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東寺領備中国新見荘の百姓等申状・三職注進状の研究と高校日本史の授業展開

東寺領備中国新見荘の三職と呼ばれる田所・公文・惣追捕使の地下注進状や百姓等申状を収集して、年欠文書の年号をすべて明らかにして一覧表を作成した。三職注進状が三九通で最も多いが、百姓等申状も多く、一八通ある。そして、三職注進状より百姓等申状の方が早く出現する。この一覧表を用いて地下注進状を分析した結果、1新見荘の全荘的惣結合の契機は、明徳四年(一三九三)の半済回復にある、2寛正二年(一四六一)の最初の三職注進状は百姓等申状の添状であり、その後も三職注進状は百姓等申状の添状として機能しているので、名主百姓による直務要求・年貢減免闘争が新見荘での農民闘争の基盤である。3三職注進状の筆者が日下の署名者であるとすれば、寛正年間では田所金子衡氏が多く、文正以後は公文宮田家高が多い、4三職は寛正二年(一四六一)以後世襲され、永禄一〇年(一五六七)まで見える、などのことがわかった。これは、「百姓等申状・三職等注進状の収集と分析」(『中世荘園の環境・構造と地域社会-備中国新見荘をひらく』勉誠出版、2014年)として発表した。次に、百姓等申状に研究対象を絞った。新見荘の百姓等申状は、明徳四年(一三九三)以後に一七通確認できる。最初の四通は、三職など下級荘官の注進状を伴わないで単独で京進された。明徳・応永年間が百姓等申状の初見で、地下からの要求は百姓等申状により始まる。寛正二年(一四六一)に田所・公文・惣追捕使の三職連署注進状による地下からの要求がなされるが、この三職注進状は百姓等申状の添状として機能した。新見荘では、この時に惣請が成立した。直務代官・祐清注進状が京進される場合には、百姓等申状が重書の役割を果たした。祐清殺害事件の際にも、二日後に百姓等申状が作られ、在地の要求を端的に先行して述べている。百姓等申状と三職注進状の関係を見てみると、両者の間には共通した在地の考えや意思が存在したと思われるが、百姓の方に要求の本源と先行性があり、三職らは百姓の主張や要求を追認している。さらに東寺百合文書サ函三八〇号を三職注進状と考え、年代比定とともに百姓申状の存在も示した。これは、東寺文書研究会で報告し、本校の研究紀要『岡山朝日研究紀要』36号に「新見荘の百姓等申状の役割」として発表した。
バイオロジカルペースメーカーによる血行動態の維持を目的とした実験的研究

引き続き、動物実験で、バイオロジカルペースメーカの機能を確認する方法を確立するための実験を行なった。ブタに前処置としてケタラールを筋注し、気管内挿管後、調節呼吸を行なった。無菌的に胸骨正中切開を行ない、心膜縦切開で心臓に到達した。心膜、胸骨を閉鎖して、動物が回復するまで経過を観察した。約2週間後に同様の方法で麻酔をかけて気管内挿管し、両速の頸部迷走神経を剥離した。迷走神経を電気的に刺激することにより、自己洞調律が停止することを確認した。この方法でバイオロジカルペースメーカを移植して、細胞移植によるペーシングの効果を検討する。前年度から継続し、遺伝子導入実験をおこなうために必要な手続きを完了した。「遺伝子組換え実験計画申請書」を作成し、ペースメーカー遺伝子HCN2をmesenchymal stem cellに導入し、HCN2チャンネルの機能を発現することを確認する実験について、この実験に使用する実験室、実験区画、実験区域、飼育区画についてそれぞれ申請したものについて実際の施設の妥当性を検討した。Human mesenchymal stem cellは商業ベースで販売されているものを入手し、培養iは37°C、湿度90%、5%二酸化炭素のもとで培養することを昨年既に計画していた。しかし、このメディウムの調整を行ない、前年度、前々年度に引き続き、この培地での細胞の増殖培養を検討したが、細胞培養の段階で充分な結果をだせなかった。遺伝子導入実験をおこなうために必要な手続きをおこなった。「遺伝子組換え実験計画申請書」を作成し、ペースメーカー遺伝子HCN2をmesenchymal stem cellに導入し、HCN2チャンネルの機能を発現することを確認する実験について、この実験に使用する実験室、実験区画、実験区域、飼育区画についてそれぞれ妥当性を検討したうえで、申請した。また、拡散防止措置についてP1レベルの拡散防止措置をとることを具体的な実験室、実験区域等との関係から検討し、遺伝子導入実験をおこなう許可を得た。この許可のもとに動物実験を行なう計画書を作成し、遺伝子導入実験の計画書について再度審査をうけ、実験を開始する許可を得ることができた。Human mesenchymal stem cellは商業ベースで販売されているものを入手し、培養は37°C、湿度90%、5%二酸化炭素のもとで培養するが、まず、このメディウムの調整をおこなった。即ち、mesenchymal stem cell用基礎培地(三光純薬株式会社製)に37°Cの温水で解凍したMSCGM添加因子セット25mLx2MCGS10mL, L-グルタミン(200mM)25単位ペニシリン/25μgストレプトマイシン0.5mLを無菌的に加え、MDCBMでバイアルを共洗いしてから更に加えた。解凍した添加因子の各バイアルは70%エタノールで滅菌した。この調整した培地を冷蔵保存した。この培地での細胞の増殖培養を検討した。結果を解析中である。動物実験で、バイオロジカルペースメーカの機能を確認する方法を確立するための実験を行なった。Human mesenchymal stem cellは商業ベースで販売されているものを入手し、培養は37°C、湿度90%、5%二酸化炭素のもとで培養するが、まず、このメディウムの調整を行ない、前年度に引き続き、この培地での細胞の増殖培養を検討した。導入する細胞の数、および遺伝子の量を決定するために、結果を解析中である。

Human mesenchymal stem cellは商業ベースで販売されているものを入手し、培養iは37°C、湿度90%、5%二酸化炭素のもとで培養することを昨年既に計画していた。しかし、このメディウムの調整を行ない、前年度、前々年度に引き続き、この培地での細胞の増殖培養を検討したが、細胞培養の段階で充分な結果をだせなかった。
熱帯モンスーン域における土砂崩壊リスク評価と気候変動によるその将来展望

