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フードシステムとコミュニティ・ビジネスからみる伝統的農産加工の可能性

日本の伝統的農産加工の現状と今後の可能性について、2つの観点から考察した。1)フードシステム観点からは国際化対応が求められる。海外輸出の事例分析を通じ、認知度や食習慣の壁など乗り越えるべき困難も多いが、改めて「伝統性」を見直すことやモチベーションの向上などにもつながっていることを解明した。2)コミュニティビジネス観点からは地域活性化が求められる。伝統的な品種や加工技術を軸とした事例分析を通じ、食と農業や地域社会を結び付け直す可能性を秘めていることを解明した。農産物・食品市場における工業化・国際化の進展と共に、中小・零細農家を中心とした伝統的な農産加工が大規模食品企業を中心とした工業的加工に急速に置き換えられている。この現象は生産者と消費者双方の選択の自由と自主性を奪うとともに、両者の関係を希薄化させている。食と農業や環境の関係が乖離し、食文化、食習慣、調理技術が失われつつある現代において、伝統的農産加工にはそれらを再構築し結び付け直す可能性も秘めている。本研究の目的は、フードシステム、コミュニティ・ビジネスの2つの視点から、伝統的農産加工の現代的意義を考察することにある。具体的な研究対象として、「こんにゃく」、「大豆加工食品(豆腐・みそ等)」の2品目を選択し、調査・研究している。1年目の今年度は食品加工の全体像の把握を行うとともに、農産物・食品市場における伝統的農産加工の位置づけを考察した。具体的に言えば、(1)フードシステムの国際化・工業化の進展状況に関する理論研究、聞き取り調査(国内)、(2)伝統的農産加工に関する理論研究、聞き取り調査(国内)を実施した。また2年目に本格的に実施予定のアンケート調査については、過去に実施されたアンケート調査を取り寄せ、フードシステムとコミュニティ・ビジネスの両視点を統合した調査票の設計を試みた。最後に1年目の具体的な成果を上げると、輸出に取り組むことを契機に伝統的農産加工の新たな可能性を模索している先進事例を調査し、シンポジウムにて報告するとともに論文として投稿した。2年目の今年度は、1年目から継続して実施している伝統的農産加工の先進事例の聞き取り調査を基に、伝統的農産加工を支える地域資源(ヒト、自然、技術、生活様式)の残存状況や地域経済・地域社会における位置づけの整理作業を進めた。1年目に中国にて予定していたフードシステムの国際化の進展状況に関する海外調査が政情不安の影響から実施できずに、対象国を再検討し香港などを予定していたが、今年度も同様の理由から実施できなかった。また2年目に予定していたアンケート調査の実施については、協力を依頼する予定であった業界関係団体が解散したため、協力を得られず実施できなかった。農産物・食品市場における工業化・国際化の進展と共に、中小・零細農家を中心とした伝統的な農産加工が、大規模食品企業を中心とした工業的加工に急速に置き換えられている。本研究の目的は、フードシステム、コミュニティビジネスの2つの視点から、伝統的農産加工の現代的意義を考察することにある。今年度は、伝統的農産加工の分野において食品輸出を行う中小企業を対象にヒアリング調査を行い、海外への輸出の現状や課題・展望、輸出行動を通じた意識の変化(伝統的農産加工の現状と可能性)について、分析した。所属する全国学会の総務担当理事に任命されたことなど、研究以外の業務が多忙化し、自らの研究に十分な時間をつぎ込むことができなかった。また、計画していた海外調査が治安などの情勢悪化のため実施できず、研究計画の見直しが必要になった。最終年度はフードシステムの国際化の進展状況の分析に関連する、日本産農産物の輸出状況や、日本食の普及状況、今後の展望についての聞き取り調査を香港において実施した。日本農産物の輸出拡大を図る取り組みは近年増加しているものの、イベント・商談会への出展を契機に、日本産食材(特に高級品)をそのまま輸出しようとする取組が多く、長期的な展望までは描けていない。その一方で低級品は海外から日本への輸入が進行していることも多い。こうしたフードシステムの国際化が進展した状況においては、海外の食品市場や農業についての理解をまず深めたうえで、それとの比較の中で日本の食材だけでなく食文化を併せてPRすることに加え、海外に関する経験・知識を基に自らの食市場や農業経営・地域農業のことを見直すことこそが必要不可欠である。

また日本国内では、伝統的農産加工(こんにゃく)の分野において、(1)今では希少となった在来種を農家と産地商人が連携して増やしていく取組み、(2)在来種のイモと伝統的な製法による凝固剤を復活させ、自ら手づくり加工するとともに、それを調理してレストランで提供することを通じて地域活性化に結び付けるコミュニティビジネスの取組み、の2つを対象に聞き取り調査を行った。これらの取組は、量的規模としては小さいものの、食と農業や地域社会・地域経済を結び付け直している。また昔ながらの技術、文化への再注目が契機とはなっているが単なる昔帰り現象にとどまらない。その展開過程を分析すると、新しい時代のニーズを生み出したり、新たな参加の輪を広げたりするなどの可能性も秘めていた。日本の伝統的農産加工の現状と今後の可能性について、2つの観点から考察した。1)フードシステム観点からは国際化対応が求められる。海外輸出の事例分析を通じ、認知度や食習慣の壁など乗り越えるべき困難も多いが、改めて「伝統性」を見直すことやモチベーションの向上などにもつながっていることを解明した。2)コミュニティビジネス観点からは地域活性化が求められる。伝統的な品種や加工技術を軸とした事例分析を通じ、食と農業や地域社会を結び付け直す可能性を秘めていることを解明した。1年目に実施予定だったフードシステムの国際化の進展状況に関する聞き取り調査(中国)が政情不安の影響を受け、実施できなかったため。他の先行研究の整理等で補える分はできる限り補ったものの、当初の計画からは少々遅れが見られることとなった。これまでの遅れをとりもどすべく、海外調査対象国とアンケート調査協力を依頼する業界関係団体を再検討し、早めに実施する。これまでの遅れを取り戻すべく、調査実施地域の海外から国内への変更、調査方法のアンケート調査からヒアリング調査への変更など、研究計画の抜本的な再検討を行いながら、早めに実施する。経営・経済農学海外調査の対象国に関しては、当初予定していた中国以外の国も含めて改めて検討し直し、2年目以降に実施する。1年目に中国にて予定していたフードシステムの国際化の進展状況に関する海外調査が政情不安の影響から実施できずに、対象国を再検討し香港などを予定していたが、今年度も同様の理由から実施できなかった。また2年目に予定していたアンケート調査の実施については、協力を依頼する予定であった業界関係団体が解散したため、協力を得られず実施できなかった。また今年度は国内で実施した先進事例調査のうち、関連する他の研究費を活用できたものが多く、本科研費の支出は少なめに抑えらえれた。所属する全国学会の総務担当理事に任命されたことなど、研究以外の業務が多忙化し、自らの研究に十分な時間をつぎ込むことができなかった。また、計画していた海外調査が治安などの情勢悪化のため実施できず、研究計画の見直しが必要になった。フードシステムの国際化の進展状況に関する聞き取り調査を中国にて実施する予定だったが、政情不安の影響などを受け、実施できなかったため。中国以外の国も含めて改めて調査対象国を検討し直し、2年目以降に実施する。
F_0F_1-ATP合成酵素のF_0モニターの1分子回転解析

