hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オンラインGPC/NMR法による高分子のキャラクタリゼーション

まず、予備的実験として、2種のEPDM(数平均分子量95,000、E:P:N比78:21:1の試料と、数平均分子量18,700、E:P:N比48:52:0の試料)の等量混合物を測定した。CH_2基(1.23ppm)とCH_3基(0.82ppm)の^1HNMRシグナルの強度比を溶出時間ごと(36秒間隔)に測定することにより、E:P比の分子量依存性を精度よく解析できた。少量のN単位を正確に定量するためには、2.062.14ppmに現れるノルボルナン骨格のCH_2基を観測した。このシグナルのS/N比は十分でないので、連続するスペクトルを5つずつ加算して溶出時間に対する分解能を犠牲にするか、または、stopped-flow法によるGPC-NMR測定を行う必要があった。上記の結果をふまえ、数種のEPDM試料についてGPC-NMR測定を行い、E:P:N比の分子量依存性を調べた。1ポリメタクリル酸メチル(PMMA)のイソタクチック体(it-)とシンジオタクチック体(st-)をアセトン中で混合すると、立体相補性の高分子会合体「ステレオコンプレックス」を生ずる。この現象について、500および750MHz^1H NMRをGPCの検出器に用いる「オンラインGPC-NMR」法による研究を行った。分子量分布を持たないMMAのit-46量体(分子量3927.5、mm=100%)とst-46量体(rr=98%)をアセトン/重アセトン(95/5)中で重量比(st-/it-)が0.61となるように混合し、カラム温度を-15°C、NMRプローブの温度を45°CにしたGPC-NMRで分析した。得られたクロマトグラムには、通常の46量体の溶出ピークのほかに、会合体による幅の狭いピークが高分子量側に検出された。it-体とst-体のOCH_3基のNMRシグナルは化学シフトが異なるので、おのおのの化学シフトをモニターして得られる溶出曲線を比べることにより、会合部と非会合部の組成比st-/it-を連続的に決定できた。その結果、非会合部がほぼit-体のみからなることや会合部のs′t-/it-比が1.51.7の値を示すことなど、この会合現象に関する重要な知見が得られた。また、プローブの温度をカラム温度と同じ-15°Cに設定することにより、コンプレックスのNMRスペクトルの「その場」測定が可能であった。2 t-ブチルリチウムと嵩高いメチルアルミニウムフェノキシドとを組み合わせた開始剤を用いてアクリル酸t-ブチルとメタクリル酸メチルの共重合を行うと、-10°Cではランダム共重合体が得られるのに対し、-30°C以下ではブロック共重合体が得られる。また、-60°C以下では2峰性の分子量分布を有する共重合体が生成する。これらの共重合体のGPC-NMR測定を行い、その組成の分子量依存性を詳細に調べることにより、この共重合反応におけるモノマー選択性ならびに重合活性種に関する知見を得ることができた。
細胞周期抑制因子p27の分解阻害による癌治療への応用

細胞周期制御機構の破綻は癌細胞の無限増殖メカニズムの中核をなすと考えられている。細胞増殖は複数の段階で制御されているが、中でもG1期からS期への進行をコントロールするG1サイクリン依存性キナーゼ(G1-CDK)がその中心的役割を果たしている。G1-CDKの活性はその阻害タンパク質(CKI)によって制御されているが、予後不良の乳癌、大腸癌、肺癌や胃癌においてCKIであるp27の分解活性が異常亢進していることが明らかになっている。われわれは細胞周期制御因子p27の分解に関する研究を行ってきている。p27はSCF^<Skp2>複合体により分解されると報告されていたがSkp2ノックアウトマウスの解析により、SCF^<Skp2>複合体によるp27の分解は主にS期以降で起こり、実はG_0-G_1期におけるp27の分解には他の経路が関与し、更に10番目のセリンリン酸化による核外移行が重要であることを明らかにした。最近、p27の分解に関わる新規ユビキチンリガーゼ、KPC複合体を生化学的手法で分離・同定した。われわれは既に培養細胞中で実際にKPCがp27の分解に関与していることを確認している。KPCは、KPC1とKPC2の2量体からなっているが、それぞれのp27に対するユビキチン依存性分解への役割を調べた結果、KPC1がp27と結合しユビキチン化する役割を、そしてKPC2がユビキチン化されたp27をプロテアソームに運ぶ役割を担っていることを明らかにした。さらに詳細を詰めているところである。癌細胞では特にG1期におけるp27の分解が亢進しているが、このKPC複合体による分解に抵抗性のp27の分子デザイン、あるいはKPC複合体の活性を阻害する低分子化合物の同定ができれば、全く新しい作用機序に基づく抗がん剤の開発につながることが期待される。
液体-気体相変化に伴う原子クラスターの生成

液体金属の表面に1V/Åオーダーの強電界をかけると,液相からクラスターイオンが直接生成される.液体金属イオン源を用いることにより,このような強電界を実現できる.本研究は,このイオン源から放出されるクラスターイオンを質量分析し,液体における密度揺らぎ,液体の組成,構造に関する知見を得ることを目的とする.本年度はアルカリ金属(Li,Na)に関して以下の成果が得られた.1.LiおよびNaの元素金属LMISからのクラスターナトリウムクラスターイオンNa_n^+の強度はサイズと共に単調に減少するのではなく,n=3,5,11,13および19に極大あるいはステップが観察された.このような特異なイオン強度を示すサイズをマジック数と呼ぶ.Li_n^+の場合にはn=3,7,9,13および19がマジック数である.液相から直接放出されたクラスターイオンのマジック数は電子殻モデルだけでは十分に説明でず,クラスター生成の運動学がアバンダンススペクトルに反映していることが分かった.Li-Na液体合金は,バルクにおいては相分離かhomocoordinationの傾向を示すが,Li-Na合金LMISから放出されたクラスターには種々のheteronuclearクラスターLi_xNa_y^+が豊富に含まれていた.クラスターの組成分布の解析から,(1)Li側に濃度が偏り,(2)heteronuclearクラスターの生成が好まれことが分かった.液体金属の表面に1V/Åオーダーの強電界をかけると,液相からクラスターイオンが直接生成される.液体金属イオン源を用いることにより,このような強電界を実現できる.本研究は,このイオン源から放出されるクラスターイオンを質量分析し,液体における密度揺らぎ,液体の組成,構造に関する知見を得ることを目的とする.本年度はアルカリ金属(Li,Na)に関して以下の成果が得られた.1.LiおよびNaの元素金属LMISからのクラスターナトリウムクラスターイオンNa_n^+の強度はサイズと共に単調に減少するのではなく,n=3,5,11,13および19に極大あるいはステップが観察された.このような特異なイオン強度を示すサイズをマジック数と呼ぶ.Li_n^+の場合にはn=3,7,9,13および19がマジック数である.液相から直接放出されたクラスターイオンのマジック数は電子殻モデルだけでは十分に説明でず,クラスター生成の運動学がアバンダンススペクトルに反映していることが分かった.Li-Na液体合金は,バルクにおいては相分離かhomocoordinationの傾向を示すが,Li-Na合金LMISから放出されたクラスターには種々のheteronuclearクラスターLi_xNa_y^+が豊富に含まれていた.クラスターの組成分布の解析から,(1)Li側に濃度が偏り,(2)heteronuclearクラスターの生成が好まれことが分かった.
フレキシブルアモルファスシリコン太陽電池モジュールの薄膜積層構造の最適化

