hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
網膜色素上皮由来電位の電気生理学

我々の目的は、網膜色素上皮と神経網膜間の相互作用を解明することにより、ニュ-ロンーグリア間の相互作用を理解することであった。本年度の研究は大きく2つの柱に分けられる。1つは、以前に引きつづき行なわれたinーvitroニワトリ網膜ー色素上皮ー脈絡膜標本を用いた実験である。本年度は炭酸脱水酵素阻害剤であるacetazol amideの作用を解明した。0.5mM acetazol amideを脈絡膜側に負荷すると暗順応下の常在電位は減少した。微小電極による色素上皮内記録により、この減少が二つの相からなることを見出した。すなわち第一相ではbasal membraneの抵抗の増大による、basal membraneの過分極、第二相ではapical membraneの抵抗の増大による、apical membraneの脱分極であることが判明した。この様にacetazol amideの作用は従来の定説と異なり、連続する二つのメカニズムによるものであることが見出された。もう1つの柱は本年度より着手した螢光色素であるBCECFを用いた培養色素上皮細胞の細胞内pHの測定である。我々は現在までに色素上皮細胞にNa^+/H^+交換系が存在することを見出し、これに対するα及びβadrenergic agonist及びantagonistの作用を調べた。現在の所βーblockerにより、細胞内pHの著明な低下(すなわち酸性化)がおこることを見出している。βーblockerは眼科領域においてもさかんに用いられている薬剤であり、来年度にはこの作用のメカニズムの解明を行なう予定である。現在までの成果は、1991年の日本眼科学会総会で発表予定である。
メタボロームを代謝ネットワークへ統合する数理モデルの開発

1ヒト代謝ネットワークマップ構築:代謝システム変化は、代謝酵素発現分布、代謝酵素活性分布、代謝物濃度の変化等よって引き起こされるので、それらの関係を解析するために、代謝経路、酵素遺伝子発現調節を含むヒトの大規模ネットワークマップを構築した。ヒトの細胞の代謝ネットワークマップは、解糖系、ペントースリン酸系、ミトコンドリア中のTCA回路、脂肪酸合成分解経路、アミノ酸合成経路、ヌクレオチド合成経路を含む。酵素遺伝子発現調節ネットワークは、代謝酵素発現調節系だけでなく、細胞分裂やアポトーシス関連のネットワークも含む。2組織やがんのタイプごとの代謝ネットワーク変化のデータベース化:組織ごと、がんタイプごとのトランスクリプトーム、プロテオーム、メタボロームのデータを収集、整理して、データベース化し、公開する。がん病態に特異的に変化する代謝パスウエイを推定するための基盤を与えた。3メタボローム統合の数理モデル開発:代謝流束解析で用いられるエレメンタリモード解析法に、トランスクリプトームあるいはプロテオームを統合して、細胞の代謝流束分布の変化を予測するアルゴリズムEnzyme Control Flux (ECF)、Genetic Modification of Flux (GMF) modified Control Effective Flux (mCEF)を提案した。4がん特異的代謝変化の同定:開発したアルゴリズムを用いて、がん特異的代謝変化(代謝流束分布や遺伝子発現分布)を予測した。特異的変化部分がターゲットする医薬品開発の可能性について実験研究者と検討した。24年度が最終年度であるため、記入しない。化学量論式に基づくアルゴリズムをさらに発展させて,がん細胞のメタボロームデータを代謝流束解析に統合する数理モデルを開発した。細胞内において測定の難しい動力学パラメータ値を用いないことに独創性と特色がある。提案した数理モデルを実装する代謝システム予測シミュレータを開発して,がん細胞特異的な酵素活性分布や代謝流束分布変化を予測した。代謝酵素遺伝子群やそれらを調節する遺伝子群を創薬対象にして,がん細胞を制御する新規戦略を提案し,「システムがん」研究の発展に貢献する。平成23年度は,ヒトの代謝パスウエイと関連の遺伝子調節ネットワークを構築して,代謝反応の化学量論式モデルを作成した。トランスクリプトームやメタボロームの実験データを収集した。定常状態において,メタボロームを化学量論式モデルに統合して,酵素遺伝子発現分布の変化を予測する数理モデルを開発した。具体的には,代謝流束分布ベクトルと代謝物濃度データを関係づけるための新規な行列を導入して,定常状態における代謝流束の収支式を作成して,それを拘束条件とした。この拘束条件下でがん細胞に適合する目的関数を発見して,それを最適化することによって代謝酵素濃度分布の変化をシミュレーションを実施した。数理モデルの特徴は,測定の困難な動力学的パラメータを利用しないことである。年度計画に沿ってほぼ実行できた。計画通り実行する。生物情報にもとづく,精密なネットワークマップ作成に力点をおく。
選択的クロロファジー誘導制御の分子基盤

