3のSer10とSer28のリン酸化に特異的なモノクローナル抗体をそれぞれ大量に調製し、ビーズローディング法により細胞の細胞質に導入した。抗体は分子量が大きくて核膜を通過できないため、M期に核膜が崩壊した後に修飾ヒストンに結合する。そのため、最初の分裂期におけるヒストン修飾の機能を阻害すると考えられた。また、分裂期の染色体動態を可視化するため、導入した抗体とは異なるリン酸化を認識する蛍光標識抗原結合断片(Fab)を同時に導入した。その結果、コントロールの非特異的抗体に比べて、H3S10のリン酸化抗体とH3S28のリン酸化抗体を導入した場合、生細胞観察によって分裂期の時間の遅延や染色体の不分離などに異常が見られた。また、免疫蛍光抗体染色によっても、染色体分配の異常が確認された。今後、これらの異常の原因を探ることで、ヒストンH3リン酸化の意義を明らかにできると考えられる。一方、一本鎖可変領域抗体を用いた阻害実験のために、新規モノクローナル抗体を作成し、ハイブリドーマ細胞から一本鎖可変領域のクローニングを行っている。今後、細胞内で機能するクローンのスクリーニングを行う予定である。本研究は、修飾ヒストン特異的抗体や様々な機能を付加した一本鎖可変領域抗体を細胞に導入することで、個々のヒストン修飾を標的とした解析を行い、遺伝子発現とクロマチン制御におけるヒストン修飾の意義について理解することを目的として行っている。昨年度の研究で、ヒストンH3のリン酸化抗体を導入すると染色体分配に異常が見られることが分かった。本年度は、抗原結合断片(Fab)等を用いてこの要因について詳細に検討した結果、この染色体分配異常は抗体がリン酸化部位をブロックしたことによるものではなく、姉妹染色体間の結合を媒介することで不分離を促進した可能性が高いことが示唆された。そこで、阻害実験ではなく、抗体を用いた免疫沈降により、リン酸化H3を持つクロマチンに結合する蛋白質の探索を行った。その結果、いくつかの未解析蛋白質が同定されたため、それらの機能について解析を進めている。また、モノメチル化H4K20(H4K20me1)に特異的な抗体を細胞に導入したところ、細胞周期の長さや他の修飾に変化が見られたため、その要因についての解析を進めている。一方、H4k20me1特異的mintbody(modification-specific intracellular antibody)や他の特異的クロマチン結合プローブに転写活性化ドメインや転写抑制ドメインを付加したコンストラクトを作製し、細胞に発現させてその影響についても検討中である。今後、これらの人工プローブを用いたエピゲノム修飾の改変による細胞機能への影響について解析していく予定である。昨年度の遅れを取り戻したものの、リン酸化抗体を用いた機能阻害の系は予想外の問題が生じたため、他のアプローチも行った。その結果、いくつか興味深い知見も得られている。本研究は、修飾ヒストン特異的抗体や様々な機能を付加した一本鎖可変領域抗体(scFv; single-chain variable fragment)を細胞に導入することで、個々のヒストン修飾を標的とした解析を行い、遺伝子発現とクロマチン制御におけるヒストン修飾の意義について理解することを目的として行っている。本年度は、分裂期におけるヒストンH3リン酸化の意義を明らかにするため、リン酸化特異的Fabを導入し、染色体分配に対する影響を観察した。昨年度に見られたIgGによる影響とは異なり、Fabの場合には分配異常は見られなかった。従って、一定量のリン酸化をマスクしただけでは分裂に影響しないと考えられた。一方、リン酸化ヒストンと共に免疫沈降される蛋白質を質量分析で探索したところ、いくつかの候補が得られた。そのうちの一つは、アセチル化リジンと結合するブロモドメインを持つ蛋白質であり、この蛋白質のクロマチン結合の解析を行った。リン酸化される部位のセリンやスレオニンをアラニンに置換したヒストンH3との結合を解析したところ、どの部位の変異も結合には影響しなかった。現在、この蛋白質の機能を解析中である。一方、新規mintbody(modification-specific intracellular antibody)の開発のために、多数のハイブリドーマからscFvをクローニングし、scGFP融合蛋白質として細胞中での発現を行った。その結果、ヒストンH4K20ジメチルや転写伸長型RNAポリメラーゼIIに特徴的なリン酸化等を特異的に認識するプローブが得られた。さらに、オリジナルクローンにいくつかのアミノ酸変異を導入することでH3K27me3特異的mintbodyの発現に成功した。

