hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ソフトコンピューティング技術を駆使した超指向性マイクロホンアレイシステムの構築

本研究は,音響信号の空間分離収録技術に関して,ソフトコンピューティングの技法を駆使することにより格段の性能向上を図ることを目的とした.まず,ニューラルネットワークを組み込んだマイクロホンアレイシステムについて,システムのパラメータおよびニューラルネットワークの学習パラメータを遺伝的アルゴリズムを用いて決定することで最適化を達成した.次に,複数周波数について指向性を獲得させるようシステムを拡張し,種々の周波数の正弦波に対して超指向性を達成した.さらに,入力信号である広帯域音を高速フーリエ変換を利用して正弦波に分解し,それらを並列処理した後で重ね合わせることにより広帯域化を実現した.本研究は,高次コミュニケーションシステム構築に必要となる音響信号の空間分離収録技術に関して,ソフトコンピューティングの技法を駆使することで格段の性能向上を達成することを目的としている.そのために,ニューラルネットワーク(以下NNと略記)を組み込んだマイクロホンアレイシステムについて,システムの最適化を達成するNNの学習パラメータを遺伝的アルゴリズム(以下GAと略記)を用いて探索することとした.昨年度(平成24年度)は,音の伝搬を瞬時音圧分布の空間パターンと捉えた従来システムを取り上げ,GAを用いた最適化によって大幅な性能改善を達成した.しかし,瞬時音圧の空間分布は入射角と周波数の両方に依存するので,昨年度に実施した単一周波数正弦波を用いた検討では,指向性が保証されるのは「学習に用いた正弦波の周波数」に限定されるという問題が残されていた.本年度(平成25年度)は,この問題を解決するために,瞬時音圧分布の空間パターンが時間と共に変化する「時空間パターン」に関するシステムを構築した.具体的には,マイクロホンからの出力を1サンプル時間だけ遅延させた入力系列も用意し,前年度と同様にNNの最適設定をGAにより探索した.NNの構造としては,入力層ニューロン数はマイクロホン数の2倍(現時刻と1サンプル過去)の12であり,また出力層は「指向性を向けた音源の時系列」を出力するのでニューロン数は1とした.一方,中間層ニューロン数は最適化の対象とした.また,指向性特性の広帯域化を図るため,3種類の周波数を同時に学習させることとした.その結果,学習対象とした周波数のみならず,十分に広い帯域にわたって所望の指向性特性を実現可能であることを示した.ただし,これまでは正弦波信号や狭帯域信号を対象とした基本的な検討に留まっている.今後は,音声のような広帯域複合音を対象として検討することが必要である.本研究は,音響信号の空間分離収録技術に関して,ソフトコンピューティングの技法を駆使することにより格段の性能向上を図ることを目的とした.まず,ニューラルネットワークを組み込んだマイクロホンアレイシステムについて,システムのパラメータおよびニューラルネットワークの学習パラメータを遺伝的アルゴリズムを用いて決定することで最適化を達成した.次に,複数周波数について指向性を獲得させるようシステムを拡張し,種々の周波数の正弦波に対して超指向性を達成した.さらに,入力信号である広帯域音を高速フーリエ変換を利用して正弦波に分解し,それらを並列処理した後で重ね合わせることにより広帯域化を実現した.本研究は,高次コミュニケーションシステム構築に必要となる音響信号の空間分離収録技術に関して,ソフトコンピューティングの技法を駆使することで格段の性能向上を達成することを目的としている.そのために,ニューラルネットワーク(以下NNと略記)を組み込んだマイクロホンアレイシステムについて,システムの最適化をNNの学習パラメータを遺伝的アルゴリズム(以下GAと略記)を用いて探索することで実現した.平成24年度は,音の伝搬を瞬時音圧分布の空間パターンと捉えた従来システムを取り上げた.NNの構造としては,入力層ニューロン数はマイクロホン数と同じ6であり,また中間層ニューロン数も6とし,出力層は「音の時系列」を出力するので1とした.このアレイシステムについて,単一周波数(1.7 kHz)の正弦波を用いて,アレイと直交する方向(正面方向)に指向性を合成することとした.最適性の指標となる評価関数としては,「入射角0°についての出力パワー」/「入射角5°90°についての出力パワーの和」という比を用いた.これにより,メインロブの幅が5°未満という鋭い指向性を得ることを目標とした.最適化の対象とするパラメータは,学習速度を決定する係数,シグモイド関数の温度係数,学習精度に関する目標値,入力層ー中間層の重み係数の初期値,中間層ー出力層の重み係数の初期値,ニューロンへのバイアスの初期値の6種類とした.遺伝子構造としてはこれら6種類の実数を並べた実数値コーディングを採用した.1世代の遺伝子の個体数を100とし,各個体を設定したNNを用意して学習を行わせた.以上により得た最適解を設定して学習を行ったNNを用いたシステムについて,指向性特性を観測した.正弦波に関して,最適化によって先行研究よりもサイドロブを1015 dB低減することができた.AM音に関しても5 dB程度の改善が見られた.本研究は,高次コミュニケーションシステムの構築に不可欠な音響信号の空間分離収録技術に関して,ソフトコンピューティングの技法を駆使することにより格段の精度向上を目指すことを目標にしている.

