hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
妊娠糖尿病妊婦の糖尿病療養行動を支える看護支援プログラム構築

妊娠糖尿病妊婦は、正常耐糖能妊婦に比べ、夫や医師、看護師などの専門職者からの高いサポートを受けるが、自分自身および児の健康に対する不安が有意に強いことが明らかになった。特に、周産期合併症の出現と、自分自身および生まれた児が将来糖尿病を発症することに対する不安が強いこと、食事療法の中でも特に必要なカロリーや糖質を摂取しながら、高血糖にならない糖質量を見極める事に難しさを感じている事が明らかになった。本研究により、妊娠糖尿病妊婦に対して、具体的な食事療法の提示と実施への支援、および合併症に対する正しい知識提供の必要性が示唆された。本研究は、妊娠糖尿病妊婦の療養行動とその関連要因を検証し、妊娠糖尿病妊婦の療養行動を支える看護支援プログラムを構築することを目的としている。平成28年度は、新診断基準にて妊娠糖尿病と診断され、診断後1か月以内の妊婦93人、および正常な経過をたどる妊婦280人に調査を依頼、同意が得られ、回答に不備のなかった妊娠糖尿病妊婦76人、正常妊婦280人のデータを解析した。妊娠糖尿病妊婦76人のHbA1cは平均5.3(SD=0.3)%、総エネルギー摂取量は1,367kcal(SD=425)、エネルギーに占める炭水化物摂取比率は52.2(SD=6.1)%、脂質摂取比率は30.5(SD=5.4)%であった。このことから、妊娠糖尿病妊婦の血糖コントロールは良好であるが、エネルギー摂取量が少ないこと、特に炭水化物の摂取比率が低く相対的に脂質摂取比率が増加しており、栄養バランスが偏っている可能性が示唆された。次に妊娠糖尿病妊婦の精神面に関して検討を行った。その結果、妊娠糖尿病妊婦において[子どもを健康に育てることができる]得点は、正常な経過をたどる妊婦よりも有意に低い(p<.01)ことが示された。また、重回帰分析の結果、[子どもを健康に育てることができる]の関連要因として、年齢と経産歴が示され、[母親になる自信がある]の関連要因として、胎児愛着と状態不安、両親のサポート、友人のサポートが示された。以上の結果から妊娠糖尿病妊婦に対して、血糖コントロールを保ちつつバランスのとれた栄養摂取への支援が必要であることや、胎児の健康の認識に対する支援が必要であること、妊婦の両親や友人などの理解と協力が得られるように支援をする重要性が示唆された。対象者数がサンプルサイズを満たしていないため本研究では妊娠糖尿病妊婦の療養行動をその関連要因を検証し、妊娠糖尿病妊婦の糖尿病療養行動を支える看護支援プログラムを構築することを目的とし、平成29年度は糖尿病療養行動と関連する要因の検証を行うために、Mix Methods Researchを用いて、妊娠糖尿病妊婦約120名及び正常な経過を辿る妊婦約22名を対象に量的・質的調査を実施した。その結果、妊娠糖尿病妊婦は、SMBGと食事療法を中心とした療養行動を実施しており、正常な経過を辿る妊婦と比較して、ソーシャルサポートが有意に高く(p<.05)、夫や医師、看護師などの専門職者のサポートを受けながら療養行動をとるが、正常妊婦と比較して自分自身および児の健康に対する不安が有意に強い(p<.05)ことが明らかになった。次に、療養行動の関連要因について質的に調査し、内容分析にて分析した結果、特に周産期合併症の出現と、自分自身および生まれた児が将来糖尿病を発症することに対する不安が強いこと、食事療法の中でも特に必要なカロリーや糖質を摂取しながら、高血糖にならない糖質量を見極める事に難しさを感じている事が明らかになった。これらの研究結果から、妊娠糖尿病妊婦の療養行動の中でも、特に妊婦および胎児に必要十分な栄養を摂取しながら、かつ高血糖にならない食事療法の実践への看護支援と、周産期合併症や将来的な糖尿病発症への不安への支援が必要であることが明らかになり、これらの成果から、妊娠糖尿病妊婦の糖尿病療養行動を支える看護支援プログラム案を作成した。今年度も引き続き妊娠糖尿病妊婦の療養行動とその関連要因を検証するために、サンプルサイズを増やし解析を行う。関連要因を検証後、妊娠糖尿病妊婦の療養行動を支える看護支援プログラムを構築する29年度が最終年度であるため、記入しない。母性看護学助産学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ヘテロサイクリックアミンを中心とする加熱分解物質による発がんの基礎的研究

加熱調理食品、アミノ酸加熱分解物、蛋白質加熱分解物に見出されたヘテロサイクリックアミンの構造を持つ変異原・発がん物質を中心として研究を行った。主たる研究成果は以下の通りである。1.加熱食品中に存在する変異原性ヘテロサイクリックアミンを選択的に濃縮する方法を確立したが、この方法を用いてアルブミン加熱分解物より変異原物質を分離し、この方法の有用性を証明した。2.アミノ酸、クレアチニン、糖からMeIQx及び4.8-DiMeIQxが生成されることを明らかにした。3.新しい誘導体、8-ヒドロキシグアニンが活性酸素により細胞レベルでも生成されることが証明された。4.N-OH-Glu-P-1をアセチルCoA依存性に活性化する酵素を単一の蛋白質にまで精製し、分子量が33,000であることを明らかにした。5、MeIQとMeIQxのマウスに対する発がん性を長期経口投与により明らかにした。MeIQの標的臓器は行胃と肝、MeIQxは肝であった。7、Trp-P-1,Trp-P-2,IQ,AαC,Glu-P-2の5種を夫々単独で発がん実験を行った際の5分の1の量あて飼料に混ぜ経口連続投与を行った。肝、皮膚、直腸、小腸、外耳道、陰核腺に悪性腫瘍が発生し、発がんの頻度は5倍の量のIQ単独投与と同程度でほぼ同様の臓器特異性が認められた。複数のヘテロサイクリックアミンが発がんに複合的効果を示すことが示唆された。8.健康人が通常加熱調理した牛肉を摂取した際、尿中に変異原性を有するMeIQxの代謝物と考えられる変異原が速やかに排泄されることを明らかにした。
3次元境界要素法による小型アンテナの全周パターンの推定及びその応用についての研究

