hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
病原ウイルスの凝集処理における除去メカニズムの解明と下水再生水処理システムの構築

下水再生水処理プロセスの実用化に向けて、より規模を拡大した場合における重要な問題点としてモデルウイルスを用いた添加実験が不可能であることが挙げられる。このことは、ウイルス除去率の評価が困難であることから、再生水の利用において衛生学的安全性が確保されているかの検証が不可能であることが懸念される。そこで、本研究では、分析手法としてIntegrated Cell Culture-PCR法(ICC-PCR法)を導入し、世界で初めて実処理規模の下水再生処理施設におけるウイルスの除去率の評価を可能とするための手法の開発を行った。その結果、実際に下水二次処理水中に存在するFファージをICC-PCR法用いた濃度測定により、UV処理の除去率の評価が可能であることを確認し、これらの結果から、添加実験が不可能な規模の大きい下水再生処理施設において、ウイルス除去率の直接評価ができる手法として用いられる可能性が示唆された。また、新たに導入したICC-PCR法の結果とこれまでの方法(特定の株をモデルウイルスとして用いた添加実験)での結果との比較を行った結果、ICC-PCR法によるFファージの測定によりウイルス除去率を評価することの妥当性を確認できた。この結果を現在、英文の論文として執筆中であり、国際誌へ投稿予定である。さらに、これらの基礎検討の結果を実際の規模の下水再生処理施設(1000 ton/d)を対象として適用した結果、世界で最も厳しい基準とされる「Title 22」の5.2-logのウイルス除去率基準を満たしていることを確認した。このような結果は、下水再生処理施設のみならず、添加実験が不可能な実際の浄水処理場などにも適用可能であり、水道水や再生水利用における人の衛生学的安全性の確保に貢献できた研究であると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。下水再利用が世界的に注目されているが、その由来が下水であることから病原微生物の問題、特にウイルスの存在が懸念される。そのため、再生水利用においてウイルスによる人の健康へのリスクを適切に低減できる下水再生処理プロセスを構築する必要がある。本研究は、衛生学的に安全な下水再生処理プロセスを構築するため、限外ろ過(UF)膜処理を用いて、高いウイルス除去率を達成できる効率的な下水再生処理プロセスを研究したものである。下水処理場の二次処理水でのウイルス凝集効果について大腸菌ファージMS2を用いて培養法により評価した。この結果、下水処理場によって凝集効果は大きく異なり、溶存有機物の性状(DOC濃度、E260など)とpH条件が寄与していることを明らかにした。また、下水処理場の二次処理水を対象として、凝集沈殿+UFとUF+紫外線(UV)処理プロセスを設置し、凝集剤量、pH条件、UV照射量を変化させた場合のウイルス除去率をMS2の培養法により評価した。この結果、凝集沈殿+砂ろ過+UVといった従来技術に比べて、低pH条件下での凝集沈殿+UF、UF+UV処理プロセスは、同程度のウイルスの除去率を得るために必要な消費エネルギーの削減効果が大きく、特に後者は消費エネルギーが最も小さく、ウイルス除去の信頼性も高いことを明らかにした。下水処理場の最初沈殿池越流水を対象として、凝集+UF処理プロセスを設置して、ウイルスの除去率をMS2の培養法により評価した。この結果、安定的な連続運転ができる凝集条件とろ過速度の条件を見出すとともに、その際のウイルス除去率を明らかにした。下水再生処理プロセスを用いた生産水でのヒト病原ウイルスを定量ポリメラーゼ連鎖反応(qPCR)法により測定した。この結果、再生水中において常に検出下限未満となることを明らかにした。まず、分子生物学的手法であるリアルタイムPCR法を立ち上げ、実際の腸管系ウイルスの測定及び指標ウイルスの遺伝子単位の分析が可能となった。

この分析方法を用いて、下水処理場の二次処理水を用いたウイルスの凝集処理過程における除去メカニズムの解明に関する目的に対しては、ウイルスの存在形態により凝集処理過程での挙動が異なることを明らかにしている。また、下水再生処理プロセスを構築する目的に対しては、指標ウイルスの除去のみならず人の腸管系ウイルスの除去率の評価も行い、これらのウイルスにおいて除去率に相違が生じることも明らかにしている。これらのことから、研究は順調に進呈していると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、これまでの研究で構築した下水再生処理プロセスの実用化に向けて、より規模を拡大した場合や膜の破損などトラブル発生時におけるモニタリング方法の検討を行う。また、これらの検討を行いながら並行して、室内実験によりウイルスの凝集処理過程における除去メカニズムの解明に向けた研究を進める予定である。ウイルスの存在形態により凝集処理過程での挙動が異なることを明らかにしているが、ウイルス存在形態をより明確に把握することで凝集処理過程のみならずUVなどの消毒処理や膜処理などの水処理におけるウイルスの除去メカニズムの解明にもつながることが期待される。そのため、水中においてウイルスはどのような形態で存在しているのかを分子生物学的手法と酵素処理を組み合わせた分析を行い、詳細に検討する。
情動と覚醒および精神的健康に及ぼす睡眠延長の効果

