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類似構造をもつ強誘電性及び超伝導性酸化物の相転移と量子ゆらぎの理論

強誘電体分野でも超伝導分野でも、ペロフスカイト型およびその類似構造をもつ酸化物を共通項にして研究すると、量子ゆらぎや相転移という観点で意外にも関連性があり、現在注目のトピックスを解明することに成功した。リラクサー強誘電体の出現条件、銅酸化物と共通性をもつフォノン系超伝導(フラーレン、MgB2等)で成果を出した。ペロフスカイト構造(ABO3型)及びその関連の類似構造をもつ酸化物は、誘電体から電気伝導体さらに超伝導体に至るまで幅広く存在し興味深い物性を示す。そして酸素八面体の積層構造を変化させると、強誘電性でも超伝導性でも類似した構造のところで転移点が高くなったり構造相転移の相境界近傍で応用上の有用な特性が見つかったりする。そのため酸素八面体の積層構造に特有のフォノンが特異な物性の発現に大事な役割を担っていて、種々の相転移をもたらす量子ゆらぎの正体が重要な鍵を握っていると考えられる。そこで、現在の物性物理が抱えるテーマの中で応用上そのメカニズムの早期解明が望まれる3つのサブテーマを掲げ、ペロフスカイト型とその変形である類似構造をもつ酸化物において、相転移点近傍の量子ゆらぎを理論的に解き明かし、応用に繋がる物性を開発する。ペロフスカイト構造(ABO3型)及びその関連の類似構造をもつ酸化物は、誘電体から電気伝導体、さらに超伝導体に至るまで幅広存在し、興味ある物性を示す。しかも類似構造のところで、強誘電性でも超伝導性でも転移点が高くなったり、構造相転移の相境界近傍で、応用上の有用な特性が見つかったりする。それは、構造に特有のフォノンが特異な物性の発現に重要な役割を担っている証拠で、相転移をもたらす量子ゆらぎの正体が鍵を握っている。1.ペロフスカイト型強誘電体の相境界(リラクサー特性)強誘電体混晶において、Cubic-TetとCubic-Rhomboの相境界が出現することを現象論の範囲で統一論を試み、さまざまな酸化物を同一の相図上で説明することに成功した。リラクサー特性が出現するモルフォトロピック相境界を理論的に導出し、逐次相転移との関係を予言し、CREST研究会で発表した(2008.10)。2.量子ゆらぎによる、常誘電性と高温超伝導SrTiO3の量子常誘電性について、O(16)-O(18)同位体置換による強誘電性転移の臨界現象をソフトフォノン理論で説明し、CREST研究会で発表した(2008.5)。一方、同様の構造をもつ酸化物高温超伝導体に対しては、先の誘電体における2種類のTOフォノンによる量子効果の代わりに、2種類のLOフォノンが、La系、Y系、Bi系という積層構造の変化につれて変わるモデルを提唱し、超伝導機構への関与や擬ギャップの正体を説明する理論を提出した。発表は、低温物理国際会議で口頭発表(2008.8)、及び論文発表(2009.3出版)を行なった。ペロフスカイト構造及び関連の類似構造をもつ酸化物について、強誘電性でも超伝導性でも、類似構造のところで転移点が高くなったり、構造相転移の類似した相境界近傍で、応用上の有用な特性が見つかったりする。それは、構造に特有のフォノンが特異な物性の発現に重要な役割を担っている証拠で、相転移をもたらす量子ゆらぎの正体が鍵を握っていると考え、研究を進めた。[1]ペロフスカイト型強誘電体の相境界強誘電体混晶において、Cubic-TetとCubic-Rhomboの相境界(モルフォトロピック相境界、MPB)が出現する所で有用なリラクサー特性が表れるが、その特異性を導出する一般論を仕上げた。その結果、単独物質において構造の逐次相転移をする形で、MPBの要素を発現するBaTiO_3に注目し、1次転移の前後で強誘電的な微小クラスターが生長する様子を直接捉える方法を開発した。その成果は既に論文発表してあり(2009.12)、今後、理論と実験の共同研究として軌道に乗せる素地を作ることが出来た。[2]量子ゆらぎによる、エキゾティックな超伝導酸化物高温超伝導体における転移点の酸素同位体置換効果について、光学フォノンの役割から説明に成功したのを受け、その理論の拡張を試みた。1年前に見つかった、フラーレン超伝導体のA-15構造における転移点の上昇データを説明する理論をいち早く手がけ、国際会議で発表した(2009.9)。英国の実験グループと直接議論した結果、幾つか疑問点を出されたので理論を検討し直し、半月後の日本物理学会(2009.9)において再びディスカッションし、合意に達するという進展を見せた。目下、論文作成中である。ペロフスカイト構造および関連する類似構造を持つ酸化物について、強誘電性でも超伝導性でも、同様な構造のところで転移点が高くなったり、構造相転移の類似の相境界近傍で、応用上の有用な特性が見つかったりする。それは、構造に特有のフォノンが特異な物性の発現に重要な役割を担っている証拠であり、相転移を起こす量子

ゆらぎが鍵を握っているという観点から研究を遂行した。[1]強誘電性のペロフスカイト型酸化物混晶における相境界強誘電体混晶でデバイスに有用なリラクサー特性を得るには、Cubicから転移したTet相とRhombo相の境界領域(モルフォトロピック相境界、MPB)を探索する必要がある。その出現条件をランダウ現象論と第一原理計算をドッキングさせる理論を作って導出した。これまで試みられた現象論では説明できなかった電場効果や圧力効果に関する最近の実験データを再現するのに成功し、国際会議(2010.8)で口頭発表、論文発表した。[2]量子ゆらぎによるエキゾティックな超伝導酸化物高温超伝導体で既に成功した転移点Tcの同位体効果において、光学フォノンの役割を考慮した理論式をさらに拡張しフラーレン超伝導に応用した。その結果、1,2年前から急に実験の進んだC_<s3>C_<60>の高いTcや、A15型かfcc構造かの違いを含んで同一理論で説明することに成功した。国内の学会で発表し(2010.9)、本論文を2報の長編で投稿したところ査読者に称賛された。目下、印刷中である。ペロフスカイト型もしくはその関連の類似構造をもつ酸化物に着目し、強誘電体混晶における相境界で実現する有用な特性や、酸化物中の高速イオン伝導によるクリーンな燃料電池の開発、量子ゆらぎに起因したエキゾティックな超伝導の導出など、応用上注目される物理現象に共通する機構の理論的解明にとりくみ、研究成果を挙げた。1.量子ゆらぎによるエキゾティックな超伝導ペロフスカイト構造の変形型酸化物である高温超伝導体において、転移点Tcの同位体効果の異常を光学フォノンLOの役割から説明したが、さらに拡張して、近年話題となったフラーレン超伝導体の実験結果を解釈した。高温超伝導体と類似の相図を示すCs_3C_<60>の高いTcや、fcc構造もしくはA15型をとる構造選択が何で決定されるかを解析理論で明らかにし、本論文2報を出版した(2011.5&7)。2.強誘電性ペロフスカイト型酸化物の混晶における相境界特性強誘電体酸化物の混晶で、デバイス応用に有望なリラクサー特性を解明することが重要テーマとなっている昨今、Cubic相から転移した低温でのTet相とRhombo相の境界領域(モルフォトロピック相境界、MPB)の出現条件について、ランダウ現象論と第一原理計算とを照合させた理論を作って証明した(国際会議EMFで口頭発表、論文発表、2011.6)。さらに、従来の現象論では説明不可能であった外場効果(圧力効果、電場効果)の導出にも成功しており、学会発表(2012.5)と論文発表(2012秋頃)を予定している。ペロフスカイト構造(ABO3型)および関連する類似構造をもつ酸化物に着目し、強誘電体混晶の相境界で出現する有用な特性や、量子ゆらぎに起因したエキゾティックな超伝導の導出など、物性物理の課題の中で応用上メカニズムの解明が急務とされる物理現象をとりあげ、理論的解明にとりくみ、研究成果を挙げた。強誘電性ペロフスカイト型酸化物の混晶における相境界特性デバイス応用に有望なリラクサー特性を解明するため、ペロフスカイト型強誘電性酸化物の混晶において、競合の強い相境界の出現条件を説明した。これはCubic相から転移した低温におけるTet相とRhombo相の境界領域(モルフォトロピック相境界、MPB)であり、ランダウ現象論と第一原理計算を照合させた2次転移の理論で説明した。さらに1次転移の理論に発展させ、混晶の相境界を逐次相転移の出現領域と関連付けた変位型相転移の統一理論にして解釈した(論文発表済、2012.7)。
視物質の分子進化と色覚の起源

