hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳損傷後の運動機能の回復を促進する運動療法の神経学的な作用機序の解明に向けた研究

脳損傷後の運動機能の回復を目的として運動療法が行われる。運動療法は破綻した神経回路網の修飾を促進することにより効果を発揮すると考えられている。しかしながら、運動療法が機能改善をもたらす詳細は未だ十分に理解されていない。そこで、当該研究は、一側脳損傷モデルマウスに対して運動療法としてトレッドミル走行課題を実施し運動機能の評価、皮質脊髄路および四肢筋の組織学的、生理学的検証、さらにこれらに作用する因子の探索を行い運動療法の作用を明らかにすることである。これまでの我々の研究では、脳損傷モデル動物にトレッドミル走行の運動課題を課し、走行中の動物の代謝を測定することで運動負荷量を定量的に表現することを可能とした。さらに、運動障害に対してこれまで既存の評価方法に加え3次元歩行分析を行い脳損傷後の四肢の動きの変化を運動学的に見出すことに成功した。当該年度は、脳損傷モデル動物に対して運動負荷量をモニタリングしたトレッドミル走行課題を行う運動群と走行課題を行わない非運動群に分け、4週後に2つの検証を行った。一つ目は、歩行中の後肢の動きの変化を運動群と非運動群で3次元歩行分析法を用いて比較した。一歩行周期における歩行スピード、遊脚期、立脚期などのパラメーターは運動療法の有無による影響を受けていなかった。一方、足、膝そして股関節において、運動療法によって関節の動きに改善が見られる部位と変化がない部位の存在が分かった。2つ目の検証は、これらの関節の動きを担う筋が運動療法の有無によりどのように修飾されるかをマグヌス法で調べることである。麻痺側の筋に電気刺激を与えた場合、損傷後1ヶ月では両群で差は見られなかったが、カリウムイオンによる最大収縮力の評価では、運動群は非運動群に比べ有意に収縮力が増大することが見られた。当該年度は、脳損傷モデルマウスに対して運動療法を実施する運動群、非実施群に分けて、それぞれの動物から各組織を採取しPCRにて運動療法により影響を受ける候補遺伝子を抽出する予定であった。しかし、3次元での運動学的な評価により、運動療法が歩行中の関節運動に影響を及ぼしていることがわかった。そのため、その関節運動に関わる筋の作用についてより詳細に調べることを行ったため、当初の計画からやや遅れてしまった。筋の生理学的な作用を検証する際、摘出の不手際および各種条件設定に時間を要してしまった。また、筋の組織学的な検証では、免疫染色に使用する抗体の選定および染色条件を決定ための時間を多く要してしまった。しかし、現在は上記の問題は解消し、因子として検討している筋の免疫組織学的検証を行っている。組織学的な検証後、すぐにPCRに取り掛かる予定である。次年度は、筋の組織学的検証を継続的に行い、その上で検討しているいくつかの因子に対してPCRを行う予定である。PCRは筋、脊髄、大脳皮質に対して運動群、非運動群で行う予定である。それにより運動によりターゲットとして考えている因子の遺伝子発現と組織学的な変化の両者を確認することができると考える。しかしながら、この分野での動物モデルによる研究は端緒についたばかりであり、運動療法が機能改善をもたらす詳細は未だ十分に理解されていない。我々は、これまでに一側大脳皮質損傷モデル動物を用いて非損傷側からの皮質脊髄路の組織学的な変化を明らかにし、同時に神経成長に関わる複数の遺伝子(候補遺伝子)を特定している。そこで、当該研究は、同モデルマウスに対して運動療法としてトレッドミル走行課題を実施し運動機能の評価、皮質脊髄路の組織学的検証、候補遺伝子の解析を行い、運動機能の回復との関係性を明らかにすることである。平成29年度は、第一に脳損傷モデル動物に対してトレッドミル走行の運動を課し、その運動負荷量を定量化する方法に着手した。運動負荷量を定量化する方法として、運動中の酸素摂取量、二酸化炭素排出量、血中乳酸値を測定した。酸素摂取量、二酸化炭素排出量の測定方法は、密閉型トレッドミルチャンバー内で走行中のモデルマウスに対して、チャンバー内の大気成分を採取することで測定した。血中乳酸値は、走行前、走行中、走行後に尾静脈から採血し乳酸キットを用いて測定した。その結果、トレッドミル走行に対する運動負荷量を定量的に表現することが可能となった。第二に運動機能の回復を定量化する方法にも着手した。これまで、我々は脳損傷後の運動機能の評価として、ハシゴ歩行試験やビームウォーキング試験、ローターロット試験を行ってきた。これらの評価で明らかになった運動機能障害を運動学的な側面から定量的評価方法を確立するため、3次元歩行分析を行い始めた。脳損傷前後において、麻痺肢の変化を見出す事に成功したため、今後は、運動負荷の有無に伴う運動機能回復の違いを検証していく。これまで使用していた呼吸代謝装置が実験遂行途中に修理不能な状態となってしまい、これまでと異なるメーカーの機械の導入となった。そのため、これまで採取したデータを参考値とし、全ての実験群のデータを再度採取したために予定していたスケジュールより超過してしまった。また、平成29年度に導入した3次元動作分析装置の操作方法や撮影条件の設定を決めることに時間を要してしまった。