睡眠不足が脳の機能を低下させるとともに、健康を損なう原因となることがこれまで多くの研究で明らかにされてきた。睡眠不足による悪影響は、睡眠時間が世界一短い日本人で特に深刻である。しかし、短眠者に対して睡眠時間を増やすことがどのような効果をもたらすのかは検討されてこなかった。そこで睡眠時間を2時間延長したところ、感情制御、血圧、日中覚醒が改善した。さらに2週間にわたって睡眠改善を実施したところ、睡眠の質、日中覚醒、精神的健康、自己効力感が向上した。以上より睡眠の適正な確保が感情制御、日中覚醒、精神的健康の向上に有用であることが検証された。睡眠不足は、日中の眠気を引き起こし、居眠り事故の危険性を高めるばかりでなく、ネガティブな感情を引き起こすことが指摘されている。しかしながら、睡眠不足の人が睡眠時間を延長することでネガティブな感情を低減できるかどうかについては検討されていない。そこで睡眠延長が感情制御に及ぼす効果を検討するために,普段通りの睡眠時間で睡眠時間をとった条件(睡眠不足条件)と、普段より2時間睡眠時間を延長した条件(睡眠延長条件)を設定し、イライラ状態を喚起させた場合の攻撃性,自律神経系活動およびパフォーマンスを測定した。実験には,睡眠不足を自覚しながらも普段の睡眠時間が6時間未満で特性怒り(STAXI: Spielberger, 1988)得点が高い女子大学生12名が参加した。活動量計を用いて両条件における前夜の夜間睡眠を確認したところ,睡眠不足条件で平均5.4(±0.7)時間、睡眠延長条件で平均7.5(±0.7)時間であり、条件統制は成功した。翌朝に実施したイライラ喚起課題(中田, 2009)の正答率は,睡眠延長条件(92.1±3.8%)の方が睡眠不足条件(87.1±5.0%)よりも有意に高かった。また、状態怒り得点(Spielberger, 1988)は、睡眠延長条件の方が睡眠短縮条件よりも有意に低かった。Visual analog scaleを用いて測定した眠気、疲労、作業に対する動機づけについても,睡眠延長条件の方が睡眠短縮条件よりも有意に低かった。拡張期血圧では条件間で有意差は認められなかったが、収縮期血圧は睡眠延長条件の方が睡眠短縮条件よりも有意に低くなっていた。以上の結果から,普段から睡眠が不足しており攻撃性の高い者が睡眠を通常の時間に延長することによって、攻撃性や交感神経系活動の亢進を抑制できることが明らかとなった。本研究により、睡眠延長による感情制御の有効性を実証することができた。研究計画書どおり平成27年度に計画した実験を完遂できた。得られた結果も、予想どおりとなった。この研究成果の一部は、平成27年度の学会にて公表し、平成28年度の学会においても公表する予定である。このように研究はおおむね順調に進展していると言える。道徳的ジレンマ課題を用いて道徳的な葛藤を生じさせたとき、睡眠延長によって道徳的判断がより的確になるかどうか、実験室実験によって検討した。[方法]普段の睡眠時間が6時間未満で睡眠不足の愁訴のある大学生10名(男性7名、女性7名、平均19.5歳)が実験に参加した。参加者は、普段通りの睡眠をとってもらった場合と(普段条件、平均318.8分)、普段よりも睡眠時間を2時間延長した場合(延長条件、平均440.2分)の2条件に参加した。両条件ともに10:30より道徳ジレンマ課題と論理推論課題を実施した。道徳的ジレンマ課題では、Greene et al.(2001)を参考にして作成した、1)情動喚起が生じやすく、自我関与度が高く、不適切と判断しやすい「個人的ジレンマ」、2)情動喚起が生じやすいが、自我関与度が低く、適切と判断しやすい「非個人的ジレンマ」、および、3)情動喚起が生じにくい「非道徳ジレンマ」に関する文章、各10問ずつ計30問に対して、「適切」ないし「不適切」と判断してもらった。[結果と考察]課題に対して衝動的に判断した者と熟考して判断した者では反応に差がみられたため、熟慮性-衝動性(滝聞・坂元,1991)で参加者を分けて検討したところ、熟考群では睡眠時間の違いによる課題成績の差は見られなかったが、衝動群では、睡眠時間を延長した方が論理推論課題の成績が高く、個人的ジレンマに対する反応時間が速かった。夜間睡眠は内側前前頭皮質の機能を回復させる効果があることが知られている(Walker et al,2009)。本研究の結果は、普段、睡眠時間が不足している者が十分な睡眠をとることによって、社会的・理性的な判断を要する適切な行動が促進されることが示唆された。1年目および2年目については、予定通り実験が終了し、いずれも睡眠延長による効果を実証することができた。3年目(最終年度)の研究(フィールド実験)については、研究の進行が遅れることのないよう、1年目からすでに準備を始めたため、最終年度を待たずに、すでに200名以上のデータが収集できている。しかし、睡眠時間を増やすことがどのような効果をもたらすのかは検討されてこなかった。

そこで初年度と2年度は、普段の睡眠時間が6時間未満で日中の眠気や居眠りに困っている人に対して睡眠時間を2時間延ばしたときの効果を検証した。その結果、1)イライラや怒り、血圧が低下し、2)道徳的判断が速くなり、3)起床時の目覚めと日中の眠気が改善した。最終年度は、2週間にわたる睡眠改善が精神的健康と自己効力感に及ぼす効果を検証した。大学生247名を対象として、2週間の睡眠日誌を2回記録してもらった。1回目の睡眠日誌において、自身の睡眠習慣を把握してもらい、2回目の睡眠日誌で睡眠問題の改善に取り組んでもらった。2回目の睡眠日誌の記録前後で抑うつ、精神健康調査および自己効力感を測定した。これら全ての項目に回答した112名のデータを分析したところ、睡眠習慣の改善によって1)夜間睡眠では寝つきと熟眠感が向上し、2)起床時の気分、日中覚醒も上昇し、3)ポジティブ志向と自己効力感も上昇し、さらに4)抑うつが低下した。また、睡眠時間と感情のコントロール(r=.202),起床時の気分(r=.274),日中覚醒(r=.309)との間に正の相関が認められた。以上の結果から、睡眠を適正に確保することが感情制御と日中覚醒の維持、および精神的健康の向上に有用であることが検証できた。これらの研究成果は、睡眠時間が世界一短い日本人に対して、適切な睡眠を確保するための施策と教育を実施する際の重要なエビデンスとなりうるものである。睡眠不足が脳の機能を低下させるとともに、健康を損なう原因となることがこれまで多くの研究で明らかにされてきた。睡眠不足による悪影響は、睡眠時間が世界一短い日本人で特に深刻である。しかし、短眠者に対して睡眠時間を増やすことがどのような効果をもたらすのかは検討されてこなかった。そこで睡眠時間を2時間延長したところ、感情制御、血圧、日中覚醒が改善した。さらに2週間にわたって睡眠改善を実施したところ、睡眠の質、日中覚醒、精神的健康、自己効力感が向上した。以上より睡眠の適正な確保が感情制御、日中覚醒、精神的健康の向上に有用であることが検証された。研究計画書どおり、平成28年度は、睡眠延長が道徳的判断に及ぼす効果について実験室実験を行い、平成H29年度は、睡眠延長が日中覚醒と気分、精神的健康に及ぼす効果についてフィールド実験を行う予定であり、研究計画の変更はない。1年目および2年目に収集した200名以上のフィールド実験のデータに対して、3年目(最終年度)に収集したデータを追加して分析し、最終年度としてのとりまとめを行う。実験心理学研究成果を英語論文として発表するため、英文校正料を申請していたが、本年度内に英語論文を出すことができなかったため、英文校正料を次年度に繰り越すこととしたため。英語論文を出すための英文校正料として使用する。
線型・非線型・連続・差分にまたがるストークス現象

微分方程式や差分方程式を形式的に解くと級数で解が表示されるが,多くの場合はその級数が発散してしまう。この発散級数に対して,ある領域に限定すれば収束する函数として意味付けができるので,差分方程式の場合に意味付けすることが主目的である。方程式が線型の場合はある程度この意味付けができるが,非線型になると難しくなるので,特にPainleve方程式という解の性質が素直な方程式に対して発散級数の意味付けを行う。
熱-光ハイブリット活性水分解デバイスの創製とそのソーラー試験

