hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
β-リン酸三カルシウムによる顎骨再建法

その後,光学顕微鏡あるいは蛍光顕微鏡を用いて,β-TCPの新生骨との界面部に生じる現象を観察するとともに,β-TCPの骨置換能に関する観察を行った.β-TCP補填側あるいは対照側とも1週後には新生骨が観察されるとともに,β-TCP補填側における新生骨量は対象側に比べて若干量的に優位であった.しかし,2週後以降20週にかけて新生骨あるいはその後形成された成熟骨は量的あるいは質的に殆ど差が認められなかった.また,β-TCP補填20週後においてもβ-TCPが残存している場合が認められた.以上のことから,本実験モデルに対するβ-TCPの補填は,その初期においてはある程度の骨形成促進能を有する可能性が示唆された.
ブラジル在住日系人の発がんにおける食事・栄養素と遺伝素因に関する研究

1.断面調査(1)食事記録調査無作為抽出した4775歳のサンパウロ在住日系人166名(男性77、女性89)より3日間の食事記録を得た。そして、同様の手法で行われた日本での調査結果と比較した結果、サンパウロ在住者は砂糖・甘味類、豆類、果実類、鶏肉類、赤身肉類の摂取量が多い一方、大豆製品、野菜類、漬け物類の摂取量が少ない傾向にあった。(2)アダクトの検出剖検例5例の肝臓、腎臓、結腸、結腸がん症例5例の結腸組織について、ヘテロサイクッリクアミンのDNAアダクト(dG-C8-MeIQx,dG-C8-PhIP)の検出を試みたが、全例が検出限界未満であった。2.症例対照研究症例は、サンパウロの13病院で診断された、日系人胃癌101例と非日系人胃癌245例。対照は、性、年齢(±5歳)、人種をマッチさせた非癌患者、各202例と245例。面接による食生活などの生活環境アンケート調査と血液の採取による遺伝子多型の同定を行った。日系人では、牛肉の頻回摂取が有意にリスクを増加させており、世代、魚介類、揚げ物・炒め物、大豆製品、フェジョン豆ライスなどの食品摂取を補正しても有意であった。胃がん症例の牛肉摂取頻度は非日系人と同レベルであった。非日系人では、揚げ物・炒め物の頻回摂取が有意なリスク要因に、また、野菜が有意な防御要因であった。胃癌症例の野菜摂取頻度は、日系人に比較して有意に低いレベルであった。CYPIIEIのRsaIポリモルフィズムを予備的に検討したところ、RsaI site-present homozygoteの頻度は、非日系人の症例で94%(155/165)、対照で87%(132/151)、日系人の症例で61%(33/54)、対照で54%(62/115)であり、症例-対照間の差異よりは、人種差の方が顕著であった。1.断面調査(1)食事記録調査無作為抽出した4775歳のサンパウロ在住日系人166名(男性77名、女性89名)より3日間の食事記録を得た。そして、同様の手法で行われた日本での調査結果と比較した結果、サンパウロ在住者は砂糖・甘味類、豆類、果実類、鶏肉類、赤身肉類の摂取量が多い一方、大豆製品、野菜類、漬物類の摂取量が少ない傾向にあった。(2)アダクトの検出剖検例5例の肝臓、腎臓、結腸がん症例5例の結腸組織について、ヘテロサイクリックアミンのDNAアダクト(dG-C8-MeIQx,dG-C8-PhIP)の検出を試みたが、全例が検出限界未満であった。対照は、性、年齢(【.+-。】5歳)、人種をマッチさせた非癌患者、各202例と245例。胃がん症例の牛肉摂取頻度は非日系人と同じレベルであった。

非日系人では、揚げ物・炒め物の頻回摂取が有意なリスク要因に、また、野菜が有意な防御要因であった。胃癌症例の野菜摂取頻度は、日系人に比較して有意に低いレベルであった。CYPIIEIのRsaIポリモルフィズムを予備的に検討したところ、RsaI site-present homozygoteの頻度は、非日系人の症例で94%(155/165)、対照で87%(132/151)、日系人の症例で61%(33/54)、対照で54%(62/115)であり、症例-対照間の差異よりは、人種差の方が顕著であった。
中国の土壌汚染における環境リスク低減と持続的資源回復の実現に関する研究

1.研究背景と目的:土壌は持続的生産及び生態環境の保全に重要な資源のひとつである。しかし、土壌汚染は多くの国で顕在化・深刻化しており、食糧の汚染、土壌資源の喪失、生態系の悪化、水環境の汚染、人の健康被害など様々な環境リスクを高めることから、低コストで環境に優しい土壌汚染の修復技術の開発と普及が喫緊の課題となっている。本研究では、申請者らが構築した、土壌の機能を破壊せず、コストも発生しない「有用な資源植物を用いた収益型汚染土壌修復技術」の普及に向けて、土壌汚染が深刻化している中国の多様な汚染サイトでの実証試験を行い、持続的な土壌環境保全及び環境リスクの低減に貢献することを目的としている。平成30年度では、中国の中原、東南部、東北部の代表的地域において実証試験及び研究調査を継続的に実施した。2.研究方法:資源植物はそれぞれバイオ燃料用トウモロコシ(中原地域、東北地域)、油用牡丹(中原地域)、商用マリーゴールドとバイオ燃料用トウゴマ(東部地域)を用い、各地域で実証試験の調査を継続的に行った。3.研究の結果:中原地域の山西省圃場において、トウモロコシの総収量は45.7t/ha、実の収量は21.0t/haであり、昨年より大幅に高かった。Cuに対する修復能力は1134g/haであり、前年度より14%増加した。また、トウモロコシの粗収益は66.7万円/haで昨年度より62%増益となった。土壌中のCuの平均濃度は前年度よりさらに低下し、土壌の浄化が進んでいることが示された。また、東南部地域では、マリーゴールドとトウゴマは良い土壌修復性と収益性を持つことが明らかにした。また、木酢液の施用によりトウゴマの浄化効率を促進し、資源植物における収益性及び修復効率の向上に有意義な手法のひとつであることが示された。中国の各代表地域において共同研究機関と共同研究者との連携と協力、試験調査、資源植物の栽培、現地試験管理、調査、試料の採集と測定、データの収集と解析について、概ねに計画通りに進んできている。汚染土壌の修復効果及び収益性について、有意義な結果が得られている。本手法は汚染土壌の環境リスクと食糧汚染リスクの低減に有効であると考えられる。環境教育は、大学等の関連機関と連携し、特別講演や研修会により推進しる。今後、計画通りに各地域における実証試験の実施と調査を継続的に行い、土壌修復事例集の作成と試用により環境教育の促進を行う。また、全研究期間中の結果のとりまとめを行う。研究成果の発表を精力的に行う。その詳細は以下である:1調査研究実施地域:中国の代表的地域:東南地域(上海市2箇所)、中原地域(山西省、山東省)、東北地域(吉林省)。2汚実証試験の実施(4月5月):1)各地域に適した高付加価値の資源植物の試験材料の調達、2)試験地の整備と施肥作業、3)資源植物の栽培、試料の採集、試験地の管理。3中間調査確認(時期:7月8月):主に植物の生育状況等の確認と情報の収集。4試験地の資源植物の収穫、試料採取と調査(9月11月)。1)資源植物の収穫及び収量の測定。2)資源植物及び土壌試料の採集。3)試料の乾燥などの処理と保存。4試料の測定(12月2月):1)採集した試料中の前処理、2)試料中の汚染物質の測定作業、3)資源植物のバイオ燃料及び生物炭等への有効利用と収益性の評価、4)バイオ炭に関する性質の測定。5データの解析と効果の評価(2月3月):1)植物の収量等のデータの集計による資源植物の収量の解明、各年度の比較、2)汚染物質の分布特徴、修復効果、修復機構と収益性の解明、各年度の比較。6環境教育の実施(通年):現地大学の大学生を対象として日本側の研究者と科学普及セミナー等により、土壌保全と汚染土壌の対策に関する環境教育と国際交流を促進する。7収益型の汚染土壌修復事例集の作成、修正、完成と試用(通年)。データの総合解析と修復効果、収益効果、圃場管理などにより、収益型の汚染土壌修復事例集の作成を行う。8研究結果のまとめ(時期:2月3月)。9成果発表(通年)。10最終研究成果報告書の作成(12月):全研究期間のデータをまとめ、最終研究成果報告書を作成する。土壌汚染は数多くの国で深刻化・顕在化しており、食糧の汚染、土壌資源の喪失、生態系の悪化、人の健康被害等様々な環境リスクを高めることから、低コストで環境に優しい修復技術の開発と普及が喫緊の課題となっている。本研究では、申請者らが構築した、土壌の機能を破壊せず、コストも発生しない「有用な資源植物を用いた収益型汚染土壌修復技術」の普及に向けて、土壌汚染が深刻化している中国の多様な汚染サイトでの実証試験を実施し、環境教育等で活用できる実用事例集を作成することにより、土壌環境保全及び環境リスクの低減に貢献することを目的としている。今年度は、中原地域(山西省・山東省)、東南部地域(上海市・湖南省)、東北部地域(吉林省)において基礎調査及び実証試験を実施した。

