hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微細管内におけるアイススラリーの流動・融解特性に関する基礎研究

本研究では,アイススラリーの流動および融解挙動を把握することを目的として,実験的に検討を行った。本年度は,さらに微細な管路を用いて層流および乱流域での流動特性の把握を行うとともに,熱伝達係数の測定を行った。エタノール水溶液を用いたアイススラリーを試料とした。測定装置の管径は昨年度まで用いた直径10mmよりさらに微細な直径4.25mmの管路とした。実験では,測定区間の1mにおけるアイススラリーの圧力損失を測定し,これからアイススラリーの管摩擦係数を算出した。実験条件として,Re数を層流域である1000および1500と乱流域である4500から7500とした。またIPFを0%から15%の間で変化させた。その結果,層流域での流動特性として,IPFの増加とともに管摩擦係数が増加する傾向がある一方,乱流域では,管摩擦係数の値は,IPFの変化の影響をほとんど受けないことがわかった。さらに,直径10mmの配管と比較すると,4.25mmの場合には,層流域でのIPFの増加に対する管摩擦係数の増加の割合が減少すること,乱流域でも,10mmの場合より管摩擦係数が減少することがわかった。これは,管壁と氷粒子層の間に形成される液体層が管径によらず同程度の大きさとなるために,管径が小さくなるほど相対的にその割合が高くなるため,管摩擦係数が減少する傾向となるものと思われる。また,ヒーターで配管を加熱して壁面温度と加熱量を測定することにより熱伝達係数の計測を行ったところ,層流域では,IPFの増加とともに熱伝達係数が増加するのに対し,乱流域では熱伝達係数がIPFの変化にほとんど影響を受けないことがわかった。また,Nu数を用いて管径が10mmの場合と比較すると,管径が小さくなるほど熱伝達係数が小さくなる傾向があることがわかった。流動特性と同様,壁面に形成される液体層の影響が強く出るものと思われる。本研究では,アイススラリーの流動挙動および融解挙動について実験的に検討を行うことを目的として,特に今年度は流動特性の把握に重点をおいて検討を行い,アイススラリーの圧力損失の測定を行った.エタノール水溶液を用いたアイススラリーを試料とし,過冷却状態にしたエタノール水溶液を過冷却解消させてアイススラリーを生成した.測定装置の配管径は10.2mmとし,装置は助走区間と測定区間と可視化区間に分けられる.実験では,測定区間の1mにおけるアイススラリーの圧力損失を測定し,これからアイススラリーの見かけの粘性係数を算出した.また,可視化区間では,アクリル管内に流れるアイススラリーを高速度カメラで撮影し,PIVシステムを用いて氷粒子の速度を算出した.実験条件として,Re数を500から1800の間で,またIPFを0%から20%の間で変化させた.見かけの粘性係数を算出するにあたっては,アイススラリーが円管内において層流で,ハーゲン・ポアズイユ流れであるとして粘性係数を算出した.氷粒子の存在をより明確にするために,あらかじめ測定した凝固点における水溶液の粘性係数の実測値で見かけの粘性係数を除したものを用いて計測結果を整理した.その結果,層流域では,Re数が小さくなるほど,粘性の比が大きくなっていることがわかった.また,Re数が1000より大きい領域では,粘性の比はすべてのIPFにおいてRe数によらずほぼ一定であるのに対して,Re数が1000より小さな領域では,大きな粘性変化があり,特にIPFが大きい場合にその変化は顕著になることがわかった.また,PIVによる氷の速度分布とその平均流速におけるハーゲン・ポアズイユ流れの流速分布を比較すると,液相が氷粒子を追い越して通過していることと,壁近傍の流速が大きくせん断速度が大きいことがわかり,これが原因で,アイススラリーの粘性係数が大きくなると考えられる.本研究では,アイススラリーの流動および融解挙動を把握することを目的として,実験的に検討を行った.昨年度の成果をふまえ,本年度は,乱流域での流動特性の把握を行うとともに,熱伝達係数の測定を行っている.エタノール水溶液を用いたアイススラリーを試料とし,過冷却状態にしたエタノール水溶液を過冷却解消させてアイススラリーを生成した.測定装置の配管径は10.2mmとし,装置は助走区間と測定区間と可視化区間に分けられる.実験では,測定区間の1mにおけるアイススラリーの圧力損失を測定し,これからアイススラリーの管摩擦係数を算出した.実験条件として,Re数を4000から8000程度の乱流域で,またIPFを0%から15%の間で変化させた.その結果,乱流域では,管摩擦係数の値は,IPFの変化の影響をほとんど受けないことがわかった.また,氷粒子を含まない水溶液のみの管摩擦係数と比較して,20%程度増加する傾向のあることがわかった.さらに,ヒーターで配管を加熱して壁面温度と加熱量を測定することにより,熱伝達係数の計測を行った.配管径は10.2mとし,Re数を500から8000程度まで,IPFを0から20%程度まで変化させて検討を行った.その結果,Re数が2000程度までの層流域においては,IPFの増加とともに熱伝達係数も増加するのに対し,乱流域では熱伝達係数がIPFの変化にほとんど影響を受けないことがわかった.また,層流域では水溶液のみの熱伝達係数の5倍程度の熱伝達係数が得られるのに対し,乱流域では水溶液のみの場合と同程度の値となることがわかった.本研究では,アイススラリーの流動および融解挙動を把握することを目的として,実験的に検討を行った。

本年度は,さらに微細な管路を用いて層流および乱流域での流動特性の把握を行うとともに,熱伝達係数の測定を行った。エタノール水溶液を用いたアイススラリーを試料とした。測定装置の管径は昨年度まで用いた直径10mmよりさらに微細な直径4.25mmの管路とした。実験では,測定区間の1mにおけるアイススラリーの圧力損失を測定し,これからアイススラリーの管摩擦係数を算出した。実験条件として,Re数を層流域である1000および1500と乱流域である4500から7500とした。またIPFを0%から15%の間で変化させた。その結果,層流域での流動特性として,IPFの増加とともに管摩擦係数が増加する傾向がある一方,乱流域では,管摩擦係数の値は,IPFの変化の影響をほとんど受けないことがわかった。さらに,直径10mmの配管と比較すると,4.25mmの場合には,層流域でのIPFの増加に対する管摩擦係数の増加の割合が減少すること,乱流域でも,10mmの場合より管摩擦係数が減少することがわかった。これは,管壁と氷粒子層の間に形成される液体層が管径によらず同程度の大きさとなるために,管径が小さくなるほど相対的にその割合が高くなるため,管摩擦係数が減少する傾向となるものと思われる。また,ヒーターで配管を加熱して壁面温度と加熱量を測定することにより熱伝達係数の計測を行ったところ,層流域では,IPFの増加とともに熱伝達係数が増加するのに対し,乱流域では熱伝達係数がIPFの変化にほとんど影響を受けないことがわかった。また,Nu数を用いて管径が10mmの場合と比較すると,管径が小さくなるほど熱伝達係数が小さくなる傾向があることがわかった。流動特性と同様,壁面に形成される液体層の影響が強く出るものと思われる。
バイオ技術を駆使して標的細胞を殺傷または活性化する治療戦略の深化

