hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電子回折によるナノ構造体３D原子イメージング

本研究では、原子分解能で活性サイトを明らかにするために、電子顕微鏡によりナノ構造体を原子分解能でイメージングする方法論の開拓と応用を行う。そのために、【課題1】では、電子回折によるイメージングの高度化と応用のための実験手法の構築を行い、【課題2】では、収差補正電顕を用いた原子分解能イメージングの実験的な検証を進め、【課題3】では、グラフェン上ナノ構造体の3次元原子分解能イメージングに関する研究を行う。本年度は、【課題1】では、電子回折イメージングの再構成精度に影響を及ぼす重要な要素が、電子ビームの空間干渉性とレンズ収差であることを特定し、これらの擾乱要素を定量計測する手法を開発した。【課題2】では、収差補正電顕を用いた原子分解能イメージングの実験的な検証を進め、エピタキシャル酸化膜の結晶構造、極性反転界面の原子配列構造、ナノ粒子のコアシェル構造、ポルフィセン分子の構造、白金クラスタの立体構造、金ナノクラスタの構造などについて、X線回折等のデータとの関連も検討し、構造と機能に関する複数の重要な結果が得られた。【課題3】では、単原子、単分子、ナノクラスタなどのナノ構造体を、グラフェンを担持材料として、電子顕微鏡によって原子分解能イメージングする手法およびそれを応用する研究を進めた。グラフェン表面のテラスは化学的に不活性であることから、一般的には、炭素原子が抜けたボイドなどの欠陥に特定元素が吸着し、活性サイトになると考えられている。一方で、グラフェン上には炭素由来のコンタミネーションが発生しやすく、グラフェンの用途を制限している重要な問題であることは良く知られているにもかかわらず、原子構造は不明のままであった。詳細な解析の結果、その構造は3次元に積層したナノスケールのナノグラフェンであることが分かってきた。得られた結果は複数の論文としてまとめられた。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、ナノ構造体に対して3次元で原子分解能を実現する電子回折イメージングの方法論を確立することを目的としている。具体的な3つの課題に対して、年次研究計画に掲げた6つのサブテーマを設けて進めている。平成26年度は、1.装置改良、2.アルゴリズム構築、3.ターゲット試料生成の3つのサブテーマについて研究を行った。装置改良およびアルゴリズム構築については計画班内で進めた。ターゲット試料生成については、試料を担持するナノサポートとしてのFree-standingなグラフェンの作成に関する研究を計画班内で行い、ターゲット試料の調整および理論モデルは、試料班および理論班と連携して研究を進めた。装置改良:これまでに開発した低加速電子回折顕微鏡装置の高度化を進めた。また、当初予定通り最新のTEM(ダブル収差補正器付透過型電子顕微鏡)が学内設備として11月より稼働し始め、このマシンを用いた実験を進めた。グラフェンの6員環を直接原子分解能でイメージングできることを確認した。アルゴリズム構築:3次元電子回折イメージング用アルゴリズムについては、本研究目的に合わせて再構築を行い、マルチスライス計算環境を整え、具体的なターゲット試料に対してポテンシャル散乱を考慮する手法について解析を進めた。ターゲット試料生成:本研究目的に合わせた、CVDによるグラフェンの作成とグリッド上へ転写する手法について検討を行った。さらに、ターゲット試料の調整および理論モデルの研究を進めた。本研究では、ナノ構造体を原子分解能で電子顕微鏡によりイメージングするための方法論を確立することを目的とする。【課題1】、【課題2】、【課題3】の3つの課題に対して、年次研究計画に掲げた6つのサブテーマを設けて順次進めている。平成27年度は、ターゲット試料のポテンシャル散乱を考慮する手法について解析を進めた。また、収差補正TEMによる3次元ナノ構造情報の新たな計測手法を考案し、回折イメージングによる再構成位相像の定量化を行った。さらに、グラフェンリップル構造の3次元イメージングを進めた。当初計画ではH28年度以降に始める内容であるが、前倒しで進めた。また、グラフェン上の単原子・単分子・ナノ粒子(クラスター)のイメージングに対して、他の計画班および公募班との積極的な連携により、白金・ポルフィセン・金ナノ粒子について共同研究を進めることができた。計測に即した試料の取り扱いが十分でないものもあるが、次年度以降に解消する目処を立てている。一連の研究過程で、スパッタリングによって孤立した単原子の分散体を生成する方法を見出した。この結果は、グラフェンと種々の原子との活性サイトを特定するモデル試料を生成できることになり、今後、初期に予想しなかった研究の展開につながる可能性がある。グラフェン上の単原子・単分子・ナノ粒子(クラスター)のイメージングに対して、他の計画班および公募班との積極的な連携により、白金・ポルフィセン・金ナノ粒子について共同研究を進めることができた。H28年度以降の計画を前倒しで進める事ができていることは、当初計画以上の進展であると云える。

具体的な3つの課題に対して、年次研究計画に掲げた6つのサブテーマを設けて、他の計画班および公募班との積極的な連携によって、今年度は以下の研究を進め、新たな結果を得た。イメージング用アルゴリズムの新たなアルゴリズムの開発、具体的なターゲット試料のポテンシャル散乱を考慮する手法についての解析、3次元ナノ構造情報の新たな計測手法の考案、ナノ粒子触媒に関する研究、グラフェン上のコンタミネーションの基本的な構造の解明、グラフェン上に孤立した単原子の分散体を作成する手法に関する検討などを行った。また、昨年度に得られた新知見をもとにさらに研究を進め、ナノ構造体の最小サイズである単原子そのものをイメージングのターゲットとするために、孤立した単原子をグラフェン上に担持する手法について研究を続けた結果、スパッタリングによって孤立した単原子の分散体を作成することが可能であることが明らかとなってきた。一連の研究は、単原子触媒、薄膜などの応用技術への展開、および核生成、ナノクラスター形成、触媒活性などの物理的・化学的な反応過程を原子スケールで解明するための基礎研究に繋がり、初期に予想しなかった重要な研究展開が見えてきた。特に、グラフェンと結合する種々の原子の活性サイトが特定できることが期待される。今年度の進捗状況を、以下にまとめる。(A)イメージング用アルゴリズムについては、本研究目的に合わせて再構築を行い、アンサンブル手法を援用した新たなアルゴリズムを開発を行った。(B)マルチスライス計算環境を整え、具体的なターゲット試料のポテンシャル散乱を考慮する手法について解析を進め、さらに、収差補正TEMによる3次元ナノ構造情報の新たな計測手法が考案し、回折イメージングによる再構成位相像の定量化を達成した。(C)試料班とのナノ粒子触媒に関する共同研究が、“新規ナノ構造体の創製とイメージング及び高い触媒機能の発現"に関する成果としてまとめられた。(D)グラフェン上のコンタミネーションの基本的な構造が明らかとなって来た。(E)グラフェン上に孤立した単原子の分散体を作成する手法について、新たな知見が得られた。さらに、昨年度に得られた新知見をもとにさらに研究を進め、ナノ構造体の最小サイズである単原子そのものをイメージングのターゲットとするために、孤立した単原子をグラフェン上に担持する手法について研究した結果、スパッタリングによって孤立した単原子の分散体を作成することが可能であることが明らかとなってきた。結晶性を持たない、ナノスケールのナノ構造体に対して、3次元で原子分解能を実現するイメージングの新たな方法論を開拓し、本領域に積極的に貢献することを目的として、年次研究計画に示した6つのサブテーマを設けて進めている。
超高速テラヘルツポンプ-赤外プローブ分光法による分子間振動の波束運動の研究

