hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マクロファージにおけるコレステロール合成制禦能と脂質蓄積機構の解析

粥状動脈硬化巣の初期病変における泡沫細胞の多くは血液中の単球に由来するマクロファージとされ、feedback調節機構の働いていないスカベンジャー受容体を介して、過剰なコレステロールを取り込み泡沫化すると考えられている。ヒト単球白血病由来細胞株であるTHP-1細胞株(親株)から、アポリポ蛋白Eは親株以上に発現する反面、スカベンジャー受容体活性を発現せず、泡沫化しにくい細胞株(TS株)を分離し、その細胞特性を検討した。TS株におけるスカベンジャー受容体活性抑制は、TGF-β1によるものと考えられた。さらに、スカベンジャー受容体発現抑制機構を解明する一環として、両細胞におけるTGF-β1の発現調節機構を比較検討した。培養液中のTGF-β1蛋白量は、TPA刺激前には両細胞株ともに低値であった。刺激後は時間経過と共に増加を認めたが、TS株の方がATCC株に比べ約4倍多く認められた。細胞内のTGF-β1 mRNAは、両細胞株とも刺激前は発現を認めなかったが、刺激後は早い時期より起こり、2472時間の間で発現量に大差はなかった。また、培養液中に分泌されたTGF-β1で見られたような、両細胞株間での発現量の差は認められなかった。細胞内TGF-β1 mRNAと培養液中のTGF-β1蛋白との間に乖離を認めたため、両細胞株でmetabolic labelingを行い、SDS電気泳動法で分析した。TS株においてはlatent TGF-β1 binding protein(LTBP)と思われるバンドが認められたがATCC株ではほとど認めなかった。細胞内のTGF-β1はLTBPと結合して細胞外へ分泌されることが知られており、両細胞株におけるLTBP発現量の差が、培養液中のTGF-β1量の差と思われた。これにより、TS株では細胞外へのTGF-β1分泌量が増加してスカベンジャー受容体発現が抑制され、アセチルLDLが負荷されても泡沫化しにくいものと考えられた。ヒト単球白血病細胞株であるTHP-1細胞は、TPAによる分化誘導刺激によりマクロファージ様細胞となり、スカベンジャー受容体(ScR)を始め、リポ蛋白リパーゼ(LPL)、アポリポ蛋白E(アポE)などを発現することが知られており、泡沫化のモデルとして用いられている。我々は、THP-1細胞より、分化誘導刺激によってもスカベンジャー受容体をほとんど発現せず、泡沫化しにくい細胞株(TS株)を分離した。1)ScR活性およびScR mRNA発現に関するTHP-1細胞親株(ATCC株)とTS株との比較スカベンジャー受容体活性において、ATCC株はTPAによる分化誘導1日目より活性の上昇を示し、3日目にはほぼ最大に達した。一方、TS株ではTPAによる分化誘導5日目においても活性の上昇は認められなかった。ScR mRNAの発現量は、ATCC株ではTPA刺激後、経時的に増加したが、TS株においてはほとんど認められなかった。また、TS株はLPL mRNA発現もATCC株に比べて著減していたが、アポE mRNAは逆に多量に発現していた。2)TS株培養上清によるScR発現抑制機構の検討TPAにより分化誘導刺激したTS株の培養上清(TSCM)をATCC株の培地に添加し、ATCC株のアセチルLDL負荷によるコレステリルエステル(CE)蓄積量を測定した結果、TSCM無添加群のCE蓄積量に比べてTSCM添加群は著明に低下していた。

また、TPA刺激したATCC株のDiI-アセチルLDL取り込み量およびScR mRNA発現に対するTSCMの作用を検討した結果、それぞれ著明な抑制作用を示した。ATCC株のScR mRNA発現を抑制するTSCM中の因子について検討するために、ScR発現に影響を及ぼすことが報告されているサイトカイン類(TNF-α、IFN-γおよびTGF-β)に着目し、TPA刺激したATCC株およびTS株の培養上清中の各サイトカイン濃度を測定した。その結果、TNF-αおよびIFN-γに関しては両者間で著明な差は認められなかったが、TGF-β1に関してTS株はATCC株に比べて約4倍多く産生していた。ATCC株のDiI-Ac LDL取り込み量に対するTSCMの抑制作用とTGF-β1との関連性について調べるために、TSCMを抗TGF-β1抗体で前処置した結果、TSCMのScR活性抑制作用は約80%回復した。これらのことより我々は、TS株におけるScR mRNA発現低下機構の要因の一つに、分化誘導の際に自ら産生するTGF-β1等の因子が一部関与しているのではないかと考えている。スカベンジャー受容体を発現しないTHP-1細胞株(TS細胞株)の検討TPA刺激によりTS細胞株は、スカベンジャー受容体(ScR)活性、ScRIおよびIIのmRNA、LPLのmRNA、いずれもほとんど発現を認めなかった。ApoEのmRNAは、親株より多量に発現を認めた。TS細胞株をTPA刺激して24時間培養したconditioned medium(CM)を親株細胞の培地に加えると、親株のScR活性を約60%抑制し、48時間培養したCMでは90%以上抑制した。分化誘導刺激しないTS細胞株のCMは、親株のScR活性に影響しなかった。分化誘導していないTS細胞株、および親株のCMにはTGF-β1は測定感度以下であったが、分化したTS細胞株と24時間培養して得たCMには3.9ng/ml、48時間培養したCMでは6.7ng/mlのTGFβ1を含んでいた。このCMを抗TGF-β1抗体で処理することにより、親株のScR活性を80%まで回復した。TS細胞株CMのScRの発現抑制作用の1つは、TS細胞株より分泌されるTGF-β1によるものであると考えられた。TGF-β1分泌とPAI-1産生との関連についての検討PMA刺激したTHP-1細胞とU937細胞におけるTGF-β1のmRNA発現およびTGF-β1産生ならびにPAI-1産生との関連性について検討した。THP-1細胞およびU937細胞をPMA刺激することによって、TGF-β1mRNA発現は早い時期より起こったが、培養液中のTGF-β1蛋白濃度は2472時間で経時的に増加することがわかった。THP-1細胞はPMA刺激をしないとTGF-β1mRNA発現はほとんど観察されず、培養液中にはTGF-β1蛋白はほとんど観察されなかったが、U937細胞はPMA刺激をしなくてもTGF-β1mRNAは発現しており、また培養液中にもTGF-β1蛋白を観察できた。両細胞のPAI-1産生量の経時的変化を観察した結果、PMA刺激したTHP-1細胞およびU937細胞はそれぞれPAI-1を産生し、PMA刺激後の時間に依存して産生量は増加した。一方、PMA刺激していない両細胞からはほとんどPAI-1産生は観察されなかった。
量子アルゴリズムに対する公開鍵暗号及び秘密鍵暗号の安全性評価

