hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子改変弱毒マラリア原虫スポロゾイトによるマラリア生ワクチンの開発

目的:培養由来スボロゾイトを生ワクチンとして用いることを想定し,培養由来スポロゾイトの感染性と,媒介蚊による感染吸血に対する感染防御効果について検討した。方法:ネズミマラリア原虫(Plasmodium berghei)感染BALB/cマウスより採取した血液を出発材料としてオオキネート培養を行い,精製したオオキネートをオオシスト培地に懸濁して培養を開始した。培養25日目のサンプルを回収してC57BL/6マウスの腹腔内へ注入し,以後マウスの末梢血における寄生赤血球率をギムザ染色にてモニターした。発症しなかったマウスについてはP.berghei感染蚊による感染吸血を行い,発症の有無を検討した。結果:3回の独立した培養実験を行ったが,培養25日目のサンプルを腹腔内に注入されたマウスは,いずれも虫血症を生じなかった。感染蚊による感染吸血の結果,全ての培養スボロゾイト接種マウスが発症した。寄生赤血球率の推移から1% prepatent periodを算出して比較したところ,スポロゾイト接種マウスでは6.3±1.1days(n=3,第1回培養),6.2±0.6days(n=2,第2回培養),6.2±0.5days(n=2,第3回培養),無処置マウスでは5.4±0.2days(n=3)であり.わずかながらスポロゾイト接種群での発症遅延が認められた。吸血12日後の生存率はスポロゾイト接種群で57%(4/7),無処置群で33%(1/3)であった。考察:現在の培養条件で形成されたスポロゾイトには感染性は認められないものの,マウスへの接種によってわずかながら感染防御効果が認められた。今後,各種培養条件と感染性および感染防御の関係について詳細に検討を行い,スポロゾイトの感染性や免疫原性を規定する因子を同定することで,マラリア発症阻止の新たな手段の開発につながるものと期待される。1.培養スポロゾイトの肝細胞内での発育能の検討培養スポロゾイトが、感染蚊の唾液腺スポロゾイトと同様に、宿主肝細胞に対して感染性を有することを確認するための実験を行なった。ネズミマラリア原虫感染マウスより採取した血液を出発材料としてオオキネート培養を行い、次いで培地をオオシスト培養用培地に置換してオオシストへと分化させた。その後スポロゾイト出芽期の細胞を培養肝細胞(HepG2細胞およびマウス初代培養肝細胞)と共培養した結果、培養肝細胞への侵入、細胞内核分裂、肝細胞型原虫の破裂によるメロゾイト様細胞の放出を確認することができた。2.オオキネートの運動性に関与する遺伝子の同定ネズミマラリア原虫において生殖体形成への関与が推測されるグアニル酸シクラーゼβ遺伝子を破壊した原虫(GCβ-KO原虫)を作成して表現型解析を行ったところ、予想と反して正常レベルの生殖体形成が認められた。ところがGCβ-KO原虫感染マウスをハマダラカに吸血させると、中腸でのオオシスト形成が100%抑制された。中腸における原虫の動態を詳細に解析した結果、GCβ-KO原虫はオオキネート形成能を保持するものの、その運動性が失われており、中腸細胞を通過できないことがわかった。一方GCβ-KO原虫についてスポロゾイト培養を試みたところ、オオシストへの発育がみられ、さらに運動性を有するスポロゾイトが観察された。これらのことから、(1)GCβはオオキネートの運動機能に関与しており、この遺伝子機能が欠損することでオオキネートは運動性を失って媒介蚊の中腸を通過できなくなること、(2)GCβ-KOオオキネートは、運動性を失ってはいてもオオシストさらにはスポロゾイトへの分化能を保持していること、(3)培養スポロゾイトが運動性を示したことから、GCβ遺伝子が関与しているのはオオキネート期の運動性に限定されることが明らかとなった。

吸血12日後の生存率はスポロゾイト接種群で57%(4/7),無処置群で33%(1/3)であった。考察:現在の培養条件で形成されたスポロゾイトには感染性は認められないものの,マウスへの接種によってわずかながら感染防御効果が認められた。今後,各種培養条件と感染性および感染防御の関係について詳細に検討を行い,スポロゾイトの感染性や免疫原性を規定する因子を同定することで,マラリア発症阻止の新たな手段の開発につながるものと期待される。
血小板抗体による胎児・新生児の血小板減少症についての研究

母児間に血小板型の不適合があると、妊娠中に母が児の血小板型抗原(HPA:human platelet antigen)に対する同種抗体(血小板抗体)を産生することがある。この抗体は児へ移行して血小板を破壊し、新生児血小板減少症の原因となる。血小板型は現在、15種類確認されている。本研究は大規模でprospectiveな研究で、2年間に検体総数:20333人(協力施設:34施設)の妊婦を検査し、妊娠時(28-30週)の抗血小板抗体酸性頻度、抗血小板抗体が胎児・新生児へ及ぼす影響について検討した。我々が開発した簡便なMPHA法が上記研究を可能にしている独創的研究である。結果は以下のとおりであった。1.抗血小板抗体陽性数:198件(0.97%)2.検出された抗血小板抗体の特異性3.師範症例3例と血小板減少症(10X10^4/μ1以下)の症例が5例確認された。以上の結果、妊娠婦人に産生される正確な血小板抗体の頻度(0.97%)が明らかになった。赤血球の温式不規則抗体に匹敵する頻度であり、従来考えられていた以上に高頻度であった。血小板型(HPA)が高い免疫源性をもつことが分かった。また、紫斑や血小板減少症をきたす原因抗体は抗HPA-5bと4b抗体が主であることが判明した。血小板型(HPA:human platelet antigen)は現在、15種類確認されている。母児間に血小板型の不適合があると、妊娠中に母が児の血小板型抗原に対する同種抗体(抗血小板抗体)を産生し、新生児血小板減少症の原因になることがある。本研究では多数の妊娠中の婦人(2万例以上)に対して2年計画でのprospectiveな研究を実施している。本年度がその最初の年で、これまでの結果は以下のごとしである。検体数18062例抗血小板抗体陽性数182例(1.008%)検出された抗血小板抗体の特異性抗HPA-5b抗体153例(84.1%)抗Nak抗体3例( 1.6%)未確定1例( 0.5%)これらの抗体陽性例の中で新生児に紫斑の認められたもの2例(抗HPA-5b抗体と抗HPA-4b+5b抗体保有の各1例)、新生児に血小板減少症が認められたもの4症例(3例が抗HPA-5b抗体、1例が抗HPA-4b抗体保有)が確認された。まとめ:妊娠中の婦人では高頻度(1%以上)に抗血小板抗体が産生されていることが分かった。抗体の特異性は抗HPA-5b抗体が圧倒的に多く、次いで抗HPA-4b抗体であった。臨床的には2例に紫斑が、4例に新生児血小板減少症が認められた。重篤な新生児血小板減少序を引き起こすとされる抗HPA-3a抗体はこれまでのところ検出されていない。血小板は現在、15種類確認されている。本研究は大規模でprospectiveな研究で、2年間に検体総数:20333人(協力施設:34施設)の妊婦を検査し、妊娠時(28-30週)の抗血小板抗体産生頻度、抗血小板抗体が胎児・新生児へ及ぼす影響について検討した。

