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生物の光エネルギー変換機能に関する総合

1.光合成細菌及びチラコイド膜上での光エネルギー変換機構の解明を目ざして以下の様な研究を行なった.(1)光捕集の機構解明.藻類のフィコビリゾーム・コアについて分子集合体の構造と機能との関係を考察した.抗原抗体反応を用いて光合成細菌における光捕集系の蛋白質複合体の構造を明らかにした.ラマンスペクトルを用いてカロチノイドの存在状態を明らかにした.光捕集系の蛋白質複合体の構造をX線回折法を用いて明らかにするため,結晶化を試み,これに成功した. LB多層膜中に光合成用アンテナ色素を埋め込み生体系の機能の両現化を試みた.(2)電子伝達成分の役割の解明.プラストキノンの標準酸化電位を測定し,電子伝達機構を考察した.光合成系IIをサブ複合体へと解体し,それらを種々の組合せで両結合させてその機能を検討した.各種の紅色光合成細菌を用いて電子供与体が固定型か移動型かの観点から考察した.理論的に電子移動現象の説明を試み,溶媒の両配向について新理論を提出した.ピコ秒分光法を用いて電子移動過程の解析を行なった.チトクロームb-C_1複合体からチトクロームb-562の単離精製に成功し,その性質を調べた.植物の光化学系I中のビタミンK1の役割を詳しく追求した.2.人工光合成系の構築およびシステム化を目ざして以下の様な研究を行なった.(1)合成分子による検討.光誘起電子移動に関与する発色図を固定化して結合させた分子触媒の合成に成功した.合成した分子触媒を二分子膜中へ組み込み,そのエネルギー変換機能を検討した.(2)多成分によるシステム化の検討.水を酸化して酸素を発生する触媒を開発し,これを高分子膜および半導体と組合せてシステム化した.単分子累積膜中に種々の分子を組み込んだ系を構築した.両親媒性高分子電解質を用いて電子移動反応中心の封じ込め化をはかった.高分子固体中でエネルギー移動を効率よく起す系および更に電子移動を起す系を組みたてた.1.光合成細菌及びチラコイド膜上での光エネルギー変換機構の解明を目ざして以下の様な研究を行なった.(1)光捕集の機構解明.藻類のフィコビリゾーム・コアについて分子集合体の構造と機能との関係を考察した.抗原抗体反応を用いて光合成細菌における光捕集系の蛋白質複合体の構造を明らかにした.ラマンスペクトルを用いてカロチノイドの存在状態を明らかにした.光捕集系の蛋白質複合体の構造をX線回折法を用いて明らかにするため,結晶化を試み,これに成功した. LB多層膜中に光合成用アンテナ色素を埋め込み生体系の機能の両現化を試みた.(2)電子伝達成分の役割の解明.プラストキノンの標準酸化電位を測定し,電子伝達機構を考察した.光合成系IIをサブ複合体へと解体し,それらを種々の組合せで両結合させてその機能を検討した.各種の紅色光合成細菌を用いて電子供与体が固定型か移動型かの観点から考察した.理論的に電子移動現象の説明を試み,溶媒の両配向について新理論を提出した.ピコ秒分光法を用いて電子移動過程の解析を行なった.チトクロームb-C_1複合体からチトクロームb-562の単離精製に成功し,その性質を調べた.植物の光化学系I中のビタミンK1の役割を詳しく追求した.2.人工光合成系の構築およびシステム化を目ざして以下の様な研究を行なった.(1)合成分子による検討.光誘起電子移動に関与する発色図を固定化して結合させた分子触媒の合成に成功した.合成した分子触媒を二分子膜中へ組み込み,そのエネルギー変換機能を検討した.(2)多成分によるシステム化の検討.水を酸化して酸素を発生する触媒を開発し,これを高分子膜および半導体と組合せてシステム化した.単分子累積膜中に種々の分子を組み込んだ系を構築した.両親媒性高分子電解質を用いて電子移動反応中心の封じ込め化をはかった.高分子固体中でエネルギー移動を効率よく起す系および更に電子移動を起す系を組みたてた.1.光合成細菌およびチラコイド膜上での光エネルギー変換機構の解明を目ざして、(1)葉緑体における光合成系【II】の分離、精製を行ない、反応中心と結合しているタンパク複合体の単離に成功した。(2)集光の役割を持つフィコビリームの構造と機能の関係の解明に努めた。(3)膜電位の測定により電子伝達成分の膜内配列に関する知見を得た。(4)電子伝達反応を解析し、チトクロームCの存在状態に関する知見を得た。(5)反応中心に含まれるキノン類が生物の種によって異なることを見出し、その原因について考察した。(6)チトクロームb-【C_1】複合体の抽出・精製を行なった。(7)抗原抗体反応を用いて光捕集系部分と反応中心部分との接合部分の情報を得た。(8)光合成初期過程に特有な光誘起電子移動反応を理論的に考慮し、原系と生成系とのエネルギー差、および溶媒の再配向による安定化エネルギーによって反応速度が定まるという理論を提出した。(9)ピコ秒分光法を用いて光誘起電子移動反応のダイナミクスを解析した。(10)光捕集,集光系をピコ秒時間分割けい光スペクトルで解析し、分子集合体の構造と機能に関する知見を得た。(11)ラマンスペクトルを用いて反応中心に含まれるカロチノイドの存在状態とその役割について考察した。

(12)光合成細菌の反応中心を含むタンパクの結晶化に成功し、X線解析によりその構造を解明した。などの研究を行なった。一方、これらの成果をふまえて、2.人工光合成系の構築およびシステム化を目ざして、(1)光エネルギー変換機能を持つ分子触媒の最適化の条件を探求した。(2)光誘起電子移動に及ぼす発色団間の相対配置に関する知見を得た。(3)多段階の電子移動過程の役割について検討した。(4)効率のよい光エネルギー伝達系を高分子化合物を用いて実現した。(5)ミセルを用いた多成分系で人工光合成を検討した。(6)高分子中にルテニウム錯体を組み込んで、これを用いて人工光合成系を組みあげた。などの成果をあげた。
膵のプロスタグランディンに関する研究

