hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ジェネラリストナースの看護実践能力の明確化と評価指標及び教育プログラムの開発

これは個人的評価ではなく、看護管理者が長期実践者に持つ認識として図った。結果、コンピテンスによって、その特徴が確認された。また施設病床規模別では、600床以上の施設はこのコンピテンスも優位に高く、300599床の施設においては実践能力への課題を認識していると結果であった。それぞれ記述データのテキストマイニングより、長期実践者に求める優れた看護実践能力が抽出した。長期実践者の評価の課題と求める実践能力の課題が明らかになった。今年度の前半部分において、調査の分析結果をまとめ報告書を作成する予定であったが、分析に時間を要してしまった。今回、1000以上の記述データであるため、SPSSのテキストマイニングを用いて実施した。初めての使用ということ、またソフトの限界もあり、データ分析に関して、ソフトまた研究者自身(研究会による検討も含む)による確認作業という点でかなりの時間を要してしまった。この記述データが次の研究計画書の根拠となるため、この作業の遅れが、今年度計画の遅延となった。本研究の目的は、長期にわたり実践経験を積み重ねた看護師が獲得する、また獲得すべき看護実践能力を概念化し、その評価指標を開発、それを基に教育プログラムを開発することにある。H28年度は、H26年度に実施したデータを基に、その内容から看護実践能力の内容を検討した。調査からの記述データのテキストマイニングから施設看護管理者および部署看護管理者の求める能力を抽出した。両者に共通するのは、「指導・教育力」「コミュニケーション力」であった。従来求めるはずが高いと考えた「リーダーシップ力」は「判断力」「対応力より」下位であった。「コミュニケーション力」は最も基本的な看護実践能力であり、新人においても重視される能力であり、経験年数を重ねたベテランといわれる看護師にあえて、「コミュニケーション能力」を最も重視する能力としたことに着目した。部署看護管理者において調査した看護実践能力評価尺度の結果と合わせて考えると、コミュニケーション能力がかかわると「援助的人間関係」「ヘルスプロモーション」「ケアコーディネーション」の評価が低かった。このことから患者個々のへのコミュニケーションから、組織的な調整を図るコミュニケーションいずれにも課題があることになる。結果のまとめは、日本看護科学学会において発表した。またテキストマイニングのコレスポンデンス分析により、求める能力3概念が抽出された。「臨床判断能力」「教育力」「協働する力」である。それぞれの下位を構成する具体的実践行動の明確化が今後の課題となった。質問紙調査の限界で、実際の実践の場における具体的行動は明らかになっていない。この具体的調査の計画において、本年度が終了した。科研期間は終わったがこの計画を基に、協力機関への調査報告を兼ねて、研究依頼を行い、調査を実施する。本研究は、日本における長期実践経験をもつ看護師の継続的な実践能力の向上のための、看護実践能力の評価指標とその教育内容を検討した。日本における300床以上の病院施設の看護管理者へ教育プログラム、看護実践能力の評価指標の活用の現状、また長期実践経験者に求める能力の調査し、施設における現任教育の課題が明らかした。また記述データから求められる優れた実践行動が抽出でき、それは「臨床判断能力」「協働する能力」「教育的能力」の3つにコンピテンスにまとめられた。
呼吸由来肺形状変化の統計モデル構築と臨床応用

23年度の研究内容として,(1)データ収集,(2)変位量算出法の開発,(3)変位量モデルの構築,(4)応用研究(呼吸同期PET画像の画質改善)を挙げていた,このうち(1)については,若干数の4D-MRIデータ収集にとどまった.これはデータ収集時間の長さが一因であったため,次期の研究で高速収集法の構築を目指すこととした.(2)については,一方の肺野CT画像における気管支の分岐などを特徴点として,他方の画像での対応点を効率よく検出する方法について,基礎的な検討を行った.(3)については横隔膜運動のモデル化を目的に研究を進めた。ここではまず,統計解析のために形状の個人差をなくす正規化方法を考案した.正規化された横隔膜形状における体軸方向の運動をモデル化するために,当初,一般的な主成分分析を適用していたが,これは汎化性の点で不十分であった.これに対し,立命館大学から提案された一般化N次元主成分分析(GND-PCA)を適用したところ,高い汎化性をもったモデル化に成功した.この研究は山口大および立命館大との共同研究として進めた.また(4)については,PET-CT装置の利用を前提に,呼気吸気CT画像群から得られた変形情報を利用し呼吸同期および息止めPET画像の変形合成を行う方法を提案した.詳細な臓器形状と呼吸性体動を数値的に表現したファントムXCATを用いて,まず計算機シミュレーションによって提案方法の有効性を確認した.さらに,臨床データにも適用して,同様に有効性を確認した.23年度の研究内容として,(1)データ収集,(2)変位量算出法の開発,(3)変位量モデルの構築,(4)応用研究(呼吸同期PET画像の画質改善)を挙げていた.このうち(1)については,若干の4DMRIデータが追加された.多数の収集のためには収集の高速化が必要であり,新規課題として次年度に取り組む.(2)については基礎的な検討に留まった.(3)については,山口大,立命館大らとの共同研究として汎化性の高いモデル開発に成功した.(4)についても,CTで得られる呼吸変位量を利用してPETの画質を改善する手法が確立できた.以上,総合的に判断して「概ね順調に進展した」と考える.本課題は2年間の研究機関を終了した.この内容をレビューした結果,今後の研究の推進内容として,以下のものを設定した,(1)4D-MRI撮影法の再構築-データ収集の高速化-多数のデータ収集が可能になるよう,応募者らが提案・実施してきた4D-MRI撮影法を高速化する研究を行う.具体的には,プロスペクティブ法,高低解像度併用法,圧縮センシング法の3案について手法を研究開発し,少なくともいずれの方法による高速撮影の実現を目指す.(2)肝臓等消化器系臓器を含めたデータ収集の実施より広い応用に向けて,肺野のみならず体幹部消化器系臓器についても4D-MRI撮影法を用いたデータ収集を実施する.2年間で少なくとも20例の収集を目標とする.(3)体幹部変位量モデルの構築胸腹部臓器の特徴点抽出や対応点検出,モデル化に関し「計算解剖学」他班から優れた手法が多数提案されている.これらを精査し,また適切な改良を行って4D-MRIに適用し,モデル構築を行う.これらは他班との共同研究として実施し,共著論文として発表する.(4)応用分野の継続と新展開呼吸同期等のPET撮影における画質改善法に関し,追加データに対する処理,論文発表を行う.一方,呼吸性体動モデルの放射線治療応用の基礎研究を実施する.特に,呼吸性体動の再現性を詳しく調査し,モデルを治療計画に当てはめた際の問題点を明確化する.2年間で肺の呼吸由来変位量の統計モデル第一版を作成することを目標とし,学内外の病院と連携して4DMRI,複数呼吸相CT像の収集を進めている.具体的には本学医学部附属病院にて4DMRIを,宇部市セントヒル病院にて複数呼吸相CT像の収集を実施している.これまでに4DMRIについては健常者データ9例,患者データ16例を収集している.また,呼気と吸気のCTデータについては,PETの息止め撮影と連動したデータが7例収集できている.収集したデータから算出した変位量のデータ群と解剖学的知見をもとに,変位量のモデル構築を進めている.本年は特に呼吸による動きが最も顕著にあらわれる横隔膜の体軸方向運動に着目し,4DMRIから横隔膜運動の統計的モデル化を試みた.まず,4次元MR画像から横隔膜表面の抽出を行う.被験者により横隔膜位置の分布が異なり直接的な比較は困難であるため,横隔膜画像を同一サイズの長方形に変形させることにより形状の正規化を行った.健常データの1呼吸周期の横隔膜運動を主成分分析し,主成分数と累積寄与率の関係を明らかにした.また,応用研究として,これまでに提案している異なる呼吸相の核医学画像合成法を改良した.

