hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小学校国語科音声言語教育における活用意識の地域的差異に関する総合的研究

その結果、東京対地方(秋田・弘前)という調査の基本構造再考の必要性が生じ、「利用価値」の概念規定を再検討するに至った。その過程で、弘前・秋田の比較検討が必須の研究対象事項として挙げられた。そういった地方の音声言語教育の特性については、現在長崎、成田により音声言語使用「モード」の問題に仮説を限定・調整を行っている。さらに、アンケート処理のための統計的手法の検討段階て、統計ソフトをSPSSに選定することを確認し、岸学氏などの論考を参昭し、アンケート結果の集計と分析についておおよその計画を立案した。平成18年度は、アンケート調査を行う予定であったが、上述の通り実態把握の段階で、仮説に問題点が生じたために、実施には至らなかった。しかし、各地域の言語活用音識に即した実能を解明する上では、貴重な発見であったために、むしろ今後の研究のより精徹で的確な実体解明に役立てたいと考えている。本研究の新規性は、音声言語指導の分野に「活用意識」という概念を用いたことである。方言と共通語を使い分けるときに働く言語意識は何か。それは、共通語と敬語の使い分けでも共通しているのではないか。さらには、そのメカニズムを解明することで、音声言語教育を活性化することを構想したのが当初のねらいである。そこで「活用意識」の前提となる言語意識をさまざまな角度から明らかにすることができたことは、本研究の功績の一つである。小学生と大学生の対照調査などかなりのデータを収集し、実態に近づくことができたことも収穫であった。しかしながら、「活用意識」というテーマがいささか広く、その本質まで絞り込むことは難しかった。従って、今回の研究は、言語「活用意識」のメカニズム解明の第一歩と位置づけたい。調査の結果、利便性を主とした有用感は、児童が言語を活用する大きな要因であることが分かった。しかし、それだけではなく自らの、また共通語などに対する愛着のような情意的な意識も言語使用に影響を与えていることが分かった。また、児童だけではなく、大学生でも内言としての方言の役割の大きさもうかがい知ることができた。さらには、方言、共通語、敬語などさまざまな言語形態を相対化する視点をもつことが円滑な言語使用にとって重要であることも考察された。
新しい計画論に対応する先進的ゾーニング制度の普及に関する研究

現行のゾーニングは「ユークリッドゾーニング」として20世紀に普及したが、近年、用途分離の弊害等が大きな課題となり、米国ではニューアーバニズムの計画論が制度に取り入れられるようになり、先進的ゾーニングの普及段階へと入った。本研究の前半部ではこの制度化のプロセスを体系的にとらえるとともにゾーニング技術進化の内容を整理した。日本ではゾーニングをはじめ都市計画制度が未だ中央集権的であり、人口減少時代の新たな計画論に対応するためには都市計画制度そのものの地方分権の中でゾーニングを使いやすくすることが重要ととらえ、全国自治体を対象にアンケート調査を実施し分析・考察したのが後半である。現行のゾーニングは「ユークリッドゾーニング」として20世紀に普及したもので、特に土地利用(用途)の分離を特徴としている。しかし近年、1用途分離の弊害が大きく(スプロールの助長、住宅地における活力低下等)、2景観や市街地形態が十分にコントロールできない問題等が大きな課題となっている。こうした課題を解決するには、これからめざすべき市街地像や計画論を念頭に置きながら、都市計画制度の基礎としてのユークリッドゾーニングそのものを問い直す取り組みが不可欠である。本研究はこうした問題意識の上に、新しい計画論に対応できるゾーニング制度のあり方を、内外における先進事例の比較調査を基礎として提起することを目的としている。初年度の23年度はニューアーバニズムの制度化に着目して研究を行い、米国における動向を体系的に整理した。24年度は、制度導入プロセスや制度導入後の運用実態につき分析を行った。まず、フロリダ州マイアミ市(全市を新しいニューアーバニズム型ゾーニングに置き換えた)について、当初意図したような近代都市計画の弊害を乗り越えるような成果が得られているかの視点から新制度導入後の評価を行った。一方、新しいゾーニングと既存ゾーニングを選択制にする事例については、併用型(既存ゾーニングの上に重ねてニューアーバニズム型のゾーニングを指定し開発者が選択できる)、事業者提案型(自治体は基準だけ示しておき開発者が適用エリアを指定して提案する)、移行期間設定型(ガイドラインでスタートして制度改善を図りながら一定期間後にニューアーバニズム型ゾーニングに正式移行)が特定できケーススタディーを行った。文献も新たに『RETROFITTING SUBURBIA(updated edition)』(WILEY2011)等が出て全米の多様な事例を俯瞰できるようになった。25年度は日本国内の全自治体のうち都市計画区域をもつ1730の市区町村を対象に、現行都市計画制度の問題点の把握、および近年の実践事例、さらには都市計画制度改革の必要性やその内容についてアンケート調査を企画・実施した。米国と違って日本では都市計画制度の分権があまり進んでいないため、これからの分権的な都市計画制度への道筋や内容を明らかにする質問内容とし、実践事例の発掘ができるものとした。主な質問項目は、1)現在のゾーニングおよび都市計画制度の問題点、2)その背景にある課題(自治体の権限や財源、人材等)、3)都市計画制度改革の必要性とその内容、プロセス、4)近年取り組んだ新しい試み、5)都市計画提案制度について、6)民間発意の取組について、7)新しい状況や課題。結果、近年の人口減少に現行のゾーニング制度が対応できていないこと、それに対して国が細かな基準をつくるのではなく地方が主体的に取り組めることを望んでいること、しかしながら7割近くが「国が主導して新しい仕組みを設けるべき」と考えていること等がわかった。近年の取組みでは人口減少を反映して、市街化調整区域での地区計画や開発許可の工夫が多かったほか、マスタープランやまちづくり条例の工夫も比較的多かった。しかしゾーニング制度については、工夫の内容も運用上のものにとどまるものが多かった。アンケートを踏まえた評価のため、全国の地域地区活用状況を分析したところ、条例の活用が期待された特別用途地区もあまり活用されていないなど、制度を改革しない限り大きな変化は望めないことも明らかになった。最後に、近年提起されている都市計画制度改革のレビューを踏まえ、地方分権をさらに進める新しい都市計画制度の構想をまとめた。ニューアーバニズム等の新しい計画論に関連した海外の動向もフォローアップし、運用事例も含めて全体的なまとめをおこなった。しかし近年、(1)用途分離の弊害が大きく(スプロールの助長、住宅地における活力低下等)、(2)景観や市街地形態が十分にコントロールできない問題等が大きな課題となっている。本研究はこうした問題意識の上に、新しい計画論に対応できるゾーニング制度のあり方を、内外における先進事例の比較調査を基礎として提起することを目的として初年度の研究を、特にニューアーバニズムの制度化に着目して研究を行った。

