hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内毒素による実験的歯周炎病巣における組織破壊とマクロファージ系細胞の役割について

(3).また、その多くがED1陽性浸出性Mφと考えられるIa抗原陽性の多角形ないし樹状細胞が同部にLPS投与後3時間から増加し、7日目に高値を示し、免疫応答能が時間の経過とともに高まることが示唆された。2.次にLPS2回投与により、(1).1回投与に比べてJE内への好中球の浸潤や歯槽骨辺縁部での破骨細胞の出現が増加傾向を示すとともに、ED1陽性細胞数がJE下結合織に投与後3時間から7日にかけて増加を示した。(2)Ia陽性細胞も同部においてLPS2回目投与後3時間から7日にかけて早期から著明な増加を示した。(3).以上より、LPS2回目投与により、投与部直下の歯肉組織を中心に炎症反応が早期より且つ増強され、これには1回目投与により同部に増加したIa陽性Mφが関与し、少なくともサイトカインの産生などにより非特異的な炎症反応ないし免疫応答が増強された結果起こったと推察された。現在リンパ球系細胞の動態について検討し、特異的な免疫応答の増強の有無について検討中である。本研究は、辺縁性歯周炎の重要な発症因子の一つであるリポポリサッカライド(LPS)によって辺縁歯周組織に惹起される炎症性変化に対するマクロファージ(Mφ)系細胞の役割を実験病理学的に検討することを試みたものである。そこで、Wistar系雄性ラットの臼歯歯肉溝よりLPSを1回及び2回局所投与し、同部辺縁歯周組織に出現するMφ系細胞の動態とIL-1βなどの炎症性サイトカインの発現やリンパ球系細胞の出現状況との関係を免疫組織化学的手法を用い検討した。その結果、1.LPS1回投与により、辺縁部歯周組織の特に接合上皮(JE)付近へのED1陽性細胞(単球・マクロファージ系細胞)およびIa陽性細胞が経時的に増加する事を確認した。また、これらの細胞の一部がIL-1βを産生し骨吸収などへの関与が推測された。2.LPS2回投与では、1回投与に比べて、ED1陽性細胞やIa陽性細胞が早期から著明な増加を示す事を見いだした。このIa陽性細胞の増加傾向は非特異的な免疫応答が特異的な免疫応答へ移行している可能性を強く示唆しているものと考えられた。H11年度は、再度抗原刺激を与えた時のリンパ球の免疫応答の違いを調べるために、LPSを1回および2回投与し、辺縁歯周組織に出現するTおよびBリンパ球の出現の有無、分布状態および経時的変化を検索した。その結果、1.1回のLPS投与ではPan-TおよびPan-B陽性細胞は殆ど観察されなかったが、2回投与後3時間後からPan-T陽性細胞だけがJE直下部付近および口蓋粘膜下結合組織にみられた。LPS2回投与では、1回目の投与によってMHC class IIのIa抗原の発現が既に高まっている状態であることより、1回投与の時とは違った免疫応答が生じ、それによりT細胞が特異的に認識され、出現した可能性のあることが推察された。なお、本研究遂行中歯根膜セメント質形成に重要な働きを持つヘルトビッヒ上皮鞘のapopototicな断裂にマクロファージが関与する可能性が示唆され将来検討したい。
極地環境における口腔セルフケアプログラム開発に関する研究

南極越冬隊員30名を対象に、1年間の南極滞在中に計4回、口腔保健行動や自覚症状に関する質問票調査を行った。その結果、南極観測隊員は南極滞在中に口の健康の自己評価が低下し、歯みがき回数やデンタルフロスの使用、舌清掃、歯や歯ぐきをチェックする習慣などの保健行動が悪化する傾向がみられた。これまでの研究でも長期間閉鎖環境に滞在すると口腔清掃のモチベーションが低下し、口腔清掃状態が悪化することが報告されており、う蝕や歯周病等の口腔疾患の発生が危惧される。今後、隊員の南極観測基地(昭和基地)滞在中の口腔保健状態や口腔保健行動の変化についても経時的に調査を行い、それに基づいて予防対策を実施し、隊員の口腔保健状態の向上に努めることが重要と考えられた。また、本研究では国立極地研究所および海上自衛隊歯科と連携して、南極越冬隊員の歯科口腔保健に関する課題を明らかにし、その対策について検討した。そして、解決できる問題に関してはすぐに対応し、南極における遠隔歯科医療・健康管理システムの構築に取り組んだ。具体的には、以下のことを実施した。1南極観測隊候補者の派遣前の歯科健診・事後措置の改善、歯科保健指導の提供、2南極観測隊同行医師の歯科研修プログラムの充実、3昭和基地にある歯科医療機器や歯科材料の管理システムの導入、4大学と国立極地研究所(昭和基地)との歯科情報の共有(隊員の口腔保健状況および基地にある歯科材料の情報など)、5口腔内カメラおよびテレビ会議システムの導入。その結果、南極越冬隊員に充填物の脱落等の歯科の問題が発生した場合には、南極にいる医師が大学の専門診療科の歯科医師に口腔内写真やレントゲン写真を送って相談できる体制ができた。また、口腔内カメラやテレビ会議システムを利用して、大学の各診療科の歯科医師が助言を行い、それに基づいて、南極の医師が適切に対応するシステムが構築された。南極観測隊基地や国際宇宙ステーションなど長期隔離環境では歯科医師不在、歯科医療器具の制限のため、う蝕や歯周病など口腔疾患の急性化は深刻な問題である。このような環境で口腔疾患を予防するには自分で口腔疾患のリスクを評価し管理するシステムが必要であるが、これまでの口腔セルフケアプログラムでは知識と清掃技術の提供しか行われていない。そこで、本研究では長期隔離環境のために口腔疾患リスクをセルフチェックする自己診断型口腔セルフケアプログラムを開発し、口腔清掃へのモチベーションや歯科疾患リスクの改善を評価を行う。平成27年度は、(1)課題の抽出、(2)口腔セルフケア教材の作成を行った。(1)課題の抽出は、一般成人を対象に口腔セルフチェック能力や口腔ケアへのモチベーションの課題を抽出し、分析を行った。手法には質的な情報把握方法であるフォーカスグループインタビューを用い、議題は、1口腔セルフチェック2歯科知識3口腔清掃方法4口腔ケアへのモチベーション5既存の口腔セルフケア教材の効果であった。(2)口腔セルフケア教材の作成については、整理した課題と先行研究を基に研究グループで議論を行い、口腔セルフケア教材の作成を行った。また、遠隔環境における特徴の調査として、18ヶ月南極に滞在する第57次南極観測隊員30名を対象に、ベースライン調査(口腔内診査;歯式、Plaque Control Record(口腔清掃状況)、bleeding on probing(歯肉の出血状況)、質問票調査;口腔保健行動、口腔清掃へのモチベーション等)を行った。平成27年度の目標は、口腔セルフケアプログラムの課題整理を行い、南極観測隊員に対して、日本国内でベースライン調査(口腔内診査、口腔保健行動の質問票調査、唾液サンプル採取)を行うことであった。口腔セルフケアの課題整理と一部項目の南極観測隊員を対象としたデータ収集は行うことができ、学会(国際学会を含む)でポスタープレゼンテーションを行うことができた。しかし、極地研究所との調整に時間がかかったため、費用が特にかかる、リスク検査、唾液サンプル採取による分析、その他データの統計解析までは行うことができなかった。平成27年度は(1)課題の抽出、(2)口腔セルフケア教材の作成(3)57次南極観測隊の極地環境ベースライン調査を行った。平成28年度は、遠隔環境における特徴の調査として、(1)18ヶ月南極に滞在する第58次南極観測隊員30名を対象にベースライン調査(口腔内診査;歯式、Plaque Control Record(口腔清掃状況)、bleeding on probing(歯肉の出血状況)、質問票調査;口腔保健行動、口腔清掃へのモチベーション等)、(2)57次南極観測隊員の追跡調査、(3)口腔セルフケア教材の開発の継続(4)現状の論文発表(計2報:国内誌1報、国際誌1報)、学会発表(計8件:国内学会4件、国際学会4件)を行った。平成28年度の目標は、南極観測隊員に対して、口腔保健プログラムの作成を継続するとともに、日本国内での南極観測隊員ベースライン調査(口腔内診査、口腔保健行動の質問票調査、唾液サンプル採取)および南極環境における南極観測隊員の口腔保健行動・口腔保健状態の変化の調査を行うことであった。

