hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非対称核子系における単一粒子軌道の変化と集団運動の発現機構の解明

陽子数と中性子数が極端に異なる原子核(非対称核子系、短寿命核)では核子数の非対称度とともに殻構造が大きく変化するのではないかという20年来の問題を解決するために、独自の手法を用いた実験を行った。その結果、^<29>Mg.の励起エネルギー4MeV以下の状態のスピン・パリティを全て(9つの状態)決定することに始めて成功した。第2、第3励起状態がマイナス・パリティ状態であるという新しく発見された事実は、非対称度の変化の伴う殻構造の変化を如実に示すものであり、その原因解明の大きな手がかりを与えた。強い相互作用のもとでの核子多体系である原子核では、殻構造という特異な構造が現れるが、中性子数や陽子数を大きく変化させたときに殻構造がどのように変化するのかという情報は、核内核子・核子間相互作用を理解する上で極めて重要である。本研究は、中性子過剰なMgの同位体において予測される魔法数20が魔法数でなくなり、集団運動が出現する機構を調べることを目的としている。特に、我々独自の手法である、スピン偏極したNaの同位体のβ崩壊を観測することによって、ほとんど知られていない29Mg、30Mg、31Mg、32Mgの励起状態のスピン・パリティを決定する。2007年度は、上記の実験を行うための実験装置の設計・製作を行った後、カナダ国立素粒子原子核研究所TRIUMFに輸送し、11月末から12月にかけてスピン偏極した28Na、29Naビームを用いた実験を行った。我が国から12名、カナダ側3名からなる国際共同研究チームによる。娘核28Mg、29Mgが放出するガンマ線を9台のGe検出器で測定し、それぞれのガンマ線と同時計測されるベータ線の非対称度(偏極方向と逆方向)を測定した。28Mgでは、これまで未知だった準位が一つ発見された。さらに、これまで1+と言われてきた準位のスピン・パリティは2+である可能性が濃厚であるという結果を得た。29Mgでは2つの準位のスピン・パリティを初めて確定することが出来た。この1年間の研究活動によって、来年度以降の30Mg、31Mg、32Mgの構造を突き止める実験の足がかりを築いたと言える。本研究の根幹をなす実験はカナダ国立素粒子原子核研究所TRIUMFで行われるが、加速器の不調によって実験が2010年8月に延期された。そこで、平成21年度は、以下に示すように、これまでに得られたデータの理論的解釈と平成22年度の実験に向けた準備を行った。1.shell modelに基づく理論計算を、この道の大家であるミシガン州立大学のAlex Brownの協力を得て行った。これまでに得られた28Mgおよび29Mgの実験データと照らし合わせ、29Mgの励起状態としてpf-shellの軌道を占めるものが2つあることを初めて指摘できた。2.実験全体をシミュレーションできるよ、新しい手法に基づくモンテ・カルロシミュレーションコードを開発した。これにより、孫核、曾孫核、玄孫核からの放射線の影響、ベータ線が散乱されたり磁場で曲げられる効果を取り入れることができるようになった。その結果、ガンマ線検出器中でのガンマ線の散乱の効果が深刻であることが判明し、ガンマ線検出器のシールドを新たに製作した。3.これまでの実験では不安定核ビーム28Naおよび29Naの偏極度は30%程度でしかなく期待される50%には届かない。その原因として考えられるのは、偏極を保持するための磁場の強度が十分でないことである。そこで、新たに永久磁石からなる磁気回路を製作した。磁場測定を行い、今までの磁場強度840Gの6倍の5kGの磁場が得られることを確認した。
骨折治療を目的としたインテリジェント整形外科デバイスの開発研究

本研究では、骨折部の治療に利用される創外固定器を対象として、創外固定器に発生するひずみを計測し、この情報をもとに固定している骨折部の力学的特性を逆解析的に確定して治癒状況を評価する方法について提案し、その有効性について検討した。具体的な問題として、脛骨中央で起こった開放型の骨折が創外固定された場合を想定し、これに対して作成した有限要素モデルから骨折部の仮骨の特性と創外固定器のひずみの関係を求めた。この関係を用いることで、測定された創外固定器のひずみから仮骨の力学的特性を推定されることが可能となった。平成9年度の研究では、提案した仮骨の力学的特性推定法の基本的な有効性を確認している。平成10年度の研究では、骨の形態や骨折の症状が様々に異なる臨床的な状況下においても本手法が有効性を発揮するように、X線CTから得られた個々の画像データより有限要素モデルを、より正確に効率よく構築する方法の開発に努めた。手順としては、X線CTから得られる骨の横断面の画像に対して画像処理を行うことにより、外形線と髄空線を抽出する。これらの線情報をCADソフトウエアに取り込み、座標系の補正を行った後、互いを結びつけることによって立体モデルを作成する。立体モデルは、有限要素法のプリプロセッサにより要素分割され、各要素に皮質骨、海綿骨および骨折仮骨の材料特性が与えられることによって、個々の症例に対応した有限要素モデルが完成する。以上の方法を、人大髄骨の近位部や脛骨に適用して、実際に有限要素モデルを作成した。また、死体骨を対象にコンピュータで作成した立体モデルと実際の骨との形状を比較し、モデルの形状精度についても評価を行った。以上の計算と実験から、CT画像データより比較的正確な有限要素モデルが効率よく作成できることが確認され、個々の症例に対応した骨折部の力学的特性同定にも効果を発揮することが期待できる。本研究では,骨折部の治療に利用される創外固定器を対象として,創外固定器に発生するひずみを計測し,この情報をもとに固定している骨折部の力学的特性を逆解析的に推定して治癒状況を評価する方法について提案し,その有効性について検討した。具体的な問題として,脛骨中央で起こった開放型の骨折をSmilh&Nephue社製のHex-Fixと呼ばれる創外固定器を用い4本のピンで挟み込むように固定する場合を考えた.骨折した部分には仮骨と呼ばれる軟組織が形成されそれが治癒の進行に伴い徐々に骨化して修復を完了する.この仮骨の特性を以下の様な方法で推定する.すなわち,創外固定された脛骨に既知の外荷重を負荷し,その際に創外固定器に発生するひずみの大きさから,仮骨の力学的特性を求める.また,別の方法としては創外固定器に取り付けた骨延長器により脛骨骨折部に強制的に変位を与え,その時の創外固定器に発生するひずみの大きさから,仮骨の力学的特性を求める方法も試みた.上記の脛骨創外固定のモデルを,多孔質ポリウレタン製の模擬骨とシリコンゴムなどの柔らかい材料からなる模擬仮骨により作成し,これに荷重負荷を与え創外固定器に生じるひずみを測定する実験を行った.さらにはこの有限要素モデルを作成して,同様の力学条件の下で解析を行い,実験と比較検討した.有限要素モデルの妥当性を確認した上で,仮骨の力学的特性(縦弾性係数とポアソン比)を様々に変化させた際の創外固定器に発生するひずみを数値計算で求め,両者の関係を明らかにした.また,はり理論を用いた理論モデルを提案し,これについても同様の計算を行い,有限要素モデルとの比較をすることでその有効性を検討した.骨延長器で強制変位を与える方法についても,同様の実験と有限要素モデルによる計算を行い,仮骨の特性と創外固定器のひずみの関係を求めた.以上の実験と計算結果から,本研究で提案した仮骨の力学的特性推定法が,特に骨折治療の初期において有効であることを確認した.本研究では、骨折部の治療に利用される創外固定器を対象として、創外固定器に発生するひずみを計測し、この情報をもとに固定している骨折部の力学的特性を逆解析的に確定して治癒状況を評価する方法について提案し、その有効性について検討した。

