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一般的な超弦理論とその応用

弦理論は宇宙のすべての物質と重力を含むそれらの相互作用を統一的に記述する量子論の有力候補である。これまで、摂動論を越える「ひも」の力学について考察の大部分は高い超対称性を持つ、つまり厳密にゼロ(または負)の真空エネルギーと整数および半整数のスピンを持つ粒子間の厳密な対称性を持つ配位についてであった。私の研究は超対称性が完全に破れた状態での弦理論研究にいくつかの新しい方法とアイディアを持ちこんだ。私の研究および共同研究者の研究によって、今では弦理論の超対称性のない状況の多くについて弱結合展開を越えた定量的な研究ができるようになった。2010年度、私は数学的に制約された手法、特に共形場の理論、を使った超弦理論の一般的振る舞いの理解について研究しました。この研究の目的は高度に超対称を持ち、そしてあるいは積分可能、な特別な背景の考察から蓄積されてできた量子重力の知識を抽出して、これを非超対称で非可積分な模型に適用することです。我々の現実世界は非常に非超対称です。したがって、我々の宇宙の超弦理論を理解するには超対称性とは独立した手法を作らなければなりません。私は破れのない超対称性によらないで量子重力模型を定義して計算を可能にする手法の開発に取り組んできました。これによって実際の現象に関する課題に答えることが可能になるのです。宇宙論や素粒子物理学あるいは原子核物理学の現実の課題は超対称性の破れが支配する系によって支配されています。以下に個別に述べます。2010年度、私はIPMU研究員のCornelius Schmidt-Colinetとともに整合性のある量子重力理論を制限するための一般的な手法を開発しました。共形場の一般的な内部整合性条件を使って、共形場のエントロピーの範囲を導き出し、その応用としてある一定温度での範囲を導き出しました。結果として、中心電荷が与えられた場合に共形場が持つことが出来るわずかな変形の数の上限を見出すことができました。この上限をAdS/CFT対応(重力と物質のD-次元理論と共形場のD-1次元理論との関係)で言い換えると、一定の条件では内部整合性のある重力と物質の理論はどんな場合でも一定以上の無質量場を持つことが出来ないという厳密な定理になります。この発見はarXiv:1007.0756の論文となり、JHEP誌の査読中です。Eric Sharpe(ヴァージニア工科大学)と共同で非自明トポロジカルセクターでの量子重力と物質の理論の整合性条件の理解を深めました。過去数年、電弱理論の対称性の破れに関して超対称性模型における場の理論的なアクションでのある種の非くりこみ可能な項の基本的性質の理解へも興味が改めて蘇ってきています。特に、直接ゲージ対称性の破れを引き起こし自発的にHiggs粒子の質量と相互作用を支配すFayet-IIliopoulos項が精査の対象になっています。sharpeとの共著論文は数学と量子場の理論の厳密解を使ってFayet-IIliopoulos項、理論のトポロジカル・インスタントン、そして量子場の理論の観測可能な量を局所的に刷り込んだクラスター分解と呼ばれる性質の間の複雑な関係を調べました。結果はarXiv:1012.5999の論文となりATMP誌に投稿中です。異なるトポロジーにもかかわらず、コボルディズムと呼ばれる数学分野で予言され、またこの論文にある一般相対論と超弦理論の厳密解で記述された、スムーズにつなげることができる幾何が存在します。私と共同研究者が始めた超対称性が完全に破れている相の超弦理論を引き続き発展させた。Reffert、Orlandoと、「オメガ背景」とよばれる超対称性が部分的に破れている空間の超弦理論を研究した。これらの解は、ルイビルあるいは戸田ゲージ理論のような超対称性を一切持たない背景の解と同等な力学を持つという注目すべき性質を持つ。アルダイ・ガイオト・立川(AGT)対応と呼ばれるこの関係は謎のまま残ってきている。我々は超弦理論で知られている双対性からこのAGT対応の導出を目指す。(JHEP 1207 (2012) 061、arXiv:1210.7805)。Flauger、Schmidt-Colinet、Sudanoと、4次元時空間におけるN=1理論のような4個の超電荷を持つ超対称性理論に現れるカーラー・ポテンシャルを繰りこみ可能にする一般公式を得た。これは以前から知られていた結果を、もっと一般的な有効場理論へと一般化する(arXiv:1205.3492)。3次元チェルン・サイモン理論と、それに双対する4次元重力理論で「ヴァシリエフ重力理論」の力学を決める高次スピンゲージ場の無限階層を含む理論、の間のホログラフィック双対性の新側面を考察した。

Banerjee、Maltz、Shenkerと、いろいろな種数のリーマン空間で定義された断面空間でこれらの理論が持つエントロピーの系統立てた計算を行った(JHEP 1303 (2013) 097)。これは、超対称性を一切持たないホログラフィック双対性の系統的に検討された例として注目に値する。その後、Banerjee、Castro、Lepage-Jutier、Maloney、Shenkerとの共同研究で、ヴァシリエフ重力理論の3次元バージョンとその2次元ホログラフィック双対性の考察を行った(arXiv:1209.5396)。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ヴェルサイユ宮殿庭園の管理運営手法と復元対象年代の設定について

