hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リアルオプション分析を用いた船舶設計の意思決定の高度化に関する研究

船舶設計の意思決定において、リアルオプション分析により不確実な将来の原油価格や運賃の変動を考慮することが船舶の資産価値を高めることができるか検討した。具体的には、船舶の燃費等の性能をシミュレートするモデルと市場の予測モデルを組み合わせて船舶運行の収支を求めるモデルを開発し、主機・プロペラ・船型といった性能に大きな影響を与えうる項目の設計オプションについてライフサイクルの正味現在価値(Net Present Value)を求めることで評価を行う方法を開発した。さらに、開発したモデルにより省エネ付加物や船殻の改修による設計船速の変更等による船舶の資産価値への影響を定量的に評価できることを示した。本研究では、船舶の設計段階から市場変動に対応するために、リアルオプションを導入した船舶設計案を提案した。ライフサイクル期間内での改修として、エンジンディレーティングやプロペラの換装が容易となるような船舶設計案をあらかじめ設計段階でオプションとして保持し、オプションの保持と行使のための必要な費用を含めることで、市場変動に対応したオプションを持つ船舶設計案を考慮することが可能となる。また、リアルオプションを導入した船舶設計案のライフサイクル全体での価値をNPVによって定量的に評価する手法を提案した。具体的には、海上物流市場予測モデル、船舶性能モデルと海上物流収支計算モデルから構成される運航シミュレータを開発し、市場変動に対応して改修オプションを行使するルールをその運航シミュレータに組み込むことでリアルオプションを導入した船舶設計案を評価することを可能とする。ケーススタディとして、実際に航行するVLCCを想定して、市場の不確実性を考慮した場合に、リアルオプションを導入した船舶設計案がどの程度船舶の価値を向上させることができるかを、提案手法を用いて検証した。結果として、適切な改修オプションを保持できれば、リアルオプションを導入した船舶設計案はリアルオプションを導入しない通常の船舶設計案と比較して価値を向上させることが可能であることが示された。海上物流市場予測モデル、船舶性能モデル、海上物流収支計算モデルからなる運航シミュレータを開発し、そこに市場変動に対応して改修オプションを行使するルールを取り込むことでリアルオプションを導入した船舶設計案の評価を可能とした。海上物流市場予測モデルについては、過去のデータを収集し、そのデータに基づいて原油価格や運賃といった外的要因により変動する指標の予測を行うモデルを開発した。指標の予測については、リアルオプション分析で一般的に利用される二項モデルによって行う。船舶性能モデルについては、船型、エンジン、伝達効率、プロペラによってモデリングし、定義された主要目と運航条件においてどのような性能を発揮するか詳細に再現するモデルを開発した。この船舶性能モデルでは、ビューフォート階級等の気象条件を与えることにより、波による抵抗増加を考慮することが可能である。今後は、水槽試験やCFD(Computational Fluid Dynamics)等の利用によってさらに高精度化を行う予定である。その前段階として、実際に東京大学船型試験水槽における抵抗試験、オープンソースCFDソフトウェアOpenFOAMによるシミュレーションを行い、両者の比較によって精度の確認を行った。海上物流収支計算モデルについては、市場予測、船舶性能モデルにしたがって、運航による売上や燃料費等のコスト計算を行う。開発した運航シミュレーションでは、コスト計算の結果に加えて、初期投資費用および船舶改修費用を考慮することで、DCF法によりリアルオプションを導入した船舶設計案のNPVの算出を可能とした。モンテカルロシミュレーションによりこのNPVの期待値と分散を計算し、リアルオプションを導入した船舶設計案の評価を行う。本課題では、船舶設計の意思決定において、リアルオプション分析により不確実な将来の原油価格や運賃の変動を考慮することが船舶の資産価値を高めることができるか検討している。具体的には、船舶の燃費等の性能をシミュレートするモデルと市場の予測モデルを組み合わせて船舶運航の収支を求めるモデルを開発し、主機・プロペラ・船型といった性能に大きな影響を与えうる項目の設計オプションについてライフサイクルの正味現在価値を求めることで評価を行っている。不確実性に対する評価はモンテカルロシミュレーションにより行っている。本年度は、実海域での船舶性能やCFDおよび水槽実験等のデータの利用による船舶性能モデルの詳細化を進めた。また、原油タンカーによる経済性評価に加えて、コンテナ船によるモデル開発を行い、船舶性能モデルおよび市場モデルが複数のシナリオに適用できることを確認した。また、シミュレーションのパラメータの設定値が結果に過大な影響を及ぼしていないことを確認するため、運航条件や船舶に導入する技術や想定される運航条件の違いによる性能差が与える経済価値への影響の感度解析を行った。対象として、前年度にはプロペラや省エネ負荷物の換装を想定して行ったが、近年の急速な発展に対応してIoT技術の船舶への導入を取り上げてケーススタディを行った。IoT技術の導入が船舶のライフサイクルの正味現在価値を高めること、また、その大きさを定量的に見積もることができることを示した。研究目的では、船舶における新しい技術開発トピックの探索という不確実要素を含んでいたが、造船海事産業における技術動向の調査に基づいてIoT技術を技術開発トピック探索領域として選定した。IoT技術は、需要の不確実性を伴う市場において、船舶の推進性能や、構造安全性、管理の効率化など複合的な効果を創出するために、投資対効果の観点で優れた技術開発投資先を選定することは困難である。本課題は、船舶の資産価値の向上という当初予定していた目的に加え、技術開発投資先の選定という新しい困難性の解決も期待され、有益な成果を上げていると考えられるため。船舶設計の意思決定において、リアルオプション分析(ROA)により不確実な将来の原油価格や運賃の変動を考慮することが船舶の資産価値を高めることができるか検討した。

