hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
活断層下の低電気比抵抗構造領域に注目した新たな活動性評価法の構築

活断層の性状・活動性の解明には,地表情報に加えて地下構造を明らかにすることが重要である.本研究課題では,活断層下の顕著な低比抵抗領域に注目した.この領域と断層地表情報との比較・検討から,真に活断層であるか否かや断層セグメントの連続性の判定および断層活動度判定の可能性を明らかにすることを目的とした.研究対象は郷村断層系(京都府)と山崎断層系(兵庫県・岡山県)とした.最終年度には,山崎断層系那岐山断層帯西部に属する津山北方の断層の地下比抵抗構造を決定した.津山北方の断層を横切る2次元比抵抗構造モデル(TYNモデル)を構築し,那岐山断層帯東部を横切る2次元比抵抗構造モデル(NGSモデル)と比較し,その特徴の類似性から,両断層は地表では2つセグメントに分かれているが,地下構造を考慮すると一つ続きの断層帯であると結論した.郷村断層系は異なる特徴を示す断層(郷西方断層,郷村断層,仲禅寺断層)からなる.郷村断層は1927年北丹後地震時に出現した典型的な地表地震断層であり,郷西方断層は地震時に地表変位を生じたが小規模で不鮮明である,一方,仲禅寺断層は地震時には活動していないが,変動地形は明瞭である.断層下の低比抵抗領域は,郷西方断層では認められず.郷村断層では顕著,仲禅寺断層ではやや顕著であった.さらに深部までの3次元深部比抵抗構造モデルの構築から,3断層下の深さ2km付近に顕著な比抵抗境界があり,郷村断層と仲禅寺断層下の低比抵抗帯は,この境界より浅部に限られており,また,両者は深い所では一つになっている.より深部では郷村断層帯の下に幅約2kmの鉛直で顕著な低比抵抗領域が存在することを明にした,この領域には多くの震源が分布する.1927年郷村断層の震源,この低比抵抗領域,地表近くの低比抵抗帯および地表トレースはなめらかな曲線でつながる.郷村断層帯は郷西方断層,郷村断層,仲禅寺断層からなり,それぞれ数km以内に近接し,ほぼ平行に位置しているが,それらの特徴は異なる.郷村断層は1927年北丹後地震の際に顕著な地表地震断層を生じた.郷西方断層は横ずれ変位が不明確である.郷村断層と仲禅寺断層を比較すると,最新活動時期は郷村断層の方が1万年ほど新しく,累積変位量は仲禅寺断層の方が約2倍大きい.本研究では,郷西方断層,郷村断層,仲禅寺断層の地下比抵抗構造を求め,各断層の最新活動時期や累積変位量の特徴が,どのような比抵抗構造の違いとして認められるか明らかにすることを目的とした.先行研究(大内,2014;山口ら,2016)の測線を延長し,その測線上の13点で新たにAudio-frequency Magnetotelluric法探査を行った.GCHモデルは5つの高比抵抗領域,6つの低比抵抗領域およびC1に含まれる5つの顕著に低比抵抗な領域で特徴づけられる.GCHモデルと各断層の特徴とを比較した結果,1郷村断層,仲禅寺断層の下には顕著な低比抵抗領域がみられるが,郷西方断層の下には認められない,2郷村断層と仲禅寺断層の直下の低比抵抗領域には,最新活動時期の違いを反映したと思われる違いが認められることが分かった.申請書に記した予定に従って観測,データ解析,モデル解析を進め,2次元比抵抗モデルを構築した.得られたモデルは,3つの断層を横切るが,それぞれの断層の地表形状・平均変位速度および最新活動時期と対応した特徴が認められた.このような対応は,まさに,本申請で明らかにしたい点であった.また,これらの特徴は,ほかの地球物理学的アプローチ(震源分布,重力異常)からは認められない物であった.本年度は,山崎断層系那岐山断層帯を対象地域とした.那岐山断層帯は3本の断層から構成される.(1)ほぼ東西方向にのびる声ヶ乢断層(長さ約10km),(2)東北東ー西南西方向にのびる那岐山断層(長さ約6km),(3)大きく北側に凸に湾曲する那岐池断層(長さ約9km).また,これら断層の変位は,声ヶ乢断層は左ずれ,那岐山断層は右横ずれを伴う南下がりであり,また那岐池断層は北側から南側へ突き上げる逆断層である(岡田ほか,2016).那岐山断層帯は隣接する山崎断層帯主部と一般走向,傾斜,ズレの向きのセンス,平均活動間隔,最新活動時期が異なる.また,周辺の地震活動も大きく異なる(山崎断層帯主部付近では多くの地震が発生しているが,那岐山断層帯付近ではほとんど発生していない.)などの特徴を有する.那岐山断層・那岐池断層の地表トレース(N82°E)に直交するように約2kmの観測測線を設定し,この測線に沿って約200m間隔で12点の観測点を設定した.各観測点で可聴周波数帯(約10000約1Hz)の磁場変動を信号源とするAudio-frequency Magnetotelluric法探査を実施した.各地点で決定されたMT応答関数からABIC最小化による平滑化拘束付き2次元比抵抗インバージョンコード(Ogawa and Uchida,1996)を用いて深さ約2kmまでの2次元比抵抗構造モデル(NGSモデル)を決定した.

