hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
第一原理に基づいた熱伝導解析によるバルク熱電変換素子の高性能化

本研究では,密度汎関数法,格子動力学法,分子動力学法,モンテカルロ法をシームレスに練成させたマルチスケールフォノン輸送解析ツールを開発し,単結晶,置換型合金結晶,ナノ構造化結晶などのバルク熱電変換材料のフォノンモードごとの熱輸送を解析することに成功した.鉛カルコゲナイド,ハーフホイスラー化合物,マグネシウムシリサイドなどの材料を対象として,まず単結晶について実験と比較して計算の妥当性を検証した上で,合金結晶の熱伝導率低減効果の組成比への依存性を明らかにした.さらに,累積熱伝導率や熱伝導率スペクトルの計算を通じて各材料に適したナノ構造の種類を同定し,材料設計指針を得た.将来的な産業への発展を念頭に,毒性が低く,埋蔵量が比較的多いハーフホイスラー化合物やシリサイドなどを対象として第一原理に立脚した熱伝導解析を行った.加えて,近年目覚ましい性能向上が報告されている鉛テルル系材料に関しても解析を行った.今年度は特に,バルク熱電変換材料の熱伝導制御の基盤技術である合金化の効果に着目して,格子熱伝導率またはフォノン輸送物性の計算を進めた.手法として分子動力学計法を採用し,これまでの格子動力学を用いた方法では困難である合金や不純物などの複雑系の計算を実現した.まずは経験的ポテンシャルを用いてシリコンゲルマニウム合金の平衡分子動力学計算を行い,得られる位相空間情報を固有モードに投影する方法によって,フォノンモードごとの緩和時間を求めた.申請者らが近年開発したスペクトル法と組み合わせることによって,比較的複雑な構造に対してもフォノン緩和時間を求めることが可能となった.このように,モードに依存した緩和時間が得られることで,材料の熱伝導率を計算するだけでなく,フォノンの平均自由行程に依存した熱伝導能が計算できるようになり,熱伝導率低減に適した材料内の粒界の長さスケールをある程度予測できるようになった.加えて,より正確な解析の実現を目的として,第一原理に基づいて求めた非経験的ポテンシャルを用いて,鉛テルル・鉛セレン合金の熱伝導率の計算を行った.正確な計算の実現により,実験との詳細な比較が可能となり,合金化による局所的な質量差の効果や,力場の変化の効果などを系統的に評価した.その結果,これまで無視されることの多かった,合金化による局所的な力場の変化の効果が熱伝導低減に大きく寄与することが明らかになった.さらに,材料の統合的な性能評価を行うべく,ゼーベック係数や電気伝導率の計算にも着手した.昨年度までの研究で開発した,第一原理に基づく非調和力定数の計算,および格子動力学法/分子動力学法による単結晶/合金結晶のフォノン輸送物性と熱伝導率の計算を行うツールを,フォノン・ボルツマン輸送方程式にシームレスに練成させることによって,本研究の目的の1つとしてきたマルチスケールフォノン輸送解析ツールを構築した.具体的には,モード依存のフォノン緩和時間,格子動力学から計算したフォノン群速度や状態密度,モデル化したフォノンの界面透過関数を合わせて,フォノン・ボルツマン輸送方程式に組み込むことにより,ナノ構造を有する材料の有効熱伝導率の解析を実現した.なお,ボルツマン輸送方程式は複雑な界面形状に対応できるようにモンテカルロ法によって解いた.これを用いて,例えば,最近の実験において高い熱電性能指数が報告されている鉛テルル母材中にストロンチウムテルルのナノ構造が析出した材料の熱伝導率の理論限界を同定した.さらに,周波数ごとのフォノンの熱伝導率への寄与が計算できる利点を活かして,ナノ構造が主に低周波数フォノンの熱伝導率を低減することを定量的に明らかにした.これによって,合金などのナノ構造と周波数特性の異なる構造を組み合わせることによって,更なる性能の向上が見込まれることも示した.加えて,より正確かつ微視的なフォノン透過関数の計算も行った.具体的には,シリサイド系や鉛テルル系によって構成される2次元界面系の平衡分子動力学シミュレーションを行い,界面を挟んだ2つの原子層の速度時系列の相互相関関数から周波数に依存したフォノン透過関数を計算した.これを界面の物理化学的状態を変えて行うことによって,界面状態のフォノン透過関数に与える影響を明らかにした.以上によって,可能な限り原理原則に基づいたバルク熱電変換材料の熱伝導解析ツールを構築し,材料デザインにおける有用性を示した.本研究では,密度汎関数法,格子動力学法,分子動力学法,モンテカルロ法をシームレスに練成させたマルチスケールフォノン輸送解析ツールを開発し,単結晶,置換型合金結晶,ナノ構造化結晶などのバルク熱電変換材料のフォノンモードごとの熱輸送を解析することに成功した.鉛カルコゲナイド,ハーフホイスラー化合物,マグネシウムシリサイドなどの材料を対象として,まず単結晶について実験と比較して計算の妥当性を検証した上で,合金結晶の熱伝導率低減効果の組成比への依存性を明らかにした.さらに,累積熱伝導率や熱伝導率スペクトルの計算を通じて各材料に適したナノ構造の種類を同定し,材料設計指針を得た.将来的な産業への発展を念頭に,毒性が低く,埋蔵量が比較的多いハーフホイスラー化合物やシリサイドなどを対象として密度汎関数法を用いた第一原理計算を行った.ここでは,排熱エネルギー回収への応用を念頭に,スケールアップが可能なバルク熱電変換材料をターゲットとした.なお,材料を選定するにあたっては,電子バンド構造や状態密度から熱起電力を計算し,緩和時間近似に基づいて電気伝導率を求めた.その上で,熱電変換性能指数を決定する物性の中で,一般的に制御性の高い格子熱伝導に着目し,主に解析的研究を進めた.

