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生物統計学・臨床研究デザインの教育プログラムの開発と提供　－医学研究者のために－

本邦の生物統計家や臨床研究の専門家は欧米に比べ少数で,研究者に対する統計学や研究デザインの教育プログラムは限られている.本研究では,生物統計家と臨床医が協力し,多数の統計相談の内容やセミナーで得た研究者からのフィードバックアンケートの結果を精査し,更に海外機関からの最新情報も活用し,実践的で双方向の教育プログラムを開発・改良した.全体に占める統計ソフトを用いる実習の割合を50%以上とし,無作為化割付け表の作成,サンプルサイズの設定,予後予測モデル作成を含む線形モデルの解析出力の読み方等を中心に実習教材を開発した.成果は臨床学会や本研究費にて主催した国際シンポジウムを通じて情報発信した.初年度である2015年度は,医学研究者に対する教育プログラムを作成する上で必要な情報収集及び既存データの分析を行った.情報収集に関しては,既に多くの教育プログラムを提供しているロンドン大学MRC臨床試験ユニットを訪問し,実際に研究者への教育プログラム(一日コースから修士課程の科目まで)を開発した統計家も含め計8名の研究者と会合を行い活きた情報を収集した.既存データの分析に関しては,研究班が所有する統計相談データベース及び以前の講義・セミナーに対するフィードバック・アンケートの情報を探索的にデータ解析し研究者のニーズを抽出した.次に,収集した情報や分析結果を基に,代表者及び分担者が所属機関にて年2回実施している半日の臨床研究デザイン・医学統計セミナーの内容をブラッシュアップした.講義は最小限に留め,グループワークの時間及び内容を拡充した.その際,共通の書式により匿名のフィードバック・アンケートも実施した.このデータは2016年度に分析する.本研究に関する学会発表として,代表者は,日本うつ病学会(臨床研究における症例数設定に関するワークショップ)及び日本計算機統計学会(医学部における生物統計家の役割に関する特別講演)にて学会発表し,分担者も臨床学会にて多くの学会発表を行った.一方,研究代表者は,臨床研究において近年その対処法の重要性が増している欠測データへの対処法に関して,2件の海外学会発表を行い,臨床研究における欠測データの統計解析に関する書籍も出版した.この成果も教育プログラムに含める計画である.2016年度は,前述の分析結果を中心に学会発表及び論文投稿を行い,得られた知見を広く情報発信すると共に,プログラムの更なる改善及びフィードバック・アンケートの実施・分析を継続する.初年度である2015年度の研究計画は,(1)臨床研究デザイン・医学統計教育プログラムに関する研究者のニーズ把握,(2)研究者のニーズ分析に基づくパイロットプログラムの作成,(3)セミナーにおけるパイロットプログラムの実践及びフィードバック・アンケートの実施であった.(1)については,英国ロンドン大学MRC臨床試験ユニットに短期滞在し,実際にプログラムを開発した統計家も含め8名の研究者から活きた情報を入手した.参加者の熟練度ごとに教育プログラムに含めるべき項目が明らかとなり,統計ソフト等を用いた参加型のセミナーの有用性が強調された.これらの情報は教育プログラムを作成する上での留意点となり非常に有益なものであった.更に,既存の統計相談データベース及び講義・セミナーへのフィードバック・アンケートを探索的に分析した.講義内容は慎重に吟味し最小化し,グループワークを増やすことにより教育効果を高められることが示唆された.また,研究者が実際に直面する頻度の高い問題点が明らかとなった.これらの分析結果を基に,(2)に関して,代表者及び分担者が所属機関にて年2回実施している半日の臨床研究デザイン・医学統計セミナーの内容をブラッシュアップし,(3)実施し共通の書式を用い,匿名のフィードバック・アンケートを実施した.最後に,代表者は日本うつ病学会(臨床研究における症例数設定に関するワークショップ)及び日本計算機統計学会(医学部における生物統計家の役割に関する特別講演)にて,本研究の成果の一部を学会発表し,分担者も臨床学会にて多くの学会発表を行った.一方,研究代表者は,臨床研究において近年その対処法の重要性が増している欠測データへの対処法に関して2件の海外学会発表を行い,臨床研究における欠測データの統計解析に関する書籍も出版した.以上,2015年度は概ね計画通りに研究を推進できた.本プロジェクトの2年目である2016年度は,昨年に海外研究者から収集した情報,過去の医学統計セミナーに対するアンケートへの回答及び医学部における統計相談のデータベースの分析結果に基づき,教育プログラムをブラッシュアップした.教育プログラムは講義とPC実習を約1:1の時間比で行い,学習効率を上げるために講義中に演習セッションを設け受講者参加型のものにデザインした.医学部における医学統計に関する半日セミナー(2回)や医学統計を含む臨床研究に関する半日セミナー(2回),国立研究開発法人日本医療研究開発機構が主催する医学研究者に対する研修セミナーにおいて,本プログラムを実際に適用し,研究者からのフィードバックを得た.2017年度には,新たに得た受講者のニーズを分析し教育プログラムの最終版を作成する.一方,2016年度は,本プロジェクトの成果を日本認知療法学会第16回学術集会にて学会発表し,方法論の詳細(欠測データの解析,メタ解析,傾向スコアマッチング等)を国内医学統計シンポジウム及び米国の統計・臨床学会(Joint Statistical Meetings, ASCO等)にて学会発表した.更に,米国ミネソタ大学公衆衛生大学院生物統計部門から元主任教授を招聘し,本プロジェクトの進捗について議論し意見交換すると共に,日本の統計関連学会での基調講演及び臨床家も対象とする科研費国際シンポジウム(臨床試験における生物統計家の貢献)での講演を企画・実行し多くの研究者が参加した.2017年度は,海外研究者との意見交換も継続し教育プログラムの最終化,成果物の作成・提供を行う計画である.2016年度の研究計画は,(1)セミナーにてパイロットプログラムを試行し,情報収集すること,(2)海外の生物統計家を招聘し,プログラムをブラッシュアップすることの2点であった.

