hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
教科学習支援を担う「地域の母語支援者」へのサポート体制の構築

本研究では、「地域に定住し、児童生徒と母語を同じくするバイリンガル支援者」、すなわち「地域の母語支援者」に注目し、かれらが母語を活用した教科学習支援を担うことの可能性を検討した。分析の結果、まず、地域の母語支援者のサポートには、小さな段階を踏んだ参加の仕方、日本語支援者との協働支援、母語資料の提供、理論勉強会の実施が重要であった。このようなサポートを得た地域の母語支援者は、高次な主発問や補助発問を繰り出しながら生徒の内容理解を促していた。また、「親の目線」をもって支援に臨んでいることも確認された。本研究では、言語少数派生徒の教科学習支援において、「地域の母語支援者」(地域に定住し、子どもと母語を同じくするバイリンガル支援者)に着目する。本研究の目的は、1.「地域の母語支援者」による授業の特徴を明らかにすることで、学習支援の担い手としての可能性を追究する、2.「地域の母語支援者」が主体的に教科学習支援を遂行するにはどのようなサポートが必要であるのかを提示する、の二つである。このような研究目的に対し、初年度の27年度の成果として、以下の3点を挙げる。1.神奈川県下の公立中学校にフィールドエントリーし、平成27年5月から平成28年3月にかけて、母語を活用した学習支援を継続的に実施し、教室談話データを収集した。学習支援の実施に際しては、「地域の母語支援者」の確保に向け、学習支援経験の豊かな「地域の母語支援者」のネットワークを活用することで、新規の参加者を得ることができた。2.「地域の母語支援者」の育成に向けては、協働で学習支援を行う日本人支援者に加え、学習支援経験豊かな「地域の母語支援者」がサポート役を務めることで、学習支援の周辺から中心へと段階を踏んでいく参加システムがより重層的なものとなった。3.学習支援経験の長い「地域の母語支援者」を対象に、自身の成長、活動の広がり、新規参加者に対する関わり方等についてインタビュー調査を行った。一方、新しく参加した「地域の母語支援者」を対象に、参加動機、学習支援での戸惑いや葛藤、望ましいサポート等についてインタビュー調査を行った。「研究実績の概要」の項で示したように、国際教室を持つ公立中学校へのフィールドエントリー、経験者に加えて新規の「地域の母語支援者」の参加を得ての学習支援の継続的な実施、「地域の母語支援者」へのインタビュー調査についてはおおむね順調に進んでいる。特に「地域の母語支援者」については、経験者・新規参加者双方の参加を得ることで、人的ネットワークの広がりの様相、新規参加者へのサポート体制作り、に見通しを持つことができた。また、教室談話データについても順調に収集が進んでいる。さらに、インタビュー調査の結果、ある一つの学校で母語による学習支援を行っていた「地域の母語支援者」が、複数の学校で学習支援を行ったり、公民館や交流ラウンジなど地域の拠点で学習支援活動のリーダーになるなど活動の幅を主体的に広げていったことからは、本研究を生涯学習の観点からとらえ返すという可能性も得ることができた。本研究では、言語少数派生徒を対象とした教科学習支援において、「地域の母語支援者」(地域に定住し、子どもと母語を同じくするバイリンガル支援者)に着目する。本研究の目的は、1,「地域の母語支援者」による授業の特徴を明らかにすることで、教科学習支援の担い手としての可能性を追求する、2,日本語教育や教科教育の専門家ではない「地域の母語支援者」が主体的に学習支援を行うためには、どのようなサポートが必要であるかを提示する、の二つである。研究二年次の28年度は、主に三つの研究活動を行った。まず、平成28年4月から29年2月にかけて、神奈川県下の公立中学校で「地域の母語支援者」と日本語支援者との協働による学習支援(全25回)を実施し、教室談話データの収集を行った。次に、「地域の母語支援者」による教室談話データ(全10本)を文字化した後、中国語から日本語への翻訳作業を行った。分析の結果、「地域の母語支援者」が行う授業では、大学院留学生による学習支援同様、国語教材文に対する深い理解と、中学校の国語科で要求される思考力や想像力の育成を促す多様な学習活動が展開されていた。また、「地域の母語支援者」は一方的に知識や正解を教え込むのではなく、子ども自身の考えや思いを引き出すべく、母語による対話の維持に努めていることがわかった。さらに、「地域の母語支援者」2名(経験者1名、新規参加者1名)を対象にインタビュー調査を前年度に引き続いて実施し、支援を継続する動機や自身の成長に対する意識の変容、サポート体制に対する要望等を検討した。一方、中学校の国際教室担当教員に対してもインタビュー調査を実施し、「地域の母語支援者」を受け入れる側の意識を探った。前年度に引き続き28年度も「地域の母語支援者」2名の参加を得て、公立中学校における学習支援を継続的に実施した。また、収集済みの教室談話データの文字化と翻訳作業を終え、分析を進めた。そして、「地域の母語支援者」に対するインタビュー調査を27年度末と28年度末に行い、経年比較のためのデータを得た。以上のことから、全体的には「おおむね順調に進展している」と評価した。

