hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物理教育のためのカスタマイズ可能なイーラーニング教材集の開発

さらに、私立大学情報教育協議会やメディア教育開発センター主催のセミナーやフォーラムで鈴木が招聘され数回講演を行った。さらに、5編の論文として発表された。これらの教材を多くの先生方に利用してもらいつつ、さらに模擬実験の取り込みやフラッシュによる教材化などを行ってより内容が学生に親切な理解が進む教材へと改善していく予定である。研究方針にそって、本年度は昨年度までの実践を踏まえ、基礎物理学の電子教材をさらに改善した。主な点は、高等学校で物理学を履修してこない学生向けでも理解できるように、内容は必要最小限に制限した「物理学のエッセンス」シリーズの電子教材の開発である。とくに研究し工夫した点は、自習に使って学生が飽きずに達成感がえられるような改良である。さらに、なるだけ単元を短く複雑なことや式の詳細などはポップアップを使って、興味ある学生のみ見ることができるような工夫をして、式の複雑な展開などはなるだけ省略し、最後までくじけずに到達できるような表現の工夫をした。1.鈴木がテキストをほぼすべて書き下した。これらはTEXファイルで、節単位で小ファイルとして作成されている。2.これを基本に、協力研究者である森祥寛が、html化を行い、図などを豊富に用意をした。3.佐藤は、全体の修正や構成、印刷など全般に協力をした。4.松本は、学習管理システムであるwebclassの調整などを分担し、更に情報科学のIT教材作成を行った。5.山岸は、moodleへの実装面の改良など全体の技術的な支援を助けた。6.教材に必要な図は、教務補佐員の森と学生アルバイトをつかって、イラストレーターで作成した。7.授業中簡単なシミュレーションを行うため、javaを再穂は用いたが、flashの方が用意でありflashで一部書き出した。9.これらの成果は、情報処理教育学会、日本リメディアル教育学会で発表された。
災害応急期の捜索救助医療活動に関するデータベース構築と災害救助訓練学の確立

2015年第3回国連防災世界会議において採択された仙台防災枠組2015-2030では優先事項1に関連データの収集・分析・管理・活用が含まれているが,災害応急期における捜索救助医療活動に関するデータは,今後の災害対応力の向上に結びつく貴重なデータとなると考えられるものの,これまで十分に集められたことがない.特に,詳細な現場状況・救助方法に至るまでの記録は既往研究にもほとんどなく,その基本データも明確でない.本研究では,平成28年熊本地震が前震・本震型であったため本震発生前夜に応急部隊が既に現場直近に集結しており本震直後から捜索救助医療活動を実施したことに着目し,平成29年度研究において,調査票の開発とそれを用いたデータ収集を行い,救助活動のプロセスが大きく11の項目に分けられること,および各プロセスの詳細データを得た.平成30年度研究では,得られたデータをもとに,効果が高い訓練内容の検討と活動・訓練要領の標準化を行っていくための要訓練スキルの抽出と構造化,スキル項目の重要度決定を試みた.救助の各プロセスの所要時間に着目し,各現場における現場状況,資機材,救助手法,要救助者の状況等との関係について分析した結果,平成28年熊本地震における倒壊建物からの救助活動に関し,救助困難度を構成する各データ項目とその構造について明らかにした.また,既往訓練データを収集整理し,既往訓練の内容・種別の把握,訓練指導者らへのヒアリングを実施するとともに,継続的な訓練向上につながる検証方法の検討を行った.平成30年度は,活動困難度を反映して,捜索救助医療活動に必要なスキルに関し習熟度に応じたスキル獲得訓練プログラムおよび評価モデルの検討を行う計画であった.活動困難度を明らかにするための諸分析にやや時間を要したため,評価モデル完成には至っていないが,検討のもととなるエビデンス・データ項目の確認,害捜索救助医療活動データを収集する際に基本となるデータ項目の特定,実活動者による記入・記録が可能なデータ・フォーマットの作成,またそれを通じた標準データフォーマットの確立など平成31年度計画の内容について上記分析と関連して一部先取りして進めることができたことから,全体としての進捗はおおむね順調であると考える.平成30年度に収集把握した既往の訓練プログラムに加え,平成28年熊本地震における救助活動実態調査の成果を盛り込んだ訓練プログラムの内容を検討し,既往訓練と実際の活動事例データの比較,また平成28年熊本地震以前と以後の訓練の比較を行う.現場出動隊員や訓練指導者らへのヒアリング,効果検証アンケートも併せて行い,災害訓練学構築の基本手順を提示していく.また,開発したデータフォーマットを用い,これまで調査未了であった機関の活動について調査を行う.得られた結果は調査済み機関の結果と比較し,当該捜索救助医療活動の全体像を把握するとともに,災害応急期の捜索救助医療活動に関するデータベースの基本形を構築する.平成28年熊本地震における救助活動実態調査および救助困難度検討において得られた成果など本研究で得られた成果を順次査読付雑誌論文や国際会議等で発表し発信していく.災害による人的被害に関する調査研究報告はこれまで数多くなされてきたが、その多くは死者の発生状況等に注目しており、捜索救助医療活動事例データ、特に、詳細な現場状況に至るまでの記録はこれまでほとんどなく、またその基本データも明確ではない。本研究は、要訓練スキルの特定、活動・訓練要領の標準化、効果・効率・定着率が高い訓練内容・方法による教育訓練カリキュラムの開発による災害対応力向上のため、エビデンスとなり得る捜索救助医療活動データの収集、基本データの特定、今後の記録のためのデータ・フォーマットの作成を行ない、教育訓練カリキュラムの確立と更新システムの構築をめざす。平成29年度においては、平成28年熊本地震における救助事例を調査し、活動対象建物、現場状況、活動過程、適用技術を明らかにした。当該地震は、前震があったのちに本震が発生する被害地震であったため、前震で出動した千人規模の活動者が本震前夜までに既に熊本入りしており、本震直後から捜索救助活動に出動した。倒壊家屋における閉じ込めの詳細や、現場に応じた救出救助に関する情報は、これまで充分な情報を収集することが難しかった。これは、被災直後には被災地域内にいる救助スキルを持った人材が限られていること、救助活動情報はプライバシーに関して繊細な情報を含むため、救助活動実施者からの協力が得られにくいということがある。しかし、熊本地震はこの2つの問題を解決できた非常に貴重な機会となった。この機会を活用して、継続的に情報の収集を可能とするための基盤となる調査票の開発,開発された調査票を用いたデータ収集調査、得られたデータに基づく救出救助活動の体系整理を行った。予備調査の結果、救助活動のプロセスと基礎データは大きく11の項目に分けられた。本調査の結果、11の項目のそれぞれについて所要時間、資機材、用いた手法、要救助者の状況などの詳細を明らかにした。平成29年度は1災害救助活動事例のデータ収集整理、2要訓練スキルの抽出、3スキルの構造化・スキル項目の重要度決定を行なう研究計画に従い取り組んできた。1災害救助活動事例のデータ収集整理については、これまでかつて得られなかった内容、精度のデータが救助プロセスの全ステップにわたり収集できた。また熟練訓練指導者へのエキスパート・ヒアリングにより、救助の基本データとなると考えられるデータ項目および救助プロセスを整理することができた。2要訓練スキルの抽出については、よい精度での一定数の活動事例データが1により収集・整理できたことで、木造倒壊家屋での救助活動における要訓練スキルの抽出・把握ができた。3については、完了に至っていないが、検討を進めているところである。

