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光格子中の冷却原子を用いた横磁場イジングモデルの量子シミュレーション

光格子中の横磁場イジングモデル構築において、磁気モーメントを有した準安定電子励起状態3P2状態にあるイッテルビウム(Yb)原子の光格子中での特性が重要となる。特に、原子同士の非弾性衝突による2体ロスの存在により、この系は散逸を持つ量子多体系となるため、多体状態としての安定度を明らかにする必要がある。そこでこの準安定電子励起状態に内在する散逸機構に着目し、3次元光格子中にYb原子のボース同位体174Ybを導入したボース・ハバード系において、散逸がモット絶縁体-超流動量子相転移に与える影響について研究を行った。この研究において、弾性および非弾性衝突の両方の効果により原子間に相関が生まれていること、超流動状態を特徴づけるコヒーレンスの発達が散逸の影響によって抑制されていることを明らかにした。また、これまで測定手法が確立されていなかった3P2状態の原子間散乱長を測定する手法を確立し、その値を決定した。この研究の成果を論文及び学会において発表した。また上記の研究を進めると同時に、光格子中の原子を個別観測するための新規量子気体顕微鏡の開発を進めた。高解像度イメージングの実現に必要な固浸レンズを上面に接着したガラスセルを開発し、固浸レンズの面精度検査を行い接着後も十分な性能を維持していることを確認した。次にガラスセルを真空チャンバーに接合し、冷却されたYb原子をガラスセル内にてトラップすることに成功した。さらに、周波数差のある光格子による原子ベルトコンベヤー系を構築し、ガラスセル内部の表面近傍へ原子を移動させることに成功した。加えて、ガラスセル直下3ミクロン程度にまで更に原子を移動し圧縮させるための原子アコーディオン系の開発を行い、発生する収差を打ち消すための機構を構築し、その光学系の評価を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、光格子中の冷却原子を用いて横磁場イジングモデルの量子シミュレーションを行い、その量子相転移・量子臨界現象の振舞いの詳細を明らかにすることを目的としている。光格子中での横磁場イジングモデルの実現には、磁気モーメントを持つ準安定電子励起状態のイッテルビウム(Yb)原子を光格子中に導入することが必要となる。しかし、この内部状態にある原子は、衝突時に非弾性散乱を起こすことが知られており、系の安定性を明らかにすることは重要な意味を持つ。本年度は、このような非弾性散乱を有するボース気体の光格子中における振舞いを系統的に研究し、その性質を詳細に明らかにすることに成功した。具体的には、3次元光格子中に導入されたボース粒子174Yb原子に対し、光会合を誘起する光を照射することで、分子生成過程を経由した非弾性散乱を人工的に作り出し、非弾性散乱による散逸が系の寿命に与える影響を測定した。光会合を誘起する光の強度を変化させることで散逸の強さを制御できるため、幅広く系統的な測定が可能である。この系において、強い散逸の下では、散逸を強めるにしたがって寿命が延びるという量子ゼノ効果の観測に成功した。さらに、モット絶縁体-超流動相転移を散逸がある下で観測し、強い散逸がモット絶縁体状態の融解を遅らせ、量子コヒーレンスの発現を妨げることを明らかにした。これらの知見は、開放系における量子多体現象を理解する上でも重要な意義を持つ。上記の研究と並行して、量子気体顕微鏡を用いた個別スピン操作に向けて、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)を用いた局所的なレーザー光の実装実験を行った。DMDを含む光学系を作成し、DMDからの回折光の集光位置で任意形状の光パターン形成を確認した。次に、この光を原子に照射し、斥力ポテンシャルを局所的に作成し、ポテンシャルを避けるように原子が分布していることを直接観測した。磁気双極子相互作用のある内部状態に励起された原子を光格子中に導入した際の系の振舞を詳細に測定し、横磁場イジングモデル系を構築するにあたり必要な、系の安定度や原子のトンネリングの振舞いなどの基本的な特性を明らかにした。また、単一原子制御に向けた装置の開発も進め、特にDMDの性能評価を行うことができた。局所的な光が原子に与える影響を観測し、単一原子制御に向けた方針が具体化されたことから、本年度の課題の進展は順調であると考えられる。光格子中の横磁場イジングモデルの実現のためには、磁気モーメントを持つ電子励起状態である3P2状態のイッテルビウム原子を光格子に導入する必要があるが、原子同士の非弾性衝突によりこの系は散逸を持つ量子多体系となる。本年度は、これらを背景に昨年度から研究を進めてきた散逸のあるボース・ハバード系における量子多体現象に関して得られた成果を、論文及び学会において発表した。また、光格子中における原子状態を観測するために有効となる量子気体顕微鏡(以下QGM)を用いて、スピン状態の観測及び観測結果に基づいた局所的な量子状態操作を行う研究を行った。特定の原子に対して状態操作を行うためには、局所的に集光された光(局所光)を照射する必要があるため、微小なミラーが集積されたデジタル・マイクロミラー・デバイス(以下DMD)を用いて任意形状の光パターンを形成し原子に照射する実験を行った。光格子中の原子位置をQGMにより撮影し、その中から選び出した複数の原子に対して局所的に光を照射することができるプログラムを開発した。

