hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
透明無機固体材料の光改質・加工の光-分子強結合場による増強

回折限界を越えるレーザー加工の例として、Si基板上で金ナノ粒子のプラズモン増強アブレーションによるナノホール形成が知られる。本研究では、金ナノ粒子で修飾した透明ガラス基板を用いて、レーザーとの相互作用による金粒子の形態変化と基板への影響を調べた。フェムト秒(800,400nm)、ナノ秒およびCWレーザー(532nm)の照射を行った。ナノ秒照射では、レーザー加熱により金の沸点を超える温度上昇が起こり、熱爆発^<[1]>の起こるフルエンス(180mJ・cm^<-2>)以上で、基板にナノホール形成が見られた。一方、フェムト秒照射では、クーロン爆発による分裂しきい値(14mJ・cm^<-2>)以上のフルエンスで、ナノ粒子を配置した位置にナノホール形成が可能である。よって、ナノパターンを施した基板を用いてパターン形成ができた。レーザーの時間幅依存して異なる分裂メカニズムとなるため、加工穴形状が変化する。レーザー光を吸収した金粒子の分裂のエネルギーによって、基板表面にピット状の加工穴ができるメカニズムが明らかとなり、プラズモン吸収を利用したガラスの表面加工への展望が開けた。今後、ナノ構造およびレーザー照射条件の最適化によるコントロールを行う。金ナノ粒子のプラズモン励起による高効率の加工をめざして、研究をおこなった。昨年度の検討で、金ナノ粒子修飾基板への532nm,ナノ秒YAGレーザーの照射により、照射数の増加とともにガラス表面にnano craterの生成とサイズの増大が見られることが分かった。そこで、この生成メカニズムを明らかにするため、単一パルス照射、分光測定、化学エッチングなどの実験を行った。約50nmの金ナノ粒子で修飾し、単一パルス光(360mJ・cm^<-2>・pulse^<-1>)を照射したガラス基板の電子顕微鏡写真を観察した。金修飾基板への照射によって、ナノ粒子が分裂し、表面に高数密度に分散する。この照射部から金ナノ粒子を除去したところ、表面に多くの孔が生成している様子が観察された。この孔の平均径は8nmであり、単一パルスのレーザー照射によって10nm以下の極めて微細なナノ孔をガラス表面に形成できることが確認された。照射密度とナノ孔の数密度の関係について検討したところ、ナノ孔数は照射密度が180-200mJ・cm^<-2>・pulse^<-1>をしきい値として急激に増加することが明らかとなった。金ナノ粒子のプラズモンバンド励起によって、ガラスのブレークダウンしきい値より2桁低いフルエンスで表面加工ができることは注目に値する。現在のところ、nano craterの位置制御性はよくないので、制御性の向上をおこなう必要がある。そのため、水中での照射を行うなどして、しきいフルエンスを更に下げることに取り組む。
途上国における農家の環境保全型農業技術の採用およびその阻害要因

本研究の目的は、開発途上国における持続可能な農業に向けた政策提言を行うことにある。具体的には、本研究は以下の三つの研究テーマからなる。A)環境保全型農業技術および有機農業認証への政府補助金プログラムに関する、村落内の知識・情報の共有メカニズムの解明B)フィールド実験の手法を用いた、農家による環境保全型の農業技術採用の要因解明C)環境保全型農業技術の採用による農業生産性への影響評価そして、これらの個別テーマから得られた知見に基づき、途上国における環境保全型農業の普及に向けた政策パッケージを策定・提案することが本研究の最終的な目標である。
エマルジョンフォームのブロッキング現象の解明

生クリーム等で代表されるエマルジョンやサスペンションを用いたフォームは、界面活性剤、水、空気からなる一般のフォームに比べて桁違いに寿命が長い。泡の寿命の長短はプラトー境界における排水で決まるが、エマルジョンのドロップレットはこの排水を阻害するため長い寿命を実現できていると考えられている。本研究はエマルジョンのドロップレットがプラトー境界に詰まる「ブロッキング現象」がどのような条件下で生じ、どのようなメカニズムで解消するかを明らかにし、エマルジョンフォームの寿命をコントロールすることを目的として実施された。エマルジョンフォームにおけるブロッキング現象解明のため、毛細管および単一粒径のラテックスビーズを分散させたサスペンションを用いたモデル実験を構築し、粒子の沈降挙動を観察しその解明を測った。粒子の動きをトラッキングすると、粒子は毛管壁面と粒子との間に生じる流れ場だけでなく、粒子同士の流れにより複雑な軌跡を描きながら沈降する様子がわかる。特にブロッキングの生じる瞬間、またそれが解消される瞬間の粒子挙動は複雑であり、用いた系ではレイリーテイラーの不安定性によるものが強いと考えられる。異なる粒子径を有する2種類のビーズを混合させるとき、その混合割合に依らずブロッキングの発生は強く抑制された、その効果は粒径のサイズ比が大きいほど顕著であった。これはジャミングによりブロッキングが生じるとする説を否定する結果である。生クリームで代表されるエマルジョンフォームは、界面活性剤、水、空気からなる一般のフォームに比べて桁違いに寿命が長い。泡の寿命の長短はプラトー境界における排水できまるが、エマルジョンのドロップレットはこの排水を阻害するため長い寿命を実現できていると考えられている。本研究ではプラトー境界におけるドロップレットの「ブロッキング現象」に着目している。それが何故生じどのように解消するのかを理解し、泡の寿命の制御につなげたい。プラトー境界に見立てた毛細管に粒径の揃った粒子で作成した懸濁液を入れ、粒子の沈降挙動およびブロッキングを観察した。ブロッキング現象は単純に粒子の粒径と毛細管の内径の比で決まるものではなく、粒子の濃度にも強く依存することが分かった。さらに、ブロッキングの生じる粒径と生じない粒径のサスペンション溶液を混合すると、ブロッキングは粒子の混合割合によらず、ブロッキングが生じることが分かった。これらの結果より、ブロッキング現象には粒径だけでなく粒子の流動挙動、特に粒子回りの液体の流れ場を知ることが重要だと思われる。粒子の沈降挙動をマイクロスコープにて観察すると、ブロッキング現象の前後で粒子の動きが遅くなる様子が観察できる。1粒子の沈降がつくる流体の流れが、他の粒子の沈降にも影響を与えているようである。この粒子の動きを正確に把握するため、PIVによる解析だけでなく、蛍光粒子を用いた1粒子の挙動観察も実施する。粒子の沈降挙動の観察は、想像よりもはるかに複雑なものであった。一つの粒子のみに着目してブロッキング現象を解明しようとする当初の計画では、周囲の粒子の挙動を観察できず、現象の解明には不適切である。このため、マイクロスコープによる観察を行い、粒子の協同的な動きの測定を行っている。ブロッキング現象は単純に管の太さと粒径で決まる訳ではなく、粒子間の距離が狭くなり粒子もすれ違えない場合に生じる。毛管内で生じる粒子同士の衝突、大小の粒子の挙動の違いを明らかにすることがこの現象解明の鍵となるであろう。蛍光粒子を用いてブロッキング現象を起こす粒子の挙動を観察する。粒径を混ぜた系において、大きい粒子のみの挙動、小さい粒子のみの挙動を色の異なる蛍光粒子で観察し、その動きの差異よりブロッキング現象を明らかにする。また、顕微鏡による粒子全体の挙動観察も行い、どのようなきっかけによりブロッキングが生じるのか、その条件を明らかにする。
多能性幹細胞の異種環境への寄与の限界

