hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エージェントチーム制御における個人戦略の多様性に適応する機能表示インタフェース

実環境向けマルチ・エージェント・システム操作では,個々に多様な戦略を状況適応的に使用することから,操作者に適切な情報を提供することは困難を伴う.そこで,多様な抽象度・詳細度情報を提供する機能階層インタフェースを提案し,マルチ・ロボットを具体的対象とした評価実験を実施した.これより,多様な状況・戦略に対し十分な情報を提示できうること,直観的機能表示が有用であること,サブタスク単位での表示情報を系統的に選択可能であることを確認した.実環境向けマルチ・エージェント・システム操作では,個々に多様な戦略を状況適応的に使用することから,操作者に適切な情報を提供することは困難を伴う.そこで,多様な抽象度・詳細度情報を提供する機能階層インタフェースを提案し,マルチ・ロボットを具体的対象とした評価実験を実施した.これより,多様な状況・戦略に対し十分な情報を提示できうること,直観的機能表示が有用であること,サブタスク単位での表示情報を系統的に選択可能であることを確認した.本研究では,自律型エージェントチーム制御におけるオペレータの状況把握の困難性緩和に向け,その多様な制御方策(戦略)に適した抽象度・詳細度による情報提供を可能とする戦略適応型機能階層インタフェースのプロトタイプ開発と実効性の検証を目的とする.1.個人戦略モデルの構築:マルチ・ロボット競技を対象として被験者実験と観測データの認知的タスク解析を実施することで,攻撃・守備用戦略とオペレータのメンタルモデル,情報の獲得方策を同定し,さらに個人の戦略的対応能力および戦術的対応能力,スキル能力などの個人要因との関係を明らかとした.2.インタフェース評価用認知シミュレーションシステムの開発:オペレータの思考,行動,心理的負荷の定量的予測を用いたインタフェース評価のため,(1)で得た知見に基づき,認知的リソースを考慮した確率的認知タスクネットワークモデルを構築した.3.個人戦略適応型機能状態表示インタフェースの開発(1)認知タスク解析によるミッション機能構造の同定:ミッションを機能の面から解析・整理することで,タスクの目標,移動エージェントが担う機能等を明示化した機能階層モデルを構築した.上記実験データにおける解析結果より,ここで想定した機能モデルは,オペレータが実際に想定する機能に対し,十分性・妥当性を有していることを確認している.(2)各個人戦略に対する機能状態表示インタフェースの構築:獲得した機能構造モデルと個人戦略モデルを基盤とし,機能状態の直感的把握を可能とするインタフェースのプロトタイプ構築に着手した.戦略の多様性に対応した実用的な理論確立を図る方策として,予備評価実験を用いた設計の最適化が有効であることを確認している.自律型エージェントチーム制御におけるオペレータの状況把握の困難性緩和に向け,その多様な制御方策(戦略)に適した抽象度・詳細度による情報提供を可能とする戦略適応型機能階層インタフェースのプロトタイプ開発と実効性の検証を目的とする.1.各個人戦略に適応した機能状態表示インタフェースの構築と予備的評価(1)前年度の設計に基づき,自律型移動エージェントチーム競技シミュレーションとリンクしたプロトタイプシステムを構築した.(2)支援インタフェースの有効性を予備的に評価するため,約20名の被験者による評価実験を実施し,以下を確認した.・ユーザが実際のミッションにおいて状況把握の支援を希望した各機能は,その全てが提案法を用いた本設計プロセスにおいて想定済みのものであった.・インタフェース上の各種の機能状態表示は,各々で状況は異なるが,そのすべてがユーザによって有用と評価され,実際にミッションにおいて利用された.以上の結果は,多様な戦略が用いられるミッションにおいて,ユーザが利用情報を状況適応的に選択可能なインタフェース環境(adaptable interface)が実現し得ること,提案法がその基盤設計論としての基本的有効性を有していることを示唆している.今後,機能状態表示によるパフォーマンスの向上を定量的に評価するため,さらなる実験によるデータの蓄積が必要である.2.個人戦略モデルの緻密化(1)獲得した被験者実験データに対する認知的タスク解析より,多様な攻撃・守備用戦略,情報の獲得方策,さらにそれらと各ユーザの技量などとの関係について知見を得た.この結果に基づき,支援対象とする機能の拡張などの設計上の変更を実施した.(2)個人戦略モデルの緻密化に沿って確率的認知タスクネットワークモデルも更新し,オペレータの思考,行動,心理的負荷の定量的予測について改善を図った.自律型エージェントチーム制御におけるオペレータの状況把握の困難性緩和に向け,その多様な制御方策(戦略)に適した抽象度・詳細度による情報提供を可能とする戦略適応型機能階層インタフェースのプロトタイプ開発と実効性の検証を目的とする.本年度は要素的設計手法の検討を目指し,重要な過程である"情報選択(状態表示をすべき機能の選択)"を効果的に実施する手法の開発を目的とした.具体的には,目標が異なるタスクの実施に際し,抽象レベルが異なる機能情報の有用性,必要性,利用方策の比較評価実験を実施した.被験者によるマルチロボットシミュレーション操作を対象に,目標と負荷が異なるタスク2種に対し,異なる抽象度の機能を表示したディスプレイの2画面と,機能情報が表示されていないオリジナル画面を用いた.定量的かっ定性的評価より,タスクの負荷量,ユーザの戦略,ユーザの実施スキル,タスク実施に状態把握が必要な機能,そしてユーザの状態把握能力などを基礎データとすることで,各状況において必要十分な情報を有する機能状態表示インタフェースの設計が可能になるとの知見が得られた.よって,各種タスク・能力・状況別の画面群からユーザ自身が利用画面を状況適応的に選択可能とするインタフェース環境(Adaptable interface)が実現し得ること,よって提案法がその基盤設計論としての基本的有効性を有していることを確認した.
児童の身体活動を推進するための学校内環境要因に着目した効率的な介入戦略の構築