また、死体骨を対象にコンピュータで作成した立体モデルと実際の骨との形状を比較し、モデルの形状精度についても評価を行った。以上の計算と実験から、CT画像データより比較的正確な有限要素モデルが効率よく作成できることが確認され、個々の症例に対応した骨折部の力学的特性同定にも効果を発揮することが期待できる。
時系列解析を応用した臨床検査精度管理システムの開発

本研究によって開発された精度管理システムは、複数の分析装置から得られる、精度管理用データを集約して、各分析項目の最大エントロピー法によるスペクトル解析、非線形最小二乗法による当てはめ曲線の作成、ウェーブレット解析による変動要因の特定までの一連の作業を可能にした。また、一元化された精度管理データを用いた高度な解析能力をもつ体系的な解析システムの開発によって、臨床検査の現場での分析装置の稼働状況の恒常的な監視を可能にした。本システムにより分析可能となった対象領域は、電解質、酵素、金属、蛋白・膠質、糖質、脂質、含窒素化合物、生体色素、尿成分など臨床化学領域および免疫化学領域のほぼ全項目である。本精度管理システムによる解析によって、臨床検査の分析精度に関する新たな知見を明らかにすることができた。すなわち、1.臨床検査の分析精度に影響を及ぼす主要要因は、分析装置の稼働時間と休止時間との周期に起因する変動、標準物質によるキャリブレーションによる切断点および精度管理に用いる管理物質の劣化による変動の重畳で構成され基底変動を呈している。2.基底変動を構成している変動要因は、回避することは不可能であるが、分析担当技師が本システムによる解析データを用いて、その変動による影響を最小限に留めるように介入してコントロールすることができる。3.電解質や酵素系など共通の反応系をもつ分析項目群間による多変量的解析では、基底変動か異常変動かの発生要因の区別に関わりなく交互作用的な相関関係が認められ、系統的変動要因と偶発的変動要因の鑑別が可能である。本精度管理システムは、施設内精度管理法として従来にない高度な解析手法と解析精度を有しており、検査試薬の品質や分析環境の整っている現代の臨床検査室状況に適合した新しい理論による精度管理の実用化を可能にした。
シンドビスウイルスの腫瘍選択的溶解性機構の解明

癌の新規治療法を開発するために、選択的腫瘍溶解性を示すシンドビスウイルスAR339株を分離同定し、腫瘍溶解責任遺伝子の解析を行った。このウイルスには3つの構造蛋白遺伝子(カプシド蛋白遺伝子capsid、エンベロープ蛋白遺伝子E1, E2)があり、腫瘍細胞傷害性を検索した結果、E1、E2に高い傷害性があった。E1による細胞傷害性の報告はなく新しい機能と考えられ、E1タンパクが新たながん治療薬と期待できた。各種の悪性腫瘍細胞株(子宮頸癌、神経芽腫、肝細胞癌、口腔癌、肺癌、胃癌)で、選択的腫瘍溶解性を示すシンドビスウイルスAR339株の遺伝子変異の解析と、腫瘍溶解責任遺伝子の解析を行った。AR339株の構造蛋白遺伝子(カプシド蛋白遺伝子capsid、エンベロープ蛋白遺伝子E1, E2)の塩基配列の解析を、作成したシークエンスプライマー16個を用いて、PRISM310Genetic Analyzer(ABI)で行った。その結果、E2領域に12塩基挿入があり、全構造蛋白遺伝子の塩基数は4117bpとなっていた。また、同E2領域には点変異が2か所あり、アミノ酸がAspからGlyへと、ValからGluへと変化している部位があった。現在までに、変異の報告はあるが、挿入の報告はないため、データーベースへ、Sindbis virus genomic RNA, 26SmessengerRNA reagion, complete sequence, ov-100 variantとして登録をした。次に、腫瘍溶解責任遺伝子の同定のために、各構造蛋白遺伝子をPCR法にてクローニングを行い、各構造蛋白遺伝子の発現ベクター(pCI-neo Manmalian Expression Vector)を作成し、リポフェクション法にて各種悪性腫瘍細胞株(扁平上皮癌、神経芽腫)に遺伝子導入し、蛋白を発現させ、細胞形態の観察と、生存率の測定を行った。結果は、コントロールと比較して、細胞傷害性が高かった遺伝子は、扁平上皮癌ではE1とE2で、神経芽種ではE1であった。形態観察からは腫瘍溶解はアポトーシスであることから、E1遺伝子が細胞内でのアポトーシスを誘導していると推測できた。今後は、E1遺伝子内の腫瘍溶解責任部位の検討と、E2の変異と腫瘍選択性の関連の検討を、欠損株や変異株を作成して解析を行っていく。本研究は、シンドビスウイルスを新規腫瘍溶解性ウイルスとして癌治療へ応用するために、腫瘍溶解メカニズムの解明を目的としている。今年度は、前年に引き続き、我々が分離同定した悪性腫瘍細胞株で選択的腫瘍溶解性を示すシンドビスウイルス(Sindbis virus genomic RNA, 26S messenger RNA reagion, complete sequence, ov-100 variant)の各構造蛋白遺伝子(カプシド蛋白遺伝子capsid、エンベロープ蛋白遺伝子E1,E2)発現ベクターを、さらに多くの各種悪性腫瘍細胞株(扁平上皮癌、神経芽腫)に導入し、細胞傷害性の観察と測定を行なった。各構造タンパクの細胞傷害率は、扁平上皮癌細胞株に対して、E1、E2がそれぞれ70-80%であった。また、U-V不活化シンドビスウイルスで傷害性を示した神経芽腫細胞株に対しては、E2が40%であったが、E1ではより高い50-60%であった。E1、E2による細胞傷害は、ウイルス感染時と同様にアポトーシス様であった。これまでに、E1の機能には膜融合能の報告はあるが腫瘍傷害性は知られていない。そこで、E1蛋白の新たな機能の責任部位同定を行うために、E1の膜融合ドメインあるいは膜貫通ドメインの欠失株を作製し、同様に細胞傷害性を検索したが有意な差は見られなかった。以上の結果から、シンドビスウイルスの腫瘍選択的溶解性の要因には、新たに同定されたE1の腫瘍傷害性が関わり、その機能にはE1全長タンパクの構造が必要であることが確認できた。また、今後、E1、E2のコンポーネントを新規抗腫瘍製剤に応用可能であることが示唆された。
トロポノイドを基盤にした機能性ホストの合成と性質