しかしながら、運動療法が機能改善をもたらす詳細は未だ十分に理解されていない。そこで、当該研究は、一側脳損傷モデルマウスに対して運動療法としてトレッドミル走行課題を実施し運動機能の評価、皮質脊髄路および四肢筋の組織学的、生理学的検証、さらにこれらに作用する因子の探索を行い運動療法の作用を明らかにすることである。これまでの我々の研究では、脳損傷モデル動物にトレッドミル走行の運動課題を課し、走行中の動物の代謝を測定することで運動負荷量を定量的に表現することを可能とした。さらに、運動障害に対してこれまで既存の評価方法に加え3次元歩行分析を行い脳損傷後の四肢の動きの変化を運動学的に見出すことに成功した。当該年度は、脳損傷モデル動物に対して運動負荷量をモニタリングしたトレッドミル走行課題を行う運動群と走行課題を行わない非運動群に分け、4週後に2つの検証を行った。一つ目は、歩行中の後肢の動きの変化を運動群と非運動群で3次元歩行分析法を用いて比較した。一歩行周期における歩行スピード、遊脚期、立脚期などのパラメーターは運動療法の有無による影響を受けていなかった。一方、足、膝そして股関節において、運動療法によって関節の動きに改善が見られる部位と変化がない部位の存在が分かった。2つ目の検証は、これらの関節の動きを担う筋が運動療法の有無によりどのように修飾されるかをマグヌス法で調べることである。麻痺側の筋に電気刺激を与えた場合、損傷後1ヶ月では両群で差は見られなかったが、カリウムイオンによる最大収縮力の評価では、運動群は非運動群に比べ有意に収縮力が増大することが見られた。当該年度は、脳損傷モデルマウスに対して運動療法を実施する運動群、非実施群に分けて、それぞれの動物から各組織を採取しPCRにて運動療法により影響を受ける候補遺伝子を抽出する予定であった。しかし、3次元での運動学的な評価により、運動療法が歩行中の関節運動に影響を及ぼしていることがわかった。そのため、その関節運動に関わる筋の作用についてより詳細に調べることを行ったため、当初の計画からやや遅れてしまった。筋の生理学的な作用を検証する際、摘出の不手際および各種条件設定に時間を要してしまった。また、筋の組織学的な検証では、免疫染色に使用する抗体の選定および染色条件を決定ための時間を多く要してしまった。しかし、現在は上記の問題は解消し、因子として検討している筋の免疫組織学的検証を行っている。組織学的な検証後、すぐにPCRに取り掛かる予定である。現在、運動負荷後のマウスの3次元動作分析を行っており、平成29年度に計画していたトレッドミル走行課題の有無と運動機能の回復の程度について、両者の関係性を早期に明らかにする。その後、当初の予定通りの研究計画を遂行する。本年度は、これまでの予定していた候補遺伝子の変化に着目することに加え、運動に伴い筋からの分泌される因子(マイオカイン)にも着目し組織学的、分子生物学的手法を用いて研究を遂行していく予定である。次年度は、筋の組織学的検証を継続的に行い、その上で検討しているいくつかの因子に対してPCRを行う予定である。PCRは筋、脊髄、大脳皮質に対して運動群、非運動群で行う予定である。
人工知能向き4値パターンマッチングセルの集積回路試作とその応用

パターンマッチングは、人工知能や知識工学の分野における基本的処理法として知られ、画像や音声の処理とも深い関係があり重要である。本研究では、多値集積回路により現在2値VLSI実現上問題となっているピン数制限や、内部配線の複雑さによる集積密度の限界を解決できることを実証すると共に、画像処理への応用を意図している。初めに、4値パイプライン処理を行うために、同時に二つの異なるパターンマッチングが可能な、いわば2倍の並列処理能力を有するセルの構成法を提案した。この新しいパターンマッチングセルは、4値Tゲート(マルチプレクサ)のみにより構成可能なので、構造化設計が可能となり、設計の簡単化および大規模集積化に適している。次いで、この4値パターンマッチングセルのnMOS集積回路試作を行った。すなわち、本研究者らが開発した多レベルイオン注入技術により、パターンマッチングセルの3段接続部分、4値Tゲート,パターンマッチングセル単体,4値ダイナミックシフトレジスタ,テスト回路の5つの領域よりなるチップの試作に成功した。チップの大きさは、5(mm)×4(mm)で、内部には452個のnMOSトランジスタを含んでいる。最後に、本パターンマッチングセルの性能評価を行うため、10μmルールの4値nMOS集積回路による画像処理プロセッサについて、同機能のプロセッサを通常の2値論理に基づき構成した場合と比較検討を行った。その結果、4値論理に基づく本構成法では、セル数が半分、セル間の相互配線数が25%、さらにトランジスタ数も大幅に減少できることが明らかとなった。このように、コンパクトかつ2倍以上の処理能力を有するパターンマッチングゼルは、将来の人工知能用ハードウェアとして有用となると考えられる。本研究では、多値集積回路により現在2値VLSI実現上問題となっているピン数制限や、配線の複雑さによる集積密度の限界を解決できることを実証すると共に、画像処理への応用を意図している。初めに4値パイプライン処理を行うために、同時に2つの異なるパターンマッチングが可能な、いわば2倍の並列処理能力を有するセルの構成法を提案した。この新しいパターンマッチングセルは、4値Τゲート(マルチプレクサ)のみにより構成可能なので、構造化設計が可能となり、設計の簡単化および大規模集積化に適している。さらに、4値信号はΤゲート内でパストランジスタにより、入出力の制御が行われているので、回路中のトランジスタの使用効率を増大できるという利点がある。すなわち、本研究者らが開発した多レベルイオン注入技術により、パターンマッチングセルの3段接続部分、4値Τゲート、パターンマッチングセル単体、4値ダイナミックシフトレジスタ、テスト回路の5つの領域よりなるチップの試作に成功した。このセルの3段接続部分について、実際に4値入出力波形を測定した結果、良好に動作することを確認した。最後に、本パターンマッチングセルのコンパクト性を評価するため、10μmルールのnMOS集積回路により画像処理プロセッサを実現した場合について、同機能のプロセッサを通常の2値論理に基づき構成した場合と比較検討した結果、本研究による方法が格段に優れていることを明らかにした。
硼化物分散超塑性Ti合金複合材の機械的性質に関する研究

Ti合金の強度、耐磨耗性等機械的特性の向上、改善させる一方法としてTi合金(Ti-6A1-4V)を母材として、反応焼結法を利用しTiB粒子を析出させる手法を用い、複合材料を試作した。本研究はこれら試作した材料を用い次の様な三つの研究項目について調べた。1)硼化物粒子の破壊靱性に及ぼす影響。2)硼化物粒子の疲労き裂進展に及ぼす影響。3)母材の超微細組織についての研究。その結果以下のような実験事実が明らかとなった。1)Ti-6A1-4V粉末を母材として、MoB,CrB_2硼化物粒子を添加し、メカニカルアロイング法により分散させ1200°C、2hrs真空下で反応焼結法によりTiB硬化粒子を析出させ、密度上昇のため、その後HIP処理、あるいは熱間圧延等を行なうことにより密度97%以上のTi複合材料を作製できた。2硼化物添加量の増加と共に強度は増加するが破壊靱性は急激に低下する。これはTiB粒子の析出の増加、粗大化と共に母材の酸素量増加、延性低下が大きく影響している。しかし、硼化物添加量の少ない材料の疲労強度は母材より若干向上した。従って、TiB粒子の微細化と同時に、硼化物添加量を5vol%以下にすることが必要である。3)これら材料は超塑性を示すことが確認された。超塑性出現の条件の一つである組織微細化をはかるため、水素導入により水素化物を生成させ、熱処理-圧延加工-脱水素処理と組合せることにより母材の結晶微細化をはかる試みを行なった。その結果、どの硼化物添加においても組織微細化の効果Ti合金の強度、耐磨耗性等機械的特性の向上、改善させる一方法としてTi合金(Ti-6A1-4V)を母材として、反応焼結法を利用しTiB粒子を析出させる手法を用い、複合材料を試作した。その結果、どの硼化物添加においても組織微細化の効果
高品質な高分解能電顕像を得るための半導体試料の薄片化法の検討

