hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中出力・高クォリティ・サブミリ波ジャイロトロンの高周波化と応用

2.ジャイロトロン出力の周波数変調及び振幅変調,本年度の設備備品費で購入した陽極電圧変調用電源を用いて,ジャイロトロンの陽極電圧を変調することにより,出力の振幅変調を試みた。また,電子ビームの加速電圧を変調することにより,電子のサイクロトロン周波数を変調する実験を行った。この変調により,出力の周波数変調を達成する予定である。これらジャイロトロン出力の周波数変調及び振幅変調は,ジャイロトロンをサブミリ波光源として幅広く応用する道を開くものであり,来年度も引き続きこの研究を行う。1.ジャイロトロン出力の周波数変調,ジャイロトロン出力の周波数変調を行うため,電子ビームエネルギーを変調して,相対論効果によりサイクロトロン周波数を変調することを試みた。この成果に基ずいて,二つのサイクロトロン基本周波数で動作する共振器モードを高速で切り替えることに成功した。これに引き続き,基本波と2次高調波で動作する二つの共振器モードを切り替えることを試みた。これらの結果は,ジャイムトロン出力の周波数を高速で変化させる実験としては,最初の試みであり,ジャイロトロンの広範囲の利用に道を開くものとして注目されている。2.ジャイロトロン出力の振幅変調,ジャイロトロン出力の振幅変調を行うため,電子銃の陽極電圧を変調して電子ビームの速度分布に変調を加えることを試みた。この成果に基ずき,ジャイロトロン出力の振幅変調を行い,周波数600kHzに到る高周波数の変調に成功した。変調レベルも100%まで任意に変化させることができる。実験結果は,解析的手法と計算機シミュレーションの双方により,定量的に説明できる。3.12T超伝導マグネットを用いた300μmまで波長可変のサブミリ波ジャイロトロンの製作,現有の12T超伝導マグネット中に,平成4年度に設計試作したジャイロトロン管を設置して,3次高調波動作を12Tの強磁場のもとで行うことにより,波長300μmまでの動作を実現する実験を開始した。現在までに,サイクロトロン基本波と2次高調波を併用することにより,周波数領域159587GHzを覆うジャイロトロンを実現した。今後,新たに購入する17T超伝導マグネットを用いて,3次高調波動作を行わせることにより,当初の目標である1THz(波長300μm)を超えるジャイロトロンを開発する予定である。(1)準光学的アンテナを用いたガウシャン・モードへの変換と円形導波管による伝送,i)サブミリ波ジャイロトロンの出力を楕円筒面と放物筒面を併用した準光学的アンテナによって集光した後,収束点近傍に円形導波管をホーンとして置き,導波管内にガウシャン・モードを励起して伝送するシステムを製作し,実際に福井大学のGYROTRON FU IIに適用して,ジャイロトロン出力をプラズマに有効に結合させる方式を確立した。ii)また,上記のアンテナと準光学的ミラー系を用いて、純粋なガウシャン・モード・ビームを生成し,プラズマへ高効率で結合させるためのシステムを設計し,製作した。今後,このシステムをサブミリ波ジャイロトロンと共に用いて,プラズマのサブミリ波散乱計測装置を完成させる。
個人化における女性による女性の貧困を問題とする社会運動に関する社会学的研究

本研究は、2008年に「女性の貧困の可視化」を目的として立ち上げられた「女性と貧困ネットワーク」を対象とし、活動に積極的に関わる女性たちに焦点をあてる。これまで運動体において周縁化されてきた女性たちの社会運動とはどのようなものなのか。「個人化」の進行により、人と人とのつながりが希薄化して個々人がバラバラになるなかで、女性たちそれぞれが活動に対してどのような考えや思いを持ってひとつの組織のなかでいかにして共に活動し得ているのか。これらの点についてインタビューやドキュメント分析を用いて明らかにする。
EU社会政策の展開-コーポラティズムと雇用、リストラクチャリング

このリサーチは、形成過程にある欧州連合(EU)の社会政策を理論的および実証的に研究することを通し、経済的活力と社会的公正の均衡が保たれた社会のあり方を模索・提案することを目的とした。特にEUは、ドイツや北欧諸国の(ネオ)コーポラティズムを背景に、欧州レベルの"ソーシャル・ダイアログ(労使社会対話)"を発達させてきた。社会政策形成のコアに位置づけられるこの制度は、例えば市場状況を背景にした一方的決定ではなく、マクロ(EU)、メゾ(産業)、ミクロ(企業)の各レベルの当事者間の協調的対話により経済や組織を管理・運営する仕組みとして理解できる。今期の調査研究は、EUマクロレベルのソーシャル・ダイアログの現状理解と機能分析をテーマとした。特に、それを各国(ネオ)コーポラティズムの構造と機能の中に位置づけ、比較することを試みた。コーポラティズム型制度、賃金調整、社会。雇用政策などにおける政策協調(ポリシー・コンサーテーション)、歴史的変化の4項目を取り上げ、それぞれの基準に関して、EUシステムとスウェーデン、オランダ、ドイツ、フランス、イギリス、アイルランドなどの(非)コーポラティズム社会のものを対比した。現在のEUソーシャル・ダイアログの制度と機能は、特にネオコーポラティズム型制度と比した場合、"擬似(または半)"コーポラティズムに届かないかも知れない。しかし、それはなお形成途上にあり、シビル・ダイアログ(市民対話)と関連した参加型民主主義の展開、メゾレベルの賃金調整の可能性などを指摘、また新たなリサーチのテーマとした。なお、このリサーチは、担当者が行ってきたEUミクロレベル制度の形成と機能分析に対応しており、成果報告書は、コーポラティズム型システムのもつ重層性に配慮する形でまとめられている。主に戦後の欧州諸国では、ネオ・コーポラティズム-政労使による協調的な社会・経済政策運営メカニズム-が制度化されてきた。欧州連合EUも、1980年代半ば以降、ヨーロッパレベルの機構を構築する努力を重ねている。それは、各国モデルに比し、施行レベル(i.e.サブシディアリティー原則にもとづく分権的意思決定)と領域(e.g.EC条約により社会保障政策などを除外)の限定性、多大な地域差(e.g.英語圏や中東欧の新規加盟国で弱体)、ネオリベラル経済との競合などの問題を抱えつつも、市民の生存権に配慮した、経済成長に偏重しない市場経済のあり方として注目を集めている。このリサーチは、マクロ(EU経済)、メゾ(セクター)、ミクロ(企業・事業所)レベルのEU共通制度の機能を、実証的または理論的に考察することを目的とする。(1)2003年度は、近年のマクロレベルの政策的動向を追跡する作業から始めた。経済社会学会(9月)および日本EU学会(11月)で報告した中間的レポートでは、アクター、コンサーテーション(3者間の政策的協調行動)、EC条約にもとづく協議と法制化、労使による自立的政策形成の各観点から"ソーシャル・ダイアログ(社会対話)"の機能と帰結を概観、その間題点を考察した。欧州委員会などで行ったヒアリング結果が利用されている。(2)2004年2月以降、これをベースにEU社会経済モデルをソーシャル・ディメンション(社会的側面)形成における効果、雇用政策と経済パフォーマンス、アソシエーショナル・デモクラシーの形成の3点から批判的に分析する作業を行っている。当初計画していたミクロレベルの雇用政策の実証調査は、上記(2)の後に行う予定。EUソーシャル・ダイアログとは何か。主に1次資料に依拠しつつ、マクロレベルのソーシャル・ダイアログの動向を概観する作業を中心に据えた2003(平成15)年度に続き、2004(平成16)年度は、この社会制度の分析枠組みの精緻化を試みた。

