hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱搬送動力の削減を目指したオフィス用空調方式の開発

従来のオフィス用空調方式において、空調システムのエネルギー消費量は空気および冷水の搬送系エネルギー消費量の比率が高い。空調機から送風機で空気を搬送する方式では送風機動力の削減にも限度があり、十分な省エネルギーは困難である。本研究では、情報処理用建物やインテリジェントビルなど発熱密度の高い室内を対象に、天井に付設した熱交換器を用い、放射熱伝達と自然対流熱伝達による高負荷に対応した空調システムの開発を目的とし、下記の検討を進めた。1.熱交換器の設計・試作・熱性能の評価2種類(チムニー型・多孔型)の熱交換器の設計・試作・熱性能の評価を行った。その結果、チムニー型は煙突効果により冷却能力を向上させる。また、パネルの設置角度によりその冷却能力が変化することを把握した。多孔型熱交換器に関し、孔の通過風速とパネルの冷却特性を明確にした。2.室内発熱密度の高いオフィスは、冬期にペリメータでは暖房負荷、インテリアでは冷房負荷が生ずる場合があり、空調の混合損失が発生する。そこで、実際の建物のBEMSデータを用い、その発生状況を把握した。その結果、冬期間の空調用エネルギー消費量の約15%程度になることを示した。3.室内の熱負荷分布と室温分布の評価オフィスではOA機器の稼動、外壁の貫流熱により、室内の熱負荷に大きな偏在が生ずる。そこで、室の形状と負荷の偏在により発生する室温のばらつきについて、熱負荷分布の偏在の程度、熱負荷の重心距離、発熱密度、室内の奥行き比を用い評価した。4.空調ゾーニングの判定方法熱負荷の分布・窓の断熱性能・部屋の形状から、ゾーニングの要否を判断する手法を提示した。5.天井放射冷房時の温熱環境の評価天井放射冷房システムを導入した病室を対象に、代謝量や姿勢の違いを考慮した制御方法の検討を目的に、性差、及び睡眠を考慮した仰臥姿勢の人体の快適な温熱環境評価を行った。6.高断熱建物の躯体冷暖房方式の評価運転制御方法と室温変動、エネルギー消費量の関係をシミュレーションにより明らかにした。本研究では、情報処理用建物やインテリジェントビルなど発熱密度の高い室内を対象に、天井に付設した熱交換器を用い、放射熱伝達と自然対流熱伝達による高負荷に対応した空調システムの開発を目的とする。今年度は、下記の検討を進めた。1)熱交換器の設計・試作・熱性能の評価2種類(チムニー型・多孔型)の熱交換器の設計・試作・熱性能の評価を行った。2)室内発熱密度の高いオフィスは、冬期にペリメータでは暖房負荷、インテリアでは冷房負荷が生ずる場合があり、空調の混合損失が発生する。3)室内の熱角荷分布と室温分布の評価

オフィスではOA機器の稼動、外壁の貫流熱により、室内の熱負荷に大きな偏存が生ずる。そこで、室の形状と負荷の偏在により発生する室温のばらつきについて、熱負荷分布のエントロピー、熱負荷の重心距離、発熱密度、室内の奥行き比を用い評価した。4)空調ゾーニングの判定方法熱負荷の分布・窓の断熱性能・部屋の形状から、ゾーニングの要否を判断する手法を提示した。従来のオフィス用空調方式において、空調システムのエネルギー消費量は空気および冷水の搬送系エネルギー消費量の比率が高い。空調機から送風機で空気を搬送する方式では送風機動力の削減にも限度があり、十分な省エネルギーは困難である。本研究では、情報処理用建物やインテリジェントビルなど発熱密度の高い室内を対象に、天井に付設した熱交換器を用い、放射熱伝達と自然対流熱伝達による高負荷に対応した空調システムの開発を目的とし、下記の検討を進めた。1.熱交換器の設計・試作・熱性能の評価2種類(チムニー型・多孔型)の熱交換器の設計・試作・熱性能の評価を行った。その結果、チムニー型は煙突効果により冷却能力を向上させる。また、パネルの設置角度によりその冷却能力が変化することを把握した。多孔型熱交換器に関し、孔の通過風速とパネルの冷却特性を明確にした。2.室内発熱密度の高いオフィスは、冬期にペリメータでは暖房負荷、インテリアでは冷房負荷が生ずる場合があり、空調の混合損失が発生する。そこで、実際の建物のBEMSデータを用い、その発生状況を把握した。その結果、冬期間の空調用エネルギー消費量の約15%程度になることを示した。3.室内の熱負荷分布と室温分布の評価オフィスではOA機器の稼動、外壁の貫流熱により、室内の熱負荷に大きな偏在が生ずる。そこで、室の形状と負荷の偏在により発生する室温のばらつきについて、熱負荷分布の偏在の程度、熱負荷の重心距離、発熱密度、室内の奥行き比を用い評価した。4.空調ゾーニングの判定方法熱負荷の分布・窓の断熱性能・部屋の形状から、ゾーニングの要否を判断する手法を提示した。5.天井放射冷房時の温熱環境の評価天井放射冷房システムを導入した病室を対象に、代謝量や姿勢の違いを考慮した制御方法の検討を目的に、性差、及び睡眠を考慮した仰臥姿勢の人体の快適な温熱環境評価を行った。6.高断熱建物の躯体冷暖房方式の評価運転制御方法と室温変動、エネルギー消費量の関係をシミュレーションにより明らかにした。
テキスト文書のグラフ変換に基づく侵害検知

近年,インターネットの発展に伴い,文書侵害・盗作行為が大きな問題となっている.文章侵害・盗作を検知する既存の手法は単語系列間の類似度を計算するため,同じ意味をもつが語彙や語順が大いに異なる侵害文章を検知することは困難と考えられている.それを解決するために,本研究は文書を単語間の文法関係を表現できるグラフ構造に変換し,さらにそれに基づく侵害検知手法を開発した.百件の科学論文データを使った実験では提案手法の有用性と有効性を確認した.近年,インターネットの発展に伴い,文書侵害・盗作行為が大きな問題となっている.文章侵害・盗作を検知する既存の手法は単語系列間の類似度を計算するため,同じ意味をもつが語彙や語順が大いに異なる侵害文章を検知することは困難と考えられている.それを解決するために,本研究は文書を単語間の文法関係を表現できるグラフ構造に変換し,さらにそれに基づく侵害検知手法を開発した.百件の科学論文データを使った実験では提案手法の有用性と有効性を確認した.本研究の目標は,パラフレーズによる文書剽窃・侵害を検知するために,同じ意味をもつが語彙や語順が大いに異なる侵害文書を検出できる新しい検知手法を開発し,計算機システムとして実装し実データで提案手法の有効性を示すことである.本年度は,テキスト文書をグラフに変換しグラフマッチングに基づく検知手法を開発し,実文書データに適用してその性能を調べた.はじめに,単語間の文法関係を表現するために,物体間の関係を表すデータ構造であるグラフを使い,経験的なグラフ変換ルールを提案した.この変換手法は,文中の名詞と動詞/前置詞をそれぞれノードとエッジに変換し,テキストを直観に合うグラフ構造に変換する.提案手法により,同じ意味をもつ異なる文書を類似しているグラフ構造に変換できることを示した.次に,グラフ間の類似している部分グラフ構造を文書間の剽窃・侵害と見なし,グラフのinexactマッチング手法を開発した.自然言語表現の多様性を考慮した部分グラフ間の類似度を提案し,さらにその類似度に基づく発見アルゴリズムを開発した.提案した類似度では,WordNetという概念辞書を利用して単語の同義語と類義語を検出することにより,異なる語彙を使用した侵害文書を検出することができる.実テキストデータを使った実験では,提案手法は2種類の既存手法に比較して,最も高い適合率の値を示し再現率の値を10%向上した.
自然の形成原理に則した深層学習の真相究明