多能性幹細胞は体のすべての組織に分化しうる幹細胞の一つであり、その性質によってイーブ型とプライム型の2種類に大別される。げっ歯類の多能性幹細胞は「キメラ形成能」というユニークな性質を持つナイーブ型多能性幹細胞に属し、他の動物種の多能性幹細胞とは性質が異なる。我々は、このキメラ形成能によってマウスーラット間の異種キメラも作製できることを報告したが、一方で、ラットーマウス異種キメラのキメリズム(多能性幹細胞の異種組織への寄与率)は同種キメラと比較して胎生期においても成体においても低く、キメリズムのきわめて高いものは奇形があり胎生致死していた。これは異種環境内での多能性幹細胞の発生には限界があることを強く示唆しているが、多能性幹細胞が異種の発生環境内でどのような挙動を示すか(どこまで発生できるか)は全く明らかになっていない。そこで、本研究では異種環境における多能性幹細胞の寄与の限界(異種の壁)がどこにあり、どのような原因で限界に至るのかを明らかにすることを目的とした。これまでにラット→マウス、およびマウス→ラット異種キメラの様々な臓器におけるキメリズムを解析したところ、臓器ごとに寄与率が異なることが分かった。さらに、このパターンは異種キメラの種類によって異なっていた。同種キメラでは臓器ごとのキメリズムは有意な差は無いことから、異種環境における多能性幹細胞の寄与は臓器別に異なることが分かった。多能性幹細胞の異種キメラにおける臓器別の寄与率の解析が終了した為。異種キメラでは奇形が散見されるため、その原因を究明する。多能性幹細胞は体のすべての組織に分化しうる幹細胞の一つであり、その性質によってナイーブ型とプライム型の2種類に大別される。これまでに異種間テトラプロイドコンプリメンテーション法により、完全に多能性幹細胞由来の胎児がどのステージまで発生できるかを解析した。その結果、マウス多能性幹細胞をラットテトラプロイドに注入した場合、またその逆のラット多能性幹細胞をマウステトラプロイドに注入した場合、どちらも発生初期(E9.510.5)で発生停止または死亡していた。このことから、完全に異種環境内ではマウスもラットも発生の限界は胎盤形成期の直前であり、Full termまで発生できないということが明らかとなった。発生停止の時期から、胎盤と胎児または胎盤を介した母体と胎児の相互関係が不十分であった可能性も考えられる。当該年度に予定していた、異種間テトラプロイドコンプリメンテーション法により、完全に多能性幹細胞由来の胎児がどのステージまで発生できるか、胎盤は正常に形成されているか、母体由来因子が胎児で検出されるかを検討し、異種母体とのコミュニケーションが適切に行われているかどうかの検証がすべて終了した為。

多能性幹細胞が異種の組織内で正常に発生分化するためには、異種組織との複雑な細胞間相互作用や異種由来ファクターに対する反応が正常に行われる必要がある。これらが正常に行われているかどうかを検証するために、多能性幹細胞が異種動物体内の様々な組織で、その発生にどこまで寄与できるかを解析する。具体的には、マウス胚盤胞にラット多能性幹細胞(ES、iPS細胞)を、ラット胚盤胞にマウス多能性幹細胞(ES、iPS細胞)をそれぞれ注入して異種キメラを作製し、様々な発生段階で、脳、血液細胞、心臓、肺、腸、繊維芽細胞、肝細胞、腎臓および生殖細胞を単離し、酵素処理で単一細胞にしたのち、フローサイトメーターでそれぞれキメリズムを解析する。異種キメラでは奇形が散見されるため、その原因を究明する。動物実験が予定よりも少ない施行回数で完了出来たため、次年度使用額が生じた。繰り越した助成金は実験の委託または人件費に使用したい。論文校正、投稿料、学会参加などの成果発表に必要な為。
脂肪由来幹細胞(ADSC)に積層化した膵島細胞シート移植技術の確立

血糖値のコントロールが難しい1型糖尿病患者に対して、インスリンを注射に依らずに自ら分泌できるようにする目的で行われる膵臓や膵島の移植療法においては、安全性やドナーの少なさが問題となっている。本研究は、安全で簡便な移植のために膵島細胞を皮下へ移植することを目指すものである。間葉系幹細胞の免疫抑制作用(移植後の免疫反応を抑えて生着しやすくする)や血管新生作用(血液が少ない皮下でも、移植した膵島細胞に栄養を行き渡らせる)に期待して、膵島細胞と一緒に培養することで必要なドナー数を減らし、なおかつその培養した細胞をシート状にすることで簡単に移植できる手技を確立する。
酸化的脱アミノ化ヌクレオチドによる細胞障害とその防御機構の解明

ヌクレオチドは様々な生物学的反応において機能しているが、ヌクレオチドはさまざまな化学修飾を受けうる。このような修飾ヌクレオチドはヌクレオチドプールから取り除かれなければ、細胞に対して毒性を示す可能性がある。本研究は、酸化損傷ヌクレオチドであるITPとXTPにより機能阻害をきたす標的タンパク質ならびに新規損傷ヌクレオチド分解酵素の同定を目的としている。初年度(平成20年度)ではITP/XTP結合特性を持つタンパクを修飾ヌクレオチド結合タンパク質に対するスクリーニングを行い、イノシン三リン酸(ITP)、キサトシン三リン酸(XTP)、グアノシン三リン酸(GTP)結合タンパク質として、ヒトnucleoside diphosphate linked moiety X-type motif 16(NUDT16)タンパク質を同定した。2年目(平成21年度)ではNUDT16の生化学的特性を理解し、さらにin vitroレベル及び細胞・組織レベルでの解析を進めることで、目的タンパクの生物学的機能を明らかにすることとした。組み換えNUDT16タンパク質は検討した29のヌクレオチドの中から主にプリンヌクレオシド二リン酸または三リン酸をそのヌクレオシド一リン酸に加水分解した。さらに分解効率のよい基質について、反応速度パラメーター(K_m,K_<cat>)を算出し、NUDT16がIDP、dIDPを最もよい基質としていると考えられる。その上、NUDT16は(デオキシ)イノシン三リン酸([d]ITP)を中程度に加水分解した。NUDT16は大部分が核内、特に核小体内に局在していた。HeLaMR細胞でのNUDT16のノックダウンにより、S期での細胞周期遅延、細胞増殖の低下、核DNAの一本鎖切断の蓄積の増加、並びにRNA中のイノシンレベルの増加が引き起こされた。以上より、NUDT16が(デオキシ)イノシン二リン酸分解酵素であり、(d)ITPの悪影響から細胞を守るために主に核内で機能しうると結論した。本研究は、酸化損傷ヌクレオチドであるITPとXTPにより機能阻害をきたす標的タンパク質ならびに新規損傷ヌクレオチド分解酵素の同定を目的とし、初年度(平成20年度)ではITP/XTP結合特性を持つタンパクについて、生化学的特性を理解し、さらにin vitroレベル及び細胞・組織レベルでの解析を進めることで、目的タンパクの機能を明らかにすることとした。ITPおよびXTP固定化樹脂に結合するタンパク質として複数種同定し、その中から代表的なヌクレオチド分解ドメインを持つタンパク(ITPBP2)について組換えタンパク質を用いた生化学的機能解析としてヌクレオチド分解活性の評価を行った。ITPBP2はITPとXTPをはじめ、その2リン酸体であるIDPやXDP、dIDP、GDP、dGDPなどのヌクレオチドを主に分解することを明らかとした。さらにこれらの分解効率のよい基質について、反応速度パラメーター(Km,Kcat)を算出し、ITPBP2はIDP、dIDPを最もよい基質としていると考えられる。TTPBP2のヒト組織別発現について、21種類の主要なヒト由来RNAをサンプルとしてreal-time PCR法により定量的な解析を行った。肺、腎にて比較的高いレベルでの発現が確認されたものの、解析した全組織で広く発現しており、組織における基本的な生体機能の発現・維持に関わっていると考えている。現在、細胞内におけるITPBP2の機能を明らかにするため、培養細胞を用いた実験系でITPBP2の発現を阻害(siRNA法)した細胞株を用いて、細胞増殖、突然変異、細胞形質転換や細胞死に着目して解析を進めている。
病原微生物におけるヘムシグナリング複合体の構造学的研究

