hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
黄色ブドウ球菌における生体防御攪乱遺伝子の役割について

本研究では、黄色ブドウ球菌で見いだされた、種々の免疫系を攪乱すると予想される遺伝子群と、感染宿主免疫系との相互作用をin vivoで研究し、黄色ブドウ球菌の持つ病原性メカニズムの本質に迫った。1)免疫攪乱遺伝子の機能解析:強毒MRSA株MW2に存在する、感染宿主免疫系に関与すると思われる遺伝子のMHCホモログ遺伝子、エンテロトキシン遺伝子群、接着因子cna(Collagen adhesin)およびCHIPS(Chemotaxis Inhibitory Protein of Staphylococcus aureus)を選択し、それらの機能解析を行った。まずMW2を親株として、各々の遺伝子の欠失変異株、及び過剰発現する変異株を作成した。これらのMW2変異株を用いて、それらの遺伝子がヒトリンパ球の活性化に関与しているのか検討した所、MHCホモログ過剰発現変異株において活性の低下が見られた。このMHCホモログがスーパー抗原によるヒトリンパ球活性化への関与が示唆された。2)MW2株の宿主免疫系による影響を探る:まずMW2を使用したマウス定着モデルを確立した。このIn vivo条件下の継代培養で、MW2のゲノムアイランドφSa3の欠損株を分離したが、in vitro条件下の継代培養では分離されなかった。また、免疫系の異なるマウスによってMW2ΔφSa3分離頻度が異なった。このMW2ΔφSa3株の病原性は、親株のMW2と異なり。ヒトリンパ球の活性化の低下、及びβ-ヘモリジンと定着性の活性化の上昇が見られた。MRSAの定着宿主免疫系の違いにより、MRSAの定着性と病原性に関与する遺伝子のゲノムリアレンジメントが生じた事を明らかにした。3)発光酵素ルシフェラーゼを用いたMRSA定着マウスモデルの確立した。マウスを生かしたまま経時的に測定するリアルイメージングシステムを使用して、鼻腔に定着した菌体内からの発光測定に成功した。4)薬剤耐性因子及び病原性因子を含むゲノムアイランドのタイピングの確立:ゲノムアイランドvSaは調べた限りのすべての株に存在しているという特徴がある。この特徴を利用して特異的なプライマーを作成しPCR法で、臨床分離MRSA株のゲノムアイランドのタイピングを確立した。これらタイプ別による病原性の相関性を検討し、将来、遺伝的背景から病原性の特定が期待される。この結果については、以下の3学会で発表した。第5回あわじしま感染症・免疫フォーラム、第88回日本細菌学会関東支部総会、第54回日本感染症学学会・第53回日本化学療法学会東日本支部合同総会黄色ブドウ球菌で見いだされた、種々の免疫系を攪乱すると予想される遺伝子群と、感染宿主免疫系(ホスト遺伝要因)との相互作用をin vivo動物感染実験系で研究し、黄色ブドウ球菌の持つ病原性メカニズムの解明を行った。1)我々の研究室で行った全ゲノム解読及び比較ゲノム解析の結果を基に、多数の病原性因子がコードされている外来性遺伝子断片ゲノムアイランドのタイピングをPCR法により確立し分類した。2)日本で初めての発光酵素(ルシフェラーゼ)を利用したin vivo細菌感染マウスのリアルイメージング系を確立するため、黄色ブドウ球菌体内で安定に発現するルシフェラーゼのプラスミドを構築し黄色ブドウ球菌体内で発光する事に成功した。3)マウス感染モデルを確立するため、皮膚炎発症マウスを使用しハプテンで皮膚炎を誘発後、皮膚に10^8の黄色ブドウ球菌を塗布し皮膚への定着を検討した。菌塗布から4週間後に皮膚上の菌数を測定した結果、皮膚炎を発症したマウスは、発症していないマウスに比べ、黄色ブドウ球菌の数が有意に多く分離され、これらより皮膚炎発症により菌が定着しやすくなった事を明らかにした。今後、皮膚感染モデル実験系として応用する。4)致死的な壊死性肺炎の起因菌となった強毒MRSA株MW2について、また感染宿主免疫系に関与すると思われる遺伝子、新規MHCホモログ遺伝子、接着因子cna(Collagen adhesin)およびCHIPS(Chemotaxis Inhibitory Protein of Staphylococcus aureus)の宿主免疫系に及ぼす影響を検討した。MW2株の培養液上清を用いてヒトリンパ球のproliferationを検討した結果、臨床分離MRSA株と比較して、MW2では有為に高かった。さらに、上記遺伝子の過剰発現変異株を作成し、それらの培養液上清及び膜タンパク分画を用いて同様にヒトリンパ球のproliferationを検討した結果、MW2のMHCホモログ過剰発現変異株のその活性化が、,親株に比べて低くなっていた。これらより、MHCホモログが感染宿主免疫系の相互作用に関与している事が明らかになった。

このMHCホモログがスーパー抗原によるヒトリンパ球活性化への関与が示唆された。2)MW2株の宿主免疫系による影響を探る:まずMW2を使用したマウス定着モデルを確立した。このIn vivo条件下の継代培養で、MW2のゲノムアイランドφSa3の欠損株を分離したが、in vitro条件下の継代培養では分離されなかった。また、免疫系の異なるマウスによってMW2ΔφSa3分離頻度が異なった。このMW2ΔφSa3株の病原性は、親株のMW2と異なり。ヒトリンパ球の活性化の低下、及びβ-ヘモリジンと定着性の活性化の上昇が見られた。MRSAの定着宿主免疫系の違いにより、MRSAの定着性と病原性に関与する遺伝子のゲノムリアレンジメントが生じた事を明らかにした。3)発光酵素ルシフェラーゼを用いたMRSA定着マウスモデルの確立した。マウスを生かしたまま経時的に測定するリアルイメージングシステムを使用して、鼻腔に定着した菌体内からの発光測定に成功した。4)薬剤耐性因子及び病原性因子を含むゲノムアイランドのタイピングの確立:ゲノムアイランドvSaは調べた限りのすべての株に存在しているという特徴がある。この特徴を利用して特異的なプライマーを作成しPCR法で、臨床分離MRSA株のゲノムアイランドのタイピングを確立した。これらタイプ別による病原性の相関性を検討し、将来、遺伝的背景から病原性の特定が期待される。この結果については、以下の3学会で発表した。第5回あわじしま感染症・免疫フォーラム、第88回日本細菌学会関東支部総会、第54回日本感染症学学会・第53回日本化学療法学会東日本支部合同総会
共鳴フオークト効果による極微量絶対定量法の分子への拡張

