hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁場による磁性流体気液二相流の熱と流れの制御

磁性流体気液二相流を活用した新しいエネルギー変換システム開発の基礎研究として,非一様磁場下での感温磁性流体の気液二相流動特性の解明とその磁場制御に関する研究を行った。まず始めに,磁性流体の管内沸騰気液二相流動特性を理論的に解析するために,沸騰による気泡発生頻度を正規分布で与えて,一次元流れとしての取扱いの基礎式を解き,流路に沿うボイド率,スリップ比及び圧力の分布を求めた。その結果,磁場の作用下で二相流を利用することが,磁性流体を駆動するのにより効果的であることを明らかにした。以上の理論的考察に基づき,非一様磁場下での磁性流体の気液二相流の流動特性を精度よく測定するための基礎実験装置を試作し,予備実験として,加熱した空気泡を磁場作用域の中央部から混入させ,その下流側で気液二相流を実現させて二相流の管内圧力分布及び温度分布への磁場の影響についての検討を行った。その結果,管内圧力分布に及ぼす磁気力,浮力,慣性力,圧力損失の各成分の影響を明らかにした。以上の研究成果を参考にして,管路内に棒状ヒーターを挿入して磁性流体の沸騰二相流を実現させ,直接熱エネルギーを流体の運動エネルギーに変換する基礎実験を行った結果,適切な加熱量と磁場分布を与えることにより良好な流体駆動効果がえられることが明らかにされた。なお,温度分布への磁場の影響は小さいことも判明した。磁性流体は黒褐色の液体で通常の方法では内部の気泡の運動を観測できないので狭いすき間を有する長方形断面の流路を作成し,磁場の作用下での気泡の運動を可視化できるようにして実験を行い,磁性流体中の気泡の運動状況についても新しい知見をえた。磁性流体の気液二相流を活用した新しいエネルギ-変換システム開発の基礎研究として、非一様磁場下での感温磁性流体の気液二相流動特性に関する研究を行った。まず始めに、磁性流体の管内沸騰気液二相流動特性を理論的に解析するために、沸騰による気泡発生頻度を正規分布で与えて、一次元流れとしての取扱いの基礎方程式を解き、流路に沿うボイド率、スリップ比及び圧力の分布を求めた。その結果、磁場の作用下で二相流を利用することが、磁性流体を駆動するのにより効果的であることを明かにした。以上の理論的考察に基づき、非一様磁場下での磁性流体の気液二相流の流動及び熱伝達特性を精度よく測定するための基礎実験装置を設計・試作した。予備実験として、加熱した空気を磁性流体の実験ル-プの磁場作用域の中央部から注入し、その下流側で気液二相流を実現させ、二相流の管内圧力分布及び温度分布に及ぼす磁場の影響の検討を行った。さらに、管路内にヒ-タ-を挿入し沸騰二相流の実現による磁性流体の駆動効果についても予備的考察を行った。その結果、次年度の本格的実験計画の指針をうることができた。なお、磁性流体中の気泡の運動に及ぼす磁場の影響を明かにするために、磁場の作用下での静止磁性流体中の気泡の運動についても数値解析ならびに実験結果の画像解析により検討を行った。まず、前年度からの基礎実験でえられた磁性流体気液二相流への磁場の影響について、さらに詳細な検討を行った。すなわち、磁場作用下でえられる管内圧力分布に対し、磁気力、浮力、慣性力、管摩擦損失および磁場による付加圧力損失の各成分の影響を分離して別々に求めうる理論解析法と実験手法を考案し、理論と実験の両面からの検討を行い、流体駆動力を増大するためには磁気力を効果的に利用することが重要であることを明らかにした。

ついで、管路内に棒状ヒーターを挿入し、磁性流体の沸騰二相流の実現による熱エネルギーから流体の運動エネルギーヘの直接変換を行うシステムの確証試験を行った。その結果、適切な加熱量と磁場分布を与えることにより良好な流体駆動効果がえられることが明らかにされた。なお、磁性流体は黒褐色の液体であり、内部の気泡の運動に及ぼす磁場の影響については通常の方法では観測できないため、十分な解明が行われていなかった。そこで、狭いすき間を有する長方形断面の流路を作成し、光学的計測法を活用し、単一気泡の運動ならびに磁性流体の凝集の様相を実験的にとらえ画像解析により磁場中での振舞いを明らかにした。また、数値解析の上からも気泡の挙動の解明を行った。最後に、将来の導電性磁性流体のエネルギー変換システムへの応用の基礎研究として導電性磁性流体の気液二相流動特性への磁場への影響についても理論的考察を行った。
渓流や河川の極浅水流を活用する地球にやさしいマイクロ水車の開発

