hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
菌体表層アミロイドを介した口腔バイオフィルム形成の検討

アミロイドは、ある特定の構造を持った非水溶性の繊維蛋白質である。口腔細菌であるStreptococus miutansにもアミロイドが存在し、それがバイオフィルム形成に関与している可能性が考えられる。本研究では、S. mutansの遺伝子の中でSMU482とSMU574がアミロイド形成に関与している可能性が見出された。しかし、SMU482はバイオフィルム形成に関与しSMU574はその形成に関与していなかった。よって、アミロイド形成が必ずバイオフィルム形成に関わるとは限らないことが明らかとなった。アミロイドは、ある特定の構造を持つ水に溶けない繊維状のタンパク質である。タンパク質が正常に機能するためには折りたたみ構造をとるがこのアミロイドは、折りたたみがうまくいかず、異常な帯状のβシートを多く持った構造をとる。近年、Kolter Rらは、Bacillus subtilisのバイオフィルム形成においてTasAによるアミロイド線維がその付着因子として働き、グラム陽性菌のバイオフィルム形成に深く関わることが見出された。Streptococciにもアミロイドが存在し、それがバイオフィルム形成に関与している可能性が考えられた。本研究では、Streptococcus mutansのバイオフィルム形成にアミロイドが関わるか明らかにすることを目的とし検討を行った。昨年度の研究により、細胞壁の構成に関わるSMU482がアミロイド形成およびバイオフィルム形成に関わることを見出した。本年度は、解析する遺伝子の数を増やし、アミロイド形成に関わる遺伝子を検索した。Quorum seningに関わる遺伝子のcomC, comDm comE, comR, comX, comY,グルカン合成に関わる遺伝子のgtfC, gtfBC,その他のSMU484, SMU574, SMU737, SMU834, SMU1013, SMU1598, SMU1693, SMU2065の遺伝子変異株を用いて、コンゴーレッド染色によるアミロイドの観察を偏光顕微鏡を用いて行った。その結果、SMU574のコロニーの外側にアミロイドが存在することが存在することが見出された。しかし、SMU574の変異株は、バイオフィルム形成量が親株と変わりがなかった。アミロイド形成が必ずバイオフィルム形成に関わるとは限らないことが考えられたアミロイドは、ある特定の構造を持った非水溶性の繊維蛋白質である。口腔バイオフィルム形成はスクロースを糖源とする代謝系が中心となっているが、実際はスクロースに依存しないバイオフィルム形成メカニズムも存在している。菌体表層アミロイドは、近年Bacillus subtilisのバイオフィルム形成に大きく関わることが明らかとなった。TasAがその重要な遺伝子として明らかとなり、う蝕原因菌であるStreptococcus mutansや初期付着菌Streptococcus gordoniiにも相同性の高い領域が存在していた。口腔バイオフィルム形成にこの菌体表層アミロイドが関与する可能性が高く、本研究ではバイオフィルム形成におけるアミロイドの関わりについて詳細に明らかにすることを目的として実験を行った。TasAの遺伝子シークエンスと相同性の高いう蝕原因菌であるS. mutansの遺伝子SMU1035に加え、SMU482, SMU484のUA159ミュータント株を作成し、それぞれのミュータントをコンゴーレッドで着色させて偏向顕微鏡にて観察した。その結果、SMU482のミュータント株では、親株であるUA159に比べアミロイド形成が上昇する傾向が認められた。SMU482ミュータント株は、UA159に比べ凝集性も高くさらにextracellular DNAに依存したバイオフィルム形成が高まった株である。SMU482は細胞壁の構成に関わっている可能性が考えられ、アミロイドの形成上昇がこのような凝集やextracellular DNAに依存したバイオフィルム形成の上昇に関わっている可能性が考えられれる。SMU482のアミロイド形成における役割や他の遺伝子によるアミロイド形成への関わりを検討し、アミロイドがバイオフィルム形成ならびS. mutansの病原性にどのように関わっていくか今後検討していく予定である。アミロイドに関わる遺伝子であるS. mutansのSMU1442、SMU1658とStreptococcus gordoniiのSGO0110、SGO1098、SGO2026のミュータント株の作成に時間がかかり、それらの遺伝子のアミロイド形成への影響については現在検討中である。そのために、平成24年度の計画がすべて終了していない。一方、SMU482のアミロイド形成への関与など、新たな遺伝子の役割について考察できるようになってきた。よって、目的に対しては達成してきているが計画をすべて終了していないので、やや遅れていると評した。引き続き、S. mutansのSMU1442、SMU1658とStreptococcus gordoniiのSGO0110、SGO1098、SGO2026のミュータント株のアミロイド形成における親株との比較を行い、遺伝子の影響を検討していく。大きく影響のあった遺伝子については、その役割を明確にするため、それら遺伝子をコードする蛋白質を組み換え蛋白質として作成する。それら組み換えタンパク質を利用してポリクローナル抗体を作製する。

組み換えタンパクシ質やポリクローナル抗体を利用して、バイオフィルム形成への影響を検討し、最終的なアミロイドのバイオフィルム形成への影響を検討していく。歩年度の使用研究費は、1080009円である。変異株作製、組み換えタンパク質作製、バイオフィルム形成実験、動物の飼育費および実験費ならびにポリクローナル抗体作製のための費用を消耗品として600000円使用する計画である。その他に、共同研究者との打ち合わせ、情報の収集および学会発表のため国内、国外への出張費用を旅費として350000円使用する計画でる。その他に、論文の投稿料、英文校閲、銀行振込み手数料として、130009円使用する予定である。
インターネットビジネス支援技術の開発