近年,筆者はトロポノイドの構造的な特徴を活かした機能性ホストの開発を行っている。これまでに,トロポノイドに種々のイオノファー(アームドクラウン,アザクラウンエーテル,大環状ポリアン,シクロファン)を組み合わせたトロポノイドイオノファーを合成し,その金属イオンに対する錯体形成挙動を評価した。今回,蛍光分子(アントラセン,ナフタレン),トロポン並びにジアザクラウンエーテルを組み合わせたトロポノオイドイオノファーを合成し,その光化学的性質と重金属イオンに対する錯形成評価を試みた。N-アンスリルメチル-N'-トロポニルジアザ-18-クラウン-6エーテルはメタノール溶液中9-メチルアントラセンの発光強度の400分の1という非常に弱い発光を与えた。この発光強度の現象は窒素原子から励起されたアントラセンヘの光誘起電子移動による蛍光消光により説明することができる。また,各種金属イオン存在下での蛍光スペクトルを測定したところ,N-アンスリルメチル-N'-トロポニルジアザ-18-クラウン-6エーテルは平衡定数・発光強度変化共に高い銅イオン選択性を示した。ビスアンスリルメチルジアザ-18-クラウン-6エーテルはカリウムイオン選択性を示すことから,N-アンスリルメチル-N'-トロポニルジアザ-18-クラウン-6エーテルは銅イオン蛍光分析試薬として利用できる。一方,トロポノイドアザマクロサイクルの分子集合体への応用として,トロポノイドアザマクロサイクルをコアに有する液晶化合物を合成した。ビストロポニルピペラジン誘導体はエナンチオトロピックにスメクチックC相を発現することを見い出した。さらに,そのX線結晶構造解析の結果から,ビストロポニルピペラジン誘導体は結晶状態で,分子長軸が層法線に対して30度チルトした層構造を形成していることを見い出した。近年,我々はトロポノイドの構造的な特徴を活かした機能性ホストの開発をおこっている。今回,トロポノイドに種々のイオノファー(アームドクラウン,アザクラウンエーテル,大環状ポリアミン,シクロファン)を組み合せたトロポノイドイオノファーを合成することができた。各種トロポノイドイオノファーの水銀イオン液膜輸送実験をおこなったところ、トロポノイドチオアームドクラウンエーテルは水銀イオンを高速で液膜溶媒に抽出するが,5M塩酸への逆抽出をおこなうことはできなかった。このことは,トロポンカルボニル酸素とチオアームドクラウンドナーが水銀イオンと強く配位しているためと考えられる。非環状型ポーダンドはトロポノイドジチオクラウンエーテルよりも水銀イオン親和性が著しく低下し,トロポノイドテトラチアシクロファンは液膜溶媒(クロロホルム)に対する溶解性が乏しく,水銀イオンの輸送速度も遅い。これらのことから,優れた水銀イオン輸送キャリアーの分子設計としては,1)トロポン官能基が錯体形成ではなく逆抽出を促進する。2)液膜輸送溶媒に対する溶解性が高い。3)環状構造が好ましいことがわかった。トロポノイドジアザクラウンエーテルは金属イオン存在下で顕著なUVスペクトル変化を示すことから,トロポン環が金属イオンを検出するためのクロモファーとして利用できることを見い出した。X線結晶構造解析の結果から,トロポンクロモファーの錯体形成前後の構造変化と機能を解明することができた。さらに,蛍光分子(アントラセン,ナフタレン),トロポン並びにジアザクラウンエーテルを組み合せたトロポノイドフルオロイオノファーを合成することができた。
造影MR血管撮影の最適化に関する基礎的および臨床的研究

1.MR血管撮影(MRA)の撮像を1.5-Tの臨床用MR装置と4.7-Tの実験用MR装置を用いておこなった。プラスチックチューブを連結させた血管モデルを試作し、この内部に定常流、拍動流および乱流が通過する実験系を確立した。これをMR装置の中に設置して流速と流量を変化させ、time-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することによって、最適なMRA像の得られるパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。2.実験動物を用いた撮像実験をおこなった。全身各部位の血管系(動脈および静脈)についてtime-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用し、最適なMRA像の得られるパルス系列と造影剤の注入方法を検討した。種々の程度の狭窄部位を人為的に作成し、time-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することにより、狭窄部位を最も正確に描出しうるMRAのパルス系列と造影剤の注入方法を検討した。3.血管疾患が疑われる症例について、上記と同様のMRAの撮像を施行してMRAによる病変の診断能力を検討した。脳血管疾患(モヤモヤ病)と大動脈疾患(高安動脈炎)の症例についてMRAおよび造影MRAを施行し、その所見を従来の血管撮影の所見と比較した。最適化したMRAおよび造影MRAは従来の血管撮影と同等の所見を示し、脳血管と大動脈において高い診断能力を示すことを明らかにした。頭頚部血管腫の症例について造影MRAを施行し、その所見を病理組織学的所見と比較した。最適化した造影MRAは血管腫の診断とともに、その組織分類をも決定できることを示した。4.現在はこれらの実験結果を参考にしながら、ボラティアや様々な血管病変を持つ症例に対してMRAを施行している。今度とも、全身各部位の動脈および静脈について最適なMRAが得られる撮影条件を検討していく予定である。2.プラスチックチューブを連結させた様々な形状の血管モデルを試作し、この内部に定常流、拍動流および乱流が通過する実験系を確立した。3.血管モデルをMR装置の中に設置して流速と流量を任意に変化させ.tine-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することによって、最適なMRA像の得られふパルス系列(繰り返し時間(TR)、エコー時間(TE)、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。4.実験動物を用いて、全身各部位の血管系(動脈および静脈)についてtime-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用し、最適なMRA像の得られるパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。5.血管モデルにおいて種々の程度の狭窄部位を作成し.time-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することにより、狭窄部位を最も正確に描出しうるMRAのパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。6.実験動物において種々の程度の狭窄部位を人為的に作成し、time-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することにより、狭窄部位を最も正確に描出しうるMRAのパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。7.これらの実験結果を参考にしながら、ボラティアや様々な血管病変を持つ症例に対してMRAを施行し、全身各部位の動脈および静脈について最適なMRAが得られる撮影条件を検討した。

