hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロバブル造影超音波とMRI画像の3次元的融合による乳癌微小環境の定量化

造影超音波の定量法は、現在臨床の機種ではtime intensity curve解析が搭載されている。Peak intensityやarea under the curveがパラメータとして算出され、これらがMVDと相関することが報告される。我々は、新法としてあるピクセルに着目して、このピクセルの色味が時間軸方向にどのように変化しているのか計測し、変化の度合いの大きいものと小さいものを閾値で分け、変化の大きいものを造影剤の検出されたピクセルとしてdetectするという方法を開発した。今回、新法の定量値が浸潤癌の病理学的MVDと相関することを明らかにした。現在25例の乳癌患者で造影超音波とMRI拡散強調画像の撮像を行った。22例で病理組織学的にCD31免疫染色を行い、血管密度の計測を行った。造影超音波定量解析の時間面積比曲線のピークおよび遅延相(50-55,56-60,61-65,66-70秒)の面積比を算出し、病理学的血管密度との関係性について調べた。いずれの相でも面積比は血管密度と相関した。観察者間の一致度については、級内相関係数を算出したところ、いずれの相もICCが0.8を越え、高い観察者間一致度が得られた。ピークは造影剤注射速度や循環動態に強く影響を受ける。またピークは造影剤注入後1度きりしかないため、画像取得ミスがおこりうる。これに対し、遅延相は5秒おきに複数回の結果が相関しており、臨床的には血管密度との相関を得るのに用いるには遅延相の面積比が有用と考えられた。MRIでは複数のb値で拡散強調画像を撮像し、IVIMモデルから腫瘍内の灌流に相当するD*を算出した。こちらも造影超音波と同様に血管密度との関連性を評価したが、有意な相関係数は得られなかった。内部の不均一さや現在の拡散強調画像の撮像法(EPI法)による歪みやノイズが影響している可能性がある。現在内部の不均一さについてはヒストグラム解析を行ってどのようなパラメータ算出が有用か評価中である。撮像法についてはEPI法に対し、歪み、ノイズの少ないTSE法による撮像が可能になった。TSE法拡散強調画像での撮像で算出した灌流のほうがより正確に灌流を算出できている可能性があり、両方の算出結果を今後対比していく予定である。乳癌の増殖、転移には腫瘍血管新生が密接に関係し、血管新生促進因子と間質からの抑制因子により調節されている。低酸素は血管新生に促進的に働く。今までに画像で新生血管と間質、低酸素状態の定量を同時に行った報告はない。マイクロバブル造影超音波は2007年より肝腫瘍、2012年から乳癌に保険適応されている。肝腫瘍では早期相での腫瘍内血管構築像と、クッパ-相での欠損部画像化により質的診断を得る、というように画像評価方法が確立されている。一方、乳癌でのマイクロバブル造影超音波の診断基準は血管構築の形態による基準があるのみで、今後の課題となっている。本研究の目的は、マイクロバブル造影超音波による血管密度定量とMRIでの間質、低酸素状態の定量の融合により腫瘍微小環境を推定し、乳癌の診断、治療効果判定、新規薬剤開発への実用化を進めることである。具体的には(1)造影超音波での血管密度定量と病理での腫瘍新生血管の対比、(2)MRI拡散強調画像での間質密度定量、BOLD(Blood oxygenation level dependent)法による低酸素定量と病理の対比、(3)造影超音波とMRI画像の融合技術の開発、(4)乳癌の診断、治療における融合画像の有用性の確認、を行う。現在のところ、66例の症例において、乳癌術前検査としてMRIと造影超音波を施行した。造影超音波定量解析における面積比と病理組織学的血管密度の対比を行った。66例中13例は術前化学療法後、13例は非浸潤性乳管癌であるため除外した。40例は未治療で手術を行った浸潤癌症例であるため、対象となった。拡散強調画像からADC値と還流に相当するFを測定した。造影超音波からは面積比を測定した。拡散強調画像からのパラメータは病理組織学的血管密度との有意な関連性は認めなかったが、造影超音波面積比は血管密度と有意に相関することが確認された。一方、乳癌でのマイクロバブル造影超音波の診断基準は血管構築の形態による良悪性の鑑別のための基準があるのみで、今後の課題となっている。マウスでの動物実験ではマイクロバブル造影超音波で血管密度を測定し、血管新生阻害薬の効果判定に有用であることを証明した報告はあるがin vivoでマイクロバブル造影効果の定量方法と病理での新生血管密度を対比し、臨床応用させた報告は少ない。定量方法は従来,time-intensity curve(TIC)法が行われてきたが,超音波の画像のintensity (色味)を使うことは,深さやgainの違いが影響するため信頼性が低い.

我々は,new bubble detection法として,時間軸方向のピクセルの色味のvariationを閾値を用いて2値化し,バブルを検出する方法を確立した.検出したバブルは,腫瘤全体に対するバブルが検出された領域の面積比として算出される.マイクロバブル造影超音波画像の定量的解析方法と病理学的血管密度定量値の対比を行った.我々の方法は,血管密度と有意に相関し,相関係数は従来法のTIC法に比べ高値であることが確認された.本研究は,2016年度日本医学超音波学会総会において奨励賞を受賞した.造影超音波の定量法は、現在臨床の機種ではtime intensity curve解析が搭載されている。Peak intensityやarea under the curveがパラメータとして算出され、これらがMVDと相関することが報告される。我々は、新法としてあるピクセルに着目して、このピクセルの色味が時間軸方向にどのように変化しているのか計測し、変化の度合いの大きいものと小さいものを閾値で分け、変化の大きいものを造影剤の検出されたピクセルとしてdetectするという方法を開発した。今回、新法の定量値が浸潤癌の病理学的MVDと相関することを明らかにした。造影超音波およびMRI拡散強調画像についてはおおむね順調である。BOLD法による低酸素状態の定量は、MRI装置のシークエンス設定を次年度行っていく予定である。今後は造影超音波の面積比取得の至適タイミングについて検証する予定である。現在、造影剤注射後75秒間の連続画像取得を行い、25から35秒のピーク時と50-75秒の遅延相のいずれの面積比も血管密度と相関することが確認されている。遅延相での撮像は造影剤の減衰を伴うものの、ある程度のプラトーが保たれているようであり、血管密度と相関するという結果は、臨床的に非常に有用である。遅延相の撮像をさらに追加し、どのタイミングまで血管密度推測のために有効なのかを検証する予定である。画像診断学造影超音波定量解析とMRI拡散強調画像の対比を行っていく予定である。BOLD法の測定も今後追加していく予定である。本年度は症例の集積と解析を主体に行ったが、同意をとれる症例が予想より少なく、次年度使用額が残った。H26年度は、倫理委員会で承認後造影超音波を始めたため、撮像開始が後半となった。BOLD法については、MRI撮像装置の機器更新があったため、シークエンスの導入が遅れた。以上の理由により、当初計画していた物品比の支出額が減額となったため。次年度、MRIで新たな方法BOLD法を撮像し、画像解析ソフトの購入などに使用する予定である。H27年度に造影超音波のさらなる症例蓄積とBOLD法導入を行う予定であり、その経費としてしようする予定である。
中世考古学資料の保存と活用に関する分析保存科学的研究-陶磁器の生産と流通を基本に

