hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模な凸計画問題に対する効率のよい解法の開発とその応用に関する研究

本年度は本研究課題に関連して以下の成果が得られた.●制約なし最小化問題の解法として準ニュートン法が有名である.しかし,準ニュートン法は密な行列を保存する必要があるため,大規模な問題には適用することができなかった.そのような欠点を克服するために,正定値行列補完を用いた準ニュートン法を提案した.この手法は目的関数のヘッセ行列の疎な構造を利用するため,必要とするメモリーが既存の準ニュートン法に比べて劇的に少なくなる.また,数値実験をとおして,既存の準ニュートンタイプの手法にくらべて,高速に解を求めることを確認した.●凸計画問題のひとつである2次錐計画問題は,ロバスト最適化問題などを定式化するさいに表れる非常に重要な問題である.そのような問題に対して正則化と平滑化を行ったアルゴリズムを提案した.また,適当な仮定のもとで,提案したアルゴリズムが大域的収束かつ超一次収束することを示した.●非協力ゲームにおけるNash均衡は,各ユーザがゲームの情報を正確に知っていることを前提にしている.そこで,各ユーザが不完全な情報しか持っていない状況下で,ロバスト最適な戦略をとることを想定した均衡状態を考え,そのモデルを2次錐相補性問題に定式化した.数値実験をとおして,その均衡状態の性質を考察した.●実際の資産運用では,数理モデルによる投資戦略どおりに投資活動することができない.そのような運用誤差をロバスト最適化するモデルを提案した.さらにその問題が凸計画問題のひとつである半正定値計画問題に定式化できることを示した.実際のデータを用いた数値実験を行ったところ,提案モデルに従った投資計画は既存のモデルのものよりも良好であることがわかった.本年度は本研究課題に関連して以下の成果が得られた.・変分不等式問題は凸計画問題を含む広いクラスの問題である.この問題は等価な最小化問題に変換することができる.その等価な最小化問題の目的関数をメリット関数と呼ぶ.これまでにメリット関数は数多く提案されているが,その中でも残差関数はよく用いられている.これまでに残差関数の強圧性(アルゴリズムの大域的収束性に必要)を持つ十分条件として変分不等式問題に含まれる関数が強単調であるということが報告されていた.これに対して,強単調を含む弱強圧性と呼ばれる性質を定義し,その性質の元で残差関数が強圧的になることを示した.・非線形方程式の解法としてLevenberg-Marquardt(LM)法がある.この手法はニュートン法の変形手法である.最近,研究代表者らは解が唯一でなくてもLM法が2次収束することを示した.本年度は,この結果が制約付き非線形方程式に対して拡張できることを示した.制約付き非線形方程式は化学工学など多くの工学分野に応用問題を持つ重要な問題である.数値実験の結果,拡張されたLM法が有効であることを確認した.・様々な方向から送られてくる信号(音声,電波等)を多点に分布したアンテナで受信し,その受信された信号から特定方向の信号を抽出することは,信号処理において重要な課題である.この課題に対して,アンテナが等間隔に分布しているときには,凸計画問題に定式化でき,内点法などを用いて効率的に特定信号を抽出することができる.これに対して,アンテナが等間隔に配置されていないときは,凸計画問題が大規模となり,実際に問題を解くことは不可能であった.そこで正確な解を求めることをせずに,よりよい近似解を求めることができる小規模な凸計画問題への定式化法を提案した.また,シミュレーション実験によってその有効性を確かめた.・DSLなどの多重通信において,他の通信による雑音の影響が大きな問題となる.そのような状況の中で通信できる情報量を最大化する問題は最適化問題として定式化できる.その最適化問題に対して,局所最適解を高速に求めるアルゴリズムを提案した.本年度は,前年度に引き続き,以下の成果が得られた.・2次錐相補性問題に対する並列アルゴリズムを提案した.2次錐相補性問題は,凸計画問題のひとつである2次錐計画問題を含む広いクラスの問題である.提案したアルゴリズムが大域的に収束することを示した.また,アルゴリズムの各反復において解かなければならない部分問題を高速に解くアルゴリズムを提案した.さらにアルゴリズムの有効性を数値実験によって確かめた.特に,大規模の問題に対して,既存の手法よりも効率よく解を求めることができた.・様々な方向から送られてくる信号(音声,電波等)を多点に分布したアンテナで受信し,その受信された信号から特定方向の信号を抽出することは,信号処理において重要な課題である.この課題に対して,アンテナが等間隔に分布しているときには,凸計画問題に定式化でき,内点法などを用いて効率的に特定信号を抽出することができる.一方,アンテナが等間隔に配置されていないときは,凸計画問題として定式化することができないため,最適なアンテナ配置を求めることができなかった.そこで凸計画問題(半正定値計画問題)を繰り返し解くことによって,よりよいアンテナ配置を求めるアルゴリズムを開発した.

このアルゴリズムは,大域的な最適解が得られる理論的保証はない.しかし,現実の数値例を用いた教値実験を行ったところ,大域的最適解を求めることができることを確認した.・DSLなどのブロードバンド通信では,他のユーザの通信による干渉によって,通信性能が著しく劣化することがある.DSLにおいて,個々のユーザの伝送情報量を最大化する電力配分は比較的容易に求めることができる.しかし,あるユーザが電力量を増加させれば,他のユーザの通信に干渉が生じ,その結果,他のユーザの伝送情報量が減少する.そこで,すべてのユーザの伝送情報量を公平に増やす電力配分が必要になる.このような配分問題が非線形相補性問題に定式化でき,その非線形相補性問題が,現実的な仮定のもとで効率よく解くことができることを示した.本年度は本研究課題に関連して以下の成果が得られた.●制約なし最小化問題の解法として準ニュートン法が有名である.しかし,準ニュートン法は密な行列を保存する必要があるため,大規模な問題には適用することができなかった.そのような欠点を克服するために,正定値行列補完を用いた準ニュートン法を提案した.この手法は目的関数のヘッセ行列の疎な構造を利用するため,必要とするメモリーが既存の準ニュートン法に比べて劇的に少なくなる.また,数値実験をとおして,既存の準ニュートンタイプの手法にくらべて,高速に解を求めることを確認した.●凸計画問題のひとつである2次錐計画問題は,ロバスト最適化問題などを定式化するさいに表れる非常に重要な問題である.そのような問題に対して正則化と平滑化を行ったアルゴリズムを提案した.また,適当な仮定のもとで,提案したアルゴリズムが大域的収束かつ超一次収束することを示した.●非協力ゲームにおけるNash均衡は,各ユーザがゲームの情報を正確に知っていることを前提にしている.そこで,各ユーザが不完全な情報しか持っていない状況下で,ロバスト最適な戦略をとることを想定した均衡状態を考え,そのモデルを2次錐相補性問題に定式化した.数値実験をとおして,その均衡状態の性質を考察した.●実際の資産運用では,数理モデルによる投資戦略どおりに投資活動することができない.そのような運用誤差をロバスト最適化するモデルを提案した.さらにその問題が凸計画問題のひとつである半正定値計画問題に定式化できることを示した.実際のデータを用いた数値実験を行ったところ,提案モデルに従った投資計画は既存のモデルのものよりも良好であることがわかった.
赤血球の細胞年齢に及ぼす持久的運動トレーニングの影響

