hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝細胞癌をはじめとする消化器系腫瘍の新規腫瘍マーカー・ラミニン関連分子の開発

これまでの検討で肝細胞癌診断に有効であったことから、最終年度は膵炎・膵癌患者での有用性を検討した。Ln-γ2短鎖の中央値は健常群42.8 pg/mL,膵炎症例70.9 pg/mL,膵癌症例118.2 pg/mLであり、膵癌症例で有意に高値であった。膵癌切除30例でLn-γ2の免疫宇組織化学を施行すると、全例で腫瘍部分に発現を認めた。切除可能膵癌の77%がLn-γ2短鎖で早期診断に有用な可能性示された。更にLn-γ2を発現する癌細胞株Panc1細胞を用いてLn-γ2発現の細胞内機序を検討した。Wnt5aのsiRNA導入でLn-γ2mRNA発現が低下し、Wnt/βcatenin系の関与が示唆された。膵癌診断のバイオマーカーとして有用な可能性が示された。研究を全体を通して、本申請で化学発光免疫測定法( chemiluminescent immunoassay; CLIA)による、自動化が可能なLn-γ2単鎖のアッセイ法の消化器癌診断への臨床応用の可能性を検討した。肝細胞癌の既存マーカーであるAFP、PIVKA-IIと比較して検討を行い、早期診断に有用なバイオマーカーであることが明らかになった。Ln-γ2単鎖とPIV KA-IIの組合せは、これまで肝癌診療ガイドラインで推奨されているAFPとPIVKA-II単鎖の組合せより、よりHCCの診断に有用なバイオマーカーである可能性が示唆された。更に肝動脈化学塞栓療法を施行した肝細胞癌の治療前後のLn-γ2単鎖とCT画像で治療効果を検討すると、Ln-γ2短鎖の低下を認めた群では有意にCRあるいはPRが多く認めた。本研究でLn-γ2短鎖アッセイは肝細胞癌の早期診断だけでなく、治療効果予測にも有用なバイオマーカーである可能性が示された。更に膵癌診断にも有用な可能性が示された。当該年度の検討で、ELISA法より感度が高い化学発光免疫測定法( chemiluminescent immunoassay; CLIA)による、自動化が可能なLn-γ2アッセイ法を構築した。健常人ボランティア52例と,2007年から2015年までの間に当院当科で診断した慢性肝疾患(CLD: chronic liver disease)症例24例およびHCC症例57例を対象とし,CLIAを用いて血清Ln-γ2値を測定し,同時に血清AFP値およびPIVKA-2値を測定した。Ln-γ2のカットオフ値を116.6 pg/mLとすると,Ln-γ2陽性は36/57例(63.2%),AFP陽性(>20 ng/mL)は30/57例(52.6%),PIVKA-2陽性(>40 mAU/mL)は39/57例(68.4%)であった。HCC症例では51/57例(89.5%)でLn-γ2あるいはPIVKA-2が陽性であり,同様にLn-γ2とAFPでは46/57例(80.7%),AFPとPIVKA-2では47/57例(82.5%)が陽性であった。Ln-γ2はAFPを上回るHCC陽性率を示し,Ln-γ2とPIVKA-IIを併用することで既存マーカー併用よりも陽性率が向上することが分かった.切除肝細胞癌(HCC)患者で免疫組織化学を行い、Ln-γ2単鎖が肝癌患者組織の比較的分化度が低い部分で高率に発現していることを確認した。Ln-γ2はHCCに対して臨床応用可能な血清腫瘍マーカーとなり得る。昨年度までの成果をまとめ、現在、米国科学誌に投稿中である。当該年度までの検討で、化学発光免疫測定法( chemiluminescent immunoassay; CLIA)による、より自動化が可能なLn-γ2単鎖のアッセイ法を構築した。健常人ボランティア52例、慢性肝疾患(CLD: chronic liver disease)24例、肝細胞癌(HCC)症例57例において既存マーカーであるAFP、PIVKA-IIと比較して検討を行いより有用なバイオマーカーであることが明らかになった。Ln-γ2単鎖とPIVKA-IIの組合せは、これまで肝癌診療ガイドラインで推奨されているAFPとPIVKA-II単鎖の組合せより、よりHCCの診断に有用なバイオマーカーである可能性が示唆された。Ln-γ2単鎖の各病期におけるHCC患者での陽性率は,I期5/10例(50%),II期12/18例(67%),III期13/21例(62%),IV期6/8例(75%)であった。同様にAFPではI期20%,II期44%,III期67%,IV期75%,PIVKA-IIではI期50%,II期56%,III期76%,IV期88%であり、ステージI/IIのHCC早期例の診断にも有用であった。肝動脈化学塞栓療法(TACE)を施行したHCC27例で治療前後のLn-γ2単鎖値とCT画像により治療効果を検討すると、術後血清Ln-γ2単鎖値低下例では、良好な縮小効果が得られる傾向にあった。逆に上昇例では無効増悪例が多く見られた。診断だけでなく、治療効果予測にも有用なバイオマーカーである可能性が示唆された。