磁性ナノ粒子を用いて悪性腫瘍部位だけを加温する温熱療法を開発した。強力な免疫誘導材として知られているイミキモドの注射と温熱療法との併用効果も検討し、相乗効果があることが分かった。開発した素材を使用した温熱治療の臨床研究を信州大学医学部皮膚科との共同研究により2008年10月30日に、名古屋大学医学部付属病院の4つの診療科合同との臨床研究を2009年11月11日に、戸畑共立病院がん治療センターとの臨床研究を2010年2月8日に開始した。1、発熱素材の再検討(1)血流の早い臓器に対しても使用できる素材の開発発熱特性が高い金属合金素材を検討したが、人体に毒性がある金属を使用する必要があり、結果としてマグネタイトが最適であると判断した。マグネタイトを生分解性があるポリ乳酸で固めて針状に加工した素材、および注射により固まる素材と混練する素材を開発し、マウスを用いた実験でその有効性を確認した。(2)マクロファージを特異的に認識する糖鎖を結合させたマグネトリポソーム(SML)の調製トリマンノースを化学的に修飾し、リボソーム表面に共有結合させた素材(SML)を調製した。マクロファージへの取り込み能およびリンパ節への遊走能がかなり高いことがわかった。2、転移腫瘍部位を迅速に診断できる素子の開発細胞膜に発現しており、転移に関連した抗原としてCOX-2およびEGFRの2種類を選び、これに対する抗体を化学的に結合させたマグネトリポソーム(AML)を調製した。In vitro実験ではがん細胞への集積性が確認できたが、マウスを用いた転移モデルによる実験では、AMLを血中投与しても転移腫瘍部位に特異的なAMLの集積が確認できなかった。3、標的細胞の加温による機能変化およびRemote effectが表れにくい腫瘍系を解析するバイオインフォマティックス手法の開発DNAチップによる網羅的な遺伝子解析をバイオインフォマティックス手法により行い、熱による細胞死を促進する薬剤の探索を行った。in vitroの実験で効果が認められた薬剤に対して、マウスを使用したモデルでin vivoの効果を確認した。実際の温熱治療に応用できることがわかった。(1)発熱素材の再検討前年度にトリマンノースを結合させたマグネトリポソーム(SML)を調製し、マクロファージを特異的に認識する能力が高いことをin vitroの実験で明らかにした。今年度はマウスを使用したin vivo実験を行った。しかし、実際にマクロファージへの取り込み能は低いことがわかった。リポソームを介さずに、マグネタイト微粒子に抗体や糖鎖を結合させる新規調製法を確立した。この素材を使用すると、取り込み能が高くなることを認めた。(2)がんの温熱療法の効果を高めるための制御性T細胞の抑制効果の検討温熱療法によってがん特有の免疫活性が強く賦活されることを研究代表者が見いだし、そのメカニズムも明らかにしている。しかし、この効果を打ち消すのが制御性T細胞である。制御性T細胞を抑制する抗体を精製し、この抗体を腹腔に投与することによって、がんの温熱療法の効果を高めることをマウスを使用したin vivo実験で明らかにした。(3)生活習慣病などへの治療に対する温熱療法の検討細胞が死滅しない40°C程度に温熱処理を行い、その後の細胞の変化、特に糖尿病に関連した膜タンパク質の変化を調べた。先ず、糖尿病に対するモデル細胞を使用したin vitro実験を行い、DNAチップを使用した遺伝子発現情報も調べた。これらの情報を総合的に判断し、糖尿病に対する温熱療法の可能性を検討している。(1)がんの温熱療法の効果を高めるためのイミキモド投与との併用効果イミキモドは自然免疫に関連した樹状細胞のTLR7に結合し、IL-12を誘導生産し、さらにキラーT細胞やNK細胞を活性化する。この効果は、温熱療法によるがん特有の免疫活性の賦活メカニズムと組み合わせることによって強い併用効果が引き起こされる可能性が高い。実際に、マウスを用いたメラノーマの動物モデルで大変に高い併用効果があることが認められた。イミキモドはウイルスの治療用に臨床応用されている薬剤であり、温熱治療との併用効果はがん治療にも有用であると期待される。(2)がんの温熱療法の臨床研究の促進磁性微粒子を用いたがんの温熱療法を実際に臨床応用するための検討を推進した。磁性微粒子のGMP基準による調製方法を確立し、毒性試験などを行った。これらの成果を基にして、共同研究をしている名古屋大学医学部の倫理委員会で臨床研究の承認を得た。そして、2人の患者に対して温熱治療が実施された。また、同様の手続きを経て、戸畑共立病院がん治療センターでも1人の患者に対して温熱治療が実施された。現在、経過観察中である。

(3)MRIを使用した転移腫瘍部位の早期診断への応用磁性ナノ粒子の調製法として高温熱分解法を検討し、平均粒子系が5nmのマグネタイトナノ粒子を得た。さらにMannich反応を用いてγ-アミノ酪酸で修飾し、腫瘍細胞に対する抗体Herceptinを結合させた。2型ヒト上皮成長因子受容体(HER2)を強発現した乳がん細胞では選択的な取り込みが認められ、100μg/mlのマグネタイト濃度であった。MRIを使用すると、1μg/ml以上のマグネタイト濃度で検出可能であり、充分に転移腫瘍部位の早期診断に応用可能であることが分かった。
血球細胞を介したNotchシグナル伝達の遠隔制御メカニズムに関する研究

