hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高エネルギー反応におけるパートンシャワー

このパートンシャワーの研究をここ10年余りおこなっており、基本研究目的は近似精度を向上させた(NLL近似)パートンシャワーを多くの高エネルギー反応に適用する事である。現在の目標は(1)2光子過程における模型の作成(2)e^+e^-反応の光子生成に対するNLL模型の作成(3)核子核子衝突におけるNLL模型の作成である。第1の目的であったe^+e^-反応における2光子QCD過程に対するパートンシャワーの作成は完成し、そのマニアルも既に発表した。もう一つの目的はQED反応におけるNLL近似の模型の作成である。具体的にはe^+e^-消滅反応の初期状態に対する輻射補正にパートンシャワーの適用であるが、現在LL近似の模型は完成している。NLL模型の研究はアルゴリズムの細部に対する精密な検討を要求する。なぜなら、NLL近似がQEDの結合定数の2乗と対数の積のオーダであるからである。その為に従来のLL近似模型の有効性について綿密な議論を行い、この成果は既に発表した。これらLL近似の模型での研究に基づいてNLL近似QEDパートンシャワー作成に対する研究を行った。今年度の成果は、バ-トンが光子を放出している間においても結合定数の動的変化をとりいれべきであること、およびNLL近似での強い赤外発散の項を無矛盾に取り扱えたことである。これらは10^<-5>の精度で模型をつくるうえで不可欠な理論的進展である。これらの成果を踏まえ、NLL近似QEDパートンシャワーの作成を現在研究している。繰り込み群に基づいたパートンシャワーはQED、QCDの模擬実験をする上で欠くことの出来ない方法である。基本研究目的は近似精度を向上させた(NLL近似)パートンシャワーを多くの高エネルギー反応に適用する事である。今回の研究目標は(1)2光子過程における模型の作成(2)e^+e^-反応の光子生成に対するNLL模型の作成(3)核子核子衝突におけるNLL模型の作成であった。第1の目的であったe^+e^-反応における2光子QCD過程に対するパートンシャワーの作成は完成し、そのマニアルも既に掲載された。もう一つの目的はe^+e^-消滅反応の輻射補正に対するNLL近似のパートンシャワーの作成である。この研究はアルゴリズムの細部に対する精密な検討を要求する。その為に従来のLL近似模型の有効性について綿密な議論を行った。この成果は既に論文として公表している。昨年度の成果は、パートンが光子を放出している間においても結合定数の動的変化をとりいれべきであること、およびNLL近似での強い赤外発散の項を無矛盾に取り扱えたことである。これらは10^<-5>の精度で模型をつくるうえで不可欠な理論的進展であった。これらの成果を踏まえ、今年度NLL近似QEDパートンシャワーの作成を行った。この作成はほぼ完成して現在細かなチュックを行っている。また、この研究に関する論文も完成し、報告書に掲載するつもりである。第3番目の目標は残念ながら、予定年度のなかで達成出来なかったが、この目標に対する色々な知見は得られ、近い将来の完成を目指したいと考えている。
自己伝播合成反応プロセスにおける微細組織の予測シミュレーション法の考案

純物質や合金の粉末を混合し、ある温度まで加熱すると、粉末間で化合物の合成反応が生じ、その合成反応に伴う生成熱が未反応粉末間の反応を促進することで反応が連鎖的に伝播して瞬時に生成物が作製される。この反応は自己伝播燃焼合成(SHS)と呼ばれ、新規化合物の製造や、低コスト・低エネルギーの材料製造法としての発展が期待されている。しかしながら、SHS法で得られる生成物における微細組織の形成機構は詳細に明らかになっておらず、組織の形態・サイズをコントロールできるに至っていない。本研究では、SHS反応プロセスにおける微細組織の経時変化を予測するシミュレーション法を考案・確立することを目的とする。平成21年度に、多相凝固過程を定量的にシミュレートするフェーズフィールドモデルを発展させ(Acta Mater 2010)、SHS反応後、溶融状態からの組織形成過程を記述することを可能にした。本年度は、フェーズフィールド法と熱伝導方程式をカップリングし、SHSの反応伝播過程の解析を試みた。Ti、C、Feの純金属粉末からFeをバインダーとするTiC/Fe系サーメットが形成するプロセスを対象とした。取り扱いを簡略化するため、Fe-TiC擬二元系を仮定し、さらに相境界線の形状に関する簡略化を行った。本計算により発熱、溶融、凝固過程の伝播が記述され、潜熱や熱伝導率とった物性値の変化に伴う伝播挙動の変化を調査した。特に、伝播過程における温度、溶質濃度の不均一パターンを解析することを可能にした。他本計算における熱力学量(自由エネルギー)をより高度なモデルで記述することで、現実の系の解析が可能となる。ただし、本計算においては、粉末境界における拡散現象を有効拡散係数という形で考慮している。外圧に伴う粉末の移動や粉末界面における諸現象の記述が、今後と課題として残る。純物質や合金の粉末を混合し、ある温度まで加熱すると、粉末間で化合物の合成反応が始まる。そして、その合成反応に伴う生成熱が未反応粉末間の反応を促進することで反応が連鎖的に伝播して瞬時に生成物が作製される。この反応は自己伝播燃焼合成(SHS)と呼ばれる。SHS法は、新規化合物を製造する方法、また低コスト・低エネルギーの材料製造法としての発展が期待されている。具体的には、フェーズフィールド法をベースとするSHS反応における非平衡パターン形成のシミュレーション方法を発展させることを目的とし、1)燃焼合成時における合成反応の自己伝播過程のシミュレート、2)合成反応から生成物形成、そして最終的な微細組織の予測シミュレート、を可能にすることを試みる。平成21年度において、Ti-C-Fe溶液中からTiC化合物が晶出する過程を定量的にシミュレートしえるようにフェーズフィールド法を発展させた。多相凝固を扱うフェーズフィールド法における既存の問題点(界面における過剰相の安定化、過剰な溶質捕捉現象)を、自由エネルギー汎関数の修正及びantitrapping currentと呼ばれる濃度場補正項の導入により解決した。これによって、拡散係数、界面エネルギー等の適切な物性値を与えれば、燃焼合成反応(SHS)後の液体状態からの冷却過程で形成する最終組織を予測する方法が構築されたといえる。すなわち、上記2)を可能にする方法を構築した。
寄生線虫における食道腺機能の解明