今度とも、全身各部位の動脈および静脈について最適なMRAが得られる撮影条件を検討していく予定である。2.プラスチックチューブを連結させた様々な形状の血管モデルを試作し、この内部に定常流、拍動流および乱流が通過する実験系を確立した。3.血管モデルをMR装置の中に設置して流速と流量を任意に変化させ、time-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を便用することによって、最適なMRA像の得られるパルス系列(繰り返し時間(TR)、エコー時間(TE)、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。4.実験動物を用いて、全身各部位の血管系(動脈および静脈)についてtime-of-flight法.phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用し、最適なMRA像の得られるパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。5.血管モデルにおいて種々の程度の狭窄部位を作成し、time-of-flight法.phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することにより、狭窄部位を最も正確に描出しうるMRAのパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。6.実験動物において種々の程度の狭窄部位を人為的に作成し、time-of-flight法.phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することにより、狭窄部位を最も正確に描出しうるMRAのパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。7.これらの実験結果を参考にしながら、ボラティアや様々な血管病変を持つ症例に対してMRAを施行し、全身各部位の動脈および静脈について最適なMRAが得られる撮影条件を検討した。3.血管モデルをMR装置の中に設置して流速と流量を任意に変化させ、time-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することによって、最適なMRA像の得られるパルス系列(繰り返し時間(TR)、エコー時間(TE)フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。4.実験動物を用いて、全身各部位の血管系(動脈および静脈)についてtime-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用し、最適なMRA像の得られるパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。5.血管モデルにおいて種々の程度の狭窄部位を作成し、time-of-flight法、phase contrast法およびガドリニウム造影剤を使用することにより、狭窄部位を最も正確に描出しうるMRAのパルス系列(TR、TE、フリップ角、フロー感度など)と造影剤の注入方法を検討した。
脳血流と脳波の簡易同時記録機器の開発

脳機能の評価は様々な生理学的手法がある。本研究では脳神経外科領域において脳血流と脳波という観点から脳機能を評価することを目的とする。もやもや病には脳梗塞や脳出血の予防にバイパス手術が行われる。また未破裂脳動脈瘤に対して出血予防のために動脈瘤クリッピング術が行われる。これらの症例において手術中に皮質脳波と血流を同時に評価した。結果、もやもや病ではバイパスによる血流改善が脳波の高周波成分の変化と関係があることがわかった。脳動脈瘤クリッピング手術では虚血状態で随意運動と運動誘発電位に乖離があった。本研究の成果は脳機能に対する脳血流と脳波の関係を明らかにし、手術を安全効果的に行うことに寄与する。脳外科手術では脳機能と病態との両面から治療適応や術式選択が評価される。脳機能評価には虚血、神経細胞や神経線維の電気生理学的異常をの評価が重要である。現在標準的に行われている血流評価であるPET、SPECTは撮影のために核種を準備し、設備も大がかりなものが必要である。このため、手術中への応用は困難で、通常ドップラーや血管撮影が用いられる。電気生理学的には脳波をsingle ubitから脳表電極まで多様な方法で記録し解析が可能である。画像診断として近年注目されているMRIを用いたASL法やDSC法は核種は必要なく、緊急的な検査は行えるものの、3TのMRIが必要であるなど制約も多く、高磁場検査の特性上、脳波との簡便な同時測定は困難である。我々はてんかんやもやもや病において焦点診断、血流診断、脳波周波数解析を行い、脳波と血流との相関を評価している。てんかん、もやもや病や脳梗塞患者において、頭皮上からの計測結果を術前に必要な検査であるMRI、PET、SPECTと比較して術前病態解明は順調に進んでいる。最終的には術中のてんかん焦点診断・摘出や血管バイパス吻合状況の判断、術中脳機能モニタリングとしてのデバイス開発に進むように研究を進めている。本年度の研究は脳神経外科治療の対象となる疾患の病態においてバイパスや脳波変化が術中脳機能とどのようにかかわっているかを覚醒下手術も用いることによって行っている。虚血状態で随意運動と運動誘発脳電位にかい離があることを論文として発表した。脳波血流同時記録のデバイス開発よりもその基礎となる脳波と血流の相関を見ることに時間と労力が必要である。脳神経外科脳波脳血流同時測定のデバイスは脳局所活動を検出するものであり、現在の脳神経外科手術中に評価できる脳活動もやはり局所活動である。健常人での脳活動変化は微細であり、デバイス開発の効果実証は困難である。よって、脳外科手術中に検証できる脳活動の研究を進め、その病態や治療を検出することを先ず目標とする。解析用パーソナルコンピューターの購入予定を次年度に変更した。また研究成果の論文作成に係る経費及び学会発表に係る経費の支出がなかった。データ解析を進め、平成26年度に発表できなかった研究成果を論文、学会等で発表するための経費とする。
微細藻類の産生する生物活性物質の生合成経路の解明ならびにその応用に関する研究