このモデルは,2つの非常に低比抵抗な領域(C1, C2),4つの低比抵抗領域(C3C6),2つの高比抵抗領域(R3, R4),2つの非常に高比抵抗な領域(R1, R2),および2つの比抵抗急変帯で特徴づけられる.2つの急変帯を結ぶ上方延長と那岐池断層の地表位置が一致すること,および地表で推定されている断層傾斜と一致することから,この急変帯が那岐池断層の地下形状を表していると結論した.那岐山断層帯は山崎断層系を構成する断層帯の一つである.山崎断層系は岡山県東部から兵庫県南東部にかけてのびる総延長約120kmの西南日本でも有数の横ずれ変位が卓越する活断層帯であり,那岐山断層帯,山崎断層帯主部および草谷断層の3つの断層帯から構成される.このうち那岐山断層帯は山崎断層系を構成する主要な断層帯であるが,隣接する山崎断層帯主部と一般走向,傾斜,ズレの向きのセンス,平均活動間隔,最新活動時期および地震活動性が大きく異なるなどの特徴を示し,注目すべき断層帯である.しかし,先行する調査研究例が大変少なく,特に地下構造についてはほとんど知見が得られていなかった.本年度の観測およびその解析から那岐山断層帯の地下比抵抗構造モデルを構築することに成功し,それから本断層の地下形状に関して信頼性の高い情報を導き出すことができた.これは大きな成果である.また,この成果は,那岐山断層帯に関する成果にとどまらず,山崎断層系全体の地震活動と断層の特徴との関連を明らかにする上で重要な成果である.この成果は異なった視点から評価される.垂直変位量が少なく,横ずれ変位が卓越する断層では,一般に.物理探査の適用が難しいと認識されていたが,本研究で用いたAudio-frequency Magnetotelluric法探査ならばこのタイプの断層でも有効に地下構造を明らかにできることが実証された.活断層の性状・活動性の解明には,地表情報に加えて地下構造を明らかにすることが重要である.本研究課題では,活断層下の顕著な低比抵抗領域に注目した.この領域と断層地表情報との比較・検討から,真に活断層であるか否かや断層セグメントの連続性の判定および断層活動度判定の可能性を明らかにすることを目的とした.研究対象は郷村断層系(京都府)と山崎断層系(兵庫県・岡山県)とした.最終年度には,山崎断層系那岐山断層帯西部に属する津山北方の断層の地下比抵抗構造を決定した.津山北方の断層を横切る2次元比抵抗構造モデル(TYNモデル)を構築し,那岐山断層帯東部を横切る2次元比抵抗構造モデル(NGSモデル)と比較し,その特徴の類似性から,両断層は地表では2つセグメントに分かれているが,地下構造を考慮すると一つ続きの断層帯であると結論した.郷村断層系は異なる特徴を示す断層(郷西方断層,郷村断層,仲禅寺断層)からなる.郷村断層は1927年北丹後地震時に出現した典型的な地表地震断層であり,郷西方断層は地震時に地表変位を生じたが小規模で不鮮明である,一方,仲禅寺断層は地震時には活動していないが,変動地形は明瞭である.断層下の低比抵抗領域は,郷西方断層では認められず.郷村断層では顕著,仲禅寺断層ではやや顕著であった.さらに深部までの3次元深部比抵抗構造モデルの構築から,3断層下の深さ2km付近に顕著な比抵抗境界があり,郷村断層と仲禅寺断層下の低比抵抗帯は,この境界より浅部に限られており,また,両者は深い所では一つになっている.より深部では郷村断層帯の下に幅約2kmの鉛直で顕著な低比抵抗領域が存在することを明にした,この領域には多くの震源が分布する.1927年郷村断層の震源,この低比抵抗領域,地表近くの低比抵抗帯および地表トレースはなめらかな曲線でつながる.申請書に記したように,進める予定である.観測にあたって,むやみに測線を増やすよりも,1つの測線の観測点を密に分布させる方が,高分解で、地形・地形地質学的知見と対応させて,より深い考察が行えるとの感触を得ている.
リスク分散から見た複雑ネットワーク

生育地がネットワーク状につながっているような害虫を考え変動環境下でどのようにすれば駆除できるかという問題を考えた.分散が環境に依存する場合,短期的に分散を拡大する方策が却って分散を抑制する可能性があることを明らかにした.また環境変動の時空間相関を考え,一般的に時間相関が強いと非一様性が高まり,空間相関が強いと非一様性が弱まることを確かめた.各居住地の個体数が冪分布になっており,非一様性は冪分布の指数で測ることができる.時空間相関を同時に導入したモデルでは,空間相関の原因が個々の場所にある場合と全体の環境にある場合とで結果が異なることが示された.本研究はネットワークを通して行われるリスク分散のしくみを数理モデルによって解析するものである.リスク分散は,進化生態学では両賭け戦略として,金融・経済システムでは分散投資として知られ幅広い分野で重要な概念となっている.ここではリスク分散の簡単なモデルとして一つの生物種に対して多数の居住地がありその環境がランダムに変動するものが考えられる.このモデルは汎用的なものであり,多数のプロジェクトに分散投資を行う資産家のケースにも用いることができる.初年度は,ネットワーク構造を複雑化にすることに先立ち,分散の選好性を扱った.生物種の例でいうと環境の良さそうな居住地を好んで移動することであり,資産家の例でいうと儲かっているプロジェクトを好んで再投資するということである.そのためにまず環境変動に時間相関を導入した.環境変動の時間相関が大きくなると,ランダム分散の場合にも有限の移動率で増殖率が最大になる.これは移動にコストがない場合でも成り立ち,時間相関がない場合になかった特徴である.一方,分散に選好性がある場合,直感的には選好性によって増殖率が増大しそうであるが,そうはならず最大増殖率は移動率と選好性の兼ね合いで決まり増えも減りもしないということが分かった.さらに移動にコストが存在すると選好性は,増殖にマイナスに働く傾向があることも示された.ここまでの結果は,選好性の強さが個体数あるいは資産に比例している「線形モデル」において解析的に求めたものである.選好性が非線形なものについての数値計算も行った.その結果,選好性が徐々に強くなる超線形の場合は選好性がマイナスに,逆の亜線形の場合はプラスに働くことが示された.以上をまとめた結果がJournal of the Physical Society of Japapに掲載された.本研究課題の最終目的は,ネットワーク上でのリスク分散モデルの構築・分析することである.リスク分散は,進化生態学では両賭け戦略として,金融・経済システムでは分散投資として知られ多岐にわたる分野で重要な概念である.生息地や投資対象をサイトとみなし,そこに置かれたリソースがどのように成長するかを数理モデルで検証する.まず,リソースの分散がそのサイトの成長率を見て決めることができる場合について調べた.このような選択的な分散戦略はランダムな分散に比べ全体の成長を促進するかのように思えるが,実際はそうならないことが示された.これは安易に成長を追い求める戦略がハイリスクを伴いトータルでは低成長になってしまうということを意味している.上記のようなリスク分散モデルではサイトごとのリソースの分布がべき乗則に従うことも知られている.ここでは各サイトの成長率に相関がある場合についても検証した.一般に空間的相関がある場合はべき乗分布の指数を大きくなりサイトごとの不平等性は減少する.一方,時間相関だけを考えた場合,べき指数は小さくなり,不平等性が高くなることが知られていた.ところが本研究で時間相関が導入されるメカニズムによっては,べき指数は変わらないことが示された.相関がない場合はべき指数が1となるZipf則付近で成長率が最大となることも示していたが,相関がある場合についての検証は現在進行中である.上記の研究と関連してネットワーク上の伝播モデルについての研究もおこなった.このようなモデルとして感染症のモデルがよく知られているが,ここでは一般的に拡張して6通りのモデルを構築して伝播メカニズムを検証した.さらにネットワーク上のゲームダイナミクスについても研究成果を上げることができた.これらの研究成果の統合し現実問題に応用していくことが最終年度の課題となる.元々のモデルはランダムマルチプリカティブプロセスを連立させたものであった.連立の仕方でネットワークの結合様式が決まる.成長率で分散が決まる選択的移動の場合の結果はJournal of the Physical Society of Japanに掲載された.実在のシステムでは各サイトの成長率に何らかの相関があると考えられる.時間的な相関だけであれば比較的容易に扱えるが,空間的な相関がある場合には問題が複雑になる.空間相関を一様にすることで解析的な取り扱いができ,この場合についての一般法則を導くことができた.これについては当初の予想していたものより良い成果が挙げられたと思っている.この成果はEurophysicsLettersに掲載されている.また空間相関がネットワーク的に入り組んだ場合については現在進行中で,早急に論文にまとめたい.一方で,ランダムマルチプリカティブプロセスの結合様式が複雑ネットワーク的に入り組んだ制約を持つ場合の解析については,実のところまだ進んでいない.その代替としてリスク分散を伝播過程として考えネットワークに広がっていく過程を考察した.これはネットワーク上の感染症モデルを拡張したものである.このモデルについて解析解が得られ数値計算と比較しても満足な結果が得られている.この結果はScientific Reportsに論文として掲載されている.今後は元のモデルについての解析に応用できると考えている.その他にも関連した研究をいくつか論文としてまとめることができ,成果の多い年度となっていると考えている.

