hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強い相関を持つランダム場の研究

2次元離散トーラス上の単純ランダムウォークの被覆時間を第2次オーダーまで定数も込めて精密に評価した.被覆時間とは単純ランダムウォークが有限グラフのすべての点を訪問し尽くすまでに要する時間のことであり,様々なグラフに対して被覆時間の評価は知られている.被覆時間の研究において2次元離散トーラスは特別に解析が難しいグラフであり,被覆時間の第1次オーダーはDembo-Peres-Rosen-Zeitouni(2004)によって精密に評価された.その後, Ding(2012)によって第2次オーダーのある評価が得られたが,その定数がどのようになるかはわかっていなかった.関連する問題として2次元連続トーラス上のBrown運動の被覆時間を評価する問題があるが,これについてはBelius-Kistler(2017)が分枝Brown運動の研究で開発された手法を駆使することによって,被覆時間の第2次オーダーを定数も込めて精密に評価することに成功した.本研究ではこのBelius-Kistler(2017)の手法を援用して2次元離散トーラスに対して同様の結果(彼らの結果の離散版)を得ることに成功した.しかし,技術的には連続版と離散版で大きな違いがあった.連続版ではBrown運動が回転不変性をもつため比較的解析しやすいのだが,離散版では近似的にしか回転不変性が成り立たず,その誤差を慎重に処理する必要があった.このような技術的な困難さを克服できたことは1つの成果であり,このような技術は今後さらに被覆時間の極限などを研究する際に役立であろうと期待している.本研究結果を国内外で口頭発表した.また,本研究内容をまとめた論文を執筆し,学術誌に投稿する準備を整えた.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。2次元離散トーラス上の単純ランダムウォークを考え,その被覆時間を第2次オーダーまで精密に評価した.被覆時間とは,単純ランダムウォークがトーラスのすべての点を訪問し尽くすまでに要する時間のことである.類似の研究は既に2次元トーラス上のBrown運動に対してBelius-Kistler(2017)により行われており,本研究はその離散版である.現在,本研究に関する論文を執筆中である.研究手法の大部分はBelius-Kistler(2017)の手法に基づくが,離散特有の細かな処理がいくつかの箇所で必要であり,本研究ではそのような技術的な面で新たな工夫を付け加えた.被覆時間は,単純ランダムウォークがトーラスの各点に初めて到達する時刻の最大値としても定義できる.実はこの到達時刻をトーラス上のランダム関数とみなすと,この到達時刻は「対数相関をもつランダム場」に属することがわかる.したがって,本研究は対数相関をもつランダム場の最大値に関する研究の一環である.本研究では以下に記述する手法を援用した(この手法はDembo-Peres-Rosen-Zeitouni(2004)により開発された):トーラス上の1点に着目し,その点が「訪れにくい」(つまりその点の到達時刻は被覆時間に近い)という事象を調べる必要がある.この事象の解析は「その点の近傍への訪問回数」の解析に置き換えられる.実はこの訪問回数はBrown運動と関係づけることができ,最終的にはBrown運動の解析に持ち込む.以上のことから被覆時間の評価では,「対数相関をもつランダム場」の代表例である分枝Brown運動の最大値の研究で開発された手法が有効であることがわかり(Belius-Kistler(2017)が発見した),本研究ではその手法を援用した.本研究では計算量が多く,当初は本年度中に一通り計算を終えることができるかどうかわからなかったが,無事に結果を得ることができたため.2次元離散トーラス上の単純ランダムウォークの被覆時間を第2次オーダーまで定数も込めて精密に評価した.被覆時間とは単純ランダムウォークが有限グラフのすべての点を訪問し尽くすまでに要する時間のことであり,様々なグラフに対して被覆時間の評価は知られている.被覆時間の研究において2次元離散トーラスは特別に解析が難しいグラフであり,被覆時間の第1次オーダーはDembo-Peres-Rosen-Zeitouni(2004)によって精密に評価された.その後, Ding(2012)によって第2次オーダーのある評価が得られたが,その定数がどのようになるかはわかっていなかった.関連する問題として2次元連続トーラス上のBrown運動の被覆時間を評価する問題があるが,これについてはBelius-Kistler(2017)が分枝Brown運動の研究で開発された手法を駆使することによって,被覆時間の第2次オーダーを定数も込めて精密に評価することに成功した.本研究ではこのBelius-Kistler(2017)の手法を援用して2次元離散トーラスに対して同様の結果(彼らの結果の離散版)を得ることに成功した.しかし,技術的には連続版と離散版で大きな違いがあった.連続版ではBrown運動が回転不変性をもつため比較的解析しやすいのだが,離散版では近似的にしか回転不変性が成り立たず,その誤差を慎重に処理する必要があった.このような技術的な困難さを克服できたことは1つの成果であり,このような技術は今後さらに被覆時間の極限などを研究する際に役立であろうと期待している.本研究結果を国内外で口頭発表した.また,本研究内容をまとめた論文を執筆し,学術誌に投稿する準備を整えた.

今後は2次元離散トーラス上の単純ランダムウォークを考え,その局所時間の極大値統計を精密に調べる.そのためにまずは2次元離散Gauss自由場に対して既に行われている類似の研究の手法を学び,それを局所時間の研究に応用することを試みる.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
脊髄ニューロンの定量的評価を用いた神経移行術の実験的研究

