hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膵β細胞のインスリン分泌障害を早期に検出する分子イメージングプローブの開発

現在、糖尿病は慢性高血糖のみによって診断されているが、その高血糖の原因とされている「膵β細胞のインスリン分泌障害」の発症を可視化する技術が開発できれば、これまでより早期に糖尿病の改善措置に移行できる新たな診断基準が確立でき、糖尿病患者の増加の抑制に繋がると期待できる。一方、生活習慣病の環境因子である高脂肪食負荷時に、膵β細胞のグルコース応答性インスリン分泌のグルコース取り込みを担う糖輸送担体GLUT2の膜表面上における発現が低下することが報告されている。そのため、膵β細胞のGLUT2発現量の変化は、その機能レベルの指標になると考えられる。本研究では、膵β細胞の機能異常を血糖値の変化よりも早期に発見できるインビボ核医学診断法の確立を目指して、GLUT2選択的に取り込まれる放射性標識PET用分子イメージングプローブによってインビボで膵β細胞の機能レベル(グルコース刺激によるインスリン分泌能)を評価できる方法の開発を検討した。平成30年度は、GLUT2を介して膵β細胞に取り込まれることが知られているグルコサミン誘導体のストレプトゾトシン(STZ)を母体化合物とし、陽電子放出(PET)核種である18Fを合成ルートの後半に導入することを考慮して化合物の設計・合成を行った。検討の結果、2種類の非放射性標識STZ誘導体STZ-AMFおよびSTZ-BMFを合成した。さらに、その放射性標識体の合成を検討し、実際にその2種類の放射性標識体[18F]STZ-AMFおよび[18F]STZ-BMFを合成できた。また、その放射性標識誘導体の健常マウスにおける体内分布評価も実施することができた。次年度以降は更なる誘導体の設計及び合成を行うとともに、細胞取り込み実験によるインビトロ評価および放射性標識体を用いた2型糖尿病モデルマウスによるインビボ評価を行う。化合物の安定性や放射性フッ素原子導入の実現可能性を考慮して分子設計の再検討を行いつつ、2種類の候補化合物を合成することができた。また、後年度に計画していた18F標識実験を検討することができた。すなわち、放射性標識合成の反応条件から精製方法まで詳細に検討することができ、[18F]STZ-AMFおよび[18F]STZ-BMFを[18F]KFとトシル誘導体から3工程で合成できた。また、それらを用いて健常マウスにおけるPET撮像実験を行った結果、[18F]STZ-AMFおよび[18F]STZ-BMFの投与によりGLUT2の発現が報告されている臓器・組織が描出された。一方、それらのニトロソ(NO)基を有しない放射性標識誘導体を用いた場合は、ほとんど腎臓および膀胱しか描出されなかった。従って、肝臓、腎臓、膵臓、腸の描出にNO基が重要であることが示唆された。これらの結果は、今後の分子設計において重要な知見となった。次年度は、GLUT2を発現している腫瘍細胞を用いた細胞取り込み実験による基礎的な評価を行った後に、市販されている膵島の初代培養細胞を用いて候補化合物の膵β細胞への取り込み実験を行う。細胞は通常条件と遊離脂肪酸(パルミチン酸)共存条件で培養したものをそれぞれ「グルコース刺激によるインスリン分泌能」の異なる細胞として用いる。加えて、細胞膜上のGLUT2の発現量を測定することによって、インビトロでの候補化合物の取り込み量と膜表面のGLUT2発現量の相関を評価する。この時、用いる細胞の「細胞膜上のGLUT2およびGnT-IVaの発現量」の評価も行う。最終年度には、インビボ評価のために、高脂肪食負荷による2型糖尿病進行段階別マウスモデルの作製を行う。すなわち、C57BL/6J(+/+)マウスから細胞膜上のGLUT2の発現量が異なる2種類の2型糖尿病モデルマウスを高脂肪食負荷の期間を調節することにより作製する。そして、開発した放射性標識候補化合物と作製した2型糖尿病モデルマウスを用いて放射能体内分布実験を行う。2型糖尿病モデルマウスの膵臓への放射能集積が、細胞膜上のGLUT2の発現量を反映しているか、標準食で飼育した健常モデルマウスの膵臓への放射能集積と比較することによって評価することにより、本研究で開発した放射性標識イメージングプローブの評価を行う。

検討の結果、2種類の非放射性標識STZ誘導体STZ-AMFおよびSTZ-BMFを合成した。さらに、その放射性標識体の合成を検討し、実際にその2種類の放射性標識体[18F]STZ-AMFおよび[18F]STZ-BMFを合成できた。また、その放射性標識誘導体の健常マウスにおける体内分布評価も実施することができた。次年度以降は更なる誘導体の設計及び合成を行うとともに、細胞取り込み実験によるインビトロ評価および放射性標識体を用いた2型糖尿病モデルマウスによるインビボ評価を行う。化合物の安定性や放射性フッ素原子導入の実現可能性を考慮して分子設計の再検討を行いつつ、2種類の候補化合物を合成することができた。また、後年度に計画していた18F標識実験を検討することができた。すなわち、放射性標識合成の反応条件から精製方法まで詳細に検討することができ、[18F]STZ-AMFおよび[18F]STZ-BMFを[18F]KFとトシル誘導体から3工程で合成できた。また、それらを用いて健常マウスにおけるPET撮像実験を行った結果、[18F]STZ-AMFおよび[18F]STZ-BMFの投与によりGLUT2の発現が報告されている臓器・組織が描出された。一方、それらのニトロソ(NO)基を有しない放射性標識誘導体を用いた場合は、ほとんど腎臓および膀胱しか描出されなかった。従って、肝臓、腎臓、膵臓、腸の描出にNO基が重要であることが示唆された。これらの結果は、今後の分子設計において重要な知見となった。次年度は、GLUT2を発現している腫瘍細胞を用いた細胞取り込み実験による基礎的な評価を行った後に、市販されている膵島の初代培養細胞を用いて候補化合物の膵β細胞への取り込み実験を行う。細胞は通常条件と遊離脂肪酸(パルミチン酸)共存条件で培養したものをそれぞれ「グルコース刺激によるインスリン分泌能」の異なる細胞として用いる。加えて、細胞膜上のGLUT2の発現量を測定することによって、インビトロでの候補化合物の取り込み量と膜表面のGLUT2発現量の相関を評価する。この時、用いる細胞の「細胞膜上のGLUT2およびGnT-IVaの発現量」の評価も行う。最終年度には、インビボ評価のために、高脂肪食負荷による2型糖尿病進行段階別マウスモデルの作製を行う。すなわち、C57BL/6J(+/+)マウスから細胞膜上のGLUT2の発現量が異なる2種類の2型糖尿病モデルマウスを高脂肪食負荷の期間を調節することにより作製する。そして、開発した放射性標識候補化合物と作製した2型糖尿病モデルマウスを用いて放射能体内分布実験を行う。2型糖尿病モデルマウスの膵臓への放射能集積が、細胞膜上のGLUT2の発現量を反映しているか、標準食で飼育した健常モデルマウスの膵臓への放射能集積と比較することによって評価することにより、本研究で開発した放射性標識イメージングプローブの評価を行う。
複合アニオン薄膜分析用水素検出効率100％の重イオンERDA開発

