hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「ヤングケアラー（ケアを担う子ども）」の実態と発見手法の開発

2018年度は、質問紙調査の実施とインタビュー調査の設計等を行った。詳細は以下の通りである。まず質問紙調査については調査票を完成させ、関西、関東、北海道の計11の高校に調査協力の承諾を得ることができ、調査を実施した(その他、数校に対して、2019年度における調査実施の了解を得た)。2019年3月の段階で約4000票の調査票を配布、回収し、入力作業を行った。順次、調査結果の中間報告を各高校へ返しているところである。詳細な分析は2019年度になるが、(本調査は2016年度の大阪府調査の追加調査として行っているが)高校生のケア状況について、大阪府調査と似たような傾向がみられている。また高校生ヤングケアラーが必要とする支援に関する質問を新規で設けており、彼らの抱えるニーズについての分析を行っている。次に、インタビュー調査については、上記の質問紙調査の結果を踏まえながら、また元ヤングケアラーとの打合せを踏まえて、質問項目、インタビューガイドを作成した。さらにインタビュー対象者に調査協力の打診を進め、複数名から了解を得た。また倫理審査委員会に審査をかけ、2019年3月に調査実施の許可を得ることができた。その他、国内外の取り組みに関する情報収集、意見交換を行った。イギリスにおけるヤングケアラー支援の現状と課題について、イギリスの支援団体「ウィンチェスターヤングケアラー」の代表および学校支援コーディネーターと会い、情報収集、意見交換を3月に行った。また、年間を通じて、ケアマネージャー、高校教員、地域住民等にヤングケアラーに関する実態を報告し、それぞれの現場におけるヤングケアラーに関する情報収集、必要な支援についてディスカッションや意見交換を行った。質問紙調査は順調に進んでいるが、2018年度後半に実施予定であったインタビュー調査が遅れている。理由は、倫理審査委員会の審査を経て承認を得るのに想定以上に時間がかかってしまったためである。ただし、承認は2019年3月に得ることができ、またインタビュー調査対象の候補者(元ヤングケアラー)に関する情報収集、調査協力者を募り、アクセスするための方策については既に共同研究者、協力研究者と打ち合わせを行っているため、2019年度はスムーズにインタビュー調査にとりかかれる予定である。2019年度は以下のことを進める。まず、現在進めている質問紙調査については、集計、分析を9月までに終了する。10月以降、調査結果に関する議論、考察を進める。1月以降、調査報告書の作成に入る。次に、インタビュー調査については、5月8月にかけて調査の協力依頼、インタビュー調査の実施を行う(10程度を予定)。随時、逐語録化し(外部に委託)、9月11月に整理、分析を行い、12月に調査結果に基づき、議論、考察を進める。1月から3月にかけて、質問紙調査の結果とあわせながら、インタビュー調査の結果をまとめて報告書を作成する。調査報告書は出来上がり次第、調査協力校、協力者に郵送し、フィードバックを行う予定である。研究メンバーとの定期的な研究会の開催、大阪府の高校で実施したヤングケアラーに関する調査の分析、検討を行い、ヤングケアラーの実態(ケアを要する家族、ケアの内容、ケアの頻度、時間、期間等)をまとめた。その結果、ヤングケアラーの存在割合は5.2%となり、これまでの先行の教員を対象とした調査研究に比べると高い数値が示された。また、ケアを要する家族は祖父母が最も多く、この点も教員調査とは異なる結果を示した。その他、ケア内容は家事が最も多く、この点は教員調査と同様の結果となった。また、教員調査では示されなかったケア時間や期間も示され、小学校からケアを担っている者の存在や学校がある日の2時間以上かつ学校がない日に4時間以上ケアしている子どももいることがわかった。これらの結果の学会等での報告(日本社会福祉学会、日本教育情報学会、京都市ユースサービス協会ヤングケアラー事例検討会、日本ケアラー連盟拡大研究会等)、現場の教育、福祉関係者への報告、当事者も交えた意見交換会(池田市地域包括支援センター、生野区社会福祉協議会、関西学院大学梅田キャンパスでの勉強会等)を実施した。これらを通して、ヤングケアラーに関する周知を進めるとともに、ヤングケアラーに関する現場の教員、福祉専門職の知見、調査結果に対する意見等を収集し、追加調査の設計に役立てた。また、この後に予定しているインタビュー調査、スクリーニングシートの検証を実施するためのネットワーク形成を進めた。以上の議論、意見を踏まえて、2017年度は、研究会で追加調査の調査票について議論し、改良を加え、現在、ほぼ完成している。また、2月以降は追加調査の協力依頼を自治体、高校等へ開始している。年度初めはインタビュー調査から実施することを予定していたが、ネットワークを広げてから行なうことが適切と考え、2017年度はヤングケアラーの周知とネットワークの形成を進めながら、追加の質問紙調査から実施し、2018年度、調査票の配布、回収の期間中にインタビュー調査を実施することとした。それを踏まえると現在の進捗状況は概ね計画通りに進んでいると考えられる。

詳細な分析は2019年度になるが、(本調査は2016年度の大阪府調査の追加調査として行っているが)高校生のケア状況について、大阪府調査と似たような傾向がみられている。また高校生ヤングケアラーが必要とする支援に関する質問を新規で設けており、彼らの抱えるニーズについての分析を行っている。次に、インタビュー調査については、上記の質問紙調査の結果を踏まえながら、また元ヤングケアラーとの打合せを踏まえて、質問項目、インタビューガイドを作成した。さらにインタビュー対象者に調査協力の打診を進め、複数名から了解を得た。また倫理審査委員会に審査をかけ、2019年3月に調査実施の許可を得ることができた。その他、国内外の取り組みに関する情報収集、意見交換を行った。イギリスにおけるヤングケアラー支援の現状と課題について、イギリスの支援団体「ウィンチェスターヤングケアラー」の代表および学校支援コーディネーターと会い、情報収集、意見交換を3月に行った。また、年間を通じて、ケアマネージャー、高校教員、地域住民等にヤングケアラーに関する実態を報告し、それぞれの現場におけるヤングケアラーに関する情報収集、必要な支援についてディスカッションや意見交換を行った。質問紙調査は順調に進んでいるが、2018年度後半に実施予定であったインタビュー調査が遅れている。理由は、倫理審査委員会の審査を経て承認を得るのに想定以上に時間がかかってしまったためである。ただし、承認は2019年3月に得ることができ、またインタビュー調査対象の候補者(元ヤングケアラー)に関する情報収集、調査協力者を募り、アクセスするための方策については既に共同研究者、協力研究者と打ち合わせを行っているため、2019年度はスムーズにインタビュー調査にとりかかれる予定である。2018年度は次のことを実施する。第1に高校における追加の質問紙調査を実施する。2017年度末から開始した追加調査の協力依頼を夏休みまでを目途に行う。今回は調査対象の範囲を全国に広げて行うこととする。現段階では関西圏の3府県、四国、北海道、関東の高校を検討しており、打診を始めている。また調査票の完成をまち、大学の倫理委員会にかける。倫理委員会の審査を経て、調査協力の同意が得られた高校から、順次、調査票の配布、回収を行う。時期は高校の2学期から3学期を考えている。第2にインタビュー調査を実施する。9月までに質問項目を議論、整理する。また、ヤングケアラーとその家族へのインタビューを実施するため、既にメンバーが有している福祉関係のネットワークから協力者を募ることを計画している。10月以降を目途に、順次インタビュー調査を実施する。第3に2017年度から引き続き、大阪府調査の成果報告と意見交換、ヤングケアラーの周知とネットワーク形成を続ける。2019年度は以下のことを進める。まず、現在進めている質問紙調査については、集計、分析を9月までに終了する。10月以降、調査結果に関する議論、考察を進める。1月以降、調査報告書の作成に入る。
ベクトル磁気探査法の開発