膵炎患者膵液中にプロスタグランディン(PG)の高値を認めたので,PGと膵炎の病態との関連,PGの膵炎治寮ての応用に関する研究を始めた。1.基礎的研究:先ず基礎実験によりラットのセルレイン膵等モデルが最適と判断した。ついで最適の用法,用量,屠殺時期を検討した。そのうえで,膵炎に対する16,16ーdimethyl PGE_2(dmPGE_2)およびPG合成阻害剤インドメサシン(IND)の効果と作用機序を研究した。dmPGE_2は用量依存性および投与時期依存性に膵炎の改善作用を示した。膵炎誘発の前・後に投与した場合には著明な改善を示したが,前または後投与のみの現場には改善は軽度であった。作用機序として細胞膜と細胞内器官膜の安定化が示唆された。しかしdmPGE_2は膵内の内因性PGI_2,PGI_2/TXB_2比の低下を誘発し,活性膵酵素の膵内注入膵炎モデルにおけるdmPGE_2の膵炎増悪作用の機序として注目された。INDは膵等の増悪作用を示し,壊死所見の出現をきたした。INDは膵内の内因性PGE_2,PGE_2/TXB_2比の低下による膜の脆弱化およびPGI_2,PGI_2/TXB_2比の低下による血流低下を介して膵炎の増悪(壊死を含む)をきたすことが示唆された。2.臨床的研究膵液中PGの特徴的所見に増悪時のTXP_2とTXP_2/PGI_2比の上昇,軽快時の改善がある。TXB_2は膵炎増悪作用をもつことが示唆されたINDの坐薬は臨床的に鎮痛・消炎の目的で膵炎にしばしば用いられるが,臨床的用量では膵液中にPGE_2/TXB_2比やPGI_2/TXB_2比の著明な低下をきたすことはなく,病態の増悪をきたすこともなかった。[結論]PGは膵炎の病態に深く関与する。そのうちPGE_2,PGI_2は膵炎の改善作用を,TXB_2は増悪作用を示す。しかし,現時点ではPGE_2蕨剤を臨床に応用するには問題がある。臨床的にインドメサシンを鎮痛消炎の目的で使用する場合には用量に注意を要する。PGE_2/TXB_2比,PGI_2/TXP_2比の低下を介した増悪をきたす可能性があるからである。内視鏡的に採取した純粋膵液中のアラキドン酸が慢性膵炎の病態の進展とともに高値を示し、それが膵実質細胞膜の破壊に由来することが示唆されたので、慢性膵炎の持続・進展におけるプロスタグランディンの役割を明らかにする目的で研究を行い、以下の知見を得た。

膵液中および血液中のプロスタグランディンとしてはPGEI_2、PGE_2、TxB_2、PGD_2をラジオインムノアッセイ法を用いて測定した。(1)膵液中のPGE_2とTxB_2は濃度、排出量ともに慢性膵炎軽度群<中等度群<高度群の順に、正常群にくらべて有意の高値を示した。この傾向はPGE_2で一層著明であった。膵液中のPGI_2およびPGD_2に関しては正常群と慢性膵炎群との間に有意差を認めなかった。血液中のプロスタグランディンに関しても正常群と慢性膵炎群との間に有意さを認めなかった。すなわち、膵局所で産生されたPGE_2とTxB_2は慢性膵炎の持続・進展に重要な役割を演じていることが示唆された。(2)正常対照群でも、飲酒群は非飲酒群にくらべて膵液中PGE_2とTxB_2の有意の高値を示した。無症状でも飲酒者は組織学的に膵障害を示すことが知られており、アルコ-ル性膵障害の初期病変にPGE_2とTxB_2が関与している可能性が示唆された。(3)アルコ-ル性慢性膵炎群のうち禁酒と食事摂生を守った症例は膵液中PGE_2値とTxB_2値の改善を示した。すなわち、膵液中の他のマ-カ-と同様にプロスタグランディンも可逆性であり、禁酒および食事摂生により改善することが判明した。(4)PGI_2については正常群のうちでも65歳以上群は65歳未満群よりも有意の低値を示し、高齢者では膵の血流障害が生じやすいことが示唆された。以上、膵で産生されるPGE_2およびTxB_2が膵炎の持続・進展に深く関与し、それが禁酒や食事摂生を始めとする治療によって改善することを示唆する成績を得た。今後、実験膵炎を用いて以上の成績を確認する。1)実験膵炎におけるプロスタグランディンの検討:予備実験により本研究の膵炎モデルとしてはラットのセルレイン誘発膵炎(10ug/kg,1時毎4回投与)が最適であることが判明した。PGE_2(16,16dimethyl PGE_210100ug/kg,膵炎誘発の30分前と3時間後各1回投与)は膵の湿重量の増加を有意に抑制し,組織学的には膵の浮腫,空胞形成,炎症細胞浸潤を有意に抑制した。PGE_2の10100ug/kgの範囲では,その効果に有意差を認めなかった。血中膵酵素の上昇およびその経時的変動にはPGE_2は影響を及ぼさなかった。すなわち,PGE_2はセルレイン誘発実験膵炎に対して予防的効果,抑制作用を発揮することが判明した。現在TXB_2の作用を検討中であるが,増悪作用を示唆する所見が得られつつある。現在,論文を作成中である。2)ヒト膵炎の経過と膵液中プロスタグランディンの比較検討:再発性慢性膵炎例の膵管内から内視鏡的に純粋膵液を採取し,膵液中の諸種プロスタグランディン濃度と臨床経過を比較検討した。TXB_2濃度は膵炎の進展および増悪発作とともに上昇を示し,軽快に先立って低下を示した。PGE_2濃度は増悪発作とともにTXB_2と同様に上昇を示すが,軽快後の低下はTXB_2に遅れた。軽快後もPGE_2とPGI_2が高値にとどまる症例は増悪傾向が少なかった。現在,プロスタグランディン合成阻害作用を有する消炎鎮痛剤の投与にともなう臨床効果と膵液中各種プロスタグランディン濃度の変化を比較検討中である。3)膵液中プロスタグランディンおよびロイコトリエンの新測定法の研究ラジオイムノアッセイ法に代り,高速液体クロマトグラフィ-による測定法を開発すべく検討中であるが,膵液の場合には濃度が低く,また微量の干渉物質が存在するために現在まで成功していない。膵炎の発症,経過とプロスタグランディンの関連を臨床例と実験膵炎を用いて検討した。I.臨床例における検討:非飲酒対照群33例,慢性膵炎I群33例,同II群12例を対象に,内視観的に純粋膵液を採取し,膵液中のプロスタグテンディンE_2とI_2(PGE_2,PGI_2)およびトロンボキサン(TXB_2)を測定した。(1)TXB_2,PGE_2,PGI_2ともに慢性膵炎I群7II群7対照群の順に高値を示した。
自然風中の風向変化による高層建物縮尺模型まわりの流れ場の形成に関する研究