原子に関する共鳴フオークト効果の理論を二原子分子に拡張し、この理論に基いて火炎中のOH分子を検出し、その絶対数密度を決定する研究を行った。光源として、QスイッチNd:YAGレーザーの第2高調波によってパンプしたDCM色素レーザーを用い、その第2高調波(波長310320nm)をOH分子A-X帯の1本の回転線に同調させた。レーザー光は楕円偏光状態でプロパン・空気炎に入射した。火炎には0.76Tの横磁場を印加した。火炎の温度は2100±100 K,光路長は15mmであった。偏光解析系の消光比は9×107であった。検光子の透過光を光電子増倍管で検出し、信号処理系で処理した。分子の共鳴フオークト効果信号プロフイルを高分解能で測定できるようにするため、色素レーザーにはプリズム・ビーム・エキスパンダと2枚の回折格子を用い、レーザースペクトル線幅として3GHz(FWHM)が得られた。上記の実験装置を用いてOH分子A-X遷移(1-1)帯のQ1(1)およびQ21(1)回転線の共鳴フオークト信号プロフイルを測定した。測定プロフィルは、微細構造を含めて、理論とよい一致を示した。上記2本の回転線の下位準位に分布するOH分子に関して、検出下限分子数密度は1×【10^(12)】Cm3であった。この結果は、共鳴フオークト効果分光法が極微量分子の絶対定量に応用できることを示すものである。共鳴フオークト効果による分子検出感度を吸収法と比較すると、約【10^2】倍高感度で、これは理論的予想と一致する。本研究によって、共鳴フオークト効果分光法が分子検出に対しても有効であることが立証され、気相反応の診断への応用も期待できる。
組織弾性イメージングを用いた下部尿路症状の病態解明

今回、前立腺尿道部の経時的な開口動態に組織学的な弾性変化をみる目的で、組織弾性イメージング機能を用いて、排尿初期から終了にいたるまでの、前立腺部尿道の弾性イメージ(ひずみ値)の対比を行った。正常症例の前立腺部尿道周囲のひずみ値(elastic grade)は、他の前立腺部の領域(辺縁域、移行域、中心域、前方繊維筋脂肪組織)と対比すると明らかに低値であった。前立腺腹側のひずみ値は、膀胱頚部からより末梢に至るまで、全般的に低値であることが観察された。前立腺肥大症のelastic gradeは、正常例と対比して、高値の部分の比率が増加し、前方繊維筋脂肪組織群に相当する部分は正常例と同様にひずみ値が低値を示していたが、腺腫部分のひずみ値はheterogenous patternを示さず、比較的層別化しており、尿道部から末梢側に移行するに従い、ひずみ値は高値を示した。以上より、排尿障害の原因の一因として、尿道部、腺腫部分のひずみ値の違いが関与していることが示唆された。生体力学的画像解析ソフトと組織弾性イメージング機能を駆使して、排尿初期から終了にいたるまでの、前立腺部尿道の各section(例:膀胱頚部から1cm,3cm,5cm,外尿道括約筋手前1cm)の開大径のdynamic changeの定量的解析結果と弾性イメージを対比した。超音波診断装置(日立社製:EUB-6500)に組織弾性イメージングアプリケーションキット(Elasticity kit)を搭載し、ボランテア若年健常成人を対象に、排尿過程を尿流動態経直腸的超音波縦断画像に組織弾性イメージングフィルターを併用してモニタリングした結果、排尿時、前立腺部尿道周囲のひずみ値は、他の前立腺部の領域(辺縁域、移行域、中心域、前方繊維筋脂肪組織)と対比すると明らかに低値であった。複数の同一検者において、蓄尿量の変位から同じ考察を行ったが、前立腺部尿道周囲のひずみ値は最も低値であった。次に同じく複数の同一検者で、feasibility studyを目的として、日立メディコ社製EUB-6500並びに細径超音波探触子EUP-F334(40R7.5MHz探触子)を使用し、試行を行ったところ、細径超音波探触子EUP-F334での排尿時中のエラスト画像の描出率は、従来のバイプレーン探触子を用いた描出率と対比し、低値であることが判明した。しきい値の差異に起因するものと考えられ、フレーム値の高設定化を行い、同じくボランテア若年健常成人を対象に症例を蓄積中である。今回、前立腺尿道部の経時的な開口動態に組織学的な弾性変化をみる目的で、組織弾性イメージング機能を用いて、排尿初期から終了にいたるまでの、前立腺部尿道の各section(例:膀胱頚部から1cm,3cm,5cm,外尿道括約筋手前1cm)の開大径のdynamic changeの定量的解析結果と、弾性イメージ(ひずみ値)の対比を行った。正常例の尿道口径の経時的推移は、排尿初期から膀胱頸部が良好に開大し、排尿2秒後から膀胱頚部径が増加し、10mm以上まで開大した。膀胱頚部は排尿20秒を超えるまで、ほぼ10mm以上を保持した。開大径は膀胱頸部より、より抹消側になるに従い、短くなった。総計12例、明瞭な追跡が可能であったが、全例、同様の傾向をしめした。膀胱頸部から1cm以上の尿道側では、排尿4秒後から描出され、ほぼ類似した開口パターンをしめした。膀胱頸部の開大様式が尿流量測定の最大尿流率時に最も開口径が大きく相関性を有することが示唆された。同じく正常症例のエラストグラフィーimagingは、前立腺部尿道周囲のひずみ値(elastic grade)は、他の前立腺部の領域(辺縁域、移行域、中心域、前方繊維筋脂肪組織)と対比すると明らかに低値であった。前立腺肥大症の尿道口径の経時的推移は、尿勢の減弱化に伴い、前立腺部尿道の描出不能の時間が認められ、膀胱頚部の尿道径を正常例と対比すると、排尿直後から排尿20秒後に至る全時間で有意に小さかった。

前立腺肥大症のelastic gradeは、正常例と対比して、高値の部分の比率が増加し、前方繊維筋脂肪組織群に相当する部分は正常例と同様にひずみ値が低値を示していたが、腺腫部分のひずみ値はheterogenous patternを示さず、比較的層別化しており、尿道部から末梢側に移行するに従い、ひずみ値は高値を示した。以上より、排尿障害の原因の一因として、尿道部ならびに、腺腫部分のひずみ値の違いが関与していることが示唆された。
運動習慣による脳血管再生環境の構築

