hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高精度放射線治療における投与線量検証の患者個別化とその有用性に関する研究

本研究では,高精度放射線治療における投与線量検証において,CT画像を基に患者個々の解剖学的形態を模擬したファントムを三次元積層造形技術(3Dプリンタを用いた造形技術)により作製し,患者体内(in-vivo)線量をより正確に測定でき,患者毎の緻密な投与線量検証が行えるシステムの開発を行った.本技術は,高精度放射線治療における投与線量検証の高度化を進展させ,個別化放射線治療の確立と推進に貢献する技術である.本年度は、X線CT画像より解剖学的形態情報を抽出し、線量測定機器が挿入可能な前処理を加え、患者個別の模擬ファントムを造形する一連のシステム開発を行った。さらに、システム一連の造形精度をX線CTを用いて評価し、現状のシステムの課題を明確なものとした。1.副鼻腔および咽頭の空気層、骨、軟部組織が再現された頭頸部ファントムを作成し、基礎実験が可能な環境を整備した。頭頸部ファントムをX線CT撮影し、電子密度が異なる空気層、骨、軟部組織に分割した3次元構造データを作成するシステムを開発した。3次元プリンタの汎用フォーマットであるStereo-lithography (STL)形式への変換処理および電子密度が異なる各領域に対する造形材料の割当が可能なシステム設計とした。2.汎用型のFused deposition modeling (FDM)方式3次元プリンタを用い、患者模擬ファントムの造形試験を実施した。一連のシステムにおける造形精度を評価するため、造形された患者模擬ファントムをX線CTで撮像した結果、造形前データと比較し、0.5-2%程度の縮小傾向が確認された。3.患者模擬ファントムに線量計を挿入し測定を行うため、X線フィルムおよびガラス線量計の基本的な測定環境を構築した。以上より、X線CT画像を基に、撮影対象を3次元プリンタで造形するシステムの基盤を構築し、投与線量検証の患者個別化に向けたシステム開発を進めた。本年度の目標であった、CT画像を基にして患者の解剖学的形態を模擬したファントムを3次元造形し、投与線量検証が行えるシステムの開発が進んでおり、さらにそのシステム一連の基礎的な造形精度を評価することで、現状の課題を明らかにした。また、線量評価に用いるX線フィルムおよびガラス線量計線量検証システムの使用環境整備が整い、おおむね順調に進展している。本年度は、平成27年度に基盤構築を行った、3次元プリンタを用い高精度放射線治療の線量検証に対応した患者模擬ファントムを作成するシステムに対し、造形精度の改善、ガラス線量計挿入のための前処理、ガラス線量計による線量測定、頭頸部ファントムとの線量比較を行い、現状の課題を明確なものとした。1.造形精度改善には、CT画像データから造形のための3次元ボリュームデータを作成する際のパラメータ最適化を実施した。また、造形材料を変更し、冷却の際の歪み量が小さい材質を選択した。2.3次元プリントした造形物は縮小傾向にあることから、線量計を挿入する穴の形状は、その縮小量を考慮する必要がある。線量計挿入のための最適な穴形状を決定するために、穴の直径を変化させたテスト用3次元ボリュームデータを数種類作成し、実際に造形したテストモデルと、ガラス線量計の外形が合致するパターンを決定した。3.改善した造形用データから、ガラス線量計挿入のための領域を差し引き、そのデータを用いて新たに患者模擬ファントムの造形を実施した。造形された患者模擬ファントムにガラス線量計を挿入し、基本的な固定1門ビーム、および臨床的な強度変調回転照射プランを照射し、線量測定を実施した。4.造形データの基に使用している頭頸部ファントムに対しても同様にガラス線量計を挿入し線量測定を実施し、両ファントムの線量を比較した結果、線量の誤差は、おおむね3%以内であった。人体の解剖構造が再現された頭頸部ファントムに対し、おおよそ同等の結果が3次元プリント患者模擬ファントムで得られた。放射線との相互作用において骨に近似しうる造形基材の開発が課題であると考えるが、本研究課題の目的を達成するための基盤システム構築としては、十分に満足のいく成果が示された。平成27年度に生じた課題を改善し、本年度の目的であった患者模擬ファントムを用いた投与線量検証システムの評価を行った。臓器別線量解析ソフトウェアの開発に着手しており、計画よりやや遅延している項目もあるが、おおむね順調に進展している。本年度は、平成27年度及び平成28年度に構築した、3次元プリンタを用い高精度放射線治療の線量検証に対応した患者模擬ファントムを造形するシステムに対し、臓器別線量解析ソフトウェアの開発を進め、これまでの研究成果を論文にまとめ本研究課題の総括を行った。1.臓器体積別に線量解析が可能なソフトウェアを開発した。主要な機能として、(1)治療計画装置から各臓器体積の輪郭情報を取得する機能、(2) CT画像、臓器体積の輪郭情報、線量誤差を重ね合わせ視覚的に評価できる機能、(3)臓器毎の線量誤差をヒストグラムで評価するDVH (Dose Volume Histogram)解析機能、(4)治療計画のDVHと、投与線量検証結果から算出されるDVHの比較機能を実装した。2.治療計画装置で計算された線量、ガラス線量計で計測した線量、ラジオクロミックフィルムで計測した線量は、共に概ね3%以内の一致が得られ、当ソフトウェアの妥当性を確認した。3.平成27年度、平成28年度、及び本年度の研究成果を総括し、学術論文として発表した。

4.今後の課題として、肺や骨などの不均一領域に対する放射線相互作用を考慮した三次元造形技術または材質の開発が必要であると考えている。また、本研究は放射線治療分野に特化した課題に取り組んできたが、本研究成果は他の医療分野へ広く応用ができると考えており、今後の医療分野での三次元造形技術(3Dプリンタ)の応用利用や普及を推進する。本研究では,高精度放射線治療における投与線量検証において,CT画像を基に患者個々の解剖学的形態を模擬したファントムを三次元積層造形技術(3Dプリンタを用いた造形技術)により作製し,患者体内(in-vivo)線量をより正確に測定でき,患者毎の緻密な投与線量検証が行えるシステムの開発を行った.本技術は,高精度放射線治療における投与線量検証の高度化を進展させ,個別化放射線治療の確立と推進に貢献する技術である.本年度明らかとした造形精度に関して、精度向上のための検討を行う。具体的な対策として、造形前データにおけるスケーリング係数の適応、および造形パラメータの最適化を行う。患者の臓器別に線量誤差を定量評価可能なソフトウェアを開発し、従来の簡易矩形ファントムを用いた手法と本研究で開発した新しい手法について、モンテカルロ・シミュレーションと実測実験により詳細に有用性と問題点を評価する。臓器別線量解析ソフトウェアの開発を進め、これまでの研究成果を論文にまとめ本研究課題の総括を行う。医学物理学,放射線技術学本年度、消耗品費として計上していたポリマーゲル線量計材料の購入を、研究の進捗から判断し次年度に先送りしたことが理由である。成果報告のための論文執筆が進行中であり、そのための経費を次年度へ持ち越すため。前年度購入予定であったポリマーゲル線量計材料の購入を行う。論文執筆および掲載に必要となる経費として使用する。
断層近傍の地震動の時空分布特性に関する研究

