hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域ITSによる市民安全対策としての火山減災情報支援システムの構築

本研究では火山災害を対象として,まず,米国と英国の市民安全対策(Civil Defence)計画の実態を把握し,計画運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムの側面について,我国への適応可能なシステムの素案を提示した.次に,1978年と2000年の有珠山噴火を対象として,防災先進自治体である虻田町を事例とした地域ITSによる火山減災の情報処理・対応プログラムを構築してその実効性を検討し,組織運用を含めた危機管理体制を実現化するための市民安全対策としての火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめた.具体的には以下の4つのことを行った。I.事前準備,応急対策,復旧・復興対策の各段階において,防災関係機関間での情報共有および市民に対する情報発信を効果的に行なうための情報収集・集約・発信のシステムの構築を行った.II.火山情報のあり方,情報収集・伝達のあり方についての災害対応プログラムの構築を行った.III.米国と英国の市民安全対策(Civil Defence)計画の実態を把握し,計画運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムの側面について,我国への適応可能なシステムの素案を提示した.IV.有珠山噴火を対象として,防災先進自治体である虻田町を事例とした地域ITSによる火山減災の情報処理・対応プログラムを構築してその実効性を検討し,組織運用を含めた危機管理体制を実現化するための市民安全対策としての火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめた.本研究の独創的な点は3つある.1つめは,学際研究である点で,自然科学・工学・社会科学の分野から研究者が集って行ったこと.2つめは,火山災害の減災を対象としている点で,従来軽視されてきた「減災」力を,危機対応システムとして整備したこと.3つめは,地域ITS技術を応用して市民とともに安全対策計画を構築している点である.研究の結果と意義は,ガイドラインの作成によって,タテ割りの弊害が指摘される我国の防災体制に対して構造改革を迫り,関連機関間の総合調整と市民との協働のあり方を提案できた.本研究では火山災害を対象として,まず,米国と英国の市民安全対策(Civil Defence)計画の実態を把握し,計画運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムの側面について,我国への適応可能なシステムの素案を提示した.次に,1978年と2000年の有珠山噴火を対象として,防災先進自治体である虻田町を事例とした地域ITSによる火山減災の情報処理・対応プログラムを構築してその実効性を検討し,組織運用を含めた危機管理体制を実現化するための市民安全対策としての火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめた.具体的には以下の4つのことを行った。I.事前準備,応急対策,復旧・復興対策の各段階において,防災関係機関間での情報共有および市民に対する情報発信を効果的に行なうための情報収集・集約・発信のシステムの構築を行った.II.火山情報のあり方,情報収集・伝達のあり方についての災害対応プログラムの構築を行った.III.米国と英国の市民安全対策(Civil Defence)計画の実態を把握し,計画運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムの側面について,我国への適応可能なシステムの素案を提示した.IV.有珠山噴火を対象として,防災先進自治体である虻田町を事例とした地域ITSによる火山減災の情報処理・対応プログラムを構築してその実効性を検討し,組織運用を含めた危機管理体制を実現化するための市民安全対策としての火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめた.本研究の独創的な点は3つある.1つめは,学際研究である点で,自然科学・工学・社会科学の分野から研究者が集って行ったこと.2つめは,火山災害の減災を対象としている点で,従来軽視されてきた「減災」力を,危機対応システムとして整備したこと.3つめは,地域ITS技術を応用して市民とともに安全対策計画を構築している点である.研究の結果と意義は,ガイドラインの作成によって,タテ割りの弊害が指摘される我国の防災体制に対して構造改革を迫り,関連機関間の総合調整と市民との協働のあり方を提案できた.本研究では火山災害を対象として,まず,米国と英国の市民安全対策(Civil Defense)計画の実態を把握し,計画運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムの側面について,我国への適応可能なシステムの素案を提示する.次に,1978年と2000年の有珠山噴火を対象として,防災先進自治体である虻田町を事例とした地域ITSによる火山減災の情報処理・対応プログラムを構築してその実効性を検討し,組織運用を含めた危機管理体制を実現化するための市民安全対策としての火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめる.平成17年度の研究成果は以下の4点である。(1)情報処理書式の整備:危機発生から解決までの危機対応の各局面において必要となる情報内容とそれを伝達する際の書式のあり方を,OASISの解析を参考にして行なった.(2)インターネットによる情報発信システムの構築:危機管理関連機関間および市民に向けた情報発信手法としてインターネットを用いたオーサリングシステムを開発した.同時に他の機関から発信された情報を自動的に記録する地域ITSの開発を行なった.(3)危機管理のためのGIS活用法の開発:危機対応のすべてをGIS上で表示し,それに基づいて意思決定を行い,その結果がそのまま3D-GIS上で記録される3D-GISシステムを構築した.(4)最近の噴火における火山情報発信および情報収集・伝達の事例研究に基づいて,今後の火山情報のあり方,情報収集・伝達のあり方について提案した.

特に,火山災害の危機に巻き込まれた被災者に対して災害対応者や一般の人々がどのように接すべきかについて,合理的な災害対応プログラムを体系化した.本研究では火山災害を対象として,まず,米国と英国の市民安全対策(Civil Defense)計画の実態を把握し,計画運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムの側面について,我国への適応可能なシステムの素案を提示する.次に,1978年と2000年の有珠山噴火を対象として,防災先進自治体である虻田町を事例とした地域ITSによる火山減災の情報処理・対応プログラムを構築してその実効性を検討し,組織運用を含めた危機管理体制を実現化するための市民安全対策としての火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめる.平成18年度の研究成果は以下の4点である。(1)市民安全対策計画の運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムについて素案を提示した.具体的には,平成17年度に実施した「防災関係機関間での情報共有および市民に対する情報発信を効果的に行なうための情報システムの構築」を元にして,計画運用を支える情報処理・対応プログラムの側面について,我国への適応可能なシステムの素案を提示した.(2)地域ITSによる火山減災の情報処理・対応プログラムを構築してその実効性を検討し,組織運用を含めた火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめた.特に、平成17年度の(1)防災関係機関間での情報共有および市民に対する情報発信を効果的に行なうための情報システムの構築、(2)火山情報のあり方,情報収集・伝達のあり方についての災害対応プログラムの構築と,平成18年度の(3)市民安全対策計画の運用を支える組織運用,情報処理・対応プログラムについて素案を提示することを総括して,火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめた.具体的には,市民安全対策としての火山減災情報支援システムの素案を防災先進自治体に提示し,その実効性の評価及び改善点について意見聴取を行った.これを元に,わが国の火山減災情報支援システムのガイドラインをまとめた.
非平面アミドオリゴマーの規則構造制御と機能化研究