中国の農地の環境基準を上回る土壌中のCuの平均濃度である583mg/kgを記録した中原地域の山西省圃場において行なった実証試験では、修復に用いたバイオ燃料に利用できる資源植物であるトウモロコシの総収量は34.6t/ha、実の収量は9.7t/haであった。粗収益は28万円/haで、修復能力は674g Cu/haであった。また、東南部地域では、マリーゴールドとトウゴマで収益性や修復性も高かった。胡南省の対象地域の基礎調査を行ったところ、土壌と米中の重金属Cdの含有量は中国の基準を大幅に超過していた。東北地域のニッケル汚染地においては、トウモロコシの収穫量、修復能力、収益性が高く評価された。今年度の研究結果から植物のバイオマス量、実の収穫量、収益性、修復能力は資源植物の種類や実施地域により大きな差があったが、各地域の気候などに適した資源植物を用いることにより土壌の修復効果と収益効果が得られると考えられた。さらに、現地大学と連携して農家への啓発活動の実施により、「有用な資源植物を用いた収益型汚染土壌修復技術」への理解と普及を図った。(理由)計画していた中国での汚染地の調査と汚染状況の解明、代表的地域の汚染サイトの確保及び現地共同研究者との連携、現場試験実施の準備、各代表地域の資源植物の選定と栽培、現地大学の環境教育などについて、概ねに計画通りに進んでいた。本研究では、申請者らが構築した土壌の機能を破壊せず、コストも発生しない「有用な資源植物を用いた収益型汚染土壌修復技術」の普及に向けて、土壌汚染が深刻化している中国で土壌浄化の実証試験を行い、土壌環境保全および環境リスクの低減に貢献することを目的とする。平成29年度では、中国の中原地域(山西省・山東省)、東南部地域(上海市等)、東北部地域(吉林省)において実証試験を実施し、本土壌修復法の普及啓発のために周辺住民や大学生に対象とした講演会などを行った。1.試験方法:中原地域の山西省と山東省の汚染農地において、バイオ燃料に利用できるトウモロコシと油用牡丹をそれぞれ用いた修復実証試験を行った。東南部地域の上海市の2つの試験圃場では、商用マリーゴールドとトウゴマを用いた修復実証試験を行った。東北地域のニッケル汚染農地において、トウモロコシを用いた修復実証試験を行った。2.研究結果:中原地域の山西省圃場において、トウモロコシの総収量は41.7t/ha、実の収量は13.3t/haであり、昨年より大幅に増加した。銅に対す修復能力は993g/haで前年度より47%増加した。また、トウモロコシの粗収益は41万円/haと推定し、前年度より増加した。土壌中の銅の平均濃度は458mg/kgとなり、前年度より低下し、土壌浄化が進んでいることが示された。東南部地域では、商用マリーゴールドの亜鉛とカドミウムの修復能力はそれぞれ1300g/haと3700mg/haで、粗収益は500万円/haであった。東北地域汚染農地においては、トウモロコシの収穫量、修復能力、収益性が高いことが示された。また、土壌浄化に用いた植物によるバイオ炭と木酢液の製造を試みた。さらに、それぞれの地域の農家や大学生に対し講演会等を開催し、土壌汚染のリスクや、収益を確保しながら土壌浄化ができる本修復手法への理解を図った。(理由)中国の各代表地域における共同研究者との連携と協力、実証試験の実施と調査、資源植物の栽培、現地試験管理、調査、試料の採集と測定、データの収集と解析について、概ねに計画通りに進んでいる。1.研究背景と目的:土壌は持続的生産及び生態環境の保全に重要な資源のひとつである。
タイプ免疫活性化を介した肺ガン治療に対する放射線治療の併用増強効果

