hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規エレクトロニクス材料としてのナフタロシアニン錯体の検討

機能性色素として知られる金属ナフタロシアニン錯体(MPc)のπ電子系を広げた金属ナフタロシアニン錯体(MNC M:Co,Ni,Fe,Cu)を合成し、真空蒸着法によって薄膜化し、電極とした。MNc薄膜電極のエレクトロクロミズム挙動、酸素還元挙動、光電変換挙動を調べた。その結果次のことが明かとなった。(1)MNcは、中心金属の種類によっては、エレクトロクロミズムを示す。エレクトロクロミズムを起こす中心金属はCo,Feであり、示さないのはCu,Niであった。(2)(1)のエレクトロクロミズムは、酸素の存在下では起きない。(3)(2)を利用して、MNcの色の変化から液中の溶存酸素濃度を視覚によって知ることができる。(4)MNcは、酸素の4電子還元触媒として作用する。(5)MNc薄膜電極は、MPc電極と異なって、通常、光電変換能をほとんど示さない。しかし蒸着直後についてはわずかながら示す。整流性は経時変化をもって劣化する。(6)MNc薄膜の抵抗率は、van der Pauw法により求めた値(薄膜表面方向)と膜厚方向に求めた値とで約3桁異なる。抵抗率には異方性が見られる。これはMNc薄膜への酸素吸着効果が寄与していると考えられる。(7)MNcは、脱酸素の状態でのみ、蛍光を発する。酸素の存在下ではMNcの励起電子が酸素側への流れやすく、光電変換を示さないと推定される。以上の結果より、MNcの物性は酸素吸着によって著しく変化するものであることがわかった。金属ナフタロシアニン(MNcと略す、本研究ではM=Mg,Co,Fe,Cu,Ni)を合成し精製後、真空蒸着法(3×10ー5torr以下)によって薄膜化(基板はガラス板またはNESAガラス)して以下の実験に供した。得られた結果を要約すると以下の通りである。(1)MgNc薄膜の熱処理による可視スペクトルならびに導電率の変化MgNc蒸着膜に固有なQバンドの2つの吸収極大(波長:780,700nm)は、薄膜X線回折により、780nmはamorphous MgNc、700nmは結晶性MgNcによることを明らかにした。DSC熱分析結果によりamorphous MgNc薄膜の熱転移点は約220°Cにあることを見出し、約220°C(真空中)で熱処理した薄膜は700nmにのみ吸収極大をもつスペクトルを示した。この熱処理により導電率(ガラス基板)が約2桁向上することを見出した。恐らく配位子のπ電子系が重なりを増したことによると考えられる。(2)CoNc薄膜のカソ-ドエレクトロクロミズムCoNc薄膜電極(NESA基板)に対し微小電圧を印加すると(カソ-ディックおよびアノ-ディックの両方向において)、薄膜の色が変化することを見出した。カソ-ド分極の際にはGreenからRedへの変化が-0.8V以下で観察された。色の変化はFeNc薄膜でも観察(ただしGreen→Violet)されたが、NiNc,CuNc,MgNcでは観察されなかった。このようなカソ-ドエレクトロクロミズムは、カソ-ド分極により還元された中心金属(この場合Co+)と配位子Ncとの間でMLCT(Metal Ligand Charge Transfer)が起こることによると考えられた。(3)CoNcのカソ-ドエレクトロクロミズムを利用した微量酸素の定量液中に酸素が溶存する状態ではカソ-ドエレクトロクロミズムが生じない点に着目して微量酸素の定量法を検討した。

MNc薄膜はメモリ-材料または表示材料として極めて有望である。機能性色素として知られる金属ナフタロシアニン錯体(MPc)のπ電子系を広げた金属ナフタロシアニン錯体(MNC M:Co,Ni,Fe,Cu)を合成し、真空蒸着法によって薄膜化し、電極とした。MNc薄膜電極のエレクトロクロミズム挙動、酸素還元挙動、光電変換挙動を調べた。その結果次のことが明かとなった。(1)MNcは、中心金属の種類によっては、エレクトロクロミズムを示す。エレクトロクロミズムを起こす中心金属はCo,Feであり、示さないのはCu,Niであった。(2)(1)のエレクトロクロミズムは、酸素の存在下では起きない。(3)(2)を利用して、MNcの色の変化から液中の容存酸素濃度を視覚によって知ることができる。(4)MNcは、酸素の4電子還元触媒として作用する。(5)MNc薄膜電極は、MPc電極と異なって、通常、光電変換能をほとんど示さない。しかし蒸着直後についてはわずかながら示す。整流性は経時変化をもって劣化する。(6)MNc薄膜の抵抗率は、van der Pauw法により求めた値(薄膜表面方向)と膜厚方向に求めた値とで約3桁異なる。抵抗率には異方性が見られる。これはMNc薄膜への酸素吸着効果が寄与していると考えられる。(7)MNcは、脱酸素の状態でのみ、蛍光を発する。酸素の存在下ではMNcの励起電子が酸素側へ流れやすく、光電変換を示さないと推定される。以上の結果より、MNcの物性は酸素吸着によって著しく変化するものであることがわかった。
ナノ構造太陽電池の研究