本研究では,従来の高温太陽集熱をエネルギー源とする二段階水熱分解サイクルの反応媒体である水熱分解性セラミックの熱活性に,光半導体触媒の光活性を添加し,通常1000°C以上でしか作動しないサイクル反応を低温化することに挑戦する。すなわち熱-光ハイブリット活性型の反応性セラミックデバイスの創製に挑戦する。22年度は下記の研究成果が得られた。研究代表者が開発したFe含有立方晶ジルコニアをゾルーゲル法で合成し,その際にセリウム等の光触媒金属酸化物を添加した反応性セラミック微粉体を合成した。この微粉体をスピンコート法でジルコニア,あるいはSiCのセラミッレ発泡体に担持し,反応デバイスの作製を行なった。この新規反応デバイスを3kW太陽炉シミュレータからの擬似太陽集光照射下で反応試験を行った。セリウムを添加しない反応デバイスと反応温度が低温化しているかを比較検討して結果,反応性セラミックの二段階反応の2つの反応,すなわち熱還元反応と水分解反応のうち,水分解反応について,従来の反応デバイスと比べて顕著な低温化が起こっていることが見出された。セリウムを添加しない場合は1100°C以上を必要としていたが,セリウムを添加すれば600800°Cでも十分に反応を行えることが見出された。後は,もう一つの反応の熱還元反応を低温化することができれば二段階反応全体を低温化することが出来る。これにはニッケル,コバルト酸化物等の添加が有効と考えられた。
骨特性（骨量・骨構造・骨強度）に対する全身振動刺激の有効性の検討

平成30年度は、昨年度から継続して老ラット(80週齢)に対する「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」に関する実験を実施した。これによりすべての対象ラット(若ラット(4週齢)、成ラット(24週齢))に対する全身振動刺激の介入実験を完了した。また、実験データの収集と測定・解析を行い、まとめられたものについては論文または学会にて発表した。成ラットにおいては、15Hzの全身振動刺激は大腿骨の海綿骨微細構造にポジティブな影響を与え、骨梁厚は対照群に比して有意に高値を示した、との内容を学会で発表した。また、論文を投稿し、受理された(In Press)。若ラットにおいては、対照群に比して有意差は認められなかったものの、45Hzの全身振動刺激は脛骨海綿骨の骨量、骨微細構造(骨体積、骨梁数、骨梁間隙、骨梁連結度)にポジティブな影響を与える傾向が認められ、振動条件により骨特性への影響が変化する可能性が考えられた、との内容を学会で発表した。老ラットにおいては、実験終了後にデータ(海綿骨の骨特性、骨代謝マーカー測定、生化学分析)を測定・解析した。その中で15Hzの全身振動刺激は大腿骨海綿骨の骨量、微細構造にネガティブな影響を与え、骨塩量、体積骨密度、骨量、骨梁厚は、対照群に比して有意に低値を示した、との内容を学会で発表する予定である。平成27年度は、研究設備の準備と実験計画の確認を行った。研究設備(振動発生器および制御用パソコン)の設定には時間を要したものの、実験機器の準備と環境を整えた。振動発生器納入後、使用予定の振動条件にて実際に機器を稼働し、その状況と周辺への影響を確認した。また、関連学会への参加、文献講読を行い、実験計画の確認とその再検討をした。その結果、実験動物の対象数、飼育期間および動物実験室使用状況(他の実験者の飼育状況、施設の要領)などを考慮、調整した上で、実験内容としては当初設定していた対象老ラットを18か月齢から95週齢(より老齢を使用するため)へ変更し、振動条件(振動数、加速度)を追加または変更することとした。現在(平成28年度4月)、ラットを順次購入し、24週齢、95週齢ラットの準備に向け飼育している。当初の予定よりも研究設備の設定に時間を要した。そのため、当初予定していた対象動物への介入(全身振動刺激)実験が実施できなかった。しかしながら、平成27年度末までには実験機器の準備と環境を整えることができ、その期間、関連学会への参加、文献講読を行い、実験計画の確認、再検討ができた。当初予定していた老ラットを18か月から96週齢(より老齢)に変更したものの、平成28年度に入り、ラットを順次購入し、対象動物(24週齢ラット、95週齢ラット)の準備飼育ができており、平成28年度には平成27年度に予定していた実験「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」を4週齢および24週齢ラットに対して実施できる状況にある。平成28年度は、当初の予定通り24週齢ラットおよび4週齢ラットに対する「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」を実施した。また、今後の研究の参考を兼ねて関連学会へ参加した。現在、骨特性(骨量、微細構造、機械的強度などの測定)などのデータを収集するとともに、得られたデータを整理し、その解析作業を進めている。あわせて、実験1で使用予定の老齢ラットの飼育も順調に行っている。当初の予定通り24週齢ラットおよび4週齢ラットに対する「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」を実施した。データの解析については進行中である。また、老齢ラットの飼育も継続している。平成29年度は、当初の予定通り老齢(80週齢)ラットの一部に対する「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」を実施した。実験1における24週齢ラットのデータ(海綿骨微細構造、皮質骨構造、機械的骨強度および骨代謝マーカー測定、生化学分析)を測定・解析し、結果を得ている。あわせて、このデータについて学会発表にエントリーすべく準備をした。また現在、4週齢ラットに関するデータ(海綿骨微細構造、機械的骨強度骨代謝マーカー測定、生化学分析)の解析を進めているところである。しかしながら、CT装置が故障し、修理が不能になったことから、4週齢ラットの皮質骨の骨構造と骨量の測定はできない状態である。80週齢ラットについては、実験1の一部を実施しており、その範囲のいくつかのデータを収集できている。当初の予定通り「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」における24週齢および4週齢ラットにおける必要データを収集し、解析を進めている(一部は解析済)。また、80週齢ラットに対する実験1を実施し、一部データについては解析を進行している。成ラットにおいては、15Hzの全身振動刺激は大腿骨の海綿