本年度は,対象とする分子の低振動モードを効率的に励起するための高強度テラヘルツ光源と,発生させたテラヘルツ光電場の時間挙動とスペクトルを観測するための光学系を設計および構築した。本光学系では,チタンサファイア再生増幅器からの出力を2つに分割し,一方をテラヘルツ光発生に,もう一方を,発生させたテラヘルツ光の電気光学サンプリング法による検出に用いた。テラヘルツ光発生用の光パルスは回折格子によって回折させることでパル前面を傾斜させた後に光整流用の非線形光学結晶に集光した。この際,非線形光学結晶中に集光するのに用いたレンズの位置を変えることでパルス前面の傾斜角を制御し,それによってテラヘルツ光のピーク波数とスペクトル形が可変となるようにした。得られたテラヘルツ光の電場の時間挙動およびスペクトルは,テラヘルツ光と検出光をテルル化亜鉛結晶に重ねて入射させることによって生じる電気光学効果を用いて観測した。発生したテラヘルツ電場の振幅が最大となるような最適条件では,得られたテラヘルツ光のスペクトルは20cm^<-1>付近にピークを示した。非線形光学結晶への集光レンズの位置を変化させることで,ピーク位置を10から20cm^<-1>の範囲で変化させることが可能であることが分かった。現在のところテラヘルツ領域に感度を持つ検出器を所有しておらず,その光強度を定量的に測定することはできなかった。しかし,本研究では,発生したテラヘルツ光電場の時間挙動を,電気光学結晶に集光しなくても観測することができた。このことから,分子の低振動モードを効率的に励起することのできるだけの出力を持ったテラヘルツ光が得られたと考えている。
ヤマネはいつ冬眠を始めるのか?―本州西端山口県におけるヤマネの生活史特性の解明―

・研究目的ヤマネGlirulus japonicusは、ヤマネ科Gliridaeに属する1属1種の日本固有の小型哺乳類である。1975年に天然記念物に指定され、環境省のレッドリストでは準絶滅危惧に指定されている。主に夜行性で、樹上をおもな生活の場とし、さらに生息密度が低いため、調査が困難であった。近年、調査機器の発達と調査方法の確立により、生態や生活史特性が明らかになりつつある。しかし、関西以西の本州・四国・九州では調査はほとんどなされておらず、依然、生態や生活史については謎のままである。本州西端山口県におけるヤマネの冬眠、繁殖、個体間関係、生息環境利用などを明らかにし、ヤマネの生活史特性を解明し、東日本個体群との生活史特性の差異を明らかにしたい。・研究方法調査地に20m間隔の格子状のグリッドを設定し、その交点近くの木の1-1.5mの高さに、出入り口直径3cm、高さ20cm×幅15cm×奥行15cmの巣箱を150個設置した。利用個体調査は原則月2回以上実施した。また、トラップによる捕獲を試みた。ヤマネ捕獲個体は、すべて体重・頭胴長・尾長・後肢長・耳長などの計測を行い、幼獣以外の個体にはマイクロチップを皮下に挿入し、個体識別を行った。巣箱利用個体が撮影されるように、赤外線センサーによる自動撮影カメラや自動撮影ビデオカメラを設置し、巣箱の利用実態調査を行った。成獣には、発信機を体表面背中側に装着した。・研究成果ヤマネの巣箱利用は、4月の巣箱設置後すぐに利用する個体があらわれた。4月11月は巣箱利用個体の撮影ができた。幼獣は9月から11月に観察され、11月の体重が15gにも達していない個体があった。早い個体は11月には冬眠に入ったが、遅い個体は12月になり冬眠した。これまで、調査が進んでいる中部地方の長野県の個体群に比べると、冬眠期間は短がかった。ヤマネが持ち込む巣材は、スギの樹皮で、細かく引き裂き持ち込んでいた。成獣と幼獣の巣の大きさに違いがあり、幼獣は単独で越冬していた。調査地には、複数個体のヤマネが生息し、繁殖・冬眠などの生態調査の適地であることがわかった。
「萌え」を適用した動画教材の研究