電子商取引やネットオークションにみられるような社会インフラとしてのインターネットの重要性の増加に伴い重要性が高まっている,高速なネットワークに流れる大量のデータから実時間で価値のあるデータを見つけ出しマーケティング等の経済活動に有用な情報を発見するための技術を,それまでの基盤研究で開発した技術をベースに研究した.電子商取引やネットオークションにみられるような社会インフラとしてのインターネットの重要性の増加に伴い重要性が高まっている,高速なネットワークに流れる大量のデータから実時間で価値のあるデータを見つけ出しマーケティング等の経済活動に有用な情報を発見するための技術を,それまでの基盤研究で開発した技術をベースに研究した.[研究の学術的背景]近年の高速インターネット環境の急速な整備、および、電子商取引やネットオークションにみられるような社会インフラとしてのインターネットの重要性の増加に伴い、高速なネットワークに流れる大量のデータから実時間で価値のあるデータを見つけ出し、マーケティング等の経済活動に有用な情報を発見するための技術に対するニーズが高まっている。[研究の目的]本研究では上記社会的背景を考慮し、高速なネットワークに流れる大量のデータから実時間で価値のあるデータを見つけ出し、マーケティング等の経済活動に有用な情報を発見するための技術を、今迄の基盤研究で開発した技術をベースに研究している。[H22年度の研究成果]今年度は過去の科研で開発したスパム検知技術を発展させたP2P/Wormの検出技術を国際学会ICNC2010で発表し、Best paper awardを受賞した。また、やはり過去の科研で開発したTVコマーシャルの効果測定技術をベースにしたWWWを使ったマーケティング技術の開発においては、査読付論文1編を発表した。[今後の研究計画]電子商取引の活生化は幅広いテーマを包含しており、まだまだ検討すべき事項が残っている。特にネットワークがビデオデータを実時間で転送できる高帯域を獲得した事によりビデオを使ったビジネスが急速に立ち上がっている点は新しい研究課題を作っており、早急な研究の立ち上げを必要とする。今後この点からの研究を加速する。[研究の学術的背景]近年の高速インターネット環境の急速な整備、および、電子商取引やネットオークションにみられるような社会インフラとしてのインターネットの重要性の増加に伴い、高速なネットワークに流れる大量のデータから実時間で価値のあるデータを見つけ出し、マーケティング等の経済活動に有用な情報を発見するための技術に対するニーズが高まっている。[H23年度の研究成果]今年度は過去の科研で開発したスパム検知技術を発展させた著作権侵害ビデオの検出技術を国際学会HIS2011およびIA2011で発表した。また、この研究成果に基づき、査読付論文1編を発表した。特にステルスマーケティングが新たな社会問題となっているが、上記研究成果から、消費者をだますようなステルスマーケティングに耐性のある社会的人気の分析技術に着想を得ており、今後この点から研究を加速する。高速インターネット環境の急速な整備、および、電子商取引やネットオークションにみられるような社会インフラとしてのインターネットの重要性の増加に伴い、高速なネットワークに流れる大量のデータから実時間で価値のあるデータを見つけ出し、マーケティング等の経済活動に有用な情報を発見するための技術に対するニーズが高まっている。提案者は、このような背景の中、平成1517年度基盤研究(C)「ユビキタス・ネットワーク社会におけるワンツーワン・マーケッティング基盤の研究」にて電子商取引活生化のためのTV視聴率の実時間解析技術や、行き過ぎたマーケティング対策としての迷惑メイル防止技術を提案し、更に、この2つの技術の高速化・一般化を計った平成1920年度基盤研究(C)「リアルタイム・インターネット・マーケティング技術の研究」にてTVコマーシャルの効果測定技術やP2Pサイトの検知技術等を開発してきた。一方電子商取引の活生化は幅広いテーマを包含しており、まだまだ検討すべき事項が残っている。以上を考慮し、本基盤研究では、電子商取引やネットオークションにみられるような社会インフラとしてのインターネットの重要性の増加に伴い、重要性が高まっている、高速なネットワークに流れる大量のデータから実時間で価値のあるデータを見つけ出し、マーケティング等の経済活動に有用な情報を発見するための技術を、それまでの基盤研究で開発した技術をベースに研究した。昨年度と合わせ、査読付き論文5本、国際会議7件と、計画以上に研究成果が出ており、旅費や別刷り代金が科研費で賄いきれず、校費や委任経理金による出費を余儀なくされている。24年度が最終年度であるため、記入しない。前述のステルスマーケティングに耐性のある社会的人気の分析技術は社会的な影響が大きい。当初の研究目的の先を行く内容になるが、当初目的とも関連が深く、研究を進める。前述の旅費の不足については申請より予算が削られたことなどもあり対策できないため、成果の公表をあきらめることも考える。
難治性疾患に関わるシグナル伝達分子を標的とした天然機能分子の探索

当研究室独自に構築した未利用天然物ライブラリーを用いて,疾患関連シグナル伝達分子を標的とした天然物探索研究を行った.その中から,1)TRAILシグナル増強作用をもつ天然物,2)Wntシグナルを標的としたスクリーニング,の二つに関する本年度の研究成果を以下に記す.1)タイ東北部産のショウガ科植物Curcuma parvifloraより数種の新規炭素骨格をもつ一連のセスキテルペン二量体型成分を単離した.これらは数種の培養腫瘍細胞に対して顕著な細胞増殖抑制作用を示した.主成分parviflorene FについてDNAマイクロアレイ解析を行い,HeLa細胞の癌疾患関連遺伝子886個の発現に及ぼす影響について検討した.その結果,発現量の変化が示唆された4つの遺伝子についてさらにリアルタイムRT-PCR法により定量的遺伝子発現解析を行ったところ,parviflorene Fはアポトーシスに関与するデスレセプターの一つであるTRAIL-R2遺伝子AF016266の発現を4.9倍誘導することが判明し,本化合物の細胞増殖抑制作用とアポトーシス誘導作用との関連が示唆された.2)大腸癌の形成に深く関与することが知られているWntシグナル伝達系に注目し,その転写因子の一つであるTCF/LEF複合体の転写活性を阻害する天然物のスクリーニングを行った.まず,大腸癌細胞株SW480にTCF/LEF結合領域を有するルシフェラーゼレポータープラスミドを導入し,一過性発現させた細胞を用いた予備的なスクリーニングを行い,ケルセチンが30μMの濃度でTCF転写阻害活性を示すことを明らかにした.また,同様のレポータープラスミドを導入した安定発現細胞の樹立に成功した.従って,この細胞を用いた当研究室保有の天然物ライブラリーに対するスクリーニングが可能となった.当研究室独自に構築した未利用天然物ライブラリーを用いて,疾患関連シグナル伝達分子を標的とした天然物探索研究を行った.その中から,1)TRAILシグナル増強作用をもつ天然物,2)Wntシグナルを標的としたスクリーニング,の二つに関する本年度の研究成果を以下に記す.1)タイ東北部産のショウガ科植物Curcuma parvifloraより数種の新規炭素骨格をもつ一連のセスキテルペン二量体型成分を単離した.これらは数種の培養腫瘍細胞に対して顕著な細胞増殖抑制作用を示した.主成分parviflorene FについてDNAマイクロアレイ解析を行い,HeLa細胞の癌疾患関連遺伝子886個の発現に及ぼす影響について検討した.その結果,発現量の変化が示唆された4つの遺伝子についてさらにリアルタイムRT-PCR法により定量的遺伝子発現解析を行ったところ,parviflorene Fはアポトーシスに関与するデスレセプターの一つであるTRAIL-R2遺伝子AF016266の発現を4.9倍誘導することが判明し,本化合物の細胞増殖抑制作用とアポトーシス誘導作用との関連が示唆された.2)大腸癌の形成に深く関与することが知られているWntシグナル伝達系に注目し,その転写因子の一つであるTCF/LEF複合体の転写活性を阻害する天然物のスクリーニングを行った.まず,大腸癌細胞株SW480にTCF/LEF結合領域を有するルシフェラーゼレポータープラスミドを導入し,一過性発現させた細胞を用いた予備的なスクリーニングを行い,ケルセチンが30μMの濃度でTCF転写阻害活性を示すことを明らかにした.また,同様のレポータープラスミドを導入した安定発現細胞の樹立に成功した.従って,この細胞を用いた当研究室保有の天然物ライブラリーに対するスクリーニングが可能となった.
糖・脂質代謝異常及び糖尿病性合併症におけるPin1の関与と治療標的としての応用