本研究では、子どもの身体活動を推進するために、(1)学校において環境要因に着目した身体活動推進を図るための介入プログラムを開発し、(2)開発した介入プログラムの長期的効果及び他の学校への導入により般化可能性、(3)介入の費用対効果について検討した。その結果、本研究で開発したプログラムは長期的な効果のある効率的効果的な介入方策である可能性が示唆された。本年度は、休み時間において用具を提供することによる児童の身体活動への効果を検討した。対象は、教育委員会および学校長により本研究の同意が得られた公立小学校2校に在籍する5年生101名とした。2校のうち、調査および介入に協力の得られた1校を介入群、調査は協力するが介入には協力が得られなかった1校を統制群とした。介入校にはバレーボールや楕円球などのボールを用具として提供した。身体活動の測定には加速度計を用い、用具提供前とその3ヵ月後に測定を行った。本研究では、各校の時程に則り2時限目と3時限目の間の業間の休み時間と給食後の昼休みの時間帯の座位行動、低強度身体活動、中等度身体活動、高強度身体活動を評価した。介入校と統制校における用具提供3ヵ月後の身体活動の差を検討するため、性、BMI、用具提供前の身体活動を共変量とした共分散分析を行った。業間の休みおよび昼休み時間において、用具提供群は統制群と比較し、有意に座位行動が低く、低強度身体活動の割合が高かった。業間休みの高強度身体活動については、用具提供群は統制群と比較し有意に低かった。本研究の結果より、わが国の児童を対象に休み時間に自由に使用することができる用具を提供することによる身体活動への影響を検討したところ、用具を提供した群では提供しなかった群よりも身体活動レベルが高いことが明らかとなった。本研究結果は、用具提供によるわが国の児童の身体活動推進への対策を構築する上で重要な知見になると考えられる。昨年度開発した1物理的環境要因に着目した用具を提供することによる児童の身体活動(PA)を推進するためのプログラムを他集団に行うことにより、般化可能性を検討した。また、2社会的環境要因に着目したプログラムとして、始業前の時間帯における運動介入が児童のPAに与える長期的影響について検討した。1では、2校に在籍する57名を対象とし、介入に協力の得られた1校を介入群とした。介入校にはバレーボールや楕円球等のボールを用具として提供した。PAの測定には加速度計を用い、用具提供前と3ヵ月後に測定を行った。本研究では、始業前の朝の時間と昼休みの時間のPAを評価した。介入校と統制校における用具提供3ヵ月後のPAの差を検討するため、性、BMI、用具提供前のPAを共変量とした共分散分析を行った。朝の時間及び昼休み時間では、用具提供群は統制群と比較し、有意にSBが低くLPAの割合が高かった。昼休みのMPAは用具提供群が低かった。昨年度行った本介入のPAへの影響を他集団において検討したところ、昨年度同様用具を提供した群では提供しなかった群よりもPAレベルが高いことが明らかとなり般化可能性が示された。2では、4校に在籍する191名を対象とし、介入に協力の得られた2校を介入群とした。介入前、介入後(T2)、フォローアップ(T3)の3時点に測定を行った。介入校2校に対して、始業前の時間帯に運動遊びの介入を実施した。測定項目及び分析方法は1と同様である。T2では、朝の時間では介入群の方が統制群よりもPAレベルは高かったが、昼休みでは逆の結果となった。T3では朝の時間に介入群はSBの割合が有意に低くMPAが高かった。一定期間の始業前の時間帯における運動介入により、一時的な朝の時間のPA増加だけでなく、介入校におけるPA推進の長期的な効果が認められた。本研究結果は、物理的環境要因及び社会的環境要因に着目したわが国の児童のPA推進への効果的な介入方策であると考えられる。本年度は、物理的環境要因および社会的環境要因に着目した児童の身体活動を推進するための長期的効果および般化可能性を検証することを目的としており、この目的を本年度達成することができたため。最終年度である本年度は、これまで開発し効果の検証を行ってきた物理的環境要因に着目した用具を提供することによる児童の身体活動を推進するためのプログラムの効率性および普及可能性を検討した。物理的環境要因に着目したプログラムは本介入内容を普及する際、学校が受け入れやすい内容であるということを考慮し、費用の低いボールだけを提供する群とその他さまざまな用具を提供する群の2群で検討を行った。身体活動量の評価には加速度計を用いた値を使用し、座位行動、低強度身体活動、中等度身体活動、高強度身体活動、歩数を用いた。結果として、ボールのみを提供した群では、1人あたりの用具費用の概算1,345円で1日の加速度計装着時間中の座位行動の0.025%(約20.5分)が減少し、低強度身体活動は0.031%(約25.4分)、中等度身体活動は0.005%(約4.1分)増加した。

さまざまな用具を提供した群では、1人あたりの用具費用の概算1,403円で1日の加速度計装着時間中の座位行動の0.029%(約23.9)が減少し、低強度身体活動は0.019%(約15.6分)、中等度身体活動は0.011%(約9.0分)増加した。また、歩数は949.7歩増加した。両プログラムを比較すると、座位行動の減少および中等度身体活動の増加にはさまざまな用具を提供した群の方が、低強度身体活動の増加にはボールのみを提供した群の方が費用対効果が高かった。本研究で開発したプログラムは一時的な身体活動の増加だけでなく、介入校における身体活動推進の長期的な効果が認められている。そのため、低コストで一定の身体活動量の変化が認められたこれらの介入プログラムは、物理的環境要因に着目したわが国の児童の身体活動推進への普及可能で効率的効果的な介入方策であると考えられる。本研究では、子どもの身体活動を推進するために、(1)学校において環境要因に着目した身体活動推進を図るための介入プログラムを開発し、(2)開発した介入プログラムの長期的効果及び他の学校への導入により般化可能性、(3)介入の費用対効果について検討した。その結果、本研究で開発したプログラムは長期的な効果のある効率的効果的な介入方策である可能性が示唆された。初年度は、環境要因に着目した児童の身体活動を推進するための介入プログラムを開発し、統制群を設定した介入研究によりその効果を明らかにすることを目的としており、この目的を本年度達成することができたため。28年度は、児童の身体活動を推進するためのこれまでに開発したプログラムと27年度までに開発したプログラムを合わせ、介入プログラムの費用対効果を分析し各プログラムの効率性を明らかにする。健康教育学、発育発達学27年度は、26年度に測定を行った学校の児童に対し、一定期間あけた再調査により開発したプログラムの長期的効果を検証することにより、本介入内容の精度を確認する。具体的には、長期的効果の検証として、介入終了後6カ月時点において、介入プログラム前後と同様の測定項目を用い、フォローアップ調査を行う予定である。また、他集団における同プログラムの効果の検討により般化可能性を検証する予定である。当該助成金が生じた理由は、本研究成果発表のための国際学会出張が次年度に延期になったためである。今年度開催される国際学会に演題登録を済ませ、本研究課題の成果を発表する予定である。
核磁気共鳴を用いた高温超伝導体の渦系芯電子状態の研究

