hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地球高層中性大気のグローバル・リモートセンシング技術に関する研究

電気推進から噴射されたイオンは地磁場に拘束され運動した後、高層中性大気と電荷交換衝突し、電荷を失った高速中性粒子となって地球近傍から脱出する。これを観測機で捕らえ、発生場所・時刻・エネルギー損失を特定すれば広範囲の高層中性大気情報を瞬時に得ることができる。高速中性粒子を計測するシステム実現に向けて各所方式を比較検討し、アバランシェ・フォトダイオードにおいて数keVという著しく低いエネルギーの中性重粒子(Xe,Kr,Ar)を検出することに成功した。高度100kmから1,000kmの地球超高層大気は、中性粒子がその大多数を占める。しかし、応答性が低いために、電波やレーザ等による遠隔観測が実施できない。中性大気に関する、地球規模広域で高い空間・時間分解のあるデータが蓄積されれば、宇宙環境における地球環境モニタが可能になるとともに、新しい科学分野が構築される。また低軌道衛星運用に役立つ宇宙大気の速報値を提供できて、さらに宇宙天気予報が可能になり、世界に貢献できる技術となる。この技術は、地球のみに留まらず、火星や金星への応用も期待できる。研究代表者らは、宇宙推進用のイオンエンジンの開発に成功して、これを「はやぶさ」小惑星探査機に応用し、深宇宙動力航行を実施して目的小惑星「いとかわ」へのランデブーおよび地球帰還軌道への投入を成功させた。このイオンエンジンを地球周回で用いる場合、放射されたイオンビームは地球磁場に捕らえられ、ラーマー旋回しながら、高緯度領域の高層大気深部に侵入して、大気との電荷交換により中性粒子に戻り、地磁場に影響されず慣性飛行して地球を脱出して失われる。この機構を研究する過程にて、能動的に利用して高層中性大気の遠隔観測法を着想するに至った。既知の速度・時刻・場所から放射された、自然界では稀な粒子種のイオンを用いて、後天的に変換された高速中性粒子を遠方から観測すれば、高層中性大気の組成・密度・空間・時間分布を捕らえることができる。特に、クリプトンイオンは、高層大気の主成分である原子状酸素と選択的に反応する性質を持ち、また自然界には稀にしか存在しないため、観測用トレーサとして最適である。これまでに、宇宙観測システムの机上検討に基づいて、キセノンイオンと酸素分子による実験室模擬にて観測原理を立証した。また提案者が発明・開発し、「はやぶさ」小惑星探査機にて宇宙実用したマイクロ波放電式イオンエンジンをキセノンからクリプトンへ変更することで、観測用イオンビーム源へ対応した。ロケットや衛星を用いた実証試験や観測システム構築に向けて前進するには、クリプトン高速中性粒子観測装置の開発が課題であり、本研究課題の主目的である。クリプトン高速中性粒子の観測装置として具備するべき技術要件を以下に個条書きする。・観測対象粒子:クリプトン(原子量84、速度2keV程度、中性)・飛来方向、飛来時刻、速度は1度、1秒、10eVの精度で既知・感度フラックス:100粒子/cm^2/秒以上、時間分解能:1秒・ノイズ成分:他高速中性粒子、イオン、紫外線・その他要件:ロケット・衛星搭載のため、軽量・省体積・低消費電力・耐振動環境性電気推進から噴射されたイオンは地磁場に拘束され運動した後、高層中性大気と電荷交換衝突し、電荷を失った高速中性粒子となって地球近傍から脱出する。研究代表者らは、「はやぶさ」小惑星探査機の主推進機関として開発に成功し,十分な宇宙作動実績を積んだマイクロ波放電式イオンエンジンを用いて,そのイオンビームを能動的に利用して高層中性大気の遠隔観測法を着想するに至った。イオンエンジンを地球周回で用いる場合、放射されたイオンビームは地球磁場に捕らえられ、ラーマー旋回しながら、高緯度領域の高層大気深部に侵入して、大気との電荷交換により中性粒子に戻り、地磁場に影響されず慣性飛行して地球を脱出して失われる。クリプトンイオンは、高層大気の主成分である原子状酸素と選択的に反応する性質を持ち、また自然界には稀にしか存在しないため、観測用トレーサとして最適である。本年度は,微量の高速中性粒子を高感度で検出可能なデバイスの検討と基礎実験に重点をおいた。検討の結果,半導体粒子検出器,電荷増倍型検出器および蛍光X線検出器の三種を候補として,アバランシュ・フォトダイオード,マイクロチャンネルプレート及びシリコンPINフォト検出器を入手し、基本性能を確認した。

昨年度は検出器の基礎実験に重点を置き、宇宙検証用のセンサの選定を行った。高速中性粒子の検出器の候補としてアバランシュ・フォトダイオードの基本性能を確認した結果、数keVという固体検出器としては著しく低いエネルギーの重粒子(Xe,Kr,Ar)を検出することに成功した。また入射する粒子数に対して比例した出力を得られていることから、高速中性粒子数を定量的に直接測定できるセンサとしての利用が期待できる。この結果は世界でも報告されておらず、低エネルギー中性重粒子検出器として工学的に価値のある発見であった。一般的な高速中性粒子観測器は(1)斜衝突電離または超薄膜電離機構、(2)質量分析、(3)コリメータおよび(4)粒子検出器から構成され、構造は非常に複雑になるが、アバランシェフォトダイオードこの(1)(3)を不要になる可能性がある。特に(1)の斜衝突電離には高度な技術が要求されるため、システム構築の面において、高速中性粒子を直接測定できるメリットは大きく、実際の宇宙検証システムの設計に大きく前進した。今年度はこのアバランシュ・フォトダイオードを実測用の粒子検出システムとして確立するための開発実験を行う。開発ポイントは以下の通りである。・検出感度の向上(入射粒子のエネルギー・科学種の分別及び信号とノイズの分別)軌道上での測定ではセンサに入射する粒子が毎秒1数万カウントになると見積もられている。これに対応しつつ微弱な信号をノイズと分別するために、入射粒子1個毎に得られる電荷信号を高速アンプで増幅し、感度を向上させる。またこのパルスに対して、電荷およびエネルギー分光を行い、エネルギー・科学種の分別を試みる。また宇宙環境においては、放射線、温度、光などがノイズ源となる。これに対して変調などの手法で測定回路の改良を行い、耐宇宙環境性能の向上を試みる。過去に実績のあるENA検出器として、カーボン薄膜や斜面電離板とマイクロチャネルプレートを組み合わせた検出器や水晶振動子微小天秤(QCM)があるが、前者の検出器は実績があり検出感度も高いが、ENAを薄膜や斜面を用いて再電離する必要があり、構造が複雑になる。後者は前者に比べて構造が簡素で小型であり、ENA粒子を直接検出できるという利点がある。しかしながら、QCMは質量変化を検出するセンサーであるため、微少な粒子フラックスに対しては精度が低く、また時間応答性も悪い。これらの点を鑑みて、今年度は固体検出器であるアバランシュ・フォトダイオードを実測用の粒子検出システムとして確立するための開発実験を行った。固体検出器は構造が簡素・小型で、応答速度が速いという利点を持つ。APDは一般に光検出器として用いられるが、原理的に粒子に対しても感度を有するため、過去には1keV100keVオーダーの電子及び陽子を検出する荷電粒子検出器としての開発も行われている。また、APDを特徴づける利点として、信号の自己増幅能力を備えていることが挙げられる。この能力は微少フラックスの検出に関して非常に有利であるが、数keVの重粒子については実験結果が報告されていない。本研究ではAPDに12keVのAr、Kr、XeのENAを照射してその感度特性を取得した。
悪性リンパ腫病理組織切片上でのランプ法を用いた新しい核酸増幅法の確立