「目的」運動トレーニング時には老化赤血球の溶血が促進し、赤血球の寿命は短くなるが、その反面、代謝活性能力の高い若年赤血球が多くなることが予測される。しかしこれまでに、この点を検討した研究は行われていない。そこで本研究ではinvivoで赤血球を放射性標識したラットに持久的運動トレーニング(回転ゲージによる自発的走運動)を負荷し、この時の標識赤血球の血中消失速度および平均赤血球比重を非運動ラットと比較し、持久的運動トレーニングが赤血球の細胞年齢に及ぼす影響について検討した。[方法]赤血球の放射性標識:ラット(ウイスター系雄、10週令)に370kBqの14C^<>標識放射性グリシンを腹膣内投与し、in vivoで赤血球のヘモグロビンを放射性標識した。運動負荷:赤血球ヘモグロビンを放射性標識したラットを無作意に運動群と非運動に分け、運動群はラットが自発的に運動ができる回転ホイールが付いたゲージで1匹づつ飼育し、非運動群は数匹づつ通常の飼育ゲージにて飼育した。標識赤血球の血中消失速度の測定:各群のラットとも、放射性グリシン投与の2日後より2または3日毎に尾静脈より20mulづつ採血し、この血液を自動サンプルオキシダイザーにて燃焼させ14C^<>を14C^<>O_2として回収し、これを液体シンチレーションカウンターにて測定し、血中14C^<>放射活性を測定した。平均赤血球比重の測定:放射性グリシン投与60日後に尾静脈より採血して得た赤血球を、Percollの連続密度勾配溶液を用いて、赤血球の比重に従って密度1.020-1.180g/mlの範囲で分画した。各分画中のヘモグロビン量を測定して、全分画の総ヘモグロビン量に対する比を計算し、各分画中に含まれる赤血球の割合を求めた。これを基に平均赤血球比重を計算した。[結果・考察]今回測定したラットの赤血球寿命は運動群で58日、非運動群で66日であった。これらの値は先行研究での約60日という報告値とほぼ等しい値であった。しかし、赤血球の老年期(40日目以降)における血中放射活性の減少が運動群の方が著しく、運動群での加齢赤血球の急激な消失が推測された。また、平均赤血球比重は運動群で1.106g/ml、非運動群でで1.110g/mlと運動群が低い傾向を示した。これらの結果より、今回実施した自発的走運動の様な非常に軽い運動でも、老化赤血球の消失を促進させ、赤血球全体としては赤血球の若年化をもたらすことが示唆された。

これらの結果より、今回実施した自発的走運動の様な非常に軽い運動でも、老化赤血球の消失を促進させ、赤血球全体としては赤血球の若年化をもたらすことが示唆された。
三次元空間筆記インタフェースのための手書き文字認識・文字評価の研究

空中に文字を書く動作の信号から何の文字を書いたかを認識する技術の開発を行った。誰でも、どこでも、どのような書き方でも認識できることを目標として、筆記者・筆記場所・筆記の姿勢・筆記具の持ち方等の変動への対策を考案し、認識性能を改善した。また、文字評価ではペンで書かれた文字に対して、正しい筆順で書かれているか、きれいに書かれているかを確率的に評価する手法を検討した。本課題では空中に書かれた見えない文字パターンが「何の文字であるか」を認識する技術と、「どのような筆順や字形で書かれたか」を評価する技術の開発を行った。1)空中手書き文字データの収集・整備3軸の加速度センサおよびジャイロセンサを内蔵したリモコンを用いて空中で書いた文字のサンプルを収集した。収集したデータは、ボタン操作を行わずに空中で一筆書きする動作の時系列信号である。個人性を分析するため、筆記者4名から、各々、ひらがな71文字×20回のサンプルを収集した。2)空中手書き文字の個人性の分析と正規化による認識評価時系列信号を隠れマルコフモデルで学習し、特定筆記者および不特定筆記者の認識評価を行った。特定筆記者の場合には92.8%の高い認識率が得られたことに対して、不特定筆記者では45.0%の認識率であった。そこで、文字を書く勢いとして平均加速度を、文字の大きさとして外接矩形面積を筆記者の個人性として抽出し、これらを正規化することで、最大75.2%まで認識率を改善した。3)字形評価法・筆順評価法の検討ペンタブレットで収集した手書き文字を用いて、筆順および字形の評価を行った。筆順の評価では漢字の字体構造を利用したネットワーク探索により、続け字を含む走り書き文字の筆順探索成功率を改善した。字形の評価では特徴量の依存関係を分析したベイジアンネットワークを用いて、字形の崩れを判定し、その原因を推論する手法を考案した。1)空中手書き入力デバイスの試作と文字データの収集・整備3軸の加速度センサおよびジャイロセンサを内蔵したリモコンを用いて空中で書いた文字のサンプルを収集した。筆記具の向きや持ち方に依存しない手書き文字認識システムの開発を目的として、壁向き、床向き、天井向きなどの様々な姿勢で書いた文字サンプルや筆記中に筆記具の回転を伴った文字サンプルを収集した。2)空中手書き文字の変形要因・個人性の分析筆記する向き(壁向き、床向きなど)が異なる3軸加速度信号を可視化し、空中での筆跡の変形要因を分析した。その結果から、筆記面を主成分分析によって推定し、筆記する向きに依存しない特徴抽出法を考案した。また、3軸角速度信号より、筆記中の筆記具の回転を伴う個人性を分析した。3)不特定筆記者の空中手書き文字認識器の開発・評価筆記動作の時系列信号を隠れマルコフモデルで学習し、筆記面に依存しない空中手書き文字、あるいは筆記具の回転を伴った空中手書き文字の認識を行った。筆記する向きの変動については、学習サンプルに含まれる筆記方向に対して87.8%の認識率が、また、含まれない筆記方向に対しても81.7%の認識率が得られた。筆記中の筆記具の回転については、角速度情報を元に筆記具の加速度の向きを実空間の座標系に変換することで認識率の向上を図った。本年度は空中に書かれた見えない文字パターンが「何の文字であるか」を認識する空中手書き文字認識の高精度化を図り、日常的な動作中でも手書きジェスチャー入力可能なインタフェースを試作した。1)空中手書き入力デバイスの試作と文字データの収集・整備3軸の加速度センサを内蔵した筆記具を用いて空中で書いた文字のサンプルを収集した。また、日常行動中の空中手書きサンプルを収集するため、指先と腕に加速度センサを取り付ける型の筆記具を試作した。また、筆記具の持ち方や筆記する文字の大きさによって文字サンプルを分類し、文字の変形要因を分析した。3)不特定筆記者の空中手書き文字認識器の開発・評価筆記動作の時系列信号を隠れマルコフモデル(HMM)で学習し、空中手書き文字の認識を行った。筆記具の回転に対しては筆記の加速度方向のヒストグラム特徴量による回転補正を行った。筆記具の持ち方や文字の大きさの変動に対してはマルチストリームHMMを用いて特徴量に重みを付けた。日常行動中の筆記に対しては複数のセンサの相対加速度特徴量を用いて、筆記以外の信号を除去した。
睡眠異常における睡眠覚醒制御物質の役割を検証するための基礎的研究

