hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
代数的手法と数値最適化に基づくハイブリッド・パラメトリック最適化

パラメータを含む制御対象と制御系の同時最適設計問題に対する新しいアプローチとして、数式処理に基づく代数的計算と数値最適化のそれぞれの利点を組み合わせたハイブリッド最適化手法を提案した。提案手法の適用範囲を広げるために、離散時間系の多項式スペクトル分解手法を一般化し、サンプリング周期を含むパラメータに対する最適性能値の感度解析を可能にした。本年度は,(i)制御問題の達成可能性能に関してどの様な代数的特徴づけが可能であるかを探る,(ii)代数的手法を用いるとどのような利点が得られるのかを明確にする,(iii)効率的な解法手法を構築するための代数幾何と制御問題の解法との間の関係を明らかにする,ことを目的として研究を行なった.(i)に関しては,離散時間系の制御問題に対する結果をCDC-CCC 09にて発表し,またさらにそれを改良したものを雑誌論文として準備している.また,制御問題と双対の関係にあるフィルタ問題や多入出力系の制御・フィルタ問題における達成可能性能に関しては,いくつか途中結果を導出している.これに関してほ22年度,共同研究者との議論を通じてさらに詰めていく.(ii)に関しては,物理パラメータをパラメータのまま残して最適制御器を設計し,その結果を利用することにより,物理パラメータの変化に対する直接的な最適性能の感度解析を可能とする手法を明確に示した.具体的には,感度解析,最適パラメータ値の決定手法などの計算算法を示した.それらの結果をまとめて,MSC(CACSD)10へ論文投稿を行なった.(iii)に関しては,Sum of Rootsを用いた多項式スペクトル分解を代数的Riccati方程式の解法へ拡張し,その結果をISSAC 09にて発表しているが,その結果を具体的に計算機上に実装し,また計算の効率化のための細かい改良を加えた.それにより,(ii)の研究成果を得ることが容易となり,現実的な設計ツールの構築へ近づいた.最終年度である本年度は,(i)δ領域でのパラメトリック多項式スペクトル分解の代数的手法の提案,(ii)数値・数式ハイブリッド最適化手法の確立,(iii)代数的手法に基づくH_2モデル低次元化法の提案,を行った.(i)に関しては,ディジタル制御系の最適設計において必要とされるδ領域での多項式スペクトル分解においても単純な手続きでグレブナ基底が得られることを導出した.これにより,より現実的な制御系設計問題においてもパラメータを残したまま最適設計が効率的に行えることが示せた.そこでは,また,サンプリング周期もパラメータとして扱えるという利点も明確になった.(ii)に関しては,既存の手法に対する本研究の提案手法の位置づけを明確にし,物理パラメータを変数として残すことにより,システムの機構と制御系の同時最適化が効率的に行えることを示した.これは,前年度行った代数的Riccati方程式の代数的解法の実装など,ツールボックスの成果も用いたものである.この結果を主に(i)の内容も含めた成果を報告した論文が論文誌に採択された.(iii)に関しては代数的手法の新たな適用例としてH_2モデル低次元化問題に対し,既存の手法よりも効率的に解を得る方法を提案し,SICE 2011にて発表した.この結果は,パラメータを含んだまま最適解を得られる可能性があり,今後さらに研究を進めることにより,最適解の性質に関して新たな知見が得られることが期待される
多ファイバ型液膜センサの開発

簡便性と信頼性を兼ね備え、不透明体以外のほとんどあらゆる媒体に適用可能な光ファイバ液膜センサの開発研究を行い、送光ファイバの周りを6本の受光ファイバで取り巻いたワファイバ型と送光ファイバに受光の役割も持たせた単ファイバ型の2種類を製作し、その特性を理論と実験の両面から調ベるとともに、これらのセンサを実際の空気-水系および空気-フレオン系環状二相流に適用して局所液膜厚さを測定した結果、以下の事がわかった。1.単ファイバセンサの測定理論を作り、その妥当性を反射面として平面鏡と静止液面を用いた模擬実験により確かめた。そして、この単ファイバセンサによって02mmの膜厚が正確に測定できることがわかった。2.上記の理論に基づいて正弦波状の液膜波に対する単ファイバセンサの応答を計算機によってシミュレートしたところ、本センサは液膜表面の傾き角が零になる場所、すなわち液膜波の山と谷においてのみ信号を出力するので、波形の中で山と谷を識別し、そこでの液膜厚さを正確に瞬時測定できることが明らかになった。3.実機への適用実験の一つとして、単ファイバセンサを傾斜平板上の流下液膜(水およびフレオンR113)と円管内の鉛直上昇空気-水系環状二相流に適用し、局所液膜厚さを測定した。その結果、上記2の結果を確認でき、よって本センサにより液膜波の全体の形状をほぼ同定できることがわかった。このことは2現象レンズを装着した高速ビデオカメラによって液膜の挙動とセンサ応答出力を同時録画することによって確認された。4.7ワファイバセンサについて上記と同様の理論的、実験的研究を行い、このセンサは110mmの膜厚の測定ができること、液膜波の山と谷における膜厚と曲率を測定できることおよび波の主曲率の方向を知り、三次元波の形状を推定できることがわかった。気液二相液膜流における局所液膜厚さと液膜表面移動速度を暖時測定することができ、しかもほとんどあらゆる種類の媒体に適用可能な光ファイバ型液膜センサシステムの開発を目的として、実験と理論の両面から研究を行ない、以下の結果を得た。1.多ファイバ型センサヘッドの場合の測定理論を確立した。とくに信号処理の理論(ヘッドを構成する各ファイバの光検出器出力と液膜厚さを結び付けるための理論)を計算機シミュレーションを用いることにより作り上げた。2.液膜センサシステムを製作した。センサヘッドとして同心円7心型、直列型の2種類を製作した。3.回転円板の側面に刻んだ、形状のわかった波形を試作したセンサで測定するシミュレーション実験により上記の測定理論の妥当性を検証した。4. R11およびR113を用いたフレオン液膜流ループを製作し、試作したセンサによりフレオンの液膜厚さの測定を始めた。この測定実験は現在も続行中である。5.水ループで液膜流を発生させ、試作したセンサを流路に装着して液膜厚さの測定を行なった。
共生細菌に学ぶRNAウイルス制御

