hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域社会におけるヒト・モノ・カネ・データと社会的知識循環のエコシステム

国内において地域SNSプロジェクトがオープンデータ活用などオープンガバメント志向のプロジェクトに移行した地域を中心に、地域情報化プロジェクトのライフサイクルと地域の知識創造のエコシステムの関わりについて調査研究を行った。具体的には(1)ガバナンス論における地域情報化プロジェクトの理論的位置づけの整理・系譜学、(2)先進事例におけるヒト・モノ・カネ・情報リソース活用の中長期的変容とそのベースとなる理論の整理、(3)地域SNS運営者等のオープンガバメントプロジェクト等への移行状況を含む中長期的変化を明らかにした。2016年度は対象地域における現地訪問調査を3地域で実施する。また、全国の地域SNS運営者/運営経験者に対するアンケート調査を行う。地域SNS運営者等のオープンガバメントプロジェクトへの移行状況を含む中長期的変化の分析を進めるため、当事者に対するアンケート調査を行う。また最終年度であるためこれまでの成果を論文やディスカッションペーパー等の形で積極的に公開していく予定である。社会情報学文献による調査を中心に進め、対象地域での現地訪問調査やそれに伴う文献の入手等が遅れているため。本研究の中で大きな費用を要するアンケート調査を実施する予定であったが準備が整わずまだ実施していないため。現地訪問調査は2016年度に行う予定である。アンケート調査は2017年度前半に実施する予定でいるため、分析に要する費用等を支出する計画である。
導電性基板上でのGaN半導体成膜のための金属バッファ層の開発

青色LEDの電力効率を改善するには、現状の横型構造から縦型構造に変える必要がある。横型構造を強いられる原因は、絶縁性のサファイア基板とAlNバッファ層上でしかデバイスに必要な特性を持つGaN層が成長できないためである。本研究の目的は、GaN成長に必要な導電性基板とバッファ層を開発することである。導電性基板として安価なSiを、金属バッファ層としてこれまで知見のあるTiNを用い、最適プロセス条件の探索とその機構の理解を検討した。BHFにより水素終端化したn型Si(111)基板の上に、反応性スパッタ法を用いてTiN膜を成膜した。成膜前の基板上にプラズマダメージなどによる数nm厚の酸化膜が形成されない条件を水滴接触角測定とXPSにより確認した後、成膜雰囲気、基板温度、ターゲットに与える運動エネルギーを変化させ、TiNバッファ層を成膜した。その後、TiNバッファ層上にMOCVD法によりGaNを成膜した。GaNの成膜は、(1)約1100°Cの高温で、(2)TiNバッファ層上に約500°Cの低温で数十nmのGaN層を成膜後(低温GaN層)(1)と同条件で、の二種類の成膜条件で検討した。得られた試料について、XRDを用いたTiN及びGaN膜の2軸配向性の分析及びSEMを用いたGaN膜の表面観察を行った。サファイア基板のみを用いた時のように、(1)の条件ではGaN層が成長しなかった。(2)の条件では、最適化したTiNバッファ層の成膜条件においてGaNの成膜に成功した。得られたSi/TiN/GaN試料に対してXRD分析を行った結果、2軸配向したGaN膜が得られた。Si基板、TiNバッファ層、GaN膜の方位関係は(111)[110]Si//(111)[110]TiN//(0001)[1120]GaNであった。しかし、SEMによる表面観察ではGaN膜の表面は平坦ではなく、大小のGaN島からなる三次元成長の様子を示していた。この原因の一つとして、TiNバッファ層の(111)回折ピークの半値幅が約2.5°と、サファイア基板上のもの(約0.5°)より悪いことが考えられる。Si基板上でのTiNバッファ層の配向性向上には、成膜時の基板温度をより高くする必要がある(スパッタ装置の改良が必須)。サファイア基板上ではあるが、金属TiN膜上でのGaN膜成長機構について論文にまとめ、発行された。鏡面のGaN膜を金属TiN膜上で成膜するには、成長初期にGaN核生成を促進する必要があり、そのプロセス条件の一つとしてTiN膜の膜厚が重要である。約5nm厚で最も表面が平坦なGaN膜が得られ、それ以上の膜厚減少(2nmまで)では最終的に平坦なGaN膜が得られなかった。これは、成長初期にTiN膜をGaN島であまり覆えなくなったためである(核生成頻度が小)。また、5nm厚以上のTiN膜と2nm厚TiN膜上のGaN膜内部の転位組織は全く異なり、内部応力が異なっていることを示唆している。従って、GaN成長初期にGaNの核生成頻度を増加させるには、微細粒による核生成場所の増加と、膜厚減少による膜内の歪エネルギー増加によるTiN膜上でのGaN島の濡れ性増加が必須である。また、上記のGaN成長機構解明を踏まえて、TiN膜上での厚膜GaN成長と、TiN膜の選択溶解性を用いた厚膜GaNの剥離技術を確立し、学会にて発表した。GaN膜は、まずMOCVD法により約10μmを、続いてHVPE法にて数μmを成長させた。TiN膜の選択溶解は、厚膜GaNを成長した試料を、硝酸をベースとした酸に浸漬することにより行った。TiN膜の溶解を促進するには、100nm程度のTiN膜厚が必要である。100nm厚のTiN膜のため、AlN膜を挟むことによりGaN膜の品質向上および酸溶解への影響を調べた。GaN膜の品質はそれほど向上せず、AlがTiN側へ溶解し酸溶解への耐性が増加し、選択溶解が困難になった。GaNの成膜は、(1)約1100°Cの高温で、(2)TiNバッファ層上に約500°Cの低温で数十nmのGaN層を成膜後(低温GaN層)

(1)と同条件で、の二種類の成膜条件で検討した。得られた試料について、XRDを用いたTiN及びGaN膜の2軸配向性の分析及びSEMを用いたGaN膜の表面観察を行った。サファイア基板のみを用いた時のように、(1)の条件ではGaN層が成長しなかった。(2)の条件では、最適化したTiNバッファ層の成膜条件においてGaNの成膜に成功した。得られたSi/TiN/GaN試料に対してXRD分析を行った結果、2軸配向したGaN膜が得られた。Si基板、TiNバッファ層、GaN膜の方位関係は(111)[110]Si//(111)[110]TiN//(0001)[1120]GaNであった。しかし、SEMによる表面観察ではGaN膜の表面は平坦ではなく、大小のGaN島からなる三次元成長の様子を示していた。この原因の一つとして、TiNバッファ層の(111)回折ピークの半値幅が約2.5°と、サファイア基板上のもの(約0.5°)より悪いことが考えられる。Si基板上でのTiNバッファ層の配向性向上には、成膜時の基板温度をより高くする必要がある(スパッタ装置の改良が必須)。
多孔質静圧フォイル軸受方式によるウェブ搬送システムに関する研究

