hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
森林性ツル植物の林床での待機から林冠への登攀メカニズムに着目した生活史戦略の解明

今年度は予定通り、ツル植物2種(イワガラミ、ツルマサキ)の樹木に取り付く個体のクローン構造と、それに加えてフジを含めた3種の林床のクローン構造の解明を行った。そのために必要なイワガラミとツルマサキのDNAマーカーを新たに開発し、その結果をまとめ、Silvae Genetica誌に投稿し受理された。遺伝解析の結果、樹木に取り付くイワガラミとツルマサキはフジよりも小さいクローン構造を形成していることがわかった。また、林床個体のクローン構造を明らかにするために、10m ×120mのベルトトランセクトをプロット中央に設置し、サンプリングを行った。遺伝解析の結果、フジの林床個体のうちその大部分がクローン繁殖由来であることがわかった。これまで明らかにしたフジ、イワガラミ、ツルマサキの3種の樹木に取り付いた個体のクローン情報と今回明らかにした林床のクローン構造を比較することで、登はん個体が林床に小型個体を待機させているかを検証した。その結果、フジのクローン繁殖由来の林床個体は樹木に取り付く個体と遺伝的に同一な個体(親株)が周囲に分布した一方で、イワガラミとツルマサキの場合はほぼ親株は周囲に存在しないことがわかった。このため、フジは林床において積極的に匍匐枝を通じてクローン繁殖由来の小型個体を展開していることがわかった。また、イワガラミとツルマサキは登はん個体が林床個体を待機させているとは言えないことがわかった。また、フジにおいてはかく乱への応答にクローン繁殖が寄与しているのかを検証した。その結果、過去のかく乱とクローン繁殖には相関はみられず、むしろ種子繁殖由来と思われる個体がかく乱に応答していると考えられた。これらの研究成果は日本森林学会およびアメリカ生態学会でポスター発表を行った。なお、去年度投稿中であった論文は今年度Annals of Botany誌に受理された。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。今年度は予定通り樹木に登はんしたツル植物のクローン解析を進めた。具体的には、調査地でのサンプリング、DNAの抽出実験、遺伝マーカーの開発および検出力の評価、クローン解析を、調査地に分布するツル植物の過半数を占めるフジについて行った。なお、サンプリングは地上高1.3m以上の登はん済みの個体を対象とした。フジのクローン解析の結果、6ヘクタールの調査地内に大小様々なクローンが検出され、最も大きいクローンのパッチサイズは0.5haに達することが分かった。また、最も大きいクローンは沢をまたいで検出されたことから、従来指摘されてきた匍匐枝によるクローン繁殖のみならず、樹木の樹冠間を乗り移ることで、クローン植物が抱える地形的制約を乗り越えることが明らかになった。フジの遺伝マーカーの開発と検出力の評価は論文としてSilvae Genetica誌に投稿し、現在は掲載予定である。フジのクローン解析の結果は論文として取りまとめ、現在はAnnals of Botany誌に投稿中である。フジ以外のツル植物の種(ツルマサキ、イワガラミ、ツルアジサイ、ツタウルシ)については、サンプリング、DNAの抽出実験、遺伝マーカーの開発を行った。ツルマサキとイワガラミについては、遺伝マーカー開発のために、制限酵素を用いた次世代シーケンサーによるゲノムデータの収集およびライブラリの作成を行った(RAD-Seq)。林床に待機するツル植物の評価を行うために、まずはフジを対象に、10m×120mのベルトトランセクトを用意し、その中に出現した高さ15cm以上のラメットをすべてサンプリングし、DNAの抽出を行った。サンプリングした結果、土壌侵食を受けやすい急斜面にはラメットが全く分布しないことがわかった。おおむね当初の計画通りに調査や実験が進んでいるため。ただし、遺伝学の実験や解析などは初めてで不慣れな部分が多かったことから、想定していたよりも少し時間を要した。しかし、今年度からはよりスムーズに研究が進められると想定されるため、研究課題の遂行状況は全体として、おおむね順調であると自己評価した。

また、フジにおいてはかく乱への応答にクローン繁殖が寄与しているのかを検証した。その結果、過去のかく乱とクローン繁殖には相関はみられず、むしろ種子繁殖由来と思われる個体がかく乱に応答していると考えられた。これらの研究成果は日本森林学会およびアメリカ生態学会でポスター発表を行った。なお、去年度投稿中であった論文は今年度Annals of Botany誌に受理された。今後はフジ以外の種で開発した遺伝マーカーの検出力の評価を行い、その結果を取りまとめて論文にする予定である。また、それらの種についてもフジと同様にクローン解析を行うことで、フジとの生活史戦略の違いについて取りまとめ、論文にする予定である。林床で待機する個体については、フジについてはクローン解析を行い、また、他のツル植物の種についても、同様にサンプリングを行い、DNAを抽出し、クローン解析を行う予定である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
核多角体病ウイルス変異株の増殖相と抗原の分析

核多角体ウイルスには多くの変異株が存在することを明らかにすると共に、各変異株のビリオン形態、大きさ、多角体の形状、増殖パターンウイルスDNA、ウイルス構成タンパク貭及び多角体タンパク貭などについて比較調査を行った。1.継代保存している7株についてビリオンの大きさを測定した。長径×短径は350433×90140nmあり、株によって大きさが違った。2.BmNPVのビルオンは1本のnucleo capsidを発育模が被覆するsingle capsid typeであったが、La株は25本のnucleo capsidが発育膜に包まれるmulti capsidであった。3.中腸細胞及び培養細胞からの出芽粒子はnucleo capsidが眞中から折れ曲って、宿主細胞に包まれた特徴ある形態を有していた。4.I株発育膜のモノクローナル抗体のダイレクトネガティブ染色により、発育膜に特異抗原が存在することが判明した。5.ポリヒドリンのモノクローナル抗体による非標識酵素抗体法により、総ての株の増殖が早期に診断できた。6.T,Ta,C,54Nの4株のBmN培養細胞での感染増殖は、C株が最も適応し、ウイルス及び多角体が生産された。7.T,Ta,C,54N,4株のウイルスDNAの制限酵素切断パターンを比較した。4株とも塩基配列が異なっていたが、Cと54N,TとTaとの間の塩基配列が類似していた。8.T,Ta,C,54N,4株のウイルス構成タンパク貭を泳動分離した。54N株は他の3株にはない、4種のポリペプチドが認められた。9.T,Ta,C,54Nの4株の多角体タンパク貭は共通のポリペプチド以外に57.6KDaのペプチドがT,Ta,C株には存在したが、T株は欠損していた。1、培養細胞BmNにNPVを接種し、その感染増殖過程について光学及び電子顕微鏡観察を行い、その特徴を病理組織学的に明らかにした。2、培養細胞及び感染蚕から多角体を分離・精製法を検討した。不連続蔗糖密度勾配法による遠心分画とパ-コ-ルを溶媒とした遠心分画法とを併用して、多角体を回収、精製することができた。3、3系統のNPV多角体に、それぞれ形状、大きさに相達があるため倒立位相差顕微鏡とミクロマニュプレ-タ-を用いて、各系統とも大きさの均一な多角体のみに分別した。これを培養細胞に接種し、ウイルス増殖、多角体形成などを追跡した。接種多角体の大きさと形成多角体の大きさとは育為の関係がなく、形状は30°Cでは立方体,20°Cでは外観6角形の36面体となり、宿主細胞の代謝条件に左右される事が判明した。4、0.01MNa_2CO_3ー0.025MNacl(pH11.4)を30°CでC系統は20分、Ta系統は25分、54N系統は20分と、系統により溶解性が異なり、更に電顕観察により、上記の濃度と処理時間で発育膜は変性、分離することなく、完全な形態で精製できることが分った。5、各系統の多角体及びウイルスのタンパク質をSDSーPAGEにより泳動し、分離した。54N系が18,Ta及びC系統が16のバンドを認めた。後2者はそれぞれ異った分子量のタンパク質が欠損しており、3系統共に構成タンパク質が違っていた。

