hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
勤務医のタイムスタディによる客観的勤務実態解析指標の開発

目的:直接観察により、勤務医の業務内容を調査し分類することとした。方法:2011年から2013年に、都内大学病院において専門領域の異なる20名(男女各10名)の勤務医を対象に直接観察(タイムスタディ)を行った。タイムスタディは30秒スナップリーディング法を用いた。タイムスタディ終了後に業務内容を分類、分析した。結果:業務内容を分析した結果、業務を次の5種類に分類することができた。臨床(直接および間接)、教育、研究、専門研修および運営であった。結論:日本の病院勤務医は臨床、教育、研究に加えて、専門研修や運営など多様な業務を担っていた。平成24年度は昨年度に引き続きタイムスタディを実施した。平成24年5月から平成25年1月までに14例(男性6例、女性8例)が終了した。本研究では、専門的で複雑な医師の勤務実態を明確にするため、当初の予定では産業保健を専門とする医師(産業医)による調査を計画していた。しかし、調査を続ける中で産業医のみの視点ではなく、産業保健職や作業動線、人間工学などの専門家による視点も重要であると考え、産業医と他職種とのチームでタイムスタディを行うこととし、他職種からも調査者として協力いただいた。本結果については平成25年5月15日に開催される第86回日本産業衛生学会にてポスター発表の予定である。一方、昨年度行った42名医局長インタビュー結果については、「42名医局長インタビューからみえた勤務環境改善視点」として、医学のあゆみに投稿し、掲載された。(医学のあゆみ;242(8):367-630,2012)加えて、本インタビュー結果およびタイムスタディ結果は学内外でも注目され、学内での勤務環境改善に関する委員会等で調査結果の報告を行い、さらに日本医師会の大学病院部会で報告されるなど、勤務医の環境整備の一助となっている。また、次年度に予定している医師のモデル像の提示やアクションチェックリストづくりに向けた準備として、文献検索を行い、過去の調査報告から本研究の考察を始めている。現在、病院勤務医の過重労働が深刻化し、抜本的な勤務環境の見直しが望まれている。しかし、医師の業務は専門的で複雑であり、正確な業務内容の評価が困難とされていた。そこで本研究では、産業保健の専門職による、病院勤務医のタイムスタディを行うことにより、病院勤務医の勤務実態を明確にする。その結果を基に診療・研究・教育・キャリアアップ等専門職としての業務内容を分類整理し、国内各病院における勤務環境整備が可能となるよう医師の勤務実態分析指標(アクションチェックリスト)の開発を行う。平成23年度に病院の医局長に対するインタビュー調査を行い(42名医局長インタビューからみえた勤務環境改善視点,医学のあゆみ;242(8):367-630,2012)、その後平成23年度後半から平成24年度に20名の勤務医に対するタイムスタディを実施した。平成25年度はタイムスタディの結果をまとめ論文を作成し、平成26年3月に投稿し、現在審査中となっている。さらに平成25年度はタイムスタディの結果に基づいて、病院で働く医師が行うべき業務の内容や、そのバランスを改善するためのツールとして「医師の業務バランスアクションチェックリスト」を作成した。医師の業務は、各々の専門診療科や経験、また病院の規模や地域環境等によっても必要とされるものが異なり、一概に規定することが出来ない。本チェックリストを使用することにより、医師の多様な業務について、当事者それぞれがその内容やバランスを吟味し、より働きやすい環境を作っていくことが可能となる。本チェックリストは「アクションチェックリスト」と呼ばれるもので、現状の問題点を指摘するものではなく、改善のためにすべきことが抽出され、それを実行するための具体的な方法を検討できる形式になっている。次年度以降、本チェックリストを用いて実際に勤務環境改善を行う予定である。そこで、本研究では、まず産業保健の専門職である産業医による、病院勤務医のタイムスタディを行うことにより、病院勤務医の勤務実態を明確にする。その後、本結果を基に診療・研究・教育・キャリアアップ等専門職としての業務内容を分類整理し、ワーク・ライフバランスおよびライフサイクルを考慮した専門職としての医師の働き方のモデルを提示する。さらに、国内各病院における勤務環境整備が可能となるよう医師の勤務実態分析指標(アクションチェックリスト)の開発を目的とした。平成23年度はタイムスタディを以下のように計画し実行した。(1)分担研究者らと調査方法の詳細や具体的な調査日程を等協議し、決定した。(2)研究計画書を倫理委員会へ提出した。

(3)倫理委員会で承認を受けた後、申請者の所属機関の附属病院へ調査協力依頼をした。(4)附属病院より調査協力の承諾を得られた後、調査対象となる各科勤務医への調査協力依頼を行った。調査協力依頼は、医局長会議での全体に対する説明の後、附属病院全医局の医局長とそれぞれ直接面談を行い、医局長インタビュー調査として実施した。(5)調査協力の承諾を得た後、調査日程等を調整し、プレ調査を行うこととしていたが、全医局長との面談により、調査が円滑に行われることが予測できたため、プレ調査は行わず本調査を開始した。(6)各科調査対象者(男性4名、女性2名)に対して10月から3月の期間にタイムスタディを実行した。(7)タイムスタディは30秒スナップリーディング法と連続行動観察記録を併用して行った。観察項目は、作業場所、作業中の会話の有無/相手、記録作業、情報収集作業など30秒ごとの主な作業とした。現在、病院勤務医の過重労働が深刻化し、抜本的な勤務環境の見直しが望まれている。しかし、医師の業務は専門的で複雑であり、正確な業務内容の評価が困難とされていた。そこで、産業保健の専門職による、病院勤務医のタイムスタディを行うことにより、病院勤務医の勤務実態を明確にする。その結果を基に診療・研究・教育・キャリアアップ等専門職としての業務内容を分類整理し、国内各病院における勤務環境整備が可能となるよう医師の勤務実態分析指標(アクションチェックリスト)の開発を行なうことを本研究の目的とした。平成23年度に病院の医局長に対するインタビュー調査を行い(42名医局長インタビューからみえた勤務環境改善視点,医学のあゆみ;242(8):367-630,2012)、その後平成23年度後半から平成24年度に20名の勤務医に対するタイムスタディを実施した。平成25年度はタイムスタディの結果をまとめ論文を作成し、平成26年3月に投稿し、26年度に掲載(Hospital physicians perform five types of work duties in Japan: An observational study Nohara et al. BMC Health Services Research 2014, 14:375)された。さらにタイムスタディの結果に基づいて、病院で働く医師が行うべき業務の内容や、そのバランスを改善するために「医師の業務バランスアクションチェックリスト」を作成した。平成26年度は本チェックリストを用いて勤務環境改善のモデル事業を行った。取組内容については厚生労働省『いきいき働く医療機関サポートWeb』に掲載予定である。産業保健研究計画に沿って具体的な調査日程を立て、おおむね日程通りに調査が進んでいる。昨年度は大震災の影響で目標数の10例のタイムススタディを行うことが出来なかったが、本年度は昨年度できなかった4例を加えて14例を実施することが出来た。本年度の調査も、昨年度行った医局長インタビューの効果により、調査日や対象者の選定等調整が円滑に進み、目標数を達成することが出来た。タイムスタディの結果をまとめ、論文を作成し投稿することが出来、おおむね順調に進展した。
海産シクロペンテノイド生理活性化合物のキラル合成研究

