hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
刺激単独呈示による学習の遅延効果と促進効果の統合的理解

その結果、学習の成立には液体の既知性が影響するという従来の研究結果からの示唆とは異なり、むしろ実験期間中に維持溶液として与えられる液体が条件刺激と異なる場合にのみ、文脈と嫌悪事象の連合が成立するための要件であることが示唆された。
新型Ｄ－π－Ａ蛍光性色素を用いたＴｙｐｅⅡ型色素増感太陽電池の開発

本研究では、広範囲の太陽光を利用することができる高効率な色素増感太陽電池(DSSC)の開発を目的として、TiO2電極のルイス酸サイトに配位結合の形成により吸着できるピリジル基を「電子求引性・注入性吸着基」として導入したピリジル系D-π-A色素や、ジフェニルアミノ基をドナー基、フルオレンあるいはカルバゾーをπ骨格、Cat基をTiO2電極への吸着基として導入したD-π-Cat色素を開発することに成功した。合成した色素を用いてDSSCを作製し、電子注入メカニズムと光電変換特性を解明することができた。本年度は、色素のHOMOからTiO2電極のCBへのダイレクトな電子注入(DTCT)が可能な色素増感太陽電池(DSSC)用新型色素として、カテコール(Cat)基を有するD-π-Cat蛍光性色素YM-1、YM-2およびYM-3を分子設計・合成した。これらの色素を用いたDSSCを作製し、光電変換特性の評価を行った。YM-1、YM-2およびYM-3を吸着させたTiO2薄膜の光吸収スペクトル測定を行った。THF溶液中で見られた分子内電荷移動(ICT)吸収帯に加えて、TiO2薄膜に吸着したYM-1、YM-2およびYM-3の光吸収スペクトルは、450-800 nmにDTCTに由来するブロードな吸収帯が新たに出現した。この結果から、D-π-Cat蛍光性色素は、色素のHOMOからTiO2電極のCBへのダイレクトな電子注入が可能であることがわかった。色素YM-1、YM-2およびYM-3を用いたDSSCを作製し、I-V測定およびIPCEスペクトル測定から光電変換特性の評価を行った。YM-1とYM-2を用いたDSSCのIPCEスペクトルは、TiO2薄膜に吸着したYM-1とYM-2の光吸収スペクトルと良い一致を示したことから、色素のHOMOからTiO2電極のCBへのダイレクトな電子注入により光電流が発生していることがわかった。一方、チオフェン環を導入したYM-3を用いたDSSCのIPCEスペクトルは、THF溶液中の光吸収スペクトルに似ていることから、色素のHOMOからLUMOを経由してTiO2電極のCBへの段階的な電子注入(ICT)により光電流が発生していることがわかった。本年度の研究成果から、D-π-Cat蛍光性色素のπ共役系の拡張は、色素のHOMOからTiO2電極のCBへのダイレクトな電子注入特性を減少させ、LUMOを経由したICTによる電子注入特性を増大させることがわかった。本年度は、色素から酸化チタン(TiO2)電極の伝導帯(CB)にダイレクトな電子注入が可能な「新型D-π-A蛍光性色素」として、ピリジル基を2つ有するD-π-A蛍光性色素YNI-1とYNI-2を分子設計・合成した。両色素を用いた色素増感太陽電池(DSSCs)を作製し、光電変換特性を評価した。TiO2に吸着したYNI-1とYNI-2の光吸収極大波長は、溶液中と比べて25nmほど長波長シフトした。色素の吸着状態を調べるために、TiO2上に吸着させた色素のFTIRスペクトル測定を行った。YNI-1は色素のピリジル基の窒素(N)とTiO2のブレンスレッド酸サイト(OH)間で水素結合を形成して吸着しているが、YNI-2は色素のピリジル基の窒素(N)とTiO2のルイス酸サイト(Ti)間で配位結合を形成して吸着していることがわかった。色素YNI-1とYNI-2を用いたDSSCsを作製し、電流-電圧測定およびIPCEスペクトル測定から光電変換特性の評価を行った。YNI-1と比べて、チオフェン環を導入したYNI-2の短絡光電流、開放光起電圧および光電変換効率は高い値を示した。さらに、YNI-2の最大IPCE値は、YNI-1よりも高い値を示した。すなわち、YNI-1の水素結合に比べて、YNI-2の配位結合は、色素からTiO2電極への電子注入効率を高める効果があることが明らかとなった。本年度の研究成果から、色素のピリジル基がTiO2のルイス酸サイトに配位結合を形成できる分子構造の構築が、高効率なピリジン系新型D-π-A光増感色素の分子設計において重要であることを提案した。本年度は、電子求引性・吸着基としてピラジン環およびトリアジン環を有するピラジン系色素OUK-1およびトリアジン系色素OUJ-1を分子設計・合成した。これらの色素を用いた色素増感太陽電池(DSSC)を作製し、光電変換特性の評価を行った。TiO

2薄膜上に吸着させた色素のFT-IRスペクトル測定から、OUK-1およびOUJ-1は、色素のピラジン環およびトリアジン環の窒素原子(N)とTiO2のブレンステッド酸サイト(Ti-OH)間で水素結合あるいはアジニウムイオン(OUK-1ではピラジニウムイオン、OUJ-1ではトリアジニウムイオン)を形成して吸着していることがわかった。一方で、電子求引性・吸着基としてピリジン環を有するピリジン系色素NI-6は、色素のピリジン環の窒素(N)とTiO2電極のルイス酸サイト(Tin+)間で配位結合(N-Tin+)を形成して吸着する。TiO2電極への色素吸着量を算出した結果、OUK-1とOUJ-1の色素吸着量は、NI-6の吸着量の半分程度であることがわかった。これらの色素を用いてDSSCを作製し、I-V測定とIPCE測定から光電変換特性の評価を行った。TiO2電極への色素吸着量が同程度の場合、ピラジン系色素OUK-1およびトリアジン系色素OUJ-1は、ピリジン系色素NI-6に匹敵する短絡光電流および光電変換効率を示すことが明らかとなった。本研究から、ピリジン-TiO2間の配位結合と同様に、色素がTiO2電極に水素結合やピラジニウムイオンを形成し吸着することでも効率良く色素からTiO2電極へ電子注入されることがわかった。化学本研究では、色素からTiO2電極の伝導帯(CB)にダイレクトな電子注入が可能な「新型D-π-A蛍光性色素」の分子設計指針を確立し、広範囲の太陽光を利用することができる高効率なTypeII型色素増感太陽電池(DSSC)の開発を目的としている。本目的を達成するために申請用で提案した色素は、ピリジン系色素、カテコール系色素、ボロン酸系色素の三つである。昨年度は、ピリジン系色素の開発を達成し、本年度は、カテコール系色素の開発に成功し、D-π-Cat蛍光性色素の分子設計指針を提案することができたので、本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。本研究では、色素からTiO2電極の伝導帯(CB)にダイレクトな電子注入が可能な「新型D-π-A蛍光性色素」の分子設計指針を確立し、広範囲の太陽光を利用することができる高効率なTypeII型色素増感太陽電池(DSSC)の開発を目的としている。本目的を達成するために申請用で提案した色素は、ピリジン系色素、カテコール色素、ボロン酸系色素の三つである。本年度は、その一つのピリジン系色素の分子設計指針を提案することができたので、本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。今後の研究の推進方策として、新型D-π-A蛍光性色素の分子設計・合成および色素増感太陽電池特性評価を行うのと同時に、インピーダンス測定、過渡吸収、過渡光起電圧測定を駆使してTypeII型DSSCの光電変換特性を深く追求したい。さらに、新型D-π-A蛍光性色素に適した酸化チタン電極を作成し、TypeII型DSSCの光電変換特性の改善を達成したい。今後は、ピリジン系色素、カテコール色素、ボロン酸系色素の合成および色素増感太陽電池特性評価に加えて、X線光電子分光分析(ESCA)、過渡吸収、過渡光起電圧測定を駆使してTypeII型の光特性の解明、さらに、これらの色素に適う酸化チタン電極の作製・改質を行い、高効率なTypeII型色素増感太陽電池(DSSC)の開発を目指す。次年度では、色素増感太陽電池(DSSC)用の「新型D-π-A蛍光性色素」として、カテコール色素の合成およびDSSC特性評価を行う。カテコール色素の合成における試薬や溶媒およびDSSC作製におけるTiO2電極や電解液などの消耗品費として700000円程度を計上している。また、簡易真空ポンプなどの設備費として200000円を計上している。研究成果発表旅費として100000円を計上している。
修飾DNAの機能化による分子デバイス

