hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ni基単結晶合金の加速クリープ構成式の定式化に関する研究

Ni基単結晶合金では材料全体で結晶方位が揃っているから,その構成式の定式化は結晶すべり理論に基づくアプローチが最も適当であるが,この定式化のためにはすべり系間の相互作用が問題となる.しかし,Ni基単結晶合金の加速クリープに対してこのような相互作用を検討した研究は見あたらない.そこで本研究では,Ni基単結晶合金CMSX-2n薄肉円管試験片を用いて非定常引張り・ねじり組合せ試験を900°Cで実施し,すべり系間の相互作用を実験的に調べたところ,次のような知見が得られた.1.一定引張り・反転ねじり組合せ試験:この試験では,アクティブな八面体すべり系がねじり応力の反転に伴って変化する.そこで,ねじり応力反転前後のクリープ速度を比較することにより,八面体すべり系間の相互作用を調べた.この結果,相互作用のまったくない場合と軟化が完全に等方的な場合の丁度中間となることがわかった.2.引張り・ねじり交替負荷クリープ試験:引張りクリープでは八面体すべり系が,一方ねじりクリープ試験では立方体すべり系が活動するから,この試験により八面体すべり系と立方体すべり系間の相互作用を調べた.この結果,材料軟化はほぼ等方的であり,両すべり系間の相互作用は極めて著しいことがわかった.3.応力休止を伴う引張りクリープ試験:上に述べた等方的材料軟化の原因として,時効効果が考えられるため,応力休止時間500hの引張りクリープ試験を行ったところ,時効による材料軟化はほとんど無視できることがわかった.以上のことから,すべり系間の相互作用としては,材料の等方軟化を仮定する方がより適切であると結論できる.Ni基単結晶合金では材料全体で結晶方位が揃っているから,その構成式の定式化は結晶すべり理論に基づくアプローチが最も適当であるが,この定式化のためにはすべり系間の相互作用が問題となる.しかし,Ni基単結晶合金の加速クリープに対してこのような相互作用を検討した研究は見あたらない.そこで本研究では,Ni基単結晶合金CMSX-2n薄肉円管試験片を用いて非定常引張り・ねじり組合せ試験を900°Cで実施し,すべり系間の相互作用を実験的に調べたところ,次のような知見が得られた.1.一定引張り・反転ねじり組合せ試験:この試験では,アクティブな八面体すべり系がねじり応力の反転に伴って変化する.そこで,ねじり応力反転前後のクリープ速度を比較することにより,八面体すべり系間の相互作用を調べた.この結果,相互作用のまったくない場合と軟化が完全に等方的な場合の丁度中間となることがわかった.2.引張り・ねじり交替負荷クリープ試験:引張りクリープでは八面体すべり系が,一方ねじりクリープ試験では立方体すべり系が活動するから,この試験により八面体すべり系と立方体すべり系間の相互作用を調べた.この結果,材料軟化はほぼ等方的であり,両すべり系間の相互作用は極めて著しいことがわかった.3.応力休止を伴う引張りクリープ試験:上に述べた等方的材料軟化の原因として,時効効果が考えられるため,応力休止時間500hの引張りクリープ試験を行ったところ,時効による材料軟化はほとんど無視できることがわかった.以上のことから,すべり系間の相互作用としては,材料の等方軟化を仮定する方がより適切であると結論できる.
消化管間質腫瘍におけるc-kitおよびPDGFRα遺伝子変異解析

消化管間質腫瘍(GIST)の遺伝子変異解析の標準的手法を提唱することを目的として、2006年から札幌医科大学附属病院病理部にて病理組織学的にGISTと診断された、インフォームドコンセントのとれた患者のホルマリン固定・パラフィン標本10例を対象に、c-kitおよびPDGFRα遺伝子変異解析を行った。遺伝子解析方法は以下の通りである。1)ホルマリン固定・パラフィン標本からQIAamp DNA Mini Kit(QIAGEN社)にてgenomic DNAを抽出する。2)得られたDNAサンプルを鋳型としてGeneAmp PCR Systemを用いc-kit(exon 9,11,13,17)及びPDGFRα(exon12,18)のPCR反応を行う。その結果、10例中9例にc-kit遺伝子exon 11に点突然変異が認められ、変異の無かった1例にはPDGFRα遺伝子exon 18の点突然変異が検出された。PCR反応と測定をそれぞれ3回行って再現性を検討したが、全てのexonでPCR増幅および測定結果が再現された。以上の検討結果から、上記QIAGEN社キットを用いたGIST遺伝子変異解析は少なくとも同一施設内においては標準的手法として問題ないことが明らかとなった。
レーザー光学印象とロボット工学を応用したインプラント印象―模型製作システムの評価