地磁気のベクトル計測が行える探査装置として、「3軸グラジオメータ」を世界に先駆け開発した。3軸グラジオメータは、1インチ径のリングコアを用いたフラックスゲート型センサを3組直交配置した磁力計を、垂直方向50cm離して1本の支持棒に取り付けたもので、出力は磁気勾配3成分(上下のセンサの差出力)と、上方のセンサで捕らえた地磁気3成分である。センサ高は、支持棒への取り付け位置を調整することで、任意に変えられる。測定は、指示棒に取り付けられた水準器で垂直度を確認しながら行う。垂直軸周りのセンサの回転は、上方のセンサからの地磁気3成分を用い、補正することもできる。感度は磁気勾配で、1nTである。本体には、4,000点での測定値を記憶できるメモリを備えており、RS-232Cインターフェイスを介して、コンピュータにデータ転送できる。バッテリ-駆動で、約8時間測定可能である。この3軸グラジオメータを用い、夷森古墳(宮城県宮崎町)、根岸遺跡(福島県いわき市)、大戸古窯跡群(福島県会津若松市)、田尻遺跡(群馬県子持村)、猿田窯跡(群馬県藤岡市)、大寺山洞穴(千葉県館山市)、石ノ形古墳(静岡県袋井市)、大知波峠廃寺(静岡県湖西市)、象鼻山1号墳(岐阜県養老町)、稲荷塚古墳(京都府長岡京市)、久米田貝吹山古墳(大阪府岸和田市)、行者塚古墳(兵庫県加古川市)、七日市遺跡(兵庫県春日町)、東山古墳群(兵庫県中町)、岩戸山古墳(福岡県八女市)、西都原古墳群横穴墓(宮崎県西都市)の各種遺跡において探査実験を行い、本装置の有効性を確認するとともに,本装置をもちいた探査アルゴリズムを確立した。本来ベクトル場である地球磁場をベクトル量として測定すれば,従来とらえられなかった地下遺構や埋納物の検出が可能となり,さらにはその大きさや形状までもが判定できるのではないかと考え,高精度ベクトル磁気探査法の開発を目指し,本年度は先ず,2台のベクトル磁力計を組み合わせて3軸グラジオメータを構成し,探査実験を行った。3軸グラジオメータは,垂直軸上に50cmの間隔で2台のベクトル磁力計を正確に軸合わせを行って据え付けたもので,各成分上下の磁力計の差分(磁気勾配)を出力する。差分をとることにより,背景磁界を取り除き検出感度を上げることができる。3軸グラジオメータによる測定では,各測定点での座標系が正確に一致していなければならない。そこで,垂直軸については,バブルレベルメーターを取り付け軸合わせを行った。水平面内の2軸については,もう一台据置型ベクトル磁力計を併用し,3軸グラジオメータの上方に設置した磁力計の地磁気測定出力との比較から軸の回転角度を算出し補正するという手法を採用した。探査実験は,静岡県袋井市石ノ形古墳と同県湖西市大知婆峠癈寺にて行った。前者では古墳墳頂部で鉄製埋納物の探査を目的とし,約6m四方の領域を25cm間隔という非常に細かいメッシュで測定した。その結果4ヶ所で鉄製埋納物の可能性の高い磁気異常が検出された。同時に行った従来型の1軸グラジオメータによる探査では2ヶ所しか判読できなかったことから,3軸グラジオメータによる探査の有効性が確認された。後者では,礎石群の探査を目指したが,明確な結果は得られなかった。これは礎石と周囲の土の磁化率に差が無かったためと思われる。また,ベクトル探査では成分によって地形の影響を受け易いものもあると考えられるので,シミュレーションによる磁場解析も試みた。

1.探査システムの自動化:3軸グラジオメータによる探査では、グラオジメータの姿勢補正のため、据置型磁力計との同期計測を行う必要があり、測定者の間声や合図により同期をとっていた。その効率化を図るため、パソコン(東芝J-3100)と無線式のRS-232C通信コントローラ(タスコ電機DTR-10)を用い、自動測定システムを構成した。グラジオメータのLogスイッチを押すと、グラジオメータの測定データがパソコンに送られ、それを受けたパソコンは据置型磁力計にデータを要求し、姿勢補正を行った上、データを保存する。この一連の測定にかかる時間は515秒である。本システムにより、雑音の低減や測定者の疲労の削減が可能となった2.館山市大寺山洞穴探査:千葉県館山市の大寺山洞穴は、凝灰岩質泥岩層に開いた海食洞で、過去縄文土器や古墳時代の遺物が発見されている。洞穴内という閉空間で、側壁や天井による地磁気の乱れの中で磁気探査が可能かどうか実験した。3軸グラジオメータによる磁気勾配探査では、大きな磁気異常点を発見したが、発掘の結果その地点からは過去の調査時に置き忘れられたと思われるスコップが出土した。発見されたものが現代遺物ではあるが、凝灰岩の洞穴内でも磁気探査が可能であることが実証された意義は大きい。3.いわき市根岸遺跡探査:福島県いわき市根岸遺跡は奈良時代の官衙遺跡で、建物基盤や柱穴等が発掘されている。この地域にある240m^2の畑を3軸グラジオメータによる磁気勾配探査と、電極間隔1mの2極法による電気探査を行った。電気探査の結果2カ所の高比抵抗部分が発見されたが、磁気勾配探査結果からそれぞれの部分の磁化ベクトルを推定したところ、その2カ所は全く逆の磁化方向を有している可能性が判明し、時代が異なるかあるいは構造が異なる遺構であることが推定された。昨年度までに開発した3軸グラジオメータをもちい,各種遺跡に対して磁気探査実験を行い,システムの評価並びに磁気異常データの収集を行った.以下その探査概要を記す.1.根岸遺跡(福島県いわき市):磐城郡衙と推定される遺跡で,建物跡などの探査を試みたが,良い結果は得られなかった.発掘結果によると,複数の建物の柱穴が密集していたためと思われる.2.七日市遺跡(兵庫県氷上郡春日町):旧石器遺跡の包含層上で行った焚火実験跡の磁気探査を行った結果,被熱部分の磁気異常を検出する事ができた.また,弥生時代の円形周溝墓の探査にも成功した.3.山垣遺跡(兵庫県氷上郡春日町):奈良時代前期の里長の館跡の周濠の探査を行い,館の大きさを確定した.4.岩戸山古墳(福岡県八女市):2段築造の墳丘前方部の下段上のテラス部分で,埴輪・石人探査を行い,4ヵ所の磁気異常点を発見し,それらの埋没可能性を示した.5.田尻遺跡(群馬県北群馬郡子持村):軽石層下の埋没古墳群を,まず地中レーダ探査により位置確定を行い,埋没古墳の墳丘上を磁気探査した.その結果埋葬主体部によると思われる磁気異常を発見した.探査実験の過程で,磁気センサの温度ドリフトによる悪影響があることがわかり,その対策も講じた.前年度に引き続、3軸グラジオメータによる磁気勾配探査実験を以下の遺跡に対して行ない、ベクトル磁気探査法の実用上の評価を行った。1.行者塚古墳(兵庫県加古川市):前方後円墳の後円部で測定を行い、その後の発掘調査との対比を行った。局在する振幅の大きな異常が観測された地点からは大量の鉄製副葬品が発見され、振幅は小さいが広い範囲にわたった異常領域からは粘土槨が発見されている。2.稲荷塚古墳(京都府長岡京市):大きな磁気異常が観測されたがこれらは先に行われたトレンチ調査の地域と重なっているため、この影響である疑いが強い。
日系南米人と日本人の体温調節反応の比較

