hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
命に向き合う子どもと親のエンド・オブ・ライフへの看護支援モデルの構築と活用

本研究では『命に向き合う子どもと親のエンド・オブ・ライフへの看護支援モデル』を構築し、モデルに基づく標準的な『子どもと親のエンド・オブ・ライフへの看護支援ガイドライン』を開発することを目的としている。本年度は、第1局面である“命に向き合う子どもと親のエンド・オブ・ライフの状況を把握する方法やアセスメント指標"と“看護支援の姿勢"“看護支援行動"の明確化を目的とし、【ステップ1】命に向き合う子どもと親の体験と家族生活に関するデータから、子どもと親のエンド・オブ・ライフの特性を特定するために、1エンド・オブ・ライフに関する国内外における既存の研究論文や書籍を収集し、エンド・オブ・ライフの概念定義の整理、2重症心身障害児、NICUに入院した児、肝移植を受けた児、心疾患児、神経難病児と親、それぞれの現状と課題について、既存の文献収集並びに検討を重ねた。また、研究分担者も加わった学内会議も含めた会議を5回(全体会議は2回)開催し、命に向き合う子どもと親のエンド・オブ・ライフの現状と課題についてブレインストーミングやディスカッションを重ねた。その結果、エンド・オブ・ライフという概念は医療者の理解が進みつつあるが、命に向き合う子どもと親にとってはまだ馴染みのない用語であることからも、本研究において“命の危険性と向き合い生活していくこと"と捉えることが決定した。また、看護者からの面接調査を実施した状況を踏まえて親への調査を着手する方向性が見出された。よって、子どもの命に向き合う親と看護者を対象とした面接調査を実施するためのインタビューガイド・依頼文書等を作成し、研究者が所属する機関の研究倫理委員会に申請し承認を得て、現在、看護者を対象とした本調査3ケースを終えて分析中である。さらに、病院施設への研究依頼も実施ており、現在1施設の承認を得て研究協力候補者とのアクセスが始まっている。本年度に引き続き、次年度に渡り実施予定である【ステップ1】命に向き合う子どもと親の体験と家族生活に関するデータから、子どもと親のエンド・オブ・ライフの特性を特定するための面接調査が看護者対象から実施できている。引き続き、看護者を対象とした面接調査の実施が遂行できるように、研究分担者それぞれが研究依頼施設へのアクセスを実施していく。そして、対象となる親への本調査が可能であるところ(重症心身障害児、NICUに入院した児、肝移植を受けた児、心疾患児、神経難病児の親)からアクセスを行い、調査を実施して、分析を進めていく。
タイムドメインマイクロ波CTによる組織性状断層撮像技術の開発

(1)本研究の結論チャープレーダの原理を応用したマイクロ波CT(CP-MCT)は周波数領域の信号処理により送受信アンテナ間の直進伝搬成分を計測するが,時間領域での信号処理により同等以上の経路選択性能を備えたCTを実現する可能性について検討した.試作したタイムドメインマイクロ波CT(TD-MCT)は,0.84.2GHzの帯域でS21の計測を行う.物理的距離と食塩水を仮定して送受信アンテナ間の伝搬時間を推定,またアンテナ前面に金属反射板を置いた反射計測実験等によってコネクタ等の位置を推定,S21の時間波形から計測信号を切り出した.時間領域での処理後,再び周波数領域に戻し,500MHz刻みの周波数ごとにプロジェクションを求めてCT画像を再構成した.周波数の違いによる再構成画像の差異は,信号レベルの大小によるSNの違い,またそれほど顕著ではないが,波長に依存した回折効果の大小が主なものであった.また,1GHzの帯域を持たせた画像再構成では12GHzの画像がSN比に最も優れ,結果的に同じ帯域で動作するCP-MCTの先見性,妥当性が実証された.同じ周波数帯域で評価した場合,TD-MCTの空間分解能はCP-MCTと同一と評価された.(2)タイムドメインマイクロ波CTの実用的意義生体計測用のCTではインピーダンス整合のため,生体もアンテナも電気的特性がほぼ等しい食塩水の中に浸した状態で計測を行う必要がある一方,タイムドメイン計測の特徴を生かすには超広帯域透過計測を行う必要がある.また,生体組織や整合媒質は周波数上昇とともに損失が急増し,実効的に超広帯域で意味のある信号を観測するのは極めて難しい.食塩水中で超広帯域特性を備えたアンテナを実現することも同様である.TD-MCTは時間領域で送受信アンテナ間の直線経路伝搬信号を取り出す.CP-MCTは同じ計測を周波数空間で行うが、信号周波数がkHz以下と極めて低いため計測が容易である.任意の周波数でスペクトル画像を得たい場合等はタイムドメイン計測に特別な意義が見いだされ,この点にTD-MCTの利点が見いだされる可能性がある.(1)本研究の結論チャープレーダの原理を応用したマイクロ波CT(CP-MCT)は周波数領域の信号処理により送受信アンテナ間の直進伝搬成分を計測するが,時間領域での信号処理により同等以上の経路選択性能を備えたCTを実現する可能性について検討した.試作したタイムドメインマイクロ波CT(TD-MCT)は,0.84.2GHzの帯域でS21の計測を行う.物理的距離と食塩水を仮定して送受信アンテナ間の伝搬時間を推定,またアンテナ前面に金属反射板を置いた反射計測実験等によってコネクタ等の位置を推定,S21の時間波形から計測信号を切り出した.時間領域での処理後,再び周波数領域に戻し,500MHz刻みの周波数ごとにプロジェクションを求めてCT画像を再構成した.周波数の違いによる再構成画像の差異は,信号レベルの大小によるSNの違い,またそれほど顕著ではないが,波長に依存した回折効果の大小が主なものであった.また,1GHzの帯域を持たせた画像再構成では12GHzの画像がSN比に最も優れ,結果的に同じ帯域で動作するCP-MCTの先見性,妥当性が実証された.同じ周波数帯域で評価した場合,TD-MCTの空間分解能はCP-MCTと同一と評価された.(2)タイムドメインマイクロ波CTの実用的意義生体計測用のCTではインピーダンス整合のため,生体もアンテナも電気的特性がほぼ等しい食塩水の中に浸した状態で計測を行う必要がある一方,タイムドメイン計測の特徴を生かすには超広帯域透過計測を行う必要がある.また,生体組織や整合媒質は周波数上昇とともに損失が急増し,実効的に超広帯域で意味のある信号を観測するのは極めて難しい.食塩水中で超広帯域特性を備えたアンテナを実現することも同様である.TD-MCTは時間領域で送受信アンテナ間の直線経路伝搬信号を取り出す.CP-MCTは同じ計測を周波数空間で行うが、信号周波数がkHz以下と極めて低いため計測が容易である.任意の周波数でスペクトル画像を得たい場合等はタイムドメイン計測に特別な意義が見いだされ,この点にTD-MCTの利点が見いだされる可能性がある.1.透過信号の時間領域解析誘電体充填型送受信アンテナを食塩水ボーラス中に浸し、ベクトル型ネットワークアナライザを用いて,校正を行った後、送受信アンテナ間の伝搬距離に該当する時間領域の信号を、切り出す時間幅、つまりゲーティング時間を変えて記録、切り出した時間信号を周波数空間に戻した波形から投影データを得た。ゲーティングの時間設定では、もともとの観測時間波形の分離性から時間幅の設定の自由度には限界があり、投影データ、再構成画像、何れの段階でも、相互のデータ間に極端な違いは見られなかった。しかし、従来の、チャープパルスマイクロ波CT(CP-MCT)画像と較べ、ノイズの低減という観点からは、明らかにより高画質の画像が得られることを確認した。2.信号分離装置の開発超低雑音増幅器を初段とする2段のRF信号増幅回路を試作開発し、超低雑音の信号計測を可能とした。問題点としては、広帯域にわたって周波数を掃引して計測を行うタイムドメイン計測であるため、YIG帯域通過フィルタを増幅前の信号処理に用いてSNの良い計測を行うなどの工夫が難しい点が挙げられる。結局のところ、kTBの雑音で増幅器が飽和してしまうため、1段の増幅で出力を取り出すような信号分離回路を試作し、動作テストを行った。3.送受信アンテナの開発可能性を調べる当面の実験では、ダイポールアンテナや、従来のチャープパルスマイクロ波CTで用いた誘電体充填型アンテナを用いて実験を行う。