透過電子顕微鏡(TEM)を用いて試料の構造を原子レベルで詳細に評価するためには,品質の良いTEM試料を作製することが極めて重要である。従来より電顕試料作製法として用いられるイオン研磨法は,半導体超格子のような複合材料には最適な薄片化法と考えられるが,試料表面にダメ-ジ層やアモルファス層が残留するという問題点もある。これらの層は,高分解能観察する際にはノイズとなり像観察を妨げる。従って,高分解能観察を行うときには,試料表面のダメ-ジ層やアモルファス層をできるだけ薄くしておくことが必要である。本研究では,TEM試料のクリーニング法として次に示す3通りの方法を取り上げ,その有効性を検討した。(1)イオン研磨の後に塩化水素ガスで気相エッチング,(2)イオン研磨の後にアルゴンレーザ照射下で気相エッチング,(3)イオン研磨の後に硫酸系溶液でエッチング。試料としてはInGaP/GaAsを用い,[110]断面方向から像観察した。観察は,加速電圧200kVの電顕で行った。観察の結果,イオン研磨のみの試料は,試料の端部約20nmがアモルファス化しており,また試料表面にはコンタミネーションによると思われる斑点模様が見られた。(1)の処理を行った試料は,試料表面のコンタミネーションやアモルファス層が処理前に比べ減少することが分った。(1)は電顕試料のクリーニング法として有効な方法であると思われる。(2)及び(3)の処理については,アモルファス層がかえって増大した。
二極化する若年移行期と若者支援政策の日欧比較～社会関係資本に着目して

本研究で明らかにできたのは、以下の3点である。近年の日欧の調査研究から明らかになりつつあるのは、「後期近代」において、若年移行期の新たな分極化が進行しつつあるが、その際に経済資本・文化資本と社会関係資本との関連性が強まりつつあるとの知見である。若者支援政策の若者への作用を検討する際、(1)ユニバーサルモデルとターゲットモデル、(2)文化的参加と就労支援、(3)共同的活動と個別相談という座標軸を立てられる。近年の若者政策は、福祉国家類型による本来的コントラストがありながらも、共通して「個別化」が進行しつつあり、関係形成・共同的活動の意義を認めてきた実践現場ではジレンマを強めつつある。本研究の目的は、1990年代以降取り組まれている若者支援政策が、移行期の構造的変容という状況にとって、効果的に作用しているか否かについて、二極化と社会関係資本という2つのキーワードを手がかりに検討することにある。具体的には、(1)若年移行期の変容が各国共通して移行期の二極化として進行しつつあることを明らかにし、その上で、(2)1990年代以降日欧各国で着手されてきた若年支援政策が、この二極化にどう作用しつつあるかについて、特徴的な数カ国(日本、英国、フィンランド、アイルランド)を対象として比較検討する。比較検討に際してとりわけ、(2)支援における「社会関係資本(ソーシャル・キャピタル)」の果たす役割に着目したいと考えている。具体的には、若年移行期の変容が、移行期のあらたな二極化として進行しつつあることについて、各国統計や既存の長期継続調査など量的データをもとに明らかにする作業、および、日欧各国で着手されてきた若年支援政策が、二極化の進行にどう作用しつつあるかについて、特徴的な数力国(日本、英国、フィンランド)を対象として、支援における社会関係資本の果たす役割に着目しつつ、オリジナルな質的調査にもとづき比較検討する作業を予定している。上記の研究目的・方法のもと、本研究1年目の2008年度においては、以下の諸点を実施した。(1)量的データによる検討について。日本においては他で科学研究費補助金を受けて実施途上にある、本目的に合致した長期継続調査に引き続き参加し、分析作業を進行してきた。英国とフィンランドについては、参照となる資料の所在を探索し、英国についてはほぼ確定しつつある状況である。フィンランドについては、フィン語文書の探索・分析の現地協力者を確保した段階にある。(2)質的調査については、2008年度は研究代表者が欧州に滞在中であったため、主として英国・フィンランドについて作業を進行し、両国ともで、ユースワーク実践者・管理職・研究者の各レベルで相応数の調査協力者を得ることができ、試行的インタビューを実施することができた。2009年度には、引きつづき当該協力者たちか戦のインタビューを行うことを予定している。具体的には、若年移行期の変容が、移行期のあらたな二極化として進行しつつあることについて、各国統計や既存の長期継続調査など量的データをもとに明らかにする作業、および、日欧各国で着手されてきた若年支援政策が、二極化の進行にどう作用しつつあるかについて、特徴的な数ヵ国(日本、英国、フィンランド)を対象として、支援における社会関係資本の果たす役割に着目しつつ、オリジナルな質的調査にもとづき比較検討する作業を予定している。本研究2年目の2009年度においては、以下の研究・調査・成果報告を実施した。1.量的データに関する検討については、日本に関しては前年度来参加している他の科学研究費補助金を受けた長期継続調査に引きつづき参加し、若者たちの社会関係と背景・経歴に着目した研究報告をおこなった。フィンランドに関しては、参照資料収集をおこなった。2.質的調査については、フィンランドに関して現地で継続的調査を実施するとともに、前年度調査の報告を作成した。英国に関しては、2009年度中に現地調査を実施することができなかったが、数点の有望な先行研究・調査を入手するとともに、前年度までの調査をふまえて、数本の研究報告・論文を作成・公表した。すでに現地でインフォーマント紹介の仲立ちを得ている段階なので、2010年度には現地調査を再開する予定である。