これまでの研究代表者の研究結果から、ショウジョウバエpecanex (pcx)遺伝子の機能を失った胚(以下、pcx胚とする)では、血球細胞の小胞体が肥大化することがわかった。さらに、血球細胞におけるpcxの機能が、Notchシグナル伝達を介した神経幹細胞の分化制御に必要であることを発見した。神経幹細胞の分化が外胚葉で起こる一方、血球細胞は中胚葉由来であることから、神経上皮細胞におけるリガンド発現細胞とNotch受容体発現細胞間で双方向に行われるNotchシグナル伝達に、第三者である血球細胞が作用するという仮説が考えられた。そこで本研究は、血球細胞の除去・移植実験、pcxと遺伝学的相互作用を示す血球細胞遺伝子の同定という、3つの実験から本仮説を証明することを目的としている。平成30年度においては、血球細胞の除去実験を行った。血球細胞の形成に必須なsrpとpcxの二重突然変異体胚を作出し、血球細胞を除いたpcx胚を観察したところ、47% (n=36)の胚で神経過形成が抑制され、Notchシグナル伝達が回復することがわかった。ところが、血球細胞を除いた野生型胚(srp突然変異体胚)を観察しても、神経細胞に異常は見られなかった。このことから、pcxの機能を失った胚の血球細胞は、Notchシグナル伝達を抑制的に調節することを明らかにした。第二、第三の実験である血球細胞の移植実験とpcxと遺伝学的相互作用を示す血球細胞遺伝子の同定に必須な工程として、ショウジョウバエ胚からの血球細胞の分取が挙げられる。そこで、野生型胚とpcx胚で血球細胞特異的にmCherryを発現する系統を作出し、セルソーター(AriaIIIu)を用いて血球細胞を安定的に取り出す手法を確立した。取り出した血球細胞の移植実験はすでに開始しており、現在は移植後の胚における神経細胞を観察できる条件を検討している。第一の実験である血球細胞の除去実験は、ほぼ完了することができ、本研究における仮説を支持する結果を得ることができた。また、血球細胞をショウジョウバエ胚から安定的に取り出す手法が確立でき、現在は移植実験およびRNAシーケンス法の条件検討へと進んでいる。したがって、現時点においては計画書の通り研究は進行している。第一の実験結果をさらに検証するため、別の突然変異体を用いて血球細胞の除去を行う予定である。具体的には、中胚葉全体を除去できるようなtwistやToll突然変異体を考えている。さらに、セルソーターで分取した血球細胞について、移植実験を行っている。移植後の胚をNotchシグナル伝達が検証できるステージまで生存させた後、神経細胞を可視化するための抗体染色を行うが、現時点では成功率が低い。いかにダメージの少ない移植を行い、胚を損傷させることなく抗体染色を行うかが今後の課題となっている。そのために、インジェクション針の太さ、胚を置く湿度、胚の固定について条件検討を行っていく。また、分取した胚からRNAを抽出し、RNAシーケンス法にて遺伝子の発現量を比較する。機器や試薬の選定が完了したため、平成31年度中には実施できる見込みである。

第一の実験結果をさらに検証するため、別の突然変異体を用いて血球細胞の除去を行う予定である。具体的には、中胚葉全体を除去できるようなtwistやToll突然変異体を考えている。さらに、セルソーターで分取した血球細胞について、移植実験を行っている。移植後の胚をNotchシグナル伝達が検証できるステージまで生存させた後、神経細胞を可視化するための抗体染色を行うが、現時点では成功率が低い。いかにダメージの少ない移植を行い、胚を損傷させることなく抗体染色を行うかが今後の課題となっている。そのために、インジェクション針の太さ、胚を置く湿度、胚の固定について条件検討を行っていく。また、分取した胚からRNAを抽出し、RNAシーケンス法にて遺伝子の発現量を比較する。機器や試薬の選定が完了したため、平成31年度中には実施できる見込みである。
ｍｉｃｒｏＲＮＡ・尿プロテオーム解析による腎障害発症機序の解明とその臨床応用

本検討では、腎疾患における尿中microRNA発現について解析した。各種腎疾患患者71名と健常者5名の尿中microRNAについてマイクロアレイ解析を行った。健常者、各腎疾患患者の尿検体から83137種類のmicroRNAが検出され、8099%のmicroRNAは健常者と腎疾患尿で共通であった。尿microRNA濃度は健常者に比較して腎疾患患者で増加し、腎疾患の種類により発現パターンは異なっていた。同一患者の腎組織と尿中microRNAの発現量は有意な正相関を示した。尿中microRNAは腎疾患毎に発現が異なり、腎疾患の新規バイオマーカーになる可能性がある。現時点までに健常人・腎疾患における尿中microRNA抽出とその発現プロファイルの網羅的解析を行っている。【背景・目的】様々な疾患の発症進展にmicroRNAが関与するとされ、腎疾患においてもいくつかの腎組織microRNAと腎病変の関連について報告がある。しかし、腎疾患における尿中microRNAの発現内容については、検討が不十分である。本検討では、尿中microRNA発現を網羅的に解析し、腎関連指標・組織病変との関連を検討した【方法】当院で腎生検を行った各種腎疾患患者71例と健常者5例について、尿中microRNAを抽出し腎指標・組織病変との関連を検討した。Agilent社マイクロアレイ解析(Rel.16.0)を用いて、1257種類のmicroRNA発現を各疾患別に比較した。同一患者の腎生検組織と尿microRNA発現を比較した。【結果】尿microRNAは全ての尿検体で検出可能であり、総microRNA量と尿蛋白・糸球体硬化に正相関がみられた。健常者の尿検体で136種類、各腎疾患患者の尿検体で83-137種類のmicroRNAが検出された。尿microRNAの発現量・パターンは腎疾患の種類により大きく異なっていた。腎組織から227種類、尿から83種類のmicroRNAが検出され、両検体で検出された75種類のmicroRNAの発現量は正相関を示した(r=0.61, P <0.001)。【結論】尿中に数百種類検出されるmicroRNAは、腎組織病変により異なり、腎組織microRNAを反映する可能性が示唆された。【目的】様々な腎疾患の発症進展にmicroRNAが関与するとされる。【方法】健常人5例と当院で腎生検を行った各種腎疾患71例(微小変化型ネフローゼ症候群5例、IgA腎症46例、半月体形成性腎炎9例、糖尿病性腎症11例)【microRNA抽出と解析】早朝尿上清1mLから尿中microRNAを抽出し、Agilent社マイクロアレイ解析(Rel.16.0)を用いて1257種類のmicroRNA発現をスクリーニングした。また、同一患者(IgA腎症)の腎生検組織と尿から抽出したmicroRNAの発現プロファイルを比較した。【結果】健常者の尿検体から155種類、各腎疾患患者の尿検体から93344種類のmicroRNAが検出された。健常者尿でのみ発現を認めたmicroRNAは63種類で、腎疾患尿でのみ発現が認められたmicroRNAは192種類であった。尿蛋白増加に伴い、尿microRNA濃度も増加傾向を示すが、各microRNAの発現量は腎疾患の種類により大きく異なっていた。同一患者の比較では、腎組織から抽出された247種類のmicroRNA中、尿中には84種類が検出され、両者でともに検出されたmicroRNAの発現量は有意な正相関を示した(r=0.366, P <0.001)。【結論】尿microRNAは総発現量と尿蛋白が関連し、原疾患により発現パターンが異なっていたことから、尿microRNAは腎組織microRNA発現を反映しており、腎疾患の診断や重症度評価に有用であった。尿中microRNAは腎疾患の新たなバイオマーカーとなる可能性がある。平成23年度は腎疾患患者の尿中microRNAと腎組織所見、尿所見との関連について検討した。【方法】当院に入院した腎疾患17例(半月体形成性腎炎4例、糖尿病腎症4例、IgA腎症6例、微小変化群3例、平均年齢52歳、男性53%)と健常者2例について、早朝尿中microRNAを抽出後、RT-PCR法にて腎疾患との関連が指摘されているmicroRNA (miR-30c, -133b,-192,-200a, -200b,-200c)の発現を内因性コントロール(miR-92)との比で定量化し、尿蛋白、eGFR、腎組織変化、原疾患との関連を検討した。

