hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スーパープレッシャー気球とゼロプレッシャー気球を組み合わせた長時間飛翔気球の研究

長時間飛翔が可能な、スーパープレッシャー(SP)気球とゼロプレッシャー(ZP)気球を組み合わせたシステムの開発として、菱形の目の網を薄いプラスチックフィルムでできた気球にかぶせた軽量、高耐圧の気球の開発、二つの気球を連結した状態で放球する手法の確立、2機の飛翔試験を通じた飛翔時の特性評価を行った。本研究の目的は、スーパープレッシャー気球(SP気球)とゼロプレッシャー気球(ZP気球)のタンデム気球により長時間飛翔気球を実現するため、・実験室内実験、および、地上試験による放球方法の開発、・気球実験による、原理実証とつりさげ飛翔時の特性評価、を行なうことである。長時間(数カ月程度)飛翔できる気球が存在すれば、地球周回衛星で行なわれている科学実験の一部をこれで実現することができ、圧倒的な低コスト化が可能である。これは、SP気球とZP気球を組み合わせたタンデム気球によって理論的には実現できることが指摘されていたが、十分な大きさと耐圧を示すSP気球がなかったために実証されてこなかった。近年、SP気球の技術は飛躍的な進歩があり、原理的には実現可能な状況となっている。本研究では、特に、気球を連結して放球、飛翔させるために必要な技術開発を行い、それを踏まえて実際に飛翔させる実験を行い、飛翔時の特性を評価する。本年度は、1.放球時の扱いを容易にする改良、2.高耐圧気球の設計、製作を行なった。1に関しては、気球の外側を強度が強い円筒状のフィルムで包み、ガスを詰めた後に解放する機構を設計し、製作した。2に関しては、菱形の目の網を気球に被せることで重量を増やすことなく耐圧性能を向上させることができることを見出し、実際に気球を製作してその実証、および、大型気球を製作する上での基礎技術の習得を行った。なお、当初、強度の強いフィルムを用いる予定であったため気球材料の放射特性の計測が必要であったが、菱形の目の網を気球に被せる手法により、通常の気球で用いられているフィルムを利用することが可能となったため、計測することなく、必要耐圧の推定を行うことができた。2に関しては、菱形の目の網を気球に被せることで重量を増やすことなく耐圧性能を向上させることができることを見出し、直径12mの気球を製作してその手法を実証し、飛翔試験を念頭においた大型気球として体積3,000m^3の気球を製作した。本研究の目的は、スーパープレッシャー気球(SP気球)とゼロプレッシャー気球(ZP気球)のタンデム気球により長時間飛翔気球を実現するため、・実験室内実験、および、地上試験による放球方法の開発、・気球実験による、原理実評とつりさげ飛翔時の特件評価、を行なうことである.長時間(数カ月程度)飛翔できる気球が存在すれば、地球周回衛星で行なわれている科学実験の一部をこれで実現することができ、圧倒的な低コスト化が可能である.これは、SP気球とZP気球を組み合わせたタンデム気球によって理論的には実現できることが指摘されていたが、十分な大きさと耐圧を示すSP気球がなかったために実証されてこなかった。本年度は、体積10m^3のスパープレッシャー気球とゴム気球によるタンデム気球の飛翔試験を5月に大樹航空宇宙実験場所において実施し、日昇をまたいだ飛翔をさせ太陽光の有無による気球ガス温度の変化を計測することに成功し、スーパープレッシャー気球への要求耐圧が定量化できるようになった。しかし、0.6cm^2程度の穴からのガス漏れのため、飛翔時の耐圧性能の確認は実施できなかった.

また、来年度の気球実験として、体積3,000m^3のスーパープレッシャー気球と体積15,000m^3のゼロプレッシャー気球からなるタンデム気球システムの飛翔性能試験が採択され、それに向け、必要な資材の調達とゴンドラの製作を行った。
宇宙の構造形成問題と自己重力多体系における非線形・非平衡現象の数値的解析

宇宙の大規模構造の形成問題における非線形性の解析として、先ず密度ゆらぎの準非線形成長を正確な追える擬スペクトル法を開発した(論文投稿中)。この方法は、ゆらぎの発展方程式を高速フーリエ変換を用いて波数空間において解くものであり、この方法を用いると今後高速でしかも正確にゆらぎの準非線形成長段階でのダイナミックスを解析できる。また、現在の大規模スケールでの密度ゆらぎの情報を銀河の空間や速度分布の観測から今後精度良く求めることができれば、この方法を用いてゆらぎの進化を時間的にさかのぼることにより、宇宙初期のゆらぎの情報を精度良く知ることができ、それによってゆらぎの起源、ダ-クマタ-の正体やインフレーションモデルの解析に飛躍的に発展をもたらすものと期待される。さらに、宇宙の大規模構造の形成問題に密接に関連する研究として、今までは完全にはやられていなかった開いた宇宙での宇宙背景輻射の温度ゆらぎの角度相関関数の評価を行った。自己重力多体系の非線形・非平衡現象に関連しては、1次元自己重力多体系における緩和とカオス物理の方で新しく議論されていきている淀み運動についての関連をリアプノフ指数等を用いて解析し、1次元自己重力系ではエネルギー等分配後も複数の準平衡状態が存在し、あるトーラスが残存していることを明らかにした。また、三軸不等な楕円銀ポテンシャル中での軌道の安定性の解析を行ったが、今後は銀河バルジなどの力学構造の解析にも応用する予定である。
大脳皮質ニューロン樹状突起へのRNA結合蛋白によるRNA輸送機構の解明