肺癌に対するより強い免疫療法の開発を目指し、タイプ1免疫活性化のためにTh1細胞を腫瘍内に投与し、局所放射線治療と併用する新たな治療方法を開発することを目的とした。その有効性と治療メカニズムを主にマウスモデルを用いて検討した。マウス腫瘍に対する抗原特異的Th1細胞と局所放射線治療の併用治療平成18年度の実験を継続して施行した。方法としては肺癌細胞株LLCに仮想癌抗原としてOvalbuminを遺伝子導入(LLC-OVA)した細胞をC57BL/6マウスを右側腹部皮下に1匹あたり2×10^6個移植し、腫瘍径が8-10mmになる移植後5日目頃に20Gyの単回照射を腫瘍急所に施行した。次に腫瘍移植から10日目、13日目及び16日目頃に各々2×10^7個のOT-II由来Th1細胞を腫瘍急所に同時投与し、以下の項目について検討した。1.腫瘍内及び所属リンパ節内におけるCD4陽性T細胞、CD8陽性T細胞、NK細胞、制御性T細胞(Treg)の割合2.腫瘍内及び所属リンパ節内におけるOVA抗原特異的CD8陽性T細胞の割合3.腫瘍内及び所属リンパ節内におけるOVA抗原特異的細胞障害活性の測定4.併用治療による腫瘍内及び所属リンパ節内におけるTh1細胞の増殖・活性化の測定5.併用治療による全身性腫瘍免疫の誘導の検討昨年までの成果として、Th1細胞と局所放射線照射は非常に強い抗腫瘍効果を発現できることがわかった。その後の検討として、この併用療法によって特に腫瘍内や所属リンパ節に活性化CD8T細胞が増加し、抗原特異的に腫瘍細胞障害活性を示すことが判明した。今後はさらにOX40抗体などの免疫刺激に働く抗体と局所放射線治療との併用などを検討していく予定で、やはり腫瘍径の測定を中心とした抗腫瘍効果やその場合に関与する免疫細胞について引き続き検討していく予定である。肺癌に対するより強い免疫療法の開発を目指し、本研究の目的は以下の併用治療を検討することである。すなわち、タイプ1免疫活性化のためにTh1細胞を腫瘍内に投与し、局所放射線治療と併用する新たな治療方法を開発し、その有効性と治療メカニズムをマウスモデルを用いて検討することを目的とする。今回の検討では、C57Bl/6マウスおよびC57Bl/6マウス由来の肺癌細胞株LLCに仮想癌抗原としてovalbuminを遺伝子導入(LLC-OVA)した系を用いた。LLC-OVAをC57BL/6マウスの右側腹部皮下に1匹当たり2×10^6個移植し,腫瘍径が8-10mmになる移植後5日目頃に20Gyの単回照射を腫瘍局所に施行した。次に腫瘍移植から10日目,13日目及び16日目頃に各々2×10^7個のOT-II由来Th1細胞を腫瘍局所に同時投与した。その結果、放射線照射とTh1細胞の腫瘍局所への投与を併用した群で、有意に腫瘍の退縮が見られた。現在放射線およびTh1細胞の併用治療による免疫学的抗腫瘍メカニズムの解析のために以下の実験を施行中である。1.腫瘍内及び所属リンパ節内におけるCD4陽性T細胞、CD8陽性T細胞、NK細胞、制御性T細胞(Treg)の割合2.腫瘍内及び所属リンパ節内におけるOVA抗原特異的CD8陽性T細胞の割合3.腫瘍内及び所属リンパ節内におけるOVA抗原特異的細胞傷害活性の測定4.併用治療による腫瘍内及び所属リンパ節内におけるTh1細胞の増殖・活性化の測定5.併用治療による全身性抗腫瘍免疫の誘導の検討肺癌に対するより強い免疫療法の開発を目指し、タイプ1免疫活性化のためにTh1細胞を腫瘍内に投与し、局所放射線治療と併用する新たな治療方法を開発することを目的とした。

今後はさらにOX40抗体などの免疫刺激に働く抗体と局所放射線治療との併用などを検討していく予定で、やはり腫瘍径の測定を中心とした抗腫瘍効果やその場合に関与する免疫細胞について引き続き検討していく予定である。
スパイラル・リエントリーの抜錨による致死性不整脈予防技術の開発

心室細動・持続性心室頻拍の発生・維持にはスパイラル・リエントリーが重要な役割を果たしている。本研究では、活動電位光学マッピングを用いた動物実験とシミュレーションにより心室筋二次元スパイラル・リエントリーのダイナミクスを解析し、Kチャネル遮断やギャップ結合機能の修飾、心筋の軽度可逆的冷却が心室スパイラル・リエントリーを解剖学的不連続構造から抜錨することにより、心室細動・頻拍の早期停止を促すことを明らかにした。本研究の目的は、心室細動・頻拍(VF/VT)の発生・維持・停止をスパイラル・リエントリーのダイナミクスの面から解析し、高電圧・高エネルギー直流通電(DC shock)に代わるVF/VTの治療技術を開発することである。1.動物実験:ウサギ摘出灌流心臓の心室筋二次元標本における興奮波伝播ダイナミクスを、高速ビデオカメラを搭載した心筋活動電位の高分解能光学マッピングシステムを用いて解析した。今年度の研究では、心筋イオンチャネル遮断や心筋冷却による心室スパイラル・リエントリーの制御について検討した。薬物を用いて心室筋のI_kr(遅延整流K電流の活性化の速い成分)を遮断したり、心室筋の一部あるいは心臓全体に適度な可逆的冷却を加えると、心室スパイラル興奮波が心臓の特定の領域に定在化することが妨げられ(unpinning)、スパイラル興奮波の旋回中心が解剖学的非興奮障壁と衝突してリエントリーが早期に停止した。一方、高電圧DC shockによるリエントリーの停止では、活動電位の位相が揃う(phase resetting)パターンが多かった。スパイラル興奮波のunpinningを促すことにより、高電圧・高エネルギーDC shockを加えることなく、VF/VTを停止させることができる可能性が示唆された。2.シミュレーション研究:3次元ウサギ心室筋バイドメインモデルを用いたシミュレーション実験により、DC shock波形の違いによるVF誘発性やそのメカニズムの違いを明らかにした。これは電気的除細動の低エネルギー化の鍵となる重要な概念と考えられる。本研究の目的は、心室スパイラル・リエントリーの定在化を妨げること(抜錨,unpinning)によって心室細動・持続性心室頻拍の発生を防ぎ、心臓突然死を防止する方法・技術を開発することである。本年度の研究では、ウサギ摘出心臓の活動電位光学マッピングを用いて、病態心における心室スパイラル・リエントリーのダイナミクスについて解析するとともに、心臓電気刺激や心筋冷却の効果についてコンピュータ・シミュレーションにより解析した。1.ウサギ心不全モデルにおける心室スパイラル・リエントリーの動態解析高頻度心室ペーシングによる心不全ウサギモデルを作成し、その摘出灌流心臓の心室筋活動電位や興奮伝導、電気刺激誘発スパイラル・リエントリーのダイナミクスを、膜電位感受性色素を用いた活動電位光学マッピングにより解析した。不全心では、高頻度興奮下で活動電位が短縮するとともに電気興奮の動的不安定性が増し、多数のスパイラル興奮波が共存することによって、リエントリーの持続が促されることが明らかになった。2.コンピュータ・シミュレーションによる心臓電気刺激や心筋冷却の効果の解析ウサギ心室形状バイドメインモデルを用いたコンピュータ・シミュレーション実験により、電気ショック後の3次元的な心筋反応を明らかにし、低エネルギー通電による心室スパイラル・リエントリー制御に応用することができる新たな仮説(トンネル伝播仮説)を提唱した。さらに、低エネルギー除細動に繋がる新たなアプローチとして、心筋の適度冷却がスパイラル・リエントリーを制御するメカニズムについて検討を進めた。本年度の研究では、ウサギ摘出灌流心臓の心筋活動電位光学マッピングを用いて、ギャップ接合を介する心筋細胞間の電気的結合の薬理学的修飾が、二次元心室筋における興奮伝導特性とスパイラル・リエントリーのダイナミクスに与える影響について解析し、スパイラル・リエントリーの抜錨を促す方法について検討した。ギャップ接合を介する細胞間電気結合を減弱すると、心室スパイラル・リエントリーのさまよい運動が縮小し(旋回中心の移動が減少)、スパイラル興奮波の安定した旋回運動が長時間持続しやすくなった。一方、心筋細胞間電気結合を増強すると、スパイラル興奮波の旋回中心近傍で減衰伝導が生じて、旋回中心が心臓内を大きくさまよい運動するようになり、房室間溝の解剖学的興奮障壁との衝突によるリエントリー停止が促進された。一点から楕円形に広がる興奮波の湾曲度(曲率)と局所伝導速度との関係の解析では、細胞間電気結合を増強すると、湾曲度が小さい興奮波の伝導速度は増加するが、湾曲度が大きい興奮波では伝導がかえって抑制されることが明らかになった。スパイラル旋回中心付近における減衰伝導にはこのような効果が重要な役割を果たすと考えられた。以上の結果から、心筋細胞間の電気的結合の増強は、興奮波の湾曲効果を高めることによって、心室スパイラル・リエントリーの抜錨を促すことが判明した。
気管へ作用する圧力が測定可能なin vitro気管モデルの開発

