hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
根圏土壌中の根の吸水・養分吸収を考慮した水分・窒素循環の評価と地下水硝酸汚染予測

本研究は,蒸散にともなう植物根の吸水,形態変化をともなう窒素成分の移動と植物根による吸収を考慮し,畑地土中の水分・窒素動態について定量的に予測することを目的としたものである。ダイズ栽培畑における圃場実験とダイズ栽培ポットを用いた実験を行い,HYDRUS-1Dを用いた数値シミュレーションに必要である生育過程における蒸散比の変化,ダイズの水ストレス応答関数を明らかにした。得られたパラメータを用いて数値計算を行い,蒸発散を含むダイズ畑の水分移動,および根圏土壌中の窒素動態を予測した。本研究では植物根の吸水,窒素成分の吸収をポット試験と圃場調査から定量的に評価し,モデル化の上で,土壌・植物・大気連続系における水分・窒素循環を予測し,地下水硝酸汚染のアセスメントを行うことを目的としている.土壌中の窒素動態は土中水分移動に大きく影響を受け,その予測には植物根の吸水および大気への蒸散の評価が必要不可欠である.そこで平成27年度は,植物根の吸水とそれにともなう蒸発散を含む畑地の水分移動シミュレーションを行う上で必要なパラメータ類の推定を行った.蒸発散をともなうシミュレーションを行う場合,地表面境界条件に与える蒸発速度と,リチャーズ式の吸込み項として与える蒸散速度に分けて考える必要がある.そこで気象条件から求めることができる蒸発散速度を蒸発速度と蒸散速度に分ける必要があり,植物の生長にともなうこの割合の変化を明らかにする必要がある.そこでダイズ栽培圃場で土中水分量・土中水圧力・地温,および気象データの測定を行った.地表面にマルチを施した圃場の土中水分量変化にもとづき水収支式から蒸散速度を推定し,気象条件から可能蒸発散速度を求め,ダイズの生長にともなう蒸散の割合の変化について明らかにした.一方,植物の吸水をともなうシミュレーションを行う場合,植物根が吸水を行う深さを表す吸水強度分布と,土中水分量の減少による吸水の減少を表す水ストレス応答関数に二つのパラメータが必要である.そこで,ダイズのポット栽培実験において土中水分量・土中水圧力等の経時変化の測定,また定期的な根密度分布,気孔コンダクタンスの測定を行った.土が比較的湿潤な条件下の水分量変化に数値計算を適合することで,吸水強度分布の推定を行った.また,乾燥過程の水分量変化に数値計算を適合し,水ストレス応答関数の推定を行った.また,気孔コンダクタンスと土中水分量・土中水圧力の関係からも水ストレス応答関数の推定を行った.平成27年度の研究計画では「ポット試験」と「不飽和水分移動特性測定」を挙げている.ポット試験については前述の「研究実績の概要」でも述べた通り実施しており,ダイズ生長過程の土中水分量・土中水圧力・蒸散速度・気孔コンダクタンスの測定を行った.その測定データをもとに,不飽和透水係数と水分特性曲線の不飽和水分移動特性の推定に加え,根の吸水のシミュレーションに必要な吸水強度分布と水ストレス応答関数の推定も行うことができた.今年度は並行してダイズ栽培圃場における土中水分量・土中水圧力の経時変化,気象データの測定,およびその解析を行うことができた.本来,「圃場調査」と「数値シミュレーション」については平成28年度の研究計画の内容であることから,当初計画よりも早めに進展していると言える.一方でアンモニア態窒素量や硝酸態窒素量の測定は達成しておらず,次年度の課題と言える。本研究では植物根の吸水,窒素成分の吸収をポット試験と圃場調査から定量的に評価し,モデル化の上で,土壌・植物・大気連続系における水分・窒素循環を予測し,地下水硝酸汚染のアセスメントを行うことを目的としている.土壌中の窒素動態は土中水分移動に大きく影響を受け,その予測には植物根の吸水および大気への蒸散の評価が必要不可欠である.また,窒素の形態変化,つまり有機態窒素からアンモニア態窒素への変化(無機化)とアンモニア態窒素から硝酸態窒素への変化(硝化)について,反応速度を評価する必要がある.そこで平成28年度は,植物根の吸水とそれにともなう蒸発散を含む畑地の水分移動シミュレーションを行う上で必要なパラメータ類の推定,および無機化,硝化の反応速度定数の評価を行った.平成27年度に続きダイズのポット栽培実験を行った.十分な潅水を行う湿潤ポットと,潅水間隔を長くし乾燥ストレスを与える乾燥ポットにおいて,土中水分量,土中水圧力,および蒸散速度の測定を行った.2つの蒸散速度の比と土中水圧力の関係から,土中水分量の減少にともなう植物根の吸水の低下を表す水ストレス応答関数を推定した.その結果,土中水圧力がおよそ-1,800cmからストレスを受け始め,およそ-16,500cmで吸水が0となるモデルが推定できた.また,室内の土壌インキュベーション試験において,アンモニア態窒素量と硝酸態窒素量を吸光光度計で測定し,反応速度定数の推定を行った.その結果,今回実験を行った三重大学附属農場の畑土の硝化速度定数は0.07/dであることが評価できた.本研究は,蒸散にともなう植物根の吸水,形態変化をともなう窒素成分の移動と植物根による吸収を考慮し,畑地土中の水分・窒素動態について定量的に予測することを目的としたものである。

得られたパラメータを用いて数値計算を行い,蒸発散を含むダイズ畑の水分移動,および根圏土壌中の窒素動態を予測した。本研究は,植物根の吸水・吸収を考慮した窒素動態を明らかにするため,実験によるデータの蓄積とそれにもとづいた数値シミュレーションによる予測という2つの手法を用いている。平成27年度の達成度から,土中水分移動数値シミュレーションに必要なパラメータ群を,「ポット栽培実験」と「圃場調査」から得ることができた.今後の推進方策の一つは,平成27年度の実験から得られたデータについてより詳細な解析を行うことで,植物根の吸水特性として「受動吸水」と「能動吸収」について明らかにすることである.また,平成27年度と同様な実験を実施し,その過程でアンモニア態窒素量や硝酸態窒素量の測定を行う.そして得られたデータを解析することで,窒素移動のシミュレーションに必要なパラメータ群の評価を行う.また今後の推進方策の一つとして,数値シミュレーションについては,実験と独立して推進する.窒素移動のシミュレーションに必要なパラメータ群について,上述の実験とは別に文献値を用いることで,まずシミュレーションの枠組みを完成させることを第一目標に置く.数値計算を「実験」と独立することにより,目的の達成を早めることができると考えられる。その上で,実験データの解析に基づいたパラメータを適用することで,予測の精度を向上させることとする.土壌物理学
市民農園参加者のための作物栽培技術情報データベースと圃場設置型情報通信端末の開発