神経系が高次脳機能を発現するためには、シナプスが形成された後、さらに経験・学習に適応してシナプスを再構成し、独自の神経回路網を発達させることが必要である。このようなシナプス可塑性を司る神経樹状突起部にはmRNAやポリリボソームが存在することから、細胞体で合成されたある種のmRNAは選択的に樹状突起の棘突起に輸送され、局所的に蛋白が合成されると考えられている。しかしながらmRNAの極性輸送のメカニズムについては未知の点が多い。そこでわれわれは、大脳皮質ニューロンのシナプス可塑生の分子制御機構を探る端緒として、神経細胞体から樹状突起へのRNA極性輸送を担う新規分子のクローニングを行い、その輸送機構を解明することにした。まず、大脳新皮質に高発現がみられる新規RNA結合蛋白としてTLSをクローニングした。このRNA結合蛋白の神経細胞内動態をマウス海馬および大脳皮質の神経初代培養細胞系を用いて解析したところ、細胞体を出たのち、微小管とアクチン系の両細胞骨格系により樹状突起へ輸送されていることが明らかとなった。次にわれわれは、この蛋白が興奮性後シナプス部を形成している棘突起に特異的に集積しており、さらにこの集積はmGluR5の刺激依存的に起こることを明らかにした。実際にTLSが棘突起内で機能しているアクチン系モーター蛋白と相互作用していることや、TLSの標的RNAと会合した状態で棘突起に存在していたことから、TLSがmGluR5シグナル依存的に棘突起へRNAを輸送していることが示唆された。現在までに、TLSの標的RNAとして28S RNAやアクチン重合を安定化させる蛋白をコードしているRNAなどを同定している。これと平行して、TLSのノックアウトマウスよりTLS機能欠損型の神経細胞を調製し、この細胞と正常神経細胞の比較検討を行った。TLS機能欠損型の神経細胞では棘突起の形態異常が認められ、棘突起の密度が顕著に減少していた。またTLS機能欠損型の神経細胞ではmGluR5シグナル依存的なRNAの輸送量が減少していた。以上の結果より、TLSはmGluR5の活性に伴う棘突起の構築変化を安定化させるために必要なRNAの輸送に関与するRNA結合蛋白と考えられる。現在、TLS標的RNAの生細胞内動態の解析と棘突起内輸送に関わる分子の同定を進めている。神経系が精神機能のような高次脳機能を発現するためには神経分化後、外界刺激によりシナプスを形成し、さらに経験・学習に適応してシナプスの再構成を繰り返しながら独自の神経回路網を発達させなければならない。このようなシナプス可塑性を司るといわれる神経樹状突起部にはmRNAやポリリボソームが存在することから、細胞体で合成されたある種のmRNAは選択的に樹状突起の棘突起に輸送され、局所的に蛋白が合成されると考えられる。神経軸索における蛋白の極性輸送についてはすでに微小管モーター蛋白をはじめとして詳細な研究がなされている一方、シナプス可塑性の場である樹状突起部への選択的なRNA極性輸送については未知の点が多い。そこでわれわれは、大脳皮質ニューロンのシナプス可塑性の分子制御メカニズムを探る諸端として、神経細胞体から樹状突起へのRNA極性輸送を司る新規分子のクローニングを行い、その極性輸送のメカニズムを解明することにした。まず、マイクロアレイやマウス脳の発現ライブラリーを作製し、大脳新皮質に高発現しているRNA結合蛋白をクローニングした。このRNA結合蛋白の神経細胞内動態をマウス海馬および大脳皮質の神経初代培養細胞系を用いて解析したところ、細胞体を出たのち、微小管とアクチン系の両細胞骨格系により樹状突起へ特異的に輸送されていることが明らかとなった。さらに、シナプスの形態変化において重要な役割を果たしているアクチンおよびアクチン細胞骨格依存性モーター蛋白との局所相互作用や、実際にこのRNA結合蛋白によって神経樹状突起の棘突起へ輸送されているmRNAの解析をおこなっている。

現在までに、TLSの標的RNAとして28S RNAやアクチン重合を安定化させる蛋白をコードしているRNAなどを同定している。これと平行して、TLSのノックアウトマウスよりTLS機能欠損型の神経細胞を調製し、この細胞と正常神経細胞の比較検討を行った。TLS機能欠損型の神経細胞では棘突起の形態異常が認められ、棘突起の密度が顕著に減少していた。またTLS機能欠損型の神経細胞ではmGluR5シグナル依存的なRNAの輸送量が減少していた。以上の結果より、TLSはmGluR5の活性に伴う棘突起の構築変化を安定化させるために必要なRNAの輸送に関与するRNA結合蛋白と考えられる。現在、TLS標的RNAの生細胞内動態の解析と棘突起内輸送に関わる分子の同定を進めている。
肥満抑制および改善作用を有する亜鉛含有医薬品の開発

数種類の亜鉛錯体について、配位子・錯体の合成、物性解析、インビトロ実験(ラット遊離脂肪細胞、マウス由来3T3-L1培養脂肪細胞、ラット小腸由来α-グルコシダーゼ、ブタ膵臓由来リパーゼ)による活性評価、実験モデル動物を用いたインビボ実験による検討を行った。その結果、天然物であるトロポロンの誘導体を配位子とした亜鉛錯体の中に、従来と比較してより高い血糖効果作用を有する高活性のチオトロポロン亜鉛錯体を見出した。さらに、経口投与による高い血糖降下作用が見出されたチオトロポロン亜鉛錯体に関して、体内動態解析にもとづいた標的臓器の特定、および抗肥満作用の検討を行った。その結果、本錯体は主に肝臓と筋肉に分布し、これらの臓器に作用して糖代謝を改善させた。一方、脂肪組織には分布せず、脂肪組織には作用しなかった。この体内動態特性により、本錯体は肥満抑制効果を示さず、むしろ、高脂血症を亢進させる副作用が認められた。これは、肝臓で産生されたトリグリセライドが脂肪組織へと効率的に蓄積されなかったためと考えた。今後は、糖代謝を司る肝臓、筋肉に加えて脂肪組織にも移行して作用する亜鉛錯体、すなわち、脂肪組織へ高濃度に分布して、その機能を正常化させる亜鉛錯体を分子設計する必要があると結論された。21世紀の最大の生活習慣病と位置づけられ難治性疾患糖尿病は、わが国では治療中および潜在患者を含めると1600万人に達すると言われており、新たな治療薬の開発が強く要望されている。我々は、実験モデル動物を用いた検討から、いくつかの金属錯体に2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の改善作用があることを見出した。特に、亜鉛錯体の経口投与は2型糖尿病に有効かつ長期投与でも安全性が高いことを明らかにしてきた。また、消化管のα-グルコシダーゼ阻害作用やアディポネクチンの分泌促進作用が見出された。今回の研究では、(1)糖尿病改善作用のみならず、糖質吸収に関わるα-グルコシダーゼ・膵アミラーゼや、脂肪吸収に関わる膵リパーゼと亜鉛錯体との相互作用の観点から肥満抑制・改善作用を解明すること、さらに(2)従来のPPARγアゴニストであるチアゾリジン化合物に代わる臨床応用可能な新しいアディポネクチン分泌薬としての亜鉛含有無機医薬品を開発することを目的として3年間の研究を計画した。平成20年度は、有望な亜鉛錯体に関する配位子・錯体の合成、それらの物性解析、インビトロ実験系(ラット遊離脂肪細胞、3T3-L1培養脂肪細胞、ラット小腸由来α-グルコシダーゼ、ブタ膵臓由来リパーゼ)を用いた活性評価を中心に検討を行った。その結果、天然物であるトロポロンの誘導体を配位子とした亜鉛錯体の中に、従来より高活性な化合物が見出された。

