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寺子屋の教育内容・教育方法に関する実証的研究

そこでまず、宮城県に開設された私塾・寺子屋の全体像を把握するために、この634私塾・寺子屋について、年別開業・廃業数、継続年数、塾主の身分、教師数、生徒数、学習開始年齢と就学期間、束脩謝儀の有無とその内容等について分析を加えた。次いで本研究の主題である教育内容、教育方法について「調査書」の精査に着手し、読書・習字・算術の各使用教科書の整理と各教科書の使用順位等について分析を加えるとともに教育方法上の特色の把握につとめた。これらについては次年度においてさらに検討を加えなければならない。なお、宮城県の私塾寺子屋と比較する上から長野県の取調書「教育沿革史之部」(長野県庁所蔵)の分析に着手するとともに、「寺子屋私塾一覧」(愛知県図書館蔵)と「教育沿革史草稿」(山口県文書館蔵。部分)を比較研究史料として収集した。本研究は、次の2点の解明を主たる目的として進めた。(1)寺子屋個々の実態を解明する上で欠くことのできない基本史料で、明治16年2月文部省達第1号に基づき、明治1620年ころにとりまとめられた東京府の「教育沿革誌編纂書類」(東京都公文書館蔵)・宮城県の「教育沿革史材料」(宮城県図書館蔵)などの全体像を明らかにする。(2)これらの史料の分析をとおして、寺子屋の教育内容・教育方法の実態を全国的規模において体系的に明らかにするとともに地域・時代・師匠の男女差や教養の程度の違いなどが教育内容・教育方法にどの程度反映されているかを比較研究し、もって寺子屋教育が果たした役割を再検討する、この研究目的を達成するために13年度は、以下の研究を実施した。1)前年度に引き続き宮城県の「教育沿革史材料」(宮城県図書館蔵)の内容分析を進めるとともにそのデーターベース化をはかった。2)長野県の「教育沿革史之部」(長野県庁蔵)の分析を進めた。3)新たに大分県の「家塾寺子屋事蹟調」(大分県立大分図書館蔵)の整理とそのデーターベース化に着手した。1)については、『寺子屋の教育内容・教育方法に関する実証的研究』(第2次(最終)報告書)としてまとめ、印刷・公することができた。2)と3)については、今後さら、に分析・検討を加えなければならない。
リソソーム蓄積病の病態に関与するリソファジーのメカニズム

リソソーム蓄積病の病態解明を行った。細胞内コレステロールの蓄積とリソソーム膜の脆弱性の関連、リソソーム膜の損傷をオートファジーで認識するリソファジーの分子機構の研究を行い、ユビキチンリガーゼの候補分子を同定した。オートファジーに関連する分子EPG5(Vici症候群の原因遺伝子)の作用点を明らかにし、報告した。エンドソームやオートファゴソームがリソソームと融合する時に働く分子であるVPS33Aの変異による新しいリソソーム蓄積病様疾患(Mucopolysaccharidosis Plus Syndrome, OMIM #617303)をエクソーム解析で同定し、その病態の一端を解明した。エンドソームやリソソームはその膜が損傷するとオートファゴソームにより隔離され、intactリソソームと融合する事により処理される。この過程を我々はリソファジーと名付けた。リソソーム病におけるリソファジーの影響を見るために、リソソームを損傷させ、Galectin3(Gal3)の免疫染色によりリソソームの損傷度合いを評価した。当初の計画ではGal3-GFPの発現を予定していたが、抗Gal3抗体による免疫染色で充分評価出来る事が分かったためそちらを採用した。リソソーム病のモデルとしてはムコリピドーシスII型の細胞を用い、それらをhTRETで不死化し用いたが、ムコリピドーシス細胞は不死化したにもかかわらず非常に生存率が低かったため、別のリソソーム病細胞を用いるなど、今後何らかの対策が必要であると考えられる。この細胞においてトランスフェクション試薬でコーティングしたマイクロビーズを取り込ませる事で、エンドソームやリソソームの損傷を引き起こした結果、正常細胞に比べて数倍リソソームが損傷しやすい事が明らかになった。また、リソファジーによると考えられる回復のプロセスにおいても遅延している可能性が明らかになった。リソファジーの分子メカニズムとして、リソソーム膜が損傷した時にユビキチンが動員される事に注目し、破れた膜の成分を認識してユビキチン化するユビキチンリガーゼの同定を目指しているが、我々はいくつかの候補分子を同定し、それらがリソファジーにおける役割を明らかにするべく解析を進めているところである。当初の研究計画どおりの現象が確認されたため。膜が損傷したリソソームがオートファジーで処理される機構「リソファジー」に関しての研究を行った。(1)損傷した膜がオートファジーによって認識される機構に関しては、Galectin3を用いた膜の破れの検知と、ユビキチン、LC3、Lamp1などのマーカー分子の観察によりユビキチンリガーゼの候補分子を同定し、機能解析を行った。現在論文作成を進めている。(2)リソソーム病におけるリソソーム膜の脆弱性に関しては、昨年に引き続きマイクロビーズを用いた膜損傷モデルを用いて解析を行った。患者由来細胞は不死化しても生存率が低い事から、セルライン上で特にコレステロールに注目し解析を進めた。リソソーム内のコレステロール量をU18666Aを用いて増加させた場合に膜の脆弱性が確認され、またサイクロデキストリンを用いてコレステロールを減少させた時には安定化した。一方で興味深い事にコレステロール量が増加しても減少してもオートファジーのプロセスがストップしてしまう事が確認された。今後リソソーム病のノックアウト細胞などを用いて効果を確認する。(3)エクソーム解析で同定した世界で全く新しいリソソーム病を同定した。本疾患の患者由来皮膚線維芽細胞において、オートファジー、エンドサイトーシス、リソソーム機能の評価を行い、論文にて報告した。(4)本研究の研究期間中に代表者は「学振特別研究員PD(大阪大学)」→「大阪大学特任助教」→「川崎医科大学特任准教授」と所属が変わった。特に最後の異動では機関を移動したため多少備品の整備が必要となり、研究にも遅れが生じたが、異動先の研究室はリソソーム病と脂質の解析を専門としており、(2)の研究を今後一層飛躍させられると期待出来る。当初の研究計画に従って進めていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。小児科学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ダイナミカルシステムの分岐とその数値解析

