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社会福祉意識の形成過程に関する研究-神奈川県における調査研究を通して-

本研究は地域住民の社会福祉意識がどのように形成されているかを主要なテーマとして行われた。いうまでもなく、「社会福祉意識」の概念自体は多様なものであり、その意味内容もその措定の仕方によって異なっている。そこで、本研究では、研究対象を社会福祉サービスに関連させて、高齢者の社会福祉意識と、「住民参加型在宅福祉サービス」を提供している団体に属している地域住民の社会福祉意識に絞って研究を行った。具体的には、神奈川県鎌倉市を調査研究のフィールドとして設定し、高齢者の社会福祉意識に関しては、65歳以上の一般高齢者を対象としたアンケート調査(サンプル数1,200名)を行い、また地域住民の社会福祉意識に関しては、住民参加型在宅福祉サービスの提供団体に所属し、活動している者を対象として、同じくアンケート調査(サンプル数555名)を行った。特に、前者の調査に関しては、北欧のフィンランドの研究チームと共同して行っていた研究プロジェクトと関連させて、調査結果の国際比較研究が可能なように調査を設計した。また、後者の調査に関しては、全国社会福祉協議会が実施している全国調査と比較が可能なように調査を設計した。調査結果の特徴的な点は、下記の通りである。両調査とも調査票に数多くの調査項目を盛り込んだが、特に社会福祉サービスとの関連でいえば、まず高齢者の社会福祉意識に関しては、フィンランドの高齢者の方が日本の高齢者よりも、より積極的に社会福祉サービスを利用して、地域で自立した生活を送ろうとする意識が高いことが分かった。次に、住民参加型在宅福祉サービスに参加している地域住民の社会福祉意識に関しては、基本的にはボランティア意識を持ちながらも、無償から有償へ、また奉仕から自己実現・啓発へと少しずつ変容していることが分かった。しかしその一方で、現行のサービスには限界があると感じている会員が多いことも分かった。本研究の初年度にあたる平成6年度は、まず研究の基本的枠組みを決めるために、社会学の社会意識やコミュニティ意識、あるいは老年社会学における高齢者の意識研究などの既存研究に関する文献の分類・整理にもとづき、理論研究を行った。さらに、いままで実施された社会福祉意識に関する調査研究(高橋紘士、杉岡直人、平岡公一等)の結果と方法論について検討を行い、上記の基本的枠組みをさらに精緻で、調査可能なモデルにするための研究もあわせて行った。現在は、それらの研究をもとに、次年度の現地調査に向けて具体的な調査票の検討を行っている。また、上述の基礎研究と平行させて、研究代表者が所長を務める日本社会事業大学社会事業研究所が、神奈川県下の鎌倉市で65歳以上の高齢者を対象として実施した質問紙調査(高齢者をめぐる家族・地域社会・福祉サービス等についての調査)に研究分担者が参加し、調査データの解析等の作業を行っている。この調査研究は、高齢者を対象としており、必ずしも一般的な社会福祉意識に関する調査研究ではないものの、その項目の一部は高齢者の社会福祉意識を対象としており、本研究のテーマにも合致していると考えられる。また、この調査研究は、北欧(具体的にはフィンランド)との共同研究であるために、国際比較研究の視点からも、調査データの比較分析が可能なように設計されている。上記の調査研究で、特に焦点をあわせて解析をしているのは、社会福祉サービスに対する意識と、その利用意向に関してである。現在、多変量解析等のより高度な解析手法を用いて分析を行っているが、両国の高齢者の社会福祉意識には、かなりの差異が認められ、その要因の分析は、本研究のテーマをさらに深めていくことにつながると考えられる。次年度以降は、さらに調査対象を拡大して、研究を継続していくことを予定している。継続研究の2年目にあたる平成7年度は、昨年度(平成6年度)に引き続いて、神奈川県鎌倉市において調査研究を実施した。

昨年度は、研究代表者が研究所長を努めていた社会事業研究所の研究プロジェクトに研究分担者が参加し、北欧型福祉国家のひとつであるフィンランドとの国際比較研究を行った。この調査研究は、鎌倉市の一般高齢者と要介護高齢者を対象とする総合的な調査であり、高齢者の価値意識(同居観、介護観など)、主観的幸福感、保健福祉サービスの利用意識、ソーシャルネットワーク、ソーシャルサポートなどを主要な調査項目としていた。今年度は、本研究のテーマである、「社会福祉意識の形成過程に関する研究」をより深めるために、上記の調査結果をもとにして2種類の調査研究を行った。そのひとつは、高齢者に対する聞き取り調査であり、高齢者の生活史の視点から、いかに高齢者の社会福祉意識が形成されてきたかを尋ねる事例調査である。もうひとつは、鎌倉市の住民参加型在宅福祉サービス提供団体に対する調査研究である。この調査は、上記の調査がいずれも高齢者、すなわちサービスの利用者に対する調査であるのに対して、サービスの提供者である「協力会員」を対象とした輸送調査(サンプル数600名)である。この調査では、全国規模で実施された調査を参考にしながら、在宅福祉サービス活動に参加している地域住民の社会福祉意識がいかに形成されてきたか、またそれに何が影響を与えているかに焦点を絞って調査を行った。以上、本研究では鎌倉市という限定された地域ではあるものの、高齢者保健福祉の領域でかなり総合的かつ重層的な調査研究を、国際比較あるいは全国調査との比較という視点から行うことができた。この点にこそ、本研究の学術的な意識が存在すると考えられる。
水資源の質的安全性確保のための処理技術