潮岬風力実験所における野外観測、京都大学防災研究所における風洞実験、強風による被害調査及び数値計算結果により、以下の点を明らかにした。1.突風によって模型建物に生じる流形の形成流程の曲率、流形形成長さといった概念を新たに導入して、自然風中に置かれた円筒形低層模型と角柱模型に加わる風圧力の性状を解析し、レイノルズ数の異なる風洞実験気流と自然風中での物体まわりの流れ場の性状の違いを明らかにした。2.自然風中での角柱模型に加わる局部負圧の計測野外に置かれた角柱模型の加わる風圧力の多点同時計測結果により、角柱側面に発生する局部負圧が2つの円錐状渦によってもたらされていることを示し、これを風洞実験結果と比較した。3.強風の観測と市街地上空気流の数値計算白浜観測所で台風9426号の強風観測を行った。また、市街地上空の風をk-ε乱流モデルでシミュレートし、さらに人工的に発生させた流入気流を用いてLESによる乱流境界層の計算を行った。4.強風時の住宅の被害調査台風9119号の広島県における住宅団地の被害調査結果から、その原因を山からの吹き下ろしによる強風と推定した。1.京都大学防災研究所附属潮岬風力実験所の野外観測場に設置された正方形断面角柱(幅×奥行き×高さ=2×2×8m:現有設備)の傍に、小さな正方形断面角柱(幅×奥行き×高さ=0.5×0.5×2m)を設置し、大小2つの模型について台風および季節風に伴う強風が期待できる72月に同時観測を行った。これによって、スケールの影響を捉えることができた。また、既存の大きな模型については、現在継目および表面塗装の剥離、蜂による圧力測定穴の目づまり等のトラブルがあるので、測定に支障が無いように、塗装のやり直し、測定穴に蜂が入らないように網をかける等の対策をとった。2.角柱周辺に現有の3杯風速計、超音波風速計、多面体型静圧検出器を配置し、角柱周辺の気流性状を測定した。なお、これらの計測は3に述べる風圧の測定と同時に行った。マノメータを用いた多点型圧力計を用い、角柱壁面に開けた測定孔に加わる風圧の同時多点計測を行い、圧力の時間、空間的変動をとらえることができた。物体周りの変動風速場の数値解析を行うために、乱流境界層内の乱流場を数値的にシミュレートする方法について検討を行った。5.観測および解析は林、奥田、谷池、丸山が担当し、解析結果の検討は桂が担当した。1.京都大学防災研究所附属潮岬風力実験所の野外観測場に設置された大小2つの正方形断面角柱(幅×奥行き×高さ=2×2×8m,0.5×0.5×2m:現有設備)の傍に、さらに小さな正方形断面角柱(幅×奥行き×高さ=0.2×0.2×0.8m)を設置し、大小3つの模型について台風および季節風に伴う強風が期待できる72月に同時観測を行った。これによって物体まわりの流れ場の形成に関して、スケールの影響を捉えることができた。また、蜂による圧力測定穴の目づまりのトラブルがあるので、測定穴に蜂が入らないように、測定孔内に電極を取り付ける等の対策をとった。2.大きい正方形断面角柱模型の4つの面にそれぞれ45個の圧力測定孔をあけて、それに加わる風圧力を、180台の圧力変換器とパーソナルコンピュータによって多点同時計測できるシステムを構築した。3.これによって、角柱側面に発生する局部的な強い負圧現象の大半が移流的性質をもっていることがわかった。4.正方形断面角柱では円柱とは異なり風向によって表面に発生する風圧の性状が大きく変化する。来年度では自然風中において、正方形断面角柱に対する風向の影響を中心に研究を行う予定である。5.観測および解析は奥田、林、丸山が担当し、解析結果の検討は桂が担当した。

1.突風によって模型建物に生じる流形の形成流程の曲率、流形形成長さといった概念を新たに導入して、自然風中に置かれた円筒形低層模型と角柱模型に加わる風圧力の性状を解析し、レイノルズ数の異なる風洞実験気流と自然風中での物体まわりの流れ場の性状の違いを明らかにした。2.自然風中での角柱模型に加わる局部負圧の計測野外に置かれた角柱模型の加わる風圧力の多点同時計測結果より、角柱側面に発生する局部負圧が2つの円錐状渦によってもたらされていることを示し、これを風洞実験結果と比較した。3.強風の観測と市街地上空気流の数値計算白浜観測所で台風9426号の強風観測を行った。また、市街地上空の風をk-ε乱流モデルでシミュレートし、さらに人工的に発生させた流入気流を用いてLESによる乱流境界層の計算を行った。4.強風時の住宅の被害調査台風9119号の広島県における住宅団地の被害調査結果から、その原因を山からの吹き下ろしによる強風と推定した。
実海域を航走する船舶の主機負荷変動の最大値推定に関する基礎的研究

本研究は実海域を航行する船舶主機の回転数や負荷トルクの不規則な変動量の有義値と最大値を推定する方法を提案し、主機を搭載する際に検討する設計値などの諸量がこれらに及ぼす影響を調査することを目的とする。まず、主機回転数と負荷であるプロペラトルクの不規則時系列変動を推定するための数学モデルを提案し、水槽模型試験結果と比較してその妥当性を検証した。次に従来の船舶工学で用いられてきた時系列変動の統計的有義値や最大値の推定法を拡張して回転数・トルク変動の変動量統計値を推定する手法を提案した。最後に主機ガバナーの比例ゲイン相当係数を例に感度調査を行い、変動量統計値との関係性を分析した。平成26年度は実海域を航走する船舶主機の負荷変動を評価するための手法について主に検討した。まず、負荷変動を詳細に評価するためにはプロペラ周りの流場変動、プロペラトルク変動、トルク変動によるプロペラ回転数変動を連成させて考慮する必要があるが、過去の研究で提案されている各々の推定計算モデルを組み合わせた計算手法を簡略化するため連成モデルの等価線形化を試みた。ただし、各推定モデルの特徴部分を残したまま簡略化を行うことは困難であることが判明したため、結論としてこれらの提案モデルを厳密に使用することにして計算手法を定式化することとした。次に、定式化した計算モデルのプログラムコード開発について検討を行い、船舶主機の応答特性を表す数学モデルのプログラミングを実施してトルク変動による回転数変動を評価を行えるようになった。現在、プロペラ周りの流場変動も含められるよう継続してコード開発を実施している。当該年度においては、まず多方向不規則波中を航走する船舶のプロペラ回転数・推力・トルクの変動を主機応答特性を考慮した上で推定するための数学モデルを定式化してプログラム開発を行った。具体的には、最初に変動量計算のための前提となる定常運動状態を推定するためのプログラム開発を行い、数値計算結果を波浪中模型船試験結果と比較して定量的な一致を確認した。次に変動量計算を検証するため、最初に規則波中の計算結果と模型船試験結果を比較したが、過去の研究で提案されていた波浪中プロペラ周り流場モデルが短波長を対象とした時に計算値に過大評価を与えることがわかった。この点を解決するため、規則波中模型試験結果を基にして修正プロペラ周り流場モデルを提案し規則波中変動量の推定精度を向上させた。そして提案した修正モデルを線形重ね合わせ法を前提に多方向不規則波中に対応できるよう拡張して実際の不規則海象中を対象とした計算を実施し、同海象中の模型試験結果と計算結果のそれぞれから得たパワースペクトル密度を比較して計算精度が良好であることを確認した。次に、プロペラ回転数・推力およびトルクの不規則波中変動量の有義値および最大値を予測するための手法として、船舶工学で従来から用いられているパワースペクトル密度と周波数から得られるモーメントを用いて統計的に変動量を予測する手法を基にして,これらプロペラ変動の変動有義値および最大値を予測する方法を定式化した。そしてプログラム開発によりこれらを実際に計算してその妥当性を検証した。最後に、主機応答特性モデル中の主機設計パラメータがこれら統計的変動量に与える影響を感度調査によって検証し、主機が安全に稼働するための主機設計要素について知見を得た。予定外の請負研究や、本課題への知見深化も目的として所属機関内課題の「主機負荷変動を含めた船舶実海域推進性能評価方法」の論文執筆に注力してしまったため目標としていたプログラムコード開発が遅れてしまった。工学研究実施に遅れはあるものの、課題申請時の提案内容・研究手法については変更の必要は無いと考えており、研究推進を更に促進することに注力する。まず、コード開発の遅れを取り戻すべくプロペラ流場変動評価の礎となる波浪中船体運動評価プログラムは既存作成分を調査し応用することで時間短縮を図る。コード開発後は主機設計要素による負荷変動統計値の評価を行う予定だが、マンパワーで時間短縮を図れる部分は適宜非常勤職員を雇用して対応する。1コード開発等や業務補助に充てる予定だった人件費・謝金が未使用に終わったこと、2開発コード実行用の演算機購入が未遂に終わったこと、が差額が生じた主な理由である。業務補助(開発コードによる計算実行と結果整理)のための人件費に助成金の半分程度を充て、コード開発や計算執行のためのPCやコンパイラを購入し、残り金額は国内・国外への研究成果発表や人件費や物品費の補強に充てる。
イカナゴはなぜ砂に潜るのか：行動の制御機構と高水温耐性