1.抗血小板抗体陽性数:198件(0.97%)2.検出された抗血小板抗体の特異性3.紫斑症例3例と血小板減少症(10X10^4/μ1以下)の症例が5例確認された。以上の結果、妊婦婦人に産生される正確な血小板抗体の頻度(0.97%)が明らかになった。赤血球の温式不規則抗体に匹敵する頻度であり、従来考えられていた以上に高頻度であった。血小板型(HPA)が高い免疫源性をもつことが分かった。また紫斑や血小板減少症をきたす原因抗体は抗HPA-5bと4a抗体が主であることが判明した。
クープマンモード解析に基づく電力ネットワークのデータ駆動型運用技術の構築

本研究では,電力ネットワークの状態監視,診断,及び制御に関するデータ駆動型技術のクープマンモード解析(Koopman Mode Analysis:KMA)に基づく構築を目的とする。KMAとは,クープマン作用素のスペクトルに基づく時系列解析法であり,複雑時空間現象を表す時系列データを複数の単一周波数のモードに分解する方法である。本研究で対象とするシステム技術は,観測又は予測(シミュレーション)データから上記3つの機能を実現するアルゴリズムに関わるものであり,平成30年度は以下5項目を実施した。-診断技術として,KMAに基づいて非線形システムの寄与率(participation factor)を提案し,データ駆動型方法として整備した上で,その有効性を非線形電力システムモデルにより検討した一連の結果を雑誌論文として発表した。また,非線形電力システムモデルの新しい記述法につながる,クープマン作用素に基づく非線形システムのラプラス領域表現を導出した。-制御技術として,クープマン・モデル予測制御に基づくデータ駆動型緊急時制御に関する論文をまとめ,国際会議録として発表した。-本研究で整備してきた状態監視,診断,制御のシステム統合技術の構築について検討し,この構築に必要となるKMAのオンラインアルゴリズムを提案し,その有効性検討を国内に分散配置したフェーザ計測装置(PMU)のデータにより実施した。さらに,システム統合技術の構築において機械学習の方法論との融合に着眼し,マルチタスク・ガウス過程回帰によるKMAの研究を国際共同研究として実施した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、電力ネットワークの状態監視、診断、及び制御に関するデータ駆動型技術のクープマンモード解析(Koopman Mode Analysis: KMA)に基づく構築を目的とする。本研究で対象とする電力システム技術は、観測又は予測(シミュレーション)データから上記3つの機能を実現するアルゴリズムに関わるものであり、平成27年度は以下5点の研究開発を実施した。- KMAの新たなアルゴリズムとしてプローニ(Prony)解析を拡張したベクトル・プローニ解析を提案し、2006年欧州で発生した広域故障前の連系線潮流ならびに2015年日本における連系線(幹線)潮流の実測データを用いて提案法の有効性を示した。特に、従来のKMAアルゴリズムとの比較により、ベクトル・プローニ解析の電力システム解析に対する優位性を数値的ならびに理論的に明らかにした。-多機電力ネットワークにおける同期・周波数不安定性の診断を、エネルギー関数の分解に基づいて実行することを提案し、New England 39母線ベンチマークを含む複数のシステムモデルを用いて提案法の有効性を示した。-過渡電圧安定性に関わる電力ネットワークの動特性(状態のダイナミクス)と不安定性を観測データから直接診断するために、KMAアルゴリズムの1つであるExtended Dynamic Mode Decomposition(EDMD)を利用することを提案し、簡素なシステムモデルに対してEDMDの有効性を示した。-風力発電の平滑化効果に関する定量的尺度をKMAに基づき提案し、日本周辺における高解像度気象シミュレーションのデータを用いて提案尺度の有効性を示した。本研究の平成27年度終了時までの進捗状況について、上記研究実績を含めて以下に詳述する。- KMAの新たなアルゴリズムであるベクトル・プローニ解析は、電力システムで扱うような空間サンプル数が時間サンプル数より少ない時空間系列データに対して優位なアルゴリズムであることを示した。本研究計画では、後述するPMU計測システムで得られたデータの解析を予定しており、これに用いるためのKMAアルゴリズムを平成27年度整備できた。-研究代表者の異動に伴い、実際に配備するまでに至らなかったものの、新規購入したPMUの動作確認を行い、次年度以降に国内に配備し、位相計測システムを構築し実測を開始するための準備を平成27年度終えた。-エネルギー関数の分解に基づく周波数・同期不安定性の診断は、ネットワーク全体の需要・発電量などに関する予測データと個別発電プラントの電圧・位相などの実測データを統合的に用いることを目指したものであり、データ駆動型周波数・同期安定性診断と制御のベースになる結果である。また、電圧動特性のEDMDによる検討では、動特性を表す状態空間モデルの次元が既知であれば、状態の時間変化を観測データと見なすことで、モデルを用いることなく状態ダイナミクスとその不安定性を診断するものであり、データ駆動型電圧安定性診断と制御のベースとなる結果である。- KMAに基づく洋上風力発電の平滑化尺度は、出力変動に関する統計的性質を仮定することなく、出力データのKMAから任意の時間・空間スケールに関する平滑化の度合いを定量化するものである。この定量的尺度は、日本のように広域連系ネットワークでウィンドファーム(WF)の導入に地域的偏在性を有する場合に、ネットワーク運用の時間スケールに応じて風力予測データから平滑化効果を測ることが可能となるので、WFの大量導入されたネットワークのデータ駆動型運用技術のベースとなる結果である。本研究で対象とするシステム技術は,観測又は予測(シミュレーション)データから上記3つの機能を実現するアルゴリズムに関わるものであり,平成28年度は以下4項目の研究を実施した。-フェーザ計測装置(PMU)を国内6カ所(北九州,岡山,大阪,塩尻,長岡,東京)に分散配置し,計測したデータを収集するシステムを整備した。-分散配置されたPMUによる計測データを念頭に,KMAを分散協調的に実行するアルゴリズムに関する国際共同研究を実施した。また,PMUデータより系統慣性定数を推定するアルゴリズムに関する研究も実施した。-エネルギー関数の分解に基づく周波数不安定性の診断