オレキシンA,Bをラットの睡眠が多発する明期に第3脳室内に持続投与すると,顕著なノンレム睡眠とレム睡眠の抑制がみられ,強い覚醒作用を持つことはすでに報告してある。オレキシンにはOX_1R,OX_2Rの2種類の受容体が存在する。そこでOX_2Rアゴニストである[Ala^<11>]orexin-Bを第3脳室内に持続投与するとオレキシンに匹敵する強い覚醒作用を有することが判明した。さらに,オレキシン受容体2型のアンタゴニストにより外因性オレキシンによる覚醒作用が強く抑制され,睡眠抑制作用が減弱されることが判明した。そこで,これらの覚醒作用が脳内のどのような機構によって発現するのか,ヒスタミン(HA)の覚醒調節系に着目した。前もってα-FMHをラット腹腔内に投与しておき,オレキシンBをラット第3脳室内に持続投与すると,オレキシンBによって引き起こされる覚醒作用が抑制されたことから,脳内HAの合成がα-FMHにより阻害され,その結果HA神経を介して発現するオレキシンの覚醒効果が抑制されたと解釈される。最近、エネルギー代謝と睡眠調節に関わる脳・腸ペプチドが次々と報告され、肥満と睡眠障害という社会的課題との関連で注目されている。モルモットの腸管各部位における腸神経系の機能構築とオレキシン、モチリン、グレリンおよびニューロペプチドYなど脳・腸ペプチドに着目し、これらの腸神経系における生理作用を電気生理学的方法で解析した。モチリンが腸ニューロンを直接興奮させ,さらにシナプス前線維終末に作用してアセチルコリンの放出を抑制することを明らかにした。したがって、モチリンは腸神経系内の特定ニューロン群に直接・間接的に作用することにより腸運動に影響することが判明した。脳では覚醒と摂食作用を持つオレキシンAとBがともに、ほぼ同等に、腸神経系においては腸ニューロンの興奮と神経伝達促進を起こすことを明らかにした。過眠症ナルコレプシーの原因にオレキシン神経伝達障害が想定されている.オレキシンの覚醒作用発現には特にヒスタミン(HA)調節系の関与が示唆される.本年度は,ヒスタミン合成酵素阻害剤α-fluoromethylhistidine(α-FMH)前処置によりHAを枯渇させた状態でオレキシンの覚醒作用抑制効果を検証する実験を中心に展開し,さらにグレリン,レプチンおよびNPYの食欲関連ペプチド類の睡眠覚醒調節への影響についても予備的な実験を行った.実験には脳波,筋電図用の電極および薬剤連続注入カニューレを第3脳室内に達するように慢性的に装着したSprague-Dawley系雄ラット(8週齢,体重300-350g)を用いた.オレキシンB10nmolはラット第3脳室内に明期に5時間かけて連続注入するが,それより7時間前にα-FMHを腹腔内投与により前処置しておくと,オレキシンBによって引き起こされる覚醒作用が抑制された.つまり,ノンレム睡眠はオレキシンB投与で119.8±25.1分で,対照の182.2±5.0分と比較すると34.2%の有意な減少であったが,α-FMHを前処置しておくと25.9%に抑制された.これは,α-FMHにより脳内のHA合成が阻害された結果,HA神経を介して発現するオレキシンの覚醒作用が減弱されたと推論される.一方,レム睡眠ではα-FMH前処置がオレキシンBによる抑制作用にほとんど影響しなかった.また,摂食調節と睡眠覚醒調節の関連に関する実験では,グレリンを明期の5時間(11:00-16:00)中枢に直接作用させると,投与後1時間で強い覚醒効果を示し

2時間目にはほとんど元のレベルに戻る一過性の覚醒作用を示した.今後,レプチン,NPYの作用も検討しながら睡眠覚醒調節と摂食調節を統合的に解析していく.オレキシンA,Bをラットの睡眠が多発する明期に第3脳室内に持続投与すると,顕著なノンレム睡眠とレム睡眠の抑制がみられ,強い覚醒作用を持つことはすでに報告してある。オレキシンにはOX_1R,OX_2Rの2種類の受容体が存在する。そこでOX_2Rアゴニストである[Ala^<11>]orexin-Bを第3脳室内に持続投与するとオレキシンに匹敵する強い覚醒作用を有することが判明した。さらに,オレキシン受容体2型のアンタゴニストにより外因性オレキシンによる覚醒作用が強く抑制され,睡眠抑制作用が減弱されることが判明した。そこで,これらの覚醒作用が脳内のどのような機構によって発現するのか,ヒスタミン(HA)の覚醒調節系に着目した。前もってα-FMHをラット腹腔内に投与しておき,オレキシンBをラット第3脳室内に持続投与すると,オレキシンBによって引き起こされる覚醒作用が抑制されたことから,脳内HAの合成がα-FMHにより阻害され,その結果HA神経を介して発現するオレキシンの覚醒効果が抑制されたと解釈される。最近、エネルギー代謝と睡眠調節に関わる脳・腸ペプチドが次々と報告され、肥満と睡眠障害という社会的課題との関連で注目されている。モルモットの腸管各部位における腸神経系の機能構築とオレキシン、モチリン、グレリンおよびニューロペプチドYなど脳・腸ペプチドに着目し、これらの腸神経系における生理作用を電気生理学的方法で解析した。モチリンが腸ニューロンを直接興奮させ,さらにシナプス前線維終末に作用してアセチルコリンの放出を抑制することを明らかにした。したがって、モチリンは腸神経系内の特定ニューロン群に直接・間接的に作用することにより腸運動に影響することが判明した。脳では覚醒と摂食作用を持つオレキシンAとBがともに、ほぼ同等に、腸神経系においては腸ニューロンの興奮と神経伝達促進を起こすことを明らかにした。
行動科学の歯科臨床への応用(バイオモニタリングシステムの開発)

