hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トップダウン制御可能なマルチエージェント協調・競合アルゴリズムの提案

局所的な情報に基づいて自律的に動作する多数のエージェントにて構成されるマルチエージェントシステムを構築する際に,システムをボトムアップに構成する手法と,トップダウンに構築する手法とを融合させる方法の創出を目的とし,両者を競合させて動的平衡状態とする方法を提案した.そして,次世代知的交通制御システムを題材として,渋滞状況予測手法と信号機制御手法を提案し,両手法を効果的な融合を実現させることに成功した局所的な情報に基づいて自律的に動作する多数のエージェントにて構成されるマルチエージェントシステムを構築する際に,システムをボトムアップに構成する手法と,トップダウンに構築する手法とを融合させる方法の創出を目的とし,両者を競合させて動的平衡状態とする方法を提案した.そして,次世代知的交通制御システムを題材として,渋滞状況予測手法と信号機制御手法を提案し,両手法を効果的な融合を実現させることに成功した本研究では,局所的な情報に基づいて自律的に動作する多数のエージェントが,互いに協調してボトムアップに構成するシステムにおける,個々のエージェントの有用な設計法の創出を目指す.これは,次世代知的交通制御システムや,電子市場システムなどの,次世代型の巨大かつ複雑なシステムを構築するために必須な主要基盤技術となる.今年度は,次世代知的交通制御システムに着目し,(1)フェロモンコミュニケーションモデルによる短期的渋滞予測システムの構築,並びに(2)複数の交通情報を効率的に利用する最適な交通情報提供手法の構築,に取り組んだ.(1)は現在における渋滞予測システムであるVICSなどでは対応できない数分先の渋滞予測を目指し,分散制御型の短期的渋滞予測システムを提案した.これは各交差点に簡単なサーバを設置し,各サーバ上の道路エージェント同士が協調することで局所的な渋滞予測を行うものであり,これを実現するためにフェロモンコミュニケーションモデルを導入した.フェロモンコミュニケーションモデルは環境のすばやい変化にも柔軟かつ頑健に対応できるモデルとして様々な分野で応用されている.今回は各道路エージェントが自身の道路の渋滞度を表すフェロモンを近隣の道路エージェントとやり取りすることで効果的な渋滞予測を行うことを試みた.また,(2)では,正確な交通情報提供システム構築を目指した.現在運用されている,VICSやProbeシステムはそれぞれの持つ制約のため十分なエリアカバー率および精度を達成することは難しい.そこで,本研究では高精度・高エリアカバー率の交通情報提供システムの実現を目指し,フェロモンシステムや蓄積データベースなど複数の情報源を活用して情報未提供区間の補完を行うと共に,それらの各情報源の予測値に信頼度を設定することによって,各道路リンクが最適な情報源の選択を行うシステムを構築した.本研究では,局所的な情報に基づいて自律的に動作する多数のエージェントが,互いに協調してボトムアップに構成するシステムにおける,個々のエージェントの有用な設計法の創出を目指す.これは,次世代知的交通制御システムや,電子市場システムなどの,次世代型の巨大かつ複雑なシステムを構築するために必須な主要基盤技術となる.昨年度は,複数の交通情報を効率的に利用する最適な交通情報提供手法の提案を行った.これはボトムアップ型のシステムとして構築したものであり,VICSやプローブシステムなどノイズを含む情報源に対し,統計情報やフェロモンモデルを利用してより正確な渋滞情報を獲得する手法を提案したものである.交通制御システム構築に際しては,このような車側からのアプローチと並んで信号機制御も重要であるが,従来の信号機制御は集中制御型であり,安定性が低く動的な交通変化への即応も困難である.そこで,本年度はマルチエージェントモデルとフェロモンコミュニケーションモデル,そしてばねモデルを組み合わせた分散自律型の信号機制御法の提案を行った.具体的には,個々の信号機に自律性を与え,隣接信号機とローカルに協調することで,ボトムアップ型の制御を行うものである.まず,ばねモデルの導入により,動的に現示の比率(赤信号や青信号の比率)を変更することでの交通状況への即応方法を提案した.交通量をばねにかかる力として現示の比率を常に適正値に更新するというものである.そして,現在は手作業にて制御されている,幹線道路に対するグリーンウェーブ型の隣接信号機間の現示切り替えタイミング自動制御方法も提案した.法定速度にて走行する場合に,ある区間において赤信号にて停車することがないように隣接信号機を制御するものである.マルチエージェント協調モデルを利用することで,動的にグリーンウェーブを行うエージェント集合を自己組織化させる方法を提案した.本研究では,局所的な情報に基づいて自律的に動作する多数のエージェントが,互いに協調してボトムアップに構成するシステムにおける,個々のエージェントの有用な設計法の創出を目指す.これは,次世代知的交通制御システムや,電子市場システムなどの,次世代型の巨大かつ複雑なシステムを構築するために必須な主要基盤技術となる.これまでに,複数の交通情報を効率的に利用する最適な交通情報提供手法を提案している.これは,VICSやプローブシステムなどノイズを含む情報源に対し,統計情報やフェロモンモデルを利用してより正確な渋滞情報を獲得する手法である.加えて交通制御システム構築に際しては信号機制御も重要である.従来の信号機制御は集中制御型であり,安定性が低く動的な交通変化への即応も困難である.そこで,昨年度はマルチエージェントモデルとフェロモンコミュニケーションモデル,そしてばねモデルを組み合わせた分散自律型の信号機制御法の提案を行った.具体的には,個々の信号機に自律性を与え,隣接信号機とローカルに協調することで,ボトムアップ型の制御を行うもめである.まず,ばねモデルの導入により,動的に現示の比率(赤信号や青信号の比率)を変更することでの交通状況への即応方法を提案した.

そして,現在は手作業にて制御されている,幹線道路に対するグリーンウェーブ型の隣接信号機間の現示切り替えタイミング自動制御を,マルチエージェント協調モデルを利用することで,動的にグリーンウェーブを行うエージェント集合を自己組織化させる方法を提案した.しかし,昨年度での研究を含め,従来研究においては信号機制御における重要な要素である「クリアランス」を考慮しておらず,本年度では昨年度の提案モデルにクリアランス制御の導入を行った.これにより,個々の信号機の最適な周期も変動することになり,より複雑な制御が要求されることとなったが,協調モデルを対応させることで,引き続き高い性能を発揮させることに成功した
処理熱量の偏在による効率低下を考慮したマルチ形エアコンの設計評価技術の開発