(1)近年のマクロレベル・ダイアログとEU社会政策の動向を、アクター、コンサーテーション、EC条約による協議や自立的政策形成の各観点から概観した論文が、日本EU学会誌などに掲載された。(2)主なコーポラティズム型社会の制度との比較を軸に、EU制度の特徴を再検討する分析フレームを採用した。各国制度は、しばしばEUコーポラティズム批判の前提とされているにもかかわらず、明示的対比がなお行われていないように思われるからである。特に、これら2領域の関連論文をサーベイしつつ、比較基準を明確化する作業を行った。ひとつの可能性として着目したのが、ネオ・コーポラティズム論の系譜と各種コーポラティズム指標から理念型モデルを組み立てることである。検討の過程は、『豊橋創造大学紀要』収録の拙稿に示されている。(3)EU制度は、機能的限定性をもちつつも、各国制度から独立したダイナミズムを獲得しつつある。国内制度を対象に開発された分析フレームを、直ちにスープラナショナル制度に適用することもできない。マクロレベルにおける政労使のコンサーテーション(協調的政治行動)とメゾレベルの賃金調整を中心に、幾つかの基本的クライテリア(e.g.政策領域の幅、深度、持続性)を設定し、そのロケーションと方向性(e.g.統治制度としてのアソシエーショナル・デモクラシー)を特定、考察する方向で検討を進めている。私事になるが、昨年11月の父の死去に伴い、国際会議参加や予算利用プランの若干の変更を余儀なくされた。コーポラティズムは、政策立案手段でもあり、その機能評価が欠かせない。今後は、構造分析を前提にした政策評価(e.g.欧州雇用戦略)を進めたい。このリサーチは、形成過程にある欧州連合(EU)の社会政策を理論的および実証的に研究することを通し、経済的活力と社会的公正の均衡が保たれた社会のあり方を模索・提案することを目的とする。特にEUは、その社会政策形成の中核制度として、ドイツや北欧諸国の(ネオ)コーポラティズムを背景に、欧州レベルの"ソーシャル・ダイアログ(労使社会対話)"を発達させてきた。これは、(例えば市場状況を背景にした一方的決定ではなく)マクロ(EU)、メゾ(産業)、ミクロ(企業)の各レベルの当事者間の協調的対話により経済や組織を管理・運営する仕組みとして理解できる。今期3年間のリサーチでは、マクロレベル制度の理解を中心に据えた。今年度は特に、EUマクロレベルのソーシャル・ダイアログの現状分析をテーマとし、それを各国(ネオ)コーポラティズムの構造と機能の中に位置づけ、比較することを試みた。コーポラティズム型の制度、賃金調整、社会・雇用政策などにおける政策協調(コンサーテーション)、歴史的変化の4項目を取り上げ、それぞれの基準に関して、EUシステムとスウェーデン、オランダ、ドイツ、フランス、イギリス、アイルランドなどの(非)コーポラティズム社会のものを対比した。現在のEUソーシャル・ダイアログの制度と機能は、特にネオコーポラティズム型制度と比した場合、"擬似(または半)"コーポラティズムに届かないかも知れない。
マトロイド表現論の情報・計算理論への展開

本年度は、前年度に得られたマトロイド表現論に関する理論研究の成果をさらに進展させると同時に、他分野への展開として、マトロイドを一般化したポリマトロイドに関する高次元多面体表現(拡張定式化)に関する研究を行った。さらに今後、マトロイド表現論をネットワーク理論に展開させるための前段階として、ネットワーク解析に関する諸結果を得た。まず前者に関して、体上表現可能性や向き付け可能性に関する特徴づけに関して、前年度の研究結果を進展させ、より詳細な解析を行った。マトロイドは、離散数学や計算機科学に登場する様々な離散構造の疎構造として表れることが知られている一方で、各部分構造に簡潔な特徴づけが存在するかについては、未だ解明されていない部分が多い。本研究では、特にベクトル空間・射影空間との対応が存在する体上表現可能マトロイドや向き付け可能マトロイドと呼ばれる部分構造に関して、特徴づけに関する困難性を解明する研究を行った。特に、体上表現可能なマトロイドに関して、代数拡大を用いた特徴づけに関する詳細な解析を行った。後者に関しては、マトロイドの拡張・一般化であるポリマトロイドの中で、特に足切り横断ポリマトロイドに着目し、高次元多面体による簡潔な表現(拡張定式化)の可能性について研究を行った。これにより、足きり横断ポリマトロイドが表現できる組合せ的問題に関し、多面体的組合せ論による統一的アプローチを適応するための土台を整備した。また今後、マトロイド表現論をネットワーク理論に展開する前段階として、故障に頑強なネットワーク構成に関する研究も行った。また、これらの研究成果に関して、前者の研究成果に関してはび国際学会において発表を行い、後者の研究成果に関しては論文誌および国際学会において発表を行った。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度では、主に二方向の研究を行った。第一の方向性は、様々なマトロイド構造の特徴づけに関する研究である。マトロイドは、計算機科学や離散数学の種々の問題において、その疎構造として広範に登場する離散構造である。マトロイドは、グラフの持つ組合せ構造のある側面に関する一般化として知られる一方で、グラフの場合と異なり、各部分構造に簡潔な特徴づけが存在するかについては不明な部分が多い。本研究では、特にベクトル空間・射影空間との対応が存在するような体上表現可能マトロイドと呼ばれる部分構造や、順序体上のベクトル空間の構造を詳細に表現・記述できる向き付け可能マトロイドと呼ばれる部分構造に関して、マトロイドマイナー理論の観点から、特徴づけの困難性を解明する研究を行った。特に、最も基礎的な低次元(低階数)の場合にさえ、それらの特徴づけが困難であることを示した。第二に、統計物理に由来を持ち、古典・量子計算においても様々な組合せ最適化問題の計算の表現が可能であることが知られているイジング模型において、分配関数計算に関するアルゴリズム開発を行った。特に問題が持つグラフマトロイド的構造に着目することで、グラフ・マトロイドマイナー理論におけるアルゴリズム設計手法である、枝分解および階数分解を用い高速なアルゴリズムを設計した。枝分解を用いた手法では、行列積演算とあわせることでで計算量理論的に現状で最速のアルゴリズムを構成した。また階数分解を用いる手法では、既存の量子計算における分配関数計算のアイデアを参考にすることを通じて、将来的に量子計算へ拡張することを見据えたアルゴリズムを設計した。また、これらの研究成果に関して、前者の研究成果に関しては論文誌および国際学会において発表を行い、後者の研究成果に関しては国際学会において発表を行った。本年度は、当初の計画通り、マトロイド表現可能性に関する研究をマトロイドマイナー理論の視点から進め、その特徴づけの困難さに関して詳細な解析を行った。また同時に、イジング模型上の計算問題に関して、マトロイドマイナーの手法を用いることで、高速なアルゴリズムの設計を行った。また、それらの研究成果を論文誌や複数の国際会議で発表しているという点においても、本研究課題の進捗についてはおおむね順調に進展していると考えられる。

