hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
比国貧困地区の障害児や育てにくい子供の実情と早期支援の有用性検証

4子供の不適切な行動を無視する方法、子供に自己の行動がよくないことを気づかせる方法、適切な行動をほめる方法を教授する。<3回目>5効果的な指示の出し方について教授する。6視覚的指示、環境の整理整頓について教授する。プログラムの評価は、1回目の前と全て終了した後に、保護者・教師を対象としてKnowledge of Behavioral Principle As Applied to Children(KBPAC)質問紙調査を用いて、子供を養育する際に行動理論を応用できるかの知識の変化の調査により行う。2019年2月に、教育プログラム前の質問紙調査、1回目の教育プログラムを実施した。2019年度に継続して教育プログラム2回目と3回目、プログラム終了後の質問紙調査を行う予定である。平成29年7月に予定していた現地調査が現地情勢不安定のため中止となり、現地調査開始が平成30年2月からとなったため全体的に進捗状況が遅れている。今年度は昨年度に引き続き、フィリピンで現地調査を行う予定である。さらに、教師を対象とした発達に心配がある子供や育てにくい子供に対する教師の対応の質の向上を目的に、平成29年度の調査結果をもとにして、それらの子供に対する知識・支援レベルの向上・相談支援力の向上を目指した教師の為の参加型教育プログラムを作成する。実施後はプログラムの評価を行う。継続して保護者や教師に対して子供に関わるうえでの必要な知識や対応についての教育プログラムを行う。2019年7月に教育プログラム2回目、8月に3回目を予定している。最終年度であるため、現地スタッフと今後の方向性についても検討し、現地で継続して実施できるシステムになり得るのか、その可能性を検証していく。(理由)平成29年7月に予定していた現地調査が現地情勢不安定のため中止となり、平成29年7月分の旅費を使用しなかった。平成29年度中に学術誌に投稿予定であった論文が投稿できていないため英文校正費、論文受理費、印刷費が平成29年度に計上できなかった。(使用計画)フィリピン・マラボン市での現地調査(教師への教育支援・他の未就学児通園施設の視察)を行う。その際、タガログ語への翻訳費、通訳費、調査参加者への謝礼が発生する予定である。また、平成29年度の調査結果を学会・学術誌で発表する予定である。それに伴う参加費、英文校正費、論文受理費、印刷費が発生する予定である。(理由)平成30年度中に投稿予定であった論文が投稿中のため、論文受理費、印刷費が平成30年度に計上できなかった。(使用計画)平成30年度の調査結果を学会・学術誌で発表する予定である。平成31年度は継続してフィリピン・マラボン市での現地調査(教育プログラムの実施と効果の検証・他の未就学児通園施設の視察)を行う。
歯槽骨の立体X線像撮影装置の開発

本研究は歯および歯周組織の形態を立体X線撮影により立体像としてとらえ、臨床の場で役立てることを目的としたものである。今年度は歯科用立体X線撮影装置を用いて、ヒト抜去歯,上下顎骨標本,少数の臨床例において立体X線撮影を行なった。撮影条件は、2本のX線管球から照射する主線が交差する角度を10度とした。歯周ポケットをX線造影するために直径0.4mmおよび0.5mmのステンレス鋼線を使用した。立体X線像は立体観察装置を用いる方法と調節斜視法により観察した。この方法により以下の知見を得た。(1)歯、および歯周組織の立体X線撮影により、単純撮影のみからでは知ることのできない各種の情報を知ることができる。すなわち、歯冠概形,咬頭頂,歯髄腔の形態,歯根の方向などを立体視することができた。金属製探針を歯周ポケット内に挿入することにより、それらの特徴がさらに明瞭になるとともに、歯周ポケット底部の概形および歯に対する相対的位置を知ることが可能であった。(2)観察者により得られる立体像の良否に差が認められた。これは各観察者によって立体像観察の習熟度が異なることと、立体視が主観的な要素を含んでいるためと考えられる。立体X線像の観察は口腔内組織の各部位の立体的位置関係や相互関係を推測する手段としては有効であるが、その位置を定量化して知ることは難しい。X線像から歯周組織の位置,骨塩量などを求める方法として、歯間中隔の骨頂側の高さの測定,および面積の計測,光学的濃度の計測などが行なわれている。今後は立体像における角度や距離を客観的な数値として測定できる立体計測法を考案する必要がある。歯の周囲の疾患に関する歯槽骨吸収状態を三次元的に把握するための手段として、次のようなシステムを考案した。複数方向からのX線照射が可能である立体X線像撮影装置を開発し、この装置より得られるX線像を、立体写真測量法に従いステレオ実体鏡を用いて計測し、歯槽骨の骨欠損像を数量的に測定した。また、このシステムにより得られた測定値の精度を知るため、実験に用いた試料を実際に切片に切断し、断面像を立体構築して得られる測定値と比較した。開発したX線装置は、管電圧70kV、管電流10mA、2個のX線発生器を持ち、発生器は同軸上に取り付け、中心軸に対し各15度ずつ傾斜し、各々5度の微調整が可能である。X線の中心方向の指示はライトガイドを使用し、発生器は2個同時、または1個ごとの照射が可能である。ステレオ実体鏡としては、東京光学(株)製のものを用いた。また、切断像より立体を構築し、測定する装置として日本光学(株)製コスモゾーン98システムを使用している。現在、基礎実験として頭蓋骨標本を試料として用い、試料の歯槽骨頂部に歯周ポケットを想定して人工的に骨欠損像を作製し、この部に合わせて金属線ワイヤーを装着させ、先に述べた立体X線像撮影装置を用いて2方向よりX線撮影を行なっている。X線は、ステレオ実体鏡を使用して三次元計測し、吸収された歯槽骨の頂部や、ポケット底部の形態を測定している。X線撮影後、試料を切片に切断し、断層像をコスモゾーン98システムに入力し三次元計測を行い、立体写真測量法を用いた方法による測定値と比較検討を行っている。
モ-デル・ヴェイユ格子の理論と種々の応用

今年度の最大の成果は、任意の種数g>1に対し、代数曲線で、そのヤコビ的様体のモ-デル・ヴェイユ格子のランクrが少くとも49+7(r≧4g+7)なるものの存在の構成的証明が得られたことである。これは、1954年国数数学者会議でネロンが公表したr≧3g+7なるものの存在、を大幅に改善する。種数g=2のときの実験的成果から、一般の種数の場合への拡張に当たって、モ-デル・ヴェイユ格子の理論の新たな展開が可能となり、これが上の結果に結びついた。
ナノすきま相対運動における液体分子潤滑膜の高速トライボ現象の解明

