hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リアルタイム津波浸水被害推定システムにおける高速化技術の研究開発

本研究は,次世代のスーパーコンピュータをターゲットとして,リアルタイム津波浸水被害推計システムの高速化技術を開発するものである.本年度は,本シミュレーションプログラムの性能解析を実施し,かつ,次世代のスーパーコンピュータシステムの構成を検討した.また,大規模シミュレーションを実現するためのモデル開発も行った.本プログラムの性能解析を3種類のプロセッサ,Intel Xeon Gold ,Intel Xeon Phi,ベクトルコンピュータSX-Aurora Tsubasaで実施した.プログラムの実行性能は,Xeon Phiの性能を1とすると,Xeon Goldの性能が3.1倍,SX-Aurora Tsubasaが8.6倍であった.この性能は各プロセッサのB/F(浮動小数点演算性能に対するメモリバンド幅の比)に依存しており,本プログラムを高速に実行するためには高いB/F値,つまり高いメモリバンド幅を有するシステムが必要となることを明らかにした.本システムは,地震や地殻変動のデータから津波初期波源を推計し,津波の遡上と浸水被害推計のシミュレーションを行い,可視化した被害予測情報を自治体や関係省庁へ配信している.本年度のシステム検討では,シミュレーションプログラムの高速実行だけでなく,汎用的なデータ処理とシステム制御を効率的に行うため,メモリバンド幅の高いベクトル型プロセッサと汎用的にデータ処理ができるX86Linixノードを組み合わせたハイブリッド型のシステムアーキテクチャとした.また,全国規模のシミュレーションに向けたモデルとして,演算量を増やさない格子構造として多角形格子を採用した.しかし,この格子構造では地形の形状により,並列実行時に演算のロード・インバランスが発生するため,ロード・インバランスを改善する領域分割法を開発し,並列実行の性能を15%改善させた.本年度の計画では,プログラムの性能解析,次世代のスーパーコンピュータシステムのアーキテクチャ検討,そして,大規模シミュレーションを実現するモデル開発を実施することであった.プログラムの性能解析では,複数のプロセッサで性能測定を実施し,B/F値を用いたルーフラインモデルでの解析を行う予定であった.本年度は,3種類のプロセッサで性能解析を実施し,また,ルーフラインモデルからプログラムを効率的に実行できるプロセッサを明らかにした.アーキテクチャ検討では,システムとしての必要機能を洗い出し,次世代のスーパーコンピュータシステムの構成検討を予定していた.本年度は,プロセッサのアーキテクチャとしては3種類のプロセッサによる性能解析からメモリバンド幅が高いベクトル型プロセッサとした.また,システムとしては,リアルタイム津波浸水被害推計システムの必要機能を洗い出し,データ処理とシステム制御を効率的に行う必要性からベクトル型プロセッサと汎用プロセッサを有するハイブリッド型X86Linuxノードとした.大規模シミュレーションを実現するモデル開発では,階層型格子構造として演算量を増やさない多角形格子を採用し,並列実行時の性能解析と高速化を予定していた.本年度はシミュレーションプログラムに多角形格子を採用し性能解析を実施した.多角形格子は地形に合わせて多角形の計算領域を作るため,地形形状によって一つのプロセスに割り当てる格子数が異なってくる.そのため並列実行時の演算量が均一でなくなり,演算のロード・インバランスが発生していた.本年度は,一つのプロセスが複数の多角形領域を跨いだ演算を行う領域分割法を開発し,各プロセスの演算量を調整できるようにした.この分割法で性能が向上することを検証した.以上より,本年度に計画していたプログラムの性能解析,アーキテクチャ検討,モデル開発を予定通りに実施した.当初の計画では,2019年度は本年度に開発したシミュレーションプログラムの高速化技術の検討と開発,そして開発した技術のモデルへの実装と評価,および全国規模のシミュレーションに向けた地形データの検討であった.本年度のアーキテクチャ検討の結果から,この計画にプログラムの性能解析を継続することとした.理由は,本年度のアーキテクチャ検討で,リアルタイム津波浸水被害推計システム向けシステムとしてベクトル型プロセッサと汎用プロセッサのハイブリッド型システムとした.この構成の場合,GPUによる構成も可能となる.そこで,本プログラムをGPUへ移植し,性能解析を実施する.移植の方針としては,プログラムのメンテナンス性を考慮して,CUDA化を行わず,OpenACCを用いることにする.プログラムの高速化技術では,近年のプロセッサのB/F値が低下を続けていることから,プログラムのメモリ負荷軽減を中心に検討する.具体的にはベクトルレジスタとキャッシュメモリにおける最適化を検討する.また,シミュレーションの大規模化に伴い,並列数が増加し,MPI通信のコストが増加することになる.本プログラムのMPI通信の特徴を明らかにし,ボトルネックとなる通信を特定して最適化の検討を行う.そして,本年度と同様にIntel Xeon Gold ,Intel Xeon Phi,そしてベクトルコンピュータSX-Aurora Tsubasaでの性能評価を実施する.全国規模のシミュレーションに向けた地形データの検討では,太平洋沿岸のシミュレーションを念頭に置き,太平洋沿岸に甚大な津波被害をもたらす可能性のある地震領域を検討する.そして,その結果から津波浸水被害推計を行う領域を定め,その多角形格子の配置,大きさ,領域数を検討する.本研究は,次世代のスーパーコンピュータをターゲットとして,リアルタイム津波浸水被害推計システムの高速化技術を開発するものである.本年度は,本シミュレーションプログラムの性能解析を実施し,かつ,次世代のスーパーコンピュータシステムの構成を検討した.また,大規模シミュレーションを実現するためのモデル開発も行った.本プログラムの性能解析を3種類のプロセッサ,Intel Xeon Gold ,Intel Xeon Phi,ベクトルコンピュータSX-Aurora Tsubasaで実施した.プログラムの実行性能は,Xeon Phiの性能を1とすると,Xeon Goldの性能が3.1倍,SX-Aurora Tsubasaが8.6倍であった.この性能は各プロセッサのB/F(浮動小数点演算性能に対するメモリバンド幅の比)に依存しており,本プログラムを高速に実行するためには高いB/F値,つまり高いメモリバンド幅を有するシステムが必要となることを明らかにした.

