hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多剤排出輸送体の構造生物学

多剤排出輸送体は,多様な薬剤を認識し排出することで薬物耐性細胞出現の原因となっている.この幅広い薬剤に対する認識・排出機構の理解は,創薬の観点からも重要である.しかし,膜蛋白質の構造解析は困難であり,近年いくつかの多剤排出輸送体の構造が解明されたが,分解能の低さのため,基質認識など生物学的に重要な点が依然不明のままである.本研究では,多剤排出輸送体として同定され,その後の研究により芳香族アミノ酸も排出する輸送体と判明したYddGの構造機能解析を行った.DHA (Drug-H+ Antiporter)ファミリー輸送体に関しては,多数の細菌ゲノム情報に基づき発現コンストラクトをGFP蛋白質との融合体として作成,大腸菌を用いた小スケールの発現系で発現条件の検討を行った.そして,大腸菌の膜画分を調製,界面活性剤で可溶化後,粗抽出状態でGFPの蛍光を指標としたゲル濾過クロマトグラフィーを行った.その結果,2種の系で単分散性が高い構造解析に適した系を見出すに至った.さらに,これらの系について数リットルの培地を用いた大量培養を行い,膜画分を調製,界面活性剤で可溶化後,Hisタグを用いたNiアフィニティークロマトグラフィーによる精製,プロテアーゼによるGFPの切断,ゲル濾過クロマトグラフィーによる精製を行った結果,高純度でDHA輸送体タンパク質の精製標品を得ることに成功した.現在結晶化スクリーニングを行っている.病原性細菌由来MATEに関しては,MATEの1種に関して上述同様に精製後,結晶化に成功し,大型放射光施設を使用した回折実験により回折データ収集さらには構造決定を行った.その結果,高分解能での外向き開状態の構造決定に成功した.DMT (Drug-Metabolite Transporter)ファミリー輸送体に関して,多数の細菌ゲノム情報に基づき発現コンストラクトをGFP蛋白質との融合体として作成した.さらに,大腸菌を用いた小スケールの発現系で発現条件の検討を行った.そして,大腸菌の膜画分を調製,界面活性剤で可溶化後,粗抽出状態でGFPの蛍光を指標としたゲル濾過クロマトグラフィーを行った.その結果,2種の系で単分散性が高い構造解析に適した系を見出すに至った.さらに,これらの系について数リットルの培地を用いた大量培養を行い,膜画分を調製,界面活性剤で可溶化後,Hisタグを用いたNiアフィニティークロマトグラフィーによる精製,プロテアーゼによるGFPの切断,ゲル濾過クロマトグラフィーによる精製を行った結果,高純度でDMT輸送体タンパク質の精製標品を得ることに成功した.現在結晶化スクリーニングを行っている.真核生物由来MATEに関しても,多数の真核生物のゲノム情報に基づき発現コンストラクトをGFP蛋白質との融合体として作成した.さらに,ヒト培養細胞を用いた小スケールの発現系で発現条件の検討を行った.そして,膜画分を調製,界面活性剤で可溶化後,粗抽出状態でGFPの蛍光を指標としたゲル濾過クロマトグラフィーを行った.その結果,2種の系で単分散性が高い構造解析に適した系を見出すに至った.現在,大量調製と生成,結晶化を行うべく構造解析を推進している.DMT (Drug-Metabolite Transporter)ファミリー輸送体に関しては,アミノ酸排出輸送体である細菌由来YddGに関して大量発現,結晶化に成功し,回折像測定を行った.さらに,重原子置換体の作成とSIRAS法による位相決定にも成功し,2.4Å分解能での構造決定にも成功した.現在,機能解析を行い,論文を執筆中である.真核生物由来MATEに関しては,構造解析可能なレベルの量・純度・安定性を有する真核生物由来MATE発現系の網羅的探索を行った.現在構造解析を推進している.細菌由来DMTとMATEに関しては予定通り計画が進んでおり,今後構造決定と輸送メカニズム解明を目指し,特にDMTファミリーYddGに関しては構造決定にも成功している.今後,論文投稿へと進める.真核生物由来MATEに関しては,構造解析可能なレベルの量・純度・安定性を有する真核生物由来MATE発現系の網羅的探索を進行中であり,予定通り計画が進んでいる.Drug/Metabolite Transporter (DMT)は真正細菌、古細菌から真核生物に至るまで広く保存された膜輸送体のスーパーファミリーであり、毒物や代謝産物など様々な低分子化合物の輸送に関与している。DMTに属する輸送体であるYddGは,アミノ酸等を細胞外へと排出することで細胞内の代謝物恒常性に関わっており,真正細菌の間で広く保存されている。我々は、細菌Starkeya novella由来YddGの立体構造を2.4Å分解能で決定した。その結果、YddGは従来の輸送体ファミリーには見られない新規な折り畳みを持つ膜蛋白質であることが判明した.分子中央部には大きなポケットが形成されており、ポケット内部をアミノ酸分子が入りやすい容積や環境にすることで、基質アミノ酸や薬剤とそれ以外の物質を選択し、細胞外へ排出することが判明した。さらに、構造情報に基づく生化学的解析とMDシミュレーションから、YddGが基質を輸送するメカニズムは、これまで類似の報告が無い新規のものであることが明らかになった。以上の結果はNature誌に掲載された.真核生物由来MATEに関しては,構造解析可能なレベルの量・純度・安定性を有する真核生物由来MATE発現系の網羅的探索を行ったところ,ひとつの系について有望な候補が見つかった.

現在,後続のプロジェクトとして採択された基盤(B) 17H03640のサポートにより引き続き大量調製,結晶化と構造解析を推進している.多剤排出輸送体は,多様な薬剤を認識し排出することで薬物耐性細胞出現の原因となっている.この幅広い薬剤に対する認識・排出機構の理解は,創薬の観点からも重要である.しかし,膜蛋白質の構造解析は困難であり,近年いくつかの多剤排出輸送体の構造が解明されたが,分解能の低さのため,基質認識など生物学的に重要な点が依然不明のままである.本研究では,多剤排出輸送体として同定され,その後の研究により芳香族アミノ酸も排出する輸送体と判明したYddGの構造機能解析を行った.細菌由来DMTとMATEに関しては予定通り計画が進んでおり,今後構造決定と輸送メカニズム解明を目指し,論文投稿へと進める.真核生物由来MATEに関しては,構造解析可能なレベルの量・純度・安定性を有する真核生物由来MATE発現系の網羅的探索を進行中であり,予定通り計画が進んでいる.DMTファミリー輸送体YddGに関しては,外向き開状態の構造決定に至ったが,機能解析を行い,論文を完成させ投稿を目指す.真核生物由来に関しては,今後構造解析可能な系の探索を進め構造決定を目指す.28年度が最終年度であるため、記入しない。構造生物学細菌由来MATEに関しては,外向き開状態の構造決定には至ったが,今後は論文執筆を進める.またDMTに関してはその機能解析と構造決定に集中する.真核生物由来に関しては,今後構造解析可能な系の探索を進め構造決定を目指す.細菌由来DHAとMATEに関しては予定通り計画が進んでおり,今後構造決定と輸送メカニズム解明を目指す.真核生物由来MATEに関しては,構造解析可能なレベルの量・純度・安定性を有する真核生物由来MATE発現系の網羅的探索を進行中であり,予定通り計画が進んでいる.MATEの構造解析が完了しておらず,計画実施に必要なため.28年度が最終年度であるため、記入しない。MATEの構造解析を推進するために使用する.細菌由来MATEに関しては,外向き開状態の構造決定には至ったが,今後はその機能解析と,細菌由来DHAの構造決定に集中する.真核生物由来MATEに関しては,今後構造解析可能な系の探索をさらに進め構造決定を目指す.
高校等における軽度発達障害問題と特別ニーズ教育の研究