多くの視物質のアミノ酸配列が明らかにされており、視物質は分子進化を研究する上で格好な蛋白質である。しかしその多くは脊椎動物の視物質で、無脊椎動物では昆虫と頭足類に限られている。これらは動物界ではほんのわずかな種類であり、分子系統樹を確立するためには広い動物種の視物質の情報が必要である。我々はすでに頭足類タコ、無顎類やつめうなぎの視物質のクローニングをした、昨年はプラナリアの視物質のクローニングを行いこれが頭足類に似ていることを示した。本年は種々の無脊椎動物の眼のcDNAを得て試してみたところ、ゴカイ、クラゲ、ヒトデ等からロドプシンに相同性を示すDNA断片を得ることができた。さらにクラゲでは全長の遺伝子をクローニングできた。原索動物ホヤの幼生は脊椎動物の始原型であり、特に重要である。我々は、ホヤの初期幼生cDNAライブラリー、初期幼生の種々のステージの全RNAから得たcDNA、ゲノムDNAをテンペレートとしてPCRを試みても、目的とするサイズの特異的バンドは得られなかった。そこでタコロドプシン遺伝子、ウシロドプシン遺伝子をプローブとして種々の条件でサザンハイブリダイゼーションを行ったところ、各々のプローブに相同性を示す、いくつかのバンドを同定することが出来た。現在これらの知見を基にホヤのゲノムライブラリーのスクリーニングを行ている。
幾何学的にフラストレートした磁性体の磁気相関

パイロクロア構造を持つ磁性体の研究により、正四面体ネットワーク格子においてフラストレーションの効果が多彩な形で現れることが認識され、実験・理論共に様々な研究が活発に行われている。本研究は、パイロクロア酸化物磁性体におけるスピン相関を中性子回折法により直接観測し、フラストレーションの本質をミクロスコピックに究明することを目標とした。具体的には、スピンアイス系のDy_2Ti_2O_7単結晶に、[111]方向の磁場をかけると、比熱測定等により「カゴメアイス状態」が実現するという予想がされているが、この系のスピン相関を測定し、この「カゴメ格子上のスピンアイス」という理論的シナリオが成立するのかどうか?という問題の解明に取組んだ。スピン相関測定の中性子回折実験は、日本原子力機構およびILLの原子炉にて行い、その結果をモンテカルロ法を用いて解析した。Dy_2Ti_2O_7ではスピン間の主たる相互作用が、双極子相互作用であるため、その長距離成分を注意深く取り扱う計算上の工夫を加えて、比熱および中性子散乱強度を計算し実験データとの比較を行った。その結果、最近接強磁性交換相互作用の場合に予想されるスピン相関、すなわちカゴメアイスのスピン相関とほとんど同じものが、Dy_2Ti_2O_7のカゴメアイスと考えられている磁場-温度領域で観測されることが判明した。これは、カゴメアイスという理論的シナリオを、完全に支持する実験事実を本研究で得られたことを意味する。またDy_2Ti_2O_7では、ゼロ磁場下の3次元スピンアイス状態が、有限磁場下において2次元カゴメアイス状態に変化する(空間次元の移行)という他に類例がない興味深い事実を、実験および理論的に示すことができたといえる。パイロクロア構造を持つスピネル酸化物の磁性体の研究により、正四面体ネットワーク格子においてフラストレーションの効果が多彩な形で現れることが認識され、実験・理論共に研究が活発になっている。本研究の目的は、パイロクロア酸化物磁性体におけるスピン相関を中性子回折法により直接観測し、フラストレーションの本質を究明することである。第1の目標は、スピンアイス系に[111]方向の磁場をかけることによりカゴメ格子上のスピンの無秩序状態(カゴメアイス状態)を出現させ、そのフラストレーションが部分的解消した状態を調べることとした。この中性子回折実験は、Dy_2Ti_2O_7単結晶に[111]方向の磁場をかけた状態を対象とし、装置は原子力研究所の改造3号炉に設置されている東大物性研究所の3軸分光器を用いた。実験は稀釈冷凍機温度が必要であるため、本補助金を用いて液体ヘリウムを購入し、低温の専門家である田畑吉計(大阪大学理学部)・阿曽尚文(東大物性研究所)両氏の協力を得て行なった。実験の結果、中性子回折強度は比熱、磁化率測定により、カゴメアイス状態であろうと予想されていた温度磁場領域で、確かに特徴的なスピン相関を示すことが分かった。このスピン相関が2次元的な散乱であれば、最近接強磁性交換相互作用によりカゴメアイス状態を安定化させるメカニズムが働いていると結論できると考えている。散乱強度が2次元的であるかどうかは実験的に調べる問題だが、日本には適切な装置がないので、ラウエ・ランジュバン研究所(Grenoble)の原子炉にて測定を行いその解答を出す予定である。本研究の第2の目標は,有効スピン1/2による量子効果が大きいと考えられるTb_2Ti_2O_7におけるフラストレーション機構の解明とした。Tb_2Ti_2O_7の粉末および単結晶試料の熱処理等の酸素量を変える実験を行うべく、本補助金により電気炉等を整備したので、来年度の発展することを期待している。