骨微細構造にポジティブな影響を与え、骨梁厚は対照群に比して有意に高値を示した、との内容を学会で発表した。また、論文を投稿し、受理された(In Press)。若ラットにおいては、対照群に比して有意差は認められなかったものの、45Hzの全身振動刺激は脛骨海綿骨の骨量、骨微細構造(骨体積、骨梁数、骨梁間隙、骨梁連結度)にポジティブな影響を与える傾向が認められ、振動条件により骨特性への影響が変化する可能性が考えられた、との内容を学会で発表した。老ラットにおいては、実験終了後にデータ(海綿骨の骨特性、骨代謝マーカー測定、生化学分析)を測定・解析した。その中で15Hzの全身振動刺激は大腿骨海綿骨の骨量、微細構造にネガティブな影響を与え、骨塩量、体積骨密度、骨量、骨梁厚は、対照群に比して有意に低値を示した、との内容を学会で発表する予定である。平成27年度に予定していた4週齢ラットに対する「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」については平成28年度に実施する。また、24週齢および96週齢(18か月から変更)のラットは順次購入し、準備飼育を開始していることから、24週齢ラットに対しても実験1を実施する予定である。研究計画の変更については、対象動物ではより老齢のラットを使用する目的で18か月齢から96週齢ラットに変更したが、動物飼育施設の使用状況(容量、他使用者の兼ね合いを勘案した上で)から可能である。また、振動刺激の周波数条件を当初の4種類から5種類に増やしたが、実験機器の性質上問題なく実施可能である。27年度より老齢対象用に飼育しているラットを使用し、老齢ラットに対する「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」を実施する予定である。昨年度、老齢ラットの週齢を18か月齢から95週齢に変更するとしたが、飼育環境の状況、ラットの状況などを勘案し、実験開始時の週齢も検討する予定である。また、本助成決定後に「全身振動刺激の骨特性に対する最適加速度を検討する(実験2)」の計画も併せて記載していたが、「実験1」において当初予定していた振動対象群を1群増やしたこと、生化学検査の項目を追加したこと、使用予定のキットが生産終了(別メーカーのキットを使用予定)になったことなどもあり、本助成金では「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」を実施することとした。なお、「全身振動刺激の骨特性に対する最適加速度を検討する(実験2)」については、他の研究費(学内研究費など)を使用して実施する予定である。80週齢ラットに対する「全身振動刺激の骨特性に対する最適周波数を検討する(実験1)」の残りの一部を実施する予定である。すべての対象ラット(4、24、80週齢)のデータを収集・解析する。しかし、不測の事態として研究実績の概要で述べた通り、CT装置の故障(修理不能)により、CT撮影を要する4週齢ラットの皮質骨、80週齢ラットの海綿骨と皮質骨の骨構造と骨量については、解析は不可能となる。ただし、骨特性の一部(骨強度など)、骨代謝マーカー測定、生化学的検査は今まで通り可能であり解析する。なお、80週齢ラットの海綿骨と皮質骨の骨構造と骨量については、本助成金では対応できないが、他の研究費(学内研究費など)を使用して実施する予定である。
室温作動型光検知式水素ガスセンサーの実用化研究

本基盤研究では、研究の初期段階にある光検知式水素ガスセンサーに着目し、その実用化を図るためにセンサー材料の探索および室温における水素ガス検知特性の向上を重点的に推進してきた。まず、スパッタ法により作製したPd/WO_3二層薄膜において室温での十分な検知特性および繰り返し特性が得られた。また、色変化媒体としてMoO_3薄膜を用いることにより、低濃度の水素検知においてPd/WO_3二層薄膜を超える応答速度を達成することに成功した。さらに、Pd薄膜の透過率が水素雰囲気中で増加するという現象を初めて見い出し、Pd単層薄膜が室温作動型の光検知式水素ガスセンサーとして機能することを示した。この水素センサは、構造が簡単なだけでなく、応答速度が大きいという特長を有している。ところがこのセンサーにおいて、Pd膜の膜厚の増加は、感度を向上させたが、一方、耐久性の低下をもたらした。また、水素化した薄膜における脱水素反応が遅いため、センサの回復速度が小さいという問題点を抱えていた。本研究では、まず、Pd薄膜とガラス基板の間にバッファー層としての金属薄膜を設け、Pd薄膜の水素化に伴う表面形態変化を抑えることにより耐久性の向上に成功した。また、センサの回復特性において段階的な挙動が現れるという現象を見い出し、この回復挙動と水素脱離反応に伴うPd水素化物の相変化との関連性を明らかにした。回復速度を向上させるために回復速度に及ぼす吸着酸素の影響について検討した結果、回復時の雰囲気中酸素分圧の増加に伴い、表面における水の生成反応が促進されるために回復速度の向上がもたらされることを明らかにした。さらに、Pd表面上に微量のPtを担持させるという新規な方法により水素脱離反応を促進させ、回復速度を大幅に向上させることに成功した。一方、Pd/Y二層薄膜がPd単層薄膜と同程度の作動速度を有すると同時に非常に高い感度を示すことを見い出した。さらに、このセンサーは低濃度の水素ガスに対しても高い感度を示し、Pd単層薄膜が苦手としていた低濃度の水素検出にも適していることを明らかにした。光検知式水素ガスセンサーは安全性・信頼性の観点から極めて有望視されている。しかしながら、研究がまだ初期段階であることから系統的な研究はほとんど行われていない。本試験研究では、室温作動型光検知式水素ガスセンサーに着目するとともに、その実用化を図るための第一段階として新たなセンサー材料の探索を重点的に推進してきた。これまで得られた成果として、スパッタ法により作製したパラジウム/酸化タングステン二層薄膜の室温における十分な水素ガス検知特性、および繰り返し特性を確認した。さらに、色変化媒体として酸化モリブデンを用いた二層薄膜は低濃度水素検知の応答速度が酸化タングステンの速度を凌駕することにも成功している。他に、色変化媒体として、酸化バナジウム、酸化タングステンと酸化モリブデンの混合物、酸化マンガンにおいて水素感度をもつことも確認してきた。さらに、本申請者は色変化媒体を無くした、すなわちパラジウム単層薄膜自体が室温作動型の光検知式水素ガスセンサーとしての機能を有することを初めて見いだした。この色変化は水素とパラジウムの反応による水素化物の形成に起因していることから、従来の二層薄膜とは全く異なる原理で作動する。さらに、パラジウム単層薄膜は室温作動時での水素検知に対し、高感度、高速応答・回復特性、繰り返し特性を有する。

実用デバイスへの応用を考慮すると、Pdセンサーは構造が極めて簡単であり量産性に富み、廉価なセンサーとなりうることから、従来の水素ガスセンサーが高価であるという先入観を払拭する画期的なセンサーといえる。室温作動型光検知式水素ガスセンターは安全性・信頼性の観点から極めて有望視されている。昨年度までの本基盤研究により、パラジウム/色変化媒体(酸化タングステン等)二層構造薄膜およびパラジウム単層構造薄膜において室温での十分な水素ガス検知感度が得られている。今年度は、応答・回復速度の点でより優れているパラジウム単層構造薄膜に着目し、その作動メカニズムの解明を目指した。この作動原理すなわち光学特性変化の要因を明らかにするには、パラジウム薄膜の水素化に伴う光学定数(屈折率および消光係数)の変化と水素吸蔵時の急激な結晶成長による表面形状の変化を分割して考察する必要があった。そこで、パラジウム薄膜とガラス基板の界面にバッファー層として水素化物を形成しないタングステン等の金属膜を挿入することにより表面形状変化の抑制を試みた。その結果、水素中においてパラジウム薄膜表面からの全反射光は減少したのに対して拡散反射光の変化はみられず、表面形状を安定化させることに成功した。これにより、その作動原理として光学定数の変化のみを考えることが可能となった。一方、膜厚が約100nm以上のパラジウム薄膜を使用したセンサーは水素ガス検知特性において段階的な回復曲線を示した。現在のところその詳細は明らかとなっておらず、応答・回復時における作動メカニズムを考察する上で水素の拡散状態を調査する必要性が出てきた。パラジウム薄膜中での水素の拡散に関して水素化物を生成する高水素濃度までを含めて報告された例は少ないことから、この現象について考察することは学術的にも価値がある。これまでの本基盤研究により、パラジウム単層構造薄膜において速い応答・回復特性が確認され、パラジウム/色変化媒体(酸化タングステン等)二層構造薄膜において高い水素検出感度が得られている。本年度は、高速応答と高感度の両立を目指して二層構造薄膜の色変化媒体にイットリウム等の希土類元素を選択し、新しいセンサーとしての可能性を探ることを目的とした。パラジウム/イットリウム二層構造薄膜は水素検出時に約17倍もの光透過率の増加を示し、パラジウム単層構造薄膜(約6倍の透過率増加)よりも非常に高い感度を有していた。さらに、このセンサーは水素濃度0.1%の被検ガスに対しても約8倍の透過率増加を示し、パラジウム単層構造のセンサーが苦手としていた低濃度水素の検出にも威力を発揮できる。また、このセンサーにおけるイットリウム薄膜が0.1%という低濃度水素の検出後もイットリウム二水素化物の状態を保持しており、水素貯蔵能力のみならず集積能力を有していることが明らかとなった。この水素化物生成のために2回目以降の水素検知において感度が一定となることから、一度水素にさらすというエージング処理を施すことにより優れた繰り返し特性が得られる。一方、パラジウム薄膜上への白金の坦持が回復速度の向上に有効であることを初めて見い出した。この白金の効果は検出方式を問わずパラジウムを使用するすべての水素ガスセンサーに対して有効であるため、そのインパクトは極めて大きい。
ポストSF_6ガス絶縁方式の低環境負荷電力機器適用に向けての基礎研究