本年度は、これまで最適化してきた酵素の分析条件を微小な金コロイドと高速度カメラを用いた高時間分解能の系に応用してH^+輸送の素過程と回転との関係を分析した。その結果、高時間分解能での酵素の回転観察に成功し、F_0F_1の回転の挙動の変化を詳細に解析することができ、これまで報告されていないその回転の性質がいくつか明らかになった。まず、ATP飽和条件でのF_0F_1の回転速度は、37°Cで毎秒350回転にも達し、同じ条件で測定したF_1の回転速度(毎秒320回転)とほとんど変わりの無いものだった。この回転速度から見積もれば、F_0は毎秒3500個ものH^+を輸送することになる。さらに、回転速度のATP濃度依存性や、ATP結合やATP加水分解反応に関わる回転の挙動等はこれまでF_1単独で行われてきた実験の結果と大差ないことが示された。つまり、F_0F_1の回転の基本的な性質は、F_1と違いが無いことが明らかになった。このことから、F_0で起こるH^+輸送は律速にはならないこと、F_0での固定子/回転子間に存在する相互作用はほとんど無視できることがわかった。また、上記に述べたように通常の条件(F_0阻害剤なし)ではF_0の機能・構造に起因する回転の挙動の変化は観察されなかったが、F_0を特異的に阻害する阻害剤tributyltin chloride(TBT-Cl)存在下の回転観察では、F_0に起因する回転速度の低下が初めて観察された。TBT-Cl存在下では、F_0F_1の回転速度は非存在下に比べて約4%にも低下した。さらに詳細な回転の解析を行ったところ、TBT-Cl存在下での回転には、低濃度ATPでの回転で観察されたATP結合待ちや、加水分解反応の遅い基質であるATPγSでの回転で観察された加水分解待ちの時に見られた回転の長い休止は観察されなかった。この結果から、TBT-ClはF_0と相互作用した結果、F_1側のATP結合や加水分解反応を単純に遅くするわけではなく、複雑な阻害様式を示すことが本研究によって示された。本年度は、F_oF_1-ATP合成酵素の精製法の最適化・1分子回転観察系の条件検討を行った。具体的には、以下のような実験を行った。F_oF_1の1分子回転観察のためには、まずこの酵素を膜から可溶化し、完全に単離・精製する必要がある。酵素の可溶化は、ただ可溶化すればいいのではなく、その後に従来の活性や性質を保つことが重要である。そのために、種々の界面活性剤を用いて酵素を膜から可溶化し、最適な可溶化剤の選定を行った。さらに、Ni-NTAカラムによる精製の条件検討も行った。その後、この単離された酵素を用いて、ATP加水分解活性の測定など、生化学的な手法により本酵素の性質決定を行った。その結果、ATP合成酵素の特異的阻害剤であるDCCD感受性の高い、高品質の酵素の単離・精製に成功した。さらに、この酵素を大豆のリン脂質からなるリポソームに再構成する方法を検討し、大腸菌の膜画分上での活性以上のプロトン輸送活性を持つATP合成酵素の再構成膜の再構成法を確立した。そして、この酵素を用いて1分子回転観察系の最適化を行った。具体的には、ガラス基盤やプローブの処理方法、固定化や回転観察時のバッファー条件の検討を行い、比較的高頻度でコンスタントに回転分子が観察される条件を確立した。そして現在、この酵素を材料に光学顕微鏡を用いて様々な条件で1分子観察を行っており、そのデータの採取中である。また、最近になり従来行ってきた高付加のプローブ(0.5-1.0μm)を用いたビデオレート取り込みによる解析に加えて、低付加のプローブ(0.1μm)を用いて、粘性抵抗による回転速度の低下を考慮しなくていい条件での高速度カメラを用いた観察系の確立を行った。現在、この条件でのデータも採取中である。本年度は、ATP合成酵素のH^+輸送に関わる残基の変異体作成と低負荷でのF_oF_1-ATP合成酵素の回転解析を行った。まず、本酵素のH^+輸送に関わる重要な残基(c subunitの56番目)の変異体を作製した。作製は、変異導入プライマーDNA、各種制限酵素を用いてメガプライマー法にて行った。この変異体酵素のプラスミドを大腸菌に導入・発現させた。その結果、野生型と同等の発現が見られた。さらに、この変異体酵素を発現した菌体から反転膜を調整し、そのH^+輸送活性三とATP加水分解活性を測定した。その結果、H^+輸送能が野生型の1割程度に落ちた変異体の作製に成功した。また、この変異体酵素はH^+輸送能と共に、ATP加水分解活性も野生型に比べて半分程度に低下していることも分かった。ATP加水分解活性が低下しているということは、回転に何かの影響を及ぼしていることが推察される。現在、この変異体の解析を進めている。低負荷での回転解析には、現在二つの手法を用いて行っている。1つは、100nm程度のポリスチレンビーズ、もう1つは80nmの金コロイドを用いて行った。

当初、2001年のnature誌で安田らが用いた方法で金コロイドを作製し、低負荷実験を行っていたが、こちらの行なっている実験条件ではうまく回転が観察されなかった。そこで、金コロイド程ではないが、高速での取り込みができる100nmのポリスチレンビーズを用いて回転観察を行った。その結果、F_oF_1ATP合成酵素でもF_1-ATPaseに匹敵する高速回転が観察された。これは、現在の条件では、H^+輸送が律速になっていないことを示している。また、最近になり独自の方法で金コロイドを作成し、回転を観察することに成功したのでこのデータも現在採取中である。本年度は、これまで最適化してきた酵素の分析条件を微小な金コロイドと高速度カメラを用いた高時間分解能の系に応用してH^+輸送の素過程と回転との関係を分析した。その結果、高時間分解能での酵素の回転観察に成功し、F_0F_1の回転の挙動の変化を詳細に解析することができ、これまで報告されていないその回転の性質がいくつか明らかになった。まず、ATP飽和条件でのF_0F_1の回転速度は、37°Cで毎秒350回転にも達し、同じ条件で測定したF_1の回転速度(毎秒320回転)とほとんど変わりの無いものだった。この回転速度から見積もれば、F_0は毎秒3500個ものH^+を輸送することになる。さらに、回転速度のATP濃度依存性や、ATP結合やATP加水分解反応に関わる回転の挙動等はこれまでF_1単独で行われてきた実験の結果と大差ないことが示された。つまり、F_0F_1の回転の基本的な性質は、F_1と違いが無いことが明らかになった。このことから、F_0で起こるH^+輸送は律速にはならないこと、F_0での固定子/回転子間に存在する相互作用はほとんど無視できることがわかった。また、上記に述べたように通常の条件(F_0阻害剤なし)ではF_0の機能・構造に起因する回転の挙動の変化は観察されなかったが、F_0を特異的に阻害する阻害剤tributyltin chloride(TBT-Cl)存在下の回転観察では、F_0に起因する回転速度の低下が初めて観察された。TBT-Cl存在下では、F_0F_1の回転速度は非存在下に比べて約4%にも低下した。さらに詳細な回転の解析を行ったところ、TBT-Cl存在下での回転には、低濃度ATPでの回転で観察されたATP結合待ちや、加水分解反応の遅い基質であるATPγSでの回転で観察された加水分解待ちの時に見られた回転の長い休止は観察されなかった。この結果から、TBT-ClはF_0と相互作用した結果、F_1側のATP結合や加水分解反応を単純に遅くするわけではなく、複雑な阻害様式を示すことが本研究によって示された。
幼若期のストレス脆弱性に対する快情動による制御機構の解明

