hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
農業用水路への桜島降灰の堆積障害とその維持管理に関する研究

また、その表層はかなり固結状態にあり、硬度を測定した結果、砂粒子のみの場合とは大きな違いが測定された。ただ、送水時の流況と堆積状況との関係は調査できなかった。本研究は固定床上に堆積した桜島降灰土の流送特性を降灰土の特質を考慮し、主に実験的な検証を行った。結果は次のように要約される。1.降灰土は角張って形状は複雑であり、粒子径は鹿児島市街地で概ね0.1mm1.0mm程度のものが多く、比重は2.652.71と一般の砂よりもやや大きな値を示す。比重がやや大きい降灰土にも係わらず水中での沈降速度は砂土よりもむしろ幾分小さい。2.降灰土が堆積した水路の流速分布は自由水面近傍を除けばほぼ対数法則で近似され、一般的な粒径の降灰土が堆積した固定水路は滑らかな水路の領域である。乱れ特性も滑面水路の形態をなす。3.固定水路に堆積した降灰土を流水で流送するに必要な限界掃流力は砂土よりも若干大きく、これは粒子形状の違いに起因すると考えられる。降灰土は乾燥過程において細粒子が固結し合い凝集力を増加するが、限界掃流力には予想したほどの差異はなかったことから、一旦水に接すれば直ちに元の粒子結合状態に戻ると考えられる。4.水路に堆積した降灰土は限界掃流力以上の掃流力が作用する場合には砂漣を生じながら流送される。土粒子は砂漣上を転倒しながら流下し、剥離流となる砂漣の最下流端で沈降する。この現象が繰り返され砂漣は下流側に移動し、降灰土は流送される。形成される砂漣の波長や波高は同一粒子であれば水理条件に係わらず一定値を示す。ただ、固定床上に形成される砂漣は移動床の場合とその形状を異にする。5.降灰土の流送量は同一水理条件であれば粒径によって異なり、粒子径が細かいほど少なく、排水路などのように短時間で水理条件で変わる場合には堆積降灰土を全部流送できないことになる。したがって摩擦速度が大きくなるような水路条件・水理条件を与える必要がある。
がん患者の体験知を医療に活かす専門力と患者力の融合型ピアサポートプログラムの開発

ピアサポートプログラムのモデルケースである「乳がんピアサポートプログラム」の評価検証を続行している。30年度は、乳がんピアサポートプログラムのコーディネーターとしての看護師役割について分析し、プログラムを多方面から総合的に検証することに努めた。分析結果として、7のカテゴリー,24のサブカテゴリーが形成された。【ピアサポーター支援が適していると判断する】では,患者が<体験者の情報を求めている><情緒的安定が必要>などの判断理由が述べられ,ピアサポーターとの面談決定後【慎重にピアとの面談手続きを進める】ために<患者にプログラムの趣旨や注意点を丁寧に説明する><患者と治療や背景の似たピアサポーターを選定する><リエゾンナースに協力を求め,必要時の体制が整える>ことがされていた。並行して【患者への看護的関わり】と【ピアサポーターへの看護的関わり】を意図的に行い,患者とは<じっくり話しニーズの見極め>,ピアサポーターに対しては<時間的・精神的負担を常に配慮><個人情報管理について念押し確認>などがなされていた。ピアサポーターとの面談後には【患者の評価を受け】,【ケースを振り返り】,<ピアサポーターに適した患者の要素><プログラムの課題の明確化>などの【プログラムの質向上のための検討】を行っていることが明らかとなった。ピアサポートプログラムのコーディネーターとしての役割は,プログラムを円滑に運用すると同時に,プログラムを受ける患者および支援を提供するピアサポーターに対して看護的関わりを大切にしながら,患者のニーズに沿った支援を提供し,患者の評価を受けていた。そして看護師は,振り返りにより,プログラムの質を向上させるための要素を明らかにし,プログラムの洗練へとつながる役割を担っていることが示唆された。ピアサポート活動に関する全国調査に取り組んでいるが、当初計画よりやや遅れている状況である。科研メンバー会議の中で、モデルケースについてより多方面からの詳しい分析が必要との意見を踏まえ、30年度は、ピアサポートプログラムのコーディネーター役としての看護師の役割について詳細に分析し結果を得た。プログラムにおける看護師の役割はプログラム運用において様々な面に気を配る必要があり非常に重要な働きであることが分かり、その分析に時間を要したため当初計画よりやや遅れている状況である。ピアサポートプログラムのモデルケールについて、プログラムの受講側のみでなくプログラム提供側の評価を行い、多方面からの総合的なプログラム検証を終えたので、全国のピアサポート活動の状況把握に努め、日本におけるピアサポートプログラムの在り方を検討していく。そのために、2-3か月に1回程度、本課題会議を開催し議論を深め、メンバーの担当役割を明確にし、効率化を図る。また、ピアサポートに精通している医療者や患者に相談する機会を増やし、適時アドバイスをもらうよう努める。ピアサポートプログラムのモデルケースである「乳がんピアサポートプログラム」の評価検証中である。プログラムを受けた患者の評価については論文発表を終えており、29年度は、プログラムの提供側であるピアサポーターおよび主治医へのインタビュー調査結果を質的帰納的に分析した。ピアサポーターへのインタビュー調査から、ピアサポーターがプログラムで体験したこととして、【治療体験を話す】【治療に伴う生活体験を話す】【患者の言葉に耳を傾ける】【患者と分かり合える】【患者が自分を受け入れる手助けをする】【患者の安心した様子に安堵する】【患者の役に立てたことを実感する】【医療者との橋渡しとなる】【自分の人生にも役立つ】【ピアサポーターとしての責任を感じる】の10つのカテゴリーが抽出された。プログラムを自身の患者に適用した主治医へのインタビュー調査から、医師が捉える「ピアサポートプログラム」の評価として、【医師のもつピアサポーターの理想像】【ピアサポーターへの期待】、【プログラムへの高い評価】、【医師の考えるピアサポートプログラムの在り方】【プログラムへの関心度の差】【ピアの関わりは医療と独立すべき】の6つのカテゴリーが抽出された。現在、プログラムのコーディネーターを担った看護師の視点からのプログラム評価を分析中である。プログラムの受講側のみでなくプログラム提供側の評価研究を実施し、多方面から総合的にプログラムを検証することで、プログラムの効果および課題が明確となり、本課題にて計画している汎用性のあるピアサポートプログラム開発に近づけると考えている。29年度は全国で行われているピアサポート活動について、広く調査を行う予定であったが、これまで積み上げてきたモデルケースとしてのピアサポートプログラムについて、受講した患者サイドのみでなく提供サイドの評価も重要との意見が本課題研究メンバーでの話し合いで出された。それらが明確となった上で調査項目を検討する方が、より現場のニーズに即したデータを集められるのではないかと考え、まずモデルケースについて、より詳しい分析から始めたため、当初計画よりやや遅れている。並行して【患者への看護的関わり】と【ピアサポーターへの看護的関わり】を意図的に行い,患者とは<じっくり話しニーズの見極め

