hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「だし」による減塩食のおいしさ向上効果

各試料の塩分濃度を0.621.00%の5段階に調整後、それぞれ0.80%NaCl溶液と組にして60°Cで提供し、各組より塩味が強いもの、塩味の強さが好ましいものを回答してもらった。また各試料、被験者にノーズクリップ(NC)を着用の上、同様に検査してもらった。プロビット解析ならびに二点比較法の両側検定の結果、NCの有無に関わらずチキン・ブイヨンに塩味増強傾向があることが確認された。これは、野菜と鶏の呈味成分の相互作用によると考えられた。また野菜のみのブイヨンは、塩分濃度の0.701.00%の範囲でプロビット解析したところ、有意な塩味抑制効果がみられた。この効果は、野菜のにおいに起因すると考えられた。さらに、チキン・ブイヨンには低塩味域でおいしさ向上効果が認められたが、この効果に野菜由来の呈味成分が関与しないことも明らかとなった。また、チキン・ブイヨンは、昆布だし、鰹だし等に比べて油分が多い。そこでチキン・ブイヨンを4°Cに冷却し油脂を固化させて除去したものを調製し(油脂なし試料)、先述のとおり官能評価を実施した。その結果、油脂なし試料では、チキン・ブイヨンの減塩効果が消失した。以上のことから、チキン・ブイヨンに含まれる油脂も減塩効果に寄与している可能性が示された。最初に検討を開始したチキン・ブイヨンにおいて、想定外の要因により精度のよい官能評価結果が得られず、今年度、再試する必要が生じたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初、様々なだしについて並行して検討する予定であったが、最初に取り組んだチキン・ブイヨンにて、想定外に油脂含量が高く、官能評価が適切に実施できなかったため、進行に遅れが生じた。そこで、まず、チキン・ブイヨンについて課題を遂行することを優先することとした。また、だしの種類を限定したため、チキン・ブイヨンの食材別にその効果を検討することにし、さらに、問題となった油脂の存在が、風味の認識にどのような影響を及ぼすかについても検討することにした。
高齢者におけるリンパ球サブセットの新基準の設定

20代から90代までの健常者を対象に生活習慣調査とCD4陽性T細胞の測定を行い、加齢による変化、生活習慣との関連性の検討及び、高齢者独自のCD4陽性T細胞分画の基準値の設定を行った。その結果、CD8陽性T細胞比率と制御性T細胞(Treg)比率は青壮年期、中年期群に比して後期高齢期群で有意なに増加した。よって、CD8陽性T細胞比率とTreg細胞比率は高齢者群独自の基準値の設定を行った。健康度・生活習慣診断調査(DIHAL.2)とCD4陽性T細胞の関連性を検討したところTh2細胞数は「食事」と、Treg細胞比率は「規則的な睡眠」が影響することが示唆された。末梢血中のT細胞は人体の免疫機能を担う重要な細胞である。しかし、T細胞の分化成熟を行う胸腺は青年期をピークに加齢と共に退縮していくため、60歳には最大時の40%ほどの大きさまで退縮するとされている。現在、一般的に使用されている末梢血免疫細胞の検査基準値は青壮年期の成人を対象とするものであり、健常高齢者の基準値は定められていない。そこで、本研究では同意の得られた65歳未満の健常者、65歳以上の高齢者(在宅高齢者、老人ホーム居住在宅高齢者)を対象に、1高齢者の生活環境の差異が、末梢血免疫能に及ぼす検討する、265歳未満の健常者を青壮年期(44歳以下)、中年期(4564歳)にわけ、更に65歳以上の健康高齢者を前期高齢期(6574歳)と後期高齢者(75歳以上)にわけて検討し、加齢に伴う免疫能の変化を調査する、3健常高齢者の末梢血リンパ球サブセットの基準値の確立を目指す、以上3つの項目について検討を行うこととした。実施項目は、被験者の健康状態を把握するための生活習慣調査、生化学検査(AST、ALT、γ-GT、HDL-C、LDL-C、中性脂肪、HbA1c)、血圧測定、及び血球算定(赤血球数、Hb、Ht、白血球数、白血球分画)を行う。それに加え、高齢者の末梢血免疫能の指標としてリンパ球サブセット(CD4/CD8比)、CD4リンパ球サブセット(Th1/Th2比、制御性T細胞(Treg))測定を実施する。平成26年度研究計画では、群馬パース大学倫理審査委員会の承認を得た後65歳未満の健常者と老人ホーム居住高齢者を対象に検討を行う予定であったが、倫理審査の承認や、フローサイトメータの設定に時間がかかり研究開始が遅れ、ようやく学内にて65歳未満の健常者を募り生活習慣調査、血圧測定、生化学検査、血球算定、リンパ球サブセット測定、CD4+リンパ球サブセット測定をスタートしたところである。今年度は昨年度に引き続き被験者を募り、リンパ球サブセット(CD4/CD8比、Th1/Th2比、Treg細胞比率)における加齢に伴う変化、生活習慣による影響を調査した。群馬パース大学研究倫理審査委員会の承認を受けた後、同意の得られた20歳以上の男女を対象に、問診票と生活習慣調査票の記入を行った。その結果から健常と判断された被験者に対して血圧の測定、採血を実施し、更に採取した血液中のリンパ球サブセットを解析して、以下のことを第22回日本未病システム学会にて発表した。1.リンパ球サブセットにおいて性差による影響は認められなかった。2.年代別(青壮年期、中年期、前期高齢期、後期高齢期)におけるリンパ球サブセットの変化をStudent-t-testにて検討したところCD4/CD8比、Th1/Th2比は年齢による変化は認められなかった。しかし、Treg細胞比率は青壮年期に対して後期高齢期で有意に高値を示した。3.生活習慣(Daily smoking、Drinking history、Exercise habits等)によるリンパ球サブセットの影響を重回帰分析にて検討した。CD4/CD8比、Th1/Th2比はこれらの項目に関して影響は認められなかった。それに対しTreg細胞比率と年齢の間に有意な関連が、Treg細胞比率と運動習慣の間には関連傾向が認められた。これらのことにより加齢や生活習慣がTreg細胞比率に影響を与える可能性が示唆された。現在、検体数が目標にまで達していないため引き続き例数を増やし検討していく予定である。昨年度は研究協力機関である関連病院に倫理審査委員会がなかったため委員会の発足から始まった。よって倫理の承認を得るまでに時間を要し当初の研究計画より研究の進行は遅れていた。本年度は多くの検体を集めるため大学の関連施設だけでなく、高齢者が多く所属するスポーツクラブにも依頼し研究に協力いただくことができた。研究に協力いただいた被験者は主に関連病院を訪れた健診受診者やスポーツクラブに加入する高齢者であった。しかし、被験者の中にはリウマチや炎症性の疾患を有する方が何割かを占めていたため、同意は得られても実際に研究に参加できる人数が当初の想定よりも少なくなるという問題点が明らかとなった。よって今後はこの課題の解決に努めていきたいと考えてる。現在この問題の対策として、次年度早期にスポーツクラブ加入者への大掛かりなよびかけを行えるようスポーツクラブ側と日程調整をし、より多くの検体を集める予定である。本研究では生活習慣調査を行った後、血液算定、リンパ球サブセット、およびCD4陽性リンパ球サブセットの測定を行い、1加齢とともに変化する末梢血免疫細胞の推移を調査する。

