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論文体テストの運用の為の実証研究―測定論的課題の検証と評価データの分析法の開発―

<研究1:文章評価に伴う測定論的課題の検証と思考力テスト開発研究への応用>2011年には,実データを用いて小論文評価データの信頼性・妥当性・バイアス等の測定論的問題について定量的に評価した研究成果が「小論文評価データの統計解析」として行動計量学にて掲載された.測定論的問題について,制限字数等の試験の運用上に関わる諸要因を実験的に統制した研究は国内では極めて希少であったため,すでに,人事試験や入学試験に関わる試験の実務家からも多く参照される論文となっている.そして,知見の一般化の観点から他分野の小論文評価データの検討を進めることが,DC申請当初の目指す1つの方向性であったが,2010年から民間の研究者と共に,記述・論述式形式の問題を取り入れた思考力テスト(能力試験)の開発補助をしており,今後新たな事例報告を行う予定である.<研究2:文章評価の妥当性に関わる諸要因の影響力に関する相対的比較検討(シミュレーション研究)>評価や選抜の公正性に最も直結するのは妥当性であるが,それが担保される程度には,評定の信頼性も大きく影響する.また項目数,採点者数,採点回数,カテゴリ数の問題が関わってくる.このように,評価・選抜の妥当性に関わる要因は,信頼性の問題を中心に多義的であり,相対的にどの要因に関わる工夫を実践上優先すべきかは,未だ明確な指針が得られていないのが現状である.そこで,本研究では,主に妥当性係数と選抜の正判別率の観点から,評価と選抜の妥当性に影響する上記の諸要因の影響関係を網羅的に検証するための2種類のシミュレーション研究を行い,その成果を現在学会誌に投稿中である.<研究3:階層データにおけるサンプルサイズ決定の統一的議論>他にも,階層データにおける2群間の平均値差に関心がある場合に着目し,検定力および効果量の信頼区間幅の観点から必要なサンプルサイズを評価するための決定方法を,MRT型収集デザインとCRT型収集デザインの双方の場合を含めて統一的に議論した成果が,今年度教育心理学研究において掲載された.これらより,当初の予定であった追加事例の報告は十分ではなかったが,全体としては当初の予定よりも幅広い側面から測定論的問題と分析手法の検討を行うことができ,論文体テスト項目を含む試験開発に資する実際的な成果を得ることができた.<研究(1):制限字数を考慮した,論文体テストによる評価の信頼性・評価構造・バイアスの検討>受験者の高校生303名に対して,英語の早期教育に関する小論文課題Aと親の子育てのあり方に関する小論文課題Bが実施された.分析的評価データに対する因子分析及び共分散構造分析の結果,評価データは採点者や制限字数の違いによらず言語能力因子と文章能力因子の2因子で説明されることが示された.また,採点者間・採点者内の評価の安定性を検討した結果,評価観点の違いに応じて安定性は異なり,そして制限字数の要因は評価観点の違いに応じて異なる影響を与えていることが示唆された.さらに,内的一貫性の観点から多変量一般化可能性理論を用いて分析した結果,制限字数や評価法の違いによらず,採点者数を増やすよりも課題数を増やした方が,多くの場合内的一貫性の向上が期待できることなどが示唆された.<研究(2):論文体テストデータへの,項目反応理論・多変量階層線形モデルの適用>小論文試験や面接試験,パフォーマンステストなどに基づく能力評価には,採点者側と受験者側のバイアス要因の双方が影響する.本研究では能力評価データにおけるこれら二種類のバイアス要因の影響を同時に評価するための多値型項目反応モデルを提案した.また,母数の推定については,MCMC法に基づくアルゴリズムを利用し,その導出も行った.シミュレーション実験における母数の推定値の収束結果から推定方法の妥当性を確認し,提案した多値型項目反応モデルの適用例を示した.とりわけ,識別力の観点から熟練の採点者が優れていることが明らかになった.階層線形モデルについては,技術的な側面に関する議論は学術誌(Proceedings)にも既に掲載されているが,今回入手した小論文評価データについては,階層線形モデルの適用は行わなかった.そのため,今後収集される小論文・パフォーマンス評価データにおいて検討する予定である.〈研究1:思考力テスト開発研究への応用〉今年度,小論文評価データの収集,採点・分析・フィードバックに関する一連の作業を終了することができ,その結果が「小論文評価データの統計解析」として行動計量学に掲載された.小論文形式を含むテスト問題の作問や採点デザインについて具体的な示唆と現状の問題点を指摘するものである.また,民間の研究者と共に,入社試験時の参考資料としての利用を目的とした思考力テストの開発も行っており,新たな追加事例報告として準備を進めている.〈研究2:補助データを積極的に取り入れた項目反応モデルの提案〉〈研究3:階層データにおけるサンプルサイズ決定の統一的議論〉学力調査や大規模試験の実施においては,個人(生徒)のデータが学校などのより高次の抽出単位にネストされている場合が多い.このような時にある決まった観点(私立・公立,少人数制の導入の有無,共学であるか否か)から群間の得点差を比較したい場合におけるサンプルサイズ決定の問題について,異なる複数のデータ収集デザインについて統一的に議論した結果を現在教育心理学研究において投稿中である.また,より一般的な観点から,水準の数に制約を設けない場合の検定力評価の問題について検討を行った結果をBehaviormetrika誌にまとめた.<研究1:文章評価に伴う測定論的課題の検証と思考力テスト開発研究への応用>

2011年には,実データを用いて小論文評価データの信頼性・妥当性・バイアス等の測定論的問題について定量的に評価した研究成果が「小論文評価データの統計解析」として行動計量学にて掲載された.測定論的問題について,制限字数等の試験の運用上に関わる諸要因を実験的に統制した研究は国内では極めて希少であったため,すでに,人事試験や入学試験に関わる試験の実務家からも多く参照される論文となっている.そして,知見の一般化の観点から他分野の小論文評価データの検討を進めることが,DC申請当初の目指す1つの方向性であったが,2010年から民間の研究者と共に,記述・論述式形式の問題を取り入れた思考力テスト(能力試験)の開発補助をしており,今後新たな事例報告を行う予定である.<研究2:文章評価の妥当性に関わる諸要因の影響力に関する相対的比較検討(シミュレーション研究)>評価や選抜の公正性に最も直結するのは妥当性であるが,それが担保される程度には,評定の信頼性も大きく影響する.また項目数,採点者数,採点回数,カテゴリ数の問題が関わってくる.このように,評価・選抜の妥当性に関わる要因は,信頼性の問題を中心に多義的であり,相対的にどの要因に関わる工夫を実践上優先すべきかは,未だ明確な指針が得られていないのが現状である.そこで,本研究では,主に妥当性係数と選抜の正判別率の観点から,評価と選抜の妥当性に影響する上記の諸要因の影響関係を網羅的に検証するための2種類のシミュレーション研究を行い,その成果を現在学会誌に投稿中である.<研究3:階層データにおけるサンプルサイズ決定の統一的議論>他にも,階層データにおける2群間の平均値差に関心がある場合に着目し,検定力および効果量の信頼区間幅の観点から必要なサンプルサイズを評価するための決定方法を,MRT型収集デザインとCRT型収集デザインの双方の場合を含めて統一的に議論した成果が,今年度教育心理学研究において掲載された.これらより,当初の予定であった追加事例の報告は十分ではなかったが,全体としては当初の予定よりも幅広い側面から測定論的問題と分析手法の検討を行うことができ,論文体テスト項目を含む試験開発に資する実際的な成果を得ることができた.
コンホメーション変化センシング抗体法による環境化学物質の核内受容体のリスク評価

