hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地学教育を中心としたGISを活用した防災教育プログラムの構築と教育実践

防災教育を進めるには、それぞれの地域の自然災害の歴史を学ぶとともに地域の自然環境や社会環境、災害情報を学ぶことが大切である。防災教育のための地学事象の教材が、本研究で開発された。また、自然災害に関する情報をGIS上の地図データを使用して収集した。提案された教育プログラムは、それぞれの地域に関する各種情報を学ぶため、地域で独自の防災教育を進めることが可能である。現在の学習指導要領における防災教育に関連する内容の再構築とGISを活用したその教材開発を行い、地学を中心とした防災教育の進め方について、小学校・中学校・高等学校の発達段階に応じたプログラムを検討し、その開発教材とともに提案することを目的に研究を進めた。今年度は以下のようなことを行った。1高等学校における地学教育の現状についての調査。高等学校の教科書の採択予定数に関する調査データを活用して、全国の高校生の約30%が「地学基礎」を履修していることを明らかにした。指導要領の改訂によりそれ以前より、より多くの高校生が地学を履修するようになったと推定される。2自然災害に関する教材・データベースの作成。(1)阪神淡路大震災や阪神大水害、安政の南海地震など大阪を中心とする近畿地方の各種の自然災害(歴史的災害)の記念碑や防災施設に関して、画像を中心にデータの収集を行い、簡便な画像データベースにまとめた。(2)防災の視点による地域観察活動の手法の開発として、中学校区の防災施設や災害時に役立つ設備、災害時に危険な場所などを調査し、その結果をGISを使って防災マップに仕上げる教材を作成した。(3)気象災害の理解の基礎となる地学事象に関する教材の作成として、気象レーダーの理解を進めるために短時間予報の手法を理解する教材を作成した。3火山のない近畿地方で火山災害に関する教材作成を行うために雲仙普賢岳周辺の調査を行った。1自然災害に備えるためには地形や過去災害をはじめとする地域環境を学ぶことが大切である。そのため自然災害に関連する地域環境に関する地域版の防災情報共有プラットホームのサンプル事例を作成した。大阪府内で発生する地域ごとの代表的な自然災害事例として、湾岸部(高潮・津波災害)、内陸部(内水氾濫による洪水)及び山間部(豪雨などによる土砂災害)ごとに自然環境・社会環境・災害環境についての地図データやテキストおよび画像データを収集し、地域版のデータソースとしてまとめた。2近年の国内における典型的な自然災害の事例として、海溝型の地震に伴う津波災害の事例(2011年東日本大震災の被災地)と豪雨による土石流災害の事例(2014年広島市安佐南区)について災害現場の現地調査を実施し、昨年度の火山災害被災地の現地調査(雲仙普賢岳)と合わせ、地形を考慮した画像データを中心とする自然災害事例の教材を作成した。3これまで2年間の研究期間で開発した教材等を活用した、小学校・中学校・高等学校の発達段階に応じて実施する学習プログラム案を作成した。学習指導要領における防災教育に関連する内容の再構築とGISを活用したその教材開発を行い、地学を中心とした防災教育の進め方について、小学校・中学校・高等学校の発達段階に応じたプログラムを検討し、その開発教材とともに提案することを目的に研究を進めた。1自然災害における「地形」の重要性を示す教材例として、2009年の山口県防府市と兵庫県佐用町の豪雨災害を取り上げ、現地調査を行い地形によって現れる災害が異なることを学ぶ教材の作成を行った。2雪氷災害として2014年12月の徳島県西部で発生した事例を調査し、暖地降積雪による雪氷災害事例としてまとめた。3小学校・中学校・高等学校の発達段階に応じて、これまで開発した教材等を配した学習プログラム案を、中学校を対象に教科横断的に防災教育を進めるための、教科別の授業案として検討した。4これまでの成果を教員研修で実施し、その評価を得た。研究を通じて地域情報をいかに児童生徒に学ばせることができるかということが防災教育を進めるために重要であることを再確認した。このことを進める一手段として、それぞれの地域の自然環境・社会環境・災害情報から構成する「地域版防災情報プラットホーム」を構築することを大阪府内のいくつか地域で試みた。そこではGISが有効な手段となった。児童生徒の発達段階に応じて、これらの地域情報を各教科・領域で学ぶことが防災教育を進める上での基盤となることを確信した。教材開発や各種データの収集など順調に進んでいる。理科教育、作成教材を取り込んだ発達段階に応じた理科・地学を中心とする防災教育プログラムの開発し、教員研修等で実施し、プログラムを検証する予定である。研究計画に基づいた教材開発や各種データの収集などが順調に進んでいる。計画した調査旅行に出かけることができなかったため。

地形模型図やGISを活用し、自然災害に関するいろいろな教材・データベースの作成をさらに進めるとともに、作成教材を取り込んだ発達段階に応じた理科・地学を中心とする防災教育プログラムの開発を行う予定である。次年度当初に調査旅行を計画している。調査旅費の使用を計画していたが、諸事情により実施できなかった。次年度に調査旅費として使用予定である。
コンピュータを用いた歯科医療面接シミュレーションの開発

