hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地震動に伴う地磁気・地電位変動の生成メカニズムと検出可能性

地震発生時に、地殻の電磁気的性質を介して地震波から変換され生成される電磁場変動の計算手順を確立すること、実際の計算結果を観測値と比較すること、そして、想定される地震時電磁場変動の一般的な観測可能性を議論することが本研究計画であった。このうち今年度は、計算手順の確立と観測値との比較に関して、作業を進めた。計算法確立に関しては、動的電磁誘導効果により励起される電磁場変動の計算手順を確立し、計算プログラムを作成した。無限媒質においては先行研究で表現式が求められていたが(Gao et al. 2014, JGR)、層構造媒質の場合に一般化した計算手順を確立した(アジア・オセアニア地球科学会で報告)。地表境界の効果を含めることが可能となった。観測値との比較に関しては、地震波到達に先行する電磁場変動の観測例が報告されている1999年コジャエリ地震(トルコ)(Honkura et al. 2002, EPS)と2008年岩手宮城内陸地震(Okubo et al. 2011, EPSL)を対象として、単純化したモデルに基づき、理論電磁場変動の観測値と理論値を比較した。その結果、主要なメカニズムのひとつであると考えられている動的電磁誘導効果では、観測された電磁場変動の主要な特徴のいくつかは説明できないことを示した(地球電磁気・地球惑星圏学会秋季大会、米国地球物理学連合秋季大会で報告)。これらに加えて、理論値の計算手順の高度化として、圧磁気効果を取り入れた計算法を開発した。圧磁気効果に起因する動的電磁誘導は、これまで無限媒質を仮定したもののみが計算可能であったが(Yamazaki, 2016, GJI)、これを層構造媒質に適用可能な形に一般化した。研究そのものはおおむね順調に進行しているのだが、本年度に予定していた理論値計算に関する論文の発表が当初予定より遅れている。これは、内容の重複を含む論文が海外の研究者から先に発表されたため、完成目前だった発表論文の大部分を修正する必要が生じたためである。そのため、評価は「やや遅れている」とした。本研究課題の計画最終年度である本年度は、まず、進捗状況に記載の通り遅れている論文の執筆・投稿を最優先で完了させる。前年度に大枠が完成したもののまだ実用化(計算プログラムコード作成)が完成していない応力磁気効果を取り入れた計算を実用化し、いくつかの観測事例を再現するテストケースについて計算を実行して、結果を論文にまとめる。そのうえで、当初計画通り「想定される地震時電磁場変動の一般的な観測可能性の議論」に進む。想定される地震に対して期待される地震時電磁場変動を見積もるのとあわせて、前年度までに本計画で整備・保守してきた四国西部等の観測点で得られたデータに含まれうる地震時電磁場変動の抽出を試みることで、最終目標達成に向けて考察を進める。地震時電磁場変動、特に、従来よりも小さな地震に対する変動の検出を試み、「さまざまな地震時の地球電磁場変動には、どの原因で生じた変動がどれだけ含まれるのか?」、「どの程度の大きさの地震にともなって生じる電磁場変動ならば原理的に観測可能なのか?」を明らかにすることが本研究の目的であり、そのために必要となる理論を構築し、観測を進めることが本研究の内容である。本研究が進むことで期待されるのは、地震学に電磁気学的視点を融合させることを目指す。これまで力学のみに立脚してきた地震学に電磁気学的視点が融合すれば、大地の電磁気物性のいくつかが明らかになることに加え、さまざまな応用、たとえば電磁場観測による早期地震警報の高度化にもつながると期待できる。理論構築に関しては、地震動にともなう電磁誘導から生じる地球電磁場変動を記述する方程式系を具体的に書き下す、という成果が得られた。この方程式系は、弾性波動場単独の場合は従来より得られているものだが、同様の形で電磁場変動の方程式を書き換えて、電流分布を波数空間で表現することによって、両者を融合した形で記述することに成功した。今後、この方程式系を数値計算コードとして書き下すことにより、さまざまな電気伝導度構造をもつ地殻を想定した地震時電磁場変動の数値計算が可能となる。観測に関しては、先行する研究活動において四国西部にすでに設置していた地磁気・地電位差連続観測点を整備・維持することで、いくつかの地震発生時を含む1年間の連続観測記録を得た。同地域では、地磁気・地電位連続観測によって得られたデータの解析によって地下構造の解明も進められている。地下構造が明らかにされつつある地域で良質の地磁気・地電位差連続観測記録が得られたことにより、理論解との比較を通じたメカニズム解明が推進できると期待される。理論構築に関して、当初は、食い違い震源から生じる弾性波動場に対応して生じる電磁場の表現式を、無限媒質および層構造媒質の場合について、閉じた形で求めることを計画していた。実際に研究を進めると、閉じた形の解(解析解)の導出は困難であったので、ハンケル変換を含む半解析解を求め、これと数値計算コードを合わせて作成することにした。半解析解はすでに得られているのだが、数値計算コードの作成には時間がかかったため、まだ動作確認が完了しておらず、完成には至っていない。観測に関して、当初は、既設観測点を維持するとともに、必要な観測機器を選定してそれを実際に四国西部に追加設置することを計画していたが、当初計画していた場所は期待していたほど観測環境が良くない可能性があるので、新しい点の設置は保留している。既設観測点の維持および継続的なデータ収録は計画通り実施できている。

そのため、最終的には当初の見込み以上のデータが得られると期待しているものの、現時点においては稼働観測点は予定よりも少ない。成果報告に関しては、国内の学会において成果を発表している。それに対して、関連研究者からの十分なフィードバックも得られた。また、国際学会での発表も決定している。しかし、査読付き国際誌における発表には至っていない。以上、予定されていた理論構築と観測の両面における研究進行の度合いを考慮すると、現時点においては目に見える成果はやや乏しい。しかし、逆に予想以上の結果が得られている部分もあり、最終段階(3年計画の終了時点)においては十分な成果が期待できるといえる。これらを総合的に判断して、「おおむね順調に進展している」と評価する。地震発生時に、地殻の電磁気的性質を介して地震波から変換され生成される電磁場変動の計算手順を確立すること、実際の計算結果を観測値と比較すること、そして、想定される地震時電磁場変動の一般的な観測可能性を議論することが本研究計画であった。このうち今年度は、計算手順の確立と観測値との比較に関して、作業を進めた。計算法確立に関しては、動的電磁誘導効果により励起される電磁場変動の計算手順を確立し、計算プログラムを作成した。無限媒質においては先行研究で表現式が求められていたが(Gao et al. 2014, JGR)、層構造媒質の場合に一般化した計算手順を確立した(アジア・オセアニア地球科学会で報告)。地表境界の効果を含めることが可能となった。観測値との比較に関しては、地震波到達に先行する電磁場変動の観測例が報告されている1999年コジャエリ地震(トルコ)(Honkura et al. 2002, EPS)と2008年岩手宮城内陸地震(Okubo et al. 2011, EPSL)を対象として、単純化したモデルに基づき、理論電磁場変動の観測値と理論値を比較した。その結果、主要なメカニズムのひとつであると考えられている動的電磁誘導効果では、観測された電磁場変動の主要な特徴のいくつかは説明できないことを示した(地球電磁気・地球惑星圏学会秋季大会、米国地球物理学連合秋季大会で報告)。これらに加えて、理論値の計算手順の高度化として、圧磁気効果を取り入れた計算法を開発した。圧磁気効果に起因する動的電磁誘導は、これまで無限媒質を仮定したもののみが計算可能であったが(Yamazaki, 2016, GJI)、これを層構造媒質に適用可能な形に一般化した。研究そのものはおおむね順調に進行しているのだが、本年度に予定していた理論値計算に関する論文の発表が当初予定より遅れている。これは、内容の重複を含む論文が海外の研究者から先に発表されたため、完成目前だった発表論文の大部分を修正する必要が生じたためである。そのため、評価は「やや遅れている」とした。理論計算に関しては、当初計画では、1年目に完成させた理論解を用いたデータ解析を進めることを予定していた。しかし、理論解を数値計算コードに組み込む部分が完成していないので、これをまず完成させる必要がある。すでに大部分は終わっており、あとは妥当性のチェックのみの段階ではある。
群知能を用いたメタヒューリスティックスの効率改善と組合せ問題への適用