前者については,医学部における医学統計に関する半日セミナー(2回)や医学統計を含む臨床研究に関する半日セミナー(2回),国立研究開発法人日本医療研究開発機構が主催する医学研究者に対する研修セミナーにおいてブラッシュアップしたパイロットプログラムを実際に適用し受講者からのアンケート調査等を通じてフィードバックを得た.後者については,米国ミネソタ大学公衆衛生大学院生物統計部門から元主任教授を招聘し,本プロジェクトの進捗について議論し意見交換すると共に,日本の統計関連学会及び臨床家も対象とする科研費国際シンポジウム(臨床試験における生物統計家の貢献)での基調講演を企画・実行し日本の生物統計家及び臨床家に対して有益な情報を提供した.国内外の学会(日本認知療法学会,Joint Statistical Meetings,ASCO等)において,本プロジェクトの成果を学会発表し情報を発信した.その他,医学研究者への統計相談も多く実施し(現在,累計1000件以上),研究者が必要としている情報を収集した.以上,2016年度は概ね計画通りに研究を推進できた.本研究の目的は,医学研究者に対する生物統計学および臨床研究デザインの教育プログラムを開発し,最良の提供方法を検討することである.臨床研究の経験が豊富な生物統計家と臨床医が,臨床研究者に必要な知識や技能について議論を重ね,パイロット教育プログラムを作成し,実際の研究者への教育に適用し内容をブラッシュアップした.本研究では,主に2つの情報を活用した.1つ目は,研究代表者が医学部において医学研究者に対して継続した統計相談・共同研究の分析結果(本研究期間終了までの累計相談数:1000件超)であり,2つ目は人脈をもつ海外研究教育機関(主にロンドン大学Medical Research Council (MRC) Clinical Trial Unitおよびミネソタ大学生物統計領域)の専門家から収集した最新情報である.それらの情報を精査し,次の4点,(1)講義と実習の比率は1:1とし双方向の形とする,(2)講義でのメッセージを単純化する,(3)統計ソフトを用いた実践的な解析実習を含める,(4)講義で扱う項目を絞る,ことを基本理念とする教育プログラムを開発した.講義で扱う主な内容は,ランダム化,検定と推定,サンプルサイズの設定,オッズ比と相対リスク,回帰分析モデル(生存時間モデルを含む),欠測データの扱いとした.本研究では,実際に16回のセミナーに本教育プログラムを適用し,複数の臨床学会での教育セッションや学会発表を行い,内容をブラッシュアップした.
月経前症候群による看護職のヒューマンエラー発生防止のためのセルフケア行動の促進

月経前症候群が多重課題によるヒュ-マンエラーの発生を明らかにし、看護現場でのインシデント発生時の月経前症候群の実態を調査して、ヒュ-マンエラー発生防止のためのセルフケア行動促進を目指した。その結果、看護現場での調査では、インシデントは、多重課題の遂行時、「痛み」に関する愁訴が多い時に発生率が高いことがわかった。その調査報告とセルフケア促進を目的に院内研修会を開催し、医療安全のためにインシデント報告内容に月経状態を記入した改訂版を提案することができた。研究は、6月に倫理審査の承認を得てから実施した。研究は月経前症状の程度について、M大学の女子学生で同意の得られた55名に対し、質問紙調査を行うとともに、実験研究に参加できる人を募った。研究の対象者で実験研究の依頼で同意の得られた人で、かつ月経前症状の訴えが多い女子学生18名を対象とし、対象者と日程を調整し、7月1日から8月10日まで実験研究を行った。研究の目的は、多重課題である視覚・言語的ワーキングメモリ課題を用いて、月経前期および不定愁訴が多重課題の課題遂行力に及ぼす影響について、明らかにすることである。月経前症状の有群の女子学生14名を対象に、月経前期と月経期の2時期を測定し、カウンターバランスをとった。方法は、月経随伴症状(MDQ)を調査し、実験課題を30分間実施させた。また、実験課題を開始から終了まで心拍変動(HRV)を測定した。その結果、MDQでは月経前期に比べ月経期は、めまい・冷や汗・嘔吐・ほてりやすい等の「自律神経」の因子において有意に愁訴が多く、頭痛・下腹部痛・腰痛等の「痛み」については、愁訴が多い傾向を示した。課題遂行力では、課題遂行量は月経前期で79.4±10.0、月経期で82.9±8.2と月経前期が低い傾向を示した。課題エラー率では月経期に比べ、月経前期が有意に高いエラー率を示した。顔イラストのエラー率では、有意差は観察されなかった。主課題を妨害する副課題でも有意差はなかった。医療現場の医療事故はワーキングメモリ容量の不足が関連するとされている。これより、多重課題を遂行する能力にワーキングメモリ能力が関与し、月経前期の時期で課題遂行力が低く、エラーの発生率が高かったが、不定愁訴との関連はなかった。すなわち、月経時期が課題遂行力への影響を及ぼすので、医療事故の減少のために多重課題の情報量を減らしたほうがよいことが示唆された。平成22年度に実施した実験研究の結果を解析し、女性心身医学で2011年9月に公表した。平成23年度は、「看護現場におけるインシデント・アクシデント発生時の月経前期と不定愁訴に関する研究」について、9月に倫理審査の承認を得てから、11月から12月にかけて自記式無記名調査を郵送法で行った。対象は、A県中南部北部の5総合病院で、月経を有する看護職を対象に785枚配布し、540人(68.8%)の回答が得られた。本研究の結果を1から3報とも第38回日本看護研究学会学術集会で発表のため投稿し、3月に採択された。第1報は、看護職者の月経の状況と月経前の不定愁訴とミスの関係に関する研究結果で、月経前にミスを起こしやすくなると回答した者は224名(41.6%)おり、ミスを起こす程度が弱いと答えた者が152人(28.1%)、中程度が59名(10.9%)ミスを起こす程度が強い者が13人(2.4%)であった。ミスを起こしやすくなると回答した者が月経随伴症状を有意に訴えていたという結果が得られた。第2報では、看護現場での多重課題の業務遂行時のインシデント・アクシデント報告と月経前の不定愁訴との関係についての結果は、インシデントの報告した中で、多重課題であったとの回答は63.5%であった。その時の月経前の不定愁訴は、多重課題有群が無群に比較して有意に愁訴が高かったという結果が得られた。第3報では、看護現場でのインシデント報告の中に月経の時期を記入することに対する看護職の認識についての結果は、インシデント報告に事故時の月経の時期について質問項目を設けたほうがよいのか質問に、「よいと思う」が32.6%、「よくないと思う」(15.0%)、「わからない」(52.4%)であった。「よいと思う」と回答した者で、その理由を記述した分析結果は、<PMSとの関連性が示されると他者の理解が得られる><月経によって身体や精神に与える影響を明確にできる><対策を立てることができる>等にまとめられた。