技術をデータ駆動型に展開させるため,エネルギー関数のデータに基づく構成アルゴリズムに関する国際共同研究を実施した。また,電圧不安定性の診断技術として,電圧崩壊現象のデータに基づく予兆検知アルゴリズムに関する研究を実施した。-電力ネットワークにおける時空間ダイナミクスの状態監視,診断,及び制御を念頭に,機械学習におけるカーネル法をクープマン作用素の観点から再構築する国際共同研究を実施した。本研究の平成28年度終了時点までの進捗状況について,上記研究実績を含めて以下に詳述する。-国内に分散配置したPMUによる実計測を開始し,順次データを収集する段階に至った。-国際共同研究によりKMAの分散協調型アルゴリズムを開発し,平成29年度に成果発表を予定している。以上により,PMUデータのKMAに基づく技術監視技術の理論(アルゴリズム)に関する当初目標を達成した。-国際共同研究によりエネルギー関数のデータに基づく構成アルゴリズムをStructure-Preserving Modelに対して開発し,平成28年度内に成果発表を行った。-電圧崩壊現象のデータに基づく予兆検知アルゴリズムをクープマン作用素の連続スペクトルに基づき開発し,平成28年度内に成果発表を国内で行うとともに,平成29年度に海外で成果発表を予定している。以上により,実測データに基づく周波数・電圧安定性診断技術の理論(アルゴリズム)に関する当初目標を達成した。本研究では,電力ネットワークの状態監視,診断,及び制御に関するデータ駆動型技術のクープマンモード解析(Koopman Mode Analysis:KMA)に基づく構築を目的とする。本研究で対象とするシステム技術は,観測又は予測(シミュレーション)データから上記3つの機能を実現するアルゴリズムに関わるものであり,平成29年度は以下4項目の研究を実施した。-本研究で国内に分散配置したフェーザ計測装置(PMU)で取得される電圧位相データのKMAを実施した。また,連携研究機関より提供を受けた電圧位相データのKMAも実施し,西日本60Hz系統の長周期動揺特性の評価を行った。- KMAに基づく系統慣性定数推定アルゴリズムの有効性検証を実測電圧位相データならびに実測潮流データに基づき実施した。- KMAに基づくクープマン・モデル予測制御(MPC)の系統安定化への適用を提案し,緊急時制御に対して有効性検証を実施した。-再生核ヒルベルト空間ならびにガウス過程(GP)回帰によるクープマンモード分解の国際共同研究を実施した。本研究の平成29年度終了時点の進捗状況について,上記研究実績を含めて以下に詳述する。
条件付き小Maf群因子欠失マウスを用いた進行性疾患モデルの確立

CNC群因子と小Maf群因子のヘテロ二量体は、生体防御関連遺伝子の発現制御に重要である。小Maf群因子の欠失マウスは胎生致死であるが、その詳細な表現型、小Maf群因子の成獣での機能は充分に解析されていなかった。本研究では、小Maf群因子が胎生中期以降、特に肝臓の発生に必須であること示した。また、小Maf群因子欠失マウスの示す神経変性が、神経細胞自身の機能障害によることを示した。成獣での機能解析を可能にする条件付き小Maf群因子欠失マウスを作製した。本申請研究では、小Maf群因子の機能をマウス成獣で破綻させたマウスを作製し、その機能破綻による疾患モデルの確立と、その疾患発症の分子機序を、遺伝子の発現レベルで解析することを目的としている。小Maf群因子条件付き欠失マウス作製のため、MafG遺伝子をLoxP配列で挟む形で遺伝子構築を作製した。作製した構築のMafG遺伝子が、Cre組換え酵素によって欠失することを確認することを、Cre発現ベクターとの培養細胞への一過性共遺伝子導入実験で確認した。さらに、遺伝子構築を、マウス受精卵に顕微注入し、現在、トランスジーンが導入されていることが確認されたマウスを5匹得ている。Cre酵素による組換えには、導入されたトランスジーンか1コピーのものが必要であるため、今後、トランスジーンのコピー数を決定する予定である。小Maf群因子の二重欠損マウスは、重篤な神経症状を示すことが明らかとなっている。中枢神経系における小Maf群因子の標的遺伝子を明らかにする目的で、胎仔脳、神経初代培養細胞を用いたマイクロアレイ解析を実施した。その結果、従来のNrf2/Mafによって制御されている遺伝子群の発現には、有意な差は観察されなかった。中枢神経系における小Maf群因子の機能は、Nrf1とMafのヘテロ二量体によって制御されていると考えられ、これらの標的遺伝子は、Nrf2の標的とは異なると予想される。マイクロアレイの解析結果は、再現性を検討することが重要である。これについて、現在、RT-PCR解析等による検討、マイクロアレイによる再解析による検討を実施し、Nrf1の直接の標的遺伝子の同定を試みる予定である。本研究では、小Maf群因子の機能をマウス成獣で破綻させたマウスを作製し、その機能破綻による疾患モデルの確立と疾患発症の分子機序を、遺伝子の発現レベルで解析することを目的としている。小Maf群因子条件付き欠失マウスの作製:前年度、MafG遺伝子をLoxP配列で挟む形で遺伝子構築をもつトランスジェニック(TG)マウスを作製した。しかし、TGコピー数がCre組換えに適していなかったため、本年度、再度TGマウスの作製を試み、低コピー数の個体の樹立に成功した。本マウス(MGRD-Floxed MafG)を、アルブミン制御下でCreを発現するTGマウスと交配し、肝臓でのTGの欠失を確認した。さらに、本TGマウスをMafK-/-:MafG+/-:MafF-/-マウスとの交配の上、MafK-/-:MafG+/-:MafF-/-:MGRD-Floxed MafGマウスの作出に成功した。本マウスを用いることで、小Maf群因子の条件付遺伝子欠失が可能となった。小Maf群因子の欠失マウスを用いた解析:小Maf群因子二重欠損マウスは、重篤な神経症状を示す。中枢神経系における小Maf群因子の標的遺伝子を明らかにする目的で、神経初代培養細胞を用いたマイクロアレイ解析を実施した。しかし、神経初代培養細胞の培養分化の条件が不安定であるため、安定した結果が得られなかった。これについては、脳組織より直接RNAを抽出し、マイクロアレイ解析を実施する予定である。小Maf群因子三重欠損マウスの表現型を詳細に解析し、本マウスが胎生9.5日より成長遅延を示し、14.5日でほぼ全例で致死であることを示した。さらに、三重欠損マウスでは、胎仔肝臓の発生が著しく障害されており、抗酸化酵素群の発現が減少していることを示した。
無ガンマグロブリン血症の新規原因遺伝子LRRC8とそのホモログの機能解析

