hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海洋地殻から求める地球磁場強度変動

地球磁場強度の変動を明らかにすることは,地球磁場による太陽風や宇宙線に対するシールド効果を解明するために重要である.過去1億年に亘り連続的に噴出し,冷却時の地球磁場を記録している海洋地殻を用いて地球磁場強度を求めた.その結果,海洋地殻最上部の枕状溶岩の急冷されたガラス質の部分だけでなく隠微晶質の部分も用いれば強度を求められることがわかった.さらに,比較対象として陸上に分布する溶岩を用いて,どの部分を測定に使えばよいかを選別するためのプロトコルを確立できた.地球磁場強度の変動を明らかにすることは,地球磁場による太陽風や宇宙線に対するシールド効果を解明するために重要である.過去1億年に亘り連続的に噴出し,冷却時の地球磁場を記録している海洋地殻を用いて地球磁場強度を求めた.その結果,海洋地殻最上部の枕状溶岩の急冷されたガラス質の部分だけでなく隠微晶質の部分も用いれば強度を求められることがわかった.さらに,比較対象として陸上に分布する溶岩を用いて,どの部分を測定に使えばよいかを選別するためのプロトコルを確立できた.地球磁場強度の変動を明らかにすることは,地球磁場による太陽風や宇宙線に対するシールド効果を通じて気候や生態系に及ぼす影響を解明するために重要である.海洋地殻は過去約1億年間に海嶺でほぼ連続的に噴出した玄武岩類によって形成され,冷却した時の地球磁場の強度を記録している.潜水艇によって採取された海底玄武岩の試料群より海嶺からの距離が異なる地点で得られた枕状溶岩を選択して採取するが,本年度はできるだけ海嶺軸に近い若い年代をもつ枕状溶岩を対象とした.試料収集には保管庫に赴いて試料を検分し,表面にガラス質が残っていることを確かめ,無斑晶質,斜長石の斑晶を含むなどできるだけ様々な岩相の枕状溶岩を得た.収集した枕状溶岩を表面に平行に厚さ約2mmに薄切りし,薄切り試料の一部を磁気ヒステリシス並びにキュリー温度の測定のために用いた.磁気ヒステリシス測定は試料振動型磁力計を用い,通常のヒステリシスパラメータだけでなく多磁区粒子の割合を示すTED値の測定も行った.キュリー温度は熱磁気天秤を用いてAr雰囲気中で700°Cまで加熱して求めた.磁性鉱物の格子定数を求めるため,試料を粉砕して磁選し,X線粉末回折法によりチタノマグネタイトもしくはチタノマグヘマイトのピークを同定して格子定数を求めた.化学組成が既知である合成試料について測定されたキュリー温度と格子定数のデータを基にして,枕状溶岩の薄切り試料について組成を求めた.薄切り試料に方位をつけ,石英製の試料容器に入れて石英ウールで固定し,地球磁場強度を求めるためテリエ法を適用した.加熱中の試料の変質を避けるために,石英管に試料を入れて真空もしくはArガスで管内を置換した上でコイル付の熱消磁炉で消磁と着磁の実験を温度を25°Cステップで上げながら繰り返した.試料の変質をチェックするため,各温度ステップで磁化率の測定を行い,部分熱残留磁化テストも行った.地球磁場強度の変動を明らかにすることは,地球磁場による太陽風や宇宙線に対するシールド効果を通じて気候や生態系に及ぼす影響を解明するために重要である.海洋地殻は過去約1億年間に海嶺でほぼ連続的に噴出した玄武岩類によって形成され,冷却した時の地球磁場の強度を記録している.海嶺からの距離が異なる地点で得られた枕状溶岩を選択して採取することを昨年度まで行ってきたが,本年度は比較すべき対象とするため陸上に分布し同様の化学組成をもちかつ噴出時の地球磁場強度が既知である最近噴出した玄武岩溶岩について測定を行った.陸上の玄武岩溶岩の試料採取のために伊豆大島などに赴き,一枚の溶岩について鉛直方向に採取することにより,上面のクリンカー部から塊状部を経て最下部のクリンカー部まで全ての岩相をカバーするように試料を採取した.採取した溶岩試料は残留磁化測定のため実験室で1インチの円筒状に加工し,円筒試料近傍の試料を磁気ヒステリシス並びにキュリー温度の測定のために用いた.磁気ヒステリシス測定は試料振動型磁力計を用いて行い,キュリー温度は熱磁気天秤を用いてAr雰囲気中で700°Cまで加熱して求めた.地球磁場強度を求めるためテリエ法を用いた.体積の上で溶岩の大半を占めテリエ法に用いられることが多い塊状部は加熱時に不安定な振る舞いを示し,地球磁場強度を求めることができなかった.一方,これまでテリエ法では見かけ上地球磁場強度を得られることが多かったクリンカーの直上・直下の試料は実際の地球磁場強度より高い値を示すことがわかった.溶岩の岩相のうち実際の地球磁場強度を記録していたのは上部および下部のクリンカー部の試料のみであり,特に下部のクリンカー試料からは広い温度範囲から信頼できるテリエ法の結果を得た。磁気ヒステリシスとキュリー温度の測定により,クリンカー部と他の岩相の違いは磁性鉱物の相と粒径にあることがわかったクリンカー部では500°C以上のキュリー温度をもつ一相のみであり,その粒子サイズは単磁区粒子の範囲に入る.このことから,クリンカー部から得られた過去の地球磁場強度は信頼できることがわかった.地球磁場強度の変動を明らかにすることは,地球磁場による太陽風や宇宙線に対するシールド効果を通じて気候や生態系に及ぼす影響を解明するために重要である.