本研究では、種々の機能性クロモファを共有結合によって導入した修飾DNAを用いることによって、クロモファ独自の機能性を利用して修飾DNAに様々な機能性を賦与し、その機能を自由にコントロールすることによって、機能化修飾DNAの特に生体系での分子デバイスとしての可能性を明らかにすることを目指した。中でも、DNA分子ワイヤの構築の基礎となるDNA中のホール移動に関して、一つのDNA分子に一つの光機能性クロモファを配列を制御して修飾し、その光機能をDNA分子の塩基配列の影響をnmオーダーで明らかにし、さらに、一つのDNA分子に複数の機能性クロモファを配列を制御して修飾し、例えば光電子移動がどのように発現するのかをnmオーダーでかつns-ps時間分解法で解明した。ところで、機能性分子を分子集合によって正確に操作する技術はボトムアップ型のナノテクノロジーに必要不可欠であり、人為的な情報にしたがって分子から組み上げる方法の確立が必要である。DNAは、正確な分子集合を多種類の分子で実現する最も有力な分子であり、またDNAには化学修飾によってさまざまな機能性分子を導入できる利点がある。そこで、自己集合に基づき規則的でかつ剛直なDNA構造を構築するため、枝分かれ構造を持つDNAユニットを合成し、この架橋DNAを用いたDNAナノ構造の構築に成功した。「修飾DNAの機能化による分子デバイス」の実現のためには、今後さらに、一つのDNA分子に多数の機能性クロモファを修飾し、クロロフィルのような多機能性、複合機能性などの光機能を発現させること、修飾DNAの連結によって、さらに複合した機能を有する修飾DNA超分子を構築し、生体分子の機能を上回るほどの高機能性分子デバイスの可能性、修飾DNAを分子デバイスとして生体系で利用する方法、その機能の制御方法について明らかにすることが必要である。DNAは多数の核酸塩基のナノスケールの配列制御によって遺伝情報を司っていると言う意味で、DNAはナノサイズの情報デバイスである。ナノサイエンス、ナノテクノロジーとの関係からDNA分子デバイスの創製は、学問的のみならず社会的要請の強い研究課題となっている。本研究では、種々の光機能性クロモファを共有結合によって導入した修飾DNAを用いることによって、クロモファ独自の光機能性を利用して修飾DNAに様々な機能性を賦与し、その機能を自由にコントロールすることによって、光機能化修飾DNAの特に生体系での分子デバイスとしての可能性を明らかにすることを目的として研究を行った。本年度は特にDNAの分子ワイヤとしての可能性を検討するための基礎実験を行った。DNA分子ワイヤは、最近特にナノテクノロジーとの関連から幅広い関心を集めている。これまで、分光法などでホール移動過程を直接観測した例はなく、そのダイナミクスは解明されていない。その理由は主に、ホールの生成量が少ないこと、ホールがグアニン(G)に捕捉されて生成するGのラジカルカチオン(G.^+)の吸収係数が小さいこと、G.^+の位置が特定出来ないことのためであった。そこで我々は、ホールの生成量が十分高いパルスラジオリシス法を用い、ホールのプローブ分手としてGより毛Eoxが低く(1.40V)、かつ吸光係数が大きく特徴的な吸収を有するピレン(Py)を特定位置に結合させたPy修飾DNAを使用して、DNA中のホールの生成とDNA中を流れるホールの動的挙動を直接観測することに成功した。具体的には、種々合成したPy修飾DNAのパルスラジオリシスにより、今まで光電子移動系では観測できなかった、1マイクロ秒以降のホールの挙動に関してPy.^+の過渡吸収め時間変化から観測することに成功した。この結果はDNAワイヤの可能性検討する上で非常に重要な知見である。

本研究では、種々の光機能性クロモファを共有結合によって導入した修飾DNAを用いることによって、クロモファ独自の光機能性を利用して修飾DNAに様々な機能性を賦与し、その機能を自由にコントロールすることによって、光機能化修飾DNAの特に生体系での分子デバイスとしての可能性を明らかにすることを目的として研究を行った。すでに我々はパルスラジオリシス法を用い、ホールのプローブ分子としてピレン(Py)を特定位置に結合させたPy修飾DNAを使用して、DNA中のホールの生成とDNA中を流れるホールの動的挙動を直接観測することに成功した。今年度は、Py(Eox=1.40V vs NHE)をUridine(U)の2'位に導入したNH^2基を介して修飾し、Phenothiazine(Ptz)(Eox=0.76V vs NHE)をDNAの5'末端側に修飾したDNAのパルスラジオリシス法を用いた過渡吸収測定を行った。Py^<・+>からPtzへのホール移動速度は距離(Ptz-Py間のAT塩基対数)に依存し、速度定数は塩基対数が3のとき10^5s^<-1>以上、5のとき10^4s^<-1>と求められた。またPtz-Py間のホール移動速度のPtz-Py間の架橋塩基配列依存性について検討した結果、介在するGの存在によってホール移動速度は加速され、架橋塩基の配列に依存することが示された。この結果はDNAワイヤの可能性を検討する上で非常に重要な知見である。DNAは多数の核酸塩基のナノスケールの配列制御によって遺伝情報を司っていると言う意味で、DNAはナノサイズの情報デバイスである。ナノサイエンス、ナノテクノロジーとの関係からDNA分子デバイスの創製は、学問的のみならず社会的要請の強い研究課題となっている。本研究では、種々の光機能性クロモファを共有結合によって導入した修飾DNAを用いることによって、クロモファ独自の光機能性を利用して修飾DNAに様々な機能性を賦与し、その機能を自由にコントロールすることによって、光機能化修飾DNAの特に生体系での分子デバイスとしての可能性を明らかにすることを目的としている。本年度に得られた成果として、まず、DNA中のホール移動はG-hoppingに比較して、アデニン間の連続的なホッピング(A-hopping)が非常に速いことを(>10^9 s^<-1>)見出した。この高速A-hoppingによる電荷移動を利用することで、DNA上において高効率・長寿命電荷分離状態の生成が可能であると考えた。そこで、DNA内電荷分離状態生成のモデル系として、電子受容体naphthaldiimide(NDI)および電子供与体phenothiazine(PTZ)を修飾したDNAを合成し、その電荷分離・再結合過程を過渡吸収法により観測した。NDIの励起一重項状態は隣接する核酸塩基との間で電荷分離状態を形成し、その後、連続的なA-hoppingを経てPTZ部位へとホールが移動して、NDIとPTZとの間で電荷分離状態を生じた。
ブタ卵成熟過程におけるヒアルロン酸-CD44のCx43調節機構の解析