マイクロマシンやヘッドディスクインタフェースなど,ナノメートルの加工・運動・制御を対象とするナノテクノロジーの分野では,単分子層厚さの液体潤滑膜(分子潤滑膜)による精確かつ安定な高速相対運動を実現することが重要な課題である,そこで,固体接触が発生せず分子潤滑膜のみを介した固体二面間の相対運動を実現させながら,高速摺動に対する分子潤滑膜のトライボロジー現象(凝着・摩擦,減耗・修復)を解明し,高速領域において所望の潤滑特性を付与した機能性潤滑表面の設計論を確立することを目的とした.本年度は,主として以下の項目を実施した.(1)高速摺動時の振動抑制開発してきた高速トライボテスタでは,高速摺動時に摺動子の不安定振動が励起される問題があった.そこで,レーザドップラ振動計を用いて不安定振動を測定することにより,振動発生のメカニズムを同定し,さらに摺動子支持機構を新たに設計・試作した.摺動子支持機構の改良により,不安定振動の抑制が可能であることを確認した.(2)摺動子の最適化摺動子の表面粗さの先端が分子潤滑膜を貫通して固体接触が発生する状態を防ぐためには,摺動子の表面粗さの低減が必須である.そこで市販のガラス球から摺動子に適したものを選定するとともに,ガスクラスタイオンビームによる平滑化加工を試みた.種々の加工条件において,表面粗さおよび表面エネルギーの測定により加工効果を定量化し,摺動子の最適化に必要なデータを蓄積した.(3)分子シミュレーション分子シミュレーションによるナノ厚さ液体潤滑膜のトライボロジー特性の定量評価を可能とするために,ランダム共重合体に適用できる全原子シミュレーションに基づいた粗視化方法,および固体表面におけるナノ厚さ液体潤滑膜の拡散実験に基づいて,ランジュバン方程式の摩擦係数を決定する方法を提案した.マイクロマシンやヘッドディスクインタフェースなど,ナノメートルの加工・運動・制御を対象とするナノテクノロジーの分野では,単分子層厚さの液体潤滑膜(分子潤滑膜)による精確かつ安定な高速相対運動を実現することが重要な課題である,そこで,固体接触が発生せず分子潤滑膜のみを介した固体二面間の相対運動を実現させながら,高速摺動に対する分子潤滑膜のトライボロジー現象(凝着・摩擦,減耗・修復)を解明し,高速領域において所望の潤滑特性を付与した機能性潤滑表面の設計論を確立することを目的とした.本年度は,主として以下の項目を実施した.(1)高速摺動時の振動抑制開発してきた高速トライボテスタでは,高速摺動時に摺動子の不安定振動が励起される問題があった.そこで,レーザドップラ振動計を用いて不安定振動を測定することにより,振動発生のメカニズムを同定し,さらに摺動子支持機構を新たに設計・試作した.摺動子支持機構の改良により,不安定振動の抑制が可能であることを確認した.(2)摺動子の最適化摺動子の表面粗さの先端が分子潤滑膜を貫通して固体接触が発生する状態を防ぐためには,摺動子の表面粗さの低減が必須である.そこで市販のガラス球から摺動子に適したものを選定するとともに,ガスクラスタイオンビームによる平滑化加工を試みた.種々の加工条件において,表面粗さおよび表面エネルギーの測定により加工効果を定量化し,摺動子の最適化に必要なデータを蓄積した.(3)分子シミュレーション分子シミュレーションによるナノ厚さ液体潤滑膜のトライボロジー特性の定量評価を可能とするために,ランダム共重合体に適用できる全原子シミュレーションに基づいた粗視化方法,および固体表面におけるナノ厚さ液体潤滑膜の拡散実験に基づいて,ランジュバン方程式の摩擦係数を決定する方法を提案した.
婦人科悪性腫瘍患者における生殖細胞遺伝子変異のシークエンス解析

遺伝性婦人科癌には遺伝性乳癌卵巣癌症候群とLynch症候群があり、子宮体癌と卵巣癌を発症します。それらの癌患者から血中DNAを138例採取しました。遺伝性腫瘍は全悪性腫瘍の10%以下と少ないため、遺伝性背景を有する61症例に絞り込み、それらのマイクロサテライト不安定性(MSI)検査を行い、MSI陽性検体に次世代シーケンサーを用いて腫瘍関連遺伝子の網羅的検索をする予定です。本研究では、家族歴、発症年齢、組織学的特徴などから遺伝性癌症候群が疑われる子宮体癌、子宮頸癌、卵巣癌患者を対象として、血液中のDNAを次世代シーケンサーで解析し、これまで明らかにされてきたLynch症候群や遺伝性乳癌卵巣癌症候群(HBOC)を含めた遺伝性腫瘍に関連する94遺伝子について生殖細胞変異の有無を網羅的に調べています。変異遺伝子を特定することには以下のメリットがあると考えます。(1)変異遺伝子ごとの癌発症リスク、発生する癌の種類およびその頻度が明確になる。(2)癌患者本人(発端者)に対して、新たに罹患する可能性のある癌腫ごとにスクリーニングによる早期発見や予防を行うことができる。(3)発端者の血縁家族に対して、遺伝子検査は特定の遺伝子のみ確認するため安価である。癌未発症の段階で定期的なスクリーニングを行い、可能であれば予防を行うことができる。(4)変異遺伝子を標的とした、分子標的治療に応用することが可能である。現在、上記婦人科悪性腫瘍と診断され、研究に参加の同意を得られた患者から血液サンプルを採取し、以下の手順を進めており、平成26年度の進行状況を示します。1サンプル収集:遺伝性腫瘍の割合が高いと予測される子宮体癌および卵巣癌罹患者の血液サンプルを33検体採取。今後も新規罹患者を含めてサンプル収集を継続。2サンプルからのDNA抽出:採取したサンプルからはDNAを抽出し、抽出したDNAを凍結保存している。サンプル回収後12日以内に速やかに実施。3DNAの次世代シーケンサーによる遺伝子解析:現在4検体まで実施。当初816サンプルを同時にシーケンス解析できると考えていたが、サンプル数が多いと検出できない検体があったため、少数ずつ分割して実施する必要があり、本年度および次年度にさらに解析数を増やして傾向を分析する予定。平成27年度までに、研究対象としている子宮体癌および卵巣癌・卵管癌・腹膜癌患者からの血液サンプルは、子宮体癌が27例、卵巣癌・腹膜癌が38例、遺伝的関与が強いと考えられる卵管癌が7例収集できています。収集した血液サンプルはDNAを抽出した状態で保存しています。次世代シーケンサーを用いて、サンプルの塩基配列を読み取り、既知の配列へマッピングし、得られたシーケンス配列から、公共の遺伝子データベースを参照して、SNP(一塩基多型)、in del(挿入、欠失)を抽出しています。抽出されたSNPやIn Delが遺伝情報に変化を与えるのかどうかについて、既知の疾患データベースを参考に、病的変異、良性の変異、病的意義不明に分類してリストを作成します。解析データから、子宮体癌や卵巣癌を生じることがわかっている既知の遺伝子領域(子宮体癌におけるリンチ症候群や、卵巣癌における遺伝性乳癌卵巣癌症候群の原因遺伝子)以外に疾患関連遺伝子を発見すること、および、既知の遺伝子領域にいて病的意義不明とされている変異が本研究の癌発症者に検出されることで新たに病的意義を発見することを目標にしています。これまで、子宮体癌の2例と卵巣癌1例、卵管癌1例について、次世代シーケンサー解析とその後の遺伝子多型解析(Variant解析)を行いました。このうち卵管癌の1例で遺伝性乳癌卵巣癌症候群の原因遺伝子であるBRCA2遺伝子のフレームシフトを伴う欠失が生じていることが判明しました。現在、4例までしか解析が済んでいないため症例報告をするには不十分ですが、平成28年度はさらに解析を進めて報告できる数を目指したいと思います。また、血液サンプルの収集は新規治療導入患者を中心に継続する予定です。本研究は生殖細胞変異を検出することを目的としており、患者本人およびその家族の癌関連遺伝子の変異を調べる研究となる。そのため、カウンセリングを行う必要があるなどサンプル採集のための同意取得に時間がかかってしまいます。外来通院時すみやかに同意していただくことが難しく、説明のみして次回の通院時に採血をするなど2段階に分けて同意をいただくことも少なくありません。また、次世代シーケンサー解析もデータの質が確保されるよう一回のランで解析できる数に制限があり、一回のランに2日程度かかるため解析自体もやや遅延しています。現在までに69例のサンプルが確保できているため、今年度は解析を中心に研究を進めることができると考えています。遅れているサンプルの収集も継続して行う予定です。生殖細胞変異による遺伝的リスクが発症要因として考えられる、子宮体癌(Lynch症候群など)と卵巣癌(遺伝性乳癌卵巣癌症候群、Lynch症候群など)の既治療症例及び新規治療開始症例から、文書による同意の下、血液サンプルを採取して、白血球中のDNAを保存しました。全サンプル数は138例収集できました。全患者中の生殖細胞遺伝子変異を有する割合は多くとも10%であることから、家族歴や年齢、多発発癌などのリスクを有する症例、摘出組織から文献的に遺伝性腫瘍を疑う病理所見を有する症例などがあれば、解析数を増やしていくために、今後も血液サンプリングは採取、保存を継続する予定です。