ハニコム型チューブを充填した接触槽は,アンモニア,藻類,カビ臭の除去に有効に働くが,槽底にたまった沈澱物質はできる限り速やかに排除する必要がある(佐藤).しかし魚網を接触材にすると, 2メチルイソボルネオールやジオスミンは5時間の接触でもほとんど分解されず,カビ臭除去への期待はうすい(金子).有機ハロゲン化合物を除去する透過膜を開発する目的で,まず透過機構を説明できる分配平衡値をいくつかの素材について測定した(大矢). OH^-形陰イオン交換樹脂は大腸菌に対し殺菌効果があるが, OH^-形樹脂とH^+形陽イオン交換樹脂を混合すると更に効果が増し,混合比1:1で効果が最大となる(鈴木).膜透過によってトリクロロエチレンは溶媒中に60倍に濃縮される.また光化学反応装置を用いるとクロロホルムのイオンへの変換率は88%に達する(小島).吸着質にアルキルピリジニウムブロミドを用いた場合には,疏水性のポリスチレンラテックスが最も吸着効果が大である(須沢).主として界面活性剤から由来する有害陰イオンに対し,いくつかのゼオライト系吸着材のうちZSM-5が最大の吸着能を発揮する(堤).下水中には大腸菌ファージがかなり存在するので,自然水系におけるウィルス指標にこれを用いることは有望である.また紫外線消毒効果を評価する指標に平均紫外線量が有効である(大垣).安全性を評価するために,従来からのエームス法による変異原性試験に加えて膜傷害性試験を行うことが有利であり,特に有用性が示されたのは人工細胞膜を用いた系である(内海).粒状活性炭と繊維状活性炭を比較すると,繊維状炭は広い分子量分布にわたり有機物を除去でき,有機ハロゲン化合物およびその前駆物質の除去に有利である(竹内). βシクロデキストリンを架橋した樹脂を用いれば選択的包接によって有機ハロゲン化合物を99%の高率まで除去し得る(木地).ハニコム型チューブを充填した接触槽は,アンモニア,藻類,カビ臭の除去に有効に働くが,槽底にたまった沈澱物質はできる限り速やかに排除する必要がある(佐藤).しかし魚網を接触材にすると, 2メチルイソボルネオールやジオスミンは5時間の接触でもほとんど分解されず,カビ臭除去への期待はうすい(金子).有機ハロゲン化合物を除去する透過膜を開発する目的で,まず透過機構を説明できる分配平衡値をいくつかの素材について測定した(大矢). OH^-形陰イオン交換樹脂は大腸菌に対し殺菌効果があるが, OH^-形樹脂とH^+形陽イオン交換樹脂を混合すると更に効果が増し,混合比1:1で効果が最大となる(鈴木).膜透過によってトリクロロエチレンは溶媒中に60倍に濃縮される.また光化学反応装置を用いるとクロロホルムのイオンへの変換率は88%に達する(小島).吸着質にアルキルピリジニウムブロミドを用いた場合には,疏水性のポリスチレンラテックスが最も吸着効果が大である(須沢).主として界面活性剤から由来する有害陰イオンに対し,いくつかのゼオライト系吸着材のうちZSM-5が最大の吸着能を発揮する(堤).下水中には大腸菌ファージがかなり存在するので,自然水系におけるウィルス指標にこれを用いることは有望である.また紫外線消毒効果を評価する指標に平均紫外線量が有効である(大垣).安全性を評価するために,従来からのエームス法による変異原性試験に加えて膜傷害性試験を行うことが有利であり,特に有用性が示されたのは人工細胞膜を用いた系である(内海).粒状活性炭と繊維状活性炭を比較すると,繊維状炭は広い分子量分布にわたり有機物を除去でき,有機ハロゲン化合物およびその前駆物質の除去に有利である(竹内). βシクロデキストリンを架橋した樹脂を用いれば選択的包接によって有機ハロゲン化合物を99%の高率まで除去し得る(木地).
口腔の健康は全身の健康に影響するか？：自然実験による因果推論

震災を含めた大規模自然災害の発生が、全身の健康に悪影響を与えうることがわかっている。一方で口腔の健康に悪影響があることを示した研究は少なく、その多くは短期的な影響を検証しているにとどまる。本研究はこの流れに口腔の健康への配慮を新たに位置付けることを目的とする。口腔の健康と全身の健康の因果推論を行うだけでなく、自治体の今後のまちづくりへの貢献や、災害歯学の発展の基礎となりうる研究である。
簡易分子インプリント法による光学分割膜の創製

分離膜によって光学異性体の分離を行うことは興味ある研究課題であると考えられる。本研究者は不斉認識部位として機能することが期待される新たな候補物質としてグルタミン酸誘導体(E)ならびにフェニルアラニン(F)より構成される8種類のトリペプチド誘導体に着目した。これらトリペプチド誘導体群が自己組織化し、自発的に不斉認識部位を形成することは考え難い。そこで、これら誘導体に簡易分子インプリント法を適用することにより、L-アミノ酸ならびにその誘導体をそれぞれ対応するD-体より識別する不斉認識部位へ変換することを試みた。調製された鋳型膜にはL-体がD-に比較して選択的に鋳型膜へ取り込まれた。この結果はマクロモデルを適用したシミュレーションによっても確認された。また、吸着等温線より、鋳型膜内に形成された不斉認識部位がL-体のみを基質特異的に認識し、D-体は取り込まない厳密な分子認識部位を形成していることが明らかになった。親和定数からトリペプチド誘導体側鎖のアミノ末端に構成アミノ酸残基としてFよりもEが存在する方がAc-L-Trpに対して高い親和性を示すことが、さらには、不斉認識部位を形成するトリペプチド誘導体を構成するアミノ酸残基中にEが多く存在することにより不斉認識能が高くなることが明らかになった。また、鋳型膜内の不斉認識濃度を増大させることにより、その不斉認識能を低下させることなく膜透過流束を向上させることが可能なことをも明らかにした。平成10年度はこれまでに得られた知見に基づき、不斉認識部位形成候補基として疎水性側鎖あるいは疎水性置換基(疎水性保護基)をもつアミノ酸であるフェニルアラニンならびにグルタミン酸誘導体より構成されるトリペプチドを採用することにした。その場合でもトリペプチドとして、その配列を考慮すると、8種類のトリペプチド誘導体が考えられる。そこで、標的物質としてアセチルトリプトファンを(Ac-Trp)採用し、実際の実験操作をMacroModelを用いてシミュレーションすることにより、不斉認識部位形成候補基の選択を行った。その結果、L-体とD-体との認識において、L-体を約17.6kJ mol^<-1>安定に認識することが予想される、H-Glu(OBzl)-Phe-Phe-CH_2-(EFF)誘導体を固相法により調製することに決定した。得られたEFF誘導体に、本報告者が1994年より新たに提案している簡易分子インプリント法を適用することにより、EFF誘導体をAc-L-Trp認識部位へと変換した。簡易分子インプリント法を適用することにより不斉認識部位に変換されたEFF誘導体の不斉認識能の評価はラセミ化合物の競争吸着実験ならびに吸着等温線の作成により行った。形成された不斉認識部位は鋳型分子と同様な絶対配置をもつL-体のみを基質特異的に認識し、その親和定数が9.6×10^3mol^<-1>dm^3であることを明らかにした。さらに、電位差を膜透過の駆動力とする電気透析法を適用することにより、吸着選択性を反映するような分離膜による光学分割が可能なことをも明らかにした。不斉認識部位として機能することが期待される新たな候補物資としてグルタミン酸誘導体(E)ならびにフェニルアラニン(F)より構成される8種類のトリペプチド誘導体に着目した。L-体がD-に比較して選択的に鋳型膜へ取り込まれていた。トリペプチド誘導体に簡易分子インプリント法を適用することにより得られた不斉認識部位の基質特異性を検討する目的で吸着等温線の測定を行った。その結果、Ac-D-Trpは鋳型膜と特異的な相互作用することなく、単純に吸着していると結論された。一方、L-体は非特異的な吸着のみならず基質特異的な吸着機構によっても吸着されていることが明かとなった。

