hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実践的力量を育成する教員養成カリキュラムの検討-教育実習における連携指導を探る-

本研究は,教育実習前の大学における効果的なカリキュラムを検討・実践するとともに,一貫性のある大学と実習校との指導体制を検討することを目的とした.大学のマイクロティーチングでは,教師役学生の指導言が,複合状態から短文に整理される様子や相互作用行動の向上が見られ,説明における"質問機会の提供"と"明確な課題提供"が有意に向上した.教育実習簿と指導教官の指導内容の分析からは,実習生が「教材研究」「技能下位生徒への適切な相互作用」に課題を残すことが明らかになった.本研究は,教育実習前の大学における効果的なカリキュラムを検討・実践するとともに,一貫性のある大学と実習校との指導体制を検討することを目的とした.大学のマイクロティーチングでは,教師役学生の指導言が,複合状態から短文に整理される様子や相互作用行動の向上が見られ,説明における"質問機会の提供"と"明確な課題提供"が有意に向上した.教育実習簿と指導教官の指導内容の分析からは,実習生が「教材研究」「技能下位生徒への適切な相互作用」に課題を残すことが明らかになった.全国的に実施されている教育実習では,現職教師の指導の下,実習生の教授技術育成が図られており,千葉大学保健体育科においても教員養成カリキュラムが組まれている。しかし,ここでの実践が実際の教育実習に生きており意味のあることなのかは把握できていなかった。そこで,本研究は,大学における実習前の効果的なカリキュラムを検討・実践すると同時に,教育現場が大学教育に求めるニーズを把握し,より実践的で一貫性のある指導体制を検討することとした.まず,模擬授業ではマイクロティーチングの手法を取り入れ,成果を指導言(大西,1991)の視点から分析した。1回目は教師役が説明・指示のみ行い発問せず一度に多くの情報を投げかけていたが,反省会と2回目を通して,発問が増え用いる文章が短文で端的になった。次に,附属学校における教育実習では,対象学生の授業を全て録画し授業の実態を捉えたところ,結果,授業では相互作用行動が時間を追うごとに増えていったものの,学習内容に直接関係のないマネジメント時間は減少せず,教育実習のさらなる課題が明らかになった。次に授業後の反省会内容を録音し指導教官の指導内容と実習生の反省内容を,計7時間59分の反省会を文章化して分析した結果,実習生が授業全体をマネジメントしながら個々の生徒の指導を行うことや,運動のできていない生徒へ適切な言葉かけを行うことに難しさを感じることがわかった。また,指導教官が安全性への言及と生徒の自主性を高める授業のしくみについて指導を行っていることもわかった。最後に,附属学校の教員を対象に全29項目の「教員養成課程におけるカリキュラムに関するアンケート」の調査を行った。結果,附属学校の教員は,指導案の書き方を身につけてきてほしい(小中双方),小学校は評価の仕方,中学校は生徒指導の方法と保健についての理論を学んできてほしいと考えている傾向が強いことがわかった。本研究は,教育実習前の大学における効果的なカリキュラムを検討・実践すると同時に,教育現場が大学教育に求めるニーズを把握し,より実践的で一貫性のある指導体制を検討することを目的として,2年間行った.研究2年目の今年度は,1年目の模擬授業の実践方法(マイクロティーチング)を踏襲しつつ,(1)2回実施した模擬授業の実態と授業後の「振り返りカード評価点」の分析に加え,(2)模擬授業後の学生達のレポートを分類し,彼らが何に困難を感じたのかについて現状を捉えた.また(3)附属学校で行われた教育実習中の実践と実習簿の分析,(4)授業中の力量形成の実態と,ICレコーダーにより録音した指導教官との振り返り内容(指導教官とのコンセンサス有)の形態素分析を行った.結果,(1)では全ての実習生の相互作用行動の頻度が2回目に増加し,評価点の分析からは「学習課題の分かりやすさ(5.86→6.10)」,「提示課題の厳選(5.58→5.88)」,「課題提示の時間(5.66→5.95)」について有意な向上が認められた(p<0.05).(2)で,困難だったのは「図示を行う課題提示の仕方:82%」,「言葉で情報を伝える課題提示の仕方:71%」,「授業の展開の難しさ:59%」,「運動学習中の言葉かけ:53%」とされた.(3)では,マネジメント時間の減少,適切な相互作用行動の増加という肯定的な結果が示された.実習簿のカテゴリー分析では「教材研究の不足」についての内容が最も多く,大学での実習前のカリキュラムで教材についての知識をより多く提供する必要性が示唆された.(4)について,1事例を特に挙げると,4回以上の出現頻度を示した形態素が1回目には42,2回目には23,3回目には8,4回目には13,5回目には24,6回目には13出現した.具体的には,教授技術や教材についてなど内容が多岐にわたっていた1回目から,指導教官の指導内容により焦点が定まっていき,教材のねらいにむけた内容に次第に整理されている様子が明らかになった.
自由エネルギー反応経路探索法によるタンパク質リガンド結合の計算手法開発

コンピューターシミュレーションによるin silico製薬は、超高齢化社会を迎える日本における喫緊の課題である。しかしながら、生命現象は複雑な揺らぎを含んだ状態変化が重要な役割を果たすため、単純にエネルギーや構造を比較して薬剤設計をすることはできない。そこで私はこの揺らぎを含んだ自由エネルギーについて、高次元で反応経路ネットワークを計算する手法を開発した。本研究ではそれをタンパク質リガンドドッキング計算に適用して、薬効の解明を行う。
PETを用いた神経新生のin vivoイメージング技術の開発