歯科診療のクリニカルパスウエイをコンピュータ上でシミュレートするシステムを考案した。さらに患者の心理状態に配慮するためのコミュニケーションの在り方を考えて,適切な言葉を選択しながら診療活動に関する各種の診療技能に関する課題に取り組む学習教林を開発した。本シミュレーションにおけるコミュニケーションに関する研究開発を通じて「身症や神経症などの治療方法として普及されている「交流分析」の理論を一部応用することを着想した。さらに学習者の言葉に対して患者の心理的変動を表示する方法や,時系列的に感情データ量が蓄積できるデータベースなどを構築した。その結果,コンピュータ画面上において患者中心の各医療場面を想定して,コミュニケーションなどの対人技能学習およびクリニカル・パスウエイに関わる診療技能学習が同時進行するように工夫した.本シミュレーションの主な特徴は以下の如くである。(1)学習者の心理状態の分析:シミュレーションにおける学習者の選択する「言葉」は,学習者自身の自我の状態を反映している。「交流分析」の理論を取り入れた。同理論におけるエゴグラムは、人間の自我を「親」、「客観的な自我」、「子供」の3つの側面からの尺度であり,学習者の行動の分析に使われる。(2)診療場面の展開:患者とのコミュニケーション場面を中心としたシナリオを設定した。特にクリニカルパスウエイ(診療過程)における患者心理の変化モデルを作成し.不安、満足、怒りなどのパラメータの変動がコンピュータの制御により発現できるようにプログラムを作成した。(3)基本的臨床能力に必須な基本的知識の理解学習者の知識・態度の評価:学習者には、各種診療場面において言葉の選択肢がコンピュータから提示される。学習者の選択した解答枝が患者の心理的ファクタに及ぼすストロークとなり、その結果が常に学習者に提示されるように工夫している。本研究の目的は、歯科医療サービスを提供する歯科医師を養成する教育のために患者中心の医療に対する理解を深めさせる手段を開発するものである。すなわち、患者の気持ちを配慮した「患者本位の医療」の在り方を歯学部学生の時期から教授するための仮想空間上の教材を開発することにある。本年度では、実際の医療場面に臨む前の過程を想定し、歯科臨床において代表的な口腔疾患である歯髄炎の診断・治療のクリニカルパスウエイと想定される患者の心理変化を表示する基本プログラムを下記のように構築している。・患者の基本的性格:エゴグラムの理論を取り入れた。エゴグラムは、人間の自我を「親」、「客観的な自我」、「子供」の3つの側面からの尺度であり、行動の分析に使われる。この尺度を用いて「不満の強い患者」や「心理的不安感をもつ患者」の性格や行動パターンを決定した。・医療事故の発生場面の構築:近年、医療の現場で、医療事故や医療ミスの発生が数多く報告されてきている。これらの問題は、患者と医師間のコミュニケーション不足や、医師が疾病の診断・治療行為についてのみ関心をもち、患者が診療時に体験する不安・痛みに対する注意などが払われないことが上げられる。そこで、歯科における医療事故の発生の背景となる患者-医師関係のコミュニケーション不足となりやすい場面の想定を行った。特にクリニカルパスウェイにおける患者心理を作成し、不安、満足、怒りなどのパラメータの変動がコンピュータの制御により発現できるようにプログラムを作成した。・学習者の知識・態度(医療人マインド)の評価:学習者には、各種診療場面において行動の選択肢がコンピュータから質問される。・次年度に、サーバからのデータ配信条件を検討して詳細な画像データの製作・調整などが継続される予定である。本年度の研究計画では,前年度で製作された医療面接シミュレーションを管理用サーバーから複数のクライアントPCへ同時に配信するネットワークを構築した。

さらに運用テストランの段階として,複数の学習者が個々のクライアントPCでシミュレーションに参加して、PCの画面上に自らの行ったシミュレーションの結果から導かれる基本的臨床能力と対人技能の成熟度について伝達する仕組みの妥当性を検討した。この場合,医療人教育の教材開発の主旨からは,本シミュレーションは学習者にシミュレーションの結果を提示して完結する、いわゆる総括的評価システムではなく、むしろ学習者にどのように学習不足の問題点を解決すべきかを気づかせて、対人技能など行動面を改善させる形成的評価機能をもつ教材として特徴を明確にすることが求められた。そこで研究開発の方向性としては、一般に模擬患者を対象とした医療面接など対人面接技能を習得する教育現場で行われる「自らの行為の振り返り」の報告手法に着目して,学習者が基本的臨床能力と対人技能の成熟度をクライアントCPに提示されたシミュレーション結果に対する反省や今後の学習目標について,その場でクライアントPCを使用して評価レポートを作成し、教育者側にメール送信または印刷物として提出するシステムを考案した。学習者がクライアントPCを使用して「自らの行為の振り返り」報告書を作成することにより,学習者が自らの問題点を認識してからの,その解決方法を記述するまでの医療面接シミュレーションの運用テストランを行った。
担体－金属間相互作用を制御した排ガス浄化用貴金属触媒の開発

排ガス中のNOx還元用希土類スズ酸化物担持ロジウム触媒に注目し、担体酸化物の組成および貴金属の分散状態が触媒活性に及ぼす影響との関係を検討した。その結果、触媒活性と高温下での活性低下は、活性種であるロジウムの還元特性が支配因子であることを明らかにした。また、還元特性には担体中に含まれる希土類イオンなどが影響していることを示し、新規排ガス浄化用触媒の開発ための知見を得た。平成23年度に続き、パイロクロア型希土類スズ酸化物Ln2Sn2O7(Ln:La,Nd,Y)を担体としたRh触媒を調製し、COまたは炭化水素を用いたNO還元反応に対する触媒活性の検討を行った。平成24年度は長時間使用後の触媒のNO還元特性を検討するため、空気中、900°Cで25時間aging処理をしたRh/Ln2Sn2O7を用いて活性評価を行った。Fresh触媒において、いずれの組成においても275300°CでNO転化率が増大し、300°Cで最大となった。さらにLn=La, Nd組成において450°C以上の温度域でNO転化率の増大が見られた。また、Fresh触媒に比べAged触媒の場合に、最大NO転化率が約20%低下し、NO転化率が20%に達する温度T20が上昇した。Ln=La,Ndの場合に比べ、Ln=Y組成でT20の上昇が大きくなった。Ln=Ndの最大NO転化率は45%程度であり、他の組成に比べ高いNO転化率を示した。XPS測定の結果より、aging処理によりLn=Yの場合にLn=La, Ndに比べ表面のRh量が減少していることが示唆された。以上の結果からパイロクロア酸化物における希土類イオンがRhの酸化物中への移動を制御する因子であることを明らかにした。また、Ln2Sn2O7と同様に希土類および+4価金属イオンを含む酸化物であるアパタイト型ケイ酸塩La9ASi6O26(A=Li,Na,K)を担体としたPt触媒のNO還元特性について検討を行った。C3H6を用いたNO還元反応に対してはA=Naが、C3H6酸化反応に対してはA=Kの場合に活性が高くなることを見出し、アパタイト型ケイ酸塩触媒では担体の塩基特性が炭化水素が含まれる反応に対する活性に影響することを見出した。平成23ー24年度に得られた成果を踏まえ、パイロクロア型酸化物担体の組成について、Snサイトの影響を検討した。Snサイトを+4価イオンとなるZrなどで置換した担体を用いた触媒Rh/Ln2Sn2-xZrxO7(Ln=La,Nd,Y)を調製し、NO還元触媒活性評価等の解析を行なった。Ln=Nd、x=1組成の場合、275°Cで最も高いNO転化率(63%)を示し、x=0組成に比べ活性発現温度が低くなった。Ln=La,Yの場合、Zr置換量の増加に伴い最大NO転化率が減少し、活性発現温度が上昇することがわかった。これらの結果より担体のSnサイトを占有するイオンがNO還元活性の制御因子であることを明らかにした。また、いずれの触媒においても、900°Cで熱処理を行った触媒の場合、未処理の触媒に比べNO還元活性の発現温度が高くなった。また、Sn量が多い触媒で熱処理による活性の低下が抑制されることがわかった。H2-TPR測定の結果、Zr含有触媒で還元温度が高くなり、熱処理により還元温度が高くなった。以上の結果より、高温熱処理により触媒活性が低下した原因として、触媒担体表面に存在したRhが高温下で酸化物担体内部に固溶し、活性点となる金属Rhへの還元が困難となったことが考えられた。本研究の結果、パイロクロア型酸化物担体の組成が担持金属種の固溶とそれに伴う還元特性の制御因子になること、アパタイト型ケイ酸塩担体においては表面の塩基特性が活性に影響を与えることが明らかとなり、排ガス浄化用貴金属触媒における、担体特性と活性金属種または反応ガス種との相互作用を考慮した設計指針につながる知見が得られた。パイロクロア型希土類スズ酸化物Ln2Sn2O7(Ln:La,Nd,Y)を担体としたRh触媒の担体組成および調製法が担体上の貴金属の存在状態に及ぼす影響の検討を行った。Ln2Sn2O7は固相反応法および水溶液からの沈殿法により合成した。沈殿法においては732m2/gの比表面積を有する酸化物が得られた。含浸法により調製したRh/Ln2Sn2O7触媒におけるRhの化学状態をX線光電子分光分析法(XPS)により評価した。