糖尿病、高血圧、高脂血症を合併するメタボリックシンドロームの病態形成には過栄養状態と炎症が中心的な役割を果たしている。我々は、代表的なプロリン異性化酵素Pin1が、過栄養状態のマウスの肝臓、筋肉、脂肪組織で顕著(5-10倍程度)に増加することを見出した。また、腎ではメサンギウム細胞においてPin1の発現が上昇していること見出した。白色脂肪細胞に関しては、Pin1が分化に重要であることを既に報告しているが、今回、ベージュ脂肪細胞や褐色脂肪細胞においてPRDM16と結合することでPRDM16の分解を誘導することで、UCP1の発現量を低下させることを報告した。さらに、Pin1が、中性脂肪分解酵素のHSLとATGL及び、脂肪合成に関わるACC1とFASNに結合することを見出した。この中で、HSLに関しては、Pin1が結合することで、脂肪滴への移動が抑制されることや、HSLの蛋白安定性が極度に低下する結果を得ている。実際、Pin1遺伝子を脂肪細胞で特異的に欠損させたマウス(Pin1 KOマウス)は、通常食では体重に差を生じないが、高栄養の食事を与えても肥満や脂肪肝を発症しないことが確認された。また、Pin1 KOマウスは、4°Cの低温下に24時間おいても、体温が低下しにくいことが判明した。本研究の成果により、過栄養に伴って過剰に発現するPin1の機能を阻害し、基礎代謝の増加を導くことによって、肥満や糖尿病等の生活習慣病の改善に応用できる可能性が示唆された。各種の細胞特異的Pin1欠損マウスが作成され、順調に成育してきている。これに伴って、脂肪細胞、肝臓、筋肉などにおける役割の解析が加速されており、今後も順調に進行すると考えられる。今後の応用研究の一つとして、過剰なPin1を化合物によって阻害する方法で、脂肪肝やNASH(悪性度の高い脂肪肝)、肥満の治療に役立てたいと考えている。そこで、Pin1に特異的な阻害化合物の開発を、東京大学創薬機構及び東京薬科大学と共同で開発を進めており、現在は開発した新規化合物3件について海外特許として出願している。これらの新規化合物を用いて、NASHや肥満の治療方法の確立が期待できる状況である。

本研究の成果により、過栄養に伴って過剰に発現するPin1の機能を阻害し、基礎代謝の増加を導くことによって、肥満や糖尿病等の生活習慣病の改善に応用できる可能性が示唆された。計画に従って、大学院生なども協力し、精力的な研究を推進できた。今後の応用研究の一つとして、過剰なPin1を化合物によって阻害する方法で、脂肪肝やNASH(悪性度の高い脂肪肝)、肥満の治療に役立てたいと考えている。そこで、Pin1に特異的な阻害化合物の開発を、東京大学創薬機構及び東京薬科大学と共同で開発を進めており、現在は開発した新規化合物3件について海外特許として出願している。これらの新規化合物を用いて、NASHや肥満の治療方法の確立が期待できる状況である。各種の細胞特異的Pin1欠損マウスが作成され、順調に成育してきている。これに伴って、脂肪細胞、肝臓、筋肉などにおける役割の解析が加速されており、今後も順調に進行すると考えられる。
NDPキナーゼの遺伝子発現調節と腫瘍細胞の転移能の変異との相関について

ラットNDPキナーゼcDNAとオリゴヌクレオチドをプローブとして、ラットNDPキナーゼ遺伝子(αアイソフォーム:nm23H2相当)を単離し、プライマー伸長法、RNase阻止法を用いて転写開始部を確定し、5'上流調節部位の構造を明らかにした。当遺伝子は4エクソンから構成され(後に5エクソンからなる長型αクローンの存在も明らかになった)典型的なTATA Boxは有さず、複数のGC Boxが調節領域に存在した(論文1参照)。CATアッセイの結果、主要な転写開始部上流4番目のGC Boxを含む部に強いプロモータ活性のあることが判明した。また転移性を低下させるとされるAdeno virus Elaの遺伝子導入により、α-mRNAの発現が誘導されることが示された。一方、αアイソフォームと交又反応を示すcDNAをスクリーニングし、二番目のアイソフォーム(β:nm23H1相当)cDNAを単離し、更にこれをコードする遺伝子をα遺伝子の5'上流に同定した。β遺伝子は5エクソンから構成され、エクソン部、エクソンーイントロン境界はα、βで極めてよく保存され、遺伝子重複により生成されたと考えられた。しかし5'調節領域はかなり異なっていた(論文2参照)。ノーザンブロット法により、全般的にαmRNAの発現が優位であり、特にαは心、腎、副腎等で、βは脳、精巣で強く発現され、本酵素mRNAは臓器特異的に発現されることが判明した。更に免疫組織染色により、本酵素は重層扁平上皮基底細胞、腎尿細管上皮等に特異的に強く発現されることが示された。またラット低転移性乳癌細胞株MTCでαが高転移性株MTLn3に比し強く発現していることが認められた。我々の単離したラットNDPキナーゼ遺伝子は、哺乳動物由来ゲノム遺伝子としては、世界初、唯一の例であり今後転移形質と本遺伝子の発現との相関を解明するうえで不可欠のものとなるであろう。
超高効率風レンズ風車と新炭素繊維材料の革新的技術を融合した洋上風力発電の開発研究