われわれは最近、先天性無ガンマグロブリン血症の患児より新規遺伝子であるLRRC8を単離・同定した。B細胞の分化の解明に重要と考えられるため、LRRC8の機能解析およびホモログの発現解析をおこなった。1)抗LRRC8ポリクローナル抗体を用いた解析により、LRRC8は末梢血B細胞に強く発現し、骨髄ではLRRC8はB細胞の成熟とともに発現されることが明らかとなった。また、脳組織ではマイクログリアで発現され、脾臓においてはマクロファージに発現が認められた。2)LRRC8には4個のホモログが存在し、極めて高いアミノ酸相同性を有しておりひとつのファミリー(LRRC8ファミリー)を構成していた。リンパ球の活性化や単球の刺激実験の結果から、このファミリーは、リンパ球・単球の増殖や活性化に関与していることが示唆された。3)LRRC8の白血病への関与をサザンハイブリダイゼーション法を用いて臨床検体で検討したが、白血病・リンパ腫細胞に大きな遺伝子異常は認めなかった。抗LRRC8抗体を用いたフローサイトメトリー法による解析においても異常はみられなかった。4)LRRC8の機能をさらに詳細に検討するために、LRRC8欠損マウスを作成中である。マウスLRRC8遺伝子は2つのエクソンから成るが、遺伝子全長の8割以上を占めるexon1を欠失したターゲッティングベクターを作成して、現在、ES細胞への導入さらにはキメラマウスの作成中である。1、LRRCファミリーに含まれるホモロジーの高い5つの遺伝子についてヒト末梢血中の各サブセットにおける発現を検討した。半定量的RT-PCRにより検討したところLRRC5はPMAによって活性化した単球で、LRRC8では同様に活性化したリンパ球において発現が増強した。このことからLRRC5、8の発現はPMAの支配下にあると考えられた。2、ヒトLRRC8ポリクローナル抗体を細胞外ドメインの細胞膜近位部と末端のleuicin rich repeat (LRC)部分の2カ所に対して作成した。ウサギに免疫したのち蛋白の精製をおこなった。ヒト末梢血におけるリンパ球サブセット、単球、好中球におけるLRRC8の発現をこの抗体を用いて二重染色を行いフローサイトメトリーで検討したところ末梢血中のB細胞ではいずれも強く発現していた。一方、骨髄のB細胞においては発現がみられず分化したB細胞に発現していた。T細胞は末梢血、骨髄ともLRC部分に対する抗体で発現がみられたが細胞膜近位部ではほとんどみられなかった。好中球、単球ではいずれも発現していなかった。NK細胞では発現パターンはT細胞と同様であった。3、各種白血病検体においてサザンブロッティング法を用いてLRRC8遺伝子欠失、転座などの異常の有無を検討した。1例において部分欠失と考えられる異常が検出された。さらにフローサイトメトリーにより発現を検討したところB細胞性白血病での発現は弱くT細胞性では強発現していた。ほとんどの急性骨髄性白血病には発現がみられなかったが急性前骨髄性白血病では強発現していた。4、現在ノックアウトマウスの作成中である。1.ノックアウトマウスの作成に当たり、まず、相同組換えを行うためのターゲッティングベクターの作成を行った。LRRC8のマウスホモログであるmLRRC8遺伝子の構造は、ヒトと同様に2つのエクソンからなる。exon 1は2157bpからなり、LRRC8遺伝子全長の8割以上を占めるため、相同組換えを起こす部位としてexon 1を選んだ。exon 1をはさむ2箇所の遺伝子配列は、マウスゲノムからPCR法を用いて増幅し、positive選別のためのネオマイシン耐性遺伝子、negative選別のためのチミジンキナーゼ遺伝子とともにベクターに組み込んでターゲッティングベクターとした。現在、ターゲッティングベクターのマウスES細胞への導入に着手している。2.以前作成したLRRC8ポリクローナル抗体を用い、引き続きフローサイトメトリーを用いて発現様式について検討を行なった。

健常者骨髄におけるB細胞とLRRC8の発現形式を詳細に見たところ、CD10強陽性CD19弱陽性のpre-pre-B細胞ではLRRC8は全く発現していなかったに対し、分化が進んでCD10発現が減弱しCD19発現が増強してくるにつれLRRC8発現も増強し、immature B細胞まで成熟すると、末梢血と同様のLRRC8の発現が見られた。よって、骨髄内でB細胞が成熟するに従って、LRRC8が発現してくることが判明した。次に、健常者末梢血のB細胞と単球をLPSで、T細胞をPHAで刺激して発現パターンの変化を見たところ、B細胞とT細胞では、活性化に伴う発現変化は見られなかったが、単球は発現が増加した。単球の発現変化は、以前に検討したmRNA発現パターンと一致した。3.LRRC8ポリクローナル抗体を用い、リンパ節と脾臓の免疫染色を行った。リンパ濾胞内のリンパ球ではLRRC8が発現していない可能性を示唆する結果が得られた。
事務所機能の立地に関する実証的および理論的研究

1.本研究は、事務所機能の立地に関する理論的および実証的研究である。この種の研究はその歴史が浅く、学問的蓄積は多くない。本研究では、はじめにわが国における主要な大都市、とりわけ名古屋市を対象として、事務所機能がどのように集積立地しているかを明かにした。産業構造が高度化していく過程で、現業機能と事務的機能の分離が進み、事務所形態の事業所が大都市の中心部に集中立地するようになった。本研究では、都心部の事務所ビルに入居する企業と、事務所空間を提供するビル業者の両面からこの問題について分析を行った。その結果、企業規模や本社・支社などの形態に応じて立地パタ-ンが異なることが明かになった。2.産業構造の高度化は経済のサ-ビス化でもあり、こうした動きにともなって事務所機能が成長してきた。従来は、事務所機能は都心部に集中立地するのがいわばあたりまえとされてきたが、実際には、相対的な分散化つまり郊外立地化が事務所機能においても進行している。こうした動きの背後には高度に発達した情報通信システムや交通手段の発展がある。名古屋市の場合、二極的な都心部構造に加えて副都心にも事務所機能が集まる傾向がみとめられ、多極的なパタ-ンが形成されつつあることがわかった。3.事務所機能の立地を理論的に説明するモデルについては、都市間と都市内の二つの空間的レベルを想定しながら、その構築を試みた。都市間レベルでは、都市システムの階層を上昇するようにして事務所機能が立地展開する様子を、また都市内レベルにおていは、近接性を手掛りにして事務所機能が空間的にどのように立地するかを予測するモデルをつくった。いまだ初歩的な段階にあるが、こうした理論的モデルと実際の立地状況を比較することによって、さらにより好ましい立地モデルを構築する必要がある。事務所機能の立地に関する実証的および理論的解明を目的とする本研究では、大都市の中心部に集積する事務所ビルや、そこに入居して事務的業務を行う経済活動の実態について、まず調査・研究を行った。本年度は、名古屋市を対象地域として選び、2つの研究論文のかたちで成果をまとめることができた。日本地理学会の学会誌として投稿した論文の内容は、同学会で口頭発表したものをベースとしているが、名古屋市都心部における事務所ビルの立地過程と集積状況、それに事務的業務の集積パターンに関するものである。同市の都心部では、名古屋駅前と栄・錦地区を核として、同心円状に事務所ビルや業務活動が分布しており、その分布は地価や交通網のありかたと密接な関係があることが分った。一方、人文地理学会の学会誌として投稿した2番目の論文では、産業構造の転換が事業所の地域的分布に対してどのような影響を与えたかを論じた。とくに、第3次産業をはじめとする事務所機能の役割が高まったことを指摘し、その分布の推移過程を明らかにした。このほか、日本カナダ学会では、カナダの西部諸都市における事務所機能の集積状況について報告を行った。ヴァンクーヴァー、カルガリー、エドモントンを対象とするこの報告では、経済発展の動向に応じて事務所ビルがどのように建設され現在に至ったかを中心に論じた。以上のように、本年度の研究では、大都市における事務所機能の立地・集積に重点を置き、その実態を中心に調査、研究ならびに報告を行った。共通していえることは、都市の違いを超えて、事務所機能が脱工業化社会の中で重要性を高めていることである。とくに、都心の経済機能として、事務所機能はかなり多くの就業者に対して働く場所を提供している。土地利用、交通などと関係が深く、現代の大都市を理解するうえで、事務所機能が欠かせない存在であることが、あらためて浮彫にされた。本年度は、事務所機能の都心部における集積状況を明らかにし、その集積立地のメカニズムを解明すること第1の課題として研究を進めた。