1感染幼虫の宿主侵入後の変化ヴェネズエラ糞線虫の感染幼虫はマトリックスメタロプロテアーゼ活性を持つが、マウスに侵入して経皮感染能力を失うとともに、プロテアーゼ活性も消失することがわかった。また、感染幼虫から結合組織幼虫へ変化するにつれ、運動能力に大きな変化があらわれた。これらの変化をもたらす因子を調べるために感染幼虫を無血清培地で37°C、3日間培養したところ、すべてのパラメータで培養虫体は結合組織幼虫と同じになった。これらの変化には温度と栄養因子の両方が必要であることがわかった。2成虫の分泌性接着物質ヴェネズエラ糞線虫の成虫はきわめて強力な腸管粘膜侵入能力を持っており、トリの小腸にすら寄生できることを示した。ヴェネズエラ糞線虫の成虫は粘膜寄生にとってきわめて重要であると考えられる接着物質を常に分泌し続けているが、感染幼虫や皮下を進んでいる体内移行期の幼虫では発現していなかった。肺において虫体は接着物質を発現するようになり、これと同時に小腸粘膜に寄生する能力を獲得した。マトリックスメタロプロテアーゼが産生されなくなった後で、幼虫で接着物質がつくり始められると考えられた。3線虫分泌物の宿主免疫系に対する影響ヴェネズエラ糞線虫は、通常T細胞依存性の粘膜肥満細胞によってマウスの腸管から排除される。しかし好酸球応答が増強したIL-5トランスジェニックマウスでは好酸球が小腸上皮内に多数侵入し、虫体を傷害することを示した。また粘膜肥満細胞の誘導において各種サイトカインとT細胞の役割をより詳細に研究したところ、ヴェネズエラ糞線虫感染においては抗原刺激によるTh2分化の前の内因性のIL-2およびIL-18による肥満細胞増多とTh2細胞による肥満細胞増多が排除に貢献していることが示された。ヴェネズエラ糞線虫は、幼虫は結合織を体内移行し、肺を経て成虫は小腸粘膜に寄生する。このような寄生部位の違いは、食道線に発現しているタンパクの違いと密接に関係していると思われる。そこで、まず宿主体内での発育・寄生行動と食道線タンパク質との関係を明らかにした。感染幼虫(infective larvae ; IL)と、感染75時間後に肺から回収した虫体(lung larvae ; LL)、85時間後に小腸粘膜から回収した虫体(mucosal young worms ; MYW)を皮下注射、経口、および外科的十二指腸移入の方法で感染させたところ、ILは皮下注射のみで感染可能であり、反対にMYWは経口・十二指腸移入では感染が成立したが皮下注射では感染できなかった。LLではいずれの方法でもある程度の感染が成立した。つまりヴェネズエラ糞線虫は肺に至ってから皮下結合織を進む能力を失い、粘膜寄生の能力を獲得することがわかった。そこで粘膜寄生に必要であることかわかっている食道線接着タンパクの発現をELISA、ウェスタンブロッティングおよび免疫組織染色でしらべたところ、ILや結合織を移行している幼虫は接着物質は産生していなかったが、LLの少なくとも一部はすでに食道線接着タンパクを発現していた。反対に、結合織を進むために必要と考えられるマトリックスメタロプロテアーゼ活性はILには存在したが、MYWおよび成虫ではまったく検出されなかった。興味深いことに、LLではILと種類の違う非常に強力なプロテアーゼを発現していた。以上より、寄生能力が結合織寄生から粘膜寄生へ変化するのにともなって、食道線における発現タンパクがメタロプロテアーゼから接着物質へと移行することがあきらかとなり、さらに肺においてはおそらく血流から気道へ移行する際に必要であると考えられる特別なプロテアーゼが産生されることが認識された。

ヴェネズエラ糞線虫は、まず感染幼虫と呼ばれる感染型の第III期幼虫が経皮感染し、次に幼虫は皮下結合織を体内移行し、肺を経て小腸粘膜に到達する。この間幼虫は脱皮こそしないが、寄生部位が変化するに従い生化学的に大きな変化が生じているものと思われる。今年度までに得られた成果を総合すると、感染経過に伴ってヴェネズエラ糞線虫内で起きている変化、および宿主側の応答は以下の通りであった。感染幼虫は分子量約40kDのマトリックスメタロプロテアーゼ(Sv-mmp40)を持っているが、宿主体内に入ってから少なくとも20時間以内にその活性は検出されなくなり、同時に虫体は経皮侵入の能力も失う。Sv-mmp40はおそらく経皮侵入のためにごく短時間だけ使われており、それを反映してか感染マウスもこのタンパクに対する抗体は作らない。幼虫は次に皮下結合織を進んでいくが、ここで用いられているプロテアーゼは現在のところ不明である。結合織中の虫体および肺から回収した虫体から調製した抗原には高分子量のマトリックスメタロプロテアーゼ活性が認められるが、宿主プロテアーゼの混入である可能性は否定できない。虫体に対する宿主の細胞反応は感染5時間後には有意に認められるようになり、好酸球を主体とした初期防御がおこなわれる。肺に到達した虫体は血流から気道へ移るが、この能力は肺ステージ特異的である。なぜならば、感染幼虫、肺から回収した幼虫、および腸管から回収した幼若虫をマウスに静注したところ、肺から回収した虫体のみが感染することができたからである。肺における主な病理変化は出血であり、初感染では細胞反応はみられない。肺に達した段階で、小腸粘膜での寄生に必要である食道線接着タンパクが発現するようになり、これに伴い虫体は粘膜寄生の能力を獲得するようになった。ヴェネズエラ糞線虫は、感染幼虫と呼ばれる感染型の幼虫が経皮感染し、次に皮下結合織内を進み、血流に入って肺を経て小腸粘膜に到達する。この間幼虫は感染能力や生化学的性質を大きく変える。まず最初に経皮侵入後数時間以内に幼虫は経皮侵入能力を失い、同時に感染幼虫に見られる分子量約40kDaのマトリックスメタロプロテアーゼ活性が検出されなくなる。次に肺に到達したときに結合組織を進む能力を失い、同時に分泌性接着物質の産生が始まって小腸粘膜に寄生する能力を獲得する。今年度、特に感染幼虫から結合組織幼虫への変化に注目したところ、上に述べた変化に加え、幼虫の運動に大きな変化が生じることがわかった。すなわち感染幼虫は寒天ゲル上を速度約10cm/30minの早さで直線的に進み、ゲル内に侵入する能力も持っているが、結合組織幼虫はゲル上の移動もゲル内への侵入もみられなくなった。これは虫体が動かなくなったのではなく、運動はしても特定の方角に進まなくなったからである。また緩衝液中での運動を調べると、感染幼虫は変曲点がひとつの屈伸運動をしているのに対して、結合織幼虫は8の字状にぐるぐる動くことがわかった。
天然原料を用いた水現像可能な環境配慮型電子線微細加工用レジスト材料の創成

