hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
含フッ素環状構造と液晶物性との相関に基づく高性能液晶分子の精密設計

今後の研究展開が大きく開かれたことは、平成27年度における大きな進展である。液晶分子のメソゲン部位に、テトラフルオロシクロヘキサンあるいはシクロヘキセン骨格を導入すると、極めて大きな負の誘電率異方性が発現し、優れたネガ型液晶分子となる。本研究では、そうしたテトラフルオロシクロヘキサン骨格を含む、各種含フッ素環状構造の簡便かつ効率的合成法の開発を行うとともに、液晶物性に及ぼす置換基効果について調査した。まず、コバルト触媒存在下、1-アリール-5,5,6,6-テトラフルオロ-1,3-シクロヘキサジエンを用いたヒドロシリル化反応の開発によって、高位置選択的かつ高収率で2-アリール-3,3,4,4-テトラフルオロ-5-シリル-1-シクロヘキセンを得ることができた。この生成物を用いて、接触水素化/玉尾酸化を含む数段階の化学変換を行うことで、アルコキシ基含有テトラフルオロシクロヘキサンあるいはシクロヘキセンを持った液晶分子の短段階合成が可能となった。前述のアルコキシ基含有テトラフルオロシクロヘキセンを持った液晶分子に関し、その分子が持つ極めて大きな負の誘電率異方性の理由を探るべく、理論計算を行った。その結果、ビニルエーテル部位の平面性とフッ素原子のかさ高さによって、アルコキシ基の回転障壁が増大し、アルキル基がフッ素原子との反発を避けるように、すなわち酸素原子の非共有電子対がフッ素原子と同方向を向くよう、コンフォーマーが固定されることが大きな要因であることを実証した。一方、上記のテトラフルオロシクロヘキサノール誘導体の酸化によって得られる4-アリール-2,2,3,3-テトラフルオロシクロヘキサン-1-オンに対し、還元的脱フッ素化反応を施すことで、4-アリール-2,3-ジフルオロ-2-シクロヘキセン-1-オンが得られた。この化合物を1,2-還元し、Williamsonエーテル化を行うことで、新たな含フッ素液晶分子の構築にも成功した。コバルト触媒を用いた、テトラフルオロシクロヘキサジエンの高位置選択的ヒドロシリル化反応によって、アルコキシ基含有テトラフルオロシクロヘキサンあるいはシクロヘキセン骨格を有する高性能ネガ型液晶分子の効率的合成に成功した。特に高性能なテトラフルオロシクロヘキセン含有液晶分子に関し、理論計算を行うことで、その高性能の要因がビニルエーテル部位の平面性とフッ素原子のかさ高さに起因するアルコキシ基回転障壁の上昇に由来することを証明した。一方、還元的脱フッ素化反応を鍵反応として、テトラフルオロシクロヘキサノン誘導体から、新規液晶分子であるジフルオロシクロヘキセノール誘導体の合成も達成できた。平成26年度では、1,2-ジフルオロシクロヘキサン環の立体選択的な合成法の開発ならびにその液晶物性評価を予定していた。しかし、合成開発が思うように進行せず、目的生成物の構築にはなかなか至らなかったため、平成27年度以降に行うことを予定していたジフルオロシクロヘキサノール誘導体の構築を先に行った。閉環メタセシスを用いた合成は失敗に終わったが、金属MgとTMSClを用いた脱フッ素化反応は期待通りに進行し、目的のジフルオロシクロヘキセノン誘導体を与え、その後、目的化合物へと導くことができた。
外科侵襲後の癌進展における血管内皮前駆細胞の役割

背部に皮下腫瘍を作製したマウスに対して胃切開術を行ったところ、腫瘍体積が約2倍に増大し、腫瘍組織内に集積した骨髄由来幹細胞(BMSCs)数が有意に増加した。さらにCXCR4拮抗薬であるAMD3100を投与したところ、腫瘍組織内へ集積するBMSCs数が有意に減少し、術後の腫瘍の増殖能の増大も抑制された。胃癌手術症例における術後の末梢血へのBMSCsの動員と末梢血中のVEGF濃度を検討したところ、術前と比較して術後では、末梢血中のVEGF濃度は上昇したが、末梢血中へのBMSCsの動員は増加しなかった。本年度は、手術侵襲によって血管内皮前駆細胞(Endothelial progenitor cell : EPC)が動員されるか否か、また、手術侵襲によって癌が進展するか否かについて明らかにすることを目的とし、動物モデルを用いた検証を行った。はじめに、本研究で用いる胃切開術の手術侵襲の程度を評価するために、炎症性サイトカインIL-6の血中濃度をELISA法にて測定した。その結果、全身麻酔も切開も加えていない対照群と比較して、術後6時間で血中IL-6濃度が有意に上昇していた(p<0.05)。また、EPC動員に寄与するケモカインSDF-1の血中濃度をELISA法にて測定したところ、術後12時間後及び24時間後で有意に上昇していた(p<0.05)。続いて、手術侵襲によるEPCの動員を評価するために、末梢血中のCD34陽性細胞及びCD34/Flk-1陽性細胞をフローサイトメトリーにて測定した。その結果、CD34陽性細胞及びCD34/Flk-1陽性細胞は術後12時間後に共に有意な増加が認められた(p<0.05)。一方で、術後3、7日目には対照群と比較して有意な差は認められなかった。以上の結果から、胃切開術という手術侵襲に伴い、一過性に骨髄から末梢血中にEPCが動員されることが示された。次に、手術侵襲が癌の増大に及ぼす影響について検討した。GFP骨髄キメラマウスの背部にLewis肺癌細胞(5x106個)を皮下注入して、皮下腫瘍モデルを作製した。皮下腫瘍モデル作製3日後に胃切開術を行って手術侵襲群とした。術後隔日で腫瘍サイズを測定し、簡易式(長径×短径×短径×0.5)を用いて腫瘍体積を算出した。術後12日目の時点で、対照群と比較して、手術侵襲群では腫瘍体積の増大を認めた(p<0.05)。以上の結果から、手術侵襲が癌増大に関与することが示唆された。本年度は、手術侵襲による癌増大において血管内皮前駆細胞(Endothelial progenitor cell: EPC)が関与しているか否かについて明らかにすることを目的とし、動物モデルを用いた検証を行った。昨年、GFP骨髄キメラマウスの背部に皮下腫瘍モデルを作製し、術後12日目に腫瘍を摘出した。組織学的に骨髄由来細胞であるGFP陽性細胞およびGFP/CD34陽性細胞をカウントしたところ、胃切開術で手術侵襲を加えた群(手術侵襲群)は対照群と比較して多くのGFP陽性細胞およびGFP/CD34陽性細胞(EPC)が集積していた(P<0.05)。また、腫瘍内微少血管密度(CD34陽性細胞)、腫瘍増殖(PCNA陽性細胞)、アポトーシス(TUNEL法)を評価したところ、手術侵襲群では対照群と比較して、腫瘍内微少血管密度の増加、腫瘍増殖の亢進、アポトーシスの抑制を認めた(P<0.05)。EPCの集積を阻害するために、CXCR4拮抗薬であるAMD3100を手術侵襲群に手術後連日投与した(AMD群)。術後12日目の腫瘍体積に関して、AMD群は手術侵襲群と比較して縮小していた。腫瘍を摘出し、組織学的に評価したところ、GFP/CD34陽性細胞(EPC)の集積を阻害し、腫瘍内血管密度の減少、腫瘍増殖の抑制、アポトーシスの増加を認めた(P<0.05)。以上の結果から、手術侵襲による癌の増大にEPCは血管新生を介して重要な役割を果たしていることが示唆された。本年度は胃癌手術症例を対象とし、手術前後の血管内皮前駆細胞(EPC)を含む骨髄由来幹細胞(Bone marrow-derived stem cells: BMSCs)とサイトカインを経時的に測定した。対象患者は、当科で手術を施行した胃癌症例で、平成25年3月の時点では11症例のみだった(目標は60症例)。手術直前と手術後1日目に採血を行い、比重遠心を行った後に、BMSCsとして末梢血中C-kit