本研究では、紙、プラスチック、写真用フィルム、磁気テープなどのフレキシブルな帯状素材をハイブリッド形多孔質フォイル軸受の原理を利用して非接触支持し、一定の浮上量を確保して運搬や搬送に応用することを目的として理論解析及び実験装置の設計・試作を行った.理論解析においてはウェブの浮上量と走行速度、ウェブ張力、給気圧力、多孔質の透過率、表面粗さなどの間の定量的な関係を把握するために、まず表面粗さの影響を含めたハイブリッド形多孔質フォイル軸受の有限幅軸受理論を体系化し、これを半解析的有限要素法によって解いた.その結果、フォイルの浮上特性に及ぼす諸パラメータの影響を的確に求められるようになった.さらに、理論解析結果を基にハイブリッド形多孔質フォイル軸受試験装置を設計・試作し、フォイルの浮上量を精密に計測するためのシステムを完成させた.本研究では、紙、プラスチック、写真用フィルム、磁気テープなどのフレキシブルな帯状素材をハイブリッド形多孔質フォイル軸受の原理を利用して非接触支持し、一定の浮上量を確保して運搬や搬送に応用することを目的として理論解析及び実験装置の設計・試作を行った.理論解析においてはウェブの浮上量と走行速度、ウェブ張力、給気圧力、多孔質の透過率、表面粗さなどの間の定量的な関係を把握するために、まず表面粗さの影響を含めたハイブリッド形多孔質フォイル軸受の有限幅軸受理論を体系化し、これを半解析的有限要素法によって解いた.その結果、フォイルの浮上特性に及ぼす諸パラメータの影響を的確に求められるようになった.さらに、理論解析結果を基にハイブリッド形多孔質フォイル軸受試験装置を設計・試作し、フォイルの浮上量を精密に計測するためのシステムを完成させた.
超極細マルチマイクロ電極を用いた聴神経周波数地図の確立

聴神経インプラントを実現するのに必要な、蝸牛神経の脳幹移行レベルでの生理学的周波数構造の解明と、それに基づく理想的な聴神経インプラントデザインの提案を行う目的で、(1)蝸牛神経の周波数構造の生理学的検討(2)蝸牛・蝸牛神経標本を用いた形態学的検討(3)微細双極刺激による誘発電位に関する検討を行い、マルチ電極を備えた針状刺入電極と蝸牛神経を包み込むラップ状電極から構成される電極デザインを提案した。本研究では、将来の蝸牛神経インプラントによる聴覚再獲得の可能性の検討を目的に、1蝸牛神経記録用の新しい超極細マルチマイクロ電極の作成、並びに2聴神経の生理学的周波数地図の作成を行う。平成23年度には、一本の針状電極に8つ以上の記録電極を有する極細径のシリコン単電極の試作し、ラットを用いて蝸牛神経からの周波数応答の記録試験行ったが、1)同電極は刺激電極としては適応可能であるが、2)本電極による記録は、記録電極周囲の多数の神経活動の細胞外記録となるためか、音刺激に対する周波数分解度(神経周波数応答曲線のQ10値)がガラス電極による単一ニューロン記録に比して不良であることが示唆された。そこで本年度(平成24年度)は、ガラス電極を用いた蝸牛神経の周波数構造と蝸牛神経の解剖学的構造の比較検討を実施した。その結果、蝸牛神経は蝸牛のラセン構造に起因するラセン構造を有しているため、平成23年度作成の針状マルチ刺激電極で、人工聴覚器として必要最低限の周波数情報を伝達しえることが確認された。また、これまでの知見は、動物を用いた検討から得られたものであるが、実際にはヒトの蝸牛神経の構造を明らかにする必要が考えられたため、平成24年度は、ヒト骨ラセン板、並びに内耳道における蝸牛神経の組織学的検討を開始した。解析可能なヒト蝸牛神経のほとんどは、高齢者の蝸牛神経であり、高周波数を担当する部位の有毛細胞は障害が高度であったが、蝸牛神経は一定数は残存していた。また、蝸牛神経は、その軸索径、並びに音刺激に対する閾値により3つのグループに分類されているが、軸索径の検討からは、いずれの3グループの神経も残存していることが示され、本研究で試用している極細径のシリコン電極は、ヒトにも応用可能であることが示唆された。(平成25年度の成果)本年度は、昨年度に続き、(1)ガラス電極を用いた周波数地図の解析、(2)ヒト用蝸牛神経インプラントデザインの為の、ヒト蝸牛神経の形態学的解析を行い、総括としてヒト用蝸牛神経インプラント電極のデザインを検討した。(3)の周波数地図の解析からは、a)らせん構造を形成する蝸牛に端を発する蝸牛神経の内耳道入口部レベルでの周波数構造は、基底回転に端を発するhigh-frequencyに特徴周波数を有する神経束が神経外周の大部分を占めること、b) low-frequencyに特徴周波数を有する神経束は、上方のhigh-frequency神経束のすぐ直下に存在すること、c)また、蝸牛神経上部から神経中心部に向かって電極を進めると、前述のlow-frequency神経束の中心部にmid-frequencyの神経束が存在し、さらに、中心部を超えて神経下部に進めるとhigh-frequency神経束が存在すること、が明らかとなり、1本の針状電極でもlow-, mid-, high- frequeuncyの神経の刺激が理論上は可能であることが推察されたが、一方で、(2)のヒト蝸牛神経の形態学的解析からは、内耳道中間部付近でのヒト蝸牛神経は、長径約1.5mm、外周約5mmであり、周波数構造別に分離された電気刺激の観点では、針状電極は不利であることが考えられた。(研究期間全体の研究成果と今後の研究の展開)今回の研究結果より、1本の針状マルチ電極においても、会話理解に必要なすべての周波数の神経刺激が理論的には可能であることが示されたが、一方で、刺激分離の観点からは、ラップ状電極の併用が、よりよい言語理解の実現に寄与されることも示唆された。今後は、ラップ状+針状電極による周波数分離の検討を行う予定である。本研究では、将来の聴神経インプラントによる聴覚再獲得の可能性の検討を目的に、(1)蝸牛神経記録用の新しい超極細マルチマイクロ電極の作成、並びに(2)聴神経の生理学的周波数地図の作成をする。本年度は、一本の針状に8つ以上の記録電極を有する極細径のシリコン電極単電極の試作(研究分担者の田中が担当)、ラットを用いた蝸牛神経からの周波数応答の記録試験(川瀬が担当)を行った。

