hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東北日本太平洋沖地震津波溯上流の水理堆積学的解明

研究の初年度では、得られた堆積物を分析し、既得の測地データと併せて,3.11津波の溯上を堆積学的に解析した.採取済みの堆積物試料を多岐に分析し、主に堆積学的な結果に基づき、3. 11津波溯上の水理堆積現象をほぼ明らかにすることができた。2011津波に関する溯上流の水理堆積学的機能を堆積相と粒度組成の解析により解明に努め、仙台平野での調査を通してある程度の理解を深めることができた。溯上流による物質の移動過程については、相馬市松川浦でのトレンチ調査により大規模平行葉理層(アンチデューン)を見いだし、2011津波溯上流の水理学的な解釈ができた。陸上とは別に、仙台湾での海上観測と試料採取を試み、底質表層直下に砂泥層を検出し、セシウム134の測定から底質表層直下に戻り流れによる堆積層と判断した。平行葉理層と砂泥層の発見大きな成果であり、2011津波の水理学的解明に向けて今後の理解に貢献すると思われる。1000年に1度と言われる津波が襲来し、東北日本の太平洋沿岸は甚大な犠牲を強いられた。2度と起きてはならない災害である。津波は自然現象であるが、人の活動に支障が及べば自然災害となる。人の行動が災害を拡大すれば人災となる。現代に於いても津波災害から逃れる術は有り得ないが、人災の回避は可能である。3.11津波を経験した我々が津波溯上流の真相を究めることにより、こうした過去の災害の実態を認識させる一方、減災に向けての正しい政策敵判断を与えるものと期待される。25年度では、下北半島で採取した試料を分析し、地形と溯上流の特性を踏まえ、地表面限界摩擦速度の増加が流れに及ぼす効果を検証する。貞観津波襲来時は海岸に近接して砂丘地が発達しており、溯上流がその頂部を越流したとすれば射流により砂丘間凹地が侵蝕されたはずで、これが砂を流れに供給する原動力となったとの解釈が成り立つ。下北半島で見いだした800年前の津波溯上堆積層を詳細に分析し、この可否を判断する。その際に、東通村での3.11津波の痕跡観測は重要な示唆を与える。両年度で得られた結果を総合して溯上流の水理学的状態を復元するモデルを構築し、数値的に検証した結果を国内外の学会で紹介する。得られた結果はAGUや国際堆積学会等で公表する予定である。該当なし。
UV照射後に活性化されるCul4-DDB1-Cdt2によるCdt1分解機構の解析

我々は、染色体の再複製抑制機構の研究からライセンス化因子Cdt1は、そのN末端にPCNA結合部位を持ち、複製に伴いPCNAが染色体に結合すると、Cu14-DDB1^<Cdt2>によりユビキチン化を受け分解されることを報告した。このCu14-DDB1^<Cdt2>によるCdt1の分解は、UV照射などのDNA傷害を受けた場合にも、同様に誘導される。本研究では、Cu14-DDB1^<Cdt2>複合体の修飾による制御、DNA損傷とCdt1の分解の関連性を検討した。1) Cdt2は、Cdt1の分解に関わるS期において高度にリン酸化されている。同様に、UV照射後のCdt2のリン酸化を調べたところ、UV強度に依存してリン酸化されることを明らかにした。この場合のCdt1の分解はG1期に起こるが、実際G1期においてCdt2のリン酸化が認められた。ATM/ATRチェックポイントキナーゼの阻害剤カフェインやMAPキナーゼインヒビターにより、リン酸化の低減が見られたので、これらのキナーゼの関与が示唆された。2) 3-5マイクロメーターのボアを持つメンブレンを用いて、細胞の核に局所的にUVを照射し、Cdt1, Cdt2, PCNAのDNA損傷部位への集積を調べた。UV照射10分後には、これらの分子の損傷部位への集積が観察された。その後、Cdt1の核内シグナルは消失した。PCNAをサイレンシングすると、Cdt1やCdt2の集積見られなかった。従って、Cdt1は、PCNA依存的にDNA損傷部位に集積後、同様に集積したCu14-DDB1^<Cdt2>によりユビキチン化を受け、分解されると結論した。細胞周期の間に、染色体は過不足無く一回のみ複製される。これを保証する仕組みは、"複製のライセンス化制御"と呼ばれている。ライセンス化因子Cdt1は、そのN末端にPCNA結合部位が存在し、複製に伴いPCNAが染色体に結合すると、ユビキチンリガーゼCul4-DDBl^<cdt2>によりユビキチン化される。このシステムによる分解は、UV照射などのDNA傷害を受けた場合にも、同様に誘導される。このユビキチン化系の制御機構を明らかにするため研究を行い以下の結果を得た。1) Cdt2-Flag安定発現HeLa細胞を作成し、Flagレジンでタンパク質複合体を精製し,結合タンパク質をマススペクトロメトリーにより同定した。Cu14, DDB1に加えて、WDタンパク質であるCdt2のホールディングに関わると予想されるT-complexが含まれていた。UV照射後のサンプルを調整し同様の解析を進めている。2)ユビキチン化の制御機構を明らかにするため、in vitroユビキチン化システムの確立を行なった。必要な、Cu14, Flag-DDB1, Rbx1, Cdt2を昆虫細胞で発現するウイルスを作製し、多重感染により細胞内で複合体を作らせ、Flag-レジンによる精製、さらにグリセロール密度勾配遠心により精製した。PCNA, DNA存在下でCdt1のユビキチン化に対応する高分子産物を同定した。3) Cdt2に体する抗体を作製した。ウエスタン解析を行なったところ、細胞周期において、またUV照射後においてCdt2の移動度に変動があり、リン酸化されることを明らかにした。また、Cdt2は核タンパク質であることを確かめた。
免疫系細胞における脂質メディエーターの役割