【結果】尿中microRNAは健常者も含め全例で抽出可能であった。健常人と比較し、腎疾患ではmiR-133bは増加、他のmiRは低下していた。推定GFRとmiR-192は正相関傾向(P=0.073)を、尿蛋白量とmiR-133bは正相関を示した(P=0.0005)。腎生検組織での糸球体内増殖性変化とmiR-30cは逆相関を示した(P=0.0005)。疾患別では、半月体形成性腎炎のmiR-30c発現量が他の腎疾患と比較し低値であった。【結論】尿中miRは定量可能であり、腎障害の程度や原疾患と関連することから、腎臓病の診断、病変評価に使用できる可能性が示唆される。昨年度行ったmicroRNAの網羅的解析により、尿に含まれるmicroRNAのプロファイルが明らかになり、健常・各種腎疾患における尿microRNAの発現比較が可能となった。その結果、各腎疾患において尿microRNAの発現プロファイルが異なること、発現しているmicroRNAと腎組織病変が関連すること、腎組織中microRNAと尿中microRNAの発現プロファイルが相似することが明らかになった。このことは、腎疾患の診断において、尿microRNA解析が今後有用なツールとなることを示唆している。現在、上記結果について、論文作成中である。当初予定した、尿中microRNAの抽出、評価に成功し、組織・尿所見、組織microRNAとの関連についての解析まで進んでいる。ただし、尿プロテオームと尿microRNAの関連については、当初予想した関連が認められていない。1進行性腎障害動物モデルにおける腎病変と組織microRNA、尿microRNAの関連を検証する。我々がこれまで検討してきた進行性腎障害を呈する5/6腎摘モデル、ストレプトゾシンによる糖尿病性腎症モデルを用い、発症初期・進行期・末期に分け、ヒト腎疾患症例で関連が示唆されたmicroRNA変化を腎組織、尿検体で検証する。さらに、降圧剤や血糖降下剤投与などによる治療群も同時に作成することで、治療の有無がmicroRNA、へ与える影響も評価し、病変進行や治療効果の判定に、これらの指標が有効か検証する。2コホート研究で尿microRNAが腎疾患・心血管疾患リスクのバイオマーカーとなるか検証する。現在、我々は一般住民約1000人(平成16年採取)と腎疾患患者約300人(平成2021年採取)の尿検体を保存している。これらコホートの予後追跡調査を平成25年度末まで行う。この集団において、尿microRNAが予後指標となるかを明らかにする。(1)ヒト腎疾患症例における尿・組織microRNA、組織、尿所見の関連について、例数を増やし、これまでの知見を検証する。(2)上記の知見を動物モデルで確認する。(3)コホートにおけるmicroRNAの疾患マーカーとしての有用性を検証する。1進行性腎障害動物モデルにおける腎病変と組織microRNA、尿microRNAの関連の検証動物モデルを使用するため、動物飼育費、処置・サンプル採取における消耗品、microRNAの抽出と解析のための消耗品を予算に計上した。2コホート研究における尿microRNAと腎疾患・心血管疾患イベントの関連の検証
自己組織化によりトポロジー効果を増幅する新規環状高分子の探索と系統的機能材料開発

本研究は、高分子の『かたち』に由来する特性(トポロジー効果)が自己組織化によって増幅されるという発見に基づき、『トポロジー効果』増幅を発現する新しい環状高分子系の探索と新奇機能材料の系統的開発を目的とする。完全共役構造を有する環状ポリチオフェンは主鎖中で無限長の共役系を有することからユニークな特性を示すことが知られている。集光特性やエキシトンの非局在化、およびフラーレン分子を包接した複合体の自己組織化において直鎖状ポリチオフェンとは異なる物性を発現することが報告されており、環状構造が与える新奇特性の探索が進められている。本研究では、ポリチオフェン誘導体の中で最も研究・開発が進められているポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)を用いて分子内カップリング反応により全共役型環状P3HTの合成し、その電子的特性を評価することに成功した。得られた生成物の構造は1H核磁気共鳴(NMR)、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)およびマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析(MALDI-TOF MS)によって測定した。分析SECの測定によって得られたピークトップ分子量から環化による流体力学的体積の減少を確認した。さらに、1H NMR測定から高純度の環状高分子の生成を確認した。次に、MALDI-TOF MS測定により詳細な構造解析を行った結果、目的の構造を有することが判明した。以上の結果から、完全共役型環状P3HTの合成を確認した。また、得られた高分子の物性を直鎖状P3HTと比較することで環状トポロジーが光電物性に与える影響の調査を行った。当該年度までに完全共役構造を有する環状ポリチオフェンの合成を達成した。まず、2-bromomagnesio-3-hexylthiopheneとニッケル触媒の金属交換反応により、開始剤を合成した。次に、この開始剤を利用して2-bromo-3-hexyl-5-chloromagnesiothiopheneのGRIM重合を行った。続いて、得られた直鎖状poly(3-hexylthiophene)(P3HT)をsec-BuLiによって両末端のリチオ化を行った後、trimethyltin chlorideにより両末端にトリメチルスズ基を有する直鎖状P3HTを合成した。さらに、希釈条件下でパラジウム触媒を用いた直鎖状P3HTの分子内ホモカップリングにより環化反応を行った。得られた生成物の構造は1H NMRおよびサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。SEC測定から得られたピークトップ分子量は直鎖が4,500であったのに対し、環化後は3,600と減少したことからトポロジー変化による流体力学的体積の減少を確認した。さらに、1H NMR測定から直鎖の末端に由来するプロトンピークが消失したことから、高い純度で末端を持たない環状高分子の生成を確認した。次に、MALDI-TOF MS測定によりポリマーの詳細な構造解析を行った結果、環の同位体分布は直鎖と比べて正確に変化したことが判明した。その結果、完全共役構造のP3HTの合成を確認した。また、これらの成果の学会発表等を行っているため、本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。今後の研究方針として、完全共役構造を有する環状ポリチオフェンの物性の分子量依存性の調査を行う。つまり、1430量体程度のAll-Head-to-Tail型環状P3HTを合成する。それらについてUV-Vis、蛍光、電荷移動度、光電変換効率、CVなどの測定により、光電子物性の評価を行い、環サイズに依存する変化を調べる。さらに、Donor-Acceptor(D-A)型環状高分子の合成を行う。本合成では、開始剤としてアクセプター分子の使用を検討する。アクセプター分子の候補としては、ペリレンジイミドやベンゾチアヂアゾールの誘導体などが挙げられる。合成したD-A型環状高分子に対し、前述の測定により諸光電子物性の評価を行う。また、アクセプターを高分子としたD-A型ジブロック共重合体やチオフェンよりも低い酸化電位有するドナー分子であるセレノフェンを含む環状P3HTの合成および物性評価も検討する。加えて、合成したドナー性の環状P3HTと強い相互作用を示すアクセプター性のカーボンナノチューブ(CNT)との自己組織化を行うことで環の捻れや歪みを解消し、ドナー相およびアクセプター相が非常に大きな面積で接触した光電変換効率の高い素子を構築を目指す。