インプラントトップの三次元的位置情報を三ヶ所のノッチによりコード化したエンコードヒーリングアバットメント(Biomet 3I,USA)をレーザー光学印象を行うデジタル印象・模型製作システム(ロボキャスト法)の評価を行った.日本においてはデジタル印象の認識度は決して高いとは言えず,今後の臨床応用に関しても懐疑的なアンケート結果が得られた.本システムは従来の印象コーピングを用いた印象・模型作製法と比較して,インプラントアナログの再現精度は総体的に40μm以内であった.その結果から,臨床的には従来の印象用コーピング法およびロボキャスト法でも,十分対応が可能な範囲であると思われる.日本におけるインプラントの光学印象はいまだに幅広い臨床応用がなされていない.特に今回研究対象としている「Encode」システムに対応可能な光学印象器機が限定されている(日本では1機種のみ).かつCADデザインおよびアバットメント・上部構造をミリングすCAMセンター共に国内に存在しないために,一般的な臨床応用まではもう少し時間がかかる.一方,光学印象を用いずに,通常の印象採得および模型作製を経てコード情報を読み取る「模型法」での臨床応用は可能になってきている.「模型法」による三次元的模型精度の比較では,昨年度の単独欠損モデルから臼歯部遊離端欠損モデル(下顎第一歯小臼歯,第二大臼歯相当部にインプラント埋入)における印象精度評価に進んだ.インプラントトップ部の外部六角回転防止機構(External HEX)の位置変位は,個々のインプラントおよび複数インプラントの相対的位置変化量を測定した.その結果,X-Y軸変化は3550μm,X-ZおよびY-Z軸変化は3040μm程度であった.これらの変位には特定の方向特異性は認められず,印象精度には残存歯の影響や対象部位の顎堤形態等の複雑な要因が関連すると思われる.臨床的には従来の印象用コーピングを用いた印象・模型精度とほぼ同程度である.インプラントトップの三次元的位置情報を三ヶ所のノッチによりコード化したエンコードヒーリングアバットメント(Biomet 3I,USA)をレーザー光学印象を行うデジタル印象・模型製作システム(ロボキャスト法)の評価を行った.日本においてはデジタル印象の認識度は決して高いとは言えず,今後の臨床応用に関しても懐疑的なアンケート結果が得られた.本システムは従来の印象コーピングを用いた印象・模型作製法と比較して,インプラントアナログの再現精度は総体的に40μm以内であった.その結果から,臨床的には従来の印象用コーピング法およびロボキャスト法でも,十分対応が可能な範囲であると思われる.レーザーあるいは可視光線による光学印象は,インプラントの領域ではやや臨床応用が遅れている.平成24年度は光学印象の認識度や臨床応用の状況について調査も行った.アンケート調査による結果では,光学印象自体の認識度が低いことが明らかになった.調査対象のうち50%程度の認識度しかなく,実際の使用経験者は10%に満たなかった.これらの詳細な情報等は現在集計・とりまとめ中である.Encode法と印象コーピング法による三次元的模型精度の比較(インプラントトップ部の位置再現性)では単独欠損モデル(下顎第一大臼歯単独欠損)の場合,インプラントトップ部の外部六角機構の相対的位置変化はわずかで臨床上問題をきたさない程度であることが判明した.インプラントトップ部分の外部六角構造を水平成分と垂直成分のXYZ軸変位量として見た場合,それぞれ10-20μmの変位内であり,特別な方向的変位傾向は認められなかった.最近のデジタルデンティストリーの発展に伴い,光学印象が脚光を浴びてきている.しかし,インプラントに関連する光学印象は発展途上にある.また,光学印象に利用できるシステムが日本では少ないため,研究遂行は遅れがちであった.今回対象としたEncode印象システムは現在2通りの臨床応用が可能である.すなわち,1ロボキャストによる模型作製(ロボキャスト),2光学印象からの直説法アバットメント(光学印象アバットメント)作製である.Encode印象システムの目的は従来の技工操作を省略しつつCAD/CAMアバットメントを作成することである.2の直接的アバットメント作製ではインプラント作業模型を作成せず,Encode印象用アバットメントを口腔内で光学印象を行い,そのデータを用いて直接CADによりアバットメントのデザインを行う.そこで今季は光学印象からの直説法アバットメントを作製し,患者口腔内を模したマスターインプラント模型に対しての三次元的位置再現性を評価した.今回の欠損形態は36単独欠損および36,37の遊離端欠損形態とした.単独欠損モデルでは光学印象アバットメントの位置再現性は比較的良好で,X-Y軸変化は3040μm,X-ZおよびY-Z軸変化はそれぞれ30μm程度であった.また,回転防止機構(外部六角)の回転変位は3-6°程度でやや大きな変位を示した.また遊離端モデルにおいては,個々のインプラントに関しては単独欠損モデルと同様な傾向を示した.しかし,アバットメント間の相互位置関係と傾斜角度状態に関しては,回転防止機構(外部六角)の回転変位の影響を受けるために,本来の設定角度・相互位置関係と比較してやや大きな相対的位置変位を認めた.これらの変位には特定の方向特異性は認められず,臨床的には従来の印象用コーピングを用いた印象・模型精度とほぼ同程度で有ると思われる.歯科インプラント学前述の通りに光学印象に関しては,使用可能な光学印象器機が1機種しかなく,また読み取ったデータからコンピュータ画像上で仮想ワックスアップを行い,専用のミリングセンターでそれを作製する一連の作業工程が日本からはオンラインで処理ができない状況に陥っている.

そのために,読み取った光学印象を記憶媒体に一度保存して,それを直接米国あるいはスペインに郵送する方法が取られている.そのために光学印象関連の研究の進捗状況に遅れが生じている.一方「模型法」による評価はほぼ予定通りの進捗状況と言える.本研究で製作するインプラント作業模型は,現在のところ国内にCADおよびRobocastがないために,データを米国にあるCADセンターに送って作製したものを評価する.そのため,作業模型をアメリカに郵送し,CADセンターからのプロダクツを再度郵送してもらうことから,研究の遂行に予想以上に時間がかかった.また,口腔内用光学印象スキャナー(Lava Chairside Oral Scanner: COS: 3M ESPE)も他施設にあるものを貸与して使用せざるを得ない.加えて,口腔内用光学印象スキャナーが若干のモデルチェンジをして,評価対象のインプラントモデルが従来の計画立案時と若干の違いが出たために,評価方法の見直しなどを余儀なくされた.特に複数埋入,クロスアーチ,相互的角度・位置関係の不正等により光学印象が受ける影響について検討を積極的に行いたい.埋入本数と部位に関しては1下顎遊離端2本埋入(以下遊離端モデル),2下顎無歯顎オトガイ孔間4本埋入(以下オトガイ孔間モデル)を早い時期に検討したい.印象採得および作業模型の作製はEncodシステムを用いた模型法と光学印象法の模型精度の比較を行う予定である.また,最終年度として研究成果の学会および紙上発表を行いたい.複数埋入,クロスアーチ,相互的角度・位置関係の不正等により光学印象が受ける影響について検討を行う.埋入本数と部位に関しては1下顎遊離端2本連続埋入(以下遊離端モデル)の片側および両側の計2通り,2下顎無歯顎オトガイ孔間4本埋入(以下オトガイ孔間モデル)とする.【すべて平行埋入を基本とする】.印象採得および作業模型の作製は平成24年度計画に準じ,1通法の印象コーピング法およびEHAの直接および模型光学印象法の3種類について検討する.インプラントトップ部位置再現精度(三次元的位置関係)の計測も,同じく平成24年度に準じ,三次元測定器によりマスター模型のインプラント体トップ部の回転防止機構の形状と,作業模型上に再現されたラボアナログの回転防止機構の形状を比較する.光学印象に関連する研究遂行に遅れが生じており,それに関連する物品費や学会発表に関わる経費が計画段階と若干の齟齬が生じた.本年度は光学印象関連の研究遂行と,まとめ年として成果発表を様々な形で実施する費用に用いる予定である.研究の進行がやや遅れているために,学会発表および論文作成に係る費用が予算を下回った.そのため平成24年度の予算不執行額と平成25年度の予算を合わせて,引き続きアメリカのCADセンターを経由して専用のEncodeインプラント印象模型を作製する費用,ならびに口腔内用光学印象スキャナー(Lava Chairside Oral Scanner: COS: 3M ESPE)によるさ表模型作製費用として研究費を用いる.同時に成果報告のために海外学会への出張および英文論文作製に向けて研究費を用いる予定である.
フィブロネクチン分子の細菌体結合エピトープの構造解析