そのために,ニューラルネットワーク(以下NNと略記)を組み込んだマイクロホンアレイシステムについて,システムのパラメータおよびNNの学習パラメータを遺伝的アルゴリズム(以下GAと略記)を用いて決定することで最適化を達成することとした.初年度(平成24年度)は,音の伝搬を瞬時音圧分布の空間パターンと捉えた従来システムをとりあげ,GAを用いた最適化によって大幅な性能改善を達成した.しかし,この方法では,指向性が保証されるのは「学習に用いた正弦波の周波数」に限定されるという課題が残った.そこで,第2年度(平成25年度)には,瞬時音圧分布の空間パターンが時間と共に変化する「時空間パターン」に関するシステムを構築し,GAによる最適化を行った.その結果として,正弦波入力に限定すれば様々な周波数に対して十分な指向性を獲得できることを示した.ただし,広帯域複合音については十分な指向性を得ることはできないという問題が残った.その問題を解決するために,最終年度である平成26年度は,入力である広帯域複合音を高速フーリエ変換を利用して正弦波に分解し,前年度に構築した正弦波に特化したシステムを各周波数ごとに用意して並列処理し,最後にそれらを重ね合わせることで広帯域音にも対処できるようにシステムを拡張した.実際に,広帯域音の代表である白色雑音を入力した場合にも十分な指向性が得られることを示した.また,並列処理に好適なGPU (Graphics Processing Unit)上にシステムを実装し,処理の高速化を実現した.以上により,当初の目標を達成できたものと考えている.音響情報工学当初の予定どおり,ニューラルネットワークを組み込んだマイクロホンアレイ信号処理システムを計算機上に構築している.平成24年度には,遺伝的アルゴリズムを利用して効率的な最適化を行い,先行研究に比べて十分な指向性特性の改善を実現した.平成25年度には,前年度に課題として残された広帯域化を実現し,未学習の周波数に関しても良好な指向性を合成できることを示した.当初の予定どおり,ニューラルネットワークを組み込んだマイクロホンアレイ信号処理システムを計算機上に構築し,遺伝的アルゴリズムを利用して効率的な最適化を実現した.これにより先行研究に比べて十分な指向性特性の改善を実現した.平成25年度における検討は正弦波など狭帯域信号を対象としたものであった.ニューラルネットワークは非線形システムであるため,正弦波信号を入力した場合でも歪が発生する.さらに,実際の音声のような広帯域複合音を入力とする場合には,指向性の劣化が問題となると考えられる.この問題を克服することが平成26年度の課題となる.その方策として,聴覚系が基底膜上の進行波パターンに由来するトノトピー(周波数地図)を保持したまま中枢までの処理を行っていることに着目し,それを模擬してシステムを周波数ごと独立に並列動作させることに挑む.まず1/3オクターブバンド程度の帯域ごとに独立した信号を扱うシステムに拡張することで,非線形歪の影響を低減する.それでは性能が不十分な場合には,さらに狭帯域な処理を並列的に行うことを考える.この場合には,計算量が某大になることが容易に予想できる.そこで,本来は画像処理用プロセッサであるGPU (Graphics Processing Unit)を用いて並列処理を行うよう,システムをさらに拡張する.瞬時音圧の空間分布は入射角と周波数の両方に依存するので,平成24年度に実施した単一周波数正弦波を用いた検討では,指向性が保証されるのは「学習に用いた正弦波の周波数」に限定されるという問題がある.
Rh式血液型遺伝子スーパーファミリーの進化

スナヤツメから3種類のRhスーパーファミリー遺伝子の塩基配列を決定した。そのうちの1つは、他の脊椎動物のRHBGと、また、残りの2つは他の脊椎動物のRHCGとそれぞれクラスターを形成した。一方、ナメクジウオからは2種類の遺伝子の存在が示され、これらは3'UTRに大きな構造的差異があった。系統解析から、これらはナメクジウオの系統で独自に重複したと考えられた。さらに、Rh遺伝子スーパーファミリー全体の進化解析も行った。DNAデータベースに登録されているニワトリ、トラフグ、ゼブラフィッシュのゲノム塩基配列とmRNA配列を用いて、比較配列解析および系統樹解析をしたところ、ニワトリでは、RhAG、RhBG、RhCG、およびRhに対応する遺伝子がそれぞれ1つずつあった。ニワトリのRhBGでは、エクソン8でゲノムとmRNAとで異なる配列が見られた。トラフグでは、RhAG、RhBGに対応する遺伝子は1つずつであったが、RhCGは2つ遺伝子があり、Rhは1つの遺伝子に加えて、イントロンのない遺伝子が1つとイントロンが1つしかない遺伝子が1つあった。ゼブラフィッシュでは、RhAG、RhBGに対応する遺伝子は1つずつであったが、RhCGは2つ遺伝子があり、Rhは1つの遺伝子に加えて、イントロンが1つしかない遺伝子が1つあった。これらは、魚類において独自に遺伝子重複が起こっていることに起因していると考えられる。また、いくつかの遺伝子で、ゲノム配列とmRNA配列とで、コドンフレームが異なるような塩基のギャップが見られたので、再解析中である。一方、無顎類であるスナヤツメ(Lethenteron reissneri)からmRNAを抽出し、縮重プライマーと3'および5'RACE法を用いて、2つのRh関連遺伝子のアミノ酸コード領域の塩基配列を決定した。系統樹解析の結果、これらの遺伝子はそれぞれRhBGとRhCGに対応する遺伝子であるということが示唆された。さらに、Rh遺伝子において、遺伝子重複の前後で塩基多様度と進化速度がどのように変化したかを解析した。脊椎動物におけるRh式血液型関連遺伝子のより正確な分子系統樹を作成するため、DNAデータベースに登録されているそれぞれの遺伝子のゲノム配列とmRNA配列の比較を行った。その結果、フグ(Takifugurubripes)のRhBG、RhCG、メダカ(Oryzias latipes)のRhBGにそれぞれコドンフレームが異なるような塩基のギャップが見られた。そのため、新たに抽出したゲノムDNAを用いて、該当部分の塩基配列決定を行い、より確かなアミノ酸コード領域の塩基配列を得て分子系統樹解析に用いた。また、脊椎動物におけるRh式血液型関連遺伝子のアミノ酸配列の多重整列の作成は、比較的整列可能なエクソン2から6までの領域に限定して行った。これらのエクソン構造はスーパーファミリーの多くの遺伝子で比較的保存されていた。なお、GC含量はクラスターごとの大きな差異はなかった。さらにそれぞれのクラスターごとのアミノ酸置換速度を比較したところ、RhAG、RhBG、RhCGでは、ニワトリのRhBG以外は、ほぼ同程度の置換速度であったが、Rhクラスターは、それら3クラスターよりも34倍程度進化速度が速くなっていることが示された。一方、無顎類であるスナヤツメ(Lethenteron reissneri)から抽出したtotal RNAからは、昨年度得られた2つの遺伝子に加えてさらにもう1つのRh関連遺伝子が得られた。この遺伝子の系統的位置、および脊椎動物におけるRh式血液型関連遺伝子の分子系統樹の樹根の位置については、様々な系統樹作成法を用いて検討中である。原索動物に分類されるナメクジウオ(Branchiostoma floridae)のRh関連遺伝子の塩基配列の決定を、NIG DNA Sequencing Centerより分与された6つのcDNAクローンを用いて行った。その結果ナメクジウオでは、2種類のRh関連遺伝子の存在が示され、その相同性は67%程度であった。また、一方の3'UTRは300bp程度であったのに対して、もう一方のそれは1.6kbほどの長さを有していることがわかった。脊椎動物のRh、RhAG、RhBG、RhCGの4クラスターに加えて、ユウレイボヤ(Ciona intestinalis)の3配列およびナメクジウオの2配列を用いて、近隣結合法、最尤法、ベイズ法でそれぞれ系統樹を作成した。外群にはアメリカムラサキウニ(Strongylocentrotus purpuratus)を用いた。その結果全ての系統樹作成法で一致した結果が得られ、ユウレイボヤの3配列とナメクジウオの2配列は、それぞれでクラスターを形成し、脊椎動物の4クラスターは脊椎動物の共通祖先で重複したということが考えられた。また、それぞれのクラスターの進化速度を比較したところ、RhAG、RhBG、RhCGは、ニワトリ(Gallus gallus)のRhBGを除いて、ほぼ同じであったのに対し、本来の血液型遺伝子であるRhは他よりも34倍速く進化しているということが示唆された。