量子ドット超格子や高歪み化合物半導体中に形成される中間バンドを利用したナノ構造太陽電池の高効率化のアプローチでは、中間バンド内のエネルギーレベルに光キャリアが安定に存在し、またこれらが近赤外域の太陽光を吸収して伝導帯へと効率良く励起され、電流として取り出せることを室温で実証することが重要である。このような光吸収によるアップコンバージョン過程と同様に、熱的アップコンバージョン効果を取り入れたのがホットキャリア太陽電池である。本年度は、太陽光により励起されたされた中でも高エネルギーのキャリアのエネルギー緩和ダイナミクスを解明し、これらの高エネルギーの電子を効率良く電極から取り出すための方法に関する研究を進めた。量子井戸から成るホットキャリア生成層を想定し、熱的アップコンバージョンにより生成されたホットキャリアが、発光再結合する際に放出されるフォトンを太陽電池(上部)に照射して戻すことにより、セルの出力電流を増大させることが本研究で考案した素子の動作原理となる。このとき、太陽光の集光により熱的アップコンバージョンによるホットキャリアの生成がより高効率で生じることが期待され、理論値として、1000倍集光時に5O%前後の変換効率が可能となることを見出した。次に、量子井戸セル構造の最適化を行うため、k. p法を用いたバンド計算の数値計算プログラムを開発した。InGaAs/GaAs系歪み量子井戸を想定し、量子準位の形成位置及び各エネルギー準位における波動関数を数値計算により求められるようになり、格子歪みが量子準位や波動関数に及ぼす効果を定量的に求めることを可能にした。量子ナノ構造太陽電池の高効率化に向けては、量子ナノ構造中における光吸収の過程、そして励起されたキャリアが電流として取り出されるまでのキャリアダイナミクスの両メカニズムを解明し、またこれらを制御し最適化する方法を開発することが重要である。この点において、本研究はk-p法によるバンド計算と熱的アップコンバータを用いたホットキャリア太陽電池の構造最適化及び、実験データの解析を目指すものであり、順調に進展している。熱的アップコンバージョン過程を取り入れたホットキャリア太陽電池の研究において、理論値として、約1000倍の集光時に50%前後の変換効率が得られることが分かった。このようなホットキャリア太陽電池の動作を実証するための量子井戸・量子ドット材料の最適設計、またGaNAsなどの多バンド材料中における励起キャリアのエネルギー緩和ダイナミクスを高速分光法により詳細に解析し、高エネルギーのキャリアを効率良く電極から取り出すための方法に関する研究へと展開を狙う。本年度は、高効率ナノ構造太陽電池の実現に向けたデバイス数値解析ツールの構築を中心に行った。具体的には、中間バンド太陽電池材料における発光・非発光再結合レートを組み込んだ数値解析モデル、およびホットキャリアのエネルギー緩和ダイナミクスを考慮したホットキャリア太陽電池のデバイスモデルの構築の2つが主である。前者に関して、高指数面基板上に成長させたInAs量子ドットは整列性・サイズ均一性に優れ、また高い結晶品質が得られる結果、中間バンドを介した2段階の光吸収過程を室温で明瞭に観察することに成功しており、このデータを数値モデル化することを試みた。また量子ドットに不純物ドーピングを行うことにより、この2段階光吸収レートが増大することを確認しているが、不純物を介した非発光再結合も増大するため、競合する関係にあるといえる。この効果に関して、オージェ再結合過程を考慮した数値モデル化を検討した。後者では、ホットキャリアダイナミクスを取り入れた数値解析を行い、デバイス構造の最適化を進めた。本年度は、まずInGaAs/InGaP系の歪み補償量子井戸太陽電池の最適設計を進め、有機金属気相エピタキシー(MOVPE)法により素子作製を行った。成長層はフォトルミネッセンス・時間分解分光などにより評価を行った。また、InGaAs/GaAsSb系のタイプII型ヘテロ構造量子ドットにおけるエネルギー移動機構の解明を進めることを目的とした積層構造を設計し、MBE法による試料作製を開始した。量子井戸・量子ドット太陽電池の両試料では、発光エネルギー分布の解析を行い、積層中の膜厚変調、面内密度の変調を行いながら太陽電池応用に最適な量子ナノ・超格子構造の最適化を行っていく必要がある。この目的のため、k-pモデルを用いた量子準位の計算を行うためのプログラムの開発を前年度に引き続き行うとともに、1kW/cm2以上の高い出力のレーザを用いた光学物性評価システムの構築を並行して進めた。また、ナノ構造中の量子準位により形成された超格子バンド、あるいはGaAsに窒素を数%添加した希釈窒化物化合物材料GaNAs中に形成される中間バンドにおいて、光キャリアが生成された後にどのような過程を経るのかという点について、時間分解分光法等によってサブピコ秒の分解能で追跡し解析するためのポンプ・プローブ法を検討した。引き続きポンプ・プローブ法により、価電子帯→中間バンド、また中間バンド→伝導帯への光学遷移の実証、および光吸収レートの定量化を行う。

量子井戸から成るホットキャリア生成層を想定し、熱的アップコンバージョンにより生成されたホットキャリアが、発光再結合する際に放出されるフォトンを太陽電池(上部)に照射して戻すことにより、セルの出力電流を増大させることが本研究で考案した素子の動作原理となる。このとき、太陽光の集光により熱的アップコンバージョンによるホットキャリアの生成がより高効率で生じることが期待され、理論値として、1000倍集光時に5O%前後の変換効率が可能となることを見出した。次に、量子井戸セル構造の最適化を行うため、k. p法を用いたバンド計算の数値計算プログラムを開発した。InGaAs/GaAs系歪み量子井戸を想定し、量子準位の形成位置及び各エネルギー準位における波動関数を数値計算により求められるようになり、格子歪みが量子準位や波動関数に及ぼす効果を定量的に求めることを可能にした。量子ナノ構造太陽電池の高効率化に向けては、量子ナノ構造中における光吸収、また電流として取り出されるまでのキャリアダイナミクスに関する研究の両方を並行して進めることが重要である。この点において、本研究は数値モデル化により理論と実験データの解析を目指すものであり、非常に順調に進展している。この点において、本研究はk-p法による理論計算と実験データの解析を目指すものであり、これまで順調に進展している。量子ナノ構造太陽電池の高効率化に向けては、量子ナノ構造中における光吸収の過程、そして励起されたキャリアが電流として取り出されるまでのキャリアダイナミクスの両メカニズムを解明し、またこれらを制御し最適化する方法を開発することが重要である。この点において、本研究はk-p法によるバンド計算と熱的アップコンバータを用いたホットキャリア太陽電池の構造最適化及び、実験データの解析を目指すものであり、順調に進展している。中間バンド型量子ドット太陽電池では、量子ドットにより形成される準位を介した2段階の光吸収過程を最大化させることが鍵となる。本研究において数値解析モデルの構築とデバイス構造の最適化を進める。またホットキャリア太陽電池では、エネルギー緩和時間が長寿命化する量子ナノ構造の設計とキャリアの取り出しが重要である。今後は、ホットキャリアダイナミクスの制御に関する研究項目を予定通り推進する。中間バンドを使った太陽電池の高効率化のアプローチでは、中間バンド内のレベルに光キャリアが安定に存在し、またこれらが近赤外域の太陽光を吸収して伝導帯へと効率良く励起され、電流として取り出せることを室温で実証することが鍵である。次年度はなかでも熱的アップコンバージョン法を取り入れたホットキャリア太陽電池の高効率化を図る。
差別から見た日本宗教史再考―社寺と王権に見られる聖と賎の論理