本研究では、言語少数派生徒に対する母語を活用した教科学習支援の担い手として、「地域の母語支援者」(地域に定住し、子どもと母語を同じくするバイリンガル支援者)の可能性を、(1)地域の母語支援者が母語による教科学習支援を遂行するにはどのようなサポートが必要であるか、(2)地域の母語支援者が行う学習支援にはどのような特徴があるか。また、支援者はどのような発問を繰り出して子どもの内容理解を進めているか、(3)教科学習支援を進めるに際し、地域の母語支援者はどのような意識を持っているか、という3つの研究課題を通して検討した。分析の結果、地域の母語支援者に対するサポート体制には、学習支援に対して周辺から中心に至る小さな段階を踏んだ参加の仕方を保障すること、支援の場だけでなく、その前後を含む日本語支援者との協働支援体制、母語教材のストックの共有、理論勉強会など学びの場を持つことの4点が重要であることがわかった。課題(2)については、地域の母語支援者による学習支援では、高度な思考操作や理解力を要求し、活発な意見を生じさせる多様な学習課題が設定されていた。そしてこれらの学習課題を扱う際、地域の母語支援者は、子どもが沈黙したり誤答した場合には[質問の形を変える][質問を繰り返す]補助発問を、不十分な答えに対しては[不足している情報を求める][根拠となる情報を求める][曖昧な言い方を明確化させる][他の情報を求める]補助発問を行って正答に導いていた。課題(3)では、留学生の場合とは異なり、地域の母語支援者が「親の目線」をもって学習支援を行っていることに注目し、その理由を探ったところ、[自身の子育て経験][生徒の母語力低下の現状や母語の必要性の認識][家庭から生まれるストレスや孤立感の軽減]という意識が確認された。本研究では、「地域に定住し、児童生徒と母語を同じくするバイリンガル支援者」、すなわち「地域の母語支援者」に注目し、かれらが母語を活用した教科学習支援を担うことの可能性を検討した。分析の結果、まず、地域の母語支援者のサポートには、小さな段階を踏んだ参加の仕方、日本語支援者との協働支援、母語資料の提供、理論勉強会の実施が重要であった。このようなサポートを得た地域の母語支援者は、高次な主発問や補助発問を繰り出しながら生徒の内容理解を促していた。また、「親の目線」をもって支援に臨んでいることも確認された。今後は、引き続き同中学校の国際教室で「地域の母語支援者」とともに協働体制で学習支援を行いつつ、以下の項目について分析を進め、成果をまとめる。1.「地域の母語支援者」による教科学習支援の特質を、授業談話データをもとに分析する。その際、「地域の母語支援者」の授業と大学院留学生の行った授業との比較や、経験者と新規参加者の授業を比較することで、教科学習支援の担い手としての「地域の母語支援者」の可能性を検討する。2.「地域の母語支援者」に対する、協働実践を行う日本語支援者からのサポートと支援経験のある母語支援者からのサポートについてその実態と異同を明らかにする。また、これらのサポートを受ける「地域の支援者」の意識をインタビューデータをもとに検討する。3.「地域の母語支援者」に対するインタビュー調査結果を、支援を継続する動機、母語を活用した学習支援に対する意識の変容、教師の成長や生涯学習の観点から検討する。29年度は、引き続き「地域の母語支援者」と日本語支援者との協働支援を継続するとともに、「地域の母語支援者」の行う授業の特徴を、支援者の「発問」や子どもとの対話に注目して分析する。また、29年度は新たに2名の「地域の母語支援者」が加わる予定である。
光・プラズマアシスト気相成長法による立方晶窒化ホウ素薄膜の作製

材料ガスとして三塩化ホウ素と窒素を用い、窒化ホウ素の合成をプラズマアシスト気相成長法により試みた。窒素のリモートプラズマの生成、および基板へのバイアス印加ができるようにリアクターの作製を行った。材料ガス流量比、基板温度、基板に印加するバイアスを変化させて、シリコンおよび多結晶ダイヤモンド基板上への窒化ホウ素薄膜の成長実験を進めた。得られた薄膜の結晶学的評価、光学的・電気的特性評価を行い、以下の成果を得た。(1)原子間力顕微鏡による表面観察、および透過電子顕微鏡による格子像の観察からシリコン基板上での成長初期段階では3.5nm程度の粒子サイズをもつ微結晶の生成が確認された。更に、膜厚が250nm程度の薄膜表面上では20nmx200nm程度の結晶粒の存在が認められた。(2)透過電子線回折信号、および赤外光吸収スペクトル測定において観測される1380cm^<-1>と800cm^<-1>のピークより六方晶窒化ホウ素薄膜の堆積が確認された。更に、透過電子線回折信号の強度変化より立方晶窒化ホウ素の混在を示唆する結果も得られた。(3)光透過スペクトル測定より禁止帯幅が5.55.9eVであると評価された。(4)得られた窒化ホウ素薄膜の電流-電圧特性を測定した。室温で10^910^<11>Ωcmの電気抵抗率を有する無添加窒化ホウ素薄膜が得られた。電気抵抗率の温度依存性から求められる活性化エネルギーは0.76eVと評価された。本研究では、当初の目的である立方晶窒化ホウ素薄膜の成長を目指し、立方晶窒化ホウ素の格子定数に近い格子定数を持つダイヤモンド基板上への成長も試みたが、本成長条件においては立方晶窒化ホウ素薄膜の成長には至らなかった。しかし、ダイヤモンドの禁止帯幅(5.5eV)より大きな値を持つ薄膜の堆積技術が確立できた。原料ガスとして三塩化ホウ素と窒素、希釈ガスとしてアルゴンまたは水素を用い、窒素リモートプラズマ気相成長法によってシリコン基板上への立方晶窒化ホウ素の育成を試みた。基板温度を1000Kに設定し、三塩化ホウ素を基板付近で窒素プラズマにより分解して窒化ホウ素の合成を行い、得られた薄膜表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると共に、赤外吸収測定、X線光電子分光法による評価から以下の結果を得た。1.ガス圧力3Torr、窒素と三塩化ホウ素の流量比を1.2にした場合、深い青色の光沢を有する薄膜の堆積が認められた。SEM観察により多結晶薄膜の堆積を示唆する表面モルフォロジーが得られた。2.希釈ガスにアルゴンを用いた場合、赤外吸収スペクトルの1350cm^<-1>と800cm^<-1>にピークをもつ吸収バンドが現れ、六方晶窒化ホウ素の存在が確認された。また、1010cm^<-1>付近にもピークが現れ、立方晶窒化ホウ素の生成を示唆する結果が得られた。3.水素を用いた場合、吸収スペクトルにおいて窒化ホウ素の結合が認められなかった。また、塩素の取り込み量がアルゴンを使用した場合に比べて増加していることが明らかになった。これは窒素原子が水素、塩素原子と結合し、塩化アンモニウムが生成され、窒素原子のホウ素原子との結合が抑制されるためと考えられる。

初年度はリモートプラズマ励起法を用いて窒化ホウ素の合成を確認した。本年度は基板にバイアス印加を行い、立方晶窒化ホウ素の成長を促進することを試みる。また、多結晶ダイヤモンド基板上へのエピタキシャル成長を試みる。材料ガスとして三塩化ホウ素と窒素、希釈ガスとしてアルゴン又は水素を用い、窒素リモートプラズマ気相成長法によってシリコン基板上へ立方晶窒化ホウ素の合成を試みた。窒素のリモートプラズマで三塩化ホウ素を分解し、600650°Cに保持したシリコン基板に負バイアスを印加して窒化ホウ素の堆積を行った。得られた薄膜の結晶学的評価、光学的・電気的特性評価を行い、以下の結果を得た。1.透過電子顕微鏡による格子像の観察から、本成長法で得られた窒化ホウ素は3.5nm程度の粒子サイズをもつ微結晶薄膜であることが確認された。また、透過電子線回折より膜中の微結晶の大部分は六方晶窒化ホウ素であると同定され、これは1380cm^<-1>と800cm^<-1>にピークをもつ赤外光吸収スペクトル測定結果として一致する。更に、電子線回折信号の強度変化より、立方晶窒化ホウ素の混在を示唆する結果が得られた。2.光吸収スペクトル測定より禁止帯幅が5.55.8eVであると評価された。3.得られた窒化ホウ素薄膜上に金の電極を形成し、電流-電圧特性を測定した。室温で10^910^<11>Ωcmの電気抵抗率を有する窒化ホウ素薄膜が得られた。電気抵抗率の温度依存性から求められる活性化エネルギーは0.64eVと評価された。
市街地の生態的要素が熱環境に与える影響

