hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視線モデルに基づくコミュニケーションインタフェースの研究

本研究は,IT技術を応用した電子的コミュニケーションにおいてノンバーバル情報が必須であるという立場から,コミュニケーションにおけるノンバーバル情報の役割を明らかにし,さらに定量的なモデルとして提案することを目的とするものである.特に視線情報にフォーカスをあて,ノンバーバル情報と人の行動,印象の関係をモデル化した.入カインタフェース,コンピュータ上に実装した擬人化した会話工一ジェント,テレビ会議など映像を介して行われる人と人のコミュニケーションサポートシステムへ適用し,モデルにより設計されるコミュニケーションシステムの効果を検証した.本研究により得られた主な研究成果は下記の通りである.1.ALSなど障害者向けの視線入力システムを構築し,実環境で十分な動作をすることを確かめた.さらに,一般ユーザ向けのWEB入カアブリケーションに応用し,実用性の高さを検証した.2.実空間におけるコミュニケーション時の視線等の行動を分析した結果,発話交替における視線,表情,顔向きと発話意図のモデル,および,擬人化工一ジェントの視線・表情・顔向きの組み合わせによる印象伝達モデルを提案した.提案モデルの応用としてコンピュータモニタ上の擬人化工一ジェントとの発話交替システム,3人が視線一致できる映像会話システムを構築し,モデルによりシステムを評価した.この評価方法は今後のシステムの設計指針として有効なアプローチであることが示唆された.3.視線による共同注意手がかりを幼児が映像を介しても行えるかについて調べ,映像による共同注意も実空間と同様に確立することが確かめられた.得られたモデルを規範としてITコミュニケーションシステムの評価を行い,その評価に基づいてさらにシステムのデザインの改良に寄与するという設計法は,将来不可欠になりうる有望なアブローチであると考える.今後,構築したシステムを用いて,実空間におけるコミュニケーション行動との比較実証実験に基づくユーザビリティ評価を進める予定である.本研究は,IT技術を応用した電子的コミュニケーションにおいてノンバーバル情報が必須であるという立場から,コミュニケーションにおけるノンバーバル情報の役割を明らかにし,さらに定量的なモデルとして提案することを目的とするものである.特に視線情報にフォーカスをあて,ノンバーバル情報と人の行動,印象の関係をモデル化した.入カインタフェース,コンピュータ上に実装した擬人化した会話工一ジェント,テレビ会議など映像を介して行われる人と人のコミュニケーションサポートシステムへ適用し,モデルにより設計されるコミュニケーションシステムの効果を検証した.本研究により得られた主な研究成果は下記の通りである.1.ALSなど障害者向けの視線入力システムを構築し,実環境で十分な動作をすることを確かめた.さらに,一般ユーザ向けのWEB入カアブリケーションに応用し,実用性の高さを検証した.2.実空間におけるコミュニケーション時の視線等の行動を分析した結果,発話交替における視線,表情,顔向きと発話意図のモデル,および,擬人化工一ジェントの視線・表情・顔向きの組み合わせによる印象伝達モデルを提案した.提案モデルの応用としてコンピュータモニタ上の擬人化工一ジェントとの発話交替システム,3人が視線一致できる映像会話システムを構築し,モデルによりシステムを評価した.この評価方法は今後のシステムの設計指針として有効なアプローチであることが示唆された.3.視線による共同注意手がかりを幼児が映像を介しても行えるかについて調べ,映像による共同注意も実空間と同様に確立することが確かめられた.得られたモデルを規範としてITコミュニケーションシステムの評価を行い,その評価に基づいてさらにシステムのデザインの改良に寄与するという設計法は,将来不可欠になりうる有望なアブローチであると考える.今後,構築したシステムを用いて,実空間におけるコミュニケーション行動との比較実証実験に基づくユーザビリティ評価を進める予定である.視線・顔方向による意図伝達,印象伝達のモデル化を図るため,擬人化エージェントを用いて,視線と顔の向き表情の相互依存関係を解析した.視線の向き,顔の向き,表情の相互干渉によりコミュニケーションの意味が変化し,複雑な印象を生成できることを明らかにした.また,ユーザの働きかけにたいして擬人化エージェントが応えるインタラクションはユーザに与える好印象を強調することを示した.視線一致を実現する映像対話シミュレータを試作し,映像コミュニケーション実験を行った結果,視線がコミュニケーション開始の相互の確認のために有効に機能していることを明らかにした.視線不一致条件では相互の接続確認に時間がかかり,視線以外の呼びかけ,ジェスチャなどを用いる必要があることがわかった.これらの行動は対面対話とは異なり,ユーザの負荷になるものであると考えられる.また,被面接者の映像が映っているディスプレイと面接者の距離を変化させる模擬面接実験を実施した.被面接者の瞬目回数を計測した結果,映像対話では顔の大きさに瞬目回数が依存せず対面とは異なる側面があることが明らかとなった.水平・垂直方向に配置された指標を同時に測定可能な「多指標視線入力視線測定装置」を開発した.また,視線入力を用いたメール操作,TV鑑賞,視線と音声を併用したWebブラウザなどのアプリケーションを提案・開発した.今後は,3名以上の会話における視線の役割を広く解析し,またfMRIなど生理指標を用いて視線による生体反応との関係を明らかにする.視線を各種インタフェース,コミュニケーションに適用するアプリケーションの提案を行う.これまで試作してきた視線測定装置のアプリケーション部と視線入力部のインタフェース記述を明確に分離し,共通プラットフォームとして利用できるシステムを開発した.その結果,アプリケーションの開発効率,完成度が格段に向上した.ALS患者向け視線入力インタフェースを開発,評価した.映像を用いた多人数会話における方向情報の重要性を確認するため,映像対話装置を用いて複数人が参与する会話分析を行った。視線一致環境では実空間と同様の発話交代が見られ,方向があいまいな環境では発話内容が発話交代を決めていることがわかった.また,幼稚園の協力を得て映像空間における相互凝視,共同注意の解釈を発達心理学の立場から調べた.