環状β-アミノ酸の1種であるβ-プロリンを構造固定化したミミック(模倣体)として、本研究者は置換基を持つ二環性の7-アザビシクロ[2.2.1]ヘプタン骨格を基本構造とするβ-アミノ酸を設計・合成し、連結したオリゴマーの構造解析を行った。2量体などの短いオリゴマーから8量体まで、水中を含む種々の溶媒中においてシス型アミド構造を有する強固な新規ヘリックス構造をとることを明らかにした。本研究課題では,二環性骨格を持つ7-アザビシクロ[2.2.1]ヘプタンを基本構造とするβ-アミノ酸を用いて短鎖で安定な規則構造を有するアミド(およびチオアミド)オリゴマーを創製し、新規材料としての応用につなげることを目的とした。平成21年度は以下の項目について主に検討を行った。(1)橋頭位の官能基化による7-アザビシクロ[2.2.1]ヘプタンアミド(アミノ酸)オリゴマーの構造制御研究のための合成法の開発橋頭位にアルキル誘導体置換基を有するキラルなβ-アミノ酸の合成法を開発し、そのホモオリゴマーの合成に成功した。X線結晶構造解析、NMRおよび円二色性(CD)スペクトルの結果、本オリゴマーは水中を含む種々の溶媒中においてシス型アミド構造を有する新規ヘリックス構造をとることを明らかにした。さらに本構造は2量体という最小単位においてもシス型アミド結合を有する安定な規則構造をとること、および温度,濃度等に依存しない安定な構造であることが分かった。(2)チオアミド化を用いるヘリックス構造のシス-トランスならびにチオアミドの平面性制御近年申請者らは二環性の7-アザビシクロ[2.2.1]ヘプタンのチオベンゾイルアミドの平面性がベンゾイル基のベンゼン環上の置換基の電子効果により制御できることを示した。本研究課題では,二環性のβ-アミノ酸のチオアミドホモオリゴマーの合成経路を確立した。また2量体および3量体のX線結晶構造解析に成功し、これらがトランス型のチオアミド結合を有する新規ストランド型構造をとることを見出した。さらに2次元NMRによる解析から、溶液中においても本オリゴマーはトランス型チオアミド結合を主構造として有することを明らかにした。環状アミノ酸であるプロリンのアミド結合は三級アミドであり、通常の二級アミドと異なりシス体とトランス体が混在する。プロリンアミドのシス-トランス異性化はタンパク質の活性発現やフォールディングの制御に働く重要な過程である。チオアミド結合にもシス-トランス異性化が存在するが、その異性化障壁の高さからアミドよりも構造制御や異性体観測が容易であると考えられる。本研究では、コンホメーションを固定した二環性β-プロリンのアミドおよびチオアミドのシス-トランス平衡の制御に関する基礎的知見を得ることを目的とした。これまでに本二環性β-プロリンをチオアミドで連結したホモオリゴマーは、鎖長依存的にトランス体チオアミドを有する伸びたストランド型構造が優勢になること、および溶媒によって異なる構造を取ることが示唆されていたが,シス・トランスコンホマーが混在するため確証が得られなかった。本研究では構造の証拠を得るべく、二環性β-プロリンの橋頭位の片側に置換基を導入し,立体反発によりトランス体が安定化される新規β-アミノ酸の合成を行った。現在までに、合計16ステップの反応によるラセミ体の目的アミノ酸の合成に成功した。このチオベンゾイルアミド誘導体の構造を解析した結果,望みのトランス体コンホマーが90%の存在比となり、橋頭位に置換基を持たない同類体に比べるとトランス体の存在比は大きく向上した。さらに、モデル化合物の研究から、本二環性チオアミドのシス-トランス異性体存在比は橋頭位置換基の種類によって劇的に変化することが判明しつつあり、この結果は同一位置の置換基によるシス体・トランス体の制御(つくり分け)に応用可能であると考えられる。
虚血・てんかんにおけるカルシウム代謝異常の細胞生理学的研究

IP_3 3キナーゼノックアウトマウス=IP_4欠損マウス、幼若砂ネズミ、ELマウスを用い、細胞内Ca^<2+>動態と虚血・てんかんとの関係を検討した。IP_4欠損マウスを使用し、学習・記憶障害とCa2+動態の変化を組織学的・生理学的に観察した結果、IP_4が虚血時の細胞内Ca^<2+>の増加経路の1つとなっており、学習・記憶の獲得にも関与していることを明らかにした。また、生後2週以内の砂ネズミを使い、AMPA型グルタミン酸受容体のGluR2が幼弱期における神経細胞死の制御を、細胞内Ca^<2+>の調節を介して行なっている可能性を見いだした。さらにてんかん自然発生ELマウスでは、細胞骨格蛋白の異常、海馬CA3における過剰興奮性がAMPA&NMDA両グルタミン酸受容体経由の細胞内Ca^<2+>の増加を介して、てんかん原性・発作原性に関与している可能性を明らかにした。1)IP_33キナーゼノックアウトマウスにおける機能的変化(IP_4の細胞死における役割)IP_33kinaseノックアウトマウスすなわちIP_4欠損マウスを使用し、同マウスにおける学習・記憶障害とCa^<2+>動態の変化を組織学的・生理学的に観察した。1)IP_33kinase抗体を用いた免疫組織学的検索ではIP_33kinaseは正常海馬CA1領域に強く発現していた。2)10分間の両側前脳虚血では、虚血7日後海馬の組織学的ダメージに差異は認められなかった。3)電気ショックを用いたpassive avoidancetestで、ノックアウトマウスは野生種に比し、学習・記憶能力に劣っていた。4)Rhod2-AMを用いた海馬スライスのCa^<2+>イメージングで、ノックアウトマウスはGlucose-Oxygen除去後、CA1における細胞内のCa^<2+>の増加開始までの時間が長く、Ca^<2+>増加率も少なかった。以上より、IP_4は細胞内Ca^<2+>の増加経路の1つとなっており、学習・記憶の獲得に関与していることが推測された。2)幼若砂ネズミの虚血・てんかん抵抗性およびその機序の解明生後2週間以内の砂ネズミを使い、AMPA型グルタミン酸受容体のGluR2が幼弱期における神経細胞死の制御を、細胞内Ca^<2+>の調節を介して行なっている可能性が示唆された。3)ELマウス海馬CA3の過興奮性てんかん自然発生ELマウスでは1)海馬CA3における神経細胞骨格蛋白NeurofilamentがコントロールDDYマウスに比し、幼若期から未発達である、2)timm染色により、海馬歯状回CA3におけるMossy fiberがより強く染色される、3)海馬スライスにおいて細胞興奮刺激としての虚血刺激を与えると、海馬CA3における細胞内Ca^<2+>およびZn^<2+>の増加がコントロールに比し、有意に高い、4)細胞外Ca^<2+>除去、NMDA型受容体拮抗薬AP5投与、AMPA型受容体拮抗薬CNQX投与、グルタミン酸投与などの実験により、増加細胞内Ca^<2+>の起源は細胞外起源と細胞内storage由来の両者があることが判明した。4)海馬スライスにおけるfield potential記録において、GABA拮抗薬ビククリンを投与し、EPSP(興奮性シナプス後電位)とIPSP(抑制性シナプス後電位)の割合をCA1とCA3を比較した場合、後者の方がよりIPSPの割合が大きい(よりGABAの影響が強い)ことが判明した。これらの結果は、ELマウスにおける細胞骨格蛋白の異常、海馬CA3における興奮系と抑制系の異常あるいはアンバランスが主としてグルタミン酸受容体を介した細胞内Ca^<2+>の増加を介して、発作時の興奮伝達やてんかん原性・発作原性に関与する可能性のあることを示唆するものである。IP_33kinaseノックアウトマウスすなわちIP_4欠損マウスを使用し、同マウスにおける学習・記憶障害とCa^<2+>動態の変化を組織学的・生理学的に観察した。3)電気ショックを用いたpassive avoidance