2高齢者の生活環境の違いによる免疫能への影響を検討する。3健常高齢者における免疫担当細胞の基準値の設定を行う。以上、3項目について明らかにし、高齢者の健康増進に寄与することを目的とする。【1加齢とともに変化する末梢血免疫細胞の推移に関する調査】生活習慣調査、生化学検査の結果から免疫細胞に影響を与える疾患を持つ者を除外し、壮年期(44歳以下)、中年期(45歳64歳)、前期高齢期(65歳74歳)、後期高齢期(75歳以上)に分け検討した。その結果CD8細胞比率、制御性T(Treg)細胞細胞比率において有意な変化が認められた。また、20代、30代と各年代別に分類し再度検討したところ、CD4細胞比率、CD8細胞比率、CD4/CD8比、Treg細胞比率の項目において平均値に有意な差を認めた。【2高齢者の生活環境の違いによる免疫能への影響】本年度は在宅高齢者、老人ホーム居住高齢者に加えスポーツクラブに所属する高齢者の被験者の募集を行った。よって、様々な生活環境を持った高齢者のデータを獲得することができたため、これらのデータをもとに今後は高齢者の生活環境と免疫能の関係について統計解析を進め検討していく予定である。【3健常高齢者における免疫担当細胞の基準値の設定】1と同様の方法にて被験者の分類を行った後、統計解析を行い、各免疫細胞の中央値と95%信頼区間を求め、健常高齢者における各基準値を求める。以上の内容を今後学会や、学術誌にて発表していく予定である。平成27年度終了時は特に20代の健常者と65歳以上の高齢者の検体数が不十分であった。そこで本年度は、本学学生やスポーツジムに所属している高齢者を中心に研究協力の要請を行い検体を収集した。その結果、解析に必要な検体数を集めることが可能となり、当初の予定通り平成28年度中に検体採取を終了させることができた。また集積したデータを用い統計解析を行ったところ、「CD8細胞比率,Treg細胞比率が加齢によって影響を受ける可能性があること」、「各免疫細胞の基準値を求めること」、以上の2つの成果を得た。よって今後は学会や学術論文にて広く公表していく予定である。そして、もう1つの研究目標であった「高齢者の生活環境の違いによる免疫能への影響」については、復帰後に検討していく予定である。当初の予定では統計解析、学会発表および論文投稿は本年度中に行う予定であった。しかし、平成28年度9月より産前産後の休暇又は育児休業の取得に伴い、予定を延長して平成30年度までに成果の公表を行っていくよう計画を立てている。20代から90代までの健常者を対象に生活習慣調査とCD4陽性T細胞の測定を行い、加齢による変化、生活習慣との関連性の検討及び、高齢者独自のCD4陽性T細胞分画の基準値の設定を行った。その結果、CD8陽性T細胞比率と制御性T細胞(Treg)比率は青壮年期、中年期群に比して後期高齢期群で有意なに増加した。よって、CD8陽性T細胞比率とTreg細胞比率は高齢者群独自の基準値の設定を行った。健康度・生活習慣診断調査(DIHAL.2)とCD4陽性T細胞の関連性を検討したところTh2細胞数は「食事」と、Treg細胞比率は「規則的な睡眠」が影響することが示唆された。
教科体育における人間関係教育プログラム構築に関する基礎的研究

人間関係教育は教科の専門化によってどの教科においても直接的な学習内容にならず、「関わり」意識が希薄な教育はいろいろな問題を生起させてきた。このことを基本にこれまでの教科体育の授業での「嫌な思い出」についての調査の整理を行い、また初年度実施した郵送法による調査の集計結果や、いくつかの授業の中での人間関係教育プログラムの実施などから教科体育における人間関係教育についての基本的内容について検討した。「嫌な思い出」には、学習内容が厳しかったものの他に、教師と級友との人間関係に関わるラベリングに類似した記述がいくつかみられた。本調査票の基礎集計は、調査項目の多さ、ステレオタイプ的誤解、督促の回数、依頼状の表現など、調査技法の関係から回収率が低く、そのためにクロス表集計や多変量解析などでは、集計に耐えうる標本数が確保できず、十分な分析はできなかった。結果としては人間関係的内容を教科体育の具体的内容とすることについては、(1)これまでの教科体育の中や他の教育課程の中で行われているものであり、わざわざ行う必要がなく、それを導入することでかえって教科体育の深まりを阻害するのではないかという直接的な導入に消極的な意見と、(2)教育の現状やこれからの社会にとって、人間関係教育が非常に重要であるので、積極的に導入すべきである、という意見に2分された。いくつかの授業で人間関係についての内容(コミュニケーションの構造、集団の基本的理解、リーダーシップ)を意識して行った。基本的には運動の機能的特性に触れる経験が不可欠であるが、それをさらに深めていく場合、構造的特性への関心に加え、人間関係の内容もそれなりに必要であるということで、その基礎的理解のための学習内容を整理した。本年度は、基本的枠組みの設定、「運動嫌い作り」および「人間関係訓練」に関連する文献収集と整理、体育の授業の記録と分析、「運動嫌い作り」についての面接調査、「運動嫌い作り」の予備調査と集計整理、研究枠組みの再整理と本調査の実施、人間関係教育プログラムの試作と試行、授業記録と分析を研究内容としていた。「運動嫌い作り」関連の文献の収集と整理では、内部告発的な部分があり、これまで一般論として述べられる程度で、研究レベルのものは研究内容の一部分に類似のものが散見できる程度であった。「人間関係訓練」関連については、これまでの研究成果と体育に援用可能なものを整理することができた。体育の授業記録、および「運動嫌い作り」については、いくつかの授業で、学習者の立場からの過去の経験と授業の進行に伴う人間関係の変遷の記録を収集した。郵送法による社会調査は、10項目147質問の教師用の調査票を作成し実施した。回収は質問紙の体裁の関連からか回収率が思うようにあがっていない。調査の集計は回収分について進行中である。「運動嫌い作り」は教師が気づいていないか、認めたくない内容であり、教師自身の回答と学習者の回答とは、量的データと質的データの問題はあるが、これまでのところ明かに異なっている。教師からのより正確なデータ収集が基本となるが、来年度本調査の集計結果をふまえたまた補足調査を行う予定にしている。人間関係プログラムについては、体育の新しい手段論の展開でもあり、慎重に作業を進めている。調査の集計結果をふまえ、さらに検討を加え来年度授業の中でいくつか実験をしていくことにしている。本年度は、これまでのいくつかの授業で実施したこれまでの体育の授業での「いい思い出」「嫌な思い出」のうち、特に「嫌な思い出」について整理を行い、また昨年度実施した郵送法による調査の基礎的な集計結果をみながら、人間関係プログラムの構築の基礎的な内容について検討をした。「嫌な思い出」には、学習内容が厳しかったというものもあったが、教師と級友との人間関係に関わるラベリングと思われる内容記述がいくつかみられた。

