hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カテゴリ化アルゴリズムと隠れマルコフモデルによる音声言語獲得の機能的モデル

話ことばを自分で獲得できる赤ん坊のようなコンピュータモデルを作った。母音の獲得は,音声のはっきりした部分をクラスタ化するものとしてモデル化した。単語の獲得は,隠れマルコフモデルのクラスタ化でモデル化した。子音は,2つの同じ母音系列の単語の音の異なる部分としてモデル化した。赤ん坊が自ら発声訓練をすることは,調音パラメータと遺伝的アルゴリズムでモデル化した。カテゴリ化アルゴリズムと隠れマルコフモデルを用いるとヒトの音声言語獲得のモデルが構成できることが示された。初年度のテーマは、基本音素(原始母音)の獲得とその単語音声獲得における評価、その他の音素の獲得とその評価であった。まず基本音素の獲得をスペクトルのクラスタ化でモデル化し、単語の獲得を隠れマルコフモデルのクラスタ化でモデル化した。これらをいくつかの観点から実験的に評価した。1基本音素獲得のモデルとその評価乳児は、母親などの周りの音声にさらされるだけで、その言語の基本的な音素を獲得する。これを、よく聞こえる音声のスペクトルのクラスタ化でモデル化した。よく聞こえる声として、パワーの大きな部分、持続的な部分、基本周波数が明確な部分などを検討した。これらが母音獲得に有効であることを確認した。2単語獲得モデルとその評価音声パラメータの記憶・照合方式として、隠れマルコフモデル(HMM)を採用した。基本音素獲得のモデルで獲得された音素(コードベクトル)だけで単語音声を表し、単語認識を行った。特徴パラメータとしてFMSのデルタパラメータを用いて、評価実験を行ない、その有効性を示した。3子音獲得のモデルとその評価語彙を増やすと母音系列だけでは区別できない単語対が増える。これらの単語対を比較し、スペクトルが大きく異なる時点をDPマッチングにより見出し、これを新たな音素(コードベクトル)とみなして、子音を獲得するプログラムを作成した。これは、言語学者が最少対立語の比較により音素を同定することのモデルであるが、幼児のモデルとしても妥当であることを実験的に確認した。予備実験により、子音の獲得では母音と同じような定常性を表すコードではうまく行かないことが分かったので、動的パラメータとしてデルタパラメータを採用した。この結果、デルタパラメータの効果があることが分かった。2年目の研究目標は,音声言語獲得のモデルにおいて,音素獲得で言語心理学モデルを適用すること,子音獲得でのモデルの更なる精密化,および音声模倣による単語獲得モデルの構築であった。各部の研究成果を述べる。(1)擬似母音獲得のモデルとその評価乳児は,生まれてから約6ヶ月の間,母親や周りの人の声にさらされているだけで母国語の基本的な音の種類を自分で聞き分けられるようになる。この過程には,特徴にばらつきのある音素の音をプロトタイプに引き寄せる「知覚的マグネット効果」があるといわれる。我々は,このマグネット効果をモデル化した。音声の特徴パラメータ空間における各特徴点が,互いに引き寄せるものとした。母音の分類実験の結果,従来の階層的クラスタリングのみの場合と比較して,マグネット効果は有効であることが示された。(2)子音獲得のモデルとその評価他の通常の音声認識システムと比較・評価を容易にするため,10数字単語音声の獲得実験を行った。子音獲得のモデルにおいてデルタパラメータをより有効に使用するため,通常のパラメータとデルタパラメータの間の重み付けを検討した。この重みはパラメータの次元の値の分散の逆数とした。この結果,重みが適当な値であるとき,有効であることが分かった。(3)音声の模倣による単語の獲得乳児は母親の声で学習して父親の声にも対応できる。これを話者正規化のモデルとして検討する。調音パラメータを定義し,調音パラメータを生成するモデルを構成する。これは,音声の知覚と生成の連結のモデルである。調音パラメータとして使用するため,短母音スペクトルを主成分分析して情報圧縮する方式を提案した。この方法により母音スペクトルから成分を抽出した結果は,フォルマント周波数と等価であった。また3軸の成分から単語を合成し聴取実験をした結果,7次のケプストラムよりも高品質であることが明らかになった。人間の言語獲得の計算論的モデルが提案されている。これらは、あいまい性のない物理世界のモデルと文字言語を対象にしたものである。しかし、多様であいまい性のある現実の物理的世界と言語とを対応づけるという言語の根本的な機能は、乳児期における音声言語の獲得の中で達成されていると考えられる。そこで、あいまいな世界において言語を獲得できる計算論的モデルの検討を行った。音声言語の形式を音素・単語・文に分ける。乳児は、母国語の音声にさらされているだけで母国語の重要な音素を獲得すると言われている。従って、音声言語の獲得のモデルでは、まず基本音素としての原始的な母音を獲得する。これは、母親の言葉に特徴的なはっきりした音声の部分をクラスタ化することとしてモデル化した。次にいくつかの単語を獲得する。これは、隠れマルコフモデルのクラスタ化としてモデル化した。単語の獲得と並行して音節を獲得し、その結果として子音を獲得する。これは、母音の特徴パラメータだけで表現された単語の音の違いを手がかりとするようにモデル化した。これは母親とのやり取りという社会性のモデルでもある。乳児は、なん語を発声し、自ら発声訓練して音声を聞き分けやすくしていると考えられる。そこで音素を構成する調音パラメータを主成分分析により構成した。得られたパラメータはフォルマント周波数に対応するものであった。

これにより合成した音声の聴取実験の結果、ケプストラムによる音声より明瞭なものであることが明らかとなり、なん語の発声訓練モデルに使用可能であることが明らかになった。以上のように、カテゴリ化アルゴリズムと隠れマルコフモデルを用いるとヒトの音声言語獲得のモデルが一定のレベルで構成できることが示された。このことは、実用的に作られた音声認識のアルゴリズムが、ヒトの言語獲得の機能的モデルの構成要素として有効であるという新たな視点を与えている。話ことばを自分で獲得できる赤ん坊のようなコンピュータモデルを作った。母音の獲得は,音声のはっきりした部分をクラスタ化するものとしてモデル化した。単語の獲得は,隠れマルコフモデルのクラスタ化でモデル化した。子音は,2つの同じ母音系列の単語の音の異なる部分としてモデル化した。赤ん坊が自ら発声訓練をすることは,調音パラメータと遺伝的アルゴリズムでモデル化した。カテゴリ化アルゴリズムと隠れマルコフモデルを用いるとヒトの音声言語獲得のモデルが構成できることが示された。音声の模倣による単語の獲得において、話者正規化のモデルの構成と模倣の実験を実施する必要がある。知覚情報処理・知能ロボティクス以下のことは十分実施できなかった。今後並行して進める。(1)幼児はひとたび母国語を獲得すると外国語の認識が困難になる。本モデルシステムでも同様であることを実験的に検証する。(2)聞こえの度合いの高い音素が多く抽出されるか、認知言語学的知見と比較検証を行う。(3)幼児にわかりやすい発音である母親語は、幼児の言語獲得に効果的だと言われる。本モデルシステムでも同様な効果があるかどうかを実験的に検討する。上のように、ほぼ計画どおり実施できたが、予定通り実施できなかったこともあり、以下のとおりである。これらは、次年度以降実施する。1クラスタリングの方法として、漸変閾値クラスタリング法及びマグネット法によるクラスタリングを提案し、実験で比較評価すること。2話者正規化のモデルとして、基本周波数を利用して正規化する方法の検討。3他の通常の音声認識システムと比較・評価を容易にするための、10数字単語音声の獲得実験と、さらに語彙を200単語まで増やしたときの性能比較。4引力を仮定したカテゴリ化の促進法の検討。研究の進展が十分でなかった部分があったため、研究発表が少なかった。このため旅費が残り、次年度使用額が生じた。1基本音素獲得のモデルとその評価:・母国語を獲得すると外国語の認識が困難になることの実験的検証。・階層的クラスタリング、漸変閾値クラスタリング法、マグネット法による実験。・聞こえの度合いの高い音素が多く抽出されるか検証。・話者正規化のモデルとして基本周波数を利用する方法の検討。2子音獲得のモデルとその評価:・10数字単語音声の獲得実験。
歴史的連鎖としての現代都市・居住空間の研究〜大阪府下を対象として