H30年度は、以下3項目の解析を行い以下のような進展が得られた。【1】クロロファジー誘導要因の逆遺伝学的解析:関連する変異株、遺伝子発現抑制株の解析から、葉緑体包膜の障害がクロロファジーの直接の誘導要因となっていることが示された。さらに、包膜上のタンパク質輸送複合体に関わる各種遺伝子変異株でクロロファジーの発生頻度を調べた結果、クロロファジーが抑制される変異株と、クロロファジーが劇的に活性化する変異株の両者が存在することが判明し、クロロファジー誘導過程で葉緑体外包膜上のタンパク質輸送複合体が重要な役割を示していることが明らかとなった。【2】障害葉緑体を標識するレセプター因子の同定:【2ー1】新奇レセプター因子の同定として、アルキル化剤EMSで遺伝子変異を誘発した植物体群から単離したクロロファジー特異的抑制変異株8系統について、次世代シーケンスによる全ゲノムリシーケンスを行い原因遺伝子を絞り込んだ。それら遺伝子にT-DNAが挿入して遺伝子欠損株をストックセンターから取り寄せクロロファジーの誘導を調査した結果、H30年度中に2つのクロロファジー関連遺伝子をほぼ特定するに至った。また項目【1】で発見したクロロファジー超活性化変異株(タンパク質輸送複合体の変異株)にEMS処理した変異株群からの1次スクリーニングを行い、追加で5系統のクロロファジー特異的変異株系統を単離した。【3】クロロファジーの生理機能と人為誘導による影響の評価:【3-1】生理機能評価として、項目2で同定したクロロファジー特異的抑制変異株の表現型を順次観察した。H30年度中に観察した系統では、光障害時に光合成活性が野生体よりも低下する株は見られなかったが、葉の老化時に細胞死が促進される系統が見られた。項目1、項目2では、順調に研究が進展し、葉緑体外膜のタンパク質輸送複合体がクロロファジー誘導に関わることを明らかにし、8系統の変異株において原因遺伝子の絞り込みを終えることができた。一方項目3では得られた変異株系統すべてについての解析を終えることができなかったが、既に解析のための植物系統は整備済みのため、順次解析を進める準備は整った。以上を総合的に判断して、研究計画全体はおおむね順調に進展していると判断した。研究計画は概ね順調に進展しており、大きな変更は経ずに引き続き推進していく。ただし項目2の「原因遺伝子の同定」については、得られた変異株や取り寄せたT-DNA挿入変異株の解析だけでなく、相補試験などの複合的な解析を取り入れ慎重に判断する必要が生じているため、必要に応じて追加解析を取り入れながら研究を進める。H29年度は以下2項目に関わる解析を行い以下のような進展が得られた。【1】クロロファジー誘導要因の逆遺伝学的解析:葉緑体のどの部位の障害がクロロファジー誘導要因となるかを調べるため、葉緑体の各部位の防御に関わる遺伝子の各種変異体を用いて、強光障害後の異常形態葉緑体とクロロファジー活性を評価した。その結果、光化学系IIがより重篤な障害を受けるとクロロファジーが活性化することが示された。一方、同程度の光化学系IIの障害時でも、包膜の修復に関わる遺伝子の機能増強株では異常形態葉緑体とクロロファジーが減少し、機能低下株ではどちらも増加した。また、異常形態葉緑体では包膜を介した膜ポテンシャルに異常が生じていることも明らかとなった。以上の結果から、光化学系の障害が何らかの形で包膜に伝播し、それに伴い包膜を介した膜ポテンシャルの異常が生じることがクロロファジーの誘導要因となっていることが示唆された。関連して、包膜上のタンパク質輸送複合体の変異株ではクロロファジーが超活性化することを見出した。【2】障害葉緑体を標識するレセプター因子の同定:未知のクロロファジーレセプターの単離を目指し、アルキル化剤EMSで遺伝子変異を誘発した野生型バックグラウンドの系統からクロロファジー特異的抑制株を5系統単離し、全ゲノムリシーケンスによる原因遺伝子絞り込み用のサンプル調整を終えた。さらに項目【1】で見出したクロロファジー超活性化変異株をEMS処理し、そこからクロロファジー特異的抑制体の候補株をさらに単離した。また、ユビキチン化の関与を調査し、強光処理した植物体の葉緑体ではユビキチン化が一定程度亢進されることを見出した。しかしながら、既知の葉緑体ユビキチン化酵素の変異株ではクロロファジーの抑制は見られなかったことから、これらのユビキチン化酵素はクロロファジーの誘導に必須ではないことが示された。H29年度に予定していた解析はほぼ遂行することができた。項目2の全ゲノムリシーケンスはH29年度中に終える計画であり、実際にそこまでは至らなかったが、既にサンプルは調整済みのためすぐに解析に供することができる段階までは到達した。一方で、予定していた以上に解析が進んだ点として、項目1では「包膜を介した膜ポテンシャルの異常がクロロファジー誘導要因となること」、項目2では「既知の葉緑体ユビキチン化がオートファジーとは独立にタンパク質分解に寄与すること」を示す十分な証拠を既に得ることができた。よって研究計画全体としては、おおむね順調に進展していると判断した。【1】

クロロファジー誘導要因の逆遺伝学的解析:関連する変異株、遺伝子発現抑制株の解析から、葉緑体包膜の障害がクロロファジーの直接の誘導要因となっていることが示された。さらに、包膜上のタンパク質輸送複合体に関わる各種遺伝子変異株でクロロファジーの発生頻度を調べた結果、クロロファジーが抑制される変異株と、クロロファジーが劇的に活性化する変異株の両者が存在することが判明し、クロロファジー誘導過程で葉緑体外包膜上のタンパク質輸送複合体が重要な役割を示していることが明らかとなった。【2】障害葉緑体を標識するレセプター因子の同定:【2ー1】新奇レセプター因子の同定として、アルキル化剤EMSで遺伝子変異を誘発した植物体群から単離したクロロファジー特異的抑制変異株8系統について、次世代シーケンスによる全ゲノムリシーケンスを行い原因遺伝子を絞り込んだ。それら遺伝子にT-DNAが挿入して遺伝子欠損株をストックセンターから取り寄せクロロファジーの誘導を調査した結果、H30年度中に2つのクロロファジー関連遺伝子をほぼ特定するに至った。また項目【1】で発見したクロロファジー超活性化変異株(タンパク質輸送複合体の変異株)にEMS処理した変異株群からの1次スクリーニングを行い、追加で5系統のクロロファジー特異的変異株系統を単離した。【3】クロロファジーの生理機能と人為誘導による影響の評価:【3-1】生理機能評価として、項目2で同定したクロロファジー特異的抑制変異株の表現型を順次観察した。H30年度中に観察した系統では、光障害時に光合成活性が野生体よりも低下する株は見られなかったが、葉の老化時に細胞死が促進される系統が見られた。項目1、項目2では、順調に研究が進展し、葉緑体外膜のタンパク質輸送複合体がクロロファジー誘導に関わることを明らかにし、8系統の変異株において原因遺伝子の絞り込みを終えることができた。一方項目3では得られた変異株系統すべてについての解析を終えることができなかったが、既に解析のための植物系統は整備済みのため、順次解析を進める準備は整った。以上を総合的に判断して、研究計画全体はおおむね順調に進展していると判断した。研究計画は概ね順調に進展しており、当初の計画に沿って引き続き推進していく。若干遅れが見られる部分(変異株の原因遺伝子同定)については優先して解析を行い、研究期間内に、クロロファジーに必要な未知の因子の同定を達成する。研究計画は概ね順調に進展しており、大きな変更は経ずに引き続き推進していく。ただし項目2の「原因遺伝子の同定」については、得られた変異株や取り寄せたT-DNA挿入変異株の解析だけでなく、相補試験などの複合的な解析を取り入れ慎重に判断する必要が生じているため、必要に応じて追加解析を取り入れながら研究を進める。
積層磁性膜における磁性層間の磁気相互作用の研究

