hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小売業立地が買物利便性に与える影響の評価モデルの構築

消費者の買物利便性を考慮した商業施設の立地評価モデルの開発にむけて、そのプロトタイプを開発した。このモデルでは、買物利便性と環境影響の指標を統合することを考案した。具体的には、地域分析で一般的に使用される重力モデルの研究成果をベースにして、買物利便性の測定に使用した。一方、住環境の影響の概念を組み入れることを提案し、これら利便性と住環境の2つのサブモデルを統合することで商業施設の立地評価モデルのプロトタイプを開発した。そして、大規模なサーベイを実施し、実際の消費者の回答から得られたデータを使用し、モデルが算出した結果の評価に取り組んだ。堺市内の大規模な消費者調査から得られたデータと商業統計表による商業集積データを使用し、地域の買物利便性指数がどのような値を示すかを明らかにした。経験的に評価した結果、妥当な数値であることを確認しモデルの有用性を確かめた。また、商業政策が地域社会に与える影響について研究をすすめた。わが国では、大型店や大規模ショッピングセンターの郊外への出店、中心市街地からの撤退、公共施設の郊外への移転などによる都市機能の拡散などの要因で、中心市街地の疲弊が進んだ。イギリスでも、サッチャー政権における開発主導型の都市政策の下で、ショッピングセンターなど郊外の開発が進み、中心市街地の疲弊が深刻化した。しかし、イギリスでは1990年代後半以降、PPG6(1996)、PPS6(2005)による中心市街地への小売開発の誘導、BIDによる中心市街地活性化という点において、わが国とは比較にならないほどの成果をあげている。イギリスの政策を直ちにわが国に適用することは、長年の歴史の中で形成されてきた都市計画制度の相違、地方自治制度の相違などの面で困難である。しかし、日本版BIDについては、イギリスのBIDにならって、今後検討をすすめる必要がある。本年度の主な研究実績は、消費者の買物利便性を考慮した商業施設の立地評価モデルのプロトタイプを構築したことである。その研究成果は、日本商業施設学会全国大会(平成18年9月13日)において、「消費者の利便性を考慮した商業施設の立地評価」というテーマで報告した。買物利便性を地域分析で一般に使用される重力モデルをベースにして、その応用モデルとして組み立てた。消費者は、商業施設の近くに住居があれば利便性は上昇し、遠くからの出向を余儀なくされれば利便性は低下するという条件を充たす構造である。また、商業施設の充実度が高ければ利便性が上昇し、充実度が低ければ利便性が低下するという条件も同時に充たすモデルである。さらに、環境の影響の概念を組み入れることを提案した。環境の影響は、商業施設からの消費者の住居の距離が近ければ近いほど環境悪化の影響が大きくなり、離れれば離れるほど環境悪化の影響が減衰するといった状況を表現するサブモデルを作成した。これら2つのサブモデルを統合して商業施設の立地評価モデルを構築した。さらに、大阪商業大学商経学会(平成18年10月18日)において、「地域の買物利便性を考慮した商業施設立地評価モデル」というテーマで、前述のモデルをさらに発展させ、商業施設の退店リスクを組み込む必要性を指摘した。現在、大阪府堺市の協力により消費者の出向データを入手し、このデータを用いてモデルの現実的適用可能性の検証、また現実とモデルの整合性の確認とモデルの精緻化に取り組んでいる。商業政策が地域社会に与える影響を考慮した商業政策のあり方と方法論の構築に関しては、国内では福島県、青森市、長野市の現地調査、海外ではイギリス(ノッティンガム、ロンドンなど)ではタウンセンター・マネジメントとBIDについて、アメリカ(サンフランシスコなど)では画一化店舗規制について現地調査を実施した。

計量モデル開発に関する研究では、前年度に構築した「消費者の買物利便性を考慮した商業施設の立地評価モデルのプロトタイプ」を使用して、実査によって得られたデータによる算出結果の評価に取り組んだ。まずは、堺市内の消費者調査から得られた1,795サンプルのデータ、商業統計表による商業集積データを使用して、地域の買物利便性と商業施設(商業集積)を評価する研究を進めた。モデルから算出された値を吟味する段階まで研究を進めることができた。その成果に関しては、日本行動計量学会全国大会において、「消費者の出向データを用いた地域の買物利便性の測定と評価」というテーマで報告を行った。さらに、算出した結果を吟味するなかで、数値の評価に課題があることが判明したことから、当モデルの抱える問題と今後の課題に関して、日本経営診断学会関西部会において「地域買物利便性測定モデルの妥当性と有用性」というテーマで報告を行った。また、商業政策が地域社会に与える影響を考慮した商業政策のあり方と方法論の構築に関しては、イギリスにおいてノッティンガム、バーミンガム、コベントリーなどタウンセンターの現地調査、およびATCM(イギリスタウンセンターマネジメント協会)やカムデンタウンなどタウンセンター・マネジメント組織あるいはBID(ビジネス・インプルーブメント・デイストリクト)組織のヒアリング調査を実施した。また、大型店出店規制など商業政策の変遷が日本の小売業態の発展に与えた影響について、日本商業施設学会関西部会および全国大会で研究報告を行い、論集に掲載した。また、中心市街地活性化政策にいたる日本の商業振興政策について、慶應義塾大学出版会から出版された『流通と消費者』において、「流通振興政策」という論題で分担執筆した。
疎水性ヘテロ粒子-水系濃厚泥漿のポリマー分散による流動化極限と泥漿の構造

我々は、セラミックスプロセッシングの研究の一環として、成形法に着目し、研究を行ってきた。成形法の一つである鋳込み成形において、水系における成形法を確立することは、環境負荷低減のためにも望ましいものと考えられる。SiCの焼結には、その難焼結性のため、炭素及び炭化ホウ素が添加される。これらのセラミックス粒子は、その表面が疎水性のため、水系で鋳込み成形するには適当な分散剤を選択する必要がある。本研究では、スチレン-マレイン酸共重合体(SM)やナフタレンスルフォン酸ホルマリン縮合物(DEMOL-AS)の塩を分散剤として泥漿に添加し、水酸化テトラメチルアンモニウムでpHを11近傍に調節すると、分散安定化が図られ、かつ、濃厚化が可能であることが明らかとなった。ここで、SiCとB4Cは表面が僅かに酸化されているためpH11付近で分散安定化する。このことを確かめるためSiC粒子表面を人為的に酸化し、流動挙動を調べたところ、酸化が進行すると流動性が向上することが明らかとなった。一方、炭素は泥漿の流動性に大きな影響を及ぼし、SIC-C-B4Cのようなヘテロ粒子を含む泥漿の分散性の向上と濃厚化を図るには、炭素の分散性の向上がkey processであった。このことは、炭素の泥漿に対する添加量が少ないとはいえ、そのサイズがナノスケールであり、比表面積が極めて大きいこと、表面の疎水性が極めて大きいことに起因しているものと考えられた。上記分散剤のうちDEMOL-ASは炭素の分散に極めて効果的であった。このことは、SMがその構造中にベンゼン環を有しているのに対し、DEMOL-ASはナフタレン環を有していることが原因として考えられる。即ち、水系泥漿中において、分散剤構造中のナフタレン環が炭素表面に吸着し、スルフォン酸基が水中に拡がる構造をとり、分散安定化していることが示唆された。上記、高分子分散剤を添加する系ではpHを11程度にする必事があった。それに対し、オキシ酢酸ジルコニウムを添加すると、弱酸性領域(pH3.5)で安定で濃厚化可能な泥漿を調製することが可能であることを見出した。興味あることに、オキシ酢酸ジルコニウムはSiC粒子表面にほとんど吸着せず、またゼータ電位の低下をきたさないことも見出した。このことは、新しい分散機構の存在を予期させるものである。この弱酸性で分散し、濃厚化が可能であることを利用し、尿素のウレアーゼによる加水分解反応をこの系に適用することにより、新規成形法の開発の可能性があることを明らかにした。鋳込み成形は複雑な形状の成形体を低コストで生産可能である。

