hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強相関フェルミ原子気体の二流体現象の観測と輸送係数の測定

金属超伝導やヘリウム超流動で見られる二流体現象を冷却フェルミ原子系で研究する為、リチウム6原子とリチウム7原子の同時レーザー冷却システムを開発した。両原子は30秒で1億個磁気光学によって集められた。200Wの高強度レーザーを用いる事により、冷却原子を磁気光学トラップから光トラップへ5%の効率で移行できた。蒸発冷却後、10万個のフェルミ原子がT/TF=0.05程度まで冷却され、超流動転移が確認された。さらに、リチウム7原子を温度計として光トラップに混ぜる事により、相互作用しているリチウム6原子の温度をBCS極限で測定した。これにより二流体現象を研究する準備が整った。本研究の目的は、相互作用している二成分フェルミ粒子系が示すs波超流動の物性を、冷却フェルミ原子気体を用いて明らかにする事である。特に、フェッシュバッハ共鳴効果により粒子間の相互作用が十分大きい強相関フェルミ原子気体系においては、超流動状態になっていない正常成分までも流体的振る舞いを示す。よって冷却フェルミ原子気体で、ランダウの二流体モデルに従う物理現象の観測が期待される。しかしこれまでヘリウム4の実験で見られるような、超流動による超熱輸送、第二音波、噴水効果等の、二流体に特徴的に現れる現象は観測されていない。さらには、超流動密度の温度依存性等も未知の状況である。冷却原子は希薄で不純物が無いため、二体衝突のみで多体系が構築されている。粒子間の相互作用も自由自在に制御可能なため、理想的な多体シミュレータとして働く。このような理想的な系で相互作用しているフェルミ粒子系やその超流動の物理を理解する事は、より複雑なフェルミ多体系である原子核や電子系の理解を進める上で非常に大きな意義がある。昨年度は本研究を遂行するにあたり極低温フェルミ原子気体を実現する為、レーザー冷却装置の立ち上げを行った。先の東日本大震災の影響もあり、従来の装置よりも電力消費が少なくなるよう工夫を凝らし、装置の設計を行った。本研究に用いる原子はリチウム原子であり、従来の方法ではオーブンで蒸発したリチウム原子をゼーマン減速法を用いて冷却するが、この方法は大きな磁場を必要とし、それに伴う電力消費が非常に大きい。よって本研究ではゼーマン減速法を用いず、オーブン直上で二次元磁気光学トラップ(2DMOT)を行い、そこで冷やされた原子のみをレーザー光で三次元磁気光学トラップ(3DMOT)に輸送する手法を採用した。2DMOTに磁場が必要になるが、永久磁石を用いることにより、消費電力ゼロを実現した。この手法により、3DMOT中に6Liを10^8個捕獲する事に成功し、従来の方法と同程度のパフォーマンスを得た。また我々は昨年度、BCS-BECクロスオーバー全域での状態方程式や、熱力学の決定方法を提案した。我々はこれまでの先行研究で、散乱長が発散しているユニタリー極限において熱力学の決定を行ってきたが、その手法はユニタリー極限限定の方法を用いていたためにそれ以外の相互作用領域への拡張は難しい状況であった。今回我々は任意の相互作用領域で冷却原子気体の化学ポテンシャルを実験的に決定できる画期的な方法を発見し、その妥当性を示した。温度と相互作用で決定される普遍的な熱力学の実験的決定は、BCS-BECクロスオーバーを記述する理論の試金石となり、相互作用している多体粒子系の基本的枠組みを確立できる大きな意義がある。本研究目的は、「強相関フェルミ気体の二流体現象の観測と輸送係数の測定」である。そのため、安定なフェルミ超流動の実現が必須となる。平成25年度の主な成果は「安定なフェルミ超流動の実現」と、「二流体現象の観測へ向けた予備実験」である。特に我々は国内初となる高強度レーザーを用いた実験手法を用いており、この手法が確立すると実験が簡易になり研究の加速が期待される。具体的に行ったことは、1原子の相互作用の高精度な制御と磁場ポテンシャルの高精度な評価を行うため、コイルに流す電流の安定化を行った。これにより800ガウスで100mG程度あった磁場の揺らぎを、5mG程度に改善する事ができた。2散乱長が発散しているユニタリー極限において蒸発冷却を行ったところ、T=0.05TFまで温度が下がり、クーパー対の重心運動量分布を測定した結果、超流動転移が確認された。3超流動転移が確認されたが再現性が悪かった。我々の実験手法は、レーザー冷却されたリチウム原子を、100Wの高強度レーザーで捕獲する手法を用いている。手法としては最も簡易であるが、高強度による熱レンズ効果の問題は、国外の先行研究でも回避できていない。我々は熱レンズ効果を軽減させるための光学系を考え、また全ての光学素子を高強度用の素子に変える事により、熱レンズの効果が100倍程度緩和された。

結果として安定に超流動状態が実現できるようになった。我々は現在、この超流動状態を用いて研究課題を遂行中である。これまで、超流動状態の原子集団に近共鳴光をパルス的に当て瞬間的に加熱し、凝縮体が時間的に変化していく様子を観測している。現在原子全体に加熱を起こさせているが、今後は局所的に加熱し、熱の伝わり方が超流動密度でどのように変化していくか研究し、超流動と常流動の二流体現象の観測に挑んでいく。成果としては主に16Liと7Liの同時レーザー冷却、2高強度レーザーを用いた冷却原子の捕獲の2点である。相互作用しているフェルミ粒子の温度を正しく評価する為には、温度計として用いる7Li原子を同時に冷却する必要があり、また冷却された原子を高効率に光トラップに移行する必要である。詳細は以下の通りである。16Liと7Liの同時レーザー冷却:相互作用しているフェルミ粒子系の温度評価には3通りある。1つ目は温度計となる原子を混合する方法、2つ目は光トラップに閉じ込められている粒子の密度分布の裾の部分から温度を評価する方法、3つ目は粒子のエネルギーとエントロピーを測定しその勾配から温度を導出する方法である。我々はこれらの3つの温度計の妥当性を1つの実験装置で評価できるようなシステムを開発している。2番目と3番目の方法は高分解能撮像システムによって行われるが、他の研究予算で行っているため省略する。本研究では1番目の方法を実行する為、7Li用のレーザー冷却光源を新たに開発し、6Liと7Liの同時レーザー冷却を実現した。結果として両同位体共に5千万個の原子を300μKの温度に冷却する事に成功した。2高強度レーザーを用いた冷却原子の捕獲:本研究では実験手順の簡易化とデータの取得レートを上げるため、200Wの高強度ファイバーレーザーを用い、深い光トラップでレーザー冷却されたLi原子を直接捕獲する方法を試みた。この手法は国内では初めての試みである。高強度に由来する光学系の熱レンズの問題が生じたが、光学部品や光学部品に照射する際のビーム系等を注意深く選択する事により熱レンズ効果は軽減され、安定に100万個の原子を光トラップに移行に成功した。トラップ寿命も90秒を実現し、これは熱平衡状態に達する時間スケールよりも十分長いため、超流動転移実現のための高効率の蒸発冷却が見込まれる。申請時に在籍していた共同研究者が震災影響により帰国し人的資源低下のため25年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画ではフェルミ超流動を実現し、レーザー光で生成されたチューブ状のポテンシャルに超流動と常流動の2成分を流し込みダイナミクスを観測している予定であったがまだできていない。実際は光トラップに6Liを閉じ込め、超流動転移が起きるよう蒸発冷却を行っている段階であり、予定より遅れている。遅れた原因や反省点は以下の通りである。1高強度レーザーによる熱レンズ効果:本研究では波長1070nmの200Wファイバーレーザーを用いて光トラップを行う。光トラップ自体は早い段階で出来ていたのだが、トラップした100ms後位からトラップ位置が熱レンズ効果で動く問題が発生した。光学部品の選択や光学部品に照射する際のビーム径に注意する事により、熱レンズが問題にならない程度に軽減できた。
野生カワウ個体群のエコトキシコゲノミクス