アラキドン酸カスケードに属するロイコトリエンB4(LTB4)とその受容体(BLT1,BLT2)の免疫担当細胞における役割を解明する目的で以下の実験を行った。1)樹状細胞におけるBLT1の機能解析:マウス樹状細胞にBLT1が発現していること、骨髄由来の樹状細胞(BMDC)がLTB4に対してBLT1を介して走化性を示すこと、BLT1欠損BMMCのIL-12産生が低下していることを見いだした。2)BLT1欠損マウスの解析:オブアルブミン感作による気道過敏性モデル(気管支喘息モデル)では、優位な気道過敏性の減弱を認めた。この際、肺胞への好酸球の浸潤がほぼ完全に消失していることがわかり、本モデルではLTB4が好酸球の走化性因子として機能していることが明かとなった。さらに肺胞内でのIgE産生とTh2サイトカイン産生が減弱しており、BLT1がTh2型免疫反応を増強することで気管支喘息の発症に関与していることを見いだした。3)BLT2欠損マウスの作成:前年度に作成したキメラマウスの交配により、BLT2欠損マウスの作出に成功した。現在、生体内でのBLT2の役割の解明に向けて、マウスの純系化を進めている。アラキドン酸カスケードに属するロイコトリエンB4(LTB4)とその受容体(BLT1,BLT2)の免疫担当細胞における役割を解明する目的で以下の実験を行った1)免疫担当細胞における受容体の発現ヒト末梢血を抗BLT1で染色し、フローサイトメータで定量した。BLT1は、好中球、単球、好酸球に高い発現を認めたが、リンパ球では発現が観察されなかった。マウスではBLT1抗体が存在しないため、RT-PCR法にて発現を確認したところ、上記の舞胞に加え、樹状細胞に発現が観察された。骨髄由来の樹状細胞(BMDC)はLTB4に対して、ベル型の走化曲線を有する走化性を示した。2)BLT1欠損マウスの解析BLT1欠損マウスの好中球はLTB4に対するカルシウム上昇反応、脱顆粒反応が消失していた。一方、LTB4に対する結合は、好中球・脾臓共に、野生型の約30%に低下していた。BLT1欠損マウスは、デキストラン硫酸経口投与で惹起される腸炎モデルでは野生型と比べて致死率に差がなかった。一方、オブアルブミン感作による気道過敏性モデル(気管支喘息モデル)では、優位な気道過敏性の減弱を認めた。3)BLT2欠損マウスの作成BLT2ターゲッティングベクターの作成、組換えES細胞の樹立とマウス受精卵へのインジェクション、キメラマウスの作出を完了した。現在、F1マウスを獲るための予備的実験を行っている。1)免疫担当細胞における受容体の発現ヒト末梢血を抗BLT1で染色し、フローサイトメータで定量した。マウスではBLT1抗体が入手できないため、RT-PCR法にて発現を確認したところ、上記の細胞に加え、樹状細胞に発現が観察された。2)BLT1欠損マウスの病態モデルにおける解析BLT1欠損マウスの好中球はLTB4に対するカルシウム上昇反応、脱顆粒反応が消失していた。

一方、オブアルブミン感作による気道過敏性モデル(気管支喘息モデル)では、顕著な気道過敏性の減弱と肺胞内サイトカイン産生の減弱を認めた。さらに、肺胞への好酸球の浸潤がほぼ完全に消失していることがわかり、本モデルではLTB4が好酸球の走化性因子として機能していることが明かとなった。3)BLT1欠損樹状細胞の解析BLT1欠損マウスにおいてオブアルブミン感作によるTh1型免疫反応が減弱していること、BLT1欠損樹状細胞は抗原の貧食能や提示能に以上はないが、Th1誘導に必須なIL-12産生能が低下していることが明らかとなった。4)BLT2欠損マウスの作成BLT2を欠損したマウスラインの樹立に成功した。現在、解析に向けて遺伝的純系化を行っている。また、マウスBLT2が、皮膚のケラチノサイト、小腸の粘膜上皮に発現し下いることを、in situ hybridization法によって確認した。
新生子牛の第四胃機能と移行免疫獲得

健康な子牛の育成には初乳からの免疫抗体の吸収が重要である。本研究では、新生子牛に初乳を給与した時の第四胃におけるカード形成と、初乳からの免疫抗体の吸収効率の関連性について調べた。その結果、1初乳が第四胃でカード形成することと、2初乳を自力哺乳させた方が、強制的に給与するよりも、良好な第四胃のカード形成を促し、初乳からの免疫抗体を効率よく吸収できるという、2点を明らかにすることができた。本研究の成果により、健康な子牛の育成に重要な初乳給与上のポイントを明らかにした子牛の育成技術を確立することができた。本研究では、新生子牛の健康維持に必須である初乳からの免疫抗体の吸収と、乳汁を胃の中で固めて消化する哺乳子牛特有のカード形成機構の関連性について調べてきた。昨年度の研究から、新生子牛に体重の4%量の初乳を生後5時間以内に自力哺乳させた場合、哺乳2時間後には第四胃の中で初乳がカード形成していることが認められ、初乳哺乳24時間後までに健康維持に必要とされている抗体量(IgG10mg/ml)を吸収していることが明らかになった。そこで本年は、人為的にカード形成を阻害した初乳を用いてカード形成の有無と免疫物質の取り込みの関係を明らかにすることを目的として試験を実施した。給与初乳として、無処理の凝乳する初乳Aと、初乳を酵素処理にて凝乳させ液体成分のみを取り出した後、エネルギー量を統一するために人工ミルクを添加した凝乳しない初乳Bを用いた。新生子牛26頭を用いて、14頭に初乳Aを、12頭に初乳Bを給与し、哺乳完了6-12時間後に採血を行い、抗体量を比較した。その結果、初乳Aを給与した子牛ではIgG4.0±2.4mg/ml、初乳Bを給与した子牛ではIgG3.4±1.9mg/mlであり、有意な差は認められなかった。すなわち給与する初乳のカード形成の有無では、抗体量の吸収に差をもたらさないことが明らかになった。今後は、生体のカード形成能に注目して、カード形成状態と抗体吸収量を比較していく予定である。本研究で得られる成果は、哺乳期特有のカード形成機構がどのように制御されているか、また初乳からの免疫抗体の吸収にどのような影響を及ぼしているかを明らかにする新知見であり、新たな子牛の育成技術の確立の一助となることが期待される。本研究では、新生子牛の初乳からの免疫抗体の吸収と、哺乳子牛特有のカード形成機構の関連性について調べてきた。1年目は、新生子牛に体重の4%量の初乳を生後5時間以内に自力哺乳させた場合、哺乳2時間後には第四胃でカード形成していることが認められ、24時間後に健康維持に必要とされている抗体量(IgG10mg/ml)を吸収していることが明らかにした。2年目は、人為的にカード形成を阻害した初乳を用いてカード形成の有無と免疫物質の取り込みの関係を明らかにすることを目的に実験を実施した。その結果、初乳給与時の子牛の状態により、自力哺乳できる個体と強制的に給与する個体がいたためばらつきが大きく、カード形成の有無では有意な差は認められなかった。そこで3年目は、21頭の新生子牛を用いて、自力で哺乳した17頭と強制的に哺乳した4頭の比較を行った。その結果、自力群では第四胃のカード形成が良好であったのに対し、強制群ではカード形成が不良であった。また初乳哺乳後24時間後の血中IgG濃度は、自力群で20.15±9.36mg/ml、強制群で10.68±5.93mg/mlで、有意な差が認められた。さらにIgGの吸収率が、自力群で18.16%、強制群で11.51%となり、自力群の方が強制群に比べ効率よく免疫抗体を吸収していることが明らかになった。なお初乳からの免疫抗体の吸収には出生から初乳給与までの時間が重要であるが、今回は自力群で160±90分、強制群で131±108分で、有意な差は認められなかった。以上の結果から、出生後2ー3時間の範囲であれば、新生子牛の状態が落ち着いてから自力哺乳させることで、良好な第四胃のカード形成を促し、初乳から免疫抗体を効率よく吸収できることが明らかになった。本研究で得られた成果から、健康な子牛の育成に重要な初乳給与上のポイントを明らかにした子牛の育成技術を確立することができた。新生子牛が健康に育つためには、初乳から免疫抗体を効率的に吸収することが重要である。