testで、ノックアウトマウスは野生種に比し、学習・記憶能力に劣っていた。4)Rhod2-AMを用いた海馬スライスのCa^<2+>イメージングで、ノックアウトマウスはGlucose-Oxygen除去後、CA1における細胞内のCa^<2+>の増加開始までの時間が長く、Ca^<2+>増加率も少なかった。以上より、IP_4は細胞内Ca^<2+>の増加経路の1つとなっており、学習・記憶の獲得に関与していることが推測された。2)幼若砂ネズミの虚血・てんかん抵抗性およびその機序の解明生後2週間以内の砂ネズミを使い、AMPA型グルタミン酸受容体のGluR2が幼弱期における神経細胞死の制御を、細胞内Ca^<2+>の調節を介して行なっている可能性が示唆された。3)ELマウス海馬CA3の過興奮性てんかん自然発生ELマウスでは1)海馬CA3における神経細胞骨格蛋白NeurofilamentがコントロールDDYマウスに比し、幼若期から未発達である、2)Timm染色により、海馬歯状回CA3におけるMossy flberがより強く染色される、3)海馬スライスにおいて細胞興奮刺激としての虚血刺激を与えると、海馬CA3における細胞内Ca^<2+>およびZn^<2+>の増加がコントロールに比し、有意に高い、4)細胞外Ca^<2+>除去、NMDA型受容体拮抗薬AP5投与、AMPA型受容体拮抗薬CNQX投与、グルタミン酸投与などの実験により、増加細胞内Ca^<2+>の起源は細胞外起源と細胞内storage由来の両者があることが判明した。4)海馬スライスにおけるfield potential記録において、GABA拮抗薬ビククリンを投与し、EPSP(興奮性シナプス後電位)とIPSP(抑制性シナプス後電位)の割合をCA1とCA3を比較した場合、後者の方がよりIPSPの割合が大きい(よりGABAの影響が強い)ことが判明した。これらの結果は、ELマウスにおける細胞骨格蛋白の異常、海馬CA3における興奮系と抑制系の異常あるいはアンバランスが主としてグルタミン酸受容体を介した細胞内Ca^<2+>の増加を介して、発作時の興奮伝達やてんかん原性・発作原性に関与する可能性のあることを示唆する。
高水素感応インターフェースの創製と実用化

陽極酸化チタニア膜と貴金属(PdあるいはPt)電極から成るダイオード式水素センサを作製し,その検知極表面の組成や化学状態が水素検知特性の及ぼす影響を明らかにした。Pd-Pt電極の場合,検知極表面のPt量が少なくなるほど水素応答値が増加すること,検知極表面に存在するPdの酸化割合が少ないほど応答速度が速いことを確認した。また,Pd-Pt表面にある種のポリマーを最適被覆すると,湿潤雰囲気中で水素応答値の増加と酸素濃度依存性の緩和が確認された。さらに,Auを検知極(特にPt)表面に最適修飾することで,湿潤雰囲気中で酸素濃度依存性がほとんどない極めて優秀な水素検知特性を示すことを明らかにした。最近,燃料電泡や水素エンジンといった水素エネルギーデバイスの開発が盛んであるが,これらのディミイスが実用時に効率的かつ安全に作動するためには,極微量の水素を高感度・高選択的に高速で検出可能な水素センサの開発が必要不可欠である。本研究では,ダイオード式ガスセンサ(金属/酸化物界面の抵抗変化を利用したガスセンサ)を上述した高性能水素センサとして具現化することを目的とした。本年度は,まず,電極として合金(Pd-Pt,Pt-Au,Pd-Auなど)を用いた際の水素応答特性について評価した。その結果,Auの合金化は特性を大幅に低下させること,Pd-Ptの組成を最適化することで比較的大きな水素応答が得られることを明らかにした。ただし,電極の深さ方向の組成分析を行ったところ,スパッタリング法により作製しだ直後ではPdとPtとの組成比は表面もバルクもほぼ等しかったのに対して,空気中で高温前処理した後はPdが酸化し電極表面に多く析出していた。窒素中で高温処理しなおすとPdは金属に還元されたが,表面のPd量はPt量に比べて多いままであった。以上のような電極表面組成のガス雰囲気依存性が水素応答特性に大きく影響しており,窒素中の水素応答値は空気中に比べて極端に大きくなった。さらに,ガス雰囲気中に水分を添加すると,空気中では応答値が大きくなるのに対して,窒素中では水素応答値が小さくなったため,相対的にガス雰囲気中の酸素濃度が水素応答値に与える影響が小さくなった。一方,最適組成化されたPd-Pt電極へポリマーコーティング(ポリマー:ポリオレフィン,スルホン酸基あるいはアンモニウム基を導入したポリオレフィン)することで,水素応答特性の改善を試みた。その結果,乾燥空気中ではポリマーコーティングにより水素応答値が低下するが,湿潤雰囲気下では逆に増加すること,そのポリマー膜の厚みには最適値が存在すること,ポリマーコーティングにより酸素濃度依存性が低減できたことが明らかとなった。昨年度までの研究で,Ti金属を陽極酸化することで得られた酸化チタン膜にPt, PdあるいはPd-Ptを検知極として取り付けたM/TiO2センサ(M: Pt, PdあるいはPd-Pt)にAuを被覆することで水素応答特性(空気中の応答値および水素検知選択性)が劇的に改善すること,M/TiO2センサの表面にポリイミド膜を被覆することも水素応答特性に改善に効果的であることを明らかにした。そこで本年度は,1M/TiO2センサへのAu被覆が与える影響をより詳細に評価し,水素応答メカニズムを明らかにすること,2他のポリマー被覆がM/TiO2センサの水素検知特性に与える影響を明らかにすること,の2点を研究した。まず,Au被覆M/TiO2センサの場合,8000 ppmとやや水素濃度が高い場合では,特に湿潤雰囲気中において水素応答値が酸素濃度にほとんど依存しないことが確認できたが,水素濃度が低くなると,水素応答値が急激に酸素濃度に影響されることがわかった。そのことから,Au被覆M電極表面における吸着酸素量と水素解離吸着量とのバランスが,極めて大きく水素応答特性に影響をあたえることが明らかとなった。以上の結果から,今後は,被検ガス雰囲気中に酸素が存在していたとしても,測定温度で吸着酸素を発生させないような材料設計(あるいはセンサ作動条件設定)が必要であることがわかった。一方,エチレンビニルアルコール共重合膜をM/TiO2センサ表面に薄く被覆した時の水素応答特性を評価したところ,空気中における水蒸気の影響を軽減できることや,乾燥雰囲気での水素応答に及ぼす酸素の影響を軽減することができることがわかった。しかし,これらの効果はAuを被覆した場合に比べて水素応答特性に与える効果が少ないことから,今後は被覆膜厚や微細構造を最適化していく必要がある。現在,これらの結果の論文発表を準備中である。近年,化石燃料に代わる次世代エネルギーとして水素が注目されている。しかし,水素は爆発範囲が広い可燃性気体であり,安全に利用するには高感度かつ高速で応答回復可能な水素センサが必要である。