フッ素置換化合物(perfluorinated compounds : PFCs)の毒性影響に関する情報は限定されており,ヒトや野生生物へのリスクを評価するには不十分である。本研究では,オリゴアレイより得られた遺伝子発環プロファイルデータを用いて,PFCs濃度依存的に発現が変動する遺伝子群をスクリーニングし,PFCsによる毒性影響を予測した。さらに,同一個体で測定したダイオキシン類の蓄積濃度データを解析に加え,PFCsとダイオキシン類による複合毒性影響の評価を試みた。遺伝子発現レベルとPFCs蓄積濃度との関係を解析した結果,PFCs応答遺伝子の候補として74種類の遺伝子が挙げられた。そのうち,glutathione peroxidase 1(GPX1), glutathione S-transferase alpha 3(GSTA3), heat shock70 kDa protein 8(HSPA8), tumorrejectionantigen 1(TRA1)のmRNAレベルをreal-time RT-PCRで定量したところ,PFOS蓄積濃度とGPX1およびGSTA3の間に正の関係が,PFOSとHSPA8およびTRA1の間に負の関係が検出された。したがって,PFOSあるいはその他のPFCsによって,これらの遺伝子はそれぞれ正または負の制御を受けていると推察された。また、重回帰分析の結果,7種類の遺伝子の発現量は,PFCsおよびダイオキシン類の蓄積濃度によって説明可能であり,それらは複合的な影響を受けていることが示唆された。例えば,CYP1A mRNA発現量は,PFNAと2,3,7,8-TCDD毒性換算等量によって説明された。さらにCYP1Aタンパク質発現量およびEROD活性も同様であった。化学物質暴露の結果として、多様な生物種に共通の影響がみられる一方、生物種間や同種内でも系統間で病態や重篤度が大きく異なる場合が知られている。したがって、水圏生物に対する化学物質のリスクを正確に把握するためには、種や系特異的な毒性発現の機構を分子レベルで理解し、適切なバイオマーカーを選択・モニターすることが必要である。そこで本研究では、カワウを対象に化学物質汚染のバイオマーカーを探索することを目的とする。本研究で得られた主な成果は以下のように要約される。カワウ(Phalacrocorax carbo)のオリゴアレイを作製し、野生個体の化学物質(有機塩素化合物・ブチルスズ化合物・ビスフェノールA)残留濃度と遺伝子発現プロファイルとの関係について解析した。解析の結果、異物代謝酵素・受容体・免疫系・抗酸化酵素や糖タンパク質を含む多様な遺伝子のmRNA発現が化学物質濃度と相関関係を示した。特に異物代謝酵素および抗酸化酵素に着目し、それらのmRNA発現量をreal-time RT-PCRで定量した。代表的な異物代謝酵素であるシトクロムP450(CYP)1A4および1A5のmRNAレベルはダイオキシン類濃度と強い正の相関を示した。また、抗酸化酵素であるCu/Zn superoxide dismutase・Glutathione peroxidase 3・Glutathione S-transferase muは、対象としたいずれかの化学物質濃度と負の相関を示した。以上の結果より,カワウ野生個体群は活性酸素の生成および抗酸化能の低下による酸化ストレスを受けていると考えられた。
高齢者居住施設における個別ケアの実現プロセスとその診断手法の開発

