hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食の安全と貿易自由化の政策デザインへの計量経済分析の応用

家禽類・家畜の伝染病などに対する禁輸措置、農薬等の残留量規制などの食品安全規制は世界貿易や各国経済への影響は大きい一方、消費者の食の安全のため不可欠である。本研究は食品安全規制に対して便益と費用の両面から定量分析し政策評価を行った。本研究では食品安全規制の食品貿易への影響の分析、消費者データによる支払意思額の分析や特定の輸入国に対して原産地分化型需要システム分析を行った。これらにより、食品安全基準の厳格化は貿易の減少を引き起こすこと、また、消費者はより高い輸入食品の安全性に価値を見出すため、輸入食品に対する安全基準の厳格化(緩和)により輸入需要が促進(抑制)されること、などが示された。平成25年度においては、研究の目的及び実施計画に沿って1、平成24年度に行った消費者の食品安全意識アンケートのデータ分析を補強するために平成25年度に再度アンケート調査の実施と再分析、2、農産物における農薬基準、動物医薬品基準データによる多国間バイラテラルデータ分析、3、ベトナム・マレーシア企業データによる技術的貿易措置の企業行動への影響の分析、4、ベトナム企業データによる企業存続への効果の分析、5、ベトナム企業データによる安全規制、環境基準(ISO14001)等の企業業績への影響の分析、6、16途上国の企業データを用いた技術的貿易措置の企業行動への影響の分析を行った。1については2回目のアンケートデータを加え、より精緻な分析手法を検討し結果を得た。とりわけ牛肉においてはBSE発生国や放射能汚染地域の生産に対する負の支払意思額、動物医薬品基準の準拠に対しては正の支払意思額が観察された。2については他の研究者のコメントなどを得ながら規制データの指標化を試み、さらに分析手法についてもより精緻な分析(サンプルセレクショングラビティモデルやポワソン分布最尤法によるゼロ貿易への対処)を行い、論文としてまとめた。3についてはアジア経済研究所の研究員の方々との協力により、ベトナム及びマレーシアのREACH規制などへの対処の実態を踏まえながら、企業レベルのミクロ計量分析を行い、アジア地域以外の途上国企業のデータで分析を行ったMaskus, Otsuki and Wilson (2013)やChen, Otsuki and Wilson (2008)と同様の結果を得た。4についてはFDIや政府の効率性がベトナム企業の存続期間にプラスの影響を与えることを示した。5については予備的な結果を得たが、結果が安定的でないため分析を継続している。6については技術的貿易措置の企業への費用増加、輸出促進の効果を実証し、論文を完成させた。平成24年度においては研究の目的及び実施計画に沿って、1、消費者の製品基準に対する支払意思額(WTP)の推定方法の先行研究サーベイ及び手法の吟味。2、規制変数を含む需要システムモデルのサーベイと新手法の開発。3、農薬基準、動物医薬品基準のグラビティモデル分析を行った。4、貿易円滑化のグラビティモデル分析及び制度設計のためのシミュレーション分析を行った。1の手法については先行研究サーベイの結果及びデータの性質を鑑みて表明選好法としてのコンジョイント分析が最適であると考えている。5、さらに、当初計画外の新たな研究として、4のベトナムでの技術的貿易措置やその他の品質基準に対する対応の仕方や技術進歩への外資の影響などに対する計量分析プロジェクトを立ち上げ、ベトナム統計局から過去11年間の企業サーベイデータを購入し、データの整理・集計を進めた。データは従業員10名以上の全ての企業から採取されたものであるため、ベトナムの産業全体の生産活動や技術進歩を観察でき、またサプライチェーンに着眼し輸出向けのサプライチェーンほど海外の技術基準や国際基準への準拠や研究開発活動が盛んかどうか、また、FDIの導入がさかんかどうかなど分析することができると思われる。また、24年5月から8月にかけて米国ワシントンの世界銀行の開発リサーチ部門で在外研究を行い、そこで、上記研究における専門家の貴重な情報やアドバイスを得ることができたため、手法やテーマ設定の面で改善の手がかりを得た。家禽類の伝染病、家畜のBSEなどに対する禁輸措置、残留農薬・医薬品の基準値など技術的貿易障壁の貿易・各国経済への影響は大きい一方で、食品安全規制は消費者の食の安全確保に枢要であるため、貿易自由化とのバランスを考慮した政策デザインが必要である。本研究では規制による主要な貿易国の生産者・消費者の損益を定量化する手法を考案し政策評価及び提言を行った。主に、1.食品安全意識アンケート調査の実施と分析、2.食品安全基準データによる多国間分析、3.ベトナム・マレーシア企業データによる技術的貿易措置の企業行動に与える影響及び国際サプライチェーンが企業行動に与える影響の分析、4.16途上国の企業データを用いた技術的貿易措置の企業行動への影響の分析、5.規制がベトナム企業の参入退出に与える影響の分析、6.技術的貿易措置が世界貿易に与える影響の実証分析のサーベイ、7.食品安全規制が貿易や企業行動に与える分析のサーベイ、8.日本の鶏肉輸入需要に対する食品安全規制の効果の分析を行った。家禽類の伝染病、家畜のBSEなどに対する禁輸措置、残留農薬・医薬品の含有量規制などTBT(Technical Barriers to Trade)と呼ばれる技術的貿易障壁の世界貿易や各国の国内経済への影響は大きい一方で、食品安全規制は消費者の職の安全のため不可欠であるため、便益と費用の両面からシステマティックに定量分析を行う経済学的アプローチが必要である。本研究ではTBTの生産者・消費者の損益を定量化する手法を改善し、政策評価を行った。