濾胞性リンパ腫にみられるbcl-2遺伝子再構成について,再構成遺伝子を組織切片上で増幅すること(in situ PCR)で,再構成遺伝子保有細胞の組織内分布を光顕レベルで観察することが可能となる.この方法を確立するため,昨年度は染色体分析にてt(14;18)が確認された症例について,症例を匿名化した後,loop-mediated isothermal amplification(LAMP)法のためのプライマーをマニュアルで設定し液相LAMPにて増幅を試みたが,満足すべき結果は得られなかった.このことからbcl-2遺伝子再構成の際の切断点が塩基配列レベルでは必ずしも一定していない可能性を検討すべきことに気付いた.そこで今年度は,bcl-2遺伝子再構成に関して方法が確立されている通常の液相PCRを実施し,増幅産物の塩基配列をもとにプライマーを設定する方法を試みた.しかし,各症例共通あるいは症例ごとにプライマーを設定しても,LAMP法による満足な増幅は得られず,研究期間中に所期の目的には到達しえなかった.LAMP法による.in situ PCRは,Maruyamaらが細菌を貼付したガラス切片で2003年に成功しているが,5年を経た現在でも良好な結果が得られたとする報告は,lkedaらの肺癌組織での点突然変異を検出したとする報告以外には見当たらない.従って,今回のように染色体転座を組織切片上で検出する試みには,何か別の大きな障壁があるものと推測され,異なる角度からの検討が必要と考えられる.なお,試行錯誤の過程で濾胞性リンパ腫を含む若干の知見と考案が得られ,それらも加味した研究発表を付加的に行った.濾胞性リンパ腫にみられるbcl-2遺伝子再構成について,再構成遺伝子を組織切片上で増幅すること(in situ PCR)で,再構成遺伝子保有細胞の組織内分布を光顕レベルで観察することが可能となる.この方法を確立するため,昨年度は染色体分析にてt(14;18)が確認された症例について,症例を匿名化した後,loop-mediated isothermal amplification(LAMP)法のためのプライマーをマニュアルで設定し液相LAMPにて増幅を試みたが,満足すべき結果は得られなかった.このことからbcl-2遺伝子再構成の際の切断点が塩基配列レベルでは必ずしも一定していない可能性を検討すべきことに気付いた.そこで今年度は,bcl-2遺伝子再構成に関して方法が確立されている通常の液相PCRを実施し,増幅産物の塩基配列をもとにプライマーを設定する方法を試みた.しかし,各症例共通あるいは症例ごとにプライマーを設定しても,LAMP法による満足な増幅は得られず,研究期間中に所期の目的には到達しえなかった.LAMP法による.in situ PCRは,Maruyamaらが細菌を貼付したガラス切片で2003年に成功しているが,5年を経た現在でも良好な結果が得られたとする報告は,lkedaらの肺癌組織での点突然変異を検出したとする報告以外には見当たらない.従って,今回のように染色体転座を組織切片上で検出する試みには,何か別の大きな障壁があるものと推測され,異なる角度からの検討が必要と考えられる.なお,試行錯誤の過程で濾胞性リンパ腫を含む若干の知見と考案が得られ,それらも加味した研究発表を付加的に行った.形態学的および免疫表現型的に濾胞性リンパ腫との確定診断が下された症例のうち,bcl-2遺伝子再構成が染色体分析にてt(14;18)として確認された症例をリンパ腫ファイルから抽出,匿名化後それらのパラフィン切片から抽出したDNAを用い,loop-mediated isothermal amplification(LAMP)法のためのプライマー設定を試みた.標的遺伝子接合部の上流領域(bcl-2 Exon III,5'側)および下流領域(免疫グロブリンH鎖遺伝子,J領域側)でそれぞれ3領域をマニュアルで規定し,それに基づいてプライマーセットを設定のうえ,液相LAMPにて増幅の有無および効率を検討した.しかし,試行を重ねても現時点では満足できる増幅は得られていない.プライマーセットのうち微弱な反応をもたらしたものを用いてin situ LAMPを試みたが,反応条件を種々検討しても,組織切片上での増幅は得られず.そこでやむなく方針を変更し,再構成bcl-2遺伝子をまず通常のPCR法で増幅,その塩基配列をもとにLAMP法のためのプライマーセットを設定することを検討している.この方法では,対象とするリンパ腫材料ごとに通常のPCRに基づく塩基配列決定が必要となる可能性があるが,プライマーセット設定の試みは増幅された一本の塩基配列を対象とするため,「LAMP法プライマー設計支援ソフト」を使用できるという利点がある.これにより一定数症例について決定されたプライマーセットを比較することで,再構成bcl-2を標的としたコンセンサスなプライマー配列が得られることを期待したい.一方,特異性および感受性比較のためのFISHによるt(14;18)同定に関しては,良好な結果が得られている.濾胞性リンパ腫にみられるbcl-2遺伝子再構成について,再構成遺伝子を組織切片上で増幅すること(in situ PCR)で,再構成遺伝子保有細胞の組織内分布を光顕レベルで観察することが可能となる.この方法を確立するため,昨年度は染色体分析にてt(14;18)が確認された症例について,症例を匿名化した後,loop-mediated isothermal amplification(LAMP)法のためのプライマーをマニュアルで設定し液相LAMPにて増幅を試みたが,満足すべき結果は得られなかった.