本システムは,地震や地殻変動のデータから津波初期波源を推計し,津波の遡上と浸水被害推計のシミュレーションを行い,可視化した被害予測情報を自治体や関係省庁へ配信している.本年度のシステム検討では,シミュレーションプログラムの高速実行だけでなく,汎用的なデータ処理とシステム制御を効率的に行うため,メモリバンド幅の高いベクトル型プロセッサと汎用的にデータ処理ができるX86Linixノードを組み合わせたハイブリッド型のシステムアーキテクチャとした.また,全国規模のシミュレーションに向けたモデルとして,演算量を増やさない格子構造として多角形格子を採用した.しかし,この格子構造では地形の形状により,並列実行時に演算のロード・インバランスが発生するため,ロード・インバランスを改善する領域分割法を開発し,並列実行の性能を15%改善させた.本年度の計画では,プログラムの性能解析,次世代のスーパーコンピュータシステムのアーキテクチャ検討,そして,大規模シミュレーションを実現するモデル開発を実施することであった.プログラムの性能解析では,複数のプロセッサで性能測定を実施し,B/F値を用いたルーフラインモデルでの解析を行う予定であった.本年度は,3種類のプロセッサで性能解析を実施し,また,ルーフラインモデルからプログラムを効率的に実行できるプロセッサを明らかにした.アーキテクチャ検討では,システムとしての必要機能を洗い出し,次世代のスーパーコンピュータシステムの構成検討を予定していた.本年度は,プロセッサのアーキテクチャとしては3種類のプロセッサによる性能解析からメモリバンド幅が高いベクトル型プロセッサとした.また,システムとしては,リアルタイム津波浸水被害推計システムの必要機能を洗い出し,データ処理とシステム制御を効率的に行う必要性からベクトル型プロセッサと汎用プロセッサを有するハイブリッド型X86Linuxノードとした.大規模シミュレーションを実現するモデル開発では,階層型格子構造として演算量を増やさない多角形格子を採用し,並列実行時の性能解析と高速化を予定していた.本年度はシミュレーションプログラムに多角形格子を採用し性能解析を実施した.多角形格子は地形に合わせて多角形の計算領域を作るため,地形形状によって一つのプロセスに割り当てる格子数が異なってくる.そのため並列実行時の演算量が均一でなくなり,演算のロード・インバランスが発生していた.
口腔癌オルガノイドを用いた再発に関わるM2マクロファージの機能解析

口腔癌において治療後再発の制御は予後の改善のために重要で、申請者はこれまでに治療により腫瘍内へ誘導されたCD11bを発現する骨髄細胞がM2マクロファージ(M2Mφs)へ分化し,再発に貢献することを見出した.M2Mφsは培養系では血管新生などの様々な腫瘍促進性を有することが報告され,治療の標的として注目されているが,複雑ながん微小環境におけるM2Mφsの役割や作用機序には不明な点が多い.特に再発に関わる役割はほとんど分かっていない.そこで本研究ではがん本来の微小環境を再現する目的で、がんオルガノイド培養の確立を試み,その中で口腔癌再発に関わるM2Mφsの多様な役割の解明を目的とした.まず初年度としてヒト口腔扁平上皮癌細胞株のOSC-19細胞と,生検や手術で得たPatient-derived cell (PD cell)による2種類の口腔癌オルガノイドの作製を行った。まずはOSC-19細胞株を用いてオルガノイドの作製を試みるため、OSC-19細胞に血管内皮細胞,間質系幹細胞を添加した懸濁液を専用の小型ディンプルプレートで三次元培養を行った.詳細な条件検討を行い培養方法を確立した後,細胞増殖,血管新生,薬剤耐性(シスプラチン,ドセタキセル,セツキシマブなど),放射線感受性などを検討した。現在までに口腔がんオルガノイドの作成方法を確立しており、現在は臨床情報をトレースできるかどうかの解析を行っている。オルガノイドの作製方法を確立できたため、今後は様々な微小環境構成成分を添加して数種類のアッセイ系にて解析を推進していく予定である。本年度は以前用意した試薬や用具を用いることができたため次年度使用額が生じた。次年度はマクロファージの機能解析のためにより多くのアッセイ(細胞増殖,ファゴサイトーシス,薬剤耐性,血管新生など)を計画しているため様々な専用キットや試薬の購入をが必要となる。さらにイメージングのための蛍光試薬や、免疫原生の低いNOGマウスの購入にも助成金を使用する予定である。.
道徳哲学のドイツ的諸形態に関する研究―理論と実践の観点から

本研究は、哲学史的文脈の背景に退いていた諸思想から豊かな社会認識と道徳哲学の実践形態とを発掘することによって、ドイツ近代の社会思想史的文脈の存在を提示するものである。本研究は、主に次の4点の分析からなる。1)ガルヴェの社会思想および翻訳作品の分析、2)メーザーの社会思想とカント批判の構造の解明、3)カントの道徳哲学に理論的に立脚したフィヒテのフランス革命論、4)フランス革命とナポレオン体制に対するドイツ圏の思想的反応。以上に関する分析成果によって、カントからドイツ観念論にいたる哲学史的理解を相対化する社会思想史的文脈が示された。当初の計画では27年度に予定していたメーザーの社会思想に関する研究を前倒しした。メーザー研究は全体として発展途上にあるが、現在の研究水準を思想史領域を中心に把握することから始め、近代ドイツ思想史におけるメーザーのおおよその位置づけについて見通しをつけることができた。これを基礎として、メーザーの思想内容の分析を行い、その成果を論文として公表した。メーザーの論考の分析にあたってカントに言及したこともあり、本年度は28年度に計画した課題にも一部踏み込んだ形となった。以上のように、当初の計画とは順序が多少異なるが、研究進展度としては十分な水準にある。ドイツ滞在中には、ハレ大学に滞在中の研究者と意見交換をする機会に多く恵まれた。とりわけ本研究課題にとって、シラキュース大学のF.Beiser教授やスタンフォード大学のB. Sockness教授との交流は非常に有意義であった。本年度も当初の計画を再編する形で研究を遂行した。具体的には、28年度に予定していた、フランス革命評価を中心とするカントとフィヒテの「理論」分析を前倒しした。ガルヴェの道徳哲学の分析を前半2年に計画していたが、彼の思想的特質を描き出すにあたって、対比的に扱うカントやフィヒテの理論的骨格を先に把握しておいたほうが効果的であると判断したためである。結果としてこの手順により、十分な成果を得た。カントとフィヒテの共通項と差異とが明確なものとなっただけでなく、本研究の重要課題の一つである、彼らとガルヴェとのあいだの共通項と差異とが浮上してきている。もっとも、この課題をより効果的に進めるに際して、少なくともガルヴェのフランス革命評価は参照必須であり、この点については分析を進めた。彼の政治的諸著作の分析を通じて、各思想家の特質が対比的に明らかになるとともに、「理論と実践」の対立軸もいっそう明らかになった。近代ドイツ思想史の新たな側面の開拓は、着実に進んでいる。前年度のメーザー研究に関しては研究会報告を行い、同時代の歴史学系研究者との共通認識が生まれただけでなく、近代ドイツに関する新しい展望を共有できたことが大変有意義であった。今後の思想史研究において、歴史学的視点と蓄積を十分に活用できるよう、研究交流を続けたいと考えている。研究計画の再編は合理的措置であり、順番の前後を除けば当初の計画を着実に実行している。研究成果の公表と発信も滞りない。前年度に積み残された課題を消化しきれなかったが、計画再編によって研究効率が向上しているので、本年度は集中的に取り組むことが可能であると考える。ただし海外調査の時間的余裕がなく、その分を国内で収集可能な文献購入に充てることによって、最新の研究動向の把握および史料分析を行った。前年度まで当初計画を前倒しする形で比較的スムーズに研究を進めてきたが、本年度はやや遅れが生じ、最終年度に大きな課題を持ち越すこととなった。とはいえ、結果として、理論と実践という観点から近代ドイツ思想史の複線的文脈を探るというテーマそのものは、申請時よりも深められかつ広がりのあるものとなってきているので、問題はない。理論側の展開については、対象文献の読み込みをほぼ完了させ、前年度の研究推進方策に示したように、近代と通底する現代的課題の理解にも注意を払いつつ、最新の研究動向の把握に努めてきた。なかでも、カントやフィヒテを理論側に単純に配置してよいかどうかは本研究課題にとって本質的な問題であり、これについて再検討する機会が得られたと同時に、別の研究課題との関連で開かれた研究会において、フランス思想界との影響関係について本研究課題の推進に資する新たな知見が得られた。18世紀後半の啓蒙と実践の文脈に関しては、迂回的ではあるが、時代を若干さかのぼってドイツ啓蒙の展開過程を追跡することによって、具体化していく作業を追加した。民衆と啓蒙の関係性についての研究視野の拡大は可能な限り継続し、本研究の位置づけをより明確化したいと考えている。本研究と無縁ではないとはいえ、学会関係でやや重い仕事を複数引き受けたため、後半はそれにかなりの時間を費やした。結果としていずれも本研究にとって新たな展望を開く上で有益であったが、予定していた分析を完了させることができず、次年度の研究ペースをやや早める必要がある。本年度は研究の総括年度として、これまでの研究蓄積をドイツ思想史にどのように位置づけるかについて検討を進めた。ガルヴェの社会思想および道徳哲学の分析、メーザーの「理論と実践」におけるカント批判の構造の解明、カントの道徳哲学に理論的に立脚したフィヒテのフランス革命論、ゲンツによるバークの翻訳とフランス革命批判、さらにはフリードリヒ2世の道徳哲学と啓蒙観の分析などによって、18世紀後半から19世紀初頭のドイツ思想史は、社会思想史的文脈ともいいうる、これまでの通史的理解を相対化する展開をみせたことが判明した。

