hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形信号処理の情報工学的同定法を用いた神経経路の動作解析

非線形な信号経路として動作する神経系を、情報工学的方法を用いていくつかの要素に分解して、その動作機構を明らかにした。まず、1)二つの線形フィルタで無記憶な非線形要素をはさんだサンドイッチ構造の各要素を、系の1次と2次のウィナー核からz変換を用いて推定する方法の精度評価を行ない、神経経路の計測に必要な時間長を明らかにした。2)これを神経系の機能解剖の道具立てとして、昆虫の単眼系を定量的に解析し、神経回路の進化にも言及できた。3)気流感覚神経細胞のパルス密度変調機構を解析し、ウィナー核が系の統計的な性質を抜き出すことを利用してパルス密度変調内部のより小さなダイナミクスが見えることを示した。さらに、パルス密度変調が入力の瞬時値だけでなく変化率にも依存するのは、活動電位発生機構の不応期に起因することを示した。4)コオロギ気流感覚系の介在神経細胞への入力経路を調べ、活動電位を出す型と出さない型では異なることを示した。5)サンドイッチシステムの同定法として、新たにラゲ-ル関数を用いてウィナー核を展開する方法を開発し、z変換を用いる方法の欠陥を克服した。6)介在神経に於けるシナプス入力から活動電位パルス列への信号変換特性を、樹上突起部に白色雑音電流を注入し、同じ電極で膜電位応答を記録する単一電極カレントクランプ法を用いて解析した。その結果、樹上突起部はロ-パスフィルタとして振舞うものの、活動電位発生部はバンドパスフィルタとして振舞うことが明らかとなった。7)ノイズが神経細胞の活動電位発生に及ぼす効果をモデル計算し、神経系においてはノイズは単なる邪魔者ではなく、むしろ信号伝送に積極的に利用されている可能性を示した。以上の成果はすべて、学会で報告し、一部は原著論文に一部は総説として公表した。詳細は原著論文として取りまとめ中である。
極微量試料を用いるミクロスポット分析法に関する研究

本研究は、小型円形シリカゲル薄層(径4mm×厚さ2μm)上の極微量(0.5μl)の試料溶液を滴中した後、水0.5μlを滴下して薄層の外周部に目的成分を濃縮した後、発色試薬溶液(0.5μl)を滴中することにより薄層外周部に極めて細いカラ-リングを形成させ、その発色度を低倍率顕微鏡下で観察し、ngからpg量の目的成分を簡便かつ迅速に検出あるいは定量する新しいミクロスポット分析法の開発を目的とした。また実試料に適用し本法の有用性を確かめた。本研究において、以下の成果が得られた。(1)本研究費で購入したミクロディスメンブレ-タ-II(粉砕機)によりシリカゲルの微粉砕操作が短時間で行え、最適粒子径(約1μm以下)のものを容易に得ることができた。その結果、9%シリカゲル懸濁水溶液の0.5μlから再現性よく均質なシリカゲル薄層を作製でるようになった。(2)As及びSbの分析:あらかじめ円形薄層に1mM AuCl_3酸溶液0.5μlを滴下して呈色用の薄層を作製した。新たに作製した反応板(アクリル製,26mm×76mm×5mm)に開けた円錐形の穴(6mmφ×深3mm)の内壁に試料溶液の0.5μlと0.5mM NaBH_4溶液0.5μlを離して付着させた後、呈色用薄層を重ね合わせ、手で軽く叩き付着していた溶液を落下、混合させ40°Cで3分間加熱するとAsH_3が気化し、薄層外周部のAuCl_3が還元され、Auの鮮明な紫色リングを生成した。Asの検出限界は1ngで定量範囲は1050ngであった。同方法によりSbは検出限界は2ng、定量範囲は20100ngであった。(3)Bi及びCrの分析:円形薄層にBiあるいはCrの試料溶液を0.5μl滴下後Biには0.1%シンコニンー0.2%Kl溶液を0.5μl滴下後、40°Cで20分間加熱すると橙色に発色した。Crには0.01MH_2SO_4、0.06%ジフェニルカルバジドー6M酢酸溶液を各0.5μl滴下すると紫色に発色した。Bi、Crの検出限界は2ng及び1ngであった。さらにTi及びV、Mnについても方法を組み立てた。分析時の共存元素の影響について調べ、また実試料に本法を適応させた。
新学習指導要領に対応した色素増感太陽電池の教材化