分析SECの測定によって得られたピークトップ分子量から環化による流体力学的体積の減少を確認した。さらに、1H NMR測定から高純度の環状高分子の生成を確認した。次に、MALDI-TOF MS測定により詳細な構造解析を行った結果、目的の構造を有することが判明した。以上の結果から、完全共役型環状P3HTの合成を確認した。また、得られた高分子の物性を直鎖状P3HTと比較することで環状トポロジーが光電物性に与える影響の調査を行った。当該年度までに完全共役構造を有する環状ポリチオフェンの合成を達成した。まず、2-bromomagnesio-3-hexylthiopheneとニッケル触媒の金属交換反応により、開始剤を合成した。次に、この開始剤を利用して2-bromo-3-hexyl-5-chloromagnesiothiopheneのGRIM重合を行った。続いて、得られた直鎖状poly(3-hexylthiophene)(P3HT)をsec-BuLiによって両末端のリチオ化を行った後、trimethyltin chlorideにより両末端にトリメチルスズ基を有する直鎖状P3HTを合成した。さらに、希釈条件下でパラジウム触媒を用いた直鎖状P3HTの分子内ホモカップリングにより環化反応を行った。得られた生成物の構造は1H NMRおよびサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によって測定した。SEC測定から得られたピークトップ分子量は直鎖が4,500であったのに対し、環化後は3,600と減少したことからトポロジー変化による流体力学的体積の減少を確認した。さらに、1H NMR測定から直鎖の末端に由来するプロトンピークが消失したことから、高い純度で末端を持たない環状高分子の生成を確認した。次に、MALDI-TOF MS測定によりポリマーの詳細な構造解析を行った結果、環の同位体分布は直鎖と比べて正確に変化したことが判明した。その結果、完全共役構造のP3HTの合成を確認した。また、これらの成果の学会発表等を行っているため、本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。今後の研究方針として、完全共役構造を有する環状ポリチオフェンの物性の分子量依存性の調査を行う。つまり、1430量体程度のAll-Head-to-Tail型環状P3HTを合成する。それらについてUV-Vis、蛍光、電荷移動度、光電変換効率、CVなどの測定により、光電子物性の評価を行い、環サイズに依存する変化を調べる。さらに、Donor-Acceptor(D-A)型環状高分子の合成を行う。本合成では、開始剤としてアクセプター分子の使用を検討する。アクセプター分子の候補としては、ペリレンジイミドやベンゾチアヂアゾールの誘導体などが挙げられる。合成したD-A型環状高分子に対し、前述の測定により諸光電子物性の評価を行う。また、アクセプターを高分子としたD-A型ジブロック共重合体やチオフェンよりも低い酸化電位有するドナー分子であるセレノフェンを含む環状P3HTの合成および物性評価も検討する。
自記式調査票の設計手法に関する研究