近年、パーキンソン病等の神経変性疾患、及び、大うつ病や統合失調症等の精神疾患の罹患脳にて神経幹細胞障害が確認され、神経幹細胞は、それら疾患の診断・治療のための分子標的として関心を集めている。そこで本研究では初めに、神経幹細胞特異的にPETトレーサー[ 18F]FMTを取り込ませることができる、レンチウィルスによる中性アミノ酸トランスポーターLAT4遺伝子発現系を構築することで、PETを用い、ほ乳動物にて神経幹細胞の成体脳内動態をリアルタイムに画像化するための動物評価系を創出した。そして、ラットにて移植神経幹細胞の脳内動態をPETにより画像化するとともに、ラットの脳室下帯(SVZ)と海馬歯状回(SGZ)に脳定位装置を用いてレンチウィルスを感染させ、それらに内在する神経幹細胞をPETにより画像化した。ここでは、また、培養神経幹細胞で増殖因子活性を呈する医薬候補化合物について、その成体脳神経新生に及ぼす影響をPETで定量的に解析した。次に、本研究では、大うつ病及び統合失調症の病態モデルマウスにて、SVZとSGZの神経幹細胞にレンチウィルスを感染させることで、それら精神疾患罹患脳における神経幹細胞の脳内動態、並びに成体脳神経新生障害の惹起の経過をin vivoで解析した。そして、当該マウスに抗うつ薬や向精神薬等を投与することで、大うつ病や統合失調症等の精神疾患の病態生理に神経幹細胞が与る仕組みを探究した。本研究では、平成21年度において、神経幹細胞で特異的に賦活するnestinプロモーター/エンハンサーの下流に、初め、緑色蛍光タンパク質(EGFP)遺伝子を配した、次いで、中性アミノ酸トランスポーター遺伝子を配したレンチウィルスベクターを作製し、それらよりウィルス粒子を調製することで、感染神経幹細胞でEGFPあるいはトランスポータータンパク質を発現するin vitro遺伝子発現系を構築した。21年度には、EGFPあるいはトランスポータータンパク質を強制発現した神経幹細胞を、成獣ラット脳の脳室下帯に脳定位装置を用いて移植することで、その生体脳内における移動をin vivo蛍光イメージング装置により検出画像化することを行った。ここでは、加えて、神経幹細胞を移植後にosmotic pumpにより、既知の神経幹細胞増殖因子であるEGFとbFGFを、神経幹細胞の移植に引き続き脳室下帯に継時投与し、その増殖と遊走をin vivo蛍光イメージング装置を用いて生体脳で経時的に観察した。その結果、EGFとbFGFに応答性に移植神経幹細胞が増殖するとともに、神経幹細胞が非移植側の大脳半球にまで移動することが確認された。22年度では、トランスポータータンパク質を強制発現した神経幹細胞の生体脳内における動態を、小動物用PETを用いて検出画像化する予定であり、さらに、成体脳で神経新生に携わる内因性の神経幹細胞の動態を、in vivo蛍光イメージング装置及びPETによりin vivoで可視化する技術の開発を行うことを予定している。本研究では、平成22年度において、in vivo蛍光イメージング装置およびpositron emission tomography (PET)を用いて、神経幹細胞の成体サル脳内における動態をin vivoで可視化するための神経幹細胞特異的な標識技術の開発を行った。ここでは、神経幹細胞特異的に賦活されるCD133プロモーターを、カニクイザルBACライブラリーよりクローニングし、その下流に緑色蛍光タンパク質(EGFP)、あるいは中性アミノ酸トランスポーター遺伝子を挿入したレンチウィルスベクターを構築することで、感染神経幹細胞において特異的にそれらタンパク質を発現するレンチウィルスを調製した。それを、ラット胎仔海馬歯状回より初代培養した神経幹細胞に感染させ、当該神経幹細胞を生体ラット脳室下帯に移植した後に、in vivo蛍光イメージング装置およびpositron emission tomography (PET)を用いて、生体脳内における移植神経幹細胞の増殖・遊走をin vivoで検出画像化することを行った。

その結果、EGFとbFGFに応答性に移植神経幹細胞が増殖するとともに、神経幹細胞が非移植側の大脳半球にまで移動することが確認された。23年度では、成体脳で神経新生に携わる内因性の神経幹細胞の動態を、in vivo蛍光イメージング装置及びPETによりin vivoで可視化する技術の開発を行うことを予定している。23年度では、22年度に引き続き、in vivo蛍光イメージング装置およびpositron emission tomography (PET)を用いて、神経幹細胞の成体サル脳内における動態をin vivoで可視化するための神経幹細胞特異的な標識技術の開発を行った。ここでは、神経幹細胞特異的に賦活されるnestinプロモーター/エンハンサーを、カニクイザルBACライブラリーよりクローニングし、その下流に緑色蛍光タンパク質(EGFP)、あるいはアミノ酸トレンスポーター遺伝子を挿入したレンチウィルスベクターを構築することで、感染神経幹細胞において特異的にそれらタンパク質を発現するレンチウィルスを調製した。それを、ラット胎仔海馬歯状回より初代培養した神経幹細胞に感染させ、当該神経幹細胞を成獣ラット脳室下帯に移植した後に、in vivo蛍光イメージング装置およびpositron emission tomography(PET)を用いて、生体脳内における移植神経幹細胞の増殖・遊走をin vivoで検出画像化することを行った。本技術により、さらに、ほ乳動物成体脳内に内在する神経幹細胞のin vivoイメージングを行うことが可能である。23年度には、CMVプロモーターによるHSV1-tkのレンチウィルス発現系を構築し、それをカニクイザル脳に感染させた後に、脳室内に脳定位固定装置を用いてガンシクロビルを投与することで神経幹細胞障害の誘導を行った。その結果、脳室下帯における神経幹細胞死の誘引を確認したが、bystander effectによると推測される周辺細胞の非細胞特異的細胞死も多く確認され、ウィルスの巻線方法やガンシクロビルの投与の仕方の至適化が必要と判断された。
対人援助専門職職務内容コーディングの自動化に関する実証的研究