本研究の主題は,量子計算機の実現が公開鍵暗号及び,秘密鍵暗号にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることである.そこで,本年度は最短ベクトル問題の困難さに安全性の根拠をおいた公開鍵暗号系に対する安全性評価を行なった.最短ベクトル問題に対しては,古典・量子を問わず,多くの研究が行われている.この問題に対する量子アルゴリズムとして,提案されているほとんどのものは近似アルゴリズムであり,真に最短のベクトルを探索するアルゴリズムは考案されていない.そこで,古典アルゴリズムと量子アルゴリズムを組み合わせることで真の最短ベクトルを探すアルゴリズムを提案した.提案アルゴリズムは次の2つのステップからなっている.最初に,最短ベクトルの探索範囲を古典計算機上で決定する.そして,固定した探索範囲内から,真の最短ベクトルをDurrとHoyerの最小値探索量子アルゴリズムを用いて探索する.量子計算機を用いて最小値の探索を行う際の計算量は,探索空間のサイズに依存する.そのため,探索範囲をより限定するほど,最短ベクトルを高速に発見することができる.探索範囲の素朴な決定法として,入力した基底の中の最短ベクトルの長さを利用することが出来るが,より小さい探索範囲を決定する方法として,我々は,LLL簡約基底の最短ベクトルの長さを用いることを提案した.LLL簡約基底を計算するアルゴリズムは,パラメータδによって,計算時間と出力ベクトルの長さとのtrade offが制御される.我々は,LLL簡約基底計算アルゴリズムのパラメータδを用いて,提案アルゴリズム全体の計算量を詳細に評価し,計算量を最小にする値を理論的に評価した.その結果,最適となるδと,その際の計算量が明らかとなった.数値実験によると,提案方式は,前述した素朴な方法よりも一般に高速である.しかしながら,現時点では,最良の古典アルゴリズムの計算量を上回ることはできていない.本研究の主題は,量子計算機の実現が公開鍵暗号および秘密鍵暗号にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることである.今年度は,以下の二つの研究課題に取り組んだ.第一に,最短ベクトル問題の困難さに安全性の根拠をおいた暗号系に対する安全性評価を行なった.具体的には,最短ベクトル問題を量子計算機によって解く際に,以下の二つの部分問題に分割し,それぞれに対して研究をおこなった.すなわち,1.最短ベクトルの存在範囲2.絞り込んだ範囲における最小値探索問題の効率的なアルゴリズム,の二つの問題である.1.に関しては,数値実験および理論評価により存在範囲の絞込みに関して,ある一定の知見を得た.理論的評価においては,短いベクトルが与えられた時に,その値を基にして,最短のベクトルの範囲の評価式を導出した.数値実験による評価においては,比較的小さい問題に関して,LLLアルゴリズムを適用し,パラメタ設定と計算時間の評価,存在範囲の広さに関して,考察を行なった.その結果,δ=0.9程度に設定することが,最適であることを明らかにした.2.に関しては,Groverのアルゴリズムを改良することにより,最小値を求める量子アルゴリズムの提案を行なった.このアルゴリズムは,Bulk量子計算機という計算機のクラスで機能する.第二に,素因数分解の困難さに安全性の根拠をおく暗号の安全性評価を行なった.Shorの素因数分解アルゴリズムにおいて,その構成要素として量子加算を用いる方式を対象として,研究を行なった.この方式に対しては,近似を用いることにより,計算量を削減する方式が提案されている.素因数分解アルゴリズムの構成要素である加算剰余演算に着目し,近似を導入した時の加算剰余演算の成功確率を厳密に評価した.その結果,近似精度をkとおいた時に,成功確率は,1-3pi^2/4^kであることを明らかにした.本研究の主題は,量子計算機の実現が公開鍵暗号及び,秘密鍵暗号にどのような影響を及ぼすかを明らかにすることである.そこで,本年度は最短ベクトル問題の困難さに安全性の根拠をおいた公開鍵暗号系に対する安全性評価を行なった.最短ベクトル問題に対しては,古典・量子を問わず,多くの研究が行われている.この問題に対する量子アルゴリズムとして,提案されているほとんどのものは近似アルゴリズムであり,真に最短のベクトルを探索するアルゴリズムは考案されていない.そこで,古典アルゴリズムと量子アルゴリズムを組み合わせることで真の最短ベクトルを探すアルゴリズムを提案した.提案アルゴリズムは次の2つのステップからなっている.最初に,最短ベクトルの探索範囲を古典計算機上で決定する.そして,固定した探索範囲内から,真の最短ベクトルをDurrとHoyerの最小値探索量子アルゴリズムを用いて探索する.量子計算機を用いて最小値の探索を行う際の計算量は,探索空間のサイズに依存する.そのため,探索範囲をより限定するほど,最短ベクトルを高速に発見することができる.探索範囲の素朴な決定法として,入力した基底の中の最短ベクトルの長さを利用することが出来るが,より小さい探索範囲を決定する方法として,我々は,LLL簡約基底の最短ベクトルの長さを用いることを提案した.LLL簡約基底を計算するアルゴリズムは,パラメータδによって,計算時間と出力ベクトルの長さとのtrade offが制御される.我々は,LLL簡約基底計算アルゴリズムのパラメータδを用いて,提案アルゴリズム全体の計算量を詳細に評価し,計算量を最小にする値を理論的に評価した.その結果,最適となるδと,その際の計算量が明らかとなった.数値実験によると,提案方式は,前述した素朴な方法よりも一般に高速である.しかしながら,現時点では,最良の古典アルゴリズムの計算量を上回ることはできていない.
高等学校情報科における科学的ミニマムエッセンシャルズのための教育プログラムの開発