1、脳の符号化機構について、相関符号化理論とその数学的基礎の研究を開始した。とくに。脳内ダイナミクスとしての動的アセンブリー仮説の研究に着手。(藤井宏)2、試験管中での単一種の植物性プランクトンの空間分布の時間的変化を記述する数学モデルの安定性を考察。(細野雄三)3、Kermack&Kendricの伝染病伝播モデルに体して、非感染者のみが空間的に拡散する場合に進行波解が存在することを示した。(細野雄三)4、ランダムフラクタル上のパーコレーションの研究。Mauldin-Williamsの定式化で得られるランダムフラクタル上で消滅過程を考察した。(辻井芳樹)5、非線型偏微分方程式系を中心として力学系の分岐理論について、理工系研究者向けの教科書を執筆。(藤井宏)6、無限次元力学系のヘテロクリニック軌道の分岐と数値解析に関して、共同研究者のFriedmann教授とともに、一連の研究を続行。とくに、無限次元力学系のヘテロクリニック軌道の分岐の枠組みにかんして成果をえた。近日中に最初の報告を出版できる見込みである。(藤井宏)1、脳の符号化機構について、相関符号化理論とその数学的基礎の研究を開始した。とくに。(藤井宏)
散乱光と蛍光を同時に、かつ、別々の断層図とする半導体微少欠陥の検出法

光散乱は、ダイナミック・レンジが非常に大きい物理現象の一つである。この特徴を生かすには、感度が非常に高く、かつ、S/Nの良い検出器を用いて、16ビットでデータを収録する必要がある。この要請を適えるため、電子冷却型back thinned CCDを使用し、従来と異なったデータ採録法を採用した。この改善により、CZ-Si結晶に含まれる微少欠陥の検出と同定が正確に行えるようになった。(1)非常にゆっくりと成長させた結晶で、数は少ないが、平面波放射光で明瞭に観察される欠陥とNd-YAGレーザ(発信波長:1.06μm)の断層PL画法で明瞭に観察される欠陥とが、性格に1対1の対応を示すことを観察した。光径をμmに絞ったNd-YAGレーザ(発信波長:1.06μm)のLSTでこの欠陥を示すことを確認した。複雑に絡まった転位線が観察された。次に、(2)熱処理をすると明瞭にOSFリングが観察されるCZ-Si結晶を調べたところ、OSFリングが発生する位置には、熱処理前でもPL発光強度に変調を発生させる欠陥が、結晶成長方向に垂直に縞状存在することを確認した。すなわち、熱処理前に既にOFS核が存在していることを、実験的に明にした最初の実験結果である。熱処理後には、PLの縞模様は複雑に変形しコントラストは一層明瞭となった。この部分を透過型電子顕微鏡で観察すると、典型的な積層欠陥が観察された。弾性散乱光と蛍光とを完全に分離し、それぞれで独立な画像を作る方法を確立した。結晶の中を掃引する光の吸収計数は、光の波長を近赤外から近紫外の領域で適切に選択することにより、大幅に変えることが出来る。この光散乱を用いる結晶評価法では、被検資料の厚さは、数mmから数cmと言う電子顕微鏡やX線ラング法を用いる欠陥評価法では考えられないような厚い試料内の欠陥を、非破壊・非接触で検査することが出来るという優れた特徴をもった方法である。弾性散乱光と非弾性散乱光の波長差による収差を補正し、入射スリット上と出射スリット上の位置関係を一対一に対応させたマルチチャンネル型ポリクロメーターとデュアルモード冷却CCDカメラ、精密型自動ステージを組み合わせることで弾性散乱光、非弾性散乱光を分離しそれぞれの断層図を得る半導体微小欠陥検出システムを構築した。欠陥の同定には複数の観察法と計測法を用いることが不可欠であるが、このシステムによって同一欠陥を、時間と空間の同一性を保証して観察することが可能となった。従来、出射光をイメージインテンシファイヤーで増幅しビディコンカメラで検出していた微弱光であるラマン散乱光なども、本システムで用いた量子効率が非常に高くS/Nが良いCCDカメラ(C4880-30-26A)に置き換えることで検出効率が向上した。更に、ダイナミックレンジが広い散乱光の検出も16ビットで検出、保存可能であることも大きな利点である。転位が絡み合い平板を形成したdislocation wallが存在しているZnSe半導体結晶の観察、評価を行った。これまでの研究でwall近傍数10μmの範囲に格子振動のTOモード、LOモードの強度変化が見られたが、本システムを用いた観察を行ったところ、この範囲は数μmであることが分かった。また、250cm^<-1>から500cm^<-1>の間にこれまではノイズに埋もれていたモードが新たに見られた。

このモードは二次ラマン散乱光あるいはローカルモードでは無いかと考えられ、現在同定中である。結晶にレーザー光を入射すると、欠陥などで電子密度が変調した領域で散乱光が生ずる。従って、散乱光の二次元分布は光が走査した面内の欠陥(光散乱トモグラフ像)を表している。この光散乱トモグラフ法は、(1)光を使用しているため試料を非破壊・非接触で評価出来る、(2)X線では観察が困難となる重元素を含んだ試料も結晶が透明な場合には評価可能となる、という特徴がある。本システムで用いた背面研磨CCDカメラで可視域から赤外域まで検出可能とした。また、散乱光のダイナミックレンジは非常に広いのでダイレクトに16bitでデータを収録するようにした。この研究費で作製したシステムでSi単結晶を観察したところ、微小欠陥周囲でループ状の非発光領域が存在すること、OSFが発生する領域では非加熱の状態で縞状に発光、非発光の領域が形成されていることが分かった。これらの発光分布は従来のシステムでは検出不可能であった。これらの研究成果から、結晶成長時に発生する微小欠陥でも周囲数10μm100μmに及ぶ非発光領域を形成すること、OSF領域では密集したOSF核が結晶成長縞様に発生しているためであると示唆される。今後は、TEMによる微小欠陥種の同定を行う予定である。
ナノ気孔を有する硬質多孔性粒子を配合した高摩擦・耐摩耗性エラストマーの開発