特に,ハーフホイスラー化合物やシリサイドは比較的対称性が良く,軽量であることから,格子熱伝導率が高いことが性能向上に向けた課題となっている.まずは,原子間力定数を高次の非調和項まで求めることで,単結晶の格子熱伝導率を正確に表現するポテンシャル関数を構築した.次に,得られた原子間力定数を基に,非調和格子動力学を用いてフォノンの散乱解析を行った.具体的には,結晶の内部熱抵抗を支配する3-フォノン散乱プロセスに注目してフォノン散乱の素過程を確立論的に取り扱うことによって,フォノンモードに依存したフォノン緩和時間を計算した.さらに,フォノンの緩和時間近似に基づいたボルツマン・パイアース輸送方程式に入力することで,結晶の格子熱伝導率を計算した.これらの計算によって,単結晶の格子熱伝導率が正確に求まるだけでなく,フォノンモードに依存したフォノン輸送特性が求まり,格子熱伝導のサイズ効果を評価することが可能になった.以上の解析によって単結晶バルク熱電変換材料の格子熱伝導を第一原理に基づいて計算できるようになったことを受けて,その計算精度を検証するために,レーザーを用いた熱伝導計測系の構築も進めた.上述のように,当初の目的として挙げた合金化材料の解析が実現されるとともに,バルク熱電変換材料の性能に対する示唆も得ており,研究は概ね順調に進展していると判断する.単結晶バルク熱電変換材料の熱伝導解析が比較的早期にできるようになり,その計算精度を検証するために実験による熱伝導計測の構築に取り掛かった.今年度までの研究で,第一原理に基づく非調和力定数の計算,格子動力学法/分子動力学法による単結晶/合金結晶のフォノン輸送物性および熱伝導率の計算を行うツールが出来上がっており,これらをフォノン・ボルツマン輸送方程式にシームレスに練成させることによって,本研究の目的の1つとして掲げるマルチスケール解析を完成させる.そのためには,界面におけるフォノン透過関数が必要となるが,本研究ではそれを,平衡分子動力学計算を用いて計算する.シリサイド系や鉛テルル系によって構成される2次元界面系の平衡分子動力学シミュレーションにおいて,界面を挟んだ2つの原子層の速度時系列の相互相関関数をもとに周波数や波数に依存したフォノン透過関数を計算する手法を適用する.これを様々な界面形状・特性に対して行うことによって,想定する材料を代表する界面のフォノン透過関数のモデルを構築する.このようにして計算した,モード依存のフォノン緩和関数,格子動力学から計算したフォノン群速度や状態密度,フォノンの界面透過関数を合わせて,フォノン・ボルツマン輸送方程式に組み込むことにより,ナノ構造を有する材料の有効熱伝導率の解析を実現する.なお,ボルツマン輸送方程式は複雑な界面形状に対応できるようにモンテカルロ法によって解く.また,解析結果を対応する実験結果と比較することによって,計算精度の検証も行う.加えて,ゼーベック係数や電子の平均自由行程分布および累積電気伝導率も併せて計算することによって,材料の統合的な材料性能評価を行えるようにし,ナノスケール界面が性能に及ぼす影響及びその制御性に関して検討する.以上によって,可能な限り原理原則に基づいたバルク熱電変換材料のデザインツールを構築し,その有用性を示す.これまで開発した単結晶バルク熱電変換材料のフォノン輸送解析手法を改良して合金や界面の効果を取り扱えるようにし,非均一結晶系の計算を実現する.
原子層制御して作製した強誘電体薄膜におけるサイズ効果の研究

強誘電体薄膜において,その膜厚あるいは構成微粒子の粒径が100nmのオーダーになると,キュリー点,誘電率,抗電界等の誘電特性が膜厚や構成微結晶のサイズに依存するようになる現象(サイズ効果)があり,学術的にも実用的にも重要視されている.本研究の目的はこのようなサイズ効果の生ずる機構を明らかにすることである.レーザアブレーション(LA)法およびゾルゲル法により厚さ数十数百nmの強誘電体薄膜を作製し,その結晶性,誘電特性を測定した.基板として主にPt/Siを用い,原料の強誘電体ターゲットとしてBaTiO_3(BT), PbTiO_3(PT), PZTを用いた.得られた強誘電体薄膜の表面をSEMおよびAFMを用いて観察し,表面がナノメータオーダーで平坦であることを確認した.BT膜のキュリー点は,バルクのそれと比べてやや高温側にシフトし,予想と逆の傾向を示した.これは,膜内の歪みの影響であると考えられ,サイズ効果の解明には応力の影響を考慮する必要があることが示唆される.次にPT膜の成長を,基板温度,酸素導入量を変えて行った.得られた薄膜に対してX線回折,AFM観察および誘電特性の測定を行った結果,良質な強誘電体薄膜が得られたことが分かった.PT膜をシ-ド層としてPZT薄膜をゾルゲル法により成長させ,良質の薄膜を得ることができた.さらに,応力の影響の少ない微粒子を用いて臨界粒径の存在を確かめる実験も行った.また,RHEED観察用CCDカメラを用いて原子尺度での製膜条件を明らかにする研究を行ったが,誘電体ではまだ成長条件の設定が難しく,原子層制御を行うにいたらなかったため,化合物半導体を用いて,基板上へのヘテロ接合機構の基礎的な研究を進めた.強誘電体薄膜において,その膜厚あるいは構成微粒子の粒径が100nmのオーダーになると,キュリー点,誘電率,抗電界等の誘電特性が膜厚や構成微結晶のサイズに依存するようになる現象(サイズ効果)があり,学術的にも実用的にも重要視されている.本研究の目的はこのようなサイズ効果の生ずる機構を明らかにすることである.レーザアブレーション(LA)法およびゾルゲル法により厚さ数十数百nmの強誘電体薄膜を作製し,その結晶性,誘電特性を測定した.基板として主にPt/Siを用い,原料の強誘電体ターゲットとしてBaTiO_3(BT), PbTiO_3(PT), PZTを用いた.得られた強誘電体薄膜の表面をSEMおよびAFMを用いて観察し,表面がナノメータオーダーで平坦であることを確認した.BT膜のキュリー点は,バルクのそれと比べてやや高温側にシフトし,予想と逆の傾向を示した.これは,膜内の歪みの影響であると考えられ,サイズ効果の解明には応力の影響を考慮する必要があることが示唆される.次にPT膜の成長を,基板温度,酸素導入量を変えて行った.得られた薄膜に対してX線回折,AFM観察および誘電特性の測定を行った結果,良質な強誘電体薄膜が得られたことが分かった.PT膜をシ-ド層としてPZT薄膜をゾルゲル法により成長させ,良質の薄膜を得ることができた.さらに,応力の影響の少ない微粒子を用いて臨界粒径の存在を確かめる実験も行った.また,RHEED観察用CCDカメラを用いて原子尺度での製膜条件を明らかにする研究を行ったが,誘電体ではまだ成長条件の設定が難しく,原子層制御を行うにいたらなかったため,化合物半導体を用いて,基板上へのヘテロ接合機構の基礎的な研究を進めた.強誘電体薄膜におけるサイズ効果発現の機構を明らかにするために,強誘電性消失の臨界膜厚に近い薄膜の作製を試みた.基板として,ガラス及びSi(111)を用い,強誘電体薄膜の原料ターゲットとしてBaTiO_3(BT), PbTiO_3(PT), TiO_2, PbOの焼結体を用いて,レーザによるアブレーション実験を行った.本年度は主にBTの成長を試みた.これは,微粒子の臨界粒径から推定される臨界膜厚がPTの12nmと比べてBTでは110nmと大きいので基板の影響を受けにくく,サイズ効果の検証に有利であると考えたからである.今回は,アブレーションが比較的容易と考えられる酸化物をターゲットとして用いた.BaOは大気中で不安定なため検討中である.アブレーションを行って得られたBT試料をSEM観察し,表面がμm以下の精度で平坦であることを確認した.さらに自動エリプソメータで膜厚分布を解析し,膜厚分布がcos^8θ(θ:入射角)で表され,アブレーションが非熱過程であることを明らかにした.得られた膜の誘電特性を測定し,相転移点をバルクのBTと比較した.バルクのキュリー点と比べて膜ではやや高温側にキャパシタンスのピークが現れ,予想と逆の傾向を示した.