本調査票の基礎集計は、調査項目がかなり多かったり、内容的にステレオタイプ的に考えられたり、督促の回数、依頼状の表現など、調査技法の関係からかなり回収率がおもったより低く、そのためにクロス表集計や多変量解析などでは、集計に耐えうる標本数が確保できず、十分な分析はできなかった。結果としては人間関係的内容を教科体育の具体的内容とすることについては、(1)これまでの教科体育の中や他の教育課程の中で行われているものであり、わざわざ行う必要がなく、それを導入することでかえって教科体育の深まりを阻害するのではないかという直接的な導入に消極的な意見と、(2)教育の現状やこれからの社会にとって、人間関係教育が非常に重要であるので、積極的に導入すべきである、という意見に2分された。いくつかの授業で人間関係についての内容(コミュニケーションの構造、集団の基本的理解、リーダーシップ)を意識して行った。基本的には運動の機能的特性に触れる経験が不可欠であるが、それをさらに深めていく場合、構造的特性への関心もあるが、人間関係の内容もそれなりに必要であるということで、その基礎的理解のために内容を整理した。
北極雪氷圏変動を示す氷コア気候-環境シグナルの研究

1.雪氷コア試料の採取と解析を行なった。スバールバル諸島の北東に位置する、北緯80度の北東島頂上域にて210m深の浅層のコア掘削を実施した。層構造、密度、pH、電気伝導度、氷温の現場解析により、夏の融解の影響が少ないコアであり、`93.`94年の融解の影響の強いコアとの比較解析で、雪氷への気候-環境情報がシグナル化される機構を解明できることが示された。氷河滞在中にエアロゾル試料、降雪試料の採取を行い、2。5m深ビットでの詳細な層位観測・雪氷試料および気象観測資料と合わせて、210m雪氷コアに含まれる気候-環境シグナルを抽出するための基礎資料とした。現在、解析中である。氷期氷床の残存氷体であるカナダ極北バッフィン島ベニー氷帽にて採取した雪氷コアは固体電気伝導度測定から、現在からウイスコンシン氷期までの気候-環境情報を持つコアであると判明した。主課題は、過去数百年間の気候及び環境変動の復元であるが、その中で降水の酸性化傾向と固体微粒子の降ドフラックスに重点をおいて解析を進めている。雪氷コア解析の実施。ニーオルスン基地に設置された低温実験室で北東島の固体電気伝導度の測定をした。この結果、1812年のタンボラ火山活動が95m付近に固定でき、平均涵養量を測定した。同低温実験室に保存してある北東島雪氷コアを処理し、凍結状態で試料を国内に持ち帰り、化学分析を行った。現在、大陸・海洋起源物質の季節変動・雪氷試料中での環境放射能強度、雪氷試料に反映される海氷域起源シグナルの定量解析に力点をおいて、解析を進めている。3.冬期にニーオルスン基地に滞在したエアロゾル試料、降雪試料の収集に努めた。同時に積雪として地面に固定された試料を採取し大気中から雪氷圏への物質輸送過程の研究を行った。気象状況と合わせて本試料を解析し、コア解析から北極域の気候シグナルを読み取る基礎資料として活用する予定である。4.比較氷河による堆積環境の研究。`93年から`95に雪氷コア掘削をおこなったブレッガー氷河、オスゴルド氷河、北東島氷河は、北極海を取りまく氷河・氷床の中で最も海洋の影響を受けやすい地域に位置する。これら3氷河はスバールバル諸島の同緯度で西から東に位置しており、雪氷コア解析の結果を比較解析することで、スバールバル諸島の堆積環境についてのいくつかの知見が得られた。共通性としては、積雪が堆積した後、融解再凍結を繰り返しながら早いスピードで氷化していくこと、酸素同位体は周期的に変化しているが、季節変動とは関係ないこと、pHの鉛直プロファイルは酸性化傾向を示さないことが明らかになった。東西方向の地域差として、東高西低型は、フィルン層の厚さ、年間涵養量、年平均降雨量、総イオン量であり、逆に西高東低型は、完全氷化速度、氷温、融雪量、イオン流出量であった。これらの地域特性を定性的に説明するモデルを作成し、気候・環境変動のシグナルが示す物質循環の解明への手がかりを得た。5.ロシア北極圏予備調査。国際共同雪氷観測「環北極海雪氷コア解析計画」の掘削地点の調査と表面雪氷層の観測のため、夏季にタイミール半島とセブリナヤ・ゼムリア島の氷河・氷帽の調査をした。気候-環境シグナルが良好に保存されていであろうセブリナヤ・ゼムリア島最大のアカデミアナ-ク氷帽の頂上域(海抜780m)が最適地であるとわかった。冬季には、シベリア中央部にて、微気象観測と表面積雪の採取を行い、シベリア寒気団の発達に伴う気候シグナルの生成とその雪氷への物質輸送過程の研究を行った。6.北極雪氷圏に関する共同研究。北極雪氷の調査・観測の中心である、コペンハーゲン大学、ロシア北極南極研究所、ノルウエー極地研究所の研究者と、情報交換を行い、来年度以降の共同観測研究計画をたてるべく、研究打ち合わせをおこなった。現在、解析中である。雪氷コア解析の実施。