具体的には、文献・資料の分析等により、米国における制度化の動向を体系的に整理した。特に、既存ゾーニングを廃止して新しいニューアーバニズム型のそれに置き換えたフロリダ州マイアミ市の事例を詳細に分析し、一般に、街区レベル程度の固まりごとに旧ゾーンを新ゾーンに置き換えている、規制強化につながり住民・地権者の理解が得られない部分はインセンティブを含む誘導によっていることがわかった。しかし、用途混合を進め歩行者空間に沿って街並みに表情をつけることで旧ゾーニングがもたらした問題を克服しようとする基本線は貫かれていることも同時にわかった。一方、「デッドモール」と呼ばれる大規模商業地の衰退地区の事業方式による再生事例も含めたアメリカのニューアーバニズムの最新動向も、不動産事業や市場の変化、政府の施策や大都市圏政策の変化等とともに明らかにし、新しい制度の「普及」のための基本的構造が徐々に明確になってきた。新しい計画論に対応できるゾーニング制度のあり方を、特にニューアーバニズムの制度化に着目して研究を行い、特に、既存ゾーニングを廃止して新しいニューアーバニズム型のそれに置き換えたフロリダ州マイアミ市の事例を詳細に分析し、24年度にはさらにその運用実態を整理したことが成果の中心部分である。具体的には、1)(準)郊外の戸建て住宅エリアでの効果が出ていることや、2)都心部においても条件付き承認等の形で歩行者への配慮等が1つ1つの開発で誘導されていること、ただし、3)大規模開発の一部ではなかなか事業者側が新しいゾーニングの意図に歩み寄りを見せない場合があること、さらに、4)用途の解釈や手続き期間が短すぎること等の面で制度上の課題も指摘されていることなどがわかった。特に、ゾーニング技術の進化の面からみると、1)は予めコードの中に形態をきめ細かく定めつつ一部の空間要素はインセンティブが働くように設定した成果であること、2)はニューアーバニズム型ゾーニングの主旨に適合するランドスケーププランを提出することや実際のファサードの部位の材料を提示することを承認の条件とする等により新しいゾーニングの効果を高めていること、3)は任意のデザインレビュープロセスを用いることで時間をかけながら両者の隔たりを埋めようとしていること、4)は今後の課題ともいえるがこうしたグレーゾーンは1つ1つ積み上げることでニューアーバニズム型の条例の価値が高まると考えられることが理解できた。新しいゾーニングと既存ゾーニングを選択制にする事例からは、新旧条例の時間的、空間的な組み合わせを柔軟にすることで、対立しがちな行政と事業者の関係を円滑化しつつニューアーバニズムのねらいを浸透・普及させていることがわかった。このように、運用レベルの研究を付加することで、より実際的なレベルで先進的ゾーニング制度の普及実態がとらえられた。新しい計画論に対応できるゾーニング制度のあり方を、特にニューアーバニズムの制度化に着目して研究を行い、特に、既存ゾーニングを廃止して新しいニューアーバニズム型のそれに置き換えたフロリダ州マイアミ市の事例を詳細に分析したことは成果の中心部分である。
酵母によるエタノールの生合成テキストの作成-体系的で多様な実習の提案-

【酵母を利用した学生実習についての成果】本校4学年対象の「生化学実験」中のテーマとして。「天然酵母の採取と食品加工への利用」「採取した酵母の継体培養」「遺伝子解析」を取り入れた。昨年度までに構築した実験内容を改良し、完成させた。○培地の工夫然物中に存在するさまざまな微生物の中から、効率よく酵母を採種するためのp選択性のある培地をいくつか考案した。一例として、酵母培養に汎用されるYM培地のpHを通常より低く作成し、より選択性を高めた。○酵母の検定と選択全性確保のため、サッカロマイセスセロビシエであることを主眼とした。発酵現象が観察される酵母はS.セルビシエ以外も多くあり、それらにはバイオセーフティレベルが2以上のものもある。シャーレの中だけの実験なら問題がないが、製パンに利用するのは、長年食品に利用されてきたS.セルビシエのみとした。今回、酵母のDNA分析を行って得られた知見として、天然酵母の選抜の際、発酵力、におい、発酵の様態等が良好でない検体はS.セルビシエではなかった。今後この結果を応用し、DNA解析を行う前の予備検定の基準を定量化したマニュアルの作成が可能だと思われる。いずれの実習も学生の興味は高く、たいへん学習高価は高かった。「穀物(サトウモロコシ)を教材にしたエネルギー効率の教材化」1×1mのスペースにサトウモロコシを栽培し、得られた穀物(実)は約1kg、バイオマス原料としての茎と葉は平均で約8kgであった,アルコール発酵の前段階のでんぷんの糖化には麹を利用することとし、サトウモロコシを原料とし麹の試作を行った。これらのデータをもとに、次年度に向けてテキストを作成中である。
治具,ロボット等の周辺機器簡易化のための溶接構造設計法の開発