具体的には近年のPET装置がPET-CT一体型になっていることを前提に,呼気吸気CT画像群から得られた変形情報を拘束条件に,呼吸同期PETおよび息止めPETデータの変形合成を行うというものである.呼吸同期PET画像および息止めPET画像データに適用して良好な結果を得た.23年度の研究内容として,(1)データ収集,(2)変位量算出法の開発,(3)変位量モデルの構築,(4)応用研究(呼吸同期PET画像の画質改善)を挙げていた,このうち(1)については,若干数の4D-MRIデータ収集にとどまった.これはデータ収集時間の長さが一因であったため,次期の研究で高速収集法の構築を目指すこととした.(2)については,一方の肺野CT画像における気管支の分岐などを特徴点として,他方の画像での対応点を効率よく検出する方法について,基礎的な検討を行った.(3)については横隔膜運動のモデル化を目的に研究を進めた。ここではまず,統計解析のために形状の個人差をなくす正規化方法を考案した.正規化された横隔膜形状における体軸方向の運動をモデル化するために,当初,一般的な主成分分析を適用していたが,これは汎化性の点で不十分であった.これに対し,立命館大学から提案された一般化N次元主成分分析(GND-PCA)を適用したところ,高い汎化性をもったモデル化に成功した.この研究は山口大および立命館大との共同研究として進めた.また(4)については,PET-CT装置の利用を前提に,呼気吸気CT画像群から得られた変形情報を利用し呼吸同期および息止めPET画像の変形合成を行う方法を提案した.詳細な臓器形状と呼吸性体動を数値的に表現したファントムXCATを用いて,まず計算機シミュレーションによって提案方法の有効性を確認した.さらに,臨床データにも適用して,同様に有効性を確認した.23年度の研究内容として,(1)データ収集,(2)変位量算出法の開発,(3)変位量モデルの構築,(4)応用研究(呼吸同期PET画像の画質改善)を挙げていた.このうち(1)については,若干の4DMRIデータが追加された.多数の収集のためには収集の高速化が必要であり,新規課題として次年度に取り組む.(2)については基礎的な検討に留まった.(3)については,山口大,立命館大らとの共同研究として汎化性の高いモデル開発に成功した.(4)についても,CTで得られる呼吸変位量を利用してPETの画質を改善する手法が確立できた.以上,総合的に判断して「概ね順調に進展した」と考える.本課題は2年間の研究機関を終了した.この内容をレビューした結果,今後の研究の推進内容として,以下のものを設定した,(1)4D-MRI撮影法の再構築-データ収集の高速化-多数のデータ収集が可能になるよう,応募者らが提案・実施してきた4D-MRI撮影法を高速化する研究を行う.具体的には,プロスペクティブ法,高低解像度併用法,圧縮センシング法の3案について手法を研究開発し,少なくともいずれの方法による高速撮影の実現を目指す.(2)肝臓等消化器系臓器を含めたデータ収集の実施より広い応用に向けて,肺野のみならず体幹部消化器系臓器についても4D-MRI撮影法を用いたデータ収集を実施する.2年間で少なくとも20例の収集を目標とする.(3)体幹部変位量モデルの構築胸腹部臓器の特徴点抽出や対応点検出,モデル化に関し「計算解剖学」他班から優れた手法が多数提案されている.これらを精査し,また適切な改良を行って4D-MRIに適用し,モデル構築を行う.これらは他班との共同研究として実施し,共著論文として発表する.(4)応用分野の継続と新展開呼吸同期等のPET撮影における画質改善法に関し,追加データに対する処理,論文発表を行う.一方,呼吸性体動モデルの放射線治療応用の基礎研究を実施する.特に,呼吸性体動の再現性を詳しく調査し,モデルを治療計画に当てはめた際の問題点を明確化する.
麻薬性鎮痛薬の適正使用を指向した生体内動態と鎮痛作用の統合的研究

麻薬性鎮痛薬のオキシコドンは血液側から脳側へと積極的に輸送されることが推察されている。この血液脳関門(BBB)における特徴的な輸送機構の解明のため、in vitro BBBモデル細胞である条件的不死化ラット脳毛細血管内皮細胞株(TR-BBB)を用いて解析した。その結果、オキシコドンのBBB輸送にピリラミンなどの有機カチオン感受性のトランスポーターが関与することが示された。さらにその輸送は代謝エネルギー依存的かつプロトン交換輸送系であることが示唆された。輸送分子同定のためOCT1-3,0CTN1-2,MATE1,PMAT, CTL1の発現解析を行ったが、これら既知カチオントランスポーターのオキシコドンのBBB輸送への関与は否定され、未知のトランスポーターがその輸送に関わることが示唆された。ラットin situ脳灌流法による解析から、オキシコドンのBBB透過には、pH依存的かつピリラミン感受性のトランスポーターが関与しており、in vitro BBB細胞でみられた輸送機構がin vivoでも機能していることが示唆された。次に、オキシコドンと鎮痛補助薬のBBB輸送過程を含めた薬物動態並びに鎮痛作用における相互作用について解析した。鎮痛補助薬のうち抗うつ薬、抗不整脈薬、NMDA受容体拮抗薬は、高濃度でオキシコドンのBBB輸送に影響を与える可能性が示唆された。しかし、オキシコドン単独投与の場合と比較しオキシコドンとアミトリプチリンの同時投与では、オキシコドンの体内動態は変化せず、tai1-flick法により測定した鎮痛作用は増強された。このことから、薬効用量でのオキシコドンと鎮痛補助薬の薬物動態学的相互作用が生じる可能性は低いと考えられた。本研究結果は、麻薬性鎮痛薬の適正使用法確立のため、有用な知見を与えるものと考えられる。麻薬性鎮痛薬のオキシコドンは、脳内μオピオイド受容体に結合して鎮痛作用を発揮し、がん疼痛緩和治療に広く用いられている。オキシコドンの脳移行はその薬効発現の重要なステップとなる。オキシコドンは生理的条件下でカチオンおよび両性イオンとして存在するため、その脳移行は単純拡散のみでは説明できない。本研究では、BBBにおいてオキシコドンの取り込み輸送機構が働いていると仮定し、そのBBB輸送および輸送分子を明らかにすることを目的とした。In vitro BBBモデル細胞である条件的不死化ラット脳毛細血管内皮細胞株(TR-BBB)へのオキシコドンの取り込みは、濃度依存性、エネルギー依存性およびpH依存性を示した。さらに阻害実験を行ったところ、オキシコドン取り込みはカチオン性薬物であるピリラミンにより競合的に阻害されることが示された。そこでオキシコドンのBBB輸送分子として有機カチオントランスポーターに着目し、その遺伝子発現を解析した。その結果、TR-BBBにおいてrOCTN1およびrOCTN2のmRNA発現が確認され、その発現量はrOCTN2で最も高値を示した。しかし、オキシコドンの取り込みは、OCTN1の選択的基質であるエルゴチオネイン(1mM)およびOCTN2の選択的基質であるL-カルニチン(1mM)では阻害されず、rOCTN1およびrOCTN2発現系を用いた結果からもオキシコドンがこれらトランスポーターに輸送されるエビデンスは得られなかった。以上の結果から、オキシコドンはBBBにおいてピリラミン感受性のトランスポーターを介してpH依存的かつ能動的に輸送されることが示された。その輸送にはOCTN以外のトランスポーターが関与する可能性が示唆された。
炭素質コンドライトの層状珪酸塩鉱物の顕微分光学的及び透過電子顕微鏡鉱物学的研究