行動解析手法や生物学的手法を用いて、離乳後のラットにおける快情動の神経メカニズムを検証した。仔ラットどうしの遊び(rough and tumble play)をモデルにしたtickling刺激は、足への電撃刺激による幼若期急性ストレスや、社会隔離飼育による慢性ストレスを原因とするいくつかの行動変容を改善させた。一方、扁桃体では社会隔離飼育によって、多くの遺伝子やmiRNAが変動した。これらのストレスによる遺伝子発現変化はtickling刺激によって適正化されることが示唆された。結論として、幼若期において他個体との相互作用を伴う遊び行動が扁桃体を含む神経回路に影響を及ぼす可能性が示唆された。未発達の脳はストレスに対して脆弱で、脳の正常な発達には、成体になるまでの良好な環境が不可欠である。そのため、他者との相互作用からもたらされる適切な情動の喚起も重要であると考えられる。これまでの申請者の研究成果から幼若期の快情動を喚起する経験が、ストレス耐性の獲得や恐怖記憶の消去に重要な役割を果たし、その脳基盤として扁桃体の微少環境の変容を引き起こす可能性を見出した。本研究では、仔ラットの遊びモデルであるTickling刺激により喚起される快情動がもたらすストレス耐性効果を、報酬系と扁桃体との相関・因果関係に着目しストレスに対する快情動のリセット効果を検証する。このことにより、遊びなどの快情動を喚起する良好な幼少期の人間関係の重要性についての科学的根拠を提供する。27年度は、離乳後の幼若期に受けた足への電撃ストレスの経験が、成体期の恐怖条件づけにどのような影響を与えるのか。さらに、その影響に対する快刺激(tickling)の役割を検証した。Fisher系仔ラットを離乳後(21日齢)からストレス無集団飼育群、ストレス負荷集団飼育群、ストレス負隔離飼育荷群、ストレス負荷Tickling群に分けた。ストレス負荷群の仔ラットは離乳後の2日間、足への電撃ストレス(装置A)を与え、4週間成体になるまで各群の条件下で飼育した。成体期にはTickling刺激は与えずに飼育した。1恐怖条件づけ:成体期(11週齢)に、幼若期に電撃刺激を与えた装置Aにて、音刺激をCS、足への電撃をUSとした恐怖条件づけを行った。条件づけ中のフリージング反応、超音波を測定し、恐怖反応及び嫌悪情動(22kHz音声)の程度を解析した。2消去:恐怖条件づけの翌日から条件づけ時と異なる装置Bで、CS提示に対するフリージング反応、超音波を解析し1週間保持テストを行い、消去の程度を比較した。現在、実験は継続中である。離乳後の幼若期のストレスとして、仔ラットに足への電撃刺激を与えて、成体期の行動変容への影響を検証している。その結果、幼若期に社会隔離飼育を実施したラットは、集団飼育のラットと比較して恐怖条件づけへの応答が異なることが示唆された。現在、電撃刺激の強度を変えて、個別飼育群と快情動喚起群の応答の違いを検証している。脳のサンプリングによる組織学的検証はまだ、実施していないが、実験はおおむね計画とおり遂行している。これまでに幼若期の快情動を喚起する経験が、ストレス耐性の獲得や恐怖記憶の消去に重要な役割を果たし、その脳基盤として扁桃体の微少環境の変容を引き起こす可能性を見出した。本研究では、仔ラットの遊びモデルであるTickling刺激により喚起される快情動がもたらすストレス耐性効果を、報酬系と扁桃体との相関・因果関係に着目し、分子生物学的、行動学手法を用いて多角的に解析し、ストレスに対する快情動のリセット効果を検証している。これまでの解析で、扁桃体で多くの遺伝子やmicroRNAが変動し、個別飼育群と快刺激群では、特異的なPathwayや、ストレス応答に関わる遺伝子変動が異なった。さらに、ストレス応答に関わるmicroRNAが個別飼育により発現変化が起こり、快刺激によって適正化される可能性を見出した。また、成体期にまで影響を与える離乳後の成長期のストレスの弊害が、快情動の惹起によって如何に修復できるか、行動学的アプローチを実施した。離乳直後(21日齢雄)のFisher系ラットに足への電撃ストレスを与え、その後、個別飼育し、継続的に4週間Tickling刺激(快刺激)を施した群と対照群(個別飼育群、集団飼育群)に対して、成体期の行動変容を恐怖条件づけにより解析した。結果として、幼若期ラットの足への電撃ストレスの負荷の強弱を変えて実験したが、電撃ストレスが弱かったため、または、恐怖条件づけの条件設定が適切でなかったためか、対照群である集団飼育群で幼若期のストレス有無による変化が観察できなかった。現在は、さらに条件を変えて実験を実施中である。離乳後の幼若期ストレスとして、仔ラットにへの電撃刺激を与えて、成体期の行動変容への影響を検証したが、電撃ストレスが弱かったため、または、恐怖条件づけの条件設定が適切でなかったためか、対照群である集団飼育群で幼若期のストレス有無による変化が観察できなかった。そのため、再度条件を変えて行動解析を実施中である。本年度は、28年度に引き続き、幼若期のストレスの経験が成体期に与える影響、および、生じるストレス脆弱性に対する快情動の影響を、行動学的な解析、および分子生物学的解析を行う。