本年度は初年度であることから、(1)調査対象であるヴェルサイユ宮殿庭園及び往時の付属施設であった王の菜園の管理運営に関わる全体像を把握すること、(2)フランスにおける他の公園緑地の管理運営状況を把握し比較を行うことで、ヴェルサイユ宮殿庭園における管理状況の普遍性や特殊性を明らかにすることを2つの柱として研究を展開した。(1)ヴェルサイユ宮殿及び王の菜園の管理体制運営体制、予算規模、管理運営方針、管理手法の概要について文献調査及び現地調査を行い考察を行った。その結果、ヴェルサイユ宮殿は、世界的な歴史遺産であることから入場者数も多くチケット販売による収入が7割近くを占める予算が潤沢であること、さらにメセナという言葉がフランス語であることから分かるように、企業による文化・芸術活動の支援が盛んでメセナによる収入が全収入の15%程度を占め、大きな役割を果たしていること、農薬(グリホサート系除草剤、ネオニコチノイド系農薬)を使わない庭園の維持管理が、大型機械(スカリフィケイター・スクレイパー等)導入による合理化や維持管理水準の引き下げ、農薬不要の品種への転換などの試行錯誤を伴いながらも積極的に進められていることが分かった。(2)フランスにおける他の公園緑地の管理状況ヴェルサイユ庭園とほぼ同時期に整備されたフランスの宮廷に関連する3つの庭園、チュイルリー公園、リュクサンブール公園、フォンテンブロー宮殿庭園の管理についての現地調査及び管理責任者への聞き取り調査を行った。その結果、除草剤、殺虫剤を使わない管理方針・手法や大型機械の導入に関してなど多くの共通性が見いだせる一方で、面積規模や管理主体の違いによる管理のあり方のそれぞれの特性を見出すことができた。本研究は、ヴェルサイユ宮殿庭園の(1)管理運営体制と予算、(2)復元の対象時代の設定、(3)日常管理の実際ー管理機器・用具類、(4)独自の企画運営の特徴を明らかにするという4つの柱から構成されている。(1)管理運営体制と予算については、研究実績の欄において記述したように、管理運営体制の概要を把握することができた。しかし、予算については、庭園の管理運営に関わる予算の把握までには至らなかった。(2)復元の対象年代の設定については、ヴェルサイユ宮殿の顧問建築家への聞き取りや庭園担当者へのヒヤリングを行うことによって、管理者が歴史的に最も栄えた時期への回帰を望むのに対し、現場担当者は整備の履歴を重要視するなど、両者の間で意見の違いがあることの把握には至っている。今後は組織としての方針をどのように設定し運用していくのかを調査する予定である。(3)日常管理の実際-管理機器・用具類については、研究実績の欄で述べたように、農薬を使わない管理のための大型機械類の調査や伝統的な工具類を現地で実際に見せてもらうなどの調査を行った。しかし、工具や用具類は多岐に亘るため全体を把握するには時間が必要である。(4)独自の企画運営については、オランジュリーなどの庭園施設の貸し出しやイベント開催等についていくつかの事例があることについて把握することができた。今後は詳細な内容を記録した文献資料の有無について調査を行っていく必要がある。進捗状況と同様に、4つの視点から示したい。(1)管理運営体制と予算庭園実質を実質的に管理しているヴェルサイユ庭園管理課とトリアノン・マルリー庭園管理課、及び噴水課の予算について、管理運営に関わる予算配分の調査を行う。また、日常的な管理運営の詳細な情報の入手を進める。(2)復元の対象時代の設定ヴェルサイユ宮殿の顧問建築家への聞き取りや庭園担当者へのヒヤリングを再度実施し、組織としての方針をどのように設定し、実際に運用していくのかの調査を行う。(3)日常管理の実際ー管理機器・用具実際に機器や用具を用いて管理している場面で調査観察を行うのが最良であることから、引き続き日常的な管理の現場に出かけて調査を行う。それ以外のものは、道具類の保管庫への立入り許可を得て担当者への聞き取り調査を実施する。(4)独自の企画運営オランジュリーや池泉等の庭園施設の貸し出しやイベント開催等について、詳細な内容を示した文献資料の入手と分析を行う。上記の4点について、現地調査や文献調査等を継続して実施し、それぞれについての分析考察を行す。また、他の公園緑地の管理状況についての調査をサン・ジェルマン・アン・レー城庭園、マルリー城址公園等にも拡大し、フランスの宮廷庭園に共通した管理運営の特質を明らかにするとともに、特にヴェルサイユ宮殿庭園に特徴的な管理運営状況も明らかにする。最後にこれらの調査の分析結果の総括を行っていく。

その結果、ヴェルサイユ宮殿は、世界的な歴史遺産であることから入場者数も多くチケット販売による収入が7割近くを占める予算が潤沢であること、さらにメセナという言葉がフランス語であることから分かるように、企業による文化・芸術活動の支援が盛んでメセナによる収入が全収入の15%程度を占め、大きな役割を果たしていること、農薬(グリホサート系除草剤、ネオニコチノイド系農薬)を使わない庭園の維持管理が、大型機械(スカリフィケイター・スクレイパー等)導入による合理化や維持管理水準の引き下げ、農薬不要の品種への転換などの試行錯誤を伴いながらも積極的に進められていることが分かった。(2)フランスにおける他の公園緑地の管理状況ヴェルサイユ庭園とほぼ同時期に整備されたフランスの宮廷に関連する3つの庭園、チュイルリー公園、リュクサンブール公園、フォンテンブロー宮殿庭園の管理についての現地調査及び管理責任者への聞き取り調査を行った。その結果、除草剤、殺虫剤を使わない管理方針・手法や大型機械の導入に関してなど多くの共通性が見いだせる一方で、面積規模や管理主体の違いによる管理のあり方のそれぞれの特性を見出すことができた。本研究は、ヴェルサイユ宮殿庭園の(1)管理運営体制と予算、(2)復元の対象時代の設定、(3)日常管理の実際ー管理機器・用具類、(4)独自の企画運営の特徴を明らかにするという4つの柱から構成されている。(1)管理運営体制と予算については、研究実績の欄において記述したように、管理運営体制の概要を把握することができた。しかし、予算については、庭園の管理運営に関わる予算の把握までには至らなかった。(2)復元の対象年代の設定については、ヴェルサイユ宮殿の顧問建築家への聞き取りや庭園担当者へのヒヤリングを行うことによって、管理者が歴史的に最も栄えた時期への回帰を望むのに対し、現場担当者は整備の履歴を重要視するなど、両者の間で意見の違いがあることの把握には至っている。今後は組織としての方針をどのように設定し運用していくのかを調査する予定である。(3)日常管理の実際-管理機器・用具類については、研究実績の欄で述べたように、農薬を使わない管理のための大型機械類の調査や伝統的な工具類を現地で実際に見せてもらうなどの調査を行った。しかし、工具や用具類は多岐に亘るため全体を把握するには時間が必要である。(4)独自の企画運営については、オランジュリーなどの庭園施設の貸し出しやイベント開催等についていくつかの事例があることについて把握することができた。今後は詳細な内容を記録した文献資料の有無について調査を行っていく必要がある。進捗状況と同様に、4つの視点から示したい。(1)管理運営体制と予算庭園実質を実質的に管理しているヴェルサイユ庭園管理課とトリアノン・マルリー庭園管理課、及び噴水課の予算について、管理運営に関わる予算配分の調査を行う。また、日常的な管理運営の詳細な情報の入手を進める。(2)復元の対象時代の設定ヴェルサイユ宮殿の顧問建築家への聞き取りや庭園担当者へのヒヤリングを再度実施し、組織としての方針をどのように設定し、実際に運用していくのかの調査を行う。(3)日常管理の実際ー管理機器・用具実際に機器や用具を用いて管理している場面で調査観察を行うのが最良であることから、引き続き日常的な管理の現場に出かけて調査を行う。それ以外のものは、道具類の保管庫への立入り許可を得て担当者への聞き取り調査を実施する。
海洋工学における海洋物理環境数値シミュレーションの高度化に関する研究