その結果、膜内に存在するトリペプチド誘導体すべてが不斉認識部位を形成するには至っていないと結論される。また、得られた親和定数からトリペプチド誘導体側鎖のアミノ末端に構成アミノ酸残基としてFよりもEが存在する方がAc-L-Trpに対して高い親和性を示すことが、さらには、不斉認識部位を形成するトリペプチド誘導体を構成するアミノ酸残基中にEが多く存在することにより不斉認識能が高くなることが明らかになった。
人工制限酵素の化学的創製と染色体遺伝子解析への応用

人工制限酵素の化学的創製として、まずレオマイシンの巧妙かつ効率的な塩基配列特異的なDNA切断反応の分子機構にもとづいて、新しいDNA切断分子を設計・開発した。すなわち、DNA攻撃部位(酸素活性化部位)とDNA認識部位とを合わせもった分子を設計するに際し、特定の塩基配列を認識・結合するインターカレーターやグルーブ・バインダーを選び、ATやGC部位が豊富な塩基領域を特異的に認識・切断する分子を化学合成した。また、その機能を解析するため、^<32>P標識DNA断片を用いてマギザム・ギルバ-ト法によって切断塩基部位を検討し、人工制限酵素としての機能を定量的に評価した。さらに、核酸結合蛋白質Sp1のヌクレアーゼへの化学変換が遺伝子工学手法を導入することによって達成され、10塩基から成るGCボックスの認識とその近傍のシトシン塩基でのきわめて特異的な切断が示された。すなわち、転写因子の1つでDNA結合ドメインに3個のCys_2His_2型亜鉛フィンガーを有するSp1をDNA塩基配列の認識部位として活用した。Sp1における3個の亜鉛フィンガーはGCボックスと呼ばれる5′-GGGGCGGGGG-3′の10塩基配列を認識することができる。従って、亜鉛フィンガーの数を増加させれば、認識塩基の数もふえることになり、このモチーフを用いれば、長い塩基配列の認識に大きな多様性をもたらす一般的概念を与えることが期待される。このような亜鉛フィンガーの幅広いDNA塩基認識能を基礎としたヒト・ゲノム解析用の人工制限酵素の開発を展開した。さらに、より一般的な認識法である三本鎖形成や実際のヒト・ゲノムへの応用に関して基礎的な検討を行ない、興味ある知見を得た。天然制限酵素のDNA塩基認識よりも広い1520塩基対程度の非対称配列を認識して切断する人工制限酵素の創製は,ヒトゲノム解析に重要な手段を提供する。人工制限酵素の分子設計として,3つの亜鉛フィンガーモチーフを有する転写因子Sp1のN末端側にDNA切断部位(グリシル・グリシル・ヒスチジン;GGH)を導入することを計画した。遺伝子化学的に合成したSp1・GGHの亜鉛フィンガー部分にZn(II)を,GGH部位にNi(II)をそれぞれ配位させたのち,酸化剤の存在下,DNA切断反応を検討した。その結果,Sp1・GGHはDNAをGCボックス下流の1ヵ所で特異的に切断することが明らかになった。その切断は,グアニンの多い鎖ではGCボックスから5塩基下流のシトシンで,シトシンの多い鎖ではGCボックから3塩基下流のシトシンでそれぞれ認められた。Sp1・GGHはGCボックス中の10塩基対を認識し,天然制限酵素のように1ヵ所で特異的に切断するので,認識配列の異なる亜鉛フィンガーをタンデムに並べることにより,任意の配列を認識・切断する人工制限酵素の開発に大きく前進することができたと考えられる。ヒト・ゲノム解析に重要な十数塩基配列を選択的に切断する人工制限酵素として、亜鉛フィンガーと呼ばれるDNA結合性のタンパク質に、活性酸素を発生するニッケル錯体化合物をつなげた化合物を遺伝子工学的に創製した結果、通常のDNA切断酵素よりも長めの配列を選択的に切ることが明らかになった。すなわち、転写因子の1つでDNA結合ドメインに3個のCys_2His_2型亜鉛フィンガーを有するSplをDNA塩基配列の認識部位として活用した。Splにおける3個の亜鉛フィンガーは、GCボックスと呼ばれる5′-GGGGCGGGGC-3′の10塩基配列を認識することができる。

すなわち、Splの亜鉛フィンガーのN末端にグリシルグリシルヒスチジンを導入し、その部位でニッケル錯体を形成させ、参加剤存在下、活性酸性種を発生させると、GCボックスの3′側のシトシン塩基できわめて高い選択的切断が認められた。この亜鉛フィンガーヌクレアーゼ創製の成功は、人工制限酵素のデザインを進める上で価値が高いと考えられる。ヒト・ゲノム解析に重要な十数塩基配列を選択的に切断する人工制限酵素として、亜鉛フィンガーと呼ばれるDNA結合性のタンパク質に、活性酸素を発生するニッケル錯体化合物をつなげた化合物を遺伝子工学的に創製した結果、通常のDNA制限酵素よりも長めの配列を選択的に切ることが明らかになった。従って、亜鉛フィンガーの数を増加させれば、認識塩基の数もふえることになり、このモチーフを用いれば、長い塩基配列の認識に大きな多様性をもたらす一般的概念を与えることが期待される。このような亜鉛フィンガーの幅広いDNA塩基認識能を基礎としたヒト・ゲノム解析用の人工制限酵素の開発を展開するため、AT認識型亜鉛フィンガーの創製を目指した。すなわち、転写因子Sp1の亜鉛フィンガー2のR, E, Rの3つのアミノ酸を転写因子CF2の亜鉛フィンガー5のV, Y, Kに置換した。得られた亜鉛フィンガー蛋白質のDNA認識はGCからATへの移動が見られた。それ故、亜鉛フィンガーモチーフの人工制限酵素開発への有用性が強く示唆された。他方、DNA切断ハサミとして強力なエンジイン核を含む天然抗生物質によるDNA2本鎖同時切断のメカニズムを明らかにし、エンジインの本領域への応用が期待される。
Virome解析による中南米・東南アジアに潜在する病原性ウイルスの探索