平成23年度に研究テーマ「看護現場におけるインシデント・アクシデント発生時の月経前期と不定愁訴に関する研究」を臨床現場の看護職を対象にアンケート調査を行った結果を、平成24年度は、日本看護研究学会(平成24年7月8日)において、発表した。発表テーマは「看護現場におけるインシデント・アクシデント発生時の月経前期と不定愁訴に関する研究」「看護現場におけるインシデント・アクシデント発生と月経症状との関係」「インシデント報告の中に月経の時期を記入することに対する看護職の認識」の3報を報告した。平成24年度は、23年度で得られた結果を院内研修会で報告しセルフケア行動の促進とインシデント報告内容の改訂版(案)を作成することを目的とした。方法として、調査研究に協力を得られた施設を対象に研修会を3箇所で実施し、108人の参加があり、そのうち調査用紙に記入してもらった55人(50.9%)を分析対象に行った。研修会の内容は、「月経前症状と多重課題の業務との関連」「多重課題の業務時のインシデント」「PMSとセルフケア」「女性の職場環境を良くすること」であった。研修会後の調査は、インシデント報告に月経状態を記入する項目を任意で記入してよいかについて質問を行った。その結果、賛成38人(69.1%)、反対15人(27.3%)、未記入2人(3.6%)であった。賛成の理由として、「PMSを理解し、相手に理解してもらえる」「セルフケアができる」「PMSとインシデントの関連性がわかる」「PMSを知ることで対策がとれる」という結果であった。反対と答えた理由には、「プライバシーが守れない」「PMSを言い訳にしない」という結果であった。結論として、研修会を通して、インシデント報告に月経状態を記入することを任意で記入することに対して、7割近く同意していた。これより、インシデント報告内容を改定していく必要がある。調査対象の施設である総合病院の看護部長はじめ看護職者の皆様が、多数の方が調査協力していただき、信頼性の高いデータが収集できたと思う。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度「看護現場におけるインシデント・アクシデント発生時の月経前期と不定愁訴に関する研究」で得られた結果を、院内研修会で結果報告とセルフケア行動促進のための研修会を行い、院内研修会の中でインシデント・アクシデント報告内容の改訂版(案)を提案したいと考えている。インシデント・アクシデント報告内容の改訂版を作成までが、本年度の計画であるが、インシデント・アクシデント報告の中に月経状況を記入することに対する課題が残されているので、今後、臨床側と検討して、進めていきたいと考えている。
多成分、非常態下における二次粒子生成・成長過程の解明

本研究では、エアロゾルの計測技術の一つである荷電法や2 nmの粒子の計測が可能な計測器の開発を行うととともに、人体植物の健康に影響を及ぼす東アジアの輸送エアロゾルの挙動を解明するために、高層大気と類似した条件である低温・減圧下および多成分系での二次粒子生成とその成長過程を明らかにした。本研究の目的は高層大気と類似した条件である低温・減圧下および多成分系での二次粒子生成とその成長過程を明らかにすることであり、下記の3つを研究目的とする。(1)計測器の開発を行い、常温・常圧下から低温・減圧下におけるSO_2の粒子転換過程を実験的に解明する。(2)低温・減圧下における二次粒子生成に関して、温度と圧力の与える影響を明らかにするとともに、生物由来の揮発性有機化合物(BVOC)や海塩粒子を模した食塩粒子などの存在下の二次粒子生成に関して室内実験を行い、粒子の生成および成長に与える影響を明らかにする。(3)エアロゾルの一般動力学方程式を数値計算により解くモデル計算を行い、1)-2)の実験で得られた二次粒子の生成・成長過程を理論的に解明する。常温・常圧下から低温・減圧下におけるSO_2の粒子転換過程を実験的に解明するために、常温・常圧下で粒子生成の実験を行った。紫外線による二次粒子の生成実験は室蘭工業大学で行い、軟X線による実験は広島大学で行った。SO_2、N_2、O_2、H_2Oの流量をマスフローコントローラ(MFC)により調整し、湿度と温度をコントロールした摸擬大気発生させ、紫外線および軟X線を照射し、生成する二次粒子の計測を行った。二次粒子の計測は広島大学では微分型静電分級器(DMA ; TSI社製、Model 3085)およびエアロゾルエレクトロメーター(TSI社製、Model 3068B)により行い、室蘭工業大学ではDMAおよびFCEを用いて行った。恒温水循環装置により一定温度に保った冷却水を循環させ、温度を高い精度でコントロールすることで温度の影響を受けやすいと考えられる二次粒子発生を精度良く測定する技術を確立した。平成20年度は常温・常圧下で実験を行ったが、この実験は平成22年度までに対流圏中層部を想定した低温・減圧下での実験に発展させる準備段階である。低温・減圧下でのナノ粒子の計測には、DMAおよびFCEを組み合わせて使用する方法が最も有力であるが、DMAによる分級およびFCEによる検出はどちらも前段階として粒子を荷電する必要がある。この荷電のプロセスは軟X線や電離放射線、プラズマ放電などにより発生したイオンクラスターと粒子のブラウン拡散による衝突と電荷移動に支配され、荷電状態はイオンクラスターの物性や粒子サイズとともに、圧力などの雰囲気にも影響される。そこで、イオンクラスターを軟X線およびプラズマ放電で発生させ、発生するイオンの性状を計測し、ナノ粒子の帯電の荷電状態の評価、ナノ粒子の静電計測法および静電サンプリング法への応用を検討した。1.常温・常圧下における二次粒子生成実験前年度に確立した常温・常圧下でのSO_2からの光反応や軟X線による二次粒子生成実験を減圧で行い、圧力が二次粒子の生成・成長過程に及ぼす影響を明らかにした。紫外線による粒子生成は室蘭工業大学で行い、軟X線による粒子生成は広島大学で行った。室蘭工業大学では反応系を減圧にするとともに、微分型静電分級器のシースラインを循環系にし、シースガスの温度および湿度をコントロールし、さらにモデル反応器の温度を一定に保っことで、より精度良く粒子のサイズ分布が計測できるように改良を行った。広島大学では軟X線による粒子生成装置及び粒子計測装置の自動化制御を検討し、より安定な粒子生成および精度が良く粒子のサイズ分布が計測できるように装置開発を行った。また、常温及び常圧でのSO_2からの軟X線による二次粒子生成実験を行い、二次粒子の成長・生成過程に対する圧力の影響を明らかにした。2.二次粒子の成長・生成過程のモデル化室蘭工業大学で昨年度開発した二成分(H_2O-H_2SO_4)の粒子成長過程のモデルと、QUN(Quasi-Unary Nucleation)モデルなどの核生成現象のモデルを組み合わせることで、二次粒子の生成・成長過程のモデル化を行った。3.表面積計測装置およびEC/OCの計測装置の開発生成した二次粒子の動力学挙動を明らかにするために粒子の表面積を計測可能な装置を開発した。また、大気中のカーボン(EC/OC)の濃度計測装置の開発も行い、AO2-PO7の班と共同で長崎県の福江での大気中のEC/OCの濃度の飛行機観測実験を行った。本研究課題では、ナノ粒子の計測装置、方法の開発と、大気中に放出されたガス状汚染物質が物理・化学的変化を受けて核生成・成長により数十ナノメートル以下のエアロゾル(気相浮遊ナノ粒子および微粒子)へと転換する過程の解明を目的としている。さらに粒子生成・成長に関する数値モデルの構築を行い、実験結果をもとにモデルの検証を行い実験結果を理論的に説明づけることを目的としている。ナノ粒子の計測の基礎的な技術として、ナノ粒子の荷電法に関しては新規な装置の開発を行い、その荷電効率の性能評価を行った。