病原微生物と宿主との間には必須栄養元素である鉄の争奪戦がくりひろげられており、病原菌感染を治療するうえでも鉄代謝は鍵となっている。鉄の取り込みシステムで重要な役割を担っているタンパク質を分子レベルで理解するため、本研究では病原菌でヘムを感知する二成分情報伝達系のヘムセンサータンパク質であるChrS/ChrAと、ABCファミリーに属するヘムトランスポーター(HmuTUW)複合体の機能構造解析を進行させてきた。Hisタグを付けて大腸菌で発現させたChrSは界面活性剤であるデシルマルトシドによって高効率で可溶化および精製が可能である。これまでのChrS/ChrAの機能解析によって、リガンド(ヘム)の特異性、ヘム依存的なリン酸化活性能、ヘム結合に必須な残基を明らかにしてきた。ChrS単独での結晶化に成功しており、分解能7 AのX線回折スポットを確認した。しかし、再現性よく結晶を得る事が困難であった。一方、ChrAは可溶性のタンパク質であり、GST融合体として発現・精製・結晶化方法を確立した結果、単独での構造決定に成功した(未発表)。病原菌由来のヘムトランスポーターは3種類のタンパク質サブユニットが1:2:2複合体で機能する。そのうち、ペリプラズム空間でヘムを捕捉するサブユニットについて、アポおよびホロ型の立体構造を高分解能で決定した。また、膜貫通領域とATP結合サブユニットを含む結晶化に成功し、X線回折実験を行なった結果、分解能が3.6 A程度の反射データが得られ、分子置換法による位相計算によって部分的なモデル構築が可能となった。24年度が最終年度であるため、記入しない。病原微生物と宿主との間には必須栄養元素である鉄の争奪戦がくりひろげられており、病原菌の鉄代謝をターゲットにした創薬が期待されている。本研究では病原菌がもつ鉄の取り込みに関るタンパク質の作動原理を分子レベルで理解することを目的として、細胞膜でヘムセンサーとして機能する二成分情報伝達系のタンパク質ChrSと、ABCファミリーに属するヘムトランスポーター複合体の結晶構造解析を進行させた。ChrSの結晶構造解析では、タンパク質の精製および結晶化の過程で最適な界面活性剤を用いることが成功のカギとなるため、ゲルろ過分析を用いて分子の均一性を評価し、結晶化に有利な条件を検討した。その結果、ChrSの結晶化にはじめて成功した。X線回折実験を行なった結果、分解能が7Å程度の反射が得られた。また、ChrSの情報伝達系の下流因子であるChrAの結晶が得られ、分解能が4Å程度のデータが得られた。分解能を向上させて立体構造が決定できれば、細胞の外の環境の変化感知が細胞内でのリン酸反応へと情報変換されるメカニズムを原子レベルで解明できると期待される。病原菌由来のヘムトランスポーターの細胞外側でヘムを捕捉するタンパク質、膜貫通領域、ATP結合タンパク質の合計3種類のタンパク質の1:2:2複合体のの結晶化に成功し、X線回折実験を行なった結果、分解能が4Å程度の反射が得られた。機能解析に関しては、ヘムトランスポーターのATPase活性の輸送基質であるヘム濃度依存性を明らかにした。ヘムセンサーChrS可溶化条件を検討化した結果、凝集状態にあるタンパク質を大幅に減少させることができ、ChrSの結晶化に成功した。ヘムトランスポーターの結晶化にも成功した。結晶の高分解能化をめざして引き続き試料調製条件の最適化を行なう。これには界面活性剤の最適化、モノクローナル抗体の作成を含む。また、ナノディスクを用いて可溶化したChrS/ChrA複合体の構造ダイナミクスについてSAXS法を用いた解析を行なう。
下痢や便秘を伴う消化器疾患に対する腸管アクアポリンを標的とした新規治療戦略