本研究は、現在申請者が有している国際ネットワークを活用し、調査フィールドを線として繋げ、Virome解析手法等を用いて、新興・再興感染症の原因となる新規及び既知の病原体の分布状況を把握すること、得られた情報を既得の情報と比較することにより病原性ウイルスの分布・進化・生活環を把握することを目指す。平成30年10月17日から27日にかけて、新たな調査地域として南米に位置するボリビアを共同研究者研究分担者の大場靖子講師と共に訪問し、現地に生息する蚊、およびマダニを採集した。現地での活動は、Gabriel Rene Moreno大学の獣医学部の川森先生、副学長のPereira教授、Ariel研究員との共同研究で実施し、現地JICA海外協力隊の田中さん、松尾さんにも協力を得て、ボリビア北部のアマゾン川流域のトリニダ、サンタクルス近郊のアンブロ国立公園、日本人移住地域であるサンファンの農場において、蚊、ダニを採集した。蚊は、捕虫網、CDCトラップ、およびBGセンチネルトラップを用いて、宿舎の周囲、また、密林で採集した。その結果、Psorophora属を含む計2,214匹のメスの蚊を捕獲した。その後、冷凍して死んだ蚊を北海道大学人獣共通感染症リサーチセンターに輸送し、RNAを抽出し、フラビウイルス、アルファウイルス、ブニヤウイルス等をRT-PCR法を用いて解析した。その結果、新規ウイルスを8種同定し、1種の新規ウイルスを単離した。現在得られたゲノム情報を用いて分子進化学的解析を実施し、他の地域で得られている情報と比較している段階である。また、インドネシアのボゴール大学の獣医学部の副部長であるAgus Setiyono教授が、平成30年10月に北大人獣共通感染症リサーチセンターを訪問し、次年度の研究の打ち合わせを実施した。本研究は、現在申請者が有している国際ネットワークを活用し、調査フィールドを線として繋げ、Virome解析手法等を用いて、新興・再興感染症の原因となる新規及び既知の病原体の分布状況を把握すること、得られた情報を既得の情報と比較することにより病原性ウイルスの分布・進化・生活環を把握することを目指すものである。研究実績の概要に記載した様に、南米のボリビア北部のアマゾン川流域のトリニダ、サンタクルス近郊のアンブロ国立公園、日本人移住地域であるサンファンの農場において、蚊、ダニを採集し、フラビウイルス、アルファウイルス、ブニヤウイルス等をRT-PCR法を用いて解析した結果、新規ウイルスを8種同定し、1種の新規ウイルスを単離した。また、ザンビアでのウイルスの感染・伝播経路に関しても新たな知見を得て国際学術雑誌にその結果を報告した(Infect Genet Evol Sep 63:104, 2018)。さらに、平成30年10月に、インドネシアのボゴール大学の獣医学部の副部長であるAgus Setiyono教授が人獣共通感染症リサーチセンターを訪問し、次年度の研究の打ち合わせを実施した。以上の様に、本研究では申請者が有している国際ネットワークを活用し、ウイルスの分布・進化・生活環に関する新たな知見が蓄積されていることから本計画はおおむね順調に進展していると判断される。2019年度においては、以下の研究を実施する。・中南米に位置するボリビアの若手研究者との連携を強化して、現在得られている、蚊から検出した新規の8種、また単離した1種の新規ウイルスのゲノムの解析を推進する。・他の研究計画とも連携して、ブラジルのフィオクルーズ研究所を南米研究の拠点とし、これまで以上に節足動物等を対象とした疫学研究を推進する。・これまでに得られた野生動物および節足動物検体を用いてウイルスの検出・単離を試みる。ウイルスゲノムが検出された際には、既に北大人獣共通感染症リサーチセンターに設置されている次世代シーケンサーを活用して、ウイルスの全ゲノムを解読する。得られた情報を用いて、分子進化学的解析を実施し、他の地域で得られている既知のデータと比較することにより、ウイルスの分布・進化・生活環に関する新たな知見を得る。本研究は現在申請者が有している国際ネットワークを活用し、調査フィールドを線として繋げ、Virome解析手法等を用いて新興・再興感染症の原因となる新規及び既知の病原体の分布状況を把握すること、得られた情報を既得の情報と比較することにより病原性ウイルスの分布・進化・生活環を把握することを目指す。平成28年度は研究協力者のHall教授、研究分担者の大場講師と共に、南米ブラジル国のリオデジャネイロに位置するOswaldo Cruz Foundation (FioCruz)研究所を5月、及び7月に訪問し、Flavivirus LaboratoryのHeadであるAna Bispo博士と面会し、研究室で実際に実施されている研究状況を把握した上で、今後の共同研究計画についての計画を合議した。6月には同研究所とmemorandum of understanding (MOU:了解覚書)を締結した。また8月には研究分担者の佐々木助教と共に、台湾の台中に位置する台湾中興大学を訪問した。同大学の獣医系細菌学研究室に所属するDr. Shyu Ching-Lin、昆虫学系医学昆虫学研究室に所属するDr. Tu Wu-Chun等を対象として、現在実施している蚊媒介性ウイルスの疫学研究の内容を発表した上で、研究打ち合わせを実施した。共同研究実施に関して同意が得られたので、中興大学内畜舎周辺及び台中市から車で1時間30分位の距離に位置する斗南鎮の養豚場を訪問して、共同で蚊を採集した。