具体的には、名古屋市都心部を対象として事務所統計調査の結果を用い、3,000社近くの事業所の分布パタ-ンを明らかにした。その結果、都心部には錦・栄と名古屋駅前という二つの核心(コア)部分があり、両者に挟まれるかたちでサブ・コア部分が存在する。さらに、それらの周辺を不完全ではあるが同心円的に取り囲むフレ-ム部分が存在する。こうした分布構造を事務所の種類や形態を通して見ると、卸売業・金融業・各種サ-ビス業が核心部分を占めており、しかも支社形態をとるものがかなりの割合を占めている。こうした事実は、名古屋市を中心とする東海地域を主な営業範囲とするメ-カ-、銀行、事務所サ-ビス業などが、その近接性を求めて都心中心部を指向した結果と推定される。本年度の第2番目の成果は、これも名古屋市を対象として行った、産業構造の高度化にともなう事業所の地域的分布のパタ-ン変化の把握である。これは、第2次産業が相対的に衰退する一方で、第3次産業をはじめとする事業所が市内一円に立地展開する過程を明らかにしたものである。とくに、事務所・営業所の立地については、それが単に第3次産業にとどまることなく、あらゆる産業全体にわたって増加の傾向にあることを指摘し、都市内部における事業所立地パタ-ンに大きな変化が生じていることを明らかにした。立地のメカニズムとの関係でいうなら、事務所・営業所機能は中心的立地を指向しながらも、その数の多さから、全体としては分散的に配置しつつあることが指摘でき、簡単なモデル化は困難である。第1と第2の成果は、それぞれ学会誌に掲載された。今後は、本年度に十分完成を見なかった事務所機能の立地モデルの構築に向けてさらに努力を重ねていいきたい。1.本研究は、事務所機能の立地に関する理論的・実証的研究であるが、本年度は主として事務所機能立地の理論的側面について研究を行った。すなわち、事務所機能の立地を理論的に説明しようというモデルはこれまでにも散見されるが、それらは部分的モデルの域をでるものではなかった。それゆえ、本年度は事務所立地に関する既存のモデルの問題点を整理し、それらを克服すべき方向について検討を加えた。事務所機能の立地を総合的かつ完璧に説明できるモデルはもともと存在しないかもしれないが、できるだけそれに近づくような努力を行った。2.モデルの構築にさいしては、都市間と都市内の2つの空間的レベルを想定し、その両方について考えられるモデルの構築を試みた。まずはじめに、都市間レベルにおいては、都市システムの発展過程という側面を考慮し、地方都市にある製造業企業が成長・発展する過程で事業所の複合化や部門の分離化を行う状況をモデル化して示した。一方、都市内レベルにおいては、想定される中心地システムの中で近接性をもっとも高める地点を求めることにより、事務所機能の理論的に望ましい立地点を見出すモデルをつくった。3.このようにして構築したモデルは、事務所機能が経済の発展段階に応じて現れてくるという現実を踏まえていること、都市内部で実際に集積している事務所の分布パタ-ンと理論的パタ-ンの間に共通点があること、などの面からかなり適合するモデルといえる。
生体分子の三次元構造を活用した「クロロフィル-希土類錯体」超分子体の開発

生体分子であるクロロフィル色素によって構築された三次元ネットワークに発光性希土類錯体を組み込んだ新規「クロロフィル-ハイブリッド型希土類錯体」超分子体を開発した。希土類錯体とクロロフィル誘導体の特性を活用して、単分子からナノスケールサイズの超分子体を構築した。さらに超分子構造および機能の制御を行い、発光性を示す希土類錯体を開発するとともに、特徴ある新たな発光性機能材料の開発を検討した。クロロフィルJ会合体によって構築された三次元ネットワークに発光性希土類錯体を組み込んだ新規「クロロフィルーハイブリッド型希土類錯体」超分子体の開発を遂行した。希土類錯体の多彩な配位特性とクロロフィル誘導体の自己会合性を活用して、単分子からナノスケールサイズの超分子体を構築し、超分子構造および機能の制御を行い「クロロフィルー希土類錯体」によるJ会合体を構築し、水系で強発光を示す希土類錯体を開発するとともに、特徴ある発光特性を有する新たな発光性機能材料の構築を目指した。平成23年度では、まず新規「クロロフィルー配位子」を含む希土類錯体の開発と主に有機溶媒中での希土類錯体形成挙動の検討を中心に行った。クロロフィル誘導体を光吸収部位とするクロロフィルー配位子を合成し、配位子と特に近赤外領域に発光特性を有するTb3+、Yb3+などの希土類イオンとの錯体形成挙動およびその化学量論をNMR・Mass・紫外可視吸収スペクトルなどによって検討した。その結果、クロロフィルー配位子:希土類イオン=1:1の錯体が優先的に形成していることを見出した。さらに、励起・発光スペクトル等各種分光法によって、これらの錯体がクロロフィル部位から希土類中心へのエネルギー移動を経て発光することを見出し、天然色素であるクロロフィルを光吸収部位とする発光性希土類錯体の開発に成功した。平成24年度には、構築した「クロロフィルー配位子」希土類錯体のクロロフィル誘導体による自己会合(J会合体)を基本骨格とした超分子体の構築と超分子間相互作用の検討を行った。ミセル水溶液中で「クロロフィルー配位子」希土類錯体から成るJ会合体が構築できるか検討を行った。界面活性剤としてはTX-100の他に陰イオン性のSDS、陽イオン性のCTAB、リン酸脂質や糖脂質など希土類イオンをミセル内の疎水的環境にうまく閉じ込める手法を検討した。本研究では、クロロフィルJ会合体によって構築された三次元ネットワークに発光性希土類錯体を組み込んだ新規「クロロフィルーハイブリッド型希土類錯体」超分子体を開発している。分子内に適切な構造変換されたクロロフィル色素は、溶媒分子を介在しない高密度に集積したJ会合体「クロロゾーム」を形成する。「クロロゾーム」内部は疎水的環境が予想されるため、クロロゾーム内部にうまく希土類錯体を取り込み、一定の方向に配向することができれば、希土類発光消光がネックとなる水系においてユニークな希土類発光性を示す新たなナノバイオ材料としての応用が期待できる。そこで本研究ではクロロフィル色素の自己会合性を利用して、水系での比較的ソフトな配位子による希土類発光を実現し、外部基質との選択的な配位を伴った希土類錯体超分子体の構造・機能制御を行った。当該年度は【新規「クロロフィルー配位子」希土類錯体の開発と有機溶媒中での希土類錯体形成挙動の検討】として(1)クロロフィル分子骨格に希土類配位子部位を導入した新規「クロロフィルー配位子」ハイブリッド型希土類錯体の合成、(2)有機溶媒中での分子間相互作用とミセル水溶液中・基板上でのJ会合体形成挙動、希土類錯体形成挙動及び発光特性について検討を行った。(1)クロロフィル分子骨格に導入する配位子部位配位子として、アニオン性の多座配位子の合成を行った。さらに、有機溶媒中での希土類イオン(3価)との錯体化を行い、化学量論や錯体構造の検討を行った。(2)クロロフィル分子内の3位にOH基、13位にC=O基を有する亜鉛クロロフィル・亜鉛ポルフィリン誘導体を合成した。それらのクロロフィル誘導体の自己会合性をミセル水溶液中や低極性溶媒中、基板上などで検討し、安定なJ会合体を形成することを確認した。これらの研究成果は、査読付き論文および国際シンポジウムを含む学会発表において発表報告した。研究代表者は2011年1月1日に立命館大学グローバル・イノベーション研究機構から奈良女子大学理学部化学科に転任した。そのため実験を円滑に進める上で、新たな研究設備備品の購入を必要とするなど、当初の研究計画と異なる状況が生じた。しかし、引き続き、立命館大学の民秋・溝口両博士、大阪市立大の築部・篠田両博士、東北大の柴田博士の支援が得られることから、おおむね順調に進展している。