しかし、食塩水という高損失媒質の中で広帯域計測を行うには食塩水中でも一定の反射特性が広帯域にわたって確保できるアンテナの開発が不可欠である。このため、ダブルリッジ型の同軸-導波管変換器を流用、その内部に食塩水という液体誘電体が充填されるアンテナとして、タイムドメイン計測用の送受信アンテナを設計、試作した。(1)信号分離装置の開発損失媒質中では周波数の増加とともに損失が指数関数的に増加するため、実質的なタイムドメイン計測が難しい。これがタイムドメインマイクロ波CT最大の課題である。そこで、前年度に取得した超広帯域電力増幅器で送信信号の振幅を増大させると同時に、受信側では超低ノイズの16GHz広帯域RF増幅器を初段とするマイクロ波CT信号処理回路を新たに試作し、より微弱な信号もSN良く計測する技術の開発を目指した。同時に、アンテナについてもタイムドメイン計測への適合性について実験的に検討を行った。半波長ダイポール、同軸導波管変換アダプタに誘電体を充填した試作アンテナ、および空間を測定領域とおなじ食塩水で満たされる構造のダブルリッジアンテナ、以上3種類のアンテナを用いてスペクトル特性、信号および画像でのSNなどを比較検討した結果、予想外であるが、損失媒質中で極端に広帯域化するダイポールアンテナがテストしたアンテナ中では最適であるとの結論を得た。以上の結論を踏まえ、微弱信号を超広帯域で計測する信号増幅系を設計・試作した。同時に、時間領域で多量のデータを高速信号解析するためのシステムを実験装置に付加した。(2)既存スキャナの改造による時間領域CTスキャナの試作所有する既存のCP-MCT試作機の高周波信号処理部分を試作した上記信号分離装置で置換し、信号解析を既存のベクトルネットワークアナライザとパーソナルコンピュータで共同して行うタイムドメイン・マイクロ波CTの実験装置を新たに構成した。実験システムのコントローラを新たに取得したパーソナルコンピュータに移し、多量の時間領域データをバッファを介してハードディスクに貯え、必要なデータをネットワークアナライザ解析部との間でやりとりしながら処理する信号処理装置を試作した。最終年度にあたり性能評価とその実用的意義を、我々が既に開発したチャープパルスマイクロ波CT(CP-MCT)と対比して検討した。試作したタイムドメインマイクロ波CT(TD-MCT)は、0.84.2GHzの帯域でS21の計測を行う。物理的距離と食塩水を仮定して送受信アンテナ間の伝搬時間を推定、またアンテナ前面に金属反射板を置いた反射計測実験等によってコネクタ等の位置を推定、S21の時間波形から計測信号を切り出した。時間領域での処理後、再び周波数領域に戻し、500MHz刻みの周波数ごとにプロジェクションを求めてCT画像を再構成した。周波数の違いによる再構成画像の差異は、信号レベルの大小によるSNの違い、またそれほど顕著ではないが、波長に依存すると思われる回折効果の影響の大小が主なものであった。また、1GHzの帯域を持たせた画像再構成では12GHzの画像がSN比に最も優れ、結果的に同じ帯域で動作するよう開発されたCP-MCTの先見性、妥当性が実証された。
らせん共役高分子を活用する分子「内部」光学活性場の構築と機能発現

