hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腸管上皮細胞の補体産生能と補体制御蛋白発現におけるサイトカイン制御機構の解明

本研究は、腸管上皮細胞における補体成分(C3,C4,factorB)の産生と補体制御蛋白decay acceralating factor(DAF)発現の総合的サイトカイン制御機構を明らかにすることを目的として開始した。腸管局所において上皮細胞に由来する補体蛋白は、上皮細胞自身にも細胞障害性に働くと考えられるが、上皮細胞はそのapical surface DAFを発現することにより補体成分の活性化から自身を防御していると考えられる。本年度の研究により、我々は腸管上皮細胞における補体成分産生とDAF発現の総合的サイトカイン制御について、蛋白およびmRNA発現レベルの検討を行った。今回の検討を開始するに当たり、まず、ヒト血管内上皮細胞のtotal RNAからヒトDAF cDNAをcloningし、その塩基配列を決定、ヒトDAF cDNA probeを作成した。本年度の研究において、我々は、IL-4に特異的な補体活性化からの防御機転誘導作用を見い出した。すなわち、IFN-γは腸管上皮細胞からのC4,factorBの産生を誘導するが、IL-4はこの補体産生誘導効果を濃度依存性に抑制した。さらに、補体制御蛋白DAFの発現に対しては、IL-4は濃度依存性にその発現を増強した。これらのIL-4の効果はmRNAレベルでも確認され、しかも、pretranslationな段階での制御であった。これらの知見は、腸管局所においてIL-4が異なった機序により、上皮細胞を自身に由来する補体成分の活性化から防御していることを示唆する。すなわち、IL-4は、(1)補体成分の産生をnegativeに制御し補体の過剰活性化を抑制し、(2)補体制御蛋白の発現増強により上皮細胞上での補体の学的にかを抑制している。これらの補体活性化からの防御機転は、他の細胞での報告も見られず、IL-4の新たな抗免疫炎症作用と考えられる。今回我々の見い出したIL-4による補体活性化の制御機構の異常が、病因が未だ明らかにされていない潰瘍性大腸炎の病態に関与している可能性が示唆され、現在検討中である。
超多眼カメラによる障害物除去に関する研究

本研究では,空間把握効率を上げるため,複数のカメラを使用し実時間で視点移動と障害物を除去する手法を提案し実証を行った.都市空間を主とした実環境での使用を前提とし,提案手法にはカメラ配置に対する柔軟性を要求した.カメラ配置に対する柔軟性と処理の実時間性を考慮し,射影変換を利用した手法を提案した.その際,特徴点のクラスタリングとそれに基づいた画像の領域分割を行うことで,単一平面としてではなく複雑な背景にも対応できる射影変換を行った.提案手法を実装した撮影システムによって,実環境下で提案手法の実験を行い,提案手法の視点移動と障害物除去に対する有効性,処理時間,カメラ配置に対する柔軟性を検証した.撮影システムは,映像を撮影するカメラノード部と画像を統合し障害物除去映像の生成と提示を行う統合PCから構成される.各々のカメラノード部と統合PCはイーサネットで結ばれ,全体でギガビットネットワークを形成するクライアントサーバ型ネットワークシステムである.まず,屋外環境で取得された画像に対し提案手法を適用し,視点移動と障害物除去は概ね良好な結果を示すことができた.また,カメラ台数を変化させ実験を行った結果,使用するカメラが数台の場合,フレームレート710[fps],遅延時間160200[msec]となり,実時間性を維持することが可能であった.更に,カメラ配置に関しては,1.障害物の背後を捉えていること,2.特徴点の対応付けができること,の2つの条件を満たせば理論上は提案手法による障害物除去が可能である.カメラ配置パターンを変えて実験を行った結果,提案手法がカメラ配置に対して柔軟性を持っていることが示された.本研究で提案した障害物除去アルゴリズムは,大量のカメラに対して適用することで広域での実時間障害物除去を実現することが可能である.監視カメラやライブカメラなど実際に環境に設置されているカメラを利用することで,広域における人物監視などの具体的な応用が期待出来る.本研究では,空間把握効率を上げるため,複数のカメラを使用し実時間で視点移動と障害物を除去する手法を提案し実証を行った.都市空間を主とした実環境での使用を前提とし,提案手法にはカメラ配置に対する柔軟性を要求した.カメラ配置に対する柔軟性と処理の実時間性を考慮し,射影変換を利用した手法を提案した.その際,特徴点のクラスタリングとそれに基づいた画像の領域分割を行うことで,単一平面としてではなく複雑な背景にも対応できる射影変換を行った.提案手法を実装した撮影システムによって,実環境下で提案手法の実験を行い,提案手法の視点移動と障害物除去に対する有効性,処理時間,カメラ配置に対する柔軟性を検証した.撮影システムは,映像を撮影するカメラノード部と画像を統合し障害物除去映像の生成と提示を行う統合PCから構成される.各々のカメラノード部と統合PCはイーサネットで結ばれ,全体でギガビットネットワークを形成するクライアントサーバ型ネットワークシステムである.まず,屋外環境で取得された画像に対し提案手法を適用し,視点移動と障害物除去は概ね良好な結果を示すことができた.また,カメラ台数を変化させ実験を行った結果,使用するカメラが数台の場合,フレームレート710[fps],遅延時間160200[msec]となり,実時間性を維持することが可能であった.更に,カメラ配置に関しては,1.障害物の背後を捉えていること,2.特徴点の対応付けができること,の2つの条件を満たせば理論上は提案手法による障害物除去が可能である.カメラ配置パターンを変えて実験を行った結果,提案手法がカメラ配置に対して柔軟性を持っていることが示された.本研究で提案した障害物除去アルゴリズムは,大量のカメラに対して適用することで広域での実時間障害物除去を実現することが可能である.監視カメラやライブカメラなど実際に環境に設置されているカメラを利用することで,広域における人物監視などの具体的な応用が期待出来る.本研究の目的は,多数のカメラを用いて屋外環境を撮影しようとした際に生じる障害物による死角を,設置されたカメラが十分数あることを利用して画像情報の補完により消去することである.この目的を達成するためには,1)位置・姿勢情報を持たない複数の画像から任意の障害物領域を背景領域の画素情報で埋めるためのアルゴリズムの考案,および2)空間中に十数台ないし数十台配置されたカメラ間でネットワークを構築し,必要な画像を適切に伝送できるシステムの開発が必要である.本年度はアルゴリズム,システムともに安定して動作するプロトタイプの製作を行った.アルゴリズムに関しては,キャリブレーションを必要とせず自動で障害物領域を認識・抽出する手法を提案した.この手法は理想的な単一平面背景での適用を念頭にしたものであったが,平面背景像に限られることなく屋外環境画像においても適用できることを確認した.しかし一方で障害物形状が小さく複雑な場合,あるいは障害物領域が画像上の大半を占めている場合には本手法が困難であるため,次年度以降アルゴリズムの改良を行う.一方,次々年度に計画していた障害物消去アルゴリズムとカメラネットワークシステムの統合を前倒しして実施する予定である.システムに関してはIEEE1394カメラ10台による簡易アドホックネットワークを構築し,TCP/IPによりRGB画像を正確に伝送できることを確認した.実験より,通信帯域に応じ,必要な時に必要な画像のみを選択的に伝送するアルゴリズムを考案する必要があることが判明した.障害物除去という本研究の目的に対し,昨年度は1)位置・姿勢情報を持たない複数の画像から障害物領域を背景領域の画素情報で埋めるためのアルゴリズムの考案,2)空間中に十数台ないし数十台配置されたカメラ間でネットワークを構築し,必要な画像を適切に伝送できるシステムの開発を行った.2年目となる本年度は,.昨年度の成果を引き継ぎ,A)