これは,膜内の歪みの影響であると考えられる.8年度は,基板材料にMgO, SrTiO_3を加え,BT, PTを作製する.また,基板温度,酸化条件などの成長条件を変えて特性を調べる.さらに,7年度に購入したRHEED観察用CCDカメラを用いて原子尺度での製膜条件を明らかにする.得られた薄膜に対してX線回折,ラマン散乱法などによる構造解析および誘電特性の測定を行い,化学量論性を満たした良質の結晶性薄膜が得られる成長条件を決定して薄膜におけるサイズ効果の解明を目指す.強誘電体薄膜において,その膜厚あるいは構成微粒子の粒径が100nmのオーダーになると,キュリー点,誘電率,抗電界等の誘電特性が膜厚や構成微結晶のサイズに依存するようになる現象(サイズ効果)があり,学術的にも実用的にも重要視されている.本研究の目的はこのようなサイズ効果の生ずる機構を明らかにすることである.レーザアブレーション(LA)法およびゾルゲル法により厚さ数十数百nmの強誘電体薄膜を作製し,その結晶性,誘電特性を測定した.基板として主にPt/Siを用い,原料の強誘電体ターゲットとしてBaTiO_3(BT),PbTiO_3(PT),PZTを用いた.得られた強誘電体薄膜の表面をSEMおよびAFMを用いて観察し,表面がナノメータオーダーで平坦であることを確認した.BT膜のキュリー点は,バルクのそれと比べてやや高温側にシフトし,予想と逆の傾向を示した.これは,膜内の歪みの影響であると考えられ,サイズ効果の解明には応力の影響を考慮する必要があることが示唆される.次にPT膜の成長を,基板温度,酸素導入量を変えて行った.得られた薄膜に対してX線回折,AFM観察および誘電特性の測定を行った結果,良質な強誘電体薄膜が得られたことが分かった.PT膜をシ-ド層としてPZT薄膜をゾルゲル法により成長させ,良質の薄膜を得ることができた.さらに,応力の影響の少ない微粒子を用いて臨界粒径の存在を確かめる実験も行った.また,RHEED観察用CCDカメラを用いて原子尺度での製膜条件を明らかにする研究を行ったが,誘電体ではまだ成長条件の設定が難しく,原子層制御を行うにいたらなかったため,化合物半導体を用いて,基板上へのヘテロ接合機構の基礎的な研究を進めた.
転写伸長を制御する因子の立体構造及びRNAポリメラーゼとの相互作用の解析

HDAg(Hepatitis Delta Antigen)は全長195アミノ酸残基であるが、分析超遠心法によると見かけの分子量が六量体(140kDa)相当となっている。HDAgの会合はN末端のロイシンジッパーモチーフによって引き起こされると考えられること、HDAgのRNAポリメラーゼ結合能はC末端側の約70残基のみで再現されることが示されていることから、ロイシンジッパーを除いたHDAgのRNAポリメラーゼ結合領域(66残基、以下HDAg-Δ129と呼ぶ)のみのコンストラクトを研究に使用している。HDAg-Δ129のN末端GST融合蛋白質として発現させようとしているが、大腸菌破砕後、融合蛋白質の大部分は封入体となって不溶画分となり、可溶画分に得られたものは全体の一割程度である。そこで、HDAg-Δ129の可溶化・巻き戻しを試みた。グアニジン塩酸塩や尿素で不要画分を可溶化、洗浄後、様々なバッファー条件に急速希釈した。しかしながら、未だ良好な可溶化条件が見つかっておらず、NMR測定に供するには十分な量の試料を調製できていない。大腸菌を低温で培養することにより、封入体への経路を押さえることができるが、HDAg-Δ129では大きな効果は得られなかった。そこで、現在は使用するベクターや、コンストラクトを変えて、高収率に蛋白質が発現・精製できる条件を探索している。HDAg (Hepatitis Delta Antigen)全長(195アミノ酸残基)の一次元^1H NMRを測定したところ、各シグナルの線幅は単量体の分子量から予測される線幅よりも広く、会合或いは多量体化が起こっていることが示唆された。これを確認するために、分析超遠心法を用いて流体力学的性質を調べたところ、HDAgは見かけの分子量が六量体(140kDa)に相当することが分かり、溶液中では会合・多量体化が起こっていることが明らかになった。溶液NMRでは見かけの分子量が3万を超えると解析可能なNMRスペクトルを得ることが困難となる。HDAgの会合はN末端のロイシンジッパーモチーフによって引き起こされると思われるので、この部分を含まないコンストラクトを用いれば構造解析が効率的に行える。また、HDAgのRNAポリメラーゼ結合能はC末端側の70残基のみで再現されることが示されているので、ロイシンジッパーを除いたコンストラクトでもHDAgとRNAポリメラーゼとの相互作用を解析するという目的は損なわれないと考え、HDAg全長の前に、RNAポリメラーゼ結合領域の構造解析を行うことにした。HDAg RNAポリメラーゼ結合領域(66残基)をN末端にGSTタグを持つ融合蛋白質として発現させ、この精製を試みた。融合蛋白質は発現するものの、大腸菌破砕後、大部分は不溶画分に存在し、可溶画分に得られたものは全体のおよそ10分の1以下であり、NMR測定に供するには十分な量が得られなかった。不溶画分から目的蛋白質を回収するために、不溶画分をグアニジン塩酸塩溶液や尿素溶液で可溶化し、急速希釈法を用いた巻き戻しを行うための条件を探索している。また、大腸菌の培養温度や培養時間、発現誘導のタイミングなどの条件の最適化も行っている。
地球大気OH・酸素原子リモート計測のためのテラヘルツ波ヘテロダインセンサーの開発