予定されていた研究のほとんどが平成26年度までに実施されたが、消費者データによる規制の価値評価の分析がデータと分析法の再検討により平成27年度に持ち越されていた。平成27年度には分析が完了し、その成果を反映した学会発表1の論文が完成し、平成27年9月にカリフォルニア大学バークリー校で行われた研究会において発表を行った。本論文の新規性は、食品安全規制の2国間貿易への影響は輸出国生産者側に着目する研究が圧倒的に多いが、本研究では輸入国消費者側から見た影響の分析を行っていることである。その際に用いられた計量経済分析手法も、従来のグラビティモデル分析ではなく、ミクロ計量経済手法を駆使していることが特徴的である。これにより、輸入国同士の傾向の違いや消費者間の選好の違いも反映することができ、より現実的かつ柔軟な分析結果が得られる。また、食品安全と規制の研究に関するサーベイを行った論文が図書1の章の1つとして掲載された。家禽類・家畜の伝染病などに対する禁輸措置、農薬等の残留量規制などの食品安全規制は世界貿易や各国経済への影響は大きい一方、消費者の食の安全のため不可欠である。本研究は食品安全規制に対して便益と費用の両面から定量分析し政策評価を行った。本研究では食品安全規制の食品貿易への影響の分析、消費者データによる支払意思額の分析や特定の輸入国に対して原産地分化型需要システム分析を行った。これらにより、食品安全基準の厳格化は貿易の減少を引き起こすこと、また、消費者はより高い輸入食品の安全性に価値を見出すため、輸入食品に対する安全基準の厳格化(緩和)により輸入需要が促進(抑制)されること、などが示された。上記研究の進展については以下の通りである。平成2426年度の期間中に上記研究の成果が計6本の国際査読雑誌、1本の国内学術誌、計6本のディスカッションペーパー、2本のブックチャプターに掲載され、計2回の国際学会・国際研究会で発表、計1回の国内学会、計3回の国内研究会で発表された。これにより、本研究における手法の開発、ケーススタディーによる政策評価・提言、研究成果の発表が概ね目標通り達成されたことになる。国際経済学平成27年3月でほぼ予定通りの研究が完成したが、食品安全意識調査データによる消費者の支払意思額推定の分析は完成に至らなかった。今後は、平成26年度初旬に行ったアンケート調査の一部フォーローアップやデータの再クリーニング、他の分析手法の導入と現行の手法との比較などを行い、平成27年8月には分析の完成、12月にはディスカッションペーパーとしての完成、及び研究会での報告、さらに、平成28年2月には国際査読雑誌への投稿を行い予定の研究を完成する。上記研究実績の概要16の進展については以下のとおりである。1については2回目のアンケートデータを加えより新しく精緻な分析により有用な結果を得た。今年度はさらに品目を増やし頑健性を高めて論文としてまとめワーキングペーパーを完成する予定である。2については、世界銀行ワーキングペーパーへの出版、及び査読雑誌への投稿を行った。3については結果をまとめアジア経済研究所のワーキングペーパーでの出版を行った。
情報化の受容過程に関する地理学的研究

本研究は,情報通信技術(ICT)が特定の地域に受容されていくプロセスを一般化するため, ICTの先進国たる日本と欧州,新興国たる中国の3地域における医薬品流通システムの実態分析を通じて,日本の医薬品流通システムを相対化した。本研究は,情報ネットワークの受容プロセスに焦点を当てることで,国や自治体などの政策など制度的環境や顧客特性を踏まえた取引形態などの地域的文脈が,情報ネットワークの態様を規定していることを明らかにした。ICTの地域的な受容プロセスとその前提条件として行われる利害調整過程を,医薬品卸および同社と取引関係や利害関係を有する企業や組織に対して,ヒアリングを通じて明らかにした。筆者はすでに日本において,医薬品卸が顧客たる医療機関や保険薬局に対してICTを通じていかなるサービスを提供しているのか,その過程においていかなる利害調整が行われているのかについてフィールドワークを実施してきた。この一連の分析で得られた成果は,学術雑誌に論文として発表した。具体的には,人口密度と比較して医薬品卸数の多い長崎県の五島列島,卸間競争が激しい富山県や川崎市を対象として,企業概要に加えて,取引業務のうち,主要な取引先とその概要,取引の理由,その他の利害関係を有する組織との利害調整過程,特にICTの導入前後におけるこれら取引先や利害関係組織との協調関係が明らかになった。一方,米国や欧州における医療環境の特性を既存統計や各国の事情に詳しいアナリストなどに対するヒアリングを通じて明らかにすることで,国際比較の実態調査に向けた事前調査を行った。欧米の医薬品流通の現状について,英国人の医薬品流通アナリスト(ドナルド・マッカーサー氏)と意見交換し,欧州における調査上のアドバイスを受けた。2010年11月には,筆者は自身がメンバーでもある,私的研究グループ「サプライチェーンロジスティクス研究会」メンバーとともに,医薬品卸や欧州卸協会,製薬企業,病院薬局に対して,欧州の医薬品流通の現状と事業内容をヒアリングした。その成果は学会で発表した。同研究会では,海外の医薬品流通の現状について定期的に勉強会を開催しており,その成果は,20102011年「Monthlyミクス」に「海外医薬品流通からのメッセージ」として,保高氏と筆者との共著で連載した。昨年度に続き,医薬品卸がICTを通じて,ローカルな医療ニーズにいかに対応しているかを明らかにした。昨年度実施した,欧州におけるICTにともなう医薬品流通の変容に関する実態調査で得られた成果は,学会で発表した。また,私的な医薬品産業に関する研究会(サプライチェーン・ロジスティクス研究会)のメンバーで共有するとともに,商業誌「Monthlyミクス」に「海外医薬品流通からのメッセージ(欧州編)」としてメンバーとの共著で去年度に引き続き,今年度においても継続して連載した。新興国市場の一つである中国において,日本からも先進的な情報技術を有した医薬品卸が進出し始めている。しかし,中国においてはそもそも統計データの整理が不十分で,医薬品流通の実態でさえ把握されていないのが現状である。そこで,新興国市場の例として,中国における医薬品流通システムの現状と情報化への取組みについて,現地調査により明らかにした。中国では保険医療改革が実施されており,M&Aを通じた医薬品流通の効率化が進みつつあることが明らかになった。これらの成果は,商業誌「Monthlyミクス」にメンバーとの共著で来年度以降連載する予定である。日本においては,東日本大震災を事例に,非常時の医薬品供給体制において,需要と供給のミスマッチが起きたメカニズムを明らかにし,非常時にも対応しうる医薬品供給体制について安全性と効率性の観点から検討した。これらの成果は学会で発表するとともに,東北地理学会東日本大震災災害対応委員会ホームページに掲載した。加えて,商業誌「Monthlyミクス」にて公表した。ICTが特定の地域に受容されていくプロセスをより一般化して提示するため,ICTの先進国たる日本と欧州,新興国たる中国の3地域における医薬品流通システムの実態分析を通じて,日本の医薬品流通システムを相対化することができた。
薬物速度論を用いたMRSA用抗生物質の適正使用とその医療経済学的研究