アモルファスシリコン(a-Si)太陽電池モジュールは,薄膜をフレキシブルフィルムに多層配置した構造を有しているが,構造信頼性についてはほとんど検討されてきていず,現時点でも,積層薄膜の強度評価法は確立されていない.そこで,本研究では膜生成時の積層残留応力を評価する試験法を明らかにするとともに,積層強度の影響因子を評価するために,積層薄膜の自由表面からの水素侵入に及ぼす界面と温度の影響の解析を行い,以下の結論を得た.(1)膜生成応力,力学的特性の評価:被積層材がフィルムのため,積層後は変形する.フィルムの縦弾性係数や熱膨張率は既知なので,変形後の曲率半径から膜生成時の積層残留応力(結晶化応力,熱応力)を逆問題解析により評価する手法を示した.具体的には,熱膨張率αが既知の2種類のフィルム単体の縦弾性係数Eの温度依存性を自重によるたわみから測定する.次に,Eとαが既知の2種類のフィルムにそれぞれ1層ずつを成膜して恒温炉に配置する.成膜後のフィルムは,温度変化に伴い変形する.温度変化に伴う曲率半径を実験により解析し,2種類のフィルムの結果の相違から膜のE,α,膜結晶化応力(真性応力)が逆問題解析により評価できる.(2)自由表面からの水素侵入に及ぼす界面と温度の影響:分子動力学解析により,粒界を含むα鉄の変形・破壊挙動解析を行った.界面の存在により,水素の侵入が助長される.侵入の支配因子としては,負荷ひずみと温度が挙げられ,特に前者が重要である.この水素侵入により,界面強度は減少することが明らかとなった.したがって,積層薄膜の界面強度の上昇のためには,残留応力の緩和とともに自由表面からの水素侵入の防止が重要である.アモルファスシリコン(a-Si)太陽電池モジュールは,薄膜をフレキシブルフィルムに多層配置した構造を有しているが,構造信頼性についてはほとんど検討されてきていず,現時点でも,積層薄膜の強度評価法は確立されていない.そこで,本研究では膜生成時の積層残留応力を評価する試験法を明らかにするとともに,積層強度の影響因子を評価するために,積層薄膜の自由表面からの水素侵入に及ぼす界面と温度の影響の解析を行い,以下の結論を得た.(1)膜生成応力,力学的特性の評価:被積層材がフィルムのため,積層後は変形する.フィルムの縦弾性係数や熱膨張率は既知なので,変形後の曲率半径から膜生成時の積層残留応力(結晶化応力,熱応力)を逆問題解析により評価する手法を示した.具体的には,熱膨張率αが既知の2種類のフィルム単体の縦弾性係数Eの温度依存性を自重によるたわみから測定する.次に,Eとαが既知の2種類のフィルムにそれぞれ1層ずつを成膜して恒温炉に配置する.成膜後のフィルムは,温度変化に伴い変形する.温度変化に伴う曲率半径を実験により解析し,2種類のフィルムの結果の相違から膜のE,α,膜結晶化応力(真性応力)が逆問題解析により評価できる.(2)自由表面からの水素侵入に及ぼす界面と温度の影響:分子動力学解析により,粒界を含むα鉄の変形・破壊挙動解析を行った.界面の存在により,水素の侵入が助長される.侵入の支配因子としては,負荷ひずみと温度が挙げられ,特に前者が重要である.この水素侵入により,界面強度は減少することが明らかとなった.したがって,積層薄膜の界面強度の上昇のためには,残留応力の緩和とともに自由表面からの水素侵入の防止が重要である.
『鮫島尚信在欧書簡集』の解読を中心とする近代日本外交形成過程の実証的研究

1.国外資料として新発見の『鮫島尚信在欧書簡集』の全書簡(英文94通,仏文349通)について,予定通り翻刻と翻訳作業を完了,完全原稿をベースに内容分析と事項整理も終了することができた。特に書簡中の歴史的諸事項,人物の描出整理を翻訳作業と併行して試みたことが,その後の内容分析に有効であったのみならず,国内関連資料である「鮫島尚信関係文書」や「岩倉使節団文書」等との比較検討も容易に行えることができた。2.わが国最初のヨーロッパ駐在公使であった鮫島尚信の外交実務分析を通して,明治初年における対ヨーロッパ外交の形成過程と近代日本外交史上における在外公館の位置と役割を明確にできたことは,本研究の第一の成果としてあげることができる。特に近代日本の骨格となった法律・軍事・教育・産業・郵便などの西洋近代諸制度移入の窓口としての在外公館の重要性が解明されたことで、従来の岩倉使節団中心の制度移入論とは異なった視点からの研究が可能となったことは,現地外交の実態究明とともに,本研究の大きな成果といわねばならない。今後日本の黎明期外交を外交と文化の両側面から総合的に把握する必要がでてきたように思われる。3.これまで在外公館の視点から分析した明治期外交史研究がほとんどなかったことから,本研究の成果を広く関連分野の研究者に利用してもらう意味で,全書簡の翻刻と翻訳並に注釈と解説論文を『鮫島尚信在欧書簡集』として一冊にまとめ,研究成果報告書として公刊すべく平成9年度の研究成果公開促進費の申請をしているほか,研究代表者である犬塚が,平成10年秋に刊行予定の明治維新史学会論文集に「明治初期対ヨーロッパ外交の形成と在外公館-西欧近代制度移入の方途-」と題して,研究成果の一部を発表刊行予定である。1.『鮫島尚信在欧書簡集』の全書簡(英文94通・仏文349通)について、発信年月日順にリストを作成し、発信人と受信人の氏名を明確化した。2.全書簡443通のうち、年度末までに仏文書簡153通、英文書簡41通の翻字(ワープロ化)を完了。全体のほぼ2分の1の粗原稿ができあがった。3.平成8年2月13日に鹿児島純心女子大学で全研究分担者による研究会議を実施、各自の翻字完了分の原稿を持ちよって意見交換を行う。その際に翻字スタイルの統一を図り、翻字作業の完了を来年度夏とする。来年度秋以降に翻訳作業に入ることを確認する。4.国立国会図書館憲政資料室の鮫島尚信関係文書と外務省外交史料館の在外公館関係文書についての調査を3回にわたって実施し、複写を行うことができた。5.日欧文化交渉史関係英文図書5冊,日本外交史関係図書7冊,西洋外交史関係図書2冊,人名辞典・制度事典関係図書9冊、国際ニュース事典4冊,人名辞典・文献目録関係図書5冊,大日本外交文書9冊,合計41冊の研究図書のほか,岩倉使節団文書のマイクロフィルムと翻字用のパーソナルワープロを設備備品として購入した。6.全書簡の約半分を翻字した過程で,明治初期における日本外交形成上,在外公館の果たした役割を外交実務面から分析できる文書に数多く出会った。特に外交文書のスタイルを統一するのに相当苦労していること,ヨーロッパ宮廷外交のしきたりに適応するための努力,明治5年の岩倉使節団派遣にあたって,鮫島以下在仏公使館の人々の行った下工作の有様などが判明してきており近代日本外交史上における在外公館の位置がようやく明らかになってきた。