またウイルスのタンパク質分画は3系統とも16バンドを教えたが、それぞれ特有なバンドの欠損があり、3系統の遺伝情報に相違があることが推測された。6、ウイルス核酸のDNAをフェノ-ル法で抽出し、EcoRI,HindIII,BamH1,SmaIで処理した断片の泳動の結果、EcoRI及びHindIIIにより3系統間の泳動パタ-ンが相違し、3系統間の遺伝子配列の一部分が相違していることが判明した。I、NPV変異株の多角体タンパク質の分別C,Ta,54N及びT株それぞれの多角体タンパク質を精製し、その構成タンパク質を分離して比較検討した。29.5kdのポリヘドリン,60.5,25.0,13.5kdの主要構成タンパク質は殆ど相違がなかった。更に、12.510.3kdの範囲で4本のバンドが得られたが、T株のみは、11.1kdの特異的なバンドが得られた。II、各変異株のDNAフラグメントパタ-ンC,Ta及び54Nのウイルス核酸をHindIIIで切断し,そのフラグメントサイヅを比較した。Ta及び54Nは共に19,Cは16フラグメントを得た。各株の遺伝子配列の相同性はCとTaで56%,Cと54Nは36%,Taと54Nとでは47%であった。III、広食性蚕のNPV感受性近年,広食性蚕の人工飼料育による繭生産が推進され、本品種のNPV感受性の検討が要請されている。交雑種用人工飼料、広食性用LPYー141(L)及び広食性用モ-ラス(M)により飼育し、4及び5齢幼虫のNPVに対する感受性を比較検討した。a)L飼料で4齢まで飼育、5齢起蚕に多角体を接種した場合、桑育に移行した蚕は10^5/ml以下の低濃度では全く感染が認められなかったがL飼料育を継続した蚕は10^3/mlの低濃度でも高い感染率を示した。b)L飼料育蚕は10^3/mlの低濃度でも100%感染率を示したが、M飼料育蚕は約60%に止まった。c)LとM飼料育蚕のNPV感受性は、中腸細胞への感染の有無に左右される。d)広食性蚕の人工飼料育におけるNPV感受性は人工飼料組成、ウイルス不活化物質生産の多少、飼料の物性、食下飼料の消化管での停滞やウイルス吸着性などが関与していることが窺われた。1.核多角体病ウイルス変異株、T株の多角体形成の特異性T株は他の変異株とは異なり、立方体の多角体を形成する。5令起蚕に5°Cで24時間の低温処理後、多角体を経口接種して中腸細胞に感染させた。感染幼虫の飼育温度を20、25、30°Cに設定し、経時的に感染中腸を採取し、光顕及び電顕試料を作成した。20°Cでは増殖は緩やかであったが、形成多角体は外觀六角形の18面体であった。30°Cでは多角体は立方体の6面体、25°Cの中間温度では立方体と立方体の角が削れ変形18面体との多角体が混在した。この原因を明らかにする目的で、多角体構成タンパク質をSDS-PAGE法により泳動分離した。その結果、T株のみは57.6KDaのペプチドが存在せず、多角体の形状に関与する事が考られた。2.モノクロナール抗体によるウイルス粒子と多角体の抗原性I株のウイルス粒子のモノクロナール抗体を茨城県蚕業研究所と共同で作成した。本抗体を用いて、変異系統6株のウイルス粒子についてダイレクトネガティブ染色法により、抗原性の有無を調べた。その結果、I株の発育膜のみに抗原性を有し、他の変異株には全く反応が認められなかった。次に、多角体の主構成タンパク質のポリヒドリンのモノクロナール抗体をヤマサ醤油KK研究所と共同で作成した。本モノクロナール抗体を用いて、非標識酵素抗体法によって変異系統6株の増殖過程を追跡した。6株ともにウイルス接種後、810時間目に中腸細胞核内に陽性反応を認めた。3.各変異株の構成タンパク質と核酸の塩基配列の相違
親の後天的な傷害が昆虫の保育行動に与える影響とその補償システム

