hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規HDL機能評価法を用いた糖代謝異常患者に対する急性冠症候群発症阻止の戦略

冠動脈疾患予防には、低比重リポ蛋白(LDL)低下療法のみでは不十分であり、残余リスクとして糖代謝異常、血糖変動が重要視されるが、プラークの進展、脆弱化機序は不明である。本研究は、1.冠動脈疾患患者において血糖変動を調査し層別化を行い、脂質プロファイルならびに最近我々が開発した高比重リポ蛋白(HDL)特異的コレステロール取込み能(Cholesterol uptake capacity:以下CUC)との関連を調査する(基礎・臨床研究)2.冠動脈疾患において、血糖変動がプラーク脆弱性、新規病変の発症、再発に関連するメカニズムをHDLの質的異常、局所炎症の観点から解明する(基礎・臨床研究)。3.糖代謝異常早期から介入し、プラーク安定化および退縮、急性冠症候群(ACS)発症予防につながる新規戦略を模索する(臨床研究)。冠動脈疾患患者において、持続血糖測定(CGM)システムを用いた血糖変動の指標(mean amplitude of glucose excursion: MAGE)の測定を行った。冠動脈プラークに対する光干渉断層法(OCT)による評価を行った。末梢血に対しフローサイトメトリー法により単球サブセット測定し、冠動脈プラーク性状との関連を評価した。冠動脈プラークの脆弱性を示す線維性被膜厚はMAGEと有意な逆相関を示した。また、単球サブセットのうち、動脈硬化促進に関連するとされる炎症性monocyte分画とMAGEが有意な相関を示した。その相関の程度は非糖尿病(耐糖能異常(IGT)を含む)において強く、比較的早期の糖代謝異常において、血糖変動が炎症を介して動脈硬化を惹起するメカニズムが強いことが分かった。対象患者の12か月予後を調査したところ、MAGE高値(カットオフ70.7mg/dl)群で、心血管イベントが高率に発生した。臨床画像データ収集、および画像解析は予定通り進捗している。HDL機能(CUC)とプラーク性状の関係については次年度の解析を予定している。現在までの症例の解析において、既報と合致して、OCTで評価したプラーク脆弱性と血糖変動指標(MAGE)が有意な相関を示した(OCT画像収集した例)。そのメカニズムを明らかにするために本年度は炎症の側面から解析を行い、炎症性monocyte分画の増加とMAGEとの相関が、病期の浅い糖代謝異常の患者においてより強いことが判明し、積極的な介入治療の対象とすべき患者層を抽出できる可能性が示された。血糖変動を評価した例において2年次の臨床アウトカムを評価した。対象のうち例に心筋梗塞、再血行再建の心イベントが発生したが、イベント発生群ではMAGEが有意に高値であった。多変量解析の結果、糖尿病であることとMAGE高値が心イベントに独立して寄与する因子であると判明した。これらは既報と合致しており、今回の研究対象から今後得られる、リスク層別化因子や予後予測因子等が普遍的に有用である可能性を示している。フローサイトメトリー法による単球サブセット測定は、概ね順調に進んでおり、冠動脈プラークの脆弱性との相関を見出している。高比重リポ蛋白(HDL)特異的コレステロール取込み能(Cholesterol uptake capacity:以下CUC)のサンプル収集は進んでいるが、シスメックス社での計測自動化に向けて、若干の機器修正を行っており、次年度に測定予定である。引き続き、糖代謝異常の経時的推移を観察し、脂質指標、CUC、単球プロファイルの変化との関連を検討する予定である。CUC測定は、完遂できていないため、登録症例の保存検体において漸次解析を進めることとする。登録症例において、ステント再狭窄、新規病変の出現を検討するために冠動脈形成術後、追跡冠動脈造影、OCT評価を行う。冠動脈造影ができない患者群に対しては列CTを用いてプラーク性状、脆弱性の評価を行うこの際に、CGMシステムを用いた血糖変動評価、CUCの測定、単球プロファイルの測定を行い、関連を検討する。CGMにより層別化された糖代謝異常に対して、プラーク安定化に寄与した治療介入を見出し、将来的に前向き臨床試験を立案・計画をする。正常耐糖能、耐糖能異常、糖尿病初期、晩期糖尿病それぞれにおいて、様々な血糖変動幅が来たす症例が存在すると想定されるが、それぞれの病態において、至適治療法である可能性が高い介入が同定し、前向き試験を計画する。また、CUCにより測定した機能不全HDLの心血管予後に対する影響を調査する。機能不全HDLの機能回復あるいはさらなる障害に対する分子機序の解析を行う。具体的には、超遠心法によりHDLを分離し、脂質抽出・固相抽出によってリン脂質・中性脂質・遊離脂肪酸に分離した後、GCMSを用いて脂質構成脂肪酸組成の解析を行う。機能不全HDLをマウスに投与し、生体内でのコレステロール逆転送系を評価する。[目的]冠動脈疾患予防には、低比重リポ蛋白(LDL)低下療法のみでは不十分であり、残余リスクとして糖代謝異常、血糖変動が重要視されるが、プラークの進展、脆弱化機序は不明確である。本研究は、1.糖代謝異常が疑われる患者群において血糖変動を横断的に調査し層別化を行い、脂質プロファイルならびに最近我々が開発した高比重リポ蛋白(HDL)特異的コレステロール取込み能(Cholesterol uptake capacity:以下CUC)との関連を調査する(基礎・臨床研究)2.冠動脈疾患において、血糖変動がプラーク脆弱性、新規病変の発症、再発に関連するメカニズムをHDLの質的異常、局所炎症の観点から解明する(基礎・臨床研究)。