平成20年度は、有望な亜鉛錯体に関する配位子・錯体の合成、それらの物性解析、インビトロ実験系(ラット遊離脂肪細胞、3T3-L1培養脂肪細胞、ラット小腸由来α-グルコシダーゼ、ブタ膵臓由来リパーゼ)を用いた活性評価を中心に検討を行った。その結果に基づいて平成20年度は、天然物であるトロポロンの誘導体を配位子とした亜鉛錯体を中心として、インビボ実験系における検討を行い、従来より高活性な亜鉛化合物を見出した。21世紀の最大の生活習慣病と位置づけられ難治性疾患糖尿病は、わが国では治療中および潜在患者を含めると1600万人に達すると言われており、新たな治療薬の開発が強く要望されている。我々は、実験モデル動物を用いた検討から、亜鉛錯体に2型糖尿病におけるインスリン抵抗性の改善作用があることを見出した。今回の研究では、(1)糖尿病改善作用のみならず、糖質吸収に関わるα-グルコシダーゼや、脂肪吸収に関わる膵リパーゼと亜鉛錯体との相互作用の観点から肥満抑制・改善作用を解明すること、さらに(2)従来のPPARγアゴニストであるチアゾリジン化合物に代わるアディポネクチン分泌薬としての亜鉛含有無機医薬品を開発することを目的として3年間の研究を計画した。その結果に基づいて平成21年度は、天然物であるトロポロンの誘導体を配位子とした亜鉛錯体を中心として、インビボ実験系における検討を行い、従来よりも高い血糖効果作用を有するチオトロポロン亜鉛錯体を見出した。しかし、本錯体の作用臓器が主に肝臓と筋肉に限定され、脂肪組織に対して作用しないため、肥満抑制は認められなかった。今後は、作用点である脂肪組織をターゲットとした、脂肪組織に分布する亜鉛錯体を設計する必要がある。
高臨界磁場超伝導物質の開発とその物性的研究

高臨界磁場超伝導物質の開発を目指し、次の3物質系をとりあげその物性研究を行い以下に述べる成果を得た。磁気不純物Euがこの化合物の上部臨界磁場【Hc_2】によへる効果が阪大超強磁場施設において磁気抵抗法によって測定された。その結果、Eu濃度X=0.5近傍において【Hc_2】が母体化合物Pb【Mo_6】【S_8】の60テスラを上まわる63テスラまでエシハシスされることを発見した。更に、この結果を前川-立木の理論によって解析し、Euと伝導電子スピン間の相互作用を評価し-3.2meVを得た。この相互作用は反強磁性的であり、以前、Jaccarino-Peterによって指摘された内部磁場相殺効果による【Hc_2】のエシハシスメシトを本研究によって実証することができた。Ce【Mo_6】【S_8】はシェブレル相化合物の中で例外的に超伝導を示さない。その原因を追求するため、XPS、電気抵抗、磁気抵抗の測定を行った。XPS測定の結果、Ceはこの化合物中において価数揺動を示さず3価であることがわかった。更に、CeがLa【Mo_6】【S_8】の超伝導によへる効果、Ce【Mo_6】【S_8】の電気抵抗、磁気抵抗の測定結果等は基底状態を【Γ_8】とする結晶場分裂をもつCeの示す近藤効果によって理解されることがわかった。帶磁率の測定結果は温度によらない一定値を示し、これから求まる電子比熱γは200mJ/mole・【K^2】と大きく重いフェルミ粒子系として振舞うことがわかった。更に、電気抵抗の温度依存性はバンド的であり30K以下において温度の2乗に比例し、フェルミ液体としての特性を示す。XPS測定の結果は23価の混合価数を示す。
疎表現とノンパラメトリックモデルの融合によるデータ駆動型推論に関する研究

高次元かつ複雑な構造を有するデータが大量に蓄積されるなか,データの形状や生成プロセスに強い仮定をおかない柔軟なデータ解析と,データに含まれる本質的な情報を抽出する手法の必要性がかつてなく高まっている.ノンパラメトリックモデリングは,データに特定の分布を仮定しない柔軟なモデル化を可能とするが,観測データ全てを常に保持していなければならず,高い計算量,記憶容量を要する.一方,スパースモデリングはデータの本質的な情報を抽出できるが,データの生成モデルに強い仮定をおく必要がある.本研究の目的は,ノンパラメトリックモデリングとスパースモデリングの融合により,高次元・複雑データに対する効率的なデータ解析の枠組みを構築することである.両方法論に関して具体的なアルゴリズムを導出し,それを地球科学を始めとする様々な分野に適用して方法論の確立を目指した.研究期間を通して,ノンパラメトリックアプローチとそれを支える技術としては確率分布の混合,一般化線形モデルに基づくデータの潜在次元の推定,スパースモデリングとそれを支える技術としては二重スパース性という概念を用いた画像超解像技術,部分的な観測に基づくグラフ構造の推定などを開発した.本研究課題において重要である要素技術の応用においては,スロースリップ地震の解析,マグマテクトニクス場の分類といった当初の予定通りの地球科学分野の研究者との連携による成果に加え,X線分光顕微鏡計測の高速化,電気生理学的実験による神経細胞の結合推定など,様々な分野の研究者と連携しつつ各領域における重要な問題の解決に取り組み成果を上げた.平成28年度には,(1)疎性モデリングの柔軟性・適用範囲の拡大の枠組みの構築とアルゴリズム開発,(2)実問題の解析を通した評価と改善の2つに取り組んだ.(1)の課題については,変数の大部分が零であるという単純な疎性のみではなく,「変数の時間変化が疎である状況」や「グループ構造を持った疎性」をモデルに取り込み,疎性モデリングの適用範囲の拡大の枠組みを構築した.具体的には,変数の時間変化が疎であるという形の疎性を,消費者の商品の選好傾向の時間遷移に対して課すことで,ブランドのシェアの観測系列データから,ブランド間での消費者の移り変わりを推定する手法を開発し,査読付きの学術論文を発表した.また,開発手法の和文による解説を,書籍の1節として執筆した.「グループ構造を持った疎性」については,位置情報サービスを利用するユーザ群の移動パターンをクラスタリングしてから,各クラスタをグループ構造とみなしてグループ単位で疎性を仮定したテンソル分解を行うことで,各ユーザの存在位置を高精度に推定する位置情報攻撃手法を開発し,位置情報サービス利用における問題点を指摘した.本研究も,査読付き学術論文として発表している.また,ノンパラメトリック手法による柔軟な統計モデリングの基礎的な手法として,情報幾何学に基づく確率分布の混合モデリングの新たな方法を提案し,査読付き国際会議での発表及び査読付き学術論文として発表した.平成28年度には,(1)疎性モデリングの柔軟性・適用範囲の拡大の枠組みの構築とアルゴリズム開発,(2)実問題の解析を通した評価と改善の2つに取り組むことを計画していた.(1)の課題については,変数の大部分が零であるという単純な疎性のみではなく,「変数の時間変化が疎である状況」や「グループ構造を持った疎性」をモデルに取り込み,疎性モデリングの適用範囲の拡大の枠組みを構築した.また,ノンパラメトリック手法による柔軟な統計モデリングの基礎的な手法として,情報幾何学に基づく確率分布の混合モデリングの新たな方法を提案した.拡大した疎性モデリング手法を種々の実問題へ応用した.具体的には位置情報プライバシーにおける位置推定攻撃手法,商品のシェア情報から消費者の遷移を推定するマーケティング応用手法など,疎性モデリングに基づく新たな分析手法を異なる複数の分野で展開することが出来ており,当初の研究計画を鑑みて概ね順調に進展しているといえる.当該年度は,ノンパラメトリックな潜在構造の推定方法として,潜在的次元推定手法を開発した.従来の低次モーメントを用いた近似的なフラクタル次元の推定と比較して,高次のモーメントの情報を取り込んだ推定手法を開発した.高次モーメントを含めて潜在的次元推定の方法は自明ではなく,一般化線形モデルと多項式回帰,サンプリングといった手法を駆使して,高精度な推定方法を実現した.実現した手法の論文化に加えて,オープンソースソフトウェアとして提案手法と関連手法を統一的に実行できるプログラムを公開した.潜在次元の推定手法は様々な分野で必要とされる技術であり,本研究の遂行を通して得られた知見をもとに,生物データや宇宙科学データ分析における重要な前処理としての展開も実施している.当初の研究計画通り,スパースモデリングに基づくスロースリップ地震の分析を実施した.豊後水道付近のプレート境界におけるスロースリップ推定に取り組み,これまでの手法では検出できなかった,地殻構造を良く反映した滑りパターンの同定に成功した.本研究はScientific Reports誌に掲載され,共同研究機関と共同でプレスリリースも行った.その他,地球科学の様々な問題に,本研究課題のテーマであるスパースモデリング,ノンパラメトリックモデリングに基づく手法を適用し,火山灰の客観的分類,マグマテクトニクス場の特徴づけ等,これまで地球科学の諸分野で勘と経験に基づき行われてきた分析を統計的な客観性を持った方法で実現することに成功している.さらに,材料科学分野の研究者との共同研究も行い,ノンパラメトリックモデリングによる材料計測時間の大幅な短縮を始めとして重要な成果をあげることが出来た.本研究課題はデータの形状や生成プロセスに強い仮定をおかない柔軟なデータ解析と,データに含まれる本質的な情報を抽出する手法の開発,及びその実データへの応用である.