シロヘリツチカメムシは、「栄養卵」と「寄主種子の運搬」という他の亜社会性ツチカメムシに見られる餌資源投資に加えて、「孵化前栄養卵」と「孵化後栄養卵」という産生時期やタンパク質組成が大きく異なる2種類の栄養卵を産生する。既に本種の幼虫は1齢期間のみ寄主種子を摂食できないため、雌親の産生する孵化後栄養卵がなくては生存できないこと、孵化前栄養卵には、幼虫孵化前に雌親が死亡して孵化後栄養卵が失われた場合の部分的な補償機能があることを明らかにした。一方、本種は実際の野外環境において、アリなどの天敵による攻撃を受けることにより脚部や触角などに傷害を受けることが頻繁にあることを新たに確認した。天敵による傷害を受けた場合にとりわけ給餌効率が低下すると予想されたが、寄主種子の運搬速度を計測したところ、特に脚部に傷害を受けた場合、運搬効率が低下することを明らかにした。したがって、天敵の存在により本種が後天的な障害を受けることとその障害の部位と程度により、その後の保育行動に負の影響を受けることが証明された。そこで、傷害を産卵前に受けた場合、シロヘリツチカメムシが栄養卵の産生を制御することにより、保育効率の低減を補償するような振る舞いを行うかどうかについて調査した。その結果、傷害を受けた雌個体は、栄養卵の産生数が増加させることにより、1齢幼虫への給餌効率の低下を補償し、その結果、幼虫の生存率が上昇することが判明した。このように、子の生存が親の給餌投資に強く依存する場合、保育継続の不確実性を反映した親の補償戦略やその適応的可塑性の進化がすることを明らかにした。将来の投資の不確実性が、複数の異なるシステムによって補償されており、親が子を保育する昆虫の生存戦略が従来考えられていたよりも、より高度で複雑であることをシロヘリツチカメムシを用いた実験系で証明したのである。本研究は、動物が後天的かつ偶発的な外傷を負ったとき、その保育行動における期待投資量の減少に対してどのような補償システムが進化しているのか知ることを目的としている.亜社会性ツチカメムシ類の親から子への給餌される栄養卵の性質を利用してこれを解析した,昨年度は、これまで全く明らかでなかった、負傷しながら保育する昆虫の親の野外での出現および動態について調査した.さらに、室内実験において、歩脚、翅または触覚に外傷処理し、採餌が困難になった親を用いて、各給餌オプションへの投資分配にどのような影響がみられるか、外傷部位による違いがみられるか、外傷に対する給餌の補償システムの効果はどの程度あるのか、について明らかにした.野外では、負傷しながら保育するカメムシの親は繁殖期間中に最大で60%以上に達し、歩脚・触角・翅などを中心に様々な部位に外傷を負っていた.また、保育中の親の方が非保育中の親よりも外傷を負いやすいことが分かった.さらに、歩行による種子運搬で子を保育する本動物では、歩脚(保育に関与する部位)と翅(保育に直接関与しない部位)との間に、負傷後の保育行動(特に、種子運搬)に与える影響が異なることが分かった.また、それぞれの外傷によって異なる種子運搬量の低下に対して、栄養卵を増減させることによって補償することが明らかとなった.以上より、昆虫の親は(1)野外で偶発的に外傷する可能性が極めて高いこと、(2)外傷部位の違いを反映させた補償機構を進化させていること、が強く示唆された.1は、外傷が昆虫の親子関係の進化にどのように関与するか考察する上で重要な基礎知見であり、同時に、保育行動の進化的コストとして「負傷しやすくなる」ことを初めて定量的に示した成果となった。2においては、昆虫を含む無脊椎動物が、自身の外傷部位を反映させた行動の可塑性を獲得している事実を浮かび上がらせた.シロヘリツチカメムシは、「栄養卵」と「寄主種子の運搬」という他の亜社会性ツチカメムシに見られる餌資源投資に加えて、「孵化前栄養卵」と「孵化後栄養卵」という産生時期やタンパク質組成が大きく異なる2種類の栄養卵を産生する。

このように、子の生存が親の給餌投資に強く依存する場合、保育継続の不確実性を反映した親の補償戦略やその適応的可塑性の進化がすることを明らかにした。将来の投資の不確実性が、複数の異なるシステムによって補償されており、親が子を保育する昆虫の生存戦略が従来考えられていたよりも、より高度で複雑であることをシロヘリツチカメムシを用いた実験系で証明したのである。
経験に依存した共感の調節メカニズムの解明

申請研究では、マウスによる恐怖観察系を用いて、経験に依存した共感の調節機構の解明を目的としている。なかでも、共感への関与が示唆されている前帯状皮質に着目して研究を行った。仲間のマウスが電気ショックを受けている様子を別のマウスに観察させると、観察マウスは自身が電気ショックを受けていないにも関わらず、恐怖反応である「すくみ反応」を表出する。このすくみ反応を示した度合いを共感の指標として定量した。本研究では、マウスに電気ショックを事前経験させた後に、仲間のマウスが同様の電気ショックを受けている様子を観察させた。その後、観察マウスから脳切片を作製し、生化学的手法により神経活動を検出したところ、事前経験時に活動した細胞は、恐怖観察時にも再び活性化しやすいことが明らかとなった。また、抑制性神経伝達を増強するエタノールの前処置により、共感の増大および細胞の再活性化が促進されることが明らかとなった。さらに、エタノールによる共感の増大は、前帯状皮質におけるGABA受容体の活性化を介したものであることが種々の薬理学的検討により示唆された。また、逆行性神経トレーサーを用いた検討により、事前ショック経験と恐怖観察の両方で活動する細胞の中には、恐怖記憶を担う扁桃体の基底外側核へ投射するものが多いことが明らかとなった。以上の結果は、エタノールが前帯状皮質における興奮抑制バランスを調節し、活動細胞の選別に関わることにより、自己の経験と他者の様子とを紐づける共感を促進している可能性を示唆するものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。申請研究では、マウス個体間の情動伝染をモデルとして、経験に依存した共感の調節機構の解明を目的としている。本研究ではまず、恐怖観察系において事前経験時とその後の共感時の神経活動について検討した。恐怖観察時には、観察マウスは自身が電気ショックを受けていないにも関わらず、恐怖反応である「すくみ反応」を表出する。さらに、事前経験時と恐怖観察時に活動した細胞集団の重なりが大きいマウスほど、より高い共感行動を示すという関係性を見出した。以上の結果から、自己と他者の痛みの情報は部分的に共通の細胞集団により表象されており、その重なりが大きいほど、経験に依存した共感がより強く生じることが示唆された。続いて、共感時の神経活動を生きた動物から記録するため、in vivoカルシウム画像法の立ち上げに取り組んだ。本研究では、従来in vivoカルシウム画像法に用いられる二光子顕微鏡ではなく、より広い視野で多数の細胞の活動を捉えるため、共焦点マクロズーム顕微鏡を用いたカルシウム画像法の立ち上げを行った。その結果、麻酔下のマウス大脳皮質から神経細胞のカルシウム活動を捉えることに成功した。したがって、本システムにより、慢性的かつ大規模に単一細胞レベルで神経活動を記録することが可能となった。これまでに、以前に立ち上げた恐怖観察系と生化学的手法を用いてマウス共感行動の調節機構について明らかにし、申請当初に立てた仮説を裏付ける結果を得た。また、新たにin vivoカルシウム画像法を立ち上げ、より詳細なメカニズムの検討を行う準備が整った。前年度までの研究において、観察マウスが同じ電気ショックを事前経験していると共感行動が増大すること、さらに事前経験時と恐怖観察時に活動する細胞集団は有意にオーバーラップすることを明らかとしている。本年度は、経験に依存した共感の調節機構について薬理学的に検討した。これまでの研究により、共感を増大することが知られている神経ホルモンであるオキシトシンの受容体拮抗薬を事前処置すると、恐怖観察時のすくみ反応が低下することが明らかとなっている。そこで、オキシトシンと同様に抑制性神経伝達を促進するエタノールが共感に与える影響について検討した。エタノールをマウスに事前処置すると、恐怖観察時のすくみ反応が増大した。さらに、GABA受容体拮抗薬であるピクロトキシンを同時に投与すると、エタノールによるすくみ反応の増大が阻害された。このことから、エタノールは抑制性神経伝達を促進することで共感の増大を引き起こすことが示唆された。そこで次に、エタノールが神経伝達に与える影響を調べるため、急性脳スライス標本を用いてパッチクランプ法によりシナプス入力を調べると、エタノールによりシナプス入力の興奮抑制バランスが低下することが明らかとなった。以上の結果から、エタノールは抑制性神経伝達を増強することで経験に依存した共感を増大させることが示唆された。これまでに、以前に立ち上げた恐怖観察系と、生化学的手法および薬理学的手法を用いてマウス共感行動の調節機構について明らかにした。また、パッチクランプ法を用いた電気生理学的検討により、神経細胞の興奮抑制バランスが共感を調節することを示唆する結果を得た。