海洋地殻は過去約1億年間に海嶺でほぼ連続的に噴出した玄武岩類によって形成され,冷却した時の地球磁場の強度を記録している.海嶺からの距離が異なる地点で得られた枕状溶岩を選択して採取することを昨年度まで行ってきたが,本年度は比較すべき対象とするため陸上に分布し同様の化学組成をもつ最近噴出した玄武岩溶岩の測定を進めた,陸上の玄武岩溶岩の試料採取のために伊豆諸島の三宅島に赴き,過去500年間に噴出した溶岩に対して,上面のクリンカー部から塊状部を経て最下部のクリンカー部まで全ての岩相をカバーするように試料を採取した.採取した溶岩試料は残留磁化測定のため実験室で1インチの円筒状に加工し,円筒試料近傍の試料を磁気ヒステリシス並びにキュリー温度の測定のために用いた.地球磁場強度を求めるためのテリエ法を自動で行うためのスピナー磁力計を導入し,制御するソフトウェアの開発を行った.体積の上で溶岩の大半を占めテリエ法に用いられることが多い塊状部は加熱時に不安定な振る舞いを示し,地球磁場強度を求めることができなかった.溶岩の岩相のうち実際の地球磁場強度を記録していたのは上部および下部のクリンカー部の試料のみであり,特に下部のクリンカー試料からは広い温度範囲から信頼できるテリエ法の結果を得た,クリンカー部と他の岩相の違いは磁性鉱物の相と粒径にある.クリンカー部では500°C以上のキュリー温度をもつ一相のみであり,その粒子サイズは単磁区粒子の範囲に入る.この磁気的性質はクリンカー部から得られる地球磁場強度の信頼性を保証している.
環境ストレス応答分子によって発現調節される細胞内感染防御遺伝子の探索

我々はエクジステロイドホルモン応答遺伝子の一つであるE75BがDrosophila消化管細胞内での感染防御に重要であることを明らかにした。E75BはDrosophilaが栄養飢餓状態におかれたときに、生殖器官においてストレス応答の役割を担い、E75B変異体の産卵数は栄養飢餓状態で大きく減少することが明らかとなっている。これらの結果と、現在までの知見からストレス応答は、栄養飢餓、熱、感染それぞれに独自の応答経路があるが、同時に共通する応答経路も存在すると考えられる。昆虫においてはステロイドホルモンに対する応答経路、または代謝経路がそれに該当すると考えられ、我々はこのステロイドホルモン関連経路が種を越えて、ヒトでもストレス応答経路として作用しているのではないかと予想した。これら昆虫におけるストレス応答の研究を医療面へ応用することを考え、研究材料を肝ガン由来細胞株、HepG2を用い、血管新生に関わるグルコース飢餓への応答をDrosophilaで得られた知見を元にして解析した。この結果、ステロイドホルモンの代謝に関与するCYP1A1を含む経路、aryl hydrocarbon receptor(AhR)経路がグルコース飢餓に応答することが明らかとなった。グルコース飢餓によって、核内受容体であるAhRは核に移行し、CYP1A1などの酵素遺伝子の発現を誘導、そして酸化ストレス応答経路を活性化する。またこの経路が飢餓条件下でのHepG2生存と、血管新生に関与していることを示唆する結果を得た。AhRによって発現が誘導されるCYP1 familyは、薬物代謝酵素としての機能がよく知られており、将来、これらの研究によってガン細胞のストレス耐性、血管新生のメカニズムの解明と、創薬のターゲットとなる知見、抗がん剤に対するガン細胞の薬物代謝経路の応答などに有用な知見が得られることが予想される。我々はDrosophilaにカイコガの寄生虫である物Nosema Bombycisを経口感染させる実験系を確立し、感染依存的にエクジステロイド応答遺伝子群の一つであるE75Bの発現が上昇することを明らかにした。また、DrosophilaE75B変異体に、Nosema Bombycisを食下させると生存率が低下し、そのDrosophilaの消化管細胞内にNosema Bombycisが侵入していること、Drosophila細胞内で増殖している可能性が高いことを明らかにした。これらのことからE75B変異体の生存率の低下はNosema Bombycisの消化管細胞への感染、増殖が原因であると考えられる。しかしErwinia carotovoraなどのバクテリアを食下させた場合は生存率の低下が見られない。異物感染時のE75B発現上昇はrelishに依存するが、Relish変異体にErwinia carotovoraを食下させると生存率が低下する。これらの結果を考えると、E75Bは細胞内に侵入する異物特異的な防御因子である可能性が高い。現在は、relishをターミナルとして、細胞内に侵入した異物の感染防御経路とそれ以外の感染防御経路が分岐しており、E75Bは細胞内に侵入した異物に対する感染防御を受け持っていると予想している。Drosophila E75B変異体は熱、栄養飢餓などのストレスに対して脆弱であることは知られていたが、具体的にそれらのストレス対抗するためにE75Bがどのような役割を担っているかは不明であった。本研究ではE75Bの感染ストレスに対抗するための役割が徐々に明らかになっている。個体発生において、E75Bは転写調節因子として作用することが知られており、異物感染においても感染防御に対するエフェクター分子の転写に関与している可能性がある。我々はエクジステロイド応答遺伝子の一つであるE75BがDrosophila消化管細胞内での感染防御に重要であることを明らかにした。

これらの結果と、現在までの知見からストレス応答は、栄養飢餓、熱、感染それぞれに独自の応答経路があるが、同時に共通する応答経路も存在すると考えられる。昆虫においてはステロイドホルモンに対する応答経路、または代謝経路がそれに該当すると考えられ、我々はこのステロイドホルモン関連経路が種を越えて、ヒトでもストレス応答経路として作用しているのではないかと予想した。これら昆虫におけるストレス応答の研究を医療面へ応用することを考え、研究材料を肝ガン由来細胞株、HepG2を用い、血管新生に関わるグルコース飢餓への応答をDrosophilaで得られた知見を元にして解析した。この結果、ステロイドホルモンの代謝に関与するCYP1A1を含む経路、aryl hydrocarbon receptor (AhR)経路がグルコース飢餓に応答することが明らかとなった。グルコース飢餓によって、核内受容体であるAhRは核に移行し、CYP1A1などの酵素遺伝子の発現を誘導、そして酸化ストレス応答経路を活性化する。またこの経路が飢餓条件下でのHepG2生存と、血管新生に関与していることを示唆する結果を得た。AhRによって発現が誘導されるCYP1 familyは、薬物代謝酵素としての機能がよく知られており、将来、これらの研究によってガン細胞のストレス耐性、血管新生のメカニズムの解明と、創薬のターゲットとなる知見、抗がん剤に対するガン細胞の薬物代謝経路の応答などに有用な知見が得られることが予想される。
食の安全を通して環境リスクを学ぶインタラクティブブックの開発