HCCの他の消化器癌でも、膵癌、大腸癌などで血清Ln-γ2単鎖値が上昇する症例を認め、次年度以降詳細に検討する。血清Ln-γ2単鎖は肝細胞癌の最も基本的な腫瘍マーカーであるAFPより陽性率が高く、臨床応用が可能なマーカーとなり得る。PIVKA-IIとの組合せは、従来より行われているAFPとPIVKA-IIとの組合せより、より臨床的に有用なマーカーとなる可能性がある。これらの成果の一部をまとめ、国内の複数の学会で発表して注目を集めた。Cancer Science誌に受理された。当該年度までの検討で、化学発光免疫測定法( chemiluminescent immunoassay; CLIA)による、より自動化が可能なLn-γ2単鎖のアッセイ法を構築した。健常人ボランティア52例、慢性肝疾患(CLD: chronic liver disease)24例、肝細胞癌(HCC)症例57例において既存マーカーであるAFP、PIVKA-IIと比較して検討を行いより有用なバイオマーカーであることが明らかになった。Ln-γ2単鎖とPIV KA-IIの組合せは、これまで肝癌診療ガイドラインで推奨されているAFPとPIVKA-II単鎖の組合せより、よりHCCの診断に有用なバイオマーカーである可能性が示唆された。Ln-γ2単鎖の各病期におけるHCC患者での陽性率は,I期5/10例(50%),II期12/18例(67%) ,III期13/21例(62%),IV期6/8例(75%)であった。同様にAFPではI期20%,II期44%,III期67%,IV期75%,PIVKA-IIではI期50%, II期56%,III期76%,IV期88%であり、ステージI/IIのHCC早期例の診断にも有用であった。肝動脈化学塞栓療法(TACE)を施行したHCC 29例で治療前後のLn-γ2単鎖とCT画像で治療効果を検討すると、9例(31%)でTACE後にLn-γ2短鎖の低下を認め、治療が有効であったCRあるいはPRは8例(89%)で、PDは1例(11%)であった。一方、TACE後に血清Ln-γ2短鎖の上昇を認めた20例(69%)では,CRあるいはPRが9例(45%)で、治療が無効であるSDあるいはPDは11例(55%)であった。血清Ln-γ2短鎖低下群で有意な腫瘍縮小効果(CRあるいはPR)を認めた。診断だけでなく、治療効果予測にも有用なバイオマーカーである可能性がある。PIVKA-I Iとの組合せは、従来より行われているAFPとPIVKA-IIとの組合せより、より臨床的に有用なマーカーとなる可能性を示した。これらの成果の一部をまとめ、国内外の学会で発表して注目を集めた。Cancer Science誌に報告した。これまでの検討で肝細胞癌診断に有効であったことから、最終年度は膵炎・膵癌患者での有用性を検討した。Ln-γ2短鎖の中央値は健常群42.8 pg/mL,膵炎症例70.9 pg/mL,膵癌症例118.2 pg/mLであり、膵癌症例で有意に高値であった。膵癌切除30例でLn-γ2の免疫宇組織化学を施行すると、全例で腫瘍部分に発現を認めた。切除可能膵癌の77%がLn-γ2短鎖で早期診断に有用な可能性示された。更にLn-γ2を発現する癌細胞株Panc1細胞を用いてLn-γ2発現の細胞内機序を検討した。Wnt5aのsiRNA導入でLn-γ2mRNA発現が低下し、Wnt/βcatenin系の関与が示唆された。膵癌診断のバイオマーカーとして有用な可能性が示された。
レーザートラッピング法による表面増強ラマン散乱発現の制御、最適化

本研究の目的は、光圧捕捉された銀ナノ粒子に分子が吸着しSERS活性を示すまでの過程を時間分解分光観測し、その結果、SERS発現を最適化するための凝集体形成条件を分光学的に解明することであった。我々は銀ナノ粒子分散液中に近赤外レーザー光を集光すると、銀ナノ粒子が集光位置に光捕捉され、ミクロな集合体を形成し色素分子等を吸着した銀ナノ粒子凝集体からの強い表面増強ラマン散乱(SERS)が発現することを世界で初めて確かめた。ローダミン6G分子を含む銀ナノ粒子分散系に近赤外レーザー光を集光すると、銀ナノ粒子が光捕捉されるとともに、ハイパーレイリー散乱光やハイパーラマン散乱光が観測されることも世界で初めて時間分解分光観測した。注目すべき点は、光捕捉した銀コロイドからの発光のスペクトルを分光測定したところ、捕捉用YAGレーザーのハイパーレイリー散乱と、その長波長側にいくつかの鋭いピークを持つハイパーラマン散乱光が観測されたことである。これは銀ナノ粒子に吸着した色素分子からの表面増強ハイパーラマン散乱(SEHRS)であり、従来パルスレーザー励起でのみ観測されてきた現象である。つまり、銀コロイド水溶液に測定試料を添加し、連続発振近赤外レーザーを集光するだけで高感度のラマン散乱スペクトルが得られる分光計測技術が開発可能であることを本研究は実証した。この手法は1本の近赤外レーザーが、光捕捉による銀コロイド凝集体の作製と、表面プラズモンの誘起を同時に行い、表面増強効果を利用して吸着分子から高強度のラマン散乱およびハイパーラマン散乱を得る全く新しい画期的な手法である。銀ナノ粒子の凝集体(銀ナノ凝集体)に分子が吸着することにより生じる表面増強ラマン散乱(SERS)は、その散乱効率が通常のラマン散乱に比べ10^<11>-10^<14>倍増大するため、単一分子分光が可能となる。我々はSERS発現の制御と最適化のため、表面プラズモン共鳴(SPR)が双極子振動を示す小さな銀ナノ凝集体を選択し単一凝集体ずつのSERSとSPRの比較を行うことで、SERSの励起波長依存性、光学異方性などがSPRより決定されることを実験的に解明した。この結果は銀ナノ凝集体のSPRバンドに適した励起波長と偏光を選択することにより、SERS発現を最適化できることを示している。次に集光レーザー光によるレーザートラッピング法を用い、水中で銀ナノ粒子の凝集を制御し最もSERS発現に適したSPRを有する銀ナノ凝集体を任意に形成を行った。光捕捉を利用するとレーザー集光位置にナノ粒子集合体を作製し、さらにその集合構造や光学特性を制御することが可能である。今回、銀コロイド溶液に光捕捉用の近赤外レーザーを集光した結果、第二高調波(SHG)の発生など幾つかの興味深い現象を見出した。銀コロイド(粒径4080nm)はクエン酸還元法により作製した。顕微鏡下で連続発振Nd3+:YAGレーザーの基本波(波長1064nm;強度100mW350mW)を100倍の対物レンズにより銀コロイド溶液中に集光した。集光位置からの発光スペクトルを200msごとに40秒間連続測定した。銀コロイド溶液からは鋭い発光スペクトルが得られ、捕捉用レーザーで励起された銀ナノ粒子からのSHGであることが分かった。SHG強度はレーザー強度とともに非線形に増加するが、300mW程度以上では飽和する傾向が見られた。また、銀コロイド溶液中にローダミン色素を添加したところ高強度のSHが40秒間に数回、不連続に発生した。局在プラズモン共鳴に起因する発光や表面増強ラマン散乱に類似したスペクトルも観測されており、現在はこれらを詳細に解析しその帰属を行っている。
大脳皮質由来オリゴデンドロサイト前駆細胞の多分化能性と移植後における動態解析