本年度は,AuをPt電極上に堆積した電極を陽極酸化チタニア膜表面に取り付けたダイオード型ガスセンサ(Au/Pt/TiO2)を作製し,Auコーティングが可燃性ガスの検知特性に与える影響を評価した。また,ガス分離膜として知られているポリマーをPd-Pt合金を電極としたPd-Pt/TiO2センサの電極上にコーティングすることで,水素応答特性を改善することを目的とした。まず,Au/Pt/TiO2のAuコーティング量を変えて特性を評価したところ,スパッタリング時間が3分の素子(Au(3)/Pt/TiO2)が最大の水素応答値を示した。Auの水素酸化活性はPtより低いため,Pt電極表面でのH2の酸化消費量が減少して電極内への水素溶解量が増加したため,応答値が増加したと考えられる。ただし,Auコーティング量が多すぎると,電極への水素溶解量自体が低下するため,水素応答値は大きく減少した。一方,これらの素子のプロペンおよびプロパンに対する応答を評価したところ,Auコーティング時間が長くなるほど単調に減少した。その結果、Au(3)/Pt/TiO2が水素に対して最も高い応答を示すとともに、C3H6やC3H8のような可燃性ガスに対して最も高い選択性を示すことがわかった。一方,Pd-Pt電極表面に種々のポリマーをコーティングしたところ,ポリイミドをコーディングすることで空気中および窒素中の水素応答値が改善されること,ポリテトラフルオロエチレンやエチレンビニルアルコール共重合体をコーティングすると水素応答に及ぼす湿度の影響(空気中)を軽減することなどを明らかにした。電極の組成の最適化により水素応答特性が改善したこと,その電極の表面やバルクの組成と水素応答特性との関係が一部明らかとなったこと,電極表面へ他材料(今回は,ある種のポリマー)をコーティングすることで水素応答特性を改善できる可能性があることを明らかにできたため(ただし,電極材料への表面コーティング材料として酸化物を用いることができなかったことは,今後の課題である)。25年度が最終年度であるため、記入しない。Auを電極表面にコーティングすることで,1極めて高い水素応答,2プロパンなど他の可燃性ガスに対して極めて高い水素選択性,3酸素濃度変化に対して比較的低い依存性,4湿度に対して極めて低い依存性,を示すことを明らかにすることができた。また,ポリマーを電極表面に被覆することで,センサ特性をドラスティックに変えることができること,ポリマーの種類と膜厚をコントロールすることで大きく水素応答特性を改善できることを明らかにすることができた。次年度は,当初の研究計画にあった酸化物膜のコーティングを試みる。また,合金電極の深さ方向分析より,表面組成は電極特性に極めて大きな影響を及ぼすことが明らかになったことから,電極表面に他金属をコーティングすることで表面組成をコントロールして,その組成比や化学状態の違いが水素応答特性に及ぼす影響を明らかにすることで,更なるセンサ特性の高性能化を試みる。さらに,表面にコーティングするポリマーの種類をさらに変えたり異種ポリマー成分を積層化・複合化することで,ポリマー組成がセンサ特性に与える影響を明らかにするとともに,その最適化を試みる。Auコーティングが劇的に様々な水素応答特性を改善する理由を明らかにする。
早期の癌に対する標準的放射線治療方法確立のための臨床試験