近年、人的交流のグローバル化や気候温暖化などによって、昆虫などの節足動物が媒介するウイルス病の脅威が加速している。この問題に、共生細菌の研究から大きな手がかりが与えられている。すなわち、共生細菌ボルバキアが、共生したショウジョウバエに、プラス鎖一本鎖RNAウイルスに対する抵抗性を付与することが報告された。本研究では、研究代表者が明らかにした共生細菌によるウイルス抵抗性付加機構を基盤に、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬の開発に必要な探索系の開発を行った。実際、約70年ぶりに蚊が媒介するデング熱の国内感染が確認され、感染者数は160名を越えた。細胞内共生細菌は、自立増殖が出来ないために、宿主に利益を与え共生関係を維持しようとする。ボルバキアも、垂直伝搬し自立増殖できない。したがって、この現象は、共生細菌が宿主を改変し、ウイルス感染を利用して共生細菌を保菌する個体群を維持し、共生細菌の伝搬を図る戦略と捉えることが出来る。本研究では、研究代表者が明らかにした共生細菌によるウイルス抵抗性付加機構を基盤とし、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬の開発に必要なスクリーニング系の構築を目指す。そこで本年度は、ショウジョウバエ培養細胞を用いて、共生細菌によるウイルス抵抗性付与を培養細胞で再現できる系を確立した。そのために、まずショウジョウバエS2細胞に,ボルバキアが感染したカイコ細胞の培養上清を加え数ヶ月継代した.その後,ボルバキアゲノムを特異的に検出するPCRと,ボルバキアの細胞内での存在を調べ、培養細胞を継代しても、ボルバキアの感染が維持されていることを確認した。そこで、ショウジョウバエCウイルスを用いてウイルスの増殖を調べたところ、ボルバキア感染S2細胞では、非感染S2細胞に比較して、ウイルスゲノム量が低下していた。この結果は、培養細胞を用いて、共生細菌によるウイルス抵抗性付与を検出できる系が確立できたことを示している。当初の研究計画では、宿主因子RBPに着目して、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬のための化合物探索系を開発するとしていたが、検出感度の問題から計画を変更した。しなしながら、目的を達成するために、培養細胞を用いて、共生細菌によるウイルス抵抗性付与を検出できる系が確立できたため。したがって、この現象は、共生細菌が宿主を操作し、ウイルス感染を利用して共生細菌を保菌する個体群を維持し、共生細菌の伝搬を図る戦略と捉えることが出来る。本研究では、研究代表者が明らかにした共生細菌によるウイルス抵抗性付加機構を基盤に、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬の開発に必要なスクリーニング系の構築を目指した。昨年度、研究代表者が明らかにした宿主因子RBPに着目して、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬のための化合物探索系の開発を目指したが、検出感度の問題から計画を変更した。目的を達成するために、ショウジョウバエ培養細胞に共生細菌を感染させ、共生細菌によるウイルス抵抗性付与を培養細胞で再現できる系を確立した。そこで本年度、この系が共生細菌を模倣する抗ウイルス薬の開発に必要なスクリーニング系として利用できるかどうか検討した。その結果、ショウジョウバエ個体と同様に、ボルバキアが宿主因子RBP依存に、培養細胞にウイルス抵抗性を付与していることが明らかとなった。この結果は、共生細菌が感染した培養細胞を用いて、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬のスクリーニングが可能となったことを示している。本年度確立した系を用いて、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬の開発に必要なスクリーニング系の構築を目指す。生物系薬学当初の研究計画では、宿主因子RBPに着目して、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬のための化合物探索系を開発するとしていたが、検出感度の問題から計画を変更し、培養細胞を用いて、共生細菌によるウイルス抵抗性付与を検出できる系を確立したため。確立した培養細胞系を用いて、共生細菌を模倣する抗ウイルス薬の開発に必要なスクリーニング系を構築するため、384ウェルプレートで行うハイスループットスクリーニングに最適化する。
ロシアにおける旧ソ連邦核開発史・軍事技術史研究の動向と方向性に関する企画調査

市川は5月12日から19日まで、モスクワに出張し、現地調査を実施した。また、梶は9月15日から10月1日まで、ヘルシンキを経由してサンクト=ペテルブルクに出張し、現地調査を実施した。現地では、ロシア科学アカデミー・自然科学史・技術史研究所、同サンクト=ペテルブルク支部の協力をえて、本研究テーマ関連の書籍の出版状況について見聞するとともに、科学アカデミー文書館、同サンクト=ペテルブルク別館、ロシア国立経済文書館、同別館、ロシア国立歴史文書館サンクト=ペテルブルク別館、ロシア国立海軍文書館(サンクト=ペテルブルク)などを訪問し、資料公開の現状について調査した。また、現地調査では、自然科学史・技術史研究所のヴィズギン(Bлади-мирПавловичВиэгин)博士、ドロヴェニコフ(ИгорьСемёновичДровеников)氏など、物理学史の立場から核開発史の諸問題に取り組んでいる現地の研究者と交流する機会をえたほか、キセリョフ(ГеннадийВладимировичКиселёв)博士、ボブィレフ(ВадимИгорьевичЪобылев)氏など、実際に核開発に携わった経験者と接触することもできた。"ロシア・原子力の父"=イーゴリ・ヴァシリエヴィチ・クルチャートフ(ИгорьВасильеичКурчатов)生誕100周年を記念した国際会議「核の時代:科学と人間性」に出席し、ロシア科学アカデミー総裁、ロシア連邦原子力省大臣など原子力開発の上で要職にある人々や核開発研究の指導者たちから核開発の歴史と現状にたいする認識を窺うことができたことも収穫であった。
正規圧密土から過圧密土・自然堆積土までの時間効果特性の一貫性のある新たな表現