本研究課題は、マトロイド表現論に関する理論研究、およびマトロイド表現論・マトロイドマイナー理論を駆使した他分野への展開という二つの方向性から成り立っている。前者のマトロイド表現論に関する理論研究に関しては、今年度の研究成果を元に、体上表現可能性および向き付け可能性の特徴づけに関してさらに精査をし、より詳細な解析を行うことを想定している。後者の他分野の展開としては、本年度開発したイジング模型上の分配関数計算アルゴリズムの高速化・一般化を、マトロイドマイナー理論を用いることで試みると同時に、ネットワーク理論をはじめとした他分野への展開を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
接着性レジンによる上皮暫間的封鎖内での創製した人工タンパク質による付着上皮の再生

硬組織のエナメル質と軟組織の口腔粘膜上皮の間を生理的に封鎖し「閉鎖創環境」を作る。まず、接着性レジンを用いて、エナメル質と歯肉口腔粘膜上皮の暫間的に封鎖状態を作製する。この暫間的封鎖状態の間に、エナメル質と歯肉口腔粘膜上皮の間に付着上皮を再生させる。その為に、エナメル質に特異的に結合するアミノ酸配列(Enamel Binding Peptide:EBP)を検索し、既に開発されている口腔粘膜上皮細胞にインテグリンを介し特異的に結合するRGD配列(細胞接着活性配列:アミノ酸Arg-Gly-Asp配列)を含む人工タンパク質を創製し、付着上皮の再生を起こさせ、生理的閉鎖環境を再現させる。
日本人女性における睡眠時無呼吸と認知・身体機能、脳動脈硬化および脳萎縮の関連

本申請研究では、認知機能、脳萎縮、無症候性脳血管障害および身体運動機能とその危険因子についての調査を継続実施しているコホート研究一般日本人女性における潜在性動脈硬化と脳萎縮の実態解明:第2期調査(課題番号:18H04074)に、新たにPULSOX-300iを用いた睡眠時の血中酸素飽和度(SpO2)検査を追加し、一般日本人女性において1認知症や脳卒中等との関連が注目される睡眠時無呼吸の有病率・分布および関連要因、2睡眠時無呼吸と認知機能低下、脳萎縮、無症候性脳血管障害およびフレイルとの関連についてコホートの各データを用いて詳細に検討する。
発癌プロモーターにより誘導されるヒト培養細胞の分泌蛋白の研究

従来発癌プロモーターを培養細胞に作用させる実験は数多く報告されているがヒト培養細胞を用いたものは少い。この研究では発癌プロモーターのヒト培養細胞の分泌たんぱく質に対する効果を調べ、発癌プロモーターの作用を知ることを目的とする。ヒト肝癌培養細胞株であるHuH-6,Cl-5細胞にTPAを作用させると、3時間以内に分子量約4万6千(p46)のたんぱく質が細胞外へ分泌されてくる。このp46の分泌量はTPAの濃度に依存している。TPAと同様な活性を持っと言われているteleocidinやapliciatuxinでも同じように誘導する。しかし発癌プロモーター活性をもたないフォルボールエステル誘導体ではp46を決して誘導しない。アクチノマイシンD存在下でTPAを作用させてもp46は誘導されないことから、このたんぱく質の誘導はTPAによって転写レベルでの調節をうけているものと考えられる。なおp46は崩壊産物でなく、糖たんぱく質であるが燐の附加はみられなかった。p46は肝癌培養細胞の分泌蛋白であることから、生体内では血清中に存在していると考えられ、2種類の抗ヒト血清抗体と反応させたが、いずれの場合も沈降しないことから、未知の蛋白である可能性が強い。別の培養肝癌細胞であるHu-H-7Cl-4に対してもTPAを作用させると細胞密度が少いときに顕著な差がみられ、極めてわずかであったp46の分泌が増加するとともに分子量約5万7千の蛋白も著明に誘導した。ラウスLTRにc-myc遺伝子を結合したプラスミッドを、Hu-H-7Cl-4に導入したところ、p46の分泌をTPAの場合よりも強く誘導した。これがp46であることは2次元電気泳動による解析から確認された。myc遺伝子の導入によりp46の培地中への定常的な分泌がみられるようになったことからp46を得やすくなり精製への可能性が強くなった。そこでp46の精製を試み、現在SDS電気泳動でほぼ単一なバンドとして得られる条件を知ることが出来た。
八重山諸島の海岸飛沫転石帯に生息する希少な十脚甲殻類の保全と島民への普及啓発