TOF-E telescopeERDA(飛行時間測定型・反跳粒子検出法)のプロトタイプを完成させ、主に窒素、酸素、水素を含む薄膜およびその多層膜への応用を行った。具体的には筑波大学研究基盤総合センター応用加速器部門にある1MVタンデトロン加速器のDコースにTOF-E telescope ERDAシステムを構築した。Cl^+3イオンを4MeVまで加速して試料に入射し、ビーム方向から30°の反跳角で測定を行った。飛行時間は2つのMCP(マイクロチャンネルプレート)を700mmの間隔で設置し、それぞれのシグナルをstartとstopにして測定した。軽元素の絶対定量が可能かどうかを判断するためにCaTaO2Nという組成の分かった膜を測定し、統計誤差の範囲内でOとNの比が2になることを確認した。このことを利用し、成膜時のプロセスガスの圧力を変えた試料において圧力由来の不純物効果を観察することに成功した。具体的には圧力が小さいときに多くの酸素、水素の不純物が観察された。ガス導入時に一定数の水蒸気が混入することを示唆している。深さ分解能は2nmに到達し、各層が10nm厚の多層膜でも定量が可能になった。SiAlN/TiN/SiAlNという3層膜で測定した結果、各層で窒素の組成比がことなることを明瞭に確認できた。また、不純物としての水素にも敏感であり、基板との界面と最表面に水酸基によると考えられる水素のピークを確認できた。今後の課題としては信号処理系の電気ノイズによりディスクリレベルを高く設定せざるを得ず、結果として信号の数え落しが40%近くあるのを改善する必要がある。信号を早い段階でデジタル化し、デジタルオシロでの飛行時間測定などの信号処理システムを導入したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。複合アニオン系の定義や意義について定まったものはないが、申請者は錯体の中のいわゆる錯イオン(陰イオン)の新しい組成探索と捉えている。錯イオンの多くは中心金属の周りに八面体配位などの形状で酸素などの軽元素が結合し、全体で一つの陰イオンを作る。この負電荷と骨格となる陽イオン(多くは他の金属)がイオン結合をしている。複合アニオン系では錯イオン中の軽元素を複数種混ぜ合わせることで新しい機能の発現、新しい学理の発現が期待されている。基本的に化学系の研究者による新奇合成と機能探索が先行するが、意図的に混合させた軽元素の絶対量を決定することは容易ではなく、本研究では静電加速器を用いたdE-E telescope ERDAの他、深さ分解能に優れるTOF-E telescope ERDAの開発によって組成決定に寄与している。複合アニオン系で使われる軽元素には水素も頻繁に使われるが、上記のイオンビーム分析法では水素に感度がないか、もしくは小さくかつ再現性がないという問題がある。平成29年度においては前方30°反跳のdE-E telescope ERDAに前方45°の位置にストッパフォイル型の半導体検出器を付加的に設置することで100%の水素および重水素の検出効率を実現することができた。一方、本来のTOF-E telescope ERDAによる水素検出にむけ、東京大学素粒子センターの協力の下、小型ワイヤーチェンバーの製作と筑波大学内の1 MVタンデトロンによる12 MeVの水素イオン検出実験を行い、3次元トラックの取得に成功した。このときのワイヤーチェンバー中のArガス圧は50,000 Paと大気圧に近いものを用いたため、今後は酸素や窒素なども測定できるよう、より低い圧力での実験を進める。dE-E telescope ERDAは入射イオン(本研究では多くの場合40 MeV Cl(7+))により反跳された軽元素(フッ素、酸素、窒素、炭素、リチウム)について、運動エネルギーのみならず、元素を識別する能力を持つ。識別には半導体検出器の前段に設置したArを用いた電離箱でのエネルギー損失を用いる。水素についてはArとの相互作用が極めて小さいためノイズとの切り分けができず、事実上測定することができなかった。それを3次元軌跡を追跡する新しいTOF-E telescope ERDAの開発により克服するのが当初の目的であった。平成29年度はワイヤーチェンバーにより水素の3次元軌跡を観察することに成功し、初年度としては順調に進んでいる。一方、dE-E telescope ERDAに付加的な半導体検出器を組み合わせることで100%の水素検出が可能となるアイデアを考案し、当初の目的自体は全く別の方法で実現することができた。そのため、3次元軌跡による水素検出は順調に推移しているほか、他の方法で予定以上の正かを上げることができたため、「当初の計画以上に進展している」と判断した。

軽元素の絶対定量が可能かどうかを判断するためにCaTaO2Nという組成の分かった膜を測定し、統計誤差の範囲内でOとNの比が2になることを確認した。このことを利用し、成膜時のプロセスガスの圧力を変えた試料において圧力由来の不純物効果を観察することに成功した。具体的には圧力が小さいときに多くの酸素、水素の不純物が観察された。ガス導入時に一定数の水蒸気が混入することを示唆している。深さ分解能は2nmに到達し、各層が10nm厚の多層膜でも定量が可能になった。SiAlN/TiN/SiAlNという3層膜で測定した結果、各層で窒素の組成比がことなることを明瞭に確認できた。また、不純物としての水素にも敏感であり、基板との界面と最表面に水酸基によると考えられる水素のピークを確認できた。今後の課題としては信号処理系の電気ノイズによりディスクリレベルを高く設定せざるを得ず、結果として信号の数え落しが40%近くあるのを改善する必要がある。信号を早い段階でデジタル化し、デジタルオシロでの飛行時間測定などの信号処理システムを導入したい。当初目的は初年度において別のアイデアで達成しているが、TOF-E telescope ERDAは深さ分解能に優れるなど別のメリットがあるためこのまま開発を継続する。2つのMCP (Micro channel plate)でスタート・ストップ信号を作り、飛行時間を測定したうえで後段の半導体検出器でエネルギーを測定する従来型のTOF-E telescope ERDAを開発するほか、TOF管の中を希ガスで見たし、複数の比例計数管ワイヤー(アノードワイヤー)で反跳粒子の3次元軌跡を分析するタイプの検出器開発を進める。これまで水素を検出するテストに特化した仕様にしていたためTOF管の中のAr圧力をほぼ1気圧にしていたが、この条件では他のやや重い元素はすぐにエネルギーを損失してしまい十分な長さの軌跡を得ることができない。そのため水素を検出しつつ、かつフッ素、酸素、窒素、炭素、リチウム等の軽元素を同時検出できるようなより低いAr圧力やTOF管の長さ設定などを模索していく。また、多チャンネルの比例計数管を低ノイズで動作させるための小型プリアンプの設計、TOF管中への設置などの細かい仕様も合わせて設計・製作を進めていく。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
デザインパターン利用支援に向けたソースコード生成支援の研究