画像診断の進歩により早期の癌が高率に発見されるようになり、またQOL重視の風潮の中で早期のがんに対する放射線治療の役割が急増している。しかし、治癒の可能性の高いこれらの癌に対する標準的放射線治療方法はいまだ確立していない。私どもは種々の早期のがんに対して全国集計を行い、結果を解析し、標準的と考えられる治療方法を提示してきた。さらに、標準的治療方法確立のために種々の臨床試験の提案を行い、実行してきた。画像診断の進歩により早期の癌が高率に発見されるようになり、また放射線治療成績の向上、QOL重視の中で早期のがんに対する放射線治療の役割が急増している。しかし、治癒の可能性の高いこれらの癌に対する標準的放射線治療方法は確立していない。私どもの研究班ではすでに早期の頭頸部癌、食道癌、肺癌、乳癌、子宮頸癌、前立腺癌などを対象として、全国集計によるretrospectiveな解析と文献データによるエビデンスの収集を行い、標準的と考えられる放射線治療方法の提示を行った。本研究はその過程で提案された標準的放射線治療方法確立のための様々な臨床試験を全国多施設で行い、早期のがんに対する放射線治療のエビデンスを世界に発信することを目的としている。しかし、治癒の可能性の高いこれらの癌に対する標準的放射線治療方法(照射野、照射方法、線量分割法、総線量、小線源との併用、化学療法との併用など)は確立していないのが現状である。私どもの研究班ではすでに早期の頭頸部癌、食道癌、肺癌、乳癌、子宮頸癌、前立腺癌、悪性リンパ腫などを対象として、全国集計によるretrospectiveな解析と文献データによるエビデンスの収集を行い、その結果に基づいて標準的と考えられる放射線治療方法提示を行った。その過程で標準的放射線治療方法確立のための様々な臨床試験が提案され、今回は臨床試験を全国多施設で実施し、早期のがんに対する放射線治療の領域で世界にエビデンスを発信することを目的としている。本年度は過去のデータに基づいた臨床試験のデザインを検討した。中咽頭癌に対しては化学放射線療法の第2相試験、下咽頭癌に対しては救済手術を前提とした喉頭温存のための臨床試験、II期肺癌に対しては定位放射線治療の第2相試験、食道表在癌に対しては(1)外部放射線治療単独と腔内照射併用の第3相試験、(2)胸部中部食道癌を対象とした予防域を含んだT字形照射と局所のみの照射の第3相試験、子宮頸癌に対しては欧米と比較してさらに低い線量による第2相試験、前立腺癌に対してはIMRT(強度変調放射線治療法)による線量増加試験、肛門管癌に対しては化学放射線療法の第1、2相試などが提案され、一部ではプロトコールの検証作業に入っており、また一部では登録症例数などを知る予備アンケートの作成作業に入っている。なお、本年度は研究成果を金原出版社より「早期のがん治療法の選択-放射線治療-」として医師向けに出版した。引き続いて患者向けの内容で出版を計画中である。しかし、治癒の可能性の高いこれらの癌に対する標準的放射線治療方法(照射野、照射方法、線量分割法、総線量、小線源との併用、化学療法との併用など)は確立していない。私どもの研究班ではすでに早期の頭頸部癌、食道癌、肺癌、乳癌、子宮頸癌、前立腺癌、悪性リンパ腫などを対象として、全国集計によるretrospectiveな解析と文献データによるエビデンスの収集を行い、その結果に基づいて標準的と考えられる放射線治療方法提示を行った(早期のがん治療法の選択-放射線治療-、金原出版)。その過程で標準的放射線治療方法確立のための様々な臨床試験が提案され、今回は臨床試験を全国多施設で実施し、早期のがんに対する放射線治療の領域で世界にエビデンスを発信することを目的とした。本年度は各種臓器がん毎に臨床試験のデザインを中心に検討した。良性脳腫瘍に対する分割定位照射法の第1,2相試験、中咽頭癌に対する化学放射線療法の第2相試験、下咽頭癌に対する救済手術を前提とした喉頭温存のための臨床試験、II期肺癌に対する定位放射線治療の第2相試験、食道表在癌に対する(1)外部放射線治療単独と腔内照射併用の第3相試験、(2)胸部中部食道癌を対象とした予防域を含んだT字形照射と局所のみの照射の第3相試験、腎臓癌に対する定位放射線治療の第1,2相試験、子宮頸癌に対する低総線量第2相試験、前立腺癌に対するIMRT(強度変調放射線治療法)による線量増加試験、肛門管癌に対する化学放射線療法の第1、2相試験、粒子線治療による臨床試験などについて検討し、一部はすでに臨床試験に入り、また一部はプロトコールの検証段階に入っており、また一部は登録症例数などを知る予備アンケート調査に入っている。

画像診断の進歩により早期の癌が高率に発見されるようになり、また放射線治療成績の向上、QOL重視の中で早期のがんに対する放射線治療の役割が急増している。しかし、治癒の可能性の高いこれらの癌に対する標準的放射線治療方法は確立していない。私どもの研究班ではすでに早期の頭頸部癌、食道癌、肺癌、乳癌、子宮頸癌、前立腺癌などを対象として、全国集計によるretrospectiveな解析と文献データによるエビデンスの収集を行い、標準的と考えられる放射線治療方法の提示を行った(早期のがん治療法め選択-放射線治療-、金原出版2006年)、「特集・放射森治療:切らずに治す早期の癌、映像情報2008年)。その過程で標準的放射線治療方法確立のための様々な臨床試験が提案された。本研究では臨床試験を全国多施設で行い、早期のがんに対する放射線治療のエビデンスを世界に発信することを目的としている。本年度は臓器毎に臨床試験のデザインを検討した。良性脳腫瘍に対する分割定位照射法の第1, 2相試験、頬粘膜癌放射線治療例の全国調査、中咽頭癌に対する化学放射線療法の第2相試験、下咽頭癌に対する救済手術を前提とした喉頭温存のための臨床試験、II期肺癌に対する定位放射線治療の第2相試験、乳房温存術後の照射基準作製のための臨床試験、食道癌に対する化学IMRT法の臨床試験、胸部中部食道癌を対象としたT字形照射と局所のみの照射の第3相試験、腎臓癌に対する定位放射線治療の第1, 2相臨床試験、子宮頸癌に対する低総線量第2相試験、前立腺癌に対するIMRT(強度変調放射線治療法)による少数分割照射の臨床試験、肛門癌に対する化学放射線療法の第1, 2相試験、また粒子線治療による臨床試験などについて検討し、一部はすでに臨床試験に入り、また一部はプロトコールの検証段階に入り、また一部は登録症例数などを知る予備アンケート調査に入っている。
ｐＨ応答スピンクロスオーバー錯体膜の開発と電場によるスピン状態の時空間制御の研究

本研究はpH依存機能性錯体を陽イオン交換膜:ナフィオン内部のナノ空間反応場に固定化し、得られた透明膜の機能性制御を目的としている。本年度は前年度に行ったpH依存スピンクロスオーバー錯体膜のスピン状態制御に関する研究を発展させ、プロトン応答性透明発光膜の開発を行った。pHに応答して発光強度が変化するイリジウム(III)錯体[Ir(Hbip)(Mebib)]、およびpHにより発光波長が変化するイリジウム(III)錯体[Ir(bdp)3]を陽イオン交換によりナフィオンへ導入した。緩衝液を用いたpH調整により、[Ir(Hbip)(Mebib)]@Nafionでは発光強度を制御した透明発光体を作り分けることに成功した。また、25°C、湿度90%におけるプロトン伝導度はpH2-10で10-410-7 [S/cm]のオーダーであり、昨年度開発した[(bpy)2Ru(H2bpib)Ru(bpy)2]@Nafionの伝導度(10-910-10 S/cm)を大幅に上回ることができた。一方、[Ir(bdp)3]@Nafionでは発光波長のpH依存性がほとんど見られず、溶液で観測されるような発光色の制御には至らなかった。ただし、発光量子収率と寿命に関しては、膜状態では溶液状態よりも約4倍高い結果となり、これは周辺環境がrigidとなったことによる影響と考えられ、膜化する大きなメリットを見出すことができた。透明発光体は、発光体自身による吸収や光散乱の影響が少なく、省エネ等の観点から盛んに研究開発が行われている研究分野である。ナフィオンを用いた透明発光体は、きわめて簡便に任意の大きさの膜を作製できるのみならず、電圧をかけてプロトンを流すことにより発光特性を制御できることが大いに期待できる。今後、電圧によって発光特性を制御可能な透明膜の開発の更なる推進が望まれる。26年度が最終年度であるため、記入しない。Nafion中で合成されたプロトン応答性の籠型スピンクロスオーバー鉄(II)錯体におけるスピン状態のpH依存性を支配する要因として、我々が提唱した「配位子末端のアミノ基のプロトン化/脱プロトン化に伴う配位子の構造変化がFe-N配位結合長および配位子場エネルギーの変化を誘起している」とのモデルを実証するため、まずXAFSの測定を行った。XANESからpHを外部刺激とした低スピンー高スピン転移が確認され、EXAFSから見積もったFe-N配位結合長の差は約0.1Åであった。DFT計算による構造最適化を行ったところ、酸性条件で高スピン状態が、塩基性条件では低スピン状態が安定あることが確認され、膜内におけるスピン転移の機構を実験と理論の両面から初めて証明することができた。X線構造解析に堪え得る単結晶は得られていない。動的物性の観点では、pH 4におけるプロトン伝導度は相対湿度40%で2.27×10^<-7>/cmであったのに対し、pH 10では1.96×10^<-9>S/cmであり、pH調整によって伝導度に100倍の差が見られた。電圧印加によるスピン状態制御の実験では、高スピン成分と低スピン成分の分布の時間変化に関して特段の改善が見られず、自在なスピン状態制御には膜内の錯体量やプロトン量の調節に関して今少し検討が必要である。本研究の発展として、プロトン応答性発光ルテニウム(II)二核錯体をNafionへ導入し、pH依存発光透明膜を成功裏に開発した。しかしながら、錯体のサイズが大きく、プロトン伝導度は相対湿度40%においてpH 2,4,12でいずれも10^<-9>10^<-10>S/cmのオーダーであり、且つpK_a値が大きいことから、電圧による発光制御には至らなかった。現在、pK_a値の小さいイリジウム(III)単核錯体をNafionへ導入し、その物性を調べているところである。