現、138サンプルにおいても、次世代シーケンサーの1RUNにかかるコストが大きく、全例を解析することは不可能と考えられます。背景から遺伝的ハイリスクを強く疑う4症例(1RUN)の解析で1例にBRCA2 VUSを認めるのみでした。できるだけ遺伝的リスクを有する症例数を絞り込み、遺伝子変異を有する率の高い群での解析を進める必要があるため、研究報告が多数されている遺伝的乳癌卵巣癌症候群よりも、婦人科腫瘍としての報告が少ない、Lynch症候群のリスク背景を有する群に症例を絞ることとしました。138サンプル中、家族歴、年齢、摘出組織の病理所見からLynch症候群の背景がある、61例に絞り(コスト面から100例まで解析可能)、マイクロサテライト不安定性(MSI)検査を実施する予定で試薬を購入しました。MSI陽性症例に対して、次世代シーケンサーを用いて責任遺伝子変異を確認し、日本人における、婦人科癌を発症する遺伝子の検出を目指しています。遺伝性婦人科癌には遺伝性乳癌卵巣癌症候群とLynch症候群があり、子宮体癌と卵巣癌を発症します。それらの癌患者から血中DNAを138例採取しました。遺伝性腫瘍は全悪性腫瘍の10%以下と少ないため、遺伝性背景を有する61症例に絞り込み、それらのマイクロサテライト不安定性(MSI)検査を行い、MSI陽性検体に次世代シーケンサーを用いて腫瘍関連遺伝子の網羅的検索をする予定です。遺伝子検査のため研究に同意いただけない場合もあり、当施設での全婦人科がん患者数で想定したほどのペースではサンプルが集まらない現状はありますが、生殖細胞変異を検出する研究のため既治療患者でもサンプルがとれるのでおおむね順調には収集できています。DNA抽出まではこれまでの研究でも経験の多い手技のため順調ですが、シーケンサーによる解析が難しく貴重な検体を無駄にしないように少数ずつ慎重に解析を進めています。当初は816サンプルを一度に解析できる予定でしたが、その数を実施するとエラーが起こりやすいため、少数ずつ(現状は4サンプル)慎重に解析しています。サンプル収集については、既治療患者からの外来通院時の採取はほぼ終了し、新規治療開始患者から手術同意と同時に研究への同意を取得するようにしているため収集がこれまでよりもスムーズに進むことが予想されます。次世代シーケンサー解析および塩基配列データのVariant解析については、4例実施してデータの精度や解析手法が確認できたため、一回のラン数を増やすことで解析数を増やしたいと考えています。婦人科腫瘍今後の研究の進め方としては以下を予定しています。1サンプル収集:できるだけ多くのサンプルを収集できるよう継続して実施する。本研究対象が有する変異保有率は未確定である(一般的には全癌腫における遺伝性腫瘍の占める割合は約10%と考えられている)が、特に卵巣癌では遺伝性の占める割合が30%と推測されており、Linch症候群や遺伝性乳癌卵巣癌症候群も含めると本研究対象の子宮体癌、卵巣癌における遺伝性の含む割合は2025%と推測でき、必要症例数が150200となる。それにはサンプル収集がまだまだ不足なため、家族歴が濃厚な症例を周囲施設からも紹介いただけるよう働きかける必要がある。
中小企業政策の評価～政策効果を高める要因分析～

