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アフリカ科学現職教員の研修受け入れ国に関する比較研究

日本の政府開発援助によるアフリカ科学現職教員の研修について,海外及び日本国内の研修観察と資料の分析を行った.日本と東南アジアで行われている研修では,双方とも科学授業に関する演習が最も多く,違いは,日本では見学,東南アジアでは科学教育論とICT研修があることであった.また,これらの研修はアフリカ帰国後にも活用されていることがわかった.今後は,日本と東南アジアで研修内容面での連携が行われることが望ましい.日本の政府開発援助によるアフリカ科学現職教員の研修について,海外及び日本国内の研修観察と資料の分析を行った.日本と東南アジアで行われている研修では,双方とも科学授業に関する演習が最も多く,違いは,日本では見学,東南アジアでは科学教育論とICT研修があることであった.また,これらの研修はアフリカ帰国後にも活用されていることがわかった.今後は,日本と東南アジアで研修内容面での連携が行われることが望ましい.2009年9月16日21日まで,ザンビア共和国のセントラル州,コッパーベルト州において調査を実施した.ザンビア科学教員5名、ザンビア教育省教員養成担当者1名,国際協力機構専門家2名ヘインタビューし,学校を7校訪問し教育環境の調査と授業の観察を行った.調査の結果,ザンビア授業研究支援プロジェクト(SMASTE)による教員研修を明らかにした。授業を教員に公開し、その後授業内容について検討を行う研究授業の方法で行われる研修であり、近隣の教員の参加の例は少なく、校内の教員のみでの実施がほとんどであることが明らかとなった。研修へのニーズに関しては,中等教育段階の学校5校を訪問し、科学教員インタビューをして明らかにした。科学教員が3ヶ月前にマレーシアRECSAMで研修で受講した理科教育の学習理論である構成主義的学習論や協同学習に関する研修内容に関して、教員自身の評価は高かった。研修内容を,他の教員へ紹介するなど一定の効果も明らかとなり,理科教育への学習理論への研修ニーズがあることが明らかとなった.一方,これらの研修を受けた教員の行う授業の観察においては,研修受講後の3カ月しかたっていないこともあり、研修で得た理科教育の学習理論の知識やスキルの活用は見られなかった.教員の科学の授業に関する環境としては、非常に実験器具が乏しいこと、人口密度が低く、都市部を離れると教員が集まり研修を行うことが難しい状況が観察された。本研究は,日本のODAによるアフリカ科学現職教員の研修受け入れ国に関する比較を行い、アフリカ科学現職教育を,日本で行うべきか、他国で行うのか、それぞれのメリットやデメリット、実施上の考慮すべき点を明らかにすることである。本年度は、2011年3月13日22日まで、ケニア共和国のナイロビ市内、リフトバレー州において調査を実施した。ナイロビにおいては、アフリカ理数科教育センターを訪問し教員研修講師4名にインタビューを行い、リフトバレー州では、中等学校を2校訪問し理科教育環境を観察するとともに、日本での研修の経験があるケニアの科学教員2名へインタビューを行った。日本での研修の経験があるケニアの科学教員2名へのインタビューより、日本での研修で学んだ、教材作成方法、グループに分けて行う実験方法、子どもへの指導方法、コンピュータを用いた教材の活用、などをケニアに帰国後に活用していることがわかり、これらの点で日本での研修の活用可能性があることがわかった。学校では実験器具や授業に活用できる資料が必ずしも十分ではなくこれらの研修ニーズがあることがわかった。このニーズに対し、アフリカ理数科教育センターでは、研修のため身近な材料を用いた実験教材の開発が行われており、それに関する研修が行われていることなどが明らかとなった。本研究は、日本のODAによるアフリカ科学現職教員の研修受け入れ国に関する比較を行い、アフリカ科学現職教育を、日本で行うべきか、他国で行うのか、それぞれのメリットやデメリット、実施上の考慮すべき点を明らかにすることである。本年度は、これまでのザンビア及びケニアの現地調査の結果を踏まえ、マレーシアにある東南アジア教育大臣機構(SEAMEO)の運営する東南アジア理科数学教育センター(RECSAM)における研修内容と方法及び評価に関する調査を行った。RECSAMでは、13名のアフリカ理科教員を対象とした初等理科に関する研修を2011年10月3日5日まで観察調査し、2012年3月5日9日まで関連資料収集と研修担当者へのインタビュー及び2012年度の調査に関する打ち合わせを行った。研修は、理科の教育方法や学習評価に関するものを主としており、クラスサイズの大きい場合、安価な材料を用いた教材作成、などアフリカの教育事情を反映したものであることが明らかとなった。参加者は、11名が男性、2名が女性、40代が最も多く、大学や教育省など教員養成や教員の指導的立場にある人で、研究の経験を有すると回答した人が11名であった。また、参加者の研修内容に対する評価はおおむね高いことが明らかとなった。一方、理科の具体的な単元を取り上げる、教材例を紹介する、子どものミスコンセプションを示す、具体的な発問を考えるなど、理科の教育内容との結びつきが乏しいとも考えられるため、この点においての追加的な調査が必要である。日本が国際協力として行っている日本国内と東南アジア諸国(フィリピン,マレーシア)でのアフリカ科学現職教員の研修について,研修の観察,研修実施者,研修受講者へのインタビューにより,研修の概要と特色,日本と東南アジアでの研修がアフリカ帰国後にどのように活用されているかを明らかにした.日本と東南アジアで行われている科学現職教員の研修の内容の分析の結果,次のことが明らかとなった.