地球温暖化防止に貢献するため,従来とは異なりロータ(ランナ)の回転面を流れに対して水平近くに取り,水深の浅い渓流や河川などで水流幅いっぱいのエネルギーを吸収することを目指す"ジャイロ形水車"を提案した.導水管敷設などの土木工事なしで簡単に設置することができ,水流の撹乱も少なく自然の生態系にやさしい水力発電の一方式である.完全特性のわかっている反りのないNACA0018翼型からなる弦長40mmのブレード3枚からなるロータ(回転直径500mm)を用いた研究により,次のような知見を得ることができた.(1)流速が異なっても各性能曲線は似た傾向を示すが,ブレードスパン方向に層流,遷移,乱流領域が混在し今回の実験範囲では相似則が成り立つとは言い難い.(2)本ロータの回転面は流れに対して傾いているのでブレードへの相対迎え角は1回転中に大きく変わる.そこで,ブレードの前縁が上流を向いたとき,半径位置によらず揚抗比が最大となるように前述のブレードにひねりを加えた.ロータの傾きやブレードの取付け角に対する単位出力の傾向はひねりのない場合とさほど変わらないが,ひねりをつけることにより約20%出力を向上させることができた.(3)ロータ前後の水位差はロータの周速比が増加するほど大きくなるが,ロータの出力のみには依存せず,ブレード形状の違いによる流れの影響も大きい.(4)相対迎え角が大きい揚合ブレード前後縁のはく離によって翼面から離れた位置に大きな渦が生じるなど,ブレードまわりの流れと圧力分布を,数値解析により明らかにした.地球温暖化防止に貢献するため,従来とは異なりロータ(ランナ)の回転面を流れに対して水平近くに取り,水深の浅い渓流や河川などで水流幅いっぱいのエネルギーを吸収することを目指す"ジャイロ形水車"を提案した.導水管敷設などの土木工事なしで簡単に設置することができ,水流の撹乱も少なく自然の生態系にやさしい水力発電の一方式である.完全特性のわかっている反りのないNACA0018翼型からなる弦長40mmのブレード3枚からなるロータ(回転直径500mm)を用いた研究により,次のような知見を得ることができた.(1)流速が異なっても各性能曲線は似た傾向を示すが,ブレードスパン方向に層流,遷移,乱流領域が混在し今回の実験範囲では相似則が成り立つとは言い難い.(2)本ロータの回転面は流れに対して傾いているのでブレードへの相対迎え角は1回転中に大きく変わる.そこで,ブレードの前縁が上流を向いたとき,半径位置によらず揚抗比が最大となるように前述のブレードにひねりを加えた.ロータの傾きやブレードの取付け角に対する単位出力の傾向はひねりのない場合とさほど変わらないが,ひねりをつけることにより約20%出力を向上させることができた.(3)ロータ前後の水位差はロータの周速比が増加するほど大きくなるが,ロータの出力のみには依存せず,ブレード形状の違いによる流れの影響も大きい.(4)相対迎え角が大きい揚合ブレード前後縁のはく離によって翼面から離れた位置に大きな渦が生じるなど,ブレードまわりの流れと圧力分布を,数値解析により明らかにした.地球温暖化防止に貢献するため,極浅流に利用できる新たな水車,すなわち従来とは異なりロータ(ランナ)の回転面を流れに対して水平に近く取り,水深の浅い河川などで川幅いっぱいのエネルギーを吸収することを目指す"ジャイロ形ハイドロタービン"を提案した.導水管などの土木工事なしで簡単に設置することができ,水流の撹乱も少なく自然の生態系にやさしい水力発電の一方式である.本研究では,ブレード3枚からなる回転直径500mmのロータモデルを試作し,流速に対するロータ性能とブレード形状による性能の違いを明らかにすることを目的とした.まず,完全特性のわかっている反りのないNACA0018翼型からなる弦長40mmの二次元対称ブレードを用い,水車特性に及ぼす水流速度の影響を調べた.それぞれの流速における各性能曲線は似た傾向を示すものの,今回の実験範囲では相似則が成り立つとは言い難い.これは,レイノルズ数が比較的小さいためにブレードのスパン方向に層流,遷移,乱流領域が混在し,流速変化に伴うレイノルズ数の変化が揚力や抗力に影響したことなどが考えられ,今後の検討課題として残される.次に,新たなブレードを試作した.ロータの回転面が流れに対して傾いていることによりブレードへの相対迎え角は1回転中に大きく変わる.そこで便宜上,ブレードの前縁が上流を向いたとき,半径位置によらず揚抗比が最大となるように前述のブレードにひねりを加えた.ロータの傾きやブレードの取付け角に対する単位出力の傾向はひねりのない場合とさほど変わらないが,ひねりをつけることにより約10%出力を向上させることができた.更なる出力向上のためには,今回考慮できなかったブレード1回転中における総合的なトルク増加を図る必要がある.地球温暖化防止に貢献するため,従来とは異なりロータ(ランナ)の回転面を流れに対して水平近くに取り,水深の浅い渓流や河川などで水流幅いっぱいのエネルギーを吸収することを目指す"ジャイロ形水車"を提案した.導水管敷設などの土木工事なしで簡単に設置することができ,水流の撹乱も少なく自然の生態系にやさしい水力発電の一方式である.完全特性のわかっている反りのないNACA0018

翼型からなる弦長40mmのブレード3枚からなるロータ(回転直径500mm)を用いた研究により,次のような知見を得ることができた.(1)流速が異なっても各性能曲線は似た傾向を示すが,ブレードスパン方向に層流,遷移,乱流領域が混在し今回の実験範囲では相似則が成り立つとは言い難い.(2)本ロータの回転面は流れに対して傾いているのでブレードへの相対迎え角は1回転中に大きく変わる.そこで,ブレードの前縁が上流を向いたとき,半径位置によらず揚抗比が最大となるように前述のブレードにひねりを加えた.ロータの傾きやブレードの取付け角に対する単位出力の傾向はひねりのない場合とさほど変わらないが,ひねりをつけることにより約20%出力を向上させることができた.(3)ロータ前後の水位差はロータの周速比が増加するほど大きくなるが,ロータの出力のみには依存せず,ブレード形状の違いによる流れの影響も大きい.(4)相対迎え角が大きい場合ブレード前後縁のはく離によって翼面から離れた位置に大きな渦が生じるなど,ブレードまわりの流れと圧力分布を,数値解析により明らかにした.
中性子の身体的ならびに遺伝的効果の評価

本班の研究目的は広島・長崎に投下された原子爆弾の示す身体的並びに遺伝的影響に占める中性子の寄与を明らかにするために、種々の実験系におけるRBEを推定し、中性子照射のリスク推定の資料を得ることにある。その目的達成に、本班員の殆どが利用した広島大学原医研に設置されている^<252>Cf線源、トリチウム水実験施設、トリチウム水吸収に合わせた^<137>Csシュミレ-タ-装置などが極めて大きく貢献したことは特筆大書されるべきである。これら諸施設の活用によって、研究期間は2年と短かかったが、期待されていた以上の成果を挙げることができた。各班員の検討した事項としては、マウスを用いての発癌実験、胎内被爆動物の発生異常効果、ヒト及び動物培養細胞における殺動物効果、癌化、染色体異常の検索、細胞DNA損傷とその修復、マウスあるいはショウジョウバエにおいて高感度検出系を用いての遺伝子突然変異、あるいは染色体突然変異などの遺伝的影響の検討、鉄材の介在による中性子エネルギ-の変換とその生物効果の修飾など広範囲に亘っており、各分野において高レベルの研究成果が得られた。しかしながら、研究成果に基づいて更に検討すべき研究課題も多くあり、更なる研究の続行が強く望まれる。特に各エネルギ-領域における生物効果の比較、低線量-低線量率効果の確認、また、晩発効果におけるradiation hormesisの存否などに興味が持たれる。本研究の目的は、広島大学原医研に設置されている^<252>Cf線源を用いて種々の実験系における核分裂中性子と低LET標準放射線の生物効果の比較を通じて、中性子のヒトに対する生物学的影響の解明に役立つ基礎的資料を提供することにある。本年度中に得られた研究成果は以下の如くである。(1)マウスに2.7Gyの中性子、トリチウム水あるいはガンマ線を照射して腫瘍誘発性を比較したところ、中性子照射マウスでは他群に比べて腫瘍発生が早期に始まり、発生率も高く、かつ、重複腫瘍が多発した。さらに多くの組織における発生率が高く、腫瘍誘発性に関するRBEが明らかに高いことが明らかにされた。(2)ゴールデンハムスター胎児由来細胞を用いてのinvitro細胞癌化を^<252>Cf中性子と^<60>Coガンマ線で比較したところ、中性子の細胞致死のRBEは3.03.8、細胞癌化に関するRBEは3.03.3であった。(3)中性子の体細胞に対する突然変異誘発効果を検討するために、キイロショウジョウバエの翅毛スポットを標的として観察したところ^<252>Cf中性子のRBEは8-9であった。更に100mmの鉄板を透過した際のRBEは11.4と増大したが、これは中性子のエネルギー分布の変化に依存した変化と考えられた。(4)胎内被爆後のラット胎児心における熱ショック蛋白(hsp70)の誘導及びc-myc,c-fos遺伝子の動態について検討したところ、何れにおいても中性子(0.8Gy)の効果がガンマ線(2.0Gy)に比べて強いことが認められた。この所見は異常発生機構の解明に有用と考えられる。(5)ヒト顆粒球系幹細胞(CFU-C)に対する中性子の影響をkilling効果を指標として検索した。中性子及びガンマ線のDo値は夫々0.52±0.01Gy及び1.20±0.01Gyであり、これに基づいて^<252Cf>中性子のRBEは2.3と推定された。(6)東大医科研サイクロトロンより得られる14MeV中性子のinvitroにおけるマウスL5178Y細胞に対する修飾不能DNA傷害の誘発効果のRBEはX線と比べて1.41.7と高かった。来年度も研究の進展をはかり、更に成果を挙げたい。本研究の目的は主として、広島大学原医研に設置されている^<252>Cf線源を利用して種々の実験系における核分裂中性子と低LET標準放射線の生物効果の比較を通じて、中性子のヒトに対するリスクの解明に役立つ基礎的資料を提供することにある。