具体的には、船舶の燃費等の性能をシミュレートするモデルと市場の予測モデルを組み合わせて船舶運行の収支を求めるモデルを開発し、主機・プロペラ・船型といった性能に大きな影響を与えうる項目の設計オプションについてライフサイクルの正味現在価値(Net Present Value)を求めることで評価を行う方法を開発した。さらに、開発したモデルにより省エネ付加物や船殻の改修による設計船速の変更等による船舶の資産価値への影響を定量的に評価できることを示し、船舶の改修容易性など船舶設計に関する新しい技術開発トピックの探索を行った。具体的な研究内容としては、過去の推移から原油価格と運賃を予測する海上物流市場予測モデル、定義された主要目と運航条件において船舶の性能を詳細にシミュレートする船舶性能モデル、運航による売上や燃料費・港湾使用料等のコスト計算を行う海上物流収支計算モデルの3つの基本モデルの開発を行った。開発したモデルにより、主機選定とプロペラ換装といった船舶設計の意思決定の例題について経済価値の評価ができることを示した。また、同様のシミュレーションを利用した評価を用いることで、IoTなどの新しい技術導入の意思決定の支援が可能であることを示した。本課題の成果は、船舶の設計上の意思決定という特定の産業ドメインにおける原油価格や運賃といった不確実性への対処を取り扱ったが、造船海事産業と同様の特徴を持つ産業ドメインへの展開により大きな社会的インパクトも期待できる。船舶設計の意思決定において、リアルオプション分析により不確実な将来の原油価格や運賃の変動を考慮することが船舶の資産価値を高めることができるか検討した。さらに、開発したモデルにより省エネ付加物や船殻の改修による設計船速の変更等による船舶の資産価値への影響を定量的に評価できることを示した。今後の研究としては、船舶性能モデルの詳細化を行った上で、仕様決定プロセスでのケーススタディを行い、船舶の性能に影響を与える設計オプションの探索を行っていく。具体的には、開発した船舶性能モデルに対して、実海域での船舶性能の評価の導入、CFD、水槽試験等の利用を行うことで、モデルの高精度化を行う。航路による海象条件により船舶の運航条件は大きく変わり、最終的な海上物流収支計算モデルにより得られる結果も異なると考えられる。このような差もモデルに組み込んだ上で、船型や省エネ付加物の価値を計算できるモデルへと詳細化していく。
時間相関型イメージセンサの開発と新しいパターン計測技術への展開

[1]時間相関イメージセンサのデバイス試作と評価1)東京大学VDECの0.35umCMOSプロセスを利用して200x200画素のイメージセンサを試作し,時間相関の動作を確認した[2]時間相関イメージセンサを用いた応用計測1)法線ベクトル分布計測:複数の照明をそれぞれ異なる位相で変調することにより,対象表面の法線方向を反射光強度の振幅・位相に変調し,これを時間相関イメージセンサで復調することにより,実時間での法線ベクトル分布計測法を提案した.また,これを鏡面反射成分をもつような一般の対象に対して拡張し,試作システムを用いて,これを検証した.2)時間位相符号化方式実時間レンジファインダ:時間変調された照明による空間情報の位相符号化と、時間相関型イメージセンサによるその復号化に基づく実時間レンジファインダへの応用を提案し、試作システムを構成してこれを検証した。また、時間軸を用いた位相アンラップを提案した.3)ヘテロダイン振動振幅・位相同時計測法:時間軸変調された構造化照明により対象表面の機械的振動パターンを明暗分布の振動に変換し,時間相関型イメージセンサで撮像し,これを復調する振動パターン計測法を提案し,基礎実験を行なった。4)実時間偏光影像法:カメラ直前に置いた偏光子を回転させることにより,入射光の偏光パターンを取得する計測手法を提案した.さらに,回転偏光子を2つ用いて,1つは対象に斜入射する光路に設置し1つは出射光と時間相関イメージセンサとの間に設置することで,対象のエリプソパラメタ分布を取得する手法についても提案を行った.5)実時間光コヒーレンス断層映像法:白色干渉により,三次元的に分布する半透明の反射体の反射体の空間分布,特に深さ方向の分布を光の波長を超える非常に高い分解能で観察する.時間相関イメージセンサを用いることで,深さ方向の走査なしで干渉の包絡と位相を実時間で求める手法を提案した.6)固視微動型センサによる特徴抽出法:時間相関イメージセンサに周期的な振動を加え,センサ上で同期検波を行なうことにより,局所対称性をもつ画像特徴を分離抽出する方法を提案した。7)ロックイン磁気光学映像法:ロックイン磁気光学映像法の目的は,対象表面付近に分布する交流磁界の振幅と位相の分布を実時間で画像として観察することにある。裏面から強く交流励磁された鋼板表面に磁性ガーネット結晶板が近接して置かれる。入射した直線偏光は鋼板から漏洩する上下方向の磁束成分によってファラデー旋回を受け,裏面で反射して再度ファラデー旋回を受ける。これらの偏光面の変化が検光子によって明暗変化に変換され,この振幅と位相の分布が時間相関イメージセンサによってロックイン検出される[3]画像処理・画像認識1)顔法線ベクトル・立体情報を用いた個人認証:強度画像を用いた場合に指摘されていた1)光環境の変化,2)顔の向き,による認識率の低下を1)時間相関イメージセンサの相関演算により,外乱光に対しロバストに取得された,2)顔立体情報を用いることで,安定した顔認証を行う手法について提案した.[1]時間相関イメージセンサのデバイス試作と評価1)東京大学VDECの0.35umCMOSプロセスを利用して200x200画素のイメージセンサを試作し,時間相関の動作を確認した[2]時間相関イメージセンサを用いた応用計測1)法線ベクトル分布計測:複数の照明をそれぞれ異なる位相で変調することにより,対象表面の法線方向を反射光強度の振幅・位相に変調し,これを時間相関イメージセンサで復調することにより,実時間での法線ベクトル分布計測法を提案した.また,これを鏡面反射成分をもつような一般の対象に対して拡張し,試作システムを用いて,これを検証した.2)時間位相符号化方式実時間レンジファインダ:時間変調された照明による空間情報の位相符号化と、時間相関型イメージセンサによるその復号化に基づく実時間レンジファインダへの応用を提案し、試作システムを構成してこれを検証した。

入射した直線偏光は鋼板から漏洩する上下方向の磁束成分によってファラデー旋回を受け,裏面で反射して再度ファラデー旋回を受ける。これらの偏光面の変化が検光子によって明暗変化に変換され,この振幅と位相の分布が時間相関イメージセンサによってロックイン検出される[3]画像処理・画像認識1)顔法線ベクトル・立体情報を用いた個人認証:強度画像を用いた場合に指摘されていた1)光環境の変化,2)顔の向き,による認識率の低下を1)時間相関イメージセンサの相関演算により,外乱光に対しロバストに取得された,2)顔立体情報を用いることで,安定した顔認証を行う手法について提案した.本研究は,平成11年度から科学研究費の補助により基礎研究を進めてきた時間相関型イメージセンサのさらなる発展と展開を目的とする。ここで時間相関型イメージセンサとは、入力光パターンと全画素共通の参照信号との時間相関を各画素ごとに生成し出力する、申請者の提案による新規で独自な集積化半導体デバイスであり、能動的手段により入力光パターンに時間変調を与え,それをセンサ上で復調するという新しい画像計測の原理を与えるものである。本研究が取り組むべき主な課題は、1)実時間直交復調のための三相相関方式の導入と高精度化・高解像度化、2)対象波長域の赤外領域への拡大、3)光と相互作用する物理現象の利用による応用範囲の拡大である。本年度の成果は以下のようにまとめられる。1)時間相関型イメージセンサの高精度化・高解像度化デバイス自体の高精度化・高解像度化を目的とし、東京大学VDECのCMOSプロセスを利用して、1)100×100画素(単相型)、2)64×64画素(三相型)、3)128×128画素(単相型)、4)96×96画素(三相型)、の4つのデバイスを試作し、動作を確認、検証した。2)三相光源を利用した実時間勾配イメージャ120度ずつ位相が異なる強度変調光を三方向から投射することにより、対象の法線ベクトル分布を光強度の振幅・位相に符号化し、時間相関イメージセンサによりこれを復調する実時間勾配イメージャを開発した。3)回転偏光板を利用する実時間ポラリメトリック/エリプソメトリックイメージャ偏光板を高速に回転することにより、入射光の偏光の楕円率と長軸方向を光強度変調の振幅・位相に変調し,時間相関型イメージセンサで復調することにより入射光パターンの偏光状態を取得する実時間ポラリメトリックイメージャを実現した。また、光源の前にも回転偏光板を置くことにより、対象のエリプソパラメータ分布を取得する実時間エリプソメトリックイメージャを実現した。4)ファラデー結晶を利用する交流漏洩磁束探傷イメージャ鉄鋼等の金属に対し外部から交流磁界を作用させ,表面付近の欠損により外部に漏洩してくる磁束をファラデー結晶により光信号に変換し,これを時間相関型イメージセンサで可視化する探傷イメージャを構築し、基礎実験を行なった。本研究は,平成11年度から科学研究費の補助により基礎研究を進めてきた時間相関型イメージセンサのさらなる発展と展開を目的とする。ここで時間相関型イメージセンサとは、入力光パターンと全画素共通の参照信号との時間相関を各画素ごとに生成し出力する,申請者の提案による新規で独自な集積化半導体デバイスであり、能動的手段により入力
代数系及び数論に現れるGrowthの構造