実験の結果,5,6歳児は映像における視線一致状態を自然に理解すること、共同注意は指さしが伴うと容易に理解することがわかった。擬人化エージェントのインタラクションの研究として,擬人化エージェントの視線と顔の向き表情の相互の関係を分析した.心理評価実験により,視線の向き,顔の向き,表情の相互干渉が起き,多様な意図,印象が伝達できることを明らかにした.特に,流し目の行動を調べることにより,従来の心理学的な知見に基づく解釈によりコミュニケーションのモデル化の可能性を示唆できた.また,fMRIを用いた分析の結果,エージェントとのインタラクションにおいては,人が先にエージェントに働きかけるほうが,エージェントから人に働きかけるよりも情動や報酬と関連する部位の賦活が見られ,好印象は,前頭連合野と扁桃体が相互に重要な役割を果たしている可能性を示唆した.抽象的な顔文字を見たときの脳活動をfMRIを用いて分析し,顔文字は顔の形状を捉える部位の賦活は弱いが,相手の感情を判断する部位に有意な賦活が見られた.顔文字は相手の感情をお互いに理解したコミュニケーションに適している可能性を示唆した.視線モデルの分析とその応用の研究に関して,実空間,映像空間での多人数会話,エージェントとの会話における発話交替時の視線の役割に注目し,定量的な行動分析を実施した.実空間の3人会話を分析した結果,従来の知見として知られていた「発話終了に伴って話し手がみた人が次に話す」という発話交替のルールだけでなく,聞き手の「話したい/聞きたい」という意図をこめた視線が交替に重要な役割を果たしていることを明らかにした.実空間におけるこの結果を基準として,複数人が参与する映像会話について分析を行った.視線一致環境では実空間と同様の発話交替行動が見られ,視線方向が不正確な環境では話者は視線を聞き手に向けず,発話内容が発話交代を決めていることがわかった.また,発達心理学の立場から,幼稚園の園児に対して映像空間における共同注意の解釈を調べた結果,5,6歳児は映像空間においても共同注意状態を自然に理解すること、さらに話の流れ(言語情報)がその解釈をさらに容易にしていることがわかった。実空間の会話分析の結果得られた視線による発話交替ルールを擬人化エージェントの動作に組み込んだ.これは,エージェント同士だけでなく,人とも発話交替をする発話交替シミュレータとして利用できる.シミュレータにより,発話の意味内容に関わらない,視線,顔向き,表情,発話タイミングだけによる発話交替の行動を生成し,評価できるものである.
顕微鏡の中の小宇宙 : 微生物蛍光観察のための実験ツールの開発

本研究は、環境工学の教育現場における学生実験で、ライフサイエンス技術を利用した最先端の実験手法を導入することを目的とし、その実験効率化と実験テキストについて検討を行なったものである。本研究において着目したFISH法の簡便化については、既存プロトコルの時間縮減キーポイントとして、ハイブリダイゼーション時間の削減、ウォッシング時間の削減、プローブ素材について検討を行った。これまでの研究により、ハイブリダイゼーション時間を従来の半分程度まで短縮できることを確認しており、今回はさらなる時間短縮を目的にホルムアミド濃度の検討を行なった。その結果、従来の60%程度の時間短縮が可能となった。次に、目的とする微生物のみを視覚化するため、目的外のRNAにハイブリダイズした蛍光指標を洗い流すウォッシング時間の削減について検討した。これまで用いてきた微生物とは異なる微生物を使用して検討した結果、今回実験に用いた微生物種においてはウォッシング時間を10%程度短縮することを確認した。プローブの素材に関しては、交雑効率の高い人工核酸と、蛍光標識を付したプローブDNAを2個修飾する重複プローブの手法について、学生実験に導入する際の適切さについて検討した。また、単修飾プローブにおいて、一般的に流通しているプローブと独自に設計したものを用いての検討も行い、設計したプローブにおいても交雑効率が問題ないものと判断できた。実験テキストの作成は、受講者レベルに適合したテキストとなるような、環境微生物、FISH法に関して図説を豊富に取り入れると共に、環境工学に関する学生実験を受講する者の中には微生物実験用器具をほとんど使用したことがない学生がいることも視野に入れ、バイオ実験の基礎的資料をテキストに取り入れた。本研究成果を教育現場に応用するため、今後は最適な人工核酸と微生物種の選定を行っていくことが課題である。
新規シグナル伝達物質・活性イオウ分子種による骨リモデリング制御機構の解明

遊離のシステインやタンパク質のシステイン残基に過剰にイオウ原子が結合し、高い反応性を獲得した活性イオウ分子種が生体内で生じることが発見された。活性イオウ分子種は、酸化還元シグナル制御活性を発揮し、多彩な生理学的・病理学的機能を担う事が報告されている。しかし、骨や軟骨などの硬組織に関する研究は皆無である。本研究は、網羅的活性イオウ分子種解析法や活性イオウ分子種関連遺伝子改変動物を用いて、骨における活性イオウ分子種の動態と骨リモデリング調節機能を明らかにするとともに、様々な骨代謝疾患での活性イオウ分子種の役割を解明するものである。
古代ギリシア・ローマ喜劇と狂言の比較研究

古代ギリシア・ローマ喜劇と狂言はまったく異なる文化伝統の中で生成発展したが、同時代に材をとり、滑稽な言葉・しぐさ・趣向を用いて笑いの劇を目指すという共通点をもつ。両ジャンルに共通して現れる仲裁人のモチーフ、仕方話の趣向等がいかなる社会制度から生まれたかを考察することにより、両ジャンルの特性を解明した。と同時に、芝居(企み、変装)の意義と効果、虚と実のすり替え、等を具体的な作品に即して分析することにより、喜劇的なるものの本質が両ジャンルに共通することも明らかにした。本研究は、時代も地域も遠く隔たる古代ギリシア・ローマ喜劇と日本の代表的な喜劇である狂言を比較考察することによって、伝存作品の少ないギリシア・ローマ喜劇に新たな光をあてることを目的とするが、初年度はギリシアと日本を含む世界的な視野から、喜劇を生み出した民俗的、宗教的、社会的、文芸的背景を検討することによりギリシア喜劇の起源についても考察した。中務はまた20人程の研究者を組織してギリシア喜劇の現存作品と断片の精髄を翻訳・注解する作業を進めてきたが、これにより、従来アリストパネスの現存11篇、メナンドロスの4、5篇によってしか知られていなかったギリシア喜劇の多彩な特質と他の文芸ジャンルとの密接な影響関係が把握しやすくなった。中務個人としては、メナンドロス断片の研究により、メナンドロス喜劇の特質、とりわけ言葉の技巧を解明することに努めた。ただ、断片研究を主に行ったため、メナンドロス劇の構成や所作について狂言と比較するには至らなかった。高橋は狂言に現れる「嬲る」「化ける」というモチーフを取り上げ、これをローマ喜劇と比較するポイントとして検討した。これはプラウトゥスなどに見られる「芝居」あるいは「演じる」ということについての自覚的な表現が狂言にも見られるか否かという視点にもとづくもので、類型的な人物造形や常套的な劇の筋についてそれ自体を喜劇の題材とする手法は洗練度の高いものと考えられているが、そうした要素が狂言にも認められるとすれば、むしろ、いわゆるメタ演劇と呼ばれるような特質は喜劇に本質的なものであるかも知れない。中務はギリシア喜劇と狂言の詳しい比較の基礎作業として、古喜劇(アリストパネスに代表される)と新喜劇(メナンドロスに代表される)の連続性と不連続性について考察した。古喜劇における激しい社会批判と人身攻撃、変幻自在の言葉遊び、荒唐無稽なファンタジー、性とスカトロジーの横溢、等は新喜劇では影を潜めたが、一方で新喜劇は古喜劇の類型的人物を引き継いでもいる。また、新喜劇が人間の生き方を神のレベル・人間のレベルの両面から描くのは、古喜劇というより悲劇を引き継ぐものと考察された。ギリシア喜劇200年の歴史における変容を押さえた上で、喜劇的テクニック、人物造形、社会的機能等の観点から、次年度はギリシア喜劇と狂言の比較を行う。高橋は、ローマ喜劇と狂言の比較から「喜劇的要素」について次の二つの方向で検討を行なった。一つは、昨年度に引き続いて、「劇的虚構」、および、その破壊という観点からのもので、「芝居」に関わるモチーフ、たとえば、たぶらかし、他の人間へのなりすまし、あるいは、踊りや囃子などを取り上げながら、とくに狂言にも「芝居」についての自覚的な表現が見られるかどうか検討した。いま一つは「類型」についてのもので、喜劇では、年齢や職業、身分などに応じて類型的な人物造形が行なわれるが、それらについてローマ喜劇と狂言のあいだで共通するものはあるのかどうか、また、それぞれの類型にどれほどヴァリエーションの広がりがあるのか、という観点から検討した。古代ギリシア・ローマ喜劇と狂言はまったく異なる文化伝統の中で生成発展したが、同時代に材を取り、滑稽な言葉・しぐさ・趣向を用いて笑いの劇を目指すという共通点を持っている。それ故、有効な視点を用意すれば、両者を比較することにより双方に新解釈の光を投げかけ、更には喜劇的なるものの本質の解明にも資することが期待される。中務はまず、ギリシア喜劇と狂言に共通して現れる趣向を探し出した。仲裁人のモチーフはメナンドロス『辻裁判』と狂言「鍋八撥」「牛馬」「竹の子」「鳴子遣子」「茶壺」「雁つぶて」などに現れるが、このモチーフがそれぞれいかなる社会制度の中から生じたか、どのようにして笑いの要素となり得たかを比較分析した。しぐさを交えつつ話を報告する仕方話の趣向はアリストパネス『テスモポリア祭を営む女たち』と狂言「千鳥」に用いられるが、ここでは劇(虚構)に中に仕方話(虚構)が入り込むことにより、現実と模倣・虚と実が入れ替わるのに、騙される者にとっては虚実の入れ替わりがずれて起こる、その辺りに喜劇の本質があることを考察した。中務が20人程のチームを組んで進めてきた「ギリシア喜劇全集」の翻訳は、アリストパネスとメナンドロスの現存作品をほぼ終え、断片の翻訳を残すのみとなっている。