教育用アニメーション(萌え要素+技術擬人化要素)を用いて、教育効果の実測を行った。実測に際しては、翔泳社、書泉ブックタワー、KADOKAWAなど、サブカルチャーに強いメディア企業の協力を仰ぎ、産学連携の形で当初予定より幅広い被験者に対して実施することができた。事前に立てた仮説の通り、萌え要素や擬人化要素を用いたアニメーション教材は、初学者に対して訴求効果があり、特に導入教育時に有効であることが確認できた。また、サブカルチャーに親和性の高い利用者層(いわゆるオタク)にのみ効果があるのでは、という事前の懸念については、それを覆し、オタクと一般層の間に有意な差は見られなかった。動画コンテンツの制作を進めて行く上で、まず制作手法を選定する予備調査を行いました。動画コンテンツの制作は極めて高額であるため、制作手法の候補を次の3群とし静止画を用いて萌えの惹起度を計測いたしました。1群ライトノベル的なシナリオ手法を用いたもの。2群ソーシャルゲーム的なインタラクティブ手法を用いたもの。3群アニメ的な説明図法を用いたもの。当初より予測されたことではあるが、このうち学生が興味を示した度合い、あるいは記憶の定着への寄与は3群が最も大きかった。「艦これ」、「俺タワー」などの擬人化コンテンツが大きな市場を獲得し、それを契機として艦船や重機への興味や理解が深まっていることを考慮しても、3群の手法を用いて動画コンテンツの制作・運用実験を推進するのが合理的と考えられる。今回は選定外としたが、2群のインタラクティブ手法も、3群に迫る結果を残した。ただし、インタラクティブな手法は(制作に求めるクオリティにも依存するが)動画以上に制作コストと運用コストが高騰する。今後、動画コンテンツは反転授業などへも応用することが考えられるが、高コストな手法である事実は大きな障壁となるであろう。とはいえ、コストパフォーマンスを度外視すれば高い教育効果を見込むことができ、また技術遷移により今後コストパフォーマンスが向上する可能性も十分にある。2群手法を用いた動画コンテンツの制作・運用実験は今後の課題としたい。3群手法によりコンテンツを制作する場合、重要な要素となるのは、学生に理解させたい技術の本質を抽出し、それをいかに擬人化形式で図案化するかである。技術の抽出に関してはもちろん筆者が手がけたが、図案化には第一線でアニメ制作に従事するプロのシナリオライター、イラストレーターの協力を仰ぎ、万全を期すこととした。2014年度の予備調査を受けて、具体的なキャラクタ設定、キャラクタデザイン、動画制作を実施いたしました。予備調査からは、1群、2群、3群ともに一般的な教材よりも導入時の興味関心を高められることが確認でき、また萌えコンテンツに親和性の高い利用者の場合は、学習の継続についても効果が得られることがわかりました。1群と3群は教育効果と制作コストがトレードオフの関係にあり、利用場面に応じて使い分けることが望ましいと導けますが、今回の研究で両方の実験を行うことはできないと思料しておりました。しかし、技術系出版社である翔泳社が資金面、コンテンツ流通面における協力を約束してくれたため、双方の実験を行い、その比較を行う目処がつきました。産学連携の形で良好なパートナーシップを継続し、研究の幅を拡げてまいりたいと思います。もちろん、翔泳社は営利企業であり、将来の独自コンテンツ販売を睨んで協力を申し出てくれているわけですが、私は研究成果の公表をもって、翔泳社は良質な学習コンテンツの販売をもって、社会に貢献していければと考えております。想定以上に制作するコンテンツの幅が広がったため、1群に該当するコンテンツをまずは翔泳社の出資で制作し、実験を行いました。実験が終了したコンテンツは、翔泳社が店頭書籍として適正な価格で販売し、広く国民に導入時の違和感が少ない、継続性の高い学習コンテンツを提供できたと考えております。翔泳社は2群に対しても出資の意思を示しており、環境が整えば、インタラクティブ手法を用いたソーシャルゲームタイプの学習コンテンツを開発・販売し、そのフィードバックを蓄積して研究を進めます。今回、お預かりした科研費で制作させていただいております3群に関しましては、上記のような追加研究を行った結果、当初より制作が遅れておりますが、動画部分については2015年度内で完成、音声制作を待つ状況となっております。研究実績の概要に示したように、民間企業から研究協力を仰ぐことができ、予備調査の結果を持っていずれかを選択するしかないと考えていた、1群、2群、3群のコンテンツをすべて制作できる目処が立ちました。これは産学連携による予想以上の成果であると考えております。しかしながら、制作すべきコンテンツの幅と総量が拡大した結果、2015年度内に制作が完了している予定であった3群の動画コンテンツの進捗がやや遅れています。前述の通り、動画部分に関しては完成を見ましたが、音響制作工程を残しており、まずはこれを早期に完成させることが重要であると考えています。前年度までに作成した、教育用アニメーション(萌え要素+技術擬人化要素)を用いて、教育効果の実測を行った。

また、サブカルチャーに親和性の高い利用者層(いわゆるオタク)にのみ効果があるのでは、という事前の懸念については、それを覆し、オタクと一般層の間に有意な差は見られなかった。一方で、勉強に慣れた層、学力上位層は、教育用アニメーションに対して忌避感があった。その最大の理由は、単に教育効果を考えたとき、萌えや擬人化が含まれている教材、特に動画教材は冗長であり、コンパクトに学習すべき項目だけがまとめられた従来型の文字教材と比べると、同じ内容を学習するのに多くの時間を消費してしまう点に求められる。したがって、すべての教材を萌え化、擬人化するような利用方法は乱暴であり、厳に慎むべきであるが、本来この研究で想定していた勉強が苦手な層に対しては、有意に望ましい結果を得ることができた。本研究は、幸いにも民間企業の協力を得ることができ、事前計画以上に展開することができた。趣旨に賛同した翔泳社が、萌え要素、擬人化要素を適用した技術教育書籍を刊行、それをKADOKAWAが漫画化するといった展開である。まだ萌芽的な段階だが、産学連携の芽を大事に育てていきたい。また、いわゆる聖地巡礼を推進している団体からも注目を集め、岐阜県などと聖地巡礼についての連携研究体制を構築することができた。別分野への成果転用の形になるが、この方面にも研究成果の適用を拡大し、社会に還元していきたい。教育用アニメーション(萌え要素+技術擬人化要素)を用いて、教育効果の実測を行った。実測に際しては、翔泳社、書泉ブックタワー、KADOKAWAなど、サブカルチャーに強いメディア企業の協力を仰ぎ、産学連携の形で当初予定より幅広い被験者に対して実施することができた。事前に立てた仮説の通り、萌え要素や擬人化要素を用いたアニメーション教材は、初学者に対して訴求効果があり、特に導入教育時に有効であることが確認できた。2014年度の課題であった、いくつか考えられる動画制作手法のうち、どれが最も教育効果が高く、かつ費用対効果に優れているかについては、静止画を用いたシミュレーションによって明らかにすることができた。そこから導かれた動画制作手法を推進するために必要な、技術の本質の図案化に関しても、イラストレーターなどの特殊な知識を具備した専門家の協力を仰ぐことで、順調に進めることができた。この後に必要な作業であり、かつ本研究の山場であるのは実際に動画を制作する工程であるが、キャラクタデザイン、シナリオの各要素について、準備が完了している。一点だけ、本研究の開始時点では想定していなかった要素が惹起した。代表研究者である私自身の異動である。計画通り2014年度内に制作請負企業と契約書を交わし、実際に制作工程に入ることで合意が得られていたのだが、異動の直前に契約書を取り交わすことは事務手続が煩雑になり、瑕疵の可能性が増大することと、業務を誠実に進めていく上での社会的な通念・倫理観と照らし合わせたときに、異動後に契約を交わす方がより円滑な契約と実務が実施できるだろうと判断し、敢えて契約時期を異動後の2015年度に遅らせる措置を執った。
物質中水素の動的構造と局所構造の研究