実用的な送電路・変電機器を念頭に置き、特性把握のあまり進んでいないガスギャップの絶縁破壊電圧の確率分布や、急峻過渡過電圧(VFTO)を含む電圧-時間(V-t)特性についての混合比依存性を明らかにするために、新たに、方形波パルス電源を導入することにした。その最適仕様を十分吟味した結果、以下の仕様が実現可能であることが判明した。電圧波形:方形波、可変電圧範囲:40200kVの範囲で連続可変可出力、電圧極性:正・負切替可能、パルス幅範囲:10μs以上で連続可変パルス幅、方形波立上がり時間:16ns、方形波降下率:2.5%以下、方形波平坦率:5%以下。これまでに同電源を用いて、地球温暖化への寄与は大きいが現状では絶縁ガスとしてほぼ100%のシェアを占めるSF_6ガス、環境負荷の小さいSF_6-N_2混合ガス、CF_3Iガス、空気、窒素の各ガス中において放電特性を調査してきた。CSF_6-N_2混合ガスの絶縁特性は混合比に対する相乗効果を持つことが知られているが、これが放電遅れ時間10ns付近の短時間領域でも成立することを明らかにした。CF_3Iガスは環境負荷が非常に小さく絶縁性能も高いものの、大気圧での液化温度が-22.5°Cと高い。これを解決するべく空気ならびに窒素と混合し分圧を下げることを試みた。両混合ガスのV-t特性に大きな差は見られず、いずれもCF_3Iガスの混合率60%で純粋SF_6ガスと同等のV-t特性を持つという良好な特性を示した。さらに環境負荷の全くない空気と窒素を、液体窒素温度まで冷却することで密度を高め、絶縁性能の向上を図った。空気や窒素はSF_6ガスの3分の1程度の絶縁性能しか持たない。しかし液体窒素温度では、同じ圧力を保ちつつ室温の3.8倍程度の密度にするごとができる。しかも温度低下に伴う特性の劣化はないため、SF_6ガスに匹敵する絶縁耐力を持たせ得ることが明らかとなった。実用的な送電路・変電機器を念頭におき、特性把握があまり進んでいないガスギャップの絶縁破壊電圧の確率分布や、急峻過渡過電圧(VFTO)を含む電圧-時間(V-t)特性についての混合比依存性を明らかにし、また、従来ほとんど手がつけられていなかった固体絶縁支持物(スペーサ)沿面における絶縁特性の混合比依存性および、電極のコーティング効果についても検討を行うために、新たに、方形波パルス電源を導入することにした。電圧波形:方形波、可変電圧範囲:40200kVの範囲で連続可変可出力、電圧極性:正・負切替可能、パルス幅範囲:10μs以上で連続可変パルス幅、方形波立上がり時間:20ns以下、方形波降下率:2.5%以下、方形波平坦率:5%以下。方形波パルス電源の作製の間、高電圧実験容器を用い、その中に平行平板電極を配置して、交流、インパルスに対する絶縁破壊電圧、特に、電極表面のコーティングの効果について基礎データを収集した。また、SF_6ガスの代替ガスとして考えられる極低温窒素ガスおよび極低温空気についても検討を行い、従来、実験データがほとんどなかった数百mm不平等電界ギャップの直流放電特性を、室温と極低温との比較において明らかにしている。

極低温および室温の窒素中と極低温の空気中では、ストリーマコロナを経て火花放電に至り、火花電圧はギャップ長に対して線形的に増大している。一方、室温の空気中では、グローコロナを経て火花放電に至り、火花電圧はギャップ長に対して飽和特性を示す。実用的な送電路・変電機器を念頭におき、特性把握があまり進んでいないガスギャップの絶縁破壊電圧の確率分布や、急峻過渡過電圧(VFTO)を含む電圧-時間(V-t)特性についての混合比依存性を明らかにし、また、従来ほとんど手がつけられていなかった固体絶縁支持物(スペーサ)沿面における絶縁特性の混合比依存性および、電極のコーティング効果についても検討を行うために、新たに、方形波パルス電源を導入することにした。その最適仕様を十分吟味した結果、以下の仕様が実現可能であることが判明した。電圧波形:方形波、可変電圧範囲:40200kVの範囲で連続可変可出力、電圧極性:正・負切替可能、パルス幅範囲:10μs以上で連続可変パルス幅、方形波立上がり時間:20ns以下、方形波降下率:2.5%以下、方形波平坦率:5%以下。同電源を用い、これまでにSF_6-N_2混合ガスならびにCF_3I-N_2混合ガス中でV-t特性の測定を行った。放電遅れ時間30ns以上の長時間領域では、SF_6ガスに対し40%以下のN_2ガスを混合しても絶縁性能の大きな低下は見られない。しかし放電遅れ時間30ns以下の短時間領域では、僅かなN_2ガスの混合によっても絶縁性能が大きく低下する。すなわちVFTO等の急峻なサージに対してはSF_6-N_2混合ガスは絶縁特性上不利といえる。一方で大気圧でのCF_3Iガスの絶縁性能はSF_6ガスに勝り、CF_3Iガスに対し40%のN_2ガスを混合してもなお純粋SF_6ガスと同等の絶縁性能を示す。ただしN_2ガスの混合による絶縁性能の低下割合は大きく、60%のN_2ガスを混合した時点で同じく60%のN_2ガスを混合したSF_6-N_2混合ガスと同程度の絶縁性能となる。実用的な送電路・変電機器を念頭に置き、特性把握のあまり進んでいないガスギャップの絶縁破壊電圧の確率分布や、急峻過渡過電圧(VFTO)を含む電圧-時間(V-t)特性についての混合比依存性を明らかにし、また、従来ほとんど手がつけられていなかった固体絶縁支持物(スペーサ)沿面における絶縁特性の混合比依存性および、電極のコーティング効果についても検討を行うために、新たに、方形波パルス電源を導入した。電圧波形:方形波、可変電圧範囲:40200kVの範囲で連続可変可出力、電圧極性:正・負切り替え可能、パルス幅範囲:10μs以上で連続可変パルス幅、方形波立ち上がり時間:20ns以下、方形波降下率:2.5%以下、方形波平坦率:5%以下。上記電源を用いて、地球温暖化への寄与が大きいSF_6ガスの代替となり得るCF_3Iガスの放電特性を実験的に明らかにした。CF_3Iガスは環境への影響が非常に小さく絶縁性能も高いものの、大気圧での液化温度が-22.5°Cと高いという弱点を持つ。これを解決するために、空気ならびに窒素と混合することで分圧を下げることを試み、それら混合ガス中でV-t特性を明らかにした。両混合ガスの特性に大きな差は見られず、いずれの場合もCF_3Iガスの混合率60%で純粋SF_6ガスと同等のV-t特性を持つという良好な特性を示した。しかしこの混合比で通常の電力機器レベルである5気圧まで加圧すると、寒冷地での液化が懸念される。
金ナノ粒子を用いた医薬品標的タンパク質の効率的探索法の開発