重い電子系物質は高温超伝導体と同じく電子相関が強い系として知られている。特に近年見つかった重い電子系超伝導体であるCeCoIn_5は量子臨界点近傍にある物質として興味をもたれていた。渦糸コア部分は軌道電流の効果で超伝導秩序変数が抑制されている部分である。一方、高磁場超低温環境において常磁性効果のために超伝導秩序変数が空間的に変調するFFLO状態の存在が理論的に予測されていた。しかしながらこのFFLO状態は実際の系では見つかっていなかった。ところが最近の比熱などの測定からこのCeCoIn_5でFFLO相の可能性がある新しい超伝導相が見つかった。渦糸状態と同じように超伝導秩序変数が空間的に変化する状態であるという観点からFFLO状態がCeCoIn_5で実現しているかどうかは非常に興味深い問題である。そこでCeCoIn_5の新しい超伝導相を微視的な観点から明らかにすべくNMRによる測定を行った。その結果新しい超伝導相に入ったところで^<115>Inスペクトラムに明らかな変化が観測され、このスペクトラムの変化がFFLO状態で実現する超伝導秩序変数の周期的変化で説明できることが分かった。これらの結果からCeCoIn_5の新しい超伝導相ではFFLO状態が実現していると考えられる。また^<115>Inスペクトラムの詳しい解析からFFLO相に入ってからは温度低下と共に徐々に超伝導秩序変数の空間変調周期が短くなっていることが分かった。これらの結果はFFLO状態にともなう超伝導秩序変数が空間変化を微視的に捉えたものであり重要な結果である。高温超伝導は反強磁性を示すモット絶縁体にホールをドープすることで発現することから超伝導の発現に反強磁性相関か強くかかわっていると考えられている。高温超伝導体は磁場中で渦糸状態をとるが、この渦糸状態での渦糸コアが反強磁性になる可能性がSO(5)理論により指摘されており、高温超伝導の渦糸コアの状態が注目されている。本研究で用いている空間分解NMRの手法ではバルクでの渦糸コアのT_1の測定が可能である。測定にはTl系高温超伝導体のTl_2Ba_2CuO_6の試料を用いた。この試料のTlサイトでは渦糸によるRedfield-patternが観測された。また、このTlは結晶内でCuO_2面のCuの直上に位置するのでCuモーメントの状態を反映する。そのため渦糸コアの磁気状態を調べるのに適している。このTlサイトでの測定から低温で渦糸コア部分のスペクトラムの異常な広がりを見つけた。さらに、この渦糸部分でのT_1は渦糸の入っていない超伝導部分に比べてきわめて短いことが分かった。これらの実験結果はTl_2Ba_2CuO_6の渦糸コアが反強磁性状態になっていることを示す実験的に得られた最初の証拠である。現在はさらにこの試料の渦糸コア状態の磁場変化についての研究を続けている。前年度までに空間分解NMRの測定からTl_2Ba_2CuO_6の渦糸コアが反強磁性状態になっていること明らかにした。本年度はさらにこの渦糸コアが磁場によってどのように変化するかを調べた。Tl_2Ba_2CuO_6での空間分解NMRの磁場変化を測定した結果、磁場の増加とともに渦糸コア部分の反強磁性モーメントは発達していて、その揺らぎは抑えられているという非常に興味深い結果が得られた。また、この反強磁性渦糸コアがTl系の高温超伝導体に特有のものなのかを調べるためにTl系以外の高温超伝導体であるHg_<0.8>Re_<0.2>Ba_2Ca_2Cu_3O_yのHg核に対して空間分解NMR測定を行った。その結果この試料でもTl系と同様に渦糸コア部分でのT_1短くなっている様子が観測された。このことからHg_<0.8>Re_<0.2>Ba_2Ca_2Cu_3O_yでもTl_2Ba_2CuO_6と同様の反強磁性渦糸コアが実現していることを明らかにした。今後は、重い電子系の超伝導体などの試料で渦糸状態に関連する様々な状態をNMRを用いて調べていく予定である。

渦糸状態と同じように超伝導秩序変数が空間的に変化する状態であるという観点からFFLO状態がCeCoIn_5で実現しているかどうかは非常に興味深い問題である。そこでCeCoIn_5の新しい超伝導相を微視的な観点から明らかにすべくNMRによる測定を行った。その結果新しい超伝導相に入ったところで^<115>Inスペクトラムに明らかな変化が観測され、このスペクトラムの変化がFFLO状態で実現する超伝導秩序変数の周期的変化で説明できることが分かった。これらの結果からCeCoIn_5の新しい超伝導相ではFFLO状態が実現していると考えられる。また^<115>Inスペクトラムの詳しい解析からFFLO相に入ってからは温度低下と共に徐々に超伝導秩序変数の空間変調周期が短くなっていることが分かった。これらの結果はFFLO状態にともなう超伝導秩序変数が空間変化を微視的に捉えたものであり重要な結果である。
代数体の素数を法とする単数の分布

代数体の単数の分布を有理素数を法として調べた。代数体の単数の重要性は認識されているものの何をどう調べてよいのかがわかっていなかった。それを類体論を念頭に置き解析的整数論の考え方、方法を援用してイデアルを法とした分布の立場から調べようとした。代数体の単数の分布を調べるのが目的である。分布の定義は確立していない。いろいろな見方があると思われるが、我々の取った見方は類体論と解析数論を基礎にしている。類体論を基礎にする理由は代数体Fの整イデアルAに対してそれを導手にもつFのアーベル拡大体が決まり、その拡大次数がFの類数とAを法として単数のなす部分群の剰余指数との積となることが知られている。類数は非常に良く調べられているのに対し、指数についてはほとんど何も調べられていなかったといってよい。また単数の分布といっても曖昧な問題提起で何をどう定式化すればよいのかがなかった。そこでこの指数の値の分布が単数の分布の反映であるととらえる観点を採用しそれを解析的整数論の手法を用いて調べようと計画している。すでに前回の科研費(研究課題:類体論および解析数論の観点から見た単数の分布)によって整イデアルが素イデアルの場合にはその代数的枠組みについてはわかったといってよい。もちろん個の代数体に特有のこと等調べなければならない事は多く残っている。しかしそれよりも整イデアルをより一般にする事を考える。といっても完全に一般には無理なので有理素数で生成される単項イデアルを手始めに調べ様子を見た。これらは日中の国際研究集会で発表し報告集に掲載予定である。しかし素イデアルのときと違い、代数的枠組みは完成していない。そのため高速の計算機を科研費で購入し多くの例を計算した。今後これらの解析により何らかの構造が明らかになるものと期待している。もちろん個々の代数体に特有のこと等調べなければならない事は多く残っている。これらは日中の国際研究集会で発表し報告集に掲載された。しかし素数をフロブニウス写像で支配するときそのフロブニウス写像がガロア群の中心に入るときはかなり様子がわかるがそうでないときはまったくわからない。これを詰めることがこれからの仕事である。代数体の単数がどのように分布するのか目標として研究を続けてきた。分布の定義は確立しておらずいろいろな見方があると思われるが、我々の取った視点は類体論(代数)と解析数論(解析)をそれら単独の偏ったものではなく融合させた見方を基礎にしている。類体論を取り上げる理由は代数体Fの整イデアルAを決めるとそれにたいしてAを導手にもつFのアーベル拡大体が決まり、その拡大次数がFの類数とAを法として単数のなす部分群の剰余指数との積となることが知られている。その拡大体自身存在は証明できるものの具体的に構成することはほとんどできず、その拡大次数についても類数は古来非常に良く調べられているのに対し、指数についてはほとんど何も調べられていなかったといってよい。また単数の分布といっても曖昧な問題提起で何をどう定式化すればよいのかはっきりした視点がなかった。そこで類体論を念頭においてこの指数の値の分布が単数の分布の反映であるととらえる観点を採用しそれを解析的整数論の手法を用いて調べようと計画した。もちろん個々の代数体に特有のこと等調べなければならない事は多く残っていてこの場合だけでも代数的にも多くの問題が残っているし、解析的側面については手のつけようがないくらい難しいというのが現状である。しかし、ともかくも素イデアルのときは様子は掴めたので、より一般の整イデアルに対して様子を探る事を考えることにした。