イカナゴ属魚類は,沿岸生態系の食物連鎖を支え,水産資源としても重要な魚類である.一方,日本各地で資源が激減しており,禁漁措置がとられているにも関わらず回復の兆しが見られないことが深刻な問題となっている.そこで,イカナゴ属の特徴的な行動である潜砂に着目し,本属魚類の再生産を阻む要因を探ることを目的とした.まず(1)北海道南部から瀬戸内海までを網羅した複数の地点に分布するイカナゴ属を用いた飼育実験を行い,潜砂行動の制御機構を明らかにする.続いて,(2)夏季の数カ月間にわたって砂に潜る夏眠について,潜砂により獲得される高水温耐性の分子機構を解明する.イカナゴ属魚類は,沿岸生態系の食物連鎖を支え,水産資源としても重要な魚類である.一方,日本各地で資源が激減しており,禁漁措置がとられているにも関わらず回復の兆しが見られないことが深刻な問題となっている.そこで,イカナゴ属の特徴的な行動である潜砂に着目し,本属魚類の再生産を阻む要因を探ることを目的とした.まず(1)北海道南部から瀬戸内海までを網羅した複数の地点に分布するイカナゴ属を用いた飼育実験を行い,潜砂行動の制御機構を明らかにする.続いて,(2)夏季の数カ月間にわたって砂に潜る夏眠について,潜砂により獲得される高水温耐性の分子機構を解明する.
医用画像と電磁界解析の融合による脳刺激支援技術の開発

コイルを用いた脳への非侵襲脳刺激の施術では、刺激装置であるコイルを頭部表面と並行になるよう配置し、かつ脳溝などの形状を考慮し、その角度も選択する。頭部と刺激装置の典型的な位置関係を基準とし、脳内で誘導される電流を解析する必要がある。従来の施術では、この基準位置決め作業にすら時間が取られるため、また、脳科学を目的とした例が多く、基準の刺激位置以外の報告例がほとんどなかった。従って、脳外科手術における術前検査など、実測を見据えた刺激支援システムを開発する必要がある。本研究では、新学術の枠組みで提供された、ランダムな位置角度で複数回(3ー10回程度)の刺激を実施した場合の運動誘発電位(MEP)データを提供をいただき、刺激されたであろう部位特定の高精度化を実現した。具体的には、脳の標的部位をおおよそ1cm2で推定することが可能となった。また、解析結果を、脳表上のプロットすることによる可視化技術を開発した。さらに、頭部に対して任意相対位置に刺激装置を置く状況を可視化できるシステムを開発、医師など非専門家でも高速に最適化が可視化されるシステムを開発した。脳外科手術時の刺激位置、閾値との比較を行うことにより、有効性を検証することに成功した。本システムについて、平成27年度に引き続き、多様なコイルを用いることによる特性改善の可能性を検討した。その結果、最も有効であるのは、コイルの半径が小さい場合であることが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、外部磁気刺激装置(8の字型ループコイル)により詳細内人体頭部の脳内に誘導される電流を評価する手法の高度化を行った。具体的には医用画像から人体モデルの作成、また、その物理計算を実施するために、シームレスなソフトウェア設計を行った。特に、この両者の設定により、結果が異なるため、妥当性評価が必要である。東京女子医大から提供いただいた実測データを用いて検討を行った。その結果、外部刺激装置による生体反応の実測値と計算による推定値が良好に一致することが分かった。また、一名の被験者に対し、複数の測定データを用いることによりその精度が改善でき、標的を高精度で推定できる可能性を示した。また、コイルの設計が標的推定精度に大きく影響を与える可能性があるため、コイルの設計によるばらつきについて検討を行った。その際、複数の人体頭部モデルを用いて、デバイスを評価するという手法を提案し、用いた。本研究で取り扱った5つのシステムに対して適用した結果、コイル形状が推定精度に与える影響は軽微であり、むしろ被験者個々の脳構造の影響が大きいことを統計的に示した。なお、以上の項目を実施するにあたり、本研究に関連する議題をIEEE ICES Workshop on Current Status of Low-Frequency Dosimetryで扱い(代表者が委員長)、情報交換の場を持った。現状では神経系に対するパルス形状を十分考慮しておらず、ゆえにその影響を考慮した評価が必要となる。本研究では、平成28年度に実施の一部項目(パルス幅の影響)について実施を行ったことを付記する。1年目の目標としていた目標(i):神経伝達方向考慮による電磁界解析(脳内電流推定)の高度化を実現。目標(ii):推定値と実測値との相違が10%以下となるシミュレータを開発。について、おおむね達成できたため。新学術研究の枠組みで、東京女子医大との共同研究が実施でき、想定以上の有効性が確認できたため。一方、予期していない膨大な実測データを入手したため、最適解を得るのに時間を要している。当初の目標通り、下記項目に尽力する。・神経軸索における神経活性化モデル化の改良,さらにはH27年度に医用画像から信頼性の高い電気的計算解剖モデルを短時間で作成とのの連携。・脳の電気/磁気刺激における刺激部位を可視化。

上述の通り、当初予定していなかった共同研究のため、膨大なデータ処理、解析のために研究員を雇用する。そのため、当初ワークステーションの購入を予定していたがそれを取りやめる。代わりに、安価にスーパーコンピュータが利用できる環境を整えた(不足のため別経費で対応)。28年度が最終年度であるため、記入しない。
認知症高齢者のEoLに関する複合的エビデンスに基づいたガイドラインプロジェクト