本研究の目的は、より省エネルギーな空調設備設計の促進を目指して、マルチ形エアコン(1台の室外機に複数台の室内機を接続して暖冷房を行うシステム)のエネルギー消費特性の実態を踏まえた新たな設計評価手法を開発することである。平成30年度は、次の3点に関する検討を実施した。1)実際の空調機を対象に、温湿度を均一にコントロールできる実験室(1つの室外機チャンバーと3つの室内機チャンバーで構成される)において、室内機の処理熱量に偏在が生じたときの入出力特性を計測した。この計測の結果より、空調機の運転効率(冷凍サイクル)は一番負荷率の大きい室内機の特性に依存することを実証し、これを踏まえて処理熱量の偏在による効率低下を定量的に予測する数理モデルを開発した。2)空調機が設置される室について、負荷の偏在の程度をシミュレーションするためのCFDモデルを構築した。床面積70m2程度の事務室を対象としてシミュレーションを行い、室内温熱環境(特に温湿度の上下分布・水平分布)の実測値と計算値を比較した。空調機が安定して動いている場合については精度良く室内温熱環境を推定できるが、空調機の負荷率が低く発停を繰り返す場合には現状の計算モデルでは精度が不十分であることが分かった。平成31年度はこの計算精度の改良についての検討を行う予定である。3) 1)の機器モデルと2)の負荷計算モデルを組みあわせ、建築物の熱負荷特性と機械のエネルギー消費特性の両方を同時に解く非定常シミュレーションを開発した。標準的なシステムに対して、年間の一次エネルギー消費量を算出できることを確かめた。おおむね当初の予定どおり順調に進展している。負荷の偏在を再現するシミュレーションについては、一部の条件については現状では精度が充分とは言えないが、今後解消すべき課題は明確になったと言える。平成30年度に作成した数理モデルを活用して、幾つかの代表的な設計事例に対して年間エネルギー消費量の評価を試行する。特に、外皮(壁、開口部)の断熱・日射遮蔽性能や気密性能、室内発熱量に着目し、これらが年間の一次エネルギー消費量に与える影響を明らかにする。また、シミュレーションによる設計評価結果を基に、マルチ型エアコンの効率低下を最小限に抑える設計例(熱負荷が大きく異なる窓側と室奥側は同じ室外機系統にせずに別の系統にする、小規模建築物であれば断熱性能を向上させて過度な処理熱量の偏りを抑制する等)を取り纏める。平成29年度は「現象の解明とモデル化」を目標として、次の3点に関する検討を実施した。また、エアコンメーカーに協力を依頼し、実建築物における運転データの収集も行った。この際、エアコン内部の冷媒温度・圧力に関する詳細データも必要となるため、エアコンメーカーと協同して、データの取得及び分析を行った。この計測により、当初の想定どおり、室内機の処理熱量に偏りがある場合に性能低下が生じることが明らかになった。2)処理熱量の偏在による効率低下のメカニズムについて分析を行った。1)の実測により得られた非定常データを分析してモリエル線図(p-h線図)上に運転点をプロットし、処理熱量の偏在がヒートポンプサイクル(運転効率)に与える影響を分析した。負荷に偏りがある場合と均一である場合で冷媒の圧力や流量が異なること、これにより運転効率に差が生じることを確認した。3)処理熱量の偏在による効率低下を定量的に予測する数理モデルを開発した。負荷の偏在の程度を表すパラメータ(負荷偏在率)を定義し、これと外気温度、室内温度により冷媒温度を推定する回帰式を開発した。おおむね当初の予定どおりである。処理熱量の偏在による効率低下を定量的に予測する数理モデルの開発については、計測を行った当該機種の運転データを使用してパラメータ同定を行ったため他の機種に適用できるかは不明であるが、この点については今後の検討の中で解消をしていく予定である。

空調機が安定して動いている場合については精度良く室内温熱環境を推定できるが、空調機の負荷率が低く発停を繰り返す場合には現状の計算モデルでは精度が不十分であることが分かった。平成31年度はこの計算精度の改良についての検討を行う予定である。3) 1)の機器モデルと2)の負荷計算モデルを組みあわせ、建築物の熱負荷特性と機械のエネルギー消費特性の両方を同時に解く非定常シミュレーションを開発した。標準的なシステムに対して、年間の一次エネルギー消費量を算出できることを確かめた。おおむね当初の予定どおり順調に進展している。負荷の偏在を再現するシミュレーションについては、一部の条件については現状では精度が充分とは言えないが、今後解消すべき課題は明確になったと言える。平成30年度は「建築と機械を融合したシミュレーションの開発」を実施する。空調機の処理熱量の偏在の影響を検討するためには、室内の温湿度が均一であると仮定する従来型の熱負荷計算モデルではなく、空間の温湿度の分布を考慮した熱負荷計算モデルの開発が必要である。また、このモデルの精度検証をオフィスビルの空調システムを模擬した実空間(模擬オフィス実験室)を対象に行う予定である。平成31年度に、平成29年度成果であるエアコンのモデルと平成30年度成果であるシミュレーションを連結し、新たな設計評価技術の提案を行う。平成30年度に作成した数理モデルを活用して、幾つかの代表的な設計事例に対して年間エネルギー消費量の評価を試行する。特に、外皮(壁、開口部)の断熱・日射遮蔽性能や気密性能、室内発熱量に着目し、これらが年間の一次エネルギー消費量に与える影響を明らかにする。また、シミュレーションによる設計評価結果を基に、マルチ型エアコンの効率低下を最小限に抑える設計例(熱負荷が大きく異なる窓側と室奥側は同じ室外機系統にせずに別の系統にする、小規模建築物であれば断熱性能を向上させて過度な処理熱量の偏りを抑制する等)を取り纏める。海外調査に係る旅費について、早期に出張計画を立て安価な航空券を手配できたため、2万円の次年度使用額が生じた。これについては、次年度予定されている実験に必要となるセンサー購入費用等の追加分として使用予定である。海外調査に係る旅費について、早期に出張計画を立て安価な航空券を手配できたため、7万円の次年度使用額が生じた。
精神薄弱者の全身持久性向上の運動処方

(研究目的)本研究は施設生活の中高年齢の精神薄弱者に9週間の持久性トレ-ニングを実施してその効果の可能性について、最大下作業テストから検討することと運動処方という観点から施設生活において実施可能な各種の運動の開発をすることが目的である。(研究方法)被検者は精神薄弱者授産施設で生活をしている年齢27歳41歳の男子10名(A群5名:IQが4052の者,B群5名:IQが測定不能の者)と年齢3441歳の女子5名(C群:IQが4355の者)である。全被検者に自転車エルゴメ-タ-によるトレ-ニングを9週間実施した。トレ-ニング強度は6070%HRmaxで週3回の1回15分間であった。トレ-ニング前後にモナ-ク社製の自転車エルゴメ-タ-での負荷漸増法による最大下作業テストを実施した。最大下作業中の心拍数、酸素摂取量を測定しトレ-ニング前後を比較した。さらに、トレ-ニング強度に相当する具体的運動例の開発をこころみた。(研究結果)各被検者ともにトレ-ニング前後の最大下作業中の心拍数と酸素摂取量は作業強度の増加とともに直線的に増加する傾向がみられ、9週間のトレ-ニング後の同一作業に対する心拍数は、トレ-ニング前に比較して作業強度が増加しても低くなる傾向がみられた。また、最大下作業中の心拍数は酸素摂取量の増加にともなって直線的に増加する傾向がみられ両者の間に有意な正の高い相関関係がみられた。トレ-ニング後の同一酸素摂取量での心拍数はトレ-ニング前に比較して低くなる傾向がほとんどの被検者にみられ、IQの程度に関係なく精神薄弱者の持久性トレ-ニング効果の可能性が示唆された。これらのことから日常作業が可能な施設生活の精神薄弱者を対象に安全性を考慮して運動強度が5070%HRmaxに相当する28種目の各種の運動例の開発をして、運動処方と運動カ-ドを作成した。
超解像イメージングによる精子多形化のメカニズム解明