成体脳の神経幹細胞分化の条件は極めて難しい。運動療法(習慣)の有効性を受け、それを決定する要因として(1)神経幹(前駆)細胞自体の生存と活性、(2)幹(前駆)細胞の成長や分化に関与する炎症性分子や神経栄養因子などの脳内微小環境、(3)傷害後の時間的因子を考え、重症高血圧と脳卒中自然発症性のラットに長期の自発運動をさせ検討した。生存率の延長、神経機能改善は発症後2日目から運動を開始したラットにも認められた。運動により骨髄細胞老化が抑制され、内在性神経幹(前駆)細胞の増加と成長分化が促進された。全身性及び脳局所の炎症反応が抑制され、血管内皮細胞由来NO産生と傷害後早期に神経栄養因子が誘導された。脳卒中傷害後の血管新生と神経再生における重要な因子の一つであるNOの関与について、重症の高血圧に伴う脳卒中を自然発症する病態モデルラットSHRSPを使って検討した。NOの基質であるL-アルギニンを脳卒中発症後投与し、内皮型NO合成酵素由来のNO産生を増加させた時、無処置群に比し有意な延命効果と病変部の血管新生ならびに海馬歯状回と側脳室下帯における神経幹細胞の増殖と神経細胞分化促進効果を認めた。また血清中のCXCL12や脳由来神経成長因子BDNFの産生が増加した。しかしながら病変部周囲に集簇した神経幹細胞から成熟神経細胞への分化は認められなかった。これらのアルギニン発症後投与の効果は、発症前からアルギニンを投与した時と生存率、血管内皮前駆細胞数、神経幹細胞数およびCXCL12やBDNF産生量ともに差はなかった。またアルギニンと同様の薬理作用をもつ薬物投与実験によっても同等の血管新生や神経再生効果を認めた。一方、運動介入はアルギニン投与群に比し発症率も有意に抑制され、病変部の血管新生とともに神経細胞の生存と分化を促進した。また血清中のCXCL12とBDNF産生量は発症前から無処置群より増加していた。またNO合成酵素阻害薬のL-NAME投与によって、血管新生、神経幹細胞の増殖や分化促進効果は抑制された。これらの結果は、発症後のNO産生増加は、1血管と神経の新生誘導因子を増加させることができる、2脳幹細胞域での神経幹細胞の生存と分化を促進する、3運動介入による血管新生および神経再生、発症抑制や脳傷害部の修復促進環境にはNOが重要な因子である、4運動介入による脳障害後の再生機構の促進効果にはさらに他の因子や細胞間の連関が必要であることが示唆された。成体脳における神経幹細胞は海馬と側脳室にのみに存在するとされてきたが、ある条件下ではこれら以外の脳内に神経新生が認められている。視床下部を含む第3脳室周囲組織は、自律神経系の中枢かつ内分泌系の上位中枢として極めて重要な機能が集中していて、側脳室と同様な脳室周囲の上衣細胞と胎生期に存在するradial glia cell様のGFAP+/Nestin+/vimentin+で認識される幹細胞の性格をもつタニサイトに囲まれている。本研究の課題である再生環境を検討する上で、通常神経新生が起こらない第3脳室周囲に脳卒中後に神経新生が生じるかどうか、また運動負荷によってこれらが促進されうるかどうか、脳卒中後の内因性神経機能修復機構の活性化が全身的な恒常性機能回復にも関与すると考え、脳卒中自然発症高血圧ラット(SHRSP)に自発運動を行わせて、成体脳の第3脳室周囲細胞ニッチの神経新生について検討した。自発運動により、正常WKYおよびSHRSPのいずれにおいてもタニサイトは増加した。またSHRSPの非運動群・運動群のいずれも発症直後の3日目にタニサイトは減少したが、運動ラットでは1週目にはタニサイトは増加し、同時にBrdU陽性細胞(タニサイトと上衣細胞下GFAP+細胞)も著明に増加した。また運動ラットのタニサイト数は、発症後1週目、3週目ともに非運動ラットより多かった。神経新生時の増殖と分化を促進するFGF-2とEGFは、運動ラットでは発症後1週目に脳脊髄液および第3脳室周囲組織中(タニサイトと上衣細胞下GFAP+細胞)で増加し、細胞増殖活性と相関した。運動ラットでは発症後も平衡機能や体重が維持され、生存率も有意に延長した。脳傷害後の自発運動によって認められたタニサイトの増加は、視床下部における生体恒常性維持機構に関与する可能性がある。自然発症性脳卒中モデル動物SHRSPは、本態性高血圧症患者と同様の経年変化後おこる脳血管傷害をきたすリスクファクターを多数もつ。

前課題の成果に基づき、運動習慣と再生の関係について運動開始期と運動介入期間をかえて飼育し、発症と発症後の回復を比較することにより血管幹細胞・神経幹細胞活性化の違いと再生環境に関与する調節因子を検討した。実験は5週齢より(1)一般ケージ内で飼育(非運動群)(2)発症後も継続的に回転装置付きケージ内で飼育(運動群)(3)非運動後、発症2日目(炎症反応期)から運動介入(非→運動群)(4)6週間運動ののち非運動(運動→非群)の4群とし、発症経過と生存率、一般生理学的変化を比較した。発症前までの血圧、体重ともに4群に差はなかった。一方、発症は非(非→運動を含む)群、運動→非群、運動群の順に早く、各群間に有意差を認めた。また生存率は、運動群と運動→非群に有意差を認めず、発症後に運動を始めた非→運動群も非運動ラットに比し、著明に生存率を延長した。発症後の運動量は群間に差はなく、軽度の運動量であった。これらの結果は、発症前の運動介入のみで脳卒中発症の抑制ならびに発症後の障害軽減と生存率の延長効果があることを明らかにし、運動による血管新生・神経再生能の活性化を示唆した。また発症後の軽度の運動介入でも生存延長に関連する再生機構の活性化がもたらされることが示唆され、イベント後のリハビリテーションの有効性を支持した。血管および神経新生に重要な調節因子であるVEGF・CXCL12・BDNFは血清および脳幹細胞域で運動により有意に上昇した。また核内タンパク質で組織内幹細胞活性化の関与が注目されているHMGB1は、SHRSPでは脳・心・血管組織で発症前から加齢に伴い漸減したが、脳幹細胞域核内発現量は運動ラットでは非群に比し多かった。また脳幹細胞域の幹細胞の増殖・分化は運動により著明に増加した。1薬物投与実験が動物の供給等の遅れと、また予測した結果が得られたので、同等の薬理作用をもつ他の薬物の追加実験も行ったため、計画以上の期間を要し、細胞株を使った培養実験に至らなかった。2本研究過程で、神経再生機序にかかわると思われる他の知見が見つかり、申請計画外に実験が広がったため当初の計画どおりに進まなかった。骨髄から採取・分離した幹細胞の生体内移入実験が進まなかったので、運動の強度や運動開始の時期や期間の長さをかえて再生環境の比較をし、ヒトへの応用の際に運動習慣の有効性がより明確になるようにした。来年度は、再生環境をかえた条件下で、血管幹細胞と神経幹細胞を分離して活性を調べた後、当初の計画に追加して、培養実験を計画中である。今年度行ったL-アルギニン投与と他の薬物投与実験から得られた組織標本やサンプルを使って、運動習慣がもたらす再生機構について調節因子と細胞連関を比較する。1組織学的には、免疫組織化学的検討に加えて、電子顕微鏡観察を行い、NOや運動介入が正常組織と同等の機能を有する血管新生を誘導しているのか、血管内皮細胞、神経細胞、グリア系細胞間の連関はどうかについて検討する。2傷害細胞から放出された核酸タンパク質HMGB1は、NOや脳や骨髄細胞由来、さらに血清中因子類と何らかの相互作用をもって傷害部の再生過程に影響を及ぼしていると予想されるので、実験から得られたサンプルを分析するとともに、単体どおしの結合実験等を行う。現在すでに抗体を使ったin vivoの実験が進行中である。3運動習慣により、再生にかかわる幹細胞自体の活性(細胞老化の程度)が変化することが報告されているので、骨髄細胞から単離した幹細胞や間葉系細胞、凍結脳組織標本を用いて幹細胞老化を検討する。
保育者の教育相談能力を高める研修プログラムの開発