多くの人は「自然のものは安全,人工物質は危険」という漠然としたイメージを持っている。しかし,危険かどうかの判断は,そうしたイメージでなく,科学データに基づき判断されるべきである。本研究では,児童はどのような「自然と人工」のイメージを持っているか,また,科学データを元にしたインタラクティブブックを読むことでそれがどのように変容するかを調べた。結果は,「自然」の方が「人工」よりも優れているとするイメージをもつ児童が約6割であり,「遺伝子組み換えは安心」というイメージは,約2割だった。インタラクティブブック読後は,「自然の方が人工より優れている」という認識はあまり変わらなかったものの,「遺伝子組み換えは安心」と捉える児童が約8割に上昇するなどイメージは肯定的なものが多くなった。「遺伝子組み換え」という技術そのものの理解は,小学生ではなかなか難しい。しかし,児童は十分な知識がない分,大人ほどに負のイメージを事前に持っていない。そのため,余計なバイアスなくインタラクティブブックを読み,「人工的な技術である遺伝子組み換え」の利点も受け入れることができたのではないかと考える。とはいえ,「自然の方が人工より優れている」というイメージに変容が見られないということは,イメージが既に強くある中では,このインタラクティブブックが「人工としての遺伝子組み換えの技術」は,「自然におこる変異」や「半分自然に任せる交配」よりも優れているという見方にはなっていないということである。「遺伝子組み換え」の利点は理解するが,それが即,「人工は自然より良い」ということにはならないのは,見方としてある意味,健全である。固定化されたイメージのない時期に,科学的なデータから「遺伝子組み換え」に学ぶことは適切なリスク観を育てるのに有効である。
為替レートと国内物価の相互依存および構造変化-多変量時系列分析による実証研究

平成30年度においては、研究目的および研究実施計画を踏まえ、以下のような研究を行った。昨年度に引き続き、構造変化を含む非定常時系列データを精緻に分析することを目的に、統計学および計量経済学における理論面・実証面での研究をさらに前進させ、所要の成果を得た。成果のうち特に重要なものは、こうした非定常時系列データを分析する際に重要となるパラメーター安定性検定に関し、理論面および実証面での研究を完成させたことである。より具体的には、為替レートや物価指数の時系列データの特性を踏まえつつ、共和分多変量自己回帰モデル(Cointegrated Vector Autoregressive Model,以下CVARモデルと略記)の枠組みの中でパラメーター安定性を検定する手法について、理論および実証の双方の観点から検討を重ね、研究を完成させた。漸近理論により得られた統計量の漸近分布を、コンピューター・シミュレーションにより近似化する作業を完遂するとともに、考案した手法を日本の金融時系列データの分析に適用し、経済政策分析における手法の有用性を確認した。このような研究成果とともに、国際共同加速基金に基づく国際共同研究の成果を用い、経済政策分析に利用可能なCVARモデルを推計することを目的として、日本やイギリスの経済・金融時系列データを精緻に分析した。為替レートと国内物価に関する実証分析において、経済政策分析に資する研究成果を上げることができた。国際学会にて、これまでの研究成果に関し報告を行うとともに、研究成果を複数の論文に取りまとめ、ワーキングペーパーとしてウェッブ上で公表した。ワーキングペーパーの一つは、査読付き英文ジャーナルに受理され、出版された。現在、残りのワーキングペーパーを査読付き英文ジャーナルに投稿中である。平成26年度では、研究目的および研究実施計画に従い、以下のような研究を主に実施した。まず、構造変化が内在する時系列データを精緻に分析していくため、計量経済学および統計学に関する理論的な考察を行った。具体的には、確率過程や数理統計学、漸近理論に関する諸文献を活用し、構造変化を含む時系列データを分析する上で必要となる統計量(推定量および検定量)について、大標本理論および小標本理論に基づく数学的考察を行った。次に、現実に観測された時系列データを適切にモデル化する観点から、コンピューター・シミュレーションを用いた研究を進めるとともに、実際の経済時系列データを用いた実証研究を行った。コンピューター・シミュレーションを用いた研究では、構造変化を反映した各種統計量が、小標本といった環境下でどのような挙動を示すか等について調査した。様々なデータ形成過程を想定した上、モンテカルロ法を用いた多様なシミュレーション分析を行った。また、実証研究においては、アメリカ経済に関する様々な時系列データを、共和分多変量自己回帰モデルを推計することを通じて分析を進めた。この分析では、為替レートや物価の動向と金融政策の関係を定量的に把握することを試みた。こうした研究の成果を取りまとめた上、時系列分析の分野で数多くの研究者が活躍しているイギリスを訪問し、研究成果の一部をセミナーで報告した。このセミナーやその他の会合を通じ、多数の研究者と活発な情報交換や意見交換を行うことができた。この海外出張で得た多くの知見を、今後の研究に着実に反映させていく予定である。平成27年度においては、研究目的と研究実施計画を踏まえ、以下のような研究を行った。まず、構造変化を含む非定常時系列データを精緻に分析する目的から、昨年度に引き続き、計量経済学および統計学に関する理論的研究を行った。特に、こうしたデータを分析する上で不可欠となる共和分検定について、その検定統計量の漸近分布に関する数学的な考察を進めた。また、この統計量の様々な漸近特性について、大規模なコンピューター・シミュレーションによる多面的な分析を行った。こうした分析に基づき、この検定統計量の漸近分布を近似的に計測する手法についても、様々な観点から研究を進めた。こうした研究は、次年度以後さらに進展するものと見込んでいる。また、構造変化が内在する非定常時系列データを計量経済モデルで表現し、政策分析などに活用していく観点から、モンテカルロ法による小標本コンピューター・シミュレーション分析も数多く実施した。こうした研究により、小標本の下、構造変化の存在自体が計量経済モデルの特定化に資することがあること等を確認した。このような構造変化の持つ有用性は、次年度以後の研究において更なる成果につながっていくと予想される。最後に、上記の研究成果を踏まえつつ、政策分析に活用できる多変量共和分モデルを推計することを目的に、アメリカ、日本、ノルウェーの時系列データを詳細に分析した。金融政策によるインフレ率の操作可能性に関する実証分析、構造変化を含む長期金利データのモデル化などで一定の研究成果を上げることができた。こうした研究成果を踏まえ、本年度はノルウェー工科大学などを訪問し、これまでの研究成果に関し意見交換を行うとともに、研究成果の一部をセミナーにて報告をした。こうした海外出張で得られた有益な意見やアイデアを、今後の研究に反映させていきたい。研究目的および研究実施計画に沿った形で、研究が順調に進捗していると評価している。特に、計量経済学などに関する所要の理論的考察やコンピューター・シミュレーション分析において、研究は着実に進展している。今後、現実の時系列データを分析し、経済政策に資する情報や知見を得ていくための理論的基盤ができつつあると考えている。平成28年度においては、研究目的および研究実施計画を踏まえ、以下のような研究を行った。まず、昨年度に引き続き、構造変化が内在する非定常時系列データを正確に分析することを目的に、統計学および計量経済学における理論面での研究を前進させた。