陽性細胞、CD34陽性細胞、C-kit/CXCR4陽性細胞、CD34/CXCR4陽性細胞をフローサイトメトリーで測定し、サイトカインはVEGFとIL-6をELISA法で測定した。手術前と比較して、手術後1日目の末梢血中C-kit陽性細胞、CD34陽性細胞、C-kit/CXCR4陽性細胞、CD34/CXCR4陽性細胞は有意な増加は認めなかった。サイトカインに関しては、手術後1日目でVEGFとIL-6は共に有意に増加した(p>0.05)。以上の結果から、当科での胃癌手術による手術侵襲は、炎症性サイトカインであるIL-6の面では十分な手術侵襲と判断できるが、有意なBMSCsの動員は確認できなかった。しかし、血管新生に関与する末梢血中のVEGF濃度は上昇していたため、手術侵襲は血管新生に関与している可能性が示唆された。本年度で動物実験は終了した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は手術侵襲による骨髄由来幹細胞の動員について、臨床症例での検討を進めていく予定24年度が最終年度であるため、記入しない。
眼創傷治癒におけるp130^<cas>の果たす役割

最初に、ヒト角膜cDNA libraryを用いてヒトCasの同定に成功し、それがラットと蛋白レベルで約80%と極めて相同性が高いことを見出した。次いで、RGDSペプチドが、プラスチックの培養皿上で角膜上皮細胞の接着を阻害しないが、水晶体上皮細胞と網膜色素上皮細胞の接着は阻害することを見出した。また、角膜上皮細胞、水晶体上皮細胞、網膜色素上皮細胞という代表的な眼の上皮細胞が細胞外マトリクス(ECM)を塗布した培養皿上において、RGDSの影響を受けないことを発見した。一方、ヒトの悪性黒色腫細胞は同様の条件において、RGDSから剥離することを発見した。RGDSに対する反応の相違は各細胞におけるインテグリンの発現パターンが異なるからではないかと考え検討した。結果は、角膜上皮ではα5β1インテグリンの発現は低く、α2β1インテグリンの発現が高く、水晶体上皮や網膜色素上皮ではα3β1インテグリンとα5β1インテグリンの発現が高かった。一方、悪性黒色腫細胞は基本的に水晶体上皮や網膜色素上皮と同じ発現パターンを取っており、RGDSに対する反応の違いを説明しうるだけのインテグリン発現パターンは見出せなかった。次に、細胞接着における重要なシグナル伝達系であるfocal adhesion kinase (FAK)からp130^<CAS>にいたる経路がRGDS添加によりどのように変化するかを検討した。結果はRGDS添加により細胞接着が阻害されなかった細胞ではこのシグナル経路に変化を認めなかったが、阻害された細胞では著明な脱リン酸化を認め、このシグナル経路がRGDS添加により阻害されていることがわかった。以上より、FAKからp130^<CAS>にいたるシグナル経路は、眼の細胞および悪性黒色腫の接着に重要な働きをしており、ECMの存在下では眼の細胞がRGDSの影響をうけなかったことから、悪性黒色腫に対する治療標的になりうるのではないかと考えられた。ヒト角膜cDNA libraryをスクリーニングし、ラットp130^<CAS>遺伝子と90%の相同性を有する遺伝子断片をクローニングした。続いて、RACE-PCR法を用いて5′側の残りの部分を同定し全長の遺伝子配列を決定した。この遺伝子は蛋白レベルでラットp130^<CAS>と80%以上の相同性があり、我々はこの蛋白をヒトp130^<CAS>と考えた。ついで、ノーザンブロット法にてヒト角膜上皮細胞とヒト角膜実質細胞にこの遺伝子が発現していること、および、その全長も同定したものとほぼ同じであることを確認した。蛋白レベルでラットp130^<CAS>と、特にc末端においてほぼ100%の相同性を有していることから、すでに市販されているラットp130^<CAS>のc末端抗体がヒトp130^<CAS>と交差するのではと考え、ラットp130^<CAS>のc末端抗体を用いて、ヒト角膜上皮細胞とヒト角膜実質細胞の蛋白に対してウエスタンブロット法を施行した。その結果、単一の蛋白がこの抗体と交差し、その分子量がヒトp130^<CAS>の計算上の分子量とほぼ同じであったことから、以後この抗体を用いることとした。角膜上皮細胞の接着にp130^<CAS>がどのように関わっているかを検討するために、RGDSペプチドを用いて細胞接着阻害の系を確立することを試みた。なぜなら、RGDSペプチドはα5β1インテグリンとの結合を介して上皮系細胞の接着を阻害することが知られているからである。使用する細胞としてすでに我々が確立しているSV40を導入したヒト角膜上皮細胞および水晶体上皮細胞の不死化細胞を用いることとした。