以上より、現在までの進捗状況としておおむね順調に進んでいると考えている。2015年第3回国連防災世界会議において採択された仙台防災枠組2015-2030では優先事項1に関連データの収集・分析・管理・活用が含まれているが,災害応急期における捜索救助医療活動に関するデータは,今後の災害対応力の向上に結びつく貴重なデータとなると考えられるものの,これまで十分に集められたことがない.特に,詳細な現場状況・救助方法に至るまでの記録は既往研究にもほとんどなく,その基本データも明確でない.本研究では,平成28年熊本地震が前震・本震型であったため本震発生前夜に応急部隊が既に現場直近に集結しており本震直後から捜索救助医療活動を実施したことに着目し,平成29年度研究において,調査票の開発とそれを用いたデータ収集を行い,救助活動のプロセスが大きく11の項目に分けられること,および各プロセスの詳細データを得た.平成30年度研究では,得られたデータをもとに,効果が高い訓練内容の検討と活動・訓練要領の標準化を行っていくための要訓練スキルの抽出と構造化,スキル項目の重要度決定を試みた.救助の各プロセスの所要時間に着目し,各現場における現場状況,資機材,救助手法,要救助者の状況等との関係について分析した結果,平成28年熊本地震における倒壊建物からの救助活動に関し,救助困難度を構成する各データ項目とその構造について明らかにした.また,既往訓練データを収集整理し,既往訓練の内容・種別の把握,訓練指導者らへのヒアリングを実施するとともに,継続的な訓練向上につながる検証方法の検討を行った.平成30年度は,活動困難度を反映して,捜索救助医療活動に必要なスキルに関し習熟度に応じたスキル獲得訓練プログラムおよび評価モデルの検討を行う計画であった.活動困難度を明らかにするための諸分析にやや時間を要したため,評価モデル完成には至っていないが,検討のもととなるエビデンス・データ項目の確認,害捜索救助医療活動データを収集する際に基本となるデータ項目の特定,実活動者による記入・記録が可能なデータ・フォーマットの作成,またそれを通じた標準データフォーマットの確立など平成31年度計画の内容について上記分析と関連して一部先取りして進めることができたことから,全体としての進捗はおおむね順調であると考える.平成30年度は4スキル獲得訓練プログラムの設定、5設定したスキル獲得訓練プログラムの実施と検証を行なう予定である。4については、平成29年度に得られた活動事例データに基づき組み立てていく作業を主として行い、設定していくが、既往の訓練プログラムの収集把握、既往訓練と実際の活動事例データの比較、現場出動隊員や訓練指導者らへのヒアリングなども併せて行い、より実効性・実現性の高い訓練プログラムの設定をめざす。5については、当初計画ではオンサイトで使用できるアイトラッカーによる検証を検討していたが、センサーによる検証方法では視線以外も含めた方法の検討、判断スキルなどのメンタルスキルも含めたアンケート等による方法なども含めて随時検討を重ね、継続的な訓練向上をしていけるよう標準化することも視野に再度検討し、実施していく。
ヒトコレステロール合成酵素の構造と発現調節機構の解明

コレステロール生合成系の後段階酵素のうち、ひと、ラットのスクアレン・エポキダーゼ(SE)及びラノステロール合成酵素(OSC)のcDNA並びにgenome DNAのクローニングを行い、その塩基配列を決定した。SE genome DNAはエクソン11,イントロン10よりなり、これをプローブにヒトSE遺伝子が第8染色体のテロメア近傍のq24.13-qに局在していることを明らかにした。HeLa cellを用いたSEのコレステロールによる発現を検討し、SEがHMG-CoA還元酵素、LDL受容体同様に転写レベルでステロールによる調節を受けることを明らかにした。また5'及び3'から欠失させたラット及びヒトプロモーターを用いたルシフェラーゼアッセイにより、ステロールによる制御に必要な2つの領域を同定した。ゲルシフト解析及び過剰発現させた結果から、制御領域Iにはsterol regulatory element binding protein (SREBP)が結合して、実際にその制御に関わっていることを示した。またもう1つの制御領域にはNF-Y結合配列が含まれていた。これまでラット、ヒト、マウス、分裂酵母、のSEcDNAを単離しその一次構造を決定したが、ドメイン構成として膜貫通ドメインは生物種で異なり哺乳類では4回、パン酵母、分裂酵母、カンジダでは2回と推定され阻害剤の生物種特異性との関連が示唆される。生物種に拘わらず2個の高度な保存領域I、IIが存在し、トリチウム基質アナログのフォトアフィニティーラベルではΔ^<100>-RSEのN端から始まる分子量約12,000の保存領域Iを含むポリペプチドに標識を検出した。一方、競争性阻害を示す阻害剤アナログでは保存領域IIの直後のトリペプチドに標識を検出した。従って、保存領域I及びIIは立体的には近くに存在して基質結合部位を形成していると推定される。1.ヒトSEの調節ヒト培養細胞を用いSE遺伝子の発現をHMG-CoA還元酵素、LDL-レセプターと比較検討した。リポタンパク質欠乏血清下では、ウエスタン、ノザンブロットの何れでもリポタンパク質含有血清と比較し、SEは酵素蛋白、mRNAレベルで発現が増加していた。体表的なHeLa細胞の実験から25-hydroxycholesterol、cholesterolの添加量に依存してSEの発現が抑制された。SEの阻害剤であるNB-598を添加したリポタンパク質欠乏血清下ではメッセージに何ら影響はなかった。これらの結果はSE発現が転写レベルで調整されているとの考えを支持している。2.ヒトSEの遺伝子構造クローニングしたヒトのcDNAをプローブに、ヒトの遺伝子ライブラリーをスクリーニングした。200万クローンをスクリーニングして15個のクローンを得、イントロンの長さ及びイントロン-エクソン結合部位を決定した。ヒト遺伝子の全長は17kbで11個のエクソンを含み、10個のイントロンは87から3.2kbの範囲にあった。エクソンI、IIはそれぞれ推定膜結合ドメイン及びFAD結合モチーフを持ち、真菌から哺乳類の遺伝子に共通なウンデカペプチドはエクソンVIIIに存在していた。3.ヒトSE遺伝子の染色体局在スタンフォードのラジエーションハイブリドパネルを用い、ヒトでの染色体上での局在を検討した。コンピューターの解析からSE遺伝子が染色体8に局在し、且つマイクロサテライトマーカーD8S508とリンクしていることを明らかにできた。マーカーは染色体8のq24.13テロメアに局在した。4.プロモーター領域の解析ゲノムクローンから得られたヒトSE遺伝子の5配列を決定後、転写開始点をプライマーエクステンション法により決定した。キメラリポータージーンを用い、目下SE遺伝子のプロモーター領域を解析中である。コレステロール生合成系の後段階酵素のうち、ヒト、ラットのスクアレン・エポキダーゼ(SE)及びラノステロール合成酵素(OSC)のcDNA並びにgenomeDNAのクローニングを行い、その塩基配列を決定した。