この過程でとりわけ重要なのは、フランス革命及びその後のナポレオン体制のドイツへの甚大な影響であり、その思想空間の動態を捉えるにあたっては「公論」と「祖国愛」がキーワードとなるものと考えられる。啓蒙期のメディア研究が明らかにしてきた公共圏の活性化は、公論への思想家の一定の信頼とも整合的であるが、革命以降、そうした信頼は一方で動揺を見せた。それは、たとえばゲンツの革命批判に内在する世論と民衆への視線に表れ、あるいは「祖国愛」を提唱するに至るフィヒテの教育観にも滲んでいる。18世紀後半から19世紀初頭のドイツ圏に関し、以上で開拓した視野をベースに、さらに多くの思想家・作家の言説を分析することによって、ドイツ思想史の社会思想史的文脈は、よりいっそう具体化されるものと思われるので、本研究課題で得られた成果を今後の研究展開に十分に生かしたいと考えている。本研究は、哲学史的文脈の背景に退いていた諸思想から豊かな社会認識と道徳哲学の実践形態とを発掘することによって、ドイツ近代の社会思想史的文脈の存在を提示するものである。本研究は、主に次の4点の分析からなる。1)ガルヴェの社会思想および翻訳作品の分析、2)メーザーの社会思想とカント批判の構造の解明、3)カントの道徳哲学に理論的に立脚したフィヒテのフランス革命論、4)フランス革命とナポレオン体制に対するドイツ圏の思想的反応。以上に関する分析成果によって、カントからドイツ観念論にいたる哲学史的理解を相対化する社会思想史的文脈が示された。研究計画を一部前倒しする形となったが、研究目的との対応関係は確保されており、十分進展している。ただし26年度に予定した課題が積み残されたので、これを27年度に解消すべく、研究を遂行したい。「理論と実践」というテーマに関して、本研究は思想史的アプローチによりその具体像と対立軸とを解明しようとするものであり、基礎的課題について研究計画の変更は伴わない。とはいえ、「理論と実践」というテーマそれ自体は、きわめて通時的な性格をもってもいる。したがって近代と通底する現代的課題をもつねに意識し、知見を深める必要があると考える。最終年度のため、成果発表を積極的に行ないたい。やや遅れた分析に関しては夏をめどに完了し、成果発表につなげたいと考えている。近代ドイツ社会思想史今後も文献精読が基本となるが、予算の関係で購入できなかった資料については、できるかぎり今年度中に収集したい。必要に応じて海外渡航を計画する。また研究成果を学会・研究会で報告する機会を適宜設けたいと考えている。合理的な執行に基づく少額の残額である。必要費目に充当する。
太古代及び原生代初期における大気化学と地球環境進化に関する基礎研究

太古代と原生代の境界にあたる25-20億年前には、地球進化における最大規模の表層環境の変動があったことが知られている。この時代には、太古代のメタンを含む還元的な大気組成が、原生代以後の酸素を含む酸化的な組成へと変わり、また同時期に、大規模氷河期が繰り返し生じたことが示されている。しかしながら、このような大気組成の進化と気候変動の間にどのような因果関係があったのか、還元的大気をもつ天体の地表環境や物資循環はどのように成り立っているのか、といった詳細に関しては、ほとんどわかっていない。本研究では、室内実験と野外採取試料の分析を行い、原生代初期及び太古代の地表環境や大気進化を明らかにすることを目的とする。本年度は、カナダ・オンタリオ州で採取した約23億年前の氷河性堆積物に対して、氷河期直後のオスミウムと炭素の同位体比の高解像度分析を行った。その結果、氷河の退氷に伴い、オスミウムの酸化的風化が開始していることを明らかにした。このことは、氷河期後の温暖化への環境変動が引き金となり、その結果として大気酸素濃度の増大が引き起こされていることを示唆する。さらに室内実験においては、土星の衛星タイタンを例に、大気中にメタンを含む還元大気をもつ天体の地峡環境の安定性を調べた。具体的には、光化学反応により、大気中でメタンから生成される有機物エアロゾルの表面反応や成長率を実験的に求め、大気-表層間の物質循環やタイタンの大気組成に果たした役割を議論した。特に、最新のカッシーニ探査機による詳細な大気組成の観測結果と、我々の実験により予想される大気組成を比較し、有機物エアロゾルの表面反応が現在の大気組成を維持する役割を果たしていることを示した。特にこの時代には、海洋がすべて氷で閉ざされる全球凍結現象も生じた可能性が示されている。また、同時期に太古代のメタンを含む還元的な大気組成が、原生代以後の酸素を含む酸化的な組成へと変わったと考えられている。しかしながら、どうして全球凍結現象におちいったのか、どのように凍結状態から回復したのか、凍結現象が大気組成の進化にどのように影響したのかといった詳細に関しては、ほとんどわかっていない。本年度は、野外採取試料分析に関して、試料の炭素同位体分析を行った。堆積物中に残された炭素同位体比は、当時の生物活動度や大気・表層環境の物質循環の様子を知る上で、重要な指標のひとつである。本研究では、アメリカ合衆国・ミシガン州・マーケット地域において採取した22億年前の全球凍結現象に相当していると考えられている氷河性堆積物とその上位の砂岩層、炭酸塩岩層の試料に対して、有機・無機炭素同位体測定を行った。その結果、氷河性堆積物中では、-25‰前後だった有機炭素同位体が、その直上の砂岩層で-40-55‰という地球史を通じても非常に低い値に急激にシフトしていることを発見した。このことは、氷河期の直後に大量のメタンハイドレートが崩壊し、暴走的に温室効果が高まった可能性を示唆している。また、砂岩層の上位の炭酸塩岩では、無機炭素同位体が+10‰前後に上昇している。このことから、氷河期後に光合成生物の活動が活発になったことが示唆され、メタンハイドレートの崩壊により誘発された温室状態で、光合成生物の活発化が引き起こされた可能性が考えられる。
ユークリッド空間,多様体上の調和解析とその応用