驚いたことに、RGDSペプチドは水晶体上皮細胞の接着を阻害するのに角膜上皮細胞の接着は阻害しなかった。この現象がSV40と導入したためか否かを検討するため、正常の角膜上皮細胞および正常の水晶体上皮細胞を用いて同様に行ったが同じ観察結果を得た。正常の上皮細胞は継代培養が困難であることと、生じた現象が同じであったことから、この現象の詳細を検討する以後の実験にはSV40導入した不死化細胞を用いた。平成13年度はこの現象の意味するところを解明していく計画である。平成12年度の研究において我々は、RGDSペプチドが、プラスチックの培養皿上で遺伝子導入によって不死化された角膜上皮細胞の接着を阻害しないが、同様に不死化された水晶体上皮細胞と網膜色素上皮細胞の接着は阻害することを見出した。RGDSペプチドはα5β1インテグリンとの結合を介して細胞の接着を阻害することが知られているため、この現象は各細胞におけるインテグリンの発現パターンが異なるからではないかと考え、フローサイトメトリーにより各細胞のインテグリン発現を検討した。予想したように、角膜上皮ではα5β1インテグリンの発現は低く、α2β1インテグリンの発現が高かった。一方、水晶体上皮や網膜色素上皮ではα3β1インテグリンとα5β1インテグリンの発現が高かった。このことからインテグリンの発現の差異がRGDSペプチドに対する反応の違いであると推測された。しかしながら、細胞外マトリクス(ECM)の存在下ではすべての細胞がRGDSペプチドを加えても細胞接着を阻害されなかった。ECMは生体のいたるところに存在するためRGDSペプチドを眼疾患に応用することは困難に思えた。ところが驚いたことに、メラノーマの細胞はECMが存在してもRGDSペプチドを加えると細胞接着が阻害され、細胞が浮遊するという現象を我々は発見した。メラノーマは欧米に比較してわが国において頻度は低いもののその生命予後は極めて悪く、化学療法や外科的治療も効果なく現在のところ放射線治療以外に治療方法がない。今回の我々の発見はRGDSペプチドが正常の眼由来の細胞は障害せず、メラノーマ細胞のみをターゲットとして接着阻害することから、臨床応用が期待される。平成14年度はこの点についてさらに詳細に検討したい。平成13年度において我々は、角膜上皮細胞、水晶体上皮細胞、網膜色素上皮細胞という代表的な眼の上皮細胞が細胞外マトリクス(ECM)を塗布した培養皿上において、RGDSペプチドの影響を受けないことを確認した。一方、ヒトの悪性黒色腫細胞は同様の条件において、RGDSペプチドから剥離することを発見した。この現象についてさらに解析することが今年度の目的であった。まず、RGDSペプチドに対する反応の相違は各細胞におけるインテグリンの発現パターンが異なるからではないかと考え検討した。
燃焼により誘起されるボルテックス・ブレイクダウン現象の解明

本研究では、燃焼により誘起されるボルテックス・ブレイクダウン現象について、PIVと光増幅光学装置付き高速度ビデオカメラの同時測定を行い,その詳細を実験的に調べた.渦としては渦輪を用い,大気圧下での実験と密閉容器内での実験の二つに分けて系統的に行った.大気圧下での実験では,特に厳密に火炎速度と最大周速度の関係左求め,火炎速度は概ね最大周速度に等しいがものの,最大周速度の増加に伴い火炎直径は減少し,渦核直径より小さくなると,火炎速度が最大周速度を下回るようになること,火炎先端には渦芯に沿って軸速度が誘起され,その速度は最大周速度にほぼ等しいこと,を明らかにした.また,渦核の直径が,火炎が到達する以前から徐々に増加し,火炎通過後は理論混合気で2倍程度増加すること,また,それに伴って最大周速度は減少すること,なども明らかになった.一方,内燃機関など実用燃焼器に供するための基礎的知見を得ることを目的に密閉容器内で渦輪の燃焼を行い,渦輪の燃焼を用いると,渦輪を用いない場合に比べ,点火から最大圧力に達するまでの時間が短縮され,かつまた,その最大到達圧力も定容燃焼の理論値に近づくこと,初期圧が高くなっても,浮力による火炎伝播の阻害にうち勝って,渦芯に沿って火炎が円滑に移動し,燃焼速度の遅い希薄混合気でも最大圧力に達するまでの時間が一定に制御できること,まだ,その最大到達圧力も定容燃焼の理論値に近づけることができること,などが明らかになった.以上,本研究により,渦という流体力学的な要素を用いて,内燃機関の燃焼の高速化・高出力化を図ったり,円滑な火炎移動操作により異常燃焼であるノッキングを抑制したりするなどの可能性があるこどが裏付けられた.本研究では、燃焼により誘起されるボルテックス・ブレイクダウン現象について、PIVと光増幅光学装置付き高速度ビデオカメラの同時測定を行い,その詳細を実験的に調べた.渦としては渦輪を用い,大気圧下での実験と密閉容器内での実験の二つに分けて系統的に行った.大気圧下での実験では,特に厳密に火炎速度と最大周速度の関係左求め,火炎速度は概ね最大周速度に等しいがものの,最大周速度の増加に伴い火炎直径は減少し,渦核直径より小さくなると,火炎速度が最大周速度を下回るようになること,火炎先端には渦芯に沿って軸速度が誘起され,その速度は最大周速度にほぼ等しいこと,を明らかにした.また,渦核の直径が,火炎が到達する以前から徐々に増加し,火炎通過後は理論混合気で2倍程度増加すること,また,それに伴って最大周速度は減少すること,なども明らかになった.一方,内燃機関など実用燃焼器に供するための基礎的知見を得ることを目的に密閉容器内で渦輪の燃焼を行い,渦輪の燃焼を用いると,渦輪を用いない場合に比べ,点火から最大圧力に達するまでの時間が短縮され,かつまた,その最大到達圧力も定容燃焼の理論値に近づくこと,初期圧が高くなっても,浮力による火炎伝播の阻害にうち勝って,渦芯に沿って火炎が円滑に移動し,燃焼速度の遅い希薄混合気でも最大圧力に達するまでの時間が一定に制御できること,まだ,その最大到達圧力も定容燃焼の理論値に近づけることができること,などが明らかになった.以上,本研究により,渦という流体力学的な要素を用いて,内燃機関の燃焼の高速化・高出力化を図ったり,円滑な火炎移動操作により異常燃焼であるノッキングを抑制したりするなどの可能性があるこどが裏付けられた.本研究を遂行するのに不可欠な大口径・高解像力光増幅光学装置の納品が12月以降となることが判明したので,当初の実施計画の順番を入れ替えて実験を遂行した.すなわち,はじめに,次年度予定の高圧雰囲気での予備実験として,密閉容器内における渦輪の燃焼実験を行った.そのための,渦輪発生装置,イグナイター,高速度カメラ,画像粒子流速計の同期コントロールシステムを構築し,着火のタイミングを細かく制御して様々な状態(定常進行渦輪,生成初期渦輪,壁面到達後の伸長渦輪)の渦輪に着火した場合の容器内圧力波形を測定し,壁面衝突後の伸長を受けた渦輪に着火すると他の場合に比べ容器内到達圧力は高くなり,また,その到達時間も短縮化されることが明らかになった.本結果は,2004年12月,岐阜で開催された第42回燃焼シンポジウムの席上で発表した.次に,12月に納品の運びとなった大口径・高解像力光増幅光学装置を高速度ビデオカメラに装着し,渦輪内を伝播する火炎の撮影を詳しく行うとともに,構築された同期システムを用いて画像粒子流速計による流速測定を行い,最大周速度と火炎速度との関係を厳密に測定した.さらにまた,画像粒子流速計の測定結果を吟味・解析し,渦核の大きさも割り出した.