3.糖代謝異常早期から介入し、プラーク安定化および退縮、急性冠症候群(ACS)発症予防につながる新規戦略を模索する(臨床研究)。[平成29年度実績]冠動脈疾患患者において、持続血糖測定(continuous glucose monitoring: CGM)システムを用いた血糖変動の指標(mean amplitude of glucose excursion: MAGE)の測定を行った。対象患者のうち、可能な症例において、冠動脈プラークに対する光干渉断層法(OCT)による評価を行った。また一部の患者において、末梢血に対しフローサイトメトリー法により単球サブセット測定し、冠動脈プラーク性状との関連を評価した。冠動脈プラークの脆弱性を示す線維性被膜厚はMAGEと有意な逆相関を示した。また、単球サブセットのうち、動脈硬化促進に関連するとされる炎症性monocyte分画とMAGEが有意な相関を示した。その相関の程度は非糖尿病(耐糖能異常(IGT)を含む)において強く、比較的早期の糖代謝異常において、血糖変動が炎症を介して動脈硬化を惹起するメカニズムが強いことが分かった。臨床画像データ収集、および画像解析は予定通り進捗している。HDL機能(CUC)とプラーク性状の関係については次年度の解析を予定している。現在までの101症例の解析において、既報と合致して、OCTで評価したプラーク脆弱性と血糖変動指標(MAGE)が有意な相関を示した(OCT画像収集した51例)。そのメカニズムを明らかにするために本年度は炎症の側面から解析を行い、炎症性monocyte分画の増加とMAGEとの相関が、病期の浅い糖代謝異常の患者においてより強いことが判明し、積極的な介入治療の対象とすべき患者層を抽出できる可能性が示された。血糖変動を評価した101例において1年次の臨床アウトカムを評価した。対象のうち24例に心筋梗塞、再血行再建の心イベントが発生したが、イベント発生群ではMAGEが有意に高値であった。多変量解析の結果、糖尿病であることとMAGE高値が心イベントに独立して寄与する因子であると判明した。これらは既報と合致しており、今回の研究対象から今後得られる、リスク層別化因子や予後予測因子等が普遍的に有用である可能性を示している。冠動脈疾患予防には、低比重リポ蛋白(LDL)低下療法のみでは不十分であり、残余リスクとして糖代謝異常、血糖変動が重要視されるが、プラークの進展、脆弱化機序は不明である。本研究は、1.冠動脈疾患患者において血糖変動を調査し層別化を行い、脂質プロファイルならびに最近我々が開発した高比重リポ蛋白(HDL)特異的コレステロール取込み能(Cholesterol uptake capacity:以下CUC)との関連を調査する(基礎・臨床研究)2.冠動脈疾患において、血糖変動がプラーク脆弱性、新規病変の発症、再発に関連するメカニズムをHDLの質的異常、局所炎症の観点から解明する(基礎・臨床研究)。
変形性顎関節症患者の遺体顎関節における各種画像検査ならびに組織像の比較検討

変形を伴う顎関節症については病的変化によるものか、加齢による変化なのか不明な点が多い。これまでに加齢による下顎頭の変化を明確にする目的で、系統解剖実習用遺体より摘出した下顎頭を用い、形態分類と骨変化の有無について検討し報告した。対象は本学解剖学教室が保存している系統解剖実習用遺体で男性87体、女性101体、計188体(376関節)である。年齢は48歳107歳までの平均76.8歳であった。摘出された下顎頭を肉眼にて観察し、前頭面観をYaleの分類に従い、convex、flat、angled、roundにconcaveを加え分類した。さらに、矢状面観についても観察しconcavity、osteophyte、flatteningといった関節機能面の形態上の変化の有無について検討した。下顎頭前頭面観をYaleに従い分類してみると、72.9%(274関節)がconvex typeであった。関節機能面の変化はflatteningが13.0%(49関節)、concavityは23.1%(87関節)、osteophyte4.2%(16関節)にみられた。concavityは男性27.0%(47関節)、女性20.8%(42関節)と大きな性差は認められなかったが、flatteningは男性6.3%(11関節)、女性18.8%(38関節)と性差が見られた。著しい骨変化が認められたものについては現在も継続して組織切片作成中である。変形を伴う顎関節症について病的変化によるものか、加齢による変化なのか、いまだに不明な点が多い。今回、加齢による下顎頭の変化を明確にする目的で、系統解剖実習用遺体より摘出した下顎頭を用い、形態分類と骨変化の有無について検討したので報告する。対象は本学解剖学教室が保存している系統解剖実習用遺体のうち、実習にて解剖された男性87体、女性101体、計188体(376関節)で、年齢は48歳107歳までの平均76.8歳,である。性差をみてみると、concavityは男性27.0%(47関節)、女性20.8%(42関節)と大きな差は認められなかったが、flatteningをみてみると男性6.3%(11関節)、女性18.8%(38関節)と差が見られた。これまでの結果は平成14年に行われた日本顎関節学会にて報告した。平成15年には、本学現有設備であるMR撮像装置を用い、本学解剖学教室が保存している系統解剖実習用遺体を無作為に抽出し顎関節の撮像を行った。画像を観察し下顎頭に関しては形態分類および骨変化の有無を観察し、関節円板に関しては形態分類および転移の有無を観察した。さらに加齢による下顎頭の変化を明確にする目的で、系統解剖実習用遺体より摘出した下顎頭を用い、形態分類と骨変化の有無について検討し報告した。対象は本学解剖学教室が保存している系統解剖実習用遺体のうち、実習にて解剖された男性87体、女性101体、計188体(376関節)で、年齢は48歳107歳までの平均76.8歳である。摘出された下顎頭を肉眼にて観察し、前頭面観をYale分類に従い、convex、flat、angled、roundにconcaveを加え分類した。下顎頭前頭面観をyaleに従い分類してみると、72.9%(274関節)がconvex typeであった。本年は、これらの画像所見から骨変化の著明な個体を選別し組織切片を作成する予定でいる。

摘出された下顎頭を肉眼にて観察し、前頭面観をYaleの分類に従い、convex、flat、angled、roundにconcaveを加え分類した。さらに、矢状面観についても観察しconcavity、osteophyte、flatteningといった関節機能面の形態上の変化の有無について検討した。下顎頭前頭面観をYaleに従い分類してみると、72.9%(274関節)がconvex typeであった。関節機能面の変化はflatteningが13.0%(49関節)、concavityは23.1%(87関節)、osteophyte4.2%(16関節)にみられた。concavityは男性27.0%(47関節)、女性20.8%(42関節)と大きな性差は認められなかったが、flatteningは男性6.3%(11関節)、女性18.8%(38関節)と性差が見られた。著しい骨変化が認められたものについては現在も継続して組織切片作成中である。
砕波帯内の流体運動に関する総合的研究