尚、記録試験は、当初の研究計画では東北大学医学部耳鼻咽喉科学教室所有のシステムを用いて実施予定であったが、震災のために一部備品が破損し、記録に支障が生じていたため、急遽、東北大学加齢医学研究所川島研究室の小川の協力を得て、同施設の実験設備をもちいて実施した。その結果、極細径シリコン電極により記録は可能であったが、本電極による記録は、原則、記録電極周囲の多数の神経活動の細胞外記録となるためか、音刺激に対する周波数分解度(神経周波数応答曲線のQ10値)がガラス電極による単一ニューロン記録に比して不良であること、可能であれば電極に追加的に作成予定であったマーキングチャネルは、神経への物理的影響が大きく(マーキングチャネルの作成により神経サイズに比して電極サイズが大きくなるため)、現実的ではないことが判明した。そのため、従来、研究協力者の小川らが行っている、電極に色素を直接付着しマーキングを行う方法をもちいて電極刺入部位の同定を行った。記録後、動物をホルマリン固定し、蝸牛神経の刺入部位同定に関する組織学的検討を行ったが(日高が担当)、電極による組織障害の程度は軽微で、電極の設計サイズ上の問題点はないものと考えられた。当初の研究計画に加え、新たに、ヒト蝸牛神経の解析を追加するなど、研究遂行過程で生じた新たな問題点の解決も順調にすすめることができている。震災の影響もあり、当初予定していた研究設備を用いた検討は困難となったが、他施設(東北大学加齢医学研究所川島研究室)の協力を得ることで、研究内容的には、研究計画通り、1)極細径のシリコン電極単電極の試作、2)蝸牛神経からの周波数応答の記録試験を実施しすることができ、その問題点の抽出を行うことができた。当初の研究計画に加え、平成24年度から新たに開始したヒト蝸牛神経の構造解析をさらにすすめ、研究の最終目標の一つである、研究結果から得られた知見をもとにした極細径のシリコン電極設計の提案とプロトタイプの試作を行う。原則的には、今後も当初の研究計画通り、極細径のシリコン電極単電極の作成と同電極を用いた蝸牛神経からの周波数応答の記録を継続するが、研究目的の一つである、蝸牛神経の周波数地図の作成のためには、当初計画に加え、微細ガラス電極による周波数地図の作成、トレーサーを用いた組織学的検討についても考慮する。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成25年度請求額とあわせ、平成25年度の研究推進に必要な、電極作成費(田中、大学院生)、組織染色用抗体、薬品類の購入(日高、川瀬)、動物購入(日高、川瀬哲)、並びに、情報収集のための旅費、投稿論文のための英文校正費用(川瀬、田中、日高)などに使用する。当初の研究計画通り、23年度の研究結果を基にした櫛状電極の作成(田中、大学院生)、同電極を用いた電気生理学的記録ならびに解析(川瀬、小川(加齢医学研究所、研究協力者)、組織学的検討(日高:23年度と同様に、ホルマリン固定後H-E染色を行い、光学顕微鏡により、組織障害の程度、電極刺入経路の同定の良否、マーキング部位同定の良否を評価)を進めるが、さらに、本年度の結果を踏まえ、微細ガラス電極を用いた周波数地図の作成も検討する(川瀬)。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成24年度請求額とあわせ、平成24年度の研究推進に必要な、動物購入、消耗品、並びに、情報収集に使用する。
血管平滑筋細胞のKチャネルと血管の収縮・弛緩機構

1.血管平滑筋の種々のKチャネルの特性の検討および2.Kチャネルと収縮との関係:今回の検討では、ブタ冠動脈平滑筋培養細胞の約30psのコンダクタンスを有するKチャネルに対するKチャネル開口薬、抑制薬、種々のイオン、ATP等の影響を検討した。Cromakalim、Pinacidilは細胞内外からKチャネルを活性化し細胞内ATPは抑制した。また、本チャネルの活性は細胞外液のCa^<2+>、Mg^<2+>濃度を減少させると抑制され、4APにより完全にブロックされた。一方、培養液中にEDTAを加えると、平滑筋細胞の収縮現象や膜の脱分極現象がみられ、4APにより、この収縮が増強、Nicorandiにより軽快した。これらの結果は本チャネルが静止膜電位や平滑筋の収縮現象に関与しているATP感受性Kチャネルである可能性を示唆している。3.冠動脈平滑筋のイオン電流に及ぼす諸種薬剤の影響:内因性の血管作用物質、エンドセリン、バソプレッシンは、ブタ冠動脈平滑筋のATP感受性Kチャネルを濃度依存性に抑制した。また、これらの作用はKチャネル開口薬であるNicorandilにより逆転した。Furaー2を用いた細胞内Ca^<2+>濃度の測定では、エンドセリンは細胞内遊離Ca^<2+>濃度を上昇させ、Nicorandiは上昇したCa^<2+>濃度を前値に復した。また、wholeーcell clamp法による膜電位の測定では、静止膜電位の脱分極をもたらした。これらの結果は、上記内因性血管作用物質が冠動脈平滑筋細胞のATP感受性Kチャネルを介して、血管の収縮や緊張度を調節してる可能性を示唆している。
高時間分解・高周波電子スピン共鳴分光法による生体内光電変換ダイナミクスの解明

本研究では、シアノバクテリアから抽出・精製した光化学系Iを対象に、超高時間分解高周波時間分解ESR実験を行った。二成分のESRスペクトルを観測し、その時間依存性と信号強度比から、二経路の速度比などダイナミクスに関する情報を明らかにした。光化学系Iの電子移動経路については短方向性と双方向性の二つが提唱されてきたが、本研究から双方向性の電子移動が妥当であると結論付けられた。光合成膜タンパク質において,光化学系IおよびII反応中心複合体は酸素発生において重要な役割を担っている.光化学系Iでは、光励起されたクロロフィルダイマーP_<700>からクロロフィルモノマーA_0へ、さらにフィロキノンA_1へと電子移動が進行する.従来、疑似2回回転対称軸で関連付けられる2つの電子伝達系のうち、一方しか電子が流れないと考えられてきた.しかし最近、両経路での電子伝達の可能性について多くの議論がなされており、その電子伝達経路について明らかにするため、本研究では超高時間分解高周波ESR法を用いた実験を行った。ESR装置の高時間分解能化を図るため、既存の狭帯域プリアンプを高帯域プリアンプへと変更した。その結果、10nsを切る高時間分解能化を実現した。Nativeの光化学Iに対して、100K付近で観測される反応中間体ラジカルイオン対P_<700>^+-A_1^-の超高時間分解高周波時間分ESRスペクトルとその時間依存性を観測した。1種類のラジカルイオン対では完全に説明することができず、二方向の電子移動が指摘された。また、レーザー照射直後のESR信号の超高速量子ビートを、高周波領域で初めて観測することに成功した。さらに、光化学Iに対して化学還元処理を行うことで、二成分のESRスペクトルと時間依存性を観測することに成功し、スペクトルの形状および時間変化から二種類のイオン対が存在することを明らかにした。生物のエネルギー生産を担う酸素発生光合成は、高等植物あるいはシアノバクテリアによって行われる。光合成反応は古くから研究されているが、いまだにその電子移動過程など明らかになっていないことが多い。そこで本研究では、シアノバクテリアから抽出・精製した光化学系を対象に、その電子移動過程の解明を目指した。昨年度に引き続き、ESR装置の高速化を図る一環として、データ処理系の改良を行った。昨年度までよりも倍速のサンプリング速度および倍の帯域を有するA/Dコンバータを導入し、その制御とデータの取り込みを可能とする自作のプログラムを作成した。その結果、lnsの速いESR応答信号を取り込むことが可能となった。昨年度から改良を重ねてきた超高時間分解ESR装置により、重水素化光化学反応中心の反応中間体ラジカルイオン対P_<700>^+-A_1^-に対して、100K付近でレーザー照射直後にESR信号の超高速量子ビートを、高いS/N比で観測することができた。また、化学還元処理によって電子移動経路を制御した超高時間分解高周波時間分解ESR測定も行い、電子移動の二方向性を実証することができた。また、二成分のESRスペクトルの時間依存性と信号強度比から、二経路の速度比などダイナミクスに関する情報を明らかにした。光化学系の電子移動経路については単方向性と双方向性の二つが提唱されてきたが、本研究から双方向性の電子移動が妥当であると結論付けられた。
近赤外分光測定装置を用いた新生児虚血性脳障害の病態解明と予防に関する実験的研究