本研究では、教育相談に関する発達障害や「気になる」子どものアセスメントを中心に、保育者の教育相談能力を高める研修プログラムの開発を目的としている。平成30年度は、以下の調査・分析を行った。第一に、2018年度更新講習選択領域を受講した保育者171名の回答を分析対象とし、保育者が対人関係に課題のある子どもに対してもつ課題意識を明らかにするために質問紙法による調査を実施した。その結果、「対人関係に課題のある子どもを今までに担当したことがありますか。」という教示に対して「ある」と回答したのは157名(91.8%)であり、対人関係に課題のある子どもに対して困っていたこととして「集団行動がとれない」と「落ち着きがない」の2項目の選択率が高いことが示された。第二に、本学の2018年度更新講習の選択必修領域「幼児期の教育相談(いじめ・不登校への対応を含む)」の受講者のうち、保育者222名を分析対象とし、教育相談で相談された内容等について調査を行った。平成29年度の研究結果から保護者から相談される内容として「食生活等」「トイレット・トレーニング等」「発達全般」「言葉(発語・理解)」「生活習慣・行動・くせ等」「友だち関係」「親子関係(しつけ等)」「きょうだい関係」「夫婦関係等」「保護者間関係」の10個のカテゴリーを抽出していた。その結果から、さらに修正して、調査項目を作成し、保育者の教育相談の現状、困難さ、成功例、誤解例を明らかにした。以上の研究から保育者の課題意識を検討することができた。今後、対応方法に関する事例の紹介や知識の共有化の方法を検討し、研修プログラムの開発につなげることができると考えられる。平成30年度は以下の3点について研究を進めることとしていた。第一に、これまでの発達障害や「気になる」子どものアセスメントや理解について保育者がどのような点で難しさを感じているのかについて分析を行うことを計画していた。平成29年度は受講者への質問紙法による調査結果から、教育相談において難しさを感じている内容が多様であり、今後も検討することとした。平成30年度は量的な資料を得ることができ、分析できたが、具体的な内容についての記述式のデータの分析が不十分であった。さらに分析を進める必要性が生じた。第二に、更新講習の受講者には、事前の課題意識調査が義務付けられている。教育相談に関する更新講習の受講予定者の保育現場における研修ニーズや現状の課題に関する調査用紙の開発を行うことを計画していた。平成31年度受講予定者には7月に実施することにしているが、項目の内容の検討をさらに進めたい。第三に、乳幼児期を中心にした教育相談に関わる発達障害のある子どもや「気になる」子どものアセスメントや支援方法に関する研修内容の検討を行うことを計画していた。調査により得られた資料から研修内容を検討しており、8月に実施することによりその効果が検討できる。本研究では、保育者の教育相談能力を高める研修プログラムの開発を目的としているため、計画し、実施することにより効果を検証しながら、改善し、研究を進めていく必要がある。計画し改善していく段階であり平成31年度に効果の検証を行う。平成29年度の調査結果の分析から、平成30年度に使用する事前の課題意識調査の項目の内容を検討した。平成31年度も引き続き検討を行っている。さらに講習内容の改善に資するような資料を得られる項目の作成を目指している。平成31年度の7月に実施予定であり、その結果の分析を今後も予定している。同様に、平成31年度の更新講習の内容を検討中である。特に、平成28年度から選択必修領域となった「幼児期の教育相談(いじめ・不登校への対応を含む)」は平成31年度も受講予定者の増加が見込まれており、1クラスの受講者数が多いことを前提とした講習内容を検討している。また、受講者への調査を通して保育者の教育相談に関する課題と研修ニーズに関する資料を収集し、研修の成果と研修内容の改善を検討することを計画している。本研究では、教育相談に関する発達障害や「気になる」子どものアセスメントを中心に、保育者の教育相談能力を高める研修プログラムの開発を目的とした。平成29年度は、以下の調査・分析を行った。第一に、2015年度更新講習必修領域を受講した191名を分析対象とし、自由記述式のデータをテキスト分析した。その結果、周囲の子どもへの対応、課題のある子ども本人に対して、及び周囲の子どもに対して、うまくいったことでは「伝える」ことがキーワードになっていた。第二に、アセスメントに関する研修ニーズを検討するために、更新講習実施前に、「個別の指導計画」の作成面と活用面について資料を収集した。本学の2017年度更新講習の事前の課題意識調査に回答した現職教員224名を調査対象とし、保育者と小学校教員別に分析した。その結果、活用面では、保育者では計画の実施方法や実施後のアセスメントに加えて、保護者との連携に課題が見られた。一方、小学校教員では教員間や保護者間の計画の共有が課題として挙げられ、加えて計画の作成時期についても指摘が見られた。第三に、2017年度更新講習の選択必修領域「幼児期の教育相談(いじめ・不登校への対応を含む)」の受講者130名を対象とし、保育者を対象に保護者から相談された教育相談に関する内容を分析し、保育者を対象とした研修内容について検討することを目的とした。