本研究の目的は,高等学校情報科における情報の科学的な理解促進のための教育プログラムの開発にある.学校教育における情報教育の一環としての情報科の位置づけを意識し,さらには情報産業を担う人材の早期育成の観点からプログラムの具体化および運用を図るものである.本研究において,情報の科学的理解のための根本を「情報の表現法」としてとらえ,さらにそのミニマムエッセンシャルズとして,以下の3学習対象として定め、3ヶ年の研究期間において,以下の研究成果を得た.1)情報的見方・考え方の根本を成す「アルゴリズム的思考」AL・大学レベルの教育における課題例題材と各題材に対する代表的なエラー解答の収集(情報系学部専門科目9か年分、工学系専門科目2か年分)・アルゴリズム設計用ツールの開発と大学での教育実践(工学系専門科目半期)2)システム設計・運用分野で基礎としての「符号と情報システム」IS・符号体系の設計と設計した符号を利用した飛行船制御を通しで情報システムの基礎を学ぶ教材"マジカル・スプーン"の設計/量産/配布と、実践支援(小中校合わせて延べ50校、約4500人の児童・生徒)および教員向けワークショップの企画・運営・マジカル・スプーン教育実践事集の編纂3)マルチメディア分野の基本概念としての「情報的デザイン」ID・「体験!情報デザイン」ワークショップの企画・運営・大学レベルでの情報デザイン課題事例集全3巻の発行本研究の目的は,高等学校情報科における情報の科学的な理解促進のための教育プログラムの開発にある.学校教育における情報教育の一環としての情報科の位置づけを意識し,さらには情報産業を担う人材の早期育成の観点からプログラムの具体化および運用を図るものである.本研究において,情報の科学的理解のための根本を「情報の表現法」としてとらえ,さらにそのミニマムエッセンシャルズとして,以下の3学習対象として定め、3ヶ年の研究期間において,以下の研究成果を得た.1)情報的見方・考え方の根本を成す「アルゴリズム的思考」AL・大学レベルの教育における課題例題材と各題材に対する代表的なエラー解答の収集(情報系学部専門科目9か年分、工学系専門科目2か年分)・アルゴリズム設計用ツールの開発と大学での教育実践(工学系専門科目半期)2)システム設計・運用分野で基礎としての「符号と情報システム」IS・符号体系の設計と設計した符号を利用した飛行船制御を通しで情報システムの基礎を学ぶ教材"マジカル・スプーン"の設計/量産/配布と、実践支援(小中校合わせて延べ50校、約4500人の児童・生徒)および教員向けワークショップの企画・運営・マジカル・スプーン教育実践事集の編纂3)マルチメディア分野の基本概念としての「情報的デザイン」ID・「体験!情報デザイン」ワークショップの企画・運営・大学レベルでの情報デザイン課題事例集全3巻の発行本研究の目的は,高等学校情報科における情報の科学的な理解促進のための教育プログラムの開発にある.学校教育における情報教育の一環としての情報科の位置づけを意識し,さらには情報産業を担う人材の早期育成の観点からプログラムの具体化および運用を図るものである.H19年度の研究成果として,情報的見方・考え方の根本を成す「アルゴリズム的思考」(AL)に関しては,大学でのAL教育の成果の整理と、高校でのAL教育の実態調査を行った。システム設計・運用分野で基礎としての「符号と情報システム」(IS)に関しては,これまでに整理されたプロトタイプとしての教育プログラムを学校現場での利用に適するよう改訂し,IS教育に特化した教具開発のためのPCB基盤の開発(設計と試作)を行った.マルチメディア分野の基本概念としての「情報デザイン」(ID)に関しては,高等学校でのID教育の実態調査をふまえ、大学でのID教育の成果を高校向け教育プログラムとして改訂した.本研究の目的は,高等学校情報科における情報の科学的な理解促進のための教育プログラムの開発にある.学校教育における情報教育の一環としての情報科の位置づけを意識し,さらには情報産業を担う人材の早期育成の観点からプログラムの具体化および運用を図るものである.H20年度の研究成果として,情報的見方・考え方の根本を成す「アルゴリズム的思考」(AL)に関しては,情報系および工学系大学でのAL教育の成果に基づく高校AL教育項目のモデルを具体化した。システム設計・運用分野で基礎としての「符号と情報システム」(IS)に関しては,IS教育に特化した新型の教具開発を行い,教育現場での実践を展開した.展開の具体例は、小中学生向け2件(ワークショップ:東京都、鹿児島県)、高校向け16件(授業導入:10校、教員向けワークショップ:6件)、専門学校・技術短期大学向け2件、大学・大学院向け6件、技術者向け6件である。また、マルチメディア分野の基本概念としての「情報デザイン」(ID)に関しては,大学でのID教育の成果の基づく高校向け教育プログラムに関するワークショップを開催し、52名の参加を得た。さらに、情報デザイン教育の課題を事例集としてまとめた.事例集はH21年度中に作成予定の続巻(2巻を予定)と合わせ、関連高校および情報科教員養成をしている大学担当者に配布予定である。各分野の研究過程や成果は、関連学会(日本情報科教育学会、情報処理学会、教育システム情報学会)等の研究会・全国大会で報告した。本研究の目的は,高等学校情報科における情報の科学的な理解促進のための教育プログラムの開発にある.学校教育における情報教育の一環としての情報科の位置づけを意識し,さらには情報産業を担う人材の早期育成の観点からプログラムの具体化および運用を図るものである.本研究において,情報の科学的理解のための根本を「情報の表現法」としてとらえ,さらにそのミニマムエッセンシャルズとして,以下の3学習対象として定めた.

1)情報的見方・考え方の根本を成す「アルゴリズム的思考」:AL2)システム設計・運用分野で基礎としての「符号と情報システム」:IS3)マルチメディア分野の基本概念としての「情報的デザイン」:ID■AL:H20までの研究成果を受け,大学でのAL教育の成果の整理と,高校向けAL教育方法の整備を試みた.また,開発教具を用いた教育実践の成果についての分析を進めた.さらに、本研究の協力者・連携者による「アルゴリズム的思考法の教育方法に関するフォーラム」を開催し,これまでの研究成果の公開と今後の課題に関する認識を確認した.■IS:開発教材・教具による教育効果の検証および教材の普及を試みた.■ID:高校教員向けワークショップの開催と,課題事例集3冊の取りまとめを行った.また,これらの成果から,高校向け教育プログラムの整備を進めた.
赤血球を用いた酸化ストレス簡易モニタリングデバイスの開発