3,5-ジヨード-D-ヒドロキシフェニルグリシンを鍵化合物に活用し,らせん構造を形成する新規なポリ(フェニレン)誘導体を合成した。側鎖に反応性官能基を導入したポリマーの側鎖間連結反応により,極めて安定ならせん構造を形成する高分子の合成に成功した。種々の芳香環を導入することにより,様々な波長の蛍光発光を示す高分子を合成した。主鎖にアゾベンゼン部位を有するポリフェニレンエチニレンは,アゾベンゼン部位の光異性化に伴い,主鎖の高次構造を可逆的に変化させることを確認し,光スイッチングシステムへの応用の可能性を示した。ポリマーは固体状態でらせんの軸方向に配列することを見出した。共役構造を有する合成らせん高分子は光電気機能材料,不斉認識材料,光学活性触媒などに応用が期待される。平成22年度には,様々な置換基を有する各種3,5-ジヨードヒドロキシフェニルグリシン誘導体を合成し,1,4-ジエチニルベンゼン等のジインモノマーとの薗頭カップリグ重合により,様々な新規ポリ(m-フェニレン)誘導体を合成した。NMR, IR, UV-vis, CDスペクトルにより,生成したポリマーは一方向巻優先のらせん構造,あるいは光学活性な会合構造を形成することを確認した。主鎖にアゾベンゼン構造を有するポリマーのアゾベンゼン部位は,紫外光照射によりトランス体からシス体に,可視光照射によりシス体からトランス体に可逆的に異性化した。それに伴い,CDスペクトルの強度が変化したことから,このポリマーは光応答性光学活性材料としての展開が期待される。また,3,5-ジョードヒドロキシフェニルグリシンからジインモノマーを合成し,ロジウム触媒を用いてジヒドロシランモノマーとのヒドロシリル化重合を検討した。両モノマーと触媒を同時に仕込むことにより主鎖二重結合部がE-体のポリマーが良好な収率で生成した。これに対して,あらかじめジヒドロシランモノマーと触媒を混合,熟成した後,ジインモノマーを仕込み,用いる触媒量をモノマーに対して1/50から1/500等量に減らすことにより,主鎖二重結合部が主にZ-体のポリマーを得ることに成功した。UV-visおよび蛍光スペクトル分析ならびに分子軌道法による解析により,E-ポリマーの主鎖共役長はZ-体ポリマーよりも長いことが確認された。さらに,上記ジインモノマーのパラジウムあるいは銅触媒による酸化カップリング重合により,新規光学活性ポリフェニレンエチニレンを合成した。このポリマーはDMF/水=1/1中で光学活性な会合構造を形成することが分かった。D-4-ヒドロキシフェニルグリシンより合成されるアミド基含有ポリ(m-フェニレンエチニレン-p-フェニレンエチニレン)は,非極性溶媒中でらせん構造を形成する。平成23年度には,側鎖にメタセシス重合部位を有する新規なポリ(m-フェニレンエチニレンーp-フェニレンエチニレン)の合成と,側鎖上でのメタセシス重合による高次構造の安定化について検討した。ノルボルネン基またはジエン基を有する3,5-ジヨード-4-ヒドロキシフェニルグリシン誘導体と1,4-ジエチニルベンゼンを薗頭カップリング重合させ,対応するポリマーを得た。さらにこれらのポリマーの側鎖上でのメタセシス重合を行い,側鎖架橋したポリマーを得た。架橋後のポリマーの分子量は架橋前のポリマーよりもわずかに小さくなり,GPC溶出曲線の形状はほとんど変化していなかった。分子内架橋反応が選択的に進行したと推測される。架橋前のポリマーはTHF中で主鎖の吸収領域に明確な正負の分裂型コットン効果を示したことから.片方向巻き優先のらせん構造を形成していると考えられる。これに対して,ノルボルネン含有の架橋前のポリマーはDMFおよびDMSO中ではほとんどコットン効果を示さず,ジエン含有の架橋前のポリマーのDMF中でのコットン効果の強度はTHF中に比べて小さかった。また,ノルボルネン含有の架橋後のポリマーはTHF,DMFおよびDMSO中いずれにおいても,同程度の強度のコットン効果を示した。これは,同ポリマーが溶媒によらず安定な片方向巻き優先のらせん構造を形成していることを示唆するものであり,THF中での高次構造が側鎖の架橋により安定化されたと考えられる。ジエン含有ポリマー架橋後のDMF中でのコットン効果の強度は架橋前よりも増大した。側鎖の1,6-ヘプタジエン部位のメタセシス反応により,らせん構造が安定化されたと推測される。要修正代表的な天然高分子であるタンパク質やDNAはらせん構造を形成している。これらの精緻ならせん構造は,有機化学により明快に説明できる分子設計に基づいて構築されており,さらに三次構造,四次構造を形成して森羅万象の生命現象を担っている。

らせんを形成する高分子の合成研究としては,α-ヘリックスや310-ヘリックスを形成するペプチド合成に関するもの,人工的なDNA合成と二重らせんの構築に関するものが多い。側鎖に親水性のオリゴエチレングリコール鎖を有するポリフェニレンエチニレンは,親水性溶媒中で折り畳みらせん構造を形成する。高次構造形成の駆動力は,主鎖・側鎖間の疎水・親水性バランスと,主鎖フェニレン間のπ-スタッキングである。これに対して筆者らは,D-ヒドロキシフェニルグリシン由来のポリフェニレンエチニレンが,疎水性溶媒中で折り畳みらせん構造を形成することを見出している。本研究では,様々なポリフェニレンエチニレンの合成と高次構造形成,刺激応答性について検討を実施した。1.アゾベンゼンを有する光学活性ポリフェニレンエチニレン:主鎖にアゾベンゼン部位を,側鎖に長鎖アルキル基を含有するポリフェニレンエチニレンは,疎水性溶媒中で折り畳みらせん構造を形成し,紫外光および可視光照射によりアゾベンゼン部位のシス・トランス異性化に伴い,可逆的にらせん構造とランダム構造の間で高次構造を変化させることを見出し,光応答性スイッチング材料として活用可能なことを見出した。2.種々の光吸収置換基を有する学活性ポリフェニレンエチニレン:ナフタレン・アントラセン・ピレン部位を有するポリフェニレンエチニレンは青黄色の様々な蛍光を発する光機能性高分子であることを確認した。3.光学活性ターフェニレンジエチニレン:このポリマーは,単分子で高次構造を形成せず,極性溶媒中で光学活性会合体を形成することを見出した。アミノ酸を不斉源とする種々のヒドロキシ基含有ポリフェニレンエチニレンアリレンエチニレンを新たに合成し,そのモノマー単位の共役長が二次構造の形成に及ぼす影響について検討した。数平均分子量3万程度ポリマーが定量的な収率で得られた。ポリマーは,CDスペクトルにおいて主鎖の吸収波長領域に明確なピークを示したことから,一方向巻きに偏ったらせん構造を形成していると考えられる。フェニレン,ビフェニレン,ターフェニレン基を有するポリマーはいずれも344 nm付近に吸収極大を示したのに対し,アリレン部分がナフチレン,ピレニレンのポリマーはそれぞれ365,390 nmに吸収極大を示した。ナフタレン,ピレン基の導入により共役が広がっていると考えられる。アリレン部分がフェニレンのモノマーおよびポリマーの溶液IRスペクトルをクロロホルム中希薄条件で測定した。モノマーのアミド結合に由来するカルボニル基の伸縮振動のピークに比べ,ポリマーの対応するピークは低波数側に観測された。ポリマーはアミド結合部位の分子内水素結合により安定化されたらせん構造を形成していると考えられる。フェニレン基にドデシル基を置換したポリマーは,412 nmに鋭い蛍光ピークを示したのに対し,他のポリマーは440-535 nm付近に青-緑-黄色の蛍光発光を示した。ドデシル基含有ポリマーは,trans-ジグザグ構造を,他のポリマーはらせん構造を形成していると推測される。これは長鎖アルキル基の影響により,非極性溶媒に対する溶解性が向上し,親水性・疎水性のバランスが崩れ,またアルキル鎖の立体反発の影響により,ポリマーが折り畳まれたらせん構造を安定な構造として形成できなくなったためと推測される。
統合管理のためのリスク・モデリングとシミュレーション手法に関する研究

