hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中国高等教育における入学者選抜方法の多様化に関する研究

一方,中国,台湾とわが国の比較を通じて次のことが明らかになった。すなわち,これらの国・地域は筆記試験を中心とする学力試験を一貫して重視し,とりわけ全国的な学力試験を用いてきたと同時に,近年はそれを中核としながら多様な選抜方法の導入を進めているという共通点があるが,改革の主体や多様化の程度,入学者の学力の担保のしかたや学力試験以外の選考方法における公平性の担保のしかたには違いがみられるのである。たとえば学力の担保としては,中国や台湾では大部分の選抜方法で志願者に対して共通の学力試験を課すしくみになっているのに対して,わが国では,推薦入学やアドミッションオフィス入試では学力試験を課さないことが基本とされている。また公平性の担保のしかたでも,中国では選抜過程の透明性がはかられ,台湾ではとくに面接試験等において詳細な記録を残すといった方法がとられている一方,わが国では制度的に公平性を確保するようにはなっていない。なお,3か年の研究成果のまとめとして,研究成果報告書『中国高等教育における入学者選抜方法の多様化に関する研究』を作成した。この報告書には,上記内容のほか,研究過程で収集した文献・資料のうち重要だと思われるものを訳出した。
圧縮センシングの脳・頸部MRIへの応用

広範囲撮影において、高い空間分解能の圧縮センシングMRI撮影の臨床的診断能を検討するにあたり、下記の項目に着目して研究を行った。(1)脳動静脈奇形を対象として、圧縮センシングを応用し撮影時間短縮の追求を行った。また、広範囲撮影の圧縮センシング併用の高解像度の脳MR angiographyにおいて、正しく病態が評価できるかどうかを検討した。(2)圧縮センシングによる体動アーチファクトの除去の検討として、頸動脈MR angiographyにおける嚥下運動や呼吸、動脈拍動などの生理的な動きによるアーチファクトについてデータ収集を行った。生理的な動きが主体の体動が多い場合は、圧縮センシング撮影を行うことにより、撮影時間短縮による画質改善が得られた。(3)圧縮センシングによる頸動脈血管壁のプラーク・イメージングについては、出血を含んだ状態である不安定プラークの検出を中心にデータ収集を行った。頸動脈は、撮影中の生理的な動きによるアーチファクトが生じやすいが、圧縮センシングによるノイズ除去効果により血管内の信号を除去し、血管壁の動脈硬化の描出能が向上することを見出した。また、撮影時間短縮により画質改善が得られた。(4)圧縮センシングによる使用造影剤の減量に着目し、造影MR血管撮影のデータ収集を行った。造影剤投与前後のデータを差分することにより、スパース性が向上し、バックグラウンドの画素値を低下させることにより、血管の描出が向上した。造影剤の減量の程度を詳細に検討する必要があるが、有用なアプローチと考えられた。(1)広範囲撮影の圧縮センシング併用の高解像度の脳MR angiographyにおいて、動静脈奇形などの血管描出は良好であった。(2)生理的な動きが主体の体動が多い場合は、圧縮センシング撮影を行うことにより、撮影時間短縮による画質改善が得られ、現在データをまとめている。(3)圧縮センシングによる頸動脈血管壁のプラーク・イメージングについては、ノイズ除去効果により血管内の信号を除去し、血管壁の動脈硬化の描出能が向上し、撮影時間短縮により画質改善が得られたため、結果をまとめ、論文投稿を行った。造影剤投与前後のデータを差分することにより、スパース性が向上し、バックグラウンドの画素値を低下させることにより、血管の描出が向上することが観察できたため、研究をより推進できると考えられた。(1)脳動静脈奇形を対象とした圧縮センシング併用の高解像度の脳MR angiographyにおいて、正しく病態が評価できるかどうかを検討するために、圧縮センシングの併用の有無について検討を行う予定である。(2)圧縮センシングによる頸動脈MR angiographyについては、嚥下運動や呼吸、動脈拍動などの生理的な動きによるアーチファクトについてデータ収集を行い、生理的な動きが主体の体動が多い場合は、圧縮センシング撮影を行うことにより、撮影時間短縮による画質改善が得られたため、成果をまとめていく予定である。(3)圧縮センシングによる頸動脈血管壁のプラーク・イメージングについては、論文投稿を行った成果をさらに世界に発信していく予定である。(4)圧縮センシングによる使用造影剤の減量は、造影剤の減量による患者の負担の軽減が得られることにさらに着目して、論文投稿を含め、圧縮センシング造影MR血管撮影の有用性につき、発信を行っていく。

造影剤投与前後のデータを差分することにより、スパース性が向上し、バックグラウンドの画素値を低下させることにより、血管の描出が向上することが観察できたため、研究をより推進できると考えられた。(1)脳動静脈奇形を対象とした圧縮センシング併用の高解像度の脳MR angiographyにおいて、正しく病態が評価できるかどうかを検討するために、圧縮センシングの併用の有無について検討を行う予定である。(2)圧縮センシングによる頸動脈MR angiographyについては、嚥下運動や呼吸、動脈拍動などの生理的な動きによるアーチファクトについてデータ収集を行い、生理的な動きが主体の体動が多い場合は、圧縮センシング撮影を行うことにより、撮影時間短縮による画質改善が得られたため、成果をまとめていく予定である。(3)圧縮センシングによる頸動脈血管壁のプラーク・イメージングについては、論文投稿を行った成果をさらに世界に発信していく予定である。(4)圧縮センシングによる使用造影剤の減量は、造影剤の減量による患者の負担の軽減が得られることにさらに着目して、論文投稿を含め、圧縮センシング造影MR血管撮影の有用性につき、発信を行っていく。研究は概ね順調に進行しているが、次年度にも引き続きデータ収集、検討、論文投稿・学会発表などの作業が残っており、次年度に関しても助成金が必要となる。
ほ乳細胞における複製開始点の同定とその制御機構の解析