一次史料にもとづく日本史学及び被差別部落史の聖俗論の研究の批判的再検討を集大成した。そのために、平成30年度は、宗教学の聖俗論及び政治理論の公共性論の理論的な系譜を辿り、それを日本宗教史の資料にもとづいて読み直した。ここにおいて、ラジ・シュタイネック氏(チューリッヒ大学・日本思想)や酒井直樹氏(コーネル大学・思想史)、苅田真司氏(國學院大學・政治理論)、岩谷彩子氏(京都大学・文化人類学)、鈴木岩弓氏(東北大学・民俗学)、上村静氏(尚絅学院大学・宗教学)、寺戸淳子氏(専修大学・宗教学)、川村覚文氏(関東学院大学・思想史)、久保田浩氏(明治学院大学・宗教学)、舟橋健太(龍谷大学・文化人類学)らとの協力関係において、欧米の宗教理論を日本宗教史の観点から書き直す先行研究の再評価を提示した。また、その先行研究の再評価を踏まえて、吉村智博氏(国際日本文化研究センター・近現代史)や佐々田悠氏(宮内庁正倉院事務所・古代史)さらには吉田一彦氏(名古屋市立大学・日本宗教史)、舩田淳一氏(金城学院大学・中世史)、小倉慈司氏(国立歴史民俗博物館・古代史)、佐藤弘夫氏(東北大学・思想史)、山本昭宏氏(神戸外国語大学・近現代史)、青野正明氏(桃山学院大学・近代史)、西宮秀紀氏(古代史)、関口寛氏(四国大学・近現代史)、片岡耕平氏(チューリッヒ大学・中世史)らとの研究連携によって、清水坂・奈良坂・旧渡辺村を軸にした聖俗論及び聖賎論の観点からの日本宗教史の考察を行った。本研究は日本宗教史の先行研究を軸として、宗教研究における聖概念を重ね合わせて、あらたな公共性論を模索するものである。日本宗教史に関する作業としては、歴史学者の網野善彦『中世の非人と遊女』(1994年)に収録された諸論文の批判的解読を徹底して行なった。そこにおいて自由という問題が聖とどのように関係しているのか、そして差別と排除という現象がどのように結び付けているのかを検討した。その際に日本宗教史の聖賎論の最新成果のひとつである片岡耕平『日本中世の穢と秩序意識』(2014年)との比較を、本人との直接的な討議も踏まえて行い、現在における歴史学の差別論の問題点を把握した。そこでは自由と差別の関係が相対立するものと理解されており、むしろ支えあうものとして理解する観点が弱いことが明らかになった。宗教研究の聖理論についてはエミール・デュルケムに始まり、1950-60年代のミルチャ・エリアーデにいたる聖俗論を軸に、タラル・アサドの宗教/世俗論(『宗教の系譜』1993年)およびジョルジュ・アガンベンの聖賎論(『ホモ・サケル』1995年)を比較して、聖の意味づけの異なりを把握した。「俗(profane)」と対をなすときと、「世俗(secular)」と対をなすときの、「聖(sacred)」の意味の違いが問題であることが明らかになった。そして、日本宗教史と欧米の聖理論の交差点に、公共空間のメカニズムが宗教との関係から論じられるよう視点(島薗進/磯前順一編『宗教と公共空間』2013年)をおくことで、日本の公共空間を支える権威であった天皇制を聖賎論及びジャック・ラカン的な他者論の観点から問い直す作業に着手したところで、本年度の研究実績は終了した。差別に関する網野善彦の著作『中世の非人と遊女』及び『無縁・苦界・楽』の分析と史料の抽出がほぼ終了した。また、欧米の宗教研究における聖俗・聖賎論の研究史リストの作成及び各文献の概観も終わった。大阪の芦原橋の浪速部落や人権博物館の訪問調査も終わり、主要な関係者とのネットワークもほぼ確立した。平成29年度は神道学や仏教学の社寺論、民俗学の芸能論、歴史学の被差別部落論など、網野をはじめとする歴史学における社寺をめぐる聖賎論周辺の研究に関する基本文献リストを作成しつつ、その理論的布置の体系的な把握をおこなった。そのなかで、すでに中世日本の芸能史を中心に研究を進めるチューリヒ大学のラジ・シュタイネック氏およびトモエ・シュタイネック氏(いずれも研究協力者)とも連絡を密にとり、中世から近世、さらに近世から近代へと展開する聖なるものと差別の関係の歴史的位相の変化を把握した。こうした作業が天皇と社寺、さらには天皇と芸能者や賎民たちの関係の再考を促すものになる以上、網野『異形の王権』(1986年)にはじまり、安丸良夫『近代天皇像の形成』(1992年)や石母田正『日本古代国家論』(1995年)、井上寛司『「神道」の虚像と実像』(2011年)など、天皇制や国家神道をめぐる従来の議論を聖賎論の観点から再解釈する試みと接合させていった。なかでも神道学や仏教学の社寺論は、個別の社寺論の研究蓄積の厚い分野であるが、自らの所属する社寺が被差別部落民とどのようにかかわって来たのかについては明確な記述がきわめて少ない。それをおぎなうために、大阪人権博物館の吉村智博氏(研究協力者)の協力を仰ぎつつ、歴史学をはじめとする被差別部落論の研究史から聖賎論に適した成果として、京都の清水坂、奈良の奈良坂、そして大阪の旧渡辺村という研究対象を抽出していった。

そのなかで、社寺と非人の関係がいかなるものであったのか、具体的な資料に基づいて検討をおこない、欧米の宗教学者のエリアーデの世俗化論では解釈できない、むしろイタリア系ユダヤ人のジョルジョ・アガンベンの聖俗論に共通性を有する日本の聖なるものと賎民との関係の特質を明らかにした。吉村智博氏やラジ・シュタイネック氏やトモエ・シュタイネック氏、さらには苅田真司氏(國學院大學・政治理論)をはじめとする宗教史・歴史学・政治理論の研究者たちとの研究連携作業により、国内外の日本宗教史及び被差別部落史研究さらには欧米の公共性理論の情報収集が思った以上に進んだ。一方で一次文献の分析は古典的な史料集は押さえたものの、最新の史料集には及んでおらず、平成30年度はその分析をさらに進める予定である。しかし、フィールドワークは清水坂・奈良坂・旧渡辺村とも複数回行っており、現地の関係者からの聴取調査も進んでいる。宗教学的な理論解釈のもとでの、民俗学的なフィールド調査と歴史学的な文献調査の統合という研究枠組みの基本線は、今年度にしっかりと確立したといえる。その意味で宗教学的な聖俗論からの総合的な研究方法の確立が、今年度の最大の成果であったといえる。一次史料にもとづく日本史学及び被差別部落史の聖俗論の研究の批判的再検討を集大成した。そのために、平成30年度は、宗教学の聖俗論及び政治理論の公共性論の理論的な系譜を辿り、それを日本宗教史の資料にもとづいて読み直した。ここにおいて、ラジ・シュタイネック氏(チューリッヒ大学・日本思想)や酒井直樹氏(コーネル大学・思想史)、苅田真司氏(國學院大學・政治理論)、岩谷彩子氏(京都大学・文化人類学)、鈴木岩弓氏(東北大学・民俗学)、上村静氏(尚絅学院大学・宗教学)、寺戸淳子氏(専修大学・宗教学)、川村覚文氏(関東学院大学・思想史)、久保田浩氏(明治学院大学・宗教学)、舟橋健太(龍谷大学・文化人類学)らとの協力関係において、欧米の宗教理論を日本宗教史の観点から書き直す先行研究の再評価を提示した。また、その先行研究の再評価を踏まえて、吉村智博氏(国際日本文化研究センター・近現代史)や佐々田悠氏(宮内庁正倉院事務所・古代史)さらには吉田一彦氏(名古屋市立大学・日本宗教史)、舩田淳一氏(金城学院大学・中世史)、小倉慈司氏(国立歴史民俗博物館・古代史)、佐藤弘夫氏(東北大学・思想史)、山本昭宏氏(神戸外国語大学・近現代史)、青野正明氏(桃山学院大学・近代史)、西宮秀紀氏(古代史)、関口寛氏(四国大学・近現代史)、片岡耕平氏(チューリッヒ大学・中世史)らとの研究連携によって、清水坂・奈良坂・旧渡辺村を軸にした聖俗論及び聖賎論の観点からの日本宗教史の考察を行った。網野の著作のみならず、日本宗教史における差別と芸能民や被差別民の関係を論じた先行研究の文献一覧を作成し、その著作を順次検討し、欧米の聖理論及び公共性論を踏まえた新たな視点からの研究史の再整理を試みる。その上で主要な日本宗教史の資料を駆使して、独自の日本宗教史における差別と自由の関係、あるいは聖なるものと俗なるもの・賎なるものとの関係を新視角から描写する。そのときの視点は、アガンベンの言うような聖なるものは他者を排除することを必要とするのみならず、自らの排除も必要とする、そして排除は排除で終わるのではなく、秩序を構築するために自らを排除した共同体に包摂されるというものを基点に置くものとなる。日本宗教史を踏まえた理論的考察を、欧米の宗教学あるいは歴史学会で成果として公開できるような国際的な視点を備えた研究として推進する。一次史料にもとづく日本史学及び被差別部落史の聖俗論の研究の批判的再検討を集大成する。そのために、平成30年度の前半には、宗教学の聖俗論及び政治理論の公共性論の理論的な系譜を辿り、それを日本宗教史の資料にもとづいて読み直す。
深層学習による強震動評価・即時予測の新展開