本研究の目的は,流体存在下においても高摩擦を示す新しいエラストマー系複合材料を開発することである.平成19年度までの研究結果により, NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)にRBセラミックス粒子を配合することにより,水潤滑下において高い摩擦が得られること,そして,そのための好適なRBセラミックス粒子の配合率,平均粒径,ベースゴムのショア硬度などが明らかにされている.そこで,平成20年度では,これまでの研究で高摩擦を示した平均粒径300μmのRBセラミックス粒子を5wt%配合したショア硬度58HSのNBRについて,直径4mmの高炭素クロム軸受鋼球(JIS SUJ2)を用いて摩擦試験を行い,耐摩耗性の評価を行った.実験は,垂直荷重1.98N,すべり速度0.01m/s,摩擦繰返し数1,000回,大気中無潤滑下で行われた.その結果,同NBR/RBセラミックス複合材料は, NBR単体に比べ, 1/5の比摩耗量を示すことが判った.摩耗面の光学顕微鏡観察より, NBR単体では,ゴム表面の大規模な流動が観察されたのに対して, NBR/RBセラミックス複合材料では,大規模な流動は観察されず,またRBセラミックス粒子の脱落も見られなかった.これは,摩擦によるゴムの流動を硬質なRBセラミックスが抑制し,また, RBセラミックス粒子の気孔部分にゴムが入り込むことによるアンカー効果によって,粒子の脱落が抑制されたためと考えられる.以上のことから,本研究で開発されたNBR/RBセラミックス複合材料は,流体存在下において高い摩擦係数を示し,かつ耐摩耗性にも優れることが明らかにされた.本研究の目的は,ナノ気孔を有する硬質多孔性粒子であるRBセラミックス粒子を合成ゴムなどのエラストマーに配合することにより,流体存在下においても,高摩擦を示す新しいエラストマー複合材料を開発することである.この目的を達成するために,平成18年度では,平均粒径の異なるRBセラミックス粉体を各種配合率で,硬度の異なる合成ゴムに配合した複合材料を開発し,水潤滑下及び油潤滑下において鋼球を相手としたボールオンディスク摩擦試験を行うことにより,同複合材料が公摩擦を発現するための好適なRBセラミックス粒子の平均粒径,配合率及びゴム硬度を明らかした.平成18年度に得られた主な結果は以下のとおりである.(1)RBセラミックス粒子を配合することにより,合成ゴムの水潤滑下及び油潤滑下における摩擦係数を増加させることが可能であることが判った.(3)合成ゴムのショア硬度が5869の場合に,RBセラミックス粒子を配合することにより,RBセラミックス粒子未配合の合成ゴムよりも高い摩擦係数が得られることが判った.(4)RBセラミックス粒子の平均粒径が150μm付近の値の場合,摩擦条件(垂直荷重,すべり速度)によらず,安定した高い摩擦係数が得られることが判った.(5)RBセラミックス粒子の合成ゴムに対する配合率が5wt%の場合,RBセラミックスの平均粒径によらず,高い摩擦係数が得られることが判った.(6)RBセラミックス粒子の平均粒径,配合率,ベース材である合成ゴムのショア硬度の最適化により,RBセラミックス粒子を配合した合成ゴムは,水潤滑下において,未配合のものに比べ,2.24.8倍高い摩擦係数を示すことが判った.本研究の目的は,ナノ気孔を有する硬質多孔性粒子であるRBセラミックス粒子を合成ゴムなどのエラストマーに配合することにより,流体存在下においても,高摩擦を示す新しいエラストマ-複合材料を開発することである.この目的を達成するために,平成19年度では,平成18年度に開発されたRBセラミックス粒子配合ゴムについて,硬度の異なる相手材料(アクリル樹脂:20HV,SUS303:184HV,SUJ2:751HV)との摩擦試験を水中ならびに油中(エステル油)において行い,RBセラミックス粒子配合ゴムの水潤滑下,油潤滑下における摩擦係数に及ぼす相手材料の硬さの影響を明らかにした.平成19年度に得られた主な結果は以下のとおりである.(1)相手材料がアクリル樹脂,SUS303の場合,RBセラミックス粒子を配合したゴムは,水潤滑下,油潤滑下ともに,RBセラミックス粒子未配合のゴムに比べ,1.44.4倍の高い摩擦係数を示した.(2)相手材料がSUJ2の場合,RBセラミックス粒子を配合したゴムは,水潤滑下,油潤滑下において,RBセラミックス粒子未配合のゴムとほぼ同等あるいはそれ以下の摩擦係数を示した.(3)RBセラミックス粒子よりも軟質な相手面の摺動痕には,RBセラミックス粒子による引っ掻き傷が確認された.このことから,RBセラミックス粒子よりも軟質な相手面に対して,RBセラミックス粒子が相手面に食い込むことができ,多孔質なRBセラミックス粒子への水膜・油膜吸収効果に加え,RBセラミックス粒子のマイクロスパイク効果によって高摩擦が得られることが確認された.本研究の目的は,流体存在下においても高摩擦を示す新しいエラストマー系複合材料を開発することである.平成19年度までの研究結果により, NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)にRBセラミックス粒子を配合することにより,水潤滑下において高い摩擦が得られること,そして,そのための好適なRBセラミックス粒子の配合率,平均粒径,ベースゴムのショア硬度などが明らかにされている.

そこで,平成20年度では,これまでの研究で高摩擦を示した平均粒径300μmのRBセラミックス粒子を5wt%配合したショア硬度58HSのNBRについて,直径4mmの高炭素クロム軸受鋼球(JIS SUJ2)を用いて摩擦試験を行い,耐摩耗性の評価を行った.実験は,垂直荷重1.98N,すべり速度0.01m/s,摩擦繰返し数1,000回,大気中無潤滑下で行われた.その結果,同NBR/RBセラミックス複合材料は, NBR単体に比べ, 1/5の比摩耗量を示すことが判った.摩耗面の光学顕微鏡観察より, NBR単体では,ゴム表面の大規模な流動が観察されたのに対して, NBR/RBセラミックス複合材料では,大規模な流動は観察されず,またRBセラミックス粒子の脱落も見られなかった.これは,摩擦によるゴムの流動を硬質なRBセラミックスが抑制し,また, RBセラミックス粒子の気孔部分にゴムが入り込むことによるアンカー効果によって,粒子の脱落が抑制されたためと考えられる.以上のことから,本研究で開発されたNBR/RBセラミックス複合材料は,流体存在下において高い摩擦係数を示し,かつ耐摩耗性にも優れることが明らかにされた.
水透過性の変化を考慮した無侵襲ＡＳＬ－ＭＲＩ脳循環計測法の確立