各個体の知能は低いにもかかわらずそれが群れをなしたときに発揮する高度な能力すなわち群知能を用いたメタヒューリスティックス,特にParticle Swarm OptimizationとAnt Colony Optimizationについて,種々の問題に対して解を求めていく過程を明らかにし,効率のよいパラメータ値を調べるとともに,効率改善を行うためのハイブリッド法を提案している.さらには適用範囲を幅広く組合せ問題へ拡張している.各個体の知能は低いにもかかわらずそれが群れをなしたときに発揮する高度な能力すなわち群知能を用いたメタヒューリスティックス,特にParticle Swarm OptimizationとAnt Colony Optimizationについて,種々の問題に対して解を求めていく過程を明らかにし,効率のよいパラメータ値を調べるとともに,効率改善を行うためのハイブリッド法を提案している.さらには適用範囲を幅広く組合せ問題へ拡張している.研究代表者および研究分担者は月1回程度の会合を持つとともにインターネットを介して頻繁に情報交換を行い,共同して研究に取り組んだ.その結果として次のような研究実績を得た.1.メタヒューリスティックスの一つの手法であるPSOを線形計画問題に適用し,解を求めるとともに,群れの中のエージェントの動き及び解の変遷とを明らかにした.線形計画問題の解は端点上にあるため,群れを構成するエージェントは最適解の存在する端点の近傍に集まってくる.しかしながら端点は可能領域と不可能領域の境界にあるため,エージェントは頻繁に可能領域外に出てしまう.可能領域外へ出たエージェントの取り扱いが効率向上を大きく左右するため,今後はこの分野の研究が必要である.2.多次元ナップザック問題を変形し,PSOを適用することによって従来の解法よりも効率よくよりよい解を得るとともに,群れの中のエージェントの動きを明らかにした.多次元ナップザック問題でも線形計画問題と同じくエージェントが頻繁に可能領域外へ出ることがあり,領域外へ出たエージェントの取り扱いが解決できれば,さらに効率アップにつながる.3.ダイナミックに状況が変化するネットワーク最適化問題に対して,メタヒューリスティックスの一つの手法であるACOを適用するアルゴリズムを開発し,与えられた格子点経路の中から,Dijkstra法によって最短経路を見つけ,その経路の中の数箇所をランダムに切断する問題を作成し,開発したアルゴリズムの有効性を示した.従来の方法であるDijkstra法ではネットワークの経路が分断される毎に最初から問題を解き直さなければならないのに対し,ACOでは分断されたところから解けばよいことから,効率よく解を見つけることができる.現実の問題への適用を念頭に置き、主として種々の分野への適用の可能性を探った.その結果として次のような実績を上げることができた。1.PSOの解の精度を上げるために,良い解の近傍には更によい解がある可能性が高いという想定のもとに、ある条件を満たしたときによい解の近傍を精査するルーチンを組み込み、ハイブリッド法を開発してPSOの効率向上を行った。2.DEPOの配置問題を取り上げ、単独DEPOの配置問題,及び複数DEPOの配置問題に対してPSOを適用することによって短時間に精度のよい解を得ることができるようになった。3.JSS問題をPSOを用いて効率良く解くアルゴリズムを提案した。その際にアクティブスケジュールしか生成しない、マシンがジョブを選ぶ、各マシンでその時点で処理できるジョブのうち優先順位の高いものを選ぶ等の工夫を行い、従来のアプローチと比べ処理時間が大幅に短縮できるとともに、問題のサイズが大きくなった場合には解の精度も向上した。4.大量のデータを効率よく分類するための新しいクラスタリングアルゴリズムを提案した。これは既存のACCアルゴリズムにある条件の下で類似とみなされるデータを結合させる機能を追加することにより、従来のアルゴリズムに比べクラスタリング速度が大幅に向上し、大量データへの適用が可能になった。5.PSOにおいて定義域からPARTICLEが飛び出した場合に,定義域内のどの点に戻すかによって解の収束に大きな影響を及ぼすことより、どの点に戻すのが最も効率的かを実験を通して提案し、更には著名なテスト関数を用いて確認している。6.上記1.で提案されたPSOの解の近傍探索ハイブリッド法において、各種パラメータの組み合わせが解の精度と計算時間に大きな影響を及ぼすことから、その特性を明らかにし、組み合わせによる違いを調べ、テスト関数による数値実験で確認している、最終年度である今年度も平成18年度および平成19年度の研究成果を基に,群知能を用いたメタヒューリスティックスのパラメータ等の働きやセンシビリティを明らかにし,方法の確立と適用分野の拡大を図り,定式化を試みた.さらにはParticle Swarm Optimization (PSO)やAnt Colony Clustering (ACC)の特性を明らかにし,それらの中の欠点を補うように他の方法とのハイブリッド法を開発した.その結果次のような研究実績を得ている.1.PSOをジョブショップスケジューリング問題に適用した際の効率改善を行うアルゴリズムを導入した.また局所解に陥ったときの改善方法としてGAとのハイブリッド法を提案している.さらにはこのハイブリッド法の効率を現実の問題に適用して確認している.2.PSOを店舗配置問題における複数店舗配置,店舗顧客数均等化,既存競合店舗がある地域における出店等の問題に適用している,そして必要に応じて他の適切な方法を提案し,PSOとのハイブリッド法を考案することにより,効率よく解を求めることを可能にした.3.制約条件付き非線形最適化問題に対してPSOは有効な手法であるが,解の精度が初期の探索位置に依存することや局所最適解に陥ったときにそこから抜け出せない等の欠点が存在する.そこで探索の基本動作に改良を加え,さらにGAとのハイブリッドアルゴリズムを提案して解の精度を上げることを可能とした.