双方で最も多い内容は,科学授業の分析,授業案作成と実践,評価など科学授業に関する演習であった.国際協力での科学現職教員の研修の目的は,授業の質の向上であるが,日本と東南アジアでの研修は,そのために必要な科学授業に関する内容が演習を含めて実施されていた.日本の研修では,その次に多い研修内容は,学校や教育センターの訪問であった.また日本の研修では,日本の教育に関する研修内容にも時間がとられており,日本で研修を行う特色が出ている.他方,東南アジアの研修では,科学授業に関する研修内容に次いで多いのは,科学教育論に関する研修であり,ICTに関する研修内容もあった.その他に,帰国後の活用,科学施設見学などが日本及び東南アジアでの研修に共通した研修内容である.日本と東南アジアでの研修の違いは,日本では教育関連施設訪問と日本の教育に関する研修があり,東南アジアでは科学教育論とICT研修が重視されているという点にある.研修受講者は,アフリカに帰国後に科学授業やアフリカでの教員研修に研修成果を活かしていることがわかった.また,日本の学校で見たことを帰国後に実践していることも明らかとなり,言語の違いがあっても学校訪問に一定の効果があることもわかった.今後は,日本と東南アジアが連携しよりよいアフリカ科学現職教員向けの研修を提供できるか,本研究で明らかにした日本と東南アジアの研修の特色を踏まえて検討したい.マレーシアにある東南アジア教育大臣機構(SEAMEO)の運営する東南アジア理科数学教育センター(RECSAM)における、中等理科及び初等理科に関する研修調査を継続的に行うことができているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成21、22年度のアフリカのザンビア及びケニアでの現地調査、平成23年度のマレーシアにある東南アジア教育大臣機構(SEAMEO)の運営する東南アジア理科数学教育センター(RECSAM)における研修内容と方法及び評価に関する調査研究に基づき、研修プログラムを作成しRECSAMで実践する。この実践調査に基づき、アフリカ科学教員を対象とする研修に関する方向性を解明する。調査結果は、アフリカ科学教員研修を実施しているマレーシア、フィリピン、日本の研修の分析に役立たせる。
スーパープルームの実態に関する地震学的研究

マントルプルーム特にホットプルームの実態を探るにはその発生源と思われる核-マントル境界が魅力的である。我々は今までISCの地震PcP波走時データにより核-マントル境界直上の不均質構造を明らかにしてきた。それは東南アジアと中米に正の北極地方に負の走時異常があるというものである。本研究では仏領ポリネシアでデータを収録し加えることで、マントルプルームの実態をより明らかにすることを目的としたが、後述の理由により変更を余儀なくされた。そこで、WWSSNのアナログ波形データからP波とPcP波の走時を読みとり、先の研究の検証を試みた。また、正確な読みとりにより南太平洋下のプルームの構造の解像度改善を狙った。現段階ではWWSSNの記録中'75年6月から'77年12月まで400あまりのデータを読みとっている。これらのデータを使って先の結果を検証してみたところ、大局的には支持しているといえる。特に東南アジアでの正の走時異常は確実なものである。研究変更の理由フレンチポリネシアの地震観測網はフランス原子力委員会の地球物理研究所の管轄であり、その最高責任者はY. Caristan博士、またポリネシア現地における観測網の責任者はD. Reymond博士である。そこで両博士に本研究の目的を述べデータ収集と現地観測に対する協力を依頼する手紙を送った。現地責任者のReymond博士からはすぐに歓迎する旨の返事があり、Caristan博士に許可を促す手紙を出したとの報告を受けた。しかしCaristan博士からは返事がないままにフランスの核実験が始まり、なぜ許可が下りないか理解できた次第である。もともと原始力委員会はデータ公開に対して非協力なところであり、今回は折角、現地責任者からは歓迎する旨の返事をもらったものの、核実験強行の過程でついに最終許可が得られず[ポリネシアでデータをトル!]という研究目的の達成は断念せざるを得なかった。
遺伝的アルゴリズムを用いたメタンハイドレート層の生産システムの最適化に関する研究

メタンハイドレートは石油・天然ガスと異なり固体状で地下に存在するために,ハイドレート層からの経済的なガス採収法は確立していない。本研究では,室内実験を通じて堆積物中のハイドレートの分解過程を明かにし,数値計算によりハイドレート層からのガス生産システムの評価を行った。適切なガス生産システムを求める計算においては,遺伝的アルゴリズムを利用した最適化手法を適用した。(1)ハイドレートの生成・分解に関する実験堆積物中のハイドレートの生成・分解挙動を計測する実験装置を製作し,ベレア砂岩コアを用いたCO_2ハイドレートの生成・分解実験における圧力・温度挙動を解析した。減圧法を適用したガス生産では,周囲からの伝熱,初期ハイドレート飽和率,堆積物の浸透率がガス生産レートに大きな影響を及ぼすことがわかった。(2)モデル地層を想定した経済性評価メタンハイドレート層からのガス開発可能性を検討するためのシミュレーションを行った。坑井タイプ(水平,垂直の形状),水平坑井の長さ,貯留層上下盤層の熱伝導率などがガス生産能力に大きい影響を与える重要な因子であることがわかった。(3)遺伝的アルゴリズムを用いた最適化計算日本近海の海底下メタンハイドレートに熱水圧入法を適用するプロセスの最適化スタディを行った。プロジェクトの現在価値を目的関数として,生産システム(熱水温度,熱水量,生産期間,水平坑井長さ)を最適化した。実フィールドのハイドレート賦存形態と資源量に関して利用できるデータが少なく簡略な地層モデルを使用したので,経済性評価の信頼度は低いが,ガス生産システムの最適化計算の指針を示すことができた。メタンハイドレートは石油・天然ガスと異なりシャーベット状の固体で地価に存在するので新しい技術の導入が必要である。我々は多孔質媒体内でのハイドレート分解による流体の流れを予測する数値モデルを開発し,改良中である。この流体の流れをシミュレーションする場合,固体であるハイドレートの分解に伴う孔隙内の形状変化と多孔質媒体の流動特性(孔隙率,浸透率等)の解明が重要である。この研究ではこれらの関連性を導出する実験システムを構築し,実験中である。さらに,生産システムの最適化について,システムのモデル化ではメタンハイドレート生産手法と生産コンセプトを設定し,坑井掘削や海上設備等の主要部分には既存の技術が適用可能として設計データを算出した。メタンハイドレート生産手法としては減圧法と熱水圧入法の2ケースについて生産コンセプトモデルを設定(1)水深1000m,2)生産ガスはハイプラインで沿岸まで輸送,3)生産ガスの一部を操業燃料に使用)とした。本研究では,室内実験を通じて堆積物中のハイドレートの分解過程をモデル化し,そのモデルを組み込んだ数値計算プログラムによるハイドレート層からのガス生産挙動の履歴予測を行うことにより,ハイドレート層からのガス採収法の評価を行った。さらに,適切なガス生産システムを見出すための計算に遺伝的アルゴリズムを利用した最適化手法の導入を試みた。本年度の研究では,以下の知見が得られた。(1)ハイドレートの生成・分解に関する室内実験堆積物中のハイドレートの生成・分解挙動を計測する実験装置を製作し,減圧法を適用したときのベレア砂岩コア内のCO2ハイドレートの分解挙動の特徴をコア両端圧力とコア表面温度の測定で把握した。(2)モデル地層を想定した経済性評価生産最適化の基礎研究として,メタンハイドレート生産シミュレータを用い,坑井配置,坑井仕上げ,地層熱物性を変化させてケーススタディを行い,各パラメータがガス生産に及ぼす影響について検討した。その結果,坑井タイプ(水平,垂直)水平坑井長さ,貯留層上下盤層の熱伝導率などが生産性およびガス生産プロジェクトの採算性に大きい影響を与えることがわかった。(3)遺伝的アルゴリズムを用いた最適化計算