砕波帯流体運動場の解明の基本とも言える、波動及び乱れエネルギ-の輸送機構に対して、酒井と岩田は実験結果をベ-スにして検討し、波動・乱れエネルギ-方程式に組み込まれる各項の定量的評価を行った。沢本と灘岡は、数値計算によって浅海域の砕波現象とその大規模乱れを再現するため、波と渦の共存場に対してラグランジュ的な取り扱いをした渦素子法と、境界要素法と離散渦法による計算手法をそれぞれ開発した。その結果、砕波点近傍の波動場の非線形性と分散性に加えて、乱れがその後の砕波変形に大きく関係することが解明された。水口は、これまで提案されている各種の数値解析砕波変形モデルの妥当性を比較検討して、上記の本研究での成果の妥当性の検証を試みた。服部は、砕波乱れのエネルギ-逸散機構を、実験結果によってモデル化し、砕波帯内の地形変化を考慮した波高減衰算定モデルを提案し、実験との比較によりその適合性を確かめた。実際の砕波帯内に見られる諸現象を対象として海岸構造物を海浜地形の一部と見なし、透過潜堤が設置されている海浜上の波浪変形の検討を、渡辺・磯部及び泉宮が行った。解析は砕波減衰を考慮した緩勾配波動方程式と、その近似としての放物型方程式とによって行っている。実験は服部も行い、数値解析結果は実験と良好な一致を示し、砕波によるエネルギ-減衰効果が極めて大きいことが確認された。柴山は、砕波帯内に発生する定常性の強い岸沖方向流れの流速分布などの特性を、また三村は、護岸の影響を受ける砕波帯内の流体運動挙動を、波動及び漂砂特性の変化に着目して、規則波と不規則波による実験を行い、波動の不規則性がこれらの現象に大きく関係することを定量・定性的に確認した。以上の本研究でえられた理論・実験的成果により、これまで極めて困難と考えられていた、砕波帯内の流体運動場を総合的に算定しうるモデルを提案することが可能となった。1.砕波による大規模乱れの生成・発達過程酒井は既存の実験結果の解析、服部はLDA測定と可視化実験、灘岡は現地用LDA観測による検討を行った。いずれの検討結果も乱れは波面崩壊にともなう水塊突入が支配的要因であることを指摘し、酒井は水面波形と乱れの位相関係の解明、服部は実験結果に基づきエネルギー逸散過程を拡散係数によってモデル化し砕波帯内の波高低減を算定、灘岡は底質浮遊・連行気泡に着目して現地測定を行い、波・渦間の相互干渉過程の解析法の開発を行った。2.砕波帯近傍の波動場特性岩田はPrebreakingでの波の位置と運動エネルギー変化過程、泉宮は構造物などによる強制砕波とエネルギー逸散、水口は急勾配海浜の砕波指標および任意地形上の不規則波の砕波と波の遡上の検討を行った。本研究の過程で、着目する流体現象に応じて砕波条件を若干変えることが必要であることが明らかになった。砕波帯内では、位置エネルギーを減衰が大きく、汀線に近づくにつれて運動エネルギーが位置エネルギーを上回ることが分かった。3.砕波特性と乱れ渡辺・磯部はレイノルズ応力と渦動粘性係数を評価し、砕波変形モデルに組み込んで実験結果と比較検討、沢本は渦素子法によるPreberaking領域での砕波変形計算、柴山は柴波帯内の長周期流速変動の発生、伝播機構の実験結果からその評価法を提案、三村は移動床実験によって底質の浮遊・輸送と流体運動との関係を調べた。高周波乱れの効果に加えて、砕波帯波動場のモデルの組み込まれるべき定常流、物質輸送などの効果を検討し、数値モデルの開発を試みた。以上の各分担者の研究成果は、1989・1・7の研究連絡会で報告討論され、研究グループで開発されている砕波帯内流体運動に対する各種の目的のモデルに取り入れられている。現時点では、本研究班は1988年度の目的をほぼ達成して、次年度の研究に進んでいると言える。

柴山は、砕波帯内に発生する定常性の強い岸沖方向流れの流速分布などの特性を、また三村は、護岸の影響を受ける砕波帯内の流体運動挙動を、波動及び漂砂特性の変化に着目して、規則波と不規則波による実験を行い、波動の不規則性がこれらの現象に大きく関係することを定量・定性的に確認した。以上の本研究でえられた理論・実験的成果により、これまで極めて困難と考えられていた、砕波帯内の流体運動場を総合的に算定しうるモデルを提案することが可能となった。
数学と物理とを関連させた総合的学習の有効性に関する実証的研究―インターネットを用いた教材の公開と普及―

本研究の目的は,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材をインターネット上に公開し,「総合的な学習の時間」の教材の有効性を実証的に明らかにすることである.本研究で開発する教材とは,身近な物理現象(振り子,ボールのバウンド,音,お湯の冷却,など)のデータを簡易センサーとデータ収集機(CBL : Calculator-Based Laboratory)で収集し,グラフ電卓を用いて数学的にモデル化し,最終的には,モデル化した方程式の物理的意味を考察する内容である.平成14年度の研究では,以下のことを行った.(1)2回の研究会[7月13・14日(東京学芸大学附属高校大泉校舎),12月12・13・14日(岡山市立岡山後楽館中高)]において,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材の見直しを行った.(2)8月24日(土)に筑波大学附属駒場中学校・高等学校で開催されたT^3Japan第6回年会で「中高生のための実験数学入門-自然の中に潜む数理の不思議を探ろう-」の公開授業を行った.教材内容は「1秒振り子を作ろう!」で,参加した生徒は,(1)学芸大附属中2年,(2)東大付属中3年,(3)学芸大附属高1年,(4)東大附属高1年の約20名である.(3)12月13日(金)に岡山市立後楽館高校で「自然の中に潜む数理の不思議を探ろう!-1秒振り子を作ってみよう-」の公開授業を行った.対象生徒は,平成13年度12月に実施した公開授業を受講した生徒達である.(4)3年間の研究成果をまとめた報告書「数学と物理とを関連させた総合的学習の有効性に関する実証的研究」(178頁)を作成した本研究の目的は,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材をインターネット上に公開し,「総合的な学習の時間」の教材の有効性を実証的に明らかにすることである.本研究で開発する教材とは,身近な物理現象(振り子,ボールのバウンド,音,お湯の冷却,など)のデータを簡易センサーとデータ収集機(CBL : Calculator-Based Laboratory)で収集し,グラフ電卓を用いて数学的にモデル化し,最終的には,モデル化した方程式の物理的意味を考察する内容である.平成14年度の研究では,以下のことを行った.(1)2回の研究会[7月13・14日(東京学芸大学附属高校大泉校舎),12月12・13・14日(岡山市立岡山後楽館中高)]において,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材の見直しを行った.(2)8月24日(土)に筑波大学附属駒場中学校・高等学校で開催されたT^3Japan第6回年会で「中高生のための実験数学入門-自然の中に潜む数理の不思議を探ろう-」の公開授業を行った.教材内容は「1秒振り子を作ろう!」で,参加した生徒は,(1)学芸大附属中2年,(2)東大付属中3年,(3)学芸大附属高1年,(4)東大附属高1年の約20名である.(3)12月13日(金)に岡山市立後楽館高校で「自然の中に潜む数理の不思議を探ろう!-1秒振り子を作ってみよう-」の公開授業を行った.対象生徒は,平成13年度12月に実施した公開授業を受講した生徒達である.(4)3年間の研究成果をまとめた報告書「数学と物理とを関連させた総合的学習の有効性に関する実証的研究」(178頁)を作成した本研究の目的は,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材をインターネット上に公開し,「総合的な学習の時間」の教材の有効性を実証的に明らかにすることである.本研究で開発する教材とは,身近な物理現象(振り子,ボールのバウンド,音,お湯の冷却,など)のデータを簡易センサーとデータ収集機(CBL:Calculator-Based Laboratory)で収集し,グラフ電卓を用いて数学的にモデル化し,最終的には,モデル化した方程式の物理的意味を考察する内容である.平成12年度の研究では,以下のことを行った.(1)2回の研究会[7月8・9日(東京学芸大学附属高校大泉校舎),12月8・9日(金沢工業高等専門学校)]において,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材を開発した.開発した9つの教材は,実際の教室で実践できるように(1)実験紹介編,(2)生徒用ワークシート,(3)教師用ガイド,の三部構成で開発した.(2)教材を広く公開するために教材冊子を作成した.印刷した教材冊子は210部で,その内の70冊を数学教育研究者に配付した.残りの冊子は,科学教育学会等の年会・研究会で配付する予定である.(3)金沢工業高等専門学校で「音の実験」授業の公開を行い,本研究で開発した教材の評価方法を検討した.平成13年度の研究では,(1)新たなる教材の開発,(2)教材の見直し,(3)教材の実践,さらに,(4)学会・研究会等で研究成果を発表,(5)インターネットで教材を配付するホームページの開発,を行う予定である.本研究の目的は,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材をインターネット上に公開し,「総合的な学習の時間」の教材の有効性を実証的に明らかにすることである.