これまで、内分泌撹乱物質、いわゆる環境ホルモンはエストロゲン受容体(ER)、あるいはアンドロゲン受容体(AR)に結合して、ホルモンの紛い物として作用を示すと考えられてきた。しかし、ヒトゲノムプロジェクトによるゲノム解析の完成および遺伝子解析の結果、核内受容体が48種存在することが判明し、これら全てを内分泌撹乱物質の標的と考えることが必須な状況となった。我々は、これまでにERが空(から)のアポ型から、リガンド結合型のポロ型への変化を識別する「受容体コンホメーション変化センシング抗体」の調製に成功し、これを用いた抗体アッセイ法を開発した。本研究では、こうした抗体を分子ツールとし、すべての受容体について共通してアッセイ・評価する、一般的な方法論の確立を目指し、核内受容体の分子構造と活性発現機構を精査した。まず、ERを含むステロイドホルモン受容体:グループIIIの核内受容体9種について検討した。核内受容体の一次構造を「定量的進化トレース法」という新規な解析法を用いて分析し、構造と機能の相関について調べた。こうした解析の過程で、48種のヒト核内受容体には、通常の「リガンド活性化型核内受容体」に加えて、「自発活性化型核内受容体」が存在することが判明し、後者に属するエストロゲン関連受容体γ型(ERR_γ)ビスフェノールAの特異的受容体であることが判明した。ビスフェノールAはこれまでERに結合して内分泌撹乱作用を起こすと考えられていたが、ERR_γに結合することが原因の可能性がある。こうした自発活性化型の核内受容体にも適用できるコンホメーション変化センシング抗体法の開発に成功した。このように、本研究では、自発活性化型核内受容体の発見、ビスフェノールA特異的受容体の発見という大きな成果をもたらした。副腎皮質ホルモン・グルココルチコイドは、末梢T細胞系において免疫抑制に重要である。一方、核内受容体の1種・グルココルチコイド受容体(GR)はほとんどすべての細胞に発現しており、その機能も多岐に及んでいる。こうしたなか、環境化学物質のGRへの影響が危惧され、特に、T細胞に対するアポトーシス誘導が懸念されている。そこで、本研究では、まず、このGRを含めた核内受容体について以下の実験を実施し、それぞれの成果が得られた。(1)グルココルチコイド受容体のコンホメーション変化センシング抗体を得るために、ファージ抗体ファイブラリーをスクリーニングし、単一のモノクローン抗体3種を得た。さらに、コンホメーション変化センシングアッセイの確立のため、ポリクローナル抗体及びモノクローナル抗体を作製した。(2)グルココルチコイド受容体の対する結合試験等の実施のため、リガンド結合ドメインの発現プラスミドを構築し、タンパク質を発現し、結合試験を実施した。しかし、HSP90の共存が必須なことが判明したため、これを含めた新規な発現系を再構築中である。(3)核内受容体の全種についてコンホメーション変化センシング抗体のエピトープ解析をコンピュータ解析で実施した。その結果、α-ヘリックス12を中心とするペプチド断片に集約されることが判明した。(4)リガンド既知の核内受容体であるプロゲステロン受容体、甲状腺ホルモン等に対するコンホメーション変化センシング抗体の作製を実施した。さらには、リガンド未知のエストロゲン関連受容体3種に対するセンシング抗体を作製に成就した。(5)プロゲステロン受容体などアッセイに必要な核内受容体のcDNAクローニングを実施し、タンパク質としてのセンシングアッセイに必要な量を発現することに成就した。(1)核内受容体のcDNAクローニングおよび受容体タンパク質の発現平成16年度に引き続き、核内受容体についてcDNAクローニングを実施した。

クローニングしたこれら受容体のリガンド結合ドメイン(LBD)についてGST融合タンパク質として大腸菌を用いて発現した。特に、ERR系オーファン受容体についてはアッセイに大量に供する必要がでてきたため、量的な調製を実施した。(2)リガンド未知の核内受容体の結合化学物質の探索本年度、「ERR系オーファン受容体のγサブライプ(ERRγ)にビスフェノールAが非常に強く結合する」という、予想外の発見に至った。このため、当初の計画を前倒して詳細な解析を実施した。ビスフェノールAは非常に低い濃度でもさまざまな影響を内分泌系、神経系で及ぼす、所謂「低用量問題」の論議の中心にある化学物質である。我々は、ビスフェノールAが反応する核内受容体は女性ホルモン受容体ERではなく、他に存在するという仮説に基づいて検索していたが、ERRγがその受容体であることを見出した。飽和結合試験、競合結合試験、レポーター遺伝子アッセイ、Two-hybridアッセイ、ドッキングモデリングなどを実施し、受容体結合性、ホルモン活性について検討した。その結果、ビスフェノールAはERRγの高い基盤活性を保持させることが判明した。(3)核内受容体に対するコンホメーション変化センシング抗体の作製とセンシングアッセイリガンドが既知の核内受容体およびリガンドが未知のオーファン受容体15種類について、ポリクローナル抗体の作製を実施した。特に、ERRγ受容体についてはセンシングアッセイを実施したが、抗原ペプチドを認識するものの、その基盤活性が原因しているためか、受容体を認識しない新規な現象が判明した。(1)核内受容体のcDNAクローニングとタンパク質発現のための細胞発現用プラスミドの作製核内受容体のうち、購入可能であるものはクローンを購入し、レポーター遺伝子アッセイや培養細胞を用いた受容体結合試験で受容体を発現するための、発現コンストラクトを全48種について完成した。核内受容体はアイソフォームの報告が多く、実際にミネラルコルチコイド受容体は当初のクローニングではリガンド結合部位のわずか約137bpのみ欠如するスプライスバリアントが得られ、これにはリガンド結合が無かった。そこで、完全長のcDNAクローニングを再度行ない、実験に供出した。このように、核内受容体は一部のみ欠如する選択的スプライシングが多いので、全長にわたってシークエンス解析をすることの重要性が判明した。(2)オーファン核内受容体の結合化学物質の探索48種全ての核内受容体を大腸菌で発現・精製するには、発現対象がヒトの遺伝子であり大腸菌にとっては異物であるために、発現条件の設定に時間がかかる。そこで、まず培養細胞系でホ乳類の培養細胞を用いて発現し細胞が生きたまま結合試験を行なう試験系を構築した。大腸菌で発現・精製した場合と培養細胞で発現した場合で同じ結果が得られる事が判明した。現在のところ、昨年度見い出したビスフェノールA以外に新規の結合物質は見つかっていない。(3)進化トレース法による核内受容体に対するコンホメーション変化部位探索核内受容体48種について、新たに「進化トレース法」による解析を実施した。
サブ波長屈折回折光学素子のナノ精度成形に関する研究