>,ピアサポーターに対しては<時間的・精神的負担を常に配慮><個人情報管理について念押し確認>などがなされていた。ピアサポーターとの面談後には【患者の評価を受け】,【ケースを振り返り】,<ピアサポーターに適した患者の要素><プログラムの課題の明確化>などの【プログラムの質向上のための検討】を行っていることが明らかとなった。ピアサポートプログラムのコーディネーターとしての役割は,プログラムを円滑に運用すると同時に,プログラムを受ける患者および支援を提供するピアサポーターに対して看護的関わりを大切にしながら,患者のニーズに沿った支援を提供し,患者の評価を受けていた。そして看護師は,振り返りにより,プログラムの質を向上させるための要素を明らかにし,プログラムの洗練へとつながる役割を担っていることが示唆された。ピアサポート活動に関する全国調査に取り組んでいるが、当初計画よりやや遅れている状況である。科研メンバー会議の中で、モデルケースについてより多方面からの詳しい分析が必要との意見を踏まえ、30年度は、ピアサポートプログラムのコーディネーター役としての看護師の役割について詳細に分析し結果を得た。プログラムにおける看護師の役割はプログラム運用において様々な面に気を配る必要があり非常に重要な働きであることが分かり、その分析に時間を要したため当初計画よりやや遅れている状況である。プログラムのコーディネーターを担った看護師のプログラム評価を早急にまとめ上げ、29年度分析結果と併せて、総合的な評価結果をまとめる。それらを踏まえ、全国で行われているピアサポート活動を調査すべく、調査項目を検討していく。そのために、1か月に1回程度の頻度で本課題会議を開催し、それぞれのメンバーの担当役割を明確にすることで効率化を図る。また、ピアサポートに精通している医療者や患者に相談する機会を増やし、可能であれば会議参加を依頼し適時アドバイスをもらうよう努める。ピアサポートプログラムのモデルケールについて、プログラムの受講側のみでなくプログラム提供側の評価を行い、多方面からの総合的なプログラム検証を終えたので、全国のピアサポート活動の状況把握に努め、日本におけるピアサポートプログラムの在り方を検討していく。そのために、2-3か月に1回程度、本課題会議を開催し議論を深め、メンバーの担当役割を明確にし、効率化を図る。また、ピアサポートに精通している医療者や患者に相談する機会を増やし、適時アドバイスをもらうよう努める。当初計画よりやや遅れているため、ピアサポート活動の全国調査に至っておらず、次年度に計画している。
リアルタイム光電子分光法によるシリコン熱酸化過程の研究

本補助金の研究で得られた新たな知見を以下に述べる。1.シリコン初期熱酸化におけるドライ酸化(酸素)とウェット酸化(水蒸気)の違い2.原子状酸素と分子状酸素による酸化の違い酸化中のSi 2p内殻準位をリアルタイム光電子分光により測定した。表面第一層の酸化において両者に大きな差は見られなかったが、第二層以下の酸化に関しては、分子状酸素に比べ原子状酸素の方が酸化の進行が極めて大きいことがわかった。この理由は、表面第一層が酸化され表面全体が酸化膜で覆われるとこれが保護膜となり、この表面状態での分子状酸素と原子状酸素の反応性の違いが顕著となったためと考えられる。3.酸化反応の面方位依存性Si(100)とSi(111)表面とで酸化反応の面方位依存性をSi 2p内殻準位により調べた。基本的に両表面の酸化過程は同じ振る舞いを示したが、サブオキサイドの配分比率で差異が見られた。4.水素終端シリコン表面の熱酸化室温では、無終端表面に比べ水素終端表面は極めて安定で酸化されにくいことがわかった。300°C以下の領域でも水素終端表面は酸化保護膜として機能するが、時間の経過とともに酸化が進行した。水素終端構造におけるモノハイドライドとダイハイドライドの酸化抑制の程度に違いは見られなかった。本年度の研究で行った実験内容と得られた新たな知見を以下の述べる。1.シリコン初期熱酸化におけるドライ酸化とウェット酸化の違い酸素によるドライ酸化と水蒸気によるウェット酸化の反応素過程の違いをSi 2p内殻準位により調べた。室温から300°C程度の比較的低温での酸化に関し、酸素は酸化反応を起こすのに対し、水蒸気では解離吸着した表面水素が保護膜となり酸化反応を抑制することがわかった。400°C以上の比較的高温での酸化に関しては、酸素と水蒸気で大きな違いは見られなかったが、同条件で酸化させたときの酸化速度は酸素の方が大きいことがわかった。2.原子状酸素と分子状酸素による酸化の違い酸化中のSi 2p内殻準位をリアルタイム光電子分光により測定し、原子状酸素と分子状酸素による酸化速度の違いを調べた。表面第一層の酸化では両者では大きな差は見られなかったが、第二層以下の酸化に関しては、分子状酸素に比べ原子状酸素の方が酸化の進行が極めて大きいことがわかった。
ボツリヌス毒素治療は求心性神経のバニロイド受容体にも作用するか?

目的;現在まで、ヒト膀胱排尿筋過活動状態や外尿道括約筋過緊張状態に対するボツリヌス毒素の局所投与の臨床経験が報告されているが、いずれも副交感神経末端におけるにアセチルコリン分泌抑制作用のみを前提として行われているものであった。しかしながら、ボツリヌス毒素の神経伝達抑制作用は遠心性神経だけではなく、求心性伝達抑制の可能性も否定できない。本研究では、ボツリヌス毒素の神経伝達抑制作用機序の解明に先立って、下部尿路組織(膀胱,尿道)および性器(前立腺、陰茎)の求心性伝達における新しい候補物質である上皮型ナトリウムチャネル(ENaC)の意義について検討した。結果:ヒト膀胱粘膜上皮におけるENaCの発現を蛋白レベルおよびmRNAレベルで検討し、その発現を証明した。さらに、正常膀胱に較べて、前立腺肥大症を有する閉塞膀胱の粘膜上皮においてENaC蛋白およびmRNAの発現は有意に増加していた。これらの結果から、膀胱粘膜におけるENaC発現の増加が、閉塞膀胱における排尿筋過活動の発生に関与し、過活動膀胱症状を引き起こしている可能性が考えられた。ラットに実験的下部尿路不完全閉塞を作成し、膀胱内圧測定を行うとともに、膀胱におけるENaC蛋白およびmRNAの発現を定量的PCR法で調べた。また、ENaCの拮抗薬であるアミロリドの影響を調べた。正常膀胱および閉塞膀胱では、ともに1mMアミロリドによって排尿間隔の延長と排尿閾値の上昇が見られた。正常膀胱と閉塞膀胱では、ともにENaCサブユニットの蛋白およびmRNAが発現しており、両者に差はなかった。考察:以上の点からは、求心性伝達抑制を介したボツリヌス毒素の神経伝達抑制作用については言及できないが、ENaCは次の段階へ進むための重要なデータとなると考えられる。本研究では、ボツリヌス毒素の神経伝達抑制作用機序の解明に先立って、下部尿路組織(膀胱,尿道)および性器(前立腺、陰茎)の求心性伝達において重要な作用を有すると考えられているバニロイドとカンナビノイドの受容体であるVR1とCB1の発現と局在について、検討した。結果;まずヒト前立腺組織(正常、前立腺肥大症、前立腺癌)、において、免疫組織化学、Reverse transcription/polymerase chain reaction (RT/PCR)法を用いてVR1とCB1の発現を調べた。その結果、VR1とCB1の発現は良性疾患組織の上皮では強く、悪性疾患組織の上皮では弱く発現していた。次に3種類の正常培養前立腺細胞(上皮、間質、平滑筋)および3種類の培養前立腺癌細胞株(PC3、DU145、LNCaP)におけるVR1とCB1の発現を定量的RT/PCR法によって調べた。DU145以外ではCB1の発現は悪性細胞で弱く、一方VRIの発現はすべてにほぼ同様であった。
競争法による単独行為規制と現代社会