高橋は喜劇の本質とは何かを解明する一環として、喜劇における「芝居(企み、変装)」の意義と効果をプラウトゥス『エピディクス』『捕虜』『カシナ』『アンピトルオー』『プセウドルス』、テレンティウス『ポルミオー』、狂言「柿山伏」「末ひろがり」「茶壺」「武悪」「鈍太郎」等において分析した。喜劇作家は観客の理解支持を得るため、類型化された登場人物や場面設定を用いながら、秘かに新機軸を忍び込ませるが、これは文学における伝統の継承と革新という大きなテーマに通ずるものであることが明らかとなった。
通信波長帯動作するサブバンド間遷移フォトダイオードの開発

分子線エピタキシ成長による結合量子井戸構造を利用してサブバンド間遷移による光検出器の作製を試みた。作製した素子は暗電流が多く光検出が出来なかった。バンド構造計算により障壁高さが足りないことがわかった。そこで、暗電流のないバイアス印可無しで動作する量子カスケード型検出器の作製を試みた。しかし、明瞭な光検出は出来ず、構造の正確性を評価する必要があった。結合量子井戸構造の評価を行ったところ、結晶成長中に発生する相互拡散によってバンド構造が変調されることが分かり、その変調分を加味した設計が必要であることがわかった。通信波長帯動作するサブバンド間遷移によるフォトディテクタ(QWIP)作製のため、通信波長帯でサブバンド間遷移に起因する光吸収がある結合量子井戸の分子線エピタキシ(MBE)成長を行った。本結合量子井戸はInP基板上にInAlAs/AlAs/InGaAs材料系で成長した。明瞭な光吸収を確認できた構造をn型導電性InP基板上に60周期成長し、基板裏面と成長表面に電極を形成して電流ー電圧(IV)測定を行った。その結果、一般的なQWIPと比較して漏れ電流が大きいことが判明した。そこで結合量子井戸の導電性を評価したところ、残留キャリア濃度が高いことがわかった。理想的には井戸層がn型導電(N)層、バリア層が絶縁(I)層として働くこため、抵抗値が高くなる。しかし、残留キャリアの存在によりN層-N層構造となっていたため抵抗が低く、漏れ電流が大きくなっていた。そこで、MBE成長条件の最適化や新たな絶縁層の導入により数桁の高抵抗化を実現した。また、量子準位に共鳴して電流が流れる事によって発生する負性抵抗も観測できた。一方、年度当初にMBE装置に不具合を抱え、修理に時間がかかった。その間にQWIPに使用する結合量子井戸構造のバンド構造および光吸収特性をより深く理解するために、光学実験と計算を行った。その結果、バンドの非放物線性が大きな寄与をしていることがわかった。詳細は論文にまとめているところである。この結果はQWIPのための量子井戸構造の最適化に重要な知見を与えるものであり、今後有効活用していく。サブバンド間遷移によって光を検出するため、昨年度と同様に結合量子井戸構造の分子線エピタキシ(MBE)成長と受光実験を行った。MBE成長は暗電流が多かった昨年度の結果を考慮し、結晶品質を高めるための成長条件最適化を行った。その結果、今までに成長してきたサンプルのなかで最も吸収線幅を狭めることに成功した。一方、受光実験は昨年度と同様に暗電流が大きく成功していない。そこで、量子井戸赤外受光器(Quantum Well Infrared Photodetector: QWIP)で構築されている暗電流のモデルを利用して本研究で使用している結合量子井戸の暗電流の見積りを行った。その結果、室温動作は難しいことがわかった。本研究で最終的に目指している偏波モニターは室温で動作することが望ましい。そこで、室温で動作可能な量子カスケードフォトディテクタ等の新構造の設計に着手した。光検出を目指しているが、まだ至っていないため遅れていると評価する。昨年度は申請者が所内管理部門に移動になり、ほぼ研究を遂行できなかった。一方、対外一昨年度までの成果で国際会議発表を行った。申請者が所内管理部門に移動になり、研究に時間を割けなかったため。サブバンド間遷移による通信波長帯での光検出を目指し、全光スイッチで実績のある結合量子井戸構造を利用して光検出器の作製を行った。通信波長帯でサブバンド間遷移による光吸収が得られる結合量子井戸構造は分子線エピタキシ法によって成長した。成長した結晶から素子構造を作製して室温で電流ー電圧特性を評価すると、当初の目論見と異なり多めに暗電流が流れた。フェルミエネルギーとバリア高さを考慮し計算すると、既存の検出器よりバリア高さはあるものの、室温において十分低い暗電流を得るためには障壁高さが足りないことがわかった。このことが原因で光検出が実現できなかった。そこで、近年研究が盛んになってきている量子カスケード検出器の作製を試みた。量子カスケード構造は光吸収をする量子井戸の励起準位からフォノンエネルギー程低い量子準位を持つ量子井戸を隣に段々に配置し、カスケード構造を取ることが特徴である。フォノン散乱によって効率良く隣の量子井戸に励起した電子を取り出すことで、バイアス印可無しで光電流が得られる。しかし、こちらでも所望の特性は得られなかった。そこで、量子井戸構造の設計の確かさ、設計通りに構造が出来ているかどうかの確認を行った。その結果、結晶成長時に発生する相互拡散により量子井戸構造が崩れ、量子準位に変調がかかっていることがわかった。従って、複雑な量子構造を作製する場合には相互拡散の影響も加味しなければいけないことがわかった。