SEgenomeDNAはエクソン11,イントロン10よりなり、これをプローグにヒトSE遺伝子が第8染色体のテロメア近傍のq24.13-qに局在していることを明らかにした。HeLa cellを用いたSEのコレステロールによる発現を検討し、SEがHMG-CoA還元酵素、LDL受容体同様に転写レベルでスロールによる調節を受けることを明らかにした。また5'及び3'から欠失させたラット及びヒトプロモーターを用いたルシフェラーゼアッセイにより、ステロールによる制御に必要な2つの領域を同定した。ゲルシフト解析及び過剰発現させた結果から、制御領域Iにはsterol regulatory element binding protein (SREBP)が結合して、実際にその制御に関わっていることを示した。またもう1つの制御領域にはNF-Y結合配列が含まれていた。これまでラット、ヒト、マウス、分裂酵母のSEcDNAを単離し、その一次構造を決定したが、ドメイン構成として膜貫通ドメインは生物種で異なり哺乳類では4回、パン酵母、分裂酵母、カンジダでは2回と推定され阻害剤の生物種特異生との関連が示唆される。生物種に拘わらず2個の高度な保存領域・,・・が存在し、トリチウム基質アナログのフォトアフィニティーラベルではΔ^<100>-RSEのN端から始まる分子量約12,000の保存領域・を含むポリペプチドに標識を検出した。一方、競争性阻害を示す阻害剤アナログでは保存領域・・の直後のトリペプチドに標識を検出した。従って、保存領域・及び・・は立体的には近くに存在して基質結合部を形成していると推定される。
ＣＴ肺換気機能イメージングを利用した放射線治療の実用化に向けた臨床的有用性の検討

本申請者は呼吸に関わる肺内の高機能領域を避けて照射することで、主たる呼吸機能を担っている領域を保護することで副作用を減らすFunctional radiotherapy(F-RT)という技術に着目し、F-RTの中核を担うCT肺換気機能イメージング(CTVI)に関する研究を行ってきた。1臨床で利用するためには、どれだけ正しく肺換気機能が表せているかが重要となるため、CTVIの精度評価が必要となるため、精度検証用ファントムの利用が良いと考え、本ファントムを開発した。これらの結果は、Medical Physics(Impact Factor: 2.617)に投稿し、採択された。本研究の核となる、CTVI精度検証用ファントムを開発し、その論文が採択された。また、DIRパラメータがCTVIに及ぼす影響についても論文化済みであるため。1本ファントムを用いて、市販のDIRソフトウェアから作成したCTVIを比較したが、精度に違いが生じたことから、我々の方法の妥当性を評価するために、Landmarkの数、位置を改善する。2来年度実施する予定である、フォローアップ評価及び、治療中の肺換気変化を評価するためのシステムの構想及び、開発を行う。
体重・食塩摂取の変化と血圧値の改善効果に関する定量的研究

本研究の目的は、高血圧に対する個別健康教育事業の統一されたプロトコールに基づいた健康教育による生活習慣に対する介入効果として、特に体重減少、塩分摂取量の変化と血圧の変化についてその関連を定量的に検討することにある。解析対象者は20-69歳で前年度の血圧の検診結果が140/90mmHg以上、180/110mmHg以下のもので高血圧個別健康教育の参加者から脱落者を除いた504名(age 57.3±9.1)である。血圧測定は自動血圧計を用い標準化された方法で測定した。またスポット尿中Na、K、身長、体重を測定した。1)高血圧の保健指導の効果について6ヶ月間の高血圧保健指導により収縮期血圧で平均5.2mmHg、拡張期血圧で2.0mmHgの低下が認められた。2)指導前における肥満度と血圧値の変化について指導開始時における肥満度をBMI22未満、22から24.9、25以上の3群に分けて、6ヶ月間の保健指導による血圧値の変化を比較した。すべての群で収縮期、拡張期血圧ともに低下を認めたが、3群間に有意な差は認めなかった。このことは血圧の低下は、介入時の肥満度の違い、つまり血圧に対するリスクの大小にかかわらず同様であることを示している。3)体重の変化と血圧所見の変化について6ヶ月間の保健指導後の体重変化を体重増加群、0から2.99Kgまでの減少群、3Kg以上減少群の3群に分けてそれぞれ血圧の変化を比較した。収縮期、拡張期血圧ともに体重が減少した群ほど低下が大きく、3Kg以上減少した群では有意に血圧の低下を認めた。4)重回帰分析で求めたSBPの変化と体重の変化、塩分摂取の変化、性別、年齢、BMIの関連は、血圧の低下と体重の減少量の間に有意の関係を認めたが、他の因子間では関係を認めなかった。この解析において、体重1kgの減少に関係したSBPの低下は0.89mmHgであった。本研究は2カ年計画であり、初年度である平成13年度は研究計画に従い、高血圧の健康教育実施参加施設・参加者の募集を行い、引き続き参加者に対する6ヶ月間の保健指導を行っている。現段階では予定対象者数の約半数が保健指導を受けており、対象者の保健指導の情報と結果が徐々に得られてきている。平成14年3月時点で得られた知見を述べる。1)高血圧の保健指導の効果について6ケ月間の高血圧保健指導により収縮期血圧で平均5.2mmHg、拡張期血圧で2.0mmHgの低下が認められた。2ヵ年の研究終了後に十分な症例数を得た後に、血圧と塩分摂取量の関係、体重1Kg減少あたりの血圧変化量の解析など、更に詳細な解析を行う予定である。
不妊治療中の男性におけるＱＯＬ向上のためのファティリティ看護プログラムの開発