昨年度は、初年度に大阪府下を対象とした事例分析によって、過去に築かれた都市形態の遺制を現在の都市形態から導き出す都市分析手法を開発した。本年度は、それら過去に築かれた都市的スケールでの平面形態が現在に及ぼす影響を評価し、それら過去の形態を現在の都市・建築づくりに活かす方法をデザイン手法として提示することを目指した。それらの成果は雑誌『10+1』の特集記事「先行デザイン宣言」として結実することになった(十二月)。そこでは四つのスケールの異なるデザイン手法と四つの論文、一つの討議が掲載された。主要目的であったデザイン手法の提示では、1.区画整理と過去の都市的形態との矛盾を調停するもの(「区画復元整理」)、2.いわゆるミニ開発を周辺街区に調和させるための手法(「オバケミニ開発」)、3.廃線跡という再利用しにくい都市基盤跡地の再利用計画手法(「建築の浸透圧」)、4.不要となった埋め立て工業地帯そのもののリサイクルの提言(「Fujiko」)であった。またその他に、岩波書店より刊行された岩波講座『都市の再生を考える』に、過去の形態が現在の都市に与えるメカニズムを概説した「先行形態論」を寄稿することができた。これはこの萌芽的研究が、一つの確固たる研究領域として確立しうることが示されたものと思われる。今年度の研究活動として、デスクワークとフィールドワークの2つに分けられる。デスクワークはさらに二つにわかれ、1.都市史既往研究のデーダストック化、2.フィールドワーク対象地域の事前文献調査である。1は特に前期に行い、既往研究の進展度合の確認と、この研究の目的とするところの位置づけを明確にすることとした。また研究参加者が常に参照できるようにファイル化した。2については、特に大阪の歴史的都市構造を把握するため、進駐軍撮影による昭和二十年代前半の大阪府下の航空写真をすべて購買した。これは貴重な資料となり、以降のフィールドワークを行なった際の基本資料として縦横に使用された。フィールドワークは、前期に大阪都心部、後期に大阪郊外を対象に行った。大阪における特色のある都市形態を為す地域を複数選択し、事前調査で既往研究を把握した。これを基本として、現在の都市が以前の都市構造をどのくらい受け継ぎ、またどのくらい変えられているかを明りょうに検討することができた。フィールドワーク後に必ず調査内容を詳細にまとめ、各地区を担当した研究者が都市連鎖分析を行い、発表会を行った。なお、前期に取り組んできた内容は、雑誌『10+1』(「都市は連鎖する」INAX出版、2003 No.30)で発表した。そこでは、フィールドワークの報告のみならず、都市史既往研究のまとめ、都市連鎖分析の基本手法を紹介できたと思う。後期は、その分析手法を用いてさらに大阪郊外の調査を、大学院の授業ともリンクして行なった。様々な専門分野の人間によって各地域の都市構造を明確にしていった。それらを協力研究者とまとめ、発表会を行った。後期の内容も、さらに研究内容を深め、近日中に公開したいと思っている。今年度の研究活動として、フィールドワークとデスクワークの2つに分けられる。フィールドワークは前期に行い、大阪府堺市を対象に行なった。前年度に確立した都市分析手法を用い、現在の都市が以前の都市構造をどのくらい受け継ぎ、またどのくらい変えられているかを明瞭にし、その背後にある受け継ぎのメカニズムを明らかにすることができた。調査は、「古墳」、「古代道」、「中世集落」の3チームに分かれ、それぞれの視点で分析を行った。また、調査後は、各研究者がその内容をまとめ、発表会を行なった。また、前年度からストックした都市事例をその成立の性質から分類分けを行った。なお、これら前期に行った活動内容は、雑誌『10+1』(「都市はたたる」INAX出版、2003 NO.32)で発表した。デスクワークは後期に行い、建築・都市計画手法の開発を行った。この活動は2つに分かれ、1.既往デザイン論,デザイン手法の研究、2.デザイン手法の開発である。1は主に都市デザインを専門とするC.アレグザンダーの著作の精読会を行い、そのデザイン手法の特質を明瞭にし、本研究における計画手法の位置づけと方針を明確にした。2はまず大学院授業とリンクして行い、1で得たデザイン方針を基本とし「住宅」、「宅地開発」、「区画整理」における計画手法の開発を行った。これらは各担当者がまとめて、外部研究者を交え発表会を行った。次にそれら計画手法を外部研究者ととちにさらに内容を深めた開発を行った。なおこれら後期の研究内容も近日中に公開を行う予定である。

主要目的であったデザイン手法の提示では、1.区画整理と過去の都市的形態との矛盾を調停するもの(「区画復元整理」)、2.いわゆるミニ開発を周辺街区に調和させるための手法(「オバケミニ開発」)、3.廃線跡という再利用しにくい都市基盤跡地の再利用計画手法(「建築の浸透圧」)、4.不要となった埋め立て工業地帯そのもののリサイクルの提言(「Fujiko」)であった。またその他に、岩波書店より刊行された岩波講座『都市の再生を考える』に、過去の形態が現在の都市に与えるメカニズムを概説した「先行形態論」を寄稿することができた。これはこの萌芽的研究が、一つの確固たる研究領域として確立しうることが示されたものと思われる。
粗視化分子動力学とナノ工学の融合による複合材料樹脂含浸解析と高性能化