本研究課題を推進してきた大学研究者チームは、海上への設置が計画されている超大型浮体式海洋構造物(メガフロート)がその周辺海域の海洋環境に与える影響を予測するための数値シミュレーションプログラムの開発に長年携わってきた。本研究では、従来の海水流動、水温、塩分濃度などの海洋物理的な動的変化のみならず、クロロフィルa濃度、溶存酸素などの海洋生物および海洋化学的なファクターについても、その動的変化を数値シミュレーションで予測可能とするよう、数学モデルの改造を行った。さらに、その有効性を検証するために、平成11年7月から東京湾横須賀沖で開始されたメガフロート・フェーズ2の実海域実証実験用浮体(長さ1000m,幅120m)近傍の2個所(浮体直下と浮体外部)で、水温、塩分濃度、クロロフィルa濃度、溶存酸素、濁度を連続計測している。数値シミュレーションとこれら計測結果を比較検討したところ、生態系に関するシミュレーションについて、下記のような結論を得た。(1)溶存酸素の時間的変動については定量的かつ定性的に、数値シミュレーションは良好に計測結果と対応することが判った。(2)しかし、クロロフィルa濃度については、計測結果とシミュレーション結果との一致度は、溶存濃度の場合ほど良好ではなく、数値モデルそのものの更なる検討が必要である。(3)クロロフィルa濃度の予測精度を向上させるためには、栄養塩の時間的変化についても計測し、シミュレーション結果と比較することが必要と考えられるので、今後、栄養塩の連続計測をすみやかに実施するよう計画する。内湾に係留された長さ,幅数kmの大きさの超大型浮体式海洋構造物まわりの海洋物理環境および生態系の変化を数値的にシミュレーションするプログラムを開発した。本プログラムの特徴は、浮体まわりの動的挙動を細かく調査するために、浮体周囲の海域はその外側の海域より、より細かいメッシュで分割する、いわゆるズーミングの手法を導入することにより浮体周囲の水温,塩分濃度,流速などの物理環境および生態系の変化の詳細な検討が可能となったことである。本年度は開発したプログラムの妥当性を検証するために、既存の数値シミュレーション結果および観測結果との比較検討を行った。その成果は、平成11年秋季の学会で公表する予定である。また、次年度には、本年度の生態系シミュレーションでは考慮に入れなかった底生生物等の影響を考慮に入れたプログラムの開発を行うことにしている。本研究課題を推進してきた大学研究者チームは、海上への設置が計画されている超大型浮体式海洋構造物(メガフロート)がその周辺海域の海洋環境に与える影響を予測するための数値シュミレーションプログラムの開発に長年携わってきた。本研究では、従来の海水流動、水温、塩分濃度などの海洋物理的な動的変化のみならず、クロロフィルa濃度、溶存酸素などの海洋生物および海洋化学的なファクターについても、その動的変化を数値シュミレーションで予測可能とするよう、数学モデルの改造を行った。さらに、その有効性を検証するために、平成11年7月から東京湾横須賀沖で開始されたメガフロート・フェーズ2の実海域実証実験用浮体(長さ1000m、幅120m)近傍の2箇所(浮体直下と浮体外部)で、水温、塩分濃度、クロロフィルa濃度、溶存酸素、濁度を連続計測している。(2)しかし、クロロフィルa濃度については、計測結果とシミュレーション結果との一致度は、溶存酸素の場合ほど良好ではなく、数値モデルそのものの更なる検討が必要である。
部位選択的遺伝子導入のための高分子ミセル型ベクターの開発

本研究では全身投与で患部の標的化が可能な遺伝子ベクターの開発を達成するために、最終年度である本年度は、前年度までの成果を受けて1.新規機能性ブロック共重合体の設計、2.ジスルフィド架橋ミセル、3.環状RGDペプチドリガンドミセル、についてそれぞれ検討を行った。1.新規機能性ブロック共重合体の設計表面をPEGで覆われた高分子ミセルは、培地中での分散安定性の向上、血清蛋白や細胞表面との非特異的な相互作用の抑制、毒性の軽減などに寄与する一方で、遺伝子導入効率が低下してしまうというジレンマを抱えていた。本年度は、PEGとポリカチオンの間を、細胞内還元環境に応答して開裂するジスルフィド結合で連結することで、PEG化ミセルと同レベルの毒性を維持しつつ、PEGのないポリプレックスと同程度遺伝子発現させることに成功した。2.ジスルフィド架橋ミセルミセル内核にジスルフィド架橋を施すことで、培養細胞に対する遺伝子導入効率が上昇することを確認した。また、既存の遺伝子ベクターと比べて血中滞留性を向上させることに成功した。3.環状RGDペプチドリガンドミセル前述のジスルフィド架橋ミセルの表層に、内膜肥厚部位で過剰に発現しているαvβ3インテグリンレセプターを特異的に認識する環状型RGDペプチドリガンドを付与することに成功した。レセプター発現細胞に対する遺伝子導入実験では、その遺伝子導入効率が著しく上昇した。また共焦点顕微鏡を用いたミセルの細胞内動態観察により、遺伝子導入効率の上昇は、取り込み量の増加ではなく、細胞内動態の変化に起因することが明らかとなった。本年度は、ポリ(β-ベンジル-L-アスパルテート)(PBLA)ブロック共重合体のアミノリシス交換反応を利用して、異なるカチオン構造を有するホモポリマーを合成し、その合成ベクターとしての機能について評価を行った。その結果、側鎖にエチレンジアミン構造を有するPAsp(DET)が低毒性かつ効率的な遺伝子発現を示すことが確認された。滴定曲線より、PAsp(DET)はpH7.4においてモノプロトン化状態で存在し、pH5.5においてジプロトン化状態に変化することによって、高いバッファー能を発揮するものと考察された。さらに、PAsp(DET)は、pH7.4においては細胞膜を障害しないが、pH5.5においては高い膜障害活性を示すことが明らかとなった。また、共焦点顕微鏡観察によって、合成ベクターがエンドソームから細胞質へと移行する過程を確認することができた。したがって、PAsp(DET)からなる合成ベクターは、細胞外では細胞膜を障害しないために低毒性であるが、エンドソーム内の低pH環境下においては細胞膜を障害し、エンドソームから細胞質に効率的に移行することによって、高い遺伝子発現活性を示すものと思われる。さらに本年度は、ポリエチレングリコール(PEG)-PAsp(DET)を合成し、PAsp(DET)およびPEG-PAsp(DET)の側鎖にチオール基を導入することによって、細胞質内の還元的環境下で開裂するジスルフィド架橋を導入した合成ベクターを構築した。その結果、PAsp(DET(SH))からなる合成でベクターは遺伝子発現を示したが、PEG-PAsp(DET(SH))からなる合成ベクターはほとんど遺伝子発現活性を示さなかった。この結果より、合成ベクターが細胞質に移行するためには、PAsp(DET)と細胞膜の相互作用が必要であるものと考察された。本年度は、高分子ミセル型遺伝子ベクターの全身投与による部位選択的な遺伝子導入を実現するために、以下の項目について検討を行った。(1)コレステロール修飾高分子ミセル型遺伝子ベクターの開発、(2)ジスルフィド(SS)架橋導入高分子ミセル型遺伝子ベクターの開発、(3)ガン細胞スフェロイドを用いた高分子ミセル型遺伝子ベクターの評価。(1)では、ブロック共重合体のポリカチオン末端に疎水性基としてコレステロールを導入しミセルの安定化を図った。培養細胞を用いた遺伝子導入実験では、コレステロール導入ミセルにおいてブロック共重合体の濃度を低く抑えることができ、また低用量のpDNAで高い遺伝子導入効率を達成できた。血中に投与されたミセルは瞬時に希釈されることから、本システムは全身投与に用いる遺伝子ベクターとして非常に有用である。(2)では、SS架橋をミセル内核に導入したミセルにおいて、マウス尾静脈投与後の血中滞留性評価を行ったところ、10倍以上の血中滞留性を示した。さらに、本システムにガン周辺の血管内皮細胞で過剰発現しているαvβ3インテグリンレセプターを特異的に認識するRGDペプチドを導入したところ、レセプター発現細胞特異的に10倍以上の遺伝子発現の上昇が確認された。(3)については、高分子ミセル型遺伝子ベクター、PEGの無いポリプレックス、市販の遺伝子導入試薬のガン細胞スフェロイドに対する組織浸透性を評価したところ、高分子ミセル型遺伝子ベクターのみでガン細胞スフェロイドの深部までベクターが到達していることが確認された。また高分子ミセル型遺伝子ベクターは、スフェロイド内部のHypoxia領域においても遺伝子導入することができた本研究では全身投与で患部の標的化が可能な遺伝子ベクターの開発を達成するために、最終年度である本年度は、前年度までの成果を受けて1.新規機能性ブロック共重合体の設計、2.ジスルフィド架橋ミセル、3.環状RGDペプチドリガンドミセル、についてそれぞれ検討を行った。