神経移行術前後の脊髄ニューロンを比較することによって、機能回復に対する定量的評価を試みた。動物実験用Ratを用い、神経移行術のdonorとして肋間神経を選択し、逆行性標識により脊髄前角ニューロンによる再支配が確認され、肋間神経-肩甲上神経移行術モデルを作成に成功した。本研究の目的は神経移行術後の運動ニューロンの数、後根神経節ニューロンの数、再生軸索の数、筋機能の解析である。標識されたニューロン、軸索の数を計測し、神経縫合術を評価することによって、定量的評価の実現を図った。横隔神経、肋間神経をそれぞれ肩甲上神経との間で移行術を施行し、新たな神経移行術動物モデルを作製したが、横隔神経切断モデルは標本を失う結果となり本モデルを断念。肋間神経モデルの作成を行い、これに成功した。併せて肋間神経の標識により、そのニューロン数の基礎データを得た。筋収縮の回復を確認した後、DiIによる逆行性標識で各神経移行術後の運動ニューロン、後根神経節ニューロンの数の計測を施行。肋間神経ー肩甲上神経移行術モデルの作成に成功し、運動ニューロンを計測、以前に得られた副神経ー肩甲上神経との比較を行い解析を試みた。標本脊髄は2本得られ、運動ニューロンによる再支配は副神経に比して少数であった。先に行われた実験結果と異なり有意なαとγニューロンの再生の差は認められてはいないが、継続し個体数を増やし観察予定である。各モデルの神経縫合部、中枢側、末梢側での再生された軸索の確認を予定通り追加し、相関関係を確認する。さらにもともとの数が大きく異なる双方のニューロン数の比較についても、問題点を引き続き検討、追加実験を行う予定であり、学会発表、論文報告を行っていく。第一段階である肋間神経、横隔神経をdonorとした肩甲上神経への遠位モデルの作成を試みた。手術は全て9週齢ラットに対し、pentobarbital腹腔内投与による全身麻酔、深昏睡にて行った。術後9週で吻合部遠位からの標識し、さらに2週間の生存期間の後、灌流固定、脊髄の摘出、観察を行った。肋間神経モデルでは、ラットによる本実験系では肩甲上神経との口径差がやや大きく術後、吻合部の切断が3例中2例に認められた。1例に関しては棘上筋の再支配が確認されこのモデルの逆行性標識を施行した。脊髄前角の観察、撮影、また標識されたα、γニューロンそれぞれの計測を行った。現在、nを増やすべく実験継続中である。これに並行し、肋間神経の支配ニューロンの計測と局所分布の観察を施行中である。横隔神経モデルは、2例に対して神経移行術を施行したが、いずれも失敗に終わった。(1)口径差が大きい(2)距離が長いため吻合部が過緊張である(3)手術侵襲が過大。特に(2)(3)は決定的な不可事由であり、横隔神経モデルに関しては実験を断念した。これに代えて、肩甲上神経の分岐で分かれる肩甲下神経による神経移行術を計画、予備実験を施行中である。肩甲下神経は、口径も同程度であり距離的にも近いため手術手技は単純であるが、肩甲上神経と同じ本幹を持つdonorであり、他の神経とは、性格が異なる。しかし、本実験系は報告が動物実験も含めて皆無であり本研究考察の担保となりうると考えている。実際の神経吻合の形態学的観察のため、24年度施行予定であったが肩甲上神経を切断後そのまま吻合したモデルの電顕による観察を試みている。中枢側、吻合部、遠位側についてそれぞれ切片作成を行い軸索数、周径の観察を行う予定である。モデルの作成は本実験系の最も重要な因子であり、横隔神経モデルは断念したが他の2つ(肋間神経と肩甲下神経)のモデルは成功の目途が立ちつつある。当初の計画から若干の遅れはあるが、残る実験は以前の研究にて経験済みであるため、今年度中に挽回可能な遅延と考える。若干の遅れを認めているが、着実にデータを得ているおり、また残る作業に関してはすでに経験済みのものであるためエフォートの増加を図り、実験を加速させる予定である。動物実験用のラット、麻酔薬、標識用試薬、学会参加及び旅費、論文投稿料、英文校正費として使用予定である。
膵がんの浸潤過程に関わるInterleukin-32の役割とその発現機構の解明

予後不良な膵癌の生物学的特徴である易浸潤性制御している因子を探る目的で研究を行った。まず、ヒト由来膵癌細胞株から高浸潤性細胞株をサブクローニングした。これらの細胞株で発現が亢進している遺伝子を網羅的に解析し、IL-32がmRNAおよび蛋白レベルとも高発現していることを確認した。そこで、IL-32が浸潤性に関与しているかを確認するために、IL-32 siRNAを用いてノックダウンすると浸潤性減弱し、IL-32そのものをノックアウト(KO細胞)すると浸潤性が極端に減弱した。一方、IL-32の強制発現系では、浸潤性を殆ど認めなかった細胞株で浸潤性が増すことを見出した。さらに、膵癌組織において免疫組織学的に検討すると、正常膵管で殆ど認められなかったIL-32が腫瘍細胞において認められ、特に腺管から芽出する部分や浸潤先進部でその陽性部位が増すことが観察され、浸潤性を獲得している部位にIL-32が発現することを見出した。次に、IL-32によって制御を受ける因子を探ると、E-Cadherinは高浸潤精細胞で減弱する一方、KO細胞では亢進し、MMP4、14、9も制御を受けることが判った。一方、樹立されたヒト細胞株の多くは、様々な生物学的性格を有したものが混在していると仮定し、限界希釈法で単一細胞性にサブクローニングを行い、膵癌細胞から三つの性格が異なる細胞株を得た。それぞれの細胞は形態のみならず、相互の接着性も異なり、また、これまで浸潤性との関連性が論議されてきたThrombospondin1、前述のMMP1、14、9、SLUG、BMPおよびE-Cadeherinが固有の細胞に有意に発現が亢進していることが明らかになった。以上より、IL-32は炎症性サイトカインとしてではなく、腫瘍、特に膵癌において、予後不良を特徴とする易浸潤性において重要な制御因子である可能性が示唆された。悪性腫瘍の中でも膵癌は他臓器と比較しても、浸潤転移が高頻度であり、その結果、予後が不良で生物学的にも悪性度の高い腫瘍の筆頭でもある。特に高い浸潤能は、膵癌のもう一方の特徴と一つである高度の線維化を伴った間質内でも、容易に浸潤することを反映しているものである。ではこれらの高い浸潤性を成業している機構はどの様なものあるのか、また、それらを構成している因子はどの様なものであるのか、現在までの所、明確化されていない。本研究ではまず、各種の膵癌細胞株より高浸潤性の細胞を樹立し、それらの細胞において高発現している因子を同定することである。次に、同定された因子について、直接的あるいは間接的に浸潤を規定しているのか検討することである。以上の背景と目的を踏まえ、まず、高浸潤性細胞株を樹立することができ、さらにそれらの細胞において発現が亢進しているものを選択、その中でもInterleukin-32:IL-32が有意に亢進していることを確認した。このIL-32がどの様に膵癌の浸潤機構に関わるかを検討するのが本研究の趣旨である。特に、細胞増殖、遊走能などの関連性、発現の制御により浸潤性に変化をもたらすか、これらの点を当初の検討課題とする。膵癌における浸潤を規定している因子を同定する目的で高浸潤性膵癌株を樹立した。これらの細胞において高発現している諸因子を同定することができ、その中でもInterleukin-32:IL-32が高発現していることを見出した。一方、これらの高浸潤性細胞株で発現が亢進しているIL-32をsiRNAによるNock downあるいはexon3領域をを選択的にNock outした系では有意にその浸潤性が減少していることを確認した。さらに、IL-32の高発現Vectorを作成し、低浸潤性細胞株に遺伝子導入したところ、浸潤性の亢進を認めた。細胞遊走能は、浸潤能と相関しており、高浸潤性細胞株では高遊走性を示すだけでなく、Nock down、Nock out系でも減少していた。細胞増殖能は何れの系とも有意な差異は認められなかった。IL-32により制御を受けている因子の同定を行ったが、現在までの所、共通した因子は同定できていない。但し、Nock down、Nock out系では共通して細胞接着因子であるE-cadherinやLaminin-5 γ2鎖の亢進を認めることより、何らかの細胞接着性の減少が浸潤能と亢進と関与していることと推察された。個々の細胞の形態変化は著しく、高浸潤株は親株で観られた多稜形から一様に紡錘形細胞へと変化していた。膵癌組織におけるIL-32の免疫組織化学的検討では、浸潤先進部を優位にその細胞質内発現を認めた。以上の結果より、IL-32は膵癌の浸潤能と何らかの因果関係を有していることが考えられてた。今後は、IL-32のPromoter活性の同定と下流域で制御を受けている因子の同定を試みる予定である。