遺伝的にほぼ等しいと思われる日系南米人2世、3世の体温調節反応を日本人と比較検討することにより、体温調節に関わる環境要因の影響を明らかにすることを目的として本研究を行なった。日系ブラジル人青年男性および日本人大学生を被験者とした。年齢、身長、体重、ロ-レル指数には両群に有意な差は認められなかった。実験は気温40°C、相対湿度約50%に設定された人工気象室内で行なわれた。被験者はショ-トパンツのみを着用し、人室後45分間は、セミリクライニング姿勢で安静にしその後あらかじめ測定された最大酸素摂取量(佐藤ら、1979)の40%の作業強度で自転車エルゴメ-タ運動を45分間行なった。安静30分目より、酸素摂取量(15分毎)、心拍数(5分毎)、前腕皮膚血流量(水銀封入ラバ-ストレインゲ-ジプレチスモグラフィ;5分毎)、発汗量(毎分)、前後体重から求めた体重減少量、皮膚温(毎分)、温冷感、快適感(15分毎)を測定した。安静時、運動時ともすべての部位で、日本人に比べブラジル人は40°C環境を暑く感じていない有意な傾向が認めれた。快適感にも日本人とブラジル人に明らかな差が認められ、ブラジル人は高温環境で不快感が少ないことが明らかになった。心拍数は、ブラジル人の方が低い傾向が認められ、運動15分、30分では危険率5%以下で有意差が認められた。胸部発汗量、前後体重から求めた体重減少量には両群間に有意な差は認められなかった。しかし、運動時の前腕皮膚血流量は、ブラジル人の方がやや低い傾向が認められた。皮膚血流が低いことは体温を越える環境では有利であると思われる。胸部皮膚温は安静時、運動時ともにブラジル人の方が高い傾向が認められた。以上のように日本人と日系南米人の高温環境における体温調節反応には明らかな違いが認められた。
HIV-TatとRNAアプタマーの複合体の立体構造決定に基づくドラッグデザイン

HIVの悪性タンパク質であるTatタンパク質を非常に高い親和性で結合するRNA分子(RNAアプタマー)に関し、Tatタンパク質のアナログ分子との相互作用様式を研究した。Tatタンパク質においてRNAとの結合を担っているのは、アルギニン残基に富んだ10残基程度の部分ペプチド(アルギニンリッチモチーフペプチド)である。そこで最も単純なアナログ分子としてアルギニンアミド分子をまず用いた。次により実際的なアナログ分子としてアルギニンリッチモチーフペプチドを用いた。各々について、RNAアプタマーとの複合体の立体構造を解析・決定した。その結果、Tatタンパク質の異なる2つのアルギニン残基が、RNAアプタマーの2つの結合サイトで、各々独立に、同時に相互作用している事がわかった。これが非常に高い親和性がもたらされるメカニズムである。相互作用の実体は、Tatタンパク質側のアルギニン残基の側鎖とアプタマー側のグアニン塩基との間の水素結合及びスタッキング相互作用である事も同定できた。又これらの相互作用を可能にする空間を造り出す為に、結合に伴いアプタマー側には大きな構造変化が生じる事もわかった。複合体の立体構造より、高い親和性がもたらされるメカニズムが解明されたのみならず、より高い親和性を有するRNA分子への改変の指針も得られた。また遺伝子治療に応用した際に生じる副作用のより低いRNA分子への改変の指針も得られた。この様に本研究により、合理的なドラッグデザインへの道がひらかれた。HIVのTat蛋白質に対して非常に高い親和性を示すRNA分子(RNAアプタマー)を見い出し、このRNAアプタマーとTat蛋白質のモデル化合物(Tat蛋白質の部分ペプチド及びアルギニンアシド)との複合体の3次元立体構造を、NMRを用いて決定した。構造決定に際しては、水素結合をまたがったJカップリング値を観測する事により水素結合を直接的に証明する手法や残余双極子結合を用いて、長距離情報を得る手法を用い、より精密な結果を得た。Tat蛋白質の結合に際して、RNAアプタマーには大きな構造変化が生じ、この事によって、Tat蛋白質を高い親和性で捕捉する為のポケットが形成される。この様に、主体構造の決定により、高い親和性がもたらされるメカニズムが解明された。RNAアプタマーの研究により、^<13>C,^<15>N標識を生かしたRNAの構造解析のノウハウが確立された。そこでこれを生かして、RNAリボザイム(HDVリボザイム)の切断メカニズムの解明を試みた。その結果切断に必須な金属イオン(マグネシウムイオン)の位置や、切断反応において遷移状態に移行する際の構造変化を同定する事ができた。またRNAの解析で得られた同位体標識技術をDNAにも拡張し、GGAのトリプレットリピートからなるDNAが、非常に特異な平行型の4重鎖構造を形成する事を明らかにした。一方RNAアプタマーTatタンパク質の研究からは、タンパク質のダイナミクスを解析するノウハウも得られた。そこでテロメア配列のRNA及びDNAに結合するタンパク質hnRNPDに対してこれを適用した。その結果、このタンパク質は、単体の時にはミリ秒の時間オーダーで揺らぎながら標的核酸を探索しているが、ひとたび標的を見出すと、誘導適合を生じながら、揺らぎのない強固な複合体を形成する事が分かった。RNAアプタマーは、Tatタンパク質を結合する際に、Tatタンパク質のアルギニンに富んだ領域に存在する2個のアルギニン残基を同時に結合する事が、これまでの研究から強く示唆された。またこの2つのアルギニン残基は、1次配列上連続したものではなく、数残基のスペーサーにより隔てられたものである,事も示唆された。そこで、Tatタンパク質中以上の条件を満たす部分を抽出し、それを含む5残基程度のペプチドを合成し、RNAアプタマーとの結合能を調べて見る事にした。これにより、RNAアプタマーによるTatタンパク質の捕捉機構に関して、これまでの研究から導かれた我々の作業仮説を、直接的に検証する事ができる。現在10種のペプチドの合成を終え、結合定数の決定を進行させている。