1)第五染色体上の複製タイミングの決定申請者はマウス第5染色体E5-F bandの染色体領域間(約8Mb)のDNA複製期中の複製タイミングを、マウス培養細胞L929株でFluorescence in situ Hybridization(FISH)法により決定した。G bandであるE5bandに位置する領域は複製タイミングが遅く、対してR bandに相当するF bandに位置する領域は早いタイミングで複製した。R band領域は23Mbごとの複製開始ドメインに分かれることが判った。レーザスキャニングサイトメータとFISH法を組み合わせた解析により、初代培養細胞(fibroblast)でも複製タイミングの分布がL929株と一致した。また、一つの初期複製ドメイン内での複製順序はランダムに起こることを示唆する結果を得た。2)アレイの作成と複製開始点の同定上記の8Mb領域のうち、特にE5 band(G band)とF band(R band)の境界を含む約1.2Mbの領域の約1Kb程度の断片を含む整列クローンおよびPCR産物からなるDNA arrayを作成した。S期の異なる時期に複製したDNAを回収・ラベルし、マイクロアレイ上に競合的にハイブリダイズさせ、時期特異的な複製産物の相対比を求めたところ、FISH法で得られた結果と同じくG bandとR bandの境界部分で明らかに複製タイミングの違いが観察された。3)ヒト人工染色体上の複製開始点の同定ヒト人工染色体はアルフォイド配列とベクターである酵母人工染色体(YAC)がタンデムに増幅した構造をとっている。DNA fiber法とFISHを組み合わせることで、人工染色体の中で使用される複製開始点の同定を試みた。複製開始点の同定までには至らなかったが、その過程で、ヒト人工染色体の構造解析を行い、人工染色体が増幅する過程についての知見を得た。1)第五染色体上の複製タイミングの決定申請者はマウス第5染色体E5 - F bandの染色体領域間(約8Mb)のDNA複製期中の複製タイミングを、マウス培養細胞L929株でFluorescence in situ Hybridization(FISH)法により決定した。またその境界はゲノムプロジェクトで同定されたE5-F bandの境界と一致した。レーザスキャニングサイトメータとFISHを組み合わせた解析により、準備的な段階ながら、初代培養細胞(fibroblast)でも複製タイミングの分布がL929株と一致することを示唆する結果を得た。2)アレイの作成と複製開始点の同定上記の8Mb領域のうち、特にE5 band(G band)とF band(R band)の境界を含む約1.2Mbの領域の複製開始点を同定するため、DNA arrayを作成している。現在約1Kb程度の断片を含む整列クローンライブラリーを作成中である。今後、S期の異なる時期に複製したDNAを回収・ラベルし、マイクロアレイ上に競合的にハイブリダイズさせて時期特異的な複製産物の相対比を求め、複製開始点の位置を推定する。本年度は複製開始点の同定までには至らなかったが、その過程で、ヒト人工染色体の構造解析を行い、人工染色体が増幅する過程についての知見を得た。
フェイトマッピング解析法を用いた歯髄幹細胞が司る象牙質再生機構の全容解明

象牙質の修復過程において、歯髄幹細胞(DPSC)の象牙芽細胞への分化の誘導は必須のイベントである。本申請研究では、遺伝子改変マウスを用いたフェイトマッピング解析により、DPSCを特定し、その象牙芽細胞への分化メカニズムの解明を目的とした。我々は、LepR陽性細胞が歯髄幹細胞(DPSC)であると予想した。しかし、遺伝子改変マウスを用いた細胞系譜解析の結果、LepR陽性細胞はDPSCではないことが明らかになった。現在、他の方法を用いてDPSCの同定ならびに象牙芽細胞への分化メカニズムを探索している。すなわち、象牙芽細胞の細胞死によりDPSCから象牙芽細胞への分化が誘導されることを予想している。そこで、象牙芽細胞を特異的に枯渇する実験系を構築し、DPSCの同定ならびに象牙芽細胞への分化機構を解明する予定である。一方、本実験では骨粗鬆症治療薬である副甲状腺ホルモン(PTH)の象牙芽細胞分化に対する作用の解明を試みた。象牙芽細胞に先立ち、骨芽細胞に対する検討を行った。これまで我々は、レプチン受容体(LepR)陽性細胞を骨髄間葉系幹細胞(BM-MSC)として同定した。そこで、LepR-Cre/flox-stop-flox-tdTomato/タイプ1コラーゲン[Col1(2.3)]-GFPマウスにPTH(1-34)を間歇的に投与し、そのLepR陽性細胞に対する作用を調べた。その結果、PTH(1-34)はLepR陽性細胞のCol1陽性の成熟骨芽細胞への分化を促進することが明らかになった。一方、前述した通り、DPSCの同定が進んでいないため、PTHの象牙芽細胞に対する作用の検討は進んでいない。DPSCが明らかになり次第、解析を進める。我々は歯髄組織におけるLepR陽性細胞の存在を確認しており、これがDPSCであると予想した。しかし、平成29年度の解析から、LepR陽性細胞はDPSCではないことが示された。そこで、平成30年度は、他のアプローチによりDPSCを同定し、その象牙芽細胞への分化メカニズムを明らかにする。以上の実験系に用いるマウスは既に作製済みである。したがって、本研究計画は順調に進んでいると思われる。一方、PTHの骨芽細胞に対する作用についての解析は予定通りに進み、論文報告済みである。上記解析法でDPSCが明らかになり次第、PTHの象牙芽細胞分化に対する作用を解析する予定である。以上より、PTHに関する研究計画もおおむね順調に進んでいる。(1)象牙芽細胞の枯渇実験:象牙芽細胞は死滅後に再生すると予想した。象牙芽細胞を特異的に枯渇する。象牙芽細胞特異的にCreを発現するマウスとして、タイプIコラーゲン[Col1(2.3)]-Creを使用する。(2) DPSCの同定:象牙芽細胞の枯渇後の再生を、組織とリアルタイムPCRで確認する。象牙芽細胞の観察は、Col1(2.3)-GFPマウスを使用する。以前DPSCは、細胞周期の亢進を介して象牙芽細胞に分化することが報告された。象牙芽細胞の枯渇後に、EdUを投与する。EdU陽性の歯髄間質細胞を確認し、その象牙芽細胞分化を調べる。(3)象牙芽細胞分化に必須な転写因子の探索:象牙芽細胞の再生過程に発現上昇する遺伝子を、RNAseqにより調べる。分化に必須な転写因子を同定する。パスウェイ解析を行い、象牙質シアロタンパク質(DSPP)の発現に関わる転写因子,その上流で機能するサイトカインを探索する。(4)象牙芽細胞の分化を決定する転写因子の過剰発現:象牙芽細胞の分化を決定する転写因子のcDNAクローンを購入し、アデノウイルスを作製する。Col1(2.3)-GFPマウス由来の歯髄細胞に強制発現する。Col1-GFPおよびDSPPの発現を指標に象牙芽細胞分化を評価し、分化決定因子を同定する。(5)象牙芽細胞の分化を決定するサイトカインの探索:上記(3)で同定した転写因子の上流に位置するサイトカインの機能を解析する。Col1(2.3)-GFPマウス由来の歯髄細胞の培養系にサイトカインを添加する。Col1-GFPおよびDSPPの発現上昇を指標に、その作用を検討する。(6)歯髄組織のシングルセルレベルでのRNAseq解析:象牙芽細胞の枯渇後における歯髄間葉系細胞を回収し、シングルセルレベルでRNseq解析行う。そのデータを基に、DPSCを同定し、象牙芽細胞分化過程の詳細を明らかにする。