震源域で生じた諸事象に関する歴史地震の事例調査として、歴史地震の記述を詳細に調査し、昨年の兵庫県南部地震の事例と合わせて断層近傍で生じた諸事象の系統整理を行った。さらに、そのなかで衝撃的地震動に関連するものを拾い出し、次に述べるのFEM解析における検討事項の基礎資料とした。断層モデルに基づく基盤レベルでの地震動の決定を行った。これは、震源パラメータを与えることにより、最大地動のみならず基盤レベルでの応答スペクトルに基づく時刻歴波形を理論的に決定するものである。この手法では、要素波として震源時間関数および震源スペクトルを与えるため、前震や余震などの実波形を必要としない。さらに、地盤の構成関係に硬化型のモデルを導入したFEM解析を行い、衝撃的地震動の存在やその特性を理論的側面から追求した。また、地盤構造モデルの構築と増幅度の決定のために、断層諸元や地表面地震記録など数多くのデータが揃っている兵庫県南部地震を対象に、神戸地域の地盤データをできる限り多く収集し、これをもとに地盤モデルを作成した。表層地盤による地震動の増幅特性をできるだけ少ないパラメータで表現するために、収集した地盤情報やボーリングデータを参考に地盤増幅度に関する簡便なモデルを構築した。さらに、地盤の不整形性の影響を導入を図るため、土木構造物被害を地盤構造の不整形性の観点から検討し、両者の関連性を調べた。浅層構造と深層構造の両面からの不整形地盤の振動解析を行い、両者の不整形構造が地表面の応答に与える影響を定量的に分析するための資料収集を行った。
エアロゾル中の超微量化学種のその場分析法の研究開発

昨年度までにいろいろと改良を加えた装置を用いて今度は実際試料の分析への応用を試みた。まず海水や河川水の多種類の金属の同時分析を行い、更に海藻中のヒ素の定量や血清中の亜鉛の迅速定量を行った。これらの実験を当たって試料量は金属元素全濃度10ppbに対し、5mulで十分で有った。これらの結果から本改良装置を用いることによって、バックグランドが、著しく低下し、分析の感度、精度が著しく増大したことが明かとなった。この方法で超高純度水中の重金属元素の分析を試みた。試料量10mulを用いて10pgの超微量の定量が可能となり、またシリコンウエハー上の汚染金属元素の鉄、銅及び亜鉛については10^<-9>atom/cm^2の超微量定量が出来た。さらにこの方法を犯罪化学の分野に応用し、著しい成果を挙げることが出来、共同研究者の一人は関係警察本部から感謝状を授与された。今年度完成予定の減圧型全反射蛍光X線装置については、装置の試作は完了したが、試料測定には至っていない。トンネル電子分光については、非弾性トンネル電子分光法による人体分泌汗の分析を試みたが、感度はあまりよくなかった。本年度は、専らトンネル電子顕微測定並びに、分光の研究を行った。トンネル顕微測定では磁性金属表面の大気中汚染酸化状態の変化の連続測定法を確立し、さらに1mum以下の微小腐食孔の立体的形状(孔径、深さ方向断面像)の非破壊観察法を確立することが出来た。さらにトンネル電極間のバイアス電位を変化させ、トンネル電流を測定する電子分光学的手法並びに、電極間隔を任意に設定して、電流変化を測定する分光装置の試作を行った。全反射蛍光X線分析法については試料の配置方式を従来の縦型方式から水平横型方式に変える設計を行い、これにしたがって装置の改良試作を行なった。これに伴って、X線測定系の全配置の変更調整を行ない、予備実験では従来の方法に比べてX線光学系の全反射の再現性が向上していることが実証された。またこの予備実験で、2cmの長さの1本の毛髪中の珪素、亜鉛および鉄を同時に検出することに成功した。水銀については検出出来なかったので今後X線源の選択、入射角の調整等を行なうとともに適切な試料量についても検討をしていかなければならない。シリコンウェーハーを試料保持台として用い、これを化学実験室中に露出した後その表面上の金属元素を本測定装置を用いて測定した処、鉄、銅、珪素、亜鉛等の元素については、シリコンウェーハー上に元来含まれている量より得られる強度よりはるかに大きい信号が得られた。これよりこの方法は大気中の超微量の金属元素の分析に応用出来ることが明らかとなった。液体試料については、従来の縦型試料配置法によって雨水中の微量元素の分析を試み大気中の元素量との相関を求める試みをした。非弾性電子トンネル分光分析については以前に試作した測定装置をそのまま用いて大気中の有機化合物の測定を試みたが感度は必ずしもよくなかった。一方走査トンネル顕微鏡の測定領域を広げる工夫をしてこれを100Aから1μの領域が観測しやすいように変更し、これを表面汚染の分析に応用することを試みた。そして、まず鉄表面の大気酸化の初期過程の観測を行なった。その結果結晶の相の相違によって酸化速度の差がみられた。今後さらに測定系を改良してより定量的なデータが得られるように研究を進める考えである。
神経芽腫における抗体を併用した新たなNKT細胞免疫治療の開発研究