本年度中に得られた成果は以下の如くである。(1)マウスに27cGyの中性子、トリチウム水ベ-タ線或いはガンマ線の急及び緩照射して腫瘍発生を比較したところ、2.7Gy照射と同様に中性子照射マウスでは他線質と比べて腫瘍発生が早期に始まり、発生率も高く、かつ重複腫瘍をもつ個体が最も多かった。またガンマ線緩照射による卵巣腫瘍発生率は他と比べて極めて低率に止まり、低LET放射線の線量率依存性がよく示された。(2)マウス肝腫瘍を指標とした低線量中性子の効果はガンマ線と比較して極めて効率が高く、また線量の上昇に比例して肝腫瘍個数も増加することが示された。(3)ゴ-ルデンハムスタ-胎児由来細胞を用いてin vitroでの細胞致死と癌化及び染色体変化を中性子、ガンマ線、トリチウム水とで比較したところ、細胞致死では中性子のRBEは4.6、癌化では6.0、トリチウムベ-タ線では0.9と低かった。また染色体異常は各線質により質的な違いのあることが示された。(4)中性子とガンマ線による発癌機構を比較するためBalb3T3細胞照射におけるTPA及びD_3等のプロモ-タ効果を調べたところ、D_3の効果がTPAのそれを凌駕した。また前者では相乗的に、後者は相加的に作用した。(5)ヒト正常二倍体皮膚線維芽細胞に対する中性子の細胞死とマイクロヌクレウス形成に関するRBEを調べたが細胞死に関しては低線量率照射では4-6、高線量率では2.5-3.5であり、マイクロヌクレウス形成に関しては低線量率では18-30、高線量率では3.6-6.0であることを明らかにした。(6)ヒト造血幹細胞の殺効果についての中性子のRBEはほぼ2.0であった。(7)ショウジョウバエにおける染色体突然変異に関する中性子はRBEは8.6であるが、遺伝子突然変異についてのそれは約1.0であった。鉄によるエネルギ-変化はRBEを30%増大した。
磁場による細胞内環境の変化

外部磁場が生物に対しどのような生理的な作用を与えるかを明らかにすることを目的とする研究の一環として、原生動物の一種ゾウリムシを用いて磁場の作用を調べた。まず、ゾウリムシを交流磁場下(60Hz、0.6T)におくと、顕著に液面上部に顕著に集まることを見つけた。液面上部に集まり始めた時期の泳ぎを側面から眺めて解析した結果、多くのゾウリムシが上下方向にかけた交流磁場に対して、泳ぎ方向が徐々に上向きに向かうような変化をし、最終的に液面上部に達することが確認された。この結果は重力に対する応答が交流磁場によって影響を受けたために、ゾウリムシが本来持っている重力を感知して重力と反対向きに集まろうとする負の走地性が一過的に強められた可能性が考えられる。次に、強い定常磁場(0.7T)の中にゾウリムシを置くと、ゾウリムシは磁場と垂直方向に泳ぐことを見つけた。そこでこのような磁場に対する応答はゾウリムシの細胞内器官がもつ反磁性的性質が原因となっているかどうかを検討した。反磁性は、蛋白、核酸などが規則的に配列した構造を形成している場合に発生する力が大きくなるとされている。規則的配列を持つ細胞内器官として、大核、繊毛、トリコシストについて各々を細胞から取り出し分画、精製したものを磁場中に置いてみた。その結果、大核は磁場によって配向しなかったが、繊毛とトリコシストはその長軸を磁場と平行の方向に配向することが分かった。繊毛、トリコシストはゾウリムシの表面膜全体に1万個ほど分布しておりその大部分は細胞長軸に対して垂直方向に向いている。したがって多数の繊毛、トリコシストが磁場方向と平行の反磁性が発生すると、それらの分布形態からゾウリムシは磁場に対して垂直に泳ぐことになる。ゾウリムシの定常磁場に対する応答は、基本的に細胞内器官の反磁性的性質に起因することが明らかになった。我々は原生動物の一種であるゾウリムシが、直流磁場に対して垂直の方向に泳ぐことを見つけている。そこでゾウリムシを直角に向かわせる力が細胞のどの部分に働いているかを検討した。細胞を繊毛部分と細胞体部分に分け、それぞれについて磁場の効果(0.7T)を位相差顕微鏡下で調べたところ、繊毛は磁場と平行にそろう傾向が見られた。しかし細胞体の配向は確認されなかった。これらの結果からゾウリムシが磁場に垂直に向かう一因として繊毛が磁場と平行に向くことが考えられる。また直流磁場の有無によりゾウリムシ細胞内の膜電位変化があるかどうかを調べたが、いまのところ明確な変化は記録されていない。今後さらに定量的な測定を行い磁場の作用する因子を明らかにする予定である。一方、ゾウリムシを交流磁場下(60Hz)におくと、ゾウリムシが本来持っている重力を感知して重力と反対向きに集まろうとする負の走地性が一過的に強められ、顕著に液面上部に集まる。液面上部に集まり始めた時期の泳ぎを側面から眺めて解析した結果、多くのゾウリムシが数秒間かけて上に開いた円弧状の軌跡を示すことが分かった。すなわち上下方向の交流磁場に対して、ゾウリムシは小さな方向変換をくり返し起こす結果として上に向かうと考えられる。この小さな方向変換が交流磁場のどのような作用によるのか、特に細胞内カルシウム濃度の変化がどうなるのかを明らかにすることが今後の課題である。強い定常磁場(0.7T)の中にゾウリムシを置くと、ゾウリムシは磁場と垂直方向に泳ぐことを見つけた。