複合材料の微視的な繊維束内樹脂含浸を対象として,表面張力卓越流れとしての樹脂含浸の解析をImmersed Boundary-Phase Field法を用いて実施した.界面近傍の高分子ダイナミクスの把握にはプリミティブチェーンネットワークモデルを用いた.また,マイクロ流路を用いた実験と微視的その場観察によって,ボイド発生のメカニズムを検討した.特に繊維微視配置の乱れと流速の影響について検討した.複合材料の微視的な繊維束内樹脂含浸を対象として,表面張力卓越流れとしての樹脂含浸の解析をImmersed Boundary-Phase Field法を用いて実施した.界面近傍の高分子ダイナミクスの把握にはプリミティブチェーンネットワークモデルを用いた.また,マイクロ流路を用いた実験と微視的その場観察によって,ボイド発生のメカニズムを検討した.特に繊維微視配置の乱れと流速の影響について検討した.本研究では,複合材料の微視的な繊維束内樹脂含浸を対象として,炭素繊維表面における高分子鎖と表面の相互作用のモデリングを行い,単繊維の束を対象として表面張力卓越流れとしての樹脂含浸の解析を行うとともに,マイクロ流路を用いた実験と微視的その場観察によって検証とモデルへのフィードバックを行う.最後に個々の繊維配置を考慮したマイクロメカニクス解析と結合し,繊維直角方向負荷における微視的な界面破壊発生で強度信頼性を表現し,その高性能化との関係を明らかにすることを目的としている.本年度の成果は次のように要約される1)数理モデルの構築樹脂-空気混相流体が個別に配置された繊維の間を流れる動力学挙動の解析には,高密度比混相流体を表現可能かつ界面自由エネルギーを考慮可能なPhase-FieldNavier-Stokes (PFNS)モデルを用いた.また,繊維表面幾何形状モデルとして,Immersed Boundary (IB)モデルを構築した.PFNSモデルをIBモデルに連成させることにより,複雑な繊維束内の微視流動を解析するモデルの基礎を構築した.数値解法については,CFDモデルを用いて,2次元で駆ると座標系を正方格子で一様に離散化した.また,各変数の配置法については,スタッガード格子を用いた2)数理モデルの検証まず,平板上の液滴について検討を行った.IB法を用いて斜面を表現することにより,従来の矩形格子系を用いる方法で発生した振動や液滴位置の変化などの影響を大幅に抑えることができた.円柱上の液滴の静的な安定状態については,従来の手法では接触角により厳密解と界面形状が一致しない場合が発生したが,IB法を導入することにより,常に厳密解と一致することを確認した.二円柱間への液体の浸透についても,IB法を導入することにより,浸透過程および最終の定常状態における対称性の保存を確認することができた本研究では,複合材料の微視的な繊維束内樹脂含浸を対象として,炭素繊維表面における高分子鎖と表面の相互作用のモデリングを行い,単繊維の束を対象として表面張力卓越流れとしての樹脂含浸の解析を行う.次に,マイクロ流路を用いた実験と微視的その場観察によって検証とモデルへのフィードバックを行う.最後に個々の繊維配置を考慮したマイクロメカニクス解析と結合し,繊維直角方向負荷における微視的な界面破壊発生で強度信頼性を表現し,その高性能化との関係を明らかにすることを目的としている.本年度は,単繊維及び微視繊維束への樹脂含浸実験について取り組んだ.成果は次のように要約される.1)マイクロ流路の作製PDMSを用いて,マスクをレジストに転写した鋳型をSU-8を用いて作製した.次に,この鋳型にPDMSを流し込み,マイクロ流路のモデルにおける,流路と繊維を模擬した円柱ポストを作製した.2)マイクロ流路モデルの円柱ポストの寸法の決定円柱ポストの寸法については,マイクロ流路の製造時の精度と円柱の最小間隔,形状精度を鑑み,繊維間距離を20μm,繊維直径を200μmとした.3)マイクロ流路モデルにおける円柱の配置は.六方配置において方向の具なる2種のモデルを作製した.円柱の数は13とし,幅方向に3列,長手方向に45個配置した.4)モデル中の微視的な円柱配置とボイド発生の関係動粘度が100csおよび1000csの場合,流路方向に近接する2本の円柱の間でボイドが発生した.また,動粘度が10000cdの場合,近接する3円柱間において稀にボイドが発生した.5)ボイド発生メカニズム流路方向に近接する2円柱間でのボイド発生は,円柱を回りこむ気液界面の対称性が重要な因子であることがわかった.ボイドは気液界面が対称に近い場合のみ発生する.ただし,粘性が高く流速が低い場合,気液界面が対称でも,円柱間距離と界面の形状により,ボイドが発生しない場合もあることがわかった.本研究では,複合材料の微視的な繊維束内樹脂含浸を対象として,単繊維の束を対象として表面張力卓越流れとしての樹脂含浸の解析を行う.次に,マイクロ流路を用いた実験と微視的その場観察によって検証とモデルへのフィードバックを行う.これによってボイド発生のメカニズムを解明することを目的としている.本年度は,微視繊維束への樹脂含浸実験において,微視的な繊維配置の幾何学的影響とその乱れ,流速の影響について取り組んだ.成果は次のように要約される.1)マイクロ流路の作製昨年度と同様に,レジストとPDMSを用いてマイクロ流路モデルを作製した.

繊維直径を200μm,繊維間距離を20μmとした円柱ポストにより繊維を模擬した.2)二円柱モデル流路に平行に円柱(繊維)を2本のみ配置したモデルを作製し,実験を行った.流速が低いとボイドが発生しないが,高くなるとボイドが発生した.その閾値の流速は,粘性が低いほうが高かった.繊維を回り込む流れが,二つ目の繊維に接することと,繊維間で合流することのどちらが先かによってボイド発生が決定され,流速が高い場合前者が先に起こるためボイドが発生することが明らかになった.3)六方配置モデル繊維配置の乱れの影響を検討するため,六方配置モデルにおいて,流路方向に繊維を1本および2本抜いたモデルを作製した.繊維を1本抜いたモデルでは,抜けた箇所から後方ですぐに気液界面が幅方向で流れに直角に近くなった.これに対し,2本抜いたモデルでは,中央の流れが後方まで比較的加速された状態が続いた.後者は,繊維に対する非対称流れがある領域が広いことを意味する.非対称流れの領域が広い2本抜いたモデルのほうが,ボイド発生率が低い領域が広くなり,前年度検討したメカニズムと一致した.今年度は,研究の問題点を絞り込むため,計画を若干変更して,実際の繊維束内の繊維配置に近い,六角形配列の円柱モデルで,まず,基本となる粘性や流速を変え,ボイド発生と流れ,特に気液界面の運動との関係を検討した.その結果,流路方向に近接する円柱における気液界面の対称性等,ボイド発生の重要な因子を見出し,目的に向けて十分な進捗が見られた.24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究において,気液界面の対称性,流速,粘性,繊維(円柱)間距離が,ボイド発生の重要な因子であることがわかった.これに基づき,最終年度である次年度は,二円柱モデルにおいて円柱間隔を変えること,繊維束モデルにおいて一部の繊維を抜いたモデルなどを用いて,ボイド発生を決定する閾値の検討を行い,研究をまとめる予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
学力向上政策における移民の教育に関する比較研究―ドイツとスイスの事例から―