本研究では,歯科診療場面での患者・保護者・術者・介助者の四者における情動ならびに行動変化を客観的に観察・記録し,収集したデータを分析して,実際の診療場面へフィードバックするためのバイオモニタリングシステムを開発することを目的として研究を行った。昨年度に引き続き,患者や保護者の歯科治療に対する不安や恐怖の意識調査を行い,光学的文字/マーク読取装置を用いて集計分析を行い,歯科不安や恐怖の型分類を試みた結果,大きく4つのタイプに分類できることが判明した。平成2年度および3年度に集計した情動と行動のデータ分析の結果から最も簡単に臨床にフィードバックしやすい指標を見つけだすとともにより困難なケースにおける問題解決のための診断器機としてのバイオモニター,サーモビュアの応用を追求し,患児の行動変容のための診断および効果について,学生への視覚教育器機としての応用についても検討を行った。その結果心拍数の変化と情動変化の関係より見いだした知見に基づいて,チェアーサイドで簡便に利用可能なバイオフィードバックシステムを有する診療補助用具の開発に成功した。なお,光学的文字/マーク読取装置のリフトの開発に時間を要したため,歯科不安や恐怖の型分類をさらに詳細に行うにはさらにデータの集積が必要である。本研究において、ビデオ装置・生体電気現象,生理現象測定装置を用いて,歯科診療場面での患者・保護者・術者・介助者の四者の行動並びに情動変化を観察・記録し、デ-タ分析用パ-ソナルコンピュ-タ-にて集積したデ-タを分析した結果、以下のことが示唆された。1.情動の指標とした心拍数は、保護者は患者よりも先行して変化する。2.患者・介助者間では変化に関連性はない。3.患者に変化が全くなくても、術者に大きく変化がある可能性がある。また、本システムの臨床応用への可能性を検討するため、記録した行動(体動,発声,表情)の数値と情動の指標となる生理的現象(心拍数,呼吸数,皮膚温)の数値の統計学的検討を行った結果,行動と情動の間に密接な関連性が認められ、4.デ-タを記録した患児別の行動並びに情動変動の比較では、患児の顔面表情の変化と心拍数の変化が非常に類似した。5.眉をしかめる,頬を緊張させるといった不快表情に先行して心拍数と呼吸数が増加したり,皮膚温が低下するものや逆に上昇するものなど,各指標間の関連性に個人差が認められた。よって,歯科診療における行動科学的なアプロ-チを行い,より良い,充実した診療を確立するためにも,本研究で開発するシステムが極めて有用であることが示されたが,さらに,当初計画に新たに質問表による患児および保護者の不安や恐怖に対する型分類の必要性を見いだした。本システムを用いたこれまでのデ-タ集積および分析結果より,新たに質問紙による患児および保護者の歯科診療に対する不安や恐怖の型分類を行う必要性を見いだした。そこで,これまでの疫学的研究結果に基づいて,歯科不安や恐怖を有する患児のスクリ-ニングのための質問紙を作成した。そして,デ-タ集積のための本システムの一環として,質問紙を用いてあらかじめ患児の歯科治療に対する不安や恐怖の意識調査を行い,歯科治療中の行動(情動と体動)との関連性について行動歯科学的に検討を加えた。質問紙の集計分析は,光学的文字/マ-ク読取装置を用いて行った。結果,歯科治療中の各生理的指標および体動指標と不安度との関連性では,不安度の増大に伴い心拍数の変化率の上昇を認めた。体動に関しては,頭顔面部より手や足の方が不安の兆候となる動きが表出されていることが示唆された。また,本質問紙法により分類された高不安群は,低不安群に比べて治療時の心拍数の変化率および手・足における行動の表出率が大であった。すなわち,不安度と治療時の行動とは密接な関係にあり,不安という心の問題が何らかの形で行動という外部への現象として現れていることが示唆された。従って,質問紙と本システムを用いて,不安度と行動の両面から患児をとらえていくことは極めて有用であり,より苦痛の少ない,信頼関係に裏打ちされた診療体系を確立することに寄与すると考える。これらの結果は,第6回日本歯科心身医学会で発表し,小児歯科学雑誌に投稿した。

なお,光学的文字/マ-ク読取装置のソフトの開発に時間を要したため,歯科不安や恐怖の型分類を行うにはさらにデ-タの集積が必要であるので,平成4年度に引き続き継続する予定である。本研究では、歯科診療場面での患者・保護者・術者・介助者の四者における情動ならびに行動変化を客観的に観察・記録し、収集したデータを分析して、実際の診療場面へフィードバックするためのバイオモニタリングシステムを開発することを目的として研究を行った。昨年度に引き続き、患者や保護者の歯科治療に対する不安や恐怖の意識調査を行い、光学的文字/マーク読取装置を用いて集計分析を行い、歯科不安や恐怖の型分類を試みた結果、大きく4つのタイプに分類できることが判明した。平成2年度および3年度に集計した情動と行動のデータ分析の結果から最も簡単に臨床にフィードバックしやすい指票を見つけだすとともにより困難なケースにおける問題解決のための診断器機としてのバイオモニター、サーモビュアの応用を追求し、患児の行動変容のための診断および効果について、学生への視覚教育器機としての応用についても検討を行った。その結果心拍数の変化と情動変化の関係より見いだした知見に基づいて、チェアーサイドで簡便に利用可能なバイオフィードバックシステムを有する診療補助用具の開発に成功した。(図参)なお、光学的文字/マーク読取装置のソフトの開発に時間を要したため、歯科不安や恐怖の型分類をさらに詳細に行うにはさらにデータの集積が必要である。
ネムリユスリカの乾燥無代謝休眠を支えるゲノムの進化

昨年度発表したネムリユスリカのドラフトゲノム(研究室で飼育しているナイジェリアsib-cross系統)に加えて、ネムリユスリカ4個体群のゲノム情報が利用できるようになった。それらの個体群の分化の進化プロセスを調べるために28S rRNA配列に基づいたPolypedilum属のML系統樹を作成した。その結果、ナイジェリア産の個体群とマラウイ産の個体群がそれぞれ別のクレードにはっきりと分かれた。更に、28Sに加えて、18S rRNA、ミトコンドリアのCOI、そして核タンパク質のCAD遺伝子の配列に基づいたML系統解析を行い、その結果をユスリカの化石情報で補正された系統樹(Cranston et al. 2011)に合わせて、分岐年代を推定した。その結果、ナイジェリア産のAnguantuta個体群と研究室系統のゲノム系統が約130万年前に分化したのに対し、マラウイ産のMandala個体群とZomba個体群は約370万年前に分化したと推定された。一方、ナイジェリアとマラウイの個体群は2900万年前に分化したと推定され、その距離は別種と同じくらい離れていた。したがって、ネムリユスリカの極限乾燥耐性はおそらく2900万年前に獲得されたと思われる。共通祖先のARIdは2900万年の間にナイジェリアとマラウイの個体群でそれぞれ進化し続けて、重複した遺伝子クラスターの異なる組み合わせが生じたと示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。乾燥無代謝休眠するネムリユスリカが、乾燥に適応する過程で高頻度の遺伝子重複が生じさせたことをつきとめた。ARIdと命名したこの領域には、LEAタンパク質やチオレドキシンのような乾燥耐性に関連した遺伝子がタンデムに多重化した状態で存在していた。そこで本研究は、ネムリユスリカのドラフトゲノム解析を深化させつつ、ARIdを構成する遺伝子の塩基配列情報を個体群間や種間で比較し、それらがコードするタンパク質の機能分化を調べることで、乾燥しても死に至らないという生命現象を可能にした進化過程を明らかにする。これまで、ナイジェリア個体群を用いてネムリユスリカのゲノム解析を行ってきた。ネムリユスリカは、アフリカの半乾燥地帯に広く点在することが分かっている。そこで、マラウィ個体群を採集し、HiSeq2000(100bp, Paired-end)によるゲノム解析を行った。その結果、56,450,317x 2リード(11,290,063,400 bp)が得られた。Depthは、およそ100倍に相当した。現在、変異データと遺伝子アノテーション情報を合わせた解析、および、個体群に特異的な遺伝子の抽出などを進めている。マラウィ個体群のゲノムにも、LEAタンパク質やチオレドキシンを含むARIdは存在していたが、パラログ化した遺伝子の種類が、両個体群間で異なっていた。共通の祖先型のゲノムから、2つの個体群がそれぞれの経路で進化したことを示唆していると思われる。当初の計画通りに、ネムリユスリカ以外のユスリカのサンプリングを終え、マラウィ個体群のゲノムリシーケンスも終了した事から、おおむね順調に進展していると考えている。・ARIDを構成する遺伝子ファミリーの進化:アフリカの半乾燥地帯に点在するネムリユスリカの個体群と、生息地域を同じくする他種のユスリカのゲノム比較をすることで、ネムリユスリカの乾燥耐性機能の進化過程を考察する。・ネムリユスリカ特異的に存在するLEAタンパク質の機能分化:乾燥耐性生物に特異的に存在するLEAタンパク質に着目し、各パラログの発現解析と機能解析を行うことで、水平伝播と遺伝子多重化がもたらしたタンパク質の機能分化の可能性を探る。
ギブス固定による筋および毛細血管の変動およびその修復機序について