その結果、担体組成および調製条件により触媒上のRhの化学状態が異なり、沈殿法で調製した場合、Rh/Y2Sn2O7では担体焼成温度によらず、Rh3+であったが、Rh/Nd2Sn2O7では、担体焼成温度が1400°Cの場合にRh3+に加えて金属Rhとして存在することがわかった。さらに、水素昇温還元法により、Rhの還元特性を検討した結果、Rh/Nd2Sn2O7においては1000°C焼成で調製した比表面積が高い担体を用いた触媒上に、難還元性のRhが存在し、1400°Cで調製した低比表面積担体を用いた場合には、200°C以下の低温で還元されるRhのみが存在することが明らかとなった。この結果は貴金属種と担体との接触点における相互作用の程度が担体の比表面積の違いにより変化し、Rhの還元特性に大きく影響することを示しており、担体の比表面積と貴金属担持量をコントロールすることでRhの還元特性を制御できる可能性が示唆された。さらに、担体中の希土類金属イオンを変えることで、Rhの酸化状態が変化することから、担体の結晶構造、イオン間距離がRhとの相互作用に影響することが考えられ、触媒活性を支配する活性種の存在状態を制御するための担体を設計するための知見が得られた。本研究では貴金属の使用量を大幅に削減した排ガス浄化用触媒の開発を目指して、貴金属と担体となる酸化物の親和性の制御により、貴金属の触媒機能の向上と凝集の抑制を行うための指針を得ることを目的としている。本年度はパイロクロア型希土類スズ酸化物およびアパタイト型ケイ酸塩を基本物質とした物質の合成を行い、パイロクロア型酸化物担持Rh触媒とアパタイト型ケイ酸塩担持Pt触媒における担体組成とNO還元触媒活性の関係について検討を行った。その結果、パイロクロア型酸化物触媒においては、希土類金属イオンがNO還元特性と触媒の耐久性に影響することを見出した。またアパタイト型ケイ酸塩触媒では担体の塩基特性が炭化水素を還元剤としたときのNO還元特性に影響することを示す結果を得た。これらの結果から、担体組成特にパイロクロア型酸化物におけるLnサイトがRhとの相互作用に関わること、アパタイト型ケイ酸塩における担体の塩基特性による反応基質との相互作用が活性向上の鍵となることを見出したため。本年度はパイロクロア型希土類スズ酸化物を基本物質とした物質の合成を行い、パイロクロア型酸化物担持Rh触媒における担体調製条件とRh還元特性およびNO還元触媒活性の関係について検討を行った。その結果、貴金属種と担体との接触点における相互作用の程度が担体の比表面積の違いにより変化し、Rhの還元特性に大きく影響することを見出した。このことにより担体の比表面積と貴金属担持量がRhの還元特性の制御因子となることが明らかとなり、省貴金属触媒の開発指針を得ることができたため。平成23ー24年度に得られた成果を踏まえ、パイロクロア型酸化物担体の組成について、Snサイトの影響を検討する。Snサイトを+4価イオンとなるZrなどで置換した担体を用いた触媒を調製し、NO還元触媒活性評価および活性種等の解析を行う。さらに昨年度と同様に触媒に担持された貴金属種の状態に関する情報を得るための評価を行う。化学状態はX線光電子分光法(XPS)により評価を行うとともに、水素を還元剤とした昇温還元法により担体の酸化物組成と貴金属の還元特性との相関を検討する。分散状態はCO吸着法および透過型電子顕微鏡(TEM)観察により評価し、担体上の貴金属粒子のサイズ、形態に関する情報を得る。また、結晶構造の異なる酸化物における検討として、引き続きアパタイト型化合物について担体組成と貴金属の化学状態等との関係について検討を行う。
カーボンナノチューブ電極を用いた誘電泳動による微粒子高純度化技術の開発