1997年から1999年に設立された日本の中小企業は10年間で3,250人の雇用を生み出し成長していることがわかった。しかし、すべての企業が均等に雇用創造している訳ではなく、全体の4.8%(上位25社)から約半数の雇用が創出されていた。同様に、10年間の売上高増加額は約3億5千万円(売上高成長率は4.8%)に達したが、全体の2.9%(上位14社)で売上高全体の約半分を担っていた。こうした企業成長要因の詳細分析は今後本格化させるものの、第一次分析結果からは、政府や大学からの政策的支援はその手段や条件によって企業成長への効果が必ずしも一定ではなく、企業の戦略姿勢や組織のマネジメント要因と相互補完しあって効果が出現する可能性が高いことがわかった。特に、能動的で競争的かつ先駆的な戦略態度、すなわち企業家的な戦略志向性(EO)の保持が企業の成長(雇用ならびに売上)に大きく貢献する可能性が高いことがわかったことから、このEOとフィットした政府支援の在りようが政策効果に大きく影響を与えることが示唆された。今後、第二次分析によりこの点を詳細かつ緻密に解析していくこととしている。中小企業政策の評価研究を行うにあたって、平成20年度は企業データ・ベースの構築に力点を置いた。具体的には、欧米諸国で標準化しつつある定量的な中小企業政策評価を戦略・マネジメントの観点から実施するために、大規模な郵送アンケート調査を実施した。東京商工リサーチの企業データ・ベースから企業設立後10年程度の製造中小企業約5200社を抽出して、そこに約80項目からなる郵送質問票を送付した。その結果、約1ヶ月の回収期間で概ね2割の有効回答を得ている。なお、郵送アンケート調査の質問票の作成に際しては、海外のBusiness Links調査票(英国の代表的な中小企業支援政策の評価研究のための調査票)や筆者らが国内で実施したこれまでの創造的な中小企業に対する調査票を参考にしている。また、英国や韓国の中小企業支援政策担当者とのディスカッションやそこから入手した各種論文・報告書・資料も支援効果と課題に関する知見として大いに参考にした。同時に、日本の中小企業経営や政策の実態に詳しい研究者やコンサルタントとの意見効果を通じて政策分析に関わる分析視角やマネジメント研究情報について貴重な知見を得ることができた。平成20年度の研究では、中小企業政策の評価・分析のための基盤的データ・ベースの構築とこれまでの先行研究から導き出された課題や仮説について一定の仮説を導き出すことができた。次年度以降では、ここで構築した中小企業データ・ベースを加工しつつ、中小企業政策と戦略・マネジメントとの関係性について分析を深めていきたい。平成21年度では前年度に実施した郵送アンケート調査で入手した企業の属性や経営に関わるデータベースを整備・補完する作業を実施して、分析用データベースを構築した。その上で、基礎的な第一次分析(単純集計分析)に着手した。同時に、中小企業政策の政策現場で企画立案や実務に携わる中央ならびに地方の政策実務家や支援現場に詳しい経営コンサルタントなどで構成する産業政策研究会を組成・開催して、実態面からみた中小企業政策の課題について議論した。そこでは、前述した企業データベースからの分析結果も用いながら、中小企業政策の効果と限界についての理解を深めた。具体的には、中小企業支援サービスを提供する公的支援組織側と支援を受ける中小企業側の双方が直面・認識する問題点ならびに有効な支援方法や支援組織の在り方を浮き彫りにすることができ、その成果の一部を大阪経済大学『経営と法セミナー〈第3期〉政権交代と中小企業経営-中小企業政策を問う-』(2010.3.5)を通じて公表している(http://www2.osaka-ue.ac.jp/CGI/view.cgi?seq=2972を参照)。今年度は研究最終年度であることから、これまでに実施してきた各種調査研究活動の集大成として国内外から収集した情報・データ・知見の整理と研究課題に対する第一次的な分析を行い研究成果を発表することを試みた。具体的には、成長中小企業とその成果に関わる分析フレームワークをこれまでに収集した国内外の先行研究ならびに学会参加(議論)を通じて構築をし、そこに政策要因を加味した新たな分析枠組みの構築を試みた。

その上で、平成20年度に独自に実施したアンケート調査から取得した中小企業の質的経営データと、その後のデータ・マイニングによって充実させた独自の実証研究用中小企業データ・ベースを用いて定量分析を実施した。同時に、そこからわかった分析結果や発見事実について、当該分野を専門とする研究者や実務家(産業政策研究会)との意見交換を通じて、中小企業の成長要因と中小企業政策評価に関わる理論と実践への考察を深めることができた。なお、こうした研究活動の成果の一部は以下の第一次分析論文として公表しているが、同時に、海外の学術専門誌への投稿準備も進めることができた。江島由裕(2010)「日本のスタートアップ企業の成長要因(1)-デモグラフィーと企業成長-」『大阪経大論集』第61巻第4号。江島由裕(2011)「日本のスタートアップ企業の成長要因(2)-企業家特性・戦略姿勢・政府支援と企業成長-」『大阪経大論集』第61巻第5号。
microRNAを用いた急性肝機能障害特異的診断マーカーの検討

1肝臓虚血再灌流障害により発現変化するmicroRNAの探索、2肝臓障害の経時的変化に相関するmicroRNAの同定、3病理学的評価と相関する診断精度の高いmicroRNAの同定を目標としていた。平成28年度中はモデルの作成から、1を目的に研究を進めた。虚血再潅流障害の重症度が安定せず、候補となるmicroRNAの同定に苦慮した。平成29年度では、肝臓虚血再潅流障害のマーカー候補となったmicroRNAに関して、経時的変化、病理学的障害との相関について検討を進めた。しかし、今回候補として挙げたmicroRNAはいずれも良好な相関を示さず、診断に有用なマーカーを定めるには至らなかった。麻酔科・集中治療領域では手術侵襲、出血性ショック、敗血症性ショック、心不全など炎症、虚血を契機とした急性肝機能障害を多くの症例で認める。現在、その血中マーカーとしてアラニンアミノトランスフェラーゼ、アスパラギン酸アミノ基転移酵素、乳酸脱水素酵素などが用いられているが、肝臓に特異的なものではない。急性肝機能障害では心筋など他臓器障害を併発することも多く、既存のマーカーでは早期かつ特異的な肝細胞障害の診断は困難である。近年、心筋において臓器microRNA発現変化が血中マーカーとなる可能性が報告されている。過去の研究を基に、本研究ではmicroRNAの臓器特異性に着目し、これによる急性肝機能障害の特異的血中マーカーを明らかにすることを目的とする。初年度ではラット肝臓虚血再灌流障害モデルを用いて、その血漿サンプルより網羅的にmicroRNAを測定し特異的マーカーの候補を選定することである。現在、モデルを作成し、microRNAの網羅的解析中である。初年度ではラット肝臓虚血再灌流障害モデルを用いて、その血漿サンプルより網羅的にmicroRNAを測定し特異的マーカーの候補を選定することであった。急性肝機能障害は肝臓虚血領域、虚血時間によって重症度が異なる。肝障害重症度の違いによってmicroRNAの発現が大きく異なるため、誤差の原因となる。精度の高い結果にはモデルの安定化が必要なため、時間を要してしまった。現在、その血中マーカーとしてアラニンアミノトランスフェラーゼ、アスパラギン酸アミノ基転移酵素、乳酸脱水素酵素が用いられているが、いずれも肝臓に特異的ではない。急性肝障害では心筋など他の臓器障害も合併することが多く、既存のマーカーでは早期かつ特異的な肝細胞障害の診断、評価は困難である。本研究の目的は急性肝機能障害の特異的血中マーカーを明らかにすることである。過去の報告よりmicroRNAの臓器特異性に着目し、これを対象に探索する。さらに、経時的変化を測定することで既存マーカーに比べ早期診断が可能となりうるかを検討する。研究期間を通して、1肝臓虚血再灌流障害により発現変化するmicroRNAの探索、2肝臓障害の経時的変化に相関するmicroRNAの同定、3病理学的評価と相関する診断精度の高いmicroRNAの同定を目標としていた。肝臓虚血再潅流障害モデルにおいて、肝臓障害以外にも他臓器の障害を合併し、それがmicroRNA発現に影響を与えた可能性がある。この点について再度検討し、研究を続ける必要がある。本研究の今後の目標は、急性肝機能障害の特異的マーカーであるmicroRNAを同定することである。現在、網羅的解析を進めているため、この結果より候補となるmicroRNAを選定する。それらを既存マーカーであるアラニンアミノトランスフェラーゼ、アスパラギン酸アミノ基転移酵素、乳酸脱水素酵素や病理学的所見と比較し、より重症度と相関性の高いmicroRNAを明らかにする。さらに、経時変化を検討し、より早期に上昇を認める診断に有用なmicroRNAを明らかにする。麻酔科学精度の高いモデル作成に時間を要したため、microRNA網羅解析が遅れてしまった。研究遅延のため、研究費に残額が発生した。今後、網羅的解析を進め候補となるmicroRNAを選定する。