リン酸化抗体の導入による染色体分配の阻害はFabでは見られず、ブロッキング実験は容易ではないことが分かった。また、免疫沈降により同定された蛋白質のクロマチン結合にヒストンのリン酸化は必須ではなさそうである。一方、mintbodyの開発は順調に進んでいる。本研究は、修飾ヒストン特異的抗体や様々な機能を付加した一本鎖可変領域抗体(scFv; single-chain variable fragment)を細胞に導入することで、個々のヒストン修飾を標的とした解析、及び、特異的修飾を受けたクロマチンに結合する蛋白質の解析により、遺伝子発現とクロマチン制御におけるヒストン修飾の意義について理解することを目的として行った。分裂期におけるリン酸化ヒストンH3と共に免疫沈降される蛋白質を質量分析で探索して得られたブロモドメインを持つ蛋白質の詳細な解析を行った。この蛋白質は、セントロメアにも局在するであり、その局在化ドメインの絞り込みを行ったところ、ブロモドメイン以外の場所がセントロメア局在に必要であることがわかった。また、この蛋白質を強制的にクロマチンにテザリングすると、多くのセントロメア蛋白質もその場所に局在することが明らかになった。したがって、この蛋白質は、セントロメアクロマチンの形成を促進することが示唆された。セントロメアクロマチンには特定のヒストン修飾が存在することから、今後の研究によりセントロメアクロマチン形成とヒストン修飾との関係が明らかにできると期待できる。一方、新規細胞内可変領域抗体(mintbody;modification-specific intracellular antibody)の開発も進め、トリメチル化ヒストンH3K27に特異的なmintbodyを生細胞で発現させることに成功した。ヒトやマウスの雌体細胞にこのmintbodyを発現させるとことで不活性X染色体を生細胞で可視化することが可能となった。今後、このmintbodyを用いた可視化や遺伝子操作により転写抑制や活性化の機構を明らかにできると期待できる。真核生物の細胞核DNAはヒストンと強く結合し、クロマチンとして存在している。ヒストンの多様な翻訳後修飾を受けるが、修飾の生物学的意義については不明な点が多い。本研究では、抗体を用いた阻害実験、修飾を受けたクロマチンに特異的に結合する蛋白質の探索、修飾を生細胞で可視化するプローブの開発、を行った。リン酸化ヒストン特異的抗体を細胞内に導入すると染色体の不分離が見られたが、この要因は姉妹染色体間の結合であると考えられた。リン酸化されたクロマチンに結合する候補因子として見出された蛋白質は、セントロメアに局在した。また、新規の生細胞可視化プローブの作製に成功した。本年度は、所属機関を異動することになり、研究を中断せざるを得ない期間があったのに加え、研究員の雇用も難しい状況であった。さらに多数のヒストン修飾抗体を用いた解析と人工プローブ作製による解析を行っていくことで、目標を達成したいと考えている。
興奮性アミノ酸受容体に対する麻酔薬・鎮痛薬の作用機序解明

吸入麻酔薬は現在広く世界中で使用されているのにもかかわらず、その作用機序はいまだに理解されていない。GABA受容体やグリシン受容体といった抑制性の神経伝達物質受容体に関しては深く研究されており、その作用部位であるアミノ酸まで特定されている。しかし、似た構造を持つNMDA受容体に関してはその作用部位は特定されていない。申請の段階で麻酔薬は臨床濃度で抑制する(証明済み)。その抑制は膜貫通領域のある特定の場所にはまりこんでおこる。という仮説を立てて研究を進めてきた。結果、特定のアミノ酸(F639A, A825W)を違うアミノ酸に置換すると麻酔薬の抑制が消失することを突き止めた。この部位は膜貫通領域のTM3とTM4に位置し、お互い向かい合っている。従ってこの場所で麻酔薬がはまりこむポケットを形成している可能性が高く、GABA, Glycine受容体同様麻酔薬の作用部位である可能性がでてきた。以上の内容は現在投稿中である。また、デクスメデトミジンは現在集中治療の場において鎮静剤として広く用いられているが、α2アゴニストである以外の詳細なメカニズムは分かっていない。そこで、現在行っている研究を利用し、NMDA受容体、GABA受容体、Glycine受容体、Nicotine受容体、Na channelに対するデクスメデトミジンの作用を検討した。結果、臨床使用濃度ではGlyicine受容体を抑制したが、その他の受容体には有意な影響はなかった。しかし、鎮痛作用が出てくる高濃度では、各受容体に対してある程度の抑制を示した。以上の内容は投稿準備中である。さらに、検討を広げた結果GPCRの中でもムスカリン受容体M3に特異的に抑制を示していた。この内容を更に追求していくために、ラット脊髄後根神経節細胞でのカルシウム画像解析法でも上記の現象を確認している。これらは、デクスメデトミジンの鎮痛機序に何らかの形で関与していると思われる。今後はノックインマウス等を用いた実験でその作用機序を明らかにしていきたいと考えている。従ってこの場所で麻酔薬がはまりこむポケットを形成している可能性が高く、GABA,Glycine受容体同様麻酔薬の作用部位である可能性がでてきた。今後はこの内容を更に追求していくために、生体細胞を使ったパッチクランプ法やカルシウム画像解析法(機材は現有で実験進行中)、さらにはノックインマウス等を用いた実験でその作用機序を明らかにしていきたいと考えている。