特に、こうしたデータを分析する際に重要となるパラメーター安定性検定に関し、理論的研究を行った。具体的には、為替レートや物価指数の時系列データの特性を踏まえながら、多変量共和分自己回帰モデル(CVARモデル)の枠組みの中でパラメーター安定性検定を新たに考案し、その検定統計量の漸近分布を導出した。この漸近分布を、コンピューター・シミュレーションにより近似化する試みも併せて行った。また、考案した検定統計量を、実際の経済政策分析などに利用していくことを念頭に、モンテカルロ法に基づくコンピューター・シミュレーション分析も数多く行った。こうしたシミュレーション分析により、データ数が有限の場合であっても、パラメーター安定性検定が有用であることなどを確認した。実用性を持つこの検定統計量は、今後の本研究全体の取りまとめにおいて、構造変化の有無などを計測する上で重要な役割を果たすものと期待している。上記の理論的研究の成果を踏まえ、経済政策分析に利用可能なCVARモデルを推計することを目指し、日本、アメリカ、ニュージーランドなどの経済・金融時系列データを詳細に分析した。為替レートと国内物価に関する実証分析において、一定の研究成果を上げることに成功した。これまでの研究成果を取りまとめた上、国内学会にて研究報告を行うとともに、時系列分析の分野で多くの研究者がいるイギリスを訪問し、セミナーにて研究報告を行った。研究報告などを通じ、多数の研究者と有益な情報・意見交換を行うことができた。これらの出張で得られた知見を、今後の研究に着実に反映させていく所存である。研究目的および研究実施計画におおむね沿った形で、研究が順調に進捗していると評価している。統計理論に関する数学的考察、コンピューター・シミュレーション分析、実際の時系列データを用いた実証分析という三点において、研究は着実に進展している。平成29年度においては、研究目的および研究実施計画を踏まえ、以下のような研究を行った。まず、昨年度に引き続き、構造変化を含む非定常時系列データを精緻に分析することを目的に、統計学および計量経済学における理論面での研究をさらに前進させた。特に、こうしたデータを分析する際に重要となるパラメーター安定性検定に関し、理論的研究をほぼ完成させた。より具体的には、為替レートや物価指数の時系列データの特性を踏まえつつ、多変量共和分自己回帰モデル(CVARモデル)の枠組みの中でパラメーター安定性を検定する手法について、幾度も検討を重ね、検定統計量の漸近理論に関する数学的証明を与えることができた。また、この理論により得られた統計量の漸近分布をコンピューター・シミュレーションにより近似化する作業も、進展させることができた。加えて、様々な構造変化を、CVARモデル内の非線形確定トレンドによってとらえる試みも行った。
湖沼底層部の低酸素化が誘導するメタロゲニウム粒子生成の分子機構と駆動システム解明

琵琶湖の最深部付近では、低酸素化が顕著に現れた2002年以降、マンガン酸化物微粒子(メタロゲニウム粒子)が毎年発生している。本研究では、琵琶湖北湖上層部で増殖した植物プランクトンが底層部に沈降し、その多糖成分がマンガン酸化細菌によるメタロゲニウム粒子生成を駆動しているとの仮説を立て、その検証を目指している。マンガン酸化細菌BIWAKO-01株によるメタロゲニウム粒子生成機構に関して、メタロゲニウム粒子のフィラメント構造を解析した結果、フィラメントを構成する多糖が外部から取り込まれた外因性であることを示唆するデータが得られ、今後詳細に解析することになった。琵琶湖北湖での実態解析では、水深ごとに水質、BIWAKO-01近縁種、メタロゲニウム粒子数の調査を継続した。BIWAKO-01近縁種を特異的に検出定量できるプライマーセットを開発し定量PCRで調査した結果、BIWAKO-01近縁種は水深10 mから15 mに1000から3000 copies/mL分布し、一部が沈降して底層部でメタロゲニウム粒子を形成していると推察された。また、今年度からメタロゲニウム粒子生成と密接に関係する懸濁態多糖の測定を開始し、冬季に底層部で約0.03mg/Lの濃度で検出されるなど、懸濁態多糖の季節変動が明らかになった。湖水の構成糖分析の結果、植物プランクトンの遷移に伴いフコースやマンノースの量が変化することが分かった。さらに、琵琶湖北湖の最深部付近ではメタロゲニウム粒子が非常に多く観察される数か月前に緑藻Staurastrum dorsidentiferumvar. ornatumが大量に発生していたことから、BIWAKO-01株とS. dorsidentiferumの共培養を行い、細胞密度とマンガン酸化物生成量は比例関係にあることが明らかになった。BIWAKO-01株によるメタロゲニウム粒子生成機構において、トランスクリプトーム解析を実施する予定になっていたが、培養条件の設定や遺伝子解析条件の設定に想定していたより多くの時間を要したため。各条件設定を終え、準備状況は良好であるため、今後着実に解析を進めたい。I.細菌による粒子生成の分子機構(a)ゲノム情報を用いた分子遺伝学的解析: BIWAKO-01株培養系について、次世代シーケンサーで網羅的にトランスクリプトーム解析する。これにより遺伝子発現を解析する。(b)メタロゲニウム粒子構造体の形成過程解析:メタロゲニウム粒子のフィラメント構造に関して、特にフィラメントを形成する多糖の起源に着目して研究を進める。II.底層部における粒子生成の駆動システム(c)現地調査と水質分析:これまでの調査項目に加えて、前年度に確立したBIWAKO-01近縁種及び懸濁態多糖のモニタリングを継続してデータの蓄積を図るとともに、底層部におけるメタロゲニウム粒子生成との関係性を調査解析する。(d)多糖の組成・起源の解析:これまでの調査を継続し、構成糖の季節変動や鉛直分布に関するデータ収集に努める。琵琶湖の最深部付近(北湖)では、低酸素化が顕著に現れた2002年以降、マンガン酸化物微粒子(メタロゲニウム粒子)が毎年発生している。本研究では、琵琶湖北湖上層部で増殖した植物プランクトンが底層部のメタロゲニウム粒子生成を駆動しているとの仮説を立て、その検証を目指している。マンガン酸化細菌によるメタロゲニウム粒子生成の分子機構解析では、モデル細菌BIWAKO-01株のゲノム情報を基にマンガン酸化酵素としてマルチ銅オキシダーゼ及びぺルオキシダーゼを有すると推察した。BIWAKO-01株におけるメタロゲニウム粒子生成の誘導条件を確立できたので、今後はこの条件下で遺伝子発現を解析する。またメタロゲニウム粒子のフィラメント構造を形作る酸性多糖の由来を明らかにするため、炭素安定同位体(13C)で標識したアミノ酸を添加した培地で粒子を産生させて回収し、同位体比質量分析計による解析を進めている。フィラメント部及び細胞部の13C/12C比が求められ、分析条件を確立することができた。2017年4月以降の調査により、北湖表層では全糖が0.41.6 mg/Lの濃度で検出された。全糖濃度はクロロフィルa濃度と正の相関を示し、植物プランクトンが全糖の供給源であることが示唆された。底層部の全糖濃度は季節によって大きく異なるが、表層濃度の2260%に相当し、表層で生産された糖質が湖底に沈降していると推察された。2017年6月7月に表層では緑藻Staurastrum dorsidentiferumが多く観察され(約300 cell/mL)、その3ヶ月後に底層部ではメタロゲニウム粒子が18,000個/mLレベルで観察された。マンガン酸化細菌BIWAKO-01株によるメタロゲニウム粒子生成には多糖が必須であるため、底層部に沈降した植物プランクトン由来多糖が粒子形成に関与している可能性が示された。I.細菌による粒子生成の分子機構BIWAKO-01株培養系では、メタロゲニウム粒子形成に関与する遺伝子が特異的に発現していると予想されるため、培養系からRNAを抽出し、mRNAの逆転写産物(cDNA)を次世代シーケンサーでトランスクリプトーム解析することとしている。まだ本手法は確立していないが、適切な培養条件を明らかするとともに、マンガン酸化酵素遺伝子等の遺伝情報基盤を整備しているので、今後無理なく遂行できると予想している。