大学において,現職の公立小中高校教員に対し色素増感太陽電池の作製指導を行った。その結果,色素増感太陽電池は,学校種に関係なく容易に教師が作製できることが判明した。色素増感太陽電池の教材化を目的として,作製上の工夫や課題等について研修に参加した小中高校教員に対しアンケート調査を行った。色素増感太陽電池の作製指導は,教員の太陽電池に対する理解と興味関心が高まるばかりでなく,導電性ガラス,色素,酸化チタンなどの理解と利用に役立つことが判明した。研修後教育現場で,色素増感太陽電池を授業で活用した教員は,小学,中学,高校と学校種が上がるに伴って高くなることが明らかとなった。アントシアニン系色素の教材・教具の開発の一環として色素増感太陽電池の教材作製を行い、ものづくりがもたらす教育効果を,教材開発の立場から,総合的に評価することを目的とした。色素増感太陽電池は学校の理科実験室で簡単にしかも短時間に作ることができるので理科教員や生徒にとって興味深い内容になると思われる。本太陽電池製作に必要な材料である,紫芋、食酢などはスーパーで簡単に手に入れることができる食材であるため教材としての安全性も優れている。本研究では、紫芋から拡がる色素増感太陽電池を中心として理科のディスカバリーボックスとしての活用を目指したい。研究実施初年度に当たる本年度は、色素増感太陽電池の作製の効率化向上を目標に研究を行った。なお、研究は以下の計画に基づいて研究を行った。(1)研究代表者・中林は,電池の発電効率の向上のための化学反応面からの改良研究を行った。その結果、単位面積当たりの発電効率を上げるための,原料・組成・光源の検討を行ったところ,教材作製面から時間の短縮と材料費の減額改良が達成できた。(2)研究分担者・湯地は電池の発電効率の向上のための電気的特性面から検討を行った。その結果、中学の生徒が不得意としている電流とその利用に関する単元において,色素増感太陽電池から学べる電流の発生原理や色素の役割について教材作製の立場からの理解の増進が図られた。現在は作製した電池が学校教育現場,特に中学校や高校の理科の授業で効果を発揮するかどうかをチェックする準備を行っている。本年度はこれまでに学校教育現場用に開発した色素増感太陽電池教材の教育現場での評価を行った。これまで「青少年のための科学の祭典宮崎大会」や宮崎県教育庁主催の「科学夢ロマン事業」,「教員免許更新講習」などですでに本電池の教材としての有効性に関する評価を教員や生徒からうけている。その結果,生徒の評価としては,太陽電池を実際に自分で作ることができることに興味関心と先端的な科学技術を経験できることに対して,高い評価を得た。また,小中高校のいずれの学校種でも電池の作成が可能で,しかも作成を経験した教師はそれを授業に取り入れることが可能であるという結果を得た。しかし実際の学校現場の授業の中で実施した経験がなかった。そこで平成23年度は以下の計画に基づいて教材化の研究を行った。具体的には,宮崎の県立高校、公立中学校、附属学校等の理科教員に対して,すでに代表者が実施している出前授業で実験を実施し、生徒及び教師の興味・関心がどこにあるのかをアンケートを実施した。その結果,作成における材料の入手方法や試薬の調整方法など不明な点が多く,この点に関しては適切な購入のためのアドバイスをすることによって解決できることが判明した。また,完成に至るまでの工程において技能を要する点がいくつかあることも判明した。このように,色素増感太陽電池を教師や生徒に作製させる際の問題点の明確化できたばかりでなく,今後,電池を教材として教育現場にどのようにすれば導入しやすくなるのかについて,その方法が明らかにできた。学習指導要領の改訂に伴い、教師は授業に益々工夫や改善が必要とされている中、本研究では学力の新世界基準(キーコンピテンシー)に沿った科学教育技術の育成を目指した。一見,作製が難しそうな色素増感太陽電池を中学生でもできるように工夫し,作製の過程を通して理科の基本概念が学べ,道具活用能力が養われる宮崎ならではの科学実験教材キットの開発を目指した。色素を用いる太陽電池は特別な施設や装置がなくても教室で簡単にしかも安全にできるところに本研究の特徴がある。本年最終年度は学力の新世界基準(キー・コンピテンシー)の3つのカテゴリーの中の「道具を用いる能力(道具活用)」の育成を図る工夫を行った。本年度は以下の学力の新世界基準に対応した本教材の総合評価を行った。(1)開発した色素増感太陽電池を実際に学校現場の理科の授業で取り上げてもらい、その教材としての実用性をアンケートにより総合評価し、成果を公表した。さらに開発した色素増感太陽電池がいつでも・どこでも・簡単に教材として活かせるよう,理科のディスカバリーボックスとしてパッケージ化し,宮崎県下の学校教育現場での活用を目指した。

(2) PISAの調査からみる中学校段階での理科教育の課題として,○理科・科学を学ぶ価値や意義を実感させる必要性,○科学に関する職業意識を養う取り組みの必要性,○対話しながらの思考,応用に関する学習を重視する必要性などが挙げられている。このような課題に対して本教材が果たす役割について,アンケートを実施して検証し、課題を解決するための新たな教育プログラムの開発を行った。県立高校、公立中学校等の教員に対して,すでに代表者が実施している出前授業で実験を実施し、生徒及び教師の興味・関心がどこにあるのかをアンケートを実施できた。その結果を論文誌に投稿し,掲載されたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度が最終年度であるため,理科教材としての汎用性を高めていくとともに,教師教育の重要性を認識しながら,まとめていきたい。
サービス合成において契約間の整合性を検証,実現するツールに関する研究

近年,サービス指向アーキテクチャの考え方Webサービス技術によって,ネットワーク上の複数のサービスを組み合わせて新たなサービスを構築することが目指されている.サービス合成は複数組織をまたがることも想定されており,サービス契約という形でサービスの振る舞いや質を合意,保証することが重要である.ここでサービス合成者の立場では,自身が利用する様々な部品サービスの提供者や,自身が合成,提供するサービスの利用者のそれぞれと契約を結ぶこととなる.この際,両立不可能な契約を結んでいないか等,複数契約間の整合性を検証,実現する必要がある.そこで本研究課題においては,サービス合成における複数契約間の整合性を検証,実現するための基盤技術と開発者向けツールの研究開発を行った.平成19年度の取り組みにおいては,まず契約に関する既存研究を踏まえ,性質の異なる複数のシナリオにおいてサービス合成ロジック及び契約の例を構築した.その際には,オプションが多様なマルチメディアサービスや,物理的な制約があり状況依存性が高いユビキタス環境のサービスも検討対象とした.次に形式言語Event Calculusを用い,契約及び契約に対する制約の表現方式を定義した.契約に対する制約としては,可能な契約形式を表すテンプレート,サービス提供または利用に関する要求(ポリシー),サービス合成ロジックに起因する契約間の依存性制約等を導入した.また契約やそれに関する制約間の不整合についても,Event Calculus上での表現を定義した.これらの定義に基づき,Event Calculusに対する既存の推論ツールに対して様々な制約等を入力し,契約間の不整合が発生する状況のシミュレーションや不整合が起きないことの検査等,様々な推論作業を行う手順を検討するとともに,その手順を容易とする簡易的なツールを構築した.また今後実用的なツールを構築するための要件についても検討を行った.近年,サービス指向アーキテクチャの考え方Webサービス技術によって,ネットワーク上の複数のサービスを組み合わせて新たなサービスを構築することが目指されている.サービス合成は複数組織をまたがることも想定されており,サービス契約という形でサービスの振る舞いや質を合意,保証することが重要である.ここでサービス合成者の立場では,自身が利用する様々な部品サービスの提供者や,自身が合成,提供するサービスの利用者のそれぞれと契約を結ぶこととなる.この際,両立不可能な契約を結んでいないか等,複数契約間の整合性を検証,実現する必要がある.そこで本研究課題においては,サービス合成における複数契約間の整合性を検証,実現するための基盤技術と開発者向けツールの研究開発を行った.平成19年度の取り組みにおいては,まず契約に関する既存研究を踏まえ,性質の異なる複数のシナリオにおいてサービス合成ロジック及び契約の例を構築した.その際には,オプションが多様なマルチメディアサービスや,物理的な制約があり状況依存性が高いユビキタス環境のサービスも検討対象とした.次に形式言語Event Calculusを用い,契約及び契約に対する制約の表現方式を定義した.契約に対する制約としては,可能な契約形式を表すテンプレート,サービス提供または利用に関する要求(ポリシー),サービス合成ロジックに起因する契約間の依存性制約等を導入した.また契約やそれに関する制約間の不整合についても,Event Calculus上での表現を定義した.これらの定義に基づき,Event Calculusに対する既存の推論ツールに対して様々な制約等を入力し,契約間の不整合が発生する状況のシミュレーションや不整合が起きないことの検査等,様々な推論作業を行う手順を検討するとともに,その手順を容易とする簡易的なツールを構築した.また今後実用的なツールを構築するための要件についても検討を行った.
ライソゾーム蓄積病の動物モデルの確立とスクリーニング法の開発