本研究の目的は、不妊治療中の男性のQOL向上を目指す「男性に特化したファティリティ看護プログラム」の開発である。不妊治療中の男性に対して現場で実用可能なプログラムを、従来の不妊女性に対する実態調査や看護介入プログラムに加えて、母性看護・助産学、泌尿器科学、生殖医療の専門家が学際的共同体制のもとで開発した。プログラム開発事前の基礎的調査として、不妊治療中の男性に対して、量的記述的横断調査でケアニーズを探索し、さらに、QOLの関連要因を探索した。ケアニーズは治療の情報提供、配偶者からのケア、日常生活情報などであった。男性因子、配偶者支援の少なさ、不妊期間の長さがQOLの低さと有意に関連していた。不妊治療中の男性のQOL低下を防止するために、治療に関する情報提供と配偶者による支援が必要であることが示唆された。これらの結果を基盤に、不妊治療中の男性に特化したファティリティケアとして、治療の情報提供と配偶者による支援を組み合わせたプログラムを開発し、カップルに対してパイロットスタディを行い、評価した。その結果、介入によるQOL得点の有意な前後差は確認されなかった。しかし、QOL下位尺度の一部が有意に増加した。さらに、サブグループ分析を行ったところ、対象者の高年齢群ではQOLを有意に低下防止できることが明らかになった。また、対象者の大多数はプログラムに満足し、活用度、期待との一致度が高いと評価したため、このプログラムは有用性があることが示唆された。本研究の目的は、不妊治療中の男性のQuality of Life(以下、QOL)向上を目指す「男性に特化したファティリティ看護プログラム」の開発である。不妊治療中に精神的苦悩が重責するカップルのうち、男性に特化した調査およびプログラム開発である。調査・公表の乏しい不妊治療中の男性におけるケアニーズに着目し、QOL向上のためのプログラムを開発・実施することにより不安やストレスを緩和する点に焦点を置いている。本年度は3年計画の初年度として、プログラム開発に活かすことをねらいとし、不妊治療中の男性におけるQuality of Lifeの関連要因を探索するために、精神的苦悩やQOL、ソーシャルサポート、ケアニーズを調査項目とした横断調査を予定した。調査票は分担・連携研究者との会議により研究組織で内容を十分に検討し、加筆修正を行った。所属施設の倫理審査委員会の承認を経たのち、研究協力者の協力を得ながら無記名の自己記入式調査用紙を用いた調査を実施中である。現時点におけるデータ収集の軌跡は次の通りである。2医療施設において対象者が多く来院する土曜日を中心に、研究調査依頼およびデータ回収を実施中である。さらに、別の2医療施設の施設管理者に研究協力の依頼中であり、今後、同意を得たのちに、データ収集予定である。調査終了後より不妊治療中の男性に特化したファティリティケアのモデル構築を実施する予定である。本年度は予定通りに不妊治療中の男性に対する調査を開始できたため。本研究の具体的計画は次の4点である。1.不妊治療中の男性に対して精神的苦悩やQOL、ソーシャルサポート、ケアニーズの実態調査を行いQOLの関連要因を探索する。2.不妊治療中の男性に特化したファティリティケアモデルを構築する。3.構築したモデルを基盤に、不妊治療中の男性向け看護プログラムを開発する。4.ファティリティ看護プログラムの実施および評価を行う。本年度は3年計画の2年目として、上記計画3の男性を対象としたプログラム開発を実施予定であった。しかし、初年度に実施した実態調査終了後に、上記計画の1と2である関連要因の探索とモデル構築がやや遅れたため、プログラム内容の決定および研究組織のブラッシュアップまで進めることができなかった。次年度は研究計画の内容は変更せず、研究計画3と4を研究分担者、連携研究者と共に進める予定である。同時に初年度に行った実態調査の結果を関連学会において学会発表および論文投稿の予定である。初年度に行った実態調査はスムーズに進められたが、その後の分析過程が停滞したため、プログラム開発の構成要素設定まで進めることができなかった。不妊治療中に精神的苦悩が重責するカップルのうち、男性のQOL向上のためのプログラムを開発・実施することにより不安やストレスを緩和する点に焦点を置いている。本年度の研究計画:1.不妊治療中の男性に特化したファティリティケアモデルの構築。2.構築したモデルを基盤に、不妊治療中の男性向け看護プログラムの開発。3.ファティリティ看護プログラムの実施および評価。主な実施内容:1.QOL関連要因の探索とモデル構築を行い、その結果を踏まえて、研究組織においてプログラム内容の決定および研究組織のブラッシュアップが終了した。2.看護プログラムの実施に向けて、東京医療保健大学倫理審査委員会の承認を受け、調査施設と研究実施の相談を行い、準備を整えた。調査施設のQOL施設長および看護管理者と調査実行実現に向けて具体的に方法を話し合った。3.予備調査の論文投稿を行い、関連学会での発表を行った。

論文はQOL関連要因の探索とケアニーズの探索の2本であり、いずれも英文で投稿した。学会発表も同様にQOL関連要因の探索とケアニーズの探索を国内で公表した。介入プログラムおよび調査を研究分担者、連携研究者、データ収集先の研究協力者と共に進める予定である。データ収集は2018年7月までを予定している。同時にこれまでに行ったモデル構築の結果を関連学会において発表予定であり、査読後の投稿論文を修正し、完成予定である。分析過程が停滞し、プログラム開発のブラッシュアップ、構成要素設定までが遅れたため。しかし、現在はプログラム実施に向けて必要なリクルート数が順調に達成しつつある。本研究の目的は、不妊治療中の男性のQOL向上を目指す「男性に特化したファティリティ看護プログラム」の開発である。不妊治療中の男性に対して現場で実用可能なプログラムを、従来の不妊女性に対する実態調査や看護介入プログラムに加えて、母性看護・助産学、泌尿器科学、生殖医療の専門家が学際的共同体制のもとで開発した。プログラム開発事前の基礎的調査として、不妊治療中の男性に対して、量的記述的横断調査でケアニーズを探索し、さらに、QOLの関連要因を探索した。ケアニーズは治療の情報提供、配偶者からのケア、日常生活情報などであった。男性因子、配偶者支援の少なさ、不妊期間の長さがQOLの低さと有意に関連していた。不妊治療中の男性のQOL低下を防止するために、治療に関する情報提供と配偶者による支援が必要であることが示唆された。これらの結果を基盤に、不妊治療中の男性に特化したファティリティケアとして、治療の情報提供と配偶者による支援を組み合わせたプログラムを開発し、カップルに対してパイロットスタディを行い、評価した。その結果、介入によるQOL得点の有意な前後差は確認されなかった。しかし、QOL下位尺度の一部が有意に増加した。さらに、サブグループ分析を行ったところ、対象者の高年齢群ではQOLを有意に低下防止できることが明らかになった。また、対象者の大多数はプログラムに満足し、活用度、期待との一致度が高いと評価したため、このプログラムは有用性があることが示唆された。現時点では、不妊治療中の男性におけるQOLの関連要因を探索するために、精神的苦悩やQOL、ソーシャルサポート、ケアニーズの横断調査を実施中である。調査終了ののち、不妊治療中の男性に特化したファティリティケアのモデル構築およびファティリティ看護プログラムの作成を実施する予定である。研究計画1のQOL関連要因の探索、研究計画2のファティリティケアモデルの構築に関しては関連学会において研究発表および論文投稿を速やかに行う。研究計画3の看護プログラムの開発は構成要素を設定し、具現化した内容を研究組織においてブラッシュアップを行う。その後、研究協力者と共に研究計画4のプログラムの実施および評価を進める。
双生児の検査成績に基づく臨床検査値への環境因子寄与率の解明