1.『鮫島尚信在欧書簡集』の全書簡(英文94通・仏文349通)について、その翻刻(ワープロ化)と翻訳作業を完了し、完全原稿をベースに内容分析と事項整理もほぼ予定通りに実施することができた。2.平成8年10月4日・5日の両日にわたり京都大学で全研究分担者による合同会議を実施しまた、平成9年1月31日・2月1日の両日にわたり鹿児島純心女子大学で今年度2回目の合同会議を実施、翻刻、翻訳両原稿の最終調整,学旬統一を行ない、かつ内容分析の報告と研究発表を実施した。文部省の助成金を得て研究成果を公刊することで合意した。3.研究代表者である犬塚が平成8年8月27日から9月6日まで、イギリス及びフランスに出張し、研究成果の一部をロンドン大学ユニヴァーシティ・カレッジのホワイト教授,フランス外務省外交文書館歴史部長コンスタン女史に提示して,専門的見地から多くのアドヴァイス並にレヴュ-を受けることができた。帰国後、コンスタン女史から書簡のオリジナル文書発見の報告、及びその複写本の提供を受けたことは、研究進展にとって多大の効果があった。4.国内関係史料として前年度にマイクロ化した国立国会図書館憲政資料室所蔵の「鮫島尚信関係文書」の全文コピー化により、岩倉使節団文書(マイクロ版)と英国国立公文書館文書(マイクロ版、新規購入)との比較検討が容易に行なえるようになった。全書簡の翻刻と翻訳を完了したことにより、明治初年における近代日本の外交実務の実態がきわめて明瞭になった。分析結果の一部は、犬塚が平成8年6月9日,明治維新史学会で「明治初年在外公館における外交実務の形成-『鮫島尚信在欧書簡集』と"Diplomutic Guide"を中心に-」と題して口頭発表し,学界での感心を集めることに成功した。
胎児尿路閉塞患児の膀胱壁の肥厚、尿管拡張に関する原因の究明

目的:胎児期の閉塞性尿路障害患児に対する腎温存目的に膀胱羊水腔シャント術がおこなわれている。しかし、それらの患児の排尿に関する長期予後は満足できる結果ではなく、多くは膀胱容量が少なく、膀胱容量拡張術(augmentation)等の手術が必要であった。そこで今回脳外科で用いる脳室腹腔シャントチューブ(V-P shant tube)を膀胱内に留置し胎児期に膀胱内圧を一定に保つ工夫を試みた。方法:羊を全身麻酔下に帝王切開で胎盤を付けたまま胎仔の一部を娩出させ,雄ではpenile urethraと尿膜管,雌では膀胱頚部,尿膜管の両方をサイラスティックチューブで結紮し尿路閉塞モデルを作成する。その後3週間で尿路閉塞を膀胱羊水腔シャントを作成し解除した。シャント作成は拡張した膀胱壁を切開し、V-P shunt tubeを挿入した。シャント作成後、羊を再度子宮内で管理し、満期(145日)で再び帝王切開で娩出させ膀胱容量を測定した。また膀胱内圧曲線を描出させ、そのコンプライアンスを測定した。その後縊死させ、腎臓、膀胱を含めた尿路系を摘出し病理学的検討を行った。結果:27匹の胎仔にシャント手術を行い14匹にV-P shuntを挿入、13匹は膀胱瘻を作成した。V-Pshunt群では膀胱容量が57mlであったが膀胱瘻群の膀胱容量は9±5mlと正常膀胱容量の71±19mlと比較して明らかに小さかった(p<0.05)。また尿路組織標本ではV-Pシャント群と膀胱瘻群において粘膜と平滑筋層の間に瘢痕形成が認められた。結論:閉塞性尿路障害において腎温存目的にシャント手術がおこなわれているが、膀胱機能に関しては低容量高内圧曲線であった。これらは粘膜下層の瘢痕性繊維組織の増成と考えられた。しかし、V-Pshunt tube等のように胎児期に一定の膀胱内圧がかかっていれば出生後の膀胱容量を確保できる可能性が示唆された。この実験は妊娠羊をもちいておこなっているため妊娠羊は価格が日本の約1/6で安定した動物の供給が得られるニュージーランドWellingtonの契約農場のものを用いた.まず妊娠羊を胎生60日で胎盤をつけたまま胎仔手術をおこない,雄では尿膜管とpenile urethraを結紮,雌では膀胱頚部を結紮した.羊の妊娠を継続させ,尿路閉塞3週後に雄には尿道球部瘻を作成し,雌では膀胱瘻を作成し,膀胱-羊水腔シャントを施行した.全体で34匹の胎仔を用いたが,この中で尿路閉塞モデルを作成後13匹に対して膀胱羊水腔シャントを作成した.膀胱瘻は容易に作成できたが,尿道球部瘻は尿道の拡張が十分なかったため再閉塞をきたした.昨年までの胎仔手術で60日での尿路閉塞モデルの生存率は80%であったが,シャント手術は2度の再手術を行わなければならないため成績は46%と流産率が高かった.内訳は7匹がシャント後流産し6匹が生存した.そのうち3匹はシャントが有効であったが,胎生期の排尿サイクルが消失するため膀胱は萎縮し全容量が5ml 7mlになっていた.2匹はシャント不全で膀胱容量は巨大で399mlであった.残る1例は閉塞が完全ではなかった.病理結果からは膀胱の筋性肥厚が認められ,尿路閉窒により拡張した膀胱壁の筋線維が瘢痕性に萎縮して萎縮膀胱を呈すると考えられた.本年度の結果から,尿路閉塞モデルにおいてシャント手術により膀胱機能を損なう可能性が示唆された.今後膀胱壁のコンプライアンス,胎児の排尿時の膀胱収縮機能などを検査する方針である.目的:胎児期の閉塞性尿路障害患児に対する腎温存目的に膀胱羊水腔シャント術がおこなわれている。しかし、それらの患児の排尿に関する長期予後は満足できる結果ではなく、多くは膀胱容量が少なく、消化管を用いた膀胱容量拡張術(augmentation)等の手術が必要であった。この原因を究明する目的に羊を用いた膀胱羊水腔シャントモデルを作成し、その膀胱容量を計測し、また膀胱のコンプライアンスを測定した。方法:羊を全身麻酔下に帝王切開で胎盤を付けたまま胎仔の一部を娩出させ,雄ではpenile urethraと尿膜管,雌では膀胱頚部,尿膜管の両方をサイラスティックチューブで結紮し尿路閉塞モデルを作成する.その後3週間で尿路閉塞を膀胱-羊水腔シャントを作成し解除した。シャント作成は拡張した膀胱壁を切開し、皮膚と膀胱壁を5-0PDSで縫合し作成した。結果:22匹の胎仔にシャント手術を行い14匹が生存した。その中で11匹は膀胱容量が8±5mlと正常膀胱容量の71±19mlと比較して明らかに小さかった(p<0.05)。また膀胱内圧曲線は低容量、高内圧曲線を描いていた。病理学的には粘膜と平滑筋層の間に瘢痕形成が認められた。