本研究の目的は、1990年代以降取り組まれている若者支援政策が、移行期の構造的変容という状況にとって、効果的に作用しているか否かについて、二極化と社会関係資本という2つのキーワードを手がかりに検討することにある。具体的には、若年移行期の変容が、移行期のあらたな二極化として進行しつつあることについて、各国統計や既存の長期継続調査など量的データをもとに明らかにする作業、および、日欧各国で着手されてきた若年支援政策が、二極化の進行にどう作用しつつあるかについて、特徴的な数力国(日本、英国、アイルランド、フィンランド)を対象として、支援における社会関係資本の果たす役割に着目しつつ、オリジナルな質的調査にもとづき比較検討する作業を予定している。調査三年目の平成22年度には、フィンランドの統計データ、各国における社会福祉サービスへのアプローチなど、これまで十分着手できずにいた領域に関する現地調査を主たる課題とした。実際に平成22年度中に実施できたのは、英国、アイルランド、デンマークにおける若者支援現場への訪問調査、具体的には英国では、ロンドンにおけるdetached youth workの現場、アイルランドでは、コークの困難な地域コミュニティにおけるyouth centreの現場、デンマークでは、従来アプローチしてきたフィンランドにおけるworkshopの源流をなすproduction school(生産学校)への訪問、ヒアリング調査であった。前年度まで、そして今年度の調査研究を通じて明らかになりつつあるのは、若年移行期の二極化が、高等教育進学如何などいくつかの媒介通じていずれの国でも何かしら進行しつつあるが、そのプロセスと態様は国によって大きく異なること、若者支援政策では、いずれの場合も社会関係資本は重要な手がかりになるが、その性格、位置づけはやはり議論や分岐があることなどである。本研究では、(1)若年移行期の変容が各国共通して移行期の二極化として進行しつつあることを明らかにし、(2)1990年代以降日欧各国で着手されてきた若年支援政策が、この二極化にどう作用しつつあるかについて、(3)支援における「社会関係資本(ソーシャル・キャピタル)」の果たす役割に着目しつつ、日本、英国、フィンランドを主たる対象として比較検討することが目的である。(1)については、各国の雇用統計、学卒者統計、長期的調査longitudinal researchの成果からの検討を主たる柱とし、(2)については、各国とも、ユースワーカー、ソーシャルユースワーカーの仕事のヒアリングを通して、どのような性格の支援がなされ、若者たちがどのような経過(biography)をたどっているか、継続的な質的研究を実施してきた。平成23年度は、フィンランドおよびイギリスへの調査出張を実施し、上記の質的調査を継続的に実施した。これまでの成果の一端は、研究的媒体だけでなく、教育実践関係者が日常的にふれる教育雑誌にも連載などの形で表してきた。同時に23年度中には、職業世界における学習をテーマにした国際学会で招待講演の機会を与えられ、本比較研究を通して得られた日本の若者政策に関する知見を海外に向けて提起することもできた。これまでも認知されてきたことだが、今年度の研究を通じていっそう明確に確認できたのは以下の点である。
一般化主成分分析に基づく適応画像修復法とその応用

本研究ではスイッチングモデルに基づく高精度な画像修復法の実現を目指し,一般化主成分分析と呼ばれる方法を元に新たな方法を提案している.スイッチングモデルとは1枚の画像を表現するために複数のモデルを用意し,画像の各部分ごとにそれぞれのモデルが切り替わることで画像を構成しているというものである.スイッチングモデルを仮定し,最適化によってモデルの推定,ピクセルとモデルの対応関係推定,欠損ピクセルの修復の3つを同時に行うことで,推定精度の向上を目指した.研究期間全体を通して,目標としていた新たな画像修復法の提案を完了することができ,従来法と比較して高い精度で画像復元が可能であることを示すことができた.この成果は学術論文として現在投稿中であり,その他関連業績と合わせて雑誌論文2本,学会発表7件を既に公開している.本年度については,当初GPGPUを用いた計算やRandmizedSVDを用いたアルゴリズムの高速化を行う予定であったが,RandmizedSVDの適用が本手法の定式化では高速化につながらないことがわかったため,現実的な解像度を持つ画像に適用した場合の演算時間削減を目指して実装上の検証を行った.学術的な発展はあまり得られなかったが,研究成果を一般に広く公開する上で重要な利便性を確保することに成功した.結果として当初計画をほぼ達成できており,画像処理分野並びに広く信号処理分野へ波及する成果を得ることができた.本研究の目的は,従来よりも信号表現能力に優れたスイッチングモデルを採用した新たな画像修復アルゴリズムを提案することにある.本年度はスイッチングモデルを採用した画像修復アルゴリズムを提案した.このとき欠損した画素の画素値とモデル,どの領域をどのモデルで表現するかの3点は,お互いの推定結果に影響を及ぼすため,同時に最適化する必要がある.この問題を解決するため,本研究では構造化行列のランク最小化を用いることにより,線形システムのパラメタ推定を必要としない信号修復を行った.これにより同時に決定するべきは画素値とモデル-領域間対応の2つに限定されるため,問題を簡略化することに成功している.どの領域をどのモデルで表現するかを最適化するために,従来法をそのまま適用した場合とスパース最適化の知見を用いた方法の2種類について検討を行い,スパース最適化を用いた場合により適切な領域区分が可能であることを示した.また,本研究の成果を音声信号の修復に応用することにも成功し,従来の方法と比べて高い修復結果を得ることができた.これにより,非定常な信号をスイッチングモデルによって修復する本研究の基本的な考え方は,信号処理分野の応用において非常に有効であることが示唆された.本年度得られた成果について国際会議1件,査読付き国内会議1件を始めとする計5件の発表を行った.特に査読付き国内会議では奨励賞を受賞している.受賞理由は本研究の成果が効果的で,かつ学術的に高度であることとされており,本研究の成果は高く評価されている.当初予定していた画像修復アルゴリズムの提案に加え,次年度に予定していたスパース最適化の知見を用いたモデル選択の変動最小化を実装した.提案した手法の有効性は数値例からも明らかであり,国際会議への採択および国内会議における奨励賞受賞も本研究が高く評価されていることを示している.本研究の目的は,従来よりも信号表現能力に優れたスイッチングモデルを採用した新たな画像修復アルゴリズムを提案することにある.当該研究課題の本年の成果は査読付き論文誌への掲載2件および査読付き国際会議での発表1件,国内シンポジウムでの発表1件であった.昨年度得られたアルゴリズムは複数の行列を繰り返し交互に最適化する必要があり,計算コストが問題となっていた.本年掲載された論文では,ARモデルに基づく画像修復法において繰り返し再重み付けアルゴリズムを用いることにより,低コストでモデルから逸脱した成分を分離して画像修復精度を向上させる方法を提案している.また,本研究の成果を音声修復の分野に応用したものが論文誌に掲載された.この論文では画像への応用と同じく,音声修復の分野でも既存手法と比較して高い修復精度が得られることを示すことができ,今後より広範な分野への応用可能性が示唆されている.さらに制御分野の国際会議であるSICE annual conferenceではポスター賞にノミネートされるなど,本研究の成果は信号処理分野のみならず,多方面で高く評価されている.一方で昨年度想定以上に研究が進捗したこともあり,本年度の研究成果は当初の計画と比べれば順調ではあるものの,昨年度報告書で目標に掲げたさらなる修復精度の向上には至らなかった.これは部分空間クラスタリングと呼ばれる分野の既存法が再現できず,本研究課題への導入が進まなかったことによる.昨年度想定以上に研究が進捗したこともあり,本年度の研究成果は当初の計画と比べれば順調ではあるものの,昨年度報告書で目標に掲げたさらなる修復精度の向上には至らなかった.これは部分空間クラスタリングと呼ばれる分野の既存法が再現できず,本研究課題への導入が進まなかったことによる.また,当初想定していたより多く先行研究との比較を行うことになったため論文投稿までにはさらなる時間を要する.本研究ではスイッチングモデルに基づく高精度な画像修復法の実現を目指し,一般化主成分分析と呼ばれる方法を元に新たな方法を提案している.スイッチングモデルとは1枚の画像を表現するために複数のモデルを用意し,画像の各部分ごとにそれぞれのモデルが切り替わることで画像を構成しているというものである.