同低温実験室に保存してある北東島雪氷コアを処理し、凍結状態で試料を国内に持ち帰り、化学分析を行った。現在、大陸・海洋起源物質の季節変動・雪氷試料中での環境放射能強度、雪氷試料に反映される海氷域起源シグナルの定量解析に力点をおいて、解析を進めている。3.冬期にニーオルスン基地に滞在したエアロゾル試料、降雪試料の収集に努めた。同時に積雪として地面に固定された試料を採取し大気中から雪氷圏への物質輸送過程の研究を行った。気象状況と合わせて本試料を解析し、コア解析から北極域の気候シグナルを読み取る基礎資料として活用する予定である。4.比較氷河による堆積環境の研究。`93年から`95に雪氷コア掘削をおこなったブレッガー氷河、オスゴルド氷河、北東島氷河は、北極海を取りまく氷河・氷床の中で最も海洋の影響を受けやすい地域に位置する。これら3氷河はスバールバル諸島の同緯度で西から東に位置しており、雪氷コア解析の結果を比較解析することで、スバールバル諸島の堆積環境についてのいくつかの知見が得られた。共通性としては、積雪が堆積した後、融解再凍結を繰り返しながら早いスピードで氷化していくこと、酸素同位体は周期的に変化しているが、季節変動とは関係ないこと、pHの鉛直プロファイルは酸性化傾向を示さないことが明らかになった。東西方向の地域差として、東高西低型は、フィルン層の厚さ、年間涵養量、年平均降雨量、総イオン量であり、逆に西高東低型は、完全氷化速度、氷温、融雪量、イオン流出量であった。これらの地域特性を定性的に説明するモデルを作成し、気候・環境変動のシグナルが示す物質循環の解明への手がかりを得た。5.ロシア北極圏予備調査。国際共同雪氷観測「環北極海雪氷コア解析計画」の掘削地点の調査と表面雪氷層の観測のため、夏季にタイミール半島とセブリナヤ・ゼムリア島の氷河・氷帽の調査をした。気候-環境シグナルが良好に保存されていであろうセブリナヤ・ゼムリア島最大のアカデミアナ-ク氷帽の頂上域(海抜780m)が最適地であるとわかった。冬季には、シベリア中央部にて、微気象観測と表面積雪の採取を行い、シベリア寒気団の発達に伴う気候シグナルの生成とその雪氷への物質輸送過程の研究を行った。6.北極雪氷圏に関する共同研究。北極雪氷の調査・観測の中心である、コペンハーゲン大学、ロシア北極南極研究所、ノルウエー極地研究所の研究者と、情報交換を行い、来年度以降の共同観測研究計画をたてるべく、研究打ち合わせをおこなった。春期に氷河の融解過程の研究を実施した。温暖氷河では氷河の融解過程がコア情報の一部として記録されている。ここでは氷河の融解現象が氷河表面層構造に及ぼす影響を具体的に調査した。今後、コア解析から環境シグナルを取得する参考情報として位置づけるつもりである。雪氷コア試料の採取を行った。オルゴドス氷河中央部で雪氷コアの目視観測を実施した。採取したコアは189mと49m長2本である。現地でコアの目視観測を実施すると共に掘削孔を利用して氷体温度の鉛直分布を得ることが出来た。なお、短いコアは人工放射能の解析のため主にノルウェー国の共同研究者(Dr.Bernard Lefauconnier)を中心に解析体制を整えた。全てのコア試料は最終的にニ-オルソン基地に融解することなく格納した。雪氷コア解析の実施。ニ-オルソン基地に設置された低温実験室でコア処理を実施し、試料の一部を国内に持ち帰った。現在さらに詳しい分析を実施中である。
複合組織再生-培養粘膜細胞移植による人工膀胱作成-

再建外科学において粘膜裏打ちを有する組織再建材料への需要は大きい。すなわち鼻や口腔、あるいは食道、生殖泌尿器領域、膣再建や膀胱癌切除後の膀胱再建などにおいて粘膜付組織が必要とされる。しかし、現時点でこの粘膜裏打ちの付いた組織移植はごく一部の動物実験施設で成功しているに過ぎない。我々は、新しい粘膜組織の再建材料の開発を目的として、口腔由来の培養粘膜細胞を筋膜上に移植することで、筋膜とのcomplexを作製することが可能であるかについて検討した。日本白色種家兎の舌下面から粘膜を採取した。分離した粘膜細胞は、4週間で2回の継代を行ない、粘膜を採取した同一個体の大腿筋膜上に移植した。その1週間後に細胞を注入した筋膜を筋実質と共に摘出し,ヘマトキシリンーエオジン(HE)染色および抗サイトケラチン抗体を用いた免疫染色を行い,注入した筋膜上への粘膜の生着の有無を観察した。H-E染色において細胞を移植した筋膜上には膜様組織の増生を観察した。また、この膜様組織を構成する細胞は、上皮の特異的シグナルであるサイトケラチン陽性細胞がほとんどであった。以上のように、培養粘膜細胞を筋膜上に移植した結果、サイトケラチン陽性の粘膜細胞が増生し,筋膜-粘膜のcomplexを作製することに成功した。このことは、筋組織と粘膜とを架橋するscaffoldとして筋膜が利用可能であることを示し、今後、粘膜を有する中空性器官の再建への応用が期待された。平成15年度、平成16年度を通じ文部科学省科学研究費補助金にて、兎口腔粘膜細胞の培養法は確立された。また、培養粘膜細胞が筋層内に注入された後筋層に生着し得るか確認している段階で研究は終了した。今回の研究では、兎の舌下面から採取した舌粘膜細胞を培養し、培養粘膜細胞が無細胞真皮マトリックスを担体として筋層に生着するかを確認することを第一目的とする。研究の最終目標は、膀胱や食道のような筋層に包まれた粘膜裏打ちを有するCavityが形成されるかを確認し遊離移植後、膀胱あるいは食道としての機能を獲得しえるかを見極めることである。兎口腔粘膜細胞培養法は、ほぼ確立されたが、bFGF(フィブラストスプレー(トラフェルミン))を用い、培養速度のより速い条件を引き続き検討していく。0.25μg/mlから10ng/mlまでの範囲で好条件を検索する予定である。現段階では0.25μg/mlが最適濃度である。培養粘膜細胞はcytokeratinsで染色を行い、粘膜細胞であることを確認した。これを筋膜上へ播種した。筋層への培養細胞の生着には、何らかの架橋が必要であるが無細胞真皮マトリックスではなく単純に生体内に存在する筋膜は架橋にならないかと思い実験計画をたてた。現在筋膜上へ培養細胞を播種し、1週間後に筋肉と共に取り出し切片の評価をしている最中である。平成19年度は筋膜を接着因子とした粘膜裏打ち筋組織を作製し、これを用い膀胱、血管などを作成する予定である。
タウ蓄積アストロサイトの変化に見出すー異常蛋白の伝播要因

ARTAG: aging-related tau astrogliopathyは,タウオパチー(PSP等)で認める疾患特異的なタウ陽性アストロサイトとは形態的に区別され,加齢性変化とされていた.近年,ARTAGがタウオパチーに高率に合併し,ARTAG由来のタウ蛋白が伝播能を示したことから,病的変化として注目される.その一方,実際のヒト脳内ではARTAGは限局的な分布に留まる.「ARTAG (限局的なタウ病変)」と「PSP (広範なタウ病変)」両者における違いに着目し,組織学に加え,生化学的,分子生物学的に両者を比較検討することで,病的蛋白の伝播機構及びタウオパチーの病態解明に迫りたい.ARTAG: aging-related tau astrogliopathyは,タウオパチー(PSP等)で認める疾患特異的なタウ陽性アストロサイトとは形態的に区別され,加齢性変化とされていた.近年,ARTAGがタウオパチーに高率に合併し,ARTAG由来のタウ蛋白が伝播能を示したことから,病的変化として注目される.その一方,実際のヒト脳内ではARTAGは限局的な分布に留まる.「ARTAG (限局的なタウ病変)」と「PSP (広範なタウ病変)」両者における違いに着目し,組織学に加え,生化学的,分子生物学的に両者を比較検討することで,病的蛋白の伝播機構及びタウオパチーの病態解明に迫りたい.
電極界面のフェムトケミストリー:超高速非線形分光法による探索と解析