哺乳動物では、遺伝子変異や環境ストレスなどにより頭部が複数のタイプに変形した精子(多形化精子)が産生されることがある。正常精子と形態が異なる多形化精子は、卵子との受精率が著しく低いため、不妊治療の現場で大きな障害となっている。精子多形化の原因究明ー関連遺伝子の同定やそのタンパク質の生理機能の解明ーは、単に基礎的な学術知見の集積だけでなく、不妊精子の選別など畜産や医療分野への応用研究につながると考えられている。平成30年度は、精子多形化に関わる遺伝子ACRBPに着目し、その遺伝子欠損マウスを用いて以下2つのことを解析した。1ACRBP欠損精子の雌性生殖器内での遡上ACRBP欠損の精子は、形態の異常度に応じて4つのタイプに分類される。それぞれの精子タイプの雌性生殖器内での存在を調べたところ、野生型の形態に近いタイプ1は子宮から卵管まで遡上していた。一方で核や先体が崩壊しているタイプ4は、子宮のみで観察され、卵管まで遡上できないことが判明した。これらの結果から、精子頭部の形態とその遡上に必要な運動性に相関があることが示唆された。2超解像顕微鏡による精子先体タンパク質の局在解析ACRBP欠損精子の頭部多角化が生じる原因を明らかにするため、超解像顕微鏡をもちいて先体タンパク質の詳細な局在を調べた。野生型精子ではACRBPを含む先体タンパク質は先体顆粒内でドット状のリング構造を形成していた。一方でACRBP欠損精子ではそのリング構造が崩壊しておりそれぞれのタンパク質が分散していた。これらの結果から、精子の多形化の原因に、先体顆粒内のリング構造が関与していることが示唆された。ACRBP欠損マウスの雌性生殖器内の遡上機構に関して、成果を発表できた。また、精子多形化に先体顆粒内のリング構造が関与することを見い出したことは、本研究課題を遂行する上で大きな進捗となった。平成31年度は、当初の計画どおり進めていく。具体的にはACRBP欠損精細胞での核や先体の形態多形化が起きる時期を明らかにするため、形態を詳細にモニターできる実験システムを樹立する。精細胞の形態維持には、アクチン細胞骨格構造が重要である。特にACRBP欠損精細胞の場合、核と先体を連結するAcroplaxome構造の異常が見られる。したがって、Acroplaxomeをモニターすれば、精細胞の形態異常が起こる時期を特定できると考えている。Acroplaxome主成分のアクチンに着目し、アクチン可視化マウス(Lifeact精巣発現マウス)を継続して作製していく。なし
胆汁酸によるエピジェネテック修飾の解明

クローン病患者の特徴の1つとして、腸肝循環不全により胆汁酸が回盲部や結腸へ流出するが、病態形成に与える影響はよくわかってない。これまで、1ミルク由来の脂肪によって誘導されるタウロコール酸が腸内細菌を変化させ大腸炎を悪化させること、2粘膜固有層に存在するMDR1陽性CD4 T細胞は、胆汁酸によって活性化が抑制されること、3扁平上皮細胞株に胆汁酸処理するとAIDの発現が誘導されることが知られている。そこで、胆汁酸が大腸上皮細胞に作用することでAIDの発現が誘導されるのか、そして大腸上皮細胞において誘導されるAIDは、どのような役割を担っているのか明らかにすることを目的とする。前年度までの結果より、培養細胞に胆汁酸処理することでAIDのmRNAの発現が誘導されることが示唆されたが、タンパクの発現は検出できなかった。そこで、AIDを過剰発現させた細胞株を用いて網羅的発現解析を行うことで、AID依存的に発現が変化する候補遺伝子を同定した。また、その候補遺伝子の中でB細胞におけるAIDの標的遺伝子を抽出したところ、16遺伝子を同定することができた。平成30年度は、野生型とAID欠損型マウスに4% DSSを自由飲水させて大腸炎を誘導し、同定した遺伝子の発現がAID依存的に変化するか検討した。その結果、野生型とAID欠損型の間において発現に優位な差は認められなかった。そこで、次に大腸炎を誘導した野生型とAID欠損型マウスの大腸クリプトより精製したtotal RNAを用いて網羅的発現解析を行うことで、遺伝子発現プロファイルを比較検討した。その結果、培養細胞の実験系で単離した遺伝子のほとんどは含まれていなかった一方で、主に細胞外マトリックス関連分子の発現が優位に変化している可能性を示唆する結果を得た。今後は、AIDがどのようにこれらの遺伝子の発現を調節しているかについて解析を進める。クローン病の病態の特徴の一つに、腸肝循環不全により回盲部および結腸への過剰な胆汁酸の流出が知られているが、その胆汁酸が大腸上皮細胞にどのような影響を及ぼしているかよくわかっていない。これまで、1食事由来の脂肪によって誘導されるタウロコール酸が、腸内細菌叢を変化させ大腸炎を悪化させること、2扁平上皮がん細胞株へ胆汁酸処理すると、異所性にAICDAの発現が誘導されること、3AICDAがDNAの脱メチル化に重要な分子であることが報告されている。本研究は、胆汁酸が大腸上皮細胞に作用することでAICDAの発現が異所性に誘導されるのか。そして誘導されるAICDAは、大腸上皮細胞のエピゲノムにどのような影響を与えるのか明らかにすることを目的とする。この目的を達成するために平成28年度は、胆汁酸処理によってAICDAの発現が異所性に誘導されるについて中心に検討を行った。1)外科手術により摘出された大腸組織より大腸上皮クリプトの精製を行い胆汁酸処理を試みたが、刺激なしでは大腸上皮クリプトがすぐにアポトーシスを起こすため、評価を行うのに難航している。2)ヒト臨床サンプルを用いた実験系の確立が困難であったため、大腸がん細胞株を用いて胆汁酸(デオキシコール酸(DCA)など)処理を24時間行い、AICDAの発現誘導が認められるか、real-time PCRを用いてAICDAのmRNAの発現量を評価した。その結果、大腸がん細胞株へDCA処理を行うことで、AICDAの発現が誘導されることを明らかにした。現在、胆汁酸によって誘導されるAICDAが、大腸上皮細胞においてどのような標的遺伝子に結合し、遺伝子の発現変化をもたらしているのか評価するため、準備を行っている。実験材料や条件が整い次第、検討を行う予定である。臨床サンプルへ胆汁酸刺激を行いAICDAの異所性発現誘導が認められるか検討を行っていたが、実験系の樹立が困難であったため、当初の計画よりやや遅れているが、in vitroでの実験系での体制は整いつつある。炎症性腸疾患患者の大腸粘膜において、AIDの異所性発現が誘導されることが知られている。また、クローン病患者の回腸末端で吸収される胆汁酸の腸管循環不全が知られていることから、流出した胆汁酸によりAIDの発現が誘導されるか検討を行っている。H28年度では、1大腸がん細胞株へ胆汁酸処理を行うことで、低発現ではあるがAIDのmRNAが誘導される可能性が示唆された。しかし、ウエスタンブロット(WB)法によりAIDタンパク質の発現解析を試みたが検出不可能であった。そこで、微量に発現するAIDを検出するためにポリクローナル抗体を作成し、タンパク質の検出を試みたが、その発現を確認することはできなかった。2次に、AIDを過剰発現させた安定発現株を作製後マイクロアレイ発現解析を行い、Mockと過剰発現株とで比較検討することで、Zスコアが2以上の遺伝子を619個単離することができた。単離した619遺伝子とYamane etal(Nat Immuno 2011)によって同定された、B細胞におけるAIDの標的遺伝子を比較検討しqPCRで確認したところ、AID過剰発現細胞株にて2倍以上発現変化したのは16遺伝子だった。そこで、この遺伝子のプロモーター領域でDNAの脱メチル化が認められるか、メチル化解析を行い16遺伝子中5遺伝子のプロモーター領域の脱メチル化が認められた。