小型アンテナの全周放射パターンを統一的に計算出来る有力な数値手法一つとして、円柱面パラボラアンテナの遠方界パターン計算(E-Polarization)については、既に良好な結果が得られているが、これを3次元問題に拡張するには、未だ解決すべき問題が多いせいか、電磁波(ベクトル場)に関しての報告はあまり見られていない。未解決の問題の一つとして掲げられるものの中に、ベクトル場に対する境界条件のとり方があると思われるが、現在満足の得られる結果を得ていない。3次元問題に対するアプローチの一つとして、2次元問題でのE-fieldとH-fieldの組合わせによる近似的解法についても検討を行った。既に得られているE-fieldのデータに対し、対応するH-fieldの実測データを振幅、位相パターンの両方について正確に得る必要から、そのための実測装置の試作をも行い、データを得ている。また、3次元レベルへ移行するための2次元レベル問題において、アンテナの近傍領域におけるBEMの有用性の検証も必要であるとの判断から、E-fieldに対する近傍電磁界を測定し、その比較から良い一致の得られる事を確認した。現在、試作した振幅、位相測定装置により、小型ホーンアンテナパターン及び2次元平行平板アンテナのH-fieldのデータを追加的に実測する一方で、東北大のスーパーコンにより、シュミレーションを行っている段階であるが、完成までには今少し時間を要し、継続的に研究を行う事が不可欠と思われる。本年度内に得られた成果は、3次元問題への解決に向けて若干の展望を開いたものと考え、小型ホーンアンテナを当分の間、その研究の対象とし、研究を継続したいと考えるものである。
人工バイオ微小環境を利用した癌細胞転移能の動的評価系の開発

上皮性細胞接着分子(EpCAM)は細胞表面に局在する糖タンパク質で、循環癌細胞(CTC)のマーカータンパク質として利用されており、EpCAM抗体を用いたCTC分離デバイスの開発が報告されている。この抗体を人工ペプチドに置き換えることで、捕捉したCTCの機能解析が容易になると考えた。本研究では、遺伝子工学的手法を用いて、EpCAMに結合能を有するEp114ペプチドを取得した。Ep114のKd値は1.6nMで、EpCAMに対して強い結合能を持つことが分かった。また、Ep114がEpCAM高発現細胞に結合することも確認された。以上より、EpCAMに対して強い結合能をもつペプチドの取得に成功した。上皮性細胞接着分子(EpCAM)は細胞表面に局在する糖タンパク質で、循環癌細胞(CTC)のマーカータンパク質として利用されており、最近の研究では、EpCAM抗体を用いたCTC分離デバイスの開発が報告されている。本研究では、抗体をマーカータンパク質に結合する人工ペプチドに置き換えることで、捕捉したCTCを生体内に近いインタクトな状態で回収し、その機能解析が可能になると考えた。本年度は、昨年度ファージディスプレイを用いて取得したEpCAM結合ペプチドEp114の機能解析(in vitro)を行った。蛍光分析システムを用いてEpCAMタンパクとEp114の相互作用解析を行ったところ、Ep114とEpCAMタンパクとの結合が確認できた。細胞培養実験においても、EpCAM発現細胞に対し、蛍光ラベルを行ったEp114ペプチドが結合する像が観察された。また、Ep114のアラニンスキャンを行い、結合に有効なアミノ酸残基の同定も行った。しかしながら、Ep114ペプチドは12残基中システインを2つ含む配列をなし、扱いづらいことも分かってきた。そこで、より利用しやすいペプチドを取得するため、Ep114におけるシステイン以外のアミノ酸を保存した12残基のランダムペプチド提示ファージライブラリーを新たに作製した。作製したライブラリーとEpCAMタンパクを用いてバイオパニングを行い、得られたファージをクローン化してDNA配列解析を行うことでランダム領域に提示されたアミノ酸配列を同定した。この新たにクローン化したファージをEp114と比較したところ、EpCAMタンパクへの結合能が弱く、EpCAM結合ペプチドとして利用することは困難であることが分かった。そこで今後は、Ep114に焦点を当て、デバイス上へのコート法の検討やセンサーとしての評価を行っていきたい。本年度は、昨年度までにファージディスプレイを用いて取得したEpCAM結合ペプチドEp114の機能解析(in vitro)を行った。ファージに提示されたEp114は、これまでに取得されたEpCAM結合ペプチドのEp301やEp133と比較し、約15倍の結合能力があった。蛍光標識合成Ep114ペプチドと精製EpCAMを用い、蛍光偏光解消法でKdを測定したところ、Kdの値は0.5-2.5nMで、Ep114ペプチドはEpCAMに対して強い結合能を持つことが分かった。また、Ep301やEp133では、2つのCys間のS-S結合を酸化処理により積極的に形成しなければ十分な結合力が得られなかったが、Ep114はすぐに酸化されるため、積極的に-S-S-結合を形成させる必要がないことも分かった。FITCラベルしたEp114を用いて、EpCAM高発現細胞への結合を調べたところ、Ep114の細胞への結合が確認され、Ep114ペプチドのCysをSerに変えた変異体では細胞への結合が認められなかったことから、得られた配列がEpCAM発現細胞への結合に有効であることが示唆された。また、Ep114のアラニンスキャニングを行い、結合に有効なアミノ酸残基の同定も行った。以上の結果より、EpCAMに対して強い結合能をもつEp114ペプチドの取得に成功した。

本研究では、抗体をマーカータンパク質に結合する人工ペプチドに置き換えることで、捕捉した細胞を生体内に近いインタクトな状態で回収し、その機能解析が可能になると考えた。まず始めに、がん研究所の柏木らにより取得されたEpCAM結合ペプチドEp301の結合能の評価を行った。EpCAMタンパク質への結合能の評価を1分子蛍光分析システムを用いて行った結果、Ep301とEpCAMタンパクとの結合は認められなかった。また、EpCAM発現細胞株であるMCF-7やEpCAMトランスフェクト細胞へのEp301の結合評価においては、コントロールのペプチド非提示ファージと比較し、差はわずかにしか認められなかった。そこで次に、より強い結合能をもつペプチドを取得するため、Ep301におけるAlaスキャニングで相互作用に重要とされた4つのアミノ酸を保存した12残基のランダムペプチド提示ファージライブラリーを新たに作製した。作製したライブラリーにEpCAMタンパク質を結合させ、結合の弱いファージは洗い流し、結合能の強いファージを濃縮した。この一連の操作を5回繰り返し(バイオパニング)、得られたファージをクローン化してDNA配列解析を行うことでランダム領域に提示されたアミノ酸配列を同定した。その結果、新たにクローン化した#114ファージはEp301と比較し、EpCAMタンパク質に15倍の結合能をもつことが分かった。医歯薬学昨年度取得したEp114が扱いづらく、それを改善するため新たにファージライブラリーを作製し、結合ペプチドを取得するという行程が入ってしまい、遅れが生じてしまった。また新たにファージライブラリーを作製するも、期待通りの結合ペプチドの取得が出来なかったため。用いる予定であったEp301の結合能が低く、新たにファージライブラリーを作製し、結合ペプチドを取得するという行程が入ってしまったため、遅れが生じてしまった。またファージライブラリーの作製も、実験計画よりも日数がかかってしまった。取得したEpCAM結合ペプチドのEp114のより詳細な機能解析をin vitro、in vivoの両方を通じて行っていく。また、Ep114を用いたCTC捕捉システムの確立のため、デバイス上へのコート法の検討や、センサーとしての評価も行っていく予定である。平成23年度に取得した#114の結合能ならびに特異性の評価を行う。また、#114取得の際、他のクローンにも共通してみられるアミノ酸残基が9個認められたため、それら9個を保存したサブライブラリーを作製し、より結合能の強いペプチド取得にも取り組んでいく。EpCAMタンパク質との結合に関しては、1分子蛍光分析システムやSPRを用いて定量的に評価を行っていく。また、EpCAM発現細胞株やEpCAMノックダウン細胞、EpCAMトランスフェクト細胞を用いて、EpCAM結合ペプチドのEpCAM発現細胞への結合能の評価を行っていく。結合が評価されたペプチドに関してはデバイス上にコートし、センサーとしての評価も行っていく予定である。試薬や器具、その他の消耗品が使用の中心となる。また、ペプチド合成に関しては、外部委託を基本とするが、DNA合成と異なり、比較的高価であることを申し述べておきたい。
デジタル式炭酸ガス・水蒸気変動計の試作