酸化ストレスは糖尿病合併症をはじめ多くの疾患の発症に関与している.糖尿病合併症のうち動脈硬化,心筋梗塞,脳梗塞等の大血管症の発症には,持続的な高血糖や代謝異常に由来する酸化ストレスの亢進が関与するため,血糖値管理のみでは十分に予防できない.本研究では,酸化ストレスに起因する血管障害を反映する新規指標として赤血球の表面電荷の変化に着目し,微量血液により簡便で日常的に測定できるPoint of Care Testing(POCT)の開発を目指した.簡易血糖値センサを利用し,赤血球の表面電荷の変化に伴う電極への付着量を電気化学的に検出した.正電位印加後の電極を赤血球懸濁液中に浸漬した後,電子メディエータ溶液中でサイクリックボルタンメトリーを行った.酸化剤としてt-butyl hydroperoxide処理した赤血球を測定した結果,酸化剤濃度や処理時間に伴い電流応答が変化した.また,高グルコース負荷を行った赤血球においても,電流応答が変化した.これより,in vitro試験において酸化ストレスを受けた赤血球の影響を電気化学的に測定できることが示唆された.そこで,糖尿病患者から静脈血をヘパリン採血して測定した結果,健常者群と比較して患者群では電流値の上昇がみられ,得られた電流密度は長期的な血糖コントロールを反映するHbA1cと相関する傾向が得られた.以上のことから,赤血球を用いて簡便に酸化ストレスによる血管障害リスクを測定できることが示唆された.酸化ストレスは糖尿病合併症をはじめ多くの疾患の発症に関与することが知られている。本研究では、酸化ストレスによる血液中の赤血球表面膜電荷の変化に着目し、正電位印加電極における赤血球の付着を電気化学的応答として検出する測定法を確立した。糖尿病患者にとって危険であるのは,高血糖そのものではなく、持続的な高血糖によりもたらされる、細小血管障害(糖尿病性網膜症,腎症,神経障害など)および大血管障害(心筋梗塞、脳梗塞、壊疽、動脈硬化など)である。すなわち、持続的な高血糖状態により発生する活性酸素種が血管壁を傷害する酸化ストレスが合併症の本態である。従って糖尿病病態では、血糖値管理だけでなく酸化ストレスにより生じた血管障害を予測・測定することが重要となる。そこで、血管障害を反映する新規インデックスとして赤血球の表面膜電荷に着目し、微量の血液により生体内の酸化ストレスに起因する血管障害を予測する測定法の開発について試みた。その結果、赤血球は酸化により表面の負電荷が低下し、正電荷担体との親和性が減少することを見出した。非肥満型II型糖尿病モデルマウスを用いた試験においても、血清中の過酸化脂質や中性脂肪などの合併症リスク因子と赤血球付着性が相関した。そこで、酸化ストレスの簡便かつ日常診療で使用可能なPoint of Care Testing(POCT)機器の開発を目指し、赤血球の付着能を電気化学的応答として検出することを検討した。正電位印加電極あるいは正電荷コート電極における赤血球の付着を電子メディエータの電流応答値の変化として検出でき、赤血球の酸化ストレスと相関することが示唆された。この原理を応用することで、1μl程度の微量血液かつ数分で酸化ストレスを評価することが可能となった。これより、赤血球を利用し、日常的に利用することが可能な簡易型血糖値センサに搭載可能な検出系を構築することができた。酸化ストレスは糖尿病合併症をはじめ多くの疾患の発症に関与している.糖尿病合併症のうち動脈硬化,心筋梗塞,脳梗塞等の大血管症の発症には,持続的な高血糖や代謝異常に由来する酸化ストレスの亢進が関与するため,血糖値管理のみでは十分に予防できない.本研究では,酸化ストレスに起因する血管障害を反映する新規指標として赤血球の表面電荷の変化に着目し,微量血液により簡便で日常的に測定できるPoint of Care Testing(POCT)の開発を目指した.簡易血糖値センサを利用し,赤血球の表面電荷の変化に伴う電極への付着量を電気化学的に検出した.正電位印加後の電極を赤血球懸濁液中に浸漬した後,電子メディエータ溶液中でサイクリックボルタンメトリーを行った.酸化剤としてt-butyl hydroperoxide処理した赤血球を測定した結果,酸化剤濃度や処理時間に伴い電流応答が変化した.また,高グルコース負荷を行った赤血球においても,電流応答が変化した.これより,in vitro試験において酸化ストレスを受けた赤血球の影響を電気化学的に測定できることが示唆された.そこで,糖尿病患者から静脈血をヘパリン採血して測定した結果,健常者群と比較して患者群では電流値の上昇がみられ,得られた電流密度は長期的な血糖コントロールを反映するHbA1cと相関する傾向が得られた.以上のことから,赤血球を用いて簡便に酸化ストレスによる血管障害リスクを測定できることが示唆された.
腫瘍の循環代謝からみた治療効果判定ならびに予後予測に関する研究ーポジトロンCTによる研究ー

1.研究目的本研究は、主として放射線治療を行う悪性腫瘍患者において、ポシトロンCTを用いて治療前後における腫瘍の循環代謝を測定し、それが治療効果の予測、治療効果の判定、ならびに予後の予測に役立つかどうかを検討し、引いてはポジトロンCTが至適治療法の選択へ果たす役割を検討することを目的とした。2.研究経過平成2年度より本年度にかけて合計90例の悪性腫瘍割者に対して、またそのうちの約半数例に対しては治療前後に、フッ素18標識フルオロデキシグルコ-スによる糖代謝測定を行った。疾患別では肺癌、原発性肝癌、悪性リンパ腫、縦隔腫瘍、食道癌等の症例であった。今回の検討では、治療前では全ての症例で腫瘍部に高い集積がみられた。治療前の集積が比較的低い例では、治療が無効であった。一方治療前の集積が高度な例では、治療効果は様々であり、治療効果の予測はできなかった。また、治療後の変化は治療効果とよく相関しており、有効例では無効例に比べて集積がより低下する傾向があった。しかしながら一方、治療後にみられる糖代謝の変化が必ずしも形態学的検査とは対応しない症例もあり、そのなかには糖代謝の方がより正確と思われる症例があった。以上より、本検査は治療効果判定の一助として役立つ可能性が示された。一方、酸素15標識水による血流測定、酸素15標識酸素による酸素代謝の測定、ならびに酸素15標識一酸化炭素による血液量測定を5例について行った。この結果では、血流測定が治療効果判定に役立つとの結果は得られなかった。1.研究目的本研究は、主として放射線治療を行う悪性腫瘍患者において、ポシトロンCTを用いて治療前後における腫瘍の循環代射を測定し、それが治療効果の予測、治療効果の判定、ならびに予後の予測に役立つかどうかを検討し、引いてはポジトロンCTが至適治療法の選択へ果たす役割を検討することを目的とした。2.本年度の研究経過現時点までで、治療前の約60例の症例に対して、またそのうちの約半数例に対しては治療終了後にも、フッ素18標識フルオロデオキシグルコ-スによる糖代謝測定を行った。症患別では肺癌、原発性肝癌、悪性リンパ腫、縦隔腫瘍、食道癌等の症例であった。今までの検討では、少数例ながら治療前における糖代謝から治療効果を予測できる症例がある可能性があった。また、治療前後において測定した例では、治療後にみられる糖代謝の変化は必ずしも形態学的検査とは対応しないことがわかった。また、そのなかには糖代謝の方がより正確と思われる症例があり、本検査の有用性が示唆された。一方、酸素15標識水による血流測定、酸素15標識酸素による酸素代謝の測定、ならびに酸素15標識一酸化炭素による血液量測定についても少数例において行った。現時点まででは、血流測定に関しては、その有用性を示唆する結果は得られていない。3.今後の予定本研究は来年度までの予定であるが、来年度は新しい例を追加するとともに、時間経過の関係で現時点ではできていない治療終了後の経過例における検査を行う予定である。2.本年度の研究経過昨年度に引き続き、90例の悪性腫瘍患者に対して、またそのうちの約半数例に対して治療前後に、フッ素18標識フルオロデオキシグルコ-スによる糖代謝測定を行った。

治療前の集積が比較的低い例では、治療が無効であった。一方治療前の集積が高度な例では、治療効果は様々であり、治療効果の予測はできなかった。また、治療後の変化は治療効果とよく相関しており、有効例では無効例に比べて集積がより低下する傾向があった。しかしながら一方、治療後にみられる糖代謝の変化が必ずしも形態学的検査とは対応しない症例もあり、そのなかには糖代謝の方がより正格と思われる症例があった。以上より、本検査は治療効果判定の一助として役立つ可能性が示された。一方、酸素15標識水による血流測定、酸素15標識酸素による酸素代謝の測定、ならびに酸素15標識一酸化炭素による血液量測定を5例について行った。この結果では、血流測定が治療効果判定に役立つとの結果は得られなかった。
スパイラル学習を意識した地球および恒星の教材統合化