HIVのTatタンパク質に非常に高い親和性で結合するRNAアプタマーに関し、これまでTatタンパク質の最も単純なアナログであるアルギニンアミド分子及びより実際的なアナログであるアルギニンリッチモチーフを含む部分ペプチドとの複合体の立体構造の解析・決定を行ってきた。今回、アルギニンリッチモチーフをさらに細分化したペプチドを5種類用意し、RNAアプタマーとの複合体の解析を行った。その結果アルギニンリッチモチーフ中のどのアルギニン残基が、RNAアプタマーと相互作用しているのかを決定する事ができた。2個(ないしは3個)のスペーサー残基を介して配置された2つのアルギニン残基が、RNAアプタマー中の2つの結合サイトと各々独立に、同時に相互作用している事がわかった。これがRNAアプタマーの非常に高い親和性をもたらしているメカニズムである。上記の解析と併行して、部分ペプチドの^<13>C^-、^<15>N^-安定同位体標識も試み、それを用いた複合体の解析も進行させた。安定同位体標識したペプチドを用いる事により、相互作用に関するより詳細な情報が得られ、2つの異なるアルギニン残基によるダブル相互作用が確認された。得られた複合体の構造は、高い親和性がもたらされているメカニズムを明らかにしたのみならず、より高い親和性を有するRNA分子への改変の指針も与えた。又複合体の構造決定により、RNAアプタマーの中でTatタンパク質との相互作用に関与しない部分も明らかとなった。これらの部位は、宿主由来の転写関連タンパク質と相互作用する事で宿主の転写を阻害してしまい、副作用を引き起こす事もわかってきた。Tatタンパク質との相互作用に関与しないこれらの部位の塩基を置換する事で、副作用の少ないRNA分子へと改変できる可能性も示された。
学習者の生体情報に着目した教材改善システムの開発

Web教材を利用した講義が進められる中,学習者のログ(学習者の操作履歴,小テストに対する解答履歴など)を利用して教師による教材改善を促す研究が盛んに行われている.先行研究では,学習者の操作履歴やその時間的関係から学習行動パターンを解析する研究が主であるが,学習ログのみでは学習状態を詳細に分析し,その状態に至った原因を追究することは困難である.例えば,学習者の操作に変化が見られない場合その原因が,学習者が眠ってしまっているのか,興味を持って集中して学習しているのか,授業内容が分からずに困っているのかなど,詳細な学習状態を把握することは難しい.従って,本研究では,講義中の学習者から取得した生体情報(脳波,眼球運動,視線など)と学習ログから,各瞬間における学習者の内的状態を考慮した学習状況を解析しリアルタイムに可視化することで,教師による授業の改善を促す.加えて,学習状態を確認すると同時に教材を簡便に編集し改善できるツールを併せて開発することにより統合的な教材改善システムを提案する.Web教材を利用した講義が進められる中,学習者のログ(学習者の操作履歴,小テストに対する解答履歴など)を利用して教師による教材改善を促す研究が盛んに行われている.先行研究では,学習者の操作履歴やその時間的関係から学習行動パターンを解析する研究が主であるが,学習ログのみでは学習状態を詳細に分析し,その状態に至った原因を追究することは困難である.例えば,学習者の操作に変化が見られない場合その原因が,学習者が眠ってしまっているのか,興味を持って集中して学習しているのか,授業内容が分からずに困っているのかなど,詳細な学習状態を把握することは難しい.従って,本研究では,講義中の学習者から取得した生体情報(脳波,眼球運動,視線など)と学習ログから,各瞬間における学習者の内的状態を考慮した学習状況を解析しリアルタイムに可視化することで,教師による授業の改善を促す.加えて,学習状態を確認すると同時に教材を簡便に編集し改善できるツールを併せて開発することにより統合的な教材改善システムを提案する.本研究では,学習者から生体情報と学習履歴を利用して各瞬間の学習状態を解析し,リアルタイムに教師に提示することで,教師による教材の改善に役立てる.今年度は,コンピュータを用いて教材の一つである動画を視聴している学習者の視線軌跡を測定し,学習者の動画シーンに対する注目度を推定した.具体的な内容は以下の通りである.(1)生体情報(視線の軌跡)の収集視線検出器であるナック社製EMR-8を用いて大学生および大学院生20名から視線軌跡データ(視線の座標,視線が検出された時刻)を抽出した.被験者は動画15本(動画1本につき約10分)を視聴してもらい,動画に対する興味の度合いを4段階で評価させた.なお,視聴させた動画の順番は被験者毎に異なる.また,視聴時の疲労による影響を考慮し,被験者が動画を5本視聴する度に休憩をとらせた.(2)視線軌跡データの解析人間は興味のあるところを注視する特性を持っている.このため,学習者同士が同じ動画を視聴した際,その動画に対する注目部分が類似しているならば,その視線の移動軌跡も類似していると仮定した.本研究では,同じ動画に対する注目部分の比較を,停留点移動軌跡データ間の距離を求めることで行った.この仮定をもとにユーザの興味の類似性を抽出し,動画推薦を行ったところ,高い評価結果を得ることが出来た.この結果をもとに,来年度以降,学習者の視線データから教材に対する学習者の興味度合いを測定し,学習者に提供する教材や教師への教材改善に役立てたい.本研究は学習者から生体情報と学習履歴を利用して学習状態を解析し,リアルタイムに教師に提示することで,教師の教材改善に役立てることを目的としている.今年度は教材改善,学習履歴の利用をキーワードに2つの実験を行った.具体的な内容は以下の通りである.1.教師の視線情報を用いた重要箇所の検出とその表示教材収録スタジオにおいて教師ビデオと講義スライドを同期させるコンテンツを作成した.教師は講義スライドを中心に説明しながら講義を進める.今年度は講義中の教師に視線検出器であるナック社製EMR-8を取り付け講義中の視線情報を抽出した.昨年度提案した手法を用いてこの視線情報を解析することで,講義の重要箇所を検出し,その重要箇所を講義スライド中に強調表示することで,学習者の理解を促進する教材コンテンツを自動生成した.つまり,教材スライドに教師の目線を表示し,重要箇所にはマーカーを付与することで,講義後の復習の際,学習者は効率よく講義を聴講することができる.学生を被験者とした評価実験によりその有効性を確認した.2.学習者の理解度と講義ビデオ(講義中の教師映像,学生映像)の同期表示による教材改善講義中,学習者に携帯情報端末を配布し,教材の閲覧,理解度ボタンとコメントの送信を促した.また,講義中の「教師の映像」と「講義スライド」,「講義を聴いている学生の様子」を撮影し,上記の「理解度とコメントを集計したPC画面」をキャプチャすることで,4つの映像を1つの映像に合成した.講義後,この映像を教師にチェックさせることで,教師は自身の講義の説明の様子やそのスライドを観察すると共に,学生の聴講している様子や理解度・質問などを同時に確認できるため,教授方法の改善および教材の修正に役立てることができる.3科目に対し上記の映像を作成した.本研究は学習者から生体情報と学習履歴を利用して学習状態を解析し,リアルタイムに教師に提示することで,教師の教材改善に役立てることを目的としている.