本研究の目的はネットワーク上を分散していくリスクに注目しネットワークの特性を捉え直すことである.主な研究成果は以下のとおりであり,いずれも数値計算のみでなく理論的求まったものである.まず,シンプルな抽象モデルとして生育地がネットワーク状につながっているような害虫を考え変動環境下でどのようにすれば駆除できるかという問題を考えた.これは,その他のリスク分散にも広く応用できるモデルである.研究課題採択前の研究を拡張し,分散が環境に依存するモデルを解析し,短期的に分散を拡大する方策が却って分散を抑制する可能性があることを明らかにした.また環境変動の時空間相関を考え,一般的に時間相関が強いと非一様性が高まり,空間相関が強いと非一様性が弱まることを確かめた.各居住地の個体数が冪分布になっており,非一様性は冪分布の指数で測ることができる.時空間相関を同時に導入したモデルでは,空間相関の原因が個々の場所にある場合と全体の環境にある場合とで結果が異なることが示された.すなわち,全体の環境から来る時間相関は非一様性に影響を及ぼさないという意外な結果が得られた.さらにネットワーク上の感染症モデルを一般化し,従来のモデルとの相違について平均場理論を用いて調べた.ネットワーク上の感染症モデルは既に広く応用されているが,感染過程の詳細に依存して異なる振る舞いをすることを明らかになり,モデル使用者にその注意を喚起できたと思う.ネットワーク上でのゲームが行われるモデルについても解析し,クラスタリング係数が結果に及ぼす影響を明らかにした.2つの戦略が共存する場合,クラスタリング係数が大きくなると多数はがより多数になることを示した.格子のように規則正しいネットワークでも同様の結果が得られることを数値計算で確かめた.生育地がネットワーク状につながっているような害虫を考え変動環境下でどのようにすれば駆除できるかという問題を考えた.分散が環境に依存する場合,短期的に分散を拡大する方策が却って分散を抑制する可能性があることを明らかにした.また環境変動の時空間相関を考え,一般的に時間相関が強いと非一様性が高まり,空間相関が強いと非一様性が弱まることを確かめた.各居住地の個体数が冪分布になっており,非一様性は冪分布の指数で測ることができる.時空間相関を同時に導入したモデルでは,空間相関の原因が個々の場所にある場合と全体の環境にある場合とで結果が異なることが示された.本研究の目的はリスク分散モデルを用いたネットワーク形成モデルを構成し,リスク分散を最適に行うネットワークがどのような形態を持つかを明らかにすることである.初年度は分散に選好性があるモデルを用いて解析を行った.
形態・機能画像と数値流体力学による慢性血栓塞栓性肺高血圧症の肺血流解析

本研究の目的は,慢性血栓塞栓性肺高血圧症に対して4D flow MRIとデュアルエナジーCTから得られる情報に数値流体力学解析を導入することで,1.血流解析モデルの構築,2.画像データベースの構築と,肺血流解析に基づく重症度分類,3.最低限のリスクで効率的な血管拡張術を行うtarget lesionの同定を行うことである.臨床データ蓄積について:慢性肺血栓性肺高血圧症の患者に対して,デュアルエナジーCTと4D flow MRIを含む心臓MRI画像を撮像した.また,昨年度は,4D flow MRIの解析ソフトから,各ボクセル内に含まれる三次元ベクトルデータを抽出し,商用の汎用ソフト上に読み込みが出来ることを確認した.今年度は,撮像された4D flow MRIからのパラメーター測定を行うための,臨床データ蓄積を行った.臨床データ解析について:1.慢性血栓塞栓性肺高血圧症に対する肺動脈血管形成術前後における,デュアルエナジーCTの画像解析を行った.CT画像における血管領域と肺実質領域の分離を行い,血管領域と肺実質領域それぞれにおける,濃度変化を求めた.その結果,血管領域の濃度分布の広がり(interquartile range)の変化と肺実質の濃度の中央値の変化が,治療前後における右心カテーテル検査で計測された肺動脈圧の変化と有意に相関していた(論文出版済).2.新規患者で撮像された,肺内シャント評価目的のCT画像を詳細に評肺灌流画像における灌流欠損との相関性を検討した.その結果,肺内シャントの半定量スコアと,平均肺動脈圧の程度が相関していることを明らかにした.慢性肺血栓性肺高血圧症は稀少疾患であり,当初の計画より新規患者の登録状況がやや遅れているためである.現在,症例をデータベースに蓄積中である.来年度には,4D Flow MRIから得られるパラメーターと,臨床データの関連性を明らかにするための解析を進めていく.Dual energy CTの画像データからは,治療前後の画像に対するテクスチャー解析を進める.本研究の目的は,慢性血栓塞栓性肺高血圧症に対して4D flow MRIとデュアルエナジーCTから得られる情報に数値流体力学解析を導入することで,1)血流解析モデルの構築,2)画像データベースの構築と,肺血流解析に基づく重症度分類,3)最低限のリスクで効率的な血管拡張術を行うtarget lesionの同定を行うことである.今年度は,4D flow MRIの解析ソフトから,各ボクセル内に含まれる三次元ベクトルデータを抽出し,商用の汎用ソフト上に読み込みが出来ることを確認した.また,ファントムデータを用いて,ファントムデータ内におけるエネルギー散逸程度が計算可能であることを確認した.臨床データにおいては,慢性肺血栓性肺高血圧症の患者に対して,デュアルエナジーCTと4D flow MRIを含む心臓MRI画像を撮像した.また,今までに蓄積されたデュアルエナジーCTのデータを用いて,デュアルエナジーCTの肺灌流画像における灌流欠損の程度を,視覚評価に基づいて定量値とし,臨床的な慢性肺血栓性肺高血圧症の重症度に相関関係があることを明らかにした.具体的にはデュアルエナジーCTから得た灌流低下スコアと右心カテーテル検査から得られた平均肺動脈圧,肺血管抵抗が相関していた.その内容について論文出版した.今後は,新規患者で撮像された,肺内シャント評価目的のCT画像を詳細に評価し,肺灌流画像における灌流欠損との相関性を検討していく.慢性肺血栓性肺高血圧症は稀少疾患であり,当初の計画より新規患者の登録状況がやや遅れているためである.本研究の目的は,慢性血栓塞栓性肺高血圧症に対して4D flow MRIとデュアルエナジーCTから得られる情報に数値流体力学解析を導入することで,1.血流解析モデルの構築,2.画像データベースの構築と,肺血流解析に基づく重症度分類,3.最低限のリスクで効率的な血管拡張術を行うtarget lesionの同定を行うことである.臨床データ蓄積について:慢性肺血栓性肺高血圧症の患者に対して,デュアルエナジーCTと4D flow MRIを含む心臓MRI画像を撮像した.また,昨年度は,4D flow MRIの解析ソフトから,各ボクセル内に含まれる三次元ベクトルデータを抽出し,商用の汎用ソフト上に読み込みが出来ることを確認した.今年度は,撮像された4D flow MRIからのパラメーター測定を行うための,臨床データ蓄積を行った.臨床データ解析について:1.慢性血栓塞栓性肺高血圧症に対する肺動脈血管形成術前後における,デュアルエナジーCTの画像解析を行った.CT画像における血管領域と肺実質領域の分離を行い,血管領域と肺実質領域それぞれにおける,濃度変化を求めた.その結果,血管領域の濃度分布の広がり(interquartile range)の変化と肺実質の濃度の中央値の変化が,治療前後における右心カテーテル検査で計測された肺動脈圧の変化と有意に相関していた(論文出版済).2.新規患者で撮像された,肺内シャント評価目的のCT画像を詳細に評肺灌流画像における灌流欠損との相関性を検討した.その結果,肺内シャントの半定量スコアと,平均肺動脈圧の程度が相関していることを明らかにした.慢性肺血栓性肺高血圧症は稀少疾患であり,当初の計画より新規患者の登録状況がやや遅れているためである.4D flow MRIから得られるパラメーターの抽出法に,概ね見通しがついたことから,実際の臨床データからのパラメーター抽出を進めて行く.Dual energyCTの画像データからは,ボクセル単位における,治療前後の変化を定量解析し,治療効果と相関するパラメーターを見いだしていく.現在,症例をデータベースに蓄積中である.