神経幹細胞は胎生期だけでなく成体脳においても存在が認められ、最近は成体の大脳皮質においても神経幹細胞の存在が少数であるが報告され始めており、我々はこの大脳皮質に存在する神経幹細胞に注目した。大脳皮質損傷直後において損傷周囲に分裂能を持つ細胞が増殖するが、それらの細胞はOlig2陽性細胞であり、その後、アストロサイトに分化していることが明らかとなった。Olig2陽性細胞は発生・発達期において神経細胞およびオリゴデンドロサイトに分化することが報告されているが、さらに今回の結果より大脳皮質損傷時においてアストロサイトにも分化することが判明した。これらのことから、olig2陽性細胞は多分化能を持つ細胞であり、周囲の環境により分化が制御される可能性が考慮される。平成21年度は以下の2点を行った。1.ダブルTGマウスの作成2.大脳皮質損傷後における01ig2陽性細胞の動態ダブルTGマウスはOlig2を一過性に発現した細胞をその後、長期間にわたりGFPでマーキングすることが出来る。このマウスを用いて大脳皮質損傷後におけるOlig2陽性細胞の動態を解析した。大脳皮質損傷直後において損傷周囲に分裂能を持つ細胞が増殖するが、それらの細胞はOlig2(及びGFP)陽性細胞であった。これらGFP陽性細胞の分化の動態を解析すると、大部分の細胞はアストロサイトのマーカーであるGFAPやsloobと共陽性であった。この結果から、大脳皮質損傷時においてOlig2陽性細胞はオリゴデンドロサイトではなくアストロサイトに分化していることが明らかとなった。この成果を論文として報告している(Kouko T. et.al., 2008, Journal of Neuroscience Research)。これらのことから、Olig2陽性細胞は多分化能を持つ細胞であり、周囲の環境により分化が制御される可能性が考慮される。現在、大脳皮質よりOlig2陽性細胞を単離し、培養条件を検討している。条件が確立しだい移植の実験を行う予定である。平成20年度にOlig2を一過性に発現した細胞をその後、長期間にわたりGFPでマーキングすることが出来るダブルTGマウスを作成している。このマウスを用いて大脳皮質におけるOlig2陽性細胞の動態を解析した結果、大脳皮質損傷後にOlig2陽性細胞は分裂・増殖し、アストロサイトに分化していることを見出している。平成21年度はこのダブルTGマウスを用いて大脳皮質よりOlig2陽性細胞を単離し、培養条件を検討した。マウス大脳皮質より単離されたOlig2陽性細胞はオリゴデンドロサイトの培養条件下で増殖し、その後、成熟オリゴデンドロサイトに分化した。しかしながら、損傷後のマウス大脳皮質より得られたOlig2陽性細胞は同様の培養条件下でもオリゴデンドロサイトヘは分化せず、アストロサイトヘの分化傾向が認められた。この結果はin vivoの結果を反映するものであり、大脳皮質由来Olig2陽性細胞は多分化能を有し、周囲の環境により分化が制御される可能性が考慮される。
重症感染に起因する多臓器不全に対する肝補助装置の開発-細胞内皮系機能補助の付加による肝補助効果の増強-

重症感染時の生存の鍵を握る臓器として、細網内皮系機能中枢としての肝臓に着目し、肝不全への移行のメカニズムを解析した。方法としてはKupffer細胞の選択的阻害剤であるGdCl_3のエンドトキショックラットへの作用をin vitro,in vivoで調べた。その成果はlimuvoらによりLeucocyte Biologyに近々発表される。GdCl_3を大量肝切除(70%)モデルによっても致死率への関与を試みたが、感染例ではなく死亡率は非投与群では大巾に低下するが、投与群では全例生存した。しかし、hepatocyteの大量除去(95%切除)モデルではガドリウムの生死への影響はなく、hepatocytc自体の量的限界、可逆性が生死の中心因子であることが当然ながら理解された。以上のような成果をもとに肝切除后モデル、重症感染モデル,肝阻血モデルと正常肝モデルの間にcrosc circulationを行い、GdCl_3投与の有無によるsupport動物への影響を現在調査中である。また、PGI_2による効果も検討した。尚、今年度研究補助金は動物購入費、薬品、論文作成費等に使用した。重症感染時の生存の鍵を握る臓器として、細網内皮系機能中枢としての肝臓に着目し、肝不全への移行のメカニズムの解析と同結果の臨床応用を研究した。肝臓マクロファージ、Kupffer細胞の選択的阻害剤であるガドリニウムクロライド(GdCl_3)の前投与により、到死量エンドトキシン投与ラットは死亡しなかったという実験モデルにおいてTNF、IL-1など従来より感染重症化の過程にpriming factorとして考えられたサイトカインの血中値はGdCl_3の投与の差には関係ないことが示された。また、GdCl_3の投与により、肝不全から死に至る過程を逆行させることが可能であるかどうかを、肝阻血あるいは、大量肝切除(70%、90%)後に非死到量エンドトキシンの末梢血内、及び門脈内投与を行ない、死亡へのメカニズム解明を努めた。上記サイトカイン値の絶対的関与がないことはこれら実験でも同様に示され、GdCl_3により死亡率改善が認められた。ただし、大量肝切除でも90%切除モデルでは24時間後全例死亡しており、Kupffer細胞のoveractivationをおさえることとは別にhepatocyte自体の可逆性、量的限界が予後に関与していると考えられ、従来よりのhepatocyte補助を直接目的にしたliver supportの重要性はかわらない。GdCl_3の作用機序の解明についてはin vitro、in vivo実験より、superoxide産生抑制に働くことが示され、in vivoにおいてはkupffer細胞機能は約12時間後頃に戻り可逆性があることが示された。GdCl_3とは別に、PGI誘導体による肝阻血犬のviability改善効果を認めており、liver supportsystemにおける投与方法を解析している。尚、当年配当金は論文作成費用の諸経費に使われた。また、肝切除症例の術后管理、術后経過の集積による当研究への補助データを著積した。
エマルジョンを用いたポリウレタンの反応エレクトロスピニング