カメラや分光器などの光学機器にあるレンズや回折素子の表面に周期構造を製作するた,超精密金型による高温プレスを用いて高精度・高効率にガラス微細形状を成形する方法の開発を目指し,ガラスモールドプレス(GMP)成形技術を提案した. H22年度とH23年度では下記のような研究成果が得られた.(1)ニッケルリン(Ni-P)金型にピッチ500 nmの平行溝を創成した.(2)有限要素法解析によるガラスプレス成形条件を最適化した.(3)ガラスプレスを行い,サブ波長サブ波長屈折回折光学素子に成功した.カメラや分光器などの光学機器にあるレンズや回折素子の表面に周期構造を製作するた,超精密金型による高温プレスを用いて高精度・高効率にガラス微細形状を成形する方法の開発を目指し,ガラスモールドプレス(GMP)成形技術を提案した. H22年度とH23年度では下記のような研究成果が得られた.(1)ニッケルリン(Ni-P)金型にピッチ500 nmの平行溝を創成した.(2)有限要素法解析によるガラスプレス成形条件を最適化した.(3)ガラスプレスを行い,サブ波長サブ波長屈折回折光学素子に成功した.現在,カメラやプロジェクタなど多くの光学機器が生産されている.これらの光学機器で共通して問題となるのはレンズ表面での反射や屈折である.レンズ表面に周期構造を製作するためにはレンズを成形しているレンズ金型表面に周期構造を製作する必要がある.そこで本研究では,超精密金型による高温プレスを用いて高速・高精度にガラス微細形状を成形する方法の開発を目指し,従来の球面・非球面レンズの量産技術として注目されてきたガラスモールドプレス(GMP)成形技術を微細形状加工に適用することを提案した.H22年度では下記のような研究成果が得られた.まず,3次元加工が容易に行うことができる切削によるサブミクロン周期構造の製作を行った.切削によるサブミクロン周期構造の製作で重要なパラメータの1つに切込み量がある.切込み量を精確に行うためには接点出しを精確に行う必要がある.ただし,従来マイクロオーダの周期構造の製作に使用されている動力計ではサブミクロンの切込み量を十分に行うだけの精度を得ることはできない.そこで,動力計による接点出しを行った後に,バイトと工作物表面との距離を2μm離し,その位置から200nmずつ切込み量を増加させ加工を行った.これによりサブミクロンの切込み量による周期構造の製作を確実に行えることができた.切削痕深さが増加すると,切りくずの排出方向が変化することによって,平行溝の山部分にくぼみが出るため,切りくずの排出方向を抑制する方法を提案し,ピッチ500nmの平行溝の製作に成功した.次に,GMP成形に解析を行い,成形時の材料の微視的な流動現象と高温高圧下でのガラス・金型間の界面現象を解析した.応力分布とひずみ分布の解析から応力集中を回避する条件,及び最適な加熱・加圧条件を推定し,サブ波長微細サブ波長屈折回折光学素子のナノ精度成形に必要不可欠なプレス成形条件を導出した.現在,カメラや分光器など多くの光学機器に屈折回折素子が多く用いられている.屈折・回折率の向上のため,樹脂と比較して透明度や屈折率の高いガラス材料において,表面にサブ波長のピッチ幅の溝アレイを高精度・高効率・低コストに創成する量産技術が求められている.そこで本研究では従来の球面・非球面レンズの量産技術として注目されてきたガラスモールドプレス(GMP)成形技術を微細形状加工に適用することを提案した.H22年度の研究を引き続き,H23年度では下記のような研究成果が得られた.まず,H22年度で提案した切削方法でアモルファスニッケルリン(Ni-P)に対してピッチ500nmの平行溝の製作に成功した.またNi-P金型の寿命を向上させるため,アモルファスNi-Pを熱処理により結晶化させ,Ni-Pの高温硬度を更に向上させた.Ni-Pの結晶化は硬度上昇とともに切削加工も困難としたが,粗加工時に切込み量を200nmとして2回を行い,仕上げ加工時に切込み量を100nmとして加工することで,ダイヤモンドバイトの摩耗を抑制し,結晶化Ni-Pに対してサブ波長の溝アレイの創成に成功した.次に,GMP成形における微視的なシミュレーションと巨視的なシミュレーションの両方を行い,微視的な分析と巨視的な分析によりサブ波長屈折回折光学素子のナノ精度成形の最適条件を導出した.成形時のガラス材料の微視的な流動現象と高温高圧下でのガラス・金型間の界面現象を可視化した.また,成形温度・プレス力の最低条件を推定し,サブ波長屈折回折光学素子のナノ精度成形に必要なプレス成形条件を導出した.最後に,結晶化Ni-P金型を用いてシミュレーションによって得られた最適成形条件によりガラスプレス実験を行い,サブ波長ガラス屈折回折光学素子を創成した.従来のアモルファスNi-Pがプレス力による変形を克服し,ガラス微細溝の成形精度の向上とともに,Ni-P金型の寿命の向上が確認できた.また解析のモデルの有効性を検証した.
広域および深宇宙探査による銀河形成の研究