このことからbcl-2遺伝子再構成の際の切断点が塩基配列レベルでは必ずしも一定していない可能性を検討すべきことに気付いた.そこで今年度は,bcl-2遺伝子再構成に関して方法が確立されている通常の液相PCRを実施し,増幅産物の塩基配列をもとにプライマーを設定する方法を試み左.しかし,各症例共通あるいは症例ごとにプライマーを設定しても,LAMP法による満足な増幅は得られず,研究期間中に所期の目的には到達しえなかった.LAMP法によるin situ PCRは,Maruyamaらが細菌を貼付したガラス切片で2003年に成功しているが,5年を経た現在でも組織切片で良好な結果を得られたとする報告は見当たらないところから,大きな障壁があるものと推測される.しかし,この方法は悪性リンパ腫の診断と分類にとって重要であるのは言を待たず,研究期間後も検討する予定である.なお,試行錯誤の過程で濾胞性リンパ腫を含む若干の知見と考案が得られ,それらも加味した研究発表を付加的に行った.
視覚M/P経路応答と視覚的注意の効果を同時計測する方法の開発

ヒトの視覚情報が大脳視覚野に至るまでの2つの伝達経路(M経路とP経路)を同時に刺激し,かつ視覚誘発電位から両経路の機能評価を分離抽出して,各機能バランスを適切に評価できる方法を提案し,健常者における有効性を示した.空間周波数(1.47.5 c/d)が連続的に変化する,約85秒間の疑似ランダムに正弦波縞反転刺激に対する視覚誘発電位を計測し,そのバイナリ核関数の波形から各経路応答量を推定できる.ヒトの視覚情報が大脳視覚野に至るまでの2つの伝達経路(M経路とP経路)を同時に刺激し,かつ視覚誘発電位から両経路の機能評価を分離抽出して,各機能バランスを適切に評価できる方法を提案し,健常者における有効性を示した.空間周波数(1.47.5 c/d)が連続的に変化する,約85秒間の疑似ランダムに正弦波縞反転刺激に対する視覚誘発電位を計測し,そのバイナリ核関数の波形から各経路応答量を推定できる.本研究の目的は,ヒトの視覚情報が大脳視覚野に至るまでの2つの伝達経路(M経路とP経路)について(1)両経路の機能評価を同時に短時間で行う他覚的方法を確立すること(2)両経路の応答に視覚的注意が与える影響を定量的に捉える他覚的方法を確立すること,の2点である.本年度は,(1)の測定方法を提案し,既存の設備を用いて提案法の妥当性を確認した.M/P経路同時に刺激し,かつVEPから両経路の機能評価を分離抽出して,機能バランスを適切に評価できるような視覚刺激として,正弦波縞を2値の疑似ランダム系列(PRBS)にしたがって反転する刺激を採用した.このPRBS刺激提示中の脳波(EEG)信号とPRBSとの相互相関関数を逐次的に算出して得られる2次バイナリ核関数の振幅により,両経路機能特性を分離抽出することができる.さらに,刺激の縞の空間周波数をP経路選択的(高空間周波数)なものからM経路選択的(低空間周波数)に,あるいはM経路選択的なものからP経路選択的なものへと連続的に変化させることで,両経路の機能特性とバランスを1回の刺激により測定することとした.視覚刺激の安全性およびM/P経路の特性から,刺激の平均輝度は50cd/m^2,コントラスト50%とし,空間周波数は0.019c/dの範囲とした.既設の刺激・測定システムを用いて,予備的な実測を行った結果,PRBS刺激の空間周波数の増減に応じて,被験者の後頭部視覚誘発電位の2次バイナリ核関数が規則的に変化する傾向を確認した.また,2次バイナリ核関数の特徴は,従来報告されているM/P経路を選択的に刺激した場合のそれと同様であった.これより,本提案手法の妥当性が確認できた.本結果を踏まえて,適切な刺激条件を調査するための実測と評価を追加して,提案手法に基づく効率的な計測法を確定するとともに,目的(2)の検討を進める予定である.本研究の目的は,ヒトの視覚情報が大脳視覚野に至るまでの2つの伝達経路(M経路とP経賂)について,(1)両経路の機能評価を同時に短時間で行う他覚的方法を確立すること(2)両経路の応答に視覚的注意が与える影響を定量的に捉える他覚的方法を確立すること.の2点である.本年度は,昨年度に妥当性を確認した(1)の方法について,適切な刺激条件を調査するための視覚誘発電位(VEP)実測と評価を追加した.提案法では,M/P経路同時に刺激し,かつVEPから両経路の機能評価を分離抽出して,機能バランスを適切に評価できるような視覚刺激として,正弦波縞を2値の疑似ランダム系列(PRBS)にしたがって反転する刺激を採用し,その空間周波数を連続的に変化させることでM/P経路を選択的に刺激している.本年度は,この刺激の大きさ(視角)を9.2度とし,空間周波数の範囲をM/P経路応答を含む0.018c/dの他に各経路が選択的に応答すると考えられる0.012c/d,48c/dについても測定を行った.また,VEP検出部位も追加した.その結果,PRBS刺激の空間周波数の増減に応じて,後頭部のVEPの1次・2次バイナリ核関数が,最も顕著に規則的に変化する傾向を示し,M/P経路選択的な応答を得ることができた.加えて,刺激後半ではピーク潜時が延長する傾向も見られ,刺激への順応を回避する必要性が示唆された.これらを踏まえ,より適切な刺激系列を確定した.目的(2)については,先行研究調査から刺激条件の策定を行ったが,条件の確定に至らず,次年度の課題として残された.本研究の目的は,ヒトの視覚情報が大脳視覚野に至るまでの2つの伝達経路(M経路とP経路)について,(1)両経路の機能評価を同時に短時間で行う他覚的方法を確立すること,(2)両経路の応答に視覚的注意が与える影響を定量的に捉える他覚的方法を確立すること,の2点である.本年度は,(1)の方法について,特にM/P経路の特徴を表す指標について検討した.昨年までの検討で,空間周波数の連続的変化に対して最も顕著に変化する波形に着目しながら,空間周波数一定(1.0c/d,6.0c/d)の場合について健常者対象の実測から検証した.その結果,2次バイナリ核関数のN100-P130とN90-P110が,それぞれM経路とP経路の指標となることを確認した.