本年度は学習に適した教材を推定するための学習モデルを構築するために,学習者の学習スタイルについて調査と実験を行った.即ち,学習者の好みと教材および講義の種類との相関を計るものである.具体的には,大学と工業高等専門学校を連携するe-learningによる単位互換教育プロジェクトeHELP (e-Learning for Higher Education Linkage Project)において,受講者の学習スタイルに関する調査結果をもとに,各学習者の学習スタイルの好みを統計的手法により推定し,学習者に適した学習方法および学習教材を提供する推薦システムのプロトタイプを開発することを目的とする.(1)遠隔授業におけるアンケート調査学習者に対してアンケート調査を実施した.アンケートの内容は,学習に関わる学習,理解,質問,課題など18観点から学習スタイルを問う質問で構成され,その数は33問である.加えて,受講したe-learning科目の理解度,満足度などに関する10個の項目が含まれており,これらの質問事項を統合して分析した結果を「授業適合度」と見なす.(2)授業適合度の分析アンケート結果をもとに,重回帰式を用いて,,授業開始時の学習の好みから授業終了時の授業適合度の推定を試みた.一部の受講者のアンゲート結果より算出した重回帰式による授業適合度と,その他の受講者より実測した授業適合度には相関があることが明らかとなった.このことより,受講開始時の学習好みより,科目に対する授業適合度をある程度推定できると言える.
ブラシノステロイドの生理機構解明に有用なハイブリッド型プローブの設計と合成

植物ホルモン・ブラシノステロイド(BR)は、植物細胞の分化・分裂・伸長に重要な役割を担う一群のステロイド化合物であり、その生理機構解明研究が分子生物学的な手法で盛んに行われている。本課題では、現在、BR研究の中心的テーマとなりつつある輸送、細胞内局在、或いは情報伝達機構の解明研究に有用と考える"BR-機能分子・ハイブリッド型プローブの設計と合成"を目的に研究を進め、以下の成果を得た。i.天然活性型BRであるブラシノライド(BL)と、その生合成前駆体であるカスタステロン(CS)を出発原料に、BR-機能分子・ハイブリッド型プローブとして、フェニルジアジリン/ビオチン二重標識カスタステロン(BPCS)など、数種の光アフィニティー標識BR、ビオチン標識BR、デキサメサゾン標識BRの合成を達成した。ii.光アフィニティーBRプローブであるBPCSを用いた光アフィニティーラベル実験により、BRはシロイヌナズナから同定されたBR受容体BRI1と直接結合することを証明、更に、結合する最小ペプチド領域を特定した。iii.プローブの合成過程で得た26-水酸化CSと26-水酸化BLは、BRの不活性化に関わるシロイヌナズナのCYP72B1、BAS1、及びSOB7遺伝子の機能解析において、それぞれCSとBLの代謝候補化合物の標準物質として用いられ、これらの発現タンパク質が、BRのC-26位を水酸化して不活性化していることが明らかとなった。iv.本研究に関連して、CSとBL各々について、可能な4種のmono-O-β-D-glucopyranosidesを合成した。これらは、シロイヌナズナから同定されたUPD-glycosyltransferaseであるUGT73C5の機能解析に用いられ、UGT73C5がCSとBLの23位水酸基を選択的にグリコシル化することが明かとなった。本課題では、現在、BR研究の中心的テーマとなりつつある輸送、細胞内局在、或いは情報伝達機構の解明研究に有用と考える"BR-機能分子・ハイブリッド型プローブの設計と合成"を目的に研究を進めているが、今年度は以下の様な成果が得られた。1.天然BRであるカスタステロン(CS)の6位カルボニル基を起点に、スペーサーを介して機能分子とハイブリッド化する条件を検討し、光アフィニティー/ビオチン二重標識CS(1)、ビオチン標識CS(2)の合成を完了した。現在、1と2がプローブとして使えるかどうかを評価するため、シロイヌナズナのBR生合成変異体であるdet2mutantの伸長回復(DHE)テスト、および、BR受容体であるBRI1タンパク質との結合実験を行っている。2.天然BRであるブラシノライド(BL)のC-25及びC-26を起点とするハイブリッド型プローブの合成原料と考えている25-水酸化-BL及び26-水酸化-BLの合成を開始した。これまで、酸化剤TFD[methyl(trifluoromethyl)dioxirane]による不活性炭素の直接水酸化反応を利用し、BLから十分量の25-水酸化-BL誘導体(3)を合成した。現在、3より、26-水酸化-BL誘導体の合成、および、25-水酸基を起点としたハイブリッド型プローブの合成が進行中である。前年に続き、天然ブラシノステロイド(BR)であるカスタステロン(CS)の6位カルボニル基とブラシノライド(BL)のC-25/C-26を起点とする機能性ハイブリッド型プローブの合成研究を行った。

これと並行して、前年合成したフェニルジアジリンとビオチンで二重修飾したCS誘導体、BPCS(biotin-tagged photoaffinity castasterone)を用い、BRの受容体機構の解明研究を行った。即ち、当研究者らは、2001年、膜1回貫通型タンパク質BRI1がBRと細胞外で結合、BR情報を細胞内へ伝達していることを明らかにし、BRI1がBRの受容体であることを証明している[Nature,410,380(2001)]。しかし、BRがBRI1に直接結合しているかなど、詳細な分子機構は不明のままだった。今回、我々は、BPCSを用いた光アフィニティ-ラベル実験で、BRとBRI1の結合様式を解析した。その結果、BRは、他のペプチドやタンパク質の介在なしにBRI1に直接結合していることを明らかにした。更に、94個のアミノ酸からなる結合に必要な最小領域を特定、これが、動植物を通じて他に類型のないタンパク質の新しいステロイド結合領域であることも明らかにした[Nature,433,167(2005)]。本研究では、BPCSの次の様な特長が確認された。1)放射元素標識体ではないので長期間安定に保存でき、通常の実験室で数多くの実験が自由にできる;2)光反応基であるフェニルジアジリンは、従来使われてきたフェニルアジドより長波長(365nm)で反応するため、タンパク質やペプチドを損傷する危険性がなく、加えて、クロスリンク効率が格段に高く、生成する結合も安定である;3)ビオチンは検出基としてだけでなく、クロスリンクしたタンパク質やペプチドの精製基としても機能する。
根面う蝕原性細菌の検出・定量化と多様性解析の試み