さらに、局所光を光格子中の原子に実際に照射し、照射された部分の原子のみが影響を受けることを観測した。上記の実験と並行して、より高い解像度を持つ新規QGMの設計と開発を進めた。今年度は、真空ガラスセルの設計および発注、レーザー光により構成するポテンシャル形状とそれに必要な光源性能の評価、原子の冷却手法の検討、光源の開発、3次元CADを用いた光学系の設計を行った。設計と並行して、新規QGM光源のための基礎的な実験を進めた。新規QGMでは、ガラスセルの表面近くに原子を運搬し2次元系を実現するために、光格子用の光学系に加えて、原子運搬用の光学系とポテンシャルを圧縮する光学系を構築する必要がある。これらの実現のために、光学系に発生する収差の実験的評価と、光の検出装置の開発を進めた。これまで研究を進めてきた散逸のあるボース・ハバード系における量子多体現象の解明について、その成果をまとめ論文として公表し、複数の学会にて報告することができた。また、現在我々が実験で使用している量子気体顕微鏡の解像度では、原子の内部状態を正確に観測するには不十分と判断し、今年度はさらに高い解像度を持つ量子気体顕微鏡の開発を進めた。装置の設計を進めるとともに、光学系の開発やその基本的な性能の評価を行うことができた。また、設計と評価を進めるうえでこれらの改善点が明らかになり、その対応について議論を進めることができている。従って本年度の課題の進展は順調であると考えられる。光格子中の横磁場イジングモデル構築において、磁気モーメントを有した準安定電子励起状態3P2状態にあるイッテルビウム(Yb)原子の光格子中での特性が重要となる。特に、原子同士の非弾性衝突による2体ロスの存在により、この系は散逸を持つ量子多体系となるため、多体状態としての安定度を明らかにする必要がある。そこでこの準安定電子励起状態に内在する散逸機構に着目し、3次元光格子中にYb原子のボース同位体174Ybを導入したボース・ハバード系において、散逸がモット絶縁体-超流動量子相転移に与える影響について研究を行った。この研究において、弾性および非弾性衝突の両方の効果により原子間に相関が生まれていること、超流動状態を特徴づけるコヒーレンスの発達が散逸の影響によって抑制されていることを明らかにした。また、これまで測定手法が確立されていなかった3P2状態の原子間散乱長を測定する手法を確立し、その値を決定した。この研究の成果を論文及び学会において発表した。また上記の研究を進めると同時に、光格子中の原子を個別観測するための新規量子気体顕微鏡の開発を進めた。高解像度イメージングの実現に必要な固浸レンズを上面に接着したガラスセルを開発し、固浸レンズの面精度検査を行い接着後も十分な性能を維持していることを確認した。次にガラスセルを真空チャンバーに接合し、冷却されたYb原子をガラスセル内にてトラップすることに成功した。さらに、周波数差のある光格子による原子ベルトコンベヤー系を構築し、ガラスセル内部の表面近傍へ原子を移動させることに成功した。加えて、ガラスセル直下3ミクロン程度にまで更に原子を移動し圧縮させるための原子アコーディオン系の開発を行い、発生する収差を打ち消すための機構を構築し、その光学系の評価を行った。
液体ヘリウム表面上ウィグナー電子結晶のダイナミクス

本研究は、液体ヘリウム表面に形成される2次元ウィグナー電子結晶のダイナミクスを実験的に調べるものである。ヘリウム表面上の電子結晶は、鉛直磁場中で強い非線形伝導を示す。この現象は結晶電子が、自分自身で液面に形成する「へこみ」から集団的に飛び出す「スライディング」現象として解釈される。電子結晶のスライディング運動という興味深い現象に対する系統的な理解を得ることを目的として、新しいパルス電圧を利用した実験手法、および局所伝導度測定法を開発して、結晶の非線形ダイナミクスを調べた。前年度は、全く新しい手法として、時間の2乗に比例して変化する電圧パルスを印可することで、時間に比例して変化する駆動力を結晶に与え、その応答を観測することに成功した。これはいわば物体の滑り摩擦の実験を電子結晶に対して行うことに相当し、結晶のダイナミクスに関する深い知見をもたらす。本年度は、この時間2乗パルスの実験を広範な条件下で系統的に進めた。その結果、正弦波交流、台形パルス、時間2乗パルスに対して、全て共通の「電圧の時間変化率」があるしきい値を超えたときにスライディング現象が観測されることが明らかになった。これはスライディング現象が真に外力の大きさ(Stress)のみにより引き起こされ、外力の履歴や結晶のひずみ(Strain)には関係しないことを明確に結論するもので、非線形ダイナミクスの理論・モデルに一定の制約を与える重要な成果である。これらの研究成果を2001年7月にドイツ・コンスタンツ大学で開催された「量子液体・固体に関する国際会議」で発表し、また短報論文として出版した。現在長論文を執筆中である。また、上の研究と並行して、3重コルビノ電極を用いた局所伝導度測定、および液体ヘリウム4にヘリウム3を添加することで表面張力を減少させたときのスライディング現象の変化を観測する実験を行っている。本研究は、液体ヘリウム4及び3の表面に形成される2次元ウィグナー電子結晶の低温でのダイナミクスに関する実験を、新しい測定手段を開発し行うものである。具体的には、研究代表者らがこれまでヘリウム表面上電子結晶において発見した、2種類の非線形伝導現象の機構の解明を目的として、(1)高感度の交流伝導度測定、(2)パルス電場による過渡現象測定、(3)ウィグナー結晶より生じる雑音の測定の各測定手段を開発し、電子結晶ダイナミクスの実験的研究を行う。研究代表者は平成11年4月に慶應義塾大学理工学部物理学科に助教授として着任し、研究室を新たにスタートさせた。平成11年度の目標として、(1)本研究用の希釈冷凍機の建設、(2)低雑音化に重点を置いた交流伝導度及びパルス電場測定装置の開発、を挙げた。(1)については、すでに希釈冷凍機の建設を終え、12年3月現在動作テストを行っている。(2)に関しても伝導度、パルス法両実験装置の準備を終了している。従って当初、平成11年度の研究計画に掲げた目標を達成した。平成12年度はこれらの装置により、ウィグナー結晶のダイナミクスに関する実験を行っていく。本研究は、液体ヘリウムの表面に形成される2次元ウィグナー電子結晶の極低温でのダイナミクスを研究するものである。この現象は結晶電子が、自身がヘリウム表面につくっているへこみ(dimple)から集団的に飛び出す、スライディング現象として理解できる。本研究では、この電子結晶のスライディング運動という興味深い現象に対する系統的理解を得ることを目的として、パルス電圧応答の高精度測定により、電子結晶の非線形伝導を調べる。

本年度は、前年度より行ってきた、希釈冷凍機の建設とパルス法測定装置の製作を終え、液体ヘリウム4表面上ウィグナー結晶のパルス電圧に対する応答を、高い精度で観測することが可能になった。これまでのパルス電圧を用いた実験で、非線形伝導の出現は電圧の時間変化率(dV/dt)に支配されることがわかったが、これまで用いてきたパルス電圧は両端が時間tに比例する台形型であったため、スライディング前後の現象を詳しく調べることが困難であった。そこで新しい手法として、立ち上がり(下がり)が時間の2乗に比例する「放物線型」電圧パルスを結晶に印可し、結晶への駆動力が時間に比例して変化するようにした。その結果、スライディングはある臨界的な電圧変化率で起こることが明確に示された。しかし臨界電圧変化率の絶対値は、台形パルスを用いて得られた値より数倍大きかった。この定量的な不一致は、スライディングが起こるまでの電圧変化の履歴の違いによると推測され、現在これを確認する実験を行っている。以上のように実験は進行中であるが、パルス応答の測定より電子結晶の非線形ダイナミクスに関する新たな知見が得られつつあり、平成12年度での本研究の目標をほぼ達成した。平成13年度はこの成果のとりまとめを行うと同時に、結晶の局所的応答を測定するための多重電極構造の開発と、ヘリウム4表面とは異なり零磁場でも非線形伝導が観測される液体ヘリウム3表面上電子結晶での実験を行っていく。本研究は、液体ヘリウム表面に形成される2次元ウィグナー電子結晶のダイナミクスを実験的に調べるものである。ヘリウム表面上の電子結晶は、鉛直磁場中で強い非線形伝導を示す。この現象は結晶電子が、自分自身で液面に形成する「へこみ」から集団的に飛び出す「スライディング」現象として解釈される。電子結晶のスライディング運動という興味深い現象に対する系統的な理解を得ることを目的として、新しいパルス電圧を利用した実験手法、および局所伝導度測定法を開発して、結晶の非線形ダイナミクスを調べた。前年度は、全く新しい方法として、時間の2乗に比例して変化する電圧パルスを印可することで、時間に比例して変化する駆動力を結晶に与え、その応答を観測することに成功した。これはいわば物体の滑り摩擦の実験を電子結晶に対して行うことに相当し、結晶のダイナミクスに関する深い知見をもたらす。本年度は、この時間2乗パルスの実験を広範な条件下で系統的に進めた。その結果、正弦波交流、台形パルス、時間2乗パルスに対して、全て共通の「電圧の時間変化率」があるしきい値を越えた時にスライディング現象が観測されることが明らかになった。これはスライディング現象が真に外力の大きさ(Stress)のみにより引き起こされ、外力の履歴や結晶のひずみ(Strain)には関係しないことを明確に結論するもので、非線形ダイナミクスの理論・モデルに一定の制約を与える重要な成果である。これらの研究成果を2001年7月にドイツ・コンスタンツ大学で開催された「量子液体・固体に関する国際会議」で発表し、また短報論文として出版した。現在長論文を執筆中である。
宗教都市における神仏分離の実態的研究-伊勢神宮の門前町「宇治・山田」を中心に-