すばる8. 2m望遠鏡、マゼラン望遠鏡などにより自ら取得した広視野深宇宙撮像データを他波長観測データと組み合わせ、宇宙の高密度領域における銀河の形成と進化の研究を行った。まず、狭帯域データに基づきz=3. 1の非常に顕著な原始銀河団を明確に同定することに成功し、その有為度を定量的に議論するとともに、原始銀河団における銀河形成の解明を進めた。とくにハイライトの一つとして、複数の銀河が衝突合体して成長する大質量銀河の形成過程を観測的にとらえたことが挙げられる。また、SCDXTサーベイデータに基づき、赤方偏移1-2の原始銀河団/銀河団候補100個以上の同定を行い、大規模構造の進化と銀河形成の関連についての研究を進めたすばる8. 2m望遠鏡、マゼラン望遠鏡などにより自ら取得した広視野深宇宙撮像データを他波長観測データと組み合わせ、宇宙の高密度領域における銀河の形成と進化の研究を行った。また、SCDXTサーベイデータに基づき、赤方偏移1-2の原始銀河団/銀河団候補100個以上の同定を行い、大規模構造の進化と銀河形成の関連についての研究を進めた本研究は、申請者が中心となってすばる望遠鏡などによってこれまで取得したデータ及び今後取得を予定している「広域」および「深」宇宙探査データにもとづいて、銀河形成・進化の発展的な研究を遂行しているものである。本年度の成果としては、まず、赤方偏移z=3.1の星形成銀河高密度領域における輝線銀河について詳細な解析を行い、Lyman Alpha Blobsと呼ばれる大きく広がった輝線天体について、その星質量、活動銀河核の活動性などの関連を幅広く調べた。これらの天体には大きな星質量の対応天体が存在し、その輝線強度が星質量に比例することを見いだしたほか、少なくとも15%程度の天体については活動銀河核の兆候が存在することを突き止めることができた。これらの結果は研究論文として出版されている。また、同領域の輝線銀河の輝線強度について詳細に調べ、非常に輝線強度が強い天体に注目して宇宙初期の活発な星形成との関連を調べた。この領域には一般領域と比べて非常に輝線が強い銀河が数多く存在し、非常に若く活発な星形成の存在を裏付ける結果が得られた。この成果は研究論文のほか、国際研究集会での報告を行った。一方、SCDXTデータに基づく広域銀河分布研究からは、古い銀河からなる赤方偏移1-2の密な銀河団候補の同定に成功し、これを元にすばる望遠鏡観測時間の獲得に成功した。観測研究は21年度に実行される予定である。本年度は、すばる望遠鏡およびマゼラン望遠鏡(チリ、米国機関が運営)などを用いた観測を実行し、これまでの広視野観測で得られたデータに基づき、輝線銀河や遠方銀河団銀河の分光観測などを行って詳細な解析を行うとともに併せて、遠方銀河の星質量と活動銀河核との関係についても調べた。これまで、約3平方度にわたり赤方偏移z=3.1のLyα輝線銀河探査を行ってきている。とくにSSA22領域では、これまで、この時代では最も顕著な銀河高密度領域と知られているSSA22原始銀河団を含む約2平方度のデータが得られている。これまでの解析から、この高密度領域を中心に、大きく広がったLyα輝線銀河(LyαBlobs)、Lyα吸収線銀河などの分布の研究を行い大きな成果をえている。本年度は強い輝線銀河の分光観測から、観測された銀河の約反芻にライマンα輝線の分光プロファイルに、長波長側が強いダブルピークの特徴的なプロファイルが観測されること、これらはガスの流出に伴う膨張シェルによる散乱の吸収・効果が原因として考えられることを明らかにした。また、とくに輝線強度の大きい銀河に注目し、輝線銀河等価幅分布の詳しい解析を行い、非常に等価幅の大きい天体の存在を明らかにするとともに、銀河密度との相関を調べて、銀河高密度領域に特に強い輝線を示す銀河が多いことも突き止めた。また、遠方銀河の星質量と活動銀河核の存在比の研究も進め、赤方偏移2-4の宇宙では、太陽の300億倍の質量を超える大質量銀河にのみ明るい活動銀河核現象が観測されること、大質量銀河の内、活動銀河核を持つものの割合が4割に昇ることを明らかにした。本年度は、すばる望遠鏡およびマゼラン望遠鏡などによるこれまでの広視野観測で得られたデータに基づき、とくに遠方銀河団領域における輝線銀河の性質について、さらに詳細な解析を行い、輝線銀河の分布と密度超過の定量的評価、輝線等価巾の分布、星質量と、輝線銀河の関係、銀河活動性などについての研究を広範に行った。高赤方偏移では最も顕著な銀河高密度領域と知られているSSA22原始銀河団を含む領域を中心に、大きく広がったLyα輝線銀河(LyαBlobs)の分布のこれまでにない広視野での分布と活動性の解明、膨張する中性水素ガスによる散乱を示唆するライマンα輝線の特徴的な分光プロファイルの性質の研究、輝線銀河等価幅分布の詳しい解析と非常に等価幅の大きい天体の存在の研究、輝線等価巾分布と銀河密度との相関についての研究などをとりまとめ、これらを論文として出版、あるいは投稿した。

また、近赤外線深探査からは、LyαBlobsの対応天体として、それぞれの天体に10^9-10^<11>太陽質量を持つ37個の恒星成分が付随し、初期銀河形成における重要な段階として理論的に予想されていたマルチプル・マージングの段階を観測的に顕著にとらえることに成功した。また、赤方偏移z=2.4の電波銀河53W002を含む領域での輝線銀河探査の結果を解析し、密度超過領域が存在することを確認するとともに、非常に興味深い天体53W002No18が示す広がった輝線領域の詳細な構造を明らかにする研究も行った。
可動ノードを用いた無線センサネットワークの長寿命・高信頼化手法の開発

無線センサネットワーク(wireless sensor network : WSN)は,限られたバッテリ容量で長期間の動作を要求される.本研究では,移動能力のない通常のセンサ(静止ノード)に加えて,移動可能なセンサ(可動ノード)を一部導入したWSNに対して,可動ノードを適切に移動させることにより対象領域全体を長期間センシングするための手法を開発した.計算機シミュレーション,テストベッド等により,本手法の有効性を確認した.無線センサネットワーク(wireless sensor network : WSN)は,限られたバッテリ容量で長期間の動作を要求される.本研究では,移動能力のない通常のセンサ(静止ノード)に加えて,移動可能なセンサ(可動ノード)を一部導入したWSNに対して,可動ノードを適切に移動させることにより対象領域全体を長期間センシングするための手法を開発した.計算機シミュレーション,テストベッド等により,本手法の有効性を確認した.無線センサネットワーク(wireless sensor network : WSN)は、各センサの限られたバッテリ容量で長期間の動作を要求される。本研究では、対象とする領域に配置された各センサから基地局にマルチホップ通信でセンシングしたデータを収集するWSNを考える。また、データを収集する過程で、どのセンサの送信データ量もあるサイズを超えない送信データ一定型モデルを対象とする。このWSNは、移動能力のない通常のセンサ(静止ノード)と移動可能なセンサ(可動ノード)から構成される。対象領域全体をセンシングするという条件の下でWSNの稼働時間の延長を目的として、可動ノードを適切な位置に移動させる。しかし、時間の経過によりあるノードがバッテリ切れを起こすと、可動ノードの最適な位置も変化する。本問題は典型的な組合せ最適化問題であり、最適解を効率的に求めることは困難である。本研究では、可動ノードの適切な移動先を効率的に求めるための近似解法として遺伝的アルゴリズムを利用した。また、探索効率を高めるため、グリーディーアルゴリズムで求めた質の良い解を初期遺伝子集合に混ぜる工夫も加えた。WSNの信頼性の高さを表す指標であるk重被覆判定に関する十分条件を判定する効率的な手法を考案した。手法の有効性を評価するため、本研究で加えた工夫を無効化した手法との比較実験をシミュレーションにより行った。その結果、100から300ノードのWSNに対して、他の手法よりも十分優れた性能を示すことを確認した。無線センサネットワーク(wireless sensor network : WSN)は、各センサの限られたバッテリ容量で長期間の動作を要求される。この際送られてきたデータに自身のデータを加えて、次のノードに送信する送信データ積算型モデルを対象とする。可動ノードの適切な移動先を効率的に求めるための近似解法として遺伝的アルゴリズムを利用し、更に、ノードの通信負荷がなるべく均等になるように負荷均等木構築法を開発した。その結果、本手法により、可動ノードの移動がない場合に比べ、約2倍稼働時間が延長されること、および、負荷均等木構築法の導入により約10%稼働時間が延長できることを確認した。無線センサネットワーク(wireless sensor network:WSN)は、各センサの限られたバッテリ容量で長期間の動作を要求される。本研究の目的は、このようなWSNが与えられたとき、センシング対象領域を100%カバーしつつ、できる限り長期間稼働するように、データ収集木を構築し、かつ、可動ノードの適切な移動先を決定する手法を開発することである。これまで考案してきたアルゴリズムではデータ収集木は1本であり、従って、データ収集木を構成するノードの故障に対する耐性が弱いという欠点があった。そこで、独立したデータ収集木を複数構築し、それらの木を適宜切り替え、必要最小限のノードを稼働させ、残りのノードをスリープさせることにより、高い故障耐性を持ち、かつ、長時間稼働するWSNの設計アルゴリズムの開発を行なった。さらに、より信頼性の高いWSNを実現するため、k重被覆の制約も課した場合も考察した。計算機シミュレーションにより、本州法の有効性の評価を行なった結果、スリープモードの導入により、スリープモードがない場合に比べてk重被覆維持時間が最大で約10倍延長されることが確認できた。また、独立したデータ収集木を複数構築していることから、あるノードが故障しても対象領域を常にk-1重被覆できることが保証でき、本手法が非常に高い故障耐性を持つことも確認できた。
転写因子の高次構造に基づくゲノム情報科学