鋳込み成形において非酸化物原料である炭素ケイ素(SiC)またその焼結助剤である炭素(C)、炭素ホウ素(B_4C)を水中で分散させることが困難なため、有機溶媒を用いて行われてきた。しかし、製造工程では環境保全の立場から、危険性が高い有機溶媒の使用を安全な水素溶媒におきかえた鋳込み成形法の確立が望ましい。一般に、酸化物粉体の分散・流動性の工場には、ポリカルボン酸のような親水基を含んだ高分子分散剤が使用されているが、これら酸化物粉体に有効な分散剤が必ずしも非酸物粉体の分散・流動性の向上に有効とは限らない。スチレンマレイン酸共重合体を分散剤として使用すると、水素でSiCの鋳込み成形が可能であり、ポリマー中のスチレン基の比率がマレイン酸基に対して高い分散剤が有効であることを明らかにした。即ち、非酸化物粉体に有効に作用する分散剤は、粉体の疎水性表面に親和性の高い疎水部分と、分散媒の水と親和性を持つ親水基を適当な割合で分子内に合わせ持ったポリマーが有効である。また、スチレンマレイン酸共重合体と水酸化テトラメチルアンモニウムを同時添加すると分散効果がより高まった。このことは泥漿のpH調整の重要性を示すものと考えられた。SiCは難焼結性であるため、焼成するには焼結助剤として炭化ホウ素と共にカーボンの添加が必要である。水系鋳込み泥漿の分散と流動性の向上に、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAOH)及びスチレンマレイン酸共重合体(SM)を用いてpH11付近に調整することが有効である。そこでは部分的に酸化された表面を持つSiCはTMAOHにより、カーボンはSMの働きにより分散する。本研究では、SiCを加熱処理することにより表面の酸化層を増大させSiC泥漿の流動性の改善を検討した。酸化層が増大したSiCを焼結し十分な密度を得るためには、鋳込み泥漿中により多くのカーボンを添加する必要がある。そこで、カーボン泥漿に様々な分散剤を添加し流動性の向上を試みた。併せて、泥漿中のカーボン添加量を変化させ鋳込み成形を行い、その添加量が焼結密度に与える影響を検討した。未加熱および加熱処理後のSiCに分散剤としてTMAOHを添加した泥漿の流動曲線を測定した結果、加熱処理することにより流動性が改善されることを確認した。次に、カーボン泥漿の流動性改善のため、泥漿に種々分散剤を添加し流動曲線を測定した結果、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物のアンモニウム塩(DEMOL-AS)を分散剤として添加することにより、これまでカーボンの分散剤として使用してきたSMに比べ、極めて流動性の良好な泥漿を得ることができた。これはDEMOL-ASがナフタレン構造を有していることが原因と考えられる。カーボン添加量が焼結密度に及ぼす影響を検討するため、鋳込み泥漿中のカーボン添加量を変化させ鋳込み成形で得られた成形体を焼成し、焼結体の焼結密度を測定した結果、加熱処理したSiCを使用すると未加熱のSiCを使用した場合に比べ、十分な密度を得るには鋳込み泥漿中により多くのカーボンを添加する必要があるが、カーボン添加量を調整することで同程度の焼結密度が得られた。水系でSiCを鋳込み成形する際、SiC泥漿に各種高分子分散剤(スチレン-マレイン酸共重合体、ナフタリンスルホン酸ホルマリン縮合物等の塩)を添加し、pHを11近傍に調整すると分散安定化が図られ、泥漿の濃厚化が可能となる。助剤である炭化ホウ素の分散・流動性におよぼす影響を調べたところ、その粒経、添加量(SiCに対し1.3wt%)により流動性に大きな影響を与えなかった。
多目的遺伝的アルゴリズムによる総合的屋外環境最適設計手法の開発

本研究では、屋外温熱環境、景観、経済性、及び安全性等に関する各種要因や設計目標を考慮した、快適な屋外環境を設計するための多目的最適化による屋外環境最適設計手法の開発を行う。環境工学分野に限らず、建築設計、構造、経済等の分野に関連する様々な要因や設計目標を統合的に取り扱う最適設計システムとして利用可能となることを目指している。本研究は、平成17年度により「多目的遺伝的アルゴリズムによる総合的屋外環境最適設計手法の開発」に関して数多くの成果を得ている。ここでは、最適化手法として、遺伝的アルゴリズム(GA, Genetic Algorithm)を中心に取り上げ、遺伝的アルゴリズムと対流・放射連成解析による最適設計を行うと共に、単一目的だけではなく多目的最適設計まで検討している。具体的に下記の内容を行った。(1)多目的最適化による屋外環境設計システムの構築:屋外温熱環境、景観、安全性、経済性等の分野の数値解析手法を確立し、多目的遺伝的アルゴリズム(MOGAs)を用いた屋外環境最適設計システムの提案を行った。(2)多目的最適化評価モデルの提案:多目的最適化の判断基準となる設計目標の決定、及びその数量化評価手法の開発を行った。最適設計の判断基準となる複数の設計目標に対する最適化程度の評価方法が非常に重要な課題となる。本研究では多目的最適化に関する様々な設計目標の決定、及びその数量化評価手法の開発を行い、その妥当性と有効性を検討した。(3)信頼性設計とロバスト設計手法の組み込み:設計パラメータに不確定性の確率分布を考慮した信頼性設計とロバスト設計手法の組込みの各テーマの研究を進めてきた。屋外環境は様々な諸環境要素(例えば気象、人間活動、都市空間等)により形成され、これらの決定要素の不確定性により大きく変化している。従って屋外環境最適設計手法として屋外環境の設計パラメータの不確定性を考慮すべきと考えられる。本研究で提案した多目的最適化による屋外環境設計手法の設計パラメータに不確定性の確率分布を考慮し、信頼性設計とロバスト設計手法の組込みを行った。(4)屋外環境最適設計の提示並びに屋外環境の改善に提言:上記の(1)(3)において、得られたパレート最適解集合に基づいて、屋外環境最適設計を提示する。更に都市計画・建築設計に提言を行った。本年度は、1.多目的最適化による屋外環境設計システムの構築屋外温熱環境、景観、安全性、経済性等の分野の数値解析手法を確立し、多目的遺伝的アルゴリズム(MOGAs)を用いた屋外環境最適設計システムの提案を行った。本研究では、屋外環境設計に関する様々な要因や設計目標を統合的に取り扱うことが可能となる点に特徴がある。