感染症の成立の第一段階は病原微生物の標的臓器への定着である。フィブロネクチン(Fn)は動物細胞間の接着に重要な役割を演じている細胞外基質タンパク質であるが、また同時に病原性微生物が生体組織に定着する際の標的でもあることが示唆されている。細菌細胞表層にあるFnに対する付着素には、血清中にも大量に存在する可溶性のFnと結合するタイプの他に、組織中の細胞表面や細胞間基質に水不溶性の多量体として存在するFnにのみ結合できるタイプのものの存在が推定されており、後者が細菌の臓器定着により重要である事を示唆する実験的証拠が存在するが、このタイプの相互作用機序の分子レベルでの検討はこれまでのところほとんどなされていない。本研究では、後者のタイプ、すなわち不溶性のFnと細菌付着素との相互作用を、Fn分子構造の側から解明を試みたものである。その結果、これまで可溶性Fnへの細菌付着素が認識するFnの分子領域はそのN末端側に同定されていたが、これとは全く異なる分子中央の部分が、可溶性Fnに結合しない細菌を結合することが明らかになった。さらに可溶性Fnに対する結合が注目されてきた各種病原性細菌であっても、既知のFnのN末端に結合する付着性に加えて、分子中央部、すなわち不溶性Fnに対する結合能も保有することが明らかになった。これらの細菌のN末端部分への結合は、可溶性Fnによって阻害を受けることから、宿主の体液中の高濃度の可溶性Fnの存在を考慮すると、本研究で明らかにされたFn分子中央部分と細菌との結合機構の方が、これまで詳細に研究されてきたN末端部分との相互作用よりも、感染症の発症にとってより重要である可能性が考えられる。細菌細胞表層に存在するFn受容体には、可溶性のFnと反応するものの他に、固相化されたFnにのみ反応できるものの存在が示唆されている。Fnの分子状態の違いが抗原性の違いとして反映されるものかどうかを解析するために、3種の異なる分子状態のFn(可溶性Fn、グルタールアルデヒドにより重合したFn、ラテックスビーズ支持体に固相化したFn)を調製し、それぞれをマウスに免疫し抗血清を得た。ラテックスビーズ固相化Fnが菌体細胞の固相化Fnへの付着を阻害する抗体を最も効率よく誘導したが、可溶性Fnに対する抗血清も十分な菌体付着阻止活性を示した。そこで可溶性Fnを免疫原として、Fn結合性細菌の固相化Fnへの付着を阻害するマウスモノクローナル抗体を作製を試みた。大多数のFn結合性モノクローナル抗体は細菌のFn付着を抑制できなかったが、細菌のFn付着に対する抑制能を有する2クローンのハイブリドーマ株の樹立に成功した。同時に樹立した、Fn付着非抑制性抗Fnモノクローナル抗体をコントロールに用いつつエピトープマッピングを行い、ビリダンスレンサ球菌が認識するFnエピトープとブドウ球菌などで報告されているものとの異同を明らかにしていく。また本研究の過程で、Abiotrophia adiacensを含む一部の細菌のFnへの結合能力が生理的範囲のpHあるいは塩濃度の微少な変化に極めて敏感であることが明らかになった。この発見は細菌のFn付着性の生理病理的意義の解明のために重要な手掛かりを与えるものと期待される。

前年度の本研究において、ヒトFnをマウスに免疫して、心内膜炎誘発性のビリダンスレンサ球菌の一つであるGranulicatella(Abiotrophia)adiacensの固相化したFnに対する付着を抑制するmAbを樹立した。本年度は、本mAbが認識するFn分子上のエピトープ領域を明らかにすべく、thermolysin、chymotrypsinなどのタンパク分解酵素で限定分解したFn断片に対するmAbの反応性を検討した。菌体のFn付着を抑制するmAbは、これまでにStaphylococcus aureusやStreptococcus pyogenesなどの他菌種由来のFn結合性タンパクが認識する領域であることが明らかにされているN末端側領域には反応を示さず、Fn分子の中央部領域に反応を示したことから、本mAbが認識する領域と反応するG.adiacensのFn結合性物質は過去に報告のないものであることが示唆された。また、G.adiacens以外の菌種のFn付着に対する抑制作用を検討したところ、本mAbはEscherichia coli、S.pyogenesの一部の菌株、およびGranulicatellaに近縁のAbiotrophia defectivaのFn付着を抑制したが、S.pyogenesの一部の菌株とS.aureusのFn付着を抑制しなかった。すなわち今回存在が示唆された新奇なG.adiacensのFn結合性物質が菌種を超えて分布している可能性が示唆された。フィブロネクチン(Fn)は病原性微生物の組織定着の標的分子として重要視されている。心内膜炎原因菌のひとつGranulicatella (Abiotrophia) adiacensの固相化したヒトFnへの付着能を阻害する抗Fnモノクローナル抗体(mAb)を樹立し、その対応エピトープがFn分子の中央領域の120kDaの、これまでに細菌との結合が知られていない領域に局在し、さらに本mAbはG.adiacens以外の細菌種のFn付着を阻害するという結果を受け、エピトープのモチーフの同定Fn分子上の標的エピトープ領域の絞り込みを試みた。1粒のビーズ状固相担体に1種類のペプチドが固定化された合計約6000万種のランダム・ヘキサペプチドライブラリーから、mAbに認識されるペプチドをスクリーニングし、選別された個々のビーズのエドマン分解によるシーケンス分析を行ったが配列は同定されなかった。そこで強酸処理によりペプチドを担体から解離させ、質量分析による解析を試みたが、担体に由来するポリエチレングリコールスペーサーの妨害のため配列は決定できなかった。そこで、選別後の分析が確実なものとなるよう新たに設計したライブラリーを準備し、エピトープモチーフの同定を試みたところ、Met-Pro-Ginが候補配列として示唆された。Fnのキモトリプシンで消化で得られた標的エピトープを含む120kDaの領域を、精製後さらに、リジルエンドペプチダーゼで消化し、ウェスタンブロットならびに免疫沈降法によりmAb反応性を追跡することによって、標的エピトープ領域を含む領域を33kDaサイズまで絞り込んだ。また、完全長Fn分子に対する本mAbの反応は、精製した断片によって完全に阻害できたことから、本mAbのエピトープはこの断片中にのみ存在することが確認された。
一個流し対応スパッタリングベース超高速PVD技術の研究

硬質炭素系・窒化物系コーティングは優れたしゅう動特性を持ち,機械要素のしゅう動部,工具,金型などへの適用が着実に広がってきた.しかしながらその成膜プロセスは従来,大型容器内での低速・大量(100-1000個)・非インライン処理であるため,人手のかかる工程であった.今後の生産年齢人口減少に対応した,プロセスの自動化,IoT/AI活用,省人化のためには,従来工程から小型容器内での超高速・1個流し/小ロット・インライン成膜(=ジャストインタイム生産)に移行するのが望ましい.そのような成膜技術革新を推進するために,本研究では「一個流し対応スパッタリングベース超高速PVD技術」の研究を行う.硬質炭素系・窒化物系コーティングは優れたしゅう動特性を持ち,機械要素のしゅう動部,工具,金型などへの適用が着実に広がってきた.しかしながらその成膜プロセスは従来,大型容器内での低速・大量(100-1000個)・非インライン処理であるため,人手のかかる工程であった.今後の生産年齢人口減少に対応した,プロセスの自動化,IoT/AI活用,省人化のためには,従来工程から小型容器内での超高速・1個流し/小ロット・インライン成膜(=ジャストインタイム生産)に移行するのが望ましい.そのような成膜技術革新を推進するために,本研究では「一個流し対応スパッタリングベース超高速PVD技術」の研究を行う.
インフルエンザウイルスをモデルとした防禦免疫誘導機序の解析-経鼻・経口遺伝子ワクチンの開発を通して-