1.デジタル式炭酸ガス・水蒸気変動計の野外テストの結果;試作機の野外テストの結果を解析すると、炭酸ガス計の信号に日射が影響していることがわかった。赤外線を分光している干渉フィルターがディスクから少し盛りあがっており、その部分から日射が混入していたので手直しを行う。2.炭酸ガス・水蒸気変動計の較正結果炭酸ガス計としての性能水蒸気計としての性能測定スパン(cm) 20 20測定回数(Hz) 30 30感度15.1ppm/V 0.92g/【m^3】/V雑音0.3 ppm(rms) 0.01g/【m^3】(rms)ドリフト0.16ppm/時0.01g/【m^3】/時3.デジタル炭酸ガス・水蒸気変動計の野外観測への応用:試作機を小麦群落,海面,裸地面上での観測に応用した。昭和61年7月の小麦群落上での観測はカナダのウィニベグ市で行った。この観測では群落上での炭酸ガス交換量を確定することとカナダと米国で開発されている炭酸ガス変動計と本試作機との性能を比較することが主要な目的であった。群落上の炭酸ガスは日中下向きに輸送されており、その最大値は約1.3mg【m^(-2)】【S^(-1)】であった。この値は、発育段階が同じである日本の小麦群落上での炭酸ガス輸送量とよく似た値である。カナダの測定値は上の値より約20%小さく、米国の測定値は約20%大きかった。現在、スペクトル解析によって上記の相異の原因を検討中である。昭和61年10月に新潟県の日本海海面上で、昭和62年1月に裸地面上で炭酸ガス輸送量を測定した。炭酸ガスは、秋季の油面上では0.05mg【m^(-1)】【s^(-1)】程度鉛直下向きに、冬季の裸地面上では同じ程度だけ鉛直上向きに輸送されていることが判明した。大気中の炭酸ガス濃度と水蒸気濃度を同時に測定する小形・軽量なデジタル式炭酸ガス・水蒸気変動計を試作した。試作時の留意点は次の通りである。1.ニクロム光源、シリコニット光源等に比べて面光源としてより優れた特性を示したので、赤外光源としてセラミックヒーターを採用した。2.チョッパー上に炭酸ガス(4.3μm),水蒸気(2.6μm)と参照(2.3μmと3.9μm)用の赤外干渉フィルタを固定し、直流モーターで30Hzの割合で回転させた。このことにより、事実上、複光束の測定方式となっているが光学系を単純化することができた。また。2波長の参照信号を使用したので測定器のドリフトを小さく押えることができた。3.赤外線検出器には高感度の電子冷却型PbSe素子を使用した。4.電気系にデジタル回路を採用し、対雑音性能を高めた。5.デジタル演算は高速演算素子(Am9511)を使用し、マイクロプロセッサ(Z-80)で演算処理を制御した。試作器の炭酸ガス変動計としての性能は次の通りである。1.測定スパン20cm2.測定回数30回/秒4.雑音1ppm以内

5.ドリフト1ppm/時なお、試作器の水蒸気変動計としての性能は大型の恒温恒湿装置がないため、野外に試作器と熱電対乾湿計を並置して両者の低周波成分の比較によって調べることにした。現在、データの解析中である。試作器の実験室および野外テストの結果については昭和61年度の日本気象学会において報告する予定である。
化学反応場の異方性と非平衡の導入による時空間発展現象

本研究では、異方性と非平衡条件を導入した化学反応場において、膜・界面を介した時空間発展現象の様相発現の解明と制御を行うことを目的とした。具体的には、非平衡下にある非線形素子を空間的に結合させた反応場について、反応場の境界の形状、配列の仕方、結合強度、及び化学刺激に依存してミクロからマクロレベルに時空間発展する実験系を作製するとともに多様な様相変化を制御した。そして、物理化学パラメータを含む、反応-拡散-輸送が結合された自律系の理論モデルを構築した。(1)駆動力源となる膜内外の非平衡度と非線形素子の興奮現象の関係の解明自律系の非線形素子として、マイクロからミリメーターレベルの液/液界面又は固/液界面について、膜内外の非平衡度(実際には濃度差)を駆動力とする膜の興奮性について、反応次数や反応の起こりやすさと関係させて議論した。具体的には、リン脂質膜又は界面活性剤膜を含む界面の2相間に、非平衡条件として物質の濃度差をつけて、興奮や振動性を持つ非線形素子を形成した。動的表面圧-表面積の測定、駆動力となる物質の膜間の透過性、及び膜の変形度等の測定により、膜の非線形性を調べる。ここで、表面圧-表面積の関係が二次元ファンデルワールスの状態方程式のようなn字型の非線形性を持つ場合に興奮性を持つ。そして、化学構造とダイナミクスに依存した、化学刺激とその濃度又は濃度差に依存した興奮性膜の特徴的な変化を調べ、非線形素子の特性を定性的に解明した。(2)興奮性膜の安定性、分岐、又は履歴に関する相図の作成膜の安定性と不安定性を調べ、膜の興奮性や振動状態を理解するために、実験の制御パラメータである、膜圧や温度を動的に変化させ、膜の複数の安定性とそれらの間に存在する不安定性とポテンシャルの特徴、そして現象の緩和過程の実験を行った。また、これらの複数の安定性に関する分岐点と、同じパラメータであっても初期条件に依存して様相が異なる履歴のパラメータ領域について相図を作成し、制御可能なパラメータを決定した。また、膜に対する化学刺激又は物理刺激に対する、相図の変化についても定量的に解明し、実験系の多様性を検討した。同様に、可視化粒子を用いて流れ-駆動力-運動との関係を明らかにした。また混ざり合わない界面における物質の透過の不連続性に関する評価も行った。(1)ネットワーク化された非線形素子が示す時空間発展現象に関する相図の作成分布密度や幾何学的な形状(又は異方性)を指標として、平成20年度の研究で得られた非線形素子を反応場上に配列し結合した。これによりマイクロレベルの非線形素子が反応場格子上の表面状態や形状に適応した挙動が観測され、センチメートルレベルまで時空間発展する様相パターンの相図を作製した。特に結合振動子間の同調パターンや、局所的な化学刺激に対する走化性、様相変化のスイッチング現象、反応場の形状や異方性と様相モードとの関係、及び電場又は光照射制御に注目して実験系を改良した。(2)時空間発展現象の微視的レベルでの反応追跡と物理化学的考察反応場中の各ポイントの反応液を抽出し、膜の構造的評価と吸光光度計による拡散・反応・物質輸送を追跡した。また熱力学的な考察のためにサーモグラフィーによる空間的な温度測定や、原子間力顕微鏡(現有機器)等によるフォースカーブや粘弾性の測定により、微小領域の表面状態を評価し、個々の非線形素子とこれらの素子の結合による協同反応を物理化学的に解明した。(1)非線形性を持つ自律運動素子の複数の結合による集団挙動これまで2つの自律運動素子の結合による、位相差一定モードと振動モードのモード変化について実験的な制御と数値計算による再現を行ったが、数十個のレベルで結合したところ、疎密波の伝播やクラスターモードの存在を見い出した。従来の数理モデルを改良したところ、渋滞の数理モデルに書き換えることができることがわかった。つまり本実験は交通渋滞だけでなく、生物の集団挙動を理解する上で、適切なモデル実験系になることが示唆された。(2)酸化還元反応と結合した自律運動素子の時空間発展現象これまで中和反応や錯体形成反応と結合した自律運動系について報告したが、本研究では酸化還元系としてベンゾキノンを用いたモードスイッチングを見い出し、還元剤の強さに依存した運動の様相の変化と反応機構の分光学的な追跡結果を報告した。ベンゾキノン系の発見により、光化学反応、電気化学反応系、及び生化学反応系へと発展することが期待できる。(3)光化学振動反応の空間結合による位相波の伝播挙動初期位相差を光制御することが可能である光ベローゾブ・ジャボチンスキー反応を用いて、結合振動子系として空間結合による時空間発展現象の実験と理論の研究を行ったところ、「場の同時振動」と、「結合点での位相波の伝播」の2つの様相が生じることを見い出し、新たなギャップの性質を見い出した。
ラマン散乱分光を用いた網膜代謝画像解析