2010年代になり画像認識の精度が飛躍的に向上したことで「自然画像とは何だろうか?」そして「その画像カテゴリとは?」という問いがより重要になっている。本研究課題では自然の形成原理に即し能動的に生成した画像パターンとその画像カテゴリを教師ラベルとした機械学習方法を網羅的に探索することで両者の問いに迫る。さらに、従来の画像認識で問題とされていた人手による膨大な画像ダウンロードや画像カテゴリ付与が不要であるだけでなく、個人情報保護法や著作権法などに依らず大規模画像データベースを構築可能である。本研究では、フラクタル幾何など自然の形成原理に即し、能動的に画像パターンとその画像カテゴリを付与したデータベース(DB)を構築することで、深層学習のデファクトスタンダードであるImageNetを置き換える枠組みの構築を目指し、あらゆる環境に対して柔軟に適応可能な特徴表現の生成に関する方法論を確立しようとしている。本提案では従来問題とされてきた膨大な画像ダウンロードや画像カテゴリ付与が不要である。世界的なプラットフォームを持つ企業がインターネット上の大量の画像や動画像を集めてDB化することで圧倒的な競争力を持っているのに対し、日本は個人情報保護法や著作権法などの制約から大規模画像DBを活用できないという点は日本の将来において深刻な打撃を与えている。インターネット上などの膨大な画像に依存せずに普遍的な画像特徴表現を獲得しようとする本研究は非常に重要であり、最優先の課題である。
波のエネルギーを高効率で変換する埋め込み磁石リニア同期発電機の開発

本研究では、従来の波力発電システムのように大規模でエネルギー変換効率が低い空気圧変換設備等を必要とせず、設置が簡便で耐久性が高く、高効率な波力発電システムを実現するためのリニア発電機の開発を目的としている。波力発電システムの実用化を妨げているシステムの複雑さや高コストの要因は、本来高速回転時に小形で高効率となる特性を有する回転発電機の駆動力を、ゆっくりとした直線的な往復運動である波の動きから得ようとしている所に本質的な問題がある。本研究では、最も有効な動作原理・構造を有するリニア発電機の開発を行うため、PM形リニア同期発電機(以下PM-LSG)、ハイブリッド形リニアステッピング発電機(以下HB-LSTG)および高力密度形リニアステッピング発電機(以下HD-LSTG)について、磁石量・モータ体格共にほぼ等しくなるように設計し各種特性について検討を行った。その結果、防水モールドの必要が生じる波力用リニア発電機において、0.10.3mmという狭ギャップでないと性能を十分に発揮することができないLSTGタイプに比べて、PM-LSGでは1mm以上のギャップ長でも十分な誘起電圧が得られることが分かった。また、磁極ピッチ24mm付近に効率最大の最適点があることも判明した。得られる電気エネルギーは約1kW/mであり、設計モデルの厚さが35mm程度であることから発電機の多層構造化なども考慮すると7kW/mの波力エネルギーを高率で回収できる可能性があることも分かった。また、同一磁石量では縦埋込磁石構造PM-LSGが最も出力が大きくなり、電流ベクトル制御を適用しない場合でも表面磁石構造PM-LSGより約10%高出力となることが分かった。埋込磁石構造では発電機が逆突極性を持つため、コンバータによる最適電流ベクトル制御によってさらに出力や効率を改善できると考えられる。PM形リニア同期発電機(以下PM-LSG)およびハイブリッド形リニアステッピング発電機(以下HB-LSTG)について、磁石量・モータ体格共にほぼ等しくなるように設計し電気的基本特性について検討した。波力用リニア発電機は、低速で大きな力を変換する必要があるため、HB-LSTGのようなティースの細かいモデルが適していると考えられるが、実際にこれら2機種ではどちらが波力発電に適しているかについて比較した。まず、可動子位置を変化させたときのコイルに鎖交する磁束の変化を、有限要素法(FEM)を用いて求めた。電気角360度分の可動子変位に対する、PM-LSGはU相コイル、HB-LSTGはA相コイルとの鎖交磁束を求め、鎖交磁束の時間変化により無負荷誘起電圧を計算した。無負荷誘起電圧はPM-LSGがHB-LSTGの約2.5倍のピーク値となり、高い電圧が得られることが分かった。各機種の無負荷誘起電圧基本波成分実効値は、PM-LSGが10.2V、HB-LSTGが5.4Vであった。次に、PM-LSGの磁極ピッチを2/3に縮めて検討を行った。無負荷誘起電圧基本波成分実効値は17.1Vとなった。ピッチを縮めることによって、電圧の面では有利となるが、磁石が細分化されることによる漏れ磁束の増加や周波数が高くなることによる鉄損の増加に伴って、発電機出力が低下することが考えられるため、波による速度範囲での損失を概算した。波による動作速度範囲内では、全体の損失に対して鉄損の大きさはごくわずかで、0.1%以下であった。また、発電機の損失は、この速度範囲においては銅損が支配的であるため、ピッチを縮めることで電圧を高くすることが効果的であることが明らかとなった。