これまでポリエチレンイミン-キトサン複合体を非ウイルスベクターとして用いて胃上皮細胞への遺伝子導入が可能であることを示してきたが、その導入効率は決して高いとはいえなかったためシアノコバラミンやシクロデキストリンの誘導体などで修飾することにより導入効率を増加させることを試みてきた。最終的には、カチオン性高分子ポリエチレンイミン(PEI)をベースとしてモンモリロナイトという摂食可能な粘土用物質を混合することにより胃上皮細胞ではなく、小腸上皮細胞への遺伝子導入が可能であることを、intestinal epithelial cells (IEC-6 cell)を用いたin vitroおよびマウスを用いたin vivoの実験により証明してきた。これは、モンモリロナイトが、酸性では、陽イオンに帯電し陰イオンであるDNAをとりこんで保護し、アルカリ性では、陰イオンに帯電しDNAを放出するという性質をもっていることによると考えられる。また、in vivoにおいて遺伝子導入効率を上げるためにはプラスミド:モンモリロナイト:PEI=1:0.1:0.5の条件が最適であることが判明した。次に、血中半減期が短く大量に投与することが難しいIL-10の遺伝子を用いてマウスに経口投与することにより、その血中濃度を測定した。投与後2日後にはモンモリロナイトを加えることにより増加傾向が認められた。これらの結果は種々の遺伝子を今回開発した非ウイルス性ベクターに組み込み、経口投与することにより消化管細胞もしくは鼻粘膜上皮細胞への遺伝子導入を可能にする経口遺伝子ワクチン作成が可能であることを示している。われわれは、消化管細胞もしくは鼻粘膜上皮細胞への遺伝子導入を可能にする非ウイルスベクターによる経鼻・経口遺伝子ワクチンの開発を目指してる。現段階では、カチオン性高分子ポリエチレンイミンをベースとしてモンモリロナイトという摂食可能な粘土用物質を混合することにより胃上皮細胞ではなく、小腸上皮細胞への遺伝子導入が可能であることを、intestinal epithelial cells (IEC-6 cell)を用いたin vitroおよびマウスを用いたin vivoの実験により証明した。今後は、我々が同定したインフルエンザウイルスCTLエピトープをコードする遺伝子を今回開発したベクターに組み込み、経口遺伝子ワクチンを作製しマウスに投与して免疫応答の解析を行う予定である。最終的には、カチオン性高分子ポリエチレンイミン(PEI)をベースとしてモンモリロナイトという摂食可能な粘土用物質を混合することにより胃上皮細胞ではなく、小腸上皮細胞への遺伝子導入が可能であることを、intestinal epithelial cells(IEC-6 cell)を用いたin vitroおよびマウスを用いたIn vivoの実験により証明してきた。これらの結果は種々の遺伝子を今回開発した非ウイルス性ベクターに組み込み、経口投与することにより消化管細胞もしくは鼻粘膜
絶滅危惧種シデコブシの保全を目指した遺伝子流動と近交弱勢に関する研究

本研究プロジェクトでは、マイクロサテライトマーカーを用いた分子生態遺伝学的手法により、絶滅危惧種シデコブシの保全を図るための基礎的な情報である花粉を介した遺伝子流動と近交弱勢の程度を明らかにすることを目的とし、以下の研究成果を得た。1.サイズが大きく、明るい環境に生育している個体ほど、開花量が多く、早くかつ長期間咲く傾向があった。また、開花量が多いほど、ポリネーターの誘引効果が高まり、雌性繁殖成功度が高まること、そして、それは隣花受粉のマイナス効果を上回ることが示された。2.クローン成長(萌芽・伏条)により新しい幹が作られており、一般に、個体は少数の大きな幹と多数の小さな幹で構成されていた。サイズの小さな個体では集団内に遺伝的構造があり、距離の制限された種子散布があることが示された。また、サイズの小さな個体では、遺伝的構造化や近親交配によりホモ接合体の超過があり、成長するとともに遺伝的構造の消失や近交弱勢によりホモ接合体頻度が減少することが示された。3.メタ集団内集団間の遺伝的分化程度は核DNAが葉緑体DNAの半分以下であった。したがって、種子による遺伝子流動だけでなく花粉による遺伝子流動も集団間分化を低下させていることがわかった。種子の父性解析により、現在の花粉流動は距離に強く制限されていることが明らかになった。ほとんどの花粉流動は集団内にとどまっているが、集団外からの花粉流動が低頻度で生じており、メタ集団内の集団は遺伝子流動で結びついていることが実際に確かめられた。4.小集団では、花粉不足、自殖、遺伝的浮動と近親交配による遺伝的劣化によって種子生産量が著しく減少し、絶滅リスクが高められていることが示された。本研究では、シデコブシの保全を図るために、マイクロサテライトマーカーを用いた分子生態遺伝学的手法により、花粉を媒介とした遺伝子流動と近交弱勢の程度を明らかにすることを目的としている。平成16年度には、今後、遺伝子流動や近交弱勢を解析するために必要な基礎的な知見である集団内のサイズ構造と遺伝的構造を明らかにした。屋戸川のシデコブシ集団において、6個のマイクロサテライトマーカーを用いて、集団内のサイズ構造と遺伝的構造を調査した。集団内の1044ラメット(幹)は175ジェネットに識別された。6座の多型性は高く、平均ヘテロ接合度の期待値は0.675であった。識別されたジェネットは谷に沿って分布していた。ジェネットはクローン成長(萌芽・伏条)により新しい幹を生産しているのが観察され、ジェネットあたりの平均ラメット数は5.97で、全ジェネットの76%が複数のラメットを保有していた。また、ジェネットは大サイズのラメットを少数と小サイズのラメットを多数保有する傾向があった。ラメットでもジェネットでも近距離において有意な正の空間自己相関があり、遺伝的構造の存在が示された。ラメットの遺伝的構造は明らかにクローン構造を強く反映している。小ジェネットのコレログラムは最小距離階級において正の空間自己相関があることを示したが、大ジェネットではそのような空間自己相関がみられなかった。これはジェネットの成長に伴い、種内・種間競争による個体の枯死が起こり、遺伝的構造が弱められることを示唆する。また、小ジェネットのF_<IS>は有意な正の値であったが、大ジェネットでは有意ではなかった。小ジェネットにおけるホモ接合体の過剰は遺伝的構造化や近親交配の結果であると考えられる。また、小ジェネットから大ジェネットへのホモ接合体頻度の減少は遺伝的構造の消失や近交弱勢が原因であると考えられる。