多目的最適設計システムは同時に考慮すべき複数個の設計目標の間にトレードオフ関係が存在する場合には、パレート最適解(pareto optimal solution)(非劣等解(non-inferior solution))集合を求める。本年度では、各分野の数値解析手法の確立を行った。2.多目的最適化評価モデルの提案最適設計の判断基準となる複数の設計目標(例えば温熱快適性、経済性、空間の開放感と閉鎖感等)に対する最適化程度の評価方法が非常に重要な課題となる。本研究では多目的最適化に関する様々な設計目標の決定、及びその数量化評価手法の開発を行い、その妥当性と有効性の検討を行う。上記の1で提案した屋外環境設計手法は屋外環境に関する様々な要因や設計目標を統合的に取り扱うことが可能となるが、本研究では特に、屋外環境設計に関わる屋外温熱環境、景観、安全性、及び経済性等の4つ側面における以下の設計目標について検討を行った。本研究では、屋外温熱環境、景観、経済性、及び安全性等に関する各種要因や設計目標を考慮した、快適な屋外環境を設計するための多目的最適化による屋外環境最適設計手法の開発を行う。環境工学分野に限らず、建築設計、構造、経済等の分野に関連する様々な要因や設計目標を統合的に取り扱う最適設計システムとして利用可能となることを目指している。本年度は、1.意思決定支援システムの開発屋外環境に対する多目的最適化を検討する時に、複数個の設計目標の間にトレードオフ関係が存在する場合には、設計者はパレート解集合の中からある選好解を選ばなければならない。設計者の様々な意志決定による設計行為をモデル化して、設計者に意思決定の支援情報を提示できる手法の提案を、最適設計に詳しい加藤と各側面の担当者、及び、研究代表者の大岡が行った。2.信頼性設計とロバスト設計手法の組み込み屋外環境は様々な諸環境要素(例えば気象、人間活動、都市空間等)により形成され、これらの決定要素の不確定性により大きく変化している。従って屋外環境最適設計手法として屋外環境の設計パラメータの不確定性を考慮すべきと考えられる。本研究で提案した多目的最適化による屋外環境設計手法の設計パラメータに不確定性の確率分布を考慮した、信頼性設計とロバスト設計手法の組込みを、現在までに室内温熱環境信頼性設計の研究を進めてきた加藤と研究代表者の大岡が行った。2.屋外環境最適設計の提示並びに行政担当者・都市計画実務者に提言屋外環境に対する多目的最適化問題の検討において、得られたパレート最適解集合の内から意思決定者(設計者)は自らの効用を最大化(または満足)するような最適解(設計パラメータの組み合わせ)を選択し、屋外環境最適設計を提示した。更に都市計画・建築設計上の具体的提言を、最適設計手法について豊富な実績のある加藤が行い、行政担当者・都市計画実務者への政策提言を研究代表者の大岡が行った。
正20面体クラスター固体の新奇な相転移に関する研究

準結晶やその近似結晶は、多重殻構造からなる正20面体対称クラスターを局所構造に有する金属間化合物である。本研究は、Cd6Ca及びCd6Ybで発見された12個の希土類元素Mで構成される正20面体クラスターに内包された原子群が、規則-不規則化することによって起こる構造相転移の全貌を明らかにすることを目的として研究を行った。具体的には、最初に構造相転移の報告のあったCd6CaとCd6Ybと同型構造の、4個のCd原子からなる4面体を内包したM正20面体クラスターの多重殻構造をもつ正20面体対称クラスターが体心位置に配置された構造を持つ、16種のCd6M(M=希土類元素)立方晶群やそれと同型構造をもつCd系準結晶やAg系準結晶において、電気抵抗率測定または透過型電子顕微鏡観察などを用い、相転移の有無の探索、相転移後の超格子構造の解明を行った。1)本年は、Cd6M(M=Ho, Er, Tm, Lu)を中心に試料作製条件の再調整・探索後、主に透過型電子顕微鏡による観察を行った。100K付近で透過型電子顕微鏡観察を行ったところ、新たにCd6M(M=Ho, Er, Tm)において電子回折法により超格子反射の生成を観察し、またそれらが低温では2倍周期のC底心単斜晶に構造相転移することを明らかにした。また、Cd6Luにおいては作製条件を調整しても構造相転移は100Kでも観測されなかった。2)Cd6Mと同様に、M正20面体クラスター内に4面体を有するAg-In系準結晶において、試料作製条件の探索及びその構造相転移の有無の探索を行った。室温において特異な対称性をもつ収束電子回折図形が得られたが、まだ低温域や高温域での構造相転移の有無の判別には至っていない。本研究は、希土類元素Mによる正20体クラスター内に多面体を内包する金属合金(Cd6Yb,Cd6Ca)において発見された、内包原子群の配向の規則-不規則相転移という新しいタイプの構造相転移の機構を調べることを主目的としている。今年度は、クラスター中心にCd4面体を内包するCd6M立方晶群の中で、まだ相転移の有無についてしらべられていないCd6M(M=Sr,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Lu)について相転移の有無を調べることで、一連のCd6M立方晶群での本相転移の有無を明らかにし、クラスター中心の4面体に対する外側のM原子の役割について知見を得ることを目的とした。試料作製は、100300h熱処理を施して結晶性を良質化した試料を作製し、20K300Kでの低温TEM観察や電気抵抗率測定を行いて調べた。それによると、Cd6M立方晶群の中でもCd6M(M=Sr,Pr,Nd,Sm,Gd,Tb,Dy)が100K付近で構造相転移を起こすが、Cd6M(M=Ho,Er,Tm,Lu)が20K以上では相転移を起こさないことがわかった。これにより、正20面体クラスターを構成するM原子の大きさが小さい場合、すなわち正20面体クラスター内の空隙の大きさが小さいと規則-不規則相転移が抑制されることをを見出した。また、今年度は同じ4面体を内包する正20面体クラスターを持ち、Cd6Mと同種の規則-不規則相転移が起こることが期待されるCd5.7Yb及びZn88Sc12準結晶においても、高温TEM観察を用いて構造相転移の有無の探索を行なっている。