PM形リニア同期発電機(以下PM-LSG)、ハイブリッド形リニアステッピング発電機(以下HB-LSTG)および高力密度形リニアステッピング発電機(以下HD-LSTG)について、磁石量・モータ体格共にほぼ等しくなるように設計し電気的基本特性について検討した。無負荷誘起電圧はPM-LSGがHB-LSTGやHD-LSTGの約2.53倍となり、高い電圧が得られることが分かった。各機種の無負荷誘起電圧基本波成分実効値は、PM-LSGが19.2V、HB-LSTGが6.6V、HD-LSTGが7.2Vであった。またギャップ長の変化に伴う特性への影響を検討した結果、防水モールドの必要があるリニア発電機において、0.10.3mmという狭ギャップでないと性能を十分に発揮することができないLSTGタイプに比べて、PM-LSGでは1mm以上のギャップ長でも十分な誘起電圧が得られることが分かった。このため、以下の検討ではPM-LSGについてさらに詳細な検討を行った。磁極ピッチ12,24,36mmおよび磁石幅/磁極ピッチ50,67,83,100%の設計モデルについて検討した結果、永久磁石幅/磁極ピッチは約83%が誘起電圧、出力ともに最大となる最適点となることが判明した。また、磁極ピッチは回路シミュレーションにより出力特性と損失を分析した結果、24mm付近に効率最大の最適点があることも判明した。得られる電気エネルギーは約1kW/mであり、設計モデルの厚さが35mm程度であることから発電機の多層構造化なども考慮すると7kW/mの波力エネルギーを高率で回収できる可能性があることも分かった。さらに、実験機による特性測定との比較により、前述の回路シミュレーション法の妥当性も明らかとなった。PM形リニア同期発電機(以下PM-LSG)について、磁極ピッチだけでなく、積厚・エアギャップ長・磁石の種類・埋込磁石構造・ハルバッハ磁石配列等様々な構造の基本特性を有限要素法により検討した。その結果、積厚を50150mmと変化しても最適な磁極ピッチは18mmとなり、積厚の最適磁極ピッチへの影響はほとんど見られなかった。また、耐蝕性に優れ希土類磁石より安価なフェライト磁石を用いた場合、同程度の磁石起磁力となるように磁石体積を調整したとしても、フェライト磁石PM-LSGでは出力が希土類磁石PM-LSGの30%程度まで大きく低下することが分かった。しかし、実用時には防錆モールドが必要となる希土類磁石では、磁気的なエアギャップが大きくなった場合の出力特性への影響が大きいことも明らかとなった。表面磁石構造だけでなく、インセット磁石構造および縦埋込磁石構造について検討した結果、同一磁石量で縦埋込磁石構造PM-LSGが最も出力が大きくなり、電流ベクトル制御を適用しない場合でも表面磁石構造PM-LSGより約10%高出力となることが分かった。埋込磁石構造では発電機が逆突極性を持っため、コンバータによる最適電流ベクトル制御によってさらに出力や効率を改善できる可能性がある。ハルバッハ磁石配列を適用したPM-LSGでは、配列中の縦方向磁石と横方向磁石の割合が等しいときに出力が最大となり、通常の表面磁石構造PM-LSGと比べて約7%出力が改善されることが分かった。
バリスティックな跳躍運動における二関節筋と一関節筋を含む筋系の協調制御

人の下肢関節筋群を二関節筋を含む3対の拮抗筋でモデル化した機能別実効筋理論を用いた、下腿部の二関節筋である腓腹筋が跳躍に関する力発揮の制御をするという仮説基づき、垂直跳びと立幅跳びを行うときの下肢関節筋群の筋活動と跳躍方向の関係を筋電図とコンピュータシミュレーションを用いて検討した。その結果、腓腹筋の活動のタイミングを変化させることで、跳躍方向の制御が可能なことが明らかとなった。本研究は,跳躍運動について,踏切時の筋長(spacing)と筋活動(gradingとtiming)の変化と跳躍距離(grading),跳躍方向(spacing),動作のタイミング(timing)との関係を検討し,二関節筋と一関節筋を含む筋系による協調制御を明らかにすることを目的にして,21年度は,跳躍距離(grading)を独立変数として,筋長(spacing)変化と筋電図による筋活動(gradingとtiming)の変化を取得しようと計画した.21年度は,3年にわたる計画の全体の概要を実験的に把握するため,跳躍距離(grading)と跳躍方向(spacing)の条件を併せた条件や,両極端に位置すると考えられる垂直跳びと歩行を対象とする運動として,筋長と筋活動の関係を検討することに計画を変更した.同一の被験者に,垂直跳びと歩行を実施させ,運動時の動作をビデをシステムによってモーションキャプチャーし,同時に,大臀筋,大腿直筋,内側広筋,大腿二頭筋長頭,前脛骨筋,腓腹筋,ヒラメ筋の表面筋電図を導出した.筋長は股関節,膝関節,足関節の関節角度から算出し,筋電図は全波整流の後,ディジタルフィルタを用いて包絡線化し,包絡線化の面積を算出することで積分筋電図として算出した.積分筋電図を筋活動・筋の内的仕事量の指標とし,筋長の変化を筋の外的仕事量の指標とすることで,水平方向への弱い運動と垂直方向への強い運動における一関節筋,関節筋の機能を現在検討中である.垂直跳び,立幅跳び,およびその中間的な跳躍を分析対象の運動にした.その際,手を腰にとって反動動作を用いないで,スクワット姿勢から跳躍をした.大殿筋,内側広筋,外側広筋,大腿直筋,ハムストリングス(大腿二頭筋長頭,半腱様筋,半膜様筋),腓腹筋,ヒラメ筋,前脛骨筋を被験筋として,筋電図を導出した.運動中の筋長を算出するため,運動中の解剖学的計測点の座標値を得るため,ビデオ撮影した.実験条件は(1)跳躍距離(grading)を変化させる,(2)跳躍の方向(spacing)を変化させる,の2条件であった.Gradingと筋長-筋活動の関係における実験条件:Gradingの条件として,最大努力の跳躍距離を100%とし,20%,40%,60%,80%で実施した.Spacingと筋長-筋活動の関係における実験条件:Spacingの条件として,解剖学的な軸の設定に従い,被験者の矢状面の前後方向をy軸,上下方向をz軸とした.角度や回転については,y軸からz軸に向かう反時計回りを正とした.このような定義において,跳躍角度を30度,50度,70度,90度,110度,130度で実施した.現在,ビデオから座標値を算出するまでとEMGの波形処理を行ったところであるが,今後,ビデオからのデータとEMGとの同期化を図り,動作中の筋長の変化とEMGの変化の関係について明らかにしていく.本年度は,21年度からの3年計画の3年目である。これまでに、垂直跳びや立ち幅跳びというその場からの跳躍において、跳躍距離や跳躍方向と跳躍踏切動作時の筋長や筋活動の関係を調べるために実験をしてきた。これまでの実験データを基にして、跳躍踏切動作時の腓腹筋の筋長の変化について、筋長の変化率が0以下(筋長が変化しない、または、短縮する)となるタイミングを変化させたときの跳躍方向に変化についてコンピュータシミュレーションを行った。シミュレーションモデルは、3体節2関節の下肢を模した。大腿部及び下腿部は長さ160mm×14mmの長方形、足部は141mm×10mm×7.0711mm×10mm×100mmの変形5角形とし、それぞれの重量を200g、200g、80gとした。膝関節に伸展方向の駆動源を配置して、膝関節の屈曲と足関節の底屈に同時に作用する二関節筋を模した駆動源を配置した。シミュレーションの初期姿勢は膝関節と足関節が90度になるようにした。二関節筋を模した駆動源は直動アクチェータとし、動作開始から筋長が引き伸ばされ、指定したタイミングでアクチュエータの駆動力が発揮されて筋長の変化率が0となるようにした。指定されたタイミングは、0、5、10、15、20、25、30、35、40、45msであった。跳躍方向の評価には下肢を模したモデルの重心速度ベクトルを用いた。