平成8、9年度は、ヒト新生児モデルとして新生仔豚を用い、1)近赤外分光測定装置(Near Infrared Spectroscopy:NIRS)によって新生仔豚の脳内酸化、還元ヘモグロビン(Hb)、cytochrome oxidase(Cytaa3)を非侵襲的、連続的にモニタリング可能か、2)ヒト新生児の動脈管開存症の治療に用いられるインドメサシン(INDO)静注と過換気下での脳循環に及ぼす影響について新生仔豚を用いて検討した。その結果、1)NIRSにより新生仔豚の酸化Hb、還元Hb,Cytaa3のモニタリングは可能であり、2)INDOによる作用として、総Hb、酸化Hbの持続的な低下を認め、INDOによる脳動脈収縮による脳血流低下によると考えられた。Cytaa3は不変であった。INDOが脳虚血をおこしうること、NIRSで脳虚血のモニタリングが可能であることが示唆された。INDO投与群で過換気を行った時、過換気のみを行ったコントロールに比べて総Hbが有意に低下することはなく、INDOと過換気が重なると虚血が重症化するという仮説は証明できなかった。平成10年度は臨床応用として、新生児に脳虚血をもたらす可能性がある交換輸血、小児で過換気をともない脳障害を伴うRett症候群で検討を加え報告した。交換輸血後に脳虚血性病変を残した例では、他の例とは異なった交換輸血中のNIRSパターンを呈したこと、Rett症候群の覚醒過呼吸中は酸化Hb、総Hbの著明な低下を、睡眠中は改善することをNIRSでモニタリング可能であることを報告した。平成7年度に近赤外分光測定装置(NIRS)を用いた新生仔豚の脳内酸化、還元ヘモグロビン、cytochrome oxidase(酸化Hb,還元Hb,Cyt aa_3)の非侵襲的モニター法を確立した。さらに新生児動脈管開存症の治療に用いられているインドメサシン(INDO)静注と過換気下での脳循環に及ぼす影響について平成8年度も検討してきた。[対象と方法]7-10生日の新生仔豚10匹(INDO投与群5匹、コントロール5匹)に気管切開、人工換気を行い、全身麻酔下で、血圧、酸素飽和度、End-expiratory CO_2、血液ガスを経時的にモニターした。NIRO-500(浜松Photonics社製)を用い、豚の側頭部にoptodeを固定遮光し、酸化Hb、還元Hb,総Hb(酸化Hb+還元Hb),Cyt aa_3を連続測定した。定常状態(SS),INDO(0.2mg/Kg)または生理食塩水静注後1,5,15分、過換気開始後5,15分で血液ガス測定し、20分づつモニターした。[結果]両群間で体重,Hb,HR,pH,pCO_2に有意差なし。平均動脈圧はINDO静注1分後にコントロールと比べて上昇傾向あり(P=.0669)。酸化Hbは、INDO投与直後から低下し、1,5,15分後も低値(P<.01),過換気後(pCO_2=20mmHg)もSSと比べて低値(P<.05)。コントロールでは、SSと比べて過換気5分のみ低下傾向(P=.0126)。両群の比較ではINDO静注1,5分でコントロールよりも低値(P<.01)、15分で低下傾向(P=.0558)。脳血液量を反映する総Hbは、酸化Hbと同様の変化に加え、過換気15分でも低下傾向あり。還元Hbは、INDO群では経時的変化なし。コントロール群で過換気5,15分後、SSと比べて増加傾向、両群間では有意差なし。Cyt aa_3は、両群とも有意な変化を認めなかった。[考察および結論]

INDO投与後の酸化Hb,総Hb低下は、脳動脈収縮による脳血流低下によるものと考えられる。INDO投与群で過換気を行った場合、総Hbが低い傾向があり、hypocarbiaにより、脳血流低下が増強した可能性が否定できない。しかしながら、cyt aa_3の変化は認められなかった。INDOによる持続的な脳血流低下や過換気による変化がNIRSでモニター可能であり、NIRSをベッドサイドで用いることにより脳障害予防に役立てることが可能と考える。近赤外分光測定装置(NIRS)を用いて新生仔豚の脳内酸化、還元ヘモグロビン、cytochrome oxidase(酸化Hb,還元Hb,Cyt aa_3)をモニターし、平成8、9年度は主として、未熟児の動脈管開存症の治療に用いられているインドメサシン(INDO)静注(0.2mg/Kg,one shot)と過換気下での脳循環に及ぼす影響について例数を増やして検討してきた。INDOによる作用として、総Hb、酸化Hbの持続的な低下を認め、INDOによる脳動脈収縮による脳血流低下が示唆された。INDO投与群で過換気を行った時、コントロールに較べて総Hbが有意に低下することはなく、INDO投与によって脳動脈のCO_2反応性が低下している可能性が示唆された。この結果は現在論文作成中である。Cyt aa_3の変化は認めなかった。ダイマイクロスフェア(Dye Trak^<R)>を用いた脳血流測定法を新生仔豚で現在確立中であり、NIRSから計算した脳血流量との相関について、検討していく予定である。また臨床応用として、新生児に脳虚血をもたらす可能性がある交換輸血や、小児で過換気をきたす疾患などの病態解明に役立つかも検討していく予定である。一酸化窒素投与が脳血流に及ぼす影響について新生仔豚でNIRSを用いたパイロットスタディを行いたい。平成8、9年度は、ヒト新生児モデルとして新生仔豚を用い、1)近赤外分光測定装置(NearInfrared Spectroscopy:NIRS)によって新生仔豚の脳内酸化、還元ヘモグロビン(Hb)、Cytochrome oxidase(CyT aa3)を非侵襲的、連続的にモニタリング可能か、2)ヒト新生児の動脈管開存症の治療に用いられるインドメサシン(INDO)静注と過換気下での脳循環に及ぼす影響について新生仔豚を用いて検討した。その結果、1)NIRSにより新生仔豚の酸化Hb、還元Hb、Cylaa3のモニタリングは可能であり、2)INDOによる作用として、総Hb、酸化Hbの持続的な低下を認め、INDOによる脳動脈収縮による脳血流低下によると考えられた。Cytaa3は不変であった。INDOが脳虚血をおこしうること、NIRSで脳虚血のモニタリングが可能であることが示唆された。INDO投与群で過換気を行った時、過換気のみを行ったコントロールに比べて総Hbが有意に低下することはなく、INDOと過換気が重なると虚血が重症化するという1反説は証明できなかった。平成10年度は臨床応用として、新生児に脳虚血をもたらす可能性がある交換輸血、小児で過換気をともない脳障害を伴うRett症候群で検討を加え報告した。交換輸血後に脳虚血性病変を残した例では、他の例とは異なった交換輸血中のNIRSパターンを呈したこと、Rett候群の覚醒過呼吸中は酸化Hb、総Hbの著明な低下を、睡眠中は改善することをNIRSでモニタリング可能であることを報告した。
プロリンを重要成分として含む一次構造制御型ポリペプチドの三次元構造の解析