本課題においては、金利や信用リスクの変動に関する基礎的研究やシミュレーションの計算技法に関する研究を進め、金利の期間構造とマクロ経済の関係や中小企業の信用リスクの推定、信用リスク間の相互依存関係やマクロ経済との関係などを中心に、最近までの日本のデータによる実証分析の結果とシミュレーションによる分析の結果をまとめた。計算技法については、数値解法や関数近似に関する成果を得た。これらの研究成果は論文等の形で発表した。平成19年度においては,データベースの整備を進めるとともに,金融機関のリスク管理を主たる対象として,これに関連するリスク分析の手法等についての基礎的な研究を行った。第1に,本研究に不可欠のデータベースの構築と計算機環境の整備を行った。個別企業の財務データと倒産に関する統計的解析を行っため,1)倒産事象を含むサンプルサイズ数百程度のデータセット,2)格付け情報を中心とするサンプルサイズ数千程度のデータセット,および3)20,000以上のサンプルを含む大規模データセット,の3種類のデータベース構築を進め,分析の前提として必要なマッチング作業等を順次進めている。また,予想される計算負荷の増大に対応した専用ワーク界テーションによる統計計算のための環境を整えた。第2に,データの整備と並行して信用リスク判定,デフォルト確率推定の予備的な実験と分析を行った。具体的には,上記3つのデータセットのうちの中規模データベースを対象に主成分分析やSVM(サポートベクターマシン)の手法による個別企業の格付けと財務データの間の安定的な関係を抽出するためのツールを研究した。これらの手法による企業格付けの判別は,財務データに関する適切な変数選択と正規化を併せて行うことにより,かなり良好に機能し,信用リスクの計測に有用であることが分かった。今後は大規模データを用いた効率的な計算およびシミュレーション手法の研究の段階に移行することを計画している。第3に,市場リスクの解析に関しては,金利の期間構造とマクロ経済指標の時系列的変化等について,状態空間モデルに基づくモデル分析を行い,成果を論文として発表した。なお,平成19年度には,金利リスクを含めた市場リスクについて意見交換を行うための研究会を開催した。平成20年度においては、企業価値判別を格付で行うモデルを改善したほか、金利モデルについては、マクロ経済予測を行うモデルを推定し、金利とマクロ経済の関係に関する知見を得た。信用リスクについては、2007年からの金融危機でも大きな問題となった債務担保証券(CDO)を対象にリスク管理上重要なテイルリスクや極値が生じるメカニズムを分析するなど、金融リスク管理に関する基礎的研究をさらに進めた。また、シミュレーションのための要素技術の開発を進めた。第1に、企業価値判別については、SVMを用いて公開企業の格付を対象に一定の判別精度を達成するモデルを構築し、民間関係者との意見交換も踏まえ、モデルを改善した。この研究に基づき、非上場企業の倒産判別について、予備的なデータの整理を行うとともに倒産確率推定につなげるためのフレームワークに関する考察を進めた。第2に、市場リスクの解析に関しては、19年度の研究を発展させ、金利の期間構造からマクロ経済を予測する分析を行った。この結果、金利の期間構造には1224か月先のマクロ経済変数に関する情報が含まれていることなどが見出された。第3に、信用リスクと金利リスクの関係については、金融危機の発生による事態の変化があり、最近時でのデータによる定常的な分析が難しい状況にあるため方法論の見直しを検討している。他方、信用リスクについては、債務担保証券(CDO)を対象に個別リスクとシステマティックリスクを区別したモデルを設定し、リスク管理上重要なテイルリスクや極値が生じるメカニズムをシミュレーション等により分析し、論文発表した。第4に、シミュレーションのための要素技術の開発については、Haselgrove多次元数値積分法の改良、高速特異値計算法、大規模スパース線形方程式系の数値解法の開発を行った。後者2つについては論文発表した。平成21年度は金融リスク管理を主たるテーマに研究を進め、金利変動とマクロ経済の関係や信用リスクの推定、シミュレーション技術の改善等において一定の成果が得られた。他方、リスク間の相関や統合的な分析に関しては金融危機の発生に伴う研究の見直しの必要などもあり、今後の課題となった部分もある。研究実績の概要は以下のとおりである。第1に、市場リスクの解析に関しては、これまでの研究を発展させ、金利の期間構造とマクロ経済の関係に関する実証分析をまとめ、学会発表(2010年5月)の予定である。第2に、信用リスク評価については、非上場企業の大規模財務データベースを利用した倒産確率推定のモデルを構築・検証し、論文発表した。すなわち、2000年代前半を対象に多期間ロジットモデルによる中小企業の倒産確率の推定を行い、有用な説明変数やその期間構造を産業別に明らかにするとともに、マクロ経済を介した倒産リスク間の相関はあまり大きくないとの結果を得た。第3に、金融危機による市場の混乱との関係で流動性リスクが大きな問題となったため、欧米市場におけるデータ等に基づき事例分析を進めた。具体的にはイギリスを対象に金融危機の背景、展開、政策を調査・分析し、論考をまとめた。

第4に、シミュレーションのための要素技術の開発については、20年度に引き続き、シミュレーションにおける乱数選択の研究、高速特異値計算法、大規模スパース線形方程式系の数値解法の開発を行い、後者2つについては国際会議で発表を行った。また、関数近似に関して、わが国で開発されたDE-Sinc関数近似による近似公式についての研究を行った。金融危機の現実は、金利リスクや信用リスクなどの市場リスクだけではなく、流動性リスクがリスク管理における重要な問題となることを示しており、流動性を含めた統合的なリスク管理について研究を進める必要のあることが課題となった。
英語(第2言語)リーディングとワーキング・メモり