本研究では、シデコブシの保全を図るために、マイクロサテライトマーカーを用いた分子生態遺伝学的手法により、花粉を介した遺伝子流動と近交弱勢の程度を明らかにすることを目的としている。平成17年度には、メタ集団内における遺伝子流動と全分布域における集団内と集団間の遺伝的変異を明らかにした。1.シデコブシのメタ集団内における遺伝子流動瀬戸市海上の森の屋戸川集団とその周辺に分布する7集団において、核マイクロサテライトマーカーと葉緑体マイクロサテライトマーカーを用いて集団間の分化程度を明らかにし、歴史的な遺伝子流動を評価した。集団間の遺伝的分化の程度は葉緑体DNAが核DNAの2倍以上であり、距離による隔離は核DNAでは検出されたが葉緑体DNAでは検出されなかった。これらの結果から種子による遺伝子流動だけでなく花粉による遺伝子流動も集団間分化を低下させるのに有効であったことが考えられる。次に、同一の核マイクロサテライトマーカーを用いて屋戸川集団の種子親から採取された種子の父性解析により現在の花粉流動パターンを明らかにした。現在の花粉流動は両親間の距離に強く制限されており、ほとんどの花粉流動は集団内にとどまっていた。しかしながら、集団外からの花粉流動は2.6%の頻度で生じており、メタ集団内の集団は遺伝子流動で遺伝的に連結していることが実際に確かめられた。2.シデコブシの全分布域における集団内と集団間の遺伝的変異ほぼ全分布域に分布する13集団と核マイクロサテライトマーカーを用いて、集団内と集団間の変異を明らかにした。岐阜県南部から愛知県中部の集団は遺伝的変異が高く、渥美半島の集団は遺伝的変異が低いという地理的な傾向があった。集団間の遺伝的分化程度は高く、この分化は距離による隔離で説明されることがわかった。平成18年度には、複数集団における交配様式と近交弱勢の推定および小集団化における近交弱勢と花粉制限が種子生産に及ぼす影響を明らかにした。また、これまでに得られたすべてのデータにもとづきシデコブシを保全するための方策を検討した。1.愛知県渥美半島と三重県の集団における交配様式と後期近交弱勢の推定孤立分布する愛知県渥美半島の4集団と三重県の2集団について交配様式と後期近交弱勢の程度を調査した。各集団において直接推定した他殖率は0.52-0.85であり、同一集団内家系間でも大きくばらつき、集団間・集団内家系間ともにその差は有意であった。二親性近親交配については比較的小さな3つの集団で有意であった。各集団における後期近交弱勢の程度は0.226-1535とばらついたが、集団間の差は有意ではなかった。各集団における他殖率と後期近交弱勢の程度とも集団サイズとは関係がなかった。しかし、集団サイズが後期近交弱勢の程度のばらつきに関係し、集団の存続に関する不確実性に影響する可能性が示唆されたので、これについてはさらなる検討が必要と考えられる。2.小集団化における近交弱勢と花粉制限が種子生産に及ぼす影響愛知県春日井市の比較的大きな集団と三重県四日市市の小集団を対象として、成木と自然受粉種子のマイクロサテライト分析および受粉実験を行い、小集団化における近交弱勢と花粉制限が種子生産に及ぼす影響を調査した。
新規キラルジホスフィノジイミノカンファーキノン配位子の不斉合成への応用

立体保護により安定化された低配位リン化合物の合成、構造、反応、物性は、近年、国際的にも強い関心と興味がもたれている。本研究課題では、2,4,6-トリ-t-ブチルフェニル基(Mes^*)などのかさ高い立体保護基で速度論的に立体保護された3,4-ジホスフィニデンシクロブテンを2座配位子とする、遷移金属錯体が、有機合成反応の良好な触媒となることに着目した。まず、ユーカリの精油成分の一つであるミルテナールのアルデヒドにMes^*P=C結合を導入することを試み、初めてキラルなホスファエテン化合物を合成することに成功した。次いで、プロリンのカルボキシル基をアルデヒド基に変換し、そのカルボニル基をMes^*P=Cに変換することを試みた。一方、ジホスフィニデンシクロブテン錯体の有用性を検証するため、素反応を種々検討していたところ、芳香族ハロゲン化物に対する、メチルアニリンによるメチルフェニルアミノ化が、2モル%の臭化銅、2モル%の1,2-ジフェニル-3,4-(2,4,6-トリ-t-ブチルフェニルホスフィニデン)シクロブテン存在下、カリウムt-ブトシキドなどの塩基により効率よく進行することを見いだした。この反応には、一般性が認められ、様々なブロモベンゼン、クロロベンゼン誘導体を基質に、また、メチルアニリンだけではなく、モルホリンやベンジルアミン、フェニルエチルアミンなどのアルキルアミンにも広く適用できるカップリング反応であることがわかった。C=N結合を有するシッフ塩基は従来からよく知られ、有機合成の中間体としてもよく利用されている。また、金属錯体の配位子としても近年注目され、いくつかの優れた有機合成やポリマー合成の触媒などとして応用が報告されている。一方、立体保護により安定化された低配位リン化合物は、近年、強い関心と興味がもたれている。本研究では、低配位リン原子を2ヶもつジホスフィニデンシクロブテンの2座配位子としての特性に着目し、それらの遷移金属錯体を合成し、嵩高い置換基による化合物の安定化と反応性の制御など、いずれも、分子間や分子内の弱い相互作用を利用して、結果的に大きな違いを生じせしめる可能性のある触媒系に対して検討した。まず、1,2-ジフェニル-3,4-ビス(2,4,6-トリ-t-ブチルフェニルホスフィニデン)シクロブテンを合成し、その酢酸パラジウム(II)錯体を調製し、有機合成反応の触媒としての応用を展開する手始めとして、熊田反応を試みた。N-メチルピロリジノンを溶媒に用いたフェニルグリニャール試薬とクロロベンゼン、および、塩化ベンジルとの反応では、その2%のパラジウム錯体は触媒として極めて効果的にそのカップリング反応を進行させ、ほぼ定量的に、それぞれ、ビフェニルおよびジフェニルメタンを室温、極めて短時間に与えた。今後、多種多様な反応での触媒作用と応用が期待される。また、キラル触媒を合成する目的で、2-ブロモ-1-ブロモメチル-3,5-ジ-t-ブチルベンゼンを合成し、アルコキシ基の導入および、それらを立体保護基としたジホスフィニデンシクロブテンの合成を試みている。
線維芽細胞の起源探求による肝線維化克服のためのの新たな治療戦略の開発