一卵性双生児を用いるという、一致した遺伝的バックグラウンドの条件下で臨床検査値に及ぼす環境要因を厳密に検討する研究である。予備研究として、ゲノムのメチル化率がメチル化関連酵素をコードする遺伝子の多型によって異なることと、病態に関連することを報告し、遺伝子のメチル化が病態に影響し、ひいては臨床検査値にも影響しうることを明らかにした。研究期間中にサンプリングした一卵性双生児約300組のなかから甲状腺自己抗体の陽性・陰性がペア内で一致しない一卵性双生児約25ー30組について、ゲノムDNAのメチル化の差異を解析中である。大阪大学大学院医学系研究科附属ツインリサーチセンターのサンプリングプロジェクトとの共同で、平成24年度末現在、210組420名の双生児のゲノムおよび血清等サンプリングが完了している。また、これらのサンプルについて、代表的な臨床検査項目の測定が完了しており、基本的な解析対象データは蓄積されている。また、生体検査として身長や体重などの基本的なデータと、検尿や骨密度、頸動脈エコー等を行った。あわせて、被験者の病歴や治療歴、あるいは食事栄養調査や生活習慣調査などの疫学的データも蓄積されている。さらに、気分調査や性格調査などのメンタルな部分の調査データの蓄積も試みている。現在、これらのデータのうち臨床検査項目に及ぼす遺伝因子寄与率と環境因子寄与率を解析するためのプレリミナリーな検討を行っているが、ACE解析に必要な二卵性双生児の比率が必ずしも多くないために、信頼性のおけるACEモデリング解析を行うにはさらにサンプル数の蓄積が必要と判断された。しかしながら、甲状腺自己抗体や生活習慣病のような頻度の高い疾患あるいは異常値について、一卵性双生児のペア内で差異がある、いわゆるdiscordant pairが相当数(1ー2割)見出されている。本年度はこれらのペアのゲノムサンプルのCpGのメチル化状態について変化を解析するため、約46万か所のCpG部位のメチル化率について、CpGアイランド領域、プロモータ領域などのアノテーションごとのグループにわけ、グループ内でのメチル化率を解析できるように再構成を行い、210組においてメチル化の基礎データ整備のめどがついた。次年度にDiscordant pairにおけるエピゲノムの差について明らかにできる予定である。大阪大学大学院医学系研究科附属ツインリサーチセンターのサンプリングプロジェクトとの共同で、平成24年度末現在、120組240名の双生児のゲノムおよび血清等サンプリングが完了している。現在、これらのデータを体系的に整理し、臨床検査項目に及ぼす遺伝因子寄与率と環境因子寄与率を解析するためのプレリミナリーな検討を行っており、ACEモデリングによる解析が可能なデータ体系であることを確認しているが、ACE解析に必要な二卵性双生児の比率が必ずしも多くないために、信頼性のおけるACEモデリング解析を行うにはさらにサンプル数の蓄積が必要と判断された。あわせて、ゲノムサンプルよりCpGのメチル化状態を解析したデータの提供をうけ、双生児ペア間でのメチル化率の相違を解析できるよう準備をしている。具体的には、約46万か所のCpG部位のメチル化率について、CpGアイランド領域、プロモータ領域などのアノテーションごとのグループにわけ、グループ内でのメチル化率を解析できるように再構成を行っている。大阪大学大学院医学系研究科附属ツインリサーチセンターのサンプリングプロジェクトとの共同で、平成25年度末現在、297組594名の双生児のゲノムおよび血清等のサンプリングを完了した。またこれらについて、代表的な臨床検査項目の測定が完了しており、解析対象データは順調に蓄積されている。被験者の病歴・治療歴・食事栄養調査などの疫学的データも順調に蓄積されている。現在、これらのデータを用いて遺伝因子寄与率と環境因子寄与率を解析試行しているが、ACE解析に必須の二卵性双生児の比率が引き続き増加せず、信頼のおけるACE解析結果を発表できるに至っていない。陽性率が一般的に比較的高い甲状腺自己抗体については、陽性陰性の不一致一卵性ペアが30組程度見出されており、これらのペアのメチル化データについて大規模解析を開始した。現在、大阪大学大学院情報科学研究科と共同で、統計学的解析を行っているところであり、平成26年度には成果発表が可能と考えられる。また基本的な観測として、男性ペアの双生児間でのメチル化頻度の差異が女性ペアよりも大きい可能性が偶然見いだされ、現在論文執筆中である。臨床検査診断学サンプルは210組420名であり、順調に収集できており、表現型によるDiscordant pairも相当数見出している。

またメチル化解析についてもおおむね予定通り進行中である。しかしながら、ACEモデリング解析を行うためには一卵性双生児と二卵性双生児がどちらもある程度のサンプル数必要であるのに対し、二卵性双生児のサンプル数が低く、信頼性のおけるACE解析を行うためにはさらに二卵性双生児サンプルの割合を増やす必要がある。サンプルは120組240名であり、順調に収集できている。二卵性双生児サンプルをさらに積極的に収集する。Discordant pairについてペアのふたりの間にどのような疫学的な差異が存在するかを解明し、ゲノムのエピジェネティックな変化についても同様にペアのふたりの間で差がないかを解析する。収集したサンプルについて得られた臨床検査値、あるいは疫学データを体系的に整理したうえで、最終的には。生活習慣や環境がゲノムのエピジェネティックな変化にどのように影響しているかを解明し、環境因子が身体に与える影響を定量的に計測できるようにする。また収集したサンプルについて得られた臨床検査値、あるいは疫学データを体系的に整理したうえで、Discordantなペアについてペアのふたりの間にどのような疫学的な差異が存在するかを解明し、ゲノムのエピジェネティックな変化についても同様にペアのふたりの間で差がないかを解析する。最終的には。サンプルの収集および解析計画において、サンプルの収集状況が当初予定よりやや遅く、特に二卵性双生児サンプルの収集状況が遅れているために、分析・解析に要する費用の執行が予定より遅れた。平成25年度に施行予定であったサンプル解析を、平成26年度分とあわせて施行する。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
細胞同調法及びFISH法を応用した新たな高精度染色体線量評価法の確立