本研究では、電極界面吸着分子について数数100fsで起こる超高速化学現象(フェムトケミストリー)を探索・解析することを目的とした。固液界面の超高速化学現象を発熱を介して観測するという着想から、超短パルスレーザーを用いて金属単結晶電極/液体界面の過渡反射率測定を採用している。先に、申請者らは多結晶白金電極で超高速応答が電極電位や支持電解質に依存することを見出している。そこで、実験的にこの現象の追求・解明、および、吸着分子の関与する超高速相互作用の探索を試みた。当初、白金単結晶系を試料とする予定であったが、金を試料とすることが可能な実験装置系を組むのに成功したこと、金の多結晶を試料として興味深い実験結果を得たこと、金単結晶の作成・取り扱いがより容易であることから、白金に換えて金を電極材料に用いて検討し、以下の研究成果を得ている。1.超高速応答の電位依存測定系を装置を開発・制御用ソフトウエアを自作の上、超高速応答測定、サイクリック電位走査測定、電位ステップ測定、面内分布測定を可能とした。2.開発した装置により、金多結晶/過塩素酸水溶液系の定電位過渡反射率応答測定を行い、白金同様に、金電極での数100fsの超高速応答の電極電位依存を始めて観測するのに成功している。サイクリック電位走査測定を併用して確認を取るとともに、電位依存の原因が光励起された高温電子の緩和過程の電位依存に由来すると結論した。3.電位ステップ応答の実験から、酸化がはじまる電位にて特異的に信号に乱れが生じること、面内分布測定からこの時電極表面での空間的な不均一が極めて大きいことが観測された。酸化初期における島状の酸化ドメインの存が示唆された。4.単結晶金(111)面を作成して電流電位曲線にて面を確認した。釣り下げ方にて超高速応答の電位依存を測定を可能とする超高速分光/電気化学セルを試作し測定実施中である。
コロイドアモルファス集積体をベースとした構造色材料の革新的機能化

本研究課題では、角度依存性の小さい構造色材料をサブミクロンサイズの単分散無機微粒子のアモルファス状集積体をベースに構築し、その機能化を図ること目的とした。コロイドアモルファス集積体による構造色発色では「黒色添加物」が鍵であることに着目し、光で繰り返し着色・消色を制御できるフォトクロミズム特性を構造色材料に付与するための基礎検討を行った。さらにコロイドアモルファス集積体をコーティング膜として、簡便に「塗装」する技術の開拓について電気泳動電着法を応用することで検討した。本研究では、角度依存性のない構造色材料の高機能化と実用性向上を目指し、コロイドアモルファス集積体によるフォトクロミズム特性を有する構造色材料の構築と泳動電着法を用いたコロイドアモルファス構造色塗装法の開発の課題に取り組んでいる。平成26年度は「コロイドアモルファス集積体によるフォトクロミズム特性を有する構造色材料の構築」をメインの課題として取り組んだ。まず、研究代表者はゾルーゲル法による単分散シリカ粒子合成を応用して様々な複合粒子の合成を行った。光の干渉による散乱をコロイドアモルファス集積体から生じさせるには用いる粒子はサイズの揃った、いわゆる単分散である必要がある。そこで、Stober法を応用した手法で単分散SiO2粒子を合成し、その後、交互積層法によってその表面に水溶性チタン錯体を被覆し、焼成によってそれをTiO2とすることで、SiO2-TiO2コアシェル粒子を得ることに成功した。その際、チタン錯体の種類でTiO2の結晶相を変えること、交互積層の回数でTiO2シェルの厚さを制御することにも成功した。また、これに硝酸銀を添加し、紫外線を照射することで銀ナノ粒子が析出し、着色が起こることも確認した。研究分担者の協力のもと、これをコロイドアモルファス集積体にすることも行った。研究分担者は、様々な手法で白色粒子と黒色添加物を混合し、構造色を発現させる条件の検討を行い、平成27年度に予定している「泳動電着によるカーボンブラック層/シリカコロイドアモルファス層の形成」での条件設定に必要な予備的データを得ることに成功した。本研究課題では、角度依存性の小さい構造色材料の高機能化と実用性向上を目指し、コロイドアモルファス集積体による構造色材料の構築に取り組んできた。最終年度である平成27年度は、前年度から実施している「フォトクロミズム特性を有する構造色構築」について、SiO2-TiO2コアーシェル粒子を用いたコロイドアモルファス集積体の構築に引き続いて取り組むとともに、「泳動電着法を用いたコロイドアモルファス構造色塗装法の開発」について主に取り組んだ。まず、様々な粒径の単分散シリカ粒子の分散液を用い、インジウムースズ酸化物(ITO)膜付透明電極基板に電気泳動電着を行ったところ、アモルファス状態で集積した粒子堆積膜が得られた。次にシリカ粒子分散液に少量のカーボンブラックナノ粒子を添加し、同様の泳動電着を行った。これによって得られた粒子堆積膜は構造色を呈するコーティング膜となることが分かった。その発色状態はカーボンブラックナノ粒子の添加量で変化し、その添加量には最も鮮やかに発色する最適値があることが分かった。また、この構造色は用いるシリカ粒子の粒径を変えることによって発色する構造色が青や緑、赤などと自在に制御することが可能であることも分かった。これら得られた構造色コーティング膜について様々な角度で反射スペクトルを測定したところ、その構造色の角度依存性はコロイド結晶の構造色と比較して小さいことが明らかとなった。また、この泳動電着による構造色コーティングは平板基板のみならず、フォークのような複雑な形状を有する基材に対しても可能であることも明らかとなった。以上のように、「灰色の塗料」から多彩な色の塗装を電着によって実現することに成功した。計画当初はSiO2-TiO2微粒子をシリコンとチタンのアルコキシドを組み合わせて作製することを試みたが、こちらは目論見通りの単分散粒子として合成することが困難であった。そこでシリカ粒子を単分散粒子として合成した後、水溶性チタン錯体を交互積層法によってその表面に被覆し、焼成でTiO2とすることで単分散SiO2-TiO2コアーシェル粒子を合成する方法に変更し、目的の機能を有する粒子を合成できた。これによって研究開始当初に生じた遅れを年度内に取り戻すことができた。また、平成27年度に計画している予定の予備実験も行うことができた。これらのことを総合的に勘案すると本年度は年度当初に立てた計画に対して、おおむね順調に研究が進展したと判断できる。無機材料科学平成26年度の研究でで単分散SiO2-TiO2粒子をコアーシェル粒子として合成することに成功し、それを用いたコロイドアモルファス集積体も得られている。