MRSA用抗生物質であるバンコマイシン、アルベカシン、テイコプラニンの血中濃度をコンピューターで速度論的解析を行い、医療経済学的にも臨床的にも最適の投与計画立案について検討した。バンコマイシンについては、エビデンスとして得られている日本人の平均的な速度論的パラメータでコンピューターシュミレーションした結果、体重52kgの患者では1日1回1300mgを間欠点滴投与することで、ピークもトラフも理想的な血中濃度を達成することが実証された。添付文書記載内容どおり、1日2000mgを2週間投与した場合、その経費は【symmetry】0,200かかるのに対して、本投与法では【planck's constant】2,650で、済み、コストを≪,550も削減することが明らかとなった。また、添付文書にある老人薬用量である、1日1000mgを2回分割する投与では、血中濃度のピーク濃度がその有効濃度である2540ug/mLに達せず、MRSAを陰性化し得ないことが判明した。データを解析した関連病院における臨床所見においてもこの投与方法で陰性化した例はなく、極めて非効果的かつ非効経済的投与方法であることが示唆された。一方、アルベカシンについても、1日200mgを2分割する添付文書の投与法では、血中濃度のピーク濃度がMRSAを陰性化するのに不十分で、1日200mgを1回投与すると、格段に効果的であることが明らかになった。テイコプラニンについては、申請者で小集団における平均的な薬物速度論的パラメータを算出した結果、分布容積は0.6436L/kg,クリアランスは0.0018L/kg/hrであることがわかり、このパラメータを用いてコンピューターによる最適投与計画を算出した結果、添付文書にある1日200mg間欠点滴投与では不適当で、添付文書のもう一つの投与方法である、1日400mg投与が有効であることを明らかにした。本研究成果は、限られた医療資源を有効に使用するというこれからの医療に極めて示唆的な端緒を示した点で意義深い。MRSA用抗生物質としてバンコマイシン、アルベカシン、テイコプラニンについて薬物速度論的検討を実施した結果、バンコマイシンについては、得られた日本人の平均的な速度論的パラメータでコンピューターシュミレーションした結果、一日一回1300mgを間欠投与することで、理想的ピークを描くことが実証された。この結果、従来のバンコマイシンの添付文書どおりの1日2000mg2週間投与すると\270.200かかるのに対して、本投与法は\202.650で、\67.550もコストを削減できることが明かとなった。一方、アルベカシンについても、1日200mgを2分割する添付文書の方法では血中濃度のピーク濃度がMRSAを陰性化するのに不十分で、1日200mgを一回投与すると遥に効果的であることが明かになった。テイコプラニンについても申請者で平均的な速度論的パラメータを算出した結果、分布容積0.6436L/kg,クリアランスは0.0182L/kg/hrであることが判明、このパラメータを用いて最適投与計を作成した結果、添付文書の1日1回200mg投与では不適当で、副作用を回避しながら効果を得るには、1日1回400mg投与が必要であることが明かとなった。本研究結果は、限られた医療資源を有効に使用する方法の端緒を示した点で意義深いものがある。

MRSA用抗生物質であるバンコマイシン、アルベカシン、テイコプラニンの血中濃度をコンピューターで速度論的解析を行い、医療経済学的にも臨床的にも最適の投与計画立案について検討した。バンコマイシンについては、エビデンスとして得られている日本人の平均的な速度論的パラメータでコンピューターシュミレーションした結果、体重52kgの患者では1日1回1300mgを間欠点滴投与することで、ピークもトラフも理想的な血中濃度を達成することが実証された。添付文書記載内容どおり、1日2000mgを2週間投与した場合、その経費は【symmetry】0,200かかるのに対して、本投与法では【planck's constant】2,650で、済み、コストを≪,550も削減することが明らかとなった。また、添付文書にある老人薬用量である、1日1000mgを2回分割する投与では、血中濃度のピーク濃度がその有効濃度である2540ug/mLに達せず、MRSAを陰性化し得ないことが判明した。データを解析した関連病院における臨床所見においてもこの投与方法で陰性化した例はなく、極めて非効果的かつ非効経済的投与方法であることが示唆された。一方、アルベカシンについても、1日200mgを2分割する添付文書の投与法では、血中濃度のピーク濃度がMRSAを陰性化するのに不十分で、1日200mgを1回投与すると、格段に効果的であることが明らかになった。テイコプラニンについては、申請者で小集団における平均的な薬物速度論的パラメータを算出した結果、分布容積は0.6436L/kg,クリアランスは0.0018L/kg/hrであることがわかり、このパラメータを用いてコンピューターによる最適投与計画を算出した結果、添付文書にある1日200mg間欠点滴投与では不適当で、添付文書のもう一つの投与方法である、1日400mg投与が有効であることを明らかにした。本研究成果は、限られた医療資源を有効に使用するというこれからの医療に極めて示唆的な端緒を示した点で意義深い。
新たな糖尿病腎症モデル動物の確立とミッドカインを標的とする分子治療法の開発

本研究により以下の点が明らかにされた。1)「STZ糖尿病モデルにおけるMKの関与」Mdk-/-に比してMdk+/+で有意に1ヵ月後に微量アルブミン尿の増加、2ヵ月後に尿蛋白増加、腎機能低下を認め、徐々に糸球体硬化が進行した。また、Mdk+/+で有意にMCP-1の誘導、糸球体内マクロファージの浸潤を認めた。更に、Mdk+/+由来培養メサンギウム細胞では、高血糖処理にてMK発現は経時的に誘導され、PKC・,ERKのリン酸化とMCP-1の誘導が有意に亢進していた。以上より、高血糖により誘導されたMKは糸球体内でPKC・,ERKのリン酸化及びマクロファージ遊走を介して、糸球体硬化に寄与していると考えられた。また、間質へのマクロファージの浸潤もMdk-/-では有意に抑制された。培養尿細管細胞を高血糖刺激するとMKの発現が二峰性に誘導され、NF-kBのリン酸化がMdk-/-由来の尿細管細胞に比して有意に亢進していた。また、マクロファージからのMK産生誘導も確認した。この結果より尿細管間質障害において高血糖により誘導される尿細管上皮細胞及びマクロファージ由来MKは、糖尿病性腎症における尿細管間質障害のvicious cycleを形成している。2)膵β細胞特異的カルモジュリン過剰発現マウスの腎症発症機序・CaMTgマウスはヒトの糖尿病性腎症に類似の特徴的な病変「メサンギウム融解像・結節性病変・滲出性病変、高度の輸出・入動脈の硝子化、血管極及び間質での著しい血管新生を呈する。・高血糖により、VEGFの発現亢進・eNOSの発現低下を認め、VEGFR-2を介する内皮細胞への刺激亢進が、これらの病変の重要な病因のひとつと考えられた。以上の研究成果から、上記2つのモデルは糖尿病性腎症発症メカニズムを検討する上で非常に有用であり、新たな糖尿病性腎症の治療法の開発にも有用と考えられた。この間の研究期間において、以下の2つの糖尿病性腎症モデルについて、その概要を明らかにし、現在、詳細なメカニズムの解明・さらにinterventionに関する研究に移行している。最初のモデルについては、既に論文が掲載され、2番目のモデルについては投稿準備中である。1)我々はSTZ誘発性糖尿病モデルを作製し、糸球体および尿細管間質障害に関わるMKの役割について検討した。野生型(Mdk+/+)およびMK欠損型(Mdk-/-)129SV系マウスにSTZ140mg/kg体重を腹腔内に二日間投与し、1,2,4,6ヵ月後に検討した。投与後300500mg/dlの血糖を維持するとMdk-/-に比してMdk+/+で有意に1ヵ月後に微量アルブミン尿の増加、2ヵ月後に尿蛋白増加、腎機能低下を認め、徐々に糸球体硬化と尿細管腔の拡張等の間質病変を呈した。また、Mdk+/+で有意にMCP-1の誘導、マクロファージの浸潤を認めた。