当初、クロロフィル分子骨格に導入する配位子として、トリポードやビピリジン骨格を有する中性配位子を導入する予定であったが、中性配位子は希土類イオンとの錯体形成能がそれほど強くないため、アニオン性の多座配位子の導入を試みた。アニオン性の多座配位子による希土類イオン(3価)との錯体化を行い、「クロロフィルーハイブリッド型希土類錯体」の合成に成功した。さらに、「クロロフィルーハイブリッド型希土類錯体」の化学量論および錯体形成挙動、発光特性を電子吸収・NMR・Mass・励起・発光スペクトル等各種分光法や寿命・量子収率測定などによって検討した。次年度は【新規「クロロフィルー配位子」ハイブリッド型希土類錯体によるJ会合体の形成とJ会合体による超分子間相互作用の検討】を行う。TX-100によるミセル水溶液中で、「クロロフィルー配位子」発光性希土類錯体から成るJ会合体を構築する。界面活性剤としてはTX-100の他に陰イオン性のSDS、陽イオン性のCTAB、生体一分子膜であるリン酸脂質や糖脂質などを検討し、希土類イオンをミセル内の疎水的環境にうまく閉じ込める手法を見出す。J会合体の形成に伴って、ミセル水溶液中で強発光性を示す希土類錯体を開発する。さらに、外部配位性基質の添加などによって、希土類錯体部位を立体制御し、希土類配位部位を介した「クロロゾーム」超分子間での複合体の形成を試みる。また、クロロフィル色素によって構成されたJ会合体は、分子間の配向の規則性に依存して、その光学的性質を大きく変化することが予想される。基板上でも同様の検討を行い、それらの三次元構造をAFM画像やラマン分光法によるマッピングなどによって可視化し、短寿命成分であるクロロフィル蛍光と長寿命成分である希土類発光という、2種類の発光体のそれぞれの特性を生かした、新たな光機能性を有する新規ナノバイオ材料を開発する。うまくいかない場合は、配位子部位にカルボン酸などのアニオン性配位部位を導入し希土類イオンとの錯体形成能を向上させ、ミセル水溶液中で強発光性を示す希土類錯体を開発する。さらに、基板上でもJ会合体を構築し、その三次元構造をAFM画像やラマン分光法によるマッピングなどによって可視化する。研究代表者は、当該年度の受領した直接研究経費(160万円)のうち支出分(41万円)を最大限に抑え、残り(119万円)を未使用分として次年度へ繰り越した。これは、次年度の研究設備備品として新たに分光光度器(JASCO、FP-8200、185万円)を購入する必要が生じたためである。当初の計画では、現有研究設備(立命館大学・名古屋大学・大阪市立大の研究設備)での実験が可能であった。しかし、2011年に研究者代表者が立命館大学から奈良女子大学に転任したことから、次年度の研究計画を円滑に実施するために奈良女子大学において本研究を遂行していく中で、新たに分光光度器の充当が必須となった。分光光度器は、「クロロフィルー配位子」希土類錯体によるJ会合体の形成とJ会合体による超分子間相互作用の検討を評価する上で必要不可欠である。次年度の研究費(209万円)[請求する直接研究経費(90万円)+当該年度繰り越し分(119万円)]は、分光光度器の購入および、実験消耗品として近赤外蛍光偏光子(蛍光偏光測定用)と実験試薬類(錯体合成用)の購入に充てる。
姿勢からみる高齢者の活動　ー 京丹後長寿コホート研究 ー

京都府立医科大学では,平成29年から健康長寿の背景因子を明らかにするため,京丹後市において京丹後長寿コホート研究を開始し,65歳以上の京丹後市民を対象に2000項目におよぶ住民の健康情報を収集している.われわれは高齢者の活動に影響する要因として,姿勢に着目した.京丹後長寿コホート研究において,高齢者の姿勢について評価し,身体機能(運動器機能,呼吸器機能,循環器機能,摂食嚥下機能,消化器機能,認知機能)への影響と,活動との相関を明らかにすることを目的とする.京都府立医科大学では,平成29年から健康長寿の背景因子を明らかにするため,京丹後市において京丹後長寿コホート研究を開始し,65歳以上の京丹後市民を対象に2000項目におよぶ住民の健康情報を収集している.われわれは高齢者の活動に影響する要因として,姿勢に着目した.京丹後長寿コホート研究において,高齢者の姿勢について評価し,身体機能(運動器機能,呼吸器機能,循環器機能,摂食嚥下機能,消化器機能,認知機能)への影響と,活動との相関を明らかにすることを目的とする.
再発肝細胞癌に対する重粒子線治療のQOL評価と費用対効果に関する研究

