hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
核反応を用いた3次元分散中性子ジェネレーターシステムの研究

本研究では、原子炉から発生するガンマ線及び熱中性子線を種に高速中性子を他方向に発生させ、設置位置可変の分散型中性子ジェネレータを新たに開発する事を目的とする。そこで、LiF及びPbからなる中性子ジェネレータより発生する高計数率の中性子及び除去すべきバックグラウンドであるγ線を2次元で計測するシステムを構築した。当システムは、中性子・ガンマ線検出器、マルチチャンネルデータ計測器、可視化部からなる。線源及びコリメータを使用して当システムの空間分解能を評価し、本実験に向けた性能を実証することに成功した。本研究では、原子炉から発生するガンマ線及び熱中性子線を種に高速中性子を他方向に発生させ、設置位置可変の分散型中性子源を新たに開発する。これによる原子炉からの中性子ビームを従来の一方向から多元的なものに進化させ、高度化した革新的中性子照射場の実現を目的とする。具体的には、大型中性子源から得られる熱中性子は高エネルギーガンマ線と中性子と分けられることなく導管によって引き出されるため、これらγ線成分が下流装置に対して深刻なバックグラウンドとなりデータを劣化させ、同時に装置自体の放射線損傷を引き起こす。このバックグラウンドγ線を如何に除去するかが極めて重要な問題であった。本研究ではこれらのγ線バックグラウンド問題を解決し"きれいな"中性子線を生成すると共に、中性子ビームを従来の一方向から多次元的なものに進化させ原子炉からのビーム下流域であれば場所によらず、実験ごとに中性子ビームサイズを最適化し、試料位置でさまざまな角度からの中性子照射が可能である「3次元分散中性子ジェネレーターシステム」の開発を目的とする。そこで本年度は、照射場中の高計数率中性子及びγ線の3次元角度分布計測システムを構築した。線源及びコリメータを使用して当システムの空間分解能を評価し、本実験に向けた性能を検証した。さらに、本実験である「中性子照射場中の高計数率中性子及びγ線の3次元角度分布計測」に向け準備を進め、実施に問題ない状態である(中性子源を利用した3月末のビームタイムが延期)。本実験は大型中性子源からの中性子量が必須であるため、施設再稼働後の実験再開に向け準備を進めている。そこで本年度は、照射場中の高計数率中性子及びγ線の3次元角度分布計測システムを構築し、基本的な性能を検証した。線源及びPbコリメータを使用したテストにより、中性子については1mmの空間分解能で2次元計測可能であることが分かった。さらに、本測定である「中性子照射場中の高計数率中性子及びγ線の3次元角度分布計測」に向け準備を進め実施に問題ない状態である。3月末のビームタイムが延期になったが、稼働後に本実験の予定である。
モデリングによるキンク形成・強化のメカニズム解明

本年度は,最終目標であるミルフィーユ構造におけるキンク形成・強化のメカニズム解明に向けて,主として手法の構築・検証,計算機コードや計算機環境の整備を実施し,比較的単純なモデルを用いてこれらの有効性を検証した.具体的には,以下の5項目について研究を遂行した.(1) Mg系ミルフィーユ構造のキンク形成の原子レベル解析を実施するための準備として,統計力学と遷移状態理論を援用した加速分子動力学法を構築し,本手法を実現するための計算機コードの整備を進めた.本年度は初期解析として純Mgを対象とし,キンク界面との類似性が指摘されている{11-2n}双晶に注目した塑性変形素過程解析を行った.(2) Mg基LPSO構造の形成メカニズムならびにキンク界面の構造的特徴と化学的性質を明らかにするため,大規模第一原理計算を活用してMg中のキンクの原子構造および溶質原子との相互作用を評価した.(3)メゾスケールにおけるキンク形成・強化のメカニズム解明を目的に,高次勾配結晶塑性論を導入したメッシュフリー解析手法を新たに構築し,キンクおよびその周辺の変形場および応力場を数値解析によって評価した.(4)多結晶体におけるキンク帯形成機構解明を目的として,Mg基LPSO構造一方向凝固材の圧縮負荷を模擬した結晶塑性有限要素解析を実施した.その結果,単純な加工硬化則を仮定した解析においても,先行研究において実験的に確認されている変形挙動を定性的に再現可能であることを確認した.(5) Mg系ミルフィーユ構造における溶質元素クラスター間相互作用の解明を目的として,Mg中のY-Niクラスター間相互作用に関する大規模第一原理計算を試行した.その結果,長距離側でわずかに安定となるクラスター間距離が存在することを見出した.研究を遂行するにあたり,「キンク形成原子論解析用並列計算機」(大阪大学),「キンク構造電子論解析用データ可視化計算機」(日本原子力研究開発機構),「キンク形成マルチスケール解析用並列計算機」(佐賀大学),「キンク形成結晶塑性解析用並列計算機」(熊本大学)を導入し,研究基盤を整備した.なお,本年度は関西国際空港の冠水に伴う物流停止の影響で並列計算機の調達・納品が遅れたことから(運用開始:平成30年12月),当初予定した計算モデルの規模・種類を既存設備で解析可能な範囲に変更し,併せて研究計画を調整した.また,キンクの原子構造およびキンクを伴う力学特性の解析に際して,研究が密接に関連するA02班内およびA03班の関連研究者間で研究会を計4回実施し,実験的知見に基づく結晶幾何学的モデルや応力ーひずみ特性等の情報提供を受けるとともに,計算材料科学の立場から検証が必要なモデルケースおよび物性値に関して議論・検討した.また,国内の関連学協会において積極的に発表・議論することに加えて,異分野学会主催の研究会等の機会を活用して情報発信を行うなど,研究成果の広報活動を展開した.次年度は,初年度に構築した研究基盤に立脚し,以下に挙げる課題に取り組むことで研究を推進する.これらは,Mg系ミルフィーユ構造におけるキンク形成・強化のメカニズムを解明するための重要な因子であり,他班と連携研究を進める上での基盤的知見となる.(1)加速分子動力学法等の原子シミュレーションを活用したMg系ミルフィーユ構造の塑性変形素過程の温度・応力依存性の評価,ならびにキンクの幾何学的特徴を有した界面の形成過程に関する原子論的情報の獲得.(2)大規模第一原理計算を活用した溶質原子による転位芯のトラップ効果の評価,ならびに溶質偏析によるキンク界面と転位の相互作用の変化に関する電子論的検討.(3)高次勾配結晶塑性論に基づくメッシュフリー解析手法を活用したキンク形成の再現,ならびにキンク帯の介在による強化に関する定量的検討.(4)結晶塑性有限要素法を活用したMg基LPSO相多結晶体の系統的変形解析の実施とキンク帯形成の支配因子の抽出,ならびに実験結果との比較を通じた応力ーひずみ挙動,変形帯の形成挙動等に関する定量的検討.(5)大規模第一原理計算を活用したMg基LPSO構造における溶質クラスター間相互作用の系統的解析の実施,ならびに構造安定性に関する熱力学的情報の獲得.本年度は,最終目標であるミルフィーユ構造におけるキンク形成・強化のメカニズム解明に向けて,主として手法の構築・検証,計算機コードや計算機環境の整備を実施し,比較的単純なモデルを用いてこれらの有効性を検証した.具体的には,以下の5項目について研究を遂行した.(1) Mg系ミルフィーユ構造のキンク形成の原子レベル解析を実施するための準備として,統計力学と遷移状態理論を援用した加速分子動力学法を構築し,本手法を実現するための計算機コードの整備を進めた.本年度は初期解析として純Mgを対象とし,キンク界面との類似性が指摘されている{11-2n}双晶に注目した塑性変形素過程解析を行った.(2) Mg基LPSO構造の形成メカニズムならびにキンク界面の構造的特徴と化学的性質を明らかにするため,大規模第一原理計算を活用してMg中のキンクの原子構造および溶質原子との相互作用を評価した.(3)メゾスケールにおけるキンク形成・強化のメカニズム解明を目的に,高次勾配結晶塑性論を導入したメッシュフリー解析手法を新たに構築し,キンクおよびその周辺の変形場および応力場を数値解析によって評価した.(4)多結晶体におけるキンク帯形成機構解明を目的として,Mg基LPSO構造一方向