5つの小課題ごとに、次のように進行している。「(A)インターネット社会を素材とした競争法のフロンティア探究」については、Google、Amazon、Facebook、Airbnbなどに関する諸事例を踏まえ、競争法の根本的考え方に関する検討を深めた。また、このような問題が国際的な法適用の問題を引き起こすことを念頭に置いて、英語による国際学会発表(招待)を行った。「(B)先端的な問題事象を素材とした単独行為規制の体系の構築」については、特に、「人材と競争」をめぐる考察を深め、論文を刊行した。「人材と競争」をめぐっては、十分な整理がされないまま、既存の考え方を変更する政策的決定が行われているため、これを法的に的確に位置付けて揺るぎのない議論とする必要が生じている。本研究は、それに寄与することができたと考えている。また、搾取型濫用規制について前年度に刊行した英語論文を、日本法に即して日本語で発信する論文を刊行した。この問題について、英語による国際学会発表を行った。さらに、ニューヨークにおける国際学会に出席し、多様な専門家との意見交換を行った。「(C)裁判所における競争法規範の形成過程の研究」については、いくつかの取消請求訴訟や民事訴訟について裁判所における閲覧等の調査を進行させ、知られていない論点の発掘等に努めた。「(D)ネットワーク産業の取引実態における問題事象の発掘」については、ネットワーク効果が重要な意味を持つインターネットビジネス全般に関する理解を深めた。「(E)競争法(特に日本独禁法)をわかりやすく伝える手法の研究」は、基礎的研究を進め、『独禁法講義』の次の版の刊行準備に役立てた。さらに、学生が競争法の先端に触れる経験を提供することによって、どのような提示の仕方が効果的であるかを多角的に検討した。5点のいずれについても、おおむね順調に進展した。研究期間を1年延長したのは、関係する専門家と重点的な意見交換をする機会を次年度において得られることとなったことに配慮したものであり、計画が必要以上に遅れたためではない。期間を延長して行うこととした米国と欧州の専門家との意見交換を行い、既に行った研究成果の点検を行い、必要に応じてそれを修正・発展させる。「(A)インターネット社会を素材とした競争法のフロンティア探究」については、英国裁判所でのStreetmap v. Google判決を研究し、欧州委員会のGoogle事例の研究の下積みとした。また、そのような規制のための基盤を構築するエンフォースメントのあり方について、OECD競争委員会の招待により、同委員会主催のラウンドテーブルにおいて、単独行為の規制との関係が深いcommitment decisionにつき、ラウンドテーブルへの貢献文書の形で論文を公表し、発表を行った。「(B)先端的な問題事象を素材とした単独行為規制の体系の構築」については、公取委のアマゾンジャパンへの立入検査が報道されるなかでいわゆるMFN条項に関する基礎的研究を行った。また、そのような問題を検討する際の基盤となる市場概念・市場画定等に関する複数の論文や、JASRAC事件に関する論文を執筆した。「(C)裁判所における競争法規範の形成過程の研究」については、予想通り、事例の本格的展開には至らなかったため、その前段階の執行停止事件の研究をする等にとどめている。なお、University of Southern Californiaの招待により手続的公正に関する国際シンポジウムで講演を行ったことも、この課題に寄与している。「(D)ネットワーク産業の取引実態における問題事象の発掘」については、エネルギー分野における競争法問題につき、前記の台湾公平交易委員会主催国際シンポジウムにおいて若干の言及を行ったほか、官庁・企業の専門家との意見交換を行った。「(E)競争法(特に日本独禁法)をわかりやすく伝える手法の研究」については、法的文書の読み方という視角から、種々の基礎的研究を行った。5点のいずれについても、現実の法現象が予想通りの速度で進行しており、計画の前倒しや後回しの必要がなかった。1年目で既に出た成果や、2年目以降の成果の下積みなども、順調に行っている。国際的な会合への招待が複数回あり、外国の研究者・実務家との意見交換も十分に進めることができた。平成29年度の研究実績の概要は、以下の通りである。「(A)インターネット社会を素材とした競争法のフロンティア探究」については、アマゾンジャパンの同等性条項をめぐって研究を進めた。また、(B)の問題がインターネットとの関係で議論されるようになったため、(B)の成果は(A)の成果としての意味合いも持つに至っている。「(B)先端的な問題事象を素材とした単独行為規制の体系の構築」については、搾取型濫用規制(日本における優越的地位濫用規制)について、規制の要否に関する過去からの論争をまとめ、シェアリングエコノミーによる高価格設定や情報プラットフォームによる個人データプロファイリングなどの濫用行為を視野に入れた英語論文(査読あり)を公表した。「(C)裁判所における競争法規範の形成過程の研究」については、いくつかの命令取消請求事件や民事差止請求事件について資料閲覧等を行い、現在進行中の論点の抽出・検討を行った。「(D)ネットワーク産業の取引実態における問題事象の発掘」については、クレジットカード分野における競争法問題につき、平成28年度の台湾公平交易委員会主催国際シンポジウムにおける報告をベースとして、American Express最高裁判決を控えた米国競争法専門家との意見交換を行った。「(E)競争法(特に日本独禁法)をわかりやすく伝える手法の研究」については、『独禁法事例集』および『独禁法講義第8版』の出版を機に、種々の基礎的研究を行った。