1.GM2ガングリオシドーシス(Sandhoff病)の新規動物モデルの同定低侵襲的に採取可能な脳脊髄液(CSF)中のGM2およびGM1ガシグリオシド濃度の微量測定を可能とする薄層クロマトグラフィー(TLC)/酵素免疫染色法を開発した。この方法をSandhoff病の生前診断法として利用できるようになったため、新たなライソゾーム病である犬(ゴールデン・レトリーバー)および日本猫のSandhoff病を同定するに至った。なお、日本猫の疾患については、Sandhoff病の猫モデルとして、系統維持を開始した。2.Sandhoff病の動物モデルの分子遺伝学的解析Sandhoff病の原因遺伝子と推定されるHEXB遺伝子の配列を上記の犬猫で解析したが、現行では責任変異は同定されなかった。一方、これまでに海外で同定されていた猫のSandhoff病を起こす2種類の変異を検出するPCR-RFLP法を開発した。これらの方法を用いて、我々が同定した猫モデルを調べたところ、これらの変異を有していないことが判明した。3.柴犬のGM1ガングリオシドーシスの簡易スクリーニング法の開発柴犬のGM1ガングリオシドーシスの予防制圧を実現するために利用できる簡易迅速遺伝子診断法を開発した。この方法は、微量の血液試料(全血、濾紙血、乾燥血液粉末など)を直接鋳型としてPCR-RFLP法を実施できるため、酵素診断法よりも簡易迅速であった。このため、同モデルの確実な繁殖コントロールに利用できるほか、フィールドにおける疾患根絶を目的とした分子疫学調査が可能となった。ライソゾーム蓄積病は、ライソゾーム酵素の遺伝的異常などにより、当該酵素に対応する基質がライソゾーム内に過剰に蓄積し、細胞障害ひいては臓器障害を引き起こす全身性疾患である。本研究では、将来的に新規治療法開発に応用可能な動物モデルを確立する目的で以下の実験を行った。1.柴犬のGM1ガングリオシドーシスのモデル化とそのスクリーニング法の開発これまでの研究により、本疾患の責任変異は、イヌGLB1遺伝子エクソン15上にある1668番目のCの欠失であることが判明している。したがって、この変異を認識して個体の遺伝子型を簡易に判別するPCR-RFLP法(遺伝子診断法)を開発した。また、遺伝子診断法を用いてスクリーニングして分類した3種の遺伝子型個体群について、組織(白血球、臍帯など)のβ-ガラクトシダーゼ活性を測定したところ、本酵素活性でもほぼ3つの遺伝子型を分類することが可能であった。さらに、ホモ接合体では、CSF中のGM1ガングリオシド濃度およびAST活性が月齢に依存して増加することが明らかとなったため、これらのパラメーターが本疾患の簡易診断に応用できるだけでなく、新規治療法を試行した場合の効果判定に重要な役割を有すると考えられた。2.Sandhoff病の診断法(スクリーニング法)の開発犬のβ-hexosaminisaseAおよびBの測定に適した人工基質とその測定条件を検討した結果、これらの活性を評価するためには、アイソザイムAおよびBに特異的な4-methylumbelliferyl-N-acetyl-beta-D-glucosaminide(4-MU)ならびにアイソザイムAのみに特異的な4-MU-6-sulfateを用いれば、Sandhoff病のみならず、アイソザイムAのみの異常に起因するTay-Sachs病やGM2活性化蛋白の異常に起因するABバリアントも鑑別可能であることが明らかとなった。さらに、CSF中のGM2ガングリオシド濃度測定法を開発することで、臓器を使用しない本症の診断法を確立できた。1.Sandhoff病の犬および猫モデルの同定低侵襲的に採取可能な脳脊髄液(CSF)中のGM2およびGM1ガングリオシド濃度の微量測定を可能とする薄層クロマトグラフィー(TLC)/酵素免疫染色法を開発した。

なお、日本猫の疾患については、Sandhoff病の猫モデルとして、系統維持を開始した。2.Sandhoff病の犬および猫モデルの分子遺伝学的解析Sandhoff病の原因遺伝子と推定されるHEXB遺伝子の配列を上記の犬および猫で解析したが、現行では責任変異は同定されなかった。一方、これまでに海外で同定されていた猫のSandhoff病を起こす2種類の変異を検出するPCR-RFLP法を開発した。これらの方法を用いて、我々が同定した猫を調べたところ、これらの変異を有していないことが判明した。3.柴犬のGM1ガングリオシドーシスの簡易スクリーニング法の開発柴犬のGM1ガングリオシドーシスの予防制圧を実現するために利用できる簡易迅速遺伝子診断法を開発した。この方法は、微量の血液試料(全血、濾紙血、乾燥血液粉末など)を直接鋳型としてPCR-RFLP法を実施できるため、酵素診断法よりも簡易迅速であり、疾患根絶を目的とした分子疫学調査を可能とするものであった。4.ライソゾーム病をスクリーニングするための臨床病理学的バラメーターCSF中のアスパラギン酸アミノ転移酵素および乳酸脱水素酵素の活性が、動物のライソゾーム病において高値を示したため、これらがスクリーニングのためのパラメーターとして利用可能であることが明らかとなった。
高分子エレクトロレオロジー流体の高次構造と分子運動の解析