研究課題に沿って研究を行ない、数論、代数系、代数幾何学、力学系および論理代数に現れるGrowthの構造の解明に従事した。その結果、研究代表者である小林は複数の研究者と共同研究を行ない、代数体上の力学系に現れるGrowthの構造、MomkoffSpectrumの分布に対応したGrowthの構造の解明を行なった。また代数多様体のGrowthの構造についても現在研究を行なっている。研究分担者である丸林は主として環論の研究を行ない、そこに現れるGrowthの構造の解明に従事した。その結果付値環とGrowthの関係が見い出された。松岡は幾何学的立場に立ってGrowthの構造の研究を行ない、組みひもと力学系理論の研究を通じてGrowthの構造の解明を行なった。高山は代数多様体の研究を行ない、種々の結果を導びきながら、その結果とGrowthの構造の関係を明らかにした。湯谷は論理代数を通じて、Growthの構造とオートマトン構造の関係を見い出し、その関係をさらに発展させ、構造の解明に従事した。以上のように研究分担者との研究を通じて、いろいろな数学分野においてGrowthの構造を見い出し、解明を行なうことができた。
耐水素脆化性に優れた複相型水素透過合金の設計と組織制御

本研究で対象としたA-BC型(A : V, Nb, Ta, B : Ti, Zr, Hf, C : Fe, Co, Ni)複相合金では、共晶と初晶の組成を結んだ線上で良好な水素透過性と耐水素脆化性が得られる。この線上ではA量の増大につれて水素透過度(Φ)は増大するものの、耐水素脆化性が低下するから、両者のバランスを取る組成の選択が重要である。Nb-TiNi合金の水素透過度(Φ)、水素固溶係数(K)、拡散係数(D)を調べ、Kが大きいことがこの合金の特徴であることを明らかにした。Nb-TiNi系と同様にB2-TiFe相とbcc-(Nb,Ti)相の2相領域が存在すると予想されるNb-TiFe系について合金探索を行った。Nb-TiFe系では、Nb-TiNi系やNb-TiCo系と異なり、TiFeとNbを結んだ線上付近では非常に脆いNbFe相が生成し、TiFe+(Nb,Ti)の2相領域は存在しない。ところが、Nb-TiFe系では、高Ti側においてTiFe+(Nb,Ti)2相領域が存在し、Tiが約50%で完全な共晶組織を呈することが分かった。しかし、共晶合金は耐水素脆化性が低く、水素透過試験が不可能であった。この共晶組成よりNb過剰側およびNb不足側では、初晶(Nb,Ti)相および初晶TiFe相がそれぞれ生成するが、TiFe相が初晶として生成した場合にのみ水素透過度が可能であり、673KでPdの2倍程度の水素透過度を示した。以上より、Nb-TiFe合金においても、合金組成の最適化により高い水素透過度を有する合金を作製可能であることが分かった。耐水素脆化性に優れたNb-TiNi系と水素透過度に優れたNb-ZrNi系の中間組成であるNb-(Ti,Zr)Ni系において、水素透過度、室温延性、耐水素脆化性を満足する合金組成の探索を行った。Nb-TiNi系にZrを添加すると、水素透過度は増加する。ところが、Zr添加量が12%を超えると、ZrNi相が生成して室温延性および耐水素脆化性の低下することが分かった。以上より、実用上最低限の延性、耐水素脆化性を満足するZr量の上限は12%であるといえる。この合金を熱処理すると、共晶{TiNi+(Nb,Ti))}が消失し、TiNi相中に(Nb,Ti)相が粒状に析出した組織へと変化する。熱処理後も耐水素脆化性は低下せず、Pdを超える水素透過度を示すことが分かった。水素透過合金には、(1)高い水素透過性、(2)耐水素脆化性および(3)高い加工性の両立が求められている。本研究室で見出したNb40Ti30Ni30合金は、良好な耐水素脆化性と加工性を有しているが、実用上水素透過度が不十分である。そこで、TiとNiの比率を変えた合金で上記(1)(3)が満足できるかについて調べた。鋳造状態では、合金の水素透過度および加工性はTi/Ni比が1.14のときに最大となることが分かった。ところが、1173Kで熱処理すると、Ti/Ni比が低い合金では透過度の改善は観察されなかったが、Ti/Ni比が高い領域では透過度が改善した。熱処理とともに水素透過を担う(Nb, Ti)相の体積率が増加するためである。ところが、Ti/Ni比を高くすると、耐水素脆化性が顕著となり水素透過度の測定が不可能になる。従って、選定可能なTi/Ni比には上限があり、1.5程度が適切と考えられる。合金を透過する水素の流束は、合金の水素透過度および膜前後の圧力の平方根の差に比例し、膜厚に反比例する、水素透過度は拡散係数と固溶係数の積であると言われている。また、ただし、合金の水素吸蔵量が圧力の平方根に比例することが前提になっている。Nb20Ti40Ni40合金の水素吸蔵量をPCT装置を用いて調べたところ、673K、0.1MPaの条件で0.6wt%程度の水素を吸蔵することが分かった。また、解析の結果、水素圧が0.1-0.4MPaの範囲では、水素吸蔵量が圧力の平方根に比例すること、水素の透過に関与しない水素を0.6wt%吸蔵していることがわかった。また、本合金は純Pdと比較して固溶係数が高く拡散係数が低いことが分かった。以上より、Nb-TiNi合金の特性改善には、透過に関与しない水素を低減すること、水素の拡散が容易な組織を作製することであると考えられる。Nb19Ti40Ni41合金は、鋳造状態でbcc-(Nb, Ti)