大気中の酸素原子(OI)やOHラジカルは、オゾン層回復・破壊や地球温暖化、揮発性有機物質の消失過程について理解を深める上で鍵を握る成分である。我々はこれらのガス種の1.8-4THz帯スペクトル線のリモートセンシグを実現すべく、NbTiN超伝導細線を集積したホットエレクトロンボロメータミクサと呼ばれる次世代のヘテロダイン検出素子の改良・開発を行った。さらに、低振動のパルス管冷凍機を用いた冷却性能評価システムを開発し、これを実際に用いて、1.5THz帯でのHEBM素子の雑音性能、動作安定性を評価した。その結果、1600K以下の雑音温度(RF/LO結合効率とレンズ表面での反射を校正)を実現した。さらに、この最小雑音温度域には、中間周波(IF)出力(0.8-1.5GHz)の極大値が存在し、この場所において実用的な10秒以上の安定時間(アラン分散)を得られることが分かった。これは、電流電圧(局部発振波パワー)の揺らぎの影響がIF極大域では緩和されることを示唆する。我々のHEBM素子は特異な特徴をもつことが分かったが、これらは、本申請において安定・高信頼の冷却系・バイアス回路系などの評価システムをあわせて開発したことで、初めて得ることができた成果である。今後HEBMの1.8-4THz帯での高感度化・安定化を図り、測器搭載による実観測を目指す。本研究は、大気中の未計測ガス種のOHラジカルなど、1.8-2.0THz帯に放射スペクトルをもつ原子・分子のリモートセンシングを見据え、THz波ヘテロダイン超伝導ホットエレクトロンボロメータミクサー素子(HEBM)を実用化し、THz帯の高周波分解能・高感度リモート計測システムを開発することを目指している。H.19年度はHEBMを搭載できる冷却受信機システムの設計・製作、HEBM素子の周波数応答評価システム(FTS)の構築、HEBM素子の改良を行った。具体的に以下に示す。1)シールド・グランドレベル・耐真空に配慮したクライオスタット・システム、HEBMを4Kに冷却し、かつビームをHEBMに伝送するための冷却光学系の設計・製作(Al製)を行った。またHEBMにバイアスを印加するためのフィードバック回路を改良し、安定なバイアス源を設計・製作した。さらに、HEBMからの差周波のビート出力を増幅処理する中間周波系の設計・製作を行った。2)局部発振波(LO)と信号(RF)を結合させるためのTHz帯ワイヤーグリッドの製作を行った。3)従来の潮解性のあるMgOレンズ/基板を用いたプロセスから、Siレンズ/基板を用いたプロセスに改良を行った。ICPによるエッチングプロセスを導入することで、HEBM素子の高周波化と耐久性、歩留まりの向上に成功した。4)HEBM素子のツインスロットアンテナ部の周波数特性(200GHz、600GHz,1.5THz、1.9THz)を測定するため、国立天文台のフーリエ分光装置のバイアス回路(DC出力で応答成分を取り出す必要があるため、フィードバック回路の無い構成にする必要有り)・He冷却デュワーの改良、システムの安定化とノイズの軽減を行った。これによりHEBMを損傷させることなくFTSシステムに搭載し、周波数特性の測定を行える環境を整備した。本研究は、大気中の未計測ガス種のOHラジカルなど、1.8-2.0THz帯に放射スペクトルをもつ原子・分子の観測を見据え、THz波ヘテロダイン超伝導HEBM検出素子を実用化を目指している。H20年度は、1)HEBM素子の高感度化・広帯域化・プロセの改良、2)HBEM素子の性能評価をするための低振動の冷却受信機評価システムの開発、3)地球大気環境計測のためのHEBM素子を搭載する測器のリサーチやHEBM素子を用いた波及効果・応用について調査、を進めた。具体的な内容を以下に示す。1)HEBM素子のNbTiN細線とSi基板の間にマッチング層(窒化アルミ)を導入し、NbTiN細線の臨界温度を向上させることに成功した。

これに伴い、4.2K近傍でHEBM素子が最適動作するように、NbTiN細線構造の最適化について検討を始めた。2)低振動のパルス管(PT)冷凍機を導入した。PT冷凍機は冷却ヘッドが±150mKで周期的に温度変動する問題がかねてより指摘されてきた。そこで、異なる低温物性をもつ金属緩衝材を複数組み合わせて挿入することで、到達温度を損なうことなく、温度変動を2mK以下に抑えることに成功した。これによりHEBM素子の安定冷却の目処がたった。この成果をもとに、PT冷凍機をベースとしたHEBM素子の性能評価のための冷却受信機システムを設計・開発した。3)HEBM素子を、B-SMILES気球(NICT/入交)や名古屋大学南半球宇宙観測研究センターのNANTEN2望遠鏡(チリ・アタカマ高地:高度4860m)、筑波大学・極地研が計画中のTHz望遠鏡(南極ドームふじ)などに搭載し、将来、OH等の地球大気観測を行う計画について検討を始めた。また、これらを用いたTHz帯でのシナジー効果を見据え、惑星大気環境計測や電波天文学観測応用・波及効果などについても検討を行った。本研究は、大気中の未計測ガス種のOHラジカルなど、1.8-2.0THz帯に放射スペクトルをもつ原子・分子のリモートセンシングのための、THz波ヘテロダイン超伝導HEBM検出素子の実用化開発を推進している。H21年度は、開発した冷却受信機評価システムを東京大学に持ち込み、改良したNbTiN細線HEBM素子の1.5THz帯での性能評価を行った。以下にその成果を示す。1)1.5THz帯において未校正の受信機雑音温度3400Kを実現した。レンズに無反射コーティングを施し、かつ1.5THz帯局部発振器の出力が改善されて信号/局部発振器の結合効率が改善されるだけで、受信機雑音温度は1600Kに改善されると見込まれる。これは従来のショットーキー型のミクサー素子と比べても感度が1桁高い。このことは、スペクトルの積分に丸一日かかっていたものが、15分で取得できるようになり、大気微量分子の昼夜/時間の変動のモニタリングが可能になることを意味している。2)バイアス回路や、冷凍機の振動・温度安定化、THzバンドパスフィルター、NbTiN細線などの改良・開発により、HEBM素子の感度が最適な動作ポイントで、10秒の動作安定時間(アラン分散)を実現した。これにより、THz帯での大気微量分子の実用的な観測シーケンスを組む見通しがたった。これまでの国内外のHEBM素子は、感度の最適ポイントでは、動作安定時間が1秒程度しか得られず、このことが実用化のネックとなっていた。この成果により、博士課程の山倉鉄矢氏が博士論文を取得するとともに、国際シンポジウム(21^<st>ISSTT)にて前澤が成果報告を行った。今後は、1.9THz帯の発振器を導入し、細線構造をさらに最適化することで、OHラジカルなど、THz帯のスペクトル線の計測を現実のものとしていく。
脂質メディエーターとしてのN-アシルエタノールアミンの酵素学的解析