認知症高齢者のEOL(エンドオブライフケア)についてのエビデンスレビューは既にかなりの数が報告されていることから、レビュー論文を総括する目的でアンブレラレビューのアプローチを用いて検証を続けてきた。2018年度の実績としては、認知症高齢者のEOLについて検討したレビュー論文を分析したアンブレラレビュープロジェクトの結果を、ベルギーで開催された国際学会で発表することができた。また、レビュー方法論の専門家であるアデレード大学看護学部の研究者たちの協力を受け、認知症高齢者におけるACP(アドバンスケアプランニング)のEOL関連アウトカムへの効果と、ACP実践の促進・阻害要因についてのアンブレラレビューのプロトコルを作成し、Joanna Briggs Instituteに共著で投稿した。現在、査読待ちである。また、日本語文献の扱いについて検討を重ねた結果、日本語で投稿された論文のメタエスノグラフィーに着手している。2018年度中にエビデンス検証を終える予定だったが、そこまで到達できていない。2019年度は引き続きエビデンス検証を続けていくこととする。共同研究者が他業務で多忙のため、作業時間の確保が困難なところがある。また英語論文の扱いに時間がかかることもあり、英語論文に慣れている研究者1名へ協力を仰ぎ、数千本の英論文タイトルとアブストラクトから採用論文を選定し質を検証する作業を進めていく予定である。また、投稿したレビュープロトコルに基づき、アデレード大学の研究者とも協力しながらレビューを進める。認知症高齢者のEoL(エンドオブライフケア)に関する文献レビューが当該年度のタスクであった。おおむね、順調に進行している状況である。第1に、英語で出版されたガイドライン・マニュアルの網羅的検索を行い、適切な文献がヒットしたが、ガイドラインのSRが2017年に発表されてしまったため、英語についてはこれ以上の検索は行わず、SR結果を取り入れることとし、日本語ガイドラインの検証中である。第2に、英語で出版されたSR論文でEoL(advanced dementia or severe dementiaに限るがPalliative careも含む)を扱ったSRについて、どのようなテーマが網羅されており、どのようなベストエビデンスが特定されているのか検証を行った。テーマとしてはアドバンスディレクティブや意思決定援助に関するものが最も多く発表されていた。他にはEoLの構成要素、家族への援助(悲嘆ケア含む)、症状コントロール、スタッフのケアなどがあがっていた。分析の途中経過については10th Colloquium 2018 Joanna Briggs Institute(2018年5月2日ベルギーアントワープ)で発表した。現在、最終分析中である。第3に、日本語のEoL関連研究論文のSRを開始している。6月末には検索が終了し日本語文献の本格的なレビューに入る計画である。すでにEoLについては多くのレビュー研究がなされていたため、英語文献に関してはレビュー文献のレビューを行うことにより、研究の重複を防ぎ効率化が図れた。2019年度は現在行っている英語文献のアンブレラレビューのまとめ、及び、日本語文献の本格的なSRの実施である。日本語文献については、研究論文のレビューと同時に、ガイドライン等のレビューも行い、まとめていく必要がある。次年度に向けて、エビデンスに基づいたマニュアル作成と現場への導入に協力してくれる施設等との調整も行っていく。ホームページ作成やレビューにあたっての勉強会費用や教育プログラム参加、文献検索のエキスパートへの依頼がなかったため、その分の経費支払いがなかった。レビューの進捗状況に応じて今年度執行する予定である。計画が遅れ気味のため、当該年度に使用予定だった予算執行が滞った。2019年度は最終年度であるため、計画を見直し迅速に計画的に予算執行できるようにする。
微小環境からみた遅発性リンパ節転移巣形成機構の解明

口腔癌細胞は、進行癌に至る過程で、炎症細胞、線維芽細胞といった様々な癌細胞以外の細胞との相互作用により新たな形質を獲得していると考えられる。本研究では、癌細胞と周囲細胞の相互作用の解析に有効な病態モデルとして、自然発生腫瘍に近似した化学発癌による舌扁平上皮癌形成モデルを確立した。本研究において同時に作製した基底細胞特異的蛍光タンパク発現遺伝子改変マウスを、この発癌モデルに使用することで蛍光タンパクを発現する癌細胞と様々な間質細胞との相互作用が解析可能となる。またヒト組織を用いた解析においては、癌細胞と腫瘍内マクロファージが接触することで浸潤転移に関わる形質が誘導されることを明らかにした。口腔癌は、前癌病変から浸潤癌へと進行し、リンパ節転移を経て全身に広がる。本研究は、癌細胞と間質細胞による細胞間相互作用の観点から、口腔癌細胞が、遅発性リンパ節転移巣の形成に至る機構を解明することを目的としている。本研究の特色は、化学発癌により得られたマウス癌細胞を用い、ヒト口腔癌に類似した生体環境でリンパ節転移巣形成機構の解明を試みることである。本研究ではまず、口腔前癌病変から浸潤癌において異常細胞が緑色蛍光タンパク(GFP)を発現する遺伝子改変マウスを作製し、化学発癌を試みたところ、ヒト前癌病変に類似した前癌病変から、浸潤癌にいたるGFP発現病変の獲得が可能となった。化学発癌モデルにより前癌病変から浸潤癌の獲得が可能となったこと、前癌病変から浸潤癌に至る過程における癌細胞と間質細胞の相互作用に不明な点が多いことから、研究対象を浸潤癌に至る病変へと変更し、癌の浸潤に重要とされる間質細胞であるマクロファージに注目した。ヒト組織切片を用いてマクロファージの出現を解析したところ、前癌病変から浸潤癌にかけてマクロファージが増加し、病変の進行により、癌細胞とマクロファージの直接接触がみられること、また、浸潤癌における解析では、これらの細胞間接触が癌の浸潤とリンパ節転移に関わることが明らかとなった。また、ヒト癌細胞株を用いた解析で、癌細胞とマクロファージの接触により、浸潤・転移に関与する基質分解酵素が増加することが明らかとなった。以上の結果より、口腔前癌病変から深い浸潤やリンパ節転移を有する進行癌に至る過程において癌細胞と癌間質細胞であるマクロファージの相互作用が重要な役割を果たしていると考えられ、本研究期間中に作成した遺伝子改変マウス化学発癌モデルにより、これらの現象を詳細に解析することが可能となった。本研究は、癌微小環境、すなわち癌細胞と間質細胞による細胞間相互作用の観点から、口腔扁平上皮癌がリンパ節転移巣形成に至る機構を解明することを目的とする。本研究の特色は、化学発癌により得られた初代マウス扁平上皮癌細胞を同種マウスに移植し、抗腫瘍免疫機構が保たれていると推測される生体環境での、リンパ節転移巣形成の過程を観察・解析することであり、移植した癌細胞の同定が容易である必要がある。そこで、平成24年度は、化学発癌による初代マウス扁平上皮癌細胞の獲得に先立ち、上皮細胞特異的に蛍光タンパクを発現させるため、サイトケラチン14プロモーターの下流にGFPを挿入したサイトケラチン14-GFPトランスジェニックマウス(K14GFPマウス)の作製を行い、作製されたマウス口腔扁平上皮にGFPタンパクが発現していることを確認した。また、ヒト口腔扁平上皮癌組織を用いた解析では、癌微小環境において腫瘍進展にかかわるとされるマクロファージ(腫瘍関連マクロファージ)が、口腔扁平上皮癌の浸潤先端において、間質組織に多く存在するのみならず、浸潤癌胞巣内に浸潤していることを明らかにした。ヒト口腔扁平上皮癌細胞株を用いた解析では、癌細胞とマクロファージの細胞接着が癌細胞のマトリックスメタロプロテアーゼ産生を活性化していることを明らかにした。平成24年度の結果より、リンパ節転移巣形成過程においても、癌細胞-マクロファージ間の相互作用による癌細胞の浸潤形質の獲得が関与していると考えられた。今後、K14GFPマウスより得られた初代GFP陽性癌細胞と癌移植巣およびリンパ節転移巣での野生型同種マウスマクロファージとの相互作用を解析する準備が整った。当初の研究計画では自然発症扁平上皮癌細胞株を用い、GFP蛍光タンパクで標識の後、マウスへの移植実験を行う予定であった。しかしながら、細胞株化された癌細胞を使用することにより、生体での担癌状態とは、抗腫瘍免疫等を含め、大きく異なる生体環境下にて実験が行われてします可能性が考えられた。そこで、平成24年度は、上皮細胞特異的に蛍光タンパクを発現するよう、サイトケラチン14プロモーターの下流にGFPを挿入したトランスジェニックマウス(K14GFPマウス)の作製を行った。