1.芳香族イソシアナートとポリエーテルアミンとの付加により、ウレア化ポリエーテルを合成した。また、変性シリコーンを用いて、ウレタン結合を有するシリコーン系オリゴマーを合成した。2.電場下で剪断粘度および動的粘弾性測定を行った結果、前年度のウレタン化合物と同様に粘度や弾性率が電場下で増加または減少する正または負のER効果を示した。3.ウレタンおよびウレア化合物とシリコーンオイルや変性シリコーンオリゴマーとの混合系流体を調製した。混合組成によってER効果に顕著な違いが見られた。特に、単独で負のER効果を示すウレタン化およびウレア化ポリエーテルが、シリコーンオイルと混合することにより正のER効果を示すことが分かった。顕微鏡で電場下の挙動を観察した結果、これらの混合系の正のER効果は、高分子液晶系ER流体などに見られる相構造変化と類似の機構により発現することが分かった。4.ウレア化ポリプロピレンオキシドの^1H-NMR緩和測定を行い、前年度のウレタン化合物および両者の原料物質であるポリプロピレングリコールとのセグメント運動の比較を行った。スピン-格子緩和時間T_1とスピンスピン緩和時間T_2の測定結果から、グリコールに比べるとウレアやウレタンは、分子全体の運動が抑制されている一方で末端基の局所的な運動は激しくなることが示唆された。末端基の運動性が大きいことが電場下での配向などの分子形態変化に有利となり、ER効果の増大に寄与していると推測される。5.側鎖型モノマーの合成と重合によりビニル系高分子を調製し、側鎖の互変異性や酸解離平衡、金属イオンとの錯形成能を調べた。これらの高分子は均一系としてはER流体には利用できないが混合系や溶液系ER流体への利用は可能であると考えられる。特に金属イオンと容易に錯形成することから、電場と磁場に応答するEMR流体として応用できる可能性が示唆された。1.芳香環を有するイソシアナ-トをポリプロピレングリコールおよびポリテトラメチレングリコールに付加することにより、種々のウレタン化ポリエーテルを合成した。本研究費の設備備品費で購入した示差屈折計をGPC装置に組み込み分子量分布を確認した。ジイソシアナ-トを用いた場合は二量体以上の高分子量成分の存在が確認された。一方モノイソシアナ-トを用いて合成した試料は、ほぼ単分散であった。2.各試料について、03kV/mmの電圧を印加しながら剪断粘度および法線応力、動的粘弾性の測定を行った。これらの化合物は粘度や弾性率が電場下で増加または減少する正または負のER効果を示した。3.電場による高次構造変化に伴う分子運動や分子間相互作用の変化を調べるために単分散試料を用いて^1H-NMR緩和測定を行った。各プロトンピークのスピン-格子緩和時間T_1の温度依存性を調べた。希薄試料ではどのプロトンもT_1は温度の減少とともに減少するという一般的傾向を示すことが分かった。しかし高濃度の場合、T_1は温度の減少によって主鎖プロトンでは減少したが、末端基プロトンでは逆に増加傾向を示した。比較的低分子量の物質であるにもかかわらず分子量数万の高分子と同様の挙動を示すことから顕著な分子間相互作用が示唆される。4.スピン-スピン緩和時間T_2は濃度およびプロトンの位置に大きく依存し、特に主鎖プロトンのT_2の濃度依存性が大きいことから、分子間相互作用が主鎖で起こっていることが示唆された。T_2から得られる分子運動の情報は、10^<-4>sec程度の比較的遅いモードであり、ER効果と関連が深いと考えられる。5.種々の末端修飾ポリエーテル類の合成および側鎖型ビニルモノマーの重合により、ウレタン以外の各種資料を調製した。次年度にER特性評価を行い、新規ER流体としての可能性を検討する予定である。

これらの高分子は均一系としてはER流体には利用できないが混合系や溶液系ER流体への利用は可能であると考えられる。特に金属イオンと容易に錯形成することから、電場と磁場に応答するEMR流体として応用できる可能性が示唆された。
国語科「読むこと」領域の学習者用デジタル教科書を活用した学習指導モデルの開発

2018度においては、国内外の国語科デジタル教科書を収集し、教科教育・機能、メディア・リテラシー教育の視点から考察を進めるとともに、国内の先進的な学校の授業視察を行い、担当教師に対しデジタル教科書使用上の工夫・留意点、適した学習場面、児童の変容、更に紙の教科書との関連について聞き取り調査を実施し、スタンダードな活用、研修に関する検討を行うことにあった。研究成果としては、「国語科学習者用デジタル教科書の実態調査」では、国語科デジタル教科書を活用した学校(S県T市T小学校)の3年生(回答時期により166名か167名)、4年生(141名)に活用前後にアンケートを実施した。「国語科学習者用デジタル教科書のスタンダードな活用シーンの調査」では、学習者;デジタル教科書を活用した3つの授業を比較し、違いが出てくる背景を考察した。「国語科学習者用デジタル教科書に含まれるメディア・リテラシー教育用教材の内容」では、小学校46年の学習者用デジタル教科書において、一部でもメディアに関する用語を確認することができた単元は22件あり、それに関連するデジタル教材は,25件確認することができた。メディアに関する用語がある単元でも、それに対応するデジタル教材がない場合もあり、教材を充実させる余地があることが明らかとなった。「読むこと領域でついた力をデジタルで見た時にどう見えるのかの理論研究」では、国語科における読むことの指導概念の拡張として,プログラミングによって構築した教材をもとに,これを観察して制作時のアルゴリズムを解釈する実践を行った。「学習者用デジタル教科書を活用した学習指導を普及するための研修方略の検討」では、デジタル教科書を活用した国語科の学習指導を普及するためには学校全体として、あるいは同学年の教師集団による研修が重要であるとの立場で、研修の全体像をどう考えればよいのか検討した。小学校の新学習指導要領が2020年度開始となり、2019年度、教科書採択時期である。それに伴い、学習者用デジタル教科書も新しい教科書に合わせた開発、発行となり、予想以上に2018年度は学校での活用研究がしにくい状況であった。しかし、研究の実績に記した通り、5つの小テーマを定めて分担して進めており、新しい教科書に合わせた学習者用デジタル教科書も開発が進んでいる。調査協力の学校、教師も確保しており、今後の進捗は十分に望める。「国語科学習者用デジタル教科書の実態調査」では、国語科デジタル教科書を活用した学校数を増加する。具体的には、S県T市T小学校の4年生、5年生に加え、Y市KI小学校、Y市KA小学校でも活用前後にアンケートを実施する。「国語科学習者用デジタル教科書のスタンダードな活用シーンの調査」では、継続して学習者用デジタル教科書を活した授業を実施している教師のアンケートをもとに、学習者用デジタル教科書の特徴を生かした授業モデル案を作成する。「国語科学習者用デジタル教科書に含まれるメディア・リテラシー教育用教材の内容」では、メディアに関する用語がある単元でも、それに対応するデジタル教材がない場合もあり、教材を充実させる余地があることが明らかにする。「読むこと領域でついた力をデジタルで見た時にどう見えるのかの理論研究」では、大学で実施する中学校国語デジタル教科書を用いた模擬授業実践演習について、小テーマの観点から考察する。「学習者用デジタル教科書を活用した学習指導を普及するための研修方略の検討」では、デジタル教科書におけるスタンダード機能の体験研修と並行して、読むこと領域におけるスタンダードな学習モデルの体験研修を数回繰り返して行う。これにより、領域・単元(d)、機能(b)、学習モデル(a)を1回1回の研修(c)によって習得し、この時点で研修者は自己の授業で実践に移すことが可能になる。例えば、「追試」(研修と同じ領域・単元で授業実践、または研修と同じ領域で類似した単元での授業実践)が可能になる。研修者の中には1回目の研修で実践に移すことができる場合もあり得る。また、数回繰り返して行う研修においては随時、実践報告を組み込むようにする。1回1回の研修の中に組み込んだ実践報告によって研修者とともにつくる研修が可能になる。この段階からも普及・促進につながっていくと考える。