カーボンナノチューブを表面から直接合成した電極を用いた誘電泳動式粒子分離装置を開発した。この電極表面に合成したカーボンナノチューブの表面には強い電界が存在し、通常の誘電泳動力では分離不可能なナノ粒子の分離に適用できる。電界計算によって、カーボンナノチューブの直径と同程度の粒子を選択的に引き寄せる傾向があることを示した。また、実験的検討により、モデル系として二酸化チタンと二酸化ケイ素のナノ粒子の相互分離が可能であることを示した。この分離法は、フィルターでは目詰まり等の問題があり沈降法では時間がかかりすぎる等の問題があるほどの小さい粒子の分離に有用である。カーボンナノチューブを合成したステンレス電極を使用して誘電泳動により液体中に分散した微粒子の分離を行う方法の開発をする研究である。カーボンナノチューブを合成した電極を使用することは新規であり、電界がカーボンナノチューブに集中することから、通常の誘電泳動では捕集できないほど小さい粒子を捕集することが可能である。本研究では、実際にカーボンナノチューブを合成して誘電泳動の実験をする他、電界計算による理論的な検討も行っており、カーボンナノチューブを使用したときに起こる特有の粒子分離特性を明らかにした。実験では、ステンレス金網電極の表面にカーボンナノチューブを合成し、その電極を積層した型(金網電極積層型分離装置)とステンレス平板にカーボンナノチューブを合成した型(平板電極型分離装置)を比較した。ここでは、二酸化チタンと二酸化ケイ素の微粒子の混合分散液(分散媒はエタノール)から二酸化チタンを選択的に捕集することを目的とする分離実験を行った。結果として、平板電極式分離装置でのみ選択的分離が起こった。この結果を説明するために電界計算による理論的検討が有用である。電界計算による理論的検討では、2次元モデルを使用し、カーボンナノチューブが基板から垂直に配向しているとして計算を行った。この計算では、カーボンナノチューブの直径、間隔、粒子の大きさなどをパラメータとしてそれらの影響を検討した。計算結果から、カーボンナノチューブ電極に特有の粒子分離特性として、カーボンナノチューブとほぼ同じ径をもつ粒子を特に強く引きつけるという性質が明らかになった。この性質は他の電極では見られない性質である。また、比較的大きな粒子をできるだけ多く捕集しようとすると、直径の大きなカーボンナノチューブを合成すべきであることがわかった。今後、これらの性質を実験で証明するするための実験を追加する必要がある。本研究は金属表面に直接カーボンナノチューブを合成し、電極として利用する用途に誘電泳動による微粒子高純度化技術を選んだものである。このとき、カーボンナノチューブの根元が電気的に接続されている必要がある。そのために、絶縁体基板の表面に金属でパターニングしておき、その上に直接カーボンナノチューブを合成する方法がある。通常、カーボンナノチューブは絶縁体基板表面に触媒となる金属ナノ粒子を沈着させて、その金属ナノ粒子からカーボンナノチューブが生成するので、金属ナノ粒子が独立で離れているとカーボンナノチューブ同士が強く電気的に接続されていないことになる。本研究では、伝導体から直接カーボンナノチューブを合成する方法の開発を目的として、ステンレス表面から直接合成する実験を種々の条件を変えて行った。また、アルミナ基板にニッケルを無電解メッキで付けて、その表面に直接カーボンナノチューブを合成する実験も行った。ニッケルメッキはフォトリソグラフィと組み合わせて行ったので、ニッケル膜は回路の形状をしており、誘電泳動による粒子分離実験に直接用いることができる。ステンレス表面に合成する実験では、カーボンナノチューブの直径や長さを制御することを考慮して条件を変えて実験を行い、従来よりもはるかに直径が小さいカーボンナノチューブをステンレス表面から直接合成することができるようになった。無電解ニッケルメッキ膜からカーボンナノチューブを合成して作製した誘電泳動電極を使用して二酸化チタンと二酸化ケイ素の微粒子の分離実験を行った。この結果、曲率の大きいカーボンナノチューブに電界が集中するために通常のサイズの電極では分離できないほどの小さい微粒子の分離ができることが明らかになった。26年度の計画では、メッキを利用したカーボンナノチューブパターニング電極を用いた誘電泳動実験が主な課題であった。また、27年度の計画では(1)電界計算による理論的検討、(2)カーボンナノチューブパターニング電極の最適化、の2項目が主な課題であった。26年度では、メッキを利用したカーボンナノチューブパターニング電極をつくり、粒子分離実験を行うことには成功した。しかしながら、金網積層型分離装置や平板電極型分離装置など、当初の予定では考えが及ばなかった実験に次々と成功し、予想外の知見を得ることができた。したがって、当初に予定していた計画を詳細に検討することはできなかったものの、目的とするカーボンナノチューブ電極を用いた誘電泳動による微粒子分離の方法の開発に向けては大きな進歩があった。

さらに、27年度に予定していた電界計算による理論的検討が実験結果を説明するために必要となり、実際に行ってみた結果、カーボンナノチューブ電極ならではの粒子分離特性を見出すことに成功した。以上の結果より、当初の計画以上に進展していると判断できる。化学工学27年度は、再度カーボンナノチューブパターニング電極に関心を向け、実験的検討および電界計算を使用した理論的検討を行う。また、平板電極型分離装置との比較も行い、最適な電極形状に関する考察を行う。26年度では、カーボンナノチューブを合成するときにその直径の制御にまだ成功していない。26年度ではカーボンナノチューブの直径により選択的につよく引きつけられる粒子の直径が決まるので、カーボンナノチューブの直径を変化させた実験を行うことによりこの性質を実験的に証明することが重要である。さらに多くの種類の粒子を使用した分離実験を行う必要がある。
科学系博物館の学習資源を活用した科学コミュニケーションツールの開発に関する研究

本研究では、科学系博物館における学習資源を活用し、科学コミュニケータ(本研究では教育ボランティア、大学生・大学院生レベルの学生などが対象)と来館者との間のコミュニケーションをより効果的にする科学コミュニケーションツールの開発・製作を行うことを目的としている。ここでは、科学系博物館展示に関する補助教材や学習プログラムを科学コミュニケーションツールとして、ツールの開発を科学コミュニケータ自身が行うところが特徴的である。また、開発した科学コミュニケーションツールの効果的な利用法および教育的効果の評価を行う。今年度は、上述の研究の目的の中で、「科学コミュニケーションツールの開発・改良」に重点をおき、以下の内容を実施した。1.専門家との打ち合わせ及び資料収集:科学コミュニケーションツールの開発・製作における準備のため、研究者などの専門家との打ち合わせおよび資料収集を行った。2.科学コミュニケーションツールの開発[製作・改良]:1年次に続き科学コミュニケータの開発チームを作り、以下のテーマに関する科学コミュニケーションツールの開発を進めた。特に、1年次に試作したものについて展示室等での実践を繰り返し、本格的な活用へむけた開発・改良を行った。・常設展示と関連させたテーマ:光の3原色、地震、鏡、磁石、宇宙・天文、歯車、南極の生き物3.研究取りまとめ:科学コミュニケーションに関する学会等で発表するとともに、情報交換を行い、実践した内容を広めるとともに、得られた調査データにより、次年度に向けて課題を明らかにした。今年度は、上述の研究の目的の中で、「科学コミュニケーションツールの開発・製作」に重点をおき、以下の内容を実施した。2.事例調査:国内の科学系博物館における科学コミュニケーションツール及びそれに類する事例導入について調査をした。(大阪市立自然史博物館、兵庫県立人と自然の博物館、きしわだ自然資料館等)3.科学コミュニケーションツールの開発[試作]:科学コミュニケータの開発チームを作り、以下のテーマに関する科学コミュニケーションツールの開発・試作を行った。・特別展示と関連させたテーマ:南極の生き物と環境・常設展示と関連させたテーマ:光の3原色、地震、鏡、磁石、宇宙・天文、歯車4.研究取りまとめ:科学コミュニケーションに関する学会等に参加し、情報交換を行い、今年度実践した内容を広めるとともに、得られた調査データにより、次年度に向けて課題を明らかにした。
ケモテクノロジーと質量分析計を活用したユビキチンコードの解読