得られたK14GFPマウスでのGFP発現の確認と今後の研究に最適なマウスの選別に時間を要したため、化学発癌実験の実施がやや遅れた。今後、化学発癌実験の実施により、GFP発現癌細胞の初代培養からの移植実験が実施可能となる。平成25年度は発癌物質である、4-nitroquinoline N-oxide (4NQO)をK14GFPマウスの舌に塗布し、上皮過形成、異形成、扁平上皮癌と連続する病変から組織標本を作製し、連続的に形成される口腔扁平上皮癌の組織学的解析を行い、浸潤癌ではリンパ節転移巣の解析を、特に微小浸潤巣の検出を行う。次に浸潤癌よりGFPを指標として癌細胞のみを選出し、繰り返し移植による高転移株および低転移株の獲得を行い、得られた両株に関して網羅的遺伝子解析法により、両細胞に特異的な遺伝子発現あるいは発現遺伝子の機能集中を解析する。リンパ節転移における癌細胞の機能解析に関しては、同種マウスリンパ節内の細胞群と癌細胞を共培養下にて解析し、癌細胞の生存、増殖にかかわる細胞群を抽出する。マウスモデルより得られた解析結果は、最終的にヒト口腔癌切除検体を用いて、免疫組織学的に解析し、妥当性を検討する。トランスジェニックマウスの交配、維持および動物実験に消耗品費より20万円、培養細胞の維持等に消耗品費より30万円を使用する。また、網羅的遺伝子解析(外部受託)および本研究において随時使用する試薬・薬品に関しては消耗品費より100万円を使用する予定である。解析後得られた成果をもとに論文投稿を行うため、投稿費、別刷代などに消耗品費より20万円を使用する予定である。また、本研究において得られた結果は、第72回日本癌学会学術総会(2013年10月横浜)、第102回日本病理学会総会(2013年6月札幌)および、関連する諸学会にて発表予定であり、研究成果発表とともに他の研究者と意見の交換を行うために国内旅費として20万円を充てる。
気象庁観測点近傍のやや長周期・周期別揺れやすさの評価の試み

横浜、仙台、新潟など、揺れやすく、付近に大型石油タンクが多数設置されている気象庁10官署におけるやや長周期帯域の周期別(220秒)揺れやすさを、気象庁強震計による多数の記録をKamiyama(1986)の方法ーダミ-変数を用いた速度応答スペントル(水平2成分の合成値、減衰定数0.1%)の回帰分析による方法ーを用いて統計的に抽出した。まず、87型電磁強震計による東京付近の5観測点における38地震124記録を、次に、1倍変位強震計による北日本の6観測点における7地震33記録を、それぞれ解析した。これらより、1.本解析による周期34秒付近における揺れやすさの値は、岡田・鏡味(1978)が気象庁地震計記録の最大振幅から求めた揺れやすさの値とよく一致する。2.各観測点の揺れやすさの不確定性のファクタ-(例えば東京付近の場合、約1.5)より観測点間の揺れやすさの変化のそれ(例えば東京付近の場合、約32)の方が有意に大きい、3.各観測点間の揺れやすさの幅は周期が長くなるほど小さくなる、4.揺れやすさは地震波の経路に依存する(東京、横浜などの観測点において伊豆半島付近に震源をもつ地震に対しては、周期9秒付近の地震波が、標準的な値よりも大きく励起される)、などの結果が示された。このうち1.は本解析の結果が周期約5秒以上の帯域でも信頼のおけるであろうことを、また2.は、大型石油タンクなどの長周期構造物の現行の耐震基準(自治省告示1983など)における地域別補正係数(短周期構造物に対する地震危険度をそのまま用いている)の値を、より合理的な値に改訂すべきことを(すなわちこの周期帯域において、より適切なマイクロゾ-ニングが必要であることを)、それぞれ示唆している。
磁界と温度の2つのリスク要因を分離配置した超伝導コイルの 熱電磁特性評価と最適設計