本研究で開発する教材とは,身近な物理現象(振り子,ボールのバウンド,音,お湯の冷却,など)のデータを簡易センサーとデータ収集機(CBL : Calculator-Based Laboratory)で収集し,グラフ電卓を用いて数学的にモデル化し,最終的には,モデル化した方程式の物理的意味を考察する内容である.平成13年度の研究では,以下のことを行った.(1)2回の研究会[6月23・24日(東京学芸大学附属高校大泉校舎),12月7・8日(岡山市立岡山後楽館中高)]において,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材の見直しを行った.さらに,教材を普及するためのホームページの開発を検討し,プロトタイプを作成した.(2)平成12年度に作成した教材冊子を日本数学教育学会とT^∧3Japanで配付し,教材のデモンストレーションを目的としたワークショップを行った.ワークショップに要した時間は,日本数学教育学会が1日間,T^∧3 Japanが2日間で4時間であった.(3)岡山市立岡山後楽館中高の3年生を対象に,簡易テクノロジーを活用した授業の公開を行い,本研究で開発した教材の評価方法を検討した.平成14年度の研究では,(1)新たなる教材の開発,(2)教材の見直し,(3)教材の実践,さらに,(4)学会・研究会等で研究成果を発表,(5)インターネットで教材を配付するホームページの開発,を行う予定である.本研究の目的は,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材をインターネット上に公開し,「総合的な学習の時間」の教材の有効性を実証的に明らかにすることである.本研究で開発する教材とは,身近な物理現象(振り子,ボールのバウンド,音,お湯の冷却,など)のデータを簡易センサーとデータ収集機(CBL : Calculator-Based Laboratory)で収集し,グラフ電卓を用いて数学的にモデル化し,最終的には,モデル化した方程式の物理的意味を考察する内容である.平成14年度の研究では,以下のことを行った.(1)2回の研究会[7月13・14日(東京学芸大学附属高校大泉校舎),12月12・13・14日(岡山市立岡山後楽館中高)]において,数学と物理とを関連させた総合的学習の教材の見直しを行った.(2)8月24日(土)に筑波大学附属駒場中学校・高等学校で開催されたT^3Japan第6回年会で「中高生のための実験数学入門-自然の中に潜む数理の不思議を探ろう-」の公開授業を行った.教材内容は「1秒振り子を作ろう!」で,参加した生徒は,(1)学芸大附属中2年,(2)東大附属中3年,(3)学芸大附属高1年,(4)東大附属高1年の約20名である.(3)12月13日(金)に岡山市立後楽館高校で「自然の中に潜む数理の不思議を探ろう!-1秒振り子を作ってみよう-」の公開授業を行った.対象生徒は,平成13年度12月に実施した公開授業を受講した生徒達である.(4)3年間の研究成果をまとめた報告書「数学と物理とを関連させた総合的学習の有効性に関する実証的研究」(178頁)を作成した.
骨髄不全症候群における、網羅的シーケンス解析による分子病態の解明