CMコンドライトは母天体上で水質変成作用を受けている。この水質変成作用により,CMコンドライトに含まれるコンドルールのメソスタシスは層状珪酸塩鉱物に置換されている。このような物質は顕微鏡下で緑色,黄緑色,黄土色,赤褐色などの様々な色を呈する。本研究では、Murchison,Murray,Y75293,Y791198,Mighei,Nogoya,Y82042の7種類の隕石に含まれるこのような層状珪酸塩について,可視吸収スペクトルの分析,EPMA分析,L*a*b*表色系を用いた定量的な色の比較を行った。化学組成と比べると,色の水質変成の程度との関係は,様々な色を呈していた層状珪酸塩が水質変成が進につれ単調にある色のところに集中するといった単純なものではないことが分かった。これは水質変成の程度が高くなると層状珪酸塩を形成する鉱物の種類が増えるだけでなく,恐らく形成時の酸化還元の程度なども異なっていたことを反映しているのであろう。こうした層状珪酸塩の色の違いは,可視吸収スペクトル中の700nm付近を中心とする幅広い吸収バンド(恐らくFe^<3+>とFe^<2+>のIVCT)の存在と,短波長域での吸光度の増加がどのように起きているか(450-500nmの肩(恐らく6配位のFe^<3+>)の有無を含む)ということによる。緑色の層状珪酸塩と黄土色から赤褐色の層状珪酸塩では,それらのFe^<3+>/Fe^<2+>比は恐らく異なっていると予想される。Fe^<3+>/Fe^<2+>比を比較的簡単に測る方法も模索中である。蛇紋石族鉱物について特にFe^<3+>やFe^<2+>の含有量やFe^<3+>/Fe^<2+>比を求めるのに,Albee and Chodos(1969)の方法を使えないか,現在でも超伝導磁力計を用いてFeLβ/FeLα比を測定済みの試料のFe^<3+>/Fe^<2+>比を測定している。CMコンドライトは、水による変質を受けている隕石として知られている。CMコンドライトのほとんどはbrecciaなので、一つの隕石中に変質の程度が異なったものが含まれるが、全体的な変質の程度は隕石ごとに異なっている。今回研究したMurchison、Y-75293、Y-82042は、この順で変質の程度が高くなっている。これらについて、主にコンドリュール中の層状珪酸塩鉱物(いわゆるspinach)とphyllosilicate clastの顕微可視分光分析、SEM観察、EPMA分析を行った。顕微可視分光分析は4μm径の領域について、可視スペクトル(400-750nm)を測定するとともに、その測定値をL^*a^*b^*表色系に変換して色を定量的に表現した。分かったことは、(1)spinachは、Murchisonでは緑味が強い(a^*軸成分が負)ものが多く、Y-82072では赤みが強い(a^*軸成分が正)ものがほとんどになる。phyllosilicate clastは、Murchisonではspinachより明らかに赤みが強いものが多いが、Y-82042では両者の違いは明瞭ではない。

(2)色の違いの原因となる遷移元素の含有量とa^*及びb^*軸成分との間に明瞭な相関はない。(3)大部分を占めるやや黄味がかったものの吸光スペクトルは滑らかに短波長から長波長に減少するか、450-500nm付近に小さな肩を持つ。緑味の強いものの吸光スペクトルには450-500nm付近に肩と700-750nm付近にピークをもつ山がある。赤みの強いものは450-500nm付近に大きな肩を持つ。雲母族鉱物の可視及び赤外スペクトルの研究を考慮すると、450-500nm付近の肩は6配位のFe^<3+>により、700-750nm付近にピークをもつ山は6配位のFe^<3+>とFe^<2+>とのあいだのintervalence charge transferによるものと考えられる。本年度行った研究は,大きく二つに分けられる.まず,CMコンドライトの層状珪酸塩鉱物の研究について述べる.本年度は,Murray,Y791198,Migheiの3種類の隕石について,顕微可視分光スペクトルの分析と,化学組成のEPMA分析を行った.地球に落下する以前に経験した水質変成の程度は,SEMを用いた観察によって,上記の順に高くなっている.しかし,昨年度の場合と比べると,変質の程度の違いはずっと小さい.昨年度の研究では,変質の程度の高いY82042の層状珪酸塩は,変質の程度の低いMurchisonと比べて,L^*a^*b^*表色系のa^*b^*平面において赤味の強いことを示すところに比較的集中してプロットされた.また,前者は後者より,かなりMgに富み,かつ組成は比較的そろっていた.しかし,本年度の研究においては,Murrayより変質の程度が高いMigheiのほうが,a^*b^*平面において緑味の強いことを示すところに集中してプロットされた.しかし,その化学組成は前者が後者よりもMgに富み,組成がそろっている.緑泥石が層状珪酸塩の主体となっているY791198では,a^*b^*平面において非常に黄味の強いことを示すところにプロットされた.次に,蛇紋石族および緑泥石族鉱物の顕微可視分光スペクトルと,それらの化学組成についての研究について述べる.使用した鉱物はMg/(Mg+Fe)比の範囲が出来るだけ広くなるように選んだ.これらの鉱物の色に,特にFe^<3+>/Fe^<2+>比あるいは,Fe^<3+>やFe^<2+>の含有量が,もっとも効いているのではないかと予想した.Fe^<3+>/Fe^<2+>比の推定は,Albee and Chodos(1970)の方法を用いた.この結果,緑泥石族鉱物については,Fe^<3+>/Fe^<2+>比とa^*値の間に弱い負の相関が見られた.それに対して,蛇紋石族鉱物では,cronstedtiteの軸色が緑と赤の間で大きく変化してしまうため,きれいな関係は得られていない.CMコンドライトは母天体上で水質変成作用を受けている.この水質変成作用により,CMコンドライトに含まれるコンドルールのメソスタシスは層状珪酸塩鉱物に置換されている.このような物質は"spinach"と俗称され,顕微鏡下では緑色,黄緑色,黄土色,赤褐色なとの様々な色を呈する.本研究では,Murchison,Murray,Y75293,Y791198,Mighei,Nogoya,Y82042の7種類の隕石に含まれるこのような層状珪酸塩について,顕微可視分光計を用いた可視吸収スペクトルの分析と,EPMAを用いた化学組成の分析を行った(Nogoyaは現在も測定中).更に,これらのL^*a^*b^*色空間における値を計算し,色の比較も行った.水質変成の程度はほぼ上記の順である.このうち,Y82042とNogoyaに含まれていたクラストの水質変成の程度は他の5つの隕石に比べてすっと高い.
衛星写真測量による東アジア古代都市の3次元デジタル地図の作成と地形解析