デザインパターンとは,オブジェクト指向ソフトウェアシステムの構造や機能について,典型的に現われる特徴的な類型を抽出して解析し,個別のアプリケーションからは独立な形で記述したものであり,設計ノウハウやシステム構造を部品として再利用することを,クラスより高い抽象度で促進するものとして大きな注目を集め始めている.デザインパターンをその意味的構造を反映した形で記述する枠組として,我々は文書構造化の国際標準規格であるSGML(StandardGeneralizedMarkupLanguage)に基づく記述形式を提案した.そして,デザインパターンのカタログ化および利用支援に向けて,(1)分散カタログ管理,(2)検索と閲覧,(3)コード生成支援の機能を提供するシステムの構築を進めつつある.本研究では(3),すなわちデザインパターンからのソースコード生成の支援について,方式の確立と基本機構の構築を行った.デザインパターンから具体的システムのソースコードを生成する手順の概略は次の通りである.まず個別の名称などを与えてシステムの構成要素として具体化し,次いで各種トレードオフの解消・既存部品の組込みなどを行って特化し,言語依存情報を補填して最終的にソースコードとして構築する.本研究では,ソースコード生成の完全な自動化は目指さなかった.プログラム導出に関する従来からの研究でも完全な解決をみていないからである.より現実的なアプローチとして,生成過程を利用者が主導してこれを計算機が支援するという形で実現した.途中の中間生成物および結果のソースコードを元のデザインパターンとの関係情報も含めて分散カタロク管理することで,分散協同型の設計開発にも対応した.デザインパターンとは,オブジェクト指向ソフトウェアシステムの構造や機能について,典型的に現われる特徴的な類型を抽出して解析し,個別のアプリケーションからは独立な形で記述したものであり,設計ノウハウやシステム構造を部品として再利用することを,クラスより高い抽象度で促進するものとして大きな注目を集め始めている.デザインパターンをその意味的構造を反映した形で記述する枠組として,我々は文書構造化の国際標準規格であるSGML(StandardGeneralizedMarkupLanguage)に基づく記述形式を提案した.そして,デザインパターンのカタログ化および利用支援に向けて,(1)分散カタログ管理,(2)検索と閲覧,(3)コード生成支援の機能を提供するシステムの構築を進めつつある.本研究では(3),すなわちデザインパターンからのソースコード生成の支援について,方式の確立と基本機構の構築を行った.デザインパターンから具体的システムのソースコードを生成する手順の概略は次の通りである.まず個別の名称などを与えてシステムの構成要素として具体化し,次いで各種トレードオフの解消・既存部品の組込みなどを行って特化し,言語依存情報を補填して最終的にソースコードとして構築する.本研究では,ソースコード生成の完全な自動化は目指さなかった.プログラム導出に関する従来からの研究でも完全な解決をみていないからである.より現実的なアプローチとして,生成過程を利用者が主導してこれを計算機が支援するという形で実現した.途中の中間生成物および結果のソースコードを元のデザインパターンとの関係情報も含めて分散カタロク管理することで,分散協同型の設計開発にも対応した.デザインパターンは,オブジェクト指向ソフトウェアの構造や機能について,典型的に現われる特徴的な類型を抽出して解析し,アプリケーション独立な形で記述したものであり,設計ノウハウやシステム構造を部品として再利用することを,クラスより高い抽象度で促進する.その部品カタログ化と利用支援に向けた我々の取り組みの一環として,本研究ではデザインパターンからのソースコード生成の支援について,方式の確立と基本機構の構築を目指している.我々はすでに,デザインパターンをその意味的構造を反映した形で記述する枠組として,文書構造化の国際標準規格であるSGMLに基づく形式を考案して成果をあげている.これを下敷きにして本年度は,第1に,SGML記述の枠組をソースコード生成に向けた形式的仕様という観点から深化させ,仕様記述形式として確立した.第2に,デザインパターン中の構造要素とソースコードの構造要素の対応,特に多重対応関係について,これを効率的に管理する機構を考案・設計した.第3に,デザインパターンと他の種類の部品との協調について考察を行った.以上の成果として,実際にデザインパターンからJavaプログラムおよびMakefileを生成するシステムを構築し,ソースコードを生成することに成功した.本研究は,形式的仕様からのプログラム導出に関する従来からの研究に比べて,デザインパターンからの導出ならびにSGML仕様記述からの導出であるところに最大の特色を持つ.本年度以降は,生成されたソースコードの有機的なカタログ化,デザインパターンと他の種類の部品との統合化に向けて,さらに研究を進める.デザインパターンとは,オブジェクト指向ソフトウェアシステムの構造や機能について,典型的に現われる特徴的な類型を抽出して解析し,個別のアプリケーションからは独立な形で記述したものであり,設計ノウハウやシステム構造を部品として再利用することを,クラスより高い抽象度で促進するものとして大きな注目を集め始めている.デザインパターンをその意味的構造を反映した形で記述する枠組として,我々は文書構造化の国際標準規格であるSGML(StandardGeneralizedMarkupLanguage)に基づく記述形式を提案した.そして,デザインパターンのカタログ化および利用支援に向けて,(1)分散カタログ管理,(2)検索と閲覧,(3)コード生成支援の機能を提供するシステムの構築を進めつつある.本研究では(3),すなわちデザインパターンからのソースコード生成の支援について,方式の確立と基本機構の構築を行った.デザインパターンから具体的システムのソースコードを生成する手順の概略は次の通りである.まず個別の名称などを与えてシステムの構成要素として具体化し,次いで各種トレードオフの解消

・既存部品の組込みなどを行って特化し,言語依存情報を補填して最終的にソースコードとして構築する.本研究では,ソースコード生成の完全な自動化は目指さなかった.プログラム導出に関する従来からの研究でも完全な解決をみていないからである。より現実的なアプローチとして,生成過程を利用者が主導してこれを計算機が支援するという形で実現した.途中の中間生成物および結果のソースコードを元のデザインパターンとの関係情報も含めて分散カタログ管理することで,分散協同型の設計開発にも対応した.
拡張コンポーネントのための細粒度保護ドメインの実現