本研究では神経芽腫で有用性が報告されている抗GD2抗体を用い、神経芽腫細胞に対するiNKT細胞のADCC(抗体依存性細胞傷害)への関与を明らかにすることを目的とした。結果として、iNKT細胞が抗体を認識することによるADCCへの直接的な関与は否定的であったが、活性化iNKT細胞がNK細胞を活性化し、グランザイムやIFNγの発現など、その機能を増強することにより、間接的にADCCを増強することが示された。また、NK細胞の機能増強にはサイトカインだけでなく細胞間接触も重要であった。以上より、iNKT細胞と腫瘍抗原特異的抗体の併用という新たな免疫治療の可能性が示された。本研究では神経芽腫に対するNKT細胞の抗腫瘍効果、並びにNKT細胞と抗GD2抗体療法の併用による抗腫瘍活性の相乗効果を明らかにすることを目的とする。平成25年度は、まず複数の神経芽腫細胞株におけるCD1d及びGD2発現、またNKT細胞におけるNK細胞レセプター発現を解析し、NKT細胞が直接的に腫瘍細胞や抗体を認識できる可能性について検討した。Flow cytometryによる神経芽腫細胞株の解析ではどの細胞株にもCD1dは発現しないかごくわずかであり、GD2は腫瘍株によりほとんど発現しないものから強発現するものまで差がみられた。また、培養・増殖させたNKT細胞の一部はNKレセプターであるCD56やCD16を発現することが示された。さらに、NK細胞及びNKT細胞を用い抗GD2抗体存在下及び非存在下で神経芽腫細胞株に対する細胞傷害活性を検討した。抗体存在下では神経芽腫細胞株のGD2発現量依存的にNK細胞の細胞傷害活性が増強した。一方、NKT細胞の一部はCD16を発現するにもかかわらず、抗体併用による細胞傷害活性の増強は認められなかった。次いで、NKT細胞存在下でGD2高発現の細胞株NMBに対するNK細胞の細胞傷害活性を検討したところ、αGalCerにより再活性化された培養NKT細胞は再活性化しない場合と比べ、抗体存在下でのNK細胞の細胞傷害活性をより増強する可能性が示唆された。今後はNKT細胞がNK細胞の抗体依存性細胞傷害活性を増強させるメカニズムの解明や、現在作成中であるNOGマウスの神経芽腫モデルを用いたin vivoでの検討を行っていく予定である。まず、NKT細胞のADCCへの直接的な関与を検討するため、神経芽腫細胞に対するNKT細胞の細胞傷害活性や神経芽腫細胞と共培養したNKT細胞のIFNγ産生を抗GD2抗体存在下に測定した。NKT細胞は単独ではADCCを引き起こさず、また腫瘍認識によるIFNγの産生も認めなかった。次いでNKT細胞がNK細胞の活性化によりADCCを増強しうるか検討するため、NK細胞、NKT細胞、αGalCerを取り込ませた樹状細胞を共培養し、活性化NKT細胞がNK細胞に及ぼす影響について、Flow cytometryによる表面抗原の解析、定量的RT-PCRによる細胞傷害性顆粒の解析、産生されるサイトカインの測定や抗GD2抗体存在下での細胞傷害活性試験を行った。活性化NKT細胞存在下でNK細胞は活性化し、CD69やIFNγ、Granzyme A・Bの発現が増大した。これよりNKT細胞はNK細胞を活性化し間接的にADCCを増強しうると考えられた。さらにNK細胞の機能増強における活性化NKT細胞由来のサイトカインや細胞間接触の影響を調べるため、transwell assayを行った。この結果NK細胞と活性化NKT細胞の共培養によりIFNγ産生が相乗的に増加すること、またNK細胞活性化にはNKT細胞が産生するサイトカインのみならず、細胞間接触も重要であることが示された。以上より、NKT細胞はADCCには直接関与しないもののNK細胞を介して間接的にADCCを増強すると考えられ、抗GD2抗体療法とNKT細胞療法の併用の実現可能性が示唆された。小児がん一方、NOGマウスにおける神経芽腫モデルは作成において、外科的手技による腫瘍の同所性モデルや静脈内投与による転移モデルの作成はすすんでいるが、未だ治療の開始時期などの確立にはいたっておらず、治療モデル作成という面では遅れが生じている。In vitroにおいて、NKT細胞によるNK細胞の抗体依存性細胞傷害活性増強効果及びそのメカニズムについて、RT-PCRやFlow cytometryなどほかの手法を用いた検討、サイトカイン解析などを行い明らかにしていく。また、NOGマウスの神経芽腫モデルを用い、in vivoにおいてNKT細胞と抗体療法の併用による治療効果を検討する。マウスモデルの実験に遅れが生じており、NOGマウス購入を一部見送ったためNOGマウスの追加購入に使用予定
胎児機能不全におけるIVIM-DWIを用いた新しい胎児臓器血流評価法の検討

結果、胎盤のADC、D、D*、fの平均値はそれぞれ2.14(x10-3mm2/sec)、1.54(x10-3mm2/sec)、35.31(x10-3mm2/sec)、39.41(%)、胎児脳では1.75、1.59、26.94、32.74、胎児肝では2.07、1.47、35.74、47.68、胎児腎では2.19、1.68、26.78、42.31であった。胎盤D*、胎児肝D*、胎児腎D*のいずれの間にも有意な相関がみられた。一方、胎児脳D*とこれらには有意な相関は認められなかった。また臨床データとの対比ではアプガースコアと胎児肝臓D、胎児腎臓fとの間に有意な相関が認められた。胎児機能不全の診断、管理において胎児の臓器血流情報は非常に重要である。初年度(本年度)は、症例の蓄積を行った。妊娠中に何らかの異常が疑われ胎児MRIの必要性があると判断された18症例において、IVIM-DWIを含めた胎児MRIを施行した。MR装置は現有するPhilips社製Gyroscan Intera 1.5Teslaを使用し、胎児に対しb値を0, 10, 20, 30, 50, 80, 100, 200, 400, 800で設定しDWIの撮像を行った。現在も同一のシーケンスで臨床症例蓄積を継続中である。また、試験的に、現有するワークステーションにてIVIMパラメータを算出する試みを開始している。初年度に引き続き、今年度(2年目)も症例の蓄積を行った。妊娠中に何らかの異常が疑われ胎児MRIの必要性があると判断された症例において、IVIM-DWIを含めた胎児MRIを施行した。MR装置は現有するPhilips社製Gyroscan Intera 1.5Teslaを使用し、胎児に対しb値を0, 10, 20,30, 50, 80, 100, 200, 400, 800で設定しDWIの撮像を行った。今年度は24症例の撮影を行い、初年度とあわせると計42症例となった。また現有するワークステーションを用いてADCに加え、IVIMパラメータ(D,D*,f)の算出を開始した。胎盤および胎児の脳や腹部臓器にROIを設定して各部位のIVIMデータを計測した。症例の蓄積は継続して行っているが、年度中の研究代表者の産前産後および育児休業取得のため、データ解析に遅れが生じている。現在までに蓄積された計40症例のうち他院でのフォローとなった2例を除く38例に対し、現有するワークステーションを用いてADCに加え、IVIMパラメータ(D,D*,f)の算出を開始し胎盤および胎児の脳や腹部臓器にROIを設定して各部位のIVIMデータを計測するとともに、臨床データの記録を行った。結果、MRI撮影時の年齢は2341歳(中央値33歳)、検査目的は羊水量異常が最多で胎盤位置異常と横隔膜ヘルニアの精査がこれに続いた。分娩日は26w0dから39w3dで経腟分娩が11例、選択的帝王切開が14例、緊急帝王切開が12例であった。IUFDが1例あった。重度新生児仮死(1分後アプガースコア03点)が14例、軽症中等症の新生児仮死(1分後アプガースコア46点)が5例認められた。出産直後の早期新生児死亡は4例であった。また出生時体重は756g3544g(中央値2540g)であった。今後これらの臨床データとIVIMパラメータとの相関についての検討を行っていく。年度中の研究代表者の産前休暇取得のため、データ解析に遅れが生じている。現在までに蓄積された計40症例のうち他院でのフォローとなった2例を除く38例に対し、現有するワークステーションを用いてADCに加え、IVIMパラメータ(D,D*,f)の算出を開始し胎盤および胎児の脳・肝・腎にROIを設定して各部位のIVIMデータを計測するとともに、臨床データの記録を行った。