凝固材の圧縮負荷を模擬した結晶塑性有限要素解析を実施した.その結果,単純な加工硬化則を仮定した解析においても,先行研究において実験的に確認されている変形挙動を定性的に再現可能であることを確認した.(5) Mg系ミルフィーユ構造における溶質元素クラスター間相互作用の解明を目的として,Mg中のY-Niクラスター間相互作用に関する大規模第一原理計算を試行した.その結果,長距離側でわずかに安定となるクラスター間距離が存在することを見出した.研究を遂行するにあたり,「キンク形成原子論解析用並列計算機」(大阪大学),「キンク構造電子論解析用データ可視化計算機」(日本原子力研究開発機構),「キンク形成マルチスケール解析用並列計算機」(佐賀大学),「キンク形成結晶塑性解析用並列計算機」(熊本大学)を導入し,研究基盤を整備した.なお,本年度は関西国際空港の冠水に伴う物流停止の影響で並列計算機の調達・納品が遅れたことから(運用開始:平成30年12月),当初予定した計算モデルの規模・種類を既存設備で解析可能な範囲に変更し,併せて研究計画を調整した.また,キンクの原子構造およびキンクを伴う力学特性の解析に際して,研究が密接に関連するA02班内およびA03班の関連研究者間で研究会を計4回実施し,実験的知見に基づく結晶幾何学的モデルや応力ーひずみ特性等の情報提供を受けるとともに,計算材料科学の立場から検証が必要なモデルケースおよび物性値に関して議論・検討した.また,国内の関連学協会において積極的に発表・議論することに加えて,異分野学会主催の研究会等の機会を活用して情報発信を行うなど,研究成果の広報活動を展開した.次年度は,初年度に構築した研究基盤に立脚し,以下に挙げる課題に取り組むことで研究を推進する.これらは,Mg系ミルフィーユ構造におけるキンク形成・強化のメカニズムを解明するための重要な因子であり,他班と連携研究を進める上での基盤的知見となる.(1)加速分子動力学法等の原子シミュレーションを活用したMg系ミルフィーユ構造の塑性変形素過程の温度・応力依存性の評価,ならびにキンクの幾何学的特徴を有した界面の形成過程に関する原子論的情報の獲得.(2)大規模第一原理計算を活用した溶質原子による転位芯のトラップ効果の評価,ならびに溶質偏析によるキンク界面と転位の相互作用の変化に関する電子論的検討.(3)高次勾配結晶塑性論に基づくメッシュフリー解析手法を活用したキンク形成の再現,ならびにキンク帯の介在による強化に関する定量的検討.(4)結晶塑性有限要素法を活用したMg基LPSO相多結晶体の系統的変形解析の実施とキンク帯形成の支配因子の抽出,ならびに実験結果との比較を通じた応力ーひずみ挙動,変形帯の形成挙動等に関する定量的検討.(5)大規模第一原理計算を活用したMg基LPSO構造における溶質クラスター間相互作用の系統的解析の実施,ならびに構造安定性に関する熱力学的情報の獲得.
冠水耐性遺伝子と浮稲性遺伝子を併せ持つ野生イネ種の洪水に対する応答

O. longistaminataの複数の系統を用いてSKs遺伝子およびSUB1A遺伝子の配列決定を行った。O. longistaminataのSK1遺伝子のアミノ酸配列は,O. sativaの遺伝子と比較してその相同性は95.696.3%であり, SK2遺伝子では90.695.4%,SUB1A遺伝子では96.5%であり,すべての遺伝子がO. sativaの機能型遺伝子との相同性が高く,洪水条件下でO. sativa種の浮稲や冠水耐性イネと同様の機能を有している可能性を示唆した。次に,O. longistaminataの地下茎由来の成熟植物体を用いて,水位上昇処理を行った結果,供試したすべての系統でバングラデシュの浮稲品種と同等かそれ以上の節間の伸長促進を示し,浮稲性を示すことが明らかになった。さらにSKs遺伝子の発現解析を行ったところ,節間部位で発現の誘導が認められた。分げつ由来の幼植物体を用いて,冠水処理を行ったところ,明確に冠水耐性を示す系統はなかった。申請段階では,AAゲノムを持つ5種の野生イネ103系統のDNAを分析した結果, SUB1AとSK1/2遺伝子を併せ持つ系統がO. rufipogon, O. longistaminata,O. meridionalisに複数系統存在することを明らかにしていたが,これが野生イネ全般にいえることなのかどうかを調査するため,さまざまなゲノム組成の野生イネとO. glaberrimaを含む220系統を用いて,SUB1AとSK1/2遺伝子をさらにスクリーニングした。O. glaberrimaの1系統において,冠水耐性遺伝子OsSUB1Aと配列が全く同じSUB1A遺伝子を持つものが発見され,この遺伝子の機能について解析を行った。これらの調査は当初の予定になかったため,少し研究が遅れ気味であったが,現在では概ね順調に進展している。2019年度は野生イネの実生を用いて実験する予定であったので,国立遺伝学研究所から入手した野生イネの種子の増殖を2018年度に図ったが,O. meridionalisの数系統からは種子が得られたが,O. rufipogonからは実験に必要な稔実種子を得ることができなかった。また,株分けで入手したO. longistaminataを短日処理を行うことで開花誘導し,種子を得ることを数度試みたが,開花はした系統はいくつかあったが種子を得られた系統はひとつもなかった。そこで今後の実験では,O. meridionarlisについての研究は得られた種子を用い,O. longistaminataに関しては栄養繁殖したものを用いて,当初の研究計画に沿って行う方針である。まだ種子が得られていないO. meridioalisとO. rufipogonのいくつかの系統に関しては,前年に引き続き種子の増殖を図り,2020年度の研究に備える。