それには摂取した初乳を胃の中で固めて消化するという哺乳子牛特有のカード形成機構が関与する可能性が考えられてきたが、初乳がカード形成することを証明した報告はなく、またカード形成能力に個体差があることを示唆する報告もあり、その詳細は未解明であった。そこで本研究では、まず子牛の第四胃における初乳のカード形成状態を、エコーを用いて詳細に解析しながら、抗体の吸収量との関係を解明することを目的とした。出生直後で初乳未摂取のホルスタイン種子牛5頭を大学構内に搬入し、全頭に体重の4%量の凍結プール初乳を、生後5時間以内に自力哺乳させた。初乳哺乳2時間後に第四胃のエコー検査を行い、初乳哺乳直前、12、24、36、48時間後に採血し、血中抗体量を測定した。その結果、エコー像から5頭全頭の第四胃で初乳がカード形成していることが認められた。また全頭で初乳哺乳24時間後までに、健康維持に必要とされている抗体量(IgG10mg/ml)を吸収していることが明らかになった。以上から、体重の4%量の初乳を、生後5時間以内に自力哺乳した場合、初乳は第四胃でカード形成し、また充分な抗体量を24時間までに確保できることが証明できた。今後は、臨床試験として、初乳未摂取の新生子牛30頭を農家から借り上げ、哺乳欲が発現する前に初乳の強制投与を行う群15頭と、哺乳欲が生じてから自力哺乳させる群15頭に分け、初乳を強制投与した子牛と自力哺乳した子牛の第四胃のカード形成状態と血中抗体量の推移を比較する。本研究で得られる成果は、健康な子牛の育成上、重要な新知見であり、初乳が凝乳し充分な抗体量を吸収できる初乳の給与技術の確立が期待される。研究計画で示したとおり、初年度に計画した初乳哺乳子牛における第四胃内カード形成と免疫獲得の関係の基礎試験を完了し、第四胃における初乳の凝乳状態と抗体吸収量の基礎データを得ることができた。予備試験から、第四胃内カード形成の人為的コントロールは薬物を使用する予定にしていたが、完全に第四胃のカード形成の阻害ができなかったため、初乳を事前に酵素処理し、カードとホエーに分離し、そのホエーのみを給与することで、カード形成しない場合の免疫獲得を解析する試験を行う対応策を実施した。今後は、生体のカード形成能力に着目し、カード形成の制御機構の解明と、それに伴う免疫抗体の吸収について解明していく予定である。現在臨床試験を開始している。研究計画に従い、初乳でカード形成し、その結果充分な抗体量を確保できることが明らかになった。その後、カード形成の有無が初乳からの免疫抗体の吸収に及ぼす影響を明らかにする目的で研究を進めてきた。当初の計画では、薬物を用いて子牛の第四胃内カード形成の人為的コントロールを行い、免疫抗体の吸収量を比較する試験を計画していたが、予備試験から、薬物の効果を示すまでに時間がかかることが明らかになり、初回の初乳給与の影響を調べる試験には適していないことが明らかになった。そこで、対応策として用意していた初乳を事前に酵素処理し、カードとホエーに分離し、そのホエーのみを給与することで、カード形成しない場合の免疫獲得を解析する試験を実施した。その結果、給与する初乳のカード形成の有無では、免疫抗体の吸収量に有意な差が認められなかった。今後は、子牛のカード形成能力に注目して、カード形成がどのように制御されているかを明らかにしたうえで、採取済みサンプルの生化学的分析を行い、初乳給与プログラムを含めた新生子牛の管理育成技術プログラムを考案していく予定である。研究計画に従い、初乳哺乳子牛における第四胃内カード形成と免疫獲得の関係の臨床試験を行う。また初乳哺乳子牛における第四胃内カード形成の人為的コントロールと免疫獲得の試験を実施する。
サンゴを被覆する藍藻共生動物の分散・生殖と分布の現況

琉球列島、台湾、パナマと北太平洋の海洋島(南大東島、小笠原、ハワイ)における藍藻共生性群体ホヤの分布調査などから、広域分布種であり分散力が高いと考えら得る2種(Diplosoma simile、Trididemnum cyclops)が特定された。特にD. simileはカリブ海でも確認されており既に広域に広がっている。これら2種は今後の海水温上昇に伴い高緯度地域に分布を広げる可能性が高い。サンゴを被覆する藍藻共生海綿Terpios hoshinotaが幼生を放出することを直接観察と組織・微細構造学的観察により実証した。藻類共生性ホヤの分布:昨年度パナマのカリブ海側で採集したDiplosoma simileについてCOIの部分配列による分子系統解析を行い、形態と分子の両方から種同定を行なった。同様に共生藻についても16SrRNA遺伝子の分子系統解析を行った。太平洋産のものとの関係を行い、本成果はSystematics and Biodiversity誌に発表した。また、海洋島における藻類共生性ホヤの分布を把握するため、小笠原(父島、母島)、ハワイ(オアフ島カネオヘ)、南大東島で採集調査を行った。Diplosoma simileは上記全ての採集地で、Trididemnum cyclopsは小笠原と南大東島で採集されており、両種は高い分散力を備えると考えられる。渡名喜島において藻類共生性ホヤの採集調査を行なった。分布記録は沖縄生物学会誌にて印刷中。本調査で海綿Terpios hoshinotaの分布も確認された。分類形質の整備1:藻類共生性ホヤの分類形質として鰓孔数パターンに注目し、その安定性について検討した成果をZootaxa誌に発表した。藻類共生性ホヤのDidemnum molleには群体の色や形で区別される5タイプが確認されている。5タイプはCOIの部分配列では概ね区別されるが、個虫の形態では区別ができず現時点では1種とされている。本種に寄生するカイアシ類に注目しタイプ間での際に注目して調査を進めている。生長量の検証:Lissoclinumtimorense群体の成長/退縮について、定点定量調査を大度海岸の礁池で毎月実施している。これまでに夏期の急速な成長と、秋冬期の退縮が確認されている。流れ藻と分散:10月から沖縄島東岸の漁港で流れ藻の毎月採集を行い付着する藻類共生性ホヤの有無を調査している。Trididemnum cyclopsが10・11月に確認されている。藻類共生性ホヤの分布-1:昨年度、海洋島における藻類共生性ホヤの分布を把握するため、小笠原(父島、母島)、ハワイ(オアフ島カネオヘ)、南大東島で採集調査を行った。Diplosoma simileは上記全ての採集地で、Trididemnum cyclopsは小笠原と南大東島で採集されている。ここで採集されたDiplosoma simileとTrididemnum cyclopsについてCOIの部分配列による分子系統解析を行い、形態と分子の両方から種同定を行なうとともに、形態及び塩基配列の種内変異をまとめた。両種は分散力が高く、海水温上昇に伴って高緯度域に進出する可能性が高い。本研究はAquatic Invasionに発表した。藻類共生性ホヤの分布-2:昨年度南大東島で行った藻類共生性ホヤの分布調査を取りまとめた。分布記録は沖縄生物学会誌にて発表した。藻類共生性ホヤの分布-3:緑島(台湾)において採集調査を行ない、これまで久米島のシンリ浜でのみ記録されているLissoclinum miduiを発見した。形態およびCOIの部分配列による分子系統解析の両方から種同定を行なった。本研究はMarine Biodiversity Recordsに投稿中。流れ藻と分散:昨年度10月から沖縄島東岸の漁港で流れ藻の毎月採集を行い、付着する藻類共生性ホヤの有無を調査したところTrididemnum cyclopsが確認された。本種は南大東や小笠原でも記録されており、分散力が高いと考えられており、漂流物による長距離分散の可能性が支持された。Terpioshoshinota幼生孵化の微細構造:フィールドにおける幼生放出が確認されている緑島(台湾)で海綿と幼生の採集に成功し、組織学的・微細構造学的観察を行った。藻類共生性ホヤの分布-1:台湾南部において台湾で未報告のDiplosoma1種を採集し、共生性Diplosomaの検索表とともにCollection & Research誌に発表した。同-2:パナマのカリブ海側でDiplosoma simileを採集した。本種は琉球列島を含む太平洋域に広く分布し、小笠原や仏領ポリネシアなど海洋島にも見られる。分散力が高いと示唆され、最近大西洋側に侵入した可能性がある。