本研究では動物組織で脂質メディエーターとして作用するN-アシルエタノールアミン(NAE)の生合成・分解に関与する酵素を解析した。その結果、「HRASLSがん抑制因子ファミリー」に属する5種類のタンパク質が、NAEの前駆体であるN-アシルホスファチジルエタノールアミン(NAPE)を生成するアシル基転移酵素活性を示すことや、脳ではNAPEのみならずN-アシルプラスメニルエタノールアミンからもNAEが生成しうることを見出した。N-アシルエタノールアミン(NAE)は長鎖脂肪酸とエタノールアミンが縮合した一連の化合物であり、動物組織に広く分布し、多彩な生物活性により注目されているが、生体内での役割については不明な点が多い。NAEの体内レベルは酵素的に調節されており、炎症や組織傷害時に著しく増加する。本研究では、NAEの生合成・分解に関与する酵素群についての未解決の問題に取組み、NAEの生理的及び病態生理学的意義を明らかにすることを目的とした。N-アシルトランスフェラーゼはホスファチジルエタノールアミンのアミノ基に別のグリセロリン脂質分子からアシル基を転移することによりNAEの前駆体であるN-アシルホスファチジルエタノールアミン(NAPE)を生成する酵素であるが、21年度は同様の活性を有するタンパク質についての研究で一定の成果を得た。すなわち、我々はiNATと名付けたタンパク質がカルシウム非依存的N-アシルトランスフェラーゼ活性を有することを既に報告しているが、iNATと同じく「H-rev107ガン抑制遺伝子ファミリー」に属する3種のタンパク質H-rev107、HRASLS2、及びTIG3がいずれもホスホリパーゼA_1/A_2活性を示すこと、また、HRASLS2は比較的高いN-アシルトランスフェラーゼ活性を併せ持つことを見出した。H-rev107では、強いホスホリパーゼA_1/A_2活性に比してごく弱いN-アシルトランスフェラーゼ活性を認めた。一方、NAPEからNAEを生成するNAPE水解ホスホリパーゼD(NAPE-PLD)の遺伝子欠損マウスの解析を進め、野生型と較べてNAPEの体内レベルが著明に増加していることを確認したが、引続き種々の脂質分子を定量し、脂質代謝異常についての検討を進めている。N-アシルエタノールアミン(NAE)は長鎖脂肪酸とエタノールアミンが縮合した一連の化合物であり、動物組織に少量ではあるが普遍的に存在する。いくつかの受容体を介して種々の生物活性示すことで注目されているが、生体内での役割については不明な点が多い。NAEの体内レベルは酵素的に調節されていて炎症時や組織傷害時に著しく増加する。N-アシルトランスフェラーゼはホスファチジルエタノールアミンのアミノ基に別のグリセロリン脂質分子からアシル基を転移することによりNAEの前駆体であるN-アシルポスファチジルエタノールアミン(NAPE)を生成する酵素である。我々はこれまでに、「H-rev107がん抑制遺伝子ファミリー」に属する複数のタンパク質がN-アシルトランスフェラーゼを有することを報告してきた。平成22年度は、同ファミリーメンバーのひとつでこれまで酵素活性の報告がなかったA-Clについても、ホスホリパーゼA_1/A_2活性及びリゾリン脂質O-アシルトランスフェラーゼ活性とともにN-アシルトランスフェラーゼ活性を有することを見出した。また、NAPEからNAEを生成するNAPE水解ホスホリパーゼD(NAPE-PLD)の遺伝子欠損マウスを用いてLC-MS法により脂質分析を実施し、種々のN-アシル鎖を有するNAPE分子種のみならず、それらのリゾリン脂質分子種の脳内レベルも野生型と比較して顕著に増加していることを明らかにした。このことから同欠損マウスの脳では、脱アシル化反応を介するNAPE-PLD非依存性経路によりNAEが生成することが確認された。N-アシルエタノールアミン(NAE)は長鎖脂肪酸とエタノールアミンが縮合した一連の化合物であり、動物を含む自然界に普遍的に存在する。核内受容体PPARα等、いくつかの受容体に結合して種々の生物活性を示すが、生理的役割については不明な点が多い。本研究では、NAEの生合成・分解に関与する酵素について未解明の問題に取組み、NAEの生理的及び病態生理学的意義を明らかにすることを目的とした。N-アシルトランスフェラーゼはホスファチジルエタノールアミン(PE)のアミノ基に別のグリセロリン脂質分子からアシル基を転移することによりNAEの前駆体であるN-アシル-PE(NAPE)を生成する酵素である。我々はこれまでに「HRASLSがん抑制遺伝子ファミリー」に属する複数のタンパク質がN-アシルトランスフェラーゼを有することを報告してきたが、同じファミリーに属するA-C1についても同酵素活性を示すことを見出した。また、NAPEからNAEを遊離するNAPE水解ホスホ

リパーゼD(NAPE-PLD)の遺伝子欠損マウスを用いて脳組織の脂質分析及び酵素活性測定を行い、NAPE-PLD非依存的NAE生成経路の中間代謝物であるリゾNAPEやグリセロホスホNAEが脳内に蓄積していることや、NAPEのみならずN-アシル化プラスマローゲン型エタノールアミンリン脂質(N-アシルプラスメニルエタノールアミン)からもNAEがNAPE-PLD非依存的に生存することを示した。さらに、我々以前見出したNAE水解酸性アミダーゼの内因性活性化因子を検討し、コリンまたはエタノールアミン含有リン脂質及び還元型リポ酸(ジヒドロリポ酸)が濃度依存的に同酵素のパルミトイルエタノールアミド水解活性を数倍増加させることを見出した。
農業試験研究組織の再編と農業技術開発・普及に関する国際比較