まだ種子が得られていないO. meridioalisとO. rufipogonのいくつかの系統に関しては,前年に引き続き種子の増殖を図り,2020年度の研究に備える。十分な植物体数が得られなかったため,エチレン,低酸素,ジベレリンによる節間の伸長応答応答と遺伝子の発現の研究は次年度行うことに変更した。そのため,翌年度分として請求した助成金と合わせて使用することとした。
イソブチレンー水ー第三ブチルアルコ-ル系ケミカルヒ-トポンプの開発

目的はおよそ373K以下の低温熱源を昇温再利用するために、イソブチレン/水/第三ブチルアルコ-ル反応系を用いたケミカルヒ-トポンプを開発することである。本年度は速度論的検討より本ヒ-トポンプシステムの性能を評価した。(1)イソブチレン水和反応速度の測定イソブチレン水和反応を陽イオン交換樹脂触媒を用いて本ヒ-トポンプに必要な反応条件で速度を測定した。測定結果より、反応はLangmuirーHinshelwod機構にもとずく表面反応律速とイソブチレン、水の競争吸着で説明できた。測定結果をもとに反応速度式を提出した。(2)第三ブチルアルコ-ル脱水反応速度の測定第三ブチルアルコ-ル脱水反応を陽イオン交換樹脂触媒によって、本ヒ-トポンプに必要な反応条件で行い反応速度を測定した。測定結果より、反応はイソブチレン水和反応の逆反応としてLangmuirーHinshelwod機構で説明できた。(3)本ケミカルヒ-トポンプシステムの速度論的検討得られた両反応速度式をもとにシステムの速度論的検討を行った。吸熱・発熱操作を各1回行ったときの1サイクルあたりの両反応の所要時間と熱出力を計算した。その結果、まず吸熱・発熱反応所要時間の比は810吸熱反応に時間がかかった。この吸熱反応の律速性を克服するために連続式システムを提案した。ついで発熱反応器からの熱出力速度、および蓄熱量は既往のヒ-トポンプ、蓄熱材と同程度かそれ以上であった。以上より、このシステムは熱需要に対して柔軟に対応ができ、かつ高効率に熱変換が可能であることが明らかになった。
ホスホリパーゼD(PLD)の活性制御機構と細胞活動における役割

新規情報変換酵素ホスホリパーゼD(PLD)は分泌応答などの迅速応答から、細胞の増殖・分化といった中長期的応答にまで関与していることが示唆され多大な注目を集めているが、精製の困難さからその性状の解析は遅れていた。1995年末にFrohman博士ら(ニューヨーク州立大)により、最初の哺乳動物PLDとしてヒトPLD(hPLD1)遺伝子がクローニングされ、最近我々はHL60細胞のhPLD1遺伝子を解析する過程でalternative splicingを世界に先駆けて見いだし、また類似した別の遺伝子(hPLD2)の存在にも気がついた。ラット褐色細胞腫PC12細胞でも同様に2種以上の遺伝子が存在することを確認し、PC12細胞ライブラリーからrPLD1、rPLD2をクローニングし、FIS法で遺伝子座を決定した。また、HL60細胞、PC12細胞、ラットグリオーマC6細胞で分化誘導あるいはアポトーシス誘導時にPLD mRNAの発現パターンが変動することを明らかにした。一方、ブタノールやエタノールあるいはプロプラノールといったPLDからホスファチジン酸、ジアシルグリセロール産生を抑制する試薬により、増殖因子刺激時の転写因子c-fos、c-junの発現が阻害されることから、PLDは増殖因子によるシグナル伝達経路に深く関与していることを明らかにした。また、PLDの活性化メカニズムについても検討を加え、分化HL60細胞では走化性因子によるPLD活性化にホスファチジルイノシトール3キナーゼが関与していることを示し、その下流でチロシンキナーゼが機能していることを示唆する結果を得た。さらに、PC12細胞では過酸化水素(H_2O_2)かチロシンリン酸化を介してPLDを活性化することを示した。今後は、さまざまなPLD変異体を発現した培養細胞を作成し、細胞増殖・癌化、分化に対するPLDの役割を明らかにする予定である。1995年末にFrohman博士ら(ニューヨーク州立大)により、最初の哺乳動物PLDとしてヒトPLD(hPLD1)遺伝子がクローニングされ、最近我々はHL60細胞のhPLD1遺伝子を解析する過程でalternative splicingを世界に先駆けて見いだした。また、類似した別の遺伝子(hPLD2)の存在にも気がついた。ラット褐色細胞腫PC12細胞でも同様に2種以上の遺伝子が存在することを確認し(hPLD1に相当するrPLD1にはやはりalternative splicingがみられる)、現在PC12細胞ライブラリーからrPLD1、rPLD2をクローニングをほぼ終えた。また、degenerate primersを用いたRT-PCR法により新規PLD遺伝子の探索を行っている。HL60細胞、PC12細胞、ラットグリオーマC6細胞で分化誘導によりPLD mRNAの発現パターンが変動するという知見を得ており、現在発現パターンの確認とともに、PLD活性の変化を検討中である。一方、手術により摘出されたヒトガン組織や種々の培養細胞でPLD mRNAの発現パターンについても検討している。まだ結論するには時期尚早であるが、腺ガン、扁平上皮ガンなど組織型により、また細胞の悪性度により発現パターンに一定の傾向がみられる。また、悪性度の高い脳腫瘍グラオブラストーマの細胞株ではhPLD1に点突然変異があることを見出し、摘出組織での変異を現在検討している。新規情報変換

酵素ホスホリパーゼD(PLD)は分泌応答などの迅速応答から、細胞の増殖・分化といった中長期的応答にまで関与していることが示唆され多大な注目を集めているが、精製の困難さからその性状の解析は遅れていた。1995年末にFrohman博士ら(ニューヨーク州立大)により、最初の哺乳動物PLDとしてヒトPLD(hPLD1)遺伝子がクローニングされ、最近我々はHL60細胞のhPLD1遺伝子を解析する過程でalternative splicingを世界に先駆けて見いだし、また類似した別の遺伝子(hPLD2)の存在にも気がついた。ラット褐色細胞腫PC12細胞でも同様に2種以上の遺伝子が存在することを確認し、PC12細胞ライブラリーからrPLD1、rPLD2をクローニングし、FISH法で遺伝子座を決定した。また、HL60細胞、PC12細胞、ラットグリオーマC6細胞で分化誘導あるいはアポトーシス誘導時にPLDmRNAの発現パターンが変動することを明らかにした。一方、ブタノールやエタノールあるいはプロプラノロールといったPLDからホスファチジン酸、ジアシルグリセロール産生を抑制する試薬により、増殖因子刺激時の転写因子c-fos、c-junの発現が阻害されることから、PLDは増殖因子によるシグナル伝達経路に深く関与していることを明らかにした。一方、PLDの活性化メカニズムについても検討を加え、分化HL60細胞では走化性因子によるPLD活性化にホスファチジルイノシトール3キナーゼが関与していることを示した。また、PC12細胞では過酸化水素(H_2O_2)がチロシンリン酸化を介してPLDを活性化することを示した。今後は、さまざまなPLD変異体を発現した培養細胞を作成し、細胞増殖・癌化、分化に対するPLDの役割を明らかにする予定である。
HTLVーI抗体陽性者の長期追跡