パイロクロア構造を持つスピネル酸化物の磁性体の研究により、正四面体ネットワーク格子においてフラストレーションの効果が多彩な形で現れることが認識され、実験・理論共に研究が活発になっている。本研究は、パイロクロア酸化物磁性体におけるスピン相関を中性子回折法により直接観測し、フラストレーションの本質を究明することを目標とした。具体的には、スピンアイス系のDy2Ti207単結晶に[111]方向の磁場をかけて、比熱測定等により予想されているカゴメアイス状態のスピン相関が実現されているかどうかを観測することに大きな目標を設定した。この実験は、原子力研究所およびラウエ・ランジュバン研究所(Grenoble)の原子炉にて行い、17年度までに十分な実験データを得ることができた。この実験データが、最近接強磁性交換相互作用によりカゴメアイス状態を安定化させるメカニズムがはたらくことを意味するかどうかという問題は、やや面倒な計算を必要とするために実験から簡単に結論はできない。現在、モンテカルロ法を用いて強度データを解析しているが、双極子相互作用が主たるスピン間の結合であるにもかかわらず、最近接強磁性交換相互作用の場合とほぼ同様なスピン相関が実現されるという非常に興味深い事実を実験結果は示していることが分かって来た。大きいシステムサイズと長い計算時間を必要とする解析を行っているため最終的な結果に到達するまで、もう少し時間を必要とする。最近接強磁性交換相互作用と思われるスピンアイス系Nd2Sn207,量子効果が期待されるパイロクロア酸化物Tb2Ti207についても中性子回折実験を行い、スピン相関の解析を行っている。
構造生物学的および生化学的解析によるTSWV粒子構成因子間の相互作用様式の解明

トマト黄化えそウイルス(TSWV)のヌクレオキャプシド蛋白質(NP)は,ウイルスゲノムRNA複製に関与する重要なタンパク質である.本研究において,我々はTSWV NPの結晶を得ることに成功し, X線を照射したところ,分解能2. 7Åの回折データを得ることに成功した.構造解析により,非対称単位中には3分子のNP分子が含まれており,リング状構造を形成することが判明した.また, NP3量体リングの内側は,正電荷を帯びており,この領域でゲノムRNAと結合していると推測された.トマト黄化えそウイルス(TSWV)のヌクレオキャプシド蛋白質(NP)は,ウイルスゲノムRNA複製に関与する重要なタンパク質である.本研究において,我々はTSWV NPの結晶を得ることに成功し, X線を照射したところ,分解能2. 7Åの回折データを得ることに成功した.構造解析により,非対称単位中には3分子のNP分子が含まれており,リング状構造を形成することが判明した.また, NP3量体リングの内側は,正電荷を帯びており,この領域でゲノムRNAと結合していると推測された.トマト黄化えそウイルス(Tomato spotted wilt virus:TSWV)は,単子葉・双子葉植物を問わず1,000種類近くもの広範囲の植物に感染し,特にナス科,マメ科などの主要農作物に甚大な被害を及ぼしている.そのため,ウイルス増殖に関する基礎的な知見を蓄積し,効果的な防除法を開発することが喫緊の課題となっている.本研究は,ウイルスRNA合成に中心的な役割を果たしているN蛋白質を中心として,ウイルス粒子構成因子間の相互作用様式を解明することを目的としている.今年度は,N末端にHisタグを融合させたN蛋白質を大腸菌で発現させたところ,大部分のN蛋白質を可溶性画分に回収できた.次に,Niアフィニティークロマトグラフィーを行った結果,共雑蛋白質をほとんど含まずに精製することに成功した.しかし,核酸の混入が確認されたため,ヘパリンアフィニティークロマトグラフィーを行って,核酸を除去した.最後に,ゲル濾過クロマトグラフィーを行った結果,N蛋白質が2-4量体を形成していることが示唆された.今回は,N蛋白質同士の会合様式の知見が得られると考え,単量体化はせず,そのまま結晶化を行うこととした.市販の結晶化スクリーニングキット194条件を用いて結晶化を行ったところ,内5条件で結晶が得られた.さらに結晶化条件の最適化を行い,一辺400um程度の結晶を得ることができた.いくつかの結晶にX線を照射した結果,分解能は最大で7Åと低かったものの,空間群を決定することができた.次年度は,結晶化条件の更なる検討により,分解能の向上を目指すと共に,NP・RNA複合体,NP・他の構造蛋白質複合体での共結晶化を行い,構造解析を試みる.トマト黄化えそウイルス(Tomato spotted wilt virus:TSWV)は,広範囲の農作物に感染し,特にナス科,マメ科などの主要農作物に甚大な被害を及ぼしている.そのため,ウイルス増殖に関する基礎的な知見を蓄積し,効果的な防除法を開発することが喫緊の課題となっている。本研究は,ウイルスRNA合成に中心的な役割を果たしているN蛋白質を中心として,ウイルス粒子構成因子間の相互作用様式を解明することが目的である.前年度,N蛋白質(Native体)の結晶について,7A程度の分解能しか得られていなかったが,本年度,精製バッファーの検討を行った結果,良質の結晶を調製することに成功し,分解能約2.8Aの回折データを得ることができた.また,N蛋白質(セレノメチオニン置換体)の回折データも得られたため,位相を決定し,構造解析を行う事ができた.現在,精密化の途中であるが,(1)N蛋白質がリング状のホモ三量体を形成していること,(2)N蛋白質のN末端,C末端のアーム状領域がそれぞれ隣のN蛋白質分子と相互作用していること,(3)N蛋白質三量体リングの内部が高い正電荷を有していることなどが明らかとなった,そのため,N蛋白質リングの内部にウイルスゲノムRNAが結合すると推測された.今回得られたTSWV N蛋白質の構造は,既報の別種ウイルス(例えばTSWVの類縁ウイルスであるRift Valley Fever Virus)のN蛋白質とはあまり類似しておらず,新規の構造と言える.以上の結果について,現在,海外学術雑誌へ投稿準備中である.
貨幣・金融の組織性の展開とその不安定性の理論と現実