本研究は肝動脈化学塞栓療法(TACE)後の再発・残存肝細胞癌を対象として、重粒子線治療と標準治療の医療経済的な比較を行うことを目的としている。研究計画に基づき、平成29年度に対象症例の選択、抽出を行い、重粒子線治療群、標準治療群ともに効果指標に関わる臨床データ入力が完了した。診療費用、とくに使用薬剤の項目・費用に関わるデータ入力作業が当初の想定を超えて膨大であったが、診療報酬に関する知識と医療事務の資格を有する研究助手を雇用して対応した。本課題に関連するものとして、重粒子線治療群に対する標準治療であるソラフェニブ、および肝動注リザーバー療法の診療費用のデータの費用対効果分析を行い、第43回リザーバー研究会で発表している。膨大な費用データの入力作業が研究遂行のボトルネックとなっていたが、平成30年度には医療情報部門の協力のもとプログラムを作成し、詳細な費用データが電子的に抽出可能となった。QOL指標については今後計画書を作成し、調査研究を開始予定であるが、時間的な制約から本研究課題ではシステマティックレビューを行い抽出した過去の報告のQOLデータを使用する予定である。現時点での解析結果として、効果指標に関しては重粒子線治療群が優れており、重粒子線治療群の診療費用は標準治療群と比較してやや高額となっていた。すでに費用・臨床データとも詳細な分析が可能な状態となっているため、今後LY(life year)を効用値、効果値としてICERを算出し、費用対効果分析を実施する予定となっている。また、今回の研究で用いた手法やプログラムは他疾患の解析にも応用可能であるため、粒子線治療と他標準治療の比較に広く応用可能であると考えられる。研究計画に基づき、平成29年度にまず対象症例の選択、抽出を行った。適格基準をすべて満たし、かつ、除外基準のいずれにも該当しない症例を対象として抽出を行ったところ、標準治療群で予定症例数25例とほぼ同数の症例が適格となった。重粒子線治療群、標準治療群ともに効果指標に関わるデータ入力は完了しており、解析可能な状態にある。現在、直接医療費の調査として対象患者のレセプトのコピーを抽出し、データ力作業中である。治療期間および追跡調査期間中に係る診療費用を算出する予定であるが、診療費用、とくに使用薬剤の項目・費用に関わるデータ入力作業が当初の想定を超えて膨大であり、診療報酬に関する知識と医療事務の資格を有する研究助手を雇用して対応しているものの、この作業が遅延している。QOL調査については別途研究計画書を作成中で、平成30年度中に調査を完了する予定である。現時点での概算から、効果指標に関しては重粒子線治療群が優れており、重粒子線治療群の診療費用は標準治療群と比較してやや高額となることが見込まれている。このため、当初の計画通り平成30年度中にQALY(quality adjusted life year)もしくはLY(life year)を効用値、効果値としてICERを算出し、費用対効果分析を実施する予定となっている。臨床データに関しては既に解析可能な状態にあるが、診療費用に関わるデータ入力作業が当初の想定よりも膨大であったため遅延が生じている。診療費用に関わるデータ入力作業が律速段階となっているため、研究費の限界はあるものの必要に応じて研究補助人員を追加雇用して対応する。効用値としてLYを利用すれば現状でも解析は可能であるが、QOLデータの取得に関しても別途計画書を作成中であり、この結果が利用可能であればQOLを加味したQALY(Quality adjusted life year)でも評価を行っていく。
インターロイキン-21(IL-21)による癌の免疫遺伝子治療

IL-21は活性化T細胞から分泌され、IL-15と協調的に働きNK細胞を活性化する。IL-21はさらに、T細胞、B細胞、NK細胞の増殖、分化を促進する。したがって、悪性腫瘍に対する免疫治療に、IL-21は新しい有効な手段を提供する可能性がある。本研究では、IL-21の生体内での生理機能を検証する目的で、IL-21遺伝子をマウ、スにin vivo導入する実験を試みた。さらに、IL-21の抗腫瘍免疫誘導能を解析するために、肝転移モデルマウスを作製し、予防、および治療効果を検討した。IL-21および/またはIL-15発現ベクターをマウスに高圧下に静脈内投与したのち、脾リンパ球のNK活性を測定すると、IL-15投与により有意に増強していたが、IL-21+IL-15投与によりさらに著明に亢進した。また肝NK細胞数の有意な増加が認められた。RLmale1悪性リンパ腫を移植し、特異的なCTL活性を測定すると、NK活性とは対照的に、IL-21遺伝子単独投与でもCTLは顕著に増強し、IL-15はそれに対して相乗的に働くことはなかった。サイトカイン遺伝子共導入をおこなったのち腫瘍細胞を経血管的に移植すると、転移巣の著明な減少が得られた。一方、RLmale1を移植することにより転移性肝癌をあらかじめ樹立させたマウスに、後からIL-21+IL-15遺伝子を投与した場合でも、著明な腫瘍抑制効果が認められた。マウスの生存期間は、両サイトカイン遺伝子の共導入群でのみ有意に延長し、予防的投与では80%・治療的投与でも40%のマウスが、完全に腫瘍を拒絶し腫瘍死を免れた。これらの実験結果は、IL-21遺伝子とIL45遺伝子が相乗的に作用して抗腫瘍細胞性免疫を増強し、悪性腫瘍を抑制したこと、これらサイトカインの投与、または遺伝子導入が、悪性腫瘍の新しい免疫治療に繋がる可能性を示している。IL-21は活性化T細胞から分泌され、IL-15と協調的に働きナチュラルキラー(NK)細胞を活性化する。IL-21はさらに、T細胞、B細胞、NK細胞の増殖に関与しており、これら免疫細胞の分化にかかわる因子としても、その機能は重要と考えられる。したがって、悪性腫瘍に対する免疫治療に、IL-21は新しい有効な手段を提供する可能性がある.本研究では、IL-21の生体内での生理機能を検証する目的で、IL-21遺伝子をマウスにin vivo導入し、NK細胞の活性、生体内における免疫細胞のポピュラリティーと分布、サイトカイン群の産生パターンなどのパラメーターを計測した。さらに、IL-21の抗腫瘍免疫誘導能を解析するために、担癌モデルマウスを作製し、予防、および治療効果を検討した。IL-21発現ベクター、pGEG.mIL-21とpG.mIL-21を構築した。また同様に、IL-15発現ベクターも作成した。これらをマウスに高圧化に静脈内投与した。このマウスに、悪性リンパ腫細胞、RLmail1を皮下に移植した。IL-21+IL-15投与マウスにおいては正常対照マウスに比し著明な抗腫瘍効果が得られた。脾リンパ球のNK活性を測定すると、IL-15投与により有意に増強していたが、IL-21+IL-15投与によりさらに著明に亢進した。また両サイトカインの共導入により、肝NK細胞の有意な増殖が認められた。