本研究は,熱環境問題の顕在化を背景とし,市街地の自然的な要素と熱環境との関係を定量的に把握すること,特に,統計モデル活用の重要性に着目したものである.具体的には,空間情報により気温を説明する統計モデル構築に際して生じる1)適切な変数の選択,2)変数に含まれない要因の推定,3)空間的自己相関への対応,4)柔軟なモデル構築といった課題を克服する方法を検討提示した.第一に,文献レビューにより,1)都市の熱環境問題,2)市街地の自然的要素がもたらす機能,そして,実測,統計的分析,シミュレーションなど,市街地の自然的要素が熱環境に与える影響に関する研究を整理した.第二に,気温観測,および,空間情報等のデータ整備を行った.第三に,地物の持つ熱的効果を表現しやすい空間情報指標の特定手法を検討し,「気温と最も強い相関を示す空間情報が,季節や時間帯に入れ替わる」という点に着目した分析手法を示した.第四に,空間情報指標で説明しきれない気温形成要因の影響程度を見積もりながら,空間情報指標により気温を説明できる回帰モデルの構築手法を提案するため,Leroux et al.(2000)によるCAR事前分布を組み込んだ階層的ベイズ推定する回帰モデルを対象地における観測値に適用し,モデルの有用性について検討した.最後に,本研究で示した変数選択手法や,CAR事前分布に基づいたランダム効果の推定は,空間情報に基づき熱環境を評価するために有用だと考察した.具体的には,1)変数に含まれない要因をモデルにより推定できる可能性があること,2)誤差を生じさせる要因とされる空間的自己相関を,逆に,推定結果のあてはまりや安定に貢献しうる情報源として活用することにより,質の高いモデルを構築できること,4)現象に即した柔軟なモデルの構築が可能であること,を示した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、市街地に存在する樹木や自然的な土地被覆などの生態的な要素の量や分布が、気温に与える影響を把握することにより、市街地の生態系サービスの効果的活用に向けた知見の獲得を目指すものである。具体的には、1)各要素が持つ熱的効果を表す空間情報指標の獲得、2)指標が有効な時間的条件、空間的条件の理解、3)気温を説明しやすい指標が切り替わる要因の理解、を目的とする。解決すべき課題は、物理現象を積み上げる従来の方法では、植物の生理活動を含む複雑な熱的効果を捉えることが難しいという点である。過去の研究では、樹木を組み込んだ数値計算モデルを精緻化することに力が注がれてきた。しかし、樹木がもたらす熱的効果を考えると、蒸散と関わる気孔の開閉に限定しても8種類以上の要因が影響し、樹木の形状、葉の分布、樹種ごとに異なる生理的特性などを正確に組み込むことは未だ困難だと言える。現状において、こういった複雑な事象から、可能な限り個々の条件に依存しない定量的知見を得るための唯一の方法は、実際の現象を表す特徴量が示すパターンを解釈する統計的手法だと考えられる。しかし、現状では、具体的分析手法のみならず、分析の対象となるデータ自体が不足している。本研究では、気温と空間情報指標との相関を特徴量として、決定木やSVMといったパターン認識を応用した分析を行った。また、分析に先立ち、東京23区内において、市街地生態系の基盤を成す樹木の量(水平的な分布範囲および高さ)を詳細な解像度で定量化する手法を考案した。また、東京都葛飾区水元地区57地点において、2014年1年間にわたり10分ごとに気温を観測した。結果、説明力の高い指標が時間帯や季節によって切り替わることが確認され、その切り替わりには日射と気温が大きく影響していること、そして、切り替わりの生じる閾値について理解することができた。本研究は,熱環境問題の顕在化を背景とし,市街地の自然的な要素と熱環境との関係を定量的に把握すること,特に,統計モデル活用の重要性に着目したものである.具体的には,空間情報により気温を説明する統計モデル構築に際して生じる1)適切な変数の選択,2)変数に含まれない要因の推定,3)空間的自己相関への対応,4)柔軟なモデル構築といった課題を克服する方法を検討提示した.第一に,文献レビューにより,1)都市の熱環境問題,2)市街地の自然的要素がもたらす機能,そして,実測,統計的分析,シミュレーションなど,市街地の自然的要素が熱環境に与える影響に関する研究を整理した.第二に,気温観測,および,空間情報等のデータ整備を行った.第三に,地物の持つ熱的効果を表現しやすい空間情報指標の特定手法を検討し,「気温と最も強い相関を示す空間情報が,季節や時間帯に入れ替わる」という点に着目した分析手法を示した.

第四に,空間情報指標で説明しきれない気温形成要因の影響程度を見積もりながら,空間情報指標により気温を説明できる回帰モデルの構築手法を提案するため,Leroux et al.(2000)によるCAR事前分布を組み込んだ階層的ベイズ推定する回帰モデルを対象地における観測値に適用し,モデルの有用性について検討した.最後に,本研究で示した変数選択手法や,CAR事前分布に基づいたランダム効果の推定は,空間情報に基づき熱環境を評価するために有用だと考察した.具体的には,1)変数に含まれない要因をモデルにより推定できる可能性があること,2)誤差を生じさせる要因とされる空間的自己相関を,逆に,推定結果のあてはまりや安定に貢献しうる情報源として活用することにより,質の高いモデルを構築できること,4)現象に即した柔軟なモデルの構築が可能であること,を示した.データ整備手法の考案や気温データの整備等に想定より時間を要したものの、着実に研究成果が得られているため。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後の課題として、1)生態的要素の量だけでなく分布状況を示す指標等、多様な指標の検討、2)気温に影響を及ぼしやすい生態的要素の分布範囲の検討、3)指標値の増加の程度と気温の変化の程度との関係性の理解、4)空間構成という面から熱的に脆弱な場所の可視化などが挙げられる。
年間蓄熱サイクルを考慮したエネルギー自律型住宅の実験とその評価に関する研究