その構造色機能の実現のため、黒色添加物が必要となるが、当初の計画通り、光照射による銀ナノ粒子の析出について検討するほか、TiO2シェル層を還元し、酸素空孔を生じさせて、これを黒色化するアプローチも今後検討する。また、泳動電着を用いたアプローチについても、平成26年度に得られた予備的データを活用し、「灰色の塗料」から多彩な色の塗装を電着で実現することを今後検討していく。次年度使用額が生じた理由として、まず、研究代表者と研究分担者が様々な機会で顔をあわせる機会があり、その機会を利用して打ち合わせができたため、別途研究打ち合わせのための国内旅行を行う必要がなかった。また、化学試薬などの消耗品類も当初予定していたほどの購入を行わなくても研究計画を十分に達成できた。次年度使用額の使用計画としては、前年度に得られた成果を広く公表するため、国内および国際学会での発表を行う予定であり、その参加のための旅費に使用する。また、得られた成果に基づき、平成27年度では研究を加速させ、場合によっては当初計画以上の段階まで研究を進めるために、化学試薬などの消耗品購入費としても充てる予定である。
フェルミ波長サイズの変調を加えた2次元電子系試料作成法の開発と磁気輸送測定

前年度に作成した試料作成用の超高真空槽に、新たに購入した反射高速電子回折用の電子銃(日本ビーテック社製)を取り付けた。金属の超高真空中での真空蒸着により作成されるナノメートルサイズの微結晶粒子によりGaAs/AlGaAs2次元電子系に変調を加える試料作成の試みの際に、その場で直接表面の詳しい状態を観測する手段を得た。また、従来法である、電子ビームリソグラフィーを使用した変調導入法で作成した試料について測定を進めた。その結果、変調の長さスケールとしては、まだフェミル波長の2倍弱程度(最短70nm)にとどまっているものの、そこに現れる磁気抵抗振動に次の2つの新しい知見を得た。(1)超格子でさらに超格子を形成する"超"超格子を作成し、その磁気抵抗振動の振動項は周期と位相を独立に制御できるものであることを示した。(2)磁気抵抗の振動の振幅は、移動度が十分に高く平均自由行程が十分に長い2次元電子系基板を使用した超格子では、変調を1次の摂動で取り扱った理論でほぼ完全に記述できること、理論より低磁場側での振幅の減衰が速い場合、その減衰は(π/μ_wB)/sinh(π/μ_wB)項をかけることにより記述でき、パラメータμ_wは使用する2次元電子系基板の平均自由行程に比例すること、さらに、その比例定数はGaAsチャンネル層とそこに電子を供給するドープ層の距離の2乗に比例することを見いだした。(1)、(2)とも短い長さスケールを実現したことにより得られた結果であり、現在投稿論文を準備中である。本研究では超高真空内でGaAs/AlGaAs2次元電子系基板上にポテンシャル変調を加える金属等を制御性よく蒸着することが最も重要な点である。そこで、多くの蒸着源を取り付けられ、かつ容易に高い真空度が得られるようなコンパクトな超高真空層を設計し、作製を依頼し(北野精機)完成させた。次年度に購入予定の反射高速電子の取り付けにも対応している。また、本研究に用いるのに最適なGaAs/AlGaAs2次元電子系基板の分子線エピタクシーによる成長も手がけ、新たに、2次元電子系が表面から25nmと浅い位置にあり、基板表面の金属等の影響が長さのスケールを損ねることなく伝わり、かつ、磁気抵抗等の測定に重要な高い移動度(50100m^2/Vs)を持つ基板を数枚成長した。それと平行して、従来から行われている電子線リソグラフィーを用いた手法で、可能な限り短い長さのスケールを導入した2次元電子系の作成を試みた。その結果もっとも短いもので、周期70nm、フェルミ波長の2倍弱の1次元周期的変調を導入した試料の作成に成功し、低温下の磁気抵抗に整合性振動を観測する事ができた。今までに作成されてきた同種の試料よりかなり周期が短い(現在までに報告されている同種の試料の中で最も短い)ため、より高次のそして多数の振動が観測でき、その振幅の大きさの理論との対応を検証できた。本研究の主目的である、金属等の蒸着による方法との併用する可能性を模索しているところである。
細胞質分裂におけるアクチン繊維と膜蛋白質(CD43とCD44)との相互作用の解析

1、分裂溝においてアクチン繊維が細胞膜を引っぱるための構造的基盤にERM蛋白質が含まれるのではないかと考え、ERM蛋白質と分裂溝に濃縮するタイプの膜蛋白質とが実際に結合するのかを検証することにした。2、ERM蛋白質は、バキュロウイルス/昆虫細胞の発現系から精製したものを使用した。膜蛋白質としては、CD43とCD44とを選び、GST融合蛋白質のかたちで、その細胞質領域を大腸菌に発現させ、グルタチオンビーズ上に精製した。ビーズ上の融合蛋白質とERM蛋白質を混合し、洗浄後も結合しているERM蛋白質を抗体により検出した。細胞における局在を見るためには、E型カドヘリンの細胞外領域をダクとCD43:CD44の細胞質領域の全長や欠損変異蛋白質をつなげた融合蛋白質を哺乳類培養細胞に発現させた。3、CD43とCD44の細胞質領域とERM蛋白質とは、in vitroにおいて直接結合した。この結果は、それぞれの膜蛋白質の細胞における分布がERM蛋白質と一致することを分子レベルで示すものであり、ERM蛋白質がアクチン繊維と細胞膜との結合の場に含まれることを支持する。膜蛋白質における、ERMとの結合に必要な領域を細胞膜直下の約30アミノ酸(CD43)、訳20アミノ酸(CD44)にまで絞り込むことができた。細胞の中でERMとCD43、CD44との分布が一致することに、これらの結合領域が実際に必要かどうかを確かめるために、CD43、CD44の細胞質領域の欠損変異膜蛋白質をマウスL細胞に発現させたところ、結合領域を持つ膜蛋白質はERMと局在が等しく、結合領域を持たない膜蛋白質は局在の正確な一致は見られなかった。これらの2つの結合領域のアミノ酸配列間共通点である、正の荷電が結合に必要なのかもしれない。
古代中国人類集団の遺伝的多様性とその時代変遷に関する調査研究