なかでも、共感への関与が示唆されている前帯状皮質に着目して研究を行った。仲間のマウスが電気ショックを受けている様子を別のマウスに観察させると、観察マウスは自身が電気ショックを受けていないにも関わらず、恐怖反応である「すくみ反応」を表出する。このすくみ反応を示した度合いを共感の指標として定量した。本研究では、マウスに電気ショックを事前経験させた後に、仲間のマウスが同様の電気ショックを受けている様子を観察させた。その後、観察マウスから脳切片を作製し、生化学的手法により神経活動を検出したところ、事前経験時に活動した細胞は、恐怖観察時にも再び活性化しやすいことが明らかとなった。また、抑制性神経伝達を増強するエタノールの前処置により、共感の増大および細胞の再活性化が促進されることが明らかとなった。さらに、エタノールによる共感の増大は、前帯状皮質におけるGABA受容体の活性化を介したものであることが種々の薬理学的検討により示唆された。また、逆行性神経トレーサーを用いた検討により、事前ショック経験と恐怖観察の両方で活動する細胞の中には、恐怖記憶を担う扁桃体の基底外側核へ投射するものが多いことが明らかとなった。以上の結果は、エタノールが前帯状皮質における興奮抑制バランスを調節し、活動細胞の選別に関わることにより、自己の経験と他者の様子とを紐づける共感を促進している可能性を示唆するものである。今後は、覚醒下のマウスにおいてin vivoカルシウム画像法を適用し、行動中の神経活動を慢性的かつ大規模に記録していく。今後は、神経細胞の興奮抑制バランスが共感を調節することを検証するため、遺伝薬理学的手法により神経細胞の興奮性を操作し、共感行動に与える影響を観察する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
寡分割定位放射線治療における放射線生物学的最適化に関する研究

低線量と対比して高線量における放射線感受性に影響を与える因子を検討した。数理モデルによる分析から放射線増感作用を、1DNA2本鎖切断生成量の増加、2DNA2本鎖切断修復の抑制、3非相同末端結合による誤修復で生じる染色体転座の増加に分類した。染色体転座が生じる確率は線量の2乗に比例して増加するため、2は主に低線量で、3は主に高線量において影響が相対的に大きくなった。DNA2本鎖切断の生成量や総修復量が同じでも、修復機構の選択が異なれば3によって放射線感受性に変化が生じた。修復機構の選択に影響を与える因子は、寡分割照射法を用いた高精度放射線治療において分子標的となりうる。本研究の目的は、低線量と比較して高線量照射で特異的な分子生物学的機構を解明することにより、寡分割照射法の生物学的基盤を確立することである。それによって線量分割法の設定の個別化や寡分割照射法と放射線増感剤の併用といった治療法を開発し、治療可能比の更なる向上を目指している。研究計画は大きく分けて、1.放射線生存曲線における数理モデルを2種類のDNA2本鎖切断修復機構の活性動態を用いて構築すること、2.高線量域で有効な放射線増感剤を開発することである。平成26年度では、高線量特異的放射線増感剤の開発を目的としてPARP1阻害剤の実験を中心に行った。細胞材料はヒト肺癌細胞A549、H460、H522、ヒト大腸癌細胞HT29、HCT116、HCT15を用いて、multicellular spheroid(MCT)を作製した。MCTに対して、種々の線量分割法でX線照射を行い、tumor regrowth assayを施行した。PARP1阻害剤PJ34投与の有無によりgrowth delayを測定し、1回線量と放射線増感作用の程度の関連を検討した。PARP1阻害剤の放射線増感作用は1回線量が高い方が大きくなり、2次元細胞培養を用いたコロニー形成実験結果にほぼ一致する結果が得られている。また、今回得られたデータの定量的な評価を行うために、今回新たな統計学的手法を考案し確立した。現在、PARP1阻害剤が低線量(2Gy)と高線量(10Gy)の照射後の細胞周期へ与える影響およびDNA2本鎖切断修復活性へ与える影響を検討しているところである。本研究の目的は、低線量と比較して高線量のX線照射で特異的な分子生物学的機構を解明することにより、寡分割照射法の生物学的基盤を確立することである。1に関して、平成27年度には放射線増感作用に対してRepair-Misrepair Modelを用いた解析を行い、成果を学会誌に発表した。また、これまでの研究においてLQモデルパラメータを測定した52種の癌細胞株を材料としてDNA2本鎖切断修復活性の定量を進めているところである。2に関して、平成27年度も引き続き、高線量特異的放射線増感剤の開発を目的としてPARP1阻害剤の実験を中心に行った。ヒト大腸癌細胞HCT116を用いて、ヌードマウスに皮下腫瘍を作成し異なる線量分割法を用いてX線照射を行い、tumor regrowth assayを施行した。PARP1阻害剤PJ34投与の有無によりregrowth delayを測定し、1回線量と放射線増感作用の程度の関連を検討した。PARP1阻害剤の放射線増感作用は1回10Gy投与の方が1回2Gyx5回投与よりも大きかった。これは、前年度までに施行した、2次元コロニー形成実験およびMulticellular spheroidを用いた実験結果に一致した。また、PARP1阻害剤が低線量(2Gy)と高線量(10Gy)照射後の細胞周期へ与える影響およびDNA2本鎖切断修復活性へ与える影響を測定し、現在結果解析を進めているところである。これまでの実験では技術的な問題はなく、研究計画に大きな変更を要さずに遂行することができた。また、おおむね想定された結果を得ており、今後も計画通りに進める予定である。まず、放射線増感作用に関してLinear-quadratic modelおよびRepair-misrepair modelを用いた分析を行い、DNA2本鎖切断修復の総量と誤修復の関係が分割感受性(低線量感受性と高線量感受性の関係)に寄与することを示した。次にPoly(ADP-ribose) polymerase (PARP)阻害剤が高線量で特に大きな増感作用を示すことに着目し、高線量特異的放射線増感剤の開発とその分子機構の解明を目的に研究をすすめた。ヒト肺癌細胞A549、H460、ヒト大腸癌細胞HT29、HCT116を用いたmulticellular spheroidとマウス皮下腫瘍モデルに対して照射実験を行い、PARP阻害剤の放射線増感作用は10Gy x 1回投与の方が2Gy x 5回投与よりも大きいことを示した。