本研究は、ワーキング・メモリ(WM)が第2言語(英語)での読解プロセス、特に文章構成に関する予測(text structure prediction)にどのように関わっているかを調べたものである。この研究を通して、「リーディング転移」の問題、っまり第1言語で習得されたリーディング・スキルが第2言語(英語)リーディングヘ転移する際に、どのような制約が働いているのか、という問題の解明を意図し、英語リーディング指導のより強固な理論的基盤を構築することを目指している。平成13年度は、前年度の詳細な文献研究に基づき、「第2言語リーディングにおける文章構成予測は第2言語ワーキング・メモリ(L2WM)容量の制約を受け、L2WM容量は第2言語処理効率(文字認識、語彙意味検索、統語解析、命題内容抽出などがどれくらい効率的に行えるか)により決定される」という仮説を検証するための実験を行なった。実験結果として次のことが観察された。(1)文章構成予測は、L2WMとの間に有意な関係を有している。対照的に、第1言語(日本語)ワーキング・メモリとの間にはそうした関係は存在しない。(2)文章構成予測は、第2言語語彙意味判断テスト及び第2言語命題認定テストと有意な関係を持っている。他の、数字認識、文字認識、文法性判断などのテストとの間にはそうした関係は見られない。(3)L2WM容量が第2言語処理効率によって説明される比率は、(有意なものの)20%程度に過ぎず、L2WM容量が第2言語処理効率のみによって決定されるとは言い難い。これらの結果は、「リーディング転移」の問題に関しては、第1言語リーディングで習得された知識・スキルの第2言語リーディングヘの転移において、第2言語ワーキング・メモリが制約として働いていることを示している。ワーキング・メモリ容量の決定要因については、情報処理効率以外の要因も関与していることを意味しており、この点を解明するためのさらなる研究が望まれる。本研究は、ワーキング・メモリ(WM)が第2言語(英語)での読解プロセス、特に文章構成に関する予測(text structure prediction)にどのように関わっているかを調べるものである。このことを通して、「リーディング転移の問題」、つまり第1言語で習得されたリーディングに関する知識・スキルが、第2言語(英語)リーディングで使えないのはなぜか、どのような制約が働いているのか、という問題点の解明を意図している。また、現在までほとんど研究対象とされていない、第2言語リーディングとワーキング・メモリとの関係を明らかにすることで、英語リーディング指導のより強固な基盤を構築することを目指している。平成12年度は詳細な文献研究を行い、本研究を理論的に動機づける様々な概念や論点(e.g.,ワーキング・メモリ容量の決定要因、ワーキング・メモリ容量の測定に関する諸問題、様々な読解プロセスの相互作用)を認定した。これらを踏まえた上で、研究仮説として、「第2言語読解における文章構成予測は第2言語ワーキング・メモリの容量(L2WM)の制約を受け、L2WMの容量は第2言語処理効率(L2 processing efficiency)により決定される」という仮説を立てた。この仮説がサポートされるためには、(1)文章構成予測の生成とL2WM容量の間に有意な関係が存在すること、(2)文章構成予測の生成と第2言語処理効率の間にも有意な関係が存在すること、(3)L2WM容量の分散が第2言語処理効率により説明されること、などが示されなければならない。現在、実験で用いるマテリアル(ワーキング・メモリ容量のテスト、情報処理効率の各種テスト、文章構成予測のテストなど)の作成を行っているところであり、平成13年度は、研究仮説から導き出される予測を、経験的なデータに照らし合わせて検証する。
水晶振動子および電気化学発光を用いた微小マルチチャンネルセンサの開発

本基盤研究(B)(2)で得られた研究成果を以下に要約する。1.微小電極走査型水晶振動子電極法を確立し、水晶振動子電極の任意の微小部分における質量変化や粘弾性変化の独立測定を可能にした。その結果、水晶振動子表面における種々の変化の2次元マッピングが可能になった。2.水晶振動子の多成分同時測定への適用を図るため、1枚の水晶基板上に複数の振動子電極を配列させたマルチチャンネル水晶振動子(MQCM)の試作を行った。各振動子間の相互干渉について評価を行った結果、気相中および液相中において干渉は無く、各振動子電極がそれぞれ独立した検出素子として機能することを確認した。3.MQCM上の各チャンネル(振動子)上に異なるレセプターを固定化することにより、多成分同時測定を行うことに成功した。4.Ru(bpy)_3^<2+>錯体の電気化学発光反応に対して、トリプロピルアミン(TPA)をはじめとする種々のアミン類存在下で測定を行った結果、アミンの種類と濃度およびpHに発光強度が依存することが見い出された。さらに、Ru(bpy)_3^<2+>-TPA電気化学発光系にNaN_3を添加することにより大幅な発光強度の増加が得られることを見い出した。また、界面活性剤の添加も発光強度およびその電位依存性に影響を及ぼすことを見い出した。1.微小電極走査型水晶振動子電極法の確立:水晶振動子電極の微小部分における質量変化や粘弾性変化を検出するために微小電極走査型水晶振動子電極法を開発した。部分的に金などの導電性薄膜や高分子薄膜を被覆した水晶振動子上で微小電極を2次元に走査させた場合、薄膜を被覆させた部分のみで共振周波数の減少およびコンダクタンスの増加が観察され、水晶振動子の微小部分における変化を定量的に評価することができた。この微小電極走査型水晶振動子電極法により水晶振動子表面における種々の変化の2次元マッピングが可能になった。2.マルチアレー水晶振動子の試作と特性評価:水晶振動子の多成分同時測定への適用を図るため、フォトリソグラフィー技術を用い、1枚の水晶基板上に複数(49)の振動子電極を配列させたマルチアレー水晶振動子を作製した。それぞれの振動子電極上で銀の電解析出を行うなどして、各振動子間の相互干渉について評価を行った結果、気相中および液相中において干渉は無く、各振動子電極がそれぞれ独立した検出素子として機能することがわかった。さらに、マルチアレー水晶振動子の2個の電極に異なる抗体を吸着させることにより、それぞれの抗体が特異的に結合する抗原の定量評価を同時に行うことが可能であった。4.発光性金属錯体の合成と酸化還元反応および化学発光反応の評価スクシンイミド基を有する2,2'-ビピリジルなどの配位子を合成し、タンパクなどに結合させることが可能なルテニウムなどの発光性の金属錯体を得るとともに、それらの金属錯体をイムノグロブリンなどのタンパクへ導入した。タンパクに固定化された金属錯体の電気化学発光反応について検討を行った結果、発光強度が溶液中の発光補助物質(トリプロピルアミン)の濃度およぼpHに依存することが見いだされた。平成12年度は、マルチチャンネル水晶振動子マイクロバランス(MQCM)センサーの多成分同時測定への適用と電気化学発光反応系の発光効率の向上について研究を行った。MQCMを用いた多成分同時測定では、1枚の水晶基板上に4つの微小振動子電極を作成・配列した4チャンネルMQCM上の各振動子電極表面に抗原を固定化し、溶液中に存在する2種類の抗体の同時測定を行った。その結果、それぞれの抗体をほぼ定量的に検出することができた。さらに、4チャンネルの中の1チャンネルを用いて電極表面への抗体の非特異的な吸着について検討を行うことにより、より定量的な評価が可能であることが示唆された。ルテニウムトリスビピリジル錯体(Ru(bpy)_3^<2+>)とトリプロピルアミン(TPA)電気化学発光反応系の発光強度に影響を及ぼす

種々の要因について検討を行った結果、反応電解質溶液にアジ化ナトリウム(NaN_3)を添加した場合、発光反応がより低電位で起き、さらに、発光強度の大幅な増加が得られることが見い出された。NaN_3共存下においてTPAの酸化電位が負電位側にシフトしたことより、白金電極表面に吸着したアジドイオン(N^-_3)が白金電極表面の酸化を抑制することにより、TPAの酸化反応がより速やかに起き、その結果、発光反応電位のシフトと発光強度の増加がもたらされたと推定された。発光反応溶液にイオン性の界面活性剤を添加した場合、発光反応の電位依存性および発光強度に変化が認められた。さらに、TPA以外のアミン類を用いることにより、TPAでは高い発光強度を得ることが不可能であったpH=7以下の溶液でも発光反応を起こす電気化学発光反応系が見い出された。
腫瘍細胞死に伴い集積する腫瘍随伴マクロファージの機能解析