現在、小・中学校だけでなく高校においても特別支援教育のシステムを構築し、発達障害を有する生徒の多様な困難・ニーズに対する支援の具体化が早急の課題となっている。そこで本調査研究では、高校教育に直接責任を負う都道府県・政令指定都市の教育委員会が、高校における発達障害生徒の特別支援教育に関わる問題をどのように把握・認識し、施策に反映しようとしているのか、また高校特別支援教育施策の進展状況について、郵送質問紙法調査を通して明らかにすることを目的とした。調査の方法は、質問紙調査票「高等学校における特別支援教育の施策に関する調査」を作成し、64教育委員会(47都道府県教育委員会、17政令指定都市教育委員会)に郵送して実施した。調査期間は2007年7月1日9月5日、53の教育委員会からの回答があり、回収率82.8%であった。現状では都道府県教育委員会と政令指定都市教育委員会における高校特別支援教育の認識や施策化のスピードに違いがあった。各教育委員会のHPには、特別支援教育の推進に向けた報告書や高校教育改革プランが発表されている。その改革プランの一つに「受入態勢、教育課程、指導内容・方法、評価などの観点から、特別な教育課程を有する学級やコースの設置の可能性も含めて研究する」と記述している教育委員会があるが、残念ながら今回の調査回答にはその内容に見合った回答はなかった。プランと現状にはまだ大きなギャップがあることが感じられた。高校特別支援教育に関する各教育委員会の対応は、法令の整備・財政上の問題はありつつも、全体に文科省からの指示待ち・方針待ちといった状況であり、独自の施策・取組みの実施はきわめて少数であった。今後、国・文科省レベルでの実態の詳細な把握と課題の検討、法令整備やガイドライン等の策定が必要であり、各都道府県・政令指定都市教育委員会では、高校特別支援教育に関する組織横断的な検討、施策の具体化が求められている。
高度情報通信網に構築する学習環境における協働型の情報・環境教育カリキュラムの開発

本研究では情報技術や情報通信ネットワーク技術を活用して構築される新しい学習環境における教育内容や教育方法を検討し,その学習カリキュラムを開発した。この学習カリキュラムは,最新技術を積極的に学校教育に導入することで教育の充実を目指すものであり,最新技術の教材化及びその検証も重要な要素と考えた。そこで,地球環境を捉える最新技術であるリモートセンシングに着目し,リモートセンシングの教材化を行った。本研究で開発したリモートセンシング用画像処理ソフトウェアにより,宇宙から捉えた地球環境データを自ら処理しながら,生活環境を理解する学習カリキュラムの開発が可能となった。尚,本研究で目指す学習カリキュラムは,ある一つの学校や教室内での学習で完結させることなく,高度情報通信網上にTV会議システムを活用して構築される双方向・リアルタイム型の学習環境をも想定したものである。TV会議システム以外の情報通信網活用では,複数のノート型パソコン間で情報交換しながら協働的にフィールド学習を進める協働マッピングシステムを開発した。また,協働型など新しいタイプの学習カリキュラムをマネージメントすることになる教師の現状を把握するために,教師の意識及び学習行動について調査した。その結果,教師の自己の専門性を高めるために行う学習とそれに対する意欲,ならびにそれを基盤とする新たな教育活動への意欲との関連を捉えた。さらに,本研究において着眼した高度情報通信網を利用した協働学習はe-Learningとして世界各地の高等教育機関で先駆的な取り組みがなされているため,協働型学習のあり方を検討するため,高等教育におけるICTを活用した教育カリキュラムについても調査・検討した。宮崎県内の小学校4校,中学校3校,高等学校2校,宮崎県教育庁,宮崎県教育研修センター,宮崎市教育情報研修センター,そして研究者から成るコンソーシアムを構成し,高度情報通信網に構築する学習環境における協働型の情報・環境教育カリキュラムについて検討を進めた.児童・生徒の実態や地域の特色を考慮して提案された情報・環境教育カリキュラムを,情報技術の活用,学習のスタイル(協働型を含む),目指す学力,そして評価方法の観点から分析及び整理した.また,協働型の情報・環境教育に有効となる特色あるカリキュラム開発を目指すため,情報通信環境で教育上有益となる教材及びシステムを開発した.教材として開発したものは,衛星が捉えた地球観測データ(Remote Sensing Data)をコンピュータ上で画像処理するソフトウェアであり,人間の能力では捉えることのできない自然環境の実態やその変化を広範な視点で調査できるように配慮した.さらに,発見や感想を,テキスト,静止画,動画として,学習の場からインターネット上に公開できる地図上表示型の学習支援システム(Collaborative Mapping System)を開発することで,野外で学習を進める場合でも学習の終了時には参加した全グループの学習履歴が2次元情報として整理されるようになった.来年度は,これらの教材及びシステムを取り入れながら,各学校での教育実践を通して,先に述べたカリキュラムの検討を重ねる予定である.その際,情報通信技術を取り入れた海外の取り組みも参考にする予定である.本研究では情報技術や情報通信ネットワーク技術を活用して構築される新しい学習環境における教育内容や教育方法を検討し,その学習カリキュラムを開発した。

また,協働型など新しいタイプの学習カリキュラムをマネージメントするために,教師にも相応の力量が必要と考えられるため,情報・環境教育に対する理解や関心の程度が教師の自己教育力とどのような関係にあるかを生涯学習の立場から調査分析した。さらに,本研究において着眼した高度情報通信網を利用した協働学習はe-Learningとして世界各地の高等教育機関で先駆的な取り組みがなされているため,協働型学習のあり方を検討するため,高等教育におけるICTを活用した教育カリキュラムについても調査した。
北メソポタミアの古代王国"タビテ"の歴史考古学的調査-シリア,テル・タバン遺跡の発掘調査-