申請者によるこれまでの研究から,ブタ卵成熟過程において卵丘膨化時の分泌されるヒアルロン酸が卵成熟誘起に重要な役割を果たしていること,さらにその作用が卵丘細胞で発現するヒアルロン酸受容体(CD44)を介して機能していることを明らかにしている。本研究では,ブタ卵成熟誘起機構におけるヒアルロン酸-CD44作用について解析し,以下のような減数分裂再開における一連の作用機序を明らかにした。卵丘膨化に伴うヒアルロン酸-CD44作用が,卵丘細胞にLHレセプターを発現させる。(ヒアルロン酸-CD44作用がなければ,LHレセプターが発現しない)LHの作用によってコネキシン43のチロシンリン酸化が誘導され,卵丘細胞-卵子複合体におけるギャップ結合を閉鎖させる。卵丘細胞から卵子へのcAMP流入が阻害され,卵子内cAMP濃度低下に伴いMPFが活性化される。その結果,卵子の減数分裂が再開される。これらの研究成果は,より高品質なブタ成熟卵子を安定的に供給できる培養システムの開発に向け,重要な知見である。これまでに,ブタ卵成熟過程の卵丘膨化時におけるヒアルロン酸の作用が卵成熟誘起に重要な役割を果たしていることを明らかにした。さらに,ヒアルロン酸の受容体であるCD44は卵丘細胞では発現するが,卵子では発現しないことも明らかにしている。したがって,ヒアルロン酸による卵成熟誘起作用は卵丘細胞を介して機能していることが推察される。そこで,これらの研究成果を基に,ブタ卵成熟誘起機構におけるヒアルロン酸-CD44の作用機序について,特に,卵丘細胞-卵子複合体(COC)のギャップジャンクション機能に着目して解析を行った。解析の結果,ヒアルロン酸-CD44は,Cx43のチロシンリン酸化の誘導,卵成熟過程で観察される卵子内cAMP濃度の減少に関与していることが示された。また,これがきっかけとなり卵子内成熟促進因子(MPF)活性の上昇および減数分裂再開を引き起こすことを明らかにした。さらに,蛍光試薬によるトレース実験で調べた結果,ヒアルロン酸-CD44はCOCギャップジャンクションを閉鎖させていることが示された。以上の結果から,卵成熟過程におけるヒアルロン酸-CD44は,COCギャップジャンクションを閉鎖させることで卵成熟(減数分裂再開)を誘起することを明らかにした。今後,ヒアルロン酸-CD44によるギャップジャンクション閉鎖作用の詳細な作用機序を解析する予定である。
言語的マイノリティ高齢者のヘルスリテラシー向上のための地域支援プログラムの開発

日本語を母語としない高齢者のヘルスリテラシー(医療情報へのアクセス、理解、活用の能力)向上にむけた支援方法を検討することを目的に、コリアン、中国帰国者、ベトナム人の40人を対象に調査を行った。介護保険の制度が母国にない、社会支援不足が、地域ケア利用の困難さに関連を示した。ケアの情報提供と介護予防に関する個別指導ならびに健康教室を開催した結果、個別指導後は地域ケアの認知度と介護の理解が向上した。しかし集団介入の効果はなかった。異文化背景を持つ高齢者を地域ケアに包摂していくために、公的サービスの多言語情報提供、文化や言語が同じ人が集える居場所づくり、医療従事者の文化能力の向上が求められる。本研究は日本に定住する外国籍出身あるいはその子孫で、65歳以上高齢者のヘルスリテラシー向上にむけた地域支援プログラムを開発することを目的としている。平成27年度の研究目標は、言語的マイノリティ高齢者のヘルスリテラシーの特性を把握し、社会支援やソーシャルキャピタルの関連を、混合分析の手法を用いて明らかにすることである。定住外国人の高齢化率が16.5%の神戸市をフィールドとし、コリア1世、2世:15人、ベトナム:10人、中国、中国帰国者1世、2世:15人に対し、半構造化質問紙を用いた個人面接を行ない、データを収集した。定量データは記述統計ならびに単変量解析を用いて、ヘルスリテラシーの特性と関連要因を分析した。健康維持への自信、医療者とのコミュニケーション、健康情報の好みについては、自由回答を得てテキストデータをコード分類した。日本人のヘルスリテラシーの比較については、研究代表者が平成21、22年度に実施した調査結果(科研若手B)を用いた。分析の結果、中国高齢者にヘルスリテラシーが高い傾向がみられ、中でも批判的ヘルスリテラシーは、統計学的有意に高かった。中国高齢者は、健康情報の媒体ソースが多く、日本高齢者と類似した結果が出た。また医療者とのコミュニケーションは、漢字を筆記することで可能であることも、ヘルスリテラシーの高さに影響を及ぼすことが示唆された。コリア高齢者は在日期間が長く、日本語への会話には問題がないが、識字が低い、高齢であることを理由に健康維持への関心が低い傾向にあり、ヘルスリテラシーの低さに関連していた。ベトナム高齢者は、日本語の理解は乏しく、社会支援も少ない傾向にあった。また健康は個人の意欲だけでなく、宗教や社会地位(医師をトップにするヒエラルキー)によるものと考える傾向にあることが、ヘルスリテラシーに関連したと示唆された。当初の計画時における調査対象者は、在日コリアと在日ベトナム20名であった。しかしその後、在日コリアで韓国語を母語として生活する高齢者の多くは、90歳以上のため、コミュニケーションを図ることが難しく、対象者の選定が困難な状況となることが明らかとなった。そこで先行文献などの資料をもとに再検討した結果、中国語を母語として暮らす中国人、中国帰国者の医療アクセスについて、調査がほとんどされていなことが把握された。これらの状況をふまえ、調査対象者の一部変更が必要となったが、調査対象者のリクルートは、研究協力機関との連携が密に行なわれたこともあり、調査期間内にサンプルサイズに合った人数の個票データを得ることができた。データ収集後の分析に関しても、計画時のスケジュールに併せて実施できていることから、順調に進展している。対象フィールドは、定住外国人の高齢化率が16.5%の神戸市とし、27年度は出身国別割合の高い、コリアン、中国、ベトナム出身の40人にベースライン調査を行った。28年度の研究目標は、前年度に研究協力が得られた40人を対象に、個別にヘルスプロモーションに関する健康相談、保健指導を行ない、その結果ヘルスリテラシーにどのような変化があるかを検証することである。研究協力者40人のうち、1人が調査の途中拒否したため39人に対し、健康測定・健康相談ならびに保健指導の介入を行った。保健指導においては、介護予防の情報媒体をそれぞれの言語に翻訳したものを用いた。介入後対象者のうち1人が入院のため介入後調査の棄権を申し出たため、38人を対象に介入3ヵ月後の健康状態、健康行動、健康維持の自信についてインタビューを行なった。保健指導では、対象者全員が自己の健康状態に関心を持っており、介護予防に対する意欲を示したが、3ヵ月後の調査では「現在の健康に自信がある」と回答した割合は、対象者の半数であり、中国出身者にその割合が高かった。健康維持に自信がない理由としては、コリアンは「年齢のため」、ベトナム人は「神様に頼るしかない」という発言が多くあり、文化・社会背景の違いによる健康維持への認識の違いがみられた。また高齢者ケアの社会資源・制度については、コリアン、中国人は理解をしていたが、ベトナム人においては理解が低い傾向があった。追跡調査時に、2人が入院をしたため追跡調査の日程が当初のスケジュールから1ヶ月遅れたため、進捗としては少し遅れていると判断した。また対象者のうち2人が調査途中棄権となった。当初の計画においては途中脱落者を推測してサンプルサイズを計算していたことから、現時点では分析を行ううえで問題はないと判断できるが、対象者の中には8090歳代の方も含まれているため入院等における脱落、調査スケジュールの再調整などが今後も起こりうるための対応が必要である。