来年度には,4D Flow MRIから得られるパラメーターと,臨床データの関連性を明らかにするための解析を進めていく.Dual energy CTの画像データからは,治療前後の画像に対するテクスチャー解析を進める.設備備品費の購入を延期したため,次年度使用額が生じた.(理由)設備備品費の購入を延期したため,次年度使用額が生じた.(使用計画)設備備品の購入,消耗品の購入を計画している.また,海外・国内での学会発表,及び論文執筆に関わる支出としての使用を計画している.設備備品の購入,消耗品の購入を計画している.また,海外・国内での学会発表,及び論文執筆に関わる支出としての使用を計画している.
レ-ダ雨量計を用いた都市域の流出・氾濫の予測に関する研究

本研究では,都市化域における実時間流出予測システムを構築し,都市化流域の一つである矢田川流域に適用した。流域内の複数地点で水位観測デ-タが得られることを考慮し,流域を分割して,斜面モデルに貯留関数法,河道モデルに水位関数法を適用した。水位関数法は,貯留量及び流出量をともに河川水位の関数として表すことにより,流域の状態空間表現を可能とするものであり、水位流量曲線の求められいない河川において特に有用であると思われる。また,御在所レ-ダの面的観測情報を利用し,分割流域ごとに,細密数値による土地利用状況の評価を生かした有効降雨モデルを作成することによって,降雨と土地利用形態の空間的分布を考慮した。移流モデルによる降雨予測を行ない,流域平均予測雨量とその誤差の時間的空間的相関のモデルを導いた。これをカルマンフィルタを用いた予測手法に取り込むことにより、降雨予測の不確定性を考慮した水位・流量の確率予測を行った。また,都市化域で現に洪水氾濫が進行中に,実時間で氾濫水の挙動を予測するシステムを構築した。このシステムは次の3つのシステム:外部システムより得られる降雨・河川水位の時系列の推定値と共分散行列を入力とし,時々刻々得られる氾濫原の観測水深を用いて,カルマンのフィルタリング理論により,降雨量・河川水位時系列を推定するシステム;推定した降雨量・河川水位時系列を,2次元1層流れの数値計算モデルの入力とし,氾濫原の水深・流速を推定するシステム;外部システムより将来の降雨量・河川水位の推定値を2次元1層モデルの入力とし将来の氾濫水の挙動を予測するシステムからなっている。さらに,長時間流出予測のための理論を構成し,それが実流域に適用し得るシステムであることを数値シミュレ-ションによって示した。
血管構築過程におけるTAB1遺伝子の機能解析

近年血管発生に関わる分子が多く報告され、それらの分子機能が証明されつつある。TAB1は、TGFβスーパーファミリーにおけるシグナル分子でありTak1の制御因子として同定された。既に、TAB1がBMP系、TGFβ系、IL1等信号伝達に重要な制御をしている事が示されている。我々はこの様なカイネースpathwayの分子がin vivoで果たす機能を解析するため、ノックアウトマウス作成を行い、同分子の機能解析を世界で初めて行った。マウスTAB1cDNAをクローンした結果、既知のxenopus TAB1などと高いホモロジーを有していることがわかった。TAB1は胎生期に広範囲に各組織で発現しており、特に血管系内皮/間葉(平滑筋等に分化する)細胞において検出された。TAB1ホモ接合体は胎生致死である事が判明し、循環系、心臓などの異常によって浮腫、hemorrhageが生じる事が判明した。更に詳細な組織学的検討を行った結果、血管系において血管内皮細胞と間葉間での組織間相互作用の異常などにより血管内皮の剥離、更に循環系異常により多臓器でのアポトーシスが生じていることも明らかとなった。血管壁構成の制御分子群にTGF-betaスーパーファミリーがよく知られている。遺伝子ターゲティング法においてもリガンド、およびレセプター系に始まり、細胞内信号伝達分子群に至るまで、これまで多くの分子群が心、血管系形成に重要であるとの報告がなされつつある。今回in vivoにおいてTAB1遺伝子が血管壁を始め、心、肺、肝臓形成において重要であるとのデータが世界で初めて明らかになった。本結果は一流学術誌に現在投稿中である。今後は上記の信号伝達経路のダイナミックな制御をTAB1、TAB2の遺伝的相互作用などの解析を含め追及していく必要があると考えられる。
動物胚における遺伝子発現地図作製法の開発