成人T細胞白血病(ATL)はレトロウィルスHTLVーI感染によって起こる疾患で九州、沖縄その他に多発している。多発地域ではHTLVーIのキャリアが多数存在する。本研究は日本国内の多発地域の臨床研究者と疫学専門家の合同により推進されているプロジェクトである。キャリアの一部が数十年という長い潜伏期間を経て発症することから、ウイルス感染以外に多くの因子がATLの発症に関与すると考えられている。本研究の目的は、HTLV抗体陽性者を長期間追跡することにより、感染から発症に至る間に生体内で進行する変化と、それに関与する因子を解析することにある。本年度は、(1)HTLVーI抗体陽性者の長期追跡、(2)抗P40^<tax>抗体の意義、母児感染について、(3)沖縄県のATL発症状況、(4)生体内におけるHTLVーI感染Tリンパ球の特性の解析、(5)HTLVーI感染と末梢神経障害、(6)ATLとHAM/TSPのHLAタイプに連鎖した免疫機能の解析、(7)HTLVーI陽性率の経時変化のシミュレ-ション、(8)腎透析患者におけるHTLVーI抗体陽性率、(9)HTLVーI抗体陽性者にみられた多発性筋炎に関する研究、(10)日本以外のHTLVーI感染疫学およびATL、HAM/TSPの発症状況について成人T細胞白血病(ATL)はレトロウィルスHTLVーI感染によって起こる疾患で九州、沖縄その他に多発している。本年度は、(1)HTLVーI抗体陽性者の長期追跡、(2)抗P40^<tax>抗体の意義、母児感染について、(3)沖縄県のATL発症状況、(4)生体内におけるHTLVーI感染Tリンパ球の特性の解析、(5)HTLVーI感染と末梢神経障害、(6)ATLとHAM/TSPのHLAタイプに連鎖した免疫機能の解析、(7)HTLVーI陽性率の経時変化のシミュレ-ション、(8)腎透析患者におけるHTLVーI抗体陽性率、(9)HTLVーI抗体陽性者にみられた多発性筋炎に関する研究、(10)日本以外のHTLVーI感染疫学およびATL、HAM/TSPの発症状況について
人工真皮-表皮培養系を用いた実験的アミロイド生成に関する研究

剥離表皮の培養と培養期間の設定30歳から60歳の正常ヒト皮膚をデスパーゼによって処理し,表皮と真皮を分離した.それらの表皮をマトリゲル人工真皮上でKGM培養液中で培養し,3日,7日,14日後に組織学的,免疫組織学的に観察した.3日目までは剥離表皮は生着している様に見えたが7日目以上では変性,死滅していた.3日目の培養表皮の下面には所々に4型コラーゲンの反応性が観察された.培養表皮-人工真皮境界部に抗アミロイドPコンポーネント抗体による反応性は認められなかった.皮膚アミロイド症患者表皮の培養とアミロイド物質などの検出苔癬型皮膚アミロイド症患者4例の皮膚をデスパーゼ処理にて表皮真皮を分離し,表皮を上記の方法によって培養し3日目に免疫組織学的に検討した.2例では表皮は変性死滅し,人工真皮より遊離していた.2例では部分的に人工真皮に生着していた.人工真皮に生着している部分の境界部人工真皮内では4型コラーゲンがややび慢性に発現されていた.抗アミロイドPコンポーネント抗体に陽性の物質が人工真皮内及び基底細胞内にわずかにみられた.考案本実験により線維芽細胞を含まない人工真皮上での皮膚アミロイド症患者の培養表皮より基底板成分とともにアミロイド物質が生成された可能性がある.しかし,それを確認するために表皮培養の手技を改善し,より長期間の培養表皮の生存をはかる必要があると思われた.剥離表皮の培養と培養期間の設定30歳から60歳の正常ヒト皮膚をデスパーゼによって処理し,表皮と真皮を分離した.それらの表皮をマトリゲル人工真皮上でKGM培養液中で培養し,3日,7日,14日後に組織学的,免疫組織学的に観察した.3日目までは剥離表皮は生着している様に見えたが7日目以上では変性,死滅していた.3日目の培養表皮の下面には所々に4型コラーゲンの反応性が観察された.培養表皮-人工真皮境界部に抗アミロイドPコンポーネント抗体による反応性は認められなかった.皮膚アミロイド症患者表皮の培養とアミロイド物質などの検出苔癬型皮膚アミロイド症患者4例の皮膚をデスパーゼ処理にて表皮真皮を分離し,表皮を上記の方法によって培養し3日目に免疫組織学的に検討した.2例では表皮は変性死滅し,人工真皮より遊離していた.2例では部分的に人工真皮に生着していた.人工真皮に生着している部分の境界部人工真皮内では4型コラーゲンがややび慢性に発現されていた.抗アミロイドPコンポーネント抗体に陽性の物質が人工真皮内及び基底細胞内にわずかにみられた.考案本実験により線維芽細胞を含まない人工真皮上での皮膚アミロイド症患者の培養表皮より基底板成分とともにアミロイド物質が生成された可能性がある.しかし,それを確認するために表皮培養の手技を改善し,より長期間の培養表皮の生存をはかる必要があると思われた.
ニワトリ胚の下垂体－甲状腺系フィードバック機構の成立機序に関する研究