一方、本実験では骨粗鬆症治療薬である副甲状腺ホルモン(PTH)の象牙芽細胞分化に対する作用の解明を試みた。象牙芽細胞に先立ち、骨芽細胞に対する検討を行った。これまで我々は、レプチン受容体(LepR)陽性細胞を骨髄間葉系幹細胞(BM-MSC)として同定した。そこで、LepR-Cre/flox-stop-flox-tdTomato/タイプ1コラーゲン[Col1(2.3)]-GFPマウスにPTH(1-34)を間歇的に投与し、そのLepR陽性細胞に対する作用を調べた。その結果、PTH(1-34)はLepR陽性細胞のCol1陽性の成熟骨芽細胞への分化を促進することが明らかになった。一方、前述した通り、DPSCの同定が進んでいないため、PTHの象牙芽細胞に対する作用の検討は進んでいない。DPSCが明らかになり次第、解析を進める。我々は歯髄組織におけるLepR陽性細胞の存在を確認しており、これがDPSCであると予想した。しかし、平成29年度の解析から、LepR陽性細胞はDPSCではないことが示された。そこで、平成30年度は、他のアプローチによりDPSCを同定し、その象牙芽細胞への分化メカニズムを明らかにする。以上の実験系に用いるマウスは既に作製済みである。したがって、本研究計画は順調に進んでいると思われる。一方、PTHの骨芽細胞に対する作用についての解析は予定通りに進み、論文報告済みである。上記解析法でDPSCが明らかになり次第、PTHの象牙芽細胞分化に対する作用を解析する予定である。以上より、PTHに関する研究計画もおおむね順調に進んでいる。(1)象牙芽細胞の枯渇実験:象牙芽細胞は死滅後に再生すると予想した。象牙芽細胞を特異的に枯渇する。象牙芽細胞特異的にCreを発現するマウスとして、タイプIコラーゲン[Col1(2.3)]-Creを使用する。(2) DPSCの同定:象牙芽細胞の枯渇後の再生を、組織とリアルタイムPCRで確認する。象牙芽細胞の観察は、Col1(2.3)-GFPマウスを使用する。以前DPSCは、細胞周期の亢進を介して象牙芽細胞に分化することが報告された。象牙芽細胞の枯渇後に、EdUを投与する。EdU陽性の歯髄間質細胞を確認し、その象牙芽細胞分化を調べる。(3)象牙芽細胞分化に必須な転写因子の探索:象牙芽細胞の再生過程に発現上昇する遺伝子を、RNAseqにより調べる。分化に必須な転写因子を同定する。パスウェイ解析を行い、象牙質シアロタンパク質(DSPP)の発現に関わる転写因子,その上流で機能するサイトカインを探索する。(4)象牙芽細胞の分化を決定する転写因子の過剰発現:象牙芽細胞の分化を決定する転写因子のcDNAクローンを購入し、アデノウイルスを作製する。Col1(2.3)-GFPマウス由来の歯髄細胞に強制発現する。Col1-GFPおよびDSPPの発現を指標に象牙芽細胞分化を評価し、分化決定因子を同定する。(5)象牙芽細胞の分化を決定するサイトカインの探索:上記(3)で同定した転写因子の上流に位置するサイトカインの機能を解析する。Col1(2.3)-GFPマウス由来の歯髄細胞の培養系にサイトカインを添加する。
細胞外マトリックスによるがん血管新生、リンパ管新生制御のメカノバイオロジー

ADAMTS1はマトリックス分解酵素であり強力な血管新生抑制作用を持つ。ADAMTS1のリンパ管新生への効果と、担がんマウスモデルにおけるがん組織中の内圧と腫瘍増殖、リンパ管新生の関係について検討した。リンパ管内皮細胞に強制発現させたADAMTS1は、VEGFCと複合体を形成しVEGFR3のシグナル伝達を阻害することでリンパ管新生を抑制することが明らかになった。また、内圧の増大する腫瘍にVEGFCを投与しリンパ管を形成させると、腫瘍の増大が抑制された。さらに、伸展刺激がADAMTS1やリンパ管新生関連遺伝子の発現に影響を与えている可能性が示唆された。がんを取り巻く細胞外マトリックスに着目し、がん組織の内圧上昇に対してがん周囲の細胞外マトリックスがメカノセンサーとして働き、がんの血管新生・リンパ管新生を制御する機構の解明を目的とする。まず、強力な血管新生抑制効果を持つことが知られている細胞外マトリックス分解酵素であるADAMTS1に着目し、そのリンパ管新生への効果について、in vitroで検討した。その結果、ADAMTS1導入ヒト皮膚微小リンパ管内皮細胞(HMVEC-dLy)において、その増殖、管腔形成、および遊走が阻害されることが分かった。ADAMTS1は、VEGFCに直接結合してVEGFCをトラップすることによりVEGFC/VEGFR3シグナル伝達経路を阻害し、リンパ管新生を抑制していることが明らかになった。さらにADAMTS1は、TSP-1を分解し、より強力な抗血管新生TSP-1ポリペプチドを遊離し、リンパ管新生抑制に関与している可能性も示唆された。ADAMTS1は血管新生のみならずリンパ管新生にも阻害効果を示すことが明らかになった。次に、がん組織中の内圧上昇に対する血管新生・リンパ管新生関連遺伝子の発現をがん組織内内圧の異なる二種類のがん細胞株を用い、低酸素細胞培養系および背部にこれらのがん細胞を移植した腫瘍内圧上昇モデルの二つの系で解析した。本解析のため、ドイツより日本学術振興会外国人特別研究員(欧米短期)としてホフマン博士を派遣し、共同研究を実施した。ADAMTS1がヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)のみならずヒト皮膚微小リンパ管内皮細胞(HMVEC-dLy)においても増殖・管腔形成を阻害することを発見し、その抑制効果はADAMTS1が直接VEGFCと結合することによってもたらされていることを明らかにした(Experimental Cell Research, 2014; 323: 263-75)。これらの結果より、ADAMTS1が、がんの血管新生のみならずリンパ管新生においても重要な役割を担っていることが示された。さらに、我々はIFPの増大する腫瘍にVEGFCを投与しリンパ管新生を促した結果、腫瘍増大が抑制される結果を得た(Transl Oncol. 2013; 6(4): 398-404)。興味深いことにVEGFAでは抗腫瘍効果は認められず、むしろ腫瘍は増大した。つまり、VEGFCにより形成されたリンパ管網がIFPを低下させるドレナージ効果を発揮したと言え、IFPを低下させるドレナージ療法は、がんの新たな治療法となり得る可能性を示している。研究方法:1.細胞外マトリックス分解酵素であるADAMTS1に着目し、その血管新生・リンパ管新生への効果について、in vitroで検討する。血管新生への効果は、ヒトADAMTS1遺伝子をCOS細胞に導入し培養上清中に発現したリコンビナントADAMTS1をヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)に用い、リンパ管新生への効果については、ヒトADAMTS1遺伝子を組み込んだアデノウイルスを作製し、ヒト皮膚微小リンパ管内皮細胞(HMVEC-dLy)に導入して、増殖・管腔形成・遊走能について検討する。2.がん組織中の内圧上昇に対する血管新生・リンパ管新生関連遺伝子の発現を培養細胞およびマウス背部に移植した腫瘍片の二つの系で解析する。3.マウス背部に移植した腫瘍において内圧上昇と基底膜の破綻の関連を検討し、がん周囲のマトリックスによる圧負荷感受機構について、基底膜から細胞への情報伝達系、さらには血管新生・リンパ管新生の制御メカニズムについて解析する。結果と考察:1.培養上清中に発現したリコンビナントADAMTS1は、HUVEC細胞の増殖、管腔形成、遊走を阻害した。ADAMTS1導入HMVEC-dLy細胞においても、同様の阻害効果が見られた。VEGFR3、さらにその下流のErk1/2とAktのリン酸化が抑制されることが分かった。