本研究は日本に定住する外国をルーツに持つ人または日本語を日常言語としない65歳以上高齢者のヘルスリテラシーを向上するための地域支援プログラムを開発することを目的とした。対象フィールドは、定住外国人の高齢化率が全国で3番目に高い神戸市とし、市内定住外国人割合の上位であるコリアン、ベトナムおよび中国話者40人を調査対象者とした。平成28年度に対象者の1人の協力拒否があり、平成29年度は39名を対象に調査を行った。平成28年度に調査対象者全員に健康相談および個別保健指導、健康測定を行いヘルスリテラシーの変化ならびに、ヘルスリテラシーと健康状態・日常生活自立度との関連を分析した。平成29年度では調査対象者39人のうち25人に対し、地域ケアに関する集団教育ならびに健康測定を行い、集団教育の受講の有無別におけるヘルスリテラシーならびに健康状態の比較を行った。結果、中国帰国者は集団教育を行った群に地域ケアに関する知識・理解が高くなっていた。また1年目ベースライン時(27年度)に比べ、総体的に要介護度が上がっており、握力低下などフレイル、抑うつ症状のリスクが高くなっていた。一方でこれら健康状態の変化は、集団保健指導の受講有無の群による違いはみられなかった。またヘルスリテラシーについては、介護福祉に精通した通訳の存在が不可欠であるという高齢者が6割おり、地域ケアにおいて高齢者ケアを担う通訳育成および配置の重要性が示唆された。これらの結果を踏まえ、最終年度では市民の多文化共生の理解を得るために、言語的マイノリティ高齢者を包摂した地域ケアに関するシンポジウムを開催した。日本語を母語としない高齢者のヘルスリテラシー(医療情報へのアクセス、理解、活用の能力)向上にむけた支援方法を検討することを目的に、コリアン、中国帰国者、ベトナム人の40人を対象に調査を行った。介護保険の制度が母国にない、社会支援不足が、地域ケア利用の困難さに関連を示した。ケアの情報提供と介護予防に関する個別指導ならびに健康教室を開催した結果、個別指導後は地域ケアの認知度と介護の理解が向上した。しかし集団介入の効果はなかった。異文化背景を持つ高齢者を地域ケアに包摂していくために、公的サービスの多言語情報提供、文化や言語が同じ人が集える居場所づくり、医療従事者の文化能力の向上が求められる。平成28年度の目標は、個別アプローチによるヘルスリテラシー向上の効果を明らかにすることである。当初の計画では、日本語の介護予防に関する既存の媒体を翻訳し、個人で学習することによる効果を検証する予定であった。しかし27年度の結果より、在日高齢者の多くは識字が低く、また研究参加者の文化背景が3国で、対象集団の異種性(ヘテロジェニティ)が高く、単一の介入プログラムを提供するだけではヘルスリテラシー向上効果の測定が困難であることが予測された。文献資料を収集した結果、多文化における健康教育プログラムとして、コンプレックス介入の手法を用いることが提唱されていることが把握された。そこで、本研究においても理論(変化のステージモデル)を用いて、段階別にヘルスリテラシーの変化を検証していく予定である。
ヒト膀胱平滑筋弛緩メカニズムの解明と蓄尿障害に対する新規治療法への応用