これらについて得られた結果は日中の国際研究集会で発表し報告集に掲載された。しかしそこでわかったのは素数をフロベニウス写像で支配するときそのフロベニウス写像がガロア群の中心に入る事が重要な必要条件であるということであり、そうでないときは様子はまったくわからなかった。そこでこの場合の様子を計算機を使って実例に当たって調べてきたが未だ様子は掴めず更なる実例の収集とその解析が今後引き続き行うべき仕事であることが確認された。本研究の目的は代数体の単数がどのように分布するのかを調べることである。しかしながら、分布の定義は確立していない。我々の取った視点は類体論(代数)と解析数論(解析)を融合させた見方を基礎に採った。類体論を取り上げた理由は代数体Fの整イデアルAを決めるとそれにたいしてAを導手にもつFのアーベル拡大体が唯一つ決まり、その拡大次数がFの類数とAを法として単数のなす部分群の剰余指数との積となることが知られている。その拡大体自身存在は証明できるものの具体的に構成することはほとんどできず、その拡大次数についても類数は古来非常に良く調べられているのに対し、指数についてはほとんど何も調べられていなかった。そこで類体論を念頭においてこの指数の値の分布が単数の分布の反映であるととらえる観点を採用しそれを解析的整数論の手法を用いて調べた。すでに前回の科研費によって整イデアルが素イデアルの場合にはその代数的枠組みについてはわかった。もちろん個々の代数体に特有のこと等、調べなければならない事は多く残っていてこの場合だけでも代数的にも多くの問題が残っているし、解析的側面については手のつけようがないくらい難しいというのが現状である。しかし、ともかくも素イデアルのときは様子は掴めたので、より一般の整イデアルに対して様子を探る事を考えることにし、有理素数で生成される単項イデアルを手始めに調べ成果をえた。そこで引き続き実例を調べた。
骨の成長層ごとの安定同位体分析による、魚類・哺乳類の移動履歴解読手法の開発

2017年度までの研究から、硬骨魚類の脊椎骨および陸上哺乳類の大腿骨の切片分析から、同位体比の履歴情報を復元する手法の開発に成功した。2018年度は、この手法を用いた応用研究として、北太平洋における海洋アイソスケープの作成およびアイヌの遺跡より出土したヒグマの大腿骨試料を用いた飼育履歴の判定を実施した。アイソスケープとは、同位体比の空間分布を意味する造語である。アイソスケープを動物の移動履歴復元に応用する場合、使用する同位体元素は以下の3つの条件を満たすことが重要とされている。1対象生物の生息範囲内において、顕著な同位体比の変動が見られる、2対象生物とアイソスケープの間における同位体分別の差を補正することができる、3対象生物の同位体比に反映される時間スケールを把握することができる。本研究では、これらの条件を満たす同位体元素として、フェニルアラニンの窒素安定同位体比に着目し、北太平洋の多地点で採取された動物プランクトンを対象にアミノ酸レベルの窒素安定同位体比分析を実施することで、北太平洋全域を対象としたアイソスケープを作成した。ヒグマの大腿骨を用いた同位体比の履歴復元手法では、個体ごとに生息地や食性の長期変化を復元できるという利点がある。人による動物の飼育がどのような起源を持ちどのような系譜を辿って広まってきたのかは、考古学における重要テーマの一つである。そこで、本研究では野生下で捕獲されたヒグマの幼獣を数年間飼育する文化があった北海道のアイヌを対象に、その遺跡から出土したヒグマの大腿骨切片の同位体比分析を実施し、動物骨から飼育履歴を判別する手法を確立することを目的とした。分析の結果、野生下では見られない特徴的な食性の推移を示す個体が複数存在しており、これらの個体はアイヌにより長期間飼育されていたことが強く示唆された。当初の計画通りに研究が進んでいることに加えて、2018年度までに国際学術誌に3報の論文を発表できたことから、当初の計画以上に進展していると評価した。今後は、サケの脊椎骨分析によってフェニルアラニンの窒素安定同位体比の履歴情報を復元し、北太平洋のアイソスケープと照らし合わせることで、回遊経路を個体ごとに推定する手法の開発を進める。また、ヒグマの分析では、参照データとして同遺跡から出土したイヌや野生下のヒグマの大腿骨切片を併せて分析し、アイヌの遺跡より出土したヒグマの同位体比履歴をより正確に解釈できるようデータを追加する。本研究では、動物の成体の組織を使って、その個体の成長段階ごとの同位体比(同位体比履歴)を復元する手法の開発を目的としており、これまで同様の手法が確立されていなかった魚類および哺乳類を対象にこの手法の確立し、それを応用した研究を実施することを目的としている。今年度は、以下のように魚類、哺乳類ともに実験手法の確立を行った。魚類は脊椎骨の切片分析により軽元素同位体比の履歴情報を復元する手法を考案し、この手法の有効性を検証するため、河川で数年生活してから降海して1年半後に母川回帰するサクラマスをサンプリングしてイオウ安定同位体比を測定した。分析の結果、脊椎骨の内側の切片からは河川のイオウ安定同位体比のシグナルが、脊椎骨の外側からは海洋の同位体比のシグナルが得られた。したがって、硬骨魚類の脊椎骨錐体の成長層ごとに分析を行うことで、成長段階ごとの同位体比の履歴が得られることを証明した。哺乳類では、大腿骨を成長方向に切り分けて分析することで、同位体比の履歴を復元する手法を考案し、放射性炭素同位体分析を用いて妥当性を検証した。19701980年頃は、大気核実験の影響で、放射性炭素同位体比分析による生物の年代推定が最も正確にできる時期となっている。そこで、栃木県立博物館および北海道大学植物園と協力して、1970年から1980年代に生きていた哺乳類の成獣から4種6個体分の大腿骨切片を採取した。得られた骨片を10等分に薄切し、それぞれコラーゲン抽出して、放射性炭素同位体比を測定した。分析の結果、髄に近い切片と最も外側の切片は新しい時期に作られ、中間の切片ではより古い時期に形成されていた。この結果から、骨コラーゲンのリモデリングは髄に近い部位のみに限定されており、大腿骨の中間以降の切片を分析することで哺乳類の同位体比の履歴情報が得られることが示された。初年度である平成29年度は、本研究課題の主目的である「魚類および哺乳類において長期の同位体比履歴情報を復元する手法の開発」のプロトコル作成が完了し、また手法の妥当性の検証まで終えることができた。さらにこれらの成果を学術論文として投稿し、そのうち一つは受理・掲載されている。これは当初の年次計画で想定していた通りの進捗状況であり、分析上の技術的な問題点なども特に残されていないため、今後も計画通りのスケジュールで研究を進められると考えている。以上の点を考慮して、本研究課題はおおむね順調に進展していると評価した。

