hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
microUPD検出による発生初期胚のDNA修復機構の解析

発生時に片親性ダイソミーが発生しているのかを確認すべくDNAマイクロアレイ解析および公的データベースから全ゲノムシーケンスデータをダウンロードし解析した。2トリオの全ゲノムシーケンスデータの解析からは,片親性ダイソミー領域を見つけることは出来なかった。目的は,受精卵発生初期の組み換え修復機構に注目し,その存在を明らかにするとともに,修復機構エラーによる疾患発症のメカニズムを明らかにすることを目的とする。様々な示唆的なデータから親子による遺伝情報(DNA)の受け渡しに際して,受精直後のDNA修復機構の関与により片親性ダイソミー(UPD)が発生するのではないかと考えた。本年度は,非疾患親子トリオDNA解析を行い,UPDを検出出来るかを検証した。インフォームドコンセントを得た後に,疾患をもたない親子トリオ3例からDNAを採取し,Affymetrix社のHuman Whole Genome SNP 6.0を用いて約90万個のSNP genotypingを全ゲノムについて行った。AA x BB=AA or BB,AA x AB=BBとなる組み合わせがinformativeにUPDと疑われるので,これらの組み合わせを選択し,アレイdataでアレル欠失がないことを確認した。遺伝子型決定の間違いによることが最も考えられるので50kb以下に2箇所以上UPD suggestiveであった場合に実際にcapillaryシーケンサーで確認した。シーケンサーによる確認でもUPDが疑われた場合には,リアルタイムPCRにより欠失がないことを確認した。これまでに5箇所以上の微少UPDを見つけた。これらの結果は,疾患とは関係なく微少UPDが発生していることを示唆しており,来年度以降にUPDの範囲,UPD発生の頻度等を明らかにしたい。様々な示唆的データから親子による遺伝情報(DNA)の受け渡しに際して,受精直後のDNA修復機構の関与により片親性ダイソミー(UPD)が発生するのではないかと考えた。本最終年度は,全ゲノム塩基配列データが発表されているHapMap試料を解析対象として全ゲノムシーケンスデータを詳細に検討し,UPDが全ゲノムあたりどれくらいの頻度で発生するのかを検討した。HapMap試料の中で全ゲノムシーケンスの生データがトリオで公開されていて且つDNAが入手可能なCEUとYRIのそれぞれ1トリオを解析対象とした。Public databaseからBAM fileデータをダウンロード後に,塩基置換部位でUPDが確認出来る組み合わせ(AAxAB->BB,AAxBB->AAorBB)を抽出することによってUPD領域を検索した。塩基配列の確からしさの基準としてMapping Quality(MQ)>40を採用し,UPD候補部位を選別した。CEUトリオにおいて100か所,YRIにおいて178か所の部位がUPDである可能性が残された。capillaryシーケンサーによる確認の結果,CEU,YRIともに1か所残し,次世代シーケンサーによる塩基配列決定の間違いであった。残り1か所をリアルタイムPCR法によって検証したところその部位は,片親から欠失が伝達されているhemizygousであることが判明した。従って今回の全ゲノムデータを利用した解析では,正常トリオ解析で短い範囲のUPDは確認されなかった。UPDが疾患原因となっている現象がしばしば報告されるが,通常の発生・発達で起こるほど頻度が高い現象ではないことが確認された。
スポーツと脳構造

スポーツと脳の構造の関係を明らかにするために、3つの研究を行った。1.陸上競技の短距離選手と長距離選手の脳の構造画像を比較した結果、長距離選手は尾状核が発達していた。2.ハンドボール選手の試合中のミスの数と島皮質の灰白質ボリュームの大きさが相関していた。3.サッカーのリフティングを練習すると、物体の動きを知覚するMT/V5と左半身の運動を制御する左小脳が発達した。以上の研究結果から、1.競技種目ごとに特徴的な脳構造があること、2.個人の競技能力を予測する脳部位があること、3.スポーツの訓練により脳構造が発達することが明らかとなった。本研究は、スポーツと脳構造の関係を明らかにするために、(1)競技種目間の脳形態・構造の比較、(2)競技種目内での技術の優劣と関連する脳形態・構造を調べる(3)スポーツのトレーニングにより変化する脳形態・構造を調べることを目的とした。(1)については、陸上競技の短距離選手と長距離選手に対して、MRIによるT1強調脳解剖画像を計測した結果、長距離選手群は短距離選手群よりも損害回避の行動選択に関わる大脳基底核尾状核の体積・密度が大きいことがわかった。呼吸循環系の能力は瞬発系の能力よりも維持しにくいことを考えると、大脳基底核尾状核は、能力の低下を損失ととらえて防止するためのシステムとして長距離選手にとって有効に機能するのかもしれない。(2)については、ハンドボール選手の試合中のミスの多さに相関する脳部位として不安や痛みなどネガティブな感情や知覚に関連する島皮質が、ミスが多い人ほど灰白質の体積が大きいという結果が得られ、選手ごとの競技力の位置側面に関連する脳部位が明らかとなった。(3)については、サッカーのリフティングを1か月練習した結果、物体の運動を知覚するMT/V5と左足の制御に関連する左小脳の灰白質体積が増加し、成人でも特定のトレーニングにより脳構造が変化することが明らかとなった。スポーツと脳の形態・構造にはどんな関係があるだろうか?近年、脳の形態や構造が運動・認知スキルや気質・性格と関連すること、また、「経験」が脳構造を変化させることが明らかになりつつあるが、スポーツと脳構造の関係は未解明な点が多い。スポーツには競技種目ごとに必要とされる運動機能・認知機能・社会コミュニケーション機能・気質・性格などにそれぞれの特性がある。このため、スポーツをする人は、その競技の特性に必要な脳機能に関連する脳部位の形態や構造に特徴がある可能性がある。そこで本研究は、(1)競技種目間の脳形態・構造の比較、(2)競技種目内での技術の優劣と関連する脳形態・構造を調べる(3)スポーツのトレーニングにより変化する脳形態・構造を調べることを目的とする。今年度は主に競技種目間の脳形態・構造の比較をするために、陸上競技の短距離選手と長距離選手の脳構造を比較した。陸上競技長距離選手17名と短距離選手21名に対して、行動の動機づけ特性を測る行動抑制系・賦活系質問紙調査と、MRIによるT1強調脳解剖画像を計測した。脳解剖画像は、脳灰白質の局所的な体積・密度を調べるVoxel Based Morphometryの手法で解析した。行動の動機づけ特性を測る質問紙による調査の結果、長距離選手群は短距離選手群より、損害回避による動機づけ傾向が有意に高かった。また、脳解剖画像の解析結果から、長距離選手群は短距離選手群よりも損害回避の行動選択に関わる大脳基底核尾状核の体積・密度が大きいことがわかった。本研究の結果から、陸上長距離選手は、短距離選手と比較して、損害回避を行動の動機づけとする傾向が高く、その傾向は損害回避の選択に機能する大脳基底核尾状核の構造的特徴に支えられている可能性が示唆された。本研究の目的は、スポーツと脳構造の関係を明らかにするために、(1)競技種目間の脳形態・構造の比較、(2)競技種目内での技術の優劣と関連する脳形態・構造を調べること、(3)スポーツのトレーニングにより変化する脳形態・構造を調べることである。今年度に達成した内容は以下のとおりであり、おおむね順調に進展している。目的の(1)競技種目間の脳形態・構造の比較のため、陸上競技の短距離走選手群と長距離走選手群の脳解剖データを計測し、その差を解析した。その結果、長距離走選手群のほうが短距離選手群よりも大脳基底核尾状核の灰白質の密度・体積が大きいという結果が得られた。さらに、この差の機能的な理由を考察するために、行動抑制系・賦活系質問紙調査を合わせて行い、長距離選手群は短距離選手群よりも損害回避を行動の動機付けとする傾向が強いことを確認した。大脳基底核の尾状核は損害回避のための行動選択に重要な役割を果たす部位とされており、質問紙調査の結果と整合した。