標的タンパク質の合理的な探索同定解析技術の開発は、医薬品および候補化合物の作用機構を分子レベルで解明する上で極めて重要な基盤的な知見をもたらす。従来の標的タンパク質探索法では、低発現タンパク質、低親和性タンパク質や膜タンパク質の同定は特に困難であり、タンパク質探索の網羅性が低いことが技術的に未解決である。本研究では、金ナノ粒子固有のフォトサーマル効果を利用し、従来法では不可能だったタンパク質ラベル化反応を開発し、これに基づいてワンポットでのラベル化と濃縮精製を可能とする一般性の高い技術の確立を目指した。H30年度においては、モデル系生物活性分子リガンドと種々のラベル化剤を金ナノ粒子に修飾したアフィニティーラベリングプローブを合成し、既知タンパク質を用いて小規模のスクリーニングを実施した。今年度は当初計画に基づいて以下の2つの具体的目標の実現を目指し、1においては糖鎖リガンドに関して種々のラベル化剤を組み合わせた金ナノ粒子プローブの合成を完了し、2のラベル化剤のスクリーニングの実施まで達成した。1金ナノ粒子アフィニティープローブの設計・合成2タンパク質のアフィニティーラベリング反応の開発H31年度は、当初計画の具体的目標2に基づいて、金ナノ粒子アフィニティープローブを用いたタンパク質の効率的なアフィニティーラベリング反応の開発に向けて、反応条件の検討を行う。また、既知標的タンパク質と非標的タンパク質の混合溶液を用いてアフィニティーラベリング反応を行い、各ラベル化剤における反応効率と選択性を比較解析する。これにより、最適なラベル化反応効率と選択性を与えるラベル化剤を選定する。また、生物活性分子の親和性とラベル化反応効率と選択性との相関を明らかにする。次年度使用額が生じた理由は、当初計画していた旅費と受託解析経費(謝金)を学内経費より支出し、学生における学会参加費用をその他経費として支出したため。次年度使用額は、平成31年度の研究計画の実施に際して必要となる試薬や溶媒、研究器具消耗品などの物品費、研究成果発表のための学会参加費用(その他経費)及び旅費として充当する。
ゾル-ゲル法による固体型エレクトロクロミック表示材料の開発

アルカリモリブデン酸塩系ガラスは、そのアルカリイオン伝導性から固体電解質、あるいはカソード電極材料への応用が期待される。またモリブデンが遷移金属であることを利用し、電気化学的な酸化還元反応によるエレクトロクロミック表示素子、およびメモリー材料などへの応用も可能とされる。本研究では、アルカリモリブデン酸塩二成分径結晶とガラス化範囲を広げる目的で二成分系にガラス形成剤であるP_2O_5を添加したR_2O-MoO_3-P_2O_5三成分系ガラスについて、アルカリであるRをLi,Na,K,Rbと変化させた場合およびそれらの配合量を変化させた場合の電導度について検討した。結晶試料の電導度はLi系ではR_2O:MoO_3=1:1の組成の溶融法で合成したもの、Na系ではR_2O:MoO_3=1:1の組成の液相法で合成したもの、K系ではR_2O:MoO_3=2:1の組成の固相法で合成したもの、Rb系ではR_2O:MoO_3=1:1の組成の液相法で合成したものについて検討した。各系の300°Cでの電導度はLi系が3.4×10^<-4>、Na系が3.0×10^<-6>、K系が6.2×10^<-7>、Rb系が2.5×10^<-7>(S・cm^<-1>)を示し、電導度はLi>Na>K>Rbの順で電導度が高くなる傾向を示した。各系の電導度はR_2含有量が40mol%の組成で最大値を示した。また、ガラス転移温度はR_2OとP_2O_5の割合を一定にし、MoO_3含有量が40mol%付近で極大値を示した。このことは、MoO_3含有量が増加していくにしたがってガラスの三次元網目構造における架橋密度が高くなり、ガラス転移温度が高温側にシフトし、MoO_3含有量が40mol%付近からガラス転移温度が低下していくのは、MoO_3の層状構造を形成するためであると考えられる。
酵素触媒による不斉脱炭酸反応に関する有機化学的及び生物化学的研究

