hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
QCDに基いたダイクォーク及びエキゾチック・ハドロンに関する研究

1、カラーの非閉じ込め相、すなわち相転移温度以上の状態におけるチャーモニウムの性質を、格子量子色力学を用いて研究した。オリジナルな点として、異なった空間方向の境界条件を用いることで、チャーモニウムの状態が空間的にコンパクトなのか、拡がった状態なのかを調べたことが挙げられる。これにより、J/Ψ・η_cなどのS波のチャーモニウムは、相転移温度を超えても存在することを確かめた。また、χ_c1と呼ばれるP波のチャーモニウムは、相転移直後に消えることがわかった。最大エントロピー法によって再現したチャーモニウムのスペクトル関数の境界条件依存性からも、上と同じ結論を得た。これらの結論を論文としてまとめ、その論文はPhysical Review Dに掲載された。2、量子色力学におけるクォークを、色を持つスカラー粒子(スカラークォーク)に置き換えた、スカラーQCDの研究を、格子量子色力学を用いて行った。スカラークォークは、クォーク2体の束縛状態であるダイクォークの点粒子極限であることから、この研究はダイクォークの研究と結びついている。スカラークォークの束縛状態の質量を調べることで、強い相互作用によって生まれるスカラークォークの質量を見積もった。その結果、1GeV程度の赤外カットオフにおいて、その質量が通常のクォークに比べて非常に大きい(1.5GeV程度)ことを見出した。この結果は、スカラーQCDの相互作用を用いている限り、ハドロンのエネルギー程度の赤外カットオフにおいて、ダイクォークがスカラークォークのような点粒子としては記述できないことを示している。また、スカラークォークが赤外カットオフ程度の質量を持つことは、「ゲージ階層性問題」において、ヒッグス粒子の質量生成が、摂動論で赤外カットオフ程度になることと同様であると考えられる。・格子量子色力学を用いた高温度領域におけるチャーモニウムの研究:チャーモニウムとは、チャームクォークと反チャームクォークの束縛状態であるが、そのうちのJ/ψと呼ばれる粒子は、非閉じ込め相転移の影響を受けやすく、相転移温度直上で消失するということが、80年代から提唱されてきた。近年、格子量子色力学と最大エントロピー法を組み合わせた研究から、相転移温度を過ぎても、すぐにはJ/ψが消失しないという結果がいくつかのグループによって言われている。我々は、チャーモニウムのエネルギーの境界条件(周期・反周期境界条件)に対する依存性を見ることにより、相転移温度以上でチャーモニウムがコンパクトな束縛状態か、それとも空間的に広がった散乱状態なのかを確かめた。束縛状態なら、チャーモニウムのエネルギーは境界条件に依存せず、散乱状態なら、その影響を受けると考えられる。計算の結果、S波のチャーモニウム、すなわちJ/ψ,η_cに関しては、相転移温度の2倍程度まで束縛状態として存在し、P波のチャーモニウム、すなわちχ_<cI>に関しては、相転移温度直上で消失することが分かった。このような方法によるチャーモニウムの束縛・散乱状態の研究は過去になく、新たな試みである。また、最大エントロピー法と、チャーモニウムのエネルギーの境界条件依存性を組み合わせた研究を行い、上記の研究と無矛盾な結果を得た。また、最大エントロピー法から得られたチャーモニウムのスペクトル関数には、高エネルギー領域に、格子理論に特有な、非物理的なダブラーの束縛状態と考えられる状態を見た。
サポート下着を用いた女性の尿失禁予防への挑戦-縦型オープンMRによる評価-

腹圧性尿失禁を有する女性を対象に、サポート下着の有用性を評価した。まず、サポート下着による膀胱頚部の拳上が尿失禁改善に有効かを検証した結果、1週間の着用では明らかな尿失禁改善は認められなかった。次に、サポート下着の着用に歩行を組み合わせ、12週間継続することによって、骨盤底筋力が強化され尿失禁が改善するかを検証した結果、尿失禁症状は改善し、着用をしなくても膀胱頚部の拳上が認められた。さらに着用を1週間中止してもその効果は持続したことから、骨盤底筋力が強化された可能性が示唆された。本研究は、腹圧性尿失禁のある女性を対象に、サポート下着の有効性を評価するものである。具体的な研究課題は、以下の2つを明らかにすることである。実験1:サポート下着用による膀胱頚部の挙上が尿失禁軽減に有効であるかについて明らかにする。実験2:サポート下着用し、かつエクササイズを組み合わせることによって骨盤底筋群の筋力が強化されるか。また筋力が強化された場合、下着未着用の状態においても腹圧性尿失禁が生じないかにいて明らかにする。本年度は研究参加者の確保を行った後、研究計画に基づき実験1を対象群と実験群に行った。まず、対象群20名、実験群11名にサポート下着着用前・後の膀胱頚部位置を縦型オープンMR(IVMR)にて撮像し評価した。結果は対照群、実験群ともにサポート下着着用後することで有意な膀胱頚部の挙上を認めた。現在は、3ヶ月間サポート下着を着用することで膀胱頚部がさらに挙上するのかを評価している。現段階の結果では実験群11名中10名において尿失禁の程度を測定するパットテストは0g(尿もれなしの状態)となり改善の傾向を示している。今後はサポート下着を3ヵ月着用後の全ての対象者のデータより経時的に膀胱頚部の挙上と尿失禁軽減変化の評価、考察を行う予定である。本年度はさらに研究参加者を募集し、実験2、サポート下着用し、かつエクササイズを組み合わせることによって骨盤底筋群の筋力が強化され下着未着用の状態においても腹圧性尿失禁が生じないかについて明らかにする。[研究目的]サポート下着着用による女性の膀胱頚部の拳上が尿失禁軽減に有効であるかを検証する。[研究方法]対象者は、実験群:腹圧性尿失禁を有する30-50代の女性21名、対照群:腹圧性尿失禁を有していない30-50代の女性20名。膀胱頚部の位置の評価には、オープンMRを用いて座位安静時における骨盤内矢状断面をグラディエントエコー法によるT_1強調画を用いた。撮像した画像を用い、恥骨下端と第2尾骨を結ぶ恥骨尾骨ラインから膀胱頚部までの垂線を計測し、その距離を「膀胱頚部の位置」とし評価した。[現在までに得られた結果]サポート下着着用前後の膀胱頚部位置の変化の検討を行った。実験群においては、サポート下着着用時の膀胱頚部位置(Me 9.1,IQR-1.414.6mm)は、非着用時(Me-3.0,IQR-12.00.9mm)より有意に高かった(p<0.005)。実験群と対照群の2群間に着用時に膀胱頚部位置に差があるかの検討を行ったが、有意な差は認めなかった。[結論]サポート下着を着用することで実験群、対照群ともに膀胱頚部位置が挙上することが明らかとなった。[今年度の予定]3カ月着用した時点の両群の膀胱頚部位置の評価を行なう。また、実験群の長期着用におけるICIQ-SF日本語版のスコア、腹圧性尿失禁評価票のスコアから尿失禁の改善の評価を行なう。[今年度の研究課題]サポート下着を着用し、歩行を組み合わせることによって骨盤底筋群の筋力が強化されるかを明らかにする。[研究方法]対象者は、実験群:腹圧性尿失禁を有する30-50代の女性11名、対照群:腹圧性尿失禁を有さない30-50代の女性20名。サポート下着の着用に1日6000歩以上の歩行を組み合わせ、12週間継続し、その後、着用を中止し、1週間後の膀胱頚部位置と尿失禁症状、筋肉量を比較した。膀胱頚部位置の評価には、オープンMRを用いて座位安静時における骨盤内矢状断面を撮像し、恥骨下端と第2尾骨を結ぶ恥骨尾骨ラインから膀胱頚部までの垂線を計測し、その距離を評価した。尿失禁症状は、1週間の尿失禁回数、尿失禁の自覚症状とQOLを評価する国際尿失禁症状質問票(ICIQ-SF)を用いた。身体の筋肉量は生体インピーダンス法による体組成測定器を用いて評価した。[結果]