新しいタンパク質同定用二重鎖DNAチップを開発した。DNA結合タンパク質の多くは二重鎖DNAに結合するため、二重鎖DNAチップを作成しなくてはならない。そのため、一本鎖DNAチップを作成しておいて、その相補鎖のDNAをハイブリダイゼーションし、二重鎖DNAにしておいた後に遺伝子産物であるタンパク質を流しトラップする。また、プローブのDNAを末端でスライドガラスに結合するためにアビジンコートスライドガラスを使用し、ビオチン化したプローブDNAを使用した。今年度はTRFをサンプルタンパク質としてTRFに特化した二重鎖DNAチップの開発を行った。ハイブリ用DNAサンプルとして16種類のすべての相補鎖を含むようにハイブリ用DNAサンプルプローブを合成した。作成したDNAチップに対してハイブリダイゼーションを行った。二重鎖DNAを形成していることを読み取りで確認し、調整したDNA結合タンパク質を添加してカバーガラスをかぶせて全体に行き渡るようにした後に純水で洗浄した。サンプルタンパク質としてTRF1とTRF2に関して実験を行った。本研究における二重鎖DNAチップの有用性を調べるために、BIACOREでDNA結合タンパク質TRF1の各々のプローブに対する解離定数を調べた。現時点で7プローブに対して同じくビオチン修飾したDNAプローブを用いることで解離定数を求めた。7点での相関係数は0.85であった。また新しい可視化技術の開発として過去に報告されたDNA結合タンパク質とDNAとの相互作用をDNA表面で展開するソフトを開発しDNA結合面から見たタンパク質表面の特徴を描くことに成功した。
癌浸潤モデルとしてのトロフォブラストの研究

研究代表者である舘は、定量的解析に適した新しいマウス胚盤胞の培養法を開発し、これを用いて、胚盤胞のトロフォブラスト外胎盤鍾細胞の増殖や、機能分化機構の解析を行っている。培養胚盤胞のトロフォブラストは、適当な条件下で、トロフォブラスト細胞伸展と呼ばれる、きわめて特長的な変化を示すが、この現象はin vivoにおける内俣浸潤のin vitroモデルと考えられている。平成4年度には、トロフォブラスト細胞伸展に細胞膜のNa^+/H^+交換輸送系が関与しているらしい事実が明らかになった、現存、さらに遺伝子発現レベルの研究を行うとともに、ファイブロネクチンおよびラミニンと交換輸送系活性化機構との関係を解析中である。また、舘はヒトの細胞外基質特異的タンパク質分解酵素、ならびに各種阻害物質の遺伝子プローブの一部を金沢大学の清木元治教授より提供を受け、マウスの培養胚盤胞、および、シバヤギの結合組織絨毛胎盤における発現に関する研究を推進しつつある。林らは、着床後期のトロフォブラスト細胞増殖にIGF-Iが、トロフォブラスト伸展にIGF-IIが関与しているらしい事実を明らかにした。宮崎は、マウスのクラスI組織適合性(MHC)抗原遺伝子を用いてトランスジェニックマウスの作出に成功し、さらにβ-マイクログロブリン遺伝子のトランスジェニックマウスの作出を行い、交配によりMHC高発現マウス系統の作出を行った。現在、この動物を用いた初期胚ならびに着床期胚に関する研究が進行中である。東條はマウス乳腺に特異的に発現されるホエー(whey;乳漿)酸性タンパク質遺伝子のプロモーターにヒト成長ホルモン遺伝子を結合した融合遺伝子を用い、ヒト成長ホルモンを発現したトランスジェニックマウスを作出し、WAPプロモーターの組織特異性の解析を行い、子宮においてかなりの発現が見られることを明らかにした。さらに、トロフォブラストにおける外来遺伝子発現と組織浸潤との関連の解析を試みている。
院内感染に伴う重症敗血症の発症メカニズム解析