回答結果から、相談された内容は多様であったが、回答数が多かった内容を中心に「食生活等」「トイレット・トレーニング等」「発達全般」「言葉(発語・理解)」「生活習慣・行動・くせ等」「友だち関係」「親子関係(しつけ等)」「きょうだい関係」「夫婦関係等」「保護者間関係」の10個のカテゴリーに分類した。以上の研究から保育者の課題意識を検討することができ、研修ニーズから研修プログラムの開発につなげることができると考えられる。平成29年度は以下の3点について研究を進めることとしていた。第一に、これまでの発達障害や「気になる」子どものアセスメントや理解について保育者がどのような点で難しさを感じているのかについて分析を行うことを計画していた。受講者への質問紙法による調査から得られた資料を分析した。その結果から、難しさを感じている内容が多様であり、今後も検討する必要性が生じた。更新講習の受講者には、事前の課題意識調査が義務付けられている。教育相談に関する更新講習の受講予定者の保育現場における研修ニーズや現状の課題に関する調査用紙の開発を行うことを計画していた。作成したが、平成30年度受講予定者に7月に実施することにより、その効果が検証できるため、今後も検討課題として考えている。乳幼児期を中心にした教育相談に関わる発達障害のある子どもや「気になる」子どものアセスメントや支援方法に関する研修内容の検討を行うことを計画していた。調査により得られた資料から研修内容を検討しており、8月に実施することによりその効果が検討できる。本研究では、保育者の教育相談能力を高める研修プログラムの開発を目的としているため、計画し、実施することにより効果を検証しながら、改善し、研究を進めていく必要がある。計画段階であり平成30年度に効果の検証を行う。本研究では、教育相談に関する発達障害や「気になる」子どものアセスメントを中心に、保育者の教育相談能力を高める研修プログラムの開発を目的としている。平成30年度は、以下の調査・分析を行った。第一に、2018年度更新講習選択領域を受講した保育者171名の回答を分析対象とし、保育者が対人関係に課題のある子どもに対してもつ課題意識を明らかにするために質問紙法による調査を実施した。その結果、「対人関係に課題のある子どもを今までに担当したことがありますか。」という教示に対して「ある」と回答したのは157名(91.8%)であり、対人関係に課題のある子どもに対して困っていたこととして「集団行動がとれない」と「落ち着きがない」の2項目の選択率が高いことが示された。第二に、本学の2018年度更新講習の選択必修領域「幼児期の教育相談(いじめ・不登校への対応を含む)」の受講者のうち、保育者222名を分析対象とし、教育相談で相談された内容等について調査を行った。平成29年度の研究結果から保護者から相談される内容として「食生活等」「トイレット・トレーニング等」「発達全般」「言葉(発語・理解)」「生活習慣・行動・くせ等」「友だち関係」「親子関係(しつけ等)」「きょうだい関係」「夫婦関係等」「保護者間関係」の10個のカテゴリーを抽出していた。その結果から、さらに修正して、調査項目を作成し、保育者の教育相談の現状、困難さ、成功例、誤解例を明らかにした。以上の研究から保育者の課題意識を検討することができた。
大規模映像アーカイブにおける事物マイニングによる社会センシング基盤技術

本研究では、放送映像において特定の事物(人物、場所、商品、特定の資料映像等)の出現頻度やその時間展開等を解析することにより、社会における様々なイベント(景況、スポーツなどの祭典、災害、事件等)に関連する情報をセンシングする基盤技術について検討を行う。具体的には、大規模放送映像アーカイブから事物を自動検出・同定する事物マイニング技術と、放送映像空間における事物の分布の多面的な分析を可能とする社会センシング基盤技術について検討する。特に事物マイニングは挑戦的な課題であり、大局的整合性判定による高精度かつ飛躍的に高速な手法の実現を目指す。本研究では、放送映像において特定の事物(人物、場所、商品、特定の資料映像等)の出現頻度やその時間展開等を解析することにより、社会におけるさまざまなイベント(景況、スポーツ等の祭典、災害、事件等)に関連する情報をセンシングする基盤技術について検討を行う。2014年度は、映像における事物マイニングの実現のため、大域的時間整合性を判定しうる新たな情報表現として、Temporal Embedding特徴について検討を行った。より具体的には、映像を構成するすべてのフレーム画像の画像特徴量とその時間情報とをあわせて表現しうるtemporal matching kernel法と、それらを統合して映像に対する統合した特徴表現とするためのexplicit feature map法とを組み合わせ、映像の長さによらず、あらゆる映像について一定長の特徴表現としながら、映像同士の照合時には照合するセグメントの時間オフセットの存在にかかわらず照合可能であり、あわせてそのオフセットまで推定できる方法を考案した。本成果は論文に取りまとめ、現在投稿中である。また、ニュース映像を対象とし、ニューストピックにおけるマルチモーダルな関連性をmultiplex graphとし、それを可視化する手法について検討した。この他、映像中のイベントに基づく高精度識別技術、高精度事物検索技術等、広範な技術の検討を行った。平成27年度は、映像における事物マイニングのための映像特徴量である時間埋め込み映像特徴量(Temporal Matching Kernel with Explicit Feature Maps)について検討し、その特徴量に基づく仮想レレバンスフィードバック法、時間整合性判定法、複数周期の統合法等、様々な映像照合精度向上技法について広範に検討を行い、高速・高精度の事物マイニングを実現するための根幹を確立した。また、multiplex graphの可視化による社会センシング基盤技術について検討を行い、映像から抽出した人物間の関連性に基づくグラフの可視化による効果的な社会センシングについて検討を行った。当初の予定通り、映像における事物マイニングのための映像特徴量である時間埋め込み映像特徴量に基づく高速・高精度の映像照合技術について検討し、映像アーカイブにおける事物マイニングの根幹を確立した。また、multiplex graphに基づく可視化技術について検討を進め、実際に映像アーカイブから抽出した人物情報に基づく可視化を実現し、社会センシング基盤技術についての検討を進めた。全般的に順調に進展している。平成27年度は、事物マイニングのため、大量の画像データから物体検索を可能とするためのインデックス構造を構築し、超高速の物体検索を可能とする識別機適応型量子化(Classifier adaptive quantization)を開発し、10万画像からの物体検索をわずか100msで実現するのに成功した。また、放送映像解析結果を統合し、社会センシングを実現する技術として、ニュース映像から抽出した人物間の関係性をグラフ化し、ニュースの効果的な内容把握を実現するアナリティクスシステム、並びに番組視聴率と放送映像内容解析を統合し、番組資料率の顕著な変化の理由を効果的に解析できる視聴者行動マイニングシステムとを実現した。これらにより、放送映像のスケーラブルな解析技術、並びにそれらに基づく効果的な社会センシングの実現を実証した。