建築構造物の地震安全性を向上させるためには,建物側に比べて精度が低い地震動の評価精度の向上が不可欠である。ニューラルネットは,豊富なデータがあれば非常に複雑な現象であっても精度よくモデル化できること,その適用が即時かつ容易であることが特徴であり,強震動の高精度予測や地震時の即時評価が可能となれば,防災上の波及効果は大きい。本研究では,深層学習を用いた強震動予測や地震動の即時評価・面的評価に挑戦する。
ラオスにおける精米品質の画像診断と市場価値の現況：自給から市場へ

本研究課題では,画像診断技術を用いたラオスの精米の網羅的な形質評価によって市場価値の現況を明らかにし,さらに産業連関分析等の手法を用いて世界のコメ市場の動向を把握し,ラオスのコメ輸出の可能性とその波及効果を検討する。初年度は、実験室の画像診断システムや化学分析のハイスループット化を整備し,平行して現地の調査補助者への画像測定方法をトレーニングした。具体的には、以下の2課題について実施した。1.精米サンプルデータの収集と画像化:ラオスの市場で流通している精米の整粒品質の画像化と形質情報の定量化を行うための環境を整えるため、ラオス国立農林業研究所稲研究センター(RRC)に穀粒画像解析システム(GrainScanner、サタケ社製)を導入した。市場で流通している精米データ(精米サンプル、価格、品種等)の収集は、北部(296)、南部(322)およびビエンチャン近郊の都市部(350)から合計968データを得た。現在、これら精米サンプルの画像診断を実施中である。2.消費者アンケート調査:地域による消費者の購買行動(好み)の違いを明らかにする目的で,ビエンチャン周辺と北部(ルアンパバン),南部(サバナケット)の都市で消費者アンケート調査を実施した。消費者アンケート調査は、北部(266サンプル)、南部(380サンプル)、都市部(549サンプル)から合計1195データを得た。ラオス南部のサバナケット県および北部のルアンパバン県では、市場規模が小さいために精米データの収集には限界が認められた。そこで、南部のデータ収集は、対象エリアをチャンパサック県に拡大してデータの収集を実施した。北部についても、隣県での調査範囲拡大を検討している。産業連関分析にかかるデータ収集において、ラオス国における産業連関データの公表が遅れていることから、次年度に集中して実施する対応を検討している。初年度に引き続き、北部、南部および都市部において、市場精米データの収集と消費者アンケート調査を実施する。収集した精米サンプルの画像診断の加速化を図るとともに、コメの品質にかかるタンパク質の化学分析をRRCで実施する。また産業連関分析の手法を利用した世界のコメのバリューチェーン市場の動向把握に向けて、最新の産業連関データを収集する。研究分担者(小林)が予定していた産業連関分析にかかるデータ収集において、ラオス国における産業連関データの公表が遅れていることから、初年度のラオス国訪問を断念し、次年度の9月以降に現地を訪問し集中してデータ収集を行うこととしたため。
マイクロＫ温度領域における量子臨界現象の研究

絶対零度で起きる相転移、量子相転移が起る転移点近傍では量子ゆらぎが効いて来て特異な現象が現れる。これまでの測定は絶対0度よりはるかに高い温度でなされて来た。我々は重い電子系CeRu2Si2、エアロジェル中の液体3Heの超流動、Pt金属の核磁性という異なった系を研究代表者、分担者の3人がそれぞれ得意な分野を担当し超低温での研究を行った。多くの新しい知見、特に超低温でのみ得られる成果が出た。1)CeRu_2Si_2の熱膨張係数を0.016mT、0.39mT,0.51mT,0.94mTの磁場中で約1mKから10mKまでキャパシタンス法で測定した。熱膨張係数は比熱とグリュナイゼン定数および等温圧縮率の積で表される。CeRu_2Si_2は0.01 6mTでは150μKまで帯磁率の温度変化はただ上昇しているが、0.39mT,0.51mT,0.94mTと磁場を大きくして行くと帯磁率にピークをつくり、そのピーク温度は磁場とともに高温になっていく。この帯磁率のピークが磁気転移に対応しているとすると比熱に異常が現れるはずであり、従って熱膨張係数の温度変化にも大きな異常が現れるはずであり、我々の測定でも観測できるはずである。しかし今回の我々の測定で測定清楚の範囲で何も異常が観測されなかった。従って磁場中帯磁率の温度変化のピークは磁気転移ではないと結論づけられる。この帯磁率のピークを非フェルミ流体からフェルミ流体への転移などで議論するには今回の我々の熱膨張係数測定の感度は不十分であった。より感度の向上への改良を加えて、再度測定する。2)濃縮^<195>Pt金属の核磁性の研究のために我々は適正な試料を求めている。我々は細線、薄膜、微粒子の3種類の形状の異なる97%濃縮試料および80%濃縮の細線試料および33.7%の細線および微粒子の試料の帯磁率の温度変化を2Kから300Kまで測定した。その結果形状に依存した帯磁率の温度変化が観測された。また非常に興味あるのはこの形状依存性の帯磁率がまた核スピン濃度にも依存していることである。この形状依存性帯磁率を微粒子の表面には特定の結晶面が現れること、また表面では電子の状態密度が大きくなっていることなどからの説明を試みている。3)エアロジェル中の液体^3Heの超音波に依る研究用のセルを設計し制作した。今後これをテスト中の核断熱消磁冷却装置につけてテストする予定。1)CeRu_2Si_2の熱膨張係数を0.016 mt、0.39 mT,0.51 mT,0.94 mTの磁場中で約1mKから10 mKまでキャパシタンス法で測定した。CeRu_2Si_2は0.01 6 mTでは150μKまで帯磁率の温度変化はただ上昇しているが、0.39mT,0.51mT,0.94mTと磁場を大きくして行くと帯磁率にピークをつくり、そのピーク温度は磁場とともに高温になっていく。この帯磁率のピークが磁気転移に対応しているとすると比熱に異常が現れるはずであり、従って熱膨張係数の温度変化にも大きな異常が表れるはずであり、我々の測定でも観測できるはずである。しかし今回の我々の測定で測定精度の範囲で何も異常が観察されなかった。また熱膨張の温度変化は40mK以上ではフェルミ液体論で気体されるT^2に比例するがより低温ではこのラインから上の方にずれてくる。これは他のグループが観測している非フェルミ液体になるためにずれてくる方向と逆である。このことは我々の超低温測定が量子ゆらぎの本質を観測しているのではないかと考えている。また非常に興味のあるのはこの形状依存性の帯磁率がまた核スピン濃度にも依存していることである。さらに7mKまでの帯磁率測定を行い帯磁率が97%では60mKで、33.6%では20mKにピークを作り、また磁場によってこのピークが抑制されることを見いだした。また試料作製時のストレスなどの影響を調べる為にwire試料をカーク溶解したものおよび超高真空アニールしたものの帯磁率測定を行ったが全く変化が無かった。