実時間アルゴリズムの考案とカメラネットワークシステムとの統合,B)多数の画像を元に,障害物領域を埋めるために最適な背景領域の画素情報を自動選択するアルゴリズムの考案,C)障害物が2つ重なった状況にて,4枚の画像を元に,障害物領域を埋めるために最適な背景領域の画素情報を自動生成するアルゴリズムの考案を行った.A)に関しては,2画像間の射影変換行列を使用して障害物領域を背景領域で埋める手法を提案した.この手法は少ない計算量で済む特徴があり,実際,カメラネットワークシステムに適用し,ほぼ30fpsで実現できることを確認した.B)に関しては,A)の手法を改良し,多数の画像から背景領域の画素情報を自動選択する手法を提案した.この手法は画像が多いほど最適な背景領域の画素情報を選択できる特徴があるが,適用範囲と画質の面でまだ改善の余地がある.C)に関しては,2画像にステレオマッチングを行うことで障害物領域を自動抽出し,残りの2画像を併用して障害物領域を埋めるために最適な背景領域の画素情報を自動生成する手法を提案した.また,この手法により,障害物が2つ重なった状況でも最適な背景領域り画素情報が生成できることを確認した.また,A)C)のいずれの手法も理想的な単一平面背景での適用を念頭にしたものであったが,いずれも平面背景画像に限られることなく,屋外環境画像においても適用できることを確認した.本研究は実環境下における実時間障害物除去を目的とする.昨年度は,比較的柔軟なカメラ配置に対応した手法を提案した.更に本年度は,障害物透視映像を視点移動に対応させることで,より自由な空間把握を可能にした.視点移動可能な障害物透視手法として,まずカメラ画像に対して射影変換を利用した障害物透視を行う.次に,このときの射影変換行列を利用しカメラ間の補完画像を生成することで視点移動を実現する.全体の処理の流れは以下のようになる.1.画像取得2.自然特徴点抽出と対応付け3.特徴点クラスタリングと領域分割4.補完用画像を射影変換5.補完用画像を統合し障害物領域を補完障害物除去は,視点となるカメラ画像(視点画像)において障害物に遮られた領域(障害物領域)の背景を,他のカメラ画像(補完用画像)の情報によって補完することで行われる.実環境を実時間で処理するため,本研究では特徴点クラスタリングによる画像の複数平面近似を行うことで複雑な背景にも対応できる射影変換を行う手法を提案した.更に,除去作業の段階で行った領域分割を利用し,カメラ間の視点移動を行うことが可能にした.実時間障害物除去システムを構築し提案手法の有効性を示した.システムは複数のカメラノード部と1台の統合PC,これらを接続するGigabit Ethernetで構成される.
感染個体内におけるHIV-1プロウイルスの存在形態

ヒト体内におけるHIV-1の標的細胞のほとんどは休止期にある。休止期にある細胞はdNTP poolが小さいために、細胞内に侵入したHIV-1RNAゲノムは逆転写の中間体、すなわちRNA-DNA hybridの状態で存在している可能性が高い。我々は昨年度までの研究で、制限酵素Mse Iによる切断と定量的PCRを併用することによってこのhybridを定量する方法を確立した。本年度は、この方法によるhybridの定量値にHIV-1 ssDNAは含まれないことをまず明らかにし、次にこの方法を用いて、未刺激のPBMCと抗CD3抗体で刺激したPBMCにおけるhybrid形成の速度論を調べた。その結果、未刺激PBMCではhybridが感染1日後にピークを示しその後dsDNAに変化していったが、刺激PBMCでは感染2時間後にhybridが一時的に検出されるだけでdsDNAが主に産生されることが分かった。このことから、感染者のPBMC中のhybrid量は測定時から2、3日以前までに細胞に感染したウイルス量を反映していることが示唆された。次に、14人の長期未発症者を対象に、CD4の値に対するHIV-1 RNA、HIV-1DNA、HIV-1RNA/DNA hybridの各量の関係を、過去2年間における平均値をもとに調べた結果、RNA/DNA hybridのみがCD4値に対して統計的に有意な負の相関があることが分かった。さらに、HAART療法を受けている17人の感染者を対象に、HAART開始後のHIV-1 RNA/DNA hybrid量の変化を調べた。ほとんどの場合、HIV-1 RNA量の変化と平行の関係があったが、HIV-1 RNA量があまり下がらないのにCD4値が上昇した2例においてhybrid量が有意に減少していた。今後、HAARTの治療効果をみる指標としてHIV-1 RNA-DNA hybrid量が有効であるかどうかを統計的に証明する方法を検討する。また、hybridが主に存在するT細胞サブセットを調べることによって、in vivoにおけるHIV-1感染の主要な標的細胞群を明らかにしたい。
仮想同期機制御を適用した半導体変圧器の研究

インバータ連系される分散電源の増加によって引き起こされる電力系統の慣性不足の問題を解決するために,本研究では,半導体電力変換器と高周波変圧器で構成される半導体変圧器(SST)に小容量の電力貯蔵装置を設置し,同期発電機と同様の特性を与える仮想同期発電機(VSG)制御を適用することを提案する.負荷や太陽光発電などの運転条件によって潮流方向も含め運転状態が大きく変わるSSTにVSG制御を適用することに技術的課題があり,また電力貯蔵装置の設計手法についても検討が必要となる.本研究は,回路シミュレーションによる理論的かつ定量的な検討とSSTの小型実験装置による実証を行い,その基礎技術の確立を目的とする.インバータ連系される分散電源の増加によって引き起こされる電力系統の慣性不足の問題を解決するために,本研究では,半導体電力変換器と高周波変圧器で構成される半導体変圧器(SST)に小容量の電力貯蔵装置を設置し,同期発電機と同様の特性を与える仮想同期発電機(VSG)制御を適用することを提案する.負荷や太陽光発電などの運転条件によって潮流方向も含め運転状態が大きく変わるSSTにVSG制御を適用することに技術的課題があり,また電力貯蔵装置の設計手法についても検討が必要となる.本研究は,回路シミュレーションによる理論的かつ定量的な検討とSSTの小型実験装置による実証を行い,その基礎技術の確立を目的とする.
gp120のX線結晶構造解析とその立体構造に基づいたHIVの感染メカニズムの解明

