hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
液滴粉砕による新規試料導入法を用いた精密ナノ物質の電子物性と構造の解明

赤外レーザー加熱による液滴の粉砕過程を、CCDカメラと可視光パルスレーザーを用いた時間分解画像観察により詳細に調べた。さらに、イオン生成過程を真空槽中に設置した電極と電流計を用いたイオン電流値測定により調べた。液滴を蒸発させる際に1本のレーザーを用いると飛沫がレーザー下流方向に生成するのに対して、2本の赤外レーザーを対向照射することで液滴からの飛沫の空間的広がりを抑制可能であることを示した。イオン電流値はレーザーの出力向上とともに単調に増大し、2本のレーザーの対向照射により真空槽への導入効率の向上が可能であることを示した。照射するレーザー光の波長を変化させた場合に液滴の粉砕の様子が変化し、水の吸収極大付近では液滴の表面付近のみが選択的に加熱され効率的にイオンが脱離するのに対して、吸光度の低下に伴い液滴全体が加熱されるようになりイオン脱離量が低下し、吸収帯の端付近では液滴を透過したレーザー光が集光されプラズマが発生することが分かった。これらの結果はソフトイオン化への適用に際し水の吸収極大付近のレーザーの対向照射が有効であることを示している。加えて、水溶性色素(Sulforhodamine G)を溶かした液滴を粉砕し、色素からの発光を観察することで液滴粉砕過程を詳細に調べた。これにより、液滴粉砕の初期段階において蒸気がレーザー上流方向に放出され、その反作用で微小液滴がレーザー下流方向に生成することを明らかにした。可視光パルスレーザーを用いて散乱光を直接観察した場合にはある程度大きい飛沫からの散乱光の寄与が大きいのに対し、水溶性色素からの発光は原理的には蒸気・飛沫の分布に比例するため、赤外レーザーの照射を受けた面は水蒸気や微小な飛沫、反対側には比較的大きい飛沫が形成されたことを示している。このことから、赤外レーザーの照射を受けた面で赤外光が吸収され高温になった一方で、反対側は比較的温度が低いことが示唆される。溶液中に分散させたナノ物質の物性評価のため、液滴に赤外レーザーを照射して粉砕し、生じたイオン種を真空槽に設けた細孔から導入した。真空中に設置した電極により、イオン電流値の測定に成功した。先ず、赤外レーザーにより粉砕した液滴を高圧超短パルスガスバルブからのガス流で押し流した場合、信号強度が弱くレーザー分光に十分なイオン量が得られなかった。CCDカメラにより、粉砕された液滴は約500μmの広範囲、特にレーザーの光軸方向へ膨張した。そこでレーザー光を微細孔に同軸に入射して液滴を粉砕し、微細孔から吸引することが効率的なイオン導入に不可欠であると結論付けた。次に最適な孔径の決定のため、種々の微細孔およびガラスキャピラリーを用いて電流値を計測したところ、直径0.5mm以上の場合に導入効率が高かった。真空度との兼ね合いから、直径0.5mmの微細孔またはキャピラリーの利用が最適と判断した。続いて、真空に導入されるイオン種の総数を計測した。大気中でブラジキニン水滴を粉砕し、微細孔を介して真空槽へ導入した。検出されたイオン電流値は約1 nA (10Hz)であり、一滴あたり6×10^8個(3%)のイオンが導入された。しかし孔径05mmの場合、真空槽内が約200Paとなり質量分析装置が動作不可能であった。そこで10^<-3>Paを達成するために差動排気部を設置したが、イオン電流値は大幅に低下し、検出限界を下回った。そこで、イオンの輸送効率と真空度の向上のためイオントラップ・レンズを設置したが、イオン透過率は向上しなかった。これは差動排気部の真空度が悪く、空気や残留ガスなどとの衝突によりイオン種が拡散されたためと考えられる。続いて、低真空領域でも動作可能なイオンファネルの設計・製作を進めると共に、質量分析装置の真空度向上のためノズル搭載部を真空引きできるよう改良した。今後、イオンファネルの動作条件を検討し、液滴から脱離させたイオン種の分析を進める予定である。前年度の知見を踏まえイオンファネルの設置および評価を行ったが、イオンファネルでの捕集では質量分析およびレーザー分光に際し十分なイオン量が得られないことが分かったため、効率的なイオンの生成のため、イオン生成機構の解明が必要であると考えた。当初は1台の波長可変赤外レーザーにより液滴を蒸発させる計画であったが、2010年度の実験を通してレーザー1台により液滴を蒸発させた場合、レーザー光の入射される側から蒸気が発生するために液滴が並行移動し、イオン種が質量分析装置へ効率的に導入されないことが確認されていた。そこで、2台のレーザーを用いて反対方向から液滴を蒸発させることでレーザー出射方向への運動量を相殺し、並行移動を抑制することでイオンの搬送効率を高めることができると考えた。2台の赤外レーザーを液滴に照射した場合め粉砕過程やイオン生成については前例が見られないことから、2台の赤外レーザーを集光・同期させた際の粉砕やイオン生成の様子について詳細に調べ、質量分析の感度向上に生かすこととした。そこで、大気圧下でノズルから生成させた液滴に2台の赤外レーザーを集光し、CCDカメラでの画像観察及び電流計での微小電流検出が可能なシステムを構築した。