口腔セルフケアの課題整理と一部項目の南極観測隊員を対象としたデータ収集は行うことができ、学会(国際学会を含む)で口頭発表、ポスター発表を行うことができた。しかし、極地研究所との調整に時間がかかったため、費用が特にかかる、リスク検査、唾液サンプル採取による分析、その他データの統計解析までは行うことができなかった。南極観測隊基地や国際宇宙ステーションなど長期隔離環境では歯科医師不在、歯科医療器具の制限のため、う蝕や歯周病など口腔疾患の急性化は深刻な問題である。とくに直地環境における歯科医療の重要性はこれまでにも指摘されており、外科、内科に次いで三番目に多い疾患として注目されてきた。そのため、このような環境で口腔疾患を予防するには自分で口腔疾患のリスクを評価し管理するシステムが必要である。しかしこれまでの口腔セルフケアプログラムでは知識と清掃技術の提供しか行われておらず、本人の口腔の管理能力の向上に焦点を絞ったプログラムの実施はほとんど報告されていない。そこで、本研究では長期隔離環境のために口腔疾患リスクをセルフチェックする自己診断型口腔セルフケアプログラムを開発し、口腔清掃へのモチベーションや歯科疾患リスクの改善を評価を行う。平成27年度は(1)課題の抽出、(2)口腔セルフケア教材の作成(3)57次南極観測隊の極地環境ベースライン調査を行った。平成28年度は、遠隔環境における特徴の調査として、(1)18ヶ月南極に滞在する第58次南極観測隊員30名を対象にベースライン調査(口腔内診査;歯式、Plaque Control Record(口腔清掃状況)、bleeding on probing(歯肉の出血状況)、質問票調査;口腔保健行動、口腔清掃へのモチベーション等)、(2)57次南極観測隊員の追跡調査、(3)口腔セルフケア教材の開発の継続(4)現状の論文発表を行った。平成29年度の目標は、南極観測隊員に対して、口腔保健プログラムの作成を継続するとともに、日本国内での南極観測隊員ベースライン調査(口腔内診査、口腔保健行動の質問票調査、唾液サンプル採取)および南極環境における南極観測隊員の口腔保健行動・口腔保健状態の変化の調査を行うことであった。しかし、該当年度において、極地研究所との調整に時間がかかっており、費用が特にかかる、リスク検査、唾液サンプル採取による分析、その他データの統計解析までは一部しか行うことができなかった。南極越冬隊員30名を対象に、1年間の南極滞在中に計4回、口腔保健行動や自覚症状に関する質問票調査を行った。その結果、南極観測隊員は南極滞在中に口の健康の自己評価が低下し、歯みがき回数やデンタルフロスの使用、舌清掃、歯や歯ぐきをチェックする習慣などの保健行動が悪化する傾向がみられた。
様々な嗜好を有する人々が共存する環境下における合意形成に基づいた制御

情報通信技術を用いてネットワークに接続する様々な端末から情報を収集し、消費電力の削減等の目的に応じた機器制御を行うサービスが人の生活環境へも拡がりつつある。特に生活環境では、ユーザの満足度を考慮しつつ目的を達成することが要求される。一方、公共空間やオフィス環境では、多種多様な嗜好を有するユーザが生活するため、全てのユーザの満足度を考慮した機器制御は容易ではない。本研究課題では、異なる嗜好を有するユーザが生活する環境において、制御目的の達成とユーザの満足度の充足が両立可能な機器制御を提案する。
好中球のオートファジー機構を活用した多剤耐性菌感染症に対する新規治療法の開発