研究計画では初年度にサブバンド間遷移による光検出を目標としていた。しかし、MBE装置の不具合などにより実験が遅れ、目標は達成できていない。しかし、量子構造に起因する負性抵抗の観測など着実な進歩もしている。一方、通信波長帯でサブバンド間遷移による光吸収を示す結合量子井戸のバンド構造及び光吸収特性の理解を深める光学実験・計算を並行して行えた。この結果は今後の研究に大きく役にたつ。これらのことを総合的に考えて達成度を(3)やや遅れているとした。本年度はサブバンド間遷移による光検出を目指すために、2通りの方法で行う。1つは素子を冷却して暗電流を減らす方法を行う。そのために所持している光学クライオスタットを改造し、低温で受光実験が行えるようにする。そして、光検出能力の温度依存性を評価する。もうひとつは室温動作可能な新たな構造の模索を行う。候補は量子カスケードディテクター等が挙げられる。一方、最も狭い吸収線幅が得られた結合量子井戸構造の結晶性等の詳細な評価を行い、吸収線幅が狭くなった理由を明らかにする。昨年度移動した管理部門から戻る予定である。その後、昨年度行おうとしていた研究の続きを行う。結晶成長、電子光物性本年度は昨年度達成していない光検出を早々に達成し、導波路構造の作製にとりかかる。導波路構造の設計を所有市販ソフトによって行う。設計に必要な各層の屈折率は過去の実験データを利用する。導波路構造は通信波長帯以外の波長でも最適化を行い、QWIPの受光特性を評価できるようにする。導波路構造デバイスの評価結果をフィードバックして量子井戸構造を最適化し、最終的には一般的なQWIPと同等の量子効率・ノイズ特性を有する通信波長帯用QWIPを作製する。新古品等の安価な物を購入でできたことと、国際会議発表を見送ったために使用額の変更が生じた。申請者が管理部門に異動になり、研究に時間を割けなかったため。理由は2つある。(1)計画していたプリセッション・ソースメジャーユニットの購入時に新品同様の新古品を見つけることができ、予定よりも安価に手に入れられた。(2)分子線エピタキシ装置の不具合解消に時間がかかり、サンプル作製にかけられる時間が減った。そのため、予定していたデバイス作製に遅れが生じ、その分の予算が未消化になった。今年度新たに行う低温測定の整備や光学測定に必要な部材の調達に使用させて頂く。一昨年度までに作製したサンプルの評価系の改造等に使用予定である。デバイス作製の回数を増やし、昨年度の遅れを取り戻す。安価に購入できた分は、デバイス評価に関わる消耗品等で使用予定である。
携帯型端末を活用したプレゼンテーションツール高機能化による授業改善に関する研究

本研究は,携帯型端末と連携することによりプレゼンテーションツールを高機能化するソフトウェアを開発し,授業のインタラクティブ性を向上させることを目的とした。そのために,パワーポイント用アドオンソフトウエアを開発しサーバー機能を追加できるようにした。そのサーバーと連携し,パワーポイントの操作や写真の貼り付け等を可能にする教師用携帯端末用ソフトウェア,学習者からの回答を集計してグラフ化するレスポンスシステムを開発した。性能面および機能面の評価を行い,有効性を確認した。昨年度開発した携帯型端末と連携することによりプレゼンテーションツールを高機能化するソフトウェアを用い,更にインタラクティブ性が高い授業展開をするための新たな機能開発を行った.開発した機能は,生徒・学生が一人1台のネットワーク接続された端末を有する環境において質疑主導型の授業を進めていくことができるオーディエンスレスポンスシステムである.本システムは,昨年開発したプレゼンテーションツールのアドオンソフトウェアに機能拡張する形で実装し,パワーポイント一体型のオーディエンスレスポンスシステムを実現した.本システムにより,パワーポイントスライド上に生徒・学生からのレスポンスを,即時グラフに表示することができ,よりインタラクティブ性の高い授業が可能となる.また,生徒・学生からの質問や意見を,説明スライド毎に教師に送る機能も拡張し,教師が生徒・学生の理解度をより効果的に理解することが可能となった.システムの実装後,性能評価ならびにユーザビリティ評価を行った.性能評価は,全ての機能をパワーポイント組み込み型で実装したため,何人程度の講義においてストレスなく利用できるかどうかを検証することを目的とした.ユーザビリティ評価は,開発した機能の使いやすさや効果を検証することを目的とした.性能評価については,40人程度の同時接続環境になるとレスポンス速度が遅くなり,実際の授業で使うためには,改善が必要であるという結果となった.ユーザビリティ評価については,レスポンスが遅いことに対しての評価が低く改良が必要である.主要な機能については,好評価が得られた.実装の改善ポイントを検討したところ,画像データの送り方を工夫することにより性能改善が見込まれることがわかった.次年度で改良する予定である.携帯型端末と連携することによりプレゼンテーションツールを高機能化するソフトウェアの機能拡張を行い,高機能化を図った.具体的に拡張した機能は次の通り.(1)従来,携帯端末に表示するスライドのサムネールは現在表示中のスライドだけだったが,次のスライドのサムネールを表示可能になった.(2)従来,プレゼンテーションスライドにアップロードできる写真は,携帯端末でその場で撮影した写真を直接アップロードするのみであったが,ローカルメモリからもアップロード可能になった.(3)スクリーンに表示しているスライドにポインターを表示し,携帯端末からそのポインターを操作可能とした.プレゼンテーションソフトウェアはパワーポイントを対象とし,本ソフトウェア用のサーバ機能をアドインとして実装した.携帯型端末はAndroid端末を用い,サーバへのアドインソフトウェアと携帯端末のソフトウェア間は,TCP/IP接続されていることを前提とした.本機能の実装により,教師がパワーポイントを利用した授業をする際に,PCが置かれている教卓から離れて授業をすることが可能となる.実装後,ユーザによる評価実験を行った.実際にユーザに利用してもらい,アンケートにより開発したソフトウェアの機能評価を行った.その結果.開発した新機能のうち(1)と(2)については好評価が得られたが,(3)については,低い評価しか得られなかった.原因は,ポインター動作のレスポンスが遅いことが理由である.そのため.当初予定していたソフトウェアの公開はその機能を改善してから行うこととした.昨年度,生徒や学生が一人一台のネットワーク接続された端末を有する環境において質疑主導型の授業を進めていくことができるオーディエンスレスポンスシステムを,プレゼンテーションツールに組み込む形で開発した.しかし,40人程度以上の同時接続環境おいて,十分な性能が得られず,実際の授業で利用するのは難しいという問題点が明らかになった.今年度は,実装上の工夫を行い,性能面を改善した.その結果,人工的なテスト環境における性能実験では,授業での利用も可能なレベルが到達できた.その成果を,教育システム情報学会の研究会にて発表した.改良したシステムを何人かの先生に模擬授業環境で利用してもらい,インタフェースや性能についてのフィードバックを得た.その結果,まれにシステムのレスポンスが遅くなる状況が派生してしまうこと,ならびに,授業でのフレキシブルなスライド表示への対応が不十分であることがわかった.そこで,授業での実践は次年度に持ち越し,今年度は問題点の改善に取り組んだ.フレキシブルな授業展開への対応はスライド構成デザインを変更することにより対応した.システムのレスポンスがまれに遅くなる件については,再現性も一定しないなど原因究明に手間取っている.「携帯型端末を活用したプレゼンテーションツール高機能化による授業改善に関する研究」と題する本研究は,携帯型端末と連携することによりプレゼンテーションツールを高機能化するソフトウェアを開発し,授業を改善する機能を提供することを目的とした。プレゼンテーションツールは,世の中で広く用いられているパワーポイントをターゲットとし,アドオンソフトを組み込むことにより,様々な機能を実現した。まず,教師がもつ携帯型端末とパワーポイントを連携されることにより,スライドのリモート操作,携帯端末による写真撮影と同時に写真をスライドに貼り付ける機能が可能となった。これらの機能により,教師は教壇から離れて授業が実施でき,生徒(学生)の活動を写真によりクラス全体で共有することが可能になった。次に,生徒(学生)が一人一台の携帯型端末やPCを有する環境を想定し,パワーポイント組み込み型のオーディエンスレスポンスシステムを実現した。