液滴ノズルにより生成させた塩化ナトリウム水溶液滴に2台のレーザーを逆方向から照射した場合、液滴から生じた蒸気が中心付近に留まることがCCDカメラにより観察され、1台のレーザーによる蒸発時に比ベイオン電流値の増大が見られた(学術論文への投稿準備中)。当該の実験で得られた知見は赤外レーザー加熱による液滴粉砕によるイオン導入の効率向上に結びつくものであり、2台のレーザーを逆方向から照射し、蒸気およびイオンを効率よく捕集して質量分析およびレーザー分光に供するため、質量分析装置のイオン生成部を新たに設計・製作した。赤外レーザー加熱による液滴の粉砕過程を、CCDカメラと可視光パルスレーザーを用いた時間分解画像観察により詳細に調べた。さらに、イオン生成過程を真空槽中に設置した電極と電流計を用いたイオン電流値測定により調べた。液滴を蒸発させる際に1本のレーザーを用いると飛沫がレーザー下流方向に生成するのに対して、2本の赤外レーザーを対向照射することで液滴からの飛沫の空間的広がりを抑制可能であることを示した。イオン電流値はレーザーの出力向上とともに単調に増大し、2本のレーザーの対向照射により真空槽への導入効率の向上が可能であることを示した。照射するレーザー光の波長を変化させた場合に液滴の粉砕の様子が変化し、水の吸収極大付近では液滴の表面付近のみが選択的に加熱され効率的にイオンが脱離するのに対して、吸光度の低下に伴い液滴全体が加熱されるようになりイオン脱離量が低下し、吸収帯の端付近では液滴を透過したレーザー光が集光されプラズマが発生することが分かった。これらの結果はソフトイオン化への適用に際し水の吸収極大付近のレーザーの対向照射が有効であることを示している。加えて、水溶性色素(Sulforhodamine G)を溶かした液滴を粉砕し、色素からの発光を観察することで液滴粉砕過程を詳細に調べた。これにより、液滴粉砕の初期段階において蒸気がレーザー上流方向に放出され、その反作用で微小液滴がレーザー下流方向に生成することを明らかにした。可視光パルスレーザーを用いて散乱光を直接観察した場合にはある程度大きい飛沫からの散乱光の寄与が大きいのに対し、水溶性色素からの発光は原理的には蒸気・飛沫の分布に比例するため、赤外レーザーの照射を受けた面は水蒸気や微小な飛沫、反対側には比較的大きい飛沫が形成されたことを示している。このことから、赤外レーザーの照射を受けた面で赤外光が吸収され高温になった一方で、反対側は比較的温度が低いことが示唆される。大気圧下で生成したイオンを微細孔(φ0.3mm程度)を介して真空装置へ導入した場合、イオンの空間的および時間的拡散が大きく、イオンファネルを用いた場合でも飛行時間型質量分析装置への適応が困難であることが明らかとなった。そこで、イオンの生成過程について詳細に検討を行い(論文投稿準備中)、実験装置の改良を進めた。2011年度のCCDカメラでの画像観察、イオン電流値の測定結果より、2台の波長可変赤外レーザーを用いてイオンを生成させる構成とした。加えて、これまで大気圧下で液滴を蒸発させていたがイオンの損失が大きいことから、質量分析装置内部で液滴とレーザーを同期させ、損失を抑えるようイオン生成部の改良を行った。質量分析装置については初年度に動作確認を済ませており、新たに設計・製作したイオン生成部の調整を進め、レーザー照射により液滴から脱離させたイオン種の物製評価を行う。測定対象としては、イオンの生成が容易と考えられるアニリン・メタノール溶液のほか、生体関連分子としてポリペプチドの一種であるブラジキニン水溶液などを想定している。
個人の混雑予測と実際の混雑現象-限定合理的な個人予測

本研究では,顧客が混雑状況に対応する状況の下で,混雑を制御するための管理手法の開発を行った.より具体的には,顧客の混雑回避行動の均衡モデルを構築し,課金と優先度の2つの手段が,その顧客行動の均衡にどのような影響を与えるかを分析した.主たる成果は以下の2つである.第1は,セカンドベスト課金の経済的な意味を明らかにした.第2は,顧客が一様であっても(緊急性のある顧客はいない場合でも),優先度付与がネットワーク型サービスシステムの混雑制御の方法として有効であることを示した.本研究は,混雑制御に新たな視点と手法を与えた.本研究では,顧客が混雑状況に対応する状況の下で,混雑を制御するための管理手法の開発を行った.より具体的には,顧客の混雑回避行動の均衡モデルを構築し,課金と優先度の2つの手段が,その顧客行動の均衡にどのような影響を与えるかを分析した.主たる成果は以下の2つである.第1は,セカンドベスト課金の経済的な意味を明らかにした.第2は,顧客が一様であっても(緊急性のある顧客はいない場合でも),優先度付与がネットワーク型サービスシステムの混雑制御の方法として有効であることを示した.本研究は,混雑制御に新たな視点と手法を与えた.本研究の目的は、混雑状況と個々人の混雑予測の関連の解明を目的としている。混雑課金に現実的な制約がある場合には、最適課金方式の経済的意味に関して不明な点があるので、本年は、静的な混雑均衡と課金制御の問題の解明に集中した。混雑制御とは、道路などの施設を使用することによって利用者が得る便益の総計と、その結果起きる混雑による社会的費用の差をいかに最大化するかという問題である。この問題の解決法として外部性価格設定が知られている。つまり、「迷惑をかけた人は、その迷惑に相当する金額を支払う」という単純な原則を適用すると、個々人が全体最適化と整合するように動機付けされ、理論的には静的な混雑問題の解決ができる。だが、この方法を実装するためには、高速道路だけでなく一般道路を含むすべての道路で課金をしなければならず、現実の解決方法としては無理がある。部分的にしか課金できない道路網における最適課金制度は、セカンドベスト価格設定の問題となるが、その課金方式の経済的意味については解明されていない。提案者は、セカンドベスト混雑課金の解を簡潔な形で導出し、それがある種の「迷惑税」となっていることを示した。特に、文献で頻繁に扱われてきた2経路問題と呼ばれる問題の最適課金に対して、グラフによる解りやすい解釈を与えた。さらに、利用者の時間に対する機会費用が一様でない場合についても検討し、この利用者の個人情報が混雑課金制度に与える影響を理論的に解明した。22年度は、混雑に関する問題を2つの側面から分析した。第1は、混雑課金の分野でセカンドベストと呼ばれる問題において、道路交通網における課金額の意味を、経済学における外部性の観点から読み解いた。第2は、優先度を適切に割り当てることによる混雑制御方法を提案し分析し、その効果を数値的に検証した。システム全体の効率を上げるために、緊急性があるタスクを特別扱いすることは一般的に行われている。また、仕事量の小さいタスクを優先して処理すると、タスク全体の遅れ時間の平均が小さくなる。このような問題をシステマティックに扱うのが、優先度割当てによる混雑制御方法である。上記の2方法は、待ち行列制御の分野においては、「cμルール」という名で知られている。本研究では、タスクが一様である場合(つまり緊急性があるタスクがなく、タスクの長さにも一様の場合)を考えている。常識的に考えれば、優先度設定が有効に働くとは思えない場合といえる。しかし、このような状況においても、優先度を適切に設定することにより、顧客のインセンティブ構造に影響を与え、システム全体の混雑状況を改善することができることを理論的に示した。またさまざまな数値実験を通して、理論的な結果を目に見える形で示し、その意味を理解しやすい形で示している。本研究の主題は、個人の混雑回避行動と全体の混雑状況がいかに相互に影響を与えるかを分析することにある。サービスに対する優先度は、インターネット上の通信に対してなどで広く使われている。サービスの優先度が、個人の混雑回避行動とシステム全体の混雑状況に与える具体的な例としてテーマパークを考え、顧客行動とテーマパークの混雑状況の均衡分析を行った。昨今、テーマパークにおいて、優先パスが有償または無償で配布されている。優先パスは、それを持っている顧客に心理的な優越感を与え、好評である。しかし、実際には、優先パスを持っている顧客だけが有利となり、持っていない顧客は不利になる。直観的には、優先パスの使用によって短くなった待ち時間は、他の顧客の余計な待ち時間となるとも考えられる。よって、優先パスという仕組みが顧客全体に与える影響は、必ずしも明らかではない。顧客が混雑回避をする行動モデル上に、2種類の優先パスシステムを構築した。顧客行動の理論的な均衡分析を行うことにより、優先パスが顧客全体の効用(心理的な意味ではなく、顧客全体の延べ待ち時間減少の意味)を上げる効果を持つことを示した。今までも優先度は、重要なジョブを優先するという形で混雑問題において使われてきた。しかし、本研究は、優先度が全体の混雑問題を緩和しうるというまったく新しい視点を与えている。本研究の基本的な考え方は、テーマパークだけでなく、その他のサービスシステムにも広く適用できるという意味で重要である。
複合電子系の柔軟性による非線形光学物性の発現機構と分子設計