結果、MRI撮影時の年齢は2341歳(中央値33歳)、検査目的は羊水量異常が最多で胎盤位置異常と横隔膜ヘルニアの精査がこれに続いた。分娩日は26w0dから39w3dで経腟分娩が11例、選択的帝王切開が14例、緊急帝王切開が12例であった。IUFDが1例あった。重度新生児仮死(1分後アプガースコア03点)が14例、軽症中等症の新生児仮死(1分後アプガースコア46点)が5例認められた。出産直後の早期新生児死亡は4例であった。また出生時体重は756g3544g(中央値2540g)であった。IVIMパラメータについては中間報告の段階であるが、D,D*,fの中央値はそれぞれ胎盤:1.55, 48.74, 38.95、胎児脳:1.42, 25.01, 21.3、胎児肝:2.395, 2.3, 48.16, 34.8、胎児腎:2.755, 1.525, 32.38, 51.7であった。今後これらの臨床データとIVIMパラメータとの相関についての検討を行っていく。・研究代表者の出産育児、また臨床業務の多忙に伴い、当初予定よりも研究時間が確保できなかったため。・研究代表者の異動に伴い京都府立医科大学に設置されているワークステーションやPACSにアクセス可能な時間が制限されたため。・画像解析結果の検証に当初の想定よりも時間を要しているため。これらの事由により予定よりも研究が遅れている。結果、胎盤のADC、D、D*、fの平均値はそれぞれ2.14(x10-3mm2/sec)、1.54(x10-3mm2/sec)、35.31(x10-3mm2/sec)、39.41(%)、胎児脳では1.75、1.59、26.94、32.74、胎児肝では2.07、1.47、35.74、47.68、胎児腎では2.19、1.68、26.78、42.31であった。胎盤D*、胎児肝D*、胎児腎D*のいずれの間にも有意な相関がみられた。一方、胎児脳D*とこれらには有意な相関は認められなかった。また臨床データとの対比ではアプガースコアと胎児肝臓D、胎児腎臓fとの間に有意な相関が認められた。今年度は対象患者18名に対し、IVIM-DWIを含めた胎児MRIを施行し、画像データの蓄積を行った。さらに専用ワークステーションを用いてIVIM-DWIパラメータの算出を行い、得られたデータの初期解析を行うところまでを予定していたが、現時点では解析を行いうるほどの症例は集まっていない。試験的に、現有するワークステーションにてIVIMパラメータの算出を開始している。さらなるデータの蓄積を行っていくとともに、引き続きワークステーションを用いてIVIM-DWIパラメータの算出を行う。他の臨床的項目との対比を行うため臨床情報を記録し、それぞれについてIVIM-DWIパラメータが予測指標となり得るかどうかを検証する。これまでに蓄積された症例に対し、現有するワークステーションを用いて胎盤および胎児の各臓器(脳、肝臓、腎臓)にROIを設定しADCに加えIVIMパラメータ(D, D*, f)の算出を行う。これをFGRの有無や出生時体重、緊急帝王切開の有無やアプガースコアおよび出生後の診断と対比し相関についての検討を行う。得られた知見については学会などを通じて発表していく予定である。これまでに蓄積された症例に対し、現有するワークステーションを用いて胎盤および胎児の各臓器(脳、肝臓、腎臓)にROIを設定し、ADCに加えIVIMパラメータ(D, D*, f)を計測している。これをFGRの有無や出生時体重、緊急帝王切開の有無やアプガースコアおよび出生後の診断と対比し、相関についての検討を行う。
高周波加熱と密度揺動計測