4.データ量の増大に対処しきれない,分類精度が安定しない,などのクラスタ分析手法の限界を乗り越えるために,蟻の群知能を用いた従来のクラスタ手法“Ant Colony Clustering"に蟻エージェント動作の効率化,クラスタの凝縮など様々な改善を施した新しいアルゴリズムを開発した.これによりクラスタリング速度・精度とも飛躍的に向上した上,データ量が理論上無制限に扱えるようになった.
健康格差と所得の不平等

日本でも所得の不平等に関する議論は多くなされているが,他人と比べた場合の所得水準(所得の相対差)が個人の健康にどのような影響を与えるのかを学術的に議論されることは多くない.また,所得差は職種や労働時間など就業状況に大きく依存する.職種や労働時間の違いが個人の健康度の差異をもたらしているのかもしれない.本研究では,健康格差と所得の不平等との関係について所得の相対差,ならびに,職種や労働時間の差異が健康に与える影響を計量的に分析した.その結果,相対所得水準が低いほど抑うつ状態になる確率が高まること,就労期の職種の違いが高齢期の健康状態や認知能力低下に差をもたらすことが明らかになった.日本でも所得の不平等に関する議論は多くなされているが,他人と比べた場合の所得水準(所得の相対差)が個人の健康にどのような影響を与えるのかを学術的に議論されることは多くない.また,所得差は職種や労働時間など就業状況に大きく依存する.職種や労働時間の違いが個人の健康度の差異をもたらしているのかもしれない.本研究では,健康格差と所得の不平等との関係について所得の相対差,ならびに,職種や労働時間の差異が健康に与える影響を計量的に分析した.その結果,相対所得水準が低いほど抑うつ状態になる確率が高まること,就労期の職種の違いが高齢期の健康状態や認知能力低下に差をもたらすことが明らかになった.本研究の目的は,健康格差と所得の不平等との関係について,(1)人々の健康度に不平等が観察されるか否かを確認したうえで,(2)社会(集団)全体での所得の不平等度が個人の健康に与える影響と,(3)他者との所得の相対的な差が個人の健康に与える影響とに分けて,それぞれの影響を計量的に明らかにすることである.このうち,平成22年度は(1)に関する分析を行った.具体的には,高齢層において健康度に差があるか否か(健康度に不平等が観察されるか否か)を確認し,その差が就労期に最も長く従事した職業(キャリアジョブ)の違いによって生じているのではないかという点について実証分析を行った.研究論文を作成する過程においては,大阪府立大学中之島キャンパスで開催された研究会等で報告し,得られたコメントをもとに研究論文の加筆・修正を行っている.日本の高齢者を対象とした調査のマイクロデータを用いて分析した結果,キャリアジョブによって男性高齢者の主観的健康度に違いが生じていることを確認した.ただし,Kaplan-Meierの残存率推定値とパラメトリックなハザードモデルの推定結果より,客観的な健康指標として身体活動能力の水準と病気の罹患経験を分析に用いた場合,キャリアジョブがブルーカラー職であった男性ほど身体活動能力が早く低下するのに対して,事務・販売・サービス職であった男性ほど慢性的な病気を早くに発症していることが示された.これらの結果は,労働者に要求される負荷や環境が職業によって異なっているために,就労期の職業によって高齢期の健康状態に差が生じているということを示唆している.本研究の目的は,健康格差と所得の不平等との関係について,(1)人々の健康度に不平等が観察されるか否かを確認したうえで,(2)社会(集団)全体での所得の不平等度が個人の健康に与える影響と,(3)他者との所得の相対的な差が個人の健康に与える影響とに分けて,それぞれの影響を計量的に明らかにすることである.このうち,平成23年度は(1)に関する分析結果を医療経済学会等で報告した.そして,得られたコメントをもとに研究論文の加筆・修正を行い,その一部を公表した.加えて,平成23年度は(3)に関する分析も行っている.具体的には,高齢者を対象とした大規模パネル調査のマイクロデータを用いて,ある個人の高齢期のある時点における絶対所得水準と相対所得水準が3年後・6年後・9年後のその個人の健康状態にどう影響するかという分析を行っている.現時点では,絶対所得やその他個人属性,異質性などをコントロールしても,相対的に豊かでない人が不健康になることが統計的に有意に確認された.さらに(2)に関しても,所得の詳細情報を多く含む大規模パネル調査のマイクロデータの利用申請を済ませ,データを入手した.本研究の目的は,健康格差と所得の不平等との関係について,(1)人々の健康度に不平等が観察されるか否かを確認したうえで,(2)社会(集団)全体での所得の不平等度が個人の健康に与える影響と,(3)他者との所得の相対的な差が個人の健康に与える影響とに分けて,それぞれの影響を計量的に明らかにすることである.平成25年度は(3)に関して,高齢者を対象とした大規模パネル調査のマイクロデータを用いた分析(高齢層における所得の不平等度が健康に与える影響)の修正を行った.具体的には,日本の高齢者において絶対所得やその他の個人属性,異質性などをコントロールしても相対的に豊かでない人が不健康になることを指摘した研究について計量モデルに修正が必要になったため,論文の改訂作業を改めて行った.また,(1)に関して,所得との相関が高いとされる職種の違いと高齢者の認知能力の差との関係についての研究を国際コンファレンスで報告し,得られたコメントをもとに論文の修正を行い,査読付き海外学術雑誌に投稿した.さらに,(1)に関連して,職種の違いと高齢者の健康格差の関係の研究論文(平成24年度の研究成果"Is a Blue-collar Job Bad for Your Long-term Health?")の改訂を行い,査読付き国際学術雑誌に投稿した.