近年、体内の水の輸送において、アクアポリンが重要な役割を担っていることが明らかとなってきた。本研究では、下痢や便秘の発症における大腸AQP3の役割について調べた。本研究の結果から、センノシドAによる瀉下作用には、大腸AQP3の発現低下が関与していることが明らかとなった。一方、モルヒネによる便秘には、大腸AQP3の発現増加が関与していることが明らかとなった。今後、大腸AQP3をターゲットとした新たな瀉下剤や止瀉剤の開発が可能になるものと考える。最近、食の欧米化や心因的ストレスの増加などに伴い、潰瘍性大腸炎などの炎症性腸疾患や過敏性腸症候群などの消化器疾患患者が増加の一途をたどっている。一方、癌患者の増加により抗癌剤や麻薬性鎮痛薬モルヒネなどが緩和医療で積極的に用いられているが、治療中にはほぼ100%の患者に、副作用として激しい下痢や便秘が誘発される。これらの下痢や便秘の発症要因については不明な点が多く残っており、これまで様々な視点から研究が行われている。しかしながら、その原因解明には至っておらず、現在までに根本的な治療法はない。そこで本研究では、消化器疾患に対する新規治療薬の開発を目指すに先立ち、種々の原因で発症する下痢や便秘に対する大腸の水チャネルアクアポリン(AQPs)の役割について明らかにすることを目的とした。まず、腸管の水輸送におけるAQP3の役割およびその発現変動メカニズムについて、現在用いられている瀉下剤(センノシドA)を用いて調べた。その結果、センノシドAは大腸のAQP3の発現量を低下させることにより、腸管側から血管側への水の移動を抑制し、瀉下作用を示していることがわかった。さらに、センノシドAは腸内細菌によりレインアンスロンへと代謝された後、大腸のマクロファージを活性化させ、PGE2の産生および分泌を亢進させること、また、このPGE2はパラクライン因子として大腸粘膜上皮細胞に作用し、AQP3の発現を低下させていることを明らかとした。これらの知見は、大腸のAQP3が新規瀉下剤のターゲット分子となり得ることを意味している。したがって、AQP3発現制御機構をより詳細に解明することにより、新規瀉下剤の開発が可能と考えられる。申請者はこれまでに、便の水分量を最終的にコントロールしている大腸に水チャネルアクアポリン3(AQP3)が優位に発現していることを見出し、AQP3が便の水分量を変動させる極めて重要な因子であることを明らかにした。本研究では、種々の原因で発症する下痢や便秘においても、AQP3の発現や機能の変化が重要な役割を担っているのではないかと考え、その立証を試みた。まず、便の水分量が急激かつダイナミックに変化した場合に、大腸AQP3の発現がどのように変動するかを瀉下剤であるセンノシドAを用いて調べた。その結果、センノシドAは大腸のAQP3の発現量を減少させることにより、腸管側から血管側への水の移動を抑制し、瀉下作用を示していることが明らかとなった。また、このメカニズムとして、マクロファージから分泌されるPGE2が重要な役割を担っていることが明らかとなった。次に、便秘症の発症と大腸AQP3との関係について検討した。検討にあたっては、臨床で問題となっているモルヒネ誘発性便秘症に焦点を当て、解析を行った。その結果、モルヒネは大腸におけるAQP3の発現量を増加させることにより、腸管側から血管側への水の吸収を促進し、便秘を発症させている可能性が示唆された。さらに、モルヒネは大腸からのセロトニンの分泌を亢進し、分泌されたセロトニンがセロトニントランスポーター(SERT)を介して大腸粘膜上皮細胞内に取り込まれ、AQP3の発現量を増加させたものと考えられた。本研究の結果から、下痢や便秘の発症メカニズムとして、大腸AQP3の発現変動が重要であることが明らかとなった。今後、大腸AQP3の発現制御機構を詳細に解明することにより、AQP3をターゲットとした瀉下剤や止瀉剤の開発が可能になるものと考える。医療薬学申請者らは、体内の水の輸送に重要な役割を担っている水チャネルである腸管のアクアポリン(AQPs)に着目し、新規瀉下剤の開発を目指した。その結果、大腸にはAQP3が優位に発現しており、その発現の変動により、糞中水分量が変動することを明らかにした。また、大腸AQP3の発現低下メカニズムについても解明した。これらの知見は、新規瀉下剤を開発する上で、非常に有用な情報となり得る。さらに、本知見は、大腸のAQP3が新規瀉下剤のターゲット分子となり得ることを意味している。したがって、今後、AQP3発現制御機構をより詳細に解明することにより、新規瀉下剤の開発が可能と考えられる。

癌患者の増加により麻薬性鎮痛薬モルヒネなどが緩和医療で積極的に用いられているが、治療中にはほぼ100%の患者に、副作用として便秘が誘発される。これまでの研究成果より、便秘の誘発にも大腸のAQP3の発現変動が関与している可能性が考えられた。今後、便秘症における大腸AQP3の役割について明らかにする。また、潰瘍性大腸炎モデル動物の作製に成功したため、本モデル動物を用いて、下痢の発症における大腸AQP3の役割について調べる。概ね順調に研究費を使用しているが、試薬の購入時に半端な金額が残ったため、次年度使用額が生じた。ラット組織あるいはHT-29細胞からウエスタンブロッティングおよびPCRを行うに当たり、試薬代および消耗品が必要となる。また、メカニズム解析に当たり、トランスフェクションやDNAマイクロアレイ解析などを行う予定である。
口腔内の生体防御能の促進に向けた看護口腔ケアモデルの開発

医療療養型病院に入院中の患者を対象者に、口腔状態を縦断的に調査した結果、口腔内環境は個人差が大きく,食事,歯数,気管カニューレの装着が口腔内の細菌数の増加や衛生状態に影響していた。看護アセスメントの改善により口腔衛生状態が改善されることが示唆された。寝たきり高齢者への口腔ケアは、細菌数レベルを2時間後まで維持し、皮膚温が変化することから衛生面だけでなく刺激効果が明らかになった。口腔衛生状態を維持するためには、口腔内の状態に適した方法でのケアが必要であるため、医療療養型病院に入院中の患者で、代諾者より研究への同意の得られた53名を対象に口腔状態を診査し、現状の口腔ケアの課題を検討した。診療録より、病名および治療内容、ADL等の基本情報を収集し、口腔内診査を2012年8月に実施した。そのうち、有歯顎者16名の口腔内総菌数をPanasonic細菌カウンタ(品番:DU-AA01NP-H)を用いて舌上の菌数を測定した。また、唾液量は、気管カテーテルキットを用いて100mmHgにて3分間吸引し採取量を測定した。対象者は、男性15名(平均年齢77.3歳。61歳86歳)、女性38名(平均年齢84.0歳、56歳から100歳)であり、入院時の原疾患は、脳梗塞後遺症25名(47.1%)、パーキンソン病4名(7.5%)、クモ膜下出血後遺症3名(5.6%)、その他脳挫傷後後遺症等4名(7.5%)であった。食事は、経鼻経管栄養者4名(7.5%)、胃瘻42名(79.2%)、経口摂取者6名(11.3%)であった。気管切開者は9名(17.0%)、無歯顎者は12名(22.6%)であり、口腔内の総細菌数は、レベル2(105個106個)は1名、レベル3(106個106.5個)は2名、レベル5(107個107.5個)は7名、レベル6(107.5個108個)は5名、レベル7(108個以上)は1名で、標準であるレベル4以下は2名のみあった。唾液量は、採取できなかった者が2名、平均0.26 ml/minで、口腔乾燥症を示す0.1 ml/min以下は4名であった。有歯顎者の口腔ケアは、1回/日、オキシドールを1.5倍希釈したものかマウスウォッシュを使用してブラッシングが行われ、綿棒で拭きとりが行われていた。対象者の歯の状態に合わせたケアの必要性が示唆された。本研究の目的は、易感染宿主である高齢者や脳血管障害者,経腸栄養者,化学療法や透析中の患者を対象に,看護の視点から,口腔内常在細菌叢を維持し,口腔に備わる局所の生体防御機能を損なわず,かつこれを賦活するような口腔ケアの方法を開発することである本年度は、1)2012年10月の調査時との比較2)無歯顎者を対象者に追加し、有歯顎者との比較3)口腔ケア後の口周囲の循環状態をサーモグラフから分析し、唾液分泌量との関係の結果から、口腔ケアの効果を検討する事を目的とした。対象者は、療養型病床群に入院中の患者で研究への同意の得られた方28名である。2012年度の対象者は13名であった。無歯顎者は6名で平均年齢は93.6歳であった。有歯顎者は22名で平均年齢は82.9歳、現在歯数は12.6本であった。口腔状態を観察後、1名の研究者がスポンジブラシと歯ブラシを用い3分間の口腔ケアを実施し終了時マウスウオッシュを塗布した。ケア前、ケア直後、1時間後、2時間後に、Panasonic細菌カウンタ(品番:DU-AA01NP-H)(以下、細菌カウンタ、インピーダンスの変化を計測)で左口角頰側部(第1大臼歯部)および舌中央部から測定用綿棒で採取し、口腔内総菌数を測定した。左口角頰側部(第1大臼歯部)と舌中央部の細菌数の相関は、各時間ともr=0.45であった。細菌カウンターレベルの平均値は、前が4.3、直後が2.3、1時間後2.4、2時間後2.5であり、丁寧なケアを行うことにより、衛生状態は2時間までは変化がないことが明らかになった。唾液量と口腔内細菌数レベルの相関は正の相関を示していた(前:r=0.26、2時間後:r=0.42)。今後、唾液成分の分析およびサーモグラフからの分析を行う。本研究の目的は、易感染宿主である高齢者や脳血管障害者,経腸栄養者,化学療法や透析中の患者を対象に,看護の視点から,口腔内常在細菌叢を維持し,口腔に備わる局所の生体防御機能を損なわず,かつこれを賦活するような口腔ケアの方法を開発することである本年度は、易感染宿主者の口腔内の湿潤度、口腔内細菌数と生体防御機能の関係を把握することを目標としていた。対象者は、療養型病床群に入院中の患者で、施設から、研究対象として可能な方を100名程度推薦していただき、研究への同意の得られた方53名である。