植物性天然原料を用いた水現像可能な環境配慮型電子線微細加工用レジスト材料の研究を行った。植物性天然原料を用いた水現像可能な環境配慮型電子線微細加工用レジスト材料による最先端微細加工プロセスのエコグリーン化を推進するため、電子線照射による高感度化、並びに膜収縮性を改善できる植物性原料を用いて合成した。75 keVの電子線描画装置を用いて、植物性原料から合成された環境配慮型電子線微細加工用レジスト材料により100-200 nmのラインパターンの加工に7.0μC/cm2の電子線照射量で成功した。糖鎖化合物から合成された水現像可能な環境配慮型電子線微細加工用レジスト材料は、従来のアクリル系レジスト材料に比べ低い膜収縮性を有した。得られたレジスト材料と好適な条件を用いる技術は、環境対応型ナノデバイス製造に期待できる。天然原料を用いる水現像可能な電子線微細加工用レジスト材料の創成を研究目的とした。基本骨格に環構造を持つ糖鎖化合物は膜収縮率を改善し、幅200nmのライン加工が可能であることが分かった。糖鎖化合物は優れた水溶性を持ち、有機溶媒やアルカリ現像液を使用しない水現像による環境配慮型の微細加工が達成できた。従来の非天然原料と異なる基本骨格を有する水現像可能な電子線微細加工用レジスト材料の設計指針と微細加工法を見出した。更に、毒性や環境汚染の点において、天然原料を用いる水現像可能な電子線微細加工用レジスト材料の優位性があることを明らかになった。国際学術論文4件、国際会議発表3件、及びセミナー・シンポジウム・研究雑誌等の発表4件により、研究成果を公開した。次世代エレクトロニクスデバイスの実用化には性能とコストのバランスが優先課題であるが、環境に配慮した高付加価値レジスト材料による水現像可能な製造環境をいち早く採用することで、非価格競争性のある商品・技術の育成と共に、環境配慮への学術的取り込みの必要性を示した。「天然原料」と「水現像」を用いる環境配慮型電子線微細加工用レジスト材料の設計指針や加工技術に関する学術的要素の本研究成果により、マイクロ・ナノ加工を必要とする次世代エレクトロニクスデバイス製造の実用化支援を、本学を中心とする産学官連携の研究体制により構築した。引き続き、バイオチップやMEMS・NEMSへの利用を目指し、天然原料の利点を生かせる水現像可能な微細加工用レジスト材料、微細加工装置、及びプロセスの改良により研究を進める予定である。単糖グルコースや二糖類トレハロース等を用いた複数のレジスト材料を準備し、レジスト加工形状、水現像特性、水の浸透速度、表面新疎水特性、電子線硬化性、及び膜収縮性に対する材料設計とプロセス条件の依存性測定により、国内外へ学術研究機関に高品質(低パーティクル数)のサンプル提供ができる組成物設計についての知見を得た。非接触光干渉式膜厚測定による水現像特性・膜収縮性、接触角測定装置を用いた水の浸透速度・表面新疎水特性(表面エネルギー)、膜厚計と粘弾性測定装置を用いた電子線硬化性、及びナノインデンターによる機械的特性が糖化合物の化学構造、その架橋反応基や水酸基の濃度に対する相関性を理解した。デンプン類である糖誘導体を用いた非化学増幅型ネガレジスト材料は、75 keVの電子線描画装置により優れたライン加工性(1 μm)と高感度化(7.0 C/cm2)を達成した。糖誘導体の設計要素(化学増幅反応系の導入・架橋反応基濃度)とプロセス要素(電子線照射量・焼成温度・現像時間・現像温度)を最適化することにより、精細な加工ができる可能性があることが分かった。得られた研究成果を学術論文一報、研究会議一件、及び学会一件にて公開した。デンプン類である糖誘導体を用いた非化学増幅型ネガレジスト材料は、75 keVの電子線描画装置により優れたライン加工性(1 μm)と高感度化(7.0 C/cm2)を達成でき、当初の初期目的を達成した。糖誘導体の設計要素(化学増幅反応系の導入・架橋反応基濃度)とプロセス要素(電子線照射量・焼成温度・現像時間・現像温度)を最適化することにより、精細な加工ができる可能性があることを示したため。本研究を円滑に推進する上で、申請者が招へい教員を務める大阪大学から最先端の微細加工の支援を受ける体制を構築済みであり、物質・デバイス領域共同研究拠点共同研究推進委員会からバイオマス原料を用いるレジスト材料の開発に関する支援を受けることが採択されている。また、富山県工業技術センターや電子材料メーカからナノインデンターとプラズマエッチング装置を借用する体制を準備している。

前年度の結果に基づき、主に原料合成と基礎物性について検討を行うと共に、その詳細な解析と高次評価を行う。架橋密度に対するレジスト加工形状・解像性・加工精度・リワーク性の依存性に主眼を置き、グルコース骨格を主原料に用いたレジスト材料の電子線微細加工における適用可能性を明らかにする計画である。
発達障害のある大学生に対するコミュニケーション教育法の開発