多剤耐性菌の臨床分離株を用いた実験系により、静注用免疫グロブリン製剤による好中球の貪食能、殺菌能およびオートファジーなどの増強効果を明らかにした。また、菌を内包するオートファゴソーム数の増加も認めた。さらに、オートファジー抑制実験系により、好中球の殺菌能におけるオートファジーの貢献を明らかにした。同様の効果が、造血幹細胞移植後で免疫抑制剤投与中の患者の好中球でも認められた。易感染性患者における多剤耐性菌感染症に対して、オートファジー機構を介した好中球機能の活用による治療法の有用性が期待される。易感染性患者における多剤耐性菌感染症はしばしば難治化・重症化し、その克服が臨床課題となっている。細菌感染症に対する生体防御の一次機構において、中心的な役割を担うのが好中球である。申請者は、菌を貪食した好中球において、細胞内自己成分の分解機構であるオートファジーが誘導され、菌を内包するオートファゴソームの形成を観察した。本研究課題はこれらの所見に基づき、好中球機能とりわけ殺菌能におけるオートファジーの役割を明らかにし、このオートファジー機構の活用により好中球機能を回復あるいは増強させ、以って難治性細菌感染症に対する新規治療法の開発に繋げることを目的としている。大腸菌または緑膿菌を用いた好中球の貪食・殺菌実験系において、重症感染症などを適応とする免疫グロブリン製剤を添加すると、貪食能、殺菌能とともにオートファジーの増強を認めた。このことから、免疫グロブリンの働きによる貪食促進の結果、細胞内に大量に取り込まれた細菌の処理にオートファジーが機能していることが考えられた。さらに、Bafilomycinによるオートファジー抑制実験系において好中球の殺菌能が低下したことから、殺菌能におけるオートファジー機構の貢献を明らかにした。種々のオートファジー促進薬を用いて検討したところ、現時点において、好中球ではオートファジーの増強効果を認めるには至っていない。今後、ヒト骨髄系細胞株であるHL60についても検討を行うために、好中球様細胞への分化誘導、生存率、機能評価試験等を行い、同細胞株を用いたオートファジー実験系を確立した。また、酵母様真菌であるCandida albicansを用いた実験系についても確立することができた。今後、これらの実験系も含めてさらに解析を進める予定である。易感染性患者における多剤耐性菌感染症は、抗菌薬が無効であることからしばしば難治化・重症化する。この問題を克服するには、生体防御の一次機構に中心的な役割を担う好中球を活用する視点が重要である。近年、細胞内寄生性細菌の排除機構としてオートファジーの関与が明らかにされ、新しい自然免疫機構として注目されている。本研究は、好中球機能におけるオートファジーの役割について、次のような研究成果を得た。大腸菌や緑膿菌の臨床分離株を用いた好中球の貪食・殺菌実験系において免疫グロブリン製剤を添加すると、薬剤感受性株と多剤耐性株に関わらず好中球の貪食能、殺菌能とともにオートファジーの増強を認めた。さらに、Bafilomycinによるオートファジー抑制実験系において好中球の殺菌能が低下したことから、殺菌能におけるオートファジーの貢献を明らかにした(Itoh H et al. J Leukoc Biol, 2015)。同様の効果を造血幹細胞移植後で免疫抑制剤投与中の患者から分離した好中球においても認めた(Matsuo H, Itoh H et al. Biochem Biophys Res Commun. 2015)。以上はいずれも試験管内の実験結果であるものの、多剤耐性菌感染症における好中球機能の活用の有用性を示している。また、細胞内寄生性細菌ではなく、貪食によって好中球の細胞内に取り込まれた細菌に対する新たなオートファジー機構の存在が示唆される。オートファジー促進作用を有する諸薬剤が既に知られているものの、末梢血から分離した好中球が生存し得る短時間での機能実験系で評価した結果、オートファジー増強効果を示す薬剤は現時点で見い出せていない。好中球におけるオートファジー誘導機序の詳細を明らかにする必要があると考えられ、今後の課題である。多剤耐性菌感染症における新規治療法の開発に繋げるために、その根幹となる好中球の殺菌能におけるオートファジー機構の役割を明らかにすることができた。活性酸素産生能の部分抑制状態では、相対的にその役割がより大きいものとなることが示唆された。また、これら一連の解析において、多剤耐性菌株に対する反応は薬剤感受性菌株と同等の成績であった。これらの所見は、好中球の活性酸素産生能の低下等に起因する易感染性患者や、多剤耐性菌感染症に対する治療応用への可能性を期待させるものである。以上の成果については、既に学術集会で公表し、また科学雑誌(査読あり)に掲載予定である。

当初計画とは異なり、現時点では好中球においてオートファジーの増強法を確立できていない。既知のオートファジー促進薬は、主に培養細胞株等の長期培養が可能な実験系でその薬理作用を認めるものであり、短寿命である好中球の実験系では困難が伴う可能性も考えられる。この点については、既にヒト骨髄系細胞株を用いた実験系を確立しており、今後の進展が期待される。当初計画にはなかったが、酵母様真菌であるCandida albicansの抗真菌薬耐性臨床株を用いた実験系においても、免疫グロブリンによる好中球の貪食能、殺菌能の増強効果を認め、さらにオートファジー誘導の可能性を示唆する所見が得られた。より詳細な検討を要するものの、細菌と真菌の実験系の比較検討により、オートファジー誘導のメカニズムの解明など、新たな知見が得られる可能性も期待される。以上の進捗状況を踏まえると、概ね順調に推移していると評価できる。「長浜バイオ大学教員の研究紹介」は、2016年度中に長浜バイオ大学ホームページに公開予定生体防御学好中球および新たに確立したヒト骨髄系細胞株のHL60分化誘導系において、オートファジー増強法の検討を行う。具体的には、オートファジー誘導効果を有するRapamycin、Lithiumなど諸薬剤の用法・用量のほか、飢餓状態によって誘導される培養条件等を確立する。これらの前処置により、菌を貪食させた際のオートファジー増強効果について評価する。活性酸素産生阻害薬等を作用させた健常人好中球またはHL60細胞株、あるいは易感染性患者好中球を用いた場合のオートファジーの促進による殺菌能の増強効果についても同様に評価する。その他、細胞死抑制(寿命延長)や好中球の走化性因子のひとつであるIL-8等の産生・放出等についても解析し、感染防御に寄与する他の好中球機能についても評価する。被検菌として用いる大腸菌とC.albicansの成績の比較検討を通じて、貪食依存性のオートファジー誘導のメカニズムについても解析し、既知のオートファジー促進薬とは異なる作用機構によるオートファジー促進方法についても検討する。オートファジーの解析に用いる各種抗体について使用条件等を検討したところ、いくつかの抗体については特異性等の問題により、別途購入し直す必要が生じた。使用条件に適う抗体の入手は海外製品の輸入手配となり、納期に時間がかかり当該年度内の納品が見込めないことから次年度の発注となったため。当初計画より、翌年度のオートファジーの解析に用いる抗体の使用量が増大することが見込まれる。また抗体はその他の消耗試薬類より高額商品である。さらに本研究課題の成果発表として科学雑誌(査読あり)への掲載が決定されたが、当初計画よりも掲載料が高額になることが判明した。したがって、翌年度分として請求する助成金に加え、次年度使用額を充てることを計画している。
アポトーシス関連糖鎖抗原の解析

[目的]遺伝的にプログラムされていると考えられる「アポトーシス」と呼ばれる細胞死の特徴一つとして炎症を伴うことなく隣接する食細胞により非常にすばやく貪食除去されることがあげられる。このアポトーシス細胞の貪食除去過程には特異的な認識機構が必要不可欠であると考えられることから,本研究ではこの認識機構の分子メカニズムを明らかにする目的でアポトーシス細胞の表層糖鎖抗原について解析した。[結果]1)アポトーシスの誘導及びマクロファージによる貪食アクチノマイシンDで処理したヒト前骨髄性白血病細胞(HL-60RG細胞)について電子顕微鏡を用い経時的に観察した結果,クロマチンの凝集,核の断片化などアポトーシスに特徴的な形態学的変化を認めた。このアポトーシスを誘発した細胞は,マクロファージに非常に効率よく貪食されることを電子顕微鏡,及びフローサイトメーターを用いた解析結果から明らかにした。2)細胞表層糖鎖抗原の解析アポトーシスを誘発したHL-60RG細胞は正常細胞に比べて電気泳動移動度が増大し,さらに表層シアル酸量は減少することを明らかにした。一方,アポトーシスを誘発したHL-60RG細胞及び正常細胞から細胞膜タンパク質を調製し,SDS電気泳動により解析した結果,新たな膜タンパク質の出現,及び消失を認めた。3)細胞膜糖タンパク質糖鎖の構造解析アポトーシスを誘発したHL-60RG細胞をFITC標識レクチンで蛍光標識後,フローサイトメーターを用いて反応性を調べた結果,アポトーシスの誘発に伴ってConA,RCA120などのレクチンに対する反応性が著しく減少し,糖鎖抗原が変化していることを認めた。そこで次にアスパラギン結合型糖鎖の構造を解析した結果,フコース残基が減少していることを明らかにした。この現象は,カンプトテシン,エトポサイドでアポトーシスを誘発した場合にも観察され,アポトーシス特有の糖鎖抗原の構造変化であると考えられる。
京都近郊山間村落の総合的研究-丹波国山国荘黒田三カ村の民衆生活に関する史料学的アプローチ-