本研究はこれ迄の溶接構造物の設計が構造物本体にのみ注目していたため、その周辺の治具・ロボット等との整合性を欠き,結果として過度に複雑な治具,あるいは高度なロボットの導入が必要であった場合が少なくないことから,構造物設計と周辺機器の整合性の確保を目的として行なった。すなわち構造物と周辺機器とをシステム的に一体としてとらえて設計すれば両者の間の調和が図れ結果としてより安定した構造物の品質向上の確保が期待できる。本研究の主たる成果は構造物の形態的特徴をとらえる方法を開発したことである。これまでの形状モデルは幾向構造,すなわち構造物の寸法を問題にしている方法が大部分であり,生産においてきわめて重要な形状的特徴を抽出できるモデルは皆無といってもよいのが現状である。これは形態的特徴抽出には幾向構造よりも位相構造がより直接的に関与するからである。そこで本研究では方向コ-ドの考え方を導入し,形状をリストで表現する方法を新しく開発した。この方法の特徴は形状をリスト表現することにより,ある形状特徴と部分リストを対応させることができ,したがって定性的な形状特徴の分類が可能である。周辺機器との整合性確保の方法は形状リストの対応属性を調らべることにより周辺機器の合理化を行なえる。現在開発した方法は2次元モデルであるが今後は計算機容量さえ確保できれば3次元への拡張もそれ程困難ではないと考えている。また本研究では多辺形を対象とし,自由曲面は検討していたいが,周辺機器との整合性確保の観点からは必らずしも自由曲面を対象にする必要はないと思われる。当初治具、ロボット等の周辺機器の簡易化をはかるための形状モデルとしてCADのB-repを利用したが余りにも計算機に対する負担が重く、また位相構造操作の点で現在のB-repは充分な機能をもっていないことが検証された。そこでこれに代る新しい形状モデルとして外部境界をベクトルで表現し、その方向コ-ドを利用して形状の特徴を抽出したり、簡単に位相操作が行なえるリスト表現に基礎をおいたモデルを開発した。この形状モデルでは形状がリスト表現されるため、各形状に対して属性を付与しやすく、形状操作と属性操作の対応が容易にとれる利点がある。またこの方法は並列処理化が容易であり、また並列処理化により推論の速度の向上、高度の推論機構の開発ができることをいくつかの例題により検証した。これらの例題は橋りょう、造船、産業機械において代表的な桁構造物であり、構造設計を変更することにより治具の簡易化がはかれ、また低級ロボットの使用ができることを示した。本研究の最大の成果はこの形状モデルの開発であり、この形状モデル導入により数値を介することなく、定性的な議論を直接処理できるようになった。従来の方法では数値を基礎としていたため並列処理化も数値演算のみが対象となったが、このモデル化においては並列処理化が推論機構の高度化に役立っている。このため詳細設計よりも予備設計において有用であり、製品が多様化、複雑化するとできるだけ上流側で情報を処理したいとの要望が強くなるが、その要望に充分応えるシステムに発展できる可能性が大きい。本年度は特徴形態の抽出をリストを利用して行う符号化形態表現法の表現の改良,処理方法の改善を行った。すなわち類似情報が存在する場合にはできるだけその情報を活用することが溶接設計,施工の合理化の観点から重年となる。しかしこれまでの方法では類似リストが存在しても改めて遂次リストの内容を検討しなければならず処理速度に多大の時間を要した。そこで起以内容、すなわちリストの部分が一致するリストを優先的に探索することにより処理速度を向上した。これは又トランスピュ-タ-等との並列処理に大変適合しており,候補を求めて深さ優先の探索を行なっていた旧方法に比較して単に処理速度の向上のみではなく知識処理の観点からも大変使いやすいシステムとすることができた。溶接技術者は起以条件をいくつか比較し,その中で不足する要素が少ない方法,または多少不足要素が多くてもその充当に多大の労力を要しない方法を通常選択する。

本方法では過去の事例の活用が可能であり,属性値に適当な値を入れておけば,計算機により人間の判断と同様の処理を実施できることになる。したがって溶接技術者がシステムを利用した階に感じる異和感を大幅に軽減できた。又この並列処理化により本研究が目的とした溶接構造物とその周辺機器の統合的合理化が一層実現容易となったことが処理速度の向上,異和感の軽減以上に重要である。すなわち並列処理化により溶接構造物本体のみしか情報がない場合,あるいは周辺機器のみしか情報がない場合でも過去の事例を参照してそれらに通すると考えられる構造が周辺治具の選定,選択が可能となった。
非協力不具合衛星の捕獲法に関するシステム的実験研究

不具合衛星の検査・捕獲・回収・修理・軌道離脱などを行う軌道上サービスの基礎研究として、双腕マニピュレータを備えたロボット衛星による軌道上作業を想定し、地上局からのコマンドにより種々のモードで制御する地上実験システムを開発し、基礎実験を行った。その結果、軌道上サービスにおける双腕協調作業の有効性、特に単腕捕獲作業時の他腕による動的な視点の確保によるオペレータの操作性向上を確認すると共に、遠隔操作実験を通してロボット衛星システムに求められる機能要求や技術的課題等について検討を加えた。さらに、軌道上高機能サービスのための再構成群型ロボット衛星の概念、互いに分離結合可能な機構によってミッションの目的に応じて形態可変なシステムを提案した。次に、複数のフラットフロア上空気浮上衛星模擬システムを整備開発した。不具合衛星の捕獲のみならず、複数衛星の隊列飛行を利用した干渉観測、通信、電力送信ミッションのための隊列制御や燃料消費管理に関する理論的研究の実験的検証を行う。隊列飛行理論の検証、マニピュレータを用いた協調作業、ランデブードッキング等の地上実験を行い考察を行った。上記のような運動形態変化のある多体システムの動力学解析を行うために、衛星捕獲時の衝突問題を線形相補性問題に帰着させ、その数値計算の精度保証を考慮したアルゴリズムの導出と汎用プログラムを実装をした。また、非協力不具合衛星の適応的捕獲機構ならびに適応的捕獲戦略を実現するために、より一般的な適応システムにおける構造システムと制御システムの同時設計の研究を行った。本研究では構造システムを含む系を制御パラメータとして一般的に記述する手法を提案するとともに、これを用いて構造と制御システムの同時設計問題を双線形行列不等式問題に置き換え、システムの同時設計を可能とした。更に、適応型ジャイロシステムに適用することにより有効性を示した。本研究では、不具合衛星の検査・捕獲・回収・修理・軌道離脱などを行う軌道上サービスの基礎技術研究として、双腕マニピュレータを備えたロボット衛星による軌道上作業を想定し、地上局からのコマンドにより、ロボット衛星を種々のモードで制御する地上実験システムを開発し、不具合衛星捕獲のための予備実験を行った。具体的には、実験システムとして、ロボット衛星模擬システム、地上局模擬システム、空気浮上型ターゲット衛星模擬システムから構成されるテレオペレーション実験システムを構築した。ロボット衛星模擬システムは、片腕7自由度の双腕マニピュレータ、把持用ラッチ機構や各種センサ、CCDカメラ等を備えたエンドエフェクタ、アクチュエータ制御用ドライバからなるロボットアームサブシステム、両手先/本体固定カメラ、画像処理用ワークステーションからなる視覚サブシスム、コマンド処理・テレメトリ生成・地上局との通信処理・ロボット制御用各種演算等を行う搭載計算機サブシステムから構成される。このシステムを用い、不具合衛星捕獲のための予備実験を行った。その結果、軌道上サービスにおける双腕協調作業の有効性、特に単腕捕獲作業時の他腕による動的な視点の確保によるオペレータの操作性向上を確認すると共に、テレオペレーション実験を通して実験のロボット衛星システムに求められる機能要求や実現のための技術的課題等についても検討を加えた。不具合衛星の捕獲等の軌道上サービス実現のために、本年度研究では、昨年度試作した双腕マニピュレータシステムをH/W、S/Wともに改良して遠隔操作の安定化と高速化を図るとともにエンドエフェクタを整備して双腕を用いた操作を可能にした。これは、不具合衛星の捕獲のみならず、複数衛星の隊列飛行を利用した干渉観測、通信、電力送信ミッションのための隊列制御や燃料消費管理に関する理論的研究の実験的検証や、本研究室で提案している群型ロボット衛星を実現するための地上実験を行うことを目的としたシステムであり、地上局を想定したPC、4機の空気浮上式模擬衛星装置、位置計測装置から構成され、それぞれは無線LANでデータのやりとりを行う。