2.,3.については、マウス背部に移植した腫瘍の内圧上昇モデルを作成し、内圧上昇した組織を用い、免疫組織での解析の準備を始めている。ドイツより日本学術振興会外国人特別研究員(欧米短期)としてホフマン博士を派遣し、共同研究も実施し、すでに解析の段階に入っている。さらに、培養細胞伸展システムの系もすでに整っており、おおむね順調に進展している。研究計画の1.は、達成済みであり、すでに2.,3.の研究課題の準備に着手している。昨年度に引き続き、マウス背部に移植した腫瘍片において内圧上昇と基底膜の破綻の関連を検討し、がん周囲のマトリックスによる圧負荷感受機構について、基底膜から細胞への情報伝達系、さらには血管新生・リンパ管新生への関連を明らかにするため、メカノセンサーの一つと考えられているintegrinやCD31、LYVE-1およびADAMTS1、VEGFA、VEGFC、bFGF、HB-EGFなどのmRNA、タンパク質発現変化、および免疫組織学的な解析を行う。また、培養細胞伸展システムを用いて、HMVEC-dLyおよびヒト微小血管内皮細胞(HMEC)に伸展刺激を与えた場合においても、血管新生・リンパ管新生関連遺伝子や、integrinなどの遺伝子の発現をmRNA、タンパク質レベルで検討する。さらに、関連が示唆されるメカニカルストレス情報伝達関連分子のsiRNAやその阻害剤を用いて、培養細胞並びに担がんマウスモデル系で、がん血管新生・リンパ管新生への影響を検討する。培養細胞伸展システムを用いて、ヒト皮膚微小リンパ管内皮細胞(HMVEC-dLy)およびヒト微小血管内皮細胞(HMEC)に伸展刺激を与えた場合の血管新生・リンパ管新生関連遺伝子や、メカノセンサーと考えられているintegrinなどの遺伝子の発現を定量的リアルタイムRT-PCR法にて検討する。マウス背部に移植したがんの内圧を経時的に測定し、基底膜の破壊と血管新生・リンパ管新生の関連を免疫組織学的に検討する。さらに、メカニカルストレスの情報伝達に重要な分子のsiRNAを用いて、培養細胞並びに担がんマウスモデル系で、がん血管新生・リンパ管新生への影響を検討し、メカニカルストレスのシグナル変換関連分子を標的とした、がん血管の正常化を含むがん治療への応用を図る。がん細胞を移植した腫瘍内圧上昇モデルの系での解析が、ドイツから派遣したホフマン博士との共同研究によりスムーズに進行し、また培養細胞伸展システムの系も本研究室において他の研究者によりすでに整っていたことより、222,455円の繰越金が生じた。担がんマウスをもちいた腫瘍内圧上昇モデルにおいては、すでに解析を進めている段階であり、培養細胞伸展システムを用いたin vitroの解析においても準備は整っている。従って、前年度に生じた繰越金(222,455円)は、抗β1 integrin中和抗体やGly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro (GRGDSP; RDGペプチド)を用いたメカニカルストレスにより増強されると考えられる情報伝達系への影響の解析に充てる予定である。
肝星細胞の形質転換復帰を標的とするNASH治療を指向した細胞内シグナル伝達研究

肥満人口の増加に伴い、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の患者数が増加している。NASHの予後不良を決定づける因子は肝線維化であるが、いまだにその有効な予防・治療法はない。肝非実質細胞の一つである肝星細胞(HSC)は、肝障害時に活性化され、コラーゲンを産生・分泌する筋線維芽細胞様の形態を示す。そのため、活性型HSCは肝線維化の責任細胞と考えられている。現状、進行した肝線維化の治療は難しいとされるが、静止型HSCがコラーゲンなどの細胞外基質を分解するMMPを分泌することから、活性型HSCを静止型HSCへと脱活性化できれば、肝線維化も治療可能であると考えられる。我々は、caffeine(CAF)により活性型HSCが静止型HSC様の形態を示すという大変興味深い結果を得た。活性型HSCは活性型の指標であるCOL1A1やα-SMAのタンパク質の発現がCAF(0.110 mM)の濃度依存的に減少し、静止型の指標であるMMP-9のタンパク質の発現と活性がCAFの濃度依存的に増加することを見出した。さらに、活性化により一度消失した静止型HSCに特異的な細胞内油滴が、CAF処置により回復することがOil-red-O染色により明らかとなった。以上のことから、caffeineにより活性型HSCは静止型HSCに脱活性化する可能性を示した。また、活性化抑制の際に認められたAkt1のリン酸化が低下することを示した。しかし、CAFによるHSC活性化抑制作用の際に認められたアデノシン受容体のサブタイプ非選択的阻害薬CGS-15943(1 μM)は、α-SMAの発現を有意に低下させたものの、COL1A1やMMP-9の発現、やAkt1のリン酸化には変化を及ぼさなかった。以上の結果より、CAFは活性型HSCを静止型HSCに脱活性化させること、またその作用の一部にはアデノシン受容体が関与する可能性が示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。現状、進行した肝線維化の治療は難しいとされるが、静止型HSCがコラーゲンなどの細胞外基質を分解するmatrix metalloproteinase(MMP)を分泌することから、活性型HSCを静止型HSCへと脱活性化できれば、肝線維化も治療可能であると考えられる。我々は最近、caffeineにより活性型HSCが静止型HSC様の形態を示すという大変興味深い結果を得た。また本研究初年度には、caffeineにより活性型HSCは活性型の指標であるcollagen 1A1やα-smooth muscle actinのタンパク質の発現が減少し、静止型の指標であるMMP-9のタンパク質の発現と活性が顕著に増加することを見出し、caffeineにより活性型HSCは静止型HSCに脱活性化する可能性を示した。さらに、caffeineによりAkt1のリン酸化が低下することを示した。しかし、caffeineの活性化抑制の際に認められたアデノシン受容体のサブタイプ非選択的阻害薬は活性型HSCを脱活性化させず、Akt1のリン酸化にも影響を及ぼさなかった。以上の結果より、caffeineはAkt1のリン酸化を低下させることで活性型HSCを静止型HSCに脱活性化させること、またその経路にはアデノシン受容体は関与しない可能性が示された。今後も引き続き、HSC脱活性化に伴い発現や活性が低下するシグナル分子を探索し、肝線維化を回復させる治療薬の標的分子を同定する。Caffeineによる活性型HSCの脱活性化機構に関与すると考えていたアデノシン受容体はHSC脱活性化に関与しない可能性が示された。代わりにAkt1のリン酸化量やHypoxia Inducible Factor 1α(HIF-1α)の発現に変化が認められた。当初の計画の標的分子とは異なるが、活性型HSCの脱活性化機構の解明が可能な興味深い結果が得られつつあることから、おおむね順調に進展していると考えられる。活性型HSCは活性型の指標であるCOL1A1やα-SMAのタンパク質の発現がCAF(0.110 mM)の濃度