超伝導コイルの性能を向上させるために,巻線の磁界最大点と温度最高点を分離するという新しい発想のコイル設計法を提案した。まず,超伝導テープ線やコイル周辺のポインチングベクトル分布を測定する手法を開発した。またこの測定法を応用して,コイルの局所損失状態の推定法も確立させた。次に,MgB_2テープ線を使った試作導体が,素線間を低抵抗接続した高安定型NbTiラザフォードケーブルと同等以上の高い安定性を有していることを明らかにした。さらに,局所的な磁界変化を抑制する新しい損失低減方法を提案し,Bi-2223コイルを使って,本手法の有効性を実証した。超伝導コイルの性能を向上させるために,磁界最大点と温度最高点を分離するコイル設計法を提案している。このために高い断面アスペクト比をもつテープ線材を活用する。平成22年度は,臨界電流の格段の向上と交流損失の大幅な低減効果が確認されているMgB_2テープ線材について,この線材を使用したテストコイルの交流損失特性を測定した。その結果,理論的な予測値とほぼ一致すること,また丸線で巻いたコイルよりも低損失であることを明らかにした。また,このMgB_2テープ線5本を使って,積層転位導体を試作し,劣化なく作製できることを確かめた。次に,トロイド型コイルの性能向上のために,D型断面変形トロイダルコイルに特殊な巻線方法を採用することを提案した。この巻線方法では,一部の巻線密度を調整することにより磁界分布を制御した。その結果,巻線密度を調整した方が高臨界電流であることを理論的に明らかにした。本研究で提案しているコイル設計法の効果を明らかにするには,巻線となる高い断面アスペクト比の線材自体や巻線されたコイルの電磁特性を詳細に明らかにする必要がある。そこで,線材周辺のポインチングベクトル分布を測定する装置の改良を行った。ポテンシャルリードとピックアップコイルで構成される測定センサー対を,これまでの可動型から,多数の測定センサー対を固定設置する固定型にした。多数のポテンシャルリードを設置してもサンプルへハンダ付けする端子対は1対で良いことを理論と実験から明らかにした。この改良により,測定センサー対をサンプルに近づけることが可能になり,その結果,ポインチングベクトル分布がより詳細に測定できるようになった。極低温中の駆動機構の不具合をなくすこともできた。さらに,この方法を応用し,高温超伝導コイルの巻線の健全性を,保冷容器外側の室温空間から診断できる画期的な測定法も確立させた。平成23年度は,臨界電流の格段の向上と交流損失の大幅な低減効果が確認されているMgB_2テープ線材について,この線材を使用した積層転位導体の電磁特性を測定した。安定して作製できるアスペクト比2のテープ線5本を使って,積層転位導体を試作し,液体ヘリウム温度における素線間結合損失の測定と数値解析を行なった。その結果,従来のNbTi/Cu丸線を使用して作製されたラザフォードケーブルと同程度の素線間接触抵抗であることを明らかにした。また,高い断面アスペクト比のテープ線の電磁特性を詳細に測定するために用いるポインチングベクトル測定装置について,短尺直線形状試料用とコイル形状試料用の両方の測定装置の改良を進めた。交流外部磁界印加時,同時掃引時(交流外部磁界と交流電流通電の同時印加)のそれぞれについて,Bi-2223多芯テープ線材の電磁特性を測定し,本測定装置の有効性を明らかにした。さらに,高温超伝導コイルの健全性を保冷容器外側の室温空間から診断できる画期的な測定法が,超伝導変圧器の運転監視装置としても有用であることを示した。高い断面アスペクト比のテープ線材で巻線したコイルでは,テープ面幅広面に垂直な変動磁界が印加されると大きな損失が発生する。この課題に対し,垂直磁界の変動分だけを選択的に抑制する付加コイルを設置する新しい損失低減方法を提案し,その効果を理論的に示した。またBi-2223多芯テープ線を使用した予備実験を行い,この損失低減方法の有効性を示した。さらに,RE系線材における縦磁界効果が,コイル応用に有効かどうかを理論的に検討し,現在の特性では,大きな効果は見込めないことを示した。研究実績の概要超伝導コイルの性能を向上させるために,磁界最大点と温度最高点を分離するコイル設計法を提案している。

3年計画の最終年度である24年度の研究成果を以下に述べる。(1)MgB2テープ線を用いた導体開発:アスペクト比2のMgB2テープ線5本を用いて試作した積層転位導体の安定性を評価した。この導体を直流バイアス磁界中に設置し,直流通電した状態で安定性を測定した。その結果,本導体に常伝導転移する領域が発生する入熱エネルギーは,ほぼ温度マージンで決まっていること,高安定設計されたNbTiラザフォードケーブルと同等以上の高い安定性を本導体が有していることを明らかにした。(2)HTSテープ線材への適用性の検討:高い断面アスペクト比のテープ線の電磁特性を詳細に測定するために用いるポインチングベクトル測定装置について,短尺直線形状試料用とコイル形状用の両方の測定装置の作製を完了した。これらの測定装置を用いてHTS線材の測定を行い,その電磁特性のデータを取得した。さらに,高温超伝導コイル内に常伝導転移が発生したかどうかを,室温空間からの測定結果からだけで判断できる手法を考案し,その方法の有効性を示した。(3)テープ状線材で巻線した超伝導コイルに関する研究:コイル巻線に加わる垂直磁界の変動分だけを選択的に抑制する新しい損失低減方法について検討を進めた。本損失低減法は,電力貯蔵装置などの運転パターンにおいて最も効果が高いと考えられるため,その運転パターンを模擬した実験を行った。その結果,同じピーク電流の通電でも,直流バイアス有りの場合の損失低減効果が高く、付加コイルの線材量を半減できることを明らかにした。高アスペクト比断面のテープ線を活用するために必要な、テープ線とデープ線を導体にした場合の基礎電磁特性の把握が進んだ。また、より詳細なデータ取得のための実験装置の整備も完了した。さらに、コイルの最適設計法の指針も得られ、高性能コイルの基礎的な実証試験に向けた予備実験も完了した。以上の点から、「おおむね順調に進展している。」と判断する。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後も、実験と理論計算を並行して進め、テープ線の基礎特性を定量的に把握し、高性能コイル設計のための基礎データを得る。特に、当初の研究計画通り、電磁特性のみならず、熱的な点まで考慮に入れた熱電磁特性という観点から検討を進める。また、テープ線で巻線した高性能コイルの最適設計法の有効性を確かめるために、小型のコイルを作製して、それらの熱電磁特性を測定し、本研究で提案しているコイル設計法の有効性を示す。
幼児と母親の食習慣に関する研究