5点のいずれについても、現実の法現象が予想通りの速度で進行しており、計画の前倒しや後回しの必要はなかった。所属大学のイベントで有力な外国専門家が複数来日し、また、外国での国際的な会合に出席することができたため、外国の研究者・実務家との意見交換も十分に進めることができた。5つの小課題ごとに、次のように進行している。「(A)インターネット社会を素材とした競争法のフロンティア探究」については、Google、Amazon、Facebook、Airbnbなどに関する諸事例を踏まえ、競争法の根本的考え方に関する検討を深めた。また、このような問題が国際的な法適用の問題を引き起こすことを念頭に置いて、英語による国際学会発表(招待)を行った。「(B)先端的な問題事象を素材とした単独行為規制の体系の構築」については、特に、「人材と競争」をめぐる考察を深め、論文を刊行した。「人材と競争」をめぐっては、十分な整理がされないまま、既存の考え方を変更する政策的決定が行われているため、これを法的に的確に位置付けて揺るぎのない議論とする必要が生じている。本研究は、それに寄与することができたと考えている。また、搾取型濫用規制について前年度に刊行した英語論文を、日本法に即して日本語で発信する論文を刊行した。この問題について、英語による国際学会発表を行った。さらに、ニューヨークにおける国際学会に出席し、多様な専門家との意見交換を行った。「(C)裁判所における競争法規範の形成過程の研究」については、いくつかの取消請求訴訟や民事訴訟について裁判所における閲覧等の調査を進行させ、知られていない論点の発掘等に努めた。「(D)ネットワーク産業の取引実態における問題事象の発掘」については、ネットワーク効果が重要な意味を持つインターネットビジネス全般に関する理解を深めた。「(E)競争法(特に日本独禁法)をわかりやすく伝える手法の研究」は、基礎的研究を進め、『独禁法講義』の次の版の刊行準備に役立てた。さらに、学生が競争法の先端に触れる経験を提供することによって、どのような提示の仕方が効果的であるかを多角的に検討した。5点のいずれについても、おおむね順調に進展した。研究期間を1年延長したのは、関係する専門家と重点的な意見交換をする機会を次年度において得られることとなったことに配慮したものであり、計画が必要以上に遅れたためではない。当初の申請書に平成29年度として書いた通りに進行できるよう努める。(B)については、論文をまとめる。(C)については、現在進行中の4件の公取委命令取消訴訟や、他の裁判所に継続している民事裁判などについて、情報収集を進める。当初の申請書に平成30年度として書いた通りに進行できるよう努める。(B)の論文について、外国での学会において発表する。(C)については、更に情報収集を進め、判決等があった場合には詳細に検討する。
糖鎖サブタイプ分析による高特異度腫瘍マーカーの開発

本研究は独自の高感度糖鎖構造質量分析技術を利用して高特異度腫瘍マーカーを開発することを目的とした。7割近い偽陽性を示すPSA値4-10 ng/mlの前立腺肥大(BPH)患者、前立腺癌患者血清サンプルを対象とし、67種類のPSA上糖鎖構造を定量可能な分析技術を確立した。BPH患者15例、前立腺癌患者15例を用いた分析結果より二種の癌高特異的糖鎖構造を同定することに成功し、これらを用いたロジスティック回帰診断式(PSA G-index)を構築した。上記と同数の独立検体を用いてブラインドのPSA G-index診断試験を行った結果PSAでは区別不可能なこれら全例を正しい疾患群に識別することができた。前年度までに構築した高速糖鎖バリエーション定量化技術Erexim (Energy resolved oxonium ion monitoring)法を用いて、ヒト血清中Prostate specific antigen (KLK3, PSA)上糖鎖の一斉糖鎖構造決定・定量解析を実施した。測定検体には前立腺肥大症(BPH)患者、前立腺癌患者においてそれぞれPSA陰性群、および陽性群を用いた。PSA免疫捕捉チップとErexim質量分析により、二分岐四分岐糖鎖から成る合計72種類の異なる糖鎖構造が検出された。さらに各糖鎖構造の存在比率を、糖鎖還元末端のN-アセチルグルコサミン(GlcNAc)に由来するフラグメントイオン(オキソニウムイオン)m/z = 138のシグナル強度をもとに相対定量化し、付加頻度(%)として算出し、上記4群間で比較解析を実施した。その結果、BPH患者特異的、前立腺癌患者特異的に有意な付加頻度増加を認める糖鎖構造がそれぞれ3種類、6種類特定された。これらは既存のPSA検査値とは無相関であることも明らかとなり、同検査による非常に高い疑陽性率を補完し、精度の高い前立腺癌診断を実現する有望なセカンドスクリーニングマーカーになりうることが示唆された。本試験の結果は、分析技術の面でも過去最高レベルの感度(血中濃度ng/mlオーダー)からの糖ペプチド糖鎖分析を可能とし、生物学的にもヒトPSA上糖鎖構造の種類を最も多く決定した意義も大きいと考えられる。臨床検体を用いた質量分析スクリーニング試験が想定以上に順調に進み、PSA糖鎖サブタイプマーカーについてはすでに安定的な定量分析系の構築と、癌特異的糖鎖構造、良性疾患特異的糖鎖構造を複数決定するに至っている。これらの状況から、当初計画と比して当初の計画以上に進展している。本研究は、申請者が開発した世界初の糖鎖構造バリエーション高速定量技術、エレクシム法を発展的に応用し、癌・臓器高特異的腫瘍マーカーの開発を行うものである。具体的には、偽陽性による過剰診断が社会問題化しているPSAや、癌を含む多くの疾患で高値を示すなど特異性の乏しいCEAの付加糖鎖を多検体から精密プロファイリングし、真に特定の癌種でしか産生されない「腫瘍マーカーの糖鎖サブタイプ」を同定、臨床実用化を目指す。本研究が達成されることで、次世代腫瘍マーカー開発の知識基盤を構築すると共に、擬陽性の排除による患者の肉体的精神的苦痛の低減、的確で迅速な治療介入による治療成績の向上、さらには大幅な医療費の削減にも繋がることが期待できる。平成28年度は前年度までの研究で同定した腫瘍特異的糖鎖サブタイプマーカーに対して多検体での検証試験を開始した。特定の糖鎖構造のみを精密定量できない従来法(レクチンを使用した各種測定法)は使用せず、ハイスループット処理ロボットとトリプル四重極型質量分析装置を使用した高速、高再現性分析法を構築し、前立腺癌患者血中PSAからのみ特異的に検出される2種類のN型糖鎖構造を定量化、ロジスティック回帰式にて診断するモデルを確立した(PSA G-index)。いずれもPSA検査値が410 ng/mlのグレーゾーンを示す前立腺肥大症患者20例、前立腺癌患者20例由来の血清を用いた試験では、従来のPSA値やPSA f/T値では両群を識別できなかったのに対し、PSA G-indexは100%の精度で判別することが可能であった。平成28年度29年度にかけて計画していた多検体検証試験に耐えうるだけの精度、感度、再現性、スループットを兼ね備えた測定系の構築を完了した。さらに当分析法を用いた中規模試験では前年度までの糖鎖サブタイプマーカースクリーニングと同様の結果を再現することができ、より多検体を追加検証する次年度の計画に支障なく進めることができると判断できた。以上の進捗状況より、計画はおおむね順調に推移できている。前年度までに構築した前立腺癌高特異度糖鎖サブタイプマーカーPSA G-indexについて、独立症例セットを用いたブラインド診断能検証試験、Gleasonスコアとの相関解析、および組織中の標的糖鎖構造発現解析を実施した。現行のPSA検査において高い疑陽性率が問題となっているグレーゾーン(PSA 4-10 ng/ml)に該当する前立腺癌15症例、前立腺肥大症(BPH)15症例を含む30サンプルをランダマイズし、前年度までに確立したMass spectrometric oxonium ionmonitoring法による分析、PSA G-indexによる診断を実施した結果、全例が病理診断による確定診断結果と一致した。