今年度は、離乳直後のフットショックによる急性ストレスの強度を強めて検証した。Fisher系雄ラットを離乳後(21日齢)から集団飼育群、隔離飼育群、Tickling刺激に分け、さらに、離乳後に足への電撃ストレスを与える群と与えないコントロール群を設け、成体になるまでの幼若期(4週間)それぞれの条件下で飼育した。その後、4週間飼育し、成体期で行動解析を実施した。1オープンフィールドを用いた新奇性、活動性の行動解析を行った。2恐怖条件づけ:音刺激をCS、足への電撃をUSとした恐怖条件づけを行い、恐怖反応、消去を測定した。3高架式十字迷路:被験体を壁のある走行路と壁のない走行が交差する十字型のプラットホーム(床から高いところに設置)の中央に置き、壁のない走行路に出てきた侵入回数と滞在時間を測定することにより不安の程度を解析した4強制水泳テスト:被験体を脱出不可能な円筒状のプール内で、15分間の強制水泳ストレス負荷を実施。翌日に5分間強制的に泳がせるテストを実施し、回避潜時と総無動時間を測定し解析した。5脳組織における分子生物学的評価:引き続き本年度は、網羅的解析より抽出した扁桃体の候補遺伝子やmicroRNAをPCR法により解析した。結果として、幼若期の社会隔離飼育ストレスや一過性の足への電撃ストレスは、成体期の行動変容の要因となる可能性を見出し、Tickling刺激によってそのいくつかの変容を抑制する可能性が示唆された。また、その変容に関わる扁桃体の遺伝子の存在が示唆された。行動解析手法や生物学的手法を用いて、離乳後のラットにおける快情動の神経メカニズムを検証した。仔ラットどうしの遊び(rough and tumble play)をモデルにしたtickling刺激は、足への電撃刺激による幼若期急性ストレスや、社会隔離飼育による慢性ストレスを原因とするいくつかの行動変容を改善させた。一方、扁桃体では社会隔離飼育によって、多くの遺伝子やmiRNAが変動した。これらのストレスによる遺伝子発現変化はtickling刺激によって適正化されることが示唆された。結論として、幼若期において他個体との相互作用を伴う遊び行動が扁桃体を含む神経回路に影響を及ぼす可能性が示唆された。28年度は、27年度に引き続き、恐怖条件づけに対する応答を検証する。加えて、離乳後の幼若期のストレスの経験が不安行動に与える影響や、さらにその変容に対する快情動の喚起による影響を検証するために、強制水泳テストを用いたうつ様行動の評価を行う。具体的には、水を満たし脱出不可能な円筒状のプール内にラットを強制的に15分間泳がせる(強制水泳ストレス負荷)。翌日に再びラットを5分間強制的に泳がせる(テスト)。テスト時のプール入水後から無動になるまでの時間(回避潜時)と総無動時間を測定し解析する。この回避潜時や水泳(活動)時間の減少を指標として、動物の「うつ状態」や「絶望状態」を測定する。強制水泳への影響がみられなかった場合は、高架式十字迷路による不安行動を検証する。また、これらの行動変容と扁桃体とのかかわりを明らかにするため、扁桃体の遺伝子やマイクロRNAの発現に及ぼす影響を検証する。
アミノ酸クラスターに基づく腎標的化ハイブリッドDDSによる腎癌診断・治療法の開発

本研究では、アミノ酸クラスターの腎臓移行機構や腎臓移行に寄与する分子構造を体内動態の観点から系統的に解析することで新しい腎臓標的化ドラッグデリバリーシステム(DDS)を確立する。さらにこの独自の腎臓標的化技術を活かして、核医学診断・治療用ラジオアイソトープ(RI)及び分子標的薬を同時に腎臓へ送達可能なハイブリッド型腎臓標的化ナノキャリアを用いた腎細胞癌診断・治療法を開発し、腎細胞癌の克服を目指す。本研究は独創性の高い腎臓標的化DDSを提供できる可能性が高く、開発が難しい腎臓標的化DDS及び腎細胞癌の診断・治療に大きく貢献する研究と位置付けられる。
二次元一方向流の安定性解析

二次元空間座標の関数として表される単一方向流れの安定性を調べることは、流れの輸送量特性を正確に把握する上で工学的に非常に重要である。この種の基本流の一例として当研究では内部熱源によって引き起こされる矩形ダクト内の流れを採用した。流れ場はチャンネル流とは異なりスパン方向に有限であるため周期境界条件が適用されず、新たな線形安定性解析の手法を確立する必要がある。そこでまず、矩形領域におけるポアソン方程式の数値解析を行い,矩形ダクト内の層流解を得た。つぎに、この層流解(基本流)の線形安定性解析に用いるスペクトラル法を構築した。二重チェビシェフ多項式展開を用いて擾乱速度場を表現し、ガラーキン法により安定性問題を行列の固有値問題に帰着した。この固有値問題を数値的に解くことにより矩形ダクト内の流れの安定性を解析した。内部発熱がない(圧力勾配により駆動される)場合に対して、アスペクト比が1より十分大きい矩形ダクト内流れの安定性がチャンネル流の安定性と一致することを確認するとともに、最近報告されたTheofilisらの内部発熱がない矩形ダクト内の流れの解析結果との整合性を確認し、計算プログラムの妥当性を明らかにした。また、内部発熱がある場合に対しては、アスペクト比が1より十分大きい矩形ダクト内流れの安定性を、Nagataらのチャンネル内における内部発熱流の安定性と比較することによって解析結果の妥当性を確認した。現在は、計算プログラムの妥当性の検証を終え、矩形ダクト内の内部発熱流に対する線形安定性解析を本格的に進めると同時に、非線形段階での擾乱の時間発展を調べるため、直接数値シミュレーションプログラムの開発に取り組んでいる。
７世紀後半の斑鳩造像における地域性と国際性

本研究は、7世紀後半の斑鳩造像にみられる地域性と国際性に着目することで、従来必ずしも十分な研究がなされていない彫刻作例の年代を相対化し、造像背景に迫ることを目的とする。平成27年度には、斑鳩中宮寺に所蔵される木造半跏思惟像(伝如意輪観音像)に注目し、古代の半跏思惟像の系譜における中宮寺像の位置づけと特殊性に関して考察を進めた。また中宮寺像の制作背景や制作環境に迫るため、8世紀初頭、すなわち法隆寺再建の終盤期における法隆寺周辺の状況を、文献資料上から精査する作業を行った。一方で、半跏思惟像と弥勒信仰との関わりという視点からのアプローチも行い、飛鳥・奈良時代の弥勒信仰に関連する文献上の記事を抽出、この時期の聖徳太子信仰と弥勒との関わりについて検討した。斑鳩造像への様式の影響をより多角的に考えるため、古代東アジアの仏教彫刻の重要作例、特に近年南朝造像との関わりが指摘される作例が多数出陳された特別展「古代仏教彫刻大展」を見学、とくに南朝造像との関わりが注目される作例に関しては、受入研究者の科学研究費助成事業「59世紀東アジアの金銅仏に関する日韓共同研究」において調査する機会を得、熟覧・写真資料の収集も進めることができた。半跏思惟像と弥勒との関わりについては別途、韓半島の磨崖仏にあらわされる半跏思惟像にも着目し、図像上の意味、典拠について検討する作業を進めている。とくに7世紀後半の斑鳩造像との関連が指摘される三国時代後半の百済・新羅作例に関して、従来日本であまり紹介のない作例を中心に現地調査、及び写真資料・関連文献の収集を行った以上の研究は現在進行中であるが、大阪大学で行われた国際シンポジウムにおいて、その研究成果の一端を示す機会を得、「7世紀後半の斑鳩造像における亡命百済人の影響」と題した口頭発表を行った。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度には、学会誌『美術史』第178冊に論文「法輪寺薬師如来像・伝虚空蔵菩薩像をめぐって」を投稿した(平成27年3月刊行)。同論文では、法輪寺の両像について、法隆寺の金堂釈迦像・百済観音像の造形要素の継承、及び百済様式受容の二面から考察し、両像の造立を7世紀後半の法輪寺の環境に位置づけた。そして両像が、天智朝末頃から天武朝末頃までの時期に、斑鳩地域の伝統的な工房で造られたと推定した。また、法隆寺像が法輪寺像の造形規範となったことを指摘したことで、その伝来が不明とされてきた百済観音像が、7世紀後半当時、法隆寺あるいはその周辺に存在していたことを間接的に示すことにも繋がった。また、近年南朝や百済の彫刻作例との関わりが見出され、飛鳥彫刻への影響も指摘される山東省出土の石仏群、及び河北・河南の石窟を実地に見学し、中国・北斉初唐の彫刻に関する知見を深めた。斑鳩に伝来した作例に関しては、受入研究者の科学研究費助成事業「59世紀東アジアの金銅仏に関する日韓共同研究」の一環で実施された調査において、法隆寺献納宝物中の金銅仏8躯(東京国立博物館所蔵)を調査する機会を得、熟覧・写真資料の収集を行った。これらの調査で得られた知見をもとに、斑鳩造像の地域性と国際性という二つの視点から検討を進めている。