対人援助専門職の職務内容に係る文書記録から、自然言語処理を援用して取り出したキーワードと、ICF(国際障がい機能分類)の第2レベルとのマッチングを支援するJava言語プログラムの開発を試みた。具体的には、高齢者福祉分野のスーパーバイズ記録、知的/発達障がい等就学前児童通所施設の指導員による日々の子ども観察記録を対象とした。分析の結果、高齢者福祉分野では、「心身機能」(感覚機能と痛み)及び「環境因子」(支援と関係)に関するコードが多く、児童通所施設では「心身機能」(全般的精神機能)に関するコードが多いことが明らかとなった。本繰り越し分は本来,22年度の3月末に,23年度夏に開催されたAPASWE(アジア太平洋ソーシャルワーク会議)の研究部会での発表内容を,研究代表者ならびに連携研究者で討議,調整するための研究会開催のためのものだった.しかし,研究代表者ならびに連携研究者は当時,各所属大学での東日本大震災,計画停電などへの対応に追われたため,やむなく上記研究会での発表は中止とせざるをえなかった.また,研究内容からみても,対人援助専門職(ソーシャルワーカー,ケアマネージャー,保健師,看護師,教員等)が自然言語で記述したケース記録を,ICFコードと対応させるには,次のような難点があることがわかった.1.自然言語記述によるケース記録から内容を適切に反映したキーワードを取り出すか,同様の要約文を作成する必要がある,2.そのうえで,それらキーワードや要約文とICFコードを最初は人手で対応させる必要がある,3.その対応の際,当然自然言語記述によるケース記録の方が,内容上冗長複雑であるので,必ずしもICFの中に対応コードがみつからない場合がある.こうした難点を解決するために,さしあたり,在宅介護支援センターの20ケース記録に絞って,後藤が作成した要約文とICFコードを対応させる,VBA,XAMP,MySQLを用いた,小規模のプログラムを業者への外注を含め試作した.また,繰り越し分は,研究代表者と連携研究者による小規模プログラムの検討会(23年度末)開催に用いた.平成23年度の研究成果は,在宅介護支援センターの20ケース記録に絞って,後藤が作成した要約文とICFコードを対応させる,VBA,XAMP,MysQLを用いた,小規模のプログラムを業者への外注を含め試作したことである.これは,次の3課題解決のためであった.1.自然言語記述によるケース記録から内容を適切に反映したキーワードを取り出すか,同様の要約文を作成する必要がある2.その対応の際,当然自然言語記述によるケース記録の方が,内容上冗長複雑であるので,必ずしもICFの中に対応コードがみつからない場合がある.3.対人援助専門職のケース記録と一言で言っても,その中は細分化しており,分野ごとに独特の用語がある(例えば,児童分野では「よく遊べている」ことを「遊び込む」と表現したりするこれら,1.3.の課題を解決するために,在宅介護支援センターのケース記録20ケースに絞って,冒頭のような小規模プログラムを作成したところである.ただ,このプログラムは,現場での利用を考えVBAを用いたものの,Excelのバージョンによって,稼働しない場合のあることがわかった.そこで,研究最終年度においてはプラットフォームに依存しないJAVAへの移行をEclipseを用いて行う予定である.また,上記(3)の解決のため,データ許諾を頂けている,研究代表者所属大学附属施設の通所型児童擁護施設指導員による観察/指導記録データを分析対象とする準備を進めている.本研究研究最終年度では、5つの目標を追求した。1対人援助記録(具体的には、研究代表者所属機関附属の、学齢前発達障害等児童の通園施設における、児童指導員の児童観察、QOL改善、社会的ルール取得のための支援記録)について、同通園施設通園児童保護者から倫理上の研究協力を得、個別の対人援助記録を収集、テキスト化すること、21でテキスト化した対人援助記録につき、同義語や表記の揺れの整理など事前処理を施したうえで、自然言語処理における形態素解析にかけ、なおかつ、主として対人援助記録の内容上中核となる形態素を絞り込んだこと(具体的には、例えば「夫&妻」という原文記載を「夫婦」になおしたり、助詞を分析対象から省くなど、したこと)、32で絞り込んだ形態素について、ICF(国際障害機能分類)の第2レベル(中項目)のコードを、手付で付けていったこと。この際、手付作業は、3名のICFをよく知る院生等に依頼し、その結果を突き合わせ、妥当性を確認したこと、43の手付作業の過程で、1)文脈をどこまで考慮すればよいか、2)ICFコード表の日本語訳が書籍であり頁を繰り関連コードを探していくことがむずかしい、等の意見がでたため、まず既存データベースソフト(アクセスやファイルメーカー等)の利用を考えた。

しかし、それら既存データベースソフトは、バージョンにより互換性が途切れる、ライセンス上稼働台数分購入しなければならない等から、自作ソフトを、プラットフォームを問わないJAVAで外注作成することとした、54の自作ソフトに、対人援助記録データを入れ、ICFコードとのソフト上での対応付けを、上記通園施設の指導員の方たちの前でご紹介し、今後指導員の方たち自ら、対人援助記録をICFコード化可能かどうか、ご意見を聴取し、一部関心をもたれた指導員の方たちに試用していただいている1)対人援助専門職の自然言語によるケース記録とICFコードを対応させる辞書作成をかなりの数人手でやらなければならないこと,2)同対応プログラム(VBA,XAMR,MySQL)を試作したが,エクセルのバージョンによって動作に問題がでるので,プラットホームに依存しない形(例:Eclipse,JAVA)で再作成しなければならないこと,3)現存のICFコードでもって,ケース記録のすべての内容を表すのは難しく,subコード作成のような工夫が必要なこと24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は研究最終年度であるので,上記自己点検評価に記した課題を解決すべく,1)ケース記録の分かち書き処理+対人援助専門職分野(例:高齢者,子ども等)に絞ることで,辞書作成をある程度自動化すること,2)プラットホームに依存しない,対人援助専門職の自然言語によるケース記録とICFコードを対応させるプログラムの開発,3)わが国や諸外国で作成されWHOを通じて発表されているICFのsubコードの検討と利用を試みること,以上3点を解決し,少なくとも,特定分野に絞った対人援助専門職の自然言語によるケース記録とICFコード対応のプラットホームに依存しないプログラムを,そのアルゴリズムを他分野でも応用できるような形で,試作すること.24年度が最終年度であるため、記入しない。
感情と観覧行動からの展示文脈：何をどのように見て、感じ、思考しているのか