骨格筋における廢用萎縮についての研究は多く、その目的とする所も形態的、生化学的、張力に関するもの等幅広い。また最近はAtrophy作成が確実なtail suspensionの方法により、骨格筋の蛋白組成の変化を研究し、または代償性の筋の新生機序を生化学的、形態的に検索する報告も行われている。われわれは石膏によるギブス固定によりAtrophy状態を作成し筋及び毛細血管の変化とその修復機序について検索した。63年度は発育期における雄性ラットについて固定期間と筋の萎縮および毛細血管の変化について検索した。1、2、4週間と固定期間の長くなるに伴い萎縮の割合も増加し、筋線維の断面積はヒラメ筋において88%。77%、65%であった。長肢伸筋もヒラメ筋と同様に萎縮が見られたが、4週では逆に対象筋より肥大したものもあった。毛細血管のC/F比は変化しなかった。平成元年度は雌性ラットについて検索した。雌性ラットの萎縮は雄性ラットに比較し萎縮が顕著であり、若齢及び老齢ラットでは若齢ラットに萎縮が大きかった。この変化を電子顕微鏡で観察するとヒラメ筋の固定筋ではZバンドの不規則、筋原線維の粗造化、グリコ-ゲン顆粒の増加、ミトコンドリアの凝集が見られた。更に萎縮が進むと筋原線維の疎造化の消失により筋原線維の配列は乱れ、アクチン、ミオシンに変わる微細な線維様物質で置き換わる。横断像においてもミオシンにたいする6個のアクチン構造の乱れが観察された。この配列の異常は張力の減少となるものである。平成2年度は修復についての検索を行ったものである。4週間の固定により萎縮の発現した骨格筋に運動(水泳負荷)を4週、6週、8週間与え、その回復を観察した。6及び8週間の運動により筋線維の大きさは完全に回復し、微細構造においても筋原線維は正常な配列を示した。動物下肢筋のギブス固定による委縮に関する報告はCooper(猫)、Tomaneck(guineapig)、Appel(mouse)等により張力の変化、生化学的変動、筋微細構造の変化等多方面に亘る報告が行われている、私どもはRatを用い、後肢筋のギブス固定後の変化を、筋及び毛細血管の形態的変化を中心に検索を行い、併せて運動負荷による修復経過を調べた。基礎資料を得るため14週齢の雄性wister系Ratを用い、左右後肢筋(EDL,Soleus)の筋線維数、筋線維断面積、C/F CK値を求めた。筋線維数はEDL,Sol共に左右差はみられなかった。14週齢の発育期のRatの右後肢に2w,4w間のギブス固定を行い、左後肢は対象とした。ギブス除去後各群を安静群、運動群にわけ、4w及び8w間、1日1時間の水泳運動を負荷し、回復と併せて結果を比較した。筋湿重量は固定筋で明らかに減少し、4w固定直後で約80%安静群で90%、水泳負荷群で95%を示し、固定期間の2倍の負荷期間でも完全に回復してい筋断面積も有意に減少を示し、Solでは期間に応じ減少を示し2wで35.5um,4wで33.1umであったがEDLでは逆に代償性肥大とも思われる所見を呈した。又間質組識は明らかに増加が認められた。C/F比はヒラメ筋よりEDLに減少がみられたが有意性はみられなかった。

筋の損傷度を代表するといわれる血清CK値は固定直後264、安静群210、運動群で595であった、毛細血管の内皮細胞には菲薄化が認められた。筋線維は固定筋においてグリコーゲンの増加、ミトコンドリアの凝集、筋フィラメントの粗〓化、配列異常、筋細胞の壊死(フィラメントの消失と微細線維の充満)がみられた。ギブスの重量は2530gであるがRatにとってはかなりのストレスになると思われ、その問体重の増加は抑制され、固定直後には副腎の肥大が認められた63年度は発育期雄性ラットの下肢筋にギブス固定を施し、Atrophyによる筋線維、毛細血管の形態学的変化を光顕的、電顕的に検索を行い、また回復期に水泳運動を負荷することにより安静に保より早い回復の得られることを報告した。今年度は20週令の老令雄性ラットについて同様の実験を行い、特に老令による運動不足という点から捉えようと試みたものである。Atrophyは1週間の固定ですでに出現し、2週間より4週間目と萎縮は進行するが、4週目でほぼ最高になる。そこで老令ラットに4週間の固定を行い、筋線維数、筋線維断面積、e/F比を求め、発育期に固定したラットとの比較を行い、更にギブス除去後の回復時において水泳運動を課することにより運動の有用性を確かめた。1)体重は固定前後において増加が認められず、発育期と同様、固定はかなりのストレスになるものと想定された。副腎重量も増加レストレスを証明する結果となった。2)筋線維はヒラメ筋、長肢伸筋いずれにおいても固定、対象両群に有意差はみられず、血管量を示唆するe/F比の変化もみられなかった。3)筋湿重量は固定筋において明らかに減少し、筋断面積も減少が認められた。4)光顕においても筋線維の脱落をみることができたが、電顕的な観察においてZバンドの異常、フィラメントの減少がみられたが、配列異常は発育期にみられたような病的な異常はみられなかった。今後、来年度は血流計による血流量の検定、筋張力の低下等の機能面を形態的なものと併せて検討する必要があると思われる。63,64年度は雄性Ratを用いて比較的短期間2W,4Wのギブス固定を行い,対象足との比較検討(長肢伸筋とヒラメ筋について筋線維数,筋断面積,C/F比等)を行い,同時にギブス除去後に水泳を負荷することでその回復が早められるのを認めた。本年度は雌性Ratを用いて同様の実験を行い,各頃目を検討し,その雌雄差を検討すると同時に水泳を負荷したRatにギブス固定を行った時の、脱トレともいうべき変化を検討した。発育期の雄性Ratにギブス固定を実施すると、片足のみに装着(約20g)してもRatにとってはかなりのストレスとなり,発育曲線は低下し,摘出筋の混重量も明らかに減少が認められた。そして筋線維直径の減少C/F比の減少がみられた。4w固定を実施した筋線維には染色性の低下がみられ,筋線維の直径は減少すると同時に所々に筋線維の消失に伴なう欠落部が認められた。しかしこの欠落部と思われる周囲には毛細血営の残存が多くあった。電顕レベルの観察においてはミトコンドリアの膨大,グリコ-ゲン顆粒の増加,筋原線維の減少と配列異常が認められた。老令雄性Ratにおいても発育期と同様の変化がみられたのであるが,EDLにおいては対象筋より肥大がみられた。Solでは固定筋に著しい萎縮がみられた。電顕像においても筋原線維の配列異常および減少がみられた。発育期の雌性Ratにおいては雄性Ratと比較し、その萎縮は顕著であり,電顕レベルの異常も大であった。固定後水泳を負荷した筋において,固定期間と同一期間の負荷では混重量には明らかな差がみられ,回復は明確でなかった。
高齢者と伴侶動物の福祉を連携させるサポート・システムの構築