この形状依存性帯磁率を微粒子の表面には特定の結晶面が現れること、また表面では電子の状態密度が大きくなっていることなどからの説明を試みている。結果として当初の目的には粉末試料を我々自身で加工しているのが良いと結論づけられる。3)エアロジェル中の液体^3Heの超音波に依る研究用のセルを設計し制作した。現在これを核断熱消磁冷却装置につけてテストする予定である。熱膨張係数を磁場中で測定した。50mKより高温ではFermi液体で与えられるT^2依存性を示し低温ではこれからずれてくる。ずれの始まる温度は磁場に依存する。この結果Fermi-非Fermi液体転移の磁場依存性の相図が描かれた。さらに帯磁率測定で示されたより低温、低磁場における非Fermi-Fermi転移の観測も試みたが低温では充分な感度が得られなかった。そこで磁歪の測定から求める事とした。予備実験において約50mK以上では磁歪は温度に依存しないが低温では磁歪が増大する。これは非Fermi液体的振る舞いになる事を意味する。さらに低温では磁場の大きな所で再度温度変化がなくなる、即ち非Fermi-Fermi転移が見られる。この測定を押し進めると量子臨界点近傍の相図が描ける。Ce (Ru_<1-x>Rh_x)_2Si_2系:1Kまでの測定で磁気転移が起らないとされていたx=0.03の試料を0.5mKまで帯磁率を測定した。0.3KあたりにSDW転移と思われる帯磁率の緩やかなピークを観測した。(2)エアロジェル中の超流動3He空孔率97%のエアロジェル中の超流動3Heを超音波測定で観測した。圧力は1.6,3.2,3.37MPaで行った。その結果、1.6MPaでは430μKまで超流動にならず、3.2MPaでは約1.10mKで3.37MPでは1.23mKで超流動転移を観測した。さらにA相-B相の転移も観測した。今後さらに圧力を変えて測定し量子臨界点を正確に求める。(3)195Ptの核磁性濃縮195Ptのwireの試料、97.3%,80%,33.8%が核濃度に比例する大きな帯磁率を示したのでこの原因を追及していた。その結果表面の電子状態と核スピンが結合したものとしてほぼ説明できることが分かった。その結果を踏まえて、核断熱消磁冷却装置を設計し、装置の製作中である。1)重い電子系CeRu2Si2 ;熱膨張および磁歪を1mK以下から100mKまで測定した。その結果数十mK以上の高温ではLandau Fermi液体模型(LFL)で示される温度変化(熱膨張∝Tの2乗)および磁場変化(磁歪∝Bの2乗)を示し、それ以下温度ではLFLからのずれが観測された(量子臨界現象.非Fermi Liquid)。この熱膨張の非Fermi Liquidの部分は負の熱膨張を示し、理論に寄ればCeRu2Si2の高圧側に量子臨界点が存在することを示している。これはCeをLa等で置換した系(格子定数が増大、即ち負の圧力)で観測されている保の圧力で磁気的臨界点の存在と合わない。我々が予測した高圧側の量子臨界点は新しいものである。今後圧力下の実験などで確認したい。(Phys. Rev. Letters101(2008)256402に発表)2)エアロジェルの3He ;空孔率97のエアロジェル中に液体3Heを入れ0.4mKまで冷却して超音波を用いて研究した。超流動転移点において音速の上昇を、超流動A相、B相の転移点で超音波吸収の低下を観測した。この結果から超流動転移点の量子臨界点は2.3-2.4MPの圧力に存在することが分かった。
イネ科作物の発生・形態形成を司る制御機構の解明と分子育種への展望