本試験研究において、約5-10万種あると考えられている遺伝子の発生に関与する発現地図を作製するための、技術および装置を開発する目的でおこなった。そこで、まず多くの遺伝子の発現地図を作製することを可能にするため、遺伝子発現を調べる有用な方法であるin situ hybridization法を自動化(自動ISH装置)し、省力化することを計画した。同時に、ニワトリ胚、ショジョウバエ胚、マウス胚、コオロギ胚などを用いて、遺伝子のクローニングと実験条件などを検討した。1.ISH装置の自動化:前年度は液体の分注ロボットを改良し、新しく考案したプレート状にサンプル切片を添付し、ロボットおよび吸引機を用いてISHの全工程の自動化に成功した。最終年度は、whole-mount in situ hybridization法の自動化を同様に開発した。現在、性能試験をしているところである。2.cDNAライブラリーの作製と遺伝子のクローニング:ニワトリ胚および昆虫(コオロギ)胚の脚芽からmRNAを調整し、cDNAライブラリーを作製した。また、RT-PCR法によりクローニング法を用いて、様々な相同遺伝子群のクローニングも行った。ニワトリ胚を用いて、多くの形態形成に重要な遺伝子をクローニングした。一方、最終年度はコオロギの胚を用いてPCR法により50種の遺伝子のクローニングに成功した。3.遺伝子発現地図の作製:クローニングした遺伝子について、whole-mount in situ hybridization法などにより遺伝子の発現地図を作製した。徳に、細胞成長因子のcDNAやホメオボックス遺伝子について調べた。ニワトリおよびショウジョウバエにおいては方法が確立できたが、コオロギ胚についてはまだ完成していない。現在、試行錯誤により条件を検討している。ニワトリ胚での研究から、ヘッジホッグ、骨形成因子、Wnt、繊維芽細胞増殖因子、肝細胞増殖因子、肝細胞増殖因子などの遺伝子発現に特徴があり、様々な組織の形態形成に重要な働きをしていることがわかった。また、ホメオボックス遺伝子群も非常に特徴的な発現をすることが、わかった。動物の遺伝子は約5-10万種あると考えられている。それらの遺伝子の一部は生物の形態形成に関与しており、それらの遺伝子群が何時、何処で発現するかを決定する事は発生分化のメカニズムを研究する上で非常に重要であると考えられる。そこで、多くの遺伝子の発現パターンを調べる事を可能にするため、遺伝子発現を調べる有用な方法であるin situ hybridization法を自動化(自動ISH装置)し、省力化を計ることを計画し、本試験研究を行っている。1.ISH装置の自動化:液体の分注ロボットを改良し、新しく考案したプレート上にサンプル切片を添付し、ロボットおよび吸引機を用いてISHの全工程の自動化に成功した。ソフトに関しては改良の必要があるが、ハードに関してはほぼ完成したと考えている。自動化された装置にプレートをセットし、スタートボタンを押すだけで、3日後に結果が得られることになった。2.cDNAライブラリーの作製と遺伝子のクローニング:ニワトリ胚および昆虫(コオロギ)胚の脚芽からmRNAを調製し、cDNAライブラリーを作製している。当初の計画ではニワトリ胚を用いる予定であったが、体積が大きすぎ、非常にコストがかかるので、より小さな体積のコオロギの胚を用いるこに計画を変更した。コオロギの実験系を確立するのに時間がかかったが、現在では、常時胚を入手可能になった。そこで、300個の胚の脚芽からRNAを抽出した。これを用いて作製したcDNAライブラリーからプローブを作製し、ISHを行う予定である。

3.遺伝子発現地図の作製:細胞成長因子のcDNAやホメオボックス遺伝子の単離などを行い、これらの遺伝子群の一部は、すでにISH法により発現地図の一部を作製している。最近では、発現地図の解析からヘッジホッグが重要な役割を担っていることを解明した動物の遺伝子は約5-10万種あると考えられている。それらの遺伝子の一部は生物の形態形成に関与しており、それらの遺伝子群が何時、何処で発現するかを決定する事は発生分化のメカニズムを研究する上で非常に重要であると考えられる。そこで、多くの遺伝子の発現地図を作製することを可能にするため、遺伝子発現を調べる有用な方法であるin situ hybridization法を自動化(自動ISH装置)し、省力化を計ることを計画し、本試験研究を行った。1.ISH装置の自動化:前年度は液体の分注ロボットを改良し、新しく考案したプレート上にサンプル切片を添付し、ロボットおよび吸引機を用いてISHの全工程の自動化に成功した。本年度は、whole-mount in situ hybridization法の自動化を同様に開発した。現在、性能試験をしているところである。2.cDNAライブラリーの作製と遺伝子のクローニング:ニワトリ胚および昆虫(コオロギ)胚の脚芽からmRNAを調製し、cDNAライブラリーを作製している。当初の計画ではニワトリ胚を用いる予定であったが、体積が大きすぎ、非常にコストがかかるので、より小さな体積のコオロギの胚を用いることに計画を変更した。その結果、PCR法により50種の遺伝子のクローニングに成功した。3.遺伝子発現地図の作製:クローニングした遺伝子について、whole-mount in situ hybridization法などにより、遺伝子の発現地図を作製した。特に、細胞成長因子のcDNAやホメオボックス遺伝子について調べた。ニワトリおよびショウジョウバエにおいては方法が確立できたが、コオロギ胚についてはまだ完成していない。現在、試行錯誤により条件を検討している。ニワトリ胚での研究から、ヘッジホッグ、骨形成因子、Wnt、繊維芽細胞増殖因子などの遺伝子発現に特徴があり、様々な組織の形態形成に重要な働きをしていることがわかった。
TLS-CHOP遺伝子の新規標的遺伝子DOL54を用いた脂肪肉腫の診断法の開発