「練り上げられた、工夫された教材」は小学校から高校までの特定な発達段階での、特別な目的に照準を合わせた感がある。そのため、個々の対象の知識は深まるが、逆に階層性が逆転したりしてしまうこともある。例えば、高校理科の授業において、星までの距離を測る方法を詳細に展開しても、見慣れた星座を作る星がどのような空間的な位置にあるのか、太陽系と銀河系の包含関係はどうなっているのか。まさに「木を見て森を見ず」という状況が散見される。次期指導要領においては、簡単な観察から始めて、より高度な科学的な研究・考察に発展させる「スパイラル学習」が重要な方法として提起されている。そこで本研究は、小学校から高校まで、共通した学習展開が可能になるように教材を統合化し、地球惑星科学、天文学の大きな柱である「時間と空間」を意識させ、なおかつ先進的な教材を配したスパイラル学習教材群を作成することを目的とする。本研究で作成した教材は、異なる発達段階における科学的リテラシーを考慮しつつ、ブラックボックス的な部分を極力少なくした。また直感的に現象を捉えつつも、現象を数値化する意欲を持たせられるものとした。さらに、入手しやすい材料・素材を用いて、専門的な知識・技能を持たない教員でも製作しやすい教材とした。今年度に開発した教材群は、以下のふたつである。(1)カシオペア座の観察、撮像から、恒星の位置、進化を知る(2)大陸移動と古海流をシミュレートし、未来の気候を推定する引き続いて、赤外放射温度計を用いた、「雲底高度と気象変化」についての教材を作成中である。指導要領の『理数科目の前倒し実施』によって、これらの教材群は、移行措置期間中に柔軟に対処可能な教材として、その価値を見出すことができるものと考えられる。
高濃度電解質液体の電気二重層相互作用と非平衡ダイナミクス

強い外電場における電気泳動の非線型応答について検討した。非線型電気泳動は水溶液系のみならず、特に低誘電率の有機溶媒系などにおける微粒子の運動において重要になる界面動電現象である。従来の電気泳動の理解は比較的低い電場で起こる線型応答の範囲にとどまっていた。実験が先行している非線型電気泳動の機序について明らかにするために、イオン分布と流れのダイナミクスを著者らの開発したSmoothed Profile法による直接数値計算をもちいてダイナミクスを検討した。外場の強さの増加とともに、電気泳動易動度は一定である線型応答の領域から増加に転じ、さらに強い外場で飽和することが再現された。非線型応答領域では、強い外場によって電気二重層の非対称性が強くなり、これは泳動速度を減少させる電場を発生させる。一方、電気泳動易動度の増加する領域では、電気二重層における対イオンが徐々に剥離され、イオンによる抵抗が減少することによって、電気泳動易動度が増加することを明らかにした。これは見かけ上、微粒子の有効電荷が増加したようにみえる。さらに強い電場では、電気二重層の非対称性が極大になり、その結果流れの前後対称性が崩れ、電気泳動易動度が飽和することがわかった。従来は、強い電場によって電気二重層のイオンが完全に剥離すると考えられていたが、電気泳動易動度の飽和領域でも対イオンは完全に剥離せず、電気二重層の非対称性が重要であることがわかった。以上のように、定性的に異なる2つの非線型応答は,電気二重層と流れの複雑な相互作用によることを明らかにした。研究実施計画の一部を行い、査読あり研究論文3報を学術誌に発表した。また招待講演2件を含む17件の学会発表を行い、図書の分担執筆を1件おこなっており、おおむね順調に進展している。界面動電現象である非線型電気泳動について、塩添加の効果について明らかにする。対イオンと共イオンは反対符号であるため、外場に対する応答がことなる。このこと外場が強くなるほど顕著になる。また、溶媒とイオンの相互作用による溶媒和を考慮して,微粒子の電気泳動に与える効果を明らかにする.高電解質濃度における電気浸透流について検討する.高電解質濃度における電気二重層の遮蔽長では,空間的な広がりとともに電場と流れの結合を担うイオンの量も増えるため,駆動効率の増大が期待される.電気二重層の構造とスケール変化による電気浸透流の質的な変化の効果は,とくにナノ流路において重要となる.本課題では,高電解質濃度における流れの理解に立脚して電気浸透流・流動電流を高効率にする電解質濃度と流路サイズの設計の物理的な原理を提案する.強い外電場における電気泳動の非線型応答について検討した。また、溶媒とイオンの相互作用による溶媒和を考慮して,微粒子の電気泳動に与える効果を明らかにする.高電解質濃度における電気浸透流について検討する.高電解質濃度における電気二重層の遮蔽長では,空間的な広がりとともに電場と流れの結合を担うイオンの量も増えるため,駆動効率の増大が期待される.電気二重層の構造とスケール変化による電気浸透流の質的な変化の効果は,とくにナノ流路において重要となる.本課題では,高電解質濃度における流れの理解に立脚して電気浸透流・流動電流を高効率にする電解質濃度と流路サイズの設計の物理的な原理を提案する.当初予定していた計算機を翌年度に購入することとしたため。
脳の発生過程における免疫細胞の役割の解明

神経と免疫の相互作用は注目されており、自閉症、統合失調症、アルツハイマー病といった神経疾患に多くの免疫系の細胞が関与していることが知られている。本研究により成獣のみならず、脳発生期においても中枢神経系にT細胞やB細胞などの獲得免疫系の細胞や顆粒細胞、樹状細胞、ナチュラルキラー細胞といった自然免疫系の細胞が存在することが明らかになった。これらはミクログリアに比べて圧倒的に少数であるが、脳実質内にもわずかに存在しており、生後急激に数が増えることが確認された。胎生期の脳にはミクログリアだけでなく獲得免疫系のB細胞、T細胞、自然免疫系の顆粒球、樹状細胞なども存在することがフローサイトメトリーや免疫組織染色により確認された。これらは主に髄膜や脈絡叢、脳室に存在していたが一部は脳実質内にも存在し生後急激に数が増えることも明らかになった。脳発生期に中枢神経系に存在する免疫細胞の役割を解明するために各種の免疫細胞の欠損したマウスを用いて、神経細胞の増殖・分化、移動、大脳皮質の層形成、髄鞘形成、ミクログリアに対する影響等に関して検討を行う。またリンパ球の移入実験等も用いて脳発生における免疫細胞の機能を検討する。ほぼ予定通りに使用したが、一部の実験が次年度にずれ込んだため次年度使用額が生じた。翌年度、試薬など物品購入費として使用する予定である。
昆虫の生得的行動,幼虫食餌選択の機構に関する研究