相とB2-TiNi相の共晶組織からなり、熱処理により(Nb, Ti)相がTiNi相中に分散した組織へ変わる。これに伴い、水素透過度がほぼ半減することが分かった。両合金の水素吸蔵特性をPCT装置を用いて調べたところ、圧力が0.1-0.4 Mpaの実用的な範囲では、水素固溶係数Kや水素吸蔵量に大きな差異は見られなかった。水素透過度φは水素固溶係数Kと拡散係数Dの積で現されるため、水素透過度の低下は拡散係数の低下によるものと言える。組織観察の結果、鋳造材では(Nb, Ti)相とTiNi相がサブミクロンのラメラ組織を形成しており、(Nb, Ti)相の連続性が高いことが示唆される。すなわち、鋳造材では水素透過性の高い(Nb, Ti)相をより長距離拡散できるため、高い水素透過度が得られると考えられる。水素透過合金には耐水素脆化性が不可欠であるが、その定量的な評価方法は未だ定まっていない。その前段階として、試料の割れを正確に検出するための手法について調べた。これまで、水素透過流量が急激に増大したときに割れが発生したと判断していたが、試料が割れても必ずしも流量が増大しない場合があることが分かった。逆に、測定中に健全であっても、水素放出過程で割れが生じる場合もあることが分かった。様々な条件で検討を行った結果、測定温度毎にHeによるリークチェックを行うこと、真空引きによる水素放出を避け、He置換による水素放出を行うことで、確実に試料の割れを検知できることが分かった。
１９９０年代初頭の日本人学校における障害児教育の実施条件

本研究では、1990年代初頭に日本政府からの派遣教員を先駆的に障害児教育担当に配置したニューヨーク日本人学校とシンガポール日本人学校に着目し、日本人学校における障害児教育の実施条件を明らかにすることを目的とした。その結果、実施を促す要因として、両校で異なる要因(受入国における障害のある子どもの教育を受ける権利保障の有無)と、共通する要因(1憲法第26条の精神に沿った教員派遣制度の運用、2障害のある子どもの教育機会確保の問題について認識されやすい状況、3受入国の負担軽減のために日本人学校での障害児教育を求める動き、4障害児教育経験のある教員による障害児教育実践の蓄積)が明らかにされた。本研究の目的は、1990年代初頭に、日本政府からの派遣教員を障害児教育担当に配置した日本人学校2校(ニューヨーク日本人学校とシンガポール日本人学校)に着目し比較することで、日本人学校における障害児教育の実施条件を明らかにすることである。本年度は、両校の障害児教育に関する史資料の収集・分析をすすめつつ、各校の当時の在留邦人の就学要求等をよく知る関係者に、障害児教育担当教員(日本国内の特殊学級担任あるいは通級による指導の担当に相当する教員)配置の経緯等について尋ねた。(1)ニューヨーク日本人学校については、当校に「特殊教育プログラム」を設置することを日本政府に請願書として提出したニューヨーク臨床教育父母の会の代表(当時)を招聘し、請願運動の経緯等についての公開講演会を開催した。同氏から寄贈を受けた史資料等を分析した結果、現地の教育制度にもとづき、日本語の教育環境が必要であると査定を受けた子どもも、日本政府が日本人学校を通して保障する「教育を受ける権利」を享受できることが目指されていた事実を明らかにした。さらに、必要に応じて取り出し指導を受けるためのリソースルーム(当時の日本で制度化されていなかった通級による指導に相当)と、その指導のできる派遣教員の配置を、障害のある子どもの保護者が、日本人学校関係者に要望していたこと等を明らかにした。(2)シンガポール日本人学校については、1987年7月に、現地採用教員を障害児教育担当に配置した当校が、その後、どのような教員配置を行ったのかについて明らかにした。さらに、日本政府から派遣された教員を、1992年度に学級担任を兼務しない障害児教育担当として配置した経緯について、当時の関係者に質問紙調査を行い、特殊学級の設置が検討されていたこと等の新たな事実を明らかにした。ニューヨーク日本人学校とシンガポール日本人学校について、当時の在留邦人の就学要求等をよく知る関係者から、障害児教育担当教員配置の経緯等に関する調査への協力が得られたおかげで、研究をより進捗させることができた。他方で、受入国の社会的背景(教育制度等)が在留邦人の就学要求に及ぼす影響についての比較分析は、部分的な段階に留まった。最終年度にあたる平成28年度は、前年度までの成果を踏まえた上で、主に下記3つの課題を実施した。第一の課題として、研究対象校(ニューヨーク日本人学校とシンガポール日本人学校)の障害児教育に関する史資料の収集を継続し、その分類整理・分析作業を行った。特に、ニューヨーク日本人学校とシンガポール日本人学校を比較するにあたって史資料が不足している場合は、聞き取り調査や質問紙調査などで補えるかどうかを検討した。第二の課題として、ニューヨーク日本人学校とシンガポール日本人学校を比較する際に史資料が不足している場合、研究対象校地域の在留邦人の就学要求等をよく知る関係者を対象とした調査をさらに行った。具体的には、日本政府に対しニューヨーク日本人学校における「特殊教育プログラム」設置の請願運動を行った自助組織の代表者に加え、本年度は、シンガポール日本人学校において障害児教育担当となった初の日本政府派遣教員や障害のある子が在籍していた学級の担任などに聞き取り調査や質問紙調査を行った。あわせて、シンガポール日本人学校が当時認めていたボランティア団体のメンバーにも聞き取り調査を行った。第三の課題として、ニューヨーク日本人学校とシンガポール日本人学校のある地域における在留邦人の就学要求等を比較し、受入国の社会的背景(教育制度等)の影響について検討を行い、両校で障害児教育の実施を可能とさせた諸条件を分析し、その成果の一部を公表した。両校の障害児教育(教育制度等含む)に関する史資料の収集を継続し、その分類整理・分析作業に重点を置く。あわせて、研究対象校地域の在留邦人の就学要求等をよく知る関係者を対象とした調査をさらに行う。その上で、両校における在留邦人の就学要求等を比較し、受入国の社会的背景(教育制度等)の影響について検討を行い、両校で障害児教育の実施を可能とさせた諸条件を分析する。社会科学次年度使用額が生じた主な理由は、本年度に使用する予定であった外国調査を実施しなかったためである。本年度、外国調査を実施しなかった代わりに、研究対象校地域の社会的背景(教育制度等)や在留邦人の就学要求に詳しい専門家を外国から招聘し、公開講演会を行い、その講演録を作成した。