穂の形や花の数などの作物の形態に関わる因子は,重要な農業形質と密接に関連している.本研究では,分子遺伝学的な解析に適したイネを研究対象として,その発生や形態形成の制御機構に関する研究を行った.着目した主な発生イベントとしては,(1)花(小穂)や花序(穂)の発生・形態形成,(2)メリステムの形成と維持機構,(3)葉の細胞分化と形態形成,である.これらの発生イベントを制御する新たな遺伝子を同定するとともに,その機能を解明することを目的として研究を進めた.その結果,イネの発生を制御する重要な遺伝子を10個以上発見し,その機能を明らかにした.分子育種による品種改良を展望して,イネ科作物の発生と形態形成の遺伝的プログラムと分子機構を解明することを目的として研究を行った.1.葉の中肋形成の鍵遺伝子であるDROOPINGLEAF遺伝子の弱いアレルの表現型を,昂進あるいは抑圧する変異体のスクリーニングを行い,2つの昂進変異体と1つの抑圧変異体を単離した.また, DL遺伝子の下流遺伝子を同定する目的で,P2とP3の中肋形成予定領域の組織をLMDで切り出し,ここから単離したRNAを用いてマイクロアレイ解析を行った.dl-sup1変異体より野生型で高く発現している175個の遺伝子を抽出し,そのうちの十数個の遺伝子について,in situハイブリダイゼーションなどによる空間的発現パターンの解析を行った.2.小穂器官のひとつである護穎のアイデンティティーを決定するG1タンパク質と相互作用する因子の探索を行った.また,g1変異が抑圧された2重変異体(g1 sug1)の表現型解析を行い,抑圧遺伝子sug1の効果を調べた.sug1遺伝子をポジショナルクローニング法により単離することを目的として,Kasalath (g1)とg1 sug1との交配を行い,F2種子を得た.さらに,他のイネ科植物におけるG1遺伝子の機能を解明することを目的として,トウモロコシのG1オーソログのノックアウト候補を単離し,遺伝的バックグラウンドを調整するための交配を行った.3.穂首苞葉が伸長したnl1変異体の表現型解析を行った結果,伸長した苞葉は,葉の葉鞘の性質を持っていることが明らかとなった.また,苞葉伸長が見られるnl2変異体など他の苞葉伸長変異体と較べることにより,NL1遺伝子が苞葉の抑制に関する大きな効果を持っていることが判明した.さらに,ポジショナルクローニング法によるNL2遺伝子の単離を試み,候補を絞り込んだ.作物の形態は、収量や栽培のしやすさなどの農業形質と深く関連している。本研究では、イネを中心としてその形態形成メカニズムを明らかにし、それを将来の分子育種に活用することを目指して研究を進めている。イネの小穂には、護穎と呼ばれる他のイネ科植物には見られない特有の期間が存在する。G1遺伝子は、この護穎アイデンティティーを決定する遺伝子として見いだされた。G1が機能を喪失したg1変異体では、護穎が外穎様の大きな器官へとホメオティックに変化する。しかし、SUG1遺伝子に変異がおこると、このg1変異が抑圧され、小さな器官へと逆戻りする。このSUG1遺伝子を単離することを目的として、マッピングを行った。F2集団の表現型の判定が想定以上に難しく、SUG1が座乗する染色体は決めたものの、詳細のマッピングには至らなかった。また、sug1変異は、穂における小穂の着生パターンにも影響を与えることが判明し、新たな研究の展開の可能性が示された。ng6569系統では、細い小穂が生じる。この変異の原因となる遺伝子を同定した結果、ALOGドメインをコードするTRIANGULARHULL1 (TH1)遺伝子に変異があることが判明した(th1-6569アレルと命名)。詳細な表現型解析の結果、TH1はtubercleサイズを制御することによって、内外頴の幅を決定していることが明らかとなった。また、TH1は、内外頴の基部より先端部でより大きな役割を果たしていることが判明した。さらに、g1およびeg1変異体との2重変異体を作製し、これらの異所的外穎様器官へのth1変異の影響を調べた。その結果、th1変異はg1変異体の異所外穎の形態にはあまり大きな影響を与えないものの、eg1変異体の過剰外穎には、本来の外穎と同様の効果があることが判明した。イネにおいて,WOX4遺伝子は茎頂メリステムにおける未分化細胞の維持にはたらく重要な遺伝子であることを,これまでに明らかにしている.本研究では,維管束をはじめとする葉の発生・分化において,WOX4がどのような機能を持っているかを明らかにする目的で研究を進めてきた.その結果,WOX4は,細胞分裂や中肋形成など,いくつかの重要な発生イベントに関与することが判明しつつある.また,WOX4と同じ遺伝子ファミリーに属し,シロイヌナズナのWUSCHEL (WUS)のオーソログであるTILLARSABSENT1の機能解析を行った.その結果,TAB1は,腋芽形成の初期過程で重要な役割を果たしていることを明らかにした.

tab1が欠損すると,腋芽(分蘖)が全く形成されない.種々の分子遺伝学的解析により,TAB1は,腋芽メリステムが形成される初期過程において,一過的に発現し,その未分化性を維持するために働いていると結論した.一方,TAB1は,茎頂メリステムや完成した腋芽メリステムでは発現しておらず,シロイヌナズナのWUSのような機能は持っていないと考えられる.TAB1の発現が消失するころになると,WOX4が発現するようになることも明らかとなった.すなわち,2つのWOX遺伝子は入れ替わるように発現し,腋芽メリステムの未分化性を制御していると考えられる.分蘖形成は,米の収量とも密接に関わっているので,本研究成果は育種学的にも重要である.野生イネやインディカ品種などでは,小穂の先端に,芒という針状の器官が形成されることがある.この芒形成に,ARF遺伝子の一種であるOsETT2とDROOPINGLEAF遺伝子が重要な働きをしていることを明らかにした.SUG1遺伝子は,護穎がホメオティックに外穎に変化するg1変異を抑圧する.本年度は,sug1変異が,護穎アイデンティティーに対して非対称的に作用すること,不完全優性遺伝をすること,単独変異では小穂形態に影響を与えないことなどを明らかにした.葉は,光合成を行う主要な場であり,その形態やサイズはソース器官として種子収量などに大きな影響を与える.これまで,茎頂メリステムの維持に重要な遺伝子として同定したWOX4遺伝子を解析する中で,この遺伝子が葉の形態形成にも多面的な機能をもつことを示唆してきた.本年度は,DEX投与による誘導的発現抑制系を用いて,WOX4の機能を詳細に解析した.種子発芽時より,WOX4の発現抑制を行うと,葉の成長が強く阻害され,シュート全体の成長も大きく損なわれた.そこで,発芽後の幼苗に短期間DEX処理することによりWOX4の発現を一時的に阻害し,その後5日ほど標準条件で生育させ葉の組織学的解析を行いその効果を調べた.その結果,WOX4の一時的な発現抑制により,維管束形成の阻害,中肋形成の不全,葉の細胞の形態異常などが引き起こされることが判明し,WOX4が葉の形態形成において多面的かつ重要な機能を果たしていることが明らかとなった.維管束分化や中肋形成などに関与する遺伝子の発現を解析したところ,WOX4の発現抑制により,これらの遺伝子の発現が大きく低下していることが明らかとなった.したがって,WOX4は葉の組織分化に関わる遺伝子を制御することにより,葉の細胞分化や形態形成の中枢遺伝子として働いていると考えられる.g1変異体では,護穎が外穎様にホメオティックに転換する.g1変異を抑圧するsug1変異の効果を調べた.その結果,sug1変異により,外穎化した護穎のサイズが減少すること,その表面構造が外穎様から護穎様へと変化することが判明した.このサイズ減少と護穎様の表面構造への変化の程度はほぼ相関していることが判明した.したがって,sug1変異は,外穎化した護穎のアイデンティティーを抑圧しすると考えられる.SUG1遺伝子を単離することを目的として,詳細マッピングを行った.穂の形や花の数などの作物の形態に関わる因子は,重要な農業形質と密接に関連している.本研究では,分子遺伝学的な解析に適したイネを研究対象として,その発生や形態形成の制御機構に関する研究を行った.着目した主な発生イベントとしては,(1)花(小穂)や花序(穂)の発生・形態形成,(2)メリステムの形成と維持機構,(3)葉の細胞分化と形態形成,である.これらの発生イベントを制御する新たな遺伝子を同定するとともに,その機能を解明することを目的として研究を進めた.
GaNの光学異方性を用いた金属ワイヤーグリッド伝搬型表面プラズモンセンサー