【目的】DOL54遺伝子は、粘液型脂肪肉腫の原因遺伝子TLS-CHOPの標的遺伝子としてRDA法によりクローニングされた。DOL54遺伝子産物は、その構造から分泌型細胞外マトリックス蛋白と推定され、本遺伝子がトランスフォーム活性を持つこと、白色脂肪細胞の成熟過程に重要な役割を持つことが確認された。今回の検討ではDOL54遺伝子が実際の臨床検体に発現しているかどうか検討を行った。また、悪性繊維性組織球腫は時として脂肪肉腫との鑑別が問題となることもある。このことから本腫瘍においても検討を加えた。【方法】東京医科大学付属病院、京都大学付属にて外科的切除された臨床検体を用いた。組織学的内訳は、粘液型及び円形細胞型脂肪肉腫10例、高分化型脂肪肉腫5例、悪性繊維性組織球腫18例の計33例である。新鮮凍結材料から、RNAを抽出し、ノーザンハイブリダイザーション法にてDOL54遺伝子の発現を検討した。さらに粘液型及び円形細胞型脂肪肉腫に関しては、RT-PCR法にてTLS-CHOPキメラ遺伝子の発現を確認した。【結果]粘液型及び円形細胞型脂肪肉腫の50%、MFHの40%にDOL54の発現が見られた。高分化型脂肪肉腫においては、DOL54の発現は見られなかった。この結果は、昨年度検討した、RT-PCRの結果とほぼ一致する。また3例の悪性繊維性組織球腫の症例においてはDOL54遺伝子は粘液型脂肪肉腫より強い発現が見られた。【考察】悪性繊維性組織球腫にDOL54が高発現することは、悪性繊維性組織球腫の腫瘍発生と粘液型脂肪肉腫の腫瘍発生を考える上で非常に興味深い。今回の検討ではDOL54遺伝子を用いた粘液型脂肪肉腫の診断法の確立を試みる。【結果】(1)抗DOL54抗体を用いた免疫沈降DOL54遺伝子を高発現させた細胞を^<35->Sメチオニンで標識し、培養液中のDOL54蛋白を抗体を用いて検出する事を試みた。その結果、DOL54蛋白は細胞には検出されたが培養上清中には検出することができなかった。また、抗体を用いた免疫染色では細胞の膜から細胞質にかけてDOL54蛋白の局在が見られた。以上の結果から、DOL54は細胞周囲に限局するマトリックス蛋白であることが確認された。(2)RT-PCR法を用いたDOL54の検出本遺伝子が粘液型脂肪肉腫に特異的に発現するかどうか確認するため、脂肪肉腫(LS)、悪性線維性組織球腫(MFH)など、未分化間葉形細胞由来の背景に粘液様物質を有する肉腫を対象に、DOL54の発現と組織学的所見との関連性を検索した。18例のLS、23例のMFH、3例の滑膜肉腫から採取された凍結標本からmRNAを抽出し、RT-PCRによりDOL54の発現を検索した。さらにDOL54陽性症例において、DOL54特異抗体を用いた免疫染色を行った。その結果、粘液型LS及び円形細胞型LSの50%、MFHの33%にDOL54の発現が見られ、高分化型LS及び滑膜肉腫にはその発現は認められなかった。DOL54遺伝子の特異性は確認できなかったが、腫瘍細胞周囲に存在する粘液様間質とDOL54の発現に関連が示唆され、細胞分化におけるDOL54の発現が腫瘍発生に関与する可能性が示唆された。

この結果は、昨年度検討した、RT-PCRの結果とほぼ一致する。また3例の悪性繊維性組織球腫の症例においてはDOL54遺伝子は粘液型脂肪肉腫より強い発現が見られた。【考察】悪性繊維性組織球腫にDOL54が高発現することは、悪性繊維性組織球腫の腫瘍発生と粘液型脂肪肉腫の腫瘍発生を考える上で非常に興味深い。
マウスの不揮発性フェロモン物質の構造決定と受容体の同定

哺乳類のなかでもネズミやマウスなど齧歯類では、フェロモン物質が、性差や異種の識別、異性生殖機能の状態の識別、性周期・成熟度・性行動のタイミング、攻撃行動などを制御していることが知られている。前年度までに、外分泌腺由来のペプチドが鋤鼻器官を刺激することを見出した。本年度は、メスマウスをそれらのペプチドに曝すと、Gタンパク質Gαoとフェロモン受容体候補遺伝子V2Rを発現する基底層側の鋤鼻上皮の鋤鼻神経においてc-Fos発現誘導が見られることを見出した。また、嗅細胞と同様に、個々の鋤鼻神経には、約61種類あるV2Rのうちひとつだけが発現している。つまり、ペプチドがV2Rによって認識されているとすれば、c-Fos発現細胞には、ある特定のV2Rが発現していることが予想される。そこで、c-Fosの免疫染色とV2Rのin situ hybridizationとのダブル染色をすることにより、c-Fos発現細胞に発現しているV2Rの同定を試みた。まず、ゲノムデータベースから全長V2Rをコードしていると予測される44個のV2Rを抽出し、相同性にもとづいて、20個のPCRプライマーセットをデザインした。鋤鼻上皮由来のRNAサンプルを用いて、20ペアのRT-PCRを行ったところ、12ペアにおいて遺伝子の増幅がみられた。そこで、この12個のV2RタイプのcRNAをプローブとして用いて、c-Fosとの二重染色を行ったところ、一種類のV2R(V2Rpと命名)と完全に重なった。V2Rpプローブは、ゲノム上の相同性の高い6種類のV2Rを認識していると考えられるため、それぞれを特異的に区別するプローブを再設計し、二重染色を行ったところ、ひとつのV2R(V2Rp5と命名)と完全に重なった。すなわち、ペプチドによって刺激されてc-Fosの発現誘導が引き起こされる鋤鼻神経には、V2Rp5のみが発現していることから、V2Rp5が標的の受容体と考えられる。次に、V2Rp5の全長cDNAの決定を行ったところ、6個のexonと5個のintronからなる全長約17kbであることがわかり、さらに、alternative splicingがおきて5種類のmRNAができていることがわかった。哺乳類のなかでもネズミやマウスなど鰯歯類では、フェロモン物質(体外に放出されて特有の生理的な効果を引き起こす物質)が、性差や異種の識別、異性生殖機能の状態の識別、性周期・成熟度・性行動のタイミング、攻撃行動などを制御していることが知られている。本年度は、様々な性、週齢、系統マウスの組み合わせによるフェロモン応答を鋤鼻器官で解析した。BALB/c系統の10週令のメスをBALB/c成熟オスの床敷に曝し始めてから1時間半から3時間後に、鋤鼻器官におけるc-Fos発現誘導細胞数は最大となり、12時間経つと完全に消失した。すなわち、床敷刺激により鋤鼻神経細胞において一過性のc-Fos発現が誘導されることが示された。次に、BALB/c成熟オスの床敷に対するBALB/cオス・メスの鋤鼻神経細胞の応答を調べた。2週令・3週令のメスでは1切片につき平均2-4個のc-Fos発現誘導細胞が見られた。思春期の4週令・成熟した10週令になると発現は大幅に増加し、1切片あたり平均8-9個のc-Fosが発現した。オスでは、思春期前の2週令・3週令ではメスと同様に1切片あたり2-4個のc-Fos発現誘導細胞が見られたが、4週令以降は全く発現誘導されなかった。すなわち、4週令以降に性特異的な応答が起きていることが示唆された。BALB/c 3週令オスの床敷刺激をBALB/c 10週令メスに対して行ったところ、そのc-Fos発現数は成熟オスの床敷刺激と比較して有意に少なかった。BALB/c 10週令メスを、他系統のC57L/6とICR成熟オスの床敷に曝すと、どちらの床敷に対してもBALB/c成熟オスのものと同程度のc-Fosの発現が引き起こされた。これらの結果偉、BALB/cメスの鋤鼻神経細胞におけるc-Fosの発現誘導は、系統によらず、成熟オスの床敷によって引き起こされることを示している。本研究では、フェロモン感知器官と考えられている鋤鼻器官で受容される物質の探索のためのアッセイ系の確立を行った。BALB/c成熟オスを2日間飼育した床敷に、同系統の10週齢メスマウスを2時間さらすと、鋤鼻器官のGαo層神経においてc-fos遺伝子発現誘導が認められた。オスの鋤鼻器官においてはc-fosの発現は誘導されなかったので、性特異的な反応を見ていることが示唆された。次に、接触と非接触での実験をおこなったところ、接触したときのみc-fosの誘導がみられたので、活性物質は不揮発性の物質であることが予想された。そこで、活性物質の由来を探索したところ、予想に反して、尿ではなくて、眼か外涙腺と顎下線に活性が見られた。そこで涙腺から三段階のHPLC