以上より、短距離選手と長距離選手の脳構造には、行動の動機付けの要因の差が表れることが明らかとなり、スポーツの競技ごとに特徴的な脳構造があるという本研究の仮説は強化された。目的の(2)競技種目内での技術の優劣と関連する脳形態・構造を調べるため、大学ハンドボール選手10名に対して、脳解剖画像と、試合中のミスの数を計測した。このミスの数と脳解剖画像の関係を次年度に解析する。目的の(3)スポーツのトレーニングにより変化する脳形態・構造を調べる競技内の技量の優劣と関連する脳形態・構造を明らかにするために、サッカーのリフティングトレーニングを1ヶ月間、週3回、一回につき15分間行ない、トレーニング期間前後の脳解剖画像を計測した。データは現在解析中である。次年度は今年度に計測したデータを解析し、学会発表、論文投稿をおこなう。また、新たな研究項目についてデータ計測と解析、論文へのまとめをおこなう。次年度新たに追加する研究項目は以下の通りである。1.体操競技、格闘技を対象とした脳解剖データの計測と解析体操競技を個人被評価競技、格闘技を個人対人競技として今年度のデータ(陸上競技選手(個人レース競技)とハンドボール選手(集団球技))と合わせて、競技特性を考慮した解析をおこなう。2.様々な競技種目のチャンピオン経験者、オリンピック出場経験者の脳解剖画像を計測し、スポーツエリートに共通する形態・構造の特徴を解析する。今年度未使用分の358,235円を次年度の直接経費1,000,000円と合わせて使用する。今年度の未使用分が生じた主な理由は、研究成果の社会への情報発信のために業者に依頼するwebページ作成(250,000円)が遅れたことと、今年度に予定していた体操競技集団20名程度のデータ計測が次年度に予定変更になったため、その被験者謝金100,000円程度が未使用となったためである。この今年度未使用分358,235円をwebページ作成(258,235円)と、体操競技集団20名のデータ計測の被験者謝金(100,000円)として次年度に使用する。また、次年度直接経費1,000,000円の内訳として、国内学会発表4件(東京2件、滋賀2件)の旅費参加費として300,000円、実験被験者謝金として300,000円、データ計測・解析のための人件費として300,000円、英語論文構成費用として100,000円の使用を計画している。
プラズマ科学の基盤充実に関する総合的研究

プラズマ科学は、プラズマ物理学を中心として、広大なプラズマ関連の科学分野を対象とする学問領域である.核融合科学と深く関連し、核融合研究の進展とともに発展してきたことは言うまでもないが、プラズマが関与する他の学問領域においても極めて重要であることは良く知られている。宇宙、天体現象においては、殆どあらゆるところでプラズマ現象が中心的役割を担っている。プラズマの工学的応用は、特に先端エレクトロニクスと密接に関係して、その重要性が近年広く認識されており、同時に新しい物理現象の理解をも可能にしている。また、プラズマがレーザー爆縮、高エネルギー物理と結びついて、新たな物理学分野を生み出しつつある。その他にも、プラズマが重要な役割を担う多くの学問領域をあげることができる。平成3-5年度の総合研究(A)「核融合の総合的体系化の推進」および平成6-7年度の「核融合学の高度化とネットワーク化に関する総合的研究」に引き続き、本基盤研究において、プラズマ科学と核融合研究との関係およびプラズマ科学基盤充実の総合的研究推進の方策について、各種の研究会・討論会・作業会を開催し、広く検討を行ってきた.プラズマ科学基盤充実の総合的研究推進には、プラズマが関与する各分野、学会を横断する、柔らかな「プラズマ科学ネットワーク」の確立が望まれ、ネットワークを通じ研究者間の緊密な関係を図る必要がある。その具体化を急ぎ、プラズマ科学の発展に備えるべきである。プラズマ物理、材料プロセスプラズマ、地球・宇宙環境プラズマ、核融合プラズマなど、プラズマが関与する各分野における最近の研究動向の現状を把握するため、必要な調査を実施するとともに、計画の具体化に関する打合せを行った。さらに材料プロセスプラズマ、地球・宇宙環境プラズマ、各融合プラズマに関する研究会を立案し、それぞれ仙台および福岡、鎌倉、仙台で実施し、熱心な討論会を行った。仙台および福岡での材料プロセスプラズマに関する研究討論会では、材料プロセスのためのプラズマの密度、温度などの制御の方法、プラズマの生成法、プラズマ中のダストなどの不純物の制御、生成メカニズム等について最新の結果が報告され、これらについて討論を行なった。鎌倉での、プラズマ物理、地球・宇宙環境プラズマに関する研究討論会では、主にプラズマ物理・核融合の分野で活動している研究者と地球・宇宙環境プラズマの分野で活動している研究者が一同に会して、それぞれの分野の研究の現状について報告し討論を行った。ここでは、プラズマ中の波動およびそれに関連した構造形成、微粒子を含むプラズマ中の現象などが両分野の研究者の共通の話題として活発な議論が行われた。仙台での核融合プラズマに関する研究討論会は、主としてプラズマ中の自己組織化に着目して行なわれた。ここでは、プラズマ中の自己組織化に関連した実験、理論、計算機シミュレーションによる研究について報告され、討論が行なわれた。その結果、プラズマ材料学全体に共通する新しい課題として、自己組織化現象、ダスト形成などが益々重要になってきていることが確認されるとともに、プラズマ科学の基盤充実に必要な全国的研究ネットワークの必要性が指摘された。プラズマ物理、材料プロセスプラズマ、地球・宇宙環境プラズマ、核融合プラズマなど、プラズマが関与する各分野における最近の研究動向の現状を把握するため、必要な調査を実施すると共に、計画の具体化に関する打ち合わせを行った。さらにプラズマ中の電位構造形成に関する国際シンポジウムを仙台で,材料プロセスプラズマ,核融合プラズマに関する研究会を福岡,仙台実施し,熱心な討論を行った.また,仙台では核融合プラズマに関する討論とともにこれまでの調査の結果をふまえてプラズマ科学の全国的な連絡網の構築について議論した.仙台でのプラズマ中の電位構造形成に関する国際シンポジウムではプラズマ中での磁力線に沿った方向及び磁力線を横切る方向の電位構造形成及びそれに関連した非線形現象について最新の結果が報告され,熱心な議論がおこなわれた.ここでは,プラズマ中電位形成が実験室プラズマ,宇宙空間プラズマ,核融合プラズマにおいて共通する問題として認識された.仙台および福岡での材料プロセスプラズマに関する研究討論会では、材料プロセスのためのプラズマの密度、温度などの制御の方法、プラズマの生成法、プラズマ中のダストなどの不純物の制御、生成メカニズム,プラズマの計測等について最新の結果が報告され、これらについて討論を行った。