本研究は、(1)神仏分離時期の行政文書(廃仏毀釈・神葬祭関係が中心)のデジタル画像化と公開、(2)寺院を中心とした廃仏毀釈状況の検証、(3)新たな葬儀形式である神葬祭の受容期における寺院と人々との関係などについて研究を進展させることを主な目的とした。それぞれの成果の概要は次の通りである。(1)については、三重県庁所蔵の関係行政文書、約5000枚のデジタル画像化を行ない、三重県史編纂室、皇學館大学、三重大学の3か所においてパーソナル・コンピューターによって閲覧することを可能とした。また、三重県神社庁所蔵の関係文書および神宮文庫において研究上重要な史料の存在を確認することができた。但し、これらの史料は膨大な量に及び、研究の推進上はその一部を活用するにとどまっており、今後の研究課題として残された。(2)寺院を中心とした廃仏毀釈状況の検証は、なお時間をかけて明らかにすべき課題である。本研究では、関係史資料(文書・絵図)の確認と一部資料の収集を試みたが、内容的な検討は必ずしもできず今後の研究展開に委ねることとなった。しかしながら、関係資料の一部を研究報告書に収録し、研究基盤の一端を公開する役割を担うことができた。(3)の神葬祭化の問題は、本研究グループが主体となり行なったシンポジウムを通して、研究の方向性や観点などを明らかにすることができたが、実生活における状況の解明や、更なる史料の収集および内容検討は今後の課題となった。具体的内容(研究資料の調査と収集・デジタル画像の整理)(a)三重県庁(津市)所蔵の明治維新期神仏分離・神葬祭関係資料(旧度会府分・現伊勢市)については、その目録と内容とを確認しつつデジタル撮影を実施。5500枚(当初予想4000枚)を撮り終え、画像の整理と将来の公開に向けた準備に着手。この過程で、文献資料だけではなく絵図などの確認も行い、新たに収集対象とした。(b)上記所蔵資料と同系列の資料が、三重県神社庁において保管されているところから、その目録のデータベース化を実施。次年度の資史料の撮影とデジタル化のため所蔵者の協力を得る体制を整えた。(c)神宮文庫(伊勢市)所蔵の関係史資料については、目録でのチェックを行うとともに、その内容についての調査と収集対象を検討し、資史料の活用度を明確化した。(d)伊勢市立図書館所蔵の「『宇治山田市史』編纂史料」を新たな調査対象とすることとし、一部着手にかかるとともに、資史料的価値を明らかにした上で、収集の要不要の判断を行うこととした。(e)国立公文書館における調査では、史料的には限られた所蔵しかないことが明らかになったが、本研究における対象以外の地域における史料の所蔵が認められ、将来の研究において活用される資史料群であることを確認した。意義・重要性本研究の内容に関わる従前の研究成果が限られた資料によるものであり、本年度の作業により公開資料の質量を一段と高めることができたこと。明治維新期の「宇治・山田」における廃仏毀釈が、神葬祭化の問題だけではなく、明治天皇の伊勢神宮参拝が影響していること、それに関して度会府の橋本実梁参事と神宮禰宜浦田長民の思想と行動が深く関わっていることが明らかになりつつあること。文献史料の分析により僧侶の復正(還俗)と民間諸社の神仏分離の状況が明らかになってきたこと。本年度は、期間中に5回の研究打合会・2回の合同調査において関係資料の収集整理分析を進めるとともに、公開学術シンポジウムを開催し成果の中間報告を行なった。具体的内容(研究資料の調査と収集・デジタル画像の整理)ア)関係資料の調査・収集(2回の合同調査及び個別調査)(1)三重県庁所蔵の関係資料の補足調査(主に絵図類)並びにデジタル写真撮影による収集を行なった。(2)神宮文庫(伊勢市)