また、10Gy照射後のリン酸化H2AXの定量およびRad51 foci formationの定量結果から、PARP阻害剤によって照射後のDNA2本鎖切断修復は総量としては抑制されないが、一方で相同組換え修復量は低下することを示した。更に、PARP阻害剤によって照射後DNA2本鎖切断の誤修復による2動原体染色体形成が促進し、その結果tetraploid G1 populationとAccelerated cellular senescenceが増加することを示した。これらはDNA2本鎖切断修復量に変化がなくても、相同組換え修復と非相同末端結合修復の活性比が放射線感受性に影響を与えることを示しており、非相同末端結合による染色体異常は一般に線量の2乗に比例することから、特に高線量での放射線感受性に重要であることが示唆された。低線量と対比して高線量における放射線感受性に影響を与える因子を検討した。数理モデルによる分析から放射線増感作用を、1DNA2本鎖切断生成量の増加、2DNA2本鎖切断修復の抑制、3非相同末端結合による誤修復で生じる染色体転座の増加に分類した。染色体転座が生じる確率は線量の2乗に比例して増加するため、2は主に低線量で、3は主に高線量において影響が相対的に大きくなった。DNA2本鎖切断の生成量や総修復量が同じでも、修復機構の選択が異なれば3によって放射線感受性に変化が生じた。修復機構の選択に影響を与える因子は、寡分割照射法を用いた高精度放射線治療において分子標的となりうる。本年度はPARP1阻害剤による放射線増感作用に関する研究を中心に遂行した。これまでの実験では技術的な問題はなく、研究計画に大きな変更を要さずに遂行することができた。また、おおむね想定された結果を得ており、今後も計画通りに進める予定である。1.放射線生存曲線における数理モデルをDNA2本鎖切断修復機構の活性動態を用いて構築する。52種の癌細胞株を材料としたDNA2本鎖切断修復活性の定量を進めているところであるが、今後はその結果を用いて数理モデルを構築する。また、非相同末端結合(NHEJ)と相同組換え修復(HR)を構成する種々の遺伝子のノックアウト細胞の作製を進めており、これらのノックアウト細胞を利用した検討もすすめる。2.PARP1阻害剤の放射線増感作用のメカニズムを明らかにするこれまでの研究でPARP1阻害剤を放射線照射との併用した際において、細胞周期へ与える影響およびDNA2本鎖切断修復活性へ与える影響を測定した。更に、染色体転座やPolyploidyの定量を進め、高線量放射線増感作用のメカニズムを解明する。放射線治療生物学2. PARP1阻害剤の放射線増感作用を動物モデルで検討する肺癌細胞A549をヌードマウスの両側下腿皮下に移植し、ヒト肺癌マウスモデルを作成する。MCTでの検討と同様に種々の線量分割法を用いて、放射線増感作用を測定し最適な線量分割法を検討する。研究はほぼ予定通りに遂行することができているが、実験に用いた消耗品費用に関して、現時点では予想よりも少ない金額となっている。主に使用したマウスの匹数が予定より少なかったためである。マウスを使用する実験を次年度に行うこととしたため、消耗品費が研究計画よりも少額で済んだため。次年度に繰り越して、予定されている実験を引き続き施行していく計画である。マウス実験を含めて研究計画を予定通り遂行する。
老年症候群の複数徴候保持者の徴候改善を目指す包括的介護予防プログラムの効果検証研究

老年症候群の複数徴候保持者の割合は15.3%と高く,老年症候群の複数徴候には転倒恐怖感,通常歩行速度が有意に関連した.複数徴候保持者の徴候解消を目的とした3ヶ月間の包括的運動プログラムの効果を検証した結果,生活機能低下や尿失禁が有意に改善された.とくに,歩行機能が向上された群で改善率が高かった.以上の結果より,包括的運動介入は複数徴候改善に有効であり,歩行機能の向上は徴候改善に寄与することを検出した.老年症候群の複数徴候保持者の割合は15.3%と高く,老年症候群の複数徴候には転倒恐怖感,通常歩行速度が有意に関連した.複数徴候保持者の徴候解消を目的とした3ヶ月間の包括的運動プログラムの効果を検証した結果,生活機能低下や尿失禁が有意に改善された.とくに,歩行機能が向上された群で改善率が高かった.以上の結果より,包括的運動介入は複数徴候改善に有効であり,歩行機能の向上は徴候改善に寄与することを検出した.大都市部在住70歳以上の男女高齢者1,484名を対象に、老年症候群の有症状況について総合的に調査し、老年症候群の複数徴候保持者の特徴を詳細に検討した。老年症候群の複数徴候保持者の割合は14.0%で、内訳は「転倒+尿失禁」3.8%、「尿失禁+外出頻度低下」3.2%、「転倒+外出頻度低下」1.8%、「転倒+尿失禁+外出頻度低下」1.4%、「IADL低下+外出頻度低下」1.2%、「尿失禁+IADL低下」0.9%、「尿失禁+IADL低下+外出頻度低下」05%、「転倒+IADL低下」0.4%、「転倒+IADL低下+外出頻度低下」0.4%、「転倒+尿失禁+IADL低下」0.3%、「転倒+尿失禁+IADL低下+外出頻度低下」0.3%であった。複数徴候保持者と健常者の身体機能を比較したところ、複数徴候保持者は筋力(握力、膝伸展力、内転筋、足背屈力)、歩行機能(通常歩行速度、最大歩行速度)、バランス機能(開眼片足立ち)が有意に低い値を示したが、BMI、血清アルブミン、総コレステロールには有意差が見られなかった。さらに、複数徴候保持者は高血圧、脳卒中、心臓病、糖尿病などの既往歴を有する者の割合が有意に高かった。一方、複数徴候保持者の健康度自己評価は低く、転倒恐怖感、体の痛みを有する者の割合は有意に高かった。また、複数徴候保持者はTMIG indexの下位領域である知的能動性障害44.2%(健常者29.7%)、社会的役割障害52.4%(健常者31.3%)と非常に高かった。これらの特徴を有している複数徴候保持者の徴候改善を目指す介入プログラムの提供が今後の課題と言える。大都市在住70歳以上の高齢男女1,484を対象に「介護予防」を目的とした包括的健康診断行い、転倒、尿失禁、生活機能低下、外出頻度減少などの老年症候群の有症状況を詳細に把握し、2つ以上の徴候を同時に持っている場合に複数徴候保持者と定義した。その結果、複数徴候保持者は208名(14.0%)であった。複数徴候保持者に「老年症候群の徴候改善教室」を案内したところ、99名(47.6%)が教室参加を希望し、109名(52.4%)は不参加であった。教室参加希望者をRCTにより運動群50名、対照群49名に分け、運動群には週2回、1回当たり60分、3ヶ月間、筋力アップ、歩行機能の改善、バランス能力の向上、尿失禁改善を目的とした総合的運動指導を行った。運動指導期間中の教室出席率は平均70.5%(60.088.0%)であり、3名(運動群:2名、対照群:1名)が脱落した。得られた主な成果は、体力および老年症候群の徴候変化の2側面から検証した。まず、介入群と対照群の体力の変化について繰り返しのある分散分析法を利用して分析したところ、足背屈力(F=12.63,P=0.001)、膝伸展力(F=30.86,P<0.001)、最大歩行速度(F=7.355,P=0.008)で有意差がみられ、介入群の変化は対照群の変化より大であった。しかし、握力、開眼片足立ち、通常歩行速度では両群間で有意な差はなかった。次に、介入群で、生活機能の自立(事前72.0%→事後79.2%)、1日1回以上外出(事前44.0%→事後68.8%)の増加傾向、尿失禁者(事前82.0%→事後68.8%)の減少傾向が観察された。これらの体力向上および老年症候群の徴候改善の長期効果を検証するための追跡調査が今後の課題である。地域在住高齢者における老年症候群の複数徴候保持者の割合は15.3%と高かった。多重ロジスティック回帰分析法により、老年症候群の複数徴候と関連する要因を検討した。