なお、本人からの同意を得ることは困難であり、すべて、代諾者から同意を得た。同意の得られた対象者の基本情報と口腔内診査を行った。対象者は、男性15名(平均年齢77.3歳。61歳86歳)、女性38名(平均年齢84.0歳、56歳から100歳)であり、入院時の原疾患は、脳梗塞後遺症25名(47.1%)、パーキンソン病4名(7.5%)、クモ膜下出血後遺症3名(5.6%)、その他脳挫傷後後遺症等4名(7.5%)であった。食事は、経鼻経管栄養者4名(7.5%)、胃瘻42名(79.2%)、経口摂取者6名(11.3%)であった。無歯顎者は12名(22.6%)であり、有歯者の現在歯数の平均は14.6本であったが、健全歯は4.9本であり、残根状態の歯が多数あり、周囲歯肉の炎症が見られた。口腔内の乾燥は、18名(33.9%)に見られた。これらの患者のほとんどはコミュニケーションがとれず、開口状態を維持することは困難であり、従来の口腔湿潤度紙による口腔内湿潤度を測定することや綿棒による口腔内細菌の採取は困難であることが明らかとなり、これらの測定方法に関しての検討が必要である。本研究の目的は、易感染宿主である高齢者や脳血管障害者、経腸栄養者、化学療法や透析中の患者を対象に、看護の視点から、口腔内常在細菌叢を維持し、口腔に備わる局所の生体防御機能を損なわず、かつこれを賦活するような口腔ケアの方法を開発することである本年度は、1)2012年10月の調査時との比較2)無歯顎者を対象者に追加し、有歯顎者との比較3)口腔ケア後の口周囲の循環状態をサーモグラフから分析し、唾液分泌量との関係の結果から、口腔ケアの効果を検討し、ガイドラインを作成する事を目的とした。1)2)の口腔内環境に関する調査項目は、現在歯数、口腔の清掃度、歯石、歯肉出血、口臭、舌苔、口腔乾燥、口腔内細菌ついてであった。歯の状態は、健全歯が少なく残根が多いが抜歯以外の治療がされていない状況であった。口腔内環境は個人差が大きく、食事、歯数、気管カニューレの装着が口腔内の細菌数の増加や衛生状態に影響していた。口腔ケアは、1日1回看護職により実施されているが、口腔ケアの評価や口腔アセスメントがされず、その日の担当者の技量や判断で行われていた。個別マニュアルの提示、評価表に基づいた記録、看護職間で互いにケア方法を確認するなどの体制を作ることにより口腔衛生状態の改善や維持が促進される可能性が明らかになった。3)では、ケア前、ケア直後、1時間後、2時間後の口腔周囲の皮膚温の各平均は、有歯顎者では、36.8±1.4°C、36.5±1.4°C、36.5±1.1°C、36.8±0.8°C、無歯顎者では、36.1±1.3°C、34.5±1.9°C、35.1±0.9°C、35.8±0.6°Cであり、両群ともケア直後に皮膚温は低下しその後上昇していた。ケアによる口腔周囲組織への刺激が皮膚血流量に影響し皮膚温に波及したと考えられ、口腔の開閉や舌への刺激となり血流量の変化は脳への刺激となることが示唆された。本研究の目的は、易感染宿主である高齢者や脳血管障害者、経腸栄養者、化学療法や透析中の患者を対象に、看護の視点から、口腔内常在細菌叢を維持し、口腔に備わる局所の生体防御機能を損なわず、かつこれを賦活するような口腔ケアの方法を開発することである。本年度は、口腔ケアのガイドラインを作成する事を目的とした。これまでの研究成果から、本研究の対象者である経腸栄養者が療養している施設で行われている口腔ケアは、1日1回看護職により実施されているが、口腔ケアの評価や口腔アセスメントがされず、その日の担当者の技量や判断で行われていた。アセスメントが実施されない要因として看護職の口腔ケアに対する教育背景や知識量の影響が推測された。ガイドライン作成には、実情を明らかにし、内容を検討する必要があるため研究者が企画し実施している口腔ケアに関するハンズオンセミナー参加者を対象に調査を行った。看護師15名の調査結果からは、60%が学生時代に口腔ケアの講義を受けていたが、年齢が高い者では口腔ケアの講義がなかったと回答していた。また、講義時間が90分以上はなかった。
理科で全員の実験結果をデータ化し分析することで批判的思考を高める指導方法の開発

○研究目的結果と考察を分けて考えさせることは大切にされているが,データからの結果の読み取りは重要視されていない。これは,グループ実験または演示実験が多く,子どもが手にするデータが少なく,そこからの読み取りをするため,データの傾向まで読み取って考察する必要がないということが考えられる。また,少ないデータからの考察であるため,考えの対立や誤差に対する考察なども行われず,結果と考察を分けているものの,同じ内容をなぞるだけになってしまうと考える。そこで,問題解決の中で,よりデータにこだわる授業を行うことで,子どもに科学的な見方・考え方を養うことができると考えた。○研究方法まず,子どものデータの数を保証するため,実験を「一人一実験」で行い,多くの実験結果,つまり,データを得させる。これを,全体で共有できるよう,大きな表にシールを用いて可視化する。そうして完成した集約表は,同じ実験をした仲間の実験結果であることから,再現性と客観性を兼ねそろえたデータとなる。また,多くの結果とは離れた結果も出てくる場合も考えられ,どちらが正しいか,なぜそのようなことが起こるのか,といった議論になり,より深い考察になると考えた。その際,誤差と捉えるべきなのか,実験の失敗と考えるべきなのかといった思考が生まれ,昨今研究が盛んになっている批判的思考の育成にもつながると考えた。○研究成果一人一実験で行ったことから,多くのデータを得ることができ,再現性と客観性に支えられた考察を行えた。それによって,自分だけでなくみんなで導き出したのだという自覚から,より強固な結論を得ていた。また,多くのデータを得ることで,「同じくらい外れているから,これは実験手順に不備があるはず」という批判的な思考を用いたり,「温度に多少のズレはあるが全体的な傾向はそろっている」ということから誤差と判断したりして,考察を進めていくことができた。
漏斗胸に対するプレート矯正治療に伴いうる、脊椎の弯曲を予測する診断システムの開発