本研究では丹波国山国荘の黒田3ヵ村(下黒田,黒田宮,上黒田)地域をフィールドにとり、(1)古文書のデータベース化,(2)中世・近世在地文書の調査・研究,(3)村落景観調査・民俗調査を行った。今年度の成果は以下のとおりである。(1)古文書のデータベース化今年度はこれまで未撮影だった文書(特に近世前期のもの)についてデジタルカメラで撮影した。また、その一部を実験的にデータベース化した。(2)中世・近世在地文書の調査・研究今年度はこれまで未調査だった下黒田村和田貞一家文書、上黒田村坂上谷昇家文書を調査した。また、調査が不十分だった井本正成家文書、井本圭介家文書、大東家文書(以上下黒田村)、菅河宏家文書(黒田宮村)についても再調査を行った。(3)村落景観調査・民俗調査それぞれ、報告書作成に必要な補充調査を行った。(4)研究会の開催と報告書の作成研究会を開催し、それぞれの研究成果を総括した上で、研究報告書を作成した。本研究では丹波国山国荘黒田三ヵ村(下黒田村、黒田宮村、上黒田村)地域をフィールドにとり、1.古文書のデータベース化の作業を進めるとともに、あわせて、2.中世・近世在地文書の調査・研究、及び3.村落景観調査・民俗調査をも行った。以下にその成果をまとめたい。1.古文書のデータベース化多数の中世文書が残存する下黒田村の井本家から作業をはじめる。同家の中世文書をすべて、デジタルカメラで撮影した。2.中世・近世在地文書の調査・研究黒田宮村の西家・菅河家・春日神社文書、上黒田村の坂上谷家・春日神社文書について、現状記録を作成した上で、各文書のマイクロカメラによる撮影、目録とり、整理・保存の作業を進めた。また、いくつかの重要文書については、研究会で内容の検討を行った。3.村落景観調査・民俗調査下黒田村と黒田宮村の景観調査をはじめる。具体的には聞きとり調査を行い、ベース地図上に地字名や用水路をおとす作業をすすめた。また、民俗調査を実施するにあたっての準備作業を開始した。本研究では丹波国山国荘黒田三ヵ村(下黒田村,黒田宮村,上黒田村)地域をフィールドにとり、1.古文書のデータベース化の作業を進めるとともに、2.中世・近世在地文書の調査・研究,3.村落景観調査・民俗調査をも行った。1.古文書のデータベース化今年度は黒田宮村の西家・菅河家・春日神社文書中の中世文書及び近世初頭の文書について、デジタルカメラで撮影した。2.中世・近世在地文書の調査・研究黒田宮村の西家・菅河家・吉田家・春日神社文書、上黒田村の坂上谷家・春日神社文書について、現状記録を作成した上で、各文書のマイクロカメラによる撮影、目録とり、整理・保存の作業を行った(ほぼ完了)。また、いくつかの重要文書に関しては、研究会で内容の検討をした。3.村落景観調査・民俗調査黒田宮村と上黒田村について、聞きとり調査を行い、ベースマップ上に地字名や用水路をおとす作業をすすめた。また、祭祀や年中行事等に関する聞きとり調査も実施した。本研究では丹波国山国荘黒田三カ村(下黒田、黒田宮、上黒田)地域をフィールドにとり、1.古文書のデータベース化の作業を進めるとともに、2.中世・近世在地文書の調査・研究、3.村落景観調査・民俗調査をも行った。1.古文書のデータベース化今年度は黒田宮村の西家・菅河家・春日神社の近世文書、黒田宮村の吉田家、上黒田村の坂上谷家・春日神社の中世文書と近世文書について、デジタルカメラで撮影した。2.中世・近世在地文書の調査・研究(1)下黒田村井本家文書の目録のとり直し。(2)上黒田村春日神社文書の目録とり、マイクロカメラでの撮影、文書の整理・保存(3)下黒田村井本家文書のうちの新出文書の概要調査。(4)重要文書は研究会で内容の検討。3.村落景観調査・民族調査(1)景観調査--下黒田村と黒田宮村についての補充調査(聞き取り調査を行い、ベースマップ上に地字名や用水路をおとす。(2)民族調査--墓と祖先祭祀、本家・分家関係、若者組等の調査。

本研究では丹波国山国荘の黒田3ヵ村(下黒田,黒田宮,上黒田)地域をフィールドにとり、(1)古文書のデータベース化,(2)中世・近世在地文書の調査・研究,(3)村落景観調査・民俗調査を行った。今年度は調査の最終年度に当たるため、(1)(3)ともに補充調査が中心となった。具体的には以下のような研究活動を行った。(1)古文書のデータベース化今年度はこれまで未撮影だった文書(特に近世前期のもの)についてデジタルカメラで撮影した。また、その一部を実験的にデータベース化した。(2)中世・近世在地文書の調査・研究今年度はこれまで未調査だった下黒田村和田貞一家文書、上黒田村坂上谷昇家文書を調査した。また、調査が不十分だった井本正成家文書,井本圭介家文書,大東敏夫家文書(以上下黒田村)、菅河宏家文書(黒田宮村)についても再調査を行った。(3)村落景観調査・民俗調査それぞれ、報告書作成に必要な補充調査を行った。(4)研究会の開催と報告書の作成研究会を開催し、それぞれの研究成果を総括した上で、研究報告書を作成した。
抗腫瘍免疫応答抑制の腫瘍抗原ペプチドによる解除とその機序の解析