悪性腫瘍は免疫系からの攻撃を免れているが、その免疫抑制状態の維持に、腫瘍に随伴するマクロファージが関与していることが近年報告されている。我々は、腫瘍細胞死誘導時にCD204を高発現するマクロファージが、腫瘍へ集積することを見出した。次にこのマクロファージの腫瘍再増殖への関与を検討するため、CD204陽性マクロファージを特異的に消去できるノックインマウスを作製し、癌放射線治療後の腫瘍の再増殖の様子を調べた。その結果、CD204陽性マクロファージ非存在下では腫瘍の再増殖が抑制されることを見出した。以上より、CD204陽性マクロファージが腫瘍の再増殖を促進している可能性が示唆された。しかし宿主由来のマクロファージが何故腫瘍に浸潤し、増殖を助ける性質を持つに至るのかは不明である。我々は、マクロファージが死細胞を貪食し、免疫抑制を誘導する性質が腫瘍の増殖に利用されている可能性を考え、腫瘍細胞死誘導後の腫瘍随伴マクロファージの変化を調べた。その結果、腫瘍細胞死誘導に伴い免疫抑制性マクロファージのマーカー遺伝子を発現するマクロファージが腫瘍へ集積することを見出した。次に我々は腫瘍細胞死によって集積するマクロファージ特異的に発現している遺伝子プロモーターの下流にヒトジフテリア毒素受容体を発現させるノックインマウス(DTRマウス)を作製した。皮下腫瘍を形成させたDTRマウスにおいて腫瘍細胞死誘導後、ジフテリア毒素(DT)を腹腔投与することで腫瘍に集積するマクロファージが特異的に消失することを確認した。次にマクロファージの腫瘍増殖への影響を調べるため、皮下腫瘍を形成させたDTRマウスにおいて腫瘍細胞死誘導後、持続的にDTを投与し腫瘍の再増殖を調べた。その結果、DTを投与したマウスにおいて腫瘍再増殖の抑制が見られた。以上のことから、腫瘍細胞死によって集積するマクロファージが腫瘍の再増殖を促進している可能性が示唆された。現在マクロファージによる腫瘍再増殖促進の分子メカニズムを解明するため、定量PCR法およびELISA法により解析中である。我々はこれまで、腫瘍細胞死誘導に伴って免疫抑制性マクロファージのマーカー遺伝子を発現するマクロファージが腫瘍へ集積することを見出した。次にこのマクロファージの機能を調べる目的で、in vivoにおいて集積するマクロファージ特異的に消失出来るノックインマウス(DTRマウス)を作製した。このマウスを用い、皮下腫瘍局所に放射線照射を行う放射線治療モデルにおいて、治療後の腫瘍再増殖におけるマクロファージ消失の影響を調べた。その結果、治療時にマクロファージを消失させることで、治療後の腫瘍再増殖が抑えられることを見出した。このことから、集積するマクロファージが腫瘍の再増殖を助けている可能性が示唆された。次にマクロファージが腫瘍の再増殖を促進する分子メカニズムを解明するため、放射線治療時に集積するマクロファージおよび腫瘍常在のマクロファージをセルソーターにより単離し、マイクロアレイおよび定量PCRにより網羅的に遺伝子発現を調べた。その結果、I型インターフェロンおよびその応答遺伝子が集積するマクロファージ特異的に高発現していることを見出した。現在マクロファージによるI型インターフェロン応答の腫瘍再増殖における役割について解析中である。しかしin vivoにおけるこのマクロファージの詳細な役割は不明である。我々は、腫瘍細胞死誘導後に免疫抑制性マクロファージのマーカー遺伝子であるCD204を高発現するマクロファージが集積することを見出した。そこでCD204陽性マクロファージを特異的に消失できるノックインマウスを作製し、このマウスを用いて、癌に放射線照射をした後にマクロファージを消失させたところ、腫瘍の再増殖を抑制できることを見出した。次にCD204陽性マクロファージが腫瘍の再増殖を促進する分子メカニズムを解明するため、放射線治療時に集積するマクロファージおよび腫瘍常在のマクロファージをセルソーターにより単離し、マイクロアレイおよび定量PCRにより網羅的に遺伝子発現を調べた。その結果、I型インターフェロンおよびその応答遺伝子が、集積するマクロファージ特異的に高発現していることを見出した。In vivoにおいて、CD204陽性マクロファージから産生されるこれらの遺伝子が腫瘍の再増殖に必須であるかを明らかにするため、CD204陽性マクロファージ特異的に発現する遺伝子をノックアウトできるマウス(CD204-iCreマウス)を作製した。上記遺伝子に対するfloxマウスを入手し、CD204-iCreマウスと掛け合わせることで、CD204陽性マクロファージのみ当遺伝子が欠失したコンディショナルノックアウトマウスを作製する。このマウスに対して癌放射線照射モデルを適用することで、CD204陽性マクロファージが腫瘍再増殖を促進する上で必須の分子を明らかにできると考える。

我々は、腫瘍細胞死誘導時にCD204を高発現するマクロファージが、腫瘍へ集積することを見出した。次にこのマクロファージの腫瘍再増殖への関与を検討するため、CD204陽性マクロファージを特異的に消去できるノックインマウスを作製し、癌放射線治療後の腫瘍の再増殖の様子を調べた。その結果、CD204陽性マクロファージ非存在下では腫瘍の再増殖が抑制されることを見出した。以上より、CD204陽性マクロファージが腫瘍の再増殖を促進している可能性が示唆された。交付申請書に記載した研究の目的である、腫瘍随伴マクロファージの機能解析について、DTRマウスおよびマイクロアレイを用いることでおおむね順調に解明が進んでいる。総合生物現在、腫瘍放射線治療によって腫瘍に集積するマクロファージを消失させると治療後の再増殖が抑制されること、および集積するマクロファージ特異的にI型インターフェロンとその応答遺伝子が発現していることを見出している。今後はI型インターフェロン阻害抗体などを用いることで、マクロファージによる腫瘍再増殖促進の分子メカニズムを明らかにしていく予定である。交付申請書に記載した研究の目的である、腫瘍随伴マクロファージの機能解析について、各種ノックインマウスを用いることによりおおむね順調に解明が進んでいる。次年度において、マウスへ投与可能な大容量かつ高純度の抗体を数種類用意する必要がある。これら高額な抗体を購入するため一部繰り越した。現在までに腫瘍細胞死に伴って集積するマクロファージが、腫瘍の再増殖を促進する可能性を示唆する結果が得られている。よって今後はマクロファージによる腫瘍再増殖促進の分子メカニズムを定量PCR法およびELISA法等により解明する予定である。購入した抗体をマウスに投与し、腫瘍随伴マクロファージのI型インターフェロン応答を阻害することで、マクロファージによる腫瘍再増殖促進が抑制されるかどうかを調べる。次年度において、マイクロアレイや外部研究受託など高額が費用を要する研究があるため一部繰り越した。腫瘍随伴マクロファージによる腫瘍再増殖促進分子メカニズム解明を目的とした、マイクロアレイやサイトカインアレイといった網羅的な解析に使用する。
老齢個体における自己細胞反応性T細胞の自己応答性メカニズムの解析