換気下の動的データを取得するためにモデル肺を選定・入手し現在実験方法を検討中である。ガスがリークする状況を捉えるため、当初は煙発生装置を用いる方法を検討していた。しかし、ガスのリークではなく気管と気管チューブカフの間の唾液などの液体のリークを捉える事が重要と考え、1気管モデルと気管チューブカフとの間に流体を流し、この流体の微小流れを捉える方法、2気管モデルに気管チューブを挿管したまま、3次元画像を取得する方法の2つの実験方法を確立した。これら2つの方法により、実際にカフと気管壁の間の液体のリークがあるのか、液体リークがあるとするとその原因は何かという2点が明らかになった。これらのデータから液体リークを防ぐための気管チューブカフのアイデアが生まれ、新しいカフを設計、試作した。開発したカフでの液体のリークが防げるのかを検討中である。さらに、この新しい気管チューブカフの特許申請に向けて準備をすすめている。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
小学児童の想像温度に基づく 地域住育プログラム の開発研究

本研究では、温暖地(熊本)と寒冷地(札幌)の小学児童を対象に、児童の「想像温度(いま、何度と想像するか)」に着目し、想像温度を活用した地域特有の住環境教育(地域住育)プログラムに必要とされる物理的な条件を明らかにすることを目的として以下を確認した。1)毎日の室温の確認作業は、温熱環境の認識力を向上させることに寄与する。2)暑熱不快時(暑熱不快率50%)の想像温度の閾値は、熊本は35.5°C、札幌は27°Cで8.5°Cの差がある。3)熊本では「蒸発調整系」の環境調整行動、札幌では、「抵抗調整系」の環境調整行動を選択する傾向が強い。以上は、地域住育プログラムの整備に必要とされる知見と考えられる。本研究の目的は、小学校教室の温熱環境の地域による違いに着目し、各地域で小学児童が温熱的不快に達しないような環境調整行動を主体的に習得するために、想像温度に基づいた「地域住育プログラム」を開発することである。平成26年度は、寒冷地の札幌と温暖地の熊本で、夏と冬の教室の温熱環境、児童の想像温度と温熱的不快感、窓の開閉や着衣の調整などの環境調整行動を調査した。今年度は夏の実測結果によるロジスティック回帰解析を行なった結果、以下のことがわかった。1.熊本では、教室の気温・グローブ温がともに35°Cで「暑熱不快申告」割合は廊下側で80%、窓側で60%となった。窓側では日射がカーテンで遮られ、窓から入る風の対流の影響によって児童の暑熱不快感が取り除かれたものと予想された。2.札幌の廊下側では気温とグローブ温度28°C程度で「暑熱不快申告」割合が80%となった。これは熊本の同条件下での暑熱不快の閾値温度35°Cより7°C低かった。以上の結果は、既往結果に近い値となった。今後は、調査地に東京(エアコンが設置されている教室での調査)を加えて、温熱的不快に達する閾値温度と地域別の環境調整行動の実態を明らかにする。それらを受けて、最終的には教室の温熱環境の変化に対して、温熱的不快に達しない環境調整行動を体感的に学ぶことができる地域住育プログラムを作成する。平成27年度は、夏季の東京と熊本の小学校教室にて、児童が暑熱不快感を得る物理的条件を把握し、暑熱不快を緩らげる環境調整行動を見いだすために実測調査を行なった。調査は、毎日の給食後と帰宅前に暑熱不快度(4段階)、想像温度、環境調整行動、肌着・発汗状態を申告してもらった。東京は外気温が18.028.0°Cで変動が大きく、調査した10日間の天候は晴天が少なく雷雨や強風もあった。窓側の室温:22.5 31.0°C、グローブ温:22.0 33.5°Cで、廊下側は室温・グローブ温は概ね同じ:24.5 27.5°Cだった。過半の児童が「不快でない」日がほとんどだったが、外気温・窓側の室温・グローブ温が上昇すると「暑くて不快」、「暑くてとても不快」が増えるが、「我慢できない暑さ」は僅かだった。一方、外気温や室温、グローブ温が前日より下がると「寒くて不快」が増えた。想像温度(いま何°Cと思うか)と暑熱不快・寒冷不快には相関があり、想像温度が上がると暑熱不快度が増し、東京では想像温度が下がると寒冷不快が増えることがわかった。熊本は、外気温:25.028.5°C、室温・グローブ温:27.530.5°Cに対して想像温度は20 32°Cの幅があった。「暑くて不快」が20%になるのは想像温度25°Cで、それ以降は徐々に増え、想像温度32°Cで全員が暑熱不快に達し、「我慢できない暑さ」も30%以上になった。熊本では、給食後から帰宅前までに室温は概ね変わらなかったが、水飲み・汗拭きをした児童の帰宅前の想像温度は2530°Cで給食後より下がった。単体の行動別では、その効果は水飲み(給水)の方が汗拭き(排湿)よりもやや高かった。東京では、水飲み・汗拭きの有無による想像温度に変化は見られなかったが、汗を拭いた児童は、汗拭きをしなかった児童に比べて帰宅前の想像温度が給食後より僅かに低くなった。暑熱不快を緩らげる複合した環境調整行動の効果検証は今後の課題とする。小学校における2年間の実測調査を終えて、地域性に配慮した「地域住育プログラム」を作成する予定である。特に、夏の暑熱環境緩和のための「地域住育プログラム」を開発する。本研究では、ヒトの温熱心理尺度の「想像温度」に着目し、想像温度が温熱環境や生理から受ける影響やその後の行動に与える影響を明らかにした。具体的には、まずヒトの熱環境適応に関する既往研究に基づいて、熱環境適応のプロセスを整理した。次に、札幌・熊本の小学生を対象にした夏の教室での実測結果に基づいて、想像温度と屋外気象要素との関係、想像温度と平均放射温度との関係を明らかにした。札幌の小学生の想像温度・暑熱不快率・発汗感率・多湿感率は、外気温・実際の室温・平均放射温度と正の相関が高く、外気湿度・室内湿度と負の相関が高かった。