電子的柔軟性をもつ複合電子系として、開殻分子系の非線形光学物性の発現機構を解明した。三次非線形光学物性と基底状態の磁気的性質の関係式を導出し、ジラジカル性やスピン状態を制御因子とする新しい非線形光学物性の制御指針を構築した。また、実在開殻分子系の応答特性の高精度予測が可能な電子状態計算法を提案し、非線形光学物質の理論設計を行った。さらにab initio MO法に基づく量子マスター方程式を用いて動的外場応答の計算法の開発に成功した。非線形光学効果は近い将来の大容量・超高速の光通信・情報処理技術の根幹をなす基本物質が持つべき物性として非常に重要である。超分極率は電場による電子の揺らぎやすさの高次の項に対応し、"柔らかい電子系"をもつ分子を設計すれば大きな非線形光学特性が得られると期待できる。本研究では、系内に空間的に異なるスピン相関をもつ複合電子系-開殻分子系-のもつ"柔らかい電子系"という視点から、新たに「スピン分極」を利用する開殻分子系の非線形光学効果の新しい機構(構造.特性相関)の解明と制御可能性の理論的予測を行い、大きな非線形光学物性をもつ新規物質系を提案することを目的とする。これは、スピン多重度、ジラジカル因子、荷電状態を新しい制御パラメータとして、より電子的に柔らかく、電場に対する鋭敏な応答特性が期待される荷電種を含む高スピン開殻分子やジラジカル分子系を新規非線形光学系として捉える立場である。さらに、この効果の1つである二光子吸収については、電子系と分子振動や外場との間の相互作用に起因する緩和過程が重要であるので、電子状態理論と散逸量子論を結合した新しい方法論を開発し、新規な開殻非線形光学物質系の量子設計と物性制御について研究する。一重項ジラジカル系のモデル分子として、H2分子の解離モデル、エチレンの回転モデルについて、第二超分極率γのジラジカル因子依存性について検討した。UHF計算の自然軌道の占有数から計算したジラジカル因子(0【less than or equal】y【less thanor equal】1)を用い、γが中間のyの値(中間相関領域)で極大を示すことを示した。この増大の原因は、摂動論と状態モデルに基づいて解明され、基底状態と第一励起状態間の遷移モーメントがyの増大とともに0に向かって減少し、一方、第一、第二励起状態間の遷移モーメントが増大していく一方、励起エネルギーがyの増大とともに減少することに起因していることが判明した。様々なジラジカル因子をもつモデル分子系(p/o-キノジメタン、イミダゾール環を含む系、フェナレニルラジカル系)においてジラジカル因子とγの関係を明らかにした。さらに開殻単分子系のみならずそれらのユニット分子からなる分子集合体や超分子系のNLO特性の構造-特性相関を明らかにするため、最も簡単なモデルとして、H原子からなる一重項ジラジカル系(H2),直鎖構造をもつ一重項テトララジカル系(H4)に関して原子間距離を変化させた際のγの(平均)ジラジカル因子依存性について検討を行った。これらの系は、π共役をもつ直鎖型一重項開殻系あるいは開殻分子からなる分子集合体のモデルと見なすことができる。結合交替のない場合は、小さなサイズの系は中間領域のジラジカル性の場合にγの極大値を示すが、鎖長の大きな系の場合には、中間領域より小さな平均ジラジカル性領域でγの増大を顕著に示すことが予測された。さらに、鎖長の大きなH鎖や荷電欠損を導入した場合に関しては現在検討中である。動的な非線形光学スペクトルの計算には、マスター方程式を数値的に解き、その時間依存分極から各次の非線形光学定数を求めることを行う。複数状態モデルおよびモノマーからなる分子集合体でのマスター方程式法によるエキシトンダイナミクスの結果から非線形光学スペクトルを算出する計算方法やプログラムの整備を行っている。一重項ジラジカル分子の実在モデルとして中央に複素環、両端にフェナレニルラジカルを含有する縮環化合物を検討し、中央分素環の中心原子を換えることにより中央複素環の芳香属性を調節することで全系のジラジカル因子を0から1近くの範囲でコントロールし、第二超分極率の大きさを一桁以上の幅で変化させることに成功した。また、両端のフェナレニル環にドナー基を導入することで双性イオン構造の寄与を増大させジラジカル性を顕著に減少させγ値を制御することにも成功した。これらの結果から、ジフェナレニル化合物の化学修飾によるジラジカル性の制御とそれに基づくγの制御の見通しがたった。また、π共役架橋をもつジフェナレニル化合物においてドナー、アクセプター基を導入した中間ジラジカル性をもつ非対称電荷分布系において更なるγの増大と第一超分極率βの増大を高精度量子化学計算による予測した。これにより、我々の設計指針は2次の非線形