この講演者から、史資料を寄贈する旨の申し出があった。これらの史資料は、本研究の発展に大きく寄与するものであるため申し出を受け、本年度の外国調査の実施を取りやめ、当該資料の整理・分析作業にも着手した。次年度の研究費については、史資料収集のための旅費、研究指導・助言に関する費用、研究成果の公開費用を中心に、使用を計画している。本年度の残額については、譲り受けた史資料等に関する研究指導・助言に関する費用や、研究対象校地域の在留邦人の就学要求等をよく知る関係者への聞き取り調査に関する費用等に追加して充てる計画である。
シート・キャビティ後流の気泡群の計測

翼などの物体に発生するシートキャビティがある大きさ以上になると周期的な振動を起こすようになり、その各周期において、微小な気泡の集合体であるクラウドキャビテーションを放出するようになる。クラウドキャビテーションの崩壊は気泡の集合崩壊であるため、崩壊時に発生する衝撃パルスの集合が騒音や高周波振動、さらには機器材料の壊蝕の原因となる。本研究は、このシートキャビティ後流の気泡群をシステム的に計測したものである。すなわち、レーザーホログラフィ法を用いて発生するクラウドキャビテーション内の気泡分布を計測した。最初半径10μm以上の計測を丹念に行ったところ、計測に3ヶ月も要したため、影響が大きいと思われる半径35μm以上の気泡を中心に、3種のキャビテーション数、3種の翼弦位置で、計9個のクラウドキャビテーションを計測した。過去の計測も入れると、計10個になる。その結果、「クラウド内の気泡は、クラウド中心部に存在するU字型の渦キャビティ周辺、特に後流付近に多く存在する。半径の大きい気泡ほど、その傾向が強い。これは、渦キャビティが崩壊する時に微小な気泡に分裂する、つまり、渦キャビティが気泡の放出源になっているからと考えられる。また、翼面付近も気泡が多い。これは、翼面付近の方が周囲圧力が低いからと考えられる。」、「半径35μm以上の大きな気泡の数密度は、ほぼ気泡半径の-5.1乗に比例する。これにより、気泡数密度と気泡半径の関係の実験式を作成した。」という成果を得た。その他にも、初期クラウドの蒸気総量を求めるためにシートキャビティ界面からの蒸気量の測定も行った。また、シートキャビティが崩壊してクラウドとなる原因であるre-entrant jetについても、詳しく計測した。」という成果を得た。本年度は研究計画の初年度であり、シート・キャビティ後流の気泡群の計測に関する以下の研究を行った。1.シート・キャビティ後流に放出されるクラウド・キャビテーション(気泡群キャビテーション)内の気泡の直径と空間分布を計測するため、off-axisレーザーホログラフィ法を適用した。キャビテーションタンネルの測定部幅は150mmで、直径30mmまでのクラウド気泡群をルビーレーザー光が貫通するというシステムを用い、実際に気泡の計測が可能であることを確かめた。気泡群の密集度にもよるが、最小直径20μm程度までの気泡が計測できる。気泡径の計測精度は±10μm程度、気泡位置の精度は、光軸方向に±0.2mm,光軸に垂直方向に±10μmである。2.クラウド気泡群の初期の総蒸気量を見積もるため、クラウド・キャビテーション放出中のシート・キャビティの体積変化を計測した。体積の変動分が、発生している水蒸気量(蒸発速度)に相当する。計測には透明なアクリルで作成した150mm×150mmの2次元翼模型を用い、2方向から毎秒4,500コマの高速度ビデオ撮影を行い、再生したビデオにおいてシート・キャビティの3次元形状を時々刻々測定して行くという方法により計測した。計測されたシート・キャビティ体積は、時間に関して2次曲線的に増加し、キャビティが最大長さに達すると(正確には、キャビティ後縁からのre-entrant jetがその時キャビティ前縁に到達する)突然崩壊して、クラウド気泡群になる。これにより、クラウド気泡群が崩壊して行く初期の蒸気総量が明らかになった。1.前年度に引き続き、レーザーホログラフィ法を用いて翼型に発生するクラウドキャビテーション内の気泡分布を計測した。前年度は半径10μm以上の気泡を計測したため、1個のクラウド内の気泡分布を計測するだけで3ヶ月も要した。

そのため本年度は、影響が大きいと思われる半径35μm以上の気泡に的を絞り、3種のキャビテーション数、3種の翼弦位置で、計8個のクラウドキャビテーションを計測した。その結果、「クラウド内の気泡は、クラウド中心部に存在するU字型の渦キャビティ周辺、特に後流付近に多く存在する。半径の大きい気泡ほど、その傾向が強い。これは、渦キャビティが崩壊する時に微小な気泡に分裂する、つまり、渦キャビティが気泡の放出源になっているからと考えられる。また、翼面付近も気泡が多い。これは、翼面付近の方が周囲圧力が低いからと考えられる。」、「半径35μm以上の大きな気泡の数密度は、ほぼ気泡半径の-5.1乗に比例する。これにより、気泡数密度と気泡半径の関係の実験式を作成した」という成果を得た。2.シートキャビティが崩壊して気泡群に分裂し、クラウドキャビテーションとなる原因は、re-entrant jetである。このre-entrant jetの特性について、詳しく計測した。透明なアクリル翼を用いた翼腹面からの高速度ビデオ撮影(撮影速度は9000fpsと4500fps)の画像解析により、re-entrant jetの速度と位置、及びその時のシートキャビティの長さとの関係を求めた。また、翼面に貼り付けた熱線相関流速計によりre-entrant jetの速度を電気的に計測し、画像解析による結果の信頼性を確かめた。その結果、re-entrant jetはキャビティ振動の様々な局面で発生し、結果として振動周期が一定になるような出方をすることが明らかになった。
科学的言語能力育成のための知識構築型アーギュメンテーションの理論と指導法の確立