ドイツではPISA2000以降、就学前の子どものドイツ語能力の測定とドイツ語支援、全日制教育の拡充等、移民の学力改善につながる政策が具体化し、近年のPISAでは移民の学力の向上が見られるが、トルコ出身者の学力は依然として低く、学力調査等の要因分析では測ることのできない要因があることが示唆された。一方、スイスでも移民の言語教育に重点を置いたアクションプランが打ち出されているが、移民が多い学校への特別の支援、教師の異文化間能力の養成を重視するなど、ドイツとは異なる側面がみられた。これらの政策はチューリッヒのQUIMSプログラムで具体化し、学校と行政、教育大学の連携が進んでいることがわかった。今年度は、23年度に引き続き、スイスの学力向上政策に重点を置き、バーゼルでの訪問調査を行った。前回の調査では、ドイツと同様にスイスにおいてもカントン(州)間の標準化が進められていることがわかり、前回調査したチューリッヒと比較するために移民が急増しているバーゼルでの取り組みを調査することで、カントンの教育政策や実践の独自性を把握するとともに、それが標準化の動きにどのような影響を受けながら展開しているのかを探った。具体的には、(1)バーゼル教育省の移民教育の担当者にインタビュー調査を行い、移民の子どもの教育状況と教育支援の状況の一端が明らかになった。バーゼルにおいて特徴的なことは、移民の出身地の言語教育に力を入れ、多言語能力を身につけさせることが将来的に有益であるという教育方針が立てられ、実践に結びついていることである。また、(2)バーゼルで実施されていた学力テストの担当者にインタビューし、カントンレベルの学力テストから国レベルの学力テストへの移行の動きが把握できた。スイスではPISA2000以降アクションプランが打ち出され、教育の機会均等を目指した学力向上政策が行われていくが、25年度はスイスの中でも移民の多い、チューリッヒに焦点をあわせ、そこで行われている移民支援のプログラムであるQUIMS(Qualitaet in multikulturellen Schulen:多文化学校における教育の質)について、学校訪問およびチューリッヒ文部科学省での聞き取り調査を行った。QUIMSには、1言語の促進(リテラシー)、2学校の成績の向上、3統合(integration)の促進の3つの重点課題があり、学校の状況によりどの課題に重点を置いた学校プログラムを実施するのか選択でき、移民の比率の高い学校において実践されている。チューリッヒ文部科学省の初等教育部門にある異文化間教育部の所長であり、QUIMSの担当者によると、QUIMSは、1行政と学校とチューリッヒ教育大学等の専門家との連携において実施されており、2QUIMSを行う学校はチューリッヒ州からの財政支援を受けると同時に、3学校のQUIMS担当者は、チューリッヒ教育大学での研修を受け、学校での実施においても専門的な助言を受けることができる。また4異文化間教育や多様性に関する教員養成や教師教育のプログラムがチューリッヒ教育大学を中心に開発されていることがわかった。また、QUIMSを実践している学校においては、QUIMS担当教員と他の教員、校長との話し合いと連携により、QUIMSプログラムが具体化している様子がうかがわれた。チューリッヒを見る限り、政策に沿ったプログラムの開発と材(予算と人材)の投入、また研修を通した教職員の啓蒙と人材の育成が上手く機能したと言える。ただし、QUIMSと移民の成績向上についての実証的なデーターはまだなく、今後の課題である。初年度の調査では、スイスとドイツの学力向上政策について政策的な枠組みを検証するための海外調査を実施した。連邦制をとるスイスではカントンのそれぞれに教育省があるが、連邦全体の教育向上政策の方針や課題について把握するために、カントン教育大臣会議(die Schweizerische Konferenz der kantonalen Erziehungsdirektoren)の事務局において、連邦の学力向上に関わる政策に関する教育文書を収集するとともに、PISA等の国際的学力調査が教育政策にどのような影響を与えたかについて聞き取り調査を行った。また、スイスのカントンのなかでも中心的なチューリッヒに着目し、チューリッヒの教育省において、学力政策の動向と移民の教育支援の現状について資料収集および聞き取り調査を行った。さらに、チューリッヒ大学にある教育評価研究所のUrs Moser教授を訪問し、(1)スイスにおける学力調査の目的や、今までの調査分析結果について情報収集をするとともに、(2)移民の生徒に関する分析結果に関する資料収集とインタビュー調査を行った。一方、ドイツにおいては、IQB(Institut zur Qualitätsentwicklung im Bildungswesen)によって学力と経済的・社会的階層との相関関係が明らかになっており、移民を含めた、社会的に不利な状況の青少年支援の状況について、ベルリンにある青少年施設(ヨハネス・シュティフト)を訪れ、聞き取り調査を行った。ドイツに関する調査は国内外で進んでいるが、スイスについてはまだスイス国内でも調査が始まったばかりであり、その実態を把握することは意義があり、また両国を比較する研究は少ないため、本研究で得られる知見は新たな視点をもたらすと考えられる。

23年度に、スイスの学力向上政策の全体の動きを把握したうえで、24年度はチューリッヒに続き、バーゼルの教育政策や移民教育の現状を確認できた。そのため、カントン(州)間の比較が可能になっただけではなく、さらに教育の標準化の動きとそれぞれの州における対応の違いがわかった。例えば、バーゼル州は移民の多言語教育に力をいれることで学力の向上も促そうとしていることや、学力テストはカントンでの独自なものから、国レベルで実施する方向にあることが判明した。このように、学力向上政策においても、カントンにより多様な実践がある一方で、標準化の動きのなかで共通しているスイスの教育の一端が明らかになった。しかしながら、今年度は、他の言語圏のカントンでの調査は行えなかったため、次年度の課題としたい。本研究の主要な目的の一つは、「ドイツとスイスの移民の受け入れシステムや理念の違いを明らかにする」ことであり、そのために「スイスにおける移民生徒の受け入れ状況や教育プログラム、支援システムを明らかにし、今までのドイツの研究成果と比較分析するとともに、その背後にある、移民の受け入れ理念の相違を明らかにする」ことである。23年度は主に、カントン教育大臣会議やチューリッヒ文科省において情報収集と聞き取り調査を実施した結果、スイスにおける移民の受け入れシステムや学力改善のための教育における方針や政策が明らかになった。スイスにおいてもカントン間の標準化が政策で目指されると同時に、移民受け入れのための支援政策が行われ、ドイツと同様の動きがみられる。一方、スイスのフランス語圏のカントンとドイツ語圏にカントンでは二世の成績に相違がみられ、ドイツと比較する上でも言語圏の違いという新たな視点がもたらされた。本年度で得られた知見は、次年度に現地の学校を訪問調査する際に、政策が実践にどの程度、反映しているのかを実証するために有効であり、またドイツとの相違を検討する上でも意義深いと思われる。24前年度までに実施したチューリッヒとバーゼルの教育省のインタビュー調査をもとに、25年度は、(1)それぞれのカントンで教育政策がどのように実践に活かされているのかを、学校現場を訪問調査することで明らかにしたい。また、(2)教師へのインタビューとともに、(3)教員養成段階で移民の子どもの支援に関する講義やカリキュラムがどのように行われているのか、教員養成大学での訪問調査を行う。また、他の語圏以外での取り組みを調査して、学力向上政策や移民支援におけるカントン間の相違を把握するととともに、多様性のなかで進展している標準化の動きを明らかにしたい。そして、移民の教育という観点から、ドイツの学力向上政策と比較し、研究の総括を行い、その成果を研究会や論文等で公表する。
木星オーロラの起源の解明〜ユリシーズの木星再訪を捉える〜