従来の非定常流動曲面型や超過応力型の粘塑性理論を援用した地盤材料の粘塑性モデルは非時間依存性モデルとの整合性や客観性等に問題点を含むとともに、正規圧密土から自然堆積土の時間効果特性を包括的に説明できるものではなかった。本研究では正規圧密土から自然堆積土までの非時間依存力学挙動を包括的に説明できる従来のモデルを、圧密時のe-lnp関係の正規圧密線がひずみ速度によって上下にシフトするという周知の実験事実と2次圧密係数だけを使って、時間依存性を顧慮できるモデルに拡張した。これらの1Dおよび3Dの時間依存性モデルを地盤有限要素導入し、地盤の変形解析に適用した。地盤材料の時間依存性挙動はこれまで既往の非定常流動曲面型や超過応力型の粘塑性理論を援用してモデルされてきた。しかし、これらの粘塑性理論に基づくモデルはそれぞれ客観性等の問題点を有するだけでなく、同じ土であっても状態(密度や年代効果等)によって異なるモデルや異なる材料パラメーターを使う必要がある。本研究は、周知の2次圧密係数と下負荷面の概念だけを使って、正規圧密土から過圧密土・自然堆積土までの種々の時間依存性挙動を簡単且つ統一的に説明できる斬新な考え方を提案するものである。本年度は、1次元モデルを対象に、時間効果特性を考えない弾塑性モデルを新たな着想に基づき時間効果特性を顧慮できるモデルへと拡張するとともに、定式化を行った。その上で、これまでに報告されている正規圧密土、過圧密土、自然堆積土の実験結果と比較・検証を行った。その結果、これまで、同じ土でありながら状態によって異なったモデルや材料パラメーターで説明していた地盤材料の1次元圧密挙動(2次圧密、応力緩和、ひずみ速度効果等)を同じモデル、同じ材料パラメーターで説明できることを確かめた。また、現有の1次元土・水連成有限要素解析プログラムに組み込み、実際地盤の1次元圧密挙動を包括的に数値解析できるようにプログラムを拡張・発展させた。以上、本年度は1次元問題について、モデル化とプログラムの作成を集中的に実施した。はじめから、多次元でモデル化を行わないのは、モデルの特徴が判りやすいことと、1次元でモデル化ができれば多次元には研究代表者らが提案しているtijの概念を使えば容易に拡張できると考えていることによる。ほぼ予定通り進行している。地盤材料の時間依存性挙動はこれまで既往の非定常流動曲面型や超過応力型の粘塑性理論を援用してモデル化されてきた。これらの粘塑性理論に基づくモデルはそれぞれ客観性等の問題点を有するだけでなく、同じ土であっても状態(密度や年代効果等)によって異なるモデルや異なる材料パラメーターを使う必要があった。ここでは、周知の2次圧密係数と下負荷面の概念だけを使って、正規圧密土から過圧密土・自然堆積土までの種々の時間依存性挙動を簡単且つ統一的に説明できる斬新な考え方で地盤材料の時間効果特性を包括的に説明できるモデル化とその応用についての研究を行う。昨年度は主として1次元問題でのモデル化を扱ったが、本年度は多次元問題のモデル化を行った。これまでにtijの概念を使って1次元モデルと共通の材料パラメーターを使って非時間依存性モデルの多次元化をはかれることを示しているので、時間効果特性のモデル化もこの概念と下負荷面の考え方を利用して定式化を行った。その結果、共通の材料パラメーターを使って正規圧密土から自然堆積粘土までの3次元応力下のクリープ特性、ひずみ速度依存性、応力緩和特性が統一的に説明可能となった。非時間依存性の弾塑性モデルを用いた動的問題の解析では減衰定数を仮定する必要があるが、時間効果特性を考慮したモデルを使えば意味の明確でない減数定数を仮定する必要が無い。提案モデルの回転硬化型のモデルへの拡張をはかった。今年度は定式化を中心に行い、プログラムへの導入は次年度を予定している。ほぼ予定通りに進行しているが、繰返しモデルへの適用は今後の予定。これまで種々の地盤材料の時間効果特性を特別な粘塑性理論を使わずに説明する手法を開発してきたが、29年度は特に今まであまり注意を払われてこなかったひずみ増分方向の応力経路依存性の合理的な表現法について検討した。手法は非常にシンプルで特別な材料パラメータを増やすことなく、実測される応力経路依存性を説明出来るものである。これまで、ひずみ増分方向の応力依存性を表現するには、複数の降伏関数、硬化パラメータが必要とされ、多くの材料パラメータが必要とされたが、提案手法では、単一の降伏関数、単一の硬化パラメータで経路依存性が表現可能な定式化となっている。この定式化により、例えば盛土基礎の変形問題において、盛土期間および放置期間の沈下量はそれなりに説明出来ても、放置期間中の側方変位の過大予測が問題となっているが、ひずみ増分方向の応力経路依存性の適切な考慮により、盛土載荷から放置期間を含めて、地盤の沈下はもとより側方変位も合理的に予測できるようになった。なお、現在は時間効果特性を考慮しない非時間依存性モデルで検証しているが、すでに述べてる時間依存性の表現法と組み合わせることで両特性を考慮したモデルに拡張出来る。また、地盤の汎用および自前の有限要素プログラムにこれらのモデルを組み込むことも実施しているので、実務の解析でも利用可能となっている。従来の非定常

流動曲面型や超過応力型の粘塑性理論を援用した地盤材料の粘塑性モデルは非時間依存性モデルとの整合性や客観性等に問題点を含むとともに、正規圧密土から自然堆積土の時間効果特性を包括的に説明できるものではなかった。本研究では正規圧密土から自然堆積土までの非時間依存力学挙動を包括的に説明できる従来のモデルを、圧密時のe-lnp関係の正規圧密線がひずみ速度によって上下にシフトするという周知の実験事実と2次圧密係数だけを使って、時間依存性を顧慮できるモデルに拡張した。これらの1Dおよび3Dの時間依存性モデルを地盤有限要素導入し、地盤の変形解析に適用した。本年度は、主としてモデル化とそのプログラミングに集中した。今後は多次元化と実験結果による検証と現場への適用を行う予定である。本年度は主として繰返し載荷モデルへの適用と実務への応用を中心に行う予定。また、JIPとの共同研究として提案モデルの汎用プログラムへの導入も行う。地盤工学今年度はモデルの定式化とプログラミングが中心となったため、実験結果との検証は次年度としたことにより今年度計画していた額は次年度に使用する予定である。28年度で終了予定であったが、現場データによる検証と繰返し載荷モデルへの適用も行いたいことと、29年度に当該テーマに関する国際会議が複数有りそのでの発表を行いため。今年度から繰り越した額を含め有効的的に使用する予定である。29年度は現場データによる検証および国際会議での発表が多くあるので、旅費および消耗品の使用が中心になる。
2色電場による水の窓領域の高出力高次高調波発生とその応用

過去3年間、2色電場による高出力高調波の発生と関連する研究を行った成果は次下の通りである。(1)相互位相を制御しない2色電場下の高調波発生において、10nm以下の波長域で著しい光量の増加とカットオフの短波長化を実現した。また単色電場励起により、水の窓(4.42.3nm)領域の高調波を観測した。(2)2色電場の相互位相を制御することにより(1)と同様の効果のほかに、Lower branchとUpper branchを明確に分離し、Upper branchを初めて観測し、これらの結果を時間依存シュレディンガー方程式の数値解から求めた原子双曲子モーメントで説明した。(3)2色電場下で水の窓領域において高出力高調波を発生するためCEP制御した5fs、TW級OPCPAを開発した。パルス幅は5.5fsで、平均出力は1kHzの繰り返しで2.5Wであった。OPCPAにおいてはパルス幅は世界最短であり、平均出力も最高である。(4)超高分解能光電子分光装置の光源を開発し、アナライザーの高分解能化と試料の極低温化により世界最高の分解能150μeVを達成した。この装置を用いて種々な超伝導物質の超伝導発現機構の解明に貢献した。今後新たに開発したOPCPA装置を用いた2色電場下の高調波により、水の窓において高出力レーザー光源を達成する予定である。このことは同時に数十アト秒という世界最短パルスの実現とつながる。数十アト秒の水の窓領域の高調波発生が次の目標である。本研究ではまず基本波と2倍波による2色電場の発生を行った。基本波(ω)は既存の10Hz、20TW級のチタンサファイアレーザーを用いた。このパルス幅は30fsであった。この基本波に対し広帯域波長変換により2倍波(2ω)を得た。そのパルス幅は最短17fsであった。基本波を2つに分け半分で2倍波を発生し、遅延時間を合わせて再度重ね合わせるが、通常のハーフミラーでこれを行うと一方が分散によりパルス幅が広がる。そのため穴あきミラーによりビームを2分し、再度重ね合わせた。ωと2ωの強度及び強度比を変えながら高調波の発生を行った。Neを媒質とした時、1320nmで基本波のみによる高調波強度に比べ数十倍から百倍以上の増加が観測された。Heを媒質とした時、7nm以上の波長域で10倍以上の増加が観測された。ω-2ω電場中の高調波発生に関わる電子の軌跡はωやω-3ω電場によるものとちがい多数存在する。その主なものにUpper branchとLower branchがあり、前者はより高い次数の発生に寄与するが、高調波強度は弱く、後者の最大次数は低いが高調波強度は強い。今回観測された強度の増大はLower branchの寄与によるものである。水の窓領域の高調波はωのみで観測されているが、2色電場による強度の増加は観測されていない。これはイオン化により2色電場が機能しないためである。次年度はωと2ωのパルス幅を半減し、イオン化の問題を解決し、またωと2ωの相対位相を最適化することにより、水の窓領域で高出力高調波の発生を行う。これらの結果はPhysical Review Aに投稿中である。本研究では30fsの基本波と24fsの2倍波をコヒーレントに重ね合わせた2色電場下で、7nm以上で著しい高調波の出力の増加を観測した。出力の増大は長波長ほど大きく1320nmでは基本波のみの高調波出力に比べ数十倍から百倍以上であった。しかし水の窓領域では基本波のみで高調波が観測されたものの、2色電場下による高調波出力増大はなかった。