本研究では、特別養護老人ホームをはじめとする高齢者居住施設が、従来の「流れ作業的な」ケアから個人をみるケア(個別ケア)に転換していくための導入プロセスについて解明するとともに、施設がその進捗状況を振り返るためのツール(評価項目および評価システム)の開発を行った。そのツールは、施設向けの個別ケア研修と連動しており、研修終了後に施設内の職員が個別ケアの進め方を議論し実践計画を行う場に活用され、施設の質の向上に大きく寄与することとなった。本研究の目的は、「高齢者居住施設における個別ケアは、ソフト(ケア)とハード(環境)双方の安定したバランスが達成の条件となる」との仮説より、実現プロセスを解明するとともに、施設自身が実践への振り返りを可能とする診断手法を開発することである。個別ケアを実現する手法としてはユニットケアがあるが、本年度はユニットケアに関する研修(管理者・実践者向)に関与する機会を得たことから、ユニットケア導入施設における実施状況、平面計画特性など、多面的な把握を行った。得られた知見は以下の通りであった。1.施設における個別ケア実現は、「ケア」や「環境」の質の向上のみではなく、ケア提供のための「運営システム」の拡充が最も望まれており、かつ実現困難と位置づけられている。2.「環境」的側面では一定の質を担保している「個室ユニット型特養」においても、06年以降に開設予定の施設の平面計画特性を把握したところ、未だユニットケア実践に不適切な施設が存在することから、計画段階における設計者と運営者の協働にも増して、その段階でのユニットケア理念の理解の重要性が改めて明らかとなった。3.類似した平面計画を持つ施設においても、「ケア」「システム」の実践の水準により、利用者の生活の質には顕著な差があった。以上より、個別ケア実現の要素として「システム」が最も重要な位置を占めることからは、組織運営のあり方の再検討が、設計者と運営者の協働の実態からは計画段階におけるアドバイザーの関与の必要性が改めて明らかとなった。また、ユニットケアの実現状況については、「環境」的側面以外にも「ケア」や「システム」の改善余地は大きく、それらについては「個室ユニット型」「従来型」特養を同様に捉えつつ、プロセスを分析することが可能であると考えられ、今後はそれら実践プロセスについて、実践計画書の分析より明らかにする予定である。昨年度の研究より、個別ケア実現には「ソフト」「ハード」のみならず、それらを機能させる「システム」の重要性が明らかとなったことから、今年度は以下の3点について研究を進めた。結果は以下の通りである。1.「個別ケア」実践施設における「ハード」「ソフト」「運営システム」の実態把握平面計画特性、ユニットケア運営計画の分析を行った。特に、平面計画特性の把握からは、制度化以降5年が経過したユニットケア型特養の空間計画の進展過程およびその間に提示されたガイドラインの普及状況が把握でき、運営面と照らし合わせた上での空間計画的側面からの課題が明らかとなった。2.施設管理者の「個別ケア」への理解度および設計者との適切な協働の把握管理者および設計者へのヒアリングを行った。その結果、管理者は、運営・経営面への関心が高い一方、ケアへの認識が薄く、利用者本位のケアを目的とした運営システムの構築が妨げられていることが明らかとなった。また、管理者と設計者との協働については、施設計画が複数年度に渡るため、その間の行政・設計・法人担当者の変更が多く、要望やノウハウの蓄積がなされていないという課題が見えた。行政も加えた知識の蓄積が必要である。3.「個別ケア」達成状況の診断手法の開発・提案システム構築後の試行事業(11施設)を実施した。評価項目やシステムについては大きな課題はなかったが、本格実施開始後の普及率に課題を残した。システム利用の普及が施設全体の質の向上に直接つながることから、普及方法の再検討が求められる。本研究は、高齢者居住施設における個別ケアの実現プロセスを解明するとともに、施設自身が実践に対する振り返りを可能とする診断手法を開発することを目的としている。昨年までの研究から、個別ケア実現には空間計画や職員のスキルのほか、職員体制や組織運営等の「システム」が課題であることが明らかとなった。それらを掘り下げるため、今年度は(1)「管理者の個別ケアの知識と施設運営の関係」(2)「施設内での管理者と現場職員の協働」の実態把握を行った。また、施設内での協働を目的として開発した診断手法については、(3)「指標検討および普及推進」のための改善を行った。(1)については、管理者がユニットケアを推進する上での課題の分析より、管理者の知識不足とシステム構築に深い関わりがあることが推察された。

知識が少ないほど、部下への指示が抽象的で具体性に欠け、その結果、システム構築が実現していない実態が示された。(2)については、アンケート結果分析から、管理者と職員間でユニットケアへの満足度や実践に対する判断にズレが大きく、協働が進んでいない施設が多いことが明らかとなった。施設での協働の契機としての使用を想定した評価システムの利用実態については、ユニットリーダーや管理者といった核メンバーを含む合議には役立ったが、実践には結びつきにくいといった課題が出された。(3)については、評価システム利用者アンケートを踏まえ、システム改善を行った。指標のレベル調整および管理者がユニットケア研修受講時に作成する改善計画書との連動や、随時利用可能にするなどである。個別ケア実現のためのプロセスは、建築の完成前は運営者と設計者、運営開始後は運営者と職員の協働が最も重要といえる。手法としてのユニットケア実現に不可欠なものは運営システムの確立であり、関係者すべてが共通認識を持つことが求められる。共通認識醸成のためのツールが今回開発した評価システムといえる。
DNA高次構造・凝縮の圧力操作と細胞内転写制御

遺伝子医療に用いるための新たなDNA凝縮法として高静水圧印加法を開発した。高静水圧印加条件の調節によりDNA凝縮・高次構造の制御が可能であることを明らかとした。高静水圧凝縮DNAは、DNA分解酵素耐性と被転写活性の向上が有為に認められ、これらはDNA高次構造の変化に誘起されることが示唆された。In vitro・in vivo遺伝子導入においては、DNAの凝縮構造からの巻き戻りによる転写・発現の遅延が示され、生体分子構造の圧力操作による生体反応制御としての有用な知見と考えられる。研究代表者らは、静水圧印加によりDNAが圧力依存的に凝縮され、除圧後の大気圧下でもその凝縮構造が維持されることを発見した。この事実は、DNAの高次構造・凝縮を圧力制御により操作しうることを示唆し、多価カチオン添加に誘起されるDNAの1次相転移による高次構造変化・凝縮とは異なる新しいタイプのDNA高次構造体の創製のコンセプトを与える。本研究では、圧力凝縮DNAという実験的にも理論的にもほとんど未開拓・未経験のDNA高次構造体が、機能性DNA創製において新しい局面を拓く「シーズ」となりうるという認識の下で、圧力に誘起されるDNA高次構造変化・凝縮に関するプロセス工学的、構造・機能科学的および機能開発的研究を包括的かつ系統的に行う。研究の実施においては、以下の3つの項目、(1)DNA高次構造・凝縮の圧力制御法の確立、(2)圧力凝縮DNAの高次構造と機能発現相関の解明、(3)圧力凝縮DNAのinvitro・in vivo遺伝子デリバリーへの応用を目標としている。各項目で得られた結果を有機的に相互リンクできる計画を立て、本研究を効率的に実施する。加圧により誘起されるDNAの高次構造変化・凝縮形成と得られた高圧誘起凝縮DNAの物性・機能特性および細胞内転写について研究を実施している。本研究では、(1)DNA高次構造・凝縮の圧力制御法の確立、(2)圧力凝縮DNAの高次構造と機能発現相関の解明、(3)圧力凝縮DNAのin vitro・in vivo遺伝子デリバリーへの応用を目的としている。本年度は、(1)については、まず、DNAの形状による高圧凝縮構造の差異について検討した。閉環状のスーパーコイルプラスミドDNAは、加圧によりスーパーコイル状から凝縮状態に変化し、開環状プラスミドDNAは、スーパーコイル状態に変化し、加圧によりDNA鎖のねじれが増加されることが明らかとなった。次に、加圧プロセスの到達圧力、時間のDNA高次構造変化・凝縮への影響を検討した。到達圧力・印加時間に依存したDNA凝縮が示され、高圧力、長時間の加圧にて高凝縮度のDNA凝縮が示され、凝縮度の制御が可能となった。(2)については、DNAのねじれを緩和するトポイソメラーゼ反応を検討した。非凝縮のスーパーコイルDNAに比べ、高圧状縮DNAにてねじれの緩和が促進された。次に、高圧凝縮DNAへの260nmのUV照射を行った結果、開環状プラスミドDNAへの早期の変化が示された。これらの結果から高圧凝縮DNAが動的特性を有していることが示唆された。(3)については、一般的な遺伝子導入試薬であるlipofectamineを用いて高圧凝縮プラスミドDNAの遺伝子導入を行い、有意な遺伝子発現効率の上昇が認められ、高圧凝縮DNAの有用性が示された。一方で、マイクロインジェクションを用いた高圧凝縮DNAの細胞内への直接注入では、遺伝子発現の遅延が認められる興味深い結果が得られた。次年度以降は、更なる圧力制御法の探索と凝縮DNAの構造解明と細胞内での機能発現を重点的に進める。加圧により誘起されるDNAの高次構造変化・凝縮形成および得られた高圧誘起凝縮DNAの物性・機能特性、細胞内転写について研究を実施している。(1)については、昨年度まで、加圧により閉環状のスーパーコイルプラスミドDNAが凝縮状態に変化すること、到達圧力・印加時間によるDNA凝縮制御が可能であることを明らかにしており、本年度は、加圧条件(温度、塩濃度、pH)のDNA凝縮への影響について検討した。加圧条件によりDNA凝縮度は異なり、おおよその凝縮傾向が示されたが、凝縮制御には今後も引き続き検討する必要がある。(2)については、昨年度まで、高圧凝縮DNAの生化学的機能への影響が示唆され、本年度も引き続き検討を行った。分解特性については、DNA配列特異的な分解耐性はなく、高凝縮度DNAにて高い分解耐性を示すことが明らかとなった。また、転写特性については1次的相関が認められず、速度論的解析等の更なる検討が必要である。(3)については、昨年度まで、高圧凝縮DNAの細胞内への直接注入にて遺伝子発現の遅延が認められ、本年度は、転写レベルの挙動を検討した。