本研究では、光学異方性を有するGaNと金属ワイヤーグリッドを用いて屈折率が1.5以上の高屈折率媒質の高感度検出が可能な伝搬型表面プラズモンセンサーの実現を目指すための基礎検討として、GaP基板上のAu薄膜及びガラス基板上のAu1次元回折格子を用いた表面プラズモンセンサーの作製と特性評価を行った。ガラス基板上のAu1次元回折格子を用いた表面プラズモンセンサーを用いることで、屈折率が1.700までの媒質の検出ができることを明らかにした。更に感度とFOM値の改善を図ることで、耐薬品性に優れたGaN基板を用いた表面プラズモンセンサーの実現が可能になることを示す。本研究では、GaNと金属ワイヤーグリッドを用いて、屈折率が1.5以上の媒質の高感度検出が可能な伝搬型表面プラズモンセンサーを実現することを目指し、次のことを目的に研究を行う。1.GaNと金属薄膜による伝搬型表面プラズモンセンサーを作製し、光学異方性があるGaNの面方位と表面プラズモンポラリトン(SPP)励起の関係について調べる。2.GaN基板上に金属ワイヤーグリッドを用いた伝搬型表面プラズモンセンサーを作製し、GaNの面方位と金属ワイヤーグリッドの面内方向がSPP励起に及ぼす効果を明らかにする。3.GaNと金属ワイヤーグリッドによる伝搬型表面プラズモンセンサーで、屈折率が1.5より大きい被測定媒質(目標濃度は1%以下)に対して、センシングできることを実証する。これらの目標に対して、本年度はGaP基板とAu薄膜を用いた表面プラズモンセンサーとガラス基板上に作製したAuの1次元回折格子構造を用いた表面プラズモンセンサーで屈折率が1.65までの媒質が検出できるかどうかを調べた。GaP基板とAu薄膜を用いた表面プラズモンセンサーでは、屈折率が1.55の2,4-ジクロロトルエンの検出ができた。さらに1-ブロモナフタレンをエタノールで希釈した混合溶液で濃度90%(屈折率1.62)の溶液を検出することができた。一方、ガラス基板上のAuの1次元回折格子構造を用いた表面プラズモンセンサーでは、屈折率1.65の1-ブロモナフタレンを検出することができた。今後は、ガラス基板上のAuの1次元回折格子構造における結果を踏まえ、更に高感度化を目指し、2層型ワイヤーグリッド構造を取り入れた構造などを検討し、GaN基板上に表面プラズモンセンサーの作製を行う予定である。これらの目標に対して、本年度はガラス基板上に周期600nmの1次元Au回折格子を用いた表面プラズモンセンサーを作製し、屈折率が1.70までの媒質の検出ができることを実験とシミュレーションから明らかにする。媒質の屈折率がn=1.700のときの反射率特性の結果から入射角度25.6°で反射率の急激な低下が見られた。このとき反射率が低下する角度で透過率が急激に増加していることと、磁場分布のシミュレーションから、この角度で磁界がAuと媒質の界面に集中していることが分かった。これらのことから、この角度において表面プラズモン共鳴による異常透過現象が起きていると考えられる。次に、異なる屈折率(n=1.55-1.70)を持つ媒質に対する、金属がAuとAgの場合で透過率の波長依存性を計算し、この結果から、FOM(Figure of Merit)の値の計算を行った。金属にAuを用いたときよりも、Agを用いたときの方がFOMは3倍以上高い値となった。このことから、Agを用いたときの方が高いセンサー性能を示すと考えられる。ガラス基板上の1次元Au回折格子で屈折率が1.70の媒質の検出に成功し、更に感度を改善するための方法について、見通しが得られたため。これらの目標に対し、平成28年度はガラス基板上の1次元Au回折格子を用いて周期を変化させながら、屈折率1.361.70までの媒質のセンシングを行い、感度特性の評価を行った。作製した周期500nmの一次元回折格子で高屈折率媒質の検出が可能かどうか確認をした。高屈折率媒質として屈折率n =1.361.70を用いて,各項屈折率媒質の周期及び入射角度依存性について確認した.シミュレーション結果及び実験結果より, Au-被測定媒質界面とAu-ガラス界面の2箇所でSPPが励起することが確認でき,シミュレーション結果と実験結果が一致した。

また、このセンサーの感度を評価したところ、周期300600nmでは約40°/RIUであったが、屈折率を高くするとFOM(Figure of Merit)が低くなることが分かった。この問題を解決するためには、周期を狭くすることが有効であることがシミュレーションで明らかになった。以上の結果から、ガラス基板上1次元金属回折格子を用いることで屈折率1.5を超える媒質の検出ができたが、感度特性を改善するための方法を実験で明らかにすることが課題として残っている。今後この課題について解決していく予定である。また、これらの成果を踏まえ、GaN基板上でのセンサーの実現は可能であると考えられる。本研究では、光学異方性を有するGaNと金属ワイヤーグリッドを用いて屈折率が1.5以上の高屈折率媒質の高感度検出が可能な伝搬型表面プラズモンセンサーの実現を目指すための基礎検討として、GaP基板上のAu薄膜及びガラス基板上のAu1次元回折格子を用いた表面プラズモンセンサーの作製と特性評価を行った。ガラス基板上のAu1次元回折格子を用いた表面プラズモンセンサーを用いることで、屈折率が1.700までの媒質の検出ができることを明らかにした。更に感度とFOM値の改善を図ることで、耐薬品性に優れたGaN基板を用いた表面プラズモンセンサーの実現が可能になることを示す。GaP状のAu薄膜及びガラス基板上のAu回折格子構造を用いた表面プラズモンセンサーで屈折率がそれぞれ、1.62や1.65の媒質の検出に成功したため。本年度に得られた成果を踏まえ、実験で屈折率1.70の媒質の高感度検出を確認し、GaNを用いた表面プラズモンセンサーへの展開を図る。ナノ光学、照明工学、半導体工学引き続き、ガラス基板上の金属回折格子構造を用いた表面プラズモンセンサーにおいて高感度化を実現できるための方法を引き続き検討し、その成果を用いてGaN基板を用いたセンサー実現を目指す。購入を予定していた消耗品が、当初の計画より少ない量で研究を遂行することができたため。本研究費で執行予定の支払いを別の予算で執行したため。研究用消耗品等で執行すると共に、次年度が最終年度なので残金が発生しないように計画的に使用する。次年度使用額は平成27年度で全て使用する予定である。
モバイル端末を利用した野外防災学習支援システムの開発と評価