本研究では、自分自身の展示見学を可視化する「展示見学ポートフォリオ」の手法を基礎として、個別的な展示体験の文脈を総合的に捉えることを試みる。「人は、何に反応し、興味関心を抱き、どのような文脈でとらえ、どのような価値を見いだしているか」を知ることを命題としている。「展示見学ポートフォリオ」は、注目した展示物をデジタルカメラで記録させ、時系列に画像配置したシートに自分自身のメモを追記した展示見の学記録である。このポートフォリオを基に、いかに展示見学の省察ができるかを考えている。関心事のひとつが、展示見学時の「感情」を浮き彫りにする「ジャーニーマップ」へと発展させ、感情に起因する観覧行動との関連の考察である。本研究では、来館者の体験を総合的に捉えることを試みる。すなわち、1デジタルカメラ等を活用した感情記録、2展示ポートフォリオを通じた省察における思考、3展示見学時の行動観察やインタビュー、これらの結果を対照させ展示物がもたらす個別的文脈を明らかにすることで、展示を効果的にみせていくための礎の発見を目的とする。今年度は、教員向け講座にて「展示見学ポートフォリオづくり」を取り入れ、記録シートに「感情記録」を表現する活動を試みた。結果、展示見学に伴う感情変化を印したシートが作成され、以後の参考となる事例が収集された。また、研究協力者との見学実習を活かし、展示見学者がポートフォリオを利用して展示を見ていない他者を交えたワークショップを試みた。これは展示見学を協働学習として活かしていくひとつの試みとなった。展示室をフィールドとしたエスノグラフィによる来館者の行動観察では、動線において混乱を生じているケースが見受けられた。このような行動も展示室での体験のひとつとして認識された。上述の通り、展示見学ポートフォリオづくりのワークショップをを通して、「協同学習」や「感情を含めたの振り返り」という視点を交えた新しい試みを実践した。しかしながら、来館者アンケート等の実施に至らず、来館者の属性に関するデータを十分に収集することができなかった。まずは、展示見学ポートフォリオを活用しての来館者の動向等を知ることを優先したためである。一方、展示見学ポートフォリオの分析、1)シートに記された書き込みデータについてテキストマイニング等や、2)撮影された展示物の統計的分析については、やや遅れている。第一、に生命の星・地球博物館の展示室をフィールドにして「展示見学ポートフォリオづくり」をワークショップの実践を重ね、個別的な展示見学のデータを収集する。これらは生命の星・地球博物館での講座、博物館見学実習などで実践する。第二に、展示見学ポートフォリオシートの活用を考察する。ひとつはポートフォリオ作成者の学びとして、もうひとつは展示見学の文脈を知るための観点での分析と検討である。第三に、展示室を離れて、森羅万象に対する写真記録の有効性について、野外フィールドでのポートフォリオの可能性を探る。

第三に、展示室を離れて、森羅万象に対する写真記録の有効性について、野外フィールドでのポートフォリオの可能性を探る。PCの設備の整備に遅れが生じたとともに、データ分析での雇用等を控えたために使用額が減じた。
環境ホルモン作用をもつ多環芳香族炭化水素の分解酵素

ピレン資化性細菌Mycobacterium sp.H2-5をピレンを炭素源として培養し、集菌後菌体を破砕してピレン酸化酵素を抽出した。酵素活性はpH7のリン酸緩衝液中300Cて1hr反応させた。反応液をジクロロメタンで抽出し、HPLC分析して基質であるピレンの減少度を測定することによって決定した。活性の発現にはNADPHかつMgC1_2の添加が必須であった。酵素の基質であるピレンは菌の生育基質でもあるため洗浄しても破砕液中にかなりの濃度で含まれていた。菌体破砕液を4°C15,000rpmで15min遠心分離した上清をさらに130,000xgで60min超遠心分離して沈殿(膜画分)と上清(サイトゾル)に分けた。ピレン減少活性は膜画分に量も多く存在した。ピレン酸化酵素が膜画分にあり、遠心による分画で得られた画分の活性が弱くなるので、ピレン酸化酵素以外の成分が必要である可能性が高いことから、本酵素はチトクロームP-450(CYP450)ファミリーに属するものであると予想した。しかし、CYP450の阻害剤であるaminobenzotriazoleやmiconazoleの存在下での活性測定では明確な結果は得られなかった。CYP450様の酵素であるとすると、活性が複数の他タンパクに依存することから、それらに依存しない活性測定法として酸化剤や電子供与体を添加する系を考えたが、assay法の確立のためには、なお課題を残した。しかしながら、NADPHに代わる電子供与体の結果などに、assay法確立への足掛りをつかむことができた。破砕には超音波ホモジナイザー、フレンチプレス、およびマルチビーズショッカーを用い、DTT,EDTAおよびPMSF(プロテアーゼ阻害剤)を添加して行った。このうち、超音波ホモジナイザーでは菌体はほとんど破砕されなかった。フレンチプレスおよびマルチビーズショッカーに対しても本菌はかなり強固であったが通常の細菌に要する約10倍の処理回数(時間)によってかなり破砕できることが検鏡によって確かめられた。得られた菌体破砕液をフィルター除菌した粗酵素液を用いて、まず本酵素のアッセイ法を検討した。その結果、酵素活性の測定はpH7のリン酸緩衝液中30°Cで1hr反応させた反応液をジクロロメタンで抽出し、HPLC分析して基質であるピレンの減少度を測定することに決定した。また、活性の発現にはNADPHかつMgCl_2の添加が必須であることが判明した。なお、酵素の基質であるピレンは菌の生育基質でもあるため破砕液中にかなりの濃度で含まれていた。これは、菌体表面や膜に吸着していたり、取り込まれていたものと考えられる。菌体破砕液を4°C、15,000rpmで15min遠心分離した上清をさらに130,000xgで60min超遠心分離して沈殿(膜画分)と上清(サイトゾル)に分けた。これらの画分の酵素活性を上記の方法で測定した結果、ピレン減少活性は膜画分に最も多く存在することが判明した。しかしながら酵素活性が微弱であり、更なる検討が必要と考えられた。本研究は、内分泌撹乱化学物質(環境ホルモン)作用や発がん作用を示す高分子量多環芳香族炭化水素による汚染を微生物処理によって分解除去することを目的に、Nycobacterium sp.H2-5株の産生するピレン酸化酵素を用いて分解の初発反応である基質の酸化を検討したものである。