その結果、これまで報告されている荷電装置と比較して、世界的にも最高レベルの荷電効率が得られることが分かった。ガス状汚染物質(SO_2)を含むモデルガスからの粒子生成・成長に関する実験的検討においては、イオン誘発核生成による粒子化の速度の温度、圧力に対する依存性を明らかにした。光反応による粒子生成に関しては、前年度までの圧力の影響に加えて、温度の盛況を実験的に評価し、さらに地上から対流圏中層部までの各高度での温度と圧力の変化を模した実験を行い、各高度での粒子生成・成長に与える影響の評価を行った。エアロゾルの生成・成長のモデル化に関しては、昨年度までに開発していた、動力学に基づく二成分粒子成長モデルの発展を行い、さらに核生成モデル、総括的な化学反応モデルとのカップリングを行い、実験結果との比較を行った。現時点では粒子の生成速度の過大評価と成長速度の過小評価がみられるが、このモデルは今後も開発を続けていく予定である。常温および常圧条件下での揮発性有機化合物(BVOC)、アンモニアガス存在下での二次粒子生成実験においては、BVOCの主成分一つとして、特に全球排出量の約半分を占めるイソプレンを対象に、SO_2含有摸擬大気からの二次粒子生成実験で確立した技術を応用し、この装置に新たにイソプレン蒸気またはアンモニアガスを加えて多成分系汚染ガスとし、常温および常圧下で、どのように粒子生成に影響するかを評価した。ただし、広島大学では、軟X線の照射でのアンモニア添加を行い、室蘭工業大学ではイソプレン蒸気およびSO_2を添加したモデル大気にUV照射を行い、生成する粒子の粒子径分布の変化を調べた。次に硫酸系二次粒子の生成・成長のモデル化に関しては、SO_2および水蒸気からの硫酸系二次粒子生成について、モデルの開発を行い、モデル実験と実大気のギャップを埋めるため、実験系の改良を行い、実大気のSO_2濃度での実験を可能にし、粒子生成速度の計測を行い、古典的核生成理論との比較を行った。カーボン凝集粒子の発生および特性の評価では、カーボンナノ粒子凝集体、多孔質体を合成し、密度・空隙率・屈折率の測定を行った。一次粒子径の減少や空孔径の増加に伴い密度は増加し、複素屈折率の実部と虚部は、空隙率の増加に伴って減少することが確認された。また、噴霧乾燥法により合成したカーボン粒子をKANOMAX社製、Magee社製のカーボンモニターに導入し粒子濃度を測定した。プラズマを用いたナノ粒子の帯電装置および粒子凝縮成長装置の開発では、開発した装置によって、3nmのAg粒子に対して約60%、1.5nmのイオンに対して約30%の検出効率が得られ、本装置を低温化におけるSO_2のUV照射による二次粒子生成に適用した。また、福江島における大気エアロゾルの粒度分布の測定を行い、航空機観測データとの相関解析を行った。本研究では、ナノ粒子計測器の開発を行い、常温・常圧下から低温・低圧下におけるSO2の粒子転換過程の解明および生物由来の揮発性有機化合物(BVOC)や海塩粒子による粒子の生成や成長への影響を明らかにすること、エアロゾルの一般動力学方程式を数値計算により解くモデル計算により、実験結果を理論的に解明することを検討した。具体的には、以下の内容を実施した。
地理情報システムを用いた広島原爆入市被曝者の健康影響評価

本研究の成果として、まずはGISで利用可能な入市被曝者の移動経路データ、被爆当時の道路網データ、通行不可地点データ、が得られた。また、上記のデータを用いて、GISによって入市被曝者の移動経路を描画し処理することで、移動距離データが成果として得られた。そして、移動距離データと広島大学原爆放射線医科学研究所が管理する原爆被爆者データベースの死因データを照合し、移動距離と死因との関連性について分析した。その結果、総移動距離が長く、爆心地からの最短距離が近いほど悪性新生物が死因となっている傾向が明らかとなった。特に、最短距離に注目してみると、爆心地から半径500メートル以内に多い傾向がみられた。研究の初年度である平成25年度は,GISで解析するための基礎データを作成した。具体的には,1)入市被曝者の移動経路データの作成,2)被爆当時の道路網データの作成,3)橋の倒壊などによる通行不可地点データの作成,の3点について作業を行った。1)については,19731974年に広島市・広島県が行った「被爆者とその家族の調査」から入市被曝者の調査票を抽出し,そこに記載されている移動経路データを入力した。2)については,「米軍撮影空中写真(1945年7月25日撮影)」から,ArcGISを用いて被爆当時の道路網のデータ(シェープファイル)を作成した。3)については,「広島原爆戦災誌」や「米軍撮影空中写真(1945年8月11日撮影)」を用いて爆風や熱線による橋の倒壊状況について確認し,通行不可地点(ポイントバリアデータ)を作成した。また,被爆証言や新聞記事から被爆直後の広島市街の様子に関するものを抜き出し,参考情報として収集した。結果として,1)については13,236人分の移動経路を入力し,2)と3)については昭和20年被爆当時の広島市全域の道路網と,通行不可地点のデータがおおむね完成した。また,ここまでに作成したデータをもとにArcGISで被爆者の移動ルートを描画することによって,追加すべきデータ(例えば,火災の範囲を確認しポリゴンバリアデータを作成する)や,修正すべき点(道路網のジャンクションの設定ができていない箇所の修正)などについて確認した。なお,ここまでの作業過程と成果をまとめ,学会にて報告(2014年3月)することができた。平成26年度は,1)昨年度に引き続き入市被曝者の移動経路データの作成,2)被爆当時の道路網データや通行不可地点データの修正,3)移動経路を地理情報システム(GIS)で描画し距離の算出,を行った。1)については,「被爆者とその家族の調査」(197374年に広島市と広島県が実施)の入市被曝者の調査票から移動経路(経由地)のデータを入力した。平成26年度末までに,約37000人分のデータが入力できた(進捗率,約92%)。2)については,GISを用いて移動経路を描画することによって不具合の確認作業を行った。その結果,交差点として認識されていない地点が数カ所あったので修正を行った。この作業により,道路網データ,通行不可地点データに関しては,ほぼ修正を終えることができた。3)については,1)で作成したデータをもとにArcGIS Network Analystを用いてルート解析を行った。それにより移動経路を描画するとともに総移動距離を算出した。また,ArcToolBoxの空間結合(Spatial Join)を用いて,移動経路のうち爆心地からの最短距離を算出した。平成26年度末までに約200人の距離を算出した。そして,その結果と広島大学原爆放射線医科学研究所が管理する「広島原爆被爆者データベース(ABS)」の死因データと照合し,移動距離と死因との関係について傾向を読み取ることができることを確認した。なお,これまでの成果をまとめ学会にて報告し(2014年6月,11月),一部を佐藤ほか(2014)として公表することができた。研究最終年度である平成27年度は, 1)GISで解析するための基礎データの補強と修正,2)1)の基礎データをもとにGISで入市被曝者の移動経路を描画,移動距離を算出し,移動距離と疾病の関連性について分析,の2点について行った。1)については,具体的には以下の3点について取り組んだ。まずは,入市被曝者の移動経路データの追加である。平成25年度から「被爆者とその家族の調査」(19731974年に広島市と広島県が実施)に記載されている入市被曝者の経由地データの入力を進めていたが,本年度で入力を完了した(回答総数42355人)。次に,被爆当時の道路網データの修正である。これについては,GISで処理しても特に問題は見当たらず,これ以上,修正箇所はないことが確認できた。最後に,通行不可地点データの追加である。昨年度までは橋の倒壊などによるポイントバリアデータのみを用いてきたが,それに加えて火災の影響を考慮するために新たにポリゴンバリアデータを作成した。2)に関しては,GISを用いて入市被曝者の移動経路を描画し,総移動距離と移動経路のうち爆心地からの最短距離を算出した。そして,それらと広島大学原爆放射線医科学研究所が管理する被爆者データベースの死因データを照合し,移動距離と死因との関連性について分析した。その結果,総移動距離が長く,爆心地からの最短距離が近いほど悪性新生物が死因となっている傾向が明らかとなった。特に,最短距離に注目してみると,爆心地から半径500メートル以内に多い傾向がみられた。