その結果,火炎速度は最大周速度にほぼ等しく,最大周速度の増加とともに増加していくが,火炎直径は減少し,これがほぼ渦核直径以下となると,火炎速度は最大周速度を下回るようになることがが明らかになった.本結果は,H17年12月東京で開催される第43回燃焼シンポジウムの席上で発表する予定である.昨年度可能となったPIVと高速度ビデオカメラの同期測定をさらに推し進め,最大周速度と火炎速度との関係を厳密に測定したほか,火炎先端で誘起される軸流速度を正確に測定することに成功した.すなわち,燃焼により誘起されるボルテックスバースティングにより,最大周速度とほぼ同じ速度の流れが渦芯軸上で既燃側から未燃側に向かって誘起され,これに乗って火炎が,渦軸上を最大周速度と同程度の速度で移動することを明確に捉えることに成功した.本結果は,2005年5月24-27日に仏国モンサンミッシェルで開催された日仏セミナーの席上で発表されたほか,2005年12月5-7日東京で開催された第43回燃焼シンポジウムの席上で発表された.また,この高速火炎伝播を実際の内燃機関の燃焼の改善・高速化に役立てるべく,雰囲気圧力を3気圧まで高めた容器内で渦輪による燃焼制御に関する実験を行い,雰囲気圧力を高くしても,火炎速度は渦の最大周速度とほぼ同じで大気圧下と変わらず,また,浮力による擾乱が支配的となる高圧下でも,渦輪による燃焼制御は有効で,広い燃料/空気混合比にわたって燃焼時間を的確に制御できることを確認し,上記,第43回燃焼シンポジウムの席上で報告した.また,これら雰囲気圧力を大気圧より高めた実験での経験を生かし,耐圧50気圧の高圧燃焼器を設計・製作した.最終年度となる来年度は,この高圧燃焼器を用いて,火炎速度,軸心上で誘起される流れの速度,容器燃焼で最大到達圧力に達するまでの時間などを測定し,燃焼により誘起されるボルテックス・ブレイクダウン現象の全容とその利用の可能性を明らかにする予定である.昨年度製作した渦輪発生器と高圧燃焼器を改良し,初期圧を5気圧まで上げて,実験を行った.まず初めに,ピストンの駆動圧を一定にし,非燃焼場で渦輪直径,渦各直径,渦輪移動速度,最大周速度をPIVにより詳しく測定した.その結果,雰囲気圧力を増加させても渦輪直径,渦核直径はほとんど一定であるが,渦輪の移動速度,最大周速度は徐々に減少する傾向がみられた.次に,実際に渦輪に着火し,燃焼によりボルテックス・ブレイクダウンを誘起させ,それに伴う火炎の伝播速度を測定した.その結果,非燃焼場では存在しなかった流れが渦芯に沿って誘起され,その軸速度はほぼ最大周速度に等しいこと,また,それに付随して起きる火炎の移動速度も最大周速度にほぼ等しく,最大周速度の増加とともにほぼ直線的に増加するが,いずれの雰囲気圧力でも,両者の関係はほぼ同一の直線上に乗り,雰囲気圧力の影響はほとんど現れないことが明らかになった.この事実は,大気圧下の燃焼場で観察されるボルテックス・ブレイクダウン現象が,そのまま,エンジンの燃焼室のような高圧場でも成り立つことを示しており,渦により円滑な火炎伝播を促してノッキングを抑制する可能性が裏付けられた.また,火花点火機関にみたてた密閉容器内で渦輪を発生させ点火から最大圧力に到達するまでの時間を測定したところ,燃焼速度の遅い希薄混合気の高圧燃焼で顕著となる浮力の影響にうち勝って,いずれの圧力でもほぼ一定となり,実用燃焼器への適用が大いに期待できる結果が得られた.
スピーチ場面におけるストレス対処方略としての瞬目知覚法に関する実証的研究

ストレス対処方略としての瞬目知覚法に関する基礎的研究(1)本研究課題の目的:随意性瞬目の特徴を明確にすると同時に、随意性瞬目の応用手法としての瞬目知覚方略(BPM)について、そのストレス対処方略としての妥当性を確認することである。(2)本研究の内容:1)スピーチ場面(擬似的スピーチ場面も含む)でのストレス状況下において,測定可能な「非」心臓血管系指標を明確化する。すなわち,測定負荷の低い唾液から採取できるコルチゾルおよびαアミラーゼを,実験によって設定されたスピーチ場面下で,既存のストレス評価測度と同時測定しそれらの特徴を明らかにする。2)新たに考案したBPMを実験場面で実施し,ストレスがどの程度低下するか明らかにする。本研究においては,これまでの数多くの研究で使用されている自律訓練法および呼吸法とBPMを比較対照させ,その特徴を明らかにする。(3)本研究で指標とした随意性瞬目の特徴をより明確にする。特に個人差を生み出す要因に着目して検証する。また自発性瞬目の特徴についても検証を加える。ストレス対処方略としての瞬目知覚法に関する基礎的研究(1)唾液計測システム構築申請した研究実施計画に則り,今年度は次年度実稼働させる唾液計測システムの構築を行った.今年度購入した遠心分離機およびマルチプレートリーダー等を使用することで,コルチゾル・αアミラーゼ・s-lgAの定量的分析が可能となった.現在,そのシステムを試運転中であり,次年度からのデータ量産が可能となる予定である.(2)唾液測定指標と月経周期の関連について本研究計画では女性のみを研究対象とする.本研究計画で使用する測定指標のいくつかは女性特有の変動特性を持つ,本研究計画において同時測定予定の唾液から計測するαアミラーゼについて,月経周期および日内変動特性を確認した.その結果,他の唾液から測定する指標(コルチゾル・s-IgA等)より月経周期及び日内変動の影響が小さいことが示唆された.この結果は佐々木・森・小田原・田中(2007)として学会発表を行った.(3)スピーチ場面における心臓血管指標様態の再確認スピーチ場面における心臓血管系指標の表現様態としての心臓知覚能力の再確認を行った.その結果,ストレス事態と心臓知覚能力の関連に,被験者の対処スタイルの影響が明確に存在することが再確認された.この結果は,河内・田中・浅井(2007)として学会発表を行った.(4)低ストレス事態におけるαアミラーゼの振る舞いについて近年の研究で,スピーチ事態等の高ストレス場面での有用性が示唆されているαアミラーゼについて,低ストレス事態での特性を確認した.その結果,低ストレス事態でのαアミラーゼの弁別力は低いことが確認された.この結果は,田中・小田原・河内(2007)として学会発表を行い,その内容に加筆訂正した上で田中(2008)とした.(1)随意性瞬目波形の特徴についての基礎的検討本研究課題で使用する随意性瞬目の特徴は今だ不明瞭な点が多い。それら,特に随意性瞬目の波形の再確認した。その結果,随意性瞬目の持続時間は既存の研究同様に自発性瞬目のそれよりも延長することが確認された。また新たな知見として,覚醒水準低下と共に随意性瞬目の持続時間の延長が確認された。これらの結果は日本心理学会等で公にされた。(2)随意性瞬目とストレスの関連の再確認これまでの研究において随意性瞬目がストレス事態を惹起させないことを確認していた。しかしながら,日常経験的にはストレス増加の要因となりうると予測してしまう。今年度はストレス評価指標として最も使用頻度の高いコルチゾルを使用して,随意性瞬目実施とストレスの関係を再検討した。その結果,これまでの結果同様随意性瞬目は過度なストレス惹起の要因にならないことが確認された。これらの結果は日本生理心理学会等で公にされた。(3)生活習慣と生体リズムおよびストレスの関連についての基礎的検討本研究の研究協力者は女性が主体となる.月経周期等の女性の生活リズム・生活習慣がストレスへさまざまな影響を及ぼしていることは周知の事実であるが,その詳細は未だ不明である。今年度は同一研究協力者へ,長期間生活習慣・生活リズムの評価,およびコルチゾルを使用した日常ストレスの測定を行った。その結果,過度な生活習慣・生活リズムの崩れがない限り,ストレスの程度が増すことがないことが確認された。これらの結果は,日本心理学会・日本生理心理学会等で公にされた。平成21年度半ば、継続的な研究参加者が体調不良のためデータ収集が困難となった。そのため、平成21年度科学研究費を平成22年8月31日まで繰り越してデータ収集を行った。その結果、想定外の個人内変動要因が、特に繰り越して実施したコルチゾルにデータに顕在していることが確認された。この個人内変動要因は、平成21年度研究発表を行った、Kawamuchi, Tanaka, Ohira(2009)と相反する結果であった。また瞬目の個人差についても田中(2009b)と一致しない点が複数確認された。これらの結果を踏まえ、平成22年度は研究結果をまとめ公にする前に、これまでのデータの洗い直しを行う。今年度は、前年度実施が遅延した実験実施およびそのデータ分析を行った。