光学特性にも有効であることが期待される。これら中間ジラジカル性をもつ系の非線形光学応答を精度よく計算できる方法として、スピンフリップ法に基づく有限場法を行い、高精度電子相関手法との比較からその高信頼性と大規模系への適用性の高さを明らかにした。ジラジカル系の非線形光形特性のジラジカル因子依存性と磁気的特性依存性を明らかにするため、2電子2軌道系のvalenceCI法を行い、γの解析式を導出し、ジラジカル因子との関係の起源を明らかにした。その結果、基底状態の磁気的相互作用(有効交換積分J)との関係も明らかになり、さらなるγの増大を与える新領域(基底状態で強磁性的相互作用をもつ系の中間ジラジカル性を示す励起-重項状態)の存在を理論的に予測した。現在、具体的な物質系でこの領域に属する系を探索中である。本年度は、新しい開殻一重項分子系として金属含有系の一つである遷移金属o-セミキノネート錯体を含む新しいジラジカル分子骨格の提案と探索を行った。これらの系は、従来、閉殻構造で取り扱われてきたが、近年、開殻一重項状態をもつものが理論的に予測され、その電子構造が明らかになりつつある。我々は、Ni核の系の配位子を様々に変化させ、そのジラジカル因子を制御できることを見出し、その機構解明を行った。様々なジラジカル性をもつこれらの系の第二超分極率γを計算し、中間ジラジカル性において閉殻および完全開殻系に比べて顕著な増大(一桁二桁)を示すことを見出した。さらに金属核を変えたものについても検討を開始している。ジフェナレニルラジカル分子からなる一次元分子集合体もモデルとして二量体や三量体における分子間相互作用の平均ジラジカル因子やNLO物性への効果の解明を行い、閉殻系からなる集合体に比べて、相互作用によるモノマーあたりのγの増大率が大きくなるごとを予測した。現在、遷移金属o-セミキノネート錯体のクラスターに関しても検討を開始している。Abinitio MOを用いた量子マスター方程式法に基づいて外部電場に対する動的応答特性を求める方法論の定式化を行い、短鎖の通常ポリエン、ドナー/アクセプター置換ポリエン、荷電ソリトン鎖、中性ソリトン鎖について動的分極率とその動的な電子-ホールの空間分布の変化を明らかにした。この新たに開発した方法は、(超)分極率密度解析の動的描像を与え、静的な応答量だけでなく、共鳴領域も含めた動的応答量にも適用でき、また寄与を軌道分解することも可能であるので、今後、開殻系への拡張、超分極率への適用等も含めて開発を行う予定である。最終年度である本年度は、開殻分子系の三次非線形光学効果に関連して、動的三次非線形光学物性の一つである二光子吸収(Two photon absorption : TPA)現象に関して、開殻分子系の理論を展開した。結果から、TPAピークは中間ジラジカル性を示す領域で増大し、第一励起状態がちょうど第二励起状態の半分の励起エネルギー準位にあるとき顕著に増大することが判明した。この増大は、二重共鳴による増大である。最大のTPAを与える領域は、基底状態が三重項状態の系の励起状態で中間のジラジカル性をもつ場合であることが明らかになった。以上の結果より、静的な三次非線形光学物性のみならず、共鳴非線形光学物性においても中間ジラジカル性をもつ開殻系が閉殻系に比べて優れた特性を示すことが予想された。新規の開殻非線形
3.11後のESD―いのちと暮らしの安全・安心を探究する家庭科の学びの構築―

東日本大震災原発事故は、今もなお持続不可能な暮らしの問題を抱えており、この「いのちと暮らしの安全・安心をめぐる課題」を家庭科の中でESDの視点から教材化していくことが必要であると考えた。具体的には大学の基礎教育講座でこの「いのちと暮らし課題」に取り組み、受講生の意識変容の分析および授業の省察を行う。また、教員免許状更新講習において先の課題研究で作成したESD実践チェック表を活用した授業構想の課題に取り組み、活動を通した家庭科教員の意見を分析する。文献調査結果や社会動向とともにこれらの分析結果を反映させ、ESD視点からいのちと暮らしの安全・安心を探究する授業構想および教材開発を行う。
ヘキサゴナルBDD量子回路方式に基づく超小型・超低消費電力ナノプロセッサ

本研究は、次世代高度ユビキタスITにおいて必要不可欠である高機能微小チップの中核をなすプロセッサを「超低消費電力ナノプロセッサ(NPU)」と位置づけ、申請者らが提案したヘキサゴナルBDD量子回路をベースにそのプロトタイプを実現すること、および、性能優位性を明らかにすることを目的とじている。本年度は以下の成果を得た。1.4命令2-bit ALUを試作し古典モードでの動作実証に成功した。得られた特性はシミュレーションと合致し設計通りの特性を得た。本研究において、NPU基本構成回路が全て実現された。2.試作プロセス精度を高めることでチップ上でのショットキーラップゲート(WPG)しきい値ばらつき±100mVに抑えた。ALU回路において、ばらつきを考慮した入力振幅の予測値と実測された動作可能入力振幅値は良く一致したことから、オンチップで高い再現性が確保された。3.量子細線トランジスタの微細化を進め、サイズとコンダクタンス量子化の関係を実験的に明らかにした。ナノワイヤ幅Wを20nmまで縮小し、150Kでのコンダクタンス量子化発現とゲート電圧・エネルギスケーリング係数α1を実現した。また、αや動作温度はWにスケーリングすることを示し、量子ナノデバイスにおけるスケーリング性を理論・実験の両面から明らかにした。4.コンパクトかつ同一ネットワークに集積可能な3分岐ナノワイヤ接合デバイスについて、WPGによる非線形特性制御の実現とその機構の理論的解明、ANDとNANDへの応用、シミュレーションによるSR-FFの実装を行い、本デバイスがNPUの順序回路として有効であることを示した。5.ナノワイヤネットワーク中の微小信号伝送を可能にする確率共鳴の発現に実験的に成功した。本研究は、次世代高度ユビキタスITにおいて必要不可欠である高機能微小チップの中核をなすプロセッサを「超低消費電カナノプロセッサ(NPU)」と位置づけ、申請者らが提案したヘキサゴナルBDD量子回路をベースにそのプロトタイプを実現すること、および、性能優位性を明らかにすることを目的としている。本年度は、まず、回路シミュレータを用い2-bitナノプロセッサのサブシステムから全システムまで設計を進め、要素回路のみならずプロセッサ全システムの完全動作に成功した。本結果を踏まえ、システムに必要な素子数や面積、素子活性化率などのパラメータを解析的に評価しNPUの基本性能を見積もり、従来のCMOS型マイクロプロセッサ(MPU)との性能比較を行った。NPUでは、面積にして従来の1/5、電力では最大で1/1,000もの低消費電力化が達成される見通しを得た。この過程において、エネルギー散逸型量子ナノデバイスおよび古典的スイッチングデバイスについて、ヘキサゴナルBDD回路動作に必要な電力・速度遅延積(PDP)の限界値がそれぞれ10^<-20>J、10^<-18>J(共に室温)であることを理論的に導出し、量子ナノデバイスとその集積回路の消費電力優位性を具体的に明らかにした。また、更なる超低消費電力化・高速化を目指し、量子ナノ物性に基づいた新規BDD用スイッチングデバイスを探索し、独自の量子ナノデバイス技術により設計・試作した量子細線での少数電子系多体効果に基づく単電子制御の理論的・実験的検討や、単一量子ドットにエントリー枝及び出力枝を全て接続することで2つの出力枝の単電子輸送に相関を持たせ、これにより単一電圧信号で2つの出力枝の切り替えを同時に行う単電子パススイッチング機構を開発し、その動作を実験的に検証した。本研究は、次世代高度ユビキタスITにおいて必要不可欠である高機能微小チップの中核をなすプロセッサを「超低消費電力ナノプロセッサ(NPU)」と位置づけ、申請者らが提案したヘキサゴナルBDD量子回路をベースにそのプロトタイプを実現すること、および、性能優位性を明らかにすることを目的としている。本年度は、(1)ナノプロセッサに必要な能動・順序回路を実現するために、ナノショットキーゲート制御GaAsヘキサゴナルナノワイヤネットワークを用いて実装する研究に着手した。まず、インバータ回路において室温にて伝達利得10以上が得られることを確認した。次に、SR型フリップフロップ(FF)、D型FFの設計・試作を行った。SR型FFは室温下2kHzクロックにて正しく動作し、プロセス精度向上により出力振幅100mV以上を達成した。また、D型FFの動作確認にも成功した。さらに、クロック発生器としてリング発振器の設計・試作を行い、インバータ7段の回路にて100kHzの発振に成功した。(2)演算コアを担うBDD回路の低消費電力化追求のため、GaAsナノワイヤ制御量子細線デバイスのスイッチング電圧、動作温度と素子サイズとの相関について詳細に調査した。ナノワイヤ幅を300nm以下に微細化することで25K以上でも安定して量子化コンダクタンスを観測できること、および、スイッチング電圧を低減可能であることを実験的に見出した。(3)BDDの高機能版として多値型決定グラフ(MDD)を検討した。その要素デバイスを、ナノワイヤ接合構造を利用し実装する方法を発明提案し理論的に動作実証した。(4)順序回路の高速化やナノワイヤネットワーク構造の高機能化のために、上記ナノ細線を組み合わせたゲート制御型3分岐接合デバイスを検討した。室温にて古典的には得られない非線形入出力特性を観測すると共に、伝達特性のゲート制御を実験的に確認した。