なお,これまでの成果を学会にて報告した(2015年6月,2016年3月)。また,佐藤ほか(2016)として雑誌「広島医学」への掲載が決定した。本研究の成果として、まずはGISで利用可能な入市被曝者の移動経路データ、被爆当時の道路網データ、通行不可地点データ、が得られた。また、上記のデータを用いて、GISによって入市被曝者の移動経路を描画し処理することで、移動距離データが成果として得られた。そして、移動距離データと広島大学原爆放射線医科学研究所が管理する原爆被爆者データベースの死因データを照合し、移動距離と死因との関連性について分析した。その結果、総移動距離が長く、爆心地からの最短距離が近いほど悪性新生物が死因となっている傾向が明らかとなった。特に、最短距離に注目してみると、爆心地から半径500メートル以内に多い傾向がみられた。移動経路データの入力がほぼ終了したこと,GSIで移動距離の算出が可能であることが確認できたこと,算出した移動距離と死因との間に何らかの傾向があることが確認できたこと,がその理由である。地理情報科学平成27年6月を目処に移動経路データの入力を完成させる。また,移動経路をGISで描画しなるべく多くの移動距離を算出することにより,入市被曝(間接被曝)の影響についてより明確な傾向を見出したい。基礎データのうち,道路網データと通行不可地点(ポイントバリア)データがおおむね完成したことがその理由である。平成26年度後半に本格的なデータ処理を行う予定であったが,研究代表者の他大学への異動が決まったため処理速度の早いコンピュータの購入を見合わせたため。引き続き移動経路のデータ入力を進める。また,道路網,通行不可地点データの修正や追加を行う。計画の変更や研究を進めるうえでの問題点は特にはない。処理速度の早いコンピュータの購入と,広島大学の研究協力者との打ち合わせのための旅費に使用する予定である。平成25年度は基礎データ作成作業が主であり,本格的なデータ解析を行う必要がなかったため,処理速度の速いコンピュータの購入を見合わせたため。本格的にGISを用いてデータ解析を行うために,最新の処理速度の速いコンピュータを購入する予定である。
機能改変型IFN-αによるがん幹細胞の抗がん剤抵抗性の打破

がんの薬物治療を前進させるためには、抗がん剤抵抗性であるがん幹細胞(Cancer Stem Cell; CSC)をたたく方法論が必要である。CSCの抗がん剤抵抗性は、細胞周期が静止期に維持されていることに大きく依存するが、近年、CSCの細胞周期静止メカニズムが、IFN-αのシグナル伝達抑制によることが明らかとなってきた。これは、強力なIFN-αのシグナルを加えることができれば、CSCの抗がん剤抵抗性を解除できることを意味する。本研究は、生物活性に優れた機能改変型IFN-αを創製し、それによりCSCの抗がん剤抵抗性を打破するという、シンプルかつ有効ながん治療法の可能性を探った。CSCの抗がん剤抵抗性は、細胞周期が静止期に維持されていることに大きく依存することが知られているが、近年、CSCの細胞周期静止メカニズムが、IFN-αのシグナル伝達抑制によることが明らかとなってきた。そこで本研究では、独自の「タンパク質機能改変体創製技術」を駆使することで、生物活性に優れた機能改変型IFN-αを創製し、それによりCSCの抗がん剤抵抗性を打破するという、シンプルかつ有効ながん治療法の可能性を探る。上記目的に対し、平成26年度の研究では、生物活性を変化・向上させた機能改変型IFN-αの創製と、その活性評価を試みた。まず、IFN-α8のアミノ酸残基の中で、レセプター(IFNAR1およびR2)との相互作用に関わるアミノ酸残基を他の20種のアミノ酸にランダマイズしたIFN-α8機能改変体の遺伝子ライブラリを構築した。それを大腸菌TG1に導入し、ファージを産生させることで、IFN-α8改変体を網羅的に表面提示したライブラリを構築した。上記ライブラリ中から、各IFNレセプターサブタイプに対する親和性が異なるIFN-α8改変体発現ファージを濃縮・単離し、遺伝子配列を解析したうえで、大腸菌発現系にてIFN-α8リコンビナントタンパク質を作製した。精製したIFN-α8タンパク質を用いて、レセプター親和性評価、バイオアッセイによる活性評価および安定性評価を行った結果、生物活性に優れた機能改変型IFN-αを得ることができた。今後、がん細胞、あるいはCSCに対する作用の評価を進める予定である。タンパク質工学
水潤滑用添加剤の分子設計

鋼の新生面摩擦という特殊な環境下で界面活性剤が直鎖カルボン酸塩の潤滑効果に与える影響について検討を行い以下の点を明らかにした.(1)添加剤の溶解状態と潤滑効果との関係は摩擦面のあらさに大きく左右される.摩擦面のあらさが大きい場合,カルボン酸塩は完全に溶解しない状態でも界面活性剤によって液の濡れ性が改善されると優れた摩耗防止効果を発揮しうる.(2)摩擦面のあらさが小さくなるにつれて,カルボン酸塩の潤滑効果は界面活性剤による可溶化が進んだ領域で発揮されるようになる.(3)難水溶性のカルボン酸塩の潤滑効果は溶解性の低いものほど可溶化が進んだ状態で現れるようになる.したがって,添加剤の溶解度が小さい場合には界面活性剤の併用によって液の濡れ性を改善し,さらに添加剤の可溶化を進めることが必要となる.(4)上記の目的で加える界面活性剤を過剰に用いると添加剤の金属表面への吸着を妨げるだけでなく形成された吸着膜を液中に溶出させることになり,潤滑効果は低下する.したがって界面活性剤と潤滑添加剤の併用は摩擦条件に応じて最適使用量を選定することが肝要である.(5)潤滑剤には多くの性質が要求されるが,ひとつひとつの性能付与のために個別に添加剤で対応すると上述のような相互作用が生じる可能性が高い.また,最適条件の選定などフォーミュレーションも複雑になる.したがって,ひとつの成分で多機能を持つ添加剤の分子設計が重要である.鋼の新生面摩擦という特殊な環境下で界面活性剤が直鎖カルボン酸塩の潤滑効果に与える影響について検討を行い以下の点を明らかにした.(1)添加剤の溶解状態と潤滑効果との関係は摩擦面のあらさに大きく左右される.摩擦面のあらさが大きい場合,カルボン酸塩は完全に溶解しない状態でも界面活性剤によって液の濡れ性が改善されると優れた摩耗防止効果を発揮しうる.(2)摩擦面のあらさが小さくなるにつれて,カルボン酸塩の潤滑効果は界面活性剤による可溶化が進んだ領域で発揮されるようになる.(3)難水溶性のカルボン酸塩の潤滑効果は溶解性の低いものほど可溶化が進んだ状態で現れるようになる.したがって,添加剤の溶解度が小さい場合には界面活性剤の併用によって液の濡れ性を改善し,さらに添加剤の可溶化を進めることが必要となる.(4)上記の目的で加える界面活性剤を過剰に用いると添加剤の金属表面への吸着を妨げるだけでなく形成された吸着膜を液中に溶出させることになり,潤滑効果は低下する.したがって界面活性剤と潤滑添加剤の併用は摩擦条件に応じて最適使用量を選定することが肝要である.(5)潤滑剤には多くの性質が要求されるが,ひとつひとつの性能付与のために個別に添加剤で対応すると上述のような相互作用が生じる可能性が高い.また,最適条件の選定などフォーミュレーションも複雑になる.したがって,ひとつの成分で多機能を持つ添加剤の分子設計が重要である.
ウイルス肝炎の病態に関与する免疫学的因子の解析とその治療への応用