磁場中の泳ぎを詳しく観察すると、はじめ磁場と垂直方向ではない向きに泳いでいるゾウリムシは磁場と垂直方向に向かうまで徐々に向きを変え大きな円弧を描いて泳ぐことが確認された。そこでこのような磁場に対する応答はゾウリムシ細胞のどのような特性に起因するのかを検討した。まず細胞膜をよぎる電流が原因となって磁場からの力を受けているかどうかを知るために、細胞膜を界面活性剤で部分的に壊し細胞膜をよぎる電流が発生しない状態にした後ATPを与え泳ぎを再活性化させた細胞モデルを作成した。このモデルを磁場中に置くと磁場に応答し磁場と垂直方向に泳いだ。したがって細胞膜をよぎる電流が磁場に対する応答の原因とは考えられない。つぎに細胞内器官がもつ反磁性的性質が原因となっているかどうかを検討した。反磁性は、蛋白、核酸などが規則的に配列した構造を形成している場合に発生する力が大きくなるとされている。そこで規則的配列を持つ細胞内器官として、大核、繊毛、トリコシストについて検討した。トリコシストは刺胞の一種で、刺胞内部は蛋白が準結晶状に配列しており細胞外に射出されると蛋白が配列様式を変え数倍の長さに伸長する。各々を細胞から取り出し分画、精製したものを磁場中に置いてみた。その結果、大核は磁場によって配向しなかったが、繊毛とトリコシストはその長軸を磁場と平行の方向に配向することが分かった。繊毛、トリコシストはゾウリムシの表面膜に1万個ほど分布しておりその大部分は細胞長軸に対して垂直方向に向いている。したがって多数の繊毛、トリコシストが磁場と平行に並ぶような反磁性が発生すると、ゾウリムシは磁場に対して垂直に泳ぐことになる。ゾウリムシの定常磁場に対する応答は基本的に細胞内器官の反磁性的性質に起因することが明らかになった。
生命科学に表れる散逸系数理モデルの数学的基盤の構築と応用

(1)細胞に極性が生じるメカニズムを記述する数理モデルについて研究を行い、極性に対応する空間パターンの安定性を解析する数学的手法を確立した。また、細胞質を想定した領域で拡散する2種の生化学物質が、細胞膜に対応する領域の境界で質量保存する交換が起きるモデルについて、空間パターンの発生が起こる数学的条件を明らかにした。(2)細胞接着の現象を記述するモデル方程式について、その解を数値的に効率よく計算する新しい手法を確立した。(3)ウイルス感染の実験系のデータをもとに、これまでの感染モデルを検討し、時間遅れの効果を取り入れたデータをより反映するモデルに改良した。研究対象であったFitzHugh-Nagumo方程式について,研究代表者の森田と分担者の神保はspectral comparisonという方法を用いて平衡解の近傍でのダイナミクスを特徴づける成果を得た.また,これまで報告されていなかったLyapunov関数を構成することに成功した.これらの成果は,多変数の問題を考える足場になることは間違いない.分担者の坂元は,非線形境界条件をもつ拡散方程式について研究を進め,平衡状態の安定性に関する結果を得ている.村川は生物モデルとして重要な交差拡散系についての離散近似の新しい手法とその近次の正当性について成果を得た.また,多孔性媒質の反応拡散系についてその特異極限を解析している.一方,細胞接着の新しい数理モデルについても提案している.岩見は感染細胞の死亡率の同定や,薬物療法などの問題に数理モデルを応用する新しい研究手法を提案した.1. FitzHugh-Nagumo方程式の平面定常フロント解の漸近挙動の特徴付けと、複数のフロント間の弱相互作用によって生じる運動の研究を進めた。フロント解の空間無限遠方での挙動が、拡散係数の比の大きさによって3種類に分類できることを新たに見つけ、その挙動の性質が複数のフロントの弱相互作用による運動に与える影響を解析した。これらの成果は論文として現在まとめている。2.保存則のある2変数反応拡散系から3変数系への拡張モデルの研究を行った。保存則のある2変数系から3変数系に拡張したモデルについて、数値シミュレーションによる研究を行い、パターンの生成に関する新しい現象を見いだした。これらの成果は2編の論文として公表されている。また、平衡解の安定性解析に関連して非局所項をもつ固有値問題の研究を進めている。3.細胞接着モデルの研究が進んだ。モデル方程式に対する数値シミュレーション結果が、細胞接着や分離をうまく表現していることが確かめられ、その結果は論文として公表されている。4.境界に反応項をもつ拡散方程式の研究を行った。細胞膜上で生化学反応が起こり、細胞質と物質のやりとりがある現象を表現する反応拡散方程式モデルを研究するため、細胞質を領域、膜をその境界として設定したモデル方程式について研究を行った。単純なモデル方程式の場合に定数定常解の安定性について部分的成果が得られた。5.ウィルス感染モデルの研究。実験室で観測されるデータをもとに、これまでブラックボックス化されていた細胞内でのウィルス増殖について、時間遅れの効果を入れたモデルに修正し、実験と合うことが確かめられた。この成果は論文として公表されている。幅広く研究が展開できている。多方面に渡って色々な成果が着実にあがっており、当該年度にすでに論文として公表された成果が多数ある。また、現在、論文としてまとめている成果もあるので研究は順調に進んでいる。研究代表者の森田は次の成果をあげた。1)活性因子ー抑制因子の反応拡散系モデルとして重要なFitzHugh-Nagumoモデルにおいて、抑制因子の分解速度を表すパラメータの無限大極限では相転移のモデルのAllen-Cahn方程式に形式的に近づく。このパラメータが十分大きい場合について、拡散係数の比を変えることによって、Allen-Cahnと異なる豊かな解構造があることを数学的に証明した。2)細胞極性のメカニズムを説明する質量保存の反応拡散系で表される概念的モデルが知られている。その具体的な方程式系について、1次元の区間におけるスパイク状の安定定常解の特異極限を研究した。特異極限では、解はディラックのデルタ関数に収束することを証明し、さらに適当なスケーリングによる極限形は有界な関数に近づき、その関数が正値をとる区間では放物線の一部になることを証明した。3)2)の質量保存則をもつ反応拡散系を含むあるクラスについて、定常問題の解の線形化安定性に関して、固有値比較の手法を神保と共同して拡張した。この手法により、システムの線形化作用素の固有値の正負を調べる問題は、非局所項を持つがスカラーの自己共役な作用素の固有値の正負を調べる問題に帰着できる。以上の成果は学術雑誌に投稿中である。四ツ谷は、質量保存則をもつ反応拡散系で、上記のモデルとは異なる場合の定常問題について、楕円積分による解表示の解析から大域的分岐構造を解明した。研究分担者の村川は、非線形拡散系である交差拡散系について、未知変数を増やして線形拡散で近似する手法を用いて交差拡散の離散化を線形拡散系の問題に帰着させ、有限体積法を用いた数値計算法を確立した。岩見はその共同研究者と、SHIVウイルスが細胞内で起こす感染について、実験データの解析からウイルス感染をより正確に表現する改良モデルを提案し、実験データに合うことを示した。研究代表者と分担者は、投稿中の論文も数えると多数の研究成果があがっている。これらの成果の中には、予想を超えた新しい発見もあった。このように研究の進捗状況は順調で当初の計画以上に進展している。