ユビキチンの多彩な機能はユビキチン修飾の構造多様性に由来しており、その高次構造に内包された情報は「ユビキチンコード」と称されるに至っているが、その全体像を解明する研究はまだあまり進んでおらず、デコーダー分子の使い分けや機能連携も不明な点が多い。本計画研究では、ユビキチン解析に特化した様々な最先端プロテオミクス解析法を確立し、領域内で開発するケモテクノロジーを利用して、ユビキチンシグナルの根幹である「ユビキチン修飾の高次構造」の直接の解析と「デコーダー分子による識別・解読機構」の解明を目的とする。1.最先端ユビキチン・プロテオミクス解析法の開発:質量分析計Orbitrap Fusion Lumosを所属研究機関に設置し、本機器のために開発された様々な最先端プロテオミクス解析法をユビキチン研究に導入した。まず、TMT10-plex/SPS-MS3法では世界トップレベルとなる約8,000タンパク質の網羅的変動解析の開発に成功した。また、X-link/MS3法を用いたp97コファクターNpl4とユビキチン鎖の相互作用部位決定やMiddle-down MS2法による分岐型ユビキチン鎖の識別などに成功した。2.ユビキチンデコーダー分子のユビキチン鎖タイプ選択性の解析:プロテアソームのシャトル分子RAD23ファミリー、UBQLNファミリーについてsiRNAノックダウン時に蓄積するタンパク質をTMT10-plex/SPS-MS3法で解析した。その結果、基質プロファイルが大きく異なり、シャトル分子の使い分けが存在することが明確となった。3.領域内共同研究:深井班、内藤班、岩井班と共同でE6-APやRAD23Bに対するステープルペプチドを開発した。また、吉田班と共同でユビキチン結合ドメインのリガンド探索を開始した。最先端プロテオミクス解析を実現する最新鋭の質量分析計Orbitrap Fusion Lumosを所属研究機関に設置し、細胞試料を用いたユビキチン鎖の超高感度絶対定量、分岐型ユビキチン鎖の高次構造解析、ユビキチンデコーダーのユビキチン結合部位決定などに成功した。また、新規SNIPERやUbTACのリードアウトとして高深度のプロテオーム変動解析が必須となるが、サンプル調整法や機器のセッティングを最適化することで、約8,000タンパク質(現時点で世界トップレベル)の網羅的同定・相対定量解析を実現した。一方、領域内の共同研究により、ユビキチンリガーゼE6-APやシャトル分子RAD23Bとプロテアソームの相互作用を破壊するステープルペプチドを開発し、試験管内での評価までは進展している。さらに、14種類のUBA(ユビキチン結合)ドメインやK63鎖形成ユビキチンリガーゼに対する低分子化合物リガンドのスクリーニングも開始した。よって、当初の計画通り研究が進展しているといえる。1.最先端ユビキチン・プロテオミクス解析法の開発:TMT10plex/SPS-MS3法について、イオンモビリティーインタフェースを導入し、世界No. 1の比較ディーププロテオミクス法を確立する。分岐型ユビキチン鎖の組成解析(Middle-down MS2)について、岡本班が開発する化学合成ユビキチンを内部標準とした絶対定量系を確立する。また、タンパク質相互作用部位決定法(DSSO Xlink/MS3)を試験管内の解析から細胞レベルに拡大しする。これらの新しい解析技術と従来のユビキチン鎖絶対定量法を用いて、領域内の各種共同研究を実施する。2.分岐型ユビキチン鎖の機能解析:分岐鎖を形成するユビキチンリガーゼを新規に同定しており、分岐鎖形成のメカニズム解明と細胞機能の解析を進めるとともに、岡本班が開発する化学合成分岐型ユビキチン鎖を用いて特異的デコーダー分子の探索を進める。3.シャトル分子の機能解析および阻害剤開発:プロテアソームのシャトル分子の使い分けと機能連携について同定された基質タンパク質を中心に解析を進める。また、ステープルペプチドによるシャトル分子の機能阻害を並行して実施し、siRNAノックダウンとステープルペプチドによる機能阻害を比較解析する。4.p97-UFD1-NPL4複合体の機能解析および阻害剤開発:ユビキチン依存的シャペロンp97はプロテアソーム依存的タンパク質分解経路、タンパク質輸送、選択的オートファジー、DNA修復、DNA複製など様々な細胞内経路を制御することが知られている。p97-UFD1-NPL4複合体のユビキチン化基質解きほぐし活性をモニターできる実験系を開発するとともに、p97のユビキチン結合コファクターUFD1-NPL4のタンパク質間相互作用を破壊する化合物を吉田班と共同でスクリーニングする。

まず、TMT10-plex/SPS-MS3法では世界トップレベルとなる約8,000タンパク質の網羅的変動解析の開発に成功した。また、X-link/MS3法を用いたp97コファクターNpl4とユビキチン鎖の相互作用部位決定やMiddle-down MS2法による分岐型ユビキチン鎖の識別などに成功した。2.ユビキチンデコーダー分子のユビキチン鎖タイプ選択性の解析:プロテアソームのシャトル分子RAD23ファミリー、UBQLNファミリーについてsiRNAノックダウン時に蓄積するタンパク質をTMT10-plex/SPS-MS3法で解析した。その結果、基質プロファイルが大きく異なり、シャトル分子の使い分けが存在することが明確となった。3.領域内共同研究:深井班、内藤班、岩井班と共同でE6-APやRAD23Bに対するステープルペプチドを開発した。また、吉田班と共同でユビキチン結合ドメインのリガンド探索を開始した。最先端プロテオミクス解析を実現する最新鋭の質量分析計Orbitrap Fusion Lumosを所属研究機関に設置し、細胞試料を用いたユビキチン鎖の超高感度絶対定量、分岐型ユビキチン鎖の高次構造解析、ユビキチンデコーダーのユビキチン結合部位決定などに成功した。また、新規SNIPERやUbTACのリードアウトとして高深度のプロテオーム変動解析が必須となるが、サンプル調整法や機器のセッティングを最適化することで、約8,000タンパク質(現時点で世界トップレベル)の網羅的同定・相対定量解析を実現した。一方、領域内の共同研究により、ユビキチンリガーゼE6-APやシャトル分子RAD23Bとプロテアソームの相互作用を破壊するステープルペプチドを開発し、試験管内での評価までは進展している。さらに、14種類のUBA(ユビキチン結合)ドメインやK63鎖形成ユビキチンリガーゼに対する低分子化合物リガンドのスクリーニングも開始した。よって、当初の計画通り研究が進展しているといえる。1.最先端ユビキチン・プロテオミクス解析法の開発:TMT10plex/SPS-MS3法について、イオンモビリティーインタフェースを導入し、世界No. 1の比較ディーププロテオミクス法を確立する。分岐型ユビキチン鎖の組成解析(Middle-down MS2)について、岡本班が開発する化学合成ユビキチンを内部標準とした絶対定量系を確立する。また、タンパク質相互作用部位決定法(DSSO Xlink/MS3)を試験管内の解析から細胞レベルに拡大しする。これらの新しい解析技術と従来のユビキチン鎖絶対定量法を用いて、領域内の各種共同研究を実施する。2.分岐型ユビキチン鎖の機能解析:分岐鎖を形成するユビキチンリガーゼを新規に同定しており、分岐鎖形成のメカニズム解明と細胞機能の解析を進めるとともに、岡本班が開発する化学合成分岐型ユビキチン鎖を用いて特異的デコーダー分子の探索を進める。3.シャトル分子の機能解析および阻害剤開発:プロテアソームのシャトル分子の使い分けと機能連携について同定された基質タンパク質を中心に解析を進める。また、ステープルペプチドによるシャトル分子の機能阻害を並行して実施し、siRNAノックダウンとステープルペプチドによる機能阻害を比較解析する。
電力平衡に基づく太陽エネルギー有効活用小型分散電源システム