(1)ナイーブなBDF1にのみ抑制性T細胞(Ts)が誘導されるのかを確認するためにMMCで増殖を阻止したFBL-3を用いてBDF1マウスを疫した。免疫BDF1マウスでは1x10^7個以上のFBL-3腫瘍を接種しても生着することはなかった。これは予め免疫系を賦活化しておけばTsの機能が打ち消されることを示唆している。(2)FBL-3についてはCD4陽性T細胞が認識する腫瘍抗原エピ-トープが2種(F-MuLVenv_<122-141>:F-MuLVenv_<462-479>)とCD8陽性CTLが認識する抗原エピトープ(F-MuLVgag_<71-79>)1種を同定している。本実験ではそれぞれのペプチドに対応するT細胞集団を活性化しておけば抗腫瘍免疫応答の抑制が解除されるか否かの基礎的検討を行った。基礎実験として、B6マウスにCTLエピトープの前後を含み17残基に相当するミニ遺伝子の組み替えワクシニアウイルス、gag全長を含むプラスミドで免疫したときにCTLが誘導されるか否かを検討した。その結果、FBL-3或いは共通のCTLエピトープを有するMBL-2に特異的なCTLの誘導されることが確認された。次に、Tsが誘導されFBL-3が生着するBDF1マウスに上記と同じプラスミドを用いて免疫し、2週後に1x10^7個のFBL-3を接種し、腫瘍の増殖を観察した。その結果、免疫マウスでは全例で腫瘍の拒絶が見られた。(3)今までThとして扱っていたCD4陽性T細胞クローンがペプチド特異的細胞障害活性を発揮することが判明した。細胞障害における抗原認識はペプチド特異的ではあるが、増殖刺激時の認識に比べ厳密ではないことが示唆された。細胞障害の機序としてははパ-フォリン、CD95-CD95Lそれぞれを介するものと、両者を介するものの3種類のタイプが存在した。
水圏の化学情報ネットワークが被食者の適応進化と生物群集に及ぼす影響の解明

水圏生態系において、被食者の防御反応を誘導する捕食者由来の化学シグナルの特性解明を目指した。化学シグナルの特性を効率よく解明するために、ニホンアマガエルにおいて異なる親ペアから採集した卵塊に由来するオタマジャクシを用意して、ヤゴの化学シグナルに対する反応について調べたところ、オタマジャクシの適応的反応の度合いは、異なる親ペアをもつオタマジャクシ間で相違があることを明らかにした。加えて、採集・飼育・実験が比較的容易なことが判明したニホンアマガエルとシュレーゲルアオガエルに着目して、オタマジャクシの適応的反応を誘導する化学シグナルの特性解明が進行中である。本研究では、両生類のオタマジャクシ(被食者)13種の生態的特徴に着目し、それらの種間比較を通して、これまで未解明であった水圏の被食者が捕食者を検知するために受信する化学シグナルの特性を明らかにすることを目的としている。H27年度は、ニホンアマガエル、ツチガエルに加えて、ニホンアカガエル、ヤマアカガエル、トノサマガエル、シュレーゲルアオガエル、モリアオガエル、カスミサンショウウオの8種のオタマジャクシについて、また、捕食者として使用するギンヤンマの幼虫(ヤゴ)について、実験に使用する個体を安定的に確保できる体制を整えた。そして、これらのオタマジャクシを用いた水槽飼育実験・行動観察実験を適宜行い、捕食者(ヤゴなど)由来の化学シグナルに対するレスポンスのメカニズムの解明を進めている。また、オタマジャクシの防御反応を誘導する捕食者の排泄物などに由来する化学シグナルを同定するために、ヤゴを畜養した水サンプルの効率的な収集・保存方法の確立も進めている。分析機器などを使用した化学分析とバイオアッセイを併用して、化学シグナルの特性の絞り込みを進めている。これまで、水圏生態系において多種の被食者の防御反応を誘導する捕食者由来の化学シグナルについての解明はほとんど行われていない。本研究によって、捕食者の化学シグナルに対する被食者種間のレスポンスと化学シグナルの相違を明らかにすることで、ケミカルコミュニケーションが水圏の生物群集の種構成にどのような影響を及ぼしているのか、その一端の解明に貢献することが期待される。H27年度から代表者が研究機関を異動したため、研究計画立案時に前所属先で予定していた実験動物の採集場所を新規に調査することを余儀なくされた。また、異動に伴った実験環境の整備に時間が必要になった。このため、H27年度の初期の課題として設定していた行動実験・飼育実験の開始がやや遅れてしまった。しかし現在までに、実験動物を安定的に確保できる採集場所の特定、および、行動実験・飼育実験の環境を整えることができ、随時予定していた実験にも取りかかっている。さらに、地元研究機関などからの情報提供などの協力を取り付けることができたため、今後は加速度的に実験データの集積を進めることができると考えている。本研究では、両生類のオタマジャクシ(被食者)各種の生態的特徴に着目して、これまで未解明であった水圏の被食者が捕食者を検知するために受信する化学シグナルの特性を明らかにすることを目的とした。これまでに、両生類8種のオタマジャクシとギンヤンマ幼虫(ヤゴ)について、安定的に確保・維持できる体制を整えた。次に、それらオタマジャクシを用いた水槽実験を行い、捕食者の化学シグナルに対する適応的反応について解明を進めた。H28年度は、前年度までの研究成果によって採集・飼育・実験が比較的容易なことが判明したニホンアマガエルとシュレーゲルアオガエルに着目して、また、捕食者としてヤゴの他にアカハライモリを用いた飼育実験を行い、捕食者の化学シグナルに対するオタマジャクシの適応的反応の解明を進めた。さらに、化学シグナルの特性を効率よく解明するために、アマガエルにおいて異なる親ペアから採集した卵塊に由来するオタマジャクシを用意して、ヤゴの化学シグナルに対する適応的反応について調べた。その結果、ヤゴの化学シグナルにさらされたときに示すオタマジャクシの適応的反応の度合いは、異なる親ペアをもつオタマジャクシ間で相違があることを明らかにした。本成果については現在、論文執筆を進めているところである。H28年度は、前年度からの水槽飼育実験・行動観察実験を継続するとともに、蓄積されたビデオデータの解析なども随時行う。さらに、ヌマガエルやニホンイモリなどを含めた両生類5種についても実験を行う予定である。得られた成果については国際学術論文や学会などで発表する他、一般市民向けのサイエンス・カフェなどでも紹介していく予定である。陸水生態学当初、設備備品費として計上していた凍結乾燥機・真空ポンプ・ロータリーエバポレータが、H27年度からの新規所属先で共通機器などとして利用することができたため、購入しなかった。また、デジタルビデオカメラについては、今年度はすでに所有していた機種を使用することで対応できた。そのため、未使用分を次年度の消耗品などの予算として使用する。

H28年度は、昨年度までに得られたデータの解析から必要となった追加データの取得を加速度的に進めるために、新たにデジタルカメラを購入する予定である。また、いくつかの実験を並行して行うため、それに伴って必要となる水槽などの消耗品費などの諸費用として利用する予定である。
線維組織球性腫瘍における細胞成長因子とその受容体の発現と細胞周期に関する検討