本研究の目的は,全球気候モデル(GCM)の結果を用いた温暖化の影響評価として熱帯モンスーン全域の土砂崩壊リスク評価を行ない,将来における土砂対策優先地域を抽出し,適応策の提言を行なうことである.平成25年度の研究実施計画においては,タイの三つの解析領域における土砂崩壊ハザードマップを作成すること,手法の熱帯モンスーン域への適用について妥当性を評価すること,斜面安定解析のパラメータとなる土壌データ・地形データが結果に与える不確実性について検証すること,を目的としていた.また, GCMから出力される降雨の将来予測値を用いて,アジアモンスーン域の土砂崩壊の危険度予測を行い,最終的に様々な土砂崩壊リスク評価から得られた知見を総合し,適応策の策定に向けた提言を行うことを目的としていた.本年度の研究成果は以下の通りである.1,平成24年度および25年度に収集したデータおよび解析手法を基に,東南アジア域における表層崩壊危険度およびその将来展望を評価し,結果及び成果を国際学術誌と博士学位論文としてまとめた.また,関連する内容を国際学術誌に投稿し,現在は審査中である.2,力学的表層崩壊モデルとGCMデータを用いて,タイにおける土砂崩壊ハザードの将来変化を考察し,その結果を土木学会東北支部にて発表した.平成23年度および24年度, 25年度に収集したデータを基に,土砂崩壊ハザードマップの作成を順調に遂行している.また,収集した全球気候モデル(GCM)データを基に収集土砂崩壊危険度の将来予測を実施し,得られた結果を博士学位論文としてまとめることができている.本研究においては日降雨量を用いて崩壊ハザードを推定した.しかし,表層崩壊の発生は日降雨に限らず,より短時間の降雨にも影響を受ける.また,地球温暖化に伴う気温の上昇により10分降雨に代表される短時間の雨量が増加する可能性が高い.これらの知見を踏まえると,将来的に短時間の雨量の変化に伴う表層崩壊ハザードの変化が危惧され,短時間の雨量を考慮可能な解析手法の開発が望まれる.本研究の目的は,全球気候モデル(GCM)の結果を用いた温暖化の影響評価として熱帯モンスーン全域の土砂崩壊リスク評価を行ない,将来における土砂対策優先地域を抽出し,適応策の提言を行なうことである.平成23年度の研究実施計画においては,土砂崩壊リスク評価に向けたデータの収集および特に熱帯モンスーン域の降水量データの作成が主な目的となっていた.また,データ収集および意見交換のために,現地調査や学会発表を行なう計画となっていた.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)土砂崩壊ハザードマップ構築に必要な数値地理情報(標高,降水量,土壌)を収集した.今後,これらのデータを用いて熱帯モンスーン全域の解析を行なう.(2)熱帯モンスーン域の豪雨の分布を推定した.アジア全域の降雨グリッドデータとタイ気象庁の降雨観測データを組み合わせることで,熱帯モンスーン域の豪雨の分布図を作成した.この結果は土砂崩壊ハザードマップ構築に利用できる.(3)タイにおける広域の土砂崩壊ハザードマップを作成した.タイ・ペチャブン県で2001年に発生した土砂災害事例を基に,土砂崩壊発生確率モデルを構築した.また,このモデルに(2)で作成した豪雨分布を代入することによりタイ全域の土砂崩壊ハザードマップを作成した.(4)力学的手法を用いた表層崩壊ハザードマップを作成した.土砂崩壊現象の中の表層崩壊に注目し,力学的手法を用いて斜面の安定度を安全率を用いて明示した.この結果は,現存する建築物の斜面災害対策が十分であるかの判定に利用できる.(5)熱帯モンスーン域の土砂崩壊の実状を理解した.2011年3月に発生したタイ南部斜面災害の被害調査を同年11月に行ない,熱帯モンスーン域の斜面崩壊の特徴を理解した.また,バンコクで開催された学会に参加し,タイの地すべり研究者と意見を交換した.本研究の目的は,全球気候モデル(GCM)の結果を用いた温暖化の影響評価として熱帯モンスーン全域の土砂崩壊リスク評価を行ない,将来における土砂対策優先地域を抽出し,適応策の提言を行なうことである.平成24年度の研究実施計画においては,土砂崩壊リスク評価に向けて収集されたデータを基に,熱帯モンスーン域に適用可能である土砂崩壊発生確率モデルを構築すること,将来予測に向けたGCM出力データを収集すること,を主な目的としていた.また,データ収集および意見交換のために学会発表を行なう計画となっていた.本年度の研究成果は以下の通りである.(1)前年度に収集したデータ基に,統計的手法と力学的手法を用いた表層崩壊ハザードマップを作成し,その成果を国内学術誌に査読付論文として掲載した.また,関連する内容を国際学術誌に投稿し,現在は審査中である.(2)2012年4月から11月にかけて客員研究員として滞在したアメリカ合衆国カリフォルニア大学デービス校において,気候変動が河川流域の土砂生産量に与える影響を調査・解析した.この研究により,カリフォルニア大学が保有するGCMデータの高度な解析手法を学習した。この手法は本研究が対象とする熱帯モンスーン域へ適用が期待できるものである.(3)(2)で習得したGCMデータの解析手法を用いて,タイにおける土砂崩壊ハザードの将来変化を考察し,その結果を土木学会東北支部にて発表した.今後は,複数のGCMデータを用いて土砂崩壊ハザードの将来予測を行なうとともに,将来予測結果が含む不確実性に関しても考察を進める意向である.

(4)2013年1月にバンコクで行なわれたタイの水災害に関するワークショップへ参加し,熱帯モンスーン域の土砂崩壊に関する情報を収集した.また,2012年5月にアメリカ合衆国アリゾナ州で行なわれた気候変動への適応策に関する学会へ参加し,今後のGCMデータの利用に関する情報を収集した.本研究の目的は,全球気候モデル(GCM)の結果を用いた温暖化の影響評価として熱帯モンスーン全域の土砂崩壊リスク評価を行ない,将来における土砂対策優先地域を抽出し,適応策の提言を行なうことである.平成25年度の研究実施計画においては,タイの三つの解析領域における土砂崩壊ハザードマップを作成すること,手法の熱帯モンスーン域への適用について妥当性を評価すること,斜面安定解析のパラメータとなる土壌データ・地形データが結果に与える不確実性について検証すること,を目的としていた.また, GCMから出力される降雨の将来予測値を用いて,アジアモンスーン域の土砂崩壊の危険度予測を行い,最終的に様々な土砂崩壊リスク評価から得られた知見を総合し,適応策の策定に向けた提言を行うことを目的としていた.本年度の研究成果は以下の通りである.1,平成24年度および25年度に収集したデータおよび解析手法を基に,東南アジア域における表層崩壊危険度およびその将来展望を評価し,結果及び成果を国際学術誌と博士学位論文としてまとめた.また,関連する内容を国際学術誌に投稿し,現在は審査中である.2,力学的表層崩壊モデルとGCMデータを用いて,タイにおける土砂崩壊ハザードの将来変化を考察し,その結果を土木学会東北支部にて発表した.土砂崩壊ハザードマップの作成に必要な数値地理情報に関しては,概ね計画通りに作業が進んでいる.今後は,全球気候モデル(GCM)のデータの収集に注力する必要がある.また,表層崩壊に関する力学的手法は今後の熱帯モンスーン全域の土砂崩壊ハザードマップ作成に利用することが可能である.平成23年度および24年度に収集したデータを基に,土砂崩壊ハザードマップの作成を順調に遂行している.また,土砂崩壊危険度の将来予測に必要な全球気候モデル(GCM)データの収集も順調に進んでいる.また,これらの研究から得た結果を複数の論文としてまとめることができている.今後は,GCMデータを利用した土砂崩壊危険度の将来予測を進める意向である.平成23年度および24年度, 25年度に収集したデータを基に,土砂崩壊ハザードマップの作成を順調に遂行している.また,収集した全球気候モデル(GCM)データを基に収集土砂崩壊危険度の将来予測を実施し,得られた結果を博士学位論文としてまとめることができている.熱帯モンスーン域における土砂崩壊の実績データの入手が困難なため,当初予定していた統計的な手法を用いた土砂崩壊発生確率モデルの構築には労力を要することが予想される.一方,力学的解析手法は対象領域の土質パラメータの推定が可能であれば,広域に適用することができる.今後は土砂崩壊現象の中の表層崩壊に注目し,熱帯モンスーン全域の表層崩壊ハザードマップ作成を目指す意向である.
一次元量子可積分系と付随する直交多項式の理論と応用