1.単層Ni膜:膜厚100nmと300nmのNi膜を作成し,飽和磁化,保磁力,垂直異方性,残留磁化比等の磁気特性のAr圧依存性を明らかにした.2.O_2を含むAr雰囲気中で作成したNi-O膜:(1)O_2分圧を変化させると,O_2/(Ar+O_2)=9%という値を境にして,生成される膜の結晶構造はNiからNiOに変化し,単相であった.(2)格子定数はバルクの値と比べて,Niで0.3%,NiOで0.5%大きかった.(3)Niの飽和磁化はバルクの90%であり,NiOの磁化率は成膜中に磁場を印加した方向とそれに直角に方向で異なるという磁場中スパッタ効果がみられたが,平均するとバルクの値にほぼ等しい.(4)Niの保磁力はO_2が0%のとき,容易方向で1.1kA/mで,困難方向で0.9kA/mであるが,O_2分圧の増加に伴い増加する傾向にある.(5)抵抗率はNi膜ではO_2比の増加に伴い僅か増加する傾向にあり,NiO膜ではNiに比べて僅かぼ4桁のみ増加しバルクのNiOより5桁小さく半導体の性質を示した.このNiO膜は化学量論組成ではなく,Ni欠損型のNi_<1-γ>膜が得られたといえる.結合磁界と保磁力はCu層が厚くなるに伴い増加する傾向にある.1.単層Ni膜:膜厚100nmと300nmのNi膜を作成し,飽和磁化,保磁力,垂直異方性,残留磁化比等の磁気特性のAr圧依存性を明らかにした.2.O_2を含むAr雰囲気中で作成したNi-O膜:(1)O_2分圧を変化させると,O_2/(Ar+O_2)=9%という値を境にして,生成される膜の結晶構造はNiからNiOに変化し,単相であった.(2)格子定数はバルクの値と比べて,Niで0.3%,NiOで0.5%大きかった.(3)Niの飽和磁化はバルクの90%であり,NiOの磁化率は成膜中に磁場を印加した方向とそれに直角に方向で異なるという磁場中スパッタ効果がみられたが,平均するとバルクの値にほぼ等しい.(4)Niの保磁力はO_2が0%のとき,容易方向で1.1kA/mで,困難方向で0.9kA/mであるが,O_2分圧の増加に伴い増加する傾向にある.(5)抵抗率はNi膜ではO_2比の増加に伴い僅か増加する傾向にあり,NiO膜ではNiに比べて僅かぼ4桁のみ増加しバルクのNiOより5桁小さく半導体の性質を示した.このNiO膜は化学量論組成ではなく,Ni欠損型のNi_<1-γ>膜が得られたといえる.結合磁界と保磁力はCu層が厚くなるに伴い増加する傾向にある.今年度は,下記の3つの項目に関して研究と整備を行った.(1)スパッタNi-O膜NiをターゲットとしてRFスパッタ法によって,Ar+O_2雰囲気中で成膜した.その時,総圧力は一定とし,O_2(Ar+O_2)比を変化させた.9%を境に低酸素分圧ではNi,高酸素分圧ではNiO膜の単相がそれぞれ得られた.両相が同時に得られるというCo-O系とは異なった振る舞いを示す.NiO膜は磁化率がバルクの値にほぼ等しいが,電気抵抗率はバルクの値と大きく異なる.そこで,Ni膜とNiO膜の熱処理を,それぞれ,ArとAr+O_2雰囲気で行って特性の変化を調べた.Ni膜では,熱処理温度の増加に伴い保磁力は増加する.保磁力の増加は結晶子の大きさの増加に対応し,磁壁の大きさと結晶子の大小関係から磁壁移動が抑制されるためと考えられる.また,強磁性共鳴の測定から,Ni膜の膜垂直方向の異方性磁界が熱処理によって大きく変化することが分かった.また,NiO膜では,格子定数と抵抗率が増加しバルクの値に近づくが,ネール温度の前後での変化が大きいことが見られた.2層膜を作成し,保磁力と結合磁界を求めた.Ni膜厚の増加に伴い,磁性層間の相互作用を示す結合磁界は減少した.(3)磁気抵抗効果測定の測定の測定治具作成と測定装置駆動のプログラム作成試料固定治具の作成によって,ホール効果測定装置を用いることで,4端子法によるNi膜とNiO膜の電気抵抗率の測定が精度良くできるようになり,また,プログラムも90%程度できた.NiをターゲットとしてRFスパッタ法によって,Ar+O_2雰囲気中で成膜した.その時,総圧力は一定とし,O_2/(Ar+O_2)比を変化させた.9%を境に低酸素分圧ではNi,高酸素分圧ではNiO膜の単相がそれぞれ得られた.両相が同時に得られるというCo-O系とは異なった振る舞いを示す.NiO膜は磁化率がバルクの値にほぼ等しいが,電気抵抗率はバルクの値と大きく異なる.

そこで,Ni膜とNiO膜の熱処理を,それぞれ,ArとAr+O_2雰囲気で行って特性の変化を調べた.Ni膜では,熱処理温度の増加に伴い保磁力は増加する.保磁力の増加は結晶子の大きさの増加に対応し,磁壁の大きさと結晶子の大小関係から磁壁移動が抑制されるためと考えられる.また,強磁性共鳴の測定から,Ni膜の膜垂直方向の異方性磁界が熱処理によって大きく変化することが分かった.また,NiO膜では,格子定数と抵抗率が増加しバルクの値に近づくが,ネール温度の前後での変化が大きいことが見られた.RBSによる酸素分析を行い,酸素量と電気抵抗率,格子定数の関係を明確にした.2層Ni/NiO膜と単層Ni膜を作成し,保磁力(Hc),結合磁界(Hex),磁気抵抗効果(Δρ(H//I)/ρ)を測定した結果,2層Ni/NiO膜について次のことがいえる.(1)2層膜では,NiO層の増加に伴い,Hex・Hc・Δρ(H//I)/ρ)は大きくなる.(2)2層膜のHexは,Ni層厚を小さくするのに伴い,大きくなる.(3)NiO層が大きくなる程,Hexが生じるNi層厚が大きくなる.(4)2層膜のHcは,Ni層厚の減少に伴い増加する傾向にある.(5)2層膜のΔρ(H//I)/ρは,Ni層厚が大きい膜ほど大きい.
腸内の過酸化脂質を迅速に分解する食品微生物の開発

本申請の目的は、強力な過酸化脂質分解力を持つ食品乳酸菌を開発し、その腸内導入による腸内過酸化脂質分解の促進化である。平成16年度で、過酸化物分解酵素を有する乳酸菌を分離するための培地を開発し、強力な過酸化物分解力を持つ有用菌株を分離した。17年度では、分離乳酸菌を同定後、過酸化物分解力を評価し、分解機構について考察した。1.分離菌株の簡易同定とグルーピング:分離株を簡易同定(乳酸菌マニュアル、朝倉書店)後、病原性乳酸菌の可能性のある株は除外し、食品に応用できる可能性の菌株を48株を選抜した。分離株のうち過酸化脂質分解力が高い4株を16sDNAシークエンス法と性状解析法により完全同定した。4株ともLactobacillusplantarumに属していた。2.分離株の過酸化脂質分解力の評価:分離株を過酸化脂質と2価鉄を含まない乳酸菌標準培地(GYP)を用いて、好気振とう培養後集菌し、37度Cで過酸化脂質分解力を測定した。過酸化脂質として過酸化リノール酸と活性測定のためのモデル化合物として過酸化クメンを用いた。また親水性基質として過酸化水素を用いた。最も過酸化脂質分解活性が高い株は、Lactobacillus plantarum Pan1-2株であった。この株は過酸化クメンを分解するが、親水性過酸化物の過酸化水素に対しての活性はその約半分であった。3.休止菌体による過酸化物分解機構解析:過酸化ブチルを用いてL.plantarum Pan1-2株における、反応産物を同定した。過酸化ブチルはブタノールに等量的に還元されており、同株が過酸化物を2電子還元することが示唆された。【背景と目的】好気的生物の生体内では、様々な要因により過酸化物が生成し、DNA損傷やタンパク質の変性を引き起こし、各種疾病や老化の原因と目されている。我々は、細菌Amphibacillus xylanusのNADH oxidase-Prx系について研究し、本酵素が強力な過酸化物分解酵素系であり、A.xylanus培養菌体が菌体外過酸化物を分解することを見いだした。乳酸菌はA.xylanus同様に呼吸鎖と過酸化物分解酵素(ヘムカタラーゼ、ヘムペルオキシダーゼ)を欠如する細菌である。演者らはA.xylanus同様に菌体外過酸化物を分解する乳酸菌を分離する目的で、各種発酵食品から高い過酸化物分解能力を有する菌株の分離を試み、さらに分離菌株の過酸化物分解特性について検討した。【結果と考察】分離乳酸菌は菌学的性状と16SrDNAからLactobacillusplantarum, Pediococcus pentosaceusと同定された。培養菌体を懸濁したリン酸ナトリウムバッファー(pH7.0)に疎水性、親水性の各種過酸化物を添加し、37°Cにインキュベート後の過酸化物残量を八木別法もしくはHPLCによる直接定量を行った。供試菌体として、生菌体のほか煮沸処理もしくは超音波破砕した死菌体を用いた。過酸化物分解には代謝によるエネルギーの供与が必要と考えられる事から、反応系には糖類をあらかじめ添加した。過酸化物の分解には、生菌体であること、糖の添加の両条件が必要であった。糖としてはグルコースが一番効果的であった。過酸化物分解反応中、乳酸菌は過酸化物に暴露された状態でも生存し、過酸化物分解が生菌で起きる上述の結果を支持した。