1)アミノ酸配列とコンホメーションの対応関係に関する知見の集積のため、天然由来の周期性タンパク質におけるプロリン含有の反復アミノ酸配列をモデル化した周期性ポリペプチド、Poly(Leu-Pro-Pro)、Poly(Xaa-Pro-Pro)、Poly(Xaa-Pro)、poly(Xaa-Xaa-Pro)、poly(Xaa-Xaa-Xaa-Pro)(Xaa=Ala、Leu、Val、Phe、Glu、Asp、Lys、Arg等)を固相法により合成し、溶液中でのコンホメーションについて円二色性スペクトル測定により検討した。既知のポリプロリン-II構造とは異なるヘリックス構造が存在していることを示す円二色性スペクトルが得られた。さらに、反復アミノ酸配列と溶媒、pH、温度に依存して、安定構造が変化することを明らかにし、分子力学計算により予測している新規のヘリックス構造の可能性を強く支持する結果得た。2)天然由来の長周期型周期性タンパク質のアミノ酸配列反復部分、および、モデル化した周期性ポリペプチドについて、分子力学計算に基づく構造最適化によるコンホメーション解析を試み、アミノ酸配列と安定な基本骨格構造の対応関係についての有用な知見を得た。3)プロリンを主成分とするアミノ酸ランダム共重合体を縮合法により合成した。微少副成分のアミノ酸の疎水性に依存して大きく相転移挙動は変化するが、円二色性スペクトルに反映するような大きな二次構造の変化は生じていないことが明らかになった。本研究は、周期性タンパク質の反復アミノ酸配列部分の三次元構造を明らかにするために、第一歩としその反復アミノ酸配列部分をモデル化したポリペプチドの合成と、その三次元構造解析を試みる。具体的には、プロリンを重要成分として含む種々の一次構造制御型ポリペプチドを合成し、合成したポリペプチドの単一分子、および会合体としての三次元構造の理論的、実験的解析を行うのが目的である。本年度は、プロリンを重要成分として含む一次構造制御型ポリペプチドの合成と理論的構造解析を行った。先ず、周期性ポリペプチドとしてpoly(Xaa-Pro)、poly(Xaa-Pro-Pro)、Poly(Xaa-Pro-Pro-Pro)、およびpoly(Xaa-Pro-Pro-Pro-Pro)の液相法、固相法を併用して合成を試みた。Xaa残基は、疎水性残基として、Ala、Leu、Val、Pheを、酸性残基としてGluを、塩基性残基としてLysを、水素結合性残基としてSer残基をそれぞれ選択した。さらに長波長領域でのCDスペクトルを構造解析の手段として、上記の各周期性ポリペプチドの特定のXaa残基をTrp残基に置換したポリペプチドの固相合成を試みた。一方、分子力学計算に基づく構造最適化により、分子内相互作用の範囲で安定なヘリックス構造の集団に関するデータに基礎として、2分子および3分子からなる分子間会合体の構造最適化を試みた。それぞれの会合様式の相対的安定性に対する側鎖原子団の寄与についての役割をさらに明確にするため、(1)で挙げたXaa残基以外のアミノ酸についても同様の解析を試みた。また、Trp残基の側鎖発色団の遷移モーメントに由来するCDスペクトルについて、構造最適化により得られた安定構造の座標値を用いて、量子化学計算に基づく理論計算を試みた。本研究では、周期性タンパク質の反復アミノ酸配列部分の三次元構造を明らかにするために、その第一歩として反復アミノ酸配列部分をモデル化したポリペプチドの合成と、その三次元構造解析を遂行する。具体的には、プロリンを重要成分として含む種々の一次構造制御型ポリペプチドを合成し、それらの単一分子および会合体としての三次元構造の理論的、実験的解析を行うのが目的である。1、プロリンを重要成分として含む一次構造制御型ポリペプチドの合成前年度に引き続いて、周期性ポリペプチドpoly(Xaa-Pro)、poly(Xaa-Pro-Pro)、poly(Xaa-Pro-Pro-Pro)等について液相法と固相法を併用して合成を行った。Xaa残基については、側鎖原子団の疎水性、酸性、塩基性に着目して残基を選択した。疎水性残基として、Ala、Leu、ValおよびPheを、酸性残基としてGluを、塩基性残基としてLysを、それぞれ選択した。

2、プロリンを重要成分として含む一次構造制御型ポリペプチドの理論的構造解析前年度と同様の手法により、分子力学計算に基づく構造最適化により、分子内相互作用の範囲で安定なヘリックス構造の集団に関するデータに基礎として、2分子、3分子からなる分子間会合体の構造最適化を試みた。それぞれの会合様式の相対的安定性に対する側鎖原子団の寄与についての役割をさらに明確にするために同様の解析を試みた。3、プロリンを重要成分として含む一次構造制御型ポリペプチドの実験的構造解析1で合成したポリペプチドの溶液状態でのCD、NMRおよびIR測定等データを集積した。溶媒系としては、各測定に対応して、水系、非水系を適当に選択し、濃度依存性、温度依存性、および塩濃度依存性について2の理論的構造解析の結果も含めた総合的な検討を加えた。1)アミノ酸配列とコンホーメションの対応関係に関する知見の集積のため、天然由来の周期性タンパク質におけるプロリン含有の反復アミノ酸配列をモデル化した周期性ポリペプチド、Poly(Ala-Pro-Pro)、Poly(Leu-Pro-Pro)、Poly(Gly-Pro.Pro)、Poly(Ala-Pro-Pro-Pro)、Poly(Leu-Pro-Pro-Pro)、Poly(Val-Pro-Pro-Pro)、Poly(Aib-Pro-Pro-Pro)、Poly(Gly-Pro-Pro-Pro)、Poly(Glu-Pro-Pro-Pro)、Poly(Asp-Pro-Pro-Pro)、Poly(Ala-Ala-Pro)を固相法により合成し、溶液中でのコンホメーションについて円二色性スペクトル測定により検討した。既知のポリプロリン-II構造とは異なるヘリックス構造が存在していることを示す円二色性スペクトルが得られた。さらに、反復アミノ酸配列と溶媒に依存して、安定構造が変化することを明らかにし、分子力学計算により予測している新規のヘリックス構造の可能性を強く支持する結果得た。2)天然由来の長周期型周期性タンパク質のアミノ酸配列反復部分、および、モデル化した周期性ポリペプチドについて、分子力学計算に基づく構造最適化によるコンホメーション解析を試み、アミノ酸配列と安定な基本骨格構造の対応関係についての有用な知見を得た。3)プロリンを主成分とするアミノ酸ランダム共重合体を縮合法により合成した。微少副成分のアミノ酸の疎水性に依存して大きく相転移挙動は変化するが、円二色性スペクトルに反映するような大きな二次構造の変化は生じていないことが明らかになった。
シトクロムP-450の酵素化学的並びに臓器特性