ではこれらの高い浸潤性を成業している機構はどの様なものあるのか、また、それらを構成している因子はどの様なものであるのか、現在までの所、明確化されていない。本研究ではまず、各種の膵癌細胞株より高浸潤性の細胞を樹立し、それらの細胞において高発現している因子を同定することである。次に、同定された因子について、直接的あるいは間接的に浸潤を規定しているのか検討することである。以上の背景と目的を踏まえ、まず、高浸潤性細胞株を樹立することができ、さらにそれらの細胞において発現が亢進しているものを選択、その中でもInterleukin-32:IL-32が有意に亢進していることを確認した。このIL-32がどの様に膵癌の浸潤機構に関わるかを検討するのが本研究の趣旨である。特に、細胞増殖、遊走能などの関連性、発現の制御により浸潤性に変化をもたらすか、これらの点を当初の検討課題とする。膵癌における浸潤を規定している因子を同定する目的で高浸潤性膵癌株を樹立した。これらの細胞において高発現している諸因子を同定することができ、その中でもInterleukin-32:IL-32が高発現していることを見出した。高浸潤性細胞株に対し、IL-32に対するsiRNAとexon3領域を選択的にNock outした抑制実験では有意にその浸潤性が減少していた。さらにIL-32の高発現Vectorを導入した細胞では浸潤性の亢進を認めた。一方、抑制系ならびに高発現系では、種々の分子の亢進を認め、細胞形態も変貌していた。特に細胞接着性を制御する分子の亢進を認め、細胞相互の接着性の減弱等も認められた。一方、浸潤した単一細胞から培養を進めることで、数種類の異なるサブクローンを樹立した。これらの細胞は浸潤能、接着のならびに細胞形態を異としており、発現する分子も異なっていた。特に細胞接着関連分子の発現の相違が認められた。また、浸潤能ならびに細胞増殖能にも同様の変化を認めた。以上の結果より、IL-32は膵癌の浸潤能と何らかの因果関係を有していることが考えられてた。今後は、IL-32のPromoter活性の同定と下流域で制御を受けている因子の同定を試みる予定である。また、サブクローン化した細胞における発現解析を進めている。予後不良な膵癌の生物学的特徴である易浸潤性制御している因子を探る目的で研究を行った。まず、ヒト由来膵癌細胞株から高浸潤性細胞株をサブクローニングした。これらの細胞株で発現が亢進している遺伝子を網羅的に解析し、IL-32がmRNAおよび蛋白レベルとも高発現していることを確認した。そこで、IL-32が浸潤性に関与しているかを確認するために、IL-32 siRNAを用いてノックダウンすると浸潤性減弱し、IL-32そのものをノックアウト(KO細胞)すると浸潤性が極端に減弱した。一方、IL-32の強制発現系では、浸潤性を殆ど認めなかった細胞株で浸潤性が増すことを見出した。さらに、膵癌組織において免疫組織学的に検討すると、正常膵管で殆ど認められなかったIL-32が腫瘍細胞において認められ、特に腺管から芽出する部分や浸潤先進部でその陽性部位が増すことが観察され、浸潤性を獲得している部位にIL-32が発現することを見出した。次に、IL-32によって制御を受ける因子を探ると、E-Cadherinは高浸潤精細胞で減弱する一方、KO細胞では亢進し、MMP4、14、9も制御を受けることが判った。一方、樹立されたヒト細胞株の多くは、様々な生物学的性格を有したものが混在していると仮定し、限界希釈法で単一細胞性にサブクローニングを行い、膵癌細胞から三つの性格が異なる細胞株を得た。
ニューロンの多極性誕生と樹状突起のパターン形成の研究

生体内での神経細胞の極性の誕生や、樹状突起の伸長・分岐形成の機構をin vivoで研究するモデル系として、ショウジョウバエ胚のmultiple dendrite neuron (md neuron)に着目した。md neuronは、複雑に分岐する樹状突起を細胞体あたり複数本発達させる。我々が同定した7回膜貫通型カドヘリンFlamingo(Fmi)は、md neuronの樹状突起の伸長調節において重要な働きをする。Fmiの神経系内での発現を調べると、md neuronで強く、分岐しない短い樹状突起を1本だけ発達させる神経細胞では弱い傾向がある。そこで、md neuronに比較的限局して発現する他の遺伝子を分離すれば、その中に樹状突起のパターン形成に関わる新しい遺伝子が同定できるのではないかと予想した。遺伝子探索の方法として、エンハンサートラップ法を採用した。約4,500株のトラップ系統を探索し、現在までに20以上の候補遺伝子を同定した。それぞれの遺伝子が期待する機能を担っているかどうかを、以下の方針に基づき検証中である。1)すでに突然変異が分離されている遺伝子については、緑色蛍光タンパク質をマーカーとするtransgeneと組み合わせ、md neuronの突起パターンを調べる。2)ホモ接合体が致死となるトラップ系統については、ホモ接合体内でのmd neuronの突起パターンを調べる。この手法により、樹状突起の伸長を負に制御する遺伝子が分離できた。この遺伝子はZinc++フィンガーモチーフを持つタンパク質をコードしていた。3)ヌル変異が分離されていなかったり、全くの新規の遺伝子については、2本鎖RNA干渉(Double-stranded RNA interference,RNAi)による遺伝子ノックアウトを計画しており、その手法の導入のための実験を進めている。ニューロンの多極性誕生と樹状突起の複雑なパターン形成の分子機構を明らかにする目的で、ショウジョウバエのmultiple dendrite neuron(md neuron)に着目し、個体レベルでの研究を進めた。md neuronに限局して発現する遺伝子を検索すれば、その中に目的の遺伝子が含まれると予想し、現在までにmd neruonに比較的限局した発現を示す遺伝子の候補として30余りを単離した。また、我々がすでに上皮細胞の極性形成に重要な働きをすることを明らかにした7回膜貫通型カドヘリンが、md neuronの樹状突起の伸長の調整にも必要であることを示した。
ビスマス-遷移金属系層状酸化物の系統的解明に基づく低温動作高効率酸素ポンプの実現