渦鞭毛藻Alexandrium hiranoiが生産するポリエーテルマクロライド:ゴニオドミンAの生合成経路に関する知見を得た。Provasoliの栄養塩添加海水に抗生物質(ペニシリンG、ポリミキシンB、ストレプトマイシン、ネオマイシン、クロラムフェニコール)を添加した培地を用い、A.hiranoiを植え継ぐと同時に^<13>C標識化合物(酢酸、メチオニン、グルコース)を投与し、照度500μEm^<-2>S^<-1>、明暗サイクル12L-12D、温度25°Cの条件で約1ヶ月間培養を行った。藻体から標識ゴニオドミンAを単離し、^<13>CNMRのシグナル増強によって標識位置を決定し、図に示す標識パターンを得た。40個の炭素が酢酸によって標識され、そのパターンから酢酸がTCAサイクルを経由してゴニオドミンAに取り込まれるとすると、ポリケチド以外にトリカルボン酸、コハク酸、マロン酸などの生合成前駆体が推定された。その他、メチオニンにより1個のメチル基が導入され、さらに、酢酸もメチルオニンも導入されなかった2つの炭素がグルコースによりシグナルが増強された。以上、ゴニオドミンAは一般のポリケチド経路によって生合成されるのではないことが判明した。微細藻類の産生する生物活性物質の生合成経路の解明ならびにその応用に関する研究を行い以下の成果をあげることができた。A. hiranoiの培養はProvasoliのES栄養塩添加培地を使用し、51カブ型フラスコならびに101の広口ビンを用いて、後者については弱く通気しながら行った。後者の培養の方がGoniodomin Aの収率が前者の2倍程度(約1.5mg/101)で効率がよかった。また、標識酢酸を添加する場合には、無菌化培養を行なう必要があるので各種抗生物質を添加して無菌化をチェックした。その結果、ペニシリンG50μg/ml;ポリミキシンB50μg/ml;ネオマイシン2.5μg/ml;ストレプトマイシン50μg/ml;クロラムフェニコ-ル0.5μg/mlを添加すれば無菌化されることがわかった。なお、無菌チェックはMM23検査培地を用いて行った。酢酸ナトリウム-1,2- ^<13>C2 50mg/l;酢酸ナトリウム-1- ^<13>C 50mg/l;酢酸ナトリウム-2- ^<13>C 50mg/lおよび上記の抗生物質をそれぞれ101広口ビンに添加し培養を行った。培養藻体を吸引ろかにより収穫し、メタノ-ルで抽出後、溶媒分画、シリカゲル、ODSのカラムクロマトグラフィ-および逆相系のHPLCにより標識Goniodomin Aを単離した。収率は101あたり1-1.5mg程度であった。標識Goniodomin Aはそれぞれ300MHzのNMRにより13Cスペクトルを測定し、標識パタ-ンの解析を行った。以上の結果に基づき、現在Goniodomin Aの生合成経路を解明中である。Provasoliの栄養塩添加海水に抗生物質(ペニシリンG、ポリミキシンB、ストレプトマイシン、ネオマイシン、クロラムフェニコール)を添加した培地を用い、A.hiranoiを植え継ぐと同時に^<13>C標識化合物(酢酸、メチオニン、グルコース)を投与し、照度500μEm^<-2>s^<-1>、明暗サイクル12L-12D、温度25°Cの条件で約1カ月間培養を行った。藻体から標識ゴニオドミンAを単離し、^<13>CNMRのシグナルの増強によって標識位置を決定し、図に示す標識パターンを得た。

その他、メチオニンにより1個のメチル基が導入され、さらに、酢酸もメチオニンも導入されなかった2つの炭素がグルコースによりシグナルが増強された。以上、ゴニオドミンAは一般のポリケチド経路によって生合成されるのではないことが判明した。
電子サイクロトロン共鳴加熱の加熱特性評価

磁場閉じ込め核融合では約1億度の超高温プラズマを生成し長時間維持することが必要とされる。これを実現させるためには高効率・大電力な電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)と,核融合プラズマの熱・粒子輸送の制御が必須である。加熱の高効率化及びECRHによる輸送制御のためには、加熱特性を正確に評価する必要がある。そのため、(1)入射ミリ波の電力及び偏波モニターの高時間分解能化、(2)プラズマに吸収される加熱電力の空間分布評価のための電子サイクロトロン放射計測の計測領域拡張、(3)プラズマ中の電子熱速度の非等方性計測のための偏光分光計測器の開発を行った。本研究では、核融合プラズマを加熱する主要な手法である電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)の加熱特性を実験的に評価することを目的としている。具体的には、(1)入射EC波の電力及び偏波計測、(2)プラズマに吸収される加熱分布評価、(3)プラズマ中の電子熱速度の非等方性及び高速電子の計測の3点について研究開発を進めている。(1)について、入射EC波電力及び偏波計測モニターの検出部に用いられているADC(Analog digital converter)付きFPGA(Field Programmable Gate Array)のプログラムを改良することにより、約20ミリ秒サンプリングであった計測の時間分解能を約100マイクロ秒に向上させることに成功した。また、韓国のトカマク型磁場閉じ込め核融合装置(KSTER)においても偏波計測器が開発されている最中であり、核融合科学研究所(NIFS)で開発を進めている本モニターの検出部FPGA付ADCをKSTERでも適用できるようにしている。(2)の加熱吸収分布評価について、評価に用いる電子温度データを計測する電子サイクロトロン放射(ECE)計測の加熱位置付近での計測領域を広げるために、ノッチフィルタの開発・評価を進めた。加熱位置付近での高時間分解能な電子温度計測は加熱分布評価に極めて重要であり、さらには、加熱位置での輸送現象の明確化などの物理機構解明にも貢献する。(3)について、プラズマ中の電子熱速度の非等方性及び高速電子を計測する機器である偏光分光計測器は、1/2波長板の回転機構及びシステム以外についてはおよそ一通り完成している。1/2波長板の回転機構及びシステムを作製するための機器及び手段は揃い、開発を進めている。昨年度予定されていたLHD(大型ヘリカル装置)実験が中止された。そのため、昨年度は予定されていた計画に比べて、各計測機器の時間分解能や計測領域、計測精度、汎用性の向上など性能改善を目的とする開発の割合を大きくした。核融合発電炉の条件を満たす超高温プラズマを生成・維持するためには,高効率な大電力電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)を行うことが必須である。加熱の高効率化に際して加熱特性評価が必要不可欠とされるため,本研究では加熱特性として重要なパラメータである1.入射EC波の電力及び偏波,2.プラズマに吸収される加熱電力の空間分布,3.プラズマ中の電子熱速度の非等方性及び高速電子,の3点について実験的に評価する手法を開発している。1.について、既に開発したモニターにより入射EC波の電力及び偏波計測には成功している。今後のフィードバック制御に向けて、計測をリアルタイム化・高時間分解能化・高精度化するために検出部に使用しているプログラムを書き込める回路FPGAの改良を進めている。また、本モニターの検出部FPGA付ADCを韓国の核融合研究機関NFRIでも適用できるように開発を進めた。2.の加熱吸収分布評価について、評価に用いる電子温度データを計測するECE計測の加熱位置付近での計測領域を広げるためをノッチフィルタを開発し、要求性能を満たしたものの製作に成功した。3.について、プラズマ中の電子熱速度の非等方性及び高速電子を計測する機器である偏光分光計測器の光学素子の特性を明らかにし、計測器が一通り完成した。核融合科学研究所の大型ヘリカル装置で行われるプラズマ実験において、本計測器を用いて初期データを取得した。平成27年度に行った装置及び解析法の開発を引き続き進め、前述【研究実績の概要】で述べた加熱特性を表すパラメータを計測可能にする。大電力ミリ波発振器から放出された電力及び偏波が既知なEC波を開発したモニターで計測し、モニター感度及び位相の絶対校正を行うことで定量的に電力及び偏波を実時間計測可能にする。絶対校正後はLHDへ実装し実験中は常時、入射EC波の電力及び偏波を計測する。また、検出器として用いているFPGA付ADCに回路用言語を用いて偏波計算の解析プログラムを書き込み、計測の時間分解能を向上させる。吸収電力評価法の開発を進める。次サイクルLHD実験で、加熱吸収電力評価に適した実験を行い、新たな吸収電力分布評価法を適用する。