一方、通風感率は外気温・日射量・実際室温・平均放射温度と負の相関が高く、外気湿度・室内湿度と正の相関が高かった。高湿度な環境下でも日射を十分に遮へいして、平均放射温度を過度な上昇を抑えれば、発汗によって濡れた皮膚や着衣面に室内を抜ける風が当たり、蒸発が促されることで通風感は得られやすいと考えられた。熊本も札幌と同様の傾向がみられたが、想像温度・暑熱不快率・発汗感率は外気温・日射量と正の相関があり、窓側が最大で、中央、廊下側と徐々に下がる。また、外気湿度・室内湿度とは負の相関があり、同じく窓側・中央・廊下側と徐々に下がる。これは窓側の小学生が屋外気象要素(外気温湿度・日射)の影響を強く受けていて、暑熱不快感を和らげるためには、窓外での日射遮へいが熱環境適応を促す上で重要と考えられる。以上から、想像温度は室内の温熱環境・人体の各要素だけでなく、屋外の気象要素からの影響も受けていると予想された。今後の想像温度による熱環境適応の評価において、屋外気象要素と熱環境適応の対応関係を整理することが重要であることがわかった。本研究では、温暖地(熊本)と寒冷地(札幌)の小学児童を対象に、児童の「想像温度(いま、何度と想像するか)」に着目し、想像温度を活用した地域特有の住環境教育(地域住育)プログラムに必要とされる物理的な条件を明らかにすることを目的として以下を確認した。1)毎日の室温の確認作業は、温熱環境の認識力を向上させることに寄与する。2)暑熱不快時(暑熱不快率50%)の想像温度の閾値は、熊本は35.5°C、札幌は27°Cで8.5°Cの差がある。3)熊本では「蒸発調整系」の環境調整行動、札幌では、「抵抗調整系」の環境調整行動を選択する傾向が強い。以上は、地域住育プログラムの整備に必要とされる知見と考えられる。1年目は、寒冷地(札幌)と温暖地(熊本)で、夏と冬の教室の温熱環境、児童の想像温度と温熱的不快感、窓の開閉や着衣の調整などの環境調整行動を調査し、温熱的不快に達する閾値温度と地域別の環境調整行動の実態を明らかにした。これは研究目的に掲げた3項目の1つである。よって、3年間で実施する研究計画の1年目としては概ね順調に進展していると言える。今後は過去2か年の実測調査の結果をまとめて「地域住育プログラム」に反映することを目指す。プログラムは、学校側で取り組みやすいものにする必要があるので、小学校側の意見も取り入れて進める予定である。建築環境・設備次年度から調査地に東京(エアコンが設置されている教室での調査)を加える予定である。実施にあたって、過去に同様の実測を行なった実績があり、調査学校の児童にとって、期待される教育効果と合わせて小学校側に説明することで協力を頂く予定である。消耗品購入のための残金である。当初予定していたよりも安価で購入できたため。次年度の消耗品費購入のための資金とする予定。
頭部口腔領域におけるフリーラジカルin vivo三次元イメージングとその応用

本研究プロジェクトのESRの生物医学的アプリケーションとしての最終的なゴールであるESRのin vivo実験系への外挿に着手し,現在まで研究室においてESR画像装置の開発を進める中で,昨今生活習慣病との関連から注目されているフリーラジカルによる酸化ストレスの評価について小動物を用いて非侵襲的に測定するin vivo ESR方法論の確立を目指した。現段階でこれまで脳内の酸化ストレス評価にBBBを通過するnitroxyl spin probeであるMC-PROXYLを用いることで,高血圧自然発症ラットおよび脳卒中自然発症ラットの脳内酸化ストレス評価をin vivo ESR法を用いて初めて可能にした(研究発表参照)。また,従来使用されてきたcarbamoyl-PROXYLとのESR画像比較によりマウス顎顔面,口腔領域のESR画像化に世界でも初めて成功した(研究発表参照)。以上in vitro, in vivo実験系のESR生物学的アプリーケーションから得られた知見を背景として,フリーラジカルの病態生理学的役割とESRを用いた新しい診断方法論を含めて最終的に臨床応用を進めたいと願っている。とくにin vivo ESR法により口腔機能と中枢機能との連関をフリーラジカルの観点から理解することができれば口腔機能の新しい生理学的意義を見出すことができるかもしれない。これに加え,in vivo ESR法の非侵襲的な酸化ストレス評価から新しい抗酸化食品,ひいては優れた抗酸化力を有する創薬の開発を実現できれば21世紀医療として認知されている老年予防医学に対して寄与することは間違いない。従って,本研究プロジェクトの結果よりさらに口腔機能の改善により優れた抗酸化食品,薬剤を経口摂取することで生活習慣病の予防,中枢機能の加齢による破綻(アルツハイマー病など)を予防することでこれら疾患患者のQOLを高めることが可能であるという科学的根拠を蓄積した暁に,老年予防歯科医学を確立することが将来的に進められるものと考えている。本研究プロジェクトは,「頭部口腔領域の活性酸素フリーラジカル生成の消長を三次元立体画像化すること」を目的として進められ,その過程の中で申請者らはまず,顎関節症ラットモデルの顎関節滑液中から反応性に富む活性酸素フリーラジカルであるヒドロキシルラジカルを検出し,顎関節症と活性酸素フリーラジカルとの関連を明確にした(研究発表論文参照)。また申請者らはさらに歯周炎に代表される口腔内炎症性反応と炎症のメディエーターとして既に認知されているフリーラジカルでもある一酸化窒素(NO^・)とスーパーオキシド(^・O_2^-)から生成されるペルオキシナイトライト(ONOO^-)によるこれら3種の分子間の濃度依存的調節が重要である報告をした(研究発表論文参照)。このように活性酸素フリーラジカルの口腔内疾患との深い相関は明確であり,電子スピン共鳴(electron spin resonance;ESR)法による解析は必要不可欠であった。従って本研究プロジェクトに適うESR法を用いた生体測定,画像化へのアプリケーションもこれらの研究結果を背景に進められた。まず,頭部口腔領域のESR画像装置による画像化を実現するために,脳血液関門を通過可能なニトロオキシドプローブである3-methoxycarbonyl-2,2,5,5-tetramethyl-pyrolidine-1-yloxy(MC-PROXYL)を用いて国内では初めて画像化に成功した。すでにこの成果は国内外の学会で発表を重ねている。現在さらにこの方法を発展させ,昨今の疾患および生体機能を理解するために重要なkey wordといわれる脳内の酸化ストレス(oxidative stress)の評価を可能にした。これについてもSecond international Conference on Oxidative Stress and Agingにおいて発表予定である。とくに非侵襲的に酸化ストレスを評価できる点において国内外でも最先端をいく研究であり,申請者らは今後の研究のさらなる発展を期している。
身障者のための2値による文書入力方式に関する研究