Bi_2VO_<5.5>は、複雑な多形を有し、その高温相は高い酸化物イオン伝導を示す。本研究では、5価のバナジウムサイトに各種元素を系統的にドープし、酸化物イオン伝導性および相変態挙動への影響を、熱分解に対する時間的安定性を考慮して理解することと、得られた知見に基づいてより高性能な酸化物を実現することを目的としている。・新たな相分類の確立:本系で観察されたα,β,γ相に代表される種々の多形体について、系統的な理解と整理をより簡便に行うため、新たな相分類法を検討した。結果、V-O層の酸素空孔の規則-不規則配列に特徴的な超格子回折ピークと酸化物イオン伝導度の挙動に基づき、α_f,β_f,γ_fという3つのグループに種々の多形体が分類できることを示した。・高伝導相γ_fの安定化機構:他の多形体に対し、γ_fを安定化するには、酸素空孔濃度やドーパント濃度の増大が効果的であった。これは、酸素空孔の存在によりα_f,β_f構造が不安定化されるため、および格子欠陥の存在がγ_fの配位エントロピーを増大することや規則化速度の低下につながるためとして定性的に理解することができた。一方、熱分解に対し、γ_fを安定化するには酸素との結合力が強く、イオン半径がV^<5+>に近いドーパントが有利であった。これは、熱分解に必要とされるドーパントの拡散の抑制と、ドーパント周りの格子歪が小さいためとして定性的に理解することができた。・BIMEVOXへの複合ドーピング:α_f,β_fに対するγ_fの安定化に最も有効な1価金属(Li^+,Ag^+)と、顕著な熱分解抑制効果を示すTi^<4+>を複合ドープした試料を作製し、γ_fが室温まで凍結され、500°Cで0.1S/cmという極めて高い酸化物イオン伝導度が示されることを見出した。また、Ti濃度の増大に伴い、γ_fの時間的な安定性が大きく向上することを明らかとした。Bi_2VO_<5.5>は、Bi-0層とV-0層が交互に積層した構造を持ち、昇温に伴い低温相(α)から中温相(β)、高温相(γ)へと相変態を示す。また、β相およびγ相では構造内に内因性の酸素空孔を有するため、500°C以上という低い温度域で高い酸化物イオン伝導性を示す。さらに本系では、Vサイトの部分置換によるβ相やγ相の低温化が報告されており、固体電解質型酸素ポンプへの応用なども期待できる興味深い物質である。これまで元素置換した場合の伝導性への影響や、γ相およびβ相の低温領域への安定化などの報告はあるが、未だ系統的な研究はなされておらず、本系全体の詳細な理解には至っていない。そこで本研究では、Bi_2VO_<5.5>のバナジウムサイトの5%を、価数とサイズの異なる種々の遷移金属(Ti,Zr,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,W)で置換し、電気伝導性および相変態挙動への影響を調べた。元素置換の結果、γ相において酸素空孔濃度の増大に伴う酸化物イオン伝導度の増大は認められなかった。一方、置換元素の価数が同一の場合、置換元素-酸素間の結合エネルギーが大きいほど酸化物イオン伝導度が低い傾向にあることが認められた。したがって、γ相における酸化物イオン伝導度は構造内の酸素空孔濃度の変化には鈍感であり、置換元素と酸素原子との結合力が支配的であることを明らかにした。β/γ相変態温度については、Cr置換を除いて、その低温化を確認した。ここで、置換元素の価数が同一の場合には、先に述べた置換、元素-酸素間の結合エネルギーが大きいほど変態温度が低温化する傾向にある。一方、α/β相変態温度については、同一組成においても高温域からの冷却条件と試料形状によって、100°C以上の差があることを明らかにした。このような現象は通常の規則/不規則変態では説明ができず、酸化物と雰囲気中との酸素の授受が関与しており、物質内の酸素量の差がα/β変態温度の大きな変化に関係することを突き止めた。Bi_2VO_<5.5>は、中温域において高い酸化物イオン伝導性を示す物質であり、固体電解質型酸素ポンプ等への応用が期待される。しかしながら、低温相(α)、中温相(β)、高温相(γ)などの複数の相の間で複雑な規則-不規則相変態を示し、純粋な酸化物イオン伝導はβ,γ相でしか得られないことが知られている。そこで本研究は、バナジウムサイトを種々の元素で部分置換し、電気伝導と相変態・安定性の系統的な理解と、Bi_2VO_<5.5>系酸化物の高性能化を目的としている。昨年度、試料が同一のドーパント組成を有していても高温域からの冷却条件と試料形状によって、α/β相変態温度が大きく変化することが分かっていた。この現象には、原子配列の乱雑さの違いに加え、酸化物内の酸素含有量の差が強く関与していることが作製プロセスによる物性の違いから予想された。そこで本年度は、精密な熱重量測定を行い、相変態直前において酸素含有量に明確な差が存在することを明らかにした。新たな試みとして、1価金属のドーピングを試みた。

置換量が10%の場合には、γ相が室温まで安定化され、400°Cという低い温度域で、10-1S/cmに達する非常に高い伝導度を示すことがわかった。この値は、同温度域でYSZが示す値より2桁程度高く、世界最高の酸化物イオン伝導体であるといえる。しかしながら、この物質は相安定性に難があり、熱分解が徐々に進行することが分かった。Bi_2VO_<5.5>は、複雑な多形を有し、その高温相は高い酸化物イオン伝導を示す。本研究では、5価のバナジウムサイトに各種元素を系統的にドープし、酸化物イオン伝導性および相変態挙動への影響を、熱分解に対する時間的安定性を考慮して理解することと、得られた知見に基づいてより高性能な酸化物を実現することを目的としている。・新たな相分類の確立:本系で観察されたα,β,γ相に代表される種々の多形体について、系統的な理解と整理をより簡便に行うため、新たな相分類法を検討した。結果、V-O層の酸素空孔の規則-不規則配列に特徴的な超格子回折ピークと酸化物イオン伝導度の挙動に基づき、α_f,β_f,γ_fという3つのグループに種々の多形体が分類できることを示した。・高伝導相γ_fの安定化機構:他の多形体に対し、γ_fを安定化するには、酸素空孔濃度やドーパント濃度の増大が効果的であった。これは、酸素空孔の存在によりα_f,β_f構造が不安定化されるため、および格子欠陥の存在がγ_fの配位エントロピーを増大することや規則化速度の低下につながるためとして定性的に理解することができた。一方、熱分解に対し、γ_fを安定化するには酸素との結合力が強く、イオン半径がV^<5+>に近いドーパントが有利であった。これは、熱分解に必要とされるドーパントの拡散の抑制と、ドーパント周りの格子歪が小さいためとして定性的に理解することができた。・BIMEVOXへの複合ドーピング:α_f,β_fに対するγ_fの安定化に最も有効な1価金属(Li^+,Ag^+)と、顕著な熱分解抑制効果を示すTi^<4+>を複合ドープした試料を作製し、γ_fが室温まで凍結され、500°Cで0.1S/cmという極めて高い酸化物イオン伝導度が示されることを見出した。また、Ti濃度の増大に伴い、γ_fの時間的な安定性が大きく向上することを明らかとした。
ヒトβデフェンシンのサイトカイン/ケモカイン産生誘導の決定領域