メタロゲニウム粒子のフィラメント構造が外因性か(=添加した多糖が構造体に取り込まれる)、内因性か(=細菌が自ら作り出した多糖が取り込まれる)明らかにすることが重要な課題である。予備検討を既に終了し試験条件(培養法、分析法)を確立できているので、当初の目標を十分に達成できると予想している。II.底層部における粒子生成の駆動システム北湖にて毎月、植物プランクトン、メタロゲニウム粒子、多糖の鉛直分布をモニタリングしており、当初想定していたデータが順調に集積できている。植物プランクトンが生成する細胞外多糖の構成糖をレクチン染色法及び加水分解-GC/MS法で分析している。湖水試料から回収した多糖成分の他、出現した植物プランクトン種の細胞外多糖についても分析を行い、順調にデータを集積できている。当初目標は十分に達成可能である。琵琶湖の最深部付近では、低酸素化が顕著に現れた2002年以降、マンガン酸化物微粒子(メタロゲニウム粒子)が毎年発生している。本研究では、琵琶湖北湖上層部で増殖した植物プランクトンが底層部に沈降し、その多糖成分がマンガン酸化細菌によるメタロゲニウム粒子生成を駆動しているとの仮説を立て、その検証を目指している。マンガン酸化細菌BIWAKO-01株によるメタロゲニウム粒子生成機構に関して、メタロゲニウム粒子のフィラメント構造を解析した結果、フィラメントを構成する多糖が外部から取り込まれた外因性であることを示唆するデータが得られ、今後詳細に解析することになった。琵琶湖北湖での実態解析では、水深ごとに水質、BIWAKO-01近縁種、メタロゲニウム粒子数の調査を継続した。BIWAKO-01近縁種を特異的に検出定量できるプライマーセットを開発し定量PCRで調査した結果、BIWAKO-01近縁種は水深10 mから15 mに1000から3000 copies/mL分布し、一部が沈降して底層部でメタロゲニウム粒子を形成していると推察された。また、今年度からメタロゲニウム粒子生成と密接に関係する懸濁態多糖の測定を開始し、冬季に底層部で約0.03mg/Lの濃度で検出されるなど、懸濁態多糖の季節変動が明らかになった。湖水の構成糖分析の結果、植物プランクトンの遷移に伴いフコースやマンノースの量が変化することが分かった。さらに、琵琶湖北湖の最深部付近ではメタロゲニウム粒子が非常に多く観察される数か月前に緑藻Staurastrum dorsidentiferumvar. ornatumが大量に発生していたことから、BIWAKO-01株とS. dorsidentiferumの共培養を行い、細胞密度とマンガン酸化物生成量は比例関係にあることが明らかになった。BIWAKO-01株によるメタロゲニウム粒子生成機構において、トランスクリプトーム解析を実施する予定になっていたが、培養条件の設定や遺伝子解析条件の設定に想定していたより多くの時間を要したため。各条件設定を終え、準備状況は良好であるため、今後着実に解析を進めたい。I.細菌による粒子生成の分子機構BIWAKO-01株培養系について、次世代シーケンサーで網羅的にトランスクリプトーム解析する。これにより遺伝子発現を解析する。
レアメタル回収を目的とした廃小型家電の粉砕シミュレーションと最適粉砕手法の検討

小型家電のリサイクルにおいて,粉砕・破砕は後段の選別工程の効率や回収率を決定づける重要な前処理プロセスである。しかしながら,衝撃粉砕や部品剥離機構に対する知見はまだ十分に得られていない。本研究では,リサイクルプロセスにおける小型家電等の粉砕機構を再現できるシミュレーション手法の構築と粉砕機構の解明を目的とした。本年度は,昨年度に構築したシミュレーションを用いて,種々の破砕機における基板の破砕特性の把握および部品剥離粉砕に適した破砕機の設計に対する指針の検討および直接的な粉体シミュレーションが困難であった複雑な形状を有する装置体系に対して改良した離散要素法の適用を行なった。埋込境界法による直接計算を用いて,電子基板やチェーンに作用する流体からの相互作用力を適切に評価することで,昨年度に構築したシミュレーションを改良した。シミュレーション結果と模擬電子基板を用いた粉砕試験を比較することで,部品剥離粉砕に適した撹拌体および破砕機の最適設計に対する指針の検討を実施した。比較検討を行ったところ,部品剥離粉砕に適した撹拌体形状は,チェーンのような基板との衝突時に基板と複数箇所で衝突できるような形状であることが明らかとなった。さらに,破砕機内の流体流れによって基板に作用する相互作用力が増加することから,このような流れを破砕機内で生じさせるために,破砕機内の縦横比を適切に設定することが必要であると考えられた。現在,これらの内容は,論文投稿準備中である。また,複雑な形状を有する装置体系での粉体シミュレーションを適用するために,符号付距離関数を用いた壁境界モデルを導入した離散要素法の検証を行なった。シミュレーションおよび実験から得られた粉体挙動を視覚的かつ定量的に比較することでモデルの妥当性が検証できた。これらの内容は,国際会議にて発表を行なったほか,原著論文にもまとめた。27年度が最終年度であるため、記入しない。しかしながら,粉砕・破砕に影響を与える因子が非常に多く,衝撃粉砕や部品剥離機構に対する知見はまだ十分に得られていない。そこで本研究では,リサイクルプロセスにおける小型家電等の粉砕機構を再現できるシミュレーション手法の構築と粉砕機構の解明を目的とした。当該年度は,新規シミュレーション手法の構築を目指すために,小型家電や実装部品の物性把握,固気連成シミュレーションの実施,微小変形モデルの構築の3点を重点的に行った。小型家電や実装部品の物性把握を目的とし,振り子型衝撃試験装置を開発した。本装置を用いて基板からの部品剥離に要する衝撃エネルギーの測定を行った。準静的過程での引張試験も行い,部品剥離に要するエネルギー値を得た。固気連成シミュレーションでは,粒子ベース剛体モデルに流体を連成させて,破砕機内のシミュレーションを行うツールの開発をした。本ツールを用いて,粉砕過程における流体の影響および粉砕機や粉砕条件の違いによる粒子・流体の挙動を調査し,破砕・部品剥離粉砕を定性的に検討した。さらに,微小変形モデルの構築を目指して粒子破壊モデルの改善を試みた。構成粒子の配置方法を検討し,実際の基板モデルの構築に対する指針を得ることができた。また,本モデルを用いて部品剥離過程を直接的に再現し,破砕実験と定性的に一致する結果を得た。今年度は,小型家電等の粉砕機構を再現することができる新規シミュレーション手法の構築を目指し,小型家電や実装部品の物性把握,固気連成シミュレーションの実施,微小変形モデルの構築の3点を行った。小型家電や実装部品の物性把握では,基板に実装された部品の剥離に要する衝撃エネルギーを得るために,シャルピー衝撃試験機を改良した装置を作成した。