室温において特異な対称性をもつ収束電子回折図形が得られたが、まだ低温域や高温域での構造相転移の有無の判別には至っていない。本年度の研究により、放射性元素を化合物を除く16種のCd6M立方晶群において、電気抵抗率測定及び低温その場TEM観察を行った。それにより、Cd6Mの中でM=CaDyにおいて低温で超格子反射の生成と、電気抵抗率に飛び状の異常を観察し、構造相転移を起こすことを明確にし、M=HoLuが相転移を起こさないこと解明した。これにより、クラスター中心の4面体の配向規則化には、順子の大きさ、すなわち外側のM正20面体内の空隙大きさが密接に関わっていることがわかってきており、概ね研究は順調に進展している。今後は、本年度は相転移を起こすことがわかったCd6Mの、低温での超格子構造を詳細に調べる。具体的には、電子回折法により空間群の決定をし、その空澗群を元にXRD回折などでクラスター内の4面体の原子位置の決定を行う予定である。空間群の決定時の電子線ダメージを低減するため、低加速度の電子線でなるべく短時間で、制限視野電子回折像及び収束電子回折像を観察する。また、転移点付近で温度を調整し、高分解能像観察などを行い、相転移前後のドメイン構造がどのように発達するかを解明したいとも考えている。
難解な制御工学を実体験により学び直すことができる実験教材の開発

本研究では,難解な制御工学の学習用教材として安価なクレーン/倒立振子を開発した.この教材は,LEGO MINDSTORMSの部品,LEGO Power Functionsのモータ,サードパーティのLEGO用角度センサおよび汎用的な部品を利用して,簡単に組み立てられる.ソフトウェアとしては制御工学の分野で標準的なMATLAB/Simulinkを利用する.この教材を利用して,モデリング,古典制御,現代制御を効果的に学習できるコンテンツを提案し,実際に授業で使用した.授業後のアンケートによりその学習効果を確認した.また,web上にコンテンツを掲載し,一般公開した.平成27年度は,舞鶴高専専攻科の授業「システム制御工学」において,旧型のLEGO MINDSTORMSNXTを利用した「制御工学」の授業を実践した.本科目の受講者は,出身学科(高専本科)が機械工学科,電子制御工学科,電気情報工学科と多岐にわたるが,一度は「制御工学」を受講したことがある.授業では,ひとりひとりがLEGO MINDSTORMSをMATLAB/Simulinkで動かしながら,P, I, D動作の効果の確認や,モデルに基づいたPIDパラメータ調整により「数式を駆使して実際のモノを思い通りに動かす」ことの有用性を再確認させた.また,サードパーティのLEGO用エンコーダ等を併用して製作した回転型クレーン/倒立振子を利用し,現代制御の有用性も体感させた.受講後に授業アンケートを行った結果,受講者のほとんどがLEGO MINDSTORMSをMATLAB/Simulinkで動かした実習を併用した授業形態に,好意的な評価であった.同時に,平成29年度に本校のコンピュータシステムの更新が予定されているので,これに合わせて,新型のLEGO MINDSTORMSEV3に拡張するための準備を行った.回転型クレーン/倒立振子系だけでなく,カート&ビーム系や台車型倒立振子といった新しい題材を開発した.また, Arduino互換のMinSegMegaを利用することも検討した.大学・高専等の教員で構成される制御工学教員協議会が主催する平成27年度制御工学教育研究集会(平成27年11月15日,神戸大学)に招聘され,「LEGO MINDSTORMSを利用した制御工学教育の実践」という演題で成果を講演した.また,関連書籍や解説記事の韓国語翻訳版を発表した.難解な制御工学を実体験により学び直すため,舞鶴高専専攻科の授業「システム制御工学」において,旧型のLEGO MINDSTORMS NXTを利用した「制御工学」の授業を実践した.実践した教育コンテンツは,レベル1「PID制御」,レベル2「モデリング」,レベル3「現代制御」で学習すべき標準的な内容で構成されている.そして,教員や受講者が利用可能な授業用パワーポイントと動画を充実させ,BlackBoardで本校以外の一部の国立高専教員も利用可能な状況となった(一般公開は平成28年度以降に予定している).また,本校の授業アンケートにより実践した教育コンテンツが効果的であることを確認した.同時に,新型のLEGO MINDSTORMS EV3へ拡張することを検討した.EV3で利用可能なモータの特性を調べ,制御用に最適なモータを選定し,回転型クレーン/倒立振子系だけでなく,カート&ビーム系や台車型倒立振子を開発することができた.LEGO MINDSTORMSNXTをMATLAB/Simulinkで動かしながら,PID制御や現代制御を学ぶための教育コンテンツのスライドや動画をホームページ(http://www.maizuru-ct.ac.jp/control/kawata/study/book_lego/book_lego_page.html)で公開した.公開した教育コンテンツは,舞鶴高専専攻科の授業「システム制御工学」で利用しているだけでなく,日本鉄鋼協会や日本テクノセンターが主催で実施した企業技術者に対するセミナー「制御実験で学ぶPID制御の基礎とモデルベース設計による制御性能向上のポイント」でも利用した.また,セミナーでは,Arduino互換のMinSegMegaを利用したDCモータの角度制御を行い,受講者自身がモータ軸に外乱を与え,P, I, D動作を体感した.セミナー受講後にアンケートを行った結果,実機を実際に動かしたり動画を提示しながらセミナーを行う形態に,受講者のほとんどが好意的な評価であった(日本鉄鋼協会主催のセミナーでは現場での有益度の5段階評価で平均4.0).一例をあげると,「単純なPID制御だけでなく,ゲイン調整法やI-PD制御など,なかなか経験できない内容を,実機を使って学習できるのは非常に良かった」という意見があった.また,本校のコンピュータシステムが更新されたので,これに合わせて,新型のLEGO MINDSTORMSEV3に拡張するための準備を進めた.回転型クレーン/倒立振子系だけでなく,台車型/車輪型が兼用できる倒立振子を開発した.さらに,MinSegMegaを利用することも検討した.倒立振子を利用した教育コンテンツに関しては,関連書籍(川田昌克編著:倒立振子で学ぶ制御工学,森北出版(2017))にまとめた.前年度計画の予定通り,倒立振子に関する書籍を出版するとともに,LEGO MINDSTORMS NXTを利用した教育コンテンツのスライドおよび動画を,ホームページにより広く一般公開した.また,舞鶴高専専攻科の授業や企業技術者に対するセミナーで教育コンテンツを実践し,アンケートによりその教育効果を検証した.LEGO MINDSTORMSEV3を利用した新しい教材については,台車型/車輪型が兼用できる倒立振子を新たに開発した.一方で,LEGO MINDSTORMS NXTに対する教育コンテンツを,新型のLEGO MINDSTORMS EV3への移植する作業は完了していない.MinSegMegaの利用についても,基礎的な検討が行われたのみである.