風レンズという集風技術を有する高効率な中型風レンズ風車の基礎研究を行った。レンズ構造体の適切な選択のための風洞実験、数値解析を行い、中型レンズ風車の基礎設計を検討した。中型レンズ風車システムについては、小型風レンズ風車の相似形で拡大し、固定ピッチ、パッシブヨー制御は小型と同様な仕様にした。風洞実験、数値解析ではその有効性が実証できた。この研究開発と建設は、幸いに他の大型予算により実現可能となった。九大伊都キャンパスに100kWレンズ風車(定格風速12m/s)を建設し、稼働し始めた。しかし、当初予定していた洋上浮体用の浮体式支持構造までの検討はできなかった。同時に有効に風力エネルギーを得るために適切な風況予測技術を数値計算システムとして開発を進めた。レンズ風車の導入展開として海上浮体風力発電システムを実現した。本基盤研究では、浮体モデルを製作し、研究所所有の大型水槽で、耐波浪の実験を、レンズ風車模型2基を搭載して実施した。これで浮体プラットホーム式風力発電の有効性、安全性、性能評価を検討できた。これも幸いに、他予算で大きな研究経費がついたので、本研究で基礎研究していた技術をそのまま活かして、実際の小型海上浮体としてのエネルギーファームに実現できた。博多湾内の海上に世界で初めて本格的な浮体を建設し、その上部に3kWレンズ風車2基と太陽光パネル1. 5kWからなるエネルギーファームを建設し、動揺、波浪、気象、発電量、浮体変化など種々データを取得中である。ただし、当初予定していた次世代炭素繊維ロッドの製作が間に合わなかったので、製造したコンクリート浮体のトラスの筋材は、従来の鉄筋とした。・風レンズ風車大型化を目指して風レンズ集風体の非常にコンパクトな形状を開発し、その発電性能試験を行った。その結果、ほとんどリング状の集風構造体でも出力が2倍になることが確かめられた。・風レンズ集風体とマッチする新たなブレード形状の設計・開発を行い、従来より低レイノルズ数領域で優れた空力性能を示すブレードが得られた。ただし、コード長が大きくなり、重量大につながるので水レンズ水車向きと判断した。また、ブレードの軽量化を図るためにCFRP製とすることにした。・風レンズ風車の風荷重を評価した。上記のコンパクトな集風体を用いても風車単独の場合の2倍の風荷重を示した。そのために風速60m/sの台風時にも耐え得るタワー設計を行った。同時にモーターでアクティブヨー制御が可能となる機構として、強風時には風に平行な配置にもっていくことにした。・直径2.4mの6角形浮体構造物の耐波浪試験を水槽で実施した。その結果、半没式トラスタイプのはちの巣型の浮体構造物はヒービング(上下)運動、ピッチング運動において従来よりはるかに安全な挙動を示し、大型浮体構造物の基本形として有望であることが分かった。・風車の強風時における安全制御について検討した。その結果、高トルク発電機と電気的ストールシステムの組み合わせで、1216m/s時の強風時に一定低速回転モードを確立することができた。今年、博多湾に直径16mの蜂の巣浮体を設置する。その上には3kWの小型風レンズ風車を2基設置する。その風荷重、転倒モーメントを大型風洞実験にて計測した。その結果、静止時には通常風車(ブレードのみ)の2倍程度の風荷重を受けることがわかった。このため、洋上浮体上の風レンズ風車支持構造はモノポール形式をやめ、集風体も支える多点支持構造を検討した。この結果、トラス支持構造にして、浮体実験を行った。

九大応力研の大型水槽にて、直径2.5mのセミサブ蜂の巣型のトラス浮体を製作し、TLP方式(海底から張力で支持する方法)の耐波浪実験を行った。この結果、十分な安定性を得た。同時に、強風発生装置も浮体上流に取り付け、強風時の風車転倒荷重、水平移動距離等を評価した。同時に強非線形の流れ場を精度良く計算できる流体計算コードで、水槽実験と同様な条件でシミュレーションを行い、水槽実験とほぼ同様な結果を得た。これらにより、今年博多湾に設置する小型洋上発電浮体は十分安全性があることがわかった。将来の洋上浮体用の風レンズ風車の設計、試作を行った。風レンズ風車大型化の第一歩として中型クラス風車である風レンズ風車100kW機の設計を行った.大型化に際しては耐風設計や支持構造体の空力干渉等が問題となる.風洞実験、またはブレードの回転を取り込んだ高精度な数値計算により,これらに関する新たな知見を得ることができた。本研究を通して中型クラスの風レンズ風車開発に必要な風車の発電性能曲線,風レンズ集風体の揚力値,抗力値,周辺流れ場の詳細,出力を含む翼車の3軸まわりのモーメント等に関する知見を得た。本研究では、、当研究所の大型水槽を用いて、浮体モデルの耐波浪実験を行った。同時に強風を想定して水面上に送風機を並べ、浮体上の風レンズ風車への風荷重を与えた。その結果、レンズ風車2基搭載の六角形浮体は、ピッチング、ヨーイング、ローリングに対しては十分な安定性能を示した。スウェイ(流れ方向の移動)はある程度の移動を示したが、係留方式によって十分に制御できることが分かった。大型風洞では、レンズ風車の浮体搭載用の耐風特性を実験した。その結果、レンズ風車を多脚で支持すると十分な強度特性(風速60m/sまでは十分剛性がある)を示した。複数のレンズ風車の後流干渉を数値解析で検証した。風車が風向に対して並列配置であれば、複数の風車の発電性能は低下しないが、風の方向に対してタンデム(直列)配置になれば、下流風車の発電性能は大幅に低下した。したがって、浮体の設置状況、また浮体上での風車の配置を、そのサイトの風況特性を十分に吟味した上で決める必要があることがわかった。最後に、他の大きな予算で、この浮体式風力発電のプロトタイプを博多湾に設置して野外実証実験を開始することができた。その浮体の大きさは18m外形で140トンの排水量である。その上に3kWレンズ風車を2基搭載して洋上の発電性能を調査中である。この浮体は当初計画したとおり、コンクリート製であるが、その断面中央め配筋は残念ながらSCFロッド(超炭素繊維材料)の製作が間に合わず、普通の防錆鉄筋を採用せざるを得なかった。SCFロッドは現在10m長さを製作できるロボットがようやく完成した。今後はより大型化し、実用的な浮体式風力発電として実現するための基礎設計を行う。そのために現在、博多湾浮体で取得中の様々なデータ(耐波浪データ、動揺特性、海上自然風、発電性能など)を検討し、次のステージへ活かせるように解析を進ある。
契約と組織の経済理論