本研究の目的は、東アジアの古代都市において高分解能衛星画像の写真測量を実施し、デジタル地形データを構築することにある。本研究における主要な研究対象地域は、唐の長安(西安)および日本の平城京(奈良)である。研究の結果、それぞれの都市の地形が視覚化され、立地環境について詳しく考察することができるようになった。本年度は、東アジアの古代都市を対象とした衛星ステレオ画像を用いたデジタル写真測量およびその地形解析の可能性を探るために(1)衛星画像の収集、(2)衛星ステレオ画像の写真測量、(3)現地調査、(4)ステレオ画像を元にした地形判読、の4項目の調査研究を実施した。本研究では、主に2006年度以降利用可能となった、陸域観測衛星ALOSのPRISM(パンクロマチック立体視センサ)の画像データを用いて分析を進めた。(1)2007年度は、東アジアの古代都市エリアにおいてもALOS PRISMの観測が実施され、研究対象地域のアーカイブ画像が蓄積された。具体的には、長安城(中華人民共和国陝西省西安市)、洛陽城(中華人民共和国河南省洛陽市)、平城京(奈良市)のステレオ画像(モノクロ・解像度2m)を入手することができた。(2)入手できたALOS PRISMの衛星画像データについては、すべて衛星画像の解析ソフトウェア(ERDAS IMAGIN)に入力し、表示を行った。平城京のステレオ画像についてはデジタル写真測量を実施し、DSM(Digital Surface Model)を生成することができた。(3)長安城の立地環境を把握するために、西安市において地形調査を実施した。その結果、長安城の立地環境を中小地形スケールで把握することができた。長安城域は、黄河中流の渭河流域および秦嶺山脈を源流にもつ渭河支流河川流域に立地することを確認した。長安城域の地形は、大局的には、南から北へ傾斜するエリアを取り込み、台地、扇状地、自然堤防地帯が分布する。日本の宮都と比較すると藤原京と類似する地形条件であることが判明した。(4)長安城域およびその周辺の地形の分布状況を把握するために、ALOS PRISMのステレオ画像をもとに立体視を実施し、小地形スケールまでの地形判読が可能であることを確認した。本年度は、まず、東アジアの古代都市域の陸域観測衛星ALOSの衛星画像とCORONAを新たに収集した。ALOSに関しては、長安(中華人民共和国西安市)のPRISM(RPCデータ付直下視・後方視)、AVNIR-2のデータを収集することができた。その結果、前年度収集分を含め、長安周辺のエリアを広い範囲で現在の地形を把握できるようになった。また、CORONAの画像に関しては、USGSでの検索の結果、長安の全体がカバーされていないことが判明し、入手可能な長安の一部のエリアのみ収集した。次に、これらの収集した長安のALOS PRISMのステレオ画像を元に立体視を行い、地形区分図を作成した。また、ERDAS IMAGIN9.2を利用し、ALOS PRISMのRPC付画像データからオルソ画像を作成し、それらをもとに西安市周辺のデジタル地図の作成を実施した。また、さらにSRTMのDEMと組み合わせ、GISを用いて長安周辺の景観の3次元化を実施し、地形の3次元ビジュアライゼーションを行い地形判読の補助とした。長安城の地形は、大きくみると南東から北西に傾斜する。長安城域の南西には更新世の段丘地形が分布し、長安城域の広くは渭水支流の扇状地地形が支配する。長安城域は、渭河平原を流下する渭水本流の影響を直接的に受けず、むしろその支流河川の影響を強く受けて形成された地形に立地する。こうしたマクロスケールでの地形利用は、奈良盆地南部に建設された藤原京と類似することが判明した。
マイクロ非球面光学素子創成のための超精密切削工具の創成