木星オーロラの起源にせまるため,オーロラの明るさが太陽風動圧の増減に対して「正,負,いずれの相関を示すか」を観測的に実証することを主眼に,研究を実施した。これまでのところ,観測的には(弱いながらも)正の相関が,理論モデルでは負の相関が予想されている。この両者の矛盾を解き明かし,オーロラの起源に迫ることを目指したのである。我々は,電波シンチレーションを観測し,そのトモグラフィ解析から太陽風の立体構造を求めた。さらにMHDシミュレーションと組み合わせ,木星軌道における太陽風パラメータおよび惑星間空間磁場(IMF)を決定している。これと,地上からの赤外線観測で得られた木星オーロラの積分輝度値とを比較・検討した。データを検討したところ,19982000年の木星観測データがこの比較に適しており,その中から4つのセット(密度・観測精度ともに高い)を選び出した。太陽風パラメータとの比較の結果,(1)特にデータ数の充実した2つのセットにおいて,木星オーロラの明るさと太陽風動圧との間に,正の相関が認められた。(2)1つのセットは負の相関を示唆するが,木星観測が2晩だけであり,直前のIPS観測も欠けており,断定的なことはいえない。もう1つのセットでは太陽風動圧の急激な増大に関わらず,木星オーロラは安定した明るさとして観測されていた。(3)全セットを通じて,IMFが北向きのときに明るいオーロラが,反対にIMFが南向きのときに暗いオーロラが観測された。地球の場合は,南向きIMFのとき,磁気リコネクションによりオーロラ・サブストームが発生しやすい。本研究の結果はそれとは逆であるが,木星のもつ惑星磁場が地球とは南北反対の極性をもっていることと矛盾しない。特にこのIMF極性との相関は本研究で初めて(観測的に)示唆されたものであり,重要な知見である。今後も,本研究で得た優れたツールと知見に基づき,木星オーロラのメカニズムの解明を進めてゆく。12年ぶりにユリシーズ探査機が木星近傍を訪れる機会を捉えて「木星オーロラ活動と太陽風の関係」を探るため、準備作業を行った。この研究のためには、時間的に密度の濃い観測データ取得が必須であるので、それを実現可能な場所として東北大学大学院惑星プラズマ・大気研究センターの飯舘観測所(口径60cm望遠鏡)を使用する。同観測所の赤外線カメラに装着して木星オーロラを連続モニター観測するためのフィルターを設計・製作した。H3+オーロラ発光を高いSN比で捉えるために、中心波長は3.414ミクロンとし透過半値幅を最適化した。フィルターの製作を終え、平成16年夏までには赤外線カメラに組み込んで稼動する予定である。観測面では、2004年1月と2月に米国ハワイ州マウナケア山頂天文台を訪れ、NASA/IRTF望遠鏡(口径3m)を用いた木星オーロラ観測を実施した。時間的には限られているものの、精度の高い赤外線データを取得することができ、現在データ解析を行っている。この観測には海外研究協力者であるConnerney(米国NASAゴダード宇宙航空センター)も参加し、データ取得と同時に、ユリシーズとの同時観測キャンペーンに関する打合せも行った。もう一つの柱である、MHD計算により木星軌道における太陽風パラメータを求めるシミュレーション・コードは名古屋大学・太陽地球環境研究所において改良・精密化がなされた。平成15年度に製作したフィルターの詳細な特性を分光器測定により決定、小修正を加えたものを新たに製作した。

東北大学大学院惑星プラズマ・大気研究センターの飯舘観測所(口径60cm望遠鏡)における赤外線カメラ開発も最終段階に入り、平成17年夏からは本格的なデータ取得が可能になる予定である。2004年1月と2月に米国ハワイ州マウナケア山頂のNASA/IRTF望遠鏡(口径3m)を用いて取得した木星オーロラ・データは、基本処理を完了し、オーロラの輝度分布や時間変化を定量的に決定する作業を約80%完了した。今年度はIRTFの赤外線カメラが入れ替えで使えなかったため、観測は実施しなかった。海外研究協力者であるConnerney(米国NASAゴダード宇宙航空センター)らとは、2004年11月にアメリカ天文学会惑星科学分科会で会い、解析中のデータ(日本側では赤外線データ、アメリカ側ではユリシーズ探査機のデータ)についての検討および打合せを行った。MHD計算により木星軌道における太陽風パラメータを求めるシミュレーション・コードは名古屋大学・太陽地球環境研究所において改良・精密化がなされ、時間分解能が向上した。これにより、木星オーロラ・データとより詳細な比較ができるようになった。過去のオーロラ明るさのデータと太陽風強度との比較を行っているところである。研究最終年度は、これまでの赤外オーロラ・データ解析と太陽風シミュレーションとの比較を、主に行った。IRTF望遠鏡で得た画像データの解析は完了し、飯舘望遠鏡では赤外線カメラの最終調整を行った(本格的なデータ取得には至らなかった)。木星オーロラの全発光強度は、過去に示唆された(Baron et al.,1996)ように、太陽風動圧の増大に伴って強まるという結果を得ている。その一方で木星オーロラの主オーバルは、磁気圏プラズマの共回転からの「遅れ」がその電流起源であるとする説が広く受け入れられるようになっており、それに従えば太陽風動圧とオーロラ発光強度は「逆相関」を見せなければならない。我々の研究結果はそれとは合わないが、主オーバル以外の部分(より高緯度側に弱いが面積の広い発光がある)が、別のメカニズムで「正相関」を見せているのだとも考えられる。シカゴ大学でH3+オーロラ発光メカニズムの詳細調査、フロリダ大学では同時期の木星電波観測データの調査を行った。それらにもとづいたデータ解釈を継続し、早急に論文化し発表する予定である。また、研究期間には完了しなかった飯舘望遠鏡の赤外線カメラがすぐにも稼動するはずなので、それを用いた観測・研究を継続してゆきたい。国内でも2m級の望遠鏡が動き出し、また石垣島という観測適地の望遠鏡も完成したいま、より密度の濃い木星オーロラ・モニター観測とそれにもとづく研究が可能になっている。
バーチャルリアリティによる個人の防災力自己診断手法の提案とそのシステム化