本研究では初めに,1生徒の野外防災学習時に収集した情報を,蓄積・マップ化するシステム(FaLAS)を開発する.次にその情報に基き,2災害を想定した避難訓練で学習者の行動を記録するシステム(ES3)を開発する.これらシステムを用いて,地域の防災知識の習得と主体的な避難行動訓練などから成る授業を実践し評価を行う.1FaLASの実践からは,野外での探索活動により,災害時の避難場所を確認しようとする意識の醸成と,危険な場所などの判断に自信のついたことが観察された.2ES3では,同じシナリオでも学習者ごとに行動が異なることと,アンケート結果から,自ら危険性を判断し安全を確保しようとする意識が認められた.先の東日本大震災からは,ひとたび津波が発生すれば甚大な被害が生じることは周知となったが,これまでの津波関連の防災学習は定型化しており,ごく一般的な座学に止まることが多かった.これらの課題に対応するためには,防災知識や地域の状況などの基礎的な知識学習の必要があると考えられる.そこで,本研究では,野外において防災マップを作成する独自のタブレット端末むけシステム"FaLAS"を開発した.FaLASを用いた野外学習を通じて,学習者は防災知識に基づき災害時の状況を想定する.この学習を通じて,場面に応じた状況を考慮し,危険性を主体的に判断し,連関する防災知識や意識を身につける資質が向上すると期待される.このシステムを用いて,千葉県内の県立高等学校第1学年にて授業実践を行い,授業後に意識調査を実施したが,防災意識尺度(末吉ほか2005)より抜粋した10項目中8項目で有意差が認められた.すなわち,学習前後での防災意識の向上が示唆されたと考えられる.また,学習前の防災意識で学習者を3群に分割し,上位群・下位群の学習前後を比較したところ,特に下位群に関して,野外学習を通じて災害に備える意識が醸成されたことが認められた.このことは,当該意識について本実践による底上げ効果があったと考えられる.本研究では,災害時の避難について学習するため,基礎的な知識学習と主体的な判断を訓練する経験学習を組み合わせることで効果的に教育を行えると考えている.知識学習を踏まえて災害時の想定を行い記録するシステム"FaLAS"と,その想定を複合的に組み合わせたシナリオを用いて避難行動を訓練するための"ES3"という2つの学習支援システムを開発することを考えた.本年度は,この内のFaLASの開発とそれを用いた授業実践・を滞りなく行うことができたため、概ね順調な進捗状況であると判断している.本研究では,学習者の自助意識の向上を目的とし,野外において自らの判断で避難できるICT活用型避難訓練を取り入れた学習活動をデザインするとともに,この学習を支援するシステム"ES3"を開発した.具体的には,学習活動のうち,「野外における避難訓練」と「避難訓練結果の振り返り」について,システムの支援が必要と判断した.学校内での避難訓練と異なり,野外では訓練開始のアナウンスや状況の伝達などが行えない.そこで,訓練の状況を学習者に伝達する仕組みが必要となる.野外における活動であるため,安全管理やサポートの観点から教師は学習者の現在位置がリアルタイムに分かることが望ましい.また,学習者の判断や行動はデータとして記録する必要がある.野外学習後にはこれらの記録を用いた振り返りを行うため,データを学習者間で共有し閲覧できる仕組みが求められる.以上を要件として"ES3"は開発されたが,加えて,野外利用を勘案してスタンドアロンで動作するクライアントアプリケーションと,データを非同期で集約し共有するサーバアプリケーションから構成した.本システムの有用性と学習効果の検証のため,野外における避難訓練とその振り返り学習からなる授業実践を高等学校で実施した.同じシナリオであっても学習者によって避難場所の選択が異なっていることから,学習者の主体的な判断で避難経路や避難場所を選択していたと考えられる.したがって,自らの判断で行動する訓練として,本システムを用いた手法に一定の有用性が認められたといえよう.また,主観調査結果からは防災意識の向上と共に,危険な箇所や避難できる箇所を意識し,具体的に説明できるようになったことが認められた.本研究の全体構想としては,災害時の避難について学習するため,基礎的な知識学習と主体的な判断を訓練する経験学習を組み合わせることで効果的に教育を行えると考えている.知識学習を踏まえて災害時の想定を行い記録するシステム"FaLAS"と,その想定を複合的に組み合わせたシナリオを用いて避難行動を訓練するための"ES3"という2つの学習支援システムを開発することを考えた.本年度は,この内の"ES3"の開発とそれを用いた授業実践を滞りなく行うことができたため,概ね順調な進捗状況であると判断している.我が国では防災に関する意識が高まっている。本研究の目的は、学校での授業実践を通して、事前事後フィールド調査学習と避難訓練からなる地震災害についての学習活動が防災意識に影響を与えるかどうかを確認することである。生徒はフィールドワークを通じて特定の地域の状況と危険を調査した。その後、生徒は発見した内容をレビューし、災害が発生したと仮定して学習を実施する。この仮定に基づいて、野外の災害をシミュレーションする避難訓練を実行する。そそのため我々は、一連の同様の学習活動を計画するとともに、タブレット端末の学習支援システムを開発した。千葉県内の高等学校で授業を行い、学習者の意識の変化を分析した。生徒は興味を持って参加し、防災を学びながら、システムの支援を受けて災害をシュミレーションした。自己効力感に関しては、各質問の振り返り学習の前後で有意差があることが示された。

具体的には、フィールドワーク調査学習と振り返り学習からは、危険を評価し、自分自身を保護するなどの学習者の自己効力感が改善されることを確認した。しかし、避難訓練の経験は過度の自己効力感を抑制したようである。学習後に行われた質問票(フィードバック)での生徒の説明は、この影響を実証してる。最後の授業では、地震が発生したときの対応方法を訓練した。災害発生時など緊急時の対応は、フィールドワークを通じた理解ではなく、避難訓練による体験学習によって実現されたことが分かった。本研究では初めに,1生徒の野外防災学習時に収集した情報を,蓄積・マップ化するシステム(FaLAS)を開発する.次にその情報に基き,2災害を想定した避難訓練で学習者の行動を記録するシステム(ES3)を開発する.これらシステムを用いて,地域の防災知識の習得と主体的な避難行動訓練などから成る授業を実践し評価を行う.1FaLASの実践からは,野外での探索活動により,災害時の避難場所を確認しようとする意識の醸成と,危険な場所などの判断に自信のついたことが観察された.2ES3では,同じシナリオでも学習者ごとに行動が異なることと,アンケート結果から,自ら危険性を判断し安全を確保しようとする意識が認められた.本研究では,災害時の避難について学習するため,基礎的な知識学習と主体的な判断を訓練する経験学習を組み合わせることで効果的に教育を行えると考えている.知識学習を踏まえて災害時の想定を行い記録するシステム"FaLAS"と,その想定を複合的に組み合わせたシナリオを用いて避難行動を訓練するための"ES3"という2つの学習支援システムを開発することを考えた.これまでにFaLASによる野外防災学習を実施できているので,今後は,ES3の開発とそれを用いた授業実践・評価を行うことを予定している.本研究では,災害時の防災・減災について学習するために,基礎的な知識学習と主体的な判断を訓練する経験学習を組み合わせることで効果的に教育を行えると考えている.平成28年度までに,初年度は,知識学習を踏まえて災害時の想定を行い記録するシステム"FaLAS"と,2年目は,それら想定を複合的に組み合わせたシナリオを用いて避難行動を訓練するための"ES3"という2つの学習支援システムを用いた授業実践を行ってきた.今後は,両者システムを単年度において,連続した実践の中で活用した場合,どのような特徴と有効性があるのか検証する予定である.29年度が最終年度であるため、記入しない。教育工学29年度が最終年度であるため、記入しない。