交付申請書に記載した研究の目的および本年度の研究実施計画に基づき,本年度は,非対称多変数直交多項式を固有関数の直交関数系に持つ,Calogero-Sutherlandタイプ及びRuijsenaarsタイプの可積分系に関する研究を進めた。その成果並びに進捗状況は以下の通りである。1)非対称Macdonald多項式のRodrigues公式を用いたスカラー積の,新しい代数的な計算法を与えた。さらに非対称Macdonald多項式のWeyl対称化による対称Macdonald多項式の自乗ノルムの計算法を与えた。2)一変数の直交多項式やJack多項式を用いて相関関数などの物理量の計算法が与えられている量子系について詳しく調べられている結果を,多変数直交多項式の代数的な構成法と量子逆散乱法との対応関係を手がかりに,Jack多項式以外の多変数直交多項式を波動関数の因子に持つ逆自乗タイプの量子可積分系について拡張することを目標に解析を進めた。3)Roslerらによって相関を持っ拡散過程と多変数Hermite多項式の関係が調べられており,このような拡散過程を記述する物理への応用を目指して,文献調査・研究を進めた。また,ごく最近峯崎・中村によって構成されたKepler問題の超可積分性を保つ時間発展の離散化にならい,同じく超可積分性を持っCalogero系についても同様の構成を試みている。
核酸塩基アミノ酸を導入した新規タンパク質の創製と化学的タンパク質工学への展開

現在までに、様々な手法により安定な人工タンパク質を獲得する研究が精力的に行われている。しかし、人工的な改変を施すことで天然タンパク質のような安定な立体構造の構築を達成することは依然として容易ではない。そこで、本研究ではDNAの核酸塩基相互作用を用いて遠距離の相互作用で安定化させた非天然型の足場構造を構築することを目的としている。具体的には、核酸塩基相互作用を導入するために側鎖に核酸塩基をもつ人工アミノ酸、核酸塩基アミノ酸(NBA)を部位特異的に導入したペプチド・タンパク質の構築を行った。本年度は、前年度までに得られたNBA間相互作用の詳細に関する知見を基にして、NBA導入によりタンパク質の四次構造安定化を目指した。具体的にはプロテインGを二分した両フラグメントにNBAを導入したペプチドを10種類合成し、混合するペプチドの種類を変え再構成実験を行った。NBAを導入した各フラグメントペプチドを混合し、NBA間相互作用の形成によりフラグメント間の平行βシート構造が安定化することで、タンパク質全体の再構成が促進されることを期待した。導入するNBAの種類や位置の最適化により、ワイルドタイプ様の二次構造を示したNBAペプチドペアを見出した。CDスペクトル測定により、そのペプチドペアのフラグメント間の解離定数を算出したところ、ワイルドタイプに比べ約4倍フラグメント間の親和性が向上することが示された。この親和性の向上はDNA中の核酸塩基相互作用の安定化エネルギーに相当することが推察され、核酸塩基相互作用の形成によりフラグメント間の平行βシート構造が安定化されていることが示唆された。現在までに、様々な手法により人工タンパク質を獲得する研究が精力的に行われている。しかし、人工的な改変を施して天然タンパク質のような安定な立体構造の構築を達成することは依然として容易ではない。そこで、DNAの核酸塩基相互作用を用いて遠距離の相互作用で安定化させた非天然型の足場構造を獲得し、それに特定の機能を付与させた機能性分子の獲得を最終的な目的としている。具体的には、核酸塩基相互作用を導入するために側鎖に核酸塩基をもつ人工アミノ酸、核酸塩基アミノ酸(NBA)を部位特異的に導入したペプチド・タンパク質の構築を行いその足場構造に機能化を施す。本年度はNBA間相互作用の詳細を得るために、熱的に安定化されたNBAペプチドの核磁気共鳴(NMR)による立体構造解析を行った。NMR解析から得られた原子間の距離や二面角に関する情報を拘束条件として用い構造計算を行った。計算結果から、特異的な様式でNBA間相互作用を形成していることがわかった。また、NBA相互作用によるタンパク質四次構造の安定化効果を検討するために、プロテインGの再構成実験を行った。プロテインGを二つのセグメントに分割し、各々のセグメントにNBAを導入した多種類のアナログペプチドを合成した。合成したNBAペプチドを様々な組み合わせで混合し、再構成実験を行った。円二色性偏光スペクトル測定の結果、導入するNBAの種類や位置によってタンパク質の再構成能が調節され、タンパク質の四次構造が制御されることがわかった。
高校生の生活習慣の変化に影響を及ぼす要因の解明