着用前と着用12週後の時点での比較において、実験群では膀胱頚部位置に有意な挙上を認め、1週間の尿失禁回数が有意に減少した。ICIQ-SF、筋肉量においては有意な差は認めなかった。対照群では膀胱頚部位置は有意に挙上したが、1週間の尿失禁回数、ICIQ-SF、筋肉量に有意な差は認めなかった。着用12週後と着用中止1週間後の時点の比較においては、両群とも膀胱頚部位置、1週間の尿失禁回数、ICIQ-SF、筋肉量に有意な差は認めなかった。[結論]実験群において、着用と歩行を12週間継続することにより膀胱頚部位置は挙上し尿失禁症状の改善を認めたことから、サポート下着の長期着用は尿失禁に有用と考える。また、着用中止後も尿失禁の改善効果が持続したことから、骨盤底筋群が強化された可能性が示唆された。しかし、身体の筋肉量に変化を認めなかったことから、今後骨盤底筋群の強化に関する評価方法の再検討が必要であると考える。
単純ヘルペスウイルスによる前庭神経炎に関する基礎的研究

マウス耳介にHSV-1を接種することで初感染顔面神経麻痺モデルを作成した。その後、麻痺が治癒したマウスに対して、初感染麻痺から3カ月後に抗免疫細胞表面マーカー抗体(抗CD3抗体)を腹控内へ投与した。坑CD3抗体投与1日後から7日後まで連日でマウスを生理食塩水と4%パラホルムアルデヒド、1%グルタールアルデヒドで経心還流固定を行った。それらのマウスから、前庭神経節を摘出し、ホルムアルデヒド、グルタールアルデヒドおよびオスミウム酸にて後固定を行い、型通りにエポン樹脂に包埋しブロックを作成した。そのブロックからダイヤモンドナイフで薄切し切片を作成した。この切片を用いて、透過型電子顕微鏡(H-800)にて観察した。その結果、抗体投与後3日後までは前庭神経節のすべての細胞でHSVは認められなかったが、投与4日後に神経細胞細胞質内にHSVの増殖を認め、それらは5日後に顕著となった。また、衛星細胞などへの感染も認められた。HSVの増殖はこの5日後あるいは6日後がピークで7日目には免疫細胞の侵入などが顕著となった。これらの結果から、前庭神経節における細胞レベルでのHSV-1の再活性は神経細胞を中心に起こっているが、一部衛星細胞からの再活性化も認められることが明らかとなった。また、ウイルスは神経細胞周囲のルーズミエリンを越えて衛星細胞やシュワン細胞へ感染を拡大しており、これが神経障害の拡大のメカニズムと考えられた。初感染前庭神経炎マウスモデルを用いた、前庭神経節へのHSV-1の進展、増殖経路及び潜伏の時間的、空間的解析HSV-1接種による初感染マウスモデルから、HSV-1接種後に連日で、前庭神経節を摘出し、パラホルムアルデヒドで固定後、パラフィンにて包埋、薄切し、抗HSV-1抗体を一次抗体に用いた免疫組織化学的手法及びHSV-1DNA及びLATS(ウイルス潜伏中の証明に用いられる)をプライマーとするin situ hybridization法を用いて、HSV-1の前庭神経節での感染標的細胞、時間的、空間的増殖経路、潜伏部位を検討した。その結果、免疫染色ではウイルス接種4日目から前庭神経節でのウイルス感染が明らかとなった。ウイルス感染は顔面神経膝神経節との交通路である前方の細胞から始まり、周囲の神経細胞へと拡がっていた。LATSを標的としたin situ hybridization法では、ウイルス接種2週間後まで検討を進めたがLATS陽性細胞は見られず、少なくとも接種2週間までは潜伏感染が成立していないことが示唆された。再活性化前庭神経炎マウスモデルの開発に必要な抗体の精製、及び投与、同マウスのHSV-1再活性化の有無の確認選択的な免疫細胞表面マーカー産生ハイブリドーマをCO2インキュベーターを用いて培養し、抗CD4、抗CD8、抗CD72抗体を精製した。今後、これを初感染マウスに投与し、再活性化マウスモデルを作成し、同マウスの前庭神経節を摘出、PCR法にてHSV-1の再活性化を確認する。抗免疫細胞表面マーカー抗体(抗CD3抗体)をマウス腹腔内へ投与後、1日後から7日後まで連日で経心還流固定を行った後に、前庭神経節を摘出した。同神経節をパラホルムアルデヒドで再び後固定を行い、パラフィンにて包埋、薄切し切片を作成した。同切片とHSV-1DNAプライマーを用いてin situ hybridization法を用いて、HSV-1の前庭神経節内での再活性化部位の検討を行った。その結果、前庭神経節において、HSV-1は抗CD3抗体投与後2日目から再活性化していることが明らかとなった。また、再活性化が起こっている細胞の種類は前庭神経節神経細胞であり、シュワン細胞や衛星細胞ではHSV-1の再活性化は認められないことが明らかとなった。電子顕微鏡を用いた細胞レベルでのHSV-1再活性化後の感染経路、増殖標的細胞の同定、細胞内増殖経路の解析上述した再活性化マウスモデル(抗CD3抗体投与マウス)から、抗CD3抗体接種1日後から7日後まで連日で前庭神経節を摘出し、ホルムアルデヒド、グルタールアルデヒドで経心固定後に型通りにエポン樹脂に包埋、ダイヤモンドナイフで薄切し切片を作成した。この切片を用いて、今後、細胞レベルでのHSV-1の再活性化メカニズムやウイルスの感染経路、増殖標的細胞の同定、細胞内増殖経路を明らかにする予定である。