部品に対して,1回の衝撃で剥離する割合および,複数回の衝撃で剥離する割合を計測することで,部品剥離に要するエネルギー値を得ることができた。これらの値をシミュレーションに反映できると考えられる。小型家電に含まれる電子基板を対象として,粒子ベース剛体モデルに流体を連成させて,破砕機内のシミュレーションを行うツールの開発をした。本ツールを用いて,ドラム型衝撃式破砕機における電子基板挙動を解析した。破砕機内の基板挙動および衝突挙動,破砕機内の流れを把握することができた。粒子ベース剛体モデルを応用して,変形と破壊を再現できるモデルの構築を目指した。電子基板をモデリングする際の構成粒子の配置方法について検討を行った。種々の配置方法に対して基板の変形量を定量的に評価し,実際の基板モデルを構成するための指針を得ることができた。また,本モデルを用いて部品剥離過程を直接的に再現し,破砕実験と定性的に一致する結果を得た。上記の研究に加え,複雑形状を有する体系におけるシミュレーション手法に関する研究を行った。これらの研究から得られた成果から,概ね順調に研究が進展していると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,粉砕機構を再現することができるシミュレーション手法の構築を主に行った。今年度の成果を踏まえ,今後は小型家電等を対象としたレアメタル回収に適した粉砕手法の検討を予定である。以下の3点を行う予定である。小型家電の粉砕シミュレーション。今年度に構築したシミュレーションツールを用いて,種々の粉砕機のシミュレーションを行い,破砕機内の基板挙動および衝突挙動,破砕機内の流れを把握することに加え,種々の条件における衝突過程を比較することによって粉砕特性の定性的な評価を行う予定である。破壊モデルの構築。今年度に構築した新規モデルに破壊モデルを導入する。粒子ベース剛体モデルでは各剛体の構成粒子間の内力を計算しないが,本モデルでは,微小な変形量や破壊現象を再現するために,構成粒子間の内力を計算する。構成粒子間の内力は,粒子間の接触に伴う反発力と離散要素法において通常認めていない引張力を仮定して計算する。これらの作用力に応じて構成粒子間の結合を解除させることによって,粉砕・破壊現象をモデル化し,小型家電や電子基板の粉砕現象の直接的な解析を試みる。シミュレーションから粉砕特性を定量的に考察・評価する予定である。最適な粉砕手法の提案。構築したシミュレーション手法を用いて,既存の粉砕機の形状を仮想的に変更して解析を行うことが可能である。そこで,攪拌翼の形状や数を変える,装置の形状や大きさを変えるなどの最適な粉砕機の提案を行う予定である。
地域包括緩和ケアの充実に向けた家族への教育支援プログラムの開発