研究は共同または各分担者を中心とするセミナーを核として進められた。1.平行移動に関して不変な作用素のつくる代数の研究には作用関数を決定することが有効である。考える空間が非コムパクトの場合はある解決をみているが、コムパクトの場合もほぼ解決することができた。これによりフーリエ・マルチプライヤーのスペクトラムの状況がほぼ解明された(猪狩惺)。2.ウエーヴレットの研究から特にウイルソン基が、遠方で増大するポテンシアルをもつシュレデインガー作用素の固有値の漸近挙動の研究に効果的であること示した。また、この基を用いてある準楕円型偏微分方程式の有界性を示すことができた(立沢一哉)。3.強擬凸領域上のベルグマン・ラプラシアンを例とするような境界で退化する2階楕円型作用素Lの調和解析に関する基本的な結果を得た。それを用いて、Lu=Oの解からなるハーデイ空間のアトムおよび拡散過程による特徴付けを証明し、さらにボイタシュチークの予想を含むような一般的な結果を得た。また退化楕円型作用素に関するメルローズ理論を通して、新たな調和解析の研究の可能性に着目しその準備に着手した(新井仁之)。4.非可換単調完備C^*-力学系の研究をおこない、可換離散群が自由にかつエルゴード的に作用する非可換単調C^*-力学系は存在することを構成的に示した、またその同値性にかんする研究をおこなった(斉藤和之)。5.反応拡散方程式が活性因子と抑制因子からなる2成分からなる場合、ある定常解を構成しその安定性について研究した(高木泉)。
精神障害者の生活行動に急速な改善をもたらすフットケアによる看護援助モデルの開発

精神疾患のある患者への身体にふれる関わりは、侵入的となり患者の安全を脅かす可能性があるため避けるべきという認識が精神科臨床では一般的にあり、退院ができない長期入院中の慢性化した統合失調症患者を対象としたふれるケアに関する研究はほとんどされていない。研究者らは、慢性期統合失調症患者へのフットケア(足浴・フットマッサージ)が陰性症状および社会的行動の改善をもたらすことを報告した。本研究は、国内外でも非常に限られている慢性期統合失調症患者へのフットケアを用いた看護援助モデルの開発を目指している。
キノコとの共生による絶滅危惧種の森林内増殖に関する基礎研究

世界的な森林の撹乱と劣化は森林植物に深刻な影響を与えつつある。例えば、少なからずの森林植物の絶滅が危惧され、中には絶滅してしまった種もある。本研究の目的はそれら植物の保全のための基礎情報を得ることにある。本研究では、ラン科植物のタカツルランを事例として研究した。タカツルランは無葉緑植物で、わが国では絶滅危惧1A類(CR)に分類されている。タカツルランは根の中に棲息している木材腐朽菌と共生関係を結んでいる。このランは光合成能力を喪失しているので一生を通して炭素源は共生菌に依存し、さらに種子の発芽にも共生菌を必要とする。これらのことは、共生菌がタカツルランの保全に有用なツールとなり得ることを示唆している。タカツルラン保全の試みは移植によって行った。最初に、タカツルランの根から共生菌を分離した。次いで、共生菌とタカツルランの種子との共生培養を試験管内で行い、プロトコームと幼植物体を準備した。最後に、プロトコームや幼植物体を土壌中に埋設した。得られた結果から次のような提案をすることができる。1.移植植物体は、共生菌が繁殖している培養基と共に埋設したときに成長した。このことから、共生菌は植え戻しにとって必須で有ることが明らかにされた。植え戻しを確実に成功させるためには、容器の中で植物体を共生菌が繁殖している培養基と共に培養し、その容器を森林に埋設すれば良い。2.移植用の植物体は根・茎が充分に生長した植物体を用いるのが良い。3.移植された植物体は外部へ根を伸長させ、其処にあった丸太に付着し、丸太の中のキノコが親和的な種であればそのキノコと共生関係を築いた。従って、移植する前に親和的なキノコが生育しているかどうかを調査しておく。4.共生菌の生長はタカツルランの生長にとって是非とも必要である。従って、生長と植え戻しに適する時期は温度が高く降水量が豊富な6月、8月、9月が良い。1.供試材料試験に供するタカツルラン植物体は、鹿児島県種子島で採集した種子とタカツルラン植物体の根から分離した菌との共生培養によって得た。培養によって得たタカツルランは、器官が未分化のプロトコームと根・茎が分化した幼植物体に分けて実験に供した。2.増殖の方法増殖試験は植物体を野外の森林内に埋設する方法により行い、補完的に室内実験も行った。(1)野外実験森林への埋設はタカツルランが自生する鹿児島県種子島西之表市古田(以下、古田)と、対照区としてタカツルランが発生しない中種子町にある厚生省薬用植物資源研究センター内の森林(以下、薬植園)で行った。古田はツブラジイを優占種とする森林で、薬植園はスダジイを優占種とする森林である。シイ林を選んだのは、これまでの研究でタカツルランはその生育の場として野外ではシイ林と高い親和性を持っていることによる。埋設方法は次の3つの方法で行った。(1)培養植物体のみを地中に埋設する、(2)培養植物体をブナのオガ粉と共に埋設する、(3)培養植物体を共生菌を培養したオガ粉と共に埋設する。(2)室内実験室内実験は次の3つの方法で実験を行った。