本研究は、アッシリア帝国の西方進出の拠点として繁栄した古代王国"タビテ"、つまりシリア北東部にあるテル・タバン遺跡の発掘調査の成果を通して、未だ不明瞭なアッシリア帝国の全容解明への貢献を目的としている。研究期間内にテル・タバンの発掘調査を三回実施した。注目すべき成果は、16年度の調査で王宮の文書保管庫を発掘し、中期アッシリア時代(前13-12世紀)の楔形文字が刻まれた大量(約500点)の粘土板文書を発見したことである。17、18年度の調査でも中期アッシリア時代と古バビロニア時代(前18世紀)の楔形文字資料(粘土板文書60点、円筒碑文片・煉瓦片等47点)を発見した。こうした楔形文字資料の発見は、メソポタミア地方での日本隊による50年に及ぶ発掘史で初めてのことで、特に16年度の大規模な粘土板文書群の発見は、国内外でセンセーショナルなニュースとして報道された。これらの文書群の解読を、研究分担者の山田と研究協力者の柴田が、現地にて行った。日本隊が発掘したこれほど大量の楔形文字資料が、日本人研究者の手によって本格的に解読された前例はなく、本邦初の考古学と文献学が共同した画期的な歴史考古学的調査であったことも特筆したい。粘土板文書の解読も進んでおり、アッシリアの支配体制、勢力範囲、社会構造を解明するうえで、重要な新事実が数多く記述されていることが判明した。この学会待望の文書解読の最新情報を、既に国内外に提供しており、"暗黒時代"と呼ばれているアッシリアの帝国形成期"中期アッシリア"の全容解明に向けて大いに貢献している。欧米学会では本研究成果が高く評価され、テル・タバンの資料はアッシリア史解明の一端を担っているとし、今後の我々の更なる調査動向と研究成果に注目している。研究期間内の成果は、当初、設定した研究目的を十分達成し、期待した以上の多大な研究成果を上げたと言える。本研究は世界最古の帝国"アッシリア"の西方への進出拠点として繁栄した古代王国"タビテ"、つまりシリア北東部にあるテル・タバン遺跡の発掘調査の成果を通して、未だ不明瞭なアッシリア帝国の全容解明への貢献を目指している。調査期間:本年度の発掘調査は8月から10月の2ヶ月間を予定していたが、シリアの入国ビザが申請後4ヶ月経って発給されたため調査時期と期間を大幅に変更した。調査は17年1月19日から2月25日まで期間を短縮し行った。当初、発掘調査参加を予定した研究分担者2名は日程上都合がつかず、調査に参加することができなかった。研究成果:本年度の調査は過去三回の調査で計71点の楔形文字資料が出土した中期アッシリア時代(前13-11世紀)の層位に焦点を置き、新たな文字資料と建築遺構の発見につとめた。遺跡の西側斜面に二つのトレンチ(4,5)を設定し発掘を行った。トレンチ4では7つの層位と残存長約10m、幅5m、高さ約4mの巨大日干煉瓦造の壁跡を確認した。この壁跡は以前、調査した発掘区で確認した巨大壁と一連の建造物で、宮殿や神殿等の主要建物の回りを囲んだ壁であったことが明らかになった。トレンチ5では煉瓦敷きと赤彩の壁面を持った日干煉瓦建物跡の一部を認めた。

注目すべきは煉瓦敷きの中から2点の楔形文字が刻まれた煉瓦が出土し、その記述内容からこの建物跡は前12世紀中頃に在位したタビテの歴代の王の一人"エテル・ピー・アダト"の宮殿であったことが判明した。本調査の最大の成果は、この宮殿に付属する小部屋から楔形文字が刻まれた粘土板文書が50点以上出土したことである。これらの文書の全てが小型で中には封筒入りの書簡もあることから、王宮の行政文書庫であった可能性が強い。これほどの数の粘土板文書の発見は、50年におよぶメソポタミア地方における邦人の調査では初のことである。中期アッシリア時代は史料が数少なくその勢力範囲、支配体制、社会構造等は不明瞭で、アッシリア史の中でも暗黒時代と呼ばれており、世界中の研究者が今回の文書庫出土の粘土板文書の記述内容に注目している。現在、粘土板文書はダマスカス博物館に保管され、清掃、保存処理が行われており、この夏にも解読のため日本人研究者を現地に派遣する予定である。解読が進み学会待望の最新情報を迅速に内外に提供すれば、アッシリア史解明に大きく貢献することができる。本研究の歴史考古学的調査ならではの醍醐味は、楔形文字で記された史実を発掘調査によって実証することにつきるが、こうした面でも今回の粘土板文書の発見は国内の楔形文字研究者の活性化を促し、今後の西アジア古代史研究の発展に寄与するであろう。本年度の研究は主にシリアのテル・タバン遺跡の発掘調査と同遺跡から出土した粘土板文書の解読を行った。1.テル・タバン遺跡の発掘調査:前年度の調査で約200点の中期アッシリア時代の粘土板文書が出土した王宮の文書保管庫跡と推測される日乾煉瓦造の部屋の発掘を行い、新たに31点の粘土板文書を発見した。部屋の構造や文書の出土状況から、文書は棚もしくはニッチ状の施設に置かれ保管されていたことが明らかになった。この部屋の北側からは幅3.5m、残長約4mの中庭状の焼成煉瓦敷きを検出、さらに煉瓦敷きに伴う日乾煉瓦造の壁面には壁画の痕跡と考えられる赤彩、黒彩、白彩が残存していた点、そして壁の基礎部から王名入りの焼成煉瓦が出土した点から、宮殿状の一連の建物跡であったことがほぼ確実になった。最大の成果は土器焼き窯の内部から古バビロニア時代(前1617世紀)の焼成粘土板文書が10点出土したことである。これらの中で7点は小型(7cm角以下)で潰れた甕と一緒に出土したことから、文書を長期間保管する目的で甕の中に入れ焼成したと考えられる。粘土板文書が土器窯から出土した例や古バビロニア時代の粘土板文書がハブール川流域の遺跡から出土した例がなく貴重な資料である。2.粘土板文書の解読:前年度の調査で出土した約200点の中期アッシリア時代の粘土板文書はダマスカス博物館に保管され、そのうち約70点の保存修復作業は既に完了しており、これらの文書の解読が文献班(山田、柴田)により行われた。文書はアッシリア帝国に従属したマリ王国の首都"タベトゥ(タビテ)"の宮廷の行政記録で前13世紀後半から12世紀前半に年代付けられ、中期アッシリア時代の大王シャルマネセルI世やトゥクルティニヌルタI世の治世に相当することが判明した。文書に登場する"タベトゥ(タビテ)"の王は、アシュル・ケタ・レシェルとその息子アダト・ベル・ガッペが大半を占め、文書の6割は彼らの王宮の収支記録で衣類、穀物、家畜、金属器、武器等の物品の搬入先と搬出先の町、人名等が記録されている。他は王室の政治書簡、私的契約文書、売買契約文書などであった。最も注目すべきは、シャルマネセルI世一行がヒッタイト帝国の副首都カルケミシュに行幸した際に、饗食に献上された羊が記録された文書である。この文書は当時敵対関係にあったヒッタイト帝国にアッシリア王が赴き首脳会談を行った可能性を示唆する前例のない新資料である。
典型元素の特性を活用した含高周期14族元素縮合多環式芳香族化合物の創製とその機能