HSVの増殖はこの5日後あるいは6日後がピークで7日目には免疫細胞の侵入などが顕著となった。これらの結果から、前庭神経節における細胞レベルでのHSV-1の再活性は神経細胞を中心に起こっているが、一部衛星細胞からの再活性化も認められることが明らかとなった。また、ウイルスは神経細胞周囲のルーズミエリンを越えて衛星細胞やシュワン細胞へ感染を拡大しており、これが神経障害の拡大のメカニズムと考えられた。
D-アミノ酸、D-アミノ酸含有ペプチド合成に向けた有用酵素の機能解析及び改変

D-アミノ酸は有用物質合成の中間体として重要であり、D-アミノ酸を含有するペプチド(D-ペプチド)も、多様な生理活性を持つと考えられ注目されつつある。しかし効率的なD-ペプチド合成法はなく、その合成法確立は急務である。本研究では、D-アミノ酸合成に有用な金属型D-アミノペプチダーゼ(DAP)及びセリン型DAPに着目し、機能解析とD-ペプチド合成への可能性を検証した。枯草菌の金属型DAPは熱に強く高活性で、基質としてD-アミノ酸誘導体に特異的であった。また、活性中心の金属(亜鉛)をコバルトに置換することで、大きく特異性が変化し、アミドを含む様々なアミノ酸誘導体分解活性が飛躍的に上昇した。従って、コバルト置換型酵素はラセミアミノ酸アミドからのアミノ酸キラル分割に利用できることが示唆された。放線菌のセリン型DAPは、pHに安定でD-Phe誘導体やD-Nle誘導体に対し高い活性を示した。また、1次構造解析から、本酵素はβラクタマーゼが属するペプチダーゼS12ファミリーに分類されることが明らかとなったが、本酵素からβラクタマーゼ活性は確認されなかった。本酵素は高濃度のアルコール中でも安定であり、70%MeOH中で触媒活性を示したため、PheやNle誘導体を用いてアミノリシスによるペプチド合成を検証した。その結果、高濃度のMeOH存在下、Nleを基質とした時に未知の生成物が得られた。これはアミノリシス反応で出来たペプチドである可能性が高いと考えられる。
PD-1のコアフコシル化阻害による腫瘍免疫の活性化

昨年度は、PD-1のコアフコシル化の阻害が、PD-1の発現低下を起こし、T細胞の活性化を誘導することを明らかとしてきた。特に、モデル抗原OVAに対するTCRを過剰発現したCD8陽性T細胞に、フコシル化阻害剤を処置することで、マウスモデルで、OVA発現がん細胞を、より殺傷できる可能性が示唆されていた。そこで今年度は、このメカニズムをさらに応用させようと、ヒトでも同じことが起こるか、自然ながん抗原でも同じことが起こるか、に着目して研究を行った。ヒトについては、患者検体を入手することができず、解析を行うことはできなかった。しかし、糖鎖修飾を受けうるアミノ酸部位がマウスと類似していること、またSNPの解析により糖鎖修飾に必要な配列に異常あり、糖鎖修飾が正常に起こらないと予測される遺伝型のヒトが存在することが明らかとなった。このことから、コアフコシル化のPD-1の発現制御メカニズムはマウスとヒトで共通するものがあるだろうと考えており、健常人の血液サンプルを用いるなどで解明していく方針である。次に、自然に存在するがん抗原はOVAのようなモデル抗原と比べ、その認識は弱い場合が多い。そこで、がん抗原を新たに探しており、内因性レトロウイルス由来のがん抗原などを標的とするT細胞を解析している。自然に存在するがん抗原に対するT細胞を同定できれば、その細胞に対してフコシル化を阻害する処置を行い、マウスモデルに応用する方針である。コアフコシル化はTCRにも起こる糖鎖修飾で、その阻害はT細胞の活性化を阻害するという報告もある。TCRだけではなく、糖鎖修飾サイトが少ないと思われるCAR-T細胞を用いて、さらにCAR-T細胞を活性化させることを目的として、コアフコシル化阻害が応用できないかを試していく方針である。2017年度は、腫瘍免疫のネガティヴ制御因子であるPD-1が、糖鎖修飾の一つであるコアフコシル化によって、その発現や機能が制御されている、ことに関して解析を行った。CRISPR-Cas9による網羅的なスクリーニングより、コアフコシル化が、PD-1の発現量に関与することが示唆されていた。実際に、Fut8など、コアフコシル化に必要な遺伝子を欠損することで、PD-1の細胞膜発現量やリガンドとの相互作用が低下することを、明らかとした。また、共同研究により、PD-1の糖鎖修飾を受ける残基、ならびにその糖鎖の構造を解析し、コアフコシル化を始めとする糖鎖のバリエーションについて詳細な情報を得た。また、共同研究により、リガンドとの相互作用に必要な残基を特定した。CRISPR-Cas9によるノックアウト細胞の解析、またパンフコシル化阻害剤を処置した解析により、初代培養マウスT細胞においても、PD-1は、コアフコシル化によってその発現が制御されていることを見出した。続いて、PD-1の発現が抑制されることにより、T細胞の活性化が誘導されていることを確認することができた。そこで、当初の目的である腫瘍免疫の活性化に、コアフコシル化の阻害が、応用できるかを検証した。パンフコシル化阻害剤を処置したOVA抗原特異的なCD8 T細胞を、移入することにより、OVA発現がん細胞の退縮が認められ、移入したT細胞が、増殖・活性化し続けていることが示唆された。このことから、コアフコシル化の阻害は、がん免疫療法の治療として応用できる可能性を提唱している。理由として下記の3点を挙げる。2017年度は、我々が以前行っていたPD-1制御因子のスクリーニングから得られた候補遺伝子を、一つずつ詳細に解析することによって、スクリーニングの妥当性を示すとともに、糖鎖修飾の一つであるコアフコシル化によるPD-1の発現量の制御という仮説を提案することができた。特に、共同研究を2件行い、申請者単独では解明できなかった現象について、明らかにすることができた。また、コアフコシル化を阻害することで、PD-1の発現量の低下だけではなく、T細胞の活性化が誘導されていることを見出した。特に、モデル抗原特異的なTCR発現T細胞ではあるものの、コアフコシル化を欠損することで、腫瘍免疫への応用を期待させる結果を得ることができた。