昨年の報告で本酵素が膜結合性であることが判明したので、膜画分を粗酵素として用いた。1.ピレン酸化酵素活性への阻害剤の影響本酵素はいわゆるゼノバイオティクスを酸化するcytocbromeP450(CYP450)あるいはそれに類似の酵素であると考えられるので、CYP450の阻害剤による本酵素活性の阻害について検討した。その結果、30°C,4hrの反応で0.02mM miconazoleによっては阻害されず、1.0mM aminobenzotriazoleによって9.3%の阻害を受けた。阻害の程度が低かったので、この結果からは本酵素がCYP450に類似の酵素であると結論できなかった。2.酵素活性への酸化剤と電子供与体の影響CYP450様の酵素はその活性にNADPHからの電子を電子伝達蛋白を必要とするが、精製する上ではこれらの存否に係わらずに酵素活性を測定できることが望ましい。酸化剤である1mM NaIO_4は非酵素反応的に基質を酸化してしまい、cumene hydroperoxide,H_2O_2には活性が見られなかった。また、電子供与体として1mM methyl viologenとglutathioneを添加した系では前者が低い活性を示したが、十分とは言えず、今後の検討が必要であると考えられた。
水に悩む途上国都市のための政策分析ツールの開発:水勘定表作成と中国都市への適用

急速に発展する途上国都市における総合的な水政策立案に資する情報インフラとして、水勘定表体系を開発・整備し、これを用いた都市水政策の分析ツールを提案することを目的とした。北京市において1987年から2005年までの水勘定表を作成した。それらを用いた各種分析の結果、水価格の値上げや節水の促進政策の効果に加え産業転換にともなう財の移輸入の増加したため、域内の生産にともなう水需要が減少し、さらに廃水にかかる費用を大幅に低下させた結果、全体として社会的便益が増大したことが分かった。本研究は、途上国都市の水環境政策立案を支援するための新しい分析手法を開発することを目的に、中国北京市を主たる研究対象に取り上げ、環境資源勘定表を利用した一連の研究を実施する。初年度に当たる本年度は基礎的な研究インフラの構築、すなわち研究体制の整備、基礎データの収集、水資源勘定表の設計、基礎的な分析フレームワークの構築などを行った。北京市において上下水道関連統計、水文データ、産業連関表、部門別工業統計調査など各種データを収集・整理した結果、それぞれのデータ項目の定義や量的な整合性について大きな問題が存在することが分かった。そのため、データ項目間の整合をとるための推計や補完的なデータの収集に時間がかかり、研究成果の公表は計画と比べて若干遅れている。また、中国における社会調査の難しさから市民の意識調査や上下水に対する支払い意思額などの調査は中国専門家との調整や調査票の設計、パイロット調査などを行った段階である。一方、基礎的な分析方法の検討については、産業連関分析を地域の水問題に対して実施する場合の方法論的検討と勘定表体系の統一を同時に行っているため、分析方法の確定には至っていない。これはデータの整備が出来た段階で検討を深める予定である。SWATモデルについては、北京市のみならず、天津市を含む海河流域を広く捉えて分析することとし、データ整備などを行っている。次年度以降は、作成された水資源勘定表を用いた分析事例をひとつずつ成果として公表することを予定している。平成20年は、具体的な事例(北京市)について水勘定表を作成すると共に、それらを利用した事例研究を実施する予定であった。さまざまな情報源から北京市におけるデータを収集し、比較検討したところ、多くのデータで相互に整合性に問題があることが判明した。そのため、予定より若干進捗が遅れており、本年度は作成された水勘定表を用いた政策分析にまで至っておらない。当初予定していた水勘定表は、1995年から2005年まで整備する予定であったが、詳細なデータが1990年、1997年、2004年で得られるため、現在の水勘定表はこれらの年次を対象に行っている。特にデータが得やすいのは2004年であるため、政策分析にはもっぱらこのデータを用いることとした。水勘定表はデータの整備に応じて改良を重ねているところである。一方で、データの整備と同時並行で行っている分析の中で本年度に達成した主な成果は、北京市産業連関を用いた財1単位当たりの内包水量の推計や水生産性の変化に関する分析、市民の意識調査から得られるさまざまな質の水の価値調査などである。また、北京市の工業排水や下水道処理に関する基礎的調査も行った。政策分析として来年度計画している水利権取引市場の創設に関しても先行する事例に関して天津市にある海河流域委員会を訪ね、基本的な意見交換、データ収集などを行った。最終年度となる21年度は、これらの情報や開発したモデルを統合的に分析し、政策分析パッケージの提示に向けてとりまとめを行う予定である。本研究は、水資源制約の強い地域において北京市(途上国のメガシティ)がいかに経済的に拡大を続けることが可能であったかのメカニズム解明とそれによる社会的便益の評価を目的とし、水資源勘定表を作成したうえで、おもに地域産業連関分析による仮想水(バーチャルウォーター)の推計を中心とした研究としてまとめた。研究プロジェクトでは1987年から2005年まで5時点の北京市産業連関表と関連する水資源統計データを整備し、水資源勘定表としてまとめた。また比較対象のため全国データについても同様に収集・整備した。また、水資源勘定表に必要な情報で統計からは得られない情報を補完するために、北京市民に対するアンケート調査を実施し、水価値の推計を行った。1997年から2005年までに北京市が構造を全く変化させずに経済規模のみ拡大した場合を想定した潜在水需要と実際とを比較し、北京市内の水需要が大きく増加しなかった要因の特定を行った。そして、この変化にともなって北京市における社会的便益が純増することを示した。さらに、家計の消費支出の拡大とその品目構成の変化に着目し、1997年から2005年までに家計が誘発する水需要の変化を推計し、要因分解を行った結果、より大きな仮想水の需要をもたらす構造変化が起きていることを同定した。

仮想水にともなって域外で誘発されうる水質汚染負荷量を推計し、そのための処理費用と北京市内で生産した場合に誘発される水質汚染処理費用を比較した。今後しばらく研究プロジェクト終了後も引き続き、主な成果をまとめてWater International誌の特集号として掲載すべく活動を続ける予定である。
非線形常微分方程式の精度保証付き数値計算