この原因は(1)2波長電場間の相対位相が制御されていないことと、(2)励起パルス幅が長すぎ、水の窓領域の高調波が発生する以前にターゲットガス(He,Ne)がイオン化して2色電場のピーク時に中性原子がないためであることを明らかにした。この結果はPhysical Review Aに掲載された。この結果を踏まえ、励起レーザーの短パルス化を行った。チタンサファイアレーザーでは再生増幅器の部分を光パラメトリック増幅器に変えることにより11fsの基本波を得た。また全システムを光パラメトリック増幅器に変えることにより、6.4fsの基本波を得た。これに加え2波長間の相互位相を制御するため、精密遅延装置を開発した。これらの装置を組み合わせることにより、2色電場を用いた水の窓領域での高出力高調波発生を目指す。これを用いて内殻励起にともなう超高速過程の時間分解光電子分光を開拓する。またアト秒パルス発生、イオン化のパルス内光波位相効果、高調波を光源とした超高分解能光電子分光など関連する分野で成果を上げた。平成19年度は前年度と比べ高繰り返し(1kHz)でより短いパルス(800nmで20fs,400nmで30fs)のレーザー光源を用い,2色電場の相対位相を精密に制御することにより,高次高調波の相対位相依存性の観測に成功した。一般に2色電場下では,高調波に寄与する電子の量子軌道は多数あるが,相対位相を制御し,Upper branchに対応する量子軌道を選択することにより,lower branchとupperbranchを分離して観測することに初めて成功した。,この結果は時間依存シュレディンガー方程式の数値解と非常によく一致した。また65nmの波長まで位相制御することができた。この結果はPhysicalReviewLettersに投稿予定である。これまでの結果より,水の窓領域で強い高調波を発生するためには,より短パルスの光源が必要であることがわかった。このため光パラメトリックチャープパルス増幅(OPCPA)装置を開発した。パルス幅5.5fs,ピーク出力0.5TWは1kHzの繰り返しレーザーではいずれも世界記録である。(OpticsExpressに投稿予定)。この装置を励起源として2色電場の相対位相を制御することにより,水の窓領域で強い高調波を発生する予定である。またアト秒パルス発生,高調波を光源とした超高分解能光電子分光など関連する分野で成果を上げた。
癌遺伝子の発現抑制による唾液腺癌の分子標的治療法の確立

ヒト唾液腺癌細胞株ACC2、ACCEにgreenfluorescent protein(GFP)遺伝子を導入したGFP-ACC2、GFP-ACCM細胞を用いてsiAkt1,2,3を用いたAktアイソフォームの単一および複数の発現抑制こよる唾液腺癌細胞のin vitroおよびin vivoにおける増殖抑制效果について評価した。唾液腺癌細胞に10nMの濃度でsiAkt1,2,3を単一あるいは混合して導入し、そのRNAi効果および増殖こ与える影響を評価した。RNAi効果についてはWestem blot法にて確認した。in vitro増殖抑制効果については、GFPの蛍光強度と細胞数の実数測定にて行った。コントロールsiRNAとしてはGFPに対する合成siRNAを用いた。合成siRNAのin vivoデリバリーシステムにはアテロコラーゲンを用いた全身投与法を用いた。唾液腺癌細胞をヌードマウス背部皮下に移植し、腫瘍形成後に合成siRNAとアテロコラーゲンとの混台物を4日間の投与間隔で静脈内投与し、腫瘍体積の経時的変化にて評価した。siAt1,2,3それぞれのノックダウンによるヒト唾液腺癌細胞に対するin vivo抗腫瘍活性を確認した。ダブルノックダウンによるin vitroおよびin vivo抗腫瘍活性の相乗効果についてはあまり認められなかった。さらに既存の治瞭法すなわち放射線や抗癌薬との併用効果について検討したところ、siAkt1,2,3と放射線あるいは抗癌薬(シスプラチン)との併用による相乗効果が確認された。現在、上述の細胞および組織よりtotal RNAを抽出し、マイクロアレイ解析を行い、オフターゲット効果の有無アイソフォーム共通あるいは特異的な遺伝子発現制御、バイオマーカー候補の同定について行っている。
生体異物代謝を機軸とした非アルコール性脂肪肝炎発症機構の解明