現在までにセンダイウイルスの発現系を使用して発現させたgp120およびgp140(gp120とgp41にプロセスされる前の状態の蛋白質)を用いて結晶化を進めてきてた。その結果微小ではあるがgp120の結晶らしきものを得た。高エネルギー加速器研究機構の放射光実験施設でこの微小な結晶を用いて、回折実験を行ったが、回折パターンを得ることはできなかった。そこで、現在までのアプローチに加え、gp120とgp41の相互作用部位に焦点をあてて、この両者の相互作用を見るために、gp41とgp120のN末端約100残基程度からなる融合蛋白質(gp41-N(gp120))を発現させて、これを構造解析する試みも開始した。現在は、大腸菌を用いてのgp41-N(gp120)の大量発現系の構築を行っている。SDF-1αの結晶としては、現在のところ3種類のものが得られている。そのうちの2つに関して立体構造解析を完了した(論文投稿中)。得られた構造から、SDFは、結晶中では2量体を形成していること、ループ部分の運動性が高いことなどが明らかになった。また、温度因子の比較から、高分解能の回折点を与えない結晶では、結晶中の分子間相互作用に関与するアミノ酸の温度因子が極めて高いことを見出した。反対に、高分解能の回折点を与える結晶では、これらの残基は、原子全体の平均の温度因子より低い温度因子を持っていることが明らかになった。これらの知見は、変異体を利用した良質の結晶作成に応用可能であると考えられる。
タンク内スロッシング荷重による流力弾性影響とその低減手法に関する研究

タンク壁面の弾性影響を考慮したスロッシング荷重設定法の開発、および、スロッシング衝撃圧低減機構の開発のため、種々のタンク模型を用いた実験的研究を実施した。その結果、タンク模型の相似比Rに対しピーク圧平均の比は0.7R1.3Rのばらつきを示すこと、衝撃水圧作用時の付加水質量は4分円モデルによって見積もることができ、中液位では振動周期の増加に対して動的応答倍率が単調減少傾向を示すことが明らかになった。また、膜材によるスロッシング衝撃圧低減効果は液位に拘わらず大きいが、中液位以上では繋留索の支持点反力がかなり大きくなることが明らかになった。そのため、低液位に特化したスロッシング低減機構に改良し、その有効性を実験的に示すとともに、低減機構の有限要素法シミュレーションが可能であることを明らかにした。21年度は、スロッシング荷重に及ぼす縮尺影響、スロッシング荷重に及ぼす壁面剛性影響を解明するとともに、膜材を用いたスロッシング衝撃圧低減機構を開発するため、以下を実施した。1.以下のスロッシング試験用装置、及び、タンク模型を製作した。(1)低剛性の板材を使用した、剛性可変のタンク嵌込み型パネル圧力センサー(2)縮尺影響評価のための従来比1.5倍スケールの二次元タンク模型(3)膜材の実機への適用性検証のためのメンブレン型LNG船を想定した三次元タンク模型(4)膜材と係留ロープを使用したスロッシング荷重低減装置2.弾性影響の比較対象とする剛壁面の二次元矩形タンク模型によるスロッシング試験を行い、基礎データを取得するとともに、計測データをMPS法、ALE法、general-coupling法による数値解析結果と比較し、各解析手法の適用性を検討した。22年度は、弾性壁の解析モデルに拡張する。3.二次元矩形タンクのスロッシング現象についてMSC. DytranによるFEシミュレーションを実施した。22年度は、これを低減装置配置方法の詳細、相似則、及び、弾性影響等についても適用できるようさらに検討を行う。4.膜材を用いたスロッシング荷重低減装置の効果を検証するため、二次元矩形タンク模型による比較試験を行い、スロッシング衝撃圧を1/5程度に低減できることを確認した。また、製作した低減装置の係留ロープに作用する反力を計測し、最適な係留ロープ長を検討した。22年度は、ガイドワイヤや膜材に作用する力の計測を追加して検証する。さらに、新たな膜材配置方法及び三次元タンク模型への適用を検討し、実用化に向けた装置の問題点の抽出を目指す。平成22年度は、タンクの剛性影響を考慮したスロッシング荷重評価、及び、衝撃荷重タイプによって適用される相似則の違いを検討するため、以下の実験を行った。(1)スロッシング時に弾性壁面に作用する衝撃荷重をモデル化するため、タンク天板の一部を可変剛性パネルとした二次元タンク模型を用い、中高液位条件でRoll及びSway加振試験を実施した。・圧力ピーク値の全データ分布は液位及び加振条件により、指数分布、Rayleigh分布、正規分布と傾向が変わる。・衝撃水圧作用時の天板の振動特性は接水領域の影響を受ける。・衝撃水圧作用時のパネル剛性による動的応答の差は中液位条件で顕著に観察され、動的応答倍率は片側三角波を仮定した場合の一質点系応答に近い傾向となった。(2)適用されるべき相似則を検討するため、標準サイズと1.5倍サイズの2種類の二次元剛矩形タンクを用い、低液位及び高液位での水平動揺加振試験を行い、タンクに作用する衝撃水圧値を計測した。ここで衝撃タイプによる違いに着目するため、衝撃圧作用部位を高速カメラによる撮影を行った。・液位70%以上の高液位となるにつれ、天板衝撃時に空気を巻込むタイプが見られるようになり、再現性の低い衝突波形状、振動を含む圧力計測値、といった特徴が観察されるようになった。(3)(1)の試験結果から、さまざまな液位・加振条件により発生する衝撃タイプを類型化し、特徴的な衝撃タイプのケースを選び出して、一側壁が弾性パネル(ポリアセタールを使用)である三次元矩形タンクを用いて水平動揺試験を行い、弾性パネルと剛壁に作用する衝撃水圧とを比較した。・衝撃荷重作用時の壁面接水振動影響を含む圧力値を計測確認した。計測された作用圧力ピーク値について弾性側壁が剛側壁を上回るケースを確認した。平成23年度は、膜材を用いたスロッシング衝撃圧低減機構の実用性を高めるための実験的研究を実施した。