ヒトβデフェンシン-3は抗菌活性のほか,様々なサイトカインやケモカインの分泌を促進させる作用を有し,自然免疫と獲得免疫を結びつけるものとして注目されている。この作用を決定づける領域をN末端のαヘリクス領域と仮定し,ヒトケラチノサイトのIL-6, IL-8分泌に対する影響を検討したが,誘導作用はなく。C末端のHBD-3に特異的なアルギニン2残基がこれらの分泌に大きく関与することを明らかとした。ヒトβデフェンシン(HBD)-3はヒトβデフェンシン-1-4の中で、グラム陰性菌のみでなく、グラム陽性菌にも強力な抗菌活性を有し、しかもその抗菌活性は塩抵抗性である。我々はこの強力な抗菌作用を決定付ける因子として、HBD-3のみに認められるC末端の2箇所のアルギニン残基に注目し、表1の2つの変異ペプチド(desR HBD-3, N-RR HBD-3)を作成し,前記のアルギニン残基が抗菌活性および塩抵抗性に非常に重要な役割を果たしていることを示した.さらに,HBD-3は様々なサイトカイン/ケモカイン誘導作用を有することが知られている.我々は,この作用が,抗菌活性にあまり影響がみられないN末端のαヘリクス領域が関与しているものと仮定し,HBD-3のαヘリクス領域(YCRVR)およびHBD-2,HBD-1のαヘリクス領域(PVTCLK, HYNCVS)の合成ペプチドおよび,HBD-2, -3, desR HBD-3, NRR-HBD-3を培養ケラチノサイトに添加し,IL-6およびIL-8の発現をELISA法にて測定した.結果は,予想に反し,すべてのαヘリクス領域ペプチドにIL-6,-8の誘導能は見られず,desR HBD-3にはHBD-3と比較しても,有意にIL-6.-8誘導の増加が認められた.これらの結果により,HBD-3のサイトカイン誘導にも,抗菌活性と同様,C末端のアルギニンが大きく関与していることが示唆された表1ヒトβデフェンシン(HBD)-3はヒトβデフェンシン-1-4の中で、グラム陰性菌のみでなく、グラム陽性菌にも強力な抗菌活性を有し、しかもその抗菌活性は塩抵抗性である.我々は平成21年度までにHBD-3の非常に広域な抗菌活性とその塩抵抗性に,他のHBDには認められないC末端のアルギニン2残基,Arg42,Arg43が重要であることを示した.さらにHBDには末梢血リンパ球やケラチノサイトよりIL-6,IL-10,IP-10,MCP-1,MIP-3α,RANTESなどのサイトカイン/ケモカインが放出させる作用もあり、innate immunityとacquired immunityをリンクさせるものとしても注目を集めている。我々は,HBD-3のサイトカイン/ケモカイン誘導作用を決定づける領域を,当初,N末端のαヘリクスをその候補と考え,HBD-1,-2,-3それぞれのαヘリクス領域の抗菌活性ならびに培養ヒト表皮角化細胞のIL-6,IL-8産生刺激作用の有無を検討した.結果,これらαヘリクスはいずれも抗菌活性のみならず,IL-6,IL-8のRNA,蛋白いずれのレベルでの産生促進ないし抑制作用も有していなかった.続いて,我々は,抗菌作用に重要な役割を果たしたArg42,Arg43がIL-6,-8産生刺激作用にも関与している可能性を想定し,HBD-3(GIINTLQKYYCRVRGGRCAVLSCLPKEEQIGKCSTRGRKCCRRKK)よりR42,R43を除去した変異ペプチドであるdesR HBD-3(GIINTLQKYYCRVRGGRCAVLSCLPKEEQIGKCSTRGRKCC_KK)と,りR42,R43をN末端先端に移動したNRR HBD-3(RRGIINTLQKYYCRVRGGRCAVLSCLPKEEQIGKCSTRGRKCC_KK)を培養ヒト表皮角化細胞に加え,IL-6,-8のmRNA発現をreal time PCRにて,蛋白発現を培養上清のELISAにて測定した.その結果,desR HBD-3,NRR HBD-3はオリジナルのHBD-3と比べ,IL-6,-8などの分泌誘導が減弱していることを明らかとし,HBD-3の免疫調節作用をもR42,R43が大きく左右すること,ペプチドの総電荷のみならず,陽性荷電の局在によっても影響が及ぼされることを示した.
都市基盤システムの統合に関する研究(水系と熱エネルギ系を中心として)