本研究の目的は,健康格差と所得の不平等との関係について,(1)人々の健康度に不平等が観察されるか否かを確認したうえで,(2)社会(集団)全体での所得の不平等度が個人の健康に与える影響と,(3)他者との所得の相対的な差が個人の健康に与える影響とに分けて,それぞれの影響を計量的に明らかにすることである.平成24年度は(1)に関する分析のうち,平成23年度に公表した部分を除く成果を新たに研究論文としてまとめた.具体的には,日本の高齢男性者において,長年従事した仕事がブルーカラー職であった人のほうが専門的・管理的仕事や自営業であった人よりも高齢期における身体的能力が低下するタイミングが早いことを指摘した.そして,この成果を査読付き国際学術雑誌に投稿した.加えて,平成24年度は(3)に関する分析として,高齢者を対象とした大規模パネル調査のマイクロデータを用いて,ある個人の高齢期のある時点における絶対所得水準と相対所得水準がその後の健康状態にどう影響するかという分析(高齢層における所得の不平等度が健康に与える影響)の結果を研究会で報告した.具体的には,日本の高齢者において,絶対所得やその他の個人属性,異質性などをコントロールしても,相対的に豊かでない人が不健康になることを報告した.そして,得られたコメントをもとに研究論文の修正を行って査読付き学術雑誌に投稿する準備を行った.また,(2)についても,使用するマイクロデータのデータクリーニングを行うとともに,先行研究のサーベイを行った.本研究の目的の(1)(3)のうち,(1)と(3)については計画どおり進んでおり,順調に研究成果を挙げている.また,(2)についても分析に必要なマイクロデータの入手を完了している.25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的の(1)(3)のうち,(1)と(3)についてはおおむね計画どおり進んでおり,順調に研究成果を挙げている.また,(2)については,当初の計画よりも若干遅れているものの,データクリーニングならびに先行研究のサーベイに取り組むことができている.本研究の目的の(2)と(3)に関しては,高齢層だけでなく若年層において,(1)社会(集団)の不平等度が個人の健康にどのような影響を及ぼすのか,(2)他人との所得の相対差(相対所得)が個人の健康にどのように影響するのか,について分析を進める.また,(1)に関連して日本のデータで得られた分析結果の日米比較をするために,ミシガン大学が行った調査"Americans Changing Lives"のマイクロデータを用いた分析可能性について検討する.25年度が最終年度であるため、記入しない。事業最終年度に当たる次年度は,平成24年度に研究会で報告した「高齢層における所得の不平等度が健康に与える影響」に関する分析について,レフリー付国際(国内)学術雑誌に投稿する.加えて,本研究の目的の(2)と(3)については,引き続き,先行研究のサーベイを行って理論的な考えについて整理をし,実証モデルから得られた推定結果をまとめる.それらを研究会・セミナー等で報告し意見交換を行い,問題点・改善点の整理を行う.そして,レフリー付国際(国内)学術雑誌に投稿する準備をする計画である.
完全不連続衝撃波法の開発

本研究の目的は,衝撃波検出法を解析手法そのものに応用し,衝撃波という不連続現象を含む流れ場に対する新たな計算手法を提案することである.今年度は、これらの応用に焦点を当て研究を進めた。(1)3次元衝撃波検出法の適用による複雑流れ場の解明昨年度の研究成果である3次元衝撃波検出法を、複雑な流れ場に適用しその有効性を示した。具体的には、デルタ翼背面の衝撃波と渦とが干渉する流れを扱った。これに対して衝撃波検出を適用したところ、上流では1つの波面を形成していた衝撃波が、下流では渦の崩壊に伴って2つの波面に分岐するということが分かった。このような結果はこれまでに確認されなかったことから本検出法の有効性を明確に示すことができたと言える。(2)圧縮領域中の衝撃波発生点に関する理論的・数値解析的考察昨年度、理論的に考察した衝撃波発生点について、数値解析と衝撃波検出法を用いて詳細に議論した。その結果、理論では正しく説明できない領域において、衝撃波発生点が2点ではなく1点のみ存在する可能性が分かった。この研究は、衝撃波のようなエントロピー変化を伴う部分のみに数値粘性を付加するという試みを発展させる上で非常に重要であると考えられる。(3)衝撃波検出結果を用いた解適合格子の生成衝撃波検出法の流体解析への応用として、解適合格子生成を行った。従来の方法は、物理量の変化を差分で表現し、それを重みとして解適合格子を生成するものが主流であったが、この場合強い衝撃波と弱い衝撃波が混在する場合、弱い衝撃波には格子が適合されにくいという問題があった。それに対して、これまで開発した衝撃波検出法は、強弱にかかわらずすべての衝撃波を検出することが可能であるため、その結果を重みとして用いることで、あらゆる衝撃波に適合する格子を生成できると考えられる。実際、この方法を用いることで、衝撃波に良く適合した格子を生成することに成功した。本研究の目的は,衝撃波検出手法を解析法そのものに応用し,衝撃波を含む流れに対する新たな計算法を提案することであり,衝撃波検出法の確立が必須になる.そこで今年度は,検出法の更なる拡張に取り組んだ.以下にその各点について詳細を解説する.(1)非定常衝撃波検出法の開発これまでの衝撃波検出法は定常流れを仮定しており,非定常現象への適用は不可能であった.しかし,衝撃波とともに移動する座標系の導入によって流れを局所的に定常化する手法を提案した.その結果,従来法では検出できなかった移動衝撃波の検出に成功した.(2)圧縮波と衝撃波との判別法の開発現行のCFD解析手法のほとんどは圧縮波と衝撃波とを区別せずに取り扱っているが,両者は明確な違いを持っており,それらの厳密な区別は物理的或いは数学的に大変興味深い.そこで,両者の違いを特性曲線の収束度合いとして定義し,両者の判別を行った.解析解と比較した結果,広いマッハ数に対してその判別が一意的に評価されることが分かった.現在,マッハ数以外の要因について検証中である.(3)3次元衝撃波検出手法の開発衝撃波検出法をより一般的なものとするため,現行の方法を3次元流れに対して拡張した.3次元の場合特性曲線に相当する概念が知られていない.そこで,3次元現象が1次元的,2次元的,あるいは軸対称的な現象へと分離できると仮定し,分離された各流れに対して衝撃波を検出する方法を検討した.その結果,翼面上に現れる垂直衝撃波の可視化に成功した.現在,より複雑な3次元衝撃波の検出について検討中である.また,数学的に3次元の特性理論を追求し,3次元流れを分割することなく取り扱うことが可能な衝撃波検出法の開発も別途進行中である.本研究の目的は,衝撃検出手法を解析手法そのものに応用し,衝撃波という不連続現象を含む流れ場に対する新たな計算手法を提案することである.前年度までに衝撃波検出手法について検討してきたが,今年度は更にこれを拡張させることを念頭に,以下の各点について研究を進めた.(1)3次元衝撃波検出手法の開発2次元の場合とは異なり,3次元流れでは特性曲線に相当する概念が知られていない.前年度は3次元流れをより次元の小さな流れへと分解することで対応したが,複雑な流れ場に対しては有効でないということが判明した.そこで今年度は,流れの方向と関連付けて,衝撃波発生に寄与する特性方向を定義し,その結果これまで困難であった流れ場に対しても,適切に衝撃波検出を適用することに成功した.(2)圧縮波と衝撃波との判別法の開発前年度に導入した方法によって,圧縮波と衝撃波とを判別することに成功したが,マッハ数や格子解像度に対して依存性を持つということが分かった.そこで,今年度はこれまでとは異なるパラメータκを導入した.基本的な概念は前年度のものと同様であるが,κを導入した判別結果はマッハ数や格子に対する依存性を低く抑えることに成功した.(3)圧縮領域における衝撃波発生点の解析的考察(2)で扱った「圧縮波と衝撃波の判別」に対して判別点を与えるため,圧縮コーナーに対する衝撃波発生点の厳密解が必要になることから,これについて考察した.この問題に対してはLandau & Lifshitzが解析解を与えていたが,それらが数値計算結果とは大きく異なった点を指していることが判明した.