それらを既存マーカーであるアラニンアミノトランスフェラーゼ、アスパラギン酸アミノ基転移酵素、乳酸脱水素酵素や病理学的所見と比較し、より重症度と相関性の高いmicroRNAを明らかにする。さらに、経時変化を検討し、より早期に上昇を認める診断に有用なmicroRNAを明らかにする。当該助成金は上記研究に用いる。
多核錯体の逐次吸着を利用する傾斜機能材料の作成

我々は、分子レベルで組成制御された傾斜機能材料を構築するために、新しい逐次吸着法によるナノ傾斜薄膜の作成を検討してきた。本研究では、互いに反対電荷を有する高分子電解質を用いた交互吸着法、金属アルコシキドの逐次吸着より酸化物ゲル薄膜を作成する表面ゾルゲル法、さらに重合溶媒から直に高分子超薄膜を作成する重合吸着法を確立し、様々な化学的機能の発現を謀った。表面ゾルゲル法では、分子的厚みの酸化物薄膜(チタン、インジウム、ニオブ等)や水酸基を有する有機分子を任意のシーケンスで積層化できる。我々は、酸化物ナノ薄膜とポルフィリン系色素分子との積層型薄膜を作成し、湿式系での光電変換特性を検討した。ITO基板に作成した約20ナノメートルの厚みのIn_2O_3/ポルフィリン多層薄膜にレーザーを照射すると、数μA/cm^2の光電流が観察された。光電流は、積層回数に比例して増大し、酸化物層の種類にも大きく依存した。一方我々は、末端に水酸基とチオール基を有する長鎖アルキル化合物を保護剤とし、粒径制御された金ナノ微粒子を合成する手法を確立させた。これらのナノ粒子は、表面に多くの水酸基を有し、チタンアルコキシドとの交互吸着により、ナノ粒子の構造を保持したまま、固体基板上への積層化が可能であった。表面ゾルゲル法を用いて水晶発振子上にアミノ酸誘導体を含んだ酸化チタンゲル薄膜を作成し、水酸化ナトリウム水溶液で処理すると、アミン酸の構造を鋳型とする多孔性ゲルを形成できる。このようなゲル薄膜が鋳型分子を特異的に再吸着することがin-situQCM法により確認され、糖分子の幾何異性体やアミノ酸の分子不斉を高感度で識別可能なことも明らかとなった。高分子の重合溶液に固体基板を適当な時間浸漬させ、その後十分に洗浄すると、基板表面に数ナノメートルの厚みの高分子超薄膜が形成される。我々は、このような重合吸着法を幅広い高分子化合物に展開させた。本手法は、特に難溶性高分子(ポリピロール、ポリウレア等)のナノ厚みの薄膜形成に有効であり、傾斜薄膜の作成プロセスとして有望なことが明らかとなった。
先端医療分野のレギュレーションギャップ・マネジメントに関する研究

先端医療分野において、イノベーション発生後の後発事象としての「イノベーションを利用するためのルールが組成されない状態(=レギュレーション・ギャップ)」の発生現象を説明するために、レギュレーションを組成できる限界である「レギュレーション・フロンティア」概念を導入し、この概念を用いてレギュレーション・ギャップを分析する一般的な分析フレームワークを構築した。この分析フレームワークを用いてDNAチップ診断薬の日米の事例分析を実施し、日米における規制組成過程の違い及び規制組成において実質的に規制当局とメーカーを媒介している境界組織の違いを分析し、米国ではFDA主導による統合型の規制組成過程が存在し、規制組成のための研究活動を実施しているのに対して、日本側では規制当局の機能が経済産業省・厚生労働省に分散していること、規制組成のための研究活動が脆弱であることを明らかにした。本研究の目的はイノベーション発生後の後発事象としての「イノベーションを利用するためのルールが組成されない状態(=レギュレーション・ギャップ)」の発生現象に関して、一般的な分析フレームワークを構築し、事例分析を通じて分析フレームワークの有効性を実証すると同時に、政策課題と企業のマネジメント課題を抽出することである。平成19年度は、ライフサイエンス研究分野における典型的なレギュレーション・ギャップの国内外での事例を収集し、本研究の事例に適切なケースを規制当局の対応を含めて選択し、ケーススタディを実施することを主眼においている。具体的には遺伝子治療、細胞治療、テーラーメード医療、医療機器などの先進医療分野から、既に承認されていて日米とも履歴が追跡できる事例と今後開発過程に向かう事例を各領域から1例ずつ選択した。具体的には再生医療(培養皮膚、iPS細胞)、テーラーメード医療(診断用DNAチップ、ファーマコゲノミクス医薬)、遺伝子医薬(HGFデコイオリゴ、RNAi医薬)、医療機器(薬剤溶出ステント、カプセル型内視鏡、人エ血管)を選択し、これらの事例研究を実施し、ケースレポートを作成した。更にはこれらの事例をマッピングし、相対化するための方法についての検討も行った。また、レギュレーションン・ギャップの定量化指標作成のため、デバイスラグ(医療機器における承認の遅れ)の定義と測定を行い、これまで曖昧に議論されてきたデバイスラグに関する議論を科学的に行うための、基盤整備を行った。平成19年度は、ライフサイエンス研究分野における典型的なレギュレーション・ギャップの国内外での事例を収集し、本研究の事例に適切なケースを規制当局の対応を含めて選択した。平成20年度においてはレギュレーション・ギャップを体系的に分析するための分析フレームワークの構築に主眼におき、プリンシパル・エージェント(P/A)理論において境界組織(Boundary Organizaion=BO)を設定するフレームを主軸とし(「P/A-BO」理論)、境界組織がプリンシパル(本研究では、医療における規制当局)とエージェント(医療の研究者や医療関連メーカー)の間を媒介する機能を6つに要素分解して解析する方法を採用した。具体的には、境界組織の媒介機能を(1)ネットワーク機能、(2)(ルール組成の)アジェンダ設定機能、(3)規制組成のための研究戦略の設定機能、(4)管理主体の編成機能、(5)資源を確保する機能、(6)規制・標準組成機能の6つに分解し、各機能を各事例で追跡することとした。また、個々の事例を解析する際には、(1)規制当局による規制整備の準備を行う優先的な技術分野の選定段階、(2)分野選定後の規制整備に入る段階の2段階に分けて、分析すること自体をフレームワークとして組み込み、これにより全体の分析フレームワークとした。本研究の目的はイノベーション発生後の後発事象としての「イノベーションを利用するためのルールが組成されない状態(=レギュレーション・ギャップ)」の発生現象に関して、一般的な分析フレームワークを構築し事例分析を通じて分析フレームワークの有効性を実証し政策的示唆を得ることにある。典型的なレギュレーション・ギャップの事例としてDNA診断用チップにおける規制組成過程を解析した。時期を2つに区分し、第一段階を将来技術トレンド予測とレギュレーションのターゲット設定過程の分析とし、第二段階を規制の組成過程における組織と機能の分析とした。第二段階ではレギュレーション・ギャップを分析するため、プリンシパル・エージェント(P/A)理論において境界組織(Boundary Organizaion=BO)を設定するフレームを主軸とし(「P/A-BO」理論)、境界組織がプリンシパル(本研究では、医療における規制当局)とエージェント(医療の研究者や医療関連メーカー)の間を媒介する機能を6つに要素分解して解析した。