視床下部ー下垂体ー甲状腺軸は高等動物の恒常性調節の重要なしくみのひとつである。本研究はニワトリ胚を研究対象として,この軸の構成要素が,ニワトリ胚の発生過程のどの段階で出現し,機能するのかを明らかにすることを目的として研究を行った。その結果,孵卵12日以前から,主に少量の血中甲状腺ホルモンと各臓器の脱ヨード酵素による,各臓器の発生過程での必要に応じた調節が存在しており,大量の血中甲状腺ホルモンが必要な孵化の際には,上位の下垂体からの甲状腺刺激ホルモンによる甲状腺ホルモンの分泌制御が大きな役割を果たしていることを示唆する結果が得られた。ニワトリ胚の視床下部-下垂体-甲状腺軸を研究対象として,この軸の構成要素が,発生過程のどの時期から機能するのかを,特に下垂体と甲状腺に注目して,主に分子生物学的手法と組織化学的手法を用いて明らかにすることを目的に,二年度目の研究を行った。下垂体については,前年度の結果を受け,前葉から分泌されるTSH(甲状腺刺激ホルモン)の,酵素免疫測定法を用いた血中濃度測定法に関して,抗体標識に用いる酵素と基質を工夫することにより,昨年度の成果よりも2倍程度高感度に測定することができた。測定には100マイクロリッター程度の血液が必要であり,採血できる血液量が少ない胚期では,数個体の血液をプールして用いる必要があった。また,下垂体前葉におけるTSH(βサブユニット)の胚期における変動をリアルタイムPCRで定量した結果,孵化に向かって急激な上昇を示すことがわかった。次に,甲状腺については,特異的因子であるTSHレセプター,NIS(ヨウ素輸送体),チログロブリン,甲状腺ペルオキシダーゼ,甲状腺特異的転写因子について,昨年度に引き続いてリアルタイムPCRおよびin situ hybridizationで検出を試みた。その結果,チログロブリンは孵化に向かって増加を続けるのに対し,他の因子は増加傾向にはあるが,孵卵中の時期により変動が認められた。これらの因子に対する特異的抗体を作成し,性質の検討を行った。また,甲状腺ホルモンが機能するには末梢組織での3種類の脱ヨード酵素の働きが不可欠のため,リアルタイムPCRを用いて孵卵中におけるこれらの酵素遺伝子の発現状況を調べた。その結果,生殖腺など,臓器によっては血中甲状腺ホルモン濃度の変化と一致しない場合があり,これは甲状腺ホルモンの血中濃度にかかわらず,当該組織で作用する甲状腺ホルモン濃度を調節するしくみではないかと考えられた。ニワトリ胚の視床下部-下垂体-甲状腺軸を研究対象として,この軸の構成要素が,発生過程のどの時期から機能するのかを,特に下垂体と甲状腺に注目して,主に分子生物学的手法と組織化学的手法を用いて明らかにすることを目的に,3年間にわたる研究を行った。まず,下垂体側からのアプローチとして,甲状腺刺激ホルモン濃度の測定法を開発した。平成25年度には血液試料の測定を行い,血中濃度が孵化に向かって急激な上昇を示すことがわかった。また,平成24年度までに下垂体前葉に局在する甲状腺刺激ホルモンβサブユニットの変動をリアルタイムPCRで定量した結果,血中濃度と同様に孵化に向かって急激な上昇を示すことがわかった。一方,甲状腺側からのアプローチとして,甲状腺特異的因子(チログロブリン,ペルオキシダーゼ,甲状腺特異的転写因子,ヨウ素輸送体,甲状腺刺激ホルモン受容体)について,平成25年度までにリアルタイムPCRによる検出を行った結果,前4者は孵化に向かって次第に増加を続けるのに対し,甲状腺刺激ホルモン受容体の増加傾向はそれほど顕著でなく,孵卵中の時期により変動が認められた。In situ hybridizationおよび免疫組織化学的検討においても,同様の傾向が認められた。また,血中甲状腺刺激ホルモンは孵卵期間を通じて血中に存在し,孵化に向かって濃度が上昇すること,甲状腺刺激ホルモンが機能するために必要な脱ヨード酵素の遺伝子も,孵卵期間を通じて発現していることが平成25年度までの検討で判明した。これらの結果から,血中甲状腺ホルモン濃度が高まる孵化時には下垂体からのホルモン分泌刺激が主要な役割を担っているが,下垂体による積極的な制御が行われる以前から甲状腺ホルモンは血中に存在し,活性化されて末梢組織で作用している可能性が示唆された。ニワトリ胚の視床下部-下垂体-甲状腺軸を研究対象として,この軸の構成要素が,発生過程のどの時期から機能するのかを,特に下垂体と甲状腺に注目して,主に分子生物学的手法と組織化学的手法を用いて明らかにすることを目的に,初年度の研究を行った。下垂体については,前葉から分泌されるTSH(甲状腺刺激ホルモン)の,酵素免疫測定法を用いた血中濃度測定法の開発を行った。その結果,測定感度がやや低いため血中濃度が低いと測定限界以下となるが,血中に高濃度のホルモンが放出された場合や,下垂体中のTSH含量を測定する目的には支障ないことがわかった。

次に,甲状腺については,孵卵日数の進行に伴う血中甲状腺ホルモン濃度の変化を調べたところ,孵化に際して急激な増加が認められた。また,リアルタイムPCR法を用いて甲状腺におけるTSHレセプター,NISヨウ素輸送体,チログロブリン,甲状腺ペルオキシダーゼ,甲状腺特異的転写因子の,孵卵日数の進行に伴う変化について検討し,いくつかの特徴あるパターンが認められたので,今後詳細に検討する。同因子のin situ hybridizationによる検出は予備的検討に時間を要したため,本実験は次年度に行うことにした。また,甲状腺ホルモンが機能するには末梢組織での3種類の脱ヨード酵素の働きが不可欠のため,リアルタイムPCR法を用いてこれらの酵素遺伝子の発現を調べた。その結果,血中甲状腺ホルモン濃度の変動に一致して酵素遺伝子の発現量の変化が認められ,脱ヨード酵素の重要性が明らかになったため,次年度も引き続き検討を深める。前年度に予定していて予備的検討に終わったin situ hybridizationについて,今年度に本実験を行った。また,TSHの血中ホルモン濃度定量法について,感度の改善を行った。その他,今年度予定していたTSHのリアルタイムPCRによる定量と甲状腺特異的因子に対する抗体作成を行い,おおむね計画通りに進行している。・TSHの血中濃度測定法の開発について,検出感度がやや低いため,血中濃度が低いと検出限界以下となる。感度の向上について検討する必要がある。・本年度予定していたin situ hybridizationについて,本年度は予備的検討に終わったため,本実験を次年度に行う必要がある。・その他はおおむね計画通りに進行している。孵卵中のニワトリ胚の発生段階を追って,下垂体と甲状腺におけるホルモン,受容体,特異的タンパク質など,視床下部-下垂体-甲状腺軸が機能するために不可欠な因子の発現を検出・定量し,その発現順序を検討する。次年度は最終年度となるため,過去2カ年間の結果について,標準偏差が大きく再確認が必要と考えられた点などをチェックし,また,免疫組織化学による甲状腺特異的因子の検出を行う。これらの結果を総合的に考察し,本研究計画の結果をまとめる。ニワトリ胚の発生段階を追って,下垂体と甲状腺におけるホルモン,受容体,特異的タンパク質など,視床下部-下垂体-甲状腺軸が機能するために不可欠な因子の発現を検出・定量し,その発現順序を検討する。今年度の検討課題(上記,達成度の理由に記載)を解決し,さらに,今年度に興味深い結果が得られた3種類の脱ヨード酵素の遺伝子の変動に関して,次年度はこの酵素が存在すると考えられる様々な臓器(肝臓,腎臓,骨格筋,心筋,脳,下垂体,腸管等)において,孵卵中の発現量の変化をリアルタイムPCR法を用いて定量する。また,計画調書に基づき,次年度は下垂体におけるTSH遺伝子の発現のリアルタイムPCR法を用いた定量と,甲状腺特異的因子(TSHレセプター,NISヨウ素輸送体,チログロブリン,甲状腺ペルオキシダーゼ,甲状腺特異的転写因子)のリアルタイムPCR法およびin situ hybridization法を用いた検出を行う。次年度は前年度までの結果の再確認と免疫組織化学による甲状腺特異的因子の検出を行うため,主として免疫組織
発現制御型センダイウイルスベクターを用いたインスリン産生細胞の誘導と機能解析