パワーポイント上で制作したクイズに対し,生徒(学生)が回答を端末上で入力することにより,回答結果を集計して即座にグラフをスライドに貼り付けることが可能となった。本機能により,質疑主導型授業が可能になり,ピアインストラクション等のアクティブラーニングの実施が容易になる。更に,二つのクイズの回答結果グラフを比較する機能も有し,例えば,授業前後での回答比較など,授業を効果的に実践するための機能も実現した。開発したソフトウェアの性能評価実験およびユーザビリティ試験を行い,40人程度の同時接続環境でも十分高速なレスポンスが得られること,ならびに,特別な新しい知識を有さずとも,新機能が利用可能であることを確認した。本研究の成果は,パワーポイントを利用した授業をインタラクティブにそしてアクティブラーニングの実施を容易にするもので,実用性が極めて高い。本研究は,携帯型端末と連携することによりプレゼンテーションツールを高機能化するソフトウェアを開発し,授業のインタラクティブ性を向上させることを目的とした。そのために,パワーポイント用アドオンソフトウエアを開発しサーバー機能を追加できるようにした。そのサーバーと連携し,パワーポイントの操作や写真の貼り付け等を可能にする教師用携帯端末用ソフトウェア,学習者からの回答を集計してグラフ化するレスポンスシステムを開発した。性能面および機能面の評価を行い,有効性を確認した。実践に使う前段階での模擬授業実践において見つかった問題点への対応に予想より時間がかかっている.デザイン的な問題点は解決したが,原因が特定できていない性能面の劣化への対応は遅れている.実際の授業で利用して頂き評価を受けることが達成できていないため,やや遅れているという判断をした.教育工学まずは,まれにレスポンスが遅くなるという症状の原因を特定し改善する.その後は,実際の授業で活用して頂き,教師ならびに学習者からの評価を受けるとともに性能についての再検証を行う.ソフトウェアの実装は順調に進み,評価まで行なうことができたので,実装に関してはおおむね順調に進展していると言うことができる.しかしながら,ソフトウェアを公開し,現場で利用するという点に関しては,性能評価の結果から現状では改善が必要であることが判明し,来年度に設計の見直して実装し直すことが必要となった.その部分での遅れは避けられず,やや遅れているという判断をした.ソフトウェアの新機能の実装は予定どおり行い,評価まで行った.初年度においては,新機能の実装と評価を行うことが最も重要であり,その部分は達成できた.ただし,当初の予定では,ソフトウェア公開までを行う予定であったが,新機能の評価結果を検討した結果,ひとつの機能については性能を改善してから公開したほうが良いと判断し公開するには至っていない.
ヘテロ多孔体界面乱流における流れと多孔体構造の相関の解明