(1)シイタケのホダ木を培養基として用いる方法、(2)オガ粉を培養基として用いる方法、(3)ホダ木とオガ粉を混交して培養基として用いる方法。以上の埋設実験から、次のような結果を得た。(1)埋設方法は植物体を共生菌を接種したオガ粉と共に埋設するのが良い。(2)埋設する植物体はプロトコームより根・茎の分化した植物体が良い。(3)シイタケのホダ木の利用は有効である。1.研究材料と供試植物体試験に供するタカツルランの種子は鹿児島県種子島で採集し、供試用の共生菌はタカツルラン植物体の根から分離して得た。供試植物体は、昨年度の成果を踏まえ、できるだけ大きな植物体を得ることを目指し、次のようにして得た。(1)培養フラスコ内でオガ粉を用いて種子と共生菌との共生培養を行い、根・茎が分化した幼植物体を得る。(2)ポリ瓶(1000ml)にスダジイ材片を培養基とし(空隙はオガ粉で埋める)共生菌の前培養をする。(3)幼植物体を(2)の培地に移植し、充分生長させる。2.増殖試験増殖試験は植物体を野外の森林内に埋設する方法と室内での培養実験によって行った。(1)野外実験:埋設はタカツルランが自生する鹿児島県種子島のコジイ天然林で行った。当初(1)の方法で埋設したが、その後の観察でポリ瓶内に雨水が溜り腐敗していることが観察されたので、(2)の方法に変えた。(1)培養植物体は培養容器のポリ瓶と共に埋設。(2)ポリ瓶の底をカット、もしくはポリ瓶をカットして植物体を取り出し培養基と共に埋設。(2)室内実験:プラスチックケース(W31×D42×H30cm)に栽培シイタケのホダ木(3年)またはオオウロコタケが発生していたシイノキ材を野外で採集して入れ、植物体を培養基と共に埋設した。空隙は防湿と保護のために土壌を採取して充填し、その上を新聞紙で覆った。以下の2方法で行い、それぞれ25°C-暗黒条件下で培養し、灌水は水道水を適宜与えた。(2)ポリ瓶をカットして植物体を取り出し培養基と共に埋設。3.結果(1)野外実験においても室内実験においても、埋設したタカツルランは生長した。(2)供試植物体を得るうえで、供試菌の前培養期間が長すぎると培養基(=スダジイ材)表面に繁殖したコロニーは厚膜状となり、移植した幼植物体との間で共生が成立せず、植物は生長を休止し枯死した。
長期の時系列変化を考慮した東京都市圏交通行動の解明

本研究は、東京都市圏における過去の交通行動とその要因を捉え、その変化に基づいたモデル化と中長期的な将来シミュレーションを実施し、今後大きく変貌することが予想される東京都市圏の政策展開への知見を得ることを目的とするものである。平成30年度については、以下の示すように、将来シナリオに基づく予測シミュレーションの実施と今後の政策提案を行った。1.中長期の将来シナリオの設定将来の予測シミュレーションを実施するため、中長期の将来シナリオを多角的な視点から検討し、複数案のシナリオ代替案を設定した。将来シナリオの想定については、少子高齢化を想定した年齢階層別人口、過去の時系列変化から見込まれる世代別にみた新たなライフスタイル、新たな技術革新による交通サービス等を整理し、将来シナリオ及び予測シミュレーションに反映することとした。2.中長期における東京都市圏の予測シミュレーションと交通政策の提案シミュレーションモデルを用いて、上記で設定された中長期の将来シナリオ代替案を与件とし、東京都市圏における将来の交通行動等を対象に、予測シミュレーションを行った。また、5時点のPT調査データに基づく交通行動特性の時系列分析とその要因の解明での成果と上記の中長期における東京都市圏の予測シミュレーションでの成果を踏まえ、今後の東京都市圏における交通政策を中心とした政策展開について提案した。提案する政策内容については、これまでの歴史的経緯を振り返るとともに、将来シミュレーション結果に基づき、中長期を見据えた、今から取り組むべき制度設計、ビジョンと計画を整理した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度については、以下の示すように、時系列の多時点のPT調査データに基づく交通行動特性の時系列分析とその要因の解明を行った。1.交通行動特性の時系列分析と社会経済要因の変化把握19682008年の10年毎に実施されている5回の東京都市圏PT調査データに基づき、各時代における交通行動特性とその変化を分析した。その結果、長期的な高齢化の進行、女性の社会進出、若者のライフスタイルの変化等によって、その交通行動特性も大きく変化していることが確認された。また、過去の東京都市圏における市街地の拡大(郊外化)と近年の都心居住に伴う通勤交通の変化を個人属性との関係から分析し、高齢者及びその世帯構成の変化が居住特性に大きく影響していることが把握された。高齢化の進行、女性の社会進出等の交通行動特性に影響を与える社会経済情勢、ライフスタイル、技術革新、関連制度の動向等をレビューし、整理した。2.社会経済要因と交通行動の変化の関係分析上記の分析・把握を踏まえ、交通行動の変化は、性・年齢の個人属性要因だけではなく、時代とともに変化してきた職業、所得、世帯構成等の変化が影響していることが把握された。また、これまでのPT調査では把握・分析ができていなかった世帯属性、所得・消費と交通行動特性に着目し、ライフスタイルと交通行動に関するアンケート調査(WEB調査を想定)を実施した。この調査結果は、先の分析結果の検証と深度を図るとともに、今後のシミュレーションモデル構築に活用する。本研究を進めるにあたっては、連携研究者とのワーキングを5回開催し、研究分担者の分析結果等の議論を踏まえて、進捗状況の確認、今後の分析方針の確認を随時行った。また、連携研究者だけでなく、他の研究者からの話題提供や意見収集等も踏まえて、本研究の追加的な国内外の情報収集や既往研究のレビュー等を行い、研究・分析内容の深度化を図った。平成28年度の進捗状況については、当初計画通り、おおむね順調に進展していると言える。平成29年度については、以下の示すように、中長期を予測するシミュレーションモデルの構築に向けたデータ収集・分析、PTデータとビッグデータの融合、シミュレーションモデルの構築を行った。1.PT調査では把握できないデータ収集・分析今後の東京都市圏の将来シミュレーションを実施するうえで、重要となる訪日外国人を含めた圏域外居住者(国内・国外)の交通行動について、既存のビッグデータの活用を検討した。具体的には、民間会社が有するビックデータの活用可能性を把握したうえで、そのデータ収集・整備を行った。また、これらのビッグデータを活用し、圏域外居住者の交通行動データとPT調査による圏域内居住者の交通行動データの融合を行い、モデル構築及び将来予測シミュレーションに必要となるデータベースを作成した。2.シミュレーションモデルの構築平成28年度成果の交通行動特性の時系列分析を踏まえ、交通行動の変化を再現するシミュレーションモデルの検討を行った。モデル構築においては、一般的に適用される四段階推計法の課題を踏まえ、過去の交通サービス水準、土地利用等の時系列の変化をゾーン別に捉え、詳細な性・年齢階層、就業・非就業、自動車免許保有、自動車保有等の個人属性に加え、世帯属性、所得等のこれまで反映されていない政策変数の導入を検討した。また、派生需要としての交通行動だけでなく活動にも着目し、1日の時間の使い方(自由時間と先決されている固定時間)等を分析可能とし、自由時間の増減やそれに伴うリクリエーション活動の増減等、生活の質を視野に入れた多様な評価指標のモデル化についても検討を行った。

