hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝性膵炎患者由来iPS細胞を用いたヒト膵炎細胞モデルの構築と創薬への応用

本年度は樹立したiPS細胞の維持培養・クオリティコントロールを行うことが可能であった。膵外分泌組織への分化誘導法の解明に時間を要したものの、有望な分化誘導法を見出すことができた。以上より、本研究計画の進捗状況はおおむね順調と考えられる。本年度は、昨年までに樹立した遺伝性膵炎患者由来iPS細胞株の維持管理を継続するとともに、引き続き膵腺房細胞への最終分化誘導法開発を継続した。前年までの解析で膵外分泌組織の形成がみられた分化誘導法について条件検討を行い、PRSS1を発現する膵外分泌組織をさらに増殖させ得る手法の確立を試みたが、依然困難であった。新たな遺伝的背景(PRSS1以外の遺伝子変異を確認済み)を有する新規膵炎患者二名については末梢血検体からiPS細胞を樹立することが可能であり、細胞株化ののちに維持・保管を継続している。以上の結果はiPS細胞からの完全な膵外分泌細胞モデルの確立は依然ハードルが高いことを示唆しており、実現のためには今後更なる技術革新が必要と考えられる。一方、遺伝的背景を有する膵炎患者からの末梢血検体を用いたiPS細胞樹立は技術的にほぼ確立した。検体の採取・輸送についても安定的な実施が可能となっており、将来的な解析に備えて検体を集積する基盤を構築することができた。今後は明らかな遺伝的背景を有しながら既知の遺伝子異常が同定されない膵炎患者について、iPS細胞株化による検体保存を行うことも考慮している。未知の原因遺伝子を含む膵炎iPS細胞ライブラリ構築は、病態解明のみならず遺伝子異常を直接ターゲットとする新規治療法開発のプラットフォームとなることが期待される。本研究計画の実施により特定済み遺伝子変異を持つiPS細胞株が複数作成できたことはその最初の一歩であり、有意義な結果であると考えられる。H29年度には、樹立した2名の患者由来iPS細胞の胚体内胚葉への分化誘導を行い、胚体内胚葉への分化能の高い株の中からさらに膵前駆細胞、膵腺房細胞への分化能の高いiPS細胞株を選択する。2名の患者より2, 3株を選択し、未分化マーカー遺伝子の発現、免疫不全マウスへの移植によるテラトーマ形成、胚様体形成による三胚葉成分への多分化能を確認する。さらに、核型解析による正常核型を有する株を選択し、以後の疾患解析に用いる。また膵前駆細胞から膵腺房細胞への分化誘導法の改良も並行して行う。平成30年度には、新たに見出した膵外分泌組織への分化誘導法の効率向上のため更なる検討を予定している。遺伝性膵炎細胞モデル確立のため、外分泌機能を有する膵組織の作製を目標として改良を行う。細胞モデルの機能評価法についても検討する予定である。本年度は適切な遺伝性膵炎患者のリクルートに時間を要したため、iPS細胞の樹立までに時間がかかったため。本年度はiPS細胞を膵外分泌組織へ分化誘導する手法の開発に時間を要したため、次年度使用額が生じた。次年度は分化誘導法の改良と遺伝性膵炎細胞モデルの機能評価を行うため、次年度助成金と併せて使用予定である。次年度は得られたiPS細胞株を用いた分化誘導実験やキャラクター解析のための網羅的解析を頻繁に行う予定のため、次年度助成金と併せて使用予定である。
正常ヒト肝幹細胞の分離・増殖及び分化誘導の効率的プロセス構築と人工肝臓への応用

1、正常ヒト肝幹細胞の増殖に伴う形質転換(がん化)とその防止に関する研究正常ヒト肝幹細胞(肝芽細胞)の大量増殖に伴って細胞が形質転換したら、再生医療や人工肝臓開発を安全に行うことはできない。実際に肝芽細胞と形質転換した肝がん細胞は、様々なマーカータンパク質の発現が酷似しており、両者を識別する検査方法の確立が肝幹細胞の安全な増殖プロセスの開発には重要である。昨年までに本研究では、肝がん細胞マーカーであるPIVKA-II(異常プロトロンビン)に着目し、正常ヒト胎児肝細胞と形質転換した肝細胞はPIVKA-IIで識別可能であることを示した。そこで今年度は、上記の酪酸ナトリウム処理がPIVKA-II発現に与える影響について検討を行った。その結果、酪酸ナトリウム処理によって肝芽細胞のPIVKA-II生産は、大きく増大してしまうことが示された。しかしその影響は酪酸ナトリウムの濃度依存的であり、1mM濃度ではほとんどPIVKA-II生産は影響を受けなかった。また培地中にビタミンKを添加することで、この細胞の形質転換が抑制された。2、正常ヒト肝幹細胞を利用した人工肝臓開発のための培養担体素材の検討本研究では、人工肝臓の装置化に必要な最適な細胞培養担体の素材について、上記の肝幹細胞の増殖・機能発現・形質転換(がん化)の抑制の観点からさらに詳細に検討を行った。その結果、最高到達細胞密度に関してはシランの多孔質担体が良く(4.2×10^7cells/cm^3)、シトクロームP450活性(CYP3A4)についてはハイドロキシアパタイトの多孔質担体が良好であることが見い出された。但し、アルコール代謝機能については天然アパタイト(牛骨)が良好で、機能によって最適な担体が異なる可能性が示唆された。今後は人工肝臓にとって必要な解毒機能を中心に最適担体を絞り込んでいく必要なあるものと思われる。1、ヒト胎児肝細胞からの肝芽細胞の効率的な取得プロセスの開発肝幹細胞の一種である肝芽細胞の効率的取得について検討した結果、正常ヒト胎児肝細胞(米国でインフォームドコンセントに基づいて研究用に取得されたものを大日本製薬(株)より購入)中には約5%の割合で肝芽細胆が存在すること、この割合は継代とともに減少し第8継代目では約2%となることが示された。そこで種々の因子を用いて肝芽細胞の割合の増加を試みた結果、酪酸ナトリウム添加培地での96時間培養で、肝芽細胞のみを選択的に誘導できることが示された。この酪酸ナトリウムによるヒト肝芽細胞の誘導現象はこれまでに未報告で新規な知見である。またこの誘導現象は酪酸ナトリウム濃度依存的であり、高濃度では誘導効率は高まるものの細胞増殖が阻害された。肝芽細胞の効率的取得に最適な濃度は510mMであった。本知見によって、ヒト胎児肝細胞を大量に増殖させた後に酪酸ナトリウムで処理することで、肝芽細胞のみを選択的に誘導するプロセスが構築できた。本プロセスは細胞の分離を伴わないため、操作的にもコスト的にも非常に効率的である。2、ヒト肝幹細胞を含むヒト胎児肝細胞の効率的で安全な増殖プロセスの開発肝幹細胞の大量増殖に伴って細胞が形質転換したら、再生医療や人工肝臓開発を安全に行うことはできない。