すなわち、平成21年度に二次元矩形タンク(タンクの水平方向が船長方向)に対して開発した低減機構を八角形断面三次元タンク(八角形の幅方向が船幅方向)に適用するためには、以下の課題を克服する必要があった。・タンク内液位45%以上の中高液位の場合の液面の上下動(一次定常波)を膜材によって抑制する場合、膜材の支点反力が液位45%未満の低液位時の2倍以上となる。・タンク全長に亘り、かつ中央部はV字型に膜材を設置するため、膜材が長尺となる(タンク長の1.1倍程度)。・タンク内液位に応じて膜材中央部とタンク底面間の緊張ロープの最適長さを調整する必要がある。そこで、平成23年度は、積載条件を支点反力の小さい低液位に絞り、メンブレン型LNG運搬船の貨物タンクへの適用を想定した新たな低減機構を開発した。本機構は、膜材面積を従来のものより抑制し、かつ液位による調整を必要としない簡便なものである。本低減機構を以下の2種類の試験に適用し、衝撃圧低減効果を確認した。(1)二次元矩形タンク能による最適膜長および配置方法に関する検討・膜長をタンク長の30%に設定したフロート付膜材2枚を連結し、タンク前後端及び中央のガイドワイヤを用いて、膜材の幅方向の運動のみを拘束する場合、液体の流動が膜材との摩擦や変形した膜によって減速させられるため、タンク壁面に発生する衝撃圧が低下することが確認された。・液位20%及び30%、縦揺れ±6degの条件に対し、衝撃圧を最大で70%低減できることが確認された。(2)八角形断面三次元タンクにおけるスロッシング衝撃圧抑制効果の検討三次元タンクに、(1)の機構を船幅方向に拡張した物を取付け、前後揺れ試験を実施し、衝撃圧低減効果を確認した。また、膜幅の異なる2種類の膜材を用意し、膜寸法の違いによる影響についても評価した。・低減機構のない液位20%および30%の場合、スロッシング衝撃圧はタンク高さ方向には液位と同じ高さにおいて大きく、またタンク幅方向では、タンクコーナー部において常に大きいことが確認された。・膜幅をタンク幅の約60%に設定した場合、膜上を通過する波に対しては効果的であるものの、膜の無い箇所での消波効果は全く得られない。・膜幅をタンク幅の95%に設定した場合、タンクコーナー付近においても衝撃圧を70%以下に低減できる。・斜め方向の動揺では、スロッシング波が2方向から発生するが、この場合でも衝撃圧を効果的に低減できる。
鉗子装着式計測デバイスによる手術スキルデータ取得と操作誘導法に関する研究

本研究では、臓器の力学特性と術者の操作法との相関関係をデータベース化し学習することにより、「装着型の計測デバイスを用いて臓器の力学特性を推算し、術者側にその情報を提供、安全な操作へ誘導する」ことを目的とする。具体的には、1一般材料試験から得られた臓器の力学特性と鉗子など治療機器から得られる特性の関係を明確にする、2市販の鉗子にも応用可能な計測・表示・誘導システムを構築する、3機械学習により、適切な鉗子の位置と力を入れる方向、把持力を誘導する。初年度に行った具体的な内容としては、1計測システム:鉗子先端での把持力を計測する為、我々が開発したデバイスを改良し、把持部は臓器などを挟めるように設計し、臓器を挟んだ時に鉗子の先端に発生する力を計測した。先行研究で行った結果をベースに、鉗子のシースにひずみゲージを複数つけることで、鉗子先端で発生する力と術者の把持する力の伝達を観察した。術者の把持部には、親指の力が入る場所にひずみゲージを付け、術者の力を計測した。2表示・誘導システム:先行研究にて構築したシステムの評価実験とその改良を行った。術中の鉗子操作力情報を内視鏡画像上に重畳表示するシステムの改良を行った。鉗子先端に加わる3軸方向の力を表示する矢印を、操作力の大きさに従い、青・黄・赤の3色に変化させることとした。さらに力計測鉗子自体に自重補正機能を付加し、自重補正値等の数値データも画面上に表示することにより、計測表示している操作力の信頼性を確認可能とした。3機械学習による制御システム:機械学習による制御を実現する為、プロトタイプのプログラムを作成した。これは専門家が実際に行った操作データと比較され、その相違は操作指示データの誤差信号として、機械学習システムにフィードバックされる構造にした。以上の成果を国際学会で発表し、意見交換を行った。計測システム:鉗子の把持力を計測する専用のデバイスを設計・開発した。また、鉗子のシース部にコネクタを設計・入れることで鉗子先端から術者までの力伝達を計測した。把持した時の荷重分布の計測、鉗子の姿勢による影響、医療機器使用が計測に及ぼす影響について計測・評価を行った。トロッカを通る際の鉗子の進む量を計測する必要がある為、鉗子に小型の磁石アレーを用いてホール素子からの磁場をセンシングする機構の1次製作を行った。表示・誘導システム:術中の鉗子操作力情報を内視鏡画像上に重畳表示するシステムの改良を行った。動物による評価実験を行ったところ、表示は問題無くされたが、視野を妨げる場合もあるため、表示をPicture in Picture形式にするなどの工夫が必要であるとの指摘を受けた。誘導の為の干渉機構には、MR流体を用いて術者の把持を干渉する機構を設計・制作した。機械学習による制御システム:実験装置の制御部のハードウェア、ソフトウェアともに、本プロジェクトにおいて自作した。これにはマイクロコントローラにATmega328Pを用いたマイコンボードArduino Uno Rev3はじめ、モータ制御用のクロックパルスジェネレータ、データ記録用のライタなどには全て汎用品を使用した。ソフトウェア開発にはArduinoボード用の統合開発環境ソフトウェアを使用した。病院内の実務の中で医師が操作することを考慮し、自動化に務めた。これにより手動による圧縮では不可能な低速圧縮などの動作においてその再現性を確認した。2年目から各パーツの統合を行い、生体で適応が可能かin vivo実験にて評価・反省・改良を行う。最終的には、肝臓の脱転や位置保持、電気メス使用時にアシストが肝臓にかける力の表示と誘導を、臓器に損傷を行わず、予定した力と方向へと誘導が可能だったのか定量的・定性的に評価を行うことを目指す。2019年度の具体的な方策として、先ず1年目に日程の問題で行えなかったin vivo実験を行い、主に計測システムの雑音対策を行う。鉗子への計測システムの装着がやや複雑であった為、より簡単に脱着が可能な構造に設計する。同時に設計中の把持干渉機構を製作・評価を終え、計測システムとの統合を試みる。把持の干渉機構には、空圧を用いたバルーンによる埋め込み式気候を取り組む。鉗子進行量の計測に関しては、磁石アレーの可能性を確認したので、臨床応用可能な構造に設計・製作を行う。同時に同じく空圧を利用した鉗子の進行を干渉する機構の設計に入る。表示システムに関しては、改良と共に操作・把持干渉機構との統合に着手する。表示部での方向と操作時の方向をいかに術者が把握しやすくするのかが主な問題点である。機械学習に関しては、in vivo実験にて熟練者の操作データを製作した計測システムにて収取し、どのような操作の時に近似したデータが得られるか実験を行う。同時に、操作干渉システムへの制御プログラムのプロトタイプの作成も行う。