本年度は以下の成果を得た。1.4命令2-bit ALUを試作し古典モードでの動作実証に成功した。得られた特性はシミュレーションと合致し設計通りの特性を得た。本研究において、NPU基本構成回路が全て実現された。2.試作プロセス精度を高めることでチップ上でのショットキーラップゲート(WPG)しきい値ばらつき±100mVに抑えた。ALU回路において、ばらつきを考慮した入力振幅の予測値と実測された動作可能入力振幅値は良く一致したことから、オンチップで高い再現性が確保された。3.量子細線トランジスタの微細化を進め、サイズとコンダクタンス量子化の関係を実験的に明らかにした。ナノワイヤ幅Wを20nmまで縮小し、150Kでのコンダクタンス量子化発現とゲート電圧・エネルギスケーリング係数α1を実現した。また、αや動作温度はWにスケーリングすることを示し、量子ナノデバイスにおけるスケーリング性を理論・実験の両面から明らかにした。4.コンパクトかつ同一ネットワークに集積可能な3分岐ナノワイヤ接合デバイスについて、WPGによる非線形特性制御の実現とその機構の理論的解明、ANDとNANDへの応用、シミュレーションによるSR-FFの実装を行い、本デバイスがNPUの順序回路として有効であることを示した。5.ナノワイヤネットワーク中の微小信号伝送を可能にする確率共鳴の発現に実験的に成功した。
非線形有限要素法を用いた電気機械統合心臓システムシミュレータの開発とその応用

当初の予定通り,平成19年度までの研究成果を整理し,また足りない部分を補強して積極的に国内外へ発表した.国際一流紙"Journal of Cardiovascular Electrophysiology"に掲載された論文に関してはいくつかの反響があった.特に当該分野の権威であるAndre Kamkin博士(ロシア,Russian State Medical University)からは博士が編集,出版するする専門書"Mechanosensitivity in Cells and Tissues:Mechanosensitivity of the Heart"の一章の執筆依頼を受けた.この本は心臓の機械的変化に対する応答に関する医学専門書である.ここで系統的にこの分野の研究内容をまとめておくことは,未だ発展途上にあるこの分野の今後の発展に意義のあるものであり,また医学の研究に用いられる数値計算を紹介し認知を促すことは数値計算の重要性を医学者に認識してもらうことで医工連携を促進するものであると考え,三相理論を応用した細胞レベルのシミュレータに関する論文を執筆するという当初の予定を変更し,この本の執筆に先に取り組むこととした.この本は既に印刷中で今年中には出版予定である.当初予定していた三相理論を応用した細胞レベルのシミュレータの開発とこれを用いて得られた医学的成果に関する論文は現在執筆中であり,来年度(平成21年度)初頭には投稿できる見込みである.【単一細胞を対象とした微視的有限要素シミュレータの開発】微視的有限要素シミュレータを完成させた。当初の予定では細胞間の結合に関するデータまで含めたものを作成する予定であったが、単一細胞だけのモデルの完成度を高めることを優先させた。細胞は多孔質の固体を電解質溶液が充填している状態にあると考えられることから、固体の変形、流体の移動、イオン濃度、電位、圧力を未知数としてモデル化し、これら全てを連成して解いた、解析にあたっては、三相理論をもとに未知数の削減、連立方程式の分離などによって計算量の少ない新たな手法を開発した。計算量を削減することにより時間的にも空間的にも従来よりも細かい分割が可能となり、より微視的なスケールでの計算が可能となった。手法の開発にあたって定式化をしなおす際に細胞膜の挙動もとりこんだ。具体的には細胞膜をコンデンサーとみなし、膜に電荷が蓄えられる状態を式にとりいれて、細胞内外それぞれにおけるイオンの挙動と関連付けた。これらのイオンの濃度は三相理論においてその他の未知数(固体の変形、流体の移動、電位、圧力)と連成している、また、細胞膜間のイオンの挙動に関しては生理学的に多数のモデルが開発されており、その一つを採用した。こうすることで電気力学的な現象と生理学的な現象を合理的にとりこむことができた。【組織レベルを対象とした巨視的有限要素シミュレータ】修士課程で作成した組織レベルを対象とした巨視的有限要素シミュレータを医学的に応用し、不整脈の動態に及ぼす心内圧の影響を調べた。これは、二年目の課題の一部として予定していたが、早い段階で論文として発表して他の研究者の意見を求める必要があると考えて前倒しした、【微視的有限要素シミュレータと巨視的有限要素シミュレータの比較】当初の予定通り、両者から得られる結果を比較し、それぞれの妥当性と応用範囲をまとめて博士論文とした。当初の予定通り,平成19年度までの研究成果を整理し,また足りない部分を補強して積極的に国内外へ発表した.国際一流紙"Journal of Cardiovascular Electrophysiology"に掲載された論文に関してはいくつかの反響があった.特に当該分野の権威であるAndre Kamkin博士(ロシア,Russian State Medical University)からは博士が編集,出版するする専門書"Mechanosensitivity in Cells and Tissues:Mechanosensitivity of the Heart"の一章の執筆依頼を受けた.この本は心臓の機械的変化に対する応答に関する医学専門書である.ここで系統的にこの分野の研究内容をまとめておくことは,未だ発展途上にあるこの分野の今後の発展に意義のあるものであり,また医学の研究に用いられる数値計算を紹介し認知を促すことは数値計算の重要性を医学者に認識してもらうことで医工連携を促進するものであると考え,三相理論を応用した細胞レベルのシミュレータに関する論文を執筆するという当初の予定を変更し,この本の執筆に先に取り組むこととした.この本は既に印刷中で今年中には出版予定である.当初予定していた三相理論を応用した細胞レベルのシミュレータの開発とこれを用いて得られた医学的成果に関する論文は現在執筆中であり,来年度(平成21年度)初頭には投稿できる見込みである.
新人看護師の転倒リスク認知・リスク回避教育プログラムの開発