MRIを用いた無侵襲な脳循環計測法であるarterial spin labeling(ASL)法を、その他の脳循環計測法と比較して、ASL法の定量性に影響を及ぼす因子について検討した。その結果、ASL法は脳組織における水透過性の変化により、その定量性が変化することが明らかとなった。またその他に循環時間の遅延もASL法の定量性に大きな影響を及ぼすことを明らかとした。これらの因子を考慮して計測・解析を行うことで、ASL法の定量性はさらに向上すると考えられた。その結果ASL法による脳血流計測の定量性は循環時間と造影剤漏出つまり水透過性亢進の両者に影響を受けることが判明した。すなわち造影剤が漏出する部位ではSPECTに比べてASL法で計測した脳血流は過大評価される傾向にあり、post-labeling delay(PLD)を変化させても正常脳に比べて脳血流値の変動は少なかった。これは水透過性が亢進した組織では、ラベルされた水分子がより多く漏出してとどまるため、脳血流の過大評価につながると考えられた。また前年から引き続き循環遅延がASL計測に与える影響について調べたところ、PLDを変化させて2回のASL撮影を行うことで、循環遅延の程度をASL撮影により推測できることも判明した。さらに前年の研究結果を踏まえてPLDを調整することで、ASL計測における循環遅延の影響を減じることが出来るようになった。その結果ASL法における脳血流測定は、正常循環において妥当な定量性を有することがわかった。一方で脳梗塞や脳動脈狭窄症などで脳血流の低下が見られる領域においては、循環時間の遅延が定量性に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。この影響は一般的な動脈硬化性の虚血性脳血管患者より、もやもや病患者において高度であった。DSC法で循環時間を計測すると、もやもや病患者においてより循環時間が遅延していることから、ASL定量性への循環遅延の影響はその程度に依存する傾向を有することが明らかとなった。またASL撮影のパラメータ(post-labeling delay, PLD)を調整することで、循環遅延の影響を減じることが可能であった。虚血性脳血管障害患者で水の透過性が変化している患者の多くは同時に脳血流低下、循環遅延を伴っていると考えられる。すなわちこれらの患者に対してASL-MRI脳循環計測法を確立するためには、水の透過性を考慮するとともに循環時間についての補正も行わなければならないことが明らかとなった。平成26年度も臨床MRI装置を用いて、虚血性脳血管障害患者及び脳腫瘍患者においてASL計測を行った。前年までにASL計測は脳循環時間と水透過性の両者に影響を受けることが推測されており、本年もそのデータを蓄積した。その結果、postlabeling delay(PLD)を変化させた2回のASL撮影で、循環時間を計測できることが明らかとなった。2回のASL計測で得られたCBF値の比は平均通過時間(MTT)、Tmaxといったパラメータと比例する結果となった。脳循環時間の遅延、特にTmaxは急性期脳虚血例において血栓溶解療法の治療適応決定や予後予測に有用であると報告されており、無侵襲なASL法で循環時間が推測できる意義は大きいと考えられた。またラットの脳梗塞後再灌流モデルを用いた実験結果より、脳血液関門(BBB)の破綻により水透過性が亢進した組織において、ASL-MRIで計測した脳血流量(CBF)はその他の方法で計測したCBF値と比較して最大25%過大評価することが判明した。一方で正常組織ではCBFが変化してもASLの過大評価は起こらないため、BBB破綻による水透過性の亢進がASL-CBFを最大25%ほど引き上げると推察された。また臨床例でも脳腫瘍患者において、造影される腫瘍部位においてのみASL値が過大評価されることを発見した。動物実験と同様に水透過性の変化がASL値に影響を及ぼしたと考えられた。以上のことから、本研究ではASL計測において脳循環時間と水透過性の変化がもたらす影響を明らかにできたと考えられた。脳神経外科学平成25年にポジトロンCT検査装置の入れ替え作業があり、その間は撮影が行えなかったため、予定よりは遅れがちとなっている。しかしその分脳腫瘍患者を検討対象に加えたため、別のアプローチで本研究達成に貢献できると考えられ、総合的にはわずかな遅れですんでいると考えられる。本研究ではASL撮影の定量性を向上させて臨床に役立てることが目的である。平成24年度はまず現在のASL撮影における問題点を検証した。その結果、脳循環の遅延がASL撮影の定量性に大きく影響を及ぼすことが判明した、これにより、ASL撮影の定量性を向上させるためには水透過性変化と循環時間変化をいずれも考慮する必要があると考えられた。今年度は本研究における目標を明確とすることができたと考えられ、今後の研究をより論理的、計画的に進めるための重要な情報を得た。

今後は虚血性脳血管障害患者の臨床計測、動物実験を重ねる予定である。動物実験では脳梗塞後再灌流モデルを用いてASL撮影とポジトロンCT(PET)撮影を行う予定であるが、その際循環時間の変化と水透過性変化を同時に計測する。それぞれの因子がASL撮影の定量性に与える影響を検証し、水透過性と循環時間を考慮したASL撮影の定量方法を確立する。臨床計測は通常の日常診療において、脳血管障害患者、脳腫瘍患者などでCBF計測が必要な患者に対してASL撮影、PET撮影などを行いデータを蓄積しており、今後も継続する。動物実験により定量法を確立したあと、これら蓄積された臨床データから改めてASL撮影の定量計算を行う。その後PETなど他のモダリティのデータと比較して、本研究で確立した計測法の妥当性を検証する予定である。今後は動物実験および臨床計測を重ねる予定である。当初予定していたPET撮影が機器入れ替えにより行えなかったため、それに必要なポジトロン薬剤合成試薬代、研究補助費用、データ記録保存のためのハードディスクなどの経費がかからなかったため。昨年度までに行う予定だったPET撮影を今年度行う予定である。またMRI撮影画像から透過係数マップを作成するためのソフトウエア購入代金に充てる予定である。次年度は動物実験、および臨床計測を継続するための費用が必要となる。すなわち動物実験では実験動物購入費用、実験用の器具、試薬の購入代金が必要となっる。また計測したデータの解析および保存のためワークステーション、ソフトウェア、記憶媒体が必要となる。そのほかに積極的な学会発表と論文発表を行う。
ベーチェット病における自己抗原を用いた自己反応性T細胞の検討

ベーチェット病患者血清中の抗網膜自己抗体の一つは抗網膜HSP60抗体である。患者は口腔内に再発するアフタや抜歯を契機に眼発作が起こるため、そこに常在する溶連菌が重要と考えられてきた。Sangius溶連菌HSPに対して特異的なγσT細胞も検出されている。エルシニア、溶連菌,網膜芽細胞腫および網膜のHSP60に対する免疫応答を検討したところ、抗網膜HSP60ならびに抗溶連菌HSP60に対してベーチェット病では著しい抗対価の上昇を示す。また,網膜HSP60をラットに接種すると平均12日目にぶどう膜炎が起り、組織学的に松果体炎を伴いにくい点でS抗原やIRBPによるEAUと相違した。ベーチェット病ではHLA-B51が疾患感受性であるとの報告はある。一方,その炎症はCD4陽性T細胞によるとされるが,それを誘導するHLA classII・自己抗原ペプチド複合体の様子は,今まで自己抗原が明確に同定されていなかった。ベーチェット病の自己抗原は網膜HSP60と考え疾患機序解明や治療法へのフィードバックを目的に本実験を計画した。平成11年度に明らかにした点は,網膜と溶血連鎖球菌S.PyogenesのHSP60がベーチェット病の発症に関わると考え,その性状を分子生物学的に解析した点である。すなわち,S.Pyogenesから抽出したDNAとウシ網膜cDNA libraryを鋳型にHSP60遺伝子領域をpolymerase chain reaction法で増幅し,増幅された断片をDNAシークエンサーにて塩基配列を決定し,アミノ酸の配列を推定した。解析結果をもとにペプチドを合成した。ペプチドを完全Freundのアジュバンドと混和し,ラットに接種して実験的ぶどう膜炎が発症するか否か検討した。その結果,ウシ網膜およびS.Pyogenes HSP60について,約200残基の内部配列を決定した。その結果,両者の配列は47%相同した。主として、ヒトHSP65の245-259番に相当する網膜HSP60と溶連菌HSP60のペプチドで実験的ぶどう膜炎の発症がみられた。網膜とS.PyogenesのHSP60のアミノ酸配列をもとに,ベーチェット病の発症機序を今後も検討することは,意義あると考えた。上記の結果を論文にまとめ,題:網膜及び溶連菌HSP60の分子生物学的検討,筆者,田中ら,日本眼科学会雑誌に投稿し,平成12年1月に同誌に受理された。申請者はふどう膜炎患者血清中の抗網膜自己抗体を検討していたところ、自己抗原として60kdの網膜熱ショック蛋白質に辿ついた.その網膜蛋白と細菌性HSP60に交差抗原性のある事が確認され,この網膜蛋白は網膜HSP60と考えら,その自己抗原性に関してすでに報告した.ベーチェット病患者を対象に,自己抗原としての網播く