そこで我々は,定義に基づいて衝撃波発生点を導出することによって,独自の解析解を導出することに成功し,衝撃波発生点が最大で2点生じるということを示した.本研究の目的は,衝撃波検出法を解析手法そのものに応用し,衝撃波という不連続現象を含む流れ場に対する新たな計算手法を提案することである.今年度は、これらの応用に焦点を当て研究を進めた。(1)3次元衝撃波検出法の適用による複雑流れ場の解明昨年度の研究成果である3次元衝撃波検出法を、複雑な流れ場に適用しその有効性を示した。具体的には、デルタ翼背面の衝撃波と渦とが干渉する流れを扱った。これに対して衝撃波検出を適用したところ、上流では1つの波面を形成していた衝撃波が、下流では渦の崩壊に伴って2つの波面に分岐するということが分かった。このような結果はこれまでに確認されなかったことから本検出法の有効性を明確に示すことができたと言える。(2)圧縮領域中の衝撃波発生点に関する理論的・数値解析的考察昨年度、理論的に考察した衝撃波発生点について、数値解析と衝撃波検出法を用いて詳細に議論した。その結果、理論では正しく説明できない領域において、衝撃波発生点が2点ではなく1点のみ存在する可能性が分かった。この研究は、衝撃波のようなエントロピー変化を伴う部分のみに数値粘性を付加するという試みを発展させる上で非常に重要であると考えられる。(3)衝撃波検出結果を用いた解適合格子の生成衝撃波検出法の流体解析への応用として、解適合格子生成を行った。従来の方法は、物理量の変化を差分で表現し、それを重みとして解適合格子を生成するものが主流であったが、この場合強い衝撃波と弱い衝撃波が混在する場合、弱い衝撃波には格子が適合されにくいという問題があった。それに対して、これまで開発した衝撃波検出法は、強弱にかかわらずすべての衝撃波を検出することが可能であるため、その結果を重みとして用いることで、あらゆる衝撃波に適合する格子を生成できると考えられる。実際、この方法を用いることで、衝撃波に良く適合した格子を生成することに成功した。
慢性疾患者の自律的な健康行動の形成を目指した病気対処尺度の開発

(1)研究の目的・方法:前年度の質的調査で抽出された慢性疾患患者の病気認知およびその対処に関わる言説から質問文を作成し,KJ法により概念妥当性および内容的妥当性を確認して作成された「慢性疾患患者のための病気対処尺度」とQOL尺度を同時測定し,尺度構成および概念モデルの妥当性を検討した。(2)調査対象者:糖尿病を主とする慢性疾患患者(有効ケース数115:男47名・女68名,平均年齢62.77(SD=11.426)歳,レンジ29-88歳)。調査期間:2008年10月2009年2月。(3)調査内容:病気対処質問票およびSF8-QOL。(4)結果の概要:(1)病気対処尺度の探索的因子分析(主因子法・バリマックス回転)の結果,最適な6因子が抽出された。質問項目内容から,それぞれ「病気受容」因子(7項目構成,寄与率10.3%,α=.74),「治療の恩恵発見」因子(8項目構成,寄与率9.4%,α=.75),「症状の情緒的評価」因子(3項目構成,寄与率7.6%,α=.78),「遺伝性帰属」因子(2項目構成,寄与率6.7%,α=.85),「防衛的病気評価」因子(3項目構成,寄与率6.0%,α=.61),「自己原因」因子(2項目構成,寄与率5.1%,α=.63)と命名された。(2)性別,治療歴,SF8-QOL変数などの関連変数の分析から,「病気受容」「治療の恩恵発見」「症状の情緒的評価」の3因子とSF8-QOLのSF(社会生活機能)の間に5%水準で性差が認められ,男性が女性よりも有意に高い得点を示した。さらに,相関分析では治療歴と年齢,SF8-QOLのBPとの問にそれぞれr=.29,一.23,年齢とSF8-QOLの3変数(PF,BP,PCS)との間にそれぞれr=-.19,-.20,-26,「病気受容」と「治療の恩恵発見」との問にr=.43,「症状の情緒的評価」とSF8-QOLの5変数(VT,SF,RE,MH,MCS)との間にそれぞれr=.30,.22,.26,.24,.28の有意な相関係数を示した。以上の結果から,本尺度を今後慢性疾患患者の病気対処を測定する尺度として利用できる可能性が示された。本年度は透析患者の病気認知に関する感情表象の量的研究と糖尿病患者の言説分析によるセルフケア行動の維持形成および脱落抑制要因の質的研究を行った。第一研究では,透析患者133名(男性95名、平均年齢62.4±8.53歳;女性37名平均年齢59.7±9.92歳;性別不明1名)を対象に,病気と治療に関する感情尺度IPQ-R,健康関連QOL尺度(EQ-5D),病気適応項目を施行した。その結果,病気を脅威と感じるかどうかが病気の適応やQOLに影響を及ぼしていることが確認された。さらに,病気に対してネガティブな表象と治療に対してポジティブな表象を示し,QOLには病気の陰性感情表象が直接的影響を与えていた。第二研究では,壮年期糖尿病患者16名(男性7名,女性9名:平均年齢60.2歳)に半構造化面接調査を施行し,糖尿病患者のナラティブな病い体験を時間・空間的にとらえながら,自律的なケア行動の形成・維持要因あるいは脱落・抑制要因の力動的構造の質的検討を行った.最終的に分析対象とした13事例の面接内容は逐語化し,文字テキスト・データとした.分析の観点は,「自身の病気にどのように対処(認知,感情,行動)しているか」に焦点化し,対象者の言説分析から,事例横断的に共通する病気対処のスタイル,症状の安定・悪化に関連する心理社会的維持・妨害要因の同定を行った.その結果,彼らのセルフケア行動は「自分なりに実行している」という言説に集約される病気対処が抽出されたが,こうした対処は,医療者側が期待するセルフケア行動との間の解離があることを示した。また,病気対処の成否は,個人の生活状況に大きく依存することが示された。以上の結果から,病気対処スタイルの構築には病者のナラティブな病気認知の意味生成への実感を得ることが重要な要因であることが示唆された.(1)研究の目的・方法:前年度の質的調査で抽出された慢性疾患患者の病気認知およびその対処に関わる言説から質問文を作成し,KJ法により概念妥当性および内容的妥当性を確認して作成された「慢性疾患患者のための病気対処尺度」とQOL尺度を同時測定し,尺度構成および概念モデルの妥当性を検討した。