本研究は、超高齢社会をひた進む我が国において、高齢者が伴侶動物(ペット)と共に最期まで生き生きとした生活を続けていけるためのサポート・システムのあり方を検討し、最終的に、高齢者と伴侶動物両者の福祉が守られるサポート体制モデルを提案することを目的とする。そのために、ペットを飼育している高齢者およびその周囲で各種サービスを提供する支援者にインタビュー調査およびアンケート調査を実施し、海外の先進的な取り組み事例についての調査結果も踏まえ、これらの得られたデータに基づいて、今後の日本社会に必要なサポート体制モデルを考案する。
地域を基盤とした「地域病院協働型在宅移行支援システム」の開発とガイドラインの作成

本研究は、地域病院協働型在宅移行支援システムの開発に向けたガイドラインを作成するためにアクションリサーチの手法を用いて行った。その結果、地域病院協働型在宅移行支援システム開発過程は、1地域の病院、在宅ケアの事業所、保健機関にシステム構築への協力を得る2病院の代表者、在宅ケアの事業所のケアプロバイダーをメンバーとしたプロジェクトチームを作る3在宅移行支援における地域の課題を明確化する4明確化した課題を地域の在宅移行支援に関わるケア提供者間で共有する4病院スタッフと地域スタッフの役割と目標が含まれた協働型の在宅移行支援プログラムを作成する5モデル事例を通してプログラムを評価・修正する、であった。研究者らが開発した、共通の行動指針となる手順書である「A市版在宅移行支援フローチャート」を使用して4事例を展開し、振り返り会議で支援の評価を行ってきた。今年度は、これらのアクションリサーチで関わっているA地域の地域病院協働型在宅移行支援システム構築に向けた2年間の取り組みで生じた地域・病院の変化をチーム会議録、事例振り返り会議での対話記録、事例展開中のメールでの研究者との対話記録、個別インタビューから、病院側と地域側の在宅移行支援への取り組みの変化、地域側と病院側との関係性の変化をアウトカムの視点から質的に分析した。また、そのアウトカムをもたらした要素についても上記データから抽出した。その結果、地域病院協働型在宅移行支援システム構築におけるアウトカムとして、「タイムリーな情報提供・共有」「入院中の在宅生活を見据えたアセスメントとケアの展開」「在宅移行支援のスキル向上」「ケアマネジャーの医療依存度の高い療養者への在宅移行への抵抗感の消失」「時間短縮」「退院日数の短縮化、再入院率低下」の6つが明らかになった。また、これらのアウトカムをもたらした要素については、【構造的側面】として「在宅移行支援システムを構築するにあたって存在した組織・人・役割・強み」「昨年度開発したフローチャート等手順書や情報共有シートなど展開におけるツールやルール」「共に検討・決定する場の存在」があった。また、【プロセス的側面】として、「在宅移行支援展開に向けた病院側の理解の深まり、参加スタッフの意欲向上への支援」「事例展開を円滑に進める支援」「事例展開を円滑に進める支援」「在宅移行支援のスキルの向上、システムの発展、他事例への波及への支援」「システム作りの展開でスタッフ自らがシステムを作るという意識の継続への支援」の4つの支援が明らかになった。「地域・病院協働型在宅移行支援システム」を開発には、ステップ1【システム構築に向けた基盤づくり】、ステップ2【システム構築の展開】、ステップ3【今後の展開の検討】の3つのステップがあった。ステップ1【システム構築に向けた基盤づくり】では、「コアメンバーの決定と展開方法の決定」「プロジェクトメンバーの結成と展開に向けた準備」「協力体制の構築」の段階があった。「コアメンバーの決定と展開方法の決定」では、コアメンバーと在宅移行支援の課題の抽出、目指すシステムの共有、地域内の医療・福祉職や組織の状況把握、システム構築の範囲、参加メンバー(プロジェクトメンバー)の決定、地域の現状に合わせた展開方法の決定、メンバーの役割分担を行う。「プロジェクトメンバーの結成と展開に向けた準備」では、プロジェクトメンバーの結成、メンバー間での課題共有、構築するシステムのイメージ化、文献から在宅移行をどう支援するのか行動レベルで示した「在宅移行支援フローチャート」について実現可能性の検討、洗練化を行う。「協力体制の構築」では、システム構築に関わる地域の中で権力や影響力のある組織に働きかけ、協力を得る。ステップ2【システム構築の展開】では、「在宅移行支援手順書を用いた事例展開」の段階があった。この段階は、在宅移行支援フローチャートを用いて事例展開を行うことであり、円滑に事例展開が進行する体制を構築し、事例展開後の振り返り会議の開催を行う。ステップ3【今後の展開の検討】では、「今後の展開の検討」と「変化を共有する」の2つの段階があった。「今後のシステムの発展・活動の継続について検討する」では、事例展開と振り返りを重ねていく中での変化を共有する。「変化を共有する」では、システムの変化を確認し、今後どのようなシステムに発展していくか、どのような活動を継続していくのか検討することである。国内外の文献レビューから、在宅移行支援手順書を作成した。手順書は、横軸に時間をおき、「入院48時間1週間まで」「退院前10日2週間まで」「退院10日2週間前」「退院57日前」「退院後」5つのフェイズ別の枠とした。縦軸は、「ケアマネ又は地域包括」「退院調整看護師・病棟看護師」の2つの枠を設定し、それぞれが役割分担して実施すること、ケアマネと退院調整が協働して行う活動に分類した。その手順書に基づき、4事例について、関わった関係職種によるインタビューを行い、在宅移行支援システム構築における、新たな気づきなど考え方や活動の変化について抽出した。