さらに、ニワトリのRhBGでは、Rhと同等の進化速度の加速がみられたので、これがニワトリ特有のものか鳥類全般に当てはまることなのかを調査するために、シチメンチョウ(Meleagris gallopavo)とダチョウ(Struthio camelus)のRhBGの塩基配列決定と解析を行った。その結果RhBGは鳥類の共通祖先で進化の加速が起こったということが示唆された。
脳と骨の蛍光・発光ライブイメージングによる骨時計の発達機構の解明

骨の代謝リズムが概日リズムによって調節されている。いっぽう、末梢組織の概日リズムは、交感神経系や内分泌系を介して中枢からの制御を受けていると考えられている。本研究では、発光と蛍光イメージングの利点を生かしたイメージング法により、外実リズム形成を個体レベルから細胞レベルまで観察できるシステムを構築した。このシステムは、中枢と骨を含む末梢組織の概日リズムによる相互調節機構の解明に有用であると考えられた。骨の代謝が概日リズムによって調節されていることは、血中骨マーカーの日内変動や、PCRによる分化マーカーmRNAの発現変動によって報告されている。また、骨を含む末梢組織は視交叉上核にある中枢時計からの制御を受けている。しかしながら、成長発達中の骨組織において、どの細胞が概日リズムを発現し、どのようなリズムで骨の成長発達や機能発達を調節しているのか、また中枢時計からの制御メカニズムについては明らかにされていない。本研究では、機能的イメージングを駆使して骨組織でリアルタイムに概日リズムを可視化する技術を確立し、概日リズムを刻む分子時計による骨の成長発達過程の制御機構を解析する。本研究の主なる成果は、連携研究者である沼野利佳准教授(豊橋技術大学)らとともに、発光および蛍光イメージングの両方を駆使した、いわばDual Imaging技術による、生後マウスにおいても各臓器において概日リズムが確立する過程を可視化し、計測することに成功したことである。発光イメージングによって生きたマウスでの臓器レベルでの微弱な発光リズムを検出し、蛍光イメージングによって細胞組織レベルでのリズム形成が確認可能となった。これによって、生後の初期段階で、脳と骨には独立したリズム形成が観察された。また、骨組織において、細胞間での振動強度が違うことも観察された(論文発表準備中)。今後は、このシステムをさらに応用して、臓器間の連携メカニズムおよび、骨の各種細胞における概日リズム形成の機能的意義について調べることが重要と思われた。骨を含む各種臓器の恒常性維持機能は概日リズムによって調節されており、脳の視交叉上核にある中枢時計からの制御を受けている。しかしながら、生後から成長発達過程において、個体や臓器の成長に概日時計がどのように関与するかについては、関連遺伝子の発現振動が小さいため解析が進んでいない。この問題を解決するため、本研究代表者らは、蛍光・発光シグナルによって、時計遺伝子の発現振動をより高感度で観察する方法を確立してきた。その結果、新生児マウスでは、脳と骨とでは独立して時計遺伝子の発現振動を示すこと、さらに骨細胞の周期振動が顕著であることを観察している。本研究では、脳と骨の蛍光・発光ライブイメージングにより、脳時計と骨時計の発達過程を比較しながら、両時計の独立性と統合性のメカニズムについて探索する。平成23年度は、蛍光・発光ライブイメージング方の確立と骨組織in situでの画像解析による定量法の確立に取り掛かった。とくに後者に進捗が見られ、現在論文として投稿中である。成長発達過程と成熟期における、脳と骨の慨日リズムの発達過程の違いを組織レベルでより網羅的に明らかにすることで、骨時計の脳時計からの独立性と依存性の変遷を明らかにするため、分子時計遺伝子Per1プロモーターの下流にルシフェラーゼをつないだレポーター遺伝子(Per1:Luc)を導入したマウスを用い発光ライブイメージングを行うシステムを確立中であり。またこの過程において、肝臓もライブイメージングの対象として実際的であり、多臓器間コミュニケーションの解析ツールとして興味深いと思われた。さらに、骨組織in situでの画像解析による定量法の確立に進捗が見られた。成獣マウスにおいて骨組織の概日リズムは、交感神経系を介して、中枢からの制御を受けている。したがって、成長発達過程と成熟期における脳と骨の慨日リズムの違いが、骨代謝を調節する神経伝達物質や、血中骨マーカー、骨組織の機能マーカー発現にどう反映されているのかを調べる。成長発達過程の骨時計では、骨細胞の振動幅が最も顕著であったので、骨細胞マーカーである(SOST, FGF23, Dmp1)の発現変化にはとくに注目し、骨細胞の慨日リズムが成長期に特有なのかどうかを明らかにしていく。また、神経系あるいはホルモン系による臓器間リンクについても解析基盤を構築していく。実験消耗品費として、実験動物、分子生物学試薬、組織観察用蛍光試薬、抗体、培養用プラスチック器具を計上する。また、学会発表、共同研究打合せとして、国内外旅費を計上する。
作用素環の指数理論

私は中心が有限次元の有限II型フォンノイマン環からなる可換図式に対して、周期的であるという性質を定義し、周期的可換図式の構造について研究した。この周期的という性質は、非退化という性質よりも強いものであり、周期的な可換図式から基本構成により増大列を作ったとき、この増大列は非常によい性質をもっており、それから得られる因子環の組の指数は、既に示した指数公式により簡単に計算できる。周期的な可換図式は、図式中の包含関係を表す指数行列とトレース行列によって表現することができ、また与えられた可換図式が周期的であるかどうかの判定条件もこれらの行列をもちいて記述できるという結果を既に得ている。それで、これらの行列に着目して研究を進めた。特に今年度は、周期的可換図式を構成する4つの環のうち3つが因子環となっている図式を研究対象とした。まず、このような可換図式の例として、有限II型因子環とその部分因子環から基本構成を利用して得られる可換図式(A)、有限II型因子環の上に作用する有限可換群とその部分群から得られる可換図式(B)の2種類を挙げた。この2種類の可換図式について指数行列やトレース行列を計算し、(B)の可換図式では、作用が外部的であれば、各行列は有限可換群の部分群による右分解、両側分解による各剰余類により容易に計算できるという結果を得た。以前の研究で、図式に現れる包含関係の指数がすべて4未満の場合は、周期的可換図式が4通りに限られることを証明したが、これらの可換図式が実際に存在するかどうかについては未解決であった。しかし、4つのうち3つは(A)または(B)のタイプの可換図式の形で実現できる事を証明した。また、適当に行列を与えたとき、それらを指数行列、トレース行列にもつ周期的可換図式が存在するかどうかという問題についても研究したが、この問題に対しては現在のところ部分的な解答しか得られていない。
正倉院文書より見た古代仏教に関する研究