先端的研究では、アゲハの産卵誘起物質の作用について多角的な共同研究をおこなった。アゲハ♀は前肢フ節をはげしく葉をたたいてから産卵行動にかかる。ミカン葉の産卵誘起物質は、フ節の感覚毛で感覚される。じじつ感覚毛をキャピラリーチップ法でしらべると、いくつかの誘起物質に応答して活動電位を発生させる。感覚毛の微細構造は4個の神経細胞からなり、それぞれ1本づつ長い突起を毛の先端開口部に伸ばしている。チョウ300羽のフ節を集め、RNAを抽出、cDNAライブラリーを作成した。現在まで約100クローンのヌクレオチド配列を決定したが、そのうち2つが7回細胞膜を貫通するレセプターと相同ホモロジーをもっており、産卵誘起物質レセプターの可能性があり、その検証が望まれる。オナガアゲハの産卵誘起物質が食草のコクサギから単離され、C_<17>H_<20>O_9の6-(β-D-glucopyranosyloxy)-benzofuranpnopionic acidと同定された。萌芽的研究では、2種類のハナバチをケージ内で代々営巣させ、利用する花資源が幼虫時代の食餌と関係しているかどうかをテストとした。ヒメウツギの花に集まるウツギヒメハナバチはヒメウツギだけに固執し生得的であった。それに対し、アルファルファハキソバチは手当りしだいで何でも花であればよかった。狩りバチでは、オオフタオビドロバチを用いて、ケージ内営巣に世界ではじめて成功した。準備的研究では、幼虫時代に食べたガの幼虫を親になってから選択的に狩る傾向があった。なお詳細な追究が必要である。昆虫がどのようにして幼虫の食餌を選択するのか、この生得的行動をメカニズムの上から研究しようというのが当研究班の目的である。班を2つにわけ、アゲハの産卵行動の仕組をしらべる先端的研究とカリウドバチの狩りをしらべる萌芽的研究からなる。先端的研究では、まず、アゲハ(♀)の前肢フ節の嗅い感覚毛の微細構造を電子顕微鏡下で解明した。感覚毛は5個の神経細胞からなり、うち4個が化学物質を受容するものと考えられ、細長い樹状突起1本を感覚毛の先端近くまで伸長させている。他の1本は機械刺戟に応答するものとみなされ、突起は感覚毛の中ほどまで伸びている。突起は多くの微小管を含んでおり、下部で繊毛構造(9+0)をとり、細胞体にいたっている。次に各感覚毛先端にミカン葉抽出物を含むチップをかぶせ、電気的パルスを測定したところ(チップ・レコーディング法),典型的な応答を示した。そこで,10種類知られているアゲハの産卵行動誘起物質(ミカンの葉より單離同定)をテストした。現在,シネフリン,キロ-イノシトールの濃度・応答曲線が得られている。他の8種類についてもつづける予定である。萌芽的研究では,カリウドバチの一種オオフタオビドロバチを用いて人工営巣にはじめて成功した。すなわち,12×6mの小形ハウス内でメイガの幼虫を食草につけ、竹筒に巣をつくらせることができた。今後幼虫の食餌となるガの幼虫の種類を変えてしらべていく。先端的研究では、アゲハの産卵誘起物質の作用機作について多角的な協力研究が展開された。アゲハチョウ♀前肢フ節に感覚毛が100本ほど生えているが、チョウは食草をたたいて嗅いを感覚する。じじつ、アゲハの産卵誘起物質(ミカンの葉から單離)をミクロキャップに入れて感覚毛にかぶせると活動電位が発生した。

感覚毛の微細構造は4個の神経細胞からなり、それぞれ1本づつの突起を先端開口部まで伸ばしている。現在感覚毛300羽分からRNAを取りだしてそのCDNAライブラリーをつくり、ヌクレオチド配列を決定中である。2個はラット鼻腔上皮の嗅感レセプターとホモロジーをもっていた。オナガアゲハの産卵誘起物質が食草のコクサギから單離され、C_<17>H_<20>O_9の6-(β-glucopyranosyloxy)-benzo furan propionic acidと同定された。萌芽的研究では、2種類のハナバチをケージ内管巣させ、花資源の利用が幼虫時代の食餌と関連するかどうかをテストした。ヒメウツギの花に集まるウツギヒメハナバチは一種類のみに固執し、他方、アルファルファハキリバチは何でもよい雑食性であった。狩りバチではじめてケージ内営巣が可能となった。オオフタオビドロバチを用いて、幼虫のときの餌と親バチとなってから狩りをする獲物との相関を追求中である。
１９３０年代～１９５０年代日本の教育学の戦争責任と戦後責任に関する歴史的研究

十五年戦争とその敗戦に伴うアメリカの対日占領下の日本の教育学の「戦争協力」と、戦争責任についての「反省」についての態様を検討するとともに、当該期の沖縄と水俣の問題を追究した。主要には「講壇教育学」者の海後宗臣の戦争教育学の展開と、戦後に教育科学研究会の委員長になる勝田守一の教育科学の形成過程を対象化した。期せずして、3.11の原発震災は、沖縄問題と水俣病事件の、教育の視点からの考察を不可避とした。2012年度は前年度の研究の成果をふまえ、研究代表者である松浦と研究分担者の佐藤広美、一盛真の3名は、下記の研究課題にとりくみ、一定の具体的な成果をあげることができた。松浦は、これまで個別の実証的な研究を欠落させたまま高く評価されてきた「教育史家」海後宗臣の、中国に対する植民地主義の占領地教育構想を検討した成果を発表することができた。ただし、これは日中戦争の全面化から長期持久戦段階までを対象化したもので、東南アジア全域を対象としたアジア・太平洋戦争=「大東亜共栄圏」建設段階の海後の構想については、別稿を準備しているところである。分担研究者の佐藤広美は、「戦後教育学」の意義と限界を本格的に追究する視角から勝田守一の思想形成とのかかわりでその教育学を検討した成果を発表した。同一盛真は、具体的な成果として発表するまでにはいたっていないが、次の4つのテーマで史料収集と原稿執筆の準備をすすめている。1.沖縄と教育、2.海後勝雄論、3.北原泰作論、4.山住正己論。1.については、論考「4・28とモラル|ー沖縄からー」として教育科学研究会誌『教育』2013年9月号に掲載予定である。今年度も教育史学の世界の中でだけでなく、隣接する歴史諸科学との対話を通じて共同研究を継続してきた。最終年度は、1アジア・太平洋戦争下の、日本の講壇教育学の戦争教育学としての相貌を明らかにするとともに、2戦中から戦後にかけての教育科学研究会の転回と再建、3戦前と戦後をとおして一貫して周辺化された沖縄問題に関する成果を発表した。1は、12年度の成果をふまえて、有能な中堅と目されていた海後宗臣の「大東亜共栄圏」の教育計画案=「化育所」構想とその論理を、2も同様に、戦後の再建時に委員長に就任する勝田守一の教育科学の形成過程とその特徴を検討した。3は、日本国憲法と沖縄の関係および昨年の政府主催の4・28式典の意味を沖縄から照射した成果となる。科研費研究の初年度の直前に、原発震災を含む3・11の複合大震災がおこり、期せずして研究の意義と重要性が増すことになった。教育と教育学の戦争協力とその戦争責任を含めて、日本の未決の戦争責任の追究・追及と戦後補償の不履行、これらにかかわる戦後責任の問題は、戦後70年を迎えようとしている日本の社会では、単なる過去の問題ではなく、現在進行中の原発震災にともなう責任と保障にも直接かかわる問題となっている。同様にして、全面的な検討はこれからの課題であるが、沖縄や水俣問題が、未決の戦争責任と戦後補償の不履行に遠因を持つ教育問題として追究されている。この3年間を通して、理論と実証の二つの面で、両サイドの「歴史修正主義」やポストモダンの「戦後教育学」批判と対峙するとともに、原発震災をめぐる不処罰と原発再稼働の政策動向とそれに追従する国内世論の帰趨を前にして、新たな大きな教育課題を発見することができた。沖縄と水俣の問題である。なお、3年間の主な研究成果を、本論209ページ、4版の研究成果報告書にまとめ、配布とた。資料として歴史の証言の記録と座談会の記録も計3点収載した。3・11の影響などもあり、研究の実質的なスタートは遅れたが、研究代表者である松浦と研究分担者の佐藤広美と一盛真は、下記の研究課題にとりくんだ。松浦は、まずこれまで個別実証研究もないまま高い評価だけが一人歩きしてきた「教育史家」海後宗臣の研究史の批判的な検討と整理をすすめた。そのうえで、1930年代から敗戦直後までの海後の思想と行動をフォローしながら、(1)中国と東南アジア全域を対象とする植民地主義の占領地教育構想と(2)国内の義務制青年学校を基軸とする青年期教育構想、(3)青年学校教育を含めた学制改革・教育改革論、(4)(1)(4)の課題にとりくむことを通して、海後宗臣の錬成論のとらえ直しを積極的に行った。これらの成果を、個別の実証研究として各学会誌などに発表する予定である。分担研究者の佐藤は、戦前の教育科学研究会とそこに結集した教育学者たちの教育研究と運動に関しては、第一人者である。十分な研究の蓄積をふまえて、駒込武・川村肇・奈須恵子編『戦時下学問の統制と動員』