一般に柔軟なデータ解析と情報抽出は両立が難しく,また,計算量,記憶容量といった実用上の困難も解決する必要がある.現在までに,当初の予定通り,データの分布に特定の形状を仮定すること無く,データが有する潜在的な次元を推定する手法を開発した.また,データのノンパラメトリックなモデル化に伴うモデルの複雑性の評価と制御方法の一つとして,粒子フィルタに適した情報量規準の開発に取り組み,実験的に良好な性能が得られることを確認している.最終年度の課題である疎性とノンパラメトリック手法の融合の枠組みの構築に向けて,理論的な枠組みは整いつつある.また,実データの解析にも意欲的に取り組み,本研究課題に沿って多くの共同研究を実施した.高次元かつ複雑な構造を有するデータが大量に蓄積されるなか,データの形状や生成プロセスに強い仮定をおかない柔軟なデータ解析と,データに含まれる本質的な情報を抽出する手法の必要性がかつてなく高まっている.ノンパラメトリックモデリングは,データに特定の分布を仮定しない柔軟なモデル化を可能とするが,観測データ全てを常に保持していなければならず,高い計算量,記憶容量を要する.一方,スパースモデリングはデータの本質的な情報を抽出できるが,データの生成モデルに強い仮定をおく必要がある.本研究の目的は,ノンパラメトリックモデリングとスパースモデリングの融合により,高次元・複雑データに対する効率的なデータ解析の枠組みを構築することである.両方法論に関して具体的なアルゴリズムを導出し,それを地球科学を始めとする様々な分野に適用して方法論の確立を目指した.研究期間を通して,ノンパラメトリックアプローチとそれを支える技術としては確率分布の混合,一般化線形モデルに基づくデータの潜在次元の推定,スパースモデリングとそれを支える技術としては二重スパース性という概念を用いた画像超解像技術,部分的な観測に基づくグラフ構造の推定などを開発した.本研究課題において重要である要素技術の応用においては,スロースリップ地震の解析,マグマテクトニクス場の分類といった当初の予定通りの地球科学分野の研究者との連携による成果に加え,X線分光顕微鏡計測の高速化,電気生理学的実験による神経細胞の結合推定など,様々な分野の研究者と連携しつつ各領域における重要な問題の解決に取り組み成果を上げた.申請時の計画に従い,平成29年度はノンパラメトリックモデリングによる潜在構造推定の効率化の枠組み構築とアルゴリズム開発,及び、実データ解析による評価と既開発手法の改善を中心として研究を進める.具体的には,ノンパラメトリックなアプローチを用いてデータの有する潜在的な次元を推定する手法の開発,データの有するエントロピーを推定する手法の開発に取り組む.実データの解析としては,スロー地震の分布分析を始めとした問題に取り組み,適用分野における新規な知見の発見を目指すとともに,既開発手法の適用範囲の検証及び限界・改善点の同定を行う.H29年度までに推進した,疎性とノンパラメトリック手法の融合の枠組みを土台として,柔軟かつ解釈可能性の高いモデリング・データ解析手法の開発と応用を行う.目的とする手法
着衣と人体生理状態を考慮した無線通信による熱中症予防支援システムの構築