生活習慣が確立される前の高校生世代において、健康的な生活習慣を身に付けることは重要である。しかし、高校生の生活習慣に影響を与える要因について、包括的に検討した研究は少ない。そこで本課題では、高校生の生活習慣の実態を明らかにするとともに、1年生時から3年生時にかけての生活習慣の変化に影響を与える要因を明らかにするものである。1.高校生の生活習慣に関する調査について1)ベースライン調査協力校の高校3年生を対象に、ベースライン調査と同様の手順で、フォローアップ調査を実施した。これにより、生活習慣の実態をとらえることが可能となる。さらに、1年生時から3年生時にかけての生活習慣の変化に影響を与える要因を明らかにできるものである。2)フォローアップ調査のデータ入力およびベースライン調査とフォローアップ調査の連結を行った。3)フォローアップ調査の統計解析を行った。横断調査時に、有意な関連がみられた生活習慣の因子を目標変数とし、これに関連する要因を多重ロジスティック回帰分析法にて、ベースライン調査における基本属性、生活習慣およびその他の因子から探索を行っている。2.高校生向けの保健教育用教材(リーフレット)を2019年度に印刷予定である。その作成に向けて、今年度も学会参加を通して専門家の意見を聴取した。さらに、文献検索を行い、原案を作成した。その後、複数の養護教諭より意見を聴取し、改良を重ねているところである。今年度はフォローアップ調査を終えることができた。このため、縦断的な解析が可能となり、解析作業を進めている。さらに、2019年度に印刷を予定している保健教育用教材についても、順調に進んでいる。2019年度は、1.1ベースライン調査とフォローアップ調査を連結したデータを用いて、統計学的に解析する。生活習慣の変化に影響を与える要因について、包括的に検討する。2それらの結果について、報告書を作成し、調査協力校と関係部署へ配布する。3系統的レビュー・メタアナライシスを遂行する。1と3について、医学専門誌への投稿および国内の学術集会において発表を行う。2.保健教育用教材・リーフレットを完成させる。これまでの意見交換を踏まえて、保健教育用教材・リーフレットを作成し、高等学校等への配布を予定している。そのために高等学校の在籍生徒を対象に自記式質問調査票を用いた縦断的疫学調査を実施する予定である。平成29年度は、2.系統的レビュー・メタアナライシスについては、高校生・生活習慣・縦断研究をキーワードに横断的に検索を実施しているところである。加えて、2019年度実施予定である高校生向けの保健教育用教材の作成に向けて、学会参加を通して専門家の意見を聴取した。さらに文献検索を行った。そして複数の高校教員から作成に対する意見を聴取した。その結果、よりよい教材作成につなげられる大変有意義な示唆を得た。平成30年度の質問調査で用いる、自記式質問調査票の準備を整えている。さらに、2019年度に実施する保健教育用教材作成に向けて、打ち合わせおよび原案の方向性が検討されている。平成30年度は、フォローアップ調査を実施する。その後、データ入力を行い、統計解析を行う。統計解析では、ベースライン調査とフォローアップ調査の連結を行い、2年間の変化及びその要因を明らかにする。ベースライン調査分析結果(H29年度の発表とは異なる目的変数)を学会で発表する。系統的レビューメタアナライシスを行う。加えて、2019年度に実施する保健教育用教材作成に向けて、フォローアップ調査へ参加する高校の実情を伺い、原案を作成する予定である。

2019年度は、1.1ベースライン調査とフォローアップ調査を連結したデータを用いて、統計学的に解析する。生活習慣の変化に影響を与える要因について、包括的に検討する。2それらの結果について、報告書を作成し、調査協力校と関係部署へ配布する。3系統的レビュー・メタアナライシスを遂行する。1と3について、医学専門誌への投稿および国内の学術集会において発表を行う。2.保健教育用教材・リーフレットを完成させる。これまでの意見交換を踏まえて、保健教育用教材・リーフレットを作成し、高等学校等への配布を予定している。購入計画に挙げていた統計解析ソフトについては、当面は別課題で使用した既存のものを利用することが可能となったため、新規購入することを保留した。一方、平成30年度に予定しているフォローアップ調査にかかる送料等の高騰と、系統的レビューや教材作成のための文献収集にかかる費用は当初の見積もりより高額となることが予測された。加えて、学会等で専門家から情報を収集したり、意見交換を行う必要性が増したことから、研究費の一部を繰り越した。使用額が減じたことと、次年度に繰越金が必要であることの理由は以上のとおりである。昨年度、購入計画に挙げていた統計解析ソフトの新規購入を保留した(昨年度の減額理由に記載済み)。本年度はその金額をそのまま持ち越している。その理由は3つある。一つは、次年度に実施する教材作成および報告書の印刷にかかる費用および送料が、当初の見積もりよりも高額となることが予測されているからである。二つ目は、成果の発表にかかる費用が、見積もりよりも高額となることが予想されているからである。三つ目は次年度に実施する解析に際して、最新の情報を加味する必要があることから、学会への参加費用を確保するためである。以上のことから、前年度繰越金をそのまま繰り越した。次年度使用が生じた理由と使用計画は以上のとおりである。
眼表面への羊膜移植における羊膜HLA-Gの効果

【目的】角結膜再生における羊膜を用いた培養角結膜上皮に対する免疫応答を明らかにするため、胎盤組織で発現するHLA-Gの角結膜上皮での発現と羊膜による影響を調べる。【結果】マイクロアレイの結果によりHLA-G mRNAの発現が羊膜上に培養した結膜上皮において2.6倍増加していたが、他のHLA分子の発現は減少している傾向を認めた。角結膜上皮にはHLA-G mRNAが発現し、この発現はINF-γ刺激により増加した。Real-time PCRでも結膜上皮HLA-G mRNAの発現は羊膜上に培養すると約2倍増加していた。また、角膜上皮でのHLA-G発現量は羊膜の有無で差を認めなかったが、IFN-γ存在下では発現が2.7倍増加していた。免疫染色でも角膜上皮にHLA-Gの発現が確認され、IFN-gによりその発現は上昇していた。クローニングしたヒト角膜輪部由来のHLA-Gの配列はすでに報告されている配列と99%一致していた。HLA-Gを遺伝子導入したK562(K562-HLA-G)においてRT-PCRにおいてその発現を確認する事が出来た。K562-HLA-Gに対するNK細胞の細胞障害性はベクターを導入したコントロールと比べて優位な差は認められなかったが、傾向として障害性の減少を示していた。【結論】羊膜は角結膜上皮におけるHLA-Gの発現を増加させることにより、術後の炎症や免疫反応を抑制している可能性が考えられた。【目的】羊膜をはじめとする胎盤組織に多く発現しているHLA-Gの機能は最近まで不明であったが、NK細胞の抑制レセプターとHLA-Gが結合してNK細胞の活性が低下すること、妊娠中はNK細胞表面にHLA-Gと結合する抑制レセプターがより多く発現していることが報告され、semi-allo組織である胎児が母体のNK細胞の攻撃を受けないように母体の拒絶反応から胎児を保護することが明らかとなってきた。また、心臓移植を受けた患者の生検組織や末梢血中にHLA-Gが発現している場合、移植生着が良好であることか報告されている。これらのことから羊膜と角膜移植または輪部移植とを組み合わせることで拒絶反応を抑制している可能性が考えられる。羊膜を基質とした培養角結膜上皮に対する免疫応答を明らかにするために、胎盤組織で発現しているHLA-Gの発現と羊膜の有無による発現の変化を調べた。【方法】羊膜上に再生した角結膜上皮のHLA遺伝子発現の変化をマイクロアレイで調べた。また、HLA-G α1ドメイン特異的なprimerを用いて、角結膜上皮でのHLA-Gの発現をRT-PCR,発現量の変化をReal-time PCRを用いて調べるとともに、HLA-Gタンパクの発現を免疫染色で検討した。【結果】マイクロアレイの結果によりHLA-G mRNAの発現が羊膜上に培養した結膜上皮において2・6倍増加していたが、他のHLA分子の発現は減少している傾向を認めた。【結論】羊膜は角結膜上皮におけるHLA-Gの発現を増加させることにより、術後の炎症や免疫反応の抑制に関与している可能性が考えられた。【目的】