本研究では低線量から高線量までの広範囲にわたる被ばく線量評価法の開発を目的として、細胞同調法の適用性の検証を行ってきた。これまでの研究から、015Gyの広範囲にわたって、8時間のリリース(細胞周期の再開)処理を行う細胞同調により高頻度のG2/M期の細胞を得られることが明らかとなった。今回はこのような細胞同調法の適用及びリリース時間の差が放射線によって誘発される染色体異常、とくに環状染色体の頻度に影響があるか否かを種々の処理における環状染色体の解析を行った。その結果、20Gy以上になると飽和状態となり、環状染色体の頻度が低下する事,同一のリリース時間(7時間)で比較すると大きな差は得られなかった。一方、同じリリース時間(10時間)で線量を変えて、環状染色体の頻度を解析すると、これまでと同じように線量依存性が確認された。さらに通常のPCC法と細胞同調法(リリース8時間)を適用した場合で、環状染色体の頻度を比較した結果、10Gy以上の線量において、細胞同調法を適用した例の方が環状染色体の頻度が低くなった。また,PCC-ring法による検量線の作成を試みたところ、15Gyの線量において細胞同調法より約4分の一の出現頻度になった。現在、Dic法や転座法についてはISOによる標準化がなされているにも関わらずPCC-ring法の標準化は勧められていない。この要因として、環状染色体の判定基準が確立されていない事、通常のPCC法ではカリクリンA処理によって染色体が過剰凝縮する場合もあり、環状染色体の認定が困難となることが大きな要因と考えられる。本研究ではリンパ球培養法について、採取した血液の保存や輸送方法についても検討した。その結果、採取した血液は室温保存が必要である事、EDTAで採血した血液は4°C保存することによって、ヘパリン採血と同様の分裂頻度が得られることが明らかとなった。本研究では細胞同調法とPCC法を併用し染色体線量評価法の高精度化を目的としている。分裂刺激剤で処理された末梢血リンパ球は細胞周期を開始するが、リンパ球の細胞周期の同調を行う場合には、一般的にDNA合成期(S期)の前半で細胞周期を停止させ、その後に周期を再開させて染色体の形態をとるM期へと進行させる。とくにPCC-ring法の場合にはG2/M-PCCを解析の対象としているため、同調させた後のリリース時間が大きな問題となる。今回は、リリース時間を6, 7, 8, 9, 10時間に設定し、G2/M-PCCの頻度を調べたところ非照射群において高頻度に得ることが出来た。一方、5, 10, 15,20GyのX線で照射したリンパ球のリリース時間を解析した結果、5Gyでは67時間処理において高頻度にG2/M-PCCの像が得られた。また、10Gy以上の照射では67時間のリリースではG2/M-PCCの頻度が低下し、S-PCCの頻度が多くなった。これは高線量放射線の照射によって細胞周期の遅延が誘発されていると考えられる。5Gyを超える照射を受けたリンパ球では810時間のリリース処理において高頻度にG2/M-PCCが得られた。これらの結果を総合すると、5Gy以上の高線量被ばくが想定される場合に細胞同調法の併用化では8時間のリリースが最適と考えられる。本研究では、また、従来法(PCC法のみ)と細胞同調を併用した場合とでG2/M-PCCの頻度に差が有るか否かの検証フローサイトメトリーを用いて行った。その結果、非照射群では細胞同調併用法において効率よくG2/M-PCCを捉えることが出来た。一方、5Gy以上の照射では同程度の頻度となり有意な差は認められなかった。今後は、実際の染色体増を用いて染色体異常の解析を進めていきたい。細胞同調法を併用する場合に一般的にS期同調法が用いられる。この過程で大きな問題となるのが同調後のリリース時間である。また、高線量の放射線を浴びたリンパ球は細胞周期を開始後も、アポトーシスが誘導されたり、細胞周期チェックポイントによって細胞周期が停止する場合があり、リリース時間の決定が極めて重要となる。本年度の研究において5Gy以上の照射においてリリース時間を決定できたことは大きな収穫である。従って、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。現在、生物学的線量評価法として二動原体染色体(DIC)法や染色体転座法、早期染色体凝縮(PCC)法、cytokinesis-blocked micronucleus(CBMN)法が用いられているが、5Gy以上の高線量被ばくにおける線量評価の際には、PCC法が適用される。染色体を解析する際は、分裂阻害剤であるコルセミドで処理することにより、細胞分裂を分裂中期で阻止する方法が一般的である。それに対し、PCC法ではPhosphatase inhibitorであるオカダ酸やカリクリンAにより、G1, S, G2, M, A期の各細胞周期にある細胞に対して、染色体凝縮を誘導できる。そのため、細胞周期が分裂中期に到達する前に停止してしまうような、高線量の被ばくでも線量評価が可能となる。一方、ある一定の細胞周期にある細胞を効率よく集める方法の一つとして細胞同調法があり、細胞周期に関与するタンパク質の発現量解析や、染色体検査の分野では高精度染色体分染法に用いられている。

MTXを用いた細胞同調法では、細胞周期をS期前半で同調できることが知られている。平成28年度では細胞周期の停止後の同調細胞のリリース時間を解析し、概ね8時間のリリース時間を取る事によって解析に適した染色体像を得る事が判明し、同時にフローサイトメトリーを用いて細胞周期の解析を行った。本年度はさらに実際の細胞算定を行い、従来法と細胞同調法との比較を行い、より解析に適した同調細胞のリリース時間の検討を行った。その結果、0及び5 Gy時には従来法より細胞同調併用法でG2/M-PCCを高頻度に捉えることが出来た。また、10及び15 Gyでは従来法と同程度のG2/M-PCCを確保できたが、20 Gyでは従来法の方が細胞同調併用法よりもG2/M-PCCが高頻度になった。細胞同調法を併用する場合にMTXを用いた一般的にS期同調法が一般的であるが、大きな問題となるのが同調後のリリース時間である。リリース時間は細胞が受けたダメージの程度によって細胞周期が変化する事から、放射線を受けた細胞の細胞周期の遅延を考慮に入れリリース時間を決めなければならない。本年度の研究においては実際に細胞算定によって細胞同調法と従来法との比較を行った。5Gy以上の照射においてリリース時間を再確認できたことは大きな収穫である。従って、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。本研究では低線量から高線量までの広範囲にわたる被ばく線量評価法の開発を目的として、細胞同調法の適用性の検証を行ってきた。これまでの研究から、015Gyの広範囲にわたって、8時間のリリース(細胞周期の再開)処理を行う細胞同調により高頻度のG2/M期の細胞を得られることが明らかとなった。今回はこのような細胞同調法の適用及びリリース時間の差が放射線によって誘発される染色体異常、とくに環状染色体の頻度に影響があるか否かを種々の処理における環状染色体の解析を行った。その結果、20Gy以上になると飽和状態となり、環状染色体の頻度が低下する事,同一のリリース時間(7時間)で比較すると大きな差は得られなかった。一方、同じリリース時間(10時間)で線量を変えて、環状染色体の頻度を解析すると、これまでと同じように線量依存性が確認された。さらに通常のPCC法と細胞同調法(リリース8時間)を適用した場合で、環状染色体の頻度を比較した結果、10Gy以上の線量において、細胞同調法を適用した例の方が環状染色体の頻度が低くなった。また,PCC-ring法による検量線の作成を試みたところ、15Gyの線量において細胞同調法より約4分の一の出現頻度になった。現在、Dic法や転座法についてはISOによる標準化がなされているにも関わらずPCC-ring法の標準化は勧められていない。この要因として、環状染色体の判定基準が確立されていない事、通常のPCC法ではカリクリンA処理によって染色体が過剰凝縮する場合もあり、環状染色体の認定が困難となることが大きな要因と考えられる。本研究ではリンパ球培養法について、採取した血液の保存や輸送方法についても検討した。その結果、採取した血液は室温保存が必要である事、EDTAで採血した血液は4°C保存することによって、ヘパリン採血と同様の分裂頻度が得られることが明らかとなった。5Gy以上の照射において細胞同調法を併用した結果、G2/M-PCCに有意な差が認められなかった。さらに20Gyではむしろ従来の方がG2/M-PCCの頻度が高かった。
Bell麻痺における病因ウイルスの早期診断および麻痺発症の機序と治療に関する研究