BANシステムによる評価:開発した低拘束に衣服内温湿度,皮膚温,心拍等の生体情報計測・評価が可能な無線BANシステムにより実験を行った.夏季の生理心理応答実測:夏季の生理心理反応の世代差と肌着の素材・構造の寄与を解明する目的で3種類の肌着を用い若年者,高齢者対象に人工気候室の高温多湿環境で歩行する実験を行った.その結果,素材による有意差はなかった.衣服内温湿度で世代差があり若年群で熱負荷に応じた素早い上昇と回復が見られた.夏季の高齢者の日常生活における睡眠時室内環境を評価することを目的として,温熱環境物理量および皮膚温(胸,大腿),衣内温湿度(胸),心拍を携帯可能なセンサを用い8日間測定し,その結果について分析,考察を行い高齢者の暑熱環境時の実態把握を試みた.透湿・保温性高のパーカの熱抵抗,蒸発熱抵抗・換気性能評価:市販パーカ計4種類A・Bは「防水シート裏貼付の開口無マウンテンパーカ」C「背中に開口のあるパーカ」,D「開口無パーカ」を対象に,発汗サーマルマネキンを使用し,単品の熱抵抗,蒸発熱抵抗とトレーサガス法を用いたパーカの換気性能を評価した.その結果,潜熱抵抗は開口のあるCが透湿性のあるA・Bよりも高く,開口衣服の低湿化に効果が見られた.無風・安静条件では,素材の透湿性がある着衣の換気速度が増加した.防護服着用時のWBGT補正式の検討として非透湿性防護服着用時は通常の通気性の服とは湿球の重みが小さく,乾球の重みが大きくなることを示した.路面舗装素材の熱中症発症リスクへの影響評価:人体温熱環境の形成に人体周囲の素材の影響は大きい.特に舗装など人工被覆は日中の温度上昇やその蓄熱のため熱中症発症リスクの一つである.路面温度低減策として保水性舗装や遮熱性舗装等の様々な舗装技術が提案されており,素材単体での評価に加え,空間滞在者への影響も含めた総合的な温熱環境評価を実施した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ウェアラブル無線センサシステムと環境センサシステムのデータ統合による熱中症予防支援システムの構築:生体パラメータを計測するウェアラブル無線センサシステムと環境中に配置した温熱環境計測システムや生体の温湿度センサシステムのデータを収集・蓄積・解析評価するためのシステムデザインを再検証し,熱中症予防支援システム構築に必要なセンサやサーバアルゴリズム等要素技術の改良を行った.温熱負荷環境時の温熱環境・生理応答の実測・解析:アウトドア用パーカ前部に配置した換気口が換気速度,熱水分移動性,被験者の主観へおよぼす効果を検証することを目的として前部に配置した換気口の開口条件を変えてトレーサガス法による換気計測実験と,トレッドミル歩行による温熱負荷の被験者実験を行った.また必要換気速度を算出し,実測した換気速度との比から開口効果の検証を行った.運動時の温熱生理応答を予測するモデルの構築:運動時の温熱生理応答を予測するモデルを構築し,上記温熱付加実験の実測データを用いて計算を行い,モデルの検証を行った.発汗サーマルマネキンとトレーサガス法による換気計測による熱水分同時移動系の蒸発熱抵抗評価システムの構築:発汗サーマルマネキンを用い,蒸発熱伝達性とトレーサガス法を用いた換気計測を同期して行い,両者を比較することで,着衣の蒸発熱抵抗(蒸発熱伝達率の逆数)の評価法として換気速度からの間接的評価法の妥当性を検証した.さらに透湿防水パーカ着装時の蒸発熱伝達率や換気速度へのパーカの透湿特性と換気口の開口条件の影響を検証した.足部および着靴時足部の温熱評価,および改善策の検討:日常生活における人体の温熱状態および靴内気候の変化と快適性との関係性について検証した.また望ましい温熱環境を定量的に規定する必要性から,上述の結果を踏まえて,全身および足部のいくつかの温熱状態における快適感マップを作成した熱中症予防システム構築に向け,無線センサシステム等を用いたフィールドおよび実験室実験が実施でき,運動時の温熱生理応答を予測するモデルを構築し,上記温熱付加実験の実測データを用いて計算を行い,モデルの検証ができ,さらにモデルの精度向上に向けて重要な着衣の蒸発熱伝達率のデータの計測方法に関して発汗サーマルマネキンでの計測方法の検証ができたため,おおむね順調に進展している.BANシステムと温熱環境計測システムの統合による熱中症予防支援システムの構築:生体パラメータを計測するBANシステムと環境中に配置した温熱環境計測システムのデータを収集・蓄積・解析評価するためのシステムデザインを再検証し,熱中症予防支援システム構築に必要なセンサやサーバアルゴリズム等要素技術の改良を行った.温熱負荷環境時の温熱環境・生理応答の実測・解析:屋外活動環境における若年者対象の人体温熱状態の計測を行った.特に暑熱環境における体温調節機能において重要な役割を果たす蒸発熱抵抗および熱抵抗を中心に,ウェアラブルかつ多点計測を行い,その際,人体温熱感受性も同時に把握した.一方,開発したセンサを用いて,夏季における高齢者の生活環境のデータを試行的に測定し,測定における課題を検討した.防護服着用時のWBGT補正式の検討:非透湿性の化学防護服を着装した条件でのWBGTの補正式を導いた.湿球の重みは0.45,黒球と気温の重みの和は0.67となった.

非透湿性の防護服を対象とするWBGTの補正係数は,透湿性の一般的な服を着用した場合と比べ,クロ値の変動に対して1.5倍以上変化すること,屋外では地物の温度が1°C気温より高くなると補正WBGT値をさらに0.1°C補正すべきことが分かった.発汗サーマルマネキンとトレーサガス法による換気計測による熱水分同時移動系の蒸発熱伝達性評価システムの構築:蒸発熱伝達性とトレーサガス法による換気計測を同期して行い,着衣の蒸発熱伝達率の評価法として換気速度からの間接評価法の妥当性を検証した.また,パーカ着装時の蒸発熱伝達率や換気速度へのパーカの透湿性と換気口の開口条件の影響を検証した.透湿性および換気口は立位安静で無風環境でも蒸発熱伝達率向上に有効であった.換気速度と蒸発熱伝達率には相関がみられ,着衣の蒸発熱伝達性を換気速度から間接評価できることが分かった.熱中症予防システム構築に向け,無線センサシステム等を用いたフィールドおよび実験室実験が実施でき,運動時の温熱生理応答を予測するモデルを構築し,上記温熱付加実験の実測データを用いて計算を行い,モデルの検証ができ,さらにモデルの精度向上に向けて重要な着衣の蒸発熱伝達率のデータの計測方法に関して無風・安静状態での発汗サーマルマネキンでの計測方法の検証ができたため,おおむね順調に進展している.各種作業環境下での計測と分析評価ができるBANシステムの改良:フィールド環境および人工気候室で低拘束に衣服内温湿度,深部温,皮膚温等の生体情報計測・評価実験が可能な無線BANシステムを開発し,改良した.温熱負荷環境時の温熱環境・生理応答の実測・解析:屋外活動環境で若年者対象の人体温熱状態の計測を行った.その際,人体温熱感受性も同時に把握した.また心理申告をタブレット端末にて記録するシステムを構築した.一方,夏季の高齢者の日常生活における温熱環境物理量および,人体の皮膚温,衣内温湿度,心拍を携帯可能なセンサを用いて測定し,アンケートおよび観察により,日常生活における温熱環境に関わる行動や生活時間の記録を行い,高齢の被験者の暑熱環境時の実態把握を試みた.防護服着用時のWBGT補正式の検討:サーマルマネキンを用いて計測された通常の通気性の服と非透湿性防護服の伝熱,湿気輸送特性を入力とし,前年度に提案した伝熱,湿気輸送特性の異なる着衣を対象とするWBGT補正法の妥当性を検証した.非透湿性防護服を着用した場合に日常の衣服を着用した場合と比べてWBGTの補正量は大きくなることが明らかになった.発汗サーマルマネキンとトレーサガス法換気計測による熱水分同時移動系の評価システムの構築:前年度、着衣の蒸発熱伝達率の評価法として換気速度からの間接評価法の妥当性を検証した.前年度の立位安静で無風環境での実験に加え、有風時の実験を行い、パーカ着装時の蒸発熱伝達率や換気速度へのパーカの透湿性と換気口の開口条件、風の影響を検証した.主に立位安静・無風環境では透湿性が蒸発熱伝達率向上に有効で有風時には換気口の効果の方が大きくなることが明らかとなった.トレーサ粒子を用いて換気性状の可視化を試みており,一定の簡易的な設定条件の下で実験に成功している.熱中症予防システム構築に向け,無線センサ等を用い若年者の運動時の屋外や実験室実験を実施し,運動時の温熱生理応答を予測するモデルを用いて上記温熱負荷実験の実測データを用いて計算を行いモデルの検証ができた.高齢者の暑熱環境時の実態把握への応用も試みた.
核に局在するアクチンファミリーAct3p/ARP4の機能と制御メカニズム