依存的に減少し、静止型の指標であるMMP-9のタンパク質の発現と活性がCAFの濃度依存的に増加することを見出した。さらに、活性化により一度消失した静止型HSCに特異的な細胞内油滴が、CAF処置により回復することがOil-red-O染色により明らかとなった。以上のことから、caffeineにより活性型HSCは静止型HSCに脱活性化する可能性を示した。また、活性化抑制の際に認められたAkt1のリン酸化が低下することを示した。しかし、CAFによるHSC活性化抑制作用の際に認められたアデノシン受容体のサブタイプ非選択的阻害薬CGS-15943(1 μM)は、α-SMAの発現を有意に低下させたものの、COL1A1やMMP-9の発現、やAkt1のリン酸化には変化を及ぼさなかった。以上の結果より、CAFは活性型HSCを静止型HSCに脱活性化させること、またその作用の一部にはアデノシン受容体が関与する可能性が示された。Caffeineによる活性型HSCの脱活性化機構にアデノシン受容体は関与しない可能性が示されたため、caffeineによる小胞体からのCa2+遊離やホスホジエステラーゼ阻害が関与する可能性や、caffeineによる阻害が報告されているHIF-1αが関与する可能性について検討を行い、標的分子を同定する予定である。標的分子の同定後、High-fat dietで飼育させたマウスにCCl4反復投与により肝臓に炎症を起こさせる方法にて、NASHモデルマウスを作製し、標的分子のNASHの病態に及ぼす影響を解析する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
J-PARCにおけるエキゾチック原子の革新的研究

K中間子ヘリウム原子X線分光実験(J-PARC E62)は、J-PARCハドロン実験施設のK中間子ビームライン(K1.8BR)において、2018年6月に約1ヶ月間、物理データの収集を行った。その結果、K中間子ヘリウム原子(He3 / He4双方)の3d→2p X線を、超伝導遷移端X線検出器(TES)システムによりΔE/E=0.001という高分解能で測定することに成功した。これは従来の半導体検出器に比べて20倍程度も良く、エネルギーの決定精度の圧倒的改善が見込める。現在、2019年度中の印刷公表を目指し、詳細なデータ解析を進めている。一方、将来実験に向けた硬X線用TESの開発に関しては、共同研究先の米国国立標準技術研究所(NIST)と現地にて打合せを行い、吸収体の物質・形状・サイズ・厚さなどのパラメータや、多素子TESの読出し方式などの基本設計を決定した。更に、この基本設計に従い、試作機の詳細設計も行った。2019年度内の性能試験を目指し、NISTと共に試作機製作を進めている。Ξ原子X線分光実験(J-PARC E03)については、2017年から2018年にかけて行ったテスト実験の結果、Ξ粒子の収量、X線バックグラウンド共に予想の範囲内であり、本実験を行うことに何の問題もないという結論を得た。また、そのことをJ-PARCの実験審査委員会(PAC)において報告し、PACから"it is now appropriate to press ahead withhighpriority."とのコメントを頂いた。これにより、E03が現在行われている実験(E40実験)の次に行われることが事実上決まった。K中間子ヘリウム原子X線分光実験(J-PARC E62)は、物理データの収集に成功しデータ解析も順調に進んでいる。硬X線対応TES開発に関しても円滑に推進しており、2019年度内の試作機製作の見通しが立っている。Ξ原子X線分光実験(J-PARC E03)は、次の実験になることが事実上決まり、後は粛々とセットアップを進めてビームタイムを待つのみとなった。従って、こちらも順調に進んでいる。E62実験は、データ解析を完了させ、早急に印刷公表を行う。一方、硬X線対応TESの製作をNISTの共同研究者と共に推進し、性能試験を遂行する。Ξ原子のX線分光実験(J-PARC E03実験)については、これまでの努力が実って、次の実験になったので、現在行われている実験(E40実験)が終了し次第現場に検出器を置いてセットアップを開始する。2020年1月までにはセットアップを完了させ、ビームを受けられる態勢にする。E62については、H28年度前半に、実験を行うJ-PARC K1.8BRビームラインにて、K-ビームを標的に静止させるための減速材調整のスタディ及びTES検出器ビームコミッショニングを行なった。その結果、期待通りの静止K-数が得られた。またTES検出器を67 eV@6 keVで動作させることに成功し、荷電粒子によるバックグラウンドも十分に低減することに成功した。H28年度後半には、ヘリウム標的容器の開発製作、TESシステムと液体ヘリウム標的システムを接続するための真空容器製作、エネルギー校正に使用するX線発生装置の製作を行い、動作試験に成功した。またTES検出器の立体角を大きくするために、センサー素子直上に設置しているシリコンコリメータを薄型にし、代わりに厚い金メッキをして機能を維持することを考案し、実際に製作した。E03については、E07実験と共同で(K-,K+)反応によるΞ粒子生成を同定するためのKURAMAスペクトロメータの立ち上げを行い、それに成功した。それに引き続き、E07実験に参加してデータを取得した。その結果、(K-,K+)反応によるΞ粒子生成をきちんと同定できていることがわかった。また、E07実験において、ゲルマニウム検出器を試験使用し、きちんと動作していることを確認した。エネルギー分解能は300 keVのX/γ線に対して、22.5 keV(FWHM)と、E03のために十分な値が得られた。K-He原子X線分光実験(J-PARC E62)についてはビームコミッショニングを成功裏に終え、本実験に向けての準備も順調に進んでいる。本実験のビームタイムに遅れが生じているが、その分、新コリメータの製作など進めることができている。Ξ原子X線分光実験(J-PARC E03)についても同様にコミッショニングについては順調に進んでいるが、ビームタイムが不足しているため、1つ前の実験であるE07実験のデータを一部取得するのがやっとで、E03実験までは進めなかった。E62実験については、2018年6月に本実験のビームタイムが割り当てられることとなり、それに向けた最終準備を進めた。具体的には、これまで個々に動作試験を行ってきた液体ヘリウム標的システムと超伝導遷移端検出器(TES)システムを結合し、最終形態での動作試験において必要な性能を満たすことを確認した。同時に、TESシステムの輻射・磁気遮蔽の最適化や、ビームライン検出器、補助のX線検出器であるシリコンドリフト検出器の試験、及び、読み出し系の整備を進めた。現在ではそれもほぼ完了し、細かな作業をしつつ実際にビームが来るのを待っている状態である。E03