本研究では、身障者向けに2値のみを用いて自然言語を入力する方式を研究した。2値とは1つのボタンによるオン・オフや、眼球運動による右方向・左方向などと、入力が1か0のみである。このソフトウエアを実現するには、以下二つの点について研究する必要がある。1.2値入力をどのように多値入力へと展開するのか(モールス信号あるいは別方式)2.入力回数の削減のために予測入力をどのように用いるべきか1については、健常者であっても新たな入力手法では学習負荷が高いため、モールス信号を用いる方がよいことがわかった。2の言語モデルについては、PPMを利用した方法が入力効率上優れていることがわかった。本研究の当初の目的では重度身障者によるユーザ実験を行う予定であったが、適当な被験者が見つかりにくいことと、仮に行ったとしてもあまりに大きな負担となることを専門家に指摘され、重度身障者によるユーザ実験は行うことができず、健常者による実験にとどまった。本成果については、国内外の論文誌論文として成果を公表した。また、International Joint Conference on Natural Language Processing国際会議でセッションを企画し、身障者のための入力システムについて論じた。最後に、本萌芽研究をさまざまに支援してくださった関係者のみなさまに感謝の意を表明します。本研究課題は、モールス信号を用いて重度身障者のための1ボタン入力システムを構築することである。モールス信号を用いた入力システムには先行研究があるが、本研究の特色はこれに予測入力を組み合わせる点にある。予測入力を用いると,予測を用いない場合と比べ、画期的に打鍵数を減らすことができる。このため、福祉の分野では有効性が期待できる。申請段階では英語のみの試作品があり、本格的な実装実験などは行われていなかった。初年度はまず予測の用い方をさまざまに検討した。特に、単に予測入力を導入するだけでなく、予測された単語候補のうち、候補選択により入力時間を削減しないものの刈り込みを行なう工夫を行い、その有効性を確かめたところ、入力効率の大きな向上が見られた。この工夫は従来のかな漢字変換などにはみられない工夫であり、福祉の分野だけでなく健常者の分野にも応用可能なアイデアとして期待できる。申請段階では、英語のみの実装であったが、日本語や仏語の実装も行った。また、さまざまな実験を健常者により行い、既存の方法と比較している。さらに、基本システムの使い勝手に問題があるため、その点の改良が次年度に持ち越される。本年度は、実際の身体障害者に協力を求めて、入力実験を行う予定であったが、これについては、未だ予定が立っていない。なぜならば、重度身障者の状況は、病状、計算機環境、本人の意思などに大きく依存し、実験に協力を要請できる安定した状態にある適当な被験者が見つかっていないからである。現在も国立身体障害者リハビリテーションセンターの研究所研究員の元、被験者を探している。これまでの成果は、平成16年春に行われた国際会議で発表した。また、夏に行われた国内の学会でも発表を行った(2件)。さらに、研究代表者はこれ以外にも、予測を用いた入力システムに関する研究を一般に行っているが、それに関する総サーベイ論文を執筆する依頼が情報処理学会からあり、その中にも身体障害者用のシステムとして本研究成果を盛り込んだ。本年度は、成果の公表に力を入れた。結果、四つの成果を得ることができた。第一に、入力システムの学習方式に関する成果が英文論文誌Natural Language Engineering (Cambridge University Press)に採録となった。これは、少数ボタンを用いた入力システムの根幹を成す技術である動的な言語モデルについて論じたもので、PPMという情報理論上の手法を入力技術に適用して検証を行った結果を論じたものである。第二に、2005年夏にドイツで入力システムに関するワークショップを開催した。本ワークショップは私が主催者の一人である。約15名の入力関係の著名な研究者が集まり、3日間に渡って議論が繰り広げられた。その中には、身体障害者の関係の研究者も含まれており、重度身障者のための入力に関する議論も行った。第三に、これが最大の成果であるが、入力システムに関する英語の本をElsevierから刊行することが決まった。すでに出版社との契約が済み、2007年1月に刊行予定である。私はEditorを努めるほか、全部で17章ある中のPreface,文書入力のための言語モデル、少数入力、漢字圏の入力方法の全4章を現在執筆中である。第四に、情報処理学会「情報処理」から「少数キーによる入力-ユニバーサルな言語コミュニケーションを目指して-」と題した解説記事執筆の依頼があり、執筆を行った。その中で、身障者による情報発信において、少数キー入力がいかに大きな可能性を持っているかを訴えた。国立リハビリテーションセンターと共同での、ALS患者による入力実験は、適当な被験者を得ることができず、取りやめとせざるを得なかった。被験者は急速に容態が悪くなって亡くなるケースも多く、実験を依頼することはやはり難しい。少数入力システムは現在日英で動作しており、ホームページからのダウンロードが可能である。最後に、本萌芽研究を資金的にサポートをいただき、関係者のみなさまに感謝の意を表します。本資金のおかげで、IBMの全盲の研究者である浅川千恵子さんをはじめとする、多数の身障者の人々と接触することが可能となり、世界が大きく広がりました。今後もユニバーサルなコミュニケーションを目指し、研究を行っていきます。