本研究は、計算機自身に数値計算を行うと同時に結果の精度の保証を行わせるという発想に基づく精度保証付き数値計算の分野において、特に非線形常微分方程式の精度保証付き計算の新しい方法を開発することを目的として行なわれたものである。Lohnerが提案した区間解析とTaylor展開を用いる方法について、ベキ級数展開に対する演算を定義することにより新しく捉えなおし,またそれを大幅に改良した方法を構築し,詳細な理論的解析を行うことによりこの方法の有効性を明らかにした。また,本研究の方法は,自動微分法と呼ばれる新しい数値計算法と深い関連があるが,そこで得られた知見を導入することにより更に改良できることを示した。また、この方法を実際に計算機上に実現し、それが用意に実装可能であることを示した。このシステムは高い汎用性を持ち、問題の記述は極めて用意である。更に、特に初期値問題における長時間の積分について、平均値の定理を用いた誤差補償法の導入によって大幅な改良に成功し、実用的問題に対しても適用可能であることを示した。また、本研究で得られたベキ級数に対する演算法は、常微分方程式に限らずより多くの問題に適応可能であることが分かり、それについても検討した。これにより、高次導関数の計算、関数の値域の評価、精度保証付き数値積分が効率的に行なえることが分かった。
可溶性Fcεレセプタ-II測定法の開発とそのアレルギ-血液免疫疾患への臨床応用

可溶性Fcεレセプタ-IIの測定系を標準化し、多施設での測定値の比較を可能とすることにより、可溶性Fcεレセプタ-IIの臨床的意義を明らかにすることを目的として以下の研究を行なった。(1)可溶性Fcεレセプタ-II測定の標準法となりうる精度の高い測定キットを作製する。(2)この測定キットを用いて、アレルギ-疾患、血液疾患、免疫疾患患者血清中の可溶性Fcεレセプタ-IIを測定し、その臨床的意義を明らかにすることにより、可溶性Fcεレセプタ-II測定の臨床応用を可能とする。まず(1)に関しては、我々の開発した異なる抗原エピト-プを認識する2種類のモノクロ-ナル抗Fcεレセプタ-II抗体を用いたサンドイッチELISA法による測定キットの精度は極めて高く、可溶性Fcεレセプタ-IIの測定系の標準となる測定キットを開発するという目的は達成された。(2)の研究ではまず、気管支喘息やアトピ-性皮膚炎を有する乳幼児において、血清の可溶性Fcεレセプタ-IIが有意に高く、乳幼児アトピ-性疾患のマ-カ-となりうることが明らかになった。さらに、臍帯血の可溶性Fcεレセプタ-IIの高値は、生後のアトピ-性疾患発症の危険性が高いことを示すパラメ-タ-であることも明らかになった。また、自己免疫疾患においても、関節リウマチ、SLE、シェ-グレン症候群の患者で血清の可溶性Fcεレセプタ-IIは高値を示した。特に、関節リウマチでは骨破壊の強い重症型で、SLEでは活動期の患者で血清の可溶性Fcεレセプタ-IIは高値を示し、可溶性Fcεレセプタ-IIとこれら疾患の病勢との関連性が示唆された。さらに、AIDSの原因であるHIV感染者では血清の可溶性Fcεレセプタ-IIは高値を取ることが多く、逆に、成人型T細胞性白血症(ATL)患者では低値を取ることが多いことが明らかになった。このように、可溶性Fcεレセプタ-IIは種々の疾患において、その免疫機構の活性化の状態や病勢と強く関連するものであり、可溶性Fcεレセプタ-IIを測定することの臨床的有用性が明らかにされた。
金属組成と気孔形態を制御したポーラスメタルコアサンドイッチ構造の開発とその設計法

平成30年度は,前年度に続き研究項目(1)複合化ポーラスアルミニウム(Al)コアサンドイッチ構造の作製法の確立,(2)単一および複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の強度評価法の構築を実施した.研究項目(1)では,アルミニウム合金ダイカストADC12とアルミニウム合金A6061からなる二層構造の複合化ポーラスAlをコア材,A1050を表面材とした長尺型のサンドイッチ構造の作製を試みた.その結果,発泡剤量,発泡時間,攪拌部厚みを調整することにより,各ポーラスAl層内の気孔形態がほぼ均等な長尺型複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造が作製可能となることが確認できた.次年度は,この長尺型サンドイッチ構造の作製および曲げ試験を実施する予定である.研究項目(2)では,曲げ試験に用いたサンドイッチ構造と同程度の気孔形態を有するADC12単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の引張り試験結果をもとに,ポーラスAl層の応力ーひずみ関係を導出した.また,単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の有限要素弾塑性解析を,表面材とコア部の間に力学特性値を連続的に変化させることが可能な境界層を設けるように拡張し,引張り試験により得られた応力ーひずみ関係をもとに境界層内の力学特性を推定する方法を構築した.さらに,この境界層を設けた有限要素解析を実施してコア部および表面材内の応力分布を評価し,引張り型破損では,曲げ応力の表面近傍の曲げ(引っ張り)応力,せん断型破損ではせん断応力の最大値を用いて,各破損形態に対応した破損応力を推定できることを確認した.今年度,計画実施した事項に対して,以下の結果を得ることができた.(1) A6061とADC12層内の気孔形態がほぼ均等な長尺型複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造を作製できた.(2)単一サンドイッチ構造の引張り試験結果をもとに,ポーラスAl層の応力ーひずみ関係を導出した.(3)単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の有限要素弾塑性解析を,表面材とコア部の間に力学特性値を連続的に変化させることが可能な境界層を設けるように拡張し,引張り試験で得られた応力ーひずみ関係をもとに境界層内の力学特性を推定する方法を構築した.(4)力学特性値を連続的に変化させた有限要素解析を実施してコア部および表面材内の応力分布を評価し,引張り型・せん断型の各破損形態に対応した破損応力を推定できることを確認した.単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の曲げ試験において,破損形態が変化する知見が得られたことにより計画変更が必要となった.この変更により,長尺型複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の作製に関する検討を平成30年度に行うことになったため,若干の遅れが発生している.長尺型複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の作製および曲げ試験については,次年度継続して行うこととしている.昨年度から継続して,A6061とADC12層の長尺型複合化ポーラスアルAlコアサンドイッチ構造の作製を行う.作製した長尺型の複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の曲げ試験を行い,コア部を複合化したことによる破損特性(破損位置や破損形態,破損荷重等)の変化について考察する.コア部の変形についてはX線CTによる観察を併用する.これらの試験結果は,複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の破損応力推定に関する検討に用いる.複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造に対して,表面材とコア部の間に,力学特性値を連続的に変化させることが可能な境界層を設けた弾塑性有限要素(ANSYS)による曲げ解析を実施し,コア部および表面材内の応力分布の評価を試みる.この解析結果を基に,単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の破損応力推定法の適用性に関する検討を行う.また,これまでの検討結果を総合して,複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の作製法およびポーラスAlコアサンドイッチ構造の強度評価法のまとめを行う.平成29年度は,研究項目(1)複合化ポーラスアルミニウム(Al)コアサンドイッチ構造の作製法の確立,(2)単一および複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の強度評価法の構築を実施した.研究項目(1)では,アルミニウム合金ダイカストADC12とアルミニウム合金A6061からなる二層構造の複合化ポーラスAlをコア材,A1050を表面材としたサンドイッチ構造の作製を試みた.その結果,発泡剤(水素化チタン)量や発泡時間を制御することで,A6061とADC12層内の気孔形態がほぼ均等な,コンパクト型の複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造を作製できた.これにより,サンドイッチパネルの多機能化が可能性となることが確認できた.ただし,長尺型の構造については,A6061とADC12層の気孔形態が均等な構造が得られておらず,次年度さらに作製条件の検討を行う予定である.研究項目(2)では,単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造を作製し,引張りおよび曲げ試験を実施した.その結果,曲げ試験では,コア部の気孔率によって,引張り型の他にせん断型の破損が現れるという新しい知見が得られた.この結果を受け,平成30年度実施の予定であった“積層はり理論"および有限要素解析(ANSYS)に基づく破損応力推定に関する検討を前倒しで行うよう計画変更した.“積層はり理論"および有限要素弾塑性解析によりコア内の応力分布の評価を試み,引張り型破損では,曲げ応力の表面からの平均応力,せん断型破損ではせん断応力の最大値を用いて,各破損形態に対する破損応力を推定できることがわかった.