具体的には、大規模放送映像アーカイブから事物を自動検出・同定する事物マイニング技術と、放送映像空間における事物の分布の多面的な分析を可能とする社会センシング基盤技術について検討する。特に事物マイニングは挑戦的な課題であり、大局的整合性判定による高精度かつ飛躍的に高速な手法の実現を目指す。当初予定通り、事物マイニングに向けては映像のためのtemporal embedding特徴について検討し、社会センシング基盤に向けてはmultiplex graph表現に基づく可視化について検討を行った。また、これに加えて、映像中のイベントに基づく高精度識別技術、高精度事物検索技術等、広範な技術の検討を行っており、全般的に順調に進展している。平成28年度は、時間埋め込み映像特徴量(Temporal Matching Kernel with Explicit Feature Maps)に関する検討をさらに進め、情報圧縮法・特徴選択法・量子化法等について検討し、実際の高速・高精度事物マイニング技術を実現する。この結果も含み、映像アーカイブの解析結果の可視化・解析技術について検討を行うと同時に、視聴率情報とあわせた情報可視化ならびに視聴率変動のリーゾニングを実現し、映像マイニングに基づく社会分析基盤の実現を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。マルチメディア検索引き続き、事物マイニング技術と社会センシング基盤の両面について検討を進めていく。特に、2015年度は、2014年度開発したtemporal embedding特徴のさらなる検討と、そのマイニングへの応用、並びにその結果の可視化に向けてのmultiplex graph表現の可視化技術の拡張について検討を行う。なお、万が一temporal embedding表現に基づく事物マイニングが予想通りに進まなかった場合には、別途検討している超疎Bag of Visual Word表現並びにDeformable Part Model (DPM)を組み合わせた高精度事物検索技術を拡張した事物マイニング技術についての検討を行う予定である。
神経管誘導と神経冠誘導の独立性に関する研究:各誘導因子の細胞・分子レベルでの解析

脊椎動物胚の外胚葉は部域により三つの異なる分化系譜を辿る。即ち背方部は神経管をへて中枢神経系に、その周辺部は神経冠をへて末梢神経節や色素細胞に、腹方部を含む残りは表皮に分化する。このうち神経管への分化は背方中胚葉(背方外胚葉を裏打ちする)の誘導作用による事が知られているが、神経冠への分化についてはそれが単に神経管の誘導に附随的なものなのか、或は全く別の誘導機序によるのか明らかにされていなかった。本研究ではアフリカツメガエルの未分化初期胚細胞から出発する(細胞数5ー250)ミクロ培養系を用いて上記誘導性分化の細胞機序を定量的に解析すると共に、細胞間作用をになう物質の同定を目指し、以下の結果を得た。1.培養系中の中胚葉細胞の部域、細胞数を系統的に変化させて、外胚葉細胞に対する誘導作用を定量的に測定することにより(ツメガエル幼生の神経管由来神経細胞、神経冠由来色素細胞を各々特異的に認識する単クロ-ン抗体を利用する)、神経管、神経冠両系統の誘導は相対的に独立で前者は背方中胚葉の中央部の、又後者は背方中胚葉周緑部の細胞の外胚葉細胞に対する局所近接的な作用による。2.神経管誘導活性の最も高い背方中胚葉中央部の細胞をCa、Mgーfree溶液でよく洗い込み、表面成分の一部を除去すると、その誘導活性が容易に失われる。3.2.の結果から細胞外マトリックス成分、或はそれに結合することが知られている成長因子の関与を考え、既知物質の効果を検定したところ(外胚葉細胞のみからなる培養系に加える)、basic Fibroblast Growth Factorに神経管由来神経細胞を誘導する作用のあることが見出された。今後はbFGFが外胚葉細胞に作用して直接これを神経化するのか、或は外胚葉細胞の一部を背方中胚葉化しこれが残りの外胚葉細胞を神経化するのか等さらに解析を進めてゆきたい。
希少標本を用いた病原菌と宿主の時空間的遺伝子動態解析

希少乾燥標本からの核酸試料の調製方法を確立することが本研究の今後の展開に大きな影響を与えると考えられたので、により、ススキさび病菌(Puccinia miscanthi)およびメダケ赤衣病菌(Stereostratum corticioides)の各種標本を用いて、核酸抽出手法について検討した。具体的には、乾燥標本を用いて、顕微鏡下で他の微生物等の混入を極力排除する条件下において、効率よく核酸試料を抽出精製出来る条件についてしらべた。その結果、シリコンコートした標準カバーグラスとスライドグラスを用いて、核酸抽出緩衝液中で目的のサンプルを含む植物組織を分解し、対象となる夏胞子あるいは冬胞子をマイクロピペットで吸い上げて、別のカバーグラス上に分離し、その上にシリコンコートしたカバーグラスをかけて、ピンセットにてスライドグラスとの間に挟み込み、押しつぶす方法が最も収量も良く、再現性も高いことが判明した。抽出緩衝液はSDSを含まないタイプのものでは、そのままPCRによるDNA増幅が可能である例が多かった。SDSとプロテイナーゼKを含む緩衝液を用いた場合はフェノール抽出が必要であったので、200μチューブを用いて、20μl以下の微少量によるフェノール抽出を行った。いずれの場合においても、抽出核酸試料は極微量であったため、定量は出来なかった。しかし、リボソームDNAをターゲットとして用いたPCR反応による解析では増幅が可能であった。一方、それぞれの試料に多コピー含まれることが明かとなっている二本鎖RNA試料に関してはターゲット配列の情報が無く、既知の二本鎖RNAウイルスの複製酵素の保存配列情報に基づいて設計したプライマーを用いて逆転写反応を試みたが、期待された増幅産物は得ることが出来なかった。これに関しては、当該RNAを精製して塩基配列を決定する必要があるものと考えられた。本年度は主にさび病菌サンプルの収集と核酸抽出条件の検討を行った。特にDNAの抽出手法に関して詳細に検討した。第一段階として、ススキさび病菌(Puccinia miscanthi)とメダケ赤衣病菌(Stereostratum corticioides)の罹病組織を横浜国立大学常盤台キャンパスにおいて収集し、それらからの効率の良いDNA抽出方法の検討を行った。菌体部分を微少量取得し顕微鏡下でカバーグラスにより押しつぶして破砕し、プロテイナーゼ処理と有機溶剤抽出により粗核酸抽出物を得、ゲル濾過とアフィニティカラムにより精製2本鎖核酸画分を調整した。さらに、アガロース電気泳動法によりそれらのDNAサンプルの評価を行った。その結果、微量ながわさび病菌ゲノム由来のDNAサンプルの標本を得られることが示された。さらに、メダケ赤衣病菌からは、2本鎖RNAウイルスゲノム由来と考えられる高分子量のバンドも検出された。一方、採種後20年間程度経過した古い乾燥標本を用いた場合では、核酸試料の抽出効率が悪く、満足な結果は得られなかった。しかし、PCR法を用いたDNA増幅を利用すれば、塩基配列比較に供することが可能なDNAサンプルを得ることは十分可能であると考えられた。今後は微量サンプルに対応可能な実験手法を吟味し、さらに少量の胞子など微量なサンプルからの効率よい核酸抽出方法を検討するとともに、DNA損傷が予想される古いサンプルに関しては、DNA複製・修復酵素による対応を試みる予定である。
環境と調和した砂防計画に関する景域生態学的研究