結論:閉塞性尿路障害において腎温存目的にシャント手術がおこなわれているが、膀胱機能に関しては低容量高内圧曲線であった。これらは粘膜下層の瘢痕性繊維組織の造成と考えられた。目的:胎児期の閉塞性尿路障害患児に対する腎温存目的に膀胱羊水腔シャント術がおこなわれている。しかし、それらの患児の排尿に関する長期予後は満足できる結果ではなく、多くは膀胱容量が少なく、膀胱容量拡張術(augmentation)等の手術が必要であった。そこで今回脳外科で用いる脳室腹腔シャントチューブ(V-P shant tube)を膀胱内に留置し胎児期に膀胱内圧を一定に保つ工夫を試みた。方法:羊を全身麻酔下に帝王切開で胎盤を付けたまま胎仔の一部を娩出させ,雄ではpenile urethraと尿膜管,雌では膀胱頚部,尿膜管の両方をサイラスティックチューブで結紮し尿路閉塞モデルを作成する。その後3週間で尿路閉塞を膀胱羊水腔シャントを作成し解除した。シャント作成は拡張した膀胱壁を切開し、V-P shunt tubeを挿入した。シャント作成後、羊を再度子宮内で管理し、満期(145日)で再び帝王切開で娩出させ膀胱容量を測定した。また膀胱内圧曲線を描出させ、そのコンプライアンスを測定した。その後縊死させ、腎臓、膀胱を含めた尿路系を摘出し病理学的検討を行った。結果:27匹の胎仔にシャント手術を行い14匹にV-P shuntを挿入、13匹は膀胱瘻を作成した。V-Pshunt群では膀胱容量が57mlであったが膀胱瘻群の膀胱容量は9±5mlと正常膀胱容量の71±19mlと比較して明らかに小さかった(p<0.05)。また尿路組織標本ではV-Pシャント群と膀胱瘻群において粘膜と平滑筋層の間に瘢痕形成が認められた。これらは粘膜下層の瘢痕性繊維組織の増成と考えられた。しかし、V-Pshunt tube等のように胎児期に一定の膀胱内圧がかかっていれば出生後の膀胱容量を確保できる可能性が示唆された。
親の保護シンドロームの進化：ツノカメムシ類の系統種間比較による検討

生活史データ:メス親による子の保護の進化したヒメツノカメムシ属の姉妹群の可能性があるキオビツノカメムシ属の1種Cyphostethus tristriatusで,分析対象の全形質データが得られた。さらに,新たに台湾産のヒメツノカメムシ属2種でも一部のデータ数を得ることができた。さらに,わずかなデータしかなかったミヤマツノカメムシでも追加データが得られた。系統種間比較:これまでに得られた30を超える種の生活史形質を用いて,系統種間比較分析を行った。その結果,メス親の体サイズが繁殖投資に大きく影響することが判明した。この効果を制御して分析したところ,メス親の保護の進化は小卵・大クラッチの進化と相関するという結果を得た。この結果は,生活史進化研究の長い歴史において初めて報告される共進化パターンである。卵サイズとクラッチサイズの間には進化的トレードオフが検出されたが,保護の有無はこのトレードオフに影響していなかった。さらには従来の有力仮説に反して,卵サイズと卵期間の間に正の相関は検出されず,繁殖当たり資源投資総量は保護の進化に伴って増加した。加えて,保護の進化がクラッチサイズの種内変異や卵の形状にも影響するという,過去に報告例の無い全く新たな共進化パターンが見いだされた。この結果は,「メス親がクラッチを体で覆う姿勢で外敵から防衛する」という保護行動と関連すると考えられた。卵サイズあるいはクラッチサイズと保護の進化推移を推定したところ,卵サイズとクラッチサイズの進化的変化が保護の進化に先立って生じたものと推定された。本研究の結果は,様々な分類群でこれまでに報告されてきた生活史進化パターンと大きく異なるものであり,生活史進化に関する我々の理解に見直しを迫るものかもしれない。これまで全く情報の得られていなかったヤナギベニモンツノカメムシ(以下ツノカメムシを省略),わずかなデータしか得られていなかったヒメハサミ,トゲ,フタテン,フトセグロベニモンの採集に成功し生活史形質データを得ることができた。ヤナギベニモン,フトセグロベニモン:メスが多数得られ対象とする形質すべてで十分な量のデータを得ることができた。同属他種と同様,両種ともにメスは保護を行わず,比較的小さなクラッチを生産した。ヒメハサミ,フタテン:Tsai et al(2015)で無保護とされていたヒメハサミにおいて,メスが卵塊を保護することが今回初めて確認された。クラッチサイズは,同属の無保護種と比較してかなり大きい可能性がある。また,保護を行うこと自体は判明していたものの情報が限られていたフタテンでも形質データが追加され,過去に得られたクラッチサイズの値は餌条件の悪化に伴う異常値である可能性が示された。ただし,両種ともにデータは十分ではなく,今後さらに蓄積する必要がある。トゲツノ:極端な大型卵を生産するトゲツノで,今回初めて1令幼虫が休眠する可能性が示された。カメムシ類における1令幼虫の休眠はおそらく他に例がなく,卵サイズ進化に影響した可能性がある。現在までに得られた生活史形質のデータセットを用いて,系統種間比較法を吟味するための予備分析も開始した。また,アオモンの野外における卵死亡率を継続調査中である。これまで全く情報の得られていなかったヤナギベニモンツノカメムシ(以下ツノカメムシを省略),わずかなデータしか得られていなかったヒメハサミ,トゲ,フタテン,フトセグロベニモンで,新たに,あるいは追加の生活史形質データを得ることができた。データの蓄積は順調に進んでいる。生活史データ:今世紀に入っておよそ50年ぶりに再発見され,これまで全く情報の無かったキオビツノカメムシ(以下,ツノカメムシを省略)で,(小サンプルながら)クラッチサイズ,卵サイズ,卵・1令期間など本研究で対象とするすべての形質データが得られた。本種の属するキオビツノカメムシ属は,所属種すべてで保護の知られるヒメツノカメムシ属の姉妹群の可能性があり(Tsai et al. 2015),これらのデータは今後の比較分析にきわめて重要である。さらに,データ数がわずかだったヒメハサミとフタテンでも追加データを得ることができた。野外の卵死亡率:アオモンの野外における卵死亡率の測定を行ったところ,同じ無保護のベニモンの卵死亡率と比べて非常に低いことが判明した。この低死亡率は,産卵時期が早春であり活動中の捕食者が低密度であることに起因している可能性が高い。興味深いことに,卵の主要な捕食者は同種の若齢幼虫であることも明らかとなった。系統種間比較:これまで得られた形質データを用いて予備的ながら系統種間比較(PGLS)を行ったところ,従来の生活史進化理論の常識を覆す結果が得られた。すなわち,保護の進化は小卵・多産の進化と相関しており,大型卵ほど発育期間が長引くという有力仮説も支持されなかった。さらに,保護の進化がクラッチサイズ変異や卵の形状と関連する可能性も示唆された。分析方法の吟味を含めて,最終年度には結論が得られるよう努力したい。入手困難と思われたキオビツノカメムシを始め,分析対象となる生活史データの得られた種は順調に追加されており,予備的な分析が可能なレヴェルに達している。