本研究では、有機溶媒フリーの低環境負荷な新しい静電紡糸法として、高分子の水溶液内に低分子量物質(PUプレポリマー)が分散している溶液を噴射し、ガイド役の高分子溶液(PVA)内部で分散物質をつなぎ、繊維状にすることを目指し検討を行った。PVA水溶液とPUプレポリマーのみで紡糸を行うと、PUは約2μmの粒子が分散した状態で存在していた。一方、架橋剤を添加した系では架橋剤量に依存した繊維状の成型品が得られた。これは架橋剤の添加により生成したウレア結合はウレタン結合に比べ凝集力が強いため、密で大きな凝集体を形成し、紡糸過程での伸張によりこの凝集体が引き延ばされ繊維状構造を形成したと考える。本研究は有機溶媒を使用しない系でポリウレタン(PU)の静電紡糸を行うことを目的とするものである。具体的には高分子水溶液中に分子量の低いPUプレポリマーをエマルジョンの状態で分散させ、これを紡糸することによってエマルジョン中のPUドメインの合一と架橋剤によって架橋させることで高分子化したのちに水溶性の高分子を溶かしてPUの繊維を得るというものである。この方法は、低分子試料を高分子の水溶液にブレンドし、ブレンド溶液の紡糸と低分子試料を架橋させることで高分子化することで目的の高分子繊維を得るという知見から着想を得たものである。以下にこれまでの経過をまとめる。架橋剤を添加しない系において、極板間距離、PUプレポリマーの添加量、ポリビニルアルコール(PVA)水溶液濃度が繊維形成に及ぼす影響の調査を行った。PVA水溶液にPUプレポリマーを混合したエマルジョンからはPUの繊維は得られず、連なったPU粒子を得るという結果に留まった。続いて、エマルジョンに架橋剤の添加を行わない系で、PU粒子が連なった構造を得られた条件において、架橋剤を添加し、PUの繊維が作成可能か調査した。エマルジョンに架橋剤を15wt%添加することにより、繊維状のPUを得ることができた。得られた不織布のフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)測定結果から、架橋反応が進行しウレア結合を生成していることが確認され、このウレア結合はウレタン結合に比べ凝集力の強いため、密で大きな凝集体を形成し、紡糸過程での伸張によりこの凝集体が引き延ばされ、PUの繊維形成へと繋がったと考える。以上より、目的としていた有機溶媒を用いない方法で、低分子試料の繊維化には成功したと考える。しかし得られた不織布(PVA/PU繊維)は芯鞘構造を形成しているかの確認は出来ていないため、さらなる実験、解析が必要である。この方法は、低分子試料を高分子の水溶液にブレンドし、ブレンド溶液の紡糸と低分子試料の架橋によって繊維を得るという知見から着想を得たものである。得られた不織布のフーリエ変換赤外分光光度計(FT-IR)測定結果から、架橋反応が進行しウレア結合を生成していることが確認され、このウレア結合はウレタン結合に比べ凝集力が強いため、密で大きな凝集体を形成し、紡糸過程での伸張によりこの凝集体が引き延ばされ、PUの繊維形成へと繋がったと考える。しかし得られた不織布(PVA/PU繊維)は芯鞘構造を形成しているかの確認は出来ていないため、さらなる検討が必要である。本研究は有機溶媒を使用しない系でポリウレタン(PU)のエレクトロスピニングを行うことを目的とするものである。

具体的には高分子水溶液中に分子量の低いPUプレポリマーをエマルジョンの状態で分散させ、これをエレクトロスピニングすることでエマルジョン中のPUドメインを合一させ、架橋剤によって架橋させることで高分子化したのちに水溶性の高分子を溶かしてPUの繊維を得るというものである。この方法は、低分子試料を高分子の水溶液にブレンドし、ブレンド溶液のエレクトロスピニングを行い、低分子試料を架橋させることで高分子化したのちに水溶性の高分子を溶かして目的の高分子の繊維を得るという知見から着想を得たものである。平成23年度においてはエマルジョンを作製するのに最適な水溶性高分子とPUプレポリマーの粘弾性を測定し、これを実際にエレクトロスピニングに最適なエマルジョンを探ることを目的として研究を行なってきた。その結果、重量平均分子量3100050000のポリビニルアルコール(PVA)の25wt%水溶液中に重量平均分子量400のポリエチレングリコール(PEG)をジオールとして3時間予備重合させたPUプレポリマーが双方のゼロせん断粘度が近く、混合させやすいことがわかった。しかしこの試料を用いて作成したエマルジョンによるエレクトロスピニングではPUドメインの合一が起こらず、PUの粒子を得るという結果に留まった。平成23年度において、PVA水溶液にPUプレポリマーを混合したエマルジョンを用いてエレクトロスピニングを行い、ドメイン部分のPUを合一させることにより繊維化を試みた。ドメイン部分の制御はドメイン・マトリクス間の粘度比を変化させることと、極板間距離を変えることにより、PU粒子が〝分散〟〝凝集〟〝連なる〟ところまでの制御は可能となったが、繊維状のPUを得るまでには至らなかった。そこで平成24年度において、平成23年度中に明らかにした最も繊維に近い構造を得られた条件において、架橋剤を添加することにより粒子同士の結びつきを促進させ、PU繊維を得ることに成功した。しかし本研究の最終目標は芯鞘構造を有した繊維の作製であるが、その構造の確認までには至っておらず、今後さらなる実験、解析が必要であるため。平成23年度中の達成目的であるエマルジョンを作製し、エレクトロスピニングを行うことは達成されており、今後PUの繊維化を目的として研究を行うことで研究の最終目標を達成するよう検討を進める。今後は得られた不織布が芯鞘構造を形成しているかの確認のため、透過型電子顕微鏡(TEM)、X線光電子分光(XPS)などを用いて構造解析を行っていく。もしこの結果が芯鞘構造を形成していなかった場合は、ドメイン部分の合一をより促進する条件において芯鞘構造の形成を目指す。具体的には、架橋剤の添加量を増やす、ドメインに用いているPUプレポリマーの分子量や重合時間を変えることによってドメイン部分の粘度を変える、雰囲気湿度や印加電圧を変化させる、などにより芯鞘構造の形成を試みる。また以上の条件においても芯鞘構造が得られなかった場合は、二重円筒のシリンジを用いて内側にPUプレポリマー、外側をPVA水溶液として紡糸を行い、芯鞘構造を目指していくことを検討している。エレクトロスピニングを行う際の電圧や極板間距離などのスピニング条件を変えることにより、繊維構造の改善が見込める。また、エマルジョンを使用したエレクトロスピニングの場合、ドメインの粘度が高いほどドメインが合一するという知見から、ドメインの粘度を変えたエマルジョンを作成し、ポリウレタンの繊維化を目指す。さらに、合成条件やドメイン/マトリックスの混合比を変えたエマルジョンを作製し、繊維のナノサイズ化を目指す。
超新星の爆発機構とガンマ線バースト源エンジンの統一的解明