所蔵の宇治・山田における寺院・神葬祭関係の資料調査と収集(業者依託による写真撮影・焼付け)を行なった。(3)三重県神社庁所蔵資料の調査およびデジタル写真撮影による収集、内容点検を行なった。また、三重県庁所蔵資料のデジタル資料化と公開に備えた。イ)収集資料の整理と解読(1)三重県庁、神宮文庫、三重県神社庁所蔵の関係資料の本格的な分析を各分担を決め進めた。(2)収集資料のなかより資料の重要度に応じて解読作業を進め、3点の読解を終えた。ウ)研究打合せ会・勉強会の開催勉強会を兼ねた研究打合せ会を5回実施し、シンポジウム開催に伴う事前打合せ会を2回実施。エ)研究成果の中間報告会の開催調査研究成果の中間報告のため、皇學館大学神道研究所との共催により、本研究に関係する全員が参加して、平成20年11月29日(土)〈13時17時半〉に「宇治・山田と神仏分離」と題した公開学術シンポジュウム(参加者約100名)を開催した。意義・重要性(1)研究上の資料が多様に存在することが明らかになったこと。(2)伊勢神宮の所在する地域の神仏分離と前代における具体的な状況が解明されたこと。(3)廃寺寺院の実態を明確化する資料の入手により今後の研究展開へと繋げることができたこと。研究実施の最終年にあたる本年度は、過去2年間に行った多量の資料調査・収集・デジタル化を踏まえ、それらの内容調査と分析研究を進めその取りまとめと公開準備に力点をおき、成果発表として日本宗教学会学術大会でのパネルを実施(平成21年9月13日、於京都大学)するとともに、次の4点を中心とした実施計画を遂行し、3年間にわたる研究を終了した。具体的内容(研究の深化と研究成果の利活用および報告書の作成)ア)関係資料の最終補足調査と整理三重県庁・三重県神社庁・神宮文庫所蔵の関係資料の補足調査を終えた。イ)収集資料の解読と公表神宮文庫の重要な資料のうち、宇治山田における寺院の変動を示す関係資料(「寺院名録」)を翻刻し、報告書に掲載することができた。本資料は今後の研究基盤を形成する上で貴重な公開作業とすることがきた。ウ)研究成果の報告と報告書の作成(1)日本宗教学会学術大会において2つのパネルで成果発表の機会を持つことができた。(2)3年間の研究をまとめた報告書を作成した。エ)デジタル化資料の公開三重県庁所蔵の関係行政文書(県文化財)をデジタル化の上、所蔵者の了解を得て三重県史編さん室、三重大学、皇學館大学神道研究所において、パソコン上で閲覧できる状況を整えた。反省と今後に向けて本研究にかかる当初の目的は、予定通り終了することができたが、関係資料が予想以上に存在し、各資料の研究上における位置づけや内容点検などは、研究期間内には十分に行なえなかったことは反省点である。またそれにかかる収集費用の確保は困難であり今後の課題となった。しかしながら、報告書の公刊により、当該課題にかかる研究展開を図る上での役割を果すことができたことは幸いである。
MR画像における下顎頭動態の三次元座標基準平面の決定法に関する研究

本研究の最終的な目標は、基準点を用いて三次元座標を設定することにより、下顎頭の正確な三次元座標値を算出し、健常者および顎関節症患者の顎運動を計測することにある。現在のところ目標としていたMR画像では、画像上での材質、形態、大きさは決定したものの、基準点の位置的確認、座標値の決定においては満足のいく精度が得られていない。この問題については、MR画像が持っている画像の性状そのものが原因となっている可能性が考えられるので、現在も検討中である。一方、MR画像の対象として選択したCT画像では、X線不透過性マーカーを基準点に設定することにより、下顎頭動態の計測法が確立された。そこで平成11年度は、CT画像上で、一般的に下顎頭動態の計測点に用いられる顆頭点の位置的検討を行った。計測した顆頭点としては6自由度顎運動測定器により算出した運動論的顆頭点の全運動軸点、蝶番運動軸点、更に解剖学的顆頭点として平均的顆頭点、そして、CT画像より計測した顆頭点の4点である。すなわち、実際に存在する解剖学的顆頭点と実際には存在しない運動論的顆頭点を座標値として表現し比較を行った。その結果、CT画像上で計測した顆頭点が他の3点に比べて逸脱した位置に存在する顎関節症の症例が認められた。またこれら顆頭点の座標値を6自由度顎運動測定器に代入し、1回開口運動時のそれぞれの顆頭点の動きを検討したところ、CT画像上で計測した顎頭点が最も関節結節の形態に類似した滑走経路を示した。すなわち、これまでに様々な顆頭点で顎運動検査が行われてきたが、顎関節症症例においては顎運動検査における顆頭点がいまだ明確にされていない症例群があるのではないかと考えられた。今後、症例を増やしてさらに検討を加える所存である。本研究の目的はMR画像上に基準点を設け、三次元的な基準平面をつくり出すことにより、下顎頭の形態を直視し、さらに動態時の下顎頭の位置を座標点として正確に導き出すことにある。平成10年度は、基準点に用いる材質等の基礎実験を行った。材質は当初予定していたプラスチック、レジン、ウレタン等の5種類を選択し、基準点に必要な大きさ、形態の実験をそれぞれについて行った。その結果、slice条件に関わりなく、全ての材質において鋭利な部分を点として判断するのは困難であり、MR画像上で、ある形態の鋭利な部分を探索するよりも形態の中心点を視覚的に選択する方が良いと考えられた。すなわち、基準点の形態としては円形で、その大きさは画像上で確認する上で最小限の3mm程度が良いと考えられた。また本研究の最終目標は基準点を利用して下顎頭動態を座標点として導き出すことにあるので、MR画像の対象値が必要となる。そこで対象はCT画像を選択した。すなわち、仮にMR画像上で基準点を確立して下顎頭動態を座標として表現したとしても、その精度が明確に出来ないので、同一個体上で、MR画像とCT画像に同様な座標軸を設定することによりその精度を検討することとした。現在、MR画像とCT画像の2つの画像に同程度に映し出される材質が判明しつつある。また、CT画像においては基準点の画像精度の検討もされ、基準点設定による下顎頭動態の計測法も確立された。今後、MR画像においても同様な計測法を確立することにより2画像の精度を検討していく所存である。
進行肝癌に対する肝特異的分子生物学的特性を応用した新規治療法の展開と応用