その結果、想定外の個人内変動要因が、瞬目およびコルチゾルのデータに内在することが示唆された。そのため、その要因洗い出しにほとんどの時間を費やすこととなり、結果報告を行うことが滞ってしまった。これらの分析の結果およびこれまでの知見から、今回個人差要因は、主に(今回研究対象者とした)女性の生体リズムに起因にするものと示唆された。つまり、女性の生体リズムとストレスの関連が、研究計画時に想定したそれよりもかなり異なったものであることが推測された。今後この要因をクリアすべく新たな研究方略を検証していくことが、瞬目知覚法実用化には不可欠であることが確認されたものといえる。なお、今年度までに収集分析した本研究題目のPC上データは、平成23年東北地方太平洋沖地震のため、バックアップも含めほとんど損傷した。現状その回復に全力を注いでいるが完全回復は不可能と思われる。
PLCγとPP2CによるIRS-1 degradationの分子機構

protein kinase C (PKC)の上流に存在するphospholipase C (PLC)の阻害剤であるU73122が3T3-L1脂肪細胞で、IRS-1蛋白の減少とインスリンによるdegradationの加速をおこす事を発見した。そこで野生型PLCγをアデノウイルスを用い3T3-L1脂肪細胞に過剰発現させたところ、インスリンによるIRS-1のdegradationを抑制する傾向を認めた。さらにU73122で前処置すると、インスリンによる糖取込みが抑制されることを確認し、野生型PLCγを過剰発現させると、糖取込みがインスリン非存在下でPLCγ発現量依存的に亢進することを発見した。しかしPLCγ過剰発現はインスリン受容体やAktなどのインスリンシグナル蛋白の燐酸化にはあまり影響しなかった。一方atypical PKCの燐酸化は亢進し、主にatypical PKCがPLCγによる糖取り込みに関与している可能性を見いだした。またセリン/スレオニンフォスファターゼである野生型protein phosphatase 2C (PP2C)をアデノウイルスを用い3T3-L1脂肪細胞に過剰発現させると、PI-3キナーゼのp85サブユニットのセリンを脱リン酸化する事によりPI-3キナーゼを活性化し、以降のシグナルを正に調節していた。一方、インスリンによるIRS-1のdegradationは加速された。さらにPP2CのiRNAを発現させることによりPP2C蛋白発現を抑制すると、インスリンによるIRS-1のdegradationが抑制された。またPP2CによるIRS-1のdegradationの亢進はプロテアソーム阻害剤のラクタシスチンにより完全に抑制され、proteasomal degradationによることが確認された。さらにPI-3キナーゼの阻害剤であるワルトマニンにより部分的に抑制されPI-3キナーゼの関与が示唆された。PP2CはPI-3キナーゼを介して、インスリン情報伝達を正と負、両方に調節している事が示唆された。我々は脂肪細胞のモデルである3T3-L1脂肪細胞に、恒常的活性化型phosphatidylinositol (PI)-3キナーゼ(p110CAAX)を発現させると、インスリンによるinsulin receptor substrate(IRS)-1のdegradationが促進されることを発見した(Egawa K et al. Endocrinology.2000)。これはPI-3キナーゼの活性化がIRS-1のdegradationを介してインスリンのシグナルオフに関わっている可能性を示唆するもので、糖尿病発症機序を理解する上で非常に興味深い現象である。さらにIRS-1のdegradationの機序を解明するため種々の抑制剤を孵置したところ、protein kinase C (PKC)の上流に存在するphospholipase C(PLC)の阻害剤であるU73122が3T3-L1脂肪細胞で、IRS-1蛋白の減少とインスリンによるdegradationの加速をおこす事を発見した。そこでインスリン受容体と結合し、インスリンシグナルに影響するという報告があるPLCγの野生型及び活性を持たない変異型を発現するアデノウイルスを作成し3T3-L1脂肪細胞に過剰発現させたところ、野生型はインスリンによるIRS-1のdegradationを抑制する傾向を認めた。またセリン/スレオニン脱燐酸化酵素の一つであるprotein phosphatase 2C(PP2C)のインスリンシグナルへの関与に関しては、ほとんど報告が無い。

我々は野生型PP2Cを発現するアデノウイルスを作成し(cDNAは田村真理博士、東北大学より供与)、これを3T3-L1脂肪細胞に感染させるとIRS-1のdegradationが加速され、PP2Cがインスリンシグナルを負に調節している可能性を発見した。さらにこの現象がPP2C活性によるものかを検討するため、フォスファターゼ活性を持たない変異PP2Cを発現するアデノウイルスを作成したところ(変異PP2C cDNAも田村博士より供与された。)、野生型とは異なり影響を与えず、フォスファターゼ活性が重要である事が示唆された。我々は以前の報告のように、脂肪細胞のモデルである3T3-L1脂肪細胞をprotein kinase C (PKC)の上流に存在するphospholipase C (PLC)の阻害剤であるU73122で前処置すると、インスリンによる糖取込みが抑制されることを確認した。さらに野生型PLCγを発現するアデノウイルスを3T3-L1脂肪細胞に感染させPLCγを過剰発現させると、糖取込みがインスリン非存在下でPLCγ発現量依存的に亢進することを発見した。しかしPLCγ過剰発現はインスリン受容体やAktなどのインスリンシグナル蛋白の燐酸化にはあまり影響しなかった。現在PLCγが糖取込みを刺激する機序についてさらに検討中である。またセリン/スレオニンフォスファターゼである野生型protein phosphatase 2C (PP2C)をアデノウイルスを用い3T3-L1脂肪細胞に過剰発現させると、インスリンによるIRS-1のdegradationが加速されることを発見した。さらにPP2CのiRNAを発現させることによりPP2C蛋白発現を抑制するとインスリンによるIRS-1のdegradationが抑制された。またPP2CによるIRS-1のdegradationの亢進はプロテアソーム阻害剤のラクタシスチンにより完全に抑制され、proteasomal degradationによることが確認された。さらにPI-3キナーゼの阻害剤であるワルトマニンにより部分的に抑制されPI-3キナーゼの関与が示唆された。現在さらに詳細なメカニズムを検討中である。我々は脂肪細胞のモデルである3T3-L1脂肪細胞をphospholipase C (PLC)の阻害剤であるU73122で前処置すると、インスリンによる糖取込みが抑制されることを確認した。一方atypical PKCの燐酸化は亢進し、主にatypical PKCがPLCγによる糖取り込みに関与している可能性を見いだした。
要介護高齢者の不適切な食事形態と誤嚥性肺炎発症率の関連について