この実験システムを使用して、隊列飛行理論の検証、マニピュレータを用いた協調作業、ランデブードッキング等の地上実験を行い、考察を行った。また、群を形成する衛星間を、アクティブに張力/長さ制御の可能なテザーで結合されたシステムである群型テザード衛星システムを提案し、より高度・多様な軌道上ミッションを行うことを目指し、数値シミュレーションおよび2次元地上実験によって、本システムが軌道上で隊列変形飛行を行う場合の基礎的な運動解析を行い、その制御法を提案した。さらに、上記の動力学解析を行うためには、運動形態変化を考慮した多体システムのシミュレーションを行うために、衛星捕獲時の衝突問題を線形相補性問題に帰着させ、その数値計算の精度保証を考慮したシミュレーションを行った。
アルツハイマー病発症に関わるアミロイド前駆体蛋白切断プロテアーゼCPB14の研究

アルツハイマー病の特徴的病理所見は、βアミロイド蛋白の線維性凝集からなる老人斑と神経細胞死である。本研究の目的は、アルツハイマー病脳におけるヒト脳型カルボキシペプチダーゼB(HBCPB:βアミロイド前駆体蛋白分解能をもつ脳プロテアーゼで、特異的モジュールCPB14をそのC端にもつ)の発現変化と、βアミロイド蛋白の沈着の程度および海馬神経細胞のアポトーシス、脱落の程度を検索し、本疾患におけるHBCPBの役割を解明することである。アルツハイマー病、痴呆を主症状とするパーキンソン病、多系統変性症、脊髄小脳変性症、痴呆を伴う筋萎縮性側索硬化症、Kreuzfeld-Jakob病および正常対照脳についてβアミロイド蛋白沈着の程度と神経細胞脱落の程度を検索した。その結果、アルツハイマー病においては神経細胞の脱落に比例して、その細胞質内でのHBCPB発現(抗CPB14活性)の有意な低下が観察された。老人斑沈着の程度との相関はアルツハイマー病の晩期では明かではなかった。Tune1法を用いたアポトーシス細胞、同予備細胞の検索では、核の定型的変化を伴わないTune1陽性細胞が、アルツハイマー病のみならず他の変性疾患においても観察された。アルツハイマー病における神経細胞死は抗CPB14活性でみたHBCPB発現低下との相関の存在が推定され、さらに細胞内小器官における局在形態の変化もうかがわれた。
地域や児童の実態に応じた自然災害防止のための教科横断的カリキュラムの構築

本研究は平成23年度に本助成事業の科学研究費補助金の交付を受けて取り組んだ「新学習指導要領の趣旨を生かした自然災害防止に関わるダイナミックな学習活動の開発」の成果・課題を踏まえるとともに,東日本大震災の発生によって見えてきた課題を受け,地域や児童の実態に応じた自然災害を防止するためのカリキュラムの構築及びその実践のあり方を明らかにしようと取り組んだものである。研究の方法としては,岩手県内や全国各地でこれまでに自然災害が発生した地域への視察及び調査・資料収集を中心に行った。岩手県内については勤務校の防災復興教育とタイアップし取り組んだ。交流校である山田町立山田北小学校を訪問し,被災の状況や現在の取組等について具体的に調査するとともに,実際に本校児童が交流校を訪問し被災地の児童と交流したり,山田町の防災担当者の説明を受けながら見学したりする教科横断的な活動を構想・実践することができた。また,北海道稚内市周辺での「防波堤ドーム」等及び北海道洞爺湖町における防災や復興への取組の詳細についての視察を行った。さらに,長崎県島原半島での視察では火砕流の直撃を受けた南島原市立大野木場小学校を訪問し校長先生より防災の取組が現在でも継続されていることを教えていただいたり,現地観光ボランティアの案内で島原地方の災害後の復興やその後の防災の取組についても詳しく調査したりすることができた。この島原半島での視察結果は実際に5年生社会科の授業において教材として開発し,防災と復興を関連させた新たな学習単元として実践することができた。以上のような取組を通し,児童の住む地域の実態に応じた自然災害防止のための教科横断的カリキュラムの構築及び実践が極めて有効であることを強く認識できた。加えて,防災と復興を関連させた教材・単元開発の重要性についても実践を通して明らかにすることができた。今後は防災と復興との関連について更なる研究を進めていきたいと考える。
バベシア原虫のマダニ中腸内ステージシフトに関わる遺伝子の探索的研究