更に、Mdk+/+由来培養メサンギウム細胞および尿細管細胞の高血糖処理にてMK発現は経時的に誘導され、Mdk-/-由来細胞に比べそれぞれERKのリン酸化とMCP-1の誘導が有意に亢進していた。この結果より糖尿病性腎症へのMK関与の可能性を糸球体、尿細管間質両者で示し、MKが今後新たなる治療戦略の一つとなると考えられた。2)膵β細胞特異的カルモジュリン過剰発現マウス(CaMTg)は、生後数週より膵β細胞の破壊と低インスリン血症を伴う著しい高血糖を示す。この糖尿病モデルにおける腎糸球体病変の特徴を解析した。方法はCaMTg群及び同胞の正常対照群について血液・尿の生化学的検査を行うとともに、腎の組織学的所見を光顕・電顕・免疫組織学的に検討した。結果:CaMTg群では3ヶ月齢より、尿中アルブミンの有意の増加を認めた。また、3ヶ月齢よりメサンギウム領域の有意な拡大を示し、Type IIIおよびType IV collagen沈着は有意に増加した。メサンギウム細胞でのαsmooth muscle actin発現は亢進し、6ヶ月齢より血管極の動脈硬化、9ヶ月齢では結節性病変・滲出性病変も認めた。結論:CaMTgはヒト糖尿病性腎症類似の病変を呈し、この合併症の解析に有用なモデルと考えられた。研究期間の2年目においては、尿細管・間質障害におけるミッドカインの関与について明らかにし、その成果を現在投稿中である。膵・細胞特異的カルモジュリン過剰発現マウス(CaM-Tgマウス)における腎症発現メカニズムについては、VEGF-NOシグナルの関与を明らかにし、現在投稿中(in revision : J Am Soc Nephrol)である。1)「STZ糖尿病モデルにおけるMKの関与」:ノックアウトマウス(Mdk-/-)では尿細管間質病変の進行や腎機能の低下、MCP-1の誘導、炎症細胞の浸潤は有意に抑制しえた。更に、野生型マウス由来尿細管細胞を高血糖刺激するとMKの発現が二峰性に誘導され、NF-kBのリン酸化がMdk-/-由来の尿細管細胞に比して有意に亢進していた。また、マクロファージからのMK産生誘導も確認した。この結果より尿細管間質障害において高血糖により誘導される尿細管上皮細胞及びマクロファージ由来MKは、糖尿病性腎症における尿細管間質障害のvicious cycleを形成している。2)「CaM-Tgマウス」:・CaMTgマウスはヒトの糖尿病性腎症に類似の特徴的な病変を呈する。1.著しいメサンギウム基質の増生に加え、メサンギウム融解像・結節性病変・滲出性病変を認める2.糸球体病変に加えて、高度の輸出・入動脈の硝子化を呈する3.糸球体血管極及ぴ間質での著しい血管新生を認める・高血糖により、VEGFの発現亢進・eNOSの発現低下を認め、VEGFR-2を介する内皮細胞への刺激冗進が、これらの病変の重要な病因のひとつと考えられた。・CaMTgでは、高血糖によりVEGF-2を介する血管新生・内皮障害が発症初期から認められ、これがヒト糖尿病性腎症に特徴的なさまざまな病変、即ち血管極hyalinosis、結節性病変・滲出性病変を引き起こし、最終的に糸球体硬化にいたると考えられた。
インフルエンザ菌感染症難治化の要因解析と治療戦略

繰り返し中耳炎が発症した小児患者から分離されたbeta-lactamase-negative ampicillin-resistant (BLNAR)インフルエンザ菌を用い、薬剤耐性、バイオフィルム及び細胞内侵入の解析を行い、抗生剤による菌体の変化をfocused ion beam (FIB/SEM)システムを用いて観察した。気道上皮細胞表面上の菌だけではなく、細胞内侵入していた菌株も菌体の変形や破裂などの著しい形態変化像が観察され、キノロン系抗生物質であるトスフロキサシンの殺菌作用が高いことが証明され、同剤の小児への使用が難治性小児中耳炎の有効な治療となる可能性があることが示唆された。本研究の目的は、本邦において、臨床的に問題となっているbeta-lactamase-negative ampicillin-resistant (BLNAR)株などの薬剤耐性菌を含めたインフルエンザ菌の難治化の要因を薬剤耐性、細胞内寄生およびバイオフィルムのそれぞれについて、どの程度難治化の要因となっているかを解析し、かつ治療戦略をたてることである。2006年7月から2011年6月までに、小児急性中耳炎患者74名より分離された74株のインフルエンザ菌株の内、繰り返し中耳炎が発症した患者(再燃患者)から分離されたBLNAR株であるOk-9, Ok-30,及びOk-80株を用い、解析を行った。薬剤感受性試験結果では、Ok-9, Ok-30,及びOk-80株に対し、エリスロマイシン、セフジニル及びトスフロキサシンの最小発育阻止濃度(μg/ml)はそれぞれ0.5, 1, 0.03、4, 0.5, 0.03及び0.125, 0.5, 0.03であった。バイオフィルム産生についてはOk-9, Ok-30,及びOk-80株において、OD600値の平均がそれぞれ2.34, 0.81, 0.68であった。一方、この3株とも細胞内寄生株と判明され、平均細胞内侵入率はそれぞれ2.9%, 5.44%, 1.86%であった。上記の結果より、これらの菌株は強いバイオフィルム産生能を示し、同時に高い細胞内侵入性を有することが示唆された。また、in vitroでの人気道上皮細胞への感染実験を行い、また上記の菌株を対象とし、トスフロキサシンの投与を行い、抗生剤による菌体の変化をfocused ion beam (FIB/SEM)システム(Quanta 3D FEG, FEI)を用いて観察した。結果として、人気道上皮細胞表面上の菌だけではなく、細胞内侵入していた菌株も菌体の変形や破裂などの著しい形態変化像が観察された。2006年7月から2011年6月までに、小児急性中耳炎患者74名(男児39,女児35;平均年齢1.35歳)より、74株のインフルエンザ菌が分離され、その内、37(50%)株はBLNARであった。バイオフィルム産生については、OD600値の平均が0.81 ±0.77 (range: 0-3.5)であった。一方、46 (62.2%)株は細胞内寄生株と判明され、平均細胞内侵入率は0.29 ±0.82%であった。また、Ok-9, Ok-30,及びOk-80株は繰り返し中耳炎が発症した患者(再燃患者)から分離されたBLNAR株であった。これらの菌株において、強いバイオフィルム産生能を示し、同時に高い細胞内侵入性を有することが示唆された。小児急性中耳炎患者より分離されたインフルエンザ菌株の内、繰り返し中耳炎が発症した患者から分離されたBLNAR株を用い、薬剤感受性試験やバイオフィルム産生度及び細胞内侵入率についての解析を行った。