本邦でも水温上昇に伴う分布域の拡大が懸念される種であろう。共生藻伝播機構:プロクロロンと共生するホヤでは親から共生藻を獲得する「垂直伝播」を行うことが知られている。今回、非プロクロロン藍藻が被嚢内に共生するTrididemnum clinidesとT. nubilumについて、伝播のプロセスを明らかにした。基本的には被嚢内にプロクロロンが分布するT. miniatumと同様のプロセスで、伝播様式は藍藻の種よりも分布様式に依存して多様化しているらしい。藻類共生性ホヤの分類形質:ジデムニ科では属・種の分類形質に、有性生殖期にしか得られないものがあり、時期によらず利用できる分類形質が求められる。各鰓孔列の鰓孔数パターンに注目し、4種について形質の安定性を検討した。鰓孔パターンが一定の種と変異のある種があった。造礁サンゴを被覆する海綿・ヒドロ虫:緑島(台湾)のTerpios hoshinotaより放出された中実幼生の形態観察を担当した。幼生表皮は繊毛を密生し、中実な内部は海綿の細胞と藍藻がつまっており、藍藻は親から獲得したと考えられるが、伝播のプロセスはわかっていない。幼生は沈降性で1日以内に変態するため、長距離分散には寄与しないと考えられる。造礁サンゴ上のヒドロ虫Zancea属(スズフリクラゲ)の1種について、未記載種を発見し新種記載を行った。JMBA誌にて印刷中。藻類共生性ホヤの分布については、海洋島(ハワイ・小笠原・大東島)を中心に分布調査を進めた。海洋島で採集される種数は少ないが、分散力の高い種だけが海洋島に分散して定着していると考えられるため、高い分散力を備える種を想定する上で有意義な情報が得られたと言える。特に広域分布が確認されているDiplosoma simileについては分子系統解析も進めている。分類形質については、新たな視点として、寄生性カイアシ類の宿主選択から、宿主ホヤの種分類を検討する取組みをはじめている。群体生長量のモニタリングについては試行錯誤を経ながら2年近くのデータが蓄積されている。年による変動もなども見られるため、もう1シーズンの調査を継続する予定である。流れ藻上の藻類共生性ホヤについても調査を開始し、これに父島・母島・南大東島で記録されている種(Trididemnum cyclops)が付着していることがわかった。季節変動なども考慮した議論ができるよう、調査を継続する予定である。藍藻共生性海綿Terpios hoshinotaについては、幼生や胚を持った試料が得られなかったが、来年度に緑島(台湾)で採集を行う予定である。初年度にスタートできていなかった課題についても、順次調査を開始して成果が得られつつあり、本研究課題の期間内で一定の成果が得られるものと期待されることから、順調な進展であると考えられる。藻類共生性ホヤについては、予定通り分布調査を進め、分布情報の充実が図られている。また、スミソニアン熱帯生物研究所のサマーコースに講師として参加した際に、大西洋側の藻類共生性ホヤが採集されたのは、予定以上の進展である。
自己調整学習スキルの発達過程と英語学習：初年次生への学習支援の充実に向けて

近年、大学のユニバーサル化が進み多様な学生が入学している中で、初年次生への支援が重要になっている。本研究では、自己調整学習スキルに関する質問紙を開発し、初年次生の学習スキルの発達過程を調査する。また、それらの学習スキルの発達と英語学習との関連、さらに初年次という環境要因の影響についても調査する。高校から大学への学びの移行期において、初年次生の自己調整学習の実態やその変遷を明らかにし、学習につまずく学生に対しどの段階でどのような支援が必要かを提案することを目的とする。
異物応答因子を基軸とする生活環境中化学物質の革新的なリスク評価システムの構築

生活環境中の化学物質のリスクは、実験動物を用いた試験に基づいて評価されているのが現状である。本研究は、化学物質のリスクを異物応答因子の多様性に基づく評価システムを構築することを目的とする。そのために以下の課題を追究する。1)異物代謝酵素および転写制御因子の発現および機能の種差;2)ヒトの人工異物代謝酵素の作製;3)化学物質の曝露経路を考慮した包括的・定量的リスク評価系の開発。本研究の成果は、ヒトを取り巻く化学物質から身を守る方策を講じる貴重な提言の科学的根拠となり、国民の安心・安全な生活空間の担保および生活の質の向上に資することができるものと考える。
食環境教育教材としての新しい食品衛生学実験の開発