本研究では主として、農業試験研究および普及制度を経済学的に分析することを課題とした。まず、先進国を中心に農業試験研究費の動向を分析した。その結果、農業部門の相対的縮小と財政逼迫により研究資金が伸び悩んでいること、民間資金の導入が進んでいた。しかし、日本では、農業試験研究においては一貫して公立や国立の試験機関の重要性が高い。そして、第一に国立機関の試験研究費は1970年代後半に至るまでは増加傾向にあったが、それ以降は停滞し、90年代に入ると再び上昇した。近年の上昇の要因としてバイオテクノロジーおよび環境問題、食の安全性に関する分野への研究投資の増大があげられる。このような、基礎的・先導的研究の必要性により、国立機関の研究費は増加傾向にある。研究費の配分も研究プロジェクトに対する配分のウエイトが高まってきていることも大きな制度変化である。第二に、地方農試の試験研究費は、1965年以降、ほとんど変化しておらず、試験研究費に占める地方農試の割合は減少してきている。2002年で農業試験研究費に占める国の研究費割合は約30%である。農業試験研究組織の再編を考える上でスピルオーバーが重要であるため、スピルオーバー効果について実証分析を行った。分析対象は、稲と小麦の品種改良に関するスピルオーバー、それに東北農区を対象とした空間的・地理的スピルオーバーである。その結果、稲の品種改良においては「あきたこまち」などのように地方農試が単独で育成した品種が、試験研究機関の管轄区域を越えて普及しており大きなスピルオーバー効果が認められた。東北の各県ごとに農業技術知識ストックと総合生産性を推計し、両者の関係を計量経済学的に分析した。その結果、地理的・空間的スピルオーバーの存在を確認できた。近年、先進諸国で起こっている農業試験研究システムの変化について論点整理した。財政事情により、効率的な試験研究システムの構築を目的とし制度革新が起こっている。その中身は、(1)公的試験研究部門の基礎的研究への集中化、(2)農産物販売への課徴金等を利用した共同研究基金の設立、(3)研究資金の使途の透明化、(4)効率的な研究資金配分、研究効率の向上を目的とした競争的試験研究配分メカニズムの導入、(5)公的試験研究機関の民営化、(6)公的研究機関の統合再編、である。知的所有権制度による農業技術開発のインセンティブの強化策も重要である。特許制度は、技術革新のインセンティブを高める。たとえ、農業技術が公共財的な特質をもつとしても、ある一定期間、独占的に技術の使用を制度的に保証することによって、民間部門の農業技術開発のインセンティブを高めることができる。研究資金配分における競争的メカニズムの導入は、研究資金配分の取引費用を削減し、非効率的資金配分を回避できる。長期から短期への研究契約期間の短縮や評価システムの導入は、研究成果が得られない研究プロジェクトの中止を容易にし、研究のインセンティブを高める。さらに、研究資金の管理者は、従来の慣行にとらわれず柔軟に研究資金を配分できる。イギリスおよび日本の農業試験研究機関では約35年間で研究成果の評価がなされ、これに基づきながら研究資金が配分される。しかし、他方、こうした制度革新は、基礎的研究活動をおろそかにし、市場に近い開発研究ばかりを誘発することになりかねない。さらに、農業技術の知的所有権の強化には、農業技術開発のインセンティブを高める効果のほかに、その普及を妨げる弊害も併存している。農業部門には、知的所有権の強化をもってしても着手されず、人類の経済厚生の向上に大きく寄与する、公共財的特質を有する研究テーマが数多く存在する。環境問題や資源問題などはこの典型である。

今後、これら一連の制度革新が、経済厚生にいかなる影響を及ぼしているのか関しては実証分析を行う必要がある。技術革新・特許制度・技術のスピルオーバー効果に関する経済分析とわが国稲作における品種改良のスピルオーバー効果について実証分析した。技術革新に関わる経済モデルを構築する上で、現在価値因子が重要な役割を果たすことが明らかとなった。新技術の生存期間と技術開発者の割引因子から構成される現在価値因子が研究開発のインセンティブに大きな影響を及ぼす。特許制度が社会的経済厚生に与える影響についてもモデル分析をおこなった。わが国の米の品種改良は農業試験研究機関主導で実施されている。一方、わずかではあるが、県単事業として育成された品種も存在する。これらの県単品種が育成者である都道府県のボーダーを越えて普及した場合、スピルオーバーが発生していると定義し、この効果を金銭評価した。秋田、愛知の両県から他県へのスピルオーバーが顕著であった。特に、「あきたこまち」(秋田31号:1982年から配布開始)について、2002年の単年度の水稲品種普及のスピルオーバー効果を金銭評価すると20億円に達していることが明らかになった。また、育成品種の数によって試験研究段階におけるスピルオーバー効果を評価した場合、山形県、愛知県が大きな効果をもたらしていた。本研究では、農業技術知識の蓄積とその普及による農業の技術革新・進歩を明らかにすると共に、農業試験研究制度のあり方に一定の示唆を与えることを課題とした。農業の場合、技術の公共財的特質ゆえ、民間部門の試験研究活動を誘発する経済的インセンティブが乏しく試験研究活動は公的機関によって担われることになる。日本における試験研究活動を農業研究費・人員についてみると、民間部門も徐々に増えてきているが、大部分は公的機関によっている。農業技術知識の蓄積は、試験研究が直接的効果とスピルオーバー効果に大別される。東北農区を対象に各県の公的機関の試験研究費を用いた技術知識ストックを作成し、自県の農業の総要素生産性(TFP)に対する自県の技術知識ストックと、他県の知識ストックの影響を検証した。計測結果は、両者ともに正で有意な結果を示し、自県の試験研究および他県からの技術のスピルオーバーによりTFPが向上していた。ヨーロッパ諸国の中でも、オランダ、デンマーク、フランス、ベルギーは農業技術進歩の高成長クラブに属している。これらの諸国は地理的に近接し農業が営まれる環境は比較的同質である。これらの諸国においては、主として民間部門からの農業技術移転をはじめ、研究成果のスピルオーバーがTFPの成長にとってきわめて重要な役割を果たしている。ドイツ、ルクセンブルク、ギリシャ、イタリア、アイルランド、英国は低成長クラブに属する。英国は1980年代の研究費削減によって低成長クラブに低落した。高農業成長クラブとの技術距離が大きいために他の諸国からのスピルオーバーを期待できない事も一因である。農業生産性は一国の試験研究活動のみならず、国際的な知識資本ストックのプールにも依存している。このことは、公的農業試験研究機関の協調関係の構築や民間部門と公的部門とのコラボレーションによって試験研究活動の効率を改善できることを示唆している。
骨髄異形成症侯群芽球の生物学的特性の解明(新規な芽球精製法を用いた解析)