平成16年度で、過酸化物分解酵素を有する乳酸菌を分離するための培地を開発し、強力な過酸化物分解力を持つ有用菌株を分離した。本年度では、分離乳酸菌を同定後、過酸化物分解力を評価し、分解機構について考察した。1.分離菌株の簡易同定とグルーピング:分離株を簡易同定(乳酸菌マニュアル、朝倉書店)後、病原性乳酸菌の可能性のある株は除外し、食品に応用できる可能性の菌株を48株を選抜した。分離株のうち過酸化脂質分解力が高い4株を16sDNAシークエンス法と性状解析法により完全同定した。4株ともLactobacillusplantarumに属していた。2.分離株の過酸化脂質分解力の評価:分離株を過酸化脂質と2価鉄を含まない乳酸菌標準培地(GYP)を用いて、好気振とう培養後集菌し、37度Cで過酸化脂質分解力を測定した。過酸化脂質として過酸化リノール酸と活性測定のためのモデル化合物として過酸化クメンを用いた。また親水性基質として過酸化水素を用いた。最も過酸化脂質分解活性が高い株は、Lactobacillus plantarum Pan1-2株であった。この株は過酸化クメンを分解するが、親水性過酸化物の過酸化水素に対しての活性はその約半分であった。3.休止菌体による過酸化物分解機構解析:過酸化ブチルを用いてL.plantarum Pan1-2株における、反応産物を同定した。過酸化ブチルはブタノールに等量的に還元されており、同株が過酸化物を2電子還元することが示唆された。
高機能なナノポーラスカーボンの開発とエネルギー材料への応用

ナノポーラスカーボン(NPC)は、その空孔や高い表面積などから、電極材料などへの応用の点で近年非常に注目を集めている。本研究では、主にゼオライトや金属有機構造体といった鋳型を利用して3次元の構造を有する高表面積なNPCを作製することに成功するとともに、ポリオキソメタレート(POM)とのナノ複合体を作製し、電極材料特性を検討した。その結果、NPCの表面積だけでなく、構造や伝導性などがNPCの電気二重層(EDL)容量やナノ複合体電池の容量増大に重要であると分かった。また、XAFSや固体NMR測定から、POMの酸化還元とNPCのEDL容量の共存が高容量化の鍵であることが分かった。炭素材料は、その軽量さ、強度、化学的・熱的安定性といった様々な長所から、衣服や飛行機の構造材料など様々なところに用いられている一方で、近年、電池などのエネルギーデバイス材料としても大変注目を集めている。なかでもナノポーラスカーボンは、その空孔や高い比表面積などから、電池電極や水素吸蔵など多方面での応用が期待されるが、その作製法の確立を含めて、最大限の性能を引き出せていない。そこで本研究では、新たな作製法の開拓による高機能なナノポーラスカーボンの開発とそれらを用いた各種エネルギーデバイスへの応用に取り組んだ。今年度は、高機能な多孔性炭素材料を開発するうえで、もっとも重要な作製条件のスクリーニングを開始した。テンプレートとして様々な孔径を有するメソポーラスシリカやゼオライトを利用し、孔内に炭素源となるスクロース類を導入した後、高温で焼成、HFによるテンプレート除去を行ったところ、ナノポーラス構造を有する炭素材料の作製に成功した。しかしながら、これらの孔径や表面積は導入するスクロース類の量に大きく依存することが分かった。現在、高い表面積を有するナノポーラス炭素の作製を目指して、添加するスクロースの量、焼成条件(温度や時間)、HFでの除去条件(浸漬時間)について検討中である。また、これまでに作製したナノポーラスカーボンの一部について、正極活物質とのナノ複合化を行い、得られたナノ複合体を正極とする二次電池の特性を測定したところ、グラフェンやナノチューブを用いたナノ複合体よりも高い特性を得ることに成功した。前年度の成果を基に、今年度はさらに様々なナノポーラスカーボンの開発に取り組んだ。ここでは、代表的な成果として、グラフェン層間にシリカピラーを有するナノカーボン(ピラー化炭素)および金属-有機構造体(Metal-Organic Framework; MOF)を鋳型としたメソポーラスカーボン(MOF-Templated Carbon; MTC)の作製とその固体電気化学特性について述べる。(i)ピラー化炭素:酸化グラフェン(GO)とトリクロロメチルシランを反応させることにより、シリル化GOを得、その後、得られたシリル化GOを高温で加熱することにより、ピラー化炭素を得ることに成功した。また、GOのシリル化反応の回数を増やすことにより、GO層間のピラーが伸長することを明らかにした。このようなピラー化炭素の電気化学特性を測定したところ、シリル化反応回数3回のものがもっとも大きな電気二重層容量を示すことを見出した。(ii)MOFを鋳型としたメソポーラスカーボン:架橋配位子であるテレフタル酸と亜鉛イオンからなる既知のMOFを作製し、これを高温で加熱して炭化させた後、塩酸処理により酸化亜鉛を取り除き、MTCを得た。このMTCはメソ孔(250 nm)を有するとともに、比表面積が1060 m2g-1であることを明らかにし、SWNTやグラフェンよりも高表面積なナノカーボンの作製に成功した。さらに、作製したMTCと分子クラスターの一つポリオキソメタレート(POM)をナノ複合化し、その電極特性を測定したところ、他のナノカーボンとPOMからなるナノ複合体よりも大きな容量を示すことを見出した。このように、グラフェン層間を拡張したピラー化炭素や細孔を有するMTCを作製し、その固体電気化学特性を検討することで、ナノポーラスカーボンが電極材料として有用であることを明らかにした。無機物性化学研究目的および計画に記載していた通りに、シリカやゼオライトといった様々な鋳型を用いて、ナノポーラスカーボンを多数作製することができた。また、これらを用いた電極材料の創製とその電池特性までを検討した結果、グラフェンや単層カーボンナノチューブといったナノカーボンを用いた場合よりも高性能を示すことを見出した。これらの結果は、当初の予想通りであり、研究はおおむね順調に進展しているといえる。今後はテンプレートとして、近年注目を集めている多孔性材料MOF(金属有機構造体)を用いることにより、金属ナノ粒子内包型の炭素材料作製にも取り組む。得られた炭素材料に関して、二次電池の正極材料の導電性付与剤としての応用を試みるとともに、負極材料、キャパシタとしての性能を検討する。