日本近海の海底下メタンハイドレートに熱水圧入法を適用した場合のガス生産履歴の計算結果(解析解)を用いて,プロジェクト現在価値を目的関数として,生産システム(熱水温度,熱水量,生産期間,水平坑井長さ)を最適化した。実フィールドのハイドレート賦存形態と資源量に関して利用できるデータが少なく簡略な地層モデルを使用したので,経済性評価の信頼度は低いが,ガス生産システムの最適化計算の指針を示すことができた。
カキわい性台木MKR1に特異的にみられるサイトカイニンを介した成長制御機構の解明

`MKR1'の根が生産したサイトカイニンが地上部へ移行し、穂木に種々の現象を引き起こすことを明らかにすると同時に、これらの現象を植物生理学的・園芸科学的に証明するため、以下の実験を行った。1`平核無'接ぎ木苗(`MKR1'台木および実生台木)から新梢および根を経時的にサンプリングし、LC/MS/MSによるサイトカイニン(tZ、tZR、iP、iPR)およびオーキシン(IAA)の定量分析を行った。台木樹間での最も顕著な違いは6および7月の`MKR1'台木樹の根のtZおよびtZR含有量が、ヤマガキ実生台木樹のものより大幅に増加したことであった。iPやiPRも増加する傾向にあったが、同時期のIAAは減少していた。一方、新梢には台木樹間に顕著な違いは見られなかった。2茎頂に直接アグロバクテリウムを感染させる手法を試したが、形質転換体を得ることはできなかった。3`MKR1'シュートが発根した低温でも`平核無'シュートは発根したので、`MKR1'の根の低温成長優位性は認められなかった。4昨年に比べ、実生台木の`太秋'樹は雄花着生枝量が増加し、その割合も高くなった。また、`MKR1'台木樹の雄花着生枝量も増加し、その割合も高くなった。5`MKR1'を中間台木とした樹は昨年とほぼ同様の成長(実生台木樹と`MKR1'台木樹の中間)を示したが、平均新梢長に関して、実生台木樹よりも`MKR1'台木樹に近い成長を示した。6摘蕾強度を変えた`平核無'樹の果実肥大時期と細胞肥大時期の調査は3年目となり、本年も今までと同様の肥大推移を示したが、収穫時の果実の大きさは、強摘蕾した`MKR1'台木樹が最も優れ、その原因は細胞の大きさに由来することがわかった。7`平核無'樹におけるDkFT遺伝子発現量の経時的調査をを行ったところ`MKR1'台木樹が実生台木樹よりも全体的に高く推移したものの有意差はなかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者らが開発した台木`MKR1'はカキ樹をわい化させるだけでなく、早期着花性、果実高生産性、生理的落果防止など実際栽培に有益な形質を穂木品種に与えることがわかり、全国のカキ主産17県の公設試験研究機関が参加する連絡試験が行われ、実用化間近である。今までの研究により`MKR1'によるわい化の仕組みはリンゴ等のわい性台木とは異なることを明らかにしたが、主原因は全く不明であり、今後、栽培指針を示し、新規わい性台木を効率的に育種するための指標や分子マーカー等を開発するためには、その主原因を明らかにしなければならない。最近、サイトカイニン含量を高めた形質転換果樹がわい化することが示されたが、`MKR1'台木樹はその形質転換体と非常に似た成長を示している。本研究では`MKR1'台木の成長制御機構を、サイトカイニンの分析や組換え体の作出等を通じて明らかにする。`MKR1'の根が活発に生産したサイトカイニンが地上部へ移動し、穂木に種々の現象を引き起こすことを明らかにすると同時に、それらの現象を生理学的・園芸学的に証明するため、以下の実験を行った。1接ぎ木苗(葉、枝および根)のサイトカイニン含量を測定した結果、わい性台木苗は実生台木苗より低かった。2リーフディスク法によりipt遺伝子導入を試み、一部のカルスにipt遺伝子が導入されていることを確認した。3低温(16°C)においても`MKR1'試験管内シュートは発根することを明らかにした。4樹齢が進むにつれ`太秋'実生台木樹の雄花着生率は増加したが、`MKR1'台木樹はほとんど増加しなかったので、本年度(定植7年目)は同じ値になった。63年生2重接ぎ木樹の調査結果、`MKR1'中間台木樹が`MKR1'台木樹と実生台木樹の中間の新梢成長をすることがわかった。7`平核無'果実の肥大速度(成長)は台木により異なることを明らかにした。1苗の各部位のサイトカイニン含量をLC/MSを使用し測定する実験において、カキを材料とした報告事例はなかったものの、カキにおいてもiP、ZR、Z、iPRが測定可能であることがわかっただけでなく、オーキシン(IAA)も同時測定可能であることがわかった。2ipt遺伝子を導入したカルスの作出に成功した。3低温条件におけるMKR1シュートの試験管内発根および根の成長を明らかにした。4リアルタイムPCRを使用したDkFTの発現についてはプライマーの問題があり、具体的な成果は得られなかった。5サイトカイニンの影響を受けやすい雄花の着性状態について、`太秋'樹の調査結果は予想していたものとなった。62重接ぎ木樹の生育調査は当初予想したよりも異なる結果が示されてきているが、データそのものは非常に興味深いものである。7台木が果実の肥大速度に影響を及ぼすこと明らかにした。