本研究は、現代における貨幣・金融の組織性とその不安定性の理論と現実をめぐる考察の枠組みについて、日本におけるマルクス経済学の研究成果を活かしつつ、欧米マルクス学派との協力をえて、体系的に再整備する課題をたてて、平成12年度と平成13年度の2年間に実施された。この課題に沿って、ロンドン大学のC.Lapavitsas博士を事実上の共同研究者としてその全面的な協力を得るとともに、カリフォルニア大学G.Dymski教授、オックスフォード大学A.Glyn博士らの示唆や、平成12年7月のシドニー、マクオリー大学でのコンファレンス、同年9月と平成13年7月の各1週間のロンドン大学などでの交流の機会にも恵まれ、本研究はほぼ順調に進捗させることができた。本研究に直接・間接協力してもらえる国内の専門的研究者ほぼ16名との月1回程度の研究会も國學院大學において継続し、これも研究内容の充実に役立つところが大きかった。内容的には、本研究は、貨幣・金融の組織性とその不安定性問題をめぐり、18世紀以来の主要な学説の意義に広く再考察を加え、現代のケインズ学派やポスト・ケインズ学派の貢献と限界も大きな学説史的文脈のなかに位置づけて取り板うとともに、現代資本主義に特徴的な貨幣・金融組織の発展とその不安定な動態の論理にも、資本主義経済の歴史的発展の推移を背景に再考をすすめるものとなった。本研究は、その内容において、理論経済学、経済学史、現代資本主義論にわたり貢献するところがあったと思われる。研究成果の主要部分は、Lapavitsas博士との共著『貨幣・金融の政治経済学』(岩波書店)にとりまとめられ、2002年1月に上梓された。これに基づく最終報告書にはふくまれていない、本研究に密接に関連した副次的な研究成果も以下項目11に記すものなどにとりまとめることができた。全体として、本研究は当初の計画にそくして、助成を活かし、満足のゆく成果をあげたと考えている。本研究は現代における貨幣・金融の組織性とその不安定性の理論と現実に迫る考察の枠組みを体系的に再整備しようとするものである。日本に蓄積されてきたマルクス経済学の蓄積を活かしつつ、欧米マルクス学派との協力を図り、とくにその点でロンドン大学のC.Lapavitsas博士を事実上の共同研究者として予定していた。本年度は2年計画の第1年度ににあたっており、当初の計画に沿って、テーマに関連する最近の文献リストをととのえ、必要な文献を点検・収集するとともに、研究課題全体についてその内容を検討し、夏休み以降、まず理論史の部分から逐次検討成果のとりまとめの作業をすすめた。この間、7月初旬にはシドニーのマクオリー大学での日本経済をめぐるコンファレンスに招かれ、本研究をすすめる観点から日本の金融危機とその対応について報告・討論をおこない、また同月末に来日したカリフォルニア大学のG.Dymski教授からも最近のポスト・ケインズ派の研究動向などについて貴重な示唆をえることができた。さらに9月にはロンドン大学にLapavitsas博士を訪ね、本研究の成果を日本語の共著として出版する計画とその内容につき、集中的にうち合わせをおこない、あわせてオックスフォード大学のA.Glyn氏にも貴重な助言をえた。国内でも本研究のテーマに関心の深い14名の専門研究者とほぼ月1回づつの研究会を國學院大學において定例的に開催し、種々の協力をえている。そのうちの7名の研究者による論文集『資本主義経済の機構と変動』を編者としてとりまとめ、本研究の一端をこの論文集に論文「資本主義経済の景気変動と貨幣・金融的不安定性」として執筆し、近々御茶の水書房から刊行する運びである。

Lapavitsas博士との共著として公刊したい本書の最終成果の内容も全11章の予定のうちほぼ半分程度は、草稿にまとまりつつある。来年度はこれをうけて、全体の研究の完成をめざしたい。本研究は、現代における貨幣・金融の組織性とその不安定性の理論と現実に迫る考察の枠組みを体系的に再整備しようとするものであり、18世紀以来の主要な学説の意義に広く再考察を加え、現代のケインズ学派やポスト・ケインズ学派の貢献と限界も大きな学説史的文脈のなかに位置づけて取り扱うとともに、現代資本主義に特徴的な貨幣・金融組織の発展とその不安定な動態の論理にも、資本主義経済の史的発展の推移を背景に再考をすすめる課題をたてていた。その作業の推進のために、欧米マルクス学派との交流を図り、ロンドン大学のC.Lapavitsas博士を事実上の共同研究者としてその協力を得て、本計画は、平成12年度と平成13年度の2年間に実施、推進された。本年度はその第2年度にあたり、前年度の研究の進展をうけて、研究計画の後半部分を推進した。とくに現代の貨幣・金融の組織性の体系的な変化・再編とその不安定性問題の理論と現実に検討をすすめるとともに、両年度にわたる研究成果の主要部分をLapavitsas博士との共著『貨幣・金融の政治経済学』(岩波書店)にとりまとめ、出版する作業もすすめ、2002年1月にはこの共著を上梓することができた。この間、2001年7月には1週間イギリスを訪ね、Lapavitsas博士と直接研究の打ち合わせをすすめ、あわせてロンドン大学でのセミナーおよび非正統派経済学会年次大会で、報告、討論を行い、多くの示唆を得た。また本研究に密接に関連して、資本主義の歴史的逆流としての新自由主義についての批判的考察、および最近の日本における金融システムの金融危機やそれへの対応、対策の意義にも考察をすすめ、最終報告書にはふくめないが、以下項目11に記すような3点の英文の論稿も公刊した。本研究の推進に直接・間接協力してもらえる国内の専門的研究者ほぼ16名との月1回程度の研究会も國學院大學において継続し、ほぼ予定どおり本年度の研究を遂行しえたと考えている。
走行環境の認識による電動車いすの高機能化に関する研究

本研究の目的は、走行環境を認識するパワーアシスト車いすの高機能化を実現することである。車いす利用者や介護者を支援するために、走行環境を認識することは非常に重要である。本研究では、上り坂または下り坂の傾斜環境における走行環境の状態を計測するために各種のセンサを使用する。また、本研究では低コストのセンサに基づいた加速度補償法と傾斜角の動的推定問題を取り扱う。そして、我々は傾斜角の推定法を組み合わせた適応制御系設計法を提案する。提案手法では、ユーザと車いすの質量、転がり摩擦係数および粘性摩擦係数の物理パラメータを推定することができる。最後に、提案した推定法と適応制御設計法の有効性をシミュレーションおよび制御実験により確認した。電動車いすの操作方法は、使用者の運動能力や残存能力によって大きく異なる。しかしながら車いすを意のままに操作できるかは、ジョイスティックの操作性やブレイン・マシン・インタフェースの解析法、およびその解析速度のみに依存するのではなく、むしろ車いすを取り巻く走行環境を正確に認識することで、電動車いすの高機能化を目指すことが重要であると考えられる。そこで本研究では電動車いすにも適用可能な高性能な走行環境の認識法とその制御系設計法の確立を目指す。走行環境の認識法として2段階のアプローチ法について説明する。まず、第一段階として車いすを進行方向(前進または後退)に限定した走行環境(傾斜環境)の推定法である。車いすの傾斜環境を推定する場合何らかのセンサが必要となるが、車いすの並進加速度が傾斜角検出用のセンサ(傾斜角センサ)に悪影響を及ぼしてしまう。そのため本研究では、システム同定の手法から得られた傾斜角センサと加速度センサ(並進加速度検出センサ)の両モデルを用いて車いすに加わる並進加速度を補償(除去)する方法を提案した。提案した傾斜角推定法の有効性を確認するため推定実験を行った。その結果、車いすが前進・後退の加速度運動をした場合でも、0.3度以内に走行環境の傾斜を動的推定できることを示した。つぎの第二段階として、推定された傾斜角を利用した車いすの動特性(総重量と粘性減衰係数)および、走行環境の詳しい状況(転がり抵抗係数)を逐次最小2乗法によって推定する方法である。その結果、観測ノイズが生じる場合でも、パラメータ推定器が有効に作用することをシミュレーションによって確認した。また、パラメータ推定器からの情報を用いた2種類の適応制御系設計を実施し、シミュレーション結果からその制御器の有効性を確認した。最後に、車いすの走行環境(スロープや段差など)を可変できる実験装置の製作および設置を行った。電動車いすの操作性は、ジョイスティックやハンドル(ハンドリムによる操作方法も含む。)およびBMI(Brain Machine Interface)の解析速度のみに依存するのではなく、むしろ車いすを取り巻く走行環境を正確に認識することで、電動車いすの高機能化を目指すことが重要であると考えられる。そこで本研究では電動車いすにも適用可能な安価で高性能な走行環境の認識法とその制御系設計法の確立を目的としている。第一段階目として、昨年度(H.22年度)製作したスロープを利用した走行環境(傾斜環境)の推定法である。以前に提案した推定法では加速度センサが利用されおり、整った環境下つまり、非常に平坦な路面では有効的な方法といえる。しかしながら、実環境における推定実験では、路面の凸凹や雑音の影響により加速度センサが振動してしまい、推定精度が著しく低下してしまう問題が生じた。そこで本年度は、加速度センサの代用として傾斜角センサを追加し、傾斜角と加速度情報を計測することを提案した。また、提案する動的推定法の有効性をシミュレーションおよび推定実験によって確認した。その結果、車いすが前進・後退の加速度運動をした場合でも、昨年度の結果0.3度よりも良い0.2度以内に走行環境の傾斜を動的推定できることを示した。第二段階目として、推定された傾斜角関数と入力トルクとの線形性を利用した逐次最小2乗推定法である。この方法により、車いすの動特性(総重量と粘性減衰係数)と、走行環境の詳しい状況(転がり抵抗係数)を認識することができる。その結果、走行環境の状況であるパラメータが正確に推定できていることを、シミュレーションによって確認した。また、パラメータ推定器からの情報に基づいた適応制御系設計を行い、その制御器の有効性をシミュレーションによって確認した。電動車いすの入力方式として、ジョイスティック、ハンドル、ハンドリムなどがあり、近年ではBMIの立場から電動車いすの高機能化の研究が進められている。しかし、電動車いすの操作性は、それらの操作性や解析速度のみに依存するのではなく、むしろ車いすを取り巻く走行環境を正確に認識することで、電動車いすの高機能化を目指すことが重要であると考えられる。