新人看護師を対象とした転倒リスクマネジメント教育プログラムを実施し、その有効性を転倒リスクマネジメント行動評価尺度の4領域33項目からなる質問紙調査から検討した。このプログラムは「動きの予測」「重心と基底面積」「バランス保持に影響を及ぼす環境」から転倒リスク予測ができる静止画像を活用した集合教育と職場内教育で構成し、集合教育は就職当初に、職場内教育は新人看護師が就職してから6か月間実施した。教育プログラム実施の介入群21名の新人看護師と対照群18名の新人看護師を対象に質問紙調査を2013.5と2013.11に実施した。その結果、対照群と比べ介入群は転倒予測や判断能力の向上が見られた。本研究の目的は新人看護師の転倒リスクマネジメント力形成の特徴と転倒ヒヤリ・ハットの発生要因に対応した転倒リスク認知・リスク回避教育プログラムを開発することである。《平成22年度の目的》プログラム開発の第一段階として、新人看護師に対する集合教育とOJT (on the job training)の実態を明らかにすることを目的に質問紙調査を実施した。《方法》1.対象:全国の病院のうち無作為抽出した1,000病院の看護部教育担当者(1,000名)と病棟の新人看護師教育担当者(2,000名)である。2.調査内容:看護部教育担当者に対しては集合教育における医療安全の研修内容(19項目)と転倒防止に特化した研修内容(9項目)の実施状況を、病棟教育担当者には転倒防止に対する指導内容・場面である。《結果》看護部教育担当者からは285名(回収率28.5%)、病棟教育担当者から647名(回収率32.3%)回答があった。1)集合教育の状況:医療安全に関する研修実施回数は平均3.6回、時間数は平均7.0時間であり、実施率70%以上は「院内感染」「医療機器操作」「注射」で「転倒防止」は53.6%(149病院)であった。転倒防止に関して実施回数は平均1.1回、研修時間数は平均67.5分で、実施率の高い項目は、「転倒防止のための環境整備」「転倒アセスメントツール記入方法」「報告書の書き方」105病院(70.5%)であった。2)OJTの状況:転倒防止の教育の機会は81%が有りと回答しており、指導頻度の高い内容は「環境整備」「転倒発生リスクと身体機能」「報告書の記載方法」であり、指導場面はケア実施時やインシデントの振り返り時あった。平成22年度から新人看護師臨床研修制度が開始となり、病院看護部における新人看護師を対象とした転倒防止の集合教育とOJTの実態を明らかにすることができた。平成23年度の目的は、(1)新人看護師の転倒ヒヤリ・ハットの発生要因を明らかにすること、(2)転倒リスク認知・リスク回避教育プログラム作成への検討を開始することである。(1)新人看護師の転倒ヒヤリ・ハットの発生要因:2年目看護師6名とリスクマネジャー6名のそれぞれに対して、フォーカスグループインタビューを実施した。面接内容は、新人看護師の転倒ヒヤリ・ハット(転倒事故)の発生状況と原因・要因である。面接内容を質的帰納的に分析した結果、2年目看護師が1年目に遭遇した転倒の原因は「患者の行動が予測できない」「患者に転倒の危険性を理解してもらえない」「患者情報の伝達が不十分」「環境リスク要因に気づけない」であり、リスクマネジャーが捉えた新人看護師の転倒発生要因は「患者の行動が予測できない」「転倒防止に必要な情報が共有できない」であった。(2)教育プログラムの検討:動的・静的画像による教材作成を行った。作成画像は、高齢者の歩行、階段昇降、ベッドに端座位状態から床に落ちた杖を拾おうとしている場面である。これらの視覚教材を使用し、卒業前の看護学生に眼球運動測定装置を使って、視覚情報の取り込み(注視箇所、注視時間)とリスク判断について調査を実施し、リスク認知に対する教材の有効性を検討した。また、病院のリスクマネジャーと看護師教育担当師長の協力を得ながら、新人看護師を対象とした教育プログラムの検討を開始した。看護現場に即した集合教育・OJTにおける内容・方法をさらに具体化し、平成25年度にプログラム実施にむけて、複数病院の研究協力者とともに検討する予定である。新人看護師を対象とした転倒リスクマネジメント教育プログラム(以後、教育プログラム)を実施し、その有効性について転倒リスクマネジメント評価尺度の4領域(予測と判断、教育と連携、防止策の実行、情報の共有・活用)33項目を用いた質問紙調査から検討した。

1)教育プログラムの実施:教育プログラムは集合教育とOJTで構成した。集合教育は平成25年5月に実施し、転倒リスク場面の映像に対する視覚情報の取り込みを新人看護師1名を被験者として眼球運動測定装置による測定を実施し、その状況を再生しながら、転倒リスクアセスメントを「動きの予測」「重心と基底面積」「バランス保持に影響を及ぼす環境」の3点から討議した。OJTでは、OJT担当看護師と新人看護師が療養環境や患者ケア中の転倒リスク予測と予防行動を供に行い、OJT担当看護師から転倒リスクマネジメントの実際について説明をおこなった。このOJTは入職時から半年間実施した。2)質問紙調査の実施:教育プログラムに参加した新人看護師74名(介入群)を対象に、平成25年5月と11月に質問紙調査を実施した。通常の医療安全教育を実施している3病院の新人看護師60名(対照群)にも同様の調査を実施した。2時点とも回答のあった39名(介入群21名、対照群18名)を分析した。両群とも4領域で半年後の平均得点は有意に高くなっていた。項目ごとの比較では、介入群は「予測と判断」では9項目中7項目、「教育と連携」では8項目中7項目、「防止策の実行」では8項目中4項目、「情報の共有・活用」では8項目中6項目において得点が有意に高くなった。対照群では「教育と連携」では8項目中3項目、「防止策の実行」では8項目中2項目、「情報の共有・活用」では8項目中6項目において得点が有意に高くなった。以上より、教育プログラムは新人看護師の転倒予測や判断能力の向上に寄与していることが示唆された。本研究の目的は、新人看護師の転倒リスクマネジメント力形成の特徴と転倒ヒヤリ・ハットの発生要因に対応した転倒リスク認知・リスク回避教育プログラムを開発することである。平成24年度の目的は、1)新人看護師の転倒リスクマネジメント行動の実態を明らかにすること、2)転倒リスク認知・リスク回避教育プログラムの試案作成である。1)新人看護師の転倒リスクマネジメント行動:3病院の新人看護師112名を対象に、就職当初と12か月目に転倒リスクマネジメント行動評価尺度の4因子33項目:「予測と判断」9項目、「防止策の実行」8項目、「教育と連携」8項目、「情報の共有・活用」8項目を5件法で調査した。2時点とも回答があった44名の就職当初と12か月目の4因子の平均得点は「予測と判断」ではそれぞれ3.4±0.5(M±SD)、3.7±0.5、「防止策の実行」は4.2±0.5、4.4±0.9で、「教育と連携」は2.4±0.6、2.9±0.5で、「情報の共有・活用」は3.1±0.8、3.7±0.7であり、「教育と連携」と「情報の共有・活用」が有意に上昇した。2)教育プログラム試案:集合教育による転倒リスクマネジメント演習とOJTによる転倒リスクマネジメント教育からなる。集合教育では転倒リスク場面の映像を眼球運動測定装置により視覚情報の取り込みを測定しリスクアセスメントの討議を行う。映像注視の重要部位と転倒リスクアセスメントを「動きの予測」「重心と基底面積」「バランス保持に影響を及ぼす環境」の3点から設定する。OJTではOJT担当看護師と新人看護師が行動を共にし療養環境や患者ケア実施中における転倒リスク予測と転倒予防行動を行う。その際に、先輩看護師は新人看護師に対して、転倒リスクアセスメントや転倒予防行動について必要な補足説明を可能な限り実施する。
政府言論(Government Speech)の憲法的規制について