本研究は、高コレステロール食によりアリルハイドロカーボン受容体ノックアウトマウス(AhR-KO)に生じる非アルコール性脂肪肝炎(NASH)発症機構の解明を目的とした。平成29年度は、より短期の高コレステロール食投与でも、NASHの超初期像を再現可能であることを明らかにした。次にどの細胞のAhR欠損がNASHに関与しているかを明確にしたいと考え、米国国立衛生研究所でAhRを発現するアデノウイルスを作成して頂いた。アデノウイルス注射AhR-KO NASH群では、肝細胞のAhR回復に伴い炎症性サイトカインの発現低下傾向が認められたが、注射後1週間の時点でアデノウイルスによる免疫賦活が重複してしまい、確定的なデータが得られなかった。平成30年度は、免疫系への影響の少ないアデノ随伴ウイルスを用いたAhR強制発現系、そして臓器特異的AhR-KOを準備しながら、AhR-KOでのNASH発生メカニズムを解析した。肝組織を用いたリピドミクス解析では、脂質のプロファイルが高コレステロール食投与のAhR-KOだけで異なっていたものの、肝細胞障害を起こすような毒性脂質は同定できなかった。マイクロアレイ解析では、高コレステロール食投与のAhR-KOで炎症やMAPKシグナルなどの経路、特にCD44を中心とした免疫系が異常に活性化していることが判明した。以上より、AhR-KOに生じるNASH発症機構として、高コレステロール食に対する肝脂肪沈着、体内環境変化に対する免疫系の過剰応答が一因と考えられた。今後はマクロファージや肝細胞特異的AhR-KOで同様にNASHが生じるか、AhR-KOで賦活化されるCD44経路は肝臓に蓄積するコレステロール、あるいは腸内細菌や腸内代謝物に反応しているのか、免疫系や腸管・肝臓連関にも注目して研究を進めていきたい。本研究のゴールは、8週間の高コレステロール食によりアリルハイドロカーボン受容体(AhR)ノックアウト(KO)マウスに生じる非アルコール性脂肪肝炎(NASH)発症機構の解明である。平成28年度は、この現象の再現性を確定させることを目標とした。なぜなら、長期間の観察では、高コレステロール食投与による二次変化や代償変化、そして加齢に伴う変化が加味されてしまうからである。具体的には、もっと短期間の高コレステロール食投与でNASHが発生するか、確認を試みた。そこで野生型・KOマウスそれぞれに2・4週間の通常食、あるいは高コレステロール食を投与し、その表現型を解析した。どちらの期間でも、高コレステロール食を投与したKOマウスだけに血清ALT、AST(肝傷害マーカー)の著明な上昇を認めた。肝組織を光学顕微鏡で観察すると、高コレステロール食を投与したKOマウスだけに肝小葉内の炎症細胞浸潤、肝細胞の風船状膨化変性、大滴性脂肪沈着を認め、NASHの初期像として矛盾しない所見であった。定量PCR法にて肝組織の遺伝子発現を解析したところ、炎症性サイトカイン・線維化促進因子の増加が高コレステロール食投与KOマウスだけで確認され、血液生化学検査や肝組織像の裏付けができた。食事中のコレステロールによって胆汁酸代謝が大きく変化し、疎水性胆汁酸が肝細胞傷害に関連することが以前より報告されている。上述のマウス検体を用いて胆汁酸の網羅的解析を行ったところ、NASHを発症したマウスで有意に増加していたのはタウロコール酸であった。しかしタウロコール酸自身は比較的肝毒性が弱く肝細胞傷害の結果として上昇することが知られているので、タウロコール酸の上昇はNASH発症の原因ではなく結果である可能性が考えられた。平成28年度の実施計画として、2・4週間のコレステロール食投与にてKOマウスにNASHが発生するかどうかを確認することを第一に掲げ、当初の計画を達成できた。そして、これらのサンプルを得たことにより、今後の研究の足掛かりが構築できた。以上より、現時点では研究は大きな問題なく進行していると判断している。本研究は、8週間の高コレステロール食によりアリルハイドロカーボン受容体(AhR)ノックアウトマウス(KO)に生じる非アルコール性脂肪肝炎(NASH)発症の機構解明を目的とした。平成28年度に、この現象の再現性を2・4週間の高コレステロール食投与でも確認できた。さらに平成29年度は、アデノウイルスを用いた実験の準備として、5日間の高コレステロール食投与でKOマウスに炎症が生じるかを確認した。5日間の高コレステロール食投与でも、KOだけに血清ALT、AST(肝傷害マーカー)の著明な上昇を認めた。肝組織を光学顕微鏡で観察すると、高コレステロール食を投与したKOマウスだけに肝小葉内の炎症細胞浸潤、肝細胞への脂肪滴蓄積を認め、NASHの超初期像として矛盾しない所見であった。定量PCRにてTnf, Ccl2, Tgfb1などの炎症性サイトカイン・ケモカインがKOマウスだけで上昇していた。AhRは肝細胞だけでなく炎症細胞にも存在しているので、どの細胞のAhR欠損がNASHに関与しているかを明確にしたいと考え、海外共同研究機関(米国国立衛生研究所)でAhRを発現するアデノウイルスを作成して頂いた。そのアデノウイルスをKOマウスに投与し、肝細胞のAhRを回復させつつ高コレステロール食を投与し、炎症性サイトカイン・ケモカインの発現上昇が緩和するか、調べた。アデノウイルス注射群ではAhRの回復に伴い、Tnf, Ccl2の改善傾向が見られたが、アデノウイルス自身による免疫賦活・肝炎も重複してしまい、残念ながら確定的なデータが得られなかった。

この結果を受けて、さらに免疫系への影響の少ないアデノ随伴ウイルスを用いたAhR強制発現系を構築している。またウイルス実験がうまくいかない可能性も考え、臓器特異的AhRKOを準備している。平成29年度の実施計画として、5日間のコレステロール食投与にてKOマウスにNASHが発生するかどうかを確認でき、アデノウイルスの実験も行なうことができた。そして今後の研究の進め方を再確認できた。以上より、現時点では研究は大きな問題なく進行していると判断している。本研究は、高コレステロール食によりアリルハイドロカーボン受容体ノックアウトマウス(AhR-KO)に生じる非アルコール性脂肪肝炎(NASH)発症機構の解明を目的とした。平成29年度は、より短期の高コレステロール食投与でも、NASHの超初期像を再現可能であることを明らかにした。次にどの細胞のAhR欠損がNASHに関与しているかを明確にしたいと考え、米国国立衛生研究所でAhRを発現するアデノウイルスを作成して頂いた。アデノウイルス注射AhR-KO NASH群では、肝細胞のAhR回復に伴い炎症性サイトカインの発現低下傾向が認められたが、注射後1週間の時点でアデノウイルスによる免疫賦活が重複してしまい、確定的なデータが得られなかった。平成30年度は、免疫系への影響の少ないアデノ随伴ウイルスを用いたAhR強制発現系、そして臓器特異的AhR-KOを準備しながら、AhR-KOでのNASH発生メカニズムを解析した。肝組織を用いたリピドミクス解析では、脂質のプロファイルが高コレステロール食投与のAhR-KOだけで異なっていたものの、肝細胞障害を起こすような毒性脂質は同定できなかった。マイクロアレイ解析では、高コレステロール食投与のAhR-KOで炎症やMAPKシグナルなどの経路、特にCD44を中心とした免疫系が異常に活性化していることが判明した。以上より、AhR-KOに生じるNASH発症機構として、高コレステロール食に対する肝脂肪沈着、体内環境変化に対する免疫系の過剰応答が一因と考えられた。今後はマクロファージや肝細胞特異的AhR-KOで同様にNASHが生じるか、AhR-KOで賦活化されるCD44経路は肝臓に蓄積するコレステロール、あるいは腸内細菌や腸内代謝物に反応しているのか、免疫系や腸管・肝臓連関にも注目して研究を進めていきたい。平成29年度は、さらに短期(数日)の高コレステロール食投与でKOマウスにNASHが発生するか確認する。次に、AhRは肝細胞だけでなく炎症細胞にも存在しているので、どの細胞のAhR欠損がNASHに関与しているかを明確にしたい。海外共同研究機関(米国国立衛生研究所)でAhRを発現するアデノウイルスを作成して頂いたので、アデノウイルスをKOマウスに投与し、肝細胞のAhRを回復させた時にNASHが発症するか調べる予定である。アデノウイルスの実験は米国国立衛生研究所で行い、採取した肝臓サンプルを当方で解析する。平成30年度は、免疫系への影響の極めて少ないアデノ随伴ウイルスを用いたAhR強制発現系を用いて、KOマウスに生じるNASHが改善するかを確認したい。海外共同研究機関(米国国立衛生研究所)でアデノ随伴ウイルスをKOマウスに投与し、肝細胞のAhRを回復させた後に高コレステロール食を投与する。
波による底質移動機構に関する流体力学的再検討