容易に入手可能な光学活性コ-リ-ラクトン(1)を文献記載の方法によりアリ-ルアルコ-ル体(2)となし。光延法によりアルコ-ルをP^-メトキシフェニル基(PMP)で保護して(3)を合成した。(3)のラクトン部の加水分解。ヨ-ドラクトン化反応。アルコ-ルのシリル化によりヨ-ド体(4)に導き、DBNによりオレフィンを導入。二環性ラクトン体(5)を合成した。これをリチウムヘキサメチルジシラジドを用い、アクロレインとのアルド-ル縮合に付し、メシル化、DBU処理したところZジエン体(6)とEジエン体(7)が2:3:1の比で得られた。Zジエン体(6)はリチウムイソプロピルエチオレ-トを作用させることによりE:Z-75:25の比でE-ジエン体(7)に異性化出来た。ラクトン部をDIBALで還元し、BF_3Et_2O存在下MeOHを作用させてメチルアセタ-ル体(8)に導き、脱シリアル化後PDC酸化によりα,β不飽和ケトン体(9)を合成した。セリックアンモニウムナイトレ-トで(9)の保護基を除去したところアルコ-ル体(10)(6.5%)、(11)(20%)と共に目的とするdidemnenoneA(12)、B(13)(44%)が一挙に得られた。さらにアルコ-ル体(11)を酸処理することによってもdidemenoneA(12)B(13)を誘導した。
タンパク質の動態と化学反応の同時計測可能な高速原子間力・蛍光顕微鏡の開発

タンパク質一分子の構造ダイナミクスとそれに共役した化学反応の同時観察に向けて、高速原子間力顕微鏡(高速AFM)と全反射蛍光顕微鏡の同時観察可能な複合装置の開発を行った。AFM本体の小型化と光学トラッキングにより光学顕微鏡に搭載可能なスタンドアロン型高速AFMの試作機を製作した。この装置でGroELを3frames/s(fps)のフレームレートで高速AFMイメージングできた。さらに、高速AFMと蛍光顕微鏡で直径40nmの蛍光性ビーズを同視野観察できることを確認した。また、高速AFMによる細胞およびバクテリア観察に向けた広範囲走査可能なスキャナーを試作した。テコ法による変位拡大機構とアクティブダンピング法による振動制御を行った結果、40μmの走査範囲を観察できるようになった。これを枯草菌の溶菌過程の観察に適用し、枯草菌の表面がリゾチームにより破壊されていく様子を観察することに成功した。本年度は、光学顕微鏡に搭載可能な高速AFMの要素技術を開発し、プロトタイプの製作とイメージングテストを行った。AFMと蛍光顕微鏡の同一視野観察を実現するためにはAFMに必要なカンチレバーの変位検出系をコンパクトにし、蛍光顕微鏡の光学系と干渉しないようにすることが必須である。現在の高速AFMでは幅1μm、長さ10μm程度の微小カンチレバーにレーザー光を反射させるために、光学顕微鏡用の対物レンズを用いて集光している。一方、試料ステージの裏面には高さ制御用のZ圧電体があるので、蛍光顕微鏡用の照明および検出用の光路を確保できない。この問題を克服するために、従来の試料を走査する方式からティップ走査型のスタンドアロン方式へAFMの動作機構を変更した。カンチレバーの動きにレーザー光の光路を追従させるために、ティップ走査用のピエゾに並列に光学レンズを搭載したピエゾを取り付け、光軸トラッキングを行った。これにより光軸を一定に保ったままティップを走査することが出来るようになった。また、高速AFM全体の設計を見直し、光学顕微鏡に搭載できるようAFM本体の小型化を実現した。上記の設計により試作した高速AFMイメージングを行ったところ、イメージングは行えるが、予定していたイメージングレートを得られないことが判明した。これは、カンチレバーホルダーと試料との間に挟まれたある水によるダンピング効果によるZ圧電体変位の位相遅れによるものであると考えられ、カンチレバーホルダーの形状を再検討する必要があることが分かった。来年度は高速AFMイメージング可能なように早急に問題を解決した後に、蛍光顕微鏡との同一視野観察の試験を行っていく予定である。前年度までに、光学顕微鏡に搭載可能なコンパクトな高速AFMを試作したが、タンパク質のイメージングは行えるが、予定していたイメージングレートを得られないことが判明した。本年度は顕微鏡本体の剛性を高めるとともに、カンチレバーホルダーの材質・形状を検討し、さらに光軸トラッキングの高精度化を行うことで走査性能の向上を図った。前年度までの試作機では多くの部品をアルミニウムで製作していたが、今回、本体ベース部をステンレスに変更し顕微鏡本体の剛性を高くすることで、低周波の振動を抑えた。また、Z圧電体を絶縁仕様で大型のものに変更することで、カンチレバーホルダーの小型化を行った。また、カンチレバーホルダーの材質を軽量で硬い材質であるSiCで製作することにより、ホルダー自体の振動を抑えることができた。これらによりカンチレバーを搭載した状態で、Z圧電体の共振周波数90kHzが得られた。また光軸トラッキングについては、トラッキング用走査にティップ走査とは独立に回転走査機構とゲインを付加することで、トラッキングの精度を高めた。これらの改良により、300ms/frameでタンパク質のイメージングを行えるようになった。現状ではカンチレバーを接着剤で固定しているが、この方法では低周波数での振動が発生し安定な高速イメージング実験が難しいという問題がある。そのため現在、機械的にカンチレバーを固定するためのカンチレバーホルダーを試作している。一方、蛍光顕微鏡との同時観察に向けてカンチレバーの変位検出用レーザーを赤外光に変更し、カンチレバーの変位を検出できることを確認した。また、ティップを試料に近づけると、散乱光によりティップのおおよその位置をCCDカメラで確認できることが分かった。前年度までに、光学顕微鏡に搭載可能なコンパクトな高速AFMを試作したが、顕微鏡本体の剛性が低く床振動の影響を受けて鮮明なイメージングをできないことが判明した。