走行環境の認識法として昨年度は、傾斜角センサを2個使用した相互補償法による動的推定法を提案し、傾斜角と加速度情報を同時に計測できることを確認した。また、その推定値を利用した適応制御法について議論し、それらの有効性をシミュレーションによって確認した。そこで、本年度は実際に電動車いすシステムを構築することで、動的推定法および適応制御法を実環境における実機実験によって検証した。その結果、車いすの上下動(路面の凸凹)の影響からシミュレーション結果よりも精度が悪いものの、0.5度以内に走行環境の傾斜を動的推定できることを示した。適応制御法については推定された傾斜角と理想的な(平地走行時の)車いすモデルを導入することで、車いすの動特性(総重量と粘性減衰係数)と、走行環境の詳しい状況(転がり抵抗係数)を認識することができた。この結果から、車いす利用者は悪路走行時においても平地感覚で車いすを操作できることを示唆した。最後に本手法の最大の利点は、走行環境が認識できることで、車いす利用者のみならず介護者に対しても、この制御系を適用できる点にある。そこで、介護者モードつまり、後ろから介護者が車いすを押すことで操作を行うケースについても実験を行った。その結果、介護者は坂道であっても平地と同様の感覚で車いすを押すことができ、その負担を軽減できることを示した。車いすを取り巻く環境の1つである路面傾斜の動的推定法において、研究当初(H.22年度)は加速度センサによってその傾斜角を推定していた。研究室レベルでは提案した推定法の有効性を示すことができたが、実環境レベルでは悪路走行時の振動や屋外の雑音によって加速度センサが過度に反応し、推定精度が著しく低下することがわかった。そこで昨年度(H.23年度)は加速度センサを使用しない新たな推定法を提案したため、この動的推定法の研究がやや遅れていると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度の研究において、傾斜角センサを2個使用した路面傾斜の動的推定法が、実環境レベルにおいても利用可能であることが示唆できた。また、その他の研究である「走行環境の(逐次最小2乗法)推定」や「制御系設計(適応制御)」はおおむね順調に進展しているため、最終年度(H.24年度)はその推定値を利用した走行環境の認識および、パワーアシスト機能を有する電動車いすの高機能化が十分可能であると判断している。
キュウリ属作物の果実品質改良に寄与するゲノムデザイン育種基盤の構築

キュウリ属作物の新規需要を生み出す新品種の効率的な育種に寄与するゲノムデザイン育種基盤を構築することを目的に、画像解析等の情報処理技術を用いた形質評価法に基づく遺伝解析により果実品質関連形質の遺伝性を明らかにした。具体的には、果実の肥大性、形態、食味食感等の果実品質に多様な変異をもつキュウリ・メロン遺伝資源を用い、果実形態や果実物性を定量的に評価し、QTL解析によりこれら形質を支配する量的形質遺伝子座を同定した。本研究の結果に基づいてキュウリ属作物における果実品質の高精度DNA選抜技術等の確立が可能であると考えられる。本課題では、4年間の研究実施期間を通して、筆者が過去の遺伝資源探索において見出した果実の肥大性、形態、食味食感等の果実品質に多様な変異をもつキュウリ・メロン系統に注目し、キュウリ属作物の新規需要を生み出す新品種の効率的な育種に寄与するゲノムデザイン育種基盤を構築する。初年度は(1)果実品質のハイスループット・フェノタイピング手法の確立と(2)果実品質に関わる遺伝子の単離のための解析基盤の構築を進めた。具体的な研究成果は下記の通りである。(1)画像センシング法による果実形態評価手法の検討では、近年急速に発展した情報端末や画像センシングデバイス等のハードウェアと画像解析・数値計算アルゴリズムを活用し、誰が、いつ、どこで評価をしても、従来の方法に比べてより客観的かつ効率的な果実形態のハイスループット高精度評価法を確立することを目的に、本年度はデジタルカメラで撮影したキュウリとメロンの果実画像に対して楕円フーリエ法による形状解析とカラーシグネチャ・EMD法を適用し、その有効性を確認した。(2)果実品質に関わる遺伝子単離のための解析基盤の構築では、普通栽培と抑制栽培において、遺伝解析材料となる世界最小の果実を着ける雑草メロン、果長が100cmにもなるヘビメロン、果肉の食感(硬さ等)や食味(糖度)が現行メロン品種と大きく異なる系統と、日本型メロンの固定品種「アールスフェボリット春系3号」の交雑後代(F1、F2等)の種子を採種した。また、ウリ科植物ゲノム研究国際コンソーシアムのCucurbit Genomics Databaseやスペインの研究グループが公開しているゲノムデータベースMelonomicsを活用し、上記の系統間で多型が得られるマーカーを選定するとともに、BS-tag法によるマルチプレックスPCR法による効率的多検体ジェノタイピング法を適用し、その有効性を確認した。平成27年度は前年度に引き続き、(1)果実品質のハイスループット・フェノタイピング手法の確立と(2)果実品質に関わる遺伝子の単離のための解析基盤の構築を進めた。(1)メロンやキュウリの食感の定量的評価法の開発では、これまでにキュウリ果実の食感の定量的評価に用いてきたプログラムの一部を改良し、プランジャ貫入試験により得られる応力曲線の任意の区間の形状について、フーリエ解析に基づく特徴量の算出と多検体の解析を迅速化した。また、メロンにおいて、複数の品種・系統の食感を評価し、遺伝解析に供試する親系統を選定した。(2)果実品質に関わる遺伝子単離のための解析基盤の構築では、普通栽培と抑制栽培において、遺伝解析材料となる世界最小の果実を着ける雑草メロンや果長が100cmにもなるヘビメロンと日本型メロンの固定品種「アールスフェボリット春系3号」の交雑後代(F1及びF2)の種子を得た。また、ヘビメロンとアールスフェボリット春系3号の交雑後代(F2)の表現型データを取得するとともに、F2系統別F3種子を採種した。メロン単為結果性については、2つの劣性遺伝子が座乗する連鎖群について、ウリ科ゲノムデータベースから当該連鎖群のSSRマーカー等を選定し、連鎖地図の高密度化を進めた。キュウリの食感では、果実物性が大きく異なる日本型品種と英国温室型品種や野生型系統の交雑後代(F2)の果実物性を定量的に評価し、QTL解析を行い、種々の果実物性に関わる複数の遺伝子座を同定した。交付申請時の計画のうち、(1)果実品質のハイスループット・フェノタイピング手法の確立については、メロン果実の評価法に活用できる応力曲線の解析法の改良が進んだこと、また、(2)果実品質に関わる遺伝子単離のための解析基盤の構築では、計画通りに遺伝解析材料の作成が着実に進んだこと、また、いくつかの主要な遺伝子座が座乗する連鎖群の高密度化を進めるとともに、一部の形質では表現型データの取得やQTL解析による遺伝子座の同定が進んだことから、本課題の現在までの達成度を「おおむね順調に進展している」とした。本課題では、4年間の研究実施期間を通して、申請者が過去の遺伝資源探索において見出した果実の肥大性、形態、食味食感等の果実品質に多様な変異をもつキュウリ・メロン系統に注目し、キュウリ属作物の新規需要を生み出す新品種の効率的な育種に寄与するゲノムデザイン育種基盤を構築する。平成28年度は、果実形質に関わる遺伝子の単離のための解析基盤の構築と遺伝解析のための表現型データの取得等を進めた。