アイソスケープとは、同位体比の空間分布を意味する造語である。アイソスケープを動物の移動履歴復元に応用する場合、使用する同位体元素は以下の3つの条件を満たすことが重要とされている。1対象生物の生息範囲内において、顕著な同位体比の変動が見られる、2対象生物とアイソスケープの間における同位体分別の差を補正することができる、3対象生物の同位体比に反映される時間スケールを把握することができる。本研究では、これらの条件を満たす同位体元素として、フェニルアラニンの窒素安定同位体比に着目し、北太平洋の多地点で採取された動物プランクトンを対象にアミノ酸レベルの窒素安定同位体比分析を実施することで、北太平洋全域を対象としたアイソスケープを作成した。ヒグマの大腿骨を用いた同位体比の履歴復元手法では、個体ごとに生息地や食性の長期変化を復元できるという利点がある。人による動物の飼育がどのような起源を持ちどのような系譜を辿って広まってきたのかは、考古学における重要テーマの一つである。そこで、本研究では野生下で捕獲されたヒグマの幼獣を数年間飼育する文化があった北海道のアイヌを対象に、その遺跡から出土したヒグマの大腿骨切片の同位体比分析を実施し、動物骨から飼育履歴を判別する手法を確立することを目的とした。分析の結果、野生下では見られない特徴的な食性の推移を示す個体が複数存在しており、これらの個体はアイヌにより長期間飼育されていたことが強く示唆された。当初の計画通りに研究が進んでいることに加えて、2018年度までに国際学術誌に3報の論文を発表できたことから、当初の計画以上に進展していると評価した。当初の計画では、2年目の前半は1年目の成果の論文化を重点的に行うことを予定していた。しかし、現段階で論文化はほぼ完了していることから、2年目の後半以降に着手する予定であった海洋(北太平洋)および陸域(陸域)における同位体比マップ作成を始める予定である。海洋については、同位体マップ作成に必要な動物プランクトンの広域サンプルをすでに入手しており、今後窒素安定同位体比の分析を進める予定である。陸域においては、2年目の夏以降に広域での植物試料サンプリングを行い、2年目の後半以降にイオウ安定同位体比の測定を行う予定である。平成30年度の計画が順調に進めば、最終年度は得られたデータの解析と論文執筆作業に重点を置いて研究を進める。今後は、サケの脊椎骨分析によってフェニルアラニンの窒素安定同位体比の履歴情報を復元し、北太平洋のアイソスケープと照らし合わせることで、回遊経路を個体ごとに推定する手法の開発を進める。また、ヒグマの分析では、参照データとして同遺跡から出土したイヌや野生下のヒグマの大腿骨切片を併せて分析し、アイヌの遺跡より出土したヒグマの同位体比履歴をより正確に解釈できるようデータを追加する。
1細胞～少数細胞「その場」直接操作・計測・分離システムの構築

本研究は、1細胞少数細胞からの解析技術が確立しつつある背景をふまえ、高精度な位置情報に基づいて細胞1つ1つを操作・計測・分離する技術の確立を目指すものである。具体的には、2本のエンドエフェクタを箸のように器用に扱い細胞の剛性計測も可能な特徴的な2本指マイクロハンドを基盤とし、局所化学環境の精密制御を可能とする高機能なエンドエフェクタと組み合わせることにより、1細胞少数細胞「その場」直接操作・計測・分離システムの創出に取り組む。さらに、本システムを用いて、微生物を対象とした実証実験を行い、要求精度を満たすシステムを構築すると同時に、生命現象の未解決問題に資する。本目的に対し、平成29年度は、空気圧による吸入と即応答性の高い電気浸透流による噴出を組み合わせ、局所性を高めたナノピペットを用いた細胞解析用リアルタイム局所化学刺激システムの拡張に取り組んだ。本システムは、単一の化学物質の電気制御型マイクロ・ナノピペットによる高時間分解能での噴出制御を実現していた。そこで、複数の化学物質による刺激を実現するため、ナノピペットの並列化を試み、マルチチャンネル局所化学刺激システムを構築した。さらに、構築したシステムの応用に取り組み、細胞の刺激、剥離、吸引による回収を確認した。また、天然の高効率ナノモータであるべん毛モータを対象として、構築したシステムを用いたべん毛モータの回転速度制御実験を行った。その結果、指定した速度でのべん毛モータの回転に成功した。今年度は、細胞解析用リアルタイム局所化学刺激システムの拡張及び、「その場」計測・刺激・分離システムを用いたべん毛モータの解析に取り組んだ。複数の化学物質による刺激を実現するため、ナノピペットの並列化を試みた。具体的にはマルチバレル型のキャピラリーから作成したマルチチャンネルピペットを用い、マルチチャネル局所化学刺激システムを実現した。本システムにより、複数の化学物質を対象に噴出が可能となった。さらに、構築したシステムを用いてた細胞への応用実験を行い、細胞の刺激、剥離のための物質噴出による細胞の剥離、吸引に成功した。また、天然の高効率ナノモータであるべん毛モータを対象とした解析に取り組んだ。回転計測と溶液を微少量噴出可能なピペット操作とを統合し、回転計測情報を基にピペットの操作を出力するフィードバック型の回転速度制御システムを構築した。構築したシステムの実証実験として、Na+駆動型モータをもつ変異型大腸菌を使用し、外界のNa+濃度を操作することで指定した速度でべん毛モータを回転させる回転制御実験に成功した。以上のように,システムの拡張及び、細胞を対象とした検証実験を行い、良好な結果を得られており、計画が順調に進行している。平成30年度は、構築したマルチチャンネル局所化学刺激を応用し、べん毛モータ回転制御機構の解析に取り組む。本目的に対し、平成28年度は、空気圧による吸入と即応答性の高い電気浸透流による噴出を組み合わせ、局所性を高めたナノピペットを用いた細胞解析用リアルタイム局所化学刺激システムの構築に取り組んだ。本システムでは、高時間分解能での噴出制御を実現するため、電気制御型マイクロ・ナノピペットシステムを構築し、電気浸透流によるナノピペット内の溶液の噴出を行う。噴出の確認実験には蛍光試薬を用い、蛍光顕微鏡で観察することで基礎的な評価実験を行なった。さらに、本システムは、高速カメラにより取得した観察画像に基づいたフィードバック操作も実現している。また、本システムを実装可能な小型マイクロハンドの構築も行い、システムの要求を満たす精度での動作が可能であることを確認した。今年度は、システムの要求を満たすあらたなマイクロハンドの構築及び細胞解析用リアルタイム局所化学刺激システムの構築に取り組んだ。高精度・高速に駆動可能な小型かつ高剛性のマイクロハンドを試作し、その動作確認を行なった。本ハンドはエンドエフェクタを任意軌道を生成可能かつ数百Hzで高速動作できることが確認された。また、電気制御型マイクロ・ナノピペットシステムを構築し、空気圧による吸引用ピペットを組み合わせた局所化学刺激システムを構築した。さらに、高感度カメラを用いて噴出する蛍光強度から噴出量を定量化し、フィードバックによる濃度制御を行うことで、任意の濃度での噴出・制御を実現した。以上のように,それぞれのシステム開発及び、基礎的な検証実験を行い、良好な結果を得られており、計画が順調に進行している。