平成18年度は、BALB/c老齢マウスのリンパ節由来T細胞(Aged-LNT)を中心に解析を行った。特に今年度は、老齢マウス脾細胞由来可溶化蛋白抗原(33kD)に対するモノクローナル抗体およびCD3^+CD4^+αβT細胞クローンを作製し、以下の解析を行った。自己細胞に反応するAged-LNT(T細胞クローン)の特徴(細胞表面分子を中心とした解析):細胞刺激因子として、BALB/c老齢マウスの脾細胞、同マウス脾細胞より抽出した可溶化蛋白抗原、BALB/c若齢マウスの脾細胞、または同マウス由来、脾細胞より抽出した可溶化蛋白抗原を用いて、CD3^+CD4^+αβT細胞クローン(KKT)と5日間混合培養(MLC)を行った。MLC後の生細胞を回収し、フローサイトメーターにて細胞表面分子を中心に解析を行ったところ、KKT細胞はCD3^+CD4^+Vβ6^+であることが判明した。CD28分子の発現は極めて低いことが確認された。また、Vα鎖に関しては不明であるが、Vα14についてはPCRでは陰性であった。自己抗原の細胞表面での発現:Aged-LNTおよびKKTの抗原応答性の結果において、抗原である同系マウスの脾細胞に加齢による差異が示唆されたことより、脾細胞由来33.0kD分子に対するモノクローナル抗体を用いて細胞表面における発現の程度を解析した。33kD自己抗原分子は若齢マウス脾細胞表面上に比べて、老齢マウス脾細胞表面上に多く発現していることが判明した。また、このモノクローナル抗体存在下でKKTと老齢マウス脾細胞との混合培養を行うと反応が見られないことを確認した。以上の結果より、老齢個体における自己細胞反応性CD3^+CD4^+αβT細胞は、細胞表面上に発現している33kDの分子を認識していることが判明した。この33kDの分子は、その発現に関して加齢と関係があることが推測され、H-2ハプロタイプの異なる他のマウスでの解析が必須であると思われる。さらに、この自己抗原分子の詳細な解析を行うことにより、自己免疫疾患予防の手がかりになる可能性が推察される。
組織延長術を用いた骨骨膜間空隙拡大による骨再生誘導法の確立

骨の欠損や骨の萎縮部位を再建することは、QOLを重視する今日、非常に重要な課題である。再建法として移植骨を用いることが一般的であるが、移植等を行うことなく自己修復能力を応用し骨を増生する方法は安全で侵襲度の低い極めて意義深い手段となりうると確信する。そこで、骨表面に骨修復機能を惹起し、骨表面に必要なだけの骨を増生する方法の確立について探ることを目的に本研究を計画した。骨表面の骨膜を剥離し、それを元に戻した場合、骨と骨膜間に骨修復機構が働くことが知られている。この修復機構領域を緩徐に拡大することで骨表面に骨の増生をコントロールすることが可能であると考え、家兎を用いた実験的研究を行った。実験部位として、歯槽部での骨の増生を想定し、筋組織が比較的少ない家兎の頭頂部を選択し、実験を進めた。頭頂部の骨膜を剥離し、骨表面と骨膜間に自作の拡大装置を装着し、緩徐に7mmの拡大を行い、拡大部分の骨修復機構の変化をmicranagiogramと光学顕微鏡による組織学的観察で検討した。その結果、骨表面に骨の増生をコントロールできることを証明した。すなわち、骨表面と骨膜のスペース拡大を緩徐に行うことで、骨再生の足場と骨芽細胞の増殖分化を誘導する生理活性物質と骨原性前駆細胞の誘導をコントロールすることに成功した。ただ、誘導された再生骨を現実の臨床応用に耐える成熟した骨にするには、スペース内の組成や拡大に伴う組成の変化を詳細に調べることが必要であると考える。そこで、骨髄幹細胞を培養増殖し、その細胞を拡大した骨骨膜間に移植することでの骨再生能についての検討を進めた。その結果、移植しない群より移植群のほうが、明らかに骨増生が活発であることを示すことができた。今後は、さらにスペース内の組成を詳細に調べ、臨床応用可能な骨増生法の確立へと研究を進める考えである。本研究目的は、組織延長技術を応用し骨骨膜間を少しずつ拡大することで、拡大スペースに骨を誘導することができるとの仮説をたて、それを証明するとともに、再生した骨を治療に応用する可能性を探ることである。すなわち顎骨領域には様々な形で骨に萎縮や欠損が生じ、その解決には移植や生体材料による補填が応用されているが、生体の持つ治癒能力を賦活し骨の萎縮や欠損を補填できることは、生活の質を重視する医療に多大な貢献が期待できると考えている。本法はその考えに基づいた非常に有望な方法であると確信している。予備実験として、家兎の頭頂部の骨骨膜間を緩徐に拡大することで、頭頂骨表面に新生骨が誘導されることを確認している。今回はその方法をさらに発展させ、吸収性の材料を用いた、骨骨膜間空隙拡大装置を作製し、その装置の効果を家兎を用いて検討を進めた。その結果、骨骨膜間空隙の拡大が十分に達成できることを確認することができ、その方法の安定化に目処をつけることができた。現在、その方法で作成した拡大空隙の組織像の確認を進めている所である。組織像を全て確認できていないが、予備実験と同じように頭頂骨表面に新生骨の誘導が見られた。そこで、拡大した骨骨膜問空隙に、同じウサギから採取した骨髄性幹細胞をラボラトリーで培養増殖し、その増殖幹細胞を拡大した空隙に注入することで、拡大空隙に誘導される骨をさらに成長増殖させる方法の確認を始めている。われわれはラボラトリーにおける幹細胞の培養増殖技術を既に確立している。その技術で培養した幹細胞の空隙への注入実験を開始したところである。今後、拡大空隙作製スピードだけでなく、併用する増殖幹細胞をどのように処理するのが適切か、増殖因子の利用の有無等、本法と細胞治療との併用による本法の臨床応用の可能性を確かなものにするための、安全性・安定性の確保につながる基礎の確立を進ある予定である。

ただ、誘導された再生骨を現実の臨床応用に耐える成熟した骨にするには、スペース内の組成や拡大に伴う組成の変化を詳細に調べることが必要であると考える。そこで、骨髄幹細胞を培養増殖し、その細胞を拡大した骨骨膜間に移植することでの骨再生能についての検討を進めた。その結果、移植しない群より移植群のほうが、明らかに骨増生が活発であることを示すことができた。今後は、さらにスペース内の組成を詳細に調べ、臨床応用可能な骨増生法の確立へと研究を進める考えである。
ランタノイド・アクチノイド化合物の物性解明を目指した新規相対論的分子軌道法の開発