採集した蚊(約2,000匹)の種鑑別を中興大学昆虫学研究室にて実施した後、同一種20匹程度からなるプールを作成した。その後、細菌学研究室で各プールよりRNAまたはDNAを抽出し、人獣共通感染症リサーチセンターに持参した。持参した検体を用いてアルボウイルスの遺伝子をRT-PCR法、次世代シーケンサー法を用いて検索している。平成28年度の研究実施計画に記載した下記の研究計画に基づいて以下の研究を実施した。・佐々木道仁助教と共に、平成28年8月8-11日に台湾の台中に位置する台湾中興大学を訪問し、獣医系細菌学研究室に所属するDr. Shyu Ching-Lin、昆虫学系医学昆虫学研究室に所属するDr. Tu Wu-Chunと共同研究についての合意を得て、節足動物である蚊を約2000匹採集し、その核酸を抽出し、人獣共通感染症リサーチセンターにおいてRT-PCR法、および次世代シーケンサーを用いたウイルスゲノムの解析を開始した。また、得られた情報について宿主の情報と病原体の情報を区分し、能率的に病原体の情報を選択的に取得する方法についての検討を開始した。以上、平成28年度に研究実施計画に記載した計画は全て実施されており、研究計画は順調に進展していると判断される。本研究は現在申請者が有している国際ネットワークを活用し、調査フィールドを線として繋げ、Virome解析手法等を用いて新興・再興感染症の原因となる新規及び既知の病原体の分布状況を把握すること、得られた情報を既得の情報と比較することにより病原性ウイルスの分布・進化・生活環を把握することを目指す。また、10月には研究分担者の佐々木道仁助教と共に、インドネシアのボゴール農業大学の獣医学部を訪問し、Agus Setiyono博士、Ekowati Handharyani博士と面会して、共同研究を実施するにあたってのインドネシア政府機関への書類の申請の手続きについて確認し、実際に手続きを進めることを合意した。さらに、平成28年度に台湾中興大学獣医系細菌学研究室のShyu Ching-Lin博士、昆虫学系医学昆虫学研究室のTu Wu-Chun博士との共同研究で実施した調査で採集した蚊から抽出した核酸を用いて、RT-PCR法、および次世代シーケンサーの手法を用いてウイルスの探索を実施し、コガタアカイエカ、ネッタイイエカから新規のブニヤウイルスを検出した。このうち、ネッタイイエカから検出したブニヤウイルスは全ゲノム塩基配列を決定した。・平成28年8月12日から18日にかけて、研究分担者の大場靖子講師、研究協力者のWilliam Hall教授と共にキューバ国を訪問し、ハバナに位置する熱帯医学研究所において、アルボウイルスに関する診断法について、またこれまで実施した疫学研究に関する実績を紹介した。また、熱帯医学研究所からも現在の研究内容等についての説明を受け、その状況を把握した上で、今後のアルボウイルス感染症に関する共同研究に関する可能性に関して打ち合わせを実施した。
双極型量子ホール系の基底状態と輸送現象の研究

本研究の対象である双極型量子ホール系は以下の状況で実現することが知られていた.(i)ランダウ準位の占有率1/2の一層系,(ii)全占有率1の二層系.本研究ではこれらの状況での研究を進めると共に,他の状況でも双極型相関が実現することを見出し,これらの研究も進め,以下の成果を得た.1.全占有率1の二層系では層間が広い場合の面内での双極相関が面間が狭くなるにつれ,連続的に面間の双極相関に移行することが本研究直前の我々のDMRG(密度行列繰込群法)による研究で明らかにされている.この様子を平均場近似で記述し,輸送現象を理解するための研究を行った.一部不十分な所があり,公表には至っていないが,有る程度の成果が得られており,近い将来公表できる予定である.2.正電荷の不純物の周囲では双極型の束縛状態が得られ,その電荷分布は束縛エネルギーに依存し,その様子がSTS(走査トンネルスペクトロスコピー)により観測されることが明らかになった.通常の放物型分散の2次元電子系の場合と,グラフィーンにおける線形分散の場合で,波動関数,束縛エネルギー,局所状態密度の計算を行い,電子スペクトルによる違いを明らかにすると共に,実験結果をよく説明する,局所状態密度の計算結果を得た.3.2層系でそれぞれの層のランダウ準位が異なる場合には広いランダウ準位占有率の範囲に渡って,相関での双極子相関が発達し,新たな基底状態が実現可能であることを見出した.現時点では定性的な結果しか得られていないが,定量的な結果を得るために,現在平均場近似での研究を行っており,その結果に基づいて,DMRGによる研究を行うことを計画している.平均場近似の結果は近い将来公表予定である.本研究の対象である双極型量子ホール系は以下の状況で実現することが知られていた.(i)ランダウ準位の占有率1/2の一層系,(ii)全占有率1の二層系.本研究ではこれらの状況での研究を進めると共に,他の状況でも双極型相関が実現することを見出し,これらの研究も進め,以下の成果を得た.1.全占有率1の二層系では層間が広い場合の面内での双極相関が面間が狭くなるにつれ,連続的に面間の双極相関に移行することが本研究直前の我々のDMRG(密度行列繰込群法)による研究で明らかにされている.この様子を平均場近似で記述し,輸送現象を理解するための研究を行った.一部不十分な所があり,公表には至っていないが,有る程度の成果が得られており,近い将来公表できる予定である.2.正電荷の不純物の周囲では双極型の束縛状態が得られ,その電荷分布は束縛エネルギーに依存し,その様子がSTS(走査トンネルスペクトロスコピー)により観測されることが明らかになった.通常の放物型分散の2次元電子系の場合と,グラフィーンにおける線形分散の場合で,波動関数,束縛エネルギー,局所状態密度の計算を行い,電子スペクトルによる違いを明らかにすると共に,実験結果をよく説明する,局所状態密度の計算結果を得た.3.2層系でそれぞれの層のランダウ準位が異なる場合には広いランダウ準位占有率の範囲に渡って,相関での双極子相関が発達し,新たな基底状態が実現可能であることを見出した.現時点では定性的な結果しか得られていないが,定量的な結果を得るために,現在平均場近似での研究を行っており,その結果に基づいて,DMRGによる研究を行うことを計画している.平均場近似の結果は近い将来公表予定である.本研究の主たる目的は全占有率1の二層量子ホール系について電子が層内と層間で2種類の双極子を作るという観点から層間距離による基底状態の変化の様子を理解し,層間トンネリング,クーロンドラッグ,ホール効果等の実験結果を理解することである.この目的に向けて18年度はまづ,層間距離が無限大の場合の系である,占有率1/2の系において,層内で電子とホールの作る双極子がどの様に振る舞うかをReadとRezayiによる試行波動関数(Phys.Rev.Lett.71(1994)900)に基づいて検討を重ね,その特徴を明らかにしてきた.電子とホールの束縛状態の角運動量依存性,相互作用依存性を詳しく知るために,関連する問題として,強磁場中での不純物と電子の束縛状態の詳細な研究を行い,この結果をSTSを用いた実験と直接比較ができる不純物回りの局所状態密度の振る舞いとして論文にまとめた.この計算結果は実験と半定量的に一致している,これにより,一層系での双極子状態の理解を深めることができた.この解析結果に基づき,本来の目的である2層系についての研究に進み研究を続行中である.この研究ではShibata and Yoshioka(J.Phys.Soc.Japan75(2006)043712)によるDMRGでの計算結果を参考にし,2種類の双極子の組み替えを記述する理論の構築を目指している.現時点では先行研究であるKim et al.(Phys.Rev.63(2001)205315)の理論とは別の視点での基底状態の構築が必要であることが明らかになりつつある.