実験については、2017年6月および2018年2月にそれぞれテストのためのビームタイムが数時間ずつ割り当てられたので、それを用いてゲルマニウム検出器の動作確認とバックグラウンドのスタディーを行った。その結果、ゲルマニウム検出器のシングルレートは当初予想していたよりも低く、よりゲルマニウム検出器を近づけてデータを取れること、またバックグラウンドレベルはほぼ想定通りであることがわかった。また、それに先立ち実験セットアップの多くを共有するE07実験(ハイブリッドエマルジョン法を用いたダブルラムダハイパー核探索実験)に参加し、実験装置の取り扱いの練習を行った。E62, E03実験ともにJ-PARCのビームタイム不足のために、実行時期には多少の遅れが見られる。ただし、E62実験は2018年6月に行われることが決まり、平成30年度こそはデータを取得できる見通しである。一方、E03実験もテスト実験の結果が良好であったことから、近いうちにビームタイムを獲得できる見通しが立ちつつある。K中間子ヘリウム原子X線分光実験(J-PARC E62)は、J-PARCハドロン実験施設のK中間子ビームライン(K1.8BR)において、2018年6月に約1ヶ月間、物理データの収集を行った。その結果、K中間子ヘリウム原子(He3 / He4双方)の3d→2p X線を、超伝導遷移端X線検出器(TES)システムによりΔE/E=0.001という高分解能で測定することに成功した。これは従来の半導体検出器に比べて20倍程度も良く、エネルギーの決定精度の圧倒的改善が見込める。現在、2019年度中の印刷公表を目指し、詳細なデータ解析を進めている。一方、将来実験に向けた硬X線用TESの開発に関しては、共同研究先の米国国立標準技術研究所(NIST)と現地にて打合せを行い、吸収体の物質・形状・サイズ・厚さなどのパラメータや、多素子TESの読出し方式などの基本設計を決定した。更に、この基本設計に従い、試作機の詳細設計も行った。2019年度内の性能試験を目指し、NISTと共に試作機製作を進めている。Ξ原子X線分光実験(J-PARC E03)については、2017年から2018年にかけて行ったテスト実験の結果、Ξ粒子の収量、X線バックグラウンド共に予想の範囲内であり、本実験を行うことに何の問題もないという結論を得た。また、そのことをJ-PARCの実験審査委員会(PAC)において報告し、PACから"it is now appropriate to press ahead withhighpriority."とのコメントを頂いた。これにより、E03が現在行われている実験(E40実験)の次に行われることが事実上決まった。K中間子ヘリウム原子X線分光実験(J-PARC E62)は、物理データの収集に成功しデータ解析も順調に進んでいる。硬X線対応TES開発に関しても円滑に推進しており、2019年度内の試作機製作の見通しが立っている。Ξ原子X線分光実験(J-PARC E03)は、次の実験になることが事実上決まり、後は粛々とセットアップを進めてビームタイムを待つのみとなった。従って、こちらも順調に進んでいる。K-He原子X線分光実験(J-PARC E62)のビームタイムは、今のところH30年度前半になる可能性が一番高い。そこでH29年度は、本実験に向けての準備を進める。
がんサバイバーにおける社会的排除の実態と関連要因に関する研究

がんの初期治療と終え社会生活を送るがんサバイバーが認識する社会的排除の実態や、その背景を明らかにすることを目的に、インタビューと質問紙による実態調査を行った。多くのサバイバーは状況を前向きにとらえ生活しているが、約40%の人ががんであることにより他者からの偏見、差別や言葉により傷ついた体験をしていることが明らかとなった。本研究は、がんの初期治療と終え社会生活を送るがんサバイバーが認識する社会的排除の実態や、その背景を明らかにする実態調査である。社会的排除は特に壮年期の就労問題が大きいが、本研究では社会的に排除されることと、排除されたと認識すること全てとした。22年度は、北海道内6か所の患者サロン等において、2組計9名のがんサバイバーへのグループインタビュー、11名への個人インタビューを行い、語りの内容を分析した。また上記以外の5か所の患者会等に参加し15名のがんサバイバーより追加情報・意見を得て分析の妥当性向上を心がけた。その結果、経過の見通しがつきにくいことで、職場で極端に仕事を減らされたり、退職に仕向けられる等の問題があった。気兼ねを感じながらも仕事を継続するには、自分自身が病気を受けとめられているかが大きな要因となり、合わせて職場の規模や後遺症による影響の程度で置かれる状況に違いがあった。さらに近年の傾向として、子宮頚がんが性感染症という目で見られるなど、一般的知識の偏りから偏見を持たれ生活する現状があった。さらに近所から詮索され距離を置くようになったり、がんと伝えただけで友人からの連絡が途絶えた、家族に過剰に心配され本音を話せないなど、がんは死につながるというイメージにより人間関係への影響を受けていた。一方、実際は治療の後遺症が外見上見えにくく、現状の理解や配慮が得られないつらさも抱えていた。一般社会における人間関係の問題や恐れには地域差がある印象があった。今回の対象者はがん患者同士で情報を共有し対処方法を知る機会を活用していたが、一般社会では役割や関係を維持するために病気を隠すことで対処する状況もあった。23年度は以上の分析結果をもとに、より広域の外来通院中のがんサバイバーを対象とした無記名によるアンケート調査を行い、さらに社会的排除の実態を明らかにすることを研究課題とすることとした。前年度に行ったインタビューにより得られたデータにより質問紙を作成し調査を行った。調査内容は、社会的排除に関する項目への一致度について回答を得ると同時に、がんにより周囲からの偏見や差別を受けたと感じたり、傷ついたりした経験を記述により回答を得た。関連要因として、認知的評価を測る自我態度尺度、ソーシャルサポート尺度、精神健康調査票も合わせて調査した。調査は北海道内のがんサロン参加者へ依頼し、80通が回収された(回収率41.9%)。回答者は、女性53名男性24名で、年齢は3591歳であった。社会における自己の状況に関する項目では、ありのままの自分を大切し前向きにあろうとする意識が高い一方、人知れず体力的な面で困難さを抱えている状況があった。人に病気を隠す、人を遠ざけるなどへの回答は少数であった。自分への周囲の反応に関する項目についてもポジティブな項目に賛同する意見が多く、がんになり自由を奪われたなどのネガティブな項目については、2040%であった。仕事や職場に関連する項目では、職場に居づらいなどの排除に関する項目へ賛同する回答は2040%であった。しかし、偏見や差別の経験についての自由回答では、職場での配慮のない対応やいやがらせ、他者からの無理な同情や励ましによるすれ違い、配慮に欠ける言葉による傷つき、傷や脱毛がありながら社会で生活するつらさなど、多くの思いが記述されていた。ソーシャルサポート尺度の得点と社会的排除に関する項目とは関連がなく、認知的評価と関連があった項目は、主に社会における対処に関するものであり、社会に対するネガティブな認知と元々の認知の傾向には関連がなかった。周囲の人の反応に対するネガティブな認識は、精神健康状態との関連が強かった。その他、化学療法による影響が特に周囲に理解されにくい状況や、診断時の年齢が低いほど社会で理解を得ることの困難さが表れていた。
不確かさの影響下における軌道成立確率を導入した多目的最適化手法の研究