本研究は、高機能自閉症スペクトラム障害者の社会的コミュニケーション能力を促進し、優位な認知特性をコミュニケーションツールとして活用するプログラムの開発を目的とした。自閉症スペクトラム障害の特徴であるコミュニケーションの困難さは、彼らが「場のコンテクスト」を作り出す主体者としての役割を担う場合、コミュニケーション上の問題は起こらないのではないかという仮説に基づき、当事者が主体的にコミュニケーションプログラム開発を行った。高機能自閉症スペクトラム障害者のコミュニケーション教育に関する研究において、彼らの得意な認知特性を活かしたコミュニケーション教育法の開発を昨年度に引き続き行った。アプローチ方法に関しては優位な認知特性を活用しつつ、言葉の厳密さを最大限に発揮できるプラグラムの構成を試みた。支援者や学生同士の豊かなコミュニケーションの場を提供することによって、彼らにとって苦手とされる社会的コミュニケーションの能力が最大限に発揮されるのではないかという仮説を実証できる結果を得た。つまり、SSTに代表される行動心理学的な理論に基づくアプローチではなく、当事者が実際の表現活動の中で行われる自身の体験を、社会的対話の中でどのように意味づけつつ自己変容するのかという経験的学習の側面に焦点を当てるものであり、コミュニケーション研究において斬新なものとなった。グループワークにおいて、参加者それぞれが経験する一人ひとりの体験物語は、活動後のグループディスカッションを経て共通の物語として共有される。当事者が活動を推進するリーダーの役割を担うことで、当事者が自分自身の一方向的な視点だけではなく、他者の視点を体験することができ、コミュニケーションの前提である「他者のパースペクティブ」の存在を認識する機会となった。コミュニケーション・グループワークの場において、彼らはテーマを媒介として他者の存在を認識し、他者の考えや意見に耳を傾けることができた。さらには、他者のパースペクティブを小集団のパースペクティブを通して理解が可能になり、コミュニケーション場面における社会的対人交流の仕方に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。小集団活動において、「表現する側」と「表現を受けとめる側」のそれぞれの立場を交代で体験することにより、個人では考えられない新しい視点を得ることに気づくことができた。本研究は、高機能自閉症スペクトラム障害者の社会的コミュニケーション能力を促進し、優位な認知特性をコミュニケーションツールとして活用するプログラムの開発を目的としている。自閉症スペクトラム障害の特徴である社会性・コミュニケーションの困難さは、その場のコンテクストが明確に示されていない場合に起こりうる問題であり、個体としての能力のみに帰することはできないとの仮説の元に、いくつかのコミュニケーション場面を設定し、ナラティブ・アプローチによる質的研究を行った。コミュニケーション場面は、次の三つの場面である。1自閉症スペクトラム障害者がファシリテーターとして行うコミュニケーションワークショップ、2芸術的活動を通したコミュニケーション活動、3テーマトークを主体とした小集団活動である。高機能自閉症スペクトラム障害者は「場のコンテクスト」を作り出す主体者としての役割を担う場合、コミュニケーション上の問題は起こらないばかりか、参加者の表現を引き出すための工夫や言葉がけの工夫などを自らが率先して行い、より良いコミュニケーションの場を作り上げる努力をしていた。その大きな要因は、以下の三点であった。1支援者が活動の意図と意味づけを言語化し明確に伝えることによって、自らの役割を認識することができ、活動の目的に沿ったファシリテーターとしての役割を実行することができた、2直接的なコミュニケーションではなく、芸術的表現活動を媒介にした三項関係の中で、対人的緊張感を感じることなく、コミュニケーション活動に参加できた、3小集団活動の中で自分自身の振り返り、将来への展望を含めた将来像を語り合うことによって、日常に近似した状況での表現の仕方や非言語的コミュニケーション様式を学ぶことができた。以上のプログラムによって、自己理解・他者理解が促進され、コミュニケーションそのものへの不安感が解消されていった。平成23年度は自閉症スペクトラム障害者への対人的コミュニケーションに関するインタビューを行った。どのような社会的交流の場でどのような心理的交流が展開されるのかを明らかにすることが目的であった。対象は富山大学で支援を受けている自閉症スペクトラム障害の学生と卒業生が中心で、その他に、社会人として就労しながら発達支援センター等で継続的な支援を受けている当事者である。ここでは、発達支援センターの職員にもインタビューを行い、コミュニケーションワークの実施とその効果について助言を受けた。コミュニケーションワークとして行ったことは、(1)ランチ・ラボ、(2)表現ワークショップである。ランチ・ラボでは、会食しながら雑談をした後、テーマを取り上げてそれぞれの考えを表明するというものであり、コミュニケーションに苦手感を持つ自閉症スペクトラム障害者は、安心できる空間の中で、少しずつ質的・量的に表現の豊かさを増していった。次に、相互交流の場を多面的・多次元的に提供する表現活動を中心としたワークショップを企画・実行した。このプログラムには高機能自閉症スペクトラム障害当事者に企画段階から参画してもらい、実践しながら意見交換しプログラムを作成していった。初年度である23年度は、高機能自閉症スペクトラム障害の優位な認知特性から取り組んだ。優位感覚である「視覚認知」の分野からのアプローチを行い、「数」や「絵画」をコミュニケーションの媒介として取り上げていった。

優位な認知特性がコミュニケーション上の困難さを和らげる効果があり、自発的な言語表現を促進した。具体的には、(1)楽器を使用した音楽ワークショップ、(2)表情カードを使用したワーク、(3)墨絵アート、(4)数字ワークを行った。参加者がどのように認識の変容が起き、行動に変化をもたらすかについてビデオ分析を行い、インタビューも合わせて実施することによってより詳細なデータを収集した。本年度は、ほぼ目的としていた内容を実行することができ、必要なデータを得ることができた。彼らの苦手な分野とされる「創造的表現活動」や「即興的表現活動」に焦点を当ててプログラムを構成し実践を行った。扱われるテーマが曖昧であったり、新奇なテーマであることにより、コミュニケーション場面に対する抵抗感や他者とのコミュニケーションに混乱をきたすといわれているが、コミュニケーションのツールの工夫で、好奇心を持って活動に参加し、むしろ新奇なことや曖昧さを楽しむ姿を見ることができた。「コミュニケーション・グループワークの場において、彼らは他者の存在をどのように認識しているのか?」という点については、他者の考えや意見を正確に受けとめ、自分の意見や考えと比較し、相手の考えを尊重する態度が見受けられた。「彼らにとって、場のコンテクストを了解することがどのような心理的意義を持つのか?」という点については、自分自身の表現(言語的・身体的)への安心感を生み、積極的に活動に参加する意欲につながった。「他者のパースペクティブを知ることが、コミュニケーション場面における対人交流に影響を及ぼすのか?」という点については、むしろ、他者のパースペクティブを読み取る能力が高く、それが明確でない場合に、相手に尋ねることで曖昧な点を解消しようとする傾向にあった。「他者理解が自己理解によい影響を及ぼすのか?」という点については、自分自身のネガティブな面に目を向けがちだった当事者が、他者の中に自分自身を映し出し、ポジティブな面にも目を向けることができるようになった。「新たな他者認識が創発された場合、日常的なコミュニケーション場面でそのことがどのような影響を与えるのか?」という点については、自尊感情が高まり、自己否定感が薄れることによって、自信を持って社会的活動に参加できるようになっている。成人の自閉症スペクトラム障害者が支援を受けている発達障害者支援センター等でワークショップを開催したが、社会参加している当事者に対するコミュニケーションスキルを育成するプログラムの有効性を実証することができた。また、大学の修学支援において、彼らの成長と共に、自身のコミュニケーションに関する自己理解が促進され、より高次のコミュニケーションスキルを希望する学生が増えてきた。
新生児虚血脳に対する自己神経幹細胞移植