要介護高齢者46人中18人(39.1%)が食事形態と嚥下機能に不一致がみられ、食事形態の変更を推奨した。そのうち8名(44.4%)が食事形態を変更した。食形態を変更しなかった理由は、本人の拒否(40.0%)が最も多く、食思低下、家族の拒否、食形態の統一困難(各20.0%)だった。また、46人中9人(19.6%)が追跡調査中に肺炎の診断を受けた。しかしVE結果の食物誤嚥や唾液誤嚥と肺炎発症との関連は見られなかった。誤嚥性肺炎を減少させるためには、一度きりのVEと食事指導のみでは、検査の効果は表れにくく、他にも重要なファクターがであるのではないかと考える。先行研究におけるアンケート調査において、高齢者施設入所者の食事形態は個人の摂食嚥下機能が全く反映されておらず、食事形態の選択においての医学的根拠は皆無だった。また嚥下内視鏡検査(以下VE)結果より、施設入所の約半数以上に食物の誤嚥や咽頭残留がみられることを明らかにした。一方、肺炎は日本の3大死因の一つとなった。中でも高齢者の誤嚥性肺炎との関係が指摘されていることを踏まえ、施設入所の要介護高齢者の不適切な食事形態と誤嚥性肺炎の発症率との関係についてを明らかにすることを研究目的とした。初年度の研究成果として、1.先行研究にて協力を得た16件の施設(介護老人福祉施設:(以下特養)6件、介護老人保健施設:(以下老健)10件)に入所している89名(男性39名、女性50名)の要介護高齢者(平均年齢82.1±10.0歳、要介護度中央値4)にアンケート(食事形態の変更について)を郵送し回収を行った。2.アンケートの回収は10件の施設(特養4件、老健6件)に入所している42名(男性16名、女性26名、平均年齢80.2±10.9歳、要介護度中央値4)。現在も継続して調査中。3.先行研究の追跡調査の中途結果は以下のとおりである。・誤嚥性肺炎有群7名(男性3名、女性4名、平均年齢81.6±7.7歳)のVE結果は咽頭残留3名、喉頭侵入3名、顕性誤嚥1名、唾液誤嚥0名・無群35名(男性13名、女性22名、平均年齢80.0±10.9歳)のVE結果は咽頭残留10名、喉頭侵入14名、顕性誤嚥2名、不顕性誤嚥3名、唾液顕性誤嚥1名であった。各項目における統計学的有意差は見られず、食物誤嚥や唾液誤嚥と誤嚥性肺炎発症との関連は見られなかった。一方、肺炎は日本の3大死因の一つとなり、中でも高VE齢者の誤嚥性肺炎との関係が指摘されていることを踏まえ、施設入所の要介護高齢者の不適切な食事形態と誤嚥性肺炎の発症率との関係についてを明らかにすることを研究目的とした。2年目の研究成果として初年度に引き続き、1.先行研究にて協力を得た16件の施設入所している89名の要介護高齢者のうち、アンケート(食事形態の変更と肺炎について)を郵送し、回収の得られた46名(男性18名、女性28名)の誤嚥性肺炎の発症について追跡調査を行った。2.46人中追跡調査中に誤嚥性肺炎の診断を受けた者は9名だった。誤嚥性肺炎群9名(男性4名、女性5名、平均年齢81.6±7.7歳)のVE結果は、咽頭残留3名、喉頭侵入3名、誤嚥1名、唾液誤嚥無しであった。誤嚥性肺炎無し群37名(男性14名、女性23名、平均年齢79.9±10.9歳)のVE結果は咽頭残留10名、喉頭侵入14名、不顕性誤嚥3名、誤嚥2名、唾液誤嚥2名であった。VE結果における各項目と肺炎発症についての統計学的有意差はみられなかった。先行研究におけるアンケート調査に置いて、高齢者施設入所者の食事形態は個人の摂食嚥下機能が全く反映されておらず、食事形態の選択においての医学的根拠は皆無だった。一方、肺炎は日本の3大死因の一つとなり、中でも高齢者の誤嚥性肺炎との関係が指摘されていることを踏まえ、施設入所の要介護高齢者の不適切な食事形態と誤嚥性肺炎の発症率との関係についてを明らかにすることを研究目的とした。

1.先行研究でVEを実施し、その後の調査協力を得た16件の施設(介護老人福祉施設:(以下特養)6件、介護老人保健施設:(以下老健)10件)に入所している89名(男性39名、女性50名)の要介護高齢者(平均年齢82.1歳±10.0歳、要介護度中央値4)にアンケート(食事形態の変更や肺炎発症について)を郵送し回収を行った。2.アンケートの回収は10件の施設(特養4件、老健6件)に入所している46名(男性18名、女性26名、平均年齢80.2歳±10.2歳、要介護度中央値4)。3.46名の追跡調査中に誤嚥性肺炎の診断を受けた者は9名だった。誤嚥性肺炎群9名(男性4名、女性5名、平均年齢81.6歳±7.7歳)のVE結果は咽頭残留3名、喉頭親友3名、誤嚥1名、唾液誤嚥無しであった。誤嚥性肺炎無し群37名(男性14名、女性23名、平均年齢79.1歳±10.9歳)のVE結果は咽頭残留10名、喉頭親友14名、不顕性誤嚥3名、誤嚥2名、唾液誤嚥2名であった。VE結果における各項目と肺炎発症についての統計学的有意差はみられなかった。以上より、要介護高齢者の誤嚥性肺炎発症には食物誤嚥だけでは説明のできない、他のファクターが絡んでいることが明らかになった。要介護高齢者46人中18人(39.1%)が食事形態と嚥下機能に不一致がみられ、食事形態の変更を推奨した。そのうち8名(44.4%)が食事形態を変更した。食形態を変更しなかった理由は、本人の拒否(40.0%)が最も多く、食思低下、家族の拒否、食形態の統一困難(各20.0%)だった。また、46人中9人(19.6%)が追跡調査中に肺炎の診断を受けた。しかしVE結果の食物誤嚥や唾液誤嚥と肺炎発症との関連は見られなかった。誤嚥性肺炎を減少させるためには、一度きりのVEと食事指導のみでは、検査の効果は表れにくく、他にも重要なファクターがであるのではないかと考える。H26年度は研究協力者の追跡調査が完了しデータ解析中のため、概ね順調と考える摂食嚥下リハビリテーション施設入所者が対象被験者のため、死亡や転院などの理由から、今後も追跡調査数は増加しないと予測されるためデータ収集は終了とし、予定通り今後はデータ解析を行う。H25年度の研究計画として、各協力施設に肺炎による入院者数や入院日数、栄養状態、誤嚥性肺炎の既往についての調査をアンケート形式で郵送にて行う予定であった。現在それらのアンケートの回収・集計中であることより、おおむね順調に進展していると考えている。参加予定だった学会に参加できなかったため。今後は、VE検査による嚥下機能と誤嚥性肺炎発症率等の関係を明らかにし、また、その際には、検査で得られた結果をもとに食事形態の変更等を行ったかなどの対応についての情報収集も合わせて行う。被験者は追跡調査中に死亡するケースもあり、被験者数の確保に努める。研究補助員の雇用に充てる。今年度は、アンケートによるデータ収集がメインであったため、予定より人件費・謝金の額が少なかった。次年度は、実際に施設に赴きデータ収集がメインの予定のため、人件費・謝金がより発生する予定のため、今年度からの繰越額と合算し使用する予定である。また、機器をレンタルする予定もあり、そのレンタル費用も発生する。
膵β細胞死および神経細胞死に共通する新たな原因遺伝子の同定