各種高等動物(ウシ、ブタ、ヒツジ等)の副腎皮質ミトコンドリアよりシトクロムP-450scc(コレステロ-ル側鎖切断酵素)を精製し、単一蛋白として取り出した。加えてこの還元酵素系であるNADPH-フェレドキシン還元酵素やフェレドキシンもそれぞれ単一蛋白として精製した。シトクロムP-450sccに関しては、その酵素化学的特性について研究を行った。シトクロムP-450sccは、ミトコンドリア型のP-450であるため、副腎皮質のアドレノフェレドキシンと結合を形成するが、この際シトクロムP-450scc-イソシアニッド結合体はこのアドレノフェレドキシンにより分光吸収スペクトルが著明に影響され、シトクロムP-450scc-イソシアニッドの還元型のソレ-帯の2つの吸収(425nmと455nm)は455吸光度が減少し、425吸光度が増加することが分かった。このことは、シトクロムP-450sccが生理機能を発揮するためにはアドレノフェレドキシンによるP-450sccのヘム結合領域の形態変化が必要であることを示唆している。シトクロムP-450sccは前述のごとくアドレノフェレドキシンと結合体を形成するが、シトクロムP-450scc表面上のアドレノフェレドキシン結合部位はPLP(ピリドキサ-ル隣酸)と特異的に結合するリジン残基があり、PLPを結合させることによりこの結合ドメインをトリプシンにより切り取ることが出来る。このポリペプチドの一次構造を決定した。この部位はN末端より329342番目に存在していることが証明された。シトクロムP-45011βもミトコンドリア型のP-450であるため、アドレノフェレドキシンと結合する。従ってシトクロムP-45011βにも極めて類似性の高い部位の存在が証明された。シトクロムP-450sccアドレノフェレドキシンやNADPH-フェレドキシン還元酵素の各抗体を作成し、脳におけるシトクロムP-450scc-モノオキシゲナ-ゼの存在部位を決定した。
常位胎盤早期剥離の出生前診断に向けた胎盤組織のマイクロアレイ・SNP解析の応用

常位胎盤早期剥離を来した胎盤組織を用いて検討した。1)MMP-1遺伝子のメチル化率に関する検討ではMMP-1遺伝子promoter領域のメチル化率に有意差は認められなかった。2)ゲノムワイドな網羅的メチル化解析では、疾患群でメチル化率に有意な差を認める遺伝子が複数、同定された。3)ゲノムワイドな網羅的SNP解析において疾患群に特異的なSNPは同定されなかった。常位胎盤早期剥離は、遺伝学的要因と環境要因の双方が共同して発症に関わることが知られている。臨床的に本症は、周産期死亡の主要な原因を占め、母児ともに重篤な状態を来すことから、周産期医学上の解決すべき喫緊の課題の一つである。疫学的な検討により本症は、早期に診断し早期の介入を行う事で、児のintact survivalが得られることが判明している。したがって、リスク因子を有する患者を適切な管理下に置き、早期介入を図ることが得策である。本研究は、本症発症のリスク因子を、遺伝学的およびエピジェネティック因子にもとめ明らかにしようとするものである。前記の目的を達成するため、1)常位胎盤早期剥離症例の胎盤を用いて、絨毛の候補遺伝子のSNPマイクロアレイを行うこと、2)コラーゲン分解酵素遺伝子のpromoter領域CpG部位のメチル化程度を解析すること、3)同遺伝子promoter領域における特異的SNPアレルの型分類解析を行うこと、を通じて、遺伝学的およびエピジェネティック的要因を明らかにするものである。本年度は、常位胎盤早期剥離を来した10症例より胎盤組織を収集した。またコントロール胎盤として、早産に至った症例、正期産で出産した症例など約200症例より胎盤を収集した。本年度は、MMP-1遺伝子を主に検討した。1)特定領域の詳細分析としては、収集した胎盤組織の絨毛組織より抽出したDNAを用いてMMP-1遺伝子promoter領域の-1299CpG部位および-930CpG部位のメチル化をCOBRA変法による解析した。結果、分娩週数をマッチさせた集団群では、各部位のメチル化率に有意差は認められなかった。2)ゲノムワイドな網羅的解析も並行して行った。すなわち疾患群5例における週数をマッチさせたコントロール群5例のDNAにおいてビーズアレイ解析を行った。結果、2群間でメチル化率に有意な差を認める遺伝子は同定されなかった。臨床的に本症は、周産期死亡の主要な原因を占め、母児ともに重篤な状態をきたすことから、周産期医学上の解決すべき喫緊の課題である。従ってリスク因子を有する患者を適切な管理下に置き、早期介入を図ることが得策である。本研究では、本症発症のリスク因子を遺伝学的およびエピジェネティック因子に求め明らかにしようとするものである。前記の目的を達成するために、1)本症胎盤を用いて絨毛の候補遺伝子のSNPマイクロアレイを行うこと、2)MMP-1プロモーター領域のCpG部位のメチル化程度を解析すること、3)同遺伝子Promotor領域における特異的SNPアレルの型分類解析を行うこと、を通じて明らかにするものである。本年度は、昨年度に収集した本症症例の胎盤と本年度に収集しえた胎盤数が、一定以上の数を確保しえたので、週数をマッチさせた本症胎盤と正常胎盤のDNAのビーズアレイメチル化解析を行った。昨年度実施の通常解析では有意な候補遺伝子は同定しえなかった。しかし、危険率の変更および解析方法の変更により、本症で特異的にメチル化または脱メチル化されている遺伝子の候補群が同定された。この候補群の遺伝子が、本症発症に関与していることが推定された。今後遺伝的な因子の同定を目的に同遺伝子群のSNPアレイ解析を実施する予定で現在検討中である。特に問題なく経過している。常位胎盤早期剥離は、胎盤絨毛と子宮脱落膜との接着が、何らかの要因で破綻することで発症する。前置胎盤でも同様の機序から胎盤剥離を来し警告出血などの症状を来すと考えられており、現在では両疾患を包括してplacental separation syndromeと捉える傾向にある。これまでの疫学的な研究の結果、高率な再発危険率、妊娠高血圧症候群や喫煙習慣との関連性が指摘され、遺伝的な要因とともにepigenetic要因の関与が推定されている。申請者らは、これまで、正常絨毛細胞で発現する蛋白分解酵素遺伝子の一部でメチル化パターンの組織特異性を見出している。したがって、常位胎盤早期剥離の発症においては、候補遺伝子のメチル化パターンの変化に伴い、2次的に発生する可能性が指摘される。本研究では、常位胎盤早期剥離の病因を解明する目的で、妊娠後期における発症に関与する候補遺伝子を網羅的SNP(single nucleotide polymorphism)解析および網羅的メチル化解析により同定する事を主研究目的としている。本研究では、前述した主研究目的を達成するために、1常位胎盤早期剥離を発症した妊婦の胎盤を用いて行う網羅的SNP解析、2コラーゲン分解酵素遺伝子(MMP-1、MMP-8、MMP-9)のPromoter領域のCpG部位のメチル化パターンの解析、3網羅的SNP解析および網羅的メチル化解析により同定された候補遺伝子のPromoter領域のCpG部位のメチル化パターンの解析、を3年間で行う予定で計画した。