本研究で明らかになった点を列挙する。1.「景域生態学」に立脚して、渓流環境の保全の基本理念について考察した。その結果、種々の景観構成要素との関連において渓流環境を位置づけた。2.既往砂防工事の問題点を検討した。従来型砂防工事は大規模な土砂移動現象を計画対象とした被害の抑制を目的としており、小規模土砂移動現象や平常時の渓流環境には関心が払われてこなかった点を指摘した。3.既往砂防工事が渓流環境に及ぼす影響について考察した。主要なものは以下の通りである。(1)連続性の破壊、(2)攪乱の抑制、(3)空間の開放、(4)環境の単調化、(5)工事による極端な環境変化と生態系除去。4.砂防工事の改良に関する基本方針を検討した。ある程度の規模までの土砂移動・渓流の攪乱を、許容するような砂防工事を目指すべきであることを提唱した。5.既往砂防工事の影響評価に関連し、魚野川上流域をモデル流域として渓流環境の全体構造に関する調査を行った。渓流全体の自然度評価の事例を提示した。6.能生川をモデル流域として、渓流生態系の保全上重要な瀬と淵の分布構造とそれを規定する水理条件を明らかにした。7.環境と調和した砂防工事について、オーストリアの最近の施工事例を調査した。工事計画において路線平面形状を多様性に富んだものとすると同時に、工事材料も自然材料の使用が増加していることが窺える。平成7年度における研究の主要な内容は以下の5点のように総括される。1.環境に調和した砂防計画の分野における先進地域であるヨーロッパのアルプス諸国において,いくつかのモデル流域に関して,現地踏査と文献収集を行った。これらの事例について,景域生態学的観点から,保全すべき環境の構造を分析,評価した。2.日本国内においても,これまでに施工されたいくつかの事例に関して現地踏査と資料収集を行った。国内の事例についても景域生態学的観点から,保全すべき環境の構造を分析,評価した。3.ヨーロッパの事例と日本の事例を対比し,比較検討を行った。その結果,ヨーロッパにおける環境保全に関する基礎理念と日本の現状での考え方との距離を明確にした。幾つかの手法の日本への適用の可能性と限界についても明らかにした。4.地区を選定し,環境の全体構造の変遷を継続的に調査し,環境の変遷過程の評価法を見いだす。魚野川上流域において4カ所のモデル流域を選定し,現在の環境の全体構造を分析し,評価した。5.以上の作業と平行して,地域環境に調和した景域保全の基本理念を明確化した。なお、今後の研究の研究の重点は以下の3点に置く予定である。1.水理条件、生態的条件の異なった時点での調査により、年間を通じた環境変動を把握する。2.モデルとした対象渓流をその自然度により区分し、区間毎に場の条件を分析評価する。3.将来的な環境の変遷過程を予測し、それと対応した施工後の維持管理法の検討を行う。(1)「景域生態学」に立脚した、渓流環境の保全の基本理念について考察を加えた。種々の景観構造との関連において渓流環境を位置づけている。(2)既往砂防工事の問題点を検討した。従来の砂防工事は非常に大きな規模の土砂移動現象を計画対象として、被害を抑制することを目的としており、より小さい土砂移動現象や平常時の渓流環境には関心が払われてこなかった点を指摘した。(3)既往砂防工事が渓流環境に及ぼす影響について考察した。1)連続性の破壊、2)撹乱の抑制、3)空間の開放、4)環境の単調化、5)工事による強度の環境変化と生態系の除去。(4)砂防工事の改良について基本的な方向性を検討した。

ある程度の規模までの土砂移動・渓流の撹乱を、可能な限り許容するような砂防工事を目指すべきことを提唱した。(5)既往砂防工事の影響評価に関連して、モデル流域として選定した。魚野川本流上流域、大源太川、登川等において環境の全体構造の変遷過程に関する調査を実施した。(6)新たに、能生川をモデル流域として選定し、流路内の瀬と淵の分布と水理条件の関係、さらに生態的条件に関して種々の調査を行った。(7)環境と調和した砂防工事のヨーロッパ・アルプス諸国における比較事例として、オーストリアの最新の施工事例を調査した。最近の顕著な傾向として、工事計画において計画流路の路線平面形状を出来る限り不規則で変化に富んだものとすること、また、工事材料に関してはコンクリートの使用が減少し、自然石と材木の使用が増加していることを指摘した。本研究で明らかになった点を列挙する。1.「景域生態学」に立脚して、渓流環境の保全の基本理念について考察した。その結果、種々の景観構成要素との関連において渓流環境を位置づけた。2.既往砂防工事の問題点を検討した。従来型砂防工事は大規模な土砂移動現象を計画対象とした被害の抑制を目的としており、小規模土砂移動現象や平常時の渓流環境には関心が払われてこなかった点を指摘した。3.既往砂防工事が渓流環境に及ぼす環境について考察した。主要なものは以下の通りである。(1)連続性の破壊、(2)撹乱の抑制、(3)空間の開放、(4)環境の単調化、(5)工事による極端な環境変化と生態系除去。4.砂防工事の改良に関する基本方針を検討した。ある程度の規模までの土砂移動・渓流の撹乱を、許容するような砂防工事を目指すべきであることを提唱した。5.既往砂防工事の影響評価に関連し、魚野川上流域をモデル流域として渓流環境の全体構造に関する調査を行った。渓流全体の自然度評価の事例を提示した。6.能生川をモデル流域として、渓流生態系の保全上重要な瀬と淵の分布構造とそれを規定する水理条件を明らかにした。7.環境と調和した砂防工事について、オーストリアの最近の施工事例を調査した。工事計画において路線平面形状を多様性に富んだものとすると同時に、工事材料も自然材料の使用が増加していることが窺える。
遷移状態の制御を基盤とした新規ホウ素化反応の開発と医薬品・機能性分子創製への展開