これらの作業が遅れた主な要因は,1年目に実施した倒立振子に関する書籍の出版作業に予想より多くの時間を要したためである.これらのことから,上記のような判断となった.LEGO MINDSTOMS EV3を利用した代表的な制御工学教育用の教材として,車輪型倒立振子や玉乗りロボットが知られている.しかし,これらは不安定系としてしか扱えないので,PID制御やパラメータ同定を学習するのには向いていない.そこで本研究では,新しい教材として,ラック・ピニオンで駆動される台車型クレーン/倒立振子を提案した.本教材の製作には,教育用LEGO MINDSTOMS EV3の標準セットと拡張セットに含まれるLEGOパーツを使用する.これ以外にLEGO Power FunctionsのXLモータおよびサードパーティのLEGO用エンコーダも併用する.また,レール部には汎用のラックを,振子部には汎用のアルミ丸パイプを利用するが,素人でもできる程度の簡単な工作に留める.その結果,市販の台車型クレーン/倒立振子実験装置と比べ,安価に製作できるという利点がある.そして,この実験装置を利用することによって,パラメータ同定といった実際的な内容,極配置法や最適レギュレータによるコントローラ設計といった現代制御の基本的な内容,およびLMIによる多目的制御といったアドバンストな内容を学習することができることを示した.本研究では,難解な制御工学の学習用教材として安価なクレーン/倒立振子を開発した.この教材は,LEGO MINDSTORMSの部品,LEGO Power Functionsのモータ,サードパーティのLEGO用角度センサおよび汎用的な部品を利用して,簡単に組み立てられる.ソフトウェアとしては制御工学の分野で標準的なMATLAB/Simulinkを利用する.この教材を利用して,モデリング,古典制御,現代制御を効果的に学習できるコンテンツを提案し,実際に授業で使用した.授業後のアンケートによりその学習効果を確認した.また,web上にコンテンツを掲載し,一般公開した.まず,旧型のLEGO MINDSTORMSNXTで製作した回転型クレーン/倒立振子系を題材として構築したレベル1から3の教育コンテンツを,新型のLEGO MINDSTORMSEV3に移植する.また,授業範囲を超える発展的内容であるレベル4「アドバンスト制御」についても検討する.そして,書籍の出版および授業用パワーポイント,動画,プログラムファイルのWeb公開の準備を進めるとともに,舞鶴高専専攻科の授業で実践し,その教育効果を検証する.つぎに,回転型クレーン/倒立振子以外の題材の開発を進める.同時に,Arduino互換のMinSegMegaを利用した電子工作用プラットフォームへの拡張も検討する.まず,LEGO MINDSTORMS NXTを利用した教育コンテンツのレベル1「PID制御」,レベル2「モデリング」,レベル
ドーパミン受容体に対するモノクローナル抗体の作製とその応用

ドパミン受容体に対するモノクローナル抗体を作製するには、(1)牛脳線条体を界面活性剤で可溶化し、Wheat Germ Lectinアフィニティークロマトグラフィーで部分精製したものを抗原として用いる。(2)ドパミン受容体のアンタゴンストであるハロペリドールに対するモノクローナル抗体を作り、その抗体を免疫して抗イディオタイプ抗体を作製するという2つの方法が考えられた。初年度は(1)の方法でモノクローナル抗体を得たが、ドパミン受容体を認識しているという確信に至らなかったため、本研究では第2の方法を選んで実験を行った。まず、ハロペリドールに対するマウスのモノクローナル抗体を得た。次にそれを精製し、ウサギ、モルモット、マウスの三種の動物に免疫し、ハロペリドールの抗イディオタイプ抗体を得ることが出来た。これらのうち、ウサギとモルモットの抗イディオタイプ抗体は、(^3H)ーハロペリドール及び(^3H)ースピペロンと牛脳線条体膜標本のD_2ードパミン受容体との結合を抑制せず、ドパミン受容体を認識するものでなかった。しかし、マウスの抗イディオタイプ抗体は、(^3H)ースピペロンの結合は抑制せず、(^3H)ーハロペリドールの結合のみを濃度依存的に抑制した。100倍希釈で40%、200倍希釈で13%の結合抑制がみられた。このことから、マウスの抗イディオタイプ抗体は、線条体においてD_2ードパミン受容体以外のハロペリドール結合部位(受容体)を認識していると考えられた。このマウス抗イディオタイプ抗体が認識する非D_2ードパミン受容体は、シグマ受容体である可能性が大きいと考えられるが、今後はシグマ受容体と関連する薬物を用いてこの抗イディオタイプ抗体の特徴を明らかにしていく必要がある。トーパミン受容体に対するモノクローナル抗体を作製するために,本年度は,以下のような実験を行なった.(1)抗原の調整;牛脳線条体を出発材料とし,膜分画を10〓MCHAPS(界面活性剤)で可溶化し, Wheat germ Lectinのアフィニティークロマトグラフィーで部分精製した.(2)それをBALB/Cマウスの腹腔内に注射した後, KohlerとMclsteinの方法に準じてマウス脾細胞とミエローマ細胞をポリエチレングリコールを用いて融合させ,ハイブリドーマを形成させた.(3)抗体のアッセー;可溶化した受容体とハイブリドーマ上〓を反応させた後に抗マウスIgGセファロースゲルを加えて更に反応させ,免疫沈降反応を行なった.そして,その上〓を[^3H]-スピペロンの結合実験に用いた.その結果, [^3H]-スピペロンの特異結合を2040%抑制するモノクローナル抗体が得られた.一方,ドーパミン受容体のアンタゴニストじあるハロペリドールに対するモノクローナル抗体も,上記の方法で作製することが出来た.今後の方針:(a)今回得られた抗体が,ドーパミン受容体に特異的な抗体であるかどうかを確認する.(b)確認が出来たら,その抗体をゲルにつけてドーパミン受容体の精製を試みる.(c)ハロペリドールに対する抗体を精製し,抗イディオタイプ抗体を作製する.その抗イディオタイプ抗体を利用して,ドーパミン受容体の精製を試みる予定である.今年度は、ドパミン受容体のアンタゴニストであるハロペリドールに対するモノクローナル抗体を作成し、次にそのモノクローナル抗体に対する抗イディオタイプ抗体を作成してドパミン受容体と結合する抗イディオタイプ抗体を得ようと試みた。

得られたハロペリドールに対するモノクローナル抗体はIgGに属しており、〔^3H〕-ハロペリドールと高親和性の結合(kd=1.6nM)を示した。種々の薬物による阻害実験の結果からモノクローナル抗体はハロペリドールのピペジニール基を中心とした部位を認識していることが判明した。次に、モノクローナル抗体をプロテインAアイニティークロマトグフィーで精製し、それをウサギ、モルモット・マウスの三種の動物に免疫した。この結果三種の動物に抗イディオタイプ抗体が作成され、モノクローナル抗体と〔^3H〕-ハロペリドールの結合を抑制した。中脳線条体の膜標本を用いてD_2-ドパミン受容体との結合実験に及ぼす影響をみてみると、〔^3H〕-スピペロンをリガンドとして用いた場合はいづれの抗イディオタイプ抗体も抑制しなかったが、〔^3H〕-ハロペリドールをリガンドとして用いた場合は、BALB/Cマウスの抗イディオタイプ抗体のみが濃度依存的に結合を抑制し、100倍希釈で40%、200倍希釈で13%の抑制がみられた。これらのことより、BALB/Cマウスに産生された抗イディオタイプ抗体は、D_2-ドパミン受容体以外のハロペリドール結合部位(受容体)を認識していると考えられた。このハロペリドール結合部位(受容体)はシグマ受容体である可能性が強いが、今後はシグマ受容体と関連する薬物を用いてこの抗イディオタイプ抗体の特徴を明らかにしていく必要がある。
ハンセン病隔離政策廃止後における人権保障ー日諾関連法制等に関する調査研究