質問項目内容から,それぞれ「病気受容」因子(7項目構成,寄与率10.3%,α=.74),「治療の恩恵発見」因子(8項目構成,寄与率9.4%,α=.75),「症状の情緒的評価」因子(3項目構成,寄与率7.6%,α=.78),「遺伝性帰属」因子(2項目構成,寄与率6.7%,α=.85),「防衛的病気評価」因子(3項目構成,寄与率6.0%,α=.61),「自己原因」因子(2項目構成,寄与率5.1%,α=.63)と命名された。(2)性別,治療歴,SF8-QOL変数などの関連変数の分析から,「病気受容」「治療の恩恵発見」「症状の情緒的評価」の3因子とSF8-QOLのSF(社会生活機能)の間に5%水準で性差が認められ,男性が女性よりも有意に高い得点を示した。さらに,相関分析では治療歴と年齢,SF8-QOLのBPとの問にそれぞれr=.29,一.23,年齢とSF8-QOLの3変数(PF,BP,PCS)との間にそれぞれr=-.19,-.20,-26,「病気受容」と「治療の恩恵発見」との問にr=.43,「症状の情緒的評価」とSF8-QOLの5変数(VT,SF,RE,MH,MCS)との間にそれぞれr=.30,.22,.26,.24,.28の有意な相関係数を示した。以上の結果から,本尺度を今後慢性疾患患者の病気対処を測定する尺度として利用できる可能性が示された。
超音速過膨張噴流構造における履歴現象の解明とその準定常解析手法の適用限界

本研究では,非定常の超音速過膨張噴流構造に着目し,超音速過膨張噴流中の衝撃波構造に履歴現象が存在することを示すとともにその詳細を明らかにした.特に,超音速過膨張噴流構造に履歴現象が存在する原因を示すとともにその発生範囲に関する知見を得た.さらに,超音速過膨張噴流構造の準定常解析手法が可能な適用限界を実験および数値解析的に明らかにした.本研究では,非定常の超音速過膨張噴流構造に着目し,超音速過膨張噴流中の衝撃波構造に履歴現象が存在することを示すとともにその詳細を明らかにした.特に,超音速過膨張噴流構造に履歴現象が存在する原因を示すとともにその発生範囲に関する知見を得た.さらに,超音速過膨張噴流構造の準定常解析手法が可能な適用限界を実験および数値解析的に明らかにした.超音速過膨張噴流構造における履歴現象の存在の可能性を示すことを主題とした本年度の計画通りの研究を行い,以下に示す結論を得た.1.非定常超音速過膨張噴流に関する数値解析数種のノズル出口マッハ数を有する超音速過膨張噴流について,二次元軸対称の非粘性圧縮性非定常方程式の数値解析を行った.解析では,過膨張噴流が発生する圧力比(貯気圧/背圧)の範囲内で,圧力比を準定常的に減少,増加させ,特に噴流中で生ずる衝撃波形状に関する履歴現象を考察し,以下の知見を得た.(1)過膨張噴流中の衝撃波の反射形態(マッハ反射←→正常反射)に関し,履歴現象が存在する.本履歴現象は,二次元の流れ場での衝撃波の反射形態の遷移において現れる不確定領域で発生する.(2)出口マッハ数が大きい過膨張噴流ほど履歴現象が起こる圧力比の範囲が大きくなり,遷移する際のノズル出口から衝撃波までの距離や衝撃波入射角の変化量も変化する.(3)超音速噴流中で水蒸気の非平衡凝縮が発生する場合の噴流構造における履歴現象を示した.非平衡凝縮を含むときの履歴ループは,乾燥空気のそれと比べて小さくなる.2.実験装置の設計・製作および予備的実験非定常超音速過膨張噴流発生装置を完成させた.本装置は,よどみ圧力を任意に制御でき,よどみ圧と流れの可視化結果を同時にモニタリングできるものである.予備実験により,本装置で噴流構造の履歴現象の情報取得が可能であることを確認した.3.研究の総括超音速過膨張噴流構造に履歴現象が存在することを示すとともに,その詳細を明らかにした.よって,本年度の計画は完全に実行された.超音速過膨張噴流構造の履歴現象を実験的に示すとともにその発生原因を明らかにすることを主題とした本年度の計画通りの研究を実施し、以下に示す結論を得た。1.超音速過膨張噴流における履歴現象の実験的解明超音速過膨張噴流の非定常実験を、2つのノズル出ロマッハ数を有するラバルノズルに対して行った。実験では、過膨張噴流が発生する圧力比(貯気圧/背圧)を含む範囲内で、圧力比を減少、その後増加させ、特に噴流中で生ずる衝撃波形状に関する履歴現象について考察した。得られた知見は、以下の通りである。(1)過膨張噴流中の衝撃波の反射形態(マッハ反射←→正常反射)に関し、履歴現象が存在することを実験的に確認した。(2)出口マッハ数が大きい場合の過膨張噴流ほど、履歴現象が存在する圧力比の領域が大きくなる。(3)圧力比の時間的変化割合を種々変化させ、噴流構造の数値解析結果と比較可能な資料を得た。2.噴流構造の履歴現象に関する数値解析高精度化が試みられた噴流構造の数値解析結果と本年度の実験結果の比較を行った。(1)履歴現象が発生する圧力比の範囲および履歴が生じている時の衝撃波形状について、数値解析結果は実験と概ね一致する。(2)噴流の質量流量は、履歴現象が発生する圧力比の範囲内で圧力比の増減によって変化し、履歴現象の発生機構に関してはこの質量流量の変化が強く影響する。3.研究の総括超音速過膨張噴流構造に履歴現象が存在することを実験的に示すとともにその発生範囲に関する知見を得た。よって、本年度の計画は完全に実行された。超音速過膨張噴流の準定常解析手法が可能となる適用限界を実験および数値解析的に明らかにすることを主題とした本年度の計画通りの研究を実施し,以下の結論を得た.1.非定常超音速過膨張噴流における履歴現象の実験的解明過膨張噴流の生成過程に関し,ノズル圧力比(よどみ圧/背圧)の時間的変化割合を種々変化させた場合の実験を行い,本噴流の履歴現象に対して非定常性が及ぼす効果を明らかにした.得られた知見は以下の通りである.(1)出口マッハ数2および2.3のノズルにおける準定常的とみなすことができる流れ現象は,圧力比の時間的変化割合がそれぞれ0.514(s^<-1>)および0.716(s^<-1>)以下の場合である.(2)ノズル出口端から発生する斜め衝撃波の正常反射→マッハ反射→正常反射に至るヒステリシスループは,ノズル出口からの衝撃波の定在位置に対しては時間回り,マッハ反射におけるマッハディスク直径に関しては反時計回りである.