これらの結果より,40秒程度の正弦波縞を疑似ランダム系列に基づいて反転させる刺激を,空間周波数を連続的に変化させながら提示した際のVEPからM/P両経路の応答を分離抽出できることが明らかとなった.目的(2)については刺激条件の確定のための予備調査として,複数の注意条件を設定したVEP測定を,健常者を対象として行った.しかし,条件によるVEP応答の個人差が大きく,注意の有無による差異を的確に捉える条件の確定には至らなかった.今後も検討を継続していく予定である.他の学内共同研究プロジェクトに研究時間を割いてしまったため.24年度が最終年度であるため、記入しない。研究目的に挙げた(1)で必要な追加測定を行い,妥当な測定条件を確定するとともに,(2)についての実測による検証に着手し,計画年度内に目的を達成する予定である.研究進行が遅れた要因の研究時間については,研究代表者が2012年度後半に所属機関における特別研究期間を確保しており,この期間中にこれまでの遅れを取り戻せるものと考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
学習者制御型CALシステムの学習環境の設計と教材の開発法に関する研究

学習者制御型CALシステム「かきつばた」システムの実用化と普及を目指して主として次のような研究が実施された。1.「かきつばた」システム改善に関する研究これまでに開発されてきた「かきつばた」公開版(M800版)を利用して大学授業等を中心に200以上のCAL教材が開発された。これら開発事例の収集や教材開発者からのフィードバック情報に基づき、さらなるシステムの改善が図られた(現在、M900版としてリリース中)。一方で、コンピュータ利用環境の急激な変化に伴い、Windows版開発への要求が大きくなった。そのため、Windows環境の中でのCAL学習システムに要求される機能とは何かについて検討を進めプロトタイプ版の設計を実施し試作版を開発した。2.「かきつばた」システム拡張のための基礎研究CAL学習システムの今後のあり方を模索するためのいくつかの基礎的な研究が実施された。算数計算シミュレータの開発においては、人間の計算過程を認知科学的視点から分析し、計算をコンピュータによる機械的な解法でなく、人の心理的計算過程として表現するシミュレータ・システムを開発した。さらに、その発展として、筆算学習のための学習補助教材「筆算シミュレータ」の開発を行った。3.「かきつばた」普及環境に関する研究子どもたちがコンピュータなどの情報メディアに対してどのような意識や態度をもつかは、今後の情報教育の在り方とも関係して重要な普及要因となっている。ここ10年くらいのコンピュータ環境の急激な進展はその改善に大きく寄与したが、未だ、コンピュータに対してネガティブな態度やコンピュータ不安をもつ子どもも多く、性による差が発達とともに拡大しているなど楽観視しえないことが明らかにされた。学習者制御型CALシステム(開発名:「かきつばた」)の実用化研究として、今年度は主として次のような研究開発を実施した。1.現システムの改善研究CALシステム「かきつばた」は、この分野に関心を持たれる教育関係者に無料配布されてきた。そのような利用者からのフィードバック情報に基づき、より有用性と実用性を高めるためのいくつかの改善を実施した。また、利用者への技術的支援情報の提供や最新システムの提供をインターネット上で可能とする試みを実施した。2.次期システムの開発研究「かきつばた」は、DOS版として開発されているため、最近のWindows環境に対応させるための開発研究に着手した。「かきつばた」の基本コンセプトを継承し、Windows環境の利点を生かし得るようなシステムの設計を実施し、試験的なシステム開発を行った。3. CAL教材開発の事例の収集「かきつばた」オーサリング・システムを利用したCAL教材の開発事例を収集し、CAL教材における教材の構成法やリンクのはり方等の一般的特色を抽出し、教材作成法の手がかりとして利用するためのマニュアル化を進めている。4. CAL学習環境の効果に関する実験的研究CALが伝統的CAI学習と比較してどのような学習上の特色があるか、また、「かきつばた」システムの特徴である「ガイダンス」などの学習支援システムの効果やそのあり方を検討するための実験的研究を実施している。5. CAL学習成果を測定するための評価用具の開発研究CAL学習成果を、認知的効果に限らずコンピュータへの態度や不安など情緒的効果を含めて多面的にとらえていくために、いくつかの測定尺度の開発に着手した。3年計画の2年目に当たる本年度は、10年度に引き続き次のような研究を実施した。1.現行「かきつばた」システムの改善研究我々の研究室の外部に開放している現行の「かきつばた」M800版について、利用者のフィードバック情報に基づいた改善を実施し、M900版としてシステム設計と開発を終えた。なお、現在、開発をすすめている「かきつばたWindows版」について、基本設計とプロタイプ版の開発を実施し、次年度の完成を図るべく継続研究を行っている。2.「かきつばた」開発教材の収集と分析前年度に引き続き、「かきつばた」システムを利用して開発されたCAL教材を収集し、教材開発にみられる特色の分析を行った。