自然エネルギー・未利用エネルギーおよび蓄熱サイクルを活用したエネルギー自律型住宅と広域規模のエネルギー代謝システムに関する検討を行い,以下の知見が得られた.1.積雪地の太陽・風力エネルギー利用の導入可能性評価を行った.冬期間の太陽光発電は,雪面の反射効果を利用することによってシステム効率が向上する.また,太陽光と太陽熱を同時に利用するハイブリッドコレクターの実験と解析を行い,太陽電池・ソーラーコレクター単体パネルに対する優位性を明らかにした.次いで,太陽光・風力発電併用による自給化に関する検討により,両者に適正な組合せがあることを示した.2.大地のエネルギーを利用するための基礎資料の作成を目的として,地中温度の長期測定と積雪寒冷地に適用可能な予測手法を開発し,設計用の指針を示すとともに,土壌熱利用システムの年間蓄熱サイクル特性を評価する新しい指標を提案し,蓄熱型と熱源型の利用形態を示した.また,実規模の実験施設を建設し,長期間の運転実績に基づき,本システムが長期的に利用可能であることを明らかにした.3.エネルギー自律型住宅の建設と実証実験を行い,自然エネルギーと未利用エネルギーによって80%の需要が賄われることを示した.このうち土壌熱は全体の36%を占め,その効果は極めて大きい.従来のエネルギー消費に対して,本住宅の購入エネルギーは12.5%と高い削減効果が得られた.また,エネルギー自律型住宅評価シミュレーターを開発し,省エネルギー性と環境保全性を評価した結果,本州地域においてもエネルギーの自給化を達成し得ることがわかった.4.コミュニティーにおけるエネルギー有効利用に関する検討を行った.まず,地域熱電併給について解析し,建物構成の違いにより,年間一次エネルギー削減率は1030%の範囲となることを示した.さらに,長中期蓄熱に有望と考えられる地下帯水層に着目し,帯水層内における熱利用時の自然対流の発生条件を定量的に求めるとともに,その熱回収効率に及ぼす影響について示した.地下帯水層による蓄熱効率は,長短期サイクルの観点から非常に高いことが実験によって明らかとなったが,高温蓄熱時には自然対流の影響を考慮した設計が必要となることを示した.自然エネルギー・未利用エネルギーおよび蓄熱サイクルを活用したエネルギー自律型住宅と広域規模のエネルギー代謝システムに関する検討を行い,以下の知見が得られた.1.積雪地の太陽・風力エネルギー利用の導入可能性評価を行った.冬期間の太陽光発電は,雪面の反射効果を利用することによってシステム効率が向上する.また,太陽光と太陽熱を同時に利用するハイブリッドコレクターの実験と解析を行い,太陽電池・ソーラーコレクター単体パネルに対する優位性を明らかにした.次いで,太陽光・風力発電併用による自給化に関する検討により,両者に適正な組合せがあることを示した.2.大地のエネルギーを利用するための基礎資料の作成を目的として,地中温度の長期測定と積雪寒冷地に適用可能な予測手法を開発し,設計用の指針を示すとともに,土壌熱利用システムの年間蓄熱サイクル特性を評価する新しい指標を提案し,蓄熱型と熱源型の利用形態を示した.また,実規模の実験施設を建設し,長期間の運転実績に基づき,本システムが長期的に利用可能であることを明らかにした.3.エネルギー自律型住宅の建設と実証実験を行い,自然エネルギーと未利用エネルギーによって80%の需要が賄われることを示した.このうち土壌熱は全体の36%を占め,その効果は極めて大きい.従来のエネルギー消費に対して,本住宅の購入エネルギーは12.5%と高い削減効果が得られた.また,エネルギー自律型住宅評価シミュレーターを開発し,省エネルギー性と環境保全性を評価した結果,本州地域においてもエネルギーの自給化を達成し得ることがわかった.4.コミュニティーにおけるエネルギー有効利用に関する検討を行った.まず,地域熱電併給について解析し,建物構成の違いにより,年間一次エネルギー削減率は1030%の範囲となることを示した.さらに,長中期蓄熱に有望と考えられる地下帯水層に着目し,帯水層内における熱利用時の自然対流の発生条件を定量的に求めるとともに,その熱回収効率に及ぼす影響について示した.地下帯水層による蓄熱効率は,長短期サイクルの観点から非常に高いことが実験によって明らかとなったが,高温蓄熱時には自然対流の影響を考慮した設計が必要となることを示した.年間蓄積を考慮した自然エネルギー利用による自律型住宅について、平成8年度には次の研究を行った。1.約3KWの太陽光発電を勾配30゚の屋根に設置し,電力変換効率の実験を開始した。現在データを収録中である。2.予備実験として傾斜角を変えた5個の同一セルを用いて、雪の反射による影響を調べた。雪の反射によって変換効率は10数パーセント増すことが分かった。3.太陽光発電と風力発電併用による自給化の可能性に関するシュミレーション解析を行い、地域特性毎に適正な組み合わせがあることを明らかにした。4.年間蓄熱に関する実験を行い、蓄熱量および採熱量を求めた。土壌蓄熱ヒートポンプの特性実験を併せて行い、年間蓄熱効果と省エネルギー性を求め、大地の熱利用の可能性を評価している。また、低温床暖房と組み合わせたコンピューター実験を行い、その有効性を明らかにした。5.大地の自然エネルギーの基礎をなす地中温度を測定し、降雪の雪内熱解析を考慮地中温度推定プログラムを開発し,検証を行った。その結果、ある程度の物性値がわかれば、気象台のデータから温度の正確に求めることが可能になった。1.自立型住宅の実験を平成8年度に引き続き行い、太陽光発電の変換効率が季節によって異なることを明らかにした。しかし、発電の変換効率は、9%であった。