仙台での核融合プラズマに関する研究討論会は、プラズマ閉じこめに関する電場の役割,電場の制御等について大型装置による研究結果ばかりでなく基礎実験の結果も報告され,その関連性も含めて熱心に議論された.これらの中での議論から,全国的なプラズマ科学の連絡網の構築の重要性が認識され,その具体的な組織作りが提案された.それは所属学会にとらわれずに,基礎プラズマ,核融合プラズマ,宇宙プラズマ,プロセスプラズマなどプラズマ科学に関連した研究者が地域ごとに研究連絡組織をつくり,そのあいだで交流を深めていき,それを基に全国的な連絡網を構築するというものである.
光機能化は骨吸収抑制剤長期投与モデルにおいてインプラント体の骨結合を改善するか？

わが国において、人口高齢化に伴い骨粗鬆症の患者は年々増加しており、おおよそ1,300万人と推測されている。ビスフォスフォネート系薬剤(以下、BP製剤)は骨吸収抑制作用を有することから、骨粗鬆症を始めとする様々な骨代謝疾患に対する治療薬として非常に多く用いられている。一方で、BP製剤の服用はインプラント治療のリスク因子とされている。本研究は光機能化技術を臨床応用することでオッセオインテグレーションの獲得と維持に対するリスクを軽減することを目指すものであり、得られた研究成果は国民に安心安全なインプラント治療を提供することにもつながり、高齢者の生活の質を向上させることが期待される。
7回膜貫通型オーファン受容体を用いた新規生理活性ペプチドの探索、構造と機能の解析

1既知の7回膜貫通型受容体(7TMR)との相同性に基づいてヒトゲノムの情報を検索し、数種の新規7TMR遺伝子を同定した。また、オーファン7TMR、GPRD及びSENRをcDNAクローニングし(DDBJに登録:AB012210,AB029611)、各種G蛋白質αサブユニット(Gα)との融合蛋白質cDNAを作製した。2ウシ脳に、GPRDを発現させた培養細胞(CHO細胞)のcAMP産生を減少させる活性を見いだし、精製を試みた。(最近GPRDのリガンドはフラクタルカイン(FK)であることが報告された)3バキュロウイルス蛋白発現系を用いて、Sf9細胞に融合蛋白質を発現させた。(1)SENR-Gαへの非水解性GTPアナログ[^<35>S]GTPγSの結合を促進する活性を、ウシ肺、胃、脳下垂体、脂肪組織、小腸、ブタ膵臓に見いだした。融合蛋白質にG蛋白質βγサブユニット(Gβγ)を共発現させると、活性は更に上昇した。ウシ肺より各種カラムを用いてこの活性の精製を行った。(昨秋SENRのリガンドはウロテンシンII(UII)であることが報告された)(2)GPRD-Gi2αは、[^<35>S]GTPγSの結合が恒常的に亢進しており、FK刺激で上昇し、Gβγの共発現で更に上昇した。ランダムな6merペプチドを提示するファージライブラリより、この活性を抑制するファージを得た。4 CHO細胞に融合蛋白質を発現させ、受容体に対するリガンドで刺激すると、細胞内Ca^<2+>濃度が上昇した。(1)SENR及びSENR-Gαは、内在性又は融合しているGqαと共役していることが示唆された。(2)GPRD及びGPRD-Giαは内在性Gi/oα又は融合しているGiαと、GPRD-Gqαは主に融合しているGqαと共役していることが示唆された。Gqα融合蛋白質は、他と比較して細胞内Ca^<2+>の上昇が高く、10倍低いFK濃度で反応を観測できた。遺伝子データベースから、推定アミノ酸配列より7回膜貫通型受容体と推測され、リガンドが未知であるcDNAを検索した。そのうち、リガンドがペプチドでG蛋白質Gi/oと共役すると予想されるものを数種類選んだ。PCR及びノザンハイブリダイゼーションを行い、各組織での発現を調べた。その結果、感覚器官に特異的に発現していると考えられているオーファン受容体SENRが、ラット膀胱・心臓・肺・脳・肝臓・腎臓・十二指腸、ウシ心臓・膀胱、ヒト心臓にも発現していることが解った。次に、選んだ受容体が発現しているラット組織より、cDNAライブラリーを作製しプラークハイブリダイゼーション、又はPCRを行い、cDNAをクローニングした。これらの受容体は脳で発現していたので、ウシ脳よりリガンドの精製を試みた。受容体cDNAを培養細胞(CHO細胞)に導入・発現させ、ウシ脳粗抽出物を各種カラムで分画して添加し、cAMP濃度の測定を行った。その結果、分子量約1万kDaの画分に、オーファン受容体GPRDを発現させた細胞のcAMP濃度を減少させる活性を見いだした。現在、この活性を精製中である。ところで、オーファン受容体がCHO細胞の内在性G蛋白質と共役しない場合、上述の方法では活性を見られない。そこで、受容体とG蛋白質との融合蛋白質cDNAを、PCR法により作製し、培養細胞に導入・発現させた。今後、この系を用いてリガンドの精製を行う予定である。リガンドが、一過性に発現する場合や極微量の場合などは、組織より精製を行うのは難しい。そこで、確実にリガンドを得るために、ファージディスプレイペプチドライブラリを用いることにした。すなわち、バキュロウイルス蛋白発現系を用いて、Sf9細胞に上述の融合蛋白質を発現させ、膜画分を調製した。これのG蛋白質の活性を指標として、ペプチドライブラリよりリガンドのスクリーニングを行っている。(昨秋SENRのリガンドはウロテンシンII(UII)であることが報告された)(2)GPRD-Gi2αは、[^<35>S]