特に、ハイパーテキスト型教材における知識の体制化について、教材の全体構成、各ノード教材の設計、各リンクのタイプ分け等について、質的、数量的分析を行い教材開発法の手がかり情報を収集した。3.「かきつばた」学習記録の分析と学習評価法に関する検討学習者制御型CALにおける学習評価のあり方を検討していくために、学習時においてどのような情報を収集、記録すべきか、そこからどのような評価情報を引き出すべきかなど、学習情報の収集分析と学習評価のあり方に関して検討を進めた。4.コンピュータなどの情報メディア利用学習の学習環境に関する研究コンピュータなどの情報メディアを利用した学習環境について、特に、我々が開発したコンピュータ不安テスト(ACAS)を利用して10年前の資料との比較から最近の傾向を分析した。学習者制御型CALシステム「かきつばた」システムの実用化と普及を目指して主として次のような研究が実施された。1.「かきつばた」システム改善に関する研究これまでに開発されてきた「かきつばた」公開版(M800版)を利用して大学授業等を中心に200以上のCAL教材が開発された。これら開発事例の収集や教材開発者からのフィードバック情報に基づき、さらなるシステムの改善が図られた(現在、M900版としてリリース中)。一方で、コンピュータ利用環境の急激な変化に伴い、Windows版開発への要求が大きくなった。そのため、Windows環境の中でのCAL学習システムに要求される機能とは何かについて検討を進めプロトタイプ版の設計を実施し試作版を開発した。2.「かきつばた」システム拡張のための基礎研究CAL学習システムの今後のあり方を模索するためのいくつかの基礎的な研究が実施された。算数計算シミュレータの開発においては、人間の計算過程を認知科学的視点から分析し、計算をコンピュータによる機械的な解法でなく、人の心理的計算過程として表現するシミュレータ・システムを開発した。さらに、その発展として、筆算学習のための学習補助教材「筆算シミュレータ」の開発を行った。3.「かきつばた」普及環境に関する研究子どもたちがコンピュータなどの情報メディアに対してどのような意識や態度をもつかは、今後の情報教育の在り方とも関係して重要な普及要因となっている。ここ10年くらいのコンピュータ環境の急激な進展はその改善に大きく寄与したが、未だ、コンピュータに対してネガティブな態度やコンピュータ不安をもつ子どもも多く、性による差が発達とともに拡大しているなど楽観視しえないことが明らかにされた。
省エネと快適性を両立する室内環境：生理指標を用いた輻射式冷暖房システムの最適化

本研究では、ヒトの生理心理状態を計測し、エアコンと輻射式冷暖房システムの快適性の違いを評価した。まず、冷房に関する実験を実施した結果、主に知覚時間と脳波振幅(主にβ波とγ波)に関する指標について、エアコン群と輻射式冷暖房システム群の間で有意差を認めた。次に、暖房に関する同様の実験を実施した結果、プレリミナリーではあるが、脳波振幅(特にα波)で有意差を認めた。以上より、冷房、暖房の双方で本研究の有効性およびエアコンと輻射式冷暖房システムの快適性の違いを示すことができた。東日本大震災に端を発する電力不足で、省エネルギー(省エネ)は我が国の緊急かつ重要なテーマとなっている。特に、冷暖房が必要となる季節における電力不足は深刻である。省エネ対応製品が増えてきたとは言え、オフィスビルや家庭内でエアコンが締める電力消費の割合は依然高い(エネルギー白書2012)。一方で、エアコンの風を苦手とする人は多く、自律神経機能を乱したり乾燥で喉を痛めたりする一因となっている。これらの問題を解決する冷暖房方式の一つとして、輻射熱の自然対流で室内の温度を調節する輻射式冷暖房システムがある。輻射式冷暖房システムは、低電力で24時間熱源を運転し冷温や温水を循環させるため、エアコンより省電力化が可能である。また、構造的に風を出さないため、快適だと言われている。しかし、その快適性に関しては科学的なエビデンスが得られていない。そこで本研究では、エアコンと輻射式冷暖房システムの快適性の違いを定量的かつ客観的に評価し、個人毎に最適化を行い省エネと快適性を両立する室内環境をテーラーメイド的に実現することを目指し、生理心理学に基づく実験を実施した。平成25年度は、まず前年度実施した夏期冷房実験のデータを詳細に解析し、生理心理指標の経時変化と空調方式の交互作用に関する統計的有意差の有無を調べた。その結果、主に知覚時間、脳波振幅(特にβ波とγ波)で有意差が認められた。この成果は、学会2件、セミナー1件で発表した。次に、暖房に関する同様の実験を1月に実施した。プレリミナリーではあるが、脳波振幅(今回は特にα波)で冷房実験と同様の有意差が認められた。以上の結果より、冷房、暖房の双方で本研究の有効性および輻射式冷暖房システムの快適性を示すことができた。今後は、被験者を増やしたり、実験環境を変えたりするなどし、省エネと快適性を両立する室内環境を実現したい。東日本大震災以降の電力不足により、省エネルギー(省エネ)は我が国の緊急かつ重要なテーマとなっている。我が国の空調で最も普及しているエアコンは、家庭の消費電力の約1/4を占める「電気食い虫」であるだけではなく、冷風によって自律神経機能を乱す「冷房病」や温風による乾燥で喉を痛めるなどの健康被害を引き起こす要因にもなっている。輻射式冷暖房システムは、低電力の「とろ火」による24時間運転で室温よりも少し低い冷温や少し高い温水を循環させるため、エアコンより30%以上の省電力化が可能であるが、その快適性に関しては科学的なエビデンスが得られていない。そこで本研究では、生理心理学に基づく指標による快適性の評価法を確立し、エアコンと輻射式冷暖房システムの快適性の違いを評価するとともに、個人毎に最適化を行い省エネと快適性を両立する室内環境を実現することを目的とした。上記目的を達成するため、平成24年度はまず研究体制を整え、実験環境を整備し、実験方法を設計し、夏期の冷房に関する快適性評価実験を遂行した。心理課題として時間知覚課題を設定し、課題前後および課題中の脳波と心電図を計測することをそれぞれの環境(エアコンか輻射式冷暖房システム)で5回ずつ繰り返し、12名の被験者による実験を完了した。データ解析による指標作成および反復測定分散分析の結果、時間知覚課題、脳波、心電図の各指標で環境による統計的有意差が認められた。まだ冷房に関する実験結果のみであるが、省エネと快適性を両立する室内環境の実現に向けて大きく前進したと言える。平成25年度は、これまでの成果発表および追加実験を行い、個人個人に合わせた省エネと快適性を両立する室内環境の実現を目指す。快適性に関する科学的エビデンスを創出し、省エネと快適性を両立する室内環境を実現するという目的を達成するため、実験の計画、準備、実施、データ解析を行って成果を出したため「おおむね順調に進展している」と評価した。現在までに取り組んできた内容を以下にまとめる。まず、平成24年度の研究実施計画に沿って研究体制を構築した。