実験では開発した入射電力及び偏波実時間計測モニター及び偏光分光計測器のデータも取得する。ECRHを高速にオンオフ変調(100Hz)入射し、ECRH開始時間を基準として電子温度データに条件付き平均化法を適用することで、より高精度に電子温度分布の時間変化を求める。得られた吸収電力分布とレイトレース計算を比較することで相互に妥当性の検証及び加熱物理的な考察を行う。平行して偏光分光器の1/2波長板の回転機構及びその回転角の検知・制御システムの開発を進める。1/2波長板を10Hz程度の速さで回転させ、10Hz毎に垂直2成分の偏光を検出することで偏光度を計算する。偏光分光計測器をLHDに実装し偏光度を測定し、電子の速度成分非等方性について考察する。以上についてまとめ、学会発表及び論文投稿する。28年度が最終年度であるため、記入しない。核融合28年度が最終年度であるため、記入しない。
高等真核細胞のクロマチン構造動態とゲノム機能発現制御機構の網羅的解明

本研究課題で得られた実績の概要は次のとおりである。(1)クロマチンアセンブリーファクターでありヒストンシャペロンであるCAF-1,ASF-1欠損DT40株は酵母や植物と違って致死性を示し、高等真核細胞の生存に必須であることを初めて明らかにした。(2)ヒストンシャペロンであるHIRAはN-末端のWDリピートでCAF-1p48と、C-末端のLXXLLモチーフでHDAC2と結合することを明らかにした。(3)HIRA欠損DT40株は増殖速度が低下し、これはそのN-末端領域に基づくこと、この低下はN-末端領域の導入で回復することなどを明らかにした。
口臭物質メチルメルカプタンの粘膜上皮細胞の破壊を介した炎症誘導作用の解析と意義

(1)pH計の開発に関しては、17年度に立ち上げた、センサーモジュールとネットワークモジュールで構成される、センサーモジュール用微弱無線モジュールを用いた装置を改良するまでにはいたらなかった。この無線モジュールとpHセンサーの両方を組み込んだ装置は大きさがおおきいこと(24mmx24.5mm)と、電源が少なくなるとノイズが大きくなるなどの欠点があった。ボタン型の小型リチウムイオン2次電池1個でセンサーモジュール、送信モジュールの消費電力をまかなうために、どうしても容量に限界があった。今後はこの点の改善が必要と考えられた。(2)硫酸アトロピン服用前後のpH変化を下顎前歯部舌側、上顎前歯部唇側、上顎臼歯部頬側の3箇所においてモニターした。硫酸アトロピン服用40分から60分後に、安静時唾液は各被験者とも服用前の約50%に減少することを確認した。その間のpHモニタリング結果は各部位ともpHが硫酸アトロピン服用前より低下する減少が認められた。その低下率は、下顎前歯部舌側が最も大きく、唾液分泌速度の影響を最も強く受けていることが伺われた。(3)口腔内一箇所にpHセンサーを取り付けて、ガム咀嚼中のpHをモニターした結果では、ガム咀嚼後、約2分後にpHは最大(約8.2)になり、約5分後にはpH7以下に下がり、徐々に下降することが示された。分泌量の影響はガム咀嚼中は効果があることが示された。口臭原因物質は、メチルメルカプタンを中心とする硫化化合物である。幾つかの報告は、口臭症患者のメチルメルカプタン量と歯周疾患の病態に正の相関関係が存在することを示している。ごく最近、メチルメルカプタンは、幾つかの歯周病原性細菌が有するL-methionine-α-deamino-γ-mercaptomethane-lyase (METase)により産生されることが明らかとなった。これらの知見から、メチルメルカプタンは、歯周病原性細菌由来の病原性因子として、本疾患の病態の成立・進行に密接に関係している可能性を考察した。歯肉溝の粘膜上皮細胞は、歯周病原細菌の侵襲から、生体を保護する「生態防御の最前線」に位置する。しかしながら、その破綻機構は不明である。メチルメルカプタンは細胞障害作用を有していることが示されているので、このターンオーバーを破綻させ、感染を成立させる可能性が考えられる。そこで、メチルメルカプタンは、上皮細胞をネクローシスに陥らせ、ターンオーバーを破綻させ、組織を破壊すると同時に感染を成立させる可能性を考え実験を行った結果、強いネクローシス誘導作用があることを確認した。また、歯周炎の病態である歯肉組織の炎症と骨吸収の成立には、骨吸収性炎症性サイトカイン(IL-1、TNF-α、並びに、IL-6)が、密接に関与している。そこで、ネクローシスを起した口腔上皮細胞の上清中に、炎症性サイトカインを誘導する物質が存在することを見出した。とのことは、メチルメルカプタンが、上皮破壊だけでなく、炎症反応を誘導することを示唆するもので、意義あることと考えられる。実際、最近、ネクローシスに陥った細胞由来の様々な分泌物質が、炎症性サイトカインを誘導し、その中心的な物質としてHigh Mobility Group-1(HMGB-1)蛋白質が報告されている。よって、HMGB-1蛋白質がメチルメルカプタン誘導性ネクローシス上皮細胞群から分泌されるか否か検討中である。ごく最近、メチルメルカプタンは、幾つかの歯周病原性細菌が産生されることが明らかとなった。従って、メチルメルカプタンは、歯周病原性細菌由来の病原性因子として、本疾患の病態の成立・進行に密接に関係する可能性を考察した。歯肉溝の粘膜