1.殆どの例の芽球はCD34+CD38+HLADR+CD13+CD33+を示し、約6割の例でmyeloperoxidase染色陰性であった。したがって、MDS芽球はde novo急性骨髄性白血病芽球に比べ幼若であった。2.MDS芽球はしばしば幹細胞抗原と成熟血球抗原を同時に発現していたが、T-,B-cell特異抗原の発現は稀であった。3.成熟骨髄系抗原(CD10,CD15)の発現はlow-risk MDS例に、未熟骨髄系抗原(CD7,CD117)の発現はhigh-risk MDSと白血病化MDS例に有意に多かった。この病型に関連した抗原発現の変化は、病型進展前後で芽球を解析した例でも確認された。また、骨髄の芽球比率との関連を見ると、骨髄での芽球比率が高くなるにつれ芽球が未熟な形質を示す確率が高く、推計学的には、骨髄の芽球比率5%、10%、20%、25%を境として、芽球がCD7、CD56あるいはCD117を発現する確率が増し、逆にCD10,CD11bあるいはCD15を発現する確率は減少した。したがってこれらの骨髄での芽球比率を用いたMDSの分類は、生物学的に根拠のあるものと考えられた。4.芽球がCD7陽性であることは独立したMDSの予後不良因子であった。5.一部の症例にCD45陰性芽球が見い出され、この細胞は(1)CD34や他の造血系統マーカーも陰性で、(2)stroma細胞と共培養するとCD34陽性細胞に分化し、コロニー形成能を獲得すること、などを確認した。これらより、この細胞は極めて未熟なMDS幹細胞ではないかと考えられた。結果は以下の通りであった。(1)ほとんどの例で芽球はcommittedmyeloid precursorの形質(CD34+CD38+HLADR+CD13+CD33+)を示した。(2)58%の例の芽球はmyeloperoxidase染色陰性であった。(3)MDS芽球はしばしば幹細胞抗原と成熟血球抗原を同時に発現していたが、T-,B-cell特異抗原の発現はまれであった。(4)成熟骨髄系抗原(CD10,CD15)の発現はlow-risk MDS例に、未熟骨髄系抗原(CD7,CD117)の発現はhigh-risk MDSと白血病化MDS例に有意に多かった。(5)芽球がCD7陽性であることは独立したMDSの予後不良因子であった。現在MDS芽球形質について、さらに詳細な検討を継続中である。前年度から引き続き、骨髄異形成症候群(myelodysplastic syndromes, MDS)および白血病化したMDSについて、芽球をBlastretreiver液を用いた比重遠心分離で精製し、芽球表面形質をflow cytometryで決定した。得られた結果と患者の臨床所見との関連、特に現在広く使用されているMDSの分類との関連を検討した。今回の我々の結果は以下の通りであった。(1)MDSの芽球は、骨髄の芽球比率が高くなるにつれ未熟な形質を示す確率が高くなる。

(2)推計学的には、骨髄の芽球比率5%、10%、20%、25%を境として、芽球がCD7、CD56あるいはCD117を発現する確率が増し、逆にCD10,CD11bあるいはCD15を発現する確率は減少した。MDSの分類(FAB, WHO分類)では、骨髄の芽球比率5%、10%、20%が予後と関連することから、これらの値をカットオフ値として病型分類されている。今回の結果は、これらの予後に立脚した分類に、生物学的な観点から根拠を与えるものであり、芽球形質の解析により、現在のMDS分類をさらに改善できる可能性をも示している。以上の結果は現在論文投稿中である(Ogata et al.Association between phenotypic features of blasts and the blast percentage in bone marrow of patients with MDS)。またMDSに特異的な未熟芽球を検出することにも成功し(裏面工業所有権参照)、この点に関して詳細な検討を進めている。前年度から引き続き、骨髄異形成症候群(myelodysplastic syndromes, MDS)および白血病化したMDSについて、芽球をBlastretreiver液を用いた比重遠心分離で精製し、芽球表面形質や生物学的特性を検討した。前年度にMDSに特異的な未熟芽球を検出することに成功したが、この細胞特性を詳細に検討したところ、この細胞は、(1)CD45陰性かつCD34陰性で他の造血系統マーカーも発現していないこと、(2)in vitroでマウスstroma細胞と共培養すると、増殖能力は著しく低いもののCD34陽性細胞に分化すること、(3)分離直後の細胞はコロニー形成能を欠くが、stroma細胞との共培養後にコロニー形成能を獲得するすること、などを確認した。これらの知見から、この細胞は、極めて未熟なMDS幹細胞ではないかと考えられた。以上の結果をまとめ論文投稿し(Stem Cells誌印刷中)、また工業所有権の追加申請も行った。現在さらに関連した検討を継続中である。
認知症高齢者の食行動異常の改善を目指した包括的支援の研究