本年度は実験計画の項目III、アフリカツメガエルの網膜をラマン散乱分光を用いて撮影し画像を解析する研究に着手した。しかしながら網膜組織は複雑なためその前段階として組織構造が網膜組織に比べて簡素な筋肉組織についてラマン散乱分光を用いて画像を測定し、解析を行い、ラマン散乱分光の測定条件および解析条件を検討した。筋肉組織は、外眼筋を用いた。外眼筋をラマン散乱分光を用いて測定し画像を得た。次にその画像を解析し、チトクロームC、脂質のピークの変化を解析した結果、筋肉細胞、赤血球、脂肪細胞を描出することができた。今回のようにラマン散乱分光を用いて筋肉組織を撮影した報告はなく、我々の成果が初めてである。また外眼筋組織を撮影し、組織内の細胞を描出することができたことで、今後さらに研究を発展させ筋肉組織内の各細胞をより詳細に描出することが可能になれば、慢性進行性外眼筋麻痺のような外眼筋の筋細胞のミトコンドリア機能の異常をきたす疾患に対してこれを用いて筋細胞を撮影し詳細な解析ができれば、この疾患の確定診断や病態解明につながる可能性につながり今回の成果の意義は大きい。また、今回の成果は、これまでラマン散乱分光を用いて培養細胞についてのみ解析していたのに対し、組織の中の細胞についても描出することが可能であることを示すもので今後、より複雑な組織である網膜組織の撮影を進めていく上で重要である。またチトクロームCを描出することができたのでチトクロームCの細胞内の動態変化を検討していけばチトクロームCを含有するミトコンドリアの動態変化を描出することにつながるため網膜組織内の各細胞のミトコンドリア動態を調べることが可能になり新たな発見につながっていくと考える。われわれはこれまでに、電気刺激により、網膜内の神経栄養因子が増加し、網膜神経細胞の神経細胞死が抑制されることを免疫組織化学的に示した。本研究では、ラマン散乱を用いて電気刺激により変化する網膜内の物質代謝を眼底画像として2次元的に検出する可能性を検討した。培養ミュラー細胞に対する電気刺激の検討では、ミュラー細胞において神経栄養因子であるIGF-1が遺伝子レベルでup regulationされることが分かった。また、電気刺激はCa^++の細胞内流入を誘発するが、この反応はL-typeのCaチャンネル阻害剤であるNifedipineで完全に抑制されることから、電気刺激によりL-typeのCaチャンネルが開くことが示唆された。またNifedipine投与により、IGF-1のmRNAの電気刺激による増加が抑制されることから、IGF-1のUp-regulationには、Ca^<++>チャンネルが関係していると考えられた。培養網膜色素上細胞のラマン顕微鏡観察では、細胞内の密度が高い部分では、強いラマンスペクトルが測定され、チトクロムC、CH結合(脂質)のピークが見られた。核の部分ではAmide(タンパク質)のピークがみられた。通常用いられているHeLa細胞と比べると、ラマン散乱光の強度は弱いものの、同様のピークが得られている。強度が弱いのは、HeLa細胞に比べて生体分子の密度が低いためと考えられた。これらの技術を応用すると、電気刺激で動く網膜内の物質代謝を画像として検討できる可能性がある。
学習中における瞳孔と脳波の相関に関する研究