今回の研究では、仔ラット新生児低酸素性虚血性脳症モデルにおいて、虚血低酸素負荷3日後の虚血障害組織から強い増殖能を持つ神経幹細胞/神経前駆細胞が採取された。しかし虚血障害部位からの吸引による組織採取の結果、頭部MRI撮影により虚血障害部位の拡大傾向、運動機能検査の悪化傾向が認められた。そこで自己神経幹細胞移植から、EGF及びFGF2の脳室内投与により、SVZ及び虚血障害部位内の神経幹細胞/神経前駆細胞の増殖賦活に方針を変更した。同法では低酸素虚血負荷7日後にSVZ、脳梁脳梁下縁、虚血障害部位周囲にBrdU陽性細胞の増加を認めたが、ほとんどがDCX、GFAP及びO4の神経3系統の細胞マーカーとは2重染色されず、未分化な状態にあることが示唆された。今年度は、研究開始当初掲げた4つの研究目的のうち、最適な神経幹細胞採取時期の決定を行った。また補助実験として、適切な採取部位の検討も行った。時期の決定については先行する論文から、組織障害後17日に増殖のピークがあることが示されている。予備実験では低酸素虚血後3日後が適切と判断したが、果たしてそれが神経幹細胞/神経前駆細胞であるのか、増殖能力や分化の方向性については検討が必要であった。そのため低酸素虚血負荷後3日、5日、7日の脳組織についてNeurosphere法による神経幹細胞神経前駆細胞の確認と、増殖能力の評価、および分化の方向性について検討した。また、採取部位について脳梗塞巣の中心部と虚血辺縁部、それぞれについて大脳皮質、線条体で比較検討した。増殖能力のある細胞は虚血負荷後3、5、7日のいずれでも採取できたが、負荷後7日目の細胞はほとんど血管内皮前駆細胞であった。負荷後3、5日の細胞はいずれも神経3系統に分化したため神経幹細胞が含まれていると考えられたが、最も多くNeurosphereが得られたのは負荷後3日目であった。さらに部位について冠状断スライス切片を作成し、組織を直径2mmの円状にパンチアウトして得られた切片をホモジェネート後培養した。その結果皮質が最も多くの神経幹細胞/前駆細胞を含むことが分かった。現在研究目Cの脳梗塞領域からの採取が組織学的予後、および運動機能を含む神経学的予後に及ぼす影響について検討している。平成22年度の研究では、仔ラット新生児低酸素性虚血性脳症モデルにおいて、脳梗塞領域内に神経幹細胞/神経前駆細胞が存在し、それは脳虚血導入3日後が最も増殖能力が強く、かつ3系統の神経系細胞(ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイト)に分化することを証明した。それを受けて平成23年度は脳梗塞領域から神経幹細胞/神経前駆細胞を採取することが、脳梗塞組織そのものや仔ラットの運動機能に影響を及ぼすかについて検討した。低酸素虚血負荷後3日の仔ラットの頭部MRIを撮影した後、脳梗塞領域から27G針とハミルトンシリンジを使用して20μlの脳組織を吸引した。虚血負荷後7日(吸引後4日)の頭部MR Iではむしろ脳梗塞領域の拡大傾向が認められ、運動機能検査も悪化傾向が認められた。脳梗塞領域での内在性神経幹細胞の働きの1つに、神経保護興効果が報告されており、今回の結果も新生児虚血脳において同様の働きがみられていることを示唆していると考えられる。今回の研究では、脳梗塞領域から採取した神経幹細胞/神経前駆細胞が強い増殖能力を持つことから、体外に取り出してNeurosphere法で培養、増殖させ、炎症が治まった時期に自家移植することで神経の再生を図ろうとするものであった。今までの研究で得られた結果からは、神経幹細胞/神経前駆細胞を採取すると組織障害が大きくなる可能性が高いため、自己移植に適切な環境が得られない可能性が高い。そこで、体外に神経幹細胞/神経前駆細胞を取り出すのではなく、脳梗塞領域で同細胞が増殖できるように、脳室内にNeurosphere法で使用するEGF及びbFGFを投与する方法を試みた。本研究で脳虚血後3日に最も増殖力が強いことが明らかにされているので、同日に虚血対側の脳室内にEGF、bFGFの投与を試み、既に成功している。低酸素虚血侵襲により形成された脳梗塞部位には、高い分裂能を持つ神経幹細胞が多数含まれる一方で、同部位からの梗塞組織の吸引採取により、その後の神経学的行動評価及び組織学的評価において悪化傾向を示した。そこで低酸素虚血後3日に虚血障害部位の反対側の脳室内にEGF及びFGFを注入し、低酸素虚血後46日にBrdUを腹腔内投与した。

低酸素虚血後7日に脳を採取し行った組織学的検討では、BrdU陽性細胞は側脳室から脳梁を介して虚血辺縁近くに達するBrdU陽性細胞の集簇像をEGFとFGF2を脳室内投与した群の一部に認めた。これらのBrdU陽性細胞について、DCX(未熟神経細胞)、GFAP(アストロサイト)、NG2(早期オリゴデンドロサイト前駆細胞)、Iba1(活動性ミクログリア)の各細胞マーカーを用いて二重染色を施行したが、二重標識される細胞はほとんどなく、まだ未分化な状態で残っている可能性がある。また、虚血反対側のsubventricular zoneや海馬歯状回のsubgranular zoneでもBrdU陽性細胞が増加しているが、その分化の方向については今後の検討課題となった。今回のEGFとFGF2の脳室内投与は脳梗塞の体積には影響を及ぼさなかった。EGFとFGF2の脳室内投与による神経学的予後の改善効果については、現在検証中である。今年度が研究最終年であったが、EGFとFGF2の脳室内投与による神経幹細胞の増殖賦活、文化誘導、そして神経学的予後の改善効果については十分な検証ができなかった。今後EGFとFGF2の脳室内投与による神経再生効果については、研究助成金の獲得を目指す。今回の研究では、新生児低酸素性虚血性モデルを用い、虚血負荷後3日の脳梗塞領域内に非常に増殖能の強い神経幹細胞/神経前駆細胞があることが明らかとなったが、神経幹細胞/神経前駆細胞の採取により脳梗塞領域の拡大傾向が認められた。したがって自己移植そのものは予後の改善には適切でない可能性が出てきたため、今後は虚血負荷後3日の脳梗塞領域内で神経幹細胞/神経前駆細胞の増殖を賦活する方向で検討することにした。研究は平成24年度に終了できる予定であるが、方向修正を行ったため進捗状況は当初の計画より若干遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今回の研究では新生児低酸素性虚血性脳症モデルでの自己神経幹細胞移植を目指し、(1)脳梗塞領域内での神経幹細胞/神経前駆細胞が存在し、(2)虚血負荷3日後の脳梗塞領域内から採取された神経幹細胞/神経前駆細胞が最も強い増殖能を示し、(3)神経3系統に分化することを示したが、採取後に脳梗塞領域は拡大傾向を示し、それは神経幹細胞/神経前駆細胞の神経保護効果を損なわせたためと推測できた。この方法は治療としては難しいと判断、今までの実験結果をもとに、最も増殖力の高い時期に内在性神経幹細胞/神経前駆細胞を賦活化することで、組織修復を試みる方法に変更する。計画としては脳虚血負荷後3日目に仔ラットの脳梗塞領域対側の側膨室にNeurosphere法で用いるEFG及びb-FGFを注入し、内在性神経幹細胞/神経前駆細胞の増殖を賦活化し、脳梗塞領域での神経新生を組織学的に検討するとともに、神経行動学的評価を行う。既に脳室内にEGF及びb-FGFを投与する方法は確立できた。現在は投与量について組織学的な検討を行い、至適量を求めているところである。
障害児（者）を分け隔てなく診療する医師を育成する教育の効果に関する追跡的研究