GTPγSの結合が恒常的に亢進しており、FK刺激で上昇し、Gβγの共発現で更に上昇した。ランダムな6merペプチドを提示するファージライブラリより、この活性を抑制するファージを得た。4 CHO細胞に融合蛋白質を発現させ、受容体に対するリガンドで刺激すると、細胞内Ca^<2+>濃度が上昇した。(1)SENR及びSENR-Gαは、内在性又は融合しているGqαと共役していることが示唆された。(2)GPRD及びGPRD-Giαは内在性Gi/oα又は融合しているGiαと、GPRD-Gqαは主に融合しているGqαと共役していることが示唆された。Gqα融合蛋白質は、他と比較して細胞内Ca^<2+>の上昇が高く、10倍低いFK濃度で反応を観測できた。
インドにおける都市スラム世帯の教育と貧困の関係

本研究は、インドにおける近年の高経済成長下での都市低経済階層の教育と貧困の関係を分析することを目的とする。具体的には、代表者が過去10年で2回(2007-08年、2012年)実施した首都デリーのスラム世帯を再調査し、教育が所得や消費で計測される貧困に与えた影響と貧困が次世代教育に与えた影響を検証する。これらの分析において、5年前、10年前と比較して教育と貧困の関係の変容(あるいは変容のない)の過程やその要因について明らかにし、都市貧困層が低教育と貧困の負のサイクルからの脱出する可能性について、新たな視点を提供するものである。2017年度の調査準備を踏まえて、2018年度はスラム家計調査を実施し、データ入力まで終了した。第1回調査(2007ー08年)で対象となった50スラム417世帯のうち、第2回調査(2012年)では46スラム297世帯を追跡することができた。あわせて新たな家計も追加調査し、合計50スラム417世帯を調査した。今回の調査では、第2回調査の対象世帯を追跡し、324世帯2155人を追跡することができた。その結果、第1回調査から継続して追跡できた家計は44スラム215世帯となった。今後データのクリーニングを行った上で、分析を進める。併せて、2019年度にはスラム住民への個別の聞き取りやフォーカス・グループ・ディスカッションを行うことで、教育と貧困の関係についての分析を深めたい。当初予定通り、スラム世帯の定量調査を終えた。すでに終了した定量調査のデータのクリーニング、分析を進めるとともに、スラム世帯を対象とした補足的な定性調査を実施する。本研究は、インドにおける近年の経済成長下での都市低経済階層の教育と貧困の関係を分析することを目的とする。具体的には、過去10年で2回(2007ー08年、2012年)実施した首都デリーのスラム世帯を再調査し、教育が所得や消費で計測される貧困に与えた影響と、貧困が次世代教育に与えた影響を検証する。これらの分析においては、5年前、10年前と比較して教育と貧困の関係の変容(あるいは変容のない)の過程やその要因についても明らかにし、都市貧困層が低教育と貧困の負のサイクルからの脱出する可能性について、新たな視点を提供することを目的とする。本研究では、デリーのスラム地域でのデータ収集を基にした実証的な定量分析in-depthなインタビューによる質的データの収集と分析を行う。データの収集および分析は、(1)2007/08年、2012年に訪問したスラム世帯の追跡調査による定量的なデータ収集と分析、(2)定量分析では明確にできない教育と雇用(所得)の関係の変容過程と要因を分析するための住民、世帯からの詳細な聞き取り、(3)分析結果を確認するための家計調査対象内外のスラムでのフォーカス・グループ・ディスカッションからなる。それらを踏まえて学会発表や論文を執筆し、学術誌などでの研究成果発信の準備を進める予定である。初年度は、現地での予備調査によりインドおよびデリーの経済、社会データの収集や研究者との面談を行い、それらを踏まえて定量調査の2つの調査票(スラム調査票および家計調査票)を完成させた。平成29年度下半期から平成30年度上半期にかけてスラム家計追跡調査を実施する予定だったが、主に第1回、第2回調査と同じ調査助手の都合により、平成30年度上半期開始とすることで調整済みである。平成30年度は調査票を用いたスラム家計の追跡調査を実施し、あわせて予定通り定性調査についても実施する。下半期に開始予定にしていたスラム家計追跡調査の開始が2年目上半期にずれこんだため。2年目に調査を実施する。
マルチコプターから撮影された情報の知的画像解析による河川現地計測の新展開

本研究ではマルチコプターから撮影した情報を高度なレベルで利用可能とするソフトウェアを開発し,河川の広範囲に渡る土砂環境および流況調査を行った.土砂環境調査では揖保川中流域の湾曲部で空中写真から砂州の堆砂形状を2013年と2015年の結果比較から求め,砂州表面の粒度分布の空間変化を画像処理手法によって求めた.河川表面流の流況に関しては信濃川を対象とし,特徴点抽出の最新アルゴリズムを用いたブレ補正プログラムを開発し,STIVの適用により十分な精度で流速分布や流量を推算できることを示した.STIVを発展させたSTVVも開発し,900m区間の流況把握に成功するなど河川計測技術の新展開を実現させた.本研究では,無線操縦のマルチコプター(最近ではドローンと呼ばれることが多くなった)から撮影した静止画像やビデオ画像を高度なレベルで利用可能とするソフトウェアを開発し,河川の広範囲に渡る環境および流況の調査を行うことを目的として現地計測に基づく研究を遂行した.対象は兵庫県を流れる揖保川の中流域にある大きな湾曲部で,内岸側に発達した砂州には季節によって多様な植生が繁茂するが,洪水後にはそれらが流失する状況が繰り返されている地点である.まず,地形計測に関しては,以前の2013年度に実施して得ていたステレオ画像地形計測と,その後毎秒1000トン規模の出水があった2015年度における結果の比較から砂州上の詳細な河床変動を明らかにした.すなわち,砂州上において縦筋状に河床低下する現象を見出し,洗掘された土砂が湾曲部下流側で堆積状況を示した.河床の粒度分布については,マルチコプターによる撮影高度を様々に変化させて垂直撮影した画像を組み合わせて粒径分布に関する画像計測を行い,砂州表面における粒度分布を詳細に得た.その結果,洪水前後で粗粒化する場所と細粒分が堆積する場所があることを明らかにした.洪水前後での粒度分布の比較や個別の大礫の移動についても調査し,洪水時に砂州上に作用した掃流力の推定を行った.河川表面流の画像計測に関しては,いわゆる知的画像解析と呼ばれる最新のアルゴリズム(SIFTやRIPOCなど)を組み合わせたブレ補正プログラムを完成させた.これにより,ホバリング状態で河川流を垂直撮影した映像に含まれるブレを自動的に補正することができるようになった.数値解析に関しては,固定床と見なして行った二次元浅水流解析結果がSTIVによる結果とほぼ一致した.本研究では,植生と粒度分布の現地計測,表面流速分布の現地計測,および数値シミュレーションによる検証の3つの事項について検討することを当初の目的としていたが,どの事項に関しても2,3の点を除けば,ほぼ順調に研究を進めることができている.すなわち,ステレオ画像解析から植生分布を求めることは実現できていない.また,平水時にトレーサを散布し,2台のマルチコプターで長区間(400m以上)の表面流速分布を求めることはトレーサの散布が当初考えていたより容易ではなかったため,短い区間での局所的な計測に留まった.数値シミュレーションに関しては,固定床としての解析は良好であったが,移動床解析に関してはまだ十分な結果が得られていない.それ以外の事項についての進捗状況は実績の概要に記したように良好と判断できる.本研究は,最近ではUAV(Unmanned Aerial Vehicle)と呼ばれるのがより一般的になってきた無線操縦の小型機の河川現場計測への高度な応用を目指して,技術的な新展開を目指したものであるが,昨年度進めた揖保川を中心対象とした研究に加え,本年度は市販のソフトウェアでは解析不可能な河川表面流の流れの解析ソフトウェアの開発を行った.最近のマルチコプターは性能が高く,本研究で使用した機種においても機体の下部にとりつけた小型ビデオカメラの撮影方向を安定的に一定に保てるように,高性能なジャイロ機能の付いたジンバルが有効に作用するが,空中では風の影響で機体の位置が流されるため,撮影アングルは時々刻々変化する.撮影はなるべく一定箇所に留まろうとするホバリングモードと徐々に位置を変化させているナビモードに分類できる.いずれのモードにおいても,撮影領域に入っている例えば橋などの位置は相対的に不動である必要がある.このうち,ホバリングモードのビデオ画像に関しては,昨年度,ほぼ対応可能であったため,本年度はナビモードに対する解析ソフトを開発し,信濃川の基準点である旭橋地点で実施した現地観測時に撮影したビデオ画像に適用した.解析には知的画像処理として知られる特徴点抽出っ手法であるSIFTなどを導入し,移動撮影しながらの映像に対しても安定的にブレ補正をできるようにした結果,旭橋を挟んだ約400m区間にわたる表面流況を得ることに成功した.流れの解析には,申請者が開発してきたSTIV(Space-Time Image Velocimetry)を活用したが,従来の速度検出手法に加えて新たな手法としてQESTA(Quality Evaluation of STI by using two dimensional Autocorrelation function)を考案し,その有用性を確認した.本研究では,昨年度,揖保川を対象に行った湾曲部に関する現地計測については,適度な出水がなかったこともあり,洪水前後の比較などはできなかった.移動床シミュレーションに関しては再現が十分ではなかったために再度検討しているところである.これに対し,河川表面流の画像計測手法に関しては,昨年度と比較して格段に高性能化したソフトウェアを開発でき,信濃川での観測においてその有用性を確認した.すなわち,ナビゲーションモードに対する安定的なブレ補正アルゴリズムを確立することができ,あらたに開発した流れの検出アルゴリズム(QESTA)と合わせて,河道に沿った長い区間に渡る流況把握ができるようになった.