さらに、本システムを用いて、微生物を対象とした実証実験を行い、要求精度を満たすシステムを構築すると同時に、生命現象の未解決問題に資する。本目的に対し、平成29年度は、空気圧による吸入と即応答性の高い電気浸透流による噴出を組み合わせ、局所性を高めたナノピペットを用いた細胞解析用リアルタイム局所化学刺激システムの拡張に取り組んだ。本システムは、単一の化学物質の電気制御型マイクロ・ナノピペットによる高時間分解能での噴出制御を実現していた。そこで、複数の化学物質による刺激を実現するため、ナノピペットの並列化を試み、マルチチャンネル局所化学刺激システムを構築した。さらに、構築したシステムの応用に取り組み、細胞の刺激、剥離、吸引による回収を確認した。また、天然の高効率ナノモータであるべん毛モータを対象として、構築したシステムを用いたべん毛モータの回転速度制御実験を行った。その結果、指定した速度でのべん毛モータの回転に成功した。今年度は、細胞解析用リアルタイム局所化学刺激システムの拡張及び、「その場」計測・刺激・分離システムを用いたべん毛モータの解析に取り組んだ。複数の化学物質による刺激を実現するため、ナノピペットの並列化を試みた。具体的にはマルチバレル型のキャピラリーから作成したマルチチャンネルピペットを用い、マルチチャネル局所化学刺激システムを実現した。本システムにより、複数の化学物質を対象に噴出が可能となった。さらに、構築したシステムを用いてた細胞への応用実験を行い、細胞の刺激、剥離のための物質噴出による細胞の剥離、吸引に成功した。また、天然の高効率ナノモータであるべん毛モータを対象とした解析に取り組んだ。回転計測と溶液を微少量噴出可能なピペット操作とを統合し、回転計測情報を基にピペットの操作を出力するフィードバック型の回転速度制御システムを構築した。構築したシステムの実証実験として、Na+駆動型モータをもつ変異型大腸菌を使用し、外界のNa+濃度を操作することで指定した速度でべん毛モータを回転させる回転制御実験に成功した。以上のように,システムの拡張及び、細胞を対象とした検証実験を行い、良好な結果を得られており、計画が順調に進行している。平成29年度は、構築した細胞解析用リアルタイム局所化学刺激システムの拡張を行い、より多様な環境制御が可能となるよう、多チャンネル化を進める。また、微生物の運動解析への本システムの適用を試みる。平成30年度は、構築したマルチチャンネル局所化学刺激を応用し、べん毛モータ回転制御機構の解析に取り組む。
日本語教育へのコンピュータ・ネットワーク導入の効果に関する研究

本研究の目的は、日本語教育におけるインターネット活用の効果・可能性を明らかにする第一歩として、日本、米国、韓国の大学の日本語クラスの学生を対象とし、日本語教育の現場で電子メールを利用したコミュニケーションを行った場合、(1)どのような日本語学習活動が行われうるのか、(2)学習者の日本語能力、特に、文章産出能力にどのような影響を及ぼす可能性があるのかについて、実証的に明らかにすることを目的とした。日本、米国、韓国の3つの大学の日本語クラスの学生の間で、現在の社会問題についてメーリングリストを用いて日本語で意見交換を行った。意見交換終了後、電子メールを利用したコミュニケーションを通した日本語学習に関して、日本語クラスの担当教師に対してはインタビューを、学生に対しては質問紙調査を行った。また、電子メールで書かれた文章と紙の上で書かれた文章に違いがあるかどうかを調べるために、日本国内の日本語学習者にメール交換と同じ課題で紙上作文を書かせ、これらの違いを比較・検討した。本研究において、次のことが明らかになった。1.電子メール上で文章を書く場合の方が紙上に書く場合よりも、書き手は高い読み手意識を持ち、産出された文章の構成・表現もより話し言葉に近い。2.しかしながら、本研究で交換されたメールの相互・対応関係はあまり明確ではなく、先行研究で報告されている程電子メール上で社会的相互作用・協同的活動は見られなかった。3.意見交換のテーマや教示方法の違いにより、電子メール上でのコミュニケーション過程や産出される文章構成・表現に違いが生じる可能性がある。今後、日本語教育実践における様々なインターネット活用の可能性とコミュニケーション・日本語学習への効果について、さらに実証的な研究を行っていく必要があるだろう。本研究は、日本語教育におけるインターネット活用の効果・可能性を明らかにする第一歩として、日本の大学の留学生を対象とした日本語教育の現場にコンピュータ・ネットワークを導入した場合、(1)どのような日本語の学習環境を創り出すことができるのか、(2)実際にどのように学習者の日本語能力の発達を促進するのかについて、実証的データに基づいて明らかにすることを目的とする。教育目標、カリキュラム、教材、教育方法、生徒と教師の対話過程、評価方法、学習過程・成果など全体的な学校文脈を視野に入れてデータの収集・分析を行い、コンピュータ・ネットワークがもたらす様々な効果とその原因に関する状況的学習の仮説モデルを構築することを目指す。本年度は、以下の活動を行った。1.国内外のコンピュータ・ネットワークを用いた教育・学習の文献を収集し、コンピュータ・ネットワークの効果に関する理論的考察を行った。2.留学生の日本語能力評価のための標準テストを作成する準備として、海外の言語テストを収集・分析した。3.国内の大学の留学生225名に対して質問紙調査を行い、留学生の日本語能力と学習環境に関して社会心理学的な方法を用いて検討した。4.大学の日本語クラスの参与観察を行い、教育目標、カリキュラム、教材、教育方法、生徒と教師の対話過程、評価方法などに関して予備調査を行った。5.大学の日本語クラスの担当教官と打ち合わせを行い、今後の本調査の進め方について検討した。
個性を創り出す脳内転写因子活性の定量評価