カラムを使って活性物質を精製し、N末端アミノ酸配列と質量分析で構造を解析したところ、第17番染色体にコードされている分泌タンパク質であることがわかった。このタンパク質は、N末端シグナル配列が切断されたのち、数個のアミノ酸が削られて成熟ペプチドになって体外に分泌される。この遺伝子の近辺に相同遺伝子が現在までに30個ほどみつかった。一方、顎下線に見られた活性の精製を、やはり三段階HPLCカラムを使って行って現在目的物質を絞り込んでいる。このように、性特異的な物質が外分泌腺から分泌されていることがわかったので、今後、アッセイ系を改良して、鋤鼻器官で認識される物質群のさらなる同定を目指し、それらが引き起こす生理的影響を明らかにしていく。哺乳類のなかでもネズミやマウスなど齧歯類では、フェロモン物質が、性差や異種の識別、異性生殖機能の状態の識別、性周期・成熟度・性行動のタイミング、攻撃行動などを制御していることが知られている。前年度までに、外分泌腺由来のペプチドが鋤鼻器官を刺激することを見出した。本年度は、メスマウスをそれらのペプチドに曝すと、Gタンパク質Gαoとフェロモン受容体候補遺伝子V2Rを発現する基底層側の鋤鼻上皮の鋤鼻神経においてc-Fos発現誘導が見られることを見出した。また、嗅細胞と同様に、個々の鋤鼻神経には、約61種類あるV2Rのうちひとつだけが発現している。つまり、ペプチドがV2Rによって認識されているとすれば、c-Fos発現細胞には、ある特定のV2Rが発現していることが予想される。そこで、c-Fosの免疫染色とV2Rのin situ hybridizationとのダブル染色をすることにより、c-Fos発現細胞に発現しているV2Rの同定を試みた。まず、ゲノムデータベースから全長V2Rをコードしていると予測される44個のV2Rを抽出し、相同性にもとづいて、20個のPCRプライマーセットをデザインした。鋤鼻上皮由来のRNAサンプルを用いて、20ペアのRT-PCRを行ったところ、12ペアにおいて遺伝子の増幅がみられた。そこで、この12個のV2RタイプのcRNAをプローブとして用いて、c-Fosとの二重染色を行ったところ、一種類のV2R(V2Rpと命名)と完全に重なった。V2Rpプローブは、ゲノム上の相同性の高い6種類のV2Rを認識していると考えられるため、それぞれを特異的に区別するプローブを再設計し、二重染色を行ったところ、ひとつのV2R(V2Rp5と命名)と完全に重なった。すなわち、ペプチドによって刺激されてc-Fosの発現誘導が引き起こされる鋤鼻神経には、V2Rp5のみが発現していることから、V2Rp5が標的の受容体と考えられる。次に、V2Rp5の全長cDNAの決定を行ったところ、6個のexonと5個のintronからなる全長約17kbであることがわかり、さらに、alternative splicingがおきて5種類のmRNAができていることがわかった。
市街地火災時の安全な避難を目指した住民の初期消火活動効果とその限界に関する研究

(1)避難に関するリスク認知・避難行動・初期消火活動参画意向分析: H29年度に初期消火活動参画意向分析を行ったので,H30年度は,避難に関するリスク認知・避難行動に関するアンケートをネット調査により行い,市街地火災に対するリスク認知と避難行動意図に関して,火災関係のハザードマップ提示,自治体からの避難勧告・指示の情報内容等との関係に注目して,分析を行った.(2).市街地火災からの避難における被災リスク分析: H29年度の成果である、実市街地を対象として延焼遮断効果,道路の避難通行可能性を考慮した「避難開始の限界時間」を求めるプログラムを活用して,東京23区の一つの避難圏域を対象として,様々な出火ケースにおける各地区の「避難開始の限界時間」を計算し,各地区の「避難開始の限界時間」に関する確率分布を求め,「避難開始の限界時間」からみた避難リスクを評価した.(3)市街地火災時の住民の初期消火活動と避難リスクのトレードオフ構造の分析:上述の(2)の成果を利用し,出火地点が確率分布することを考慮した場合の「初期消火活動の限界時間」の考え方を次のように整理し,この手続きを計算するプログラム開発を行った.出火地点に様々なケースがあることを考慮すると,それぞれの地区の「避難開始の限界時間」は確率分布することから,この累積確率分布上で意思決定者が指定する累積確率(避難リスク)に対応する「避難開始の限界時間」を“許容避難開始時間"とする.その“許容避難開始時間"の制約内で,住民が火災の探索を行った上で初期消火を行った後の避難においても,消火によって変化した「避難開始の限界時間」累積分布上の避難開始時点での累積確率が、上述の指定累積確率を上回らない初期消火時間を、それぞれの地区「初期消火活動の限界時間」とする.当初計画における住民へのアンケート調査について,本科学研究費補助金による研究費に加えて,他の外部予算による調査と連携させて調査することが可能となり,調査対象地区数,サンプル数等において,計画以上の成果を得ることができ,集計結果について,統計的に信頼性の向上を計ることができた.モデル構築については,ほぼ計画通りの進展を見せているが,各地区の住民が,全域で発生している火災の状況をリアルタイムで認知しない中で,目前の火災に対する初期消火活動(不完全情報下で消火活動意思決定)をすることになることという現実的な課題を可能な限り理論的な枠組みとして組み込むことができた点は,計画以上に進展させることができたと評価できる.(1)市街地火災時の住民の初期消火活動と避難リスクのトレードオフ構造の分析:H30年度成果である「初期消火活動の限界時間」のフレームに基づいた計算アルゴリズムを完成させ,様々な出火件数,出火位置,延焼速度と指定する累積確率(避難リスク)の条件下で,モンテカルロ法による計算実験を行い,初期消火活動後も活動前の避難リスクを担保できる初期消火活動の限界時間」を求めるとともに,そのトレードオフ構造を明らかにする.(1).避難に関するリスク認知・避難行動・初期消火活動参画意向分析:大規模地震時の市街地火災からの避難に関連して,火災の拡大可能性,避難の必要性,避難開始時間,自身の負傷・死亡の可能性,避難場所に関する知識,避難行動時の行動規範等,火災と避難に関するリスク認知・避難行動意向と,初期消火活動参画意向について明らかにするためのフレーム構築と、アンケート票の設計を行った.(2).消防団の初期消化能力の定量化:初期消火活動の要である消防団を対象として,地震時の参集可能性、消火活動に必要な消火機材に対する操作可能性等をヒヤリング,ならびにアンケート調査により明らかにし,災害時における初期消火活動の可能性について定量化を行った.(3).市街地火災からの避難における被災リスク分析:既に開発が進んでいる仮想市街地を対象とした「安全な避難のための避難開始の限界時間」を求めるモデルをベースに,実市街地を対象として,延焼遮断効果,道路の避難通行可能性を考慮した「避難開始の限界時間」を求めるモデルを構築し、避難限界時間を求めるためのプログラムを作成した.(4).市街地火災時の住民の初期消火活動と避難リスクのトレードオフ構造の分析:住民の初期消火の奏功性を,申請者が東京消防庁第21期火災予防審議会において提案した評価手法と上記IIの成果を援用し,出火点毎の消火の可能性判定と,消火可能の場合の出火点毎に放水までの所要時間と,実験データ等に基づいた消火に要する時間を算出するモデルを構築した.また、東京都市街地の地理情報データ,消防機材庫位置,水利位置データをベースに,モデルを実行するためのデータベースを構築し,上記モデルを実行するプログラミングを開始した.アンケート調査について,調査のフレーム構築とアンケート票の設計まで進捗したが,ネット調査費用の問題でから,実施は次年度に持ち越しとせざるを得なかった.そのため、この調査実施に代えて,地震時における消防団の参集可能性,消火活動に必要な消火機材に対する操作可能性等をヒヤリング,ならびにアンケート調査により明らかにし,災害時における初期消火活動の可能性について,定量化を行ったことは,初期消火能力の精緻化として大きな進展であると評価できる.モデル構築については,ほぼ計画通りの進展を見せているが,上記の初期消化能力の精緻化を考慮したことにより,より現実に即した状況を記述したモデルとすることができたと評価できる.また,延焼クラスターの分割,避難場所の多重化がもたらす避難リスクの安全化の評価ができたことから,避難安全性に関する評価部分の進展は,計画以上に進展させることができた.(1)避難に関するリスク認知・避難行動・初期消火活動参画意向分析:

H29年度に初期消火活動参画意向分析を行ったので,H30年度は,避難に関するリスク認知・避難行動に関するアンケートをネット調査により行い,市街地火災に対するリスク認知と避難行動意図に関して,火災関係のハザードマップ提示,自治体からの避難勧告・指示の情報内容等との関係に注目して,分析を行った.(2).市街地火災からの避難における被災リスク分析: H29年度の成果である、実市街地を対象として延焼遮断効果,道路の避難通行可能性を考慮した「避難開始の限界時間」を求めるプログラムを活用して,東京23区の一つの避難圏域を対象として,様々な出火ケースにおける各地区の「避難開始の限界時間」を計算し,各地区の「避難開始の限界時間」に関する確率分布を求め,「避難開始の限界時間」からみた避難リスクを評価した.(3)市街地火災時の住民の初期消火活動と避難リスクのトレードオフ構造の分析:上述の(2)の成果を利用し,出火地点が確率分布することを考慮した場合の「初期消火活動の限界時間」の考え方を次のように整理し,この手続きを計算するプログラム開発を行った.出火地点に様々なケースがあることを考慮すると,それぞれの地区の「避難開始の限界時間」は確率分布することから,この累積確率分布上で意思決定者が指定する累積確率(避難リスク)に対応する「避難開始の限界時間」を“許容避難開始時間"とする.その“許容避難開始時間"の制約内で,住民が火災の探索を行った上で初期消火を行った後の避難においても,消火によって変化した「避難開始の限界時間」累積分布上の避難開始時点での累積確率が、上述の指定累積確率を上回らない初期消火時間を、それぞれの地区「初期消火活動の限界時間」とする.当初計画における住民へのアンケート調査について,本科学研究費補助金による研究費に加えて,他の外部予算による調査と連携させて調査することが可能となり,調査対象地区数,サンプル数等において,計画以上の成果を得ることができ,集計結果について,統計的に信頼性の向上を計ることができた.モデル構築については,ほぼ計画通りの進展を見せているが,各地区の住民が,全域で発生している火災の状況をリアルタイムで認知しない中で,目前の火災に対する初期消火活動(不完全情報下で消火活動意思決定)をすることになることという現実的な課題を可能な限り理論的な枠組みとして組み込むことができた点は,計画以上に進展させることができたと評価できる.(1).避難に関するリスク認知・避難行動・初期消火活動参画意向分析:市街地火災への住民のリスク認知と火災からの避難行動意向,初期消火参画意向に関するアンケート調査を実施し,その状況を分析する.(2).市街地火災からの避難における被災リスク分析:実市街地における避難時の被災リスク評価モデルを用いて,モンテカルロ法によって,出火位置,出火時刻等を変化させて,各地区の避難限界時間を求める計算実験を実施する.(3).市街地火災時の住民の初期消火活動と避難リスクのトレードオフ構造の分析:(1)のアンケート分析結果を反映させて初期消火活動の効果と避難開始時間の遅れを考慮した避難リスク評価を計算実験により行う.(1)市街地火災時の住民の初期消火活動と避難リスクのトレードオフ
機構的に二重性をもつipso-ニトロ化反応の研究

芳香族化合物のニトロ化反応は機構論的な立場からの体系化がもっとも進んだ分野の一つと考えられてきたが、実は互いに競争する幾つかの反応過程をもった複雑な反応であることが、近年次第に認識されるようになっている。とくに一電子移動型の酸化過程により発生するカチオンラジカル種やラジカル種の関与する反応の寄与に対して大きな関心が払われるようになっている。本研究では、ニトロニウムイオンの関与するipso-ニトロ化とラジカル種が関与するipso-ニトロ化が競合的に共存するという、最近研究代表者らによって見出された特殊なニトロ化反応を、RC_6H_4CHXY(X'Y=電子求引基)という基本構造をもつ一連の基質について検討し、生成物分布とCHXY基との対応を調べることにより、基質の構造と異常過程との関係の解明を試みた。ジシアノメチル基やジニトロメチル基に代表される電子求引基でgem-置換された置換基をもつアレ-ン類の場合には、反応条件の微妙な変化に対応して、イオン反応に由来する生成物とラジカル反応に由来する生成物とを相補的に与えることが顕著に観察される。例えば4-ジシアノメチルニトロベンゼンを室温のジクロロメタン中で硝酸と反応させると酸化的な二量化が起こって1,2-ビス(4-ニトロフエニル)-1、1、2、2テトラシアノエタンが初期生成物として得られるが、反応系を放置すると4-ニトロベンゾイルシアニドが得られる。この過程はニトロニウムイオンによるニトロ基の0-ニトロ化で生じたキノンイミニウム構造をもつ中間体が、可逆的にラジカル開裂してベンジルラジカルを発生するか、exo-メチレン炭素上を硝酸イオンにより求核打撃されてベンゾイルシアニドに変るかという相補的なイオン/ラジカル二重機構で進行することが確認された。現在、反応の一般性が成立する範囲と、その合成上への応用について検討中である。