また、これまでカンチレバー走査のための変位検出用レーザーの光軸トラッキングには、スキャナーに取り付けたDVD用小型対物レンズをカンチレバーと同期して2次元走査するデュアルスキャナー方式を採用してきた。しかしながら、この方法ではAFMの観察視野を移動すると光軸トラッキングの精度が著しく低下することが分かった。今回、対物レンズの前に配置された反射ミラーの傾きをカンチレバーの走査と同期して変える光軸トラッキングを検討した。実際にミラーの傾きを変えた時に対物レンズからの出射レーザーのスポット位置を20μm近く水平移動できることを確認し、高速走査でもカンチレバーの移動に応じて大きく振動することなくスポット位置も走査できることを確認した。ミラー走査方式を採用し、かつ光学部品を吊り下げ方式で固定する小型AFMヘッドを製作した結果、振動ノイズの低下と光軸トラッキングの高精度化に成功した。これによりタンパク質GroELを10 frames/sのフレーム速度でイメージングでき、またアクチンフィラメントのグライディング運動を観察できた。さらに、マイカ基板に固定した直径40nmのプラスチックビーズを高速AFMと蛍光顕微鏡で、同視野を同時観察することにも成功した。一方、高速AFMによる細胞およびバクテリア観察に向けた広範囲走査可能なスキャナーを試作した。アクティブダンピング法を用いた振動制御を行った結果、40μmの走査範囲を2秒程度で観察できることを確認した。これを枯草菌の溶菌過程の観察に適用し、枯草菌の表面がリゾチームにより破壊されていく様子を観察することに成功した。
迅速遺伝子解析による胆道閉鎖症細菌プロファイリングと胆管炎早期発見及び予後予測

胆道閉鎖症患児の初診時と葛西時糞便、先天性胆道拡張症根治術時糞便、各手術時の胆嚢胆汁をTerminal-Restriction Fragment Length Polymorphism(T-RFLP法)を用いて、今までに指摘されていない腸内細菌叢を検索して新たな腸内細菌プロファイルを作製し、分子生物学的手法による細菌プロファイルの作製(16S rRNA遺伝子部分塩基配列T-RFLP解析)とT-RFLP法解析による細菌クラスターの同定を行った。その結果、(1)乳児胆汁中に、難培養の細菌は存在しない、(2)胆道閉鎖症胆管炎例に糞便T-RFLP法解析細菌クラスターの変化があること、(2)胆道閉鎖症と先天性胆道拡張症の鑑別に糞便T-RFLP法解析細菌クラスターが使用できる可能性があることを得た。我々は本研究において、胆道閉鎖症患児の初診時糞便を採取し、また葛西手術時に胆汁を採取することで、糞便検体、胆嚢内胆汁検体をTerminal-Restriction Fragment Length Polymorphism(T-RFLP法)を用いて、今までに指摘されていない腸内細菌叢を検索して新たな腸内細菌プロファイルを作製し、(1)胆管炎の早期診断、(2)葛西術後の経過例を臨床的減黄例、非減黄例、肝硬変に伴う症状発症例(消化管出血例、腹水例)に群別化し、新規腸内細菌の予後推測へのバイオロジカル・マーカーとしての関連、更に、(3)動物実験を含めた胆道閉鎖症病因に関する新規細菌感染の関与、の3点を検討することを研究目的とする。研究開始の初年度(平成21年)には、細菌プロファイル作製の準備段階として、引き続き胆道閉鎖症患児での胆嚢胆汁、糞便採取の継続と対照群として乳児総胆管拡張症の胆嚢胆汁、糞便採取を継続した。そして、研究費のほとんどをT-RFLP法や胆汁、糞便保存のための物品購入にあてた。T-RFLP法を施行するに際して本研究の主旨にあった臨床例の選択、群化が必要であることから葛西術後の臨床例のデータベース作成を主におこなった。過去の胆道閉鎖症葛西術施行症例を減黄例、非減黄例、肝硬変に伴う症状発症例(消化管出血、腹水例)に選別し、また葛西術後の肝移植施行例を選別し、その肝移植適応を調べた。次ぎに、胆管炎発症例を選別し、発熱、白色便等の臨床症状出現から胆管炎診断までの日数と血液培養結果・便培養結果等の臨床データを選別、集計した。その後、肝硬変に至ったか、肝移植を必要としたか否かを調べた。我々は本研究において、胆道閉鎖症患児の初診時糞便を採取し、また葛西手術時に胆汁を採取することで、糞便検体、胆嚢内胆汁検体をTeminal-Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP法)を用いて、今までに指摘されていない腸内細菌叢を検索して新たな腸内細菌プロファイルを作製し、(1)胆管炎の早期診断、(2)葛西術後の経過例を臨床的減黄例、非減黄例、肝硬変に伴う症状発症例(消化管出血例、腹水例)に群別科し、新規腸内細菌の予後推測へのバイオロジカル・マーカーとしての関連、更に、(3)動物実験を含めた胆道閉鎖症病因に関する新規細菌感染の関与、の3点を検討することを研究目的とする。研究開始の初年度(平成21年)からおこなっている。1)胆道閉鎖症患児での胆嚢胆汁、糞便採取の継続と対照群として乳児総胆管拡張症の胆嚢胆汁、糞便採取2)胆道閉鎖症術後で胆管炎発症児の糞便採取を本年度も、継続しておこなった。また、分子生物学的手法による細菌プロファイルの作製(T-RFLP法)に際して糞便・胆嚢胆汁から細菌DNA抽出の準備をおこなった。研究最終年度の総括に連結するため、本年度症例の選択、群化のため葛西術後症例また対照群としての乳児総胆管拡張症々例の臨床例のデータベース作成を引き続きおこなった。T-RFLP

法で得た細菌プロファイルと胆道閉鎖症予後推測へのバイオロジカル・マーカーとしての関連研究として、研究目的にある新規腸内細菌プロファイルが葛西術後の予後推測へのバイオロジカル・マーカーとして関連してくるが、胆道閉鎖症葛西術後施行症例を減黄例、非減黄例、肝硬変に伴う症状発症例(消化管出血、腹水例)に選別して、また葛西術後の肝移植施行例を選別し、その肝移植適応を調べ臨床データの集計の継続と、肝移植を必要としたか否かの集計を継続した。我々は本研究において、胆道閉鎖症患児の初診時糞便を採取し、また葛西手術時に胆汁を採取することで、糞便検体、胆嚢内胆汁検体をTerminal-Restriction Fragment Length Polymorphism(T-RFLP法)を用いて、今までに指摘されていない腸内細菌叢を検索して新たな腸内細菌プロファイルを作製し、(1)胆管炎の早期診断、(2)葛西術後の経過例を臨床的減黄例、非減黄例、肝硬変に伴う症状発症例(消化管出血例、腹水例)に群別科し、新規腸内細菌の予後推測へのバイオロジカル・マーカーとしての関連、更に、(3)動物実験を含めた胆道閉鎖症病因に関する新規細菌感染の関与、の3点を検討することを研究目的とする。研究開始の初年度(平成21年)からおこなっている、1)胆道閉鎖症患児での胆嚢胆汁、糞便採取の継続と対照群として乳児総胆管拡張症の胆嚢胆汁、糞便採取2)胆道閉鎖症術後で胆管炎発症児の糞便採取を本年度も、継続しておこなった。本年度(平成23年)としては、3)分子生物学的手法による細菌プロファイルの作製(16S rRNA遺伝子部分塩基配列T-RFLP解析)を胆汁検体、糞便検体で施行、4)T-RFLP法解析による細菌クラスターの同定をおこなった。その後、本研究目的である、5)胆道閉鎖症胆管炎症例における糞便T=RFLP法細菌クラスター解析から胆管炎の早期診断への応用:胆道閉鎖症術後の胆管炎発症時の糞便を経時的に検討することで、細菌クラスターの変化を比較し、糞便細菌プロファイルから胆管炎を早期に診断6)T-RFLP法で得た細菌プロファイルが胆道閉鎖症予後推測となるバイオロジカル・マーカーとして使用可能か否か:葛西手術時の糞便細菌プロファイルの差異が肝移植を左右するか否か、を検討した。
高周波超音波で生成した液中格子空間を用いる結晶径制御