スイッチングモデルを仮定し,最適化によってモデルの推定,ピクセルとモデルの対応関係推定,欠損ピクセルの修復の3つを同時に行うことで,推定精度の向上を目指した.研究期間全体を通して,目標としていた新たな画像修復法の提案を完了することができ,従来法と比較して高い精度で画像復元が可能であることを示すことができた.この成果は学術論文として現在投稿中であり,その他関連業績と合わせて雑誌論文2本,学会発表7件を既に公開している.本年度については,当初GPGPUを用いた計算やRandmizedSVDを用いたアルゴリズムの高速化を行う予定であったが,RandmizedSVDの適用が本手法の定式化では高速化につながらないことがわかったため,現実的な解像度を持つ画像に適用した場合の演算時間削減を目指して実装上の検証を行った.学術的な発展はあまり得られなかったが,研究成果を一般に広く公開する上で重要な利便性を確保することに成功した.結果として当初計画をほぼ達成できており,画像処理分野並びに広く信号処理分野へ波及する成果を得ることができた.引き続きモデル選択の最適化に取り組むとともに,画像が欠損していることを考慮したアルゴリズムの導出を行う.各種会議での発表と,論文誌への投稿を予定している.最終年度に行う予定であったGPU上での実装は優先度を下げ,27年度に実施予定であったクラスタリングアルゴリズムの改良を引き続き行う.また,共同研究者と行っている音声信号への応用についても継続して行い,提案法の汎用性や修復精度を更に高める.当初購入を予定していた計算機を予算不足により購入できないことがわかったため.当該年度は大学内予算でGPUの購入予算を賄うことができ,研究環境を整備できたためである.H30年度は所属変更があるため,当該研究課題を遂行するために必要なハードウェアならびにソフトウェアの購入に全額を使用する予定である.計算機購入用の物品費を,別の予算で購入した計算機にGPUを追加するための予算として使用する.これにより,当初購入を予定していた計算機と同等の性能を得られる予定である.
キラルな反応場における光誘起電子移動反応

キラルな励起分子と基底状態にある分子との相互作用によって生成する励起錯体の化学的特性を明らかにし、新しい高エナンチオ選択的または高ジアステレオ選択的光化学反応を開発することを目的として、キラルな励起分子または励起錯体の蛍光消光、およびキラルな反応場における光反応を行い、以下の知見を得た。1.軸不斉を有するS-(+)-およびR-(-)-2,'-ジメチル-1,1'-ビアントリルの蛍光消光におけるエナンチオ選択性について、種々のキラルな消光剤を用いて検討した結果、その消光速度は消光剤の構造、電子供与能、ならびにキラリティーにより大きく変化することが明らかになった。2.キラルな(-)-2,2'-ジメチル-1,1'-ビアントリルと芳香族アミンとて形成される発光性励起錯体の蛍光消光をキラルな消光剤を用いて行い、キラルな励起錯体がキラルな消光剤とエナンチオ選択的に相互作用することを明らかにした。3.分子内にメンチル基またはコレステリル基などのキラルな補助基をもつ1,4-ジシアノナフタレン誘導体および9,10-ジシアノアントラセン誘導体を合成し、それらを光増感剤とする芳香族アルケンへのアルコールの光極性付加反応について検討した。その結果、コレステリル基をもつ1,4-ジシアノナフタレンを光増感剤とする1,1-ジフェニルプロペンへのメタノールの逆Markovnikov付加反応が、最大27%のエナンチオマー過剰率(ee)を示すことが分かった。4.ナフタレン環の1位または2,3位にキラルなアルコシカルボニル基をもつナフタレン誘導体とフランとの分子内および分子間光環化付加反応を行い、(4+4)光環化付加反応体ならびにかご型化合物がジアステレオ選択的に生成することを見出した。また、これらの反応では励起状態における双極子モーメントが重要な役割を果たすことも明らかにした。励起分子と基底状態にある分子との分子間および分子内相互作用によって生成する励起錯体またはラジカルイオンの化学的特性を明らかにし、新しい高選択的光化学反応を開発することを目的として、電子受容性化合物と電子供与性化合物間の光反応を行い,以下の知見を得た。1.キラルな光増感剤を用いる光付加反応:分子内にメンチル基またはコレステリル基などのキラルな補助基をもつ1,4-ジシアノナフタレン誘導体および9,10-ジシアノアントラセン誘導体を合成し,芳香族アルケンへのアルコールの光極性付加反応における溶媒効果,温度効果などを検討した.その結果,コレステリル基をもつ1,4-ジシアノナフタレンを光増感剤とする1,1-ジフェニルプロペンへのメタノールの逆Markovnikov付加反応が,ペンタン中_-80°Cにおいて最大27%のエナンチオマー過剰率(ee)を示すことがわかった.同様に9_-アルキリデンフルオレンへのメタノールの光付加反応も進行したが,現時点では付加体のエナンチオマーの分離は成功していない.2.キラルな補助基を利用する光環化付加反応:ナフタレンとフランとをエーテル結合で連結した化合物のナフタレン環の4-位にキラルな補助基をもつアルコキシカルボニル基をもつ化合物の光環化付加反応を行い,分子内エキシプレックスを経由して(4+4)分子内光環化付加反応がジアステレオ選択的に進行することを明らかにした。

また,2-位または2,3-位にキラルなアルコキシカルボニル基をもつナフタレン誘導体はフランと反応し,かご型化合物をジアステレオ選択的に与えた.また,これらの光環化付加反応では励起状態における双極子モーメントが重要な役割を果たすことを明らかにした.キラルな励起分子と基底状態にある分子との分子内または分子間相互作用によって生成する励起錯体のキラル識別能およびその相互作用機構を明らかにし、新しい高エナンチオ選択的またはジアステレオ選択的光化学反応を開発することを目的として、キラルな励起分子または励起錯体のキラルな消光剤による消光、およびキラルな補助基をもつ化合物の光環化付加反応を行い、以下に示す知見を得た。1.軸不斉を有するS-(+)-およびR-(-)-2,2'-ジメチル-1,1'-ビアントリル(S-(+)-1およびR-(-)-1)の蛍光消光におけるエナンチオ選択性について、種々のキラルな消光剤を用いて検討した結果、その消光速度は消光剤の構造、電子供与能、ならびにキラリティーにより大きく変化することが明らかとなった。キラル識別能はS-(+)-1の蛍光を(+)-および(-)-N-(α-メチルベンジル)-2,5-ジメチルピロールのエナンチオマー対で消光した時に最も大きく発現し、そのkqτの比は1.15±0.04であった。2.S-(+)-1およびR-(-)-1が電子供与性分子と励起状態において発光性のエキシプレックスを形成することを利用し、S-(+)-1およびR-(-)-1とジメチルアニリンとで形成される励起錯体の発光の消光をキラルな消光剤を用いて検討した結果、キラルなエキシプレックスはキラルな消光剤とエナンチオ選択的に相互作用することが明らかとなった。3.分子内にメンチルオキシカルボニル基をもつナフタレンとフランとをエーテル結合で連結した化合物の分子内光環付加反応を行い、(4+4)光環化付加体およびかご型化合物がジアステレオ選択的に生成することを明らかにした。
前立腺癌におけるリン酸化FADDを介した新規アポトーシスメカニズムの解析