二関節筋を模した駆動源が力を発揮するタイミングを遅くすると、水平方向の重心速度が増大する傾向にあり、また、速度ベクトルの大きさは、駆動源の力発揮のタイミングが0、5、10、15msまではほぼ同等で、その区間に重心速度ベクトルの方向は水平から90度から84度になり、45msのタイミングでは80度となり、二関節筋を模した駆動源の力発揮のタイミングによって、跳躍方向が変化することが分かった。
アミリンオリゴマー制御による糖尿病、糖尿病性心筋症・認知症の画期的予防治療薬開発

アルツハイマー病の発症病態解明に基づいた根本的疾患修飾薬開発の実績(欧州/日本で第I相臨床試験実施中)を発展的に展開し、2型糖尿病が異常な立体構造をとり細胞内外に蓄積するオリゴマー化したIAPP(アミリン)蛋白が細胞変性の原因となる「コンフォメーション病」であるとの疾患概念の整合性を検証する。本研究では、このオリゴマー選択的な解析ツールがないため、あくまで推測の域に留まっていたアミリンオリゴマーカスケード仮説(アミリンオリゴマーが起点となり、膵β細胞変性・細胞死を誘導し、2型糖尿病やその合併症である認知症や心筋症の病態発症に至る)とアミリンによるプリオノイド蛋白質の凝集・伝搬による発症病態(異常構造蛋白質がプリオンのように細胞間を伝搬し周囲へと病変を拡大させるという細胞非自律的な病態機序)を培養実験とモデル動物実験を中心に検証し、「コンフォメーション病」の普遍的な創薬実現する。本年度はアミリンオリゴマー(アミリンの1-18部分のペプチドとアミリンの8-37部分のペプチドを使用して)の毒性評価系構築を行ったが、通常細胞死の評価に汎用されるLDHアッセイでは、培養膵島膵ベータ細胞にアミリン重合体を添加した際に、細胞膜へのポア形成によるLDHの細胞外流出としての細胞死を評価することができなかった。膵島細胞ではアミリン受容体同定解析を予定しておりこの毒性評価は重要であるため、現在様々なアプローチで原因を究明中である。我々に実験系で使用するヒト神経芽細胞腫やマウス初代培養神経細胞などでは、Aβオリゴマーを添加しての細胞死評価系としてLDHアッセイが汎用され、我々も使用してきたが、培養膵島膵ベータ細胞ではうまく機能しない問題に直面している。これまでの経験から、細胞死評価としてトリパンブルー染色が有用であることは見出しており、LDHアッセイ系の構築が不可能なときは細胞死評価はトリパンブルー染色で代用し、ラットインスリン細胞株やマウス脂肪細胞株での糖代謝ループ傷害性アミリンオリゴマーの同定と、その受容体解析を施行する。また既に作製済みであるsortilinに対するsiRNAでアミリン受容体の機能解析を施行する。
粘性土の非排水繰返し平面ひずみ挙動に関する研究

本研究ではまず,これまで用いてきた自動制御・自動計測三軸試験システムを拘束圧の自動制御に加えて軸圧も自動制御できるように改良し,平面ひずみ用のキャップ・ペデスタル・拘束枠も新たに作製した。これにより,任意の応力径路による圧密制御や応力制御による軸圧載荷が可能となり,平面ひずみ試験も行えるようになった。この試験システムを用いて行った試験の種類は,静的せん断試験,クリープ試験,繰返し載荷試験の3種類であるが,試料として粘土を用いているため,すべて非排水条件で試験を行っている。最初に行ったひずみ制御による非排水静的せん断試験については,粘土の基本的な力学特性を確認しながら本研究で必要となる基礎データを得た。次に行った非排水クリープ試験は,圧密した供試体に非排水条件で一定の軸圧を載荷するものであるが,この試験の結果,非排水クリープ挙動は初期の変形過程・中盤の収束過程・終盤の変形加速過程の各段階に分類できること,非排水クリープ強度は非排水静的せん断強度にほぼ一致することなどが確認された。最後に行った非排水繰返し載荷試験は,上述の非排水クリープ載荷を行った後,軸圧のみを矩形波で振動させるもので,発生する過剰間隙水圧などが供試体内で不均一にならないよう載荷周期は約1000秒とした。その結果,クリープ変形が落ち着いた後でも繰返し載荷によって急激に変形が増大する場合があること,非排水強度を越えない繰返し載荷であっても試料が破壊に至る場合があることなどがわかった。また,先の非排水クリープ試験の結果も考慮すると,非排水条件での静的・繰返し載荷では,発生する過剰間隙水圧の値が拘束圧の70%程度を越えると試料が破壊に至る可能性が高いことがわかった。なお,中間主応力については,限界状態でのb値がいずれの試験においても約0.3と,従来より得られている値に一致することもわかった。
小学校英語教育に関わる指導者研修モデル・指導者養成カリキュラムの開発