1.研究の目的:波による底質の移動については、これまでにかなりの知見が集積された。一方で近年計測技術や数値解析手法の開発が進み、波の場における流体運動の微細構造を明らかにすることが可能となった。そこで、これまでに公表された数多くの研究成果を新たな視点から見直し、引き続き定説として採用しうる事項、解明の不十分な事項を明確にすることにより、波による土砂の移動機構をより明らかにすると共に、今後の研究の方向づけをすることを意図している。2.本年度の研究:本年度は3項目に主眼をおいて研究を行った。その第一は砂れん周辺の振動流に関する実験である。これまでは波頂の尖った砂れん模型を用いていたのに対して、やや円みを帯びた現実に近い形の砂れん模型を用いた。砂れん周辺に形成される渦の発生の条件を求めた後、種々の位相での速度分布を計測した。そのデ-タを用いて渦度の分布図を作成した。これをもとに組織渦の移動状況並びに渦の強さを増大および減衰過程を明らかにし、従来から提示されている渦度の減衰モデルの妥当性について評価した。ついで砂れん形状の相異による渦の形成の差異について検討したところ、かなりの違いのあることが明らかになった。ここで砂れん形状と振動流特性との関係を明らかにするために、中央粒径200μmの砂を用いて実験を行い、モデル砂れん形状がほぼ対応することを確認した。第二に、底面せん断応力を直接に計測するために、せん断力計の開発を試みた。その原理は、一つのセンサ-で総ての力を計測し、他のセンサ-でせん断力を除いた力を測定し、両者の差からせん断力を求めようとするものである。測定の精度を向上させるためには更に工夫を要すると考える。第三の項目としては、種々の底面勾配での砕波条件に及ぼす波の不規則性の効果について実験を行い、従来の砕波指標との対比を行った。一方で近年計測技術や数値解析手法の開発が進み、波の場における流体運動の微細構造を明からにすることが可能となった。そこで、これまでに公表された数多くの研究成果を新たな視点から見直し、引き続き定説として採用しうる事項、解明の不十分な事項を明確にすることにより、波による土砂の移動機構をより明からにすると共に、今後の研究の方向づけをすることを意図している。2.本年度の研究実施成果:この研究に関連する項目を、波動場の流れと波動場の底質移動に大別し、それぞれに関係する既往の文献調査により、現在までの知見を総合的に把握した。波動場の流れでは、底面境界層内の流速場が主要な関心事である。層流鶴界層に関しては、粘性流体の基礎方程式の解析解あるいは数値解が実験結果をよく説明しうる。乱流境界層に関しては、幾つかのモデル化により、ある程度の成果をえているが、まだ不十分な段階にある。また層流から乱流、滑面から粘面への遷移条件については、実験デ-タが極めて不十分である。上記波動場の流れでは、砂れんの存在は重要であり、振動流装置内に砂れんモデルを設置して詳細な実験を行ったが、形成される定常循環流速は予想以上に大きかった。

波動場の底質移動では、土砂粒子の移動限界の基準に任意性があり、従って流体力学的により明確な基準が必要である。つぎに土砂量の算定式を提示するには、土砂移動量の測定法が問題であり、その精度は著しく悪い。これが土砂量並びに地形変化の予測の上で大きな制約条件となっている。本研究に関連して、低反射型不規測波造波装置が、平成元年11月下旬に納入設置された。その後性能試験を繰り返した結果、造波板よりの反射率を大略5%以上におさえうること、また所期の波を造波しうることが確認された。1.<研究の目的>___ー:波による底質の移動については、これまでにかなりの知見が集積された。一方で近年計測技術や数値解析手法の開発が進み、波の場における流体運動の微細構造を明らかにすることが可能となった。そこで、これまでに公表された数多くの研究成果を新たな視点から見直し、引き続き定説として採用しうる事項、解明の不十分な事項を明確にすることにより、波による土砂の移動機構をより明らかにすると共に、今後の研究の方向づけをすることを意図している。2.<本年度の研究実施成果>___ー:この研究に関連する項目を、波動場の流れと波動場の底質移動に大別して研究を実施している。先ず既往の文献調査を継続して、本課題に関する研究の現況を把握した。われわれは、これまで砂れんの周辺での振動流境界層流れの特性を把握することに力を注いできた。昨年度は、砂れん頂部の尖った模型を用いて実験を行った。これは流れの剥離点を固定し、剥離後の渦の形成を明らかにするためであった。しかしながら、上記のような砂れん形状は極めて理想的なものであり、現実の砂れんとは異なる。そこで本年度は、頂部を除いてはその形状はほぼ同じで、かつ現実の砂れんに非常に近い形の砂れん模型を用いて実験を行った。流速の測定には昨年同様にLDVを用い、流れの微細構造を明らかにしようと努めた。ただLDVの修理調整に時間をとられ当初の計画通りの作業は行えなかった。実験の結果によれば、渦の剥離点は頂部に近いが、砂れん背後に形成される渦の規模は、昨年度の結果に比してかなり小さいことが判明した。これに伴って、乱れの強さやReynolds応力は小さくなった。ついで多様な条件の下で振動流を起し、目視によって渦の最盛期の大きさを測った。次元解析の結果に基づいてデ-タを整理し、明瞭な関係を見出した。その他規則波及び不規則波を用いて実験を行い、砕波特性及び砕波後の波の変形特性について調べた。1.研究の目的:波による底質の移動については、これまでにかなりの知見が集積された。2.本年度の研究:本年度は3項目に主眼をおいて研究を行った。その第一は砂れん周辺の振動流に関する実験である。これまでは波頂の尖った砂れん模型を用いていたのに対して、やや円みを帯びた現実に近い形の砂れん模型を用いた。砂れん周辺に形成される渦の発生の条件を求めた後、種々の位相での速度分布を計測した。そのデ-タを用いて渦度の分布図を作成した。これをもとに組織渦の移動状況並びに渦の強さの増大および減衰過程を明らかにし、従来から提示されている渦度の減衰モデルの妥当性について評価した。
コオイムシにおける生殖的形質置換とそれに伴う種分化の要因究明