本研究では、精神状態との関係が明らかになっている瞳孔面積データと脳波との関係を調べ、学習者の学習状態を分析する手法を確立するとともに、学習者に興味を持たせるプレゼンテーション技法を研究することを目的として、平成3年度より4年度まで以下の研究を行なった。(1)提示パターンをテレビで見せた時の脳波が測定できる、電磁シールドルームを製作し、総合的な脳波測定システムを確立した。(2)瞳孔撮影ユニット付のアイマークレコーダを購入し、瞳孔面積と脳波の同時計測の手法を確立した。(3)テレビ視聴中の脳波データと瞳孔面積変化との相関を調べたところ、緩やかな負の相関があることを明らかにした。(4)瞳孔面積変化から輝度の影響を取り除き、精神活動のみを抽出する方法を検討した。(5)同一輝度でも、色によって瞳孔面積が変化すると考え調べたところ、色の影響もあることが確認された。色や輝度と瞳孔面積の関係を明らかにし、これらの影響を取り除く方法を検討した。(6)輝度変化に対する瞳孔の応答を、線形モデルと非線形モデルとしてニューラルネットワークを用いた応答モデルの2つを検討した。その結果、非線形モデルの方が、輝度の補正効果が高いことが分かった。(7)ニューラルネットワークモデルの性能を検討したところ、動画番組をリアルタイムで輝度補正することも可能であることを明らかにした。学習者の興味や意欲等の学習状態を把握する事は、教育における重要な課題である。そのため、学習者の生体情報から学習状態を分析できれば、その有効性は大きい。脳波は人間の精神活動を反映する情報と言われているが、学習者の内的要因が明確でないため容易ではない。そこで、本研究では、精神状態との関係が明らかになっている瞳孔面積デ-タと脳波との関係を調べ、学習者の学習状態を分析する手法を確立するとともに、学習者に興味を持たせるプレゼンテ-ション技法を研究することを目的としている。そこで、本年度は以下の研究を行なった。(1)脳波の測定は、ノイズの影響を受け易い。しかも本研究では提示パタ-ンをテレビで見せるため、テレビからの電磁ノイズの影響も大きい。そこで、電磁シ-ルド効果をも有する適視ガラスを設けた特別な電磁シ-ルドル-ムを設計し、企業の好意で製作した。そして、中に居る被験者に、外にあるテレビを視聴させた場合のノイズ対策を検討し、総合的な脳波測定システムを確立した。(2)今年度は、瞳孔撮影ユニット付のアイマ-クレコ-ダを購入した。このアイマ-クレコ-ダによる脳波測定への影響も考慮して、瞳孔面積と脳波の同時計測の手法を確立した。(3)テレビ視聴中の脳波デ-タをフ-リエ解析し、各周波数成分と同時測定した瞳孔面積変化との相関を調べたところ、緩やかな負の相関があることがわかった。すなわち、瞳孔が散大する提示映像においてα波帯のピ-クパワ-が小さくなることを明らかにした。本研究では、精神状態との関係が明らかになっている瞳孔面積データと脳波との関係を調べ、学習者の学習状態を分析する手法を確立するとともに、学習者に興味を持たせるプレゼンテーション技法を研究することを目的としている。昨年度は以下の研究を行なった。(1)提示パターンをテレビで見せたい時の脳波が測定できる、電磁シールドルームを製作し、総合的な脳波測定システムを確立した。(3)テレビ視聴中の脳波データと瞳孔面積変化との相関を調べたところ、緩やかな負の相関があることがわかった。今年度は、以上の結果に加えて、瞳孔面積変化から輝度の影響を取り除き、精神活動のみを抽出する方法を以下の様に検討した。(4)同一輝度でも、色によって瞳孔面積が変化すると考えられたので、調べたところ、色の影響もあることが確認された。(5)輝度変化に対する瞳孔の応答を、線形モデルと非線形モデルとしてニューラルネットワークを用いた応答モデルの2つを検討した。

その結果、ニューラルネットワークによるモデルの方が、輝度の補正効果が高いことが分かった。(6)このモデルの性能を検討したところ、動画番組をリアルタイムで輝度補正することも可能であることが明らかになった。以上の結果から、瞳孔変化と脳波からテレビ番組などの評価が行なえることを示した。
非定常長期記憶モデルの推測

実施した研究は、(1)見せかけの長期記憶性の検定、(2)フラクショナル共和分検定、の2つのトピックおいて非定常長期記憶過程にも適用可能な検定方法を提案することである。得られた研究成果は以下の通りである。(1)では検定統計量の極限分布を導出し一致性を示した。シミュレーションにより有限標本での性質を調べた。また、為替データを使い実証分析もした。(2)では、各系列の和分オーダーdが既知の場合で検定統計量の検出力が既存のものより高いことを確認した。フラクショナル和分過程(I(d)過程)は、経済・ファイナンスの様々なデータにおいて観測され、多方面に利用されている。特に経済データには非定常性を示すものが多いが、理論・技術的な難しさから非定常I(d)過程の分析手法が開発されたのは近年になってからである。そこで本研究では、定常I(d)過程において提案されている多変量モデルや非線形モデルを非定常I(d)過程へ拡張することを試みた。1.見せかけの長期記憶性の検定まず前年度に引き続き、シミュレーション実験を行い、結果を表にまとめた。次に先物為替プレミアムのデータを使い実証分析を行った。先行研究ではG7の先物プレミアム(対米ドル)のデータに非定常性があり、平均変化点を推定しその影響を取り除くと定常ではある長期記憶性は残ると報告されている。同様のデータとして円・豪ドル・加ドル・ポンドの先物プレミアム(対米ドル)のデータを用いて分析した。その結果、dの推定値はすべての系列において0.5より大きく非定常であり、また「見せかけの長期記憶性」という帰無仮説は棄却できなかった。2.フラクショナル共和分検定Robinson(2008)で提案されている共和分検定では、系列が非定常な場合はtaperingという手法でデータを変換する必要がある。局所Whittle尤度推定(LW)ではなく、非定常に適すように改良れたexact局所Whittle尤度推定(ELW)を用いると、taperingのようにデータを変換する必要がなくなりより多くの情報が引き出されるので、検定の検出力が高くなることが予想された。実際、各系列の和分オーダーdが既知の場合では、シミュレーション実験によりそのことが確認できた。長期記憶性を持つデータ(ショックの影響の持続性が強く、スペクトルが原点で発散するようなデータ)は経済・ファイナンスなど様々な分野において観測されている。フラクショナル和分過程(I(d)過程)は長期記憶性を表現できるモデルとして多方面に利用されている。そこで本研究ではShimotsu (2010)の手法を用いて、定常I(d)過程において提案されている非線形モデルや多変量モデルを非定常I(d)過程へ拡張することが目的である。今年度は見せかけの長期記憶性に関する研究を行った。短期記憶過程に平均変化が加わったデータのスペクトルも原点で発散することが知られており、このような現象をみせかけの長期記憶性という。しかしながら、データが長期記憶性をもつかどうかは、予測や回帰係数の信頼区間などの推測に大きな影響を与えるので、見せかけの長期記憶性を検出する検定を提案した。本研究の検定方法に近いものにはQu(2010)があるが、提案手法は非定常データにも適用できる点が異なる。まず帰無仮説のもとでの検定統計量の極限分布を理論的に導出した。その結果、極限分布はパラメータdに依存したので、棄却点はシミュレーションにより求めた。つぎに、対立仮説のもとでの検定統計量の一致性を理論的に示した。さらに、有限標本での有用性を調べるためにシミュレーション実験を行った。その結果、サンプルサイズが小さい時には、Qu(2010)よりも検出力の高い場合があることがわかった。当初の計画では、2つのトピック(A)見せかけの長期記憶性の検定、(B)フラクショナル共和分検定、について各々1年程度で研究する予定であった。24年度に(A)の研究の理論的な部分について発表することはできた。しかし、研究機関を変更することが分かり、途中で中断・再開する手間を省くために少し研究を遅らせたので、実証分析をして論文を完成させて投稿するところまで至らなかった。25年度は(B)の研究を進めつつ、(A)の論文を投稿したい。今後は、まず(A)見せかけの長期記憶性の検定、に関して24年度に出した結果に実証分析を付け加えて論文にまとめて投稿する。また、2つめのトピック(B)フラクショナル共和分検定、に関しても(A)と同様に理論・シミュレーション実験・実証分析を行い、一定の成果を得た時点で国内外の学会において発表し、最終的には国際的なジャーナルに投稿する。研究機関を変更することが分かり、途中で中断・再開する手間を省くために少し進捗が遅れた。
血管内皮障害に基づく炎症・自然免疫活性化の制御による同種・異種肺移植成績向上戦略