`MKR1'の根が活発に生産したサイトカイニンが地上部へ移動し、穂木に種々の現象を引き起こすことを明らかにすると同時に、これらの現象を植物生理学的・園芸科学的に証明するため、以下の実験を行った。1`平核無'接ぎ木苗(`MKR1'台木および実生台木)および自根苗から葉、茎および根のサンプリングを大量に行った後、前処理を行い、LC/MS/MSによるサイトカイニンおよびオーキシン定量分析に用いるサンプルを作製した。2リーフディスク法によりサイトカイニン生合成遺伝子iptの導入を試み、昨年度と同様、一部のカルスにipt遺伝子が導入されていることを確認した。対照区のカルスからは不定芽が分化したが、組換えカルスからの不定芽分化は確認できなかった。3`MKR1'シュートが発根した低温(16°C)において、`太秋'シュートは発根しなかった。これは`MKR1'の根が低温に対して、その形成および伸長ともに低温耐性を有することを示すことになるが、反復数が少なく、他品種も含め引き続き調査する必要がある。4`太秋'樹は全台木で雄花着花量が低下し、昨年度と同様、本年度(定植8年目)も実生台木樹と`MKR1'台木樹の雄花着生率は同じ値となった。54年生2重接ぎ樹の調査の結果、`MKR1'中間台木樹の平均新梢長が実生台木樹よりも`MKR1'台木樹のそれに近くなった。ただし、2次伸長枝割合や総新梢長量はこれらの中間の値であった。6`平核無'および`富有'果実の肥大速度(成長)は台木により異なり、`MKR1'台木樹の果実は細胞分裂が促進されている傾向にあることを明らかにした。7サイトカイニン分析のための大量のサンプリングにより、実験材料が少なくなってきたので、挿し木苗を大量増殖した。その際、新たな挿し木方法を開発し、`MKR1'だけでなくわい性台木`FDR-1'の苗も効率的に繁殖できる手法を確立した。1昨年度、サイトカイニンの分析手法は確立したので、今年度は効率的に分析するための大量サンプリングを行った。毎年、少しずつのデータを出すパターンではなく、まとめてデータを出すパターンになったが、最終的な結果量(データ量)は予定通りかそれ以上である。2カルスからの不定芽分化は対照区では可能なことが示されたので、実験そのものは進展しているが、研究期間終了時までに組換え体が得られるための工夫が必要かもしれない。3予想通りの結果が得られたが、反復数が少ないので継続する必要がある。4雄花着生枝割合の年次変動は予想されており、経時的調査は予定通りである。52重接ぎ樹の成長は予想と異なっているが、新たな発見もあり、調査項目が増えてきており、発展性のある研究となっている。6細胞分裂はサイトカイニンと密接な関係があり、当初予定していなかった研究内容であるが、重要な調査になっている。7本事業とは直接関係はないが、実験継続のためには必要であり、重要な知見が得られた。`MKR1'の根が生産したサイトカイニンが地上部へ移行し、穂木に種々の現象を引き起こすことを明らかにすると同時に、これらの現象を植物生理学的・園芸科学的に証明するため、以下の実験を行った。1`平核無'接ぎ木苗(`MKR1'台木および実生台木)および自根苗から葉、茎および根のサンプリングを行った後、LC/MS/MSによるサイトカイニン(Zeatin、iP他)およびオーキシン(IAA)の定量分析を行った。現時点で全サンプルの解析は終わっていない。2リーフディスク法による形質転換体の作出が困難なので、茎頂に直接アグロバクテリウムを感染させる手法に変更したところ、サイトカイニン過剰体と思われる形態を示すシュートが得られた。3`MKR1'シュートが発根した低温(16°C)において、`太秋'シュートは発根しなかったが、`平核無'シュートの一部が発根した。
脳神経疾患治療のための細胞移植システムの開発

脳内への細胞移植システムの開発を進めた。細胞源に関して、本研究費交付が開始された後に大きな展開があった。すなわち、当初は細胞源としてブタ等の動物を考えたが、動物細胞の内在性のレトロウイルスがヒト患者へ感染する危険性が指摘され、現状では動物細胞をヒト患者に移植することは問題外になった。一方では、ヒト成体内に神経系の幹細胞が発見され、さらにそれをin vitroで増殖させることが可能であるとの報告、また、胚性幹細胞からの神経細胞への分化誘導法の進歩、さらにヒト胚性幹細胞(ES細胞)の樹立の報告等が相次いだ。これらを細胞源として使用できる可能性が大きくなった。細胞源が変化してもその免疫隔離膜の重要性は変わらないが、免疫隔離膜に要求される特性が変わる。ES細胞由来の分化細胞を患者に移植する場合同種移植になるため、免疫隔離膜としては移植細胞と免疫担当細胞の接触を防止でき、さらに、移植部位に炎症反応等を引き起こさないことが望まれる。この要求を満たす可能性のある膜として、ポリアクリルアミドのハイドロゲル膜と最外層がポリイオソプロピルアクリルアミドであるマイクロカプセルの開発を行った。また、脳内の移植空隙のない部位への移植であるため、細胞密度を出来るだけ高く、また、カプセル体積をできるだけ小さく移植する必要がある。前者に対する解決策として、細胞凝集体のカプセル化を試みた。多種の細胞からなる細胞凝集体を用いることで、それぞれの細胞の分化機能を高くまた長期間維持できる可能性がある。また、マイクロカプセルの体積を小さくする方法として、遠心分離カプセル化法を検討した。本方法は細胞凝集体の表面に極薄マイクロカプセルを作製でき、また、空カプセルが生成しないため、移植物の体積を小さくできる優れた方法であった。さらに大量遠心分離カプセル化装置の試作を行った。本研究では、免疫隔離膜に封入した細胞を脳内に移植する方法の研究開発を行っている。脳内へ移植するためには、できる限り移植物の体積を小さくする必要がある。従来の細胞オルガノイドのマイクロカプセル化法では、マイクロカプセルの直径が大きいため、マイクロカプセル化オルガノイドの体積は元の細胞体積の数十倍にもなってしまう。本研究では、遠心マイクロカプセル化法を用いることで、オルガノイドを厚さ数十μm程度の膜でマイクロカプセル化することを試みている。アルギン酸をマイクロカプセル化素材として用いて検討を進めた。試験管の中に底から比重1.059のデキストラン溶液、20mM塩化バリウムを含む比重1.045のデキストラン溶液、比重1.032のデキストラン溶液、さらにその上にモデルビーズ(Sephadex-G50)を含むアルギンサン溶液を重層し、これを170×gで10分間遠心した。モデルビーズは、アルギンサン溶液をひきずりながら遠沈され、BaCl@@S22@@E2を含む層を通過するときにゲル化が起こり、90%以上のモデルビーズが厚さ約10μmの膜でマイクロカプセル化された。この結果については、P0lym.Adv.Technnol.9.734(1998)に発表した。さらに、一度に多量のマイクロカプセルの作製を行うため、新たに専用遠心機の試作を行い、現在その最適条件を見いだすための実験を行っている。移植細胞のマイクロカプセル化について研究を進めている。遠心マイクロカプセル化装置の試作を行い、これを用いて細胞モデル物質のマイクロカプセル化を行った。