本研究では、中世考古学研究に寄与することを目的とし、過去の時空間における陶磁器の分布を明らかにするために、その編年体系を基本に組織的に選択し、国内外の消費地遺跡の系統的選定、陶磁器の生産地推定を化学分析の視点から研究し、陶磁器の生産や流通等に関する研究の基礎的データの蓄積と組織化を行った。陶磁器研究に関する様々な研究者との有機的な共同研究を展開し、学融合的な視点に立脚した陶磁研究の方向性の確立を図った。国内外の窯跡出土および消費地遺跡出土陶磁器類を対象として、EPMAによる陶磁器断面の電子顕微鏡観察と化学組成との関係を可視化情報として得ることにより、主成分元素の定量と釉薬の発色に寄与する着色剤の同定、釉薬と胎土との中間層についても検討した。さらに、表面分析である蛍光X線分析での分析結果との整合性を検討し、可搬型蛍光X線分析の非破壊・非接触分析へと発展させることができた。また、陶磁器片胎土の化学分析としてのICP発光分析法の精確さ、精度をセラミックス協会の標準物質を用いて明らかにしその有効性を示した。一方、波長分散型蛍光X線分析法による中世陶磁器の生産地推定法としての2群間判別分析法の適用と確立した。これらの成果を踏まえて、可搬型蛍光X線による完形資料および大型資料の胎土および釉薬の非破壊分析による実在資料の分析データの蓄積し、これまでに得られている分析法間のクロスチェックにより客観的データへと発展させることができたさらに、陶磁器以外の関連する考古学的資料の化学分析も不可欠である。また、これらの考古遺物の保存も重要な課題であり、文化財保存環境学の視点から中世考古資料の保存と活用に関する指針を提示した。また、陶磁器胎土の化学分析としてのICP発光分析法の精確さ、精度をセラミックス協会の標準物質を用いて明らかにしその有効性を示した。これらの成果を踏まえて、可搬型蛍光X線による完形資料および大型資料の胎土および釉薬の非破壊分析による実在資料の分析データの蓄積し、これまでに得られている分析法間のクロスチェックにより客観的データへと発展させることができた。さらに、陶磁器以外の関連する考古学的資料の化学分析も不可欠である。
熱帯アフリカにおける自然資源の利用に関する環境史的研究

本研究では、熱帯アフリカを対象にして自然資源の利用に関わる現状とその変遷を環境史の視点から明らかにすることを目的とする。具体的には、この地域に展開されている狩猟、採集、漁労、牧畜、農耕などの生業活動に注目することをとおして、各々の生業の資源利用のあり方とその歴史的変遷、及びそれを引き起こした要因を明らかにすることをねらいとした。まず過去3年間において、4名のメンバーがそれぞれ、現地調査の成果を日本アフリカ学会、日本地理学会、日本文化人類学会などで研究発表することでアフリカの環境史的研究に関わる最新の成果を示すことができた。そのなかには、ボツワナの狩猟採集民サンを対象にして植民地時代における天然痘に代表される疾病史のあり方、および出生および死亡率が大きく関与するエチオピアの焼畑農耕民マジャンギルにおける人口動態と農耕の変遷との対応関係、それにモザンビーク北部沿岸における海洋資源利用の地域生態史などの内実が現地調査の結果をふまえて詳細に報告された。また、南部アフリカで広く食用にされるモパニガの幼虫の採集活動と流通については、南アフリカでの実態およびその周辺地域における流通生産システムと市場での販売状況が明らかにされた。このように、熱帯アフリカでは現在でも自然資源に依存した生業が活発に行われており、その生業は周辺地域の商品経済と不可分に結びついているのである。以上のように、これまでの熱帯アフリカの各地のフィールドにおいて自然資源利用の実態が明らかにされたのであるが、アフリカ大陸における様々な生業に関与する資源利用の変遷を土地利用の変容モデルとしてまとめることは、今後の課題として残された。熱帯アフリカとは、アフリカ大陸を横断する赤道を中心に熱帯気候の広がる地域を示す。また、本研究では、衣食住、生業、社会、信仰などの総体として生活様式を捉え、生活様式の最も基本とされる生業活動に注目する。本研究では、熱帯アフリカを対象にして自然資源の利用に関わる変遷を環境史の視点から明らかにすることを目的とする。具体的には、狩猟、採集、漁労、牧畜、農耕などの生業活動を対象にして、過去100年間における各々の生業の資源利用のあり方とその変遷、及びそれを引き起こした要因を明らかにすることを目的とする。その主な対象地としては、熱帯アフリカにおける多様な自然環境の縮図であるアンゴラが選ばれた。しかし、2005年5月時点、アンゴラではマールブルク病が流行していて、首都ルアンダおよび北部のカビンダやコンゴ州において多くの死者が出ていて現地調査が不可能であった。そこで、アンゴラでの現地調査を2006年以降に伸ばすことにした。今年度は、まず7月にボツワナで開催されたパンアフリカ考古学会議に出席・研究報告することでアフリカ全体の環境史的研究の最新動向を把握することができた。つぎに、熱帯アフリカにおける3地点、つまりボツワナの狩猟、モザンビークの漁労、エチオピアの農耕に対象をしぼって、過去100年間における各々の生業の資源利用のあり方とその変遷を明らかにした。その主な方法は、かつての航空写真判読による植生の復元、および住民への聞き書き調査である。なかでもボツワナでは、歴史的に行なわれてきた植生への狩猟採集民の火入れが、いかにカラハリ砂漠の植生を改変してきたのか、環境への人為的作用の大きさが明らかになった。狩猟、採集、漁労、牧畜、農耕などの生業活動を対象にして、各々の生業の資源利用のあり方とその変遷、及びそれを引き起こした要因を明らかにすることを目的とする。