インターフェロンβ(IFNβ)がARDSの死亡率を低下させる報告がある。腹膜炎-肺炎の重症感染マウスモデルを作成し、IFNβの生存率に与える影響を検討した。回盲部結紮穿孔(CLP)により腹膜炎をおこした後、4日後に緑膿菌肺炎を起こすモデル(PAIT)を作成した。PAITの18時間後の気管支肺胞洗浄液(BAL)中の肺内残存菌量、細胞数およびサイトカイン値を測定した。回盲部結紮穿孔後の肺炎モデルでは死亡率は著明に低下したが、IFNβによりその生存率は改善した。IFNβは肺への炎症性サイトカインおよび細胞数を回復し、肺内殺菌能力を挙げることで、生存率の改善に寄与している可能性が示唆された。院内感染に伴う重症敗血症の動物モデルとして、回盲部結紮穿孔(CLP)を施行し、4日後に緑膿菌肺炎を起こすtwo hit modelを作成した。CLP、肺炎だけでは軽症だが、腹膜炎に肺炎が起こると重症となるtwo hit modelを作成した。また作成したtwo hit modelに治療薬として、多発性硬化症等で臨床使用されているインターフェロンβ(IFNβ)を使用して、解析を行った。Sham後に肺炎を起こしたsham群の生存率が90%強であったが、CLP+肺炎をおこし、CLP3日後に生理食塩水(NS)を投与した2H,NS群では生存率は9%強まで低下した。またこのtwo hit modelに治療としてIFNβ70万U/kgをCLP3日後に投与した2H,IFN群では、生存率を改善する結果を得た(40%強)引き続いて上記3群でメカニズム解析を行った。肺炎後の気管支肺胞洗浄液(BAL)の好中球数やサイトカインを評価したが、sham群と比較して2H,NS群ではBAL中の好中球数や炎症性サイトカインは有意に低下し、2H ,IFNβ群ではsham群と同様のレベルまでそれらが回復した。臨床研究では東京大学救急部・集中治療部の集中治療室(ICU)へ入院した患者において急性腎障害(AKI)のバイオマーカーと死亡率との関連性を検討した。2012年の1年にICUに入室した患者を抽出し、入室後のクレアチニンやAKIのバイオマーカーである尿中NAG,尿中L-FABPなどの血液・尿中の各種検査項目と、生存率や重症度などの関連性を検討した。その結果クレアチニンの値によってAKIと診断された患者のうち、AKIのバイオマーカーである尿中NAG,尿中L-FABPも陽性である患者は、有意に死亡率が上昇する結果を示すことを明らかにした。作成したtwo hit modelに治療薬として、インターフェロンβ(IFNβ)を使用した。sham群と比較し、CLP3日後に生理食塩水(NS)を投与した2H,NS群では生存率は低下し、IFNβをCLP3日後に投与した2H,IFN群では、生存率を改善する結果を得た。本研究ではtwo hit後、つまり肺炎後の状態について着目し、肺炎18時間後に肺組織を採取し、下記を行った。肺の機能、炎症、病理などについて検討した。肺病理では、Sham群では肺胞構造は保たれているが、2H,NS群は肺胞内に硝子化・肺傷害・出血が起きていた。2H,NS群と比べて、2H,IFN群は肺胞内の硝子化、肺傷害は軽度であった。より客観的なスコアとして、肺傷害をスコア化したlung injury scoreでもsham群と比較して2H,NS群では有意に肺が傷害され、2H,NS群と比較して2H,IFN群では有意に肺の傷害が抑制された。肺乾湿重量比で肺の含水量は、sham群より2H,NS群では有意に高かったが、2H,NS群と2H,IFN群とは有意な差はなく、好中球のミエロペルオキシダーゼを測定した肺のMPO活性値では、sham群よりも2H群では高値を示したが、2H,NS群と2H,IFN群とは有意な差はなかった。動物実験では、two hit modelの重症化のメカニズムについては、肺の含水量、肺のMPO活性などにより、メカニズム解析を行うことができた。しかしながら、IFNβによりなぜ死亡率が減少したかという、治療効果のメカニズムに関しては明確に結論づけられておらず、次年度の課題である。臨床研究においては、昨年度は急性腎障害についての検討を行ったが、肺炎症例、腹膜炎症例についての検討が遅れているため、次年度の課題である。マウスにおいて腹膜炎+肺炎の院内肺炎を模した、回盲部結節穿孔(CLP)+緑膿菌肺炎のtwo hit modelを作成した。two hit modelでは生存率は著しく低下し、その重症化のメカニズムを解析した。また同モデルに対して、治療としてインターフェロンβ(IFNβ)を使用することで生存率が改善したことを先行実験では確認しているが、そのメカニズムを解析した。肺炎後の気管支肺胞洗浄液(BALF)中のケモカインとしてKCがtwo hit modelで有意に低下し、またインターフェロンβの投与で有意に上昇していた。肺炎前後の肺病理において、KCの免疫染色を行い、病理学的にも同様の変化が見られるかを検討した。

肺病理における免疫染色においても、肺胞マクロファージのKC発現がtwo hit model群で低下しているが、治療薬としてIFNβを投与した群ではKCの発現が復帰していた。また腹膜炎4日後の肺炎直前にBALFより分離した肺胞マクロファージのKC分泌能を評価した。腹膜炎で各種サイトカインにさらされた肺胞マクロファージにおいて、KC分泌能はtwo hit model群で低下しているが、治療薬としてIFNβを投与した群ではKCの発現が復帰しており、肺病理と同様の傾向を示した。two hit modelやIFNβ投与群において肺胞中のKCの低下や上昇を伴っており、KCが肺胞内の好中球の動員に関与し、これらのモデルの結果に影響していることが推定された。KCの動態が先行実験における肺炎後の好中球の動員やや生存率の改善につながっている可能性が示唆された。インターフェロンβ(IFNβ)がARDSの死亡率を低下させる報告がある。腹膜炎-肺炎の重症感染マウスモデルを作成し、IFNβの生存率に与える影響を検討した。回盲部結紮穿孔(CLP)により腹膜炎をおこした後、4日後に緑膿菌肺炎を起こすモデル(PAIT)を作成した。PAITの18時間後の気管支肺胞洗浄液(BAL)中の肺内残存菌量、細胞数およびサイトカイン値を測定した。回盲部結紮穿孔後の肺炎モデルでは死亡率は著明に低下したが、IFNβによりその生存率は改善した。IFNβは肺への炎症性サイトカインおよび細胞数を回復し、肺内殺菌能力を挙げることで、生存率の改善に寄与している可能性が示唆された。動物実験では、two hit modelという実験手法がやや結果がばらつくものであり、実験の再現性のある結果を得るために多くの実験を必要としたが、動物モデルの確立、治療薬の投与などの実験系は確立し、おおむね順調に経過している。確立した実験系を通して、今後はより深いメカニズム解析として、さらなる検討を進めていく予定である。臨床研究では今年度は急性腎障害についての検討を行ったが、肺炎症例、腹膜炎症例についての検討がやや遅れているため、次年度の課題である。動物実験では、院内感染症を模したtwo-hit modelの重症化のメカニズム、およびIFNβを使用することで、生存率が改善するメカニズムをより詳細に解析していく予定である。まずはtwo hit後の血液・凝固能の評価を行うとともに、肺病理における免疫染色などを行っていく予定である。臨床研究では肺炎患者・腹膜炎患者を対象に、その患者背景やその原因菌を解析し、重症化にいたる背景因子について検討していく予定である救急動物実験では、院内感染症を模したtwo-hit modelに対して、肺病理、サイトカインの推移、肺のMPO活性などを含めて、two-hitmodelでなぜ生存率が低下するのかのメカニズムの解析をより深く行っていく予定である。また治療薬として使用したインターフェロンβで生存率を上昇させたが、そのメカニズムがどういったものであるのかを、引き続きin vivoの実験、一部ex vivoの実験として進めていく予定である。臨床研究では肺炎患者を対象に、その患者背景やその原因菌を解析し、重症化にいたる背景因子について検討していく予定である。実験内容として、当初はサイトカインの測定に相当の費用を見積もっていたが、肺の病理学的検討などの別の視点からの実験過程が多かったため、試薬購入の見積りと相違が生じた。また2015年に国際学会での発表を見込んでいたが、より詳細な検討結果を加えて、2016年度の国際学会での発表を行うこととなったため、旅費分の支出が減少した。
身体の力学的特性と姿勢が歩行中の関節間シナジーに及ぼす影響とその対策の検討