本研究の目的は,科学教育におけるアーギュメンテーション(argumentation)の理論と指導法を科学教育の専門家と学習科学の研究者による総合的・学際的な共同研究によって,世界に先駆けて構築することである。アーギュメンテーションとは,理由付けや反証例の想定など,科学的な主張を構成するプロセスとして定義されている。本研究では,(1)科学的アーギュメンテーションのメカニズムと機能を体系化した理論を構築し,(2)指導法及びICTを活用した学習支援環境を開発するとともに,(3)附属実験校における実証的な研究に基づいて,理論と指導法の両面からの先導的成果を得ることができた。本研究の目的は,科学教育におけるアーギュメンテーション(argumentation)の理論と指導法を科学教育の専門家と科学者を含む学習科学等の研究者による総合的・学際的な共同研究によって,世界に先駆けて構築することである。平成24年度では,アーギュメンテーションの要素としてのトーキングとライティングの暫定的な理論構築に注力するとともに,その理論に対応した指導法を考案し,主に小学校5/6年を対象にした小規模の予備的な実証実験を実施した。上半期には,通常の遠隔会議とともに,対面の研究打ち合わせ会議を開催し,分担の明確化及び研究計画の詳細を協議した。研究の役割分担としては,理論構築,指導法開発,ICTを活用した学習支援環境の開発とし,連携研究者からは,科学者の立場からの真正なアーギュメンテーションの例示を受けた。同時に,国内外の先進的取り組みの実地調査・研究資料の収集を行った。下半期には,小学校において予備的な実験を神戸大学附属小学校(住吉校)の協力により実施した。本年度における研究成果としては,.欧米におけるアーギュメンテーションの理論を概観し,その一部を教授方略と結びつけることで授業デザインの試案を作成できたことである。また,そのデザインに即した授業の実証実験において,アーギュメンテーションを促進できる指導法の開発の可能性が見いだせたことである。これらの成果は,日本理科教育学会,日本科学教育学会,Australial Science Education Research Asscciation等の学会で発表された。また論文についても,日本理科教育学会の『理科教育学研究』,日本科学教育学会の『科学教育研究』等に公表された。本研究の目的は,科学教育におけるアーギュメンテーション(argumentation)の理論と指導法を学際的な共同研究によって,世界に先駆けて構築することである。本研究では,まず科学的アーギュメンテーションのメカニズムと機能を体系化した理論を構築し,そこから導出される指導法及びICTを活用した学習支援環境について,附属実験校との緊密で継続的な連携のもとに実証的な研究を展開し,理論と指導法の両面からの先導的成果を得ることを目指すものとする。平成25年度には,初年度の暫定的な理論に基づいた予備実験授業の評価の結果に基づいて,小学生を対象として,理論構築,指導法開発,学習支援環境開発に取り組み,トーキングとライティングを統合した本格的な授業デザインの開発を試みた。(1)基礎的な文献研究とそのデータベース化等を継続するとともに,上半期には,通常の遠隔会議とともに,対面の研究打ち合わせ会議を開催し,分担の明確化及び研究計画の詳細を協議した(全員)。(3)下半期には,小学校において本格的な実験を神戸大学附属小学校(住吉校)の協力により「振り子」「燃焼」等の複数の単元を対象に実施した(稲垣,山口,山本,楠,舟生,神山)。(4)研究成果は,初年度のデータを分析し,ESERA2013(キプロス)等で発表した。それらの成果をより綿密に分析し,論文化した。論文化としては,日本科学教育学会『科学教育研究』,日本理科教育学会『理科教育学研究』の論文誌であった。平成25年度の成果は,年度を越えるが,国際会議では,例えば,CSEDU2014(バルセロナ)への採択が平成25年度内に決定した。本研究の目的は、科学教育におけるアーギュメンテーション(Augumentation)の理論と指導法を学際的な共同研究によって、世界に先駆けて構築することである。アーギュメンテーションとは、理由づけや反証例の想定など、科学的な主張を構成するプロセスとして定義されている。知識構築型とは、学習者自身が個人の知識獲得にとどまらず、知識の創出や精緻化、進歩につながる生産的活動を行うことを意味している。本研究では、知識構築型アーギュメンテーションのメカニズムと機能を体系化した理論を構築し、そこから導出される指導法及びICTを活用した学習環境について開発するものである。最終年度の本年では、とくに開発した指導法と学習支援環境の有効性について、附属実験校での実証的なデータの解析を通して、検証した。

(1)ライティングの観点:マクニールらによって提唱された理論及びその一般的な教授方略から、実際の授業に結びつける実践的なデザイン要素を定式化し、その有効性を示した。小学校5年「振り子」及び小学校6年生「植物の養分」の授業のデータが詳細に検討された。(2)トーキングの観点:オズボーンらの理論を出発点として、トーキングの理論的整備をする中で、指導法として「反論」についての教授方略を抽出した。さらに、それをデザイン要素として授業と結びつけることで、アーギュメンテーションの促進に寄与することを確認した。これには、小学校6年生「電気」の授業のデータを用いた。(3)学習支援環境の観点:これについては、iPadを用いたアーギュメンテーション支援システムを開発し、それが実際の授業で、有効であることの結果を得た。(4)研究成果は、日本理科教育学会、日本科学教育学会などで発表すると同時に、論文化をした。また、国際会議IOSTE2014やCSEDU2014に採択され、発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。科学教育26年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書に記載した研究目的については,H24年度については順調に達成されている。実験も順調であり,成果も論文4編学会発表6件と一定程度のものが蓄積されているからである。平成25年度においては,予定した理論構築と指導法開発の主要部分を完了するとともに,授業の実験的研究も数多く実施し,最終年度の平成26年度に向けて,それらの分析,論文化及び総括が可能な状況に到達しているので,上記のように自己評価している。平成25年度には,初年度の暫定的な理論に基づいた予備実験授業の評価の結果に基づいて,小学生を対象として,理論構築,指導法開発,学習支援環境開発に取り組み,トーキングとライティングを統合した本格的な授業デザインの開発を試みる。(1)基礎的な文献研究とそのデータベース化等を継続する。(2)上半期には,初年度と同様に,通常の遠隔会議とともに,対面の研究打ち合わせ会議を開催し,分担の明確化及び研究計画の詳細を協議する。研究の役割分担としては,理論構築,指導法開発,ICTを活用した学習支援環境の開発とし,連携研究者からは,従来通り,科学者の立場からの真正なアーギュメンテーションの情報提供を受ける。(3)下半期には,小学校において本格的な実証実験を神戸大学附属小学校(住吉校)の協力により複数の単元を対象に実施する。(4)研究成果は,初年度のものについては,ESERA2013(キプロス)等に採択され,すでに本年度における発表が決定している。また,ICCE2013(インドネシア)等にも投稿を予定している。さらには,それらの成果をより綿密に分析し,論文化を行う。論文化としては,日本科学教育学会『科学教育研究』,日本理科教育学会『理科教育学研究』等の論文誌を想定している。平成26年度は最終年度であるので,平成24年度平成25年度の成果を論文化するとともに,研究の総括を行う予定である。
障害受験生のための大学入試センター試験用適応型コンピュータ・テストの研究開発