本研究の目的はオペレーティングシステム(OS)のカーネル階層で細粒度保護ドメインを提供することである.インターネットなどの広域分散環境からプラグイン等のコードをアプリケーションにダウンロードして利用する形態が一般的になり,悪意のあるコンポーネントからローカルな計算機資源を保護する技術が求められている.このような保護機構を提供することはOSの重要な役割の一つでありながら,従来のOSではコンポーネント間の保護に利用できるような細粒度の保護は提供されていない.本研究では,カーネル階層での細粒度保護ドメインにあたる抽象化として,多重保護ページテーブルと名付けた仮想アドレス空間の新たな抽象化を提案し,既存のプロセッサ上での実装方法の開発を行ってきた.これまでに,タグ付きTLBを持つプロセッサー般に利用できる手法と,タグ付きTLBは持たないが広く実用的に用いられているIntel×86アーキテクチャのプロセッサ上での実装方法の開発を行った.昨年度までの研究によって,この方式を用いると,1秒当り数千回がら数十万回の細粒度保護ドメイン切り替えを行っても,保護のオーバヘツドは十数パーセントに押さえられることが確認できた.本年度の研究では,実用的なアプリケーションを用いた性能実験を行った.この実験ではは,コンポーネントによる機能拡張が可能なウェブサーバを用い,コンポーネント間での保護を行った場合と,行わなかった場合の,ウェブサーバの実行時性能を比較した.その結果,本方式による保護のオーバヘッドは十数パーセントであることが示せた.本研究の目的はオペレーティングシステム(OS)のカーネル階層で細粒度保護ドメインを提供することである,インターネットなどの広域分散環境からプラグイン等のコードをアプリケーションにダウンロードして利用する形態が一般的になり,悪意のあるコンポーネントからローカルな計算機資源を保護する技術が求められている.このような保護機構を提供することはOSの重要な役割の一つでありながら,従来のOSではコンポーネント間の保護に利用できるような細粒度の保護は提供されていない.本年度の研究では,カーネル階層での細粒度保護ドメインにあたる抽象化として,多重保護ページテーブルと名付けた仮想アドレス空間の新たな抽象化を提案し,既存のプロセッサ上での実装方法の開発を行った.現時点では,タグ付きTLBを持つプロセッサ一般に利用できる手法と,タグ付きTLBは持たないが広く実用的に用いられているIntel x86アーキテクチャのプロセッサ上での実装方法の開発を行った.初期実験の結果によれば,1秒当り数千回から数十万回の細粒度保護ドメイン切り替えを行っても,保護のオーバヘッドは十数パーセントに押さえられることが確認できた.この結果についてはすでにIEEE International Conference on Distributed Computing Systemsに投稿し,採録が決まっている.また,本提案方式を用いるとスレッドに保護を持たせたSafe Threadという新たな機能を提供できるとの知見を得て,そのアイデアをSymposium on Operating System Design and Implementationという国際学会のwork in progressセッションで発表し,有益なコメントを得ることができた.本研究の目的はオペレーティングシステム(OS)のカーネル階層で細粒度保護ドメインを提供することである.インターネットなどの広域分散環境からプラグイン等のコードをアプリケーションにダウンロードして利用する形態が一般的になり,悪意のあるコンポーネントからローカルな計算機資源を保護する技術が求められている.このような保護機構を提供することはOSの重要な役割の一つでありながら,従来のOSではコンポーネント間の保護に利用できるような細粒度の保護は提供されていない.本研究では,カーネル階層での細粒度保護ドメインにあたる抽象化として,多重保護ページテーブルと名付けた仮想アドレス空間の新たな抽象化を提案し,既存のプロセッサ上での実装方法の開発を行ってきた.これまでに,タグ付きTLBを持つプロセッサー般に利用できる手法と,タグ付きTLBは持たないが広く実用的に用いられているIntel×86アーキテクチャのプロセッサ上での実装方法の開発を行った.昨年度までの研究によって,この方式を用いると,1秒当り数千回がら数十万回の細粒度保護ドメイン切り替えを行っても,保護のオーバヘツドは十数パーセントに押さえられることが確認できた.本年度の研究では,実用的なアプリケーションを用いた性能実験を行った.この実験ではは,コンポーネントによる機能拡張が可能なウェブサーバを用い,コンポーネント間での保護を行った場合と,行わなかった場合の,ウェブサーバの実行時性能を比較した.その結果,本方式による保護のオーバヘッドは十数パーセントであることが示せた.
膵癌肝転移に関わる遺伝子のsiRNA法による機能解析

ヒト膵癌細胞株COLO357FGとその肝高転移性バリアント細胞株COLO357L3.6plにおいて、Neurotrophic receptorであるP75NGFRはcDNAマイクロアレイと半定量RT-PCRの結果、COLO357L3.6pl細胞で約53倍高発現していた。そこで、この遺伝子が膵癌の肝転移性に関与しているかどうかを確認した。この両細胞は、in vitroでは、細胞の増殖能はCOLO357FG細胞の方が増殖能が高く、逆にC0L0357L3.6pl細胞では培養48hr後で細胞死する傾向がみられた。また、神経栄養因子であるBDNFを添加し培養しても、この結果に変化はみられなかった。浸潤性膵管癌の切除標本45例でのP75NGFRの発現を免疫染色(LSAB法)で確認した。P75NGFRの発現性と術後の成績との関係をみると、術後の累積3生存率はP75NGFRの発現が50%以下の群(32例)と50%以上の群(13例)では、50%以下の群6.9%であるのに対し、50%以上の群では69%と50%以上の群が有意に良好であった。また、再発率も50%以下の群は100%であった。また、リンパ節転移陽性率についても、P75NGFRの発現性50%以下の群では融%と転移が高率であるのに対し、50%以下の群では38%と有意に低率であった。以上のことから、Neurotrophic receptorであるP75NGFRは肝転移性に関与しているのではなく、細胞の増殖能に関与している可能性が示唆され、その結果、臨床データーにおいても、P75NGFRを発現している症例で術後成績が良好であったと推測される。Neurotrophic receptorであるNGFRp75とp145TrkBの膵組織における発現性を免疫染色(LSAB法)をもちいて確認した。膵腫瘍として膵管内乳頭腺腫、膵管内乳頭腺癌、膵管上皮過形成、また慢性膵炎組織や正常膵のパラフィン切片では膵内神経をのぞいて、膵管上皮や腫瘍細胞で発現性はみられなかった。一方、浸潤性膵管癌組織では腫瘍の中心の腫瘍細胞では発現がみられなかったが、腫瘍の先進部で間質に浸潤している腫瘍細胞の細胞膜で発現が確認された。また、30症例の浸潤性膵管癌症例のふたつのNeurotrophic receptorの発現性と肝転移性などの予後との相関を検討したが、発現性の高い症例で予後不良である傾向がみられたが、統計学的に有意差は確認されなかった。また、両細胞株のin vitroでの運動、浸潤能をボイデチャンバー法により確認した。両細胞間でチャンバー下層への運動能に差はみられなかった。さらにCOLO357L3.6plではNeurotrophic receptorが高発現していることから走化性物質chemoataractantとしてチャンバー下層にNGFを添加した場合のchemotaxis assayを施行したが、COLO357L3.6plの運動能に変化はみられなかった。
外国語教育実践における児童のコミュニケーション能力（相互行為能力）発達の質的研究