Wolfram症候群(WFS)は、若年発症、インスリン依存性の糖尿病と視神経萎縮を特徴とする常染色体劣性遺伝性疾患である。原因遺伝子としてWFS1およびWFS2が同定されているが、厚生労働省難病克服事業「Wolfram症候群の実態調査に基づく早期診断法の確立と診療指針作成のための研究」によると、日本人ではWFS1およびWFS2に異常を有さないWolfram症候群患者が約30%存在することが明らかとなった。そこで我々はWFS1およびWFS2に異常を認めないWolfram症候群患者において、未知の遺伝子異常を有している可能性が高いと考え、全エキソーム解析を行うことで新たな原因遺伝子の同定を試みた。これまでに5例の患者エキソーム配列を取得し高品質のシーケンス結果が得られた。残り3例の配列についても解析を予定している。これまでの解析によって候補遺伝子を21個まで絞り、それらの遺伝子について、ダイレクトシークエンス等で詳細な検討を行っている。既知の遺伝子WFS1に関しては、我々の研究室においてWFS1蛋白質が小胞体ストレス応答に関与することや、WFS1蛋白質は小胞体のみでなく、インスリン分泌顆粒に存在し、顆粒内の酸性化維持に必要であることを明らかにしている。最近、wfs1欠損マウスの単離ラ氏島において、時計遺伝子のmRNAの発現が変動している知見を得た。非常に興味深い発見と考え、現在時計遺伝子とwfs1遺伝子をつなぐメカニズムの解明を行っている。
システムLSI向けカスタム化可能IPコアのアーキテクチャおよび設計支援技術の開発

本研究では,システムLSI向けの「コアベース設計法」の確立を目的として,「カスタム化可能IPコア」のアーキテクチャ,設計法,カスタム化支援技術,等に関する研究,主に以下の研究を遂行した。1.カスタム化可能プロセッサ・コア・アーキテクチャの開発:カスタム化可能IPコアとしてプロセッサ自身,および,プロセッサを補完するコプロセッサの2種類を対象として,それらをカスタム化可能としたアーキテクチャならびにカスタム化支援技術を開発した。具体的には,(i)機能ユニットの性能および消費電力をプログラムのコンパイル時ないし実行時にカスタム化可能なプロセッサ,(ii)実現すべき機能をプログラムの実行時にオンラインでカスタム化可能としたコプロセッサを対象にそのハードウェア構成情報生成技術,等を開発した。2.カスタム化可能メモリ・コア・アーキテクチャの開発:カスタム化可能IPコアとしてシステムLSI内のメモリを対象として,それらをカスタム化するための技術を開発した。具体的には,(i)命令ROMに格納する命令の符号化法を命令のビット・パタンの出現頻度に応じてカスタム化することで消費電力を低減する技術,(ii)命令フェッチ・アドレスの履歴を採集し,アドレスが連続する場合は命令キャッシュのタグ比較を省略することで消費電力を低減する技術,等を開発した。3.可変長データパス/メモリパスのカスタム化支援技術:プロセッサのデータパス巾およびメモリパス巾を設計時にカスタム化する場合を対象に,変数の有効ビット幅解析技術,ならびに,出力データの品質に応じてデータパス巾およびメモリパス巾を性能,消費電力のトレードオフを取りながら最適化する技術を開発した。また,変数の有効ビット幅解析結果を用いて変数のメモリ上の配置をカスタム化することで消費エネルギーを低減化する技術を開発した。本研究では,システムLSI向けの「コアベース設計法」の確立を目的として,「カスタム化可能IPコア」のアーキテクチャ,設計法,カスタム化支援技術,等に関する研究を行っている。3年計画の初年度に当たる本年度は,主に以下の研究を遂行した。1.カスタム化可能IPコアのアーキテクチャ・プラットフォーム,および,ハードウェア記述フレームワークの確立:カスタム化可能IPコアとしてプロセッサ自身およびプロセッサを補完するコプロセッサの2種類を対象として,それらをカスタム化可能とするための枠組み(フレームワーク)を確立した。具体的には,(i)プロセッサのデータパス巾およびメモリパス巾を設計時にカスタム化,(ii)プロセッサの命令レベル並列処理度を実行時にカスタム化,(iii)プロセッサの機能ユニットないしコプロセッサで実現すべき機能を設計時,コンパイル時,あるいは,実行時にカスタム化,することをそれぞれ可能とすることに成功した。2.オンライン・プロファイリング技術の開発:上記のカスタム化を行うには,「カスタム化のためのヒント」を取得する必要がある。その1つの手法として,プロセッサ上でプログラムを実行する際の動的振舞いを観測して,各種のホットスポット(たとえば,頻繁に実行されるプログラムコード部分,頻繁に実行される命令列パターン,頻繁にアクセスされるデータ部分,等)を当該プログラム実行中に検出する「オンライン・プロファイリング」技術を開発した。3.カスタム化支援技術の開発:上記で得られたヒント等を基にIPコアをカスタム化するための技術を開発した。具体的には,(i)出力品質を保証する範囲でプロセッサのデータパス巾およびメモリパス巾を縮小化する設計支援技術,(ii)性能と消費電力のトレードオフを取りながら活性化すべき機能ユニット数を実行時に制御する技術,(iii)頻繁に実行される命令列を1個の複合命令としてまとめ,それを実現するように機能ユニットの再構成ならびにプログラムコードの再変換を実行時に行う技術,等である。3年計画の2年目に当たる本年度は,主に以下の研究を遂行した。