出芽酵母にはAct3p/ARP4の他に9種のアクチン関連タンパク質が存在するが、これらの細胞内局在性を調べる目的で、これらのアクチン関連タンパク質をGFPとの融合タンパク質として細胞内で発現し、蛍光顕微鏡で観察した。その結果、Act3p/ARP4の他に、Arps5p,6p,7p,8p,9pが核内局在性を示すことが確認された。これらのアクチン関連タンパク質の核排出シグナル(NES)をアクチンのNESと比較したところ、核に局在するメンバーのNESは保存性が低いことが示され、アクチンファミリーの細胞内局在性におけるNESの重要性が示唆された。出芽酵母のアクチン関連タンパク質であるAct3p/ARP4をGSTとの融合タンパク質として大腸菌で発現・精製し、in vitroで再構成したヌクレオソームに対する結合性をゲルシフトアッセイにより調べたところ、Act3p/ARP4がヌクレオソームに結合することが示された。また、Act3p/ARP4に対する抗体を用いてChromatin Immunoprecipitationassayを行い、his4-912δプロモーター領域に対するAct3p/ARP4のin vitroでの結合を確認した。出芽酵母の核に局在するArp6pのヒトおよびニワトリのホモログと予想されるアクチン関連タンパク質をクローニングし、それぞれhArp6,gArp6と名付けた。その一次構造を決定したところ、ショウジョウバエのヘテロクロマチンに局在することが報告されていたアクチン関連タンパク質と相同性が高いことが見い出され、これらが核内でヘテロクロマチンの形成に関与している可能性が考えられた。gArp6は胚発生の初期に特に発現が高く、胚発生の過程で重要な役割を果たしている可能性が示唆された。アクチンと40-70%程度の相同性を示すことからアクチン関連タンパク質(Actin-Releted Protein:ARP)と呼ばれる一群のタンパク質が広く真核生物に存在しており、アクチンとARPは同じ祖先分子から進化したアクチンファミリーを形成している。最近、アクチンファミリーのいくつかのグループが核内で機能することが明らかにされた。これらのアクチンファミリータンパク質は核内で複合体を形成してクロマチンと相互作用し、クロマチンリモデリング、ヒストンアセチル化、ヘテロクロマチン形成に関与することが示唆されている。研究代表者らはAct3p/ARP4を核に局在する最初のアクチンファミリータンパク質として報告し、Act3p/ARP4がヒストンと相互作用して、遺伝子発現およびクロマチン構造の構築・調節に関与することを示した[Harata et al., Mol. Biol. Cell, 10, 2595-2605(1999)]。申請者らはさらにヒトでAct3p/ARP4のホモログhArpNα、βを見出し、hArpNαが脳で特異的に発現していることを示した[Harata et al., 63, 917-923(1999)]。研究代表者らは、ATP存在下でAct3p/ARP4複合体が不安定化することを見い出した(Harata et al.,投稿準備中)。Act3p/ARP4はATP結合能、ATPase活性を有していることから、自身のATPase活性によるATP結合型からADP結合型への変換(ATP-ADP変換)により分子構造を変化させ、タンパク質複合体中でGTP結合タンパク質のような「分子スイッチ」として機能することが予想された。
複合現実感による手術シミュレーションに関する基礎研究