さらにこの予備的分析は,ツノカメムシ類における形質間の共進化パターンが従来の生活史進化理論の前提や予測を覆す可能性を示唆している。今後の展開に大いに期待を抱かせる成果が得られており,研究は順調に進展していると判断される。生活史データ:メス親による子の保護の進化したヒメツノカメムシ属の姉妹群の可能性があるキオビツノカメムシ属の1種Cyphostethus tristriatusで,分析対象の全形質データが得られた。さらに,新たに台湾産のヒメツノカメムシ属2種でも一部のデータ数を得ることができた。さらに,わずかなデータしかなかったミヤマツノカメムシでも追加データが得られた。系統種間比較:これまでに得られた30を超える種の生活史形質を用いて,系統種間比較分析を行った。その結果,メス親の体サイズが繁殖投資に大きく影響することが判明した。この効果を制御して分析したところ,メス親の保護の進化は小卵・大クラッチの進化と相関するという結果を得た。この結果は,生活史進化研究の長い歴史において初めて報告される共進化パターンである。卵サイズとクラッチサイズの間には進化的トレードオフが検出されたが,保護の有無はこのトレードオフに影響していなかった。さらには従来の有力仮説に反して,卵サイズと卵期間の間に正の相関は検出されず,繁殖当たり資源投資総量は保護の進化に伴って増加した。加えて,保護の進化がクラッチサイズの種内変異や卵の形状にも影響するという,過去に報告例の無い全く新たな共進化パターンが見いだされた。この結果は,「メス親がクラッチを体で覆う姿勢で外敵から防衛する」という保護行動と関連すると考えられた。卵サイズあるいはクラッチサイズと保護の進化推移を推定したところ,卵サイズとクラッチサイズの進化的変化が保護の進化に先立って生じたものと推定された。本研究の結果は,様々な分類群でこれまでに報告されてきた生活史進化パターンと大きく異なるものであり,生活史進化に関する我々の理解に見直しを迫るものかもしれない。繁殖環境パラメータ以外のデータの追加は2017年で終了し,その後,系統種間比較分析と論文執筆に向かう予定である。日本産種で全く生活史形質情報の得られていない,フトハサミツノカメムシ(以下ツノカメムシを省略),イシハラハサミ,クロスジセグロベニモン,キオビの調査に集中する。海外の研究協力者に,Tsai et al.(2015)の系統仮説に含まれる種の情報提供も呼びかける予定である。次年度は本研究課題の最終年度であり,最終的な結論を得るため以下の方針で研究を進めたい。まず,保護が繰り返し進化したと推測されているツノカメムシ属の日本産未調査種(フトハサミツノ,イシハラハサミツノ)および系統仮説に含まれる台湾産の未調査種で生活史データを得る等,系統種間比較に向けたデータ収集を可能な限り進める。繁殖シーズン終了後,採用する比較分析方法を決定し,ツノカメムシ類における子の保護を含めた生活史形質間の相関進化に関して最終的な結論を得る。本研究の成果の一部は,8月にアメリカ合衆国ミネアポリスで開催される国際行動生態学会議で発表する予定である。平成28年度の研究を予定通り実施した結果,わずかな残金が出たので,翌年度に有効活用することとした。理由:平成29年度の研究を予定通り実施した結果,特に謝金対象となるデータ分析の補助業務が予定よりも短時間で終了し残金がでたので,翌年度に有効利用することとした。使用計画:平成30年度において,物品費あるいは人件費・謝金の一部に充てる。
日本企業の国際取引が雇用・賃金に及ぼす影響：企業・労働者接合データによる分析

本研究課題のうち、平成30年度は、日本の対外貿易が国内製造業の雇用に与える影響を分析した。具体的には、「事業所・企業統計調査」と「経済センサス」のデータから1996年から2016年までの事業所レベルの雇用のパネルデータを構築し、それを用いて日本のアジアからの輸入と世界への輸出が雇用の創出や消失にどの程度影響を与えたかを推計した。本研究の新しい試みの一つとして、Amiti and Weinstein (2018, Journal of Political Economy)の方法を援用して、雇用の変化を産業ショック(産業固有の要因)と地域ショック(地域固有の要因)に分解したことがある。主な分析結果は以下のとおりである。1貿易は産業ショックを通じて製造業の雇用を変化させる。地域ショックを通じた影響は統計的に有意ではない。2アジアからの輸入は、大規模事業所(雇用者数が100人以上)での雇用の消失の拡大や閉鎖する大規模事業所の増加を通じて、雇用を減少させる。3世界への輸出は、中・小規模事業所(雇用者数が100人未満)での雇用の消失の減少や閉鎖する中・小規模事業所の減少を通じて、雇用を拡大させる。4分析期間中の雇用の総変化(創出された雇用と消失した雇用の合計)のうち、貿易によるものは約4%と推計される。4つの主要な分析結果の意義は、以下のとおりである。1雇用変化に地域ショックも含めている先行研究では、貿易の雇用への影響が過大に推計されている恐れがある。2大規模事業所は輸入ショックにより柔軟に対応する。3輸出は主に大規模事業所によって行われるが、中・小規模事業所もその間接効果を享受している。輸出の拡大によって中小事業所の雇用減少が抑えられる。4雇用のダイナミズムにおける貿易の影響は限定的である。平成30年度は、本研究課題の研究計画の中で重要なプロジェクトである貿易の雇用への影響について、分析をまとめることができた。研究計画調書では主に企業・労働者接合データを用いた分析を提示していたが、貿易の雇用への影響については、事業所パネルデータの方がよりふさわしいことがわかり、平成30年度はこのデータも構築した。本研究課題の研究計画で挙げたプロジェクトのうち、平成31年度は、ある企業の国際取引の拡大がその企業の国内取引相手の雇用や賃金に与える影響の分析に取り組む。また、本研究課題に沿って行ってきたこれまでの研究成果がまだ英文学術雑誌に掲載されていないので、雑誌への投稿や論文改訂を積極的に行い、研究成果を早急に学術雑誌で公開できるよう努力する。平成28年度は、日本への財の輸入が、その輸入財と競合する財を生産する国内事業所の支払う賃金をどのように変化させたか、2000年代を含む時期で推計した。まず、日本の労働者・企業接合パネルデータを構築した。労働者の属性や賃金のデータは厚生労働省『賃金構造基本統計調査』、企業の財務データは経済産業省『企業活動基本調査』、事業所と企業の関連は総務省『事業所・企業統計調査』および『経済センサス』、をそれぞれ用いた。期間は、2000年代を含む約16年間である。ただ、このパネルデータでは個々の労働者の賃金を時系列的にたどることはできない点に注意が必要である。次に、この労働者・企業接合パネルデータを用いて、日本に輸入される商品の増加が、その輸入商品と競合する商品を生産する事業所に雇用されている労働者の賃金にどのような影響を与えるか、推計した。ここで日本の産業分類別輸入額については、これを世界の産業分類別輸出額でまず推計することで、輸入の外生的な変化が日本の企業活動や賃金に与える効果を抽出した。賃金としては、所定勤務時間内月給、月給、そして年収の3つを考えた。さらに、これらを労働時間と時給換算での賃金に分解したものも考えた。基本となる分析結果では、輸入競争は高卒・低技能労働者の所定勤務時間内月給や月給を引き下げる効果はなく、年収はむしろ増加した。また、大卒労働者と管理職の賃金は相対的に増加した。ただ、管理職については、年収の相対的な増加は統計的説明力が弱い。他方、ホワイトカラーの賃金は相対的に減少した。大卒・管理職とホワイトカラーで賃金の変化の方向が相反するため、労働者を生産部門と事務・管理部門の2つに分けて考えると、輸入が増加しても両者の賃金水準の差は拡大しない。生産性や企業規模という企業要因も考慮したが、輸入の賃金への影響は、これらよりも労働者個々の要因に大きく左右される。本研究課題の基礎となる労働者・企業接合パネルデータの構築が成功し、分析手法や方針も確定し、平成29年度以降の分析の土台が完成した。また、上記の「研究実績の概要」で紹介したもの以外の研究もすでに開始しており、結果も出つつある。平成29年度は、以下の3つの研究を行い、それぞれで論文をまとめ、学術雑誌に投稿した。1日本企業による輸出入がその企業で働く労働者の賃金に与えた影響。2日本への財の輸入が、その輸入財と競合する財を生産する国内企業の支払う賃金に与えた影響。3日本の貿易が国内製造業従事者の賃金格差に与えた影響。