本研究班の主なる研究課題は物質中の水素の挙動であるが、高分子等の研究も分担しており、その中でも表面界面の研究に大きな進展があった。研究は、ISIS施設のCRISP中性子反射率計でなされた。これまで室温で行ってきたブロック共重合体薄膜の中性子反射率測定を,ガラス転移温度(110°C)以上の高温で実施し,異種ブロック鎖間に働く相互作用力が異なる条件下で,薄膜中のミクロ相分離構造を詳細に調べた.測定は分子構造の単純なスチレン-2-ビニルピリジン二元ブロック共重合体(PS-P2VP)が作る交互ラメラ構造を対象とし,調製した膜厚の異なる複数の試料薄膜の中から,表面粗さや構造の乱れの少ない最適な試料薄膜を選び,測定に使用した.その結果,PS-P2VP薄膜が形成するラメラ構造は,約200°Cの高温下においても十分にその秩序性を保ち,またドメインサイズは温度の上昇に伴い大きくなることが判った.これにより,薄膜中に形成されたラメラ構造の大きさは,SANS測定によりバルク中で観測される,無秩序状態における,ブロック共重合体の特性サイズの温度依存性と逆の傾向を示すことが明らかになった.水素結合系結晶の物性を支配する水素のポテンシャルを明らかにし、水素の運動と配置の局所的な振る舞いを理解することは、結晶中の局所構造や水素結合の化学物理の研究分野において重要である。本研究では中性子散乱法を用いて様々な結晶の局所構造の研究を推し進めてきたが、特に氷結晶とKDP等の水素結合系物質の水素のダイナミックスに関して全く新しい発見をしてきたので、以下に概要を報告する。通常の氷であるiceIh(水素の配置が無秩序)と水素を秩序化させた氷(iceXI)の非弾性中性子散乱の実験結果から、プロントの励起エネルギーは水分子の配向に大きく依存することを発見した。さらに、運動量に対するエネルギーの分散関係を幅広いエネルギー領域で測定することに世界に先駆けて成功し、iceIh及びiceXIの50-70meVおよび70-90mevのエネルギー領域においてプロトンの振動に起因する光学モードが存在することを発見した。従来、50-90meVの領域における励起は水分子の孤立した回転運動(Librational mode)であると考えられてきたが、本結果はプロントがC軸方向に対して相関を持つ集団的な運動を有することを初めて示した。この新たに発見された分散関係の理解は氷中のプロトンの挙動に対して新知見をもたらし、水素結合や水分子の研究分野において極めて重要といえる。また、KDPを重水素化した結晶(DKDP)の非弾性散乱の測定から、20-30meVにおいて重水素の秩序化に伴って変化する光学モードを発見した。この光学モードの解析に基づいて、新しい水素結合ダイナミックスのモデルを提唱し、このモデルを用いたシミュレーションから長年未解決の問題であった水素の共鳴状態の原因を特定した。さらに、アモルファス化させたDKDPの非弾性散乱の測定から音響モードの分散関係とボゾンピークを発見し、これらのモードの解析から複雑な水素結合系における水素のダイナミックスを解き明かしている。本研究は、我が国の文部省高エネルギー加速器研究機構(KEK)と英国中央研究所審議会(CCLRC)間で締結されている日英科学技術協力事業を進めるものである。同事業は、日本と英国が協力して、CCLRC所属のラザフォードアップルトン研究所の大強度スポレーションパルス中性子源ISIS施設に単結晶専用高性能チョッパー型中性子分光器MAPSを建設し、中性子散乱による先端的物質科学研究を行うものである。日本側は主として、中性子検出器の開発及び設置を分担した。MAPS分光器は1997年より建設に入り、予定通り本年度(平成12年度)に建設を完了した。平成12年度11月より試験運転に入り、設計性能が達成されていること、データー解析のチェックがなされつつある。本研究班は「物質中水素の動的構造と局所構造の研究」を受け持っている。本グループでは、MAPS分光器が得意とする単結晶からの励起の研究とは直接関係はしないが、水素を含んだ物質系の研究を進めている。特に、水素結合が物性にどのような役割を持っているかを研究している。本年度特に力を入れた研究は、氷のダイナミックスの研究である。その結果、高エネルギー領域に光学フォノンが観測され、これまで、考えられていなかった現象故におおきな波紋を生んだ。本研究班の予算は、主に、MAPS分光器の実験に必要な経費を受け持って執行された。本日英協力事業で進めてきたMAPS分光器の建設は平成12年度に終了し、その後約一年間の試運転を行った。そして、平成13年度6月より本格的な研究に入った。また、MAPS分光器以外の既存の分光器を適宜使用して研究を進めた。特に、本年度はメタンハイドレートの研究を中心に進めた。これは、氷のネットワーク中にメタンガスが凝集されて入った物質であり、エネルギー問題の解決の関連物質として注目を浴びているものである。動的構造の測定により観測される反跳による効果を見ることによりメタンが分子として回転運動をしつつハイドレート中に蓄積されていることが分かった。

また、南極氷のダイナミックスの研究では、水素原子によるフォノンの分散関係が初めて観測され、氷中水素原子の秩序化の有無の観点において新たなデータを提供することができた。また、高分子の凝集における形状の研究(マイクロエマルジョン)、2種類の高分子界面の構造の研究についても進めた。その結果、同じ成分から成るが分子構造が異なるブロック共重合体のミクロ相分離界面は分子構造の違いによらずほぼ同じ厚みを有することを明らかにした。平均場理論による予測値と異なる実験結果は界面の熱的な揺らぎを考慮することにより定量的に説明できることが判った。本年は特に以下の2つの研究を日英協力により行った。シリコンナノ結晶(n-Si)表面に水素を終端したSi-Hナノクリスタルは、発光素子としての可能性を持った物質として脚光を浴びつつある。また、終端する水素を重水素化することにより、発光波長が変化するというきわめて興味ある性質を有している。このようなアイソトープ効果から、終端した水素原子とナノ結晶電子との結合状態、n-Siに閉じこめられたフォノンの状態、ならびにn-Si表面に終端した水素原子の振動状態を研究した。中性子散乱、ラマン散乱の結果の違いから、表面に起因するモードの存在が確認できた。また、地球の内部にいかに水や水素原子が蓄積されているか知ることは、地震の発生原因や地球を取り巻く水の動きを知る上で重要な課題である。このような視点に立って、炭酸カリウムの高圧化の研究をおこなった。その結果、加圧によって、水素ボンドの変化をとらえることができ、いかに構造変化を行っているか知ることができた。本研究班の主なる研究課題は物質中の水素の挙動であるが、高分子等の研究も分担しており、その中でも表面界面の研究に大きな進展があった。研究は、ISIS施設のCRISP中性子反射率計でなされた。これまで室温で行ってきたブロック共重合体薄膜の中性子反射率測定を,ガラス転移温度(110°C)以上の高温で実施し,異種ブロック鎖間に働く相互作用力が異なる条件下で,薄膜中のミクロ相分離構造を詳細に調べた.測定は分子構造の単純なスチレン-2-ビニルピリジン二元ブロック共重合体(PS-P2VP)が作る交互ラメラ構造を対象とし,調製した膜厚の異なる複数の試料薄膜の中から,表面粗さや構造の乱れの少ない最適な試料薄膜を選び,測定に使用した.その結果,PS-P2VP薄膜が形成するラメラ構造は,約200°Cの高温下においても十分にその秩序性を保ち,またドメインサイズは温度の上昇に伴い大きくなることが判った.これにより,薄膜中に形成されたラメラ構造の大きさは,SANS測定によりバルク中で観測される,無秩序状態における,ブロック共重合体の特性サイズの温度依存性と逆の傾向を示すことが明らかになった.
^<18>Fフルオロアミノ酸PETなど複合的分子イメージングによる神経膠腫診断法の研究