その結果、1.入院時における詳細なADLの情報や入院前の疾病管理状況の把握と共有、2.医療的ケアの必要な場合、早期から訪問看護のコンサルテーションの導入の必要性、3.「ケアマネ・調整看護師⇒調整役の意識化、4.目標設定を「最低限」のラインにすること、5.不安をそのままにせず、頻回に情報交換し合うこと、6.リスクがあることを共有し受け入れること、7.リスクが生じた場合の体制を整えておくことの重要性を意識すること、完璧を求めず帰ってからの状況に合わせてサービス内容を変更する姿勢をもつこと、が抽出された。関係性の変化としては、「敷居が高い」から、「親身が考えてくれる」があった。また、この手順書の意義として、1.お互いの動きがわかる、2.自分自身がその流れを進んでいるかわかり、次に何をしないといけないのかわかる、ことが明らかになった。作成した手順書を基に、アウトカムにつながる有効な介入について検討することができ、システム構築に向けた構造的側面、プロセス的側面における介入方法等について検討することができた。現在別の2つの地域でも、構造的側面への介入を行い、プロセス的側面への介入方法を用いて展開をしている。国内外の文献レビューから、在宅移行支援手順書を作成することができ、その手順書に基づき、4事例について、事例展開を行うことができた。また、関わった関係職種によるインタビューを行い、在宅移行支援システム構築における、活動や関係性に焦点を当てて、その変化を抽出することができ、地域のニーズや、地域の強みや課題等について検討することができた。現在、1地域で展開した介入方法を用いて、他の2地域においてシステム構築に取り組んでいる。その2地域においても事例を展開する中で、研究参加者の気持ち・考え・行動、患者・家族との関係と反応、他職種との関係と反応の変化のプロセスを事例の記述、研究参加者の内省的記述、研究メンバーの対話記録等より再度たどり、意味を解釈する。上記から、在宅移行支援を実践した一人一人の変化のプロセスと重ね、類似点を抽出する。また、地域・病院に現れた変化を抽出し、介入方法についても実践する中で洗練化を諮る。以上より、「地域病院協働型在宅移行支援システム」構築に向けたガイドラインを作成する。作成した手順書を基に、有効な介入方法である「A市版地域・在宅協働型在宅移行システム」ならびにそのシステム宇運用のための地域病院各職種の行動指針を作成し、さらに、実際の5事例について実践に移す、その実践を【グループ感で十千字の市末tむの変化の記述や内省的記述および定期的な面接会議の記述から評価を繰り返し、介入方法、行動指針の洗練化をはかる。該当なし文具類購入等100000円面接調査、学会参加300000円インタビュー謝金、研究補助400000円複写費100000円
大規模星団と超新星残骸方向の分子雲とガンマ線との比較

1.超新星残骸周囲の分子雲・HIガスとガンマ線の比較前年度からの継続で、TeVガンマ線超新星残骸(SNR)RCW86に注目した。今年度は、X線データと星間ガス(分子雲と原子ガス)を比較し、星間ガスの少ないシェル北東部では非熱的X線が強く、星間ガスの存在する東側や西側では熱的X線の強度が強いという関係を明らかにした。これは、星間ガスの存在する場所では、SNRの衝撃波が星間物質と衝突して逆方向の衝撃波が発生し、掃き寄せられたガスが加熱されるために熱的X線が放射される一方、星間物質が無い場所では衝撃波が減速されず、宇宙線電子による非熱的シンクロトンX線が放射されるという解釈に矛盾無い。本研究は、これまで高エネルギーガスからの放射のみでしか捉えられてこなかったSNRに対し、周囲の冷たいガスとの物理的関係を明らかにすることがSNRを理解するうえで重要である事を示した一例となり、日本物理学会と日本天文学会で発表した。2.非等方的超新星爆発によるアーク・ジェット分子雲形成の検証今年度は、これまでに得られた分子雲のデータをより詳細に解析し、アークの中にもジェット軸に沿った直線状の構造が存在する事を明らかにした。ジェットの逆側にも直線状分子雲が発見されたという事は、我々の提案している非等方的超新星爆発などの双極的ジェット現象による分子雲の形成シナリオを支持する結果となる。また、本研究でもう一つ重要な課題である、同方向にある高エネルギーガンマ線の放射起源を特定するためにも、ガンマ線源とアーク・ジェット、星団Westerlund 2の物理的付随関係を明らかにする必要であるが、我々はアーク・ジェット分子雲の持つ視線速度から距離を7.5kpcと推定し、アーク・ジェット分子雲は星団と異なる距離にある可能性を示した。これにより、ガンマ線源がどちらに付随しているかによって、今後、ガンマ線放射起源を特定できる可能性がある。本成果を論文にまとめ、2月にAstrophysical Journalへ投稿した。研究計画に沿って、研究1においては、これまでの成果を日本物理学会と日本天文学会で発表し、研究2においては、これまでの成果を論文にまとめ、Astrophysical Journa1へ投稿したため。研究1のRCW86においては、現在のガンマ線望遠鏡よりも分解能をあげなければ、先にハドロン起源が示唆されたRXJ1713.5-3946の例(Fukui et al.2012)と同等の空間分解能で星間ガスとガンマ線放射の相関を見ることはできない。また、研究2において、星団Westerlund2方向の高エネルギーガンマ線の放射起源を特定するためには、さらに高分解能・高感度のガンマ線観測によって、放射源の分布を分解し、弱い放射も検出する必要がある。したがって、両研究において、CTAなどの次世代ガンマ線望遠鏡が稼働すれば、観測を提案する予定である。1.超新星残骸周囲の分子雲・HIガスとガンマ線の比較TeVガンマ線超新星残骸(SNR)RCW86に注目して研究を推進した。まず、TeVガンマ線と周囲の分子雲や中性水素(m)ガスとの相関を見るために、RCW86に付随する分子雲とHIガスの探査を行なった。結果、視線速度-36km/sの分子雲と、視線速度-46-27km/sのHIガスが、RCW86のX線シェルと良い空間的一致を示す事から、RCW86に付随しているものと同定した。次に、同定した分子雲とHIガスから、宇宙線陽子の標的となる陽子の柱密度を求め、TeVガンマ線の強度分布と標的陽子の柱密度分布の空間的相関を調べた。結果、TeVガンマ線の分解能が低いため、両者の間に有意な相関は見られなかったが、TeVガンマ線強度とシェル内部の標的陽子の平均数密度から、宇宙線陽子の総エネルギーを見積もると、典型的な超新星爆発の運動エネルギーの約0.1%の値となり、SNR衝撃波面で加速された宇宙線陽子が、分子雲やHIガス中の陽子と衝突してTeVガンマ線を放射していると説明しても矛盾のない値となった。2.非等方的超新星爆発によるアーク・ジェット分子雲形成の検証大規模星団Westerlund2方向のジェット分子雲の形成機構として、宇宙ジェットによる形成を提案している。そこで、共同研究者の千葉大学の朝比奈雄太氏らによって、ジェットと周囲の星間物質の相互作用のシミュレーションが成され、観測結果と照合した。シミュレーションの結果、初期にジェット前方にHIガスの層を置くと、ジェットがHIガス層に突入した後、ジェット側面に低温高密度なHIガスが形成された。我々は、この低温高密度ガスが分子雲の形成に繋がると考えている。また、ジェットの視線方向からの傾斜角を変化させると、面密度分布がアークの形状に似ており、アークも同じ機構で形成された可能性が浮上した。