これまでの研究で,悪性度の高い線維組織球性腫瘍ほどPDGFβ受容体の発現が強く,またdermatofibrosarcoma protuberans(DFSP)では特にCD34発現腫瘍細胞においてPDGFβ受容体が多く発現されていることを明らかにした。また,DFSPについては細胞増殖活性,PDGFβおよびその受容体,CD34発現細胞との関連について検討を行った。細胞増殖活性マーカーであるKi67とPCNAの免疫組織化学染色ではこれらの陽性率はPDGFβ受容体陽性,CD34陽性腫瘍細胞で高率であった。このことからCD34陽性PDGFβ受容体陽性部位では細胞増殖活性も高いと考えられた。しかし,DFSPのPDGF-BBの陽性率はその受容体陽性率よりも低率であったため,実際にPDGF-BB腫瘍細胞から分泌され自律刺激しているかについては明らかではなかった。そこで1例のDFSP患者から得られた腫瘍細胞を培養し培養上清からPDGF-BBの免疫ブロット法を行い検討した。培養により増殖してきた細胞をまずCD34で免疫染色したところ,これらの細胞はすべてCD34が陽性であったことから培養細胞はDFSP腫瘍細胞と考えられた。免疫ブロット法ではDFSP腫瘍細胞培養上清中にPDGF-BBが検出された。これらの結果から腫瘍細胞からはPDGF-BBが産生されβ受容体の発現が同時に過剰に起こることによってDFSPではその成長を自律刺激することが示唆された。さらに多数の症例を集め検討が必要である。また,以前の研究ではDFSPのPDGF-BBの陽性率はその受容体陽性率よりも低率であったため,実際にPDGF-BBが腫瘍細胞から分泌されているかについては明らかではなかった。培養により増殖してきた細胞をまずCD34で免疫染色したところ,これらの細胞はすべてCD34が陽性であった。これらの結果からPDGF-BBの産生とβ受容体の発現が同時に起こることによってDFSPではその成長を自律刺激することが示唆された。今後,さらに他の成長因子との関連やRNAレベルでの発現について検討していく予定である。
殻付き二枚貝の冷蔵および冷凍貯蔵に関する研究-加熱調理による開殻機構の解明

活アサリを食塩水浸漬群と水切り群の2群に分けて、冷蔵貯蔵した。水切り群の生菌数は3日目以降に増加し、一方、食塩水浸漬群の遊離アミノ酸量、コハク酸は、5日目以降に有意に減少した。次に、活アサリから調製した熱水抽出液、加熱後の軟体部および加熱前の生軟体部につき、常法によりエキス成分を分析した。熱水抽出液への抽出率は、コハク酸91%、遊離アミノ酸84%、核酸関連化合物69%、グリコーゲン37%と分子量の小さい順に抽出率が高かった。さらに、活アサリを-20°Cまたは-40°Cで8週間冷凍し、冷凍品について、水からまたは沸騰水中の2条件で加熱した。水から加熱したときに、殻が閉じたまま、または半開きの状態となるものが多かった。活アサリを水から加熱して調製した熱水抽出液、加熱後の軟体部および加熱前の生軟体部につき、常法によりエキス成分の分析を行った。熱水抽出液100ml中の含量は、全エキス分507mg、グリコーゲン42mg、遊離アミノ酸108mg、核酸関連化合物28μmol、コハク酸8mgであった。遊離アミノ酸はタウリンが総量の約50%を占め、次いでグリシン、グルタミン酸、アラニンの含量が高かった。次に、活アサリを-20°Cまたは-40°Cで8週間冷凍し、冷凍品について、水からの加熱または沸騰水での加熱の2条件により熱水抽出液を調製し、加熱後のアサリについて、殻の開き方を6段階に分類した。まず、未凍結アサリ(対照)では、2つの加熱条件とも全ての殻が完全に開き、身は片方の殻にまとまっていた。凍結アサリについては、水から加熱したときに殻が閉じたまま、または半開きの状態となるものが多かった。-20°Cで4週間以上冷凍したアサリを水から加熱した場合、完全に殻が開いたものは6%に過ぎなかったが、-40°Cで冷凍したアサリを水から加熱した場合、完全に殻が開いたものは60%以上であった。しかし、保存期間が長くなるにつれて、完全に殻が開いているものの身が引きちぎられて開殻する割合が高かった。また、凍結アサリを沸騰水で加熱したときは、冷凍温度、冷凍期間に関わらず、完全に殻が開くものが90%以上であった。しかし身が引きちぎられて開殻するものが全体の734%存在した。以上の結果より、エキス成分の熱水抽出液への溶出しやすさは概ねその分子量に依存すること、殻付き貝の冷凍および解凍に適した条件が明らかとなった。アサリ、ハマグリなどの二枚貝は殻付きの状態で販売され、調理するまで貯蔵される。貯蔵初期には生きており、貯蔵条件の良否によって鮮度変化の様相も異なるものと考えられる。本年度は、活アサリを冷蔵貯蔵したときの鮮度変化を明らかにすることを目的とした。活アサリを食塩水浸漬群と水切り群の2群に分けて、家庭用冷蔵庫を想定した4°Cで9日間貯蔵した。食塩水浸漬群は、試料重量の2.5倍量の3%食塩水に浸漬し、食塩水は毎日交換した。水切り群は、試料を水切りした状態で貯蔵した。両群の試料について、重量、生菌数、遊離アミノ酸量、ATPおよび関連化合物量、コハク酸量を測定した。また臭いについて官能検査を行い、外観の変化と接触刺激に対する反応、加熱による開殻状況を調べた。貯蔵中に重量は減少し、貯蔵9日目に0日目の8593%となった。官能検査より両群とも貯蔵5日目に初期腐敗と判断されたが、冬季(12月)の貯蔵実験では、7日目と遅延した。水切り群の生菌数は3日目以降に増加し、7日目に1.3×10^8であったが、食塩水浸漬群では、貯蔵期間を通じて10^510^6の範囲にあった。遊離アミノ酸総量は、両群とも貯蔵1、2日目に増加する傾向を示したが、食塩水浸漬群では、5日目以降に有意に減少した。ATPおよび関連化合物の構成比は、貯蔵3日目までほとんど変化がなく、両群ともATP、ADP、AMPが総量の約90%を占めていた。

また、ATPおよび関連化合物の測定結果から、貝類の鮮度指標K'値は、両群とも貯蔵5および9日目にそれぞれ17%および34%となり、腐敗の進行とともに増加した。食塩水浸漬群のコハク酸は9日目に急激に減少した。水切り群では、7日目以降でも接触刺激に対する反応が30%の個体で認められ、50%以上の個体が加熱により殻を開いた。
希土類添加半導体を基盤とした光ナノ共振器の作製と発光特性の評価