「学習者用デジタル教科書を活用した学習指導を普及するための研修方略の検討」では、デジタル教科書を活用した国語科の学習指導を普及するためには学校全体として、あるいは同学年の教師集団による研修が重要であるとの立場で、研修の全体像をどう考えればよいのか検討した。小学校の新学習指導要領が2020年度開始となり、2019年度、教科書採択時期である。それに伴い、学習者用デジタル教科書も新しい教科書に合わせた開発、発行となり、予想以上に2018年度は学校での活用研究がしにくい状況であった。しかし、研究の実績に記した通り、5つの小テーマを定めて分担して進めており、新しい教科書に合わせた学習者用デジタル教科書も開発が進んでいる。調査協力の学校、教師も確保しており、今後の進捗は十分に望める。「国語科学習者用デジタル教科書の実態調査」では、国語科デジタル教科書を活用した学校数を増加する。具体的には、S県T市T小学校の4年生、5年生に加え、Y市KI小学校、Y市KA小学校でも活用前後にアンケートを実施する。「国語科学習者用デジタル教科書のスタンダードな活用シーンの調査」では、継続して学習者用デジタル教科書を活した授業を実施している教師のアンケートをもとに、学習者用デジタル教科書の特徴を生かした授業モデル案を作成する。「国語科学習者用デジタル教科書に含まれるメディア・リテラシー教育用教材の内容」では、メディアに関する用語がある単元でも、それに対応するデジタル教材がない場合もあり、教材を充実させる余地があることが明らかにする。「読むこと領域でついた力をデジタルで見た時にどう見えるのかの理論研究」では、大学で実施する中学校国語デジタル教科書を用いた模擬授業実践演習について、小テーマの観点から考察する。「学習者用デジタル教科書を活用した学習指導を普及するための研修方略の検討」では、デジタル教科書におけるスタンダード機能の体験研修と並行して、読むこと領域におけるスタンダードな学習モデルの体験研修を数回繰り返して行う。これにより、領域・単元(d)、機能(b)、学習モデル(a)を1回1回の研修(c)によって習得し、この時点で研修者は自己の授業で実践に移すことが可能になる。例えば、「追試」(研修と同じ領域・単元で授業実践、または研修と同じ領域で類似した単元での授業実践)が可能になる。研修者の中には1回目の研修で実践に移すことができる場合もあり得る。また、数回繰り返して行う研修においては随時、実践報告を組み込むようにする。1回1回の研修の中に組み込んだ実践報告によって研修者とともにつくる研修が可能になる。この段階からも普及・促進につながっていくと考える。
省電力セルフタイム回路によるヘテロジニアス無線通信プロセッサ

本研究は、ヘテロジニアス無線通信ネットワークにおける異種・異速度の複数の無線信号系列を多重に処理可能なストリーム信号処理プロセッサの構成法を明らかにするために、マルチユーザMIMOによるマルチモード受信機を想定し、変復調、誤り訂正、MACを対象に、(1)パイプライン並列アルゴリズム、(2)それらを多重に処理可能なストリーム信号処理アーキテクチャ、および、(3)それを構成する高機能メモリ機構と専用エンジンを省電力STP回路により実現することを目的としている。昨年度までに、各共通処理のストリーム駆動プログラムのシミュレーション環境の構築、ならびに、実時間多重処理タスクスケジュールが可能なハードウェアスケジューラを検討した。本年度は、このハードウェアスケジューラを搭載したコアをマルチコア化するための検討を進めた。マルチコア化のために、単一コア用スケジューリングアルゴリズムをEDFからLSTへ変更し、コア間接続網の各スイッチに自律的に緩やかなLSTスケジューリングが可能な回路を搭載する方式を考案し、65nmCMOSライブラリを用いて設計した回路の合成後シミュレーションと自作アーキテクチャシミュレータを併用して評価した。評価の結果、一般的なグローバルスケジューリングでは、コア数の増加に伴ってスケーラブルな性能が得られないが、提案方式では、コア数が増加してもスケジューラビリティを高く維持できることを確認した。さらに、この傾向は、スケジューリングアルゴリズムの精密化/複雑化に応じて、そのオーバヘッドの影響が大きくなり、顕著になることも確認した。研究期間内に予定していたアーキテクチャ検討、論理レベルの回路設計、シミュレーション評価については、おおむね完了しているが、LSIチップ試作による評価には至っていない。本研究で考案したマルチコア構成向きハードウェアスケジューラの評価方法として、当初予定していたLSIチップ試作に代えて、FPGA実装へ変更して、各種実験的評価を実施する予定である。本研究は、ヘテロジニアス無線通信ネットワーク端末における異種・異速度の複数の無線信号系列を多重に処理可能なストリーム信号処理プロセッサの構成法を明らかにするために、マルチユーザMIMOによるマルチモード受信機を想定し、変復調、誤り訂正、MACを対象に、(1)パイプライン並列処理アルゴリズム、(2)それらを多重に処理可能なストリーム信号処理アーキテクチャ、および、(3)それを構成する高機能メモリ機構と専用エンジンを省電力STP回路により実現することを目的としている。研究初年度にあたる平成28年度には、ストリームを単位として処理を駆動する水準のマクロな並列処理性と、ストリームを構成する要素データに対するプリミティブな細粒度の並列処理性を明示的に記述可能なストリーム駆動プログラムの表記法ならびにその解釈実行規則をストリーム駆動計算モデルとして定式化した。また、ストリーム水準でのマクロなプログラム制御ならびに個々のマクロモジュールの実行に必要なストリームを生成するストリームメモリコア、および、個々のマクロモジュールを細粒度並列に実行可能なデータ駆動型プロセッサコアを連携させるアーキテクチャを考案した。さらに、無線通信処理における変復調の高速化の鍵となる、FFTエンジンに関しては、異種異速度の複数の信号系列を多重に処理可能な専用回路構成を設計し、論理合成後シミュレーションの結果、現状の典型的な無線信号を実時間で多重処理できる見通しを得た。以上のことから、次年度以降の全体設計に向けて、おおむね順調に研究が進捗していると考えている。研究実績の概要にも述べたように、平成28年度に計画していた、(1)ストリーム信号処理のモデル化、(2)ストリーム信号処理プロセッサアーキテクチャの検討、(3)共通処理用専用エンジンのSTP実現法の検討、について、モデル化に基づくアーキテクチャの定式化を完了し、専用エンジンのうちFFTエンジンについては実時間処理可能な回路構成を考案し、一次評価を完了できたため、本研究はおおむね順調に進展していると判断している。本年度は、各共通処理のストリーム駆動プログラムのシミュレーション環境の構築、ならびに、昨年度に設計した専用エンジンを搭載したプロセッサを対象として、実時間タスクスケジュールが可能なハードウェアスケジューラを検討した。一般にOSに実装されるソフトウェアスケジューラは実行時オーバヘッドが大きい。これに対して、今年度に開発したハードウェアスケジューラは、オーバヘッドを極小化して、かつ、STP回路に基づくデータ駆動プロセッサ上での多重処理性能を最大限に引き出せる構成となっている。本スケジューラを搭載したプロセッサを65nmCMOSライブラリを用いて回路合成して、評価したところ、プロセッサ本来のスループット(op./sec.)の劣化がないことを確認できた。研究実績の概要にも述べたように、平成29年度に計画していた、(1)各共通処理のストリーム駆動プログラムのシミュレーション環境の構築、ならびに、(2)ヘテロジニアス無線通信プロセッサLSIの回路設計、を実施した。前者については、複数タスクを多重に処理した場合の性能見積が可能な環境を実装し、現在、実際のLSI回路性能との比較検討を行っている段階である。また、後者については、実時間タスク制御も可能なプロセッサの回路設計を終え、メニーコア化の見通しが得られている状況である。