IFN併用化学療法の作用機序について検討した。(1)【IFNレセプターからのシグナル伝達を介した抗腫瘍効果の機序】【免疫賦活作用からのapoptosisの誘導】免疫賦活作用増強については、IFN併用化学療法下での、CTLの誘導と肝細胞癌細胞株のapoptosisの関連が明らかになった。(2)【抗血管新生作用関連】IFNの抗血管新生効果に関しては、腫瘍内における血管新生関連因子のmRNAレベル及び蛋白レベルでの評価において、Ang-2の発現と抗腫瘍効果の関与を明らかにした。(3)難治性進行肝細胞癌症例に対するIFN併用化学療法の効果の検討【効果予測式の作成と臨床応用】IFN併用化学療法の作用機序について検討した。(3)難治性進行肝細胞癌症例に対するIFN併用化学療法の効果の検討【効果予測式の作成と臨床応用】進行肝細胞癌に対するIFN併用化学療法の作用機序について検討した。特に本年度は、本療法の抗腫瘍効果の機序の中で、抗血管新生作用関連、に焦点を絞り基礎的dataをさらに発展させるため、in-vivo、in-vitroの両面より検討した。培養肝癌細胞株(PLC/PRF/5,HuH-7)とヒトサイ帯静脈細胞(HUVEC)をもちいて混合培養し、さらにはIFNと5FUをもちいて付加実験をすることにより、血管新生増殖因子の関与(TSP、Ang、VEGF、Tie2など)について検討した。またnude mouseヒト腫瘍移植モデルやマウス同種腫瘍移植モデルを使用し、腫瘍内における血管新生因子(TSP、Ang、VEGF、Tie2など)のmRNAレベル(定量的RT-PCR法)及び蛋白レベルでの発現量の評価(免疫組織染色、ELISA法)を施行した。その結果、IFNおよび5FUは、各種血管新生関連因子(TSP、Ang、VEGF、Tie2など)の発現調節を介して、肝癌細胞(PLC/PRF/5,HuH-7)のみならず血管内皮細胞(HUVEC)に対しても、増殖調節能を有することが明らかになった。この事象は、in-vivoでのnude mouseヒト腫瘍移植モデルを用いた検討においても、mRNAレベルにおいて証明された。今後は、蛋白レベルでの解析を施行することで、機能解析をふくめたKEY-moleculeの同定にまで発展させることが可能である進行肝細胞癌に対するIFN併用化学療法の作用機序について検討した。特に本年度は、本療法の抗腫瘍効果の機序の中で、治療効果予測因子と抗血管新生作用関連、に焦点を絞り、in-vivo、in-vitroの両面より検討した。治療効果予測因子については、肝癌細胞株PLC/PRF/5にIFN-αを持続的に曝露してIFN-α耐性株を作成し,樹立した耐性株と親株の網羅的遺伝子発現解析を行った。樹立した耐性株では,親株と比較してIFN-αに対する耐性が増強し、耐性株と親株の網羅的遺伝子発現解析の結果より,耐性株において発現が有意に低下している遺伝子としてInsulin-like growthfactor binding-protein 7 (IGFBP7)を同定した。さらに、親株にIGFBP7 shRNAを導入するとIFN-αに対する薬剤耐性の増強を認め、耐性株にIGFBP7を強制発現させると、IFN-αに対する薬剤耐性の減弱を認めた。このことより、IFN-α/5-FU併用化学療法の耐性にはIGFBP7が関与している可能性が高く、IGFBP7は治療効果予測マーカーになり得ると考えられた。また、抗血管新生作用関連では、nude mouseヒト腫瘍移植モデルやマウス同種腫瘍移植モデルを使用し、腫瘍内における血管新生因子(TSP、Ang、VEGF、Tie2など)のmRNAレベル(定量的RT-PCR法)及び蛋白レベルでの発現量の評価(免疫組織染色、ELISA法)を施行した結果、IFNおよび5FUは、各種血管新生関連因子(TSP、Ang、VEGF、Tie2など)の発現調節を介して、肝癌細胞に対して増殖調節能を有することが明らかになった。進行肝細胞癌に対するIFN併用化学療法の作用機序について検討した。樹立した耐性株と親株の網羅的遺伝子発現解析の結果より,耐性株において発現が有意に低下している遺伝子としてInsulini-like growth factor binding-protein 7(IGFBP7)を同定した。さらに同様の肝癌細胞株を用いたmicroRNA(miR)に関するアレイ解析によって同定されたmiR-21とmiR-146aについても、検討したところ、IFN-α耐性に関与していることが明らかになった。

このことより、IFN-α/5-FU併用化学療法の耐性にはIGFBP7、miR-21とmiR-146aは治療効果予測マーカーになり得ると考えられた。また、抗血管新生作用関連では、nude mouseヒト腫瘍移植モデルやマウス同種腫瘍移植モデルを使用し、腫瘍内における血管新生因子(TSP、Ang、VEGF、Tie2など)のmRNAレベル(定量的RT-PCR法)及び蛋白レベルでの発現量の評価(免疫組織染色、ELISA法)を施行した結果、IFNおよび5FUは、各種血管新生関連因子(TSP、Ang、VEGF、Tie2など)の発現調節を介して、肝癌細胞に対して増殖調節能を有することが明らかになった。
水溶性タンパク質と界面活性剤およびリン脂質との相互作用

タンパク質はいくつかの中間状態、Molten Globule(MG)を経て変性し、MG状態がタンパク質の機能に深く関わっていることが明らかになるにつれ、盛んに研究されるようになった。本研究では、代表的な球状タンパク質BovineSerum Albumin(BSA)と・-Lactalbumin(α-LA)の、界面活性剤による変性過程を詳細に調べた。近紫外、遠紫外領域の円偏光2色性(CD)スペクトル、トリプトファン蛍光光度測定や8-anilino-1-naphtahlene sulfonic acid(ANS)蛍光光度測定などを行った結果、界面活性剤濃度が小さい領域でいくつかのMG状態の存在を確認した。また、多くの界面活性剤が、それらの臨界ミセル濃度(CMC)付近で、タンパク質の変性を完了することが解った。イオン性界面活性剤を用いた系では、それぞれの界面活性剤イオンに応答するイオン選択性電極を作成し、電位差滴定法によりタンパク質に結合した界面活性剤分子の数を決定した。それによると、MG状態では、タンパク質に界面活性剤が数個結合していることが分かった。また、いくつかの試行の結果、複数の界面活性剤混合系におけるタンパク質の挙動が非常に興味深いことが分かった。界面活性剤の混合は混合ミセルを形成し、興味深い挙動をとる。タンパク質を加える前に、いくつかの混合ミセルの性質について研究した。混合ミセル系はそれぞれ特徴的な性質を持っているが、なかでも陰イオン性のsodium dodecylsulfate(SDS)とsodium N-dodecanolysarcosinate(SLAS)の混合系は興味深い結果を示した。この系の性質は、SLASの性質が支配的で、SLASを僅かに加えるだけで、特に水溶液表面の性質が大きく変化した。CMC付近で表面張力の値が大きく低下し、ある濃度を超えて界面活性剤濃度が増えると表面張力は増加に転じ、CMCに達した。現在、この現象は、表面でヘミミセルが生成することによって現れると考え、表面張力が増加に転じる濃度を臨界ヘミミセル濃度(CHC)と名付けたが、更なる研究が必要である。タンパク質の変性過程の中間状態、Molten Globuleが注目され盛んに研究されている。本研究では、代表的な球状タンパク質Bovine Serum Albumin (BSA)の両性界面活性剤Dimethyldodecylammoniopropane Sulfonate (DPS)および陰イオン界面活性剤Sodium Dodecylsulfate (SDS)との相互作用による変性過程を詳細に調べた。遠紫外領域の円偏光2色性(CD)スペクトルは、α-helix構造に特徴的な2つのピーク(208nmと222nmの極小値)を示し、界面活性剤濃度の増加とともに、ピークの高さは減少した。それらの楕円率の比θ_<222>/θ_<208>も界面活性剤濃度の増加とともに減少した。これらの結果は、界面活性剤によるα-helix構造の減少とα-helix間の相互作用の減少(3次構造のunfolding)を意味する。近紫外のCDスペクトルからも3次構造のunfoldingが示唆された。また、これらの構造変化はDPSよりSDSのほうがより低濃度で起こった。その他、トリプトファン蛍光光度測定や8-anilino-1-naphtahlene sulfonic acid (ANS)蛍光光度測定などを行った。これらの測定より、SDSはタンパク質の表面でヘミミセルを形成していることが分かった。ヘミミセルの性質を調べるために、ピレンをプロープとした蛍光光度測定を計画している。一方、温度をスキャンして楕円率の変化を追跡した。すべての系で、1ステップの構造変化が観測され、変化の中点温度(T_m)を決定し、T_mの界面活性剤濃度依存性を調べた。その結果、DPSはBSAの熱変性を殆ど促進しないが、SDSはBSAを不安定化しSDS濃度に比例してT_mは減少した。次に、α-lactalbumin (α-LA)の陽イオン界面活性剤Dodecyltrimethylammonium^+ (DTA^+), Tetradecyltrimethylammonium^+ (TTA^+), Hexadecyltrimethylammonium^+ (HTA^+)によるunfoldingについて研究した。この系では、いくつかの段階を経てunfoldingしていることが分かった。現在、それらの段階について詳細な検討を加えている。また、複数の界面活性剤混合系におけるタンパク質の挙動が非常に興味深いので、その基礎的研究として混合ミセルの研究も行っている。