1.新規機能性ブロック共重合体の設計表面をPEGで覆われた高分子ミセルは、培地中での分散安定性の向上、血清蛋白や細胞表面との非特異的な相互作用の抑制、毒性の軽減などに寄与する一方で、遺伝子導入効率が低下してしまうというジレンマを抱えていた。本年度は、PEGとポリカチオンの間を、細胞内還元環境に応答して開裂するジスルフィド結合で連結することで、PEG化ミセルと同レベルの毒性を維持しつつ、PEGのないポリプレックスと同程度遺伝子発現させることに成功した。2.ジスルフィド架橋ミセルミセル内核にジスルフィド架橋を施すことで、培養細胞に対する遺伝子導入効率が上昇することを確認した。また、既存の遺伝子ベクターと比べて血中滞留性を向上させることに成功した。3.環状RGDペプチドリガンドミセル前述のジスルフィド架橋ミセルの表層に、内膜肥厚部位で過剰に発現しているαvβ3インテグリンレセプターを特異的に認識する環状型RGDペプチドリガンドを付与することに成功した。レセプター発現細胞に対する遺伝子導入実験では、その遺伝子導入効率が著しく上昇した。また共焦点顕微鏡を用いたミセルの細胞内動態観察により、遺伝子導入効率の上昇は、取り込み量の増加ではなく、細胞内動態の変化に起因することが明らかとなった。
ラタノプロストの眼圧下降作用を規定する遺伝子多型の解析

プロスタグランジン関連薬であるラタノプロストは、眼圧下降薬として広く用いられているが、その眼圧下降作用には個人差があることが知られている。現時点では何が個人による眼圧下降作用を規定しているかは明らかではない。そこで、我々は健常人を対象に、ラタノプロスト点眼による眼圧下降作用と、ラタノプロストに高い親和性を持つプロスタグランジンFαレセプター(FPレセプター)遺伝子の多型(Single Nucleotide Polymorphism : SNP)に関連性があるかどうかを検討した。FPレセプター遺伝子のSNPを主にダイレクトシークエンスにより探索し、タイピングした。その結果10個のSNPが検出された。健常人100人に対して、ラタノプロストを片眼に1日1回7日間点眼し、7日後の眼圧下降率を他眼を対照として算出した。眼圧下降率はFPレセプター遺伝子のプロモーター領域のSNP(rs3753380)において、C/Cホモの眼圧下降率は20.3±1.5%(平均±標準誤差)(n=52)、Tキャリアー(C/T+T/T)は15.6±1.2%(n=48)と有意な差があった(P<0.05)。他の多型に関しては遺伝子型と眼圧下降率に有意な関連はみられなかった。しかし、眼圧下降率により被験者をロー-、ミディアム-、ハイ-レスポンダーと分類し、各遺伝子型と解析すると、第一イントロンにあるrs3766355と眼圧下降作用の間にも関連性が見出された。また、FPレセプター遺伝子のプロモーター領域を、ホタルのルシフェラーゼ遺伝子の上流に連結し、レポーターアッセイを行った。その結果、rs3766355がCでrs3753380がTであると、ルシフエラーゼの活性が低下した。以上より、FPレセプター遺伝子のプロモーター(rs3753380)と第一イントロン(rs3766355)の多型がラタノプロストによる眼圧下降の個人差を引き起こす一つの要因である可能性が示唆された。緑内障治療薬の眼圧下降作用には個人差があることが知られているが、プロスタグランジン関連薬であるラタノプロストにおいて眼圧下降作用の弱いノンレスポンダーの存在が注目されている。ラタノプロストに対する反応性の個人差の原因は現時点では不明であるが、近年、薬剤の反応性の個人差が遺伝子の多型によるという報告がある。そこで、今年度は健常人を対象に、ラタノプロスト点眼による眼圧下降作用とラタノプロストの作用に関与すると考えられる遺伝子の多型との関連性を検討した。健常人100人に対して、ラタノプロストを1眼に1日1回7日間点眼し、7日後の眼圧下降率を他眼を対照として算出した。被検者の白血球より抽出したDNAをPCRで増幅し、ダイレクトシークエンス、SSCP、RFLP法により遺伝子多型のタイピングを行った。解析した多型はプロスタグランジンFPレセプターを2ヶ所、プロスタグランジントランスポーターを4ヶ所、脂肪酸アミド加水分解酵素、マトリックスメタロプロテアーゼ1、2、3、各1ヶ所、マトリックスメタロプロテアーゼ9を2ヶ所の合計12ヶ所である。プロスタグランジンFPレセプターの5'非翻訳領域(-303)の多型(rs3753380)に関して、C/C

ホモの眼圧下降率は20.3±1.5%(平均±標準誤差)(n=52)、Tキャリアー(C/T+T/T)は15.6±1.2%(n=48)であり、C/CはTキャリアーに対して有意に眼圧下降率が大きかった(P<0.05)。他の多型に関しては遺伝子型と眼圧下降率に有意な関連はみられなかった。本研究では、ラタノプロストの作用に関与すると考えられるタンパクの遺伝子多型が、ラタノプロスト点眼による眼圧下降の強弱に関与しているかを、検討することを目的としている。我々は昨年度、健常人において、プロスタグランジンFP受容体遺伝子のプロモーター領域のSNP(Single nucleotide Polymorphism)であるrs3753380にTを持つと、ラタノプロストによる眼圧下降率が低いことを見出した。このことから、今年度はFP受容体遺伝子の他の領域(さらに上流のプロモーター、イントロン、3'非翻訳領域)やプロスタグランジンFP調節タンパク(FPRP)遺伝子のSNPをデータベースより検索し、それぞれのSNPについて遺伝子のタイピングを行った。この結果、FP受容体遺伝子の第一イントロンにあるrs3766355と眼圧下降作用の間にも関連性が見出された。FP受容体遺伝子の他のSNPやFPRP遺伝子のSNPには、ラタノプロストによる眼圧下降率との関連性が認められなかった。プロモーター領域や第一イントロンのSNPが、ラタノプロストによる眼圧下降作用と関連があったことは、FP受容体遺伝子の発現が薬剤反応性に関係している可能性がある。このため、FP受容体遺伝子のプロモーター領域を、ホタルのルシフェラーゼ遺伝子の上流に連結し、レポーターアッセイを行った。その結果、rs3766355の遺伝子型がC/Cホモであると、A/Aホモに比較して、ルシフェラーゼの活性が約8割になることが明らかになった。また、ハプロタイプの解析より、rs3753380がTであると、必ずrs3766355がCであることが判明した。以上より、FP受容体遺伝子のプロモーター(rs3753380)と第一イントロン(rs3766355)の多型がラタノプロストによる眼圧下降の個人差を引き起こす一つの要因である可能性が示唆された。
清元節の基礎的研究