本研究では,無線操縦のマルチコプター(最近ではドローンやUAVと呼ばれることが多くなった)から撮影した静止画像やビデオ画像を高度なレベルで利用可能とするソフトウェアを開発し,河川の広範囲に渡る土砂環境および流況調査を行うことを目的として現地計測に基づく研究を遂行した.河川の土砂環境の対象は兵庫県揖保川中流域の湾曲部であり,2013年度に実施して得ていたステレオ画像地形計測と,その後毎秒1000トン規模の出水があった2015年度の結果比較から砂州上の詳細な河床変動を明らかにした.すなわち,砂州上において縦筋状に河床低下する現象を見出し,洗掘された土砂が湾曲部下流側で堆積状況を示した.河床の粒度分布については,マルチコプターによる撮影高度を様々に変化させて垂直撮影した画像を組み合わせて粒径分布を画像計測し,砂州表面における粒度分布を詳細に得た.河川表面流の流況に関しては,信濃川旭橋周辺を対象とし,いわゆる知的画像解析と呼ばれる最新のアルゴリズム(SIFTやRIPOCなど)を組み合わせたブレ補正プログラムを開発し,融雪洪水の流れの計測に適用した.流れの計測には,研究室で開発してきたSTIV(Space-time image velocimetry)を活用し,同時に行われたADCPとの比較においても十分な精度で流速分布や流量を推算できることを示した.また,橋脚の間を高速で通過する洪水流の下流への影響範囲についても良好に把握することができた.また,STIVを発展させたSTVV(Space-time volume velocimetry)を開発し,流速ベクトルを算出できるようにした結果,信濃川の900m区間の流況を数度のフライトのみで把握できるようになった.このように,本研究の遂行により,河川の現地計測の内容を大きく発展させることに貢献できた.本研究ではマルチコプターから撮影した情報を高度なレベルで利用可能とするソフトウェアを開発し,河川の広範囲に渡る土砂環境および流況調査を行った.土砂環境調査では揖保川中流域の湾曲部で空中写真から砂州の堆砂形状を2013年と2015年の結果比較から求め,砂州表面の粒度分布の空間変化を画像処理手法によって求めた.河川表面流の流況に関しては信濃川を対象とし,特徴点抽出の最新アルゴリズムを用いたブレ補正プログラムを開発し,STIVの適用により十分な精度で流速分布や流量を推算できることを示した.STIVを発展させたSTVVも開発し,900m区間の流況把握に成功するなど河川計測技術の新展開を実現させた.本年度も洪水期の前と洪水後に現地における空中撮影をマルチコプターで実施し,湾曲部での河床変動に関する詳細についてステレオ画像計測に基づく検討を行う.植生分布に関しては,昨年度よりは撮影回数の頻度を増やし,季節変化に関する検討を行う.また,マルチコプターの撮影画像に含まれるブレの補正は移動撮影に対するモードへも拡充するように画像解析のアルゴリズムを大幅に変更する予定で,過去に洪水時の表面流を撮影していたが,ブレのために解析できなかったビデオ画像などに対して適用させ,その有用性について検討する.
損傷部を有するコンクリート部材の残存耐力と変形能力の定量的評価