東アジアに分布するコオイムシは、大陸と日本列島の集団間でオスの交尾器形態が異なり、大陸-日本列島集団間に方向性のある交配隔離機構が成立している。そこで本研究は、コオイムシの日本列島集団の交尾器が、生殖的形質置換によって進化したこと、その要因が姉妹種であるオオコオイムシとの繁殖干渉であることを明らかにする。これによって、コオイムシの日本列島集団で生じた近縁種間の繁殖干渉とそれに伴う生殖的形質置換が、コオイムシの大陸-日本列島集団間の種分化の要因となっていることを証明する。
進化的に保存された脳発生グランドプランの遺伝学的解析

ショウジョウバエは、高等動物脳の初期形成過程の解析にとって優れたモデル系を提供している。我々はこれまでに、ショウジョウバエの脳が分節遺伝engrailedによって区画される3つの独立した神経節より構成されることを明らかにし、さらに、これら脳分節の形成に、進化上保存されたotd遺伝子とems遺伝子の活性が必須である事を示してきた。今年度はこれらの結果にもとづき以下の解析を行った。1.otd/Otx遺伝子の機能的保存性の解析:ヒトOtx1遺伝子とOtx2遺伝子をショウジョウバエに導入し、さまざまな発生段階で熱誘導プロモーターにより強制発現させた。これにより、ヒトOtx1/Otx2遺伝子がショウジョウバエotd変異株の脳・頭部形成異常を救助することを見い出した。2.他の発生制御遺伝子の解析:otd/ems遺伝子に加えて、ショウジョウバエ脳で発現され、脊椎動物脳形成とも共通する一群の制御遺伝子(Distal-less/Dlx,extra-denticle/Pbx,D-goosecoid/Gsc,eyeless/Pax6,wingless/Wnt,probosipedia/hoxb2,labial/hoxb1)の発現パターンと突然変異体の解析を行った。3.脳高次構造の初期形成機構の解析:ショウジョウバエ脳における学習・記憶等の高次神経活動の拠点であるキノコ体に着目し、その初期形成機構を特異的エハンサートラップ系統を用いて解析した。その結果、(1)キノコ体胚構造がb1脳分節の最も先端部に存在する4個の神経芽細胞から形成されること、(2)胚発生後期においてキノコ体細胞群は遺伝子発現の差異を示す2種のグループに分化すると共に、それらから伸びる神経軸策がキノコ体構造の基幹を開拓することを明らかにした。
スピングラス型遺伝アルゴリズムによる最適化の研究

スピングラス型遺伝アルゴリズム(Spin Grass Genetic Algorithm ; SGGA)の拡張について検討し,コンピュータ上で数値実験をした.具体的には下記の2つの課題について研究を実施した.1.SGGAの近傍構造の拡張従来のSGGAはセルラー遺伝アルゴリズム(CGA)の構成を基盤としていたため,個体間の近傍構造は上下左右のノイマン近傍のみが実装されていた.本研究ではこれを拡張し,隣接行列を用いて任意の近傍を実装可能とした.数値実験によりSGGAは従来のノイマン近傍よりも,6近傍や8近傍の方が探索性能が高いことがわかった.また,近傍構造と相互作用の間に強い相関関係があるという重要な知見も得た.2.SGGAの並列化近年のグリッドコンピューティングの発展を背景に,SGGAの並列化を検討した.SGGAの持つ局所的な遺伝演算子の性質を最大限に活用した,GAの本質的な並列化に成功した.この手法ではすべての演算子を局所的かつ並列に適用するため,従来のGAで用いられていた世代という時間単位をなくした新しいGAが構築可能である.また,豪州ニューサウスウェールズ大学キャンベラ分校のR.I.McKay博士との共同研究により本研究の成果を遺伝的プログラミング(GP)にも適用可能であるという成果を得た.スピングラス型遺伝アルゴリズム(Spin Grass Genetic Algorithm ; SGGA)の基本的な構成について検討しその定式化を行った.具体的には並列GAの一つであるセルラーGAの構造を用いてSGGAにおける交叉・突然変異・選択の3種類の遺伝演算子を,申請者がこれまで研究してきたセルラー熱力学的遺伝アルゴリズムを参考にして定義した.この際に,並列化を考慮し,将来的に並列コンピュータ上でのSGGAの数値計算を可能とした.次に,スピン系における相互作用のGA上での表現法についてイジングモデルやSKモデルを参考として定めた.また,SGGAが持つGAとしての探索能力をNP困難問題を例題とし,熱力学的遺伝アルゴリズム(Thermodynamical Genetic Algorithm ; TDGA),セルラーGA(Cellular GA ; CGA),セルラーTDGA(CTDGA)との比較数値実験を通して確認した.その結果従来手法に大きく優越する結果が得られた.また,スピングラスの特性を遺伝子表現に応用したスピングラス型個体表現を新たに提案し,種構造を導入したCGAおよびエネルギーを導入した人工環境に関する研究に適用し有用性を示した.エネルギーを導入した人工環境に関する研究では従来の固体表現に比べて多様な個体の発現を確認できた.スピングラス型遺伝アルゴリズム(Spin Grass Genetic Algorithm;SGGA)の基本的な構成について検討し、コンピュータ上でSGGAを実現して数値実験をした。具体的には並列GAの一つであるセルラーGAの構造を用いてSGGAにおける交叉・突然変異・選択の3種類の遺伝演算子を,申請者がこれまで研究してきたセルラー熱力学的遺伝アルゴリズムを参考にして定義した。この際に,並列化を考慮し,将来的に並列コンピュータ上でのSGGAの数値計算を可能とした.SGGAの重要な適用分野である動的環境問題についても検討を行い、環境同定型遺伝アルゴリズムを新たに提案した。また、SGGAの応用として演算子進化型遺伝アルゴリズムと、セルラーGAの特性を利用した種構造を導入したセルラー遺伝アルゴリズムを提案をした。SGGAの定性的な解析としてGAの問題点を解決するために提案された分布推定アルゴリズムと探索性能の比較実験を行い、提案手法の有効性を確認した。スピングラス型遺伝アルゴリズム(Spin Grass Genetic Algorithm ; SGGA)の拡張について検討し,コンピュータ上で数値実験をした.具体的には下記の2つの課題について研究を実施した.1.SGGAの近傍構造の拡張従来のSGGAはセルラー遺伝アルゴリズム(CGA)の構成を基盤としていたため,個体間の近傍構造は上下左右のノイマン近傍のみが実装されていた.本研究ではこれを拡張し,隣接行列を用いて任意の近傍を実装可能とした.数値実験によりSGGAは従来のノイマン近傍よりも,6近傍や8近傍の方が探索性能が高いことがわかった.また,近傍構造と相互作用の間に強い相関関係があるという重要な知見も得た.2.SGGAの並列化近年のグリッドコンピューティングの発展を背景に,SGGAの並列化を検討した.SGGAの持つ局所的な遺伝演算子の性質を最大限に活用した,GAの本質的な並列化に成功した.この手法ではすべての演算子を局所的かつ並列に適用するため,従来のGAで用いられていた世代という時間単位をなくした新しいGAが構築可能である.また,豪州ニューサウスウェールズ大学キャンベラ分校のR.I.McKay博士との共同研究により本研究の成果を遺伝的プログラミング(GP)にも適用可能であるという成果を得た.
環境変異原検出のための霊長類細胞株樹立と性状解析