太陽電池エネルギーを安定化する電力変換装置と電力系統へ回生する電力変換装置の間で電力のバランス(平衡)を保つことにより、太陽電池の電力を知ることなく太陽電池エネルギーを有効活用できる方式を提案した。本方式を、電力平衡に基づく小型分散電源システムへ適応した場合、太陽光発電システム数が増えるため、分散電源システムのトータルコストの低減効果がさらに期待できる。本研究では、太陽光発電システムが複数台並列接続された場合の分散電源システムにおいて、電力平衡条件によりシステムのコストを削減し、系統に連系される小型分散電源システムを提案し下記の方法により評価および実証試験をおこなった。本提案方式は、電力平衡条件を利用しているため、システムを安定に運用するには設計法の確立が必要である。システムをモデル化し実用的な観点から主回路のパラメータ、安定性の観点から制御ゲインの設計指針を示した。その妥当性を複数台並列接続された場合のシミュレーションにより検証した。シミュレーションによる検討結果を実証するため、電力平衡方式太陽光発電システムが複数台並列接続を想定した場合の分散電源システムを構築し実験を行った。実験には、デジタル制御された太陽光発電システムを用い、本予算で購入したインバータユニットで再現性の実験を行うため太陽電池模擬電源と系統連系用インバータによりシステムを構成した。これらの成果の一部は、IPEC-Niigata2005で報告した。本研究では、太陽光発電システムが複数(2台)並列接続された場合の分散電源システムにおいて、電力平衡条件によりシステムのコストを削減し、系統に連系される小型分散電源システムを提案し下記の方法により評価および実証試験をおこなった。その妥当性を2台並列接続された場合のシミュレーションにより検証した。シミュレーションによる検討結果を実証するため、電力平衡方式太陽光発電システムが2台並列接続を想定した場合の分散電源システムを構築し実験を行った。実験には、デジタル制御された太陽光発電システムを用い、本予算で購入したインバータユニットで太陽電池模擬電源と系統連系用インバータで構成し、開発するための統合開発環境を本予算で購入した。得られた実験結果は平成17年電気学会全国大会公演論文集で報告した。
DNA型鑑定の獣医法医学分野への応用

犯罪捜査などの法医鑑識領域においてヒトだけでなく動物の微量組織からの異同識別も重要である。特に動物種として、ペットとして広く飼育されているイヌとネコはその対照となる。昨年度、数多くのネコおよびイヌの毛からミトコンドリアDNA(mtDNA)の配列変異に基づいた多型性を調べ、個体識別における有力なDNAデータベースを作成した。本年度は、さらにこのデータベースを充実させるため、日本ネコと雑種ネコを中心とした計134個体のネコのmtDNAの配列変異を調べた。昨年度の結果と合わせて、血縁関係の認められない約270個体のネコは新たに見つかった22の型を含めて計69のmtDNA型(FC0169型)に分類された。日本ネコ64個体と雑種ネコ37個体はそれぞれ25種類と20種類のHTに分けられた。いずれの集団においてもFC05型の出現頻度がもっとも高かった(日本ネコの25%と雑種ネコの19%)。一方で、1頭ずつしかみられない特徴的な型も数多く見られた。また、本年度はネコの核ゲノム中に存在する4塩基の反復単位からなるマイクロサテライト多型(STR)を指標とした個体識別の可能性も探った。より簡便でまた汎用性を考慮してバイオアナライザー(アジレント社)による測定分析を試みた。日本ネコと雑種ネコの両集団において、調べた6種類の遺伝子座のSTR多型のうち、遺伝子座F85の多型が、対立遺伝子数が多く(日本ネコで22種類、雑種ネコで19種類)、またヘテロ接合度も高く(0.77以上)、もっとも識別に有用であった。CTITの4塩基を繰り返し単位としていたこのF85の多型は、ハーディーワインベルグ平衡に従っており、メンデル遺伝することも確認した。mtDNA型において高頻出であったFC05型などの個体も、このF85多型と組合わせることにより個々を特定することができた。このように、本研究でのmtDNA型とF85のSTR多型のデータは、微量組織からネコの個体識別をする上で有用であると考えられる。犯罪捜査などの法医鑑識領域において獣毛からの異同識別は重要である。そこで、数多くのネコおよびイヌの毛からミトコンドリアDNA(mtDNA)の配列変異を分析し、その多型性を調べるとともに個体識別の可能性を探った。血縁関係の認められない31品種、135個体のネコおよび21品種、149個体のイヌの被毛からDNAを抽出した。ネコについては予め代表者が決定したD-loop領域の塩基配列情報に基づきプライマーを設定し、RS2領域を含むD-ループの変異領域の一部をPCRで増幅した。本領域内において、数多くの個体で約80bpを反復単位とするlength heteroplasmyが認められた。本領域のうち、計442bpからなる高変異領域の塩基配列を決定し、比較した結果、56ヶ所の多型部位が認められ、その配列変異に基づいて135頭のネコは、47のmtDNA型(FC0147型)分類された。そのうちの29個は1頭ずつしかみられない特徴的な型であった。さらに、いくつかの個体では点突然変異由来のヘテロプラズミーもみられた。親子・兄弟におけるヘテロプラズミーの異同も確認した。イヌについては、既知の2組のプライマーセットを用いて、tRNA^<-Pro>遺伝子部分とD-ループ領域の5'末端側を含む2ヶ所の領域を増幅し、可変領域を中心とした計714bpの配列を解析した。その結果、149頭は26のmtDNA型(CF0126型)に分類された。CF01型は約40%と高頻度であった。CF3とCF4型は小型犬で多かった。また、品種特異性は確認できなかったが、CF7型は柴犬でCF13型はビアデッドコリーで主に見られた。以上、本研究結果はネコとイヌの微量の被毛からの個体識別における有力なDNAデータベースとなると考えられた。

日本ネコと雑種ネコの両集団において、調べた6種類の遺伝子座のSTR多型のうち、遺伝子座F85の多型が、対立遺伝子数が多く(日本ネコで22種類、雑種ネコで19種類)、またヘテロ接合度も高く(0.77以上)、もっとも識別に有用であった。CTITの4塩基を繰り返し単位としていたこのF85の多型は、ハーディーワインベルグ平衡に従っており、メンデル遺伝することも確認した。mtDNA型において高頻出であったFC05型などの個体も、このF85多型と組合わせることにより個々を特定することができた。このように、本研究でのmtDNA型とF85のSTR多型のデータは、微量組織からネコの個体識別をする上で有用であると考えられる。
英語の語形変化推定を利用した言語モデルによる自動文書作成ソフトウエアに関する研究