本研究は、江戸豊後系浄瑠璃三流の一つ、清元節の正本・稽古本等の基礎的資料の調査・整理を行い、今後の研究の基礎を築くものである。清元節は、豊後節から成立した常磐津節、常磐津節から独立した富本節、その富本節から文化八年豊後路清海大夫(さらに清元延寿大夫と改名)が独立して清元節は成立した。主に歌舞伎の踊り地として、歌舞伎と一体になって発展し、今日に至っている。しかし、清元節の本格的研究はほとんど進んでいないので、各所に分散した資料の発掘・確認・整理を行った。清元節は、現在も行われている音曲であるため、現行曲の正本・稽古本は多いが、初演時の正本や古態を伝える稽古本の類、さらには、現在行われていない曲の資料は僅かしか残っていない。纏まって正本・稽古本が収蔵されている上野学園日本音楽資料室・早稲田大学演劇博物館・東京大学黒木文庫・東京芸術大学付属図書館・大阪大学忍頂寺文庫・上田市立図書館花月文庫の調査とデジタル写真による収集を行った。また、大阪在住個人所蔵の資料が判明したのでこれの調査収集も行った。また、周辺資料調査収集として、石水博物館(津市)・愛知教育大学付属図書館の役者評判記の調査・収集も行った。3年間で、現存の清元正本・稽古本の調査・収集はほぼ完了した。総数約2170点(約600曲)。清元節は、その成立が豊後三流の中ではもっとも新しく、曲数は決して多くはないが、明治以後に愛好された曲節で、人気曲の正本・稽古本は明治・大正期にも幾度となく繰り返し出版されていたことが確認された。上野学園日本音楽資料室の資料の中には、明治期の手書きの正本、語り手の床本として使用された正本が20点程あり、これはこれまで全く知られていなかったもので、非常に貴重な発見であった。石水博物館には役者評判記以外に「江戸自慢絵入り新狂言」「三都俳優水滸伝」「劇場一観顕微鏡」「三都戯場役者一口商」「俳優相貌鏡」といった江戸時代の役者の動向を知る貴重な新資料が発見できた。収集した清元正本・稽古本は、資料一覧の目録として整理、報告書として冊子にした。また、データベースソフト(桐)を利用して、デジタル写真として収集した資料が目録から検索・利用できるようにして、CD化した。江戸豊後系三流の一つ清元節は、三流の中では清元節はもっとも遅れて成立したためか、正本・稽古本の量が常磐津節・富本節に比べて少ない。したがって、周辺資料も重要である。本年度は、まず、撮影済みの石水博物館所蔵の役者評判記(1121丁)を現像し、引き延ばし・焼付けを行った。しかし、文献資料の撮影にはデジタルカメラの方が資料の収集・管理・研究において優れているので、以後はデジタルカメラを使用。石水博物館所蔵役者評判記(7829丁半)、愛知教育大付属図書館所蔵の役者評判記(6984丁半)を調査収集した。

東京方面においては、上野学園日本音楽資料室・早稲田大学演劇博物館・東京都立中央図書館日比谷文庫・江戸東京博物館を中心に清元節の正本・稽古本及びその周辺資料を調査し、可能な限り収集した。さらに、収集した資料は、曲別にカード化、スマートメディア及びM・Oで集中管理することにした。また、このような芸能研究は、単に文献資料だけでは不十分で、上演形態(語るという形態、節回しと三味線の手)による研究が不可欠である。したがって、DVなどビデオによる上演形態の資料収集をも併せて行った。これについては、清元のみならず、関わりのある、常磐津・長唄・義太夫の演奏、及び、踊り(日本舞踊)も収集した。これらにより、曲節間の相違、或いは同一曲(作品)においても太夫により微妙に語り口に相違があること、同一人でも年齢により節回しなどが変化すること、舞踊の流派によって同一曲でも踊り手のきっかけが異なることが判明した。ただ、太夫・三味線方、曲の評判については、評判記などに記されたものは数量的に非常に少なく・近世においても役者ほど関心が高くなかったことを窺わせる。本年度は前年度に引き続き、東京を中心に清元節の正本・稽古本及びその周辺資料を調査・収集を行ったが、特に上野学園日本音楽資料室・早稲田大学演劇博物館の所蔵資料の調査・収集を重点的に行った。また、愛知教育大学付属図書館・石水博物館(津市)の役者評判記の調査・収集も行った。上野学園日本音楽資料室所蔵の正本・稽古本は、既に整理されているものは、咋年度の残り30点(150曲)を調査・収集した。'しかし新たに未整理のものを冊数にして約70点(約500曲)発見、このうち半分は今年度中に調査・収集した。早稲田大学演劇博物館の所蔵資料は、既に正本目録が作成されていたが、分類の基準が曖昧なものや、書名欠落・曲名誤読など、不備なものがあり、結局591曲全て再調査を行うことになり、その内480曲を再調査・整理した。愛知教育大学付属図書館所蔵の役者評判記は前年度で調査・収集がほとんど終了していたが、収納箱の奥に新たに明治初年の俳優評判記を発見、10冊約4800コマの撮影を行い、収集・整理した。これで、愛知教育大学付属図書館の資料の調査・収集は終了した。石水博物館の役者評判記その他の資料は、前年度の残りの評判記30点(80冊)の調査・収集を行った。この内、役者評判記に混じって、豊後節の正本『睦月連理玉椿』(善本)を発見、「伝承文化の展望」(三弥井書店)に、その考察を「『睦月連理玉椿』小考」として発表した。今年度までで清元節正本・稽古本のかなりの量を調査・収集したが、まだ、未調査のものが、大阪(個人蔵)・名古屋(個人蔵)・上野学園日本音楽資料室などにあり、来年度前半に行う予定。本年度は最終年度であり、前年度までに未調査の清元節の正本・稽古本及びその周辺資料を調査・収集を行った。上野学園日本音楽資料室・早稲田大学演劇博物館・東京大学黒木文庫・大阪大学忍頂寺文庫・大阪在住個人所蔵資料である。また、石水博物館(津市)の役者評判記の調査・収集も行った。3年間で、現存の清元正本・稽古本の調査・収集はぼ完了した。調査・収集を終えた清元正本・稽古本は総数約2170点(約600曲)であった。清元節は、その成立が豊後三流の中ではもっとも新しく、曲数は決して多くはないが、明治以後の愛好された曲節で、人気曲の正本・稽古本は明治・大正期も幾度となく繰り返し出版されていたことが確認された。上野学園日本音楽資料室の資料の中には、明治期の手書きの正本、語り手め床本として使用された正本が20点程あり、これはこれまで全く知られていなかったもので、非常に貴重な発見であった。
虚血部位に血管壁より側副血行路が形成される冠動脈バイバス術用小口径代用血管の開発