過活動膀胱は尿意切迫感を主症状とする症状症候群で、切迫性尿失禁、頻尿などの症状を高頻度に合併する。これらの症状は、患者の生活の質を著しく低下させるため、病態生理の解明とそれに基づく治療法の確立は臨床泌尿器科医にとって急務である。本研究ではヒト膀胱標本を用い、過活動膀胱などの蓄尿障害に対する新規治療法開発の可能性も検討することとした。、本研究から、β受容体を介するヒト膀胱平滑筋弛緩には、cAMP依存性経路、非依存性経路とも存在するが、ラット膀胱とは異なり、後者においてはKチャネルは関与していない可能性がある。ヒト膀胱組織を用いてのさらに詳細な解析が必要であると考えている。過活動膀胱は尿意切迫感を主症状とし、患者の生活の質を著しく低下させる。したがって、その病態生理の解明とそれに基づく治療法の確立は臨床泌尿器科医にとって急務である。しかし実際には、過活動膀胱の病態は完全に明らかにされているとは言い難く、従来の治療法では効果の得られない難治性の過活動膀胱患者が多数存在する。過活動膀胱などの蓄尿障害の研究において、私たちはラット膀胱平滑筋の弛緩反応における、cyclic AMP非依存性経路の存在を世界で初めて報告した。そこで本研究では、ヒト膀胱を用いて膀胱平滑筋弛緩のメカニズムの詳細を明らかにし、過活動膀胱に対する新規治療薬の開発の可能性を探る。本研究では、ヒト膀胱における新しい平滑筋弛緩のメカニズムの解明を目指している。私たちはこれまでに、1ヒト膀胱組織を用いて、平滑筋弛緩に関与する受容体サブタイプを明らかにした。さらに、2ラット膀胱が完全に収縮した状態では、β受容体刺激によってcAMPに依存しない弛緩機構が働き、膀胱が弛緩すること、そしてこの経路にはKチャネルが関与することを証明した。これらの実験手法および成果をもとにして、ヒト膀胱におけるcAMP非依存性経路の存在と、Kチャネルの関与を評価する。具体的には、手術で摘出されたヒト膀胱組織の正常部分を用い、まずヒト膀胱の平滑筋弛緩を担うβ受容体サブタイプを、収縮の有無で分けて検討する。我々の検討では、ヒト膀胱の弛緩を司るのはβ3受容体刺激であることを確認できた。しかし、ラットの膀胱とは異なり、この弛緩刺激は各種のKチャネル阻害剤では阻害されない傾向であった。しかし実際には過活動膀胱の病態は完全に明らかにされているとは言い難く、従来の治療法では効果の得られない難治性の過活動膀胱患者が多数存在する。本研究では、ヒト膀胱における新しい平滑筋弛緩メカニズムの解明を目指している。これらの実験手法および成果をもとにして、ヒト膀胱におけるcAMP非依存性弛緩経路の存在と、Kチャネルの関与を評価し、創薬の可能性を追求することとした。これまでの検討から、ラットとは異なりヒト膀胱平滑筋弛緩には、Kチャネルは関与していない可能性が出てきたが、各種条件を変えながらの検討が必要である。しかし、残念ながら現時点では未だ過活動膀胱の病態生理は完全に明らかにされているとはいい難い。これまでの動物実験から、蓄尿期における膀胱平滑筋の弛緩は専ら交感神経β受容体刺激により調節されていること、また、蓄尿期における膀胱の緊張維持にはRho-kinaseという酵素が関与していることも報告されている。本研究ではヒト膀胱標本を用い、ヒト膀胱平滑筋弛緩に対するβ受容体およびRho-kinaseの関与と機能的役割を詳細に検討するとともに、過活動膀胱などの蓄尿障害に対する新規治療法開発の可能性も検討することとした。私たちの研究室ではこれまでに、ヒト膀胱組織を用いて平滑筋弛緩に関与する受容体サブタイプを明らかにした。さらに、ラット膀胱が完全に収縮した状態では、β受容体刺激によってcAMPに依存しない弛緩経路が働き膀胱が弛緩すること、そしてこの経路にはKチャネルが関与することも証明した。これらの実験手法をもとにして、ヒト膀胱におけるcAMP非依存性経路の存在とKチャネルの関与を評価し、創薬の可能性を追求することとした。

その結果、本研究から、β受容体を介するヒト膀胱平滑筋弛緩には、cAMP依存性経路、非依存性経路とも存在するが、ラット膀胱とは異なり、後者においてはKチャネルは関与していない可能性がある。ヒト膀胱組織を用いてのさらに詳細な解析が必要であると考えている。過活動膀胱は尿意切迫感を主症状とする症状症候群で、切迫性尿失禁、頻尿などの症状を高頻度に合併する。これらの症状は、患者の生活の質を著しく低下させるため、病態生理の解明とそれに基づく治療法の確立は臨床泌尿器科医にとって急務である。本研究ではヒト膀胱標本を用い、過活動膀胱などの蓄尿障害に対する新規治療法開発の可能性も検討することとした。、本研究から、β受容体を介するヒト膀胱平滑筋弛緩には、cAMP依存性経路、非依存性経路とも存在するが、ラット膀胱とは異なり、後者においてはKチャネルは関与していない可能性がある。ヒト膀胱平滑筋弛緩メカニズムもラットと同様であるという仮説の下に計画を立てたが、仮説と異なる結果が出ている。条件を変えて実験を行う必要がある。また、組織提供が予想よりはるかに少なく、遅れている。下部尿路機能実験条件の見直しが必要であると考えているが、場合によっては実験手法自体を変更しなければならない。ラットと同じメカニズムでヒトの膀胱も弛緩すると仮説をたてていたが、仮説と異なる結果になりそうであるため、実験手法の見直しも検討している。仮説と異なる実験結果が出たため、実験条件や実験手法の見直しを検討した。仮説と異なる結果となってきているため、実験手法の見直しを検討している。新たな試薬、その他の消耗品を中心に購入予定である。新しい知見を得るために学会参加も予定している。仮説とは異なる実験結果が得られたため、実験手法について見直しを行っている。そのため、試薬や消耗品の購入を行わなかったために次年度使用額が生じた。各種の試薬やマイクロダイアリシス用チューブ、記録紙、酸素、cyclic AMP測定キットなどの消耗品を購入予定である。
ポルフィリン‐π接合金属ナノ粒子の光機能性の調査