平成14年度にはLHDに設置されている電子サイクロトロン加熱用アンテナのうち、82.7GHz入射用アンテナを能動プローブビーム用アンテナとして用い、同一ポートに設置されている既存の168GHz入射用アンテナを散乱波受信用アンテナへの後方散乱に加え、このアンテナの対向面に新たに設置した専用受信アンテナを用いた前方散乱の同時計測を行えるようにして、実際のプラズマからの密度揺動によるマイクロ波の散乱受信を行った。LHDの本体中心磁場1.5Tesla磁気軸3.6mの条件で別のポートから82.7GHzの電子サイクロトロン波によりプラズマ生成、加熱されたプラズマに対して受信をおこなった。散乱断面積をプラズマの中心部、中間、及び周辺部に設定して受信信号の強度が空間構造を持ち、スペクトルがそれぞれことなることからプラズマからの局所的な散乱信号であることを確認した。また、スペクトル解析、及び、ウェーブレット解析、オートコリレーション解析などを行い、受信波の周波数帯域が数百ヘルツから数十メガヘルツ、波数が4.5から10cm^<-1>であることから、散逸性ドリフト波不安定性または捕捉粒子不安定性に起因するドリフト波乱流によって引き起こされる密度揺動によるものであることが再確認された。さらに、乱流の性質を明らかにすべく、前方、後方の同時計測データの解析を進めている。これらは、本年度購入した超高真空ゲートバルブによって初めて可能となった。また、乱流構造の詳細な議論を行うためには同時に異なる散乱角で測定を行う必要があり、引き続き対向面での多チャンネル計測を行う予定である。平成11年度にはLHDに設置されている電子サイクロトロン加熱用アンテナのうち、同一ポートに設置されている84GHz入射用アンテナを能動プローブビーム用アンテナ、168GHz入射用アンテナを散乱波受信用アンテナとして用いて、実際のプラズマからの密度揺動によるマイクロ波の散乱受信を試みた。このため、168GHzを入射している場合には受信用のマイクロ波のコンポーネントを伝送系に設置することができず、168GHzを用いない、LHDの本体中心磁場1.5Teslaでの実験でのみ、受信をおこなった。また、今回は散乱計測の原理実証の段階であったため、専用のマシンタイムを確保できなかった。これらのため、散乱実験として必ずしも最適の条件でデータを取得することができなかったが、散乱断面積をプラズマの中心部、中間、及び周辺部に設定して受信信号のスペクトルがそれぞれことなること、また、受信波が周波数帯域で数百ヘルツから数十メガヘルツ、波数が4.5から10cm^<-1>であることから推測して、散逸性ドリフト波不安定性または捕捉粒子不安定性に起因する密度揺動によるもので、受信レベルは密度揺動としてバックグランドの密度の数パーセントであることを示している。さらに、これらの測定はホモダイン検波法を用いたものであったが、周波数の高い領域で入射波に対する上方シフト下方シフトの非対称性をより高い感度で検出できるスーパーヘテロダイン検出も本課題で購入したマイクロ波コンポーネントを用いて試みた。この結果、スーパーヘテロダイン検出法の本計測における有効性を示すことができた。平成12年度にはLHDに設置されている電子サイクロトロン加熱用アンテナのうち、同一ポートに設置されている82.7GHz入射用アンテナを能動プローブビーム用アンテナ、168GHz入射用アンテナを散乱波受信用アンテナとして用いて、実際のプラズマからの密度揺動によるマイクロ波の散乱受信を行った。LHDの本体中心磁場1.5Tesla磁気軸3.75mの条件で別のポートから82.7GHzの電子サイクロトロン波によりプラズマ生成、加熱されたプラズマ、さらにイオンサイクロトロン波によって追加熱されたプラズマに対しても受信をおこなった。また、スペクトル解析、及び、ウェーブレット解析、オートコリレーション解析などを行い、受信波の周波数帯域が数百ヘルツから数十メガヘルツ、波数が4.5から10cm^<-1>であることから、散逸性ドリフト波不安定性または捕捉粒子不安定性に起因するドリフト波乱流によって引き起こされる密度揺動によるものであると推測される。さらに、乱流の性質を明らかにすべく解析を進めている。本年度購入したマイクロ波部品を用いて、スーパーヘテロダイン受信を試みたが、ジャイロトロン及び局所発振器の周波数変動のため1MHzまでの低周波スペクトルを信頼性高く得るためには局所発振器とジャイロトロンの差周波数の高度な安定化を必要とすることが明らかになった。また、乱流構造の詳細な議論を行うためには同時に異なる散乱角で測定を行う必要があり、受信専用アンテナの設計を進めている。平成13年度には平成12年度に行われた82.7GHz入射用アンテナを能動プローブビーム用アンテナ、168GHz入射用アンテナを散乱波受信用アンテナとして用いたプラズマからの密度揺動によるマイクロ波の散乱受信によって得たデータを、クロスコリレーション法、フーリエ解析、ウェーブレット解析、確率密度関数法などにより解析して、受信した散乱波の空間依存性から、受信信号が密度揺動によるものであるとの確証を得た。また、これらの特性から、散逸性ドリフト波不安定性または捕捉粒子不安定性に起因するドリフト波乱流によって引き起こされる密度揺動によるものであると推測された。これらの成果とロシアの共同研究者がTJ-II装置やL-2M装置で行った同様の結果をまとめて第12回土岐コンファレンスにおいて報告を行った。

また、乱流構造の詳細な議論を行うためには同時に異なる散乱角で測定を行う必要があり、波数固定で空間5点、空間固定で波数方向5点が同時に受信できる専用受信アンテナの詳細設計を完了し、必要なミラーの製作を行った。平成14年度のマシンタイムには、このミラー系をLHD本体内に設置してECHの実験と並行して同時に詳細な散乱計測が行えるよう、準備をすすめている。平成14年度にはLHDに設置されている電子サイクロトロン加熱用アンテナのうち、82.7GHz入射用アンテナを能動プローブビーム用アンテナとして用い、同一ポートに設置されている既存の168GHz入射用アンテナを散乱波受信用アンテナへの後方散乱に加え、このアンテナの対向面に新たに設置した専用受信アンテナを用いた前方散乱の同時計測を行えるようにして、実際のプラズマからの密度揺動によるマイクロ波の散乱受信を行った。LHDの本体中心磁場1.5Tesla磁気軸3.6mの条件で別のポートから82.7GHzの電子サイクロトロン波によりプラズマ生成、加熱されたプラズマに対して受信をおこなった。散乱断面積をプラズマの中心部、中間、及び周辺部に設定して受信信号の強度が空間構造を持ち、スペクトルがそれぞれことなることからプラズマからの局所的な散乱信号であることを確認した。また、スペクトル解析、及び、ウェーブレット解析、オートコリレーション解析などを行い、受信波の周波数帯域が数百ヘルツから数十メガヘルツ、波数が4.5から10cm^<-1>であることから、散逸性ドリフト波不安定性または捕捉粒子不安定性に起因するドリフト波乱流によって引き起こされる密度揺動によるものであることが再確認された。さらに、乱流の性質を明らかにすべく、前方、後方の同時計測データの解析を進めている。これらは、本年度購入した超高真空ゲートバルブによって初めて可能となった。また、乱流構造の詳細な議論を行うためには同時に異なる散乱角で測定を行う必要があり、引き続き対向面での多チャンネル計測を行う予定である。
優性遺伝性若年型視神経萎縮の視機能特性と家系分析