漏斗胸は胸部が陥没している先天変形である。漏斗胸に対しては金属バーを胸郭に装着し、凹んだ部分を押し上げる手術が行われる。この矯正の過程においてはしばしば、脊椎がしだいに弯曲し、このための修正の手術が必要とされる。この合併症を避けるべく、漏斗胸の矯正に先立ち、脊椎の弯曲が生じるか否かを予測するシステムを構築することを目的として本研究を計画した。実際的な研究は以下のように計画した。まず120例の症例において、矯正の前後における脊椎の弯曲角の変化を、レントゲン画像において測定する。この一方で、矯正バーを装着することにより、脊椎を構成するおのおのの椎骨が受ける力の大きさと方向を、有限要素シミュレーションを用いて算出する。この上で、弯曲角の変化と、椎骨が受けた力の相関を解析する。これにより、どの椎体に対してどの程度の力が加わると、脊椎の弯曲が生じるのかについての法則が解明される。上記の法則が解明されれば、手術に先立ち、脊椎の弯曲が増悪するか否かを、あらかじめ予測することができるようになる。平成30年度は3年間にわたる本研究の初年度である。この1年間で、漏斗胸患者のCTデータに基づき3次元シミュレーションモデルを作成し、これに対して負荷をかける技術の開発を行った。この結果、手術を行うとどの程度、脊椎の各椎骨に水平方向の力が加わるのかが算出できるようになった。また本研究の施行を通じて、本研究のモデル作成技術を用いることにより頭蓋骨がいかに、外力に対して反応するかを解明する技術を開発した。この成果はいわば副産物であるが、顔面外傷のメカニズムを解明する上で非常に有用である。本研究は3つの核心部分より構成される。第1は実際症例において発生した脊椎の側弯の定量的評価である。第2は漏斗胸患者のCTデータに基づき、もとの胸郭の力学的挙動を予測する3次元シミュレーションモデルを作成する技術を開発することである。第3は、計測により確認された脊椎側弯の増悪程度と、シミュレーションモデルにおいて求められた、各椎骨に対して水平方向に作用する力の相関を評価することである。これらの3項目を平成30年度から32年度にかけて、それぞれ1年ずつで施行していく予定を立てている。本年度は第2の核心部分(シミュレーションモデルを作成する技術の開発)を達成することができた。ゆえに比較的順調に進行していると評価する。上に述べたごとく、本研究は3つの核心部分より構成される。本年度はシミュレーションモデルの作成技術をほぼ確立した。ゆえに今後の2年間において他の項目である、実際症例の評価と、脊椎側弯角度と水平方向の力の相関の評価を行ってゆく予定である。また、副産物として得られた、頭蓋骨についての力学解析技術を応用することにより、顔面骨骨折の発生メカニズムにも取り組んでゆく予定である。

ゆえに今後の2年間において他の項目である、実際症例の評価と、脊椎側弯角度と水平方向の力の相関の評価を行ってゆく予定である。また、副産物として得られた、頭蓋骨についての力学解析技術を応用することにより、顔面骨骨折の発生メカニズムにも取り組んでゆく予定である。本研究においては有限要素モデルの作成と解析計算を行うためにソフトウェアを使用しますが、このソフトウェアの年間使用料は約80万円です。2019年4月23日現在においで、2018年度分のソフトウェア使用料の支払いが済んでいないために繰越金額として査定されています。またウェブサイトの作成・維持にも年間24万円が必要ですが、この料金も支払いが2019年5月以後になるので、扱いとして繰り越しになっています。胸郭変形症について、国民に深く知っていただくためにホームページを作成しています。上記は作成したホームぺージのうち、平成30年度の研究成果に深く関連する部分です。
テアリング不安定による磁気島が磁気流体スケールのプラズモイドへ成長する過程の研究

電磁粒子プラズマシミュレーションコードを用い、テアリング不安定による磁気島が大スケールへと融合する過程の数値実験を行った。計算規模を変えることで初期状態の磁気島の個数を変化させながら、磁気島群が大スケールに発達する様子を調べた。その結果、小スケールの磁気島融合の場合と大スケールの磁気島融合の場合の結果の差から、磁気島合体時における電子加速過程にいくつかの段階があることを明確に示すことに成功した。PIC法による電磁粒子プラズマシミュレーションコードを用い、電流層中のテアリング不安定の結果生じる最小波長の磁気島が複数個発生できる空間規模の計算を行った。テアリング不安定によって複数の磁気島が発生した場合、テアリング不安定に引き続き磁気島の融合不安定を通してMHDスケールへ急速に発達していくことが予想できるが、融合不安定を粒子シミュレーションで扱うことはこれまでに例を見なかった。平成19年度には2次元計算により磁気島16個までの融合不安定のシミュレーション計算を行った。その結果、シミュレーションシステムの最大波長まで成長する時間スケールは概ね初期磁気島の個数に比例することがわかった。初期磁気島の個数が8個や16個のケースでは、それより少ない個数の場合には2段階であったのに対して、3段階の融合プロセスをへて1つの大きな磁気島に成長する様子が明らかになったが、より大きなシミュレーション計算領域で長波長側の自由度が大きくなった場合の融合の時間スケールが変化するかどうかは、現時点では不明である。磁気島が合体して大きなスケールに移行するにつれて大きな電子加速が発生することを発見した。粒子軌道の詳細な解析をおこなった結果、トランジェントに発生する大きなリコネクション電場によるX-Iine近傍での加速が最終的なエネルギースペクトルを決めていることがわかった。さらに、より大きな系へ移行した後には磁気島融合領域におけるX-line近傍での電子加速の寄与が無視できないことが明らかになった。磁気島融合に伴う電子加速過程が、磁気リコネクションに伴う電子加速現象に大きく寄与している可能性を示す重要な結果である。平成19年度に引き続き、PIC法による電磁粒子プラズマシミュレーションコードを用い、電流層中のテアリング不安定の結果生じる最小波長の磁気島が複数個発生できる空間規模の計算を行った。テアリング不安定によって複数の磁気島が発生した場合、テアリング不安定に引き続き磁気島の融合不安定を通してMHDスケールへ急速に発達していくことが予想できるが、融合不安定を粒子シミュレーションで扱うことはこれまでに例を見なかったたものである。平成20年度には2次元計算により磁気島16個までの融合不安定のシミュレーション計算結果の解析を行う一方、これまでの8個以下の磁気島の融合計算結果との比較を行い、より大スケールに発達する様子を調べた。小スケールの磁気島融合のケースと大スケールの磁気島融合の差から、磁気島合体時における電子加速過程にいくつかの段階があることを明確に示すことに成功した。即ち(1)X-line近傍においてトランジェントに発生する大きな電場による加速(2)磁場パイルアップ領域における非断熱的な運動による加速(3)磁気島合体領域における新たな磁気再結合プロセスによる加速(4)収縮する磁気島内を高速に行き来することによるフェルミ加速、の4プロセスである。磁気島融合に伴う電子加速過程が、磁気リコネクションに伴う電子加速現象に大きく寄与している可能性を示す重要な結果であると考えられる。本研究計画期間中には、シミュレーション系を開放系にすることで、閉じた周期系境界による効果を評価を開始しているが、開放系での計算については磁気中性線の移動などの面白い結果が得られつつあり、引き続き今後の研究課題として研究を継続する。
画像誘導放射線治療における位置決めＣＴの被ばく線量評価及び線量と画質の最適化