同症例群を現行のPSA検査、PSA f/T比検査によって診断した結果をROC曲線で評価すると、曲線下面積(AUC)がそれぞれ0.50、0.60となり、PSA G-indexの1.00はそれらより遥かに診断精度が高いことを示す結果となった。また、Gleasonスコア69の前立腺癌患者77症例の血清を用いてPSA G-indexの構築に使用した2糖鎖構造の付加頻度を調べたところ、Jonckheere-Terpstraテストにおいてp = 3.34 ×10-8、p = 2.56 ×10-9の有意差をもって両者が強い相関を示すことが分かった。さらに、これら2構造の部分構造を特異的に認識するレクチン2種を用いて152症例からなる組織アレイレクチン染色を行った結果、正常前立腺組織10例とBPH組織31例からなるコントロール群と比して、前立腺癌組織111例において、上記2種レクチン強染色例の割合が9.00、2.24倍高いことが示された。本研究が達成されることで、擬陽性の排除による患者の肉体的精神的苦痛の低減、的確で迅速な治療介入による治療成績の向上が期待できる。本研究は独自の高感度糖鎖構造質量分析技術を利用して高特異度腫瘍マーカーを開発することを目的とした。7割近い偽陽性を示すPSA値4-10 ng/mlの前立腺肥大(BPH)患者、前立腺癌患者血清サンプルを対象とし、67種類のPSA上糖鎖構造を定量可能な分析技術を確立した。BPH患者15例、前立腺癌患者15例を用いた分析結果より二種の癌高特異的糖鎖構造を同定することに成功し、これらを用いたロジスティック回帰診断式(PSA G-index)を構築した。上記と同数の独立検体を用いてブラインドのPSA G-index診断試験を行った結果PSAでは区別不可能なこれら全例を正しい疾患群に識別することができた。当初の研究計画どおり、PSA、CEAタンパク質をヒト血清から高効率に単離精製する技術、およびそれらのErexim測定条件決定を行うことができた。従って、本研究計画は概ね想定通り順調に進捗していると評価できる。PSA糖鎖サブタイプマーカーについては、27年度に決定した癌特異的、良性疾患特異的糖鎖構造、合計9種類に対してさらに症例数を増やした検証試験を実施する。さらに体外診断薬としての実用化も視野に入れ、質量分析を用いないイムノアッセイやレクチンアフィニティーを利用した簡便な定量測定法の開発も試みる。CEA糖鎖サブタイプマーカーについては引き続き各種癌患者、擬陽性患者血清サンプルを用いたスクリーニング分析を継続し、組織特異的糖鎖構造、癌特異的糖鎖構造の統計学的同定を実施する。平成28年度に構築し、中規模検証試験で良好な結果が得られたPSA G-indexについて、がん研有明病院、大阪大学付属病院にて収集されたより大規模な血清検体セットを追加して診断能検証試験を完了させる。その結果を踏まえて、特許申請ののち民間企業と連携して将来的な臨床診断用キットの構築など本研究計画終了後の発展的応用についても準備を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍診断学平成26年度にタンパク質糖鎖サブタイプスクリーニングに必要なPSA、CEA由来糖ペプチド分析専用Erexim精製条件、分析条件を至適化した。今後はここで決定した分析手法を用いて腫瘍マーカー糖鎖サブタイプスクリーニングを開始する。
両面培養システムによる実験的ヒト子宮内膜モデル作成とその機能形態学的解析

これまで、ヒト子宮内膜から分離された上皮細胞と間質細胞を用い、両面培養用type-1コラーゲン膜を用いて継代培養を行い、性ステロイドホルモンの環境下に、形態学的観察を行ってきた。本年度はヒト子宮内膜の増殖能に注目し、正所性と異所性の子宮内膜での上皮・間質の相互作用における細胞外基質の関与について探求した。異所性子宮内膜として子宮筋層内の子宮腺組織(子宮腺筋症)を対象とした。これらの子宮内膜は同意の得られた子宮腺筋症14症例より採取し、凍結切片を作成した。細胞外基質成分として、コラーゲンtype4、テネイシン、ラミニン、フィブロネクチンを取り上げ、免疫染色、ウエスタンブロット法、コンピューター画像解析法にて検討した。免疫組織染色は、streptavidin peroxidase法と同時にalka1ine phosphatase法を加え、細胞増殖マーカーki-67との関係を調べた。結果は、コラーゲンtype4、ラミニン、フィブロネクチンは、異所性子宮内膜において正所性と極めて類似した発現パターンを示した。しかし異所性子宮内膜中のテネイシンは、増殖期、分泌期を通じて強く発現しており、正所性とは異なった発現様式を示した。また、子宮腺上皮の増殖細胞はテネイシンとその発現が同様であることより、上皮-間質の相互作用を介したテネイシンと細胞増殖との密接な関係が考えられた。以上、種々の子宮内膜の機能調節と細胞外基質の間に強い関連性があることが証明された。良性疾患の適応で子宮摘出となった子宮より、患者の同意の元に子宮内膜を採取し、Satyaswaroop等の方法により、上皮細胞と間質細胞を分離した。両面培養用type-1コラーゲン膜(高研)に上皮細胞を培養し、間質細胞はプレート上に培養した後2日目に継代培養し、上皮の裏面に培養した。この日を0日目としこれよりエストロゲン添加を1週間行い、その後2週間エストロゲンおよびプロゲステロンの環境下とした。培養液は5%FCS添加RPM1とし、培養土清中のプロラクチン濃度は間質細胞の脱落膜下の指標として、随時測定し検討している。また、各日付で位相差顕微鏡にて形態学的観察を詳細に行いin vitro子宮内膜日付診を検討中である。エストロゲンおよびプロゲステロンの環境下で上皮細胞中に核下空胞が観察され、上皮の分化に間質は促進的に働くことを証明したい。一方、免疫組織学的検討として両面培養したコラーゲン膜をアセトンにて固定した後、3%過酸化水素処理し、Blocking solutionの後に、ER、PR、ki-67に対する1次抗体を反応させ、ストレプトアビジン-ビオチン-ペルオキシダーゼ法にて各蛋白質の発現の有無を上皮および間質において位相差顕微鏡下で検討中である。この系でエストロゲンおよびプロゲステロン濃度を変化させ、レセプター発現に対する用量依存性についても検討を加える予定である。エストロゲン単独の環境下でERおよびPR発現量は上皮・間質両組織で用量依存性に増加し、同時に両組織中の盛んな細胞分裂をki-62の組織免疫で確認できるか検討中である。良性疾患の適応で子宮摘出となった子宮より、患者の同意の元に子宮内膜を採取し、Satyaswaroop等の方法により、上皮細胞と間質細抱を分離した。培養液は5%FCS添加RPMlとし、培養上清中のプロラクチン濃度は間質細胞の脱落膜下の指標として、随時測定し検討している。エストロゲン単独の環境下でERおよびPR発現量は上皮・間質両組織で用量依存性に増加し、同時に両組織中の盛んな細胞分裂をki-67の組織免疫で確認できるか検討中である。