本研究の目的はランダウ準位占有率が1の二層系で典型的に生じていると考えられる,双極型電子相関の様子を明らかにし,そのほかの状況での双極型電子相関を見出し,出現条件を明らかにして行くことであった.二層系については,相関距離を変化させたときに,面内の双極子相関が面間の双極子相関に連続的に移り変わることをDMRGを用いた数値計算により明らかにしたが,現在この過程を現象論的に記述する研究を継続中であり,実験が示唆する1次相転移の可能性も取り込む理論を構築中である.研究期間中には完成しなかったが,早急に論文にまとめる予定である.さて,二層系で双極型相関が期待できるのは占有率が1の場合に限らない.二層で,ランダウ準位が異なる場合には,波動関数の違いにより,層間の双極子相関が強め合う場合があることを見出した.この状態は電荷密度波状態とも競合するので,現在,その実現条件について,平均場近似を用いて解析中である.この異なるランダウ準位間の双極子相関はこれまで考えられてない,新しい相関であり,新たな量子状態の提案として,物性物理学の進歩に対し大きな貢献をするものと考える.以上は通常の2次元電子系について行ってきた研究成果であるが,最近grapheneにおける2次元電子系がそのスペクトルの特異性により注目を集めている.ここでも,双極型の電子相関が現れることが期待できるので,その準備として,強磁場中での正電荷(不純物)と電子の束縛状態研究を行った.grapheneのスペクトルは無磁場の場合には正電荷と電子の束縛状態は形成されない.一方,磁場中では束縛状態は可能となるが,無磁場での状況を反映して,波動関数は通常の2次元系とは原点付近の様子が大きく異なることを明らかにした.この成果は国際シンポジウムで発表し,現在論文を執筆中である.
環境に応答した生殖細胞の性転換の仕組み

foxl3はメスの生殖細胞で発現しており、生殖細胞の性決定に関わる。生殖細胞の卵への運命が決まる仕組みを明らかにするために、foxl3の下流で働く遺伝子の探索を行ったところ、染色体動態に関わる遺伝子群が同定された。また正常な卵形成過程で発現している既知の遺伝子(foxl3/figla)が卵の運命決定を関わるのかを明らかにするために、オスの生殖細胞でこれらの遺伝子を強制発現できるトランスジェニックメダカの作製を行なった。今後これらのメダカを用いて、精巣の中に卵が作られるか検証を行うと共に、卵形成過程における染色体動態について調べていく予定である。本研究では環境に応答した性転換の仕組みを明らかにするために、生殖細胞の卵への運命が決まる過程をモデルとして解析を行う。まずは正常な卵形成過程で発現している既知の遺伝子(foxl3/figla)が卵形成において積極的に関与するのかを明らかにし、次に未だ同定されていない、foxl3の下流で働き、かつ、figlaの上流で働く遺伝子の探索を行う。さらに環境に応答して発現変動を示す「ゆらぐ因子」を同定するために、ストレスに応答して作られる精巣卵、及び、foxl3変異体の卵巣内での候補因子の発現・機能を調べる。最後に同定した因子とストレス関連シグナルとの相互作用を調べることで、「ゆらぐ因子」の発現制御の仕組みを明らかにする。foxl3とfigla遺伝子が卵形成に積極的に関与するのか明らかにするために、cre/loxPシステムによるコンディショナルに強制発現が可能なトランスジェニックメダカの作製を行った。その結果、foxl3とfigla遺伝子がオスの精巣内の生殖細胞において、発現可能なトランスジェニックメダカの作製に成功した。また、foxl3の下流で働く遺伝子を同定するために、foxl3変異体と野生型メダカから単離した生殖細胞の遺伝子発現プロファイルを得た。in situ hybridizationによるスクリーニングにより生殖細胞において性的二型を示す候補遺伝子をいくつか同定した。卵形成に関わる遺伝子(foxl3/figla)をオスの生殖細胞において強制発現可能なトランスジェニックメダカの作製に成功したため。foxl3の下流で働く候補因子が得られたため。申請者は、生殖細胞の性を決める遺伝子foxl3を同定した。foxl3はメスの生殖細胞で発現しており、foxl3の機能が欠損すると周りの環境がメス(卵巣内)であるにも関わらず、精子形成が進行する。ところが、foxl3機能欠損メダカのメスは、成熟するにつれて卵も作り出すことから、申請者は、オスになろうとする生殖細胞にとって、メスの環境がストレスなとなり、性転換し卵が作られたのではないかと仮説を立てた。そこでまずは生殖細胞の卵への運命が決まる仕組みを明らかにするために、卵形成過程で発現している既知の遺伝子(foxl3/figla)が卵形成において積極的に関与するのか検証を行った。Cre/loxPシステムによる遺伝子発現誘導が可能なトランスジェニックメダカを用いて、成熟した精巣内の生殖細胞においてfoxl3/figlaの発現誘導を試みた。ヒートショックによりCreを発現させ、発現誘導を試みたが、残念ながら精巣においてfoxl3/figlaの発現を確認できなかった。今後は、ヒートショックの条件を再検討し、また、オスの生殖細胞特異的に働くプロポーターを利用することで、foxl3/figlaの発現誘導を試みる。次にfoxl3の下流で働く遺伝子の探索を行った。申請者は、Cas9の終始コドンの直後にnanos3の3'UTRを挿入したCas9-nos3 3'UTRを作製し、これにより高効率かつ短期間に生殖細胞における遺伝子機能解析が行える実験系を確立した(論文準備中)。この方法を利用し、foxl3の下流で働く候補因子の機能解析を行ったところ、ユビキチンリガーゼをコードする新規遺伝子が生殖細胞の性の制御に重要であることを見いだした。今後、foxl3の下流因子とストレス関連因子との間に相互作用があり、生殖細胞の性転換に関わるのかを検討して行く予定である。現在、28年度に作製したトランスジェニックメダカとヒートショックによりcreの発現を誘導可能なトランスジェニックメダカを交配している。これらのオスメダカを熱処理することで、精巣内の生殖細胞においてfoxl3/figlaの強制発現を行い、卵形成が見られるのか検証を行う。またfoxl3の下流で働く遺伝子の探索をin situ hybridizationによりさらに進めるとともに、FOXL3抗体を用いたChiP-seqを行い、FOXL3が直接制御する遺伝子群の探索も進める。さらに同定した候補遺伝子が環境応答によって発現変動がみられるのか明らかにするために、ストレスによる精巣卵誘導時、及び、foxl3変異体の卵巣内での発現・機能を調べる。生殖生物学
構造敏感な物性と反応場の構築のためのマイクロポ-ラスクリスタルの設計