本研究は、現行の日本の学校外国語教育の目的が、スキル獲得に帰しているコミュニケーション能力の育成であることを批判的にとらえ、1990年代の第二言語習得研究分野の中で指摘されるようになった相互行為能力(Interactional competence=IC)観に基づくこれからのコミュニケーション能力を再定義するため、実際の教室実践の中での学習者間、あるいは指導者と学習者間のやりとりの分析調査を行うことを目的とした。そのために、1特に1990年代以降のICに関する文献や提唱者からのインタビュー等を基に日本の学校外国語教育に取り入れるべきコンテンツの整理を行い、2その概念に基づく教室実践データの中から参与者のIC活用場面の分析を行った。分析方法は、参与者の会話分析およびインタビュー等マルティモーダルのデータによる質的調査を試みた。これにより、これまでのスキル獲得重視の個にとじられた伝達能力をモデルとするコミュニケーション能力ではなく、「相互行為能力:Interactional competence=IC」(Young、2011)の育成への転換が示唆された。本研究の意義としては、1コミュニケーション能力観に関する概念整理を基に今後の外国語教育の目的再構築のための基礎知識が得られたこと。2実際の外国語授業の教室実践において参与者がどのようなコミュニケーションを展開させているかを質的に分析することにより、日本の学校教育で展開される外国語プログラムの内容を言語学的・相互文化的視点から検討することの有益性に関する情報と知見が得られたことがあげられる。本研究は,現行の日本の学校外国語教育の目的がスキル獲得に終始するコミュニケーション能力の育成であることを批判的に捉え、1990年代の第二言語習得研究分野の中で指摘されてきた相互行為能力観に基づくこれからのコミュニケーション能力を再定義するため、実際の教室実践の中での学習者間、あるいは指導者と学習者間のやりとりの分析を行うことを目的としている。一年目である平成28年度は,理論的基盤の歴史的な流れを文献から整理し、相互行為能力観の背景理論に基づいて代表者の勤務大学における大学生と留学生との交流活動を分析した論文(「言語規範の変容を促す言語学習のリソース社会文化的アプローチによる「インタビュー誌」の分析から」(『リテラシーズ』20 pp.56-70.,2017.2月公開)を共同執筆した。これによって,相互行為能力とは,個人に閉じられた能力ではなく,個人の能力はその場に居合わせたすべての参加者の能力である理由を実証した。また,教室実践に関しては,公立の小学校2校を協力校とし,担任2名の授業観察および担任教師からのインタビュー等から年間を通しての視覚および音声データを得ることができた。データは学級担任および学校長と相談の上,一校は各自マイク装着と授業録画を,もう一校は各班にICレコーダーと遠景からの授業録画を行い,全授業が終了した後,録画および音声データを担任教師とともにみながら振り返りインタビューを行い,これも録音・録画をした。当初の計画の通り,理論的基盤である第二言語習得理論における言語能力観の変遷についての理論整理と最新の動向を抑えることができ,その理論に基づいた授業実践の分析を論文として発表することができている点,また,小学校外国語の実践については協力校との関係を構築し,授業実践を年間を通して観察することができ,データ収集もできている点によって,本研究はおおむね順調に進展しているといえる。平成29年度は、前年度(平成28年度)に収集、研究した社会文化理論(SCT理論)に基づき小学校外国語授業での実践授業をパイロット研究(事例研究)として行い、その結果を学会発表および研究論文として発表した。学会発表および論文内容の詳細は以下のとおりである。学会発表:第17回小学校英語教育学会(JES)兵庫大会(2017年7月)、発表タイトル:相互行為能力の発達の観点から見た教室実践、発表概要:小学校5年生の外国語活動で行われたクイズの活動の中で発生した行き違いを取り上げ,教師と児童間の相互行為を会話分析の立場から観察し,どのような組織やリソースの使用によってやりとりが成立しているかを記述・分析した。発表論文タイトル:社会文化理論に基づく児童の語彙学習の分析ー<share>の「意味」と「感覚」ー(JES Journal Vol.18,pp.132-147, 2018年3月)、論文概要:小学校5年生の語彙学習において児童が描いた絵を媒介道具として、具体的なことばの概念を理解してゆくプロセスを社会文化理論(SCT)の視点から分析した。理論構築のための情報収集を主に行った1年目を踏まえ、2年目は、1年目に実践した大学生および留学生との相互行為能力をはかる研究だけでなく、本研究対象者である小学校における外国語の授業実践において実践を行い、社会文化理論による分析を行い、その結果を発表、論文にまとめられたことで、2年目の目標としては概ね達成したと評価される。

そのために、1特に1990年代以降のICに関する文献や提唱者からのインタビュー等を基に日本の学校外国語教育に取り入れるべきコンテンツの整理を行い、2その概念に基づく教室実践データの中から参与者のIC活用場面の分析を行った。分析方法は、参与者の会話分析およびインタビュー等マルティモーダルのデータによる質的調査を試みた。これにより、これまでのスキル獲得重視の個にとじられた伝達能力をモデルとするコミュニケーション能力ではなく、「相互行為能力:Interactional competence=IC」(Young、2011)の育成への転換が示唆された。本研究の意義としては、1コミュニケーション能力観に関する概念整理を基に今後の外国語教育の目的再構築のための基礎知識が得られたこと。2実際の外国語授業の教室実践において参与者がどのようなコミュニケーションを展開させているかを質的に分析することにより、日本の学校教育で展開される外国語プログラムの内容を言語学的・相互文化的視点から検討することの有益性に関する情報と知見が得られたことがあげられる。研究期間の2年目の平成29年度,代表者の勤務校を移動することになったため,協力校との日常的なコンタクトが困難になったため,平成29年度からの勤務校の近くで新たに協力校を得ることを計画している。これが可能になれば,一年目の協力校でのデータと比較し,さらに実践分析を深化させることができると期待する。また,昨年度発表した論文は小学校外国語の実践内容を分析したものではないため,本年度は昨年のデータをもとにした小学校外国語に関する実践分析で成果を得たいと考えている。2年間の課題として浮上してきた点として、実践規模の拡大と、分析方法(会話分析等)の深化が問われる段階となったとの認識がある。そのため、今後の研究に向けて、会話分析に関する研究会への参加とともに、研究協力校を募り、さらなる実践を計画する予定である。昨年度の余剰金は、あらたに乗じた実践にかかると予想される旅費および諸雑費に計上する計画をしている。この実践は過去2年の理論にもとづいて計画された教室実践プロジェクトである。
シミュレーションを通した共生観の構築に関する社会心理学的実証研究