本研究を進めるにあたっては、連携研究者とのワーキングを5回開催し、研究分担者の分析結果等の議論を踏まえて、進捗状況の確認、今後の分析方針の確認を随時行った。また、連携研究者だけでなく、他の研究者からの話題提供や意見収集等も踏まえて、本研究の追加的な国内外の情報収集や既往研究のレビュー等を行い、研究・分析内容の深度化を図った。平成29年度の進捗状況については、当初計画通り、おおむね順調に進展していると言える。また、一部の成果については、論文作成と投稿を行い、学会での発表も行っている。本研究は、東京都市圏における過去の交通行動とその要因を捉え、その変化に基づいたモデル化と中長期的な将来シミュレーションを実施し、今後大きく変貌することが予想される東京都市圏の政策展開への知見を得ることを目的とするものである。平成30年度については、以下の示すように、将来シナリオに基づく予測シミュレーションの実施と今後の政策提案を行った。1.中長期の将来シナリオの設定将来の予測シミュレーションを実施するため、中長期の将来シナリオを多角的な視点から検討し、複数案のシナリオ代替案を設定した。将来シナリオの想定については、少子高齢化を想定した年齢階層別人口、過去の時系列変化から見込まれる世代別にみた新たなライフスタイル、新たな技術革新による交通サービス等を整理し、将来シナリオ及び予測シミュレーションに反映することとした。2.中長期における東京都市圏の予測シミュレーションと交通政策の提案シミュレーションモデルを用いて、上記で設定された中長期の将来シナリオ代替案を与件とし、東京都市圏における将来の交通行動等を対象に、予測シミュレーションを行った。また、5時点のPT調査データに基づく交通行動特性の時系列分析とその要因の解明での成果と上記の中長期における東京都市圏の予測シミュレーションでの成果を踏まえ、今後の東京都市圏における交通政策を中心とした政策展開について提案した。提案する政策内容については、これまでの歴史的経緯を振り返るとともに、将来シミュレーション結果に基づき、中長期を見据えた、今から取り組むべき制度設計、ビジョンと計画を整理した。今後の研究の推進方策については、平成29年度には、中長期を予測するシミュレーションモデルの構築、最終年度の平成30年度には、構築されたモデルを用いて、将来シナリオに基づく予測シミュレーションの実施と今後の政策提案を行う。特に、平成29年度の中長期を予測するシミュレーションモデルの構築については、PT調査では把握できない訪日外国人を含めた圏域外居住者の交通行動データを、既存のビッグデータを活用して分析するとともに、PTデータとビッグデータの融合、ビッグデータの量的情報とアンケート調査による質的情報のデータ融合等の検討を進める。
ECMO症例におけるmicrovesiclesの臓器障害に対する役割

本研究は1)小児・成人ECMO症例におけるMVと臓器障害の関連についての国内多施設研究、2) ECMO回路の各構成要素がMV産生・活性化に果たす役割の解明、3) in vitro/vivo実験系を用いたECMO症例におけるMVの生理的活性の評価、を目指しており、本年度は1)と2)を中心に研究を進めた。MVを始めとした細胞外小胞の測定は世界的に注目が集まっているが、測定系の標準化が完全に成されていないこともあり、その測定と解釈には十分な知識と技術・経験を要する。我々の研究室においてはこの数年に渡ってMV測定を行ってきたが、今年度においては測定可能なMVの種類が大幅に増加した。具体的には肝細胞・赤血球・血小板などについての測定プロトコールを作成した。加えて、ECMO回路がMVの吸着に果たす役割についての研究を進めて、この成果は細胞外小胞の国際学会であるISEVにて発表を行った。現在、本成果の内容を基に産学連携を行う方向で共同研究契約の手続きが進められており、2019年度における本研究プロジェクトのさらなる発展が期待される。具体的には日本赤十字社からの協力も経て、模擬ECMO回路の作成が検討されている。臓器障害がMVの測定に与える影響を調べるに当たって、実験的肝不全モデルも作成しており、その成果については2019年度の発表を目指している。国内共同研究者とは倫理審査に向けた手順の確認や連携体制の強化を継続的に図り、国際共同研究者との打ち合わせは継続的に行っており、2019年度にも打ち合わせを国内外で継続的に行う方向で調整を行った。本プロジェクトの中心として大学院生が新規加入となったが、トレーニングの時間や各種手続きに時間がかかった。加えて、実験条件の基礎的検討に予想以上の時間を要した。既に大学院生はFACSを始めとした本実験系の扱いに慣れてきており、研究速度の改善が期待される。本研究は1)小児・成人ECMO症例におけるMVと臓器障害の関連についての国内多施設研究、2) ECMO回路の各構成要素がMV産生・活性化に果たす役割の解明、3) in vitro/vivo実験系を用いたECMO症例におけるMVの生理的活性の評価、を目指しており、本年度は1)を中心に研究を進めた。従来はmicrovesiclesの量からバイオマーカーとしての使用を模索されている研究が多かったが、我々はHUVEC細胞を用いたバイオアッセイ系を樹立し、microvesiclesの生物学的活性は産生する親細胞の活性化状態に左右することを実験的に確かめ、現在報告の準備を進めている。これによってmicrovesicles測定の臨床的意義に関する理解が更に深まると期待される。臨床検体を用いたmicrovesiclesの測定は世界的標準手法が未だ充分に確立されておらず、測定系の安定性や他施設から得られた検体の保存法の測定に与える影響などは慎重を期す必要があると考え、検討を重ねた。現時点までの結果を基にした判断では冷凍保存に寄るmicrovesiclesの定量的・定性的測定に対する影響は限定的であると考えられ、共同研究先と実際の検体運搬法や検体採取方法についての検討を進めるための理論的基盤を形成した。国内共同研究者とは倫理審査に向けた手順の確認や連携体制の強化を図り、平成30年度は各施設より大学院生を受け入れることとなった。国際共同研究者との打ち合わせは継続的に行っており、平成30年度には打ち合わせを日英で行う方向で調整を行った。模擬ECMO回路を使用した実験を行う機会には恵まれなかったが、共同研究施設とのミーティングは繰り返し行われており、次年度以降の臨床検体測定に向けた基盤を形成した。基盤技術であるmicrovesicles測定の手法は確立しており、順調な経過であると考える。

加えて、実験条件の基礎的検討に予想以上の時間を要した。平成30年度は研究チーム5名体制で取り組む予定であり、更なる進展が期待される。国際共同研究者との打ち合わせも定期的に行われる予定である。既に大学院生はFACSを始めとした本実験系の扱いに慣れてきており、研究速度の改善が期待される。初年度は研究室内で他の外部資金の獲得もあり、消耗品などの使用が少なく済んでいる。平成30年度は研究チームが5名体制と拡充されるため、今後の予算使用は増加すると期待される。基礎的な実験や検討,新規大学院生のトレーニングに時間を要したため,次年度使用額が生じることとなった。今後は,多施設共同研究,データ解析,学会発表,論文化へ向けて進めていく予定である。
世界規模でのフィラリア症撲滅対策に寄与するための基礎的・応用的研究