芳香環への複数の高周期元素の導入に伴う効果について明らかにすべく、種々の骨格の設計および構築の検討を行った。その結果、芳香環に対するケイ素原子二つの導入効果を明らかにするとともに、ケイ素原子を二つ含む縮合多環式芳香環およびケイ素とリン原子を含む複素芳香環骨格の効率的な構築法を確立した。二つの含ケイ素芳香環同士の連結により、π共役が発現しうるかを評価するため、1,1'-ジシラ-4,4'-ビフェニル(1)の合成を行った。化合物1の構造はX線結晶構造解析により決定し、二つのシラベンゼン環が45度ねじれた構造をとっていることが明らかとなった。化合物1のシラベンゼン環の構造は同じ置換基を有する知らベンゼンと比べて大きな変化はなく、また連結結合長は1.505(7)Åでありビフェニルの値[1.495(3)Å]とほぼ同等であった。紫外可視吸収スペクトルにおいては、シラベンゼンが最大吸収波長331nm(ε=5000)とする微細構造を保持した吸収を示すのに対して、1は357nm(ε=29000)に幅の広い吸収を示した。この吸収の長波長シフトおよび顕著な吸光度の増大は、溶液状態における二つのシラベンゼン環間のπ共役の存在を明確に示唆している。また理論計算による、ケイ素上に水素原子を有するモデル化合物における二つのシラベンゼン環の回転障壁は5.4kcal/mol[B3LYP/6-31G(d)]と見積もられ、この値はビフェニルの同一条件で行った計算結果2.4kcal/molに比べて大きいものの、十分に室温において自由回転可能であると考えられる値であった。また1は室温溶液における光照射によって青色の蛍光を示し、その蛍光のStokesシフトは90nmと大きいものであった。このことは励起状態における構造変化が大きいことを示唆しており、現在励起状態の検証等、光物性についての検討を行っている。これらの結果は今後の含ケイ素共役系分子設計の重要な指針となると考えられる。本研究は、芳香環骨格に対して複数の高周期14族元素を導入した分子の構築とその物性解明を行い、導入元素の共同効果を明らかにするとともに、高周期元素不飽和結合の化学を物性・機能化学的要素を主眼として新たに展開することとを目的としている。しかし、本研究課題における対象化合物の骨格構築の方法論は十分に確立されておらず、その効率的合成法の開拓が当初の重要な課題である。既に我々は、芳香族置換基であるBbt基を保護基に用いて、初めての炭素置換ケイ素-ケイ素間三重結合化合物(ジシリン)の合成に成功している。ジシリンはアルキン類との反応により対応する1,2-ジシラベンゼン類を与える事を明らかにし、それらの物性解明を行った。アルキン類としてはフェニルおよびトリメチルシリル置換の末端アセチレンの他に、アセチレンガスも利用可能であり、炭素骨格上に水素置換基のみを有する誘導体の合成も可能である。異性体が生じうる系においても、3,5-置換体のみが確認され、4,5-置換体は生じなかった。X線結晶構造解析の結果、その中心骨格における炭素-炭素結合長はほぼ全て等価である点、ケイ素-ケイ素およびケイ素-炭素結合長がそれぞれ対応する単結合と二重結合の中間である点など、電子の非局在化を示す特徴的な構造を有していることが明らかとなった。また各種スペクトル測定および理論計算の結果から、ケイ素原子が二つ芳香環に組み込まれた1,2-ジシラベンゼン骨格においても、芳香族性の発現を支持する結果を得た。平成24年度は、15族元素であるリンとケイ素を同一環に含む1,4-ホスファシラベンゼン類、すなわち複素芳香族化合物の高周期類縁体の合成に取り組み、現在までにその前駆体である1,4-ホスファシラシクロヘキサ-2,5-ジエン類の合成およびその構造解析に成功した。まず、金属交換が容易なスズ原子を環内に含む1,4-スタンナシラシクロヘキサ-2,5-ジエンを高収率で合成し、ジリチオ化を経て種々のリン原子部位を導入した。1,4-スタンナシラシクロヘキサ-2,5-ジエンおよびケイ素、リン原子上に種々の官能基を有する1,4-ホスファシラシクロヘキサ-2,5-ジエン類の合成例はこれまでにほとんど無く、その合成法も含め今後の含ケイ素共役系分子設計の重要な指針を与えたものと考えている。

現在までに目的とする1,4-ホスファシラベンゼン類の合成・単離には至っていないが、その発生を示唆する結果を得ており、今後更なる発生方法および導入する置換基の検証を行い、達成したいと考えている。これまでに合成を達成した1,1'-ジシラー4,4'-ビフェニル、1,2-ジシラベンゼン類の合成によって、一つの分子内に二つのケイ素原子を導入した芳香族化合物の合成が可能であること、また複数のケイ素原子導入によって、光物性等において特徴的な性質が見られることが明らかになった。これらの結果は、目標としている含高周期14族元素縮合多環式芳香族化合物の分子設計・評価の基盤となる知見を与えたものと考えている。高周期14族元素を含む縮合多環式芳香族化合物の系に関しては、二つのケイ素原子を含むオクタヒドロアントラセン骨格の合成に成功し、現在立体保護基の導入を検討している。24年度が最終年度であるため、記入しない。複数の元素縮合多環式芳香族化合物合成の達成を視野に、既に合成を達成しているジシラオクタヒドロアントラセンに対する立体保護基導入を検討する。置換基としては、Tbt(2,4,6-トリス[ビス(トリメチルシリル)メチル]フェニル)基やTip(2,4,6-トリイソプロピルフェニル)基等の導入を検討する。立体保護基導入後は既知の方法論を踏襲し、目的化合物の合成を行う。これらの性質・物性に関しては実験化学・理論化学の両面から詳細に解明し、複数ケイ素の導入効果を明確にする。実験的にはX線結晶構造解析および各種スペクトル測定(NMR、IR、Raman、電子スペクトル等)を用いて基礎化学的知見を蓄積する。
分散計算複雑性の理論：最悪時評価を超えて