試作機は、円盤状のローターを有し、このローターを回転しながら、ゲル化剤等を順次重層していき、最後に細胞モデル物質のサスペンジョンを注入して、多量のモデルに物質のカプセル化を一度に行うシステムになっている。カプセル化は、ほぼ予想通りに行えるものの、ローターを停止し、カプセル化物を回収するときに、重層液の撹拌が起こり、マイクロカプセルがゲルに取り込まれてしまう問題が起きた。現在この点を改良すべく研究中である。また、異種細胞を拒絶反応から保護できるマイクロカプセルの開発とその、免疫隔離機構について研究を進め、カプセルに添加したポリアニオンが補体と種々の様式で相互作用をすることを明らかにした。特にポリスチレンスルホン酸はH因子と強く相互作用し、補体を失活させることを明らかにした。この結果については、Bioartificial Organs IIに発表した。脳内への細胞移植システムの開発を進めている。細胞源に関して、本研究費交付が開始された後に大きな展開があった。すなわち、細胞源としてドナーの不足を心配する必要のないマウスやブタなどの動物を当初考えたが、動物細胞の内在性のレトロウイルスがヒトへ感染する危険性が指摘され、現状では動物細胞を移植することは問題外になった。一方では、ヒト生体内に神経系の幹細胞が発見され、in vitroで増殖させることが可能であるとの報告、また、胚性幹細胞からの神経細胞への分化誘導法の進歩、さらにヒト胚性幹細胞の樹立の報告等が相次いだ。当初は動物細胞の移植を可能にする移植システムの開発を目指してきたが、細胞源の変化により若干研究方向の変更を余儀なくされた。胚性幹細胞由来の神経細胞移植では、免疫隔離が必要である。しかし、同種細胞であるため免疫各離能が厳密であるよりは表面にタンパクの吸着や結合組織の形成が起こらないマイクロカプセルが望まれる。マイクロカプセル表面を中性高分子で被覆する方法として、高分子電解質と中性高分子のグラフト共重合体(ポリエチレンイミンーポリイソプロピルアクリルアミドグラフト共重合体)の合成を行い、これによるマイクロカプセルの被覆を進めている。自己幹細胞由来の神経系細胞を移植する場合では、拒絶反応は起こらない。いかに細胞を移植するかが、大きな問題である。生体内分解吸収性中空糸と血管内皮細胞増殖因子の組み合わせにより毛細血管の豊富な移植部位作製を行う。このため、ポリ乳酸から乾熱紡糸法にて中空糸の作製を行った。中空糸壁の物質透過性の調節は、微粒子状の無機塩の添加により行ってきたが、より分子レベルでの透過性調節のため湿式紡糸法による中空糸の調製を行っている。
環境の政治史――政府間関係から見る廃棄物・リサイクル対策

本研究の目的は、政府間関係論の観点からの廃棄物・リサイクル対策の検討を通じて、環境政治の内包と外延を把握し、併せて戦後日本の政治過程を捉え直すことである。そのために年度により重点の置き方をずらしながら、三つの課題に取り組むこととしている。第1は、研究代表者の直近の研究と連結させながら、災害廃棄物処理の政府間関係の検討を進めることである。第2は、「環境政治」に関する主要な先行研究やそれへの批評などを読み解き、それらの論理構成や主張を精査することである。そして第3は、環境政治の分析対象を広げた廃棄物・リサイクル行政の研究が、その研究の初期から注目されてきた公害のそれとの関係において、どのように理論的に位置づけられるのかを考察することである。初年度の1点目については、東日本大震災を中心とした災害廃棄物の処理に関して、行政および政治の機能・役割意識の観点から考察を進めた。第一義的にその処理を担うことが期待される基礎自治体に加えて、ここ数年で府県および環境省の動きが活発になっている様子に着目して検討した。各種報告書などの資料の収集と読解を試みたものの、非常時と平常時におけるアクターの行動などを関連付けて考察するような大局的な観点からの理解には至っておらず、継続課題としている。2点目については、研究計画時よりも海外の研究者の知見を参照する必要が出てきたことから、それも含めた文献などの収集を行った。3点目については、1点目と2点目の進捗を踏まえながら思索している。本研究の具体的な研究課題は、「研究実績の概要」で記述した通りである。第1の課題については、直近の会議資料などが入手しにくかったことなどもあり、研究の進行について再考した部分もあるが、研究会での報告の機会を得て理解が深まった点が多かったことは収穫と考えている。第2の課題については、過年度に刊行されている文献の購入やコピーなどを進める予定としており、ある程度進めることができた。また、海外の研究者の最近の成果物に触れられたことは、研究の構想また再構想において有意義であったと考えている。第3の課題については、全体として研究計画時のイメージに近い状態を維持できている。こうしたことから、おおむね順調に進展していると評価している。本研究の第2年度は、資料収集などの準備的な作業が多かった初年度の成果を踏まえて、それらの読み込みと整理を進める。引き続き、追加的な情報の収集を行うことで第1および第2の課題を充実させていく。また第3の課題の推進を見据え、学会などでの研究活動を通じて環境・公害の概念的な理解も深めていく。次年度使用額が生じた理由は、本研究課題の初年度を通して入手が必要な文献などの資料の精査を慎重に行ってきたことおよび発注が年度末の近辺に行われたものが含まれていたことによる。

もっとも、次年度使用額に相当する発注は概ね昨年度中に終了しており、物品も入手済みである。本欄執筆時点では、所属機関においてその予算執行の手続きが行われているところである。
少子・高齢化対策としての環境税改革とその経済成長への影響