液中への高周波超音波の照射により得られた定在波場において、グリシン結晶を揃った配向状態で格子状に配列させ、格子点に留めた状態で振動を導き、結晶成長を制御できることを明らかにした。超音波の入力強度の増大により粒子成長が促進されたものの、粒子径分布の幅は増大し、粒子径を狭く制御することには至らなかった。高周波超音波におけるもうひとつの特徴的な流動状態である、音響流が支配する場合には定在波場と比べて粒子径の経時変化が小さく、定在波のもとで初期に形成される、粒子径が小さくかつ幅の狭い粒子径分布を導くことがわかった。H26年度は、液体中に高周波超音波を照射して形成させた定在波場により、格子状に仕切られた空間内で結晶を生成させ、この空間内での粒子振動や気泡運動を利用して、結晶の大きさと径分布を精密に制御するアイデアの実現可能性を検討した。結晶の生成では医薬品原料のモデルとしてグリシンを選択した。実験装置として、温度制御された水槽の底面に2.4もしくは5 MHzの超音波振動子を取り付けた槽を製作した。超音波を照射した水中に、グリシン溶液試料を満たしたガラス直方体セルを浸漬してグリシンの結晶化を行い、種々の操作条件のもとで得られた粒子径分布の比較により、結晶化挙動に及ぼす超音波の影響について調査した。2つの周波数の超音波照射下で生成したグリシン結晶の結晶径の分布幅は狭く、高周波超音波により結晶径の分布幅を狭くできることを確認した。5 MHzの超音波照射では、条件によりセル内で定在波支配の状態と音響流による循環流支配の状態となり、それぞれの状態で異なる結晶径が観察された。定在波支配の場合には、柱状のグリシン結晶が横向きとなり、定在波に捕捉されて振動している様子が見られた。一方循環流支配では、結晶は循環流に乗って移動しており定在波に捕捉されなかった。このように、セル内部の流動状態により結晶化挙動が大きく影響を受けることが明らかとなった。本研究の目標は、高周波超音波で液中につくった格子状空間を利用して、結晶粒子の生成と成長を精密に制御する技術を確立することである。H27年度は、高周波超音波による格子状空間を安定して生成させる条件を検討した。具体的には、超音波周波数と溶液を満たすセル形状を系統的に変化させてグリシンの結晶化実験を行った。超音波周波数として5.0 MHzを選択した。一方、5.0 MHzでは、溶液セルの形状と試料への貧溶媒をゆっくりと添加することで、粒子を格子状空間に安定して留め、投入電力が大きいほど、粒子の捕捉が容易であることがわかった。柱状のグリシン粒子は格子状空間中で捕捉されると、長軸が水平方向に配列してその場で振動しながら成長した。粒子は、縦横0.32 mm間隔で整然と配列しており、超音波照射を停止すると、補足されていた粒子が一度に沈降を開始する様子が観察された。粒子間距離の0.32 mmは液中を5.0 MHzの超音波が伝播する際の1波長と同じであった。一方粒子径分布について、定在波による格子状空間で配列させた場合、音響流による混合のもとで生成された粒子径分布に比較すると、径が大きくかつ分布幅が広い結果となった。この原因には3つの仮説を立てた。第1に溶液の混合下で形成された渦の方が、定在波による格子状空間よりも小さく、より揃っていたこと、第2に定在波を形成させるために、貧溶媒の添加をゆっくりと行ったことによる、核形成時の過飽和度が2つの流動状態で異なっていたこと、第3に、格子状空間で捕捉された結晶粒子は、全体の結晶に比較して1部分であったことである。現時点では仮説の検証に至っていない。研究目標に対して、結晶径の精密制御の目的達成は半ばであったが、液中への5.0 MHzの高周波超音波を照射して格子状空間をつくり、粒子を1波長ごとに配列させることができた。計画当初に予想した、液体中の格子状空間が生成する条件が限られ、投入する超音波パワーにより必ずしも格子状空間が形成されない場合があることがわかった。H26年度には周波数が結晶径に及ぼす影響を明らかにすることを目標として取り組んだが、現時点で明確な影響が見られておらず、目標を十分に達成しているとは言えない。実験装置の製作と結晶径の測定および評価法は確立されたので、今後は超音波の照射条件と過飽和度を精密に制御することで、周波数と結晶径の関係を明らかにする。結晶化物質について、計画ではグリシン以外の物質として、他のアミノ酸、サリチル酸、アセトアミノフェン、タウリンなどでの検討を掲げていたが、H26年度はグリシンのみでの検討にとどまった。

以上のように、当初予想した液中での格子状空間の生成条件が限定的であったため、結晶化物質としてグリシンのみの検討にとどまり、研究計画に少し遅れが出ているが、装置と評価方法は確立されているため、H27年度の研究の進展が期待される。化学工学、物質移動上で述べたように、結晶化物質としてグリシン以外の物質を選択して格子状空間内での結晶化挙動について、異なる周波数のもとで調査し周波数と結晶径の関係を明らかにする。当初は超音波パワーの影響を調べることに注力したが、定在波場を形成させることを前提とすることに方針を転換する。高周波超音波の照射により、結晶径分布の幅を狭く制御することは達成しているため、定在波場の影響が現れる条件の探索につとめる。数種の物質に対して結晶化挙動を明らかにした上で、物質による超音波作用の違いの有無を調べ、超音波作用メカニズムとして物理的な作用であるか、化学的な作用であるかを検討する。さらに、このような作用がキャビテーションによるものか、定在波の波動としての性質によるものかを明らかにして、結晶化挙動への超音波作用の解明を行う。研究で用いた試料がグリシンに限られており、他の物質を購入しなかったために、試薬の購入費用が計上されなかったためである。また、超音波周波数として、既存の2つの振動子を用いたため、振動子の試作費の支出がなかった。H27年度にはグリシン以外の物質での試験を計画しており、そのための試薬購入費として支出を予定している。また、定在波場の制御因子として、超音波周波数が支配的であるので、既存の振動子に加えて特注の振動子を作成して試験を行う計画である。その他の支出項目は、当初の計画通りに支出する予定である。
半導体量子ドットスピン量子ビットにおける高忠実度２量子ビットゲートの実装