本研究の目的は、1)前立腺癌細胞におけるFas-associated death domain(FADD)protein 194 serineリン酸化の調節機構ならびにその抗癌剤感受性に及ぼす影響を明らかにする、2)ヒト前立腺癌組織標本を用いて、FADPリン酸化の病理組織学的意義を明確にする、の2点である。1)については、FADDリン酸化を誘導させる薬剤であるpaclitaxelを用いた研究により、FADDリン酸化は、mitogen actuated protein (MAP) kinaseの一種であるc-jun NH2 terminal kinase(JNK)活性化により誘導され、etoposideやcisplatinをはじめ抗癌剤誘導性アポトーシスを促進させることやFADDリン酸化がJNKの上流であるMAP kinase kinase kinase(MEKK1)の発現および活性の上昇を来すことが明らかとなった。以上のことから、FADDリン酸化はJNKに関連したアポトーシス誘導シグナルにおいてpositive feedback loopを形成し、抗癌剤感受性を促進すると考えられた。2)については、ヒト前立腺癌組織標本(91症例)を用いて免疫組織学的検討を行った。その結果、正常な前立腺上皮細胞では、FADDが高度にリン酸化される一方、癌細胞ではFADDは有意に脱リン酸化され、リン酸化FADD陽性率とGleason score、PSA値、被膜外や精嚢への浸潤と統計学的に逆相関したことから、FADDの脱リン酸化は細胞増殖や浸潤能を高めると考えられた。1)、2)の結果から、ヒト前立腺癌においては、FADDリン酸化を誘導させることで、より効率的な化学療法が期待されるだけでなく、転移や再発を含む癌の進展を阻害できると考察された。また、FADDリン酸化の誘導剤として我々が同定したpaclitaxelは、臨床上頻用されており、本研究結果の臨床応用は十分可能であると思われた。
種子繁殖型イチゴ育種に向けた種子発芽制御因子のマッピングとマーカー開発

種子繁殖型イチゴ品種の実用化には、種子発芽率の高さや安定性、発芽揃いが重要であるが、このようなイチゴの種子発芽特性に関する遺伝的な研究は進んでいない。本研究では、イチゴの種子発芽に関する遺伝要因の解明を目的として、自殖分離集団を用いた種子発芽諸形質の分離パターンの解析ならびにQTL(量的形質遺伝子座)解析を行った。その結果、イチゴの種子発芽形質は複数遺伝子座が関与する量的形質であること、またいくつかの種子発芽指標(25wk発芽率,発芽所要日数,GRI等)に共通して連鎖群7A上に有意なQTLが存在することが明らかとなった。イチゴの種苗生産において、ランナーを利用した栄養繁殖法は親株のウイルスフリー化や子株の増殖に多大な労力を必要とする。一方、イチゴに感染する主要なウイルスや病原菌は種子伝染しないため、種子繁殖型品種を利用した新たな生産システムの開発が期待されている。育種中間母本「0212921」の自殖第一代(S1)分離集団(C系統)の自殖種子を用いて、播種15週間後までの種子発芽率、発芽所要日数、発芽速度指標などの個体頻度分布を調査した。その結果、これらの形質値にはいずれも分離集団内の個体間で連続的な変異が認められ、イチゴの種子発芽形質は量的形質であることが示された。つぎに、これらの分離個体の形質値とSSRマーカーデータを用いて、イチゴの種子発芽形質に関するQTL解析を行った。その結果、複数の種子発芽指標に共通して、連鎖群LG7Aにおいて有意なQTLが検出された。このことから、染色体7A上にイチゴの種子発芽に関わる主要な遺伝因子の存在が予測された。また、検出されたQTL近傍のDNAマーカー配列を、近縁二倍体野生種(Fragaria vesca)のゲノム配列上に位置づけることで、さらに詳細なQTLマッピングを行う上で有用な情報を得た。本年度は、前年度に実施した培土播種による発芽試験に替え、シャーレ発芽試験を用いて、硫酸処理による種皮除去の効果、ならびに植物ホルモン(主にABA)処理の効果を調査した。育種中間母本「0212921」の自殖第一代(S1)分離集団(C系統)の自殖種子を用いて、播種18週間後までの種子発芽率、発芽所要日数、発芽速度指標などの個体頻度分布を調査した。その結果、培土試験と同様に、シャーレ発芽試験においても、これらの形質値は分離集団内の個体間で連続的な変異を示すことが確認された。つぎに、これらの形質値とSSRマーカーデータを用いてQTL解析を行った結果、いくつかの有意なQTLが検出された。一方、今回のシャーレ発芽試験(コントロール区およびABA処理区)において検出された有意なQTLは、培土試験において検出されたQTLの位置とは異なっていた。以上のことから、通常の培土試験において種子発芽を制御するQTLとは別に、種皮除去下での発芽制御やABAによる発芽制御に関与するQTLが複数存在することが明らかとなった。植物遺伝育種学交付申請書に記載した「研究目的」は、「イチゴの種子発芽を制御する遺伝因子を同定し、種子繁殖型品種の育種に有用なDNAマーカーを開発すること」である。この目的達成のため、(1)イチゴのマーカー情報が整備された分離集団(C系統)約150個体から自家交配により自殖種子を獲得し、(2)各個体の種子発芽率、発芽所要日数などの種子発芽諸形質の調査を行い、(3)これらの形質値とマーカーの分離データからQTLマッピングを実施した。以上、平成25年度に計画した実験はすべて実行することができた。イチゴはヘテロ性が高いため、当初、分離集団を用いたQTL解析から再現性のあるマッピングデータが得られるかどうかが一つの課題と考えていた。この点に関して、2回の反復実験において、予想以上に再現性の高い有意なQTLが検出されたことは、期待以上の成果が達成されたと評価している。