1.政府言論(Government Speech)とは、政府広報活動のみならず、執行府の役職にある者による記者会見での意見表明、政府による文化・芸術活動への補助金の給付までも含む広い概念を指していわれる。この政府言論の憲法的規制を考えるにあたっては、第一に、政府機関が表現権の権利主体となりうるか否か検討されなければならない。この点、アメカリの学説・判例の主流は肯定的見解に出ている。もっとも、たとえ否定説を採ったとしても、政府言論は、権利としての行為ではなく、「権限」の範囲内の行為として処理されることになろう。政府言論の憲法的統制の第二の検討対象は、文化・芸術活動への補助金支給まで含めることが妥当か否かである。わが国の正統な法処理からすれば、この領域は、民事上の契約と構成されるべきであり、表現権の行使と位置づけることは不要であろう。2.アメリカにおけるこの分野の論議は錯綜しているが、一つの解決法としては、議会による法律、特に歳出法によって、政府のなしうる表現の範囲と使途を制限することがあげられている。この点は、わが国についても大いに参考となるであろう。上記1の表現権の基礎理論に関しては、佐藤幸治編著『憲法II』の私の執筆部分(158250頁)で言及されている他、公法研究50号の論説でも扱っている。また、上記2については、判例タイムス605号の論説でふれている(裏面参照)。
言語資源からの知識の抽出・汎化と新仮説生成

近年のコンピュータ関連技術の進歩により,我々は極めて容易に膨大な量のテキストを入手できるようになった.この研究では,テキストデータを基に従来人手で行ってきた遺伝子機能のアノテーションと仮説生成を計算機で高精度に実現するための研究を行った.前者については,カーネル法と呼ばれるパターン認識の手法を用いて,効率的かつ高精度なアノテーションを実現した.また後者については,イベント類似度という概念を定義することで,より妥当な仮説を発見する枠組を考案,評価した.近年のコンピュータ関連技術の進歩により,我々は極めて容易に膨大な量のテキストを入手できるようになった.この研究では,テキストデータを基に従来人手で行ってきた遺伝子機能のアノテーションと仮説生成を計算機で高精度に実現するための研究を行った.前者については,カーネル法と呼ばれるパターン認識の手法を用いて,効率的かつ高精度なアノテーションを実現した.また後者については,イベント類似度という概念を定義することで,より妥当な仮説を発見する枠組を考案,評価した.今年度は,仮説生成の基礎的ながら重要な問題である仮説の順位付けに関して,仮説の妥当性に注目した順位付けの枠組を模索した.従来の研究では,仮説の順位付けを語の頻度に基づいて行うことが一般的である.しかしながら,低頻度の語やイベントから導かれる仮説こそが見落とされがちであると考えられるため,このような仮説の中で特に重要なものを発見することが重要である.そこで,「意味的に類似したイベントから導かれた仮説はより妥当である」という仮定を導入し,これに基づいて新しい仮説の妥当性指標を提案した.この指標は,基本的にはMe SHシソーラスに基づく概念間の類似度を拡張したものである.この妥当性指標の有効性を検証するため,過去に実際に証明された仮説を利用し,これを裏付ける妥当なパスウェイを発見出来るかどうかに茶雲して評価実験を行った.その結果,従来の頻度に基づく指標と比較し,提案手法では仮説を導出するイベントの頻度に関わらず,安定かつ適切な順位付けを行うことができることが示された.もう1つの成果として,遺伝子機能オントロジー(GO)の自動アノテーションが挙げられる.具体的には,GOの階層構造を利用することで限られた訓練データを最大限に活用し,さらに教師なし手法を組み合わせることで,従来手法を上回る精度でアノテーションを可能にした.この結果を仮説生成システムへの入力とすることで,より信頼性の高い仮説が生成出来るものと期待出来る.今年度は,昨年度に引き続き,仮説の順位付けに関して研究を行った.この研究では,仮説の妥当性に注目した順位付けの枠組を提案し,従来手法では難しい低頻度の語やイベントから導かれる重要な仮説を発見することを可能にした.具体的には,「意味的に類似したイベントから導かれた仮説はより妥当である」という仮定を導入し,これに基づいて新しい仮説の妥当性指標を定義した.また,この妥当性指標を利用した仮説探索システムHypothesis Explorerを実装した.評価実験の結果,従来の頻度に基づく指標と比較し,提案手法では仮説を導出するイベントの頻度に関わらず,安定かつ適切な順位付けを行うことができることが示された.もう1つの成果として,遺伝子機能オントロジー(GO)の自動アノテーションが挙げられる.従来の自動GOアノテーションは,表層的な手がかり(文字列マッチング)を利用した手法が中心であったのに対し,本研究では,PLSIカーネルを利用することで,従来難しかった訓練データ不足の問題に対処し,GOアノテーションの現在のstate-of-the-art以上の(分類)精度を実現することが出来た.
フィリピンにおける若年性住血吸虫性肝線維化症発症機序の免疫遺伝学的検討