自然に存在するがん抗原に対するT細胞を同定できれば、その細胞に対してフコシル化を阻害する処置を行い、マウスモデルに応用する方針である。コアフコシル化はTCRにも起こる糖鎖修飾で、その阻害はT細胞の活性化を阻害するという報告もある。TCRだけではなく、糖鎖修飾サイトが少ないと思われるCAR-T細胞を用いて、さらにCAR-T細胞を活性化させることを目的として、コアフコシル化阻害が応用できないかを試していく方針である。2018年度は、マウス担癌モデルだけではなく、ヒトの免疫応答においても、コアフコシル化がPD-1の発現制御を介して、免疫系を負に制御しているかどうかを検証する。特に、がん治療への応用を目指して、腫瘍抗原特異的TCR過剰発現やCAR-T細胞、ならびにTILの拡大培養の系においても、コアフコシル化を阻害することで、T細胞の活性を高く保ち続けることができるかどうかを検証する。がん細胞において、コアフコシル化を始めとする糖鎖の異常が報告されている。免疫細胞においても、糖鎖の異常によって、活性化が制御されていることが示唆されたことから、腫瘍微小環境における、糖鎖の幅広い役割の一端を解明することを新たに目標とする。一方で、コアフコシル化は、免疫系を正に制御する分子の発現や機能にも関与していることが報告されている。特に、コアフコシル化を欠損するマウスでは、T細胞の活性化が低下するという報告がなされている。申請者は、CRISPR-Cas9や阻害剤により、一度体内で成熟したT細胞のコアフコシル化を欠損させる、また処置期間が短いという違いはあるものの、実際に、長期でコアフコシル化を阻害する処置を行う場合に、がん免疫を正に亢進させるか、それとも、逆に抑制してしまうのか、については詳細に解析する必要がある。本年度は、研究遂行にかかる経費を、まとめ買いすることで、価格を少しだけ下げることができた。また、共同研究先に、解析の一部を委託できたことで、申請者が解析する予定であった費用を、他用途にあてたから。翌年度は、本年度の余剰分をあわせ、マウス個体やヒト検体での解析を行うべく、必要な試薬を新規に購入する予定である。
移入浮漂植物の拡大は水生生物群集にどのようなインパクトを与えるか

近年、石川県の河北潟周辺水域には北米南部原産のチクゴスズメノヒエ(Paspalum distichum L. var. indutum)が広がり、場所によっては浮島状の大群落を形成している。この在来植物では見られない浮島群落がどのような環境を形成し、そこにどのような動物相が保持されるようになるか調査をおこなった。生育期間中の浮島群落の溶存酸素量は夜間には低下するが、昼間は予想とは異なり常に高い状態で保たれていた。これはチクゴスズメノヒエの根系から供給されたものではなく、主に付着藻類の同化に伴うものであった。動物群集は抽水植物群落や浮葉植物群落よりも魚類やエビ類など比較的大型の動物現存量が高かった。沈水植物群落が存在しない河北潟において、水中に密に広がる匍匐枝と不定根は大型動物にとっての代替的な生息空間となっていた。河北潟(石川県)の湖岸には様々な生活型の植物群落が分布する。このうち,ヒメガマ,マコモ,ヒシ,チクゴスズメノヒエの各群落において,群落内の水生動物相調査と溶存酸素濃度測定を実施した。チクゴスズメノヒエは湖岸において浮島状に生育し,南米の湿地帯に発達するFloating Meadowsのような群落を小規模ながら形成している。ホテイアオイやボタンウキクサ同様,チクゴスズメノヒエは亜熱帯原産の移入種であり,一旦水域に広がると過密な群落を水面に形成する。このため,これらの植物の過繁茂は溶存酸素の低下を招き,周囲の水生動物相や魚類相などに大きなインパクトを与えることが予想されていた。ヒメガマ,ヒシ群落では開水面から群落内部に向かって溶存酸素濃度は低下した。しかし浮島状に広がったチクゴスズメノヒエ群落内の溶存酸素濃度は,必ずしも開水面に比べて低くはなく,水面直下ではむしろ群落内の方が高く保たれている場合が観測された。例えば,10月の測定では,開水面表層の溶存酸素濃度が3.1mg 1^<-1>であったのに対し,群落内側2mの表層では5.5mg 1^<-1>にも達していた。ヨシをはじめとする抽水植物では,底泥の貧酸素環境に対応すべく通気組織を通じて根系に酸素供給を行っており,チクゴスズメノヒエの場合,その浮島状群落内において水中に懸垂した根系が周囲に酸素を供給している可能性が示唆される。ヒメガマ群落,マコモ,ヒシ群落よりもチクゴスズメノヒエ群落において,群落内の水生動物相が多様かつ現存量が高い傾向があり,その理由として,群落内溶存酸素量が他の群落より高い状態で維持されていることが関連している可能性が考えられた。河北潟(石川県)の湖岸において、浮島状に広がったチクゴスズメノヒエ群落内の溶存酸素濃度測定と水生動物の定性調査を継続した。2010年5月、6月、7月、10月の野外測定では前年の測定同様、チクゴスズメノヒエ群落内の昼間の溶存酸素濃度は必ずしも開水面に比べて低くはなく、水面直下ではむしろ群落内の方が高く保たれていることが確認され、チクゴスズメノヒエ群落では生育期間を通じて恒常的に溶存酸素濃度が維持されることが確認された。しかしこれらの測定結果はいずれも昼間の結果であり、夜間の群落内の溶存酸素濃度の動態は明らかではなかったことから、2010年7月8日-9日、9月4日-5日の2回、群落内の溶存酸素量の日周変化の測定を実施した。両日とも昼間には群落内外共に10mg l-1を越える過飽和状態の溶存酸素濃度が記録され、特に7月9日の正午前後には群落内側(4m,2m)において日周の最高値が記録された。しかし両日とも夜間には群落内の溶存酸素濃度は著しい低下を続け,真夜中1:00頃には最低値(7月9日に3.48mgl-1,9月5日に1.82mgl-1)を記録した。群落内の値は明らかに同時刻の開水面の値より低く、これまで抽水,浮葉,沈水植物群落等で報告されてきたのと同様に,群落内の卓越した呼吸により貧酸素環境が形成されていることが推測された。

河北潟で確認されたチクゴスズメノヒエ群落根系が好気的環境を維持すると言う特異な現象は、昼間に限った現象である可能性が高くなったといえる。チクゴスズメノヒエ群落の好気的環境の形成機構について、今後、実験条件下でのチクゴスズメノヒエ根系の酸素放出速度の測定により詳細に分析を進める予定である。チクゴスズメノヒエの浮島群落の好気的環境形成に関与していると考えられる根系の通気能力を実験的な手法により確認した。測定には根元から1cmほどの長さに根を切り詰めた植物体を減圧瓶に沈め、その根の断面から気泡が出はじめる減圧程度を通気能力とする有門ほか(1990)の方法を用いた。通気圧が30mmHg以下の値を示す場合には通気系組織がよく発達していると考えることができる。泥中に根を張って生育しているチクゴスズメノヒエの場合,比較に用いた浮漂状態で生育するホテイアオイと同様の20mmHg以下の値を示したが、河北潟の浮島状に生育しているチクゴスズメノヒエの根系の通気圧は71mmHgあり、通気組織が発達しているとはいえないことが明らかとなった。河北潟沿岸に生育するチクゴスズメノヒエ群落において植物体の現存量測定、動物群集の定性・定量的調査を実施した。生育期間中のチクゴスズメノヒエ浮島群落の現存量は乾燥重量で1kgm-2ほどだが、その2/3は水中に展開する匍匐枝と不定根が占めていた。この匍匐枝や不定根に付着する藻類量は大きく、クロロフィルa量で21mgm-2と国内のヨシ帯などで測定された現存量に近い値であった。一方、群落水面下の植物プランクトン量はクロロフィルa量で12mgm-2と開水面の1/3の量に過ぎなかった。日中の溶存酸素濃度が高く保たれるのは、結局は主に付着藻類の同化によるものと考えられた。チクゴスズメノヒエ浮島群落における小型動物については現在、同定作業の継続中であり群集の全体的な特徴を論じることはできないが、タイリクバラタナゴやメダカに加え、トウヨシノボリ、チチブなど底生魚の稚魚、ヌマエビ、スジエビなど比較的大型の匍匐型動物の現存量は抽水植物帯や浮葉植物帯よりも高かった。水中に展開するチクゴスズメノヒエの匍匐枝は大型動物の生息場として機能しており、沈水植物群落が存在しない河北潟においては、その代替空間となっていると考えられた。
クロマチン構築を介して形態形成に関わる新奇遺伝子の単離