本研究では、市民農園参加者や市民農園管理者に対して、作物栽培に秀でた人間の知識や経験にもとづいた作物栽培の情報提供を行うことができる屋外圃場端末のDBシステムの開発を行った。システム開発は事例的要素が大きいため、宇都宮大学内に開園した市民農園を一つの対象事例として研究を行った。はじめに、作物栽培技術を容易に習得できる情報化モデル構築として、様々な作物栽培経験度の人々へのアンケート調査、情報端末として必要なデータのカテゴリー分類、情報化モデルの構築と情報化技術の検討、通信情報端末と作物栽培技術情報データベース開発を行った。また、WEBデータによるデータベースの拡充として、Perl言語を用いたDB検索システム開発、作業日誌データ(事例データ)等の入力自動化、市民農園参加者の参加形態に対応した意思決定支援システム開発、タッチパネル画面インターフェースの開発、5.無線LAN導入による情報端末設置自由度の向上などを行った。つぎに、市民農園参加者への情報提供システムとして、通信情報端末と作物栽培技術情報データベース開発を用いて、市民農園参加者の参加形態に対応した意思決定支援システム開発、カメラ等による画像転送および圃場状態観測器の設置を行い、ライブカメラを用いたリアルタイム画像送信と、作物栽培指導のためのシステムの提案、気象情報の付加による栽培開始時期や収穫時期の提案を行った。また、開発した市民農園情報端末を宇大市民農園に設置し、情報化モデルと情報化技術の観点からの利用可能性の評価を行った。本研究では,市民農園参加者や市民農園管理者に対して,作物栽培に秀でた人間の知識や経験にもとづいた作物栽培の情報提供を行うことができるDBシステムについて,宇大市民農園を一つの対象事例として,開発を行った。得られた結果は,以下のとおりである。1作物11種類の基礎的な栽培方法について,書籍やインターネットから収集したデータにもとづき,一般情報データベースの構築を行った。その結果,作物栽培の入門知識,全作物に共通する基礎知識や作業方法,および作物ごとに土づくりや肥料,病気の予防,連作と連作障害などの項目について,詳細な内容の表示が可能になった。2宇大市民農園参加者40人の農園日誌やアンケート調査から,211件についての事例情報による事例情報DBを構築した。また,索引語として410語を登録し,空間ベクトルモデルを用いて,検索システムエンジンの構築を行った。検索結果表示画面では,類似度の数値やグラフを用いることによって,事例データの一致度の比較が可能になった。3情報端末操作の習熟度の浅い市民農園参加者と情報管理者を想定し,情報管理システムを開発した。その結果,Web上での容易な操作で,一般的情報DB,索引語辞書,事例DB,農園日誌DB,参加者リストファイル,およびDB行列化プログラムの管理が可能になった。4開発した検索システムは,一般的情報DBと事例DBを合計した情報量が2,000件,索引語を2,000語とした場合,検索時間は約1秒以内となり,十分な速度の検索が可能であると確認された。5 Webサーバ上に,Perl言語によるCGIプログラムを用いたシステムの管理プログラムは,合計で2MB以内であり,Webサーバーの記憶容量の負担を少なくするとが可能となった。
糖尿病発症前段階における非薬物的アプローチとしての経穴刺激の有用性

1.正常雄性SDラットの空腹時及び経静脈ブドウ糖負荷時の血糖変動に及ぼす腹部鍼通電刺激の効果の検討正常SDラットに、持続麻酔下で経静脈糖負荷試験(IVGTT)を行い腹部鍼通電の効果を観察した。空腹時の腹部鍼通電(15Hz,10mA)では、血漿インスリン値は上昇し血糖値は降下した。糖負荷時の血糖総量も通電刺激群で有意に低く相対的インスリン分泌は高値を示した。2.糖尿病モデル動物の空腹時及び糖負荷時の血糖値に腹部鍼通電刺激が及ぼす効果の検討糖尿病自然発症GKラットでは空腹時の鍼通電刺激で血漿インスリン値は上昇し空腹時血糖値は降下した。IVGTTにおける耐糖能も鍼通電中は改善した。3.正常及び糖尿病モデル動物におけるインスリン抵抗性に及ぼす腹部鍼通電刺激の急性効果4.糖尿病モデルラットのインスリン感受性に及ぼす継続的鍼通電刺激の効果について生後6週齢のGKラットを1週間飼育した後に隔日で3回、麻酔下で腹部鍼通電刺激を行い最終刺激の3日後に無刺激でインスリン感受性を測定した。刺激直後の随時血糖値は顕著に降下したが毎回の刺激前値は対照群と差を認めず、継続刺激終了後のインスリン感受性も対照群と差異がなかった。5.糖尿病モデルラットの耐糖能に及ぼす継続的鍼通電刺激の効果について上記4.と同様GKラットを飼育し刺激した後にIVGTTを行い、継続刺激が耐糖能に及ぼす効果を検討した。毎回の刺激直後の血糖値は対照群と比較して顕著に降下したが、3回の刺激終了後に無刺激状態で測定した耐糖能は、血糖変動及びインスリン分泌反応のいずれも対照群との差異を認めなかった。当該年度は腹部経穴への鍼通電刺激が正常及び糖尿病モデル動物における空腹時及び糖負荷時の血糖値変動に及ぼす影響を確認し、さらに正常及び糖尿病モデルのインスリン感受性に及ぼす鍼通電刺激効果についても検討した。1.正常雄性SDラットの空腹時及び経静脈ブドウ糖負荷時の血糖変動に及ぼす腹部鍼通電刺激の効果の検討7-8週令の正常SDラットに、持続麻酔下で経静脈糖負荷試験を行い腹部鍼通電の影響を観察した。空腹時30分間の腹部鍼通電(15Hz,10mA)では、血漿インスリン値の上昇とともに血糖値が有意に低下した。糖負荷後の血糖総量も通電刺激群では有意に低く相対的インスリン分泌は高値を示した。2.糖尿病モデル動物の空腹時及び糖負荷時の血糖値に腹部鍼通電刺激が及ぼす効果の検討糖尿病モデルは、上記1.の結果に基き選定した。今回は糖負荷に対するインスリン分泌不全と末梢組織におけるインスリン抵抗性を併せ持つ糖尿病自然発症モデルであるGK(Goto-Kakizaki)ラットを対象として上記1.と同様の検討を行なった。GKラットでは空腹時30分間の鍼通電刺激で血漿インスリン値は上昇した。また空腹時血糖値の降下は有意に至らなかったが糖負荷後血糖総量は対照群と比較して有意に低値であった。糖負荷後の相対的インスリン分泌量は2群で差異がなかった。3.正常及び糖尿病モデル動物におけるインスリン抵抗性に及ぼす腹部鍼通電刺激の急性効果7-9週令の正常SD及びGKラットを用いてhyperinsulinemic euglycemic clampによりインスリン感受性に及ぼす腹部鍼通電の効果を観察したところ、通電中のブドウ糖注入率(GIR)は顕著に増加した。上記1.3.の結果から、腹部への鍼通電刺激はインスリン分泌亢進もしくはインスリン感受性亢進によって、糖尿病における耐糖能を改善する可能性が示唆された。