移植医療における課題である臓器不足の抜本的解消と長期長期予後の改善には、肺に豊富に含まれる血管内皮障害を契機とする炎症・凝固系/自然免疫系の活性化を制御することは必須である。特に本研究では、障害により生ずる内因性の炎症促進因子の制御や、炎症・凝固制御因子の枯渇に対する再賦活化に着目したミニブタを用いた同種間肺移植およびブタ・霊長類異種間肺移植モデルを用いて、移植肺の拒絶反応制御と機序の解明をはかる研究を行った。これまでに実施したGalT-KOブタを基盤に様々な遺伝子改変を加えたブタをドナーとし、サルをレシピエントとする異種肺移植実験の結果を免疫学的および病理学的に解析し、特にマクロファージを介した自然免疫系の応答を制御することによって、異種肺移植の生着が延長しうるかを評価するため、hCD47/GalT-KOブタをドナーとして用いた場合の異種移植肺生着延長効果をさらに検証した(ヒトマクロファージに発現するsignal regulatoryprotein (SIRP) αはドナーブタに発現するCD47を認識せず、ブタ細胞に対し著しい貪食機構が働きうる。そこで、ヒト(h)CD47導入によってSIRP-αを介した自己寛容機構を誘導することによって、マクロファージの異常活性を制御しうる)。あわせて、内因性の炎症・凝固制御因子の賦活化(ヒトThrombomodulin導入)、抗炎症作用を呈する種々の遺伝子導入を行ったさまざまな遺伝子改変ブタをドナーとして用いた異種移植実験を進め、異種肺移植の生着延長にどのような遺伝子改変が必要であるのか、という点について研究を実施した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。移植医療における課題である臓器不足の抜本的解消と長期予後の改善には、肺に豊富に含まれる血管内皮障害を契機とする炎症・凝固系/自然免疫系の活性化を制御することは必須である。特に本研究では、障害により生ずる内因性の炎症促進因子の制御や、炎症・凝固制御因子の枯渇に対する再賦活化をはかる研究に着手した。平成28年度はこのうち特に炎症・凝固制御因子に着目した実験として、前臨床MHC確立ミニブタ脳死肺移植モデルを用いて、周術期のadenosine A2A receptor agonistの投与による移植肺への影響の評価を行った(目的1)。この結果、脳死ドナーおよび移植周術期のレシピエントへのadenosine A2A receptor agonist投与によって、移植後早期の虚血再灌流障害が抑制されるだけでなく、長期予後にも影響を与え、移植肺免疫寛容誘導に至る可能性が得られた。Adenosine A2A receptorは、自然免疫や獲得免疫をつかさどる様々な免疫担当細胞に発現しており、今後どのような機序により長期予後改善が得られているのか評価を進める。また本研究は異種肺移植モデルの成績改善をはかるものであり(目的3)、平成28年度は予定に先駆けて、代表者が客員准教授を務める米国コロンビア大学においてブタ・ヒヒ間異種肺移植実験を開始し、移植肺の急性拒絶に関わる因子、あるいはそれを克服するものとして重要な因子の解析に着手した。全例手術あるいは術後管理に問題なく実験を行うことができており、今後生検検体や各種細胞学的評価を進めていく。平成28年度は研究計画に従い、MHC確立ミニブタを用いた慢性肺移植実験モデル(臨床に準じ、ドナー肺での炎症を惹起する脳死移植モデル)を用い、炎症・凝固制御因子の投与による短期・予後効果が得られる薬剤を見出すことができた。さらにH29年度以降に予定している異種肺移植実験にも予定に先駆けて着手しており、順調に進展しているものと判断する。特に本研究では、障害により生ずる内因性の炎症促進因子の制御や、炎症・凝固制御因子の枯渇に対する再賦活化に着目した研究を行っている。平成29年度は、これまでのミニブタ同種肺移植実験から得た知見を発展させた異種移植実験を推進した(目的3)。この結果、同種ミニブタ肺移植実験から炎症制御および拒絶反応効果が得られた一酸化炭素を異種肺移植の周術期に投与することによって、特にマクロファージを中心とする炎症制御という機序に基づき、異種移植肺の生着延長効果が得られることを明らかにし、この成果を国際学会誌に論文報告した。また前年度に引き続いて代表者が客員准教授を務める米国コロンビア大学においてブタ・ヒヒ間異種肺移植実験を更にすすめ、移植肺の急性拒絶に関わる因子の解析、あるいはそれを克服する治療法の開発を促進した。前述のマクロファージ制御による異種肺移植の生着延長効果という知見に基づいて、ブタ・霊長類間での凝固・炎症制御機構の相違という観点から、異種肺移植後のブタマクロファージ活性を制御するためにドナーブタにヒトCD47遺伝子を導入した異種肺移植実験を進めた。この結果、肺胞血管内皮・上皮でのヒトCD47高発現が、肺の生着延長に寄与することを明らかにし、これまでの世界最長となる異種移植肺の生着という成果を得、この成果を国際学術誌に論文報告した。平成29年度は研究計画に従い、これまでに得られたMHC確立ミニブタを用いた慢性肺移植実験モデルによる結果を発展させ、予定通りに異種肺移植実験を進めることができ、順調に研究が進展しているものと判断する。

移植医療における課題である臓器不足の抜本的解消と長期長期予後の改善には、肺に豊富に含まれる血管内皮障害を契機とする炎症・凝固系/自然免疫系の活性化を制御することは必須である。特に本研究では、障害により生ずる内因性の炎症促進因子の制御や、炎症・凝固制御因子の枯渇に対する再賦活化に着目したミニブタを用いた同種間肺移植およびブタ・霊長類異種間肺移植モデルを用いて、移植肺の拒絶反応制御と機序の解明をはかる研究を行った。これまでに実施したGalT-KOブタを基盤に様々な遺伝子改変を加えたブタをドナーとし、サルをレシピエントとする異種肺移植実験の結果を免疫学的および病理学的に解析し、特にマクロファージを介した自然免疫系の応答を制御することによって、異種肺移植の生着が延長しうるかを評価するため、hCD47/GalT-KOブタをドナーとして用いた場合の異種移植肺生着延長効果をさらに検証した(ヒトマクロファージに発現するsignal regulatoryprotein (SIRP) αはドナーブタに発現するCD47を認識せず、ブタ細胞に対し著しい貪食機構が働きうる。そこで、ヒト(h)CD47導入によってSIRP-αを介した自己寛容機構を誘導することによって、マクロファージの異常活性を制御しうる)。あわせて、内因性の炎症・凝固制御因子の賦活化(ヒトThrombomodulin導入)、抗炎症作用を呈する種々の遺伝子導入を行ったさまざまな遺伝子改変ブタをドナーとして用いた異種移植実験を進め、異種肺移植の生着延長にどのような遺伝子改変が必要であるのか、という点について研究を実施した。平成28年度に確立した、adenosine A2A receptor agonistの周術期ドナー+レシピエント投与が有効であるという知見を受け、この治療がドナーに対して、あるいはレシピエントに対してのどちらが有効であるかを評価する。さらに今回の治療が心停止ドナーを用いた移植の際にも有効であるかについて評価する。一方で異種肺移植モデルについては、平成28年度に実施した実験から得られた肺組織検体や細胞学的検査の結果解析を進め、異種移植肺の生着阻害因子、あるいはその克服をいかに行うかという点について、特に炎症・凝固系/自然免疫系の活性化をいかに制御するかという点に焦点をあてて検討を進める。研究計画に従いこれまでの研究成果をさらに発展させ、更に異種肺移植の成績向上を図る実験を進める。これまでの実験から得られた肺組織検体や細胞学的検査の結果の解析を進め、特に炎症・凝固系/自然免疫系の活性化の制御という観点から生着阻害因子とその克服に焦点をあてて検討を進める。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
消化器癌における効果的なイリノテカン療法を目指したバイオマーカーおよび新薬の開発