本研究は、実施計画で述べた三つの研究方法(個別写経事業の分析、経録・蔵経目録の分析、寺院・僧尼の動向の分析)の前提となる正倉院文書の整理など基礎作業に力点をおいて行なった。正倉院文書は江戸と明治の両時期の整理によって、永く伝えていた奈良時代の状態を混乱させてしまった。そのため奈良時代の状態に復元することが必要である。その際、正倉院古文書のマイクロフィルムと『大日本古文書』(編年文書)の活字とを比較していくことが肝要である。そこで検索に便ならしめるため、データベースによる正倉院古文書(文書名+帙巻数+表裏別)と『大日本古文書』(巻+頁)の対照一覧表の作成を企画し、その試作版が八割がたできあがった。今後、完成に向けて作業を継続していきたい。また当該期の古代仏教を教学的に分析するには、どのような仏典が重視されているのかを見極める必要がある。その一つの方法としては、当時経典を選択する際に重要な基準とされたであろう『大唐内典録』『開元釈教録』『大周刊定衆経目録』の入蔵録に含まれる経典か否かが問題となる。その検索に便ならしめるために、データベースによる『開元釈教録』入蔵録を基準とした三目録対照入蔵録一覧表の作成を企画し、その試作版が六割がたできあがった。同じく完成に向けて作業を継続していきたい。一方、正倉院文書を整理するなかで、個別写経事業の一つとして光明子七七日を契機として書写された『称讃浄土経』に注目し分析を行なった。本事業は光明子七七日を契機とする点、政治史的意義を担うものであるが、さらに奈良時代では十分に明らかにされていない浄土信仰の具体相を分析する上で意義あるものといえよう。なお蔵経リストや蔵経者リストの作成や分析は果たしえなかったので、本年度の成果を参照しながら考えていくことにしたい。
LG多項式と位相的性質

数学における結び目とは円周の3次元空間への埋め込みのことです。これは日常に用いられる結び目を、その端点をつないでループにしたものと対応しています。一見、複雑に絡んでいるように見える結び目でも解けてしまう場合があり、自明性の判定には結び目不変量が用いられます。一般に、結び目不変量は任意に与えられた二つの結び目を判別するために用いられます。つまり不変量の研究を進めることで、結び目の複雑さを取り扱えるようになるのです。ジョーンズ多項式の発見以後、リー環の表現を用いることにより、組織的な方法でたくさん不変量が構成されました。この組織的に構成された不変量は量子不変量と呼ばれています。本研究は量子不変量の一つであるLG多項式に焦点を当てた研究です。LG多項式はアレキサンダー多項式と呼ばれる古典的な不変量に比較的近い量子不変量です。そこでアレキサンダー多項式の持つ位相的性質との強いつながりをLG多項式に対しても見出し、不変量の研究に貢献を果たすのが本研究の目的です。本年度に行った研究によって得られた成果は、ジョーンズ多項式以外の結び目不変量で初めて、アレキサンダー多項式にスムージング分解を用いた定式化を与えたことです。ジョーンズ多項式はスムージング分解によって得られるいくつかの円周の配置にある重みをつけた状態和として与えられます。私の与えたスムージングではスムージング後に整数の付随した円周が現れます。アレキサンダー多項式はこの整数を量子整数として組み込んだ状態和として与えられます。この研究の成果は組み合わせ的に定義されるLG多項式と位相的に定義されるアレキサンダー多項式の関係に対し、アレキサンダー多項式の側からの理解を与えるのに役立ちます。結び目は現実に日常のあらゆる場面で現れる。2本のひもを用意し、結び目を二つ作る。このとき、二つの結び目が本質的に同じ結び目であるか、どうかを判定するのに結び目の不変量が用いられる。結び目の不変量とは、結び目に対し数学的な量を対応させる規則のことである。特に、結び目に対し多項式を対応させるとき、この不変量は多項式不変量と呼ばれる。多項式不変量の中で最も古くから知られていた不変量はアレキサンダー多項式である。この不変量は位相的に見て自然な解釈のできる、したがって位相的性質との関係が数多く明らかになっている古典的な不変量である。一方、ジョーンズ多項式に代表される量子不変量は、結び目不変量の歴史の中では新しい不変量である。量子不変量は一般に組み合わせ的に定義され、したがって位相的性質との関係があまり明らかになっていない。本研究では、量子不変量の一つであるLG多項式について、その位相的性質との関係を明らかにすることが目標である。本年度に行った研究によって得られた成果は、仮想結び目のアレキサンダー多項式において、そのスケイン関係式がどのようにして定まるかを明らかにしたことである。スケイン関係式とは不変量の局所関係式のことで、不変量の値を求めたり、その性質を知るのに用いられる。また、仮想結び目とは結び目を拡張した概念である。したがって、より一般的な視点から、アレキサンダー多項式の位相的性質をスケイン関係式という組み合わせ的な道具を用いて理解し、扱う道を開いたのである。
Shootinによる脳の形成とその機能不全による破綻の解明