担癌マウスの寿命は、IL-21+IL-15治療により有意に延長した。一方、RLmail1をあらかじめ皮下移植することにより腫瘍を樹立させておいたマウスに、後からIL-21+IL-15遺伝子を投与した場合でも、明らかな抗腫瘍効果が得られた。これらの実験結果は、IL-21遺伝子が、IL-15遺伝子と相乗的に作用してNK活性を増強し、悪性腫瘍にたいして予防的、および治療的に抑制したことを示している。IL-21は活性化T細胞から分泌され、IL-15と協調的に働きNK細胞を活性化する。IL-21はさらに、T細胞、B細胞、NK細胞の増殖、分化を促進する。したがって、悪性腫瘍に対する免疫治療に、IL-21は新しい有効な手段を提供する可能性がある。本研究では、IL-21の生体内での生理機能を検証する目的で、IL-21遺伝子をマウスにin vivo導入する実験を試みた。さらに、IL-21の抗腫瘍免疫誘導能を解析するために、肝転移モデルマウスを作製し、予防、および治療効果を検討した。IL-21および/またはIL-15発現ベクターをマウスに高圧下に静脈内投与したのち、脾リンパ球のNK活性を測定すると、IL-15投与により有意に増強していたが、IL-21+IL-15投与によりさらに著明に亢進した。また肝NK細胞数の有意な増加が認められた。RLmale1悪性リンパ腫を移植し、特異的なCTL活性を測定すると、NK活性とは対照的に、IL-21遺伝子単独投与でもCTLは顕著に増強し、IL-15はそれに対して相乗的に働くことはなかった。サイトカイン遺伝子共導入をおこなったのち腫瘍細胞を経血管的に移植すると、転移巣の著明な減少が得られた。一方、RLmale1を移植することにより転移性肝癌をあらかじめ樹立させたマウスに、後からIL-21+IL-15遺伝子を投与した場合でも、著明な腫瘍抑制効果が認められた。マウスの生存期間は、両サイトカイン遺伝子の共導入群でのみ有意に延長し、予防的投与では80%、治療的投与でも40%のマウスが、完全に腫瘍を拒絶し腫瘍死を免れた。これらの実験結果は、IL-21遺伝子とIL-15遺伝子が相乗的に作用して抗腫瘍細胞性免疫を増強し、悪性腫瘍を抑制したこと、これらサイトカインの投与、または遺伝子導入が、悪性腫瘍の新しい免疫治療に繋がる可能性を示している。
津波流動・がれき挙動双方向結合モデルと火災モデル開発による津波火災モデルの高度化

2011年東北地方太平洋沖地震津波では、数多くの津波に起因する火災(以下、津波火災と記す)が発生した。岩手県山田町等で発生した津波火災は、高密度に集積したがれきが延焼拡大の要因となったと考えられている。今後発生が懸念されている巨大津波でも津波火災が発生する可能性はあり、そのリスクを評価するためにがれきの発生・漂流・漂着の推定精度を向上させる必要がある。近年では、計算手法の高度化に伴い、建物の破壊過程を考慮した浸水計算や破壊された建物から生じるがれきを対象にした漂流物計算が実施されるようになってきたが、計算結果を定量的に評価した研究例はない。また、建物がれきが流体場に及ぼす影響を考慮した数値モデルは多くなく、その効果について現地地形を用いて検証した研究例はない。そのため、建物がれきを対象にした漂流物計算の条件や結果の妥当性は十分議論されているとは言えない。平成30年度は、2011年東北津波時の岩手県山田町を対象に、二種類の仮定(1.建物が形状を保持したまま漂流する場合、2.移動開始と同時に建物が断片化して漂流する場合)のもと漂流物計算を行った。それらの結果から漂流・漂着特性を明らかにし、航空写真から推定したがれきの平面分布や海上流出率を計算結果と比較することで、漂流物の計算条件や計算結果の妥当性を検証した。これにより、建物がれきを対象とした漂流物の漂着位置の分布を推定するためには、がれきの断片化を適切に考慮することが重要であることが分かった。以下の項目に示す研究計画の変更はあったものの、2011年東北津波時の岩手県山田町を対象にした数値実験を実施し、これまで明らかにされていなかった建物がれきの漂流や漂着の特性を調査した。また、数値計算の結果を画像解析の結果や海上流出率に関する統計データと比較することで、建物がれきを対象とした漂流物予測に関する技術向上要件を整理した。平成31年度(令和元年度)は、以下の内容を実施する。まず、建物の破壊条件について、平成29年度に検討した建物の破壊判定手法を現地に適用し、2011年東北津波時の建物の被害実績が再現できるか検討する。次に、平成30年度の研究で明らかになった建物がれきの断片化の過程の重要性について、がれき漂流モデルを改良することにより検討を実施する。最後に、平成29年度に開発した津波流動・がれき挙動双方向結合モデルを用いて、岩手県山田町を対象に現地適用計算を実施し、双方向結合モデルの効果を評価する。三年間の研究成果として、建物がれきの漂流・漂着を適切に予測するモデルの技術的要件をまとめる。研究計画の変更点を記す。当初本研究課題は火災モデルの開発や改良を含めていたが、研究を進めていく上で、市街地の火災を予測するには何よりも建物がれきの挙動を適切に予測するモデルが必要であることがわかってきた。そのため、本研究課題では建物がれきの挙動を予測するモデルの精度向上に注力するため、研究計画を一部変更した。近年研究代表者は、津波火災のリスク評価が可能な津波火災モデルの開発に取り組んでいる。この津波火災モデルは津波流動モデル、がれき挙動モデル、油漂流モデル、火災モデルを結合したもので、津波の発生から火災の鎮火までの現象を数値計算によって推定することができる。本研究は、これまで開発してきた津波火災モデルを高度化するために、新たに津波流動・がれき挙動双方向結合モデルと火災モデルを開発するものである。平成29年度は、がれきが集積していることによる流れの阻害効果や時々刻々の木造家屋の流失を考慮できるよう木造家屋の破壊判定に関する検討と津波流動・がれき挙動双方向結合モデルの開発を行った。時々刻々発生する家屋がれきの生成に関して、浸水深2.0m以上で破壊等の閾値を用いた破壊判定手法と家屋の津波被害関数を用いた破壊判定手法について検討を行い、モデルへの追加を実施した。また、開発した津波流動・がれき挙動双方向結合モデルにより、時々刻々発生する建物流失によるがれきの生成やがれきの集積による障害物化といった流れ場の変化に対応することが可能になった。実験室レベルの計算ではあるが、流れの阻害効果の有無が漂流物の挙動に与える影響が大きいことを確認した。当初の予定通り、津波流動・がれき挙動双方向結合モデルを開発したことにより、家屋がれきの生成やがれきの影響による流れ場の変化をモデルに反映することができた。また、実験室レベルの計算を実施し、双方向結合モデルを用いることによる流れ場の変化、漂流物の挙動の変化に関する知見を得た。