とくに7世紀後半の斑鳩造像との関連が指摘される三国時代後半の百済・新羅作例に関して、従来日本であまり紹介のない作例を中心に現地調査、及び写真資料・関連文献の収集を行った以上の研究は現在進行中であるが、大阪大学で行われた国際シンポジウムにおいて、その研究成果の一端を示す機会を得、「7世紀後半の斑鳩造像における亡命百済人の影響」と題した口頭発表を行った。本研究は、7世紀後半の斑鳩造像にみられる地域性と国際性に着目することで、斑鳩に伝来する各作例の年代を相対化し、その造像環境や背景に考察を加えることを目的とする。平成26年度には、法輪寺の薬師如来像と伝虚空蔵菩薩像に関する論文を学会誌『美術史』に投稿し、従来その位置づけが必ずしも明確ではなかった両像に関して、法隆寺の釈迦如来像と百済観音像からの造形要素の継承、及び百済様式の受容と言う二面から7世紀後半の法輪寺の環境に位置づけた。また、国内外に所在する関連作例の調査も行うことができたので、おおむね順調に進展していると思われる。27年度が最終年度であるため、記入しない。斑鳩造像のもつ独自性を相対化するため、斑鳩地域以外に伝存する作例の位置づけも進めている。現在は興福寺東金堂の脇侍菩薩像に注目しており、これに関連して平成26年度には、中国・陝西省西安碑林博物館、慈善寺石窟、彬県大仏寺、敦煌莫高窟を踏査し、隋初唐の造像様式に関する知見を深め、写真資料の収集を行った。特に敦煌莫高窟では、従来あまり研究がない初唐期の塑像について、その保存状態を実際に確認することができた。今後はこれらの現地調査で得られた知見や資料をもとに、飛鳥後期から奈良前期までの彫刻作例の位置づけを行いながら、同時代彫刻史における斑鳩造像のあり方、飛鳥や近江地域との対比についても検討を進める。
酵素反応におけるビタミンB_<12>補酵素の炭素-コバルト結合活性化の機構

本年度は,ローリボース部分の役割を昨年度に引続いて更に詳細に検討した.またB_<12>部分でのアポ酵素との相互作用が炭素-コバルト(C-Co)結合の活性化において果たす役割についても研究し,以下の成果を得た.1.補酵素機能発現及びC-Co結合活性化におけるローリボース部のβ-ローリボフラノース環と官能基の役割合成したリボース部修飾アナログのうち, 2′-デオキシ体と3′デオキシ体は補酵素活性を一部保持していたが,天然補酵素と同じ官能基をもちリボース部の2′と3′位の間で切断されている2′, 3′-セコ体及びその2′, 3′-ジアルデヒド体は,酵素に結合するにもかかわらず全く補酵素活性を示さなかった.従って,補酵素機能発現におけるリボース各部の重要性はβ-ローリボフラノース環>>3′-OH>2′-OH>-O-の順であり,リボース部の重要性はその官能基によりもむしろ5員環の硬い構造にあることが明らかとなった.補酵素として活性な前2者のアナログのC-Co結合は酵素反応中にホモリシスしたが,不活性な2′, 3′-セコ体のそれはアポ酵素による活性化を受けないことを示した.一方その2′, 3′-ジアルデヒド体は不活性であるにもかかわらず,アポ酵素に結合するとC-Co結合が活性化され,ゆっくりとホモリシスすることを見出した.2.B_<12>部分でのアポ酵素との相互作用によるC-Co結合不安定化の実証立体的にかさ高な上方配位子をもついくつかの不安定なアルチキB_<12>を合成し,遊離の状態と酵素に結合させたときのC-Co結合の開裂速度を比較した結果,ネオペンチル,イソブチル,シクロヘキシルの各B_<12>はアポ酵素の共存によりC-Co結合の開裂が著しく加速されることを見出した.これはB_<12>部分がアポたんぱくに結合するだけで,上方配位子での特異的な相互作用がなくてもC-Co結合が一定の不安定化を受けることを初めて実証したものである.酵素の反応におけるその役割を考察した.本年度は,ローリボース部分の役割を昨年度に引続いて更に詳細に検討した.またB_<12>部分でのアポ酵素との相互作用が炭素-コバルト(C-Co)結合の活性化において果たす役割についても研究し,以下の成果を得た.1.補酵素機能発現及びC-Co結合活性化におけるローリボース部のβ-ローリボフラノース環と官能基の役割合成したリボース部修飾アナログのうち, 2′-デオキシ体と3′デオキシ体は補酵素活性を一部保持していたが,天然補酵素と同じ官能基をもちリボース部の2′と3′位の間で切断されている2′, 3′-セコ体及びその2′, 3′-ジアルデヒド体は,酵素に結合するにもかかわらず全く補酵素活性を示さなかった.従って,補酵素機能発現におけるリボース各部の重要性はβ-ローリボフラノース環>>3′-OH>2′-OH>-O-の順であり,リボース部の重要性はその官能基によりもむしろ5員環の硬い構造にあることが明らかとなった.補酵素として活性な前2者のアナログのC-Co結合は酵素反応中にホモリシスしたが,不活性な2′, 3′-セコ体のそれはアポ酵素による活性化を受けないことを示した.一方その2′, 3′-ジアルデヒド体は不活性であるにもかかわらず,アポ酵素に結合するとC-Co結合が活性化され,ゆっくりとホモリシスすることを見出した.2.B_<12>部分でのアポ酵素との相互作用によるC-Co結合不安定化の実証立体的にかさ高な上方配位子をもついくつかの不安定なアルチキB_<12>を合成し,遊離の状態と酵素に結合させたときのC-Co結合の開裂速度を比較した結果,ネオペンチル,イソブチル,シクロヘキシルの各B_<12>はアポ酵素の共存によりC-Co結合の開裂が著しく加速されることを見出した.これはB_<12>部分がアポたんぱくに結合するだけで,上方配位子での特異的な相互作用がなくてもC-Co結合が一定の不安定化を受けることを初めて実証したものである.酵素の反応におけるその役割を考察した.
噛むことによる小児のストレス発散の神経科学的解明-磁気共鳴機能画像法による研究-