高圧凝縮DNAの転写遅延が示され、高圧凝縮DNAの構造的要素の転写への関与が示唆された。次年度以降は、更なる圧力制御法の探索と凝縮DNAの構造解明と細胞内での機能発現について更なる検討と知見の集積を行う。加圧により誘起されるDNAの高次構造変化・凝縮形成および得られた高圧誘起凝縮DNAの物性・機能特性、細胞内転写について研究を実施している。本研究では、(1)DNA高次構造・凝縮の圧力制御法の確立、(2)圧力凝縮DNAの高次構造と機能発現相関の解明、(3)圧力凝縮DNAのin vitro・in vivo遺伝子デリバリーへの応用を目的としている。(1)本年度までに、加圧により閉環状のスーパーコイルプラスミドDNAが凝縮状態に変化すること、到達圧力・印加時間によるDNA凝縮制御が可能であることを明らかにし、ノウハウの蓄積ができた。(2)本年度までに、高圧凝縮DNAの生化学的機能への影響について検討を行い、DNA配列特異的な分解耐性はなく、高凝縮度のDNAにて高い分解耐性を示すこと、また、転写特性については高次構造との強い相関が得られ、高凝縮度のDNAにて、初期の転写活性の増加と遅延が認められ、非常に興味深い結果が得られた。(3)昨年度まで、高圧凝縮DNAの細胞内への直接注入での、転写・発現挙動を検討し、本年度は、高圧凝縮DNAの遺伝子デリバリーについて検討した。一般的な遺伝子キャリアーであるカチオン性脂質を用いた場合に、in vitro遺伝子導入効率の向上が認められた。また、アンチセンスDNA、siRNAなどの短鎖核酸を用いたin vitro遺伝子抑制においても、高圧技術の適応にて抑制効率の向上が示された。次年度は、(2)の凝縮DNA構造と機能相関の解明および(3)の細胞内での機能発現について更なる検討と知見の集積を行う。(1)について、加圧により閉環状のスーパーコイルプラスミドDNAが凝縮状態に変化し、数十ナノメートルの糸・まり状になること、また、到達圧力・印加時間によるDNA凝縮制御が可能であること等のノウハウを本年度までに蓄積した。(2)について、高圧凝縮DNAの生化学的機能への影響に関して、DNA配列を特異的に切断する制限酵素では配列特異的な分解耐性ではなく、高凝縮度のDNAにて高い分解耐性を示すこと、また、転写特性については高次構造との強い相関が得られた。特に、高凝縮度DNAにて初期の転写活性の増加と遅延が示され、興味深い結果が本年度までに得られた。(3)について、高圧凝縮DNAの細胞内への直接注入での転写・発現挙動および高圧凝縮DNAの遺伝子デリバリーについて検討した。
僧帽細胞軸索をガイドする分子の網羅的スクリーニング

マウス胚嗅球の僧帽細胞の軸索は、終脳の非常に狭い領域を選択的に伸長し、嗅索と呼ばれる軸索束を形成する。この軸索は、嗅索領域に局在する道標的神経細胞lot細胞によってガイドされる事が知られている。lot細胞による軸索ガイドの分子機構を探る目的で、この細胞に特異的に発現する遺伝子のスクリーニングを行った。lot細胞を多量に含む嗅索領域とlot細胞を含まない新皮質領域から、それぞれmRNAを調製してcDNAを合成した。嗅索領域に存在する遺伝子だけを特異的に増幅できるように工夫してPCR反応を行い、得られたcDNA断片をベクターに挿入して、サブトラクティブライブラリーを作成した。そのうちの約500クローンについてdifferential hybridizationをおこない、嗅索領域により強く発現する130個のクローンを選択した。これらについて塩基配列の決定、ならびにin situ hybridizationを行って発現領域を検討したが、lot細胞に特異的に発現するものは得られなかった。今後はさらに多くのcDNAクローンのスクリーニングを継続して行う予定である。発生時、神経細胞の軸索は正確に特定の経路を選んで伸長する。軸索がどのようにしてその伸長すべき経路を見つけだすのかは、長い間神経生物学者を魅了してきたテーマである。申請者らは僧帽軸索の伸長経路には軸索の伸長に先立ってモノクローナル抗体lot1で認識される特殊な細胞群(lot細胞)が分布していることを発見した。嗅球から伸びだした最初の僧帽細胞の軸索はまさにこのlot細胞の帯の上を伸長し、lot細胞がなくなるとまるで伸長すべき道筋を見失ったかのように振る舞う。以上の結果はlot細胞が僧帽細胞軸索をガイドする道標として機能している事を示している。Iot細胞による軸索ガイドの分子機構を探るために、本研究ではIot細胞が特異的に発現する分子をcDNAサブトラクションにより検索することにした。胎生13-14日目マウス胚からlot細胞を豊富に含む予定嗅索領域を切り出して、mRNAを調製し、cDNAライブラリーを作成した。次に、このライブラリーをスクリーニングするためのcDNAサブトラクションプローブを作成した。具体的には前述の予定嗅索領域と1ot細胞を含まない終脳新皮質から作成したcDNAの間で、発現量に差があるものだけを選択的に増幅するように工夫してPCRを行った。今後はこのcDNAをプローブに用いてライブラリーのスクリーニングを行う。
乾湿に伴う水田土壌構造の変動レンジに関するメカノケミカル解析