ただし、発光量子収率と寿命に関しては、膜状態では溶液状態よりも約4倍高い結果となり、これは周辺環境がrigidとなったことによる影響と考えられ、膜化する大きなメリットを見出すことができた。透明発光体は、発光体自身による吸収や光散乱の影響が少なく、省エネ等の観点から盛んに研究開発が行われている研究分野である。ナフィオンを用いた透明発光体は、きわめて簡便に任意の大きさの膜を作製できるのみならず、電圧をかけてプロトンを流すことにより発光特性を制御できることが大いに期待できる。今後、電圧によって発光特性を制御可能な透明膜の開発の更なる推進が望まれる。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度に計画していた実験を一通り行うことができたが、電場による制御に関してまだ検討すべき課題が複数残っているため。相対湿度の調節を行いながらプロトン伝導度測定、電圧印加実験を行う必要があるが、現有の小型環境試験器を適用するためには装置の改良或いは新たな測定系を組む必要があると分かった。これを克服するためには、種々の飽和塩溶液を用いた湿度調節が有効であり、新たに実験系を組んで動的物性を調べてゆく予定である。
IDH変異型グリオーマにおける表面抗原を標的とした術中療法の開発

IDH1 R132H抗体は特異性が極めて高く、IDH1変異を有する腫瘍細胞1個1個の細胞質が染色される事から、NIR-PITの候補として期待した。問題点としては、IDH1変異蛋白は細胞膜ではなく、細胞質に局在することであった。しかし、Shumacherら(Nature Commun, 2014)によりIDH1 R132Hに対するペプチドワクチンが開発され、MHCクラスII反応により腫瘍細胞の表面で抗原抗体反応が起こることが示唆された。IDH1 R132H変異を有する細胞に対してIDH1変異抗体を様々使用してフローサイトメトリーを用いて抗原抗体反応を調べた所、弱陽性の反応が10ー20%程度出現するのみでNIR-PITの抗体としては不適切であることが解った。そこで、予後不良のIDH野生型悪性神経膠腫の9割以上がポドプラニン陽性であること、ポドプラニンは膜貫通型蛋白であることより、IDH1 R132H変異ではなく、ポドプラニンを標的としたNIR-PITが適当との判断にいたった。ポドプラニンを発現している膠芽腫細胞株をフローサイトメトリーやWestern blotで4株(NGT41, X01, X02, LN319)同定し、ポドプラニン抗体を4種類(NZ1.2, LpMab2, LpMab7, LpMab23)用いてIR700複合体を作成し、まずはin vitroの実験から開始した。フローサイトメトリーの結果、腫瘍細胞の殆どがポドプラニン陽性であることが解った。グリオーマに対する術中療法として近赤外線光線免疫療法(NIR-PIT)という腫瘍細胞の表面抗原を標的し腫瘍細胞のみを破壊する抗原特異的免疫療法に着目した。腫瘍特異抗体を蛍光標識することで術中の残存腫瘍の評価にも利用できるというメリットもある。近年、グリオーマの網羅的遺伝子解析によりWHO grade 2/3の神経膠腫は高率にイソクエン酸脱水素酵素(IDH)変異を有し、グリオーマ形成と深く関わっていることが解った。IDH変異型グリオーマに特異的に発現する表面抗原を同定し、抗原特異的免疫療法の実現化を目指す。グリオーマで認められるIDH1変異は細胞質に局在するとされているが、IDH1 R132H変異を認識するペプチドワクチンが開発され、MHCクラスII反応により、腫瘍細胞の表面にIDH1変異蛋白が発現する可能性が出て来た。しかし、グリオーマ細胞が本当に変異蛋白を抗原提示しているか疑問が残る。平成29年度はフローサイトメトリーを用いて、IDH変異型グリオーマ細胞株であるBT142及びMGG152に様々なIDH1R132H抗体(HMab-1, HMab-2, H09, MsMab-1)が抗原抗体反応を起こすかどうかを確認した。陽性率はいずれも10%前後であったが、HMab-2及びMsMab-1は2細胞株共に陽性細胞を認めた。一報でIDH1野生型の細胞株(HSR-GBM1, X02GB)は陽性細胞を認めたなかった。この結果より、一部のIDH1R132H変異グリオーマ細胞で細胞表面に変異蛋白が検出されることが解った。しかしながら、その陽性率からは、全ての変異細胞をターゲットできる訳ではないことが解り、さらなる制度の向上がもとめられると思われた。予定通りフローサイトメトリーの実験が遂行できたが、期待したほど陽性率は高くなかった。今後、以下の方法でIDH変異グリオーマ細胞における、より特異的な表面抗原を探す。より強力な抗原抗体反応を目指し、抗体作成会社に依頼し、IDH1 R132Hペプチドワクチンの論文(Shumacher et al., Nature Communications, 2014)の配列を参考に新しいIDH1 R132H変異ペプチド抗体を作成する。