前年度の検討においてラット腹部への鍼通電刺激時に正常及び糖尿病モデルのいずれにおいても耐糖能が改善しインスリン感受性が増加した結果を受けて、今年度は同様の刺激を継続的に繰り返した場合のインスリン感受性及び耐糖能の変化について検討した。1.糖尿病モデルラットのインスリン感受性に及ぼす継続的鍼通電刺激の効果について糖尿病自然発症モデルであるGKラットを、生後6週齢の時点から1週間飼育した後に、隔日で3回、麻酔下で腹部鍼通電刺激(15Hz,10mA)を行い最終刺激日から3日目に、通電刺激を行わない状態でHyperinsulinemic euglycemic clamp(インスリン注入率5mU/kg/min、クランプレベル100mg/dl)によりインスリン感受性を測定した。対照は麻酔のみ行う無刺激群とした。腹部鍼通電刺激直後の随時血糖値は3回とも顕著に降下したが、毎回の刺激前値は対照群と差を認めなかった。継続刺激終了後のインスリン感受性は、腹部鍼通電群で対照群より若干高い傾向を認めたが、統計学的には有意差を認めなかった。2.糖尿病モデルラットの耐糖能に及ぼす継続的鍼通電刺激の効果について上記1.と同様GKラットを飼育し刺激した後に、経静脈糖負荷試験(0.5g glucose/kg BW)を行い、継続的腹部鍼通電刺激が耐糖能に及ぼす効果を検討した。実験1と同様に毎回の腹部鍼通電刺激直後の血糖値は対照群と比較して顕著に降下したが、3回の刺激終了後3日目に無刺激状態で測定した耐糖能は、血糖変動及びインスリン分泌反応のいずれも対照群との差異を認めなかった。今回の結果から、腹部鍼通電刺激により惹起されるインスリン感受性および耐糖能の改善効果を持続させるためには、対照モデル動物、刺激部位、通電条件などの要因を吟味した上でさらなる検討が必要であると考えられた。
スケーラブルな自己組織型オーバーレイネットワークに関する研究

物理学や化学、および、生物学におけるポテンシャルの概念に着想を得た自己組織型の制御方式により、トポロジに変化がある場合でも効率的なデータ転送可能な経路制御方式を提案した。自然界では、様々な勾配場が重畳されてポテンシャル場が形成されるというアナロジーにもとづき、既存研究で提案されているデータ転送のための勾配場に、トポロジの変化を考慮した勾配場を重畳する。シミュレーションにより、トポロジの変化がある場合でも、低遅延かつ少ない制御情報量でデータ転送が可能なポテンシャル経路制御を実現した。平成21年度は、オーバーレイネットワークにおけるCo-Field(Computational Field)を用いた経路制御方法の初期検討と、オーバーレイネットワークのトポロジ変化がCo-Fieldを用いた経路制御に与える影響の調査を行った。Co-Fieldは、物理学や化学、生物学におけるポテンシャルの概念に着想を得た制御方式である。今年度は、オーバーレイネットワークにおけるCo-Fieldを用いた経路制御方法の初期評価を行い、その自己組織的な振る舞いを活用することで、1ホップ先の隣接ノート間でのみ制御情報を交換するだけで、適切に経路制御を実現できることがわかった。これにより、Co-Fieldを用いることで、本研究の大きな目的であるスケーラビリティ向上の実現が期待できることを示した。しかし、現在一般的に利用されている経路制御方式と比較すると、性能が非常に低いことがわかっており、今後、本手法の実用性を高める上での課題の1つである。次に、オーバーレイネットワークのトポロジ変化がCo-Fieldの形成およびその性能に与える影響を調査した。トポロジに変化がある場合は、形成されたCo-Fieldと、現在のネットワークの状況の間に誤差が生じるため、トラヒックが最適ではない経路で配送されるため、性能が劣化する。特に、トポロジの変化が一定で規則性がある場合は、Co-Fieldが適切に形成されずに、経路制御の性能が大きく劣化することを明らかにした。一方で、Co-Fieldの形成は、ランダムなトポロジ変化には影響を受けにくく、その性能劣化の度合は小さいこともわかった。現時点までに、課題申請時に予想される問題と対策として挙げたゆらぎを導入することで、誤って形成されたCo-Fieldによる性能劣化の影響を軽減できることを示す評価結果を得ている。平成22年度は、前年度に初期検討を終えたポテンシャルを用いた経路制御方式の応用課題を中心に検討を実施した。ポテンシャル経路制御は、物理学や化学、および、生物学におけるポテンシャルの概念に着想を得た経路制御方式である。本課題では、データの宛先ノードのポテンシャル値が最も低くなるように自己組織的にポテンシャルの勾配場を形成する。具体的には、隣接ノード間でポテンシャル値を交換し、それぞれのノードは隣接ノードの中で最も低いポテンシャル値をもとに自身のポテンシャル値を計算する。このように、データの宛先ノードのポテンシャル値が最も低くなるように勾配場を形成する。それぞれのノードは、隣接ノードからポテンシャルが最も低いノードにデータを転送する。しかし、この方法では、トポロジが変化した場合に、局所的にポテンシャルが最小となるノードが発生する。これにより、そのノードにデータが集中し、データが宛先ノードに到達するまでの遅延が長くなるという課題があった。そこで、自然界では、様々な勾配場が重畳されてポテンシャル場が形成されるというアナロジーにもとづき、トポロジの変化を考慮した勾配場と、上述のデータ転送のための勾配場を重畳させることで、トポロジの変化がある場合でも低遅延でデータ転送が可能なポテンシャル経路制御を実現した。シミュレーション評価により、提案手法を用いることで、トポロジ'が規則的に変化する場合は、従来手法よりも低遅延でデータ転送を実現できることを明らかにした。
慣性枝融合のための重イオンとレーザー生成高密度プラズマの相互作用