一般的にダイヤモンドの研磨は,ダイヤモンドスラリを塗布した鋳鉄製の研磨板を回転させたものにダイヤモンドを押し付けて行われる.世の中で最も硬いとされるダイヤモンドの研磨加工は,他の研磨加工と比較して加工能率が低く,加工量が微小となる.一般的に切込み量すなわちダイヤモンドを研磨板に押込む量と加工量が同等であると理想的に加工状態を制御できる.加工量に対して切込み量が大きくなると加工量が増大し続け加工状態を制御することが困難となる.加工量が微小であるダイヤモンドをミクロンオーダの制御で研磨加工すると過大な切込み量になり加工力が急増し制御不能となる.そこで昨年度は,切込み量をナノオーダで制御すること,またそれに伴い必要となった周辺技術である分散させたスラリを定量的に研磨板に塗布する方法,研磨板の平面度,材質,表面状態を検討したことでダイヤモンドの研磨状態を安定させることに成功した.しかし,長時間研磨加工を行っていると突然研磨力が増大する問題が生じた.本研究では,研磨力の増大は研磨熱によって生じる熱膨張によるものと考えた.しかし,局所的に発する研磨熱の分布を測定することは困難である.そこで,今年度はヘルツ接触理論を元に研磨状態のモデル化を行い,熱伝導解析と構造解析を連成させたマルチフィジックスFEMシミュレーションによりダイヤモンド研磨加工の解析を行い,研磨熱および研磨力を推定した.その解析の結果,研磨力の増大は研磨熱が起因していることがわかった.また,ダイヤモンド研磨加工における研磨条件の最適化の指針が得られたことや砥粒の磨耗を考慮する重要性がわかった.これにより新たなダイヤモンド研磨方法を提案できる可能性が広がったことから意義ある結果であった.現在,ダイヤモンドは,ダイヤモンドスラリを塗布した鋳鉄製の研磨板を回転させたものにダイヤモンドを押し付けて加工するものである.ここで研磨板として使われる鋳鉄は,存在する巣(炭素)が砥粒を保持する役割を果たしていると考えられている.研磨プロセスを安定させるには分散させたスラリを定量的に塗布すること,研磨板の平面度,材質,研磨板の表面状態が重要となる.そこで,本研究ではまず外部混合過流方式のスプレを用いて噴射圧力,噴射時間を制御する方法を提案し確立した.次に,研磨板として鋳鉄以外の材質を検討した.その結果,ナノオーダの定切込み制御でダイヤモンドを研磨する場合,アルミニウムのような熱伝導率が良い材料を用いて研磨すると良好な加工面が得られることがわかった.これらの結果は,これまでのダイヤモンド研磨の常識を覆すもので非常に興味深い結果であった.また,アルミニウムはナノ精度切削加工によって平面度が得やすい特徴を有する材料で研磨プロセスのさらなる安定化に寄与できると考えられる.さらに,アルミニウムはその表面にナノ精度切削加工によって微細構造を周期的に加工したマイクロテクスチャを容易に加工でき,鋳鉄の巣の砥粒保持機能のような機能表面を人工的に得ることができる.今年度は,マイクロテクスチャとして1.4μmピッチのV溝構造をアルミニウム研磨板に同心円状に加工した.これは,加工したV溝に使用している砥粒径1μmの砥粒が保持されたときにその半分の0.5μmがV溝より突出す条件である.この研磨板を用いてダイヤモンドの研磨実験を行ったところ砥粒は表面に保持された状態で研磨できかつ良好な加工面が得られることがわかった.この結果は,従来使用していた自然に構築された鋳鉄の微細構造を人工的に創成したマイクロテクスチャに置き換えることで研磨板の状態制御が可能になることを示唆しており意義深い.一般的にダイヤモンドの研磨は,ダイヤモンドスラリを塗布した鋳鉄製の研磨板を回転させたものにダイヤモンドを押し付けて行われる.世の中で最も硬いとされるダイヤモンドの研磨加工は,他の研磨加工と比較して加工能率が低く,加工量が微小となる.一般的に切込み量すなわちダイヤモンドを研磨板に押込む量と加工量が同等であると理想的に加工状態を制御できる.加工量に対して切込み量が大きくなると加工量が増大し続け加工状態を制御することが困難となる.加工量が微小であるダイヤモンドをミクロンオーダの制御で研磨加工すると過大な切込み量になり加工力が急増し制御不能となる.そこで昨年度は,切込み量をナノオーダで制御すること,またそれに伴い必要となった周辺技術である分散させたスラリを定量的に研磨板に塗布する方法,研磨板の平面度,材質,表面状態を検討したことでダイヤモンドの研磨状態を安定させることに成功した.しかし,長時間研磨加工を行っていると突然研磨力が増大する問題が生じた.本研究では,研磨力の増大は研磨熱によって生じる熱膨張によるものと考えた.しかし,局所的に発する研磨熱の分布を測定することは困難である.そこで,今年度はヘルツ接触理論を元に研磨状態のモデル化を行い,熱伝導解析と構造解析を連成させたマルチフィジックスFEMシミュレーションによりダイヤモンド研磨加工の解析を行い,研磨熱および研磨力を推定した.その解析の結果,研磨力の増大は研磨熱が起因していることがわかった.また,ダイヤモンド研磨加工における研磨条件の最適化の指針が得られたことや砥粒の磨耗を考慮する重要性がわかった.これにより新たなダイヤモンド研磨方法を提案できる可能性が広がったことから意義ある結果であった.
細胞におけるグルタチオン-シスプラチン結合体の形成と排出機構の解明

1.実験方法ヒト培養癌細胞株として、卵巣癌細胞、大腸癌細胞と各々のシスプラチン(CDDP)耐性株を用いた。細胞でのGlutathione S-transferaseπ(GSTπ)のmRNA及びタンパク質の発現は、Northern blot法とWestern blot法により解析した。グルタチオン-シスプラチン結合体(DDP-GSH)の形成量測定は、HPLCを用いて行った。更に、ヒト胎盤からGSTπを分離精製しGSTπのCDDP-GSH結合反応への関与を検討した。2.結果GSTπのmRNA及びタンパク質の発現は、各々の耐性株で親株より有意に増加しており、CDDPに対する耐性度に相関していた。GSTπの酵素活性阻害剤として既に報告されている、エタクリン酸またはケトプロフェンをCDDPと同時に細胞に投与すると、CDDP単独投与の場合と比較して、細胞内でのDDP-GSHの形成量が有意に減少した。in vitroでのDDP-GSH形成反応は酵素非存在下でも緩徐に進行することが既に報告されているが、ヒト胎盤から分離精製したGSTπを結合反応系に添加すると、酵素非存在下の場合と比較して結合体の形成量が有意に増加した。形成量は、酵素量依存性に増加した。これらのことより、GSTπは、DDP-GSH形成反応を触媒することが明らかとなった。更に、CDDP耐性細胞でのDDP-GSH形成能増加は、GSTπの発現増加によることが示唆され、GSTπがCDDPの解毒に関与することが示唆された。以上の知見に関しては、現在、論文を投稿中である。また、今回使用した細胞株では、多剤薬剤耐性関連タンパク質(MRP)とは、明らかに分子量が異なるCDDP-GSHの膜輸送タンパク質が、耐性株に高発現していることが判明した。その膜輸送体の構造解析に関しては、現在、精製に関する基礎実験の段階である。
多次元・多時点ヘルスデータにベイジアンネットワークを活用した予防と医療の連携