ポジトロン標識アミノ酸ポジトロン断層撮影(PET)は神経膠腫の診断力に優れている。従来主に^<11>C標識メチオニンPETが用いられてきたが、核種の半減期が短いため利便性に乏しい。本研究では、より半減期が長く使い勝手のよい^<18>F標識アミノ酸PET(^<18>F-DOPA PET)の神経膠腫診断における有用性を検証した。その結果、^<18>F-DOPA PETはトレーサー集積度が腫瘍の進達度・悪性度をよく反映し、神経膠腫の病態評価において扱いやすく有用性も高いことが示された。[目的]PET,MRIによる分子イメージングを用い、神経膠腫の代謝情報を検討し,特に^<18>Fフルオロアミノ酸(^<18>F-DOPA)PETの脳腫瘍診断における有用性を検証した.[方法]脳腫瘍の疑いがある51症例に対して,^<18>F-DOPA PET,ブドウ糖(^<18>F-FDG)PET,およびMRスペクトロスコピー(MRS)を施行した.組織学的診断は,頭蓋内腫瘍32例(神経膠腫25例),非腫瘍性病変12例,診断未確定7例であった.この内,神経膠腫症例に対し,1)PETによる集積定量解析値(SUV)の腫瘍/健常脳(T/N)比,腫瘍/線条体(T/S)比,2)MRSによるコリン(Cho),N-アスパラギン酸(NAA)など代謝物の量・相互比,および,3)WHO分類の腫瘍悪性度(グレード)を検討した.[結果]^<18>F-DOPA PETでは,全例で健常大脳皮質とのコントラストが良好で,病変の進展範囲描出に優れていた.T/N比およびT/S比は,良性であるグレード1-2と,悪性であるグレード3(p<0.05),およびグレード4(p<0.005)の間で有意差が認められ,良性-悪性腫瘍間で集積度の異なる傾向が示された。また,NAA/Cho比と,T/N比(r=-0.65)およびT/S比(r=-0.61)の間で有意な逆相関が認められ,NAA/Choの示す神経細胞の減少,細胞膜増殖性亢進と,^<18>F-DOPA PETの示す腫瘍細胞膜アミノ酸トランスポーター発現の間に関連性が示された.一方,^<18>F-FDG PETが示すブドウ糖代謝と,他の代謝変化との間に関連性は認められなかった.[結語]^<18>F-DOPA PETにおけるT/N,T/S比と,MRSにおけるNAA/Cho比は,相互に関連性を有し,腫瘍の代謝変化と,進展範囲や悪性度の診断に関する有用な情報を提供すると考えられた.^<18>Fフルオロアミノ酸(^<18>F-DOPA)PETとMRスペクトロスコピー(MRS)による分子イメージングを用い、神経膠腫の代謝情報を検討し,特に^<18>F-DOPA PETの脳腫瘍診断(悪性度、非腫瘍との鑑別)における有用性を検証した.対象は、神経膠腫33症例(グレード1;5例,グレード2;8例,グレード3;11例,グレード4;7例)、その他の腫瘍11症例(脳転移4例,悪性リンパ腫3例など)、非腫瘍性病変18症例(肉芽腫性血管炎2例,多発性硬化症3例,脳症4例など)の、計62例であった。神経膠腫では、MRSの示す細胞膜増殖性亢進/神経細胞の減少(Cho/NAA比)と,^<18>F-DOPA PETの集積度の間に相関が示された.また、^<18>F-DOPA PETの集積度は良性-悪性腫瘍間で有意に異なっていた。^<18>F-DOPA PETの集積度は、腫瘍の代謝変化と,進展範囲や悪性度の診断に関する有用な情報を提供すると考えられた.非腫瘍性疾患では、^<18>F-DOPA PETの異常集積度と健常脳とのコントラストは明瞭であった。しかし、集積度は神経膠腫のグレード2と同程度であった。これまでの結果から、^<18>F-DOPA PET検査の頭蓋内占拠性病変の診断における特性は、1)腫瘍における代謝変化が集積度に反映されやすく、腫瘍悪性度の評価において有用である。2)腫瘍のみならず、非腫瘍性疾患にも異常集積し、非腫瘍性疾患の広がりや活動性の診断に有用である、が、3)非腫瘍性病変でも良性腫瘍と同程度の集積があり、両者の鑑別が困難である、ことが示された。

腫瘍悪性度との関連、非腫瘍性病変への応用は、^<18>F-DOPA PETの特色であり、このような特性を生かすことによって、独特な臨床応用の可能性が示唆された。^<18>F-DOPA PETとMRスペクトロスコピー(MRS)による分子イメージングを用い、神経膠腫の代謝情報を検討し,特に^<18>F-DOPA PETの脳腫瘍診断(悪性度、非腫瘍との鑑別)における有用性を検証した。対象は、神経膠腫37症例(グレード1;5例,グレード2;8例,グレード3;13例,グレード4;11例)、その他の腫瘍15症例(脳転移5例,悪性リンパ腫4例など)、非腫瘍性病変31症例(肉芽腫性血管炎2例,多発性硬化症4例,脳血管障害4例など)の、計82例であった。PET集積度のTime activity curveから、病変部、健常部の集積時系列およびピークの検討を行った。ピークにおける集積度の健常部(大脳皮質N、線条体S)と病変部(T)の比率(T/N比・T/S比)平均値は、神経膠腫グレード1(G1)で(1.28・0.93)、G2(1.58・1.09)、G3(2.56・1.76)、G4(2.54・1.63)、悪性リンパ腫(2.28・1.63)、脳梗塞(1.2・0.8)、脳出血(1.4・0.94)、多発性硬化症(1.39・0.95)などであった。悪性腫瘍ほど集積度が高く、悪性・良性のCut off値としてはT/N比で2.0が有用と考えられた。病変部ではピーク時間と集積度との間に負の相関が認められ、集積の早さも悪性度と関連していた。神経膠腫では、PETの集積度はMRSの示す細胞膜増殖性亢進/神経細胞の減少(Cho/NAA比)と相関していた。以上の結果から、^<18>F-DOPA PETの集積度は腫瘍化および悪性度を良好に反映することが示唆された。撮影方法については、脳腫瘍の鑑別において、集積ピークの解析が有意義であるためダイナミック収集が望ましいが、注入後30分以降の集積度は有益性が低く、撮像時間を30分程度へ短縮し、患者負担を軽減することが可能と考えられた。
敗血症誘発性炎症反応及び臓器障害とエストロゲン受容体との関連の解明