本研究は、ヘテロジニアス無線通信ネットワークにおける異種・異速度の複数の無線信号系列を多重に処理可能なストリーム信号処理プロセッサの構成法を明らかにするために、マルチユーザMIMOによるマルチモード受信機を想定し、変復調、誤り訂正、MACを対象に、(1)パイプライン並列アルゴリズム、(2)それらを多重に処理可能なストリーム信号処理アーキテクチャ、および、(3)それを構成する高機能メモリ機構と専用エンジンを省電力STP回路により実現することを目的としている。昨年度までに、各共通処理のストリーム駆動プログラムのシミュレーション環境の構築、ならびに、実時間多重処理タスクスケジュールが可能なハードウェアスケジューラを検討した。本年度は、このハードウェアスケジューラを搭載したコアをマルチコア化するための検討を進めた。マルチコア化のために、単一コア用スケジューリングアルゴリズムをEDFからLSTへ変更し、コア間接続網の各スイッチに自律的に緩やかなLSTスケジューリングが可能な回路を搭載する方式を考案し、65nmCMOSライブラリを用いて設計した回路の合成後シミュレーションと自作アーキテクチャシミュレータを併用して評価した。評価の結果、一般的なグローバルスケジューリングでは、コア数の増加に伴ってスケーラブルな性能が得られないが、提案方式では、コア数が増加してもスケジューラビリティを高く維持できることを確認した。さらに、この傾向は、スケジューリングアルゴリズムの精密化/複雑化に応じて、そのオーバヘッドの影響が大きくなり、顕著になることも確認した。研究期間内に予定していたアーキテクチャ検討、論理レベルの回路設計、シミュレーション評価については、おおむね完了しているが、LSIチップ試作による評価には至っていない。平成29年度は、前年度のアーキテクチャレベルの基礎的検討結果ならびに各専用回路エンジンの論理設計結果を受けて、マルチユーザMIMOによるマルチキャリア通信を前提に予備的評価を実施し、その結果に基づいて、ヘテロジニアス無線通信プロセッサLSI全体のレイアウト設計を実施する予定である。現在のところ、東京大学VDEC提供のSOTB65nmプロセスを活用する方向で、回路設計作業を実施する予定である。最終年度には、これまでに完成している専用エンジンならびにプロセッサコアの回路を複数接続したマルチコア構成のLSI回路設計ならびに回路合成後評価を実施する予定である。並行して、メニーコア上でもオーバヘッドなく分散型に優先制御が可能なハードウェアスケジューラの構成法についても、追加的に検討を実施する予定である。本研究で考案したマルチコア構成向きハードウェアスケジューラの評価方法として、当初予定していたLSIチップ試作に代えて、FPGA実装へ変更して、各種実験的評価を実施する予定である。9月の電子情報通信学会
角度分解比熱測定による圧力誘起超伝導体の超伝導対称性の解明

本研究課題の目的は、圧力誘起超伝導に関連した物理の中でも、磁性と共存している超伝導状態の解明とそれに付随する新しい物理の開拓である。UGe_2の圧力下・極低温における角度分解比熱測定については研究代表者が京都大学から名古屋大学に転出したため研究計画の変更し、CeRhIn_5、UGe_2の希釈冷凍機および^3He冷凍機温度域において、圧力下交流磁化率の測定により、圧力誘起超伝導における「磁性と超伝導の共存」はどのようにして起こっているか調べた。CeRhIn_5単結晶を用い、希釈冷凍機および^3He冷凍機温度域において、圧力下交流磁化率の測定を行った。これにより、反強磁性転移および超伝導転移温度の圧力依存性を明らかにした。特に、これまで圧力下でのみ超伝導が発現すると思われていたが、常圧でも転移温度90mKの超伝導転移が表れることが分かった。また、反強磁性および超伝導の二つの転移温度の圧力依存性を定量的に解析することにより、超伝導と反強磁性が波数空間で互いに競合的であることを指摘した。UGe_2単結晶を用いた同様の実験からは、圧力誘起超伝導の相図が静水圧性に敏感で1あることが分かり、ここから「磁性と超伝導の共存」の状態に関する情報が今後引き出せると考えている。本研究課題の目的は、圧力誘起強磁性超伝導に関連した物理の中でも、磁性と共存している超伝導状態の解明とそれに付随する新しい物理の開拓である。[1]交流法・緩和法の併用が可能な高圧下比熱測定セルを開発し、極低温(希釈冷凍機温度)における比熱測定装置の開発を行う。[2]UGe_2の圧力誘起強磁性超伝導における超伝導対称性を研究する。さらに、スピン三重項超伝導や自己誘導渦糸状態・不均一超伝導状態(FFLO状態)の可能性を圧力・温度・磁場をパラメターとして探索し、新しい超伝導状態の発見・解明を目指す。研究代表者が京都大学から名古屋大学に転出したため、研究計画の変更が必要となった。特に研究代表者が京都大学に在籍時に開発した「角度分解比熱測定装置」を以前のように使用することができなくなったため本文の最後に記述したような計画の変更が必要になった点を除けば、異動などによる時間のロスを考えても順調に計画を進めることができている。本年度の研究実施計画である、「(1)高圧下における比熱の超精密測定のために、試料の比熱のみを測定できる交流法・緩和法の併用が可能な銅ベリリウム製クランプ型(<2GPa)の高圧下比熱測定セル・比熱測定装置を開発。」については実験環境を整えることができ、順調に開発を進められていると考えている。「(2)重い電子系金属間化合物UGe_2の単結晶育成。」については名古屋大学理学研究科の佐藤憲昭との共同研究によりUGe2の純良単結晶を準備することができた。「(3)UGe2の圧力下・極低温における角度分解比熱測定。」については研究代表者が京都大学から名古屋大学に転出したため、研究計画の変更が必要となると考えられる。今後の方針として、京都大学との共同研究や圧力下の極低温比熱測定をさらに進めて異方性の測定から超伝導対称性の決定にアプローチするということを考えている。
積層フェリ磁性膜の微細加工と高密度記憶素子への応用