これまでの研究では優性遺伝性若年型視神経萎縮においては、従来から言われている青黄色覚異常を示す家系のほかに、赤緑色覚異常を示す家系が存在することが確認されている。同一家系内では同じタイプを示していることから、優性遺伝性視神経萎縮を示しても、遺伝的に異なるタイプが存在すると考えられた。また同一家系内でも視機能障害の程度に大きな差があることが確認されている。そこで本年度では対象をさらに広げて臨床的には正常な家族員に行った。臨床検査の他に、中心1度の視感度測定、青色、橙色示標による中心30度の静的量的視野測定を行い前年度に測定した正常者の各年代の閾値と比較してsubclinicalな機能異常があるか調べた。眼底写真撮影を行い、視神経乳頭の所見を記録した。その結果、眼底所見や視力により正常者と考えられた同胞の中に青錐体系機能が低下している症例があり、その特徴は発症者の青錐体系機能異常の特徴を備えており、彼らは軽微な発症者であると考えられた。優性遺伝性若年型視神経萎縮において過去に浸透率や発現率が低いとされた家系においても、視力や中心感度などの中心部の視機能だけではなく、その周囲の視機能を測定することによりsubclinicalな症例も含めた発症者と全く機能的な障害が認められない正常者を分離することができ、確実な表現型の確率が調査できる可能性が示唆された。優性遺伝性若年型視神経萎縮の8家系18症例に網膜全面視野刺激網膜電図および青錐体系網膜電図を記録して網膜に異常のないことを確認し、診断を確定した。視力、動的量的視野、臨床色覚検査のほかに、自動制御を用いたMaxwell視光学系により視感度測定と、高輝度LEDを用いた改良ハンフリー自動視野計により、青色、燈色示標に対する中心30度の静的量的視野測定を行った。対照として視感度測定と静的量的視野測定は各年代の正常者についても検査を行った。臨床検査として眼底写真撮影を行い、視神経乳頭の所見を記録した。これにより同一家系内でも視機能障害の程度に大きな差があることが確認された。特に、視感度測定では、青錐体系感度の低下が著明であり、静的量的視野においては白色光で検査した際に良好であった感度が、青色光による視野測定で著明に感度低下を示した。しかし一方では、青色光の感度低下に加えて長波長側の感度の方がさらに低下しているタイプの異なる家系が8家系中2家系に存在し、この家系内では同じタイプを示していることから、優性遺伝性若年型視神経萎縮を示しても、遺伝的に異なるタイプが存在すると考えられた。引き続き調査を進めて行く予定である。その結果、視感度測定では、青錐体系感度の低下が著明であり、静的量的視野においては白色光で検査した際に良好であった感度が、青色光による視野測定で著明に感度低下を示した。しかし一方では、青色光の感度低下に加えて長波長側の感度の方がさらに低下している症例があり、優性遺伝性若年型視神経萎縮においては従来から言われているように青黄色覚異常を示す家系のほかに、赤緑色覚異常を示す家系が存在し、これらは混在することがなかったことより、遺伝的にことなるタイプが存在すると考えられた。また同一家系内でも視機能障害の程度に大きな差があることが確認された。

さらに臨床的には正常な家族員に臨床検査の他に同様の検査を行い前年度に測定した正常者の各年代の閾値と比較してsubclinicalな機能異常があるか調べた。その結果、眼底所見や視力により正常者と考えられた同胞の中に青錐体系機能が低下している症例があり、その特徴は発症者の青錐体系機能異常の特徴を備えており、彼らは軽微な発症者であると考えられた。これにより優性遺伝性若年型視神経萎縮において過去に浸透率や発現率が低いとされた家系においても、確実な表現型の確率が調査できる可能性が示唆された。
学校給食の食べ残しに関する研究

小学校73校の5年生を対象とした質問紙調査のデータから、児童の食べ残しに関連するセルフエフィカシーが低い場面を検討した。その結果「食事の量が多いとき」に残さず食べる自信が低いことが、食べ残しの予測要因の一つであった。食べ残しを減らすには、児童が残さず食べきれる適量をもらうスキルを身に付ける教育が必要だと示唆された[Abe(報告者旧姓), Akamatsu, Health Education Journal, 74(1)]。小学校8校の5年生を対象に行った質問紙調査のデータから、食事の量が多いときでも残さず食べる児童の特徴を検討した。その結果、食事の量が多いときでも残さず食べる児童は、普段から食べ残しをせず、「食事の量が多くても残さず食べなければいけない」「人に作ってもらった料理は残さず食べなければいけない」と思っていた[福岡、赤松、第23回日本健康教育学会学術大会]。自分に合った量の食事をもらうスキルを身につける給食指導教材を開発し、その実施可能性を検討した。教材は、適量の食事をもらうための知識とスキルを身につけることをねらいとし、指導案と絵カードから成る。公立小8校の5年生を対象に、各校の栄養士が指導を行った。学級担任と栄養士には各々自記式質問紙調査を行った結果、教材を用いた指導は概ね実施可能であったが、授業者用の指導の手引きの作成、一部イラストの修正を行うとともに、児童の実態に応じて実施時間や対象学年を検討する必要があることが示された[福岡、赤松、第61回日本栄養改善学会学術総会]。さらに、健康教育と学校教育の評価には相違点があるため[福岡、赤松、日本健康教育学会誌、22(3)]、本教材の評価方法についても検討・改善が必要である。以上を踏まえ、26年度末までに教材の改善を進めている。なお、研究協力校に対しては、質問紙調査および残菜調査の結果報告書を作成し、報告を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。雑誌論文1件目に関して、投稿時の戸籍名(安部景奈)で発表されたため、現在の登録名および戸籍名(福岡景奈)と異なる。
反応熱分解分析の停滞状況を打破する新規分解反応場確立へのブレークスルー