近年、医療事故などの理由で、医学や歯学の初学者が手術オペレーションを訓練する機会が著しく減少している。この問題を解決するため、我々はコンピュータが創り出す複合現実感の世界で、医学や歯学の手術シミュレーションが実施できるよう、筋肉や骨のモデルを構築し、その視覚や触覚のリアリティを評価した。この評価には、力センサや高速度カメラを用いた計測による評価、および歯科医師による体感評価を利用した。今年度は、従来から実施してきた"剛体同時多点衝突モデルの提案"および"レオロジー物体変形モデルの提案"についての問題を再検討し、この計画の研究の基盤を構築した。(1)メスによる弾性体の切断:パーティクル(バネ・マス・ダンパ)モデルで表現された弾性体を仮想メスで切断するための準備をした。まず、人の手が弾性体を高速に切断する動作をデジタイザで正確に獲得できるようにした。次に、レオロジー物体の切断部の動きを、複数のレーザレンジファインダーより加速度レベルまで正確に計測できるようにした。(2)多指によるレオロジー物体の操作:同じパーティクル(バネ・マス・ダンパ)モデルでレオロジー物体の多指操作が取り扱えるかどうか検討する。これには、多種多様な指とレオロジー物体の衝突を再現性よく取り扱えるモデルが必要となる。このため、ロボットアームや作業台を利用して、多くの箇所を同時に押し込める実験装置を組み上げた。また、力覚センサで力波形、レーザレンジファインダーで定点を観測し、それら複数点の加速度を正確に計測できるようにした。また、2台の高速度カメラでステレオビジョンシステムを組み上げ、物体表面の複数ランドマークを正確に計測する準備を整えた。今年は初年度なので、実験システムを組み立てながら、センシングデータの精度を評価することに専念した。また、次年度からの研究が円滑に行えるよう、センシングデータとパラメータ同定が繋がるように仮想レオロジー物体のプログラムを改善したり、解像度を高めるにつれて精度の向上が見込めるよう、仮想レオロジー物体の理論(モデル)を改良したりもした。本年度は、人工の生体組織・臓器を触診したりする仮想手術システムを実際に構築するため、仮想レオロジー物体を指で操作するとき、触覚(力)と視覚(形状)のリアリティの再現性を検討した。また、その計算のさらなる高速化を図った。このシミュレータでは、仮想の力・形状と現実の力・形状の一致が強く求められる、このとき、高速性と高精度という本来トレードオフ関係にある性質の両立が求められる。例えば、医師がバーチャル肝臓を指で触診したりするとき、実際の臓器から受けるのと類似した力や形状が提示されないと、そのシミュレータで訓練した技能は活きない。一方、人間の内臓はすべて、"押したあと離しても元の位置まで戻らず残留変異が残る"レオロジー物体である。これには"剛体"や"弾性体"における有限要素モデルのような成熟した物理モデルがない。もちろん、有限要素法のような多大な計算量を要するモデルでは、数十ms以下のリアルタイム性も期待できない。このような背景から、我々はまず、十分な高速性が期待できるパーティクル(バネ・マス・ダンパ)モデルを採用した。次に、実際の力や形状の時系列と合致するよう、その物理パラメータ(離散質点の数やその配置、隣接質点間の力やモーメントを計算するのに用いられるバネ係数やダンパ係数など)をキャリブレーションした。このとき、パラメータ同定する押し方と同定が終わったモデルを評価する押し方を変えて、押し方を問わず力や形状の正確な再現ができることを、多数の実験とシミュレーションの比較結果より確かめた。また、パーティクル(バネ・マス・ダンパ)モデルをオクトツリーという位置に関する階層モデルで表現し、バネ・マス・ダンパの個数を激減させ、力伝搬や形状変化の計算を数十ms以下にした。これより、実際の感覚とおなじものを精度よく体感できる道筋を得た。今年度は、歯科医師の手技を訓練するバーチャルリアリティステムを構築した。ここでは、まず、実際と同じように医師が歯の治療ができるヒューマンインタフェース機能を実現した。一般に、患者はベッドに寝かされており、医師はその上から患部を見下ろして手術する。しかし、これまでの人工現実感や複合現実感の研究では、医師が目の前のモニタに映し出された患部を手術することが多い。この問題を解決するため、我々は偏光ミラーを導入し、操作者の下に患部を映し出すようにした。次に、医師の頭や体の動きに連動して患部も動くよう、視覚や触覚の座標系をリアルタイムに変化させ、実際に手術を実施しているようなリアリティを獲得した。また、歯や(タービンの先についている)バーを(ボクセル群や点群のような)デジタル情報で表現し、それらの衝突チェックが高速にできるようにした。また、歯を構成する"エナメル質"、"象牙質"、"歯髄"、および"う蝕(虫歯)"の部分を独立に製作し、それらの硬さを自由に調整して削れるようにした。また、そのときの視覚と触覚のリアリティを維持するため、マーチングキューブ法を修正したアルゴリズムや歯科医師の感覚による調整をしたりした。

これらより、実際に臨床の教授がさわっても十分リアリティのある歯切削が実現できるようになった。最後に、この研究では、CTスキャナ装置で計測された実際のデータで歯やバーのモデルを構築している。この意味でも、十分リアリティが高い人工現実感や複合現実感の手術システムが作成できたものと考えている。
新技術・ノイズ拡散抑制法を用いた"SQUID代替"磁気光学・磁界センサの開発

本研究の目的は、雑音を広い帯域に周波数拡散することによって低減させる「ノイズ拡散抑制法」と「磁気光学ファラデー効果」を用いた超高感度磁界センサを開発し、SQUIDを代替できる超高感度な磁界計測および心磁計測に活用できることを検証することにある。本年度は、昨年作製したBi置換ガーネット膜と波長850nmのLEDを用いた磁界検出装置を用いて、光源強度を擬似ランダムM系列符号で変調し、フォトダイオードで得られた出力信号をM系列符号との相関を取って復調することによってノイズの抑制効果を検証する実験を行った。その結果、理論的に予測されるとおり、ノイズは拡散符号の帯域幅と信号帯域幅の比の平方根に比例して減衰することが分かった。しかし、ガーネット膜を振幅10G程度、周波数5kHz程度の交流磁界で常にシェイキングしないと、出力が不安定になることが分かった。これは、ガーネット膜の磁壁のピン止め効果の影響であると考えられる。これを解決するには、ガーネット膜の特性を向上させる必要があり、本研究期間内に達成することは無理であることが分かった。そこで、当初の研究計画には含まれていなかったが、MRセンサを用いて、駆動電流をM系列符号で変調してノイズ拡散抑制効果を測定した。その結果、ガーネット膜を用いた場合と同じ抑制効果が得られ、しかもガーネット膜で観測された不安定性のような問題も生じないことが分かった。磁界測定感度として、周波数帯域f_m=100Hzで分解能ΔB=5pT(500fT/Hz^<1/2>)が得られることが明らかとなった。これより、高温超伝導SQUIDを代替し得る値であり、寒剤なしの心磁計測装置を開発できる可能性が示された。本研究の目的は、雑音を広い帯域に周波数拡散することによって低減させる「ノイズ拡散抑制法」と「磁気光学ファラデー効果」を用いた超高感度磁界センサを開発し、SQUIDを代替できる超高感度な磁界計測および心磁計測に活用できることを検証することである。そこで、今年度は以下の内容を実施検討した。厚さ20μmのBi置換ガーネットをと偏光子・検光子ペアーの間に置き、波長850nmのLEDを用いて磁界検出部および原理検証用のディジタル同期検波回路を試作した。この磁気センサと参照用のガウスメータを用いて、磁気計測実験を行った。その結果、本研究で提案するBi置換鉄ガーネット膜を用いた磁気センサとして、光源強度を変調して同期検波を行うことで理論的予測とうり十分な磁界感度があることが示された。しかし、目標感度には、到達していないため、今後、光源の選択(波長)やBi置換鉄ガーネット膜の改良、同期検波回路の改良を行う。さらにファラデー回転角を変調する偏光面変調法と高原強度をM系列符号で変調するノイズ拡散抑制法と組み合わせることによって50fT√<Hz>の磁界検出感度の達成を目指す。なお、これまでの実験でSQUIDを代替し得るセンサを開発できる見通しが得られたので、日本学術振興会の平成21年度先端計測技術・機器開発事業・要素技術プログラムに公募申請することにした。
マウス内耳発生における神経突起反発因子発現の解析