本研究の目的は,歩行姿勢や成長・加齢により変化する身体の力学的構造と歩行中の股・膝・踝の各関節の連携(関節間シナジー)との関係を明らかにすることである.さらに,つまずきによる転倒予防や歩行や歩行中の機能回復のために有効となる,身体の力学的特性を生かしたアシストの方法を検討し,提案することを目的としている.現在,若年健常被験者が高齢者の姿勢変化として報告されている背中や腰・膝の曲がり姿勢を再現した計測実験を行っている.解析の結果,歩行一周期の中で,股関節に対する足先位置を調整する関節間シナジーが強く働くタイミングについては.直立の通常の歩行姿勢においても腰・膝を曲げた中腰姿勢での歩行においても共通していた.さらに,歩行速度による関節間シナジーの特徴の変化を捉えるため,走行を含めた関節間シナジーの検討を行った.その結果,歩行・走行共に立脚相から遊脚相に向けて相が切り替わる前後や,遊脚中の足部の前方への振り抜きのタイミングで関節間シナジーが強く働くことが明らかになった.また,脚を最も折りたたんだ姿勢で前方へ振り出す速度についても歩行・走行に共通して足先速度を関節間シナジーによって調節されていた.さらに,遊脚相から接地相への着地前後では,一歩毎の姿勢のばらつきが抑えられており,同じ姿勢での着地が行われている事があきらかになった.これらの結果は,歩行・走行において関節間シナジーの活用を同じように使用している事を示唆する結果を得た.これまでの研究により,歩行姿勢,歩行速度によらず,共通した股関節に対する足先位置や速度を調節する関節間シナジーの活用の特徴が明らかになっている.しかし,このような関節間シナジーの発言メカニズムは分かっていない.今年度は表面筋電位計を用いた活動筋電位の変化を調べることにより,股関節に対する足先位置のばらつきを調整するような筋肉の相補的活動について検討を行うことを行ってきた.平成30年度は,計測実験と解析手法の検討を行った.現在,健常被験者の下肢14筋のトレッドミル上での歩行中の表面筋電位を測定し,足先位置を調整するような筋活動について,解析を進めている.研究代表者の所属先変更により大幅な実験設備の変更が必要になり,現在実験設備の再構築及び実験環境の整備を行った.そのため,これまでの計画通りの実験を遂行することができなかった.しかし,これまでトレッドミルで行っていた歩行計測を平地歩行にすることにより,広い年齢層さらに,高齢被験者の歩行計測に向けた環境整備を行っている.研究代表者所属先での実験環境の整備及び年齢層を広げた被験者の募集を行う.成年被験者とは異なる身体的特徴を有する子どもや高齢者を対象にした歩行計測を多く行うことで,被験者数を増やしながら解析を進めていく必要がある.これまで行えていなかった平地での歩行計測環境を整備することで,より広い年齢層の被験者に対応した歩行計測が行える予定である.強制的に姿勢変化させた歩行の場合には見られなかった歩行中の関節間シナジーの活用の変化が,身体の力学的特徴の異なる被験者でどのような違いがあるかを調べる.これにより,四肢の長さや長期に渡る姿勢の変化,及び日常使う筋活動の違いにより歩行中の関節間シナジーの活用にどのような影響を与えるのかを明らかにしていく.これらの解析結果から,つまずきによる転倒予防や歩行中の関節の機能維持.回復のために有用となる身体の力学的特性を生かしたアシスト手法の開発を行う.ヒトは,身体に備わった冗長自由度を活用することで様々な状況下で目的の運動を柔軟に実現するに至っている.若年者の歩行において,遊脚中に足先が最も近づく瞬間などつまずきの生じやすい瞬間など,ある特定の瞬間に各関節の連携(関節間シナジー)が存在し,一歩毎の足先の高さのばらつきを抑えている.本研究では,歩行姿勢や成長・加齢により変化する身体の力学的構造と歩行中の関節間シナジーとの関係を明らかにする事を目的としている.まず,高齢者の姿勢変化として報告されている,背中や腰,膝の曲がりの姿勢を健常被験者が再現した歩行中の脚軌道の計測実験を行った.そして,その姿勢での歩行中の関節軌道をUCM解析することで,歩行一周期中,股関節に対する足先位置に注意を払う点が姿勢により変化するかを明らかにすることを行なっている.また,歩行速度による関節間シナジーの特徴の変化を捉えるため,走行を含めた関節間シナジーの検討を行った.その結果,股関節に対する足先位置を調整する関節間シナジーの強く働くタイミングについては,歩行から走行まで共通している事がわかった.また,これからはそれぞれの瞬間の脚姿勢が足先位置にどの程度影響を与えるか(可操作性:Sensibility)と活動筋電位の変化を調べることにより,ヒトの身体性に備わった関節間シナジーを生み出す身体の力学的特性について解析を行っていく.平成29年度は,身体姿勢の違いによる,歩行中の足先位置の関節間シナジーの特徴を明らかにすること,身体の力学的特性によらない関節間シナジー生成の可能性を足先位置の可操作性から考察する計画であった.同一被験者において,通常歩行と,高齢者の姿勢変化として報告されている背中や腰,膝の曲がりの姿勢を健常被験者が再現した歩行姿勢での,トレッドミル上での歩行計測を行った.