障害を有する受験生の学習到達度等を従来の鉛筆のテストの1/2ないし、2/3の短時間に効率よく測定可能な適応型CBT(Computer-Based Test)を試作し、大学入試センター試験への導入の可能性を研究する。障害受験生に対する公正な試験時間の定量的な推定法に関する筆者の研究の結果、現在のセンター試験の1.3ないし、1.5倍の試験時間延長率は1.5ないし2.5倍に改善する必要性が示唆された。しかし、二日にもわたるセンター試験の試験時間をさらに延長することは障害受験者の体力的にも試験の実施上も困難であるため、短時間に効率よく測定可能な適応型CBTを開発する。このため、2年計画で障害受験者用CBTのユーザ・インターフェースを開発した。重度の視覚障害受験生には問題は通常の点字冊子で出題し、設問と選択肢は点字ピン・ディスプレイ上に表示し、解答は選択肢の上に位置するマイクロスイッチで入力する。その他の受験生には液晶タブレット上に問題を出題し、電子マークシートをタッチして解答してもらう。特に、肢体不自由受験生には大型の電子マークシートで解答してもらう。また、点字や通常の文字を読むのが苦手な視覚障害や学習障害受験生にはデジタル音声で問題を出題する。また、CBTに問題を出題する項目プールを構築した。大学入試センターには難易度と信頼性が測定された過去20年間にわたる問題が蓄積されているため、一つの問題に一つまたは複数の項目(設問)を含むテストレット型の問題を作成し、項目応答理論を適用して項目パラメータを推定し、数学と英語の25問ずつを蓄積した。この適応型CBTの評価実験は今後の課題とする。2年計画で,大学入試センター試験等,障害受験生の学習到達度を測定するため適応型CBT(Computer-BasedTesting)を研究開発する。適応型CBTは従来の試験の1/2ないし2/3の短時間に効率よく測定可能であるため,現在の試験時間延長措置に伴う障害受験生に対する過度の負担をどの程度軽減できるかを検討する。初年度の平成10年度はCBTの障害受験生用ユーザ・インタフェースを開発した。点字受験の視覚障害受験生用にはコンピュータ制御で点字80文字1行を表示できる点字ピン・ディスプレイを導入し,点字問題の表示と解答の入力システムを開発した。重度の筆記障害を有する肢体不自由受験生用には液晶タブレットを導入し,問題を液晶画面に提示するとともに電子ペンで画面をタッチするだけで簡単に解答を入力できるシステムを開発した。また,弱視受験生や聴覚障害受験生等,その他の受験生用にはペン・コンピュータを使用して,従来から研究してきたCBTを使用する。本CBTは,紙をコンピュータ画面に,鉛筆を電子ペンにそのまま置き換えた形のシステムである。操作感覚は,センター試験等,マークシ一ト解答方式の紙と鉛筆の試験とほぼ同様である。CBTに問題を出題する項目プールを構築するため,本年は数学のテストレット型の問題を作成した。大学入試センターには難易度と信頼性が測定された過去20年間にわたる問題が蓄積されている,このため,過去の問題冊子及び点字問題冊子をイメージ・スキャナで読み込み文字認識するソフトウェアを導入し,コンピュータに読み込む.大問をできるかぎり小問に分解し,一つの問題に複数の項目(設問)を含むテストレットと呼ばれる問題を作成し蓄積した.現在,項目応答理論に基づきテストレット型の問題の項目パラメータの推定を行っている。障害を有する受験生の学習到達度を従来の紙と鉛筆のテストの1/2ないし2/3の短時間に効率よく測定可能な適応型CBT(Computer-Based Test)を試作し,大学入試センター試験への導入の可能性を研究する.障害受験生に対する公正な試験時間の定量的な推定法に関する筆者の研究の結果,現在のセンター試験の1.3ないし1.5倍の試験時間延長率は1.5ないし2.5倍に改善する必要性が示唆された.しかし,二日にもわたるセンター試験の試験時間をさらに延長することは障害受験生の体力的にも試験の実施上も困難であるため,短時間に効率よく測定可能な適応型CBTを開発する.

このため,2年計画で障害受験生用CBTのユーザ・インタフェースを開発した.重度の視覚障害受験生には問題は通常の点字冊子で出題し,設問と選択肢は点字ピン・ディスプレイ上に表示し,解答は選択肢の上に位置するマイクロスイッチで入力する.その他の受験生には液晶タブレット上に問題を出題し,電子マークシートをタッチして解答してもらう.特に,肢体不自由受験生には大型の電子マークシートで解答してもらう.また,点字や通常の文字を読むのが苦手な視覚障害や学習障害受験生にはデジタル音声で問題を出題する.また,CBTに問題を出題する項目プールを構築した.大学入試センターには難易度と信頼性が測定された過去20年間にわたる問題が蓄積されているため,一つの問題に一つまたは複数の項目(設問)を含むテストレット型の問題を作成し,項目応答理論を適応して項目パラメータを推定し,数学と英語の25問ずつを蓄積した.この適応型CBTの評価実験は今後の課題とする.
PPAR_γを介した有機スズ化合物の毒性発現機構に関する研究

トリフェニルスズ(TPT)曝露により胸腺の脂肪化・萎縮が促進されることで、末梢においてリンパ球ポピュレーションが変化し、免疫機能の加齢化が促進される可能性が示唆された。また、PPAR_γヘテロ欠損マウスでは野生型マウスと比べて、胸腺重量の減少、脂肪化に関与する遺伝子群のmRNA発現が減弱していたことから、TPT曝露による胸腺重量の減少には胸腺の脂肪化が関与し、その作用はPPAR_γ活性化作用を介して起こることが示唆された。PPARγヘテロ欠損マウスを用いて検討を行うにあたり、実際にPPARγの発現が野生型の約半分になっているか確認する必要があるため、各組織におけるPPARγ発現量の確認を行った。肝臓、脂肪のPPARγmRM発現量について検討を行ったところ、いずれの組織においてもPPARγヘテロ欠損マウスの方がPPARγmRNA発現量が小さくなる傾向が認められた。続いて、免疫に関わる組織である胸腺及び脾臓においても同様に検討を行った。その結果、PPARγヘテロ欠損マウスの胸腺におけるPPARγmRNA発現量は野生型マウスに比べ、有意な減少が認められた。一方、脾臓においても減少傾向は認められたものの、有意な変化ではなかった。PPARγヘテロ欠損マウスの胸腺におけるPPARγmRNA発現量が野生型マウスの約半分であることが確認されたため、その発現量の違いがリンパ球の性状にどのような影響を及ぼしているか検討を行った。胸腺におけるリンパ球の組成をフローサイトメトリーにより確認したところ、野生型マウヌとPPARγヘテロ欠損マウスとの間でT細胞(CD3陽性細胞)およびB細胞(B220陽性細胞)の割合に差は認められなかった。また、CD4、CD8陽性T細胞の割合にも差は認められなかった。同様に脾臓について検討を行ったところ、PPARγヘテロ欠損マウスにおいて、野生型マウスと比較してT細胞の割合の減少が認められ、それに伴いCD4、CD8陽性T細胞の割合も減少していた。一方で、B細胞の割合に差は認められなかった。PPARγヘテロ欠損マウスでT細胞の減少が認められたことから、胸腺におけるT細胞の成熟の過程にPPARγが関与している可能性が示唆された。本研究では、低用量のトリフェニルスズ(TPT)が胸腺の脂肪化・萎縮および免疫系に及ぼす影響について検討を行う目的で、C57BL6/J雌(WT)マウスにTPTを14日間連続で経口投与した後に解剖し、臓器重量を測定した。その後胸腺、脾臓、肝臓、脂肪における脂肪化に関連する遺伝子(PPARγ、aP2、CD36)のmRNA発現量を評価した。また、PPARγヘテロ欠損(KO)マウスを用いて同様の検討を行うことでTPT曝露の影響がPPARγ活性化作用を介して起こるものであるかを検討した。さらにTPT投与後のマウス胸腺について組織学的な検討を行った。また、胸腺、脾臓を摘出後、単細胞化して細胞数を計数し、リンパ球サブセットの解析を行った。その結果、WTマウスのTPT投与群でコントロール群と比較して有意な胸腺重量の減少、脂肪重量の増加が認められ、胸腺においてPPARγ、aP2、CD36mRNA発現量の有意な増加が認められた。またKOマウスのTPT投与群においては、WTマウスと比べてこれらの変化が減弱されている傾向が認められた。組織学的検討によりTPT投与群の胸腺において脂肪滴の蓄積を確認した。さらに、胸腺および脾臓においてTPT投与群でリンパ球細胞数の有意な減少が認められ、リンパ球サブセット解析により、TPT投与群の脾臓においてCD3陽性ナイーブT細胞の割合が減少する傾向が確認された。以上の結果から、TPT曝露により胸腺の脂肪化・萎縮が促進されることで、末梢においてリンパ球ポピュレーションが変化し、免疫機能の加齢化が促進される可能性が示唆された。また、WTマウスと比べて、KOマウスで胸腺重量の減少、脂肪化に関与する遺伝子群のmRNA発現が減弱していたことから、TPT曝露による胸腺重量の減少には、胸腺の脂肪化が関与し、その作用はPPARγ活性化作用を介して起こることが示唆された。
老化制御におけるインスリンシグナル伝達系の役割