本研究では、インターネットによる比較実験調査と視線追跡装置を用いた実験により、自記式調査票の特性について明らかにした。具体的には、複数回答方式は強制選択方式に比べて結果精度の点で劣るため、回答選択肢の数を減らしたりグループ化する必要があること、強制選択方式においてあらかじめチェックを入れておく自記式調査票を用いることで、回答者に負担をかけず、精度の向上が期待できること、分岐を示す矢印の示し方によって回答者の視線が誘導されることが明らかとなった。統計調査の多くが,調査員調査から,調査対象者が自ら回答を記入する自記式調査へと移行する中で,調査票への誤記入や記入漏れといった非標本誤差が発生するおそれはこれまで以上に高まっている。調査の精度を確保するには,記入者にとって分かりやすい調査票の設計を行うことが重要であり,いかにして適切な調査票の設計・開発を行うかという調査票の設計手法自体について革新が必要である。本研究では視線追跡装置とオンライン調査を用いた実験調査を行うことで,調査対象者にとって優しい自記式調査票の設計を行う手法を開発する。初年度となる本年度は複数回答方式に着目した。当てはまる選択肢をいくつでも選んでもらう複数回答方式は、回答者の回答負担が少ないため、多くの調査で用いられている。しかし実際には、当該選択肢に当てはまっていたとしても、回答者がその選択肢を選ばないことがあり、結果の精度は必ずしも高くないと言われている。本研究では、複数回答方式における過少回答の要因を明らかにし、その改善策を探るため、オンライン調査による実験調査を行った。その結果、過少回答傾向は回答選択肢の数が多くなるほど生じやすくなること、したがって回答選択肢の数を減らすことで、過少回答傾向はある程度抑制できる可能性があることが明らかとなった。ただし現実には、必要な回答選択肢の数を減らすことは難しい。そこで一度に全ての回答選択肢を提示する代わりに、回答選択肢の数を減らした複数回答質問を何度か繰り返す方式を考案し、その効果を検証するため、オンラインによる実験調査を実施した。申請時の予定では、平成27年度に視線追跡装置を用いた実験と、オンラインによる実験調査を実施する計画であった。しかし配分された予算の枠内に収めるため、視線追跡装置を用いた実験は平成28年度に実施することとし、平成27年度はオンラインによる実験調査のみを実施した。オンライン調査の結果を分析することで、複数回答方式の特性やその改善方策の方向性について新たな知見を得ることができた。統計調査の多くが、調査員調査から、調査対象者が自ら回答を記入する自記式調査へと移行する中で、調査票への誤記入や記入漏れといった非標本誤差が発生するおそれはこれまで以上に高まっている。調査の精度を確保するには、記入者にとって分かりやすい調査票の設計を行うことが重要であり、いかにして適切な調査票の設計・開発を行うかという調査票の設計手法自体について革新が必要である。本研究では視線追跡装置とオンライン調査を用いた実験調査を行うことで、調査対象者にとって優しい自記式調査票の設計を行う手法を開発する。本年度はまず、昨年度実施したオンライン調査データを分析した結果得られた知見を、調査票デザインに関する国際会議(QDET2)や統計関連学会連合大会で発表した。当てはまる選択肢をいくつでも選んでもらう複数回答方式は、個々の選択肢への該当・非該当を尋ねる強制選択方式よりも該当割合が低い結果となる。その主な理由は回答者の労力最小化傾向(Satisficing)であると考えられた。その根拠としては、複数回答方式では強制選択方式と比べて選択肢の順序効果が顕著に見られること、複数回答方式では強制選択方式よりも回答所要時間が短いこと、選択肢のリストを分割して提示することで複数回答方式の過少回答傾向を抑制する効果が見られたこと等が挙げられた。次に、自記式の問診票の改善に取り組んでいる医師の協力を得て視線追跡装置を用いた実験を行うこととし、具体的な自記式調査票の改善を行い、その改善効果の検証方法について計画を立てた。本年度は視線追跡装置を用いた実験を研究代表者自らが実施する予定であった。しかしより実用的な調査票デザインの設計を図るため、自記式の問診票の改善に取り組んでいる現場の医師に研究分担者として参画してもらい、その経験を活かした新たな計画の練り直しが必要となった。本年度は、研究分担者の協力を得て視線追跡装置を用いた実験を行った。特に、質問の流れを示す矢印のデザインやその配置方法の違いによって、矢印の先にある質問項目にまで回答者が目を向けるか否かが大きく異なることが明らかになり、より見やすく回答しやすい調査票デザイン作成への示唆が得られた。さらに、当てはまる選択肢をいくつでも選んでもらう複数回答方式の改善方策の開発に取り組んだ。一昨年度に実施したオンライン調査結果では、個々の選択肢への該当・非該当を尋ねる強制選択方式と比べて、複数回答方式は回答者の労力最小化傾向を助長し、結果の精度を低下させるおそれがあることが見出されている。

そこで、あらかじめ全ての選択肢にマークを入れておく回答方法を考案し、オンラインによる比較実験調査を実施した。その結果、考案した回答方法は、強制選択方式ほど回答者に負担をかけることなく、かつ強制選択方式に近い回答精度を得られる可能性があることが明らかとなった。本研究では、インターネットによる比較実験調査と視線追跡装置を用いた実験により、自記式調査票の特性について明らかにした。具体的には、複数回答方式は強制選択方式に比べて結果精度の点で劣るため、回答選択肢の数を減らしたりグループ化する必要があること、強制選択方式においてあらかじめチェックを入れておく自記式調査票を用いることで、回答者に負担をかけず、精度の向上が期待できること、分岐を示す矢印の示し方によって回答者の視線が誘導されることが明らかとなった。平成27年度に実施したオンラインによる実験調査の結果は、平成28年度に開催される国際研究集会で発表する予定である。また平成28年度は、視線追跡装置による実験を実施する。平成27年度の調査結果から導き出された複数回答方式の改善方策を、視線追跡装置を用いた実験に用いることで、その改善効果を検証する。研究分担者の協力の下に、大学病院を受診した患者に対して、問診票を素材として視線追跡装置を用いた実験を実施する。その結果の妥当性については患者の家族などから聞き取り調査を実施する。統計調査法今年度新たに研究分担者を加え、計画の練り直しを行ったため。
現代ルワンダにおける暴力の記憶の分有と継承に関する人類学的研究

本研究の目的は、現代のルワンダにおいて、紛争と虐殺に関わる個別の特異な体験とその記憶が、親密な他者とのあいだに分有され、さらにそれが若い世代の者たちに継承されていく姿を民族誌的な記述を重ねるなかで検討することである。具体的には、「大人世代の個別の記憶」「若者世代の『体験』の継承」「安全と平和、共生の論理」の3点を解明するなかで、人びとがどのように親密な相手の了解不可能な過去と対峙しており、当事者もなお表象不可能な暴力の経験をいかなる形態や信念のもとに次世代に継承していくのかを考察する。
起微弱自然発光(生物フォトン)のスペクトラム分析による新たな癌診断の実験的研究