構造に異方性を持つヘテロ多孔体の流動計測実験と数値解析を行った.作動流体の水と光学的屈折率がほぼ等しいFEP樹脂多孔体を製作することで,その内部を粒子画像流速計により計測した.実験から界面垂直方向に比べ他の方向成分の透過率が極めて小さい場合には,内部流体を周囲に押し出しにくくなるので,速度変動の界面垂直成分が結果的に抑えられ,レイノルズせん断応力が界面近傍で抑制される傾向を観察した.数値解析では,ヘテロとホモ計4種類の多孔体を対象にLBM数値解析を行い,構造と乱れの相関を議論した.実験と計算データを参照し,一般的な多孔体流れの二重平均乱流モデルの開発を応力方程式モデルとkーεモデルにて行った.構造に異方性を持つヘテロ多孔体の流動計測実験と数値解析を行った.作動流体の水と光学的屈折率がほぼ等しいFEP樹脂多孔体を製作することで,その内部を粒子画像流速計により計測した.実験から界面垂直方向に比べ他の方向成分の透過率が極めて小さい場合には,内部流体を周囲に押し出しにくくなるので,速度変動の界面垂直成分が結果的に抑えられ,レイノルズせん断応力が界面近傍で抑制される傾向を観察した.数値解析では,ヘテロとホモ計4種類の多孔体を対象にLBM数値解析を行い,構造と乱れの相関を議論した.実験と計算データを参照し,一般的な多孔体流れの二重平均乱流モデルの開発を応力方程式モデルとkーεモデルにて行った.本研究では、その界面で熱・物質伝達や化学反応を飛躍的に向上させる高可能ヘテロ多孔層の開発に向けて乱流と多孔体界面構造の相関を解明する.具体的には,構造や透過率に方向性のあるヘテロ多孔体の界面層(多孔体の界面や内部を含む層)内における流動機構と多孔質構造との関係をPIV(粒子画像流速計)による詳細な流動計測実験と格子ポルツマン法(LBM)による直接数値計算を併用することで解明することを目指して研究を進めている.従来のバルク的議論では不可能な多孔体界面流動機構の詳細を明らかにし,流動制御へのヘテロ構造の効果について議論し,多孔層を設計する際のガイドラインの確立を目指した後,研究成果をエネルギーの貯蔵・変換装置に適用できる高機能界面を持つヘテロ多孔質体の設計とその流動制御法の構築というイノベーションに発展させる予定でいる.平成24年度の実績の概要は以下のとおりである.まず,ヘテロ多孔体(異方性多孔体)内部流動計測のためには,作動流体の水道水と屈折率のインデックスマッチングを行う必要があるため,FEP樹脂管から作成するメッシュ状構造の多層モデルを製作し,流れ場のPIV計測を行った.FEP樹脂は乳白色の半透明樹脂であるため,高出力レーザーを導入して用いている.その結果,多孔体の界面層内を含む流動の計測が十分可能であることが確認でき,多孔体内部の層流乱流にわたる微細流動の計測を行った.次年度からの界面乱流特性の計測実験への準備が完了できた多考えている.また,ヘテロ多孔体界面流れのLBM解析では,非構造マルチブロック格子配列法をLBMコードに組み込むこと,相界面流動のためのアルゴリズムの開発などで進捗が得られており,順調に進捗している.さらに,ヘテロ多孔体界面流れのモデリングのために,レイノルズ応力方程式モデルを基にヘテロ多孔体乱流モデルの基礎を開発した.今後は,より汎用性を高めるべく熟成化を図る予定である.本研究では,その界面で熱・物質伝達や化学反応を飛躍的に向上させる高機能ヘテロ多孔層の開発に向けて乱流と多孔体界面構造の相関を解明する.具体的には,構造や透過率に方向性のあるヘテロ多孔体の界面層(多孔体の界面や内部を含む層)内における流動機構と多孔質構造との関係をPIV(粒子画像流速計)による詳細な流動計測実験と格子ボルツマン法(LBM)による直接数値計算を併用することで解明することを目指して研究を進めている.従来のバルク的議論では不可能な多孔体界面流動機構の詳細を明らかにし,流動制御へのヘテロ構造の効果について議論し,多孔層を設計する際のガイドラインの確立を目指した後,研究成果をエネルギーの貯蔵・変換装置に適用できる高機能界面を持つヘテロ多孔質体の設計とその流動制御法の構築というイノベーションに発展させる予定でいる.平成25年度の実績の概要は以下のとおりである.H24年度に引き続き,ヘテロ多孔体(異方性多孔体)内部流動計測をFEP樹脂管から作成したメッシュ状構造の多層モデルを2体製作し,流れ場のPIV計測結果を比較して構造と乱流との相関を議論した.そこでは透過率の異方性や空孔形状の異方性が乱れの統計量に影響を与えることが判明した.次年度にさらにパラメータの影響が顕著に議論できるように新たな多孔体を成形して解析を進める予定である.ヘテロ多孔体界面流れのLBM解析では,マルチブロック格子配列法をLBMコードに組み込み,DNSや高解像度LESの試計算を行い,高精度な補間法の開発を進め,基礎的な検討は終了したので,次年度に大規模な多孔体界面乱流の解析を進める予定である.ヘテロ多孔体界面流れのモデリングは,レイノルズ応力方程式モデルを基にヘテロ多孔体乱流モデルの進化版を開発した.

今後は,実験や上述の詳細解析の結果と比較することを進め完成形を提示する予定である.実験用にその特性に異方性を持つヘテロ多孔体を製作し,発達した乱流場で多孔体界面から内部に渡る流れ場の特性をPIV計測した.計測部多孔体はテフロン系樹脂であるFEPを用いて製作することで,作動流体である水道水と光学的(屈折率)インデックスマッチングを実現した.それと平行して,別のヘテロ多孔体界面の乱流挙動を詳細に計測し,ヘテロ構造とそれによる透過率の異方性が乱流構造に与える影響を多面的に評価した.実験とは別に格子ボルツマン法を用いたラージエディシミュレーション法を開発するとともに,計算コードをGPGPU用に製作し,数値シミュレーションも行った.結果から実験で作成した多孔体の透過率などの特性を数値的に予測し,計測値の妥当性を評価するとともに,実験では得ることが難しいTortuosity等のパラメーターを得て,実験の補完を行った.以上の検討結果から,新たな知見として,界面に垂直な方向の透過率が流れ方向成分と異なってより大きくなる場合,乱流渦が多孔体界面からペネトレーションされ易くなるわけではなく,逆に乱流渦が多孔体内部で流れ方向やスパン方向に浸透されにくくなるため,等方性多孔体のときに現れる壁面ブロッキング効果が壁面垂直方向透過率の大きさほどは緩和されないことが判明した.また,数値シミュレーションからは,ヘテロ多孔体を含む様々な多孔体構造とその内部の乱流輸送構造の関係を応力方程式の収支項レベルで解明することを試み,貴重なデータベースを得ることができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。流体工学26年度が最終年度であるため、記入しない。ヘテロ多孔体内部流動の計測や,流動現象の精密なモデル化等予定通り進んでいる.LBMによるヘテロ多孔体流れの解析は大規模計算が必要であるため,GPGPUを用いることを前提としたプログラミングを年度途中から進めることにしたため,若干進捗が遅れたが,総じて研究はおおむね順調に進んでいると判断した.ヘテロ多孔体内部流動の計測や,流動現象の精密なモデル化等,当初の難所は全て乗り越え,予定通り進んでおり,今後も見通せるようになった.LBMによるヘテロ多孔体流れの解析は大規模計算を目標としたGPGPUを用いるプログラミングを完了し,次年度に学外大型機での大規模解析への準備が整っている.総じて研究はおおむね順調に進んでいると判断した.26年度が最終年度であるため、記入しない。ヘテロ多孔体流れ計測実験とLBMによる詳細解析から,界面流動と多孔体構造の相関に関する知見を得て,現象の数学モデルに反映させる予定である.ヘテロ多孔体流れ計測実験とLBMによる詳細解析のデータを蓄積し,界面流動と多孔体構造の相関に関する知見を得て,現象の理解とその数学モデルに反映させる予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。ヘテロ多孔体流れ計測実験では,多孔体界面内部流れの構造と多孔体構造の相関を明らかにする実験を行う.また,LBM解析ではGPGPUクラスター機用にコードを開発して大規模化に対応し,詳細計算で実験的知見を補完することで数値モデルのためのデータを蓄積する予定である.なお、H24年度はレーザー購入時に計画時の見積りからディスカウントが(2,204円)あった。また、当初計画した積層〓生の多孔体を〓〓に外注して〓脂溶融製作することに関して、現状の製作技術では不純物の混入により新規購入の高出力レーザーでも目的とするデータの可視化修得が大変に困難であることが予備実験で判明した。そこで方針を変更し、外注製作は取りやめ、時間と手間はかかるが全て自〓で手作業にて製作できるような組立〓構成の〓〓モデル多孔体に実験対象を変更した。以上により主として物品費に残額が生じた。(総計1,800千円)
生殖巣との共培養がインプリント遺伝子の刷り込みに及ぼす影響