金属ナノ粒子に対してπ共役分子が"面"で配位したπ接合金属ナノ粒子は様々な用途において有望な材料であると考えられるが、その光機能性の調査は行われていなかった。本研究においては、一連のπ接合金ナノ粒子を合成し、その光学特性の調査行った結果、光化学的性質が、分子配向に左右されることを発見した。研究成果は、太陽電池などの材料を設計する上で重要な指針となる。成果は複数の国際、国内学会で発表を行い、論文の投稿を準備中である。平成24度は、研究計画で提案した三種類のポルフィリン誘導体に保護されたπ接合金ナノ粒子の合成を完了し、その光学特性の調査を行った。紫外-可視吸収スペクトル測定の結果、金クラスターに平面的に配位することによりポルフィリン誘導体の性質が劇的に変化することが明らかになった。また、フェムト秒レーザーを用いた過渡吸収測定により、ポルフィリンが金クラスターに対して垂直に配位した場合、長寿命の電荷分離状態が観察されたが、平面的に配位した場合は、ポルフィリンと金クラスター間でのエキシプレックスの形成が観察された。この事実からポルフィリン誘導体に保護された金クラスターの光化学的性質が、金クラスターに対するポルフィリンの分子配向に大きく影響されることが判明した。これら一連の研究成果は、太陽電池や単電子トランジスタなどの有機分子-無機ナノ粒子界面を有する材料を設計する上で重要な指針となる。本研究成果に関しては複数の国際、国内学会で発表を行い、論文は国際誌に投稿を予定中である。新しいπ接合金ナノ粒子合成の試みとして、オリゴフェニレンエチニレン骨格を有する剛直な二座配意子を合成し、それらを保護配位子としてナノ粒子の合成を行った。この結果、ナノ粒子のサイズが二座配位子の配位部位間の距離により非常に精密に制御できることを発見した。また、ポルフィリンと同様に平面的に配位したオリゴフェニレンエチニレンと金ナノ粒子の間で強い電子的相互作用が働くことが明らかになった。この結果は、ナノ粒子のサイズが配位子の構造によりコントロールできることを示しており、ナノ粒子の合成戦略において有益な情報になると考えられる。本研究成果に関しては複数の国際、国内学会で発表を行い、論文は国際的な科学雑誌であるapplied physics letters誌,およびchemical science誌に掲載された。金属ナノ粒子に対して平面分子が"面"で配位したπ接合金属ナノ粒子は、光を用いた還元触媒反応や光電変換といった様々な用途において有望な材料である。本申請研究においては、様々なサイズの金属ナノ粒子に対してポルフィリン誘導体を平面的に配位させたポルフィリンπ接合金属ナノ粒子を合成し、その光機能及び機能発現の支配要素の調査を行うことを目標とする。最終的には、光触媒や光電変換といった機能を有するπ接合金属ナノ粒子の創製を目指す。本年度の研究においては、金属ナノ粒子に平面的に配位する特殊なポルフィリン誘導体であるSC0P, SC1P, SC2P(tetrakis-5α,10α,15α,20α-(2-acetylthiophenyl)porphyrin (SC0P), tetrakis-5α,10α,15α,20α-(2-acetylthiomethylphenyl)porphyrin (SC1P), tetrakis-5α,10α,15α,20α-(2-acetylthioethylphenyl)porphyrin (SC2P))を合成し、これらを保護配位子としてπ接合金ナノ粒子の合成をおこなった。合成されたπ接合金ナノ粒子のうち、SC1PおよびSC2Pに保護されたπ接合金ナノ粒子の構造決定は終了しており、金ナノ粒子を内接球、ポルフィリンを面とする立方体状の構造をとることが、透過型電子顕微鏡観察、質量分析および走査型トンネル顕微鏡観察の結果から明らかになった。また、π接合金ナノ粒子の吸収スペクトル測定から、ポルフィリンと金ナノ粒子間に強い電子的な相互作用が働いていることが示唆された。これら一連の研究結果は論文としてまとめられ、国際的な学術誌であるJournal of American Chemical Societyに掲載された。当初の計画においては、研究を(i)ポルフィリンπ接合金ナノ粒子の合成と構造解析、(ii)ポルフィリンπ接合金ナノ粒子の光学特性および光反応性の調査の二つのテーマに分けた上で前者を平成23年度に後者を平成24年度に完了させる予定であった。しかしながら、本年度は東日本大震災により所属機関が大きな被害をこうむってしまい、実験の再開までに数カ月の時間を要したため、研究の進行に遅れが生じてしまった。そのため、当初の予定であるポルフィリンπ接合金ナノ粒子の合成と構造解析のうち、SC0P保護π接合金ナノ粒子の合成と構造解析を行うことができなかった。しかしながら、現在、SC0P保護π接合金ナノ粒子の合成と構造解析を急いで進めており、本年度に生じた遅れは十分に取り戻せる範囲内であると考えている。

総合すると東日本大震災により研究の大幅な遅れが危惧されたが、迅速な復旧活動と精力的な研究の結果、おおむね予定通りの研究成果を上げることができたといえる。今後の研究の推進方策としては、平成23年度に予定通り進まなかったポルフィリンπ接合金ナノ粒子の合成と構造解析を完了させた上で、当初の研究計画に沿ってπ接合金ナノ粒子の光学特性および光反応性の調査を行う予定である。平成23年度に合成した三種類のポルフィリン誘導体に保護されたπ接合金ナノ粒子のうち、SC0P保護π接合金ナノ粒子は現時点で合成できておらず、構造が明らかになっていないため、まずはSC0P保護π接合金ナノ粒子の合成と構造解析を進める。その後一連のポルフィリン誘導体保護π接合金ナノ粒子の光学特性および光反応性の調査を行う。ポルフィリンと金ナノ粒子との相互作用の調査は、吸収スペクトル測定や蛍光測定、X線光電子分光(XPS),光電流測定などの電気化学測定を用いて行う予定である。三種類のポルフィリン誘導体保護π接合金ナノ粒子は、それぞれポルフィリンと金ナノ粒子間の距離が異なるため、相互作用の距離依存性を調査することができる。光反応性の調査に関しては、フェムト秒レーザーを用いたレーザーフラッシュフォトリシスによる時間分解過渡吸収測定を行う必要があるが、この測定は産業技術総合研究所の古部昭広主任研究員との共同研究により行う予定である。さらには、一連の研究によって得られた結果を電子移動理論をもとに解析し、ポルフィリン-金ナノ粒子間の距離や、クラスターのサイズが電荷分離状態に及ぼす影響に関して検討を行い、より効率的な電荷分離の起こるπ接合金ナノ粒子や高い触媒活性を持つπ接合金ナノ粒子の設計を行う。平成24年度は、π接合金ナノ粒子の光学特性および光反応性を明らかにすることを目標に研究を進める予定である。光学特性および光反応性の調査に関しては大学の共通機器の利用や共同研究により推進するため、装置購入に関する費用はかからない。このため、平成24年度の予算は光学特性を調査するためのサンプルとしてSC0P、SC1P、SC2P保護金クラスターを追加合成するための試薬購入費、測定に必要な消耗品の購入費および研究で得られた成果を発表するための学会参加費として使用する予定である。
メタンとエタンの活性化と含酸素有機化合物への転化反応

先に我々は、数多くの複合金属酸化物を用いて、プロパンの部分酸化反応を調ベ、ホウ素とリンの複合酸化物が、プロピオンアルデヒド、プロピオン酸、アセトンを収率良く生成する優れた触媒である事を見いだしている。本年度は、このホウ素リン複合酸化物をエタンの部分酸化によるアセトアルデヒドの合成およびメタンからホルムアルデヒドへの合成反応に適用を試みた。ホウ素リン複合酸化物は酸化ホウ素と無水リン酸をホウ素とリンの原子比が1対1になるように混合して、600度で2時間焼成することにより調製した。この触媒はエタンの部分酸化反応に有効な触媒であったが主生成物はエチレンであった。この触媒を用いて高濃度のエタンと酸素を用いて反応を実施したところ、反応時間の経過と共にアセトアルデヒドを選択的に生成する触媒へと改質されることを見いだした。この改良ホウ素リン複合酸化物触媒とホウ素リン複合酸化物触媒の活性成分および構造の差について、XRDおよびICP発光法等により検討を行った。その結果、本触媒系のモデルはホウ素リン四酸化物の結晶上に酸化ホウ素が担持されている構造であると推論した。前述した、アセトアルデヒドを選択的に生成する触媒とエチレンを選択的に生成する触媒の差は、担持されている酸化ホウ素の状態が異なることが原因であると考えた。つまり、前者は酸化ホウ素とホウ素リン四酸化物が強く相互作用しており、後者は酸化ホウ素が緩やかに担持されている触媒であると推論した。この触媒モデルの妥当性を検証するために、純粋なホウ素リン四酸化物を合成し、これを担体として酸化ホウ素を担持した触番を種々調製して反応を実施した。その結果、酸化ホウ素を2%担持した時にはアセトアルデヒドを高選択的に生成し、10%の時にはエチレンを高選択的に生成することを見いだした。この結果は、前述の触媒モデルの妥当性を示すものである。
野外測定・シミュレーションによる樹体の3次元構造の発達過程の解析