本研究の目的は「電流注入による希土類発光準位を介する誘導放出」を用いた波長超安定新規半導体レーザの実現に向けて、未だ着手されていない「希土類添加半導体」と「フォトニック結晶」の組み合わせを取り上げ、フォトニック結晶により形成された高フォトン場に置かれた希土類イオンの光学的振る舞いを明らかにすることにある。具体的には、Er原子局所構造がEr-20配置に秩序制御され、世界最高のEr発光輝度を示すEr,O共添加GaAs(GaAs: Er, O)と、世界最高の閉じ込め効果を有するフォトニック結晶からなる光ナノ共振器を作製し、Erイオンからの誘導放出実現可能性を検証することに当面の目標を設定する。1.フォトニック結晶内で15μmでのEr-20発光を操るために、半絶縁性GaAs基板上にGaAsバッファー層、Ga_<0.48>In_<0.52>P層、無添加GaAs層、GaAs: Er, O層、無添加GaAs層からなる多層ヘテロ構造を有機金属気相エピタキシャル法により作製した。また、Er原料をEr(i-PrCp)_3に変更することにより、十分なEr-20発光強度を示すGaAs: Er, O層を得ることに成功した。2. GaAs: Er, OにおいてVariable Stripe Length(VSL)法を用いて光励起下での光学利得を求めた。低温域で観測された光学利得はSiO_2中のErに比べて、4桁程度大きな値であった。また、その温度依存性を調べたところ、低温域でほぼ一定の値を示したが、150Kを超える温度領域では測定温度の増加とともに減少した。その振る舞いはEr発光強度の測定温度依存性と強い相関を示しており、励起状態にあるEr濃度を反映するものと考えられる。また、観測される光学利得はEr濃度の高い試料において、大きな値が得られた。具体的には、Er原子局所構造がEr-2O配置に秩序制御され、世界最高のEr発光輝度を示すEr,O共添加GaAs(GaAs:Er,O)と、世界最高の閉じ込め効果を有するフォトニック結晶からなる光ナノ共振器を作製し、Erイオンからの誘導放出実現可能性を検証することに当面の目標を設定する。1.光閉じ込め機能を有するGaInP/GaAs:Er,O/GaInP DH構造の設計と作製に向けて、15μm域に観測されるEr-20発光に対する光閉じ込め係数を、GaInPおよびGaAsの屈折率を考慮して計算し、層構造作製の指針とした。その結果、GaAs膜厚1μmにおいて光閉じ込め係数97%が得られることを明らかにした。2.フォトニック結晶の加工精度の観点からGaAs:Er,O層厚を0.2μm程度に留める必要があるため、GaAs:Er,O単層膜においてEr-2O発光強度の膜厚依存性を調べた。その結果、Er-2O発光強度が膜厚の2乗で変化することを明らかにした。現在、膜厚0.2μm程度の試料において、測定に耐えうる十分なEr-2O発光強度を得るために、試料作製条件を再検討中である。
発達障害者への対応を学ぶ問題解決型協調学習支援システム

教育現場では、発達障害などの特に配慮が必要な学生への対応に迫られるケースが増加している。職業訓練では、その割合は顕著に増加しており、発達障害を理解した職業訓練指導員の育成が急務となっている。本研究は、発達障害者など特別な配慮を必要とする訓練生に対応できる指導員をCSCLにより育成することを目的としている。本研究期間において、共通のスキル尺度を生成するためのアセスメント・ツールを開発した。スキル尺度は、32個のスキルパラメータで構成され、MI理論における6つの知能のカテゴリを群指数として評価する。今後に残された課題は、ベストプラクティスのデータベース化とCSCLにおける教育効果の測定である。本研究は、遠隔地の指導員が発達障害者の対応を学ぶ問題解決型協調学習支援システムを開発するものである。これまで、発達障害者への対応は、成功事例と失敗事例の因果関係の分析から学ぶ方法がとられてきた。しかし、この方法から得られる情報は、ある特定場面に影響する要因の因果関係のみである。そのため、現場で遭遇する多様なケースに対応することは難しい。一方、他の分野に目を向けると、対象の特性を包括的に把握するパラメータを探求し、国の政策や教育に反映させようとする試みがなされている。しかしながら、発達障害を包括的に把握するパラメータは主に診断に用いられるものしかなく、教育の観点によるパラメータはない。そこで、平成26年度は、職業訓練現場の実習作業を想定して、発達障害者の特性を把握する知性特性評価シートを開発した。以下の2つの研究報告を行った。1第1報:ケース学習教材の学習内容の検討発達障害者の包括的な特性把握のためにMI理論をベースとした12時間のWeb訓練の学習内容を設計した。2第2報:知性特性評価シートの作成知性特性評価シートは、職業訓練現場の実習作業の指導を想定したものである。発達障害特有の67個の行動理由を事例から抽出して、MI理論をベースとした知性評価シートを作成した。これにより、発達障害者の知性特性の把握が可能となる。今後、eラーニングによりケースに応じた対応方法を習得した後、学んだ内容を実際の場面に適用するWeb訓練を実施していく。職業訓練では、行動の因果関係から発達障害者に対する指導方略が考えられてきた。本研究では、行動の因果関係を知性特性に置き換えて表示する機能を備えたアセスメント・ツールを開発した。このアセスメント・ツールは、職業訓練実習現場で困難を抱えるレベルを想定して規範的に作成したものである。アセスメント・ツールによる評価は、「自己申告」が正しいかをシミュレーション課題により「診断評価」するものである。今後、開発したアセスメント・ツールを職業訓練現場で活用して、有効性を検証していく。また、m-GTAを利用して、発達障害の訓練生への指導について熟練指導員へヒアリングを行い指導モデルを構築する。アセスメント・ツールと指導モデルの併用により、職業訓練指導員が知性特性に応じた指導方略を明らかにしていく。アセスメント・ツールはWebでの利用が可能であり、Webセミナーとして展開することもできる。最終的には、Webで発達障害者への対応が学べる教育支援システムを開発して、訓練効果の高い環境を構築していくことを目的としている。研究のゴールは、Webで発達障害者への対応が学べる教育支援システムの開発を目的にしている。科学的な根拠を持って発達障害者の指導方略を示していくために、当初、予定になかったアセスメント・ツールと指導モデルの構築作業が必要となった。これらの作業には、介入実験が必要であり、介入実験先の確保、大学内の研究倫理委員会への承諾が必要となった。昨年度において、これらの問題はクリアーできている。グループ学習におけるシステム開発の研究は、CSCL(Computer Supported Collaborative Learning)と言われ1990年代から活発に行われている。これまで、受講者間のコミュニケーションを活発化する機能として、匿名システムや相互評価や役割交換機能などが開発されてきた。本研究は、1職業訓練において問題行動を引き起こす根源的なスキルの習得状況を可視化するアセスメントツールを開発することで、2スキル特性とMI(Multiple Intelligences)をマッピングして、MIによる豊富な教育実践とのリンクを特徴としたCSCL環境を構築するものである。本科研費では、まずCSCL環境構築の基礎的要件を明らかにするために、発達障害者を指導する熟練指導員の半構造化面接から指導力形成過程の理論モデル(M-GTA)を構築した。この理論モデルから、熟練指導員の「詳細な能力形成過程」、「能力を高める要因」、「能力を阻害する要因」を特定した。その後、職業訓練における問題行動を引き起こす根源的なスキルの習得状況を可視化するアセスメントツールを開発した。開発したアセスメントツールは、CSCL環境での使用を想定して、CBT(Computer Based Testing)によるものである。CBTでは、ファミリーレストランの面接・研修をこなす文脈の中で、行動を選択することで、職業訓練に必要となるスキルの有無を測定する。今後に残された課題は、1MIによる豊富な教育実践のデータベースの構築、2CSCLの実践による受講者間のコミュニケーションの活発度の測定、3CSCLの実践による訓練効果の検証である。