高密度プラズマの生成には現有のCO_2レーザを使用した。レーザパルス出力はエネルギーが3J、時間幅が1μsである。レーザ照射の標的には水素を多く含む物質であるポリエチレンを採用した。アブレートして膨張する水素プラズマはポリエチレン表面から10数mmまで膨張することが観察された。プラズマの電子密度分布を得るために、水素のH_α、H_β線のStark幅を時間と空間の関数として測定した。膨張プラズマの電子密度は10^<19>cm^<-3>から10^<16>cm^<-3>まで距離のべき関数で減少した。分光計測の結果、レーザプラズマがインビーム実験に使用できる大きさと密度を持っていることがあきらかとなった。ポリエチレン・プラズマに0.9MeVの1価リチウムビームを入射し、3価に荷電上昇したリチウムを電磁石により荷電分析し、プラスチックシンチレーターを用いて計測した。プラズマと比較される常温物質として炭素薄膜を用いた。プラズマ成分による荷電上昇効果はまだ十分に観測できていないが、アブレートした物質が炭素薄膜と同程度の荷電上昇効果を持つことが測定された。その後、1、2、3価のイオンを同時に測定するたの真空容器が製作され、1ヶ月後には、時間関数として相互作用を測定することが可能になる。インビーム実験と並行して、He-NeレーザとArレーザの組み合わせた、2波長Mach Zehnder干渉計が完成した。まずヘリウムガスのZピンチ放電プラズマを診断する為に試用された。高密度状態が達成されている時刻の測定が当初予想よりもむつかしく、これは密度の非一様性が原因と思われる。プラズマ生成には現有のCO2レーザを使用した。このレーザは時間幅1μsで、最大15Jのエネルギーパルスを供給する。本来は高密度の水素プラズマが目標であるが、このためには水素のクライオ標的が必要となる。本研究では簡便のために、ポリエチレン標的にレーザを照射し、プラズマの生成過程を時間、空間の関数として評価した。プラズマの空間分布はストリークカメラにより計測され、ポリエチレン表面から10数mmの位置までプラズマが膨張することが確認された。プラズマの電子密度はHα、Hβ線のStrak拡がりから求められた。アブレートして膨張する水素プラズマは10^<19>cm^<-3>の密度から指数関数的に距離とともに減少する。レーザ光軸上では、68mmよりも遠方では、密度が10^<16>cm^<-3>オーダーでほぼ一定となる領域が10数mmまで伸びていることが観測された。プラズマの電子温度はHβ領域の強度比から10eV程度と推定され、これはプラズマの膨張速度からの評価とオーダーで一致する。以上と並行して、2波長MachZehnder干渉測定による、プラズマの診断装置の開発を進めている。光学架台や光学素子などの準備が整い、2波長別々に干渉縞をダミ-標的を用いて得ている。当初は水素ガスのZピンチ放電プラズマの診断を行い、次にレーザ生成プラズマの診断を行う。レーザ生成プラズマと重イオンビームの相互作用実験に向けて、CO2レーザが加速器ビームラインに設置され、実験が進行中である。アブレートとして膨張する水素プラズマはポリエチレン表面から10数mmまで膨張することが観察された。

分光計測の結果、レーザプラズマがインビーム実験に使用できる大きさと密度を持っていることがあきらかとなった。ポリエチレン・プラズマに0.9MeVの1価リチウムビームを入射し、3価に荷電上昇したリウチムを電磁石により荷電分析し、プラスチックシンチレーターを用いて計測した。プラズマと比較される常温物質として炭素薄膜を用いた。プラズマ成分による荷電上昇効果はまだ十分に観測できていないが、アブレートした物質が炭素薄膜と同程度の荷電上昇効果を持つことが測定された。その後、1、2、3価のイオンを同時に測定するたの真空容器が製作され、1ヶ月後には、時間関数として相互作用を測定することが可能になる。インビーム実験と並行して、He-NeレーザとArレーザの組み合わせた、2波長Mach Zehnder干渉計が完成した。まずヘリウムガスのZピンチ放電プラズマを診断する為に試用された。高密度状態が達成されている時刻の測定が当初予想よりもむつかしく、これは密度の非一様性が原因と思われる。
マルチメディアデータベースを用いた超音波検査シミュレーションシステムの開発

研究目的:マルチメディアを用いたデータベースとは,音声・静止及び動画像などを用いた情報伝達方法を用いたデータベースである.今世紀半ばまで主に活字媒体による情報伝達が主体であったが,コンピュータ等の電子情報機器の登場によりさまざまな情報記録,伝達手法が開発されてきた.情報技術革新により,二十一世紀初頭にかけて電子メディアを媒体とする情報伝達法はますます進むと考えられる.われわれは、この新しい情報伝達技術を医学教育に応用すべく本研究を始めた.また従来,二次元断層像に過ぎなかった超音波検査検査は技術的革新により三次元画像の作成も可能となった.そこで本研究には三次元画像も積極的に取り入れることとした.研究経過および実績:前年度11月に完成した超音波画像データベースを元にして,平成11年1月,新たに三次元超音波画像データベースプログラムを改良した.平成11年2月よりさらに実際の超音波画像を収集しデータベースに追加した.平成11年6月25日に日本超音波医学会第72回学術集会(札幌)で研究成果を発表した.さらに平成11年10月に超音波検査シミュレーションシステムソフトウェアを完成しCD-Rに焼き付けて保存した.平成11年11月28日から12月3日の期間,北米放射線学会(米国シカゴ)のinfoRAD(コンピュータ展示発表)にてCD-R上のソフトウェアを公開展示・発表した.この研究発表は口頭および実演による展示であった.本研究の成果の一部はRadiology Frontier(メディカルレビュー社)vol.3 No.1に掲載された(11.研究発表参照).マルチメディアアデータベースを用いた超音波検査シュミレーションシステムの開発研究目的:マルチメディアアを用いたデータベーススとは、音声、静止および動画像などを用いた情報伝達を用いたデータベースである。今世紀半ばまで、主に活字媒体による情報伝達が主体であったがコンピュータ等の電子情報機器の登場によりさまざまな情報記録、伝達手法が開発されてきた。今世紀末にはインターネットの登場によりり、これらの技術革新はますます進むと考えられる。われわれは、この新しい情報伝達技術を医学教育に応用すべく本研究を進めた。研究経過:平成10年5月より、データベースに入力されるべき元データの収集を開始した。すなわちこれまでに記録されている超音波の静止画像および動画像のうちマルチメディアデータベースを構成する元データの選定にあたった。元データの収集は、平成10年8月にほぼ終了した。平成10年9月より、データベースの基本的なプログラムの開発を開始した。平成11月2月現在、これはほぼ完成した。平成11月3日より、収集した超音波データを元に実際の動作実験を行う予定である。研究発表実績:システムの基本骨格はほぼ完成しているが、実際の動作実験は平成11年3月から予定しており研究発表は、未定である。しかし日本超音波医学会関東甲信越地方会(平成11年度10月10-11日、東京)への演題申し込を予定している。研究目的:マルチメディアを用いたデータベースとは,音声・静止及び動画像などを用いた情報伝達方法を用いたデータベースである.今世紀半ばまで主に活字媒体による情報伝達が主体であったが,コンピュータ等の電子情報機器の登場によりさまざまな情報記録,伝達手法が開発されてきた.情報技術革新により,二十一世紀初頭にかけて電子メディアを媒体とする情報伝達法はますます進むと考えられる.われわれは、この新しい情報伝達技術を医学教育に応用すべく本研究を始めた.また従来,二次元断層像に過ぎなかった超音波検査検査は技術的革新により三次元画像の作成も可能となった.そこで本研究には三次元画像も積極的に取り入れることとした.研究経過および実績:前年度11月に完成した超音波画像データベースを元にして,平成11年1月,新たに三次元超音波画像データベースプログラムを改良した.平成11年2月よりさらに実際の超音波画像を収集しデータベースに追加した.平成11年6月25日に日本超音波医学会第72回学術集会(札幌)で研究成果を発表した.さらに平成11年10月に超音波検査シミュレーションシステムソフトウェアを完成しCD-Rに焼き付けて保存した.平成11年11月28日から12月3日の期間,北米放射線学会(米国シカゴ)のinfoRAD(コンピュータ展示発表)にてCD-R上のソフトウェアを公開展示・発表した.この研究発表は口頭および実演による展示であった.本研究の成果の一部はRadiology Frontier(メディカルレビュー社)vol.3 No.1に掲載された(11.研究発表参照).
標準規格必須特許の特許ポリシーに関する競争の法と政策