2.噴流構造の履歴現象に関する数値解析本噴流の履歴現象に対し,その準定常解析が可能となる適用限界および履歴現象のループの方向について明らかにした.得られた知見は以下の通りである.(1)準定常状態が成り立つ無次元時間を数値解析により調査し,無次元時間は流れ場の圧力比に依存することを示した.なお,得られた数値解析結果は実験結果とおおむね一致する.(2)ノズル圧力比をよどみ圧一定にして背圧を変化させてもその逆であっても,ヒステリシスループの方向は同じである.3.研究の総括超音速過膨張噴流構造の準定常解析手法が可能な適用限界を実験および数値解析的に提示するとともに履歴現象のループの方向に関する知見を得た.よって,本年度の実施計画は完全に実行された.
高齢女性の夜間頻尿に対する行動療法統合プログラムの開発

本研究課題では高齢女性の夜間頻尿に対する包括的な行動療法が生活の質や睡眠の質、身体機能に及ぼす影響について検証する。「夜間頻尿診療ガイドライン」において、夜間頻尿に対する行動療法はまず行うべき治療とされている一方で、夜間頻尿に対する包括的な行動療法の有効性を検証している研究は世界的にみても極めて少ない。本研究によって、夜間頻尿に対する包括的な行動療法のエビデンスが構築されるものと期待される。
S.mutansとS.sobrinusの共感染による重症う蝕発生メカニズムの解明

細菌学的疫学調査で,う蝕原性細菌としてS. mutansとS. sobrinusの両菌種が検出される小児では,どちらか一方の菌種しか検出されない小児に比較してう蝕が多く,昨今のう蝕の減少にもかかわらず依然として存在する重症う蝕群の多くは,この様な共感染群である可能性が高いと考えられる.そこで重症う蝕発生そのメカニズムをS. mutansとS. sobrinus共感染にスポットを当てて,疫学調査およびグルコシルトランスフェラーゼに焦点をあてたin vitro実験で明らかにする.細菌学的疫学調査で,う蝕原性細菌としてS. mutansとS. sobrinusの両菌種が検出される小児では,どちらか一方の菌種しか検出されない小児に比較してう蝕が多く,昨今のう蝕の減少にもかかわらず依然として存在する重症う蝕群の多くは,この様な共感染群である可能性が高いと考えられる.そこで重症う蝕発生そのメカニズムをS. mutansとS. sobrinus共感染にスポットを当てて,疫学調査およびグルコシルトランスフェラーゼに焦点をあてたin vitro実験で明らかにする.
在来産業と小規模家族経営の構造と論理に関する歴史地理学的研究

本研究は日本における在来産業と小規模家族経営の構造と論理を歴史地理学の視点から解明することを目的とした。事例1として入間織物業地域におけるレース産業の展開に着目し、地域の産業構造と家族の変化が相互に関連しあっていることを明らかにした。事例2として山梨県甲州市勝沼の葡萄栽培と葡萄酒醸造業に着目し、在来産業から近代産業への移行過程を明らかにした。両事例とも、新たな一次史料の発見を伴い、その整理・公表も本研究の成果の1つとなった。本研究は、日本における在来産業と近代産業の展開と構造を歴史地理学の視点から解明することを目的としている。平成22年度は特に、主に次の3つの課題に取り組んだ。課題1:産業構造の全体像を通時的把握明治初年の産業構造を「府県物産表」から検討し、日本の産業における家内工業率の高さを指摘した古島(1962)、産業資本確立期の工業分布を「工場統計表」から明らかにした江波戸(1964)、近代産業と在来産業の構造変化を示した関(1997)の成果を総括し、その後の展開として、新たに「工業統計」を用いて現代に至る通時的把握を試みる。課題2:入間織物業地域における平仙レース工場の展開と構造明治・大正期の入間織物業地域を研究した谷本(1998)の成果をふまえつつ、その後の当該地域における展開を、入間織物の織元であった平山仙太郎が昭和4年に設立した「平仙レース工場」に着目して調査研究を進めた。当該工場の経営史料などについては管見の限り明らかになっていないが、社内報『むつみ』(昭和25年昭和43年:全16巻)の発行が確認されており、一部を除いてその所在も明らかになった。この社内報の分析を進めるとともに、従業員の方々への聞き取り調査を実施し、レース工場従業員のライフヒストリー収集を進めた。課題3:勝沼のぶどう栽培とワイン醸造の展開と構造-在来技術と近代技術の関係-予備調査により、現在のメルシャン株式会社勝沼ワイナリーの前身である、大日本山梨葡萄酒および宮光園の史料群の存在を確認した。これらの史料の複写およびデータ入力を進め、ワイン醸造に関わる一企業の経営分析と地方文書との総合的分析、および聞き取り調査を実施した。課題1は分析を継続しているところである。課題2は現在論文にまとめ、投稿中である。課題3は学会発表を完了し、現在投稿論文の執筆中である。平成23年度は特に次の課題に取り組んだ。課題1:入間織物業地域における平仙レース工場の展開と住民の暮らし明治・大正期の入間織物地域に関する研究成果をふまえつつ、その後の当該地域における展開を、入間織物の織元であった平岡仙太郎が昭和4年に設立した「平仙レース工場」に着目して調査研究を進めた。そして一連の調査結果及び分析を論文「都市近郊農山村における高度経済成長期という経験-住民の就業履歴および平仙レース社内報『むつみ』の分析を通して-」『国立歴史民俗博物館研究報告』第171集、43-64頁(2011年12月発行)としてまとめた。課題2=山梨県甲州市勝沼のぶどう栽培とワイン醸造業の展開と構造-在来と近代-昨年度から閲覧・撮影を開始している(1)甲斐産葡萄酒会社および宮光園の史料群に加えて、(2)山梨県東八代郡祝村の旧役場文書【甲州市所蔵】、(3)大日本山梨葡萄酒会社(祝村葡萄酒会社)【山梨県立博物館所蔵】を新たに発見した。(1)(3)の史料群のうち、明治初期の文書を中心に撮影を進め、分析にとりかかった。その結果、ワイン醸造業という新たな近代産業技術を導入するにあたり、当該地域が有していた在来の地域組織、資本蓄積、技術体系がそれに寄与したことが明らかになってきた。その内容は学会部会大会などで報告し、現在論文を執筆中である。また、ぶどう栽培、ワイン醸造業に関わる技術書を収集し、在来技術と近代技術がどのような関係にあるのかについて考察を進めている。平成24年度は特に次の課題に取り組んだ。◆課題1【山梨県甲州市勝沼町におけるぶどう栽培とワイン醸造業の展開と構造-在来と近代の関係性についての基礎的研究-】昨年度まで閲覧・撮影・分析に取り組んできた1大日本山梨葡萄酒会社および宮光園の史料群に加えて、2東八代郡祝村の旧役場文書【甲州市所蔵】の整理・目録作成、3葡萄酒会社関係資料一括【山梨県立博物館所蔵】の撮影・分析を進めた。2については近代の史料整理を完了し、近世の史料整理が7割完了した。