本研究期間において、共通のスキル尺度を生成するためのアセスメント・ツールを開発した。スキル尺度は、32個のスキルパラメータで構成され、MI理論における6つの知能のカテゴリを群指数として評価する。今後に残された課題は、ベストプラクティスのデータベース化とCSCLにおける教育効果の測定である。発達障害者の対応は、なぜそのような行動を取ったか理由を探ることが難しい。また、その行動理由も多岐に渡る。そのため、職業訓練現場の実習作業の指導に対象領域を絞っている。本研究課題は、以下の推進方策で実施する予定である。1配慮の必要な訓練生への指導モデルを構築するための熟練指導員への指導方法のヒアリング調査等2チェックリストの信頼性を検証する介入実験(定型発達者と発達障害者の比較)3CBTの信頼性を検証する介入実験(定型発達者と発達障害者の比較)4Web研修の学習効果の検証のための各種データ取得を行う。教育工学これまで発達障害者の対応は、行動特性から行われていた。この行動特性から知性特性を把握することでよりきめ細やかな訓練の指導が可能となる。今後、知性評価シートの信頼性を高めて、訓練現場で手軽に利用できる形にしていきたい。例えば、チェックシートであれば、記入方法の解説や勘違いによる記入ミスが生じる可能性がある。そのため、ある場面を映像で示して、どのような行動を取るか?を選択していくことで知性特性が明らかになるシステムの開発を計画している。アセスメント・ツールの開発と指導モデルの構築に介入実験の必要性が生じた。アセスメント・ツールの開発は終了しているため、今後、介入実験を実施する。研究の遅延により、使用機器の利用が遅れているため。介入実験で得られたデータを利用して、国際学会で発表を計画している。国際学会の発表テーマは、1指導モデルの構築で2件、2アセスメント・ツールの評価で1件を予定している。次年度に購入する予定である。
多孔質媒体内で起こる非線形現象を記述するマルチスケールモデルの解析

本研究において,多孔質媒体における飽和度と湿度の関係を記述する自由境界問題の解の時間に関して大域的な存在を証明した。その成果をもとに,時間無限大で定常解に収束すること,周期解の存在,また境界条件等がある変数によって変化したときの解の連続性を示すことができた。そして,多孔質媒体における水分量の変化を記述するマルチスケールモデルの解の時間に関する局所的な存在を示すことに成功した。また,飽和度と湿度の関係を常微分方程式で表したモデルを一般化し,最適制御問題の解の存在を示すことができた。これらの成果をもとに,多孔質媒体における水分による膨張を考慮した自由境界問題を導出し,局所解の存在も示した。本研究は,コンクリートのような多孔質媒体において,巨視的構造と微視的構造をそれぞれの領域で考え,それらを組み合わせたマルチスケールモデルを導出し,その適切性を示すことを研究目的としている。平成27年度は,コンクリート中性化における水分の質量保存則を考察対象として設定した。具体的には,1.微視的構造を1次元自由境界問題で記述し,巨視的構造はこれまで用いられてきた質量保存の方程式を採用したマルチスケールモデルの適切性と,2.1次元自由境界問題の周期解の存在を示すこととした。1と2に対する平成27年度の研究成果は,それぞれ次の通りである。1.本研究において,水分の質量保存則を考える場合,最も困難な点は,相対湿度と飽和度の関係を数式で表現することである。これまで採用してきたヒステリシスの一種である遊び作用素は,入力と出力の連続依存性が弱く,コンクリート中性化過程全体を考える際には,不向きであることが分かってきた。そこで,この困難を克服するため,本研究では,その関係を自由境界問題で表すことにした。この場合,相対湿度と飽和度の連続依存性は十分であるが,解のより精密な最大値評価や,巨視的構造における空間変数に関する自由境界問題の解の可測性が必要であることが判明した。2.相対湿度と飽和度の関係を記述する1次元自由境界問題において,境界条件を時間に関する周期関数とすると,周期解が存在することを証明した。この証明の過程において,自由境界問題の解を固定領域上に連続的に拡張した関数の集合を考え,この集合上で不動点定理を適用し,解の存在を示すことができた。これまでの研究では,自由境界で定まる境域における関数を固定領域上の関数に変換して考えることはあったが,自由境界を越えたところでの連続性が不明であったため,この着想に至らなかった。今回,この着想を生かすことで,周期解の存在を示すことに成功した。平成27年度の研究目的(1.マルチスケールモデル問題の適切性,2.相対湿度と飽和度の関係を記述する1次元自由境界問題)に対する達成度は以下の通りである。1.これまでヒステリシス作用素を用いて表現してきた相対湿度と飽和度の関係を,1次元自由境界問題で表したマルチスケールの適切性について考察した。その結果,解の時間に関する局所的存在が証明できそうだという予想を得るに留まった。また,解の時間に関する大域的な存在を示すためには,巨視的な領域における方程式の見直しが必要であることも分かった。特に,重要なのは,解の大域的な一様有界性を得るためには,従来の化学反応を表す方程式では不十分なことが分かったことである。そこで,大域的な評価が得られるよう化学反応方程式自体を改善すれば良さそうであるという見通しは持っている。次年度は,まず,従来の巨視的方程式を用いたモデルの局所存在を証明し,その後,方程式に対する仮定を強めることで,大域解の存在を証明する。2.1次元自由境界問題に対しては,時間に関する周期解の存在を示すことができたので,十分に当初の目的を達成できた。さらに,解のヒステリシス的な振る舞いを記述する手がかりも発見することができた。次年度は,この成果をまとめるとともに,考察過程で用いた常微分方程式による近似方法を適用し,初期値問題の解の収束速度と定常解との関係について考察する。これは,数値計算結果から得られた予想であり,解の収束速度が定常解に依存するという非常に興味深い結果を示している。コンクリート中性化における水分の質量保存則を記述する偏微分方程式系を考察対象としている。この系に対し,以下の二つのことを考えた。一つ目は,微視的構造を1次元自由境界問題で記述し,巨視的構造は質量保存則を記述する準線形放物型方程式を採用したマルチスケールモデルの適切性を示すことであり,二つ目は,コンクリート中性化過程に対する制御問題の解析である。これらに対する研究成果は,それぞれ次の通りである。1.前年度,マルチスケールモデルを考える際,微視的構造変化を記述する自由境界問題において,境界値と解の依存性を明確することが課題となった。そこで,本年度は,境界値を変化させた場合の自由境界の可測性を示すことを目標とした。この目標に対し,まず,境界値を連続的に変化させた場合の解の連続性を示した。次に,その結果を用いて,可測性を示すことに成功した。さらに,この依存性を用いることで,コンクリート中性化過程における水分輸送過程を記述する偏微分方程式系の解の局所存在を示すことができた。その一方,微視的領域と巨視的領域をつなぐ境界条件に対する新たな知見も得られた。2.コンクリート中性化に対する制御問題を考えることにし,その準備として,質量保存則を記述する準線形放物型方程式の一般化について考察した。