本研究課題では大質量星が進化の最後におこす重力崩壊型超新星及びガンマ線バーストの爆発機構・源エンジンについて世界最先端の研究を行い、多くの成果を挙げた。大規模数値シミュレーションによる研究を豊富に行い、場合によっては京コンピュータを用いた世界最高レベルの数値シミュレーションを実現した。またこれらの現象に付随して起こる重力波・ニュートリノ放射、r-process元素合成を含めた爆発的元素合成、最高エネルギー宇宙線生成、等々について世界が注目する成果を数多く挙げた。以上の様に本研究課題では当初の予想を上回る、世界最先端の成果を修めることが出来た。また同時にこの分野に於ける将来の課題・展望を提示しつつ5年間のプログラムを終了した。大質量星が進化の最後におこす重力崩壊型超新星がどのような仕組みで爆発にいたるのかは、宇宙物理学の長年の謎である。一方、ガンマ線バーストも大質量星の進化の最終形態の一つであることが明らかになり、通常の超新星とガンマ線バーストや極超新星を分ける仕組みがどうなっているのか、またその際に鍵をにぎる物理量は何か、大質量星の終焉に他の形態はないのか、といった問に答えることが重要となってきた。本研究課題では、単に超新星爆発のメカニズムやガンマ線バーストの中心天体の解明にとどまらず、大質量星がその進化の最後に到達する様々な最終形態の系統的な研究を行うことが重要であると考え、大質量星の進化、重力崩壊のダイナミクスとコンパクト天体の形成、ジェットの生成と伝播、元素の合成や高エネルギー粒子の生成などに注目し、その全体像を統一的に明らかにすることを目的としている。本研究課題逐行の為に欠かせない、以下の研究テーマについて、実施計画書で予定していた課題を以下の通り適切に遂行し、多数の研究成果を挙げることができた。以下、交付申請書に記載された研究テーマに従って研究成果を述べていく。(1)大質量星の進化と、コアの重力崩壊ガンマ線バースト天体の親星として有力である、大質量星の重力崩壊のダイナミクスを数値シミュレーションにより系統的に調べ、爆発を引き起すのに必要な親星の自転、磁場の組み合わせを定量的に明らかにすることが出来た(Suwa et al 07a,ApJ)。超新星研究での重力波の知見を活かし(Kotake et al.2007 ApJ)、ガンマ線バースト天体から放たれる背景重力波の観測可能性を初めて指摘した成果は、レターとして受理された(Suwa et al.07b,ApJL)。同時に、ニュートリノバーストから高密度物質の状態方程式の情報が得られる可能性についても指摘できた(Sumiyoshi et al.07 ApJ)。更に、コアのクォーク物質への相転移への可能性(Yasutake et al.07 PRD)、原子核パスタのニュートリノ透過率への影響(Sonoda et al.07 PRD)についても調べ、予定されていた通り、素粒子原子核物理との結びつきを意識した研究課題についても遂行できた。(2)重力崩壊によるブラックホールと降着円盤の物理研究計画書に従い完全に一般相対論的な数値コードを作成することで、ブラックホール降着円盤の性質について詳細に調べた。その結果、降着円盤内に非軸対称な不安定モードが存在することを発見し、更にそれが、ガンマ線バーストの時間変動を自然に説明できることを指摘できた(Nagakura&Yamada,ApJ 2008,2009)。(3,4,5)ガンマ線バースト駆動初期のダイナミクスの解明と元素合成平成20年度において、実施計画書で予定していた課題を以下の通り遂行し、計画されていた以上の研究成果を挙げることができた。1大質量星の進化と、コアの重力崩壊特殊相対論的な磁気流体コードの開発を行ない、GRBなどの非球対称的な爆発の中心機構の可能性があるMHD爆発を精査した。その結果、従来より弱い磁場でも100msはど待てば磁場が外から降着する圧力を超えて増幅され爆発が起こることを示した(Takiwakiet al. ApJO9)。特に、より回転が遅い親星の場合にニュートリノ光度が下がることはブラックホール形成に起因し、通常の超新星とはまったく異なるガンマ線バースト天体に固有の現象であることを発見できた(Suwa et al, ApJ 2009)。2重力崩壊によるブラックホールと降着円盤の物理世界に先駆けて3次元の超新星シミュレーションを行なうことで、SASIと呼ばれる流体不安定性がニュートリノ加熱メカニズムと相まって、爆発メカニズムに本質的であることを世界に先駆けて指摘できた(Iwaka皿i et al. 08a. 08b)。更に、超新星コアにおけるハイペロンやクオークの出現はブラックホール形成を早めること(Nakazato et al. PRD 08a. 08b)、核子のみでやわらかい状態方程式の場合との区別はより詳細な比較を必要とすることなどを明らかにした。(Sumiyoshi et

al ApJO8a. 08b)。3 4, 5ガンマ線バースト駆動初期のダイナミクスの解明と元素合成コラブサーシミュレーションに向けた一般相対論的磁気流体コードを作成し、様々なテスト計算をパスすることによってコードの信頼度を確認した(Mizuno et al. ApJL 2009)。更に、ガンマー線バーストのコラブサーモデルにおいて最も興味ある磁場・回転のパラメータを用いて構築したモデルで元素合成を詳細に行い、NI^<56>などの放射性元素の生成量を見積もりIc型超新星の可能性を指摘した(Fujinoto et al. ApJ 2008)。超新星コアや中性子星内部では、所謂パスタ相という円柱状や板状の原子核から成る相が存在しうるとされてきた。佐藤は渡辺とともに、量子分子動力学法を用いてパスタ相の動的形成過程を解明した。鈴木は、超新星近傍での自己相互作用を含むニュートリノ振動により順質量階層でも混合角が大きい場合にはspectral splitが起こり得ることを明らかにした。また、ニュートリノ観測で超新星コア内部におけるハイペロンの出現を統計的に区別できるかどうかを明らかにした。山田と固武は、重力崩壊型超新星コアにおける定常降着衝撃波不安定では自転と同じ向きに回転するモードの成長が促進され、逆回転のものは抑制されること、軸対称モードは影響をあまり受けないことを明らかにした。また、3次元シミュレーションに基づき、超新星から放射される重力波が時間とともにランダムに変動する特徴を持つことを初めて明らかにし、重力波の観測が爆発のメカニズムを解明する上で欠かせないことを示した。その際、非等方なニュートリノ放射を起源とする重力波のレイ・トレース法に基づく新たな評価法を提示した。さらに、固武は滝脇と高速回転する強磁場星で起きると考えられるジェット状の爆発におけるニュートリノ振動の計算を行い、観測値を評価した。橋本は、ガンマ線バーストのコラプサーモデルに基づき、親星の進化過程における元素合成を精密に調べなおし、超新星爆発で放出される元素量を算出した。その結果、ガンマ線バーストの持続時間に応じて極超新星に対応する56Niが生成されることを示した。長滝は、ガンマ線バーストジェットの形成過程を調べるために一般相対論的磁気流体コードを作成し、数値シミュレーションにより初期に与えた弱い磁場が重力崩壊による圧縮と差動回転によって増幅され、回転ブラックホールからのエネルギー引き抜きに寄与し、ジェットを形成することを明らかにした。山田は回転していない大質量星が重力崩壊し超新星にならずブラックホールになる場合について、放出されるニュートリシグナルから抽出されうる情報を、地上観測器としてスーパーカミオカンデを想定し、定量的に明らかにした。また軸対称2次元の数値シミュレーションを用い、ガンマ線バーストでジェットが生じるタイミングの違いが光球輻射に及ぼす影響を明らかにした。橋本は13
母乳中の難分解性有機汚染物質(POPs)を対象とした汚染源の究明