冠動脈位に植え込まれる人工血管は抗血栓性にすぐれていなければ閉塞しやすいことが知られている。我々は代用血管を開発する上で、早期の抗血栓性は人工血管壁からのヘパリンの徐放によるが、自己の組織内で活性化された内因性サイトカインの血管新生作用により植え込み後早期に細小血管の内皮細胞で全長にわたって被覆され、しかも外側へは新生された血管が虚血部へ側副血行路として働くことが可能な人工血管を開発を目的に研究を開始した。1年目は人工血管の設計、基礎構築と内因性サイトカインを得るための材料の選択、活性化のための処理法の検討、bFGFの免疫染色法の確立を行った。材料としては布製人工血管を用い、作成方法としては細切した自己組織片を陽圧をかけて繊維間隙に注入した。材料として静脈、皮下脂肪、大網等を用いたが材料によりその治癒過程、程度が異なることが判明した。動物実験ではまず小片を皮下組織内に植え込み治癒過程、血管新生を観察し(1995年人工臓器学会、米国人工臓器学会にて報告)、さらに動脈位への植え込みを行い早期の血栓性及び内皮細胞被覆を観察した(1996年人工臓器学会、米国人工臓器学会にて報告)。2年目は動物実験にて内因性サイトカインの周囲への影響を観察した。現在、実験動物の腹部大動脈といった大口径では良好な成績を上げているが、改良を続けており、冠動脈位用に直径4mmといった小口径でも基礎構築として充分な扱い易さを備えた人工血管を探しているところである。現在材料として皮下脂肪、骨髄を、また基礎構造として布製人工血管及びPTFE人工血管を用いている。その成果は日本心臓血管外科学会(1995年横浜)、日本循環器学会(1995年名古屋)、アメリカ人工臓器学会(1995年シカゴ)等で発表した。また現在の雑種成犬における皮下植え込み実験及び腹部大動脈置換術におけるbFGFについては日本人工臓器(1995年大阪)で発表し、アメリカバイオマテリアル学会(1996年トロント)にて発表予定である。現在、大動脈置換の実験が順調に進んでいる。新たに得られた知見としては幾つかあるが、1。材料の皮下脂肪及び骨髄は豊富に得られる。2。材料として大網は血管腫を短期間に作りやすいので優れない。3。布製人工血管は製造会社によって残留薬剤(編み機の油が怪しい)の影響が多いので前処理が必要である。4。布製人工血管のポロシテフィは市販のものでは高いものが望ましい。5。抗血栓性の賦与方法としてはヘパリンで動脈系においては内皮細胞がはるまでで十分である。しかし小口径においては残留ヘパリン濃度を上げる必要がある。6。動脈系においては内膜肥厚は半年まで起こっていない。現在のところ、作成した人工血管は植え込み後に血液の漏れはなく、3日目からbFGFが良好に染色され、5日目には内皮細胞が管腔を作成し、人工血管内面まで到達し、7日目には人工血管内側面の全層が基質化し治癒は良好である。動脈系において、直径4mmといった小口径においても長期に内膜肥厚をおこさず開存していることから、研究テーマである"虚血部に血管壁より側副血行路が形成される冠動脈バイパス術用小口径代用血管の開発"として上げた目標の内、冠動脈部分のみ達成されていないのみで1年目を終了した。研究遂行上に生じた学術上の問題点としては冠動脈部位への人工血管の植え込みが断端のほつれのために困難な点である。

我々は代用血管を開発する上で、早期の抗血栓性は人工血管壁からのヘパリンの徐放によるが、自己の組織内で活性化された内因性サイトカインの血管新生作用により植え込み後早期に細小血管の内皮細胞で全長にわたって被覆され、しかも外側へは新生された血管が虚血部へ側副血行路として働くことが可能な人工血管を開発を目的に研究を開始した。人工血管の設計、基礎構築と内因性サイトカインを得るための材料の選択、活性化のための処理法の検討、bFGFの免疫染色法の確立等の基礎実験を行った後に、材料としては高有孔性布製人工血管を用い、作成方法としては細切した自己組織片を陽圧をかけて繊維間隙に注入した。昨年度までの成果より、本年度は動物実験にて内因性サイトカインの側副血行路形成の可能性の評価を試みた。現在、実験動物の腹部大動脈といった大口径では良好な成績を上げているが、いまだに改良を続けている。冠動脈位用に直径4mmといった小口径でも基礎構築として充分な扱い易さを備えた人工血管を探している。また、遠隔期の安全性として、活性化された血管新生が過剰になり肉芽腫形成を起こす、あるいは肉膜肥厚を起こすことなどがないことを確認せねばならない。今後、動物実験にて抗血栓性賦与方法の改良及び遠隔期に内膜肥厚、平滑筋の内膜化への遊走を起こさないように代用血管処置法を改良したい。
行列関数を係数に持つ大規模線形方程式に対する高速解法の総合的開発