生物が非常に微弱な光(生物フォトン)を発していることが判明してきた.これは肉眼で感知できない微弱な光であって,極限的な極微弱光計測技術によって近年明らかにされたものである.生物フォトンはこれまで知られていない,新しい生体光情報であって,その生物学的意義には不明の点が多い.申請者らは生物フォトンの詳細な分析によって,新しい癌診断に展開する可能性があると考えるに至り、本研究を始めた.1)in vitroの実験系として樹立した膀胱癌培養細胞KK47における経時的生物フォトンの測定を行う.フローサイトメトリーを併用し細胞の増殖との関連を探った結果,細胞周期と生物フォトンとの間に明らかな関連は認められなかった.ただし、様々な条件下での培養を行ったところ,細胞増殖の盛んな時期におけるフォトン検出が高い傾向が認められた.2)膀胱癌培養細胞KK47において生物フォトンのスペクトル分析を行い正常細胞との間にスペクトル上の差が認められるかを測定したが明らかな差異は現在まで認められていない.3)in vivoモデルで再現可能かどうかを知るため,ヌードマウス移植腫瘍からの生物フォトンを計測し,腫瘍と正常部でのフォトン強度の差異があるか否か解析する.in vivoでは腫瘍からのフォトンは正常部に比べて強い傾向が認められた.結果をマッピングする事により,肉眼では確認できない腫瘍細胞の浸潤範囲をトレースすることが可能であった.これは新たな癌診断への可能性を示唆するものと考えられた.生物が非常に微弱な光(生物フォトン)を発していることが判明してきた.これは肉眼で感知できない微弱な光であって,極限的な極微弱光計測技術によって近年明らかにされたものである.生物フォトンはこれまで知られていない,新しい生体光情報であって,その生物学的意義には不明の点が多い.申請者らは生物フォトンの詳細な分析によって,新しい癌診断に展開する可能性があると考えるに至り,本研究を始めた.1)in vitroの実験系として樹立した膀胱癌培養細胞KK47における経時的生物フォトンの測定を行う.フローサイトメトリーを併用し細胞の増殖との関連を探った結果,細胞周期と生物フォトンとの間に明らかな関連は認められなかった.ただし,様々な条件下での培養を行ったところ,細胞増殖の盛んな時期におけるフォトン検出が高い傾向が認められた.2)膀胱癌培養細胞KK47において生物フォトンのスペクトル分析を行い正常細胞との間にスペクトル上の差が認められるかを測定したが明らかな差異は現在まで認められていない.今後さらに多くの培養細胞系で同様の検討を行う.3)in vivoモデルで再現可能かどうかを知るため,ヌードマウス移植腫瘍からの生物フォトンを計測し,腫瘍と正常部でのフォトン強度の差異があるか否か解析する.in vivoでは腫瘍からのフォトンは正常部に比べて強い傾向が認められた.結果をマッピングする事により,肉眼では確認できない腫瘍細胞の浸潤範囲をトレースすることが可能であった.これは新たな癌診断への可能性を示唆するものと考えられた.生物が非常に微弱な光(生物フォトン)を発していることが判明してきた.これは肉眼で感知できない微弱な光であって,極限的な極微弱光計測技術によって近年明らかにされたものである.生物フォトンはこれまで知られていない,新しい生体光情報であって,その生物学的意義には不明の点が多い.申請者らは生物フォトンの詳細な分析によって,新しい癌診断に展開する可能性があると考えるに至り、本研究を始めた.1)in vitroの実験系として樹立した膀胱癌培養細胞KK47における経時的生物フォトンの測定を行う.フローサイトメトリーを併用し細胞の増殖との関連を探った結果,細胞周期と生物フォトンとの間に明らかな関連は認められなかった.ただし、様々な条件下での培養を行ったところ,細胞増殖の盛んな時期におけるフォトン検出が高い傾向が認められた.2)膀胱癌培養細胞KK47において生物フォトンのスペクトル分析を行い正常細胞との間にスペクトル上の差が認められるかを測定したが明らかな差異は現在まで認められていない.3)in vivoモデルで再現可能かどうかを知るため,ヌードマウス移植腫瘍からの生物フォトンを計測し,腫瘍と正常部でのフォトン強度の差異があるか否か解析する.in vivoでは腫瘍からのフォトンは正常部に比べて強い傾向が認められた.結果をマッピングする事により,肉眼では確認できない腫瘍細胞の浸潤範囲をトレースすることが可能であった.これは新たな癌診断への可能性を示唆するものと考えられた.
ゲノム資源とノックアウトマウスを用いた22q11.2症候群の成因の解明

神経堤細胞機能異常と想定される22q11.2症候群では、ヒト22番染色体の22q11領域の欠失が高頻度に観察される。Mesenchyme forkhead-1(MFH-1)遺伝子ノックアウトマウスがヒト22q11.2症候群患者のよい動物モデルであることを用いて、22q11.2症候群の発症の分子メカニズムを解析することにした。最近、エンドセリン受容体A(ETA)のノックアウトマウスが作製され、大動脈弓離断と顔面頭蓋骨の形成異常が観察された。我々は2つのノックアウトマウスを利用して、大動脈弓血管を形成する心臓神経堤細胞におけるMFH-1遺伝子とETA遺伝子の分子的相互作用について詳しく検討をした。MFH-1遺伝子とETA遺伝子の間の上流ム下流関係を明らかにするために、MFH-1ヌルマウスにおけるETA遺伝子の発現とETAヌルマウスにおけるMFH-1遺伝子の発現をsection in situ hybridizationにより検討した結果、いずれの場合も野生型マウスと同程度に発現していることが観察された。このことより、MFH-1遺伝子とETA遺伝子は互いに独立に大動脈血管形成に働いていることが示唆された。生体におけるMFH-1遺伝子とETA遺伝子の相互作用を検討するために、MFH-1/ETAダブルホモマウスを作製した。詳細な検討の結果、ダブルホモマウスは胎生11.5日あたりで死亡することが明らかになった。MFH-1遺伝子が関与する分子機構とETA遺伝子が関与する分子機構が独立してあることが明らかになり、大動脈血管の形成には22q11領域にある他の遺伝子を含めた多数の遺伝子が関与しているのではないかということが想像される。
食事誘発性体熱産生が熱放散反応の身体部位差に及ぼす影響

近年、朝食の欠食が問題として取り上げられることが多くなったので、体温調節からみた朝食摂取による生理的反応について科学的知見を得るために本研究を実施した。食後に熱産生量が増加することを食事誘発性体熱産生(DIT)といい、食事量や食事内容によって影響されることが知られている。本研究では、朝食摂取によるDITが熱放散反応に及ぼす影響を身体部位差に着目して検討を行った。若年成人女性を対象とし、人工気象室(25°C・40%)内で、約450kcalの朝食を摂取する(BF)条件と摂取させない(N-BF)条件で、食前と食後40分後、80分後、120分後について同じスケジュールで、安静時の熱産生量、舌下温、皮膚温、皮膚血流量(LDI)、心拍数(HR)、温冷感、快適感を測定した。熱産生量は、BF条件では食後約13%増加し、BF条件がN-BF条件より有意に高い値を示した(p<0.001)。舌下温については、食事の有無による差は認められなかった。食後の皮膚温はBF条件において、胸・腹・上腕前面・前腕前面・前腕後面・手掌・手背でN-BF条件より有意に高い値を示した(p<0.05)。胸部および大腿部のLDIは、BF条件がN-BF条件より有意に高い値であった(p<0.05)。HRはBF条件がN-BF条件より有意に高い値であった(p<0.01)。快適感は両条件による有意な差はみられなかった。以上の結果から、450kcalの朝食摂取による熱産生の亢進は舌下温にまでは反映しなかったものの、皮膚血管拡張を導き、身体前面部では上肢(手掌・前腕・上腕)から躯幹部(胸・腹)で、後面では上肢(手背・前腕)で皮膚温の上昇が顕著に観察された。.近年、朝食の欠食が問題として取り上げられることが多くなったので、体温調節からみた朝食摂取による生理的反応について科学的知見を得るために本研究を実施した。