果実形質に関わる遺伝子単離のための解析基盤の構築では、単為結果性系統を1回親、非単為結果性のアールス系メロンを反復親とする戻し交雑を進め、BC3F2の種子を採種した。また、果実物性に特徴のあるマクワウリ、シロウリ、ハミウリ及びモモルディカメロンの系統の固定化を進めるとともに、これら系統と日本型メロンの固定品種「アールスフェボリット春系3号」との交雑後代(F1及びF2)の種子を得た。さらに、昨年度に採種したヘビメロンと固定品種「アールスフェボリット春系3号」の交雑に由来するF2集団(約240個体)の単為結果性及び果実形態等を半促成栽培と普通栽培で評価するとともに、F2集団の各個体から幼葉を採種し、DNA抽出を行った。遺伝解析が進んでいるメロン単為結果性については、2つの劣性遺伝子が座乗する連鎖群のさらなる高密度化のため、ウリ科ゲノムデータベースから当該連鎖群のSSRマーカー等を選定し、連鎖地図の高密度化を進めた。当初の計画通り、本年度は果実形質に関わる遺伝子単離のための解析基盤の構築が進んだ。また、前年度までに得られたキュウリの果実形態及びメロンの単為結果性の研究成果を論文としてまとめた(1つは受理、もう1つは審査中)。以上の点から、本課題の現在までの達成度を「おおむね順調に進展している」とした。本課題では、4年間の研究実施期間を通して、筆者が過去の遺伝資源探索において見出した果実の肥大性、形態、食味食感等の果実品質に多様な変異をもつキュウリ・メロン系統に注目し、キュウリ属作物の新規需要を生み出す新品種の効率的な育種に寄与するゲノムデザイン育種基盤を構築する。平成29年度は、果実形態の遺伝解析のための2つのF2集団について、表現型を測定するとともに、ジェノタイピングデータを取得し、QTL解析を実施した。また、果実の食感に関わる果実物性の評価法を改良し、由来の異なる様々なメロン品種を用いてその有効性を検証した。具体的な研究内容とその成果は次の通りである。果実形態の遺伝解析材料である日本型メロンの固定品種「アールスフェボリット春系3号」と雑草メロン系統及びヘビメロンの交雑後代(F1及びF2)について、それぞれ普通栽培及び抑制栽培で栽培し、収穫した果実の形態を画像解析法等により評価した。また、これら遺伝解析集団について、RAD-Seq解析に基づくジェノタイピングを実施し、各集団2000個以上のSNPを検出した。得られたSNP情報に基づいて高密度連鎖地図を作成した後にQTL解析を実施し、果実形態に関連する複数の遺伝子座を決定した。果実物性の評価法の改良では、果実の破断試験条件、得られる応力曲線の解析対象区間等について再検討するとともに、二次微分値の解析とフラクタル解析を用いて応力曲線の特徴量(波形の複雑さの程度)を算出した。その結果、改良法はメロンの肉質の品種・系統間差や成熟に伴う比較的微細な変動を定量的に評価することが可能であり、メロンの肉質の新しい評価法として有効であると考えられた。キュウリ属作物の新規需要を生み出す新品種の効率的な育種に寄与するゲノムデザイン育種基盤を構築することを目的に、画像解析等の情報処理技術を用いた形質評価法に基づく遺伝解析により果実品質関連形質の遺伝性を明らかにした。具体的には、果実の肥大性、形態、食味食感等の果実品質に多様な変異をもつキュウリ・メロン遺伝資源を用い、果実形態や果実物性を定量的に評価し、QTL解析によりこれら形質を支配する量的形質遺伝子座を同定した。
変性疾患を原因とした認知症の摂食・嚥下障害の評価および対応法に関する調査研究