それによると、MG状態では、タンパク質に界面活性剤が数個結合していることが分かった。また、いくつかの試行の結果、複数の界面活性剤混合系におけるタンパク質の挙動が非常に興味深いことが分かった。界面活性剤の混合は混合ミセルを形成し、興味深い挙動をとる。タンパク質を加える前に、いくつかの混合ミセルの性質について研究した。混合ミセル系はそれぞれ特徴的な性質を持っているが、なかでも陰イオン性のsodium dodecylsulfate(SDS)とsodium N-dodecanolysarcosinate(SLAS)の混合系は興味深い結果を示した。この系の性質は、SLASの性質が支配的で、SLASを僅かに加えるだけで、特に水溶液表面の性質が大きく変化した。CMC付近で表面張力の値が大きく低下し、ある濃度を超えて界面活性剤濃度が増えると表面張力は増加に転じ、CMCに達した。現在、この現象は、表面でヘミミセルが生成することによって現れると考え、表面張力が増加に転じる濃度を臨界ヘミミセル濃度(CHC)と名付けたが、更なる研究が必要である。
商業集積の維持・衰退メカニズムに関する研究

本研究の目的は商業集積のマネジメントを構築するために、集積が維持・衰退するメカニズムを検討することである。具体的には、商業集積が成立するメカニズムに関する先行研究を整理したうえで、特に従来までは一様に捉えられていた衰退の様式について、それが悪循環的に衰退するというメカニズムに着目し、いかにして活性化に転換したのかについての検討が行われた。本研究は商業集積のマネジメントを構築するための「商業集積の維持・衰退メカニズム」を明らかにすることを目的とする。商業集積の中でも、特に自然発生型集積の商店街を分析対象としている。これまで商店街については、いかに活性化させるかという視点から分析されることが一般的であった。しかし、一様ではない衰退のあり様を考慮せず、活性化を単純に考えてもその効果は限られる。したがって、まずもって理解されなくてはならないのは、いかにして衰退したのかという、衰退のメカニズムである。本研究の意義・重要性は、これまで一様に捉えられていた「衰退」が、なぜ・いかにして起こるのかということに着目した点にあるということができる。本研究目的を遂行するために平成25年度は、商業集積の成立するメカニズムに関する先行研究を収集、分析した。また衰退の状況から活性化に成功した商店街への視察、インタビュー調査を行った。本年度は主に先行研究の整理・分析に注力した。そこから、商店街の衰退は、単純に商業者の意欲・能力の不足から起こるという単層的なものではなく、その商業者が合理的に発想して選択すればするほど非合理な結果をもたらすという悪循環的な複層的なメカニズムがあることを浮かび上がらせた。このことは商店街支援策においても、単純な補助を与えればよいということではなく、そういったメカニズムを考慮したうえでのより適切な支援の策定に重要な示唆を与えることが期待される。商業集積の中でも、特に自然発生型の集積である商店街を主な分析対象としている。しかし、衰退のありようはそれぞれの集積ごとで一様ではないはずであるが、そのことが所与とされ考慮されることはなかった。そのため衰退のありようを捉えることなく活性化を考えてもその効果は限られることになる。したがって、まず理解されなくてはならないのは、いかにして衰退したのかという衰退のメカニズムである。本研究の意義・重要性は、これまで所与として一様に捉えられていた「衰退」が、なぜ・いかにして起こるのかについて着目した点にある。本研究の目的遂行のために、まず商業集積が成立するメカニズムについての先行研究を収集し、それらを整理・分析した。また衰退の状態から活性化を実現した商店街や中心地へ視察・インタビュー調査を行った。最終年度である平成26年度では、これまでの調査から得られたことをもとに、どのようにして商業集積をマネジメントするのかということについて考察した。そこから導き出されたことは、衰退のメカニズムは逆説を含んだ悪循環によって起こりうるということから、この循環を転回するための活性化のための施策も、そういった意味の連関で考える必要があるということである。したがって、何らかの政策的補助を実施するにしても、直接的な効果だけを見るのではなく、間接的にどのような効果が起こりうるか、という考慮をもつことが重要である。実はこのことは戦前の商店街の活動からも同様の現象を確認することができた。今後はいかにしてこの間接的効果のありようを、事前にできうる限り明確化するかが重要な理論的・実践的課題となろう。商業論先行研究の整理・分析はおおむね計画通りに進行している。しかし、商店街へのインタビュー調査や視察は対象との日程調整が当初の予定よりも進まず、予定数を実施することができなかった。平成25年度実施の研究で得られた、「衰退」の複層的なメカニズムをキー概念にしながら、それが実際の現場ではどのような現象として起こっているのか、またそれがいかにして克服されたのかを調査する予定である。調査から得られた結果は、年度末の所属学会にて研究報告を予定している。またディスカッションペーパーも発行して、議論を深めたうえで論文化する。予定よりも商店街への調査実施数が少なかったため、インタビューの音声データの蓄積が進まず、その結果テープおこしなどの費用が発生しなかった。45か所、商店街を調査するための旅費で研究費を使用予定である。また蓄積したインタビューの音声データをテープおこしや外国語論文校閲、論文投稿に関わる費用で研究費を使用する予定である。
高校生の日本語読解方略使用と英語読解方略使用における関係性の比較