敗血症は種々の抗菌薬治療が確立した現在においても未だにICUで25%もの高い死亡率を有しており、特に敗血症性ショックを伴うものは予後が悪く、院内死亡率は30-50%と非常に高くなる。2016年には敗血症ガイドラインが見直され、より重症な集団に絞ったものとなった。このように敗血症は未だに決定的治療法が模索されており、敗血症病態を惹起するメカニズムの解明は世界的に喫緊の課題となっている。敗血症治療では、臓器障害や全身性の炎症反応が亢進することにより臓器不全やショックを呈して予後不良に至らせないことが重要となる。近年では集中治療室における敗血症患者の予後について、男性に比べて女性の方が良好であることが報告されている。炎症疾患における性差も報告されており、エストロゲンによる炎症性サイトカインの産生抑制が報告されている。エストロゲンによる抗炎症作用が敗血症の有効な治療につながる可能性も期待されている。本研究はsham手術群、卵巣摘出術群、及びエストロゲン補充群に分けたマウスに盲腸結紮穿孔を施すことによって敗血症マウスを作成する。盲腸結紮穿孔後見られる血圧や血液生化学検査値の変化を検討し、各臓器(肺、肝臓、腎臓)の臓器障害の指標となる炎症メディエータや炎症関連タンパク質の変動、組織学的検討及びアポトーシスの進行、以上の変化に対して卵巣摘出による卵巣由来のエストロゲンを抑制した群とエストロゲン補充群においたどのような所見が変化するかどうかを解明する。この実験によりエストロゲンの作用が敗血症モデルマウスの予後に変化を及ぼすか否かを明らかとする。本研究は、ICUの現場におけるに女性患者の炎症に対する抵抗力の高さがエストロゲンの作用によるものだとする仮定を検証し、その結果が未だに根本的な治療法の確立していない敗血症の新規治療法の開発の一助になることを目的としている。現在、卵巣摘出マウスの作成段階で遅れている状況である。平成29年度は、雌性マウスに卵巣摘出術を施したのちに盲腸結紮穿孔による敗血症を誘発させてエストロゲンと敗血症病態の関与を検討する。以下の実験を行うことによりメスにおける敗血症病態の進行がエストロゲン抑制及びその補充によりどのように変化するかを詳細に検討する予定となっていたがマウスに対する手技の安定に手間取っている段階である。

本研究はsham手術群、卵巣摘出術群、及びエストロゲン補充群に分けたマウスに盲腸結紮穿孔を施すことによって敗血症マウスを作成する。盲腸結紮穿孔後見られる血圧や血液生化学検査値の変化を検討し、各臓器(肺、肝臓、腎臓)の臓器障害の指標となる炎症メディエータや炎症関連タンパク質の変動、組織学的検討及びアポトーシスの進行、以上の変化に対して卵巣摘出による卵巣由来のエストロゲンを抑制した群とエストロゲン補充群においたどのような所見が変化するかどうかを解明する。この実験によりエストロゲンの作用が敗血症モデルマウスの予後に変化を及ぼすか否かを明らかとする。本研究は、ICUの現場におけるに女性患者の炎症に対する抵抗力の高さがエストロゲンの作用によるものだとする仮定を検証し、その結果が未だに根本的な治療法の確立していない敗血症の新規治療法の開発の一助になることを目的としている。平成30年度は,遺伝子改変マウスを用いてエストロゲン受容体サブタイプと敗血症誘導性臓器障害の進行メカニズムの関連を解明するため以下の実験を行う予定であったが、現状遺伝子改変マウスへの着手を行う前段階である。現在は早急に卵巣摘出術の手技の安定を調整しているところであり、すでに血中のエストロゲンの測定を進める準備は出来上がっている。エストロゲンは日内変動があるため測定時間の検討も追加する必要があるが、それが終了次第、予定していた下記の項目を検討し、報告する予定である。1.動物モデルの作成及び組織サンプルの採取2.敗血症モデル作成後24時間における血圧の測定及びestradiolの測定3.敗血症病態に関係する有害遺伝子と線維化関連因子発現の検討4.敗血症性誘発性の炎症性サイトカイン及び敗血症関連タンパクの定量5.組織学的染色法を用いた敗血症誘発性の臓器障害の評価
高等専門学校生のニーズに応じたタスクの開発とその実施効果に関する研究

本研究は、第二言語習得理論研究の分野で言語習得に効果的であると議論されている「タスクを中心とした指導(Task-Based Instruction)」を日本の高等専門学校で実施することの可能性と効果について研究を行った。高等専門学校の学生を対象とし、英語学習に対するニーズ分析を行い、その結果に基づいて具体的なタスクを開発し実施した。本研究の成果については、論文と学会での発表という形で公表した。本研究の目的は、高等専門学校(以下、高専)の学生を対象とし、英語学習のニーズ分析を行い、その結果に基づいて、第二言語習得理論研究の分野で言語習得上もっとも効果的とされる「タスクを中心とした指導(Task-Based Instruction)」の具体的な指導を考案・実施することである。特に、高専で実施されているICT(Imbrmation Communication and Technology)の専門教育の内容塗取り入れ、高専生のニーズに応じたタスクを中心としたカリキュラムを提案することを目的としている。今年度は、高専15年生(合計882名)を対象とし、英語学習についてのニーズを調査するためのアンケートを実施した。アンケートでは、「英語が使えるようになりたい理由」「不足している英語の能力や知識」「授業で取り上げてもらいたい内容」「授業で取り組みたい活動」について質問し、各選択肢の中から3つ以内で選ぶように指示した。その結果英語学習の理由として、多くの学生が将来の仕事で英語が必要になるかもしれないことを挙げており、授業で学習したい内容としては日常会話を挙げるなど、コミュニケーションを意識した学習の必要性を感じていることが明らかとなった。一方で、語彙や文法の知識が不足していると感じている学生も多く、コミュニケーション志向の指導の中でも、語彙力の養成や文法指導も考慮していく必要があることが示唆された。さらに今年度は、この調査の結果を踏まえ、各学年に応じたタスクを複数考案した。本研究で実施したニーズ分析は、学生のニーズに応じたタスクを考案し、実践することで、英語学習に対する動機づけを高め、指導効果を上げるために重要なことであると考えられる。本研究の目的は、高等専門学校の学生を対象とし、英語学習のニーズ分析を行い、その結果に基づいて、第二言語習得理論研究の分野で言語習得に効果的であると議論されている「タスクを中心とした指導(Task-Based Instruction)」の具体的な指導を考案・実施することであった。特に、本研究では、高専で実施されているICT(Information Communication and Technology)の専門教育の内容を取り入れ、高専生のニーズに応じたカリキュラムを提案することを試みた。平成21年度は、高等専門学校生を対象に英語学習に関するニーズ分析を実施した結果に基づき、タスクの開発を行った。ニーズ分析では、多くの学生がコミュニケーションを意識した学習の必要性を感じながらも、語彙や文法の知識の不足を強く感じていること、高学年は低学年と比較して、より社会や専門教育に関連した内容を英語学習においても学びたいと考えていることが明らかになった。このような結果を踏まえ、高等専門学校に適していると考えられるタスクを考案し、実践した。また、「タスクを中心とした指導」は、海外の英語教育でも実践が始まっていることから、台湾、アメリカ、ベルギーといった諸外国でのカリキュラムを研究し、日本の英語教育への応用性を検討した。ニーズ分析やタスクの実践、諸外国での研究成果を踏まえ、高等専門学校の低学年においては意味内容の伝達を中心としながらも、文法にも意識を向けさせるタスク(focused task)を、また高学年では、各学生の専門の研究内容を英語で発表する等の現実の課題に即したタスクをカリキュラムに取り入れることが有効であると言える。
医薬品研究開発の再構築－価格規制，R&Dマネジメント，プロジェクト評価，資金調達