また、in vitroでの人気道上皮細胞への感染実験を行い、また上記の菌株を対象とし、セフォタキシム及びトスフロキサシンの投与を行い、抗生剤による菌体の変化をfocused ion beam (FIB/SEM)システムを用いて観察した。結果として、人気道上皮細胞表面上の菌だけではなく、細胞内侵入していた菌株も菌体の変形や破裂などの著しい形態変化像が観察された。今回の研究結果により、キノロン系抗生物質であるトスフロキサシンの殺菌作用が高いことが証明され、同剤の小児への使用が難治性小児中耳炎の有効な治療となる可能性があることが示唆された。感染症本研究において、小児急性中耳炎患者より分離されたインフルエンザ菌株内、さらに難治症例や再燃症例より分離された菌株のみを対象とし、薬剤感受性試験、バイオフィルム産生、細胞内寄生性及び人気道上皮細胞内侵入していた菌株に対する抗生剤治療効果について解析を行った。以上の成果から、当初の計画以上に進展しているという自己点検による評価とする。本研究において、前述の小児急性中耳炎患者より分離されたインフルエンザ菌の集積を行い、難治症例や再燃症例などについての臨床データの解析も順調に進んでいる。また、薬剤感受性試験、細胞内寄生およびバイオフィルム産生能についても解明した。今後、Ok-9, Ok-30,及びOk-80菌株を用いたin vitroでの人気道上皮細胞への感染実験を行い、Confocal laser scanning microscopy (CLSM)やFIB/SEMシステムで感染実態を総合的に観察する。また、in vitroで人気道上皮細胞へ感染させた後に、新たに小児中耳炎の治療薬剤として承認されたキノロン系抗生物質トスフロキサシンを含めた各種抗生物質を添加し、どのタイプの抗生物質をどのように投与すれば殺菌効果が高いかを培養検査で解析するとともに、FIB/SEMシステムを用いて、インフルエンザ菌側における形態変化などの比較検討を行う。以上の実験データを総合的に評価し、難治例と非難治例より得られた菌株間で、薬剤耐性、細胞内寄生およびバイオフィルム産生について比較検討し、難治化の要因の解析を行なった上で治療戦略をたてる予定である。今後、小児中耳炎難治例より分離され、細胞内寄生すること、及びバイオフィルム産生することが確認された菌株(Ok-9, Ok-30, Ok-80)を用いたin vitroでの人気道上皮細胞への感染実験を行い、Confocal laser scanning microscopy (CLSM)やfocused ion beam (FIB/SEM)システム(Quanta 3D FEG, FEI)で感染実態を観察する。また、in vitroで人気道上皮細胞へ感染させた後に、新たに小児中耳炎の治療薬剤として承認されたキノロン系抗生物質Tosufloxacinを含めた各種抗生物質を添加し、どのタイプの抗生物質をどのように投与すれば殺菌効果が高いかを培養検査で解析するとともに、FIB/SEMシステムを用いて、インフルエンザ菌側における形態変化などの比較検討を行う。経理の事務手続き上の問題により次年度に繰り越した。主に消耗品として使用する予定である。該当金額は少ないため(689円)、次年度の予算と合わせて消耗品(培地)代として使用する予定としている。
定在波音響管内の微粒子の集合・分散特性

1)定在波音響管内の現象には,レイリー型音響流,ドボルザークの噴水,クントの微粒子縞の生成など物理的に興味ある音響現象が多い。音響流については理論,実験の両面でほぼ解明されつつある。2)しかし,管内での微粒子縞の成因については決め手がないと思える。そこで,微粒子の異粒径粉体を定在音波中に置いたところ,粒子速度の違いによる集合・分散現象を認めた。大粒径粒子は粒子速度の腹の位置に集合し,腹から節に向かい,小粒径粒子が順次集合した。このことは気体中での異粒径粒子の分別に応用できる。3)次に,笹川民雄氏の論文;「物理教育」57(2009)p.201にある縞の高調波成因説を確かめるため,矩形音響管壁振動の寄与抑制として,管を強固に固定し,波形をFFTしたが,卓越した高調波は確認できなかった。4)集合・分散の原因を高調波とすると,縞の微細構造間隔から超音波領域の波長であるため,28kHzと40kHzの超音波振動子で定在波音発生させ,微粒子縞を観察したところ,可聴音波波長の10分の1の0.5mm程度の微粒子縞が粒子速度の腹の両側にできたが,約10倍の高調波超音波観測できなかった。この時,開口端での空気の流速は風速計で約5cm/sであった。管内の風速は管径が小さいため,プローブを挿入できず,不明である。5)管内空気の代わりにヘリウム気体を満たしたところ,微粒子縞の微細構造の間隔は数倍に拡がった。6)従来,微粒子縞は共鳴時に生じるとされて来たが,ワラのような円筒形の物体では非共鳴時でも縞状に1段1段積層した。共鳴周波数から数10%変化させてもワラは積層を続けた。7)非共鳴時で,ワラの場合,数段の積層壁の間隔は微粒子の微細構造間隔よりも数倍大きくなった。この時,波形をFFTしても基本波より大きい振幅の高調波は見当たらず,高調波放射圧説をさらに検討する必要がある。以上の研究は主に電気通信大学鎌倉研究室の指導協力を得て行った。研究成果のトピックは6)の実験結果から,クント縞は流体力学的作用により生ずると考えられ,音波共鳴は微粒子縞の成因に本質的ではないことを発見したことである。共鳴はエネルギーを集中させる効果と推測する。これらの結果はドボルザーク(Dvorak)の噴水現象をよく説明でき,アンドレード(Andrade)の実験で示した渦説を支持する。今後は微粒子の集合・分散現象の解明のため,流体・粉体力学的観点から微粒子縞をモデル化し,数値計算で確かめる必要がある。
健康格差を縮小しソーシャルキャピタルの醸成を促進する市町村保健師の地区管理