本研究は、地域包括ケアとしての緩和ケアに着目し、英国の医療・看護・介護をシームレスにつなぐ介護者支援をモデルにした緩和ケア家族支援プログラムの開発を目的としている。平成30年度は、1地域包括緩和ケア家族支援プログラム(以下、プログラム)の作成、2プログラムを実施するための緩和ケアスクール・サロンの基盤づくりを行った。まず、1として、がんを学ぶスクールとがん体験者との交流により、家族が学びを得られるプログラムを作成した。内容としては、英国での視察をからヒントを得た食事を中心とした生活を支える方法、癒しを得るためのマッサージ法や瞑想法、ユーモアを用いたコミュニケーション法などのミニレクチャーをサロンに取り入れるプログラムとした。2として、デリバリー型家族支援プログラムを展開していくために、28・29年度に実施した場所以外の新たな場所を開拓した。そこで、市民講座及び緩和ケアサロンを開催した。市民講座のテーマは「がんになっても自分らしく生きよう元気な家族・仲間でいるために」とし、講演の後、緩和ケアサロンを開催した。参加者は、54名でその背景は市民・医療関係者・学生であった。アンケート結果より、市民講座・緩和ケアサロンともに高い評価を得た。特にがん体験者からの話やサロンでの交流に対する評価が高かった。最終年度の今年は、英国の介護者支援をモデルとした緩和ケア家族支援プログラムを作成し、試行・評価までを目指した。しかし、プログラムの作成基盤である英国緩和ケア施設の視察が遅れたことにより、プログラムの作成・試行までにとどまり、評価に至らなかった。そのため、やや遅れていると判断した。最終年度となる令和元年度は、作成した家族支援プログラムをデリバリー型緩和ケアスクール・サロンとして試行する。その参加者にインタビュー調査を実施し、評価を得る。さらに、研究成果を学会で発表・投稿する。本研究は、地域包括ケアとしての緩和ケアに注目し、英国の医療・看護・介護をシームレスにつなぐ地域包括緩和ケアの介護者支援をモデルとした緩和ケア家族支援プログラムを開発することを目的としている。平成28年度は、1地域包括緩和ケア家族支援プログラム(以下、プログラム)の作成、2家族のための緩和ケアスクールサロンの運営準備を行った。まず、1として、英国のがん患者家族に対する緩和ケアサービスについて文献調査した。その結果、英国では家族介護者に対する支援として、介護者を対象とした研修、経済面の相談、グリーフワーク等の心のケア、レスパイトケア、補完療法等の充実が明らかになった。日本においては、現在実施されている患者同士のピアサポートネットワークを遺族同士のピアサポートに拡大することや、患者・家族に対する研修会の開催が有効であるという示唆を得られた。次に、2として、デリバリー型プログラムの展開を実施する市町村の開拓を行った。地域住民同士の健康づくりを目指している県内A市保健師と協働し、同市にあるB病院の在宅地域連携室が実施している暮らしの保健室への参加、展開の可能性を検討した。さらに、大学内でキャンパス型緩和ケアサロンを継続して行い、がん体験者が家族に向けた支援プログラムに参画できるよう基盤づくりをすすめた。初年度は、地域包括緩和ケア家族支援プログラムの開発に向け、文献調査および展開のための基盤準備を行った。プログラム作成のため、英国の介護者支援プログラムを展開している施設への視察を計画していたが、海外渡航の危険性や日程が調整できなかったことから、実施できなかった。29年度は、国外情勢も念頭に入れ、緩和ケア先進国であるカナダやオーストラリアも視野に入れ実施していく。本研究は、地域包括ケアとしての緩和ケアに着目し、英国の医療・看護・介護をシームレスにつなぐ介護者支援をモデルとした緩和ケア家族支援プログラムを開発することを目的としている。平成29年度は、1地域包括緩和ケア家族支援プログラム(以下、プログラム)の作成の基盤となる英国緩和ケア施設への視察、2デリバリー型家族のための緩和ケアスクールサロンの基盤作りを行った。まず、1として、緩和ケアの推進国である英国の緩和ケア関連施設を視察した。緩和的リハビリテーションの有用性や小児緩和ケア、非がん患者の緩和ケアを通して、グリーフケアを中心とした家族支援について示唆を得た。次に、2として、デリバリー型家族支援プログラムを展開していくため、28年度に開拓した市町村で市民講座及び緩和ケアサロンを開催した。市民講座のテーマは「がんになっても自分らしく生きよう元気な家族・仲間でいるために」とし、講演のあと、緩和ケアサロンを開催した。参加者は61人で、その背景は市民・医療関係者・学生であった。アンケート結果より、市民講座・緩和ケアサロンともに高い評価を得られた。課題としては、開催場所への交通アクセスが不便であること、開催の曜日などが挙げられた。2年目である今年度は、英国の介護者支援をモデルとした緩和ケア家族支援プログラムの作成し、そのプログラムを実行するところまでを目指していた。しかし、プログラムのの作成基盤となる英国緩和ケア施設への視察が年度末になったことから、最終的なプログラムの作成まで至らなかった。

内容としては、英国での視察をからヒントを得た食事を中心とした生活を支える方法、癒しを得るためのマッサージ法や瞑想法、ユーモアを用いたコミュニケーション法などのミニレクチャーをサロンに取り入れるプログラムとした。2として、デリバリー型家族支援プログラムを展開していくために、28・29年度に実施した場所以外の新たな場所を開拓した。そこで、市民講座及び緩和ケアサロンを開催した。市民講座のテーマは「がんになっても自分らしく生きよう元気な家族・仲間でいるために」とし、講演の後、緩和ケアサロンを開催した。参加者は、54名でその背景は市民・医療関係者・学生であった。アンケート結果より、市民講座・緩和ケアサロンともに高い評価を得た。特にがん体験者からの話やサロンでの交流に対する評価が高かった。最終年度の今年は、英国の介護者支援をモデルとした緩和ケア家族支援プログラムを作成し、試行・評価までを目指した。しかし、プログラムの作成基盤である英国緩和ケア施設の視察が遅れたことにより、プログラムの作成・試行までにとどまり、評価に至らなかった。そのため、やや遅れていると判断した。平成29年度は、現在日程調整中の海外視察を実施していく。さらには、家族のための緩和ケアスクールサロンを実施するための基盤を強化していく。具体的には、協力を表明してくれているA市にて、デリバリー型スクールサロンを展開していく予定である。3年目となる30年度は、家族支援プログラムの最終版を作成し、デリバリー型緩和ケアスクール・サロンとして運用する。その評価をもって、モデル開発につなげる。最終年度となる令和元年度は、作成した家族支援プログラムをデリバリー型緩和ケアスクール・サロンとして試行する。その参加者にインタビュー調査を実施し、評価を得る。さらに、研究成果を学会で発表・投稿する。本研究は、英国の医療・看護・介護をシームレスにつなぐ地域包括緩和ケアの介護者支援をモデルとした緩和ケア家族教育プログラムを開発することを目的としている。そのため、当該年度において、英国の家族介護者支援プログラムを実施している施設への視察を計画していた。しかし、候補となっていた施設との日程調整がつかず、研究費に残額が生じた。(理由)今年度は、英国への視察を終え、最終の家族支援プログラムを作成し、展開する予定であったが、視察が年度末になったため、プログラムの展開ができず、研究費に残額が生じた。(使用予定)30年度は、最終プログラムを作成し、現在1回/年の運営をさらに増やして評価していく。その際の協同する多職種・がん体験者への謝金、旅費、スクールサロンの運営費として使用する予定である。(理由)プログラム
モノクローナル抗体を用いた脳腫瘍関連抗原の血清学的診断

ヒト悪性脳腫瘍に対して作成されたモノクローナル抗体の1つ、G-22MCAは64種類の各種悪性腫瘍の培養細胞株を用いてその抗原分布を検討した結果、gliomaには20種類中18種(90%)に陽性を示し、他にmelanoma lung cancerに陽性を示す以外はすべて陰性でありneuroectodermal antigenを認識する比較的特異性の高い抗体と考えられる。この細胞表面に存在する抗原は1%NP-40で可溶化してもその抗原活性を失う事なくニトロセルロース膜上で酵素抗体反応陽性を示した。さらに手術時摘出組識の可溶化成分の検討でもglioma組識では4例中3例に陽性の他9週令の胎児脳でも陽性を示したが8ヶ月の胎児脳及び2例の成人脳では陰性を示した。次に【^3H】-leucineでpulse labelしたSK-MG-4(gliomacell line:G-22MCA関連抗原陽性)及びKMS-【II】(ependymoma cellline:G-22MCA関連抗原陰性)のNP-40可溶分画をG-22MCAで沈澱後SDS-DAGEで分析すると、SK-MG-4のautoradiographyにて1時間のpulse lebelにより67Kの領域に、KMS-【II】では認めない反応が抽出された。一方、G-22MCA immunoadsorbent gll columnを用いSK-MG-4のNP-40抽出液より抗原をaffichromatographyにて精製を試みた。収集された蛋白量は極めて微量であったが、高い抗原活性を有しこの試料をSDS-PAGAにて分離後銀染色を施行するとやはり67Kにsingle bandを認めpulse labelの結果と一致した。そこでニトロセルロース膜を用いたdot blot ELISA法にてヒト髄液中抗原の検索を行った。各疾患の髄液100mlを試料として抗原活性を比較したところ悪性神経膠腫(7例)は他の脳腫瘍(15例)や腫瘍以外の脳疾患(4例)に比べその測定反応が有意に高値を示しG-22MCAの認識する抗原が悪性神経膠腫の患者髄液中に特異的に存在する可能性が示唆された。この悪性神経膠腫患者の1例の髄液をaffinity chromatographyで精製液SDS-PAGEで分離すると67K及び65Kに反応が認められ、髄液中の抗原精製も可能と考えられた。現在詳細な抗原の性状をさらに検討中である。
身近な空の観察をもとにした気象学習教材の開発