高齢者の認知機能、意欲と摂食嚥下機能の関連は、いまだ、明らかになっておらず、支援も十分に行われていない。本研究では老人保健施設入所高齢者に対し、約3ヵ月間の認知機能訓練を実施し、その前後で摂食嚥下機能検査、認知機能検査、意欲の評価を施行した。その結果、認知機能検査では注意機能、遂行機能を中心に有意な改善が認められたが、知的機能、意欲の改善は明らかではなかった。これに対し、摂食嚥下機能検査では、改訂水飲みテスト、反復唾液飲みテスト、舌圧、摂食嚥下グレードを中心に有意な改善が認められた。本研究の結果から、認知機能訓練は注意機能、遂行機能の改善と、摂食嚥下機能の改善に寄与する可能性が示唆された。本研究の目的は、認知症をもつ高齢者の食行動異常について、神経心理学的、脳科学的視点から病態解明を行い、食行動の改善を目指した支援を実施し、その有効性を検証することで、在宅において継続可能で包括的な認知症高齢者の食の支援システム構築を目的としている。本年度は、研究実施施設である病院、老人保健施設の選定と、そこに入所中の食行動の異常をもつ認知症高齢者の実態を把握するために予備調査を実施した。この予備調査では高齢者の摂食嚥下機能障害、高次脳機能障害の情報を収集し、基本情報、障害レベル、問題点を抽出した。予備調査の結果、病院・老人保健施設に入所中の全高齢者のうち、認知機能障害をもつ高齢者は70%を占め、このうち認知機能訓練を実施予定の高齢者は全入所高齢者のうち30%であった。ほとんどの対象者が脳血管障害の既往をもち、原因疾患が脳外傷や閉塞性肺疾患の対象者も含まれていた。対象者の摂食嚥下機能障害は日常生活において顕著な障害を認めなかったものの、認知機能障害の程度はHDS-Rで525点と対象者によって大きな差が見られた。本予備調査で得られた資料から、認知機能訓練を実施予定である研究協力施設の摂食嚥下障害が生じる前の認知機能低下高齢者の背景要因を把握すべく、基本情報、病歴、日常生活動作、神経学的所見、認知機能、意欲などの神経心理学的評価、嚥下時に必要な口腔顔面運動機能の評価、現在の摂食嚥下状況、食行動を評価するための食行動評価、脳機能計測機器による脳活動の評価を行うプロトコールを作成した。次年度開始の調査では調査対象高齢者の絞り込みを行い、プロトコールに従って摂食嚥下障害が生じる前段階の認知症高齢者の摂食嚥下機能の低下につながる要因について探求してゆく予定である。本研究の目的は、認知症をもつ高齢者の食行動異常について、神経心理学的、脳科学的視点から病態解明を行い、食行動の改善を目指した支援を実施、検証することで認知症高齢者の食の支援を目的としている。本年度は、昨年度作成した評価プロトコールを用い、一次調査として研究実施施設である老人保健施設において、そこに入所中の介護保険サービスを受けている高齢者に対し、認知機能障害と食行動の異常の実態を把握するための調査を実施中である。調査目的は、認知機能が低下した高齢者の食行動異常について、摂食嚥下機能評価と神経心理学的、脳科学的視点からの評価を行い、研究協力施設のディケアプログラムの一環として行われる認知機能訓練実施前後で、食行動に改善がみられるのか検証することである。現在、昨年度までに作成した評価プロトコールに従い、高齢者の基本情報、障害レベルと摂食嚥下機能障害、高次脳機能障害の情報を収集し、加えて摂食嚥下機能評価、高次脳機能評価、意欲の評価、食行動の評価を認知機能訓練実施前に行いデーターを収集している。認知機能訓練実施前の調査の結果、老人保健施設に入所中の全高齢者のうち、認知機能障害をもつ高齢者は70%を占め、ほとんどの対象者が脳血管障害の既往をもち、原因疾患が脳外傷や閉塞性肺疾患の対象者も含まれていた。このうち学習療法による認知機能訓練を実施中の高齢者16人に対し、認知機能訓練実施前にHDS-R、MMSE、TMT、先崎らの日常生活観察による注意評価スケール、TobaらVitality index、舌圧測定、ディアドコキネシス、食行動の評価表を用いた評価を実施し、データーを収集している。次年度は認知機能訓練実施後に得られたデーターから、対象高齢者の認知機能の変化と摂食嚥下機能の変化について検討し、認知症高齢者の摂食嚥下機能の低下につながる要因について探求してゆく予定である。当初の予定通り研究施設に対する対象となる高齢者の認知機能障害が比較的重度であるため、体動や集中困難といった要因で、近赤外光脳機能計による計測を適切に行えない対象者が多いことが判明した。急遽、代替策として簡易脳波計による計測を検討しているが、脳機能の定量的な計測は困難である可能性が高い。よって、データーは脳機能計測を除く摂食嚥下機能評価、高次脳機能評価、意欲の評価、食行動の評価を中心とし、脳機能計測は一部の施行可能対象者のみに限定して施行している。摂食嚥下機能検査と認知機能検査のデーターはおおむね順調に取得できているため、全体の進捗状況はやや遅れているとした。

本研究の目的は、認知症をもつ高齢者の食行動異常について、神経心理学的、脳科学的視点から病態解明を行い、食行動の改善を目指した支援を実施、検証することで認知症高齢者の食の支援体制の構築を目的としている。本年度は、作成した評価プロトコールにそって、研究実施施設である福山市の老人保健施設において入所中の認知症短期集中リハビリテーション実施加算対象高齢者に対し、認知機能障害と摂食嚥下障害の実態を把握するための調査を実施した。調査目的は、認知機能が低下した高齢者の食行動異常について、摂食嚥下機能評価と神経心理学的、脳科学的視点からの評価を行い、研究協力施設のディケアプログラムの一環として行われる認知機能訓練実施前後で、食行動に改善がみられるのか検証する。昨年度までに作成した評価プロトコールに従い、高齢者の基本情報、障害レベルと摂食嚥下機能障害、高次脳機能障害の情報を収集し、加えて摂食嚥下機能評価、高次脳機能評価、意欲の評価、食行動の評価を認知機能訓練実施前後に行いデーターを収集した。調査の結果、老人保健施設に入所中の全高齢者のうち、認知機能障害をもつ高齢者は70%を占め、ほとんどの対象者が脳血管障害の既往をもち、中には脳外傷や閉塞性肺疾患をもつ対象者もいた。このうち認知症短期集中リハビリテーション実施加算対象で認知機能訓練を実施した高齢者19人に対し、認知機能訓練実施前にHDS-R、MMSE、TMT、やる気スコア、TobaらのVitality index、舌圧測定、ディアドコキネシス、RSST、MWST、藤島の摂食嚥下スコア、食行動の評価表を用いた評価を実施し、データーを収集した。翌年度は認知機能訓練実施前後に得られたデーターを分析し、対象高齢者の認知機能の変化と摂食嚥下機能の変化から認知症高齢者の摂食嚥下機能の改善につながる要因を特定する予定である。28年度の計画では、研究実施施設である福山市の老人保健施設において入所中の認知症短期集中リハビリテーション実施加算対象高齢者に対し、認知機能障害と摂食嚥下障害の実態を把握するための調査を実施することにしていた。現時点では、認知機能評価であるHDS-R、MMSE、TMT、やる気スコア、TobaらのVitality index、摂食嚥下機能評価である舌圧測定、ディアドコキネシス、RSST、MWST、藤島の摂食嚥下スコア、食行動の評価表を用いた評価の測定が順調に実施でき、データーの欠落した対象者が少なかったことから、データー収集予定人数到達まで若干の遅れがあるが、おおむね順調に進展しているとした。脳活動の計測は一部の施行可能対象者のみに限定して施行した。研究成果の一部を日本言語聴覚学会(京都)において発表し、論文としてJapanese Journal of Comprehensive Rehabilitation Science誌ならびに認知神経科学誌において公表した。我が国の高齢化率は23%と超高齢社会となっており、近年、このような高齢人口の増加に伴い認知症をもつ高齢者の食行動の異常は、医療・福祉施設の介護現場において対応が困難な問題となっている。また、拒食や食思不振、異食などの食行動の異常によって、非経口摂取期間が長くなると、廃用性の摂食嚥下障害が生じ、摂食嚥下機能を維持できず経口摂取が困難となり悪循環に陥る症例も少なくない。しかし、これら認知症をもつ高齢者の食行動異常の病態解明と摂食嚥下機能の維持、改善に向けての支援は、十分に行われていない。また、高齢者の認知機能、意欲と摂食嚥下機能の関連も、いまだ、明らかになっていない。これまで、我々は摂食嚥下訓練の実施によって認知機能の改善を示しているが、逆に認知機能訓練の実施によって摂食嚥下機能が改善するのかを調べた検討は、これまで行われていない。