本研究では,海岸飛沫転石帯における十脚甲殻類相の解明とその生息状況を明らかにするための野外調査と,飛沫転石帯環境の保全に関する教育普及啓発活動を行った.本研究期間中に,宮古島,石垣島、竹富島,波照間島,鳩間島,西表島を調査した.1.海岸飛沫転石帯における十脚甲殻類の生息状況調査各島の海岸の飛沫転石帯において,十脚甲殻類を採集するための定量的・定性的調査を実施した.その結果,12種(ナキオカヤドカリ,ムラサキオカヤドカリ,オオナキオカヤドカリ,ヤシガニ,ヤエヤマヒメオカガニ,ヒメオカガニ,ムラサキオカガニ,イワトビベンケイガニ,ハマベンケイガニ,ハワイベンケイガニ,カクレイワガニ,オオカクレイワガニ)の十脚甲殻類を採集した.なお,オカヤドカリ類は天然記念物であるため,種を確認した後に逃がした.竹富島・波照間島・鳩間島の各島では,従来,飛沫転石帯の十脚甲殻類相調査が全くおこなわれておらず,多くの初記録種を得た.2.飛沫転石帯環境の保全に関する普及啓発活動飛沫転石帯環境の重要性についての普及啓発を図るため,野外調査機会を利用して,調査地住民への教育普及啓発活動を実施した.具体的には,野外調査の際に,地域住民の方々に案内してもらいつつ調査を行った.また,2009年7月22日8月30日に宮古島市総合博物館において実施された企画展「マクガン(ヤシガニ)と人の暮らし」の製作を担当し,ヤシガニの幼少時代の生息地である海岸飛沫転石帯について紹介した.さらに,宮古島の地元新聞である「宮古新報」に飛沫転石帯に生息するカニ類の紹介をした(2010年2月3日,2月24日掲載)本研究では,海岸飛沫転石帯における十脚甲殻類相の解明とその生息状況を明らかにするための野外調査と,飛沫転石帯環境の保全に関する教育普及啓発活動を行った.本研究期間中に,宮古島,石垣島、竹富島,波照間島,鳩間島,西表島を調査した.1.海岸飛沫転石帯における十脚甲殻類の生息状況調査各島の海岸の飛沫転石帯において,十脚甲殻類を採集するための定量的・定性的調査を実施した.その結果,12種(ナキオカヤドカリ,ムラサキオカヤドカリ,オオナキオカヤドカリ,ヤシガニ,ヤエヤマヒメオカガニ,ヒメオカガニ,ムラサキオカガニ,イワトビベンケイガニ,ハマベンケイガニ,ハワイベンケイガニ,カクレイワガニ,オオカクレイワガニ)の十脚甲殻類を採集した.なお,オカヤドカリ類は天然記念物であるため,種を確認した後に逃がした.竹富島・波照間島・鳩間島の各島では,従来,飛沫転石帯の十脚甲殻類相調査が全くおこなわれておらず,多くの初記録種を得た.2.飛沫転石帯環境の保全に関する普及啓発活動飛沫転石帯環境の重要性についての普及啓発を図るため,野外調査機会を利用して,調査地住民への教育普及啓発活動を実施した.具体的には,野外調査の際に,地域住民の方々に案内してもらいつつ調査を行った.また,2009年7月22日8月30日に宮古島市総合博物館において実施された企画展「マクガン(ヤシガニ)と人の暮らし」の製作を担当し,ヤシガニの幼少時代の生息地である海岸飛沫転石帯について紹介した.さらに,宮古島の地元新聞である「宮古新報」に飛沫転石帯に生息するカニ類の紹介をした(2010年2月3日,2月24日掲載)
100Gb/s動作直接変調半導体レーザ光源実現へ向けた挑戦

外部共振器を導入することで発振光と帰還光の共鳴効果を誘起した半導体レーザ光源の超高速動作を実現するために、共振器損失変調法と注入電流変調法を同時に作用させる混合変調法を提案し、半導体レーザへ適用することで変調特性制御を実現した。本変調法により高周波数領域の変調感度劣化が低減できることを明らかにした。また本変調法を適用することで信号光の周波数チャープ制御を実現し、光ファイバ伝搬時の分散耐性の向上を図ることに成功した。さらに、本知見を基に100Gb/s動作可能な半導体レーザ光源の設計指針を明らかにした。外部共振器を付与することで光子共鳴効果を導入したDFBレーザの、信号光注入による相互利得変調(XGM)動作時の帯域拡大実験において、3dB帯域59GHzを確認。(論文投稿中;IEEE JQE)試作素子では、素子作製プロセスの都合上、外部共振器からの戻り光の位相と帰還光量を独立して制御できない構造であったため、当初の目標である70GHzは達成できなかった。両者を独立して制御可能な構造を導入することで、当初目標である帯域70GHzが達成できることを数値解析で明らかとした。また、共振器損失変調を可能とする素子を試作することで、共振周波数以上の変調周波数帯域で変調感度劣化を抑制できることを実証した。(学会発表1,2、論文;APEX vol. 8, No. 8, 082701, 2015)しかし、共振状周波数における感度増加が激しく、デジタル信号による大振幅変調での光信号発生時に波形劣化等の問題が発生する可能性があることが明らかとなった。この問題を解決するために、半導体レーザの共振器損失変調と注入電流変調を併用できるレーザ構造を新たに考案し、(特許出願)両者を同時に作用するハイブリッド変調動作を適用することで、半導体レーザ直接変調時の応答特性制御を実現することに成功した。考案したレーザ素子では、レーザ共振器内に注入電流変調可能な利得領域と、共振器損失変調を可能とする損失変調領域を集積することで両者を同時に変調するハイブリッド変調動作を可能とした。数値解析より、共振状周波数以上の応答感度劣化を改善した状態で、共振状周波数での応答感度を低減できることを確認した。(学会発表3)また本設計による半導体レーザ素子を試作し、数値解析の結果通りの動作が実現できることを実証した。(学会発表4)成果は国際会議にて招待講演予定で、(学会発表5)学術誌への論文投稿を準備中である。DFBレーザと外部共振器を集積した試作素子の信号光による相互利得変調動作特性の評価で、3dB帯域として59GHzを実測した。この値が当初目標の70GHzに届かない理由として、試作素子の外部共振器からの帰還光の強度と位相が独立に制御できないためであることを数値解析により明らかにし、目標達成のための素子構造を明確化できた。また、当初計画では上記を達成目標とし、RF信号で動作可能な超高速直接変調レーザの構造設計を並行して進める計画となっていたが、共振器損失変調を可能とするレーザ素子の試作・評価を計画に先行して進め、問題点の抽出、解決策の提案およびその実証まで進めることができた。具体的には、共振器損失をRF信号で変調可能なレーザ素子の設計・試作を進めた。素子特性評価を通して、数値解析通りに共振状周波数以上の帯域で応答感度の低下を抑制できることを明らかにした。本検討から、共振器損失変調機構の導入のみでは共振状周波数での応答感度が高くなりすぎるため、このままでは光デジタル信号発生には適用が難しいことが判明した。本問題を解決するために、共振器損失変調と注入電流変調を併用するハイブリッド変調機構を導入した半導体レーザを新たに考案し、数値解析および試作素子の応答特性評価を通して、考案した機構が応答感度の制御に有効であることを明らかにできた。外部共振器を導入することで発振光と帰還光の共鳴効果を誘起した半導体レーザ光源の超高速動作を実現するために、変調特性制御を実現し、高周波数領域の変調感度劣化を低減する変調法として相互利得変調法と共振器損失変調法および混合変調法を提案し、半導体レーザ光源の帯域拡大の検証を進めた。まず、信号光注入による相互利得変調技術を導入した外部共振器集積型半導体レーザ光源で59GHzの3dB帯域を実証した。(学会発表H28-1、論文H28-1)また、外部共振器からの帰還光の強度と位相を独立して制御することで3dB帯域を目標の70GHz以上とできることを数値解析で明らかにした。次に、RF電気信号で制御可能な超高速半導体レーザ光源を実現するために、共振器損失変調法を提案し、高周波数領域での変調感度劣化が抑制できることを実証した。(学会発表H27-1, 2、論文H27-1)しかし、緩和振動周波数における変調感度が高く、デジタル信号による大振幅変調時に波形劣化等の問題が発生することを明らかにした。上記問題を解決するために、半導体レーザへ共振器損失変調と注入電流変調を同時に作用する混合変調法を考案・適用することで半導体レーザの応答特性制御に成功した(学会発表H27-3, 4, H28-2, 4, 5、論文H28-2、特許H27-1)。数値解析および試作素子の特性評価を通して、本変調法を用いることで平坦かつ高周波数領域の変調応答感度劣化が低減された応答特性が実現できることを実証した。