有機物連用、酸化還元処理による水田土壌の膨潤収縮量や間隙構造の変動レンジについて不攪乱土壌および調整土壌の分析に基づき解析した。有機物連用により稲麦輪作に伴う酸化還元の変動レンジは拡大するが、高水分領域での膨潤収縮特性への影響は風乾調整試料でのみ認めた。また、湛水等の還元環境のもとでは、水ポテンシャル一定条件下であっても、時間の経過とともに体積比および含水比が増加する粘弾性的な挙動が認めた。還元処理は、間隙径分布を全体的に増加させ、練り返しは、狭い範囲に間隙径分布を収斂させる働きがあることを認めた。酸化還元の影響下にある水田土壌の膨潤収縮特性の解析における粘弾性モデルの有効性を提示した。水田および水田転換畑における土壌構造の変動実態の把握のため、土壌の粘土鉱物組成や土性、作付条件、有機物の投入条件、排水条件が異なる福岡県、新潟県、秋田県の水稲作付水田および水田転換畑において、作物の栽培歴にあわせ定期的に作土および下層土を採取した。採取時期および採取ほ場の作付条件以下の通りである。1)福岡県筑後市粘土質水田;稲・麦の二毛作下での麦収穫直前、水稲開花直後、水稲落水期;稲わら堆肥、稲わら鋤込み、麦わら鋤込み、投入なし、2)福岡県大木町粘土質水田:稲・麦の二毛作;稲収穫後;堆肥、わら鋤込み、投入なし、3)新潟県上越市粘土質水田:大豆長期固定転換畑、苗立ち後、4)秋田県大仙市:3年転換畑後粘土質水田:水稲中干し期、収穫後;堆肥、わら、投入なし。各土壌試料について、保水特性の測定を順次行った結果、同じサイト、試験区の土壌でも、還元状態では高い保水性が見られる一方で、酸化状態では保水量が低い傾向が確認された。ただし、各試料の測定に最低でも4ヶ月程度を要するため、これらの分析結果の整理は完了していない。これらの現場土壌の分析と平行し、排水および吸水中での酸化還元状態の変化による時間依存性のある収縮・膨潤挙動を表す構成式の検討を行った。粘弾性構成則の適用により、土水連成解析において、このような酸化還元状態の時間依存型変化の効果を採り入れる方法を考案した。また、水田土壌構造の定量化手法の高度化の一つとして、エチルアルコールによる土壌水分の置換と液化二酸化炭素環境下での臨界点乾燥により、土壌の微細構造を維持した状態で乾燥を行うための手法を開発した。これにより様々な水分含量での土壌の微細構造をintactに観察することが可能となった。有機物の投入履歴が異なる秋田県大仙市の水田土壌を対象に保水性の違いや湛水時の温度が膨潤に及ぼす影響の差異に関する分析を行った。有機物投入土では、1保水量が増加し、脱水時の収縮が顕著であること、2湛水膨潤過程における還元が著しく、低温下の湛水条件で10日間静置した後、高温にすると、温度を上げた後に著しい膨潤を示した。このような挙動は、有機物投入のない試料では不明瞭であった。以上から、水田土壌の吸水膨潤過程は、単に土壌水のサクション分布により決まるものではなく、酸化還元による間隙の剛性(弾性)の変化の影響も受けることが示唆された。このメカニズムについては、土中の酸化鉄皮膜による土粒子相互の拘束が、還元により開放される(2価鉄として溶出)ことによるとする仮説を設定しているが、その実証方法の一つとして、臨界点乾燥と水銀圧入試器ポロシメトリを組み合わせ、非破壊土壌の微細構造の定量化を行うための試料作成を行った。遊離鉄添加量を02%、乾燥条件を98kPaおよび9.8MPa、さらには還元処理および練り返し処理の有無を設定したスメクタイト質土壌を作成した。(試料の分析は26年度に実施)。また、測定法の改良として、今年度は新たにレーザ変位計を用いた土壌コア試料の体積計測装置を作成した。この装置の製作により、高額な3次元形状記憶装置を用いなくても土壌試料の体積を非接触で迅速に測定することが可能となった。有機物施用条件(無施用、稲わら、麦わら、稲わら堆肥)と採取時期(中干し前、水稲収穫期、小麦収穫期)の異なる粘土質水田の不攪乱土の保水特性および、これらを風乾して粉砕し、サンプラーに充填した後、高温湛水下、低温湛水下で2週間吸水させた試料(還元処理あり、還元処理なし)の保水特性を比較し、次の結果を得た。

作土の保水量は、水稲収穫期の方が中干し期より多くなっており、落水後も高温で一定の水分が維持された場合には土壌の還元が進行し膨潤が進むことが示唆された。また、有機物施用区の方が無施用区よりも保水量は多く膨潤する傾向が認められた。しかし、施用有機物の違いによる明瞭な差は認められなかった。ー80kPa以下の堅密な間隙は水稲作付け期間中に増加する傾向が見られた。風乾土を再充填し、飽和させた試料では、還元処理を施した場合、有機物施用区で低サクションレンジ(飽和ー10 kPa)の塑性的な間隙量が増加した。また有機物施用の有無にかかわらず、還元処理は同サクションレンジの弾性的な間隙量を増加させた。一方で、不撹乱土で見られた還元によるー80kPa以下の堅密な間隙の増加は認められなかった。すなわち、還元による堅密で小さな間隙の変化には、より長い時間を要することが示唆された。乾燥処理による土壌の微細構造の直接的な観察に対しては、次の結果を得た。臨界点乾燥と水銀圧入試器ポロシメトリを組み合わせ、非破壊土壌の微細構造の定量化を行った。土壌構造を破壊しない臨界点乾燥処理を行った試料では通常の乾燥処理に比べ、10nm付近に大きな孔隙を有し、100nm付近のピークが孔隙径が小さい方へシフトする傾向が得られた。a.土壌中の鉄の酸化還元や練り返しによる間隙構造の変化を微視的にとらえるため、遊離酸化鉄の量、乾燥程度、還元処理、練り返しを調整した粘土質水田土壌(秋田県大潟村)の試料を作成し、鉄の還元量、水中沈定容積、細孔分布を比較した。その結果から、田畑輪換に対応して、粘質水田土壌の孔隙分布は以下のように変化すると結論づけた。(1)乾燥による間隙の収縮により孔隙径のピークは1μmから100nm近辺へ移動する。(2)還元によって160nm以上の孔隙量が一様に増加する。(3)練り返しによって1μm付近にピークが収斂し、孔隙量も増加する(4)還元処理により練り返しの影響(ピークの収斂)は強く発現しする。b.稲・大豆輪作下にある粘土質水田の不攪乱作土(稲わら投入、稲わら堆肥施用、有機物無施用)を一旦-80kPaまで排水した後、温度を変えて湛水状態に置き吸水させた。最初は還元の進行が進みにくい4 °Cで22日間湛水状態に置き、還元の影響の無いときの飽和時の保水量を確認した。次に30 °Cでこれらの試料をさらに72日間湛水状態に置いた。還元の進行は有機物投入試料で早く、4°C22日間の湛水で一旦平衡した水分が、再び増加した。有機物無施用区の試料では、新たな吸水投入区に比べ有意に小さかった。この結果から、水田が一旦乾燥した後、再び高水分状態になるときに高温であると、還元が進行し、乾燥収縮前の軟弱な土壌構造に徐々にシフトすることが示唆された。c.以上から、粘質土の乾燥収縮サイクルは、単に土壌水のサクションによる力学的な収縮膨潤だけではなく、酸化還元による土の保水特性や間隙構造の剛性の変化をともなう複雑な現象をもたらすことを確認した。よって、数ヶ月におよぶ土壌水分の変化による土の収縮膨潤挙動を表すためには、弾塑性を直列した構成モデルに加え、粘性(ダッシュポット)を弾性(ばね)に並列に配置したレオロジーモデルの導入が有効であると結論づけた。26年度が最終年度であるため、記入しない。農業工学26年度が最終年度であるため、記入しない。各時期における分析用試料の採取が一巡目と言うこともあり、年度内での分析結果の公表には至らなかったが、タイムスケジュールとしては、おおむね順調に研究が進んでいる。また、実験環境の整備を今年度計画的に進めた結果、次年度以降は、予定している化学・力学性の分析が順調に実施できると考えられる。
シロイヌナズナの小胞体ストレス応答機構