多数の計算機を相互接続した分散システム上において動作するアルゴリズム(分散アルゴリズム)の設計においては、非同期性、局所性、故障耐性など特有の因子が関わってくる。これら特有の因子により,分散計算の複雑性理論は逐次計算における複雑性理論とは異なる形で発展を遂げてきた。本研究では,特にこのような現状を鑑みて,分散計算と逐次計算の複雑性理論のより密接な関わりを見いだすことにより,両分野の垣根を越えた新たな結果を導き出すことを目指す,特に,近年逐次計算の分野において精力的に研究されている「最悪時ケースにおける計算限界」を超える新たな方法論を分散計算の計算限界解析に導入し,同分野の理論の深化を目指し研究を行なった.代表的な成果としては「分散計算における距離問題の限界導出」および「分散計算と2者間通信複雑性理論の関連の理解」の2つを挙げることができる.前者の研究では,全点対最短経路問題を緩和した分散距離オラクルと呼ばれる問題に対し,計算時間と計算結果の精度の間に存在するトレードオフを明らかにし,その計算限界を導出した.後者の研究においては,計算機ネットワーク上の最小生成木問題,最短経路問題といった分散システムにおける代表的な問題に対して,2者間通信複雑性の理論を発展的に利用することで,決定性アルゴリズムに対する従来の結果を強化することに成功した.その他,領域研究における分野間連携の結果として,省メモリスペースでの深さ優先探索アルゴリズム,単位円グラフにおける極大クリーク等の結果等を併せて得ることができた.また,分散計算分野における主要な国際会議の一つ(SIROCCO)を日本において本研究費のサポートのもと開催し,分野内における日本のコミュニティのプレゼンス向上に寄与した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。多数の計算機を相互接続した分散システム上において動作するアルゴリズム(分散アルゴリズム)の設計においては,非同期性,局所性,故障耐性など特有の因子が関わってくる.このような因子の存在は分散計算の理論における独自の理論的課題を生みだし,その複雑性に関する研究が今に至るまで精力的に続けられている。本研究では,特に,集中型計算の理論において発展してきた計算量理論の諸概念を分散計算の理論に適用し,その計算複雑性探求の深化と新たな知見を得ることを目指して研究を行ってきた.本年度は,分散計算における大域的問題と呼ばれるクラスの問題群に対しての計算時間の上下界の検討を行った.このクラスにおける多くの問題は2者間通信複雑性理論を用いて計算時間下界を導出することがポピュラーな手法であり,本研究においても同様の手法の深化を目指し研究を行った.また,導出された下界に対応する上界,すなわち最適なアルゴリズムの設計を目指し研究を行った.具体的には,最小生成木構成問題,生成木検証問題,重み付きグラフにおける全点対最短経路問題等について検討を行い,いくつかの新たな結果を得た.その他,以下のような関連する研究について結果を得た:(1)分散並列計算の新たなモデルの一つであるMapReduce計算の理論モデルについて,その能力を従来のPRAM型計算機との関連から検討を行った.(2)ネットワークの平均次数推定問題について,メッセージ効率の良い手法の検討を行った.(3)無記憶自律分散ロボット群の乱択一点集合問題に対する時間計算量の検討を行い,ロボットの観測能力と時間計算量の間の関係を明らかにした.多数の計算機を相互接続した分散システム上において動作するアルゴリズム(分散アルゴリズム)の設計においては、非同期性、局所性、故障耐性など特有の因子が関わってくる。25年度については,主に年度後半で得られた成果が多く,現状論文としてまとめている状況ではあるが,まだ刊行されていないものも多い.一部については現在国際会議に投稿中ではあるが,その採否に関してはまだ未定である.また,本研究で得られていた研究結果の一つについて,他の研究グループが同様の結果を先行発表してしまい,(論文刊行という形では)期待された成果を得ることが出来なかったという点も理由として挙げられる.

前述の通り,まずは25年度中に得られた結果について,早急に論文の形でまとめ,刊行することが必要である.26年度前半はまず同作業を中心に行い,それとともに研究内容のさらなる推進を目指す.具体的には,以下の3テーマについて検討を行っていく.(1)通信複雑性を用いた下界導出手法の深化を目指し,特に全点対最短経路問題の一般化である距離オラクル問題への検討を行う.また,同分野における大きな未解決問題の一つである,完全結合ネットワークにおける超定数の計算時間下界を持つ問題の構成についても検討を行う.(2)分散計算と限定されたメモリ領域を用いるアルゴリズムとの間の関係について検討を行っていく.局所的な情報を用いる分散アルゴリズムはある種の低深さ回路と見なすことが出来るため,その計算を集中型計算機で模倣することで,限定されたメモリ領域を用いたアルゴリズムの構成ができる可能性がある.この方向性に基づいたアルゴリズム設計のアプローチを研究する.(3)動的なネットワーク上における諸問題の理論的側面を検討する.実世界における分散システムは,ネットワークの構成が時々刻々と変化するのが常である.理論的にはそのようなシステムはある種の動的変化を有するグラフとしてモデル化される.本研究では動的なグラフにおける各種の基本問題に対して計算量的な側面からアプローチする.また,動的グラフにおける,問題の困難性を定量化するパラメータの探求を検討していく.
群集の巨視的行動パタ-ンに関する研究

群集状況においては、群集を構成する個々人の微視的行動の集積として、群集レベルにおいて大域的な構造化が生じることがある。本研究では、これを巨視的行動パタ-ンと命名し、その一例として、大規模な横断歩道上の群集流における人流の帯状構造を発見した。帯状構造とは、横断歩道上で反対方向に進行する2つの歩行者群が、互いに同一方向に進む人の帯(例)を形成しスム-ズにすれ違う際に観察される巨大な縞模様状の構造である。本研究では、第1に、横断歩道上に形成された巨視的行動パタ-ンを、群集状況の連続写真とコンピュ-タ-を用いた画像処理によって計量する方法の開発を試みた。具体的には、まず、大阪市北区の横断歩道において、歩行者群集の流動状況を横断歩道上方から俯瞰撮影した連続写真から、ディジタイザ-を用いて、横断歩道上での各歩行者の位置を2次元座標として時系列的に測定した。次に、この座標を用いて、全横断者の横断状況をコンピュ-タ-グラフィックスとして再現した。最後に、得られたコンピュ-タ-グラフィックスを画像解析し、分散分析の手法を応用して人流の構造化の程度を0から1の数値として表現した。この新たに開発した指標「帯化指標」の時間的変動は、実際の歩行者群集における構造化の変動を適確に反映するものであった。本研究では、第2に、こうした巨視的行動パタ-ンの形成・定着・変容・消滅過程(マクロ)と群集を構成する個々の歩行者の微視的行動(ミクロ)との関連に関する予備的分析を行なった。具体的には、微視的行動の集積が群集レベルの巨視的行動パタ-ンに発展する過程をコンピュ-タ-シミュレ-ションを用いて解析した。すなわち、個々人の微視的行動を支配する幾つかの特性(歩行時の進路決定特性)を表現するパラメ-タを体系的に変化させたときに生じる巨視的行動パタ-ンの時間的変動を検討した。
高集積型細胞チップを用いたオンチップがん診断デバイスの開発