その結果、網羅的SNP・メチル化解析により特異的な候補遺伝子群が同定された。最終年度の実施した網羅的SNP解析は、学外研究施設で実施したことより、解析に日数を必要としたため、支払いが次年度に繰り越しされた。これにより次年度会計が発生し、多少の遅れが発生した。常位胎盤早期剥離は、胎盤絨毛と子宮脱落膜との接着が、何らかの要因で破綻することで発症する。前置胎盤でも同様の機序から胎盤剥離を来し警告出血などの症状を来すと考えられており、現在では両疾患を包括してplacental separation syndromeと捉える傾向にある。これまでの疫学的な研究の結果、高率な再発危険率、妊娠高血圧症候群や喫煙習慣との関連性が指摘され、遺伝的な要因とともにepigenetic要因の関与が推定されている。申請者らは、これまで、正常絨毛細胞で発現する蛋白分解酵素遺伝子の一部でメチル化パターンの組織特異性を見出している。したがって、常位胎盤早期剥離の発症においては、候補遺伝子のメチル化パターンの変化に伴い、2次的に発生する可能性が指摘される。本研究では、常位胎盤早期剥離の病因を解明する目的で、妊娠後期における発症に関与する候補遺伝子を網羅的SNP(single nucleotide polymorphism)解析および網羅的メチル化解析により同定する事を主研究目的としている。本研究では、前述した主研究目的を達成するために、1常位胎盤早期剥離を発症した妊婦の胎盤を用いて行う網羅的SNP解析、2コラーゲン分解酵素遺伝子(MMP-1、MMP-8、MMP-9)のPromoter領域のCpG部位のメチル化パターンの解析、3網羅的SNP解析および網羅的メチル化解析により同定された候補遺伝子のPromoter領域のCpG部位のメチル化パターンの解析、を3年間で行う予定で計画した。常位胎盤早期剥離を来した胎盤組織を用いて検討した。1)MMP-1遺伝子のメチル化率に関する検討ではMMP-1遺伝子promoter領域のメチル化率に有意差は認められなかった。2)ゲノムワイドな網羅的メチル化解析では、疾患群でメチル化率に有意な差を認める遺伝子が複数、同定された。3)ゲノムワイドな網羅的SNP解析において疾患群に特異的なSNPは同定されなかった。検体収集が予想以上に早期に達成されたことより、順調に経過している。今後はゲノムワイドなSNPアレイ解析を実施する予定である。同定された常位胎盤早期剥離発症の候補遺伝子群の生体における機能を実際に解析する必要があり、これを実施する予定である。周産期医学今回設定した疾患群および対照群では、遺伝子のメチル化率には2群間で有意差は認められなかった。しかし、週数をマッチさせた場合対照群は、切迫早産が疾患原因とされることが多くなり、結果として遺伝子メチル化率に差を認めなかった可能性がある。今後は、正期産群を対照例として設定しなおすことが必要と考えられる。また、ゲノムワイドなSNP解析の必要性が高いことが指摘されていることより、今後は、それに向けた検討を行う予定である。SNP
縄文時代における赤い糸の製作技術に関する復元的研究

縄文時代の繊維質胎漆製品である"赤い糸"は、糸の製作技術、漆などの膠着材や彩色用赤色顔料などの素材、さらには工程全体に関わる技術などが体系的に具現化されている。それらの技術内容には、縄文時代の人々の生活や文化を復元する上で有効な情報が含まれている。本研究では、縄文時代の"赤い糸"を自然科学的手法によって具体的に検討し、製作技術に関わる材質や技法などの知見を得ることができた。縄文時代の糸胎・紐胎漆器である"赤い糸・紐"は、糸や紐の製作技術、漆などの膠着材や彩色用赤色顔料などの素材、さらには工程全体に関わる技術体系が高度に具現化されている。その技術内容に関する知見は極めて重要であり、縄文の人々の生活や文化を復元する上で有効な情報が含まれる。本研究は、縄文時代の"赤い糸・紐"について、集成的研究を基礎として、自然科学的手法を取り入れながら検討を進めるものである。平成18年度は、関係資料の実見とその記録化に努めるとともに、微小片試料をもとにして構造や材質など製作技法に関わる調査を進めた。この間の成果は、下記の内容で公表した。(1)学会、研究会発表(1)日本文化財科学会第23回大会(6月1718日、東京都)「飾り弓の材質と技法北海道北斗市押上1遺跡の事例から」(2)東アジア文化財保存修復国際会議「専門家会議」(9月2425日、宮崎県)「縄文文化の彩色土器における彩色用材料の所要量」(2)普及(1)札幌大学考古学講座"ものの動きから探る先史時代の世界"(10月12日、札幌市)「縄文文化の漆工芸とその技術」(3)学術印刷物(1)「函館市臼尻B遺跡出土漆製品の材質と技法」北海道開拓記念館研究紀要第35号(2)「函館市臼尻C遺跡出土漆製品の材質と技法」函館市臼尻C遺跡発掘調査報告書(3)「チョマトー遺跡出土赤彩土器に用いられた彩色材料の材質」帯広市チョマトー遺跡発掘調査報告書縄文時代の糸胎・紐胎漆器である"赤い糸・紐"は、糸や紐の製作技術、漆などの膠着材や彩色用赤色顔料などの素材、さらには工程全体に関わる技術体系が高度に具現化されている。平成19年度は、関係資料の実見とその記録化に努めるとともに、微小片試料をもとにして構造や材質など製作技法に関わる調査を進めた。(1)学会、研究会発表(1)日本文化財科学会第24回大会(6月23日、奈良市)「北海道函館市臼尻B遺跡出土漆製品の材質と技法」(2)2007東アジア文化遺産保存国際シンポジウム(10月31日11月2日、韓国ソウル市)「縄文文化における飾り弓の製作技術」(2)学術印刷物(1)「縄文文化の透かし模様入り漆櫛とその技術」『北海道開拓記念館研究紀要第36号』(2)「帯広市大正8遺跡から出土した赤色遺物の材質的検討」『帯広・大正遺跡群3』(3)「天寧1遺跡から出土した漆器の材質と技法」『釧路町天寧1遺跡』(4)「函館市桔梗2遺跡から出土した赤色顔料の材質」『函館市桔梗2遺跡』縄文時代の糸胎・紐胎漆器である"赤い糸・紐"は、糸や紐の製作技術、漆などの膠着材や彩色用赤色顔料などの素材、さらには工程全体に関わる技術体系が高度に具現化されている。本研究は、縄文時代の"赤い糸・紐"について、集成的研究を基礎として、自然科学的手法を取り入れながら検討を進めた。平成20年度は最終年度にあたり、これまでの調査を進めると同時に、下記のとおり結果を公表した。(1)学会、研究会発表(1)日本文化財科学会第25回大会(6月1415日、鹿児島市)「縄文文化前期の漆製品に関わる材質と技法帯広市大正8遺跡の事例から」(2)日本文化財科学会第25回大会(6月1415日、鹿児島市)「北海道における縄文文化晩期の朱彩漆器釧路町天寧1遺跡の事例から(2)学術印刷物(1)「縄文文化における繊維質胎漆製品とその原材料(試論)」『北海道開拓記念館研究紀要第37号』P112
宇宙ジェットの数値流体力学シミュレーション