1.局部的破壊部を有する部材の逆方向残存性能(1)せん断補強が十分になされている場合、言い換えれば曲げ破壊を生じる場合には、逆方向の純曲げ破壊耐力および偏心引張破壊耐力には耐力低下が認められない。(2)逆方向偏心圧縮破壊耐力は10%程度低下し、逆方向ねじり破壊耐力も2030%程度低下する。2.繰り返し前載荷による損傷部を有する部材の残存性能(1)繰り返しの影響は回数よりも荷重振幅の大きさの方が顕著である。(2)前載荷が弾性範囲内であれば、最終の破壊に至らせるときの降伏耐力および破壊耐力に変化は認められない。(3)前載荷によって部材が降伏すると最終載荷時の降伏耐力は10%程度低下する。また、破壊耐力は、純曲げおよび偏心引張に対しては変化しないが、偏心圧縮に対しては10%程度、ねじりに対しては2030%程度それぞれ低下する。(4)さらに、前載荷によって部材が降伏すると、最終曲率は1050%程度増加する。すなわち、見かけ上の変形能力は増加する。なお、曲げ剛性は低下することになる。3.FRPロッド補強部材の挙動(1)曲げ、または軸方向力を伴う曲げ挙動の評価に関しては、従来の曲げ理論の適用が可能である。ねじり挙動の評価式の構築は今後の検討課題である。(2)剛性の低下率はAFRP部材、CFRP部材、通常のRC部材の順に大きい。4.繰り返しねじり挙動(1)荷重振幅を単調ねじり破壊耐力の6095%としたときのS-N曲線が得られた。荷重振幅が80%前後で不連続点が認められることが特徴である。(2)一方向ねじり破壊耐力の70%程度以下の繰り返しの場合は、最終の破壊に至らせるときの最大耐力に変化は認められない。(3)80%程度以上の繰り返し(補強鉄筋の降伏を誘起する荷重)の場合は、最大耐力は2030%程度低下する。1.今年度の成果次の2テーマに関し、実験等を行った。得られた結果の要点は次のとおりである。(1)繰り返しの偏心圧縮力または引張力を受ける鉄筋コンクリート残存耐力繰り返し荷重の大きさが、いわゆる静的耐力の50%程度以下であれば、繰り返し回数が少ない(20回程度)場合には本来の耐力を維持している。しかし、繰り返し荷重の大きさが降伏荷重を超えると(静的耐力の80%)、偏心引張耐力は本来の耐力を維持しているが、偏心圧縮耐力は10%程度低下する。これは従来の曲げ挙動と相違する点であり、損傷部材の残存耐力に関する有効な資料が得られた。(2)高振幅の繰り返しねじりを受ける鉄筋コンクリート部材の疲労寿命静的ねじり耐力のそれぞれ90,85,80,65%を荷重振幅に設定し、ねじり疲労試験を実施した。その結果、いわゆるSN曲線に関する実験式が得られ、部材がねじりを受けるときは、他の荷重の組み合わせを受けるときと比較して耐力低下が顕著となることが確認できた。2.次年度の研究計画本年度の結果をふまえ、本課題を前進、遂行するために次の検討を行う。(1)荷重振幅をさらに変化させたねじり疲労試験

(2)繰り返しの曲げ・軸力・せん断を受ける部材の、とくにせん断耐力に注目した検討(3)上記(1)、(2)の挙動の定式化と、それぞれに対する残存耐力の定量的評価の提案高振幅のねじりS-N曲線を得ることに焦点を絞った。その理由は前年度の研究において、(1)繰り返しねじり荷重が高振幅の場合は結果に大きなバラツキがあり、信頼性を高める必要が認められること、(2)S-N曲線に不連続点が存在する可能性があり、その確認の必要性が認められたことによっている。実験に用いた試験体は前年と同様に、断面幅15cm、高さ20cm、長さ2mである。実験では、繰り返し載荷レベルを単調ねじり破壊耐力の6080%に設定して、正負二方向ねじり疲労試験を実施し、前年度の結果と総合した。得られた結果の要点を列記すれば、次のとおりである。(1)荷重振幅を単調ねじり破壊耐力の6095%としたときのS-N曲線が得られ、実験式として提案した。(2)ねじりにおいても、他の疲労挙動の評価と同様に、繰り返し回数を対数表示することによって直線近似式による疲労寿命の予測が可能である。(3)荷重振幅と疲労寿命との関係(S-N関係)において特徴的なことは、荷重振幅が80%前後で不連続点が認められる点である。この点は軸方向鉄筋または横方向鉄筋の降伏に相当しており、疲労寿命の低下率が大きくなる転移点と評価できる。(4)今後の検討課題は次のとおりである。(1)つり合い機構の変化を考慮したねじり疲労挙動評価式の定式化、(2)補強鉄筋量を変化させたときの資料の充実化、(3)疲労破壊はいずれも負方向載荷時に生じている。すなわち、ねじり疲労挙動は一方向繰り返し載荷時と相違する可能性がある。この点の明確化。
配偶者の死における悲嘆緩和への援助的介入とその効果の検討

本研究は、配偶者と死別した人々の悲嘆を緩和するために、様々な援助的介入を行い、その効果を介入の前後に実施した心理テストから検討することによって、どのような介入方法が効果的であるかを明らかにすることを目的として実施した。配偶者と死別した人々の悲嘆緩和のための介入として、平成6年度は「連続講座」を、平成7年度は「ウィドウ・ミーティング」と電話を利用した「ピア・カウンセリング」及び「フレンドリィ・ダイアル」を実施し、各介入の開始時と終了時に効果測定のための心理テストを施行した。参加者は「連続講座」では123名、「ウィドウ・ミ-ティンブ」では14名、「ピア・カウンセリング」では50名、「フレンドリィ・ダイアル」では70名であった。またピア・カウンセリングとフレンドリィ・ダイアルを「併用」した参加者は238名であった。フレンドリィ・ダイアルを含む介入に参加した者は当初から精神的健康度が比較的良く、他の介入の参加者と比べて若干質が異なっていた。介入の効果については、「連続講座」では受講者のうちの70%の者が精神的健康度の改善を示した。「ウィドウ・ミーティング」の参加者では64%であった。「ピア・カウンセリング」では52%、「フレンドリィ・ダイアル」では62%、ピア・カウンセリングとフレンドリィ・ダイアルの「併用」では66%の者が改善を示した。配偶者と死別した人々を対象に4つの介入を実施し、その効果を検討したが、少なくとも過半数の者が介入によって精神的健康度が改善しており、介入が効果的であることが示された。しかし、「ウィドウ・ミーティング」を除く全ての介入では、精神的健康度が悪化した者もあったため、更に安全で効果的な介入を行うには、参加者の質や状況を考慮して介入方法を選択、或いは併用することが重要であることが示唆された。1.研究の目的配偶者の死は人生で経験する最大のストレスであることが知られている。本研究は配偶者と死別した人々の悲嘆を緩和するために、援助的介入を行い、その効果を検討することによって、どのような介入方法が最も効果的であるかを明らかにすることを目的としている。今年度は、初年度であり、連続講座を実施することによる効果と介入を行わないコントロール群について検討した。2.研究の方法と成果「連続講座」については10月13日から12月8日までの毎週木曜日(全8回)に東洋英和女学院大学で実施し、講座の初日と最終日に心理テストを施行し、連続講座の効果を測定した。受講者は123名(男性41名、女性82名)であった。また、連続講座の事後効果を検討するために、連続講座終了から3カ月目にあたる3月に郵送による調査を実施した。心理テストのみを実施するコントロール群(77名)では第1回調査を1月に実施した。心理テストで用いた尺度は、(1)GHQ精神健康度、(2)孤独感尺度(3)PGCモラールスケール、(4)CAS不安検査、(5)死別後の反応である。精神障害スクリーニングであるGHQ精神健康度のカットオフポイントは6/7であるが、連続講座群、コントロール群共に第1回目のテストではほとんどの者がこれより高い得点を示していた。連続講座の実施後はこれらの指標がどのような推移を示すのかは、連続講座の事後調査とコントロール群の2回目調査の回収後に検討する。3.今後の展望次年度には、「ウィドウ・ミーティング」「悲嘆からの立ち直り教室」「電話相談」を実施し、「連続講座」と合わせて介入の効果を検討したい。