デキストラン硫酸ナトリウム(DSS)を野生型マウスへ投与し大腸炎を誘導することで、野生型の大腸上皮細胞にAIDの異所性発現が認められる事を確認している。そこで5つの候補遺伝子の発現が、AID依存的に誘導されるのか検証するために、DSS投与後の野生型・AID欠損型マウスの大腸上皮細胞を精製し、5つの候補遺伝子のmRNAの発現を検討しているところである。1大腸上皮細胞で胆汁酸が、AIDの異所性発現を誘導する可能性について示唆することができたが、タンパク質の発現については不明なままである。そこで、2AIDを発現しない大腸がん細胞株を用いたin vitroの実験系により、AID依存的に発現誘導される候補遺伝子を5遺伝子まで絞ることができた。現在では、in vivoの実験系においてDSS投与後の野生型マウスとAID欠損マウスの大腸上皮細胞で、5つの候補遺伝子がAID依存的に変化するか評価することで、最終目標の達成が大いに期待することができる。クローン病患者の特徴の1つとして、腸肝循環不全により胆汁酸が回盲部や結腸へ流出するが、病態形成に与える影響はよくわかってない。これまで、1ミルク由来の脂肪によって誘導されるタウロコール酸が腸内細菌を変化させ大腸炎を悪化させること、2粘膜固有層に存在するMDR1陽性CD4 T細胞は、胆汁酸によって活性化が抑制されること、3扁平上皮細胞株に胆汁酸処理するとAIDの発現が誘導されることが知られている。そこで、胆汁酸が大腸上皮細胞に作用することでAIDの発現が誘導されるのか、そして大腸上皮細胞において誘導されるAIDは、どのような役割を担っているのか明らかにすることを目的とする。前年度までの結果より、培養細胞に胆汁酸処理することでAIDのmRNAの発現が誘導されることが示唆されたが、タンパクの発現は検出できなかった。そこで、AIDを過剰発現させた細胞株を用いて網羅的発現解析を行うことで、AID依存的に発現が変化する候補遺伝子を同定した。また、その候補遺伝子の中でB細胞におけるAIDの標的遺伝子を抽出したところ、16遺伝子を同定することができた。平成30年度は、野生型とAID欠損型マウスに4% DSSを自由飲水させて大腸炎を誘導し、同定した遺伝子の発現がAID依存的に変化するか検討した。その結果、野生型とAID欠損型の間において発現に優位な差は認められなかった。そこで、次に大腸炎を誘導した野生型とAID欠損型マウスの大腸クリプトより精製したtotal RNAを用いて網羅的発現解析を行うことで、遺伝子発現プロファイルを比較検討した。その結果、培養細胞の実験系で単離した遺伝子のほとんどは含まれていなかった一方で、主に細胞外マトリックス関連分子の発現が優位に変化している可能性を示唆する結果を得た。今後は、AIDがどのようにこれらの遺伝子の発現を調節しているかについて解析を進める。平成28年度では、胆汁酸処理を大腸癌細胞株に行うことで、AICDAの異所性発現の誘導が認められることを見出した。平成29年度以降は、以下の項目について検討を行っていく。1)大腸上皮細胞でAICDAの異所性発現により影響を受ける遺伝子の同定を試みる。2)大腸上皮細胞においてAICDAが結合する標的遺伝子の同定を試みる。3)大腸上皮細胞でAICDAが結合する標的遺伝子のメチル化プロファイルを検討する。4) 1)-3)の解析で同定したAICDAの異所性発現により特異的に変化する遺伝子が、クローン病患者で実際に変化している遺伝子を同定する。
高分子量化合物による固体表面分子集合体皮膜のナノ・マイクロトライボロジー