本研究ではマイクロポ-ラスクリスタル(多孔質結晶)に関して次の4テ-マを重要課題として取り上げた。(1)マイクロポ-ラスクリスタル合成の新手法と細孔の精密制御、(2)細孔場における新しい物性と機能の発現(3)有機反応の場としてのマイクロポ-ラスクリスタル(4)細孔空間の特徴を生かした触媒設計。上記の4つのテ-マに対応して、4つのグル-プをつくり、各グル-プごとに調査研究を行うこととした。各グル-プは平成元年度の総合研究(B)の成果をふまえて、さらに、各テ-マごとの問題点を整理し、今後の展望を明らかにするものとした。また、全体集会を開催して各分担者がマイクロポ-ラスクリスタルに関する最近の成果と研究逐行上の考え方について講演を行った。全体集会では、各分担テ-マごとの調査研究についての研究方針も話し合った。また、7名よりなる世話人会を随時開催し、各分科会の結果を整理するとともに、重点領域研究の方針について協議した。研究成果として、研究成果報告書を作成し、各分担者の研究成果を揚載した。上記成果をもとに、重点領域研究を申請することとし、内容について詳細な議論と孝察を行い.申請書を作成した。領域名を「多孔質結晶の化学」とし、主要研究項目として(A)多孔質結晶創製のための新手法(B)細孔場における新しい物性の発現(C)有機反応の場としての細孔空間の特性と制御(D)細孔空間の特徴を生かした触媒設計、の4項目を取りあげた。このほか、全体の運営と評価のために総括班をおくこととした。
ML-BEATS法の新たな展開

本研究では,音声符号化用に開発されたセグメント量子化法であるML-BEATS法を他分野に適用し,その有効性を探った。まずはML-BEATS法を一般の時系列解析法として定義し直し,時間的遷移を考慮した話者識別用モデルの構築,音声認識・合成に基づく超低ビットレート音声符号化の2分野に適用した。ML-BEATS法の実装に時間がかかったことから音声符号化については十分な検討が行えなかったが,話者識別モデルは従来の方法と比較して少ない学習データに対してよい性能を示すことがわかった。本研究の目的は,音声符号化用に開発されたセグメント量子化法であるML-BEATS法を他分野に適用し,その有効性を探ることである。具体的には,1. ML-BEATS法の高速化とプログラムの整備,2.時間的遷移を考慮した話者識別用話者モデルの構築,3.音声認識・音声合成に基づく超低ビットレート音声符号化,の3点について研究を行い,ML-BEATS法の時系列解析法としての可能性を探った。特に最終年度は,時間的遷移を考慮した話者識別用話者モデルの構築について検討を行なった。ML-BEATS法の高速化アルゴリズムの開発が遅れてしまったことから,当初予定していた時間的遷移を考慮した話者モデルの構築を行うことはできなかったが,ML-BEATS法の考え方を取り込んだクラスタリングに基づくGMM学習法による話者モデルの構築法を提案し,その性能を評価した。話者モデルとして通常よく用いられているGMMの学習において,最尤推定を行うのではなく,各正規分布を特定の発話と明示的に対応づけることで過学習を回避するアルゴリズムを提案した。登録話者として男女100名ずつの200名を用いた話者識別実験を行なったところ,混合数が少ない時(16混合程度まで)は,どの方法もほとんど差がなかったが,32混合以上では,従来法と比較して,過学習による性能低下の割合が一番低く,最もよい性能を示示すことがわかった。これはクラスタリングを用いることで,個々の正規分布が学習サンプルと明示的に対応づけられ,過学習の影響が少なくなったためと思われる。一方,音声認識・音声合成に基づく超低ビットレート音声符号化法の開発については,ML-BEATS法の実装が完成しなかったことから,研究期間内に大規模な性能評価実験を行うことができなかった。この点については,研究期間終了後も引き続き検討を行っていく予定である。具体的には,以下の3つの分野での応用可能性を探る。1.時間的遷移を考慮した話者識別用話者モデルの構築,2.音声認識・音声合成に基づく超低ビットレート音声符号化法の開発,3.脳波からの感情識別。本年度は,まず最初にML-BEATS法の高速化を行い,その後話者モデルの構築を行った。ML-BEATS法の高速化においては,「状態分割の前後で状態とベクトルとの対応関係に変化はない」という仮定を置くことで,HMMのパラメータの再推定を行うことなく状態分割を行う方法を提案した。アルゴリズムの詳細について検討が遅れてしまったため,現在のところこのアルゴリズムはまだ実装途中であり,どの程度高速化されるかについては,来年度早々にも実験を行い検証する予定である。話者モデルの構築においては,まず比較対象として従来から行われていたGMMによる話者識別法を実装し,話者識別実験の環境を整えるとともにベースとなる性能評価を行った。その後,ML-BEATS法による話者モデルの構築を行ったが,ML-BEATS法の高速化に手間取っていたため,大量のデータを用いた大規模なモデルの学習には至っておらず,性能評価はこれからとなっている。更には,近年の話者識別モデルはGMMからスーパーベクトルを用いたSVM等による識別に移行しつつあるため,そうした方法との関係についても検討する必要がある。最後に,当初来年度行う予定であった超低ビットレート音声符号化についても,今年度の予定が遅れぎみであることから前倒しで準備を開始し,現在は従来法である音素モデルによる音声符号化法の実装がほぼ終了した段階となっている。ML-BEATS法は状態分割とHMMのパラメータ推定を繰り返すため,非常に計算量のかかる方法である。当初まずはML-BEATS法の高速化を行い,それを用いて各方面への応用可能性を探る予定であったが,ML-BEATS法の高速化法の提案と実装に時間がかってしまったため,各応用分野での大規模な実験が開始できない状況である。しかし,実験を行うための下準備(実験環境の整備や,比較すべき従来方法の実装など)は順調に進んでいる。話者識別のための話者モデルを構築する,というテーマについては,従来から用いられているGMMによる話者識別システムの実装を終え,比較対象としての従来法の識別結果を得ている。また,実験環境もYOHOと呼ばれる話者識別用データベースに加え,NISTが行っている話者識別コンテストに用いられたデータベースも準備し,こちらでの実験結果も得られるようになっている。