さらには、燃料電池や水素吸蔵材料としての応用も視野に入れている。最終的には、これらの機能解明を放射光施設を利用しておこない、より高機能な次世代エネルギー材料の創製へとつなげたい。今年度は、主に高機能な多孔性炭素材料の作製研究に従事した。このような炭素材料を作製するうえで必要となる試薬及びガラス器具といった消耗品類、さらに装置類は、すでに研究代表者が所属する名大側の研究室に揃っており、本研究を実施するうえで新規に購入するものはそれほど多くなかった。また、研究初年度ということもあり、研究は順調に進んでいたものの、当初予定していた国内および国際会議での発表を見送ったため、旅費に関しても研究代表者は使用しなかった。その結果、次年度使用額が生じた。次年度は、本年度に得られた結果をもとに、デバイス特性の開拓を積極的に進めていく。さらには、その結果をもとに新しい炭素材料の作製法を開拓する。そのため、研究室に在庫がない消耗品類(試薬、器具)を多数購入して研究を進める計画である。また、遠心分離機や超音波分散装置を導入して、より効率的な炭素材料の作製を行う予定である。なお、次年度は、研究代表者と研究分担者が打ち合わせや共同研究を行うための旅費や滞在費にも支出する。また、本研究で得られた成果を国内および国際会議で発表するための旅費にも使用する予定である。
痴呆性老人の生活の質を保証する病棟環境の追求

本研究の目的は、痴呆性老人の自立と安全の維持・向上に貢献する病棟環境のあり方を追求することである。そのため、平成11年度は痴呆性老人の能力を引き出す病棟環境づくりに取り組んでいる老年看護実践家へのインタビュー、平成12年度は上記のような取り組みのない老人病院に入院する中等度から高度レベルの痴呆患者への非参与観察を行った。知見は以下の通りである。1.質の高い病棟環境を生み出す過程は、患者の安全・安楽や普通の生活の継続にこだわる看護管理者の信念を出発点としていた。管理者のこの信念を組織全体で共有することが質のよい病棟環境の形成の主軸をなし、そのために管理者は、情報を看護部門の内外に公開する、看護スタッフを不条理な責任追及の災いから守り真に責任ある看護ケアを求める、というエンパワメントを発揮していた。このような病棟では、面会時間の制約がない、看護スタッフの退職者が少ない、スタッフが自由に提言し、ケアの改良に取り組む、などの特徴があり、病棟が患者ばかりでなく、家族やスタッフにとっても自立性を高める場となっていた。2.特別な配慮のない病棟環境において痴呆性老人は十分な力を発揮できず、限られた物的環境や不確かな音刺激を手がかりに小さな生活を構成していた。従って、意味ある物を配置し、その活用プログラムをもつこと、情報処理能力を補う手だてをもつこと、生活空間を広げる介入プログラムをもつことが必要性である。以上から、痴呆性老人の生活の質を保証する病棟環境とは、物的環境、看護ケア及びその提供者、家族を含めた総合的な取り組みの表明であり、その正否において看護管理者のパワーが重要であるとが示唆された。本研究の目的は、痴呆性老人の自立と安全の維持・向上に貢献する病棟環境の要素、並びに環境づくりのための看護実践を展開するにあたって発揮されたエンパワメントを抽出し、その構造化を試みることである。そのために、転倒予防、あるいは抑制廃止に向けて優れた実践を行っている兵庫県内の脳機能研究機関に付属するH病院と、東京都内の老人性痴呆疾患療養病棟を中心とするK病院を対象施設とし、それぞれに所属する看護職によって書かれた関連文献の収集・整理、病院看護部門管理者、病棟看護部門管理者、看護スタッフ、計8名に対するインタビュー、並びに病棟での非参与的な観察を行った。諸資料、インタビューの逐語記録、観察内容の分析から、次のことが明らかになった。(1)H病院は、痴呆の確定診断機能を担う病院であるため、軽中等度痴呆の患者が多く、入院期間は平均で30日前後であった。大多数の患者が家庭復帰するため、入院中の転倒骨折、離院などの事故を起こさないことが非常に重要であり、そのためにクッションフロアへの床材の張り替え、センサーマットの開発などの物理的環境の整備、離院者を早期に発見するための院内全部署をあげての仕組みづくりが積極的に行われていた。(2)重度痴呆で長期療養患者が中心となるK病院では、転落防止のための低床ベッド導入のほか、病棟内で患者が安心して療養生活が送れることを目指して環境が整えられており、不要な雑音をたてない、臭気をこもらせないことが徹底して行われていた。長期療養者に対し、よりソフト面の環境を重視する様子がみられた。(3)両病院とも、病院の機能に沿う方向で環境づくりが進められており、その推進者として病院看護部門管理者が大きな力を発揮し、影響を与えていた。しかしその意志決定プロセスは、所属の組織体制により、違いがみられた。今後、質的分析を用いて、より詳細な分析を行う。本研究の目的は、痴呆性老人の自立と安全の維持・向上に貢献する病棟環境の要素、並びに環境づくりのための看護実践のあり方を追求することである。

そのため平成11年度は、痴呆性老人の能力を引き出す病棟環境づくりに取り組んでいる老年看護実践家へのインタビューの質的分析から、スタッフ、病棟看護管理者にみられた看護活動の特徴を把握した。平成12年度は、標準的な療養型病床群に入院する中等度から高度レベルの痴呆患者4名(男性2名、女性2名)を対象に、非参与観察により、病棟環境における彼らの"手がかり"を追求した。4名とも脳血管性痴呆で、介助歩行レベルであったためか、床上にいて、自分の手に届く範囲の衣類、食器、床頭台の物品、カーテンなどの物をいじる、置き場所を変えるなどの動作が繰り返し観察された。それらの動作は単なる場の変更や動作の反復であり、何らかの事を成す目的的な動作ではなかった。また、患者らはいずれも廊下での物音や病室内での他患の会話、他患のところに来た介護職員など視聴覚刺激に敏感に注意を払っていた。しかし、断片的な情報を繋ぎ合わせることができない、あるいは必要な情報を得るための問いが発せないために、常に不確かな中に留め置かれていた。援助者からみれば理解しにくい患者らの気分の変動やそれに基づく行動変化は、このような不確かな視聴覚情報によっても誘発されていた。以上から、意図されない物環境、視聴覚環境のもとにおいて、痴呆患者にもたらされる"手がかり"は非常に不確かであり、そのために彼らの行為動作に広がりがもてない可能性が考えられた。
家族介護者の離職予防および仕事と生活の調和に関する研究