アルツハイマー病(AD)は変性性認知症であることから、ADを対象として、進行に伴う摂食・嚥下障害などの変化様相さらに栄養状態への影響を把握することを目的に調査検討を行い一定の成果を得た。ADの低栄養にはADの重度化のほか、嚥下機能低下も関連することが示唆され、軽度よりも重度において顕著に低下を示していた。またADにおける初期段階低栄養のリスクとして口腔環境(咬合状態等)も有意な影響が示唆された。AD栄養マネジメントには、変性疾患を意識した摂食嚥下機能、身体機能の変遷、さらには口腔内状態も含めた評価が必要であることが客観的な知見として確認された。(目的)アルツハイマー型認知症(AD)は変性性認知症であることから、ADを対象として、進行に伴う摂食・嚥下障害などの変化様相を把握することを目的に調査検討を行った。(対象・方法)認知症の診断がなされている要介護高齢者380名のうちAD175名(平均年齢85.3±6.8歳)を対象として検討を行った。調査項目は性別,年齢,日常生活動作指標(Barthel Index),認知症重症度(CDR、FAST),栄養状態(MNA-SF,血清アルブミン,BMI,Skeletal Muscle Index :SMI,下腿周囲径,大腿周囲径),筋力(握力,ピンチ力),歩行機能(5m通常歩行,5m最大歩行),口腔内所見(残存歯数,機能歯数,臼歯部咬合状態),口腔機能(咬筋触診,オーラルディアドコキネシス,咳テスト,リンシングの可否),摂食嚥下機能(改訂水飲みテスト,反復唾液嚥下テスト)であった。(結果・考察)FASTが重症のものほど有意に口腔機能等が低下していた。口腔機能リハビリテーションニーズや、修復・補綴治療ニーズはFASTステージ重度のものほど有意に高かったが、口腔衛生・保湿ニーズはFASTステージによらず、そのステージにおいても一定のニーズがあった。ADは進行性疾患であり、中核症状の進行を抑制することは困難であるが、認知機能,生活機能や嚥下機能それぞれが認知症のステージにより状態の変化があることを正確に把握することで、認知症の進行に伴って出現する食行動変化を予測し事前に対策をたてることが可能である。本調査結果よりFASTに対応した口腔に関するセルフケア機能や摂食・嚥下機能の推移について試案を作成し、妥当性の検討を行う必要がある。【目的】アルツハイマー型認知症(AD)は変性性認知症であることから、ADを対象として、進行に伴う摂食・嚥下障害などの変化様相を把握することを目的に調査検討を行い昨年度一定の知見を得た。今年度はケア方法(医療的介入法)の検討の基礎データを作成する目的に、身体機能低下の予知因子として注目されている骨格筋量も含め検討を行った。【対象・方法】ADの診断がなされている232名(女性201名平均年齢85.4±5.9歳))を対象として検討を行った。【結果・考察】AD高齢者はADの進行だけでなく、口腔、嚥下機能の低下も関連して、骨格筋量が低下するとの仮説に基づき、横断研究を実施した。結果、AD高齢者の骨格筋量低下にはADの重度化のほか、嚥下機能低下も関連することが示唆された。また、骨格筋量は軽度よりも重度AD高齢者において顕著に低下を示していたことから、AD高齢者の骨格筋量低下については嚥下機能低下に注目する必要があると考える。つまり、AD高齢者への対応はAD進行とともに生じる身体機能も摂食嚥下機能に影響していることが示唆された。今後、変性疾患を意識した身体機能も含めた評価が摂食嚥下機能維持および栄養マネジメントに必要であることを検討する必要性が浮き彫りになった。【目的】アルツハイマー病(AD)は変性性認知症であることから、ADを対象として、進行に伴う摂食・嚥下障害などの変化様相を把握することを目的に調査検討を行い昨年度まで一定の知見を得た。今年度はケア方法(医療的介入法)の検討の基礎データ、特にサルコペニアに注目し検討を行った。【対象・方法】ADの診断がなされている201名(女性187名平均年齢83.1±5.7歳))を対象として検討を行った。

調査項目は性別,年齢,日常生活動作指標(Barthel Index),認知症重症度(CDR、FAST),栄養状態(MNA-SF,血清アルブミン,BMI,Skeletal Muscle Index :SMI,下腿周囲径,大腿周囲径),筋力(握力,ピンチ力),歩行機能(5m通常歩行,5m最大歩行),口腔内所見(残存歯数,機能歯数,臼歯部咬合状態),口腔機能(咬筋触診,オーラルディアドコキネシス,咳テスト,リンシングの可否),摂食嚥下機能(改訂水飲みテスト,反復唾液嚥下テスト)であった。【結果・考察】身体機能障害の予測因子としてサルコペニア指標の一つであるSMIに注目し、軽度から重度AD高齢者を対象に、SMI低下の既知の関連因子も含め口腔機能、嚥下機能を包括して検討を行った。単変量解析の結果、SMIは認知症重症度に伴い低下する傾向が示唆されサルコペニアの重度化との関連性が示唆された。また、多変量解析の結果においては、アルツハイマー病高齢者SMI低下の関連因子として、認知症重症度、身体活動能力(バーサルインデックス)、嚥下機能、栄養状態(BMI、下腿周囲長)が示唆された。AD高齢者はADの進行とは別に、嚥下機能低下による骨格筋量低下も生じるため、改善が可能な原因を検討することで、ケアの方針も立てやすくなり、AD高齢者の骨格筋量低下を予防し、生活機能を維持することが出来る可能性が示唆された。アルツハイマー病(AD)は変性性認知症であることから、ADを対象として、進行に伴う摂食・嚥下障害などの変化様相さらに栄養状態への影響を把握することを目的に調査検討を行い一定の成果を得た。ADの低栄養にはADの重度化のほか、嚥下機能低下も関連することが示唆され、軽度よりも重度において顕著に低下を示していた。またADにおける初期段階低栄養のリスクとして口腔環境(咬合状態等)も有意な影響が示唆された。AD栄養マネジメントには、変性疾患を意識した摂食嚥下機能、身体機能の変遷、さらには口腔内状態も含めた評価が必要であることが客観的な知見として確認された。摂食・嚥下機能障害を変性疾患(AD)が原因の障害として捉えた、評価法および経時的変化に対応したケア方法(医療的介入法)考案に資するデータ蓄積および解析を行い、論文作成、学会発表を行った。以上から「おおむね順調に進展しいる」とした。老年歯科平成26年度は、ADを中心とした調査を行いデータの集積ができた。今後DLBも含めデータを集積し、以下の課題に関して調査検討を行っていく予定である。課題1:AD特にDLBの重症度別における摂食・嚥下機能障害の整理が不足している。課題2:AD、DLBの摂食・嚥下機能障害を変性疾患が原因の障害として捉えた、評価法および経時的変化に対応したケア方法(医療的介入法)の検討がなされていない。AD、DLBの摂食・嚥下障害の特徴を把握する実態調査内容を検討する目的に、文献渉猟および学会などで情報収集を行い、得られた知見を基に作成した調査案を使用したパイロット調査を行い調査項目の妥当性の検討を行うことを平成25年度の目標としたが、パイロットスタディにて検証した調査項目にて、AD175名を対象とした調査をすでに行い、概要に記載した結果を得た。今年度調査事業は、調査フィールドが近隣で旅費が予定額より安価で調査が実行できた。また、調査員の謝金支配が不要(調査員が大学院、研修医などで、調査が研修などの一環と見なされたため)であったため人件費などが不要となった。平成25年度は、ADを中心とした調査を行いデータの集積ができた。今後DLBも含めデータを集積し、以下の4つの課題に関して調査検討を行っていく予定である。課題1:AD、DLBの重症度別における摂食・嚥下機能障害の整理が不足している。課題2:AD、DLBの摂食・嚥下機能障害と排泄、歩行機能、言語機能などの日常生活機能との関連性の把握が不足している。課題3:AD、DLBの摂食・嚥下機能障害を変性疾患が原因の障害として捉えた、評価法および経時的変化に対応したケア方法(医療的介入法)の検討がなされていない。
臨地実習適正化のための看護系大学共用試験CBTの実用化と教育カリキュラムへの導入