1)研究代表者の森田は、細胞質と細胞膜の間で物質のやりとりを想定して、細胞質内に相当する領域で2種の物質が拡散、細胞膜に相当する境界ではこれらの物質間の交換が行なわれるモデル方程式を研究した。研究分担者の坂元と定常解の安定性と具体的な例について分岐が起こる条件を導くことに成功した。2)四ツ谷は、質量保存の反応拡散方程式の定常問題で、未知関数の定積分を非線形項に含む1次元Allen-Cahn方程式で表される場合について研究をおこなった。定数解から1次分岐分岐した点対称解からさらに2次分岐し、2次分岐以降の分岐曲線のつながり具合と、拡散係数が零に近づけたときにどのような収束をするのかという問題に対する数学的な解答を、共同研究者と与えた。3)村川は、細胞接着モデルの数値計算に関連する非線形拡散問題に対する数値解法の研究をおこなった。実装が容易で、高速で精度の良い数値解を得ることができる線形数値解法を提案し、数値実験によって計算効率は既存の解法と比べて100倍程度良いことが確かめられた。また、線形解法の誤差解析を行い、最適な誤差評価を得た。4)岩見は、共同研究者と生命現象の実験および臨床データを定量的に解析するための数理モデルを構築した。特に、PDEで記述された数理モデルを用いたデータ解析では、パラメータ推定の際、計算時間が相当なものになる。数学的に同値な変形を行う事で、飛躍的に計算時間を短縮する数理モデルを導出する方法を提案した。(1)細胞に極性が生じるメカニズムを記述する数理モデルについて研究を行い、極性に対応する空間パターンの安定性を解析する数学的手法を確立した。また、細胞質を想定した領域で拡散する2種の生化学物質が、細胞膜に対応する領域の境界で質量保存する交換が起きるモデルについて、空間パターンの発生が起こる数学的条件を明らかにした。(2)細胞接着の現象を記述するモデル方程式について、その解を数値的に効率よく計算する新しい手法を確立した。(3)ウイルス感染の実験系のデータをもとに、これまでの感染モデルを検討し、時間遅れの効果を取り入れたデータをより反映するモデルに改良した。初年度掲げた研究テーマについては,いくつか成果が得られ着実に進んでいる。現在執筆中の論文を仕上げ、成果として公表する。また、これまでの成果をさらに深化させ、関連した研究分野にインパクトを与える研究を進める。数学解析のみならず、新しいモデル方程式の提案も行って行く。これまでの研究は順調に進んでいるので、今まで得られた研究成果をさらに発展させることに加え、以下の課題に重点を置いて進めて行く。1)現在、境界上で反応が起こる細胞極性モデルの数学的研究を進めており一部をまとめている。これをさらに発展させ研究成果として完成させる。2)HIVおよびSHIVの感染モデルについて空間的な効果をいれたモデル構築を行い、それを解析し、これまでのモデルと様々な観点から比較検討する。さらに、最終年度となるので、これまでの研究成果を国内外の学会や研究会で積極的に発表していく。
生活環境中の化学物質が胎児脳と出生後の発達に及ぼす影響について

環境中のPCBやメチル水銀などの化学物質が母胎を介して胎児脳に作用し、出生後の発達に影響を及ぼすことが懸念されている。本研究では、これら環境由来の化学物質の周産期曝露による子どもの発達、特に心理、行動、認知面における発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的として前向きコホート研究を実施している。本年度におけるコホート調査は、生後30ヶ月までの追跡調査が終了し、生後42ヶ月時における追跡調査を進めるとともに、新たに生後66ヶ月時の追跡調査を計画・開始した。また来年度には生後84ヶ月時における追跡調査が開始されることからその計画を進めている。化学分析においては臍帯血全血中PCB分析を進めた。統計解析においては、昨年度に検討した神経行動学的検査である新生児行動評価(NBAS)と、毛髪総水銀(胎児期メチル水銀曝露を反映)および魚摂取量との関連について、新たに臍帯血総PCBを加えた検討を行った。なお臍帯血PCB分析は全例で分析が終了していないことから経過報告となる。その結果、総PCBとNBASの7つのクラスターとの間には統計学的に有意な関連は認められなかったが、毛髪総水銀と運動クラスターとの間に負の関連が認められ、また状態の幅クラスターおよび誘発反応クラスターとの間には正の関連が認められた。運動クラスターおよび状態の幅クラスターは得点が高いほど子どもの良好な状態を示す一方で、誘発反応クラスターは異常反射の数の記録であることから得点が低いほど良好な状態を示す。ここから運動クラスターおよび誘発反応クラスターは毛髪総水銀の増加により状態が悪くなることが示唆された。以上より、胎児期メチル水銀曝露はより新生児の神経行動学的側面に悪い影響を与える可能性が考えられた。本研究は、環境由来化学物質の周産期曝露による児の発達、特に心理、行動、認知面における発達に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした前向きコホート研究である。環境中のPCB、ダイオキシン、メチル水銀などの化学物質が母胎を介して胎児脳に作用し、出生後の発達に影響を及ぼすことが懸念されている。これら化学物質は主に食事(魚介類)の摂取を通して人体に摂取・蓄積されている。しかしながら、魚介類には不飽和脂肪酸(PUFA)などの脳の発達に効果があるとされる栄養素も多く含まれている。ここから、化学物質曝露の発達への影響を論ずる上では、化学物質のリスク、魚介類摂取のベネフィットを総合的に考慮した検討が必要である。本年度は、生後3日目に実施された新生児期の神経行動学的検査であるブラゼルトン新生児行動評価(NBAS)の結果について、母親の毛髪から測定された毛髪総水銀(胎児期メチル水銀曝露を反映)および食事調査(FFQ)から得られた魚摂取量との関連について検討した。種々の交絡要因を調整するために重回帰分析を用いた。その結果、NBAS運動クラスターと毛髪総水銀との間に有意な負の関連が認められた。これはメチル水銀が新生児の神経行動学的側面へ影響を及ぼすことを示唆しているものと考えられる。一方、総魚摂取量と同じ運動クラスターとの間には有意な正の関連が認められた。これは魚摂取の持つ栄養学的な効果を表すものと思われる。魚摂取の栄養学的利点とはPUFAなどの栄養素を指すと考えられる。そこでPUFAを多く含む代表的な魚である青魚を指標に取ると、青魚摂取量と運動クラスターおよび状態の幅クラスターとの間にそれぞれ有意な正の関連が認められた。これらの結果は、魚摂取の持つ2つの側面-化学物質曝露のリスクと栄養学的なベネフィット-を示すものと考えられた。
心特異的アンキリンリピート蛋白(CARP)の心肥大における病態生理的機能の解明