また、本変調法の導入で大振幅動作時の周波数チャープが制御できることを明らかにした(学会発表H28-3、論文投稿中)。さらに、上記検証結果を基に数値解析を進め、混合変調法を導入した外部共振器集積型半導体レーザ光源で100Gb/s NRZ光デジタル信号発生が可能であることを明らかにした(論文投稿予定)。外部共振器を導入することで発振光と帰還光の共鳴効果を誘起した半導体レーザ光源の超高速動作を実現するために、共振器損失変調法と注入電流変調法を同時に作用させる混合変調法を提案し、半導体レーザへ適用することで変調特性制御を実現した。本変調法により高周波数領域の変調感度劣化が低減できることを明らかにした。また本変調法を適用することで信号光の周波数チャープ制御を実現し、光ファイバ伝搬時の分散耐性の向上を図ることに成功した。さらに、本知見を基に100Gb/s動作可能な半導体レーザ光源の設計指針を明らかにした。新たに考案した、共振器損失変調と注入電流変調を併用したハイブリッド変調レーザ構造を導入することで、半導体レーザの共振状周波数以上の周波数領域での応答感度劣化を抑制し、共振周波数での感度増大を低減することが可能となることを明らかにできたことから、今後は、ハイブリッド変調機構を導入した半導体レーザの動作特性の詳細評価を進めるとともに、本半導体レーザ素子に外部共振器を集積することで光子共鳴効果を導入し、RF信号で動作可能な超高速直接変調半導体レーザの実現を目指す。高機能半導体レーザ光源や高機能半導体光集積回路を実現する半導体フォトニクス工学分野
子どもの空間認知視覚的特性及び歩行行動挙動要因解析による都市道環境計画手法の研究

本研究は小学生たちにおける通学環境空間での視認情報の処理と行動判断の仕組みを中心に歩行行動心理及び意識決定要因の把握と通学行動特性スキルの形成過程について視認環境実験並びに通学路行動実態アンケート調査を通じて、道空間構造認知や行動スキル形成過程の解明を試み、発達認知における心理学や数量化解析等の分析手法を用いて検討をした。また、安全で魅力的多様な経験ができる都市計画の方法を提案すると共に事故や日常災害に対応できる助言も取りまとめた。具体的には通学路環境空間や一般街路空間での映像に対する視線運動に基づく注視点の把握とその定量解析や環境空間選好パターンの考察及び環境心理評価実験と解析を行った。当該年度では前年度に引き続き広島市・呉市において協力して頂く市立小学校への研究調査の依頼・調整・実施を行った。具体的にまず、小学生通学路空間注視実態調査及び都市空間認知行動におけるユーザビリティテスト及び心理テスト実験に必要となる情報の収集・編集・実験資料制作に当たっては、広島市立幟町小学校及び呉市立中央小学校・長迫小学校の校区を中心に2013年8月12月にかけて主要通学路動画撮影及び道空間写真撮影などを行い、対象となる学校毎に20分程度の調査用実験コンテンツを制作し、5年次在校生を各学校10名20名を対象に実験の実施を試みた。コンテンツの内容は1下校歩行実態を模擬するためのもの(指定通学路自走撮影、定点撮影)、2通学路環境と比較するために当該学校所在地一般街路空間や公共施設・遊楽地での映像(静止・動画)、3自由歩行上予想外危険認知・回避及び自立歩行社会学習などの検証のための特性場面や箇所での映像などであった。協力校との実施日程を調整など実際に2014年3月より出張実験の形で実験設備トビージャパン社アイトラッカーX60を用いて行い、調査は1人ずつしか対応できないので多くの時間が要し、また学期末に当たり調整も難しいことから当該調査は現在予定された目標の5割程度の完了に留まり、残りは現在継続して行っているところである。また、研究資料の収集や実態考察のため大阪・広島・呉市内などへ出向く街路情報の撮影及びさまざまな都市空間・場所などの映像情報撮影を行った。そして研究に関連する情報の収集及び今後の展開のために海外小学校での予備調査も学内研究と並行して行った。現在実験データの分析解析や調査の継続、並びに新しい小学校との実験調査の打診など平成26年度(最終年度)における研究のまとめや学会研究論文の作成などに取り込んでいるところである。当該年度においては、まず、実験に必要となる子どもの歩行中目線の把握及びその特性分析に用いるトビージャパン社アイトラッカーX60と同情報処理ソフトトビースタジオProを購入した。当初他社製モバイル型アイマークレコーダを計画したが、調査に適した製品として当該セットに変更して決めた。また、当該製品は高価のため、初年度予算額内に収めるために当社と交渉の末下半期の販売キャンペーンに合わせて発注した。そのため、当初予定した研究日程が大幅遅れを取られ、また予定していた地元小学校における小学生通学路空間注視実態調査と都市空間認知行動におけるユーザビリティテスト及び心理テストなどは実行出来ませんでした。ただ、上述した研究に用いるための実験資料を作成するため、そして研究資料の収集及び機材の使用に必要な研修を受けるため、平成24年11月から25年3月までの期間中東京・大阪・広島・呉市内などへ出向く小学校校区における指定通学路街路情報の撮影及びさまざまな都市空間・場所などの映像情報撮影を行った。撮影の内容は1下校歩行実態を模擬するためのもの(指定通学路自走撮影、定点撮影)。2通学路環境と比較するために当該学校所在地一般街路空間や公共施設・遊楽地での映像(静止・動画)。3自由歩行上予想外危険認知・回避及び自立歩行社会学習などの検証のための特性場面や箇所での映像。4同一環境状況での成人との比較するための環境素材や状況の映像となるものであった。現在その映像素材の編集や実験に使用する提示資料の製作に取り込んでいるところで、また、関連小学校との受入体制作りやスケジュールの策定、実施内容やプログラムの練り直しなども同時に行っているところである。そして更なる研究資料の収集・学習、これまでの研究のまとめ整理、そして平成25年度の実施調査に向けての準備作業などに取り込んでいるところである。当該年度は2014年3月に実施した広島市立幟町小学校における小学生通学路空間注視実態調査及び都市空間認知行動におけるユーザビリティテスト及び心理テスト実験をペースに、当該小学校及び呉市立中央、長迫、阿賀小学校を対象に同様の実験を実施した。そして、調査対象全学年生徒を対象に通学の歩行行動の特性と環境認知の実態をより明白にするためのアンケート調査も実施した。具体的に以下の通りご報告をいたします。