本研究では,積層フェリ磁性膜および交換結合二層膜の微細加工とその磁区構造の観察を行なうとともに,X線顕微鏡を利用した微小磁区観察にについて検討を行った.(1)極薄Ruスペーサ層を有する積層フェリ膜を作製し,その磁気特性を調べた.成膜条件を最適化し,大きな層間反強磁性結合を示す積層フェリ膜を作製できた.(2)ビーム径約100nmのGaイオンビームを利用して磁性薄膜を正方形,長方形および円形,楕円形に微細加工を行い,磁気力顕微鏡(MFM)により磁区構造を観察した.NiFe(20nm)/Ru(0.3nm)/NiFe(10nm)積層フェリ素子の磁区構造は加工した素子形状・寸法の範囲内で還流磁区構造を示し,大きな反磁界の存在を示す結果となった.一方,両磁性層の膜厚をほぼ等しくしたNiFe(12nm)/Ru(0.3nm)/NiFe(10nm)素子では,高アスペクト比の素子では単磁区構造をとり,積層フェリ構造とすることにより安定に単磁区状態を作り出せる可能性があることが分かった.(3)どの程度微小な磁区が安定に存在しうるかを調べるため,磁界変調によって記録した光磁気記録の微小な磁区をX線顕微鏡によって観察した.組成の異なる磁性膜上に孤立磁区のマーク長を100nmから,30nmまで変化させて記録した媒体について観察したところ,補償組成の媒体で30nmの記録に対して孤立磁区が形成されていることが分かった.Huthモデルに基づくシミュレーションで観察された記録特性が説明できることが分かった.本研究では,積層フェリ磁性膜および交換結合二層膜の微細加工とその磁区構造の観察を行なうとともに,X線顕微鏡を利用した微小磁区観察にについて検討を行った.(1)極薄Ruスペーサ層を有する積層フェリ膜を作製し,その磁気特性を調べた.成膜条件を最適化し,大きな層間反強磁性結合を示す積層フェリ膜を作製できた.(2)ビーム径約100nmのGaイオンビームを利用して磁性薄膜を正方形,長方形および円形,楕円形に微細加工を行い,磁気力顕微鏡(MFM)により磁区構造を観察した.NiFe(20nm)/Ru(0.3nm)/NiFe(10nm)積層フェリ素子の磁区構造は加工した素子形状・寸法の範囲内で還流磁区構造を示し,大きな反磁界の存在を示す結果となった.一方,両磁性層の膜厚をほぼ等しくしたNiFe(12nm)/Ru(0.3nm)/NiFe(10nm)素子では,高アスペクト比の素子では単磁区構造をとり,積層フェリ構造とすることにより安定に単磁区状態を作り出せる可能性があることが分かった.(3)どの程度微小な磁区が安定に存在しうるかを調べるため,磁界変調によって記録した光磁気記録の微小な磁区をX線顕微鏡によって観察した.組成の異なる磁性膜上に孤立磁区のマーク長を100nmから,30nmまで変化させて記録した媒体について観察したところ,補償組成の媒体で30nmの記録に対して孤立磁区が形成されていることが分かった.Huthモデルに基づくシミュレーションで観察された記録特性が説明できることが分かった.本年度は,スパッタリング成膜装置と真空一貫で連結した集束イオンビーム加工装置を利用した磁性薄膜の微細加工とその磁区構造の観察を行なうとともに,X線顕微鏡を利用した微小磁区観察に取り組み,下記の結果を得た。(1)ビーム径約100nmのGaイオンビームを利用して磁性薄膜を正方形および円形に微細加工を行い,磁気力顕微鏡(MFM)により磁区構造を観察した。NiFe単層膜は,膜厚が10nm以下の場合には,全く磁区が観察されなかった。これは,単磁区構造を取っているためか,MFMの分解能以下の磁区構造を取っているためと考えられるが,詳細は今のところ不明である。膜厚が15nmを越えた場合には,還流型の磁区構造を取っていることがMFM像から明瞭に観察された。NiFe/MnIr交換結合膜の場合にも,同様な還流型の磁区構造が観察され,反強磁性層の存在による大幅な磁区構造の変化は見られかった。ただ,NiFe層が20nm以下で,MnIr層が20nmの場合には,3μm角の磁性体の磁区は,磁界を加えることによって,還流型から多磁区構造へと変化した。交換異方性を示すような積層順の膜についても現在,検討を進めている。(2)どの程度微小な磁区が安定に存在しうるかを調べるため,磁界変調によって記録した光磁気記録の微小な磁区をX線顕微鏡によって観察した。記録磁区の幅を1μmから,0.05μmまで変化させて記録した磁性膜を基板より剥して観察したところ,0.1μまでは,きれいな磁区パターンが記録されていることが分かった。0.05μmの場合には,周期構造は確認できるものの,パターンに乱れが観察された。本年度は,スパッタリング成膜装置と真空一貫で連結した集束イオンビーム加工装置を利用した磁性薄膜の微細加工とその磁区構造の観察を行なうとともに,X線顕微鏡を利用した微小磁区観察に取り組み,下記の結果を得た.(1)極薄

Ruスペーサ層を有する積層フェリ膜を作製し,その磁気特性を調べた.成膜条件を最適化し,大きな層間反強磁性結合を示す積層フェリ膜を作製できた.(2)ビーム径約100nmのGaイオンビームを利用して磁性薄膜を正方形,長方形および円形,楕円形に微細加工を行い,磁気力顕微鏡(MFM)により磁区構造を観察した.NiFe(20nm)/Ru(0.3nm)/NiFe(10nm)積層フェリ素子の磁区構造は加工した素子形状・寸法の範囲内で還流磁区構造を示し,大きな反磁界の存在を示す結果となった.一方,両磁性層の膜厚をほぼ等しくしたNiFe(12nm)/Ru(0.3nm)/NiFe(10nm)素子では,高アスペクト比の素子では単磁区構造をとり,積層フェリ構造とすることにより安定に単磁区状態を作り出せる可能性があることが分かった.(3)どの程度微小な磁区が安定に存在しうるかを調べるため,磁界変調によって記録した光磁気記録の微小な磁区をX線顕微鏡によって観察した.組成の異なる磁性膜上に孤立磁区のマーク長を100nmから,30nmまで変化させて記録した媒体について観察したところ,補償組成の媒体で30nmの記録に対して孤立磁区が形成されていることが分かった.Huthモデルに基づくシミュレーションで観察された記録特性が説明できることが分かった.
認知症高齢者のインフォームド・ケアに向けた多職種連携支援ツールの開発と検討