2018年度の研究概要の実績は以下のとおりである。第一に、日本と同様に孤島への隔離政策を実施した南アフリカ現地調査を行った。これまで南アフリカに関する調査研究はわが国では皆無である。南アフリカ医療政策の歴史とハンセン病患者が在宅で暮らす現状を調査した。南アフリカはロベン島へ隔離していたことは知られているが、1930年代まででありその後のハンセン病患者の社会復帰、在宅での治療状況については知られてこなかった。ハンセン病患者の在宅生活は、公的な社会保障制度のほか、民間の医療支援団体によって支えられており、私たちは団体ソーシャルワーカーとともに患者への聞取りを実施した。隔離政策廃止後も、病気に対する社会のスティグマは存在しないわけではないが、日本のハンセン病に関する差別状況の深刻さとは異なる。現在、南アフリカ調査に関する報告、論文をまとめている。第二に、研究テーマである隔離政策廃止後のハンセン病政策の課題は、私たちは現代的課題であり、障害福祉の地域移行支援にも共通する課題であると認識するに至った。2016年に起きた相模原「障害者」殺傷事件後の、施設再建と地域以降支援にも視野を広げ、現状を調査するとともにハンセン病問題との共通する課題を明らかにしてきた。この点につき、成果の一部を日本社会保障法学会で報告し、学会誌に掲載された。第三に、日本のハンセン病元患者・回復者の高齢化に伴い、高齢者の人権状況に広げて調査研究を行った。国際的には、毎年国連本部において高齢化に関するワーキンググループ(会議)が開催されている。在宅生活における医療等へのアクセス、健康権等、ハンセン病隔離政策後の課題と重複することから、同会議内容の動向を追うとともに日本の現状と課題につき考察している。最終年度はこれまでの調査研究をまとめ、主題に関する考察を深める予定である。調査研究は順調に行うことができている。しかし、南アフリカ調査は関西空港への台風直撃のために延期せざるを得なかった。そのため、予定していたインド調査を次年度へ持ち越さざるを得なくなった。最終年度であり、これまでの成果をまとめる予定である。成果は学会報告および論文等で公表する予定である。初年度として、国内に存するハンセン病療養所調査を精力的に行い、これまでの経緯と現状及び課題の把握に努めた。2016年4月には、最高裁判所が「特別法廷」問題に関して調査報告を公表したため、国内外の議論状況を整理するとともに、隔離政策中および隔離政策廃止後の社会における諸課題に着目した。井上は、最高裁判所の「特別法廷」問題に関する調査報告の意義と課題について、論文として公表した。また、11月には「特別法廷」問題を契機にしての学会報告を行った。2016年5月には、韓国小鹿島病院で行われた国際シンポジウムに鈴木、井上が参加した。とりわけアジア圏のハンセン病医療史とハンセン病療養所に関する歴史につき報告を聞き、日本との相違点を整理した。法律学的な観点からの政策分析は重要であり、時代変遷と国内法及び国際的動向に着目しつつ、整理と続けている。今後も韓国調査を継続する予定である。ノルウェーにおける患者の人権保障に関する研究成果については、鈴木が日本社会福祉学会全国大会等で学会報告を行い、20世紀前半におけるノルウェーの人権保障の在り方と運用に着目して考察を行った。また、同国のハンセン病資料保存についても着目し、日本との比較を行う研究会報告を行った。報告に関し、社会学等からの指摘を受けたことを生かし、今後の考察を深めていく。初年度は、申請時の研究計画に基づき、順調に進んでおり、今後も継続的に調査研究を行う予定である。計画に基づき、資料収集及び調査が順調に進んでいる。韓国調査を実施し、5月に開催された国際研究集会に参加し、あわせて韓国私立ハンセン病療養所訪問を行った。国内では青森、群馬、東京、岡山にあるハンセン病療養所とともに、医療関係機関等で資料収集を行った。統括と分担者にて役割分担をし、それぞれの役割に応じて調査を行い共同で成果公表を行った。11月には学会報告を行い、日本国憲法下でのハンセン病を理由にした「特別法廷」開廷問題につき、これまでの調査を踏まえ報告し、議論を行った。第一に、ハンセン病を理由とした特別法廷問題についての研究成果を、論文として公表した。代表者鈴木は、ノルウェーのハンセン病政策の歴史的展開と比較し、日本の司法を含む歴史的展開の問題点を明らかにした。分担者である井上は、特別法廷問題の意義と残された課題について複数の論文を公表し、今後の再発防止と患者の人権保障の在り方を提起した。第二に、ハンセン病を理由とした特別法廷問題につき、ノルウェーの研究者、裁判官、弁護士らと研究会を開催し意見を深めることができた。井上が概要とこれまでの経緯、課題について報告し、ノルウェーからは日本における開廷場所に関する形式的、実質的な点への疑義が出され、課題を共有した。第三に、研究テーマである隔離政策廃止後のハンセン病政策の課題は、私たちは現代的課題であり、障害福祉の地域移行支援にも共通する課題であると認識するに至った。2016年に起きた相模原「障害者」殺傷事件後の、施設再建と地域以降支援にも視野を広げ、現状を調査するとともにハンセン病問題との共通する課題を明らかにした。この点につき、鈴木が成果の一部を日本法政学会で報告した。2018年度には学会誌にて公表される予定である。