本研究では糖尿病モデルマウスを作製し、インスリン産生細胞株を移植することで血糖値が低下する系を開発した。センダイウイルス(SeV)ベクターを用いて誘導したiPS細胞からインスリン産生細胞の分化誘導に成功した。また、一過性発現が可能なSeVベクターの開発を行い、速やかなベクター除去が可能であった。SeVベクターは分化誘導用のツールとしても有効である。ヒトiPS細胞の樹立には種々のベクターが用いられているが、他のベクターに比べ、細胞質増幅型のRNAウイルスであるセンダイウイルス(SeV)ベクターは原理的に染色体に取り込まれることはなく、遺伝毒性がないという点で極めて優れたベクターである。1)本研究ではOCT4、SOX2、KLF4、c-MYCを搭載したSeVベクターを用いて樹立したヒトiPS細胞からインスリン産生細胞の分化誘導を行い、インスリン抗体を用いた免疫染色の結果からインスリン陽性細胞が得られたことを確認した。さらに、インスリンELISAによって細胞培養上清へのインスリン分泌を確認した。2) C57BL/6Nマウスを用いてストレプトゾトシン(STZ)誘発性糖尿病モデルの検討を行い、STZ単回投与による高血糖の誘発を確認した。同時に腎皮膜下へインスリン産生細胞(マウスインスリノーマであるNIT-1細胞)の移植による血糖値の低下と移植腎の摘出による血糖値の上昇確認し、手技の習得を行った。次に免疫不全マウス(NOD-scid)に対してSTZ誘発性糖尿病モデルの作製を試みたが、参考文献から得られたSTZ濃度(低用量のSTZを複数回投与)では十分な高血糖が得られず、STZ投与濃度の検討を行った。その結果、解析に十分な血糖値を示す条件の設定に成功した。さらにNIT-1細胞を腎皮膜下に移植したところ血糖値が低下し、移植腎の摘出によって血糖値の再上昇を観察した。ヒトiPS細胞の樹立には種々のベクターが用いられているが、他のベクターに比べ、細胞質増幅型のRNAベクターであるセンダイウイルス(SeV)ベクターは原理的に染色体に取り込まれることはなく、遺伝毒性がないという点で極めて優れたベクターである。本研究ではOCT4、SOX2、KLF4、c-MYCを搭載したSeVベクターを用いて樹立したヒトiPS細胞からインスリン産生細胞の分化誘導を行った。iPS細胞は樹立後にSeV抗体染色とリアルタイムPCRを行い、コロニーピックアップの5継代以内にSeV陰性を確認した。SeV陰性を確認後にNOD-scidマウスへの皮下移植を行い、テラトーマの形成と3胚葉への分化を観察した。インスリン産生細胞への分化初期段階においてSOX17とFOXA2の発現を免疫染色により観察したところ、二重陽性を確認した。次に分化中盤でPDX1の発現を免疫染色により確認した。さらに分化最終段階においてヒトC-peptideのELISAを行い、培養上清中へのC-peptide分泌を確認した。前年度において、NOD-scidマウスにストレプトゾトシン(STZ)投与を行い、STZ誘発糖尿病モデルマウスを作製している。糖尿病モデルマウスへの細胞移植準備としてNOD-scidマウスの腎被膜下移植を行ったところ、血中へのヒトC-peptide分泌は検出限界以下であった。現在、移植臓器への生着状況を解析中である。iPS細胞はSeV抗体染色とリアルタイムPCRによりSeV陰性を確認し、NOD-scidマウスへの移植によりテラトーマの形成と3胚葉への分化を観察した。インスリン産生細胞への分化は初期段階におけるSOX17およびFOXA2の発現、分化中盤におけるPDX1の発現を免疫染色により確認し、分化最終段階において培養上清中へのヒトC-peptideおよびインスリン分泌をELISAにより確認した。NOD-scidマウスにストレプトゾトシン(STZ)投与を行い、STZ誘発糖尿病モデルマウスを作製し、インスリンを産生するマウス細胞株を腎被膜下へ移植することで糖尿病病態の改善が観察された。この糖尿病モデルマウスの腎被膜下および脾内へヒトインスリン産生細胞の移植を行い、移植臓器への生着状況を解析したところ、腎被被膜下よりも脾内で移植細胞の生着が観察された。現在、移植後のインスリン産生能を維持するための検討を行っている。また、一過性発現SeVベクターに分化に重要な転写因子を搭載することで、細胞の高機能化を試みている。1)インスリン産生細胞の分化誘導は再現性良く分化に成功している。2)マウスへのヒト細胞移植後に血中へのヒトC-peptide分泌が検出されなかったため、移植細胞の生着状況を解析中である。細胞工学糖尿病モデルマウスに対してインスリン産生細胞の移植による機能解析を行う。

1)インスリン産生細胞の分化試験において予想以上に高いインスリン産生能力を有した細胞が得られている。2)文献情報に従って免疫不全マウス(NOD-scid)におけるストレプトゾトシン(STZ)誘発性糖尿病モデルの作製を行ったが、文献情報通りのSTZ濃度では十分な高血糖状態が再現されず、最適なSTZ濃度の検討を行った。本検討により動物モデルの確立に成功している。細胞移植後の解析結果待ちのため。平成26年度は前年度に確立した糖尿病モデルマウスに対してインスリン産生細胞の移植による機能解析を行う。既存の細胞移植結果に従ってインスリン産生細胞の細胞移植試験を進める予定である。免疫不全(NOD-scid)マウスのストレプトゾトシン(STZ)投与糖尿病モデルの作製において論文情報通りのSTZ濃度ではモデル動物が得られず、STZ濃度検討試験を必要としたこと。1月に動物業者の都合でNOD-scidマウスが入手困難であったこと。以上の2点から高額なNOD-scidマウスの使用量が予定より少なくなり、次年度使用の主因となった。学会参加を予定していた時期にインフルエンザに罹患し、参加を中止したことも理由の1つである。前年度に得られた糖尿病モデルマウスの検討結果に基づいて糖尿病モデルマウスへの細胞移植試験(NOD-scidマウスの購入)や物品購入を進める予定である。
聴覚的認識課題における多層的直接プライミング効果の研究