また、発電と集熱を同時に行うことのできるハイブリッドコレクターを試作し、実験を行った。発電変換率は単体の性能と変わらなく、集熱が行われるので、総合効率は最大で60%に達する結果が得られた。その実験結果を踏まえて、太陽光発電と太陽熱コレクターを組み合わせたシステムとハイブリッドシステムのエンタルピーおよびエクセルギー効率をシミュレーションによって比較し、エネルギー自立のグレードと自然エネルギー依存率を評価し、ハイブリッド方式が優れていることを明らかにした。2.土壌蓄熱と土壌熱源ヒートポンプに関する実験と解析を継続した。暖房の成績係数は約3.5であり、比較的高い性能が得られた。冷房は、地盤内の垂直管を通る水を循環させるだけの自然冷房で十分な室内環境が得られることがわかった。また、自然の地中温度の測定と降雪時の温度解析を行った。さらに、土壌蓄熱と土壌熱源ヒートポンプに関するシミュレーションを行い、その基本的性能を整理し、住宅における設計方法を提案した。また、自然の地中温度の測定を継続し、雪のある地中温度の解析プログラムによるシミュレーションを行った。3.一方、都市レベルのコミュニティにおけるエネルギーの有効利用に関する研究に着手した。ごみ焼却、下水処理場からの未使用エネルギーを用いた広域熱供給の省エネルギー性の検討を行い、1035%の1次エネルギー削減率が得られた。自然エネルギー・未利用エネルギーおよび蓄熱サイクルを活用したエネルギー自律型住宅と広域規模のエネルギー代謝システムの構築および総合評価を行い,以下の知見が得られた.(1)エネルギー自律型住宅における自然エネルギーハイブリッド利用の新実験と解析を行った.電力・給湯利用のためのハイブリッドコレクターを実験住宅に設置し,中間期は5065%,冬期においても18%と高い総合効率が得られた.また,年間サイクルを活用した低温度差輻射型暖房システムの実験では,ヒートポンプの季間成績係数は4以上で運転が行われることを示した.同時に温熱環境・空気環境に関する多点計測と評価を実施し,本実験住宅の室内環境が良好に維持されていることを明らかにした.(2)実験住宅におけるエネルギー収支の測定を行い,自然エネルギーと未利用エネルギーによって80%の需要が賄われることを示した.このうち地盤熱利用は全体の36%を占めており,その効果は極めて大きい.従来型住宅の年間二次エネルギー消費量に対して,エネルギー自律型住宅の購入エネルギーは12.5%と高い削減効果が得られた.また,エネルギー自律型住宅の汎用評価シミュレーターを開発し,住宅仕様,設備構成およびその適正な容量を他の都市についても求め,その省エネルギー性と環境保全性を評価した結果,本州地域においてもエネルギーの自給化を達成し得ることがわかった.(3)地域熱電併給による広域型エネルギーシステムの導入効果検討プログラムによって,その省エネルギー性評価を行った.住宅面積比率の高い地域においては,年間一次エネルギー削減率は712%の範囲となった.
エデュテインメント性を有する数学教材用の折り紙及び幾何学モデルの開発に関する研究

近年、算数・数学を敬遠する子供が増えている。この数学離れの問題を解決する手段として折紙を用いて、エデュテインメント性に富む教材の開発を行った。報告者らは数理に基づく工学用の折り紙モデルや動植物の形態を模擬した折り紙モデルを数多く開発してきたが、本研究ではこれらの研究で定式化した折りたたみの基礎理論とこれに基づき設計された膨大なモデルを基に、エデュテインメント性に富む折り紙教材を開発し、数学教材用のモデルを系統的に構築した。昨今の子供たちの数学ばなれの問題を解決する手立てを考えることは目下の急務の一つであると考え、魅力ある算数・数学用教材の開発に取り組んだ。応募者らは数理に基づく工学用の折り紙モデルや動植物の形態を模擬した折り紙モデルを数多く開発し、これらの研究で定式化した折りたたみの基礎理論とこれに基づき設計された膨大なモデルの蓄積を基本に、エデュテインメント性に富む折り紙教材を開発した。具体例としては、螺旋型の折り畳みモデルがあげられる。定式化された角度の関係式を満たすように角度を自由に選択することで折り畳み帽子、フラワーポット、花などができる。幼稚園の先生を対象に講演会、および実技を行ったところ、面白い、簡単なものについては子供たちと一緒に作りたいなどの意見が寄せられた。また、新潟県の自然科学館で春休みのイベントとして折紙と工学をメインテーマとする展示会開催の依頼があった。巨大円形膜の巻き取りや折り畳み円筒の進展収縮に興味を示す子供が多く、魅力ある教材として広めていくのに十分な手ごたえを得た。さらに、数学教育学会でソーラーセールや宇宙構造物に利用できる巨大円形膜の折り畳みや朝顔の折り畳みに関する発表したところ、中学、高校の現場の先生や大学の教育学部の先生から、大いに期待できる題材だ、作り方をぜひ教えてほしいという声が寄せられた。所期の目的である「面白くて驚きを与えられるような」教材開発については十分手ごたえが得られたと、考える。さらに、開発を進め、普及を図ることで、数学の面白さを広める強力な教材となることを確信している。昨今の子供たちの数学離れの問題を解決する手立てを考えることが急がれている。この問題の解決に向けて教育現場でも様々な取り組みが行われているが、いまだに有効な解決策が見当たらないように思われる。そこで、我々はこの数学離れを食い止める手立ての一つとして、折り紙幾何学モデルを用いた魅力ある算数・数学用教材の開発に取り組んできた。本年度も昨年度に引き続き、魅力ある教材の開発を行ない、教育現場への普及に努めた。エデュテインメント性に富む教材として、昨年度は螺旋状折線を用いた折り畳みモデルを中心に教育現場での使用を推し進めたが、本年度も引き続き螺旋状折線を用いた折り畳みモデルの教育現場への普及に力を注いだ。具体的には、夏休みを利用して、岐阜県のサイエンスワールドで、折紙講習会を開催した。小学校高学年から中学生までを対象に定員20名としたが、申し込み多数で、40名までで締め切って講習会を開催した。講習会後も個人的に折り方や、応用について聞きに来る子供があり、魅力ある教材であると確信した。また、秋には幼稚園での講習会を行った。幼稚園児にはまだ早いかもしれないが、早期教育を取り入れている幼稚園でもあり、園長からはいっもとは違う折紙体験が子供達の興味を引き、今は、やっていることの意味がわからなくても、必ず後々役に立つという意見が得られた。また、数学教育学会での発表の際には、教育現場の先生から授業に取り入れてみたいという意見が寄せられ、面白みのある教材としての価値が十分あると確信した。幾何学モデルの開発に関しては、ペンローズタイリングを模したタイルを作製した。平面充填形、黄金比、角度関係、等を学習するのに役立つと思われる。製作が年度末だったので、教育現場への紹介はできなかったが、来年度は必ず普及できると考えている。近年、算数、数学や理科を敬遠する小中学生が多くなっていると度々指摘されている。この数学ばなれの問題を解決する手立てとしてエデュテインメント性に富む折り紙教材を開発するとともに、幾何学モデルを数学教材用のモデルとして系統的に構築することを目的として研究を行ってきた。具体的な折紙教材として、平面膜の巻き取りモデルを組み合わせた平面充填膜の巻き取りモデルを提案した。また、子供たちの空間認識が欠如していることに鑑み、平面膜を組み合わせた多面体形状膜の巻き取りモデルも提案した。これらのモデルは教える側の技量によって、小学校から高等学校まで対応できるものであることから、すぐ教育現場へ持ち込むのではなく、まず教師に広く知ってもらうことが重要と考え、主として教育学会で発表を行った。エデュテインメント性を有する教材として教育現場で使用できるという手ごたえが十分感じられ、実際に授業に使用したい、もっと広く知らせるべきだ、との意見が聞かれた。理数系離れを防ぐ対策のひとつとして体験型の教育が求められている。本研究は、まさしく体験型の教育であり、しかも、楽しみながら学べる教材である。
マウスの咀嚼筋の生後発達におけるエピジェネティクス調節機序の解明