健康格差の縮小とソーシャルキャピタルの醸成を促進するための市町村保健師による地区管理の方法を明らかにすることを目的に、人口規模により無作為抽出した841市町村の保健師を対象に郵送による無記名自記式質問紙調査を行った。結果、保健師活動の様相は人口規模により異なっており、特に人口「1万未満」と「5万以上」の市町村で異なっていた。活動分野別では、「介護予防」と、「母子保健」及び「健康づくり」で異なっていた。人口規模別及び活動分野別各々の地区管理にかかわる保健師活動の課題と活動の工夫を明らかにした。保健師活動体制の様相及び活動の工夫を要する地区の特徴を明らかにするために郵送自記式質問紙調査を実施。対象は人口規模により層化無作為抽出した841市町村の母子保健、健康づくり、介護予防の担当保健師各1名、計2523名。調査項目は1保健師個人の地区活動の課題2保健師全体の地区活動の課題3組織内外や住民とのコミュニケーション、保健福祉活動への住民の協力状況等4市町村及び保健活動体制に関する客観的情報。また、地区や集団の特性に合わせた活動の実態と課題。回収数(率)809(32.1%)。結果は「地区分担制と業務分担制」83.5%、集中配置62.7%。保健師個人の課題は「地区の状況や特徴に即した活動ができていない」62.6%。保健師全体の課題は「地区診断ができていない」63.6%、「一人で地区を担当する活動には限界がある」62.5%。「保健福祉活動に協力を得られる住民が多い」の『思わない』27.8%。「地区や集団の特性に合わせて活動方法を変えている割合」は母子保健が最少。活動方法を変えている地区や集団の特性について、自由記述の質的分析の結果、3分野共通は【人口流出入が激しい】【へき地である】等。母子保健では【出生率が低い】【発達障害児のサポート資源が少ない】等、健康づくりでは【第一次産業従事者が多い】等、介護予防では【農業従事者が多い】【独居世帯および高齢者世帯が多い】等。地区の特徴に関連する課題は「保健福祉活動の住民側協力者の育成に限界がある地区がある」65.8%。結果から、保健師活動体制の類型化に活動分野の視点は有用であり、地理的特徴だけではなく、人口等からの地域特性の類型化の必要性が示唆された。活動方法を変えている地区や集団の特性は、健康格差が生じる可能性がある環境的要因を示唆しており、地区管理において必要となるアセスメントの視点になると考えられる。市町村の地域特性別及び活動体制の類型別の、健康格差とソーシャルキャピタルの醸成に関する地区管理の観点からの保健師活動の課題及び活動方法を明らかにするために、平成26年度の調査結果を分析した。昨年度の調査結果から、保健師活動体制の類型化については活動分野の視点が有用であること、また、地域特性についても地理的特徴だけではなく人口等から類型化を検討する必要性が示唆されたため、人口1満未満(180件)、1万以上3万未満(209件)、3万以上5万未満(110件)、5万以上10万未満(163件)、10万以上(127件)に分け、「保健師活動の課題」及び「地区や集団の健康課題を改善するために工夫していること」の記述データを質的に分析した。その結果、課題には【地区把握・地域診断】【健康課題への対応方法】【保健師間の連携】【住民との協働】【体制整備】【保健師の認識・スキル】【保健師の資質向上対策】【マンパワー】等に関するものがあった。また、工夫していることには【地区の課題の明確化】【地区活動】【保健事業提供方法】【住民又は住民組織への関わり方】【保健師間の連携】【他部署又は他職種との連携】等に関することがあった。次年度はさらに、人口規模別、活動分野別の共通性と相違性について検討していく。また、健康格差を縮小し、ソーシャルキャピタルの醸成を促進する又は持続発展させる保健師の活動方法を明らかにするために半構成的インタビュー調査を実施した。対象は平成26年度の調査においてインタビュー調査への協力の意向が示された18名の統括保健師又は管理的立場等にある保健師又はこれらの保健師により推薦された保健師とし、改めて調査協力を依頼し、同意が得られた16名の内、12名に対し実施した(2名は平成26年度に実施済み、2名は日程調整がつかず未実施)。今年度は、活動の課題及び課題に対して工夫していること(活動方法)について質的に個別分析を行った。平成27年度の目標は、市町村の地域特性別及び活動体制の類型別の、健康格差とソーシャルキャピタルの醸成に関する地区管理の観点からの保健師活動の課題及び活動方法を明らかにするために、平成26年度の調査結果を分析し、人口規模別、活動分野別、人口規模別かつ活動分野別の共通性と相違性について検討することであった。しかし、人口規模別に分析し、課題と工夫していることの種別を明らかにすることに留まり、人口規模別、活動分野別、人口規模別かつ活動分野別の比較検討まで実施することができなかった。

また、健康格差を縮小し、ソーシャルキャピタルの醸成を促進する又は持続発展させる保健師の活動方法を明らかにするための半構成的インタビュー調査の対象数の目標は20市町村の保健師としていたが、実施数は12名であり、多様な地域特性類型及び活動体制類型の市町村が対象となるよう調査対象者を加えることもできなかった。これは平成26年度調査においてインタビュー調査への協力の意向が示された18名の保健師に改めて調査協力を依頼したところ、2名の同意が得られなかったこと、また2名は日程調整がつかなかったことに加え、インタビュー調査の対象者が、北海道から愛知県、三重県、山口県等に渡り、また、調査及び質的分析の精度をあげるために可能な限り二人体制で調査を実施することとしたため、平成27年度当初予算計画の調査旅費18万円に前年度繰越金51万円をあてても大幅に超過し、12名を超える調査の実施が困難となったためである。さらに、個別分析に時間を要したため、地域特性類型及び活動体制類型によって個別分析結果を比較検討するまでに至らなかった。以上から、現在までの達成度を「やや遅れている」とした。健康格差とソーシャルキャピタルの醸成に関する地区管理の観点からの保健師活動の課題及び活動方法を明らかにするために、人口規模により層化無作為抽出した841市町村の母子保健、健康づくり、介護予防の各分野担当保健師各1名を対象に郵送無記名自記式質問紙調査を実施した。平成27年度までに3分野共通及び各分野に特化した、活動方法に工夫が必要な地区・集団の特性を明らかにするとともに、【地区把握・地域診断】【健康課題への対応方法】【住民との協働】【体制整備】等の保健師活動の課題の側面及び【地区の課題の明確化】【保健事業提供方法】【住民又は住民組織への関わり方】等の活動の工夫の側面を明らかにした。また、保健師活動体制の類型化に活動分野や人口規模の視点が有用であり、それらから類型化を検討する必要性が示唆された。これを受け平成28年度は、人口規模別(1満未満、13万未満、35万未満、510万未満、10万以上)、活動分野別(母子、健康づくり、介護予防)、人口規模別かつ活動分野別に保健師活動の課題及び活動の工夫を分析し、15市町村の統括保健師等15名への半構成的インタビューの結果も併せて、その共通性と相違性について検討した。その結果、人口「1満未満」の町村は他の区分の市町村とは課題に対する認識が異なることや「35万未満」の市町は課題の認識が低いこと等人口規模別又は分野別の課題と工夫が明らかになり、さらに人口規模別かつ活動分野別では特に介護予防分野について人口規模による課題と工夫の相違点があった。結果の活動方法に工夫が必要な地区や集団の特性は健康格差が生じる可能性がある環境的要因を示唆しており、活動を創意工夫し健康格差を縮小するためのアセスメントの視点になると考える。また、結果は地区管理における活動分野と人口規模の視点の重要性を示唆し、課題と工夫はそれらの視点に応じた保健師の地区管理に役立つ。健康格差の縮小とソーシャルキャピタルの醸成を促進するための市町村保健師による地区管理の方法を明らかにすることを目的に、人口規模により無作為抽出した841市町村の保健師を対象に郵送による無記名自記式質問紙調査を行った。結果、保健師活動の様相は人口規模により異なっており、特に人口「1万未満」と「5万以上」の市町村で異なっていた。活動分野別では、「介護予防」と、「母子保健」及び「健康づくり」で異なっていた。人口規模別及び活動分野別各々の地区管理にかかわる保健師活動の課題と活動の工夫を明らかにした。
前立腺がんおよび乳がんにおける潜伏がんならびに微小がんの発生と進展