1.昨年の研究結果より、培養心筋細胞に対するendothelin-1(ET-1)による蛋白合成の増加、ANPとBNPの分泌増加、転写活性増加等の心筋細胞肥大作用に対して、CARPの遺伝子導入が抑制的に作用することより、CARP遺伝子が心肥大発症の抑制に関与することを報告した。3.免疫沈降およびWestern解析の結果、培養心筋細胞にCARP発現ベクターを遺伝子導入すると、ET-1刺激で増加したMAP/ERK kinase活性は抑制されたことより、CARP遺伝子はMAP/ERK kinaseの抑制を介して心肥大の抑制に関与している可能性が示唆された。4.SHRSP/IzmにACE阻害薬またはCa拮抗薬を経口投与し、血圧の変動および心肥大とCARP mRNA発現の関連を検討したが、ACE阻害薬群、Ca拮抗薬群とも血圧の低下、心肥大の退縮とともにCARP遺伝子発現は低下したが、その程度は両群間で有意差を認めなかった。5.RLCS法の結果、心筋細胞へのCARP遺伝子導入群で、著明に増加するmRNAをsubtractionし、CARPのシグナル伝達に関与する新規の遺伝子をクローニングし、現在その機能を解明している。6.以上の結果から、CARPの遺伝子導入は、心肥大発症に対してMAP/ERK系を介して拮抗的に働く可能性が示唆された。1.Wistarラット新生仔培養心筋細胞と非心筋細胞を用いてCARPの遺伝子発現調節機構ならびに機能的役割を細胞生物学的および分子生物学的レベルで検討した。3.ET-1やcardiotrophin-1(CT-1)で心筋細胞を肥大させると、ANPとBNPmRNA発現は増加するが、CARP発現ベクターを心筋細胞に遺伝子導入すると、ET-1とCT-1による刺激で増加したANPとBNPmRNA発現は減弱した。また蛋白合成の指標である^3H-leucineの取り込みも同様の結果であった。4.ヒトANP遺伝子とBNP遺伝子のプロモーター領域をもつルシフェラーゼレポーター遺伝子を心筋細胞に遺伝子導入し、ET-1で刺激するとそれぞれの転写活性は増加するが、CARP発現ベクターを心筋細胞にco-transfectionすると、ET-1刺激で増加するそれぞれの転写活性は抑制された。5.以上の結果から、CARPの遺伝子導入は、他の心肥大因子に対して拮抗的に働き、心肥大発症の抑制に関与している可能性が示唆された。今後は心肥大モデルラットなども用いて、さらに詳細な心肥大抑制のメカニズムを検討する予定である。
合成抗原を用いたシガテラ毒検定法とワクチンの開発

シガトキシン類は、珊瑚礁海域の魚介類の摂取によって引き起こされる食中毒シガテラの主要原因毒である。シガテラ中毒患者は毎年2万人以上発生している世界最大規模の食中毒である。シガトキシン類は天然から非常に微量しか採集できないため、毒性発現機構解明や中毒予防法開発の研究は立ち後れている。私は、化学合成によるシガトキシン類の供給と、抗体調製による毒魚検定法の開発を目指し、研究を開始した。まず、既知法によってCTX3CのABCD環を合成した。続いて、私が最適化した方法によりA環側鎖を導入しシガトキシン型ABCD環へと変換した、これを、リンカーを介してキャリアー蛋白質と連結して、抗体調製用ABCD抗原を合成できた。また、当研究室で合成されたシガトキシンおよびCTX3CのHIJKLM環をそれぞれ同様にキャリアー蛋白質と連結して抗原を合成した。これらの抗原を用いて、抗体の調製を検討中である。また、当研究室は、CTX3CのABCDE環およびIJKLM環を有する抗原から調製した2種のモノクローナル抗体を用いて、CTX3C検出用ELISAキットを開発した。私は、この検出キットのCTX3Cに代わる陽性コントロール試薬として、CTX3CのABCD環とIJKLM環を両方有する蛋白質コンジュゲートを合成した。このコンジュゲートのマウス急性毒性は極めて低かった(>38mg/kg)。また、上記ELISA法による検出試験で陽性を示し、その検出限界は約5ng/mLであった。従って、安全かつ高感度な陽性コントロール試薬を調製できた。続いて、実際の毒魚からのCTX3C検出への応用を目指し、モデル実験として魚の切り身に予めCTX3Cを混入した試料からの抽出・検出試験を行った。その結果、抽出物をメタノール溶液としたときに感度よく検出できた。これにより、シガテラ毒魚からのCTX3Cを検出できる可能性が示されたと言える。
高周波イリゲーションカテーテル焼灼法による心腎自律神経系の機能と構造修飾の検証