本研究は,4年間の研究計画とする。具体的には,(1)文献研究(国内外の文献収集を行い,先行研究の知見を整理することで,研究枠組みの修正を図る),(2)家族介護者(または介護経験者や専門職等)を対象とした質的調査(聞き取り調査)を実施する,(3)家族介護者の仕事と生活の調和および離職(またはその意向等)の関連要因を明らかにするための量的調査(質問紙調査)を実施する,(4)上記(1)(3)の研究成果をとりまとめ,仕事と生活の調和の実現に向けた家族介護者の離職予防に資する社会的サポート・システムのあり方についてまとめる,の4つの点から,研究を実施する予定である。
HTLV-I抗体陽性者の長期追跡

成人T細胞白血病(ATL)はレトロウイルスHTLV-I感染によって起こる疾患で、九州、沖縄その他に多発している。多発地域ではHTLV-Iのキャリアが多数存在する。本研究は日本国内の多発地域の臨床研究者と、疫学専門家の合同により推進されるプロジェクトである。キャリアの一部が数十年という長い潜伏期間を経て発症することから、ウイルス感染以外に多くの因子が発症に関与すると考えられている。本研究はHTLV-I抗体陽性者を長期間追跡することにより、感染から発症に至る間に生体内で進行する変化と、それに関与する因子を解析しなければならない。また、HTLV-IキャリアにはATL以外にも種々の疾患が合併するが、その病態を把握し合併の機序を解明しなければならない。とくに最近注目されているHTLV-I関連脊髄症(HAM)についてもATLと対比しつつ、その疫学的特徴を検討した。本年度は(1)HTLV-I抗体陽性者の追跡研究、(2)HTLV-Iの母子感染様式-母親からの移行抗体の感染防御作用-、(3)加令とともに増加する陽性率について考察、(4)特定地域での長期追跡、(5)より正確で感度の高いHTLV-I抗体検査法の開発、(6)感染予防を行うか否かの医学判断ソフトの開発と抗体陽性率のシュミレーションなどをおこなった。本年度は3年間の研究期間の最終年度であったが、追跡対象地域を特定し、終年的に調査する方法も成果をあげており、年間発症率、年間陽転率も次第に明らかになりつつある。また、この期間に海外のATL、HTLV-I感染地域との比較もはじまっており、国際比較も重要な課題である。HTLV-I感性からATL発症のメカニズムはまだ不明であり、将来個人レベル、細胞レベルの解析も必要である。
電気刺激と機械刺激を併用した触感再現アルゴリズムの開発

本研究の目的は、電気刺激と機械刺激の併用で、指先にあらゆる触感を再現するためのアルゴリズムの開発である。本研究は、次の3つ項目で研究を行った。まずは、電気刺激の閾値の安定化である。皮膚感覚受容器を活動する電気刺激について、物体の形状を提示するために、電極が配列として作られている。しかし、位置により皮膚の厚みやインピーダンスが異なるため、各電極の電流閾値が空間的に変わる。本研究では、電極配列を囲むグラウンド電極により、空間的に電流閾値の変化が有意に減少することを確認した。二つ目は、多指に粘着感を提示する手法である。粘着感の再現は、触覚分野において非常に重要であるが、小型な電気刺激装置で提示可能な手法はまだ発見されていなかった。これまでの本研究では、人差し指に粘着感を提示するために、指先の皮膚感覚と指の屈筋腱を同時に刺激する手法を提案した。しかしこの手法について、指の一本しか確認できなかった。本研究は、この手法に基づいて、拇指、示指、および中指の多指の屈筋腱を刺激する方法を見出した。三つ目は、リアルタイムで触感を伝送するアルゴリズムの試作である。触感送信側では、親指と人差し指で物体を操作する時に、これらの指に装着した圧力分布センサで物体の触感を測定する。受信側では、電気刺激の刺激点と強度は圧力分布の値に対応し、機械刺激の振動波形は圧力の最大値の変化と比例することにした。六角形鉛筆のスクロール感覚や親指と人差し指の間のタッピング感覚を伝送し、体験者のコメントにより本アルゴリズムを改善している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
モザイク荷電膜を用いた電気透析によるバイオ水溶液からの高度脱塩装置の試作

本研究では、アミノ酸-無機塩混合水溶液からの脱塩を効率良く行うことを目的とし、モザイク荷電膜を用いた新しい電気透析器を試作し、その装置の動作特性を検討した。試作した電気透析器は、陽極室、脱塩室および陰極室の3つの隔室からなり、各隔室は2枚のモザイク荷電膜により隔てられている。脱塩室は高さ1.8mmの平行平板流路、陽および陰極室は撹拌槽である。脱塩室には、リザ-バ・タンクとチュ-ビング・ポンプを用いて、グルタミン酸-NaCl混合水溶液(初期濃度はいずれも10mol・m^<-3>)を循環させ、陽および陰極室には、それぞれ硫酸および水酸化ナトリウム水溶液を連続的に流した。モザイク荷電膜には市販品(東ソ-(株)製MC-55B)を用い、膜有効面積を18cm^2とした。脱塩実験は定電流条件下で行い、脱塩室溶液中の無機イオン(Na^+,Cl^-)およびグルタミン酸濃度の経時変化を測定した。また比較のため、陽および陰イオン交換膜を用いた従来の電気透析法による同様な脱塩実験も行った。電流450mAにおけるモザイク荷電膜を用いた脱塩実験では、120分後に97%以上のNaClが除去されたが、グルタミン酸の損失はわずか8%であった。それに対して電流200mAで行った従来法による脱塩実験では、80分後に97%以上のNaClが除去され、それと同時に約80%のグルタミン酸も膜から洩れて失われた。これより、モザイク荷電膜を用いた電気透析法は、従来法に比べて非常に効率が良く、アミノ酸溶液からの脱塩法として有用であることがわかった。さらに、モザイク荷電膜を用いた電気透析法により、脱塩室溶液の流量および電流を種々変化させて実験を行い、脱塩効率に及ぼすこれらの因子の影響を調べた。その結果、流量が大きいほど、そして電流が高いほどグルタミン酸の損失を小さくすることができ、脱塩効率が良いことがわかった。
分子の光励起ダイナミックス