超高齢社会では老年期が一層長期化し、中でも認知症高齢者へのケアを社会全体で支え合う仕組み作りが喫緊の課題となっている。認知症高齢者の個別性に着目した実践と研究のシステマティックレビューから、インフォームド・ケアを定義する。次に高齢者から自伝的記憶を聴き取って、ケアに活かすためのアプリケーションソフトを開発する。これにより、その人の思いや生き方を理解することが出来、生活場所の変化や、認知症の進行など一層介護を要する状態となった場合でも、個別性を熟知した上でのケアに役立てられる。さらに、協働していくケア実施者と高齢者自身からの評価と効果を質と量の両データから混合研究法を用いて包括的に検討する。
ウイルス感染病態の進行におけるヘパラン硫酸とヘパラナーゼ

本研究課題の目的は「ウイルス感染機構と、その後に生じる上皮組織の障害機構を解明し、これを阻害する薬理学的手法を見出す」ことである。ウイルス感染機構についての独自の視点として、ヘパラン硫酸がインフルエンザウイルスの感染過程を何らかの形で調節することを予備的に見出していたが、詳細は不明であった。そこで、ヘパラン硫酸のコアタンパク質であるシンデカン-1、-2についてcrispr-Cas9による遺伝子ノックアウト細胞を得るためのベクターを構築し、平成30年度はベクターを導入した細胞集団からクローンを確立し、ここから両アレルに変異をもちシンデカン-1遺伝子の発現を欠くノックアウト細胞を選別した。この細胞の表面におけるシンデカン-1タンパク質の発現は確かに消失していたが、意外なことに、ヘパラン硫酸の発現はむしろ上昇しており、これに伴ってインフルエンザウイルスの感染効率も上昇した。一方、ウイルス感染に伴う上皮細胞死の検討に際して、感染時に上皮細胞内で発現上昇することが知られているヘパラナーゼ遺伝子に着目した。上皮細胞株をヘパラナーゼ阻害物質で処理したところ、増殖抑制ならびに低血清時における細胞死を誘導することを新たに見出した。この事実は、ヘパラナーゼの発現が細胞の生存や組織修復に関わる可能性を示唆する。生体内で外因的なヘパラナーゼを保持する細胞としてマスト細胞が挙げられる。マスト細胞は前駆体タンパク質を優先して取り込むが、取り込まれにくい成熟体が共存する条件で、取り込み受容体となるヘパラン硫酸の発現が低下することを見出した。また、この取り込みはヘパラナーゼ阻害物質で抑制された。取り込みに関わるヘパラン硫酸がシンデカン-4によって提示されることを、遺伝子ノックダウンの実験で示した。平成30年度には当初の目標どおり、特定のシンデカン遺伝子を欠く細胞の取得に成功した。しかしこのシンデカン分子は細胞表面におけるヘパラン硫酸の発現に関与するコアタンパク質ではなかったと考えられ、「ヘパラン硫酸」と感染の関係についての実験的検証ができなかった。この点はさらに検討を要する。また、個体レベルでヘパラン硫酸とヘパラナーゼが感染に関与するか否かについて、ヘパラナーゼ阻害物質を投与したマウスに対する感染実験による検証を計画していた。しかしながら、この実験を担当する予定であった研究分担者・山本博士の研究室(順天堂大)が老朽化に伴う移転を余儀なくされた。このため、感染実験の実施が4ヶ月近くにわたって困難な状態となり、研究の進行が遅れた。前半の「ウイルスの上皮細胞感染におけるヘパラン硫酸の関与」については、引き続きシンデカン遺伝子のノックアウト細胞もしくは発現抑制細胞を作製することにより、硫酸化糖鎖を提示するコアタンパク質としてどの分子が重要であるのか、あるいは硫酸化糖鎖自体の発現があれば十分であるのか、という点を明確にする。ヘパラン硫酸の関与について、感染におけるウイルス吸着・複製・出芽などの過程のうち、どの過程の調節にヘパラン硫酸が関与するのかについても検討する。本研究課題が開始された後、平成28年になって、細胞側が易感染状態に移行するためのスイッチとしてヘパラナーゼの発現上昇を位置付けた論文が報告された。この視点から感染成立におけるヘパラン硫酸の切断の意義についてインフルエンザウイルスを題材に考察を深める。後半の「組織修復におけるヘパラナーゼの関与」について、個体レベルにおけるヘパラナーゼの関与を阻害物質を投与する系で検討する。ヘパラナーゼ阻害物質の合成は既に研究分担者・安達博士によって完了している。ヘパラナーゼ発現を欠損するノックアウト細胞、ヘパラナーゼ阻害物質を用いて、組織修復時の細胞増殖をヘパラナーゼが制御する機構を細胞周期制御とオートファジーの立場から解明する。マスト細胞へのヘパラナーゼ取り込みについて、「活性を持たないヘパラナーゼ変異体」を調製済みであり、この変異体タンパク質の取り込み過程の検討を介して、硫酸化糖鎖の切断が取り込みのオンオフを制御する可能性を検証する。併せて、近年見出したヘパラナーゼの内在性阻害物質が感染の場において発現するのか、研究代表者を中心に検討する。本研究課題の目的は、「ウイルス感染機構と、その後に生じる上皮組織の障害機構を解明し、これを阻害する薬理学的手法を見出す」ことである。平成29年度はインフルエンザウイルス感染において感染調節を行うヘパラン硫酸のコアタンパク質の同定を目指した。また、組織修復の場におけるヘパラナーゼの発現調節機構と活性抑制がもたらす影響について検討した。平成28年度の実績を受け、硫酸化糖鎖の提示に関わるコアタンパク質の同定を目指した。mRNAの発現解析の結果、肺上皮細胞におけるシンデカン-1、-2、-4の発現を認めた。このうち、シンデカン-1、-2を欠損する細胞の構築を試みた。研究分担者・山本博士と共同して、crispr-Cas9による遺伝子ノックアウト細胞を得るためのベクターの構築に成功し、ヒト肺上皮細胞株A549へのベクター導入を完了した(発現欠損クローンの取得は平成30年度に計画中)。研究分担者・安達博士と共同して、肺組織の組織修復におけるヘパラナーゼの関与を検討した。上皮細胞の増殖がヘパラナーゼ阻害剤の添加によって抑制されることを平成28年度に見出した。これは細胞周期制御タンパク質の発現上昇を介する現象であることを新たに示した。一方、肺組織に存在し、ヘパラナーゼを阻害する内在性物質の同定に新たに成功した。生体内で組織修復に関わるマスト細胞はヘパラナーゼを発現するが、これに対し、in vitroで培養した骨髄由来マスト細胞では、分泌顆粒内のヘパラナーゼ発現は検出されなかった。