それでもフローサイトメトリーによる陽性率が低い場合はIDH1 R132H変異を有する細胞株、野生株の細胞株の膜蛋白を、膜蛋白抽出キットを用いて抽出する。それぞれの細胞株の膜蛋白でプロテオミクス解析を行い、蛋白の比較を行う。プロテオミクス解析から上がってきた膜蛋白の候補からまず、IDH変異細胞株では高発現で野生株では発現が低いものを選ぶ。得られた候補に対する抗体のうち、最適なもの(抗体A)を一つ選ぶ。既存の抗体がない場合は、抗体の作成を依頼する。妥当性を確認するために、qPCRを用いてmRNAレベルでの発現を解析する。さらに、脳内の分布を見る必要があるので、IDH変異型グリオーマの症例、てんかんの症例をその抗体で免疫染色し、腫瘍内、腫瘍周囲脳組織、てんかん症例の組織での発現を解析する。IDH変異腫瘍細胞では強発現し、IDH野生型グリオーマ細胞や正常脳組織では発現しない候補を絞り込む。さらに抗体とIR700複合体を作成し、NIR-PITのin vitro, in vivoの実験を行う。前年度に購入した試薬の発注が遅れたため、次年度に繰り越して支払います。
数式処理による保存力学系標準化理論逆問題の展開と理工学への応用

本研究課題は,非線形ハミルトン系の有効な解析手法であるBirkhoff-Gustavson(BG)標準化に対する逆問題について,過去に科研費交付を得て得られた課題の成果を踏まえた研究の深化と適用対象の拡大,理工学への応用を目的とする.得られた成果は以下のように要約できる.1 BG標準形共有の観点から,一般の斉次多項式ポテンシャルの印加された摂動調和振動子の変数分離可能性の代数表現を得た.この代数表現は,Bertrand-Darboux条件の代数表現でもある.2 BG標準化逆問題は数式処理の援用無しで厳密な解を得ることが難しく,既存のプログラムの改良や新たな開発も重要課題である.正準変換の表現にHori-Deprit表現を採用したプログラムLINAを開発した.従来のプログラムよりも高速であることが,複数の数式処理言語上で確認された.3時間依存ハミルトン系への標準化概念の拡張は発展的話題のひとつである.このクラスの系の無限自由度版である時間依存Schrodinger方程式の数値計算の前処理に,我々のアルゴリズムを効果的に応用したSymbolic-umeric解法を提案し,実際のシステムに適用して良好な計算結果を得た.4「理工学への応用」のひとつの方向性として量子情報論分野を選んでみた.その過程から,システム数理に深く関る(古典)可積分系と類似構造を持つ量子統計モデル空間上の系を発見した.また,キュビット素子の有力候補のJosephson接合素子系とHenon-Heiles系とが4次BG標準形多項式を共有することを見出した.本研究課題は,非線形ハミルトン系の有効な解析手法であるBirkhoff-Gustavson(BG)標準化に対する逆問題について,過去に科研費交付を得て得られた課題の成果を踏まえた研究の深化と適用対象の拡大,理工学への応用を目的とする.得られた成果は以下のように要約できる.1 BG標準形共有の観点から,一般の斉次多項式ポテンシャルの印加された摂動調和振動子の変数分離可能性の代数表現を得た.この代数表現は,Bertrand-Darboux条件の代数表現でもある.2 BG標準化逆問題は数式処理の援用無しで厳密な解を得ることが難しく,既存のプログラムの改良や新たな開発も重要課題である.正準変換の表現にHori-Deprit表現を採用したプログラムLINAを開発した.従来のプログラムよりも高速であることが,複数の数式処理言語上で確認された.3時間依存ハミルトン系への標準化概念の拡張は発展的話題のひとつである.このクラスの系の無限自由度版である時間依存Schrodinger方程式の数値計算の前処理に,我々のアルゴリズムを効果的に応用したSymbolic-umeric解法を提案し,実際のシステムに適用して良好な計算結果を得た.4「理工学への応用」のひとつの方向性として量子情報論分野を選んでみた.その過程から,システム数理に深く関る(古典)可積分系と類似構造を持つ量子統計モデル空間上の系を発見した.また,キュビット素子の有力候補のJosephson接合素子系とHenon-Heiles系とが4次BG標準形多項式を共有することを見出した.これまでの研究成果から,Birkhoff-Gustavson標準形多項式の逆問題は,与えられた標準形多項式がより高次であればあるほど,あるいは自由度(変数の数)が大きければ大きいほど,代表者が開発した従来のアルゴリズムでは計算量が飛躍的に増大することが予見されている.本研究課題において,本年度は,代表者が以前に提案した逆問題ソルバーANFERに代わるアルゴリズムとして,ある種のLie変換であるHori-Deprit変換に基づくソルバーLINAを提案し,その実装と性能評価を行った.LINAの基礎となるHori-Deprit変換は,従来ANFERの基礎となった新旧変数の混ざった変換母関数の代わりに,新変数のみからなる母関数を利用することにより計算の高速化が行われる.LINAを従来開発したANFERやGITA^<-1>と,いくつかの典型的な事例で計算時間を比較したところLINAの優位性が確認された.また,LINAを数式処理言語REDUCE, MAPLE, MATHEMAICAに実装して計算結果を比較したところおおむねREDUCE上での実装が優位であることが確認できた.これらの研究成果は,学術雑誌に掲載されLINAのバージョン01は当該学術雑誌のプログラムライブラリにも収録された.また,代表者はLINA開発の最終的な詰めと共著論文執筆のため海外協力研究者S.I.Vinitskyの研究所への渡航を本研究費により行った.分担者の岩井は,山岡と共同で小数多体系力学の幾何学的な考察を推進し,「特異配置」をも包括した解析手法として層化簡約化を構成した.その結果,特異配置を経由するような場合も,振動的(内部)運動によって回転が生じることを確認している.その計算には,本研究課題のキーワードである標準化とほぼ等価な平均化という概念が有効に機能しており,小数多体系は逆問題が応用可能な有力なターゲットであることが示唆されている.本研究課題のこれまでの主要成果のひとつに,Lie変換理論に基づく逆問題用の高速プログラムLINAがある.今年度は,LINAの高速性に着目し,時間依存するハミルトン系へのLie(逆)変換問題への一般化を方向に据えた.