組織の形成には、細胞の移動が重要な役割を果たすと考えられている。しかし、従来の組織形成に関する研究は、細胞の分化や運命決定の視点から捉えた解析が主流で、組織構築のための細胞の移動を担う仕組み、特にそのために細胞ー基質間に力を発生させる分子機構はよくわかっていない。本研究の結果からShootinがアクチン線維と細胞接着分子を連結することで細胞ー基質間に細胞移動のための力を生み出し、脳組織の形成を担う可能性が示唆された。本研究では、脳組織形成を細胞が発生する力を基盤として解明することを目指す。組織形成のための細胞の移動や配置換えを担う仕組み、特にそのために力を発生させる分子機構は未だ不明である。そこで、Shootin1ノックアウトマウスを用いて前脳形成におけるShootinの役割を解明する。また、前脳にGFPを発現するゼブラフィッシュのライブイメージングにより、Shootinによる前脳形成機構を力の発生と細胞移動・配置換えの観点から明らかにする。さらに、ヒトの前脳形成におけるShootinの関与とその機能破綻が前脳形成障害を引き起こす可能性を調べる。Shootin1にはスプライシングバリアントShootin1aとShootin1bが存在し、Shootin1のノックアウトマウスでは両方の分子がノックアウトされる。そこで、前脳組織形成にこれらの分子がどの様に関与するかを明らかとするため、まず、in situ hybridizationと免疫染色法を用いて前脳の形成時期におけるShootin1aとShootin1bの脳内分布を詳細に解析した。また、ShootinのノックアウトマウスではShootin1の発現部位に一致した前脳の組織形成異常が認められた。次に、RT-PCRおよびin situ hybridizationによるゼブラフィッシュにおける遺伝子発現解析を行った。その結果、shootin1がゼブラフィッシュ脳に発現をすることが明らかとなった。また、脳以外の細胞でもshootin1の発現を確認し、発生時期におけるShootinの分布を詳細に解析した。さらに、Shootinがヒトの前脳形成障害の原因遺伝子である可能性を調べるために、前脳形成障害患者のDNAサンプルを用いて、Shootin遺伝子配列の変異を解析した。これまでに5例の症例のShootin遺伝子配列解析が終了している。興味深いことに、Shootin1bは脳以外に肺、肝臓、胃、腸、脾臓、膵臓、腎臓、皮膚といった抹消組織の上皮にも発現することが明らかとなった。また、shootin1以外に新たな遺伝子shootin2およびshootin3を見出し脳以外の細胞でもshootin1の発現を確認し、発生時期におけるShootinの分布を詳細に解析した。shootin1、shootin2およびshootin3の変異体ゼブラフィッシュの作成も進行しているさらに、Shootinがヒトの前脳形成障害の原因遺伝子である可能性を調べるために、前脳形成障害患者のDNAサンプルを用いて、Shootin遺伝子配列の変異を解析した。現時点までに、マウスおけるShootin1aとShootin1bの脳および抹消組織における発現領域が明らかとなり、さらにゼブラフィッシュで新たな遺伝子shootin2およびshootin3を見出し、ShootinのノックアウトマウスでShootin1の発現部位に一致した前脳の組織形成異常が確認できたため。また、ヒトの前脳形成障害患者のShootin遺伝子配列解析も進んでいる。本研究では、シューティンによる前脳形成機構を力の発生と細胞移動・配置換えの観点から明らかにすることを目的とする。さらに、ヒトの前脳形成におけるシューティンの関与とその機能破綻が前脳形成障害を引き起こす可能性を調べる。シューティン1にはスプライシングバリアントシューティン1aとシューティン1bが存在し、シューティン1のノックアウトマウスでは両方の分子がノックアウトされる。そこで、前脳組織形成にこれらの分子がどの様に関与するかを明らかとするため、まず、in situハイブリダイゼーションと免疫染色法を用いて前脳の形成時期におけるシューティン1aとシューティン1bの脳内分布を詳細に解析した。また、シューティンのノックアウトマウスではシューティン1の発現部位に一致した前脳の組織形成異常が認められた。興味深いことに、シューティン1bは脳以外に肺、肝臓、胃、腸、脾臓、膵臓、腎臓、皮膚といった抹消組織の上皮にも発現することが明らかとなった。

次に、RT-PCRおよびin situハイブリダイゼーションによるゼブラフィッシュにおける遺伝子発現解析を行った。その結果、シューティン1がゼブラフィッシュ脳に発現をすることが明らかとなった。また、シューティン1以外に新たな遺伝子シューティン2およびシューティン3を見出し脳以外の細胞でもシューティン1の発現を確認し、発生時期におけるシューティンの分布を詳細に解析した。また、シューティン1、シューティン2およびシューティン3の変異体ゼブラフィッシュの作成を行い、シューティン3の変異によりゼブラフィッシュの初期発生時の細胞移動が抑制されることが解った。さらに、シューティン1による神経細胞の移動のための力の発生の仕組みとして、シューティン1-コルタクチン-L1-CAM複合体の形成が重要な役割を果たし、その破綻によりマウス脳組織(嗅球)の形成不全が起こることが示唆された。組織の形成には、細胞の移動が重要な役割を果たすと考えられている。しかし、従来の組織形成に関する研究は、細胞の分化や運命決定の視点から捉えた解析が主流で、組織構築のための細胞の移動を担う仕組み、特にそのために細胞ー基質間に力を発生させる分子機構はよくわかっていない。本研究の結果からShootinがアクチン線維と細胞接着分子を連結することで細胞ー基質間に細胞移動のための力を生み出し、脳組織の形成を担う可能性が示唆された。現時点までに、マウスやゼブラフィッシュにおけるShootin1aとShootin1b発現領域が明らかとなり、ShootinのノックアウトマウスでShootin1の発現部位に一致した前脳の組織形成異常が確認できたため。また、ヒトの前脳形成障害患者のShootin遺伝子配列解析も順調に進んでいる。1)まず、マウスを用いて前脳形成における神経細胞の細胞移動をモニターする。具体的には胎生14.5日目のマウスの脳を、5-ethyniyl-2'-deoxyuridine (EdU)でラベルして、生後0日目に回収し、その間に移動したラベルされた細胞を解析する。細胞移動の差を野生型およびShootinノックアウトマウスで比較する。また、野生型およびShootinノックアウトマウスの脳から神経細胞を培養し、細胞移動をタイムラプス計測するとともに細胞が生み出す牽引力を細胞牽引力計測法(Toriyama et al, Curr Biol 2013)で解析する。2)次に、前年度に引き続いてCrisper法を用いたShootin1、Shootin2、Shootin3の変異体ゼブラフィッシュ作成を進める。作成したShootinの変異体の表現型を、脳特異的にGFPを発現するトランスジェニック系統との交配を行って詳細に解析する。
薬剤等の管理に関する教育プログラムの構築