心身の発達に障害のある人(障害児(者))の地域生活やインクルーシブ社会の実現には、すべての医療者が障害児(者)を障害のない人と分け隔てなく診療することが重要である。障害児(者)を分け隔てなく診療する医師の育成に向けた教育の効果を検討した。意図的な行動の生起を説明・予測する『計画的行動理論』(Ajzen, 1991)に基づいて障害児者を分け隔てなく診療する行動に関する質問紙を作成し、A大学医学科1年生が医療型障害児入所施設や特別支援学校等で行う早期体験実習の事前研修、その事後研修、および1週間後の「医学概論」の授業における重症心身障害児と家族による講義後に、学年全員に記入を依頼した。結果、事前実習時に比べ医学概論後に、障害児(者)を分け隔てなく診療する行動に対する「知覚的行動統制感」が統計的に有意に上昇していることを確認した。この変化は、障害児(者)を診療することに関する学生の実行可能感が高まり、将来に分け隔てなく診療する行動が生起する可能性が高まったことを意味している。今後、過去に同様の教育を受けた学年と受けていない学年の知覚的行動統制感を比較する等して、効果の持続やその後の教育の効果に対する影響等を検討する予定である。高学年での臨床実習の効果について初年度から追跡調査を行う計画だったが、1年次での早期体験実習の効果の検討を計画に加えたため、初年度は追跡調査を実施しなかった。所属の組織再編・建物移転の直後のため、予期できないものを含め様々な困難が生じる可能性があるが、共同研究者やその他関係者に適時相談しながら進捗するよう努力する。計画変更にともない延期した卒業生調査の費用が次年度使用額となった。平成31年度に実施する。
神経特異的bHLH型転写因子NDRFの機能の研究

NDRF/NeuroD2は、NeuroDファミリーに属するbHLH型の神経分化制御因子であり、遺伝子破壊マウスの解析から胎児の小脳形成において重要な役割を果たす事が知られているが、その標的となる遺伝子は不明である。我々はNDRFの標的遺伝子を探索することを目的として、マウスの未分化胚性腫瘍細胞P19細胞から、テトラサイクリンによってNDRFならびにそのドミナントネガティブ型NDRFを誘導発現することが可能な細胞株を樹立し、マイクロアレイ解析を用いて幾つかの標的候補遺伝子を見出した。今年度は、それら候補遺伝子の神経系組織における発現分布をNDRFと比較し、標的遺伝子としての可能性を検討した。まず、神経組織形成過程におけるNDRFの発現部位を検討するために、抗NDRF抗体を作成し、マウス脳の幾つかの発生段階における切片を抗体染色した。NDRFは、生後5日目の脳では大脳皮質と海馬に、成体においては大脳の海馬と歯状回・小脳皮質の分子層と顆粒細胞層に発現が見られた。同様に、幾つかの標的候補遺伝子について発現部位を解析したところ、bHLH型転写因子の機能阻害因子であるId1が生後5日目の小脳顆粒細胞層に発現しており、NDRFの発現部位と一致した。しかし、大脳皮質・海馬においては発現の一致が見られなかった。一方、培養細胞においてNDRFと発現の相関が見られたBLBPは、胎児期・新生仔・成体のいずれにおいてもNDRFと発現部位が一致しなかった。今後は、標的候補遺伝子の一つとしてId1遺伝子に着目し、その転写活性に対するNDRFの機能について解析を進めたい。我々はNDRFの標的遺伝子を探索することを目的として、マウスの未分化胚性腫瘍細胞であるP19細胞から、テトラサイクリンによってNDRFならびにそのドミナントネガティブ型NDRF(dhNDRF)を誘導発現することが可能な細胞株を樹立した。これらの細胞株における未分化マーカー遺伝子の発現およびレチノイン酸による神経分化がP19細胞と同一である事を確認し、以下の解析を行った。本細胞株をテトラサイクリン誘導体存在下および非存在下で一定時間培養後、そのポリA+RNAを抽出し、RaSH法などのディファレンシャルクローニングを行った。しかし、有意に発現量の変化する遺伝子は同定できなかった。そこで、マウス胎児(E14)由来cDNAより作成したマイクロアレイを用いて発現量の変化する遺伝子を検索した。その結果、NDRFの発現誘導時に発現量の上昇する遺伝子候補が幾つか見出され、それぞれについて本細胞株の全RNAノザンブロット解析を行ったところ、5つの遺伝子について、実際にNDRFの発現誘導に伴い、その発現量が上昇することを確認した。現在、これらの遺伝子について、P19細胞のレチノイン酸による神経分化時における発現量の変化、dhNDRFによる発現誘導の抑制の有無、およびマウス小脳組織における発現パターンのNDRFとの比較を解析している。我々はNDRFの標的遺伝子を探索することを目的として、マウスの未分化胚性腫瘍細胞P19細胞から、テトラサイクリンによってNDRFならびにそのドミナントネガティブ型NDRF(dnNDRF)を誘導発現することが可能な細胞株を樹立した。前年度、これらの細胞株を用いた解析により、NDRF, dnDNRFの発現誘導時に転写産物が変動する遺伝子を幾つか見出した。今年度は、これらの標的候補遺伝子のうち、NDRFによる発現量の上昇が顕著であった神経特異的脂肪酸結合蛋白質BLBPとbHLH型転写因子の機能阻害因子として知られているId1について、さらに解析を進めた。P19細胞のレチノイン酸による神経分化過程において、BLBP・Id1の発現量の変化をNDRFと比較検討したところ、両者ともNDRFより若干早く発現が誘導されていた。一方、その神経分化過程において、dnNDRFを強制発現すると、Id1の発現量には変化が見られなかったが、BLBPの発現量上昇は一部抑制された。現在、NDRFとBLBP・Id1の神経系組織、特に小脳における発現分布等を解析する事により、標的遺伝子としての機能・NDRFを介した神経分化への関わりを検討している。