1については、「企業・労働者接合データ」を構築し、輸出入価格を用いて貿易額を実質化し、企業の中間財輸入や最終財輸出を操作変数法を用いて推計し、企業の対外取引が賃金に与えた影響を推計したところ、中間財の輸入が1%増加すると、単純労働者の月給や年収は約0.03%低下することが分かった。他方、ホワイトカラーの賃金はほとんど影響を受けなかった。輸出については、輸出が1%増加すると、単純労働者の年収は約0.05%上昇するが、ホワイトカラーの年収の増加幅は0.02%程度であった。輸出と輸入が賃金に与える影響はこのように対称的なので、2000年代における日本企業の対外取引の増加は、どの労働者の賃金も同じ程度増加させ、賃金格差を拡大させなかった。2については、平成28年度の分析手法を改善し、より妥当と思われる結果を得た。それによると、アジアからの製造業製品の輸入が1%増加すると、日本で競合財を生産する企業で支払われる年収は、小規模で生産性の低い企業約0.1%減少するが、大規模で生産性の高い企業では年収への影響はなかった。また、日本からの輸出が1%増加すると、企業の規模や生産性を問わず年収は増加し、小規模で生産性の低い企業ではそれは0.06%程度であった。最後に3については、2000年代における日本の製造業従事者の賃金格差の変遷のうち、産業ー規模ー労働者スキルの違いで説明できる部分は、貿易がこの部分の賃金格差に与える影響によって良く説明できることを明らかにした。ただ、賃金格差の拡大幅は限定的であった。「順調に進展している」と判断する理由として、データ接続のプログラム化が終了したことと、分析結果が論文にまとまってきていることの2点を挙げる。1点目については、本研究では政府から統計の二次利用を許可されたデータを多数用いているが、その接続に必要なプログラムがほぼ完成した。利用許可を得た統計は、経済産業省からは企業活動のデータである「企業活動基本調査」と「海外事業活動基本調査」、厚生労働省からは賃金のデータである「賃金構造基本統計調査」、総務省からは賃金データを企業データと接続するための情報がある「事業所統計調査」、「事業所・企業統計調査」、「経済センサス基礎調査」、そして「経済センサス活動調査」と多数であった。そして、これらを接続するプログラムの構築は時間を要する作業であったが、平成29年度内に完成した。2点目については、「研究実績の概要」でも述べたように、平成29年度中に3本の論文がまとまり、学術雑誌に投稿できた。本研究課題のうち、平成30年度は、日本の対外貿易が国内製造業の雇用に与える影響を分析した。具体的には、「事業所・企業統計調査」と「経済センサス」のデータから1996年から2016年までの事業所レベルの雇用のパネルデータを構築し、それを用いて日本のアジアからの輸入と世界への輸出が雇用の創出や消失にどの程度影響を与えたかを推計した。本研究の新しい試みの一つとして、Amiti and Weinstein (2018, Journal of Political Economy)の方法を援用して、雇用の変化を産業ショック(産業固有の要因)と地域ショック(地域固有の要因)に分解したことがある。主な分析結果は以下のとおりである。1貿易は産業ショックを通じて製造業の雇用を変化させる。地域ショックを通じた影響は統計的に有意ではない。2アジアからの輸入は、大規模事業所(雇用者数が100人以上)での雇用の消失の拡大や閉鎖する大規模事業所の増加を通じて、雇用を減少させる。
稼動年齢層の社会的孤立のメカニズムの解明と孤立抑止・救済のための社会保障制度設計