高分子量添加剤の表面への吸着性の高さ,あるいは脱離のしにくさによる摩擦低減作用の想定発現メカニズムに沿った実験結果が確認された.また,低速昇温試験から,常温近傍では摩擦係数の値は配向した分子膜を形成する長鎖短分子化合物の方が低摩擦を示すが,高温度では高分子化合物の方が低い摩擦係数を示しその性能および作用機構が確認できた.極性基油中での各種測定から基油中での高分子鎖の広がりが潤滑性能向上につながっていることが確かめられた.高分子量添加剤の表面への吸着性の高さ,あるいは脱離のしにくさによる摩擦低減作用の想定発現メカニズムに沿った実験結果が確認された.また,低速昇温試験から,常温近傍では摩擦係数の値は配向した分子膜を形成する長鎖短分子化合物の方が低摩擦を示すが,高温度では高分子化合物の方が低い摩擦係数を示しその性能および作用機構が確認できた.極性基油中での各種測定から基油中での高分子鎖の広がりが潤滑性能向上につながっていることが確かめられた.3ball-on-disk摩擦試験機を用いて摩擦特性の把握を行った.含有アミノ基量および分子量を変化させたPMA系VII数種を添加剤として低粘度PAOを基油に用いた場合の摩擦特性を測定した.高速では流体潤滑効果が大きく現れ添加剤間の摩擦特性の違いはほとんど観察されなかったが,低速域において添加剤間の差異が現れ,境界潤滑特性に高分子量添加剤が大きくかかわっていることが確認された.PMA系VIIでは,アミノ基含有量が多いものが最も摩擦係数が低くなり,吸着性能が高いものほど摩擦低減作用があることが確認された.また高分子量のものほど摩擦低減作用に優れることが明らかとなった.また,アミノ基含有PMAと同じようにジメチルアミノ基を末端に有する低分子化合物,ジメチルオクタデシルアミン,を用いてその摩擦特性の比較のための条件設定にかかわる予備実験を行った.さらに原子間力顕微鏡(AFM)を用いた表面上の有機分子膜の解析のため,直鎖で配向性を有するシランカップリング剤から形成されるSAMをモデル物質に使い測定条件の設定にかかわる予備実験も行った.AFMを用いた高さ像(形状測定),ラテラルフォース像(摩擦力測定),コンタクトモード測定,タッピングモード測定,粘弾性測定など各種の測定条件の最適化を行った.材料の相違に対する評価として通常の鋼材のみでなくDLCコーティング膜に対する性能評価も行うべく準備を始めた.以上の本年度に得られた成果を元に次年度以降本格的な研究を開始する.なお,装置の都合上実施できなかった極低速域までの実験は,その装置改良も含め次年度に実施する.昨年度使用した含有アミノ基高分子に加え,含水酸基高分子を評価解析に使用した.摩擦測定には,速度範囲が5桁に及ぶ速度変化が可能な摩擦試験機を用いた.配向性の良い分子膜を形成する長鎖脂肪酸添加油では速度減少に伴い摩擦が徐々に減少し,更に極低速では摩擦係数の上昇を示したが,高分子添加剤では全て摩擦低減作用は発現されたが,速度減少につれ摩擦係数は徐々に増加を示した.しかし,高分子化合物内の官能基の濃度が高い高分子物質ほど摩擦低減能が高いことが確認され,表面への吸着性の高さ,あるいは脱離のしにくさによる摩擦低減作用の発現メカニズムに沿った結果が確認された.表面に吸着した高分子化合物の脱離の程度を,同じ官能基を有する低分子化合物と比較検討するため,低速において昇温試験を行い摩擦低減作用が失われる転移温度を求めその性能比較を行った.その結果,常温近傍では摩擦係数の値は配向した分子膜を形成する長鎖短分子化合物の方が低摩擦を示したが,転移温度は高分子化合物の方が高い値を示しその性能および作用機構が確認できた.次ぎに,基油の極性を変える意味で無極性のPAOに加えて僅かに極性の高いアルキルナフタレンを用いた.極性溶媒中では高分子鎖は広がり極性基が糸毬状高分子鎖の外側に向かうようになり,固体表面上への吸着能がより高くなり高性能を示すことが期待された.昇温試験による転移温度測定および添加油の粘度測定,更には誘電率と誘電緩和測定結果から,高極性基油中で高分子鎖が広がる傾向が確かめられそれが性能向上につながっていることが確かめられた.原子間力顕微鏡を用いた表面上の有機分子膜の解析はその測定の繊細さから信頼性の高いデータを得るに至っていないが,単に形状像や摩擦像のみならず粘弾性測定を行うことで有用な知見が得られる糸口を掴んだ,DLCなど鋼以外の表面における性能把握は引き続き検討中である.高分子添加剤のトライボロジー特性発現は固体表面上への吸着分子膜生成により行われるがその形態は明らかではない.高分子化合物はその構造の複雑さゆえに分子自身の形態を同定することが困難であることから,本研究ではその吸着膜の形態解明の糸口を探るため,まず構造が既知の短鎖の化合物による分子膜を作成し,AFMを用いた表面分子膜のモルフォロジーおよびナノトライボロジー特性の測定を行った.

さらに,我々が特別に設計・作成し,実際の潤滑条件下で形成したトライボフィルムの摩擦特性を解析するためのマイクロトライボメーターを用い,AFM測定で素性を明らかにした異なるモルフォロジーを有する数種の分子膜を用いて,そのマイクロ摩擦試験を行い,分子膜の形成・配向状態の相違がナノおよびマイクロトライボロジーの両領域における摩擦特性に及ぼす影響を解析した.短鎖のモデル分子にはoctadecyltrichlorosilane(OTS)を用い,表面粗さのきわめて小さなSiウエハーを基板に用い,表面吸着分子密度を変えて固定化し,モルフォロジーの異なるものを作成した.FT-IRによる官能基の定量分析,エリプソメーターを用いた分子膜厚さの計測,およびAFMを用いた形状像測定等から,分子密度の高い分子膜は均一な単分子膜を形成するが,分子密度が低い場合は海島構造の不均一形状を取ることが明らかになった.固体表面上の分子の配向状態と摩擦低減作用の関係を求めたところ,完全な均一膜が最も小さな摩擦抵抗を示すわけではなく,かえって配向性が少し低く,膜が柔らかな分子膜の方が摩擦抵抗が小さいことが明らかとなった.AFM測定用の固体表面上への高分子化合物の固定化は達成することができなかったが,上記結果より,分子膜の配向性が高くならない高分子化合物の吸着分子膜がかえって低摩擦を発現することが示唆された.
シグナル分子PRIPによる破骨細胞分化制御機構の解明