以下の研究会,コンファレンス等を通じて,契約理論の研究および契約理論アプローチの応用研究の,複数大学にまたがる国際水準の研究拠点を形成する成果をあげてきた.(a)2年間合計18回の定期研究会(b)各年度8月上旬の夏期コンファレンスc各年度12月の台湾(台北)中央研究院(Academia Sinica)との日台契約理論コンファレンス(d)台湾(台北)中央研究院(Academia Sinica)における契約理論の特別講演(e)本研究の研究代表者が一橋大学著名外国人研究者等特別招聘事業により招聘した,マサチューセッツ工科大学(MIT)教授Robert Gibbons氏の連続講義への参加(平成20年3月37日).以下の研究会,コンファレンス等を通じて,契約理論の研究および契約理論アプローチの応用研究の,複数大学にまたがる国際水準の研究拠点を形成する成果をあげてきた.(a)2年間合計18回の定期研究会(b)各年度8月上旬の夏期コンファレンスc各年度12月の台湾(台北)中央研究院(Academia Sinica)との日台契約理論コンファレンス(d)台湾(台北)中央研究院(Academia Sinica)における契約理論の特別講演(e)本研究の研究代表者が一橋大学著名外国人研究者等特別招聘事業により招聘した,マサチューセッツ工科大学(MIT)教授Robert Gibbons氏の連続講義への参加(平成20年3月37日).現代ミクロ経済理論の3本柱のひとつである契約理論(contract theory)の国際水準の研究ネットワークを形成することを目的として,研究実施計画に記載の以下の活動を行った.1.平成19年度47,10,11,13月の通常第3土曜日に,京都または大阪で定期研究会を開催した(合計9回).毎回の研究会では,2名の研究者が報告を行い,関東・関西在住の研究者,大学院生を中心に常時20名程度の参加者による活発な議論が行われ,報告者・参加者双方の研究水準を高めることに大きく貢献した.2. 8月57日に北海道大学にて夏期コンファレンスを開催し,主要な問題提起と研究プロポーザルを集中的に討議した.3. 12月8日に,台湾(台北)の中央研究院(Academia Sinica)と合同で,第1回の日台契約理論コンファレンスを開催した.日本側から3名,台湾側から3名の報告が行われ,多数の参加者を交えて議論が行われた.契約理論をテーマとしたコンファレンスは国際的にもほとんど例がなく,大きな注目を集めることになった.本研究の成果を示す事例をひとつあげておこう.本研究の関係者の多くは,平成20年3月37日,本研究の研究代表者が一橋大学著名外国人研究者等特別招聘事業により招聘した,マサチューセッツ工科大学(MIT)教授のRobert Gibbons氏の連続講義に参加した.テーマは契約理論とその応用としての組織の経済学で,講義の間には研究交流の時間も多数設けた.研究代表者は,Gibbons教授から帰国後に以下のメッセージを受けとった.「最後に,日本全国から多数の若手研究者が講義に参加するような研究ネットワークを築いてきた,あなたの努力に賛辞を送りたい.彼らは講義中の議論に大きく貢献してくれたし,また,彼らと研究について話し合うことができたことは素晴らしかった.」現代ミクロ経済理論の3本柱のひとつである契約理論(contract theory)の国際水準の研究ネットワークを形成することを目的として,研究実施計画に記載の以下の活動を行った.1.平成20年度47,10,11,13月の通常第3土曜日に,京都または大阪で定期研究会を開催した(合計9回).毎回の研究会では,2名の研究者が報告を行い,関東・関西在住の研究者,大学院生を中心に常時20名程度の参加者による活発な議論が行われ,報告者・参加者双方の研究水準を高めることに大きく貢献した.また,5月には国際ネットワーク形成のために,この分野の中心的研究者のひとりである,フランス・トゥールース大学のJacques Cremer氏と新進気鋭の研究者であるEric Chou氏(台湾國立清華大學)に報告いただいた.2. 8月35日に北海道大学にて夏期コンファレンスを開催し,契約理論における最新の研究を集中的に討議した.3.国際ネットワーク形成のために,本プロジェクトの研究代表者(9月26日),連携研究者の小佐野広(11月14日),石黒真吾(9月24日)が,台湾(台北)中央研究院(Academia Sinica)にて契約理論の特別講演を行った.4. 12月13日に,台湾の中央研究院(Academia Sinica)と合同で,第2回の日台契約理論コンファレンスを開催した.日本側から2名,台湾側から2名の報告,および契約理論の分野の最先端で活躍中のWouter Dessein氏(米国コロンビア大学)の特別報告が行われ,多数の参加者を交えて活発に議論された.5.契約理論の分野で研究を行う一橋大学商学部ジュニアフェロー(ポスドク相当)が,米国および欧州の3つの学会で研究報告を行うことをサポートした.
シリコン上へのマクロポアの生成とその応用