本研究は消化器癌における効果的なイリノテカン療法を目指したバイオマーカーおよび新薬の開発である。イリノテカンを代表とする、topoI阻害剤耐性メカニズムにはtopoI阻害剤暴露後のtopoIの分解が関与している。topoI阻害剤投与後にtopoIが分解される癌細胞では耐性となる。topoIの分解にはDNA-PKcs, Ku70, Ku80, BRCA1, BARD1の各分子が関わっていることを我々は発見した(Oncotarget, 2017)。このメカニズムの過程でtopoIセリン10残基のリン酸化が重要であることを見出し、この部位の抗体(topoI-pS10)を作成した。平成30年度はイリノテカン感受性バイオマーカーとしてtopoI-pS10抗体の開発を行った。大腸癌細胞株を用いて、イリノテカン感受性を確認したところ、HCT15株は耐性であり、Colo205株は感受性株であった。これらの細胞株のペレットを用い、topoI-pS10抗体にて免疫組織化学染色を行ったところ、予想通り、耐性株はtopoI-pS10陽性となり、感受性株は院生であった。臨床検体を用いた研究では、イリノテカンを実際に用いた検体を染色した。胃癌は79例、大腸癌は47例に行った。その結果、胃癌では感度90.6%、特異度66.7%、大腸癌では感度82.3%、特異度76.7%と比較的良好な結果が得られた。現在、症例数を増やし、この抗体の検証を行っている。目標であった、topoI-pS10の染色とイリノテカン感受性の相関が比較的良好であった。症例数は約120例を超えている。平成30年度の目標は到達したと考えている。引き続き、症例数を増やし、topoI-pS10の免疫組織化学染色の検証を行う。また、新薬の開発として、イリノテカンの作用を増強させる、新規小分子化合物の開発、proteasome inhibitorとの併用の研究に取り組んでいく。
「教育の情報化」施策に対する費用効果分析の適用－韓国の先行事例を手掛かりに－

本研究は、重要な政策課題に挙げられながらも地方レベルでは整備が進んでいない「教育の情報化」施策に焦点をあて、これを先進事例である大韓民国の実態把握による比較の視点や費用対効果の観点から検討することにより、実証性の高い考察を行うことを目的とした。当初のフィールド調査対象予定であったX町がICT教育の導入途中で、町長の翻意によって教育の情報化施策を中止してしまった(元兼正浩「ICT教育導入をめぐる政策手続きの課題ーX町の「頓挫」事例に着目してー」『第1次報告書』所収)が、途中で方針を切り替え、若い共同研究者たちの協力により、国内外の事例を使って実証的に15本の論考を発表することができた。この萌芽的挑戦研究のスタートアップとして、まずは大韓民国教育部の教育情報化推進室を訪問し、NEIS(校務の情報化)システムやSMART教育の取組みの現状についての意見交換を行い、世宗市の先進学校の視察を行った。その後も訪韓する機会に調査を行い、2014年度の最新成果報告書を入手するなどして取組みの状況分析を続けている。また、日本国内では、今回の調査研究のフィールドの一つである福岡県・芦屋町において、学校情報教育導入事業計画作成業務委託に関わり、複数の業者の企画提案などを受け、同町の教育情報化推進にかかわる議論を行った。同町のコンサルを担当することになったNTTラーニングシステムズ株式会社担当者らとその後も複数回の協議を行ったり、文科省委託「ICTを活用した教育の推進に資する実証事業」の成果報告会に参加したりするなどして全国的な状況の把握に努めている。さらに、研究室院生らスタッフとともに本領域の第一人者である放送大学の中川一史氏の講演を聞きに行ったり、IOSコンソーシアムが関与された福岡市立賀茂小学校など先進校の研究発表会に参加したりして、調査研究の枠組みを検討している。費用効果分析についても、これまで研究室で取組んできた学校統廃合の効果分析の手法を継承してスタッフとともに研究方法をの検討を行っているところである。試行的に2つの中等教育学校の高校1年生を対象に、理科授業に焦点をあて情報活用の実態と効果検証のための質問紙調査を実施した。本年度の研究成果として、研究補助者らとともに第一次成果報告書をまとめた。はじめに、ICT教育導入をめぐる政策手続きの課題としてX町の「頓挫」事例に着目してという研究ノートを執筆し、当初計画の変更の事情を明らかにし、それを費用効果の問題に切り結んだ。次に、本文では韓国における校務支援システムと運用実態について、韓国の事例に着目した教育格差解消のためのICT利用に関する考察、ICT教育の評価指標に関する研究など国際比較研究を行った。さらに教育再生実行会議の議事録の分析を中心としてICT教育推進に関する議論の方向性について、小中学校におけるICT環境の整備格差要因の検討などのマクロ調査を実施した。メゾレベルではタブレットPCを活用した授業の子どもに対する効果に関して研究方法を検討したり、校務の情報化についての予備的な考察を行った。学校現場教師の受け止めなどミクロレベルでは小学校教師の授業におけるICT受容に関する検討、授業でのICT活用に対する教師の意識について、また教師のICT操作に対する苦手意識に関する探索的研究などを行い、実際に費用ー効果に直結する現場教師の受け止めについて検討を行った。その対象は本研究のサブタイトルになっている韓国のICT教育事例、日本の政策レベルの動向や地方教育行政における県間格差、自治体レベルの温度さ、さらには学校ごとの、そして教師個々人の受け止めの違いまでを費用効果の視点から見ていくことにより、研究の幅と奥行きを生み出すことが可能となった。当初予定していた町のICT教育推進計画が遅々として進まず、結果的に頓挫してしまい研究計画の見直しは迫られたものの、研究補助者らの献身的な努力と各自の丁寧な調査により、そして議論を重ね、結果的には期待以上の研究成果物を作成することができた。本研究は、我が国で政策課題には挙げられながらも地方レベルでは整備が進んでいない「教育の情報化」施策に焦点をあて、これを先進事例である大韓民国との比較考察や費用対効果(功罪)の観点から検討することにより、その実証的な考察の積み上げを目的とする。最終年度である平成28年度(西暦2016年度)においては、まず研究成果第1次報告書(掲載論文11本)を4月に発行し、執筆者、共同研究関係者のほかに、国内外の研究者を交えて、その報告会(意見交換会)を行った。本科研サブテーマに韓国の先行事例を手掛かりにと掲げているように、大韓民国の校務支援システムやICT利用についての報告もあり、コメンテーターとして韓国・教育部より書記官に来日していただいた。また、その後の調査研究については、11月に熊本大学で開催された九州教育学会ラウンドテーブルで「教育の情報化」施策における功罪を検討するセッションを開設し、「校務の情報化の現状と課題」「「教育の情報化」施策における費用効果」「青島市M高校における教育のICT活用の現状と課題」の3本の報告について、意見交換を行った。その成果に加え、韓国の「教育の情報化」をめぐる政策の最新動向についての論文を加えて、年度末に第2次報告書を作成し発行した。本科研は、当初のフィールド調査対象予定であったX町がICT教育の導入を町長の翻意によって頓挫してしまった(詳しくは元兼正浩「ICT教育導入をめぐる政策手続きの課題ーX町の「頓挫」事例に着目してー」『第1次報告書』所収)が、途中で方針を切り替え、15本の論考を発表することができた。共同研究に参加した若い研究者たちがそれぞれ研究の継続をしてくれるものと期待している。