初めに、過去に報告のあるう蝕細菌の16SrRNA遺伝子の菌種特異的プライマーによりPCRを行い、根面う蝕象牙質中の菌の検出を試みた。菌数分布は、表層部から中層部の総菌数は多く、深層部歯質では検出菌数が少ない傾向にあった。Actinomyces属は、表層部から中層部に検出されたが、S.mutansやS.sobrinusは、深層部にも認められた。S.mutansは、深層部の方により多く検出された試料もあった。咬合面から進行した歯冠部感染象牙質でも同様の菌種が検出され、根面う蝕の原因菌とされるActinomyces属も多く検出された。S.mutansの菌数は歯冠部感染象牙質の方が、根面う蝕より多い傾向にあったが、S.sobrinusはあまり差は認められなかった。次に、16SrRNA遺伝子の菌種非特異的プライマーを設計し、PCR反応を行った。その産物をクローニングし、得られたクローンの塩基配列を解析し、データベース検索することにより、菌種の同定を試みた。表層部から中層部の感染象牙質から検出されたクローンの約40%は、Actinomyces属であった。Prevotella属、Propionibacterium属、Selenomonas属が、それぞれ約10%検出された。深層部では、Actinomyces属の検出数が約60%に増加し、Prevotella属、Propionibacterium属、Selenomonas属は減少した。また、深層部で検出された菌の約20%は、Unculturerd human oral bacteriumとして登録されている菌種であった。培養法で明らかにされてきたう蝕細菌とは異なる菌種存在の可能性を示唆した。今年度は、感染象牙質からう蝕細菌を分離し、ゲノムDNAを検出する条件設定から開始した。う蝕病巣から採取された感染象牙質を、PBS中に懸濁、破砕、および熱処理の最適な条件を検討し、決定した。また、データベース登録配列や文献から、う蝕病巣から分離された報告のある菌の16SrRNA遺伝子の菌種特異的なPCRプライマーと菌種非特異的なプライマーを設計し、オリゴDNAの合成を行った。その後、上記DNA抽出液を鋳型としてPCRで菌の検出を試みた。感染象牙質は、病巣の表層部から中層部、深層部へと分取されたが、黒色から茶褐色の歯質である表層部から中層部の総菌数は多く、淡褐色で硬度も増す深層部歯質からは、検出菌数が少ない傾向にあった。Actinomyces属は、表層部から中層部に検出されたが、S. mutanやS. sobrinusは、深層部にも認められた。S. mutansは、深層部の方により多く検出された試料もあった。根面ではなく、咬合面から進行した歯冠部感染象牙質も試料としたが、同様の菌種が検出された。一般的に根面う蝕の原因菌とされるActinomyces属も多く検出された。S. mutansの菌数は根面う蝕より多い傾向にあったが、S. sobrinusは根面う蝕と歯冠部う蝕を比較してあまり量差は認められなかった。現在、さらに試料数を増加させて、結果を再確認中である。また今年度の試料で、まだ未確認の菌種においても検出を試みている。さらに分析することにより、根面う蝕の病態との関連性を明らかにしたい。
多能性幹細胞の分化状態変化におけるポリコーム遺伝子の役割

ES細胞やiPS細胞は身体を構成する全ての細胞になることができるとされ、多能性幹細胞と呼ばれている。多能性幹細胞の実際の培養では未分化維持が難しく、積極的に未分化方向へ誘導しないと自然に未分化状態が破綻してしまうことが広く知られている。多能性幹細胞を用いた再生医療を広く普及させるためには、細胞の分化状態を完全かつ容易にコントロールする技術が必要であるが、そのためには実際の培養条件下における未分化状態の維持機構とそれを破綻させる要因を適切に理解する必要がある。そこで、本計画では未分化状態が変動する際に特殊な発現パターンを示す2つのポリコーム遺伝子に着目し、その未分化維持における役割を解析する。
エピジェネティクスを通じた術後認知機能障害の発症の機序解明

高齢手術マウスモデルを作製・確立した上で,まずはトランスクリプトーム解析の手法を用い、海馬におけるmRNAの変化を全網羅的に解析したところ、介入前後で著明に増減するものを標的遺伝子として選定することができた。これらの解析結果より、高齢マウス海馬から抽出したmRNA由来の標的遺伝子をMapt (microtubule-associated protein tau)に決定した。Maptは大変興味深い遺伝子であり、加齢や神経変性疾患において、微小管での作用が指摘されているとされている。標的遺伝子としては妥当であると考えられた。鎮静薬・麻酔薬として臨床使用されており、かつ抗炎症作用をもち、α2アドレナリン受容体アゴニストであるデクスメデトミジンの投与が、高齢マウス海馬において、手術侵襲によって増加したMaptの発現を抑制し、バーンズメイズ試験で測定された認知機能低下を改善させることを明らかにした。これらの結果は、今後の術後認知機能の低下の機序解明と、発症予測のマーカー設定に関して、示唆に富むものであり、将来的な研究につながることが予想される。in vitroでは、セボフルランによって麻酔を施行したマウスと、セボフルラン使用下で開腹手術を施行したモデルマウスを作製した。これらのマウスの海馬を摘出し、介入の前後でどのような遺伝子発現の変化があるかを、調査した。また並行してトランスクリプトーム解析を行うことにより、マウス海馬においてmRNAの網羅的解析を施行、麻酔と手術による脳内での変化の一端を確認した。in vivoでは、麻酔と手術による認知機能の変化を測るために、バーンズ迷路を用いて、マウスの行動学的変容を追っている。現段階ではin vitroとin vivoで実験を進めており、おおむね当初の予定通り進んでいると考えている。術後認知機能低下の機序解明と、その予防を目標に掲げて研究を進めている。具体的にはセボフルラン暴露とセボフルラン暴露下での手術ストレスを加えた高齢マウスが、術後どのような行動変容を起こし認知機能低下を呈するのか、また行動変容と脳内とくに海馬における遺伝子発現変化との関連性・相関性を研究している。セボフルラン暴露と手術ストレスを加えたマウスの海馬のRNAを抽出し、介入前後において変化が著しいと判断できる、標的遺伝子を同定することができた。この結果に関しては、麻酔科領域での研究においてはほとんど発表されていない内容であり、2017年度のアメリカ麻酔学会において発表する予定である。われわれの知見は、今後やっていくであろう脳内でのパスウェイ解析に大いに役立つものと考えている。また、Maze試験を使用した術後の認知機能の測定と、実際の脳内での遺伝子発現変化の結果を組み合わせることによって、手術後の"ボケ"と言われるような術後認知機能障害の機序解明と、予防のための介入方法を少しずつではあるが明らかにできると考えている。近い将来の目標としては、麻酔科医が実臨床の場で多用するデクスメデトミジンを、術後認知機能低下の予防薬または改善薬として使用できないかどうか検討解析する予定であり、この点をメインテーマとして研究を推進する予定である。デクスメデトミジンは、各臓器において組織の保護作用や機能維持に寄与すると報告が散見されており、われわれの研究を完結させるために、非常に妥当性の高いものであると考えている。マウス海馬のトランスクリプトーム解析を行うことによる、ある程度標的遺伝子を同定することができた。現在、Maze試験を利用して、手術ストレス前後での行動変容を記録している。この結果に関しては、麻酔科領域での研究においてはほとんど発表されていない内容であり、2017年度のアメリカ麻酔学会において発表することができ、大きな反響を呼んだ。われわれの知見は、今後やっていくであろう脳内でのパスウェイ解析に大いに役立つものという確信を得た。本研究でのトランスクリプトーム解析より、高齢手術マウスモデル海馬でのRNA変化を網羅的に解析・評価することができ、これらの結果は新規に発見された有益な情報であった。特に、神経変性疾患に関与するとされているMaptに注目することができた。また、デクスメデトミジンは、セボフルラン麻酔下での手術侵襲による認知機能低下を減弱し、かつ、高齢手術マウスの海馬におけるMapt発現を抑制することを発見した。