本研究では、骨髄不全症候群において、ゲノムおよびトランスクリプトームの異常を併せて解析することにより、骨髄不全症・二次性の白血病化の病因および病態を明らかにすることを計画した。当初の予定通り、ゲノムシーケンスおよびRNAシーケンスを同一症例において行い、新規ゲノム異常および異常スプライシング・異常遺伝子発現を検索した。同時に、これらの解析を経時的検体を用いて行い、骨髄不全症におけるクローン構造を検討した。まず、ゲノムシーケンスにより、遺伝変異と染色体のコピー数を統合的に解析することにより、クロマチン再構築に関わるSWI/SNF複合体に含まれるARID2遺伝子に機能喪失型の変異および、機能低下をともなう欠失病変を発見した。これらの異常についてクローン構造の検討を行い、骨髄不全症の初期病変として獲得されることを世界で初めて明らかにした。さらには、ゲノムシーケンスとRNAシーケンスを同時に解析することにより、遺伝子発現に関連した骨髄異形成症候群の病型が、新規の幹細胞フェノタイプと赤芽球系フェノタイプへ分類されることを提唱し、遺伝子変異陽性クローン拡大に起因する高頻度の白血病化の原因を解明した。最も著明な成果は、再生不良性貧血後のクローン拡大に関するゲノム異常の検討である。これまでの最大症例数において経時的検体を用いて、7番染色体欠失および新規SETBP1・RUNX1変異の関与を明らかにした。これらの異常は、白血病へ進行しない症例にはほとんど認められなかった。それに加えて、先天性骨髄不全症候群を有する多臓器疾患において、新規SAMD9/SAMD9L胚細胞変異と、その対側正常アリルの欠失異常を同時に検出した。以上のゲノム異常のうち、重要な発見に関しては、マウスモデルを用いた機能解析を行うと同時に、予後・治療反応性等の臨床情報をも併せて解析し、臨床経過と関連する遺伝学的異常を検出した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、骨髄不全症候群におけるゲノムおよびトランスクリプトームの異常を解析することにより、骨髄不全・クローン選択・白血病化に深く関わる病因・病態を明らかにすることである。平成28年度には、当初の予定通り、1全ゲノムシーケンス、2全トランスクリプトームシーケンス、3クローン構造の解析、4マウスモデルを用いた機能解析を行った。このうち、特記すべきは、クローン構造の解析による成果である。骨髄不全症候群のうち、最も白血病化を起こしやすい骨髄異形成症候群(200例)において、ゲノム上の全遺伝子について網羅的な変異解析をすることにより、クローン選択に関する新たな知見を明らかにした(Makishima et al. Nat Genet 2017)。つづいて、世界最大コホートである2000例以上のドライバー遺伝子のシーケンス解析をすることにより、高リスク骨髄異形成症候群症例から二次性白血病に進展する際に高頻度に獲得されるタイプ1異常(FLT3、PTPN11、WT1、IDH1、NPM1、IDH2、NRAS変異)と、低リスクから高リスクに骨髄異形成症候群が進行する際に獲得されるタイプ2異常(TP53、GATA2、KRAS、RUNX1、STAG2、ASXL1、ZRSR2、TET2変異)を明らかにした。また、白血病化を起こしにくい遺伝子異常(SF3B1変異)をも明らかにした。以上の結果は、時系列で複数回サンプリングした検体を用いて検証が行われ、タイプ1変異は明らかに、臨床経過中にクローンサイズが増加することが確認された。これらの成果は、プレスリリースなどにより広く一般に公開され、情報が共有されている。抽出された遺伝子は、病期進展を予測するバイオマーカーとして使用され、クリニカルシーケンスに採用される可能性もあり前向き試験による検証が待たれる。予定していた全ゲノムシーケンス、全トランスクリプトームシーケンス、クローン構造の解析、マウスモデルを用いた機能解析は順調に行われ、これらのうち、クローン構造の解析においては、予想以上の成果が上がっている。本研究では、骨髄不全症候群において、ゲノムおよびトランスクリプトームの異常を併せて解析することにより、骨髄不全症・二次性の白血病化の病因および病態を明らかにすることを目標とする。そのために平成29年度には当初の予定通り、全ゲノムシーケンスおよびRNAシーケンスを行い、新規ゲノム異常および異常スプライシングを検索した。骨髄不全症におけるクローン構造に関しては、経時的検体を用いて検討した。つぎに、異常が認められた遺伝子に関しては、マウスモデルを用いた機能解析を行った。さらには、臨床経過と関連する遺伝学的異常を決定するために、予後、治療反応性等の臨床情報を併せて解析した。ゲノムシーケンスと染色体のコピー数を統合的に解析することにより、SWI/SNF複合体に含まれるARID2遺伝子に機能喪失型の変異および、機能低下をともなう欠失病変が認められ、これらの異常は、クローン構造の検討により骨髄不全症の初期病変として獲得されることが明らかとなった(Sakai et al. Leukemia 2018)。骨髄異形成症候群において、ゲノムシーケンスとRNAシーケンスを同時に解析することにより、遺伝子発現に関連した新規の病型分類(幹細胞フェノタイプ・赤芽球系フェノタイプ)を提唱し、遺伝子変異陽性クローンの拡大に起因する、高頻度の白血病化との関連を示した(Shiozawa et al. BLOOD 2017)。これまで最大コホートの経時的検体を用いて、7番染色体の欠失および、SETBP1・RUNX

1変異の関与を明らかにした(Negoro et al. BLOOD 2017)。現在これらの遺伝子異常に関して基礎的な機能解析が進行中である。当初予定していた、全ゲノムシーケンス、RNAシーケンス、コピー数解析は、順調に行われ、複数の雑誌に成果を発表した。経時的検体を用いた、クローン構造の解析についても、詳細な解析結果を論文として発表した。現在、マウスモデルを用いた機能解析を開始している。本研究では、骨髄不全症候群において、ゲノムおよびトランスクリプトームの異常を併せて解析することにより、骨髄不全症・二次性の白血病化の病因および病態を明らかにすることを計画した。当初の予定通り、ゲノムシーケンスおよびRNAシーケンスを同一症例において行い、新規ゲノム異常および異常スプライシング・異常遺伝子発現を検索した。同時に、これらの解析を経時的検体を用いて行い、骨髄不全症におけるクローン構造を検討した。まず、ゲノムシーケンスにより、遺伝変異と染色体のコピー数を統合的に解析することにより、クロマチン再構築に関わるSWI/SNF複合体に含まれるARID2遺伝子に機能喪失型の変異および、機能低下をともなう欠失病変を発見した。これらの異常についてクローン構造の検討を行い、骨髄不全症の初期病変として獲得されることを世界で初めて明らかにした。さらには、ゲノムシーケンスとRNAシーケンスを同時に解析することにより、遺伝子発現に関連した骨髄異形成症候群の病型が、新規の幹細胞フェノタイプと赤芽球系フェノタイプへ分類されることを提唱し、遺伝子変異陽性クローン拡大に起因する高頻度の白血病化の原因を解明した。最も著明な成果は、再生不良性貧血後のクローン拡大に関するゲノム異常の検討である。これまでの最大症例数において経時的検体を用いて、7番染色体欠失および新規SETBP1・RUNX1変異の関与を明らかにした。これらの異常は、白血病へ進行しない症例にはほとんど認められなかった。それに加えて、先天性骨髄不全症候群を有する多臓器疾患において、新規SAMD9/SAMD9L胚細胞変異と、その対側正常アリルの欠失異常を同時に検出した。以上のゲノム異常のうち、重要な発見に関しては、マウスモデルを用いた機能解析を行うと同時に、予後・治療反応性等の臨床情報をも併せて解析し、臨床経過と関連する遺伝学的異常を検出した。骨髄不全症候群のうち、最も白血病へ進展する頻度の高い骨髄異形成症候群における解析を優先しておこない、並行して、再生不良性貧血および発作性夜間血色素尿症に関する解析も行う。全ゲノムおよびトランスクリプトームシーケンスに関しても引き続き症例数を蓄積し、これまでのシーケンス解析結果と関連させて、新たな病因の解明につなげる。特に、再生不良性貧血に関しては、すでに論文を準備中である。さらに、マウスモデルを用いた機能解析に関しても、SRSF2変異マウスに関して詳細な解析を行って、成果を発表する準備段階にある。
ステレオ動画像解析を用いた移動ロボットの環境理解