B型肝炎ウイルス(HBV)トランスジェニックマウス(HBs抗原を肝細胞に表出)にHBs抗原特異的細胞障害性T細胞(CTL)を移入すると肝炎が発症し、HBV関連抗原、及びHBV-mRNA、-DNAが排除される。このモデルにおいて、異なるサイトカイン産生パターン(IFN-γ、TNFα、IL-10など)を持つCTLクローンにより引き起こされる、炎症及び抗ウイルス効果の違いを検討した。抗ウイルス効果はIFN-γ、TNFαなどのサイトカイン産生量に規定される傾向を示したが、炎症の程度はこれらと相関しなかった。これにより、抗ウイルス効果を阻害しない、特異的抗炎症療法に向けて示唆が得られた(平成9年10月第1回肝臓学会大会にて発表)。これらのCTLクローンのTCRは多様性を持つが、全て共通のエピトープ(HBs抗原中のaa28-39)を認識し、更に共通のTCR認識部位が存在する(aa33)。この部位に変異を導入した、CTLによる認識効率の著しく低下したペプタイドの添加により、CTLの野生株ペプタイドへの認識が阻害されるかどうかを、invitroにおいて検討した。今回の実験では、高濃度ではいずれも野生株ペプタイドへの認識を阻害する効果を認めたものの、低濃度より阻害効果のある、いわゆるアンタゴニストは認めなかった(平成9年4月第33回肝臓学会総会、平成9年9月The Molecular Biology of Hepatitis B Viruses Meeting、平成9年11月第48回米国肝臓病学会にて一部発表、論文投稿準備中)。また、上記を含めた変異ペプタイドのMHC分子(L^d)への結合性の検討では野生株のものより強い結合性を示すものも確認されており、これらのペプタイドのワクチンなどへの応用の可能性が示唆された(平成10年4月第34回肝臓学会総会にて発表予定)。尚、フランス及びサンディエゴで有益なディスカッションが行われ、今後の共同研究の継続が確認された。このモデルにおいて、異なるサイトカイン産生パターン(IFN-γ、TNFα、IL-10など)を持つCTLクローンにより引き起こされる。炎症及び抗ウイルス効果の違いを検討した。これらのCTLクローンのTCRは多様性を持つが、全て共通のエピトープ(HBs抗原中のaa28-39)を認識し、更に共通のTCR認識部位が存在する(aa32)。今回の実験では、高濃度ではいずれも野生株ペプタイドへの認識を阻害する効果を認めたものの、低濃度より阻害効果のある、いわゆるアンタゴニストは認めなかった(平成9年4月第33回肝臓学会総会、平成9年9月The Molecualor Biology of Hepatitis B Viruses Meeting、平成9年11月第48回米国肝臓病学会にて一部発表、論文投稿準備中)。

また、上記を含めた変異ペプタイドのMHC分子(L^d)への結合性の検討では野生株のものより強い結合性を示すものも確認されており、これらのペプタイドのワクチンなどへの応用の可能性が示唆された(平成10年4月第34回肝臓学会総会にて発表予定)。尚、フランス及びサンディエゴで有益なディスカッションが行われ、今後の共同研究の継続が確認された。
慢性関節リウマチ滑膜の遺伝子発現制御による治療の基礎的検討

我々は関節リウマチ(RA)の滑膜組織において、differential display法によりfollistatin related protein(FRP)の遺伝子発現が亢進していることを見いだした。FRPはRAの自己抗原の一つとして報告されている蛋白であり、follistatinとの相同性から抑制型の機能が推測された。1.RA11例と変形性関節症5例の滑膜組織におけるFRPの発現をreal-time PCRにて再検討した。結果、RAにおいて平均17倍のFRP発現亢進が確認された。2.FRP発現ベクターを作成した。RA-FLS由来の不死化細胞株E11を用いてFRPを強制発現させ、細胞増殖を定量した。結果、得られたFRP発現クローン2個についてのRT-PCRではFRP発現が、それぞれ1.5倍および2.6倍に増加しており、細胞増殖は0.83倍、0.67倍に低下していた。RA-FLSにおいて、FRPは発現量依存性に細胞増殖を抑制すると考えられた。RA関節において、FRPは滑膜の増殖抑制作用を持ち、RAの治療応用の可能性が示唆された。3.FRP遺伝子の多型とRAの発症、病態との関連の有無を検討した。FRP遺伝子の全翻訳領域と、プロモーター領域約1.6kbにわたる変異スクリーニングでは、プロモーター領域、翻訳領域、エクソンで計16箇所の変異が検出された。多型に該当する変異で、翻訳領域の3箇所と非翻訳領域の4箇所について、RA 224例、健常対照者220例の遺伝子型を決定した。しかし統計的にRAとの有意な関連は無かった。RA滑膜における顕著なFRP産生亢進は、FRP遺伝子自身の多型によるものではなく、他の因子によりFRPの転写が制御されていることが示唆された。また、FosBとそのsplicing isoformであるΔFosB(FosBのantagonistとして作用する)の比を検討したところ、FosB/ΔFosBは、RAにおいて2-3倍に上昇しており、ΔFosBの相対的低下がFosBの活性を増強している可能性が示唆された。これよりΔFosBの発現制御機構がRAの病態形成に関与している可能性が考えられた。PCR法によりFRPのcDNAを作製し、リウマチ由来の滑膜線維芽細胞(RA-FLS)の不死化細胞株E11に遺伝子移入して、FRP強制発現FLSクローンを作成し、FRPが細胞増殖を抑制する可能性を検討した。得られたクローン2個についてFRP mRNAの発現量をreal-time RT-PCRにより測定したところ、1.5倍および2.6倍に発現増加していた。これらクローンの細胞増殖活性を色素発色により測定したところ、対照細胞に比してそれぞれ0.83倍、0.67倍に低下していた。この結果より、RA-FLSにおいて、FRPは発現量依存性に細胞増殖を抑制する傾向がみられ、FRPはRA滑膜組織の増殖抑制作用を持ち、FRPの強発現をRAの滑膜炎の治療に応用できる可能性が示唆された。
プラズマ装置のためのメンブレンポンプの開発