本研究を通して、POCD発症時のmRNA(メッセンジャーRNA)変化を明らかにすることにより、機序解明の一端に迫ることができたと考える。高齢手術マウスモデルを作製・確立した上で,まずはトランスクリプトーム解析の手法を用い、海馬におけるmRNAの変化を全網羅的に解析したところ、介入前後で著明に増減するものを標的遺伝子として選定することができた。これらの解析結果より、高齢マウス海馬から抽出したmRNA由来の標的遺伝子をMapt (microtubule-associated protein tau)に決定した。Maptは大変興味深い遺伝子であり、加齢や神経変性疾患において、微小管での作用が指摘されているとされている。標的遺伝子としては妥当であると考えられた。鎮静薬・麻酔薬として臨床使用されており、かつ抗炎症作用をもち、α2アドレナリン受容体アゴニストであるデクスメデトミジンの投与が、高齢マウス海馬において、手術侵襲によって増加したMaptの発現を抑制し、バーンズメイズ試験で測定された認知機能低下を改善させることを明らかにした。これらの結果は、今後の術後認知機能の低下の機序解明と、発症予測のマーカー設定に関して、示唆に富むものであり、将来的な研究につながることが予想される。術後認知機能障害の機序に迫るべく、今後もin vivoでの研究を進めたい。今後の目標として、バーンズ迷路使用による行動変容観察の確立、マウスの月齢の違いによる行動変容への影響などを調べていきたい。麻酔薬や鎮静薬として使用されているデクスメデトミジンに注目し、この薬剤による介入が術後認知機能低下や行動変容に対して改善方向に働くかどうかを、明らかにする予定である。また、薬剤の使用により、海馬内の遺伝子発現変化がどのように影響するのか、鋭意分析中である。Maptなどのいくつかのカギとなる標的遺伝子を同定することができた。今度は、Mapt以外に鋭敏に反応または関与するものを選定し、POCDとの関連を精査していく予定である。また、今回は吸入麻酔薬をセボフルランにしていたが、本邦で使用されているデスフルランに関しても、同様の実験系を用いて、脳内mRNAの変化を中心に精査していきたい。吸入麻酔薬の違いによる、mRNA変化とPOCDの表現形の違いを調べていく必要がある。前年度の実験計画が順調に進み、予定使用額に達する前に、当該年度の研究成果を出すことができた。残りの実験を進めるにあたり、前年度の助成金を使用する予定である。最終年の交付にあたっては、ヒトにおいてもこれらの標的遺伝子の増減が、POCD予測マーカーとなり得るか検証していきたい。
大規模構造体の脆性亀裂停止性能評価の一般化：破壊力学モデルと合理的試験体系の確立

局所限界破壊応力理論を基礎とした有限要素解析手法の確立に向けて,最も基本的な動的亀裂伝播の再現手法である節点力解放法の検証を実施した.その結果,材料の密度および弾性係数として適切に数値減衰を設定することで,効果的に数値振動を抑制し,極めて高精度に亀裂先端前方の局所応力を評価可能であることが明らかとなった.本提案手法を実装しなかった場合,数値振動により,動的亀裂伝播を模擬した計算が途中で破綻してしまうことも明らかとなった.一方,想定される非常に高い計算コストを合理的に解消するために,2次元高速亀裂伝播問題を対象とした動的重合メッシュ法の開発を行った.本手法は,構造全体を模擬したグローバルメッシュに対し,動的亀裂伝播による亀裂先端位置の変化を追従するように可動な亀裂先端近傍のローカルメッシュを配置するものである.ローカルメッシュの境界条件に関して,ひずみエネルギーが散逸しないような定式化を提案した.また,当初の研究計画には含めていなかったが,PMMA材を用いた高速亀裂伝播を実現する試験方法を検討した.具体的には,PMMA材を用いた動的亀裂伝播試験に対して高速度カメラ撮影を行うことで,亀裂の伝播性状を直接的に計測することができる.これにより最終目的である鋼の構造アレスト設計に向けた有益な基礎知見を得た.更に,試験体形状および境界条件を工夫することで,鋼板の脆性亀裂の停止を確実に実現するこれまでにない試験方法の基礎を確立した.破壊モデル開発については概ね計画通り順調に進捗しているが,それに加え,当初計画していなかったPMMA材を用いた亀裂伝播・停止試験を考案し,構造諸元が亀裂停止性能に与える影響を実験を通じて詳細に検証できる目処を得たため.開発した動的亀裂伝播を対象とした重合メッシュ法を汎用ソフトウェアへ実装し,パッケージ化するとともに,3次元問題および弾塑性問題への拡張を同時に行う.PMMA材を用いた構造諸元が亀裂停止性能に与える影響を評価可能な破壊試験を実施す.本試験で得られた結果は,3次元問題へ拡張した重合メッシュ法の妥当性検証にも適用する.続けて,焼ならしにより,機械的特性を均一化した鋼板を使用した脆性亀裂伝播試験を段階的に実施する.本試験は翌年度に完成予定の弾塑性3次元問題へと拡張した重合メッシュ法の妥当性検証に適用予定である.上記鋼板を使用して,合理的に局所破壊応力を取得する試験法の開発も進める.局所限界破壊応力理論を基礎とした有限要素解析手法の確立に向けて,最も基本的な動的亀裂伝播の再現手法である節点力解放法の検証を実施した.その結果,材料の密度および弾性係数として適切に数値減衰を設定することで,効果的に数値振動を抑制し,極めて高精度に亀裂先端前方の局所応力を評価可能であることが明らかとなった.本提案手法を実装しなかった場合,数値振動により,動的亀裂伝播を模擬した計算が途中で破綻してしまうことも明らかとなった.一方,想定される非常に高い計算コストを合理的に解消するために,2次元高速亀裂伝播問題を対象とした動的重合メッシュ法の開発を行った.本手法は,構造全体を模擬したグローバルメッシュに対し,動的亀裂伝播による亀裂先端位置の変化を追従するように可動な亀裂先端近傍のローカルメッシュを配置するものである.ローカルメッシュの境界条件に関して,ひずみエネルギーが散逸しないような定式化を提案した.また,当初の研究計画には含めていなかったが,PMMA材を用いた高速亀裂伝播を実現する試験方法を検討した.具体的には,PMMA材を用いた動的亀裂伝播試験に対して高速度カメラ撮影を行うことで,亀裂の伝播性状を直接的に計測することができる.これにより最終目的である鋼の構造アレスト設計に向けた有益な基礎知見を得た.更に,試験体形状および境界条件を工夫することで,鋼板の脆性亀裂の停止を確実に実現するこれまでにない試験方法の基礎を確立した.破壊モデル開発については概ね計画通り順調に進捗しているが,それに加え,当初計画していなかったPMMA材を用いた亀裂伝播・停止試験を考案し,構造諸元が亀裂停止性能に与える影響を実験を通じて詳細に検証できる目処を得たため.開発した動的亀裂伝播を対象とした重合メッシュ法を汎用ソフトウェアへ実装し,パッケージ化するとともに,3次元問題および弾塑性問題への拡張を同時に行う.PMMA材を用いた構造諸元が亀裂停止性能に与える影響を評価可能な破壊試験を実施す.本試験で得られた結果は,3次元問題へ拡張した重合メッシュ法の妥当性検証にも適用する.続けて,焼ならしにより,機械的特性を均一化した鋼板を使用した脆性亀裂伝播試験を段階的に実施する.本試験は翌年度に完成予定の弾塑性3次元問題へと拡張した重合メッシュ法の妥当性検証に適用予定である.上記鋼板を使用して,合理的に局所破壊応力を取得する試験法の開発も進める.
低肥料環境の収量性限界突破に寄与するイネ遺伝子座および座間相互作用の解析