フィリピン・ソルソゴン州において、35才以下で発症する若年性肝線維化症発症機序の解明のために、ハイリスク集団約200人を対象に感染状況観察と肝線維化症感受性をコントロールする免疫応答性を明らかにすることを目的とした。若年性住血吸虫性肝線維化症を発症した対象群で、遺伝解析及び免疫応答についての解析を行ったところ、HLA-DRB1*1501遺伝子、IL-13 Promoter領域、IL12B遺伝子の変異が相関することが明らかとなった。また、mRNAの網羅的発現解析の結果から、HLA-DRB1*1501に拘束される免疫応答は、HLA分子の発現量に依存することなどの新知見を得た。日本住血吸虫症浸淫地においては、職業上の理由から感染型セルカリアに汚染された水に接触する機会の多いハイリスク集団が存在する。この集団中には同様に暴露されながらほとんど感染しない感染抵抗性の者から頻回に感染を繰り返し、重症の肝線維化症を発症する感受性の者までが集団中には存在すると考えられている。発症には、免疫応答が最も強く関与していると考えられることから、この集団中の感受性の個体が示す何らかの特異な免疫応答性を解明することは、有効な治療法の開発へと繋がる。フィリピン・ソルソゴン州及びカガヤン州において、特に35才以下に多くの肝線維化症患者が存在することから、この若年性肝線維化症発症機序の解明のために、各地域でそれぞれハイリスク集団約200-500人を対象にコホートを設定し2年間の感染状況観察とその際の免疫応答性のモニタリングを行うことにより、ヒト集団の住血吸虫感染の際の免疫応答性の多様性と肝線維化症感受性あるいは、感染抵抗性の関連について解析する。この研究によって肝線維化症感受性をコントロールする免疫応答性やそれを選択的に刺激する抗原分子を明らかにすることを目的として研究を進行する。本年度はフィリピン大学・寄生虫学(レオナルド教授)と、フィリピン、カガヤン地区保健センターの協力のもとに、現地調査を行った。日本住血吸虫浸淫地に居住するハイリスク集団での現地調査住民のうち感染率の特に高く、肝線維化症発症リスクも高い35才以下候補者の集団からランダムに400人を選別し、インフォームドコンセントを取得したのち、虫卵検査、超音波検査、採血を実施した。全血のRNA抽出、血清の抗体測定や循環抗原の測定を行い、検便や血液検査により感染が判明すればプラジカンテルによる治療を行った。また、若年性肝線維化症を発症している患者と発症していない患者での免疫応答性の相違について解析するために、用いる住血吸虫組み換え分泌虫卵抗原の作製を行った。この結果、12候補分子のうち、2つの虫卵抗原の発現が確認することができた。この組み換え抗原を用いて、抗原の特性を解析するとともに、患者抹消血リンパ球を用いて応答性についての解析を進める。この集団には同様に暴露されながらほとんど感染しない感染抵抗性の者から頻回に感染を繰り返し、重症の肝線維化症を発症する感受性の者までが集団中には存在すると考えられている。フィリピン・ソルソゴン州において、特に35才以下に多くの肝線維化症患者が存在することから、この若年性肝線維化症発症機序の解明のために、ハイリスク集団約200人を対象に感染状況観察とその際の免疫応答性と肝線維化症感受性について解析し、肝線維化症感受性をコントロールする免疫応答性やそれを選択的に刺激する抗原分子を明らかにすることを目的とした。研究代表者である菊池と共同研究者千種は、6月にフィリピンを訪問し、海外共同研究者のレオナルドらとソルソゴン地区に設定した対象集団の疫学調査(感染危険水域への接触度調査、虫卵検査)を行う。この対象者に対しては、虫卵検査、超音波検査、採血を実施した。全血のRNA抽出、血清の抗体測定や循環抗原の測定を行い、検便や血液検査により感染が判明すればプラジカンテルによる治療を前年度に引き続き行い、、データを集積する。今年度まであ調査の結果から、ソルソゴン地区において日本住血吸虫症の最も高い侵淫地(Tuly, Gumapia, Carriedo)が明らかになった。また、Gene Chipを用いた網羅的mRNA発現解析の結果から、DRB1*1501陽性若年性肝線維化

症群の患者でHLA-classII遺伝子の発現量が増加していることがわかった。この結果を確認する為に、患者末梢血リンパ球を採取した。日本住血吸虫症浸淫地においては、職業上の理由から感染型セルカリアに汚染された水に接触する機会の多いハイリスク集団が存在する。この集団には同様に暴露されながらほとんど感染しない感染抵抗性の者から頻回に感染を繰り返し、重症の肝線維化症を発症する感受性の者までが集団中には存在すると考えられている。発症には、免疫応答が最も強く関与していると考えられることから、この集団中の感受性の個体が示す何らかの特異な免疫応答性を解明することは、有効な治療法の開発へと繋がる。フィリピン・ソルソゴン州において、特に35才以下に多くの肝線維化症患者が存在することから、この若年性肝線維化症発症機序の解明のために、ハイリスク集団約200人を対象に感染状況観察とその際の免疫応答性と肝線維化症感受性について解析し、肝線維化症感受性をコントロールする免疫応答性やそれを選択的に刺激する抗原分子を明らかにすることを目的とした。研究代表者である菊池と共同研究者千種は、6月、11月、翌年の2月にフィリピンを訪問し、海外共同研究者のレオナルドらとソルソゴン地区に設定した対象集団の疫学調査(感染危険水域への接触度調査、虫卵検査)を行う。この対象者に対しては、虫卵検査、超音波検査、採血を実施した。全血のRNA抽出、血清の抗体測定や循環抗原の測定を行い、検便や血液検査により感染が判明すればプラジカンテルによる治療を前年度に引き続き行い、データを集積する。昨年度年の調査結果から、ソルソゴン地区において日本住血吸虫症の最も高い侵淫地であるTulay, Gumapiaの周辺に居住する全住民に対し疫学調査を行った。対象患者から採取した末梢血リンパ球に虫卵由来の組み換え蛋白であるSEA-like proteinを用いて刺激した結果、リンパ球からTh2 Cytokineが産生されることを確認された。前年度に比較しておおむね順調に進展している。25年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、IL12B遺伝子のSNP解析及び機能解析を行う。また、Gene Chipを用いた網羅的mRNA発現解析の結果から、DRB1^*501陽性若年性肝線維化症群の患者でHLAclassII遺伝子の発現量が増加していることがわかった。この結果を確認する為に、患者末梢血リンパ球を用いたEACS解析を行う。平成23年度までに作成した、組み換え分泌虫卵抗原に対する免疫応答性について解析を引き続き行う。対象者より末梢血リンパ球を採取し組み替え分泌虫卵抗原に対するT細胞の応答性について解析し、若年性肝線維化症を発症している患者に特有な応答、あるいは、若年性肝線維化症と相関が認められたDRB1^*1501に規定される免疫応答性についてさらに解析を進める。千種は、若年性肝線維化症を発症している対象者の肝臓超音波診断を行い、若年性肝線維化症を発症している対象者に対して行った、プラジカンテル処方の有効性について検討する。