境界組織の媒介機能を(1)ネットワーク機能、(2)ルール組成のアジェンダ設定機能、(3)規制組成のための研究戦略の設定機能、(4)管理主体の編成機能、(5)資源を確保する機能、(6)規制・標準組成機能の6つに分解し、各機能についてDNA診断用チップにおける広義の規制組成過程を米国(FDA)と日本(経済産業省と厚生労働省)で比較分析を行った。米国モデルではFDAが唯一の当事者として初期段階から産業側に積極的にコミットし規制や標準の組成に資源投入するのに対して、日本モデルではルール組成のための研究開発の必要性の認識が薄く規制の新規組成機能を支援する研究機能が弱いこと、事実上2つの規制当局で分業的アプローチがとられており初期コミットは経済産業省側が司ることにより、二重の境界組織構造が存在していることを明らかにした(論文投稿中)。
細胞内外の小分子による上皮性管構造の構築原理の解明

本研究では、脳と脊髄の原基である神経管が構築される過程をモデルとして、上皮シート変形における細胞内のカルシウムイオンの機能の探索を行った。その結果、上皮シート変形に必要な細胞運動である頂端収縮の誘導技術の開発、頂端収縮を実現するための分子機構の解明、さらに細胞運動の同調性と上皮シート変形の効率の間に存在する法則性の提唱に成功した。本研究の成果は、神経管に留まらず上皮性器官の普遍的な構築原理の理解に貢献すると期待される。細胞内Ca2+動態を制御することで細胞形態を人為的に制御する方法の確立を試みた。UV光にて活性化されるケージド化合物を顕微注入によりツメガエル胚に導入し、神経板が形成される発生段階でレーザーを任意の領域に照射した上で、照射細胞並びに周辺細胞を含む組織レベルでの反応を解析することによりUV光照射と細胞形態変化の間の関係性を解析した。その結果、Caged-IP3への光照射により一過的な細胞内Ca2+動態の変化が細胞自律的に形成されること、それが照射後50秒で1-2%の頂端収縮を引き起こすことが明らかになった。更に細胞内Ca2+動態を細胞外から制御することを目的として、Caged-ATPをツメガエル胚の培養液に添加して光照射実験を行い、細胞内Ca2+動態に変化を与え細胞・組織の応答を解析した。その結果、Caged-ATPへの光照射により一過的な細胞内Ca2+動態の変化が広範に形成されること、それが照射後50秒で10%程度の頂端収縮を引き起こすことが明らかになった。以上より細胞形態の人為的制御にはCaged-ATPが簡便で有効な手段だと考えられた。またCaged-ATPを活用した細胞形態変化の分子基盤の解明を試みた。種々の蛍光プローブの動態を解析した結果、細胞内Ca2+動態変化後に頂端面におけるF-アクチンの動態が変化していること、それが頂端収縮に先立って起こることが明らかになった。更にCa2+誘導性の頂端収縮で機能する分子を探索した結果、N-カドヘリンの関与が明らかになった。以上の結果よりCa2+が頂端面におけるF-アクチンの動態変化を誘導し、それが細胞周縁部に局在するN-カドヘリンとの機能的相互作用を介して頂端収縮に転換することが示唆された。計画していた細胞形態の人為的制御の方法をケージド化合物を用いることで確立し、それを用いてCa2+誘導性の頂端収縮で機能する分子について候補を得ることが出来た。一方でケージド化合物以外の人為的制御法の検討は充分に済んでおらず、関連して候補分子の機能検証について若干の遅れが生じている。細胞形態の変化が組織の物理性質に与える影響を計測する目的で、物理的な摂動操作と相性の良い正立型のズーム顕微鏡下での細胞形態の人為的な制御法を検討した。ケージド化合物を与えた胚の上皮組織の限局した領域にメタルハライドランプ由来の蛍光を照射し、組織レベルでの変形反応を解析した結果、Caged-ATPへの光照射による細胞内Ca2+動態の変化が共焦点レーザー顕微鏡を用いた場合と同様に誘導できること、それが頂端収縮と組織変形を誘導できることが明らかになった。また、胚性上皮組織の変形運動を単細胞レベル定量的かつ包括的に扱う目的で、遺伝子組み換え個体のスクリーニングと画像取得・解析技術の開発を進めた。膜移行型の緑色蛍光タンパク質を全身で発現する複数の遺伝子組み換え個体から得た胚を共焦点レーザー顕微鏡で評価することにより、均一かつSN比が高く細胞形態が標識される系統を選別した。加えて共焦点レーザー顕微鏡の観察条件の至適化を進め、神経管形成過程のほぼ全てを含む多次元画像データを取得した。これに開発を進める新規の画像解析アルゴリズムを適用することで細胞形態輪郭抽出の効率が向上することが確認された。加えて、異なる空間密度の細胞内Ca2+動態と組織変形効率の関係性を評価する統計学的手法を開発した。この手法を用いてカルシウムプローブを発現する胚から得た多数のタイムラプス画像データセットの評価を行ったところ、数理モデル解析により予測されたランダム且つ単細胞レベルの細胞内Ca2+動態の有利性が実際の生体内で観測されることが明らかになった。併せて数理モデル解析の定性的な結論が主要なパラメータの変動に影響を受けない安定した性質を備えることも明らかになり、開発した数理モデルの妥当性を提唱することが出来た。胚性上皮組織の変形運動を構成的なアプローチで扱う上で必要となる細胞形態の人為的制御法、スループットの良い細胞形態の抽出評価法、更に細胞内Ca2+動態と組織変形効率の関係性を評価する手法の開発に順調な進展が得られた。今後は個々の解析手法の更なる発展に加えて、それらの解析を同時に行う際に必要となる制御・観察系の改良と取得データ解析の統合作業を進める。また、これまで開発・解析の対象は主に野生型の性質を持つ胚に絞ってきたことから、細胞形態変化と組織の物理特性・形態の間の関連性に影響が予想される既知・未知の制御因子の検討も今後の課題としたい。Caged-ATPへの光照射により誘導される胚性上皮シート変形と胚の組織変形の基盤である物理的性質の変化の関係性を明らかにするために、硬さ計測装置を組み込んだ顕微鏡を開発した。