肥料が少なくてもイネの収量はどこまで確保できるのかを明らかにするために、滋賀県立大学の圃場実験施設にある1996年以来連続で無施肥栽培している水田を利用して、穂数や粒数や穂重などの収量関連形質について、品種改良に役立つ遺伝子座の解明に取り組んでいる。2018年度は、以下の1)3)について明らかにすることができた。1)コシヒカリ×ユーカラの組換え自殖系統の45番(以下KYu-RIL45とする)は、連続無施肥水田でコシヒカリよりも有意に穂数が多く粒数もコシヒカリ並みであることがこれまでの調査によって明らかにされている。2018年度は坪刈りによる収量調査(3反復)を実施することで、より実用的な調査方法によっても多穂性を確認することができた。2019年度はコシヒカリ×KYu-RIL45のF2集団を用いた多穂性の遺伝子解明を進めている。ただし稔実粒数はコシヒカリよりも低下し、これは2018年度の夏季高温による可能性があり、2019年度ポット栽培により登熟期気温の稔実率に対する影響を調査する。2)コシヒカリ×坊主の組換え自殖系統群を用いて、穂数や粒数など収量関連形質の量的遺伝子座解析を行い、関与する遺伝座を明らかにした(この成果は日本育種学会報告で報告した)。2019年度は、検出された遺伝子座領域の効果を精査する目的で、収量関連形質の有意に高い組換え自殖系統とコシヒカリを交配する。3)日本晴の染色体断片を置換したコシヒカリ染色体断片置換系統群のうち、染色体12が置換した系統は、連続無施肥水田でコシヒカリよりも穂数が多くなった。この置換系統とコシヒカリとの交配に成功したので、2019年度は分離集団による遺伝解析を行う。また、染色体1が置換した系統は、穂重が有意に増加しF2集団による遺伝解析で関与する遺伝子座も検出されたため、交雑後代を用いた遺伝子座の詳細解析も進めている。コシヒカリ×ユーカラの組換え自殖系統の45番(以下KYu-RIL45とする)が示した、連続無施肥水田における多穂性は2018年度も確認でき、関与する遺伝子座の詳細解析を可能にする分離集団の準備も順調に進んでいるため。その他の解析集団の準備も順調に進んでいる。連続無施肥水田栽培で確認された収量関連形質について、分離集団を用いた精密なマッピングを進めていく。H30年度の使用額が予算を下回った理由としては、以下の2点である。1つ目は、SNPジェノタイピングを安価な方法に切り替えたため、用いる消耗品試薬の種類やグレードを減らせるようになり、コストを大幅に削減できるようになったためである。2つ目は、高速シーケンサー解析にかかる費用が削減され、消耗品費用を削減できるようになったためである。
離散事象システム論に基づく短期需給計画の決定

本年度の研究は,主として問題のモデリング・定式化,ならびに定式化された問題を解くための最適化手法の開発を中心に行った。主たる研究成果は以下の通りである。(1)燃料費特性のダイナミクスを考慮した経済負荷配分問題の定式化とその評価これまでの経済負荷配分問題は,燃料費特性を静的なものとして扱ってきたが,実際には過去の履歴に影響を受けるダイナミクスを持つことが知られている。本年度はこのダイナミクスを経済負荷配分問題を考慮した新しい経済負荷配分問題を定式化し,その評価を行った。(2)「ロバスト」の考えに基づく電源計画問題の定式化とその評価将来の不確定要因,たとえば燃料費価格や建設費,あるいは需要電力をパラメータ集合として捕らえ,パラメータ集合に対するロバストな電源計画のあり方を提案し,定式化した。さらに,問題の凸性に着目した簡便な解法アルゴリズムを構築した。(3)定式化された運用・計画問題を解くための新しい最適化手法の開発定式化された新しい問題はいずれも最適化問題となる。これらの最適化問題を効率的に解くための新しいアルゴリズムを構築した。特に,遺伝的アルゴリズムに基づく手法と力学系のダイナミクスに基づく手法を開発した。本年度は,主として問題のモデリング・定式化,ならびに定式化された問題を解くための最適化手法の開発を中心に進めた.主たる研究成果は以下の通りである.(1)経済運用および電源計画問題の「ロバスト」の概念に基づく定式化とその評価これまでの経済負荷配分問題や電源計画問題は,燃料費などの特性関数が一意に与えられるとの条件の元で解かれたきたが,この仮定は適切ではない.これらの特性が不確定な要素を持つことを前提とした,「ロバスト」の概念に基づく定式化とその評価を行った.(2)ペトリネットを用いた起動停止問題のモデリングとシミュレーション発電機起動停止問題を離散事象システムとして捉え,ペトリネットを用いたモデリングを行いシミュレーションを実施した.さらに,競合の解消に最適化手法を適用し,経済性の向上を実現した.(3)定式化された運用・計画問題を解くための新しい最適化手法の開発定式化された新しい問題はいずれも最適化問題となる.これらの最適化問題を効率的に解くための新しいアルゴリズムを構築した.本年度の研究は,主として問題のモデリング・定式化,ならびに定式化された問題を解くための最適化手法の開発を中心に行った。