「小学校英語教育に関わる指導者研修モデル・養成カリキュラムの開発」の要となる「めざすべき英語授業(活動)とその指導法」をおおよそ明らかにした。また、「できる授業」「したい授業」が「めざすべき授業」へと変容・改善する「研修モデル・養成カリキュラム」も概ね示すことができた。その際、教師の実態と第二言語習得の研究成果を反映させ、学習・学習者のより良い理解のために社会構成主義学習観を取り入れ、reflective practiceに向けたaction researchを重視した。本研究の目的は「小学校英語活動指導者研修モデル開発」とそれを踏まえた「英語教育に関わる小学校教員養成カリキュラム開発」である。研究概要は以下のようになる。(1)その開発に向け、まず先進例を調査する。(2)次に、研修・養成の核となる授業分析・改善に実践的、臨床的に取り組む。すなわち、小学校教師の英語授業を記録・観察し、第二言語習得の観点から授業分析を行う。(3)一方で、教師の「知識」「指導法(技術)」「態度(信念)」「指導環境(実情)」等、授業実践に影響を及ぼす要因を明らかにし、具体的で実践可能な改善策を考察し提案する。(4)さらに、その改善策が有効であるかを検証する。(5)その改善策を拠り所とし、個々の教師の指導力を高めるべく、授業改善を軸にした小学校英語活動指導者研修モデル案を作成し、近い将来の指導者養成(教員養成)のカリキュラムを試作する。1.他大学視察,小学校校視察,学会参加東京学芸大学,千葉大学,京都教育大学を視察し,各大学での小学校英語活動養成カリキュラム,大学における授業の具体例や課題を調査した。また,私立暁星小学校での実践視察では,とりわけ,ICT(電子ボード,デジタル教材)活用の可能性を探り,長野県豊丘南小学校訪問では,望ましい小学,校英語活動運営の知見を得ることができた。さらに,全国小学校英語教育学会全国大会に参加し,全,国の小学校英語活動の現状把握と今後の動向を見極めることになった。2.月例研究会,アンケート分析,DVD作成月例,集中研究会を実施し,小学校英語活動の授業分析,研修会のアンケート分析,大学,小学校視察報告をし,しかるべき研修,養成の検討を重ねた。その結果,指導者研修,養成,及び授業改善には,指導理念,技術を小学校教員に具体的に示すDVD作成が有効であることが明らかになった。そこで,試案のシラバスを基にDVD作成に取り組み,小学校教員の協力を得てその試作品を完成させた。4.備品購入(ICT活用),研修会開催研究に必要な備品(PC,電子黒板,ソフト)を購入し,月例研究会で,授業分析,DVD作成,デジタル教材(英語ノートデジタル版)利活用に取り組めるようにした。一方,今後の小中学校の研修会の核となる「小中連連携の英語活動」をワークショップ形式で開催レた。以上の成果が土台となり,次年度以降も「研究活動の指導者研修モデル,指導者養成カリキュラムの開発」の研究が進むことになる。1.シラバス、DVD作成小学校外国語(英語)活動のシラバス・単元とその具体的指導法(活動)の録画DVDを作成した。前者は紙面で示し、後者はDVD視聴でわかりやすくすぐに活用できるよう工夫した。両者の作成にあたっては、「教師の実態(英語に自信がない・指導力に自信がない・準備の時間がない)」、「児童の指向性(興味・関心・知識・経験・発達段階等)」に配慮し、かつ「英語コミュケーションの素地(音声インプット)」を重視して、「性急なアウトプット(→英語嫌い)」を回避するように努めた。2.研究会、研修会、学会月例・集中研究会では、研究代表者・分担者が研究協力者、とりわけ小学校教員、と協力して上記シラバス・単元、指導法DVDを開発した。5回に及ぶ指導法撮影で約30の具体的活動を編集し、シラバス・単元の展開法が一目でわかるようにした。各方面の研修会では、研究代表者・分担者、研究協力小学校教員が指導法DVDを活用し始め、「大変役立つ」という評価を得ている。また、学会(小学校英語教育学会)発表でも大きな反響があり、次年度も学会発表を行う予定である。3.成果と今後シラバス・単元は宇都宮市全体の小学校外国語活動で採択され、稲城市などの他の市町でも参照されることとなった。指導法DVDは東京都内、栃木県内、三重県内、横浜市内などの研修会や教育委員会で使われている。共に、さらに利用されることが予想される。シラバス・単元と指導法(DVD)は教員研修・養成の要であり、「指導者研修モデル」「指導者養成カリキュラム開発」の柱となる。今後、実践活用を通して改善を図り、教材や評価法などの他の柱と併せて、本格的な研修モデル案と養成カリキュラム開発に取り組むことになる。本年度(研究3年目)は以下の成果をあげることができた。1.学会発表平成20年度からの研究成果について、第10回小学校英語教育学会北海道研究大会において、「「小鉢」による授業改善」「授業分析・改善の視点・観点の試作」の2つの発表を行った。

前者では、「小鉢」と称する授業改善のための具体的な活動を示した。この活動は、教師が不足していると強く感じている「英語力」「指導力」「準備時間」の3つの不足事項に対応し、かつ、子どもたちが反応したくなるインプットを教師が意図的に提供し、コミュニカティブなアウトプットを引き出す、10分程度の活動である。他方、後者では、「小鉢」のような授業改善に必要な活動の視点・観点を考察し、試作したものを紹介した。これは、研究分担者となっている科研費「児童・生徒の意識調査と言語習得研究の観点による小中連携の授業」(課題番号:22520634)と連動しての研究発表であった。2.「小鉢」(有効な活動)を軸にした研修と養成平成22年度の教員研修や教員養成に「小鉢」を実際に使ってみたところ、かなり有効であるということが判明した。しかし、活用の規模がごく限られていたので、それがどの程度汎用性を持つかについては、引き続きデータを収集分析する必要があり、また、どういう改善点があるかもさらに明らかにしなければならない。以上を踏まえ、研究最終年度(平成23年度)では、継続して研究に取り組むと同時に、「授業改善に取り組むことができる教師の育成と養成」に必要な「研修プログラム」及び「養成カリキュラム」を作成し、研究の最終報告書を提出することになる。1.核となる英語活動の有効性の検証「小鉢」という10分程度の英語活動がどの程度有効かをIRFの観点から分析し検証した。教師によるinitiation、児童のresponse、それに対する教師のfollow-upのやりとりにおいて、evaluative-follow-up(E-IRF,評価重視)とdiscoursal-follow-up(D-IRF,インタラクション重視)があるが、「小鉢」には後者の要素が多くあることが明らかとなった。つまり、インタラクション、インプット、アウトプットが自然で豊かな活動であることが検証された。2.指導者研修モデル、指導者養成カリキュラムの開発(試作)これまでにも、「小鉢」を中心にして小学校外国語(英語)活動のシラバス・単元を作成してきたが、重要なのは、授業(指導)そのものであり、上記のD-IRFを伴った活動を指導者が指導できるかどうかである。研修モデル、養成カリキュラムの開発ではその指導力育成を図り、とりわけ第二言語習得研究、学習者理解、動機づけ等に関する知見を盛り込む必要がある。3.学会発表上記1、2について、「小学校外国語活動の教員研修・養成を支援する活動例の有効性」(第37回全国英語教育学会山形研究大会、2011年8月)の学会発表を行い、多くの関心を頂いた。関連して、研究協力者が、「自然なインタラクションを増やす工夫」(第11回全国小学校英語教育学会、2011年7月)、「小学校外国語活動におけるインタラクションの在り方-IRF構造研究を通して-」(第35回関東甲信越英語教育学会、2011年8月)の発表を行った。
肺癌におけるオートファジー関連因子の意義と癌化バイオマーカーとしての有用性