原因不明とされていた特発性顔面神経麻痺、いわゆるBell麻痺の主病因がヒト単純ヘルペスウイルス1型(HSV-1)の再活性化であることが明らかになってきている。しかしながら、麻痺の発症機序や病態、治療に関しては未だ明らかでない。本研究では、Balb/cマウスの耳介にHSV-1を接種し顔面神経麻痺を発症させるBell麻痺のモデル動物を用い、麻痺発症機序と病態を組織学的および電気生理学的に検討した。また、臨床面からはBell麻痺患者の唾液からPCRによる病因ウイルスの同定や抗ウイルス剤であるアシクロピルの有用性を検討した。具体的な研究内容は1)HSV-1の顔面神経における感染と神経障害性に関する研究。2)HSV-1再活性化による顔面神経麻痺モデルの作成。3)Bell麻痺患者の唾液からPCRによる病因ウイルスの同定。4)抗ウイルス剤によるBell麻痺の治療である。本研究によりHSV-1が顔面神経の膝神経節と下行枝、顔面神経核に感染し、感染細胞が神経細胞とシュワン細胞、そしてアストロサイトであることが明らかになった。また、HSV-1による神経障害は脱髄と軸策変性の混合したものであるとこと、そして、誘発筋電図もBell麻痺症例に類似することから、Bell麻痺症例においても同様の混合性の神経障害が生じていることが示唆された。また、HSV-1初感染マウスで潜伏感染を確認した後、抗TCR抗体で細胞性免疫を抑制し、ウイルス接種部位である耳介を再度擦過することにより、麻痺を発症させることに成功した。この成果により、よりBell麻痺に近い臨床的モデルが作成できた。臨床面ではBell麻痺患者の164例の唾液からPCRにより、16例(9%)にHSV-1のDNAを、9例(5%)に水痘-帯状疱疹ウイルス(VZV)のDNAを、また2例からは両ウイルスのDNAを検出した。PCRによるウイルス診断には感度等、今後解決すべき課題はあるが、早期診断として可能性を示した。また、Bell麻痺患者480例を対象にステロイド単独とステロイドと抗ヘルペス剤であるアシクロビルの併用療法による治療効果を比較検討した。その結果、ステロイドとアシクロビルの併用群では完治率が95.7%であったのに対してステロイド単独群では88.6%と治癒率が低く、アシクロビル併用の有用性が示された。また、アシクロビル併用群では3日以内に治療を開始した症例では完治率が100%であったのに対して、4日以降の投与では86.2%と低く、アシクロビルの早期投与が有効であることも明らかになった。以上ことからPCR等による早期の病因ウイルスの検索の必要性が示唆された。

平成13年度は(1)ベル麻痺、ハント症候群における顔面神経麻痺の病態として側頭骨内顔面神経の浮腫と神経内圧、血流障害の検討、および(2)ベル麻痺における病因ウイルスに関する分子生物学的検索を施行した。麻痺の病態としての神経内圧の研究では、レーザードップラー血流計と圧トランデユーサーを用いて顔面神経減荷術の際に側頭骨内顔面神経の血流と神経内圧を測定した。その結果、ハント症候群ではベル麻痺や外傷性麻痺に比べ垂直部と錐体部、水平部において神経内圧が上昇して、その結果、血流が少なく、10ml/分/100g以下の症例が多くみられた。また、膝神経節部は疾患にかかわらず他の部位より血流が多い傾向がみられた。さらに、神経鞘切開前後の血流変化では、ベル麻痺、ハント症候群では神経鞘切開により血流が増加する症例と逆に減少する症例が見られた。神経鞘切開前に血流の多かった症例では切開後に血流が減少し、逆に血流の少なかった症例では切開により血流が増加する傾向がみられた。顔面神経の血管は神経鞘(extrinsic system)と神経実質(intmsicsystem)に分布し、両者は穿通血管で連絡されている。そして、この穿通血管は壁が薄く、浮腫などの神経内圧の上昇により閉塞されやすいと考えられている。神経鞘を切開することは神経鞘の血管や穿通血管を損傷するが、一方では上昇した神経内圧を正常化させる効果をも持ち合わせている。したがって、神経鞘の切開により血流が低下する理由として神経鞘やそれを穿通する血管の損傷が、また、増加する理由として神経内圧の正常化による神経内血管の拡張が考えられた。ベル麻痺における病因ウイルスの検索に関しては、患者の唾液や手術材料から通常のPCRで約30%に単純ヘルペス1型(HSV-1)のDNAが検出された。Nested PCRあるいはサザンブロットで感度を上げれば、さらに検出率が向上することが考えられた。平成13年度の研究成果から、ベル麻痺の病因としてHSV1の関与が臨床材料からも診断可能であること、また麻痺の病態として神経浮腫と神経内圧上昇による循環障害が重要であることが明らかになった。これらの研究成果は治療に応用できるものであり、平成14年度以降は神経の再生とウイルスの再活性化のメカニズムを検討する予定である。平成14年度はHSV-1の顔面神経における感染細胞とウイルスレセプターの同定に関する研究を行った。マウスの耳介にHSV-1を接種し、麻痺モデルを作成後、顔面神経、脳幹を超低温フリザーで凍結し、マイクロスライサーにて薄切し、グルタールアルデハイドで固定後、電子顕微鏡にてウイルスの標的細胞とその感染部位を検討した。その結果、ウイルスは顔面神経の知覚神経節である膝神経節と運動神経核である顔面神経核に感染し増殖することが明らかになった。また、シュワン細胞やアストロサイトにも感染することが明らかになった。また、免疫操作による顔面神経麻痺発症の免疫系の関与に関する研究も施行した。すなわち、マウスにHSV-1を接種後、抗TCR抗体を用いて免疫能を低下させたり、抗HSV-1抗体やHSV-1感作T細胞をマウスに人為的に移入し、麻痺発症の機序と免疫系の関与を検討した。その結果、HSV-1の初感染モデルでは免疫操作により、麻痺の発症頻度や重傷度に変化がみられず、また予防効果も認められなかった。
微細格子雲解像モデルを用いた温帯低気圧に伴う降雨帯の研究