難分解性高分子試料の構造解析を可能にする、新しい反応熱分解GCの手法を解析するために、エポキシ樹脂硬化物を主な対象試料として、テトラリンなどの水素供与性試薬共存下での難分解性高分子試料の反応熱分解メカニズムの解明を進め、新たな構造解析手法につながる可能性を検証した。その結果、エポキシ樹脂硬化物のテトラリン分解生成物には元の構造が反映されており、テトラリンを用いた反応熱分解法を硬化樹脂の化学構造解析に利用できることが示唆された。次に、酸化チタンの高温における熱活性触媒の可能性を検証した。その結果、ゼオライト触媒などに匹敵する効果を、高温における酸化チタンの熱活性により発現できることを実証した。難分解性高分子試料の構造解析を可能にする、新しい反応熱分解GCの手法を開発するために、28年度はテトラリン共存下での難分解性樹脂試料の反応熱分解メカニズムの解明を中心に検討を行った。具体的には、エポキシ樹脂硬化物を試料として検討を行った。まず、エポキシ樹脂の基本的な開裂挙動を確認するために、オリゴマー型プレポリマーのテトラリン分解を行った。観測された生成物のMALDIマススペクトルに観測される主ピークの精密質量値から、分解生成物が同定された。これらは、プレポリマーの主骨格が特異的に開裂し、水素供与されて安定化することにより、生成したものであると考えられる。このことからエポキシ樹脂のテトラリン分解では、1CH2-O結合と2C(CH3)2-Ph結合が優先的に開裂することが示唆された。また、副反応として脱水と環化を伴う分解反応も並行して進行することが分かった。次に、より構造の単純なエポキシ樹脂モノマーをイミダゾールで硬化した試料を、テトラリン分解した生成物の高分解能MALDIマススペクトルを解析して、分解生成物を同定した。硬化物試料の場合、上記1, 2に加えて、架橋部分のCH2-O結合においても開裂と水素供与安定化が起きることが分かった。さらに、プレポリマー試料でも見られたような、脱水を伴って生成すると考えられる環化生成物も観測された。交付申請時の研究実施計画では、「テトラリン共存下での難分解性樹脂試料の反応熱分解メカニズムの解明」に加えて、「酸化物半導体の高温熱活性による樹脂試料のフラグメント化機構の解明」を実施する計画であった。しかし、後者については研究には着手しているものの、28年度終了時ではまだ十分な成果が得られていない。難分解性高分子試料の構造解析を可能にする、新しい反応熱分解GCの手法を解析するために、平成29年度は、前年度から継続して、エポキシ樹脂硬化物を主な対象試料として、テトラリンなどの水素供与性試薬共存下での難分解性高分子試料の反応熱分解メカニズムの解明を進め、新たな構造解析手法につながる可能性を検証した。その結果、エポキシ樹脂硬化物のテトラリン分解生成物には元の構造が反映されており、さらに分解の選択性を向上させることなどにより、テトラリンを用いた反応熱分解法を硬化樹脂の化学構造解析に利用できることが示唆された。さらに、もう一つの計画課題である「酸化物半導体の高温熱活性による樹脂試料のフラグメント化機構の解明」についても、二段式熱分解装置の使用により検討を行った。具体的には、酸化物半導体としては今日一般的に光触媒として使用されている酸化チタンに着目し、その高温における熱活性触媒の可能性を、セルロースやリグニンなどのバイオマスの熱分解・触媒分解のメカニズムを解析を通じて検証した。その結果、バイオマス分解の改質に一般に使用されているゼオライト触媒などにほぼ匹敵する効果を、高温における酸化チタンの熱活性により発現できることを実証した。特に、セルロースの熱分解後に触媒を段階的に作用させる方法においては、酸化チタンはゼオライト触媒よりも酸素原子を含まない成分の生成量が多くなる傾向が確認された。酸素原子を含まない生成物はエネルギー的により有利であるため、熱分解と触媒変換を段階的に行う場合には、酸化チタン触媒はゼオライト触媒よりも効果的であることが示唆された。1.酸化物半導体の高温熱活性による樹脂試料のフラグメント化機構の解明先端ポリマー材料としても瀕用される光・熱硬化樹脂材料は、その強固な架橋ネットワーク構造により特に熱分解しにくく多量の固体残留物を一般に生成する。こうした樹脂を、光触媒としても知られる酸化チタンなどの酸化物半導体とともに高温下に置くと、半導体の熱活性によりラジカルが生成し、その伝播により効率的にフラグメント化する現象が報告されている。しかし、具体的な反応メカニズムの詳細はほとんど明らかにされていない。そこで、前項と同様のエポキシ樹脂硬化物を、酸化チタンなどと混合してマイクロ反応サンプラーに導入し、種々の温度条件等において生成する分解物を、それぞれオンラインでGC-MS分析することにより同定・定量し、フラグメント化機構を詳細に解明する。その実験結果に基づいて、樹脂試料の構造解析に適した操作条件等を確立する。

さらに、分解機構の詳細な解析のため、二段式熱分解装置なども活用する。2.フェノール樹脂硬化物等の化学構造解析テトラリン分解や酸化物半導体分解の手法により、具体的な構造解析を試みる。まず、テトラリンまたは酸化チタン共存下での反応熱分解GC法によるフェノール樹脂硬化物の化学構造解析を行う。適正な条件を設定すれば、製造現場等で求められている、樹脂硬化物の構成単位の精密組成やそれぞれの結合様式などに関する有用な情報が得られるものと考えている。さらに、木質の主成分でありながらその構造が十分に解析されていない、リグニンを試料として、開発した新しい反応熱分解手法を用いて、リグニンの構成単位とそれぞれの結合様式についての精密かつ定量的な解析を試みる。分析化学
ナノ界面構造を用いた分子配向制御法の構築と光電子デバイス応用

本研究では、新しい分子配向制御法として、ナノインプリント法を用いて有機絶縁膜上にナノ周期構造を作製し、そのナノ界面構造上に形成される有機薄膜層の配向を制御するデバイス技術を提案する。この新奇のデバイス構造では、使用する絶縁膜の微細化パターン形状および表面エネルギー等に応じて有機分子配向を精密に制御可能であり、デバイス性能の飛躍的な向上が期待できる。当該年度は、ナノインプリント技術による分子配向制御技術を構築することに先立ち、塗布型有機絶縁膜とナノインプリント用モールドの作製・評価の基本技術を確立するとともに微細化構造を有する塗布型有機絶縁膜により液晶分子の配向を制御できることを明らかにした。ポリシルセスキオキサン(PSQ)絶縁材料のフェニル基およびメチル基の置換基含有量を変えた分子合成により、その表面エネルギーを26.346.3mJ/m^2の範囲で制御可能であること、および2MV/cm以上の高い電気絶縁耐性であることを見出した。また、現在の膜焼成温度が200°Cと高温であることから150°C以下の低温形成可能な材料系としてメタクリロキシ基含有のラジカル重合PSQ材料の合成を実施した。モールドに関しては、電子ビーム露光によるナノ構造石英モールド(L&S:75250nm)およびフォトリソグラフィによるマイクロ構造モールド(L&S:450μm)を作製した。さらに、マイクロ構造モールドではそのレプリカとして柔構造であるポリジメチルシロキサン(PDMS)スタンプを試作した。今回、これらの基盤技術の新しい応用として、PDMSスタンプを用いたマイクロコンタクトプリント(μCP)法による液晶分子の分子配向制御法を試みた。高速応答を特徴とするパイセルに対し、μCP法による塗布型有機絶縁膜(ポリイミド)の微細化パターン形成により、従来では困難であった不安定配向の安定化に成功した。
物理法則を考慮した仮想生態系に基づく進化プロセスの研究