ありがとうございました。本研究では、身障者向けに2値のみを用いて自然言語を入力する方式を研究した。2値とは1つのボタンによるオン・オフや、眼球運動による右方向・左方向などと、入力が1か0のみである。このソフトウエアを実現するには、以下二つの点について研究する必要がある。1.2値入力をどのように多値入力へと展開するのか(モールス信号あるいは別方式)2.入力回数の削減のために予測入力をどのように用いるべきか1については、健常者であっても新たな入力手法では学習負荷が高いため、モールス信号を用いる方がよいことがわかった。2の言語モデルについては、PPMを利用した方法が入力効率上優れていることがわかった。本研究の当初の目的では重度身障者によるユーザ実験を行う予定であったが、適当な被験者が見つかりにくいことと、仮に行ったとしてもあまりに大きな負担となることを専門家に指摘され、重度身障者によるユーザ実験は行うことができず、健常者による実験にとどまった。本成果については、国内外の論文誌論文として成果を公表した。また、International Joint Conference on Natural Language Processing国際会議でセッションを企画し、身障者のための入力システムについて論じた。最後に、本萌芽研究をさまざまに支援してくださった関係者のみなさまに感謝の意を表明します。
建築図像学に関する基礎研究-ヨーロッパ中世・近世建築に於ける図像学の意味について

図像学に於ける図像(イコン)とは、ハーバート・リードの「イコンとイデア」のように本来は理念(イデア)に対するその具体像(イコン)を意味するものである。ビザンチンの世界では、イコンは聖画像を意味するが、それは天上の神である原像が地上に現われる場合の映像を意味する。言い換えれば、眼に見えない理念としてのイデアが、眼に見えるものとして地上に現われる図像をイコンという。イコンという言葉の本来の意味に立ち帰るならば、その図像の意味は決して肖像や絵画・彫刻にのみ適用されるのではなく、眼に見えない理念(イデア)に対する、眼に見えるものの全てに適用されるものであり、芸術学の領域に於いては、とりわけ建築にも適用されうることを明らかにした。建築図像学の方法は、それが図像記述学である場合も、図像解釈学である場合も、いずれも古文献と作品を両極とし、その相互関係を考察するものである。本研究に於いては、ディオニシウス・アレオパギータの『天上と教会のヒエラルヒア』を取り上げた。この文献が858年にギリシヤ語からラテン語に翻訳されて以来、つまり9世紀後半からこの著作が西欧に流布したことが知られている。それ故、この著作の中世建築への影響は12世紀前半のサン・ドニ教会のみならず、可能性としては9世紀後半にまで遡ることができる。本研究の構成は、それ故、第1章:序論、目的及び方法について、第2章ディオニシウス・アレオパギータの『天上と教会のヒエラルヒア』の構成と内容について、第3章:カロリンガ朝建築、ベネディクト派修道院教会コルヴェイの西構について、第4章:ロマネスクの建築、ヒルデスハイムのサンクト・ミヒァエル教会について、第5章:ゴシック建築、サン・ドニ教会の内陣について、第6章:結論、となっている。ルネッサンスとバロック、近代建築からの考察は、補足的であるに留る。
生体信号計測における簡易かつ再現性のよい皮膚前処理方法の新提案

生体信号計測において,電極貼付け前に皮膚の前処理を行い皮膚接触抵抗を低下させることは重要である。フォノフォレーシスを皮膚前処理方法へ応用するための基礎実験として超音波処理と水分浸透との関係について定量的に検討した。フォノフォレーシスと水分浸透との関係を観測するため,スポンジに食用色素溶液を浸透させた後に超音波処理を行い,スポンジに浸透している水分を画像処理により測定した。超音波処理について,一検討として超音波プローブを駆動する方形波の電圧を0-10Vの範囲で1Vおきに変化させ,超音波駆動電圧と水分浸透との関係を定量的に検討した。実験方法について,20mm×20mm×32mmのメラミンスポンジに容量1mlのシリンジで量りとった食用色素溶液0.2mlを滴下した後,滴下面に1分間超音波プローブを接触させて超音波を照射した。これを測定試料とした。次に,溶液が浸透している部分の面積を定量化して指標とするため,測定試料を縦断面に切断した後,縦断面をディジタルカメラで撮影して画像をPCに取り込み,画像処理により水分浸透面積を測定した。結果として,駆動電圧0Vと比較して,9Vおよび10Vのときに水分浸透面積が約10%増加した。また,4Vのときに約10%減少した。測定試料の作製精度を考慮すると再現性のある結果とは言い難いが,さらに高い電圧で超音波プローブを駆動してより高い音圧の超音波で処理することにより,水分浸透を促進することができる可能性が示唆された。今後は,ヒトの皮膚構造に近い皮付き鶏肉などを測定試料として実験を行い,超音波処理と水分浸透との関係を検討すること,さらに,超音波処理と皮膚インピーダンスとの関係を検討することを考えている。
チオオキシ主鎖骨格ペプチドの翻訳合成技術の開発

1脱ユビキチン酵素USP15を選択的に阻害する特殊環状ペプチドの発見2フォールダマーの翻訳合成技術の開発3フォールダマーに結合する特殊ペプチドの発見本概要では、限られたスペースを考慮して、1だけについて記載する。脱ユビキチン酵素USP15は、パピローマウィルスがヒト細胞に感染した際に、ウィルス由来のタンパク質がユビキチン化されプロテアゾームで分解されるのを避けるために活用する酵素であり、その阻害を達成すれば新たな抗ウィルス剤の開発につながることが期待されている。本研究では、パピローマウィルス研究の専門家である神戸大学勝二郁夫教授との共同研究を組み、USP15に対する特殊環状ペプチドのRaPIDセレクションを行い、その結合リガンドからアイソフォーム選択的な阻害剤の発見を目指した。Rogers博士はNメチルアミノ酸でリプログラミングされた遺伝暗号表を作製し、大環状Nメチル化ペプチドライブラリーをディスプレイすることで、USP15に結合するリガンドを6種類単離することに成功した。その中で最も単離効率の高かったペプチドについて、蛍光偏光解析で解離定数を決定したところ、34 nMという高い結合能力をもつペプチドであることがわかった。さらに、イスラエルのBrik教授との共同研究により、この結合活性がほぼ阻害活性と相同性があることが判明した。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画では、リボソーム触媒によるチオオキシアミド結合の形成を検証し、翻訳システム内でチオオキシアミド結合を有するペプチドの合成に挑む。これまでチオオキシアミド結合をリボソームで形成できた例は報告されておらず、そのインパクトは極めて高い。また、チオオキシアミド含有ペプチドはペプチダーゼ耐性をもつことが期待できるため、形成反応が確認できれば、直ぐさま当研究室で持つRaPIDシステムに組み込み、ライブラリー合成へと展開する。またこれらのライブラリーを用いた薬剤探索も進める。ただし、上記のチオオキシアミド含有ペプチドの合成が達成できるかどうか、現状ではリスクがあるため、下記の薬剤探索においては、通常の特殊環状ペプチドライブラリーも先行させた。薬剤標的としては、酸化LDL受容体として知られるLOX1に結合する特殊ペプチドの探索、ならびにユビキチリガーゼの一つであるUSP15に結合する特殊ペプチドの探索を進める。前者の標的は、動脈硬化との関連が指摘されている標的であり、また近年プロテアーゼで切断された可溶化LOX1はリウマチ患者の血中で濃度が上昇していることも示唆されており、LOX1あるいは可溶化LOX1に結合し中和することのできる特殊ペプチドは、両疾患の治療に資する可能性がある。また後者の標的は、癌マーカーとしても知られ、低分子医薬品は発見されていないことから、その阻害剤の発見は大きなインパクトを与えると考えられる。本年度は、まずチオオキシアミド結合を有するアミノ酸の合成とその活性化体(ジニトロベンジルエステル)を合成した。その上で、対応するフレキシザイムを用いてtRNAにアシル化できるかを検証した。また、上記の薬剤標的に対して、特殊ペプチドの探索については現在進行中で、成果はまだ出ていない。フレキシザイムで、チオオキシカルボン酸のジニトロベンジルエステルを合成し、フレキシザイムによるアミノアシル化を検討した。残念ながら、フレキシザイムはチオオキシエステルを触媒することができなかった。そのため、再検討の必要性が示唆された。本年度も引き続き、チオオキシカルボン酸のtRNAへのチオエステル化を検討する。カルボン酸の誘導体として、シアノメチルエステル体を合成し、検討する予定である。
内包イオンの局所対称性の破れが誘起するクラスレートの高い熱電変換特性の物理的起源