遺伝子発現を制御する転写因子の活性が経験依存的に変化することにより、同じゲノムを持つ動物においても個性が生み出されると考えられる。本研究は申請者の独自技術により、動物個体内の細胞が発現する多数の転写制御因子の活性を測定し、脳内転写因子活性の変化が「個性」を生み出す機構を明らかにする。本研究では、マウス系統による個性的行動の背景にある脳内転写因子活性の違い、また、環境要因依存的な脳内転写因子活性の変化とその生理的意義について明らかにする。
メカニカル・アロイングで作製した金属微細粒合金における界面超伝導体の開発

本研究の目的はメカニカル・アロイング(MA)により界面エネルギーの極度に高まった金属微細粒合金を合成し、新しい物性、特に非平衡状態における界面超伝導の開発を目指すことにあった。その具体的なアプローチとして、単独では超伝導を示さず、多層膜で超伝導を示す系として有名なAu-Ge系に着目し、これのMAを行い、粉末X線回折、電気抵抗、磁気抵抗測定を行った。以下、その結果について概要を記す。先ず、AuとのGeの粉末をモル比1:2で混合し、2700rpmの遊星型ボールミルを用いて、Ar雰囲気中でMAを行った。この際、温度上昇を防ぐため、タイマーにより10分/20分でON/OFFの切り替えを行った。また、用いた容器、ボールはメノウ製である。このようにして、それぞれ100分、350分、1140分、MAを行った試料について粉末X線回折による構造解析を行った。その結果、MA100分でGeのピーク強度が急激に減少し、Auピークの幅が広がり、d=2.21Aをはじめ数本の新たなピークが現れ、これがMA時間と共に成長することが判った。2.21AのピークはγAu_<0.6>Ge_<0.4>に対応するがそれ以外の新たなピークについては不明である。次に、MA1140分の試料について電気抵抗測定を行った。温度降下と共に抵抗が増大し、0.8Kでピークを持ち、抵抗が減少する。また、0.5Kにおいて縦磁気抵抗測定を行った結果、2kOe以下の低磁場で大きな正の磁気抵抗を示した。これらは0.8K以下で部分的な超伝導が生じたことを示唆する。以上の結果をまとめると、Au-Geのメカニカル・アロイングによって部分的な超伝導の観測に成功した。但し、これが当初の予想どおりAu-Ge界面において発現しているのか、或いは未知の超伝導相によるのか、さらに系統的な研究によりこれを解明することは、今後の課題である。
樹木群による漂流物捕捉性能の定量的評価研究

樹木群の漂流物捕捉機能の定量的評価手法の確立を目的として,現地調査から得られた樹木群諸条件や漂流物諸元に基づいた水理実験を行い,樹木群による漂流物捕捉機能について,統計モデルに基づく評価式を提案した.漂流物捕捉機能に関わる物理因子についてより詳細な検討を行うために,2011年東北地方太平洋沖地震津波の樹木群による漂流物捕捉事例において現地調査を行い,樹木群諸条件(樹高,幹部直径,立木密度など)や漂流物諸元(流木や船舶などの種類やそのサイズなど)に基づいた水理実験を行った.水理実験の結果から,首藤(1985)の植生厚みdn(d:樹木の幹直径,n:単位林帯幅あたりの立木本数),D/d(D:最大氾濫浸水深),Lm/lt(Lm:漂流物の代表長,lt:並木間隔),L/W(L:漂流物の縦横比)の無次元パラメータが並木の漂流物捕捉条件に関する物理因子が支配的であることを示した.以上の無次元パラメータを用いて不確実性を考慮した統計モデルに基づく樹木群の漂流物捕捉機能の評価式を構築した.加えて,漂流物の発生要因や漂流物の密度変化による捕捉割合の変化傾向を検討した.樹木群の漂流物捕捉機能の定量的評価手法の確立を目的として,現地調査から得られた樹木群諸条件や漂流物諸元に基づいた水理実験を行い,樹木群による漂流物捕捉機能について,統計モデルに基づく評価式を提案した.2011年3月に発生した東北地方太平洋沖地震による津波災害において,津波浸水域における並木などの樹木群による津波漂流物の捕捉事例を空中写真で探査し,漂流物の捕捉状況の判読を行った.さらに,樹木群諸条件(樹高,幹部直径,立木密度など)や漂流物諸元(流木や船舶などの種類やそのサイズなど)に関して高精度GPS測位器を用いた詳細調査を行った.宮城県多賀城市の製材工場内に貯蓄されていた資材や車が津波により押し流されていたが,工場敷地を囲う屋敷林により,これら津波漂流物の敷地外への流出が阻止されていた事例が確認できた.これらの調査結果から,間欠のない林帯では漂流物捕捉数が多いことや,漂流物が群体となった場合には,その個々の代表長さが樹木の間隔より狭い場合でも捕捉することが可能であることを明らかにした.漂流物捕捉機能に関わる物理因子についてより詳細な検討を行うために,現地調査における樹木群諸条件(樹高,幹部直径,立木密度など)や漂流物諸元(流木や船舶などの種類やそのサイズなど)に基づいた水理実験を行った.水理実験の結果から,首藤(1985)の植生厚みdn(d:樹木の幹直径,n:単位林帯幅あたりの立木本数),D/d(D:最大氾濫浸水深),Lm/lt(Lm:漂流物の代表長,lt:並木間隔),L/W(L:漂流物の縦横比)の無次元パラメータが並木の漂流物捕捉条件に関する物理因子が支配的であることを示した.以上の無次元パラメータを用いて不確実性を考慮した統計モデルに基づく樹木群の漂流物捕捉機能の評価式を構築した.加えて,漂流物の発生要因や漂流物の密度変化による捕捉割合の変化傾向を検討した.樹木群の漂流物捕捉機能の定量的評価手法の確立を目的として,現地調査から得られた樹木群諸条件や漂流物諸元に基づいた水理実験を行い,樹木群による漂流物捕捉機能について,統計モデルに基づく評価式を提案した.漂流物捕捉機能に関わる物理因子についてより詳細な検討を行うために,2011年東北地方太平洋沖地震津波の樹木群による漂流物捕捉事例において現地調査を行い,樹木群諸条件(樹高,幹部直径,立木密度など)や漂流物諸元(流木や船舶などの種類やそのサイズなど)に基づいた水理実験を行った.水理実験の結果から,首藤(1985)の植生厚みdn(d:樹木の幹直径,n:単位林帯幅あたりの立木本数),D/d(D:最大氾濫浸水深),Lm/lt(Lm:漂流物の代表長,lt:並木間隔),L/W(L:漂流物の縦横比)の無次元パラメータが並木の漂流物捕捉条件に関する物理因子が支配的であることを示した.以上の無次元パラメータを用いて不確実性を考慮した統計モデルに基づく樹木群の漂流物捕捉機能の評価式を構築した.加えて,漂流物の発生要因や漂流物の密度変化による捕捉割合の変化傾向を検討した.樹木群の漂流物捕捉機能の定量的評価手法の確立を目的として,現地調査から得られた樹木群諸条件や漂流物諸元に基づいた水理実験を行い,樹木群による漂流物捕捉機能について,不確実性を考慮した統計モデルに基づいた評価式を提案した.2011年3月に発生した東北地方太平洋沖地震による津波災害において,津波浸水域における並木などの樹木群による津波漂流物の捕捉事例を空中写真で探査し,漂流物の捕捉状況の判読を行った.さらに,樹木群諸条件(樹高,幹部直径,立木密度など)や漂流物諸元(流木や船舶などの種類やそのサイズなど)に関して高精度GPS測位器を用いた詳細調査を行った.宮城県多賀城市の製材工場内に貯蓄されていた資材や車が津波により押し流されていたが,工場敷地を囲う屋敷林により,これら津波漂流物の敷地外への流出が阻止されていた事例が確認できた.これらの調査結果から,間欠のない林帯では漂流物捕捉数が多いことや,漂流物が群体となった場合には,その個々の代表長さが樹木の間隔より狭い場合でも捕捉することが可能であることを明らかにした.