医療事故の大半を占める薬剤等の管理は、対策が重要とされながらも体系的な教育プログラムが構築されていない。そのため、臨床の薬剤等の管理に関する教育内容や臨床で発生する医療事故を分析し、看護基礎教育課程における「薬剤等の管理」の教育プログラムを構築することを目的に研究をした。結果から学習の順序性を踏まえたルールの遵守、危険予知訓練、事故の分析、看護技術に伴う危険とその防止策が必要だということが明らかとなった。25年度は、3つの計画を予定していた。まず、第1点は、「医療事故事例の中から薬剤等の管理に関する事故報告事例を調べる。公表されている事故事例を医薬品の安全に関連した内容について、医療法の改正が行われた平成19年度から平成23年度までの5年間を調査するとしていた。」公開されている医療事故のうち、基礎教育課程にて必要と考える5Rに関する62事例を取り上げて分析した。分析方法は、医療安全を専門としているベテラン看護師とブルームの教育目標のタキソノミーに基づいて実施した。その結果を26年度の教育プログラムの開発に活用する予定にしている。第2点は、「一の計画で導き出した分析結果をもとに、ルートコースアナルシス(RCA)にて分析するとしていた。」4年次後期と2年次後期にそれぞれ異なる事例のRCAを授業にて実施した。4年次の学生の事例では、学生がすべての事故のプロセスに基づいてなぜなぜ分析をすることは困難であった。その理由として、授業における目標設定が不明確であったことがあげられる。しかし、2年次の学生では、医療安全の科目において重視したヒューマンエラーの根本原因である5Rを行わなかった事例に限定したため、学生はすべてのプロセスにおいてなぜなぜ分析ができ、ヒューマンエラーを防ぐための5Rの重要性に気づくことができていた。第3点は、「分析結果からどのような教育ニーズがあるか分析する。結果は学会発表するとしていた。」分析結果から、基礎看護教育課程における薬剤に関する安全では、まず基本原則を明確に提示して守ることの重要性を身に付けさせることが大切だということが再確認された。この結果を26年度開催される看護教育学学会で発表する予定としている。計画した以外にも学会等の医療安全に関する研修に参加し、新しい教育プログラムの方法を学び来年度の教育プログラムに活用する予定である。科学研究費申請審査許可が出たのち、7月上旬に九州大学倫理審査委員会に提出し、研究の許可が下りたのが、10月18日であった。その後、新人看護師を対象に行われている「薬剤等の管理」に関する教育内容・方法について、全国の国公立、県立、市立病院300施設にアンケート調査を実施した。その結果、同意を得られた126病院より回答があった。目標は150施設であったため、目標の84%に到達できた。現在は集計が済み、分析中である。調査では、アンケート項目に興味を持っていただいた病院から直接理想的な薬剤管理に関する方法について教えてほしいなど、本研究に関する施設側の関心が高いことが伺えた。さらに、薬剤に関する教育内容について看護師・薬剤師・医師を対象に10施設にインタビュー調査に行く予定であったが、3月末9施設の病院から同意を得て実施した。病院の機能では、大学病院3施設、急性期の市民病院2施設、急性期の国立病院1施設、回復期のリハビリ病院1施設、県立の精神病院1施設、市立のこども病院1施設である。インタビュー調査協力を得た人数は、20人であった。看護師が10人、薬剤師、5人医師が5人であった。ICレコーダーにて録音した逐語録のテープ起こしを実施し、さらに、インタビューメモを参考に分析するためのデータベースづくりまでを行った。インタビューにより、薬剤師からは特にインタビューの内容に基づいて自分の所属病院でも話し合いを持つべきだったという意見があった。また、インタビュー調査対象が、公立病院であったためか、病棟に薬剤師が配置されておりその事による効果がどの施設にもあることがインタビューから理解出来た。ただし、予定していた新人教育実践場面の録画は、調査した時期が年末や年度末になったため教育の時期とずれて実施できなかった。平成24年の実態調査・インタビュー調査と平成25年度の薬剤に関する事故事例調査をもとに、平成26年度は教育プログラムの構築を行った。1)看護学部生2年生対象の教育プログラム診療の補助業務に伴う基礎看護技術と平行して、医療安全の知識と技術を教育。とくに、2年生では与薬業務では添付文書の読み方、6Rの遵守KYTの視点RCA分析による安全の必要性の説明できること2)看護学部生3年生対象の教育プログラムでは、看護管理の授業において安全管理を7つの管理の視点から学び4年生の総合実習につなぐ3)看護学部生4年生対象の教育プログラム医療安全論を必須科目で履修基礎教育過程最後の履修となり、卒業時の到達目標に向け、さらに、職業教育だけでなく学士課程卒業時の目標を視野に入れ、医療安全の概要・医療機器安全・医薬品の安全・療養上の安全・証拠となる看護記録の方法について演習・講義で15コマ実施再度KYTの復習ワークをした後、KYTの写真から危険予知FMを自分たちで考えさせ、その後FMEA分析を実施する。

学生から活発な意見を出し、要因を多く考えさせるために、WEBによる討議法をシステム担当者の支援の下実施し、学生からは様々な視点を共有できたと肯定的な意見がでた。以上のことから、基礎教育課程における教育プログラムでは、高年次教育において段階的に3つの領域を意識して教育することが重要である。認知領域薬の知識:薬の作用、ハイリスク薬。情意領域:5Sの重要性を伝達できる。「事故は他人事ではない」「個人の責任ではない」ことを受け入れることが出来る。精神運動領域:添付文書を読む。6Rの遵守。写真や図から危険予知(KYT)ができる。事故事例からなぜなぜ分析RCAができ、対策を導き出すことができる。導き出したさまざまグループで出したKYTをFMにして要因分析できる看護計画した内容以外にも26年度の計画を見据えて、情報収集や海外文献検索等行っている。さらに、この研究の重要性がますます認識できたため、さらにこの研究を他職種と発展させていきたいという予定を考えている。研究の着実な進捗と同時に、研究の更なる発展を視野に入れて研究を行っている。しかし、研究計画第3において、事故事例分析を実施した結果を医師・薬剤師・看護師チームで行うとしていたが、その日程が年度末になり先方の予定が取れないため平成26年度に残すこととなったため、区分を2とした。科研費事業の申請許可が下りて、再度研究目的、方法等の詳細を作成し直し、倫理審査委員会の書類を提出するまでに3ヶ月を要した。さらに、倫理審査委員会からの許可が降りるのがそれから3ヶ月要したため、研究開始まで半年かかり年度の後半から実施したため教育実践場面の撮影タイミングに合わず出来なかった計画もある。しかし、技術補佐員を雇用し、研究分担者とともに情報収集しながらアンケート調査が配付した300施設の内、42%と高率な回収率であり目標の8割を到達することができた。さらに、インタビュー調査には、広島県や沖縄県などの遠隔地からも協力をしていただくことができた。また、研究方法のなかでは予測していなかったが、精神・小児・急性期・慢性期と病院の機能に幅広いインタビューが可能となった。また、職種については、医師や薬剤師については、業務の都合上忙しい時期と重なり全施設からの協力は得られなかったが、インタビュー内容を幅広い視点で得ることが出来た。そのため、今後の研究に対し、大きな示唆を得て次の段階に進むことができると考えている。以上のことから平成24年度の研究はほぼ、順調に進展したと自己評価している。さらに、沖縄にインタビューに出向いた際、同じ大学の敷地内にシュミレーション教育センターを持ち、そちらと提携して実際に教育に取り組んでいる先進的な看護学校も訪問することができ予定してた以上の成果を得ることができた。まず25年度に実施できなかった医師・薬剤師・看護師との多角的な視野での分析について早急に実施する予定にしている。
還元的モノづくりを指向する酢酸菌の遺伝子工学：細胞内ニコチンアミド系補酵素の制御