実際に肝幹細胞と形質転換した肝がん細胞は、様々なマーカータンパク質の発現が酷似しており、両者を識別する検査方法の確立が肝幹細胞の安全な増殖プロセスの開発には軍要である。そこで本研究では、これまでに肝芽細胞で検討が行われていない肝がん細胞マーカーであるPIVKA-IIに着目し、検討を行った。その結果、肝芽細胞を含むヒト胎児肝細胞の継代培養を繰り返すと、第8継代目からPIVKA-IIが検出されるようになり、形質転換が起こる可能性が示唆された。また培地成分を変えることで、このPIVKA-II生産が抑えられることも示された。1、正常ヒト肝幹細胞の増殖に伴う形質転換(がん化)とその防止に関する研究正常ヒト肝幹細胞(肝芽細胞)の大量増殖に伴って細胞が形質転換したら、再生医療や人工肝臓開発を安全に行うことはできない。実際に肝芽細胞と形質転換した肝がん細胞は、様々なマーカータンパク質の発現が酷似しており、両者を識別する検査方法の確立が肝幹細胞の安全な増殖プロセスの開発には重要である。昨年までに本研究では、肝がん細胞マーカーであるPIVKA-II(異常プロトロンビン)に着目し、正常ヒト胎児肝細胞と形質転換した肝細胞はPIVKA-IIで識別可能であることを示した。そこで今年度は、上記の酪酸ナトリウム処理がPIVKA-II発現に与える影響について検討を行った。その結果、酪酸ナトリウム処理によって肝芽細胞のPIVKA-II生産は、大きく増大してしまうことが示された。しかしその影響は酪酸ナトリウムの濃度依存的であり、1mM濃度ではほとんどPIVKA-II生産は影響を受けなかった。また培地中にビタミンKを添加することで、この細胞の形質転換が抑制された。2、正常ヒト肝幹細胞を利用した人工肝臓開発のための培養担体素材の検討本研究では、人工肝臓の装置化に必要な最適な細胞培養担体の素材について、上記の肝幹細胞の増殖・機能発現・形質転換(がん化)の抑制の観点からさらに詳細に検討を行った。その結果、最高到達細胞密度に関してはシランの多孔質担体が良く(42x10^7cells/cm^3)、シトクロームP450活性(CYP3A4)についてはハイドロキシアパタイトの多孔質担体が良好であることが見い出された。但し、アルコール代謝機能については天然アパタイト(牛骨)が良好で、機能によって最適な担体が異なる可能性が示唆された。今後は人工肝臓にとって必要な解毒機能を中心に最適担体を絞り込んでいく必要があるものと思われる。
多角的な術中計測情報に基づく心筋への効果的な細胞移植方法の確立

本年度は、主にインドシアニングリーン(ICG)蛍光による虚血領域の計測装置の開発を行った。ICG蛍光を観察する装置はすでに開発済みであったが、今年度は低侵襲下で蛍光を取得するために、ICG蛍光が観察可能な内視鏡システムを開発した。ICG蛍光は注入直後から時間とともに変化するため、血流が低下している部位を探し出すためには画像を時間方向に平均化する必要がある。しかし、心臓は拍動しているため、単純に重ね合わせただけでは大きなプレを生じ、解像度が低下する。そこで、ここでは、以前に開発した心電同期多重露光を応用し、心臓が同じ形状になった時のみの画像を取得することで、画像のプレをなくし、さらにそれらの画像を平均化することで、血流が低下している部位を可視化する手法を提案した。次に、開発したシステムの有効性を検証するため、ブタを用いて実験を行った。胸骨正中切開にて心臓を露出させた後、開発した内視鏡システムを固定した。ICGは内胸静脈より注入し、パソコンにて蛍光画像を記録した。虚血の状況を模擬するために、左前下行枝を結紮し、結紮する前と後の蛍光の変化を比較した。実験の結果、結紮した部位の末端側で明らかな輝度の低下がみられた。さらに、呼吸を止めた状態で計測を行えば、心電同期を用いなくても、画像の類似度にごではSum of Squared Differenceを用いた)を計算することにより、プレの少ない画像を得られることが明らかとなった。本システムを用いることによって、より正確な虚血部位の抽出に貢献できるものと考えられる。
象牙質処理剤の象牙質有機成分に及ぼす影響

近年、コンポジットレジンの象牙質への接着は、酸処理材とボンディング材との間に前処理材を使用することにより、飛躍的に向上している。これらの性能は、機械的、あるいは形態的な面から評価されているが、化学的な面からの評価ほとんど行われていない。我々は象牙質より抽出したコラーゲンを処理材として作用させ、FT-IRを利用した分析によって化学的な接着機構を解明することを試みた。象牙質の酸処理材としては、従来より広く使用されているリン酸溶液、また最近の象牙質接着システムに付属している各種クエン酸溶液、前処理材としてはSAプライマー、HEMA等が実験に使用された。その結果、まず37%リン酸による処理では、コラーゲンの吸水性が高くなり、さらにSAプライマーの処理を加えると、コラーゲンとプライマー間にカルボキシル基の二量体を形成することが推測されるような所見が得られた。これは、FT-IRのスペクトル分析において、990cm^<-1>付近に新たなピークが出現したことに基づくものである。その他の酸処理材又は前処理材については、顕著な変化は認められなかった。しかしながら、コラーゲンは多くのアミノ酸によって構成されており、非常に複雑なスペクトルを示すため、スペクトルに変化のないことが、化学的な相互作用がないということに、必ずしも結論付ける事は出来ない。象牙質コラーゲンを構成する各アミノ酸の分析、さらには直接象牙質研磨面を処理した場合の赤外吸収スペクトルの分析(反射顕微FT-IRによる)を現在行っているところであるが、この件に関してはデータの分析に時間を要するため平成5年度内に報告することは困難である。
細胞質分裂を制御する遺伝子の単離とその機能の研究