習熟度が低い第2言語(L2)学習者の読解プロセスは、習熟度が高い第1言語(L1)使用者の読解プロセスとは異なり相互作用的でないと報告されている。しかし、L1およびL2にかかわらず、一般的な読み手の読解プロセスでどのように読解方略使用が関係しているのかは十分に研究されていない。本研究では、日本の高校生を対象に習熟度が低い英語と習熟度が高い日本語の読解方略使用に関する質問紙調査を実施して、読解方略使用の関係性について比較した。習熟度の違いにより読解方略使用の関係性に差があるのかという観点から、習熟度の低いL2学習者の読解プロセスが先行研究どおり相互作用的ではないのかどうかについて考察した。2006年および2007年に北海道の公立高校に調査依頼を行い、英語および日本語の読解方略使用に関する質問紙調査を実施した。本研究ではL1でプロトコル分析を行った研究から代表的な読解方略を選び、構成概念妥当性を検討した35項目の質問紙を用いた。分析方法として、日本語の読解方略使用について探索的因子分析を行い、抽出因子を潜在変数とする多重指標モデルを構築して、このモデル中に英語の読解方略使用についてのデータを組み入れた。標準化係数、重相関係数平方、および適合度指標を通して、読解方略使用の関係性を比較した。習熟度が低い英語の読解方略使用の関係性は、習熟度が高い日本語の読解方略使用の関係性と同じく相互作用的という結論を得た。標準化係数と重相関係数平方による関係性の説明力の比較ではほとんど差が見られず、適合度指標においても差は僅かであった。結論として、概念的な相互作用モデルは習熟度が低いL2での読解プロセスにも適用可能である。この結論は読解プロセスが相互作用的であるかは本質的に読み手の意識の問題であることを示唆するが、先行研究との違いがあるので再調査によって結論の妥当性を確認する必要がある。
頸動脈粥状硬化巣におけるリンパ管新生/血管新生アンバランスとPCSK9との関連

新生血管のマーカーとしてCD31を、リンパ管のマーカーとしてD2-40を使い免疫染色を3症例で行った。プラークが最も大きいところでは新生血管がリンパ管より明らかに多く、プラークのサイズが最大ではないが出現してきている部分(肩の部分)では新生血管はそこまで増えていないものの、リンパ管は出現していることがわかった。今後は2症例追加で確認予定である。その変化を起こす背景因子を探るために、まずマクロファージの数について検討することにした。CD68で免疫染色を行った(1例のみ)が、総数はプラークが最も大きいところで多かったが、プラークの面積との比で検討すると、プラークが最大のところも、プラークの肩の部分も差はなさそうであった(6% vs. 5%)。新生血管を出現させるVascular endothelial growthfactor (VEGF)は、hypoxia-inducible factor(HIF)により誘導される。HIF-1αとHIF-2αはそれぞれM1型、M2型マクロロファージにより活性化される。マクロファージ(CD204)とHIFの出現を確認するためにそれぞれの免疫染色の追加を行う。頸動脈プラークの新生血管とリンパ管新生のアンバランスが具体的にどこで、もしくはどの時点で起きるのかを検討するのに時間がかかった。頸動脈プラークの新生血管とリンパ管新生の間には、プラークの程度においてアンバランスが生じるようなので、より多数例で評価することを検討してる。また、アンバランスを生じる原因についても検討中である。動脈外膜には豊富なリンパ管網があり、内膜や中膜からの余分な間質液やたんぱく質を排出する役割を持っている。実験的なリンパ鬱滞(lymphostasis)は、動脈硬化の初期段階にみられるような内膜肥厚を引き起こす。また、リンパ管形成不全は、組織のマクロファージからHDLを介したコレステロール逆転送を損なう。さらに、リンパ管は単球系細胞やリンパ球のリンパ節への遊出を担っていることから、リンパ管系システムの障害はプラーク形成や慢性炎症を助長している可能性が指摘されている。実際、病理学的にヒト頸動脈の粥状硬化巣で新生血管は普遍的に認められるが、リンパ管新生は乏しいことはよく知られている。血管新生とリンパ管新生は調節メカニズムに共通の部分を持つにも関わらず、動脈硬化性プラークの進展においてリンパ管新生/血管新生アンバランスが生じることは、その病態にとって重要な要素である可能性が高い。粥状動脈硬化巣における血管新生には、浸潤、増生した血管平滑筋細胞やマクロファージにより過剰発現されたVEGF-A/Cが関与しているとされている。一方、リンパ管新生においては癌の研究からVEGF-C/Dとその受容体であるVEGFR-3を中心とした分子機構が中心的な役割を担っていることが判っている。頸動脈プラークの病理学的検討を行うために病理医と連携し、どの部分を重点的に観察し、どのような染色を行うかを検討している。おそらく、炎症が最も強いところよりはその周辺と外膜側だと考えられる。現段階では、現在、これまでの病理検体を使って、頸動脈プラークの性状評価を、特殊染色も用いて検討を行っているところである。現在は染色した検体を観察し評価している段階である。前向きに頸動脈プラーク検体を集め、解析するためには、具体的な指針が必要である。どのような染色を行い、どの部位を評価するかを明らかにすることが必要である。そのためにまずは以前の検体を用いて評価を行っているところであると考えた。そのため、研究はやや遅れている。現在行っている過去の病理検体の検討を行うことで、検討すべきポイントがより明確になる。それを元に前向きに頸動脈プラークを登録していき、評価検討を行っていきたい。概要や進捗で述べられている通り、当初の予定になかった評価の検討や手技の確立に時間を要し、予定していなかった検討が必要になったため次年度使用額が生じた。平成29年度中に検討を終えたため、平成30年度に試薬類の購入予定である。

症例の病理検討でアンバランスを起こす背景を探る段階で時間がかかり、平成30年度に追加の免疫染色が行えなかったため次年度使用額が生じた。今後は、HIFとM1型, M2型マクロファージを行う予定である。またVEGFR-1, -3, VEGF-A, -Cの免疫染色を行うことも検討する。
課題解決型説明カリキュラムで育成される認知／非認知的な資質・能力の評価法の開発