そこで、アンゴラでの現地調査を2007年以降に伸ばすことにした。まず2006年度は、8月にメキシコで開催された国際動物考古学会議に出席・研究報告することでアフリカの環境史的研究の最新動向を把握することができた。次に、熱帯アフリカにおける4地点、つまり(1)ボツワナの狩猟、(2)モザンビークの漁労、(3)南アフリカの昆虫採集とその利用、(4)エチオピアの農耕に対象をしぼって、各々の生業における資源利用のあり方とその変遷を明らかにした。その結果は、以下のとおりである。(1)ボツワナ中央部の狩猟の歴史的変遷について、岩絵や聞き書き資料を使って復元した。その結果、岩絵に描かれる動物が限定されていること、過去と現在では動物ダンスの形が異なることなどが明らかになった。(2)モザンビーク北部に位置するカボ・デルガド州の2つの島において、漁獲実態調査をおこなうとともに、隣国タンザニアをも含む広範な交易網に関して聞き取り調査をおこなった。ふたつの異なるアプローチにより、この地域における漁撈活動が純粋な自然環境への適応ではなく、地域間交易によって蓄積された富を運用する機能をもっていたことが示唆された。(3)南部アフリカで重要視されているモパニガの幼虫(以下モパニワーム)の採集活動と流通について、南アフリカの消費地と生産地において現地調査を行い、流通生産システムと都市市場での販売状況を明らかにした。モパニワームの需要は高く、都市中心地でも盛んに販売されている。これらは南アフリカ産だけでは需要をまかないきれず、ボツワナ、ジンバブエから仲買によって運ばれ、東北部の拠点都市で取引されていることがわかった。(4)エチオピアの農村における人口史の復元をすることで、人口動態と農耕の変遷との対応関係が明らかにされた。以上のように、2006年度は、各地のフィールドにおいて自然資源の利用の実態が明らかになったのであるが、様々な生業に関与する資源利用の変遷を十分に解明するまでにはいたっていない。本研究では、熱帯アフリカを対象にして自然資源の利用に関わる変遷を環境史の視点から明らかにすることを目的とした。具体的には、狩猟、採集、漁労、牧畜、農耕などの自然に依存する生業活動に注目して、各々の生業における資源利用のあり方とその歴史的変遷、及びその変遷を引き起こした要因を明らかにすることを目的とする。まず2007年度は、3名のメンバー(池谷、佐藤、飯田)がそれぞれ、5月に長崎で開催された日本アフリカ学会で研究報告することでアフリカの環境史的研究の最新動向を紹介した。そこでは、ボツワナの植民地時代を対象にした天然痘に代表される疾病史、出生率および死亡率の増減が大きく関与するエチオピアにおける人口動態と農耕の変遷との対応関係、モザンビーク北部における海洋資源利用の地域生態史などの内実が詳細に報告された。また、それらに対する活発な議論が展開された。さらに、野中は現地調査を継続することで、南アフリカのモパニガの幼虫の採集活動と流通について、国内における流通生産システムとのかかわりのなかで販売状況が明らかにされた。
Open MRIによる超精密画像誘導下低侵襲胎児治療法の開発

・超音波画像とMRI画像の統合(2D-3Dレジストレーション)従来の超音波の2D画像とMRIの3D画像を画像解析にて座標統合する技術を開発した。超音波の画像認識技術、及びMRIボリュームから高速に病変部を高速に抽出(セグメンテーション)する技術は既に開発済みであったため、これらを応用発展させ、座標統合技術と補完的に用いることできることを確認した。・MRI誘導による穿刺による胎児手術モデルでの実証実験平成21年度の成果をうけ最終的にリアルタイムの診断と治療が融合した治療システムとしてのMRI撮像下でのマスタースレーブ手術支援ロボットを用いた実験を行った。まず臓器モデルを用いたMRIを撮像し、ナビゲーションシステムを用いて、臓器のセグメンターションを行い詳細な術前計画をたて、手術プロトコールを作成した。次に子宮を模したモデルを用いて経子宮的に小型ロボット用のトロカーを留置、3D内視鏡と7自由度を有するマニュピレータを子宮モデル内に留置、ロボットの鉗子先端と臓器のレジストレーションを行い、その後MRIのガントリ内にモデル・ロボット共にピットインし、撮像しながら、内視鏡画像・術前3D画像・リアルタイム撮像画像を参考に手術操作が可能なことを確認した。このMRI対応小型マスタースレーブ手術支援ロボットに分担研究者が開発したMRI対応多自由度細径鉗子を搭載し、その利点を最大限に生かした手術操作を遂行し、モデルを用いた手術操作では胎児手術操作が可能なことを実証した。手術支援ロボットの胎児手術の応用の前段階として超精密低侵襲胎児治療の方法として開放型磁気共鳴画像診断装置(以下Open MRI)を用いた、リアルタイム画像誘導下での胎児内視鏡下治療システムを確立することと、理想的な子宮収縮を抑制する方法をin vitroでの平滑筋の機能面から検討することである。MRIは放射線被爆もなく。母体・胎児の双方に与える影響もきわめて少なく、現在は出生前診断方法のひとつとして使用されており、胎児および子宮に対する低侵襲性にも合致する。この研究では以下の3つの点について研究を開始した。(1)胎児外科手術プロトコールの開発胎児手術の対象疾患モデルの作成とその手術プロトコールを作成し。胎児のモニタリング体位を含めた固定法、手術操作の手順などを綿密に検討した。子宮内での操作を最小限に抑えるようなプロトコールを作成中である。(2)胎児治療の母体管理システムの開発胎児手術の安全性をほぼ100%近い状態にもっていく必要がある。胎児手術の問題点として子宮収縮がおこりやすく、流産や早産率が高いことがあげられる。そこで動物の妊娠子宮をから分離した平滑筋条片を用いてCa-張力同時測定装置により、最も効果的な子宮収縮抑制効果をもたらす薬剤の組み合わせを検討し、研究を開始した。(3) MRI画像誘導システムの開発今年度は小児がんの横紋筋肉腫の患者さんで、骨盤腔内の遺残腫瘍をOpen MRIのリアルタイムデータに基づいてMRIガントリ内で画像誘導(ナビゲーション)により手術を行い遺残腫瘍を全摘することができた。骨盤腔では上腹部に比べて呼吸性移動が少ないので、母体の胎児手術を考えた場合同じ条件下でできることが確認され、またより優れた細径の道具の開発もチェックされた。
消滅危機言語の調査方法の確立とそのための現地調査

調整班B01(研究代表者:東京大学、角田太作)は、角田班(研究代表者:角田太作)と西光班(研究代表者:神戸大学、西光義弘)の二つの班から成る。角田班の構成員は以下の通りである。研究代表者は角田太作であり、研究分担者は田口善久(千葉大学)である。研究協力者は佐々木冠(札幌学院大学)および東京大学の大学院生、日本学術振興会特別研究員など14名である。調整班B01の研究「消滅に直面した言語の調査方法に関する総合的研究」の主たる目的は、消滅に直面した言語を調査する際に、ある言語の全体像を捉えるための指針となる全体的・包括的な・調査方法の枠組みを確立し、更に、このような調査の助けとなる調査票などを収集することである。角田班は主に以下の二つの活動を行った。(1)危機言語の調査の方法と枠組みを確立するための情報と資料を収集するために、実際に危機言語を現地調査する。本年度はハカス語(ロシア)、ブヌン語(台湾)、リス語(タイ)、ワンジラ語(豪州)、ケチュア語(ペルー)の6つの言語の調査を行った。(2)これらの現地調査を通して、危機言語調査の方法と枠組みの確立のための研究を行った。(3)危機言語の調査に役立てる言語調査票、語彙票、調査方法にかんする論文などの文献を収集し、下記のホームページに掲載した。http://www.sgu.ac.jp/com/ksasaki/kaken/list/index.htm(4)2002年6月に東京で行われた全体会議と2002年11月に京都で行われた全体会議に出席し、討論に参加し、更に、班の代表が研究成果を発表した。本研究班の構成員は角田太作(研究代表者)、田口善久(研究分担者)と10名の研究協力者である。調整班B01の研究「消滅に直面した言語の調査方法に関する総合的研究」の主な目的は、ある言語の全体像を捉えるための指針となる全体的・包括的な調査票を作成することである。一方、本研究は上記の研究を補うものである。主に以下の二つの活動を行った。(1)危機言語調査の方法と枠組みを確立するための情報と資料を収集するために、中国、台湾、タイ、豪州、インドネシア、南米の7の言語を調査した。(2)言語調査票、語彙票、調査方法にかんする論文などの文献を収集した。今後、本研究班のホームページに掲載する予定である。下記のメンバーが現地調査を行った。角田太作(豪州)、田口善久(中国)、野島本泰(台湾)、加藤高志(タイ)、内海敦子(インドネシア)、蝦名大助(ペルー)。現地調査の方法などに関する文献の目録「危機言語文献データベース」を作成し、本班のホームページ(http://lucy.sgu.ac.jp:8080/kiki/)で公開した。
人為的リプログラミング法を用いた間葉系幹細胞制御機構の解明