その結果、転倒恐怖感(オッズ比=1.59、95%CI=1.02-2.53、P=0.045)、通常歩行速度(オッズ比=0.28、95%CI=0.11-0.71、P=0.007)の2項目が有意であった。老年症候群の複数徴候有症率は通常歩行速度が遅い群(46.2%)が速い群(12.5%)より高かった。老年症候群の複数徴候保持者(尿失禁+転倒恐怖感、転倒恐怖感+生活機能低下、生活機能低下+尿失禁、尿失禁+生活機能低下+転倒恐怖感)を対象に「老年症候群の複数徴候改善」を目的とした包括的運動介入プログラムを開発し、その効果を検証するために、複数徴候保持者102名に介入参加を促した。介入参加希望者61名、不参加者41名であった。参加希望者をRCTにより運動群31名、対照群30名を配置し、運動群には週2回、1回当たり60分、筋力強化、歩行機能の向上、バランス能力の改善を目的とした包括的指導を3ヶ月間行った。介入終了後3ヶ月間追跡した。その結果、生活機能、尿失禁は有意に改善されたが、転倒恐怖感の改善は見られなかった。さらに、複数徴候下位群においては「生活機能低下+尿失禁」群の改善が最も顕著であり、介入3ヵ月で得られた改善効果は追跡3ヵ月までも維持できた(F=4.45,p=0.015)。しかし、転倒恐怖感を持っている下位群では統計学的に有意な改善効果は得られなかった。この結果より、高齢者における老年症候群の複数徴候を効率良く解消するためには、運動を中心とした包括的介入プログラムのみでは、得られる効果に限界が存在することが示唆された。これらの結果を踏まえ、今後は運動、栄養、看護、心理ケア等々を含んだチームアプローチが重要であることが推察された。
強誘電性液晶を用いた光ネットワーク用多チャンネル光スイッチシステムの研究

本研究では、強誘電性液晶の大きな屈折率変化と双安定性(自己保持特性)を利用した新規な位相可変光導波路を実現し、これを用いて光ネットワークのノードシステムに適用しうる超小型な多チャンネル光スイッチの試作研究を行い、基本原理を確認するとともに、システムへの適用性を明らかにした。具体的には、強誘電性液晶をクラッドとするSiおよびHFO_2の導波路形成技術を確立し、これを用いた2×2単位スイッチおよび2×4多チャンネル光スイッチを試作して基本動作を確認し、またHFO_2導波路を用いることでスイッチサイズを飛躍的に小さくできる見通しを得た。これにより本研究の基本概念の妥当性を確認した。3ヵ年計画の初年度として、位相可変光導波路の技術確立および光スイッチ構成法と集積化の見通しを得ることを目的として、下記の課題について研究を進めた。(1)強誘電性液晶をクラッド層に用いた位相可変光導波路の最適構造・材料の探索これまでの原理実証からより実用化を指向した研究を進めるために、位相可変導波路としての最適な材料および導波路構造と製作法について、以下の項目について検討した。(i)最適コア材料について、主にSiO_2とHFO_2を中心に探索した.(ii)上記材料による導波路構造およびその製法の検討(iii)液晶材料、封止方法、電界印加方法の検討(2)強誘電性液晶光導波路による光スイッチ構成法の検討位相可変導波路を用いた光スイッチの構成法を理論と試作により検討した。特に多チャンネル化のために集積化に適した構成法を探索し、2段構成の試作を行った。本研究は、強誘電性液晶の光学異方性による大きな屈折率変化と双安定性(自己保持特性)を利用した新規な位相可変光導波路を実現し、これを用いて光ネットワークのノードシステムに適用しうる超小型な多チャンネル光スイッチを開発することを最終目的とする。本年度は3カ年計画の第2年度として、前年度の研究を継続しつつ、強誘電性液晶をクラッド層に用いた位相可変光導波路の最適材料の探索を行い、大きい位相変化率が期待できるHFO_2を中心として、基本単位である2×2単位スイッチの試作を行い、特性向上を図った。さらに、新たな課題として多チャンネル化の検討を進め、(1)多数の位相可変導波路の集積化法、(2)電極分離法、(3)スイッチ素子間の接続法等について検討した。本研究は新規な材料を用いた光スイッチを対象とするので、着実な技術の積み上げが必要である。本申請研究では、実用化の見通しを得るための種々の研究課題について3カ年計画で研究を進めてきた。本年度は最終年度として、これまでの研究を継続するとともに、最終目標である光スイッチの多チャンネル化を視野に入れて下記研究課題を行った。(1)単位光スイッチの小型化前年度までの実績を踏まえ、SiO_2とHFO_2基板を用いて2×2単位光スイッチのさらなる小型化(2)単位スイッチを複数接続した多チャンネル光スイッチの実現4チャンネルを目標として、構成法、集積化法等について研究を進め、最終的にスイッチ3段を用いた2×8スイッチを試作した。(3)試作スイッチを用いた信号伝送実験上記までの試作スイッチを用いて実際にディジタル信号を伝送し、システム特性を測定する。
大気CO2増加に対する水稲成長応答の品種間差異のメカニズムの解明