同様に、幾つかの標的候補遺伝子について発現部位を解析したところ、bHLH型転写因子の機能阻害因子であるId1が生後5日目の小脳顆粒細胞層に発現しており、NDRFの発現部位と一致した。しかし、大脳皮質・海馬においては発現の一致が見られなかった。一方、培養細胞においてNDRFと発現の相関が見られたBLBPは、胎児期・新生仔・成体のいずれにおいてもNDRFと発現部位が一致しなかった。今後は、標的候補遺伝子の一つとしてId1遺伝子に着目し、その転写活性に対するNDRFの機能について解析を進めたい。
高齢者の精神的健康における自律性の役割

高齢者における心理的自律性は,老化の中で精神的健康を維持するための最後の砦といえる。本研究では,まず,心理的自律性について「自らの老いに対する態度」と「心理的自律性」の2つの軸から構成される仮説モデルを生成した。次に,この仮説モデルに基づいて心理的自律性を測定する尺度を作成し,精神的健康,日常生活機能との関連を検討した。分析の結果,心理的自律性と精神的健康との間には関連が認められたが,日常生活機能との間には統計的に有意な関連は認められなかった。今後は,心理的自律性の概念の再検討とともに,幅広い日常生活機能を対象としたサンプリングが課題である。長寿社会の日本において,高齢者には,身体的健康や認知機能の低下に抗うだけでなく,残された人生をいかに豊かに生きるかが問われる。老いを経験しながら自分らしく生きることが現在の高齢者の課題であり,この点について心理的支援が求められるところである。そこで本研究では自律性に着目し,精神的健康との関連を検討することを目的とした。高齢者における自律性(autonomy)は,身体的な能力の衰退と,社会における自身の立場の両面から認められる限界に直面する中で,助力を必要としながらも,自身の意思性と独立性を維持すること,と定義される。特に,決定権を放棄したり,援助を受けることによる恥の生起は,精神的健康との関連が示唆される。本研究では,まず高齢者に半構造化面接を行い,語りのレベルでの自律性の検討を行った。その結果,自律性の感覚は,日常生活全般および高齢者自身の身体・精神面においても意識されていることが示された。ただし,恥の感覚は発話レベルでは表出されにくかった。これは,面接調査と語りの切片化という方法論の限界でもあると考えられた。このことから,今後は語りを切片化せずに分析することと,羞恥感情を含めた質問紙調査を行うことが課題としてあげられた。本研究では,諸機能が老化する中でも決定と選択の意思を持つ感覚と定義される高齢者の心理的自律性に着目し,面接調査と質問紙調査による2つの調査を実施し,その具体的な内容を明らかにし,測定尺度の作成を試みた。調査1では,高齢者20名を対象に半構造化面接を実施した。得られた主な知見は次の通りである。1心理的自律性は,日常生活上あるいは身体・精神面に関して高齢者自身が意識しうるものであることが明らかとなった。ただし,その一部は無意識的あるいは感覚的なものであることも示された。2老いの過程における心理的自律性は,「自らの老いに対する態度」「心理的自律性」の2つの軸から構成されることが示唆された。調査2では,調査1で得られた知見をもとに高齢者用心理的自律性尺度を作成し,高齢者600名を対象に自記式の質問紙調査を実施した。1高齢者用心理的自律性尺度は「他律性」「自律性」「老いに対する態度」の3因子構造が妥当であった。ただし,特に他律性に関する定義はさらに検討する必要があると考えられた。2ADLやQOLとの関連では,仮説が一部支持された。次の課題は,自律性,他律性,老いに対する態度の定義と測定方法を再検討しながら,低ADLの対象者をサンプリングすることである。面接調査の協力者である言語能力を有した高齢者が,予想よりも集まりにくく,面接調査がやや遅れた。25年度が最終年度であるため、記入しない。予定通り,面接調査の結果を踏まえて大規模な質問紙調査を実施し,自律性の構造とメカニズムについて検討を重ねる。
試験管内ES細胞分化誘導系を用いて同定した新規リン酸化酵素遺伝子の機能解析

ノックアウトマウスの表現型としては口蓋裂および肺の低形成が明らかとなっていた。当期ではそれに加え、新たな表現型として軟骨細胞の成熟遅延を発見した。正常個体では胎生14日目には前肢の上腕骨において軟骨細胞の肥大化が始まることが確認できるが、同腹のノックアウト個体では肥大化した軟骨細胞の存在は認められない。しかし、ノックアウト個体においても胎生16日目には軟骨細胞の肥大化が始まることを明らかとした。同定した分子はその配列解析の結果、脊椎動物間にしか存在せず、またその酵素ドメインは現在既知で解析が行われているどの酵素ドメインとも相同性を持だない分子であることが明らかとなった。そこで我々はこの分子をVlk(Vertebrate lonesome kinase)と命名した。当初は結合タンパク質を同定し、そこからVlkの機能にを明らかにしようと試みたが、同定した分子からは解析が進まなかった。そこで、ノックアウトマウ不の表現型と同様の表現型をもたらす遺伝子変異に着目して調べるとFGF18,Aggrecanの2つが表現型を同様に起こすことが報告されていた。Vlkはゴルジ装置に局在することより、この分子の機能として、細胞外に分泌されるタンパク質の輸送経路に何らかの関わりがあるのではないかとの仮説を立てた。この仮説を検証するために水疱性口内炎ウイルスのエンペロープ糖タンパクの温度感受性変異体であるts045にGFPを付加したVSVG-GFPを用いて小胞輸送の解析を行ったところ、NIH3T3株においてVSVG-GFPとVlkを同時に発現させるとVSVG-GFPの輸送がゴルジ装置内で異常になりゴルジ装置に留まることが明らかとなった。この研究はタンパク質の分泌が発生過程において動的に制御されており、組織形成における細胞外環境の構築に必須であるということを明らかにしたという点で重要な研究である。現在、作製したノックアウトマウスの解析を行っており、その表現型としては口蓋裂および肺の低形成が明らかにしていた。実際の遺伝子機能を明らかにするためにはノックアウトマウスの表現型と合わせて、細胞内機能を明らかにし、結びつけることが重要である。現在、結合タンパク質としてHyaluronic Acid Binding Protein 1(HABP1)を同定している。しかし、HABP1は様々な細胞小器官に局在することが報告されており、それぞれの局在場所でどのような機能を担っているのかに関しての報告はほとんどなされていない分子である。そのため、この分子から機能を推測することは困難であることが予想された。HABP1はErk1/2によりリン酸化されるという報告があるので、この分子との結合状態におけるHABP1のリン酸化の解析を行ったがリン酸化は確認できなかった。現在、HABP1と同定した新規リン酸化酵素の相互関係を明らかにするためにHABP1欠損マウスを作成中である。また、細胞内での機能を明らかにするためには更なる結合分子を同定することが重要であると考え、現在酵母を用いたtwo-hybridscreeningを行っている。HABP1ノックアウトマウスと新たに同定した結合分子とを関連づけ、細胞内機能を明らかにしたいと考えている。
初等プログラミング教育におけるスキル修得過程の同定による潜在的スキル構造の抽出