肺癌手術検体を含むTMA (tissue microarray)を用いてautophagyに関与するRB1CC1とp62の染色態度のスコアリングを行った。肺癌ではRB1CC1が細胞質に発現しており、予後不良を反映していた。p62の発現を検討したところ、RB1CC1およびp62が共発現している群は他に比べて特に治療成績不良で、p62は肺癌症例予後不良のバイオマーカーになり得ると考える。口腔扁平上皮癌では、p62は癌細胞のグルタチオン誘導に寄与し、放射線治療抵抗性を惹起した。臨床病理評価に於いてもp62蓄積を認める症例は予後不良であり、p62は新規の臨床病理的バイオマーカーになると示唆された。肺癌手術症例を含むTMA(tissue microarray)を用いてautophagyに関与するRB1CC1とp62の免疫染色を施行し、腫瘍細胞の細胞質および核における染色態度のスコアリングを行った。RB1CC1の核内発現は腫瘍抑制に関与していると考えられ、乳癌においてはその発現の増加が臨床的予後の良好なことを示唆する。しかし肺癌ではRB1CC1の核内発現率が低く腫瘍抑制的には機能しておらず、このことよりRB1CC1は組織依存性のバイオマーカーである可能性が示唆された。一方、RB1CC1の細胞質内発現はオートファジーの制御に必須と考えられている。肺癌ではRB1CC1が細胞質で発現しており、予後不良化と関連している可能性が考えられた。次にautophagy障害細胞で蓄積するp62の発現を検討したところ、RB1CC1およびp62が共発現している群は他に比べて5年生存率は不良であった。p62の発現を陰性、弱陽性、強陽性に分けて評価したところ、p62強陽性群では5年生存率が最も不良となり、これにはautophagyの障害が関与している可能性が考えられた。しかし、p62陰性群よりもp62弱陽性群の方が5年生存率が良好であったため、p62の発現を抑制しRB1CC1の発現にも関与する別の因子が作用している可能性も示唆された。肺癌に於いては論文報告にまでは至れなかったが、同様の呼吸器気道系腫瘍である口腔扁平上皮癌、頭頸部癌の解析に於いて、p62/SQSTM1の蓄積が放射線抵抗性と関連し予後不良を示唆するバイオマーカーであることを論文にて報告し得た。本内容は新聞各紙でも報道された。

次にautophagy障害細胞で蓄積するp62の発現を検討したところ、RB1CC1およびp62が共発現している群は他に比べて5年生存率は不良であった。p62の発現を陰性、弱陽性、強陽性に分けて評価したところ、p62強陽性群では5年生存率が最も不良となり、これにはautophagyの障害が関与している可能性が考えられた。しかし、p62陰性群よりもp62弱陽性群の方が5年生存率が良好であったため、p62の発現を抑制しRB1CC1の発現にも関与する別の因子が作用している可能性も示唆された。肺癌手術症例から成るTMAを用いて免疫染色を行い、autophagy関連蛋白であるRB1CC1/FIP200およびp62/SQSTM1が肺癌の予後予測に役立つバイオマーカーとなりうることを明らかにした。またp62/SQSTM1の発現を抑制しRB1CC1の発現にも関与する別の因子の存在が示唆された。またp62/SQSTM1の発現を抑制しRB1CC1の発現にも関与する別の因子が作用している可能性が示唆された。p62の発現を抑制しRB1CC1の発現にも関与し、肺癌の臨床予後を示唆し得る因子の候補を絞り込み、その発現をTMAを用いて調べRB1CC1、p62、そして、肺癌症例の臨床経過との関連を検討する。免疫染色の結果をより客観的に評価するために、画像解析装置を用いて分析し鏡検との結果と比較する。組織提供者の臨床情報と併せて統計学的な検索を施行し、これらautophagy関連蛋白分子発現が肺癌の有用なバイオマーカーとなりうるかを検討する。また、肺癌患者のp62蛋白の血清学的検出を目的としてELISA法の確立をめざす。肺癌の新規バイオマーカー候補となる分子の解析、免疫組織学的検討を行うための試薬などを購入する。海外共同研究者(Dr. Stephen Hewitt, National Cancer Institute in US)と共同で、画像解析装置を用いた病理組織の客観的定量解析を施行するため、標本を海外に輸送する送料が必要である。一方で、p62蛋白の血清学的検出を目的としてELISA法の系を確立するために、一般試薬・酵素、臨床検体解析試薬、細胞培養諸製品の購入費ならびに抗体・核酸試薬準備費用として使用する予定である。
新燃料による革新的多機能緊急救命装置要素研究

昨今の災害事故の大規模化に伴い、小型軽量で高効率、即応性がある災害時あるいは閉鎖環境での多機能緊急救命装置(酸素発生装置/発電装置兼用)の実現は人的被害の最小化のために極めて重要となってきている。ここでは笑気ガスの名称で鎮静剤等で使用されている亜酸化窒素(N2O)の有する簡便な酸素生成特性及び高エネルギー貯蔵性を有効活用できる複合型救命システム技術を実現し、装置化して災害時の人命被害の最小化に貢献させる。同時に海中、宇宙等の閉鎖環境での酸素発生及び電力発生装置として有効に活用ができ、有人活動範囲拡大にも大きな貢献ができる。1)革新的多機能緊急救命装置基本要求の整理;革新的多機能緊急救命装置基本技術確立のために、期待される緊急救命装置の酸素発生/発電機能性能の向上の狙いを達成するための個別要素技術への分解を行い、各々の要素技術に対する目標配分を行う。本システムの実用化に至る要素技術開発ロードマップを作成する。2)革新的多機能緊急救命装置供試体設計/製作;1)の基本構想に基づき革新的多機能緊急救命装置の小型試験供試体設計を行い、従来型システムに比較して小型・軽量化が可能であることを確認する。システム機能・性能実現のためにキーとなる要素技術である高効率触媒酸素生成プロセス及び排熱の最適利用のための熱マネージメント方式を選定するための小型技術実証試験供試体を設計/製作する。本供試体製作に当たり、既存所有品の有効活用を図る。3)革新的多機能緊急救命装置技術評価試験;上記の小型技術実証試験供試体を使用してキーとなる要素技術取得のために、試験パラメータを変動させ、システム機能・性能試験データを取得する。試験パラメータとしては触媒層構造、ガスジェネレータ内N2O反応温度/流量/流速/圧力、保温/熱交換機能、燃料供給流量/流速/温度/圧力等熱マネージメント関連及び酸素ガス発生量/発電出力/燃料消費量の性能関連を考える。本試験結果から、酸素発生装置及び発電システムとして従来システムと比較して1020%の効率向上が得られる方式、また多機能化により約50%程度の軽量化が可能となる条件について机上検討にて評価する。最終的に、1)項で検討した革新的多機能緊急救命装置の全体システム(装置)設計に結果を反映させる。亜酸化窒素(N2O)の特性把握、取扱い手順把握、安全性評価を行い、その評価結果等に基づき革新的な「多機能緊急救命装置」の商品としてのシステム設計を行った。設計検討結果を陸海空のユーザ(鉱山採掘、海中探査、飛行機等有人閉鎖空間での使用を想定)に紹介し、商品化に必要な要望等のフィードバック情報を入手した。貴重な入手情報からシステム設計を見直すと共に、「多機能緊急共鳴装置」技術実証用モデルの設計を行い、小規模の実証モデルを試作した。特にキーとなるN2Oの貯蔵/供給/気化/温度制御/触媒分解の各プロセスに関して、性能試験前に機能を確認し、機能試験に供せられる状態にした。平成27年度に試作した「多機能緊急救命装置」技術実証モデルを使用してN2Oの特性(自己発熱性)を有効活用した発電システム/酸素発生システム/推進システムといった3要素での機能確認試験を実施する。N2O供給圧力/温度/流量をパラメータとした試験により機能性能特性変化を把握する。試験結果を商品設計仕様に反映し、ユーザーへの提案及び商品化マイルストンを今年度に構築する。工学実証試験を行う予定のJAXA施設(あきる野実験施設)の使用ができない状態が続いており(施設の安全点検が遅れていることに起因する)、そのため年度内の作業完了が困難な状況である。従って次年度に使用額が生じた。平成28年度に移行した経費は2項記載の機能確認試験実施及び試験結果評価のための作業人工費用に使用する。
神経芽腫におけるapoptosisの関与と導入についての検討