昨年度の結果から、PRIPノックアウト(KO)マウスでの破骨細胞分化能の低下が特に分化の前半(初期)に起因することが示唆されたので、分化のマスターレギュレーターである転写因子NFATc1のシグナリングについて検討した。野生型(WT)およびKOマウスより調製した骨髄由来細胞の分化課程において、NFATc1の上流に位置するカルシニューリンについて見たところ、分化2日目でKOにおいて活性と発現量が減少していた。細胞内カルシウム濃度を測定したところ、WT、KOともに分化刺激後時間経過とともにカルシウム濃度の上昇が見られたが、WTに比べKOでその上昇量の減少が見られた。また、免疫染色では破骨細胞分化に伴うNFATc1の核移行量が減少していた。そこで、細胞内カルシウム濃度を強制的に上昇させたところ、KO細胞における破骨細胞の形成とNFATc1の核移行は回復した。これらの結果より、PRIPは細胞内カルシウム濃度の制御を介してNFATc1シグナル経路を調節することにより破骨細胞分化を正に制御することが明らかとなった。また、KOマウスの出産仔数が少ないこともあり、KOマウス骨髄由来細胞の代替としてshRNAを用いてRAW-264.7細胞のPRIPノックダウン細胞を作製した。作製した細胞の使用を試みたが、PRIPの発現量の減少は認められるものの、期待される表現型(ノックダウン細胞で破骨細胞分化が低下する等)が安定して認められなかったためこれらの細胞の使用は見送り、マウスの交配を増やすなどして引き続き骨髄由来細胞を用いて検討することとした。PRIP-KOマウス骨髄由来細胞の代替としてPRIPノックダウン細胞を作製したものの使用には至らなかったが、骨髄細胞を用いた検討により、計画通り、PRIPの関わるシグナル経路について絞り込むことができた。PRIPノックダウン細胞の使用が難しいため、引き続きマウス骨髄由来細胞を用いて検討を進める予定であるが、マウスの交配や飼育はスペースや費用の面で限りがあるため、より計画性をもって対応する必要がある。破骨細胞分化における細胞内カルシウム濃度の制御に関わるPRIPの作用点を検討するとともに、共存培養による破骨細胞分化でのWTとKOの差異からPRIPの未知の経路への関与の可能性を探る。シグナル分子PRIPの破骨細胞分化における役割を解明するために、初年度はPRIPの有無による破骨細胞分化の経時的変化の解析を行った。野生型(WT)およびPRIPノックアウト(KO)マウスにおいて、大腿骨および頭蓋骨より調製した骨髄細胞(BMC)および骨芽細胞前駆細胞(POB)を用いて共培養を行ったところ、KOマウス由来のBMCを用いた場合に分化した破骨細胞数が有意に減少した。そこで骨髄由来細胞の単独培養を行い、M-CSF、RANKL刺激による分化誘導の過程で細胞の経時的変化について検討したところ、分化の初期(M-CSF添加後1.5日および3日)において、WTに比べPRIP-KOで細胞の接着数が減少していることが分かった。また、TRAP染色を行ったところ、分化した破骨細胞数はWTに比べKOで少なく、核数別に細胞数を確認したところ、3-5個、6-10個、11個以上の分類のうち特に3-5個、6-10個においてKOで減少していた。つまり、多核化する以前までの過程でPRIP欠損による不具合が生じているものと考えられた。そこで、破骨細胞分化に必須のM-CSFおよびRANKLの受容体(CD115、RANK)についてその膜発現をFACSにて解析したところ、RANK/CD115陽性細胞数がM-CSFのみによる刺激の段階でKOで減少していた。破骨細胞分化および機能に関わる種々の分子群についてreal-time PCR解析を行ったところ、M-CSF受容体やNFATc1、PU1、αVβ3インテグリンなど分化初期に重要な分子の発現がPRIP-KOにおいて減少していた。当初の予定通り、PRIPの有無による破骨細胞分化の経時的変化を比較検討し、PRIP欠損により分化に支障を来す時期を絞り込むことができた。PRIP-KOマウス骨髄

由来細胞の代替としてPRIPノックダウン細胞を作製したものの使用には至らなかったが、骨髄細胞を用いた検討により、計画通り、PRIPの関わるシグナル経路について絞り込むことができた。次年度は、PRIP-KOマウス骨髄由来細胞の代替として、CRISPR-Cas9法にてPRIP遺伝子を発現抑制した培養細胞株を構築(RAW264.7-Pkd)する計画であるが、当研究室においてRAW細胞を分化誘導したあと多核の破骨細胞ができていることは顕微鏡下で確認できるもののTRAP染色での検出が安定しないことなどが生じているため、RAW細胞を用いたPRIPの発現抑制株を構築後TRAP染色等の系を確認しもしアウトプットが上手くいかなければ、PRIP-KOマウスにおける出産仔数の低下の影響は否めないがマウス骨髄より調製したものをPRIP-KO骨髄細胞として用い実験を進める予定である。PRIPノックダウン細胞の使用が難しいため、引き続きマウス骨髄由来細胞を用いて検討を進める予定であるが、マウスの交配や飼育はスペースや費用の面で限りがあるため、より計画性をもって対応する必要がある。破骨細胞分化における細胞内カルシウム濃度の制御に関わるPRIPの作用点を検討するとともに、共存培養による破骨細胞分化でのWTとKOの差異からPRIPの未知の経路への関与の可能性を探る。計上していた動物飼育費30万円が、大学の補助により今年度は支払わずに済んだため次年度使用額が生じた。その分を用いて次年度はマイクロアレイまたRNA sequenceを行い、骨髄細胞および骨芽前駆細胞による共存培養においてPRIP-KO骨髄細胞を用いた時のみ分化した破骨細胞数が減少する際の遺伝子発現変化を検討する。今年度は、毎年参加している基礎系の学会が自身の所属学部の主幹であったため様々な係を担当し準備に奔走したため、他の長期出張に及ぶ学会に参加することを控えたことと参加した学会や研究会が自身の大学や近場で行われたため、出張旅費の支出が抑えられた。また、計上していた動物飼育費が、想定外に前年度から引き続き大学の補助により賄われたためその分が次年度に計上されることとなり、総額で上述の次年度使用額となった。その分を用いて次年度は、本来の計画に加えて経費がかかるのことが予想されるリン酸化プロテオミクス解析を行い、共存培養におけるPRIPが関わる未知のシグナル経路の探索を進展させる。
特異な構造をもつRNAの化学合成と反応

細胞表面の糖脂質や糖タンパク質の糖鎖末端を、細胞認識に深く関わるシアル酸で酵素的に修飾するための鍵物質であるシチジン-5'-リン酸-シアル酸(CMP-シアル酸)の化学合成に世界で初めて成功するとともに種々のCMP-シアル酸人工誘導体の合成が可能な一般合成法を開発した(早川、畑)。二官能性ホスホリル化剤、O-[8-(5-クロロキノリル)]S-フェニルホスホロチオエートを開発し、これを用いて、真核生物メッセンジャーRNAのキャップ構造部位のオリゴヌクレオチド、m^7G^5pppGおよびm^7G^5pppAを、ヌクレオシドに全く保護基を用いずに大量合成する方法を開発した(畑)。Yeast initiator tRNA^<Met>の構成成分として見い出されている2'-O-(α-およびβ-D-リボフラノシル)アデノシン、ならびにNMRによる核酸構造研究に有用な(2'R)-ならびに(2'S)-[2'-H^2]-2'-デオキシリボヌクレオシドおよび塩基部環外アミノ基^<15>N標識ヌクレオシドの効率的合成法を確立した(石戸)。オリゴヌクレオチド末端をリン(V)ポルフィリンで修飾した新規な光活性オリゴヌクレオチド誘導体を合成し、ピレン-オリゴヌクレオチド誘導体間の直接電子移動を介したオリゴヌクレオチドのシーケンス検出法を創案、実行した。またリン(V)ポルフィリンをオリゴヌクレオチドの主鎖に嵌めた新規な光活性オリゴヌクレオチドを合成し、ポルフィリン部が光誘起直接電子移動によるDNAの切断を行なうことを明かにし、人工制限酵素合成の可能性を示した(清水)。中性条件下、ホリホトリイミダゾリドあるいはホスホトリベンズイミダゾリドをリン酸供与体に、Mg(II)あるいはMn(II)イオンを触媒に用い、ATP、ADP、あるいは2-5Aなどのモノおよびオリゴヌクレオチドの5'-ポリリン酸化物を、対応する5'-モノヌクレオチド類から効率良く調製する方法を開発した(沢井)。位置特異的にDNAを加水分解的に切断する機能、すなわち制限酵素機能を有する人工修飾DNAの開発を目指し、その鍵化合物となるべき部分的にリン酸トリエステル結合を有するDNAの一般簡便合成法を、先に有機パラジウム化学の基盤に独自に開発した方法を駆使して、確立した(早川)。前年度の引続きRNAのキャップ構造m^7G5'pppGの大量合成法の開発を行い、リン酸の保護に脱離方法の異なる2種類の保護基、すなわちフェニルチオ基と8-キノリル基を用いることによって、これまでの方法に比べてより簡便で大量合成が可能な改良法を案出した(畑)。軸方向に共有結合が可能な光学活性リン(V)ポルフィリンで修飾したオリゴヌクレオチドを創製し、それを用いて、距離依存性の大きい電子移動によるオリゴヌクレオチドのシーケンスの高感度解析法を案出した(清水)。ジヒドロウリジンを含むオリゴヌクレオチド合成に用いるヌクレオシドの調製、[6-^<15>N]アデノシンおよび[4-^<15>N]シチジン誘導体の効果的合成、ならびに2'-0-(α-およびβ-D-リボフラノシル)アデノシンの形式的合成を行った(石戸)。アデノシン-5'-チオホスホロイミダゾリドのウラニルイオン触媒による重合反応を中性水溶液中で行い、保護基をまったく用いる事なく、高位置選択的および高立体選択的にオリゴチオアデニル酸を合成する手法を開発した(沢井)。またリン(V)ポルフィリンをオリゴヌクレオチドの主鎖に嵌めた新規な光活性オリゴヌクレオチドを合成し、ポルフィリン部が光誘起