生殖細胞の性特異的なゲノムの刷り込みはマウスの場合、妊娠8.5-12.5日の間に生じる。しかし、そのような修飾が遺伝的に決まっているのか、周囲の環境によって決まるのか明らかではない。我々は妊娠8.5日目の始原生殖細胞より樹立した生殖幹細胞を異性の生殖原基と培養することで性特異的なゲノムの刷り込みを変化させることができるのか調べた。その結果、少なくとも8.5日目の始原生殖細胞由来生殖幹細胞ではすでに運命が決定されていることが分かった。本研究では、遺伝子修飾レベルでの性はいつの時期の環境が決定するのか調べることを目的とする。また、体外において刷り込みパターンを制御することができれば、新たな展開が広がる。現在、体外で幹細胞に刷り込みの消去、構築を行わせる報告はされていない。しかし、例えば、始原生殖細胞に性質の近いEG細胞(生殖幹細胞)やES細胞(胚性幹細胞)などの培養細胞を生殖巣と共培養することで、生殖細胞の刷り込みパターンを獲得させることができるかもしれない。また、ゲノムの修飾が環境に影響を受ければ、それらの幹細胞から配偶子を体外で分化誘導できるかもしれない。今年度は、まず始めに始原生殖細胞の性質に比較的近いEG細胞を樹立し、さらにその細胞を生きた状態で可視化するためにEGFPを発現する細胞株を作製した。このEG細胞をinvitroで数日間分化誘導を行い、胚様体(embryoid body)の作製を行った。この胚様体をトリプシン処理により単一細胞にした後、始原生殖細胞マーカーであるSSEA-1陽性細胞を精製し、予め準備した胎児の生殖原基とアグリゲーションさせて共培養を行った。驚くことに、EG細胞は生殖原基に取り込まれて行き、あたかも周囲の環境に合わせて分化が進んでいるように見られた。一方、たまたま取り込まれなかったEG細胞は新たに胚様体様の細胞塊を形成し、秩序だった分化誘導は行われてなかった。次年度は、この中に存在する始原生殖細胞に分化したEG細胞のメチル化がどのように変化しているのか調べる予定である。現在、体外で幹細胞に刷り込の消去、構築を行わせる報告はされていない。今年度は、始原生殖細胞より樹立したEG細胞を使って、胚様体(embroid body)の作製を行い、胚様体に存在する始原生細胞マーカーであるSSEA-1陽性細胞を精製し、予め準備した胎児の生殖基とアグリゲーションさせて共培養を行つたの生殖原基内で共培養を行ったEG細胞由来細胞を1週間後に回収し、DNAを抽出した。メチル化状態を調べるために、DNAをバイサルファイト処理し、メチル化解析(COBRA法およびバイサルファイトシーケンシング法)を行った。今回実験に用いたEG細胞は雄細胞株なので、精子特異的に刷り込みを受ける遺伝子はメチル化されると考えられる。そこで精子特異的な刷り込みを受けるH19遺伝子のメチル化領域を調べたが、培養前後で大きなメチル化の変化は見られなかった。このことから、刷り込みは環境ではなく、細胞自身のもつプログラムによって制御されている可能性が示唆された。
脱抑制によって活性化する興奮性脊髄介在ニューロンネットワークの解明

脊髄内にあるニューロンネットワークは通常抑制されており、脱抑制により不規則な発作様の自発活動が全ての髄節の前根から記録される。この脱抑制によりはじめて出現するニューロンネットワーク(バーストジェネレータ)は、脊髄損傷などの障害時の機能的ネットワークの再構成において重要な役割を担うと考えられる。本研究では興奮性および抑制性介在ニューロンの光操作による特異的な興奮と抑制、共焦点ライブイメージによる複数のニューロンからのカルシウムイメージングを用い、バーストジェネレータを構成する介在ニューロンとそのシナプス結合、これを抑制しているニューロンとその位置、バーストジェネレータ間の結合を明らかにする。
Aβオリゴマー選択的プロテアーゼの開発に基づく神経変性機構の解析

アルツハイマー病の発症にはアミロイドβの凝集体の一種・アミロイドβオリゴマーが関与するとされている。アミロイドβオリゴマーは神経細胞内外の様々な部位に局在すると報告されているが、どの部位のアミロイドβオリゴマーが神経変性の原因であるかは不明である。そこで本研究ではアミロイドβオリゴマーを選択的に分解するプロテアーゼを開発し、これを用いて部位ごとにアミロイドβオリゴマーが与える神経変性機構を解析する。
Ｘ線偏光による強磁場中性子星連星の放射領域の幾何構造の解明

中性子星は太陽と同程度の質量にも関わらず、大きさが20km程度であり、極度に大きい密度、磁場、重力をもつ。中性子星はその強い重力により、太陽のような他の星(恒星)の周りを回り、恒星の一部をはぎ取り、X線で明るく輝く。中性子星が発見されて50年以上になるが、どのようにして恒星の一部が中性子星に落下するのか、どのようにしてその落下物がX線を出すのか、中性子星がもつ磁場の構造等、ほとんど分かっていない。我々は、光がもつ情報である「明るさ」と「色」に加えて、光の波の性質である「偏光」を観測することの出来る検出器を、世界最高レベルの感度で開発した。この検出器で中性子星を観測し、中性子星の謎に迫る。
Peroxisome膜白質の構造と機能並びに膜形成機構に関する研究