我々が発見した二置換マロン酸を不斉脱炭酸する酵素(AMDase)は補因子を全く必要としない非常にユニークな脱炭酸酵素であり、240個のアミノ酸からなる。4個含まれるシステインの内1個が活性部位にあって、反応に重要な役割を担っていることが明らかになっている。部位特異的変異によってこれらのシステインのうち何れか1個だけをセリンに変えた変異酵素4種類を作ってその活性をそれぞれ調べた。その結果、N端から数えて188番目のCysをSerに変えると活性が極端に小さくなることが明らかになった。この事から、このCysが酵素活性に直接関与していると推定できる。基質である二塩基酸がどの様に酵素の活性部位に結合し、またシステインが基質を活性化するのにどの様な役割を果たしているかは非常に興味がもたれるところである。これらのことについて様々な基質や阻害剤を利用して詳細に検討した。まず、基質の活性部位内での立体配座であるが、幾つかの化合物の反応性、ミカエリス定数等からベンゼン環がある配座に固定されているだろう事が推定できた。その固定のための少なくとも1つは、酵素の芳香族アミノ酸残基と基質のベンゼン環の間に形成されるCH-p結合であることがあきらかとなった。酵素をコードする遺伝子のランダム変異によって基質特異性を変化させる試みを行った。具体的には、2重鎖DNAに亜硝酸を作用させた。その遺伝子断片を再びプラスミドのつないで大腸菌を形質転換し、メチル基の代わりにエチル置換基を有する化合物に対して活性を有する株を検索した。残念ながら、7000株の中から目的のものを見つけることはできなかったが、野生株より活性の高い酵素が見出した。我々が発見した二置換マロン酸を不斉脱炭酸する酵素は補因子を全く必要としない非常にユニークな酵素であり、240個のアミノ酸からなる。今年度は主としてどのシステインがどの様に基質分子を活性化しているか明らかにすることを目的として研究を行った。先ず活性部位に結合する阻害剤を検索し、α-ブロモフェニル酢酸が有効な阻害剤であることを見出した。この阻害剤と酵素の結合様式をTOF-MS、FT-IR等で検討し、チオールエステルもしくは塩を形成していると結論した。更に阻害剤-酵素の錯体をメルカプトエタノールで処理する等、化学的手法で検証し、両者はチオールエステル結合を形成していると結論した。補因子無しでカルボン酸とチオールがエステル結合を形成する例は初めてであると思われる。この事実から本酵素は基質とも同様の結合で錯体を形成し、チオールエステル結合の電子求引効果で負電荷を有する遷移状態を安定化していると推定される。どのシステインが活性部位に存在するかという問題については、部位特異的変異によりいずれか一つのシステインをセリンの変えた変異酵素を4種類作り、その活性を調べることによりアプローチした。変異酵素の作成はKunkel法によった。4種の変異酵素の活性を定量的に調べた結果、N端から188番目のものを変えた変異酵素の活性が3種に比べて極端に低いことが明らかとなった。これが酵素活性に直接関与している可能性が非常に高い。昨年度の変異酵素を用いた研究の結果、N端から188番目のものが酵素活性に直接関与していることがあきらかとなった。

今年度は主として基質が活性部位中でどの様な立体配座で酵素と結合しているのかという点を明らかにする目的で研究を進めた。先ず立体配座が固定されている環状構造の基質と自由回転できる基質を用い、反応速度の温度変化を調べた。その結果、環状構造の基質では活性化エントロピーが非常に小さいことが明らかになった。この事より他の基質についても活性部内での立体配座を推定することができた。酵素反応の際の立体配置の影響は比較的容易に検討することができるが、立体配座まで明らかにすることができた貴重な例である。活性部位での立体配座を固定する要因は何かという点を明らかにすることは容易ではない。この点へのアプローチには活性部位特異的阻害剤を利用した。フッ素とリンを含む競争阻害剤と酵素の錯体のNMRスペクトルを詳細に検討することにより、活性部位ないのアミノ酸の芳香環と、阻害剤の芳香環との間に強いCH-π相互作用があることが明かとなった。基質と酵素の結合力の少なくとも一部として貢献していることは間違いない。我々が発見した二置換マロン酸を不斉脱炭酸する酵素は補因子を全く必要としない非常にユニークな酵素であり、240個のアミノ酸からなる。4個含まれるシステインの内1個が活性部位にあって、反応に重要な役割を担っていることが明らかになっている。これまでの研究の結果、N端から188番目のものが酵素活性に直接関与していること、酵素内で基質の立体配座等があきらかとなってきた。今年度は酵素をコードする遺伝子のランダム変異によって基質特異性を変化させる試みを行った。基質である二置換マロン酸の2個の置換基のうち、芳香環に関してはベンゼン環からナフタレン環までかなりのバリエーションが可能である。しかし、もう一方の置換基については水素、フッ素、メチル基以外のものが結合した化合物は基質となり得ない。おそらく立体的要因で大きな置換基を有する化合物の結合を妨げているアミノ酸慚愧があると推定される。もし、ランダム変異によって多少大きな置換基を有する化合物に対してでも活性を有する酵素を得ることができれば合成化学的に大変有意義であるばかりでなく、活性部位の構造にも有力な知見を与えることになる。具体的にはプラスミドから切り出した2重鎖DNAに亜硝酸を作用させた。その遺伝子断片を再びプラスミドのつないで大腸菌を形質転換し、エチル置換基を有する化合物に対して活性を有する株を検索したが、7000株の中から目的のものを見つけることはできなかった。基質特異性は変わらないものの、野生株より活性の高い酵素が見出されているので、それについて尚検討中である。
スポーツ空間の環境経済:生体支援する「水」経営の効果

1.「水」環境改善システム(プール水浄化,飲料水浄化,浴用水浄化,オリーブオイル主成分スキンクリーム使用等)で難知性皮膚疾患者やプール指導者の生体改善を試みるケースを追跡した.前者(120年間の疾患者8名)では2カ月1年半で回復したことが観察された.後者では中性脂肪値(健康診断値)で改善したことが観察された.2.システム参加以前の医療費用および,参加後のシステム参加に関わる費用が産業社会に投入された場合の他産業への波及構造を産業連関分析した。前者の産業構造上の波及は,一部の領域(商業,31%:化学最終品,31%:サービス業,12%)に主に限られることが観察された.医療費用は直接費用と思われる化学最終品以上に商業,サービス業と関わる産業波及特性を有する.後者の波及でも,商業(16%),サービス業(9%)への波及が見られるが,他に研究部門(8%)等,経済社会全般にわたる波及(金属,18%:産業機械,15%:化学最終13%)が見られることが前者と異なる.産業社会においては,特定の産業社会に偏らず,幅広い連関領域を持つことが安定的状態という報告もあり(Pommeroy,1988),その視点から本プログラムは有用な波及構造を持つとも解釈できる.経営戦略で強調される価値連鎖(value Chain)が広がる裾野を持つ状況とも説明できる.3.高額なプール浄水器の「費用」と,医療費削減の「便益」を費用・便益分析で捉える可能性を試みた.市場割引率,利子率等の組み込みでシミュレーションが可能となる可能性を議論した.3.このシステムは,現在民間プールで3件,公共プールで1件,病院(整形外科)リハビリ用プールで1件に広がっている.1.独自の生体環境改善システム(プール水浄化,飲料水浄化,浴用水浄化,オリーブ主成分スキンクリーム等)で難知性皮膚疾患者やプール指導者の生体改善を試みるケースを追跡した.前者(120年間の疾患者8名)では2ヵ月1年半で回復したことが観察された.後者では中性脂肪値(健康診断値)で改善したことが観察された.2.システム参加以前の医療費用および,参加後のシステム参加に関わる費用を産業連関分析で分析した.前者ではその費用減少(症状改善)という効果が生じなかったが,後者では費用減少の効果が示唆された.また前者の産業構造上の波及は,一部の領域(商業,31%:化学最終品,31%:サービス業,12%)に主に限られることが観察された.今日の経済社会では,医療は,直接費用と思われる化学最終品以上に商業,サービス業と関わる産業波及特性を有すると解釈できる.後者の波及でも,商業(16%),サービス業(9%)への波及が見られるが,他に研究部門(8%)等,経済社会全般にわたる波及(金属,18%:産業機械,15%:化学最終13%)が見られることが前者と異なる点である.産業社会においては,特定の産業社会に偏らず,幅広い連関領域を持つことが安定的状態という報告もあり(Pommeroy,1988),その視点から本プログラムは有用な波及構造を持つとも解釈できる.経営戦略で強調される価値連鎖(value Chain)が広がる裾野を持つ状況とも説明できる.3.このシステムは,現在民間プールで3件,公共プールで1件,病院(整形外科)リハビリ用プールで1件に広がっている.1.「水」環境改善システム(プール水浄化,飲料水浄化,浴用水浄化,オリーブオイル主成分スキンクリーム使用等)で難知性皮膚疾患者やプール指導者の生体改善を試みるケースを追跡した.前者(120年間の疾患者8名)では2カ月1年半で回復したことが観察された.後者では中性脂肪値(健康診断値)で改善したことが観察された.2.システム参加以前の医療費用および,参加後のシステム参加に関わる費用が産業社会に投入された場合の他産業への波及構造を産業連関分析した。前者の産業構造上の波及は,一部の領域(商業,31%:化学最終品,31%:サービス業,12%)に主に限られることが観察された.医療費用は直接費用と思われる化学最終品以上に商業,サービス業と関わる産業波及特性を有する.後者の波及でも,商業(16%),サービス業(9%)への波及が見られるが,他に研究部門(8%)等,経済社会全般にわたる波及(金属,18%:産業機械,15%:化学最終13%)が見られることが前者と異なる.産業社会においては,特定の産業社会に偏らず,幅広い連関領域を持つことが安定的状態という報告もあり(Pommeroy,1988),その視点から本プログラムは有用な波及構造を持つとも解釈できる.経営戦略で強調される価値連鎖(value Chain)が広がる裾野を持つ状況とも説明できる.3.高額なプール浄水器の「費用」と,医療費削減の「便益」を費用・便益分析で捉える可能性を試みた.市場割引率,利子率等の組み込みでシミュレーションが可能となる可能性を議論した.3.このシステムは,現在民間プールで3件,公共プールで1件,病院(整形外科)リハビリ用プールで1件に広がっている.
授業における教師の注視行動を手掛かりにした児童理解法の解明と応用