昨今における標準規格の実装に必須となる特許(標準必須特許)に関連する一連の訴訟にかんがみ、標準必須特許について、公正・合理的かつ非差別な条件で実施許諾をする用意があると宣言(FRAND宣言)をITU-T知的財産権アドホックグループ会合等における議論対応へ貢献することなどにより、国際標準化活動に関する政策立案資料とすることを目的とする。した事業者が差止請求をすることの適否などについて、世界各国において盛んに議論されているところであり我が国を含め各国の裁判所等において判断が下されている。そこで、標準化機関における特許ポリシーの概要および関連する我が国や諸外国の判例等を悉皆的に収集し集中的に検討することにより、標準規格必須特許の権利行使を、特許権者の立場と社会の発展との調和という問題を、単なる法律問題の観点からだけではなく、経済学的なアプローチも踏まえて検討した。標準化機関が、そのメンバーに対して、標準を採用する前に、標準の採用に関連する特許(申請中を含む)の開示を求めるだけではなく、それを「公正、合理的かつ非差別的な条件(FRAND条件)」の下でライセンス合意することを求めることがある。そのような標準化団体が、知的財産権の取扱いに関する方針として「IPRポリシー」を定めている。このポリシーは、そもそも各機関において、利用されている概念が各々異なっており、各機関のメンバーがFRANDの厳密な意味を明らかにしなければならないわけでもないし、またそうする義務を負わされるものでもない。これらの要因から、種々の法的問題が発生している。そこで、標準化機関における特許ポリシーの位置付けと、それに関連する我が国や諸外国の判例を悉皆的に収集し集中的に検討した。研究は次の手順を踏んで進められた。第1に、標準化機関の特許ポリシーの現状について、比較調査項目の選択および比較手法については、高橋調査委員が、文献調査をもとに、これを調査した。第2に、情報通信分野の標準必須特許に関連する判例等の動向について、米国政府、欧州委員会等における標準必須特許の取扱いに関連する方針等について調査・研究した。その上で、我が国及び諸外国における情報通信分野を中心とした標準必須特許について、裁判所の判例および独占禁止当局の命令等について、ア)差止めイ)実施料ウ)非差別的取扱い調査についての判断を具体的に検討した。第3に、PAE(Patent Assertion Entity)の動向/各国の対応および標準必須特許との関係について、米国における特許訴訟をめぐる議論および開示手続の改革についてヒアリング調査を実施するなどして研究した。第4に、情報通信分野の標準必須特許の特徴と課題については、「契約構成・権利濫用法理・独占禁止法の法理の意義」「差し止め請求権の行使の可否の問題」「適切なライセンス料の算定の問題」にわけて検討した。うち、前2者については、前述の第2および第3を横断的にまとめることになる。「適切なライセンス料の算定の問題」については、法的な立場の分析とともに理論経済学の立場を知るため文献調査を行った。第5に、標準化機関の特許ポリシーの課題について、我が国においても、具体的な問題の分析を踏まえて、世界的な議論の傾向を踏まえながら、技術の標準化の必要性と知的財産権の保有者の権利との間のバランスという問題について、妥当な解決が提案されなければならない状況にあることが分った。本研究課題の今後の推進方策については以下の通りである。「逆ホールドアップ」の懸念についてさらに考究することが求められる。一般に、標準必須特許が関わる局面では、ホールドアップの懸念が語られてきた。すなわち、ホールドアップとは、標準規格の必須特許技術が普及した後に必須特許の権利行使によりその技術の普及が妨げられることをいう。具体的には、標準規格技術を利用する場合、何らかの開発投資、設備投資を利用者側が行いながら事業化を進めるが、この投資が大きいほど、利用者側が当該標準にロックイン(固定化)され、ロックインされた状態で特許権者にホールドアップを起こされると、利用者側が他の技術に移行できず多額のライセンス料を支払わねばならない状況に追い詰められてしまうことを指す。しかし、本件では、このような通常のホールドアップの懸念とは逆の状況、すなわち、「逆ホールドアップ」の懸念が生じうるところである。すなわち、規格書に従って製品を製造販売する企業(特許実施者)がライセンス交渉に不誠実な場合、差止請求権を完全に制限すると必須特許権者がライセンス料を徴収できなくなる。一般に、特許実施者がライセンス交渉に応じない場合には、差し止め請求権を制限する必要はない、が常識となっている。また、特許実施者がライセンス交渉に応じてはいるものの、交渉担当者を短期間に交替させるなどの不誠実な交渉態度をとる企業が現実に存在しており、このような企業等への差止請求をどうするかが現実に問題となっている。このように、標準必須特許権者と実施者とのライセンス交渉では逆ホールドアップが生じていないかについて注視が必要であり、この点について、本研究を遂行する上での課題と認識している。標準化機関(Standards Setting Organizations,SSO)が、そのメンバーに対して、標準を採用する前に、標準の採用に関連する特許(申請中を含む)を開示することを求めるだけではなく、それを「公正、合理的かつ非差別的な条件(Fair,Reasonable and non-discriminatory terms and conditions,FRAND条件)」のもとで、ライセンスに合意することをもとめることがよくある。そのような標準化を進める団体が、知的財産権の取り扱いに関する方針として「IPRポリシー」(Intellectual Property RightsPolicy)を定めている。このポリシーは、そもそも、各機関において、利用されている用語が、各々異なっている。