シロイヌナズナの形態形成過程において,エピジェネティック情報の確立及び維持機構が果たす役割を明らかにすることを目的に,DNA複製時のクロマチン再構築過程においてヒストンシャペロンとして機能するchromatin assemblyfactor-1 (CAF-1)の機能欠損変異体であるfasciata (fas)突然変異体を変異原処理し,エピジェネティック制御に関わる新奇遺伝子の単離・同定を試みた.これまでに,aerial rosette leaf表現型を示す突然変異体138-2を得ていた.この表現型は,側芽分裂組織が,栄養分裂組織から花序分裂組織への相転換が逆戻しているか,相転換が遅延していることを示している.染色体マッピングおよびwhole genomeシークエンシング解析により,原因遺伝子の候補としてFLAVIN-BINDING, KELCH REPEAT, F BOX 1 (FKF1) (At1g68050)遺伝子を単離した.138-2突然変異体では,FKF1のアミノ酸の一つがグリシンからアルギニンに置換される.FKF1は,F-boxドメインをもつタンパク質で,CONSTANS (CO)遺伝子の発現誘導に関わることが示されている.COは,相転換を制御するFT遺伝子の発現を誘導する.138-2突然変異体では,COを介してFT遺伝子の発現量あるいは発現タイミングに異常が起こり,その結果,側芽分裂組織の相転換が遅れることで,aerial rosette leafが形成されるという仮説を考えている.今後,138-2突然変異体の相補実験により,FKF1遺伝子が原因遺伝子であることを確認するとともに,FKF1によるCO/FTの転写制御とCAF-1との関連についての研究を進め,側芽分裂組織の相転換におけるエピジェネティック制御機構の関与を明らかにしたいと考えている.シロイヌナズナの形態形成過程において,エピジェネティック情報の確立及び維持機構が果たす役割を明らかにすることを目的に,DNA複製時のクロマチン再構築過程においてヒストンシャペロンとして機能するchromatin assemblyfactor-1 (CAF-1)の機能欠損変異体であるfasciata (fas)突然変異体を変異原処理し,エピジェネティック制御に関わる新奇遺伝子の単離・同定を試みた.これまでに,aerial rosette leaf表現型を示す突然変異体138-2を得ていた.この表現型は,側芽分裂組織が,栄養分裂組織から花序分裂組織への相転換が逆戻しているか,相転換が遅延していることを示している.染色体マッピングおよびwhole genomeシークエンシング解析により,原因遺伝子の候補としてFLAVIN-BINDING, KELCH REPEAT, F BOX 1 (FKF1) (At1g68050)遺伝子を単離した.138-2突然変異体では,FKF1のアミノ酸の一つがグリシンからアルギニンに置換される.FKF1は,F-boxドメインをもつタンパク質で,CONSTANS (CO)遺伝子の発現誘導に関わることが示されている.COは,相転換を制御するFT遺伝子の発現を誘導する.138-2突然変異体では,COを介してFT遺伝子の発現量あるいは発現タイミングに異常が起こり,その結果,側芽分裂組織の相転換が遅れることで,aerial rosette leafが形成されるという仮説を考えている.今後,138-2突然変異体の相補実験により,FKF1遺伝子が原因遺伝子であることを確認するとともに,FKF1によるCO/FTの転写制御とCAF-1との関連についての研究を進め,側芽分裂組織の相転換におけるエピジェネティック制御機構の関与を明らかにしたいと考えている.
視細胞外節におけるレチノール異性化の研究

ウシ網膜から精製した視細胞桿体外節を11-cis-retinolと反応させた。反応溶液から、へキサンを用いてretinolを抽出し、蛍光光度計を接続した高速液体クロマトグラフィーを用いて溶液中のretinolを解析した。この結果、視細胞桿体外節により、11-cis-retinolからall-trans-retinoolおよび13-cis-retinolへの異性化が起こることが確認された。11-cis-retinolと反応させる前に、視細胞桿体外節を熱処理することにより、この異性化反応は抑制されることなく、むしろ促進され、既知の熱に不安定な視サイクル酵素の関与は否定された。視細胞桿体外節による11-cis-retlnolからalltrans-retinolへの異性化の最大反応速度は、78.7nmoles/min/mg proteinであった。これは、視サイクルでおこるall-trans-retinalからall-trans-retinolへの変換速度に比し極めて速かった。11-cis-retinolからall-trans-retinolへの異性化反応に関与する視細胞桿体外節中の分子を同定するために、視細胞桿体外節の主成分であるロドプシンとリン脂質をそれぞれ視細胞桿体外節より精製し、11-cis-retinolと反応させたところ、ロドプシンによりall--trans-retinolへの異性化がおこり、リン脂質では反応は認められなかった。桿体外節のオプシンに異性化反応の活性が存在することが判明したが、可溶化した外節では異性化反応活性が著しく低下した。精製したオプシンと11-cis-retinolにリン脂質を加えて反応を行うと、異性化反応は抑制された。リン脂質として、桿体外節より抽出したリン脂質、市販されているリン脂質(フォスファチジルエタノールアミン、フォスファチジルコリン、フォスファチジルセリン、フォスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリン)を用いたが、すべてに異性化反応に対する抑制効果が認められ、中でもフォスファチジルセリンが最も強い抑制効果を示した。フォスファチジルセリンと炭素鎖の長さが異なる合成フォスファチジルセリンを用いて抑制効果を比較する実験を行ったが、すべてフォスファチジルセリンと同様の抑制効果を示した。生体内ではフォスファチジルセリンが細胞膜の内膜に局在しているため、オプシンの活性部位に影響を与えないが、リン脂質の構築を破壊するとフォスファチジルセリンがオプシンに作用し、異性化反応は見られなくなると考えられた。ウシ網膜から精製した視細胞杆体外節を11-cis-retinolと反応させた。反応溶液から、ヘキサンを用いてretinolを抽出し、蛍光光度計を接続した高速液体クロマトグラフィーを用いて溶液中のretinolを解析した。この結果、視細胞杆体外節により、11-cis-retinolからall-trans-retinolおよび13-cis-retinolへの異性化が起こることが確認された。13-cis-retinolの生成は、all-trans-retinolの生成後はじめて確認されることから、11-cis-retinolからall-trans-retinolが生じ、13-cis-retinolはこのall-trans-retinolから生成するものと考えられた。11-cis-retinolと反応させる前に、視細胞杆体外節を熱処理することにより、この異性化反応は抑制されることなく、むしろ促進され、既知の熱に不安定な視サイクル酵素の関与は否定された。all-trans一retinolの生成は、11-cis-retinolの濃度に比例して増加した。視細胞杆体外節の濃度に関しては、10nmolesの11-cis-retinolを用いた場合、視細胞杆体外節0.1mgまでは、all-trans-retinolの生成はその濃度に比例して増加し、0.3-0.4mgで平衡に達した。視細胞杆体外節による11-cis-retinolからall-trans-retinolへの異性化の最大反応速度は、78.7nmoles/min/mg proteinであった。11-cis-retinolからall-trans-retinolへの異性化反応に関与する視細胞杆体外節中の分子を同定するために、視細胞杆体外節の主成分であるロドプシンとリン脂質をそれぞれ視細胞杆体外節より精製し、11-cis-retinolと反応させたところ、ロドプシンによりall-trans-retinolへの異性化がおこり、リン脂質では反応は認められなかった。ロドプシンをオプシンの形に変えて11-cis-retinolと反応させると、all-trans-retinolの生成は1.5倍になり、視細胞杆体外節による場合とほぼ同様の反応が得られた。