HSP60の性質や,それと溶連菌HSP60の関連性について液性免疫応答の立場から原著にまとめ,海外における眼免疫領域の専門誌であるOcularlmmunology and Inflammation誌に投稿し,98年11月に掲載受理された. (論文題名:BEHCET'S DISEASE ANDANTIBODY TITERS TO VARIOUS HEAT-SHOCK PROTEIN60S.)また現在まで各々のHSP60を分子生物学的に解析し,その免疫学的特徴について,平成11年4月に開催される日本眼科学会総会,ならびに5月に米国で開催されるThe Association for resarch of Vision and Ophthalmology総会で発表する.以下現在まで明らかにした点を報告する.溶連菌streptococcus pyogenesからDNAを抽出したものと牛綱膜cDNA libraryについて,各々のHSP60遺伝子領域について哺乳類や細菌に共通するDNA配列を参考にプライマーを作製し,PCRでDNAを増幅した.増幅された断片を電気泳動で分離し,アミノ酸解析装置でDNA堪基配列を検討した結果から,アミノ酸配列を推定した.その結果をもとに幾つかの合成ペプチドを作製し.リンパ球増殖試験にて患者のリンパ球が反応するエピトープを検索した.さらにLewisラットにペプチドをFreundの完全アジュバント,百日咳菌とともに接種し,ぶとう膜炎が惹起されるか否かについて検討した.網膜と溶連菌HSP60の内部アミノ酸配列は約200残基解折でき,両者のアミノ酸配列は47%の割合で相同していた.合成ペプチドに対する免疫応答を調べた結果ではリンパ球は網膜と溶連菌HSP60の221番目から235番目の残基LLSEKKISSVQSIVPとLITDKKVSNIQDILPに著しい反応を示した.実験的に軽度のぶとう膜炎がその網膜の合成ペプチドLLSEKKISSVQSIVPを接種した60%のラット(平均13日)にのみ認められた.他のペプチドで炎症は惹起されなかった.ベーチェット病患者のリンパ球が反応するエピトープとして,網膜と溶連菌のHSP60のうち,特に221番目から236番目の残基が自己抗原として重要ではないかと考えた.今後,このエピトープにまつわる免疫学的検索を行うことは,ベーチェット病の発症機序を検討する上で重要と考えた.ベーチェット病ではCD4陽性の細胞陣害T細胞が関与するとの組織学的報告やそれを示唆するサイトカインの動態が見られているが.抗原提示からCD4陽性T細胞活性へ至る過程で重要なclass抗原の関与は,明らかにされていない.自己抗原として網膜HSP60や溶連菌のHSPを用いると,classII抗原の関与や抗原測のペプチド作用が明かにできるので,得られる結果がワクチンなどの治療法の開発に発展していく可能性があると考えている,予算の支給される平成11年度にこの点を明らかにする計画である.ベーチェット病患者血清中の抗網膜自己抗体の一つは抗網膜HSP60抗体である.患者は口腔内に再発するアフタや抜歯を契機に眼発作が起こるため、そこに常在する溶連菌が重要と考えられてきた。Sangius溶連菌HSPに対して特異的なγσT細胞も検出されている。エルシニア、溶連菌、網膜芽細胞腫および網膜のHSP60に対する免疫応答を検討したところ、抗網膜
ドーパミントランスポーターのパーキンソン病誘発神経毒MPP+認識領域の解析

パーキンソン病誘発神経毒MPP^+(1-methyl-4-phenylpyridinium)は神経伝達物質再取り込み機構により神経終末に取り込まれ、ドーパミンニューロンの選択的細胞死を招く。本研究ではドーパミントランスポーターにおける輸送活性の可逆性という点から我々がこれまでに示した第7膜貫通部分のセリン残基に焦点を当て[^3H]MPP^+輸送とMPP^+被爆による細胞死について検討を加えた。[^3H]MPP^+取り込みはドーパミンと較べるとゆっくりとした時間経過で細胞内に取り込まれる。そのinitial velocityの分析から第7膜貫通部位serine350,353をalanineに点変異した7S-A2ミュータントはK_m値を変えることなくV_<max>を増加させた。一方[^3H]MPP^+結合はB_<max>を変えずK_D値の増大がみられた。予め負荷した[^3H]MPP^+のトランスポーターを介した細胞外への流出は7S-A2ミュータントで増加していた。以上の結果をあわせ考えると、7S-A2ミュータントではMPP^+輸送のトランスロケーションの促進と共に、トランスポーターが細胞内にオリエンテーションされた状態でのMPP^+に対する親和性も変化しているのかもしれない。WST-1を用いた光学的マイクロプレートアッセイによる生細胞数測定からドーパミントランスポーター発現COS細胞は比較的低濃度のMPP^+により細胞数の減少、すなわち細胞障害を生じた。この評価法を用いれば簡便に多量のサンプルの細胞毒性スクリーニングが行えるものと思われる。7S-A2ミュータントトランスポーター発現COS細胞ではそのMPP^+取込み能の高進に反してMPP^+毒性感受性は野性型トランスポーター発現COS細胞よりも低下していた。このことは初期のMPP^+取込み増加よりもむしろ長時間の被爆におけるトランスポーター可逆性に関連する細胞内外の再分布がMPP^+細胞毒性の重要な因子となるかもしれない可能性を示唆しており今後さらに検討を加える必要があるものと思われる。
創作ダンスの授業の問題点とその原理的解明－協働学習のモデル領域を目指して－