孤立のメカニズムの解明では、孤立者が好む労働環境と生産性の検証のために、申請者が職務とする生産工学で主議題となる並列vs.直列の2つの生産システムを応用した実験を行った。次に、ベーシックインカム、セービング・ゲートウェイ、これらのポリシーミックスを基盤とした理論的な制度設計を行った。次に、アセットベース福祉型の社会保障制度として、一時的金銭保証と長期的な貯蓄もしくは政府給付に基づく金銭保証のどちらがエージェントの疑似的孤立に影響を与えるのかを分析した。実験の結果、貯蓄率、政府からの給付の時期は有意に働いた。第1テーマ「孤立のメカニズムの解明」では、孤立者が好む労働環境と生産性の検証のために、申請者が職務とする生産工学で主議題となる並列vs.直列の2つの生産システムを応用した実験を行った。並列生産は各時が1人で生産を行い工場の売り上げが決まるが、直列生産は分業生産である。実験では事故による失業が起きる。自分と相手の努力量に比例して、工場の事故率が決まる。直列生産ならば、自分と相手の努力量に依る事故率の積が工場の事故率となり、並列生産ならば、事故率は余剰の積となる。被験者の報酬は、無事故ならば、初期保有ー努力量+成功報酬となるが、事故時は、成功報酬が無く、失業として実験から除外されるDeath Game(Abbink, 2002)方式とする。被験者はどちらの生産システムに参加するかを表明する。この設定の下、相手の決定方法(ランダムvs.自主的)×相手との報酬配分(均等配分vs.交渉)=4種類の実験を行った。次に、アンケートでは、3年間の追跡調査の1年目として、孤立度が高いと予想される失業者、低所得労働者、派遣労働者、生活保護受給者、母子家庭、ひきこもり・不登校経験者をサンプルとしてたプレテストを行った。27年度は、第1テーマの実験を第3テーマの社会保障制度の実験に適応する素地として、初年度の実験を繰り返しの実験のプロトタイプを改定した。その実験フォーマットで繰り返し実験の予測値を得るために、リスク態度の被験者実験の結果をもとに、それをもつエージェントをプログラムしたマルチエージェントシミュレーションを行い、孤立の率と生産性の収束先を強化学習から探った。トリートメントとして、孤立の率が最大と最小となる2つの制御因子×生産システムの選択方法(自由vs.表明)=4種類の実験として、日々の惰性と合理性のトレードオフを検証する実験方式(Selten et al., 2007)に従い、200回繰り返した。そして、第1テーマの孤立の深化と孤立からの社会復帰率および第2テーマの他人との協働作業の回避への支払意志額を時系列的に検証した。第2テーマのアンケートに関しては、初年度の結果を分析した。支払い意志額の推計を専門とする青木恵子(新潟大特任准教授)と協力して、チョイスセットはレイテンドクラスモデルを用いて、孤立や孤独の度合いによるグループ分けを行い、各グループにおける社会的包摂への支払意志額を推計することで、孤立抑止のための社会投資額を算出した。第3テーマについては実験プログラムの作成とプレ実験を目標として現在改定中である。孤立とリスク態度に関するアンケートの基礎調査を終え、実験のプロトタイプをデザイン中で当初予定通りに進行しているため。28年度は、第2テーマのアンケートの追跡調査を行った。まず、第1テーマの実験から導出された孤立への選好および第2テーマのアンケート結果を基に、ベーシックインカム、セービング・ゲートウェイ、これらのポリシーミックスを基盤とした理論的な制度設計を行った。次に、期待度の高い社会保障制度についてマルチエージェントシミュレーションとアンケートを行った。実験では、制度の細部を詰めるのではなく、現行の社会保障制度とアセットベース福祉型の社会保障制度の違いとして、一時的金銭保証と長期的な貯蓄もしくは政府給付に基づく金銭保証のどちらが実験室の中での疑似的孤立に影響を与えるのかを分析した。実験デザインは27年度の労働実験の環境を拡張し、失業や離職に伴う孤立を想定し、一度集団から外れ、再び集団に所属する際には求職活動や職業訓練などの社会復帰費用を必要とする環境を設定した。エージェントは集団に復帰する際の費用を自身の貯蓄および政府からの給付金からいくら支払うかをあらかじめパラメータとして保有する。払った額に従って社会復帰の確率が高まる。具体的には、失業時に備え、各回の報酬および政府給付額から貯蓄を行えるようにした。そして、失業時には貯蓄額を費やして、職業訓練を受けることで、失業から復帰して、実験を続けられるようにした。そして、その「貯蓄率」、「貯蓄を崩せる時期」、「給付額」、「給付の時期」を各制度内で様々に操作する。例えば、ベーシックインカムならば貯蓄は任意で、給付は毎回一定額。セービング・ゲートならば貯蓄は毎回一定額を強制で、給付金は無し等のように様々な組み合わせを実験した。マルチエージェントシミュレーションは行えたが実際の人間を使う被験者実験が申請者の研究施設の移動により行えず、当初計画より遅れが生じた。次に、期待度の高い社会保障制度について実験を行った。

実験デザインは労働実験の環境を拡張し、失業や離職に伴う孤立を想定し、一度集団から外れ、再び集団に所属する際には求職活動や職業訓練などの社会復帰費用を必要とする環境を設定する。被験者は集団に復帰する際の費用を自身の貯蓄および政府からの給付金からいくら支払うかを決める。払った額に従って社会復帰の確率が高まる。具体的には、失業時に備え、各回の報酬および政府給付額から貯蓄を行えるようにする。そして、失業時には貯蓄額を費やして、職業訓練を受けることで、失業から復帰して、実験を続けられるようにする。そして、その「貯蓄率」、「貯蓄を崩せる時期」、「給付額」、「給付の時期」を各制度内で様々に操作する。さらに、労働のフレキシビリティを想定した制御因子として、5回もしくは10回ごとに報酬の合計額の小さいエージェントを失業させ、その分多くの失業者を再雇用するイベントを発生させる。以上の設定でマルチエージェント実験の結果を、協力率・生産性・社会復帰率などの点から検証した。また、貯蓄率と職業訓練費用の関係から社会復帰への支払意志額を検証した。最後に、これらの成果をまとめ、国際学術誌への投稿を進めている。孤立のメカニズムの解明では、孤立者が好む労働環境と生産性の検証のために、申請者が職務とする生産工学で主議題となる並列vs.直列の2つの生産システムを応用した実験を行った。次に、ベーシックインカム、セービング・ゲートウェイ、これらのポリシーミックスを基盤とした理論的な制度設計を行った。次に、アセットベース福祉型の社会保障制度として、一時的金銭保証と長期的な貯蓄もしくは政府給付に基づく金銭保証のどちらがエージェントの疑似的孤立に影響を与えるのかを分析した。実験の結果、貯蓄率、政府からの給付の時期は有意に働いた。実験とアンケートの予備調査を終え、2年目のプロトタイプ作成に至ったから。28年度は、まず、第1テーマの実験から導出された孤立への選好および第2テーマのアンケート結果を基に、ベーシックインカム、セービング・ゲートウェイ、これらのポリシーミックスを基盤とした理論的な制度設計を行う。次に、期待度の高い社会保障制度について実験を行う。実験では、制度の細部を詰めるのではなく、現行の社会保障制度とアセットベース福祉型の社会保障制度の違いとして、一時的金銭保証と長期的な貯蓄もしくは政府給付に基づく金銭保証のどちらが実験室の中での疑似的孤立に影響を与えるのかを分析する。実際の人間を使って、労働のフレキシビリティを想定した制御因子として、5回もしくは10回ごとに報酬の合計額の小さい被験者を失業させ、その分多くの失業者を再雇用するイベントを発生させる。被験者は200人とする。以上の結果を、協力率・生産性・社会復帰率などの点から検証する。また、貯蓄率と職業訓練費用の関係から社会復帰への支払意志額を検証する。実験経済学アンケートの追加と本実験を共同研究者と実施するために、より親密な議論を重ねる。
解析関数の値の超越性について

1.若林は,パラメ-タが有理数である場合には,クンマ-関数の特殊値が超越数となることの別証として,指数関数に適用されるBezivinの方法が適用できることを示した。さらに,パラメ-タが代数的数である未解決な場合にもこの方法が適用できるかを調べた。2.若林は又,ア-ベル積分の周期の超越性に関連して,コンパクト・リ-マン面のア-ベル被覆上のグリ-ン関数の境界近くでの漸近的定量的性質の研究を行った。3.和田は,有限群のブロックBのカルタン行列を決定する問題を研究し,有限P可解群に対して,同型な単純B加群の個数が2である場合に,その形を決定し,論文として発表した。4.前田は,局所体のア-ベル拡大の野性分岐を測るスワン導手をガロア群上の超関数で表わすことに成功した。この論文は発表予定。5.小松は,総実代数体F上の拡大次数が素数lの巾となっている巡回拡大F′に対しての偶数次K群の構造を研究し,そのl階数の下からの評価が,F′で分岐するFの素イデアルである種の性質を満たすものの個数で与えられることを示し,論文として発表した。4,5で得られた様な代数的整数論の結果は解析関数の値の超越性の研究と密接な関連がある。例えば,相続くn個の整数の積はnの階乗で割れるが,若林は1の研究と関連して,これを代数体に拡張することを考察している。この論文は発表予定。
超音波ガイド機能を有する非侵襲癌温熱治療システムの構築