行列関数を係数に持つ線形方程式の高速解法の総合的開発を目的とし,本研究プロジェクトにより以下の研究成果が得られた.(1)行列多項式を係数に持つ線形方程式に対するクリロフ部分空間法の開発(2)行列平方根を高速に計算するアルゴリズムの開発(3)行列累乗根を高速に計算するアルゴリズムの開発(4)特殊行列のテンソル積分解.研究成果(2)と(3)は,行列平方根や行列累乗根を係数に持つ線形方程式に対するクリロフ部分空間法の高速化に繋がる.成果(4)は,行列関数の内部にテンソル構造を有する際に,その構造を活かした効率的数値解法という当初予想されなかった研究の展開に繋がる.行列関数を係数に持つ大規模線形方程式に対する高速解法の開発を目的とし,行列関数として行列多項式,行列指数関数,行列平方根を対象としている.平成26年度(初年度)の実績は以下の通りである.(1)研究補助員の採用による研究基盤の構築:計画通り研究補助員を2名採用し,広報用のwebサーバーの構築および行列関数計算の基礎に関するコーディングを行った.この準備は,数値解法の効率的実装および研究計画終了時のソフトウェア公開に繋がる.(2)高精度解法に関する技術支援:精度保証の専門家から,高精度解法に関する技術提供を受けた(平成26年5月30日).これにより,本計画で開発される解法の高精度化が期待できる.(3)国際ワークショップの開催:ソフトウェア開発・行列計算・精度保証分野の専門家を集めた国際ワークショップを開催し(平成26年11月22日-24日,中国電子科技大学,中国成都),本研究計画に関する情報収集および支援体制の強化に繋げることができた.(3)高次シフト不変性の解明:研究課題の理論的核であるクリロフ部分空間の高次シフト不変性の数学的構造を調べた.本成果を基に解法の開発を行う予定である.(4)行列平方根に関する成果:行列平方根の効率的解法に関する進展があった.行列平方根を求める著名な解法としてNewton法があるが,その収束性は初期値の選び方に強く依存する.本研究では,ある種の最適化問題に帰着することにより,物性物理に現れる問題に対して,有用な初期値を見出す基礎技術を確立した.(5)テンソル計算に関する成果:テンソルは行列の一般化としてとらえることができるが,このテンソル計算に関する進展があった.行列関数からテンソル関数への布石となる研究であり,本研究計画の広がりに繋がる成果が得られた.行列関数を係数に持つ大規模線形方程式に対する高速解法の開発を目的とし,行列関数として行列多項式,行列指数関数,行列平方根を対象としている.平成27年度の実績は以下の通りである.(1)量子情報科学や物性物理学に現れる行列平方根を求めるための従来手法に対して,収束を加速する手法を考案した.量子情報科学の研究者と連携し学術論文として公表した.(2)光学での応用があるヘルムホルツ方程式を含む一般の2階線形偏微分方程式を数値的に求める解法(拡張テンソル和構造を有する線形方程式の数値解法)に対する数値解の誤差を効率よく推定する手法の開発を行った.本成果は,特殊な構造を持つ行列関数計算にテンソルの視点が入ることで豊かな知見を生み出す可能性を示唆するものである.(3)その他、基礎的な特殊行列に対する行列分解手法の開発を行った.いずれも行列関数に特殊な構造が入る際に有用な知見を与えると期待される.当該年度は行列平方根に関する研究を論文として公表することができ,当初予想されなかった行列計算と関連のあるテンソル計算の研究も論文として公表することができたため,おおむね順調に進展していると判断した.行列関数を係数に持つ大規模線形方程式に対する高速解法の開発を目的とし,行列関数として行列多項式,行列指数関数,行列平方根を対象としている.平成28年度の実績は以下の通りである.(1)素粒子物理学等で必要とされる行列p乗根に対するNewton法であるIncremental Newton法に対する高速化に成功した.行列のサイズはN×Nとすると,所要演算量はO(p×N^3)からO(log(p) N^3)程度に削減された.具体的に説明するとp=100,つまり行列100乗根については,約10倍の高速化が達成されることになる.この成果は国内で口頭発表により公表され,さらに国際論文誌に掲載された.(2)行列に対する基本的な量としてパフィアンという概念がある.パフィアンは組み合わせ論や微分方程式のソリトン解の表示に現れるが,一般に計算コストがかかる.この問題に対してあるSkew-Centrosymmetric行列のクラスにおいては高速に計算するアルゴリズムを構築することが可能であり、かつそのアルゴリズムは破綻せずロバストであることを示した.この研究は,国際論文誌に掲載された.今後,特殊行列に関する行列関数への応用が期待される.(3)現時点では出版されていないものの行列関数計算に関する著書(分担執筆)を執筆した.今後,出版される予定である.(4)最終年度であるため,広報活動にも力をいれた.研究成果を国際会議の基調講演等を通して,国内外で本研究課題の成果の公表を行った.研究課題終了後も本研究成果を基盤とし,停滞気味であった研究個所を推進する予定である.行列関数を係数に持つ線形方程式の高速解法の総合的開発を目的とし,本研究プロジェクトにより以下の研究成果が得られた.(1)行列多項式を係数に持つ線形方程式に対するクリロフ部分空間法の開発(2)行列平方根を高速に計算するアルゴリズムの開発

(3)行列累乗根を高速に計算するアルゴリズムの開発(4)特殊行列のテンソル積分解.研究成果(2)と(3)は,行列平方根や行列累乗根を係数に持つ線形方程式に対するクリロフ部分空間法の高速化に繋がる.成果(4)は,行列関数の内部にテンソル構造を有する際に,その構造を活かした効率的数値解法という当初予想されなかった研究の展開に繋がる.研究実績の概要で述べた(1)(4)はほぼ予定した研究計画通りであるが,解法設計のフェーズは遅れ気味であるため,おおむね順調に進展していると判断した.今年度が最終年度である.このため2年間で推進が遅延している研究を引き続き行い,これまでに成果が出ている研究の一部を著書にまとめる予定である.さらに研究期間終了後も遅延している個所については引き続き研究を進め,公表していく予定である.数値線形代数今後は,具体的に解法を設計するフェーズに移行する.おおむね順調に進展しているため,平成26年科学研究費助成事業交付申請書に記載されたとおりに研究を遂行する予定である.研究代表者の他大学への異動により,当初予定していた研究補助員の採用に変更が生じたため.なお,研究分担者と同じ所属になったことにより,これまで以上に柔軟な予算面や研究面での連携を図るため,使用額の変更が生じた.次年度より研究代表者の所属が変更が決定した.これにより研究環境の変化に対応すべく予算調整が必要になったため.前述の理由により研究補助を見直し,研究推進の効率化を図るソフトウェア・物品の購入や,最終年度であるため成果発表等の旅費に重点をおく予定である.新所属機関では数値計算ソフトフェアの整備が必要になるため,次年度研究遂行に必要な環境整備等に充当する.研究補助員の新規採用についても検討する.
理・工・医学の連携による津波の広域被害把握技術の深化と災害医療支援システムの革新