日本企業他が世界的規模でどのように医薬品開発を促進すべきかについて次の研究を行った。第1は,需要側要因として価格規制と売上額の研究開発に対する役割である。第2は,供給側要因としてのR&Dマネジメントである。第3は,R&Dの新しい社会的枠組みと資金調達方法である。具体的に以下の点を検討した。1.将来の医薬品研究開発を可能とする資金調達の仕組みの検討。2.医薬品の価格設定が,市場における医薬品R&Dの採算性に与える影響の検討。3.効率的に医薬品研究開発を実現するための企業その他のR&Dマネジメントの在り方。前年度までの研究によって次の重要性が判明した。第1は,企業のプロジェクト・マネジメントと地域を拠点としたオープン・イノベーションの関連である。第2は,価格抑制などの多様な要因が医薬品研究プロジェクトの経済的価値,医薬品企業のキャッシュ・フローを介して研究開発にどのように影響するかである。そこで本課題の2015ー2017年度の研究期間を延長して,2018年度に次の研究を実施した。第1に,2010年度以降の医薬品開発のR&Dマネジメントにおいて実際にどのような傾向が生じたかを世界の医薬品承認データを分析した。第2に,代表的企業を対象とした事例研究を追加した。そこではプロジェクト・マネジメントとともに,M&A等,投資を重視した事例を検討した。さらに,R&D支出,特許等の成果指標を関連付けた投資理論にもとづく実証研究を行った。第3に,オープン・イノベーション,地域集積の二つを強調したモデルの整理を行い,併せてフランス・パリ地域を題材にした事例調査を行った。第4に,前年度までの価格と需要研究のデータを追加,再検討した。これらの結果,価格政策の影響が弱くなったものの,薬価制度としての医薬品費用抑制効果も減殺されたこと,日本のオープン・イノベーションの役割が限定的であることが判明した。世界的に医薬品研究開発が停滞するなかで,世界的規模でどのように医薬品開発を促進すべきか,日本はどのように医薬品開発を効率化すべきかという政策目的から次の研究を行う。第1は,需要側要因として価格規制と売上額の研究開発に対する役割を検討する。第2は,供給側要因としてR&Dマネジメント,プロジェクト価値評価を検討する。第3は,R&Dの新しい社会的枠組みに必要になる,プロジェクト・ファイナンスと新しい資金調達方法の在り方を検討し,具体的提言を行う。平成27年度は,世界の医薬品研究開発について,「1982-2015年データベース」を作成した。そこでは,IMS Life Cycle Productの2015年版,その他のデータベースを使用し,2005年以降に世界各国で承認された医薬品300件あまりを特定し,自身で作成した「1982-2005年データベース」の1200件に加えて,2006-2013年の300件余りのデータを加えて,全体で1500件の医薬品のtrade name, ingredient,開発企業,発売企業,開発国,販売国,特許,開発情報,その他の医薬品属性,研究開発情報を付加した。また,特許データの詳細を検索するために,アメリカ合衆国特許の検索システムを改訂し,European Patent OfficeのPatent Statisticsを含めた検索システム作成の準備作業を行った。世界の医薬品の「1982-2015年データベース」の作成に当初の予定を超える時間と費用がかかった。これは購入元のデータ仕様,検索方法が変更されたことが第1の原因である。第2に,医薬品特許データ検索について,サーバー管理をする方式を実施したが,そのサーバー管理のためのソフトウェア開発に時間がかかった。また,医薬品の新規開発と価格競争の実証研究を行うにあたって,理論的検証を行ったところ,新たに多角化の産業組織論の実証研究として定式化する必要が生じた。第2年度として,医薬品研究開発のデータベース作成を継続した。これまでのデータにEuropean Patent OfficeのPatent Statisticsを追加する作業を行った。しかし,既存のデータ検索のソフトウェアと統合する作業が想定よりも難しいことが判明し,この作業が滞っている。このため別途,他の方法の採用を検討中である。そこで,現時点で可能なデータを使用して,医薬品研究開発の成否をわける要因分析と決定分析を行った。他方,医薬品の価格規制と医薬品需要,医薬品の研究開発の関係については,データベースの整理と統計解析を行い,そのなかで,抗生剤を題材とする研究を完成させた。それにより,日本における医療保険制度のもとの1990年代までの医薬品価格規制がその医薬品需要を決定し,それが医薬品開発を減少させたことを示した。これを他の時代,製品,外国にまで拡大して,一般化して比較する研究を行った。第1年度に作成したデータベースにEuropean Patent OfficeのPatent Statisticsを追加する作業を行った。しかし,そのデータ検索のソフトウェアが想定よりも難しいことが判明し,この部分が滞った。その第1の研究として,医薬品の価格規制とその需要について抗生剤,血圧降下剤の双方をサンプルとして使用した実証研究を継続した。その第2の研究として,医薬品研究のR&Dマネジメントについて継続した。ここではバイオテクノロジーを活用した医薬品開発が世界において本格化していること,日本も同様であるが,相対的に遅れていること,このとき,新しい医薬品研究開発に関するモデルが生まれていることが判明した。併せて,その医薬品研究開発と地域集積の関係が重要であることが判明した。その第3,第4の研究として,プロジェクト評価に関する研究を行った。