本研究は、1.幼児とその母親をペアとして双方の食習慣を明らかにする、2.幼児と母親を対象とした食に関する教育プログラムを開発する、という2つを目的とした研究である。目的1を達成すべく、研究初年度に引き続き、母親と幼児の食習慣に関する調査を、国内の2地域(海沿い地域と山間地域)の保育園、幼稚園6か所で調査を実施した。母親と子どもの双方ともに有効回答されたデータは、母子291組であった。データを様々な視点から分析し、それぞれの結果は国内4学会、国外1学会で発表した。主たる結果のうち、母親の食事バランスは、これまで他の地域で実施した研究と同様に主食が少なく、主菜が多いという特徴を認めた。しかし、半数以上の幼児は主食を適量摂取されていたことから、当初、危惧していた主食が少ない母親の食習慣は、子どもに波及していないと考えられる。菓子類の摂取が多い状況は、母子ともに認められた。また幼児の9.1%にサプリメントの利用経験を認めた。子どものサプリメント利用は、国外では高率だが、国内の調査では8.0%(2015年)とされている。しかし本研究では、それよりも高率で幼児のサプリメント利用が認められたことから、食事バランスと同様に、食に関する健康教育でもサプリメントについて言及する必要があると考える。研究2年目の今年度は、これらの調査結果をもとに健康教育プログラムを開発し、有識者や育児経験者を対象としたセミナーで検討する予定であった。有識者や発表学会で意見をいただき、母子を対象とした健康教育プログラムを検討している。今後、最終年度の早々に、育児経験者対象のセミナーを開催し、健康教育プログラムを修正、改善する予定である。当初、研究2年目に予定していた育児経験者によるセミナーは、多角的なデータ分析に時間を要したため、実施できなかった。しかし国内外での学会で調査結果を発表した際に、多くの研究者より健康教育プログラムの方向性について様々な意見をいただいている。それに基づきデータ分析を重ねて健康教育プログラム案を修正し、最終年度早々に、育児経験者を対象としたセミナーを実施する予定である。データ分析と、分析結果に基づいた母子を対象とした健康教育プログラム案の修正に時間を要しているため、研究2年目には育児経験者を対象としたセミナーを実施できなかった。そのため、より健康教育プログラム案を洗練させ、セミナーを最終年度早々に実施する必要がある。セミナーの実施計画案は、データ分析と並行して策定しているので、最終年度前半に実施予定である。本研究は、1.幼児と母親をペア(組)として双方の食習慣を明らかにする、2.幼児と母親を対象とした食に関する教育プログラムを開発する、の2つを目的とした研究である。研究初年度は研究目的1.を達成すべく、研究計画を北海道大学大学院保健科学研究院倫理審査委員会に提出し、倫理的観点から審査し、承認をうけて調査を実施した。3歳から6歳児を育てている母と幼児を対象に、研究協力の承諾が得られた本州の2地域の保育園、幼稚園の計6か所で調査を実施した。質問票の回答を母親に依頼し、母子の食習慣や属性に関する質問票、母親の食事内容を問う食事歴質問票(BDHQ)、子どもの食事内容を問う幼児用食事歴質問票調査票(BDHQ3y)に回答を得た。第1調査地域からは113組の母子より回答が得られ、そのうち95組の母子を有効回答とした。第2調査地域からは、現在、111組の母子より回答を得られ、これに加えて20組程度の質問票が回収予定である。以上の調査状況より、当初研究計画では母子200組程度と標本数を想定していたので、これらの2地域での調査でデータ収集は終了する。第1調査地域から得られたデータの分析結果では、母子間での良い食習慣(朝食を習慣的に摂取している、食事時間は決まっている等)の関連は認められなかったが、何かをしながら食事をするという悪い食習慣は、母子間で一致していた(κ= .633)。また4名(4.2%)の幼児が、カルシウムなどのサプリメント(子どもサプリ)を使用していた。この結果は、2018年7月4日から6日に開催されるthe European Congress of Epidemiologyでの一般発表演題として採択されている。また先行研究である「幼児を育てている母親の食生活に関する研究」の成果を基盤に、国際疫学会および日本ウーマンズヘルス学会で当該研究への継続の視点や課題をふくめ発表した。当初計画では、母子の食習慣調査は研究2年目半ばまで継続する予定であったが、分担研究者、連携研究者の調整、研究協力施設の協力により、研究初年度で目標標本数を達成することができた。今後は、すでに配布した質問票の回収および分析を実施できる状況であることから、おおむね順調に進展しているといえる。

しかし、半数以上の幼児は主食を適量摂取されていたことから、当初、危惧していた主食が少ない母親の食習慣は、子どもに波及していないと考えられる。菓子類の摂取が多い状況は、母子ともに認められた。また幼児の9.1%にサプリメントの利用経験を認めた。子どものサプリメント利用は、国外では高率だが、国内の調査では8.0%(2015年)とされている。しかし本研究では、それよりも高率で幼児のサプリメント利用が認められたことから、食事バランスと同様に、食に関する健康教育でもサプリメントについて言及する必要があると考える。研究2年目の今年度は、これらの調査結果をもとに健康教育プログラムを開発し、有識者や育児経験者を対象としたセミナーで検討する予定であった。有識者や発表学会で意見をいただき、母子を対象とした健康教育プログラムを検討している。今後、最終年度の早々に、育児経験者対象のセミナーを開催し、健康教育プログラムを修正、改善する予定である。当初、研究2年目に予定していた育児経験者によるセミナーは、多角的なデータ分析に時間を要したため、実施できなかった。しかし国内外での学会で調査結果を発表した際に、多くの研究者より健康教育プログラムの方向性について様々な意見をいただいている。それに基づきデータ分析を重ねて健康教育プログラム案を修正し、最終年度早々に、育児経験者を対象としたセミナーを実施する予定である。平成30年度は、調査結果の分析を多角的にすすめ、幼児を育てている母親と子どもの食習慣の特徴、課題を具体的に明らかにする。これに基づいて、幼児を育てている母親と子どものための食に関する健康教育プログラムを立案し、専門家との検討等をつうじて、妥当性、信頼性を高める予定である。研究最終年度である平成31年度は、策定された健康教育プログラムを実施し、その評価を行い、健康教育プログラムの質をさらに高めていく予定である。データ分析と、分析結果に基づいた母子を対象とした健康教育プログラム案の修正に時間を要しているため、研究2年目には育児経験者を対象としたセミナーを実施できなかった。そのため、より健康教育プログラム案を洗練させ、セミナーを最終年度早々に実施する必要がある。セミナーの実施計画案は、データ分析と並行して策定しているので、最終年度前半に実施予定である。調査地域での研究協力施設での協力が得られたため、調査のための予算(調査員の人件費、謝金、交通費)の支出がなかった。この予算は、来年度以降、調査協力地域での研究結果報告、健康教育プログラムの実施等で使用する予定である。今年度実施予定であった有識者および育児経験者を対象としたセミナーを開催しなかったため、次年度に繰り越すことになった。セミナー開催の目的は、調査結果に基づいた健康教育プログラム案に対する意見聴取であったため、有識者は学会発表の機会で代替した。来年度早々に、育児経験者を対象としたセミナーを実施予定である。
準周期系における量子臨界性の解明：非摂動的手法による強相関系の理論展開

私は、最近実験的に見出された準結晶Au51Al34Yb15が示す新しい量子臨界性に刺激され、強相関系の新たな舞台として準結晶系における強相関効果の理論的研究を精力的に進めてきた。この問題は、通常の周期系には見られない格子構造の特異な幾何学的性質と強相関効果を同時に取り扱う必要があることから、これまでにほとんど研究が行われていない難問のひとつである。私はこの難問に挑戦し、準周期格子を取り上げ、強相関効果を取り扱う理論的枠組みとして非摂動的な手法である実空間動的平均場近似を用いた。各格子点における電子の有効質量のクーロン相互作用依存性およびf電子数のf準位依存性に注目した。その結果、準周期系が局所同型と呼ばれる高い規則性を持つことに起因した電子分布が現れることを示した。特に、温度変化に伴う価数分布の変化は強相関準周期系特有のものであり、価数揺動系の準結晶における観測が今後期待される。私はさらに研究を深化させ、こうした特異なトポロジーをもつ系においてこれまでの研究では取り扱いが困難であったサイト間相関効果の解析を行う数値計算手法を開発し、それを用いることでさらに新しい量子現象の開拓に取り組んだ。ここでは新しい計算手法として、Dual Fermionの手法を実空間に拡張することを行った。これにより、サイト間相関効果が重要な寄与をしていると考えられる準周期系に現れる低温物性の解明に大きな進展をもたらすことが期待できる。また、この実空間Dual Fermion法は、一般の非一様系の低温物性を解明するための強力な手法であることから、準周期系のみならず周期系における問題にも威力を発揮することで、当該研究領域を超えた多大な波及効果が期待される。例えば、試料表面の効果が重要となるグラフェンのエッジ状態など様々なトポロジーを反映した数値解析など、様々な応用が考えられる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。