従来の移動ロボットの視覚は、ロボットが停止した状態で画像を入力し、それを解析して周囲の環境モデルを作成した。本研究は、ロボットが移動しながら周囲環境を観測し、そのモデルをコンピュータ内に作成する方式の確立を目的とする。移動ロボットHERO1に2台の小形カメラを塔載してステレオ視を可能にし、画像処理計算機TOSPIX2を接続して実時間の画像入力と特徴抽出をするシステムを構築して、実環境で実験を行った。1.ステレオ視差を利用する速度場の解析ステレオ動画像解析では、ステレオ画像の対応と時間軸方向の対応を共に決定する必要がある。本研究では、個々のステレオ画像を独立に解析するのではなく、前回の解析結果で得られた3次元情報に基づいて次のステレオ画像の視差を予測し、それに基づいて解析する方式を提案し、実験により有効性を確めた。この方法は、ロボットの移動量や方位の変化が正確に分ってなくても、画像から山昇り法でそれらを推定する。2.動物体の検出と世界モデルの形成ロボットが移動中に撮像した動画像中に存在する移動物体を検出するために、速度場を解析してクラスタ解析で動パターンを抽出する方式を開発した。また人工の環境で成立する拘束条件を利用して、床面上のパターンを検出するステレオ法を提案し、ロボットの衝突をさける経路計画に利用する世界モデルを研究した。その計画で指定されたサブゴール間を、視覚フィードバックを利用して実時間移動をする実験を行った。以上、ステレオ動画像処理を用いる移動ロボットの視覚システムの基礎を確立した。
複雑系の動的相関構造：ランダム行列理論とヒルベルト変換の融合

複素ヒルベルト主成分分析(CHPCA)とランダム行列理論(RMT)を組み合わせ,複雑多変量系におけるリード・ラグ関係などの動的相関を効果的に検出できる新手法を開発した。RMTは統計的に有意味な主成分を抽出するための明確な判定規準を与える。加えて,時系列が自己相関を含む場合にも有効な帰無仮説を提供するランダム回転シャッフリング法も開発した。先行,一致,遅行の特性をもつことが確立されている景気動向基礎指標データ群に新手法を適用し,その有効性を確認した。また,得られた手法に用いて,株式市場における動的相関構造,個別価格の集団運動,国際的な金融ネットワークにおける同期コミュニティなどを明らかにした。主成分分析法を使って多変量時系列データの相関構造を解明する際に,ランダム行列理論(RMT)は統計的に有意味な主成分を選択するための理論的判定規準を与える(相関行列の固有値問題を解き,RMTの予測する最大固有値より大きい固有値が得られれば,それは真の相関の現れ)。主成分分析にRMTを組み込んだそのような多変量解析手法は,株式市場をはじめとして様々な複雑系の相関構造の解明に成功を修めてきた。しかし,これまでの方法では,相関行列を計算する際に同時刻の相関をとるため,リード・ラグのある変量間の相関構造を抽出することは難しい。本研究では,静的相関の検出に対してのみ有効である従来の主成分分析法を基礎に,動的相関を効果的に検出できる新しい解析手法(複素主成分分析)を発展させる。今年度は,本研究の方法論的な面での中核となるヒルベルト変換とRMTとを組み合わせた複素主成分分析法の基礎を確立した。時系列データの複素数化(元のデータが実部,そのヒルベルト変換が虚部)によって得られる複素相関行列は,時系列間の動的相関情報を含むが,新奇なランダム行列であり,従来のRMTを一般化する必要がある。複素ランダム相関行列の固有値分布や固有ベクトル成分分布を理論的に調べ,複素主成分判定規準を解析的に求めた。また,ノイズが除去された相関行列から構築される相関ネットワークの解析手法を発展させた。具体的には位相の同期するノード群をコミュニティとして抽出する。さらに新手法を株価日次データ(東京市場,S&P500)の解析へ応用し,フラストレーション構造をはじめとして市場全体の動きに相対的な株価変動の動的相関特性を明らかにした。また,我が国の財別鉱工業指数(生産,出荷,在庫)を調べることにより,2つの統計的に意味のある景気変動モードが存在することを見いだし,それらのモード間で同期現象が発生している可能性を指摘した。前年度の株式市場データ(TSE, S&P500)の解析を継続し,本研究で開発した複素主成分分析法の有効性の検証を進めたところ,新しい株価間の動的相関構造が次々に明らかにされた。例えば,1)従来の主成分分析では独立した2つの固有モードと抽出されるものが,複素主成分分析で得られる1つの複素固有モードの長軸および短軸方向の射影に過ぎないこと,2)いくつかの固有モード間に位相同期が存在すること,3)フラストレーション構造(互いに反相関関係にある3極構造)が動的レベルで実現していること,などである。NYSEに上場している株式とTSEに上場している株式から時間相関行列を計算し,固有値と固有ベクトルを求め,ランダム行列理論の理論式と比較することによって,有意な相関構造を抽出した。そして,有意な相関構造の中でも,第4番目の固有ベクトルに特徴があることを明らかにした。その理由を見つけるために,2009年から2011年までのニュース記事を形態素解析して名詞を抽出し,第4番目の固有ベクトルが示す期間は,ユーロ危機と関係していることを明らかにした。我が国の中分類物価指数データ(1985年1月ー2011年11月)に対して複素主成分分析を行い,統計的に有意な固有モード3個を抽出した。それらは物価間の動的相関構造を特徴づけ,それぞれ異なる経済ショックと強く結合する。消費税導入・増,世界金融危機に強く反応する第1モードでは,輸入物価が先行し,企業物価,消費者物価が集団的に続く。第2モードは円ドル為替レートに鋭敏であり,輸入物価に原材料関連の企業物価が同伴する構造をもつ。バブル期や世界金融危機の時期に強く現れる第3モードでは,エネルギー関連品目が強い相関をもつ。加えて,世界48カ国の通貨と株式市場の日次データ(1999年から2012年)を複素主成分分析し,国際金融市場の同期コミュニティを明らかにした。本研究で発展させた複素ヒルベルト主成分分析(CHPCA)法を国内物価データ(消費者物価,企業物価,輸入物価),国際金融データ(各国の市場インデックス,貨幣価値),米国の総合金融市場データ(株価,投資信託,リート)などへ具体的に適用することによって,それら金融・経済諸量間の動的相関構造を明らかにした。特筆すべき発見は,個別物価間に普遍的な集団運動が存在することである。物価間の相互作用がそのような物価の集団的振る舞いを生んでいると推定される。また,物価の集団運動の駆動要因には,為替主導型と需要主導型の2つのモードがあることを明らかにした。合わせて,先行,一致,遅行の特性をもつことが確立されている景気動向指数の基礎指標データに対してCHPCAを適用することにより,CHPCAの有効性を確認した。CHPCAは,リード・ラグ関係を含めて各基礎指標の集団運動(景気循環)に対する寄与について定量的な知見を与える。