昨年度より継続したSi量子ドット試料の作製を完了し、その基本的な特性の測定を行った。まず、高周波電荷計を用いて、少数電子の2重量子ドット形成を確認した。また、シングルショットスピン読み出しを行い、1量子ビット制御(単一電子スピン共鳴)を観測することができた。続いて2量子ビット制御に必要となるスピン交換結合の制御を試みた。しかしながら、スピン交換結合(あるいは、トンネル結合)を制御するためのゲート電極と量子ドットのポテンシャルのクロストークが非常に大きく、スピン交換結合の制御範囲が小さいという問題が判明した。そこで、デバイス構造を改良し、問題となるゲート電極のクロストークの小さい試料を作製した。従来の試料では1層の微細ゲート電極を用いて量子ドットのポテンシャルおよびトンネル結合の制御を行っていたのに比較して、新規作製した試料では、3層の微細ゲート電極を積層することによって、より精密な量子ドットのポテンシャル制御を可能とした。続いて、作製した試料を希釈冷凍機で測定し、2重量子ドットの基本的な特性の測定を行った。ゲート電圧を制御することで、少数電子の2重量子ドットの形成を確認した。各量子ドットに単一電子を閉じ込めた状態で、ゲート電極間のクロストークの評価を行った。結果、以前の試料に比べてクロストークが20%程度に低減されていることを確認した。これによって、以前の試料で問題であったスピン交換結合の制御範囲の問題が解決され、2量子ビット操作の実装が可能となると考えている。研究実績概要にもある通り、従来の試料は2量子ビット制御に十分な制御性を備えていなかった。そのため、当初計画にはない試料構造の大きな変更が必要となり、その試料作製(条件出しなども含む)に時間が必要となった。このため、当初2年で完了する予定であった研究計画を3年に延長している。新しく作製した試料については、希釈冷凍機を用いた極低温測定を開始しており、当初目標の通りの十分な制御性を備えていることを確認することができ、順調に動作しているといえる。直近の実験では、2重量子ドット中のそれぞれのスピンについて、1量子ビット操作が可能であることを確認しており、最終目標となる2量子ビット操作の実装および性能評価を行うことができる実験状況にある。2018度に作製および測定開始した試料について、測定を継続し、2量子ビット操作の実装及び性能評価を行う。具体的には、スピン交換結合が単一スピン共鳴幅(0.1MHz)より十分大きい状態を実現し、その条件においてスピン操作、スピンコヒーレンスの評価を行う。スピン交換結合を大きくする方法として、量子ドット間のエネルギー離調(デチューニング)を制御する方法と、トンネル結合を制御する方法があるが、本研究では主として後者を用いる。トンネル結合を制御する方法では、スピンコヒーレンスに悪影響のある電荷雑音の影響を低減できると考えられている。これを検証するために、ラムゼー干渉やスピンエコーなどの方法を用いて、スピンの位相コヒーレンスの評価を行う。2量子ビット制御の性能評価のためには、ベル状態の量子トモグラフィーやランダム化ベンチマークなどの方法を用いる予定である。本年度は、主に研究実施計画にある測定試料の作製を行った。高忠実度2量子ビットゲート操作の際には、従来の1量子ビット操作(電子スピン共鳴)に加えて、量子ドット間のトンネル結合の精密制御が必要となる。そのため、量子ドットの各パラメータ(化学ポテンシャル、ドット間および電極ードット間の結合)の制御性の高い構造を持つ量子ドット試料が必要である。このような要請を実現可能な多層微細ゲート構造を持つ試料作製のための条件出し(電子線描画、リフトオフ、ゲート絶縁膜形成など)を行った。目標通り、アルミニウムを用いた多層ゲート電極が4nm程度のAl2O3絶縁体によって互いに絶縁された量子ドット構造の作製に成功した。次年度の研究では、作製した試料の低温測定を行うこととなる。試料作製の他に、当初使用予定であった希釈冷凍機が故障してしまったため、急遽、新規に希釈冷凍機測定セットアップの立ち上げが必要となった。本研究で対象とするスピン量子ビットの性能(忠実度)評価のためには、高いスピンー電荷変換の精度が必要であるが、それはスピン量子ビット系では電子温度によって主として制限される。以前の典型的な測定セットアップでは、100mK程度(希釈冷凍機ベース温度20mK程度)の電子温度が得られていたが、低温フィルタ回路などの測定セットアップの改善によって、これを40mK程度まで低減した。これによって、次年度には2量子ビットゲートの忠実度を正確に評価できると考えている。当初の予定通り、2量子ビット実験に向けたSi/SiGe量子ドット試料の作製を完了した。同位体制御Si/SiGeについては制御性が高く、電荷雑音の小さい量子ドット形成に必要な高移動度の2次元電子ガス基板が入手できなかったため、使用しなかった。しかしながら、2量子ビット制御のコヒーレンス制限要因は磁気的雑音でなく電荷雑音であると考えられるため、計画の進行に問題はないと考えられる。また、次年度の測定から使用予定である希釈冷凍機測定セットアップを行い、従来の測定系に比べて電子温度を2倍程度低減することに成功した。上記の進捗から、当初の研究目的に向かって概ね順調に進展しているといえる。

しかしながら、スピン交換結合(あるいは、トンネル結合)を制御するためのゲート電極と量子ドットのポテンシャルのクロストークが非常に大きく、スピン交換結合の制御範囲が小さいという問題が判明した。そこで、デバイス構造を改良し、問題となるゲート電極のクロストークの小さい試料を作製した。従来の試料では1層の微細ゲート電極を用いて量子ドットのポテンシャルおよびトンネル結合の制御を行っていたのに比較して、新規作製した試料では、3層の微細ゲート電極を積層することによって、より精密な量子ドットのポテンシャル制御を可能とした。続いて、作製した試料を希釈冷凍機で測定し、2重量子ドットの基本的な特性の測定を行った。ゲート電圧を制御することで、少数電子の2重量子ドットの形成を確認した。各量子ドットに単一電子を閉じ込めた状態で、ゲート電極間のクロストークの評価を行った。結果、以前の試料に比べてクロストークが20%程度に低減されていることを確認した。これによって、以前の試料で問題であったスピン交換結合の制御範囲の問題が解決され、2量子ビット操作の実装が可能となると考えている。研究実績概要にもある通り、従来の試料は2量子ビット制御に十分な制御性を備えていなかった。そのため、当初計画にはない試料構造の大きな変更が必要となり、その試料作製(条件出しなども含む)に時間が必要となった。このため、当初2年で完了する予定であった研究計画を3年に延長している。新しく作製した試料については、希釈冷凍機を用いた極低温測定を開始しており、当初目標の通りの十分な制御性を備えていることを確認することができ、順調に動作しているといえる。直近の実験では、2重量子ドット中のそれぞれのスピンについて、1量子ビット操作が可能であることを確認しており、最終目標となる2量子ビット操作の実装および性能評価を行うことができる実験状況にある。当初計画通り、作製したSi/SiGe量子ドット試料の希釈冷凍機セットアップでの測定を進めていく。まず、2量子ビット評価のための要素技術となる各スピンについての電子スピン共鳴、1量子ビット忠実度評価(randomized benchmarking)、T1緩和時間以内での2スピン読み出しなどの確認を行う。その後、有限のスピン交換結合を導入し、2量子ビットconditional操作の確認、電荷雑音の影響の評価などを行う。2018度に作製および測定開始した試料について、測定を継続し、2量子ビット操作の実装及び性能評価を行う。具体的には、スピン交換結合が単一スピン共鳴幅(0.1MHz)より十分大きい状態を実現し、その条件においてスピン操作、スピンコヒーレンスの評価を行う。スピン交換結合を大きくする方法として、量子ドット間のエネルギー離調(デチューニング)を制御する方法と、トンネル結合を制御する方法があるが、本研究では主として後者を用いる。トンネル結合を制御する方法では、スピンコヒーレンスに悪影響のある電荷雑音の影響を低減できると考えられている。
書院造初期形成過程の研究 -鎌倉武士住宅を中心に-