細胞外基質成分として、コラーゲンtype4、テネイシン、ラミニン、フィブロネクチンを取り上げ、免疫染色、ウエスタンブロット法、コンピューター画像解析法にて検討した。免疫組織染色は、streptavidin peroxidase法と同時にalka1ine phosphatase法を加え、細胞増殖マーカーki-67との関係を調べた。結果は、コラーゲンtype4、ラミニン、フィブロネクチンは、異所性子宮内膜において正所性と極めて類似した発現パターンを示した。しかし異所性子宮内膜中のテネイシンは、増殖期、分泌期を通じて強く発現しており、正所性とは異なった発現様式を示した。また、子宮腺上皮の増殖細胞はテネイシンとその発現が同様であることより、上皮-間質の相互作用を介したテネイシンと細胞増殖との密接な関係が考えられた。以上、種々の子宮内膜の機能調節と細胞外基質の間に強い関連性があることが証明された。
低出力体外衝撃波治療による心筋虚血改善作用の分子機序の解明

私達は、低出力の衝撃波を体外から虚血心筋に照射すると冠動脈の血管新生が効率よく誘導され心筋虚血が改善されることを報告している。本研究により、低出力衝撃波治療が、培養血管内皮細胞において各種血管増殖因子・サイトカインを増減させること、またブタ急性心筋梗塞モデルにおいてeNOS発現を亢進させ梗塞境界領域の毛細血管数を増加することが分かった。本研究により、低出力の衝撃波治療が心筋虚血を改善する機序が明らかになりつつある。私達は、低出力の衝撃波を体外から虚血心筋に照射すると冠動脈の血管薪生が効率よく誘導され心筋虚血が著明に改善されることを、ブタ慢性虚血モデルおよび重症狭心症患者で既に報告している。本研究は、低出力体外衝撃波治療による心筋虚血改善作用の分子機序の解明を目的とする。(1)培養細胞を用いたin vitro実験系ヒト血管内皮細胞(HUVEC)を24時間培養した後に衝撃波を照射した。衝撃波照射24時間後にmRNAを抽出してPCRを行い、衝撃波治療が各種の血管増殖因子の発現に与える影響を評価した。VEGFをはじめとした各種の因子が増減しており、現在、それぞれの因子について詳細な検討をおこなっている。また、血管平滑筋細胞や心筋細胞を用いた予備実験もおこなった。(2)大型動物(ブタ)を用いたin vivo実験系ブタ急性心筋梗塞(虚血再灌流モデル)において、梗塞作成3時間後に低出力体外衝撃波治療を開始した。4週間後に心臓カテーテル検査・エコー検査などをおこない、心機能を評価したところ、衝撃波治療群では、対照群に比して、慢性期の左室リモデリングが軽減されることが確認された。現在、心筋組織を用いて、免疫組織学的検討および各種血管増殖因子のタンパク発現などについて検討をおこなっている。本研究により、低出力の衝撃波治療が非侵襲的に虚血を改善する詳細な機序が明らかになれば、心臓のみならず、再生医療全般への応用が期待される。私達は、低出力の衝撃波を体外から虚血心筋に照射すると冠動脈の血管新生が効率よく誘導され心筋虚血が著明に改善されることを、ブタ慢性虚血モデルおよび重症狭心症患者で既に報告している。(1)培養細胞を用いたin vitro実験系ヒト血管内皮細胞(HUVEC)に衝撃波照射した24時間後にmRNAを抽出してPCRを行い、衝撃波治療の効果を評価した。その結果、VEGFをはじめとした血管増殖因子やサイトカインや、組織の線維化に関与するMMP/TIMPなどが増減していることが分かった。血管平滑筋細胞や心筋細胞を用いた検討も開始したところである。(2)大型動物(ブタ)を用いたin vivo実験系ブタ急性心筋梗塞(虚血再灌流モデル)において、梗塞作成3時間後に低出力体外衝撃波治療を開始し隔日で3回治療を行った。その結果、対照群に比して、慢性期の左室リモデリングが軽減されることを確認された。心筋組織を用いた検討により、衝撃波治療群において、虚血再灌流1週間後におけるeNOS発現の亢進、虚血再灌流4週間後における梗塞境界領域の毛細血管数の増加を認めた。今後、他臓器の疾患も含めた再生医療全般への応用が期待される。
複素解析の視点と数式処理的手法による有理関数の幾何学的性質の研究

本研究では、主に有理関数が持つ幾何学的性質に関する問題を扱う。問題解決には複素解析の理論や数式処理システムを使った手法を用いる。例えば、単位円板を単位円板にうつす性質をもつ有理関数である有限ブラシュケ積の研究では、数式処理システムを用いた計算実験や描画実験を行い、得られたデータや現象から数学的な予想を立て、証明を行うという手法を用いる。数式処理システムを用いた新たな問題解決のための手法を確立することも本研究の目的の一つである。ブラシュケ積の逆像が持つ幾何学的性質は、行列の数域など他分野と関連があることも知られているため、本研究によって得られる結果は他分野へ影響を与える可能性を秘めている。
新たに単離した肥大軟骨細胞特異的遺伝子hcs-24の内軟骨性骨化における役割