世界を代表する古代文明の一つである黄河文明を担った人々とはどのような人たちであったのかを明らかにするべく,中国・河南省安陽・商代遺跡(殷墟)ならびに周辺遺跡の調査を進め,出土した古人骨試料のDNA分析をおこなった。中国科学院・遺伝発生生物学研究所ならびに中国社会科学院・考古研究所に所属する中国側共同研究者(研究協力者)と共に,中国社会科学院・考古研究所・安陽工作所を拠点として,商代晩期(殷墟)を中心に古人骨試料の収集をおこなった。収集した古人骨は,中国科学院・遺伝発生生物学研究所にてDNA分析のための前処理としての古人骨試料のクリーニング作業をおこなった後,順次,DNAを抽出した。抽出・精製したDNAをテンプレートとして,高度の遺伝的多様性を有し,世界中の多くの現代人類集団およびいくつかの古代人類集団に関する塩基配列データが既に得られているために本研究の目的に最も適したミトコンドリアのDループ領域に関しPCR法にてDNA増幅を試みた。増幅に成功した古人骨個体について,直接決定法により塩基配列を解読した。古代中国を代表する遺跡の一つである殷墟に住んでいた人々の遺伝的特性を明らかにするために,得られた塩基配列情報量の増大を進めると共に、数理的分析を現在進めている最中である。また,遺跡より出土した炭化米のDNA分析もおこなった。これまでに収集・分析した炭化植物試料は,約5000年8000年前の中国・河南省ならびに江蘇省の遺跡から出土した炭化米である。さらに,殷墟における出土古人骨試料の収集中に頭部に青銅器の破片が刺さり,腸骨,四肢の長骨に多数の傷を受けた古人骨を発見、法医人類学的分析により死亡状況の推定ならびに凶器の同定をおこなった。中国社会科学院・考古研究所に所属する中国側共同研究者と共に,同研究所・安陽工作所(河南省・安陽)を中心拠点として、商代ならびにそれ以前の遺跡発掘のための事前調査ならびに古人骨試料の収集をおこなった。収集した古人骨は,日本側研究者ならびに中国科学院・遺伝研究所に所属する中国側共同研究者との共同作業により,DNA分析のための前処理としての古人骨試料のクリーニング作業をおこなった。前処理を終えた古人骨試料から順次,DNAの抽出を開始した。抽出・精製したDNAをテンプレートとして,PCR法を用いてDNAの増幅を試みた。DNA増幅をおこなった領域は,高度の遺伝的多様性を有し,世界中の多くの現代人類集団およびいくつかの古代人類集団に関する塩基配列データが既に得られているために本研究の目的に最も適したミトコンドリアのDループ領域とした。増幅に成功した古人骨個体について,PCR direct-sequencing法による塩基配列の決定をおこなった。また、遺跡より出土した炭化植物のDNA分析によっても古代中国人類集団の遺伝的多様性、特にその時代的変遷に関する貴重な情報が得られることから、炭化植物試料を収集するための予備調査もおこなった。今年度は炭化植物試料を中心に、中国科学院・遺伝発生生物学研究所に所属する中国側共同研究者と共に古代栽培植物DNAの分析をおこなった。これまでに収集・分析した炭化植物試料は,約5000年8000年前の中国・河南省ならびに江蘇省の遺跡2ヶ所から出土した炭化米である。また、約2000年前の日本の弥生時代の遺跡2ヶ所(奈良県ならびに鳥取県)から出土した炭化米も併せて分析した。これら炭化植物試料が炭化米であろうとする根拠はその形態的特徴から判断されていた。そこでまず種の確認をDNAからおこなうこととした。すなわち、これら古代栽培炭化植物試料からDNAを抽出、続いて、精製したDNAをテンプレートとして,PCR法を用いてDNAの増幅を試みた。

DNA増幅をおこなった領域は,既に複数の植物種でその塩基配列情報が明らかにされ、またそれら植物種間に高度の多様性を有し,種の同定も含めて本研究の目的に適した葉緑体DNAのPS-ID領域とした。PCR実験の条件、とくに、プライマーの設計に細心の注意を払うと共に、多種類のプライマーを組み合わせて最適化の条件を探った結果、約2000年前の日本(奈良県)の遺跡3地点からの炭化植物試料ならびに約5000年前の中国(江蘇省)の遺跡からの炭化植物試料についてDNA増幅に成功した。これらDNA増幅に成功した炭化植物試料について直接法による塩基配列の決定をおこなった結果、間違いなくコメ由来のDNAであることが確かめられた。以上の炭化植物試料に関する研究に加え、新たな古人骨試料の収集のための予備調査をおこなった。今年度も昨年度と同様に炭化植物試料を中心に、中国科学院・遺伝発生生物学研究所に所属する中国側共同研究者と共に古代栽培植物DNAの分析をおこなった。これまでに収集・分析した炭化米試料に加えて、約5000年8000年前の中国・河南省の遺跡から出土した炭化米試料のサンプリングを重点的に実施した。また、日本の稲作の歴史を知る上で、これまでに収集した約2000年前の日本の弥生時代の遺跡出土の炭化米試料ばかりでなく、中世の遺跡(福島県および和歌山県)から出土した炭化米試料の収集もおこなった。これは、日本の稲作の歴史を知るためには、日本への稲作の伝播を知る時空間的に知る必要があるのが理由である。昨年と同様に、従来これら炭化植物試料が炭化米であろうとする根拠はその形態的特徴から判断されていたので、そこでまず種の確認をDNAからおこなうこととした。すなわち、これら古代栽培炭化植物試料からDNAを抽出、続いて、精製したDNAをテンプレートとして,PCR法を用いてDNAの増幅を試みた。DNA増幅をおこなった領域は,既に複数の植物種でその塩基配列情報が明らかにされ、またそれら植物種間に高度の多様性を有し,種の同定も含めて本研究の目的に適した葉緑体DNAのPS-ID領域とし、昨年度に改良を加えた実験条件にて、DNA増幅と直接法による塩基配列の決定に成功し、間違いなくコメ由来のDNAであることが確かめられた。古代栽培イネの遺伝的多様性を明らかにするために、上述の実験分析データの蓄積を重点的に進めている。
次世代コプロセッサの活用によるコミュニティ津波予報システムの構築