硬さ計測装置として選定した原子間力顕微鏡と高倍率ズーム機能を備えた正立顕微鏡を組み合わせ、またプローブは球形の先端を備えたばね定数の低いものを採用することにより、胚性細胞への機械的影響を最小限に抑えつつ胚と細胞の形態さらに物理特性をほぼ同時に解析可能とする系とした。この装置で神経管の閉鎖過程を計測した結果、神経上皮細胞の頂端面では細胞伸長と頂端収縮を起こす過程で弾性が上昇すること、一方で神経板を取り囲み自律的な変形を起こさない表皮細胞では弾性は低い値が保たれることが明らかになった。弾性の上昇はF-アクチンと非筋型ミオシンの機能に依存したことから、細胞内Ca2+の上昇により誘導されるF-アクチンのリモデリングは弾性の上昇と機能的に関連することが示唆される。また本研究で扱う数理モデルでは細胞の空間特徴に弾性の性質を含むことから、研究の後半ではサンプルの調整に改良を加えて頂端面のみならず神経上皮細胞の基底面とその周囲に存在する中胚葉性細胞の弾性を同様に計測する手法を開発した。本手法により得られる計測の結果を数理モデルに導入することにより、Caged-ATPへの光照射により誘導される胚性上皮シートの変形データと数理モデル解析の予測結果の差異を最小化するためのパラメーター検討が進むと期待される。本研究では、脳と脊髄の原基である神経管が構築される過程をモデルとして、上皮シート変形における細胞内のカルシウムイオンの機能の探索を行った。その結果、上皮シート変形に必要な細胞運動である頂端収縮の誘導技術の開発、頂端収縮を実現するための分子機構の解明、さらに細胞運動の同調性と上皮シート変形の効率の間に存在する法則性の提唱に成功した。本研究の成果は、神経管に留まらず上皮性器官の普遍的な構築原理の理解に貢献すると期待される。近年報告が増えつつある光活性化型RhoファミリーGタンパク質、Ca2+動態制御分子の機能を検証し、光による細胞形態の制御法の選択肢を増加させる。また、光照射に対する上皮細胞の形態変化を高精細に抽出する画像解析法を開発し、光照射領域と組織変形領域の時間的空間的な関連性について効率よく評価する手法を構築する。組織変形の基盤となる物理性質の変化を構成的な手法から明らかにするために、ズーム顕微鏡下に硬さ計測の装置を組み込んだ上で、細胞形態の光制御の手法を実現する。既に原子間力顕微鏡を用いて微細物理プローブによる押し込み試験を実装できる可能性を見出しているが、上手く進まない場合に備えて微細管による吸引試験についても同時に検討を進めていく。また光制御により起こると考えられる硬さの変化を安定して計測するために適したプローブの性質(ばね定数、先端形状など)の選択を進める。刺激法についてはCaged-ATPによる細胞内Ca2+動態の制御が簡便かつ安定していることが明らかになっているが、より直接的に細胞の物理性質と形態を制御する手法、具体的には青色蛍光で活性化できるSmall Rho GTPasesの活用も検討する。細胞形態の抽出評価法についてはサンプル調製と画像取得条件についてはほぼ至適化が済んだことから、今後は画像解析技術の向上と抽出された細胞形態のデータを統計的に評価する手法の発展に注力する。以上の開発手法を用いた遺伝子機能の理解については、過去の研究代表者らの解析により既に確立されている、上皮細胞の変形(細胞伸長、頂端収縮)と表皮の移動の影響をMID1/2、Shroom3、Integrin beta 1の阻害実験で検討する手法を用いる。
各種用途に適した酸化グラフェンおよびグラフェンの合成

グラフェンに期待される応用は非常に幅広い。要求される性能に応じて、サイズや表面の官能基および欠陥を変える必要がある。本研究では、酸化グラフェンに着目した。酸化グラフェンを還元するとグラフェンに似た材料が得られるためである。また、酸化グラフェンは量産化に適しており、将来的な実用化に適した材料であることも、酸化グラフェンを用いるモチベーションとなっている。酸化グラフェンからグラフェンを作製するためには、酸化グラフェンの化学状態や還元手法を選ぶ必要がある。溶液中の酸化グラフェンをそのまま還元すれば、酸化グラフェンどうしが凝集してしまう。グラフェン膜を形成したい場合には、基板上に酸化グラフェン膜を形成し、その場で還元することが好ましい。また、化学還元法では、還元剤の一部がグラフェン骨格内にドーピングされたり、吸着したりする。さらに、高温でアルコール蒸気に曝すと、還元が進行しつつ欠陥が修復される。また、用途に応じて酸化グラフェンの配向を変える方法を確立し、その物性を評価した。こうして作製した、さまざまな酸素含有量や配向性を有する酸化グラフェンを共同研究先に提供し、用途開拓を行った。リチウムイオン電池、潤滑添加剤、触媒などの従来の用途に加え、本年は遺伝子治療に適用が期待されているsiRNA複合体の作製にも成功した。国内外の多くの研究者との協力関係を構築することにも成功し、さらに酸化グラフェンの量産化への道も開拓することができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。研究員の雇用が遅れたが,研究は問題なく進展している。研究員を雇用したので,海外などに広くサンプルを提供していく。
リーシュマニア症の新たな治療薬「熱帯紫雲膏」開発にむけた基礎的研究

リーシュマニア症は重篤な昆虫媒介性熱帯原虫症であるが特効薬が未だに存在せず、早期の治療薬開発が望まれている。申請者らは、漢方薬・紫雲膏がリーシュマニア原虫に対する選択的阻害活性を有し臨床的に高い効果があること、活性本体がキノン系化合物群のシコニン類であることを明らかにし、また罹患者の多い熱帯地域の植物資源から原虫に対する選択的阻害活性が非常に高い他のキノン系化合物群を発見している。本研究課題では、新たなシーズ探索と、活性キノン系化合物群のリーシュマニア原虫に対する薬理作用を明らかにし、現地の植物資源を用いて安価な「熱帯紫雲膏」を開発し、途上国の生活向上という社会実装を見据えた研究展開を行う。
砕波帯内物理環境の高精度推定のためのマルチフェイズダイナミックスの展開