直接電子移動によるDNAの切断を行なうことを明かにし、人工制限酵素合成の可能性を示した(清水)。中性条件下、ホリホトリイミダゾリドあるいはホスホトリベンズイミダゾリドをリン酸供与体に、Mg(II)あるいはMn(II)イオンを触媒に用い、ATP、ADP、あるいは2-5Aなどのモノおよびオリゴヌクレオチドの5'-ポリリン酸化物を、対応する5'-モノヌクレオチド類から効率良く調製する方法を開発した(沢井)。
メラニン生合成に及ぼす鍵酵素チロシナーゼの構造と機能の解析

まず、メラニン生合成の鍵酵素チロシナーゼタンパク質の予想される活性部位や、疎水性・親水性の解析等を、パーソナルコンピューターを用いて系統的に解析した。この結果をもとに、改変する部位を決め、それに対応する塩基配列に変異を導入することにした。最初に、ウズラ及びスッポンのチロシナーゼcDNAのクローニングを試みた。網膜色素上皮から調製したRNAを材料にして、一部解明していたゲノムDNAの塩基配列をもとにプライマーを合成し、RTPCR法によってこれらをクローニングすることに成功した。これまでに当研究室でクローニングしていたマウスチロシナーゼcDNAに加え、ヒト、カエル、ニワトリのcDNAから予想されたアミノ酸配列を比較した。その結果、これら6種の予想されたチロシナーゼタンパク質には、それぞれ幾つかのN-グリコシレイションされうる部位が存在するものの、そのうちの4カ所がよく保存されていることがわかった。この結果はハムスターメラノーマチロシナーゼの報告(サイトは報告されていない)と一致した。したがって、この4カ所が、実際にN-グリコシレイションされている可能性が高いものと思われる。また、酵素活性を発現するために重要である銅イオンを結合すると予想されているサイトもよく保存されていた。さらにシステインのクラスターも、17(多くて)のうち16が同一のサイトにあった。N末端近傍と、C末端近くには疎水性の高い領域があり、特にC末端近くの部位は、トランスメンブレン領域であろうと思われる。これらの保存された領域に対応するマウスのcDNAに変異を導入すべく作業中である。またホストになるべき色素細胞については、メラニン産生の安定性に着目して、細胞のクローニングを進めている。
胸腺内移植法による非免疫抑制下ラ島異色と免疫寛容誘導の研究

ラ島異色後の拒絶反応の抑制を目的として,1.胸腺内移植法の有効性,2.ラ島への遺伝子導入の効率,3.Major histocompatibility complexの適合の意義につき,基礎的研究を行った。1.ラット胸腺内い同種移植されたラ島は,胸腺外(腎被膜下)の同種移植に比較し,長期の生着(100日以上)が得られ,免疫隔離部位としての胸腺の有効性が確認された。またドナー特異的に免疫寛容を誘導し得ることをin vitroの実験系(Mied lymphocyte reaction:MLR)で確認した。2.ラット膵よりラ島を分離し,リポソーム法を用いて遺伝子導入の基礎的研究を行った。pZeoSV2/lacZ Vectorを導入し,X-gal染色にて導入効率を評価した。導入効率は90%以上を示し,かつstaticincubation assayではラ島のviabilityは良好に保たれ,リポソーム法にてラ島への王立的,非侵襲的な遺伝子導入の可能性が確認された。3.HMC(SLA)の固定されたNIHミニブタの系を使用し,MHC適合の組み合わせで,非免疫抑制下でのラ島同種移植を行った。非免疫抑制下で2週間以上のラ島の生着を血糖値,糖負荷試験にて確認した。ラ島移植におけるMHCの適合の重要性を示唆した。以上の研究成果より,他のラ島移植において種々の方法での免疫抑制法の開発が可能であり,持続的免疫抑制剤の投与なしでのラ島移植の可能性が示された。本研究成果はラ島のみならず,広く臓器移植の臨床への応用も期待される。平成8年度は研究計画に沿って以下の検討を行った。1.マウス,ラットおよびブタ膵よりの効率的ラ島分離法の検討マウス,ラット膵では総胆管よりカニュレーションを行い、コラゲナーゼ液による膵膨化後消化することにより効率的分離,収集が可能であった。ブタ膵では我々の開発した2段階消化法、COBE2991血球分離装置を使用し効率的消化、収集が達成された。2.ラット膵ラ島胸腺内移植実験ラット膵ラ島を糖尿病ラットに同種胸腺内移植した。移植時にAnti-rat lymphocyte serum(兎にて作製)を腹腔内投与した。持続的免疫抑制なしにて生着延長がみられたが、現在詳細なdataを作製中である。さらに免疫学的誘導の有無を検索中である。3.ラット,ブタラ島への遺伝子導入の試みラ島移植後の拒絶反応の抑制を目的として,1.胸腺内移植法の有効性,2.ラ島への遺伝子導入の効率,3.Major histocompatibility complexの適合の異義につき,基礎的研究を行った。1.ラット胸腺内に同種移植されたラ島は,胸腺外(腎皮膜下)の同種移植に比較し,長期の生着(100日以上)が得られ,免疫隔離部位としての胸腺の有効性が確認された.またドナー特異的に免疫寛容を誘導し得ることをin vitroの実験系(Mixedlymphocyte reaction:MLR)で確認した。導入効率は90%以上を示し.かつstaticincubation assayではラ島のviabilityは良好に保たれ,リポソーム法にてラ島への効率的,非侵襲的な遺伝子導入の可能性が確認された。3.MHC(SLA)の固定されたNIHミニブタの系を使用し,MHC適合の組み合わせで,非免疫抑制下でのラ島同種移植を行った。