大気CO_2濃度の上昇は光合成を促進し作物収量にプラスの影響を与えるが、これまで品種によっては高CO_2による増収効果が異なることがわかりつつある。それらの品種の応答低下の程度を、他の品種と比較するとともに、その違いをもたらす生理的・生化学的機構を明らかにできれば、CO_2施肥効果の向上に役立つものと考えられる。そこで、本研究では、日中開放系大気CO_2増加(FACE)実験でCO_2応答が特徴的であった品種を供試して、同一の実験プラットフォームで比較実験を行なう。さらに、応答低下の程度を解析することによって、品種間差異のメカニズムの解明を試みる。本年度は、茨城県つくばみらい市に開設したFACE実験施設にて、開放系水田条件で高CO_2濃度処理(外気+200ppm)を行い、品種の生理、収量応答を比較した。供試品種はShanyou63(SY)、86you 8 hao (86)、コシヒカリ(KH)である。これまでの報告と同様に、FACE処理は籾収量を増加させたが、SYの増収率は40%以上と他の2品種と比べて大きかった。光合成速度は、生育前半にはいずれの品種もFACE処理によって増加したが、生育後半にはKH、86では高CO_2に対する応答が低下したのに対し、SYでは30%以上の促進が維持された。葉身の窒素濃度は、KH、SYで生育後半にFACE処理によって明らかに低下したが、SYでは処理の影響は認められなかった。以上から、籾収量のCO_2増加、水温上昇に対する品種間差異とガス交換との間には関連性が認められ、光合成の応答低下の小さい品種が高CO_2による増収率が高かった。また、光合成の高CO_2に対する応答の低下には、葉身窒素のCO_2応答の品種間差異が関連する可能性が示唆された。今後予想される気候変動は界の食料生産に大きな影響を及ぼす。変化が予測されている気象要素のうち、CO2濃度は光合成を促進し作物収量にプラスの影響を与える数少ない要素である。しかし、高CO2による光合成の促進は、生育に伴って低下し、そのことが増収効果を小さくする一因と考えられている。これまでに、品種によっては高CO2による増収効果が比較的高いものがあることがわかりつつある。それらの品種の応答低下の程度を、他の品種と比較するとともに、その違いをもたらす生理的・生化学的機構を明らかにできれば、CO2施肥効果の向上に役立つものと考えられる。そこで、本研究では、日中FACE実験でCO2応答が特徴的であった品種を供試して、同一の実験プラットフォーム(自然光型人工気象室、クライマトロンおよびFACE)で比較実験を行なう。本年度は、クライマトロンを用いて、680ppmと380ppmの2水準のCO2濃度で4品種をポット栽培した。4生育ステージで光合成速度の測定を行い、高CO2に対する光合成の応答低下程度を比較した。4品種の光合成速度は、いずれのステージにおいても有意な違いが認められた。一方、高CO2に対する応答に関しては、出穂期まで明瞭な品種間差異が認められなかったのに対し、登熟期には明らかな応答低下を示す品種と示さない品種があることがわかった。さらに、これらの乾物収量を調査したところ、応答低下を示さない品種の方がCO2増加に対する乾物生産も大きい傾向にあることがわかった。以上の結果から、高CO2処理に対する生育、収量応答の品種間差異の少なくとも一部については、個葉のガス交換特性と関連することが示唆された。
地方都市における公共交通利用者の利用頻度変化モデルの構築

高知市都市圏を対象として,公共交通利用者の利用特性の変化(公共交通の『利用を止める』行動)のメカニズムの解明のために,【研究課題1】長期的な変化に着目した公共交通利用者の移動特性分析,【研究課題2】公共交通利用者の乗継サービスによる価格弾力性分析の2つの視点で関連する研究を進めた.これらは,とさでん交通よりお借りしている長期間のICカードデータの活用を進めたものである.【研究課題1】長期的な変化に着目した公共交通利用者の移動特性分析については,筆者らが過去に提案した公共交通利用者の時間的・空間的トリップパターン依存度に着目し,高知市都市圏において利用可能なICカード「ですか」のサービスが開始されてから8年間のICカードデータを活用して分析した.その結果,公共交通利用者は日々異なる経路と時間帯で公共交通を利用していることを経年的に把握することができた.【研究課題2】公共交通利用者の乗継サービスによる価格弾力性分析については,乗継サービス利用者の価格弾力性と時間的・空間的トリップパターン特性との関係を明らかにした.具体的には,各利用者の乗継サービスによる価格弾力値の算出方法を提案し,価格弾力値と利用者が持つトリップパターン特性との関係性の分析を試みた.結果として,「休日に出現する割合」,「最も多く利用する路線が出現する割合」,「1日に乗車する距離の平均」が低くなる場合に価格弾力値が高くなることを示した.上記に加えて,路線バスを対象としたエリア内定額乗り放題料金制度の導入可能性の検討や公共交通路線網最適化手法の提案についても研究を進め,公共交通利用促進策に関する知見を整理した.平成30年度の研究において,ICカードサービスが開始されてから約10年間のデータを解析することが可能となった.しかしながら,各利用者のトリップパターン変化検知手法の適用が作業の途中段階であり,それによる公共交通の利用を「止める」行動メカニズムの知見を整理することができていないため,「やや遅れている」と判断した.ICカードサービスが開始されてから約10年間のデータを活用した各利用者のトリップパターン変化検知手法の適用し,公共交通の利用を「止める」行動メカニズムの知見を整理する.その上で,各利用者を対象とした生存時間モデルを適用することにより,公共交通利用者の利用頻度変化モデルを構築する.構築した利用頻度変化モデルより,公共交通の利用を止めてるリスクの高い利用者の時間的・空間的トリップ特性を解明する.利用頻度変化モデルから得られる結果を踏まえて,公共交通の利用を止めさせないための公共交通利用促進策を提案する.平成29年度は,1)公共交通利用者の利用間隔の変化に関する分析,2)包絡分析法によるバス路線評価について研究を遂行した.1)公共交通利用者の利用間隔の変化に関する分析については,高知市都市圏における公共交通利用者の利用日の間隔を,当該地域で利用されるICカード「ですか」の1年分の利用履歴を活用して分析した.具体的には,各公共交通利用者の利用間隔の日々のパターンを集計し,その変化にどのような特性があるのかを把握するものである.分析では,各日の利用の有無について,データ上に出現した全ての利用者について集計し,そのパターンをクラスター分析にて分類し,特性を整理した.その結果,何らかの理由で公共交通の利用を止める利用者のうち,徐々に利用を減らしている利用者層もあることがわかった.2)包絡分析法によるバス路線評価について研究については,高知県におけるとさでん交通のバス路線について,ICカードデータを用いて包絡分析法(DEA)によるバス路線評価を試みた。具体的には,合計18系統の各路線をDEAの意思決定主体として,今後の公共交通利用を促進すべきと考える非定期利用者の行動をICカードデータから判別し,それらの移動効率性の観点から運行効率性を評価したものである.分析の結果により,提案した指標ごとにDEAから算出されるD効率値の傾向をバス路線ごとに定量的に把握し,ICカードデータのバス路線評価への活用可能性を考察することができた.1)公共交通利用者の利用間隔の変化に関する分析については,利用者の公共交通利用特性について分析は進んだものの,公共交通の利用を止める行動の定義までは分析結果から導き出せていないのが現状である.生存時間分析を用いた交通行動モデル構築においては,公共交通の利用を止めるという現象を定義する必要があるため,引き続き,交通行動特性を把握していく必要がある.2)包絡分析法によるバス路線評価について研究については,包絡分析法によるモデルを構築する際に,入力と出力を定義する必要があるが,これらの変数に事業者が施策としてコントロール可能な変数の導入までには至っていないため,引き続き,事業者と連携しながら,データの整理と指標の決定を進める必要がある.また,ICカードデータについても,公共交通事業者との連携によりより長期間のデータを分析することが可能となったため,上記の2つの研究で活用していく必要がある.高知市都市圏を対象として,公共交通利用者の利用特性の変化(公共交通の『利用を止める』行動)のメカニズムの解明のために,【研究課題1】長期的な変化に着目した公共交通利用者の移動特性分析,【研究課題2】公共交通利用者の乗継サービスによる価格弾力性分析の2つの視点で関連する研究を進めた.これらは,とさでん交通よりお借りしている長期間のICカードデータの活用を進めたものである.【研究課題1】