本研究では,放射線治療患者のQOLの向上を目指して,画像誘導放射線治療(IGRT)による位置決めX線CBCTの被ばく線量評価及び線量と画質の最適化を図るために,以下の事項を明らかにした.(1) kV-CBCTの簡便な吸収線量計測法を開発し,線量と画質の最適化を行った.(2) kV-CBCTの患者体内の線量分布をMonte Carlo simulation及び放射線治療計画装置から算出し,治療線量とCBCT線量の加算から直腸や水晶体等のリスク臓器の被ばく線量を線量体積ヒストグラム(DVH)から定量的に評価した.(3) kV-CBCT,MV-CBCT,MV-FBCTの被ばく線量を算出した.画像誘導放射線治療(IGRT)による位置決めX線Cone-beamCT(CBCT)の被ばく線量評価と画質評価において,以下の研究成果を得た.(2)頭部用と腹部用の円筒状水ファントムを用いて,両kV-CBCTの吸収線量を本研究で開発したコバルト水吸収線量校正定数に基づくファーマ型電離箱を用いた吸収線量計測法で評価した.さらに,本法と従来のkV-X線の空気カーマ校正定数による吸収線量計測法(AAPM TG61)との線量比較を行った.(3) CT画像を用いて,頭部,頸部,胸部,腹部,骨盤部の撮影条件を用いてモンテカルロ計算によって線量分布を作成し,主要臓器やリスク臓器の線量を線量体積ヒストグラム(DVH)から定量的に算出した.臓器線量は両kV-CBCTとMV-CBCTで比較した.(4)両kV-CBCTとMV-CBCTの画質評価を画質評価ファントムを用いて行い,比較した.以上の研究成果から両kV-CBCTとMV-CBCTの吸収線量評価が可能になった.本研究で開発した吸収線量計測法は,AAPM TG61に比べ約4%低下した.線量評価の不確かさでは,AAPM TG61による5.3%から本法では2.1%に大幅に軽減できた.また,CT画像を用いた線量分布計算とDVHからkV-CBCTとMV-CBCTの臓器線量の定量的な評価が可能になった.さらに,画質評価においては両kV-CBCTに大きな差はないが,治療計画用の線量分布計算に利用するにはまだ画質改善が必要である.本研究では,放射線治療患者のQOLの向上を目指して,画像誘導放射線治療(IGRT)による位置決めX線CBCTの被ばく線量評価及び線量と画質の最適化を図るために,以下の事項を明らかにした.(1) kV-CBCTの簡便な吸収線量計測法を開発し,線量と画質の最適化を行った.(2) kV-CBCTの患者体内の線量分布をMonte Carlo simulation及び放射線治療計画装置から算出し,治療線量とCBCT線量の加算から直腸や水晶体等のリスク臓器の被ばく線量を線量体積ヒストグラム(DVH)から定量的に評価した.(3) kV-CBCT,MV-CBCT,MV-FBCTの被ばく線量を算出した.画像誘導放射線治療(IGRT)による位置決めX線Cone-beamCT(CBCT)の被ばく線量評価において,以下の研究成果を得た.(1) kV-CBCTの吸収線量測定用ファントムとして,頭部用と腹部用の円筒水ファントムを作成した.本ファントムは,中心と周囲4箇所で電離箱による吸収線量測定が可能である.(2) kV-CBCTファントムを用いた吸収線量計測法として,Co-60で校正されたファーマ型電離箱を用い,Co-60とkVの電離箱の補正係数をモンテカルロ法から算出し,絶対線量を求める手法を確立した.(3) CT画像を用いたモンテカルロ法による線量分布計算では,まずkV-CBCTのビームモデリングを水ファントムを用いた線量分布測定と計算との比較から検証し,次にCT画像を用いてkV-CBCT撮影条件での線量分布を計算した.この際,治療寝台をモデリングすることで,より精度の高い線量計算が可能になった.モンテカルロ法による線量分布は,(2)項で測定した吸収線量によって校正した.これらの線量分布はCT画像上に表示可能とした.(4)線量体積ヒストグラム(DVH)による臓器線量の評価では,算出した線量分布から各臓器のDVHを算出し,定量的に臓器線量を評価した.kV-CBCTによる吸収線量は,MV-CBCTやMV-Fan beam CT(FBCT)等の線量と比較した.以上の研究成果からkV-CBCTの吸収線量計測法の確立,CT画像上への線量分布の表示,DVHによる臓器線量の定量的な評価が可能になった.本研究成果は治療患者のQOL向上に重要であり,IGRT被ばく線量ガイドラインに有用な情報を提供する.今後の研究の展開としては,IGRT線量と放射線治療線量との積算線量のDVHによる定量的な評価や線量と画質の最適化等を行う予定である.画像誘導放射線治療(IGRT)による位置決めX線Cone-beam CT(CBCT)の被ばく線量評価と画質評価において,以下の研究成果を得た.