11-cis-retinolと反応させる前に、視細胞桿体外節を熱処理することにより、この異性化反応は抑制されることなく、むしろ促進され、既知の熱に不安定な視サイクル酵素の関与は否定された。視細胞桿体外節による11-cis-retlnolからalltrans-retinolへの異性化の最大反応速度は、78.7nmoles/min/mg proteinであった。これは、視サイクルでおこるall-trans-retinalからall-trans-retinolへの変換速度に比し極めて速かった。11-cis-retinolからall-trans-retinolへの異性化反応に関与する視細胞桿体外節中の分子を同定するために、視細胞桿体外節の主成分であるロドプシンとリン脂質をそれぞれ視細胞桿体外節より精製し、11-cis-retinolと反応させたところ、ロドプシンによりall--trans-retinolへの異性化がおこり、リン脂質では反応は認められなかった。桿体外節のオプシンに異性化反応の活性が存在することが判明したが、可溶化した外節では異性化反応活性が著しく低下した。精製したオプシンと11-cis-retinolにリン脂質を加えて反応を行うと、異性化反応は抑制された。リン脂質として、桿体外節より抽出したリン脂質、市販されているリン脂質(フォスファチジルエタノールアミン、フォスファチジルコリン、フォスファチジルセリン、フォスファチジルイノシトール、スフィンゴミエリン)を用いたが、すべてに異性化反応に対する抑制効果が認められ、中でもフォスファチジルセリンが最も強い抑制効果を示した。フォスファチジルセリンと炭素鎖の長さが異なる合成フォスファチジルセリンを用いて抑制効果を比較する実験を行ったが、すべてフォスファチジルセリンと同様の抑制効果を示した。生体内ではフォスファチジルセリンが細胞膜の内膜に局在しているため、オプシンの活性部位に影響を与えないが、リン脂質の構築を破壊するとフォスファチジルセリンがオプシンに作用し、異性化反応は見られなくなると考えられた。我々が研究対象としている外節に存在する異性化反応は、2つの点で重要であると考えられる。1つは、11-cis-retinolを視細胞間間隙から除くという点である。実際に視サイクルで形成される11-cis-retinolが視細胞間間隙に存在し、電気生理学的な研究では、外から投与した11-cis-retinolは桿体視細胞の光受容感度の回復を抑制する事が知られている。従って、速やかに11-cis-retinolをall-trans-retinolにして排除してやる必要性がある。もう一つは、貪食された外節の11-cis-retinalを視サイクルに戻すという点である。網膜では光照射後約2時間後に、色素上皮細胞による桿体外節の貪食がピークに達する。取り込まれた外節ロドプシンの11-cis-retinalは、色素上皮細胞内にある11-cis特異的脱水素酵素により11-cis-retinolに変換され、さらに11-cis-retinol→all-trans-retinolの反応は新たに見出された外節に存在する異性化反応により視サイクルの最初の段階に戻される。
ファジィ理論を応用した教育評価の研究

ファジィ理論は,人間の判断や評価などに関するあいまいな情報を解析し、意志決定を行う学問で、社会科学や人間科学などの分野にも数多く応用されている.一方,近年,CAIシステムをはじめ種々のメディアが開発されているが,教育情報の評価はおもに人間が行うため,その基準は主観的な判断による場合が多い.このため,通常の教育評価には,少なからずあいまいさが存在する.そこで,ファジィ理論を応用し,そのようなあいまいな教育情報を解析することにより,客観的な判断や評価を行う方法を研究した.研究者らは,ファジィ推論を応用した教育評価法を考案し,関連するコンピュータ支援システムを開発することに努め,かなりの成果をえた.また,これらの研究に関する書籍として,森北出版より「山下,須田:ファジィ数学入門-ソフトサイエンスの基礎と応用-,1997」,学文社より「山下,稲井田,他:ファジイ理論と応用-教育情報アナリシス-,1997」を出版した.ファジィ理論は,人間の判断や評価などに関するあいまいな情報を解析し、意志決定を行う学問で、社会科学や人間科学などの分野にも数多く応用されている.一方,近年,CAIシステムをはじめ種々のメディアが開発されているが,教育情報の評価はおもに人間が行うため,その基準は主観的な判断による場合が多い.このため,通常の教育評価には,少なからずあいまいさが存在する.そこで,ファジィ理論を応用し,そのようなあいまいな教育情報を解析することにより,客観的な判断や評価を行う方法を研究した.研究者らは,ファジィ推論を応用した教育評価法を考案し,関連するコンピュータ支援システムを開発することに努め,かなりの成果をえた.また,これらの研究に関する書籍として,森北出版より「山下,須田:ファジィ数学入門-ソフトサイエンスの基礎と応用-,1997」,学文社より「山下,稲井田,他:ファジイ理論と応用-教育情報アナリシス-,1997」を出版した.ファジイ理論を応用した教育評価法を開発するために,今年度はファジィ数学の基礎理論とその応用方法の研究を進めた.たとえば,(1)ファジィ情報の分析に応用されるファジィグラフ,ファジィ推論,ファジィ決定などの基礎理論の研究,(2)ファジィ理論の教育情報分析への応用方法の研究,(3)マイクロコンピュータによるファジィ情報分析支援システムの設計などがそれである.また,その成果一部は,関連する学会で発表した.たとえば,ファジィグラフの研究と応用については,Int'l Congress of Mathematical Education,日本数学会など,ファジィ推論の研究と応用については,Int'l Conference of Soft Computing,電子情報通信学会,日本教育工学会などで発表した.なお,これらの論文はかなりの評価をうけていることから,新しい研究成果がえられたものと考えられる.なお,教育評価に関するコンピュータ支援システムの研究については,その設計段階から予備システムの開発段階に入りつつある.次年度にはこれを完成させ,実際的な教育事象の評価や改善に役立てるよう,積極的に研究を進めたい.ファジィ理論は,人間の判断や評価などに関するあいまいな情報を解析し意志決定を行なう学問で,社会科学や人間科学などの分野にも数多く応用されている.一方,近年,CAIシステムをはじめ種々のメディアが開発されてはいるが,教育情報の評価はおもに人間が行なうため,その基準は主観的な判断による場合が多い.このため,通常の教育評価には,少なからずあいまいさが存在する.そこで,ファジィ理論を応用し,そのようなあいまいな教育情報を解析することにより,客観的な判断や評価を行なう方法を研究した.研究者らは,ファジィ推論を応用した教育評価法を考案し,関連するコンピュータ支援システムを開発することに努め,かなりの成果をえた.また,これらの研究に関する書籍として,森北出版より「山下,須田:ファジィ数学入門-ソフトサイエンスの基礎と応用-,1997」,学文社より「山下,稲井田,他:ファジィ理論と応用-教育情報アナリシス-,1997」を出版した.
音声認識とビデオ撮影を活用したICT支援外国語協調学習の実践と評価法の研究