アフリカツメガエルの母系効果突然変異体(af)の雌が産む全ての卵(af卵)の卵割溝は収縮しない。af卵の第一卵割が始まる前に、野性型の受精卵細胞質を顕微注入すると、af卵の第一卵割溝が収縮する。野性型卵細胞質を種々の生化学的手段で分画し濃縮後、af卵に顕微注入することにより、卵割溝収縮活性因子の精製を試みた。硫安沈殿を行うと0-40%飽和で沈澱する分画に活性が見られた。これをDEAEイオン交換カラムで分画すると、260-280mM NaClで溶出する分画に活性が見られた。活性分画を集めて、もう一度DEAEイオン交換カラムで分離すると、3本の分画に卵割溝収縮因子の活性が存在した。この活性分画には分子量約31kDと33kDの2本のバンドが濃縮されていた。DEAEイオン交換カラムの活性分画をゲル濾過カラムでさらに精製すると、活性は700kD程度の高分子量分画に存在した。これらの結果は31kDと33kDの蛋白が卵割溝収縮因子の有力な候補であり、複合体を形成していることを示唆した。今後もひき続き精製を行い、卵割溝収縮活性蛋白のアミノ酸配列の解析や抗体の作製を介して、遺伝子の単離を行う。af突然変異を維持するために、多くのかけ合わせを行ったところ、新たな卵割異常卵を産む雌が見つかった。この雌が産卵した受精卵の半数弱が、第一卵割または第二卵割の収縮が不十分で、胚は多核体となり致死となる。第二卵割まで正常であった胚は、色素パターンに異常が見られるものの、第三卵割以降も正常に卵割し正常発生を行う。一部の胚のみが致死になるので、この卵割異常の原因は、卵割溝の収縮に関係するmaternal productの不足または軽度の機能障害によるものと考えられる。アフリカツメガエルの戻し交配で得られた母系効果突然変異(af)の雌が産む全ての卵(af卵)は、卵割溝が収縮しないために細胞質分裂が起こらない。この突然変異を利用して、卵割溝の収縮に関与する分子を同定することが本研究の目的である。本年度の研究により、以下の成果が得られた。1.以前に野生型卵とaf卵の細胞質中に含まれる構成蛋白の比較を行い、af卵では分子量78kDa、等電点7.6の蛋白が欠損することを示した。本研究では、この蛋白に対するモノクローナル抗体を作成し、これを用いて細胞質構成蛋白のWestern blottingを行った。その結果、78kDa蛋白には複数のisoformが存在することが解り、これが卵割溝の収縮に直接関与している分子かどうか、再検討する必要がでてきた。2.野生型とaf卵の構成蛋白で78kDa蛋白以外の差を検出するために、卵割溝の収縮に関与すると考えられている小麦胚芽レクチン(WGA)結合蛋白、アクチン結合蛋白、燐酸化蛋白の比較を行った。その結果、WGA結合蛋白とアクチン結合蛋白に差が認められた。特に、WGA結合蛋白に関しては、af卵では205kDaの蛋白が欠損しており、34kDa付近の蛋白にも差が見られた。今後これらの蛋白について細胞質分裂との関連を解析する予定である。3.af卵に野生型卵の細胞質を注入すると、af卵の卵割溝が収縮するので、これを利用して、野生型卵細胞質からの卵割溝収縮活性を持つ蛋白の精製を試みた。

硫安沈澱とイオン交換カラムクロマトグラフィーによる細胞質の分画で卵割溝収縮活性が得られ、活性成分の純度を8.5倍に精製した。アフリカツメガエルの母系効果突然変異体(af)の雌が産む卵(af卵)の卵割溝は収縮しない。af卵の第一卵割が始まる前に、野生型の受精卵細胞質を顕微注入すると、af卵の第一卵割溝が収縮する。野生型卵細胞質を種々の生化学的手段で分画し濃縮後、af卵に顕微注入することにより、卵割溝収縮活性因子の精製を試みた。硫安沈澱を行うと0-40%飽和で沈澱する分画に活性が見られた。これをDEAE sepharoseカラムで分画すると、260-280 mM NaClで溶出する分画に活性が見られた。活性分画を集めてもう1度DEAE sepharoseカラムで分離すると、3本の分画に卵割溝収縮因子の活性が存在した。この活性分画には分子量約31kDaと33kDaの2本のバンドが濃縮されていた。DEAE sepharoseカラムの活性分画をSuperose 12によるゲル濾過カラムと疎水性カラムでさらに精製した。その結果は、31kDaまたは33kDaの蛋白が卵割溝収縮因子の有力な候補であることを示唆した。今後もひき続き精製を行い、卵割溝収縮活性蛋白のアミノ酸配列の解析や抗体の作製を介して、遺伝子の単離を行う。af突然変異を維持するために、多くのかけ合わせを行ったところ、新たな卵割異常卵を産む雌が見つかった。この雌が産卵した受精卵の半数弱は、第一卵割または第二卵割の収縮が不十分で、胚は多核体となり致死となる。第二卵割まで正常であっ胚は、色素パターンに異常が見られるものの、第三卵割以降も正常に卵割し正常発生を行う。一部の胚のみが致死になるので、この卵割異常の原因は、卵割溝の収縮に関係するmaternal productの不足または軽度の機能障害によるものと考えられる。
快音歯科ドリルの設計に向けた流体音響工学アプローチ

歯科ドリル音対策は患者が歯科診療室で快適に治療を受けるための重要な課題である。本研究は、今までできなかった歯科ドリル内部の流体の動きを流体音響工学アプローチを行うことで可視化して「なぜ嫌な音が発生するのか」の解を明らかにしようとするものである。不快音の発生を抑えた画期的な歯科ドリルの設計につながり、歯科受診者の心理ストレスの軽減に役立てることができる。
シロアリ類の親個体によるカースト分化の調節機構の解明

高度な社会性を獲得したシロアリ類には、巣の防衛を担うソルジャーが存在する。ソルジャーは、特殊な形態により自らは摂食できず、巣内の割合は一定に保たれる必要がある。ソルジャー分化の調節に関しては、幼若ホルモン(JH)が重要な役割を担うことが知られるが、初期(王と女王による創設直後)巣では、ソルジャーが長期間1個体しか存在しないことが知られ、親個体による分化調節の存在が示唆される。本研究では、親個体による兵隊の認識と分化調節の機構を明らかにすることを目的とし、系統的に重要な複数種を材料として初期コロニーを作製して解析を行った。まず、ヤマトシロアリとネバダオオシロアリの初期コロニーを作製し、ソルジャーが出現した後に、コロニー状態を変化させて、JHによるソルジャー分化誘導に如何なる影響が与えられるかを調べた。その結果、生殖虫の有無により、JHによるソルジャー誘導率には大きな違いが見られ、生殖虫の存在下では有意に分化率が低下することが明らかとなった。また、幼虫のJH結合タンパク質(ヘクサメリン)遺伝子の発現量は、巣内のソルジャーを取り除いた後で大きく低下することも示された。続いて、コロニーの発達に伴うソルジャー数を調査すると同時に、親個体との接触で幼虫に如何なる生理的な変化が見られるのかを解析した。ヤマトシロアリの場合には、創巣後7.5ヶ月経過したコロニーでソルジャーが2匹存在する場合が観察され(約30%)、飼育下で2匹目の兵隊が出現するタイミングをある程度把握することに成功した。ネバダオオシロアリの初期コロニーでは、親個体と物理的な接触がない限り新規のソルジャーは出現しないことを実験的に確かめた。その際の子虫の生理的な状態を、幼若ホルモン結合タンパク(ヘクサメリン)遺伝子とインシュリン受容体遺伝子の発現量を経時的に比較することで推察した。その結果、親個体の接触下では両遺伝子とも発現量が大きく変動していることが示された。高度な社会性を獲得したシロアリ類には,巣の防衛を担うソルジャーが存在する。ソルジャーは,特殊な形態により自らは摂食できず,巣内の割合は一定に保たれる必要がある。ソルジャー分化の調節に関しては,幼若ホルモン(JH)が重要な役割を担うことが知られるが,初期(王と女王による創設直後)巣では,ソルジャーが長期間1個体しか存在しないことが知られ,親個体による分化調節の存在が示唆される。本研究では,親個体による兵隊の認識と分化調節の機構を明らかにすることを目的とし,系統的に重要な3種を材料として初期コロニーを作製して解析を行った。本年度は,ヤマトシロアリとネバダオオシロアリの初期コロニーを作製し,ソルジャーが出現した後に,コロニー状態を変化させて,JHによるソルジャー分化誘導に如何なる影響が与えられるかを調べた。その結果,生殖虫の有無により,JHによるソルジャー誘導率には大きな違いが見られ,生殖虫の存在下では有意に分化率が低下することが明らかとなった。また,幼虫のJH結合タンパク質(ヘクサメリン)遺伝子の発現量は,巣内のソルジャーを取り除いた後で大きく低下することも示された。なお11月に,西表島の琉球大学熱帯生物圏研究センターへ赴き,残りの研究対象種であるタカサゴシロアリを採集し,JHによるソルジャー誘導の実験系を立ち上げた。結果の一部は論文にまとめると同時に,第67回日本昆虫学会および第55回日本生態学会にて発表した。