このように,発生する破損形態に対応した形で,単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の強度評価(破損応力の推定)が可能となることを示した.今年度,計画実施した事項に対して,以下の結果を得ることができた.(1)発泡剤量や発泡時間を制御することで,A6061とADC12層内の気孔形態がほぼ均等なコンパクト型の複合化ポーラスアルミニウム(Al)コアサンドイッチ構造を作製できた.(2)単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の曲げ試験では,コア部の気孔率によって引張り型とせん断型の破損が現れるという新しい知見が得られた.(3)引張り型破損では曲げ応力の表面からの平均応力,せん断型破損ではコア内のせん断応力の最大値を用いて,単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の破損応力の推定が可能となることを示した.長尺型の複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の作製条件を導出するには至らなかった.これは,上記(2)の新しい知見(単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の曲げ試験において,コア部の気孔率によって破損形態が変化する)が得られたため,コア内の応力分布を解析により評価し,各破壊形態に対応した破損応力の推定可能性の検討を前倒しで行った影響によるものである.この検討では,上記(3)の知見が得ることができたため,長尺型の複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の作製については次年度継続して行うこととして計画を遂行する予定である.平成30年度は,前年度に続き研究項目(1)複合化ポーラスアルミニウム(Al)コアサンドイッチ構造の作製法の確立,(2)単一および複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の強度評価法の構築を実施した.研究項目(1)では,アルミニウム合金ダイカストADC12とアルミニウム合金A6061からなる二層構造の複合化ポーラスAlをコア材,A1050を表面材とした長尺型のサンドイッチ構造の作製を試みた.その結果,発泡剤量,発泡時間,攪拌部厚みを調整することにより,各ポーラスAl層内の気孔形態がほぼ均等な長尺型複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造が作製可能となることが確認できた.次年度は,この長尺型サンドイッチ構造の作製および曲げ試験を実施する予定である.研究項目(2)では,曲げ試験に用いたサンドイッチ構造と同程度の気孔形態を有するADC12単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の引張り試験結果をもとに,ポーラスAl層の応力ーひずみ関係を導出した.また,単一ポーラスAlコアサンドイッチ構造の有限要素弾塑性解析を,表面材とコア部の間に力学特性値を連続的に変化させることが可能な境界層を設けるように拡張し,引張り試験により得られた応力ーひずみ関係をもとに境界層内の力学特性を推定する方法を構築した.さらに,この境界層を設けた有限要素解析を実施してコア部および表面材内の応力分布を評価し,引張り型破損では,曲げ応力の表面近傍の曲げ(引っ張り)応力,せん断型破損ではせん断応力の最大値を用いて,各破損形態に対応した破損応力を推定できることを確認した.今年度,計画実施した事項に対して,以下の結果を得ることができた.
劇症１型糖尿病発症における自然免疫の役割と発症予防に関する研究