本研究課題の第一の目的は、創作ダンスの授業の問題点を指導者への聞き取り調査を通して明らかにすることであり、第二の目的は、明らかになった問題点を原理的な考察を通して解明することであった。研究期間前半は、指導経験者を対象に、具体的な授業について聞き取り調査を行った。その結果、学習者が動き始められない実態があることが浮かび上がってきた。一方で、学習者が動ける活動が準備できた場合には、指導の難しさを感じることなく授業が実践されていることが明らかになった。そこで、研究期間後半は、指導者の研修会ににおいて、学習者が動き始めることのできる活動を行い、研修会の内容等についても検討した。平成20年改訂の学習指導要領で中学校1・2年においてダンス領域が武道領域と並んで男女全員必修となり、注目を集めているが、従来から、表現運動・ダンス領域、特に表現・創作ダンスの授業は指導がむずかしいと指摘されている。そのような状況において、申請時の本研究の第一の目的は、「表現・創作ダンス」の授業の問題点を指導経験者への聞き取り調査通して明らかにすることであり、第二の目的は、明らかになった問題点の解決の方策を原理的な考察を通して示すことであった。今年度研究計画通り、NG市の小学校教員及びNO市の小学校教員を対象に、「指導の困難さ」という観点から「表現運動領域の授業」について聞き取り調査を実施した。合わせて、F県の小学校教員2名へも調査を行う機会を得たので、同様の聞き取り調査を実施した。また、本研究者が現職教員も含む受講者を対象に行った大学院のダンスの授業のレポートの記述を「授業行う上での困難さ」という視点から分析した。これらの成果を合わせて体育学会体育哲学領域夏期合宿研究会で発表した。そこでは、指導内容、方法について共通する困難さを特定することができ、困難さを感じずに授業を実施できた場合の共通点も見出すことができた。一方で、考察を行ううちに、指導者自身のこの領域の「学習経験の少なさ」が問題なのではないかという疑問を持つことになった。そのことを受け、8月に保健体育を専門とする中学校教員(J市)を対象に、表現運動・ダンス領域の学習経験について質問紙調査を行った。調査の結果、小・中・高等学校において、体育、保健体育の授業で、表現運動・ダンス領域を学習したことのない男性中学校教員が複数いることが明らかになった。この事実をもとに、現職教員を対象とした学習経験を保障するような研修会の内容」が新たな研究課題として導出された。その詳細については、全国創作舞踊研究発表会で研究発表を行った。表現運動・ダンス領域の中でも、表現・創作ダンスの指導の難しさが指摘されて久しい。このような状況の中、申請時の第一の目的は、「表現・創作ダンス」の授業の問題点を指導経験者への聞き取り調査を通して明らかにすることであった。昨年度に引き続き、本年は、N県、G県、F県の現職教員を対象に調査を行った。昨年度、調査を分析するなかで、浮かび上がったのは、「動き」としての学習内容が不明瞭であるという指導の困難さであった。そこで、申請時第二の目的としたこの問題点の解決の方策を探る段階へと考察を進めた。本年は学習する「動き」について「模倣」という学習の仕方に焦点を当て、戦後行われるようになった「創作型」がダンス教育に導入される経緯の中で、動きの「模倣」の扱われ方がどのように変化したのかについて、その主体と対象に着目して文献考証を進めた。その考察の結果を平成26年度体育学会体育哲学領域夏期合宿研究会において発表した。現在、研究会での発表内容を雑誌「体育哲学研究」に投稿、査読中である。また、昨年度行った指導者の「表現運動・ダンス」領域の学習経験についての調査結果とそれにもとづく考察は、実践ノートとして「舞踊教育学研究」に掲載決定済みである。昨年度まで、現職教員を対象とした調査をもとに、表現・創作ダンスの指導の困難さを把握し、その解決のための研修の内容等について、考察を進めてきた。そこにおいては、教員自身が表現運動・ダンス領域の内容を授業において学習する体験が少ないことが明らかになった。また、「動き」としての学習内容が不明瞭であることが指導の困難さにつながっていることが推察された。そこで、研修等において、教員自身が動きの学習、からだの学習としてこの領域を体験することの重要性を指摘した。これまでの考察に続いて、今年度はこの領域の特性や学習内容についての説明についての「用語」がわかりづらいことも一因なのではないかとの問題意識から、「動き」の学習、「からだ」の学習という面から、この領域の問題点について、「用語」の使用法について考察を進めた。考察の中で浮かび上がってきたのは、この領域の内容として示されている「フォークダンス」の教材としての可能性であった。そこで、すでに筆者自身が進めている「フォークダンス」の実践と合わせて、「フォークダンス」をもとに教材開発を進めている実践について、他の研究者とも研究討議の機会を設け、この領域における「フォークダンス」の可能性についても考察を進めてきた。理由は下記の3点である1申請当初は、調査によって「指導の困難さ」を明らかにすることを目的としていたが、2年間の調査によって、ほぼ把握できたと考えられたことから、解決の方策として、現実的な実践といった面からは研修会等のあり方や内容についての検討へと進んだこと。