本研究課題は(腎自律神経系の高周波アブレーション)を安全・効果的に施行するための知見を得るために施行した。1アブレーション前に腎動脈内から神経電気刺激を行うと、血圧・心拍数・LF/HF・カテコラミンが上昇した。2腎動脈アブレーション後は、神経電気刺激による昇圧反応等は抑制された。3腎動脈内からの20W通電では造影上の血管損傷は生じなかったが、組織学的に検討すると腎動脈に中等度の損傷が認められた。しかし腎動脈表面に分布する太い神経束の損傷は明らかでなかった。以上より、神経電気刺激法は腎自律神経系の高周波アブレーションの焼灼効果・エンドポイントを評価する指標に応用できる可能性があると結論した。25年度は以下について検証した。1カテーテルを介した腎動脈内からの神経電気刺激が腎自律神経を興奮させる過程、血行動態と中枢性自律神経興奮の変化を検討した。2腎動脈周囲の自律神経分布について病理組織学的に検討した。3腎動脈内からの高周波アブレーションが腎動脈と腎自律神経系の与える効果について検討した。4腎自律神経興奮にで惹起される不整脈について検証した。以下の所見を得て報告した。(1)腎動脈内からカテーテルを介して神経電気刺激を行うと、血圧・心拍が30秒程度をかけて上昇し、電気刺激を中止すると血圧・心拍は数分かけて低下した。この血圧・心拍反応の経過は、頸部の星状神経節を直接電気刺激した際のものと類似しており、腎臓からの求心性交感神経刺激が、脳神経中枢を介して全身の交感神経緊張を亢進させたと思われた。昇圧時に血中エピネフリンが上昇したことも、全身の交感神経興奮が亢進したことを支持する。(2)高周波カテーテルアブレーションによる腎自律神経興奮の修飾の有効性と効果を検証する実験で以下の結果を得た。腎動脈の狭窄・閉塞などの合併症は、15W通電では見られなかった。25Wの通電を行うと腎動脈の狭窄・閉塞が確認された。神経電気刺激による昇圧反応は、高周波通電後に抑制された。(3)構造学的検討で以下の結果を得た。HE染色・NF染色を用いて腎動脈と周囲神経の検討を行った。まず自律神経が腎動脈周囲を走行し、その分枝が血管外膜・内膜に分布する様子を確認した。15W通電では腎動脈・腎自律神経ともに障害は軽度であったが、25W通電を行うと内皮・中膜に広範囲の障害が観察された。(4)腎自律神経興奮と不整脈発症について以下を得た。腎動脈内から神経電気刺激を行うと、一部の実験で心室性期外収縮が誘発された。高周波カテーテルアブレーション後の神経電気刺激では、不整脈の誘発が抑制された。高血圧の新しい非薬物治療法である(腎神経系への高周波カテーテルアブレーション)が安全で有益に臨床応用されるように、研究初年度の24年度は以下について実験的に検証した。1腎神経系が全身の血行動態と中枢の自律神経興奮を調整する機序を検討した。2腎動脈内からの高周波アブレーションが血管周囲に分布する腎神経系の構造と機能に与える効果を病理組織学的および電気生理学的手法を用いて検証し、治療に適したアブレーションモードの初期モデルを構築した。(1):腎神経系が血行動態と自律神経興奮を調節する機序を検証した。腎動脈内から神経電気刺激を行うと血圧・心拍が徐々に上昇し、刺激を中止すると血圧・心拍が徐々に低下することを確認して報告した。この反応は星状神経節を電気刺激した際のものと類似しており、腎神経系興奮を介した中枢への入力が全身の交感神経緊張を亢進させたものと考えられる。心拍変動を周波数スペクトラム解析したところ、神経電気刺激によって血圧が上昇した際に、心臓への交感神経緊張が亢進する所見が観察された。(2):腎神経系への高周波カテーテルアブレーション治療の安全性・治療効果を検証した。オープンイリゲーションカテーテルを用いた初期実験では、温度・インピーダンスモニターにおいて、出力(15W)の通電を腎動脈内で安全に行うことができた。15Wの通電では腎動脈造影において閉塞・狭窄は見られなかった。HE染色による腎動脈の組織学的検討においては、高周波カテーテルアブレーション後に腎動脈の中膜と外膜におよぶ傷害は観察されなかった。高周波カテーテルアブレーション後の電気刺激では、治療前にみられた血圧・心拍上昇反応が消失(または減弱)した。

この結果は腎動脈内からの高周波カテーテルアブレーションが、自律神経求心路を介して中枢性の交感神経緊張を修飾したことを示す所見して報告した。26年度は以下の成果を得た。(1)腎動脈内からカテーテルを介して神経電気刺激を行うと、左右いずれの腎動脈においても同等の血圧上昇が生じた。血中カテコラミンと心拍変動から求めた交感神経緊張(LF/HF)の上昇程度も左右同等であった。(2)一側の腎動脈内からイリゲーションカテーテルを用いて高周波通電を行った。高周波通電を行った腎動脈内から神経電気刺激を行うと、高周波通電前に観察された血圧上昇反応は消失・抑制され、血中カテコラミンと心拍変動指数(LF/HF)の上昇も抑制された。しかし高周波通電を行わなかった対側からの神経電気刺激では、ベースラインと同程度の昇圧反応が確認され、血中カテコラミンと心拍変動指数(LF/HF)の上昇程度もベースラインと同等であった。(3)高周波カテーテルアブレーションの通電出力によって、焼灼後の神経電気刺激の反応が異なることを確認した。すなわち20W以上の通電では神経電気刺激による昇圧反応はほぼ完全に抑制されたが、15W通電では昇圧反応が残存した。(4)組織学的な検討において以下を確認した。すなわち高周波通電を行った腎動脈では、血管中膜・外膜に分布する神経線維の染色がコントロール側に比して低下し、焼灼によって神経線維の機能修飾が成された結果と解された。これらの結果から高血圧治療のための腎動脈カテーテルアブレーションは両側腎動脈に施行する必要があると考えられるが、適切で安全な通電方法とエネルギー設定については今後さらに研究を進める必要がある。循環器内科学高血圧の新しい非薬物治療法である(腎神経系への高周波カテーテルアブレーション治療)を安全かつ有益に臨床応用されるために、25年度の目標にあげた項目の検証をおおむね順調に施行することができた。自己点検評価の理由は以下のとうりである。(1)神経電気刺激法を用いた腎交感神経賦活の方法論を確立することができた。(2)腎動脈内カテーテルアブレーションの通電方法を確立することができた。またカテーテルアブレーションによる腎自律神経興奮の機能的修飾の効果を検証できた。(3)オープンイリゲーションカテーテルからの15W通電と25W通電の評価を腎動脈造影を用いて行った。15W通電では造影画像上の異常は指摘できなかったが、25W通電では一部の検討で腎動脈の閉塞・狭窄が生じた。(4)組織学的検討を発展させたところ、15W通電では腎動脈の中膜・外膜におよぶ傷害はごく軽度であったが、25W通電では広範な傷害が認められた。(4)高周波カテーテルアブレーション後の神経電気刺激では、処置前みられた昇圧・速迫反応が著明に減弱して、腎動脈内からの高周波カテーテルアブレーションが腎臓から神経中枢への交感神経求心路に抑制的効果を示したことが示唆された。高血圧の新しい非薬物治療法である(腎神経系への高周波カテーテルアブレーション)を安全かつ有益に臨床応用されるために、研究初年度(24年度)の目標にあげた項目の実験的検証をおおむね順調に進展させることができた。(1)腎動脈自律神経系への神経電気刺激を用いた介入に成功し、実験系を確立することができた。(2)腎動脈内から有効なエネルギーの高周波通電を行なう実験手法を確立することができた。
ＥＳＤグローバルアクションプログラムにおける学校実践と教師教育に関する実証的研究