上皮細胞は、歯周病原細菌の侵襲から、生体を保護する「生態防御の最前線」に位置する。しかし、その破綻機構は不明である。メチルメルカプタンは細胞障害作用を有していることが示されているので、このターンオーバーを破綻させ、感染を成立させる可能性が考えられる。そこで、メチルメルカプタンは、上皮細胞をネクローシスに陥らせ、ターンオーバーを破綻させ、組織を破壊すると同時に感染を成立させる可能性を考え実験を行った結果、強いネクローシス誘導作用があることを確認した。また、歯周炎の病態である歯肉組織の炎症と骨吸収の成立には、骨吸収性炎症性サイトカイン(IL-1、TNF-α、並びに、IL-6)が、密接に関与している。そこで、ネクローシスを起した口腔上皮細胞の上清中に、炎症性サイトカインを誘導する物質が存在することを見出した。このことは、メチルメルカプタンが、上皮破壊だけでなく、炎症反応を誘導することを示唆するもので、意義あることと考えられる。実際、最近、ネクローシスに陥った細胞由来の様々な分泌物質が、炎症性サイトカインを誘導し、その中心的な物質としてHigh Mobility Group-1(HMGB-1)蛋白質が報告されている。そこで、ネクローシス細胞の培養上清を抗HMGB-1抗体を用い,除去したところ,サイトカイン誘導能が消去された。従って、メチルメルカプタン誘導性ネクローシス上皮細胞群から分泌されるHMGB-1は、歯周炎のサイトカイン誘導に密接に関与する可能性が示された。
骨肉腫の肺転移形成と血液凝固・線溶因子との関連

ヒト骨肉腫cell line "143B"の核にGFP、細胞質にRFPが発現した2色の蛍光を有する143B-dualを使用し、転移能の異なる複数のcell lineを最初に樹立した。それらの細胞におけるuPA、PAI-1、TFの発現量をElizaとPCRで確認し、uPAとPAI-1が転移能と強く関連している事が証明された。現在は143BにおけるuPAとPAI-1のshRNAを行い、in vivoにおいて転移能がどのように変化するかを観察する予定である。本年度はまず、転移能の異なる骨肉腫細胞を数種類樹立した。ヒト骨肉腫cell line 143Bの核にGFP、細胞質にRFPが発現した2色の蛍光を有する143B-dualが作成済であったため、この143B-dualをヌードマウスの尾静脈に注射し実験肺転移を作成、それを培養細胞株に戻すin vivo細胞継代を行った。そこで樹立したcell lineを143B-LM1とし、このcell lineを用いてin vivo継代を更に繰り返して行い、143B-LM2,143B-LM3,143B-LM4まで樹立した。次にこれらの肺転移形成能を調べた。それぞれのcell lineを1×10^6個ヌードマウスに尾静注し、2週間後に肺を切除して、肺転移の個数を蛍光顕微鏡を用いて定量化した。またヌードマウスの脛骨に2×10^5個細胞を移植し同所移植モデルを作成。移植4週後に同じように肺を切除して、肺転移の個数を蛍光顕微鏡を用いて定量化した。その結果、in vivo継代の数が増すごとに転移能が上がっていくことを確認した。今回の結果から、転移能の異なる骨肉腫の細胞株を4種類得ることができた。転移能が上がるに連れて上昇していく分子や蛋白を見つけることで、骨肉腫の肺転移の治療につながっていくと考えている。このcell lineは今回の凝固・線溶因子の実験のみならず、他の因子の解析にも使用することができる。また、これらのcell lineすべてに蛍光蛋白が安定して発現していることも確認しており、転移能の違いによる細胞動態の観察もsingle cellレベルで可能である。次年度は、本年度の結果に基づいて、ElizaやPCRで各cell lineにおける線溶関連因子の発現をまず確認していく予定である。次にshRNAで最も転移能の高かった143B dual LM-4におけるPAI-1、およびuPAの発現をブロックしたcell lineを作成し、その腫瘍形成能・転移能を比較する実験を計画したが、shRNAが軌道に乗らず、現在も実験を継続中である。また同時に骨肉腫の同所移植モデルを作成し、PAI-1およびuPAの中和抗体を投与し、マウスの肺転移の発生および生存率に差が出るかを確認していく予定である。本年度中に凝固・線溶因子の発現に関してElizaやPCRまで行う予定であったが、in vivo継代による転移能の異なるcell lineの樹立に予想以上に時間を要したため、行うことができなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は、最初にElizaやPCRで各cell lineにおける線溶関連因子の発現をまず確認していく予定である。次に、高転移株で発現が亢進していた因子をshRNAでノックダウンし、ノックダウンすることで肺転移形成能がどうなるかを確認する。また骨肉腫の同所移植モデルを作成し、転移にプラスに関与していた因子の中和抗体を用いることで、マウスの肺転移の発生および生存率に差が出るかを確認し、骨肉腫に対する分子標的治療薬となるかについて検討を行なっていく。
光学活性な電子スピン非局在型安定中性ラジカルの創出と物性開拓

近年、分子磁性体研究の新しい展開として、光学活性な安定有機ラジカルを基盤としたキラル磁性体に注目が集まっており、これまでにいくつかの安定なキラル中性ラジカルが報告されている。それらは、いずれも局在型の電子スピン構造を有するニトロキシド型中性ラジカルを基盤としており、不斉の起源となる不斉炭素中心は電子スピンが存在するN-O基とは離れた部位に存在している。本研究者は、フェナレニル骨格を基盤とした平面型の縮合多環炭化水素ラジカル(「開殻グラフェンフラグメント」)についての研究を長年にわたり行っており、空気中でも安定な有機ラジカルの電子スピン非局在性に基づく様々な新しい物性・機能を実現してきた。これらの研究から得られた知見を基に、近年、ヘリセン型構造を有するπ拡張型ジアザフェナレニル中性ラジカルを設計・合成し、PおよびM体の光学活性体としてそれぞれ単離に成功した。本研究では、平面π電子系の安定中性ラジカルにヘリセン型キラリティを導入した新たな安定有機中性ラジカルを合成し、電子スピン特性と光学特性の両方を併せ持つ「新物性創出のための感応性化学種」の開発を進めている。6-オキソフェナレノキシルを[4]ヘリセン骨格に組み込んだ有機中性ラジカルの合成にH25年度に初めて成功した。H26年度においては、この中性ラジカルの合成スケールを向上させ、各種の物性測定に必要な量の合成を検討してきた。その結果、中性ラジカル前駆体であるラセミ体のアニオン種についての単結晶X線構造解析に成功し、分子構造に関する詳細な情報を得ることができた。また、電子スペクトルやサイクリックボルタンメトリー、各種の溶液ESR測定等を実施することで、電子スピン構造や酸化還元能に関する情報を収集することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。それらは、いずれも局在型の電子スピン構造を有するニトロキシド型中性ラジカルを基盤としており、不斉中心は電子スピンが存在するN-O基とは離れた部位に存在している。この研究から得られた知見を基に、近年、ヘリセン型構造を有するπ拡張型ジアザフェナレニル中性ラジカルを設計・合成し、P, M体のラセミ体として単離し、キラルカラムを用いたHPLCを用いて光学活性体に分割することができた。本研究では、平面π電子系の安定中性ラジカルにヘリセン型のキラリティを導入した新たな安定有機中性ラジカルを合成し、電子スピン特性と光学特性の二つを併せ持つ「新物性創出のための感応性化学種」の開発を進めている。H25年度は、6-オキソフェナレノキシル(6OPO)をヘリセン骨格に組み込んだ有機中性ラジカルを設計・合成した。6OPOは、本研究者が独自に設計・合成した空気中でも安定な中性ラジカルであることから、独創性および新規性の高い分子システムである。この中性ラジカルをラセミ体として安定に単離し、各種測定法を用いて、その分子構造や電子スピン構造および光学的性質を解明することに成功した。