本研究の最終的な目的は,咀嚼筋の生後発達過程におけるmicroRNAを介したエピジェネティックな調節機構を明らかにすることであり,咬筋,側頭筋,顎二腹筋等の咀嚼筋の生後発達過程を解明することは,小児への適切な歯科治療を行うための重要な基礎知識となる.まず1,4, 8, 12週齢のマウスをエーテル麻酔により安楽死させ,咀嚼筋(咬筋,側頭筋,顎二腹筋)および比較対象のための腓腹筋,前頸骨筋,ヒラメ筋,横隔膜をそれぞれ摘出し,まずReal-Time PCR法用にtotal RNAを抽出し,またin situ hybridization実験用には,4%パラホルムアルデヒド溶液にて固定,保存した.Real-Time PCR法によりそれぞれの筋におけるmiRNA-1, 206, 133, 24, 29, 181の発現量を調べたところ,1,4週齢の舌筋ではmiR-1が非常に多量に発現し,またmiR-1と同じターゲットを有するファミリーであるmiR-206は4週齢の咬筋に特異的に発現していることが明らかになった.現在24週齢においても同様の解析を進めている.またこれらのmicroRNAについてより詳細な解析をするため,さらにこれら以外のmicroRNAの発現変化を調べるためにmiRNAアレイ解析を予定し,このための試料の調整を行っている.本研究の最終的な目的は,咀嚼筋の生後発達過程におけるmicroRNAを介したエピジェネティックな調節機構を明らかにすることであり,咬筋,側頭筋,顎二腹筋等の咀嚼筋の生後発達過程を解明することは,小児への適切な歯科治療を行うための重要な基礎知識となる.まず1,4, 8, 12週齢のマウスをエーテル麻酔により安楽死させ,咀嚼筋(咬筋,側頭筋,顎二腹筋)および比較対象のための腓腹筋,前頸骨筋,ヒラメ筋,横隔膜をそれぞれ摘出し,まずReal-Time PCR法用にtotal RNAを抽出し,またin situ hybridization実験用には,4%パラホルムアルデヒド溶液にて固定,保存した.Real-Time PCR法によりそれぞれの筋におけるmiRNA-1, 206, 133, 24, 29, 181の発現量を調べたところ,1,4週齢の舌筋ではmiR-1が非常に多量に発現し,またmiR-1と同じターゲットを有するファミリーであるmiR-206は4週齢の咬筋に特異的に発現していることが明らかになった.現在24週齢においても同様の解析を進めている.またこれらのmicroRNAについてより詳細な解析をするため,さらにこれら以外のmicroRNAの発現変化を調べるためにmiRNAアレイ解析を予定し,このための試料の調整を行っている.
多機能集積型酸化チタン内包高分子ミセルの構築と低侵襲超音波力学療法への展開

二酸化チタン(TiO2)ナノ粒子内包ポリイオンコンプレックス(PIC)ミセルを取り込んだ細胞への超音波照射による、殺細胞効果の誘導メカニズムを明らかにするために、PICミセルの調製に用いるポリマーの組成が超音波力学療法(SDT)効果に与える影響について検討した。分子量及び導入率の異なるポリエチレングリコールグラフト鎖を有するポリアリルアミンを合成し、TiO2ナノ粒子と静電的に複合化させることで、PICミセルを調製した。得られたPICミセルについて、ヒト子宮頸がん由来HeLa細胞に対する超音波照射によるSDT効果の誘導を比較検討した。その結果、PICミセルは照射時間に依存した細胞生存率の低下を示し、殺細胞効果の指標として細胞生存率が50%となる超音波照射時間IT50を決定したところ、ポリマーの組成の異なるミセル間でIT50値に差が認められた。このIT50に差が生じる要因を明らかにするために、PICミセルの細胞取り込みや超音波照射による一重項酸素の生成、細胞内分布を評価した結果、PICミセルの調製に用いたポリマーの組成は、ミセルの取り込み量や超音波照射による一重項酸素の生成量には影響しなかったが、細胞内分布に違いがあることが確認された。特に、超音波照射による著しい細胞生存率の低下を誘導したPICミセルでは、細胞質ゾルに広く分布する性質を示した。これは細胞内に広く分布したミセルが、より多くのミトコンドリアに酸化ダメージを与えることで効果的に殺細胞効果を誘導したことを示している。さらに、これら超音波照射によるSDT効果はアポトーシスによる細胞死であることを明らかにした。これらの結果は、TiO2ナノ粒子内包PICミセルがSDTに有用であることを示唆している。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
生体外排卵培養系を用いた哺乳類排卵酵素の同定と排卵機構の解明

本研究課題は、哺乳類(マウス)の排卵実行に重要な酵素(排卵酵素)の同定と排卵時の濾胞層分解の分子メカニズムの解明を目指して実施された。また、排卵酵素の同定に利用する生体外排卵培養系の改良にも取り組んだ。その結果、2種のMMPが排卵の前後の濾胞で発現変動することを発見したが、これらのMMPは排卵に関与しない可能性が高いことが明らかとなった。一方、MT2-MMPは排卵前にその活性体が増加することから、排卵への関与が示唆された。本研究は、卵巣器官培養による生体外排卵培養系を用いて、哺乳類(マウス)の排卵実行に重要な酵素(排卵酵素)を同定することを目的に行われた。これまでの研究から、メタロプロテアーゼの阻害剤であるEDTAにより排卵が顕著に阻害されることが明らかとなっている。排卵酵素の候補として最も注目されているマトリクスメタロプロテアーゼ(MMP)もメタロプロテアーゼであることから、MMPに焦点を当てた解析を行った。PMSG/hCGにより過排卵を誘導した卵巣から、排卵6時間前の濾胞、および排卵6時間後の黄体をくり抜き、排卵前後において発現変動するMMPをRT-PCRにより調査した。その結果、排卵前後で変動するMMPを数種類発見した。これらのMMPについて、さらに詳細な解析を行い、排卵に向けてその発現量が増加するMMPを選別した。それらのMMPについてリコンビナントタンパク質を作製、それらを抗原として特異的抗体の作製を試みた結果、2種のMMPについてNativeタンパク質を検出可能な抗体の作製に成功した。また、顕著な発現変動は認められなかったが、メダカの排卵研究から排卵酵素として同定されたMT2-MMPについても抗体を作製した。現在、これらの抗体を用いて、排卵前後における発現変動をタンパク質レベルで解析中である。今後は、これらの解析により選別した排卵酵素の候補因子について、特異的抗体を用いた排卵阻害実験に着手していく予定である。本研究の目的は、マウス卵巣の器官培養系を用いた生体外排卵培養系の利用によるマウス排卵酵素の同定である。排卵は、受精可能な卵が卵巣外に放出される過程を指す。卵は濾胞壁とよばれる膜に囲まれており、排卵時、この膜が溶解することにより卵は卵巣外へと放出される。濾胞壁を溶解する酵素(排卵酵素)については、メタロプロテアーゼの阻害剤であるEDTAにより顕著な排卵阻害が確認されたことから、メタロプロテアーゼが最有力候補となっている。さらに、マトリクスメタロプロテアーゼ(MMP)の特異的阻害剤であるGM6001によって、完全にではないが排卵阻害が確認されたことからMMPに焦点を当てて解析を進めた。去年度の解析から排卵前後でmRNAの発現量に差のあるMMPを2種類発見しており、また、これらの抗体も得ていた。そこで、この抗体を用いて、排卵前後におけるタンパク質発現の変動について解析を行ったところ、顕著な発現量の差は確認できなかった。また、これらの抗体を用いて排卵阻害実験を行ったところ、全く排卵を阻害できなかった。これらの結果を受け、今後は、他のMMPについて解析を進めていくとともにMMP以外のメタロプロテアーゼについても解析を行うことが必要と考える。メダカの排卵研究から排卵酵素として同定されたMT2-MMPについても解析を進めた。MT2-MMPタンパク質は排卵前後において、顕著な発現変動は確認されなかったが、PMSG処理後、活性型MT2-MMPが検出されたことから、この酵素が排卵に関与することが示唆された。今後は、MT2-MMPのノックダウンや特異的抗体を用いた排卵阻害実験といった機能阻害実験を行い、排卵との関連性を調査する予定である。
サルコイド肉芽腫内でのP.acnesの局在と菌体成分中の責任抗原の同定