(1)平成24-25年度に行ったVarian On-Board Imager (OBI)とElekta X-ray Volumetric Imager (XVI)のkV-CBCTとSiemens MV-CBCTのモンテカルロ法によるビームモデリング,線量特性(X線スペクトル,深部量百分率,軸外線量比)の研究成果を論文にまとめた.(2)頭部用と腹部用の円筒状水ファントムを用いて,両kV-CBCTの吸収線量を本研究で開発したコバルト水吸収線量校正定数に基づくファーマ型電離箱を用いた吸収線量計測法で評価した.さらに,本法と従来のkV-X線の空気カーマ校正定数による吸収線量計測法(AAPM TG-61)との線量比較を行い,研究成果を論文にまとめた。(3) CT画像を用いて,頭部,頸部,胸部,腹部,骨盤部の撮影条件を用いてモンテカルロ計算によって線量分布を作成し,主要臓器やリスク臓器の線量を線量体積ヒストグラム(DVH)から定量的に算出した.IGRTにおける両kV-CBCT臓器線量を研究論文としてまとめた(現在投稿中).(4)両kV-CBCTとMV-CBCTの画質評価を画質評価ファントムによって行った.また,治療線量とkV-CBCT線量の加算線量分布のDVH評価が可能になった.以上の研究成果から両kV-CBCTとMV-CBCTの吸収線量評価が可能になった.本研究で開発した吸収線量計測法では,従来の測定法であるAAPM TG61に比べ計測線量が約4%低下した.また,体幹部の被ばく線量はXVIではOBIに比べ約1/3であった.線量評価の不確かさは,AAPM TG-61による5.3%から本法では2.1%に大幅に軽減できた.また,CT画像を用いた線量分布計算とDVHからkV-CBCTとMV-CBCTの臓器線量の定量的な評価が可能になった.さらに,画質評価においては両kV-CBCTに大きな差はないが,治療計画用の線量分布計算に利用するにはまだ画質改善が必要である.放射線治療計測学概ね研究計画通りに課題項目を遂行することができ,予定通りの研究成果が得られている.概ね研究計画通りに課題項目を遂行することができ,予想以上の研究成果が得られている.今後の研究の展開としては,(1)治療線量とkV-CBCT線量の加算線量分布のDVH評価を可能にする.(2)モンテカルロ計算の高速化による時間短縮によって臨床レベルでCT画像を用いた線量計算が利用できるようにする.(3) kV-CBCTの線量と画質の最適化について研究する.さらに,最終年度になるため,これまでの研究成果の総括を研究論文としてまとめる.これまでの研究成果でkV-CBCTの臓器線量の定量的な評価が可能になった.今後はkV-CBCTの装置間の比較やMV-CBCTやMV-FBCTとの線量比較,さらに画質評価,線量と画質の最適化を行う.また,各部位(頭部,頚部,胸部,腹部,骨盤部)の臓器線量の定量的な評価を行う.ファントム作成において差額があったため436円の繰り越しが生じた.これは平成26年度の必要経費に当てている.平成24年度は,当初予定していた謝金が発生しなかったために約12万6千の繰越が生じた.これは平成25年度の必要経費に当てる.
進化法を利用した非固定アセットで構成されるインデックスファンドの最適化

進化法を利用して非固定アセット(動的に選択されるアセット)で構成されるインデックスファンドの最適化を試みた。モダンポートフォリオ理論を基礎とした従来のポートフォリオの最適化では、ポートフォリオを構成するアセットはあらかじめ固定されており、それら固定アセットの投資配分比率の組合せを決定する。しかし、ファンドのパフォーマンス評価関数から導出した理論的性質を進化法に取り入れた本提案手法は、ファンドへの組み入れ候補となる全アセットを動的選択アセットとして扱える同時に、最適ファンドにとって理論的に重要度が高いアセットの投資配分比率のみを決定できる。数値実験において、提案手法は従来手法より短時間かつ効果的にインデックスファンドを最適化できることを示した。インデックスファンドを構成する複数のアセット(資産)の投資配分比率の組合せ最適化問題を取り扱う.この組合せ最適化問題は,ファンドへの組入れ候補となるアセット数や投資配分比率の組合せ数が増えるほど実現的な計算時間で最適解を導くことが困難となる.これらの問題に対処するため,進化法を利用して非固定アセット(動的なアセット)で構成されたインデックスファンドを作成する新たな最適化手法を提案することが本研究の目的となる.平成20年度は,ファンドへ組入れられるアセット数を制限せずに非固定とし,進化法の一手法である遺伝的アルゴリズムを利用してファンドの目的関数に対する重要度別にアセットを分類しながら最適化を行う手法の提案を行った.インデックスファンドとは,その価格がベンチマーク指数に連動することを目標に作成されたポートフォリオである,本研究ではそれらの連動の割合を定量的に評価する相関係数を目的関数とし,遺伝的アルゴリズムを利用して相関係数最大となるようにインデックスファンドを構成するアセットの動的選択,投資配分比率の決定を行っている.このため,提案最適化手法は,動的アセット選択によりファンドの組み入れ候補である市場の全アセットを最適化対象アセットとしてリストアップできると同時に,最適インデックスファンドにとって重要度が高いアセットの投資配分比率だけを決定できるという利点をもつ.また,相関係数の算出式を利用して「ファンドへ組入れることで相関係数を高くするアセット」に関する性質と制約を得ており,これらをアセット重要度の定義指標として利用している.インデックスファンド(ファンド価格がベンチマーク指数に連動することを目標に作成されたポートフォリオ)を構成する複数のアセット(資産)の投資配分比率の組合せを決定するという最適化問題を取り扱う。この最適化問題は、ファンドへの組入れ候補となるアセット数や投資配分比率の組合せ数が増えるほど実現的な計算時間で最適解を導くことが困難となる。この問題に対処するため、進化法を利用して非固定アセット(動的に選択されるアセット)で構成されたインデックスファンドを作成する新たな最適化手法を提案することが本研究の目的となる。平成20年度はファンド価格とベンチマーク指数の連動の割合を相関係数で定量化し、遺伝的アルゴリズムを利用して相関係数最大となるようなファンドの組入れアセットと投資配分比率の組合せの探索を行った。平成21年度は、より効果的に最適ファンドの探索を行うため、ファンドに組入れることで相関係数値を必ず改良するアセットの性質と制約を導出し、その性質を遺伝的アルゴリズムとシミュレーテッドアニーリングに取り入れることで、従来の最適化手法より短時間かつ効果的に最適ファンドの組入れアセットと投資配分比率の組合せを決定する最適化手法を提案した。本提案手法は、ファンドへの組み入れ候補となるアセットをあらかじめ与える必要のあった従来研究と比較し、動的アセット選択によりファンドへの組み入れ候補となる全てのアセットを最適化対象アセットとしてリストアップできると同時に、最適ファンドにとって重要度が高いアセットの性質を利用した効果的な組入れアセット選択、組入れられたアセットの投資配分比率だけを決定できるという利点をもつ。
東南アジアにおける中古生代の海洋生物群集と大量絶滅およびその後の回復と適応放散

ベトナムのカンブリア系三畳系で地質調査を行い,大量絶滅などのイベント層を記録しているセクションで,アンモナイトや二枚貝,筆石,コノドントなどの化石と生層序,化学分析などの手法を用いて,地質年代や大量絶滅,海洋無酸素事変などの地質学的なイベントを明らかにし,さらに堆積相解析を用いて堆積環境を復元した上で化石の記載や底生動物化石群集の識別および生息域の復元を行なう.その後,これらの結果を地質年代や堆積環境,海域ごとに比較して大量絶滅から回復,適応放散のパターンとそれらの原因を明らかにすることが研究の最終目的である.ベトナムのカンブリア系三畳系で地質調査を行い,大量絶滅などのイベント層を記録しているセクションで,アンモナイトや二枚貝,筆石,コノドントなどの化石と生層序,化学分析などの手法を用いて,地質年代や大量絶滅,海洋無酸素事変などの地質学的なイベントを明らかにし,さらに堆積相解析を用いて堆積環境を復元した上で化石の記載や底生動物化石群集の識別および生息域の復元を行なう.その後,これらの結果を地質年代や堆積環境,海域ごとに比較して大量絶滅から回復,適応放散のパターンとそれらの原因を明らかにすることが研究の最終目的である.