通常の分光法ではスペクトルが複雑なため解析がほとんどなされていない, NO_2の可視部の吸収帯に関し,光一光二重共鳴法を適用し,回転構造の解析に成功した.この結果,電子励起状態において,初めて摂動準位と被摂動準位の回転状態を決定することができ,スピン軌道相互作用による摂動が働らいていることを明らかにした(小尾).チオフォルムアルデヒドのリドベルグ状態C^^^1B_2を経由する2+2光子イオン化スペクトルを測定し,その回転構造解析を行ない, Q枝とS枝の強度がシミュレーションにより計算値より弱いことを見い出したが,これはaligment等によるためと解釈される.また,金属の多光子イオン化により電子や金属イオンを発生させ,ビームにおいてイオンー分子反応につき研究を進めた(佐藤).多原子分子の高振動状態の準位構造を明らかにする目的で,もっとも単純な分子の一つであるSO_2の17000cm^<-1>付近の振動スペクトルをC状態を経由した誘導放出分光法によって高分解能で測定することに成功し,フェルミ結合やコリオリ相互作用による準位の結合を見い出した(土屋).共鳴ラマン法によりフェムト秒時間領域の光励起状態の反応ダイナミックスの研究を進め,シスースチルベンおよび架橋シスースチルベンの光励起状態におけるねじれ振動解析から反応ポテンシャルにつき知見を得た.また,ピコ秒過渡分光法を用い,ベンゼンの各振電準位からの無放射過程の速度をはじめて直接測定し,内部変換の機構を解析した(吉原).四メチル鉛,三メチルカリウムについて,しきい電子-イオン同時計測法を用い,中心金属原子の(n-1)d内殻電子(nは価電子の主量子数)をイオン化したときの解離過程を調べた.これからの内殻電子が除去されると混成軌道に大きな変化が起り,それに伴う安定構造の変化で2つ以上のメチル基が協奏的に切れる過程が重要になることが明らかにされた(小谷野).通常の分光法ではスペクトルが複雑なため解析がほとんどなされていない, NO_2の可視部の吸収帯に関し,光一光二重共鳴法を適用し,回転構造の解析に成功した.この結果,電子励起状態において,初めて摂動準位と被摂動準位の回転状態を決定することができ,スピン軌道相互作用による摂動が働らいていることを明らかにした(小尾).チオフォルムアルデヒドのリドベルグ状態C^^^1B_2を経由する2+2光子イオン化スペクトルを測定し,その回転構造解析を行ない, Q枝とS枝の強度がシミュレーションにより計算値より弱いことを見い出したが,これはaligment等によるためと解釈される.また,金属の多光子イオン化により電子や金属イオンを発生させ,ビームにおいてイオンー分子反応につき研究を進めた(佐藤).多原子分子の高振動状態の準位構造を明らかにする目的で,もっとも単純な分子の一つであるSO_2の17000cm^<-1>付近の振動スペクトルをC状態を経由した誘導放出分光法によって高分解能で測定することに成功し,フェルミ結合やコリオリ相互作用による準位の結合を見い出した(土屋).共鳴ラマン法によりフェムト秒時間領域の光励起状態の反応ダイナミックスの研究を進め,シスースチルベンおよび架橋シスースチルベンの光励起状態におけるねじれ振動解析から反応ポテンシャルにつき知見を得た.また,ピコ秒過渡分光法を用い,ベンゼンの各振電準位からの無放射過程の速度をはじめて直接測定し,内部変換の機構を解析した(吉原).四メチル鉛,三メチルカリウムについて,しきい電子-イオン同時計測法を用い,中心金属原子の(n-1)d内殻電子(nは価電子の主量子数)をイオン化したときの解離過程を調べた.これからの内殻電子が除去されると混成軌道に大きな変化が起り,それに伴う安定構造の変化で2つ以上のメチル基が協奏的に切れる過程が重要になることが明らかにされた(小谷野).
位相幾何学的手法を用いた廃棄物埋立層の間隙構造と流体の相互作用の解明

本研究では、廃棄物最終処分場における埋立層間隙内の流れに着目して研究を行ってきた。これら流体の流体挙動は、埋立層間隙の複雑な幾何構造と密接な関係があり、流体挙動に大きく影響を及ぼしているものと考えられる。しかしながら、このような間隙の幾何構造を引き出すことは容易ではなく、間隙部分のどのような構造が流体特性を支配するのかは明らかでない。そこで、本研究では、間隙幾何構造の抽出方法としてパーシステントホモロジー群という位相幾何学の道具を用いて、この幾何構造と流体挙動の関係を明らかにすること目的としている。最終年度は以下の通り研究を行った。(1)ランダムに球を配置した模擬的な間隙構造を作成し、その流れ場においてNavier-Stokes方程式を支配方程式とした飽和流数値シミュレーションを実施するとともに、間隙構造に対してパーシステントホモロジーによる位相的データ解析を行った。これら得られた流体特性と間隙の幾何構造の相関について多変量解析を行った。(2)実際の廃棄物試料(数種類)を対象として、同様に流体計算とパーシステントホモロジーによる間隙構造解析を行い、流体特性と幾何構造との関係解明を試みた。また最終年度は、流体力学的特性として新たに壁面せん断応力を追加した。これらのアプローチにより、間隙幾何構造と流体との関係性を明らかにできたことが、本研究の成果である。廃棄物の研究において、埋立地からの浸出水やガスの量を予測し、制御するというのは埋立地の設計及び管理における最重要課題である。これらの流体の流動挙動は、埋立層の幾何構造と密接な関係があり、間隙内での渦の発生や界面張力等の効果として流動挙動に大きく影響を及ぼしているものと考えられる。しかしながら、このような間隙の幾何構造を引き出すことは容易ではなく、間隙部分のどのような構造が流体特性を支配しているのか明らかではない。そこで、本研究では、パーシステントホモロジー群という位相幾何学の道具を用いて、廃棄物埋立層間隙の特徴的な情報を抽出することにより定量化を行い、この幾何構造と流体挙動との関係を調べることにより、埋立地における浸出水・ガスの正確な予測制御の実現を目的としている。平成28年度は、以下のような研究を行った。(1)埋立層間隙内流れの数値シミュレーションを行った。支配方程式として、連続の式、非圧縮性Navier-Stokes方程式及び水分量移動の式を用い、差分法によって解析した。表面張力を流体の運動方程式に組み込むとともに、移流の計算にCIP(Cubic Interpolated Profile)法を用い、自由表面問題に対して精度良く数値シミュレーションを行うことができる手法の検討を行った。(2)(1)の多相流数値シミュレーション手法の検討を進めていく中で、差分法では解析困難な事例が生じてきた。そこで、間隙のような複雑な形状にも容易に適合できる有限要素法を用いた間隙内流れの数値解析について検討を行い、3次元飽和流解析コードを作成した。(3)マイクロフォーカスX線CT装置を用いて撮影した廃棄物埋立層内部画像データを画像処理することにより3次元モデリングを行い、構造解析の検討を行った。当初予定していなかった有限要素法による数値解析手法の検討と計算コードの作成に手間取り、位相幾何学的手法の検討については準備を行うにとどまった。昨年度、複雑な間隙形状に容易に適用できるように、有限要素法を用いた3次元流体解析コードを作成した。しかし、有限要素法は、要素数が多く大規模な流れ解析を行う場合、計算に莫大な時間を要することとなる。実問題に適用していくためには、計算の高速化が求められる。そこで、本年度は、計算の高速化を達成するために、昨年度作成したコードをベースに、GPGPU(General Purpose Graphics Processing Unit)を用いた並列計算のアルゴリズム開発と実装を行った。支配方程式には、非圧縮性Navier-Stokes方程式及び連続の式を用い、これらの支配方程式に対して安定化有限要素法(SUPG/.PSPG法)による離散化を行い、導かれた連立一次方程式の解法にGPBi-CG法を適用した。GPBi-CGの並列化には、NVIDIA社の統合開発環境CUDAと演算ライブラリ(cuBLAS、cuSPARSE)を用いた。GPUスパコンTSUBAMEを利用して高速並列計算によるシミュレーションを行った結果、マルチGPGPUを用いた計算の高速化に成功した。この成果は、第28回廃棄物資源循環学会研究発表会で発表を行った。また、廃棄物埋立層の間隙構造解析に対しては、廃棄物試料のマイクロフォーカスX線CT画像を画像処理した後、パーシステントダイアグラムを計算し、間隙形状のキャラクタリゼーションを試みた。当初予定していなかったマルチGPU計算による数値流体シミュレーションの高速化に時間の大部分をとられてしまった。しかし、計算の高速化が達成できたため、今後の研究がより効率的に進められると期待される。