第一から第三までの実績については、最終年度にも引き続き調査研究を続け、考察を深める予定である。計画に基づき、資料収集及び調査が順調に進んでいる。ノルウェー調査を実施し、現地聞き取りと資料収集に努めた。ノルウェー調査では、国内のハンセン病を理由とした「特別法廷」改定問題につき、現地研究者、裁判官らに報告し、議論を行った。現地研究者らの指摘から、日本の関連法制と人権救済に関する諸問題が明らかになった。また、継続して行っている現地では、ハンセン病家族や親族から聞き取りを行った。国内では青森、群馬、東京、岡山にあるハンセン病療養所とともに、人権保障のための現代の開かれた入居施設の課題として、津久井やまゆり園事件に関する調査研究も開始した。ハンセン病を理由にした差別や偏見、劣等処遇、優生思想と社会保障法制のあり方につき、かなりの共通性がみられることがわかってきており、引き続き検討を行っていく。また、ハンセン病回復者の社会復帰後の課題を視野に、現代の生活保護問題等にも取り組んだ。成果の一部として、分担者が編者になり『社会保障レボリューション』(高菅出版・2017年)を公表した。2016年度の統括と分担者が中心で行った学会報告は、今年度学会誌に掲載された。ハンセン病を理由にした「特別法廷」開廷問題を契機に、ノルウェーとの法制、療養所運営との比較を行い、人権保障のあり方と法学界の責任につき考察した。2018年度の研究概要の実績は以下のとおりである。第一に、日本と同様に孤島への隔離政策を実施した南アフリカ現地調査を行った。これまで南アフリカに関する調査研究はわが国では皆無である。南アフリカ医療政策の歴史とハンセン病患者が在宅で暮らす現状を調査した。南アフリカはロベン島へ隔離していたことは知られているが、1930年代まででありその後のハンセン病患者の社会復帰、在宅での治療状況については知られてこなかった。ハンセン病患者の在宅生活は、公的な社会保障制度のほか、民間の医療支援団体によって支えられており、私たちは団体ソーシャルワーカーとともに患者への聞取りを実施した。隔離政策廃止後も、病気に対する社会のスティグマは存在しないわけではないが、日本のハンセン病に関する差別状況の深刻さとは異なる。現在、南アフリカ調査に関する報告、論文をまとめている。第二に、研究テーマである隔離政策廃止後のハンセン病政策の課題は、私たちは現代的課題であり、障害福祉の地域移行支援にも共通する課題であると認識するに至った。2016年に起きた相模原「障害者」殺傷事件後の、施設再建と地域以降支援にも視野を広げ、現状を調査するとともにハンセン病問題との共通する課題を明らかにしてきた。この点につき、成果の一部を日本社会保障法学会で報告し、学会誌に掲載された。第三に、日本のハンセン病元患者・回復者の高齢化に伴い、高齢者の人権状況に広げて調査研究を行った。国際的には、毎年国連本部において高齢化に関するワーキンググループ(会議)が開催されている。在宅生活における医療等へのアクセス、健康権等、ハンセン病隔離政策後の課題と重複することから、同会議内容の動向を追うとともに日本の現状と課題につき考察している。
リポソームを利用した極微量溶液操作系の構築

本研究では、リン脂質二重膜小胞(リポソーム)を化学・生化学反応溶液の操作単位として、その融合と分裂によってフェムトリットルの溶液操作を実現することを目的とした。マイクロ流路と光ピンセットを併用し、顕微鏡下で特定のリポソームペアを電気融合させ、溶液混合を行った。また、融合したリポソームが排除堆積効果により分裂様の変形を起こし、内部の微量溶液が分割され、かつ温度を変化させると分割後のリポソームが完全に分離することを確認した。以上の実験結果により、効率に課題が残るものの、当初の計画通りにフェムトリットル(直径10マイクロメートル以下)の溶液操作技術基盤を確立することに成功した。本研究では、リン脂質二重膜小胞(リポソーム)を化学・生化学反応溶液の操作単位として、その融合と分裂によってフェムトリットル(10^-15 L)の溶液操作を実現することを目的とした。界面通過法による作成したリポソームをマイクロ流路に導入し、光ピンセットを用いて顕微鏡下で特定のリポソームペアを電気融合させ、溶液混合を行った。また、融合したリポソームが排除堆積効果により分裂様の変形を起こし、内部の微量溶液が分割されることを確認した。以上の操作により、望みの溶液同士を混合させ、化学反応をトリガーし、かつその反応産物を分割して回収する操作をフェムトリットルという極微小の溶液で工学的に実現した。さらに、膜を構成しているリン脂質の相転移温度付近まで環境の温度を低下させると、分割変形後に接続されていたリポソームのネックが完全に分離することを確認した。本成果は、マイクロ・ナノサイエンスの分野で広く研究されている化学・生化学溶液の微小ハンドリング技術を、体積でさらに一桁小さくするもので(ピコリットルからサブピコリットル、フェムトリットル)、これを起点として様々な応用展開研究が期待できる。フェムトリットルまたはそれ以下の極微量反応溶液操作技術は、ナノスケールの生化学反応容器[Chiu et al., Science, 1999]や新材料合成法[Zheng et al., Adv. Mat., 2004]への応用が期待される。これまでに、EWODやマイクロ流路内での油中水滴生成・操作技術が広く研究されてきたが[Huebner et al., Lab Chip, 2008]、水溶液の界面張力が大きい(1100 mN/m程度)という制限から、通常は直径で数百数十um(体積でnLpL)の液滴が制御可能な範囲であった。一方、脂質二重膜から成るリポソームも液滴と同様に溶液を内封できるカプセルであり、その大きさは10nm100umまで幅広く調整可能である。脂質膜の曲げ弾性係数は10kBT程度であり、熱揺らぎを少し超える程度の効果で多様な変形を示すことが知られている。従って、リポソームを反応容器として溶液の添加や分割を行うことができれば、世界最小のフェムトリットル溶液操作系実現への可能性が広がる。これまでに、融合剤や電気刺激を用いてリポソームを融合し、内封液を混合させることで反応をトリガーする試みがなされてきた。しかし、融合後のリポソームを分割することは困難であったため、その応用は一度の試薬混合に限られていた。多種の溶液の逐次的混合や、溶液の分割といった操作は実現されていない。本研究では、リポソームの融合と分裂が起こる物理条件を詳細に調べ、フェムトリットル体積の溶液添加→混合→分割といった連続操作、およびその繰返しが可能な基盤技術を確立する。24年度において,概要で提案したフェムトリットル溶液操作技術の基礎的な部分をほぼ完成することに成功した.以下,その内容を述べる.リポソームの融合方法としては、すでに操作が確立されている電気融合法を用いた。リポソームを分割するには、申請者らが最近発見した、高分子の排除体積効果によるリポソーム分裂を応用した。これは、リポソームがその内部にポリエチレングリコール(PEG)やDextranなどの高分子を内封することで、リポソームが分裂様の変形を示す現象である.24年度は,内封する分子の種類(具体的にはPEG、デキストラン、Ficolなど)や分子量、濃度の条件をさらに広範にわたって探索し、分裂変形が頻繁に起こる条件を決定した。次に,分裂変形が起こったベシクルを脂質膜の相転移温度付近にまで冷却することで,ネックがちぎれて分裂が完全に完了することを示した.この一連の操作を23サイクル繰り返し,酵素による基質分解反応を段階的に行い、本実験系を用いてフェムトリットルの溶液操作が可能であることを示した.上記のように,提案した基本的技術は24年度でほぼ確立することができた.