構成メンバーは、全ての研究を主体的に遂行する研究代表者1名、実験環境を提供する研究協力者1名(協力企業)、実験計測の補助を行う研究協力者1名(協力企業)とした。次に、ノイズに強いアクティブ電極を用いる生体信号収録装置(Polymate II)を平成24年6月末に導入し、協力企業の所有するモデルルームを利用して実験環境を構築し、時間知覚課題と脳波・心電図の計測を組み合わせた冷暖房の快適性評価実験を設計した。実験方法は、課題前後および課題中の脳波と心電図を計測することをそれぞれの環境(エアコンか輻射式冷暖房システム)で5回ずつ繰り返すこととした。そして、平成24年8月から9月にかけて冷房に関する快適性評価実験(予備実験3名、本実験12名)を行った。その後、独自のデータ解析プログラムを開発し、Polymate IIで収録した生データを解析し、課題、脳波、心電図に関する指標を作成した。これらの指標について反復測定分散分析を行った結果、課題、脳波、心電図の各指標で冷暖房システムの違いに関する統計的有意差が認められた。平成24年度は冷房に関する快適性評価実験を実施し、平成25年度に計画していたデータ解析の大半を前倒しで行った。脳波の周波数解析、心電図のR-R間隔に基づく心拍変動解析、時間認知課題の成績により生理心理学に基づく指標を算出し、統計検定によりエアコンと輻射式冷暖房システムとの間で有意差を認めた。今後は、上記の冷房実験においてまだ解析していない物理データ(温湿度等)やアンケートの分析を進め、成果をまとめて学会等で発表する。さらに、暖房に関する同様の快適性評価実験を実施し、個人毎に最適化を行い省エネと快適性を両立する室内環境を実現を目指す。平成25年度の研究費は、主にデータ解析を一層進めるためのソフトウェア(数値計算プログラミング環境MATLABとそのオプション、統計解析ソフトウェアJMPなど)、成果発表に掛かる費用(学会演題登録費、学会出張費、英文校閲費、論文投稿料など)および実験の被験者謝金に使用する。
地理情報システムにおけるデータ構造と最適化問題に関する研究

地理情報システムにおいては,大量のGISデータを用いた最適化問題が非常に多く存在し,それらを実用的に解く解法が求められており,それには大規模なデータを効率的に扱うことのできるデータ構造と高速なアルゴリズムが必要となる.本研究では,集団下校の経路生成問題,施設配置問題などの最適化問題の解法や海上輸送分析の手法を研究し,そのためのデータ構造の構築を行い,実用的な成果を得た.また,最小極大流に関しては,最小極大マッチング問題を整数計画問題として定式化し, 2つの近似アルゴリズムを開発するなど理論的研究を行った.地理情報システムにおいては,大量のGISデータを用いた最適化問題が非常に多く存在し,それらを実用的に解く解法が求められており,それには大規模なデータを効率的に扱うことのできるデータ構造と高速なアルゴリズムが必要となる.本研究では,集団下校の経路生成問題,施設配置問題などの最適化問題の解法や海上輸送分析の手法を研究し,そのためのデータ構造の構築を行い,実用的な成果を得た.また,最小極大流に関しては,最小極大マッチング問題を整数計画問題として定式化し, 2つの近似アルゴリズムを開発するなど理論的研究を行った.本研究は,ネットワークにおける最適化問題,特に最短経路を求める問題,ネットワークや空間における施設配置問題などのような従来から研究が行われていたネットワークにおける問題に対して,最適化問題の新しい枠組みを提案し,その理論の整備と実際の地理情報システム(GIS)におけるデータを用いて理論の検証を行い,また,従来の最適化問題をGISデータに適用する際に現れる新しい問題の定式化とその解法に関する研究を行うことを目的としている.初年度は,複数の異なる種類のGISデータを同時に扱うための効率的なデータ構造の構築,実データを用いた最適化問題の解法の開発,制御不能流の理論,特に最小極大流に関する性質の解明の3つに焦点をあてて,研究を行ってきた.GIS用の効率的なデータ構造の構築に関しては,現在実用的に使われているものと研究用のものの比較を行い,問題点の洗い出しを行っているところである.最適化問題の解法に関しては,集団下校のグループ分けと下校経路決定に対して階層型施設配置問題の手法を用いた解法や静脈物流を考慮した配送計画問題に関する研究を行ってきた.また,制御不能流においては,最小極大流問題に関連する問題である,最小極大マッチング問題に対する最大次数のみに依存する近似アルゴリズムの提案,地図の外にあるラベルと地図内の点を引出し線を用いて対応させるという新しいラベル配置問題における最適化問題に関する研究を行ってきた.得られた結果の一部は研究会等で発表を行い,最小極大マッチング問題の近似アルゴリズムは論文として投稿準備中である.本研究では,従来から研究が行われていたネットワークにおける最適化問題の新しい枠組みにおける理論の整備とその実際の地理情報処理(GIS)におけるデータでの理論の検証,従来の最適化問題をGISデータに適用する際に現れる新しい問題の定式化とその解法に関する研究を行うことを目的としている.今年度は,実データを用いた最適化問題の解法の開発において,小学校の集団下校経路に関する研究を行った.階層型施設配置問題を適用して,生徒の自宅の位置から集団下校の班分けを決定し,下校経路を求めるという問題を定式化し,実データをもとに計算機実験を行った結果を論文の形にまとめ,公表した.また,地図データの効率的な可視化に関して,引出し線を用いたラベル配置問題において,新しい解法やモデルを提案し,実験によってその有効性の検証を行った.また,略地図生成に関する研究も行い,今後はその成果を利用し,得られた略地図にラベル配置を行って,実用的な略地図生成手法の提案に向けて研究を続ける方針である.最小極大流に関する研究としては,この問題への手掛かりとして取り組んでいる最小極大マッチングに関する理論的研究を進め,2つの近似アルゴリズムの提案と,最適化問題として定式化した際に現れる辺一辺隣接行列の性質と,元のグラフの構造との関係を調べ,それらの特徴づけに関する研究を行った.得られた成果は国際会議で発表し,その一部は論文として,成果をまとめた.未発表の部分については,今後,研究会や国際会議などで発表を行う予定になっている.本研究では,従来から研究が行われていたネットワークにおける最適化問題の新しい枠組みにおける理論の整備とその実際の地理情報処理(GIS)におけるデータでの理論の検証を行ってきた.また,従来の最適化問題の定式化をGISデータに適用する際に現れる新しい問題に適用し,それを用いた解法を研究することを目的としてきた。今年度は,地図データの効率的な可視化に関して,引出し線を用いたラベル配置問題において新しい解法やモデルを提案し,実験によってその有効性の検証を行った.特に,最近,動いている対象物に対するラベル配置問題が注目され,その実用的な解法が求められてきていることから,実時間で動く点に対するラベル配置を求めるアルゴリズムの開発を行った.また,地図領域の外に引出し線を用いてラベルを配置する問題に対して,アルゴリズムの改良を行った.略地図生成に関する研究も行い,鉄道路線の描画方法や,限られた面積に道案内用の略地図を生成し,描画する方法の開発を行ってきた.