我が国は「地震国日本」と呼ばれ,多くの地震災害が発生している.これらの状況の中,防災教育の啓発活動に関しては行政からのパンフレットやビデオの配布が行われてきているが,防災教育によって個人の防災知識の向上をはかる前に個人がどの程度防災知識を持ち,災害時にどのような行動をとるかなど,把握して知っておくことも重要である.即ち,自己診断が必要である.建築や耐震の分野においては,家屋などの耐震診断といったプログラムが開発され,幅広く利用されているが,人間の防災診断はないのが現状である.そこで,これらの問題を踏まえ,個人の防災力を診断するツールとして知識および備えを診断し,提示するコンピュータツールと,避難行動を体験し,避難行動を把握できるバーチャルリアリティによる避難行動シミュレータを開発した.そして,前半で前者の知識,備えの診断ツールでは,・地震に対する備えの不足や知識不足からほとんどの人がなんらかの災害に巻き込まれる可能性があるということがわかった.・知識を調べるクイズ問題はその難易度がバランスをとっていたことがS-P曲線の形状などからわかった.・防災教育をする時の教材に兵庫県南部地震について書かれた被害報告書や地震体験記などを使えば有効であるということが定量的にわかった.・小学生には問題数の多さに感じさせない工夫をし,中学生,大学生など年齢があがると,ソフトを使用する上での楽しめるような工夫が必要である.後者のバーチャルリアリティによる避難行動シミュレータでは,・車椅子の避難完了時間においては,うまく再現できておらず,車椅子の動きのモデル化が再現できていない事がわかった.・避難の手間取りや困難な箇所における避難軌跡違いを見いだすことができた.開発中の本システムは「地震防災知識学習サブシステム」,「災害体験サブシステム」,「避難行動体験サブシステム」からなる.これらのサブシステムについて以下に記すとおり順次開発を行った.地震防災知識学習サブシステムについては,学習カリキュラムの作成,それを表示するプログラムおよびS-P曲線など教育工学的手法による評価のためのプログラムの作成が終了した.このサブシステムを使うことにより,コンピュータにより防災についての学習および評価が可能となった.災害体験サブシステムについては,仮想災害の想定シナリオやCG,これらを表示するプログラムの作成が終了した.これにより,コンピュータ上で発生する仮想災害においてどのようには判断すればよいかを体験,学習することができる.次に,避難行動体験サブシステムでは,ベースとなるコンピュータ上に再現された仮想構造物内をバーチャルリアリティ表現で自由に移動するウォークスルーモデルを作成した.これによりバーチャルリアリティ用の眼鏡を使用することで,立体的に表示された仮想構造物内を避難することができるようになった.今後は,避難行動体験サブシステムから得られた避難動線や避難時間の評価プログラムの作成と3つのサブシステムのコーディング,それぞれ得られた評価結果を総合評価する方法,そして構築したシステムの評価として実際に小・中学生に使用してもらう評価実験を行う予定である.我が国は「地震国日本」と呼ばれ,多くの地震災害が発生している.これらの状況の中,防災教育の啓発活動に関しては行政からのパンフレットやビデオの配布が行われてきているが,防災教育によって個人の防災知識の向上をはかる前に個人がどの程度防災知識を持ち,災害時にどのような行動をとるかなど,把握して知っておくことも重要である.即ち,自己診断が必要である.建築や耐震の分野においては,家屋などの耐震診断といったプログラムが開発され,幅広く利用されているが,人間の防災診断はないのが現状である.そこで,これらの問題を踏まえ,個人の防災力を診断するツールとして知識および備えを診断し,提示するコンピュータツールと,避難行動を体験し,避難行動を把握できるバーチャルリアリティによる避難行動シミュレータを開発した.そして,前半で前者の知識,備えの診断ツールでは,・地震に対する備えの不足や知識不足からほとんどの人がなんらかの災害に巻き込まれる可能性があるということがわかった.・知識を調べるクイズ問題はその難易度がバランスをとっていたことがS-P曲線の形状などからわかった.・防災教育をする時の教材に兵庫県南部地震について書かれた被害報告書や地震体験記などを使えば有効であるということが定量的にわかった.・小学生には問題数の多さに感じさせない工夫をし,中学生,大学生など年齢があがると,ソフトを使用する上での楽しめるような工夫が必要である.後者のバーチャルリアリティによる避難行動シミュレータでは,・車椅子の避難完了時間においては,うまく再現できておらず,車椅子の動きのモデル化が再現できていない事がわかった.・避難の手間取りや困難な箇所における避難軌跡違いを見いだすことができた.
倫理的看護実践の推進を目指したリーダー養成のための研修プログラム・教材の開発

今日、看護師は多様な価値観が錯綜する中で、日々倫理的判断を求められている。しかし、看護師は「何かおかしい」といったことを直観的に認識したとしても、それを倫理的視点から論理的に他者に説明することに困難を要し、問題解決に向けてチームを巻き込んでいくための戦略をもっていないことが課題となっている。そこで、本研究の目的は、倫理的看護実践を推進できるリーダーを養成するための研修プログラムを開発し、実施した効果を分析することである。その第1段階として、2018(平成30)年度は、現状を把握するために、文献検討および海外における情報収集と意見交換を行うことを計画した。1)国内外の文献をもとに検討文献をもとに臨床における倫理教育・研修プログラムとその効果に関連した文献検討を行った。看護師が倫理的問題に対応できるようになるためには、倫理に関する体系的知識、コミュニケーションスキル、アサーションスキル、事例検討方法などが必要であり、こうした教育を受け、能力を身につけた看護師は、自信をもって倫理的判断をし、倫理的資源を使用して、倫理的行動をとる可能性が高くなることが示唆された。また、倫理的リーダーシップに対する看護師の認識は、学歴、職場、および勤続年数の影響を受けることがわかった。2)国内外における意見交換国内では、生命倫理、医療倫理系の学会や研修会に参加し、意見交換できたが、計画していた海外における情報収集は、日程の調整がつかず実現できなかった。2018(平成30)年度に計画が達成できていなかった理由として、海外における情報交換が実現できなかったことがある。これは、視察を計画していた施設と研究代表者および分担者間で日程を調整することが困難だったためであり、次年度の実現に向けて現在調整中である。2019(令和元年)年度は、海外施設の視察とともに、具体的な研修プログラムを作成するための基礎資料となるグループインタビューに向けた研究倫理審査の申請とインタビューを実施する。次年度使用額が生じた理由は、海外で研究課題に関する情報収集する計画が日程の調整がつかず実現しなかったためであり、現在調整中である。次年度は、海外施設の視察およびグループインタビュー、学会参加などで使用する計画である。
地下岩盤の初期応力に関する研究