長期的な変化に着目した公共交通利用者の移動特性分析については,筆者らが過去に提案した公共交通利用者の時間的・空間的トリップパターン依存度に着目し,高知市都市圏において利用可能なICカード「ですか」のサービスが開始されてから8年間のICカードデータを活用して分析した.その結果,公共交通利用者は日々異なる経路と時間帯で公共交通を利用していることを経年的に把握することができた.【研究課題2】公共交通利用者の乗継サービスによる価格弾力性分析については,乗継サービス利用者の価格弾力性と時間的・空間的トリップパターン特性との関係を明らかにした.具体的には,各利用者の乗継サービスによる価格弾力値の算出方法を提案し,価格弾力値と利用者が持つトリップパターン特性との関係性の分析を試みた.結果として,「休日に出現する割合」,「最も多く利用する路線が出現する割合」,「1日に乗車する距離の平均」が低くなる場合に価格弾力値が高くなることを示した.上記に加えて,路線バスを対象としたエリア内定額乗り放題料金制度の導入可能性の検討や公共交通路線網最適化手法の提案についても研究を進め,公共交通利用促進策に関する知見を整理した.平成30年度の研究において,ICカードサービスが開始されてから約10年間のデータを解析することが可能となった.しかしながら,各利用者のトリップパターン変化検知手法の適用が作業の途中段階であり,それによる公共交通の利用を「止める」行動メカニズムの知見を整理することができていないため,「やや遅れている」と判断した.1)公共交通利用者の利用間隔の変化に関する分析については,生存時間分析の適用による交通行動モデルを構築し,どのような利用者が公共交通の利用を止めるかを把握する.また,新たなICカードデータは,8年分の観測期間であるため,公共交通事業者が取り組んできた各種施策に対する公共交通利用者の利用特性の変化についても考察可能なモデルの構築を目指す.2)包絡分析法によるバス路線評価について研究については,既存の研究で定義されている運行効率性指標を参考にしたバス路線網評価に加え,ICカードデータから得られる利用者の行動特性を加味した効率性指標の検討を進める.また,効率性の時系列分析を進めることで,各種施策が運行効率性に及ぼした影響についても考察し,今後の公共交通事業者がとるべき施策を検討する.ICカードサービスが開始されてから約10年間のデータを活用した各利用者のトリップパターン変化検知手法の適用し,公共交通の利用を「止める」行動メカニズムの知見を整理する.その上で,各利用者を対象とした生存時間モデルを適用することにより,公共交通利用者の利用頻度変化モデルを構築する.構築した利用頻度変化モデルより,公共交通の利用を止めてるリスクの高い利用者の時間的・空間的トリップ特性を解明する.利用頻度変化モデルから得られる結果を踏まえて,公共交通の利用を止めさせないための公共交通利用促進策を提案する.平成30年度に,公共交通に関する類似のデータ分析を進めている海外の研究者とのディスカッションや国際会議への参加を計画したため,平成29年度での次年度使用額を変更し,前述の会合への参加に使用することとした.発表予定であった研究成果の国際会議発表が進捗の関係でできなかったため次年度使用額が0を上回っているが,研究成果もまとまりつつあるため国際会議での発表を予定している.
ガスフェーズレーザーアブレーションによる反応性高強度超音速原子線の創成

本研究は宇宙技術として開発されたレーザーデトネーション原子ビーム源のフラックスの増大により(>10^<18>atoms/cm^2/s)、これまで不可能であった原子間結合エネルギー以上の並進エネルギーをもつ高強度超音速パルス原子ビームを創成し、表面科学・デバイスプロセス分野への新規応用展開を目指すものである。特に本申請ではイオンビームなどの荷電ビームの適用が困難な半導体材料等へのチャージアップフリー表面改質および加工(酸化除去、フッ素化)ならびに原子ビームデポジションを応用面での研究ターゲットとして設定し、超高強度原子ビームの優位性・特徴を明確化し、当該研究分野の新規創設を目指すものである。平成16年度はフラックス増大のためパルスバルブを現有のソレノイドバルブからピエゾバルブに変更すること、ならびにレーザーパワーの増大がビームフラックス増加に有用であると判断されたため、現有のレーザーシステムのシリンドリカルレンズモジュールならびに高圧電源ユニット等を交換し、レーザーパワーの高エネルギー化を図った。これらの改造の結果、レーザーパワーは約20%の増加が確認され、水晶振動子マイクロバランス(QCM)により測定した原子ビームフラックスはピーク値で10^<19>atoms cm^<-1>s^<-1>に達することが明らかとなった。それに引き続き、平成17年度には本システムを用いてCH_4ビームによるダイヤモンドライクカーボン(DLC)デポジションシステムを完成し、基礎的な成膜特性ならびに成膜されたDLCの特性を解析した。その結果、本システムで比較的密着性の高い水素化アモルファスDLCを室温成膜できることが明らかになり、特許出願を行った。また、酸素原子ビームによるシリコン室温酸化、窒素分子ビームによる室温窒化についても研究を行った結果、本システムはこれまで高温領域で観測されていた反応を室温で実現できることが示され、機能性高分子等の表面改質などに極めて有効であることが明らかになった。平成16年度は神戸大学に現有のレーザーデトネーション型原子ビーム源を本申請の内容に適応するように改造することが主たる研究内容である。実施した改造点としては、フラックス増大のためパルスバルブを現有のソレノイドバルブをピエゾバルブに変更すること、ならびにレーザーパワーの増大がビームフラックス増加に有用であると判断されたため、現有のレーザーシステムのシリンドリカルレンズモジュールならびに高圧電源ユニット等を交換し、レーザーパワーの高エネルギー化を図った。これにより当初予定していた反応性高強度超音速原子ビームの発生を確認できた。現在、デポジションの可能な原子ビームシステムを構築中であり、当初の予定どおり次年度には反応性高強度超音速原子ビームによる成膜、エッチング、結晶成長等の特性を明らかにできるものと思われる。