ソルジャーは,特殊な形態により自らは摂食できず,巣内の割合は一定に保たれる必要がある。ソルジャー分化の調節に関しては,幼若ホルモン(JH)が重要な役割を担うことが知られるが,初期(王と女王による創設直後)巣では,ソルジャーが長期間1個体しか存在しないことが知られ,親個体による分化調節の存在が示唆される。本研究では,親個体による兵隊の認識と分化調節の機構を明らかにすることを目的とした。まず昨年度と同様に,ヤマトシロアリとネバダオオシロアリの初期コロニーを作製し,コロニーの発達に伴うソルジャー数を調査すると同時に,親個体との接触で幼虫に如何なる生理的な変化が見られるのかを解析した。ヤマトシロアリの場合には,創巣後7.5ヶ月経過したコロニーでソルジャーが2匹存在する場合が観察され(約30%),飼育下で2匹目の兵隊が出現するタイミングをある程度把握することに成功した。ネバダオオシロアリの初期コロニーでは,親個体と物理的な接触がない限り新規のソルジャーは出現しないことを実験的に確かめた。その際の子虫の生理的な状態を,幼若ホルモン結合タンパク(ヘクサメリン)遺伝子とインシュリン受容体遺伝子の発現量を経時的に比較することで推察した。その結果,親個体の接触下では両遺伝子とも発現量が大きく変動していることが示された。更に今年度は, JHによるタカサゴシロアリのソルジャー誘導解析を行い,分化に伴う特異的な形態形成を詳細に把握した。以上の結果の一部は論文にまとめると同時に,第23回国際昆虫学会,第68回日本昆虫学会,第56回日本生態学会,第79回日本動物学会にて発表した。
ナノ粒子が引き起こす腸内細菌叢の生態系変化と生体恒常性に与える影響の解析

ナノ粒子の製造技術の進歩に伴い、食品添加物ナノ粒子が多数市販されるようになった反面、そのリスクも懸念され始めている。そこで、公称径0.5μmのアナターゼ型TiO2 NPsと公称径0.8μmのSiO2 NPs、および公称径0.3μmのFe2O3 NPsの3種類のNPsをマウスに経口投与し、排出された糞を腸内細菌叢として解析を行った。その結果、食品添加物ナノ粒子は、可溶性で粒径の小さなものほど、過剰摂取によって腸内細菌叢の構造が大きく変化し、下痢の原因菌であるClostridiaceaeを優勢化することで、消化器官に関連する疾病に繋がる恐れのあることが明らかとなった。ナノ粒子をマウスへ経口投与し、排出した腸内細菌を培養することで、食品添加物ナノ粒子が消化管内を経由して菌叢に与える変化を解析することを目的とした。公称径0.3、1.0 μmのFe2O3粒子を用いた。これを50 mg/Lとなるように純水中に分散させ、ナノ粒子分散液とした。動物育成棟で飼育しているマウス(Mus musculus)にFe2O3粒子を生理食塩水に分散させて経口投与し、ナノ粒子が混在した腸内細菌を採取した。経口投与した粒径0.3 μmの粒子の体外排出率は、1、3、7日後では22.5、15.8、0%となり、同様に粒径1.0 μmの場合では、1、3、7日後は10.7、7.5、0%となった。経口投与は、ゾンデを用いて毎週月曜日に行い、合計で4回行った。投与量は0、1.6、8.0 mgとした。経口投与後の腸内細菌(糞)は毎日採取し、嫌気発酵試験を行った。その結果、投与1日後で、粒径0.3 μmのFe2O3ナノ粒子を1.6 mgまたは、8.0 mgで投与した場合では対照と比較すると、生成したH2はそれぞれ80%と57%に減少し、粒径1.0 μmを投与した場合ではそれぞれ23%と48%に減少した。一方、マウスの体重は、飼育期間中に変化はなかった。経口投与1日後に採取した腸内細菌による最終H2生成量は対照で5.59 mLであったが、粒径1.0 μmのナノ粒子を投与した場合は4.29 mLであり、粒径0.3 μmのFe2O3ナノ粒子を投与した場合では、1.14 mLまで減少した。0.3 μmのナノ粒子は排出1日後には顕著に影響が見られたが、腸内での滞留時間が短いため、3日後以降では有意な変化が無かった。一方、1.0 μmのナノ粒子は、0.3 μmほどH2生成量を減少させなかったが、腸内で長く滞留したため、腸内細菌叢へ長期的な影響を与える可能性が示唆された。昨年度は経口投与針を用いて、マウスに食品添加物ナノ粒子を投与して実験を行ったが、今年度は粉末の飼料に、公称径0.3 umのFe2O3 NPsを0.014, 0.14%、1.0 umのFe2O3 NPsを0.007, 0.07%の含有率で混錬して給餌し、腸内細菌を採取して培養実験に供した。その結果、粒径に関わらず、投与量の多かった腸内細菌ほど、培養実験において、その代謝産物が対照より増加することが明らかとなった。このとき、粒径の小さい0.3 umのFe2O3 NPsを投与した場合では、飼育している全てのマウスが下痢を発症した。また、このときの腸内細菌叢のDNAを抽出し、次世代シークエンサーで構成菌種の存在割合を解析すると、Clostridiaceae科とLactobacillaceae科が菌叢中で優勢化していた。さらに、下痢の発症前後の菌叢解析結果から、粒径の小さいFe2O3 NPsを過剰に摂取すると、Clostridiaceae科が腸内細菌叢中で優勢化し、下痢が治癒した後の菌叢においては、Lactobacillaceae科の存在割合が増加していることが明らかとなった。加えて、このときの有機酸生成量を測定すると、下痢を発症したときは乳酸生成量が増加し、下痢の治癒後は酢酸生成量が減少することもわかった。以上より、Fe2O3 NPsを過剰に投与すると、腸内細菌叢が変化し、Clostridiaceae科が腸内で優勢化すると、マウスが下痢を発症し、その後、下痢の治癒に伴ってLactobacillaceae科が優勢化すると、乳酸生成が促進されると同時に、酢酸代謝が抑制され、ナノ粒子投与による菌叢構造の一時的な崩れが、安定化に向かうのではないかという可能性が示唆される結果が得られた。ナノ粒子投与による腸内細菌叢の変化に対して、培養実験による代謝産物量の測定や菌叢解析による原因菌の特定ができた。平成28年度においては、Fe2O3ナノ粒子に加え、TiO2NPsについても検討を加えた。Fe2O3ナノ粒子は水に対して可溶性であるが、TiO2N粒子は不溶性である。公称径0.8 μmの乾燥状態のTiO2 NPsを実験に用いた。まず、マウスを5匹ごとに4条件にふり分けて飼育を行った。マウスの粉末飼料に、粒径0.8 &micro;mのTiO2 NPsを0.05, 0.15, 1%の含有率で水と共に混錬した。