さらに、検討を広げた結果GPCRの中でもムスカリン受容体M3に特異的に抑制を示していた。この内容を更に追求していくために、ラット脊髄後根神経節細胞でのカルシウム画像解析法でも上記の現象を確認している。これらは、デクスメデトミジンの鎮痛機序に何らかの形で関与していると思われる。今後はノックインマウス等を用いた実験でその作用機序を明らかにしていきたいと考えている。
嗅球における匂い情報の時間コーディングを支える神経基盤

感覚情報は中枢神経系においてしばしば時空間的な神経活動パターンとして表現されるが、特に時間的な活動パターンがどのようにしてつくられ、どのような意味を持つのかについては不明な点が多い。本研究では、マウス嗅球における匂い情報の時間コーディングのメカニズムを探った。その結果、嗅神経細胞における機械刺激受容が嗅球内において呼吸(スニッフィング)に共役したオシレーションを生み出していることが判明した。また、これが基になって匂い情報の時間コーディングが成り立っており、時間コーディングは匂いの濃度などによらず匂いの種類を表現できる頑強なものであることが明らかになった。感覚情報は中枢神経系においてしばしば時間的な神経活動パターンとして表現されるが、その意義やメカニズムについては十分に理解されていない。そこで、本研究ではマウス嗅球における匂い情報処理の時間コーディングに着目して、2光子カルシウムイメージング法を用いて、その意義とメカニズム解明を試みた。我々は嗅球におけるシータ波に着目し、これが呼吸サイクルによって末梢刺激によって生み出されていることを明らかにした。このシータ波の振幅と位相がそれぞれ匂い情報処理に果たす役割について検討を行い、位相コードが匂い認識における濃度非依存性やサンプリングモード非依存性の鍵であることを明らかにした。具体的には、位相情報は幅広い濃度条件で安定であり、また繰り返しの匂い刺激においても一定であるという傾向が認められた。一方、振幅情報は匂いの濃度やサンプリング条件によって大きく変化すること、不安定であることが判明した。次に申請者はシータ波が匂い情報表現にどのように必要であるかについて検討を行った。具体的には、匂い刺激の時間情報は保持しつつ、呼吸によるairflowの刺激のみをなくす実験を行った。その結果、匂い応答がより小さくなっていること、匂い情報の時間的表現がより不安定になっていること、などが明らかになった。これらのことから、シータ波は匂い情報処理においてはノイズではなく、積極的に匂い情報処理の精度向上に寄与していることが明らかとなった。どのような嗅球内回路がこのような時間コーディングを担うのかについては、現在シミュレーションと嗅球内回路の超解像3Dイメージングを併用して進めている。初年度に計画していた実験については全て予定通り完了できた。感覚情報はしばしば時間的な神経活動パターンとして表現されるが、その意義やメカニズムについては十分に理解されていない。そこで、本研究ではマウス嗅球における匂い情報処理における時間コーディングについて、2光子カルシウムイメージング法を用いて解析した。我々は嗅球において呼吸と同期して生じる神経活動オシレーションが嗅神経細胞の機械刺激受容によって生じていることを明らかにした。機械刺激受容によって、嗅球では糸球体に固有な位相の神経活動オシレーションが生じ、さらに匂いを受容する際にはこのオシレーションの位相シフトが観察された。吸気のスピード変化によって機械刺激を単純に増減させても位相は変化しなかったことから、位相シフトが匂いと機械刺激の識別の基盤であると考えられた(位相コーディング)。更に、人工スニッフィングの系を用いて、この機械刺激オシレーションのみをなくしてやると匂い応答がより小さくなっていること、匂い情報の位相コーディングが不安定になっていることが明らかになった。こうしたことから、嗅神経細胞における機械刺激受容は匂い情報の位相コーディングに役立っていることが判明した。更に、こうした情報処理が嗅球のどのような回路によって支えられているのかについて、種々の変異マウスを用いた解析、数理シミュレーション、神経回路再構築によって明らかになりつつある。これによると、糸球体間の側方抑制回路が重要な鍵になっていると考えられる。初年度分の成果について論文発表するとともに、次年度(最終年度)に予定していた実験を進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学28年度が最終年度であるため、記入しない。