食環境教育の一環として重要な食品衛生に関わる現象を生徒に科学的に理解させるため、高等学校家庭において実施可能な微生物実験授業を設定することを目的とした。本研究(2年計画)の2年目にあたる1998年度においては、引き続き微生物実験の経験のない本学家政科学生に実験させ、微生物の平易な培養方法と日常食品中に微生物が存在することを認識させる方法を検討した.培養に用いる素材は身近なものを用いた。培地には初年度の実験で観察がしやすいことが判明した(培地が透明である)顆粒状のカツオだしの素を用い、熱湯にて溶解後クッキングペーパーにてろ過し、粉寒天を加え、圧力なべまたは電子レンジで滅菌または殺菌した。これを市販の滅菌シャーレに分注し、作製した寒天平板培地に、納豆1粒を少量の水に浸漬して得た上澄み液をピペットにて流し込み、37°Cの恒温器で培養して納豆菌の生育を観察させた。また、学生に食品を準備させ、そのまま、あるいは濾紙にしみ込ませて、納豆菌を接種した寒天培地上に置いて培養し、ブランクと比較させた。なお、無菌操作は主として持ち運び可能の簡易型クリーンベンチ内で行った。その結果、いずれの学生においても失敗なく納豆菌の接種・培養ができ、「台所にある材料,器具と簡単な操作で興味深く実験ができ、食品中の微生物の存在を認識し,食品の衛生管理の重要性を認識した」という感想が多く、実験の題材として好評であった。試料とした食品の選択については一考を要するが、フイルム包装したハム,ソーセージや牛乳からは微生物は検出されず,学生の興味を引いた。さらに上記結果を参考にして、学生とともに授業指導案を作成し,家庭科の実験実習授業で行うことを計画した.食環境教育の一環として重要な食品衛生に関わる現象を生徒に科学的に理解させるため、高等学校家庭において実施可能な微生物実験授業を設定することを目的とした。本研究(2年計画)の初年にあたる1997年度においては、微生物実験の経験のない本学教育学部家政科3年生(計18名)に実験させ、微生物の平易な培養方法を検討した。培養に用いる素材は身近なものを用いた。培地には市販のコンソメキューブまたは顆粒状のカツオだしの素を用い、熱湯にて溶解後クッキングペ-パ-にてろ過し、粉寒天を加え、オートクレーブまたは圧力なべにて滅菌した。また、食品や身の回りの化学物質で抗菌性があると考えられるものを各自に準備させ、そのまま、あるいは濾紙にしみ込ませて、納豆菌を接種した寒天培地上に置いて培養し、ブランクと比較させた。その結果、いずれの学生においても失敗なく納豆菌の接種・培養ができ、「初めての経験なので緊張したが、身近な材料と簡単な操作で興味深く実験ができ、身の回りの微生物の存在を認識した」という感想が多く、実験の題材として好評であった。抗菌性の観察については実験方法に一考を要するが、梅干しや長ネギが納豆菌の生育を阻害したことが観察でき、学生の興味を引いた。来年度は上記結果を参考にして、現場における授業の実施条件を検討する予定である。さらに上記結果を参考にして、学生とともに授業指導案を作成し,家庭科の実験実習授業で行うことを計画した.
同種造血幹細胞移植における移植片対腫瘍効果の発現機構解明と新規ＮＫ細胞療法の開発

同種造血幹細胞移植後の免疫再構築および移植片対腫瘍効果の発現は、再発率の低下および感染症等の移植後合併症の低下と相関する。免疫再構築および移植片対腫瘍効果の発現を目指した移植後のドナーNK細胞輸注療法は一部の患者に対しては効果を認めたものの、多くの患者に対しては不十分であった(Rizzieri DA,et al.BBMT 2010)。そこでNK細胞輸注と同時にIL-2等を投与することにより、直接的あるいは樹状細胞を介して間接的にNK細胞を活性化させること目指し、新規NK細胞療法のプロトコルをデューク大学において作成した。また、臍帯血移植後の免疫再構築を評価するため、NK細胞をはじめとした各免疫担当細胞の詳細な解析を進めるとともに、あらたにT細胞レパトワ、TREC等を測定し、他のHLA適合同胞・非血縁末梢血幹細胞を用いた移植との比較検討を行った。HLA不適合複数臍帯血移植においてはNK細胞の回復が他の移植ソースと比較して明らかに早く、またその他の免疫担当細胞は移植後3か月の時点では回復が遅れるものの半年以降は良好であった。さらにHLA不適合移植のアウトカムに影響を及ぼす移植前リスク因子を明らかとするため、日本造血細胞移植学会および日本骨髄移植財団に登録された血縁者・非血縁者間移植のデータを用いて後方視的コホート研究を行った。GVH方向HLA1抗原不適合血縁者間移植とHLA8アリル適合非血縁者間移植の移植成績の比較を行なったが、GVH方向HLA1抗原不適合血縁者を用いた移植において有意に全生存率が低下していることが明らかとなった。その中でもHLA-B抗原不適合群において、明らかに生存率が低下していた(Kanda,J et al.Blood 119:2409-2416,2012)。これはHLA-B抗原不適合群においてHLA-C抗原不適合の頻度が高いことが原因の一つと考えられる。NK細胞受容体リガンド(HLA-C抗原等)とNK細胞受容体の不適合により、移植片対腫瘍効果や移植片対宿主病に差がでることが報告されており、HLA-C抗原不適合と移植成績に関して多いに興味がもたれた。
高度好熱菌MutS蛋白質の構造と機能の解析

塩酸グァニジンによる変性実験とペプチダーゼを用いた限定分解実験から、MutS蛋白質は少なくとも3つの構造ドメインからなると推定され、それらの構造ドメインの機能を解析するために、それぞれに対応する3つの断片化遺伝子を作成し、その大量発現と精製を行った。得られた断片化蛋白質の溶液中での分子量・ATP加水分解活性・DNA結合能等について検討した結果、中央部とC末端ドメインが多量体形成能・DNAへの結合能・ATP加水分解活性などのMutS蛋白質の機能の多くを有していることが明らかになった。また、ヌクレオチド結合とDNA結合の間に密接な関連があることも示された。他のグループによって報告されたX線結晶構造もその関係をよく説明するが、結晶構造では止まった一つの状態を反映しているに過ぎない。そこで、溶液中でのMutS蛋白質のコンフォメーションをX線小角散乱を用いて測定した。その結果、MutSはアデニンヌクレオチド非存在下・ADP存在下・ATP存在下で3つの異なる溶液構造を取っていることを明らかにした。ATP結合モチーフの変異蛋白質を新たに作成したところ、これではヌクレオチドによる構造変化が観察されなかったことから、MutSの機能にはヌクレオチドの結合に伴う構造変化が重要な役割を果たしていることを示した。塩酸グアニジンによる変性実験とペプチダーゼを用いた限定分解実験から、MutS蛋白質は少なくとも3つの構造ドメインからなると推定された。そこで、それらの構造ドメインの機能を解析するために、それぞれに対応する3つの断片化遺伝子を作成し、それらの大量発現と精製を行った。得られた断片化蛋白質が立体構造を保っていることをCDを用いて確認後、それらの溶液中での分子量・ATP加水分解活性・DNA結合能等について検討した。その結果、中央部のドメインがMutS蛋白質の多量体形成能と2本鎖DNAへの非特異的な結合能を有していること、及び、C末端ドメインがATP加水分解活性とミスマッチ特異的DNA結合能を持つことが明らかになった。さらに、C末端ドメインの活性は単量体では現れず、2量体の時のみに現れるという興味深い性質を示した(Tachiki et al.,2000)。また、溶液中でのMutS蛋白質のコンフォメーションをX線小角散乱を用いて測定した。その結果、MutSはアデニンヌクレオチド非存在下・ADP存在下・ATP存在下で3つの異なる溶液構造を取っていることが明らかになった。ATP結合モチーフの変異蛋白質を新たに作成したところ、これではヌクレオチドによる構造変化が観察されなかったことから、MutSの機能にはヌクレオチドの結合に伴う構造変化が重要な役割を果たしていることを明らかになった(Kato et al,,in preparation)。
言語モデルと数理モデルを用いた知的思考ゲームの解析