前述のように、2014年4月から9月にかけて上述4校を対象に該当校区を中心に主要通学路動画撮影及び道空間写真撮影などを行い、それぞれ10分程度の視認調査用実験コンテンツを制作した。実験映像の内容は1下校歩行実態を模擬するための指定通学路及びその周囲を子ども視線で自走撮影及び定点撮影。2自由歩行上予想外危険認知・回避及び自立歩行社会学習などの検証のための特性場面や箇所での映像などとなるものであった。そして、2014年6月2015年3月の間出張モニター実験の形で行った。視認性実験には備品のトビージャパン社アイトラッカーX60を用いて行い、各学校5年次在校生10名30名(男女半々)を対象に1、2日をかけて実施した。それと伴い、次の項目を中心に、1子どもにおける登下校時道周辺のことや、2歩行中潜在的な危険要素への認識や回避行動、3通学での約束やルールに対する意識、4歩行での習慣行動及び突発行動の有無、5犯罪から避けるための意識の有無、6校区の範囲や街・通学路全体のイメージの把握、7通学路上特定の場所への認知の有無や記憶上の出来事など計22項目をアンケートした。回答は4校5年生全学年計9クラスで計209部だった。現在実験データの解析やアンケートの集計分析及び視認特徴の計量化分析等を継続的に行っていて、研究論文の作成並びに投稿の準備などに取り込んでいるところである。建築計画、都市計画、認知環境学、子ども環境学本研究は受託した学校に大変なご無理をさせながら正規の授業の中小学生に対し直接実験調査による情報収集のため、実験調査資料の準備や実施に時間が必要となり、そのうえ設備の使用や実施できる期間の限界もある。そこで当該年度においては3月の学期末ギリギリとなるスケジュールでの結果となり、年度内予定した調査の半分を終了させることはできなかった。また、実験の対象と内容においても修正や変更も生じたもので、当初の計画の一部を26年に引き継ぐことに改めて実行せざる得なくなった。研究の流れを滞ることなくこれまで計画性の問題点を十分反省し、26年度中の早い段階での挽回を目指して実績を上げられるように精一杯努めて行きたいと考えている。前述のように、機材購入のため研究調査の時期は遅れており、また協力する小学校の学校長をはじめ担当者の変更などによって当初の計画を25年に改めて実行せざる得なくなったこともあり、研究の流れを滞ることをしないように調査及び検証作業をスムーズに行うために24年の反省を踏まえながら、25年度中に実績を上げられるように精一杯努めて行きたいと考えています。最終年度に向け確実に研究を進めるために、しっかりしたスケジュールのもと所定実験の実施に全力を挙げて行うこと。そこで、5・6月を中心に予定した残りの調査を実施と得られたデータの解析に試み、さらに改善修正や追加調査も念頭に検討をしながら、新しい協力校の開拓と実験の実施を目指していきたいと考えている。そして、年内までに研究論文の仕上げや来年学会における学術発表に向けての準備に取り込んで行きたい。
唾液分泌促進により消化管機能の改善に寄与する新規治療法の開発

唾液は口腔粘膜のみならず消化管粘膜の恒常性維持に重要な役割を果たしている。そこで唾液分泌量の減少が消化管粘膜に与える影響について研究した。大唾液腺全摘出モデルマウスを作出し、空腸、回腸、大腸に対する唾液分泌量減少の影響を組織学的に検討した。ヘマトキシリン・エオジン染色標本において空腸は術後1か月、3か月、6か月で絨毛の長さの短縮が見られた。また、回腸は術後6か月で絨毛の短縮が見られた。大腸では明らかな組織学的差異は認められなかった。以上より唾液分泌量の減少は口腔側に近い消化管の恒常性維持に影響を与え、粘膜上皮に組織学的変化をもたらす可能性が示唆された。目的:平成26年度は唾液分泌障害マウスを作出して、このマウスの経時的な消化管の形態的変化を観察した。放射線照射による唾液分泌障害マウスと比較する目的で唾液腺を摘出したモデルで検討を行った。方法:1.唾液分泌障害マウスの作出:Specific pathogen-free室にて飼育したC57BL6J(6週齢オス)マウスにpentobarbital (50 mg/kg)を静脈内投与し、大唾液腺を摘出し、唾液分泌減少マウスを作出した。2.消化管組織の病理組織学的評価:唾液分泌障害マウスの消化管を口腔、食道、胃、小腸、大腸に分けて摘出し、粘膜上皮やパイエル板の形態学的変化をコントロールのマウスと比較した。結果:大唾液腺全摘出マウスの唾液量はコントロールマウスと比較して有意に減少したが、体重に明らかな差異はなかった。舌の組織学検討では唾液分泌減少マウスの舌乳頭の萎縮が観察された。唾液分泌減少マウスでは食道や胃粘膜の厚さが薄い傾向が認められた。また、空腸では腸絨毛の長さが短い傾向が認められたが、大腸粘膜に明らかな差異は認められなかった。結論:唾液腺摘出モデルでは、明らかな唾液分泌量の減少が認められ、口腔のみならず消化管粘膜の形態学的変化が観察された。唾液中の生理活性因子が消化管粘膜の恒常性維持に関与している可能性が示唆された。目的:平成27年度は前年度と同様に唾液分泌障害マウスを作出して、このマウスの経時的な消化管の形態的変化を観察した。作出予定であった放射線照射による唾液分泌減少マウスの作出の前に唾液分泌摘出モデルでの検討を行った。放射線照射により唾液分泌量が十分低下するのには、約2ヶ月ほど時間を要する。さらに唾液分泌量減少が消化管に与える影響が出現するには約3ヶ月を要するため、唾液量減少の効果がすぐに現れる唾液腺摘出モデルでの検討を先行させた。また、空腸や回腸では部位による正常な解剖学的構造の違いがあるため、消化管の採取部位を統一するために数回の病理組織学的検討を要した。唾液分泌障害マウスの小腸では、絨毛が短縮する傾向が認められたため、マウスの匹数を増やして確認実験を行った。目的:平成28年度は前年度と同様に唾液分泌障害マウスを作出して、このマウスの経時的な消化管の形態的変化を観察した。空腸や回腸では部位による正常な解剖学的構造の違いがあるため、消化管の採取部位を統一した。唾液分泌減少