また、各機関のメンバーがFRANDの厳密な意味を明らかにしなければならないわけでもないし、また、それをする義務を負わされるものでもない。これらの要因から、種々の法的問題が発生していることを実態調査等から本研究では明らかにした。本研究では、「ポリシーの目的・組織の関与」「必須知的財産権の定義」「必須知的財産権の開示」「ランセンスのコミットメント」などの観点からそれぞれのポリシーを分析した、その成果は後記の通りである。本研究では、文献調査・外国法律家への質問書の送付・回答の分析・調査委員会の会議によって、「標準化機関の特許ポリシーの現状」「情報通信分野の標準必須特許に関連する判例等の動向」「PAE(Patent Assertion Entity)の動向/各国の対応および標準必須特許との関係」「情報通信分野の標準必須特許の特徴と課題」「標準化機関の特許ポリシーの課題」を調査した。本研究遂行に際しては、この分野について数々の研究報告書に関与している研究代表者を責任者とする調査委員会を構築した。そして、国際的な分析を、各国の情報通信に関する法律問題についての調査経験のある研究者・実務家に調査を分担することによって調査を行っていること、また、法律家のみではなく経済分析の専門家も調査委員会の構成メンバーに加えていることに特徴がある。この研究体制は、本研究を行うのに際して、我が国で考えられうる限りのもっとも強力な体制であると評価することができ、この強固な体制により、研究は滞りなく進展している。標準化機関(Standards Setting Organizations,SSO)が、そのメンバーに対して、標準を採用する前に、標準の採用に関連する特許(申請中を含む)を開示することを求めるだけではなく、それを「公正、合理的かつ非差別的な条件(Fair,Reasonable and non-discriminatory terms and conditions,FRAND条件)」のもとで、ライセンスに合意することをもとめることがよくある。そのような標準化を進める団体が、知的財産権の取り扱いに関する方針として「IPRポリシー」(Intellectual Property RightsPolicy)を定めている。このポリシーは、そもそも、各機関において、利用されている用語が、各々異なっている。これらの要因から、種々の法的問題が発生していることを情報通信技術(ICT)に焦点を合わせて本研究では明らかにした。本研究では、前年度に引き続き、競争法・政策の観点から技術標準と特許の関係を分析し、さらにその延長としてAI(人工知能)の法についても研究成果を残すことができた。
西アフリカ半乾燥熱帯圏のミレット農耕と家畜休閑植生土壌の共生的連環

農耕地の土地生産力の低下が指摘されている、西アフリカ半乾燥熱帯圏に位置するブルキナファソ国北部・Takabangou村において、当地域の農業生態系での養分動態を知ることを目的として以下のことを調べた。畑レベルでの肥沃度維持システムを知るため、栽培作物であるミレットによる持ち出し(穀実・作物残渣)と粗大有機物の投入(牛糞)の収支から土地劣化の程度の把握をおこなった。投入された牛糞の散布密度と散布域を測定した結果、牛糞の散布密度は2.2t/ha、散布域は1.9haであり、養分量にして25.2kg N/ha,4.5kg P/ha,12.3kg K/haに相当する。また、ミレットによる持ち出し量は2.2t/haとなり、養分量にして16.8kg N/ha,2.0kg P/ha,42.3kg K/haに相当する。これらのことから牛糞として投入された養分N、P、Kのそれぞれ、0.67倍、0.4倍、3.4倍量が持ち出されていることがわかった。また、牛糞として畑に投入される養分の由来を明らかにするため、牧畜民・フルベが管理している牛群の放牧範囲をGPSにより記録した。その結果、放牧範囲は、牧畜民が宿営しているキャンプ地を中心として半径約5kmの円内となり、牛糞として畑に投入される養分は広範囲から集められていることがわかった。牛糞として投入された養分はN、P、Kそれぞれ、1.5年、2.3年、0.3年で系外に持ち出されること、過去の調査より牛糞の散布は5年に1回の割合でおこなわれていたことから、牛糞の投入がおこなわれているにもかかわらず、投入された養分量では持ち出し養分量を補えていないことになる。さらに、今年は砂漠バッタの被害を受けており、この結果は過小評価されたものである。よって上で述べた結果よりも、もっと早い期間で養分の持ち出しがおこなわれていると考えられる。西アフリカ内陸半乾燥地では過耕作、過放牧にともなう土壌侵食などが起こっているといわれている。また、侵食が目につかないところでも農耕地の土地生産力の低下が指摘されている。そのため、合理的な資源環境利用法を探る必要がある。調査地であるTakabangou村はブルキナファソ国北部、サヘル帯に位置し、天水依存農耕(ソンガイ人)と牧畜(フルベ人)が行われる農牧混交地域である。ブルキナファソ北部地域では、無施胞農耕が一般的ではあるが、家畜囲い周辺に家畜糞が散布されること(以下パルカージュシステム)によって、実際には極めて省力的な養分投入が行われている。調査村では、乾季に牧畜民が農耕民の村近傍の耕地にキャンプを設営し、耕地や井戸周辺の河辺林、放牧経路途上の耕地などに牛糞が散布される。このような農牧混交地域での複数民族間の生業活動を知るために2003年乾季に調査村を訪れた牧畜民の世帯調査をおこなった。牧畜民は自家所有の牛ではなく、農耕民から委託された牛の管理が主となっている世帯もあることが分かった。調査村での村落レベル・畑レベルでの肥沃度維持システムを知るために、持ち出し(穀実・作物残渣)と投入(牛糞)の収支から土地劣化の程度の把握をおこなった。作柄が不良であったところへキャンプを設営してもらい、自分の畑の意図した場所に牛糞が投入されるようにしていた農耕民の畑で、2003年12月2004年3月にパルカージュシステムによって投入された牛糞散布域と牛糞散布密度を計測した。また、畑に投入される牛糞がどこ由来のものであるかを知るために牧畜民が管理している牛軍の行動範囲をGPSにより記録した。今後、さらに実験室において微生物レベルの研究をおこない環境修復に向けた実践技術の確立に取り組む。

牛糞として投入された養分はN、P、Kそれぞれ、1.5年、2.3年、0.3年で系外に持ち出されること、過去の調査より牛糞の散布は5年に1回の割合でおこなわれていたことから、牛糞の投入がおこなわれているにもかかわらず、投入された養分量では持ち出し養分量を補えていないことになる。さらに、今年は砂漠バッタの被害を受けており、この結果は過小評価されたものである。よって上で述べた結果よりも、もっと早い期間で養分の持ち出しがおこなわれていると考えられる。
胸部悪性腫瘍におけるEGF familyシグナルを介した免疫逃避調整機構の解明