今後もその成果を利用し,得られた略地図にラベル配置を行って,実用的な略地図生成手法の提案に向けて研究を続ける方針である最小極大流に関する研究においては,この問題への手掛かりとして取り組んでいる最小極大マッチングに関する理論的研究を進め,2つの近似アルゴリズムの提案と,最適化問題として定式化した際に現れる辺-辺隣接行列の性質と,元のグラフの構造との関係を調べ,それらの特徴づけに関する研究を行った.得られた成果は国際会議で発表し,その一部は論文として,成果をまとめた.
幕末・明治初年における士族の動向に関する基礎的研究

本研究では、およそ1600家分の鳥取藩士を事例として、彼らの廃藩置県以降の動向について調査を実施した。周知のように、廃藩置県は、彼らの特権階級としての武家の立場を喪失させたためである。彼らの動向は、国家官吏・府県官吏・教員・移民(釧路市・岩見沢市・郡山市等)・その他(実業や神職等)・不明に分類できた。しかし半数以上の藩士については、現状では不明となった。ただし、不明にも意味はあると考えている。というのは、国家官吏・府県官吏・教員・移民・その他に当てはまらないからである。平成25年度は、史料の収集、先行研究の整理、関係各地の巡見などを実施した。まず、史料収集では、鳥取県立博物館所蔵「鳥取藩政資料」のうち、「藩士家譜」や「家老日記」について収集を進め、特に家譜について重点的に収集作業(撮影・筆写による)を行った。本研究は、できるかぎりの悉皆調査を目指しており、およそ1600家ある「家譜」の大半は撮影までを終えた。今後は、「家譜」の分析と、残された「家老日記」等の収集に努めたい。また、おもに鳥取県や北海道の広い意味での地方(郷土)史関係業績に、本研究の参考となる論考、文献を発見した。先行研究の整理作業では、まず当初から把握していた関係自治体史や先行業績などを再点検するとともに、鳥取県立博物館や鳥取市歴史博物館学芸員などの、鳥取における藩政史や近代史の研究者とコンタクトを取り、研究方法や史料の所在などについてご教示を得た。また、基礎的な作業として、史料集として刊行されている『贈従一位池田慶徳公御伝記』・『鳥取藩史』を購入し読み込み(分析)を始めた。また、調査の過程で発見した研究業績については、順次内容の検討・分析を進めている。関係地の巡見では、鳥取県同米子市、同日野町、北海道岩見沢市、同釧路市、根室市、同足寄町などの関係地や、関係子孫などを訪ねた。例えば、釧路市の鳥取地区は、多数の鳥取士族が移り住み開拓された。地名はもちろん、移民たちが、例えば現在まで続く鳥取神社を創建するなど、現在でも開拓の足跡を多数発見することができた。一方、同様に多数の士族移民があった岩見沢市の旧入植地は、都市再開発のため、現在では記念碑以外にその形跡を見いだせなかった。こういった違いも興味深かった。平成26年度は、資料の収集、関係各地の巡見などを実施したうえで、成果のとりまとめ作業に取りかかった。巡見先は、利尻島、釧路市、岩見沢市である。釧路市と岩見沢市は昨年度も訪問したが、鳥取士族の移住地域が広いため再度訪問した。釧路市での聞き取りから、埼玉県内在住の子孫についての情報があり、帰京後に聞き取りや所蔵資料の調査を行った。氏名等は、現時点では非公表とする。収集資料は、移民関係資料および鳥取藩政資料である。特に後者の「士族公債受領高及住所」は、廃藩後の士族の居住地を知るうえで貴重な資料であった。取りまとめ作業としては、平成25年度に収集した「藩士家譜」の情報をエクセルを利用してデータベース化した。目下(平成27年5月現在)、これに廃藩後の諸情報を追加入力している段階である。日本史平成25年度の本研究の目的は「幕末期の鳥取藩士の動向調査」(計画調書より)である。内容は史料収集とその読み込み(分析)である。前者については、特に藩士家譜の収集の大半を終えたので計画(期待)以上といえるが、その他の史料収集は計画(期待)以上の成果があったとはいえず、おおむね計画どおりである。また後者は、家譜については計画(期待)以上に進んでいるが、その他の史料については手つかずに近い状況で、計画(期待)よりやや遅れている。以上を総合的に考えれば、おおむね計画どおりといえるが、本研究の基礎となる藩士家譜の分析が、進んでいる点は強調しておきたい。平成26年度は、さらに史料収集や巡見を実施するとともに、平成25年度に収集した史料の読み込み(分析)や、調査・研究の成果のとりまとめを進める予定である。史料収集は、平成25年度はおもに藩政時代のものを中心に進めたので、廃藩置県後のものにシフトしたいと考えている。分析に際しては、統計的な処理を施し、できるだけ客観的な結論を導けるよう心掛けたい。また、本研究を通じて収集した史料は、本研究終了後も研究活動をさらに進めるため(本研究終了後も活用できるよう)、整理して保存する。旅費のうち宿泊に伴う出費を計画より低く抑えることができたため旅費として活用する
懲罰的賠償の法過程--私人による法実現の可能性と限界--