I型クラスレートでは、内包イオンの対称性が破れる事により、ガラスと同じ熱的ならびに動的な現象が発現する。これらはすべて、THz振動数領域のフォノン・モードの特異な性質に起因する。本研究では、対称性が破れたI型クラスレートに対して、大規模シミュレーションを遂行し、状態密度、比熱、動的構造因子、そして各モードの局在因子(PR)を計算した。これにより対称性が破れたクラスレートには3つの特徴的なモードが存在することが分かった。これらは非局在モード、弱く局在したモード、そして強く局在したモードである。これらの結果を基に、I型クラスレートの熱伝導度の特徴的な温度依存性を理論的に説明することができた。近未来の世界が遭遇するエネルギー問題に、物理学の切り口から挑戦する試みが、多くの関心を集めるようになってきた。高効率の熱電変換物質を発見する際の重要な指針は、「ガラスのようなフォノン熱伝導と同時に結晶のような電気伝導を有するものが高い熱電変換を示す」という自己矛盾的な概念である。26年度はこの概念を具現化する熱電変換物質一般を対象に理論研究を行った。中でもクラスレート化合物では、ナノスケールの籠がネットワークを形成し、これらの籠内に原子イオン(内包イオン)を取り込むことができる。籠のネットワークは並進対称性を有する結晶構造をとるが、内包イオンの状態に依存して派生する物理現象に注目した。物質を内包イオンがカゴの中心からずれた位置をとるクラスレート物質群は、全温度領域でガラス的な特異な振る舞いを示し、非調和性・局在性・配位空間の複雑性など多様な物理が関係する。26年度には、これまでの研究成果及び今後の課題に言及した総合報告を、協力研究者および連携研究者との共著論文として、Rev.Mod.Phys. vol. 86, p.669-716(2014)に発表した。この成果をもとに26年度は熱電変換が実際に駆動される実行温度、すなわち室温より高温の領域での、クラスレートのフォノン熱伝導の奇妙な振る舞いに関する理論的研究をスタートさせた。この系が結晶の熱伝導の場合と全く逆の温度依存性を示す物理的起源、なぜフォノン熱伝導が温度とともに大きくなるか、についての理論研究を遂行した。クラスレート化合物では、ナノスケールの籠がネットワークを形成し、これらの籠内に原子イオン(内包イオン)を取り込むことができる。籠ネットワークは並進対称性を有する結晶構造を示すが、内包イオンは籠サイズが大きくなると対称性が破れた状態をとる。内包イオンがカゴの中心からずれランダムな角度配置とるこれらのクラスレート物質群は、全温度領域でガラス的な特異な振る舞いを示すことが実験的に知られてきた。特にガラス的な熱伝導性を示すものは、高い熱電変換性能指数ZT (Figure of Merit)を示し、再生可能エネルギー利用に資する物質として特に多くの関心を集めている。これらの特異なガラス的熱物性の物理的起源に関する研究には、理論的に未解決な多くの問題が残されている。27年度は、熱電変換クラスレート物質で、内包イオンが籠の中心位置からずれた配位をとる系、ならびに内包イオンが中心位置をとり対称性を有する系を対比して、理論研究をさらに深化させた。具体的には、対称性の破れがガラス的な熱物性の起源であることを実証するためには、大規模クラスレート系(120x120x120籠格子)を直接扱う必要があり、27年度はこの課題に対して、スパーコンピュータを用いて大規模計算を行った。非弾性コヒーレント中性子散乱実験で得られる動的構造因子S(Q,E)、THz振動数領域で発現するボソン・ピークに相当する比熱C(T)、これに付随する励起振動モードの局在性を実証するため分配比(Partition Ratio)の計算を行い、多くの新しい知見を得た。高効率の熱電変換物質を発見する際の重要な指針は、「ガラスのような低フォノン熱伝導と同時に結晶のような高電気伝導を有するものが理想的な熱電変換を示す」という自己矛盾的な概念であり、これをクリアーする物質群を見出すことが最大の課題である。この概念を具現化する熱電変換物質クラスレートを対象に理論研究を行ってきた。27年度は、ガラスのような極めて低いフォノン熱伝導を示すクラスレートを対象にして、その物理的起源を実証すべくスパーコンピュータを利用して大規模数値計算を遂行した。局所的対称性の破れとガラス的な熱物性の関連を明らかにすべく大規模120x120x120籠格子に対して、スパーコンピュータを用いた大規模計算を行い多くの新しい知見を得た。特に、独自に開発したアルゴリズムである強制振動子法(Forced Oscillator Method)を適用し、非弾性コヒーレント中性子散乱実験で得られる動的構造因子S(Q,E)、THz振動数領域で発現するボソン・ピーク、これに該当する励起振動モードの空間的局在性、に関する計算を行った。内包イオンとネットワークを組んだ籠との相互作用の結果発現するTHz領域でのフォノン分散関係の大きな変化が、ガラス的なフォノン熱伝導の起源であることを示した。これにより熱伝導のプラトーの発現の物理的起源が明らかになった。また、本研究の計算結果と中性子散乱実験で得られた動的構造因子の結果を比較した。クラスレート系では、籠の配列が結晶の並進対称性を示すにもかかわらず、籠の中の内包イオンが対称性を破ることがある。これらの内包イオンを含むクラスレートでは、興味深い現象が観測される。代表的なものとして、広い温度領域にわたり構造ガラスと全く同じ熱伝導の温度依存性を示す事が知られている。