シミュレーションにより即時に被害状況および病院の被害状況を予測し,医療機関の機能維持,病院の支援に資するための予測モデルの構築に取り組んだ.主要な成果は以下の通り.1)高分解能津波浸水被害予測シミュレーションの全国展開に向けた高速化・高度化に取り組んだ.津波シミュレーションプログラムに対して,最大4.3倍の性能向上を達成し,シミュレーションの計算領域の最適化と並列処理における負荷分散方法について検討し,全国展開に向けた課題を整理した.2) GNSSの生データである搬送波位相から直接断層すべりを推定する手法(Phase To Slip, PTS)の高度化による地震時すべり分布推定への適用とその性能評価を実施し,GNSS衛星の精密暦ではなく,放送暦を用いても地震時すべりが正確に推定できることを明らかにした.3)携帯電話から継続的に得られる大量の位置情報の解析について,従来からの夜間人口との突き合わせによる補正に加え,鉄道駅の改札口における旅客カウントや高速道路料金所における通過交通量を用いた補正方法を考案した.滞在場所等の推定については,従来の10倍のデータ量を有するターゲット広告による位置データの利用を想定してシステム構築を行った.4)災害時医療システムH-CRISISを介した災害訓練用シナリオを提供することでシミュレーション計算による人的被害規模に基づいた地域防災計画上の市町村の保健医療対応機能の評価を行った.南海トラフ地震による津波被害への対応が求められる地域において,時系列での人的被害規模に加え東日本大震災における記録を踏まえ発生が見込まれる事案への対応について能力上の課題を検証した.主な受賞は,科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞(開発部門),第1回日本オープンイノベーション大賞総務大臣賞の2件.シミュレーションによるリアルタイム津波浸水被害予測については,当初の想定より優れた性能(即時性)を達成することができた.このことが高く評価され,「リアルタイム津波浸水被害推計システム」として内閣府の災害対応機能に組み込まれることになった.また,文部科学大臣表彰,オープンイノベーション大賞など,産学連携の面でも高く評価されたことで,災害時の実用システムとしての完成度を高めることができた.リアルタイム被害予測において最もチャレンジングな研究要素は,被災した社会の動態・全体像のリアルタイム把握である.使用できる携帯電話位置情報からだけでは,社会動態全体の把握が困難であり,他のセンシングデータの活用によりそれを補完する研究が必要である.今年度の研究成果においてその問題解決への展望が得られたことは大きな進展である.研究は当初の計画通りに進行しているため,計画変更は現時点では発生していない.人流データ解析による人的被害の動的推定については,携帯電話の位置情報だけでなく,それを集計・補完した商用データも併用しながら進める予定である.次年度は,リアルタイム津波浸水被害予測と災害医療システムの連携に向けて,工学系と医学系研究者の連携を強化して取り組む.特に,以下の課題に重点的に取り組む.・対象地域でのケーススタディから,想定津波に対する医療施設の影響評価を行う.・浸水域内人口と死者数の関連性の評価結果を踏まえ,想定津波に対する浸水域内人口と死者数の動的な検討を行う.・災害医療活動モデルの高度化に取り組む.特に被災地内での医療活動,要医療者の搬送のシミュレーションを実施し,津波の発生規模と被災地で展開する医療活動の関係を検討する.シミュレーションにより即時に被害状況および病院の被害状況を予測し,医療機関の機能維持,病院の支援に資するための予測モデルの構築に取り組んだ.主要な成果は以下の通り.1)高分解能津波浸水被害予測シミュレーションの全国展開に向けた高速化・高度化に取り組んだ.津波シミュレーションプログラムに対して,最大4.3倍の性能向上を達成し,シミュレーションの計算領域の最適化と並列処理における負荷分散方法について検討し,全国展開に向けた課題を整理した.2) GNSSの生データである搬送波位相から直接断層すべりを推定する手法(Phase To Slip, PTS)の高度化による地震時すべり分布推定への適用とその性能評価を実施し,GNSS衛星の精密暦ではなく,放送暦を用いても地震時すべりが正確に推定できることを明らかにした.3)携帯電話から継続的に得られる大量の位置情報の解析について,従来からの夜間人口との突き合わせによる補正に加え,鉄道駅の改札口における旅客カウントや高速道路料金所における通過交通量を用いた補正方法を考案した.滞在場所等の推定については,従来の10倍のデータ量を有するターゲット広告による位置データの利用を想定してシステム構築を行った.4)災害時医療システムH-CRISISを介した災害訓練用シナリオを提供することでシミュレーション計算による人的被害規模に基づいた地域防災計画上の市町村の保健医療対応機能の評価を行った.南海トラフ地震による津波被害への対応が求められる地域において,時系列での人的被害規模に加え東日本大震災における記録を踏まえ発生が見込まれる事案への対応について能力上の課題を検証した.主な受賞は,科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞(開発部門),第1回日本オープンイノベーション大賞総務大臣賞の2件.シミュレーションによるリアルタイム津波浸水被害予測については,当初の想定より優れた性能(即時性)を達成することができた.このことが高く評価され,「リアルタイム津波浸水被害推計システム」として内閣府の災害対応機能に組み込まれることになった.また,文部科学大臣表彰,オープンイノベーション大賞など,産学連携の面でも高く評価されたことで,災害時の実用システムとしての完成度を高めることができた.

リアルタイム被害予測において最もチャレンジングな研究要素は,被災した社会の動態・全体像のリアルタイム把握である.使用できる携帯電話位置情報からだけでは,社会動態全体の把握が困難であり,他のセンシングデータの活用によりそれを補完する研究が必要である.今年度の研究成果においてその問題解決への展望が得られたことは大きな進展である.シミュレーションにより,即時に被害状況および病院の被害状況を予測し,医療機関の機能維持,病院の支援に資するための予測モデルの体系を検討した.主要な成果は以下の通り.1)国土地理院のGEONETによるリアルタイム地殻変動情報を用いた震源断層即時推定手法を開発した.未知パラメータを事後確率分布として得られるマルコフ連鎖モンテカルロ法(MCMC法)を用いた1枚矩形断層の推定手法を開発した.得られた断層パラメータを初期条件として,リアルタイムで浸水被害予測を行うシミュレーションモデルを開発した.2)浸水域内の動的な人口推定に基づく被災者人口の高度推定手法の構築に取り組んだ.2011年東日本大震災時の携帯電話のGPSデータのラベリングを行い,総人口に対するサンプル率約1%となるデータを抽出した.また,東日本大震災時の死者名簿のジオコーディングを行い,浸水域内の死亡者と浸水深のデータセットを作成した.3)東日本大震災により被害を受けた岩手県,宮城県沿岸地域の医療機関の記録を用いて,被害予測モデル構築に向けた病態遷移パラメーターを設定した.南海トラフ地震を想定したDMATによる大規模地震時医療活動訓練において,事前に収集した津波による被害予測情報,病院の位置情報・建物構造情報,津波による病院への被害予測情報を基に実施し,津波浸水域,ライフラインの状況,病院へのアクセス状況などを検証した.4)マルチエージェントシミュレーションを災害医療活動に適用し,医療救護班の適時・適材・適所の最適配備条件を求めるための災害医療MASの基礎構築に取り組んだ.宮城県石巻市の浸水域内の医療搬送をモデル化し,浸水エリアからの浸水域害の拠点病院への被災者搬送を模擬するシミュレーションを構築した.主な受賞は,文部科学大臣賞「情報化促進貢献個人等表彰」,The Third JDR Awardの2件.初年度は,当初立案した4つの主要課題について,研究メンバーが分担・連携しながら順調に研究を進捗させることができた.特に,津波浸水被害予測チームと災害医療チームは,南海トラフ地震を想定した医療訓練にも参加し,現場の医療活動に近い状況での災害シミュレーションの必要性やニーズの調査を行うことができたため,次年度以降のシミュレーション開発に向けた有益な示唆を得ることができた.研究は当初の計画通りに進行しているため,計画変更は現時点では発生していない.人流データ解析による人的被害の動的推定については,携帯電話の位置情報だけでなく,それを集計・補完した商用データも併用しながら進める予定である.次年度は,リアルタイム津波浸水被害予測と災害医療システムの連携に向けて,工学系と医学系研究者の連携を強化して取り組む.特に,以下の課題に重点的に取り組む.・対象地域でのケーススタディから,想定津波に対する医療施設の影響評価を行う.