研究代表者らは、既に、「母乳中のダイオキシン類濃度が、主として、体内の蓄積濃度ではなく、毎日摂取する食事中の汚染濃度を反映したものである」という極めて貴重な新知見を発見した。従って、本研究ではダイオキシン類を含めた残留性有機汚染物質(POPs)に対象物質の範囲を広げて、この新知見の実証を試みた。本年度は、大阪在住の産褥約1ヶ月後の出産者から食事、母乳および血液試料を入手するとともに、POPsであるダイオキシン類、PCB、DDT類、HCH類、クロルデンについて簡易高精度分析法を開発した。各試料の採取時期は、母乳中POPs汚染濃度に占める食事経由の寄与率が正確に把握できるように設定した。まず、食事試料は、午前、午後および夜間の時間帯に分けて、陰膳試料を連続3日間にわたって入手した。また、哺乳前後の体重の差を算出し、これを乳児の哺乳量とした。次に、母乳試料は、2030mlを3時間毎に1日に9回、連続4日間採取した。一方、血液試料は、体内蓄積濃度の把握を目的として、空腹時に3050mlを採取した。今回の試料は全部で204検体もの多数になるため、アイソトープ希釈法を併用した高精度簡易分析法を開発した。ダイオキシン類を除くPOPs分析法の概要は次の通りである。10%酢酸エチル・トルエン還流抽出→GPCクロマトグラフィによる精製→活性化シリカゲルクロマトグラフィによる精製→高分解能ガスクロマトグラフ・高分解能質量分析計による定量。一方、血液中ダイオキシン類分析法の概要は、「血液中の脂肪抽出→ミクロ硝酸銀・シリカゲルカラムクロマトグラフィによる精製→ミクロ活性炭カラムクロマトグラフィによる精製→高分解能ガスクロマトグラフ・高分解能質量分析計による定量」であり、公定法に較べて分析時間が1/10に短縮でき、しかも分析精度もはるかに向上した。現在、これらの分析法を用いて各種試料を分析している段階である。10%酢酸エチル・トルエン還流抽出

→GPCクロマトグラフィによる精製→活性化シリカゲルクロマトグラフィによる精製→高分解能ガスクロマトグラフ・高分解能質量分析計による定量。一方、血液中ダイオキシン類分析法の概要は、「血液中の脂肪抽出→ミクロ硝酸銀・シリカゲルカラムクロマトグラフィによる精製→ミクロ活性炭カラムクロマトグラフィによる精製→高分解能ガスクロマトグラフ・高分解能質量分析計による定量」であり、公定法に較べて分析時間が1/10に短縮でき、しかも分析精度もはるかに向上した。現在、これらの分析法を用いて各種試料を分析している段階である。研究代表者らは、これまでの研究で、「母乳中のダイオキシン類汚染は、主として、体内の蓄積由来だけではなく、毎日摂取する食事の汚染によっても影響を受けている可能性がある」という極めて貴重な新知見を見いだした。従って、本研究ではダイオキシン類を含めた残留性有機汚染物質(POPs)を対象とした、この新知見の実証を試みた。本研究においては多数の食事試料、母乳試料を分析する必要があるため、特に、食事試料に対して効率的な分析法の開発を目的として検討を行った。しかし、食事は多種類の成分と水分を含んでいるため、簡易的かつ高精度の分析法の開発は極めて困難であった。そのため、昨年度は、食事分析法の開発にかなりの時間を費やす結果となった。そのため、当初の計画を変更して、対象物質をダイオキシン類に絞って、食事による汚染影響を検討することにした。母乳中のダイオキシン類濃度およびその構成組成比は経日的にかなり変動し、また、体内蓄積を反映していると考えられている空腹時の血液中ダイオキシン類とも異なっていることが明らかとなった。さらに、日内変動もかなり認められ、付け加えてダイオキシン類化合物の構成比も有意な変動が観察された。この結果は、母乳は体内由来以外のものによっても大きく影響される可能性が強く示唆された。食事中ダイオキシン類の濃度や構成比は食事内容によって大きく異なる。特に、魚介類や肉類が含まれている食事は、ダイオキシン類濃度が高い。このような高濃度な食事を摂取した場合、食後一回2回目の母乳が汚染影響を受けていることが強く示唆された。その汚染影響の程度は、汚染軽度な出産婦ほど強い傾向がある。また、食事中ダイオキシン類の主成分であるコプラナーPCBでは、半減期が短く、生体蓄積性の低い成分ほど食事から母乳への移行率が高い傾向が観察された。さらに、詳細に検討した結果、授乳婦が食事経由でダイオキシン類を多量に摂取すると、食後の最小の授乳もしくはその次の授乳において乳児の母乳経由摂取量は多くなる傾向が認められ、その移行率は10%程度であり、時にはほぼ100%であることが判明した。
カルシウムシグナル伝達調節因子としての細胞内スフィンゴ脂質の酵母遺伝学的解析

ファイトスフィンゴシンは酵母から動物細胞まで広く生体内に存在する主要なスフィンゴ脂質分子種である。ファイトスフインゴシンは熱ストレスにより一過的に量が上昇すること、この処理は細胞の増殖を一時的に停止させ、その時に細胞内のカルシウムイオンの上昇も起こることが報告されている。申請研究により出芽酵母にファイトスフィンゴシン処理を行うとトリプトファンの取り込みを行う透過酵素Tat2pの量が減少し、その減少にFpr1pというタンパク質が関わっていることを明らかにした。ファイトスフィンゴシン処理によるTat2pの量の減少には、今まで予想されてきた分解経路を介するものと共に、細胞表面からの消失、さらに遺伝子発現抑制という、複数の機構が関係していた。一方、ファイトスフィンゴシン処理は細胞内において熱ストレス応答を模倣していると考えられる。申請者は今回新たに、熱ストレスによりファイトスフィンゴシンの量の上昇に伴ってTat2pの量が減少していることを明らかにした。ファイトスフィンゴシン処理と熱ストレス条件下の両方の系においてTat2pの量の減少が観察できたことから、今回明らかにしたファイトスフィンゴシン処理によるTat2pの量の制御機構の解明が、生理的に意義のあるものであると証明できた。さらに、スフィンゴ脂質合成阻害株は、カルシウムイオンに対して感受性を示すことからも考えると、熱ストレス条件下において、ファイトスフィンゴシンとカルシウムイオン、さらにアミノ酸の栄養供給が関係しあって細胞増殖を制御していることが示唆された。申請研究により出芽酵母にファイトスフィンゴシン処理を行うとトリプトファンの取り込みを行う透過酵素Tat2pの量が減少し、その減少にFpr1Pというタンパク質が関わっていることを明らかにした。このTat2pの量が減少は、ファイトスフィンゴシン添加後、比較的速やかに起こり、これには、今まで予想されてきた分解経路を介するものと共に、細胞表面からの消失という機能的な意味での不活性化、さらにはファイトスフィンゴシンを添加したことによる遺伝子発現抑制という、複数の機構が関係していた。これら異なる系で協同的に制御されていることは、細胞にとって細胞外から栄養分を取り込むといった非常に重要な因子にとっては自然なことなのかもしれない。一方、ファイトスフィンゴシンは熱ストレスにより一過的に量が上昇すること、この処理は細胞の増殖を一時的に停止させ、その時に細胞内のカルシウムイオンの上昇も起こることが報告されているが、両者の関連をはじめとして、今回申請者が明らかにしたアミノ酸トランスポーターの制御にどう関わるかを複数の系で総合的に解析されたことはない。このTat2pなど、アミノ酸トランスポーターの細胞での変化が、熱ストレスと関連してどう制御されているかをここで使用した解析系を活用し総合的に解析していくこと、また、このときトリプトファン以外のトランスポーターとの関連も調べることが今後の課題であるとわかった。
超高温用固体電解質の創製とその相安定性