本研究では、聴覚的認識課題における直接プライミング効果の新たな測定方法として、日本語文の合成音声に対する主観的評定課題を用いた。材料として、日本語を母語とする大学生にとり既知ではあるが熟知度が相対的に低い名詞2語を助詞の[の]で結んだ句を40個形成し(例「はやうまれのききんぞく」)、その句を日本語音声合成用ソフトウェアSPIEL(キャノン製、NeXT Computer用)を用いて聴覚刺激を作成した。この聴覚刺激に対して、「音の良さ」を7段階で評定するよう求める課題をテスト課題とした。40句の内半数は、事前の学習段階でプライム刺激として聴覚もしくは視覚提示して「意味の良さ」の評定を行った。72名の被験者とする実験の結果、プライムの有無の効果、プライムの提示モダリティの効果、および両者の交互作用が有意であった。すなわち、これまでの多様な課題条件での知見と同様、合成音声の「良さ」の主観的評定においても、直接プライミング効果が存在し、テスト課題と同じモダリティでプライムを提示された場合に最も大きなプライミング効果が示された。しかし、プライムが聴覚提示された群では非ターゲット句であっても音の良さに対する評定値が高く、その平均値は視覚提示群でのターゲット句とほぼ同程度であったこと、またそのため、同一モダリティ内でのプライムの有無のよる評定値の差(=プライミング効果の量)は視覚提示条件の方が大きいことが示された。これは、「音の良さ」に対して意味がわかることの効果が大きい、すなわち従来の研究結果に比べ意味的要因が大きな意味を持つことが示すこと、および、聴覚刺激に対する主観的評価では句や語以下のレベルでの直接プライミング効果が大きな効果を持つことを示したといえる。この2点の問題については、今後さらに検討といてく予定である。
誘導結合型チップ間無線インタフェースを用いた低電力・高性能三次元プロセッサの開発

本年度は、誘導結合型チップ間無線インタフェース(以下、誘導結合インタフェース)を用いて、複数チップのメモリを搭載した三次元プロセッサを開発し、世界で初めて動作検証に成功した。これまでは、積層するプロセッサとメモリは1チップずつであったが、複数チップのメモリの搭載が可能になることでシステムの拡張性を高めることが可能である。より実用レベルに近い三次元プロセッサを開発するために、日立製作所中央研究所、ルネサステクノロジと共同で研究開発に取り組んだ。次世代カーナビ向けの商用マルチコアプロセッサと大容量メモリ回路の三次元実装に誘導結合インタフェースを適用し、複数枚メモリの三次元プロセッサを実現した。従来の2チップではなく、3チップ間での通信を実現するために、ワイヤ埋め込み技術とオープン・スキップト・インダクタ技術を開発した。ワイヤ埋め込み技術の適用により、同サイズのメモリチップの積層が可能となった。また、オープン・スキップト・インダクタ技術の導入により、3チップ上のインダクタ間の電磁的干渉を抑制し、より信頼性の高い通信が可能となった。上記に加え、誘導結合チップ間無線インタフェースの低電力化を実現するためのクロック分配技術について研究を行った。LC-VCO(電圧制御型発振器)のインダクタで発生した磁場を、誘導結合を介して受信側に伝えることでクロック分配を行うもので、従来のバッファー(駆動回路)を用いた手法に比べて大幅な電力削減が可能である。180nm CMOSプロセスにてLSIチップを試作し、効果を検証したところ、14GHzのクロックを分配する際に、75%の電力削減効果があることを確認した。本年度は、誘導結合型チップ間無線インタフェース(以下、誘導結合インタフェース)を用いた三次元プロセッサを開発し、世界で初めてシステムレベルでの動作検証に成功した。より、実用レベルに近い三次元プロセッサを開発するために、日立製作所中央研究所、ルネサステクノロジと共同で研究開発に取り組んだ。次世代カーナビ向けの商用マルチコアプロセッサと大容量メモリ回路の三次元実装に誘導結合インタフェースを適用し、三次元プロセッサを実現した。2段階タイミング調整技術と短パルス通信技術を新たに提案し、現在市場で広く利用されているDDR2規格のチップ間インタフェースによる二次元実装に比べて、消費電力を1/30、製造コスト(占有面積)を1/3まで低減することに成功した。さらに、電源電圧が±5%変動しても安定動作することを確認した。この成果により、誘導結合インタフェースの実用可能性の実証に成功した。また、三次元プロセッサを実現する際に、LSIチップを三次元的に高い位置合わせ精度で積層する必要がある。上下のチップ間の位置あわせ誤差は、誘導結合インタフェースの性能の低下を招く。そこで位置あわせ誤差の影響をモデル化し、定量的に解析して製造歩留まりを高める手法を世界で初めて提案した。提案したモデルの有効性を確認するために、試作チップを製造し、測定による検証を行った。測定結果より、モデルの有効性と誘導結合インタフェースの位置合わせ誤差耐性が十分に高いことが確認された。この研究で得られた知見は、前者の三次元プロセッサの設計に活かされており、高い製造歩留まりを達成することに成功した。
初等・中等教育における統計教育の改善に関する研究