時間概周期的な非柱状領域における発展方程式の解の挙動の研究

時間について周期的・準周期的に動く非柱状領域における波動方程式の解の定性的性質について研究し次の成果を得た。1.空間一次元で時間について周期的な非柱状領域における非線形波動方程式を研究し、非線形強制項、境界関数、境界値のいずれもが時間について同一周期の周期関数である場合、本来困難であるとされていた境界値問題の周期解の存在を明らかにした。2.空間一次元で時間について準周期的な非柱状領域における線形波動方程式の時間準周期的な境界値をもつ初期値境界値問題の解は、一般に時間について概周期的になること、したがって時間について有界になることが、以前の筆者らの研究によって示されていたが、それを更に詳しく研究し、これらの解の中に非有界な波の重ねあわせによって得られるものが存在することを示した。3.空間領域と波動方程式が空間について球対称な場合について、時間について準周期的な非柱状領域における三次元線形波動方程式の初期値・境界値問題の解が一般に時間について概周期的になることを示した。4.1.と同様な結果を、空間次元が3で空間領域が球の場合に、非線形波動方程式の境界値問題が周期解をもつという興味ある結果を得た。計画調書の研究目的の欄で述べられた諸問題及び新たに提起された諸問題について、以下の研究結果を得た。本研究は、平成9年度から平成11年度にかけて研究された「周期的に動く境界条件をもつ発展方程式の初期値境界値問題の解の挙動の研究」(基盤研究(C)(2)、課題番号09640223)の継続として行われている。この研究について、一次元波動方程式の場合、境界が一定の周期で振動する場合は、境界関数によって定義される合成関数が、一次元周期力学系をなし、この回転指数と周期が数論において重要なDiophanntineの不等式を満たす場合に、全ての解が準周期的になるという美しい結果が得られた。一方、境界が異なる周期で振動する場合や、準周期的に振動する場合は、上記の合成関数が一次元準周期力学系をなすことが前研究より知られており、周期的な場合と比べて格段に困難であることが分かっている。本年度の研究では、先ず、前研究で一次元および二次元線形波動方程式の周期境界条件をもつ初期値境界値問題に対して得られた結果、即ち、「全ての解が準周期的になる」を、球対称領域における球対称三次元波動方程式に対して成立することを示した。次に、前研究の一次元線形波動方程式の準周期境界条件をもつ初期値境界値問題に対して得られた結果、やはり「全ての解が準周期的になる」を、球対称領域における球対称三次元波動方程式に対しても成立することを示した。但し、周期境界条件の場合と比べて結果は局所的である。上記の二つの研究において、空間一次元の場合に構成された波動作用素を保存しつつ周期的及び準周期的非柱状領域を柱状領域にかえる変換が、各々空間二次元及び三次元の場合に自然に拡張できることが示された。その変換を用いて上記の結果が得られた。計画調書の研究目的の欄における「研究の目的」の項で述べられた諸問題の研究を推進し、以下のような研究結果を得た。I.R^nの有界領域における時間周期的外力項をもつ波動方程式の境界値問題の研究において、空間次元が2以上の場合に時間周期解が存在する条件を研究することは、問題の重要性は指摘されながら、非線型の方程式に関する結果は、領域が長方形の場合の筆者による結果(1996)と、領域がn次元球の場合のSmiley,Berkowitz,Mawhin,Ben-Naoumによる結果(1992-1993)以外には筆者の知る限りではほとんど得られていない。この間題について、今年度、筆者らが得た成果は次の通りである。n次元球における非線型時間周期的外力項をもつ波動方程式の境界値問題が、外力の周期と同じ周期をもつ時間周期解をもつことを示した。この結果は、相当一般的な条件の下で証明されており、幾つかの点で、Smileyらの結果の拡張となっている。特に球の半径と周期との比が無理数の場合も取り扱っているという点で大きな意味があると思われる。これは、Bessel関数の零点の数論的な研究に基づいているという点で従来の研究に見られないものである。