また、種々の種子発芽形質の解析の結果、「発芽速度指標」が発芽率と発芽所要日数の双方をよく反映し、種子繁殖型イチゴ品種の種子発芽特性の選抜に最も有用な指標であることを示した点も育種的に重要な成果と評価できる。研究は順調に進んでいるため、当初の計画に沿って以下の実験を行う。(1)種子発芽形質の分子遺伝学的解剖:有意なQTLの座乗領域の近傍に新たなDNAマーカーを作成し、当該QTL領域の絞り込みを行う。これらのマッピングを通じて、とくに効果の大きいQTLに密接に連鎖するDNAマーカーを開発する。(2)発芽生理解析:種子発芽形質に関連するQTLの生理的作用を明らかにするため、C系統から早発芽性および晩発芽性を示す個体を選抜し、それらの自殖種子を用いて、種子休眠性、環境反応性、植物ホルモン反応性、種子の形態・内部構造などに関する比較・検討を行う。(3)新規分離集団の調査、自殖固定系統の育成:当初計画したもう一つの分離集団(品種間F1系統)については、個体の遺伝的背景が不揃いであること、マーカー型が未調査であること等の理由から、計画を変更してQTL解析は行わないこととする。一方、上記(2)の選抜個体の自殖種子から後代系統を育成し、それらの個体の自殖種子の種子発芽形質を調査する。これらの選抜後代個体のマーカー型を決定し、種子発芽関連QTLの詳細な絞り込みを行うとともに、新たな自殖固定親系統の育成に利用する。主に研究補助(人件費)や受託解析費(その他)を使用しなかったため、当初予算の8割程度の執行額となった。これにより、H25年度の計画に支障が生じたことはない。H26年度は、新たにDNAマーカーの開発や発芽生理解析などで使用する試薬代が増えることが見込まれるので、これらに繰り越した経費を充てる予定である。
エイズウイルスおよび宿主のもつ亜鉛蛋白質を標的とした抗エイズ医薬の分子設計

エイズウイルスHIV-1はヒトのヘルパーT細胞に感染後、細胞内の核DNAに組み込まれてプロウイルスとなり、数年にわたり潜伏状態となるが、ある刺激を受けてプロウイルスが転写・翻訳されるとエイズウイルスの増殖が始まる。このエイズウイルスのライフサイクルには種々のウイルス由来、宿主由来の蛋白質が関与しており、エイズ治療法開発の際の分子標的となっている。本研究ではエイズウイルス複製のプロセスのなかで、比較的未開拓の、ヌクレオカプシド蛋白質、インテグラーゼ、NFκB、HIV-EP1、Sp1およびウイルス蛋白質HIV Tatに着目した。これらの蛋白質はいずれも亜鉛を含有しているか、亜鉛と密接に関連している蛋白質である。研究代表者らは、ピリジンと2つのキレート性側鎖からなり、亜鉛と強固に結合する人工化合物の設計と合成を行い、各種の亜鉛蛋白質の機能阻害を達成してきた。平成15年度はピリジン環への芳香族置換基の導入と、キレート側鎖としてシステアミンに加えヒドロキサム酸側鎖の導入を行った。フェニル基、2-トリル基、3-トリル基、4-トリル基、3,5-ビストリフルオロメチルフェニル基、3,4-ジメトキシフェニル基、1-ナフチル基、3-クロロフェニル基の種々の芳香族置換基をもつピリジンを合成した。平成16年度にはアウリントリカルボン酸をはじめとするポリフェノール性カルボン酸がNFκBを阻害することを見いだした。また、エバンスブルーもNFκBを阻害することを明らかにした。これらの化合物とNFκBとの複合体についてコンピュータを用いたシミュレーションを行った。本研究では上図に示したエイズウイルス複製のプロセスのなかで、比較的未開拓の、ヌクレオカプシド蛋白質、インテグラーゼ、NFκB、HIV-EP1、Sp1およびウイルス蛋白質HIV Tatに着目した。本研究ではこれまでに開発した人工化合物の基本骨格をもとに、亜鉛結合置換基や酵素認識官能基の導入を試みた。ピリジン4位への芳香族置換基の導入には、ボロン酸とハロゲン化アリールをパラジウム触媒存在下でカップリングさせる鈴木カップリング反応を用いた。この方法でフェニル基、2-トリル基、3-トリル基、4-トリル基、3,5-ビストリフルオロメチルフェニル基、3,4-ジメトキシフェニル基、1-ナフチル基、3-クロロフェニル基の種々の芳香族置換基をもつピリジンを合成した。一方、ヒドロキサム酸側鎖は、β-アラニンメチルエステルのエステルを加水分解した後にヒドロキシルアミンを縮合させて合成した。

これらの蛋白質はいずれも亜鉛を含有しているか、亜鉛と密接に関連している蛋白質である。研究代表者らは、ピリジンと2つのキレート性側鎖からなり、亜鉛と強固に結合する人工化合物の設計と合成を行い、各種の亜鉛蛋白質の機能阻害を達成してきた。平成15年度はピリジン環への芳香族置換基の導入と、キレート側鎖としてシステアミンに加えヒドロキサム酸側鎖の導入を行った。フェニル基、2-トリル基、3-トリル基、4-トリル基、3,5-ビストリフルオロメチルフェニル基、3,4-ジメトキシフェニル基、1-ナフチル基、3-クロロフェニル基の種々の芳香族置換基をもつピリジンを合成した。平成16年度にはアウリントリカルボン酸をはじめとするポリフェノール性カルボン酸がNFκBを阻害することを見いだした。また、エバンスブルーもNFκBを阻害することを明らかにした。これらの化合物とNFκBとの複合体についてコンピュータを用いたシミュレーションを行った。
メラピ火山２０１０噴火に伴う流域の水文環境変化と土砂災害に関する調査研究