これまで我々は劇症1型糖尿病(FT1D)膵にエンテロウイルス蛋白の存在を証明してきた。本研究では、FT1D患者および非糖尿病患者の膵島においてプロテオミクス解析を行い、発現蛋白を網羅的に検討した。その結果、FT1D膵島に特異的に発現している蛋白38種、非糖尿病膵島にのみ発現している蛋白107種、両者に発現している蛋白155種を同定した。これらの中には炎症性サイトカインによって誘導されるものが多く含まれており、β細胞の破壊と修復に関わる多くの免疫カスケードが判明した。これらは、FT1Dの病因がウイルス感染であることを強く示唆している。前年度までに、我々は、劇症1型糖尿病の膵島を免疫組織学的に検討し、膵島にエンテロウイルス蛋白が存在すること、自然免疫/獲得免疫に関与する多くの分子が発現することを示し、劇症1型糖尿病はエンテロウィルスにより惹起された自然免疫系および自己免疫系の活性化によっておこることを明らかにした。本年度はさらに、1. IFNαにより誘導されることが知られているviperinとISG15が劇症1型糖尿病患者膵に特異的存在することを免疫組織学的に示した。このことで劇症1型糖尿病において自然免疫が活性化していることを追試できた。2.劇症1型糖尿病患者の血清中のIFNα、IFNγ、CXCL10を測定した。血清IFNαは、劇症1型糖尿病患者で正常者よりむしろ低値を示した。血清IFNγと血清CXCL10は、劇症1型糖尿病患者で正常者より高値を示した(論文準備中)。3.ウイルスの分離同定を行った。劇症1型糖尿病患者の発症3日目から5年までの患者11例の血清、発症3日目の患者2例の咽頭拭い液、1例の発症3日目の患者の便からRNAを抽出した。すべてのエンテロウイルス属のウイルスを網羅的かつ高感度に検出できるCODEHOPVP1snRT-PCRにてエンテロウイルスRNAの検出を試みたがいずれも陰性であった。一方、3例の発症3日以内の患者の血清、咽頭拭い液、便からウイルス分離を試み、1例の患者の咽頭拭い液から、Herpes simplex virusを分離した。これは劇症1型糖尿病患者から分離された初めてのウイルスである(第51回日本糖尿病学会関東甲信越地方会にて発表)。4.劇症1型糖尿病膵と正常膵切片からlaser microdissectionにより膵島のみをとりだし、そこから蛋白を抽出しプロテオーム解析し、劇症1型糖尿病膵島に特異的に発現している蛋白を複数同定した。確認実験を行っている。劇症1型糖尿病は著明な高血糖とケトアシドーシスが突然に発症し、きわめて短時間で重篤化する1型糖尿病のサブタイプの1つであり、その病因は明らかではない。しかし、我々は、劇症1型糖尿病剖検膵を免疫組織学的に検討し、膵島におけるエンテロウイルス蛋白の存在を証明してきた。平成24年度は、劇症1型糖尿病の膵切片を使用して、エンテロウイルス感染後に起きる自然免疫の各ステップにおける因子の活性化状態を検討した。その結果、劇症1型糖尿病においては、エンテロウイルス感染の結果、TLR3発現細胞の膵島への浸潤し、ウイルスRNAのセンサーであるRIG-I, MDA5の発現がβ細胞で増強し、膵島細胞においてはインターフェロンα/βの発現が誘導されることが明らかとなった。インターフェロンは樹状細胞やマクロファージの成熟と活性化、膵島細胞におけるMHCクラスI分子の発現増強、β細胞におけるMHCクラスII分子の異所性発現などをもたらすことも明らかになった。これらの結果、膵β細胞自身にインターフェロンγとケモカインCXCL10が発現し、それらによってT細胞やマクロファージが活性化・膵島へ遊走し、炎症性サイトカインを分泌し、β細胞を破壊すると同時に、残存β細胞にCXCL10の発現を誘導し、β細胞破壊の悪循環が起こることを明らかにした。β細胞がアポトーシスを起こしていることは、Fas-FasL系の発現、Caspase-8, -9, -3の発現から明らかである。以上より、劇症1型糖尿病は、エンテロウィルスにより惹起された自然免疫系および自己免疫系の活性化によっておこることを明らかにした。我々は、劇症1型糖尿病剖検膵を免疫組織学的に検討し、膵島におけるエンテロウイルス蛋白の存在を証明してきた。代謝・内分泌

1)viperinとISG15が劇症1型糖尿病膵に特異的に発現していることから、本症においてエンテロウイルスによる自然免疫の活性化を追試できた。しかし、血清IFNαが低値であったことは、感染がごく局所に限られている事によると考えられる。血清IFNγと血清CXCL10が高値を示したことはIFNγ系が活性化しており、Th1が優位であることを示している(論文準備中)。2)高感度検出法でもエンテロウイルスRNAは検出できなかった。しかし、IFNαは膵島では検出されるが血清では高値を示さないことを合わせて考えると、ウイルス感染・複製は膵の局所に限局されており、viremiaを起こす程のものではないと考えられる(論文準備中)。劇症1型糖尿病患者から初めてヘルペスウイルスを分離同定した。これは劇症1型糖尿病から分離された初めてのウイルスである(学会発表した)。3)劇症1型糖尿病患者膵と正常膵からプロテオーム解析を行い、劇症1型糖尿病膵島に特異的に発現している蛋白を初めて複数同定した。現在確認中である。劇症1型糖尿病患者の膵切片を用いて、自然免疫および獲得免疫の各ステップにおける因子の活性化状態を免疫組織学的に検討することに関しては、ほとんど予定通りに進み、その結果も順調に得られている。劇症1型糖尿病患者の膵切片からRNAを抽出し、発現しているmRNAを検討することを予定していた。しかし、この方法では、膵島のみからRNAを得ることは技術的に難しいことが明らかとなった。そこで、laser microdissectionによりパラフィン切片から膵島のみをとりだし、そこから蛋白を抽出しプロテオーム解析を行うこととした。すでに、この研究に着手しており、結果が得られつつある。1)劇症1型糖尿病膵島に特異的に発現している蛋白について:本年度は、劇症1型糖尿病膵と正常膵切片からlaser microdissectionにより膵島のみをとりだし、そこから蛋白を抽出しプロテオーム解析し、劇症1型糖尿病膵島に特異的に発現している蛋白を複数同定した。そこで、これら蛋白の特異的発現を免疫組織学的に確認する。さらに、膵島のどの細胞に発現しているかを検討する。また、蛋白相互連関を解析し、劇症1型糖尿病発症との関連を検討する。2)劇症1型糖尿病モデルマウスについて:CD28 knock-outマウスにpoly I:Cを投与し、劇症1型糖尿病モデルマウスを確立する。そして、ヒト劇症1型糖尿病と同じメカニズムが働いているかを検討する。モデルマウスにおいても血清CXCL10が高値を示すことを確認する。ついで、anti-CXCL10抗体を静脈内に投与し、糖尿病の発症進展を阻止できるか検討する。また、ヒト組織のプロテオソーム解析から同定したヒト劇症1型糖尿病特異的蛋白が、モデルマウスにおいても関与しているかを検討する。1)劇症1型糖尿病患者の膵切片を用いた自然免疫および獲得免疫の各ステップにおける因子の活性化状態を免疫組織学的に検討することについてはほぼ終了し、論文執筆中である。2)これまでに、劇症1型糖尿病では、エンテロウイルスの感染と、それに引き続く自己免疫、獲得免疫反応が起きることを組織学的に明らかにした。その成果を臨床応用するため、患者血清中の各種サイトカイン・ケモカインを測定し、劇症1型糖尿病の早期診断、早期治療、さらに病態解明につなげる。我々は全国の先生方のご協力により、多くの劇症1型糖尿病患者血清を収集しているので、それらを用いて検討する。