本研究は、重要な政策課題に挙げられながらも地方レベルでは整備が進んでいない「教育の情報化」施策に焦点をあて、これを先進事例である大韓民国の実態把握による比較の視点や費用対効果の観点から検討することにより、実証性の高い考察を行うことを目的とした。当初のフィールド調査対象予定であったX町がICT教育の導入途中で、町長の翻意によって教育の情報化施策を中止してしまった(元兼正浩「ICT教育導入をめぐる政策手続きの課題ーX町の「頓挫」事例に着目してー」『第1次報告書』所収)が、途中で方針を切り替え、若い共同研究者たちの協力により、国内外の事例を使って実証的に15本の論考を発表することができた。初年度として予定していた研究活動の体制づくりや関係構築は実施できた。ただ本調査研究のフィールドである芦屋町のICT教育の導入スケジュールが大幅に遅れており、この点は軌道修正が必要となった。X町の状況については改めて費用効果の観点から検討するが、理論的な整理と研究方法論の精緻化を改めて行い、韓国のNEISシステムなど先進的な取組みと日本の校務支援システムとの比較や研修システム構築など挑戦的萌芽研究として最終提案できるような研究を進める。教育行政学上記のようにフィールド予定であった芦屋町自体の計画が縮小され実施時期も大幅に遅れているため、フィールドを拡げて本研究の2年目の推進を行う。韓国の最新情報も定期的に科研検討会議を実施し入手する。費用効果分析のレビューを行い、研究方法のブラッシュアップを行ったうえで、いくつかの調査研究を試行的に実施して中間報告書を作成する。調査フィールドであり、かつカウンターパートナーであったX町のICT教育推進が二転三転して、第一次成果報告書の発行が3月末に間に合わず4月にずれ込み、その成果報告論評会も4月となり、報告書作成経費や会議費などの大きな予算を次年度に廻すこととなった。主要なフィールドとして位置付けていた芦屋町のICT教育推進の事業計画が当初計画より大幅に遅れてしまったため、初年度予定していた事業の一部ができなかったことによる。結果的に本年度は韓国から研究者らを招聘する研究成果報告会を4月と年度末の2月とで2回開催し、成果報告書も第一次、そして第二次と2冊作成することになる予定である。上記1年目に予定していた調査研究も含めリスク回避のためフィールドをいくつか増やして本年度は調査研究を計画している。
アクティブ人工ブレインの試作による情報処理システムの構成的研究

本研究テーマは、構成敵手法により脳の情報処理機能の獲得を目指して自励発振能力をも含むアクティブな基本特性を持ったシリコンニューロンによりマクロな場としての結合系、シリコンブレインを構成することを最終目的として行った。初めに基本モデルとして逆関数遅延モデルを開発した。連想記憶システムへの適用により記憶ベクトルのベイスンサイズを維持したまま記憶容量の増大が達成されることを見出した。モデルを非同期更新に基づく離散時間の逆関数遅延モデルをへ発展させ、最適化問題への適用を行い、正解率100%と高速数値計算の高い性能を得た。これに基づいて100都市を越える巡回セールスマン問題その他の大規模計算を実行した。また連続時間の逆関数遅延モデルについて、最適化問題の正解率100%の解探査性能のパラメータ依存性を解析し、「Inverse Function Delayedモデルによる組み合わせ最適化問題正解率のパラメータ依存性」と題して論文をまとめた。時系列情報の記憶に関しても逆関数遅延モデルを用いたネットワークの構成について解析し、これまで不可能であった連続時間モデルにおいて、離散時間モデルと同等の性能を達成可能であることを示した。これら関連論文を3件まとめた。集積化によるハードウェアについてはアナログ回路のシステムとFPGAによるディジタルシステムの両者を検討した。ディジタルシステムでは実時間学習のためのニューラルネットワークを構成し、逆関数遅延モデルへと発展させ小規模システムの動作を確認した。さらに逆関数遅延モデルのバースト発火への拡張とそめ応用について検討を行い、数値計算上非常に高い性能を得るとともに、これについてアナログ系システムの集積回路を製作し、システム構成ブロックの動作を確認した。これらに関連して国際会議における発表を4件行った。これらのハードウェアの測定結果を集積しており、論文投稿を準備中である。得られた結果により、NP完全問題を含む大規模な最適値問題が正解率100%で実用時間内に解が得られることや高性能の連想記憶システムの構築が実証された。さらに、ハードウェアによるチップ上での動作確認によりアクティブ人工ブレイン構成の第一段階をクリアーできたと考えている。今後さらに高性能大規模なシステムへと発展させ、各種の知的処理を可能とするべく検討中であり、継続した研究開発を進める予定である。本研究テーマは、構成的手法により脳の情報処理機能の獲得を目指して、自励発信能力をも含むアクティブな基本性質を堅持したシリコンニューロンによりマクロな場としての結合系、シリコンブレインを構成することを最終的な目的としている。本年度は研究の中核となるIDモデルの特性解析について数値解析を中心に行った。この結果、単一IDユニットにおいて、自己結合とバイアスによる自励発信領域を明らかにした。また、脳の情報処理で非常に重要な役割を果たしていると考えられる、カオス的振る舞いもその刺激応答において出現することを確認することが出来た。IDモデルの集団の振る舞いについては、マクロ結合を施し、そこに現れる負性抵抗領域を用いることで、ある種の組み合わせ最適化問題に効果的に利用できるなどの応用面の良好な結果を得ることが出来た。また、従来のニューラルネットワークとの性能比較として自己連想記憶における記憶容量への影響、想起ダイナミクスの相違についての研究を行い、結論を得るところまでは至ってないが、同程度以上の性能を持つことが予想できる結果を得ており、次年度も継続して研究を行う予定である。