2018年度には,スペースプレーンの設計最適化のための数値モデルの実装と多目的最適化手法の開発を進め,それらを組み合わせることで機体設計と飛行軌道の統合的な多目的最適化を実施した.機体の3次元形状定義,幾何学的解析,及び表面格子データ生成には,オープンソースソフトウェアであるOpenVSPを採用し,その制御スクリプトを作成した.空力解析には,非構造格子を扱える高速なパネルコードを開発し,風洞試験結果との比較で十分な精度を有していることを確認した.また,RANS CFD解析の自動実行スクリプトの作成や,パネル法との統合空力モデル構築手法の開発も進めている.多目的最適化手法としては,進化計算と勾配法が2重ループ構造となったハイブリッド手法を実装した.本手法は,機体形状やエンジン設計という大域的な解探索が重要な対象には進化計算を適用しつつ,軌道設計には制約条件の取扱いに長けた勾配法を用いることで,全体として広範囲かつ高効率な探索・最適化を実現するものである.また,本研究課題の目的である不確かさを考慮したスペースプレーンの多目的最適設計を実施する上で,2017年度に開発した軌道成立確率の算出手法との親和性が高い.さらに,単段式有人サブオービタルスペースプレーンと部分再使用型2段式スペースプレーンに対して,機体形状,エンジン設計,及び飛行軌道の統合的な多目的最適設計を実施した.不確かさの影響下での軌道成立確率を目的関数に加える前の予備解析として,単段式サブオービタル機では再突入中の最大加速度最小化と全備質量最小化,2段式スペースプレーンでは衛星打ち上げ形態の全備質量最小化と高高度ミッション形態の到達高度最大化,を目的関数とした.その結果,多様性の高い設計解群が得られ,目的関数すなわち性能指標の間のトレードオフを考慮したシステム解析・設計が可能になった.当初の研究計画では2018年度内に,スペースプレーンの設計最適化のための数値モデルの実装と多目的最適化手法の開発を実施する予定であったが,この2つの課題に関する作業はほぼ完了しており,進捗状況はおおむね順調であると言える.さらに,並列計算機システムの部分的な構築と,計算コードの並列化も実施した.空力解析モデルの構築のみ2019年度にも引き続き取り組むが,パネルコードの実装は既に完了しており,RANS CFD解析との統合による高精度化に向けた残りの作業も多くない.また,不確かさを考慮しない問題設定のもとで,スペースプレーンの概念設計最適化を予定通り実施し,数値解析モデル,多目的最適化手法,及び並列計算環境の有効性を検証できた.なお,設計対象は,課題申請時の研究実施計画において挙げていた完全再使用型2段式スペースプレーンではなく,スペースプレーン研究開発の最新の動向を反映し,単段式サブオービタルスペースプレーンと部分再使用型2段式スペースプレーンへと変更した.現在までの進捗に大きな問題はないため,当初の計画に基づき以下の通り研究を遂行する.1)高精度化等の改良も含めて,スペースプレーンの設計最適化のための数値モデルの実装を完了する.2)不確かさを有する量の確率分布とそのパラメータの定量化を行う.3)不確かさの影響下における軌道成立確率を考慮しつつ機体設計と上昇・帰還軌道を統合的に最適化することを可能にする,スペースプレーンの多目的最適設計手法を構築する.2017年度には,スペースプレーンの設計最適化問題において,エンジン性能,空力特性,機体質量特性,運用時の風速場といった不確かさを有する量が変動した際に飛行軌道が成立する確率を算出するための手法を開発した.具体的には,不確かさを有する量の値を変化させつつ,軌道不成立となる条件の周辺で重点的に上昇・帰還軌道の最適化を繰り返し行い,2段目機体の軌道投入後の帰還時と1段目機体の着陸時に使用可能な推進剤残量がゼロ以上である確率として,それぞれの軌道成立確率を信頼性評価法により計算するという方法である.そして,ロケットエンジンを搭載した2段式スペースプレーンの飛行軌道設計問題に本手法を適用し,1段目機体と2段目機体の搭載推進剤量と軌道成立確率の間の関係を明らかにした.この成果により,不確かさを無視したり一律の性能余裕を課したりするのではなく,軌道成立確率の定量的評価に基づいて宇宙輸送機の必要推進剤量や飛行軌道を設計できるようになることが期待される.また,次年度以降に本手法を用いて,不確かさの影響下での機体設計と飛行軌道の統合的な多目的最適化を行うための準備として,エンジン解析と空力解析に用いる数値モデルの開発と実装を進めた.その中で,ある程度の精度を有しつつ計算量が少ないエアロスパイクエンジンの性能解析モデルという新規性のある成果が得られた.そこで,機体設計全体の最適化を実施する前の予備解析として,エアロスパイクエンジン単体での詳細な多目的設計最適化を行った.その結果,単一の設計点のみを考慮した従来のスパイクノズル形状設計法とは傾向の異なる形状が最適になりうるという知見を得た.当初の研究計画では2017年度内に,不確かさの影響下における軌道成立確率を設計最適化において考慮するための手法の開発を行い,その有効性を飛行軌道のみの設計問題で検証する予定であった.実際の進捗として,この2つの課題はほぼ完了し,2018年度内に計画していた機体設計解析モデルの実装を一部,前倒しで行うことができた.