本研究では、畜産経済に甚大な被害を及ぼすマダニ媒介感染症の一つであるバベシア症について、特にマダニベクター内における存在様式に焦点を当て研究を行った。最新鋭のDNA配列解析装置である次世代シーケンサーを駆使し、マダニ体内に寄生する原虫の遺伝子情報を読み取り、その発現を分子レベルで可視化することに成功した。本解析では、マダニベクターステージにおける原虫の代謝が宿主ステージとは異なる可能性を見出し、特に糖代謝機能の変化が、原虫のベクターへの適応、すなわち宿主からベクターへステージシフトするためのトリガーである可能性を示唆する知見を得た。本研究は、マダニ媒介感染症の一つであるバベシア症において、ベクターステージで病原体の増殖や生存を阻害することが可能な伝播阻止ワクチンの開発を目指し、バベシア病原虫のベクターステージにおける増殖・分化・体内移行などのステージシフトにおいて重要な分子を解明することを目的とし当該補助金による支援のもと行っている。本年度は、牛バベシア病原虫Babesia ovataのゲノムを解析し、バイオインフォマティクス解析によって原虫遺伝子の予測およびアノテーションの付与を行った。さらに赤血球内発育ステージにおけるバベシア原虫のトランスクリプトームを解析し、原虫の先端部小器官であるロプトリーに局在するとされるRAP1等の複数の遺伝子が発現していることが確認された。以上の成果は本研究遂行における重要な基盤情報のため、次年度以降の研究遂行を加速するものである。本年度は、人工吸血実験系によるバベシアーマダニベクターモデル実験系を用い、原虫がマダニ中腸を通過するに至る時間軸について着目しその動態について解析した。これによるとマダニ中腸内に取り込まれた原虫は、24時間以内であれば中腸壁を通過することが可能であり、一部の中腸細胞内に残存して生きながらえた原虫は非常に少ないものと示唆された。また、24時間以降では、中腸臓器はその他の卵巣等の臓器と異なり、原虫の分裂増殖の主要な場ではないことも示唆された。この時間軸をベースとした人工感染実験系をもとに、バベシア原虫のマダニ中腸ステージにおけるトランスクリプトーム解析を行った。前年度解析を終えた赤血球寄生ステージでの発現遺伝子リストとの比較Differenrially expressed genes解析により、原虫の糖代謝に関連する遺伝子の発現増強が確認できた。本成果は本研究遂行における基盤情報であり、最終年度の研究遂行に必須の知見をもたらした。宿主ステージ(赤血球寄生期)とベクターステージ(マダニ寄生期)の比較トランスクリプトームを終えた。これにより、ベクターステージにおいて発現量が高い遺伝子の候補を複数得ることができた。本年度成果をもとに遺伝子発現とマダニベクター体内の遷移経過時間を照らし合わせることが可能となったため、おおむね順調に研究が進んでいるといえる。初年度は、牛バベシア病原虫Babesia ovataのゲノムを解析し、バイオインフォマティクス解析を行った。さらに赤血球内発育ステージにおけるBabesia原虫のトランスクリプトームを解析した。次年度は、人工吸血実験系によるベクターモデル実験系を用い、原虫がマダニ中腸を通過するに至る時間軸について着目しその動態について解析した。赤血球寄生ステージでの発現遺伝子リストとの比較Differenrially expressed genes解析により、原虫の糖代謝に関連する遺伝子の発現増強が確認できた。最終年度は、原虫がマダニ中腸を通過するに至る時間軸の中でも、特に赤血球ステージからマダニベクター中腸ステージへと形態的にも生理生化学的にもシフトチェンジが起こる吸血終了後3日目のサンプルを主軸として、DEGの詳細な解析を行った。これによると、原虫の糖代謝、特に五炭糖の取り込みに関係するヘキソーストランスポーター様(Ht)遺伝子と糖のリン酸化に関与するヘキソキナーゼ様遺伝子の発現増強を確認した。研究期間を通じ、バベシア原虫のベクターステージにおける糖代謝関連遺伝子、特にHtやヘキソキナーゼ機能の重要性が高いことが示唆され、糖代謝シフトチェンジが宿主からベクターへのトランジショントリガーである可能性を提唱するに至った。

本研究は研究期間中シームレスに遂行することを予定しており、初年度の成果として宿主ステージである赤血球寄生ステージでの発現遺伝子についてトランスクリプトーム解析までを終えることができた。最終年度ではバベシア原虫遺伝子の発現動態の解析を行う。H27年度のDEGs解析によって得られた情報を確認するため、ベクターステージにて発現量が増加する遺伝子(糖代謝関連遺伝子)について、定量RT-PCRによる発現量の定量解析を行う。また、大腸菌蛋白質発現系にて組換え蛋白質を作製し、マウスに免疫することによって特異抗体を得る。得られた特異抗体を用い、宿主ステージ・ベクターステージ初期における遺伝子発現動態を免疫蛍光抗体染色にて可視化する。これにより従来ブラックボックスで想定するしか情報の得られなかった原虫のベクターステージにおける遺伝子レベルおよび形態レベルでのトランジションについて動的なイメージングを行う予定である。分子寄生虫学次年度ではフタトゲチマダニの人工吸血実験法を応用し、バベシア原虫を人工的に感染させた成ダニの中腸を利用してトランスクリプトーム解析を行う。これにより赤血球寄生ステージでの発現遺伝子リストとの比較Differentially expressed genes解析によって原虫のステージシフトと連関する可能性のある遺伝子について標的を絞り込む予定である。試薬販売会社等への代金支払い振込に係る手数料の目論見額が、想定したよりも少なかったため次年度使用額が生じた。当該残額については、その他費目に充当し、翌年度の代金支払い振込に係る手数料にあてることとする。
がん患者における看護サービスの経済的評価

本研究の目的は、がん患者の看護サービスについて家族、看護師、ヘルパー、友人知人による看護量を多面的に測定し、数量化モデルによる看護必要量を推計することによってがん患者における看護サービスの経済的評価に取り組むことである。本研究に同意と協力が得られた大学病院一般病棟入院がん患者183人および緩和ケア病棟同患者52人を対象に、看護師・家族の看護提供量および看護必要量について調査を実施した。看護師は自己記入方式で行い、家族は看護師による面接調査法にて実施した。その結果、大学病院一般病棟がん患者の看護について看護師は全看護項目で看護不足と判断した。家族も「生活援助」、「相談指導」については看護不足と判断し、両者の判断は一致した。しかし、「医療的ケア」での両者の判断は一致しなかった。緩和ケア病棟がん患者の看護については、看護師・家族とも「生活援助」、「相談指導」について看護不足と判断した。がん患者の家族における看護の負担について、大学病院一般病棟がん患者の家族は「相談指導」、「家事援助」が負担であるとし、緩和ケア病棟がん患者の家族は、負担ではなく、さらなる看護をしたいという特徴が明らかになった。現在、これらの結果に加え、先行研究である在宅がん患者の看護・介護量のデータを含め、がん患者の看護サービスについてニーズおよびデマンドの両面から多面的に解析し、がん患者および家族のQuality of Lifeを支援する医療・看護・介護システム構築に向けた看護サービスの経済的評価に取り組んでいる。一般病棟および緩和ケア病棟におけるがん患者の看護・介護に必要な看護・介護量を多面的に把握し、がん患者の看護サービスを経済的側面から評価する目的で、今年度は、N大学病院に入院中で本調査に同意と協力の得られた、がん患者183人を選定し、調査を実施した。有効回答数は178例であった。調査内容は、看護に従事している看護職には、実際に提供した看護量と看護職が必要と判断した看護量(看護ニーズ)を、患者・家族には、実際に提供された看護・介護量と患者・家族が必要と判断した看護・介護量(看護・介護デマンド)についてであり、前者は自己記入方式で、後者は、面接調査法によって実施した。調査対象者の性別は、男52.8%、女47.2%、年齢は、10歳代50歳代42.1%、60歳代90歳代57.9%、腫瘍部位は、結腸・直腸11.8%、胃10.7%、肝臓7.9%、肺7.3%、子宮6.7%、食道3.9%、乳房3.4%、他であった。病期は、急性期30.8%、慢性期35.4%、終末期11.7%、他であり、治療内容は、点滴70.2%、内服薬47.2%、ガーゼ交換37.6%、疼痛コントロール38.2%、酸素吸入17.9%、他であった。告知されている患者は80.3%、痛みを自制できる患者は41.5%、耐えられない痛みのある患者は12.3%、モルヒネ使用患者は6.7%であった。要介護の状況は、移乗要介助35.4%、食事要介助27.5%、入浴要介助55.1%、排泄要介助38.2%であった。看護量、介護量については、現在、解析中である。一般病棟および緩和ケア病棟におけるがん患者の看護・介護に必要な看護・介護量を多面的に把握し、がん患者の看護サービスを経済的側面から評価する目的で調査を行った。本年度は、N大学病院入院中で本調査に同意と協力の得られた、がん患者183人とその家族および当該患者の看護に従事している看護師の有効回答174例の調査結果について発表した。看護師の判断による看護の年間総量について看護項目別に看護師の看護提供量(現状)と看護師が判断する看護必要量(ニーズ)との差の比較では、生活援助、医療的ケア、相談指導、連絡調整および家事援助のいずれの項目においても現状よりニーズが有意に(符号付順位和検定:P<0.01)大きかった。