尿を検体とし、フィラリア特異的IgG4を検出する免疫診断法(尿ELISA :感度95.6%、特異性99・0%)を開発し、野外での有用性を検討した。1.尿ELISAで流行の強さを知る尿ELISAのメリットは小児の検査が容易なことである。小児は新しい感染を示すsentinel populationなので、彼等の検査によりフィラリア症伝搬の程度を知ることができると考えた。(なお、母体より移行したIgG4は、生後1年以内に陰性となる。)比較研究により、高度流行地(スリランカ)では、1才より陽性者が現れ、3才までには高い抗体価を示すことが観察された。低流行地(タイ)では10才前後に陽性者が現れ、高抗体価は20才以降に見られた。一方、流行が終息した地域(韓国)では40才以下に陽性者は見られなかった。2.尿ELISAで集団治療の効果を判定する。またフィラリア症撲滅の確認をするスリランカ、デニヤヤ地方の学童を対象に、フィラリア治療の前後で尿中IgG4値の変動を調べた。治療後に陽性率の低下、陽性者の抗体価の減少が明確に認められた。さらに、撲滅が宣言された中国の2地域において小学生1万人以上を調べ、全員の陰性が確認された。3.住民情報に基づいてフィラリア症の分布図を作成する象皮病と陰嚢水腫の分布、頻度を地理情報システム(GIS)により解析した。これまでフィラリア症が無いとされていた地域でも多数の患者が報告された。そのような地域で尿ELISAによる調査を行い隠れた流行を確認した。4.組換え蛋白を用いた尿診断法の改良SXP-1蛋白、エンドキチナーゼなどを抗原とする診断法を開発した。前者は、実用化できそうである。5.象皮病多発家系の遺伝子解析現在進行中であり、興味深い結果が得られつつある。1.幼小児を対象とした尿中抗体検査我々が開発した尿中のフィラリア特異的IgG4抗体を検出するELISA法(尿ELISA)は、感度95.6%、特異性99.0%と、免疫診断法として十分満足できるものである。また、尿採取は非侵襲的で容易なことから、これまで困難であった幼小児の検査が可能となった。スリランカにおいて、尿ELISAを5才以下の幼児とその両親に応用した。その結果、生後60日以内に抗体陽性者が発見され、母親からの移行抗体と思われた。その後陽性者は無くなるが、生後1000日以降に陽性者数は急増した。また、IgG4抗体価は年令とともに増加した。さらに、母親の尿中抗体が陽性の場合、その子供達は、母親陰性あるいは父親陽性の子供達に比して、はるかに高い抗体陽性率を示すことが明かとなった。母親がフィラリア症の伝播に重要な役割を果たしていることを示す。2.フィラリア症伝播レベル(強さ)を知るための研究幼小児の尿中抗体陽性率の高低は、最近のフィラリア症伝播レベルを反映していると考えられる。スリランカのデニヤヤ地方において約2000人の小学生を対象に尿IgG4とフィラリア循環抗原(血清)の検出を行った。その結果の分析により、いちばん若い陽性者の年令と幼小児における抗体価上昇の程度(傾き)が、フィラリア症伝播の強さを示す指標となり得る可能性が示唆された。

3.尿ELISAをフィラリア症撲滅の確認に利用する尿ELISAがフィラリア症撲滅の確認に利用できないかを検討するために、既にフィラリア症撲滅官言が出されている中国淅江省永嘉県において、小学生約2000人を対象とする調査を実施した。予備的な結果では全員陰性である。4.象皮病患者の遺伝的背景我々は、スリランカにおいて象皮病患者の発生には家族集積が認められることを報告した。集積に遺伝的背景があるか否かを検討するために、患者とその家族より濾紙採血を行い、現在HLAなどの遺伝子解析を行っている。1.集団治療のモニタリング・ツールとしての尿ELISA法の有用性:スリランカ、デニヤヤ地方の小学生(総計699人)を対象に、尿ELISA法をフィラリア治療の前後で実施した。特異的尿中IgG4は、治療によって陽性率、抗体量ともに明らかな減少を示した。小児の抗体価は最近のフィラリア伝播量を反映するので、小学生の検尿により効率良く地域全体の治療効果を判定できる。2.尿診断法の開発・改良:新しい尿診断法開発のための基礎研究が行われた。(1)リコンビナント抗原、Wuchereria bancrofti SXP-1蛋白を精製し、基礎実験を行っている。(2)尿をサンプルとする凝集反応の開発を目的として、尿中抗体量が多く実験系の組みやすい、内臓リーシュマニア症をモデルとした実験を行った。その結果、従来の血清による免疫診断法と同等の感度(91%)と特異性(96%)を持つ直接凝集法の開発に成功した。今後フィラリア症の診断に応用する。3.唾液をサンプルとするELISA法の開発:スリランカにおいて、75名より尿と唾液のペアーサンプルを採取し、IgG4抗体の測定を行った。その結果、唾液は尿の約50倍の抗体量を有し、抗体価は尿のそれと正の相関を示した。4.マレー糸状虫流行地における尿ELISAの応用:インド、ケララ州において、血中ミクロフィラリア陽性者50名を対象に、尿ELISA法を実施した。その結果、予想に反して39名のみがELISA陽性と判定された。サンプルに何らかの問題があった可能性があり、現在、検討中である。5.ケニアにおける尿ELISAを用いた疫学調査:ビルハルツ住血吸虫による血尿患者が多いケニア海岸部で尿ELISAがどのような結果を示すのか興味深い。2004年3月にケニア海岸州クワレ地区を訪れ、調査候補地の視察と選定をおこなった。倫理委員会の許可を待って4月以降に尿ELISAの試行と野外調査を開始する予定である。1.これまでの経過2004年12月のスマトラ沖地震のため、スリランカにおける野外調査地域が多大の被害を受けたこと、被災後の復興活動のため現地カウンターパートが多忙を極めたことにより、2005年2月に予定されていたスリランカ訪問を年度を超えて8月に繰り延べた。2.研究・調査活動8月17日より30日まで、ルフナ大学医学部を基点として、調査地の被害状況および復興状況を視察するとともに今後の研究の進め方について協議を行った。その結果、現在進行中の共同研究に関して多くの問題点が指摘され、行動計画の修正を余儀無くされた。主な決定事項は以下の通り。(1)デニヤヤにおける調査は今回はペンディングとし、来年2月に実施する。(2)ポルヘナ、マジヘ両村における調査は、津波被害の影響が今だに大きいので当面中止とする。(3)上記(2)の2村に代わってワルガマ村で調査をおこなう(後述3.)。(4)ゴール、マータラ、ハンバントータ地区の調査は対象地域、対象者のサンプリング法の再検討を行う。3.ワルガマ村での調査
ダイヤモンドによるセンサー内包型細胞培養ディシュの開発