混錬物をペレット状に成形して乾燥させた。その後、マウス飼料として給餌し、採取した糞を腸内細菌叢として、培養実験及び菌叢構造解析に供した。マウスを5匹ごと、4条件にふり分けて飼育を行った。粉末飼料にTiO2 NPsを加え、水とともに混錬したものをペレット状に成形し、乾燥させた。調製した飼料をマウスに4週間給餌し、腸内細菌をケージごとに採取した。TiO2 NPsの経口投与期間中は、体重、飲水量、摂餌量に変化がなく、健康状態に異常は見られなかった。そこで、TiO2 NPsの経口投与21日目に採取した腸内細菌を4日間培養した時の、糞便1 gあたりのバイオガス生成量測定した。その結果、Controlと比較して、TiO2 NPs含有率が高いほど水素、二酸化炭素生成量が増加した。ここで、次世代シークエンサーを用いて菌叢構造を解析すると、TiO2 NPsを0.19 g/kg-体重以上摂取すると菌叢構造が変化し、さらに過剰量のTiO2 NPsを投与すると菌叢の多様性が損なわれる可能性が示唆された。これは、腸内細菌叢の表面にTiO2 NPsが付着することにより、腸内有用菌の生育が阻害され、腸内有害菌が増加したためではないかと考えられる。以上より、不溶性のNPsにおいても、過剰な摂取により腸内細菌叢が崩れることが明らかとなった。ナノ粒子の製造技術の進歩に伴い、食品添加物ナノ粒子が多数市販されるようになった反面、そのリスクも懸念され始めている。そこで、公称径0.5μmのアナターゼ型TiO2 NPsと公称径0.8μmのSiO2 NPs、および公称径0.3μmのFe2O3 NPsの3種類のNPsをマウスに経口投与し、排出された糞を腸内細菌叢として解析を行った。その結果、食品添加物ナノ粒子は、可溶性で粒径の小さなものほど、過剰摂取によって腸内細菌叢の構造が大きく変化し、下痢の原因菌であるClostridiaceaeを優勢化することで、消化器官に関連する疾病に繋がる恐れのあることが明らかとなった。マウスへの食品添加物ナノ粒子の経口投与実験の環境が整備され、また、初期データとして、マウス体内におけるナノ粒子の挙動、腸内細菌叢への影響が確認できた。今年度末までに菌叢構造を変化させる微生物種が2種類特定できたため、この2種の微生物をin vitroで混合培養し、ナノ粒子の投与による優勢化菌を同定する。また、粒子の物性(粒径等)を変化させたFe2O3 NPsや、他の食品添加物ナノ粒子をマウスに経口投与する実験を行う。また、ナノ粒子により変化した腸内細菌叢を修復する現象を、乳酸菌を用いて行う予定である。生物工学一般的な複合菌叢(嫌気発酵排水等)を用いて、各種食品添加物ナノ粒子が菌叢に及ぼす影響を網羅的に調べる。その過程で、ナノ粒子により変化した菌叢を修復する現象を、発酵食品(ヨーグルト、ビオフェルミン)を用いて探索する。菌叢変化の要因となる微生物種をPCR-DGGE法により解析し、菌種を特定する。また、この菌種を用いてナノ粒子の付着実験を行い、その様子を原子間力顕微鏡により観察する。ナノ粒子については、表面修飾を施し、経口投与実験を経て、菌叢変化を与える要因を特定する。動物実験に対する学内申請において、許可が出たのが9月であったため、実験計画が6か月遅れた菌叢解析に要する備品、消耗品により執行予定
γ線バーストからの超高エネルギーγ線輻射の探査

HETE衛星は1996年11月4日12時09分(米国東部標準時)に、米国バージニア州NASA Wallops Flight Facilityの東方洋上高度約12000mからPegasusXLロケットによって打ち上げられた。衛星は近地点491km、遠地点550km、軌道傾斜角38度の軌道に投入されたもののロケット3段目の切り離しが失敗し、衛星格納構体に閉じ込められたまま、今なおオペレーションを行えない状態に置かれている。格納構体に閉じ込められている以上、今後HETE衛星の運用が可能となる見通しはない。本研究のめざした多波長観測によるバースト天体の解明という観点においては、GeV領域の高エネルギーγ線を放射した2例の明るいγ線バーストの『あすか』衛星による観測データを解析し、1994年2月17日に起きたバースト方向に、活動銀河核と思われる3.7×10^<-13>erg s^<-1>cm^<-2>の強度をしめすX線天体を発見した。この天体でバーストが起きたとすると、バースト時には、γ>100以上の相対論的なビ-ミングが起きていなければならない事を観測事実から示すことができた。一方1993年1月31日に起きたバースト方向からは1×10^<-13>erg s^<-1>cm^<-2>以上の有意なX線対応天体候補は見つからなかった。以上から、γ線バースト母体天体の定常X線強度は、バーストそれ自体の強度と単純な相関をしめしているのでは無い事を示す事ができた。
外国人技能実習制度の課題と可能性―環境保全型農漁業の技能移転を焦点とする実証研究