最終年度となる平成30年度は,天気図をもとにした気圧配置の把握と雲の分布を理解できるよう,天気図と気象衛星の赤外画像とを重ね合わせて表示するシステムの開発を行った。また,昨年度に改良を行った雲の変化を毎日記録する“記録システム"と併用することで,“なぜ"そのような雲が発生し,“なぜ"そのような動きをするのか,雲の種類と動き方を,気圧配置から検討する授業実践を大学において行った。昨年度までに開発を行った雲の記録システムでは,広島大学教育学部C棟屋上に設置したカメラを利用して,キャンパスの北側の空を対象として,一年を通して発生した雲の種類や移動する方向の変化についてタイムラプス機能を用いて記録を行っている。この記録データは,およそ日の出前から日の入り後までの空の状況を,5分に1枚のjpg画像と,10秒に1回撮影したものをタイムラプス動画として作成した動画(1日分は約300MB)から構成される。また,気象の分野で学習する“飽和水蒸気量"や“湿度"と,空気の上昇に伴って温度が低下する“乾燥断熱減率"の知識をもとに,実際に雲がどういう条件で形成されるかに焦点をあて観察を行えるよう,本システムでは下層雲を観察の対象とし,この持ち上げ凝結高度を,地表で観測した気温と湿度を元に計算するページを,JavaScriptを用いて作成しており,このページで計算された持ち上げ凝結高度を,観測値の周囲にある山々の標高を参考にして比較する活動や,赤外放射温度計を用いて雲底温度を観測した数値とを比較する活動を通して,学習内容と観察した事象の関連付けを可能としている。天気図と衛星画像を重ね合わせたものと,実際に観測した空模様の変化とを対比することで,気圧配置と雲の動きや,低気圧が近づいてくる際の雲の高さと種類の変化についてより理解が深まったと考えられる。中学校の第二学年において生徒が気象分野の学習を行うための,身近な空の観察をもとにした気象学習教材の開発を行った。天気の変化や雲の発生は,所在地の緯度・経度や標高による地域差が大きいにもかかわらず,教科書の典型的な例示に頼らざるをえないことに気象学習の問題点がある。また,授業時間による限られた時間内の観測からでは有効な法則性を見つけることは大変難しい。そのため本研究では,Webカメラを用いて,空模様の変化を常時観察するとともに,アメダス等で公開されている気象データを活用して,Web上に天気の変化とその要因を表示するシステムを構築し,学習者が天気の変化を観察しやすくすることで,気象の変化を把握し学習するための学習教材の開発を行う。初年度は,Webカメラを用い,日の出から日の入りまでの天気の変化や雲の発生を毎日自動で記録する“記録システム",および記録された写真や動画をデータベースとして記録・整理・公開を行う“公開システム"の開発を行った。どんな気象条件の時に,どんな雲が発生するかは,経験を積むことである程度は予測できるようになるものの,想像しなかった雲が出現することもあり,結局はいつどんな雲が現れてもよいよう日々,空模様を記録し続けていくことが教材開発の第一歩である。しかも,雲の変化はとてもゆっくりしており,かつ形が少しずつ変化するため,変化を記録するためにはインターバル撮影を行うことが望ましいが,頻繁に撮影を行いすぎると容量が増大し,後で整理する際にも大変になる。また,撮影間隔が開きすぎると雲の変化の様子が不明瞭となる欠点が挙げられる。そのため“記録システム"としては,日の出から日の入りまでの東広島市の空模様を北側と南側に向けたカメラで毎日欠かさず記録し続け,さらに記録された画像や動画等の情報について,1日の変化とダイジェストとして表示する“公開システム"の作成を行った。従来の気象学習の問題点は,所在地の緯度・経度や標高による地域差が大きいにもかかわらず,教科書の典型的な例示に頼らざるをえないことにあった。天気の変化は様々な地理的要因に左右され,その土地特有の変化の様式を持っていることが多い。また気象の学習には,学習指導要領において自ら観測を行い,気温や湿度などの変化が,天気の変化と密接に結びついていることを学ぶ必要性が問われているが,実際問題として,気象の単元にあてられる時間数の問題や,週1回程度の限られた時間,および教室や校舎周辺など限られた場所での観測からは,天気の変化に関して有効な法則性を見つけることは難しい。例えば,温暖前線や寒冷前線の通過に伴う雲の種類や気温の変化を学習しようと思っても,低気圧から伸びる前線が観測地をきれいに通過するのは年に数回のチャンスしかなく,それが授業時間にあたる可能性はほとんどゼロに等しい。気象の学習における重要なポイントは,気象の学習に適した年に数回のチャンスを記録し,教材として活用することである。そのため本研究では,発生する雲の種類や動く方向など変化の様子を微速度撮影の手法を用いて動画として記録し,衛星画像や天気図を併用して天気の変化と対比させて学習するための学習教材の開発を行っている。初年度にあたる平成28年度には,開発した雲の記録システムの安定運用を目指すとともに,記録した画像を用いた授業実践を予定通り行い,ほぼ計画通りに研究は進んでいるものと考えている。二年目となる平成29年度は,初年度に開発を行った雲の変化を毎日記録する“記録システム"の改良を行った。ここでは気象の分野で学習する“飽和水蒸気量"や“湿度"と,空気の上昇に伴って温度が低下する“乾燥断熱減率"の知識をもとに,実際に雲がどういう条件で形成されるかに焦点をあて観察を行えるよう改良を行った。