環境税を導入して賦課方式年金の財源として活用し,かつ社会保障税減税を行うことで税収を一定に保つ「税収中立な環境税改革」が経済や環境にもたらす影響について,理論モデルを用いて分析した.具体的には,税収中立な環境税改革を実施することで,環境以外の要素から生じる効用(非環境効用,本分析では消費からの効用)および環境水準の同時改善(二重の配当)を達成する改革のあり方および経済的な条件について,世代重複モデルを用いて検討した.分析の結果,次のことが明らかになった.1.税収中立な環境税改革が実施可能となる社会保障税率の上限が存在する.環境税導入前に社会保障税率がこの上限を上回っていると,税収中立な改革は不可能となる.2.資本分配率が0.2未満のとき,税収中立な環境税改革のもとで,二重の配当を達成することが可能である.これまでの環境税改革に関する研究は,(i)家計の予算制約に影響を与えない政府支出,あるいは(ii)失業者への失業保険給付の財源,に環境税収入を充てた場合の効果に関する研究に重点が置かれてきた.一方,現実の環境税改革では,年金財源として環境税収を活用する政策が取られている(たとえばドイツ).本研究は,これまでほとんど行われてこなかった年金財源としての環境税活用の効果とその政策的な含意を明らかにしたものである.本年度の研究においては,次の3つの課題に取り組んだ.1)環境税収を年金財源として活用したとき,それが経済成長にどのような影響をおよぼすか.この研究で想定するモデルにおいては,経済は,イノベーションのないレジームと,イノベーションのあるレジームの二つを経験する.前者においては,総資本と環境水準は一定にとどまり,後者では,資本と環境は時間を通じて増大し続ける.経済がどちらか一方のレジームに収束するかあるいは両レジームの間を循環し続けるかは,環境税の水準に依存することが示される.2)社会保障政策の政治決定プロセスとその経済成長・厚生への影響.年金に代表される世代間所得移転政策が,社会保険税を支払う若年世代と社会保障給付を受ける老年世代との間の世代間利害対立を経て政治的に決定されるプロセスについて理論的に検討した.分析の結果,出生率の減少や寿命の増大による人口構成の変化が,政治的政策決定プロセスに重大な影響を及ぼすことが明らかになった.3)境税政策の政治的決定プロセスとその経済成長・厚生への影響2)の研究で構築したモデルを環境税政策の決定に応用して分析した.環境税は貯蓄の利子率を通じて負の効果をもたらすため,貯蓄のリターンで老年期の消費をまかなう老年世代は環境税の導入に反対する.一方,若年世代は環境税政策導入による将来の環境改善から便益を得るため,導入に賛成する.この世代間利害対立が環境税政策の決定にどのような影響をおよぼすかを分析した.賦課方式年金の財源として環境税を活用したときに,各世代の非環境効用および環境効用が改善するかについて,内生成長の枠組みで検討した.分析の結果,次のことが明らかになった.1)環境税収を賦課方式年金の財源として活用したとき,若年世代の非環境効用は改善するが老年世代の非環境効用が低下する.このため,環境税導入によって環境は改善するものの,非環境効用はすべての世代について改善しないため,二重配当の達成は不可能である.2)非環境効用と環境効用の総和を厚生判断の基準として採用したとき,成長を維持しながらすべての世代の厚生を改善することが可能となる.環境税を導入して賦課方式年金の財源として活用し,かつ社会保障税減税を行うことで税収を一定に保つ「税収中立な環境税改革」が経済や環境にもたらす影響について,理論モデルを用いて分析した.具体的には,税収中立な環境税改革を実施することで,環境以外の要素から生じる効用(非環境効用,本分析では消費からの効用)および環境水準の同時改善(二重の配当)を達成する改革のあり方および経済的な条件について,世代重複モデルを用いて検討した.分析の結果,次のことが明らかになった.1.税収中立な環境税改革が実施可能となる社会保障税率の上限が存在する.環境税導入前に社会保障税率がこの上限を上回っていると,税収中立な改革は不可能となる.2.資本分配率が0.2未満のとき,税収中立な環境税改革のもとで,二重の配当を達成することが可能である.これまでの環境税改革に関する研究は,(i)家計の予算制約に影響を与えない政府支出,あるいは(ii)失業者への失業保険給付の財源,に環境税収入を充てた場合の効果に関する研究に重点が置かれてきた.一方,現実の環境税改革では,年金財源として環境税収を活用する政策が取られている(たとえばドイツ).本研究は,これまでほとんど行われてこなかった年金財源としての環境税活用の効果とその政策的な含意を明らかにしたものである.
光生成キャリアのダイナミクスを制御した高活性な可視光応答型光触媒の創出

本研究では、酸化チタンにドープした金属イオンの原子価状態を制御して、光生成ホールー電子対(光生成キャリア)のトラップサイトを空間的に分離させて、再結合を抑制し、高活性な光触媒の創出を目指している。ドープした金属イオンの原子価状態を制御(Ptイオン: Pt(II)/Pt(IV); Crイオン: Cr(VI)/Cr(III))でき、それらの比率が、水中の難分解性有機物である4-クロロフェノールの分解効率に大きく影響することは既にわかっているが、その際の光生成キャリアの動きや寿命はわかっていない。そこで、平成30年度は、パルスレーザーを用いた時間分解分光測定を行って、複数の原子価状態の発現が光生成キャリアのダイナミクスに及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。Ptイオンをドープした酸化チタン(Pt-TiO2)粉末にナノ秒パルスレーザーを用いて、時間分解マイクロ波電導度測定を行ったところ(励起波長355 nm)、Pt(II)/Pt(IV)の増加に伴い、光生成電子の易動度が直線的に増加する関係が得られた。Pt-TiO2、Cr-TiO2粉末に、フェムト秒パルスレーザーを用いて時間分解拡散反射スペクトル測定を行ったところ(励起波長400 nm)、800-1100nm付近にTiO2の光生成キャリアに由来されるブロードな吸収が出現した。1000 nmの吸光度変化を時間分解すると、指数関数でフィッティングでき、それぞれ2つの減衰成分(光生成電子寿命)を得た。Pt(II)/Pt(IV)およびCr(VI)/Cr(III)比の増加に伴い、光生成電子寿命も増加した。つまり、複数の原子価状態の発現により、光生成キャリアの空間的な分離が促された結果、再結合が抑制され、高活性化するというメカニズムを上述の2種類の時間分解分光測定から明らかにでき、高活性な光触媒の開発のための新規な指針が得られた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
間葉系細胞を用いた肝幹・前駆細胞の未分化維持培養法の確立とメカニズムの解明