25年度は,各要素技術の効率を上げるための条件検討を詳細に行い,フェムトリットルの溶液操作を自由自在に行うことができるところまで完成度を上げる.具体的には,分裂様変形後の娘ベシクルの大きさが均一になる条件検討,および完全分裂を誘発する冷却温度と脂質膜の相転移温度との関係を詳細に調べる.条件検討により各要素過程の成功率を上げて,10回以上の溶液添加・分割を繰り返す.世界最小容量の溶液操作系として,原著論文を著して世界に報告する.25年度より,研究代表者である鈴木が大阪大学から中央大学に異動した.中央大学において研究室を新規で立ち上げる必要性から,遠心機,インキュベータ,デシケータ,真空ポンプ等,研究実施に基本的に必要な物品を計上する.また,当初計画にあったように,消耗品として酵素や蛍光マーカー等の生化学実験に必要な物品をを購入する.
液膜への吸収による排気中の二酸化炭素含有率低減化に関する研究

化石燃料の使用に伴い生じる排気中のCO_2の回収に有効と考えられる水平平板間を気流に伴われて流動する薄い水膜の流れに関して,その流動機構および気流から水膜へのCO_2吸収特性を実験的に調べた。流動機構に関しては,水膜が層流と考えられる場合でも流動条件によっては水膜内の速度分布は気液界面において層流の場合の直線分布とは異なる様相を示した。すなわち低気流速域では界面近傍の気流に生じた乱れにより界面速度の増加が生じる。また高気流速域においては,界面に垂直方向の速度変動成分により気流から水膜に運動量が与えられ,界面近傍の液が加速される。これらの現象は物質伝達の向上を促すと考えられる。次にCO_2を1%程度含有する空気流に伴われて流れる水膜へのCO_2の吸収に関して,低気流速条件の下で実験を行った。気流中の速度・濃度の分布の測定結果から,気流の体積流量は下流へ向かうに従いCO_2が液膜へ吸収されることにより減少すること,濃度分布は気液界面近傍でCO_2濃度が減少する分布となり,気流の界面付近に濃度境界層が存在することが明らかになった。これらの測定値を基に算定した気相側物質伝達係数は,気液界面に波立ちのない平滑面流れの場合小であるが,界面に波立ちが生じる二次元波流れおよびペブル波流れの場合には著しく増大した。このことは界面の波立ちにより液膜中のみならず気流中にも乱れが誘起され,気相側物質伝達を促進させることを示している。また液相に関して,水膜中のCO_2濃度を測定した結果,気相側濃度分布から求めた界面の気相濃度を用いてヘンリ-の法則により算定される水側平衡濃度よりも大となった。この事に関してデ-タの精度等の詳細な検討と共に,静止系の気液濃度の平衡関係を示すヘンリ-の法則の流動系への適用に関しても,今後検討する必要があると考えられる。
小児固形腫瘍の発がん機構とがん幹細胞の体系的解析と新規治療法の開発

次世代シークエンサーによるハイスループット解析を行い、小児固形腫瘍の発症およびがん幹細胞を制御する標的分子の同定を試みた。神経芽腫の臨床検体96検体につき、がん幹細胞の制御に重要なポリコーム群遺伝子80個のdeep sequencingを行った結果、ASH1Lの変異が約10%に見出され、この分子が腫瘍の発症およびがん幹細胞を制御する遺伝子である可能性が示唆された。また横紋筋肉腫16例におけるエクソーム解析では、FGFR4経路変異が約30%の症例に検出され、特に胎児型横紋筋肉腫に多い傾向が見られた。従って、FGFR4経路阻害剤が胎児型横紋筋肉腫の治療法的となる可能性が示唆された。小児固形腫瘍の大部分は依然として予後不良であり、今尚、小児がん関連死の約70%を占める。小児がんは本邦における小児死亡の主要因となっていることから、難治性小児固形腫瘍の制圧こそ、少子・高齢化が進行している我が国において早急に取り組むべき緊急課題の一つといえる。そこで本研究では、難治性小児固形腫瘍の根治につながる新規創薬の開発を目指して、革新的ゲノム解析技術により、難治性小児固形腫瘍の発症とがん幹細胞(Cancer stem cell:CSC)を制御する分子情報を体系的た解析し、その発がん分子機構の解明を目指す。本年度は難治性小児固形腫瘍の代表である神経芽腫4例につき次世代シークエンサーを用いたエクソーム解析を行った。解析した4例中2例は再発例であり、初発時と再発時の分子病態の比較検討も行った。その結果、各腫瘍において2-15個の腫瘍特有の遺伝子変異を抽出した。これらの変異の中には細胞周期、ユキチン化、神経の分化に関与する転写因子などが含まれており、腫瘍の発症との関連性が示唆された。中でもALK変異陰性症例で検出された細胞周期関連遺伝子の変異に関して.さらに300例の神経芽腫での検証を行ったところ、約3%の症例でミスセンス変異やフレームシフト変異が見出され、標的分子の候補であると考えられた。また2例の再発症例ともに初発時の腫瘍で検出された変異はすべて再発時にも認められた。またそれぞれ再発腫瘍では、再発時に特有の遺伝子変異が2-3個検出された。これらの遺伝子は、エピジェネティックな制御に関与するもの、Wntシグナルに関与するものなどが含まれており、再発のメカニズムに重要な役割を果たしている可能性が示唆された。小児の代表的な難治性固形腫瘍である横紋筋肉腫、肝芽腫および肺芽腫の臨床検体を用いて、次世代シークエンサーを用いたエクソーム解析および全ゲノム解析を行い腫瘍の発症およびがん幹細胞を制御する標的分子の同定を試みた。また、神経芽腫において、がん幹細胞の制御に重要な役割を果たしていると推定されるポリコーム群遺伝子80個のdeep sequencingを行い、発症・進展への関与を検討した。横紋筋肉腫におけるエクソーム解析および全ゲノム解析では、FGFR4 pathwayに重複変異が見出された。そこで、60例のvalidation cohortを用いて、FGFR4 pathwayに見出された標的分子計8遺伝子、全長500kbの領域のdeep sequencingを行った。その結果、FGFR4 pathway変異は約30%の症例に検出され、特に胎児型横紋筋肉腫に多い傾向が見られた。従って、胎児型横紋筋肉腫の発がんにFGFR4 pathway変異が関与している可能性が示唆された。また、肝芽腫10例および肺芽腫7例のエクソーム解析では、肝芽腫におけるCTNNB、APC遺伝子の重複変異、肺芽腫におけるDICER1の高頻度は両アレル変異が見出された。これらの遺伝子は、肝芽腫や肺芽腫の発症に関与していることが示された。さらに、神経芽腫96検体におけるポリコーム群遺伝子80個のdeep sequencingでは、12例(13%)の例で、変異が検出された。これらの変異の大部分は排他的に起こっていることから、神経芽腫の一部では、ポリコーム群遺伝子の異常が発症に関与していることが示唆された。小児固形腫瘍の難治性、再発に関与するがん幹細胞の分子メカニズムを解明するために、小児難治性腫瘍の代表である横紋筋肉腫の初発、再発、転移腫瘍を用いてエクソーム解析、全ゲノム解析を行った。またがん幹細胞の発生や維持に関するポリコム群蛋白の病的意義を解明するために、神経芽腫の進行例におけるターゲットキャプチャーを行った。横紋筋肉腫径16検体のエクソーム解析、また初発、再発、転移のトリプル検体に関しては、更に全ゲノム解析を行った。その結果、RAS、p53など既知の変異に加えて、新規の細胞シグナル経路の異常が複数例で検出された。