本研究では、臓器の力学特性と術者の操作法との相関関係をデータベース化し学習することにより、「装着型の計測デバイスを用いて臓器の力学特性を推算し、術者側にその情報を提供、安全な操作へ誘導する」ことを目的とする。具体的には、1一般材料試験から得られた臓器の力学特性と鉗子など治療機器から得られる特性の関係を明確にする、2市販の鉗子にも応用可能な計測・表示・誘導システムを構築する、3機械学習により、適切な鉗子の位置と力を入れる方向、把持力を誘導する。初年度に行った具体的な内容としては、1計測システム:鉗子先端での把持力を計測する為、我々が開発したデバイスを改良し、把持部は臓器などを挟めるように設計し、臓器を挟んだ時に鉗子の先端に発生する力を計測した。先行研究で行った結果をベースに、鉗子のシースにひずみゲージを複数つけることで、鉗子先端で発生する力と術者の把持する力の伝達を観察した。術者の把持部には、親指の力が入る場所にひずみゲージを付け、術者の力を計測した。2表示・誘導システム:先行研究にて構築したシステムの評価実験とその改良を行った。術中の鉗子操作力情報を内視鏡画像上に重畳表示するシステムの改良を行った。鉗子先端に加わる3軸方向の力を表示する矢印を、操作力の大きさに従い、青・黄・赤の3色に変化させることとした。さらに力計測鉗子自体に自重補正機能を付加し、自重補正値等の数値データも画面上に表示することにより、計測表示している操作力の信頼性を確認可能とした。3機械学習による制御システム:機械学習による制御を実現する為、プロトタイプのプログラムを作成した。これは専門家が実際に行った操作データと比較され、その相違は操作指示データの誤差信号として、機械学習システムにフィードバックされる構造にした。以上の成果を国際学会で発表し、意見交換を行った。計測システム:鉗子の把持力を計測する専用のデバイスを設計・開発した。また、鉗子のシース部にコネクタを設計・入れることで鉗子先端から術者までの力伝達を計測した。把持した時の荷重分布の計測、鉗子の姿勢による影響、医療機器使用が計測に及ぼす影響について計測・評価を行った。トロッカを通る際の鉗子の進む量を計測する必要がある為、鉗子に小型の磁石アレーを用いてホール素子からの磁場をセンシングする機構の1次製作を行った。表示・誘導システム:術中の鉗子操作力情報を内視鏡画像上に重畳表示するシステムの改良を行った。動物による評価実験を行ったところ、表示は問題無くされたが、視野を妨げる場合もあるため、表示をPicture in Picture形式にするなどの工夫が必要であるとの指摘を受けた。誘導の為の干渉機構には、MR流体を用いて術者の把持を干渉する機構を設計・制作した。機械学習による制御システム:実験装置の制御部のハードウェア、ソフトウェアともに、本プロジェクトにおいて自作した。これにはマイクロコントローラにATmega328Pを用いたマイコンボードArduino Uno Rev3はじめ、モータ制御用のクロックパルスジェネレータ、データ記録用のライタなどには全て汎用品を使用した。ソフトウェア開発にはArduinoボード用の統合開発環境ソフトウェアを使用した。病院内の実務の中で医師が操作することを考慮し、自動化に務めた。
口腔粘膜における核酸認識と抗菌ペプチドによる新規応答調節機構の解明

口腔粘膜の自己,非自己核酸認識機構は明らかにされていない。申請者らは口腔粘膜細胞がDNA認識受容体を発現し,非自己だけでなく,自己DNAを認識し得ること,さらに抗菌ペプチドLL-37がDNAを細胞内に導入,特異的認識受容体応答を調節することを発見している。今回の研究の目的は,口腔粘膜細胞の自己,非自己DNA認識機構の解明と,LL-37による核酸受容体に対する新規作用を明らかにし,口腔粘膜炎症性疾患による核酸認識機構の関与を検討する。2018年度で以下の研究結果が得られた。以上の実験より、RT7において自己壊死画分,Poly(I:C),Poly(dA:dT)とLL-37の同時添加はCXCL10の発現誘導を増加させた.LL-37は核酸との親和性を有し,細胞質内への核酸導入を可能にすることが示された.Poly(I:C)は細胞質内でLL-37やRIG-Iと結合していることが示された.現在の実験で以下の結果が得られている。1.RT7に自己壊死画分を添加することで白血球遊走因子であるCXCL10の発現が増加した。LL-37は自己壊死画分で誘導されたCXCL10の発現をさらに増加した。LL-37誘導性CXCL10の発現は二本鎖RNA (dsRNA)特異的分解酵素によって抑制された。2. LL-37はds RNAのPoly(I:C)やdsDNAのPoly(dA:dT)で誘導性の炎症性サイトカインの発現を著しく増加した。一方,LL-37のスクランブルペプチドや,他の抗菌ペプチドでは,核酸誘導性のCXCL10の発現に影響は認められなかった。これらの結果を2018年に,第72回NPO法人日本口腔科学会,第28回日本口腔内科学会,第63回日本口腔外科学会総会・学術大会で報告した。以上の理由から研究は概ね順調に進展していると考える。扁平苔癬組織中の核酸,LL-37,核酸認識受容体と扁平苔癬等、口腔粘膜炎症疾患との関与を検討するために,広島大学大学院医歯薬学総合研究科倫理委員会による承認の下で,当科にて切除し,患者に同意が得られた口腔粘膜炎症性疾患の試料から,免疫組織染色を行い,組織中の外来性核酸,同定した核酸認識受容体,LL-37の発現と局在を健常組織と比較を行う。粘膜炎症性疾患における核酸認識受容体の関与を検討するため, Dextran Sulfate Sodiumを用いて作製した口腔粘膜炎症マウスを作製し,壊死性粘膜組織内の核酸の局在と核酸認識受容体中和抗体の効果を検討する。近年,組織破壊によって放出される自己核酸が核酸受容体を介して炎症応答を誘導し,皮膚炎,肝炎が増悪することが報告されている。申請者らの予備実験において口腔粘膜上皮細胞の自己壊死画分を同細胞に添加するとT細胞遊走因子が誘導されること,また自己壊死画分のDNA分解酵素処理によってその誘導が抑制される結果を得ている。この結果は,口腔粘膜が非自己だけでなく自己核酸認識機能をもつことを示唆している。口腔粘膜における自己DNA認識機構の存在は報告がない。さらに申請者らは口腔粘膜炎症性疾患でみられるTNF-alphaがDNA認識受容体を活性化することで,免疫応答を増強することや,扁平苔癬組織中にDNA認識受容体が過剰に発現していることを予備実験で発見している。核酸認識受容体の活性化は核酸依存性応答を増強し,粘膜炎症を増悪し得ることを示唆している。しかしながら口腔粘膜における自己,非自己核酸認識応答機構と炎症性粘膜疾患の関与は明らかにされていない。LL-37は,細菌感染により好中球から発現される抗菌ペプチドである。興味深いことに申請者らは予備実験で口腔粘膜上皮細胞にLL-37と細菌DNAを同時添加するとDNAが細胞内に導入されることを発見した。この結果はLL-37が自己,非自己DNAを細胞内に導入し,細胞内受容体の認識を可能にする一方で,応答を選択的に調節している可能性を示唆している。口腔粘膜におけるLL-37の核酸認識応答の調節については報告がない。今回の計画は口腔粘膜細胞における自己,非自己核酸認識機構の解明と抗菌ペプチドによる核酸認識機構への新規作用,口腔粘膜炎症性疾患の関与を明らかにし,口腔粘膜疾患の新しい治療,検査法を検討することである。これらの結果からLL-37は自己壊死画分,Poly(I:C),Poly(dA:dT)で誘導されるCXCL10の発現を増加した.特にPoly(I:C)誘導性CXCL10の発現誘導を著しく増加した。LL-37はPoly(I:C),Poly(dA:dT)と親和性を持つことが示された。核酸とLL-37の前処理によって細胞質内へ核酸が導入されることが示された.今回の結果から,LL-37は細胞壊死などで放出される核酸を細胞内に導入することによって口腔粘膜の炎症応答を増加している可能性が示唆された.今回の成果の一部を第54回日本口腔組織培養学会(11月4日, 2017年,岩手)などで発表した。