本研究は、ESDの教育政策や実践、評価方法を国際的に比較することと、東北地方の地域の幼小中高等学校におけるESDの実践と大学の教員養成課程・教員研修におけるESD実践の効果と評価をモニタリングして海外に発信することを目的としている。1.ESDの教育政策についての国際的な比較研究について;2020年のグローバルアクションプログラム後を意識したESDの展開について研究が進んだ。特に(1)本研究費で海外から研究者を招聘し、日本国際理解教育学会でのシンポジウムを開催(平成30年6月16日)、日本ESD学会でのセミナーを開催した。(2)岡山大学の主催する「ESDの教師教育に関するアジア地域会議」(平成30年6月9日10日および10月27日29日)および(3)アジア太平洋ESDネットワークの主催する専門家会議平成30年11月10日12日)など、複数の機会で研究成果の発表を行った。2.東北地方のESDの実践の評価とフィードバック;(1)東北6県および新潟県、栃木県、群馬県の幼稚園、小中高等学校144校のユネスコスクールを対象に「ESDの効果と評価に関する質問紙調査」を実施した(平成30年8月)。(2)その結果を日本ESD学会で発表し、今後の学校実践に向けたフィードバックを行った。3.ESDに関する大学の教員養成プログラム、教育委員会主催の研修会、免許状更新講習の実践的研究;(1)大学の教員養成、教師教育における教員養成・教師教育プログラムの研究と質問紙調査を行った。また、学校種に応じたESD研修の内容についての検討とグローバル・アクション・プログラム後のESD for SDGsに対応した教員養成・教師教育プログラムの教育内容について研究を行った。4.最終年度に向けて;グローバル・アクション・プログラムの目標としての「地方機関や地方自治体と学校教育が連携した取組み」について調査を行った。調査結果は次年度に報告予定である。本研究は、ESDの教育政策や実践、評価を国際的に比較し、東北地方の地域の幼小中高等学校におけるESDの実践の効果の検証と評価、大学の教員養成課程・教員研修におけるESD実践の効果と評価について調査して、海外に発信することを目的としている。平成30年度は、目標通りの目標を達成することができた。その理由を以下に述べる。1.ESDの教育政策についての国際的な比較研究については、特に(1)本研究費で海外から研究者を招聘し、日本国際理解教育学会でのシンポジウムを開催(平成30年6月16日)、日本ESD学会でのセミナー(平成30年8月3日)を開催し、本科研費の研究成果を広く還元することができた。2.東北6県および新潟県、栃木県、群馬県の幼稚園、小中高等学校144校のユネスコスクールを中心に「ESDの効果と評価に関する質問紙調査」を5年間継続したが、その成果を日本ESD学会で発表した結果、学会誌において掲載されることになった(令和元年8月)。また国際学会において4回の成果発表を行うことができた。3.ESDに関する教員養成・教師教育プログラムの研究と質問紙調査では、学校種に応じたESD研修の内容についての検討とグローバル・アクション・プログラム後のESD for SDGs(2030)に対応した教員養成・教師教育プログラムの教育内容について研究を行った。4.最終年度に向けて;グローバル・アクション・プログラムの目標としての「地方機関や地方自治体と学校教育の取組み」について調査を行った。調査結果は(令和元年6月)に公表予定である。本研究は、ESDの教育政策や実践、評価方法を国際的に比較すること。東北地方の幼小中高等学校、大学におけるESDの実践の効果と評価をモニタリングして海外に発信することを目的としている。1.ESDの教育政策についての国際的な比較研究については、令和元年度は平成30年度、29年度に続いて、本研究費で海外から政策立案者、研究者を招聘してセミナーを開催する(令和元年8月20日予定)。また、アジア太平洋ESDネットワークの主催する専門家会議(令和元年6月25日)、ユネスコ本部主催のESD/GCED国際会議(7月2日・3日)、岡山大学の主催する「ESDの教師教育に関するアジア地域会議」(令和元年7月8日・9日)、にて研究の成果を発表する。2.東北6県および新潟県、栃木県、群馬県の幼稚園、小中高等学校144校のユネスコスクールを中心とした「ESDの効果と評価に関する質問紙調査」を継続して実施し、パイロット調査を加えると5年目の調査となった。調査から得られた結果について検証を深めるとともに、日本ESD学会学会誌第2号(7月刊行予定)において成果を掲載し、今後のESDの評価方法の研究の推進に役立てる。3.ESDに関する大学の教員養成、教師教育の内容については、学校種に応じた教員養成、教師教育プログラムの開発と、グローバル・アクション・プログラム後のESDのあり方にかかわる、ESD for SDGs(2030)に着目し、研究のとりまとめを行う。本研究は、ESDの教育政策や実践、評価方法を国際的に比較し、東北地方の地域の幼小中高等学校におけるESDの実践と大学の教員養成課程・教員研修におけるESD実践の効果と評価をモニタリングして海外に発信することを目的としている。1.ESDの教育政策についての国際的な比較研究(1)ESDに積極的な取組みをしている海外の教育政策、学習指導要領の情報収集を行った。特に「アジア太平洋ESDネットワーク」の10か国の研究者と情報交換を行った(平成27年6月2日)。

(2)研究の結果を、「アジア太平洋ESDネットワーク」と「日本比較教育学会」において発表した(平成27年6月2日と13日)。(3)GAPに参画する政策立案者(中国可持続発展教育センター)を招いて、教員研修マニュアルの検討とセミナーを開催した。(平成28年2月5日)2.東北地方のユネスコスクールのESD実践の評価とフィードバック(1)ESDの評価にかかわる調査シートについて再検討するとともに、(2)地域のESDの学校実践について調査し分析した。(3)東北六県および新潟県、栃木県、群馬県の幼稚園、小中高等学校146校のユネスコスクールを中心に「ESDの効果と成果に関する質問紙調査」を行なった(平成27年8月)。3.ESDに関する大学の教員養成プログラム、教育委員会主催の研修会、免許状更新講習の実践的研究(1)関連する学部授業、ユネスコスクール研修会、免許許状更新講習「ESD入門」の検討と質問紙調査による評価を行った。(2)教師教育にかかわるマニュアルの作成メンバーとして“Enhancing Educators' ESD Capacity and Promoting Quality Education"(アジア太平洋ESDネットワーク)、「ESD推進のための手引き」(文部科学省)の作成に関わり、研究をおこなった(平成27年度)。本研究は、ESDの教育政策や実践、評価を国際的に比較し、東北地方の地域の幼小中高等学校におけるESDの実践の効果の検証と評価、大学の教員養成課程・教員研修におけるESD実践の効果と評価について調査して、海外に発信することを目的としている。平成27年度は、予定通り初期の目標を達成することができた。1.ESDの教育政策についての国際的な比較研究においては、特に(アジア太平洋ESDネットワーク)に参画しているグループメンバー10か国の研究者と情報交換を行った。平成28年度はヨーロッパで複数の会議が開催されるため、GAPのヨーロッパにおける展開に焦点をあてて研究を行う(平成28年8月および9月)。また、ヨーロッパから政策立案者、研究者または実践者を招聘してセミナーを開催する(平成28年2月3日予定)。2.東北地方のユネスコスクールのESD実践の評価とフィードバックについては、予定していた東北地方から範囲を広げ、東北六県および新潟県、栃木県、群馬県の幼稚園、小中高等学校146校のユネスコスクールを中心に「ESDの効果と成果に関する質問紙調査」を行なうことができた(平成27年8月)。情報を毎年継続して集積している。本研究は、ESDの教育政策や実践、評価方法を国際的に比較すること。東北地方の幼小中高等学校、大学におけるESDの実践の効果と評価をモニタリングして海外に発信することを目的としている。1.ESDの教育政策についての国際的な比較研究について;(1)海外のESDに関する政策や実践研究についての情報交換を行った。特に「ESDのための教師教育交際ネットワーク」とウプサラ大学の主催する国際会議(平成28年8月21日24日)、およびLearning teachernetworkのGAPをテーマとする研修会にて情報交換を行った(平成28年9月22日24日)。