近年の科学技術の進歩は急速な社会構造変化をもたらし、若齢者から高齢者に至るまでストレスに起因する様々な疾患を引き起こし、深刻な社会問題になっている。僅かなストレスであってもそれが長期間持続するものは海馬の障害を引き起こし、続いて情動系や認知機能系にまでその障害が及ぶため、軽視できない。我々はスポーツ選手や兵士達が経験的にガムチューイングによりストレス緩和を行っていることに着目し、ガムチューイングによるストレス解消メカニズムを神経科学的に解明している。本研究では、特に神経系の生後発育途上にあるストレスに過敏な小児期に焦点をあて、小児のストレス状態の把握とストレス発散法としてのガムチューイングの有用性、ストレス発散の神経科学的メカニズムを解明することを目的とした。普通の家庭環境にある小児ボランティアに不快刺激タスクを行い、fMRI法による扁桃体活動のマッピングとガムチューイングによる不快刺激に対する扁桃体応答変化の抽出を実施した。小学校高学年のボランティアを対象者とした。ストレス刺激による扁桃体の活動は上昇する傾向が認められ、ガムチューイング中は活動の上昇率が減少する傾向が認められた。しかし、ストレス刺激に対する扁桃体の応答性およびガムチューイングによる扁桃体応答変化率には著しい個人差が生じ、明瞭な扁桃体マッピングの作成には至らなかった。その原因に、小児のストレス刺激に対する感受性の顕著な個人差、不慣れなMRI装置内に固定されている間につのるストレス刺激(タスク)以外のストレス増加が考えられた。ガムチューイング用の無味無臭のガムベースは小児には大変不評で、現在、無糖の味付きガムベースの作成を依頼している。さらに、小児のストレス応答の個人差を減弱するためのストレスタスクデザインの再検討を実施している。
印刷できるＬＳＩ用有機単結晶半導体トランジスタの物理モデル開発

27年度が最終年度であるため、記入しない。
再狭窄・動脈硬化の成因における血管新生因子(VEGF)の役割の解明

【研究の背景】重症虚血疾患患者を対象として血管内皮増殖因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)を用いた血管新生療法の有効性が報告され始めた。しかし、VEGFの動脈硬化に対する作用には議論があり、科学的証拠に基づいた最終的結論は未だ得られていない(例、Nature Medicine 2001,7:639-641)。VEGFによる血管新生療法の対象患者はすべて高度の動脈硬化を有する患者であることから、この点を解決することは臨床的に非常に重要である。【研究目的】本研究の目的は、可溶性Flt-1遺伝子導入法を用いてVEGFの機能を生体レベルで抑制し血管傷害後内膜肥厚や動脈硬化の発生・進展におげる「VEGFの役割」を明らかにすることである。【結果】VEGFによるmatrigel plug内血管新生の阻止:Matrigelを皮下に注入しsFlt-1遺伝子導入の効果を検討した。可溶性Flt-1遺伝子導入はVEGFによる血管新生をほぼ完全に抑制した。内膜肥厚モデル(カフ巻き付けによる外膜傷害モデルとバルーン傷害モデル):ポリエチレン製カフを巻きつけによる外膜傷害モデル(マウス)ならびにバルーン傷害モデル(ラット、ウサギ)を用いた。いずれの傷害モデルでもVEGFならびに受容体の発現が確認された。可溶性Flt-1遣伝子導入によって傷害後の炎症と内膜肥厚が有意に抑制された(論文投稿中)。【総括】上記成果から動脈硬化モデル、血管傷害モデルにおげるVEGFの役割が初めて明らかになった。現在、高コレステロール血症による動脈硬化モデルにおけるVEGFの役割について検討中である。
ブタ精子の耐凍能に関する生理・生化学的研究

ブタ精子を2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin(HBCD)あるいはmethyl-beta-cyclodextrin(MBCD)が精子の温度衝撃に対する抵抗性および耐凍能にどのような影響を及ぼすかを検討した.その結果,温度衝撃を与えた精子および凍結融解処理を行った精子の生存率,前進運動精子率,運動速度の何れも,それらの物質(HBCD, MBCD)に曝されなかった精子に比べて有意に高い値を示した.また,HBCDあるいはMBCDとcholesterol-3 sulfateに同時に曝した精子の生存率,前進運動精子率,運動速度はHBCDあるいはMBCDだけに曝した精子よりも有意に低い値を示した.これらの観察結果から精子の形質膜のコレステロール含量を人為的に変化させる,すなわち減少させることは精子の温度衝撃に対する抵抗性および耐凍能を向上させることが明らかにされた.次にブタ精子の耐凍能の低い理由は精子の細胞膜のコレステロール含量が多く膜の流動性が低いからかどうか明らかにすることを目的に,精漿と精子の接触する時間と耐凍能および受精能との関係について検討した.採精後出来るだけ速く洗浄した精子を希釈液あるいは射出精液精漿に浮游させ,両精子を凍結保存し,融解させた精子の運動パラメターおよび受精能力に関係するパラメターを測定した.その結果,希釈液に浮游された区の融解精子における運動パラメターは,全て,精漿に浮游させた区に比べて有意に高い値を示した.また,希釈液に浮游させた区における融解精子の卵子への侵入率,および先体反応誘起率ともに,精漿に浮游させた区に比べて著しく高い値を示した.これらの結果から,ブタの射出精液精漿は精子の耐凍能を低下させる因子を含むと結論された.ブタ精子を2-hydroxypropyl-beta-cyclodextrin(HBCD)あるいはmethyl-beta-cyclodextrin(MBCD)が精子の温度衝撃に対する抵抗性および耐凍能にどのような影響を及ぼすかを検討した.その結果,温度衝撃を与えた精子および凍結融解処理を行った精子の生存率,前進運動精子率,運動速度の何れも,それらの物質(HBCD, MBCD)に曝されなかった精子に比べて有意に高い値を示した.また,HBCDあるいはMBCDとcholesterol-3 sulfateに同時に曝した精子の生存率,前進運動精子率,運動速度はHBCDあるいはMBCDだけに曝した精子よりも有意に低い値を示した.これらの観察結果から精子の形質膜のコレステロール含量を人為的に変化させる,すなわち減少させることは精子の温度衝撃に対する抵抗性および耐凍能を向上させることが明らかにされた.次にブタ精子の耐凍能の低い理由は精子の細胞膜のコレステロール含量が多く膜の流動性が低いからかどうか明らかにすることを目的に,精漿と精子の接触する時間と耐凍能および受精能との関係について検討した.採精後出来るだけ速く洗浄した精子を希釈液あるいは射出精液精漿に浮游させ,両精子を凍結保存し,融解させた精子の運動パラメターおよび受精能力に関係するパラメターを測定した.その結果,希釈液に浮游された区の融解精子における運動パラメターは,全て,精漿に浮游させた区に比べて有意に高い値を示した.また,希釈液に浮游させた区における融解精子の卵子への侵入率,および先体反応誘起率ともに,精漿に浮游させた区に比べて著しく高い値を示した.これらの結果から,ブタの射出精液精漿は精子の耐凍能を低下させる因子を含むと結論された.ブタ精子の凍結保存技術を確立させる目的で,ブタ精子の細胞膜の流動性を向上させることが精子の耐凍性に及ぼす影響について検討した.まず,精子細胞膜中のコレステロールを除去する目的で,射出ブタ精液を修正Hulsenberg溶液で洗浄後,細胞膜のコレステロールを除去することが知られている2-Hydropropyl-beta-cyclodextrinを添加した溶液中に浮遊させ,5°Cで2時間反応させた.処理後定法に従って凍結した.その結果,2-Hydropropyl-beta-cyclodextrin処理により,融解後の精子の先体の正常性,膜の正常性がそれぞれ向上し,生存性や運動性においても未処理凍結融解精子に比較して有意に高い値となった(文献1).次に,2-Hydropropyl-beta-cyclodextrinによる精子細胞膜のコレステロールの除去が,精子の冷却時の温度衝撃を緩和しているのか,または精子の耐凍性を向上させているのかを検討する目的で,2-Hydropropyl-beta-cyclodextrin処理後に精子を5°Cまで冷却した.その結果,加温後の精子の先体の正常性,膜の正常性,生存率,運動性において,未処理の精子のそれらに比較して高い値を示した.これらのことから,精子細胞膜中のコレステロール除去は,温度衝撃の緩和と耐凍性を向上させることが示唆された(文献2).最後に,2-Hydropropyl-beta-cyclodextrinとは異なる細胞膜中のコレステロールを除去する作用を有するMethyl-beta-cyclodextrinのブタ精子耐凍性への影響を検討した.その結果,Methyl-beta-cyclodextrinも精子の凍結融解後の精子先体の正常性,細胞膜の正常性,精子の生存率,運動性をそれぞれ向上させること,この効果が,コレステロールの添加により抑制されることが示された.これらの結果から,ブタ精子の細胞膜中に存在するコレステロールを除去することが,精子の耐凍性を向上させることが明確にされた(文献3).ブタ精子を凍結前に曝す希釈液(Hulsenberg VIII)