ヒト間葉系幹細胞は科学的には良く理解されていない細胞集団であるため、本研究では間葉系幹細胞を制御しうる遺伝子の探索を試みた。また、昨今新たに報告された細胞表面マーカーを活用した評価方法についても検証を試みた。その結果、間葉系幹細胞を制御する遺伝子についてはスクリーニング系の選択圧が十分最適化することができず、制御因子の同定に未だ至っていないが、新たな細胞表面マーカーとして最近報告されたSSEA-3陽性に関しては、ヒト間葉系幹細胞はモデルマウスを用いて評価したところ、難治性潰瘍組織の再生に良好な治療効果が期待できることが示唆された。間葉系幹細胞は、成体の間葉組織に微量に存在し、その様々な炎症性疾患に対する治療効果から、近年再生医療での利用を目指した臨床試験が進んでいる。しかし、間葉系幹細胞は接着性細胞の混合物から成る細胞集団であり、その幹細胞の能力を正しく評価する方法もほとんど開発されていない。そこで、本申請研究では、iPS細胞の作製に使用されたいくつかのカギとなる遺伝子を過剰発現することで細胞をリプログラミングするという考え方で、間葉系幹細胞を人為的に作り出す因子を探索する。このような逆方向からのアプローチで間葉系幹細胞の制御のしくみを解明することを目的とする。初年度の平成25年度は、ヒト脂肪組織由来の初代間葉系幹細胞を長期に培養し、増殖能が低下した細胞を材料にレンチウイルスライブラリーを感染させることで、再び増殖能を獲得しうる遺伝子を検索した。ヒト間葉系幹細胞を二重数継代し、細胞増殖能が大幅に低下した細胞を材料にレンチウイルスライブラリーを感染させた後、しばらく細胞増殖させて増殖した細胞集団からゲノムPCRで挿入されたcDNAを回収後、再びそのcDNA集団をレンチウイルスベクターにバッチ法で導入して老化した間葉系幹細胞の増殖効果を検証した。しかしこれまでのところ、回収された遺伝子は多数の遺伝子が含まれており、それらの混合物を過剰発現させても明確な細胞増殖効果を確認するには至っていない。最近臨床応用を目指した治験が行われているヒト間葉系幹細胞は、実際にはその実体が十分明らかになっておらず、その制御機構も未解明である。本研究では、iPS細胞を人工的に作り出した手法を利用して、ヒト間葉系幹細胞を人為的に作り上げる方法を検討することで、間葉系幹細胞のメカニズムについて知見を得ることを目的とした研究である。平成25年度に行った市販ヒト間葉系幹細胞用培地で培養し、老化を誘導した細胞ではなかなか実験条件の最適化が難しかったため、次年度の平成26年度はこれまで一般的に利用されてきた血清含有培地を用いてヒト間葉系幹細胞を長期間培養し老化させた細胞を利用し、増殖能の回復させる因子を特定するというアプローチで実験を行った。ある程度老化させた細胞集団にレンチウイルスcDNAライブラリーを感染させ、増殖能を回復させた細胞から挿入cDNAをゲートウェイ法により回収し、この過程を繰り返して最終的に回収されたクローンについてシークエンス解析した。しかしながら、多数の遺伝子が回収され十分な濃縮プロセスが行われていないことが明らかとなった。一方、最近、間葉系幹細胞から他の有用細胞を作製する技術の改良も進んできていることから、我々はヒト間葉系幹細胞から神経幹細胞を作り出す因子の検討も行ってみた。これまでに2種類の因子のノックダウンと数種の転写因子を候補として同定することができている。今後、これらの因子について検証することで間葉系幹細胞の利用技術についても貢献したい。幹細胞一つの原因として今回使用した市販のヒト脂肪組織由来の初代間葉系幹細胞が、長期間継代培養しても増殖能が低下しない特殊なロットであることが原因としてあげられる。今後は早期に老化し増殖能や分化能が低下するヒト脂肪組織由来の初代間葉系幹細胞ロットを見極めて再度条件検討の上、実験する予定である。上記の通り、早期に老化し増殖能や分化能が低下するヒト脂肪組織由来の初代間葉系幹細胞ロットを見極めて再度条件検討の上、実験する予定である。具体的には、ウイルス感染→cDNA回収のステップを2ー3回繰り返して間葉系幹細胞を人為的に作成しうる転写因子群を濃縮後シークエンス解析することにより、間葉系幹細胞の制御因子群を同定する。同定した各因子を、単独、または、組合せて増殖停止した間葉系幹細胞に再び導入し、増殖能、分化能、免疫調節能、血管新生作用を保持した間葉系幹細胞を作り出せるか検証する。具体的には、細胞増殖速度、骨・軟骨・脂肪への分化能を市販の分化培地で測定するとともに、遺伝子発現や免疫染色、ELISA等で解析する。上記で記載したが、今回使用した市販のヒト脂肪組織

由来の初代間葉系幹細胞が、長期間継代培養しても増殖能が低下しない非常に特殊なロットであることから実験の進行が遅れ、予定していた実験に必要とされた試薬等を購入する状況に至らなかったことが原因である。本年度は比較的短期に老化して幹細胞機能を喪失する細胞ロットを確認できているので、これを用いて、計画に記載した試薬を購入して実験を執り行い、昨年度の遅れを挽回したい。
飲料水の硬度及び硝酸態窒素濃度の生物作用による低減化研究