本研究は地下岩盤の初期応力に関する基礎的な研究であり、地質的不連続面を有する岩盤の3次元応力状態の解明を目的としている。従来、広域的な初期応力場は、微小地震の発震機構や三角測量による地表ひずみの方向性などから分析され、応力解放法による測定結果と比較されてきた。しかし、日本列島のような変動帯においては、岩盤は多くの地質的不連続によって分断されており、この存在によって同じ岩盤内でも初期応力状態は不均質であることが容易に推定できる。それにもかかわらず、地質的不連続の初期応力に及ぼす影響については、断層周辺の応力状態を高精度に測定できる手法が確立されていないために未解決の問題であった。この問題に対し、本研究では筆者らがすでに開発した球面孔底ひずみ法をさらに高精度化し、不連続部を有する岩盤の3次元的応力場の状態を解明するための手法を確立するとともに、一連の現場測定によってその妥当性を検証した。この応力解放法に対し、水圧破砕法の1つであるスリ-ブフラクチャリングによる岩盤内応力の決定法についても提案を行った。岩盤の力学的性質は初期応力場と同時に、その内部に存在する不連続面の性質にも密接に関連する。そこで本研究では、これらの不連続性を考慮した岩盤の変形性、ならびに岩盤空洞まわりの弾塑性応力場を評価するための数値解析法を開発した。さらに、波動伝播における減衰特性による岩盤物性の評価法、および地形解析による大きなスケ-ルでの岩盤不連続性の抽出法も開発・検討した。地質不連続を有する初期応力場を解明するために、現場応力測定と応力解析によって3次元岩盤応力を分析し、地質不連続が存在する場合の岩盤応力を基礎的に調査する。なお、本研究は昭和63年度および平成元年度の2年間にわたる研究である。昭和63年度に得られた研究成果を要約すると以下のようである。1)球面孔低ひずみ法による断層周辺の応力場の測定三井三池四山鉱、今市発電所空洞の2箇所で応力測定を行ない、断層面に作用している応力を決定することができた。この結果空洞に近い断層では、断層にすべりが生じ、断層前後で応力分布に不連続が生じていることが判明した。来年度はさらに追加実験を行ない、上記の結果の確認を行なう予定である。2)簡易水圧破砕法の理論的検討変位不連続法を用いた数値解析結果をもとに、水圧破破法の理論的基礎を構築した。この理論の特徴は、亀裂の発生方向と亀裂の挙動をボアホールの孔経変化から読みとり、岩盤応力を決定することができる。来年度は、模型実験および現場実験を行ない理論の検証を行なう予定である。3)3次元境界要素法による初期応力解析3次元境界要素法と複合地盤へ適用するためのプログラムを完成させた。来年度は、実際問題への適用を行なう。しかし、日本列島のような変動帯においては、岩盤は多くの地質的不連続によって分断されており、この存在によって同じ岩盤内でも初期応力状態は不均質であることが容易に推測できる。

岩盤の力学的性質は初期応力場と同時に、その内部に存在する不連続面の性質にも密接に関連する。そこで本研究では、これらの不連続性を考慮した岩盤の変形性、ならびに岩盤空洞まわりの弾塑性応力場を評価するための数値解析法を開発した。さらに、波動伝播における減衰特性による岩盤物性の評価法、および地形解析による大きなスケ-ルでの岩盤不連続性の抽出法も開発・検討した。
超薄膜シリコンの物性と構造のRHEED・電気伝導度測定法による研究

半導体表面の構造相転移やエピタキシャル成長と関連した表面電気伝導の変化を調べるためには、基盤と絶縁された半導体薄膜を作製する必要がある。本研究では、Si(111)基盤上でのCaF_2絶縁体膜の成長、さらにその上でのSi薄膜の成長をRHEED、SEM、SAMを用いて研究した。CaF_2は温度600°CのSi(111)7x7基盤上に、基盤とは反平行の方位でエピタキシャル成長することが確かめられた。結晶性は良く、表面の平坦度も良好である。その上に平坦なSi結晶薄膜を成長させるためには工夫が必要であり、[1]基盤温度が室温(あるいは低温)の状態で電子線照射を行う。[2]基盤温度が室温でSiを数原子層蒸着後、600°Cに昇温し、蒸着を継続する。のように、成長温度を成長中に変化させる2段階成長法を用いる必要があることが分かった。Si成長膜の結晶の方位はCaF_2と平行であり、基盤のSiとは反平行であった。ただし、この状態では成長膜の表面にはCaが偏析しており、7x7再配列構造は形成されていない。この表面に、500VのArイオンを入射角30度で照射し、スパッタリングすることで、表面のCaは除去され、Si成長膜の内部にはCaは含まれていないことが、オージェ電子分光法の測定により明かとなった。予備実験としてアニールによる表面からCaの除去を試みた。Siとの反応のために、CaF_2膜が局所的に薄くなったり、消失するのが見られたが、成長膜の結晶は基盤と反平行のままで、清浄表面の再配列構造である7x7構造を形成することができた。今後、イオンスパッタ法を併用した実験を行えば、CaF_2膜を保持したまま、清浄表面を作製することができると考えられる。また、Siを蒸着する前の室温での電子線照射には、Si成長膜の平坦度を高め、SiとCaF_2の間の反応を抑える効果があることが見いだされた。初年度は、装置の整備、成長条件の探索、成長膜の構造解析と電気伝導度の測定を行った。1.装置の整備.本研究で使用する、加熱時にも電気伝導が測定可能な、傍熱加熱型試料ホルダーと可動探針電気伝導度測定装置を組み込んだRHEED装置の真空排気系に不具合が生じたので、最初に、排気系のオーバーホールを行った。続いて、本研究の備品であるSi蒸発用eガンの設計・製作、ならびにCaF_2の蒸発源の製作を行った。予算が限定されていることから、PBNるつぼの代わりにタングステンバスットを用いてCaF_<2F>の蒸発を行った。この方式でも、本研究に必要な、蒸発速度の制御などが行えることが確かめられた。2.CaF_2/Si(III)膜の構造解析と電気伝導度測定.成長膜の構造をRHEEDにより調べた。基板温度を600°C程度にすると、CaF_2/Si(III)膜がエピタキシャル成長することが確かめられた。スポットが比較的シャープであること、成長膜からの菊池パターンが観察されることから、平坦で良好な結晶性を持つ膜が成長することが確かめられた。成長初期、12分子層の蒸着で、表面積構造が7×7から1×1へ変化することが分かった。