1.気管支肺胞洗浄液中細胞よりのP.acnesDNAの検出;サルコイドーシス患者の気管支肺胞洗浄液中細胞をGAM平板培地に播き、コロニーが認められたものは半流動高層培地で増菌した。分離したP.acnesからSepa Gene DNA抽出キットを用いてDNAを抽出・精製した。PCRは22塩基対と21塩基対からなる2組のP.acnes特異的プライマーを用いて、40サイクルづつ、2回のPCRを行う、Nested PCR法により行った。使用したプライマーの特異性をP.acnes標準株ATCC11828株、臨床分離株3株、対照として結核菌臨床分離株10株、非定型抗酸菌分離株10株にて検討したが、P.acnes株ではいずれもバンドは検出されたが、対照とした菌株からはバンドは検出されなかった。サ症患者30例の気管支肺胞洗浄液細胞からは21例(70%)にバンドが認められたが、対象患者30例からは7例(23%)と低率であり、サルコイドーシス患者において有意に高率(P<0.001)であった。2.病巣におけるP.acnes局在の検討;塗沫した気管支肺胞洗浄液液中細胞をAmeXで固定し、除蛋白したのちpolymeraseの混合液と共にサーモサイクラーでPCRし、ジゴキシゲニンでラベルしたプローブhybridizさせて、抗ジゴキシゲニン抗体結合アルカリフォスファターゼを反応した後、発色させ、P.acnesの局在を検討した。気管支肺胞洗浄液細胞にP.acnes DNAが検出された3例のサルコイドーシス患者肺胞マクロファージに陽性所見が認められたが、2例の非サルコイドーシス患者ではいずれも陰性であった。以上の結果からサルコイドーシス患者の肺病巣にP.acnesの存在が明らかで、サルコイド肉芽腫の形成に強く関与していることが示唆された。患者より生検にて得られた、リンパ節をホモゲナイズし、23週間嫌気性培養してP.acnesを分離した。アルカリーSDSを用いて調整したP.acnesDNAに制限酵素(BamH 1及びSma I)処理をしてP.acnes由来DNAを得た。得られたDNA断片をHisタグ発現ベクターに組み入れDNAライブラリーを調整し、大腸菌M15株を形質転換してP.acnes成分を産生する組み替え体を作成中。2.気管支肺胞洗浄液中細胞よりのP.acnesDNAの検出;サルコイドーシス患者の気管支肺胞洗浄液中細胞をGAM平板培地に播き、最長3週間嫌気性培養し、培地上にコロニーが認められたものは半流動高層培地で増菌した。分離したP.acnesからSepa GeneDNA抽出キットを用いてDNAを抽出・精製した。PCRは22塩基対と21塩基対からなる2組のP.acnes特異的プライマーを用いて行った。外側と内側でden aturation(94°C、1分)、anneal(58°C、1.5分)、extention(74°C、1分)を40サイクルづつ、2回のPCRを行う、Nested PCR法により行った。得られたPCR産物は3%アガロースゲル上で電気泳動し、エチュジュウムブロマイドで染色確認した。

サ症患者10例の気管支肺胞洗浄液細胞からは7例(70%)にバンドが認められたが、対象患者6例からは1例(17%)と低率であった。3.病巣におけるP.acnes局在の検討;塗沫した気管支肺胞洗浄液液中細胞をAmeXで固定し、除蛋白したのちpolymeraseの混合液と共にサーモサイクラーでPCRし、ジゴキシゲニンでラベルしたプローブhybridizさせて、抗ジゴキシゲニン抗体結合アルカリフォスファターゼを反応した後、発色させ、P.acnesの局在を追求している。その基礎的検討として本法の最適染色条件・特異性を検討中である。患者より生検にて得たリンパ節のホモゲナイズを、嫌気性培養してP.acnesを分離した。アルカリ-SDSを用いて調整したP.acnesDNAに制限酵素(BamH 1及びSma I)処理をしてP.acnes由来DNAを得た。得られたDNA断片をHisタグ発現ベクターに組み入れDNAライブラリーを調整し、大腸菌M15株を形質転換してP.acnes成分を産生する組み替え体を作成中。2.気管支肺胞洗浄液中細胞よりのP.acnesDNAの検出;サルコイドーシス患者の気管支肺胞洗浄液中細胞をGAM平板培地に播き、コロニーが認められたものは半流動高層培地で増菌した。分離したP.acnesからSepa GeneDNA抽出キットを用いてDNAを抽出・精製した。PCRは22塩基対と21塩基対からなる2組のP.acnes特異的プライマーを用いて、40サイクルづつ、2回のPCRを行う、Nested PCR法により行った。使用したプライマーの特異性をP.acnes標準株ATCC11828株、臨床分離株3株、対照として結核菌臨床分離株10株、非定型抗酸菌分離株10株にて検討したが、P.acnes株ではいずれもバンドは検出されたが、対照とした菌株からはバンドは検出されなかった。1.気管支肺胞洗浄液中細胞よりのP.acnesDNAの検出;サルコイドーシス患者の気管支肺胞洗浄液中細胞をGAM平板培地に播き、コロニーが認められたものは半流動高層培地で増菌した。サ症患者30例の気管支肺胞洗浄液細胞からは21例(70%)にバンドが認められたが、対象患者30例からは7例(23%)と低率であり、サルコイドーシス患者において有意に高率(P<0.001)であった。
ヘテロバッキーボウルおよびキラルバッキーボウルの合成研究