【臨地実習後の学生を対象としたCBTの実施】3年次の臨地実習前に行ったモニター試験の結果と、実習後に同じ試験を受けた場合の結果を比較する目的でCBTを実施した。1大学において、平成24年度モニター試験を受験した学生を対象に、平成25年4月9日に、平成24年度と同一形式のCBTを実施した。問題セットや時間割も平成24年度と同一とした。受験に同意した50名が受験した。【平成25年度CBTの実施】平成25年度のCBTは、実施大学の対象学年全員が受験するという共用試験としての利用を想定して行った。CBTは基本的にはこれまでに作成した問題項目とシステムを踏襲しているが、昨年度の結果をもとに以下の修正を行った。〈主な修正点〉1読解力、推理・分析力の15問を出題から除外した。2平成24年度CBTの正答率が20%を下回ったものを中心にIRT分析の結果を参考にしたうえで問題の差し替えを行った。3相互にヒントとなる出題が含まれている場合にも差し替えを行った。問題文および選択肢の修正は設問間での表記不統一を校正したものが大部分である。4CBTシステムについては、安定性と処理速度の向上および、一部デザインの改善を行った。〈平成25年度CBTの結果〉平成25年710月に13校で実施した。同時刻に最大146名が受験したが、サーバやCBTシステムが原因と思われるトラブルは発生しなかった。すべての科目を受験した417名分の解答データをもとに全国平均値、偏差値を算出し、結果を受験者に公開した。【CBTのカリキュラムへの導入に関するアンケート調査】研究分担者、連携研究者を対象に「CBTのカリキュラムへの導入に関する課題に関するアンケート」を実施した。22大学32名から回答が得られ、結果はを全体会議で報告しディスカッションを行った。全国の看護系大学で共通して利用できるCBTのシステムは整備された。CBT目標としていた全参加校でのCBTのカリキュラムへの導入はできなかったが、全員受験を可能にする体制は検討することができた。今後、それぞれの大学の教育カリキュラムに即した多様なCBTシステムの開発を行い、学習の進度や実習時期に合わせたCBTの実施ができる体制を考慮する必要がある。また、全国規模のCBT実施を看護系大学で本格的に実用化するための諸課題については継続して検討していく必要がある。さらに、研究期間終了後も、出題内容の洗練、結果の分析、各種妥当性の検証を行っていくための体制を整備する必要がある。本研究(文部省科学研究費補助金(平成2325年度)基盤研究(A)「臨地実習適正化のための看護系大学共用試験(CBT)の実用化と教育カリキュラムへの導入」(以降、「科研2」と略記)は、平成2022年度文部科学省科学研究費補助金基盤研究(A)「臨地実習生の質の確保のための看護系大学共用試験(CBT)の開発的研究」(以降、「科研1」と略記)の成果を発展かつ精緻化するものである。具体的には、「科研1」において作成したCBT試験問題を全国の看護系大学において本格的に実用化させるために、全ての試験問題の難易度、および識別度を確認するため、以下14を目的としてモニター試験を実施(対象:全国23大学、545名)し、試験問題の試練および追加項目の検討を行った。14肢選択形式の問題を5肢選択形式の問題に変更する(すべての問題を5肢選択形式とする)2出題文をできるだけ「不適切な項目の選択」ではなく、「適切な項目の選択」に変更する。3正答率が50%以下となる問題を試験問題に加えることの適切性を検討し、必要に応じて正答率を高める工夫を行う。4合計点と問題の相関(IT相関)が0.1以下となるような識別度の低い設問を試験問題に加えることの適切性を検討し、必要に応じて識別度を高める工夫を行う。また、CBTモニター試験を実施するためのハード/ソフトウェアの開発を「科研1」より引き続き行った。〈平成25年度CBTの結果〉

平成25年710月に13校で実施した。同時刻に最大146名が受験したが、サーバやCBTシステムが原因と思われるトラブルは発生しなかった。すべての科目を受験した417名分の解答データをもとに全国平均値、偏差値を算出し、結果を受験者に公開した。【CBTのカリキュラムへの導入に関するアンケート調査】研究分担者、連携研究者を対象に「CBTのカリキュラムへの導入に関する課題に関するアンケート」を実施した。22大学32名から回答が得られ、結果はを全体会議で報告しディスカッションを行った。平成23年度(研究1年度目)に実施した第1回CBTモニター試験の結果を踏まえ、試験問題の精選を行ったうえで第2回目のモニター試験を実施した。1.試験問題の精選第1回モニター試験の結果から問題項目の正答率、困難度、および識別度を明らかにし、(1)正答率が0.9以上、あるいは0.1以下の項目、(2)合計点との相関が0.1を下回る項目、(3)識別度が極端に低い項目(おおむね0.1以下)、(4)問題項目にミスがあり正答が複数ある、あるいは正答が存在しない項目を削除した。第1回モニター試験においては、解答すべき問題項目が一人あたり400に及んでおり、試験実施時間も6時間と長時間にわたっていた。受験者の負担を考慮し今年度は(A)基礎医学、(B)看護専門科目I、(C)看護専門科目II、(D)基礎学力科目の4科目の計795問を245問からなる4つの問題セットに分け一人当たりの試験問題とし、1科目の試験時間は45分、試験全体の実施時間は4時間とした。2.モニター試験の概要コンピュータによる試験の実施が可能な全国22校の看護系大学にて試験を実施した(平成24年8月10月)。モニター試験への参加者は看護系大学の3年生で785名であった。参加校のうち4校では、CBTの実施をカリキュラム上に位置付けて実施した。3.第2回モニター試験結果の分析試験内容の妥当性を検討するため、モニター試験結果と受験者の学業成績との関連を分析する予定であったが、個人情報であるため開示できず入手が困難であることが判明した。そこで、当初の研究計画を変更し、モニター試験の成績と各大学のカリキュラムに関する資料を入手することとした。試験問題の精錬、改訂のためのワーキンググループを設定、新問題作成ガイドラインを決定し、問題の改訂を行うことができた。ワーキンググループは平成23年度に7回開催された。改訂した試験問題を用いたCBTモニター試験は、平成24年2月中旬から3月中旬に実施し、全国23大学に在籍する545名の参加を得ることができた。全国の看護系大学で共通して利用できるCBTのシステムは整備された。CBT目標としていた全参加校でのCBTのカリキュラムへの導入はできなかったが、全員受験を可能にする体制は検討することができた。全国の看護系大学で共通して利用できるCBTのシステム構築、使用する問題項目の準備が整いつつある。平成23年度のモニター試験実施後、平成24年度にさらに問題を改訂し、全国22大学、785名(大学3年次学生)を対象としてモニター試験を再度実施している。これまでの研究結果を踏まえて、今年度は以下の手順で研究を行う。平成25年9月までに、上記に示したように平成24年度に実施した大学(22大学)の3年次学生を対象にCBTを実施する。