CHPCAに従えば,必ずしも現在採用されている基礎指標がタイムラグについて明確にグループ分けされているわけではない。基礎指標は定期的に見直しが行われており,基礎指標の取捨選択に対してCHPCAを役立てることを提案した。CHPCAは多変量時系列データに含まれる動的相関構造を検出する手法として今後幅広い分野で利用されると期待される。また,多数の自由度が少数の自由度に縮約されることにより,数理モデルの構築が容易になるという効用もある。複素ヒルベルト主成分分析(CHPCA)とランダム行列理論(RMT)を組み合わせ,複雑多変量系におけるリード・ラグ関係などの動的相関を効果的に検出できる新手法を開発した。RMTは統計的に有意味な主成分を抽出するための明確な判定規準を与える。加えて,時系列が自己相関を含む場合にも有効な帰無仮説を提供するランダム回転シャッフリング法も開発した。先行,一致,遅行の特性をもつことが確立されている景気動向基礎指標データ群に新手法を適用し,その有効性を確認した。また,得られた手法に用いて,株式市場における動的相関構造,個別価格の集団運動,国際的な金融ネットワークにおける同期コミュニティなどを明らかにした。本研究で開発した複素主成分分析法を様々な多変量時系列データへ応用中であり,新手法の有効性を例示的に積み重ねている。一方で,研究の進展とともに手法開発の面でいくつかの新しい課題(「今後の研究の推進方策」を参照)が登場してきた。これは本研究にとっての隘路ではなく,むしろ新手法の可能性の広さの現れである。以上を勘案し,達成度について標記の自己評価を行った。経済物理研究を進めて行く過程で,次のような課題(昨年度からの持ち越しを含む)が重要であることがわかり,それらの点に十分留意しながら本研究を推進していく:1)複素相関行列を隣接行列とみなすと,株価相関ネットワークが構築される。しかし,このネットワークは通常のものとは異なり,リンクの重みが複素数であり(重みの大きさは株価間の相関の強さ,重みの位相は変量同士のリード・ラグ関係を示す),ネットワーク科学に対しても新しい問題を提供する。株式市場の動的相関構造を明らかにするため,そのような複素数の重み付きネットワークの構造を解析する新しい方法を開発する。2)株価間のフラストレーション構造の起源を明らかにするため,三体および高次の動的相関構造を詳しく調べる。また,市場のマクロの運動である市場モードと株価間のミクロな相関を代表するフラストレーション構造との関係を動的に明らかにする。3)NYSEに上場している株式から作られる相関行列の成分分布には2つのピークが存在するが,S&P500を構成する株式から作られる相関行列の成分分布にはピークが1つだけ存在することを明らかにしている。そこで,これらの違いを生み出している原因を解明するために,ヒルベルト変換の方法を用い,位相構造の違いについて研究する。4)時系列の時間ステップ数に比べて時系列種数の方が格段に大きい,いわゆる高次元データに対して適用可能な複素主成分分析法を開発する。この問題は,近年のデータ収集の大規模化に伴い,ますます重要となっている。具体的な課題は,多変量時系列データに対する時間方向と種類方向での2重標準化,時間方向の複素主成分分析に呼応したランダム行列理論の拡張などである。
世界規模の技術革新にかかる主導的市場としての日本市場の成功要素について

最初の6ヶ月間に行なった研究は、太陽光発電と太陽電池自動車の研究である。この研究につづいて、デジタルカメラ、油圧ショベル、液晶テレビの3つの製品を研究対象として選択し、研究した。研究のために、まず、データを収集した。データは、公刊の統計集、業界団体の資料、新聞・雑誌、その他の資料から収集した。つぎに、インタビュー調査を企業(京セラ、昭和シェル石油、コダック・ジャパンなど)、研究機関・業界団体(産業技術総合研究所、産業環境管理協会、太陽光発電協会など)、大学(慶応大学、神戸大学など)の研究者に行なった。これらの研究の成果のうち、論文は11.のリストに掲載されている。リストの第1の論文から第5の論文までの5つは、受領(accepted)されたものである。第6以下の論文は査読中(under review)のものである。論文による発表のほかに、研究会および学会での発表も行なった。つぎのとおりである。つぎのとおりである。
ゲームシミュレーションによる環境問題への対処行動の分析

研究の目的は、社会的ジレンマとしての環境問題に対する、多様な集団や個人の対処行動や相互交渉のプロセスを、社会調査とゲームシミュレーションを用いて解明することであった。主な研究成果は以下の3点である。(1)まず最初に、ごみ問題、渇水、生活排水問題などの環境問題の事例の調査研究を概観した上で、環境問題に対する住民の対処行動の主要な規定因を整理した。そして、Fishbein & Ajzenの態度行動モデルを改良した環境配慮行動(消費行動)の意思決定のプロセスのモデルを作成した。そのモデルによれば、環境配慮の動機が喚起される迄と、その動機に一致する行動が実行される迄の2段階に分離される。そして、各段階での主要な規定因を、危機意識・汚染の責任帰属と社会規範意識・便益費用意識に整理した。その成果は、心理学評論(1993)に発表した。(2)次に、個人レベルの対処行動に影響を及ぼす、環境保護のボランティア団体や行政などの集団レベルの相互作用のプロセスを、ごみ問題におけるリサイクル団体の事例から分析した。チェンジエージェントであるリサイクル団体が、地域の一般住民にリサイクルへの参加を社会的ネットワークを通じて働きかけた多様なアクションの効果を検討し、あわせてリサイクル団体が地域の中でマイナリティからマジョリティに変化したプロセスも分析した。その成果は、心理学評論(1994)に発表される。(3)以上の調査研究のもとに、模擬世界ゲームを修正して、生活環境ゲームの基本的なルール構造を作成した。この作業の中間報告は、グループダイナミックス学会の大会(1993)で発表した。
撥水表面上での水滴の転落挙動の解析と超高速水滴滑落コーティング膜の創製