2解決の方策として、理論的な面からは、この領域を説明している「用語」のわかりづらさに着目して、不明瞭だとされていた学習内容について考察を進めたこと。3申請当初は、表現運動・ダンス領域のなかでも、「表現・創作ダンス」を対象とした研究を計画していたが、「フォークダンス」も視野に入れ、解決の方策を探るところまで進んだこと。研究期間の前半は、現職教員を対象とした調査にもとづき、表現・創作ダンスの指導の困難さを把握し、その解決の方策を探ってきた。調査においては、先行研究ですでに指摘されていたように、教員自身が表現運動・ダンスの授業の体験が少ないこと、「動き」としての学習内容が不明瞭であることが確認できた。そこで、研修会等において、教員自身が動きの学習、からだの学習として、この領域を体験することの重要性を主張した。一方で、児童・生徒を対象とした表現運動・ダンス領域の授業において、どのような「からだ」を育てようとしているのかといった考察はほとんどなされてきていないことが指摘できた。そこで、最終年度は、創作ダンスのみならず、現代的なリズムのダンス、フォークダンスも視野に入れ、「この領域でどのようなからだを育てるのか」を改めて問い直そうと試みた。特に、フォークダンスを教材化して表現へと高めていく実践を事例として取り上げ、学習者の動きの変容と学習カードの記録について考察することによって、言葉で考えたり、話し合ったりするのではない、集団活動や身体表現としての「からだの協働」の重要性を指摘した。特に、グループ学習でひとまとまりの動きや作品を発表する場合には、どこかで折り合いをつける必要がある。その折り合いは、イメージやテーマを言葉で共有するような「動きについての考え」としてではなく、「動きにおける思考」としてからだ同士のかかわりによってなされるものであろう。考察を通して、考えることと動くことが分離していないような経験として、「からだ」の学びの可能性を探求していく必要性が示唆された。本研究課題の第一の目的は、創作ダンスの授業の問題点を指導者への聞き取り調査を通して明らかにすることであり、第二の目的は、明らかになった問題点を原理的な考察を通して解明することであった。研究期間前半は、指導経験者を対象に、具体的な授業について聞き取り調査を行った。その結果、学習者が動き始められない実態があることが浮かび上がってきた。一方で、学習者が動ける活動が準備できた場合には、指導の難しさを感じることなく授業が実践されていることが明らかになった。そこで、研究期間後半は、指導者の研修会ににおいて、学習者が動き始めることのできる活動を行い、研修会の内容等についても検討した。今年度も引き続いて調査も行った点、また、昨年度の調査結果をもとに、本研究の第二の目的である解決の方策の検討の段階に進めた点、研究成果の口頭発表及び学会誌等への掲載、投稿等を目標どおり行うことができた点から、上記のように判断した。今後は、これまで明らかにしてきた「指導の困難さ」にかかわる問題点の解決の方策を実践と理論の両方において探ることを目指していきたい。身体教育平成27年度は、一昨年及び昨年度の聞き取り調査をもとに、「表現運動・創作ダンス」の授業の困難さを問題群として把握し、その解決の方策を探っていきたい。25年度は、研究計画どおりに調査を実施することができ、成果の発表へとつなげることができた。
クロマチンリモデリング因子SWI/SNF不活化の発がんにおける意義の解明

近年のがんゲノム解析により、SWI/SNFクロマチンリモデリング因子の突然変異(不活化)が様々ながんで見つかっている。一方で、SWI/SNF不活化による発がん機構は不明である。本研究では、遺伝子発現状態多様性に着目することで、SWI/SNF不活化による発がん機構解明を目的とした。まず、CRISPR/Cas9により、SWI/SNF構成因子SMARCA2・SMARCA4のダブルノックアウト(DKO)細胞を樹立した。次に、DKO細胞における遺伝子発現状態多様性(即ちヌクレオソームポジション多様性)を解析した結果、DKO細胞では、ヌクレオソームポジション多様性が増加していることが明らかになった。SWI/SNFなどのクロマチンリモデリング因子は様々ながんにおいて不活化されている。その一方で、SWI/SNFの不活化がどのように発がんに関与するかの詳細は不明である。本研究では、1)SWI/SNF不活化により遺伝子発現状態が多様なクローンが産生されることを解明すること、2)がん遺伝子の活性化環境に適応した、即ち、細胞老化誘導機構が破綻したクローンが選択的に増殖することを解明することを目的とした。1年目の本年度は、SWI/SNF不活化細胞株を樹立した。当初予定していたshRNAによるノックダウンではSWI/SNF機能の不活化が不十分であることを考慮し、CRISPR/Cas9システムを用いノックアウトを行った。293FT細胞株を用いて、SWI/SNFの活性サブユニットであるSMARCA2、SMARCA4のシングルノックアウト細胞株及びダブルノックアウト細胞株を樹立した。また、SWI/SNF標的遺伝子探索のため、SMARCA2ノックアウト細胞株、SMARCA4ノックアウト細胞株及びコントロール細胞株におけるゲノム網羅的遺伝子発現解析を行った。その結果、SMARCA2ノックアウト細胞株では、32遺伝子における発現上昇及び25遺伝子における発現減少が認められた。SMARCA4ノックアウト細胞株では、63遺伝子における発現上昇及び77遺伝子における発現減少が認められた。SMARCA4ノックアウトにより発現減少する遺伝子のうち14遺伝子について、SWI/SNFのターゲット遺伝子であるかどうかを調べるために、SWI/SNF構成因子の1つであるBAF155の結合の有無を調べたところ、解析した全ての遺伝子で結合が認められた。今後、これらの遺伝子を指標に、SWI/SNF不活化により遺伝子発現状態が多様なクローンが産生されることを示す予定である。平成27年度の計画のうち、SWI/SNF不活化細胞株の樹立、SWI//SNF標的遺伝子の同定を予定通り完了した。また、SWI/SNF不活化により遺伝子発現状態が多様なクローンが産生されるかどうかについては現在解析を進めているため、おおむね順調に進展していると考えられる。2年目の本年度は、SWI/SNF不活化により遺伝子発現状態が多様(即ちヌクレオソームポジションが多様)なクローンが産生されるかどうかを明らかにするために、SWI/SNFの活性サブユニットであるSMARCA2及びSMARCA4のダブルノックアウト細胞株におけるヌクレオソームポジションをNOMe-seq法(ヌクレオソームが存在する領域ではDNAがGpCメチル化を受けないことを利用してヌクレオソームポジションを決定する手法)により解析した。その結果、SMARCA2 / SMARCA4のダブルノックアウト細胞株においては、SWI/SNFの標的遺伝子であるAQP10遺伝子の転写開始点近傍のヌクレオソームポジションが細胞ごとに異なる(ヌクレオソームポジション多様性)ことが明らかになった。このヌクレオソームポジション多様性は、SMARCA2及びSMARCA4が野生型の細胞株では認められないことから、SWI/SNF不活化により遺伝子発現状態が多様なクローンが産生されたことが示唆された。平成28年度は、以下の通り研究を推進する予定である。(1)細胞老化機構が破綻したクローンの可視化システム構築平成27年度に樹立したSWI/SNF不活化細胞株をもとにして、細胞老化機構が破綻したクローンの可視化システムを構築する。具体的には、i)発現誘導型の活性化型がん遺伝子(細胞老化の誘導要因)を導入する。がん遺伝子の下流には、IRES配列及び緑色蛍光タンパク質(GFP)をコードする遺伝子を連結し、がん遺伝子を活性化させた細胞(細胞老化誘導スイッチが入った細胞)は緑色に光らせる。さらに、ii)細胞老化の際に発現誘導されることが確立しているp

16遺伝子のプロモーター下流に赤色蛍光タンパク質(DsRed)を連結して導入、老化が誘導された細胞は赤色に光らせる。通常の細胞では、がん遺伝子の発現誘導により老化が誘導されるため、緑色と赤色の両方の蛍光を発する。一方で、細胞老化機構が破綻した細胞は緑色蛍光のみを発する。(2)細胞老化機構が破綻したクローンの選択的増殖の解析(1)で樹立した細胞老化機構の破綻を可視化できるSWI/SNF不活化細胞株(多様なクローンが産生される)またはコントロール細胞株において、活性化型がん遺伝子を発現させ、i)がん遺伝子の発現誘導から数日後の解析では、SWI/SNF不活化をした場合により多くの緑色蛍光のみを発するクローンが産生されることを明らかにする。また、ii)発現誘導から長期間経過後には、緑色蛍光のみを発するクローンが選択的に増殖することを明らかにする。がんエピジェネティクス
海底面画像マッピングに基づいた生物資源量計測