1.Thy1(+)gp38(+)細胞を用いた肝前駆細胞の成熟化培養法の確立マウス胎仔肝臓由来肝幹・前駆細胞はThy1(+)gp38(+)間葉系細胞と共培養することにより,グリコーゲンの産生・蓄積、肝臓発生後期マーカーの出現,電子顕微鏡による肝細胞への形態変化が認められたT(+)gp38(+)細胞は肝細胞への成熟化を促進することが示された.この肝細胞成熟化能は接触共培養時にのみ認められ,conditioned mediumでは認められなかった.さらに、成熟化に関わる遺伝子検索の為にマイクロアレイを用いて網羅的解析を施行した。一方、成熟化メカニズムの安定的解析を目指してThy1(+)gp38(+)細胞に不死化遺伝子(SV40 large T antigen)を導入し、細胞株を樹立した。RT-PCRによる発現遺伝子解析やPAS染色、アンモニア除去能を検証し、肝幹・前駆細胞を成熟化させる能力を維持しているクローンを選別した。2. Thy1(+)gp38(-)細胞を用いた肝前駆細胞の未分化維持培養法の確立1)未分化維持培養法肝幹・前駆細胞はThy1(+)gp38(-)細胞との共培養によって,肝発生後期マーカーが発現せず、肝細胞と胆管細胞のマーカーが両者とも発現している割合が増加した。さらにBrdUの陽性率が増加し,肝前駆細胞の増殖活性を維持することも確認されたことから、Thy1(+)gp38(+)細胞が未分化維持機能を有していることが示唆された.2)Thy1(+)gp38(-)細胞細胞の機能解析Thy1(+)gp38(-)細胞から得られたconditioned mediumを用いて培養すると,Thy1(+)gp38(+)細胞の肝前駆細胞成熟化促進能が阻害されたことから,Thy1(+)gp38(-)細胞が持っている未分化維持機能は液性因子の中に責任分子が存在することが示唆された。1.Thy1(+)gp38(+)細胞を用いた肝前駆細胞の成熟化培養法の確立マウス胎仔肝臓由来CD49f(+)Thy1(-)CD45(-)肝前駆細胞は,Thy1(+)gp38(+)間葉系細胞と共培養することにより,グリコーゲンの産生・蓄積(PAS染色),RT-PCRによる肝臓発生後期マーカーの出現,肝細胞への形態変化(電子顕微鏡での観察)が認められた.これらの結果によりThy1(+)gp38(+)細胞は肝細胞への成熟化を促進する作用を有することが示された.この肝細胞成熟化能は接触共培養することによってのみ認められ,conditioned mediumを用いては認められなかった.2.Thy1(+)gp38(-)細胞を用いた肝前駆細胞の未分化維持培養法の確立1)未分化維持培養法肝幹・前駆細胞成熟促進能を有しているThy1(+)gp38(+)細胞とは異なり,Thy1(+)gp38(-)細胞は肝前駆細胞の成熟化を阻害する.これは逆に肝前駆細胞の未分化性を維持することを示唆している.実際にThy1(+)gp38(-)細胞と肝前駆細胞との共

培養によって,肝発生後期マーカーが発現してこないことや肝細胞と胆管細胞のマーカーが両者とも発現している割合が増加していることから,Thy1(+)gp38(+)細胞が未分化維持機能を有していることが示された.さらにBrdUの陽性率が増加し,肝前駆細胞の増殖活性を維持することも示唆された.2)Thy1(+)gp38(-)細胞細胞の機能解析Thy1(+)gp38(-)細胞から得られたconditioned mediumを用いて培養すると,Thy1(+)gp38(+)細胞の肝前駆細胞成熟化促進能が阻害されることが示された.このことにより,Thy1(+)gp38(-)細胞が持っている未分化維持機能は液性因子であることが示唆された.1,Thy1(+)gp38(+)細胞を用いた肝幹・肝前駆細胞の未分化維持および成熟化機構の解明我々はこれまでにマウス胎児肝臓由来Thy1(+)gp38(+)間葉系細胞と共培養することにより、肝幹・前駆細胞がin vitroにおいて成熟化する一方、Thy1(+)gp38(-)間葉系細胞は肝幹・前駆細胞の未分化維持培養に有効であることを見出した。そこで、肝幹・前駆細胞の成熟化と未分化維持のメカニズム解明のために、上記のマウス胎仔肝臓由来間葉系細胞のそれぞれの分画(Thy1(+)gp38(+)間葉系細胞およびThy1(+)gp38(-)間葉系細胞)からmRNAを抽出し、マイクロアレイを用いて発現遺伝子の網羅的解析を行った。現在集積したデータを詳細に解析中である。2,Thy1(+)gp38(+)細胞への不死化遺伝子導入による細胞株樹立。肝前駆細胞をin vitroにおいて成熟化させる能力を持つマウス胎仔肝臓由来間葉系細胞にSV40 large T antigenを遺伝子導入し、細胞株を樹立した。多数えられたクローンの中から、最も成熟化能を有したクローンを選択した。この細胞株は、初代培養細胞と同様に、マウス胎児肝細胞と共培養することで成熟肝細胞へと分化させる能力を持つことをRT-PCRによる発現遺伝子解析やPAS染色により示した。また、マウスES細胞由来の肝前駆細胞様細胞とも共培養することで、マウスES細胞由来未分化内胚葉細胞を成熟肝細胞様細胞へと分化させる能力も持つことも確認した(PAS染色、RT-PCR、電子顕微鏡、アンモニア除去能)。
線虫の神経細胞に対する細胞核自動アノテーションのための人工知能技術の開発