平成23年度は、BiP3プロモーターにGUS遺伝子を連結した遺伝子を導入したシロイヌナズナを用いて、ツニカマイシン処理によりGUS活性に異常がある変異体の単離、生理的特徴づけ、bZIP60変異の確認、アリル検定、原因遺伝子の同定を予定した。ツニカマイシン処理によってもGUS活性の誘導が顕著に起こらない変異体には関しては、BiP3の誘導も抑制されている系統が100系統以上得られたが、bZIP60の活性化が見られるとともに、他の小胞体ストレス応答関連遺伝子の誘導抑制が顕著に認められず、当初目的としていた変異体であるかどうかが必ずしも明確で無いとともに、系統数が多すぎるため、想定外の現象が起こっていると推定され、解析を一旦中断した。一方、ツニカマイシン処理を行わなくてもGUS活性の上昇が見られる変異体が2系統単離された。この表現型は植物を無菌的にMS培地にて生育させた場合には見られなくなった。また、変異体は土壌を用いて非無菌的に栽培すると、生育遅延、矮化といった生育阻害を示した。従って、これら変異体では、何らかの環境ストレスの結果、恒常的に小胞体ストレスが起こっていると考えられた。ウエスタン解析の結果、GUS活性の上昇や生育阻害を示した条件下では、BiP1、BiP3タンパク質の蓄積量も増加していることが明らかとなった。しかし、BiP3の誘導に主として働く転写因子bZIP60の活性化は検出されなかった。交配によるアリル検定の結果、これらの2系統の変異はいずれも劣性であることと、変異は異なる遺伝子座にあることが示された。次世代シークエンサーによる原因遺伝子の特定のためにF2種子を採取した。平成22年度は、BiP3プロモーターにGUS遺伝子を連結した遺伝子を導入した植物を用いて、1)GUS活性の誘導が起こらない変異体のスクリーニング、2)BiP3P::GUS遺伝子の異なるエコタイプ及びbZIP60欠損株への導入、3)BiP3の誘導抑制及びbZIP60の切断の有無の確認を予定した。1)に関しては当初の予定の20,000個体を上回る30,000個体のスクリーニングを行い100以上の候補変異体を獲得した。2)で目的としたことは、変異体の遺伝子同定のためのマッピングに用いる植物の作成と、変異体スクリーニングのためのネガティブコントロール作成である。前者は実験途中であるが、後者に関しては遺伝子破壊株へのBiP3P::GUS遺伝子の導入に成功し、bZIP60が破壊された植物でのBiP3の発現誘導をGUSでモニターすることができ、スクリーニングの指標とすることができた。得られた変異体は順次次世代の種子を取り、GUS活性の誘導に加えて内在性BiP3の誘導をノザンプロット法で解析することで変異体であるかどうかの判断をおこなっている。これまでに少なくとも10個以上の変異体でBiP3のツニカマイシンによる誘導が抑制されていることを確認している。bZIP60のウエスタン法も技術的には確立できているので、23年度はbZIP60の活性化を調べるとともに次世代シーケンサーを活用して変異体の原因遺伝子の同定を進めて行く予定である。
ＧＤＰボラティリティーと在庫変動に関する国際比較研究