グルコノバクター属酢酸菌は膜結合型グルコース脱水素酵素(GdhM)を用いて,グルコースを主に細胞外で代謝し,一部しか細胞内で代謝しない。一方,本菌の細胞内グルコース代謝はNADPHを生じる代謝である。本研究では,細胞内グルコース代謝ならびにNADPHレベルを向上させることを目的にGdhMを欠損させた。さらに,NADPHを補酵素として必要とするシキミ酸生産で,NADPH供給を評価することを試みた。GdhMの遺伝子破壊株は親株と比べて,グルコースの細胞内利用が活発であった。各種酵素活性測定の結果からもgdhM遺伝子破壊株の細胞内でNADPH供給が増大したことが示唆された。酢酸菌はソルビトールからのソルボース発酵などのように,そのユニークな酸化的物質変換能が利用され,また研究されてきた。本研究では,逆転の発想ともいえる「酢酸菌による還元的物質生産」を行おうとするものである。Gluconobacter属酢酸菌は,TCAサイクルと解糖系(EMP)が不完全で,糖代謝をペントースリン酸経路に依存し,アセチルCoAへの代謝量が著しく低いと考えられている。また,細胞膜のNADH酸化系呼吸鎖の活性は強いが,NADPH酸化活性は検出できないほど低い。このことは,細胞内のNADPHレベルが高いことを期待させるが,実際の測定結果によれば,NAD(H)の方がNADP(H)よりも多く,両者とも酸化型としての存在比が高い。本研究ではグルコースによって細胞内NADPHレベルを上昇させることで還元的物質生産を促すことを目的とする。平成26年度は,G. oxydans NBRC3293株を用いて,遺伝子工学的に,mGDH遺伝子(gdhM)の破壊を行った。いくつかのG. oxydans株で遺伝子破壊を試みたが,この株が比較的スムースに破壊株を構築することができた。ΔgdhM株は,既報の通り,グルコースの酸化的物質変換が消失するが,物質代謝は増強し,最終産物である酢酸の生産量が増大した。細胞内の糖代謝酵素のうち,NADPH産生に関係するグルコース脱水素酵素(GDH),グルコース6リン酸脱水素酵素(G6PDH),アルデヒド脱水素酵素(ALDH)の活性を調べたところ,破壊株のALDH活性が親株の約2倍程度増大しており,G6PDHは不変,GDHは破壊株の方がやや低い傾向にあった。また,G. oxydans 621H株を用いてトランスヒドロゲナーゼ活性の測定を試みたが,現在のところ検出できていない。酢酸菌はソルビトールからのソルボース発酵などのように,そのユニークな酸化的物質変換能が利用され,また研究も行われてきた。しかし,酢酸菌は細胞内物質代謝もユニークなところがあるが,その点はほとんど顧みられることがなかった。本研究では,酢酸菌の細胞内代謝に着目し,逆転の発想ともいえる「酢酸菌による還元的物質生産」を行おうとするものである。Gluconobacter属酢酸菌は,TCAサイクルと解糖系(EMP)が不完全で,糖代謝のほとんどをペントースリン酸経路に依存する。不完全なTCAサイクルのため,アセチルCoAへの代謝量が著しく,最終代謝産物は二酸化炭素と酢酸となる。このことは,細胞内のNADPHレベルが高いことを期待させるが,実際には,NAD(H)の方がNADP(H)よりも多く,両者とも酸化型としての存在比が高い。平成27年度は,NADHの還元当量をNADP+へ可逆的に転移する,膜結合型トランスヒドロゲナーゼ(THase)の解析を行った。THase遺伝子の過剰発現の影響を,G. oxydans 621H株で調べた。加えて,G. oxydans NBRC3293株の野生株とgdhM遺伝子破壊株におけるNADH酸化活性とNADPH酸化活性を,グルコース培養とグリセロール培養とで比較した。これまでの測定結果同様,NADPH酸化活性はNADHのそれの約50分の1程度しかなかったが,グルコース培養下でgdhM遺伝子破壊株のNADPH酸化活性が野生株のそれの約2倍に増加していた。さらに平成27年度は,還元的物質生産の試みとして,キナ酸からのシキミ酸生産試験を行った。当初の計画通りに研究を行い,ある程度の成果を得ることができたと考えているが,新しい課題が露見したり,想定以上に研究の遂行が難しい部分が見えてきた。NADHの還元当量をNADP+へ可逆的に転移するTHaseについては,過剰発現が引き起こす影響として解析した。まず,いくつかのプロモーターを用いて過剰発現を試みたが,最もプロモーター強度が低いものでも影響が見られた。過剰発現下では,マンニトールを炭素源とすると,低通気で生育できる一方,高通気で強い生育抑制が見られた。他方,グリセロールを炭素源とすると,低通気で強い生育抑制,高通気で生育可能であった。炭素源による生育挙動の違いは,二酸化炭素と酢酸までの代謝によって生じる還元当量(NADHとNADPH)の違いに由来すると考えられる。グリセロールよりもマンニトールの方がより多くの還元力を産み出すことから,(酸素を用いた)NADHとNADPHの酸化能力がTHaseによって影響を受けたと考えられる。シキミ酸生産については,定性的に生産が確認できた。

しかし,後述するように,この実験には課題が残されているので,その課題を克服することを目標に進めていく。THaseについては,昨年度に,野生株を用いて活性測定を試みた。野生株といえども,そのmRNAが増大する条件下で細胞を調製した。しかしながら,酵素活性は検出できなかった。よって,過剰発現株を用いて活性測定を試みる必要があると考えている。酢酸菌はソルビトールからのソルボース発酵などのように,そのユニークな酸化的物質変換能が利用され,また研究も行われてきた。一方,酢酸菌は細胞内物質代謝もユニークなところがあるが,その点はほとんど顧みられることがなかった。本研究では,酢酸菌の細胞内代謝に着目し,逆転の発想ともいえる「酢酸菌による還元的物質生産」を行おうとするものである。Gluconobacter属酢酸菌は,TCAサイクルと解糖系(EMP)が不完全で,糖代謝のほとんどをペントースリン酸経路に依存する。不完全なTCAサイクルのため,アセチルCoAへの代謝量が乏しく,最終代謝産物は二酸化炭素と酢酸となる。また,細胞膜のNADH酸化系呼吸鎖の活性は強いが,NADPH酸化活性はNADH酸化のそれの1-2%程度である。このことは,細胞内のNADPHレベルが高いことを期待させるが,実際には,NAD(H)の方がNADP(H)よりも多く,両者とも酸化型としての存在比が高い。前年度までに,G. oxydans NBRC3293株の細胞表層型グルコース脱水素酵素(mGDH)の遺伝子破壊株を作製し,その解析を行ってきた。平成28年度は,野生株と変異株を用いてキナ酸からのシキミ酸生産試験を行った。この経路において律速になっているデヒドロキナ酸脱水酵素(DQD)とNADP+依存型シキミ酸脱水素酵素(SKDH)を同時に高発現する株の構築を試みた。構築した菌株を用いてシキミ酸生産を検討したが,シキミ酸はほとんど検出できなかった。酵素活性を確認したところ,DQDのみの高発現にとどまり,DQDとSKDHの同時高発現ができていなかった。DQD及びSKDHの単独での高発現はできているため,同時に高発現させることが困難であると示唆された。今後,この問題を克服し,mGDHの有無によるシキミ酸生産性の比較を行う。グルコノバクター属酢酸菌は膜結合型グルコース脱水素酵素(GdhM)を用いて,グルコースを主に細胞外で代謝し,一部しか細胞内で代謝しない。一方,本菌の細胞内グルコース代謝はNADPHを生じる代謝である。本研究では,細胞内グルコース代謝ならびにNADPHレベルを向上させることを目的にGdhMを欠損させた。さらに,NADPHを補酵素として必要とするシキミ酸生産で,NADPH供給を評価することを試みた。GdhMの遺伝子破壊株は親株と比べて,グルコースの細胞内利用が活発であった。各種酵素活性測定の結果からもgdhM遺伝子破壊株の細胞内でNADPH供給が増大したことが示唆された。gdhM遺伝子破壊株を構築することができた。この株の作製についてはすでに報告があるが,私たちの研究室で,手法を整備する意味でも実施できたことは大きい。今後,多重遺伝子破壊を行う必要があるが,今回の手法・菌株で構築の目処がついた。gdhM遺伝子破壊株の細胞内NAD(P)代謝はよく分かっていない。
科学博物館における博学連携教材の開発と授業実践