以上の結果から、450kcalの朝食摂取による熱産生の亢進は舌下温にまでは反映しなかったものの、皮膚血管拡張を導き、身体前面部では上肢(手掌・前腕・上腕)から躯幹部(胸・腹)で、後面では上肢(手背・前腕)で皮膚温の上昇が顕著に観察された。食後に熱産生量が増加することを食事誘発性体熱産生(DIT)といい、食事量や食事内容によって影響されることが知られている。本研究では、サプリメントタイプの食事が通常の食事摂取に比べて、DITおよび熱放散反応にどのような影響を及ぼすのか検討を行った。若年成人女性9名を被験者とし、人工気象室(25°C・40%)にて、約450kcalで同一PFC%バランスのサプリメントタイプの食事(S)と通常の食事(P)、それに食事なしで水分のみ(N)を摂取させる条件を設定し、それぞれ食前と食後40分、80分、120分に安静時の熱産生量、舌下温、皮膚温、皮膚血流量(LDI)、心拍数(HR)、温冷感、快適感を測定した。熱産生量は、N条件では経時的変化がなかったのに対し、S・P条件ともに40分後にはN条件に比べて有意に増加した。皮膚温は、顔ではS・P条件がN条件より、胸・前腕後面・手掌ではP条件がN条件より、胸・前腕後面・下腿後面ではP条件がS条件より、有意に高い値であった。HRは、N条件では変化がなかったが、S・P条件では40分後にはN条件に比べて有意に高い値を示した。舌下温、前腕・大腿のLDIおよび温冷感・快適感には食事条件による差は認められなかった。以上の結果から、食事の摂取(S・P条件)は熱産生を亢進し、その亢進は顔・胸・前腕後面・手掌での熱放散を促進した。食形態の相違は食後2時間以内ではDITには反映しなかったものの、通常の食事がサプリメントタイプより胸・前腕後面・手掌・下腿後面でより熱放散を促進することが示唆された。
電流と電圧の違いを意識させるための教具・教材・指導法の開発

【走光式電流計を用いた研究】従来の研究で、電流を光の流れで、電圧を光の色で表す走光式電流・電圧計の試作品がすでに完成済みであるため、本研究では同電流計のソフトウエアにさらなる修正を加えて信頼性を高めると共に、小学生と中学生を対象に理科授業の中で使用しその優位性を検証すると共に、電流と電圧の関係を的確にあらわすモデルについて検討した。その結果、小学生・中学生のいずれの場合も、走光式電流計をわかりやすいと感じ、また、従来から教科書などでよく取り上げられてきた水流モデルよりも、走光式電流計の動きと高い整合性を有するレストランモデル(電気=人間、電球=仕事場、電池=レストラン、電流=人の流れ、電圧=人の満腹度)の方を好むことが明らかとなった。【クランプ型電流計を用いた研究】従来型の電流計に比べ、クランプ型電流計を利用することで、生徒実験などに要する時間を大幅に短縮できることは小中学校での予備調査でほぼ確認済みであるが、本研究では、今までに小・中学校で得られたデータを再評価し、その効果が最も期待できる使い方を検討すると共に、同電流計が電流・電圧の概念形成にどのような影響を与えるかについて評価する方法を検討した(調査の実施は次年度以降)。また、これにあわせて、クランプ型電流計の新しい使い方として、乾電池や蛍光灯内の電流を測定したり、コイルの周りに生じる磁界を直接測定することで、学習者にイオンの動きを意識させたり、電磁石の働きについての理解を促す教具になり得ることを明らかにした。中学校理科において、どのような教材・教具を利用してどのように指導すれば、学習者が比較的短期間に電流と電圧に関する正しい概念を獲得することができるようになるかについて検討した。【走光式電流計を用いた研究】従来の研究で、電流を光の流れで、電圧を光の色で表す走光式電流・電圧計の試作品がすでに完成済みであるため、本年度の研究では、同電流計のソフトウエアに若干の修正を加えて信頼性を高めると共に、調査に必要な台数を確保した。次に、小学生と中学生を対象に理科授業の中で使用し、その優位性を検証するとともに、電流と電圧の関係を的確にあらわすモデルについて検討した。【クランプ型電流計を用いた研究】従来型の電流計に比べ、クランプ型電流計を利用することで、生徒実験などに要する時間を大幅に短縮できることは小中学校での予備調査でほぼ確認済みであるが、本年度は、今までに小・中学校で得られたデータを再評価し、その効果が最も期待できる使い方を検討すると共に、同電流計の概念形成におよぼす影響をどのように評価すべきかについて考えた。また、従来の電流計では導線内の電流しか測定できなかったのに対し、クランプ型電流計では、乾電池や蛍光灯内の電流も測定できるので、新しい、測定対象を探すと共に、そのような実験が学習者の電流概念にどのような影響を与えるかについても調査する方法を検討した。小学校や中学校の理科において、どのような教材・教具を利用してどのように指導すれば、学習者が比較的短期間に電流と電圧に関する正しい概念を獲得することができるようになるのかについて、これまでの実践結果に基づき検討を続けるとともに、得られた知見をまとめ発表した。1)電流と電圧の違いを意識させるための教具・教材・指導法の提案昨年度までに小学校や中学校で行った調査(電圧対応型走光式電流計を用いた授業実践)の結果に基づき、一部不具合が認められた走光式電流計の完成度をさらに高めるとともに、同電流計の特徴を生かしたモデル(レストランモデル:電気=人間、電球=仕事場、電池=レストラン電流=人の流れ、電圧=人の満腹度)について、その問題点の検討および改良を行った。

2)クランプ型電流計の評価従来の研究でクランプ型電流計の有効性が十分に示唆されたため、本年度は、特に同電流計が学習者の電流・電圧概念の形成にどのような影響を与えるのかを評価する方法を検討した(調査の実施は次年度以降)。また、これにあわせて、クランプ型電流計の新しい使い方として、乾電池や蛍光灯内の電流を測定したり、コイルの周りに生じる磁界を直接測定することで、学習者にイオンの動きを意識させたり、電磁石の働きについての理解を促す教具になり得ることを明らかにした。3.研究のまとめと成果の報告上記の内容を、従来の研究結果とともに整理し、東京学芸大学紀要に発表した。