13を用いて明治前期の動向に着目して分析した結果を「山梨県八代郡祝村における葡萄酒会社の設立と展開-明治前期の産業と担い手に関する一考察-」として『歴史地理学』へ投稿した。◆課題2【近代産業技術の確立過程-ぶどう栽培とワイン醸造-】昨年までの調査の過程で、当該地域には多くの技術書が残されていることが明らかになった。また、その技術は日本各地へ伝播したことも明らかになりつつある。本年度は新しい技術がどのような基盤の上に導入され、変化し、普及したのかを日本全体におけるぶどう栽培とワイン醸造業の歴史を俯瞰し、勝沼の動向を相対化する作業を進めた。具体的には明治期の産業史料、勝沼の技術書、日本各地の技術書を収集し、比較研究を進めた。◆課題3【産業構造の全体像】本研究課題で事例としている織物・レース産業、ぶどう栽培・ワイン醸造業をこの時期の産業史に位置づける作業として特に勧業・勧農政策の概況把握を進めた。従来の研究が主たる対象としてきた工業のみならず、農林漁業をふまえた全体像を提示するためには地域と産業の関わりを考察する必要がある。今年度はその一環としてまとめた「千葉県銚子市における根付漁業の展開と海女の役割」が『日本學』に掲載された。二つの地域研究において重要な史料が発見され、特に山梨県における調査では想定以上の史料群を確認することができた。質量ともに豊かな史料群であるだけに、撮影、分析等の作業に時間がかかっているが、それらが順調に進んでおり、来年度のとりまとめに向けての準備ができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。地域における近代化過程についての概要を把握しつつあるが、以下の諸点がさらに深められる必要がある。すなわち、(1)時代区分を用いて段階的に解明すること、(2)政策と実態から在来と近代の移行過程を考えること、(3)ぶどう栽培、ワイン醸造業に関する経営分析をふまえることである。(1)については特に明治初期の状況を明らかにする。(2)については、明治政府の殖産興業政策の全国的把握と合わせてその地域的展開について調査する。(3)については、祝村葡萄酒会社の経営動向、甲斐産葡萄酒会社の経営動向を明らかにする。
磁場と骨代謝調節ホルモンとの相乗効果を利用した新規骨疾患治療システムの開発

極低周波磁場を用いた新規治療システムを構築するため、魚類のウロコを用いたin vitroのアッセイ系を用いて骨芽細胞及び破骨細胞に対する応答を解析した。その結果、低強度では破骨細胞の活性が低下して、強度が上がると骨芽細胞が活性化してそれに伴い、破骨細胞が活性化することがわかった。次にその作用をマウスの頭蓋骨で確認することができた。さらに、ウロコのin vitroのアッセイ系により、メラトニンとの相乗効果が認められ、新規治療システムを構築することができた。【目的】磁場を用いた新規治療システムを構築するため、本年度は、(1)ウロコの培養系(in vitro)を用いて、変動磁場による骨芽細胞及び破骨細胞に対する作用を解析し、さらに(2)生体(in vivo)新規骨形成モデルシステムの開発を行った。【研究成果】本年度の研究成果の詳細を以下に示す。1)3mTの磁場により、ウロコの破骨細胞の活性が有意に低下した。また、細胞の活性と同様に培地中のTRAP活性もコントロールに比べて有意に低下していた。一方、ウロコの骨芽細胞の活性は変化しなかったが、培養液中のALP活性が、コントロールと比較して上昇していた。したがって、3mTの磁場刺激でも骨形成が進行中であると推測される。また5mTでも3mTと同様な変化がみられた。2)10及び30mTでは、骨芽細胞の活性が上昇し、それに伴い破骨細胞の活性も上昇していた。これら2種類の細胞は、密接に連絡しており、骨芽細胞で発現しているリガンドであるReceptor Activator of NF-κB Ligand(RANKL)と破骨細胞にあるレセプターであるReceptor Activator of NF-κB(RANK)が結合することにより、破骨細胞が活性化し、多核の活性型の破骨細胞に分化する。したがって、10及び30mTで24時間曝露することにより、骨芽細胞が活性化し、RANK-RANKLを通して破骨細胞も活性化された可能性が高い。今後、RANK及びRANKL mRNAの発現を解析する予定である。3)キンギョのウロコの再生を解析した結果、水温27°Cで10日間飼育すれば、ウロコの石灰化が進行し、骨として解析可能なウロコが作られることが判明した。そこで、まず3mTの磁場を10日間照射し、その期間で再生されるウロコに対する影響を解析した。その結果、3mTの磁場照射により再生ウロコの骨芽細胞の活性と破骨細胞の活性が共に上昇することが判明した。来年度は、再生ウロコの面積やCa量を測定すると共に最適な磁場強度を解析する予定である。【目的】磁場を用いた新規治療システムを構築するため、本年度は、(1)骨芽細胞と破骨細胞の相互作用関連する遺伝子をクローニングして、さらに(2)昨年度開発した生体内(in vivo)新規骨形成モデルシステムを用いて最適な磁場強度を調べた。(2) RANK及びRANKLの発現を解析することで、骨芽細胞と破骨細胞とのクロストークを解析できる。その一例として、副甲状腺ホルモンの作用を解析した結果、骨芽細胞の活性は6時間培養で上昇し、培養18時間後に破骨細胞の活性が上昇するという結果が得られた。その活性の変化の理由としてRANK及びRANKLの関与を証明した(Suzuki et al.,Bone,2011)。(3)昨年開発したシステムを用いて、本研究では10日間磁場を照射して、その期間で再生されるウロコに対する影響を解析した。その結果、10mTで長期間(10日間)の磁場照射により、再生ウロコの骨芽及び破骨細胞の活性が低下した。また血液中のCa濃度は、10mTで10日間曝露したキンギョにおいてのみ有意に低下し、1,3及び5mTの磁場に曝露したキンギョの血液中のCa濃度は変化しなかった。さらに少なくとも今回用いた条件では、3mTの磁場強度が骨形成に最適であり、骨芽及び破骨細胞の両方のが活性が上昇し、ウロコの再生が促されることが判明した。【目的】磁場を用いた新規治療システムを構築するため、本年度は、(1)骨芽細胞と破骨細胞の相互作用に関連する遺伝子の発現解析を行い、(2)ラットの頭蓋骨に対する交流磁場の影響をin vitroで調べ、(3)ホルモンと磁場による相互作用をウロコの系を用いてin vitroで解析した。(2)ラットの頭蓋においても30mTで照射することにより、骨芽細胞と破骨細胞の活性が上昇していた。この結果は、ウロコのデータと一致しており、ウロコの結果が哺乳類においても再現されたことを示している。(3)メラトニンが破骨細胞の活性を低下させることは、既に報告済である(Suzuki and Hattori., 2002)。

そこで、メラトニンと磁場との相互作用を解析するために、10^<-6>Mのメラトニンを添加した培地にウロコを入れて30mTの磁場を照射して細胞活性の変化を調べた。その結果、骨芽細胞の活性は変化しなかったが、メラトニンを添加することにより破骨細胞の活性が低下することが判明した。以上より、ウロコのシステムは磁場の骨形成を解析するシステムとして有効であり、ホルモンとの相乗効果により、治療効率を上げることができる可能性が示された。