環境問題理解を目的に開発された社会シミュレーションを元に、パレスチナ地域の地政学的実態を反映した社会シミュレーションを開発した。同時に「ポストコロニアルにおける和解と共生」をテーマにインタビュー、絵画分析、自由連想法分析による調査を行い、ヨハン・ガルトゥングの提唱する「積極的平和;すなわち構造的暴力がない平和」を志向することが「ポストコロニアルの共生」を考える上で最も重要な要素の一つであると確認した。社会シミュレーションのワークショップの結果、「積極的平和」を志向する対話の一部として活用すれば、シミュレーションの疑似体験であっても集団間接触のダイナミクスを理解するツールとして有効と認められた。本年度は、理論研究の概観を行い、本研究全体において各地で収集する調査項目を検討するべく、過去に研究代表者が日本で行った異文化コミュニケーションと葛藤解決の手法に関する量的データを解析しなおした。その結果を南山大学内紀要に投稿した。また、シミュレーション・ゲーミング参加者がゲーミング中に使用する素材、ゲーム実施支援・記録スタッフが使うマニュアル素材、および質問調査素材について現地語への翻訳を行った。ゲーム実施についてはスケジュール調整上、翌年に持ち越すことになったため、翌年実施する大学との連絡調整作業、一部参加者の描画による心理分析用資料の収集分析とインタビュー資料の収集分析、実施のための話し合い等を現地で実施した。研究作業は一貫して、集団間の共生と排除に関与する「社会アイデンティティー」に注目し、自他集団へのイメージ、アイデンティティーの枠組みがどう変化するか、共生的行動や意識と考えられるものが、どのような内面構造になっているかという観点から行われ、共生的行動や共生概念の精緻化が課題として浮上し翌年に持越された。シミュレーション・ゲーミングの現地との実施準備が今年度でほぼ終了した。2011年8-9月にイスラエル(テルアビブ大学、アルクッズ大学)を訪問し、シミュレーション・ゲーミングの実施前の打合と事前調査を行った。国際シミュレーション・ゲーミング学会の参加発表者が在職していたベツレヘム大学でスタッフを紹介され、平和構築や対話のためのシミュレーション・ゲーミングの使用、という概念についてより深く知ってもらうために、2011年10月に札幌で行われたJASAG(日本シミュレーション・ゲーミング学会)に短期招聘参加してもらい、その前後に行われたAPPRA(アジア平和会議)等を経て、2011年11月にまずパレスチナ側でシミュレーション・ゲーミングを実施し、引き続いて2-3月にイスラエル側でもシミュレーション・ゲーミングを実施した。現在までには未だシミュレーション・ゲーミングを通した比較分析をするためのデータ収集を終えていないが、PAC分析および描画分析の収集結果の比較からは、紛争にかかわる両者の間において、「平和」という概念の内部構成には、かなり顕著な差異が認められた。差異の背景には、文化的背景や民族的影響もあり比較は単純ではないが、占領に由来する立場の違い、とくに社会の抑圧状態の差異も大きいと思われる。具体的には、イスラエル側が安寧や静けさという個人的状態を「平和」に想起し、パレスチナ側は承認や自由といったより集合的制度的状態を想起した。しかし2011年7-8月にテルアビブを中心に社会的正義デモが行われ、またパレスチナの各地域でも非暴力の社会的主張が行われていることから考えると、両者の間に社会全体の変革や協力・調整を非暴力かつ民主的に行うことへの希求はある。ヨハン・ガルトゥングの「構造的暴力」概念を基盤にしながら、あからさまな暴力だけではない様々な要素がどのように対話や平和樹立の障壁となっているか、と同時にそれがどのように超越されうるのかを、とりわけ個々人の内部観測を通して比較しなければならない。シミュレーション・ゲーミングの外部観測よりも、内的態度分析であるPAC分析等により一層注目することが重要で、次年度は成果を早急にまとめたい。1948年イスラエル建国以後66年間にわたり実質的に「占領」下にあるパレスチナ自治政府とイスラエル国家が共有する複雑な地政学的環境を、主に環境問題、食料水資源、農地土地問題の観点を強調したシミュレーション・ゲームに再現し、国際政治、非政府組織、市民間の対話を通じて地域内格差問題に対処するゲーミングを用いたワークショップを設計した。とりわけ現実社会では実現の難しい対話ツールを多様に埋め込むことで、参加者がこれへの参加を通して地域内問題に対してより包括的な議論を行うアクション・リサーチによって、「対話」を通した共同体の将来像についての議論を深めることが最終的な目的である。今年度の研究費によってイスラエル国およびパレスチナ自治政府地域の両地域において大学および地域NGO団体の協力を得、このシミュレーション・ゲーミングの実施を行った。これにより参加者のフィードバックを元に今後の地域間相互の対話のプラットフォーム構築を展望分析した。上記のアクション・リサーチと平行し、現状に対するポストコロニアルの視点を導入して原住民と入植移民の対話を通した和解と共生への道程を模索するために、エドワード・W・サイードらに代表される「一国家二国民案」を支持する人々を対象に、「共生」観に焦点を当てた聞き取り調査を行った。

「社会の変革」は多くの要素が絡み合い実現されるものという点から「複雑系科学」の一つとして分析され得るため、ここまでの研究成果としてジェニン国連難民キャンプにおいて実践された「芸術を通した社会教育」の記録を元に、紛争から共生に向かうにあたって、社会アイデンティティーの変化に関する分析を複雑系科学研究委員会にて学会発表した。現代社会が抱える様々な構造的困難を変革・転換する複雑系科学の点から、多様な領域の関心から実りある議論を得ることができた。自己都合で4月上旬から7月上旬に休職し、さらに年度末2-3月の海外研究出張中には家族が危篤(その後死亡)となったので、研究作業の途中で帰国することになった。これらのために計画が徐々に後ろにずれており、予定していた紛争地(イスラエル、パレスチナ)でのシミュレーション・ゲーミングの実験比較については、中途遂行の状態で年度終了となったので、次年度の早々に再び行う必要がある。25年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度に途中で終了した紛争地の比較調査部分を平成24年度の夏季には渡航して終了し、非紛争地の調査はイタリアではなく日本国内で代替することによって、平成24年度内に予定していたすべての比較項目を終えたい。滞在期間がなかなか集中的にとれないことが最大の問題点である。平成23年度に収集したアラビア語の回答シートを分析するために通訳補助の作業が必要だが、渡航期間が限られており現地作業量に限界があることや、日本国内で通訳者の時間都合がつきにくいことから、アラビア語圏の大学からのインターンシップを研究室に受入し、日本国内で集中的に作業予定である。また分析と同時にできるだけ早く、成果を積極的に発信公刊していきたい。
有機分子系の電気光学係数の新しい測定法