患者・家族の判断による看護・介護の年間総量について看護・介護項目別に、家族の看護・介護提供量(現状)と家族が自分で担うべきであるとする看護・介護量(家族のデマンド)との差の比較では、相談指導、連絡調整および家事援助の項目で有意差があり、相談指導、家事援助では、家族による看護・介護の現状が家族のデマンドより有意に(符号順位和検定:P<0.01)大きかった。患者・家族が判断する看護師の看護提供量(現状)の年間総量と患者・家族が看護師に望む看護デマンドのそれとの差の比較では、生活援助、相談指導については、看護デマンドの方が有意に(p<0.01)大きく、逆に、医療的ケアについては、患者・家族が判断する看護師の看護提供量(現状)の方が有意に(p<0.05)大きかった。つまり、生活援助、相談指導についての看護サービス不足の判断は看護師と患者・家族で一致し、医療的ケアについての判断は不一致であった。さらに相談指導、家事援助についての家族の看護・介護の負担感を明らかにした。次いで、本年度に調査した緩和ケア病棟における看護・介護量については現在、解析中である。本研究は、がん患者を対象に看護師、家族の看護提供量、看護必要量(看護師の場合は看護ニーズ、家族が必要とする場合は看護デマンド)を同時に測定し、数量化モデルによる看護必要量を推計することによって、がん患者における看護サービスを経済的視点から評価した。平成13年度は、N大学病院一般病棟において本研究に同意と協力が得られた入院がん患者183人を選定し、患者とその家族および当該患者の看護に従事している看護師を対象にそれぞれの看護提供量・看護必要量について、前者は自己記入方式、後者は面接調査法にて調査を実施した(有効回答数174例)。平成14年度は、同様の方法でT県立病院緩和ケア病棟入院がん患者52人を選定し、調査を実施した(有効回答数52例)。結果、大学病院一般病棟入院がん患者の看護量について、看護師は生活援助、医療的ケア、相談指導、連絡調整および家事援助の全看護項目において看護ニーズが看護提供量に有意(符号付順位和検定p<0.01)に勝り、いずれの看護サービスも不足であるとの判断であった。一方、家族は、看護師による医療的ケアの看護提供量が看護師へのデマンドより有意(pく0.05)に勝り、看護サービスは不足していないとの判断であった。次に、緩和ケア病棟におけるがん患者の生活援助、相談指導については、看護師、家族共に、看護サービスが不足であるとの判断であった。そして家族は全看護提供量の47.7%を担うものの、負担に思うことなくさらなる看護を提供したいと望んでいた。このように、本来、看護サービスはニーズとデマンドが一致したところでやり取りされるべき財であるにもかかわらず、看護現場では看護師と家族による看護量の判断に不一致が認められ、また、Quality of Lifeの実現をめざす緩和ケア病棟において看護師、家族共に看護量が不足と判断している、等の貴重な成果を得ることができた。
街路花壇への宿根草及び在来種の導入と植物の生育過程を生かす花壇づくりに関する研究

1多摩市の道路アダプト花壇を対象として、宿根草や在来植物の利用実態の解明を目的として、花壇の実態調査を行った。大半の道路アダプト花壇では外来の一年草が多く植栽されており、宿根草や在来植物を植栽している花壇は多摩センター駅南口や日陰地にほぼ限られていることが明らかになった。2街路花壇への宿根草及び在来植物を導入するための基礎データの収集を目的として、1)恵泉蓼科ガーデン、2)清里萌木の村ナチュラルガーデン、3)ロンドン及びその周辺のガーデンシティーにおける街路花壇、以上3カ所を対象として視察を行った。1)、2)の各ガーデンにおいては、園芸植物が中心に植栽されているものの、八ヶ岳山麓に自生するヤナギラン、ヒヨドリバナ、ノガリヤスなどが随所に植栽され、地域的な特性を生かしたガーデンデザインがなされていることが確認された。3)ロンドンでは、街頭などのハンギングバスケットによる草花の植栽、運河沿いに市民ボランティアによる花壇などが散見された。オリンピックパークでは、グラス類を多用した花壇がつくられていた。また、近年ではゲリラガーデニングと呼ばれる花壇活動に基づく、ポケットパーク的な花壇もつくられていた。そのほか、ミルトンキーンズ、レッチワース、ウェリンガーデンシティ等の街路花壇の視察を行った。3市民ボランティアによる花壇づくりの実践手法の検討については、江東区コミュニティーガーデンの視察を行った。江東区では実際に花壇づくりの担当者にご案内いただき、市民ボランティアが一年草もしくは宿根草を主体とする様々な花壇を維持管理している現状を確認した。4園芸植物の和名や学名の整理とリストの作成、および一般利用者への公開については、30年度に5回会議を開催し、園芸植物のリストの整理、特に学名の整合性について検討を行った。また、プリムラ類の園芸品種について、その形態的検討を行った。多摩市の道路アダプト制度を利用して花壇づくりを行っている市民団体へのアンケートが行えていない。多摩地域の在来植物の栽培実験が始められていない。多摩市の道路アダプト制度を利用して花壇づくりを行っている市民団体へのアンケートを行う。また、同制度に基づく春花壇の実態調査を行う。多摩地域の在来植物の栽培実験を開始するとともに、キャンパス内に在来植物を導入した実験花壇を作成し、その経過を記録する。夏の花壇、およびガーデンの視察として、鳥取市ナチュラルガーデン、十勝千年の森、小布施花のまちづくり、ロンドン及びガーデンシティーの街路花壇などの視察を行う。園芸植物の和名や学名の整理とリストの作成をすすめる。栽培実験に使用する計測器、現地調査に使用するカメラ類等の未購入のほか、栽培実験が開始できていないため、実験補助等の人件費が支出されていないため。