およびBF5,225,290,420,510,580,660mOsm/kg)の浸透圧を変化させ,精子内部の脱水とその凍結融解後の精子細胞膜の正常性,先体の完全性,運動性との関係について検討した.その結果,低張液で処理したブタ精子の凍結融解後の細胞膜の正常性,先体の完全性,運動性に比較して,高張液で処理した精子のそれらは有意に高い値を示した.特に420mOsmの希釈液が,凍結融解後のブタ精子の細胞膜の正常性,先体の完全性,運動性を向上させることが示された(文献1).細胞膜の流動性を向上させることが,高張液に曝したブタ精子の脱水を促進し,その結果耐凍能が向上するか否かを検討する目的で,精子細胞膜中のコレステロールを細胞膜から除去するhigh density lipoproteinを高濃度で有することが報告されているウシ卵胞液によりコレステロールを除去する処理が凍結融解後の精子の運動性に及ぼす影響について実験を行った.その結果,ウシ卵胞液に曝した後に凍結保存したプタ精子の融解後の運動性が,ウシ卵胞液濃度依存的に上昇することが明らかとなった.また,ウシ卵胞液に曝す時間は1.5時間が至適であることも示した(文献2).これらの本年度の研究結果から,細胞膜中のコレステロール濃度を低下させることにより膜の流動性が向上したブタ精子は,精子中の水が高張の希釈液の作用により脱水されやすいため,凍結融解後の細胞膜の正常性,先体の完全性,運動性がそれぞれ向上することを明らかとした.ブタ精子の凍結保存は古くから実用化が強く求められながら,有効な技術は未だに確立されていない.その原因は他の細胞に比べて凍結障害に対する感受性が著しく高いためである.そこで,凍結障害が発生する機構をより深く理解し,それに基づき新たな凍結保存法を開発することが必要である.これまでは精子細胞膜の流動性を上昇させることが精子の温度衝撃及び凍結障害を抑制することを明らかにしてきた.本年度はなぜブタの精子の耐凍能が低いのかを明らかにする目的で,精漿と精子の接触する時間と耐凍能との関係について検討した.採精後出来るだけ速く洗浄した精子を希釈液あるいは射出精液精漿に浮游し,両精子を凍結保存し,融解させた精子の運動パラメターおよび受精能力に関係するパラメターを測定した.その結果,希釈液に浮游された区の融解精子における運動パラメターは,全て,精漿に浮游させた区に比べて有意に高い値を示した.また,希釈液に浮游させた区における融解精子の卵子への侵入率,および先体反応誘起率ともに,精漿に浮游させた区に比べて著しく高い値を示した.これらの結果から,ブタの射出精液精漿は精子の耐凍能を低下させる因子を含むことが明確にされた.次に,射出精子の耐凍能を低下させる因子がブタのどの副生殖腺から分泌されるかについて検討する目的で,手術により精嚢腺排出管を切断したブタを作製し,そのブタから採取された手術前後の精漿が精子の耐凍能に及ぼす影響を調べた.その結果,精子の耐凍能を低下させる因子はブタの精嚢腺が分泌する液に含まれていることが明らかにされた.更に,これらの結果に基づき,精漿の影響を極力抑制する採精法すなわち希釈液を入れた容器に採精する採精法を考案し,採取した精子の耐凍能を調べた.
非平衡MHD発電機内における電磁流体の自己組織化

電磁誘導によって生じるファラデ-電流のジュ-ル損失により電子が加熱され、非平衡状態を維持している、MHD発電状況下にあるプラズマの構造を、東京工業大学総合理工学研究科に設置されている「クロ-ズドサイクルMHD発電実験装置:FUJIー1」及び衝撃波管の発電実験の於いて、種々のゆらぎの測定を行って調べ、数値シミュレ-ションの結果と比較して、次のような事が明らかになった。1.エンタルピ-抽出率(出力電力に対する熱入力の割合)が高くなるように設計した発電機に於いては、プラズマと流れとが強く絡み合った構造を作ることが、圧力とプラズマ発光のゆらぎの相関を調べることにより明らかになり、磁気音響不安定性と呼ばれているプラズマの不安定性の成長の大きさが、発電機のエンタルピ-抽出率に依存していることが分かった。2. 2温度モデルとして知られている非平衡プラズマを記述する方程式を基にして数値シミュレ-ションを行い、電磁誘導によりプラズマに誘起される電圧・電流特性と外部負荷とのミスマッチにより生じるプラズマに構造について、電気的なミスマッチが強いと電離不安定性が生じ、発電機内での作動気体の流れの振舞いと電気出力の関係にミスマッチがあると、磁気音響不安定性が強く現れることが分かった。3.上に記したミスマッチでそれぞれの不安定性に伴うプラズマの構造と、エネルギ-変換の関係については、まだ未解決であるが、エンタルピ-抽出率とプラズマ不安定性の出現に大きな関連があることが分かったことは大きな収穫であった。今後もこの研究を継続して行いたい。
ヘリコプター救急のための最適配備計画に関する研究