股関節に対する足先位置・速度の関節間シナジーの解析を行っており,歩行速度に関する関節間シナジーの特徴の変化の有無を調べた.しかし,脚姿勢が足先位置にどの程度影響を与えるかについての可操作性に関する解析が進んでいない.また,本年度表面筋電位計の導入により,軌道計測と同期した筋活動の計測設備の準備が進めているが,高齢者の歩行計測に向けたトレッドミルを用いない歩行計測環境の構築を行っている状況である.これらの状況を総合的にみると,現在計画からはやや遅れている.本研究の目的は,歩行姿勢や成長・加齢により変化する身体の力学的構造と歩行中の股・膝・踝の各関節の連携(関節間シナジー)との関係を明らかにすることである.さらに,つまずきによる転倒予防や歩行や歩行中の機能回復のために有効となる,身体の力学的特性を生かしたアシストの方法を検討し,提案することを目的としている.現在,若年健常被験者が高齢者の姿勢変化として報告されている背中や腰・膝の曲がり姿勢を再現した計測実験を行っている.解析の結果,歩行一周期の中で,股関節に対する足先位置を調整する関節間シナジーが強く働くタイミングについては.直立の通常の歩行姿勢においても腰・膝を曲げた中腰姿勢での歩行においても共通していた.さらに,歩行速度による関節間シナジーの特徴の変化を捉えるため,走行を含めた関節間シナジーの検討を行った.その結果,歩行・走行共に立脚相から遊脚相に向けて相が切り替わる前後や,遊脚中の足部の前方への振り抜きのタイミングで関節間シナジーが強く働くことが明らかになった.また,脚を最も折りたたんだ姿勢で前方へ振り出す速度についても歩行・走行に共通して足先速度を関節間シナジーによって調節されていた.さらに,遊脚相から接地相への着地前後では,一歩毎の姿勢のばらつきが抑えられており,同じ姿勢での着地が行われている事があきらかになった.これらの結果は,歩行・走行において関節間シナジーの活用を同じように使用している事を示唆する結果を得た.これまでの研究により,歩行姿勢,歩行速度によらず,共通した股関節に対する足先位置や速度を調節する関節間シナジーの活用の特徴が明らかになっている.しかし,このような関節間シナジーの発言メカニズムは分かっていない.今年度は表面筋電位計を用いた活動筋電位の変化を調べることにより,股関節に対する足先位置のばらつきを調整するような筋肉の相補的活動について検討を行うことを行ってきた.平成30年度は,計測実験と解析手法の検討を行った.現在,健常被験者の下肢14筋のトレッドミル上での歩行中の表面筋電位を測定し,足先位置を調整するような筋活動について,解析を進めている.研究代表者の所属先変更により大幅な実験設備の変更が必要になり,現在実験設備の再構築及び実験環境の整備を行った.そのため,これまでの計画通りの実験を遂行することができなかった.しかし,これまでトレッドミルで行っていた歩行計測を平地歩行にすることにより,広い年齢層さらに,高齢被験者の歩行計測に向けた環境整備を行っている.
離島火山活動のリモートモニタリングの実現

本年度は研究計画の最終年度としてのまとめを行なった。本研究課題は、2013年11月20日に40年振りに突如として始まった東京都の離島、西之島での火山噴火活動を契機として立案され、離島火山活動のリモートモニタリングが可能な観測システムの開発・製作と実海域での観測を実施するものである。システム開発には自律観測を目指し、Wave Glider(Liquid Robotics Inc.,米国)と呼ばれる動力燃料不要の自律航走可能な海上プラットフォームを利用した。装置開発と製作については初年度(2015年度)にほぼ完了したが、その後しばらくの間、西之島の活発かつ継続的な活動に伴い、気象庁による入山規制があったため実海域観測は実現することができなかったが、2015年12月から始まった火山活動の沈静時期の2016年10月に西之島上陸調査チームと共に海洋研究開発機構「新青丸」航海を計画し、西之島近海での初観測を実施した。この観測では、観測システムに搭載した火山噴火検知のためのマイクロフォン、火山性地震検出のためのハイドロフォン、火山性津波検知のためのGPS波浪計および望遠観測のためのタイムラプスカメラが想定通りの実力を示すことが立証された。その後、再び噴火活動が始まったため、実観測計画は一旦延期されたが、2017年12月に2週間ほどの自律観測を実施した。この観測では、西之島から130 km離れた父島の近海の海上で観測システムを設置し、自律航走で西之島にアクセスし、その後5日間の監視を行なった。観測期間中の殆どの期間でリアルタイムのデータ伝送に成功した。監視中にマイクロフォンとカメラ映像から顕著な噴気活動が検出されたが、この噴気活動は定期的観測を続けている海上保安庁からは報告されておらず、本観測システムによる連続観測の必要性を強く支持するものであった。これらの観測研究成果を論文にまとめた。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。東京都の離島、西之島では、2013年11月の噴火以来、高い活動水準を保ちながら、2015年12月に活動が一旦停止するまでの約2年間、拡大成長を続けた新島の面積は旧島の12倍にも及んでいる。この新しい海洋島形成という希少な地学現象を逃さず観測するための手段として、本研究では、無人の自走型海上ヴィークルを利用し、離島火山近傍においても長期観測が可能な新しい機動観測システムを構築し、その実用化を目指すものである。また、突発的な火山噴火とそれにより派生する津波災害にも臨機対応可能な、減災・防災にも資する極めて機動性、実効性の高いシステムは、急務の要請であり、初年度である平成27年度にはシステムをほぼ完成させている。一方で、平成27年12月に、本システムの要であるデータ伝送部のメーカーから、全く新しいモジュールのアップデート版が発売され、観測を実施するためには、汎用性、安定性に優れたアップデート版が必要不可欠であると考え、仕様の見直しを図り、再製作を行った。それにより多少計画は遅れたものの、平成28年10月の調査船「新青丸」航海に対し、十分な準備期間をとれたことによるメリットは大きく、観測は成功に終わった。本観測航海では、当初計画通り、海上ヴィークルであるウェーブグライダーに火山観測に必須である、空振計(噴火に伴う大気圧変動観測)、ハイドロフォーン(火山性地震に伴う水圧変動観測)、タイムラプスカメラ(望遠観察)及びGPS波浪計(山体崩落に伴う津波観測)を搭載し、いずれもスラーヤ衛星経由でのリアルタイム観測に成功した。平成27年12月以降、西之島の活動は沈静化を辿っており、観測を行った平成28年10月も噴火は無かったものの、バックグラウンドである波浪に伴う大気圧変動を空振計と波浪計で記録し、十分なノイズ評価ができた。本観測により、本離島火山観測システムを用いた長期観測への目処が立った。本研究ではウェーブグライダーと呼ばれる完全自律型海上プラットフォームを用いた離島火山活動モニタリングシステムを構築し、現在最も活発である東京都の離島、西之島火山の実観測を行うものである。平成27年度は当初計画通りに進捗し、平成27年8月にウェーブグライダーを入手し、12月にシステムはほぼ完成した。一方で、完成と同じ頃、データ通信用のスラーヤ携帯電話に代わる通信モジュール(SM2700)がアップデートされ、携帯電話よりも汎用性、安定性は極めて高いため、長期観測には有利であると判断し、仕様を変更した。また、西之島近海での観測航海は当初平成28年5月に予定されていたが、本観測調査も含め海洋研究開発機構管轄する調査航海計画の大幅な見直しがあり、それに伴い、本調査航海は平成28年10月に変更となった。平成27年12月頃から西之島火山活動は沈静化の一途を辿っていたが、観測を行った平成28年10月においても、全く噴火活動が無かったため、当初計画していた長期間の観測は取りやめ、開発したシステムの評価試験観測として位置づけ、短期間の観測に変更した。短期間ではあったが、得られたデータの質・量ともに評価には十分であり、本システムを用いた長期運用への目処が立った。平成28年度の計画を終えた時点では、西之島は依然として沈静化が保たれたままであったが、平成28年4月20日、海上保安庁の巡視船により、西之島の再活発化が認められ、新たな火口が観察される等、西之島は依然アクティブであることが明らかになった。