当初計画した[6]ヘリセン型のキラル有機中性ラジカルは合成途中段階であるが、その部分骨格である[4]ヘリセン構造に独自に開発した6-オキソフェナレノキシルラジカルを組み込んだ新規なキラル中性ラジカルの合成・単離に成功した。今後は、このラジカルを用いて非局在化した電子スピン特性と光学特性の複合的な物性発現を目指す。すでに合成した[4]ヘリセン構造を有する6-オキソフェナレノキシルラジカルを用いて非局在化した電子スピン特性と光学特性の複合的な物性発現を目指す。さらに、[6]ヘリセン構造を有する誘導体の合成を進めていく。
世界における実用都市モデルの実態調査とその理論・機能と適用対象の体系化

本研究の目的は、世界各国で実用に供されている都市モデルの実態について、主に土地利用モデルに着目して調査し、それに基づいて、各モデルが根拠とする理論や適用目的との関連における実用モデルとしての機能を体系化することである。まず、土地利用と交通の一体計画の国内外事例を収集し、特に、実用都市モデルの利用方法との関連において体系的に整理した。次に、世界の主要都市モデルについて、既存のレビュー論文に最新情報を付加してその概要をまとめた。さらに、最新の代表的な7つのモデルを選択し、それらの発表論文に加え本研究で実施したモデル開発者に対する聞き取りを含む調査をもとに総合的な最新モデルの比較表を作成した。それに加えて、比較表作成時の情をもとに、都市モデルの実用化の技術的な基盤であるデータ整備の実態、実用システムに用いられている使用言語やシステム開発ツール、理論モデルのシミュレーションモデルへの変換方法、土地利用と交通の相互作用に関わる動学処理等に関して各モデルの特色を明確にしつつ相互比較を行った。以上をもとに、都市モデルの我が国都市圏への移転可能性に関して米国での事例を参考に検討した。また、限定的ではあるが、適用対象に対して要求される機能別に実用都市モデル導入の費用対効果の検討を行った。一方、このような分析システムの普及促進には関連計画における制度設計が不可欠であり、そのための試案を米国の実情をもとに作成した。また、各モデルシステムの機能を示すグラフィックス出力を収集した。以上、本研究においては都市関連の計画論の立場から都市モデルの意義を明確にするとともにその技術的背景に関して体系的に整理した。この成果はわが国における都市圏計画の効率化等に貢献するだけではなく、本研究に協力してくれた世界の研究者に対しても体系的情報を提供するものである。本年度においては下記の方法により、都市モデルに関する最新情報を入手し、その体系的整理を進めてきている。(1)インターネットによる実用都市モデルの現況調査オレゴン都市モデル改良プログラム、ケンブリッジ大学グループ、ドルトムント大学グループ、チリ大学グループ、Modelistica、ワシントン大学グループ、PROPOLISプロジェクトに関するホームページ等を中心に、最新の実用都市モデルの開発およびその適用事例の概観について整理し、土木計画学研究発表会で発表した。(2)土地利用と交通一体計画の事例調査都市モデルの対象となるべき土地利用と交通の一体計画に関する世界の事例について米国交通局の収集事例集等をもとに収集整理した。その成果に関しては2007年世界交通学会(WCTR)に採択された発表論文の一部に含まれる。(3)モデル理論、使用データ、GIS、政策とその入力方法、出力とその表現方法、適用事例、社会的背景の整理これらに関しては、上記文献調査の他、米国での聞き取り調査において、トロント大学、オレゴンプログラム、チリ大学、英国デルタモデル、ワシントン大学の責任者から公表文献からではわからない情報を入手し、意見交換を行った。現在その補足調査を実施中である。この成果に関しても、2007年世界交通学会(WCTR)に採択された発表論文の一部に含まれる。(4)わが国における実用モデル適用の阻害要因の調査実務に携わっている研究協力者とその関連事業者との意見交換を通して、その問題点の所在について基本的な整理ができた。特に、国および代表的な自治体における土地利用・交通・環境政策に求められる指標と、既存の実用都市モデルのアウトプットの比較などから、分析区域の詳細化や諸要因の内生化などの点において、適用に向けたギャップが見受けられることを整理した。以上、初年度に予定していた成果が得られている。本研究の目的は,世界各国で実用に供されている都市モデルの実態について,主に土地利用モデルに着目して調査し,それに基づいて,各モデルが根拠とする理論や適用目的との関連における実用モデルとしての機能を体系化することである。

まず,前年度実施したモデル開発者に対する聞き取りを含む調査をもとに取りまとめた最新の都市モデル比較表を,国際学会で当該開発者に不明点等の内容を確認することによって完成させた。一方,昨年度から引き続き,土地利用と交通の一体計画の国外事例を収集し,特に,実用都市モデルの利用方法との関連において体系的に整理した。さらに,比較表作成時の情報をもとに,都市モデルの実用化の技術的な基盤であるデータ整備の実態,実用システムに用いられている使用言語やシステム開発ツール,理論モデルのシミュレーションモデルへの変換方法,土地利用と交通の相互作用に関わる動学処理等に関して各モデルの特色を明確にしつつ相互比較を行った。さらに,各モデルの我が国の都市圏への移転可能性に関して,特に,TRANUSとUrbanSimの両モデルに関して詳細に検討し,また,導入マニュアルの作成を行った。その際,限定的ではあるが,適用対象に対して要求される機能別に実用都市モデル導入の費用対効果を検討した。一方,このような分析システムの普及促進には関連計画における制度設計が不可欠であり,そのための試案を米国の実情をもとに作成した。また,各モデルシステムの機能を示すグラフィックス出力を収集した。以上,本研究においては都市関連の計画論の立場から都市モデルの意義を明確にするとともにその技術的背景に関して体系的に整理した。この成果はわが国における都市圏計画の効率化等に貢献するだけではなく,本研究に協力してくれた世界の研究者に対しても体系的情報を提供するものである。