非小細胞肺癌に対してPD-1/PD-L1を標的とした免疫チェックポイント阻害剤の有効性が明らかとなり、世界中で効果予測因子や耐性機序に関する研究が行われてきた。しかしいずれに関しても、未だ決定的な因子は見つかっていない。本研究は、非小細胞肺癌におけるEGF familyシグナルの免疫逃避への影響を、NK細胞活性化受容体NKG2Dや免疫抑制分子PD-1に対するリガンドの発現制御機構を中心に解析することで、免疫チェックポイント分子の発現制御法の開発と治療耐性克服のシーズとなることを目指している。H30年度は研究代表者が前施設から現施設に異動したため、in vitro実験については新たに立ち上げなおす必要があり、前施設でこれまでに得られた実験データの解析と論文化に重点をおいて研究活動を行った。非小細胞肺癌細胞株におけるPD-L1の発現は、EGF刺激のみならずIFNγ刺激によっても誘導されるため、複数の非小細胞肺癌細胞株を用いてIFNγ発現機構とその抑制方法についても検討を行い、JAK-STAT阻害剤tofacitinibにIFNγによるPD-L1発現を阻害する作用があること、さらに非小細胞肺癌細胞にIFNgを曝露させるとNK細胞傷害活性が減弱するが、これもtofacitinibにより減弱が部分的に解除されることを示した。一方、臨床検体を用いた研究として、術前化学療法を施行された非小細胞肺癌患者の治療前後の組織標本を用いて免疫染色法によりPD-L1やNKG2Dリガンドの発現を評価し、化学療法後にPD-L1発現は上昇、NKG2Dリガンド発現は減弱する症例が多いことを明らかにした。非小細胞肺癌患者由来の組織標本を用いて、PD-L1、EGFR、HER2の発現と臨床病理学的因子との関連について明らかにした。さらに非小細胞肺癌細胞株を用いたin vitroアッセイでは、EGFやIFNγ刺激によるPD-L1やNKG2Dリガンド発現への影響について、EGFシグナル活性化はPD-L1発現とNKG2Dリガンド発現の双方を増強する一方、IFNγ刺激はPD-L1発現を増強するがNKG2Dリガンド発現は減弱させることを確認した。これらの研究成果はそれぞれ英文原著論文として報告した(Okita R, et al. Cancer Immunol Immunother 2017, Okita R, et al. Oncology Reports 2019 in press)。一方、非小細胞肺癌手術症例91例でのNKG2Dリガンド発現についてULBP1-6の発現を解析し、予後も含めた臨床病理学的因子との関連についての検討も終えた。研究成果については論文投稿を行ったものの、不採択となったため、査読者の意見を参考に修正を加え、再投稿を予定している。また、非小細胞肺癌細胞株を用いて、EGF刺激とIFNγ刺激によるPD-L1発現制御機構の差異に着目し、各刺激下の細胞内シグナル活性化状況、microRNA発現の増減を解析してきたが、論文化には至っていない。以上より、進捗状況はやや遅れていると判断した。非小細胞肺癌手術症例91例におけるNKG2DリガンドULBP1-6の発現解析研究においては、予後も含めた臨床病理学的因子との関連について、論文内容に修正を加え、再投稿を予定している。本論文では、各免疫関連分子の発現状況と臨床病理学的因子との関連のみならず、複数の免疫パラメータの発現データ(MICA/B, ULBP1, ULBP2/5/6, ULBP3, ULBP4)をもとにクラスター解析を行い、予後予測に反映できるサブグループの確立をめざしている。さらに同一データセットで免疫関連分子であるPD-L1、MHC class I分子の発現も確認済みであり、これまでに測定したデータとの関連も含めてさらに多くの因子を含めたクラスター解析も検討したい。現在の所属施設は悪性胸膜中皮腫の症例が豊富なので、今後は、これまでに非小細胞肺癌で行ってきた各種解析の対象を悪性胸膜中皮腫に広げたい。具体的には、悪性胸膜中皮腫の組織標本を用いて、免疫染色によりMICA/B, ULBP1, ULBP2/5/6, ULBP3, ULBP4, PD-L1, MHC class Iの発現を評価し、臨床病理学的因子との関連について検討する。さらにVISTA, STINGといった新規免疫チェックポイント分子についても、検討項目に加えたい。興味深い分子については、悪性胸膜中皮腫細胞株を用いたin vitro実験で発現制御機構の解明と、発現制御による抗腫瘍免疫増強法の探索を行う。非小細胞肺癌に対するPD-1/PD-L1を標的とした免疫チェックポイント阻害剤の有効性が明らかとなる一方、その効果予測因子や耐性克服法は未解明であり、進行癌の治癒を目指すうえでの重大なテーマである。本研究では非小細胞肺癌におけるEGF familyシグナル(特にEGFR, HER2, HER3)の免疫逃避への影響について、NK細胞活性化リガンドULBP1-6とT細胞不活化リガンドPD-L1を中心に、その発現制御機構ならびに臨床病理学的因子との関連性について研究を行う。H28年度は、非小細胞肺癌切除例において、PD-L1過剰発現が予後不良予測因子であることに加えて、PD-L1発現量がEGFR発現量とは正の相関、一方HER2発現量とは負の相関を示すことを新たに見出し、さらに細胞株を用いたin vitro実験でもEGFRとHER2それぞれのsiRNA

法による発現抑制でEGF刺激に対する反応が異なることから、同じEGF family受容体の中でも、EGFRとHER2ではPD-L1発現に与える影響が異なるとの結論に至り、研究成果を英文原著論文として報告した(Okita R, et al. Cancer Immunol Immunother 2017)。さらにEGFR, HER3のリガンド刺激がPD-L1の発現に及ぼす影響についても解析を終えた。PD-L1については元来IFN-gで発現が増強することが既知だが、IFN-g刺激とEGFRやHER3刺激との、PD-L1発現制御機構に違いについても明らかにしたい。手術標本を用いた免疫染色と臨床病理学的因子との関連性の検討は、EGFR, HER2, PD-L1の発現解析について、関連性を含めてすでに英文原著論文としてその成果を報告した(Okita R, et al. Cancer Immunol Immunother 2017)。また、ULBPの発現解析についてもULBP-1, -2/5/6,-3,-4について発現解析を終えた。ULBP1-6については残念ながら発現の強弱と予後との関連性は認められなかったが、臨床病理学的因子との関連性については新たな知見が得られたので、現在論文を執筆中である。以上、免疫染色を中心とした研究は、当初の計画以上に研究が進んでいる。一方、in vitro実験では、EGFRやHER3のリガンド刺激でPD-L1発現量が変化することを確認できたが、さらに詳細にそのメカニズムを明らかにするには既知のIFN-gを介したPD-L1発現機構との比較が必要との考えに至った。そこで、新たにIFN-gを購入し、EGFR, HER3リガンド刺激とIFN-g刺激との比較を行い、それぞれ異なる細胞内シグナルが関与していることが明らかになった。今後網羅的に細胞内シグナルを解析したうえで、microRNAを含めたPD-L1発現制御機構の全体像を明らかにすることを優先したいと考えており、まずは細胞内シグナルの網羅的解析を目的にリン酸化抗体アレイ解析準備を開始したところである。以上のような方針の変更があり、機能解析が進んでいないため、全体的な進捗はやや遅れていると判断した。非小細胞肺癌に対するPD-1/PD-L1を標的とした免疫チェックポイント阻害剤の有効性が明らかとなる一方、その効果予測因子や耐性克服法は未解明であり、進行癌の治癒を目指すうえで重大なテーマである。本研究において、H28年度は、非小細胞肺癌切除例において、PD-L1過剰発現が予後不良予測因子であることに加えて、PD-L1発現量がEGFR発現量とは正の相関、一方HER2発現量とは負の相関を示すことを見出し、さらに細胞株を用いたin vitro実験でもEGFRとHER2それぞれのsiRNA法による発現抑制でEGF刺激に対する反応が異なることから、同じEGF family受容体の中でも、EGFRとHER2ではPD-L1発現に与える影響が異なるとの結論に至り、研究成果を英文原著論文として報告した(Okita R, et al. Cancer Immunol Immunother 2017)。これを踏まえ、EGFR, HER3のリガンド刺激がPD-L1の発現に及ぼす影響についても非小細胞肺癌細胞株を用いたフローサイトメトリー法で解析を終えた。
事象進展のダイナミズムを考慮したシームレスリスク評価手法の研究