今年度には在来植物等の栽培実験、および花壇への試験的な導入を開始するため、計測器、カメラ類、および栽培実験補助等の人件費として使用する。また、夏季に英国の街路花壇調査の必要が生じたため、英国への旅費としても使用する。
肺非小細胞癌におけるサイド・ポピュレーションの解析による肺癌幹細胞特性の研究

癌幹細胞の機能解析は、発癌過程や治療抵抗性に関与しているので、非小細胞肺癌の早期診断や治療抵抗性を克服するために重要である。本研究において、癌幹細胞の性質を持つ細胞集団を同定して、それらに関連する分子を見つけることを試みた。肺癌細胞において、無血清で足場非依存の培養条件によるsphereの形成により幹細胞の性質をもつ細胞が選択できる可能性が示唆された。また、epithelialcell adhesion molecule(EpCAM)が幹細胞の性質に関与して、細胞の生存に重要な役割を果たすことが明らかにされた。EGFR遺伝子に変異を持つ肺癌細胞株NCI-H3255、NCI-H1650、HCC4006、HCC4011より、がん幹細胞の性質を有する細胞集団を分離するために、大腸癌などで、がん幹細胞の分離で用いられているCD133の抗体を使用しFACS装置にて、発現解析と分離を試みた。HCC4006、HCC4011において、CD133発現を有する細胞集団が存在することを確認し、その細胞集団を分離して、RT-PCR法で、ABCG2、cMyc、Oct4遺伝子などのABCトランスポーター、EMT、幹細胞などに関連している遺伝子の発現を検討した。また、無血清培地で培養するにより幹細胞の性質をもつ細胞が球状に増殖することが知られているが、HCC4006、HCC4011において、このような細胞集団を分離することが可能であり、それらの細胞を用いて、RT-PCR法において、同様な発現解析を行った。親株と比較して、EpCAMやIL-6遺伝子などの発現に差が生じていた。肺癌において、乳がん、脳腫瘍などを比較して、がん幹細胞を分離することが困難であることが知られているが、本研究では、EGFR変異腫瘍において、幹細胞を分離して、EGFR阻害剤の耐性との関連を明らかにしようと試みているが、いくつかの方法で幹細胞の性質を持つ細胞集団を分離しつつある。現在、EGFR阻害剤の感受性の変化やマイクロアレイを用いて網羅的な発現解析の準備中である。EGFR遺伝子変異をもつ肺癌細胞株から色素(Hoechst33342)の排泄能の違いにより、幹細胞の性質を持つ細胞集団(サイド・ポピュレーション)をより分離しようと試みた。乳癌、脳腫瘍などの細胞株と違い、肺癌においては、幹細胞の性質を持つ細胞集団の分離はできなかった。本年度は、細胞株を、血清無添加で、なおかつ非接着の状態で培養して、幹細胞の性質をもつかを検討した。EGFR遺伝子に変異を持つNCI-H3255、HCC4011、NCI-H1650では、上記の培養条件にてsphereを形成することが判明した。この条件で、EGFR阻害剤の感受性を検討したが、明らかな差異は検出できなかった。幹細胞の性質と関連している遺伝子発現(ABCG2、OCT4、MYC、p63など)を検討したが、親株と比較して有意な差は認められなかった。しかし、接着因子であるEpCAMの発現は、sphereの状態で低下する傾向がり、その生物学的な意義を解明するために、EpCAMのsiRNAを合成して、ノックダウンすると細胞増殖が抑制されて、アポトーシスが生じることが明らかになった。Sphereの形成能を検討するために、安定的にEpCAMの発現を低下させた細胞株を作成している。EMT(epithelial-mesenchymal transitions)に関連する遺伝子の発現も検討し、E-カドヘリンやZEB1遺伝子が変化していることを見いだし、その機能を解析するため、ZEB1遺伝子をノックダウンして、細胞増殖能、薬剤感受性などを検討した。昨年度は、細胞株を、血清無添加で、なおかつ非接着の状態で培養して、幹細胞の性質をもつかを検討した結果、接着因子であるepithelialcell adhesion molecule (EpCAM)の発現が関与していることが判明した。今年度は、EpCAMが発癌過程において関与するかを検討するために、肺癌細胞株において、EpCAMの発現やその機能を検討した。18細胞株でRT-PCR法にて検討した結果、EGFR遺伝子の変異がある細胞株で、EpCAMの発現が高い傾向があった。細胞間で発現量の違いを検討するために、フローメトリーによる個々の細胞のEpCAMの発現を検討して、肺癌細胞NCI-H460において、細胞間において、発現の差を認めた。この細胞において、EpCAMが幹細胞のマーカーである可能性が示唆された。しかしながら、磁気ピースにより、EpCAM発現の強い細胞集団と弱い細胞集団を分離して、薬剤感受性sphereの形成能の違いを検討しているが、現在のところ有意な差をみいだしていない。EpCAMが癌細胞の生存自体に関与している可能性を検討するため、細胞株にEpcAMに対するsiRNAを合成して、ノックダウンをおこなった。EpcAMの発現低下をさせると、足場依存および非依存の細胞増殖が、複数の細胞株において抑制されることが明らかになった。

細胞増殖の抑制の機序は、アネキシンや細胞周期による解析によりアポトーシスによることが明らかになった。また、幹細胞と密接に関連しているepithelial-mesenchymal transitions (EMT)を制御する遺伝子のひとつであるZEB1遺伝子が肺癌細胞株や悪性中皮腫株において、過剰発現していることを見いだし、ZEB 1遺伝子をノックダウンすることにより、細胞増殖能が低下することを見いだした。
観測から探る量子重力理論とその構築