本研究では、音声認識とビデオ撮影を活用したICT支援外国語協調学習に関する実践研究と評価法に関する検討を行った。実践は,音声認識アプリを活用した発音練習,例文データベースを活用した対話シナリオ作成を取り入れたビデオ撮影プロジェクトを1セメスター15週の授業で3回実施し,撮影されたビデオについては,ルーブリックによる自己評価,相互評価を行った.これらの活動は,総じて外国語学習を促進し,学習者は達成感,満足感を得ていることが明らかになった.自己評価・相互評価活動は自分自身の声や姿を客観的に観察し発音や発声の改善,対話リズムの修正などの機会となるというメリットを見いだすことができた.平成27年度は、音声認識システムによる発音自律学習とビデオ撮影プロジェクトを統合したドイツ語アクティブラーニングの実践を行い、基礎データの収集を行った。音声認識システムによる発音自律学習に関しては、平成27年度中に約100名の学生からのべ1500件を超える認識結果のデータを収集することができた。現在これを分析中であるが、以前実施した音声認識システムを使った発音練習に関する研究の結果と同様に、日本人学生が問題なく認識される発音と、困難な発音があることが追認できた。また、調音に関する基本的知識を与えることで改善が見られるケースもあるが、個別にフィードバックしながらトレーニングを繰り返すことで改善されるケースも多い。本研究の課題の一つである「発音学習支援ツールの開発」について、その方向性を再検討する必要を感じている。ビデオ撮影プロジェクトは、平成27年度前期・後期に実施し、合計6回のビデオ撮影を行った。前期は主にグループでのミニドラマ制作を中心に行い、後期はグループを超えたインタビューや、ビデオストーリーテリングを試みた。まだ数値化はできていないが、撮影1週間後はほぼシナリオの内容を書き出したり再現することができ、夏休みを挟む2ヶ月のブランクの後も、かなりの割合で記憶に残っていた。このことから、ビデオ撮影が記憶への定着を促進していると想定できる。ビデオ撮影のための準備時間についてはアンケート調査から大まかな把握ができた。ビデオ撮影のためのシナリオ作成の際にオンライン例文データベースを使用し、学習者が積極的に活用する様子が見られた。音声認識システムによる発音自律学習、ビデオ撮影プロジェクトの実施と基礎データの収集分析、オンライン例文データベースの利用実験など、平成27年度に計画していた内容は順調に進んでいる。特にICT機器を活用したアクティブラーニングの実践については、先進的な取り組みを行っているApple Distinguished Educatorメンバーからの助言をうけ、iTunesUに概要を紹介するコースを作成した。1年間の実践と分析から、音声中心の学習を支えるために必要な文法知識や語彙学習などの自習できる教材を追加で開発を始めた。また、学習者のグループ活動や教師と学生のインタラクションをビデオに記録し分析することで、いわゆるアクティブラーニングの中での学習者の動向を客観的に知ることができるようになった。さらに、ビデオ撮影プロジェクトのような声を出す学習方法が記憶への定着を促進していることを示すと考えられるデータも取得できた。これらに加えて、音声中心の学習を支えるため、文法語彙の関する学習ツールや理解度チェックツールの開発も開始した。このように、当初の計画を実施する中で新たな可能性を見出しつつある。平成27年度の実践を踏まえ、引き続き音声認識とビデオ撮影を活用したICT支援外国語アクティブラーニングの実践の継続と調査、分析を行った。音声認識システムを利用した発音練習方法を実際の授業に投入しながら検討する中で、外国語授業に特化した発音学習支援ツールを開発するより、むしろ一般に公開されている音声認識ツールを活用する方が開発コストや時間を抑えられるだけでなく、常に最新の音声認識技術を利用できるため、柔軟に授業に取り入れることができ、学習の可能性も広がるという結論にいたりつつある。本研究開始当初から初等中等教育機関向けの授業支援ツールを授業実践に導入しているが、これが「ICT支援外国語アクティブラーニング」で必要と考えられる双方向型授業の多くの要素をカバーしており、他の汎用Webサービスなどを統合しながら活用できることが明らかになってきた。ビデオ撮影プロジェクト実践に関して、27年度の成果をもとに、自己評価・相互評価・グループ活動に関するルーブリックによる評価を試行した。またビデオ撮影用シナリオ作成のためにオンライン例文データベースの積極的利用を試みた。全般に学習者が得ようとしている情報が、そのまま検索できることは予想より少なかったが、むしろ検索結果を参考に文を作成するという新たな方向性も見えてきている。ビデオ撮影に関しては学生たちは「厳しい」「たいへん」といいながら楽しんで取り組んでおり、十分な達成感とモティベーションの向上を得ていることが、学生の「学習日誌」から明らかになった。平成28年度に計画されていた内容は順調に進んでいる。これに加えて、オンライン例文データベースを活用して、文法解説を取り入れながらシナリオ作成を指導をするという新たな方向性が見えてきた。また、音声中心の学習を支える文法練習・語彙練習のための自習教材を開発し充実させた。自習教材のプラットホームについて、サンフランシスコにあるIT企業と数度にわたる情報交換を行い、アクティブラーニングを支えるICTツールに関する知見を多数得ることができた。これに基づき、新たた教材開発と授業実践を試みる下地を作ることができた。ここまでに得られた成果が、28年3月刊のドイツ語教育部会の特集「アクティブラーニング」に掲載され、また27年度に発表したiTunesUコースは、2016年のBest of iTunesUに選出され、予想以上の反響を呼んでいる。本研究では,音声認識システムによる発音自律学習とビデオ撮影プロジェクトを統合したドイツ語アクティブラーニングの実践を行い,データ収集,分析を行った.