水道水は浄水場で浄水されてから各家庭に給水されている。浄水される前の原水は、地域により硬度や硝酸態窒素濃度が高く、それを浄水場で化学処理により低減化をするため、高額な費用が投入されている。または望ましいレベルまで低減化されない水が水道水として給水されている。そこで我々は藻類の生物作用によりこれらの濃度を低コストで低減化させ、安全でおいしい飲料水を作る浄水法の開発を検討することを目的に本研究を行う。原理は藻類が光合成すると水中の二酸化炭素を吸収し、その結果カルシウム分が析出し除去できることと、生育のために硝酸態窒素を吸収し水中の濃度を低減させることができることにある。
キメラ系性能を持つ真のヒト多能性幹細胞の樹立

マウス胚を用いて、8細胞期及び胚盤胞期に蛍光標識したヒト多能性幹細胞を移植し動物性集合胚の作成を行った。倫理的な問題を考慮し、これらの胚は子宮に戻すことはせず試験管内培養を行うためヒトとのキメラ個体が発生することは決して無いキメラ胚培養後細胞を酵素処理によりバラバラにしセルソーターを用いて蛍光標識のあるヒト由来細胞と他種動物由来細胞を分け、ヒト由来細胞の遺伝子発現解析、タンパク質発現解析を行いキメラが形成されることの確認(他種動物胚内でヒト由来細胞があらゆる組織の細胞に分化していることの確認)を行った。幹細胞研究の発展により、多能性幹細胞(ES細胞、iPS細胞)や組織幹細胞(脂肪組織由来間葉系幹細胞)から様々な組織への分化誘導法が開発され多数の報告がなされている。しかしながらこれまでの分化誘導の報告の大多数が生体外において作成し、細胞療法を行うためのソースとしては有用であるが、臓器障害を有し、移植以外の選択肢の無い多くの患者では細胞療法のみで完全に臓器不全を補完することは極めて困難である。そこで三次元の組織の作成を目指し膵臓の無いマウス体内でのラット膵臓の作成や、膵臓の無いブタに健常なブタの膵臓を作成する報告がなされ、異種の受精卵内にヒトiPS細胞やES細胞を移植し発生させることで異種の体内でヒトの臓器を作成することが有望であると考えられている。マウスES、iPS細胞は異種動物の細胞とキメラ化し、その状態のまま正常に受精卵を発生させ個体を得ることが可能であるが、マウスES細胞よりも発生の進んだマウス胚盤用上層幹細胞(EpiSC)はキメラ系性能を持た無いことが知られている。そしてヒトES、iPS細胞はマウスES、iPS細胞と性質に大きな違いがあり、マウスEpiSCとより多くの共通点を持つことからキメラ系性能を持たないと考えられている。そこで、本研究では受精卵由来新規マイクロRNAを同定しキメラ形成能を有するヒトiPS細胞の樹立を目指している。マウスES、iPS細胞は異種動物の細胞をキメラ化し、その状態のまま正常に受精卵を発生させ個体を得ること可能であるが、マウスES細胞よりも発生の進んだマウス胚盤用上層幹細胞(EpiSC)はキメラ系性能を持たないことが知られている。そこで、本研究では受精卵由来新規マイクロRNAを固定しキメラ形成能を有するヒトiPS細胞の樹立を目指した。候補microRNAの更なる絞り込み、誘導microRNAの決定(ハイスループットスクリーニング)12種類のmicroRNAのレンチウイルスベクターを作成した。作成したレンチウイルスをヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞(ADSC)へ様々な組み合わせで導入、その後マウスES細胞の培養条件で培養を行い培養20日目に多能性関連遺伝子及びタンパク質を遺伝子発現解析、免疫染色、ウエスタンブロッティングで確認、またXistの発現レベルによりX染色体の不活化状態の確認などを行なった。また分化能を確認するために樹立したヒト多能性幹細胞を分化培地で培養し様々な細胞に分化可能であることを確認した。消化器外科マウス胚、ブタ胚の8細胞期胚盤胞期に蛍光標識したヒト多能性幹細胞を移植し動物性集合胚の作成を行う。倫理的な問題を考慮し、これらの胚は子宮に戻すことはせず試験管内培養を行うためヒトとのキメラ個体が発生することは決して無いキメラ胚培養後細胞を酵素を用いてバラバラにしセルソーターを用いて蛍光標識のあるヒト由来細胞と多種動物由来細胞を分け、ヒト由来細胞の遺伝子発現解析、タンパク質発現解析を行いキメラが形成されることの確認(他種動物胚内でヒト由来細胞があらゆる組織の細胞に分化していることの確認)を行う。また、樹立した多能性幹細胞を様々な成長因子(LIF, Activin, FGF2等)や阻害剤(GSK3i, ERKi等)

様々な濃度、組み合わせで培養し、形質を維持したまま安定して培養出来る最適な条件を検討し、確立することで将来キメラ動物を用いてヒト臓器を作成する際の細胞の安定供給技術を確立する。
ダニ抗原特異的IgE抗体産生に関わるクローン化T細胞の解析

また、減感作療法施行中の鼻アレルギー患者では、血清IgG4が有意に上昇することが知られているが、同様の方法論を用いて、このrecombinationの機構に何らかのバイアスが加わっていないか検討を加える予定である。
農作物の発光標識剤を目指した毒劇物フリーかつ発光波長可変な希土類ナノ粒子の開発