2010年の噴火後に土石流(ラハール)が頻発したインドネシア・メラピ火山において,現地調査を実施した.現地調査の結果と数値解析による予測結果を比較した結果,ラハールの氾濫箇所を予測するためには,精度の高い地形データの取得とラハールの流量の適切な予測が重要であることが分かった.噴火後は流域の地表の状態の変化にともなってラハールを発生させる降雨の条件や、発生するラハールの流量が経年的に変化する。ラハールの流量を適切に予測するためには、ラハールの流出率と流域の地表の状態の関係を定量的に評価することが必要である。平成24年度は,メラピ火山噴火後の,PUTIH川流域およびGENDOL川流域の水文環境および土砂移動の経年変化を把握するための準備,2010年噴火時の被害・警戒避難実態に関する情報収集を目的に,2012年9月9日20日、2012年11月5日10日、2013年3月3日9日にインドネシアへ渡航した。火砕性堆積物の分布・材料特性,地表面の透水性,植生の回復状況,河床の状況を調査した結果,噴火により火山灰が1020cm程度堆積したPUTIR川上流域においては,雨水による浸食が進み火山灰の堆積厚が510cm程度に減少していること.2011年と比較すると、2012年では火山噴出物が堆積することによって生じた裸地面への草本の侵入が急速に進んでいることがわかった.一方,噴火により火砕流堆積物が数10mの厚さで堆積したGENDOL川上流域においても雨水による浸食が進行しリル・ガリーの発達が著しく,草本の侵入があまり見られないことがわかった.ガジャマダ大学と共同で,PUTIH川中流のMranggenに水位計・IPカメラを,GENDOL川上流のKALIADEMに雨量計を,下流のTEMPRANに水位計・IPカメラを設置した.2011年末までに設置が完了していた雨量計と合わせると,各流域に雨量計2台,水位計・IPカメラ1台が設置され水文観測体制が整った.ラハール・洪水による災害実態について、バライ・砂防にて情報収集するとともに,新聞記事を収集・整理した結果,2012年2013年の雨期についてはPUTIH川,GENDOL川ともに洪水流・土石流による被害はほぼ無かったことがわかった.火砕流発生時の警戒避難実態については、バライ・砂防には詳細な情報は残っていなかったため,ガジャマダ大学の共同研究者へ地元コミュニティへの聞き取りを依頼した.日本国内においては,19901994年に実施された科学技術庁振興調整費による「火山地域における土砂災害予測手法の開発に関する国際共同研究」の成果報告書を入手し、当時実施された研究をレビューするとともに,洪水・土石流による災害予測に使用する数値シミュレーションプログラムを構築した平成25年度は,8月28日9月10日にインドネシアへ渡航し,PUTIH川およびGENDOL川上流域において,1)火砕物の堆積分布・材料特性,地表面の透水性,植生の回復状況の調査(担当:沼本),2)河道の縦断・横断測量に基づく侵食堆積状況の調査(担当:権田、堀田),3)PUTIH川,GENDOL川に設置された雨量,水位観測点における,3低水流量時の流量調査,水位観測点における横断面形の測定,雨量計,水位計,IPカメラのメンテナンス(担当:宮田),4)インターネットや現地での聞き取り調査による火砕流,ラハール,洪水による災害実態についての情報収集(担当:山田,権田)を行った.5)公共事業省バライ砂防事務所が19962005年にメラピ火山西側斜面で実施した水文研究データのデジタル化(担当:沼本,権田),6)平成24年度に構築したラハール・洪水のシミュレーションプログラムを用いて,平穏期のデータを用いて,平穏期および,平成24年25年の土砂生産・土砂流出・河床変動を予測し,実際の河床変動およびラハール・洪水の氾濫範囲と比較した(担当:堀田,権田).その結果,ラハール・洪水の氾濫範囲の予測精度を向上させるためには,DEMの解像度と,シミュレーションに用いるラハール・洪水流のハイドログラフの総流量が非常に重要であることが分かった.平成26年度は,7月と9月にインドネシアへ渡航し,PUTIH川およびGENDOL川上流域において,1)火砕物の堆積分布・材料特性・地表面の透水性,植生の回復状況の調査,2)河道の縦断・横断測量に基づく侵食・堆積状況の調査,3)PUTIH川に設置された雨量,水位観測点における,低水量時の流量調査,水位観測点における横断面の測定を実施した.GENDOL川に設置された水位計が故障していたため機器の修復を,機器を管理するガジャマダ大学に依頼した.1)3)で取得したデータを解析し,地表面の透水性は平成25年平成26年でほとんど変化していないこと,ラハール・洪水がほとんど発生していないこと,平成24年25年の変化と比べると河床の変動量は少ないものの,Gendol川の上流域では河床位が低下していることを明らかにした.5)前年度に公共事業省バライ砂防事務所から取得した1996年2005年の水文観測データを解析した.6)平成25年度に取得した雨量データを用いて,平成25年26年の雨期の土砂生産・土砂流出・河床変動をシミュレーションしたところ,平成25年26年の雨期のPUTIH川,GENDOL川における土砂生産,河床変動はほとんど生じない結果となった.

前述したようにGendol川の上流域において実際には河床が著しく低下していたものの,ラハール・洪水がほぼ発生しておらず河川上流域では河川水が伏流していることを考慮すると,この河床変動は主に現地で進められている土砂採取によるものであると考えられた.平成27年度は,9月にインドネシアへ渡航し,PUTIH川およびGENDOL川上流域において,1)火砕物の堆積分布・材料特性・地表面の透水性,植生の回復状況の調査,2)河道の縦断・横断測量に基づく侵食・堆積状況の調査,3)PUTIH川に設置された水位観測点における,横断面の測定を実施した.GENDOL川の交渉した水位計の修復が見込めないため,別プロジェクトの予算を利用して現観測点よりも上流側に新規に水位計を設置し,水位観測を実施した.1)3)で取得したデータを解析し,地表面の透水性は平成25年以降ほとんど変化していないこと,昨年度と同様にGendol川の上流域では人為的な掘削により河床が低下していることを明らかにした.また,1)3)のデータに加え,現地に新聞等の掲載情報を参照することにより,昨年度ラハール・洪水はほとんど発生していないことを確認した.4)1984年1993年の観測データの解析を実施した結果,PUTIH川では1984年の噴火直後の数年間は,流域で観測さている雨量よりも流域から流出する流出量が1オーダー大きくなっていたことを明かにした.5)平成26年度に取得した雨量データを用いて平成26年27年雨期の土砂生産・土砂流出・河床変動をシミュレーションした結果,昨年度同様に,PUTIH川,Gendol川両河川において土砂生産・土砂流出・河床変動は生じない結果となった.平成24年度以降の研究成果をとりまとめて,平成27年度砂防学会研究発表会,つくば市で開催された6th International Conference on Debris Flow Hazards Mitigation DFHM6およびSeminor on SATREPS Program, Integrated study on mitigation of multimodal disasterscaused by ejection of volcanic products'and MSD workshopで発表した.2010年の噴火後に土石流(ラハール)が頻発したインドネシア・メラピ火山において,現地調査を実施した.現地調査の結果と数値解析による予測結果を比較した結果,ラハールの氾濫箇所を予測するためには,精度の高い地形データの取得とラハールの流量の適切な予測が重要であることが分かった.噴火後は流域の地表の状態の変化にともなってラハールを発生させる降雨の条件や、発生するラハールの流量が経年的に変化する。ラハールの流量を適切に予測するためには、ラハールの流出率と流域の地表の状態の関係を定量的に評価することが必要である。平成26年度に予定していたPUTIH川,GENDOL川における現地調査は予定通りに進めることができ,噴火後数年にわたる河床変動の実態を把握することができた.しかし,水文観測については,PUTIH川における観測は問題無いが,GENDOL川に設置した計測機器が故障し,観測データが取得できなかった.そこで,PUTIH川における流出係数を用いて,シミュレーションプログラムを走らせ,平成25年から平成26年にかけての土砂生産・流出・河床変動予測を予定通りに実施し,実測結果と比較することができた.計画の一部である水文観測が予定通り進んでいないため(3)やや遅れていると評価した.27年度が最終年度であるため、記入しない。