経済理論上景気安定化機能を意味し、成立が当然視される在庫投資の生産平準化理論が先進諸国の統計データを用いた実証的研究において繰り返し否定されるという問題に対して、従来の方法を拡充し、統計的な単位根検定式から推定を始める、より客観的な方法を基礎としつつ、生産量と販売量の分散の比率の属する確率的な信頼区間を推定し、先ずG7諸国について従来のパズルの存在を確認するとともに、非OECD諸国についての信頼区間の推定からは概ねこれらの先進諸国とは異なる結果が得られた。また、その他のOECD諸国、非OECD諸国、NIES、BRICS諸国等の国グループについても計測を行い、従来の研究結果を拡充した。平成24年度研究実績の概要:研究の目的における主題の(1)先進諸国の1980年代半ば以降の期間におけるGDPボラティリティーの減少に関する検証に先立って主題の(1)先進諸国と途上諸国の間における在庫投資とGDPボラティリティー間の関連に関する差異の分析を行ったが、ドイツ経済に関しては他の先進諸国と異なる結果が得られたため統合以前のデータを収集して生産量と販売量の分散比のBCa信頼区間を計測したが、統合後のドイツと同様の結果となった。DataStreamのデータによるこのような結果は従来の文献上の結果と異なるため他のデータソース(たとえばIFSデータ)からのデータによる検証が必要と考えている。その上で従来の分献上の結果が本研究における信頼区間の範囲内の数値であるという解釈が可能となるかも知れない。(1)の主題については期間分割に伴うトレンドの構造変化点の変化と異なる標本数に対応した検定の臨界値の計測を行うためのシミュレーションが必要であり、現在この作業を続行中である。計測の目的は1980年代半ば以前と以後とで、GDPボラティリティーだけでなく販売量のボラティリティーと対比させたときにも分散比に顕著な差異が観察されるか否かであり、両期間におけるBCa信頼区間に重複部分がないという意味で分散比が大きく変動したかを検証することである。また主題(2)に関する多くの途上諸国の分析を継続している。本研究の目的の第1の問題点、即ち、先進諸国と途上諸国における在庫投資の生産平準化現象に関する相違についての検証に関しては、生産量と販売量の分散の比率を計測する、従来の点推定の方法に対して同比率の区間推定を行う方法により、G7諸国に関する計測を終え、ディスカッション・ペーパーにまとめ、現在英文ジャーナルに投稿準備中である。他の諸国、特に途上諸国について引き続き推定を続けているが、本研究の基本的枠組みの基礎である、時系列データの構造変化を伴うトレンド定常性が、標本期間の制約やその期間内におけるデータの推移によっていくつかの途上諸国については妥当しない場合が見受けられるため、生産量と販売量を階差定常と想定することが適切である場合についてもbootstrap法に基づく区間推定を行うためにプログラムの一部を修正する必要があり、その作業も行いつつある。尚、確定的トレンドの構造変化を考慮した単位根検定に非確率的な季節ダミー変数を含めても検定の臨界値は変化しないという命題の証明は第1の研究目的の一部であるが、その導出は終了している。また、時系列データが階差定常性を示す場合のプログラムの修正は、第2の研究目的における統計的分析を行う場合にも有用性を発揮すると考えられる。即ち、1985年頃を境に先進諸国におけるGDPボラティリティーが低下したという計測結果に基づいてその原因を探求する研究が行われているが、そのうちの販売量の自己相関が低下したとする考え方を検証する本研究にとってGDPと販売量の上記期間以後の分散比の信頼区間を計測する必要があり、このような限定された期間についての時系列データのトレンド定常性を確認することに困難が伴う場合、上記の階差定常性を前提にした区間推定を行うための修正されたプログラムが必要となる可能性がある。研究代表者:生産量および販売量の時系列に対する単位根検定のためのプログラムを、トレンド・ブレイクのない場合(ADFモデル)、非確率的なトレンドが1つの内生的ブレイク点を持つ場合(Zivot and Andrewsモデル)および非確率的なトレンドが2つの内生的ブレイク点を持つ場合(Lumsdaine and Papellモデル)のそれぞれについて推定および(臨界値算出のための)シミュレーション用に2通りづつ作成した。これらのモデルはそれぞれゼロ、3,および9通りのブレイクの型を持っており、各々について2セットのプログラムを用意し、シミュレーション・プログラムの適否を検証するため諸文献所収の各種臨界値との照合を行った。また、BCa信頼区間を推定するためのプログラムを作成した。これらの作業を終えた後、主題(2)在庫投資がGDPボラティリティーに及ぼす影響に関する先進諸国と途上諸国の間の差異に関する一応の計測を先進諸国と一部の途上諸国に関して終了した。ここでは計測と分析上の効率性を考慮して、主題(2)の計測に対して(1)の推定を先行させる変更を行った。

研究分担者:上記の単位根検定の各モデルに非確率的な季節ダミー変数を導入する場合、単位根検定のいわゆるτ値の漸近分布がこの季節ダミー変数の存在によって影響されないことを統計理論的に確認した。併せて上記の各種プログラムの作成に協力した。本研究即の第一の課題に関しては、これまでに単位根検定式に構造変化を含め、非確率的な項に関するBootstrap推定を行って先進諸国と途上諸国における生産平準化現象の検証を行ったが、平成26年度においてはOECDの26ヶ国やOECDに含まれない18ヶ国の実質GDPと実質販売額の対数1階階差の時系列とクロスセクション・データを用いて、生産量と販売量の分散比のBootstrap BCa信頼区間を計測し、G7諸国、NIES・BRICS諸国、OECD諸国、非OECD諸国といったグループについての生産平準化現象の検証を行った。結果を要約すると、先進諸国に関しては従来の文献で指摘されている現象が確認されたが、非OECD諸国に関しても近年のデータを用いる場合OECD諸国と同様の結果が多く得られた。一方でクロスセクション・データによるBCa信頼区間の計測も行った。(Discussion Paper Series(No. 2015-3)。第2の課題は、1985年頃を境に先進諸国おけるGDPボラティリティー低下の原因として販売量の自己相関が低下したとする考え方の妥当性を検証することであるが、現在Common Factor Panel Modelを用いた分析を進めているところである。このモデルを用いて、販売量の自己相関のみをCommon Factorとして国別のPanel dataから除去した上で残存するIdiosyncraticな要因のみによる生産量と販売量の分散比のBCa信頼区間を計測する作業を進めている。1985年頃を境に分散比に低下が見られる場合には除去された要因がGDPボラティリティー低下の要因ではなく、低下が見られないならばその原因と判断する。この多国間グループから得られる推定結果は先進諸国にも同様に妥当すると解釈することとする。マクロ経済学、計量経済学理由:先進諸国と途上諸国を含めた計測作業においては、トレンドの構造変化の型と標本数との関連や有意な構造変化モデルを得てマクロ時系列が構造変化を伴うトレンド定常性を持つことの確認において多様なパターンがあり、一歩ずつ計測・検証を行う必要があるが、計測とシミュレーションのための統合されたプログラムを運用しており、データ解析には支障がない。時日を要する計算とこれまでに得られた検証結果のとりまとめを進めている。本研究の第1の目的を達成するために、まずデータが比較的によく整備されているG7諸国に対して本研究の基本的枠組みを用いた推定を行った。計測の過程では、有意な検定結果を得る上で標本期間の分割や確定的トレンドの内生的構造変化点の個数について多くの可能性が存在しており、いろいろな組み合わせについて順次検定と推測を行った上で途上諸国のデータを用いた計算を行った。
地域社会の担い手育成を目指した小学校社会科政治教育カリキュラムの開発・実践