(1)多次元・多時点ヘルスデータベースの構築:全国規模の大型国保組合である全国土木建築国民健康保険組合(全国土木)と共同研究を行い、医療レセプト、特定健診データを基に大規模ヘルスデータベースを構築した。保健事業と研究の連携を進めるために、事業用データシステム上に匿名化IDの付与アルゴリズムを設計した。保健指導を行うSOMPOヘルスサポートとの共同研究も開始し、テキストデータとして記録された指導サマリーも分析対象とした。以上によって、健診(予防)から、保健指導(保健指導)、医療介入までを一気通貫で分析可能な多時元・多時点ヘルスデータベースを構築した。(2)ベイジアンネットワークの構築:高血圧、高血糖、慢性腎臓病のモデル疾患において、健診(予防)と医療介入の経時的な関係性をベイジアンネットワークでモデル化した。(3)介入効果の検証:慢性腎臓病において、健診データと医療レセプトから未受診患者を抽出し、通知による受診勧奨介入を行うプログラムを開発し、pragmatic trialを開始した。(4)生活習慣病重症化予防に関するエビデンス構築:リスク因子の分析(肥満、生活習慣、医療介入)を進めた。(5)フィールドの拡張と国際連携:得られた知見から、複数自治体との共同研究へ展開を進めた。自治体の国保被保険者を対象とすることで65歳以降の世代を含んだデータで分析が可能となった。また、介護保険データ、自治体が保有する固有データとの連携も進めている。また、University of MichiganとNon Communicable Disease(NCD)重症化予防に関する国際共同研究にて、日本、米国のNCD重症化リスクの違いをデータから明らかにし、各国から得られた知見を議論するためのThe World NCD Congressを2020年8月(Ann Arbor)に企画している。1.予防と医療のデータ連携全国土木建築国民健康保険組合との共同研究にて、約50万人の組合員、家族会員のレセプト、健診データを時系列で突合し、分析可能な、多次元・多時点健康医療統合データベースを構築した。非常に大きなサンプルサイズで、データ量が大きいため、Amazon Web Servicesを利用して、データマネージメントシステムを作成した。セキュアなクラウドサーバー上で、データの匿名化加工、データ突合を行った。2.モデルプロジェクトの分析CKD未受診者の実態を調べるため、特定健診の追加項目でクレアチニン、尿たんぱくを測定されCKDの条件を満たした対象者の医療機関受診状況を分析した。CKD病名で医療機関を受診した対象者は13%しか認められなかった(論文投稿中)。以上の結果より、CKD未受診者対策の重要性が再確認された。次に、顕性蛋白尿を認めない63,782名の糖尿病患者を対象に、1年後の顕性蛋白尿出現を予測するモデルを構築した。多変量ロジスティック回帰モデルを利用した従来の予測モデルでは、男性、BMI、収縮期血圧、心血管疾患併存が予測因子として残ったが、モデルの識別力は高くなかった(AUC 0.63)。健診データのみを利用した古典的な予測モデルでは、複雑な病態や個人差を持つ糖尿病性腎症の重症化を予測することが困難であり、より柔軟なモデル(ベイジアンネットワーク、深層学習)でのモデル構築の必要性を示した。2016年度は、大規模健康医療データにベイジアンネットワークなどの柔軟なモデルを適応するための基盤構築に取り組んだ。セキュアなクラウドサーバー上に、データマネージメントシステムを構築した。古典的な予測モデルの限界を調査するために、糖尿病重症化予測モデルの構築を行った。ベイジアンネットワーク、深層学習など、より柔軟な解析モデルの実装のために、解析モデルの検討を、研究協力機関の滋賀大学データサイエンス学部と連携して行っている。全国土木建築国民健康保険組合との共同研究事業として、データ解析結果と保健事業との連携を進めるために、月1回の定例会議を継続している。全国土木建築国民健康保険組合との共同研究にて、組合が保有する医療レセプトデータ、特定健診データの分析を進めている。医療レセプトは2013年9月ー2017年3月、特定健診データは2011年度ー2016年度までを時系列で突合し、多次元多時点データから構成されるコホートデータベースを構築した。レセプトの自動加工アルゴリズムをセキュアなクラウド上に設計し、汎用性の高い一次加工レセプトの活用を進めている。構築したデータベース上で、複数のモデルプロジェクトを進行中である。1慢性腎臓病重症化予測モデルの構築:ベイジアンネットワーク、機械学習モデル、古典的予測モデルにて、慢性腎臓病の重症化予測モデルを構築した。経時的な健診データとレセプトデータをモデルに組み込むことによって、重症化リスクの推定精度を向上させることが出来た(機械学習モデルにてAUC0.85を達成)。2慢性腎臓病受診通知介入プログラムの開発:機械学習モデルによる慢性腎臓病重症化リスクに応じて未受診者への通知介入が可能となる、アルゴリズム、コンテンツの開発を行った。通知介入の実施可能性は他自治体(奈良県天理市)で検証した。3生活習慣病重症化リスク因子の分析:生活習慣病重症化リスク因子を同定するために、複数のリスク因子に関連して分析を進めている。生活習慣病対策の国際連携を目的として米国ミシンが大学とも共同研究を開始している。肥満と慢性腎臓病の関連、健康行動と慢性腎臓病の関連については、英文論文を投稿中である。汎用性の高い多次元多時点データベース構築を完了し、複数のモデルプロジェクトを推進している。生活習慣病対策の施策決定に重要な知見が得られ、国際連携プロジェクトにもつながっている。

(1)多次元・多時点ヘルスデータベースの構築:全国規模の大型国保組合である全国土木建築国民健康保険組合(全国土木)と共同研究を行い、医療レセプト、特定健診データを基に大規模ヘルスデータベースを構築した。保健事業と研究の連携を進めるために、事業用データシステム上に匿名化IDの付与アルゴリズムを設計した。保健指導を行うSOMPOヘルスサポートとの共同研究も開始し、テキストデータとして記録された指導サマリーも分析対象とした。以上によって、健診(予防)から、保健指導(保健指導)、医療介入までを一気通貫で分析可能な多時元・多時点ヘルスデータベースを構築した。(2)ベイジアンネットワークの構築:高血圧、高血糖、慢性腎臓病のモデル疾患において、健診(予防)と医療介入の経時的な関係性をベイジアンネットワークでモデル化した。(3)介入効果の検証:慢性腎臓病において、健診データと医療レセプトから未受診患者を抽出し、通知による受診勧奨介入を行うプログラムを開発し、pragmatic trialを開始した。(4)生活習慣病重症化予防に関するエビデンス構築:リスク因子の分析(肥満、生活習慣、医療介入)を進めた。(5)フィールドの拡張と国際連携:得られた知見から、複数自治体との共同研究へ展開を進めた。自治体の国保被保険者を対象とすることで65歳以降の世代を含んだデータで分析が可能となった。また、介護保険データ、自治体が保有する固有データとの連携も進めている。また、University of MichiganとNon Communicable Disease(NCD)重症化予防に関する国際共同研究にて、日本、米国のNCD重症化リスクの違いをデータから明らかにし、各国から得られた知見を議論するためのThe World NCD Congressを2020年8月(Ann Arbor)に企画している。2016年度に構築した大規模健康医療データを保健事業にも活用可能な形式にアップデートを行う。また、上記データベースシステムを臨床疫学研究に活用するための以下のモデルプロジェクトを行っていく。1CKD未受診者対策プロジェクト:CKD未受診者の抽出をアルゴリズム化し、受療勧奨のための介入プログラムにつなげる。2機械学習による介入効果の事前予測:ライフスタイルや医療受診行動への介入が、将来の腎機能に与える影響を事前に推定するために、偽相関を見破る機械学習技術を滋賀大と協力して開発する。データ分析によって得られた知見を個別化された指導に活かすための事業計画を進めるために、保健指導実施事業者であるSOMPOリスケアマネジメントとの連携を開始した。分析結果のフィードバックをシステム化するには想定以上の開発経費が必要であるため、データベース環境、データ解析環境、解析結果出力環境に集中し、保健指導場面での人によるフィードバックとうまく連携することを目指す。
薬物胆汁排泄機能の個人差の分子レベルでの解析