羊膜をはじめとする胎盤組織に多く発現しているHLA-Gの機能は最近まで不明であったが、NK細胞の抑制レセプターとHLA-Gが結合してNK細胞の活性が低下すること、妊娠中はNK細胞表面にHLA-Gと結合する抑制レセプターがより多く発現していることが報告され、semi-allo組織である胎児が母体のNK細胞の攻撃を受けないように母体の拒絶反応から胎児を保護することが明らかとなってきた。また、心臓移植を受けた患者の生検組織や末梢血中にHLA-Gが発現している場合、移植生着が良好であることが報告されている。これらのことから羊膜と角膜移植または輪部移植とを組み合わせることで拒絶反応を抑制している可能性が考えられる。前年度は羊膜を基質とした培養角結膜上皮に対する免疫応答を明らかにするために、胎盤組織で発現しているHLA-Gの発現と羊膜の有無による発現の変化を調べたが、本年度はさらに羊膜を基質とした培養角結膜上皮に対する免疫応答を明らかにするために、角膜輪部上皮由来のHLA-G mRNAをK562細胞へ発現させ、HLA-Gの機能について、NK細胞の細胞障害性を用いて検討を行った。【方法】角膜移植後のドナー角膜輪部から、上皮を酵素処理により分離し、mRNAを抽出した。HLA-Gをクローニングし、GFPベクターに組み込み、赤白血病細胞由来株のK562(MHC class I-)に遺伝子導入した。HLA-G発現による影響を見るため、ヒト末梢血から分離したNK細胞の細胞障害性試験をBrdU release assayを用いて検討した。【結果】クローニングしたヒト角膜輪部由来のHLA-Gの配列はすでに報告されている配列と99%一致していた。HLA-Gを遺伝子導入したK562(K562-HLA-G)においてRT-PCRにおいてその発現を確認する事が出来た。K562-HLA-Gに対するNK細胞の細胞障害性はベクターを導入したコントロールと比べて有意な差は認められなかったが、傾向として障害性の減少を示していた。【結論】羊膜は角結膜上皮におけるHLA-Gの発現を増加させることにより、術後の炎症や免疫反応を抑制している可能性が考えられた。
グローバル企業の海外拠点におけるトップマネジメントの研究

グローバル企業の海外拠点業績および全社業績に大きな影響を与える、現地拠点のトップマネジメントチームの特徴について、既存の文献やデータの収集、海外における情報収集を通じて理論的フレームワークの構築を行った。次に、構築された理論的フレームワークに基づき、グローバル企業の海外拠点におけるトップマネジメントチームの特徴と、その拠点業績への影響について、実証データの蓄積と検証を行った。これらの研究成果は、主に海外の国際学会で報告され、それに基づいた論文が、海外ジャーナルに掲載された。研究初年度である平成20年度は、グローバル企業の海外拠点業績および全社業績に大きな影響を与える、現地拠点のトップマネジメントチームの特徴について、既存の文献やデータの収集、海外における情報収集を実施することによって理解を深め、年度以降の研究の発展がる理論的フレームワークの構築を行った。具体的には、企業の知識ベース理論(Knowledge-based view of the firm)および企業上層部理論(Upper echelons perspective)を主たる理論的基盤とし、グローバル海外拠点のトップマネジメントチームの人員構成が、グローバル企業内外における知識創造や活用プロセスと、トップマネジメント・リーダーシップの効果性とあいまって、海外現地拠点における業績に影響するプロセスを理論化した。そして、アーカイバルデータを用いて、理論的フレームワークの妥当性を検証するための予備的調査を行なった。さらに、わが国におけるグローバル企業の日本拠点のトップマネジメント任用に関するアーカイバルデータを用いた分析結果に基づく論文を作成し、海外の学会において研究成果報告を行なうとともに、海外の学術ジャーナルにおいて論文の出版を行った。これらの研究結果を、イタリア・ミラノや京都で行われた国際学会などにおいて報告すると同時に、関連する論文を執筆し、国内外の学術雑誌に投稿した。これら本年度の研究成果は、次年度以降にさらに本研究を深めていくさいの基盤となるものである。研究2年目となる平成21年度は、昨年度の活動によって構築された理論的フレームワークに基づき、グローバル企業の海外拠点業績および全社業績に大きな影響を与える、現地拠点のトップマネジメントチームの特徴について、実証データの蓄積を進めるとともに、統計分析などの分析作業を中心に行った。とりわけ、今年度の分析については、わが国におけるグローバル企業の日本拠点のトップマネジメント任用に関するアーカイバルデータを複数年分用いて、グローバル企業の日本拠点におけるトップマネジメントの国籍の変化(外国人トップから日本人トップもしくは日本人トップから外国人トップへの変化)に影響を与えうる要因の分析を加えたところに特徴がある。このことによって、昨年度よりも動学的な視点を理論的フレームワークに含めることが可能となった。また、北米地域、欧州地域、アジア地域を母国とするグローバル企業について、現地拠点のトップマネジメント任用政策の共通点と相違点についての比較分析を行い、今後の研究上有意義な発見が得られた。現段階の分析結果については、新たに論文としてまとめ、国内のワークショップで発表を行ったり、海外ジャーナルへの投稿を行ったりした。また、今年度以前より取り組んできた分析に基づいた論文の発表をアメリカの学会において行った結果、優秀論文賞を受賞することができた。また、同一の論文の海外ジャーナルへの掲載が決定した。これらの研究成果は、最終年度である来年度における完成度の高い理論的および実証的研究成果につながるものであると考えている。研究最終年度となる平成22年度においては,これまで実施してきたグローバル企業の海外拠点におけるトップマネジメントに関する研究成果を踏まえ,理論面,実証面の双方において完成度を高める作業を行った。そして,それらの成果を国内外の学会における発表や,著書・論文としての出版につなげていった。さらに,研究成果を今後の関連する研究に発展させるべく,新たな理論構築作業や追加の実証調査も積極的に推進した。
ナノテクノロジーと細胞動員技術とを組み合わせた生体内微細加工技術の挑戦的研究