1.研究の目的本研究は配偶者と死別した人々の悲嘆を緩和するために、援助的介入を行い、その効果を検討することによって、どのような介入方法が最も効果的であるかを明らかにすることを目的としている。今年度は「ウィドウ・ミーティング」と、電話を利用した「ピア・カウンセリング」及び「フレンドリィ・ダイアル」を実施することによって悲嘆緩和への介入効果について検討した。2.研究の実施と成果「ウィドウ・ミーティング」については4月1日から5月27日までの毎週土曜日(全8回)に東京都老人総合研究所の会議室で実施し、初日と最終日に効果測定のための心理テストを施行した。参加者は14名であった。「ピア・カウンセリング」と「フレンドリィ・ダイアル」は10月26日から12月22日の約2ヶ月間実施し、介入効果の測定は実施前後に郵送により行った。「ピア・カウンセリング」の参加者は50名、「フレンドリィ・ダイアル」は70名、両方のメニューを併用した者は238名であった。介入の開始時と終了時に行ったGHQ精神健康度の得点から、参加者を改善群、不変群、悪化群の3群に分けた。「ウィドウ・ミーティング」では改善群が64%、不変群が36%で、悪化群はなかった。「ウィドウ・ミーティング」は、逆効果の心配なく精神的健康度を高める介入法であることが判明した。電話を利用した介入では、改善群の比率が「ピア・カウンセリング」では52%、「フレンドリィ・ダイアル」では62%、「併用」では66%であった。電話を利用したどの群も悪化群が1割程度認められた。これらの結果から電話を利用した介入では「ピア・カウンセリング」と「フレンドリィ・ダイアル」を併用することが効果的であると判明した。
PKCの蛋白質分解による細胞分裂及び細胞死の制御機構の解明

申請者はこれまでに、ヒト血球細胞細胞のapoptosisに伴い、Ser/Thrリン酸化酵素の一種、プロテインキナーゼC(PKC)が限定分解を受け、その結果活性を有したままの活性部位断片と制御部位断片が細胞内に蓄積することを明らかにした。これらの現象は複数あるisoformのうち、PKCδ、ε、及びθで顕著にみられるが、α、βII、ζではみられなかった。そこでリコンビナントのPKCδ活性部位断片を作製し、マーカー遺伝子GFPと供に、細胞への導入実験を行ったところ、GFPを発現した細胞の数が極端に減少し死細胞が多く見られた。一部の細胞ではapoptosisの特徴である細胞の縮小や核の凝集、或いは断片化が認められた。点変異を加えることにより活性型としたPKCδの場合も同様の結果が得られたが、野生型のδやATP結合部位に変異を加えた不活性型の活性部位断片ではこの様な効果が見られなかった。即ちPKCδは限定分解により活性化され、何らかの基質のリン酸化を介することによりapoptosisの進行に寄与していることが示唆された。一方、PKCδ制御部位断片を高発現したCOS細胞やNIH3T3細胞では、コントロールに比べ多核を呈した細胞の割合が有意に増えた。これは細胞質分裂が阻害されたことによると考えられるが、野性型PKCδではこの様な効果は見られなかった。また、繊維芽細胞を用いた実験から、野生型のPKCδはG1からS期への進行に寄与しDNA合成を促進することが明らかになった。δ制御部位断片の高発現は内在性のδに対し優勢抑制型に働きこれを阻害した。以上のことから、限定分解により生じたPKCδの制御部位断片はDNA合成や細胞分裂を抑制することによって細胞の正常な増殖周期を阻害し、細胞がapoptosisのシグナルを受けやすくしている可能性が示唆された。
モデル生体膜の物質封入における１分子性の物理化学的基盤の解明

細胞は細胞質成分を含む膜の袋であり、ゲノムに代表される内封少数物質がその細胞の表現型を決定する。そのためには、細胞分裂時にゲノムの1分子性が保たれている必要がある。本研究では、人工のモデル細胞膜を用い、有糸分裂にみられるタンパク質の高度な制御がなくともゲノムと同程度のサイズの物質の等分配が起こり得るという仮説の検証を行った。モデル細胞膜の分裂変形を誘起するために、浸透圧法とPEG修飾脂質の添加する方法の2種類を試した。その結果、後者で高効率の分裂様変形が観察されたので、この方法を採用した。24年度は、ゲノムのモデル物質として、直径が13マイクロメートルのポリスチレンビーズの分配を統計的に検証し、ビーズの大きさがリポソームの大きさに近づくと等分配確率が有意に上昇することを確認した。25年度は、実際の巨大DNAであるラムダファージDNAを用い、この仮説を検証した。ラムダファージDNAはその回転半径が約1マイクロメートルであるが、その分配確率は直径1マイクロメートルのポリスチレンビーズとほぼ同様の値を示し、モデル膜の大きさが内封物質の大きさに近いほど等分配となる確率が上昇することを示した。この成果により、細胞分裂時のゲノム分配制御機構がない非常に原始的な細胞においても、ゲノムの分子が大きい(すなわち細胞膜のサイズに近い)ことでゲノムの1分子性が担保され得ることが確認された。25年度が最終年度であるため、記入しない。真核細胞は、有糸分裂において高度な蛋白質の制御を駆使して娘細胞にゲノムを分配するが、原核細胞ではそのような機構がなくともゲノムが正しく分配される(Kleckner et al., PNAS, 2004)。細胞膜中に存在する巨大物質が細胞膜分裂に伴って均一に分配され、1個性を維持するメカニズムは蛋白質の働きにのみ帰せられるのだろうか。自己組織化の観点から、より基本的な物理的効果の寄与はあり得るのだろうか。我々は、細胞膜モデルである脂質二重膜小胞(リポソーム)を用い、その成長(融合による膜面積増加)や分裂が物理的過程によって連続的に起こり得ることを示した(Terasawa et al., PNAS, 2012)。本研究ではこれを発展させ、リポソームの融合や分裂によってその膜構造が大きく変化する際に、少数内封物質の離散性がどのように変化し得るのかを実験的に検証する。リポソーム膜と内封物質の相互作用がなければ、リポソーム内の物質封入や分配はランダムであり、封入物質数はポアソン分布に従うはずである。一方、これらの物質間で物理的・化学的な相互作用が存在すれば、封入数はポアソン分布からはずれ、1個の物質のみを含む確率が増加する条件があり得ると予想さる。内封物質の排除体積効果等の物理的要因が封入物質の1個性に寄与し得るとの仮説の下に、その条件を詳細に検証する。24年度は,概要に記載した計画に従い,ジャイアントリポソームが分裂する際に,内封したモデル物質が分配する様子を顕微鏡観察により検証した.モデル物質として,直径が13マイクロメートルのポリスチレンビーズを用いた.ジャイアントリポソームの分裂を駆動する力としては,リポソーム外部からの脂質分子を供給させた際に膜面積が増加し,かつ膜の曲率が増えて変形する,という現象を利用した.はじめに,直径数マイクロメートル数十マクロメートル程度のジャイアントリポソームにポリスチレンビーズが数個含むという状況設定のための条件検討,および顕微鏡下でリポソームの分裂変形が起こる条件検討を行い,実験条件を確立した.次に,リポソーム変形のタイムラプス観察および多数の分裂変形後のスナップショットからの画像解析を用いて,内封ビーズが分裂変形後の娘