そのため,世界の(同じNISTのデータベースを用いている)様々な研究結果と直接数値を比較できる状況にある。また,ML-BEATS法を用いた音声符号化については,HMMに基づく音声合成システムが動く状態にあり,それに対してどのような情報を入力(どのような情報を符号化して送信)すればよいか,といった解析も終わっている。あとは実際にML-BEATS法を用いて符号化用のモデルを構築した後,それを用いて音声を符号化する部分を実装すればよい状態であり,こちらの実験準備状況も順調と言える。結局のところ,ML-BEATS法の高速化に目処が立てば,すぐにでも実験を開始できる状況になっている。まずは遅れているML-BEATS法の高速化法について,早急に開発をすすめる。おおよそのアルゴリズムは完成しているため,C言語による実装を急ぐ。今年度は,ML-BEATS法の実装におけるベースとして用いていたHTK(HMMの学習,認識等が行える研究用ツールキット。世界的に無料で公開され,数多くの研究者が使用している)を一部修正することで実装を行おうと検討してきたが,HTKの内部構造が複雑であり,プログラムソースに少し手を加えるといった方法での実装は非常に難しいものがあった。そこで,ファイルの入出力部分はHTKから流用した上で,中心となる計算部分は独自実装を行う。HTKにすでにあるコードと類似のコードを再実装する無駄もあると思われるが,結果的に独自実装をしてしまった方が時間的に早いと思われる。また,各応用分野での実験については,並行して旧来のML-BEATS法の実装で実験を行っておく。ML-BEATS法の計算に時間がかかるため,ある程度の規模でしか実験を行うことはできないと考えられるが,例え小規模であってもその分野での有効性を見る目安とはなると思われるため,まずは実験結果を得ておき,その規模においてのML-BEATS法の有効性を検討する。なお,まずはすでに実験環境の整備が終わっている話者識別と音声符号化の2つについて実験を行い,脳波からの感情識別については,その後着手することとする。その後,高速化されたML-BEATS法の実装を用いて大規模な実験を行う。次年度はプログラム開発,実験用の計算機を購入する。本年度からの繰り越し金があるため,仮にML-BEATS法の高速化に時間がかかってしまった場合,旧来のML-BEATS法の実装でもある程度の規模の実験ができるよう,よりスペックアップした高速な計算機を購入する。また,よい実験結果が得られた時は同計算機上にデモシステムを構築し,一般公開するためにも用いる。また,研究成果を国際会議等で発表するため,旅費や国際会議の参加費,論文の英文校正料,といった使途にも研究費を用いる。参加する国際会議としては,KES 2012(スペイン・サンセバスチャン)とAPSIPA 2012(米国・ハリウッド)を予定している。またそれ以外に,国内での研究発表会として,2012秋と2013春の日本音響学会研究発表会,電子情報通信学会音声研究会といった場所での発表を検討している。
マイクロワールドグラフの説明生成機能の拡充に基づく知識構成支援に関する研究

初等物理学の概念的理解を段階的に達成することを支援するため,適応的な問題系列化および問題間関係の説明生成の自動化を実現するための知識記述の枠組みを与え,そのような能力を持つ学習支援システムを構築し,実験によってその有用性を検証した.すなわち,(1)説明の基盤となる概念の体系化,(2)説明生成機能の実装と問題系列生成機能を有する既存システムへの統合,(3)実験的利用を通した学習プロセス・効果の分析を実施し,システムによる説明が概念的理解を促進すること,種々の条件下での問題系列の学習の促進要因に関する認知モデルを明らかにした.研究代表者らはこれまでに物理問題をその対象系のモデルに基づいて特徴付ける枠組みである「マイクロワールドグラフ」を提案し,これを用いて学習状況に合わせて問題を適応的に系列化し知識の段階的発展を促す機能を持つ学習支援システムを実現しており,教育現場での試験的利用を通して,それが適切に問題の順序を制御する能力を持つとの知見を得ている.本研究では,問題系列化が有効に働くための必須条件である問題間の関係を適応的に説明する機能を,関連概念を体系化することによって実現して領域への段階的習熟を支援可能なシステムの構築を目指し,(1)適応的説明の基盤となる概念の体系化,(2)問題間の関係の説明生成機能の実現と既有の問題演習システムへの統合,を進めている.また,システムの有効性を実験的・試験的利用を通して検証・評価すべく,(3)大学生を対象とした実験的利用を通した学習プロセスの分析,(4)中学校における試験的利用による学習効果の測定および有効な運用方法の検討,のための準備を進めている.平成26年度は,上記の(1)および(2)を実施した.まず,研究代表者らの先行研究において開発した「制約の意味論」を拡充・整備し,その上で問題間関係の説明生成機能を実装し,現システムとの統合を完了した.また,次年度の実験的利用のために試作した教材データを用いて,新たに実装した機能が支障なく動作することを確認した.さらに,実験的利用において必要となる改善点(システムインターフェースなど)の検討を行い,システムの修正・調整を行った.これらの成果により,平成27年度の計画実施へ向けての準備は整ったと言える.研究代表者らはこれまで,物理問題をその対象とする系のモデルに基づいて特徴付ける枠組みである「マイクロワールドグラフ」を提案し,これを用いて学習状況に合わせて問題を適応的に系列化し知識の段階的獲得を促す機能を持つ学習支援システムを実現しており,教育現場での試験的利用を通して,それが適切に問題の順序を制御する能力を持つとの知見を得ている.本研究では,問題系列化が有効に働くための必須条件である問題間の関係を適応的に説明する機能を,関連概念を体系化することによって実現し,領域の段階的学習を支援可能なシステムの構築を目指して(1)適応的説明の基盤となる概念の体系化,(2)問題間の関係の説明生成機能の実現と既有の問題演習システムへの統合,を進めている.また,システムの有効性を実験的・試験的利用を通して検証・評価すべく,(3)大学生を対象とした実験的利用を通した学習プロセスの分析,(4)中学校における試験的利用による学習効果の測定および有効な運用方法の検討,のための準備を進めている.平成26年度は上記の(1)および(2)を実施した.また平成27年度は,前年度に実装したシステムおよび作成した教材を用いて(3)の実験的利用を実施した.36名の大学生を被験者として,システムが生成した二種の問題系列を用いて学習を行わせた結果,問題間の関係の説明を受けて問題構造への気づきを得た学習者とそうでない学習者との間の学習プロセスや理解の差異が明らかとなった.システムの基本的な学習支援効果が明らかになったことにより,平成28年度の試験的利用へ向けての準備は整ったと言える.本研究では,(1)問題間の関係の説明生成の基盤となる概念の体系化,(2)それに基づく問題間の関係の説明生成機能の実現と既有の問題演習システムへの統合,(3)大学生を対象とした実験的利用を通した学習プロセスの分析,(4)中学校における試験的利用による学習効果の測定および有効な運用方法の検討,を計画している.これらのうち,平成26年度に計画していた(1)および(2)は予定通り完了し,次年度予定の一部(実験的利用の準備)も実施することができた.