マウスでは食道や胃粘膜の厚さが薄い傾向が認められた。また、空腸では腸絨毛の長さが短い傾向が認められたが、大腸粘膜に明らかな差異は認められなかった。結論:唾液腺摘出モデルでは、明らかな唾液分泌量の減少が認められ、口腔のみならず消化管粘膜の形態学的変化が観察された。唾液中の生理活性因子が消化管粘膜の恒常性維持に関与している可能性が示唆された。唾液は口腔粘膜のみならず消化管粘膜の恒常性維持に重要な役割を果たしている。そこで唾液分泌量の減少が消化管粘膜に与える影響について研究した。大唾液腺全摘出モデルマウスを作出し、空腸、回腸、大腸に対する唾液分泌量減少の影響を組織学的に検討した。ヘマトキシリン・エオジン染色標本において空腸は術後1か月、3か月、6か月で絨毛の長さの短縮が見られた。また、回腸は術後6か月で絨毛の短縮が見られた。大腸では明らかな組織学的差異は認められなかった。以上より唾液分泌量の減少は口腔側に近い消化管の恒常性維持に影響を与え、粘膜上皮に組織学的変化をもたらす可能性が示唆された。平成26年度に作出予定であった放射線照射による唾液分泌減少マウスの作出の前に唾液分泌摘出モデルでの検討を行った。放射線照射により唾液分泌量が十分低下するのには、約2ヶ月ほど時間を要する。さらに唾液分泌量減少が消化管に与える影響が出現するには約3ヶ月を要するため、唾液量減少の効果がすぐに現れる唾液腺摘出モデルでの検討を先行させた。また、空腸や回腸では部位による正常な解剖学的構造の違いがあるため、消化管の採取部位を統一するために数回の病理組織学的検討を要した。1.唾液腺摘出モデルでは、唾液分泌減少により消化管粘膜が萎縮する傾向が認められたが、さらにマウスの匹数を増やして、この結果を再検証する。3.上皮の形態だけでなく、抗CD31抗体を用いた免疫組織化学染色により消化管粘膜の血管密度を測定し、経時的に観察する。口腔外科1.唾液腺摘出モデルでは、唾液分泌減少により消化管粘膜が萎縮する傾向が認められたが、さらにマウスの匹数を増やして、この結果を再検証する。4.作出した放射線照射による唾液分泌障害マウスに対する治療実験を行う。歯髄細胞、マウス血管内皮細胞および骨髄由来細胞の細胞移入群を設定し、消化管粘膜の病理組織学的な経時的変化を観察する。歯髄細胞の生着は、GFP陽性細胞をC57BL6Jマウスから検出することにより確認できる。また、GFP陽性細胞の挙動を追跡して消化管粘膜への関与を調べる。放射線照射による唾液分泌障害のモデルマウスが作出されず、このマウスを用いた検討が行われなかったことが主原因と考えられる。また、消化管組織の病理組織学的な経時的変化を観察したが、HE染色標本のみの検討しか行われておらず、抗CD31抗体を用いた免疫染色に必要な費用が算定されなかったため、次年度使用額が生じた。
学習空間の共有を可能にするLMS連携型デジタル教科書とそのオーサリング環境の構築

我々は「ボトムアップから始めるデジタル教科書」を提案し,複数の大学で実証実験を行った。実証実験の対象とした科目は,情報系科目や語学系科目,物理系科目など多岐に及ぶ。授業形式は,一般的な対面式の講義形式やゼミ形式,反転授業形式などで実施した。更に,iPadを支給する方式のほか,学生自身の端末を使う,いわゆるBYOD(Bring Your Own Devices)環境でも実験を行った。デジタル教科書はインタラクティブ要素が重要であり,画像,音声,動画などのメディアを用いるだけでなく,LMSと連動させることで授業で効果的に利用できることがわかった。デジタル教科書を利用した学生の評価は良好であった。LMS連携型デジタル教科書とそのオーサリング環境の構築について,以下のような進展があった。(1)システムの開発状況:Appleの無料デジタル書籍開発環境であるiBooks Authorの拡張機能であるHTMLウィジェットを使い,LMSであるMoodleと連携することを実現するために,Moodle用のブロックプラグインを開発した。これにより,Moodleにe-Learningコンテンツ(小問題)を作成することでMoodleのポップアップメニューを選ぶだけで必要な小問題をHTMLウィジェット化してダウンロードされる。ウィジェット作成者である教員は特別なスキルを必要とせず誰もが利用することができる。(2)システムの特徴:開発したウィジェット(以下Moodleウィジェットと呼ぶ)をiBooks Authorで作成したデジタル教科書に埋め込み,携帯情報端末用のデジタル書籍ビューワーであるiBooksを使うことで,学習者はLMSの小問題にアクセスしてこれを解くことができる。LMSはWebであり,通常の方法でアクセスすると端末のWebブラウザが起動する。しかし,これでは学習者が学習に専念できないことが予想される。このために,我々はWebブラウザを介さずにデジタル書籍ビューワーのMoodleウィジェット内でログインや回答などの操作が完結する方法を開発し実装した。(3)実証実験:開発したシステムを用いて、研究分担者による実証実験を行った。今回は、大学の講義の一部で利用するための英語系教材と物理系教材を開発した。このうち物理系教材は学習者に配信し、授業終了後利用者への調査を行い、取りまとめて学会などにおいて発表した。現在までに,以下のシステムを開発した。まず,学習空間の共有を実現するために,デジタル教科書とLMSを連携するシステムを考案した。デジタル教科書のオーサリング環境としてはApple社のiBooks Authorを用いた。これにより,iOS端末各種において電子書籍ビューワーであるiBooksを使い,教員が開発したデジタル教科書を閲覧することが可能である。iBooks Authorは,簡単な練習問題を作成する機能を有しているが,教師が学習者の履歴などを利用することはできない。そこで,我々はオープンソースのLMS(Learning Management System)であるMoodleにおいてiBooks Authorの拡張機能であるHTMLウィジェットを出力するブロックプラグインを開発した。HTMLウィジェットの構成要素は,Webアプリケーションと同様,HTML,CSS,JavaScriptなどであり,開発にはこれらの知識が必要である。我々が作成したブロックプラグインをMoodleに実装することで,LMSの問題にリンクしたMoodleウィジェットをダウンロードしてiBooksに組み込み、LMSと連携したデジタル教科書を作成することが可能となった。一般にLMSへのリンクを選ぶと、端末ではWebブラウザが起動することになるが,これは学習者の学習意識の集中力を削ぐことになりかねない。本システムでは,教科書を表示するiBooks内で問題へのアクセスを完結できるようにした。研究分担者である川名典人と中村泰之は、開発したシステムを使って学生に配信する教材を開発した。作成した物理系教材は大学一年生の授業に用い,その成果の一部を国際学会であるE-Learn 2015や国内学会である2015PCカンファレンスなどにおいて曽我が発表した。(1)システムの開発状況:昨年度科研費で開発したMoodle用のブロックプラグイン(HTMLウィジェット出力プラグイン)を利用して行った実証実験の結果,いくつかの改善を施した。科研費執行により現在稼動状態にあるデジタル教科書教材作成用教材共有サイトである。このサイトにはデジタル教科書を作成するために必要な教材を共有できる。今回,この機能を実現しているプラグインを改良し,これまでは実現できていないアップロードされた教材のプレビューやその詳細を記述したページを自動生成することで,利用者間の利便性が高めた。また,従来のHTML出力プラグインでは,クイズ内の連続する問題を出力する際にページを戻る機能が実現できていなかったので,これを修正した。(2)実証実験の準備:最終年度実施する実証実験のために,iBooks Authorを用いたデジタル教科書の開発を行った。これまでに行った実証実験から,デジタル教科書を作成する際に,実施する授業形態に合わせた内容となることがわかってきた。これまでは,学習者に授業前に課題を含むデジタル教科書を示したり,授業中にデジタル教科書を使いながら授業を実施するなどの利用を行なってきた。これらは,一回のみの授業で利用してきたが,最終年度は大学において連続する授業でBYODの環境で用いるテストケースや高校の授業で利用するケースなどを想定している。(3)ワークショップの実施:今回のシステムを用いたiBooks Authorの利用に関するワークショップを実施した。また,デジタル教科書作成支援サイトは,教材のアップロード時にクリエイティブコモンズに準拠しているため,留意すべき著作権情報などを共有するためのワークショップを合わせて開催した。科研費2年目で開発したシステムを用いて概ね順調に実験をこなしている。