本研究では,ヘリコプター救急の効率的な運用を実現するために,ヘリコプターの配備場所および臨時ヘリポートの整備場所を求める最適配置モデルを複数の観点から構築した.また,それらのモデルと各種データに基づき,地域特性が救急システムに与える影響を分析した.さらに,より大規模な対象地域にも適用可能とするために,高速な解法の開発を行った.これらの成果を踏まえて,地理情報システム上で操作・分析できるようにするための機能要件やシステム実現上の課題について検討した.本研究では,ヘリコプター救急の効率的な運用を実現するために,ヘリコプターの配備場所および臨時ヘリポートの整備場所を求める最適配置モデルを複数の観点から構築した.また,それらのモデルと各種データに基づき,地域特性が救急システムに与える影響を分析した.さらに,より大規模な対象地域にも適用可能とするために,高速な解法の開発を行った.これらの成果を踏まえて,地理情報システム上で操作・分析できるようにするための機能要件やシステム実現上の課題について検討した.本研究は,ヘリコプターを利用した救急搬送に関して,都市計画およびオペレーションズ・リサーチの手法を用いて,ヘリポートなどのハードウェアの効果的な整備・運用場所を求める方法を構築する.初年度の2010年度は,研究計画のうち,まず「1)現状分析」として,愛知県瀬戸市および東京都の救急出動に関する分析を行った.救急車と連携して搬送するヘリコプター救急では,ヘリコプターのみでなく救急車も重要な役割を担っており,救急車の運用状況に関する研究は不可欠である.そこで,愛知県瀬戸市を対象に救急車の配備場所および配備台数の変化が救急システムのサービスに与える影響を分析した.また,東京都23区の約40万件の年間救急出動データを分析し,それを基に救急車の再配備計画モデルを構築した.また,ヘリコプターの利用状況に関して各種文献調査を行った.次に「2)ヘリコプターの待機場所とヘリポートの場所が現場到着時間・搬送時間などに与える影響の分析」として,それらの最適配置に関する効率性や公平性などの複数の指標による基礎的なモデルを構築した.公共サービスの一環である救急サービスを考える上で,公平性は重要な評価指標である.その一方で,ヘリコプターの利用には救急車と比較し多くのコストを要する.昨今の財政状況を考慮すると限られた資源の中で多くの成果を得るための効率性の追求も不可欠であり,この観点からの評価指標についても整理した.これらを基に,愛知県および関東の実際の人口および地理データを用いて分析を行い,それぞれのモデルによる配備および整備場所の違いおよびヘリコプターによるサービスを受けられる地域とその搬送時間などの分析を行った.「3)ヘリコプターの配備およびヘリポートの配置の評価方法の確立」では,2)の結果を踏まえながら,より現実的な要素を考慮するためのモデルの改善を行い,その成果の一部を発表した.本研究は,ヘリコプターを利用した救急搬送に関して,都市計画およびオペレーションズ・リサーチの手法を用いて,ヘリポートなどのハードウェアの効果的な整備・運用場所を求める方法を構築する.2年目の本年度は,研究計画のうち,「ヘリコプターの最適配備計画とヘリポートの最適整備計画の策定方法の開発」を行った.具体的には,「(1)ヘリコプターとヘリポートの相互の配置の影響を考慮したヘリコプターの最適配備モデルとヘリポートの最適整備モデルの構築」および「(2)実都市を対象とした現実的な規模の問題に対応できる実用的な算法の開発」である.(1)においては,ヘリコプターによる救急搬送は一般の救急搬送と異なり,複数の施設の立地場所が搬送時間に大きな影響を与えることから,これを分析し論文(雑誌論文「出動基準や孤立地域がヘリコプターを利用した救急搬送システムの最適配置計画に与える影響の分析」)としてまとめた.また,この分析結果は国際会議(International Conference on Operational Research,OR2011)や日本のヘリコプター救急に関係する医療関係者の集まる会議(第18回日本航空医療学会総会)にて発表議論を行った.この結果を基に,ヘリコプターを利用した救急活動の一形態であるドクターヘリを対象とした最適配置モデルを提案した(雑誌論文「ドクターヘリシステムのための平均救命率最大化型最適配置モデル」).この論文では,単に搬送時間のみを考慮するのではなく,その時間に対して非線形な救命率を考慮した配置モデルを提案し,千葉県の人口・地理データに適用した.(2)に関しては,(1)のモデルのための発見的解法を開発し,現在これを評価中である.提案手法により,汎用ソルバーで多くの時間を要していたデータに対して,高速に解を得られる可能性を示している.近年,救急活動でのヘリコプターの利用(以下,ヘリコプター救急)に注目が集まっている.しかしながら,ヘリコプターやヘリポートの未整備などハードウェアの課題も多いにもかかわらず,都市空間における交通輸送の観点からの効率化を目指した研究はほとんど行われていない.これらの課題は,現場到着時間・搬送時間,ひいては救命率に大きく影響するものであり,早期の解決が望まれている.このような現状を踏まえ,本研究の目的は,消防・医療関係者の意見と実際のデータに基づいた実用的なヘリコプターの配備計画モデルおよびヘリポートの整備計画モデルの開発である.昨年度までの結果に基づき,ヘリコプターの最適配備計画とヘリポートの最適整備計画の策定方法について検討した.具体的には,1.大規模データに対応した実用的な解法の開発,2.提案モデルを利用した実データに基づく地域ごとの分析,3.GIS上での実現の検討,の3つを行った.まず,1として,これまでに作成した最適配置モデルを現実の都市におけるデータに適用するために,本年度は昨年度までに開発したモデルを基に,高速な解法の開発を行った.また,2.として,開発した解法を利用して提案モデルによる配備場所がシステム全体に与える影響を分析した.

これらに基づき,今後の整備計画のための指針を検討した.その際には,各地域における特性を考慮した分析を行い,モデルおよび解法の修正を行った.1.と2.について,論文としてまとめた.なお,ヘリコプター救急の地域特性の分析にあたって,より実データの多い救急車システムの分析を行い,これを参考にした.この救急車システムの分析結果についても,学会発表を行い,論文としてまとめた.最後に3.として,実務家でも操作・分析できるようにするための機能要件やシステム実現上の課題について検討した.申請時の計画の順で研究が進んでいるため24年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き,申請時の計画に沿って研究を進める.その際には,医療関係者や救急関係者の意見を参考にし,実用的な側面を考慮する。24年度が最終年度であるため、記入しない。