独自の細胞チップ技術を用いて、世界最大級の細胞数のマイクロアレイチップを作製し、循環がん細胞(CTC)の検出から解析までが可能なオンチップがん診断デバイスの構築を目指した。射出成型技術を用いて、直径100マイクロメートルのマイクロチャンバーが約8万個集積した高集積型細胞チップを作製した。細胞チップのデザインや表面処理を検討し、従来の細胞チップの3倍の約180万個の培養系白血球細胞の単一層配置に成功した。本細胞チップを用いて、白血球中に添加した0.0001%のがん細胞を検出した。さらに、光応答性ガス発生樹脂や細胞回収装置を用いて、単一がん細胞を回収し、一細胞PCRも可能であることが示された。共同研究先の企業と連携して、微細加工技術である金型からの射出成型技術を用いて、直径100マイクロメートルのマイクロチャンバーが集積化されたマイクロアレイチップの作製を行った。マイクロチャンバーの直径、深さなどのデザインや、チップの表面処理として酸素プラズマ処理条件を検討することによって、白血球を均一かつ単一層に配置することに成功した。1枚の細胞チップ上で200万個以上の細胞を配置できたことから、複数枚のチップを用いることで1000万個の細胞を配置することも可能であることが示された。また、複数の蛍光標識抗体を用いて、細胞チップ上で、白血球中に混在するがん細胞を細胞濃度に依存して蛍光検出することもできた。今年度は、高集積型の細胞チップを設計作製し、1枚のチップ上で200万個以上の白血球を均一かつ単一層に配置することに成功した。複数枚のチップを用いれば、さらに多くの細胞を配置、解析することも可能であると考えらえれる。さらに、チップ上で、白血球中に混在する標的がん細胞を抗体多重染色によって定量的に検出することもできた。独自の細胞チップ技術を用いて、世界最大級の高集積型のマイクロアレイチップを作製し、CTCの検出から解析までが可能なオンチップがん診断デバイスの構築を目指す。微細加工技術である金型からの射出成型技術を用いて、共同研究先のチップデバイス作製企業と連携して、直径100マイクロメートルのマイクロチャンバーが約8万個が集積化した高集積型細胞チップを作製した。これまでに、複数枚のチップを用いれば、1000万個の白血球を解析できることが示された。本細胞チップを用いて、蛍光顕微鏡下で培養系白血球細胞中に添加した標的がん細胞を濃度に依存して定量的に検出することも確認できた。また、1枚のチップ上で0.0001%の標的がん細胞も検出可能であった。さらに、共同研究先の企業と連携し、高集積型細胞チップ基板上に光応答性ガス発生樹脂を被覆することを検討し、光照射によってチップ底面よりガスを発生させ、標的単一がん細胞の剥離、回収する実験を行った。まず、光応答性ガス発生樹脂を被覆したプラスチック基板上にがん細胞を展開し吸着させ、LEDの光照射によってガスを発生させて、細胞を剥離することが確認できた。さらに、サイズの大きいマイクロチャンバーアレイチップを作製し、チャンバー内に吸着した培養系がん細胞においても、光照射によるガス発生よって標的がん細胞も含めた細胞群を剥離させ、回収することができた。今後、高集積型細胞チップを用いて、細胞回収を試みる。高集積型細胞チップによって、培養系白血球細胞中の標的がん細胞を濃度に依存して定量検出でき、0.0001%の標的がん細胞を検出できた。さらに、光応答性ガス発生樹脂を被覆したアレイチップを作製し、光照射によってチップ底面よりガスを発生させ、標的単一がん細胞を含めた細胞試料の剥離、回収に成功した。これまでに、複数枚のチップを用いれば1000万個の白血球を解析できることが示された。さらに、共同研究先の企業と連携し、細胞チップ基板上に光応答性ガス発生樹脂を被覆し、光照射によってチップ底面よりガスを発生させ、標的単一がん細胞の剥離、回収する実験を行った。まず、サイズの大きいマイクロチャンバーアレイチップを作製し、光応答性ガス発生樹脂を被覆し、チャンバー内に吸着した培養系がん細胞において、LED光照射によるガス発生よって標的がん細胞も含めた細胞群を剥離、回収することができた。高集積型細胞チップ上での光応答性ガス発生樹脂の被覆はマイクロチャンバーが小さいため作製できなかったが、今後チップの素材や作製方法などを検討することにより可能であると思われる。次に、チップ上で検出された標的単一がん細胞の遺伝子解析を試みた。チップ上でPCRは行うことはできなかったが、独自の細胞回収装置によって標的がん細胞を回収でき、RT-PCRをすることは可能であった。したがって、開発した高集積型細胞チップは、極少数のCTCなどの標的がん細胞の検出、回収、解析などが可能な新しい解析、診断ツールとして期待される。

射出成型技術を用いて、直径100マイクロメートルのマイクロチャンバーが約8万個集積した高集積型細胞チップを作製した。細胞チップのデザインや表面処理を検討し、従来の細胞チップの3倍の約180万個の培養系白血球細胞の単一層配置に成功した。本細胞チップを用いて、白血球中に添加した0.0001%のがん細胞を検出した。さらに、光応答性ガス発生樹脂や細胞回収装置を用いて、単一がん細胞を回収し、一細胞PCRも可能であることが示された。作製した高集積型細胞チップ上で、白血球中に混在する極少数のがん細胞を検出した後、標的の単一がん細胞の回収および機能解析を試みる。単一細胞の回収技術の開発は、マイクロマニピュレーターや光応答性ガス発生樹脂などを用いて、企業と連携しながら進める。また回収後にPCRなどによる遺伝子解析も進める予定である。作製した高集積型細胞チップで、標的の単一がん細胞を検出した後、より最適な細胞回収、機能解析における技術の検討を行う。回収技術は、光応答性ガス発生樹脂やマイクロマニピュレーターなどを用いて、企業と連携しながら進める。回収後、PCRなどによる遺伝子解析も進める予定である。また、患者試料のCTC検出も行う予定である。バイオチップ今年度の前半は、出向していたことから研究現場を離れており、研究が遅れた。また、購入予定していたチップデバイスの設計作製の遅れたことから、翌年に繰り越すことになった。購入予定の試薬、物品などの到着と実験の予定が年度末で合わず、翌年度に繰り越すこととなった。昨年度に予定していたチップデバイスなどの作製、購入を進める。昨年度に予定していた試薬などの購入を進める。
半導体レーザ吸収分光センサーを用いた振動燃焼の予測と乱流燃焼制御