本研究では、外国人技能実習生(以下「技能実習生」)の受け入れが進む現状を背景に、とりわけ増加が著しいベトナム人技能実習生を事例として、外国人技能実習制度(以下「本制度」)の運用をめぐる現状と課題を明らかにする。近年、ベトナムでは、安全・安心な農水産物の生産を強力に推進していることを鑑み、本研究では本制度を活用した環境保全型の農漁業の技能移転に焦点をあて、これを媒介としたベトナムと日本の両国における課題解決の可能性を追究することを目的とする。平成30年度は、以下の調査を実施した。第1に、ベトナムの環境保全型農業をめぐる現状について、幅広くデータを収集するため、ベトナムを2回訪問し、コショウやカカオなどを有機農法で生産している農家やそれらの加工を行う企業のほか、安心・安全なコショウの生産拡大や国内外での流通促進を目的に設立されたベトナム胡椒協会などにおいて、インタビュー調査を行った。第2に、ベトナムから日本への技能実習生の送り出し状況とベトナム人の若年層の海外就労に関する意識を把握するため、ベトナムの技能実習生送り出し機関を訪れ、日本語教育の実施状況などに関するインタビュー調査を行うとともに、そこで学ぶ学生らを対象とする質問紙調査を実施した。第3に、日本の農業分野に派遣されたベトナム人技能実習生の就労状況について把握するため、就労先企業における参与観察、および技能実習生や企業関係者に対するインタビュー調査を実施した。そして第4に、環境保全型農業の推進に関して、国際比較の視点から中国に注目し、2度にわたる現地視察を通じて、サクランボとラッカセイの生産や日本への輸出状況を調べた。以上の調査により、今後、ベトナムの農業発展に向けて、日本の有機農法に関する技能の移転に加え、農業に関わる個人や機関の連携を通じた環境保全型農業の推進体制の整備が求められることが明らかとなった。平成30年度は、上記した通り、日本国内における調査とベトナムおよび中国における調査を実施した。これらは、当初から計画していたものに加えて、データ収集の過程で新たな調査が必要であると判断して行われたものである。まず、日本での調査について述べると、ベトナム人とフィリピン人の技能実習生を受け入れている愛媛県内の農業法人において参与観察を行い、彼らの労働の様子はもちろん、職場や地域社会の人々との関係についても豊富なデータを入手することができた。技能実習生の就労現場におけるこうした参与観察は、先行研究においてもほとんど例がないだろう。この他、香川県内の農家に対するインタビュー調査により、技能実習生の受け入れが農家に与える影響について、多くの示唆を得ることができた。また、ベトナムでの調査については、現地の日系企業関係者や、駄田井の勤務先である岡山大学の現地事務所の協力によって、多くのインフォーマントから貴重な情報を入手し、ベトナムにおける環境保全型農業の現状について理解を深めることができた。さらに、ベトナムでも指折りの大手技能実習生送り出し機関2社において、日本での就労を目指す若者約100名を対象とした量的調査を実施する機会にも恵まれた。技能実習生の送り出し国の状況と海外就労を希望する若者の意識を探るうえで、これらの調査がきわめて有意義であることは言うまでもない。以上の調査から得たデータの分析を通して、今後さらに検討すべき研究テーマがより明確となった。よって、本研究はおおむね順調に進行しているといえる。次年度は、これまでの知見をふまえたうえで、主として以下の3点に関する調査研究を実施し、外国人技能実習制度を通じた環境保全型農業の技能移転の可能性についてさらに考察を深めたい。第1に、ベトナム国家大学ホーチミン市人文社会科学大学の研究者と連携し、ベトナムにおける環境保全型農漁業の現状と課題について明らかにするため、ベトナム・ドンナイ省などの農村において調査を実施する。また、帰国した技能実習生の再就職、とりわけ農業分野での就労を支援するベトナムの日系企業、および送り出し機関において、インタビュー調査を行う。第2に、日本の農業分野に派遣されたベトナム人技能実習生と受け入れ企業を対象に、現場での就労と技能習得の現状について、引き続き参与観察とインタビュー調査を行う。次年度は、畜産業や養殖業などの隣接領域に就労する技能実習生も対象としながら、環境保全型農漁業に関する幅広いデータの収集に取り組む。こうした日本での調査も、ベトナム国家大学ホーチミン市人文社会科学大学の研究者との連携のもとで進めていく。第3に、前年度にベトナムの送り出し機関で実施した質問紙調査のデータ分析を進め、現地の若年層が海外就労についていかなる期待や不安を抱いているのか、また、技能実習期間終了後に関していかなる展望をもっているのかを明らかにする。そのうえで、現行の本制度の運用について改善すべき点を抽出する。以上の調査研究の成果については、今後、学会報告や論文執筆などによる公表を積極的に進めたい。

第2に、ベトナムから日本への技能実習生の送り出し状況とベトナム人の若年層の海外就労に関する意識を把握するため、ベトナムの技能実習生送り出し機関を訪れ、日本語教育の実施状況などに関するインタビュー調査を行うとともに、そこで学ぶ学生らを対象とする質問紙調査を実施した。第3に、日本の農業分野に派遣されたベトナム人技能実習生の就労状況について把握するため、就労先企業における参与観察、および技能実習生や企業関係者に対するインタビュー調査を実施した。そして第4に、環境保全型農業の推進に関して、国際比較の視点から中国に注目し、2度にわたる現地視察を通じて、サクランボとラッカセイの生産や日本への輸出状況を調べた。以上の調査により、今後、ベトナムの農業発展に向けて、日本の有機農法に関する技能の移転に加え、農業に関わる個人や機関の連携を通じた環境保全型農業の推進体制の整備が求められることが明らかとなった。平成30年度は、上記した通り、日本国内における調査とベトナムおよび中国における調査を実施した。これらは、当初から計画していたものに加えて、データ収集の過程で新たな調査が必要であると判断して行われたものである。まず、日本での調査について述べると、ベトナム人とフィリピン人の技能実習生を受け入れている愛媛県内の農業法人において参与観察を行い、彼らの労働の様子はもちろん、職場や地域社会の人々との関係についても豊富なデータを入手することができた。技能実習生の就労現場におけるこうした参与観察は、先行研究においてもほとんど例がないだろう。この他、香川県内の農家に対するインタビュー調査により、技能実習生の受け入れが農家に与える影響について、多くの示唆を得ることができた。また、ベトナムでの調査については、現地の日系企業関係者や、駄田井の勤務先である岡山大学の現地事務所の協力によって、多くのインフォーマントから貴重な情報を入手し、ベトナムにおける環境保全型農業の現状について理解を深めることができた。さらに、ベトナムでも指折りの大手技能実習生送り出し機関2社において、日本での就労を目指す若者約100名を対象とした量的調査を実施する機会にも恵まれた。技能実習生の送り出し国の状況と海外就労を希望する若者の意識を探るうえで、これらの調査がきわめて有意義であることは言うまでもない。以上の調査から得たデータの分析を通して、今後さらに検討すべき研究テーマがより明確となった。よって、本研究はおおむね順調に進行しているといえる。次年度は、これまでの知見をふまえたうえで、主として以下の3点に関する調査研究を実施し、外国人技能実習制度を通じた環境保全型農業の技能移転の可能性についてさらに考察を深めたい。第1に、ベトナム国家大学ホーチミン市人文社会科学大学の研究者と連携し、ベトナムにおける環境保全型農漁業の現状と課題について明らかにするため、ベトナム・ドンナイ省などの農村において調査を実施する。
高効率遺伝子導入技術へのパルスパワーの挑戦