平成29年4月1日付にて、報告者は所属大学機関を異動した。すなわち平成29年度は島根大学(松江市)から名城大学(名古屋市)への異動に伴って実験設備を移設するとともに、再稼働させることに膨大な時間を要した。このため、研究計画の一部変更を余儀なくされたものの、次のような成果を得たので報告する。今回、Eu2+をドープすることで当該イオンに起因する青色発光ナノ粒子(粒径約100 nm)を得ることができた。このナノ粒子は、母材となる酸化イットリウム中から当該イオンへと励起エネルギー移動が発生し、結果として当該イオンの青色発光(極大波長約440 nm)を得た。農作物の15%が、栽培中の病害で失われている。そこで、光照射により罹病部だけ発光するような生体標識を行えば、罹病部を早期に切除し、病気が作物全体に拡大するのを防止できる。しかし既存の標識剤(量子ドット)は毒劇物(Cd等)を含むので、法定の残留基準に抵触する。申請者は最近、世界に先駈けて、発光希土類(Ln)をドープしたナノ粒子「Ln@Y2O3」を合成した。Ln@Y2O3は毒劇物フリーであり、かつ可視域の広い範囲で発光波長可変である。既にLn@Y2O3の粒径: d = 35 nmを得ており、今回はd ≦10 nmを目標とする。この粒子は、罹病細胞の孔紋膜(開口径100 nm)から細胞内に取り込まれ、作物の発光標識剤として応用できる。本研究の次の目的は、フルカラー発光希土類ナノ粒子を開発することである。平成30年度は研究を進展させ、ナノ粒子を農作物(単子葉類、双子葉類)に投与して吸収を得た。将来的に作物を育成する際,肥料や水に混ぜるだけで作物が吸収し,紫外線を照射することで病気の部分のみ発光するナノ粒子を合成する。また病斑部分を切除することで,作物全体を処分することなく育成を継続することを可能にし,人間が可食できる安全なナノ粒子を作ることをめざす。病気の部分のみに吸収させるためにはナノ粒子を抗体で修飾する必要があるが、これは別の研究にて実施する。本研究では作物の葉,茎,根隅々まで到達するナノ粒子を合成すること、作物の種類によるナノ粒子の吸収の違いを研究することを目的としている。本研究では単子葉類、双子葉類の違いや、種ごとの違いを明らかにするため世界で主要穀物として用いられているイネ科、ウリ科に投与し、吸収率を測定した。今後は、発光ナノ粒子のフルカラー化を進展させる。従来のLn@Y2O3においては、Ln = Eu(橙色)、Tb(緑色)が実現していたが、青色発光は未到達であった。フルカラー発光が実現すると、異なる病斑に異なる発光色でマークすることが可能となる。また、単子葉類と双子葉類への吸収効率とメカニズムを明らかにする。本研究では、界面活性剤鋳型法を用いた発光希土類ナノ粒子の合成手法の再検討を行い、発光バイオマーカーとして十分に利用可能な、粒径dav ≦10 nmのナノ粒子の合成を最終目的とした。そのために、本研究では、従来手法の「粒径の分散が大きい」「合成期間が長い」という課題を解決するために、合成素過程の再検討を行った。合成素過程の再検討では、まず、マイクロ波装置加熱装置や、エバポレーターを用いて実験過程の代替を行おうとしたが、Eu3+に由来する発光希土類ナノ粒子の合成には至らなかった。そこで、従来手法の実験の基盤はそのままに、1均一沈殿法による鋳型形成時間、2得られたミセル溶液の乾燥方法、3焼結用るつぼ、4電気炉による焼結プログラムをそれぞれ変更し、それぞれの実験段階でdavの小さいナノ粒子を合成するために最適な実験手法を探索した。その結果、14の実験段階において、dav = 200250 nmのナノ粒子を合成することができた。また、これらの最適化された実験手法を組み合わせ、新規合成手法(現手法)を考案した。現手法で合成を行ったところ、従来手法に比べ、合成手法を著しく改善した結果、合成時間を96%短縮することに成功した。Ln@Y2O3の化学合成方法の開発とともに、発光量子収量の測定手法開発に代表されるような発光物性評価手法を開拓している。この手法は、従来は測定が難しかった粉末状ナノ粒子(固体)の発光評価に関して大きく寄与するものと期待される。

平成29年4月1日付にて、報告者は所属大学機関を異動した。すなわち平成29年度は島根大学(松江市)から名城大学(名古屋市)への異動に伴って実験設備を移設するとともに、再稼働させることに膨大な時間を要した。このため、研究計画の一部変更を余儀なくされたものの、次のような成果を得たので報告する。今回、Eu2+をドープすることで当該イオンに起因する青色発光ナノ粒子(粒径約100 nm)を得ることができた。このナノ粒子は、母材となる酸化イットリウム中から当該イオンへと励起エネルギー移動が発生し、結果として当該イオンの青色発光(極大波長約440 nm)を得た。農作物の15%が、栽培中の病害で失われている。そこで、光照射により罹病部だけ発光するような生体標識を行えば、罹病部を早期に切除し、病気が作物全体に拡大するのを防止できる。しかし既存の標識剤(量子ドット)は毒劇物(Cd等)を含むので、法定の残留基準に抵触する。申請者は最近、世界に先駈けて、発光希土類(Ln)をドープしたナノ粒子「Ln@Y2O3」を合成した。Ln@Y2O3は毒劇物フリーであり、かつ可視域の広い範囲で発光波長可変である。既にLn@Y2O3の粒径: d = 35 nmを得ており、今回はd ≦10 nmを目標とする。この粒子は、罹病細胞の孔紋膜(開口径100 nm)から細胞内に取り込まれ、作物の発光標識剤として応用できる。本研究の次の目的は、フルカラー発光希土類ナノ粒子を開発することである。平成30年度は研究を進展させ、ナノ粒子を農作物(単子葉類、双子葉類)に投与して吸収を得た。将来的に作物を育成する際,肥料や水に混ぜるだけで作物が吸収し,紫外線を照射することで病気の部分のみ発光するナノ粒子を合成する。また病斑部分を切除することで,作物全体を処分することなく育成を継続することを可能にし,人間が可食できる安全なナノ粒子を作ることをめざす。病気の部分のみに吸収させるためにはナノ粒子を抗体で修飾する必要があるが、これは別の研究にて実施する。本研究では作物の葉,茎,根隅々まで到達するナノ粒子を合成すること、作物の種類によるナノ粒子の吸収の違いを研究することを目的としている。本研究では単子葉類、双子葉類の違いや、種ごとの違いを明らかにするため世界で主要穀物として用いられているイネ科、ウリ科に投与し、吸収率を測定した。平成29年度以降は、発光量子収量Φ≧40%の実現及び、発光色のマルチカラー化を併せて展開する。準備研究では、d = 35-500 nmのEu@Y2O3に対してΦ= 27%が得られている。発光マーカーとして使うためには、Φ≧40%が必要とされている。Φの向上は、Y2O3母材中へのEuのドープ比の改良により達成できる。ドープする希土類を、Ln = Eu, Tb, Er, Dy,及びそれらを共ドープすることで、可視光の広い領域(500-700 nm)にわたる発光色を用意する。さらに、合成したナノ粒子を植物(イネ科作物)に投与する。準備研究では、根の組織において、UV励起によりEuの発光が観察された。本研究でd ≦10 nmの粒子が実現できれば、粒径が小さく、末端組織まで運搬されるので、茎や葉へも標識されるはずである。今後は、発光ナノ粒子のフルカラー化を進展させる。従来のLn@Y2O3においては、Ln = Eu(橙色)、Tb(緑色)が実現していたが、青色発光は未到達であった。フルカラー発光が実現すると、異なる病斑に異なる発光色でマークすることが可能となる。また、単子葉類と双子葉類への吸収効率とメカニズムを明らかにする。輸入品である化学原料(希土類原料)が安価に調達できたため。
自閉症スペクトラム障害の自動詞的行為と他動詞的行為の意味理解と模倣に関する研究