本研究では、研究項目1生体内で位置を決めて血管新生を誘導する技術、および研究項目2新生血管へ向けて、細胞構築物から血管をつくる細胞を動員する技術の開発を行った。研究項目1では、マイクロ粒子やナノ粒子から血管新生因子を徐放化する技術を開発し、動物実験により血管新生を確認した。研究項目2では、細胞構築物内部に毛細血管を構成する血管内皮細胞を効率よく、かつ位置を決めて配置するために必要な刺激応答性材料を作製した。任意に成型可能な刺激応答性材料にあらかじめ血管内皮細胞を接着させておき、細胞構築物内に配置することにより、毛細血管様構造をもつ細胞構築物を作製できることを確認した。本研究では、研究項目1生体内で位置を決めて血管新生を誘導する技術、および研究項目2新生血管へ向けて、細胞構築物から血管をつくる細胞を動員する技術、以上2つの技術開発を目指している。それぞれの研究項目に対する平成25年度の研究実績の概要は、以下の通りである。研究項目1として、血管新生因子を徐放化するためのナノ粒子の作製を行った。具体的には、コアセルべーション法により、ゼラチンを架橋したナノ粒子を得た。架橋条件を変化させることにより、異なる生体吸収性をもつナノ粒子を作製することができた。現在、これらのナノ粒子からの血管新生因子(VEGFなど)や細胞動員因子(SDFー1αなど)の徐放性、ならびにマウスの大腿筋内における血管新生について検討中である。研究項目2として、アルギン酸ナトリウムゲル内にカルシウムイオンを拡散させる架橋法により、直径約200300μmの流路を作製し、培養した血管内皮細胞を播種することにより、毛細血管を組み込んだ細胞構築物を作製した。流路への血管内皮細胞の播種密度、播種方法、ならびに拍動流を用いた循環培養法により、生体内に近い環境での血管内皮細胞の培養法を検討した。また、生体内での血管新生をイメージングする技術として、蛍光顕微鏡、ならびにMRIでの観察が可能なプラスチック製の治具を開発し、マウス背部皮下において血管新生を可視化できることを確認した。それぞれの研究項目に対する平成26年度の研究実績の概要は、以下の通りである。研究項目1として、血管新生ならびに細胞動員を効率よく誘導するために、ナノ粒子の生体吸収性や包含する薬物について検討した。その結果、従来のマイクロ粒子と同様に、ゼラチンの架橋度を変化させることによって、薬物の放出挙動、ならびに血管新生等の生物活性を制御できることがわかった。研究項目2として、組織構築物の毛細血管と体内の毛細血管との結合を、蛍光標識レクチンを静脈投与することによって検討した。組織構築物の埋入1週後に評価したところ、組織構築物内の血管内皮細胞が減少しており、結合を評価することが困難であることがわかった。一方、細胞構築物の毛細血管の構造をより決めた位置に配置する方法として、刺激応答性材料に血管内皮細胞を接着させ、細胞構築物内に毛細血管構造を構築する方法を新たに開発した。拍動流を用いた循環培養法により、血管内皮細胞の増殖を改善し、毛細血管構造をもつ組織構築物の作製ができた。生体材料学、再生医療、幹細胞工学平成25年度では、ナノピラーへコーティングするための血管新生因子や細胞動員因子を含浸させた生体吸収性ナノ粒子の開発とその血管新生効果の確認、血管新生のイメージング技術の開発、ならびに毛細血管を組み込んだ組織構築物を作製することを当初の研究目標とした。研究実績の概要で述べたとおり、コアセルべーション法により直径数百nm程度のナノ粒子を生体吸収性高分子の一つであるゼラチンから作製することに成功し、その生体吸収性を変化させることもできた。また、血管新生をイメージングする手法の開発や毛細血管を組み込んだ組織構築物の作製にも着手し、一定の研究成果を得ている。また、ナノピラーについては、既存のナノピラーを流用することができるため、平成25年度に開発した技術を組み合わせて平成26年度の研究計画を遂行することにより、当初の最終的な研究目的であるナノ血管吻合への挑戦が可能であると考えている。平成25年度の研究成果をふまえ、平成26年度の研究は、研究項目別に以下の通り計画している。研究項目1生体内で位置を決めて血管新生を誘導する技術(1)血管新生ならびに細胞動員を効率よく誘導するために、ナノ粒子の生体吸収性を最適化する。研究項目2新生血管へ向けて、細胞構築物から血管をつくる細胞を動員する技術

(1)最適化されたナノ粒子とナノピラーとを組み合わせて、誘導された新生血管のパターンと同じパターンで構築した毛細血管をもつ細胞構築物を、誘導した新生血管部位へ重ね、細胞動員因子を作用させることにより、毛細血管の結合を促す。(2)蛍光標識レクチンなど、血管特異的に結合する蛍光物質を静脈投与して、細胞構築物の毛細血管が染色されるかどうかを確かめることにより、血流を可視化する。これにより、ナノ血管吻合の可否を明らかにする。
高攪乱燃焼および空気性質制御による窒素酸化物の低減

本研究では,各種燃焼機器および動力装置の不均質燃焼過程におけるNOx低減の指針と低減限界を明らかにすることを目的とし,熱および物質の乱流混合,空気性質の作用とその制御,NOx生成に関わる多くの反応過程など物理的・化学的両側面から特化した課題の解決に取り組む.そのため,燃焼プロセスにおける高攪乱および空気性質の作用の解明を目指し,主に以下の研究を実施した.(1)希薄化過程中のNOx生成・分解過程の解析詳細反応を考慮したNOx生成の化学動力学計算を行って,過濃燃焼ガスの希薄化過程中の主要反応機構を種々の混合気および燃焼条件において調べ,とくにエンジン内燃焼を対象として希薄化と容積膨張とが同時に起こる場合のNOx生成量の変化から,高速機関では混合時間を長くすることによってNOxを大幅に低減できることを示唆した.(2)高攪乱燃焼によるNOx低減強旋回流高攪乱燃焼場におけるガス流動条件,燃料噴射条件によるNOx排出濃度の変化を実験的に調べ,さらに高速混合による局所高温部の回避および既燃ガス再循環がNOx低減の鍵となることを理論的に明らかにした.(3)空気性質制御によるNOx低減実用上の観点から水選択排気再循環によるNOx排出濃度の変化を調べ,NOx排出濃度を評価する際には空気性質を考慮する必要があることと,その制御によるNOx低減作用を明らかにした.また,吸気希釈およびEGRによるNOおよび黒煙排出濃度の変化を確率過程論モデルにより予測した結果,N_2およびCO_2で吸気を希釈した際の圧力経過および排出濃度の変化をよく再現できること,コールドEGRは2,500K以上の高温部の温度を低下させてNO濃度を大幅に低減すること,などEGRの効果を解明するための基礎を与えた.本研究では,各種燃焼機器および動力装置の不均質燃焼過程におけるNOx低減の指針と低減限界を明らかにすることを目的とし,熱および物質の乱流混合,空気性質の作用とその制御,NOx生成に関わる多くの反応過程など物理的・化学的両側面から特化した課題の解決に取り組む.そのため,燃焼プロセスにおける高攪乱および空気性質の作用の解明を目指し,主に以下の研究を実施した.(1)希薄化過程中のNOx生成・分解過程の解析詳細反応を考慮したNOx生成の化学動力学計算を行って,過濃燃焼ガスの希薄化過程中の主要反応機構を種々の混合気および燃焼条件において調べ,とくにエンジン内燃焼を対象として希薄化と容積膨張とが同時に起こる場合のNOx生成量の変化から,高速機関では混合時間を長くすることによってNOxを大幅に低減できることを示唆した.(2)高攪乱燃焼によるNOx低減強旋回流高攪乱燃焼場におけるガス流動条件,燃料噴射条件によるNOx排出濃度の変化を実験的に調べ,さらに高速混合による局所高温部の回避および既燃ガス再循環がNOx低減の鍵となることを理論的に明らかにした.(3)空気性質制御によるNOx低減実用上の観点から水選択排気再循環によるNOx排出濃度の変化を調べ,NOx排出濃度を評価する際には空気性質を考慮する必要があることと,その制御によるNOx低減作用を明らかにした.また,吸気希釈およびEGRによるNOおよび黒煙排出濃度の変化を確率過程論モデルにより予測した結果,N_2およびCO_2で吸気を希釈した際の圧力経過および排出濃度の変化をよく再現できること,コールドEGRは2,500K以上の高温部の温度を低下させてNO濃度を大幅に低減すること,などEGRの効果を解明するための基礎を与えた.本研究では,各種燃焼機器および動力装置の不均質燃焼過程におけるNOx低減の指針と低減限界を明らかにすることを目的とし,熱および物質の乱流混合,空気性質の作用とその制御,NOx生成に関わる多くの反応過程など物理的・化学的両側面から特化した課題の解決に取り組む.本年度は基本燃焼プロセスにおけるNOx生成に及ぼす高撹乱および空気性質の作用の解明を目指し,主に以下の研究を実施した.(1)希薄化過程中のNOx生成・分解過程の解析詳細反応を考慮したNOx生成の化学動力学計算を行って,過濃燃焼ガスが空気と混合し温度・濃度が希薄均一化する過程中のNOx生成量および主要反応機構を種々の混合気および燃焼条件において調べた.まず,混合気の熱力学的状態の様々な変化経路を想定することにより希薄化過程を単純化し,経路によるNOx生成量の変化を示した.とくに物質および熱混合を独立に記述し,希薄化と加熱による温度上昇の作用を別々に評価することによってディーゼル機関内などの不均一燃焼場での希薄化過程中の律速反応機構を明らかにした.(2)高撹乱燃焼によるNOx低減強乱流不均一燃焼場における熱・物質の再循環ならびに微視混合の作用を実験的に調べ,とくに強旋回流バ-ナにおいてガス流動条件,燃料噴射条件によるNOx排出濃度の変化を明らかにし,高速混合による局所高温部の回避がNOx低減の鍵となることを示した.(3)空気性質制御によるNOx低減主に実用上の観点から排気中の水を採取して吸気管内に噴射する水選択排気再循環によるNOx排出濃度の変化を調べた.