漂流物捕捉機能に関わる物理因子についてより詳細な検討を行うために,現地調査における樹木群諸条件(樹高,幹部直径,立木密度など)や漂流物諸元(流木や船舶などの種類やそのサイズなど)に基づいた水理実験を行った.水理実験の結果から,首藤(1985)の植生厚みdn(d:樹木の幹直径,n:単位林帯幅あたりの立木本数),D/d(D:最大氾濫浸水深),Lm/lt(Lm:漂流物の代表長,lt:並木間隔),L/W(L:漂流物の縦横比)の無次元パラメータが並木の漂流物捕捉条件に関する物理因子として支配的であることを明らかにした.以上の無次元パラメータを用いて不確実性を考慮した統計モデルに基づく樹木群の漂流物捕捉機能の評価式を構築した.2011年東北地方太平洋沖地震津波における樹木群による漂流物捕捉に関する現地調査を行い,調査で得た知見を考慮した条件下での水理実験結果から,樹木群による漂流物捕捉条件に関する物理因子を抽出した.これら物理因子をパラメータとして,樹木群の漂流物捕捉機能を定量的かつ,不確実性を考慮した統計モデルに基づく評価式の構築を行い,既存の海岸林や並木の配置条件に対する各種漂流物に応じた捕捉機能の評価を可能とした.基礎的な検討としては本研究の目標を達成できたといえる.一方で,当初の予定であった過去の津波や洪水などの事例収集については,2011年東北地方太平洋沖地震津波の現地調査を最優先としたために,十分に行われていない.過去の事例を再精査し,樹木群の漂流物捕捉を最大限に発揮する立木条件などについて,事例に基づくデータの蓄積を行う必要がある.過去の津波や洪水などの事例から,樹木群周辺での漂流物の挙動やその捕捉率に関するデータ収集を行う.平成23年度に行った水理実験では,漂流物条件(漂流物のサイズ,その漂流初期位置や漂流にともなう分散の影響)に関する影響評価が不十分であった可能性があるため,他の研究機関が所有している大規模水槽を用いた水理実験を行う.漂流物の衝突によって樹木に被害が生じる場合もあり,樹木被害発生にともなう捕捉機能低下に関する検討も必要である.この樹木被害発生指標を評価するために,実際の樹木に対して引き倒し試験を行い,立木条件に応じた樹木耐力評価を行う.本研究で開発した漂流物捕捉確率に関する評価モデル,樹木耐力に関する評価モデルを氾濫流数値解析モデルに実装し,事例計算(2011年東北太平洋沖地震津波における仙台平野周辺など)を実施し,本研究で提案した評価モデルの適用性を確認するとともに,これまでに検討した評価手法を有機的に結びつけ,漂流物捕捉機能を最大限に発揮できる実効的な樹木配置パターンを提案する.次年度使用額は,当初予定していた樹木群の漂流物捕捉に関する過去の事例調査を延期することによって生じたものであるため,平成23年度請求額と合わせて使用する予定である.樹木群の漂流物捕捉に関する過去の事例調査として,和歌山県,高知県,秋田県の沿岸域における海岸林の立木条件調査を行う.高知県の沿岸樹木に対しては倒伏耐力試験を行う.また,漂流物のサイズ,その漂流初期位置や漂流にともなう分散の影響を評価するために,他の研究機関所有の大規模水槽を借用して水理実験を行う.このために,平成23年度請求額と合わせて調査移動旅費を積算している.また,現地調査や水理実験計測に使用する高性能ノートPCと調査・実験にともなう消耗品を積算している.本研究で構築した評価手法を実装した氾濫解析用のデータ格納機のために電子計算機用消耗品を積算している.本研究の成果を公表するために国内の学会で発表し,国際誌に投稿予定であるため,それぞれ投稿料と英文校閲費を積算している.
癌細胞にanoikis感受性を誘導する分子標的治療薬開発に関する研究

上皮や内皮細胞は、細胞外基質への接着が生存に必須であり、基質から遊離するとアポトーシスを起こし死滅する。この現象はanoikisと呼ばれ、生体内において細胞が、本来の存在環境以外の場所で生存、増殖することを防ぐ重要な機構である。培養系におけるがん細胞の性質のなかで、足場非依存性増殖は造腫瘍性と最も相関が高いことが知られ、がん細胞が生体内でanoikisを免れ、本来の存在環境以外で増殖できる能力を反映しているものと考えられる。足場非依存性増殖阻害を指標に探索を行なえば、anoikisを誘導する新しい抗がん剤のシーズを発見できることが期待される。我々はMEK阻害剤が、ヒト乳がん細胞2株に対し、非接着状態でのみapoptosis、即ちanoikis感受性を誘導することを見出した。その機構を明らかにするため、apoptosis関連蛋白質の変化を調べたところ、MEK阻害剤処理によりBH3-only proteinの一つであるBimELの蛋白量が増加していた。BimEL量は接着の有無に関わらず増加したが、非接着状態でのみミトコンドリアに移行した。またMEK阻害剤処理によりBimELのリン酸化が低下することが予想された。In vitroでBimELはERKによりSer 69がリン酸化されたので、リン酸化特異的抗体を作製し、この残基が実際に細胞内でもリン酸化されていることを確認した。さらにこのリン酸化はユビキチン化の引き金になっていることが明らかとなった。anoikis感受性が誘導されるがん細胞株では、もともとのBimの蛋白レベルが非常に低く、これらの細胞ではMEK-ERK経路の活性化によるBimELのリン酸化、分解促進がanoikis回避の主要な機構であると考えられた。以上から、Bimはanoikis誘導の重要な決定因子であり、MEK阻害剤感受性予測の指標となることが示唆された。