試験は学習者のスキルを測る手段として用いられる.したがって,試験の各設問には解くために必要なスキルが設定されており,学習者がそのスキルを習得していなければ各設問に正答する事はできない.その設問とスキルの関係は関係行列としてQ-matrixと呼ばれ,見識者によって定義されていた.先行研究では,試験結果からNon-negative matrix factorization (NMF)を用いてQ-matrixを自動的に抽出する試みがなされている.しかしながら,それらは学習者のスキルの時間変化を考慮していなかった.教育過程による学習効果をより深く理解するためには,時間とともにどのように潜在的にスキルが習得されていくか解析することが非常に重要である.そこで,NMFをオンライン化することにより,蓄積された試験結果からQ-matrixを抽出するとともに,時間変化する学習者の潜在スキル状態も同時に抽出する手法の提案を行った.また,論理値で構成される行列を因子分解するBoolean matrix factorization (BMF)とNMFとの抽出結果の比較を行った.計算機実験の結果,学習初期から終期の試験結果から学習者の潜在スキルの習得過程を可視化することが可能であることがわかった.本研究では,試験結果データから学習者の潜在的なスキル習得過程を可視化することが目的である.先行研究では,試験結果からNMF(Non-negative Matrix Factorization)を用いてQ-matrixを抽出する試みが行われている.Q-matrixとは設問とスキルの関係を表した行列である.しかしながら,先行研究では学習者のスキル習得の時間変化を考慮していなかった.教育過程による学習効果をより深く理解するためには,時間とともにどのように潜在的にスキルが習得されていくか解析することが非常に重要である.そこで,NMFをオンライン化することにより,蓄積された試験結果からQ-matrixを抽出するとともに,時間変化する学習者の潜在スキル状態も同時に抽出する手法の提案を行った.また,論理値で構成される行列を因子分解するBMF(Boolean Matrix Factorization)とNMFとの抽出結果の比較を行った.計算機実験の結果,学習初期から終期の試験結果から学習者の潜在スキルの習得過程を可視化することが可能であることがわかった.さらに,実際のITSから時系列試験結果行列を集積するための手法を考案し,データ欠損のある行列に対応するためのNMFにより,Q-matrixの自動抽出とスキル修得過程の可視化に成功した.また,隠れマルコフモデルによってユーザのスキル状態の推定を行う研究に着手した.試験は学習者のスキルを測る手段として用いられる.試験の各設問には解くために必要なスキルが設定されており,学習者がそのスキルを習得していなければ各設問に正答する事はできない.その設問とスキルの関係は関係行列としてQ-matrixと呼ばれ見識者によって定義されていた.先行研究では試験結果からNMFを用いてQ-matrixを自動的に抽出する試みがなされている.しかしながら,それらは学習者のスキルの時間変化を考慮していなかった.教育過程による学習効果をより深く理解するためには,時間とともにどのように潜在的にスキルが習得されていくか解析することが非常に重要である.そこで,NMFをオンライン化することにより,蓄積された試験結果からQ-matrixを抽出するとともに,時間変化する学習者の潜在スキル状態も同時に抽出する手法の提案を行った.また,論理値で構成される行列を因子分解するBMFとNMFとの抽出結果の比較を行った.実際のITSから時系列試験結果行列を集積するための手法を考案し,Q-matrixの自動抽出とスキル修得過程の可視化に成功した.また,隠れマルコフモデルによってユーザのスキル状態の推定を行う手法としてKT(Knowledge Tracing)が知られている.本研究ではKTと項目反応理論,さらに忘却効果を考慮したモデルを組み合わせる手法を提案し,従来手法よりも高精度の予測が可能であることを示した.科研費の申請書での計画通り,研究を遂行できていると考えている.先行研究では,時系列変化する試験結果データによって,Q-matrixが変化していた.しかしながら,設問とスキルの関係は時間変化しないため,一意にQ-matrixを自動抽出する必要があった.国際会議EDM2013で発表した正則化項付きオンラインNMFは正にこれを達成している.一方,本手法は実際のITSで蓄積された試験結果データに対しては適用が難しかった.なぜならば,ITSを利用する学習者の時間軸のずれがあるため,新たなデータ集積方法が必要であり,さらに集積後の時系列試験結果行列にも欠測があるためである.そこで,これらを解決する手法をEDM2014で発表した.さらに,Knowledge Tracingと呼ばれる隠れマルコフモデルを用いてユーザのスキル状態を推定し,設問に正解するか不正解かを判定する手法の研究に着手した.これらの成果は,国際会議2件,国内の研究会で8件の業績があり,これらのことから概ね順調であるといえる.知能システム,教育工学,機械学習,データマイニングこれまでの手法により,試験結果データからQ-matrixの抽出と,学習者のスキル習得過程の可視化を行うことができるようになった.そこで,今年度は,実際のデータに対してこれまでの提案手法を適用し,有効性の検証を行う.実データはある企業でのITSによって取得された530万レコード,57000ユーザの大規模データである.したがって,提案手法が大規模データに適用できるように手法の改良を行う.さらに,Q-matrixは設問とスキルの関係を表すことはできるが,スキル間の構造までは扱うことができなかった.

そこで,スキル構造を考慮した手法の考案を行う予定である.科研費の申請書での計画通り,研究を遂行できていると考えている.これまでの研究では,静的な試験結果,すなわち,1度だけ観測された試験結果のみを用いてNMFを用いてQ-matrixの抽出を試みていた.そこで,試験結果を動的に集積させて,時系列試験結果を作り,Q-matrixの抽出を試みる手法を提案した.時系列試験結果に対応させるため,オンラインNMFを提案した.さらに,Q-matrixを高精度に抽出するために,正則化項を追加した数理モデルも考案した.シミュレーション結果より,提案手法の有効性を確認している.これらの成果は,国際会議1件,国内の研究会で1件の業績があり,これらのことから概ね順調であるといえる.提案手法では,試験結果を時系列として収集する必要がある.この時系列試験結果を集めるためには,被験者に同じ問題を何度も解いてもらう必要がある.さらに,行列に欠測値がある場合,提案手法を適用することができない.しかしe-learningシステムでは,全てのユーザが全問解答するとは限らず,多くの欠測値が存在する時系列試験結果が集まってしまう.NMFでは,行列に欠測値があると適用することができず,提案手法でも同様の問題が生じる.そこで,欠測値に対応したNMFを開発し,それを昨年度の提案手法に組み込むことで問題解決を試みる.さらに,実際に試験結果に対して提案手法を適用し,有効性の検証を行う予定である.