本研究では、単結晶ダイヤモンド薄膜を基板として、細胞培養構造を内包した荷電粒子検出器を新たに開発した。酸素プラズマによる反応性イオンエッチング処理により、薄膜単結晶ダイヤモンド(3 mm ×3 mm ×30μm)の表面に溝型構造を形成した。ダイヤモンド表面の生体親和性については、ヒト唾液腺由来腫瘍(HSG)細胞の培養実験により確認した。さらに、ダイヤモンド裏面に電極を形成し、細胞導入状態における加速器からの陽子線ならびに241Am線源からのアルファ粒子に対する放射線検出器応答を試験した。ダイヤモンドを利用したセンサ内包型機能性細胞培養ディシュの基本構造を開発した。まず、イオンマイクロビームによる微細加工技術を応用して、ダイヤモンド内部に電気特性の異なる微細構造を誘発した。微細加工装置として、(独)日本原子力研究開発機構高崎量子応用研究所に設置されたシングルエンド加速器マイクロビーム微細加工装置を利用した。他方で、細胞固定溝のような溝型構造の形成には、集束ビームによる高精度微細加工ではプロセス時間が長大化するため、酸素プラズマを利用した反応性イオンエッチング処理を併用した。群馬大学においてプラズマエッチング加工装置を整備しながら、一部外部機関の装置を併用することで、ダイヤモンド薄膜(3mm ×3mm,厚み30-300μm)の内部に溝型構造(2mm ×2mm,厚み約25μm)を形成することに成功した。さらに、ダイヤモンドに対する生体親和性を評価するため、その試料表面での細胞培養を試みた。UVで20分間照射し滅菌したダイヤモンド試料を6wellプレート底面に設置した。その容器内に2mLの細胞懸濁液を加え、3日間培養した。実験は群馬大学重粒子線医学研究センターにおいて所定の手続きを経て実施された。ヒト唾液腺由来腫瘍細胞(Human salivary gland adenocarcinoma, HSG)を使用し、細胞の量が実験開始時にコンフルエントとなる量の10%となるよう懸濁液の濃度を調整した。その後、ダイヤモンド素子を取り出し、別のプレートでさらに3日間の培養を行った。実験中は1日ごとに顕微鏡下で細胞の増殖を確認した。その結果、ダイヤモンド素子表面に細胞が接着し増殖している様子を観察することができた。本研究では、従来にない荷電粒子センサ機能を内包した機能性細胞培養ディシュの開発を単結晶CVDダイヤモンドを利用し実現した。細胞固定溝構造について、酸素プラズマを利用した反応性イオンエッチング処理を利用し、薄膜単結晶ダイヤモンド(3 mm ×3 mm厚み約30μm)表面に細胞を導入可能な溝方構造( 2 mm ×2 mm,溝深さ25-27 μm)を形成した。ダイヤモンドの生体親和性について評価するため、ダイヤモンド表面での細胞の直接培養を試行した。群馬大学重粒子医学研究センターにおいて、エタノール洗浄後にUV照射滅菌を行ったダイヤモンドを6 wellプレート底面に設置し、2 mlの細胞懸濁液を加え、3日間以上の培養を行った。ヒト唾液腺由来腫瘍細胞(Human salivary gland adenocarcinoma, HSG)を同センター所定の手続きを経て導入し、一般的な細胞培養皿と遜色しない細胞増倍率を確認した。さらに同様の薄膜型ダイヤモンドの両端に薄い電極構造を形成し、溝部分に細胞を導入した状態での荷電粒子検出を行った。アルファ粒子照射下において、アルファ粒子起因のパルス信号を計測することに成功した。これらの結果により、本萌芽研究で新規に構築した細胞親和性放射線検出器が動作可能であることの原理実証がなされた。さらに集束プロトンビームなどの照射環境下での動作についてもその長期健全性が確認された。当初計画ではPBW微細加工技術によりダイヤモンド内部への炭化構造の形成を目標としていた。研究期間開始時に3次元微細加工が確認されたため、連携研究機関に設置された反応性イオンエッチング処理装置を利用し、溝形構造をダイヤモンド中に形成するプロセスに着手した。Ar/O2混合ガスを導入することでダイヤモンド溝型構造が高精度に形成できることが確認された。このダイヤモンドディシュを利用し、細胞培養を研究分担者の所属研究センターにおいて試行した。一部のダイヤモンド材料表面において、細胞増殖が確認できた。得られた成果について、医理工連携に関する国際シンポジウム(GUMI-AMDE)や応用物理学会において発表した。発表に対する反響は予想よりも大きく、ダイヤモンドを専門とする研究者から、専門研究会へ招待を受けるなど、ポジティブな反響を受けることができた。量子ビーム科学本年度は、計画通り主要な要素技術の開発までを達成することができた。次年度は、本技術を工学的に利用価値のあるものとするため、細胞培養に必要な処理手法の確立までを進める予定である。イオンマイクロビーム及び反応性スパッタリングで形成した構造を、既存設備である膜厚段差計及びレーザー顕微鏡により評価する。さらに部分的に形成した電極構造の電気特性を、微小電流計及び精密電荷信号増倍回路を製作して計測し、その基礎特性を評価する。

また、ダイヤモンド細胞培養ディシュ表面での細胞増殖は確認されたが、細胞形状は通常の培養容器で培養されたものに比べて球形であり、増殖速度も遅かった。一般的に、培養面への細胞の接着能が低くなると細胞が広がりにくく増殖も遅くなることから、ダイヤモンド細胞培養ディシュと細胞の接着能が十分ではないことが要因と考えている。今後はダイヤモンド細胞培養ディシュの表面分子構造を変化させるなどの表面処理を行い、通常の培養容器と遜色のない培養環境となるよう改良を行う予定である。特に、細胞培養環境を確立するためには、これらの表面処理についても探究することが重要と考えられる。現在、大気圧プラズマ処理を専門分野とする研究者と議論を進めている。今後、各分野の研究者と議論を重ねながら処理結果を検証してゆくことで、実際の細胞培養に寄与できる装置となるか、デバイスの有効性を検証する。ダイヤモンド基板の表面処理に利用する反応性イオンエッチング装置に関しては、当初予定していた費用以下での導入が可能であった。この差額を利用し、大気圧プラズマ照射装置を導入することで、微細加工後のダイヤモンド表面の生体親和性を変化させる処理を新たに可能とする計画であった。しかしながら、発注後、年度末になって業者都合により該当機器が所定納期を超過すると連絡があり、年度内での予算執行が叶わなかった。同予算を利用し、該当機器を次年度に導入し、実験に利用する予定である。
有機農法と慣行農法で栽培されたリンゴ生産と農地環境の関係解析に関する研究

本研究の目的は、リンゴ(ふじ)栽培において、土壌環境を悪化させる慣行農法ではなく、安全・安心な有機農法により高収量・高品質を維持し、持続可能な循環型農業を実現するための最適な土壌条件を明らかにすることである。本研究では、有機農法と慣行農法のリンゴ栽培について、土壌微生物の挙動分析、環境因子の測定、炭素収支の測定結果の解析からリンゴの有機農法が慣行農法と同様に高収量を維持し、かつ高品質で持続可能な循環型農業を実現する最適な土壌条件を解明する。