本研究では、自律型海中ロボット(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)を底生生物の資源量計測に導入して、これまでコスト・技術の両面から困難であった、海底面画像マッピングに基づいた広範囲かつ精密な生物資源量計測を実現する。従来の底生生物調査は底引き網や曳航ソリ式ビデオカメラによって行われてライトや泥の巻き上げなどの問題が生じていたが、本研究では、海底から一定の高さを保って計測することが出来るAUVを用いることにより、“場"を乱すことなく静かに接近でき、“生物たちのいつもの生活"を画像として撮影することが可能となる。また、AUVの優れた機動性により、複雑な地形でも調査ができ、さらには複数の測線を密に取ることによって面的な調査が可能となる。各種の学術的調査や、水産資源開発の議論に用いるための定量的なデータを取得することを目的とし、mmオーダーでの海底面形状と画像の取得手法、取得データの自動処理による3次元画像マッピングおよび定量的解析手法までを含めた総合的な計測システムを開発する。開発項目としては「高精度な海底面画像スキャン装置」「3次元画像モデルリング技術」「海底面画像からの特徴量抽出アルゴリズム」があり、当該年度はその設計を進めた。具体的には、光切断法を用いたスキャン装置の機械設計および得られる計測精度の事前評価、モデリングソフトウェアの開発方針の検討、特徴量抽出に向けたディープラーニングの先行事例の調査を行った。あわせて、次年度以降の開発および各種試験の準備を進めた。当該年度は、本研究の主要開発項目のうち「高精度な海底面画像スキャン装置」「3次元画像モデルリング技術」「海底面画像からの特徴量抽出アルゴリズム」の設計を進めた。具体的には、光切断法を用いたスキャン装置の機械設計および得られる計測精度の事前評価、モデリングソフトウェアの開発方針の検討、特徴量抽出に向けたディープラーニングの先行事例の調査である。機械設計をはじめハードウェア・ソフトウェアともに当初想定よりも設計に時間を要して、計画の一部に遅れが生じている。具体的には、当該年度に予定していた装置構成品の購入や組立ては次年度に実施する。ただし、次年度は当該年度よりも余裕を持った実施計画となっており、遅れを取り戻すことが出来ると考えている。次年度は、「高精度な海底面画像スキャン装置」の装置構成品の購入や組立てを行い、単体での計測評価試験を実施する。「3次元画像モデルリング技術」については、形状モデルにカメラ映像を立体的に貼り合わせるソフトウェアの開発を進める。「海底面画像からの特徴量抽出アルゴリズム」については、AUVのナビゲーション情報に基づいて再構築された海底面の3次元画像モデルから、興味ある対象物の数をカウントする自動処理ソフトウェアを開発する。さらには、種や雄雌の同定、体長などの個体特徴量を抽出する画像解析アルゴリズムについても研究を進めたい。ただし、AI研究は日進月歩で進む分野であり、研究代表者の主専門分野ではないため、所属機関内のAI研究者に協力を仰ぎ、アドバイスを受けながらソフトウェア開発を進めることを考えている。

「海底面画像からの特徴量抽出アルゴリズム」については、AUVのナビゲーション情報に基づいて再構築された海底面の3次元画像モデルから、興味ある対象物の数をカウントする自動処理ソフトウェアを開発する。さらには、種や雄雌の同定、体長などの個体特徴量を抽出する画像解析アルゴリズムについても研究を進めたい。ただし、AI研究は日進月歩で進む分野であり、研究代表者の主専門分野ではないため、所属機関内のAI研究者に協力を仰ぎ、アドバイスを受けながらソフトウェア開発を進めることを考えている。当該年度は、本研究の主要開発項目のうち「高精度な海底面画像スキャン装置」「3次元画像モデルリング技術」「海底面画像からの特徴量抽出アルゴリズム」の設計を進めた。具体的には、光切断法を用いたスキャン装置の機械設計および得られる計測精度の事前評価、モデリングソフトウェアの開発方針の検討、特徴量抽出に向けたディープラーニングの先行事例の調査である。機械設計をはじめハードウェア・ソフトウェアともに当初想定よりも設計に時間を要して、計画の一部に遅れが生じた。当該年度に予定していた装置構成品の購入や組立て等を次年度に実施する。
ライフサイクルエネルギーを最小化する都市水循環システムの構成と最適規模化

本研究は、ライフサイクルエネルギーを最小化する水循環利用形態(処理水再利用や雨水利用・雨水浸透・地下水利用等の組み合わせ)を見出すことを目的とし、主として多摩川流域を対象としたケーススタディを行った。主要な結果を以下に示す。(1)下水処理水の間接的再利用となる河川水循環利用が、一過型の水システム、雨水浸透、下水処理水を利用する様々な規模の中水道等と比較して、ライフサイクルエネルギーを最小化する水循環利用形態であった。河川水循環利用を行うことによって、流域の水使用量の43%にあたる大きな水資源開発効果を有すること、多摩川の水環境に関しては必ずしも優位性を示すものではないが、導水元河川の水環境も併せて考えれば、河川水循環利用は今後真剣に検討するに値する水循環形態である。(2)雨水浸透システムでもライフサイクルエネルギーは比較的小さい。河川の水質改善効果は大きいので河川水循環利用と組み合わせることにより、流域の自給率も上がり合理的な水システムを構成できる。雨水浸透を浸透桝に限り、透水性舗装をやめればライフサイクルエネルギーはさらに小さくなる。地下水利用も有望である。(3)各戸までを対象とする大規模広域中水道は、用途を水洗便所用水に限っても中水転換率19%と大きな水資源効果を持ち河川水質改善にも寄与するが、延床面積5000m^2以上を対象とした個別規模水循環システム導入の場合と同じく、ライフサイクルエネルギーは大きくなる。延床面積20000m^2以上の事務所に限定すればライフサイクルエネルギーは抑えられるが、その場合中水転換率はわずかで流域としての水資源開発効果をもたらさない。以上まとめると、下水処理水の間接的再利用となる河川水循環利用を中心にして、雨水浸透桝による地下水涵養、地下水利用、事務所ビルへの中水道の広域化等を組み合わせることより、流域の自給率を上げかつライフサイクルエネルギーを低く抑えることのできる水システムを構成できることが明らかとなった。