1)肥大軟骨細胞特異的遺伝子hcs-24のcDNAのコード領域は結合組織増殖因子(CTGF)と完全に一致した。2)ウサギ成長軟骨培養細胞増殖・分化系でhcs-24遺伝子の発現はin vivoと同様肥大化期に最大となった。また、軟骨細胞における発現は軟骨分化を促進するTGFβとBMPで増強した。3)抗CTGFペプチド抗体を調製し、マウス肋軟骨骨軟骨移行部を免疫染色したところ肥大軟骨細胞と骨内の血管内皮細胞が強染した。また、関節炎の関節軟骨表層とクラスター形成部位が染まった。4)マウス胎児の発育過程ではhcs-24/ctgfの遺伝子発現は胎生7日目で最大となりその後低下して17日で再び上昇した。5)hcs-24遺伝子をHCS-2/8細胞に導入し過剰発現させると増殖能が亢進した。一方、血管内皮培養細胞にhcs-24のアンチセンス発現ベクターを導入すると増殖と遊走が著明に抑制された。6)HCS-2/8細胞からCTGF/Hcs-24を精製し、また、HeLa細胞を用いて組み換え体CTGF(rCTGF)を作製した。これらCTGF/Hcs-24は軟骨細胞の増殖能、プロテオグリカン合成能およびアルカリホスファターゼ(ALP)活性と、骨芽細胞のALP活性を上昇させた。さらに、血管内皮細胞の増殖と遊走を促進した。また、抗CTGFペプチド抗体は上記の増殖促進効果を阻害した。7)CTGF/Hcs-24を高感度で定量可能なサンドイッチELISA法を確立した。8)rCTGFを^<125>Iで標識し、培養軟骨細胞に特異的なレセプターが存在することを見出した。また、ウサギ肋軟骨培養軟骨細胞増殖・分化系を用いてレセプターが増殖期に多く分化に伴って減少することを明らかにした。9)hcs-24遺伝子のトランスジェニックスマウスを作成するのに成功した。以上の結果、Hcs-24/CTGFは肥大軟骨細胞から産生され増殖軟骨細胞の増殖、成熟、肥大化を促進し、一方、骨軟骨移行部で骨側から軟骨への血管侵入を促進して内軟骨性骨化を促進すると共に、器官形成にも関与する重要な成長因子であることが示唆された。1)ウサギ成長軟骨初代培養細胞をin vitroで増殖、分化させhcs-24遺伝子の発現を調べたところ肥大化期に最大となることが判明した。しかし、静止軟骨細胞や関節軟骨細胞では発現していなかった。又、TGF-βとhBMP-2はhcs-24遺伝子の発現を促進した。一方、bFGFやIGF-I、IGF-II、TNF-αは全く影響しなかった。2)hcs-24のcDNAの全長を単離し、構造を決定したところ、コード領域は結合組織増殖因子(CTGF)と完全に一致した。3)HCS-2/8細胞にhcs-24のアンチセンスオリゴマーを導入したところ、その増殖が著明に抑制され、プロテオグリカン合成は軽度に亢進した。また、ウサギ肋軟骨培養細胞に導入したところアルカリホスファターゼ活性が軽度に上昇した。4)アンチセンスオリゴマーにより得られた結果がhcs-24遺伝子産物によるものであることを下記の抗体を用いてウエスタンブロットで確認した。5)hcs-24の塩基配列よりペプチド断片を合成し、ウサギに免疫して特異抗体を得た。6)上記抗体を用いてアフィニティクロマトグラフィーにてHCS-2/8細胞よりhcs-24遺伝子産物すなわちCTGFを純度90%以上にまで精製できた。又、精製物を添加することによりHCS-2/8細胞の増殖が促進された。8)血管内皮培養細胞にhcs-24のアンチセンスオリゴマーを導入したところ増殖が著明に抑制された。9)hcs-24遺伝子産物を組み換えDNA技術を用いて大量に生産すべく、大腸菌で組み換え蛋白の生産を試みたが問題が多く、昆虫細胞-バキュロウイルス系に切り替えることとした。10)上記抗体はHCS-2/8細胞のDNA合成を阻害した。以上の結果、Hcs-24/CTGFは肥大軟骨細胞から産生され増殖軟骨細胞の増殖を促進し、一方、骨軟骨移行部で骨側から軟骨への血管侵入に関与する分子であることが示唆された。

6)HCS-2/8細胞からCTGF/Hcs-24を精製し、また、HeLa細胞を用いて組み換え体CTGF(rCTGF)を作製した。これらCTGF/Hcs-24は軟骨細胞の増殖能、プロテオグリカン合成能およびアルカリホスファターゼ(ALP)活性と、骨芽細胞のALP活性を上昇させた。さらに、血管内皮細胞の増殖と遊走を促進した。また、抗CTGFペプチド抗体は上記の増殖促進効果を阻害した。7)CTGF/Hcs-24を高感度で定量可能なサンドイッチELISA法を確立した。8)rCTGFを^<125>Iで標識し、培養軟骨細胞に特異的なレセプターが存在することを見出した。また、ウサギ肋軟骨培養軟骨細胞増殖・分化系を用いてレセプターが増殖期に多く分化に伴って減少することを明らかにした。9)hcs-24遺伝子のトランスジェニックスマウスを作成するのに成功した。以上の結果、Hcs-24/CTGFは肥大軟骨細胞から産生され増殖軟骨細胞の増殖、成熟、肥大化を促進し、一方、骨軟骨移行部で骨側から軟骨への血管侵入を促進して内軟骨性骨化を促進すると共に、器官形成にも関与する重要な成長因子であることが示唆された。1)hcs-24をHCS-2/8細胞に導入して過剰発現させると同細胞の増殖能の亢進がみられた。2)高純度に精製した組換えヒトCTGF(hcs-24の遺伝子産物と同一)をマウスに免疫し、ヒトCTGF/Hcs-24と反応するだけでなくマウスCTGFにも交差反応を示す2種類のモノクローナル抗体を得た。これらの抗体を用いて、ヒトおよびマウスのCTGF/Hcs-24を高感度で定量可能なサンドイッチELISA法を確立した。3)抗CTGF/Hcs-24ペプチド抗体を用いて各種組織を免疫染色したところ、大脳皮質のニューロンやアストログリアも染まり、関節炎の関節軟骨表層とクラスター形成部位が染まった。4)マウス胎児の発育課程ではhcs-24/ctgfの遺伝子発現は胎生7日目で最大となりその後低下して21日で再び上昇した。5)HCS-2/8細胞を材料源として抗ペプチド抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィーでnativeなCTGF/Hcs-24を精製した。6)昆虫細胞-バキュロウイルス系およびヒト細胞(HeLa細胞)を用いてリコンビナント蛋白発現系を確立した。7)精製CTGF/Hcs-24およびリコンビナント蛋白が、軟骨細胞の増殖を促進し、プロテオグリカン合成およびアルカリホスファターゼ活性を上昇させることを見出した。さらに、血管内皮細胞の増殖と遊走を亢進させることも見出した。8)リコンビナント蛋白を^<125>Iで標識し、軟骨細胞に対する結合実験およびクロスリンク実験を行い、培養軟骨細胞にHCS-2/8細胞に特異的レセプターが存在することを見出した。また、ウサギ肋軟骨培養軟骨細胞増殖・分化系を用いてレセプターが増殖期に多く分化に伴って減少することが判明した。
トレーサー濃度と気象観測値の同時データ同化による移流拡散シミュレーション高精度化