相次ぐ連星合体起源の重力波検出により、重力波観測を用いた重力理論の制限の道が拓かれた。重力理論の一般的な枠組みの1つであるホルデスキ理論では、重力波の伝搬速度とともに振幅が宇宙年齢の間に時間変動する効果が現れる。これまで、現在稼働中の地上重力波検出器(LIGO, VIRGO, KAGRA)では、波源までの距離の測定誤差が大きく、重力定数の時間変化の観測的制限は弱かった(A.Nishizawa 2017, Arai et al. 2017)。そこで、将来計画されている地上重力波検出器の感度向上を念頭に、ホルンデスキ理論に対する制限がどこまで改善されるかを調べた。まず、将来計画されている地上重力波検出器(以下、第3世代検出器)には、Einstein Telescope, Cosmic Explorer, Voyagerの3つを考慮した。第3世代検出器の感度は、2018年時点でのLIGOの感度に比べて重力波検出器に比べおよそ30倍良い。これは連星合体事象の数にして30,000倍ほど増えることに対応する。第3世代検出器による連星合体の擬似観測を実施すると、多数の連星合体事象を使うことで統計誤差が小さくでき、重力波の減衰率および重力定数の時間変化は約1%の精度で測定可能であることが判明した。この制限を踏まえて、ホルンデスキ理論への制限を調べた。先行研究Arai et al. 2017と同様、モンテカルロ法を用いて宇宙膨張率の観測と摂動安定性条件と整合的なモデルを絞り込む数値シミュレーションを行い、得られたモデルが持つ観測量の間の相関関係を調べた。その結果、重力波の減衰率の測定を通じて等価原理の破れは1%程度まで制限できることを示した。この制限はこれまで知られている観測的制限の中でも最も厳しいものの1つとなる。本年度の研究課題は、2017年度の先行研究を発展させたもので、予定通り研究が進められた。2018年度の研究成果から、将来的な重力波観測が重力理論の制限に重要な貢献をすることが示された。将来の重力波観測が1%の制度で重力理論を制限できることは、宇宙論研究における重力波観測の重要性を示す大変インパクトの大きい成果である。今後は、宇宙マイクロ波背景放射やバリオン音響振動などの既存の宇宙論的観測と整合的なモデルをさらに絞り込み、将来の重力波観測により得られる新しい制限や各観測による系統誤差をより具体的に見積もる。また、Kilo-square Degree Survey (KiDS), Dark Energy Survey (DES), Subaru Hyper Supreme Cam (HSC)などの大規模銀河観測による最新の弱重力レンズ測定実験の結果から、重力理論に対して新たな制限を与える。こうした研究を通して、標準宇宙モデルの検証とともに宇宙論的スケールにおける重力法則、および量子重力理論の詳細な解明を目指す。本研究の課題である宇宙論的観測と整合的な量子重力理論の構築に向けて、量子重力理論が予言するスカラー場により変更される重力法則に対して連星起源の重力波を用いた観測的制限をつける研究を行った。現在の宇宙論的観測から、宇宙が誕生から現在に到るまでの間に少なくとも2度の加速膨張期を経ていることが強く示唆されている。宇宙の加速膨張は一般相対性理論の枠組みにスカラー場を新たに導入することで実現できる。一方、超弦理論などの量子重力理論の候補となる理論では、一般に複数のスカラー場の存在を予言する。したがって加速膨張の観測結果と整合的な理論を探ることは、量子重力理論を制限することになる。スカラー場と重力場や物質場の相互作用は、ホルンデスキ理論により統一的かつ一般的に記述される。ホルンデスキ理論では、スカラー場と重力場の相互作用の種類に応じて、時空を伝搬する重力波の振幅と位相の間に固有の相関関係が現れる。したがって、重力波を観測することでホルンデスキ理論に含まれる相互作用を限定することが可能である。そこで、私はモンテカルロ法により最近の宇宙膨張の直接観測と整合的な1,000,000個のモデルを生成し、相互作用別に重力波の振幅と位相の相関関係の分類を行った。さらに、分類の結果とGW170817と付随した電磁波放射GRB170817Aの測定結果と比較した。GW170817とGRB170817Aの同時観測により重力波の伝搬速度は光速とわずか1000兆分の1の精度で一致していることが確かめられたことから、スカラー場と重力場の相互作用のうちリッチスカラーやアインシュタインテンソルと結合する項に対して厳しい制限がつけられた。なお、ほぼ同時期に異なる研究グループにより相次いで独立に、私と同様の結論が得られた。本研究は当初の計画にはなかったが、相次ぐ重力波観測を踏まえて新たな研究課題として設定した。本研究の内容は既に米国物理学会誌Physical Review Dに受理された。さらに、研究の結果について研究会や学会において精力的に発表し、活発な議論を行うことができた。とりわけ、重力波観測を用いた重力理論の制限の研究は、国際会議JGRG 27において高く評価された。

これまで、現在稼働中の地上重力波検出器(LIGO, VIRGO, KAGRA)では、波源までの距離の測定誤差が大きく、重力定数の時間変化の観測的制限は弱かった(A.Nishizawa 2017, Arai et al. 2017)。そこで、将来計画されている地上重力波検出器の感度向上を念頭に、ホルンデスキ理論に対する制限がどこまで改善されるかを調べた。まず、将来計画されている地上重力波検出器(以下、第3世代検出器)には、Einstein Telescope, Cosmic Explorer, Voyagerの3つを考慮した。第3世代検出器の感度は、2018年時点でのLIGOの感度に比べて重力波検出器に比べおよそ30倍良い。これは連星合体事象の数にして30,000倍ほど増えることに対応する。第3世代検出器による連星合体の擬似観測を実施すると、多数の連星合体事象を使うことで統計誤差が小さくでき、重力波の減衰率および重力定数の時間変化は約1%の精度で測定可能であることが判明した。この制限を踏まえて、ホルンデスキ理論への制限を調べた。先行研究Arai et al. 2017と同様、モンテカルロ法を用いて宇宙膨張率の観測と摂動安定性条件と整合的なモデルを絞り込む数値シミュレーションを行い、得られたモデルが持つ観測量の間の相関関係を調べた。その結果、重力波の減衰率の測定を通じて等価原理の破れは1%程度まで制限できることを示した。この制限はこれまで知られている観測的制限の中でも最も厳しいものの1つとなる。本年度の研究課題は、2017年度の先行研究を発展させたもので、予定通り研究が進められた。GW170817の観測はホルンデスキ理論に対してもっとも厳しい制限を与えたが、実はGW170817の観測結果と矛盾しない重力理論はまだ多く存在している。これらの理論は、初期密度揺らぎの非ガウス性や整合性条件、あるいは重力定数や暗黒エネルギーの時間変化を予言している。このような予言を検証するためには、複数の赤方偏移での多様な天体を用いた観測が必要となる。これまでの宇宙論的観測により、有用なデータが数多く得られた。さらに、DES、HSC、DESIなどの新規の観測プロジェクトが続々とデータを公開している。2020年代には、CMBや大規模構造、及び重力波の観測を組み合わせることで重力理論がより高精度に制限され、重力法則の解明が大きく期待されている。今後は現在あるデータを用いてホルンデスキ理論において観測を行うと同時に、将来観測においてどこまで重力理論を制限できるか統計解析などを用いて重力理論の制限を続けていく。2018年度の研究成果から、将来的な重力波観測が重力理論の制限に重要な貢献をすることが示された。将来の重力波観測が1%の制度で重力理論を制限できることは、宇宙論研究における重力波観測の重要性を示す大変インパクトの大きい成果である。今後は、宇宙マイクロ波背景放射やバリオン音響振動などの既存の宇宙論的観測と整合的なモデルをさらに絞り込み、将来の重力波観測により得られる新しい制限や各観測による系統誤差をより具体的に見積もる。