申請者らは口腔粘膜細胞がDNA認識受容体を発現し,非自己だけでなく,自己DNAを認識し得ること,さらに抗菌ペプチドLL-37がDNAを細胞内に導入,特異的認識受容体応答を調節することを発見している。今回の研究の目的は,口腔粘膜細胞の自己,非自己DNA認識機構の解明と,LL-37による核酸受容体に対する新規作用を明らかにし,口腔粘膜炎症性疾患による核酸認識機構の関与を検討する。2018年度で以下の研究結果が得られた。以上の実験より、RT7において自己壊死画分,Poly(I:C),Poly(dA:dT)とLL-37の同時添加はCXCL10の発現誘導を増加させた.LL-37は核酸との親和性を有し,細胞質内への核酸導入を可能にすることが示された.Poly(I:C)は細胞質内でLL-37やRIG-Iと結合していることが示された.現在の実験で以下の結果が得られている。1.RT7に自己壊死画分を添加することで白血球遊走因子であるCXCL10の発現が増加した。LL-37は自己壊死画分で誘導されたCXCL10の発現をさらに増加した。LL-37誘導性CXCL10の発現は二本鎖RNA (dsRNA)特異的分解酵素によって抑制された。2. LL-37はds RNAのPoly(I:C)やdsDNAのPoly(dA:dT)で誘導性の炎症性サイトカインの発現を著しく増加した。一方,LL-37のスクランブルペプチドや,他の抗菌ペプチドでは,核酸誘導性のCXCL10の発現に影響は認められなかった。これらの結果を2018年に,第72回NPO法人日本口腔科学会,第28回日本口腔内科学会,第63回日本口腔外科学会総会・学術大会で報告した。以上の理由から研究は概ね順調に進展していると考える。次年度は,核酸受容体特異的si RNAを用いて受容体欠損細胞を作製し,前述の核酸認識受容体依存性の遺伝子発現や,核酸認識依存性標的蛋白活性の影響をReal-time PCR法,ELISA法,Western blotting法にて検討する。受容体阻害による遺伝子の変化が認められなかった際には,DNA結合させた磁気ビーズを作製し, RT7全蛋白抽出画分からプルダウンした蛋白をSDS-PAGE電気泳動,ゲル染色からTOF MAS解析を行い,DNA結合蛋白の解析を行う。細胞抽出蛋白から核酸結合ビーズによるプルダウンassayを行い,同定した受容体とDNAの親和性を検討する。さらに核酸認識に関与する受容体に対する炎症性サイトカインの影響を検討するため,炎症性サイトカインによる核酸処理後の受容体の発現や,細胞内局在をWestern blotting法,蛍光免疫法によって検討する。口腔粘膜組織中の核酸,LL-37,核酸認識受容体と扁平苔癬等、口腔粘膜炎症疾患との関与を検討するために,広島大学大学院医歯薬学総合研究科倫理委員会による承認の下で,当科にて切除し,患者に同意が得られた口腔粘膜炎症性疾患の試料から,免疫組織染色を行い,組織中の外来性核酸,同定した核酸認識受容体,LL-37の発現と局在を健常組織と比較を行う。扁平苔癬組織中の核酸,LL-37,核酸認識受容体と扁平苔癬等、口腔粘膜炎症疾患との関与を検討するために,広島大学大学院医歯薬学総合研究科倫理委員会による承認の下で,当科にて切除し,患者に同意が得られた口腔粘膜炎症性疾患の試料から,免疫組織染色を行い,組織中の外来性核酸,同定した核酸認識受容体,LL-37の発現と局在を健常組織と比較を行う。
測度空間に於ける拡散現象の大域的解析及び収束理論

本研究の主目的は,多様体のラプラス作用素とブラウン運動の一般化である「測度空間の作用素及びマルコフ過程」の大域的理論と収束理論を発展させ,幾何学への応用をはかることである。それに関して研究期間全体を通して以下の成果を得た。(1)ディリクレ形式の保存則ならびに再帰性の決定(2)多様体ならびにグラフの(L1とL2)リュービル性の特徴付け(3)多様体の一般化された保存則を定式化して,それをリュービル性を用いた特徴付け(4)ラプラシアンの本質的自己共役性の確率論的を得た。これらで得られた成果は研究課題を進展させ,さらに,測度空間の作用素とマルコフ過程論に関するいくつかの予想を得た。本研究の主目的の一つは,マルコフ過程と呼ばれる重要な確率過程のクラスの長時間挙動における問題の解決にある.より具体的には,基礎的かつ中心的問題である,マルコフ過程の「再帰性」と「保存性」と呼ばれる性質を調べ,さらに,それらの性質をマルコフ過程が定義されている空間の無限遠の幾何学で特徴付けを行うことを目標とした.マルコフ過程の重要な具体例である,グラフ及びリーマン多様体の乱歩及びブラウン運動の再帰性とこれらの空間の無限遠における関係については古来深い研究が行われており,多くのことが知られている.特に,ベクトル場及び関数に対するグリーンの公式の類似により様々な特徴付けがなされてきた.一方,保存則の決定の問題は再帰性の問題よりも困難であり,特に,グリーンの公式による特徴づけは,A. Grigoryan and J. Masamune (2013)による重み付きリーマン多様体のブラウン運動に対する結果しか存在しない.従来の研究はマルコフ過程の長時間挙動が空間の無限遠の幾何学と密接に関連することを示唆するが,そこにおける議論においてはグラフ及びリーマン多様体の空間としての特徴が本質的に用いられており,それらの手法をより一般の空間で展開することは不可能である.すなわち,一般的な状況においては,マルコフ過程の再帰性及び保存性が,それが定義されている空間の無限遠の幾何学で特徴付けされるかは不明であった.本研究はこの問題を追及し,非常に一般的な状況で先ずグリーンの公式を定式化し,さらに,それを用いてマルコフ過程の再帰性と保存性を空間の無限遠の幾何学で特徴付けた.この研究で得られた結果は,D. Lenz etalとの共同研究として論文にまとめられ,arXivに掲載され,然るべき数学専門雑誌に投稿済みである.申請者の研究実績は以下の3つである。(1)ディリクレ形式の長時間挙動の重要な問題は保存則の決定である。ディリクレ形式はポテンシャル項を持つと保存則が成立しないため,従来の保存則の研究はポテンシャルがない場合に限定されてきた。最近,Lenz-Kellerにより,離散シュレディンガー作用素に対して,一般化された保存則「stochastic complete at infinity」の概念が提唱された。この研究は非常に重要であるが,最も重要な例である,リーマン多様体のシュレディンガー作用素の場合については何も知られていない。申請者はM. Schmidtと協力して,リーマン多様体のシュレディンガー作用素に対して「stochastic complete at infinity」を定式化し,さらに,それをリュービル性や熱方程式の解の一意性により特徴づけた。また,シュレディンガー作用素の解の正則性,最大値原理,熱核の構成など,リーマン多様体のシュレディンガー作用素の解析と幾何学の基礎理論の構築も行った。(2)グラフの高次元版の単体的複体の解析と幾何学は重要であるが,その研究は十分に発達しているとは言えない。申請者はM. Kellerと協力して,単体的複体のラプラシアンを定義し,さらに,そのラプラシアンがグラフのシュレディンガー作用素となるような単体的複体のadjacency relationshipsを決定した。(3)リュービル性は大域解析の中心的話題である。これまでに,Lpリュービル性は,1<p,及び,p=無限大の場合に深い研究がなされてきたが,p=1の場合は困難であり,その幾何学的意味は未だに不明である。申請者は村田實と協力して,対称なエンドを持つ多様体に対して,L1リュービル性が成立,及び,成立しない条件を得た。さらに,その結果の一部を,エンドが非対称な場合に拡張した。本研究の主目的の一つは,マルコフ過程の長時間挙動に関する問題の解決である。とりわけ重要な問題である保存則の研究を発展させることが中心的課題である。本研究において,従来の保存則を一般化した「無限遠における保存性」という概念をリーマン多様体のシュレディンガー作用素に対して提唱し,さらに,それの特徴付けを様々な方法で行った。さらに,この問題と密接に関係をする重要な研究課題である,単体的複体の解析の基礎理論の構築,さらに,エンドを持つリーマン多様体のL1リュービル性に対する結果を得た。これらは当初の研究計画を超えた研究発展であるゆえ,本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。(1)本研究の主目的の一つは,多様体のある点からスタートしたブラウン運動が無限遠に到達する時間の期待値(torsion function)と多様体の無限遠における幾何学と解析の関係を明らかにすることである(Alexander Grigoryanと村田實との共同研究)。一方,L1リュービル性はその意味が不明であった。