本研究は、地域社会の課題を学習内容とし、その解決を目指すことを可能とする社会科カリキュラム開発・実践を目的とする。そうすることで、地域社会を担う市民を育成するための教育を充実させたいと考えている。この目的を達成するため、平成30年度は、地域社会における現状を調査し、それらを基にして小学校社会科政治教育カリキュラムの開発を行った。現状調査によって明らかになったことは、多くの小学校で地域社会の課題を取り扱い、それを解決しようとする学習が組み込まれていないことである。このことは、同時に学習者が地域社会に対して関心を向けていないことでもある。そのような現状では、地域社会を担う政治的市民の育成は困難であり、喫緊の課題であることが明らかとなった。この問題を解決するよう、本研究では地域社会に参加できるようカリキュラムを開発している。しかしながら、カリキュラム開発に先立ち、「市民になること」を明らかとしなければならない。本研究では、単に知識や技能の習得によって市民を育成するという立場はとらない。代わりに実存的な決断によって市民として変容するという立場をとった。さらにはカリキュラムは、スコープ・シークエンス法を軸として開発単元を決定した。すると、「まちづくり計画」、「災害対策」など地域社会と密接に関わった課題を設定した。このカリキュラムの特徴は、小学校段階から市民としての変容を促す機会を作り出していることである。今後は、本カリキュラムの実践を行い、その検証を行いたいと考えている本年度の目標は、カリキュラムの開発である。その目標はある程度達成し、次年度は実践を行い、それを検証することとなる。しかしながら、プログラムの評価の方法や学習者の評価のあり方については十分に検討ができていない。その点を踏まえて研究を遂行したい。平成31年度の目標は、開発カリキュラムの運用と検証である。運用については、佐賀県・山口県の教員と連携しながら展開していきたい。その際、開発したカリキュラムの価値等について十分共有する。そうすることで、円滑に授業が進んでいくことが期待できるからである。さらに、授業結果等の分析を行い、カリキュラムにフィードバックすることで新たな知見を得ることとしたい。平成30年度に実施したアンケート調査が予定よりも安価であったことが挙げられる。しかしながら調査は予定通り執行できている。そこで平成31年度は得られたデータ、さらには作成したカリキュラムの効果について発表する機会を増やしたい。具体的には、社会科教育に関する学会、及びカリキュラムに関わる学会(全国社会科教育学会、日本社会科教育学会、日本カリキュラム学会等)において発表する予定である。以上より、平成31年度は主に学会発表・情報収集のための旅費や文献購入費の予算を執行する予定である。
ネットワーク化された個別見守りによる豚の呼吸器感染症拡散防止システム

本年度の研究実績は以下である。課題B-2「インフルエンザウイルスと他の病原体が共感染した豚の見守り計測」については、無菌豚とウィルスの調達の都合上,共感染の見守り計測は実現できていない。その代わりに,B-1に関して、見守り計測を用いて,異なるインフルエンザウィルス株の24時間計測を行った。これまでに4回の延べ3週間程度の長期間計測を行っている。データが数十TBと膨大であるため、現在データを解析中である。並行して膨大なデータを解析する上でハンドリングを良好にするためのデータ形式についても検討を開始した。課題B-3「異なる兆候の発見」については、音響イベント,熱画像イベント等センサーから得られる各種イベントを記録・データベース化し,人工知能的アプローチにより、咳・くしゃみ・発熱など以外の兆候の是非についても検討を行った。具体的には,機械学習に使うためのラベル付きデータを整えるために,人間が各種イベントのラベリングを行う際に使用する支援ソフトウェアの開発を行った。継続的に改善していく予定である。課題A-5「見守りシステムの改善」については、見守りシステムの改善を行った。これまでは単一の豚房において計測された画像付きくしゃみ音のデータセットによる学習であったが,複数の豚房において計測されたくしゃみのデータセットによる機械学習的アプローチで計測が可能となった。また,画像及びサーモグラフィーにおける計測においても一定の成果を上げている。本年度実施予定であった課題B-2インフルエンザウイルスと他の病原体が共感染した豚の見守り計測,課題B-3異なる兆候の発見,課題A-5見守りシステムの改善に関して一定の成果を上げている。ただし,課題B-2に関しては,調達の都合で計測対象の変更を行った。また,次年度実施予定である課題C実際の農場環境における検証に関しては,防疫の関係で調整が難航している。次年度も引き続き,A-5見守りシステムの改善,A-6テンプレートデータベースの自動生成に取り組む。また,課題C実際の農場環境における検証の調整を進める予定であるが、防疫の関係上、協力を得られる農場を見出すことが出来ないため、実験施設の複数の豚房を仮想農場と見立てて、システムの構築を図る予定である。下記に課題について研究業績を述べる。課題A-1カメラ・サーモグラフィーを用いる活動量の計測:見守りシステムとして組み込む予定であるカメラとサーモグラフィーを用いて,豚体毎の活動量を計測する手法を検討した。活動量の計算には,単位時間あたりの移動量,体温はサーモグラフィー・カメラによって得られる情報を元に計算を行っている。課題A-2サーモグラフィーを用いるバイタル情報の計測:サーモグラフィーの情報を用いて,豚体毎の表面体温変化を計測し,その体調状態を推定する方法を検討した。カメラ・サーモグラフィー・体温計間のキャリブレーションを通して,課題A-1の成果と比較を行った。実験環境においては一日の体温変化に加え,体調が反映されたバイタル情報の計測が確認された。課題A-3見守りシステムのネットワーク化:これまでの見守りシステム1セットで見守り可能な範囲は,最大5×5m2と多くの畜産業者の有する豚房エリアに比べて狭いため,見守りシステムを有機的に連携させるネットワーク化を試行した。複数台の見守りシステムにおいて,1.他見守りシステムとの正確な同期,2.集中管理による計算資源・保存領域の最適分散,3.管理室から豚舎への遠隔操作が可能とするシステムの構築を行った。課題B-1インフルエンザウイルス感染豚体の24時間見守り計測:AIVを接種したSPF豚を14日間24時間体制で咳・くしゃみ及び臨床症状(運動量・発熱データ)を前記検出システムで計測する実験を行い,計画しているAIVを単独感染させた豚の臨床症状のデータ収集の一部を実施した。該当年度において,予定していた見守りシステムは構築され,また,インフルエンザウイルス感染豚体の24時間見守り計測も予定通り実施が成された。この際に,併せてサーモグラフィーを用いる手法の有効性も確認が出来た。課題B-1インフルエンザウイルス感染豚体の24時間見守り計測A型インフルエンザウイルス(AIV)を感染させたSPF(Specific Pathogen Free)豚から課題A-1及びA-2で構築したシステムを用いたデータ収集(運動量、発熱)を実施する。研究分担者である西藤らは,これまでに一部のAIVを単独で感染させたSPF豚が感染後3日から9日にかけて,くしゃみや元気消失の症状を呈することを確認している。しかしながら,目視による症状観察では,観察者の入室に起因する緊張から症状が緩和するため,正確な症状観察は困難である。本課題では,AIVを接種したSPF豚を14日間24時間体制で咳・くしゃみ及び臨床症状(運動量・発熱データ)を前記検出システムで計測する。豚で循環するAIVには,様々な遺伝型が知られているため,2016年度から2017年度にかけては,遺伝型の異なるAIVを単独感染させた豚の臨床症状のデータ収集を行った。また,課題Aで構築したシステムの改良を図った。課題A-4組み合わせによる見守りシステムの簡易化課題A-3見守りシステムのネットワーク化により,それぞれのセンサーに要求されるスペックを下げることが出来る。特に熱画像処理に堪える解像度のサーモグラフィーは依然として効果で有り,本研究が達成させた暁に出来るスマート豚舎が,一般普及しづらい価格に陥りやすいことが想像できる。