1.森林内の樹木群の幹・枝の三次元構造を非破壊的に測定する方法を開発し、広葉樹林においてその構造を測定した。これを基に、個体の樹冠構造が隣接個体の存在や地形の影響をうけながら発達することを、個体の樹冠レベル・個々の一次枝レベルの両方で明らかにした。この結果は、樹冠の発達をシミュレートする2次元空間モデルで予測された結果を支持した。さらに、樹冠部の枝の分枝構造解析から、当年生枝数や葉量が維持されるメカニズムの一部を明らにした。(以上隅田)2.樹冠形成プロセスのシミュレーションモデルの拡張を行い、個々の枝の物質収支や肥大成長を取り扱えるようにした。一方、樹冠を構成する個々の枝の光環境依存性について調査を行った結果、必ずしも個々の枝がその光環境に応じて独立に発達するわけではなく、個体全体として樹冠の発達を制御するメカニズムもあるらしいことが明らかになった。この研究成果をもとに、個々のシュートが、置かれた微環境だけでなく同一個体内の他のシュートとの生理的相互作用にも依存した成長パターンを再現し得るよう樹冠形成プロセスのシミュレーションモデルを再構築した。(以上竹中)3.単純同齢林における個体の葉群の3次元分布を詳細に把握する方法を開発し、樹冠のフラクタル次元の直接測定を可能にした。これを利用してバンクスマツ林とポプラ林において樹冠フラクタル次元と自己間引きの法則との関連を探った。その結果、Osawa(1995)が予測した樹冠フラクタル次元と自己間引き線の傾きとの間の定量的な関係が確認された。(以上大沢)4.従来のレーザ面測距法をさらに発展させ、レーザ光切断法による林冠構造測定システムを再構成し完成させた。また、マルコフ過程に基づいて林冠構造を生成させるシミュレーションにより林冠構成要素の数とその空間分布との関連について解析し、要素数が少ないときには一様分布のほうが、要素数が多いときには集中分布のほうが、要素間間隙の連結性が高い傾向があることが明らかになった。この結果をレーザ光切断法による林冠構造の解析に応用することにより、林冠構造をより詳細に把握することが可能となった。(以上田中)1.森林内の樹木群の幹・枝の三次元構造を非破壊的に測定する方法を開発し、広葉樹林においてその構造を測定した。(以上田中)1.レーザー測距計付セオドライトを用いて広葉樹の大枝の3次元構造の予備的調査を行い、測定方法をほぼ確立した。条件がよければ葉の3次元的な位置や幹・枝の直径を実用的なレベルで測定することも可能であることがわかったが、今後方法をより吟味する必要がある。3.これまでに開発された森林の葉群三次元分布の推定法(サイノメ刈り法、PCM法、CCDカメラ法、全天写真法、レーザー測距計トモグラフィー、レーザー面測距法)の吟味を行なった。CCDカメラを組み合わせたレーザー面測距法が、測定精度・所用時間等、多くの点で優れていることが明らかになってきた。今後この方法を用い、単純同齢林の葉群三次元分布を詳細に測定し、葉群分布様式の林分発達にともなう変化の様子を推定する。さらに、その様式と自然間引き関係のバラメターとの間にOsawa(1995:Can.J.For.Res.)の唱える関係が成立するかどうか吟味する予定である。

(以上大沢)4.開発済みの樹冠形成プロセスのシミュレーションモデルの拡張を行い、個々の枝の物質収支や肥大成長も取り扱えるようにした。また、肥大成長を決める要因として、葉面積と樹幹断面積の比例関係、および力学的な安定性の保持の両者を取り込めるようにした。5.樹冠形成プロセスのシミュレーションモデルを構築する上で、個々の枝の挙動の環境依存性を把握することが重要であることが判明した。そこで、樹冠内の枝ごとの光微環境の測定と、その枝の死亡、伸長、分枝などの挙動との関係を調べた。(以上竹中)1.1999年にレーザー測距器付セオドライトを用いた広葉樹林3次元構造の本調査を行った。その構造解析の結果、コナラの樹冠が、地形および隣接する個体の影響をうけて可塑的に発達していくことが判明した。この結果はまた、樹木の空間的な競争過程をシミュレートするモデル(前年度国際学会で口頭発表済み)で予測された結果を支持するものであった。また、コナラ樹冠部の枝の分岐構造等を調査した。その結果、林冠部において、当年生枝数や葉量が維持されるメカニズムの一部が明らかとなった。方法論をまとめた論文が学会誌に受理されたほか、現在これらの結果をまとめた論文2編を作成中である。(以上隅田)2.田中が開発したレーザー面測距法により、コナラ林における葉群の空間構造の調査を1999年9月に行った。この結果は現在解析中である。(以上田中)3.樹冠ギャップの存在を無視すると、平均値レベルでの樹冠体積と個体葉量とのアロメトリーの冪係数が自然間引き線の傾きの絶対値に等しくなる(Osawa 1995)。樹冠ギャップの存在を仮定した場合の自然間引きの法則と葉の空間分布の関係を探るため、いくつかのバンクスマツ同齢林を測定し、解析した。隣接木との樹冠の重なりや、風による幹のゆれを考慮しなければ自然間引きパターンが説明できないことが分かった。これらの結果については、現在解析中である。(以上大沢)1.森林内の樹木群の幹・枝の三次元構造の測定データを基に、個々の枝の構造パターンについて解析した,その結果、隣接する個体や地形の影響をうけて発達する樹冠の構造を、個々の枝が枝相互間の位置関係や斜面の影響を強く受けながら発達する結果成立する現象として捉えることができた。このことは、個々の枝構造の発達をシミュレートすることが森林スケールの樹冠形成過程を再現できることの実証となることを示唆している。これらの研究成果の一部を国際学会において発表した。(以上隅田)2.樹冠内の光微環境とシュートの伸長成長との関係についてのこれまでの研究成果を踏まえて、樹冠形成プロセスを再現するシミュレーションプログラムの開発を行った。個々のシュートが置かれた微環境だけでなく、同一個体内の他のシュートとの相互作用にも依存した成長パターンを再現し得る点が、本モデルの特徴である。(以上竹中)3.樹冠フラクタル次元と自己間引きの法則との関連を探るため、樹冠のBoxdimensionを林冠内で直接測定する方法を考案し、バンクスマツ林とポプラ林においてテストした。Osawa(1995)が予測した樹冠フラクタル次元と自己間引き線の傾きとの間の定量的な関係が確認された。この結果をまとめた論文を投稿準備中である(Osawa,A.and N.Kurachi(to be submitted to Ecology))(以上大沢)
オントロジーに基づく訓練システムのための知的オーサリングツールの試作