研究の目的変異原その他に対する感受性は生物種によって異なるため、「人体への影響という」観点からはヒト由来の材料を用いることが望ましいが、未だ適当な系は存在していない。他の生物由来の材料を用いて得られた結果をヒトへ外挿しているのが実情である。本研究の目的は、各種霊長類より変異原検出、あるいは、その他のバイオアッセイ等に用いうる細胞株を樹立することである。研究の経過、成果、および考察各種細胞株は本来の細胞が持っていた特性を可能な限り保持したまま半永久的な増殖性を備えていることが望ましい。本研究においては、細胞の自律的増殖を待つだけでなく、細胞増殖因子・腫瘍ウイルス等も用い株化を試みた。主として、リンパ芽球様細胞株、線維芽細胞が得られた。これまでに、50種の霊長類より、細胞、組織と集め、類人猿4属10種、旧世界ザル6属11種、新世界ザル2属2種、原猿2属2種より、計25種122の細胞株を樹立あるいは継代可能とした。また、いくつかの細胞株については、軟寒天法、限界希釈法を用い、クローン化細胞も得ている。手始めに、原猿の線維芽細胞の変異原に対する感受性を調べたところ、ヒトの胎児由来線維芽細胞と〓歯類線維芽細胞株との間にあることが判った。今後の問題今後、入手可能な材料については、継代、樹立を目指す。得られた細胞株について、性状解析をすすめるとともに、これら細胞株の供給体制の確立を計りたい。
病院情報システムにおけるヒューマン・インターフェースの定量的評価法

この研究は、病院情報システムの処方オーダーエントリ-システムにおけるヒューマン・インターフェースと対象にして、医療環境における人間と計算機の相互作用(HCI)の記述表現形式を検討し、HCI相互比較のための定量的な評価法を開発することを目的としている。さらに、この評価法の利用可能性を確認するために、いくつかの既存の処方オーダーシステムに適用して、システムの相違を定量的に比較した。研究実施計画に沿って、以下のような成果を得た。1)システム、課題、熟練した利用者の3要素からなるヒューマン・インターフェースの空間を定義し、このHCIを5層の木構造で表現する記述法と木構造で表現された個々のHCI間の相互距離評価法を確立した。2)典型的な処方箋作成課題に対し、プロトコル解析によって打鍵レベルのモデルを作成し、これを基にHCIを木構造で表現して、この記述形式の実用性を示した。3)同一課題を異なったオーダーエントリ-システム(4種類)で実施し、それぞれのHCI木構造表現を得た。4)相互距離評価法を用いて、システムによるHCIの相違を定量的に測定した。5)これらの結果を解析して、このHCI記述評価法の有効性を検証するとともに、個々のオーダーエントリ-システムの問題点を明確にすることができた。6)今後に残された問題としては、いわゆるユーザビリティとの関連を明らかにすることがある。また、この研究を実施する過程で、処方オーダーシステムの導入効果を、組織の情報入出力に関するエントロピーの増減を尺度として定量的に計測する方法を考案することができた。この方法を用いれば、情報システム導入の得失を、病院を構成する薬剤部や病棟等の個々のサブ組織毎に比較することが可能になった。これはこの研究の派生的成果である。
英語科教員養成における英語圏の文化的教養教育の意義と必要性に関する研究

公立小学校の英語教育が現実味を帯びつつある昨今、英語教員養成に求められる「教養」(リテラシー:literacy)は、これまでとは質的に異なるという観点から研究を進めてきた。従来、英語科教員養成における文化的教養教育とは、「英学」の発展形としての「英米文学教育」を基盤にしたものであり、文学的教育が英語教員の「文化的教養」の中心であることが暗黙のうちに了解されてきた。このような認識の反動により、英語教育における必要以上の実用重視と文学的教養の否定へと向かって今日に至っている。この状況を再検討するために、英語を母語としないアジア諸国の実情を調査し、日本の英語科教員養成に相応しい「文化的教養教育」のあり方を研究してきた。この研究プロジェクトを通して、韓国・ベトナム・シンガポールの教育実践者とネットワークを構築し、教員養のあり方について踏み込んだ調査と議論を行うことができた。現地では、英語の授業観察のみならず、授業実施者や教育行政担当者と協議を実施し、各学校で展開される授業の成功例・失敗例などを検証することにより、優れた教育実践の背景にあるべき「英語教員の文化的教養」のありかたを帰納的に構築しようと努めた。その結果、(1)小中高を一貫する系統的な英語教育のカリキュラムを作り、各学年に応じた教授内容を精選すべきであること、(2)早期英語教育を、表面的な語学運用能力の向上に偏るのではなく、文字指導を含めた教養(リテラシー)教育を積極的に実施すべきであること、(3)教員養成と現職教育の充実を図るべきであることを確認した。「文化的教養教育」の内容の検討には、既存の枠組みに基づくのではなく、シラバスや教科書の作成も含めた優れた実践を支える理論的背景を調査する必要がある。これまでの成果を基に、研究代表者を中心にして研究の深化の可能性を探る予定である。研究プロジェクト初年度は、主に2つのことを中心に研究を進めた。(1)大韓民国(以下韓国と記す)の英語教育実践と教員養成の実態について細かな検討を行なうことにより、日本の現状を批判的に考察する視点を得るとともに、日本に必要な英語教員養成における教養の問題を明確にしようとした。そのため、研究代表者杉浦正好、および研究分担者八田玄二、野呂忠司の3名は11月21日より24日まで韓国の晋州教育大学に赴き、教員養成の実態について当該大学教員や学生との懇談やアンケートを行なったほか、晋州教育大学付属小学校や中学などで授業を観察し、英語教員養成の実態とともに教員養成のカリキュラムが実際に現場とどのように結びついているのかを検討した。この韓国への視察の成果は、授業の様子をおさめたCD-ROMの作成、教員や学生へのインタビューの記録の整理などを行い、研究グループ会議にてその内容を検討した。今回の視察先は愛知教育大学との提携校であったため、幸いにも視察においてインタビュー等を行なった晋州教育大学教員と学生が12月に愛知教育大学を訪問することができ、視察結果の検討の際に浮かび上がった問題点・疑問点などを改めて議論する機会が得られたのは幸いであった。(2)韓国での視察結果の検討と並行して、ロビンズ、ライアン、中川、南を中心に視聴覚教材を中心とした教員に必要な教養科目内容の検討と教材資料の準備を始めた。また韓国の小学校での英語教育実践に関する報告を基に、小学校教育の現場で実践可能な英語教育とその教育を担当する教員に求められる資質についてグループ内で議論を行い、具体的な教材研究も含めたカリキュラム案の検討を始めた。なお、今回の韓国の教員養成科目と教育実践報告は、『韓国の英語教育』(仮題)として研究成果の途中報告として出版を予定している。