本研究は、2003年のState Farm Mutual Automobile Ins.Co.v.Campbell連邦最高裁判決(538 U.S.408)が、米国における懲罰的賠償制度を限定的な方向で変質させつつあるとの理解の下に研究を開始した。そして、同判決を受けた下級裁判所における制限的な運用が観察される一方で、Campbell判決及びその直接の先例であるBMW v.Gore判決(517 U.S.559(1996))の理由付けの錯綜は解決されていないということも確認された。他方で、当事者の代理人弁護士も裁判所の制限的な運用を意識した訴訟行動を取る傾向が見られた。最高裁は2007年2月のPhilip Morris USA v.Williams判決(127 S.Ct.1057)において、懲罰的賠償にさらなる限定を加える判断を下した。同事件では、タバコ会社の虚偽広告によって安全と信じて喫煙を続け死亡した者の妻が起こした訴訟において、オレゴン州裁判所が填補賠償82万ドル強に加え、その100倍近い7950万ドルの懲罰的賠償を被告に命じたことから、被告タバコ会社が連邦最高裁へ上告していた。法廷意見は当該懲罰的賠償が原告以外の者に関する懲罰的要素を含んでいると考えられるとして差し戻した。ここでは、「私人による法実現」という考え方からの大きな方向転換が見られる。私人が「私的法務総裁」として社会全体の利益を志向して民事訴訟の原告となる、という政策実現のための懲罰的賠償の利用について、制約を越えて否定と言える判示を行っており、制限的な方向での懲罰的賠償の変質という予測が確認されたと言える。懲罰的賠償制度の終焉と言ってよい。2003年のState Farm Mutual Automobile Insurance Co.v.Campbell連邦最高裁判決(538 U.S. 408)は、特に、懲罰的賠償の額を原則として填補賠償の額の10倍以内という数字を伴った判示をしたことから、この数字をめぐって州裁判所を含む下級裁判所の慎重な態度が見出された。すなわち、当該事件における被告の悪性を強調する判示をしているにもかかわらず、そしてCampbell判決自体が場合によっては10倍を超える可能性を示唆しているにもかかわらず、懲罰的賠償は填補賠償の10倍を超えない範囲に抑えられる例が散見された。憲法上の根拠はともかくとして明快な数値が最高裁によって示されたことにより、上訴によって判断を覆されることを恐れる下級裁判所の裁量の幅が大きく狭まっていることが確認された。他方、かかる連邦裁判所による憲法的介入を視野に入れた新たな理論の構築を試みる学説が出現してきていることも確認された。1990年代まで(連邦裁判所による介入が本格化する前)の学説(特に法と経済学の方法論に立つもの)においては、懲罰的賠償の違法行為の抑止という機能に特に着目して、潜在的加害者の違法行為の最適抑止のための制度設計が試みられていた。これに対し新たな理論においては、懲罰的賠償の持つ多面性に着目し、それぞれに応じた分析的枠組みの提出が試みられている。損害填補の概念を再構成して社会全体に散らばった損害を糾合する機能を懲罰的賠償に見出すもの、政府の行為としての制裁的側面と私的な「懲罰する権利」の複合を見出すもの等である。もっともかかる理論構築はアメリカにおいても始まったばかりであって、理論の総合はこれからである。また、本年度は判決に到達しない法実務への影響については十分に検討できなかったので、来年度の課題としたい。
郷土資料館のたてられた時代の再検証―建築はどのように集められ・展示されてきたか―

建築の展覧会が盛んになりつつある昨今において、建築を実物大で再現した展示が話題を呼んでいる。一方、こうした実物大による建築を展示すること自体、すでに全国の「郷土資料館」で民家の移築や洋風建築の再利用といった形で実現されてきた。そこで本研究では、このような地域の記憶のよりしろ(Denkmal)とでもいうような郷土資料館に付随した建築を対象に調査をおこなう。郷土資料館の建設が一気に進められた高度経済成長の時代に、民家・洋風建築はどのような背景で残され/展示されてきたのだろうか。そうした経緯を調査することで、日本における建築を展示することの歴史的な変遷を、展示というキーワードを切り口に把握する。
Tリンパ球の生死を規定する分子機構の解明

我々の研究目的は、未熟Tリンパ球における細胞の生死決定機構を見出すことかつその機構の分化段階での変化を解明することである。その目的を達成するためにまず、2種類の異なる主要組織適合抗原遺伝子複合体(MHC)をバックグラウンドに持つAND TCR(T-cell receptor)トランスジェニックマウスを用いて実験を行った。AND TCRトランヌジェニックマウスはpigeon cytochrome cを認識するTCRをすべてのTリンパ球が発現しているマウスで、H-2bのバックグラウンドではCD4陽性Tリンパ球が分化するが、H-2qのバックグランドでは成熟Tリンパ球は分化することができない。我々はAND TCRトランスジェニックマウスにpositive selectionを誘導するペプチドと、negative selectionを誘導するペプチドをすでに解明している。そこでその両ペプチドで磁気ビーズを用いて分離されたH-2q AND TCRトランスジェニックマウス由来のナイーブな未熟Tリンパ球を刺激し、リン酸化の程度に差がある分子を二次元電気泳動法・質量分析法を駆使して同定を試みた。その結果、ERK5を含むいくつかの候補遺伝子を見いだした。ERK5について詳細な解析を行うために、ERK5のdominant negativeトランスジェニックマウスを作製しTリンパ球におけるERK5の役割について検討した。その結果、ERK5は未熟Tリンパ球のアポトーシスに非常に重要な役割を担っていることを明らかにした、またERK5のRNAiをTリンパ球に導入しERK5の機熊を阻害した研究も遂行中である。平成14年度は、2種類の異なる主要組織適合抗原遺伝子複合体(MHC)をバックグラウンドに持つAND TCR(T-cell receptor)トランスジェニックマウスを用いて実験を行った。AND TCRトランスジェニックマウスはpigeon cytochrome cを認識するTCRをすべてのTリンパ球が発現しているマウスで、H-2bのバックグラウンドではCD4陽性Tリンパ球が分化するが、H-2qのバックグランドでは成熟Tリンパ球は分化することができない。現在までに、いくつかの候補遺伝子が見出されており、それらの遺伝子について全長遺伝子を部分アミノ酸配列を元にクローニング中である。機能解析の方法としては、レトロウイルスベクターにそれぞれの遺伝子のRNAi用のDNAを組み込む。そのベクターをAND TCRトランスジェニックマウスのTリンパ球に導入し、RNAiにより機能的な遺伝子発現を抑制する。その手法を用いることにより候補遺伝子機能の解析を試みている。
高度経済成長期以降に開発された岐阜県北部の別荘地の実態解明

岐阜県北部(高山市、郡上市、飛騨市)には高度経済成長期以降に開発された大規模な別荘地が多数ある。開発から約50年を超えたそれらの別荘地には、建物の耐用年数や、耐震性、空き家増加等の潜在的な問題が存在すると考えられるが、その実態は明らかにされていない。そこで本研究では、岐阜県北部を対象とし、別荘地の規模や立地などを調査し、基礎的な情報からその特徴を把握する。また、開発を後押しした社会的背景とその変化、および現在の土地と建物の所有者の問題を調査する。それらから、別荘地が抱える潜在的な問題点を指摘し、その解決の糸口を探る。