1.前立腺がん1)微小癌の発生については近年、若年層で増加している結果が示された(矢谷)。2)微小癌の進展については、がん関連遺伝子、ホルモンとの関係について検討された。NDPキナーゼ/nm23遺伝子産物の発現は低分化型で高頻度であったが、転移能との相関はなかった(古武)。4)ホルモンとの関係では、ヒト前立腺癌のアンドロゲン受容体は、ホルモン不応性癌の10%にのみ点突然変異がみられた(島崎)。5)発生部位を三次元的に解析すると肥大結節は主にtransition zoneに発生し、潜在癌はperipheral zoneにみられた(今井田)。2.乳がん1)潜伏癌と顕性癌の発生頻度の比較から20年で潜伏癌が顕在化すると予想された(坂元)。2)切除標本の検索から推計すると潜伏癌の頻度は約10%になる(秋山)。3)非浸潤性乳管癌における遺伝子異常の頻度は浸潤癌より頻度が低い傾向にあったが、c-erbB-2の増幅は逆に高頻度であった(広橋)。4)アンドロゲン誘導性増殖因子の遺伝子解析を行い構造を決定した。正常ヒト組織ではmRNAの発現はみられなかった(田中)。5)テネイシン欠損マウスへの乳癌移植系の実験では、環境によってテネイシンは癌に対し促進的にも抑制的にも作用した(坂倉)。
シナプス前代謝型グルタミン酸受容体の機能解析

グルタミン酸は中枢神経系における主要な神経情報伝達物質であり、学習や記憶の形成等のシナプス可塑性に深く関与する。従ってその受容体の機能を解明することは神経回路の成熟と特異的機能発現のメカニズムの理解に大いに貢献するものと考えられる。我々が研究の対象とするグルタミン酸作動性シナプスは電気生理学的に広く解析が行われており、LTPやLTDという重要な現象の形成機構については多くの報告がなされている。近年、イオン型グルタミン酸受容体に関しては機能解析が分子のレベルで詳細に行われつつある。一方、代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)に関しては分子レベルでの機能解析は緒についたところである。従って研究計画で述べたように本研究ではmGluRに結合する蛋白を同定することによる受容体の分子レベルでの機能解析を行うことにした。結果1酵母ハイブリッド法を用いてmGluR結合蛋白を同定しtamalinと名付けた。2 tamalinは394アミノ酸からなりそのPDZ domainを介してmGluR1及び5のC末端部分と結合する。3 tamalinは低分子量G蛋白Arfに対するGEFであるcytohesinとも結合する。5 Arfが細胞内輸送に深く関わることに一致してtamalinはmGluR1の膜表面への、mGluR5の神経突起への発現量を増加させた。6 cytohesin以外にもtamalin結合蛋白を幾つか同定しており、現在解析を進めている。まとめ我々はmGluRl及び5に結合する蛋白tamalinを同定し、tamalinがmGluRl及び5の輸送に関わることを見つけた。イオン型グルタミン酸受容体の機能にPDZ domainをもつ蛋白が深く関わることが報告されているが、mGluRの機能に関してもPDZ domainをもつtamalinが重要な関与をするものと考える。一方、代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)に関しては分子レペルでの機能解析は緒についたところである。2 tamalinは394アミノ酸からなりそのPDZdomainを介してmGluR1及び5のC末端部分と結合する。まとめ我々はmGluR1及び5に結合する蛋白tamalinを同定し、tamalinがmGluR1及び5の輸送に関わることを見つけた。イオン型グルタミン酸受容体の機能にPDZdomainをもつ蛋白が深く関わることが報告されているが、mGluRの機能に関してもPDZdomainをもつtamalinが重要な関与をするものと考える。
耳鳴発生の分子機構の解明と新規治療法の模索