前線に伴う雲による降水を表現する微細格子雲解像モデルにより温帯低気圧に伴う降雨帯の構造、成因について調べた。まず、理想化した数値実験により、地上の寒冷前線に伴う降雨帯のコアーギャップ構造について調べ、その成因である水平シア不安定波の発達は環境風の鉛直シア、局所的な鉛直シアに強く依存することなどを示した。また、観測された前線に伴うその他の各種降雨帯の構造、成因について現実的な設定の数値実験により明らかにした。雲解像モデルの高解像度化・改良を行い、前線に伴う雲による降水を良く再現する微細格子雲解像モデルを作成した。モデルの水平格子間隔は数百m程度、鉛直格子間隔は数十m程度とした。これにより、前線に伴う層状雲中の対流雲形成、雲頂付近での乾燥空気のエントレインメントによる不安定化など、降雨帯の形成に重要と考えられる過程が表現できるようになった。モデルの検証のため、二次元的な構造を持つ寒冷前線を対象とし、多数の試行実験が可能な水平・鉛直の二次元の枠組みで再現実験を行った。鉛直解像度を上げたことにより、過去の前線の数値実験において報告されている水平・鉛直解像度の不整合により生ずる物理的に意味のない重力波の前線面での発生も抑制されることが分かった。さらに、3次元化したモデルを用いて、水平シア不安定により生ずる寒冷前線降雨帯の降水コア形成の数値実験を行った。この実験により、環境風の鉛直シアが弱くなると寒気先端における前線に沿った成分の水平渦度が強まり、水平シア不安定に伴う鉛直渦度アノマリの発達を抑制すること、結果としてある水平シア強度以下では不安定波の発達が完全に抑制されることを明らかにした。前線や密度流の先端など顕著な水平シアのある場であっても、必ずしも不安定波や渦が生じるとは限らないが、この結果はその理由を説明するものである。また、この抑制効果は波長の長い不安定波に対してより強く働くため、結果として、単純な水平シア流の不安定と異なり不安定波の波長が顕著な水平シア強度依存性を持つことも示した。微細格子雲解像モデルを用いておこなった現実的な設定の温帯低気圧の数値実験により、低気圧暖域の降雨帯、地上の寒冷前線に伴う降雨帯、上空の寒冷前線に伴う幅の広い降雨帯など各種降雨帯の形成メカニズムについて調べた。その結果、暖域の降雨帯は寒冷前線先端での強制的な持ち上げに起因する成層の不安定化により生じること、その形状は寒冷前線の形状を強く反映することを示した。また、雲微物理過程を変えた感度実験により、上空の寒冷前線に伴う幅の広い降雨帯の形成には氷相の降水粒子の形成に伴う加熱、融解に伴う冷却が重要であり、氷相を考慮しない実験では明瞭な降雨帯が生じなくなることを示した。また、寒冷前線先端において水平シア不安定により生ずる降水コアの間隔は、暖域の風の鉛直シアが強くなると前線上の渦の融合成長が促進されることで広くなることを示した。さらに寒冷前線に伴う降水コアの形状は雲微物理過程や大気境界層のパラメタリゼーションに敏感であることを示した。これは、雲微物理過程により前線先端部の寒気の強さが変わること、大気境界層のパラメタリゼーションを変えると暖域の風の鉛直シアが変わることに起因する。さらに、モデルの水平格子間隔を100mから1kmまで変えた実験を行うことにより降水コアの形状の格子間隔依存性について調べた。前線上に初期に生じる水平シア不安定波の波長は水平格子間隔に比例するが、シア不安定により生じた渦はその後格子間隔に依らないある一定の大きさまで融合成長するので、最終的な降水コアの形状や波長は格子間隔にあまり依存しないことが分かった。雲解像モデルの高解像度化・改良を行い、温帯低気圧の前線に伴う降水を表現する微細格子雲解面モデルを作成した。これにより、層状雲中の対流雲形成など、降雨帯の形成に重要と考えられる過程が表現できるようになった。また、鉛直解像度を上げたことにより、過去の前線の数値実験において報告されている水平・鉛直解像度の不整合により生ずる物理的に意味のない重力波の前線面での発生も抑制された。3次元化したモデルを用いて、水平シア不安定により生ずる寒冷前線降雨帯の降水コア形成の数値実験を行った。この実験により、環境風の鉛直シアが弱くなると寒気先端における局所的な鉛直シアが強まり、水平シア不安定波の発達を抑制すること、結果としてある水平シア強度以下では不安定波の発達が完全に抑制されることを明らかにした。また、局所的鉛直シアのもつ抑制効果は波長の長い不安定波に対してより強く働き、結果として、単純なシア不安定と異なり成長率が最大となる波長が顕著なシア強度依存性を持つことも示した。

さらに、現実的な設定の温帯低気圧の数値実験により、低気圧暖域の降雨帯、上空の寒冷前線に伴う幅の広い降雨帯など各種降雨帯の成因について調べた。その結果、暖域の降雨帯は寒冷前線先端での強制的な持ち上げに起因する成層の不安定化により生じ、その形状は寒冷前線の形状を強く反映すること、上空の寒冷前線に伴う幅の広い降雨帯の形成には氷相の降水粒子の融解に伴う冷却が重要であり、氷相を考慮しない実験では明瞭な降雨帯が生じなくなることなどを示した。
実構造物の高信頼化と欠陥発生機構解明に挑戦する超多点レーザ走査3D超音波映像法

発電プラント、鉄道車両、ロケット、自動車部材などに発生する「き裂」は、複雑な3次元形状を有する。実構造物の内部欠陥の3次元映像化が実現されれば、正確な3次元欠陥形状に基づくより高度な信頼性保証が可能となり、さらには実構造物の欠陥発生機構解明にもつながることが期待できる。しかし、現場適用可能な非破壊映像法は、最新の超音波フェーズドアレイでも2次元映像化に限られていた。本研究では、大振幅超音波送信技術と超多点レーザ走査アレイ受信の融合により「超多点レーザ走査3D超音波映像法」を創出する。