本研究では、深部癌を安全且つ確実に加温治療するための「超音波ガイド機能を有する非侵襲的な空胴共振器加温システム」の構築を行った。具体的には、加温ターゲットの位置および大きさを正確に把握するために、現有の「超音波画像診断装置」をガイド機能に利用し、「非接触型の空胴共振器アプリケータ」を構築した。当初の目的達成を確認し、さらに超音波画像を用いた温度分布計測機能の可能性を検討した。具体的には、本試作加温システムを用いて、寒天ファントムを加温し、同時に加温前後の超音波画像を撮像した。両者の超音波画像の変位量から2次元的に寒天内部の温度分布を非侵襲計測できる可能性を示した。本研究の目的は、深部癌を安全かつ確実に加温治療(ハイパーサーミア)するための「超音波ガイド機能を有する非侵襲的な空胴共振器加温システム」を構築することにある。具体的には、加温ターゲットの位置、およびその大きさを正確に把握するために、現有の「超音波画像診断装置」を利用する。また、申請者が世界に先駆けて開発した「非接触型の空胴共振器アプリケータ」をさらに高機能化した加温システムを構築することにある。本年度(平成25年度)の研究実施計画に従い、(1)加温アプリケータとして使用する空胴共振器の設計(担当:加藤和夫)具体的には、有限要素法により、加温治療に使用するための空胴共振器の設計を行った。空胴共振器の直径および高さ、内円筒径およびその高さを設定し、共振器内の電磁界解析、寒天ファントム内の温度分布解析を実施した。(2)空胴共振器の試作(担当:新藤康弘)(1)での設計結果をもとに、円筒型の空胴共振器を試作した。素材として、導電性および材料強度に優れた「アルミニウム」を使用し、励振用アンテナには銅板を用いた。以上が、本研究の目的および本年度の研究実施計画に沿った研究実績である。予定通り、実施することが出来たため、平成26年度の実施計画に備えて準備を行った。加温対象と考えている「円筒型寒天ファントム」を作成し、試験的な加温実験を実施した。現有のパワーアンプ、インピーダンスマッチングシステムとの接続およびその動作が正常であることを確認した。本年度の研究実績は、以下のとおりである。(1)前年度に試作した空胴共振器を用いて、種々形状の筋肉等価寒天ファントムの加温実験を実施し、加温終了直後の温度分布を赤外線サーモカメラを用いて計測し、計画通りに深部加温可能であることを確認した。(2)上記(1)と並行して、現有の超音波画像診断装置による加温ターゲットの認識実験を実施した。結果として、寒天ファントム内に埋め込んだ「擬似腫瘍」を認識できることを確認した。さらに、取得した超音波画像から有限要素法解析のための「FEMモデル」を作成し、電磁波周波数解析および電磁波共振時の温度分布解析を実施した。その結果、MRI画像等の高精度な生体画像を基に作成したモデルによる解析結果と本手法による解析結果とが数%以内の誤差で一致することを確認し、本研究の有用性を定量的に示すことができたと考えている。この目的に加えて、加温前後の超音波画像の情報から「温度分布計測」できる可能性を見出すことも出来た。ただし、本手法により取得した超音波画像を処理する際に、若干の時間を要した。これは、当初予測していなかったことであったが、制御用サーバーに予想以上の大きな負荷が掛かったためである。超音波画像診断装置からの取得画像データの全てのデータを使用するのではなく、関心部位以外のデータを省略することにより、すでに改善した。さらに画像処理技術を駆使することにより改善可能であることも確認している。なお、本年度の研究計画実施に際して得られた新たな研究実績は、ハイパーサーミア学会英論文(Thermal Medicine)およびポルトガル(リスボン)において開催された2015EUCAP国際会議プロシーディングとして公開されている。平成25年度および平成26年度に得られた結果をもとに実施した本研究の本年度(平成27年度)実績の概要は以下のとおりである。(1)平成25年度に試作した空胴共振器を用いた加温実験を再度に渡って検証し、当初の目的どおり目的部位を非侵襲的に局所加温可能であることを確認した。(2)上記(1)の結果を踏まえて、さらに小型の移動携帯可能な空胴共振器を試作し、同様に局所加温可能であることを確認した。(3)さらに本申請内容に「温度分布計測機能」を追加できる可能性を確認した。具体的には、本試作加温システムを用いて寒天ファントムを加温し、同時に「加温前後の超音波画像」を撮像した。この両者の超音波画像の変位量から2次元的に寒天内部の温度分布を非侵襲計測した。この非侵襲計測した温度分布と赤外線サーモカメラによる熱画像とを比較した結果、1020%程度の誤差であることを確認した。なお、本研究で得られた研究実績は、日本ハイパーサーミア学会誌(Thermalmdicine)および本年4月米国ニューオリンズにおいて開催された、12th ICHO国際会議において公開されている。

具体的には、加温ターゲットの位置および大きさを正確に把握するために、現有の「超音波画像診断装置」をガイド機能に利用し、「非接触型の空胴共振器アプリケータ」を構築した。当初の目的達成を確認し、さらに超音波画像を用いた温度分布計測機能の可能性を検討した。具体的には、本試作加温システムを用いて、寒天ファントムを加温し、同時に加温前後の超音波画像を撮像した。両者の超音波画像の変位量から2次元的に寒天内部の温度分布を非侵襲計測できる可能性を示した。当初の目的である「加温対象を把握して効率の良い超音波ガイド機能」を構築することに加えて、「温度分布計測機能」を追加できる可能性がある。すなわち、これまで困難であった「非侵襲深部加温」および「非侵襲温度計測」を超音波画像診断装置を応用することによって、構築できる可能性のあることを示しつつある状況まで進展した。医用工学当初の予定通り、(平成27年度)は、加温実験および本加温システムの総合評価を実施する。本研究の目的を達成した後、さらに加温前後の超音波画像の持つ情報から、「非侵襲温度分布計測」の可能性を確認したいと考えている。空胴共振器の設計および試作を迅速に行うことができ、次年度の実施計画に備えた確認実験を実施できたため。国際会議出張に際し、宿泊代金および日当の支払いが、遅れたため。当初の予定通り、(平成26年度)は、(3)基礎加温実験、(4)超音波画像診断装置によるターゲットの認識実験を実施し、最終年度(平成27年度)は、(5)加温実験および本加温システムの総合評価を考えている。次年度に繰り越し、支払いを行う。空胴共振器の設計・試作に要した予算が当初予定していた金額よりも安くなったため。次年度予定している基礎加温実験費および超音波画像診断装置によるターゲットの認識実験費として使用する予定である。