本研究前半の目的は、意味的情報を保存した基本形単語の分散表現法の検討、基本形単語の分散表現を入力として、基本形単語列からなる文脈から次の基本形単語の出現確率を学習し、かつ、同時に、語形変化の推定をする手法を検討することである。交付申請書では、研究前半の目的を達成するために2つの課題を挙げているが、平成30年度は、第2の課題を解決するための研究を遂行した。第2の課題は、言語モデルに組み込む機構の1つとして、単語の基本形から語形変化(活用形)を生成する手法を検討することであり、以下の研究結果が得られた。単語の基本形からタグに基づき変化形を生成する機構は、CoNLL2017 Shared Taskで検討されており、sequence-to-sequenceモデルによる学習が最良の結果が得られている。Shared Taskでは、単語のアルファベットのみを用いて学習しているが、動詞等の変化形は、発音に関連するとの考察から、精度を向上させるために、単語のアルファベットだけでなく、発音記号を入出力に用いることを考案した。言語モデルの学習モデルで想定していたLSTMを用いたsequence-to-sequenceモデルを用いて、アルファベットと発音記号のどちらが学習に有効であるかを数値実験を行い検証したが、アルファベットに優位性があり、CoNLL2017 Shared Taskの最良結果を超える精度を得ることができなかった。本課題については、引き続き検討中であり、sequence-to-sequenceモデルの中で、近年、注目を浴びている自己アテンション機能を有するBERTを用いることを計画しており、今後、精度向上を達成したい。言語モデルに組み込む機構の1つとして、単語の基本形から語形変化(活用形)を生成する手法を検討した。動詞等の変化形は、発音に関連するとの考察から、精度を向上させるために、単語のアルファベットだけでなく、発音記号を入出力に用いることを考案した。しかしながら、アルファベットに優位性があり、CoNLL2017 Shared Taskの最良結果を超える精度を得ることができなかった。今後、CoNLL2017 Shared Taskの最良結果と同等または超える精度を得るために、入力データの観点ではなく、他の学習モデルを採用することを具体的に計画している。本研究の前半の目的を達成するために、引き続き、第2の課題「単語の基本形からタグに基づき変化形を生成する機構」を検討する。CoNLL2017Shared Taskでは、LSTMを用いたsequence-to-sequenceモデルがstate-of-the-artであるが、近年、注目を浴びている自己アテンション機能を有するBERTを用いて学習することにより、精度向上に取り組む。また、第1の課題「コーパス中の単語をすべて基本形に変換し、構文情報を含めて学習することにより、言語モデルを構築する」については、同様に、BERTを用いた学習について検討する。第3の課題「提案した言語モデルによる英文技術文書作成支援ソフトウエアの開発」については、第1と第2の課題により得られた言語モデルを用いて開発する予定である。数値計算に関する研究環境としては、本研究補助金で購入したGPU搭載の計算機により、CPUを用いる場合と比べ、7倍から10倍程度の高速化が実現できており、提案手法の評価と改善に大きく寄与している。CoNLL2017

Shared Taskでは、LSTMを用いたsequence-to-sequenceモデルがstate-of-the-artであるが、近年、注目を浴びている自己アテンション機能を有するBERTを用いて学習することにより、精度向上に取り組む。また、第1の課題「コーパス中の単語をすべて基本形に変換し、構文情報を含めて学習することにより、言語モデルを構築する」については、同様に、BERTを用いた学習について検討する。第3の課題「提案した言語モデルによる英文技術文書作成支援ソフトウエアの開発」については、第1と第2の課題により得られた言語モデルを用いて開発する予定である。数値計算に関する研究環境としては、本研究補助金で購入したGPU搭載の計算機により、CPUを用いる場合と比べ、7倍から10倍程度の高速化が実現できており、提案手法の評価と改善に大きく寄与している。物品費として、計算機の構成部品の調達、旅費として、国際会議の参加費・旅費、人件費・謝金として、データ整理作業が未実施であった。これらの項目のため、次年度以降に使用する計画である。
食細胞の時計システムに着目した歯周パラインフラメーションの脳炎症誘導機序の解明

歯周パラインフラメーションが認知機能低下を促進する詳細な機構を明らかにするため、歯周病モデル動物の確立とその認知機能解析を試みた。マウスに歯周病菌を投与して歯周病を惹起させると、歯周組織および大脳皮質において炎症性サイトカインが発現し、マウスの腹腔へ歯周病病原菌のLPSを投与すると、学習行動を評価する試験の結果が悪化した。また、歯周病菌投与後、歯周組織よりマクロファージを、脳よりミクログリアをそれぞれ回収し、炎症性サイトカイン遺伝子発現レベルを定量すると、これらの発現量が日内変動を示した。以上より食細胞の機能および認知機能低下が体内時計による制御を受けている可能性が示唆された。近年、アルツハイマー病や認知症といった学習、記憶障害の発症や進行と歯周病との関連性が指摘されており、歯周病の特徴である口腔内での慢性炎症状態(パラインフラメーション)が認知機能低下に関わる可能性が示唆されているが、その詳細な機構には不明な点が多い。そこでまず歯周病モデル動物の確立とその認知機能解析を試みた。マウスに歯周病原因菌を局所投与することにより歯周病を惹起させた結果、下顎歯槽骨の破壊および歯周組織における炎症性サイトカインの発現が確認され、さらに大脳皮質と海馬においても炎症性サイトカインが発現しており、その産生細胞はミクログリアであることが確認された。末梢組織での慢性炎症が認知機能に及ぼす影響について、先行実験として関節炎モデルラットを使用して解析したところ、関節炎を誘導した中年ラットでは、記憶の細胞レベルでの基盤として考えられている海馬LTPが有意に低下していることが明らかとなった。以上より、歯周組織を含む末梢組織での慢性炎症が認知機能低下をもたらすことを確認できた。一般に、歯周病時の炎症は歯周病菌に対して食細胞などの免疫担当細胞が歯肉組織で過剰反応することで悪化する。これまでに、マクロファージ等の食細胞の活動は体内時計の制御を受け、日内変動を示すことが明らかとなっており、体内時計による食細胞機能の制御が歯周病の進行および認知機能低下に関わっている可能性がある。そこで、歯周病罹患マウスの歯周組織に局在する食細胞の機能も体内時計による制御を受け、日内リズムを示すのか調べた。歯周病菌を注入後、歯周組織よりマクロファージを回収し、炎症性サイトカイン遺伝子発現レベルを定量したところ、これらの発現量は日内変動を示したことから、歯周病罹患時の歯周組織に局在する食細胞の機能も体内時計による制御を受けている可能性が示唆された。近年、アルツハイマー病や認知症といった学習障害、記憶障害の発症や進行と歯周病との関連性が指摘されている。歯周病の特徴である口腔内での慢性炎症状態(パラインフラメーション)が認知機能低下に多大な影響を与えることが示唆されているものの、こうした病態の発症と進行に関わる機構には不明な点が多い。歯周病モデル動物を確立するため、マウスに歯周病原因菌を局所投与して歯周病を惹起させた結果、下顎歯槽骨の破壊および歯周組織における炎症性サイトカインの発現が確認された。さらに大脳皮質と海馬においても炎症性サイトカインが発現し、その産生細胞はミクログリアであることが確認された。歯周病病原菌のLPSを腹腔内へ投与したところ、学習を評価する行動試験の結果が有意に悪化することが明らかとなり、歯周病病原菌の感染およびその病因因子への暴露が認知機能低下をもたらすことを確認できた。これまでに、マクロファージ等の食細胞の活動は体内時計の制御を受け、日内変動を示すことが明らかとなっている。このような体内時計による食細胞の機能調節が歯周病罹患によりどのような影響を受けるのか明らかにするため、歯周病菌を注入後、歯周組織よりマクロファージを、脳より中枢の免疫担当細胞として知られるミクログリアをそれぞれ回収し、炎症性サイトカイン遺伝子発現レベルを定量した。体内時計を司ると言われている時計遺伝子や炎症性サイトカイン遺伝子の発現量はマクロファージ、ミクログリアにおいて日内変動を示し、歯周病罹患時の歯周組織に局在する食細胞の機能も体内時計による制御を受けている可能性が示唆された。平成24年度は、1.歯周病モデル動物における病態の日内リズム解析および2.歯周病モデル動物における歯周組織に局在する食細胞機能の日内リズム解析を行う計画であった。まず、1.歯周病モデル動物における病態の日内リズム解析として、歯周病病態と歯周病モデルマウスの認知機能の経時的解析を行った。