AlphaGoの成功により,囲碁において,盤面全体を入力として深層学習を行なう局面評価手法の有効性が認識された.一方で,人間がゲーム局面を理解してプレイするためには,盤面全体を漠然と画像的に眺めるのではなく,盤上の数々の特徴を捉えた上で,それらの関連性を認識して論理的に積み上げていく過程が重要であり,これを言語モデルになぞらえてモデル化することを目指している.また,人間がゲームを学習する上でも,自然言語による解説など,ゲーム局面から自然言語表現への変換は重要な課題となる.囲碁の棋譜解説においては,ある着手が局所的には同じ配置のように見えても,着手の役割・意図などに応じて異なる囲碁用語が使い分けられる.本研究では,着点を中心とした部分領域内の石の配置と手順情報を入力とするニューラルネットワークを構築し,解説記事中の囲碁用語を用いて学習することで,部分的に同一の形状でも状況に応じた適切な囲碁用語の選択ができることを示した.また,実際に棋譜解説を行なうには,どの着手を解説するのかの選択も行なわなければならない.例えば,新聞や雑誌などの棋譜解説では,紙面のスペースの制約により,当たり前の着手よりも特筆すべき着手の方が解説対象として選ばれやすいと考えられるし,指導対局の後に行なわれる講評などでは,対局相手の棋力に応じて解説着手や内容を選ぶ必要もある.そこで,囲碁AIのバリューネットワークとポリシーネットワークを用いて,着手による勝率の変動と着手の打たれやすさを評価して,解説候補着手の判別を行なった.さらに,対局者の個々の着手が最善手からどの程度乖離しているかを誤謬度とし,一局の中での誤謬度の分布を用いて,対局者の棋力を推定する手法を提案し,その有効性を検証した.組合せゲーム理論に基づく囲碁局面の解析のために,シミュレーションを用いた近似的な局面解析法の開発を行なっている.近年,様々なゲームの探索に適用されその性能を発揮しているモンテカルロ木探索であるが,基本的にシミュレーション結果の勝ち負け,すなわち,勝率に基づく局面評価であるため,局面のスコアを評価するには新たな手法が必要となる.また,勝率が大きく一方に偏った局面では,どんな着手をしても勝率が変化しないため最善手を発見することが難しいといった問題も残っている.そこで,組合せゲーム理論における差分ゲームとモンテカルロ木探索を組合わせることにより,勝率が一方に大きく偏ったような局面でも最善手を発見することを可能にする新たな探索法を開発した.また,手順前後が問題とならないような局面では,最善の局面への複数の経路が存在しうるが,そのような合流をともなう探索木において,プレイアウト結果を伝播させるいくつかの手法について検討を行なった.今年度は,局面の数理的解析を行なうための手法の開発を中心に研究を行なってきたが,その手法を実際に広範囲の部分局面に適用して,解析結果を用いた部分局面の分類を行なうまでは至らなかった.AlphaGoの成功により,盤面全体を入力として深層学習を行なう局面評価手法の有効性が認識されたが,学習に必要とされる大量の局面データとその評価結果の作成にはモンテカルロ木探索が用いられ,また,対局においても,ニューラルネットワークによる局面評価とモンテカルロ木探索の結果を混合した評価値が用いられている.本研究は,思考ゲームの解析を目的としているが,その目的においても,モンテカルロ木探索の性能向上は重要な課題である.通常のモンテカルロ木探索では,探索の末端局面から行なわれるロールアウトと呼ばれるシミュレーションによって得られた最終局面の勝敗結果に加えて,ロールアウト中に得られる統計情報としてのモンテカルロオーナーやクリティカリティなどを利用した探索が行なわれているが,囲碁における攻合いなどの深い読みを必要とする一本道の探索ではまだまだ課題も残っている.これらの問題の中には,着手の見合い関係や順序関係の知識を利用すれば解決できるものがある.そこで,2手の着手(の着手点)の関係性に着目したクリティカリティを提案し,ロールアウト中に「見合い」や「順序関係」に関する情報を取得して,その後の探索に利用する探索手法を開発した.また,棋譜の自動解説を目的として,囲碁局面に対して適切な囲碁用語を付与するための予備実験を行なった.新聞の解説記事から取得した局面と囲碁用語を入力とした機械学習により,ある程度適切な囲碁用語が付与できることを確認した.新たなクリティカリティの提案とそれを用いたモンテカルロ木探索手法の開発により,攻合い局面探索の改善を行なった.この手法により,囲碁プレイヤにとって重要な概念である「見合い」の検出も行なうことが可能となったが,現在はまだ,その結果を利用した局面解説までは実現できなかった.また,人間が局面を理解するためには,盤面全体を対象とするだけでなく,部分局面に分解した上での理解が必要とされるが,局面分割の手法の確立までには至らなかった.AlphaGoの成功により,囲碁において,盤面全体を入力として深層学習を行なう局面評価手法の有効性が認識された.また,最近では,ルール以外の知識を用いずに自己対戦のみから学習する手法が囲碁,および,それ以外のゲームでも有効に働くことが示され,ゲームAIの実力はますます向上の一途をだどっている.一方で,人間がゲーム局面を理解してプレイするためには,盤面全体を漠然と画像的に眺めるのではなく,盤上の数々の特徴を捉えた上で,それらの関連性を認識して論理的に積み上げていく過程が重要であり,これを言語モデルになぞらえてモデル化することを目指している.また,人間がゲームを学習する上でも,自然言語による解説など,ゲーム局面から自然言語表現への変換は重要な課題となる.