パルスパワー領域の極短高電圧パルスと通常領域の低電圧長パルスを組み合わせたパルス群を出力できる非対称バーストパルスシステムを製作し対象生物に対する遺伝子導入実験をおこなった。電気パルスの影響を抑えるために,周囲溶液やパルス印加後の対象物の取り扱いに注意が必要であることが分かった。対象生体に効率良くGFPを導入するためには,非対称バーストパルスである前方パルスと後方パルスの形状が重要で,また,極短パルスのパルス幅も導入率に影響することが分かった。パルスパワー領域の高電圧極短パルスと通常領域の低電圧長パルスを組み合わせたパルス印加システムを用いて,対象生物に対する遺伝子導入を試みた.これまでの研究結果より,質量の大きな化学物質を受精卵に導入するためには,ある程度大きな電気エネルギーを反応容器に投入する必要があることが分かっており,遺伝子の導入を可能にするためには,これまでのパルス波形(シングルパルス,ダブルパルスなど)では不十分であると考えられた.そこで,高電圧極短パルスに組み合わせる低電圧長パルスとして,正負パルスのパルス幅が異なる両極性バーストパルス群を用いて実験を行った.はじめに,物質導入時に用いる電気パルスを大きくしたときに,対象生物に対するダメージ増加の有無について調査した.このとき対象生物はメダカ受精卵とした.非対称バーストパルスの形状(正負パルス幅,電圧,間隔,バーストパルス数など),電極形状,パルス印加後の周囲溶液などを変化し,メダカ受精卵に対する電気ダメージの大きさを観察等により調査した結果,メダカ受精卵に対する影響を抑えつつ印加できる非対称バーストパルスの条件が判明した.さらにメダカ受精卵に対するパルス印加後の処理に用いる溶液による影響についても調査した.今回の条件を用いて物質導入実験をした結果,数種類の化学物質を電気ダメージ無しで受精卵内へ導入できた.次に,非対称バーストパルスを用いて,メダカ受精卵にプラスミド導入を試みた.導入実験から12日後に蛍光顕微鏡で観察したところ,一部の受精卵内の細胞でGFP(Green Fluorescent Protein,緑色蛍光タンパク質)によると考えられる緑色蛍光が観測された.パルスパワー領域の高電圧極短パルスと両極性の低電圧バーストパルスを組み合わせたパルスシステム(非対称バーストパルスシステム)を構築して,メダカ受精卵やその他の生物に対する遺伝子導入実験を行った。昨年までのパルスシステムに改良を加え,また,同パルスシステムの2台目を製作し稼動させた。これにより遺伝子導入実験を行う環境を改善した。メダカ受精卵に加えて,本年度よりミジンコ卵とHL60細胞(白血病細胞株)に対する遺伝子導入の基礎実験を開始した。対象となる生物に対する電気的ダメージや周囲溶液に起因する影響を少ないものとする実験条件を調査した。GFPベクターを混合した等張液中のメダカ受精卵に,パルスパターンとして,高電圧極短パルス(100 ns,3.2 kV)を印加した後に非対称バーストパルス(400発,正パルス300 us,8 V +負パルス30 us,8V)を印加した場合に約4%,高電圧極短パルスの前後に非対称バーストパルス郡(各200発づつ,正パルス300 us,8 V +負パルス30 us,8V)を加えた場合に約15%のメダカ受精卵でGFP発光が確認できた。現状では,GFP発光が確認できる個体として正常に発生を続けるものもあるが,卵黄が収縮し死亡するものの割合が高い。今後は前者の割合が増えるようなパルス条件の調査と再現性の確認が必要である。その他の生物に関して,ミジンコ卵に対しては(まだ数回の実験であるが)一部の個体でGFP発光が確認できた。HL60細胞(白血病細胞株)に対しては導入実験を行える環境の構築ができたため,GFP導入の基礎実験を開始した。パルスパワー領域の高電圧極短パルス,通常領域の低電圧長パルス,これらの組み合わせパルスを出力できるパルスシステムを製作し対象生物に対する実験をおこなった。メダカ(Oryzias latipes)受精卵への実験では,極短パルス(3.2 kV,100 ns)1発と両極性低電圧長パルス(±約8 V,300 us)を交互に複数発とした非対称バーストパルス群を用いて,GFP(Green Fluorescent Protein)の導入を試みた。極短パルスのみ,バーストパルスを極短パルスの100 ms秒前のみ,100 ms後のみ,前後共に印加するという4パルス条件でGFP発現の有無を調査した。バーストパルスを前後共に印加したとき,受精卵4.2%でGFP発現に起因したと考えられる緑色発光が確認できた。極短パルス15,50,100 nsにバーストパルスを前後共に印加した場合,極短パルス50 nsのときに緑色発光の割合が12.5%と最大となった。後方バーストパルス群として,正負パルス交互100発とした場合と,正極パルス100発後に続いて負極パルス100発を印加した場合で,緑色発光の割合が前者4.2%であるのに対し後者12.5%と3倍高くなった。これらより後方バーストパルスと極短パルスはGFP導入に重要な役割を担っていることが分かった。ラット受精卵へのmRNA導入実験を行ったところ,メダカ受精卵で良い結果が得られたパルス条件(正負交互バーストパルス群+極短パルス+正極バーストパルス群後に負極バーストパルス群を印加)のとき33%で変異が確認できた。線虫(C. elegans)に対し,幅広い電気パルス(nsms)印加による孵化率の変化を調査した。パルス幅が短くなるほど低い導入エネルギーで孵化率の低下が見られた。長いパルス幅で孵化率の低下が見られるパルス条件では破裂した卵が多く見られた。

パルスパワー領域の極短高電圧パルスと通常領域の低電圧長パルスを組み合わせたパルス群を出力できる非対称バーストパルスシステムを製作し対象生物に対する遺伝子導入実験をおこなった。電気パルスの影響を抑えるために,周囲溶液やパルス印加後の対象物の取り扱いに注意が必要であることが分かった。対象生体に効率良くGFPを導入するためには,非対称バーストパルスである前方パルスと後方パルスの形状が重要で,また,極短パルスのパルス幅も導入率に影響することが分かった。非対称バーストパルスシステムの改良と2台目の製作により,実験環境が改善され,順調に導入実験が行えている。メダカ受精卵以外の対象生物に対する遺伝子導入実験を行う環境も整いつつあり,おおむね順調に進展していると考えている。パルスパワー各対象生物に対する実験条件をより細かく設定し,導入効率について調査する。また,GFP発光が確認できた実験条件では複数回の実験を行い再現性について検討する。非対称バーストパルスシステムは問題なく動作しており,また,電気パルスや周囲溶液などの受精卵に対する影響を低減する条件調査も進んでいる.これらの実験条件において一部のメダカ受精卵に対して遺伝子導入ができたことを示す結果も出ており,おおむね順調に進展していると考える.研究はおおむね計画通りに進んでおり,平成26年度の支出はほぼ予定通りであった。今回の差し引き金額の一部としては,論文投稿料として考えていたが,年度内に掲載許可が出なかったため翌年度に繰越しとなった。それを除いた金額は比較的小額であり,平成27年度分と合算して使用するほうが効率的であると判断した。メダカ受精卵に対してはさらに高い割合で遺伝子導入が確認できるようにパルスパラメータやそのほかの実験条件について詳細に調査する.また,そのほかの生物(線虫,大腸菌など)に対する遺伝子導入の可能性を探る調査を開始する.平成27年度分と合算して使用する。研究はおおむね計画通りに進んでおり,平成25年度はほぼ予定通りの支出であった.今回の差し引き金額は比較的小額でもあり,平成26年度と合算して使用するほうが効率的であると判断した.平成26年度分と合算して使用する.
持続可能な自治体財政の条件：地方税制の存続メカニズム解明によるアプローチ