研究代表者である黒川は、老化制御においてインスリンシグナル伝達系が重要な役割を果たしているという観点から、老化促進モデルマウス(SAM)の一系統であるSAMP8とその対照マウスであるSAMR1を研究対象にして個体老化の機構解明を試みてきた。本研究では、インスリン存在下における脂肪細胞へのグルコース取り込み活性、インスリン投与後の血中グルコースの低下速度、脂肪細胞におけるチロシンリン酸化タンパク質およびインスリンレセプターの発現量等を検討したが、いずれも両系統間に有意な相違は観察されなかった。次に、寿命がカロリー摂取の多寡により調節される点に着目してSAMP8の老化機構をエネルギー代謝の面から解析した。先ず短期絶食後SAMP8の血中グルコースレベルがSAMR1に比して著しく低下することを見出した。この結果を踏まえて空腹時のエネルギー供給源である肝グリコーゲン量を測定したが、両系統間に有意な相違は認められなかった。一方空腹時のグルコース消費量が他の組織に対して相対的に増加する脳から単離細胞を調製し、[6-^<14>C]グルコースから生成される^<14>CO_2を測定しグルコース代謝活性を評価した。その結果、生後10週齢以降のSAMP8において同週齢SAMR1に比して有意に上昇することを見出した。またこのような相違は5週齢では認められなかったことより、グルコース代謝活性の上昇は加齢に関連していることが示唆された。しかし両系統の脳内ATP量はいずれの週齢においてもほぼ同程度に保有されていることが明らかとなった。これらの結果から生後10週齢以降のSAMP8においてミトコンドリアに機能異常が生じATP産生効率が低下しているため、その補償として血中グルコースの過剰消費の必要性が生じ、ATP含量を維持しているものと推察された。またこのようなグルコース過剰消費は、フリーラジカルの発生原因ともなり、老化の酸化的ストレス説との関連から興味深いものと考えられた。申請者は、老化制御においてインスリンシグナル伝達系が重要な役割を果たしているという観点から、老化促進モデルマウス(SAM)の一系統であるSAMP8を研究対象にして個体老化の機構解明を試みてきた。本年度は、SAMP8におけるインスリン作用を精査するための基礎検討として、血糖値に関して加齢変化および絶食の影響を検討した。自由摂食下において15週齢SAMP8および対照マウス(SAMR1)の血糖値を測定したところ、それぞれ13.8±0.8mM(n=8)と12.8±0.4mM(n=8)であった。しかし絶食6hr後に測定した場合、SAMP8(6.4±0.4mM)の方がSAMR1(8.9±0.5mM)に比して低下率が大きいことが示された。この結果は、以前報告したインスリン投与の場合に見られた両系統間の相違と同様であり、SAMP8のエネルギー消費系がインスリン刺激や絶食により亢進することが推察された。さらに絶食後の血糖値の変動に関する両系統間の相違は、若齢期(5週齢前後)では認められず10週齢以降で見られる現象であることも明らかとなった。これらの結果からSAMP8のエネルギー消費系の亢進と促進老化との関連が示唆されたが、詳細は来年度に継続して検討する予定である。次に16週齢のSAMを用いて、脂肪細胞におけるチロシンリン酸化タンパク質レベルおよびインスリンレセプターの発現量をウェスタン解析により検討したが、両系統間に顕著な相違は認められなかった。

また細胞老化の機構解析のため、申請備品として購入した炭酸ガスインキュベータを用いてSAMP8の新生仔大脳からグリア細胞の初代培養系の確立に成功し,SAMR1由来のグリア細胞に比して増殖能が低下していることを明らかにした。来年度もSAMP8由来のグリア細胞における増殖能の低下について、PI3-キナーゼの関与を中心に検討する予定である。申請者は、老化制御においてインスリンシグナル伝達系およびそれにより調節されるエネルギー代謝が重要な役割を果たしているという観点から、老化促進モデルマウス(SAM)の一系統であるSAMP8を研究対象にして個体老化の機構解明を試みてきた。先ず本年度は、SAMP8と対照マウスであるSAMR1から調製した脂肪細胞への2-デオキシグルコースの取り込み活性を指標にして両系統のインスリン感受性を比較した。さらに両系統においてインスリン投与後の血中グルコースの低下速度を比較した。しかしいずれも有意な相違は観察されなかった。次に、昨年度見出したエネルギー消費系の亢進と老化との関連に注目して、SAMP8の促進老化機構をエネルギー代謝の面から解析した。先ず空腹時のエネルギー供給源である肝グリコーゲン量や血中インスリンレべルを測定したが、両系統間に有意な相違は認められなかった。次に、空腹時のグルコース消費量が他の組織に対して相対的に増加する脳から単離細胞を調製し、[6-^<14>C]グルコース添加により生成される^<14>CO_2を測定した。その結果、生後10週齢以降のSAMP8におけるグルコース代謝活性が同週齢SAMR1に比して有意に上昇することが示された。しかしこのような両系統間の相違は5週齢では認められなかったことより、グルコース代謝活性の上昇は加齢に関連していることが示唆された。しかし両系統の脳内ATP量はいずれの週齢においてもほぼ同等に保有されていることが明らかとなった。これらの結果から生後10週齢以降のSAMP8においてミトコンドリアに機能異常が生じATP産生効率が低下しているため、その補償として血中グルコースの過剰消費の必要性が生じ、ATP含量を維持しているものと考えられた。さらにこのようなグルコース過剰消費は、フリーラジカルの発生原因とも考えられ、老化の酸化的ストレス説との関連から興味深いものである。