実験研究では、自動詞的行為(指さし)の意味(伝達意図)が明瞭になるにつれて、行為の観察条件下での脳波のμ抑制はより顕著となった。このことは、ミラーニューロンシステムMNSがジェスチュアの意味理解に深く関与することを示唆する。理論的研究では、「心の理論」、殊に誤信念理解に特異的に関わるのは、前頭前野内側部ではなく、側頭頭頂接合部TPJであること、及び誤信念理解のためのシミュレーションがTPJで行われていることが明らかにされた。このことは、誤信念理解に関わる神経ネットワークがメンタライジングシステムではなく、MNSである可能性を示唆している。(1)前年度に引き続きASDの中心的障害の一つとされる「心の理論」能力に関する理論的考察を行い、二つの成果を得た。一つは日本哲学会機関誌『哲学』に採択された「メタ表象についての心理・哲学的考察」であり、この論文ではドレツキの哲学的表象論をもとにASD児・者が困難を覚えるふり理解、視覚的視点取得、知識理解等がメタ表象能力であることを論じた。もう一つは『心理学評論』誌に採択された「右半球側頭・頭頂接合部における誤信念理解のためのシミュレーションの可能性」であり、この論文ではメタ表象能力の典型例である誤信念理解がrTPJにおけるシミュレーションによるものである可能性について論じた。(2)前年度に引き続きμ律動減衰に関する実験を行った。今年度は行為を自動詞的行為と他動詞的行為に分け、更にそれぞれの行為に明確な意図性を持たせた上で、行為の遂行時と観察時でμ律動にどのような違いが生じるかを確かめた。また、参加者の自閉症スペクトラム指数AQを測ることによりμ減衰と自閉傾向との相関を調べた。その結果を第32回日本生理心理学会大会において発表した。(3)ASD児・者が弁別に困難を有するとされるバイオロジカルモーション映像に関する実験を実施した。自動詞的行為と他動詞的行為のバイオロジカルモーション映像を作成し、それぞれの映像を観察している際の定型発達成人(AQを測定済み)の頭皮上の事象関連電位ERPを測定した。その結果自動詞的行為と他動詞的行為で異なったERPを検出した。この結果を第32回日本生理心理学会大会において発表した。(4)前年度から引き継いでいる「知識の呪い」に関する実験を今年度完成し、幼児の「心の理論」能力の発達に異なる二段階が存在することを確かめ、その結果を第25回日本発達心理学会大会において発表した。1研究全体の理論的基盤として、人間のミラーニューロンシステムMNSが、定型発達TDの幼児期の他者理解能力にどこまで関わっているかを考察するレビュー論文を「心理学評論」に投稿した(投稿中)。MNSとTDの他者理解能力の関係を考察することで、MNSに障害が生じた場合ー「壊れた鏡仮説」はこれをASDの原因と考えるのだがー何が起きるのかを明確にすることが、この論文の目的である。またMNSが「他我問題」とどのように関連するかを考察する論文を「科学哲学」に投稿した(投稿中)。2Muthukumarswamy et al.やOberman and Ramachandranは、自己の運動(手の開閉)の際に頭皮上の中心部から導出されるμ成分が減衰するだけでなく、他者の同じ行為を観察するときにも、同じくμ律動の減衰が生じることを報告しており、これが人間のミラーニューロンシステムの存在を実証する証拠の一つとみなされている。そこで、本実験では、先行研究のパラダイムに従い、自らの手の開閉及び他者の手の開閉の観察時に、μ律動の減衰が生じるかどうかの検討を行うと共に、自閉症指数(autism quotient,AQ)とμ律動の減衰との間の関係について分析を行った。この実験結果を第31回日本生理心理学会大会において発表した。3幼児は、自分が有する知識は他者も有すると考えがちで、幼児のこの傾向は「知識の呪い」と呼ばれ、幼児の誤信念理解を妨げる原因と考えられている。そこで、「知識の呪い」が真に幼児の誤信念理解を妨げるか否かを確かめるために、通常の「誤信念課題」に「無知識課題」を組み入れた実験を計画し、これに沿った絵本を作成し、宇都宮市内の幼稚園で36歳児を対象に実験を実施し、今も継続中である。また、「心の理論」特にメタ表象能力を心理-哲学的に考察した論文を「哲学」に投稿した(投稿中)。(1)ASDの中心的障害の一つである「心の理論」能力について理論的考察を行い、『心理学評論』誌第57号に発表した。この論文では、近年の機能的MRIによる「心の理論」研究論文約80本を展望することにより、「心の理論」の典型例である誤信念理解が右半球側頭・頭頂接合部におけるシミュレーションによるものである可能性について、新仮説を提案した。

(2)前年度に引き続き、μ律動減衰に関する研究を行った。今年度は自動詞的行為を意図を明確に有した指さしに絞り、この動作の観察を標的課題とし、非生物の動きの観察を抑制課題として、自閉症スペクトラム指数と関連付けつつ、μ律動減衰の動態を調べ、標的課題で有意のμ律動減衰が生じることを確認した。そして、その結果を第33回日本生理心理学会大会で発表した。また、先に第31回,第32回日本生理心理学会大会(平成24年度、25年度)で発表したμ律動減衰に関する二つの実験結果およびその分析を一つの論文の形にまとめ「作新学院大学紀要」に発表した。(3)平成25年度第32回日本生理心理学会大会で発表したバイオロジカルモーションに関する研究(自動詞的行為と他動詞的行為の観察時の事象関連電位および反応時間を測定し、自閉症スペクトラム指数と関連付けた研究)を分析しなおすことでさらに考察を深め、その成果を2014年度第17回国際心理生理学会議(IOP 2014)で発表した。哲学概要(1)で述べたように、本研究の理論的側面での進捗は、交付申請書の「研究目的」で記載した以上のことが達成されていると考える。概要(4)で述べた定型発達幼児を対象とした「心の理論」能力の発達過程に関する実験的研究は、この理論的考察をさらに深めるものであった。また、概要(2)及び(3)で述べたように、行為を自動詞的行為と他動詞的行為に分けた時の脳波の振る舞いについても一定の成果を上げた。一つは、定型発達成人を対象とした研究において、同定が困難であったμ律動の分析方法とμ律動減衰の要因(自動詞的・他動詞的行為に含まれる意図性の相違)の解明が進んだことである。二つは、バイオロジカルモーションにおける自動詞的・他動詞的行為に係るERPの析出に成功したことである。これらの研究成果によって、今後ASDの自動詞的・他動詞的行為の知覚と模倣のあり方を手がかりとして「心の理論」能力を追究していく上での心理学的、生理学的方法を獲得したことの意味は大きい。以上述べてきた諸点を総合的に勘案して「おおむね順調に進展している」との評価を行った。本研究は、Oberman and Ramachandran(2005)が行った実験、およびその実験結果に基づいて提出した仮説(「壊れた鏡仮説」ーASD児は、TD児と異なって、自己が手を開閉する際にはμ減衰が生じるが、他者の手の開閉を観察する際にはそれが生ぜず、従って、ミラーニューロンシステムに機能不全が存するとする仮説)に関して、手の開閉という「自動詞的行為」ではなく、物をつかむなどの「他動詞的行為」の場合はどうなるかを調べてみようとするところに主眼がある。しかし、しかし、μ律動の減衰は、先行研究に見られるように、必ずしも明瞭ではない。現在パワー値による評価に加えて、ウェーブレット変換によるμ律動の時系列的な変化の分析を進めている。そのために、平成24年度内に開始する予定だった第2段階ーASD児(および健常成人)に「自動詞的行為」「他動詞的行為」のバイオロジカルモーションを見せ、その識別が可能かどうかを調べる実験の開始が遅れている。ただし、「概要」1で述べたように、定型発達の幼児期の他者理解能力にミラーメカニズムがどのように関わっているかについての理論的考察は確実に進んでおり、次の「今後の方策」の項で述べるように、メンタライジング(心の理論)能力を視野に入れた考察へと展開しようとしている。
津波避難困難地域の解消につながる都市内グリーンインフラストラクチャーの創出手法