まず発音については,日本人学生が問題なく認識される発音と、困難な発音があることが改めて確認でき、調音に関する基本的知識を与えることで発音が改善されるケースが多数みられた.また,個別に問題点をフィードバックしたのち音声認識アプリでトレーニングを繰り返すことで改善されるケースも多いことがわかった.フィードバックは,問題点の重要なポイントだけを説明し,学生自身が音声認識アプリでトレーニングを行いながら成果を確認するという手順を取ることで,短時間に多くの学生の「発音個別指導」を行うことが可能になった.ビデオ撮影プロジェクトも各年度6回のビデオ撮影を行った.学習初期の段階からドイツ語を覚えてビデオの前で話すという作業を繰り返すことで,ドイツ語を声に出すことへの抵抗が減ると同時に,ドイツ語の記憶定着が促進される傾向が見られた.また1年間,ドイツ語学習へのモティベーションが高い状態で維持されていたことが,学生からのフィードバックで明らかになった.オンライン例文データベース(Tatoeba Project, Glosbeなど)を活用することで,文法の学習進度にとらわれずに,学生自身が考えている内容をドイツ語で表現できるようになった.検索された例文の主語や目的語を置き換えたり,時制を変えたりする必要が生じた時は,必要な文法事項を理解し習得する大きなチャンスとなることも実践を通して明らかになった.ビデオ撮影に対する評価指標を作成し,提出されたビデオに関して評価作業を行なったが,ドイツ語学習の経験が浅い学生が自己評価,相互評価するための指標としてはさらなる検討が必要である.本研究では、音声認識とビデオ撮影を活用したICT支援外国語協調学習に関する実践研究と評価法に関する検討を行った。実践は,音声認識アプリを活用した発音練習,例文データベースを活用した対話シナリオ作成を取り入れたビデオ撮影プロジェクトを1セメスター15週の授業で3回実施し,撮影されたビデオについては,ルーブリックによる自己評価,相互評価を行った.これらの活動は,総じて外国語学習を促進し,学習者は達成感,満足感を得ていることが明らかになった.自己評価・相互評価活動は自分自身の声や姿を客観的に観察し発音や発声の改善,対話リズムの修正などの機会となるというメリットを見いだすことができた.平成27年度の実践を踏まえながら、引き続き実践と調査、分析を継続する。特にビデオ撮影プロジェクトではルーブリック評価を試行し、その課題や問題点を探る。音声認識システムによる発音学習については、教員からのフィードバックと学習者の反応、発音の改善について調査観察を行い、音声認識システムの有効活用法について再検討を行う。
ヘリウムラジオ波プラズマを利用した環境汚染物質測定用小型発光検出デバイスの開発

本研究では、ラジオ波(200-300kHz)の印加で小型かつ安定なヘリウムプラズマを容易に生成できることに着目し、環境汚染物質を高感度・高選択的に検出できる小型原子発光検出(AED)デバイスを開発することを目的とした。まず、有機硫黄化合物に高感度なAEDデバイスを開発した。測光系にアバランシェフォトダイオードモジュール(APD)を用い、干渉フィルターにより硫黄元素由来の原子発光(921-923nm)を選択的にAPDに導いた。電極内径および高圧側電極管の内径、電極間距離、印加電力および周波数、プラズマガス流量などをガスクロマトグラフ(GC)の検出器として最適化した結果、pg/secオーダーの検出感度を達成した。次に、新たに同軸二重管型マイクロプラズマトーチを内蔵した小型・省電力型AEDデバイスを開発した。このデバイスは1W以下でプラズマの点灯が可能であり,かつ数mL/minのプラズマガスで測定が可能であった.GCに開発した検出デバイスを搭載し,測光系にCCD分光器を用いて印加電力および周波数、プラズマガス流量などを最適化した結果、有機リンおよび硫黄化合物の高感度検出に成功した。さらに、対向同軸型マイクロプラズマトーチを内蔵した小型AEDデバイスを開発した。GCに搭載して測光系にCCD分光器を用いて印加電力および周波数、プラズマガス流量などを最適化した結果、硫黄については元素量として8pg/sec、リンについては12pg/secとさらなる高感度化に成功した。本研究では、ラジオ波(200-300kHz)の印加で小型かつ安定なヘリウムプラズマを容易に生成できることに着目し、気体または液体中に存在するppb-pptオーダーの環境汚染物質を高感度・高選択的に検出できる小型発光検出デバイスを開発する。当該年度は、高感度化検出デバイスの開発および微少量液体試料導入法の開発を行った。(1)高感度化検出デバイスの開発:環境汚染物質として代表的な有機硫黄、塩素およびフッ素化合物に高感度な検出デバイスを開発した。測光系にアバランシェフォトダイオードモジュール(APD)を用い、干渉フィルターにより硫黄元素由来の原子発光(921-923nm)を選択的にAEDに導いた。電極内径および高圧側電極管の内径、電極間距離、印加電力および周波数、プラズマガス流量などを最適化した結果、いずれの化合物においてもpg/secオーダーの検出感度を達成した。これらの感度は市販のガスクロマトグラフィー(GC)用原子発光検出器(AED)と同等あるいはそれ以下であった。(2)微少量液体試料導入法の開発:極微少量試料に対応できる試料導入法として、インクジェットマイクロチップを用いた試料導入法を開発した。試料に水を用い、GC用熱伝導度検出器(TCD)により吐出量および再現性を確認したところ、1滴あたりの吐出量は約1nlであり、このときの相対標準偏差は1%であった。吐出液滴数と試料導入量が直線関係にあったことから、試料導入量を電気的に制御できることを確認した。次に、以前当研究室で開発した小型AEDに本試料導入装置を結合させ、アルコール中の有機塩素化合物測定に適用した。その締果、pgオーダーの検出が可能であった。本研究では、ラジオ波(200-300kHz)の印加で小型かつ安定なヘリウムプラズマを容易に生成できることに着日し、気体または液体中に存在するppb-pptオーダーの環境汚染物質を高感度・高選択的に検出できる小型発光検出デバイスを開発する。当該年度は、環境汚染物質測定のための検出デバイスおよび微少量液体試料デバイスの高機能化を行った.(1)高感度化検出デバイスの開発:新たに同軸型マイクロプラズマトーチを考案し,前年度開発した検出デバイスよりもさらに小型・省電力型の検出デバイスを開発した.この検出デバイスは1W以下でプラズマの点灯が可能であり,かつ数mL/minのプラズマガスで測定が可能であった.環境汚染物質として代表的な有機塩素,リンおよび硫黄化合物の検出特性を評価した.