(1)アンサンブル移流拡散シミュレーション本研究課題で昨年度開発したアンサンブルデータ同化システムを使い、4通りの放射性プルーム移流拡散再現実験を行った。第一に気象観測データ(風向風速・気温・気圧等)だけをデータ同化し、放射性セシウム濃度はデータ同化せずにプルームの移流拡散を計算;第二に気象観測とセシウム濃度観測はどちらもデータ同化するがそれぞれ完全に独立に同化してプルームの移流拡散を再現;第三に気象観測とセシウム濃度観測を完全に同時にデータ同化し、プルームの移流拡散を再現;第四にアンサンブルカルマンフィルタの変数局所化という手法を用いて、風向風速を除く気象場は通常の気象観測データ同化のみで計算し、風向風速は全ての気象観測とセシウム濃度観測の同時データ同化によって計算し、セシウム濃度は風向風速観測とセシウム濃度観測の同時データ同化によって計算することによってプルームの移流拡散を再現した。その結果、最もプルームの再現精度が高かったのは第四の実験(変数局所化)の結果であり、次点が第二の実験(気象観測とセシウム濃度観測を別個に同化)の結果であった。また、第三の実験(完全同時データ同化)は他のどの実験よりもプルームの再現精度が低い結果となった。これはアンサンブルデータ同化計算におけるサンプリングノイズの影響によるものと解釈できる。(2)セシウム濃度の計算結果検証セシウム濃度の時空間変動について計算結果を検証するため、セシウムの質量フラックスに着目してプルームの移動経路を観測データと比較した。その結果、質量フラックス解析法は通常の濃度変動比較法に比べて定量性に優れ、シミュレーションの計算結果をより正確に検証できることが分かった。この調査結果は査読付き英文学術論文として発表した(Sekiyama and Iwasaki, Tellus, 2018)。交付申請書に記載した平成30年度以降の研究実施計画の前半部分について順調に実施することができた。本研究で開発した化学気象データ同化システムNHM-Chem-LETKFを引き続き利用して、放射性セシウムの濃度観測値(東北地方南部および関東地方で100地点以上)および気象庁現業気象観測データセット(アメダス地上風観測データを含む)を変数局所化によって同時にデータ同化しつつ、変数局所化の設定パターンとパラメータの調整を行う。最適な変数局所化の設定を調査し、プルームの移流拡散の再現精度の向上を目指す。変数局所化とは物質濃度観測値や気象観測値(風向風速・気温・気圧など)それぞれの間の相関係数を恣意的に増減させてアンサンブルデータ同化の計算を実施する手法であり、放射性セシウム以外の物質の移流拡散や数値気象予報のためのデータ同化にも本研究で得られた知見を流用することができるはずである。また、放射性セシウムをターゲットにしたデータ同化システムの高精度化を達成した後、火山灰濃度の観測データを用いた火山灰被害予測のためのデータ同化システム開発を目指す。(1)データ同化システムの準備気象庁領域非静力学気象予報モデルNHMの内部に化学輸送モジュールを組み込んだオンライン化学予報モデルNHM-Chemの開発を進めた。そのNHM-Chemを気象庁アンサンブル気象データ同化システムNHM-LETKFの予報モデル部分と入れ替え、気象観測データと同時に大気微量成分濃度観測データも同化できるシステムを開発した。(2)観測データの準備放射性セシウムの地上濃度観測データとして最も量的に充実している浮遊粒子状物質(SPM)テープフィルタ試料分析データセット(Tsuruta et al. 2014; Oura et al. 2015参照)の収集と分類を進め、データ同化システムの入力用ファイルへの変換作業を行った。また、データ同化システムに入力する気象観測データを取捨選択するため、アメダス地上風観測値およびNTTドコモ地上風観測値のデータ同化が(濃度観測値をデータ同化しないNHM-LETKFシステムにおいて)、放射性セシウムプルームの境界層内移流拡散計算精度向上にどの程度影響を与えるのか調査した。その調査結果は査読付き英文学術論文として発表した(Sekiyama et al. 2017)。(3)アンサンブル移流拡散シミュレーション本研究で用いるアンサンブルデータ同化システムが期待通りの性能を発揮できるかどうかを評価するため、濃度観測値をデータ同化しない状態で気象場アンサンブルを作成し、その気象場メンバーを用いて移流拡散のアンサンブルシミュレーションを実施した。計算結果のヒストグラムや予報スコアの変化を確認することによって、気象観測データと濃度観測データの同時データ同化に技術上の問題点は無いことを確認した。その解析結果は論文投稿中である。交付申請書に記載した平成29年度の研究実施計画はほぼ確実に実施することができた。

その結果、最もプルームの再現精度が高かったのは第四の実験(変数局所化)の結果であり、次点が第二の実験(気象観測とセシウム濃度観測を別個に同化)の結果であった。また、第三の実験(完全同時データ同化)は他のどの実験よりもプルームの再現精度が低い結果となった。これはアンサンブルデータ同化計算におけるサンプリングノイズの影響によるものと解釈できる。(2)セシウム濃度の計算結果検証セシウム濃度の時空間変動について計算結果を検証するため、セシウムの質量フラックスに着目してプルームの移動経路を観測データと比較した。その結果、質量フラックス解析法は通常の濃度変動比較法に比べて定量性に優れ、シミュレーションの計算結果をより正確に検証できることが分かった。この調査結果は査読付き英文学術論文として発表した(Sekiyama and Iwasaki, Tellus, 2018)。交付申請書に記載した平成30年度以降の研究実施計画の前半部分について順調に実施することができた。平成29年度中に開発した化学気象データ同化システムNHM-Chem-LETKFを用い、放射性セシウムの1時間平均濃度観測値(東北地方南部および関東地方で約100地点)および気象庁現業気象観測データセット(アメダス地上風観測データを含む)を同時にデータ同化しつつ、放射性セシウムの移流拡散シミュレーション実験を実施する。アンサンブルメンバー数、空間局所化半径、インフレーション係数などのパラメータを変化させ、最適な設定を調査する。また、濃度観測値と気象観測値(風速、気温、気圧、湿度など)の間の相関係数を人為的に増減させる「変数局所化」という手法により、データ同化システムの最適化を行う。放射性セシウム観測データを用いたシステム開発と移流拡散シミュレーション高精度化を達成した後、火山灰濃度の観測データを用いた火山灰被害予測システムの開発を目指す。本研究で開発した化学気象データ同化システムNHM-Chem-LETKFを引き続き利用して、放射性セシウムの濃度観測値(東北地方南部および関東地方で100地点以上)および気象庁現業気象観測データセット(アメダス地上風観測データを含む)を変数局所化によって同時にデータ同化しつつ、変数局所化の設定パターンとパラメータの調整を行う。最適な変数局所化の設定を調査し、プルームの移流拡散の再現精度の向上を目指す。変数局所化とは物質濃度観測値や気象観測値(風向風速・気温・気圧など)それぞれの間の相関係数を恣意的に増減させてアンサンブルデータ同化の計算を実施する手法であり、放射性セシウム以外の物質の移流拡散や数値気象予報のためのデータ同化にも本研究で得られた知見を流用することができるはずである。また、放射性セシウムをターゲットにしたデータ同化システムの高精度化を達成した後、火山灰濃度の観測データを用いた火山灰被害予測のためのデータ同化システム開発を目指す。当初計画ではアンサンブルシミュレーション計算結果の保存には研究室所有のRAID装置では容量が全く足りず、助成金によってRAID装置の追加購入が必要であった。