1.地球時代都市インフラの考察地球時代都市のインフラのあり方を考察した.こらからのキーワードとして,「extensiveからintensiveへ」「情報を発するインフラ」「ボ-ダレス化と再システム化」について考察し、「上手に暮すためのインフラ」の必要性を明確にした。2.北欧諸国の都市未利用エネルギー活用のためのインフラの現状ゴミ焼却熱,工場廃熱,下水処理水の保有熱,熱併給発電所の熱などの都市未利用エネルギーの活用は北欧諸国では高度に発達している。現地調査(スウェーデン,デンマーク,ドイツ,オーストリア)で現状把握を行った。地域暖房プラントをネットワーク化するパイプラインが、これらのエネルギー利用に有用であることを明らかにした。3.ケーススタディによるシステム統合の省エネルギー性の評価次の諸課題について具体的研究を行った。a)都市ゴミ焼却熱の搬送ネットワークの評価,(b)雨水貯留水の冷却水としての活用システムの評価,(c)都市の水道管による民生用の熱搬送の評価,(d)都市の低レベル熱搬送システムの評価,(d)大阪市における低レベル熱フローの最適化1.地球時代都市インフラの考察地球時代都市のインフラのあり方を考察した.こらからのキーワードとして,「extensiveからintensiveへ」「情報を発するインフラ」「ボ-ダレス化と再システム化」について考察し、「上手に暮すためのインフラ」の必要性を明確にした。a)都市ゴミ焼却熱の搬送ネットワークの評価,(b)雨水貯留水の冷却水としての活用システムの評価,(c)都市の水道管による民生用の熱搬送の評価,(d)都市の低レベル熱搬送システムの評価,(d)大阪市における低レベル熱フローの最適化1.都市基盤システムの統合化の位置づけ(1)事例分析海外の未利用エネルギー活用事例の資料を収集した。スウェーデン、デンマーク、ドイツ、アメリカ、オーストリアのシステムの情報が得られた。わが国の先進事例のデータもほぼ入手できた。(2)阪神大震災のインフラ被害調査阪神大震災の被害調査を通して、非常時の危機管理の観点から、統合化インフラの意味を考察した。2.モデルスタディ(1)雨水利用システムの熱的活用の評価京阪奈学研都市のRITEのビルに導入された、雨水利用システムの熱源的評価の研究を行った。系の性能を予測するシミュレーションプログラムを作成し、省エネルギー効果がかなり大きいことを明らかにした。また、その運用方法が重要であることも明らかにした。(2)ゴミ焼却工場の廃熱活用システムの評価システムの評価の方法の考察、周辺地域への最適供給システムに関して、基本的な特性を明らかにした。(3)水道システムによる熱搬送の評価本年度は水道管からの非定常熱損失を予測するプログラムを開発した。3.統合化の効果の地域的なマクロ量の推定大阪府を対象として、供給から廃棄までのエネルギーフローの解析を行い、マップとして表示する研究を行った。インフラを統合化して、未利用エネルギーを活用する時の省エネルギー量、環境へのインパクトの低減を明らかにした。1.地球時代の都市インフラの考察地球時代都市のインフラのあり方を考察した。これからのキーワードとして、「extensiveからintensiveへ」「情報を発するインフラ」「ボ-ダレス化と再システム化」について考察し、「上手に暮らすためのインフラ」の必要性を論じた。2.システム統合化のケーススタディ(1)雨水貯留システムの多目的活用の効果:京阪奈学研都市のRITEのビルに設置された雨水利用システムの熱源的評価を、他地区の他物件に適用できるための一般化を行った。雨水槽の運用方法なども考察した。(2)上水道による熱搬送の省エネルギー性の検討:何らかの都市未利用熱源で、水道水温を現状の夏期28°C、冬期7°Cから地中温度の16°C程度に調温し、住宅に多機能ヒートポンプを設置して、水道を暖冷房の熱源として利用する場合のシステムシミュレーションによる検討を行った。従来の方式に比べて、15%以上の省エネルギー性が期待できることなどが確認できた。また、このシステムでは、ヒートアイランドの原因となる顕熱廃熱を大幅に削減できることも明らかにできた。(3)ゴミ焼却廃熱利用の最適化の検討:ゴミ焼却廃熱による発生蒸気を、背圧タービンで発電し、背圧蒸気から高温水をつくり、ある距離離れた地域冷暖房プラントへ搬送利用するシステムの、最適システムの検討を行った。搬送高温水温度や流速の変化の影響を評価するプログラムを作成した。(4)都市低レベル未利用エネルギーの最適活用システムの検討:下水処理水・河川水・海水などを搬送管で需要地へ送り、熱源として活用するときの最適システムの検討を行った。大阪市の250mメッシュマップを用いて、需要の空間分布と熱源の整合性(搬送に要するポンプ仕事と熱源活用による省エネルギー効果を勘案)を図り、その際の省エネルギー効果、環境負荷の削減効果などを明らかにした。
DNA解析に基づく原生生物を用いた生物環境調査支援システムの構築

本研究は,原生生物の核DNAの塩基配列を解析して,環境指標種の遺伝子データベースを作ることを目的としている。そのために,環境指標となりうる原生生物のDNA解析を行い,DNAによる種カタログを作ることを第一の目標とする。その後,それぞれの種の環境情報データと組み合わせ,DNA塩基配列に基づいた生物環境調査支援システムを構築する。研究は次のように実施した。1)まず環境指標種になりうる原生生物種の個体群を確保した。試料採集は,浦の内湾・浜名湖・下田湾・小湊湾・松島湾・サロマ湖・サンフランシスコ湾で行った。有孔虫は内湾種のうち,貧酸素環境の指標であるAmmonia beccarii forma 1と,forma 2,Bulimina marginata/aculeata Group,富栄養化の指標であるTrochammina hadaiを重点に解析した。とくに,T.hadaiとA.beccariiは,個体群内の遺伝的変異を検討するために,一ヶ所で多くの個体を解析するように心がけた。また,岩礁地のGlabratella属についても解析した。2)飼育培養した原生生物,6種約200個体からDNAを抽出した。DNAは原生生物に特異的なプライマーを用いて増幅した。増幅部分は,核DNAのうちリボゾームをコードする,LSU rDNAの約1200塩基対,SSU rDNAの約1000塩基対およびITS領域である。PCR産物は精製し,クローニングを行ったのち,シーケンスした。3)DNA解析に用いた種類は,低真空走査型電子顕微鏡を用いて形態的な特徴を把握するとともに,写真を撮って記録した。4)DNA解析結果は,パーソナルコンピュータに保存し,データベースを作った。5)上記の有孔虫種については,自然個体群の経年観察および飼育実験の結果を解析し,環境要素に対する生理・生態的な特性を把握するとともに,形態変異と環境との相関についてもまとめた。6)以上のデータを総合して,生物環境調査支援システムを構築した。研究成果は7編の論文にして公表した.本研究は,原生生物の核DNAの塩基配列を解析して,環境指標種の遺伝子データベースを作ることを目的としている。研究成果は7編の論文にして公表した.本研究は,原生生物を対象に,核DNAの塩基配列を解析して,環境指標種の遺伝子データベースを作ることを目的としている。平成9年度は次のような研究を行った。1)環境指標種として使われたことのある原生生物を洗い出し,解析に必要な個体群を確保することを目指した。試料採集は,人間活動の影響を受けやすい内湾あるいは沿海の浜名湖・下田湾・松島湾で行った。また,米国,San Fransisco湾の有孔虫類も飼育した。有孔虫は内湾種のうち,低溶存酸素環境の指標であるAmmonia beccarii,富栄養化の指標であるTrochammina hadaiを重点的に解析した。飼育のためにインキュベータ-を購入した。2)飼育培養した原生生物,2種30個体からDNAを抽出した。DNAは原生生物に特異的に働くプライマーを用いてPCRを行い,増幅した。増幅部分は,ribosomal DNAのLSU,700塩基対およびSSU,500塩基対である。また,sequencingを行った。このためにDNAシークエンサーとウォーターバスを導入した。