ランタノイドやアクチノイドのような重い原子を含む化合物を電子状態理論で取り扱うためには,電子相関効果と相対論効果の双方が重要となる。相対論的な電子相関理論には特有の困難さがあり,特に多電子波動関数の基となる1電子波動関数を扱う理論はほとんど開発されてこなかった。本研究では,非相対論で開殻系分子や化学反応を扱う際の重要な1電子波動関数理論であるMCSCF法を相対論に拡張し,そのプログラムコードを開発する事を目的としている。本年度はまず,非相対論においてα,βスピンの軌道エネルギーを異なるものとして扱う非制限型の方法に対応する,Kramers-unrestrictedな相対論MCSCFの方法論を導出した。MCSCF法を実行する過程でNewton-Raphson方程式というエネルギーの微分方程式を解く必要があるが,厳密解を得るには次元数の3乗の計算コストがかかり,現実的でない。そこで,非相対論で用いられている解決法のひとつで,線形方程式を固有値問題に置き換えて近似するAugmented-Hessian法を複素数値関数に拡張する事で,より低いコストで計算を行う事を可能とした。また,今回開発した手法で構築した1電子波動関数を多電子波動関数理論である相対論GMC-QDPTで利用できるようなプログラムを開発した。開発した手法を用いて,単結合・三重結合二原子分子のポテンシャル曲線およびI_2分子の垂直励起エネルギー計算を行った。その結果,これまで用いられてきた最も単純な1電子波動関数であるHartree-Fock波動関数を用いた場合と比べ,より定量的に実験値を再現する計算結果が得られた。この結果は,今回開発した手法を用いる事で相対論においても非相対論と同様に,化学反応系等のより広範な応用範囲で高精度な量子化学計算を実行する事が可能となった事を示している。
衛星観測による全球地表水マップの作成と多角的な水循環変動モニタリング

マイクロ波放射計AMSR2およびGMIから、地表水指標NDFIを算出し、日単位、0.1°解像度のグローバルな全球地表水マップ(GSMaWS)を2013年2018年の6年分作成した。2017年までの5年平均について、日本周辺を対象に、高解像度の地表水データGSWによる冠水率と比較することで、NDFI=(冠水率)x0.06の経験式を得た。次に、JAXAが公開しているToday's Earth(TE)の氾濫面積率データと比較し、月平均でNDFIと冠水率(x0.06)を比較した。アマゾン川では良い一致が見られたが、他の河川の多くでは、ダムや堤防による洪水管理、水田など人間活動による冠水域などを考慮する必要がある。また、NDFIを日単位でみると、半乾燥域では降雨直後の一時的な冠水に反応していることが見られた。土地利用や降雨のデータを用いて、洪水氾濫を他の原因による地表水から区別することが必要である。次に、日本の国土数値情報の土地利用データ・洪水による浸水想定区域データを用いて、平成30年7月豪雨の際の岡山県を対象に、NDFIから浸水レベルを推定した。土地利用データにより海域や河川などつねに水面となっている場所をレベル0、浸水想定区域データにより浸水しやすい場所から順にレベル15として、レベル0レベルi(i=05)まで浸水した場合のNDFIの値をフットプリントごとに算出し、実際にマイクロ波放射計で観測されたNDFIの値から浸水レベルを逆算した。実際より過大に浸水域が推定されたが、水田の影響を考慮していないことなどが原因として考えられる。さらに、浸水レベルに応じて、浸水域を推定するダウンスケーリングを試みた。全球地表水マップのプロダクトの第1版が、既に6年分完成しており、基礎的な検証を行い、学会等で発表し、多くの研究者の関心を得ている。第1版の作成を通して、さらなる改良のための課題として、土地利用データや降雨データの利用による洪水氾濫以外の地表水との区別、および、空間解像度0.1°からのダウンスケーリングの2点が明確になっている。ダウンスケーリングについては、平成30年7月豪雨の岡山県を事例として、試作しており、日本域全体に拡張する目途が立っている。よって、当初の計画以上に進展していると判断した。土地利用データと浸水想定区域データを用いた浸水レベルの判定を、日本域を対象に行い、過去の洪水氾濫の実績と比較・検証する。同時に、空間解像度の高解像度化を行い、GSMaWSの第2版を作成する。可能ならば、世界の他地域にも同様の手法を適用する。また、降水データを用いて、降水中のNDFIの補正、降水直後の一時的な地表水を区別することで、洪水氾濫に関する情報をより正確に取得できるように改良する。複数のマイクロ波放射計による全球地表水マップ(GSMaWS)の作成に着手した。今年度作成したのは、2015年1年間の全球を対象として、0.1°格子、6時間分解能のNormalized Differential Frequency Index(NDFI)のデータである。各フットプリントの19GHzと37GHzの輝度温度からNDFIを算出し、0.1°に格子化した。フットプリント中心位置で単純に判断する格子化は計算時間は早いが、海岸付近の時間変動解析に支障がある。LANDSATを起源とするプロダクトGlobal Surface Water(GSW)を用いて、フットプリント内に含まれる海面など恒常的な水面面積を考慮して、NDFIを補正した。この手法は、GSWデータの処理に計算時間が必要なため、日本域とインドシナ半島に適用した。NDFIの日内変動を補正し、2つのマイクロ波放射計GMIとAMSR2からそれぞれ算出したNDFIをセンサ間のバイアスを考慮して組み合わせることで、6時間分解能のデータを作成した。NDFIと、直前24時間の降水量(GSMaPによる)の時系列解析を行うと、平野部を中心に多くの場所で、正の相関が確認できた。2015年9月の関東東北豪雨のような洪水氾濫だけでなく、比較的弱い降雨による地表水の一時的な増加にもNDFIは反応しているとみられる。続いて、GSWから算出した冠水率とNDFIの関係を求め、NDFIを冠水率に変換した。さらに、GSWが示す過去の冠水頻度から、各時間における冠水場所を推定した。これにより、6時間・30m分解能の冠水マップを試作することができた。研究実施計画では2014年3月2017年12月までのプロダクト作成を平成29年度中に完了する予定であったのに対して、2015年1年間のプロダクト作成にとどまった点は当初予定より遅れているが、格子化手法の改良および時間内挿手法の開発を行うことができており、プロダクトの期間拡張は平成30年度の早い時期に行う目途ができた。当初予定に示したNDFIから冠水率への変換式について作成した。さらに、0.1°内の冠水分布も推定した点は当初予定になかった成果である。以上のことから、総合的に判断して、おおむね順調に進展していると考えている。