従来,砕波の数値解析が困難を極めたのは,自由水面の取り扱いの困難さ故であった.近年,自由水面のトラッキング手法が急速に発達し,幾つかの有力な水面追跡法が砕波現象に適用されて実績を上げている.本研究では,粒子法,密度関数法といった新しい界面追跡手法を導入してこの問題に対処するのはもちろん,従来の単相流的扱いから一歩踏み込んで,固液,気液といった先端的な混相流モデルに基づく砕波帯を対象とした計算を実施する.なお,研究過程では,固液と気液,Euler型モデルとLagrange型モデルなどの多角的観点から,分担者がこれまでに蓄積を有する個々のモデルを深化させ,近い将来の統合型のシミュレーションの実施に向けたモデルの相互理解と高速計算の基礎技術開発を特に念頭に置いた.以下に,研究課題を列挙する.1.気液混相流のモデリングに関する研究2.波浪場における構造物・流体連成のモデリングに関する研究3.固液混相流のモデリングに関する研究4.数値造波水槽の構築課題1では,自由表面の追跡精度の向上と気相・液相の相互作用に関してモデリングを展開した.課題2では,CIP法や粒子法を軸に,流れと構造物の連成モデルを開発し,波浪場に適用して有効性を検証した.課題3では,粒子群に誘起される流れの基礎特性を物理実験によって把握し,Euler-Lagrangeカップリングによる固液混相流モデルや3次元個別要素法コードによる混合砂の流動解析を実施した.課題4では,MPS法を並列化して,100万超粒子の取り扱いが可能な数値造波水槽の開発を行った.また,越波量推定に対する粒子法の有効性を水理実験を通じて検証した.従来,砕波の数値解析が困難を極めたのは,自由水面の取り扱いの困難さ故であった.近年,自由水面のトラッキング手法が急速に発達し,幾つかの有力な水面追跡法が砕波現象に適用されて実績を上げている.本研究では,粒子法,密度関数法といった新しい界面追跡手法を導入してこの問題に対処するのはもちろん,従来の単相流的扱いから一歩踏み込んで,固液,気液といった先端的な混相流モデルに基づく砕波帯を対象とした計算を実施する.なお,研究過程では,固液と気液,Euler型モデルとLagrange型モデルなどの多角的観点から,分担者がこれまでに蓄積を有する個々のモデルを深化させ,近い将来の統合型のシミュレーションの実施に向けたモデルの相互理解と高速計算の基礎技術開発を特に念頭に置いた.以下に,研究課題を列挙する.1.気液混相流のモデリングに関する研究2.波浪場における構造物・流体連成のモデリングに関する研究3.固液混相流のモデリングに関する研究4.数値造波水槽の構築課題1では,自由表面の追跡精度の向上と気相・液相の相互作用に関してモデリングを展開した.課題2では,CIP法や粒子法を軸に,流れと構造物の連成モデルを開発し,波浪場に適用して有効性を検証した.課題3では,粒子群に誘起される流れの基礎特性を物理実験によって把握し,Euler-Lagrangeカップリングによる固液混相流モデルや3次元個別要素法コードによる混合砂の流動解析を実施した.課題4では,MPS法を並列化して,100万超粒子の取り扱いが可能な数値造波水槽の開発を行った.また,越波量推定に対する粒子法の有効性を水理実験を通じて検証した.従来,砕波の数値解析が困難を極めたのは,自由水面の取り扱いの困難さ故であった.近年,自由水面のトラッキング手法が急速に発達し,幾つかの有力な水面追跡法が砕波現象に適用されて実績を上げている.本研究では,粒子法,密度関数法,VOF法といった新しい界面追跡手法を導入してこの問題に対処するのはもちろん,従来の単相流的扱いから一歩踏み込んで,固液,右液といった先端的な混相流モデルに基づく砕波帯を対象とした大規模計算を実施する.本研究では,高速の計算環境をネットワークを通じて共有し分担者が個別に開発した3つのモデルで,砕波帯の構造に関して計算力学的観点からアプローチする.さらに,固液と気液,Euler型モデルとLagrange型モデルなど,分担者のモデルのサブシステムのハイブリッドな結合を進めて,近い将来の統合型のシミュレーションの実.施を模索したい.本年度は,粒子法(京都大学,後藤)・個別要素法(大阪市立大学,重松)・C-CUP法(広島大学,睦田)が個別にこれまでのコードの並列化を個別に検討した.この内,粒子法型のコードに関しては,並列化における計算技術上の問題点を検討し,計算機のパフォーマンスを有効に引き出すための並列化型コードについて検討を進めた.具体的には,空間領域分割法による粒子法の並列化を進めて,数値造波水槽の基本部分を構築し,計算効率に関して検討を進めた.粒子法の各ルーチンの計算負荷とCPU間の通信時間のバランスを考慮した最適化のための基本データが収集できた.また,気液混相流型粒子法について基本コードの開発を実施した.さらに,京都大学では,ネットワークを経由したジョブの効率的実行に関して基本的な検討を実施した.従来,砕波の数値解析が困難を極めたのは,自由水面の取り扱いの困難さ故であった.近年,自由水面のトラッキング手法が急速に発達し,幾つかの有力な水面追跡法が砕波現象に適用されて実績を上げている.

本研究では,粒子法,密度関数法,VOF法といった新しい界面追跡手法を導入してこの問題に対処するのはもちろん,従来の単相流的扱いから一歩踏み込んで,固液,気液といった先端的な混相流モデルに基づく砕波帯を対象とした大規模計算を実施する.本研究では,高速の計算環境をネットワークを通じて共有し,分担者が個別に開発した3つのモデルで,砕波帯の構造に関して計算力学的観点からアプローチする.さらに,固液と気液,Euler型モデルとLagrange型モデルなど,分担者のモデルのサブシステムのハイブリッドな結合を進めて,近い将来の総合型のシミュレーションの実施を模索したい.本年度は,粒子法型のコードの並列化に関して,計算技術上の問題点および計算機のパフォーマンスを有効に引き出すための方法に関して検討を続けて,空間領域分割法による粒子法の並列化を完了した.さらに,数値造波水槽構築の準備として,MPS法の3次元拡張を行った.開発されたコードは,比較的小さい領域を対象にテストするため,段階状水路を流下する流れのシュミレーションに適用され,既存の水理実験結果を良好に再現することが確認された.また,気液2相流モデルに関しても計算の安定化について改善を進め,砕波過程のシュミレーションを行った.従来,砕波の数値解析が困難を極めたのは,自由水面の取り扱いの困難さ故であった.近年,自由水面のトラッキング手法が急速に発達し,幾つかの有力な水面追跡法が砕波現象に適用されて実績を上げている.本研究では,粒子法,密度関数法,VOF法といった新しい界面追跡手法を導入してこの問題に対処するのはもちろん,従来の単相流的扱いから一歩踏み込んで,固液,気液といった先端的な混相流モデルに基づく砕波帯を対象とした大規模計算を実施する.本研究では,高速の計算環境をネットワークを通じて共有し,分担者が個別に開発した3つのモデルで,砕波帯の構造に関して計算力学的観点からアプローチする.さらに,固液と気液,Euler型モデルとLagrange型モデルなど,分担者のモデルのサブシステムのハイブリッドな結合を進めて,近い将来の統合型のシミュレーションの実施を模索したい.本年度は,並列化を完了したコードを本格的に運用し,100万超の数値造波水槽の構築を進め,一様斜面上の砕波過程に関する数値解析を実施した.さらに,開発された気液二相流モデルを衝撃波力の推定に適用し,砕波・越波・水塊分裂・飛沫発生といった一連のプロセスを安定して再現しつつ,その間の波圧特性に関しても定量面での実用性を備えた予測モデルへと展開を図った.さらに,Boussinesq型の平面波浪変形モデルとの融合を図って,大規模な領域での計算を効率的に進めるモデルの構成に関しても基本的な方向性を示した.