申請者本人が平成26年5月1日付で、大阪大学准教授から奈良県立医科大学教授に赴任したため、新環境において耳鳴動物モデルの立ち上げを行った。平成25-27年度科研費による成果として、新環境におけるラット用動物行動学的逃避実験装置を用いてサリチル酸耳鳴動物モデルの作成に成功し、らせん神経節において発現上昇する侵害受容体TRPV1がサリチル酸耳鳴分子マーカーとして利用可能であることを確かめた。さらに細胞障害受傷機構としてのアラキドン酸経路および細胞生命維持機構としての脳由来神経栄養因子BDNF自己調節経路を検索し、カプサゼピンの中耳腔投与がサリチル酸耳鳴の治療として可能であることが示された。サリチル酸のヒト投与での耳鳴の副作用はアスピリン耳鳴としてよく知られているが、その過剰投与で小動物にも耳鳴を引き起こすことが電気生理学的に証明されている。前回、サリチル酸耳鳴動物行動モデルを作成し、その耳鳴分子マーカーとして侵害受容体TRPV1が有用であることを報告した。今回、神経栄養因子であるBDNFのらせん神経節における発現動態を、生後4週の雄ラットを使用し、real-time PCR法を中心とした形態学的手法により検索した。サリチル酸投与によってラットの耳鳴による反応行動が引き起こされ、投与2時間後にらせん神経節のTRPV1mRNAに引き続きBDNFmRNAの発現も有意に上昇した。さらにサリチル酸投与に先んじて、TRPV1拮抗剤、TRPV1アンチセンス、抗酸化剤、BDNFアンチセンスそれぞれを、浸透圧ミニポンプから正円窓経由で持続投与すると、TRPV1mRNAは4群すべてにおいて、BDNFmRNAは後2者のみで、サリチル酸投与2時間後の発現上昇は有意に抑制された。以上のことから、サリチル酸投与による耳鳴の発生機序に、BDNFを介したTRPV1の転写調節が関与している可能性が示唆された。逆にTRPV1を抑制する薬物治療は、BDNFの転写調節に影響しない可能性が示唆された。[目的]我々はラットを用いた耳鳴動物モデルを考案するとともに、耳鳴を評価する分子マーカーとして聴覚伝導路における痛み受容体TRPV1 (Transient receptor potential cation channel superfamily V-1)の発現について検討した。[方法・結果]67週齢オスのwistarラットを用いた。ケージの天井に取り付けたスピーカーから呈示音を5秒間発し、その1秒後に底部の金網に電気ショックを与えると、ラットは壁を乗り越え隣部屋へ移動する。これを繰り返すと、ラットはスピーカーの音を聞くと電気ショックなしで隣部屋へ移動するようになる。これが目的行動であり、10回の実験中8回(80%)以上この行動が認められるようになればテストへうつる。テストでは、条件付けされたラットにサリチル酸(400mg/kg)を投与し、2時間後に同様の音呈示(10回)を行い、音に正しく反応して隣部屋に移動した回数(score)と無音状態で隣部屋に移動した回数(false positive responses)をそれぞれカウントした。サリチル酸投与2時間後、false positive responsesの有意な増加を認め、ラットに耳鳴が生じている可能性が考えられた。なお、呈示音が16KHz・60dBの際に最も顕著に増加が見られたことよりサリチル酸投与時に生じる耳鳴は16KHz、60dBに最も近いと考えられた。次にreal-time PCR法およびwestern blot法により、サリチル酸投与2時間後にラセン神経節におけるTRPV1発現の上昇が認められた。以上より、ラット耳鳴動物モデルの立ち上げを確認した。耳科・神経耳科実験室の整理により、耳鳴の動物行動学的な研究が頓挫することとなった。しかしながら、上記のごとく分子生物学的手法により、サリチル酸耳鳴の際にBDNFが活性化するとともにTRPV1を転写促進することがわかった。平成26年5月1日付で大阪大学医学部耳鼻咽喉科准教授から奈良県立医科大学耳鼻咽喉科教授として赴任することになった。そのため研究室の準備に相当期間を要する可能性がある。しかしその間を使って、研究実績の概要にも述べさせていただいた内容で海外論文、海外学会で発表していく予定である。研究準備が整えば、分子生物学的アプローチにより、内耳障害を起こす他の誘因、音響外傷、アミノグリコシド内耳障害においても、らせん神経節細胞で同様の分子動態が確認できるかを確認する。また、内耳障害の時間経過とともに聴覚系末梢および中枢での分子動態の移行があるかを確認する。平成26年度5月1日より研究主任である北原糺が大阪大学医学部耳鼻咽喉科から奈良県立医科大学耳鼻咽喉科に異動。

そのため本研究の中心である耳鳴動物モデル実験装置の購入を控えたため。新しい赴任先である奈良県立医科大学耳鼻咽喉科において、耳鳴動物モデル実験装置の購入を含めた研究再立ち上げに使用する予定である。
並列コンピューティングによる大型船体構造の振動応答解析法に関する研究

従来、船体構造の振動解析は「共振回避設計」を行うための部分構造の固有振動解析が主流であった。しかし、船体各部は様々な固有振動数を持つため、全ての固有振動数を回避することは難しいだけでなく、接水影響で固有振動数が低下し、通常の上逃げによる共振回避が困難な場合もある。そこで、次世代の振動設計は振動応答量を予測して制御する設計を行うべきであると考えられる。減衰の定量化が実現され、応答が精度良く得られるようになれば、応答によっては共振回避する必要がなくなる。そのような周波数応答解析を行うには、全船解析や精度良い大規模構造振動解析が必要であり、膨大な計算量と計算時聞、およびFEMメッシュ作成時間を要する。本研究ではそこで並列コンピューティングの技術を用いて、分散型計算機により大規模な周波数応答解析を効率よく行う手法を開発した。まず、MPIの通信ライブラリー、WindowsまたはLinuxのOS、Fortranコンパイラー、および高速のネットワークを用いた並列計算機システムを構築し、オフィスで通常使用されているコンピューター環境を利用して大規模な並列構造解析ができることを示した。船体の全船振動解析を行うための、Domain Decomposition before Mesh Generation、すなわち対象構造物の領域分割をまず行った後に有限要素メッシュ生成を行う並列計算用プリ処理の思想を新たに示した。この方法により、メッシュ生成が部分領域毎に行えるため、メッシュ生成に関わる人的作業の並列化も行えるので設計における数値解析が短期間で行える。また、複数の平板からなる構造に対して領域分割法を用いて、周波数応答解析を並列化して行なうプログラムを開発した。部分領域の境界の適合性を満たすよう、共役勾配法を用いて反復計算を行い、領域境界上の不平衡力を0へ収束させるものである。領域境界には一般に並進と回転の自由度が混在しているため、収束しない場合もあることを示し、前処理によって収束性が大幅に改善されることを示した。また、周波数が高くなるにつれ、収束性が悪化することを明らかにした。大型客船などのベオウルフ型並列コンピューティングによる大規模な強制振動解析が行える数値解析技術を開発することを目的として、平成14年度は次のような研究を実施した。まず、ハードウェアの設定を行った。ネットワークによるデータ通信による計算速度低下を極力小さくするために、現時点で最速のGIGAbps級のネットワークを構築しておく必要がある。研究費により購入したコンピュータ3台のうち、1台(Dell precision)をソフトウェア開発用として他の2台(Dell dimension)を並列計算用のコンピュータとして設定した。これら3台に高速ネットワークカードを装着し、同じく本研究費によって購入した高速ネットワークハブ装置(ギガビットスイッチングハブ)に1000BaseTケーブルで接続した。次に並列計算用のソフトウェア環境を構築した。数値計算用の2台のPCにOSとしてVine Linux、数値計算言語としてFortran、および通信用ライブラリー(MPI)をインストールした。次に、並列計算における有限要素解析のデータ構造について検討を行った。本研究の数値解析においては、従来の構造解析ツールが容易に転用できるように、大規模構造を部分構造に分割し、各部分構造をそれぞれコンピュータ(1CPU)に割り当て、それぞれの構造ごとに独立に有限要素データ(剛性マトリックス、減衰マトリックス、質量マトリックス、外力ベクトル、節点変位ベクトルなど)を構築し、部分構造間のインターフェース部の物理量データ(節点変位ベクトル、節点内力ベクトルのみを通信によってやりとりすることとした。部分構造間の物理量の整合性を達成するアルゴリズムには、共役勾配法を応用した手法を用いることとした。平成14年度にはまず、梁柱要素からなる並列振動解析ツールを作成した。