これにより,NOx排出濃度を評価する際には空気性質を考慮する必要があることと,その制御によるNOx低減作用を明らかにした.本研究では,各種燃焼機器および動力装置の不均質燃焼過程におけるNO_x低減の指針と低減限界を明らかにすることを目的とし,熱および物質の乱流混合,空気性質の作用とその制御,NO_x生成に関わる多くの反応過程など物理的・化学的両側面から特化した課題の解決に取り組む,本年度は実用燃焼プロセスにおけるNO_x生成に及ぼす高攪乱および空気性質の作用の解明を目指し,主に以下の研究を実施した.(1)ディーゼル燃焼過程中のNO_x生成・分解過程エンジン内燃焼を対象とした過濃燃焼ガスの希薄化と容積膨張による温度低下とが同時に起こる場合のNO_x生成を化学動力学の方法で検討した.とくに,容積膨張と希薄化の時期を変化させた際のNO_x生成量の変化を調べた結果,高速機関では混合時間を長くすることによって,NO_x濃度を大幅に低減できることを示唆した.(2)ディーゼル排気およびEGR作用の解析吸気希釈およびEGRによるNOおよび黒煙排出濃度の変化を確率過程論モデルにより予測した結果,N2およびCO2で吸気を希釈した際の圧力経過および排出濃度の変化をよく再現できること,コールEGRは2,500K以上の高温部の温度を低下させてNO濃度を大幅に低減すること,などEGRの効果を解明するための基礎が与えられた.(3)NO_x生成・分解に及ぼす既燃ガス混入の影響拡散燃焼過程中に既燃ガスを混入した際のNO_x低減効果を化学動力学計算により検討した結果,既燃ガスは燃焼空気に混入するまでに十分冷却して温度を下げておくことが必要であり,当量比の小さい条件ほど低い温度で低減効果が得られること,混入割合によるNO_x低減作用が強旋回流バ-ナのスワール数による変化と類似することなどを示した.
幼児の造形活動と発話に関する研究

○研究目的:本研究は幼児の造形活動と発話の関係に関する研究である。すなわち、幼児が自ら製作した造形作品や造形活動について、その思いを聞き取る活動を通じて、子どもと保育者の作品を通じての対話が子どもの発話を促し、子どもの言葉の育ちを促うえで有効であることを検証する。本研究により幼児の造形活動と発話や言葉の育ちとの関係や造形活動が幼児の内面的成長に果たす役割、発話を促す支援のあり方を具体的に明らかにすることを目的とする。○研究方法:1個人および集団の造形活動(「スカイツリーをつくろう」の実践)と聞き取り「スカイツリーをつくろう」の造形活動の実践において、幼児がどんなことを感じ、イメージし、楽しんでいるかを観察し、作品に関する発話を記録する。2造形活動の方法論の分析1の記録により、どのような環境構成と題材設定が有効か分析する。3先進研究園・校を視察し、対話や聞き取りの方法論を明らかにする。4「スカイツリーをつくろう」の実践について大学教員との共同研究を進め、論文(題名「子どもの造形活動と発話に関する研究ー発話の記録と共有ー」をまとめ本年度の『山形大学教職・教育実践』に投稿する。○研究成果:作品の集団製作の過程において、子ども達の発話をホワイトボードに記録し、子ども達がそのイメージを共有することが造形活動に対する思考やイメージを膨らませ、さらなる発話を促すとともに、造形活動を促進させることが明らかになった。また、子どもの興味に即して製作活動の展開を臨機に応変することが、子どもの意欲を引き出し、製作活動の展開を促すうえで有効だった。子どものイメージに刺激になる環境や題材を考慮し、子どもの興味に沿った題材を設定することが最も有効だった。
弾塑性問題における構造最適化手法の開発