初等・中等教育における統計的思考力の伸長を重視した統計教育を実現することを目的として,統計ソフトウエアの開発と教材開発・文献分析・実態調査・実験授業に基づいて,教師の統計に対する素養・指導等の実態,諸外国の統計指導の実態,子どもの統計的思考力に関する特徴を明らかにした。これらを通して,初等・中等教育における統計教育の改善に寄与することができた。本研究の目的は,小学校・中学校・高等学校の新学習指導要領(算数・数学)において充実された統計の指導が現状で指導教材や指導法が共有されていない実態を受け,諸外国のカリキュラム・教科書・統計ソフトを収集・検討しながら,日本のカリキュラムに合った統計ソフトの開発,そして,教材開発と実践を行い,その成果を広く公開することにより学校現場に寄与することである。平成22年度は,主として以下の点に関して研究を進めた。1,新学習指導要領の移行期間の初年度に当たるため,教師の統計に対する意識や統計指導に関する実態調査の枠組みについて,メンバー全員で検討した。これを受け,調査問題を作成し,統計の指導が行われる年度末に発送・回収した。(集計は平成22年度に行う)2,平成21年度から使用される教科書会社(6社)の移行措置資料(補助教材)について,教材の内容・量・配列やコンピュータの使用状況などを分析・比較し,考察を加えた。3,統計ソフトの開発するために,授業での指導を考えた学校現場からみた操作性,数学教育の見地からみた専門性,ソフトウエア開発者の見地から見た専門性などの視点から統計ソフトの仕様について検討した。その際,海外で市販されている統計ソフト(Fathom)でどのような機能があるかを検討した。こられの検討から,中学校第1学年用の統計ソフトstathistを制作してweb上に公開した。公開した統計ソフトの適切な使用を促すためのマニュアルをつけた。4,日本科学教育学会・年会(平成21年8月25日)において,自主企画課題研究「初等・中等教育における統計教育の改善に関する実践研究と今後の展開へ向けて」を企画し,「児童・生徒の統計に対する見方・考え方」「ICT(コンピュータなど)の活用」について情報を共有した。1,新学習指導要領の移行期間に当たるため,21年度末に行った中学校第1学年の教師対象の「統計指導に関する実態調査」の集計・分析を行った。さらに,22年度末に行った中学校第3学年の教師対象の「統計指導に関する実態調査」の枠組みについてメンバー全員で検討し,統計の指導が行われる年度末に発送・回収した。(集計・分析は平成23年度に実施)2,教科書会社(6社)の移行措置資料(補助教材)について,教材の内容・量・配列やコンピュータの使用状況などを分析・比較し,考察を加えた。3,統計ソフトの開発するために,授業での指導を考えた学校現場からみた操作性,数学教育及びソフトウエア開発者の見地からみた専門性などの視点から統計ソフトの仕様について検討した。これらの検討から,制作したヒストグラム作成ソフトstathistのVer.2を作成し,さらに,標本調査ソフトstatsmp1を開発してweb上に公開した。4,日本科学教育学会・年会(平成22年9月12日)において,自主企画課題研究「初等・中等教育における統計的思考力を育成する実践研究と今後の展開へ向けて」を企画し,「統計指導の実態」「児童・生徒の統計的思考力の育成」「コンピュータの利用」等について情報を共有した。平成23年度は,主として以下の点に関して研究を進めた。1,新学習指導要領の移行期間に当たるため,22年度末に行った中学校第3学年の教師対象の「統計指導に関する実態調査」を発送・回収し,集計・分析を行った。2,教科書会社(6社)の中学校第3学年の移行措置資料(補助教材)における「標本調査」の単元の記述について,教材の内容・量・配列やコンピュータの使用状況などを分析・比較し,考察を加えた。3,オーストラリアの現地調査を実施し,発表されたナショナルカリキュラムにおける「統計」の内容,対応する新教科書の動向,公立小学校での聞き取り調査を実施した。4,統計ソフトの開発するために,授業での指導を考えた学校現場からみた操作性,数学教育及びソフトウエア開発者の見地からみた専門性などの視点から統計ソフトの仕様について検討した。これらの検討から,制作した標本調査ソフトstatsmplのVer.1.1を作成し,さらに,箱ひげ図ソフトstatboxを開発してweb上に公開した。

5,日本科学教育学会・年会(平成23年8月25日)において,自主企画課題研究「初等・中等教育における統計的思考力を育成する実践研究と今後の展開へ向けて(2)」を企画し,「統計指導の実態」「児童・生徒の統計的思考力の育成」「コンピュータの利用」等について情報を共有した。
留学成果の自動評価法の開発に向けての基礎研究

本研究は、特に留学による学習成果(留学成果)の評価法を整備することを目的としている。具体的には、留学を通じて到達すべき学習成果をより確実かつ効果的に達成するための支援体制の一環として、留学成果に対する自動評価法の要素技術を確立することである。従来の面接法やルーブリック法といった人手による評価法では第三者による評価が必要となるため、その達成度を学生自身が定期的に確認することが困難である。そのため本研究では、留学成果の評価を自動化する仕組みを確立するための基礎研究を行っている。平成29年度は「留学データベースの構築」を中心に研究活動を行った。平成30年度は、前年度に収拾した留学評価データを定量的・定性的観点から分析した。定性的分析では、留学経験の意見を肯定・否定といった極性に評価者により、段階別評価により分析した。定量的分析では、言語的特徴の解析結果から統計的手法により、意見の極性を分析した。次に、海外からの留学生を対象にデータ収集を行い、データ規模の拡張を図るとともに、国内から海外への留学生に対して、異文化理解力などを中心にコンピテンシー評価用のデータを収集した。そして、留学成果の自動評価法(試験版)の検証を行った。自動評価法は学習によるパターン認識モデルであり、認識性能が優れた学習モデルのサポートベクターマシンが有用であることを確認した。また、学習モデル構築の各素性の有用性を確認し、設問形式および回答法において改善すべき点が明らかになった。上記に加え、本研究の協力者などを対象に聞き取り調査、関連学会において留学成果の評価法と留学支援に関する動向調査および成果報告を行った。「留学成果の評価の自動化に最適な評価法」に関しては、提案評価法を留学後の評価としての運用に加え、留学中の評価、つまり留学支援として運用が企図されている。今年度、留学後の評価は概ね予定通り遂行した。これに対し、後者の留学支援としての運用は、評価法の開発や理論的検証は概ね予定通り遂行できた一方、検証用データ収集に手間取り、検証が未達成であるため「やや遅れている」と判断した。今年度は平成30年度に収集したデータの分析および拡張を行う。また、「留学成果の評価の自動化に最適な評価法」に関しては、実証実験の結果に基づいて自動評価法を改良する。さらに、留学データベースとして収集すべき情報を検証し、必要に応じて新たにデータを収集する。「自動評価法の支援効果」に関しては、改訂版自動評価法を用いて再度、実証実験を行い、改訂版の正確度や支援効果を再分析する。本研究の目的は、留学を通じて到達すべき学習成果(留学成果)をより確実かつ効果的に達成するための支援体制の一環として、留学成果に対する自動評価法の要素技術を確立することである。面接法やルーブリック法といった既存の人手による評価法では、第三者による評価を要するため、その達成度を学生自身が定期的に確認することが困難である。特に、下記の3点の研究活動に取り組むことを目的としている。(1)留学データベースの構築(2)留学成果の自動評価法の開発(3)自動評価法の検証平成29年度は(1)を中心に研究活動を行った。まず、既存の留学成果の評価法について、教育工学や自然言語処理関連領域において動向調査を行った。その結果、既存の授業評価法(Course Evaluation)におけるデータ収集法とその分析が留学成果の評価法の自動化において有用であることが判明した。次に、動向調査の結果に基づき、海外大学から国内大学への留学生600人を対象に留学プログラムの評価データを収集した。このデータを基に留学プログラムに対する意見を「肯定」「中立」「否定」という3種類の評価へ自動分類する技術を開発した。その際、既存の自然言語処理技術(例えば、感情分析器)を用いて収集したデータに注釈データを追記した。そして、留学プログラム評価データベース、意見自動分類技術法に関して、それぞれ成果報告を関連学会にて行った。本研究の基盤データとなる留学生からのデータ収集を実施、評価法の開発を終えた。評価法の開発時に意見の参照データの付与を一名の評価者で行った。当初は複数人により評価を行い、評価者間において結果を比較し、評価の信頼性を検証する予定であった。しかし、予想以上に固有表現があり、情報管理の観点から複数人による評価困難であることが判明した。そこで、同一評価者による複数回の評価による検証法の検討を行ったため、若干の遅れが発生した。但し、データ収集といった主たる作業において遅れが発生していないため、本質的な計画の遅れにはつながらなかった。