近年問題となっている地球・都市環境問題の解決には,各種燃焼器の高効率化と低環境負荷化が必要不可欠である.本研究では,ガスタービンエンジン燃焼器等において問題となる振動燃焼を抑制するために,旋回型乱流予混合火炎の直接数値計算結果に対してDynamic Mode Decompositionを施すことで振動燃焼特性を明らかにすると共に,半導体レーザ吸収分光センサー適用シミュレーションを行った.さらに,半導体レーザ吸収分光信号による能動制御アルゴリズムに基づくDSP(digital signal processor)を用いた燃焼制御システムの構築を進めた.本研究では振動燃焼を抑制するために,振動燃焼の起源である熱発生率の変動,すなわち火炎構造の時間的・空間的変動と燃焼器内の圧力変動の非線形な関係に着目して,乱流燃焼の能動制御に必要不可欠な制御用センサー,制御デバイス及び制御アルゴリズムを総合的に開発し,ガスタービンモデル旋回型乱流燃焼器において能動制御実験を行い,振動燃焼の予測法と乱流燃焼の能動制御法を確立することを目的としている.平成25年度は,主に数値的研究によって燃焼器内の旋回乱流予混合火炎における燃焼器内圧力変動と乱流火炎構造の関係の明らかにすること及び能動制御システムを構築することに重点をおいて研究を行った.実用的な燃焼器では高圧力条件下で乱流火炎が形成されるため,乱流燃焼の能動制御法の確立には半導体レーザ吸収分光センサーの高圧力条件下での信号特性を明らかにするとともに,高圧乱流予混合火炎の火炎構造を明らかにする必要がある.乱流燃焼の能動制御法の高圧力条件への拡張には,数値的手法を有効に活用している.半導体レーザ吸収分光センサーシミュレーションの予測精度を高めるには詳細な火炎情報が必要不可欠であるため,直接数値計算によって大気圧及び高圧力条件下の旋回乱流予混合火炎のシミュレーションを進めた.大気圧条件下のDNS結果から局所火炎構造を明らかにするとともに,スペクトル解析及びDMD(dynamic mode decomposition)解析を適用することで燃焼器内圧力変動と熱発生率の動的特性のスワール数依存性を明らかにした.これらの旋回乱流予混合火炎の動的特性とセンサー信号との関係を半導体レーザ吸収分光センサーシミュレーションを用いて検討した.また,新たに設備備品としてDSP(digital signal processor)を導入し,能動制御システムを構築を進めた.近年問題となっている地球・都市環境問題の解決には,各種燃焼器の高効率化と低環境負荷化が必要不可欠である.本研究では,ガスタービンエンジン燃焼器等において問題となる振動燃焼を抑制するために,旋回型乱流予混合火炎の直接数値計算結果に対してDynamic Mode Decompositionを施すことで振動燃焼特性を明らかにすると共に,半導体レーザ吸収分光センサー適用シミュレーションを行った.さらに,半導体レーザ吸収分光信号による能動制御アルゴリズムに基づくDSP(digital signal processor)を用いた燃焼制御システムの構築を進めた.本研究では振動燃焼を抑制するために,振動燃焼の起源である熱発生率の変動,すなわち火炎構造の時間的・空間的変動と燃焼器内の圧力変動の非線形な関係に着目して,乱流燃焼の能動制御に必要不可欠な制御用センサー,制御デバイス及び制御アルゴリズムを総合的に開発し,ガスタービンモデル旋回型乱流燃焼器において能動制御実験を行い,振動燃焼の予測法と乱流燃焼の能動制御法を確立することを目的としている.平成24年度は,半導体レーザ直接吸収分光法の高精度化を行うこと,半導体レーザ吸収分光センサーの出力信号と燃焼器内の圧力変動及び乱流火炎構造の非線形な関係を明らかにすることに重点を置いて研究を行った.半導体レーザ吸収分光センサーに波長変調検出法の一種である2f法を導入することで乱流燃焼制御用半導体レーザ吸収分光センサーの高精度化を行い,旋回型乱流燃焼器における計測から2f法を導入した半導体レーザ吸収分光法が振動燃焼の検出に有効であることを明らかにした.さらに,制御用センサーとして高周波数の振動燃焼にまで対応可能となるように高時間分解能化を検討した.半導体レーザ吸収分光法は,その計測原理において吸収媒体の一様性が仮定されるため,温度や化学種濃度等に空間変動が存在する計測対象の場合,その有効性を明らかにする必要があり,平成24年度は主に数値シミュレーションを用いて取り組んだ.これまでに行われた大気圧条件下の旋回流を伴う水素・空気乱流予混合火炎の直接数値計算(DNS)結果から,旋回型燃焼器内で形成される火炎の温度や化学種濃度分布等にスワール数が与える影響を明らかにすると共に,DNS結果の各化学種濃度,圧力及び温度の空間分布から,半導体レーザ吸収分光センサーを適用した場合の2f信号をHITRANデータベースに基づいて算出する半導体レーザ吸収分光センサー適用シミュレーションを構築した.本研究では振動燃焼を抑制するために,振動燃焼の起源である熱発生率の変動,すなわち火炎構造の時間的・空間的変動と燃焼器内の圧力変動の非線形な関係に着目して,乱流燃焼の能動制御に必要不可欠な制御用センサー,制御デバイス及び制御アルゴリズムを総合的に開発し,ガスタービンモデル旋回型乱流燃焼器において能動制御実験を行い,振動燃焼の予測法と乱流燃焼の能動制御法を確立することを目的としている.平成26年度は,大気圧条件下の旋回乱流予混合火炎の直接数値計算(DNS)結果にDMD (Dynamic Mode Decomposition)を施し,熱音響不安定性のレイリー判定において重要となる音響エネルギー供給と渦運動との関係を明らかにした.

さらに,燃焼制御の適用範囲を高圧乱流燃焼へと拡張するために,前年度から実行している高圧力条件下における乱流予混合火炎のDNS結果に対して半導体レーザ吸収分光センサー適用シミュレーションを行った.全計算領域に対して,各化学種濃度,圧力及び温度の空間分布から,半導体レーザ吸収分光センサーを適用した場合の2f信号をHITRANデータベースに基づいて算出した.センサー信号,圧力変動及び火炎構造の時系列データにスペクトル解析,DMD解析等を適用することで,高圧力条件下の局所的な乱流火炎構造及びその動的特性と,半導体レーザ吸収分光センサーの信号特性及び燃焼器内圧力変動の関係を検討した.これまでの研究結果から,ガスタービンモデル燃焼器の旋回型乱流燃焼器において乱流燃焼の能動制御実験を行うために,半導体レーザ吸収分光信号による能動制御アルゴリズムに基づくDSP(digital signal processor)を用いた燃焼制御システムの構築を進めた.熱流体工学平成25年度は主に数値的研究によって旋回乱流火炎の火炎構造及び圧力変動と熱発生率の動的特性を明らかにするとともに半導体レーザ吸収分光法との関連性をなどを検討した.燃焼制御アルゴリズムの構築のために,実験的研究をより詳細に行う必要があるが,一方で能動制御システムの構築を進めており,全体計画としてはおおむね順調に進展している.当初の計画通り,半導体レーザ吸収分光センサーの高精度化とその振動燃焼を検出することへの有効性を明らかにした.さらに,旋回型燃焼器内の温度及び化学種濃度分布等に基づいて半導体レーザ吸収分光センサーシミュレーションを構築した.現在,これを用いて半導体レーザ吸収分光センサーの出力信号,圧力変動及び乱流火炎構造の関係を検討しており,概ね順調に進展している.今後の研究では,旋回型乱流燃焼器に形成されるメタン・空気乱流予混合火炎の制御下から非制御へと遷移する実験条件において半導体レーザ吸収分光センサー,圧力変動計測及び平面レーザ誘起蛍光法(PLIF)等の火炎構造の光学計測法を適用することにより,半導体レーザ吸収分光センサーの出力信号,圧力変動及び乱流火炎構造の関係を明らかにする.この実験的研究とこれまでの数値的研究で得られた結果を総合することにより,半導体レーザ吸収分光法による振動燃焼の予測法と能動制御アルゴリズムを確立する.大気圧条件下の旋回型乱流燃焼器に適用して能動制御実験を行い,乱流燃焼の能動制御法を確立する.
保育士・教員養成におけるイメージ・トレーニングを活用したピアノ指導法の基礎的研究