以上の研究成果より,他のラ島移植において種々の方法での免疫抑制法の開発が可能であり,持続的免疫抑制剤の投与なしでのラ島移植の可能性が示された。本研究成果はラ島移植のみならず,広く臓器移植の臨床への応用も期待される。
統計的地震活動予測の組織的研究

(1)日本における余震活動の中期的消息と近傍における大地震発生の有無に関する時空間的研究1926年以来の大地震76件の余震について、異なる下限マグニチュードの259例のデータをETASモデルによって調べたところ、余震活動が正常に推移したものと、モデルに関して(相対的)静糖化したものでは、50年以内で近地(数百キロ以内)に別の大地震が起きる確率が大きく違うことがわかった。(2)時空間ETASモデルによる確率的除群法の提案時空間ETASモデルの背景地震の活助炭を力-ネル関数で表現して適合すると、各地震が余震である確率が計算できる。乱数を用いて除群することで、遠隔地の大地震の引き金(triggering)現象が明確に見られた。(3)階層的時空間ETASモデルの提案と3次元可視化による地震活動の比較(A)時空間ETASモデルを地域性でパラメタが変わるように階層的なモデルに拡張した。全日本とそ。の周辺の地震発生位置を頂点とする2次元デロネ分割して、各三角形の頂点でのパラメタ値で決まる面の傾きが小さくなるような平滑化事前分布を導入しABIC法によってその推定方式を実用化した。(B)実際の地震発生率とモデルの地震活動炭の比(相対的地震発生率関数)を推定するため、大規模ベイズモデルによる平滑化問題を考えた。相対的地震発生率関数を定義するために、3次元時空間の震源を頂点とするデロネ多面体で分割し、関数の傾きが小さくなるような平滑化事前分布を導入しABIC法によって事後分布の最適推定パラメタを求めた。(C)この様にして推定された相対的地震発生率関数の3次元画像解析AVSによって可視化したところ、地震のマグニチュードの割に余震活動の高いものが画像として戻り出され、また大地震の前にその地域周辺に静穏化(相対的空白域)が見られる場合が多く見られた。(4)記述的点過程クラスタモデルによる発見的解析地震活動は余震活動の重ね合わせであるとの仮定で作成した点過程ETASモデルは余震の減衰p値や地震のマグニチュードの余震数に対する按分係数などが同じと仮定したものである。これに対して各地震についての余震活動の特徴を同じものとしないマグニチュードを使わないモデルを考え、クラスタサイズが最尤法で推定可能であることが確認できた。これに基づいて、何例かの発見的解析をし興味有る結果を見出した。全日本とそ。(1)余震活動の相対的静穏化現象とこれに関するメカニズムの研究余震活動の相対的静穏化現象のメカニズムとして、余震域近傍の当該断層内での先行すべりを仮定した。これに伴う応力変化のため余震活動の低下が起きたと考え、クーロンの破壊基準(CFF)のstress-shadowと余震活動の相対的静穏化の時空間パタンとの対応を調べた。

カルフォルニアの1992年Joshua Tree地震の余震活動および1992年Landers地震(Ms7.3)の余震がETASモデルによる解析の結果、とくに地殻浅部で有意な相対的静穏化がみられ、それぞれLanders地震と1999年Hector Mine地震(Ms7.1)の断層内部での非地震性すべりによると考えると理論的な整合性が得られる事を示した(J. Geophys Res.掲載予定)。(2)階層的時空間ETASベイズモデルによる地震活動パラメタの推定と異常地震活動検出階層ベイズ型時空間モデルによって地震活動の地域的な個性(顔)を表現するp値などの5つのパラメタ(位置の関数)を推定することで各地の地震活動の違いを定量化して可視化できた。特に東北地方東方沖の余震活動の強さを示すK値は、アスペリティの分布(独立に強震計の逆問題で求めたもの)の周辺境界地域に分布しており、これまでの地震学的な知見を再現している。実際の地震活動と時空間モデルで計算された理論的活動度を直裁的に比較し、相対的静穏化や活発化、第2種の地震空白域などを適当な断層モデルによるCFF変化と比べて整合的な結果を得た(一部、査読中)。(3)時空間ETASモデルによる確率的除群法時空間ETASモデルにもとづいてthinning methodを適用する事によって、群れ形成の不確定性を含む客観的な除群アルゴリズムを提案した(J. Amer. Statist. Soc.掲載)。これによって前震の時空間的研究を進めることが可能になった。(4)その他A)深さを含む4次元空間で実行するための階層的時空間ETASモデルの推定プログラムの作成の第一歩として、4次元デロネ分割のプログラムを作成した。B)菅原のタンクモデルを拡張したベイズ的非線型モデルを作成して、歪み計、傾斜計のストレス変化から積雪や雨量による影響の除去を試みた。地震活動に対応するひずみ変化のデータが必要とされる。統計モデルによる余震系列の静穏化の検出最初の余震系列の経過情報から,その後に近隣で本震に近い規模またはそれ以上の大きな余震や地震の発生の確率が高まるか否かを判断するのは地震予知の観点から重要である。実際,前者の地震の余震系列にETAS点過程を当てはめ,AICによる適合度を比較してみると,余震活動が静穏化している場合が多い。同様の解析によると2003年宮城県北部地域の前震も静穏化している可能性が大きい。このほか2003年5月宮城県沖の余震活動は,M1.5以上(但し本震後20日以降のあてはめ)では,宮城県北部の地震(M6.2)によると思われるコサイスミックな静穏化が見られ,M0以上では前駆的な静穏化も見られた。2003年5月宮城県沖の本震前、その近傍周辺領域で数ヶ月に渡る静穏化が微小地震では見られる。相対的静穏化現象のメカニズム余震域近傍での将来のトリガー地震断層内のプレスリップを仮定するとき,これが余震活動にとって、せん断ひずみが減少(ストレス・シャドウ)し静穏化すると考えるが,通常そのクーロン破壊関数値は大きくない。しかし,そのような応力変化でもDieterich(1992)の摩擦構成則の理論に基づけば、条件によっては、地震(余震)活動の数割の低下が起きうる。北日本における前駆的地震活動の静穏化・活発化とストレス変化北海道・東北地方北部を含む広域で、改定マグニチュードの気象庁カタログで1926年から2003年までのM5以上の地震をETASモデルで解析すると、1952年、1968年および2003年十勝沖地震(M8.0)の前の、それぞれ10年間ほどの相対的静穏化が見られる。