ベシクルに分配される様子を統計的に調べた.結果を簡単に述べると,2個のビーズを含むベシクルが分裂変形を起こした際に,娘ベシクルとビーズの大きさの関係に依存して,内封ビーズが娘ベシクルに1:1に分配される確率が顕著に高まることを示した.これは,細胞の大きさと内封する物質の大きさに依存して,細胞分裂時にゲノム等の重要な巨大分子が均等に分配され得ることを示唆する.現在,ベシクルとビーズのサイズが分配確率に与える影響のモデルを考案し,実験結果との整合性を議論している段階である.24年度は,細胞のゲノムや細胞内小器官のモデルとして簡単で扱いやすいポリスチレンビーズを用い,実験計画時に予想した結果を得た.25年度は,より生物学的に重要な分子として,巨大DNA分子の分配を検証する.具体的には,分子量が3x10^7Da(およそ50 kbp)のλファージDNAを用い,これをSYBR Green IIで染色したものを用いた.現在,蛍光共焦点顕微鏡によるジャイアントベシクルとλファージDNAの同時観察を行っている.λファージDNAにおいてもポリスチレンビーズと同様の傾向がみられれば,有糸分裂等の駆動タンパク質の制御がなくとも,1細胞1遺伝子性が起こり得る証拠となり得る.蛍光染色したDNAが一分子レベルで観察可能であることはすでに確認しており,現在,統計解析に必要な多数の画像データを取得している最中である.また,モデル細胞膜分裂時の内封分子の分配がランダム過程(ポアソンプロセス)より外れる現象について,その現象を定量的に説明する物理モデルを提案し,実験結果との整合性を検証する.単純なポアソンプロセスでは分配される物質そのものが持つ体積を考慮していない(無限小とみなす)が,その体積を考慮した際の分配確率を求める.物質の体積のみを考慮したモデルでの見積もりが実験結果と一致しなければ,適宜モデルを修正し,実際に起こっている物理過程を議論する.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
GPSによる児童の身体活動に基づく地図認知支援システムの開発

本研究はGPS (Global Positioning System)を教育に利用する際の諸問題を明らかにし、それを解決する中で地図認知などの具体的な教育へのアプリケーションを可能にすることを目的とし、以下のような成果を得た。現在、GPSは軍事目的のため、精度に制限があり、最大で数百メートルの誤差がでるような仕様になっている。自動車などのナビゲーションの場合には、道路に引きつけるなどのアルゴリズムが開発され、この誤差が実用上問題ないようになっている。しかし、教育用に利用する場合は、細い路地裏や、公園など道がないところを低速で移動するという特殊条件になるため、道路に引きつけるアルゴリズムを用いるとかえって誤差が大きくなる可能性がある。度重なる歩行実験の末、歩行時の誤差が、衛星補足数の変化による瞬間的な飛びに大きく依存していることが明らかになった。そこで、移動速度から換算して衛星補足の誤差なのか移動なのかを判断し、誤差を自動的に補正するアルゴリズムを開発し、それを実験した。その結果、誤差は大きく減少し、教育目的に使用できるまでに減少した。GPSは軍事情報の流出を防ぐために、測定誤差が100mある。この誤差を数m単位に落とすためのリファレンス(相互参照)システムの開発を進めている。GPSとノートブックコンピュータの間のデータ通信ができるようになり、ノートブックコンピュータの上で試験的なナビゲーションシステムを開発している。並行して、PDAに関する情報を収集し、PDA上でのナビゲーションシステムの可能性について検討している。現時点でノートブックタイプのコンピュータとGPSを接続したプロトタイプを制作中である。また、ナビゲーション・身体性・地図認知などの文献に関するレビューも進めている。本年度は具体的なシステム作成と実験をおこなった。Sonyから発売された歩行用GPS(GPX-5)を3回にわたりテストし、その問題点を探った。同時に前年度開発したノートパソコンとGPSを連結した機械も持って行き、データを比較した。その結果、GPSの衛星を補足に問題があり、ある衛星を見失って次の衛星に乗り換える際に、最大50m程度のぶれが出てしまうことが判明した。この問題を避けるために、現在、不自然なぶれが起きたときに自動的に修正するプログラムを開発中である。また、試験と同時にプロトコルをとり、ナビゲーション中に発生する認知的課題についても研究を進めている。その結果、ナビゲ-タを見ることによって、地図の先読みができるため、実際の意志決定場面(交差点)に来たときに、次に行くべき方向がわかっているという現象が確認された。現在、システムの軽量化に向けて鋭意努力中であり、最終的に3形態のシステムで実験を行なう予定である。一つは、地図によるナビゲーションをせず、現在位置だけを知らせるタイプのポケットサイズシステムである。二つ目はノートパソコンを利用したナビゲーション付きシステムであり、このシステムには認知的な援助ができるような仕掛けをつくる。3つ目は、市販の歩行用GPSである。来年度は、認知心理学で行なわれている空間認知のレビューも含め、基礎的文献のレビューを進め、同時に開発したシステムにおける実験と分析を進めていきたいと考えている。このようなシステムが普及することにより、地図や空間の把握に大きな変化が起こるだろう。しかし、このシステムを教育利用するためには大きな問題がある。教育利用のほとんどが徒歩によって行われるが。徒歩では誤差が大きすぎて実用に耐えないのである。衛星の補足数にもよるが、最大数百メートル単位で誤差が生じる。自動車のナビゲーションシステムは、道路の情報に引きつける形で誤差を補正するようになっているので、実用上問題はなくなっているが、徒歩が中心の教育利用ではこのようなアルゴリズムは利用できない。そこで、本研究においては、徒歩においても誤差を補正できるようなアルゴリズムを開発することにした。実験を繰り返した結果、誤差が起こるもっとも大きな要因は補足する衛星が変わったときの「とび」であることが判明し、そのとびを補正するプログラムを開発した。その結果、徒歩で使用しても従来に比べて誤差が少なくなり、教育利用への道筋が開けたと考えている。今後は、この技術をもとに、地図認知の支援など具体的な教育利用のアプリケーションを開発していきたい。