Peroxisome(Px)膜蛋白質の構造と機能並びに膜形成機構を明らかにするため、Px膜蛋白質に対する各種抗体の調製、cDNAのクロ-ニング、膜蛋白質の細胞内輸送機構の解析を行ない、以下に示す新しい知見を得た。1.ラット肝Px膜に対するモノクロ-ナル抗体を調製し、Px膜上に57kDa蛋白質を新たに見出した。さらに本蛋白質が、Px増植に伴い顕著に誘導されることを明らかにした。2.ラット肝由来培養細胞H4ーIIーEを用い、Px膜蛋白質の細胞内輸送解析系を確立し、Px膜主要69kDA蛋白質が生合成後、細胞質を経てプロセッシングを受けず直接Pxに輸送され、その後膜内に組み込まれることを明らかにした。さらに本蛋白質は細胞質において高分子物質と結合している可能性、Pxへの輸送にはATPなどのエネルギ-が必要であることを見出した。3.ラット肝cDNAライブラリ-をPx膜蛋白質の抗体でスクリ-ニングすることにより、新たに37kDaの未知の蛋白質およびHMGーCoA reductase、leucine aminopeptidase、F_1F_0ーATPaseのsubunit dなどと相同性が高い蛋白質をコ-ドするクロ-ンを得、その塩基配列を決定した。4.ポリスルホン酸化合物スラミンがPx膜蛋白質と結合し、Px蛋白質のPxへの輸送を阻害することを見出した。またその阻害部位は、蛋白質のtranslocationステップに特異的であった。以上の新たな知見を基に、Px膜蛋白質はposttranslationalに直接Pxに輸送されPx膜を形成することが示された。またPx膜蛋白質自体Pxの形成に重要な役割を担っていることも明らかとなった。さらに新たなPx膜蛋白質が見出された、一部についてはその一次構造が明らかとなったので、Px膜の新しい機能を考える基盤が整ってきた。Peroxisome(Px)膜蛋白質の構造と機能並びにpx形成における役割を明らかにするため、px膜蛋白質に対する各種抗体を調製するとともにcDNAのクロ-ニングを行ない、以下に示す新しい知見を得た。1.ラット肝px膜を抗原として、px膜に対するモノクロ-ナル抗体を15種類調製した。これら抗体を用い、57kDa及び85kDa蛋白質がpx膜上に特異的に局在していることを新たに見出した。さらに57kDa蛋白質は、px膜上で一部細胞質側を向き、いわゆるpx誘導剤クロフィブレ-トで顕著に誘導される特徴を明らかにした。2.主要px膜蛋白質(69kDa,22kDa)については、膜蛋白質をSDS-PAGE後抽出し、ウサギに免疫し、ポリクロ-ナル抗体を調製した。現在、本抗体を用い、これらpx膜蛋白質のpxへの輸送過程を培養細胞において解析すると共に、膜蛋白質cDNAクロ-ニングを試みている。3.ラット肝cDNAライブラリ-をpx膜に対する抗体でスクリ-ニングした結果、12個の陽性クロ-ンを得た。現在解析を進めている5個の部分シ-クエンスをホモロジ-リサ-チすると、2個は未知の蛋白質をコ-ドしている可能性が強く示唆された。また、2個は蛋白質のpx局在化機構を解析する上で興味深い、px及びmicrosomeの両オルガネラに局在するHMG-CoA reductaseであった。さらに本酵素に対する抗体を調製し、両オルガネラ間での酵素分子の構造を比較すると、px型の分子量が数千小さいという新しい知見を得られた。この差異は局在化機構を理解する上で重要と思われる。これらの知見をもとに、次年度は抗体を用いた各膜蛋白質の生合成、pxへの輸送機構を解析するとともに、cDNAの塩基

配列解析等により膜蛋白質の構造と機能の理解を深めたい。Peroxisome(Px)膜蛋白質の構造と能能並びにPx形成における役割を明らかにするため、Px膜蛋白質に対する各種抗体を調製するとともにcDNAのクロ-ニングを行ない、以下に示す新しい知見を得た。1.ラット肝Px膜に対する各種モノクロ-ナル抗体を調製した。このうち、抗体(PXMla/207B)を用い、Px膜上に57kDa蛋白質を新たに見出した。さらに本蛋白質が、Px増殖に伴い顕著に誘導されることを明らかにした。2.22kDa Px膜主要蛋白質については、精製標品をウサギに免疫し、抗体を調製するとともに、部分アミノ酸配列を決定した。現在、本抗体及び部分アミノ酸配列に対するoligonucleotideを用い、本膜蛋白質cDNAクロ-ニングを試みている。3.Px形成に関しては、膜蛋白質の生合成過程を、ラット肝培養細胞を[^<35>S]Methionineでラベルし、Px膜蛋白質に対する抗体を用い免疫沈降で解析する系を確立した。現在パルスラベルを行ない、膜蛋白質のPxへの輸送過程を解析している。4.ラット肝cDNAライブラリ-をPx膜に対する抗体でスクリ-ニングした結果、新たに、37kDaの未知の蛋白質及びleucine aminopeptidaseやF_1F_0ーATPaseのsubunit dと相同性が高い蛋白質をコ-ドするクロ-ンを新たに得、その塩基配列を決定した。さらにこれら蛋白質対する抗体を調製し、Pxでの存在状態について検討している。これらの知見をもとに、次年度は培養細胞系を用い、Px膜の形成過程をより明らかにする。さらにcDNAの塩基配列解析等の解析をもとに、膜蛋白質の構造と機能の理解を深めるとともに、Px膜蛋白質の新たな機能を見出したい。Peroxisome(Px)膜蛋白質の構造と機能並びにPx膜形成機構を明らかにするため、Px膜蛋白質の細胞内輸送機構、Px形成における膜蛋白質の役割を解析し、以下に示す新しい知見を得た。1.ラット肝由来培養細胞H4ーIIーEを[ ^<35>S]methionineでラベルし、抗69kDa Px膜蛋白質抗体を用いた免疫沈降により、69kDa蛋白質のPx膜への輸送機構を解析した。その結果、本蛋白質は生合成後、細胞質を経て直接Pxに輸送され、その後膜内に組み込まれることを明らかにした。さらに本蛋白質は細胞質において高分子物質と結合している可能性、Pxへの輸送にはATPなどのエネルギ-が必要であることを見出した。2.In vitro Px蛋白質輸送系を用い、ポリスルホン酸化合物であるスラミンがPx蛋白質のPxへの移行を強く阻害することを見出した。その阻害機構を解析した結果、スラミンはPx膜蛋白質と結合し、Px蛋白質輸送のtranslocationステップを阻害することを明らかにした。3.22kDa Px膜主要蛋白質に関しては、精製蛋白質のぺプチドフラグメントをHPLCで分離し、5種類について部分アミノ酸配列を決定した。この情報を基に、部分アミノ酸配列に対するoligonucleotideを作製しPCR法により、本蛋白質cDNAのクロ-ニングを行なっている。
エネルギー情勢・環境問題の理解を促進する地熱発電装置及びカリキュラムの開発と評価

近年,緊迫しつつある日本・世界のエネルギー情勢や環境問題を,発達段階に応じた理解を促しながら,生活の基盤をなすエネルギー・環境問題を科学的に思考・吟味し,活用する力を育成することを目的とする。我が国において大きな役割を果たすことが求められている再生可能エネルギー技術を題材に,それらの現状と課題を体験的に学習する地熱発電に関する教材・教具を開発すると共に指導方法を検討し,持続可能な社会を構築しようとする児童・生徒を育成する。再生可能エネルギーの導入の必要性や技術的課題などをどのように解決していくかを,発達段階に応じて,科学的に認識させ,技術を適切に評価・活用する能力を身につけさせることを目指す。