(東京大学出版、2011年)の読書ノートをまとめ、研究会で報告した。これは日本教育学会誌『教育学研究』第79巻第1号、2012年3月に書評として掲載された。平成23年年度は、こうした佐藤ならではのとりくみがあった。同書の編著者たちの異論・反論が期待される。分担研究者の一盛は、当初戦前・戦中と戦後の部落解放運動の視座から、1930年代から1950年日本の教育学の成果とその性格をとらえなおすことを意図していたが、その後部落解放運動自体を相対化し、等身大の部落解放運動像を描くための一環として、沖縄問題やハンセン氏病問題が提起する課題を積極的にうけとめるべく研究活動を継続した。3名の研究代表者と分担研究者の間で、やや進展の度合いが異なっている。分担研究者の佐藤広美は着実に成果をあげているが、研究代表者の松浦と分担研究者の一盛は必ずしも当初予定していた具体的な成果を発表するまでに至っていない。それにはいくつかの事由が考えられるが、なによりも松浦と一盛真には家庭の事情が加わり、この間週末の長距離移動をともなう二重生活をしいられていたことが大きい。もちろん、具体的な成果につながる個別の研究活動は地道に行われている。最終年度には個別実証研究の成果に反映されるものと思われる。研究代表者の松浦は、どうにか「研究の目的」をほぼ達成したと考える。後は、(1)(4)のテーマごとに原稿用紙50枚程度の論考にまとめ、学会で発表したり、直接学会誌に投稿する予定である。分担研究者の佐藤広美と一盛真は、どちらかといえば当初予定されていた個別実証研究を深め、具体的な成果をあげるというよりは、研究史の整理はもとより、その大前提となる研究の視座をきたえあげ、各自のトータルな課題と方法をより強固なものにするための作業にとりくんだといえよう。もちろん佐藤の場合は、すでに述べたように、その成果を学会誌に発表している。次年度以降には、個別実証研究の成果に反映されるものと思われる。なお、昨年度から今年度にかけて分担研究者自身と研究代表者の近親者に健康上の問題等が生じたこともあり、必ずしも予定していた計画通りに進展させることができなかった。最終年度になる2013年度は、報告書の作成に向けて3年間の共同研究を総仕上げする年度である。松浦は海後宗臣の教育学の戦中と戦後をトータルに検討し、具体的な成果をまとめるとともに、課題として残してきた長田新の戦中と戦後の思想的な旋回と研究の展開を追究し、成果として発表したい。佐藤広美は、現在刊行中の教育科学研究会編の講座本の別巻に掲載予定の論考「戦後教育学における〈戦争と教育〉」を中心にして当初の課題を追究する。一盛真は、前記の4つの研究テーマにかかわる具体的な成果を順次発表していくことになる。なお、最終年度も聞き取り調査を実施する。2度目の恵那調査(新田鉦三さんへの聞き取り)と太田堯さん(元日本教育学会会長、埼玉県在住)への聞き取り調査である。今年度の研究の基本課題は、昨年度の研究活動の成果を具体的に形あるものにするとともに、今年度予定されている新たな課題にとりくむことである。研究代表者である松浦は、海後宗臣の敗戦以後の教育・研究活動へのとりくみとその成果を追究すると同時に、戦中においてこの海後とは「対立」関係にあった長田新の戦中と戦後の思想的な転回と研究の展開を検討する。分担研究者の佐藤広美と一盛真は、新たな視点から戦中と戦後の教科研の運動とその達成、および戦前・戦中と戦後の部落解放運動の中心的な担い手となった北原泰作の思想と行動を、学校教育と社会教育とのかかわりで検討する。佐藤が主要に検討するのは、勝田守一の教科研への参加とそれにともなう教育学形成のプロセスとその意義であろう。
膜型増殖因子ファミリーががん幹細胞の細胞周期制御に果たす分子基盤の解明