本研究の目的は、大きい非線形光学係数や電気光学係数を持った物質の探索のための計測法を確立し、電気光学係数と分子構造・電子状態や結晶構造との関連を調べ、光変調器、変向性結合器、光スイッチなどへ応用可能な有機物質の探索を行なうことである。本研究で開発した測定法は、電気光学係数の実部と虚部とを同時に極めて高感度に測定することが可能な新しい方法である。この方法では、試料薄膜の両面に導電性薄膜を蒸着してファブリ-ペロ-共振器を構成する。測定の精度を向上させるにはファブリ-・ペロ-共振器のフィネスを向上させる必要がある。試料薄膜の平行・平滑度を向上させるために試料薄膜作製用蒸着装置の製作を行なった。また、共振器の多重干渉による複雑な信号を解析するためのプログラムを開発した。さらに、マッハ・ツェンダ-干渉計を用いた新しい測定法を開発した。この測定法では、試料の平行性や平面性の影響が小さく、しかも2次の電気光学定数の実部と虚部をよく分離することができ、この測定法の有用性が明らかとなった。しかし、光源の単色性や空間的コヒ-レンスに対する要求が厳しいため、干渉計の振動・熱揺動等によるマッハ・ツェンダ-型干渉計の光路長の変化を補償する圧電素子を用いたフィ-ドバック機構の開発を行なった。これらの測定法を、ジエチルアミノニトロスチルベン(DEANS)の薄膜単結晶やDEANSをド-プしたポリカ-ボネ-ト薄膜、高分子薄膜、ポリジアセチレン(PDAー3BCMU)等に応用して電気光学定数の波長依存性を測定し、それらの機構を調べた。また、作製した電気光学効果測定装置を利用して、異なる形状の試料の電気光学定数の測定や、電場変調吸収・反射分光、電場変調発光分光も行った。今年度は、第一に我々の測定法の特徴であるファブリ-・ペロ-共振器を構成する試料をそのまま用いてポ-リングを行ない、有機分子(ジエチルアミノニトロスチルベン)をド-プした高分子(ポリカ-ボネ-ト)薄膜の1次の電気光学効果を測定した。その結果、同一試料χ^<(2)>(-ω;ω,0),χ^<(3)>(-ω;ω,0,0)を実・虚部共に可視から近赤外の広範囲に渡って求めることができ、χ^<(3)>の方がχ^<(2)>より波長依存性が急であるということが解った。このように同一物質のχ^<(1)>からχ^<(3)>までの波長依存性を決定したのは、世界で初めてである。有機分子の配向分極と電子分極という逆符号の2つの機構の和として説明が試みられた。第二に、高分子薄膜のみの二次の電気光学定数の測定を行った。しかし、これらの結果は屈折率の変化だけでなく膜厚の変化も含んでいると考えられる。そこで、新しい構造のサンプルを用いて高分子の電気光学定数および電歪定数・弾性定数などを分離測定する方法を考察中である。さらに可溶性ポリジアセチレンの一種である。poly-3BCMUをド-プしたポリメタクリル酸メチル(PMMA)薄膜の二次の電気光学効果を測定した。その結果の吸収係数の変化は、^1B_u励起子準位がStark shiftを起こしたこと、電場を印加することに伴ってかかった圧力(静電引力および電歪効果)によってpoly-3BCMUが可逆的な状態変化をしたことの二つによると考えられる。

簡単のため全てstark shiftであるとしてシフト量を見積もると360kv/cmに対して△E=3.0×10^<-5>eVとなった。また、高分子電解質であるイオン性色素コンプレックス薄膜についても測定を行い、非線形感受率の虚部が2×10^<-10>esuと決定された。本研究の目的は、大きい非線形光学係数や電気光学係数を持った物質の採索のための計測法を確立し、電気光学係数と分子構造・電子状態や結晶構造との関連を調べ、光変調器、方向性結合器、光スイッチなどへ応用可能な有機物質の探索を行なうことである。本研究で開発した測定法は、電気光学係数の実部と虚部とを同時に極めて高感度に測定することが可能な新しい方法である。この方法では、試料薄膜の両面に導電性薄膜を蒸着してファブリ-ペロ-共振器を構成する。測定の精度を向上させる為にはファブリ-・ペロ-共振器のフィネスを向上させる必要がある。そのため今年度は、試料薄膜の平行・平滑度を向上させるために試料薄膜作製用蒸着装置の製作を行ない、ポリジアセチレンの一種であるPDAー4BCMUに応用した。その際、試料の温度および蒸着速度を一定に保つために、温度コントロ-ル機構および水晶発振器を用いた膜厚モニタ-を製作した。ジエチルアミノニトロスチルベン(DEANS)の薄膜単結晶の電気光学効果を測定したところ、結晶薄膜の電場による構造的変形を示唆するような信号がみられたため、現在検討中である。マッハ・ツェンダ-型干渉計を用いた新測定法の開発を行なった。DEANSをド-プしたポリカ-ボネ-ト薄膜について予備的な実験を行なったところ、2次の電気光学定数の実部と虚部をよく分離することができ、この方法の有用性が明らかとなった。典型的な電気光学効果による信号は10^<-6>程度と微小なため、ノイズの少ない光源、干渉計配置の選定を行ない、さらに、干渉計の振動・熱揺動等による光路長の変化を補償する圧電素子を用いたフィ-ドバック機構の開発も行なった。本研究の目的は、大きい非線形光学係数や電気光学係数を持った物質の探索のための計測を確立し、電気光学係数と分子構造・電子状態や結晶構造との関連を調べ、光変調器、方向性結合器、光スイッチなどへ応用可能な有機物質の探索を行なうことである。しかし、この方法では多重干渉を用いるため、複雑な解析を必要とする、試料の平面・平行性が必要となる等の問題点がある。今年度は、これらを解決するためのマッハ・ツェンダ-干渉計を用いた新しい測定法を開発した。この測定法による結果をファブリ-・ペロ-共振器による結果と比較すると、試料の平行性や平面性の影響が小さく、しかも2次の電気光学定数の実部と虚部をよく分離することができ、この測定法の有用性が明らかとなった。典型的な電気光学効果による信号は10^<-6>程度と非常に微小なため、ノイズの少ない光源、干渉計配置の選定を行なった。しかし、マッハ・ツェンダ-型干渉計を用いた装置では、ファブリ-・ペロ-共振器を用いた方法に比べて、光源の単色性や空間的コヒ-レンスに対する要求が厳しいため、現在のところ後者の方法に比べて測定可能な波長範囲が狭い。そこで、より広い波長領域で測定を行えるように、干渉計の振動・熱揺動等による光路長の変化を補償する圧電素子を用いたフィ-ドバック機構の開発を行なった。また、作製した電気光学効果測定装置を利用して、異なる形状の試料の電気光学定数の測定や、電場変調吸収・反射分光、電場変調発光分光を行った。ファブリ-・ペロ-
北極海航路航行支援システムの開発