肝臓は腎臓と並び、異物解毒において中心的な役割を果たす。我々は、特に肝細胞胆管側膜上に発現される一次性能動輸送担体(canalicular multispecific organic anion transporter;cMOAT/MRP2)のcDNAクローニング、哺乳類transfectantを用いた研究を行い、この輸送担体の機能を明らかとした。更にcMOATにはホモログが存在する可能性も示唆し、このホモログのcDNAクローニング、機能解析を進めた。まず、MRP1および2のホモログとして、MRP3および6のcDNAフラグメントをcMOAT機能欠損ラット(Eisai hyperbilirubinemic rat(EHBR))より増幅し、その全長のcDNAクローニングを行った。更にMRP3に関してはLLC-PK1細胞をホストとした安定発現株を作成し、その膜ベシクルを用いることにより輸送機能を測定した。その結果、MRP3はグルクロン酸抱合体を基質とするものの、グルタチオン抱合体はpoor substrateである点においてMRP1および2とは大きく異なることが示された。また、ヒトMRP3のcDNAクローニングも行い、その発現がHepG2細胞で誘導をうけることを示した。一方、ヒトおよびラット肝臓より調製した胆管側膜ベシクルを用いた検討を進めたところ、グルタチオン抱合体に対してはヒトはラットの1/5程度の活性しか示さないのに対し、グルクロン酸抱合体に対しては両動物種でほぼ同等の活性が示された。ここで、MRP3は正常ラット肝では発現されないのに対してヒト肝での発現が観察されること、MRP3はグルクロン酸抱合体を特異的基質とすることを考慮すると、両動物種より調製した胆管側膜ベシクルにおける輸送能の差異はMRP3発現の有無により説明されうるものと考えられた。またラットおよびヒトMRP3は、誘導型であることが示され、排泄個人差を担う要因となりうるものと考えられた。肝細胞中で解毒酵素の働きによって生じたグルクロン酸抱合体およびグルタチオン抱合体を含む多くの有機アニオン系化合物は、肝細胞胆管側膜上に発見される排出輸送体canalicular multispecific organic anion transporter(cMOAT)により排出を受けるが、正常ラットおよびcMOAT欠損ラット(Eisaihyperbilirubinemic rat;EHBR)における有機アニオン系化合物の排泄動態について検討を加えたところ、cMOATのみでは説明できないことを示すことができた。排泄に関与する輸送担体の存在は、胆汁排泄機能の個人差をも説明しうるものと考えられ、その分子レベルでの解明を試みた。その結果、cMOATの類縁蛋白multidrug resistance associated protein(MRP)-like prot ein(MLP)-1,2という2種類の排出輸送担体のcDNAの全長をクローニングすることができた。このうち、MLPー2はEHBR肝臓において誘導により発現量が増加していた。そこで、正常ラットに対して種々の処理を行い、誘導機構に関する知見を得た。その結果、ビリルビンあるいはそのグルクロン酸抱合体の血清中(肝臓中)濃度を上昇させることにより、またフェノバルビタール処理することにより誘導されることを示すことができた。これらの結果から、異物解毒に関与する代謝酵素と同様に、異物排出に関与する排出輸送担体もhousekeeping型(cMOAT,MLP-1)およびinducible型(MLP-2およびP-糖蛋白)に分類可能なことが初めて系統的に示された。我々は近年、特に肝細胞胆管側膜上に発現される一次性能動輸送担体(canalicular multispecific organic anion transporter;cMOAT/MRP2)の解析を進め、この輸送担体が種々抱合体を含む広範な有機アニオン系化合物を基質とすることを明らかとしてきた。

更にcMOATにはホモログが存在する可能性も示唆されており、本年度はこのホモログのcDNAクローニング、機能解析を進めた。まず、MRP1および2のホモログとして、MRP3および6のcDNAフラグメントをcMOAT機能欠損ラット(Eisai hyperbilirubinemic rat(EHBR))より増幅し、その全長のcDNAクローニングを行った。更にMBP3に関してはLLC-PK1細胞をホストとした安定発現株を作成し、その膜ベシクルを用いることにより輸送機能を測定した。その結果、MRP3はグルクロン酸抱合体を基質とするものの、グルタチオン抱合体はpoor substrateである点においてMRP1および2とは大きく異なることが示された。一方、ヒトおよびラット肝臓より調製した胆管側膜ベシクル表用いた検討を進めたところ、グルタチオン抱合体に対してはヒトはラットの1/5程度の活性しか示さないのに対し、グルクロン酸抱合体に対しては両動物種でほぼ同等の活性が示された。ここで、MRP3は正常ラット肝では発現されないのに対してヒト肝での発現が観察されること、MRP3はグルクロン酸抱合体を特異的基質とすることを考慮すると、両動物種より調製した胆管側膜ベシクルにおける輸送能の差異はMRP3発現の有無により説明されうるものと考えられた。またラットおよびヒトMRP3は、誘導型であることが示され、排泄個人差を担う要因となりうるものと考えられた。
界面自己組織化を利用した有機電子デバイスの構築

本研究では、新たに開発した薄膜転写法を用いて、半導体ポリマーの溶液塗布プロセスにおいて生成した気/液界面における自発的な構造形成を用いて、高度な規則性を持つ界面を電界効果トランジスタの電荷輸送層として利用した。その結果、電荷の移動度およびデバイスの印加電圧に関する安定性が大きく向上することが示された。さらに、有機電界効果トランジスタにおける膜厚方向の電荷分布を実験的に実証するという基礎的に興味深い応用を示した。有機電子デバイスにおいては、有機物/金属などのヘテロ界面における電荷の移動は重要な役割を担っている。例えば、界面を横切るような電極と有機物間の電荷注入はほぼすべての有機電子デバイスにおいて必要とされ、注入効率はデバイス性能に直結する。また、有機電界効果トランジスタ(OFET)において電荷が輸送される領域は、誘電膜との界面のごく近傍(ほぼ単分子層)であり、界面の影響を非常に大きく受ける。これらの界面の改変は多くの場合、金属酸化物などのバッファ層の挿入によって行われている。しかし、多層化は製造プロセスの複雑化を意味するため、有機デバイスの持つ低コスト化などの利点を損なうと考えられる。そのため、自己組織化プロセスを利用して多層膜を簡便に形成することが求められている。本研究では、新たに開発した薄膜転写法を用いて、半導体ポリマーの溶液塗布プロセスにおいて生成した気/液界面における自発的な構造形成を用いて、高度な規則性を持つ界面を電界効果トランジスターの電荷輸送層として利用した。さらに、この手法と表面偏析膜の組み合わせを用いて、制御された電子ドナー/アクセプター界面を形成することで、2層型ポリマー太陽電池に置ける電荷分離界面とデバイス性能との相関について検討した。その結果、界面に形成するダイポールモーメントの大きさによって、デバイスの開放電圧が大きく変化することが示された。この結果は、界面構造の制御によって有機太陽電池の性能を向上できる可能性を示したといえる。有機電子デバイスにおいては、有機物/金属、あるいは有機物/有機物などのヘテロ界面における電荷の移動が特に重要な役割を担っている。例えば、界面を横切るような電極と有機物間の電荷注入はほぼすべての有機電子デバイスにおいて必要とされ、注入効率はデバイスの性能に直結する。また、有機電界効果トランジスタ(OFET)において電荷が輸送される領域は、誘電体膜との界面のごく近傍(ほぼ単分子層)であり、界面の影響を非常に大きく受ける。このような界面の構造を分子レベルで自在に制御することが出来れば、それらに起因する新たな機能が発現し、これまでにない動作原理の電子デバイスを創成することができると期待できる。特に分子の自己組織化プロセスを利用出来れば、高度に集積化したデバイスが低コストで作成できる可能性がある。本研究ではこれまでに、圧力や熱を加えずに非常に穏和な条件下で有機薄膜を転写する方法を開発している。この方法は犠牲層として水に可溶なポリマー層を用い、2つの基板を重ねあわせた後、水を基板の端に垂らすことによって水を犠牲層に浸入させる。有機薄膜は剥離し、また界面の疎水的な相互作用によって薄膜が転写され、積層構造が容易に得られるというものである。このようにして得られた有機界面は、元の薄膜を作成したときに溶液と気相の界面で形成したポリマーの構造・配向性を保持していると考えられる。本年度はこの手法を用いて、OFETにおける膜厚方向の電荷分布を実験的に実証するという基礎的に興味深い応用を検討した。これは、転写した薄膜の界面が、スピンコート界面よりも2桁程度高い電荷移動度を示すことを利用して、転写界面を電荷量のプローブとして用いるものである。その結果、観測されたOFET挙動と、電荷移動のモデルによる結果がよく一致し、電荷分布のゲート電圧依存性を実験的に観測することに成功した。
ラジカル連鎖に関連する素反応過程の理論的研究