宇宙ジェットとは銀河とか星から放出される、細く絞られたプラズマの流れのことをいう。その流体力学的なメカニズムは実験室や航空機、ロケットで実現されるジェットと基本的に変わるところはない。違いは規模だけである。そこでわれわれは宇宙ジェットの研究とともに、地上のジェットの研究も行った。1.松田らはまず2次元軸対称性を仮定し、圧縮性Euler方程式をとくことにより、理想的な場合の宇宙ジェットを計算した。この場合、ジェットの先端付近に特徴的な振動現象が現れた。これは局所的な不安定ではなく、一種のフィードバック・ループによる振動と考えられる。2.松田らはコンパクト天体の重力に引かれてガスが天体に落下する現象(アクリーション)の数値シミュレーションを行った。この天体の表面条件によって解の性質は大きく変わることが分かった。天体がガスを吸収しない場合(完全反射条件)、ガスは天体の回りに集積し、その内部に渦が発生する。そしてその渦により、ときおり対称軸にそってジェットが発生することが分かった。これが宇宙ジェットの生成機構の一つであるかどうかは断定できない。3.石井はジェット中に固体微粒子がまざっている場合、その粒子と流れの相互作用を数値的に研究した。4.石井は1に述べた不安定性を研究するため、流れに逆行してジェットが放出されている、逆行ジェットの場合も研究した。5.梅田はジェットが、穴のあいた板に衝突する際に発生する音、ホールトーンを、実験的に研究した。将来的にはこの現象も、数値シミュレーションできると考えられる。
自己主導的なeラーニングのための学習方法選択支援ツールの開発研究

本研究は、自己主導的な学習環境の基盤整備を目的としている。本研究では、汎用的な学習管理システムの一つであるMoodleで実用可能な学習内容ならびに学習方法の選択を支援するツールを調査し、整理した。そして、これまでの研究で開発した「学習内容選択支援ツール:LCM(Learner's Controlling Map)」を拡張する形で、学習方法の選択支援ツールのプロトタイプを開発した。本研究の目的は、遠隔非同期型のeラーニングを対象として、学習者向けの「学習方法選択支援ツール」を開発し、これまでの研究で開発したツールとともに一般的な学習管理システムに組み込むことにより、自己主導学習スキル獲得の前提となる、自己主導的な学習環境を構築することである。当該年度においては、1.利用可能なツールの現状・動向調査、2.学習課題の性質に応じた課題設定の具体例の整理、3.学習方法選択支援ツールの基本設計を行った。1.の研究成果をMoodle Moot2014で発表および意見交換を行うとともに、2.3.に関しては、国内学会(JSET、JSiSE)等において教育工学研究者と意見交換した。具体的な成果を以下に示す。(1)汎用的な学習管理システムである「Moodle」のプラグインを調査した。その結果、本研究で開発を目指している「学習方法の選択支援」を目的としたプラグインは見つからなかったため、本研究の新規性が増した。一方、過去の研究で開発した「学習内容選択支援ツール(LCM)」の類似プラグインが5点見つかり、コンテンツの「意味」と「その構造関係」を同時に学習者へ提示することの有用性について示唆を得た。また、本調査でMoodleに新機能(完了トラッキング機能等)が追加されたことが分かり、LCMの拡張が容易となったことを確認した。これは、自己主導的な学習環境の基盤整備が加速する点で意義がある。(2)学習課題の性質に応じた課題設定を支援する機能は「教員向け」ツールに実装すべきとの意見をもらい、本研究の発展へ向けて調査を継続することが重要であることが分かった。(3)(1)と(2)を踏まえて学習方法選択支援ツールの基本設計を行い、過去に開発したLCMに、学習活動の種類を提示する機能を追加する方針とした。これにより、学習者に「学習内容(何を学ぶか)+学習方法(どうやって学ぶか)」のヒントを与えることが可能となる。当該年度においては、前年度の基本設計を踏まえ、「学習方法選択支援ツール」のプロトタイプの開発(α版)と評価および改善を行った。1.プロトタイプの開発(α版)本ツールの開発言語は、Moodleの開発言語であるPHP、JavaScriptとした。これまでの研究で開発した「学習内容選択支援ツール:LCM」を拡張し、新機能として「学習活動の種類の提示機能」を追加した。開発は、これまでの研究と同様に申請者が担当し、開発過程においてシステム開発の専門家から意見を得る機会を設けた。2.プロトタイプの評価と改善プロトタイプの改善点を明らかにするために、形成的評価を行った。システム開発およびインストラクショナルデザインの専門家に協力いただき、専門家レビューを行った結果、開発したツールは学習方法の選択時に有効な支援ができていることが示唆された。一方で、改善点としてMoodle2系への対応が必要なことが分かり、改善後のツールを利用したMoodle2系サンプルコースを公開した。本研究終了後、熊本大学大学院教授システム学専攻にて本ツールを試用していただく予定であり、実践データの収集と分析を通じて本研究を発展させることで、自己主導的なeラーニング環境の構築が加速することを見据えている。教育工学利用可能なツールの現状・動向調査を十分に行い、研究発表と意見交換を通じてアイディアを具体化し、本年度の目標通り、開発するツールの基本設計までを終えることができた。また、教育工学研究者から本研究の発展に向けた示唆をいただき、学習課題の性質に応じた課題設定の具体例の整理は継続するため、計画以上の進捗とまでは言えないと考えた。したがって「おおむね順調に進展している」とした。平成25年度の基本設計を踏まえ、「学習方法選択支援ツール」のプロトタイプの開発(α版)と評価および改善を行う。その結果を踏まえ、本研究の発展に向けて、教員向けツール等の検討も行う。1プロトタイプの開発(α版)本ツールの開発言語は、Moodleの開発言語であるPHP、JavaScriptとする。これまでの研究で開発した「学習内容選択支援ツール:LCM」を拡張し、新機能として「学習活動の種類の提示機能」を追加することで実現する。開発は、これまでの研究と同様に申請者が担当する。開発過程においてシステム開発の専門家から意見を得る機会を設け、予算や時間的な制約を考慮して効率よく開発することを目指す。2プロトタイプの評価と改善プロトタイプの改善点を明らかにするために、形成的評価を行う。