シリコンをフッ酸中で陽極酸化することにより多孔質層が形成される。その孔径は条件により数ナノメートルから数マイクロメートルと変化する。本年度は期間が短かったため、まず文献調査によりp型シリコン上へのマクロポア生成の条件を検討した。多孔質シリコンは通常フッ酸溶液中で単結晶基板を陽極酸化することにより生成する。普通、多孔質層はメソポーラスと分類される孔径数ナノメートルの微細孔からなる。通常のフッ酸水溶液中からでは、高い抵抗率基板を用い、低い電流密度で陽極酸化すると孔径がマイクロメートル前後のマクロポアが得られる。ジメチルスルホキシド(DMSO)やジメチルホルムアミドなどの溶媒系有機物が存在するとマクロ孔生成条件が広がる。水とDMSO混合溶媒を用いたフッ酸水溶液中で中程度の抵抗率(10-20Ωcm)のシリコン基板を用いて5mA/cm^2で陽極酸化を行ったところ、1-2μm程度の孔径をもつマクロポアが生成し、その分布はランダムであった。フォトリソグラフィーでパターニングしてエッチピット(1μm幅)を形成したシリコン基板を用いて、同一条件下で陽極酸化するとプレパターンどおりに規則的に配列したマクロポアが得られた。孔径はランダム孔より広がり、4μmに達した。プレパターン基板から始めることによって規則的なマクロポア形成が得られたので、次年度での孔内への金属析出研究の準備が整った。また、ランダムポアも併用して両者における金属析出挙動の相違についても検討を加える。
インターネットを利用する計算機能を有する気相エピタキシャル成長データベースの構築

本年度実施計画の下記の3項目について以下の成果が得られている。気相エピタキシャル成長は化合物半導体の電子デバイス・光デバイスの作製に無くてはならない結晶成長方法である。この薄膜成長法は希薄原料を気相から供給し、目的とする高品質な結晶を融点以下の温度で成長する方法である。本申請研究では、研究者あるいは結晶成長技術者が各自の成長装置にマッチした成長条件を入力することにより、各々に対応した気相-固相関係がインターネットを通してその場で得られるシステムの構築を目的とした。特に本研究では、これまで我々が構築してきたGaN, InGaN, AlGaNなどの窒化物半導体システムに各気相分子種の分圧の表示機能の付加、さらに、窒化物以外のInGaAsP, InAsAs, InGaPなどの光情報処理に不可欠な化合物の計算機能の付加を目的とした。このような「計算サービス」を行うに至った経緯は次のようである。上述のように我々は化合物半導体の熱力学解析を通して、反応過程や気相-固相関係を明らかにしてきたが、一方、世界各地の研究者から各自の成長条件での計算の依頼が多くなされた。このような要望に応えるために、本申請のインターネットを利用した「計算サービス」の構築に着手した。化合物半導体の気相成長に関する研究は業績リストに示した通り、殆どのIII-V族半導体およびII-VI族半導体に対して解析を進めた。また、成長方法もハロゲン系気相エピタキシー法、有機金属気相エピタキシー法、分子線エピタキシー法と全ての気相から原料を供給する成長法に適応している。さらに、高速な計算手法の開発を手がけ、大量の計算を処理できるシステムの再構築に成功した。この新しい手法により、これまでの約100倍以上早い解析が可能になり、窒化物半導体のみならずより多くの化合物半導体への適応が可能になる。また、現システムが化合物半導体全てを網羅する「計算サービス」拠点になるものと期待される。青紫色発光素子材料として重要なInGaN三元混晶の気相成長において、InN二元化合物半導体の生成の自由エネルギー変化が小さいために、原料供給比[In/(In+Ga)]と固相組成の関係は気相成長条件に大きく影響される。さらに、InGaN三元混晶を構成するInNとGaNとの混合のエンタルピーが大きいため、In>0.2の固相には混晶組成に揺らぎが存在する組成不安定領域が存在する。一方、気相成長では温度、種々の原料濃度、原料送入比など非常に多くの成長条件が存在する。実際の成長条件下での原料送入比と固相組成の関係を前もって知ることは成長の精密な制御および均一な高晶質結晶の実現のために重要なことである。本研究では気相-固相関係を明らかにするための熱力学モデルによる解析法の確立、さらに、世界中の研究者が個々の成長条件下で気相-固相関係を求められるようにインタラクティブな熱力学解析システムの構築を目指した。本年度は窒化物三元系の熱力学解析システムが完成し、InGaN, AlGaNおよびAlInNの計算がWebを通じて利用可能となった。窒化物の二元化合物の生成の自由エネルギー変化の序列はAlN>GaN>>InNであり、これを反映した気相-固相関係が得られた。また、窒化物三元系における不安定組成領域はAlN-GaN系では存在しなく、それ以外ではAlN-InN系>GaN-InN系の順に大きな領域が存在することが明らかになった。

この薄膜成長法は希薄原料を気相から供給し、目的とする高品質な結晶を融点以下の温度で成長する方法である。本申請研究では、研究者あるいは結晶成長技術者が各自の成長装置にマッチした成長条件を入力することにより、各々に対応した気相-固相関係がインターネットを通してその場で得られるシステムの構築を目的とした。特に本研究では、これまで我々が構築してきたGaN, InGaN, AlGaNなどの窒化物半導体システムに各気相分子種の分圧の表示機能の付加、さらに、窒化物以外のInGaAsP, InAsAs, InGaPなどの光情報処理に不可欠な化合物の計算機能の付加を目的とした。このような「計算サービス」を行うに至った経緯は次のようである。上述のように我々は化合物半導体の熱力学解析を通して、反応過程や気相-固相関係を明らかにしてきたが、一方、世界各地の研究者から各自の成長条件での計算の依頼が多くなされた。このような要望に応えるために、本申請のインターネットを利用した「計算サービス」の構築に着手した。化合物半導体の気相成長に関する研究は業績リストに示した通り、殆どのIII-V族半導体およびII-VI族半導体に対して解析を進めた。また、成長方法もハロゲン系気相エピタキシー法、有機金属気相エピタキシー法、分子線エピタキシー法と全ての気相から原料を供給する成長法に適応している。さらに、最終年である本年度は、高速な計算手法の開発を手がけ、大量の計算を処理できるシステムの再構築が可能になった。この新しい手法により、これまでの約100倍早い解析が可能になる。本研究では、現在の窒化物半導体のみならず、より多くの化合物半導体への適応しており、これにより、現システムが化合物半導体全てを網羅する「計算サービス」拠点になるものと期待される。
薬物依存問題を持つ人の家族のニーズ実態と福祉支援に関する実証的研究