肝線維化における線維芽細胞の起源を調べることは、肝線維化を克服するためのキーステップである。我々はコラーゲンプロモーター下にGFPを発現するマウス(以下Coll GFPマウス)を用いて肝線維芽細胞起源の探求に挑んだ。これまで肝線維芽細胞の起源と考えられていた肝星細胞とは極めて異なる形態(小型球形)を示すGFP陽性細胞が観察された。Flow cytometryでも肝星細胞分画と一線を画した分画にGFP陽性細胞が現れた。肝線維化における新たな線維芽細胞起源の候補として注目される。米国カリフォルニア大学サンディエゴ校よりColl GFPマウスを輸入し、クリーン化、交配し、実験に十分な数のマウスを得ることに成功した。(1)四塩化炭素腹腔内投与モデル四塩化炭素(CC14)0.5ul/gを週2回、12回にわたり投与し、肝臓をサンプリング。シリウスレッド染色にて肝線維化が形成されていることを確認した。また、凍結包埋組織の薄切切片を蛍光顕微鏡で観察し、線維隔壁に沿って線維産生細胞がGFPを発現していることを確認した。(2)胆管結紮モデル開腹下に総胆管を結紮し3週間後に肝臓をサンプリング。上記と同様に肝線維化が形成されていることを確認した。(3)線維化誘導マウスからの非実質細胞分画の分離培養CollGFPマウスに上記のごとく線維化を誘導した後、肝臓をコラゲナーゼ・プロナーゼ潅流し消化。密度勾配遠心法にて非実質細胞分画を分離した。これを培養し、蛍光顕微鏡で観察したところいわゆる活性化星細胞と思われる突起をもった細胞の他に、小型円形のGFP陽性細胞が見られた。免疫染色による検討でこの小型GFP陽性細胞はoval cell markerとされているA6、CK19を発現し、oval cell由来である可能性が示唆された。線維化誘導Coll GFPマウス肝臓から細胞を得、GFP発現強度、細胞形態、表面抗原などによりCollagen産生細胞のcharacterization、特定細胞集団分離を試みた。現在系を立ち上げたところであり、結果はこれから得られる予定である。(1)線維化誘導肝非実質細胞における、GFP陽性細胞のcharacterizationと特定細胞集団の分離培養線維化誘導コラーゲンGFPマウス肝臓から細胞を得、GFP発現強度、細胞形態により肝非実質細胞をFACS(Fluorescent Activated Cell Sorting)により分離培養した。その結果GFP陽性細胞は、その細胞の内部構造により2種類に分離されることが判明した。内部構造に細胞内顆粒(脂肪滴)をもつ細胞群は、αSMAなどの細胞表面高原マーカーより、星細胞であると考えられる。一方、内部構造に顆粒を持たない分画は、数種類の細胞が混ざっている可能性もあるものの、一部の細胞は表面抗原マーカーとしてA6抗原が陽性であるものが存在していることから、肝前駆細胞として知られる肝卵形細胞などの可能性を考えている。(2)線維化非誘導肝非実質細胞におけるGFP陽性細胞のcharacterization上記(1)と同様の細胞が、線維化誘導前に肝臓内に存在する細胞か否かを調べるために、線維化を誘導していない細胞において(1)と同様の実験を行った。星細胞分画については、ごく少数を認めるのみであったものの、GFP陽性細胞分画中の細胞内顆粒を有さない細胞に関しては、線維化誘導前より肝臓内に存在することが判明した。線維芽細胞起源についての諸説の中には、骨髄由来のfibrocyteが大きな役割を果たすという説があるが、我々の実験結果からは、この説は否定的であった。(実際我々はこの細胞分画について、fibrocyteのマーカーであるCD45の染色も行ったが、陰性であった。)
光放射圧による単層カーボンナノチューブのカイラリティ選別法の開発

本研究では、光の放射圧によって単層カーボンナノチューブのカイラリティ選別する技術の確立を目指した。波長可変CWレーザーを光源に用いたレーザートラッピング光学系と、ラマン/近赤外フォトルミネッセンス分光システムを同時に行うことができる顕微光学システムを構築した。本研究では、放射圧による選別に加えて、単層カーボンナノチューブの光分解の効果を明らかにした。CWレーザーとフェムト秒パルスレーザーを同時に使い分けることによって、捕集と破壊によって効果的にカイラリティ選別する方法を開発した。本研究の目的は、光の放射圧によってカーボンナノチューブのカイラリティ選別する技術を確立することである。レーザー光をナノチューブ溶液に集光入射し、光の勾配力によってナノチューブを光スポット内に捕集する。チューナブルレーザーを光源とし、波長を選択しながらカーボンナノチューブの捕集を行う。van Hobe特異性に起因するカイラリティ依存の誘電率によって光放射圧の強さと向きを選択的に制御することによってカイラリティで厳密に分離する。今年度は、共焦点レーザー顕微鏡をベースにした高速共鳴ラマン分光検出システムとレーザートラッピングシステムを構築した。共焦点光学系により、3次元的にレーザー光のスポット内からのみのラマン散乱を検出し、スポット内に捕集された単層ナノチューブを検出する。光源にはCWチタンサファイアレーザーを用い、今年度予算で購入したチューナブルノッチフィルターを導入し、波長を連続的に掃引しながら、ラマンに加えてフォトルミネッセンススペクトルも取得することができる。ピエゾステージも新たに導入し、システムの除振と安定性に改良を加えた。光源は700-1000nmの範囲で波長可変であり、半導体性ナノチューブと一部の金属性ナノチューブに対して共鳴な波長を選択することができた。ただし、光源のスペクトルが十分な線幅を得られず、ラマンスペクトルの低波数域に存在するRBMモードの検出が困難である。来年度にチューナブルレーザーラインフィルターの導入が必要であると考えている。基礎研究として、カーボンナノチューブがレーザー光によって破壊される限界の光強度を実験から見積もることができた。その結果、現在想定しているレーザー強度ではナノチューブを破壊(あるいは分解)することはなく、非破壊でナノチューブを光捕捉することができることが確認できた。昨年度導入したチューナブルノッチフィルターと、波長可変のCWチタンサファイアレーザーを導入し、チューナブルラマン分光/フォトルミネッセンス分光の光学系を備えた波長可変レーザートラッピングシステムを構築した。カーボンナノチューブのRadial Breathingモードを検出するためには、入射光にもレーザーラインフィルターが必要であることがわかり、今回チューナブルレーザーラインフィルターを導入した。現在、カーボンナノチューブのラマンスペクトルの取得から光学系の調整を行っている。光の放射圧でナノチューブを捕集するのに加えて、対象でないカイラリティを取り除く手法の検討を行った。これは、昨年度の研究において、レーザー光の強度が強すぎると捕集する前に光分解が生じることが分かったことに基づく。特定の波長で、ある閾値以上の強度で入射すると、その波長に共鳴なカイラリティが選択的に光分解されることが分かった。この光分解は、フェムト秒のパルスレーザーを用いるとより効果的にカイラリティを選択して誘起できることが実験で確認された。CWとフェムト秒パルスとを使い分けながら、捕集と破壊によってより効果的にカイラリティ選別が可能であることが示唆された。Van Hobe特異性に起因するカイラリティ依存の誘電率によって光放射圧の強さと向きを選択的に制御することによってカイラリティで厳密に分離する。チューナブルノッチフィルター、チューナブルレーザーラインフィルターと、波長可変のCWチタンサファイアレーザーを導入により、チューナブルラマン分光/フォトルミネッセンス分光の光学系を備えた波長可変レーザートラッピングシステムを構築した。チューナブルフィルターの特性が不十分で、有効なSN比で信号を取得することが困難な状況であるが、カーボンナノチューブからのGバンドとラジアルブリージングモードのラマンピークをレーザーの可変波長域である700-900nmの任意の波長で取得することに成功した。