囲碁の棋譜解説においては,ある着手が局所的には同じ配置のように見えても,周囲の状況や打たれた手順によって異なる囲碁用語が使い分けられるため,着手の役割・意図やゲームの内容を正しく伝えるためには,囲碁用語を適切に使用する必要がある.そのために,各用語に対して判別に必要な特徴を設定してルールベースで判別を行なうアプローチも行なわれているが,特徴量の設計自体困難な作業であるため,本研究では,盤面の情報から予め特定の特徴を抽出することなく機械学習によって着手に対する適切な囲碁用語を割り当てる手法をとる.ただし,自己対戦によって大量の学習データが用意できる局面評価とちがって,用語割当ての学習用データは限られるので,盤面全体を対象とするのではなく,着点を中心とした部分領域内の配置と手順情報のみを入力とするネットワークを構築し,少数の囲碁用語に対して,部分的に同一の形状でも状況に応じた適切な囲碁用語の選択ができることを示した.棋譜解説における着手に対する適切な囲碁用語の割当ては,着手周辺の状況依存性があり,現在は,着点を中心とした部分領域内の配置と手順情報を用いることで少数の囲碁用語の使い分けの判別が十分に行なえることを示した.特に,領域内の着手の相対的な順序関係を用いることで,判別性能が向上することがわかった.しかし,対象とする囲碁用語の種類を拡大したときには,注視領域も変動することが考えられるので,それについての対策が必要となる.さらに,囲碁用語は,同一の状況であっても,それをどのように捉えているかによって異なる用語を割り当てることが可能であるというマルチラベル性を持っているため,その使い分けを含めた学習用データの収集が必要となるが,まだ十分に整備が行なえていない.また,現時点では,囲碁用語の付与にとどまり,最終的な解説文生成には至っていない.AlphaGoの成功により,囲碁において,盤面全体を入力として深層学習を行なう局面評価手法の有効性が認識された.一方で,人間がゲーム局面を理解してプレイするためには,盤面全体を漠然と画像的に眺めるのではなく,盤上の数々の特徴を捉えた上で,それらの関連性を認識して論理的に積み上げていく過程が重要であり,これを言語モデルになぞらえてモデル化することを目指している.また,人間がゲームを学習する上でも,自然言語による解説など,ゲーム局面から自然言語表現への変換は重要な課題となる.囲碁の棋譜解説においては,ある着手が局所的には同じ配置のように見えても,着手の役割・意図などに応じて異なる囲碁用語が使い分けられる.本研究では,着点を中心とした部分領域内の石の配置と手順情報を入力とするニューラルネットワークを構築し,解説記事中の囲碁用語を用いて学習することで,部分的に同一の形状でも状況に応じた適切な囲碁用語の選択ができることを示した.また,実際に棋譜解説を行なうには,どの着手を解説するのかの選択も行なわなければならない.例えば,新聞や雑誌などの棋譜解説では,紙面のスペースの制約により,当たり前の着手よりも特筆すべき着手の方が解説対象として選ばれやすいと考えられるし,指導対局の後に行なわれる講評などでは,対局相手の棋力に応じて解説着手や内容を選ぶ必要もある.
ジャスト・イン・タイム生産を実現するロット生産ラインの運営方法の革新に関する研究

ロット生産ラインのスケジューリングは古くから多くの研究があるが、トヨタ生産方式で活用されている定時不定量生産方式はあまり知られていない。そこで、この方式について理論的な研究をし、当初のスケジュールが安全在庫に大きく影響するので、安全在庫をできるだけ少なくすることができるスケジュール方法を開発した。また、この方式の稼動特性を明らかにし、安定的な生産ができることや計画生産方式より優れていることを示した。最近、トヨタ生産方式が特に注目を浴び、一部上場の大手を始め導入する企業がたいへん多くなっている。トヨタ生産方式の導入で最も大切なことは、ロット生産ラインの生産ロットを徹底的に小さくすることである。生産ロットが小さいと、発注点方式で仕掛けができ、信号かんばんにより適切な仕掛けタイミングを容易に決定することができる。しかし、新たな問題が発生している。発注点にならないと生産すべき部品が分からないので、明日以降の段取り替えが計画できないことである。この問題を解決するためにトヨタ自動車では、予め決めた仕掛け計画に從って生産する「定時不定量生産方式」という方法も採用しているが、ほとんど知られていない。この定時不定量生産方式を調査してみると、いろいろな課題があることが分かった。そこで、トヨタ自動車で使用されているこの方式を抜本的に見直し、少ない在庫で運営ができ、理論的に優れた方法を開発することが研究の基本課題である。定時不定量生産方式では当初の仕掛け計画が適正でないと、多くの部品在庫を確保しなければならない。そこで、この部品在庫を出来るだけ少なくする仕掛け計画を求める方法を開発した。この方法で作成した仕掛け計画に基づいたロット生産ラインの稼種特性の解析を試み、開発した方法の有効性やロット生産ラインの基本的な稼働の特性について明らかにした。今後は開発した方法を適切に活用する運用方法の確立やその詳細産解析に取り組み、生産変動との関連についての研究を深める。発注点にならないと生産すべき部品が分からないので、明日以降の段取り替え作業の計画ができないことである。この問題を解決するためにトヨタ自動車では、予め決めた仕掛け計画に従って生産する「定時不定量生産方式」という方法も採用しているが、ほとんど知られていない。この定時不定量生産方式を調査してみると、いろいろな課題がある。そこで、トヨタ自動車で使用されているこの方式を抜本的に見直し、少ない在庫で運営ができ、理論的に優れた方法を開発することやその稼動特性を明らかにしてこの方式の普及を図ることが目標である。今年度は昨年開発したスケジューリングの方法より、安全在庫を少なくできる方法を開発した。数値実験で評価すると安全在庫が半分以下になることがわかった。このスケジューリングの方法を活用し、実務で容易に適用できるロット生産ラインの運営方法を確立した。この運営方法でロット生産ラインを稼動させると、どのような稼動特性があるかを数値実験で明らかにした。また、一般的なロット生産ラインの運営方法である計画方式と比較し、この方式が遥かに優れていることが明らかになり、定時不定量生産方式によるロット生産ラインの運営方法の普及が望まれることがわかた。トヨタ生産方式を導入する企業は後を絶たない。トヨタ生産方式の導入で最も大切なことは、ロット生産ラインにおける生産ロットを、徹底的に小さくすることである。生産ロットが小さくできると、発注店方式で仕掛けができ、信号かんばんにより仕掛けが容易に行うことができる。しかし、この方式では発注点にならないと生産すべき部品が分からないので、明日以降の段取り替えが計画的に行うことができないという問題点がある。トヨタでは、この問題を解決し、ジャスト・イン・タイム生産を実現する方式として定時不定量生産方式を開発し、採用している。この方式は、予め生産のスケジュールを決めておき、スケジュールに従って生産するときは、先回の生産から今回の生産までの間に後工程で使用された部品の量を生産ロットする方法である。要するに、後工程の生産量の変動を、ロットサイズを変更して対応する方法である。この方式を適切に運営するためには、まずスケジュールを決定する必要がある。このスケジュールを適切に決めないと安全在庫が多くなるので、非常に重要である。そこで、今回この問題に着目し、以前に開発したスケジューリングの方法を改善し、以前の方法と比較して安全在庫が半分以下になる方法を開発した。このスケジューリングの方法を用いて、かんばんを利用したロット生産ラインの運営方法を確立した。そして、この運営方法でロット生産ラインを運営した場合の稼動特性を明らかにした。実際のラインの稼動特性のイメージが分かるように、トヨタのプレスラインのデータを活用した。その結果、後工程の生産量の変動に対して、ロット生産ラインの生産開始時刻はあまり大きく変動しないので、安定的な生産ができることがわかった。また、計画生産方式と比較すると、安全在庫の平均は半分以下になることが数値実験によって確かめられた。
ハイブリッドバッファ・健康リスク管理デバイスを複合導入した低負荷型スマートハウス