本研究は、保育士・教員養成校におけるピアノ学習者に対する効率的かつ効果的なピアノ教授法のための基礎的研究である。彼らはピアノを持っていない場合が多い。そこで、ピアノがない環境下においても演奏向上があることを確かめ、それが「ピアノを練習した場合」と比較して、どの程度の効果があることを調べた。また、「ピアノを弾かないで練習」した場合の効果を高める方法として、音符を言語化することを試みた。本研究は、ピアノ学習者が、ピアノ演奏技術を効率的に習得する教授法に導くための基礎的研究である。研究計画通り、前年度までに行った予備調査結果をまとめ、発表を行った。「ピアノを用いない」練習が「ピアノを用いる」練習と比較してどれほどの効果が得られたか、についてである。そして、その背景にある保育士・教員養成校の学生の初見調査結果についてもまとめた。また、「イメージ・トレーニング」に関する先行研究論文を収集し、本研究による「イメージ・トレーニング」の定義を探った。本研究の基礎資料として、保育士・教員養成校の学生に対し、質問紙調査を行い、情報をデータ化している。この質問紙調査では、これまでのピアノ経験の有無、現在のピアノ環境等について、鍵盤の絵を描いて被験者が「イメージ」するピアノ鍵盤がどのようなものであるかを調べた。これは、保育士・教員養成校におけるピアノ学習者がどの程度ピアノをイメージできるかという点の調査である。次に、被験者のレベルに合わせた課題曲を準備するための楽譜収集を行い、課題曲間でのレベルを統一できるものを選曲した。これらを新たな資料とし、実験デザインを検討し、「イメージ・トレーニング」後ピアノ演奏表現がどの程度向上したか、その効果について調べた。実験に関しては、限られた研究環境ではあったが、わずかな被験者を対象に行った。これらの資料を参考に、より効率的に実験ができるデザインを検証しているところである。本研究は、ピアノ学習者が「イメージ・トレーニング」によって効率的にピアノ演奏技術を習得するピアノ教授法に導くための基礎的研究である。前年度は、保育士・教員養成校のピアノ学習者を対象に、イメージ・トレーニングの効果を調べる実験を行った。今年度は、楽譜上の情報を正しく理解し、音楽をイメージすることが、イメージ・トレーニングの効果を高めることに有効ではないかという点に着目し、実践的実験を行った。楽譜から音楽のイメージを言葉にする「音楽の言語化」である。このようなストーリー性を重視した「音楽の言語化」を実践した後、質問紙調査をした結果、学生の「イメージ通りに弾きたい」という意欲が向上したことがわかった。次に、音楽の三要素であるリズムに着目し、リズムを正しく把握することが、楽譜を正確に読み取る一助になると考え、楽譜上の音符ひとつひとつに台詞をつけ、リズムをシステム化して把握する「音符の言語化」を試みた。この「音符の言語化」の実践後では、リズムを正しく把握するだけに留まらず、たとえば連続する十六分音符を均等に弾けるようになる等の演奏技術改善が見られた。そして、未熟な演奏であっても、音符上に記された台詞を読めば、学生がどのように弾きたいと考えているか、学生が楽譜上の情報を正しく理解しているかいうことが、視覚的に把握することができた。これら2つの実践的実験により、イメージを言語化することで、演奏表現向上への意欲と演奏技術改善につながることが判明した。2014年度の実験結果を精査し、イメージ・トレーニングの効果を向上させるための要素を抽出し、それが有効であるかを確かめる実践的実験を行った。また、学会発表、論文において、成果発表を行った。本研究は、保育士・教員養成校におけるピアノ学習者が「イメージ・トレーニング」によって効率的にピアノ演奏技術を習得するピアノ教授法を構築するための基礎的研究であった。その際「イメージ・トレーニング」とは、楽譜を見ながら頭の中でピアノの鍵盤、指の動き、音を想像することとした。これまで「イメージ・トレーニング」した場合が「ピアノを弾いて練習」した場合と比較して、演奏向上の効果がどの程度あったかを調べてきた。そして、「イメージ・トレーニング」では、リズムの改善が難しいことがわかった。そこで、リズムを習得する方法として「音符の言語化」を提案し、実践した。その結果、ピアノがない環境下でも、リズム習得の可能性が示唆された。また、模範演奏を学習支援システム(LMS)上で提示する試みでは、指使いを参考にしているという結果も得られたことから、頭の中で指を動かす「イメージ」への効果が期待できるとも考えられた。今年度(最終年度)は、これまで予備調査をしてきた結果をもとに、実験デザインを一新し、保育士・教員養成校のピアノ学習者を対象とした「イメージ・トレーニング」の効果を検証するための実験を行った。また、前年度に行った実践についての発表を行った。保育士・教員養成校のピアノ学習者がピアノのない環境下で、楽譜のみで「イメージ」することは難しい。しかし、本研究では、楽譜上の「リズム」を習得することができれば、「イメージ・トレーニング」の効果を高められるという可能性を見出し得た。

前年度までの研究を本研究の基礎資料としてまとめ、発表した。また、本研究に関する質問紙調査、集計、分析を行い、実験に入る準備を整えることができた。所属研究機関内で実験場所を転々とすることとなり、予定外の設備移動費の支出や時間的な浪費が発生した。しかし、限られた環境及び時間内で少数の被験者を対象にした実験をすることができた。その結果を整理し、分析に入っている。これまでのイメージ・トレーニングの効果を確かめる実験では、わずかな被験者を対象に行うに留まった。最終年度である2016年度は、被験者を増やし、本格的な実験を実施する予定である。ピアノ平成27年度は、平成26年度に行った調査をまとめ、精査する。部分的に学会発表を行い、積極的に公開し、第三者の意見を得たい。また、研究機関の協力を得て、限られた環境と時間の中で、新たな実験がより効率的に遂行できるよう研究補助をつけることを考えている。実験で得た演奏録音をデータ化し、結果をまとめる予定である。本年度は、学会開催地が近距離であったことと、校務と重なり参加予定にしていた学会に参加しなかったため、旅費が抑えられた。次年度は、学会開催地が遠方であるため、旅費として使用する予定である。また、前年度より被験者を増やした実験を実施するため、研究補助、被験者への謝礼として使用する予定である。