カーボンナノチューブの効果的な捕集を実現するため、金属ナノ粒子での局所プラズモンを応用する検討を行った。レーザーの波長にプラズモン共鳴を示す金ナノロッドを用い、局所プラズモンによって光電場のナノスケールでの局所化を図り、より強い光勾配力を得てトラップ力の増強を得た。また、この手法を金属ナノ粒子のプラズモン共鳴に応用し、レーザー光で金ナノロッドを凝集し固定する技術を開発した。
アデノ随伴ウイルスベクター系の開発と新規自殺遺伝子を用いた細胞制御法への応用

新しい遺伝子導入用ベクターとして安全性の高いアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターが注目されているが、その作製法が煩雑であることなど、未解決の課題も多い。本研究では、ベクター作製用のパッケージング細胞株の樹立に向けた基礎的検討を行った。Cre-loxP系を応用した新しいスイッチ機構により、細胞毒性を有するRep蛋白質の制御を試み、10^8-10^9particles/10cmdishのAAVベクターを作製できた。但し、その都度トランスフェクションにより作製する従来法に比べると、ベクターの力価が低く、また長期間その性質を維持するのが困難であるため、さらに効率の良い細胞株の作製が必要である。また、AAVベクターによる遺伝子導入効率を種々の細胞を用いて検討したところ、神経細胞、内皮細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、神経膠芽腫細胞株などで良好であり、リンパ球などの浮遊細胞や神経芽腫細胞株への導入効率は低かった。さらに、将来的な方法として期待される第19番染色体部位特異的遺伝子組込み法(TVI:targeted vector integration)に関する基礎的検討では、Rep78/68とITRが重要な働きをしていることが判明した。その他、骨髄移植後再発白血病に対するGVL(移植片対白血病)効果を期待したドナーリンパ球輸注療法の安全性を高める工夫について検討した。即ち、副作用として問題となる重症GVHD(移植片対宿主病)対策として、新規自殺遺伝子のアポトーシス誘導遺伝子を用いたドナーリンパ球の制御法の可能性について、基礎的検討を進めた。具体的には、Fas/エストロゲン受容体キメラ遺伝子を導入しておき、細胞死をエストロゲンで誘導することを試みた。
多様性と収束性のバランスを自動調整する進化型多目的最適化アルゴリズムの開発

本研究では,まず,多様性と収束性のバランスを自動調整するメカニズムを開発するための準備として,代表的な進化型多目的最適化アルゴリズムであるNSGA-IIを多目的最適化問題に適用し,個体群に含まれる重複解の数を調べた.数値実験により,多目的関数最適化問題では重複解がほとんど存在しないのに対して,多目的組合せ最適化問題では多数の重複解が存在するという結果が得られた.このような結果に基づき,目的関数空間および決定変数空間での重複個体削除の効果を調べたが,効果は限定的であった.そこで,進化型多目的最適化アルゴリズムの探索性能を大きく改善するために,加重和最適化手法などのスカラー化手法とのハイブリッド・アルゴリズムを提案した.具体的には,スカラー適応度関数を親個体の選択および世代更新に確率的に使用するというアイディアをNSGA-IIの枠組みで実装した.種々の多目的組合せ最適化問題に対する数値実験により,スカラー適応度関数の確率的な使用がNSGA-IIの探索性能を劇的に改善することを明らかにした.また,パレートフロントの一部に限定した集中的な探索を行うために,類似した複数のスカラー適応度関数を目的関数として用いる方法を提案した。この方法の応用として,与えられた目的関数の周囲に類似した複数の目的関数を生成することで多目的化を行う方法も提案した.一方,既存の進化型多目的最適化アルゴリズムの性能を改善するために,非距離型交叉操作および目的関数空間内での類似度に基づく親個体選択手法の使用を提案し,個体群の多様性と収束性のバランスの維持に有効であることを明確にした.さらに,パレート最適解集合の全体的な評価指標に基づく繰り返し型の進化型多目的最適化アルゴリズムの提案も行った.本研究では,まず,多様性と収束性のバランスを自動調整するメカニズムを開発するための準備として,代表的な進化型多目的最適化アルゴリズムであるNSGA-IIを多目的最適化問題に適用し,個体群に含まれる重複解の数を調べた.数値実験により,多目的関数最適化問題では重複解がほとんど存在しないのに対して,多目的組合せ最適化問題では多数の重複解が存在するという結果が得られた.このような結果に基づき,目的関数空間および決定変数空間での重複個体削除の効果を調べたが,効果は限定的であった.そこで,進化型多目的最適化アルゴリズムの探索性能を大きく改善するために,加重和最適化手法などのスカラー化手法とのハイブリッド・アルゴリズムを提案した.具体的には,スカラー適応度関数を親個体の選択および世代更新に確率的に使用するというアイディアをNSGA-IIの枠組みで実装した.種々の多目的組合せ最適化問題に対する数値実験により,スカラー適応度関数の確率的な使用がNSGA-IIの探索性能を劇的に改善することを明らかにした.また,パレートフロントの一部に限定した集中的な探索を行うために,類似した複数のスカラー適応度関数を目的関数として用いる方法を提案した。この方法の応用として,与えられた目的関数の周囲に類似した複数の目的関数を生成することで多目的化を行う方法も提案した.一方,既存の進化型多目的最適化アルゴリズムの性能を改善するために,非距離型交叉操作および目的関数空間内での類似度に基づく親個体選択手法の使用を提案し,個体群の多様性と収束性のバランスの維持に有効であることを明確にした.さらに,パレート最適解集合の全体的な評価指標に基づく繰り返し型の進化型多目的最適化アルゴリズムの提案も行った.多様性と収束性のバランスを自動調整するメカニズムを開発するための準備として,代表的な進化型多目的最適化アルゴリズムであるNSGA-IIを多目的最適化問題に適用し,個体群に含まれる重複解の数を調べた,多目的関数最適化問題に対する数値実験では重複解がほとんど存在しないのに対して,多目的組合せ最適化問題に対する数値実験では多数の重複解が存在するという結果が得られた.重複解に関する数値実験結果に基づき,目的関数空間で重複する個体の削除および決定変数空間で重複する個体の削除の効果を調べた.重複解の削除は,重複解を含まない初期個体群の生成および重複する複数の個体を次世代に残さない世代更新で実現される.重複解の削除は,個体群の多様性を増加させるが,パレート最適解への収束性を悪化させる.そのため,進化型多目的最適化アルゴリズムの性能を大きく改善することはできなかった.重複解の取り扱い方法として,目的関数空間内で重複する個体に異なるパレートランクを割り当てる方法の実装も行ったが,効果は限定的であった.そこで,進化型多目的最適化アルゴリズムの探索性能を大きく改善するために,加重和最適化手法などのスカラー化手法とのハイブリッドアルゴリズムを提案した.具体的には,スカラー適応度関数を親個体の選択および世代更新に確率的に使用するというアイディアをNSGA-IIの枠組みで実装した.種々の多目的組合せ最適化問題に対する数値実験により,スカラー適応度関数の確率的な使用がNSGA-IIの探索性能を劇的に改善することを明らかにした.また,個体群の空間的な配置の影響を調査するための基礎研究として,ジレンマゲームの戦略進化に関する研究を行い,個体間での相互作用が行われる近傍が小さい場合に協調戦略の進化が促進されることを明らかにした.さらに,進化型多目的最適化のファジィ遺伝的機械学習への応用も行った.多様性と収束性のバランスを自動調整するメカニズムを開発するための準備として,代表的な進化型多目的最適化アルゴリズムであるNSGA-IIを多目的ナップサック問題に適用し,目的関数空間内での個体群の広がりとパレートフロントまでの距離の変化を大規模な数値実験により調べた.