現実の物理現象や事象の進展に整合するとともに、評価の結果が実際的なリスク管理に適用可能な、想定を超える事象の動的で不確かなシステム挙動にかかるリスクを評価する方法論を確立した。まず、マルコフ連鎖モンテカルロ法を新たに開発した。事故解析コードを用いて事象進展シナリオの定量化を機構論的に行い、主要なパラメータについてはその不確かさを定量化し、ラテン方格モンテカルロ法を用いた統計的分析手法を導入した。プラントシステムの応答は機構論的に解析されるため、物理現象に関する主観的な判断は含まれないことが特徴である。一方で、イベントツリー法による複雑な事故の進展を効率的に解析するため現象イベントツリーを提案した。各イベントの生起確率(イベントツリー分岐確率)の定量化事故解析コードの結果に基づいてなされ、その不確かさはマルコフ連鎖モンテカルロ法によるため、精度よく分岐確率を評価することが可能になった。イベントツリーを定量化するときの物理現象や主要なパラメータの相関関係と不確かさをモデル化するために現象相関ダイアグラムを開発した。現象ダイアグラムでは、事故の初期条件やシステムの状態、さまざまなシナリオ、物性値や形状などの入力データ、各現象のモデルの不確かさを考慮できる。そこで、事故解析コードを効率的に運用し、それぞれの要因の確率的な特性を考慮してその不確かさの伝播を評価することが可能となった。本研究では、以上の通り、マルコフ連鎖モンテカルロ法と熱水力応答の機構論的モデルのカップリングにおいて現象の不確かさを導入できる現象ダイアグラムと現象イベントツリーを開発した結果、確率論的リスク評価(PRA)に活用できる確率論的なプラントシステム応答解析が可能となった平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。工学システムの事故シナリオを定量化する手法として、不確実さ伝播を取り扱い、物理過程の機構論的な解析と直接に関連付けられる方法の開発を目的として、連続マルコフ過程モンテカルロ法の熱除去失敗シナリオ定量化への適用を実施した。特に、(現実の原子炉システムの炉心損傷過程を構成する事象は、さまざまな支配方程式(保存則など)で記述される現象であることとこれらの事象の組み合わせによりシナリオは構築されるがそれぞれの事象には相互依存性があること、(2)炉心損傷過程においてその事象進展が緩慢である場合には、運転員の回復操作など、アクシデントマネジメント策が有効に機能する。また、回復操作を行うことによりシステムの境界条件が変化し、システム応答が変化することなどのシステムへのフィードバックがあることに留意した。そこで、上述した問題点を解決できる可能性のあるリスク定量化手法としてマルコフ過程とモンテカルロ法に基づき、現象論的不確実さを考慮した評価手法を検討した。それは、マルコフ過程を時空間につき連続的に適用し、状態遷移の確率論的特性をモンテカルロ法により評価することにより実現される、その方法を原子力発電所のの熱除去失敗シナリオ定量化への適用した。マルコフ過程は、次の時刻におけるシステムの状態は、現在のシステムの状態のみに依存し、それ以前の状態にはよらないことを前提とする。すると、状態遷移確率を定義できれば、連立常微分方程式を解くことによりシステムの状態を時間の関数で与えることが可能となる。除熱失敗事象においては、冷却材の温度上昇により、炉心の冷却能力阻害が生じ、炉心損傷が先行する場合と、同じく冷却材の温度上昇により構造バウンダリの強度が低下してバウンダリ破損が先行する場合がありうる。除熱失敗事象では主冷却系統の温度上昇がきわめて緩慢であるため、回復操作に成功すれば炉心損傷を回避できる。原子炉のシビアアクシデントシナリオを定量化する手法としてマルコフ過程と伝熱流動解析を組み合わせる手法を開発した。また、それに対してモンテカルロ法を適用することにより不確かさの評価に成功した。この手法を原子力発電所の事故解析に適用し、特に崩壊熱除去に失敗してシビアアクシデントに至る事象の分析を行った。連立常微分方程式を解くことによりシステムの状態を時間の関数で与えることが可能となった。解析評価の結果、原子炉システムの場合は、炉心損傷に引き続き核分裂生成物の漏洩パスに関係する事象は、炉心損傷、1次系バウンダリ破損、中間熱交換器破損、2次系バウンダリ破損、格納容器破損である。除熱失敗事象においては、冷却材の温度上昇により、炉心の冷却能力阻害が生じ、炉心損傷が先行する場合と、同じく冷却材の温度上昇により構造バウンダリの強度が低下してバウンダリ破損が先行する場合がありうることはわかった。さらに、除熱失敗事象では主冷却系統の温度上昇がきわめて緩慢であるため、回復操作に成功すれば炉心損傷を回避できること、冷却系の1箇所が破損すれば、内部の圧力が開放されるため他の部位の損傷の可能性が低くなること、格納容器内にナトリウムが漏洩しその燃焼やコンクリートとの反応により、格納容器内圧が上昇して破損確率は小さくなるなどの知見を得た。以上のことから、当初予定していた研究目標を完遂したと判断している。事象進展において状態遷移確率の決定の方法については、任意性があることが避けられず、この確率を工学的にまた物理現象にもとづいて決定することが今後の課題である。確率論的リスク評価を、現実の物理現象や事象の進展に整合するように、また評価の結果が実際的なリスク管理に適用できるよう連続マルコフ過程モンテカルロ法と機構論的モデルのカップリングを実施した。