(1)ランダムに球を配置した模擬的な間隙構造を作成し、その流れ場においてNavier-Stokes方程式を支配方程式とした飽和流数値シミュレーションを実施するとともに、間隙構造に対してパーシステントホモロジーによる位相的データ解析を行った。これら得られた流体特性と間隙の幾何構造の相関について多変量解析を行った。(2)実際の廃棄物試料(数種類)を対象として、同様に流体計算とパーシステントホモロジーによる間隙構造解析を行い、流体特性と幾何構造との関係解明を試みた。また最終年度は、流体力学的特性として新たに壁面せん断応力を追加した。これらのアプローチにより、間隙幾何構造と流体との関係性を明らかにできたことが、本研究の成果である。パーシステントホモロジー群等を用いた間隙の幾何構造の定量化及び位相幾何学手法について検討を行う。さらに、流体解析においては、初年度作成した有限要素法のコードをベースにCIP法による多相流数値シミュレーションの開発を行う予定である。これまでの成果に基づき、数値シミュレーションにより得られた流体特性とパーシステントホモロジーにより抽出した間隙構造のデータとの相関の探索を推し進める。流体のダイナミクスと間隙形状との関係性を考察しやすいように、より単純な系での流体解析と幾何構造解析も予定している。さらに、トポロジカルな構造データを出発点とした新たな流体挙動予測モデルの定式化を試みたい。なお、最終年度は、これまでの成果をとりまとめ、論文の執筆に取り掛かる。平成28年度は、計算用ワークステーションの購入を予定していたが、数値シミュレーション手法の開発が遅れたため、平成28年度中には購入できなかった。平成29年度、計算ワークステーションを購入する予定であったが、東京工業大学のTSUBAME共同利用サービスを利用して数値計算を行った。しかし、繁忙期は、ノードがうまっており、思ったように計算することができなかった。そこで、平成30年度は、共同利用サービスを申し込むとともに、ワークステーションを購入して、計算環境の整備を行う予定である。平成29年度には、ワークステーションを購入して、数値シミュレーションを行う予定である。
EUの権限と個人の権利に関する体系的研究

また、研究実施計画において述べているように、国際学会やシンポジウムで複数回にわたり、報告を英語及びフランス語で行った。6月29日には台湾で開催されたEU学会(EUSA)のアジア大会で、7月初めにはアジア国際法学会において報告した。また、イタリアのトリエステで開催されたシンポジウムにおいて、報告した。また、イタリアのベネチアにあるCa'Foscariで開催されたセミナーにおいて、報告した。さらに、フランスのレンヌ(Rennes)で開催された国際シンポジウムにおいて日本とEUのEPAにおける市民社会の参加について報告した。加えて、国際学会やシンポジウムで研究者と意見交換することに加えて、8月には、1か月間ヨーロッパに滞在し、ドイツのミュンヘン大学及びルクセンブルクのMax Planck Instituteにおいて資料収集、研究者との意見交換を行い、また、科研費のテーマの研究を進めた。さらに、論文及び判例研究を複数、公表した。それらは、公法研究、一橋法学、Hitotsubashi Journal、自治研究、国際商事法務、EU法研究等において発表した。研究実施計画通り、『人権の現代的課題ーヨーロッパとアジア』を法律文化社から出版した。また、研究実施計画通り、国際学会やシンポジウムで報告を行った。6月29日は、台湾で開催されたEU学会(EUSA)のアジア大会で、The EPA between the EU and Japan from the Viewpoint of Lawというテーマで報告し、7月初めに開催されたアジア国際法学会において、EU Values and Standards in the EPA betwe Den the EU and Japanというテーマで報告した。また、研究実施計画にはなかったが、依頼等を受け、イタリアのトリエステで開催されたシンポジウムにおいて、Environmental Democracy in the EU-Japan Economic Partnership Agreementというテーマで報告した。また、イタリアのベネチアにあるCa'Foscariで開催されたセミナーにおいて、EU Japan Economic Parnership Agreementについて報告した。さらに、フランスのレンヌ(Rennes)で開催された国際シンポジウムに参加し、La Participation de la Societe Civil dansl'Accord de Partenariat Economique entrel'Union Europeenne etlejapaonについて報告した。研究実施計画に記載した予定の通り、ドイツのミュンヘン大学とルクセンブルクのMax PlanckInstituteにおいて資料収集、研究、研究者との意見交換を行っただけではなく、ルクセンブルクにあるEU司法裁判所にも行き、資料収集を行った。さらに、数多くの論文、判例研究等を複数の雑誌に公表した。31年度(令和1年度)前半は、EU権限と人権について、特に、EU法に照らした憲法と法律の観点、EU法の環境保護と個人の観点について日本で研究を進める。9月に日独憲法対話があり、その成果の一部として報告する予定である。令和1年度後半及び令和2年度前半については、ドイツのミュンスター大学において、同様のテーマについて研究を進める。ドイツに滞在していることからドイツ憲法とEU法との関係、ドイツ連邦憲法裁判所とEU司法裁判所との関係、EU司法裁判所と欧州人権裁判所の関係、ドイツ連邦憲法裁判所と欧州人権裁判所との関係についても引き続き研究を深めていきたい。加えて、ドイツ・ミュンスター大学にはEU法、憲法、行政法の研究者の他に環境法、エネルギー法の研究者がいるため、積極的に意見交換をし、また、関連資料もそろっていることから、EU環境法の本の執筆を行いたい。令和2年後半及び令和3年前半は、ルクセンブルクのMax Planck Instituteにおいて、在外研究をする予定である。EU権限と人権について、文献収集、研究者と意見交換するとともに、引き続き、研究を行い、英語で本を出版する準備をする。また、ヨーロッパに滞在する予定であることから、国際シンポジウム等にも参加していく。加えて、EU司法裁判所の先決裁定に関する判例研究を隔月で雑誌自治研究に公表しているが、在外研究中も続けていく予定である。さらに、一橋EU法研究会を主宰し、毎月1回研究会を開催し、その成果を雑誌EU法研究に公表している。毎号において巻頭言を執筆しているが、それとともに、EU権限と人権に関して論文を公表する予定である。