オントロジーアウェアオーサリングツールの開発:配電用変電所における構内事故対応業務訓練システムを構築した経験を元に,企業側の教材構築者の意見等を考慮したうえで,オーサリングツールを開発し,試験運用を通じて問題点の改善を行った.キーとなるアイデアは本申請者が長年研究してきたOperationalな「タスクオントロジー」である.「訓練」を一つの問題解決行為と見なして,その概念構造をオントロジーとして明示化してツールに埋め込むことによってオーサリングツールを知的にすることができる.前年度までに,オーサリングツールの基本的な機能の実現を終えていたので,今年度はツールの完成度を高めるとともに,企業の協力のもとで実際的な教材を作成して有用性について検討した.本年度の研究成果により,実用に耐えるオーサリングツールの開発が完了した.なお,この成果は情報処理学会の論文誌に報告している.主要な研究項目は以下のとおりである.1.タスクオントロジーの評価・洗練を行った.2.学習者モデル(学習者の理解状態を表現する枠組み)を実装した.3.教材による学習の進行プロセスを学習者モデルに基づいてシミュレーションする機能を実現した.4.GUIインタフェースの設計・開発を行った.5.現場で利用する規模の学習コンテンツを作成し,動作確認および有用性の確認を行った.オントロジーアウェアオーサリングツールの開発:配電用変電所における構内事故対応業務訓練システムを構築した経験を元に,企業側の教材構築者の意見等を考慮したうえで,オーサリングツールを開発し,試験運用を通じて問題点の改善を行った.キーとなるアイデアは本申請者が長年研究してきたOperationalな「タスクオントロジー」である.「訓練」を一つの問題解決行為と見なして,その概念構造をオントロジーとして明示化してツールに埋め込むことによってオーサリングツールを知的にすることができる.前年度までに,オーサリングツールの基本的な機能の実現を終えていたので,今年度はツールの完成度を高めるとともに,企業の協力のもとで実際的な教材を作成して有用性について検討した.本年度の研究成果により,実用に耐えるオーサリングツールの開発が完了した.なお,この成果は情報処理学会の論文誌に報告している.主要な研究項目は以下のとおりである.1.タスクオントロジーの評価・洗練を行った.2.学習者モデル(学習者の理解状態を表現する枠組み)を実装した.3.教材による学習の進行プロセスを学習者モデルに基づいてシミュレーションする機能を実現した.4.GUIインタフェースの設計・開発を行った.5.現場で利用する規模の学習コンテンツを作成し,動作確認および有用性の確認を行った.電力系統ネットワーク上の配電用変電所における構内垂故対応業務を対象とした複雑かつ高度な運転操作の訓練システムの開発経験に基づいて,企業側との連携を密にとり,実用ツールの開発を視野にいれた実証レベルの知的訓練教材開発支壊ツールの開発を行った.キーとなるアイデアは本申請者が長年研究してきたOperationalな「タスクオントロジ」」であり,「訓練」を一つの問題解決行為と見なして,その概念構造をオントロジ}として明示化してツールに埋め込むことによってオーサリングツールを「知的」にする事ができる.そこで,訓練タスクと教材構造というジェネリツクな概念のオントロジ}に対象固有のオントロジーをパインドする機構を開発し,ツールに埋め込む.この機能によって高度なツールのが実現が可能となる.このような高度な機能の実現を目標とするが,学問的な新しさだけを追及するのではなく,企業側からの要求仕様に忠実に,かつ実用システムに組み込むことが可能な先端技術を選定して採用することによって実際に使われる魅力あるツールの開発を目指す配電用変電所における構内事故対応業務訓練システムの構築した経験を元に,企業の教材構築者の意見等を考慮し,以下のオーサリングツールに関する要求仕様を得た.(1)教材が章,節単位でできる限り再利用できること.(2)プラントの発展的な変化に容易に追従できるように機能拡張が容易であること.(3)インタフェースが優れているこかけと.単なる操作性だけではなく,訓練タスクに関する利用者の概念レベルでの理解とツールが行う理解とが一致していること.これらの仕様を満たす,システムの設計を行いプロトタイプシステムを作成した.電力系統ネットワーク上の配電用変電所における構内事故対応業務をを対象とした複雑かつ高度な運転操作の訓練支援システムの知的訓練支援ツールの開発を行った。キーとなるアイデアはオペレーショナルな「タスクオントロジー」である。「訓練」を一つの問題解決行為とみなして、その概念構造をオントロジーとして明示化してツールに埋め込むことによって、オーサリングツールを「知的」にすることができる。もちろん、訓練タスクだけの理解では不十分で、「訓練教材」そのものの本質的構造をオントロジーかすることは言うまでもない。さらに、訓練対象(例えば変電所)をモデル化するためのオントロジーも必要となる。そこで、訓練タスクと教材構造というジェネリックな概念のオントロジーに対象固有のオントロジーをバインドする機構を開発し、ツールに埋め込んだ。この機能によって、高度なツールの実現が可能になった。本研究では、このような高度な機能の実現を目標とするが、学問的な新しさを追及するのではなく、企業側からの要求仕様に忠実かつ実用システムに組むこむことが可能な先端技術を選定して採用することによって実際に使われる魅力あるツールの開発を目指した。この観点でのツールの特長は次の2点にまとめられる。(1)教材が章・節単位で再利用できる。(2)プラントの発展的な変化に容易に追従できるように機能拡張が容易である。

オントロジーアウェアオーサリングツールの開発:配電用変電所における構内事故対応業務訓練システムを構築した経験を元に,企業側の教材構築者の意見等を考慮したうえで,オーサリングツールを開発し,試験運用を通じて問題点の改善を行った.キーとなるアイデアは本申請者が長年研究してきたOperationalな「タスクオントロジー」である.「訓練」を一つの問題解決行為と見なして,その概念構造をオントロジーとして明示化してツールに埋め込むことによってオーサリングツールを知的にすることができる.前年度までに,オーサリングツールの基本的な機能の実現を終えていたので,今年度はツールの完成度を高めるとともに,企業の協力のもとで実際的な教材を作成して有用性について検討した.本年度の研究成果により,実用に耐えるオーサリングツールの開発が完了した.なお,この成果は情報処理学会の論文誌に報告している.主要な研究項目は以下のとおりである.1.タスクオントロジーの評価・洗練を行った.2.学習者モデル(学習者の理解状態を表現する枠組み)を実装した.3.教材による学習の進行プロセスを学習者モデルに基づいてシミュレーションする機能を実現した.4.GUIインタフェースの設計・開発を行った.5.現場で利用する規模の学習コンテンツを作成し,動作確認および有用性の確認を行った.