大幅な演算性能向上が期待される次世代コプロセッサを活用して,自治体などコミュニティでの自立的・分散的な運用が可能なリアルタイム津波浸水・被害予測システムを構築することを目的とし,計算モデル,計算資源量や予測内容の量と質,および導入するハードウェアについての仕様を明らかにした.計算モデルについては,非線形長波式の差分法による従来のモデルに加え,近年開発が進められている新しい計算法である格子ボルツマン法を検討し,2011年東北地方太平洋沖地震津波の再現計算とその評価を通じて,次世代の数値計算モデルとしての有効性を実証した.非線形長波式の差分法による従来のモデルを採用した場合の性能評価を,複数のコンピュータアーキテクチャを用いて比較し,その優劣について評価した.予測システムに組み込む次世代チップの候補としては,Intel製のプロセッサ(Xeon Phi),NECのベクトルプロセッサSX,および最新のNEC製ベクトルプロセッサSX-Auroraとして,性能評価を行った.その結果,最新型ベクトル型プロセッサSX-Aurora TSUBASAが最も効率性が高く,ベクトル化と,計算領域の最適化,並列処理における負荷分散によって,従来法よりも大幅な性能向上が期待できることを明らかにした.上記の検討から,本研究で提唱したリアルタイム津波浸水・被害予測方式を利用して,自立・分散型の津波予報システムを構築する場合のハードウェアとしては,最新型ベクトル型プロセッサSX-Aurora TSUBASAを配したシステムを導入することが,コスト,性能,冗長性から最も優れていることを確認することができた.津波浸水予測手法の次世代コプロセッサへの実装を目指し,解析プログラムの検討・開発を行った.具体的には,非線形長波式およびナビエ・ストークス式と等価な格子ボルツマン方程式を選択し,それを数値的に解く方法を採用して,コード開発,検証を行った.格子ボルツマン法による津波計算のアルゴリズムは,完全な陽解法で実施可能であり,次世代コプロセッサへでのシミュレーション実行も高効率となることを確認できた.具体的な成果は以下の通り.多緩和時間モデルによる自由表面流れ解析手法を開発した.一検証として静水状態を保つシミュレーション行ったところ,格子BGKモデルに対して壁面境界条件の計算精度が向上し,水面を水平に保つことに成功した.また,ダムブレーク問題の再現計算を通じて,計算過程における流体の密度分布が滑らかとなり,自然な流体の挙動を,高精度に再現できることは分かった.次に,格子ボルツマン方程式の外力項に着目した高精度化について検討を行った.本研究の手法を用いて2011年東北地方太平洋沖地震津波の再現計算を行ったところ,本手法は,従来の格子ボルツマン方程式と比較し,有限差分法の計算結果をよく再現することが可能であることを明らかにした.次世代コプロセッサの仕様を踏まえて,その性能を効果的に活用できる計算法を検討し,その実証を行うことができたため,計画通り順調に進展していると判断した.大幅な演算性能向上が期待される次世代コプロセッサを活用して,自治体などコミュニティでの自立的・分散的な運用が可能なリアルタイム津波浸水・被害予測システムを構築することを目的とし,ユーザのニーズに応じて独自運用を実現するための要件を,計算モデル,計算資源量や予測内容の量と質の関係で検討した.計算モデルについては,非線形長波式の差分法による従来のモデルに加え,近年開発が進められている新しい計算法である格子ボルツマン法を検討し,次世代の数値計算モデルとしての有効性を確認することができた.非線形長波式の差分法による従来のモデルを採用した場合の性能評価を,複数のコンピュータアーキテクチャを用いて詳細に実施した.予測システムに組み込む次世代チップの候補として,当初から検討していたIntel製のプロセッサ(Xeon Phi)とNECのベクトルプロセッサSXの性能評価を行った.結果として,県レベルの領域(最終格子サイズ10m)を予測対象とする場合,現行のスパコンで用いられるベクトルプロセッサSXを活用した方が短時間での予測に有利であることが分かった.さらに,予報対象領域の大きさや計算に利用する地形データ(メッシュデータ)の接続方法を工夫することで,更なる高速化が可能であることも明らかになった.そこで,NECの次世代ベクトルプロセッサSX-Auroraの性能評価を新たに実施するための計画を立案し,その評価結果を得た上で最終成果報告を行うこととした.2017年時点で利用できるコプロセッサを活用し,津波予報システムとしての性能評価を行い,コミュニティレベルで運用が可能な津波予測システムを開発できることを実証し,その要件を明らかにすることで,当初の計画通りの成果が得られたから.一方,2018年に市場に出る新しいプロセッサを活用することでさらなる高速化が図れることが判明したため,研究期間を延長して追加検討を行うこととした.大幅な演算性能向上が期待される次世代コプロセッサを活用して,自治体などコミュニティでの自立的・分散的な運用が可能なリアルタイム津波浸水・被害予測システムを構築することを目的とし,計算モデル,計算資源量や予測内容の量と質,および導入するハードウェアについての仕様を明らかにした.計算モデルについては,非線形長波式の差分法による従来のモデルに加え,近年開発が進められている新しい計算法である格子ボルツマン法を検討し,2011年東北地方太平洋沖地震津波の再現計算とその評価を通じて,次世代の数値計算モデルとしての有効性を実証した.非線形長波式の差分法による従来のモデルを採用した場合の性能評価を,複数のコンピュータアーキテクチャを用いて比較し,その優劣について評価した.予測システムに組み込む次世代チップの候補としては,Intel製のプロセッサ(Xeon Phi),NECのベクトルプロセッサSX,および最新のNEC製ベクトルプロセッサSX-Auroraとして,性能評価を行った.

その結果,最新型ベクトル型プロセッサSX-Aurora TSUBASAが最も効率性が高く,ベクトル化と,計算領域の最適化,並列処理における負荷分散によって,従来法よりも大幅な性能向上が期待できることを明らかにした.上記の検討から,本研究で提唱したリアルタイム津波浸水・被害予測方式を利用して,自立・分散型の津波予報システムを構築する場合のハードウェアとしては,最新型ベクトル型プロセッサSX-Aurora TSUBASAを配したシステムを導入することが,コスト,性能,冗長性から最も優れていることを確認することができた.コミュニティ津波予報に対する情報ニーズを,現行の津波予報精度上の課題整理,既往津波事例等の検討を踏まえて明らかにする.その上で,コミュニティ津波予報制度の要件と予報区の考え方,情報開示内容について検討し,その要件を満足するために必要な計算資源量を明らかにする.次世代ベクトルプロセッサの性能評価を新たに行い,より高速な津波予測システム構築の可能性について評価する.良好な評価結果が得られた場合には,本プロセッサを組み込んだ予測システムの実機の構成を明らかにする.次世代コプロセッサの供給が遅れ,本研究で使用する計算プログラムに対して必要な仕様を確定することが遅れたため,当該年度の調達を遅らせたことが理由である.津波警報の迅速化を目的とした次世代プロセッサの利用について,当初Intel製のプロセッサを購入して試作機を制作して性能評価を行う予定であった.研究の進展に伴い,代表者が開発してきたプログラムが、2018年に市場に投入されたNEC製のプロセッサを利用した方が格段の実行性能向上が見込めることが判明した.そのため研究計画を見直し,追加で新しいプロセッサを利用した性能評価を行うこととした.次年度使用額は,上記性能評価を行うためのプロセッサ購入費(物品費)および成果報告のための旅費として使用する.コプロセッサ(Xeon Phi)の購入・調達を実施し,研究計画に従い適切に使用する.
関節液に存在するエステラーゼを利用した変形性膝関節症の病態解析

本研究は変形性膝関節症の病態進行に関する新規評価方法の確立を目的とする。変形性膝関節症は病態初期から関節水腫の自覚症状があり、関節液は治療のために抜き取られ廃棄される。関節液は滑膜細胞で生成されるとともに、血管透過性の亢進に伴って血漿成分が移行して、その量が増加する。関節液には様々な血漿成分が移行・蓄積し、病態進行に応じて組成が変動する。本研究では、血漿由来のエステラーゼに着目し、廃棄される関節液を利用して、関節液中のエステラーゼ活性およびタンパク質としての存在状態と病態進行との相関を見出し、病態評価パラメータを設定する。