次世代に持続・発展可能な社会を形成するために,資質・能力としての課題解決力の育成を意図するカリキュラム開発が国際的に進展しており,育成された資質・能力を各教科に即して捉える評価法の開発が求められている。我が国では,小中連携・一貫教育など,義務教育の視座から公教育を調え直し,義務教育の到達点である中学校教育の今日的な姿をカリキュラム/指導法/評価法として描き出すことが強く求められている。そこで,本研究では,次のことを目的とする:『中学校数学科の課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成し,授業実践に基づいて評価・改善する。』本研究の目的を達成するために,次の2つの下位目標を設定する。目標I「課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成する。」目標II「作成された評価法を改善する。」本年度は,目標II「作成された評価法を改善する。」に関して,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を,評価法の実施結果に基づいて評価・改善した。具体的には,現職教員に対するweb調査によって,目標Iで作成された,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を試行し,その結果に関する統計的な分析に基づいて,非認知的な資質・能力を捉える評価原理の理論的な精緻化を進め,質問項目の選定・ブラッシュアップ・追加を行うとともに,調査対象となる教員数を増加させた。本研究の目的『中学校数学科の課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成し,授業実践に基づいて評価・改善する。』を達成するために,次の2つの下位目標を設定している。」このうち,目標「作成された評価法を改善する。」に関して,平成30年度の研究計画に基づいて,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を評価法の実施結果に基づいて評価・改善することができたため。目標I課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成する。目標II作成された評価法を授業実践に基づいて改善する。このうち,2019年度は,目標IIに関して,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を,認知的な資質・能力を捉える評価原理に基づいて評価・改善する。」目標II「作成された評価法を授業実践に基づいて改善する。」このうち,本年度は,目標Iに関して,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力を,課題解決として説明することに必要な認知的/非認知的な資質・能力と捉え,学力の三要素に基づいて,課題解決として説明することに必要となる認知的な資質・能力には,知識及び技能,思考力・判断力・表現力等の二側面を設定し,非認知的な資質・能力には,課題解決として説明することに主体的に取り組む態度の側面を設定した。この概念規定に基づいて,評価の原理として,課題解決として説明することに必要な認知的な資質・能力と非認知的な資質・能力を同一の問題場面で捉えること/非認知的な資質・能力についての質問紙・スケールを特性5因子論に基づいて開発することを定めた。その上で,評価ツールとして,問題及び正答規準他,質問紙及びスケールを試作した。」このうち,目標I「課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成する。」に関して,平成28年度の研究実施計画に基づいて,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力を概念規定し,この資質・能力を捉える評価の原理を定め,この原理に基づいて評価ツールを試作することができたため。

そこで,本研究では,次のことを目的とする:『中学校数学科の課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成し,授業実践に基づいて評価・改善する。』本研究の目的を達成するために,次の2つの下位目標を設定する。目標I「課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成する。」目標II「作成された評価法を授業実践に基づいて改善する。」本年度は,目標Iに関して,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の概念規定に基づいて,非認知的な資質・能力を捉える評価の原理を評価の汎用性という観点から改善した。その上で,改善された評価の原理に基づいて,非認知的な資質・能力について評価法を尺度開発の方法論に基づいて試作し,現職教員に対しweb調査の形で試行し,その結果に基づいて,評価原理の理論的な精緻化を進めるとともに,質問項目の検討,調査対象となる教員数の拡大等について,評価法の改善策を考案した。本研究の目的『中学校数学科の課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成し,授業実践に基づいて評価・改善する。』を達成するために,次の2つの下位目標を設定している。」このうち,目標I「課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を作成する。」に関して,平成29年度の研究実施計画に基づいて,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の概念規定及び,この資質・能力を捉える評価の原理に基づいて,特に非認知的な資質・能力に焦点を当てて評価法を試作できたため。次世代に持続・発展可能な社会を形成するために,資質・能力としての課題解決力の育成を意図するカリキュラム開発が国際的に進展しており,育成された資質・能力を各教科に即して捉える評価法の開発が求められている。我が国では,小中連携・一貫教育など,義務教育の視座から公教育を調え直し,義務教育の到達点である中学校教育の今日的な姿をカリキュラム/指導法/評価法として描き出すことが強く求められている。」目標II「作成された評価法を改善する。」本年度は,目標II「作成された評価法を改善する。」に関して,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を,評価法の実施結果に基づいて評価・改善した。具体的には,現職教員に対するweb調査によって,目標Iで作成された,課題解決型説明カリキュラムで育成される資質・能力の評価法を試行し,その結果に関する統計的な分析に基づいて,非認知的な資質・能力を捉える評価原理の理論的な精緻化を進め,質問項目の選定・ブラッシュアップ・追加を行うとともに,調査対象となる教員数を増加させた。
縦渦-横渦の相互作用に基づく壁面噴流の動的知能制御の試み

本研究は、(1)大スケールの外層における横渦に基づく動的な縦渦導入の壁面噴流の制御に対する有効性、(2)ゆらぎの抑制・増大と縦渦の下流方向への減衰の程度、および流れ方向運動量流束の増減との関係、(3)渦度輸送方程式に基づくその考察が主な目的である。自己保存条件下のStronger Wall Jetにハーフデルタ翼により生成した縦渦を導入する際に、強度のゆらぎを加えた実験を行った。2年間の研究を通じて以下の結論が得られた。・縦渦の発達過程(流れ方向渦度の減衰および半径の発達)に関する結論1.縦渦強度にゆらぎを加えて導入した場合、初期領域においてはスパン方向の半径が増大する。2.初期領域においてスパン方向半径が増大するため、変形(歪み速度)の強さが緩和され、その後の発達はゆらぎを加えていない場合よりもむしろゆるやかとなる。3.力学的渦度数に関連するレイノルズ応力成分の大きさは、スパン方向ゆらぎにより増加し、渦度輸送方程式中の生成項を通じて縦渦の減衰に寄与することが確かめられた。・流れ場の変形(壁面噴流の変形による運動流束の増加と回復)に関する結論1.ゆらぎを加えた場合においても流れ方向運動量流束の増加が図られるが、その増加率はゆらぎの無い場合と比べて小さい。2.ゆらぎの付加により流れ方向渦度の最大値が減少するため、静圧の変化が小さくなる。このことが運動量流束増加の抑制につながったと考えられた。3.ゆらぎを加えた場合にも、デルタ翼の高さの140倍下流において、流れ場は非撹乱流のものに回復する。今後、特定の目標を目指した流れ場制御のための積極的(Active)制御アルゴリズムを構築する上で極めて重要な結果が得られた。初年度は、アクチュエータである渦発生器の製作およびそれを用いた動的導入による制御効果を実験的に調べた。流れ場としては縦渦による制御の基礎データが豊富にあり、外層の横渦が支配的である速度比U_m/U_e=4の自己保存条件下にあるStronger Wall Jetとした。アクチュエータの開発:渦発生器にはハーフデルタ翼を壁面上に設置したものを用いる。アクチュエータ製作においては、放出位置を一定とし、準静的の条件を満足できることを考慮して製作した。壁面噴流に対する動的に導入された縦渦:上記アクチュエータにより、縦渦の強さのみを周波数2Hzで変化させた場合の実験を行った。縦渦を動的に導入した場合、循環の下流への減衰が弱まった。これは主に以下に述べる2つの理由により説明できることがわかった。一つは、スパン方向ゆらぎにより渦のスパン方向寸法が増加し、付加歪みによる変形が弱まったためと解釈された。もう一方は、動的に導入した場合の縦渦の経路は内層に留まるため、外層の大規模渦構造との干渉が弱まることである。これにより、動的導入は縦渦の操縦・制御の持続性を高め、工学的応用価値のあることがわかった。2年度目の予定:動的に導入した場合の壁面噴流の操縦に対する効果を、運動量流束の増加量などから定量的に示す。縦渦の発達における差異を輸送方程式に立脚して解明する。