本研究は、科学教育を幼少期から進めるために、科学博物館で教材を貸し出すことを目的としてローンキットを作成し、それを幼稚園・保育所、小学校などで、実践試行して利用を推進するための条件などを検討することを目的として進められた。これを進めたのは、OECDの国際学習到達度調査(PISA)において、日本の子どもたちが科学に全く興味を持っていないことがあげられる。かたやまた、科学博物館をはじめ博物館があまり学校教育に利用されず、「総合的学習の時間」が始まったものの、教師達は十分な教材を準備できずに苦労をしている。そこで本研究では、なるべく早い時期から科学的現象に親しんでもらい、科学館なども利用してもらうきっかけをつくために、科学館内外で利用できる光を題材としたローンキットを作成した。キットは、全体を「杉並ゆめたまご」と命名して、「光のへや」「鏡のへや」「光と影」の三つのキットを作成した。そしてそれを、「杉並科学館」「青砥福祉保育園」「湘南学園小学校」で試行して、その活動を記録して、その開発課題を検討した。キットの試行の結果、年齢の違いによって、この教材へのアプローチに違いがあることは当然であるが、こちらの予想以上に、多くの遊びを考案することがわかった。中でも「カラーシール」は、単にガラスなどに貼って色を楽しむことから、それを様々に重ねて新たな色の光を作りだすことに多くの子どもが挑戦していたのは印象深かった。また予想外に、保育所や小学校の教員達が興味を示し、今後とも使っていきたいという意志を示していたのも収穫であった。しかし同時に、ランプ類の耐久性やテントや局面鏡の設置の問題が見つかった。費用との関係もあるが、もう少し耐久性のあるものを開発したり、修理の道具もキットに含めることが必要であることが了解された。本年度は、下記の二つの研究を中心におこなった。1.教材開発研究科学館との研究打ち合わせ会を定期的に開催し、教材開発の知見を深めることを通して、「貸し出し教材キット」を企画開発した。これは、光を中心とした教材キットであるが、従来のように、単に実験をさせるのではなく、あるストーリーにしたがって、中に入っているツール(グラスファイバー・鏡・偏光板・ブラックライト等)を使って、問題解決的に課題を達成するというゲーム的な要素をもったものである。2.内外博物館科学教育の調査本研究が実施する「博学連携」の教材開発は、日本では近年になってようやく取り掛かられたばかりであり、特に科学博物館との連携を模索した学校教育の教材開発にいたっては、いまだ取り組まれていない現状が見られる。そこで国内外の科学博物館の教育状況を調査し研究に反映させるために、下記の博物館を実地調査した。板橋区立教育科学館ドイツ博物館栃木県子ども総合科学博物館ダビンチ博物館北海道釧路市子ども遊学館ロンドン科学博物館日本科学未来館国立科学博物館研究最終年度は、具体的なキットの作成をすると共に、科学館と保育園そして小学校の現場で実践をおこない。その成果をまとめ、学会発表をおこなった。実践の場所1.杉並科学館2.青砥子ども園3.湘南学園小学校本年度の研究によって、年齢による活動の違いや教材の耐久度そしてその使い勝手などを検討した。その結果、色セロファンのくっつき具合が、思ったより耐久性がある一方、ランプ類の耐久度に問題があった。また幼児よりも、小学生の方に耐久的に問題があった。また子どもたちの共同による課題解決のためには、教師によるあらかじめの課題の提示が重要であることが理解された。そのため、マニュアルには、そのあたりの改変が必要であることになる。このもんだいは、多くの博物館のキットに共通する問題であると考えられる。

従って今後の開発においては、(1)インタープリターに対してワークショップの設計ができる形で説明をする。(2)キットの内容には年齢に即した段階的な取り組みができるように工夫する。こうした問題を検討する必要があることが明らかになった。
発現している遺伝子を標的とした新しい変異原検出用マウスの可能性

近年、環境変異原物質のリスクをよりヒトに近い形で評価するためにマウス個体を用いて測定する系が開発され始めているが、これまでに作られたものはすべて標的とする遺伝子が細胞内で発現していない状態であり、得られたデータを通常の発現している遺伝子に外挿するには問題を残していた。この点を改善すべく、蛍光蛋白をマウス各組織で高発現するよう工夫されて作られたGFPマウスが、突然変異検出用に使えないかどうかを検討した。用いたマウスは阪大の岡部博士より分与を受けた。このマウスは体表のすべてでGFP蛍光の強い発現が見られ、体内の各組織でも強弱はあるものの、蛍光が観察された。しかし脾、肝、胸腺、骨髄、睾丸のスメアを作り、各細胞レベルで見ると、数%から数10%の細胞がほとんど蛍光を発していないことが分かった。細胞の観察方法をさまざまに変えてみても同じ結果であった。さらに赤血球が蛍光を出していないのでこの分はノイズとして入ってくることが分かった。マウスに5Gyと8Gyの放射線を与えた後1週間後に調べた結果でも有意な差は見いだせなかった。同様のことは胎児から培養細胞を作ってみても観察され、発現が約5%のオーダーで不均一であり、ここでも10Gy放射線照射による変化は見られなかった。突然変異は0.0010.01%のオーダーで起こることが予想されるので、このGFPマウスは突然変異検出の目的には適当ではないと結論された。この系で使われているプロモータよりさらに強力で、全細胞での発現を促すプロモータの開発が今後の課題である。