仮想生態系を用いた進化プロセスの研究として餌探しに焦点を絞って進化プロセスを研究した.実験により,初期世代では動くことさえできなかった仮想生物が仮想環境に分散する餌を検知し,そこに移動して消費することができるように進化することが示された.また,環境内にある餌の量や分布に適応した行動をとることができるようになることも明らかになった.さらにその拡張として,同一環境内で複数の仮想生物群が餌を競合して取り合う設定における進化のプロセスについても検討した.その結果,そのような競合環境のほうが進化速度が増加することが示された.生物種間で競合することが結果的に進化を促進させる興味深い知見である.さらに,モデルを拡張し,仮想生態系を用いて捕食-被食の共進化という枠組みの中で起こる形態-行動の共進化という二重構造の共進化のダイナミクスを検討した.従来研究において注目されることが比較的少なかった被食者側の進化に焦点を合わせた点がユニークである.被食者の防衛戦略の多様性がいかに創発するかということに焦点を合わせた進化シミュレーションを行った.その結果,仮想生態系の環境の移動に関わる条件に依存して,1)捕食者から移動することで逃れる逃走型,2)弱点を守ることで生き延びる防御型,及び,3)これらの特徴を併せ持つハイブリッド型,といった多様な防衛戦略が生じ,それに応じた体構造と行動をとる多様な個体が創発することが示された.特に,ハイブリッド型の戦略が創発する過程において,進化の初期には防御型の形態が進化し,その後,移動する能力を獲得するという,形態と行動を順に進化させながら,高度な戦略を獲得する被食者の進化プロセスを詳細に分析した.また,自然界の生物に見られる被食者の戦略との類似性についても示すことができた.これらの成果は,国内の学会や国際会議で発表された.最終年度最終年度研究分担者が2010年9月に来日した後,本格的に研究を開始した.その実績を以下の4つの面から記述する.第一に,本研究のプロジェクトを実行するのに必要なハードウェア環境を整備した.具体的には,物理法則を考慮した仮想環境であるMorphid Academyについて.GPU計算の可能性を検討した.そして,その結果に基づいて,ハイエンドマルチCPUを装備した実験用ワークステーションシステムを導入した.第二に,物理法則を考慮した仮想生態系に基づく進化プロセスを研究するためのソフトウェア環境の構築と改良を行った.具体的には,まず,GPU計算の効率性の検討と物理シミュレーションの安定性の改良のために,物理エンジンNVIDIA PhysXのためのソフトウェアの拡張を行った.そして,使いやすさやモジュラリティの向上のためにコードのリファクタリングを行い,非明示的な適応度評価や共進化シナリオを実現し改良するための様々な新しい機能を追加した.また,ニューラルネットワークの性能向上のためにアルゴリズムの改良を行った.さらに,物理シミュレーションにおける流体環境の可能性の検討した.第三に,仮想生物の形態とコントローラの共進化実験を行った.この実験の目的は,物理エンジンODEを用いた場合と比較し,Morphid Academyを用いて行った結果において,進化システムに期待しない影響が生じないことを確認することであり,その目的は達成された.第四に,本研究において今後遂行するプロジェクトの具体的方向性(進化と学習の相互作用,ニッチ構築,マルチレベル選択)に関して理論的な検討を開始した.また,大分で開催された国際会議AROBに参加し,さまざまな議論を行った.研究は極めて順調に進展している.我々は,まず,研究計画において目指している,生態系スケールの共進化と動的環境を実現するための様々な必要条件について検討を行った.具体的には,共進化と動的環境のインプリメンテーションと検証の作業は,独自の3次元仮想的物理環壌であるMorphid Academyをベースにして飛躍的に進展した、その過程で,この種の3次元仮想的物理環境に共通の欠点としての計算誤差の問題に取り組み,それを克服するための可能な解決法を示した.これに関しては,国際会議AROBにて発表を行い,また,国際ジャーナルArtificial Life and Roboticsでの採録が決まった.我々の研究計画は,ダイナミクスの解明を目的としており,仮想生物の生態系レベルの大きなスケールの共進化に焦点をあてている.そこで,仮想的3次元物理環境の中での捕食被食行動に関わるタスクを用いて,仮想生物の共進化ダイナミクスを検討した.そして,実験により,捕食者被食者間の興味深い共進化を創発させることに成功した.捕食者が被食者を追跡する行動を獲得すると同時に,被食者は防御行動を進化させた.それらは,体構造と行動の両者が共進化するダイナミクスを内在しており,自然界に見られるような多様性が見られた.この研究成果は6月に開催される国内学会で発表予定である.動的な物理環境において生き残ることは生物にとって本質的な要件である.そこで,仮想3次元物理環境を用いて,限られた餌資源が存在する動的環境における仮想生物の餌探し行動の進化を検討した.仮想空間を動き回って餌を探すために,仮想生物は体構造と行動を共進化させる必要がある.初期実験の結果,興味深い行動が進化したことが確認できた.これらの研究は本研究計画の中核を占めるニッチ構築に関わるテーマへの重要なステップである.仮想生態系を用いた進化プロセスの研究として餌探しに焦点を絞って進化プロセスを研究した.実験により,初期世代では動くことさえできなかった仮想生物が仮想環境に分散する餌を検知し,そこに移動して消費することができるように進化することが示された.また,環境内にある餌の量や分布に適応した行動をとることができるようになることも明らかになった.

さらにその拡張として,同一環境内で複数の仮想生物群が餌を競合して取り合う設定における進化のプロセスについても検討した.その結果,そのような競合環境のほうが進化速度が増加することが示された.生物種間で競合することが結果的に進化を促進させる興味深い知見である.さらに,モデルを拡張し,仮想生態系を用いて捕食-被食の共進化という枠組みの中で起こる形態-行動の共進化という二重構造の共進化のダイナミクスを検討した.従来研究において注目されることが比較的少なかった被食者側の進化に焦点を合わせた点がユニークである.被食者の防衛戦略の多様性がいかに創発するかということに焦点を合わせた進化シミュレーションを行った.その結果,仮想生態系の環境の移動に関わる条件に依存して,1)捕食者から移動することで逃れる逃走型,2)弱点を守ることで生き延びる防御型,及び,3)これらの特徴を併せ持つハイブリッド型,といった多様な防衛戦略が生じ,それに応じた体構造と行動をとる多様な個体が創発することが示された.特に,ハイブリッド型の戦略が創発する過程において,進化の初期には防御型の形態が進化し,その後,移動する能力を獲得するという,形態と行動を順に進化させながら,高度な戦略を獲得する被食者の進化プロセスを詳細に分析した.また,自然界の生物に見られる被食者の戦略との類似性についても示すことができた.これらの成果は,国内の学会や国際会議で発表された.研究計画に即した研究の進展が見られただけでなく,研究遂行の過程でこの種の研究に普遍的な問題点をみつけ,その解決方法を明らかにして成果として発表したという点から,このような評価をくだした.最終年度昨年度の成果を受けて,研究計画通り,3次元仮想的物理環境を用いた生態系レベルの共進化ダイナミクスの研究を進める.最終年度