本研究は、鎌倉時代を中心とする中世前期の住宅遺構を検討し、書院造りと呼ばれるわが国の代表的な住宅様式の初期の形成過程を明らかにすることを目的としている。そこで、まず武士住宅の具体的な姿を検討するために、鎌倉時代の執権と連署の邸宅を検討し、それらが都市鎌倉の中心部に東西に並んで存在していたことを明らかにした。これが本報告書の第2部である。ついで執権以下の上層の武家住宅の施設構成を検討し、それが将軍御所と似ており、貴族住宅や寺家住宅と差異をもつことを明らかにした。そして絵画史料と発掘資料から、それら支配者階級の住宅が、礎石、掘立柱、土台の3種類の基礎構造に分かれ、その違いが社会階層と建物の機能に関係していることを見いだした。これが本報告書の第3部である。研究経過としては最後に、以上の武家住宅の検討に加えて、同時期の貴族住宅と寺家住宅の中層住宅を検討し、中世前期に住宅建築がどのように変容したかを総合的に検討した。これによって、近世の書院造りの住宅の中心的建物である主殿が、13世紀後期から14世紀前期に形成されたことを明らかにした。しかも、その形成過程は、従来の研究の中心的な対象であった上層の住宅ではなく、研究が遅れていた中層住宅、具体的にいえば中流以下の公家住宅と官人住居、院家以下の僧侶の住居、執権以下の上層御家人住宅、地頭や名主などの一般武家住居が、その中心であったことが確認された。これは、従来の中世住宅史の見直しを迫る成果であり、これが本報告書の第1部に掲載した論文である。昨年度行った作業は、以下の通りである。(1)文献調査;鎌倉武士住宅史料について調査し、収集した史料をデータベース化した。その作業のためにCD-ROM版『吾妻鏡』(吉川弘文館発刊)ほかを購入し、また幾つかの刊本索引資料を購入した。データーベースの入力にアルバイトを使用した。(2)史料検討;鎌倉時代から室町時代中期までの各種住宅指図を収集し、その比較検討から、当該期の住宅史上の問題を選び出し、それに該当すると思われる語彙を上述のデーターベースから検索して比較検討した。(3)成果の発表;上述の作業から、まず鎌倉時代の都市・鎌倉における執権と連署の邸宅史料をすべて集めて検討することにより、それらの位置がこれまでの通説とは異なり都市鎌倉の中心部に構えられていたこと、それらが私邸ではなく代々の執権と連署に受け継がれる公邸であったことを明らかにした。これを日本建築学会に投稿し採用が決定した(今年7月号に掲載される)。(4)発掘資料の予備調査;当該期の住宅遺構の発掘調査例を調べるため、鎌倉、京都、奈良、福岡などの各歴史資料館や大学、埋蔵文化財センターなどに出張し、必要な刊行物を購入した。(1)文献調査;鎌倉時代から室町時代前期にかけての住宅資料図書を補充し、また、研究の利便性を考えて『古事類苑』全51巻を購入した。(2)史料検討;鎌倉時代から室町時代中期までの各階層の住宅史料を個々に検討した。その結果に基づき、中世前期の住宅史を再検討した。(3)成果の発表;上述の作業から、中世前期の住宅は社会階層に応じて書院造り化の進展状態が異なることを見いだし、その視点から書院造り成立過程について現在までの通説とは異なる新たな論を構築した。その論文を完成させ、東大出版会から今年度に刊行される論文集に掲載される予定になっている。(4)発掘資料の予備調査;当該期の住宅遺構の発掘調査例を調べるため、奈良国立文化財研究所に出張した。また韓国の住宅史との関係を理解するために日韓建築史交流セミナーに参加した。

昨年度行った作業は、以下の通りである。(1)文献調査;鎌倉時代から室町時代前期にかけての住宅資料図書を補充し、鎌倉時代の武士住宅の施設構成を検討した。また、論文のまとめの利便性を考えて『史料総覧』および『国史大系』33巻を購入した。(2)絵画史料の検討;絵画史料の検討から、鎌倉時代から室町時代中期までの各階層の住宅建築の構造を検討し、基礎構造の違いと社会階層および建物の機能の関係を検討した。これにより中世前期には、礎石・掘立・土台の3種類の基礎構造をもつ建物が使い分けられ、それに社会的階層性が表出していることを見いだした。(3)発掘資料の調査;当該期の武家住宅遺構の発掘調査例を、前年度に購入した調査報告書から検討し、その分布と構造形式などの変化を検討した。それによれば、多くの武士住宅は中世を通じて掘立柱であるが、一部の上層武家住宅が鎌倉中期から礎石建となり、主殿へと発展することが確認され、上述の文献および絵画史料の検討結果と整合するものであった。(4)成果の発表;上以上の作業から、中世前期の武士住宅は掘立柱建物からしだいに礎石建もしくは土台建ての建物に変化していることを確認し、このことを軸として鎌倉時代の武士住宅の実態とその変遷を論文化した。これは現在、学会誌に投稿すべく最終校正にかかっており、かつ前年度までの既発表論文と合わせて、今月中に日本学術振興会に提出する成果報告書に掲載することとする。
農家及び農業関連企業の動学的経済行動と動態的市場成果に関する基礎的研究