研究1及び研究2では、教師の頭部に装着したビデオカメラによる視線映像を手掛かりとして教師自身による授業リフレクションを行い、その内容を熟練教師と初任教師について比較検討した。研究1は算数の授業を対象とし、研究2は体育の授業を対象とした。研究3では、国語の授業を対象として授業者視点映像を手掛かりとした授業リフレクションの内容と参観者視点映像を手掛かりとした授業リフレクションの内容を比較検討した。平成20年度は,新たに案出した授業者視点カメラ法を用いて熟練教師と初任教師の授業後の反省的思考を比較検討した。なお,授業者視点カメラ法とは,授業者の視点にごく近い位置(右耳の上)からCCDカメラにより授業を撮影し,その映像を自己リフレクションの手掛かりとして提示する方法である。共同作成してもらった同一の指導案に基づき両教師に2回ずつ小学校3年生の算数の授業を行ってもらった。分析においてはまず,視線映像を10秒ごとに一時停止状態にしたうえで,その時の教師の視線の向きを分類した。その結果,視線の向きは熟練教師,初任教師ともに,「広範囲の児童」「特定児童」「黒板」の順に多いことがわかった。つぎに,自己リフレクションの逐語録について,その児童に視線を留めたきっかけ,手掛かりとした文脈情報,省察の内容から分類した。その結果,熟練教師は初任教師の2倍以上の頻度で反省的思考を行ったこと,その際,視線を留めたきっかけは,熟練教師には意図をもって向けた視線が多く,初任教師には机間指導中の確認が多いこと,思考の手掛かりとした文脈情報はともに「その時点の活動内容」が最も多いこと,そして,省察の内容は両教師ともに「児童の理解度や学習態度」に関する省察がほとんどであったが,熟練教師には「児童の考えを授業に活用」する省察も比較的多いことが明らかになった。なお,初任教師には1回目の自己リフレクションから2回目の自己リフレクションにかけて反省的思考の頻度の増加と思考内容の変化が認められた。平成21年度は,初任教師と熟練教師の授業中の視線の向け方について比較することを目的1とし,両教師の授業後の自己リフレクションの内容について比較することを目的2として実施した。まず,授業者視点カメラ法により授業を録画し,授業終了後できるだけ速やかに,授業映像を観察しながら,任意の時点で一時停止の合図をもらったうえで,自己リフレクション(ふり返り)を行ってもらった。分析用データは,録画された授業映像の分析と授業後のリフレクションの言語記録をもとに収集した。体育館における体育の授業1単元(授業回数8回)を通して初任教師2名と熟練教師1名の視線の向け方と自己リフレクションの内容を比較した。目的1の初任教師と熟練教師の授業中の視線の向け方について比較した結果,熟練教師は初任教師より全体を視野に入れて児童を見ることが多かった。つまり,熟練教師の方が授業中何かあったときに速やかに対応できる視線の向け方をしていた。ただし,初任教師にも全体を見る意識はあることがわかった。目的2の初任教師と熟練教師の自己リフレクションの内容について「教師が児童に視線を向けたきっかけ」「文脈情報」「省察の内容」という3つの観点から分析した結果,熟練教師は授業の回数を追うごとに児童やチームの実態をきちんと把握し,日頃の学習状況を取り入れながら意図的な視線を向けていることが明らかとなった。一方,初任教師もリフレクション映像を見て反省点に気づいたり,授業中に気にかかったことを再確認したりと,授業回数を重ねるにつれてリフレクション内容に変化があることが明らかになった。授業者視点映像を手掛かりとした授業者自身のリフレクション内容の特徴を、参観者視点映像を手掛かりとした場合と比較して検討した。小学校教員4名を授業者とし,授業者視点条件(授業者の左耳の上に小型CCDカメラを着け,授業者の見ている光景を撮影)と参観者視点条件(教室後方から実験者がビデオカメラを持ち,授業者を映像の中心にしてできるだけ広範囲を撮影)の2つの撮影条件で授業を撮影した。そして,授業実施日の放課後に,録画映像を再生,呈示しながら,授業者に自己リフレクションを求めた。その際,「誰を見ていたかなぜ見ていたか,その時何を考えていたか」など,映像を見ながら思い出したり,気づいたりしたことを逐一発言してもらい,録音した。発言内容を書き起こし,意味単位に分けた上で,5つのカテゴリーに分類した。合計頻度は授業者視点条件(平均55.8回)の方が,参観者視点条件(平均44.5回)より多い傾向にあった。授業者視点条件では,「指導技術」に関する頻度が最も多く,ついで「児童理解」が多かった。一方,参観者視点条件では,逆の順序となり,「児童理解」が最も多く,「指導技術」がつぎに多かった。つぎに,カテゴリー別に撮影条件間の比較を行うと,頻度差が最も大きいのは「指導技術」で,授業者視点条件の方がほぼ2倍の頻度であった。また,「児童理解」も授業者視点条件の方が多かった。一方,「授業展開」は参観者視点条件の方が多かった。