平成30年度は,ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価,秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性,新人間環境評価手法の開発,の要素技術開発,実用化への総合評価を主たる課題として,以下の要領で研究を行った.課題1.ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価まず,(1)熱電併給・太陽光発電統合運転シナリオを構築すると同時に,(2)高効率新パワーコンディショナを設計した.さらに,(3)パワーコンディショナの試作と実証実験を実施した.課題2.秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性(1)熱電併給システムのラボ実験,(2)熱電併給システムのフィールド実測を実施し,(3)システム導入効果の総合評価を行った.課題3.新人間環境評価手法の開発(1)被験者実験による設定値データベース,(2)屋内熱中症・コールドショック予防方策を構築するとともに,(3)新健康リスク管理アルゴリズムを開発した.課題4.実用化への総合評価(1)熱電併給システムを核としたホームエネルギーマネジメントシステムを構築した.(2)新健康リスクヒートファクター(HF)管理デバイスを開発するとともに,ハイブリッドHEMSを提案した.(3)ハイブリッドバッファデバイス,熱電併給,太陽光発電,新パワーコンディショナ,ハイブリッドHEMSの統合制御実験と評価を行い,(4)次世代健康指向型スマートハウスを提案するとともに実証実験を実施し,有効性を明らかにした.平成28年度は,ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価,秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性,新人間環境評価手法の開発,の要素技術開発を主たる課題として,以下の要領で研究を行った.課題1.ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価まず,(1)電気二重層キャパシタ(EDLC)と二次電池(Battery)の負荷追従特性評価,(2)ハイブリッド化のための適正容量比の設計,を実施した.次いで,(3)直流給電システムによる導入効果検証を実施した.パワーコンディショナによる交流変換を行わず,直流ベースで両者の容量比をシミュレーションにより推定するとともに,実証実験を実施し,導入可能性を評価した.課題2.秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性(1)国内各地域においてフィールド実測世帯を設定し,従来にない秒単位の電力・給湯等熱需要変動特性の実測を実施した.(2)実測結果のデータベース化を行い,需要量に加えて,変動速度,頻度分布等各種特性を定量的に把握した.課題3.新人間環境評価手法の開発(1)従来は,衣服の熱・水分移動特性を未発汗時の数値を用いて広く評価がなされてきた.本研究では,発汗による衣服の濡れを世界で初めて考慮したモデルを開発した.(2)心拍数,深部体内温度,平均皮膚温度等を同時に予測し,PMV等従来指標に替る新たなヒートファクター(HF)による評価手法の開発は世界初の試みである.HFはPMV(適用限界はー0.5+0.5とされる)のような平易な熱環境評価尺度を提案手法に基づき新たに定義し,暑熱・寒冷環境まで適用可能とするものである.まず,定常状態におけるモデル開発を実施した.(3)心拍数・体温・体表温等を評価するための非定常解析ツールを開発し,居住者に応じた健康管理と環境安全構築モデルとして援用した.当初計画の通り,順調に研究成果の蓄積がなされている.平成29年度は,ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価,秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性,新人間環境評価手法の開発,の要素技術を主たる課題として,以下の要領で研究を行った.課題1.ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価まず,電気二重層キャパシタ(EDLC:Electric Double Layer Capacitor)と二次電池(Battery)の負荷追従特性評価を行った.引き続き,(1)熱電併給・太陽光発電統合運転シナリオを構築すると同時に,(2)高効率新パワーコンディショナを設計した.課題2.秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性国内各地域においてフィールド実測世帯を設定し,電力・給湯・暖房等需要変動特性,および居住環境の熱環境の実測結果の分析を詳細に行った.(1)熱電併給システムのラボ実験,(2)熱電併給システムのフィールド実測を実施した.課題3.新人間環境評価手法の開発各種衣服・作業着等の濡れを考慮した新たな人間熱環境評価手法を開発し,その精度評価を実施した.(1)被験者実験による設定値データベース,(2)屋内熱中症・コールドショック予防方策を構築した.課題4.実用化への総合評価(1)熱電併給システムを核としたホームエネルギーマネジメントシステムを構築した.(2)新健康リスクヒートファクター(Heat Factor)管理デバイスを開発するとともに,ハイブリッドHEMS(Human Environment and Home Energy Management System)を提案した.当初計画の通り,順調に研究成果の蓄積がなされている.平成30年度は,ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価,秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性,新人間環境評価手法の開発,の要素技術開発,実用化への総合評価を主たる課題として,以下の要領で研究を行った.課題1.ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価まず,(1)熱電併給・太陽光発電統合運転シナリオを構築すると同時に,(2)高効率新パワーコンディショナを設計した.さらに,

(3)パワーコンディショナの試作と実証実験を実施した.課題2.秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性(1)熱電併給システムのラボ実験,(2)熱電併給システムのフィールド実測を実施し,(3)システム導入効果の総合評価を行った.課題3.新人間環境評価手法の開発(1)被験者実験による設定値データベース,(2)屋内熱中症・コールドショック予防方策を構築するとともに,(3)新健康リスク管理アルゴリズムを開発した.課題4.実用化への総合評価(1)熱電併給システムを核としたホームエネルギーマネジメントシステムを構築した.(2)新健康リスクヒートファクター(HF)管理デバイスを開発するとともに,ハイブリッドHEMSを提案した.(3)ハイブリッドバッファデバイス,熱電併給,太陽光発電,新パワーコンディショナ,ハイブリッドHEMSの統合制御実験と評価を行い,(4)次世代健康指向型スマートハウスを提案するとともに実証実験を実施し,有効性を明らかにした.平成28年度に得られた結果を基にして,以下の要領で研究を行う.課題1.ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価(1)熱電併給・太陽光発電統合運転シナリオを構築すると同時に,(2)高効率新パワーコンディショナを設計する.課題2.秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性(1)熱電併給システムのラボ実験,(2)熱電併給システムのフィールド実測を実施する.課題3.新人間環境評価手法の開発(1)被験者実験による設定値データベース,(2)屋内熱中症・コールドショック予防方策を構築する.平成29年度に得られた結果を基にして,以下の要領で研究を行う.課題1.ハイブリッドバッファデバイスの開発と評価(3)パワーコンディショナの試作と実証実験を実施する.課題2.秒単位新エネルギー需要データベース構築と熱電併給システムの導入可能性(3)システム導入効果の総合評価を行う.課題3.新人間環境評価手法の開発(3)新健康リスク管理アルゴリズムを開発する.課題4.実用化への総合評価(3)ハイブリッドバッファデバイス,熱電併給,太陽光発電,新パワーコンディショナ,ハイブリッドHEMSの統合制御実験と評価を行い,(4)次世代健康指向型スマートハウスを提案するとともに実証実験を実施する.学外分担者繰越:3Dプリンタによる温度計製作期間遅延のため上記温度計製作のため全額分担者執行予定