本研究では農家及び農業関連企業の動学的経済行動の特質とそれを明示的に考慮した市場構造変化及び動態的市場成果を理論的・実証的に明らかにするための基礎的な検討及び分析を行った。具体的には次の点について検討・分析を行った。(1)農家及び農業関連企業がその将来について予測する外部経済環境の具体的な中身とそれに関する期待形成の仕方,(2)同経済主体の動学的行動原理とその特質,動学的経済行動の政策的産業組織論的含意,(3)動態的効率性ならびに動態的市場成果概念構築の経済学的意義,農業及び農業関連産業の動態的市場成果,(4)動学的経済行動と市場構造変化及び動態的市場成果との相互関連,(5)同産業の産業組織変化の基本的方向と新たな政策の必要性。その結果、主として(1)及び(2)に関連して次のような結論が得られた。(1)近年の外部経済環境に関する期待形成においてもっとも重要なのは経済政策に関する期待形成であり、将来の政策期待が農家及び農業関連企業の経済行動に及ぼす影響は大規模農家及び大企業ほど大きい。(2)こうした政策期待の影響は経済政策の「動学的非整合性」(dynamic inconsistency)の問題を生じさせ、現在の状態を所与とした場合に最善と考えられる政策を選択することは必ずしも長期的な経済厚生を改善することにはつながらない。(3)それを左右する最も重要な要因は経済政策における政府の「信頼」であり、その獲得如何が経済政策の長期的なパフォーマンスを規定することになる。(4)これらの点を実証化する場合に問題となるのは「事前的データ」の抽出・獲得であり、そのためには、農家及び農業関連企業の生産計画に関する詳細な実態調査、とりわけ、計画と実際の行動との乖離に対する彼らの評価ならびにそうした評価の次期生産計画への取り込み方の実態的把握が必要である。
斬新な統計モデルに基づく漁獲効率解析：手法の開発と浮魚類・鹿児島近海魚類への適用

本研究では、斬新な統計モデルを水産資源解析の様々な問題に適用し、新たな知見を得ることを目的として、以下の解析を行った。1)傾向スコアに基づく中西部太平洋におけるまき網船によるまぐろ類の漁獲効率解析、2)サポートベクター回帰および一般化加法モデルに基づく鹿児島近海に来遊するクロマグロ幼魚の漁獲量予測、3)Tweedie回帰分析に基づく気象データと水質調査データを利用した八代海における赤潮の発生予測その結果、1)では大目合いの漁獲削減効果が認められ、2)および3)では精度の高い予測値が得られた。本研究では、傾向スコア法や構造方程式モデリングなどの新しい統計モデル、サポートベクター回帰やニューラルネットワークなどの機械学習に基づくデータマイニング手法を利用して、遠洋域におけるまぐろなどの浮魚類、鹿児島近海の魚類や甲殻類など様々な海洋生物資源のCPUE(catch per unit effort:単位努力当たり漁獲量)標準化と呼ばれる漁獲効率解析や資源の絶対量推定、漁獲量予測などを行う。2013年度は、主に以下の3つの問題について、研究を実施した。1.傾向スコアを応用した逆確率重み付け法および二重ロバスト推定量を利用し、海外まき網漁船の目合いサイズを大きくした場合の漁獲削減効果を推定したところ、まぐろ類のCPUEが30-50%程度減少するという結果が得られた。2.鹿児島近海に来遊するクロマグロ幼魚の漁獲量について、他県のクロマグロ漁獲量や鹿児島県のカツオ漁獲量などの生物学的情報、および鹿児島近隣における表面水温などの海洋環境情報に基づき、サポートベクター回帰と呼ばれる機械学習手法や一般化加法モデルなどの統計手法を利用して予測したところ、予測結果がほぼ的中した。3.鹿児島県および熊本県のブリ養殖業に多大な被害を与えている八代海の赤潮について、八代および水俣における気温や降水量など過去の気象データに基づき、Tweedie回帰モデルと呼ばれる統計手法を用いて予測したところ、モデル選択を適切に行うことにより、赤潮発生の有無および規模をうまく予測出来ることが示唆された。本研究では、傾向スコアや共分散構造分析などの新しい統計モデル、サポートベクター回帰やニューラルネットワークなどの機械学習理論に基づくデータマイニング的なアプローチを利用して、遠洋域におけるまぐろ・かつおなどの浮魚類、鹿児島近海の魚類や甲殻類など様々な海洋生物資源のCPUE(catch per unit effort)標準化と呼ばれる漁獲効率解析や資源の絶対量推定、漁獲量予測などを行う。2014年度は、主に以下の3つの問題について研究を実施した。1.サポートベクター回帰、ニューラルネットワーク、樹形モデルという3種類の機械学習手法および伝統的な一般化線型モデルによるミナミマグロ資源のCPUE解析を行い、サポートベクター回帰およびの性能が優れていることをバリデーションにより示した。また、機械学習手法を用いてCPUE年トレンドを抽出するための要因分析手法を提案した。これらの結果を学術論文としてまとめ、Fisheries Science誌に受理・掲載された。2.鹿児島近海に来遊するクロマグロ幼魚の漁獲量予測を他県のクロマグロ漁獲量や鹿児島県のカツオ漁獲量などの生物学的情報および鹿児島近隣における表面水温などの海洋環境情報に基づいて、サポートベクター回帰や一般化加法モデル利用して行った解析結果が、査読付き原著論文として投稿した学術雑誌(計量生物学)に受理・掲載された。3.鹿児島虔および熊本県のブリ養殖業に甚大な被害を与えている八代海の赤潮について、発生の有無および発生の規模を八代および水俣の気温や降水量など過去の気象データに基づき、Partial Least Square回帰およびLasso, Elastic-Netと呼ばれるパラメータ数が標本数よりも多い場合に適用可能な斬新な統計モデルを使用して予測したところ、2014年度の赤潮発生の有無および規模をうまく予測できることが判明した。最終年度である平成27年度は、鹿児島県および熊本県のブリ養殖業者に多大な被害を与え続けている八代海における赤潮発生の有無および規模の予測を行った。気象庁がリアルタイムに公表している気象データ(気温、降水量、日照時間、風速、風向等)の八代、水俣の1987年から2015年までの月別集計値、鹿児島県水産技術開発センターが収集している八代海における2001年から2015年までの6月下旬に測定した水質調査データ(水温、塩分濃度、無機窒素、無機リン、pH等)を使用し、統計手法としてはロジスティック回帰、主成分得点に基づく線形重回帰、Tweedie分布と呼ばれるゼロ・データを統一的に一般化線形モデルの枠組みで取り扱うTweedie回帰を利用した。出力変数として当該海域における赤潮発生から終息までの日数にブリ養殖業への被害を表す指標を乗算した値を用いたところ、気象データに基づく2015年夏季の赤潮発生の有無および規模の予測が的中し、気象データおよびこれらの統計手法の実用性が示唆された。水質調査データについては、データの蓄積期間が短く入力変数間の相関の高さゆえに生じる多重共線性の問題もあり、精度の良い予測値が得られなかったため、今後詳細な検討を行っていきたい。研究期間全体を通じた成果として、傾向スコアを応用した逆確率重み付け法と二重ロバスト推定量に基づき、海外まき網漁船の目合いサイズを大きくした場合の中西部太平洋における浮魚類の漁獲削減効果を推定したところ、目合いサイズの変更によりまぐろ類のCPUEが30-40%程度減少するという結果が得られた。サポートベクター回帰と一般化加法モデルを用いて、他県のクロマグロ漁獲量や海洋環境情報に基づき鹿児島県のクロマグロ幼魚来遊量を予測したところ、2013-2015年漁期(12月翌年4月)のすべての年度で、実測値とほぼ一致し、予測精度の高さが示唆された。