昨年度の経費によりシステムの基盤となっているMoodleの3.1及び3.2に対応したことで,最新版のMoodleで新たに追加された問題タイプに対応することができた。特に,ドラッグ&ドロップインターフェース型の問題タイプに対応したことで,携帯情報端末におけるマルチタッチディスプレイの特徴を生かしたデジタル教科書の実現へと繋がることが期待される。同じく,作成したHTMLウィジェットなどのデジタル教材用素材の共有サイトについても,実験協力者を中心に利用されている。今回の実験では,LMSであるMoodleを授業において利用するための知識が必要とされるが,教材共有サイトで稼働するMoodleを使いクイズなどを作成し,HTMLウィジェットとして出力することができるなど,実運用に近い環境で利用することができる。教材共有のための「素材フォーラム」も教材共有サイトで稼働させた。これにより,作成した教材に関する議論や意見交換を期待している。こうした教材の特性を活かし,我々が行った実証実験では学習者自身がそれぞれの端末を教室で利用する,いわゆるBYOD(Bring Your Own Device)による授業や反転授業など,異なる授業様式における利用を試みた。これらの成果をもとに,教師と学習者双方の側面による,ボトプアップから始めるデジタル教科書を用いた授業について,学会誌コンピュータ&エデュケーション(コンピュータ利用教育学会)に投稿し採択された。また,教員が作成するデジタル教科書であることを,ボトムアップで始めるデジタル教科書の作成と称して教育学系の学会である2017PCカンファレンス(コンピュータ利用教育学会),日本デジタル教科書学会第5回年次大会(日本デジタル教科書学会)などで,中間結果として成果発表を行った。最終年度は,開発したシステムを用いながら,より多くの授業形式や科目での実証実験を行った。授業形式としては,実験に協力してくれた医療系大学で国家試験対策における少人数ゼミ形式のほか,1セメスターをBYOD(Bring Your Own Device)環境で熟す一般的な講義形式(授業科目は人間情報科学)などの追加実験を行った。実験を行った学生のデジタル教科書に対する評価は高く,特に国家試験対策の授業では教科書の利用により成績が上がることが,我々が開発したMoodleウィジェットを通じて把握することができた。これらの授業では,これまで本研究が用いてきたiBooks形式のデジタル教科書に加えて,PDF形式の教材を提供して比較を行った。
高塩分濃度・嫌気土壌に適応したマングローブ体内におけるガス拡散・輸送機構の解明

胎生種子由来の胚軸を持つマングローブ幼植物では、根へのO_2供給に、胚軸表面の皮目からのO_2拡散、およびの胚軸の光合成によるO_2生成が関与することが推測される。本研究では、マングローブ実生胚軸表面の被覆による遮光および通気抑制が胚軸・根内O_2濃度、葉面コンダクタンスにおよぼす影響を調べた。胚軸表面の遮光、通気抑制およびこれら2つを組み合わせた遮光・通気抑制処理の3条件で、ヤエヤマヒルギおよびオヒルギ実生胚軸内および根内O_2濃度を連続測定した。培地にはロックウールを用いた。遮光および通気抑制は、アルミフォイルおよび透明シリコン充填剤をそれぞれ胚軸表面に被覆することで行った。その結果、無処理時の根内O_2濃度は7.2%で、胚軸内O_2濃度16.8%の約2/5であった。通気抑制処理によって胚軸内O_2濃度は0.5%に低下し、根内O_2濃度は0.3%に低下した。遮光・通気抑制処理によって、胚軸内および根内O_2濃度はともに0.2%に低下した。遮光、通気抑制および遮光・通気抑制処理によって、葉面コンダクタンスはそれぞれ無処理の61%、54%および13%に低下した。また無処理、遮光、通気抑制および遮光・通気抑制処理後14日目の実生生存率はそれぞれ100%、100%、80%および0%であった。以上、胚軸表面の遮光通気抑制処理によって、胚軸内および根内O_2濃度、葉面コンダクタンスおよび生存率が低下した。根内O_2濃度の低下は、胚軸表面の遮光および通気抑制によって胚軸での光合成に伴うO_2生成および大気からのO_2拡散が抑制されたことに起因すると考えられる。葉面コンダクタンスの低下は、根内O_2濃度の低下に伴って根の吸水能力が低下し、植物体が水ストレスを受けたためと考えられる。マングローブは熱帯、亜熱帯の河口部沿岸汽水域の泥地で群落を形成する木本植物の総称である。塩濃度が高く嫌気状態に近い土壌で生育するマングローブ幼植物の根は、吸水能力を維持するために、高い呼吸活性を持つと考えられる。根の呼吸に必要なO_2は、植物体地上部から供給されると考えられる。胎生種子由来の胚軸を持つマングローブ幼植物では、根へのO_2供給に、胚軸表面の皮目からのO_2拡散、およびの胚軸の光合成によるO_2生成が関与し、耐塩性獲得に貢献することが推測される。本年度は、シロバナヒルギおよびオヒルギ幼植物の胚軸のガス交換機能を調べ、さらに、胚軸の水没・遮光処理にともなう胚軸内酸素濃度の変動について検討した。その結果、幼植物胚軸の総光合成速度は光合成有効光量子束密度(PPFD)の増加にともなって増大し、PPFD300400・mol m^<-2>s^<-1>で光飽和点に達した。光飽和点での胚軸の総光合成速度は、暗黒下での胚軸からのCO_2放出速度(暗呼吸速度)の3/4であった。明期の光照射下で16.5%であった胚軸内O_2濃度は、暗期開始後に低下し、14%になった。その後、明期開始とともにO_2濃度は上昇し、16.5%になった。明期に胚軸が水没すると、O_2濃度は低下し14%になった。