この研究ではこの問題を追及し,torsion functionによる,正の値を持つ調和函数のL1リュービル性の特徴づけ,エバンス・ポテンシャルによる正と負の値を持つ調和函数のL1リュービル性の特徴づけを行なった。(2)本研究ではL2リュービル性の物理的意味を追及した。上述した研究によりL1リュービル性がブラウン運動の無限遠における振る舞いと密接に関係していることが分かったが,本研究では,L2リュービル性はラプラシアンの本質的自己共役性,すなわち,量子力学の概念と密接に関係することが明らかになった(Radek Wojciechowskiとの共同研究)。従来のS.T-Yauなどによる研究から,完備多様体はL2リュービル性を満足してラプラシアンは本質的自己共役性であることも知られていたが,本研究ではそれらの間の直接的な関係を明らかにした。(3)本研究の目的は,ラプラシアンの本質的自己共役性の確率論的特徴付けである(Micheal Hinzとの共同研究)。ユークリッド空間から閉部分集合を取り除いた空間で定義されたラプラシアンが本質的自己共役であることと,その集合を2パラメータ・ブラウン運動がヒットすることが同値であることを示した。これは,よく知られている事実,(本質的自己共役性より弱い)マルコフ拡張の一意性とその集合をブラウン運動がヒットすることが同値であることの一般化だと考えられる。申請者は本研究課題の主目的は,マルコフ過程の長時間挙動における問題の解決にある。とりわけ重要な問題である,無限遠到達平均時間関数の収束・発散が,L1リュービル性と密接に関係することが明らかにされたため,概ね順調に進展していると考えられる。最終年度に実施した研究の成果29年度は前年度の引き続きラプラシアンの本質的自己共役性の確率論的特徴付けを,Hinz氏(ドイツ)との共同研究で進展させた。特に,次の3つの条件が同値であることを明らかにした(1)ユークリッド空間から閉部分集合を取り除いた空間で定義されたラプラシアンが本質的自己共役である(2)部分集合を2パラメータ・ブラウン運動がヒットする(3)部分集合の(2-2)容量が正である。ラプラシアンの本質的自己共役性は量子力学の根幹を成す数理物理における重要課題である。特に本質的自己共役ではない場合は拡張がマルコフ性を持つとは限らない,すなわち,ブラウン運動は本質的自己共役性を決定できないことが知られている。本研究はブラウン運動を(ある意味で)二重に走らせた2パラメータ・ブラウン運動を用いると本質的自己共役性を決定できることを示しており,重要である。研究期間全体を通して実施した研究の成果本研究課題の主目的は,多様体のラプラシアンとブラウン運動の一般化である「測度空間の作用素及びマルコフ過程」の大域的理論と収束理論を発展させ,幾何学への応用をはかることである。それに関して研究期間全体を通して以下の成果を得た。(1)ディリクレ形式の保存則ならびに再帰性の決定(2)多様体の(L^1とL^2)リュービル性の特徴付け(3)多様体の一般化された保存則を定式化,リュービル性を用いた特徴付け(4)ラプラシアンの本質的自己共役性の確率論的特徴付け。
アカデミックな教科と職業教科との統合に関する基礎研究〜アメリカの中等教育を中心に〜