本研究では、斬新な統計モデルを水産資源解析の様々な問題に適用し、新たな知見を得ることを目的として、以下の解析を行った。1)傾向スコアに基づく中西部太平洋におけるまき網船によるまぐろ類の漁獲効率解析、2)サポートベクター回帰および一般化加法モデルに基づく鹿児島近海に来遊するクロマグロ幼魚の漁獲量予測、3)Tweedie回帰分析に基づく気象データと水質調査データを利用した八代海における赤潮の発生予測その結果、1)では大目合いの漁獲削減効果が認められ、2)および3)では精度の高い予測値が得られた。まぐろ・かつお等の浮魚類や鹿児島近海の魚類における斬新な統計モデルや機械学習理論に基づくケース・スタディ1.実データ(ミナミマグロ資源の漁獲量・努力量データ)を利用したデータマイニング的なアプローチに基づくCPUE解析、およびバリデーションによる性能評価2.生物学的情報や海洋環境データを利用した、サポートベクター回帰や一般化加法モデルに基づく鹿児島近海におけるクロマグロ幼魚の漁獲量予測3.気象データに基づく高次元母数推定手法(Lp正則化)を利用した八代海における赤潮発生の有無および規模の予測を実施し、2と3については原著論文として投稿し。査読プロセスを経て受理され、学術雑誌に掲載できたことから、研究はおおむね順調に進展している、と判断しました。水産資源解析学、生物統計学ブリ養殖業に多大な被害を与え続けている八代海および鹿児島近海における赤潮の発生予測について、気象庁が公表している気象データおよび鹿児島県水産技術開発センターが実施している水質調査データに基づき、標本数よりも未知パラメーター数が多い場合の高次元母数推定手法、その中でも特にLp正則化と呼ばれる母数の罰則項を付与した統計モデルを利用して行っていきたい。2015年夏季におけるこれらの海域での赤潮発生の有無および規模の予測を的中させるとともに、斬新な高次元母数推定手法の有効性および実用性を実証していきたい。まき網の目合いサイズを大きくした場合におけるまぐろ・かつお類の漁獲削減効果の推定について、傾向スコアや共分散構造分析などの統計モデルによる解析を行っていきたい。まぐろ等の浮魚類や鹿児島近海の魚類における新しい統計モデルやデータマイニング手法に基づく3種類のケース・スタディ1.まき網の目合いサイズを大きくした場合におけるまぐろ類の漁獲削減効果の推定2.鹿児島近海におけるクロマグロ幼魚の漁獲量予測3.ブリ養殖業に影響を与える八代海における赤潮発生の有無および規模の予測を実施し、2と3については予測結果がほぼ的中するという良い結果が得られたため、研究はおおむね順調に進展している、と考えている。鹿児島大学水産学部における私の研究室が入っている建物が改修工事を行ったため(2013年9月から2014年6月)、その期間に別の建物で研究を行っていました。そのため、移設にともなう故障や紛失のリスクを考慮し、PC関連のハードウェアやソフトウェアの購入を先送りしたため、平成25年度に多額の次年度使用額が発生しました。
運動が認知機能を改善させる生理学的機序の解明 -中心動脈機能と脳血流の役割-

加齢に伴う中心動脈伸展性や脳血流の低下は認知症の原因となる。運動は動脈機能向上や知症予防に有効であることが報告されている。本研究では、中高齢者における運動トレーニングが動脈伸展性、脳血流および実行機能に及ぼす影響を検討することを目的とした。中高齢者33名を対象に運動群と対照群に群分けした。8週間の介入前後にて、頸動脈コンプライアンス、脳酸素化ヘモグロビン濃度(oxyHb)、実行機能を評価した。運動群における頸動脈コンプライアンス、oxyHb、実行機能は増加した。これらのことより、中高齢者における運動トレーニングは動脈機能や脳血流を改善して、認知機能を高めている可能性が示された。加齢とともに増加する認知症患者は、我が国では400万人にものぼり、2025年には約700万人にまで達すると推測されている。したがって、加齢に伴う認知機能の低下を抑制し、認知症発症を予防することは非常に重要な課題であると考えられる。これまでに運動は認知機能を向上させることや認知症予防に有効であることが報告されている。しかし、認知機能が改善する機序は十分に明らかにされていない。本研究では、運動による認知機能改善の機序を、認知症発症と関連する動脈伸展性や脳血流動態などの循環機能から検討することを目的とした。平成28年度は、中高齢者33名を対象に、運動トレーニングを実施する運動群(15名)と普段と変わらない生活を送る対照群(18名)に群分けし、8週間の介入の前後で認知機能と動脈伸展性を検討した。運動群は、自転車運動や歩行運動を中心にした中等強度の有酸素性運動を週に4ー6回の頻度で8週間行った。それぞれの8週間の介入期間の前後において、超音波およびトノメトリセンサーを用いた頸動脈コンプライアンスより動脈伸展性を評価し、ストループテストの誤答率と反応時間より実行機能を評価した。8週間の運動トレーニング実施後、運動群の頸動脈コンプライアンスは有意に増大し、ストループテストの誤答率と反応時間の有意な改善が認められた。このことから、有酸素性運動トレーニングは頸動脈の血管機能を改善させ、認知機能を向上させる可能性が示された。平成28年度は、計画通りに運動トレーニング介入を実施し、運動トレーニングは血管機能を改善させ、認知機能が向上する知見を得られることができた。これらのことから、おおむね順調に進展していると考えられる。加齢とともに増加する認知症患者は、我が国では、2025年には約700万人にまで達すると推測されている。これまでに、運動は認知機能を向上させることや認知症予防に有効であることが報告されている。しかし、運動が認知機能を改善させる生理学的機序は十分に明らかにされていない。本年度は、中高齢者を対象に、8週間の運動トレーニングを実施した。対象者は中等強度の有酸素性運動を行う運動群と、普段と変わらない生活を送る対照群に群分けされた。8週間の介入前後にて認知機能、動脈伸展性、脳血流動態を測定した。認知機能の測定には、ストループテストを実施し、文字の色と意味が一致する単純反応課題と文字の色と意味が一致しない実行課題の反応時間から評価した。また、動脈伸展性を超音波およびトノメトリセンサーから頸動脈のβstiffnessを測定し、近赤外線分光法(NIRS)から前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度変化を測定した。8週間の介入前後において、運動群の単純反応課題の反応時間は変化しなかったが、実行課題の反応時間が有意に短縮した。また、運動群における頸動脈βstiffnessは有意に低下し、左前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度は有意に増加した。一方、右前頭前野の酸素化ヘモグロビン濃度の有意な変化は認められなかった。これらのことから、有酸素性運動トレーニングは血管機能を増大させ、脳血流動態を改善することで、実行機能を向上させていることが示唆された。平成29年度は、運動トレーニングの前後において、近赤外線分光法(NIRS)や超音波ドップラー法を用いて脳血流動態を評価し、運動によって向上する認知機能や血管機能との関連性を検討し、運動が認知機能を改善させる生理学的機序の解明を目指す。スポーツ医学