がん派生メカニズムとしてがん幹細胞の存在が注目されている。本研究はがん幹細胞で発現が認められる膜型増殖因子Amphiregulin(アンフィレギュリン,以下AREG)に着目し、細胞増殖制御機構の解明に取り組んだ。その結果、ヒト肝癌細胞株Huh7のがん幹細胞画分において発現が認められるAREG-regulating protein (ARP)が、細胞増殖活性を持つ分泌型AREG (AREG N末断片)の産生を制御することが明らかになった。本研究成果は幹細胞の細胞増殖制御の新しい分子機構を提示する基盤となることが期待される。本年度、Huh7をHoechst33342で染色し、ベックマン社製セルソーターepics altraを用いて蛍光強度の低い細胞集団(side population)の採取を試みた。同時にmainpopulation(MP)をコントロールとして採取した。回収した細胞集団全体よりRNAを抽出し、RT-PCR解析によって、SP分画に高発現しているとされる遺伝子群(AREG、ABCトランスポーターであるBCRP1, MDR1)の発現が確認できた。ただし、epics altraは細胞の分離速度など、FACSとしての性能に限界があり、SP単離の条件検討に時間を要した。本年度は愛媛大学に新たに導入されたベクトン社製FACSAriaを使用することによって実験条件の改善を試みる。(1) AREG高発現SP,(2) AREG低発現SP,(3) MP(non-SP)に発現する遺伝子群をDNAマイクロアレイ解析する予定である。わが国におけるがんの治療成績は、年々着実に向上しているものの、肝臓がんや肺がんの5年生存率は依然として低い状況にある。がん組織はがん幹細胞から派生することが提唱されており、今後のがん対策としてがん幹細胞の性質を厳密に理解することが必要である。幹細胞画分を分離し、その性質に関連する分子の機能を詳細に明らかにすることができれば、がん幹細胞の性質の理解に貢献できると考えられる。我々のグループは、epidermal growth factor (EGF)ファミリーのメンバーであるAmphiregulin (AREG)による細胞増殖制御機構の解明に取り組んできた。AREGは細胞膜上で切断を受けた後、N末側が分泌型増殖因子として細胞周期を制御する。注目すべきことに、ヒト肝癌細胞株Huh7のSPにおいてAREGが高い発現量を示すこと、そしてAREGはヒト肝がん細胞の悪性腫瘍化に寄与することが報告されている。本研究は、AREGが細胞周期制御に果たす役割を解明することによって、がん幹細胞の本質を理解するための基盤を築くことを目的とした。まず、ヒト肝癌細胞株Huh7をHoechst 33342で染色し、セルソーターを用いて幹細胞画分の分離を試みた。ただし幹細胞分画が検出できたものの、細胞の分取と培養には至らなかった。そこでAREG結合因子を検索し、過去の報告でHuh7の幹細胞画分においても発現が認められるAREG-regulating protein (ARP)を同定した。解析の結果、ARPは遊離型増殖因子の産生量を制御する作用を持つことが明らかになった。以上の結果から、AREG及びARPによる増殖因子の産生制御が幹細胞の細胞増殖制御機構の一端を担っていることが示唆された。
リアルタイムシミュレーションとリモートセンシングの融合による南米の津波予測高度化

近年に,南米および日本で発生した地震・津波災害の解析を行い,以下の成果を得た.まず,2017年9月に発生したメキシコ中部地震(Mw8.2)による津波の解析を行い.沿岸・沖合の津波観測データの逆解析から,波源の推定を行った.その結果,断層破壊域は240km×90kmにおよび,最大の断層滑りは6mに及ぶことが明らかになった.この解析結果により,断層破壊の不均一性について,最も大きな破壊域(すべり量6m)は断層面のほぼ中央に位置し,次に大きな破壊域(すべり量5.5m)は北西端に位置することが判明した.これらの結果から,観測データをリアルタイムで解析して断層破壊メカニズムを明らかにすることで,特に我が国に来襲しうる津波の解析の高度化に有用であることが分かった.次に,地震,津波,洪水等による都市域の被災状況を早期に把握するリモートセンシング技術の確立に向け,特に建物被害の量的把握を目的とした機械学習法の検討を行った.様々なセンサによる被害把握結果を早期に開示することで,災害対応における被害把握の迅速化・効率化,復旧過程における正確な被災マップの提供に向けたケーススタディを行った.具体的には,2017年に発生したメキシコ地震(Mw7.1)と2016年熊本地震の建物被害把握について,リモートセンシングデータを分析した.JAXAが観測したALOS-2 PALSAR-2画像を使用し,合成開口レーダーの後方散乱強度の解析から,建物被害状況を把握した.その結果,Lバンド合成開口レーダーを利用した場合,約70%の精度で建物被害地図を作成できることを実証した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。南米で過去発生した地震津波の津波を数値シミュレーションにより再現し,数値モデルの検証を行った.具体的には以下の通り.1) 1979年のTumaco地震で発生した津波は,南米北部に甚大な被害を及ぼした.記録として残されていた津波記録を用いて,インバージョン手法により波源モデルの推定を行った.その結果,この地震断層の破壊領域は250km×100kmのおよび,最大すべり量は3mであることが分かった.2) 2016年にエクアドル沖で発生した地震津波についての再現計算を行い,本研究で取り組む数値シミュレーション手法に再現性を確認することができた.3)地震の被害把握については,Lバンド,Xバンドの合成開口レーダ画像を解析して建物被害の抽出を行った.その被害の様相は1942年5月に発生した歴史地震の被害と類似していることが分かった.既往地震津波および最近発生した地震津波の再現シミュレーションの検証を通じて,シミュレーションモデルの精度を確認したことで,信頼性の高いリアルタイム予測に向けた研究に移行することができ,研究計画通りの進展が認められたため.近年に,南米および日本で発生した地震・津波災害の解析を行い,以下の成果を得た.まず,2017年9月に発生したメキシコ中部地震(Mw8.2)による津波の解析を行い.沿岸・沖合の津波観測データの逆解析から,波源の推定を行った.その結果,断層破壊域は240km×90kmにおよび,最大の断層滑りは6mに及ぶことが明らかになった.この解析結果により,断層破壊の不均一性について,最も大きな破壊域(すべり量6m)は断層面のほぼ中央に位置し,次に大きな破壊域(すべり量5.5m)は北西端に位置することが判明した.これらの結果から,観測データをリアルタイムで解析して断層破壊メカニズムを明らかにすることで,特に我が国に来襲しうる津波の解析の高度化に有用であることが分かった.次に,地震,津波,洪水等による都市域の被災状況を早期に把握するリモートセンシング技術の確立に向け,特に建物被害の量的把握を目的とした機械学習法の検討を行った.様々なセンサによる被害把握結果を早期に開示することで,災害対応における被害把握の迅速化・効率化,復旧過程における正確な被災マップの提供に向けたケーススタディを行った.具体的には,2017年に発生したメキシコ地震(Mw7.1)と2016年熊本地震の建物被害把握について,リモートセンシングデータを分析した.JAXAが観測したALOS-2 PALSAR-2画像を使用し,合成開口レーダーの後方散乱強度の解析から,建物被害状況を把握した.その結果,Lバンド合成開口レーダーを利用した場合,約70%の精度で建物被害地図を作成できることを実証した.光学センサおよび合成開口レーダによる衛星リモートセンシングのデータを利用し,津波による浸水域,建物損傷,および瓦礫量を量的に把握する技術を確立する.具体的には,被災前後の画像ペアからの変化抽出手法をベースとし,浸水域把握,建物損傷度,瓦礫量といった,異なる被害の評価尺度に応じて最適な画像解析アルゴリズムを開発する.このソフトウェア環境は所属研究室に整備済みである.最終的には,シミュレーションによる被害予測情報,災害発生後の異なるセンサ,時期の画像情報を統合して把握する被害状況や復興状況を,短時間で地図化・開示するためのシステムを地理情報システム(ArcGIS)上に構築する.29年度が最終年度であるため、記入しない。