元来親水的な固体表面を撥水化する技術は工業用途として高いニーズを有している。これまで、撥水性固体表面の特性は静的な撥水性(接触角や転落角)などで評価されてきた。しかし、液滴除去など動的なぬれ性を評価するには、静的な評価方法だけでは不十分である。本研究では、液滴の動的な挙動(特に転落挙動や転落(加)速度)に注目し、実験的な評価から撥水表面の新たな設計指針をたてることを目的とした。固体表面としてはSi基板を用い、様々なシランカップリング剤(アルキルシラン、フルオロアルキルシラン)を被覆処理した。被覆条件(シランの使用量・雰囲気・被覆時間など)や被覆方法(浸漬法・CVD法)を検討することによりコーティングの表面粗さ・シランの被覆率を任意に制御した。液滴には水、アルコール溶媒、ジオキサン水溶液を用いた。液滴の転落挙動の観察には高速度カメラによる直接観察に加え、シート光レーザーと蛍光粒子を併用した「粒子画像流速測定(PIV)法」を利用することで液滴内部の流動状態を直接観察した。これまで、水滴の転落(加)速度は液滴の回転成分と固液界面でのすべり成分が存在するといわれていたが、その割合や液滴の転落挙動に対する寄与は明確でなかった。本研究では独自の流動モデリングを用いて、水滴の転落加速度の成分わけを矛盾無く説明した。特に、化学的均一性が高く、nmレベルで平滑なコーティング面では水滴に大きなすべり加速度が期待でき、水滴除去性能が高くなるという高速水滴除去表面としての一つの設計指針を得た。本研究では、液滴の転落挙動の制御を任意に制御する方法を検討した。特にライン状撥水表面や平行平板への液滴の挟み込みなどで液滴の転落挙動制御の可能性を見出した。また、撥水表面における過冷却水滴の氷結挙動を評価し、水滴と各種表面の相互作用についても考察した。本研究では,無機固体表面上の撥水膜を対象とし,その上における液体の動的撥液性について調査している.平成17年度では以下の検討を行った.(1)膜の化学組成と水滴の転落加速度に関する検討Si,サファイア基板を用い,オクタデシルトリメトキシシラン(ODS)とフルオロアルキルシラン(FAS)を単独・混合被覆し,その上で水滴の転落挙動を評価した.水滴の転落加速度が膜の組成に依存性することが明らかとなり.水滴の転落加速度はODSの比率が多いほど高くなり,水滴重量とともに転落加速度が急激な増加を示す「転落モードのスイッチ」がより小さな水滴重量で観測された.これはODS/FASの混合による水滴の転落挙動の制御の可能性を示唆しており,これらをまとめて論文に投稿した.(Surf.Sci.に掲載予定)(2)膜と水分子の相互作用に関する検討ODS, FAS撥水膜表面上において水滴の冷却による氷結挙動をDSCにより調査した.その結果,氷結温度はFAS膜上でより低くなることが見出された.この系における氷の核生成は撥水表面からの不均一核生成であることが確認され,CF結合を有する表面では水分子の運動性が低下している可能性がある.この束縛された水分子が動的撥水性を低下させる可能性があり,現在,計算科学的手法(分子動力学法)を用いた現象の理解を進めている.(3)パターニング撥水膜での液滴表面クロマトグラフィSi基板にODS/FASをラインパターン状に被覆した.斜面において試料を0から90度まで面内回転し液滴を転落させた.ラインが斜面方向に対し15度回転している場合,水滴の転落方向はその水滴重量に依存した.また,各種のアルコール,ジオキサン水溶液は同サイズの液滴でも濃度に依存した転落方向を示した.これらより,撥水膜のライン構造化とその方向性により液滴の動的挙動の違いを利用した表面クロマトグラフィが可能であることを見出した.本研究では,無機固体表面上の撥水膜を対象とし,その上における液体の動的援液性について調査している.平成18年度では平成17年度の検討を踏まえ以下のような検討を行った.(1)膜の化学組成と水滴の転落加速度に関する検討Si,サファイア基板を用い,オクタデシルトリメトキシシラン(ODS)とフルオロアルキルシラン(FAS)を単独・混合被覆し,その上で水滴の転落挙動を評価した.水滴の転落加速度が膜の組成に依存性することが明らかとなり,水滴の転落加速度はODSの比率が多いほど高くなり,水滴重量とともに転落加速度が急激な増加を示す「転落モードのスイッチ」がより小さな水滴重量で観測された.これはODS/FASの混合による水滴め転落挙動の制御の可能性を示唆しており,これらをまとめて論文に投稿した.(Surf.Sci.誌に掲載)(2)膜と水分子の相互作用に関する検討ODS,FAS撥水膜表面上において水滴の冷却による氷結挙動をDSCにより調査した.その結果,氷結温度はFAS膜上でより低くなることが見出された.この系における氷の核生成は撥水表面からの不均一核生成であることが確認され,CF結合を有する表面では水分子の運動性渉低下している可能性がある.この束縛された水分子が動的撥水性を低下させる可能性がある。本研究内ではさらに様々な撥水表面上での氷結挙動の違いに関して調査を進めており、氷結挙動と膜の不均一性を結びつけることに成功した。

また、ケルビンプローブ顕微鏡を用いて撥水膜の表面電位を調査し、その分布構造と水滴の転落性、氷結挙動を連動して考察することに成功した。(3)パターニング撥水膜での液滴表面クロマトグラフィSi基板にODS/FASをラインパターン状に被覆した.斜面において試料を0から90度まで面内回転し液滴を転落させた.ラインが斜面方向に対し15度回転している場合,水滴の転落方向はその水滴重量に依存した.また,各種のアルコール,ジオキサン水溶液は同サイズの液滴でも濃度に依存した転落方向を示した.これらより,撥水膜のライン構造化とその方向性により液滴の動的挙動の違いを利用した表面クロマトグラフィが可能であることを見出した.元来親水的な固体表面を撥水化する技術は工業用途として高いニーズを有している。これまで、撥水性固体表面の特性は静的な撥水性(接触角や転落角)などで評価されてきた。しかし、液滴除去など動的なぬれ性を評価するには、静的な評価方法だけでは不十分である。本研究では、液滴の動的な挙動(特に転落挙動や転落(加)速度)に注目し、実験的な評価から撥水表面の新たな設計指針をたてることを目的とした。固体表面としてはSi基板を用い、様々なシランカップリング剤(アルキルシラン、フルオロアルキルシラン)を被覆処理した。被覆条件(シランの使用量・雰囲気・被覆時間など)や被覆方法(浸漬法・CVD法)を検討することによりコーティングの表面粗さ・シランの被覆率を任意に制御した。液滴には水、アルコール溶媒、ジオキサン水溶液を用いた。液滴の転落挙動の観察には高速度カメラによる直接観察に加え、シート光レーザーと蛍光粒子を併用した「粒子画像流速測定(PIV)法」を利用することで液滴内部の流動状態を直接観察した。これまで、水滴の転落(加)速度は液滴の回転成分と固液界面でのすべり成分が存在するといわれていたが、その割合や液滴の転落挙動に対する寄与は明確でなかった。本研究では独自の流動モデリングを用いて、水滴の転落加速度の成分わけを矛盾無く説明した。特に、化学的均一性が高く、nmレベルで平滑なコーティング面では水滴に大きなすべり加速度が期待でき、水滴除去性能が高くなるという高速水滴除去表面としての一つの設計指針を得た。本研究では、液滴の転落挙動の制御を任意に制御する方法を検討した。特にライン状撥水表面や平行平板への液滴の挟み込みなどで液滴の転落挙動制御の可能性を見出した。また、撥水表面における過冷却水滴の氷結挙動を評価し、水滴と各種表面の相互作用についても考察した。