これは,代表者が複雑系に深く関わる現在の所属に異動したことで得た着想である.海外研究協力者S.Vinitsky教授との検討を経て,無限次元ハミルトン系としての時間依存型Schroedinger方程式への応用をブルガリア科学アカデミーのメンバーを加えて行った.我々が開発したGATEO(Generation of Approximations of Time-Evolution)と呼ばれる数式処理アルゴリズムを境界要素法等と組み合る新手法を提案し,その有効性をレーザー場中のPoeshl-Teller原子について確認した.この成果は,査読つきの国際会議論文集(CASC2005)に掲載・口頭発表の他,国際会議Quantum Physics and Informationにおいても口頭発表されている.逆問題の理工学への別の応用の方向性として量子ドットなどに結びつく量子ポテンシャル同定を考察した.その過程で,量子ドットの活用が期待される量子計算分野において探索アルゴリズムの新たな量子情報幾何的性質とそこから派生する積分可能系を発見し(石渡康恵(京大情報,日本IBM),日野英逸(京大情報,日立)と共同),速報的論文は掲載が決定されている.また,上記国際会議Quantum Physics and Informationと同時期・同地開催された国際ワークショップSuperintegrablity in Classical and Quantum Systemsで成果発表された.この成果から見出されたポテンシャルに関して,逆問題からの更なる検討が課題である.今年度は,本研究課題最終年度として,課題名にも含まれている「理工学への応用」にチャレンジした.応用対象を探る分野としては,代表者もアルゴリズムの力学的な視点から興味を持っており,かつ,世界規模で極めて盛んに研究されている量子計算分野に設定した.この分野に関連の深いハミルトン力学系(保存力学系の典型)は,主として量子計算デバイスの実現に関する諸研究において発見が期待される状況であった.各種の文献や,最新の研究論文などを幅広く探索した結果として,量子計算素子の極めて有力な候補であるジョセフソン接合素子を4個で組んだ「プリズムキュビット系」が,我々の標準化とその逆問題の適用対象となることを見出した.プリズムキュビット系の4次までの標準化逆問題の解を調べたところ,ベルトランド・ダルブー条件を満足する1径数エノン・ハイレス(HH)系を特殊解として含むことがわかった.すなわち,量子デバイスと銀河系モデルという見かけが全く異なる分野で,力学特性が同じものが発見できた.現在,論文の準備段階である.また,この結果は,本課題に関する代表者自身の先行研究において2000年に論文発表されている定理の一般化の例とも解釈できるので,今後の課題である.今回の応用例発掘の過程では,量子計算の力学系的視点からも得るところは大きく,量子情報空間上のある種の勾配系が,古典統計多様体上の勾配系の「量子化」として意味づけられることがわかった.その成果は,Czechoslovak Journal of Physicsに掲載された他,幾何的な速報がPhysics of Atomic Nucleiの2007年4月号に掲載予定である.
言語意識教育:小学校からの英語・国語教育への提言

本研究から、日本の言語教育(外国語・国語)には5つの課題があることが明らかになった。これらの課題に取り組むためには、教育政策上、「言語教育」としての目的を明らかにした上で、共通の枠組みや明確な到達目標、評価や評価方法の基準を設定することが必要である。イギリスの初等学校における言語意識教育の試みは、この5つの課題に関連し、言語教育と国際理解教育との接点の意味からも参考になる。本研究の目的は、言語意識教育の日本の言語教育への応用を全体のテーマとし、特にその中で日本の早期英語教良の参考にもなると思われるイギリスの初等学校での言語意識教育の研究・実践状況を調査して、今後の日本の小学校における言語教育(英語・国語)に対する示唆をまとめることである。平成19年度は、まず、イギリスで実施されている初等学校での言語意識教育"Discovering Language"Projectの実態を文献研究と授業観察、関係者とのインタビューの両面から調査し、分析することを目標とした。当初の計画に沿って8月までは情報収集および海外との連絡を行い、9月中旬に渡英し、"Discovering Language"Projectのディレクターでもあり、ケンブリッジ州州議会議員でもあるPeter Downes氏の同行を得て、9月25日にケンブリッジ州のBurrowmoor Primary SchoolとCavalry Primary SchoolのYear5、Year6の児童を対象にした日本語の授業を視察し、Burrowmoorではビデオ撮影を行った。この2つの授業観察は、前者が語学(ロマンス語)の教員による授業、後者が歴史を専門とする担任による授業で、文献のみで理解していた多言語モデルの言語意識教育を実際に見ることができ、大変有意義であった。また、このプロジェクトで使用されている日本語の教材を開発した国際交流基金ロンドン事務所とJapan21を訪問して関係者にインタビューし、さらにCiLT(the National Centre for Languages)やPET Languagesを訪問し、初等学校での外国語教育、言語意識教育についての文献や教材を入手した。なお、この成果については、20年度の異文化間教育学会、大学英語教育学会の全国大会で発表する予定である。本研究の目的は、言語意識教育の日本の言語教育への応用を全体のテーマとし、特にその中で日本の早期英語教育の参考にもなると思われる英国の初等学校での言語意識教育の研究・実践状況を調査して今後の日本の小学校における言語教育(英語・国語)に対する示唆をまとめることである。平成20年度は、平成19年度に実施した英国での「言語発見プロジェクト」の調査結果を分析し、日本への示唆をまとめて発表することを目標とした。調査では、初等学校における外国語教育で多言語言語意識モデル(6言語)のプログラムが、児童、教員、保護者の3都からよい評価を受け、1言語より複数の言語を学んだほうがよいという結果が出ていること、また能力の低い児童ほど自尊感情が高まりよい結果が出ていることなどがわかった。一方、日本では平成20年1月17日に中央教育審議会が「幼稚園、小学校、中学校、高等学校及び特別支援学校の学習指導要領等の改善について(答申)」を発表し、同年3月に新指導要領が公表され、小学校の外国語活動(英語を原則とする)は総合的な学習の時間とは別に高学年で年間35単位時間週1コマ相当、教科とは位置づけないことが決まった。新学習指導要領によると、小学校の外国語活動では「コミュニケーション能力」を重視していることが伺えるが、国語ではコミュニケーション能力の記述はなく「伝え合う力」としている。コミュニケーションを目的として言語を学ぶのであれば、「言語」としての共通の基盤を築き当母語の力を外国語に活用していくことが不可欠であり、そのためには、「コミュニケーション能力」の定義を明確にした上で、国語力、英語力とコミュニケーション能力を有機的に育てていく必要がある。また、国際理解教育の観点からも、最初から英語1言語を取り上げるのではなく、多言語に触れる機会を設け、言語や文化に対する気づきを得るという段階が必要である。
型付き論理プログラミングを用いた学習アルゴリズムの構成

階層的知識表現のための型付き論理プログラミング言語による学習の基礎研究本年度は、オブジェクト指向論理型言語としてその展開が期待されているF論理上で、帰納的一般化を行う学習方式の基礎研究を行った。具体的には、F論理の階層的かつオブジェクト中心のスタイルで記述された領域知識と実際のデータの間に不整合性がある場合に、領域知識を修正し、データと無矛盾なものに自動変換することを意図している。そうした修正を行うための可能な戦略としては、いくつか考えられるが、本研究では、1階の(型なし)言語上で開発されてきた極小多重汎化手法を拡張したものになっており、そうした基本的手法が高度な記述力をもつF論理に適用できることを理論的に実証している。特に、計算量の問題に関しても、多くの部分が多項式時間の計算量で収まることを証明し、今後の実際の応用研究への一つの重要な指針を与えることができた。