本研究の目的は、薬物依存問題を持つ人の家族の実態をケアラー(家族などの無償の介護の提供者)支援の視点から整理し、総合的な家族支援体制の構築を目指すことである。研究2年目は、1年目に実施した薬物依存回復施設における家族支援の実態調査(フォーカス・グループ・インタビューおよび全数調査)の結果について、福祉社会学会で発表した。フォーカス・グループ・インタビューの結果については日本嗜癖行動学会学会誌に投稿し、掲載された。そのほか、1年目から持ち越した家族の実態調査を含め、以下の3点について実施した。1.家族の実態調査を行うにさきがけ、文献レビューにより対象となる家族の同定、家族支援対策に大きくかかわる薬物依存問題に関連する問題の特定を行った。その結果を日本社会福祉学会学会誌「社会福祉学」に投稿し、受理された(2017年5月発行号に掲載決定済み)。2.文献レビューによって明らかになった対象となる家族、薬物依存に関連する諸問題、1年目に実施した薬物依存回復施設における家族支援の実態調査の結果をふまえ、家族の状況、家族が薬物依存問題に関して困っていること、家族が希望する支援の具体的内容に焦点を当て、家族がどのような福祉支援ニーズを持っているかを把握するための家族の実態調査を行った。調査は、全国の精神保健福祉センター、薬物依存回復施設の家族会、NPO法人全国薬物依存症者家族会連合会などの関係諸機関の協力を得て全国的に行った。協力を得られた関係諸機関を通じて家族に自記式の調査票を配布し、記入後に個人から郵送で提出していただく方法により、364人から回答を得ることができた(有効回答351)。3.2の家族実態調査の結果から、家族自身に焦点を当てた家族のためのプログラムを組み立て、試行した。実施したプログラムについて、参加者からの評価をデータ化し、分析を行った。28年度が最終年度であるため、記入しない。第四次薬物乱用防止五か年戦略(薬物乱用対策推進会議2013)では、「薬物乱用者に対する治療・社会復帰の支援及びその家族への支援の充実強化による再乱用防止の徹底」が目標2に掲げられ、家族には「薬物依存問題を持つ人の長期の回復を支え、再乱用防止の観察者の役割を持つ」ことが期待されており、問題発生によって長期に影響を受ける家族自身を支援の対象とする視点は乏しい。そこで、本研究では、薬物依存問題を持つ人の家族の福祉ニーズを明らかにすること、関係機関で現在行われている家族支援の実態の把握、長期に渡って継続的に家族支援を行っている専門職が実践にあたりどのような点に着目し、重視しているか、家族支援の専門的援助項目の把握の3点を目的として、以下3点を実施した。1.薬物依存問題を持つ人の家族の福祉ニーズを明らかにするための予備調査として、家族会および家族のためのセルフヘルプ・グループ、薬物依存回復施設のフォーラムなどへのフィールドワーク(参与観察)。2.薬物依存回復施設で行われている家族支援についての調査(予備調査としてのフォーカス・グループインタビューおよび全数調査)の実施。精神保健福祉センター等の公的機関で対応しきれない相談の多くが薬物依存回復施設によって行われていることが予測されたが、これまで回復施設を対象とした本格的な調査は実施されてこなかった。本調査の結果により、当事者のための回復施設が家族支援をも行っている実態が明らかになった。3.薬物依存問題を持つ人の家族支援を長年に渡って実践してきた援助職者に対するインタビューの実施。薬物依存問題を持つ人の家族支援の継続的支援に関する専門的な実践の蓄積は乏しく、薬物依存問題を持つ人の家族支援を長年に渡って実践してきた援助職者の知見の集積は、今後の家族支援について貴重な示唆を与えるものと考えられる。1.フィールドワーク(参与観察)については、(1)NA(薬物依存問題を持つ人の相互援助グループ。以下相互援助グループは、SHGと表記)、ナラノン(薬物依存問題を持つ人の家族や友人のためのSHG)などSHGおよびSHGが主催するコンベンションや地域フォーラム等へ参加した。(2)薬物依存回復施設ダルクのフォーラムについては、ダルク30周年記念フォーラム、九州ダルク、宮崎ダルク、大分ダルクの各フォーラムに参加した。また、ダルクの特定非営利活動法人アジア太平洋地域アディクション研究所(略称NPO法人アパリ)が主催する「コレカラノカイフクシエン」講演会に、3回出席した。また、東京都下の2ダルクの運営委員会に定期的に出席した。2. 2.薬物依存回復施設で行われている家族支援についての調査については、予備調査としてダルク施設長10人を対象としたフォーカス・グループインタビューを2015年6月に、ダルクの全数調査(支部等を除く59か所を選定)を2016年2月に実施した。予備調査の結果は、26回日本嗜癖行動学会札幌大会にて発表した。ダルクの全数調査では、48か所から回答を得た(回収率82.8%)。調査・研究の成果は、2016年7月に日本福祉社会学会(奈良)にて発表予定である。3.薬物依存問題を持つ人の家族支援を長年に渡って実践してきた援助職者に対するインタビューについては、2015年8月より調査を開始し、8名のインタビューを実施した。インタビュー対象者の職種は、精神保健福祉士5名、精神科医師2名、弁護士1名である。医療、福祉、法、当事者の回復施設と家族支援の視点を幅広く網羅出来ていると考える。2016年度に追加および確認のため何回かインタビューを実施する予定である。