第一に、地球の熱収支への関与が疑われる大気分子錯体を理論的に研究した。酸素-水錯体の構造、ポテンシャル面、非調和振動数、分配関数、平衡定数を精密計算した。従来の量子計算によるエネルギー極小構造とマイクロ波実験で得られた構造の見かけ上の違いを、分子間振動と構成分子の同旋・逆旋回転の3自由度を同時に扱って振動解析を行い、逆旋回転のトンネル効果により説明した。これまでの平衡定数計算法を見直し、錯体の解離を正しく考慮して温度上昇に伴う平衡定数の減少を正確に記述できるようにした。その結果、平衡定数は従来の値より2桁小さいことがわかった。同様な計算法を窒素-水錯体にも応用したところ、この錯体では酸素-水に比べ結合エネルギーが大きく、地球大気温度では調和近似の値と平衡定数は大きくずれないこともわかった。これらの結果を用いて錯体の存在量の高度依存性を予測し、また地球規模分布、地球温暖化予測のシミュレーションにデータを提供した。第二に、アロゾル界面での物質移動速度に関する理論的解析およびその大気モデルへの影響について研究した。界面物資移動の理解にとって従来、マクロな濃度変化から得られる現象論的な移動速度と界面分子衝突から決まるミクロな移動速度との関係に不確定さが残されていた。そこで本研究では分子動力学シミュレーションおよび数値流体計算を用いて不均質取り込み実験を解析し、従来の実験解析に伴う不確定さを是正して精密化した。とくに連続液滴実験の解析で、気相拡散抵抗の見積もりを是正することで、従来分子シミュレーションの計算を実験の間の不一致を解明した。さらにHO2ラジカルのエアロゾルへの取り込み係数が、典型的な対流圏境界層大気モデルに及ぼす影響を見積もった。本研究班では理論的手法を用いて、大気化学反応および燃焼反応において関与しているラジカル種の反応性ならびにそれらの生成・消滅過程を調べる。さらに、大気ラジカル分子の反応性が、水分子の関与によってどのように変化するのかについて量子化学計算を行い、水分子あるいは水クラスターが、ラジカル反応をどのように制御しているのかを、反応のポテンシャルエネルギー計算と、反応動力学による反応速度計算を行い、水の関与したラジカル反応を含む新しい大気・燃焼反応機構の構築に寄与していく。今年度は、大気成分であるO_2や過酸化ラジカルが、大気中に存在する水分子とどのような相互作用をして安定化しうるのかを調べ、大気成分として寄与しているかどうかを調べた。その結果、O_2やN_2、NO_xと水との錯体は非常に安定化エネルギーが小さいのに対して、HO_xラジカルやSO_xラジカルは水分子と非常に安定な錯体を作ることがわかった。また、成層圏内で重要なオゾンの光分解過程ならびにオゾンの光解離によって生じるO(^1D)とO_2分子との衝突による失活過程を調べるために、オゾンの励起状態におけるポテンシャルエネルギー面を求めた。その結果は、最近の松見グループによる衝突実験の結果とよい一致を示した。現在進めている研究テーマとしては、これまで提案されてきている大気中に存在する硫黄化合物の酸化過程について、疑問となる気相ラジカル反応の機構をポテンシャルエネルギー面を求めその妥当性を検証することである。SHラジカルの酸化過程については、これまで提唱されている機構には大気中で起こりえない過程が含まれていること、また水分子の関与によって、その機構が大きく変化しうる可能性が見出され,次年度の課題であるDMSの酸化過程を調べる上で、大変興味ある結果が得られつつある。大気化学反応および燃焼反応において重要なラジカル種の反応性が、水蒸気の影響でどのように変化するかを、理論的立場から検証した。そして、大気ラジカルと水分子との錯形成による大気中の熱収支の見積に対する定量的な算出方法を開発した。さらに、気相反応と共に考慮しなければならない不均一反応への取り組みも進めている。大気ラジカル種の生成・消滅過程および、それらへの水の影響については、これまで非常に遅く反応しないとされていたSHラジカルと酸素分子との反応や、メチルラジカルと酸素分子との反応等、いくつかの大気ラジカルの酸化反応において、水分子が関与することによって反応障壁が大きく減少することを明らかにした。地球温暖化の定量的見積りに必要な大気主成分の2分子錯体の平衡定数を理論的に求める手法の開発では、(1)回転定数を指標とした候補構造の効率的絞込み、(2)量子化学計算による精密ポテンシャル面の作製、(3)非調和性を考慮した振動解析、(4)分子分配関数と平衡定数計算、に必要なプログラム開発を行い、O2-H2O錯体への応用を行なった。その結果、新しい錯体構造を見出し、錯体の解離、内部回転と単体回転順位の接続を考慮して、正しい平衡定数の温度依存性が得られた。エアロゾルの核成長や不均質大気化学反応などで重要なパラメーターである気液界面でのmass accommodation coeficientの実験的推定値に見られる甚だしい不一致を検証し、それらの信頼性を理論的に検討した。最も代表的な実験手段である液滴法における物質輸送の各要素ステップを気体の流体拡散方程式を数値的に解いて、気相の拡散抵抗を定量的に解析し、ある種の条件下で実験値に系統的な誤差が生じることを明らかにした。そして正しく補正する解析を用いれば、分子動力学シミュレーションから計算された値と矛盾しないことを実証した。