これは、星間ガスの存在する場所では、SNRの衝撃波が星間物質と衝突して逆方向の衝撃波が発生し、掃き寄せられたガスが加熱されるために熱的X線が放射される一方、星間物質が無い場所では衝撃波が減速されず、宇宙線電子による非熱的シンクロトンX線が放射されるという解釈に矛盾無い。本研究は、これまで高エネルギーガスからの放射のみでしか捉えられてこなかったSNRに対し、周囲の冷たいガスとの物理的関係を明らかにすることがSNRを理解するうえで重要である事を示した一例となり、日本物理学会と日本天文学会で発表した。2.非等方的超新星爆発によるアーク・ジェット分子雲形成の検証今年度は、これまでに得られた分子雲のデータをより詳細に解析し、アークの中にもジェット軸に沿った直線状の構造が存在する事を明らかにした。ジェットの逆側にも直線状分子雲が発見されたという事は、我々の提案している非等方的超新星爆発などの双極的ジェット現象による分子雲の形成シナリオを支持する結果となる。また、本研究でもう一つ重要な課題である、同方向にある高エネルギーガンマ線の放射起源を特定するためにも、ガンマ線源とアーク・ジェット、星団Westerlund 2の物理的付随関係を明らかにする必要であるが、我々はアーク・ジェット分子雲の持つ視線速度から距離を7.5kpcと推定し、アーク・ジェット分子雲は星団と異なる距離にある可能性を示した。これにより、ガンマ線源がどちらに付随しているかによって、今後、ガンマ線放射起源を特定できる可能性がある。本成果を論文にまとめ、2月にAstrophysical Journalへ投稿した。研究1においては、計画していたRCW86での宇宙線陽子加速の可能性について追究できたため。研究2においては、計画していた数値シミュレーションとの比較を実施できたため。研究計画に沿って、研究1においては、これまでの成果を日本物理学会と日本天文学会で発表し、研究2においては、これまでの成果を論文にまとめ、Astrophysical Journa1へ投稿したため。研究1:RCW86については、次世代の高分解能・高感度ガンマ線望遠鏡CTAの登場を待ち、再度、星間陽子との比較を行う。他のTeVガンマ線SNRについてもRCW86と同様の研究を推進する。研究2:数値シミュレーションで用いる冷却関数や、初期パラメータ(空間スケールやジェットの物理量など)により観測に近い値を代入し、観測結果との照合作業を継続する。ジェット分子雲方向にも弱いTeVガンマ線放射が発見されており、放射起源を特定し、大規模星団Westerlund2方向で起きている高エネルギー現象を総合的に理解できるよう、研究を推進する。研究1のRCW86においては、現在のガンマ線望遠鏡よりも分解能をあげなければ、先にハドロン起源が示唆されたRXJ1713.5-3946の例(Fukui et al.2012)と同等の空間分解能で星間ガスとガンマ線放射の相関を見ることはできない。また、研究2において、星団Westerlund2方向の高エネルギーガンマ線の放射起源を特定するためには、さらに高分解能・高感度のガンマ線観測によって、放射源の分布を分解し、弱い放射も検出する必要がある。したがって、両研究において、CTAなどの次世代ガンマ線望遠鏡が稼働すれば、観測を提案する予定である。
ニューセメントの創出と機能

セメント材料は、古代エジプトの時代から建築構造物用の素材として使用されている。セメントのもつ特徴は、(1)生産量が大、(2)安価、(3)水工性、(4)機械的強度大、(5)成形時にエネルギーを必要としないなどである。本研究は、これらの特徴以外に、下記に示す機能性をもつ「ニューセメント」を創出することを目指した。(1)光反射性セメント材料セメント中に混和剤を添加し、真空脱気後、低温中に保持したことによって、微細なセメント水和物の析出を制御したことによって最密充填配置をもつ光反射性セメント材料が析出した。(2)無焼成ニュータイル光反射性セメント材料は、機械的強度の面に問題があったが炭素繊維との複合化によって、焼成したタイル相当の強度を有するニュータイルを作製することが出来た。(3)フレキシブルセメント材料セメント水和物の結晶を析出する際に、析出条件や養生条件等を制御し、二次元的広がりをもつセメント水和物を析出させることによって、変形性や可撓性を付与させることを可能にした。(4)バイオリアクターセメント材料活性炭および石油コ-クスを添加したバイオコンクリートは、実用的な機械的強度と、優れた汚水浄化機能を有することがわかった。これらの機能をもつ「ニューセメント材料」は、セメントの水和反応を原子オーダーで制御し、ナノスケールで複合化することによって創出した。そして、ニューセメント材料の「機能」-「構造」-「製法」の三者関係を明確にすることによって、21世紀の地球環境の保全と、資源の有効利用にできるであろう。セメントは古くから建築構造物用の素材として、使用されている。このセメント系材料に、新しい機能性を付与させ「たニューセメント材料」の創出を目的とした。そのためには、セメントの水和凝結反応を精密に制御することによって、下記に示す新しい機能性をもつ「ニューセメント材料の創出」を検討した。1.光反射性セメントの製作ポルトランドセメントと水との反応を、ペーストの撹拌状態、反応量および比率、触媒(反応速度調節剤)の種類および量、温度、凝結条件などを精密に制御した結果、焼成したタイルと同程度の光沢度90を有する、光反射性のセメント硬化物が得られた。セメント硬化物の機械的強度と表面光沢度の測定、X線回折分析による結晶構造の解析、SEMによる表面観察などを行い、「製造条件」-「構造」-「機能」の三者関係を確立させた。2.ニュータイルの製作光反射性セメント板表面の光沢度は、焼成タイルと同程度であったが、曲げ強度(8MPa)は不足していた。この点を改善するために、炭素繊維製メッシュ状織物による強度補強を行った。この織物を、光反射性セメント板の内部に3層配置した結果、20MPaの曲げ強度を示した。この強度は、焼成タイルの同程度であった。また、典型的な脆性破壊であった破壊形態は、織物を配置することによって、高いタフネスを示すようになった。3.耐酸性セメント材料の製作セメントの硬化凝結条件を制御し、緻密な水和凝結構造表面をもつセメント供試体を製作した。長期的耐酸性については、現在屋外暴露試験中である。セメント材料は、古代から現代まで使用されたが、さらに宇宙環境でも使用されようとしている。これまでのセメント硬化物がもつ特徴は、生産量が大、安価、水工性、機械的強度大、成形時のエネルギー不要などである。これら以外にも、セメントの水和反応を原子オーダーで制御、ナノスケールでの複合化によって、新しい機能性(光反射性、可撓性)などについて検討してきた。これら以外に、高導電性、生物親和性などの機能をもつ、ニューセメント材料の創製について検討した。