本研究課題は,津波からの避難可能性を高めることを視点とし,社会的受容性を有する都市内インフラにより津波遡上過程を制御する手法を明らかにすることを目的にしている.具体的には,グリーンインフラの考え方を取り入れて,平常時は環境機能を有し,発災時には津波遡上の制御・減衰効果を発揮するような構造物と都市構造の提案を行うことを目的にしている.そのために平成30年度では主に,(1)流体現象と避難行動を対象とした数値解析モデルの構築,(2)都市内グリーンインフラのあり方についての調査を行った.(1)における成果としては,建物外周形状や微地形を考慮しうる津波解析モデルの構築を完了した.具体的には,南海トラフ巨大地震を想定し,津波浸水の影響が想定されている徳島県の沿岸部を研究対象領域とした.国土基盤情報の建物外周線データを利用し,10/9mメッシュに合うように線境界を作成するプログラムを作成した,建物種は,現時点では国土地理院の種別を利用しており,より詳細な検討を行うために今後はそのデータ取得方法の検討が課題である.避難行動の数値解析については,パブリックコードによる試計算を行っており,検討を進めている.これらの数値解析の結果,津波は都市内の主幹道路から先行して遡上し,建物形状の代わりに粗度分布を入力した計算結果と比べると,早く津波が到達する場所を明らかにした.(2)における成果としては,グリーンインフラを専門に扱う研究会において,研究成果を発表するとともに,グリーンインフラを社会実装するために必要な考え方に関する議論を深めた.その結果,様々な外力規模に対する検討が必要であることが分かったため,今後の研究計画に含めることとした.平成30年度は解析手法の構築とその評価を主たる目的としていたため,この目的は概ね達成できたと言える.個別に見るとグリーンインフラ機能を評価しうる津波解析モデルの構築は概ね完了したが,避難シミュレータについては,精度確認の手段に乏しいことが課題となった.このことに対する対応として,避難事例の再現を目的とするのではなく,避難確率の議論を行うことにし.これをすすめることとすることにした.また,建物種の情報収集手法の構築については試行錯誤を続けているが,機械学習の手法が適用可能であることがわかったため,今後は機械学習の手法を検討対象に加えることとする.その他,当初予定していなかった課題としては,津波解析の遡上に関するルーチンについて,適用している数値解析モデルは保存性の精度が十分で無いことがわかり,モデルの開発グループと連携しこの問題の解決に取り組んでいるところである.(1)津波遡上に対するグリーンインフラによる減災効果の評価を行う.具体的には,平成30年度に構築した津波解析モデルによる結果を用いて粒子法モデルによりダウンスケールし,都市域での建物形状を含む局所的な流体現象を再現することで,盛り土を伴う道路や,生垣などによる減災効果を定量化する手法を構築し,評価する.到達時刻の遅延効果に関する結果に基づき,避難シミュレーションによる避難困難地域への効果を避難可能確率の視点で解析する.(2)津波に対する減災機能を有するグリーンインフラの提案を行う.具体的には,(1)で開発するモデルを用い,環境機能を有する構造物の有無による津波挙動の変化を評価する.本研究課題は,津波からの避難可能性を高めることを視点とし,社会的受容性を有する都市内インフラにより津波遡上過程を制御する手法を明らかにすることを目的にしている.具体的には,グリーンインフラの考え方を取り入れて,平常時は環境機能を有し,発災時には津波遡上の制御・減衰効果を発揮するような構造物と都市構造の提案を行うことを目的にしている.そのために平成30年度では主に,(1)流体現象と避難行動を対象とした数値解析モデルの構築,(2)都市内グリーンインフラのあり方についての調査を行った.(1)における成果としては,建物外周形状や微地形を考慮しうる津波解析モデルの構築を完了した.具体的には,南海トラフ巨大地震を想定し,津波浸水の影響が想定されている徳島県の沿岸部を研究対象領域とした.国土基盤情報の建物外周線データを利用し,10/9mメッシュに合うように線境界を作成するプログラムを作成した,建物種は,現時点では国土地理院の種別を利用しており,より詳細な検討を行うために今後はそのデータ取得方法の検討が課題である.避難行動の数値解析については,パブリックコードによる試計算を行っており,検討を進めている.これらの数値解析の結果,津波は都市内の主幹道路から先行して遡上し,建物形状の代わりに粗度分布を入力した計算結果と比べると,早く津波が到達する場所を明らかにした.(2)における成果としては,グリーンインフラを専門に扱う研究会において,研究成果を発表するとともに,グリーンインフラを社会実装するために必要な考え方に関する議論を深めた.その結果,様々な外力規模に対する検討が必要であることが分かったため,今後の研究計画に含めることとした.平成30年度は解析手法の構築とその評価を主たる目的としていたため,この目的は概ね達成できたと言える.個別に見るとグリーンインフラ機能を評価しうる津波解析モデルの構築は概ね完了したが,避難シミュレータについては,精度確認の手段に乏しいことが課題となった.このことに対する対応として,避難事例の再現を目的とするのではなく,避難確率の議論を行うことにし.これをすすめることとすることにした.また,建物種の情報収集手法の構築については試行錯誤を続けているが,機械学習の手法が適用可能であることがわかったため,今後は機械学習の手法を検討対象に加えることとする.

その他,当初予定していなかった課題としては,津波解析の遡上に関するルーチンについて,適用している数値解析モデルは保存性の精度が十分で無いことがわかり,モデルの開発グループと連携しこの問題の解決に取り組んでいるところである.(1)津波遡上に対するグリーンインフラによる減災効果の評価を行う.具体的には,平成30年度に構築した津波解析モデルによる結果を用いて粒子法モデルによりダウンスケールし,都市域での建物形状を含む局所的な流体現象を再現することで,盛り土を伴う道路や,生垣などによる減災効果を定量化する手法を構築し,評価する.到達時刻の遅延効果に関する結果に基づき,避難シミュレーションによる避難困難地域への効果を避難可能確率の視点で解析する.(2)津波に対する減災機能を有するグリーンインフラの提案を行う.具体的には,(1)で開発するモデルを用い,環境機能を有する構造物の有無による津波挙動の変化を評価する.次年度使用額が生じた理由としては,建物種調査の準備期間を変更したため,そのための費用を繰り越すこととしたためである.令和元年度では,主に(1)流体現象と避難行動を対象とした数値解析モデルの構築,と(2)都市内グリーンインフラ調査を行う.(1)については,前年度に引き続きモデル開発を行う.必要に応じて建造物データなどの購入を行う,(2)については,建物種調査として,繰越した助成金により現場でも用いることができる画像処理システムを揃えた上で,翌年度分として請求した助成金により現地調査と画像解析を行い,都市内での構造物種データベースの構築を行う.また,成果発表についても適宜行っていく,