ジルコニア・ハフニア・希土類酸化物・あるいはニオブやタンタルの酸化物は、それらの二元系あるいは三元系において蛍石型あるいはその関連構造を持つ固溶体を生成する。これらの固溶体は新しい高温用固体電解質として極めて有用であるが、それらの生成域、安定性、構造変化などが明らかになっていない。本研究ではこれらの系において、まず組成が均一な試料の合成、X線や中性子線回折による構造解析、マラン散乱による酸素の配列の解明、インピーダンス測定によるイオン伝導度の測定を行った。それらの成果は以下の通りである。1)YwO_3-Nb_2O_5系における蛍石型固溶体相の生成と特性X線回折により格子定数を調べた結果、蛍石型相の固溶域は1700°Cで20-27.5mol% Nb_2O_5であり、それ以下では約2.5mol%までC型Y_2O_3相との共存、それ以上では約50mol%までYNbO_4相との共存となった。これらの相関係はラマン分光分析によっても確認された。イオン伝導度はこれらの相関係に依存し、蛍石型相の割合が増えるに従って増大した。特に20mol%Nb_2O_5組成で最大となった。2)ZrO_2-Y_2O_3系における正方相、立法相の生成域X線回折により見積もられた軸率C/aはYO_<1.5>の濃度増加と共に減少し、14mol%で不連続的に=1になる。そのため多くの既往の研究でここから立方相であると考えられていた。しかしながら中性子線回折あるいはラマン分光によるとさらに高濃度の18-10mol%までは酸素の位置だけが変位し、軸率が=1である正方相(t′′)であることが明らかとなった。Yに限らず他の希土類Nd,Sm,ErあるいはYbでも同様に正方相と立方相の境界は18-20mol%にあることが示された。
熱帯熱マラリア原虫のヘモグロビン輸送機構の解析

マラリア原虫のヘモグロビン輸送機構を理解することを目的とし、ヘモグロビン代謝が活発なトロホゾイト期に発現する膜タンパク質ETRAMP4に着目し、免疫電顕法を用いた分子局在を解析した。ETRAMP4は、初期トロホゾイト期の寄生胞膜に局在し、ヘモグロビン輸送に関わる膜構造(サイトストーム、輸送小胞)に移行することから、マラリア原虫のヘモグロビン輸送の指標となることが明らかになった。赤血球内に寄生したマラリア原虫は、「食胞」と呼ばれる単膜オルガネラにヘモグロビンを輸送し、発育・増殖に必要な栄養源として利用する。この代謝機構は、マラリア治療薬の有効な標的となることから、生化学的手法を用いた研究が盛んに行われてきた。その一方で、マラリア原虫によるヘモグロビンの取込み、食胞への輸送の仕組みは未だ明らかにされていない。そこで本年度は、熱帯熱マラリア原虫のヘモグロビン輸送機構の解明を目的として、ヘモグロビン輸送の指標分子の同定を試みた。マラリア原虫は赤血球侵入時に寄生胞膜を形成し、ヘモグロビンから隔離されているため、寄生胞膜と原虫細胞膜を内側に陥入させたサイトストームから、ヘモグロビンを輸送小胞に取込み、食胞へと輸送している。そこで申請者は、ヘモグロビン代謝が活発なトロホゾイト期の寄生胞膜に発現する3分子(ETRAMP4, EXP1, EXP2)に着目した。まず、コムギ胚芽無細胞系を用いて組換えタンパク質を作成し、マウスおよびウサギに免疫し、抗血清を得た。抗血清の原虫に対する反応性は、ウエスタンブロット法、間接蛍光抗体法により確認した。次に、免疫電顕法を用いて、詳細な分子局在を解析したところ、リング期初期トロホゾイト期の寄生胞膜に発現するETRAMP4 (Early TRAnscribed Membrane Protein4)が、サイトストームと輸送小胞に移行することを見出した。またETRAMP4は、輸送小胞と食胞の膜融合の過程において、輸送小胞の寄生胞膜由来成分とともに食胞内部に取込まれることも明らかになった。以上の結果から、熱帯熱マラリア原虫(リング期初期トロホゾイト期)のヘモグロビン輸送において、ETRAMP4が指標分子となることが明らかになった。赤血球内に寄生したマラリア原虫は、アミノ酸供給源としてヘモグロビンを利用する。しかし、マラリア原虫は赤血球侵入時に「寄生胞膜」に覆われた寄生胞を形成するため、寄生胞膜と原虫細胞膜を内側に陥入させたサイトストームから、ヘモグロビンを輸送小胞に取込み、食胞へと輸送する。これらの膜系は、1970年代に透過型電子顕微鏡を用いた形態学的解析により見出されたが、指標分子は同定されておらず、その分子機構は未だ明らかにされていない。今年度は、熱帯熱マラリア原虫の生殖母体期のヘモグロビン輸送の指標となる分子の同定を試みた。これまでに申請者は、熱帯熱マラリア原虫のリング期から初期トロホゾイト期の寄生胞膜に発現するETRAMP4 (Early TRAnscribed Membrane Protein 4)が、サイトストームと輸送小胞に移行することを見出し、本分子がヘモグロビン輸送の指標となることを明らかにした。熱帯熱マラリア原虫のゲノムには、ETRAMP4のほかに13種類の相同遺伝子がコードされている。そこで今年度は、13種類のETRAMPファミリーを対象として、これらの発現時期および局在を明らかにするために、コムギ胚芽無細胞系を用いた組換えタンパク質を合成し、特異抗血清の作成を行った。さらに、間接蛍光抗体法により発現時期を解析したところ、ETRAMP10.3が生殖母体期に発現することを見出した。そこで、ETRAMP10.3に着目し、免疫電顕法を用いた詳細な分子局在の解析を行ったところ、本分子は生殖母体の寄生胞膜に発現し、サイトストームおよび輸送小胞に移行することが明らかとなった。生殖母体期に発現する分子は遺伝子改変が容易であることから、今後はETRAMP10.3遺伝子改変原虫を作成し、本分子のヘモグロビン輸送における役割を解析していく予定である。寄生虫学熱帯熱マラリア原虫のヘモグロビン輸送機構の解明を目指し、計画初年度は、ヘモグロビン輸送の指標となる分子の同定を試みた。その結果、熱帯熱マラリア原虫のリング期初期トロホゾイト期のヘモグロビン輸送において、ETRAMP4 (Early TRAnscribed Membrane Protein4)が有効な指標分子となることを見いだした。熱帯熱マラリア原虫の寄生胞膜に発現する分子群に対する抗体の作成、免疫電顕法による詳細な分子局在の解析を継続して行い、各発育段階におけるヘモグロビン輸送の指標分子を同定する。また、ETRAMP4の遺伝子改変原虫を作成し、寄生胞膜からヘモグロビン輸送小胞への移行に必要十分な領域を同定する。