核融合装置での使用を想定した、強磁場中で動作する高効率の水素排気ポンプとして、メンブレンポンプが提案されている。これはV、Nb、Taなどの遷移金属の膜(メンブレン)が水素原子をよく透過させる性質を利用したポンプで、すでに原理実証試験は終了している。しかしこのポンプは金属膜の表面の状態が重要であり、実際に核融合装置で使用する場合は不純物が表面に与える影響が重要であると考えられる。本研究は、不純物、特に核融合装置を想定して炭素と鉄が、メンブレンポンプにどのような影響を与えるかを調査したものである。本研究では、プラズマがメンブレンに与える影響を調査するため、プラズマ-メンブレン試験装置(PMTD)を用いて実験を行った。PMTDの中央にはニオブ製のメンブレンが置かれ、まわりを取り囲むようにプラズマが生成される。今回の実験では、PMTDの内部にステンレス鋼ないし炭素板のターゲットを配置し、電場によってプラズマを加速してプラズマ粒子をターゲットに衝突させてターゲット材料を飛ばして、メンブレン表面に付着させた。これは実際に核融合装置で起きると思われる現象を模擬している。結果は予想した通り、鉄、炭素ともにメンブレン表面への付着は一般に透過水素量を減らす効果を生むことが観測された。しかし、同じ実験を異なる温度条件で行うと、温度が高いほど表面不純物の影響が小さくなり、メンブレンの温度が800°C以上では、不純物の影響はほとんど観測されなかった。よって、適当な温度条件で運転すれば、実際の核融合装置においても、メンブレンポンプは連続的に使用が可能であることがわかった。我々の研究室では、ニオブの超透過現象現象を利用したメンブレンポンプの開発研究を行っている。ニオブ金属の薄膜は水素を非常に良く透過させることがわかっており、これを利用して高効率の水素排気ポンプの製作が可能と考えられる。今回の研究の前にすでに、よく整えられた環境下ではメンブレンポンプによる水素排気が可能であることがわかっていた。しかし超透過現象は、ニオブ膜の表面状態が重要であるため、実際の機器でメンブレンポンプを使用する場合、表面条件が変化し、それによって排気効率が変化する可能性が考えられた。そこで今回の研究では、プラズマ閉じ込め装置での使用を想定し、表面状態を制御して、排気効率の変化や効率が劣化した場合の再生方法等を調査した。今回の実験を行うために、円筒状のニオブ管が用意され、そのまわりにプラズマ発生装置が配置され、水素プラズマの放電がなされた。水素の透過が始まると、ニオブ管内の圧力が上昇し、透過が始まったことがわかる。この装置を用いて。まず表面にステンレス(鉄)が微量付着した場合の効果を調べ、性能の劣化が観測されたが高温に加熱することで再生することがわかった。また、ニオブに電位をかけることで入射する水素は加速し、水素の衝突による表面の変化と排気性能について調査した。この結果、ステンレスはメンブレンポンプに致命的なダメ-ジを与えず、性能が劣化しても再生が可能であることがわかった。今後はプラズマ装置でよく使われるもう一つの素材である炭素の効果を調べる予定である。
魚類の生態情報と地域情報に基づくエコロジカルネットワークの再生:トキ採餌環境整備

佐渡島のトキ野生復帰において、トキが通年利用する重要な餌生物であるドジョウの生息量を、エコロジカルネットワークの再生から増加させるプロセスの確立を目的とする。現状では分断されている水路-水田ネットワークの再生を、水路の現地調査とモデル解析から、再生効果の大きい範囲を絞り込み提示する。研究成果は佐渡市の生物多様性地域戦略を介して農業者や市民に紹介され、地域での定着を促している。本研究は佐渡島におけるトキ野生復帰において,トキが通年利用する重要な餌生物であるドジョウの生息量を,エコロジカルネットワークの再生という生態学的視点から,増加させるプロセスの確立を目的としている.佐渡島の河川におけるドジョウ生息量のポテンシャルマップ(事前研究)において,その生息量が大きいと示された国府川中下流に注目し,そこに流れ込む水路を対象に,1)河川一水路一水田間のネットワークの分断状況と,用排水の様式,水の流れを面的に把握し,2)排水路における魚類(ドジョウ)の生息量調査を33地点で行い,併せて物理環境調査(水深,流速,河床材料,植生カバー)も実施した.さらに,GISによる景観要因(標高,傾斜,水田面積,幹線水路までの距離等)の抽出も行った.局所・景観要因を説明変数に,ドジョウ密度を応答変数に用いて一般化線形モデルによる解析を行い,説明変数には全ての組み合わせを用いてモデリングを行い,AICによりベストモデルを選択した.解析の結果,ベストモデルでは局所要因であるコンクリート(負の相関)と植生(正の相関)が選択され,景観要因では傾斜(負の相関)と周囲の水田面積(正の相関)が選択された.ドジョウが泥床を好むこと,植生が水路内の流速を弱めることから,これら2つの局所要因が選択されたと考えられる.景観要因についてはドジョウが傾斜の緩い水田地帯を主な生息場としているためと選択されたと考えられる.選択されたベストモデルの局所要因には調査データの平均値を代入,景観要因についてはGISを用いて計算した値を代入して,国仲平野の排水路を対象とした潜在的生息適地図を作成した.佐渡島の圃場整備水田域の水路網を対象に、春季(平成23年)と夏季(平成22年)にドジョウの密度調査と物理環境調査を行った。調査後、GIS上で調査地周辺の景観要因を収集し、野外調査の結果とあわせてドジョウの生息環境解析と分布域の地図化を行い、ドジョウの生息環境改善について検討した。解析はGLMとAICによるモデル選択を行った。目的変数はドジョウ密度、説明変数には流速、流速の変動係数、コンクリート、泥、水深、水中植生を、景観要因として水田面積、幹線排水路までの距離、標高、傾斜とした。給水機能、排水機能、幹線排水路との接続性も変数として扱った。解析の結果、春季と夏季ではドジョウ密度に影響する環境要因は異なり、地図化した水路網におけるドジョウ・ポテンシャルマップも異なった。春季、ドジョウ生息量が大きいと推定された水路網は大きく2ヶ所あり、それらは川と排水路の間で魚類の移動が可能な水路網であった。両季節の解析を通して、川から水路にかけてドジョウの移動を分断する排水施設の存在や、水路の流れを単調にするコンクリート床は、季節に関係なくドジョウ密度を低下させた。季節によってドジョウが利用する水路環境は異なり、分布の仕方も変化するため、ドジョウの生息環境の改善には水田魚道の設置だけでなく、水路内環境の再生も重要と考えられた。春季のドジョウポテンシャルマップから、水田魚道の設置効果が大きい場所の抽出が可能となり、さらに、その結果と佐渡市の農地GIS(生き物を育む農法の情報(冬期湛水・魚道・江・ビオトープのどれか一つを実施))を重ねることで、ドジョウと農家の両方の視点から、現実的に魚道設置が可能な場所の検討が可能となった。佐渡島のトキ野生復帰において,トキが通年利用する重要な餌生物であるドジョウの生息量を,エコロジカルネットワークの再生という生態学的視点から,増加させるプロセスの確立を研究目的としている.国仲平野の圃場整備水田域の水路網を対象に,春季(成魚が対象:産卵のための水田魚道設置場所の検討)と夏季(稚魚が対象:水路における稚魚の生息場の改善)に魚類・物理環境調査を約50地点で行った.水路網調査では,支線排水路と幹線排水路の合流点における落差,ポンプを利用した排水施設,用水のパイプライン化による取水等の有無について確認した.ドジョウ生息量とこれらの環境要因の関係性を明らかにするため,一般化線形モデル(GLM)による解析を行い要因の抽出を行った.モデル解析の結果から春季と夏季におけるドジョウの推定密度を地図化し,ネットワークの再生手法を検討した.ドジョウの生息環境要因は,春季では水田面積,流速の変動係数,幹線排水路との接続性が正の要因となり,コンクリート床,排水機能,標高が負の要因としてドジョウの生息量に影響した.また,夏季では水田面積,水中植生が正の要因となり,水深,排水機能,給水機能,標高が負の要因としてドジョウ稚魚に影響した.両季節のドジョウ分布図を比較すると,分布の仕方が異なっていた.