ホウ素ールイス塩基複合体を活性種とする含ホウ素機能性材料の開発において、以下の成果を上げた。1)アルキニルアミドのアルキニルホウ素化反応:BuLiにより発生させた2級のアルキニルアミドとアルキニルボロン酸エステルからボラートを形成し、これを加熱することでアルキニルアミドのカルボニル基のα位にアルキン、β位にホウ素が一挙に、トランス選択的に導入される反応を開発した。これは一般的なα,β-不飽和カルボニル化合物への求核付加反応とは逆の極性で進行する興味深い位置選択性を示しただけではなく、極めて多彩なアミド基質を用いることができるなど高い官能基許容性を有していることも明らかとなった。また生成物はスチルベン骨格を有しており、ホウ素に架橋されることでトランス型構造が剛直に固定され、固体状態で高い量子収率をもって蛍光発光を示すことがわかった。発光波長はアルキニルアミドの置換基に依存するため、上記の広い基質一般性からも「極めてモジュラーな新規蛍光色素」を創製することができたといえる。2)ジボロン試薬のカルバニオンによる活性化に基づく含ホウ素芳香環の合成:アルコキシドによるジボロン試薬の活性化はボリルアニオン等価体の化学においての常套手段であるが、より強力なアニオンを用いたジボロンの活性化・ホウ素化反応例は限られている。我々は、超強塩基であるsp2カルバニオンを用いてジボロンを強力に活性化することで、極低温であってもアルキンのジボリル化反応が進行することを見出した。本現象をホウ素を含む多環式芳香族化合物の合成に展開し、現在その適用範囲と生成物の物性を調査中である。上記1)に関しては、極めて迅速に反応の特性、適用範囲の調査を完了することができた。また、理論計算化学による化合物の光特性の解明、X線結晶構造解析によるパッキング状態の解析からAIEE性の起源を考察できた。また、生成物を化学リゲーション反応により糖誘導体と結合できることも明らかになり、この新たな蛍光色素がバイオイメージングなどの用途に用いることができる可能性を示した。本成果は、本年のOrganic Letters誌に採択された。上記2)に関しても既に反応条件の最適化を完了し、順調に適用範囲の検討を遂行中である。また、理論計算化学による反応メカニズムの解析も並行して行なっている。今後は生成物である含ホウ素芳香族化合物の物性調査を行う予定である。上記2の成果に関して、様々なホウ素含有芳香環の合成が可能であることがわかりつつあるため、引き続き適用範囲を調査する予定である。また、生成物は可視領域に強い蛍光を発する化合物群であるため、それら新しい化合物の発光特性や安定性、化学変換などを精査する予定である。具体的には、熱活性化遅延蛍光や円偏光発光性などを調べ、実用化に向けたさらなる分子デザインと合成を行なっていく。

上記2の成果に関して、様々なホウ素含有芳香環の合成が可能であることがわかりつつあるため、引き続き適用範囲を調査する予定である。また、生成物は可視領域に強い蛍光を発する化合物群であるため、それら新しい化合物の発光特性や安定性、化学変換などを精査する予定である。具体的には、熱活性化遅延蛍光や円偏光発光性などを調べ、実用化に向けたさらなる分子デザインと合成を行なっていく。購入を予定していた書籍の必要がなくなったために当該助成金が生じました。本資金を用いて、今年度は岡山で開催される第45回反応と合成の進歩シンポジウムへの参加を計画しています。
知識情報処理にもとづくプラントのレイアウト設計支援システムの研究

各種動力プラントなどのレイアウト設計は,工学設計の中でも高い比率を占めているが,自動化が困難で熟練者による多大な労力を必要としており,自動化のニ-ズが高い。本研究では,知識情報処理を応用したレイアウト設計の支援手法を確立すると共にシステムの実現をはかる。得られた成果は次のとおりである。(1)システムの構想の確立:レイアウト設計における処理を,プラントの構成機器の間で満たすべき「配置制約」と,それをもとに自動配置を行うための「配置アルゴリズム」に分離することによってシステムを構成する。前者については,具体的な原子力発電プラントのレイアウト設計問題を調査し,約630個の配置制約を抽出・設定した。後者に対してはオブジェクト指向プログラミングを用いた制約指向による探索アルゴリズムを確立した。(2)数理計画法とハイブリッド化:上記の処理に加え,数理計画法による最適化手法とのハイブリッド化を行い,プラント全体配置空間の極小化や詳細配置寸法の決定などを可能とした。(3)ワ-クステ-ション上における知的インタフェイスの実現:上記の構想を,本課題の補助金にて購入したワ-クステ-ションSunー4/65GX上にCommon LISPとC言語によるプログラミングによって実現し,レイアウト設計の自動化と共に,ユ-ザに使いやすいインタフェイスを構築した。(4)実際の原子力発電プラントのレイアウト設計に本システムを適用して有効性を確かめると共に,さらにタイプの異なるいくつかの原子力発電プラントについても,本設計システムが極めて有効であることを明らかにした。さらに本システムでは,レイアウトの設計に関する知識の自動獲得など,機能の拡張についても研究を進めつつある。得られた成果は,日本機械学会,ASMEなどで発表した。本研究課題では,知識情報処理を応用してレイアウト設計を支援するためのシステムの確立を目標に研究を進めている。本年度において得られた成果は次のとおりである。(1)システム構想の確立:レイアウト設計における処理を,プラントの構成機器の間で満たすべき「配置制約」と,それをもとに自動配置を行うための「配置アルゴリズム」に分離することによってシステムを構成する。前者については,前もってパタン化したいくつかの制約により設定しておき,後者については,それをもとにオブジェクト指向プログラミングを用いた制約指向による探索アルゴリズムとして具体化する。(2)システムの具体化の研究:上記の構想を実現するために,実際の原子力発電プラントのレイアウトを対象に取り上げ,各種の配置制約を設定した。さらに,配置アルゴリズムについて,Common LISP上でオブジェクト指向にもとづく配置処理手法を開発した。(3)ワ-クステ-ション上における知的インタフェイスの実現:上記の構想を,本年度に購入したワ-クステ-ションSunー4/65GX上において実現し,レイアウト設計が有効に実行できることを確認した。さらにタイプの異なるいくつかの原子力発電プラントに適用し,本システムによって極めて優秀な基本レイアウトが可能であることを確認した。(4)さらに平成3年度においては,詳細レイアウトについても取り上げる予定で,知識情報処理と数理計画法とのハイブリッド化によって,レイアウトの詳細寸法を定める詳細配置図の自動化をはかると共に,さらに使い易いインタフェイスの研究などを予定している。本研究課題では,知識情報処理を応用してレイアウト設計を支援するためのシステムの確立を目標に研究を進めてきた。前年度に引き続き本年度において得られた成果は次のとおりである。(1)システムの具体化:前年度の研究成果をもとに,レイアウト設計のコンピュ-タシステムをオブジェクト指向プログラミングをもとに具体化した。配置の形態を「配置制御」と「配置アルゴリズム」によって自動的に策定すると共に,「数理計画法」による最適化計算とのハイブリッド化により配置寸法の自動決定が可能になった。

(2)数理計画法とのハイブリッド化:数理計画法の適用によって,プラント全体の配置空間の極小化などが可能になり,本システムによって極めて優秀な基本レイアウトが生成できることを確認した。(3)ワ-クステ-ション上における知的設計インタフェイスの実現:本システムは前年度に購入したワ-クステ-ションSunー4/65GX上において,Common LISPとC言語の連けいによって実現し,レイアウトの設計における自動化と共に,ユ-ザに使いやすいインタフェイスを構築した。(4)実際の原子力発電プラントのレイアウト設計に本システムを適用して有効性を確かめると共に,さらにタイプの異なるいくつかの原子力発電プラントについても本システムが極めて有効であることを明らかにした。(5)システムの機能の拡張:さらにシステムの機能を拡張する目的からレイアウト設計に関する知識の自動獲得の研究を進め,一部実現をみた。得られた成果は,日本機械学会,ASMEなどで発表した。