具体的には,(i)データパス巾およびメモリパス巾を設計時にカスタム化可能なプロセッサ,および,そのための設計支援ツール,(ii)機能ユニットの性能および消費電力をプログラムのコンパイル時ないし実行時にカスタム化可能なプロセッサ,および,そのためのコンパイラ技術およびランタイムソフトウェァ技術,(iii)実現すべき機能をプログラムのコンパイル時にカスタム化可能としたコプロセッサ,および,そのためのコンパイラ技術を開発した。2.カスタム化可能メモリ・コア・アーキテクチャの開発:カスタム化可能IPコアとしてシステムLSI内のメモリを対象として,それらをカスタム化するための技術を開発した。具体的には,(i)プログラムを格納する命令ROMを圧縮する際に性能および消費電力のトレードオフを取る技術,(ii)同じく命令ROMに格納する命令の符号化法を命令のビット・パタンの出現頻度に応じてカスタム化することで消費電力を低減する技術,等を開発した。3.オブジェクト・コードを動的に書き換える技術の開発:プロセッサ・コアおよびメモリ・コアをプログラムの実行に動的にカスタム化する場合,それに応じてプログラム(オブジェクト・コード)も動的に変更する必要がある。これを可能とする動的バイナリ書き換え(DBT)技術を開発した。本研究では,システムLSI向けの「コアベース設計法」の確立を目的として,「カスタム化可能IPコア」のアーキテクチャ,設計法,カスタム化支援技術,等に関する研究を行っている。3年計画の最終年度に当たる本年度は,主に以下の研究を遂行した。1.カスタム化可能プロセッサ・コア・アーキテクチャの開発:カスタム化可能IPコアとしてプロセッサ自身,および,プロセッサを補完するコプロセッサの2種類を対象として,それらをカスタム化可能としたアーキテクチャならびにカスタム化支援技術を開発した。具体的には,(i)機能ユニットの性能および消費電力をプログラムのコンパイル時ないし実行時にカスタム化可能なプロセッサ,(ii)実現すべき機能をプログラムの実行時にオンラインでカスタム化可能としたコプロセッサを対象にそのハードウェア構成情報生成技術,等を開発した。
ICT活用型避難訓練の疑似体験強化と継続可能な防災教育としての実践的確立

本研究は,5つのフェイズ(基盤形成期,システム開発・実践準備期,実践モデル構築期,実践モデル検証期,総括・普及期)から構成されている.本年度(2018年度)は基盤形成期に該当し,2年目以降のための基盤整備に取り組んだ.1.避難訓練の調査・検討を通じて,視聴覚的および状況的リアリティの重要性を見出し,経験学習モデルに基づく避難訓練モデルを提案した.このモデルでは,避難疑似体験が振り返りと概念化によって強化され,非率先避難者の可視化により意図的な避難失敗を誘発することで訓練効果を高める.予備実験を通じて,このモデルの有効性を示した. 2.マーカ/マーカレス型ARフレームワークを検討し,Androidアプリの基本機能として,平面検知および3次元CGアニメーション重畳表示(避難者アバタの避難経路に沿った移動)を実装した. 3.2の基本機能を用いて,災害状況(火災,負傷者,塀倒壊など)を表現するAR機能を試作した.小規模な実験を通じて,AR機能のリアリティなどを検証し,概ね良好な結果を得るとともに,リアリティの改善などが課題として抽出された.4.批判的実在論の知見をもとに防災教育実践中学校における新たなインタビュー記録も含めて分析し,教授設計に適用することを念頭に,中学生の特性を明らかにしようとしている.5.避難訓練を含む防災教育事例を調査・分析するとともに,数値化しにくい教育成果の評価方法開発のための基礎的理念について情報収集・議論を行った.そして,避難訓練パッケージ化などの課題を抽出・詳細化しながら,避難訓練および防災モラルジレンマの具体的な授業づくりを検討した.本年度は基盤形成期と位置づけており,研究実績14に照らし合わせて,2年目以降の本格的なシステム開発・実践に着手するための技術的および理論的基盤を整備できたと考える.国内・国際会議を中心に複数の研究成果を発表することもできている.特に,・意図的な避難失敗を誘発する避難訓練モデルを提案し,予備実験を通じてその有効性を示したこと・災害状況表現AR機能の試作と実験を通じて,実践的な防災教育利用に向けた課題を抽出できたこと・防災教育実践先進校におけるインタビュー調査を実施できたこと(調査結果は現在分析中)・事例分析などから避難訓練のパッケージ化などの課題を抽出し,具体的な授業づくりを検討できたことが2年目の円滑な研究進捗に有利に作用すると考えられる.本年度が「おおむね順調に進展している」状況にあり,本年度新たに抽出された課題の解決が加わるものの,大きな計画変更なく今後の研究を推進していくことができる.次年度(2019年度)は,システム開発・実践準備期にあたる.昨年度において設計・実装したAR基本機能を開発済みICTBEDシステムと連携させ,実践用システムとして拡充する.そして,実践準備として各種調査および実験的評価に取り組む.以下に次年度の主な研究項目を示す.(i)避難ログから率先/消極的避難者を表現するAR機能の実装・実験的評価,(ii)使用デバイスごとに最適化させたICTBEDシステムの拡張とAR機能との統合,(iii)徳島県内の教育現場(学校)を中心としたICTBED実践の準備と交渉,(iv)教育現場の現状も踏まえたモラルジレンマの調査および教育哲学的な分析,(v)避難シナリオに対応する思考促進手法の試作および実験的評価,(vi)達成度評価ルーブリックの試作および小規模実践による実験的評価本研究は,5つのフェイズ(基盤形成期,システム開発・実践準備期,実践モデル構築期,実践モデル検証期,総括・普及期)から構成されている.本年度(2018年度)は基盤形成期に該当し,2年目以降のための基盤整備に取り組んだ.1.避難訓練の調査・検討を通じて,視聴覚的および状況的リアリティの重要性を見出し,経験学習モデルに基づく避難訓練モデルを提案した.このモデルでは,避難疑似体験が振り返りと概念化によって強化され,非率先避難者の可視化により意図的な避難失敗を誘発することで訓練効果を高める.予備実験を通じて,このモデルの有効性を示した. 2.マーカ/マーカレス型ARフレームワークを検討し,Androidアプリの基本機能として,平面検知および3次元CGアニメーション重畳表示(避難者アバタの避難経路に沿った移動)を実装した. 3.2の基本機能を用いて,災害状況(火災,負傷者,塀倒壊など)を表現するAR機能を試作した.小規模な実験を通じて,AR機能のリアリティなどを検証し,概ね良好な結果を得るとともに,リアリティの改善などが課題として抽出された.4.批判的実在論の知見をもとに防災教育実践中学校における新たなインタビュー記録も含めて分析し,教授設計に適用することを念頭に,中学生の特性を明らかにしようとしている.5.避難訓練を含む防災教育事例を調査・分析するとともに,数値化しにくい教育成果の評価方法開発のための基礎的理念について情報収集・議論を行った.そして,避難訓練パッケージ化などの課題を抽出・詳細化しながら,避難訓練および防災モラルジレンマの具体的な授業づくりを検討した.本年度は基盤形成期と位置づけており,研究実績14に照らし合わせて,2年目以降の本格的なシステム開発・実践に着手するための技術的および理論的基盤を整備できたと考える.国内・国際会議を中心に複数の研究成果を発表することもできている.特に,・意図的な避難失敗を誘発する避難訓練モデルを提案し,予備実験を通じてその有効性を示したこと・災害状況表現AR機能の試作と実験を通じて,実践的な防災教育利用に向けた課題を抽出できたこと・防災教育実践先進校におけるインタビュー調査を実施できたこと(調査結果は現在分析中)