さらに,その中で開発したエアロスパイクエンジンの性能解析モデルを用いてエンジン単体での詳細な多目的設計最適化を実施することで,追加の成果が得られた.2018年度には,スペースプレーンの設計最適化のための数値モデルの実装と多目的最適化手法の開発を進め,それらを組み合わせることで機体設計と飛行軌道の統合的な多目的最適化を実施した.機体の3次元形状定義,幾何学的解析,及び表面格子データ生成には,オープンソースソフトウェアであるOpenVSPを採用し,その制御スクリプトを作成した.空力解析には,非構造格子を扱える高速なパネルコードを開発し,風洞試験結果との比較で十分な精度を有していることを確認した.また,RANS CFD解析の自動実行スクリプトの作成や,パネル法との統合空力モデル構築手法の開発も進めている.多目的最適化手法としては,進化計算と勾配法が2重ループ構造となったハイブリッド手法を実装した.本手法は,機体形状やエンジン設計という大域的な解探索が重要な対象には進化計算を適用しつつ,軌道設計には制約条件の取扱いに長けた勾配法を用いることで,全体として広範囲かつ高効率な探索・最適化を実現するものである.また,本研究課題の目的である不確かさを考慮したスペースプレーンの多目的最適設計を実施する上で,2017年度に開発した軌道成立確率の算出手法との親和性が高い.さらに,単段式有人サブオービタルスペースプレーンと部分再使用型2段式スペースプレーンに対して,機体形状,エンジン設計,及び飛行軌道の統合的な多目的最適設計を実施した.不確かさの影響下での軌道成立確率を目的関数に加える前の予備解析として,単段式サブオービタル機では再突入中の最大加速度最小化と全備質量最小化,2段式スペースプレーンでは衛星打ち上げ形態の全備質量最小化と高高度ミッション形態の到達高度最大化,を目的関数とした.その結果,多様性の高い設計解群が得られ,目的関数すなわち性能指標の間のトレードオフを考慮したシステム解析・設計が可能になった.当初の研究計画では2018年度内に,スペースプレーンの設計最適化のための数値モデルの実装と多目的最適化手法の開発を実施する予定であったが,この2つの課題に関する作業はほぼ完了しており,進捗状況はおおむね順調であると言える.さらに,並列計算機システムの部分的な構築と,計算コードの並列化も実施した.空力解析モデルの構築のみ2019年度にも引き続き取り組むが,パネルコードの実装は既に完了しており,RANS CFD解析との統合による高精度化に向けた残りの作業も多くない.また,不確かさを考慮しない問題設定のもとで,スペースプレーンの概念設計最適化を予定通り実施し,数値解析モデル,多目的最適化手法,及び並列計算環境の有効性を検証できた.なお,設計対象は,課題申請時の研究実施計画において挙げていた完全再使用型2段式スペースプレーンではなく,スペースプレーン研究開発の最新の動向を反映し,単段式サブオービタルスペースプレーンと部分再使用型2段式スペースプレーンへと変更した.現在までの進捗に問題はないため,当初の計画に基づき以下の通り研究を遂行する.1)機体設計解析モデルの開発と実装を引き続き行う.2)不確かさを有する量の確率分布とそのパラメータの定量化を行う.3)不確かさの影響下における軌道成立確率を考慮しつつ機体設計と上昇・帰還軌道を統合的に最適化することを可能にする,スペースプレーンの多目的最適設計手法を構築する.現在までの進捗に大きな問題はないため,当初の計画に基づき以下の通り研究を遂行する.1)高精度化等の改良も含めて,スペースプレーンの設計最適化のための数値モデルの実装を完了する.
同期・非同期統合型次世代遠隔教育ネットワークの構築に関する研究 ―IPネットワーク上で実現する教育コンテンツ創生、蓄積、配信、共有、統合化システム―

本研究の目的は、次世代の高速インターネット時代を視野に入れ、キャンパス内の知的生産活動のプロセスを見直し、教育コンテンツの創生から配信、共有、フィードバックまでを統合的に行う同期・非同期統合型次世代教育ネットワークを構築することである。主な研究成果は次のとおりである。1)低コストブロードバンドVSATによる双方向型遠隔講義システムの構築産学連携により低コストのVSATを導入し、東京〔浅草〕と大阪〔府大〕間で双方向ブロードバンドの遠隔講義実験を行った。本実験により、低コストなVSATによる遠隔講義システムが実用化できることを実証した。2)音声による遠隔講義操作支援装置の開発ビデオ会議による遠隔講義を実施中に、PowerPointや書画カメラ、ビデオ、白板などを切り替え操作するのは講師にとって大きな負担である。これを改善するために、講師が音声により簡単に機器の切り替え操作ができる装置を開発し、実用化した(プレス発表:日刊工業新聞2002年12月2日付)。3)ユーザ指向型電子教科書の開発XMLにより、教科書データベースから学習者個人のニーズに応じて、知識を再編集して出力するというユーザオリエンテッドな電子教科書システムを開発した。4)WBT教材コンテンツが自動生成できるオーサリングシステムの開発講師がPowerPointを使って講義をする様子をDVカメラで撮影し、講義終了後、即時にWBT教材が完成するというオーサリングシステムを開発し、実用化した。5)感性情報を重視したWBT教材作成用オーサリングツールの開発講師が静止画(PowerPoint資料)上にリアルタイムにポインティングしたり、強調のためのアンダーラインを引いたり、手書き文字などが自由に記入できるオーサリングツールを開発した。本システムは、教育に最も重要である感性情報を表現することができるオーサリングツールである。初年度にあたる本年度は、主に同期・非同期統合システムの機能調査、要素(技術)の検討および複数のマルチメディア教材の開発を行った。1)同期・非同期統合環境構築のための調査および仕様検討・研究室に設置済みである研究用H.323ベースIPネットワーク上に教育用インタラクティブマルチキャストとWBT(非同期)を統合した講義環境を構築し、講義実験を行った。2)映像蓄積システムの仕様検討およびモデル開発・教材コンテンツを蓄積するための映像蓄積システムの機能検討を行うとともに、編集機能の具備条件について検討した。3)教材コンテンツ開発用オーサリングシステムによる教材開発・WBT教材として動画とPowerPointを同期させた「LANケーブルの加工」(20分)を開発した。また、本学・獣医学科の教員の協力を得て多数の「マルチメディア教材」を開発し、蓄積・検索する実験を行った。4)仕様検討・上記1)から4)を実施するために、映像蓄積サーバ、教材コンテンツ編集用システム、教材コンテンツ開発用オーサリングソフト、WBTオーサリングソフト、XMLエディタ、多地点ビデオ会議システムの仕様を検討し,導入・設置して開発実験を行った。5)低コストブロードバンドVSATによる双方向型遠隔講義実験・産学連携により低コストのVSATを導入し、東京〔浅草〕と大阪〔府大〕間で双方向ブロードバンドの遠隔講義実験を行い成果を上げた。本実験では「LANの技術」と題して実際にLAN機器を操作しながら遠隔実習指導を行い成果を上げた。また本実験はプレス発表を行い大きな反響を呼んだ。本研究の主な目的は、H. 323国際標準をベースにした高速IPネットワーク上で、リアルタイムに行われる講義を蓄積し、講師自ら編集支援ソフトを操作して、再編集し、教材コンテンツの品質を高め、それを配信し、共有し、さらにフィードバックするという統合型教育ネットワークを構築することである。