神経回路は標的組織や環境組織に発現する誘引分子と反発分子によって形成される。本研究では一次前庭・聴覚路の形成メカニズムを明らかにするため神経反発分子であるコラプシン/セマフォリン分子に注目した。宮崎らが同定したセマフォリンHの発現を調べたところ胎生早期から耳胞に局在し強く発現していたのでマウス内耳におけるmRNA分布を検討した。胎生10日では将来の内リンパ器と前庭器原基が形成される耳胞の背側部にセマフォリンHのmRNAが発現していたが将来鍋牛官原基が形成される腹側部には発現していなかった。胎生11日では形成され始めた内リンパ嚢と内リンパ管および耳胞背側部にmRNA発現が観察されたが,耳胞腹側部では発現が見られなかった。胎生14日から三半規管や鍋牛官が分化し出生直後で平衡覚・聴覚器の形成はほぼ完成する。セマフォリンHのmRNAは平衡覚器である半器官に強く発現するが感覚細胞の存在する膨大部では弱い発現であった。平衡覚器の中でも卵形嚢や球形嚢では発現が弱く,鍋牛官には発現は見られなかった。以上の結果から1)セマフォリンHが内リンパ液を再吸収することなどにより調節している内リンパ嚢や内リンパ管壁に発現することから内リンパ液の成分調整に関与している可能性が考えられた。また,2)平衡覚器のうち,感覚細胞の存在しない半規管上皮に局在することとセマフォリンHが神経反発分子であることから前庭神経節から感覚上皮に特異的に分布する機構に関与している可能性が考えられた。前庭神経節とラセン神経節は末梢性には内耳の感覚細胞に特異的に神経突起を伸長後シナプスを形成し、中枢性には脳の特異的な核に神経突起を伸長しシナプス形成することにより一次聴覚伝導路を形成するがその分子メカニズムはほとんど不明である。コラプシンは鶏の知覚神経節の成長円錐を退縮させる脳内分子として1993年に単離されたが、その後の研究から無脊椎動物および脊椎動物に広く保存され、いくつかのファミリー分子が存在し、複雑な神経回路形成に軸索反発分子として重要な役割を有すると考えられている。私達は胎生早期のマウスの耳胞に強く発現するコラプシンのファミリー分子M-SemaKを同定したので、M-SemaKが聴覚神経回路形成に果たす役割を明らかにするために、M-SemaKの発現パターンを検討した。様々なステージのマウス胎児の耳胞ならびに発達過程における平衡・聴覚器の標本を作製し、in situ hybridization組織化学を行なった。胎生10日マウス耳胞の一部にM-SemaKのmRNAが発現し、胎生11・12日では耳胞から形成され始めた内リンパ嚢と卵形嚢に発現が見られたが、球形嚢では発現が見られなかった。胎生14日から三半規管や蝸牛官が分化し出生直後では平衡覚・聴覚器の形成はほほ完成するが、前庭神経節に中等度の発現が、蝸牛神経節には強い発現が見られた。また、半規管上皮、卵形嚢などの平衡覚器上皮に発現したが、蝸牛官上皮には発現がみられなかった。さらに半規管上皮や卵形嚢上皮の内では膨大部以外の上皮に発現が見られた。前庭神経節からの神経突起は前庭器官の膨大部に伸長後、前庭器官上皮に存在する感覚細胞と特異的にシナプスを形成することから、M-semaKが前庭神経節からの神経突起伸長に抑制的に作用する可能性が示唆された。今後さらにM-semaKが前庭神経節の成長円錐に作用を示すかどうか検討を加える予定である。
学習者コーパスに基づいたCEFR準拠評価ルーブリックとCan-Doリストの開発

本研究では、ライティング及びスピーキング学習者コーパスを構築し、学習者の実際のパフォーマンスの基準特性に基づいたヨーロッパ言語共通参照枠(CEFR)に準拠した産出能力評価のためのルーブリックを開発することを目的とする。また、学習者コーパスデータに基づいて、学習者が目標とするCEFRレベルに到達する過程を段階的な能力記述文で示したCan-Doリストを記述的に開発し、それと連動させて自律学習支援のために学習者コーパスをポートフォリオ的に利用することも目的とする。最終年度の今年度はこれまでのデータを再度分析して、チェックリストやルーブリックとCEFRレベルとの関連づけを見直すとともに、新カリキュラムで21世紀型スキルに対応して作成されたスピーキング評価ルーブリックの評価データ(231名)を収集し、CEFRレベルとの関連を分析した。データでは中間評価[survey]と期末評価[presentation]のタスクタイプごとの分析も行った。本科研による学習者コーパス構築で、今後に予定されている改組に向けて、CEFRに準拠したカリキュラム改善・開発のための基盤を得ることができた。さらに最終年度にあたり、さらなる継続的なコーパス収集及びポートフォリオ評価促進のためのポータルシステム開発を行う予定であったが、学内環境が整わなかったことから、開発は見送りとなった。学内の予算等を確保しながら、本研究の知見を活かして、今後のカリキュラム開発において、ポートフォリオシステムの構築を計画していく予定である。初年度の今年度には、ライティング及びスピーキング学習者コーパス分析から得られた知見について、言語テスト学会研究例会にて発表を行った。また、ライティング及びスキーキング学習者コーパス構築のための作文及び音声データを収集し、また学習者自己評価データについてもパイロット的に収集した。また、作文及び音声データの外部評価者によるCEFRレベルの判定も行った。今年度のデータ収集においては、春学期と秋学期で同一学習者のデータの収集が困難であり、体系的な収集まではできなかった。また、作文データに関して、中間テストと期末テストの同一個人の比較データを取ることもできなかった。2年目の今年度はこれまでに収集したライティング及びスピーキング学習者コーパスデータを整理し(中間プロセスライティング:377名、期末テストライティング:313名、期末スピーキングインタビュー:431名)、CEFRのレベル基準特性の注釈付きのパフォーマンスベンチマーク作成のための各レベル(A1/A1+/A2/A2+/B1)の代表的なサンプルの選定を行った。また、昨年度に試験的に収集を行った、学期末の到達目標達成確認のためのCan-Doリスト自己評価データを、今年度はマークシートを用いて全必修英語クラスで網羅的に収集し、CEFRベースの到達目標と統一ルーブリックに基づいたライティングやスピーキング評価データとともに分析を行った。これにより自己評価と実際のパフォーマンスデータに基づいた評価を連動させ、コーパスデータとの3者間の関係を探る基盤とする。同一学習者の経年的データ収集が実施上困難であることから、統一ルーブリック評価とCEFRレベル評価の関係をコーパスデータに基づく証拠とともに分析し、別途、統一ルーブリック評価とCan-Doリスト自己評価の関連の分析を大規模調査により進めた。3年目の今年度は昨年度末に全必修英語クラスを対象として収集したCan-Doリスト形式による到達目標自己評価データ(リーディング&ライティング1及び2:742名/820名、リスニング&スピーキング1及び2:785名/666名)と統一ルーブリックによるライティング及びスピーキング評価データの関連をより詳細に分析をし、1年目及び2年目に収集したライティング及びスピーキング学習者コーパス評価データをもとに想定されるCEFRレベルとの関連づけを行った。また、学習者コーパスにおける評価エビデンスの分析のため、国内におけるCEFR-Jプロジェクトにおけるコーパス分析手法などを参照し、さらなる研究・分析手法の調査を行い、CEFRレベルと対応した新たな語彙分析や文法項目分析などについて方向性を得ることができた。しかしながら、当初想定していた研究成果まで至らなかったことから研究期間の延長を行った。