日本の薬価規制による薬価低下が,新薬開発プロジェクトの経済的評価を低下させることと,研究開発主体のキャッシュ・フローを減少させることの2つの経路を介して研究開発を抑制させることが考えられる。それぞれの効果を分離して,その大きさの測定が必要なこと,さらにはその負の影響を回避する研究開発モデルの必要性が判明し,そのモデルを検討した。研究2において,新しいR&Dマネジメントとして,次の新しい研究の必要が生じた。第1は,企業内のプロジェクト・マネジメントの実態調査である。第2は,基礎研究のマネジメントのオープン・イノベーションの検討が必要なことが判明した。研究の3,4においては,医薬品企業の研究開発投資において,価格抑制などの多様な要因が研究プロジェクトにどのように経済的価値を変動させるか,企業の現時点のキャッシュ・フローをどう変動させるかの2つの効果を分離して測定する実証研究の必要性が判明した。日本企業他が世界的規模でどのように医薬品開発を促進すべきかについて次の研究を行った。第1は,需要側要因として価格規制と売上額の研究開発に対する役割である。第2は,供給側要因としてのR&Dマネジメントである。第3は,R&Dの新しい社会的枠組みと資金調達方法である。具体的に以下の点を検討した。1.将来の医薬品研究開発を可能とする資金調達の仕組みの検討。2.医薬品の価格設定が,市場における医薬品R&Dの採算性に与える影響の検討。3.効率的に医薬品研究開発を実現するための企業その他のR&Dマネジメントの在り方。前年度までの研究によって次の重要性が判明した。第1は,企業のプロジェクト・マネジメントと地域を拠点としたオープン・イノベーションの関連である。第2は,価格抑制などの多様な要因が医薬品研究プロジェクトの経済的価値,医薬品企業のキャッシュ・フローを介して研究開発にどのように影響するかである。そこで本課題の2015ー2017年度の研究期間を延長して,2018年度に次の研究を実施した。第1に,2010年度以降の医薬品開発のR&Dマネジメントにおいて実際にどのような傾向が生じたかを世界の医薬品承認データを分析した。第2に,代表的企業を対象とした事例研究を追加した。そこではプロジェクト・マネジメントとともに,M&A等,投資を重視した事例を検討した。さらに,R&D支出,特許等の成果指標を関連付けた投資理論にもとづく実証研究を行った。第3に,オープン・イノベーション,地域集積の二つを強調したモデルの整理を行い,併せてフランス・パリ地域を題材にした事例調査を行った。第4に,前年度までの価格と需要研究のデータを追加,再検討した。これらの結果,価格政策の影響が弱くなったものの,薬価制度としての医薬品費用抑制効果も減殺されたこと,日本のオープン・イノベーションの役割が限定的であることが判明した。データベースの検索システムの開発の完成を急ぐ。その完成によって今後の研究推進が容易になる。
協調問題解決過程に対するコミュニケーション形態の効果についての実験的研究

本研究は、コミュニケーション形態が問題解決過程と理解過程に及ぼす効果について実証的に検証し、その概念的な整理をすることを目指した。協調問題解決過程についての成果としては、パズルなどの定型問題を解く場面で二人による協調問題解決過程が一人での試行より有利になる条件に関して課題の種類においても被験者数においてもかなり大量のデータを集め、その全体をreflective debateという観点から考察した。この実験結果をまとめると、このような事態では、参加者同士それぞれ考えていることが互いに利用可能な形で「見える」ことと、後から互いに参照、加工編集可能であることの重要性が示唆された。これらの実験中に観察された相互作用をプロトコル分析などの手法によりさらに詳しく分析することにより今後より現実的な思考支援環境設計に向けてこれまでより具体的な洞察が得られることが期待される。また、コミュニケーション形態そのもののより直接的な効果を検証するための実験としては、コンピュータを介したコミュニケーションのためのツールを開発し、それを利用して、その上で直接表現手段を制御することによってコミュニケーションの形態が交渉の成立不成立などその成果に及ぼす影響を実証的に検証した。成果としては、顔の線画および記号を用いた一種の感情表現を簡便に利用できる機能を付加することによる効果について検証した。結果として、顔による付加情報を付け加えることでより柔軟なコミュニケーションが成立すること、また感情表現があることにより助言が受けやすくなるなどの傾向があることが示唆された。これらのツールは更に改良を加え、発展させる計画である。さらに、最終的なまとめとして、そのような実証研究の成果を他の研究例も含めて概観し、コミュニケーション過程を一種の問題解決過程と捉えてコミュニケーション過程と理解過程との関連性を理論的に考察した。本研究はコミュニケーション形態に応じた協調的問題解決過程のあり方を明らかにすることによって,協調問題解決支援システムの設計指針を得ようとするものである.この目的のための計画の初段階として,本年度は非対面・リアルタイム対話を実現するための対話用コンピュータツールを作成し,1対1の条件で対話実験を行なうことを中心に進められた.この実験の結果は,既に得られている対面対話あるいは非対面筆談実験との比較を含めて分析された.入力,送信のタイムラグによる話題の並列進行など,文字を主手段とする非対面・リアルタイム対話におけるいくつかの注目すべき現象が観察された.本ツールでは3人以上の参加者による対話が可能であり,次年度は,対面性,参加者数などについて条件を拡張したコミュニケーション形態と解決課題との関係を明らかにするための実験を予定している.本研究は,コミュニケーション形態に応じた協調問題解決過程の解明と協調問題解決支援システム設計の指針となる`reflective debate'のモデル構築を目的としている.この目的にために,本年度は,昨年度の研究の分析を継続すると同時に,以下の2つの実証的研究を実施した。ひとつは,非対面対話状況における問題解決場面を設定した実験を行い,そのデータを基に対面対話とは異なる形態での,問題解決のための対話過程を特徴づける要因を抽出しようとするものである.非対面対話状況として,`コンピュータ対話ツール'(昨年度試作,説得型対話実験実施)と`電話'を対話に用いる条件を取り上げ,比較した.両者は非対面・リアルタイム対話ということで共通する特性をもつが,文字(視覚的記号列)-音声(聴覚的信号)という点で異なる.対話における,これらの伝達手段の違いが,問題解決課題として取り上げた,推理問題協調解決のための対話の流れにどのように反映されているかを分析の中心としている.もう一つは,1対1対話をさらに拡張した,3人以上が参加する対話場面の過程分析を進めるために計画されたものである.

この実験では,コンピュータ対話ツールの機能を拡張し,ディスプレイ上で対話者が自分の似顔絵を動的に操作することによって,対話者の感情状態を画像的に伝達可能なように改良したツールを用いた.非対面コミュニケーションを円滑に進めるための支援ツールとしての有効性の評価と,1対1対話と3人対話での対話状態の比較を主な着眼点として分析を進めている.昨年度までに実施された複数人による問題解決場面の心理実験をふまえ、本年度は、非対面状況、特にコンピュータネットワーク上でのコミュニケーションを通して達成される問題解決支援を目的として、以下の点に注目した多人数参加が可能なコミュニケーションツールの実装を行った。(1)一般にテキストに制限される入出力手段を拡張する。(2)介在する計算機のデータ加工、情報処理能力を利用し、対面状況そのものの仮想的な模倣に留まらない人工的な環境を提供する。ネットワーク上にGUIを設計し、サーバ・クライアント型の通信を利用して、会話者の入力を遠隔で観察・記録できるようなコミュニケーションツールを作成した。ツールには、テキストに加えて、:-)のような表情を模した記号列を容易に入力する機能や、表情をもった似顔絵の描画機能が付加されている。また、会話者は送信相手を限定したり、前もって用意された定型文を利用した会話を行うことができる。ツールの実装は基本的設計から、その段階での使用評価を繰り返しながら、拡張や仕様の変更を行う形で進められた。特に会話の順番取りに関する入力インターフェイスの制約が使用観察から指摘され、改良された。本ツールを用いて、非対面状況の多人数による問題解決場面や交渉場面の心理観察実験を継続し、主にこれらテキスト以外を使用する共同問題解決者に対する対人認知について会話後のアンケートを中心に検討を進めた。また、いわゆる問題空間上での探索過程となるいくつかの問題解決について、会話記録との対応についても検討を行った。