研究代表者は、4月1日付けで神戸大学大学院保健学研究科国際保健学領域感染症対策分野の准教授として採用された。そのため、研究計画の一部を次年度に変更した。研究代表者の異動先において、研究の遂行に必要な機材・消耗品の購入を行う。
教育デジタル・コンテンツを用いた授業を対象とした授業活動モデルの生成技術の解明

生徒一人一人がコンピュータを利用するプログラミング授業を対象に,半自動で指定した授業活動を蓄積する技術を設計し,試作システムを実際の授業に運用した結果,その有効性を確認できた.授業者の授業スキルの向上を目的に,授業活動を記録し,複数の授業者の間で議論を行う授業研修が行われている.授業研修では特に,授業者の行動と学習者の行動の関係を参照して,議論することが重要である.一般に、両者の行動の関係を参照するために,ビデオカメラによる記録が行われる.ビデオは,手軽に教室内の全景を記録でき,映像と音声から雰囲気を再生できる利点がある.しかしながら,授業者や学習者の個々の活動を記録することが難しく,さらに特定の活動を取り出すには煩雑な作業を要する点が問題である.そこで本研究は,学習者がコンピュータを用いて学習をすすめるプログラミング演習授業を取り上げ,次の3つの手法を設計した.(1)教室内に設置したセンサーと活動の関係を定義する手法,(2)授業記録を定義に基づき文節化する手法,(3)活動中に参照した電子教科書中の単語を用いて意味づけ(インデキシング)を行う手法である.これらの手法を実装した試作システムを,和歌山大学システム工学部の1年生を対象としたプログラミング演習授業で運用した.活動記録の応用システムとして,キーワード検索によって授業活動を検索するシステムを実装し,本提案手法の評価を行った結果,インデキシングの適切さ,分節化の適切さを確認することができた.今後の課題には,蓄積可能な活動範囲の拡大,簡易なセンサー定義方法の開発がある.質の高い助言は,助言対象者の活動について,診断に必要な特徴点を十分に把握することが条件である。助言スキルの向上を目指す教師が,手軽に他の授業活動を閲覧する助言の共有環境を想定している.授業研修では,授業の様子をビデオで撮影する,あるいは授業報告書を作成するなどして,助言スキルの共有が図られる.しかしながら,個々の学習者の学習活動をきめ細かく蓄積することは困難であり,またその負担の大きさが課題となっている.個々の学習活動を記録し,蓄積の負担を軽減する,教育デジタル・コンテンツを活用した授業を対象とした学習活動を表すモデルの自動生成技術の解明に取り組んだ.本研究では,蓄積したデータを内容ごとに切り分ける分節化機能,データに対して内容を表す記号を対応付けるインデキシング機能を設計した.まず活動の内容および教材の内容を定義した.次に分節化では記録センサーと活動の関係を定義し、記録から活動を推定する.次に活動と関連のある教材について,その定義を記述する記号を記録に付加した.この前提には,活動中に参照、アクセスされた教材の内容は,活動の内容と深い関連があるとの仮定がある.プログラミング演習用に製作された実際の教材について,これらの機能を実装し,評価実験を行った.対象とした活動は,複数の学生からの共通の質問に対して,ホワイトボードを使用しながら説明を行う活動で,これを"質問解説"活動と呼ぶ.ここではまず学生がコンピュータを介して質問を登録,教師が共通の質問を取り上げコンピュータを介して質問解説の実施を全学生に案内し,質問解説を行う.最後に教師が終了ボタンを押す.実験の結果,和歌山大学のプログラミング訓練を目的としたデジタル・コンテンツを対象に,学習活動のモデル化に成功した.1日180分の授業について5日間の記録を蓄積し、そこから13回全ての質問解説活動を自動推定できた.生徒一人一人がコンピュータを利用するプログラミング授業を対象に,半自動で指定した授業活動を蓄積する技術を設計し,試作システムを実際の授業に運用した結果,その有効性を確認できた.授業者の授業スキルの向上を目的に,授業活動を記録し,複数の授業者の間で議論を行う授業研修が行われている.授業研修では特に,授業者の行動と学習者の行動の関係を参照して,議論することが重要である.一般に、両者の行動の関係を参照するために,ビデオカメラによる記録が行われる.ビデオは,手軽に教室内の全景を記録でき,映像と音声から雰囲気を再生できる利点がある.しかしながら,授業者や学習者の個々の活動を記録することが難しく,さらに特定の活動を取り出すには煩雑な作業を要する点が問題である.そこで本研究は,学習者がコンピュータを用いて学習をすすめるプログラミング演習授業を取り上げ,次の3つの手法を設計した.(1)教室内に設置したセンサーと活動の関係を定義する手法,(2)授業記録を定義に基づき文節化する手法,(3)活動中に参照した電子教科書中の単語を用いて意味づけ(インデキシング)を行う手法である.これらの手法を実装した試作システムを,和歌山大学システム工学部の1年生を対象としたプログラミング演習授業で運用した.活動記録の応用システムとして,キーワード検索によって授業活動を検索するシステムを実装し,本提案手法の評価を行った結果,インデキシングの適切さ,分節化の適切さを確認することができた.今後の課題には,蓄積可能な活動範囲の拡大,簡易なセンサー定義方法の開発がある.