マウスにPorphyromonas gingivalisを局所投与して歯周病を惹起させた結果、マイクロCTでの解析で下顎歯槽骨の破壊が認められ、歯周組織においてIL-1βやTNF-αの発現が確認された。さらに大脳皮質におけるIL-1βやTNF-αの発現程度をウエスタンブロッティングで調べると、歯周病菌投与により発現量が増大した。免疫組織化学的手法によりこうした炎症性サイトカインの産生細胞を検討した結果、ミクログリアであることがわかった。次に、歯周病モデルマウスの認知機能の解析を試みたが、以上のような病態変化を示すのは病原菌を投与したマウスのうち2割に留まり、効率的な解析が困難であったため、先行実験として関節炎モデルラットの認知機能解析を行った。その結果、関節炎を誘導した中年ラットでは、記憶の細胞レベルでの基盤として考えられている海馬LTPが有意に低下していることが明らかとなった。2.歯周病モデル動物における歯周組織に局在する食細胞機能の日内リズム解析では、歯周組織のマクロファージについて解析を行った。歯周病菌を注入して10日後、20日後の歯周組織よりマクロファージを回収し、il-1β、il-6、il-12、TNF-α等の炎症性サイトカイン遺伝子のmRNA発現レベルをリアルタイムRT-PCRにて経時的に定量したところ、これらの発現量は日内変動しており、歯周病罹患時の歯周組織に局在する食細胞の機能も体内時計による制御を受けている可能性が示唆された。以上より、研究はおおむね計画通りに進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。歯周組織に局在するマクロファージ同様、歯周病時には脳の食細胞であるミクログリアの機能も体内時計による制御を受け、認知機能低下に大きな影響を与えている可能性が考えられる。そこで平成25年度は、歯周病モデル動物における脳ミクログリア機能の日内リズム解析として、1.脳内におけるサイトカイン発現パターンの経時的解析、2.脳ミクログリアの機能の日内リズム解析、そして3.脳ミクログリアの機能制御に関わる遺伝子発現レベルの日内リズム解析を行う。1.脳内におけるサイトカイン発現パターンの経時的解析では、歯周病モデルマウスにおけるサイトカインの発現レベルをウエスタンブロッティングにより経時的に定量し、歯周病時のサイトカイン発現パターンが日内でどのように変化するか調べる。2.脳ミクログリアの機能の日内リズム解析では、歯周病モデルマウス脳内よりミクログリアをmagneticcell sorting法により単離し、ミクログリアにおける時計遺伝子(Pers、Crys、CLOCK等)およびサイトカイン遺伝子のmRNA発現レベルをリアルタイムRT-PCRあるいはウエスタンブロッティングにて経時的に定量する。また、ビーズやザイモサンといった標的を用いたミクログリアの貪食活性の測定を行い、その活性が日内変動を示すか検討する。3.脳ミクログリアの機能制御に関わる遺伝子発現レベルの日内リズム解析では、歯周病モデルマウスよりミクログリアを回収し、炎症性サイトカイン産生あるいは貪食活性に関わる遺伝子のmRNA発現レベルをリアルタイムRT-PCRで経時的に解析し、日内リズムを調べる。また、マウスへの歯周病発症率を向上させ、効率的な解析が可能となるよう検討を継続的に行う。
皮膚知覚特性を重視した情報通信機器の入力環境に関する基礎的検討

近年、様々な種類の情報通信機器が普及している。しかし、視覚に障害を持つ人々にとっては、オブジェクト(入力ボタン等)の空間的な位置(位置情報)の取得が障害となり、情報通信機器の使用に何らかの支援が必要となる。本研究ではこの点に着目し、振動刺激による入力位置誘導手法の提案、および有効性の検証を目的に基礎的検討を行った。計画では、提案手法実現に必要なデータ取得のために2種類の心理実験を行い、その後、これらの結果を組み合わせて提案する入力誘導技術のプロトタイプの開発を目指した。また、本研究は学術面のみならず、情報科学分野の側から視覚に障害を持つ人々の支援を行うといった社会的意義を有する取り組みである。まず、振動刺激に対する皮膚知覚の弁別に関する実験では、位置情報と振動刺激の関連づけを目的とし、人間の指先の弁別について基準周波数(220Hz)と比較して周波数や波形を変更した時にどの範囲まで識別が可能となるか予備的な調査を行った。実験結果から、数パターンの振動刺激識別が可能であることが示唆された。今後、詳細な手続きを定めて本実験を行う予定である。続いて、非視覚環境での位置情報取得に関する実験では、限りある入力空間内で最適なオブジェクト配置を可能とすることを目的として、非視覚環境での空間情報(位置情報)取得についての調査を行った。実験は、情報提示を視覚提示と非視覚提示(触覚提示)で行い、その後、非視覚状態(目隠し状態)で提示された情報を再現するというものである。両者の結果を比較すると、視覚提示よりも触覚提示時に高い精度で再現された。これは身体中心参照の効果が働いたと考えられる。また、視覚提示では再現結果が過小評価となって現れた。この点については関連する文献を参考にして、さらなる解析が必要である。