調査結果については、2016年7月に日本ソーシャルワーク学会(京都)において発表予定である。本研究の目的は、薬物依存問題を持つ人の家族の実態をケアラー(家族などの無償の介護の提供者)支援の視点から整理し、総合的な家族支援体制の構築を目指すことである。研究2年目は、1年目に実施した薬物依存回復施設における家族支援の実態調査(フォーカス・グループ・インタビューおよび全数調査)の結果について、福祉社会学会で発表した。フォーカス・グループ・インタビューの結果については日本嗜癖行動学会学会誌に投稿し、掲載された。そのほか、1年目から持ち越した家族の実態調査を含め、以下の3点について実施した。1.家族の実態調査を行うにさきがけ、文献レビューにより対象となる家族の同定、家族支援対策に大きくかかわる薬物依存問題に関連する問題の特定を行った。その結果を日本社会福祉学会学会誌「社会福祉学」に投稿し、受理された(2017年5月発行号に掲載決定済み)。2.文献レビューによって明らかになった対象となる家族、薬物依存に関連する諸問題、1年目に実施した薬物依存回復施設における家族支援の実態調査の結果をふまえ、家族の状況、家族が薬物依存問題に関して困っていること、家族が希望する支援の具体的内容に焦点を当て、家族がどのような福祉支援ニーズを持っているかを把握するための家族の実態調査を行った。調査は、全国の精神保健福祉センター、薬物依存回復施設の家族会、NPO法人全国薬物依存症者家族会連合会などの関係諸機関の協力を得て全国的に行った。協力を得られた関係諸機関を通じて家族に自記式の調査票を配布し、記入後に個人から郵送で提出していただく方法により、364人から回答を得ることができた(有効回答351)。3.2の家族実態調査の結果から、家族自身に焦点を当てた家族のためのプログラムを組み立て、試行した。実施したプログラムについて、参加者からの評価をデータ化し、分析を行った。今後は、昨年度に引き続き、以下について実施する。1.フィールドワークの継続実施2.家族のニーズ実態調査の実施。昨年実施した、フィールドワーク、薬物依存回復施設ダルクにおける家族支援の実態に関する調査、専門職インタビュー調査の結果をふまえつつ、家族のニーズ実態調査を行う。調査票は、各県、政令市に設置してある精神保健福祉センターを通じて家族に配布するほか、家族のSHG参加者に調査協力を依頼して行う。まず、2016年6月に開催される全国精神保健福祉センター調査において調査研究の依頼を行うとともに調査票を配布する。調査票は郵送にて家族から直接返信していただき、回収する。調査の結果は、2016年9月の日本社会福祉学会において発表する予定である。3.本研究によってすでに実施した各調査について、学会での発表および、各学会誌への論文投稿を行う。予定している学会発表は、2016年6月福祉社会学会(奈良)、7月日本ソーシャルワーク学会(京都)、9月日本社会福祉学会(京都)、10月日本病院地域精神医学会(東京)である。投稿を予定している学会誌は、日本社会福祉学会「社会福祉学研究」、日本嗜癖行動学会「アディクションと家族」、日本ソーシャルワーク学会「ソーシャルワーク学会誌」である。
確率的推論を基礎とする授業適応化法と支援要求推定法を備えた対面教育支援システム

対面教育の質の向上のポイントは、「授業の進め方の柔軟性」と「学習者への配慮・応答性」ととらえ、学習者の満足度向上と教師の負荷の軽減を目的とする「対面教育支援システム」の研究を行った。本対面教育支援システムは授業の内容と進め方の適応化を支援する「授業適応化部」と、学習者の質問に解答する「質問応答支援部」により構成されている。またJavaプログラミング授業を想定した本支援システムのプロトタイプを構築し、授業適応化機能と質問応答支援機能の評価を行った。1.研究目的:教育機関における標準的な教育形態である対面教育において、学習者の満足度向上と教師の負担軽減を同時に満足させることが可能な対面教育支援システムの実現を目的とする。対面教育の質の向上のキーポイントは、「授業の進め方(教材、教授法など)の柔軟性」と「学習者への配慮・応答性」ととらえ、前者については、「確率的推論を基礎とする学習者マップを活用した授業適応化法」により、また後者については、「質問・要望内容からのキーワード抽出と確率的インデックスを用いた事例ベース推論を基礎とする支援要求推定法」により、それぞれ、実現を目指す。2.研究実績概要:上記について平成19年度は以下のように進めた。(1)授業適応化法:平成20年度に実施予定の「Javaプログラミング授業」を使用した総合実験に備え、学習者成績マップを形成するBayesian networkの構成とパラメータ(条件付き確率)を実際の授業を想定したシミュレーションに基づき決定した。また毎回の授業で出題する演習課題と成績不良者に出題する復習課題を作成した。さらに授業適応化のため、授業要素として、"教材内容"、"教授法"を考慮した"授業進行マップ"の基本アルゴリズムを定めた。(2)支援要求推定法:日本語により入力された質問・要望から事例ベース推論に必要なキーワードを抽出する手法を確立した。すなわち、形態素解析、構文解析は既存のツールを利用し、これに独自の形態素解析辞書とキーワード決定用シソーラスを組み込むことにより適切なキーワードを抽出する手法を確立した。また上述した「Javaプログラミング授業」で想定される質問応答を洗い出し、事例ベースを構築した。さらに抽出されたキーワードから適切な事例候補を推論するため、Bayesian networkとNoisy-or規則を基礎とする"確率的インデックス"の構成法、および事例候補検出のための計算法を確立した。1.研究目的:教育機関における標準的な教育形態である対面教育の質の向上のキーポイントは、「授業の進め方(教材、教授法など)の柔軟性」と「学習者への配慮・応答性」ととらえ、前者については、「確率的推論を基礎とする学習都マップを活用した授業適応化法」により、また後者については、「質問・要望内容からのキーワード抽出と確率的インデックスを用いた事例ベース推論を基礎とする支援要求推定法」により、それぞれ、実現を目指す。2.研究実績概要:本年度は、研究代表者が実施したJavaプログラミング授業」を利用して、前年度に構築した対面教育支援システムのプロトタイプを評価した。まず「授業適応化法」の中核部である「学習成績マップ」を構成するベイジアンネットワークのパラメータ(条件付確率)の妥当な設定法を明らかにした。次ぎにこれらの条件下で、3段階の授業適応化(普通レベル、上級レベル、下級レベル)が可能なレベル判定モデルを明らかにした。すなわち机上検討により候補として選んだ5つの判定モデル(M1M5)について、次ぎに実施する授業のレベルを、過去の関連する授業の演習課題の出来不出来とどのように対応づけるかを求めた。その結果、M3およびM4の判定モデルが人間エキスパートの判断と矛盾しないレベル選択を行うことが明らかになった。一方、「支援要求推定法」については、前年度構築した事例ベースを用いて、質問応答の性能評価を行った。すなわちJavaプログラミングに関する50の質問(10問/人×5人)に対して、正解事例が上位3候補内に検出される率(検索成功率)を求めた。その結果、検索成功率は56%であった。今後、事例ベースの増強と質問応答の履歴データを利用した検索用インデックスのチューニングを併用することによ一層の検索成功率の向上が期待できる。