また、菊池パターンの変化から、成長膜の結晶方位は、基板結晶と〔112〕方向が反平行の、タイプBの成長をしていることが確かめられた。表面に探針を接触させ、膜に垂直な方向の電気抵抗を測定した結果、測定回路の入力インピーダンスの25MΩよりも大きな抵抗を持つことが確認され、CaF_2膜状に成長させた超薄膜の電気伝導度を、基板から絶縁された状態で測定できることが分かった。また、本実験を通じて、成長膜の電気伝導測定には、現在の可動2探針の4端子法でなく、可動4探針法での測定が望ましいことが判明したので、次年度に製作する加熱冷却試料ホルダーの設計に取り入れることとした。昨年度に引き続く装置整備として、加熱と冷却の双方が可能な試料ホルダーを製作した。加熱は、試料のシリコンへの直接通電と、ヒーターシリコンからの放射による傍熱の、両方式(の併用)が可能である。冷却は、試料ホルダーと液体窒素タンクを銅箔の束でつなぎ、熱伝導で冷却する方式を採用した。試料の片側の温度を測定したところ、100K程度まで冷却できることが確かめられた。冷却中、4端子法における電位測定の2端子の接触点の温度に差があるため、計算される電位差に、熱起電力の差が重畳されることが分かったが、I-V測定において、電位差の原点をずらす効果のみであり、電気伝導度の測定には支障がないことが分かった。現在、装置の整備は完了し、シリコン薄膜の構造をRHEED法で、物性を4端子法による電気伝導度測定で調べている。中間絶縁膜のCaF_2は、シリコン基板の温度を600°C程度に保持することで、基板と反平行の方位でエピタキシャル成長させることができたが、その表面が安定であるため、電気伝導度測定が良好に行えるような、均一なシリコン薄膜を、エピタキシャル成長させることが難しく、現在、電子線照射によるCaF_2膜の表面改質を含め、さまざまな手法を試みている。良好な膜が得られ次第、電気伝導度測定による物性評価を行う予定である。本研究では、RHEEDの入射電子ビームを走査することで、試料表面上の場所による構造変化の有無を確認したが、物性評価には電気伝導度測定用の探針を接触させる場所の局所的な構造やトポグラフをきちんと知ることが重要であることが分かった。そこで、本研究の発展として、探針の接触箇所の構造をSTMで調べて、特定の2点間の電気伝導を測定する「双探針STM法」の開発研究を開始した。これも本研究の成果と言えよう。
角膜上皮細胞の特異分化に関わる遺伝子発現制御、特に特異的転写因子の解明

ケラチン12遺伝子は角膜上皮細胞に特異的に発現している。本研究ではケラチン12遺伝子の特異的発現がゲノムメチル化によって制御されているかどうかを検討した。まずRT-PCRにて様々なケラチノサイト系上皮細胞におけるケラチン12遺伝子の発現を検討したところ、in vivo角膜上皮細胞では発現がみられたが、経代した培養角膜上皮細胞および不死化角膜上皮細胞では発現がみられなかった。そこで不死化角膜上皮細胞をTSAおよび5-aza-deoxycytidineにて処理したところわずかではあるがケラチン12遺伝子の発現が認められた。次にBisulfite sequencing法にてケラチン12遺伝子のメチル化を調べたところ、in vivo角膜上皮細胞ではプロモーター領域を含めた広い範囲でケラチン12遺伝子のメチル化程度は低かったが、in vivo結膜上皮、皮膚表皮、口腔粘膜上皮、2種類の不死化角膜上皮細胞、P6,P7,P8培養角膜上皮細胞ではほぼ全領域で高度にメチル化されていた。次に角膜上皮細胞を初代培養から経代していくと経代数が増えるにつれメチル化率が徐々に高まっていくことがわかった。また角膜上皮細胞の細胞は角膜輪部基底層に存在し、ケラチン12遺伝子を発現していない。そこで角膜輪部および角膜中央の基底層から表層にかけての細胞をレーザーマイクロキャプチャーにて選択的に採取し、それぞれのメチル化状態を調べた。その結果ケラチン12遺伝子を発現しない角膜上皮幹細胞ではメチル化率が高く、ケラチン12遺伝子を発現するその他の領域の細胞ではメチル化率が低いことが明らかとなり、角膜上皮細胞は幹細胞の状態ではその他のケラチノサイト系上皮細胞と同様にメチル化率が高いがprogenitor細胞へと分化する段階で脱メチル化が生じケラチン12遺伝子を発現するものと推測された。ケラチンは現在20種類以上が知られており、上皮細胞において細胞骨格として機能している。本年度の成果として我々は、皮膚表皮細胞、口腔粘膜上皮細胞、角膜上皮細胞、結膜上皮細胞におけるケラチン1,3,4,12,13,10のゲノムメチル化状態を詳細に調べた。方法はBisulfite sequencing法で、手術の際に得られたこれらの上皮細胞よりゲノムDNAを抽出し、キットにてBisulfite処理を行った。結果として、角膜上皮に特異的に発現しているケラチン12に関しては、コーディング領域上流5kbから下流3kbまでのほぼ全領域で角膜上皮細胞では低メチル化状態にあり、その他の上皮細胞では高メチル化状態にあった。またそのパートナーであるケラチン3においてもコーディング領域の上流のプロモーター領域においてケラチン12と同様なメチル化状態にあった。また結膜上皮や口腔粘膜上皮で優位に発現しているケラチン4,13については、予想通りそれらの細胞種において、コーディング領域上流のプロモーター領域において低メチル化状態にあった。一方で皮膚表皮細胞で特異的に発現しているケラチン1,10については細胞種によるメチル化の違いは認められなかった。これらの結果は細胞種によって異なるケラチン発現の違いは、ケラチン3,4,12,13においてはゲノムメチル化によるエピジェネティックな転写阻害による制御が主体であるが、ケラチン1,10ではそれ以外の制御様式、例えば転写因子の構成による違いなどにより制御されていることを示唆した。まずRT-PCRにて様々なケラチノサイト系上皮細胞におけるケラチン12

遺伝子の発現を検討したところ、in vivo角膜上皮細胞では発現がみられたが、経代した培養角膜上皮細胞および不死化角膜上皮細胞では発現がみられなかった。そこで不死化角膜上皮細胞をTSAおよび5-aza-deoxycytidineにて処理したところわずかではあるがケラチン12遺伝子の発現が認められた。次にBisufite sequencing法にてケラチン12遺伝子のメチル化を調べたところ、in vivo角膜上皮細胞ではプロモーター領域を含めた広い範囲でケラチン12遺伝子のメチル化程度は低かったが、in vivo結膜上皮、皮膚表皮、口腔粘膜上皮、2種類の不死化角膜上皮細胞、P6,P7,P8培養角膜上皮細胞ではほぼ全領域で高度にメチル化されていた。次に角膜上皮細胞を初代培養から経代していくと経代数が増えるにつれメチル化率が徐々に高まっていくことがわかった。また角膜上皮細胞の幹細胞は角膜輪部基底層に存在し、ケラチン12遺伝子を発現していない。そこで角膜輪部および角膜中央の基底層から表層にかけての細胞をレーザーマイクロキャプチャーにて選択的に採取し、それぞれのメチル化状態を調べた。その結果ケラチン12遺伝子を発現しない角膜上皮幹細胞ではメチル化率が高く、ケラチン12遺伝子を発現するその他の領域の細胞ではメチル化率が低いことが明らかとなり、角膜上皮細胞は幹細胞の状態ではその他のケラチノサイト系上皮細胞と同様にメチル化率が高いがprogenitor細胞へと分化する段階で脱メチル化が生じケラチン12遺伝子を発現するものと推測された。