両季節に共通して移動経路を分断し排水効率を上げる排水施設の存在,夏季ではパイプラインを通じた給水機能による水の制限といった圃場整備による改変要因がドジョウの生息環境を悪化させていると考えられた.また夏季では,ドジョウ稚魚は水中植生が繁茂している水路で多く見られたことから,稚魚は成魚よりも水路内環境の影響を受けやすいことが示唆された.本研究の成果は,佐渡市の生物多様性地域戦略に反映され,水系ネットワークの再生手法として紹介・推奨されている.研究成果の一部は、現在佐渡市が策定中の生物多様性地域戦略に組み込む手続きを行っており、研究は概ね順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。佐渡島の圃場整備水田域の水路網における魚類調査と物理環境調査を行い、主目的である水路網のドジョウポテンシャルマップの作成は終えている。最終年は必要に応じて補足的な現地調査を行い、研究成果の普及・取りまとめ(論文化)にあたる段階にきている。
先進的技術による緊急支援物資ラストマイル輸送システムの構築

2016年に発生した熊本地震,同年に発生した北海道豪雨,そして2018年に発生した西日本豪雨の被災地組織等へのヒアリングを行い,人道支援・災害対応の課題を収集・整理した。熊本地震を事例として,災害発生直後の緊急支援物資ラストマイル輸送状況をシミュレーションモデルを用いて分析した。具体的には,「支援物資不足の避難所数の推移」・「支援物資輸送車両台数の推移」・「集積所での輸送車両平均待ち時間の推移」・「支援物資平均需要量の推移」・「支援物資平均在庫量の推移」・「一回の輸送にかかる平均時間の推移」について,プッシュ型からプル型に切り替えるタイミングを変化させたシミュレーションを実施した。その結果,カンバン方式により避難所の需要把握ができれば,できるだけ早くプル型に移行する方が望ましいことを明らかにした。またプッシュ型によって十分な在庫がある場合,二次集積所がある方がプル型移行以後の輸送効率は上がることが示された。また,首都直下型地震により甚大な被害が想定されている都内区部を対象として,道路ネットワーク,避難所,物資集積地などの災害時輸送シミュレーションに係る施設データの整備を行い,ラストマイル輸送の解析を実施した。さらに,民間物流業者主体で緊急支援物資輸送を一貫して行うことを提案し,需要予測による集積所の選択,集積所の在庫問題,避難所への配送問題を考慮したモデルを構築して実験を行った。そのほかに,緊急支援物資ラストマイル輸送にヘリコプターを活用することの有効性を検証した。緊急支援物資ラストマイル輸送について,複数のアプローチからシミュレーション分析およびモデル分析を実施できている。また,近年に国内で発生した災害に対しても,ヒアリング調査によって人道支援・災害対応の課題を収集・整理できている。昨年度までの実績を踏まえ,緊急支援物資ラストマイル輸送の統合モデルの構築を試み,その妥当性の検討する。また,海外の災害時においても,支援物資が被災者へ届かない問題や,特定の集積所の支援物資が滞留する問題が発生していることから,近年,世界で発生した大規模災害時の緊急支援物資輸送の実態についてメディア情報を探索し,データベース化およびその解析を試みる。以上の結果をまとめて,緊急支援物資輸送ガイドラインの策定に資する提言を行う。東日本大震災および熊本地震後の人道支援ロジスティクスの運営上の問題について,インタビュー調査を継続的に実施した。また,応答段階の緊急支援物資ラストマイル輸送問題として,次のようなモデル分析を実施した。(1)電子機器やインターネットが使用できない災害発生直後においても緊急支援物資配送が実現可能な事前巡回路方策を検討するため,事前巡回路を用いた配送と配送計画ソルバーを用いた配送を比較し,前者の有効性を検証した。(2)準備段階と応答段階における意思決定を統合的に扱う数理計画モデルを提案し,タイの洪水を事例として取り上げ,モデルの有効性を検証した。準備段階では災害発生前に備蓄倉庫の位置と緊急支援物資の保管量を決定し,応答段階では避難所の設置位置決定と備蓄倉庫から各被災地への緊急支援物資の配送ルートを決定する。評価尺度として,各種費用の他に被災地間の支援の公平性を考慮した。(3)高知県地域防災計画の被害想定に基づき,余震による津波の影響が収まったことを前提とした小型船舶による輸送システムについて,輸送機材をエージェントと見立てたマルチエージェントシステムによる解析を実施し,有効性を検討した。(4)準備段階において十分な対策が難しい開発途上国を念頭に,応答段階で一時的に使用する緊急支援物資集積所の位置決定支援方策として,集団意思決定下におけるファジイ評定法を応用した多目的最適化モデルを構築し,2015年に発生したネパール地震を対象にその有効性を検討した。我が国の東日本大震災や熊本地震における人道支援ロジスティクスの運営上の問題を調査しただけでなく,タイの洪水やネパールの地震を対象にしたモデル構築およびケーススタディ分析も実施しており,情報収集およびモデル構築の両面で汎用性の高い分析ができている。また,緊急支援物資ラストマイル輸送の統合システムの一つである事前巡回路方策の有効性を検証している。