3)DNA解析に用いた種類は,走査型電子顕微鏡を用いて形態的な特徴を把握するとともに,写真を撮って記録した。4)DNA解析結果は,パーソナルコンピュータに保存し,データベースを作る準備を始めた。本研究は,原生生物を対象に,核DNAの塩基配列を解析して,環境指標種の遺伝子データベースを作ることを目的としている。そのために,環境指標となりうる原生生物のDNA解析を行い,DNAによる種カタログを作ることを第一の目標とする。その後,それぞれの種の環境情報データと組み合わせ,DNA塩基配列に基づいた生物環境調査支援システムを構築する。平成10年度は次のような研究を行った。1)平成9年度た引き続き,環境指標種になりうる原生生物種の個体群を確保することを目指した。試料採集は,浦の内湾・浜名湖・下田湾・松島湾・サロマ湖・サンフランシスコ湾で行った。有孔虫は内湾種のうち,低溶存酸素環境の指標であるAmmonia beccarii forma1,forma2,富栄養化の指標であるTrochammina hadaiを重点的に解析した。また,2)飼育培養した原生生物,6種120個体からDNAを抽出した。DNAは原生生物に特異的に働くプライマーを用いてPCRを行い,増幅した。増幅部分は,LSUrDNAの約1200塩基対,ITS領域およびSSU rDNAの約1000塩基対である。PCR産物は精製し,cloningを行ったのち,sequencingした。Cloningのために。安全キャビネットを購入した。3)DNA解析に用いた種類は,低真空走査型電子顕微鏡を用いて形態的な特徴を把握するとともに,写真を撮って記録した。5)有孔虫Ammoniabeccariiはさまざまな酸素濃度条件で飼育し,溶存酸素量に対する適応状況を把握した。平成10年7月には有孔虫国際会議(FORAMS'98)に参加してPlanoglabratella属のDNA解析についての講演を行い,また欧米諸国における原生生物を用いた生物環境指標についての研究の進捗状況を把握した。本研究は,,原生生物を対象に,核DNAの塩基配列を解析して,環境指標種の遺伝子データベースを作ることを目的としている。平成11年度は次のような研究を行った。1)平成10年度に引き続き,環境指標種になりうる原生生物種の個体群を確保することを目指した。資料採集は,浜名湖・下田湾・小湊湾で行った。有孔虫は内湾種のうち,低溶存酸素環境の指標であるAmmonia beccarii forma 1,forma 2,Bulimina marginata/aculeata,富栄養化の指標であるTrochammina hadaiを重点に解析した。
キネステティク概念を応用した看護、介護のワールド・トランスレーショナルリサーチ

超高齢社会を迎え,認知症や廃用症候群などへの対策は各国策として極めて重要な喫緊の課題となっている.我々は,認知症や廃用症候群に有効であるとされながら十分検証されていないキネステティクを応用した看護や介護の有効性に関するワールド・トレンスレーショナルリサーチを行い,高齢者・障害者の認知症や廃用症候群に対する有効性の検証を行う.キネステティクは現在,高齢者看護や介護の分野で注目されており,実践者数が世界の中で圧倒的に多いだけでなく,その研究も多岐にわたっている.キネステティクの概念は6つの要素,インタラクション,機能解剖,人の動き,力,人の機能,環境からなる.この概念を個別に対象者の身体的・心理的・社会的状態に応じて応用してアセスメントし,動きの支援,感覚の支援,相互ノンバーバルコミュニケーションの支援に応用することが臨床応用の主な目的とされている.キネステティクの概念と技術には行動サイバネティクスによるフィードバックシステム,人間性心理学による相互作用および言語的・非言語的コミュニケーション,モダンダンスによる姿勢に関する概念を基本としている.平成29年度は国内外の長期療養型の老人・障害者施設において高齢者・障害者と看護や介護者を対象に研究準備・調整を行った.実際に研究を行う際の動線,説明や同意の円滑な方法,リスク対策の検討,実際の調査の研究者らの動きと調査期間の見積もり,倫理審査準備を行った.海外ではドイツ・スイス・オーストリア・イタリア各国で研究協力者との契約調整,各国倫理審査調整,および調査用紙の準備,調査施設の検討,調査方法の検討,研究協力メンバー調整会議を毎月行った.施設の保険や補助金と収支記録の調査、診療録項目調査と翻訳,入所する療養者を対象に診療録調査とケア状況調査ならびに測定項目の検討を行った.所属研究機関における海外研究調査の法的契約書類の整備が遅れており、学内における研究協力センター・国際弁護士・研究者・海外研究協力者間の調整に思った以上の時間を要しているため。学内における海外研究調査に要する秘密保持契約や共同研究契約書類の整備を事務局、研究協力センターの協力を要請して整備している。契約書類が整い次第、海外研究協力者らとの契約締結を行い、研究計画の円滑な遂行を行う。
ゲノムに変異を導入した細胞のクリアランスから探るマウス精子品質管理機構

有性生殖を行う雄の個体は、幹細胞に支えられた精子形成過程を通して、正確な遺伝情報を有する多数の精子を長期間にわたり産生する。この過程において遺伝情報は、高い正確性を保持し次世代に伝達されることが知られている。しかし、幹細胞に突然変異が生じた場合には、変異ゲノムを持つ精子がそのまま産生され次世代に伝わるのか、或いは選択的に変異細胞が除去され、正確な遺伝情報を保持した精子が産生されるのかは分かっていない。そこで、変異原を用いて積極的に精子形成細胞に突然変異を誘発し、変異を持った細胞がどの程度除去されるのか、検証を試みた。変異原として用いたブスルファンは、高用量(4044mg/kg)投与で強い生殖細胞毒性を示す薬剤であるが、低用量(10mg/kg未満)投与時には一過性の組織傷害を生じる。そこで、低用量のブスルファン投与によってゲノムDNAに導入される突然変異をBig Blueシステムによって検出できるか検討した。ブスルファン10mg/kg投与では、生殖細胞の脱落が認められ、調製できたゲノムDNA量が少なく、突然変異頻度を検証できなかった。一方、ブスルファン5.0mg/kgの投与群では、若干の生殖細胞の脱落が認められるものの、ゲノムDNA収量が大幅に減少することもなく、突然変異頻度を検討できた。ブスルファン5.0mg/kg投与21、42、63日後に精巣を採取し、精巣細胞全体の突然変異頻度の経時変化を検討したところ、ブスルファン投与群では対象群に比して突然変異頻度の上昇が認められた。また、この時間経過において突然変異頻度は、ブスルファン投与から日数を経るに従って上昇傾向を示した。今後、より長期に渡る品質管理を研究する基盤を整えることができたと考えている。このとき、マウス個体数、さらに総プラーク数を増やして青色プラーク数の検出数を増やすことによる慎重な検討が必要である。
基礎数学のコンピュータ支援演習における、学習者理解度の推定と自動助言機能の研究