本研究は、研究目的に則して研究代表者によって平成9年度平成10年度の2カ年に亙って実施され、平成9年度にアメリカ連邦教育省教育研究・改善部局(OERI)及び全米州教育委員会(ECS)の2カ所を訪問して、本研究計画のレビューを受けた.平成10年度には、前年度に収集した文献資料の分析・研究及び研究計画のレビューの結果を継続発展させ、その考察検討の結果を研究成果報告書としてまとめた.その研究成果を要約すると、1.別掲論文でコア・カリキュラムの基本的な理念と沿革を明らかにし、中心教科、共通必修及び統合の3つのコアの類型について分析した.2.本研究論文では、先ず第一に職業を中心とする統合コアの歴史的背景をたどり、1970年代に展開されたキャリア教育との対比で、1990年修正のパーキンズ職業教育法制定以後の連邦教育省の職業教育政策の理論とその骨格を明らかにし、統合政策の影響を究明した。3.第二にアカデミックな教科と職業教科との統合の内容的な構成と特徴を8つのアプローチの類型別に明らかにし、さらに1994年制定の「就学から就職への機会保証法」で規定された3つの学習モデルの各々の構成要素から、教科統合の枠組みを分析検討した。4.第三に各々の学習モデルに基づく教科の統合の実践事例、即ち学校モデルとしてキャリア・アカデミーを、仕事を基盤とする新しい試みである認知的な見習補習訓練(cognitive apprenticeship)を、両者の結合モデルでは、ボーイ・スカウトのLearning for Lifeを取り上げ、各々の評価と問題点を究明した.5.本研究で得られた新しい知見として、「職業キャリア教育の復活」で示されるように、すべての生徒に進学と就職の機会を保証し、職業技能、アカデミックな技能及び雇用可能技能を統合する統合コアの実状を知り得た点である.本研究は、研究目的に則して研究代表者によって平成9年度平成10年度の2カ年に亙って実施され、平成9年度にアメリカ連邦教育省教育研究・改善部局(OERI)及び全米州教育委員会(ECS)の2カ所を訪問して、本研究計画のレビューを受けた.平成10年度には、前年度に収集した文献資料の分析・研究及び研究計画のレビューの結果を継続発展させ、その考察検討の結果を研究成果報告書としてまとめた.その研究成果を要約すると、1.別掲論文でコア・カリキュラムの基本的な理念と沿革を明らかにし、中心教科、共通必修及び統合の3つのコアの類型について分析した.2.本研究論文では、先ず第一に職業を中心とする統合コアの歴史的背景をたどり、1970年代に展開されたキャリア教育との対比で、1990年修正のパーキンズ職業教育法制定以後の連邦教育省の職業教育政策の理論とその骨格を明らかにし、統合政策の影響を究明した。4.第三に各々の学習モデルに基づく教科の統合の実践事例、即ち学校モデルとしてキャリア・アカデミーを、仕事を基盤とする新しい試みである認知的な見習補習訓練(cognitive apprenticeship)を、両者の結合モデルでは、ボーイ・スカウトのLearning for Lifeを取り上げ、各々の評価と問題点を究明した.5.本研究で得られた新しい知見として、「職業キャリア教育の復活」で示されるように、すべての生徒に進学と就職の機会を保証し、職業技能、アカデミックな技能及び雇用可能技能を統合する統合コアの実状を知り得た点である.平成9年度は、研究目的に即して、1.米国におけるコアカリキュラムの基本的な理念、その各類型別の歴史的な沿革と発展過程、特に職業を中心とする統合コアカリキュラムの内容的な構成とその特徴についての研究分析のための基本的な文献・資料の購入・収集と分析を行った。2.1970年代に椎進されたキャリア教育との比較検討を基礎に、1990年代に展開されている職業キャリア教育の文献資料調査を踏まえて理論・政策・実践について分析・検討を行うとともに、1994年に制定された「就学から就職への機会法」に基づいて、連邦レベルで展開されている職業キャリア教育の背景にある教育政策・指針、教育理論、経済界・実業界の提言や勧告などを全般的に把握するために、別に連邦教育省の政策資料、教育法規、研究調査資料経済団体や財団、諸種の全国的な教育団体や教員組合、全国州知事協会や全米州教育委員会(ECS)等の職業キャリア教育に関する提言集や勧告書を購入・収集し、分析した。3.職業キャリア教育の政策理論の立案・分折・評価を行っている連邦教育省の教育研究・改善部局(OERI及び各州や地方の実践に関する情報を分析・検討を行っている全米州教育委員会のそれぞれの機関に事前に連絡をとり、平成9年9月下句に米困に出張し、それぞれの機関の研究専門の責任者と面談し、当該研究計画のレビューを受けた。また労働省長宮の必修技能委員会(SCANS)が確認した三つの基礎的な技能、(1)読み・書き,算の墓礎学力、(2)思考技能、(3)責任、自尊心等の個人的な資質、及び五つの能力、すなわち(1)資源の配分、(2)対人関係の技能、(3)情報処理、(4)システムの運用、(5)テクノロジーの活用と応用をCD-ROMのプログラム化して、連邦職員に適用している実態を見聞した。

平成10年度は,研究目的に則して,1.米国におけるコア・カリキュラムの基本的な理念,その各類型別の歴史的な沿革と発展過程に関する基本的な文献・資料の購入・収集と分析研究を継続発展させ,その考察検討の結果を,別掲論文で中心教科,共通必修及び統合の3つのコアの類型について分析した。また前年度に実施した連邦教育省の教育研究・改善部局(OERI)及び全米州教育委員会(ECS)における研究計画のレビューの結果を継続発展させ,過去2ヵ年の本研究の成果を報告書にまとめた。2.成果報告書の研究論文では,先ず第一に職業を中心とする統合コアの歴史的背景をたどり,1970年代に展開されたキャリア教育との対比で,1990年修正のパーキンズ職業教育法制定以後の連邦教育省の職業教育政策の理論とその骨格を明らかにし,統合政策の影響を究明した。3.第二にアカデミックな教科と職業教科との統合の内容的な構成と特徴を8つのアプローチの類型別に明らかにし,さらに1994年制定の「就学から就職への機会保証法」で規定された3つの学習モデルの各々の構成要素から,教科統合の枠組みを分析検討した。4.第三に各々の学習モデルに基づく教科の統合の実践事例,即ち学校モデルとしてキャリア・アカデミーを.仕事を基盤とする新しい試みである認知的な見習補習訓練(cognitive apprenticeship)を,両者の結合モデルでは,ボーイ・スカウトのLearninng for lifeを取り上げ,各々の評価と問題点を究明した。5.本研究で得られた新しい知見として,「職業キャリア教育の復活」で示されるように,すべての生徒に進学と就職の機会を保証し,職業技能,アカデミックな技能及び雇用可能技能を統合する統合コアの実状を知り得た点である。
持続可能な社会の実現に向けた省エネから創エネ生活への転換を目指す家庭科教材開発

目的京都議定書の約束を遵守するためには,国内の温室効果ガス25%削減に取り組まなければならない。近年,省エネルギーによる二酸化炭素排出量削減のみならず,燃料電池や太陽光発電設備に見られるように各家庭においてエネルギーをつくる時代に入ってきた。持続可能な社会の実現のためには,家庭生活での自分の行動が大きく関わっていると思えること,自覚を持たせることが必要である。この観点から,持続可能な社会実現のための家庭生活の教材開発を目的とした取り組みである。方法マイホーム発電設備の見学,JCI世界会議大阪大会未来メッセの参加見学,および家庭での自然エネルギーを利用した持続可能な家庭生活の教材開発,実験授業を行なった。結果本研究では二酸化炭素排出量削減にむけた家庭生活での実践,およびエネルギー不足による家庭生活をめぐる切実な課題への取り組みは,生活の中で一人ひとりが考え実践することが重要であると認識できるように意図した。授業実践はまず,現在の家庭生活と二酸化炭素排出量の関わりについて理解。次に環鏡負荷を軽減する新しいビジネス市場について理解。そして,太陽光発電,風力発電,手回し発電などの再生利用エネルギー,手動エネルギーを計測する実験を通して,エネルギーの供給,蓄電,変換,消費が我々の実生活と密接な関係にあることを理解した。これからは太陽光,風力,地熱など再生可能な自然エネルギーを家庭生活においても総動員する必要があることをあらためて認識する授業展開が可能であることが明らかになった。授業実践から食べ物の地産池消への取り組みと同様,エネルギーの地産池消への取り組みが重要であること,私たちの日常のコツコツとした実践の積み重ねがきわめて重要であることを実感し,再生利用エネルギーの活用が地球環境の改善につながるということをわかりやすい形で理解させることができた。