弾塑性構造最適化問題では、設計変数空間(design variabe space)における目的関数(object function)は極小点(local minima)を数多く有するが、それの属する局所的超凹曲面の境界は勾配が不連続となることが多い。その理由は、設計変更に伴い構造の一部が弾性から塑性に或いは塑性から弾性に変化するため、目的関数が構造応答を含んで定義される場合、目的関数も勾配が不連綿となるのである。このような特徴を有する弾塑性問題の構造最適化を行うに当たっては、従来の勾配法を用いると.初期値(初期設計)の属する局所的超凹曲面から脱出することは困難であり、結局は初期値の属する超凹曲面の極小値に解は収束することになってしまう。そこで本研究では目的関数にLagrange未定乗数法を用いて構造力学問題の平衡条件を付加し、設計変数だけでなく構造応答の変位も加えた変数空間において勾配法による最適解の探索を行うことによりこの問題を解決することを提案した。このような設計変数と構造応答変数を合わせた空間における最適解の探索法は、構造解析と設計最適化を交互に繰り返し行う従来の手法(Nested Approachと呼ばれることが多い)に対して、計算効率を向上させる目的から、同時最適化(Integrated Approach)手法として弾性問題において応用が行われてきた。しかし上述のように局所解脱出の観点から弾塑性問題に対して適用する試みはこれまで全くなされて来なかった。本研究では負荷経路依存性を有する弾塑性問題における厳密な感度と2次の勾配法、すなわちNewton法に基いて同時最適化の定式化を行った後、幾つかの弾塑性問題について数値計算を行い本手法の有効性を示した。初年度は詳細な定式化とこれに基づく弾塑性トラスのパイロットプログラムを作成し、これにより本手法の有効性の検証を行った。具体的な項目は以下の通りである。(1)基礎理論の詳細定式化この定式化では有限要素法における平衡方程式を付帯条件とするラグランジュ関数を定義した後、その(変位、設計変数、ラグランジュ乗数に対する)停留条件式をNewton法により解く為の反復計算式を誘導した。しかしこの式は統合化のために変数が多くなるという欠点を有している。そこで計算効率の観点からマトリックス方程式の縮退(static condensation)を行うこととした。これにより1回の反復において、変位、設計変数、ラグランジュ乗数に関する方程式を個別に遂次解くことで、全変数空間での解を得ることができた。(2)弾塑性トラスについての定式化前項の定式化にぴて現れる接線剛性マトリックスや内力ベクトル、及びそれらの(設計変数に対する)導関数などの具体的諸量を弾塑性トラス問題の有限要素について定式化した。また設計変数としてはトラス断面積を考え、断面形状最適化に関するパイロットプログラムを作成した。なお最適化問題における制約条件としては総重量を採用した。(3)例題解析(本手法による解析と従来の手法との比較)前項で作成したパイロットプログラムにより例題解析を行った。ここで得られた最適形状と弾性問題としての最適形状を比較した。一方、参考のため、従来の手法、即ち、感度解析と最急降下方を遂次実行する最適化手法で同問題に対する解を求め得るかどうかについても検討した。なお計算効率についての性能も明らかにした。弾塑性構造最適化問題では、設計変数空間(design variable space)における目的関数(objective function)は極小点(local minima)を数多く有するが、それの属する局所的超凹曲面の境界は勾配が不連続となることが多い。その理由は、設計変更に伴い構造の一部が弾性から塑性に或いは塑性から弾性に変化するため、目的関数が構造応答を含んで定義される場合、目的関数も勾配が不連続となるのである。

このような特徴を有する弾塑性問題の構造最適化を行うに当たっては、従来の勾配法を用いると、初期値(初期設計)の属する局所的超凹曲面から脱出することは困難であり、結局は初期値の属する超凹曲面の極小値に解は収束することになってしまう。そこで本研究では目的関数にLagrange未定乗数法を用いて構造力学問題の平衡条件を付加し、設計変数だけでなく構造応答の変位も加えた変数空間において勾配法による最適解の探索を行うことによりこの問題を解決することを提案した。このような設計変数と構造応答変数を合わせた空間における最適解の探索法は、構造解析と設計最適化を交互に繰り返し行う従来の手法(Nested Approachと呼ばれることが多い)に対して、計算効率を向上させる目的から、同時最適化(Integrated Approach)手法として弾性問題において応用が行われてきた。しかし上述のように局所解脱出の観点から弾塑性問題に対して適用する試みはこれまで全くなされて来なかった。本研究では負荷経路依存性を有する弾塑性問題における厳密な感度と2次の勾配法、すなわちNewton法に基いて同時最適化の定式化を行った後、幾つかの弾塑性問題について数値計算を行い本手法の有効性を示した。
運動機能障害者の糖・脂質代謝の解析と科学的最適運動法の確立

若年者以外の近年その増加が著しい中高年の肥満例でも同様の研究を進め、若年者肥満例と中高年者肥満例における糖・脂質代謝の違いなどを明らかにし、安全かつ最適で長期間減量ならびに減量効果を維持できる運動療法の確立を目ざし、下記のような成果を得た。1)食事療法は理想体重1kgあたり、27-30Calから2週間ほどで25-27Calに漸減。症例によっては、一日800-1000Calとする。2)運動療法に先立ち、トレッドミルによる運動負荷試験を行い、血圧の反応や不整脈の有無など血圧循環反応をみて、安全性を確認し、30-40分の運動療法による消費カロリーは50Cal/day前後でもやがて運動耐用能が向上し、80-90Cal/day前後まで増加する。その結果、除脂肪体重の減少を見ずに、一月あたり、平均2-3kgの脂肪組織の減量が得られることが明らかとなった。3)この脂肪組織の減量により、耐糖能障害者では、空腹時の血中インスリン(IRI)濃度などが減少し、インスリン抵抗性が軽減され、高血圧例では、血圧が減少し降圧剤の減量が図られた。脂質代謝異常においても、特に中性脂肪値が高い例ではその速やかなる改善が確認された。すなわち、WHOが提言しているMetabolic syndromeの改善および、それに基づく心筋梗塞などの合併症の予防につながることが期待される。4)退院後の体重のリバウンドを防ぐために、肥満の病態、食事・運動に対する注意点など、生活習慣に対する包括的教育を行い、その結果、退院後も体重のリバウンドが認められない結果となった。運動機能障害者の中で、まず我々は、近年日本でも増加の一途を辿っている若年肥満者に注目し、安全かつ効果的なリハビリテーションの確率をめざし研究を進めた。当院入院の10代後半から20代前半の若年者でBMIが49を越えた我が国では珍しい超肥満例で、運動療法を中心としたリハビリテーションを安全に施行し、3症例で著効を得た。対象は14年7月まで当院に入院した3例。症例1)17歳、女性、身長163cm、体重116kg、BMI43.7、症例2)17歳、女性、身長171cm、体重143.8kg BMI49.2、症例3)24歳男性、身長177cm、体重135.8kg BMI43.3。それぞれに2型糖尿病の合併を認め、症例2)および3)では睡眠時無呼吸症侯群も認めた。これらの患者さん方にトレッドミル運動負荷試験を施行し、安全性を確認した後に施行した。また嫌気性代謝域値での心拍数を求め、これを目標にストレッチ・自転車エルゴなどの運動療法を監視下で行った。症例2)3)ではSp02も測定しながら施行した。これらの運動療法により、体重は漸減し、並びに血糖値の改善などを認めた。体重減少量は、それぞれ症例1)で34.2kg/6ヶ月、症例2)で31.0kg/4ヶ月、症例3)で18.4kg/2ヶ月で、除脂肪体重にはいずれも変化を認めなかった。加えて症例2)3)では施行中Sp02の明らかな低下をみることなく遂行し、睡眠時無呼吸症候群の改善も得た。以上のように、我々は、若年者で著しい肥満例に対し運動療法を施行し、その上で、トレッドミル運動負荷試験に基づき、すべて監視下で行うことで、その有効性並びに安全性が確認された。この研究結果は、平成15年度日本リハビリテーション医学会で口演発表予定であり、かつ、相当する学会誌などに投稿予定である。