学習者の途中計算(文字式)に対するコメント表示機能を有する演習支援システムを用いて、分数式計算の個別演習を行ったところ、低進度学生は、システムの提供するコメントを頼りに学習を進めることが難しいことが分かった。これら低進度学生の特徴は、数(分数)の計算はできるものの、文字式(分数式)の計算を苦手とすることである。彼らの多くは、計算原理の理解が不十分で、計算原理を意識することなく、パターン・マッチングで計算する習慣を持つ。そこで、計算原理の理解が不十分な学生を検出し個別に助言を与えるために、分数式計算の誤りの原因を分類する(計算途中で発生するケアレス・ミスを、誤った式変形ルールによる誤り等と分離する)方法を考案し、演習支援システムに組み込んだ。また、これらの学生に対する助言機能として、式変形を一ステップずつ、その計算原理を説明しながら式変形の結果を示すインタラクティブな「計算法解説」ページと、計算演習において,学習者が誤った計算原理による計算ステップを行ったときに,その計算ステップの含む原理的な誤りを、数値を代入した例を示して指摘し,計算法学習の必要性を実感させる「誤解解消」ページを作成,システムに実装した。改良システムを、上記、低進度学生を対象に、同ページを用いた演習を行ったところ、システム利用者には低成績学生が少なく、同システム利用の低進度学生に対する支援効果を示唆する結果となった。最後に、計算誤りを含む他者の計算過程を評価させることが、理解度確認のために有効であるとの新しい知見を得られたので、他者の計算過程を評価する形式の演習を、演習支援システムに組み込むことにした。計算演習と補完的に利用することにより、分数式計算の低進度学生に対する支援効果が、より向上することを期待できる。豊田高専において、演習支援システムを用いた時間外演習(分数式計算、二次関数のグラフと数式の関係)を低進度学生に対する時間外演習(補習)として行った。数式入力インターフェイスに難点は残るものの、助言者を配置すれば、システムの利用が、弱点補強に所定の効果を持つことを確認できた。また、オーストリア側においても、同システムを実装できる環境が整っていることを確認、システムを用いた演習は、主として分数式計算を対象分野とすることを確認した。また、分数式計算において、演習が不足しているだけでなく、計算原理・方法が定着していない学生のために、式変形を一ステップずつ、その計算原理を説明しながら式変形の結果を示すインタラクティブな計算法解説ページ(助言機能)を開発、上記、低進度学生を対象に、同ページを用いた演習を行ったところ、一部の学生(計算原理について考えた経験がなく、従来は主としてパターン・マッチングで計算をしてきた学生)には極めて高い効果があることも分かった。分数式計算の手書き答案を分析し、誤りの原因を分類する(計算途中で発生するケアレス・ミスを、誤った式変形ルールによる誤り等と分離する)方法を考案した。二つの数式(式変形の左辺と右辺を構成する数式)の部分式を、式の構造に従って比較し、数学的に等しい部分式と等しくない部分式に分離する。二つの数式が全体としては数学的に等しくないにも拘わらず、等しい部分式に属する要素数の比率が高い場合には、ケアレス・ミスが発生していると判断できる。分数式計算の演習支援システムのインターフェイスを,(数式が手書きと同様に)2次元で表示されるよう改良した。昨年度開発した,式変形を一ステップずつ、その計算原理を説明しながら式変形の結果を示すインタラクティブな計算法解説ページ(助言機能)と組み合わせてシステムに実装し,豊田高専における、低進度学生に対する時間外演習(補習)で利用した。豊田高専の低進度学生の特徴は,分数計算(数の計算)では問題ないものの,分数式計算(式の計算)で躓くことである。

彼らの途中計算過程を詳しく分析すると,誤った計算原理(誤った数式変形の規則)に基づく(と思われる)計算ステップが散見され,また,よく似た誤りを繰り返している。彼らが分数式計算法を修得するためには,計算演習を繰り返すだけでは不十分であるが,計算法解説ページで計算方法をインタラクティブに解説するだけでも効果が上がらないケースがあった。計算方法解説ページを受動的に利用する学生は,そこで学んだ計算法を,自ら行う計算演習に容易には適用できないのではないかと考えられる。そこで,計算演習において,学習者が誤った計算原理による計算ステップを行ったときに,その計算ステップの含む原理的な誤りを指摘し,計算法学習の必要性を実感させることが必要ではないかと考え,(典型的な)誤った計算原理に基づく計算ステップを検出する方法を考案し,同ステップに含まれる誤りを,数値を代入した例を示して指摘する「誤解解消」ページを作成,システムに実装した。これらの追加機能の効果は,平成15年度に確認する。分数式計算を苦手とする学生は、数の計算はできるのに、文字式の計算でつまずく者が多い。彼らの途中計算過程には、誤った計算原理(誤った数式変形の規則)に基づく(と思われる)計算ステップが散見され、数学の式変形規則を意識することなく、外見的なパターンに従って計算していることが、昨年度までに確認できている。また、彼らを個別指導するためのインタラクティブな演習支援を行う「演習ページ」、「計算法解説ページ」(助言機能)、誤った計算原理に基づく式変形を指摘する「誤解解消ページ」を持つ演習支援システムを昨年度までに構築したので、本年度は、同システムを低進度学生に対する時間外演習で利用した。システムの効果を確認するために、システム利用者(低進度学生)と未利用者(中進度以上の学生)に対して、繁分数式を含むやや複雑な分数式計算をさせたところ、システム利用者には低成績学生が少なく、同システム利用の低進度学生に対する支援効果を示唆する結果となった。また、計算誤りを含む他者の計算過程を評価させることが、理解度確認のために有効であるとの新しい知見を得られたので、他者の計算過程を評価する形式の演習を、演習支援システムに組み込むことにした。この演習は、従来の計算演習と異なり、学習者の持つ、式変形規則に関する知識を直接問う形となり、計算演習と補完的に利用することにより、分数式計算の低進度学生に対する支援効果が、より向上することを期待できる。
結晶中における金属錯体間の励超エネルギー移動の方向性や効率の制御に関する研究

[Ru(bpy)_3]^<2+>と[Cr(CN)_6]^<3->からなる複錯体と、[Ru(phen)_3]^<2+>と[Cr(CN)_6]^<3->からなる複錯体の単結晶をそれぞれ合成し、X線構造解析よりドナーとアクセプターとの距離や相対配向を決定した。また、それらの単結晶中におけるRu(II)錯体の発光寿命を用いてRu(II)錯体からCr(III)錯体へのエネルギー移動速度を見積もった。それらの結果を比較検討した結果、[Ru(phen)_3]_2[Cr(CN)_6]Cl・2(CH_3)_2CO・14H_2O中におけるドナーとアクセプターとの中心金属間距離は[Ru(bpy)_3]_2[Cr(CN)_6]Cl・8H_2Oに比べて約2Åも短いにもかかわらず、エネルギー移動速度が約6分の1程度に小さくなることを見い出した。これらの実験結果から、金属錯体間のエネルギー移動速度が単純な中心金属間距離に依存しているわけではなく、ドナーとアクセプターの相対配向に大きく依存していることを明らかにした。また、[Ru(phen)_3]^<2+>と[Cr(CN)_6]^<3->からなる複錯体の単結晶は多形で、結晶の成長させ方によって[Ru(phen)_3]_2[Cr(CN)_6]Cl・xH_2Oを得ることができた。この結晶中では、最近接の[Ru(phen)_3]^<2+>と[Cr(CN)_6]^<3->の距離や相対配向は[Ru(phen)_3]_2[Cr(CN)_6]Cl・2(CH_3)_2CO・14H_2Oとほぼ等しいにもかかわらずエネルギー移動速度は10倍も大きくなることを見い出した。これらの実験結果から、金属錯体間のエネルギー移動では必ずしも最近接にあるドナー・アクセプター間でエネルギー移動が起こるわけではないことを明らかにした。