本研究は、おわん型共役化合物「バッキーボウル」の電子移動特性制御に関連した、バッキーボウルのキラリティの制御や、骨格の一部の炭素原子を窒素原子等のヘテロ原子に置換したようなヘテラバッキーボウルの合成、特にボウルキラリティを有するC3対称ヘテラバッキーボウルとその誘導体に焦点を絞り、その世界初合成と、電子輸送能を含めた物性評価を行うことを目的としている。23年度までにすでに当初の目的化合物であるスマネン骨格の外郭6員環に窒素原子をC3対称で導入したトリアザスマネン骨格の合成、および、新たな硫黄官能基の選択的還元除去反応の開発に成功し、本反応を適用することで、無置換トリアザスマネンの合成に成功しており、最終年度においては、第1に、無置換トリアザスマネンの発表へ向けたデータの整理を中心に研究を行った。その結果、無置換トリアザスマネンのX線単結晶構造解析に成功し、その構造が、我々が当初期待していたスマネン様の垂直カラム構造ではなく、ボウルキラリティが反映された、キラルヘリカル構造をとっていることが明らかとなった。これは、これまでのバッキーボウル誘導体では見られなかった初めての形式であり、物性発現においても極めて興味深い現象である。さらに既存の手法を組み合わせることで、様々な置換基を有するトリアザスマネンの合成が可能な経路を見出し、その一例として、ピリジン窒素のアルファ位にアリール基を導入した一連の化合物の合成経路を確立した。無置換のトリアザスマネン合成相当困難が予想されていたが、2年間の研究期間内に見事達成し、しかも結晶構造の解析まで成功しており、計画以上に順調に研究が進展した。今後は、共同研究者である大学院生が本系を引き続き研究を進める予定である。特に、ピリジン窒素を用いた金属錯体形成に注力して行く予定である。本研究は、おわん型共役化合物「バッキーボウル」の電子移動特性制御に関連した、バッキーボウルのキラリティの制御や、骨格の一部の炭素原子を窒素原子等のヘテロ原子に置換したようなヘテラバッキーボウルの合成、特にボウルキラリティを有するC_3対称ヘテラバッキーボウルとその誘導体に焦点を絞り、その世界初合成と、電子輸送能を含めた物性評価を行うことを目的としている。今年度では、スマネン骨格の外郭6員環に窒素原子をC_3対称で導入したトリアザスマネンの合成に成功した。これは世界で初めての含窒素ヘテラバッキーボウルである。これまでの研究で合成されていたラクタム部位を有するバッキーボウル骨格誘導体より、芳香族(複素環)化合物であるトリアザスマネンへの変換に成功した。すなわち、トリアミド化合物をトリチオアミドに変換した後、メチル化、芳香化によってメチルチオ基が置換したトリアザスマネン、さらに酸化によってスルホンが置換したトリアザスマネンへと誘導した。X線結晶構造解析の結果、トリアザスマネンは対応するスマネンよりも更に深いボウル構造であることが確認できた。例えば、ボウルの深さはスマネンが1.11Åであるのに対し、トリアザスマネンは1.29Å、また最大曲率はスマネンのPOAV値が9.0°であったのに対し、トリアザスマネンは10.8゚と、フラーレンC_<60>(11.6゚)に匹敵する値を示した。そのため、ボウル反転エネルギーは非常に高く、計算値では41.5kcal/mol程度と推定されていたが,今回実測したところ、42.2±0.5kcal/molと、同様な値を示した。研究初年度にあたる22年度においてすでに当初の目的化合物であるスマネン骨格の外郭6員環に窒素原子をC3対称で導入したトリアザスマネン骨格の合成に成功しており、23年度においては、はじめにこれらのデータを検証し、論文としてまとめることに注力した。同時に、既に合成を達成した誘導体は、硫黄を含む置換基が導入されており、その置換基の効果によって結晶構造が本来のトリアザスマネン骨格が有する特徴を反映していない可能性があったため、置換基を含まない(無置換)トリアザスマネンの合成にも取り組んだ。そのためには従来法とは異なる還元反応の開発が必要となり、検討の結果、パラジウムと銅の二つの金属試薬を組み合わせ、またアルキル置換シラン化合物を還元剤として用いることで、歪みの大きな芳香環の還元が進行しない、新たな硫黄官能基の選択的還元除去反応の開発に成功し、本反応を適用することで、無置換トリアザスマネンの合成にも成功した。さらに既存の手法を組み合わせることで、様々な置換基を有するトリアザスマネンの合成が可能な経路を見出したので、24年度において詳細な検討を行う予定である。

23年度までにすでに当初の目的化合物であるスマネン骨格の外郭6員環に窒素原子をC3対称で導入したトリアザスマネン骨格の合成、および、新たな硫黄官能基の選択的還元除去反応の開発に成功し、本反応を適用することで、無置換トリアザスマネンの合成に成功しており、最終年度においては、第1に、無置換トリアザスマネンの発表へ向けたデータの整理を中心に研究を行った。その結果、無置換トリアザスマネンのX線単結晶構造解析に成功し、その構造が、我々が当初期待していたスマネン様の垂直カラム構造ではなく、ボウルキラリティが反映された、キラルヘリカル構造をとっていることが明らかとなった。これは、これまでのバッキーボウル誘導体では見られなかった初めての形式であり、物性発現においても極めて興味深い現象である。さらに既存の手法を組み合わせることで、様々な置換基を有するトリアザスマネンの合成が可能な経路を見出し、その一例として、ピリジン窒素のアルファ位にアリール基を導入した一連の化合物の合成経路を確立した。当初の目的であるトリアザスマネンの合成は既に達成している。あとは最終年度で論文としてまとめることができれば完全に計画通りであり、現在の進展状況ではそれ以上が見込まれる。無置換のトリアザスマネン合成相当困難が予想されていたが、2年間の研究期間内に見事達成し、しかも結晶構造の解析まで成功しており、計画以上に順調に研究が進展した。今後はこれまでの結果を論文として公表することが最重要課題であり、時間が許せば、発展的研究も進める予定である。全てにおいて研究の推進は予定通りで問題がない。今後は、共同研究者である大学院生が本系を引き続き研究を進める予定である。特に、ピリジン窒素を用いた金属錯体形成に注力して行く予定である。