神経芽腫の自然消退とapoptosisとの関係を分子生物学的に検討した。初年度は神経芽腫のなかでも特に自然消退傾向が強いとされている一才未満マススクリーニング症例を対象とし、最終年度では一才以上の進行例を含めて検討した。さらに、神経芽腫細胞株を用いてapoptosisとの関係が論じられているnerve growthfactor (NGF)の培養細胞に対する影響を検討した。外科的に得られた検体からDNAを抽出し、これを通常のethidium bromide染色したagarose gelにて電気泳動してapoptosisの有無を検討したところ、マススクリーニング症例および進行例ともapoptosisを示した症例は約20%程度であった。つぎにapoptosisの検出感度を上げるためにklenow polymeraseを用い、DNAを^<32>Pにてisotope標識して電気泳動した。その結果すべての症例にapoptosisが認められた。apoptosisの出現程度と腫瘍の進行度とに相関はなかった。さらにflow cytometryを用いて各腫瘍のproliferating index (PI値)を測定したところ、マススクリーニング症例のP1値は進行例のP1値に比し統計学的に有為に低値を示した。これらの結果から、マススクリーニング症例では低増殖能とapoptosisが認められ、増殖能に比しapoptosisの程度が強いと自然消退の方向に進むのではないかと推察された。加えて本年度はapoptosis導入の基礎実験として神経芽腫培養細胞にNGFを作用させてその影響を検討したが、成績にばらつきが多く結論を得ることができなかった。今後は実験条件を検討する必要があろう。われわれはこれまでに得られた結果を学会に報告し2編の論文んを発表した。初年度の研究として神経芽腫の自然消退とapoptosisとの関係・・・今回は神経芽腫の中でも特に自然消退傾向が強いとされている一才未満マススクリーニング症例を対象とした・・・を分子生物学的に検討した。外科切除にて得られた検体19例からDNAを抽出し、これを通常のethidium Bromide染色したagarose gelにて電気泳動したがapoptosisを示した症例はわずか3例であった。つぎにapoptosis検出感度を上げるためにklenow polymeraseを用い、DNAを^<32->Pにてisotope標識して電気泳動した。また個々の症例で程度に差があるものの、apoptosisは腫瘍の進行度に関係なく全例に出現していた。さらにその病態を解明するためflow cytometryを用いてProliferating Index(PI値)を測定したところ、一才未満マススクリーニング症例のPI値は進行症例のPI値に比し統計学的に有為に低値を示した(進行例の新鮮なDNAが得られなかったためapoptosisの検討は行っていない)。これらの結果から、一才未満マススクリーニング症例では低増殖能とapoptosisが認められ、前者に比し後者の程度が強いと自然消退の方向に進むのではないかと推察された。さらに、神経芽腫細胞株を用いてapoptosisとの関係が論じられているnerve growthfactor(NGF)の培養細胞に対する影響を検討した。

その結果すべての症例にapoptosisが認められた。apoptosisの出現程度と腫瘍の進行度とに相関はなかった。さらにflow cytometryを用いて各腫瘍のproliferating index(PI値)を測定したところ、マススクリーニング症例のPI値は進行例のPI値に比し統計学的に有為に低値を示した。これらの結果から、マススクリーニング症例では低増殖能とapoptosisが認められ、増殖能に比しapoptosisの程度が強いと自然消退の方向に進むのではないかと推察された。加えて本年度はapoptosis導入の基礎実験として神経芽腫培養細胞にNGFを作用させてその影響を検討したが、成績にばらつきが多く結論を得ることができなかった。今後は実験条件を検討する必要があろう。われわれはこれまでに得られた結果を学会に報告し2編の論文を発表した。
DPP-4基質に着目した網羅的解析による新規心臓保護活性物質の探索

申請者らは、これまでマウスの急性心筋梗塞モデルにDPP-4阻害薬を投与することで血糖降下作用とは関係なく心不全が改善することを明らかにした。DPP-4阻害薬による心臓保護作用は圧負荷心不全モデルマウスでも認められた。また心不全モデルにおいて急性期にDPP-4の血中濃度が上昇することも確認した。これらの結果から、1心不全にDPP-4が関与している、2心臓保護作用を有する生理活性物質(DPP-4基質)がDPP-4により分解されることで心不全が発症・進展する、という可能性を考えた。本研究の目的は、心不全マウスの心臓を用いて次世代シーケンサーによるRNA-seq解析を行い、発現変動遺伝子群からDPP-4の基質を網羅的に解析し、その中から心臓保護作用を有する生理活性物質を同定することである。そこでまず、マウスを用いて急性心筋梗塞モデルおよび圧負荷モデルを作製し、心不全モデルとしての再現性を確認した。作製した心不全モデルは、心エコー検査による心機能解析、病理学的解析、遺伝子発現解析などから実際に心不全が発症していることを確認した。初年度は、今後予定しているRNA-seq解析を行うにあたっての準備に十分な時間を当てた。心不全モデルマウスを安定して作製し心臓サンプルを用意することは、今後の研究を推進・発展させるために重要である。また、研究実施計画を遂行するための準備状況を整備することは研究成果を出す上で意義のあることである。申請者の研究グループでは、これまで心不全モデルマウスを使った実験を継続的に行い、多くの研究成果を発表してきた。しかし、心不全モデルの作製者が交代したことにより、再現性のある心不全モデルの作製が可能となるまである程度の時間を要したため。次世代シーケンサーを使ったRNA-seq解析に向けて、心不全モデルの心臓から抽出したサンプルを作製し随時プロテオーム解析を進める予定である。心不全により発現が変動する遺伝子プロファイリングを行い、DPP-4基質の探索に取りかかる。さらに心不全に関与するDPP-4基質として候補に挙がったものの中から、心臓保護作用を有する分子を同定し、心不全の創薬標的または診断バイオマーカーとしての可能性について研究を進める。進捗状況により学会等で研究成果を随時発表する。初年度の進捗がやや遅れたため、当初予定した使用額に達しなかった。翌年度分として請求した助成金と合わせて研究実施計画に沿って研究を進めていく。主に次世代シーケンサーを使ったRNA-seq解析に研究費を使用する予定である。
新生児・乳児胆汁うっ滞に対する新しい診断ストラテジーの確立