本研究は船舶レーダ画像を用いて、現在地点から目的地点まで氷海を安全に航行できるよう最適な海氷上の航路の探索するアルゴリズムの開発を目的としている。先行して行ってきたグローバル・パス・プラニングの一つであるダイクストラ法では、開放水面上にマイルストーンとしてノードを生成し最短航路を探索した。さらに、ダイナミック・ウインドウ・アプローチを用いた航路探索手法を実現した。ダイナミック・ウインドウ・アプローチもダイストラ法と同様にスタート地点からゴール地点までの最短航路を探索する手法であるが、ダイクストラ法では船舶の速度や運動モデルを考慮することが出来ない。一方、ダイナミック・ウインドウ・アプローチは船舶のダイナミックスを考慮し、船舶速度、舵角を制御し航路を探索することが可能である。そこで、本研究では船舶レーダに本手法を適用し、その有用性を示した。さらに、グローバル・パス・プラニングとローカル・パス・プラニングを融合したグローバル・ダイナミック・ウィンドウ・アプローチによる航路探索手法を開発した。ダイナミック・ウインドウ・アプローチは目的地までの距離は評価関数として用いず、船舶の位置と船首の向きを評価関数に用いている。そのため、目的地までの最短経路は保証されない。また、各地点で航路を計算しているため、複雑に氷海が分布している場合、回避が不能になり航路探索が出来ない。そこで、予め航行が可能な開放水面に対してダイクストラ法を用いて、開放水面上に最短でゴールに向かうための船舶の向きと、wave frontアルゴリズムを用いてゴールまでの距離を計算することによって、複雑に分布する氷海での航路探索を実現した。さらに、本年度は深層学習を用いて船舶のレーダ画像から開放水面と海氷を分離する手法と海氷の密接度の分布を抽出する手法を提案した。当初、国立研究開発法人海洋研究海洋研究開発機構の海洋地球研究船「みらい」の北極海の航行において、本研究の推進のため氷海域における船舶レーダの取得装置を装備したが、北極海の航路上には海氷が少なく、船舶のレーダと海氷の厚さの関係を示す有用なデータを採取することが出来なかった。そのため、船舶レーダ画像と氷厚の関係を得られず、砕氷船の砕氷能力に応じた航路探索に至らなかった。そこで、今年度は船舶レーダ画像から画像処理を用いて海氷の密接度を抽出し、密接度における船速を算出し、海氷の密接度に対する船速を考慮した探索手法を開発した。今年度は、船舶レーダ画像を入力データとし、海氷と開放水面を分離した画像を教師データとして深層学習であるU-netを用いて学習を行い、船舶レーダ画像から直接、開放水面と海氷を分離するシステムを構築し、その有用性を示した。さらに、極域の大気、海洋、雪氷に関する観測データの集積・公開し、利活用を推進し、北極域のデータ公開している北極域アーカイブを用いて、衛星画像を入力データとし、海氷密接度を教師データとして上述のU-netに学習させ、船舶レーダと同様に、衛星画像を入力することにより直接、海氷の密接度の分布を示すシステムを構築した。深層学習を用いて、船舶のレーダ画像から直接、開放水面と分離することが可能になり、現在までに開発した航路探索手法を用いて、高速計算機を用いて様々な氷海の状況を想定しシミュレーションを行い本手法の有用性について検討する。さらに、北極域アーカイブの大量の衛星データの画像をGPUを搭載した高速計算機によりU-netを用いて学習を行い広域の航路探索についても本手法の有用性について検討する。砕氷船はその砕氷能力に応じて、海氷の厚さ、氷状、海氷の密接度の情報を基に航路が選択されている。海氷の画像から画像処理によって氷状を抽出し海氷の硬度も考慮する。さらに、引き続き、船舶レーダ画像から海氷の密接度を抽出し、グローバル・ダイナミック・ウィンドウアプローチの評価関数に海氷の密接度等を導入した手法を開発する。本研究は氷海を船舶が安全に航行できるよう海氷と船舶の距離を考慮し、海氷上の航路の探索するアルゴリズムの開発を目的としている。本年度は前年度まで、先行して行っていたグローバル・パス・プラニングの一つであるダイクストラ法による氷海の航路探索手法に対し、ローカル・パス・プラニングの手法を用いたダイナミック・ウィンドウ・アプローチを用いた航路探索を実現した。ダイナミック・ウィンドウ・アプローチもダイクストラ法と同様にスタート地点からゴールまでの航路を求める手法であるが、船舶のダイナミックスを考慮していない。一般的なダイクストラ法では現在の船舶の速度や運動モデルを考慮せず隣接するグリッド間の移動距離が最小になるように航路が探索される。しかし、実際には船舶の規模による旋回性能や追従性能によって、グリッド上で接続された航路に追従できずに海氷に衝突してしまう場合が考えられる。一方、ダイナミック・ウィンドウズ・アプローチでは船舶のダイナミックスを考慮が可能なため速度や舵角を制御し航路を探索することが可能である。そこで、本研究では船舶レーダに本手法の適用し、有用性を示した。さらに、グローバル・パス・アプローチとローカル・パス・アプローチを融合したグローバル・ダイナミック・ウィンドウ・アプローチによる航路探索手法を開発した。ダイナミック・ウィンドウ・アプローチでは、船舶と位置からのゴールの方向と船舶の向きの差を評価関数として用いている。しかしながら、複雑に海氷が分布する氷海では局所解に陥る場合がある。そこで、予め航行が可能な開放水面に対してダイクストラ法を用いて船舶の向きを計算し、これを現在の船舶の向きとの差を評価関数することによって、複雑に分布する氷海での航路探索を実現した。