数値実験により,2目的ナップサック問題に対しては,パレートフロントまでの距離は十分に小さくなるが,パレートフロント全体を完全に近似するような個体群の広がりを得ることは難しいという結果が得られた,一方,4目的ナップサック問題に対しては,個体群の広がりは大きくなるが,パレートフロントまでの距離が小さくならないという結果が得られた,また,3目的ナップサック問題に対しては,2目的の場合と4目的の場合の中間的な結果が得られた.このような数値実験結果に基づき,パレートフロント全体ではなく,パレートフロントの一部に限定した集中的な探索を行う方法を提案した.提案手法では,類似した複数のスカラー適応度関数を目的関数として用いることで,探索領域の限定が行われ,限定された領域内でパレート最適解の探索が効率的に行われる.また,単一目的最適化問題への応用として,与えられた目的関数の周囲に類似した複数の目的関数を生成することで多目的化を行う方法も提案した,本研究における多目的化では,類似した目的関数を用いるために,目的関数の数が増えても収束性の悪化は少ない.また,複数の目的関数を用いているために,単一目的最適化に比較すると多様性が大きくなる.その結果として,局所最適解に陥ることが少なく,大域的最適解の効率的な探索が可能になる.また,識別器の多目的設計問題に進化型多目的最適化アルゴリズムを適用し,非常に複雑で精度の高い識別器から,精度は低いが簡単で分かりやすい識別器まで,多様な識別器が得られることを明らかにした.まず、進化型多目的最適化に局所探索を組み込んだ進化型多目的局所探索アルゴリズムにおいて、局所探索適用確率を動的に変化させることで多様性と収束性のバランスを自動調整するメカニズムの有効性の検討を行った.多目的ナップサック問題と多目的フローショップ・スケジューリング問題を用いて数値実験を行い.局所探索適用確率の動的変化は、進化型多目的局所探索の性能を向上させることを明らかにした。ただし、適切な動的変化の方法は問題に依存するだけではなく、アルゴリズムの停止基準などのパラメータにも依存するという結果となった.次に、進化型多目的局所探索アルゴリズムとNSGA-IIやSPEAなど代表的な進化型多目的最適化アルゴリズムの性能評価を行った.様々なパラメータ設定を用いた大規模な数値実験により、局所探索と遺伝的探索のバランスが適切に設定されている場合では、進化型多目的局所探索は、進化型多目的最適化アルゴリズムよりも高性能であることを示した.一方、進化型多目的最適化アルゴリズムの性能を改善するために、非距離型交叉操作を提案し、個体群の多様性維持に有効であることを明確にした.一般に、1点交叉や2点交叉、多点交叉、一様交叉などの一般的な交叉操作では、親個体の間に子個体が生成され、個体群の多様性が低下する.これに対して、本研究で提案した非距離型交叉操作は、一方の親個体を基準にして、他方の親個体の逆側に子個体を生成する.このような特殊な交叉操作の割合を可変パラメータとすることにより、交叉操作を用いて個体群の多様性を動的に調整することが可能になった.なお、パレート最適解集合の全体的な評価指標に基づく繰り返し型の進化型多目的最適化アルゴリズムの提案も行った.
自尊感情を高め、生きる自信をはぐくむ生活科のカリキュラム開発

研究の成果として、次の3点を挙げる○子どもの自尊感情の高まりをみる視点を設定したこと自尊感情の高まりをみる視点として、「4つの自分の姿」(ありのままの自分、かけがえのない自分、変化成長する自分、よりよくなりたい自分)を置いた。生活科において、体験活動後の子どもの姿をこの4つの自分の姿に照らして省察、分析することにより、子どもの自尊感情の高まりをみることができる。さらに、自尊感情の高まりを視点とした実践の良し悪しについて評価改善することが可能となる。○自尊感情を高める活動の要件を整理したこと生活科において、子どもの自尊感情を高める活動の要件を、「価値ある対象に息長くかかわり、浸ること」「人や仲間との関係を築き、深めること」「自他をじっくりと見つめること」「書くことで自分を振り返ること」の4つとした。この要件を満たすことのできる活動を年間を通じて、あるいは単元、一授業において構想展開することで、子どもの自尊感情を高めることができる。○ポニーを飼育を中核とした、子どもが生きる自信をはぐくむ生活科構想のモデルケースを提案したこと子どもが生きる自信をはぐくむ生活科の年間構想として、ポニーを飼育し、乗馬に挑戦することを中核とした活動をモデルケースとして構想、実践した。この結果、子どもは生命への愛着や畏敬の念をもち、乗馬という難しい課題に対しても進んで挑戦することの大切さに気付き、乗馬を達成したことにより自己肯定感を高め、自尊感情を高めることができた。