この研究では「自治体財政の持続可能性を高める条件」を示すことを目的として「どのような場合に地方税制は存続するか」という問いの解明にとりくむ。少子高齢化や人口減少が進むなかで財政の持続可能性を高めるには、政治的に困難な合意形成を経た社会保障制度や租税制度の確実な実施が求められる。この研究が注目する税制の場合、納税・徴税義務者から理解や協力を得られれば税制は安定化して存続するが、得られなければ税制は不安定化して廃止に向かう。その分岐を解明するため、この研究では、日本の地方自治体が時限的に導入した税制が、更新され存続してきたことに着目し、質的調査と量的調査を用いた多角的な比較分析をおこなう。
行動ビッグデータの収集解析技術を応用した授業コミュニケーションに関する実践的研究

身体振動や対面行動を記録するビッグデータ収集解析システムを応用し,小学校での授業への児童の参加態度を測定すると共に,成果を授業実施者への即時的なフィードバックを通して授業改善の効率的なサイクルを確立することを目的とした。身体振動を指標とした分析では,学年間の違いを検出するなど指標としての一定の有用性が示された。これを基に,授業内容の理解の程度や発言者への注意の程度による非言語行動の個人差を検討した。また,測定結果に基づく授業の振り返りでは,児童への新たな気づきが教師に生まれることが確認できた。本研究は,学校が組織として発達し続けるためにコミュニティの学習をサポートするための有益なテクノロジーを開発し,実際に学校現場に導入することを目的として計画された。コミュニケーションする人々の微細な身体的動作や対面的相互作用の履歴を即時的に分析する人間行動ビッグデータ解析システムを基盤として,授業過程でのコミュニケーションの分析に最適化されたシステムを開発中である。平成26年度は(株)日立製作所のビッグデータ収集解析システム「ビジネス顕微鏡」の貸与を受けて,政令指定都市中心部に位置する公立小学校1校の協力のもと,(1)実際の授業のコミュニケーションを対象とした非言語的行動の基礎的データの蓄積,(2)そこから明らかになった知見を学校へ即時的にフィードバックするフローの試験的な構築を行った。その結果,一斉授業中の児童の身体振動リズムを指標とした授業分析の可能性を示唆することができた。例えば,学級全体の平均的な身体振動リズムの高低には学年間で差がある可能性を指摘できた(日本教育心理学会および日本教育工学会にて発表済み)。また,授業内容の理解の程度によって授業への参加の仕方の質が異なる可能性が,身体振動リズムを指標として表現できる可能性も指摘できた(日本教育心理学会にて発表予定)。平成27年度以降も引き続き研究体制を維持し,システム開発に取り組んでいく。本年の主たる課題は、ウェアラブルセンサであるビジネス顕微鏡で測定された非言語行動と、授業中の児童の参加の様子との関連性を調査し、ビジネス顕微鏡による測定の妥当性を検討することであった。本年度は協力校の3、6年生を対象とした調査を集中的に行った。児童には、授業中に考えていたことを授業後に振り返って記述してもらい、その内容の量や深さから授業参加の程度の指標とした。その指標と身体運動データとの関連性を検討したところ、授業内容をよく理解していたと判断された児童に特徴的な身体運動が検出された。さらに、そうした児童のタイプと身体運動とのつながりは、授業の展開に応じて、観察されやすい場面とそうでない場面とがあることが明らかとなった。本研究の特色は、データの解釈に際して教師との連携を密に行うことで、データから実践へのフィードバック回路を設計することである。本年度は、上記データの解釈に際して協力校の研究部とのデータセッションを繰り返し行った。この間、システムの大幅なバージョンアップもなされ、測定精度が大幅に向上した。これにより、より正確な身体運動の測定が可能となり、授業中のコミュニケーションのより微細な側面にまで踏み込めるようになった。今後は、バージョンアップしたシステムをベースとして、測定結果をタブレットPCなどでリアルタイムで観察できるようなシステムへと改善していく予定である。協力校、研究分担者、協力企業との連携をとりながら、研究課題はおおむね順調に進捗している。本年度より、当初の計画には含まれていなかった研究者からの助言を得ることができるようになり、より多くの協力校にて調査を実施していく方向性を確認することができた。本年は2つの課題に取り組んだ。第一に,ウェアラブルセンサで測定された非言語行動と,児童の授業への参加の様子の関連性を調査し,測定の妥当性を検討することである。昨年度のシステム改善により測定精度の大幅な向上がもたらされ,児童の非言語行動(身体の振動リズム)を細かな時間単位で可視化できるようになった。本年は,調査協力校1校において調査を実施した。授業への参加の実態を表す指標として,児童らが発言した内容と発言主を授業後に想起させる手法(一柳,2009)を採用し,その正確さと授業中の身体振動との関連を検討した。関連の実際としては,例えばA児の発言を想起したB児の身体振動が,A児の発言時に他の時間帯と比べて相対的に顕著な変動を示すという形で観察できた。ただし,そうした関連はすべての児童において見られたわけではなかった。第二の課題は,データ解釈の際に教師との連携を緊密化し,実践へのフィードバック回路を設計することである。昨年度からの協力校ではすでに教師とデータを検討する検討会を,測定後すぐに実施する体制が完成した。本年度から新たに協力が得られるようになった国立小学校1校でも調査が実施され,児童と教師の非言語行動の測定結果を授業との関連で検討する検討会を実施できた。いずれの検討会でも,児童の発言とともに非言語行動に着目することにより,教師は児童の姿に新たな解釈を付与することができ,将来の実践の変革につながる可能性が見出された。残された課題としては,一般的な公立校でも利用可能な形へとシステムを改善する作業が挙げられる。ただ,ビジネス顕微鏡を開発した(株)日立製作所との連携の範囲内でできることには限界があり,研究期間内に社会実装に耐えうるシステムを完成するに至らなかった。同社との連携は継続するため,今後は体育などの教科に限るなどして授業実践改善ツールの開発を進めていく予定である。