次世代高速シークエンサーを用いて、胆汁うっ滞の網羅的遺伝子システムを構築した.胆汁うっ滞を示す児、全109例を解析した.28例(26%)で分子遺伝学的診断がついた.内訳はAlagille症候群12例(JAG1 11例,NOTCH2 1例),新生児Dubin-Johnson症候群5例(ABCC2 5例),シトリン欠損症による新生児肝内胆汁うっ滞5例(SLC25A13 5例),進行性家族性肝内胆汁うっ滞症/良性反復性肝内胆汁うっ滞症6例(ATP8B1 2例,ABCB11 4例)であった.我々の遺伝子パネルを用いた遺伝子解析手法は,胆汁うっ滞の分子遺伝学的診断確定に有用である.最近、次世代シーケンサーの登場により短時間で多量の塩基解読が可能となった。現在のところ胆汁うっ滞に対してNGSによる網羅的遺伝子解析が行われた報告はない。我々は次世代シーケンサーを用い、胆汁うっ滞の患児に対し多数の遺伝子を網羅的に解析するシステムを構築した。次世代シーケンサーにより早期に確定診断がつき、胆道閉鎖が否定されれば、不必要な開腹手術を回避することができる。新生児・乳児期に胆汁うっ滞を認めた症例を全国から集積し、これまでに計99名を解析した。進行性家族性肝内胆汁うっ滞症(ATP8B1 ,ABCB11 ,ABCB4)、シトリン欠損症(SLC25A13)、先天性胆汁酸代謝異常症(AKR1D1,HSD3B7,CYP7B1)、アラジール症候群(JAG1,NOTCH2)、家族性高胆汁酸血症(TJP2,BAAT,EPHX1)、Dubin-Johnson症候群(ABCC2 )など19遺伝子からなる胆汁うっ滞遺伝子パネルを作成した。次世代シーケンサーのIon PGMで塩基解読を行った。Alagille症候群8名(JAG1 7名,NOTCH2 1名),進行性家族性肝内胆汁うっ滞症1(ATP8B1 )3名,進行性家族性肝内胆汁うっ滞症2(ABCB11)3名,シトリン欠損症(SLC25A13 )4名,Dubin-Johnson症候群(ABCC2 )3名の計21名で病原性変異を検出した。臨床的には特徴的な症状を示しても、今回の遺伝子解析で明らかな病原性変異を認めない症例も存在した。新生児・乳児期における胆汁うっ滞の原因は遺伝学的異質性が高いことが明らかになった。全国から解析依頼が増えている。次世代シーケンサーを用いた網羅的遺伝子解析の方法も確立したため、順調に進展している。Genetic cholestasis群において,分子遺伝学的診断がついた22例は全て臨床診断と一致していた.これは本症において臨床診断の重要性を示すが,一方で6例の原因不明患者が分子遺伝学的解析をもとに正確な診断を得ることができた.次世代高速シークエンサーを用いて、胆汁うっ滞の網羅的遺伝子システムを構築した.胆汁うっ滞を示す児、全109例を解析した.28例(26%)で分子遺伝学的診断がついた.内訳はAlagille症候群12例(JAG1 11例,NOTCH2 1例),新生児Dubin-Johnson症候群5例(ABCC2 5例),シトリン欠損症による新生児肝内胆汁うっ滞5例(SLC25A13 5例),進行性家族性肝内胆汁うっ滞症/良性反復性肝内胆汁うっ滞症6例(ATP8B1 2例,ABCB11 4例)であった.我々の遺伝子パネルを用いた遺伝子解析手法は,胆汁うっ滞の分子遺伝学的診断確定に有用である.全国から解析依頼が増え、検体数が予想より多くなっている。これまで次世代シーケンサーを用いた既知遺伝子解析で、原因が特定できなかった症例を対象とし、4813遺伝子を包括的に解析できるTruSightOneシーケンスパネルを用い、原因遺伝子を特定する。また、シーケンスパネルで原因が特定できなかった症例を対象に、全エクソンシーケンスを行い、原因遺伝子を特定する。小児科これまで次世代シーケンサーを用いた既知遺伝子解析で、原因が特定できなかった症例を対象とし、4813遺伝子を包括的に解析できるTruSight Oneシーケンスパネルを用い、原因遺伝子を特定する。また、シーケンスパネルで原因が同定できなかった症例を対象に、全エクソンシーケンスを行い、原因遺伝子を特定する。全国から依頼検体数は増えているが、まだ未解析の検体が多いため。新たに遺伝子パネルを作成し、網羅的遺伝子解析を行う。また、国内、国際学会で発表するための旅費に使用する。論文を投稿する際の英文校正に使用する。
概日時計の環境サイクルへの同調における細胞内及び細胞間シグナル伝達機構

24時間の生体リズムを作り出す体内時計は、視床下部の視交叉上核(SCN)に存在しており、その1つ1つの神経細胞内ではんPeriod (Per)遺伝子などの時計関連遺伝子が形成する転写-翻訳のネガティブフィードバックループが展開され、概日リズムを生み出していることがわかってきた。体内時計は同調機構によって自身の周期を外界の環境サイクルに同期しているが、この同調の仕組みについては明らかになっていない。そこで時計関連遺伝子の中でも光によって誘導されるPer遺伝子に着目して研究を行った。昨年度の研究では、Per1:ルシフェラーゼトランスジェニックマウスの脳薄切片を用い、グルタミン酸受容体の1つであるNMDA受容体が一過的なPer遺伝子の転写発現を誘導し、光同調シグナルを中継していることを明らかにした。しかしながら、網膜から視交叉上核にいたる神経終末からはグルタミン酸のほかにもニューロペプチドであるPACAPなども存在し、さらに中脳からのセロトニン神経も投射している。そこで視交叉上核のPer遺伝子の発現レベルと行動リズムの活動開始位相を指標にしてこれら伝達物質の作用を調べた。その結果、PACAPは濃度依存的に視交叉上核のPer遺伝子発現を上昇させ、その作用は行動リズムの位相後退作用と相関していた。これらの作用はNMDA受容体アンタゴニストで拮抗されたことから、グルタミン酸シグナルとPACAPシグナルが協調しあって時計遺伝子の発現とそれに続く位相リセットを惹起しているといえる。さらにセロトニン作動薬が光による時計遺伝子の発現を時間的に延長させることにより、同調を調節することも明らかになった。これらの研究は体内時計の同調が複数の神経伝達物質の協調作用によってなされており、Per遺伝子の時間的発現変化がこれら作用の共通機構として関与していることを示唆するものである。