線虫は原始的な脳を有しており,その全神経細胞レベルでの活性の定量化は脳における情報処理のメカニズム解析のステップとして非常に重要である.代表者らは線虫の全神経細胞規模の撮影データから神経細胞活性の自動定量化をすでに実現している.一方で撮影された神経細胞核が解剖図上のどの細胞なのかを決定すること(アノテーション)は,神経細胞1つ1つの役割を理解する上で不可欠であるものの,非常に難しく,現状では専門家の労力を要する課題である.本研究では,神経細胞核撮影データに対するアノテーションを高精度で自動化することを目指している.他の研究グループによる先行手法が十分な精度が達成できない主要な原因として,既にアノテーション済みの撮影データから神経細胞配置図を作成する際に細胞位置のばらつきの原因となる線虫の撮影時の体位の違いと細胞位置の個体差を区別していないという点が挙げられる.その結果,アノテーションの手本となるべき神経細胞配置図が線虫の体位変化や個体差による細胞位置のばらつきを含んだ状態で計算されることになり,アノテーション精度の低下を招く.昨年度は個体差情報を有する神経細胞配置図の作成が順調に進んだため,今年度は予定通り,神経細胞核撮影データから撮影時の体位変化や個体差による細胞核位置のばらつきを取り除く方法の開発に取り組んだ.類似画像の位置ずれを取り除く方法としてイメージレジストレーション法がよく知られている.しかしながら,神経細胞核データには局所的に大きく位置ずれしている部分が存在し,単なる標準手法の適用ではそのような位置ずれをうまく補正できない.この問題を克服するために,局所的な位置ずれにもある程度有効とされる点群マッチング手法をイメージレジストレーションに拡張する方法の開発を行った.その結果,局所的な位置ずれへの有効性を保持しつつ,既存手法に匹敵する精度の手法の開発に成功した.昨年度に作成した神経細胞配置図の精度をさらに向上させるため,今年度は,線虫の体位が基準体位に一致するように撮影データを伸縮させる手法の開発を目的とした.既存のイメージレジストレーション手法では補正が困難とされる局所的に大きい位置ずれが神経細胞核撮影データではしばしば見られるため,そのような画像に対しても適用できる手法の開発を目指した.具体的には,局所的に大きい位置ずれがあってもある程度有効とされる点群マッチング手法をイメージレジストレーション手法に拡張する方法の開発を行った.精度にやや不満は残るものの,局所的な位置ずれへの有効性を保持しつつ,既存手法に匹敵する精度のレジストレーション手法の開発に成功した.そのため,研究の進捗を「おおむね順調に進展している」と評価した.作成した神経細胞配置図を基礎として,本課題の本丸である神経細胞の自動アノテーション手法の開発を行う.方法論の基礎として確率的主成分分析法(Bishop et al., 1999)を応用した手法を予定しているが,精度が不十分であれば,欠損値補完性能を有する統計的形状モデルの開発を行う.また,正解データの蓄積を続けることで精度向上が期待できるため,アノテーション支援ソフトウェアの改良も同時に行う.線虫は原始的な脳を有しており,その全神経細胞レベルでの活性の定量化は脳における情報処理のメカニズム解析のステップとして非常に重要である.代表者らは線虫の全神経細胞規模の撮影データから神経細胞活性の自動定量化をすでに実現している.一方で撮影された神経細胞核が解剖図上のどの細胞なのかを決定すること(アノテーション)は,神経細胞1つ1つの役割を理解する上で不可欠であるものの,非常に難しく,現状では専門家の労力を要する課題である.本研究では,神経細胞活性定量化の次の段階として,専門家の知識・経験を代替する人工知能技術の開発により,神経細胞核撮影データに対するアノテーションを高精度で自動化することを目指している.他の研究グループによる先行手法が十分な精度が達成できない主要な原因として,既にアノテーション済みの撮影データから神経細胞配置図を作成する際に細胞位置のばらつきの原因となる線虫の撮影時の体位の違いと細胞位置の個体差を区別していないという点が挙げられる.その結果,アノテーションの手本となるべき神経細胞配置図が線虫の体位変化による細胞位置のばらつきを含んだ状態で計算されることになり,アノテーション精度の低下を招く.また,細胞位置の個体差情報を利用していないことも精度低下の原因の1つである.この問題を解決するために,該当年度に,個体差情報を有する神経細胞配置図の作成手法を開発することに取り組んだ.方法論の基礎として確率的主成分分析法(Bishop et al., 1999)を利用した手法を開発した.その結果,細胞位置の個体差を線虫の体位変動として自然に解釈することのできる神経細胞配置図の作成に成功した.該当年度に,個体差情報を有する神経細胞配置図の作成手法を開発することに取り組み,その結果,細胞位置の個体差を線虫の体位変動として自然に解釈することのできる神経細胞配置図の作成に成功した.この配置図の正確性の定量的評価は行えていないものの,この配置図を利用した非常に素朴な自動アノテーション手法を開発し,今後が十分期待できるアノテーション精度が得られた.このことから,個体差情報ありの神経細胞配置図を十分な精度で構築できていることが示唆される.以上のように,当初の予定どおりに研究が進んだため,研究の進捗を「おおむね順調に進展している」と評価した.線虫は原始的な脳を有しており,その全神経細胞レベルでの活性の定量化は脳における情報処理のメカニズム解析のステップとして非常に重要である.代表者らは線虫の全神経細胞規模の撮影データから神経細胞活性の自動定量化をすでに実現している.

一方で撮影された神経細胞核が解剖図上のどの細胞なのかを決定すること(アノテーション)は,神経細胞1つ1つの役割を理解する上で不可欠であるものの,非常に難しく,現状では専門家の労力を要する課題である.本研究では,神経細胞核撮影データに対するアノテーションを高精度で自動化することを目指している.他の研究グループによる先行手法が十分な精度が達成できない主要な原因として,既にアノテーション済みの撮影データから神経細胞配置図を作成する際に細胞位置のばらつきの原因となる線虫の撮影時の体位の違いと細胞位置の個体差を区別していないという点が挙げられる.その結果,アノテーションの手本となるべき神経細胞配置図が線虫の体位変化や個体差による細胞位置のばらつきを含んだ状態で計算されることになり,アノテーション精度の低下を招く.昨年度は個体差情報を有する神経細胞配置図の作成が順調に進んだため,今年度は予定通り,神経細胞核撮影データから撮影時の体位変化や個体差による細胞核位置のばらつきを取り除く方法の開発に取り組んだ.類似画像の位置ずれを取り除く方法としてイメージレジストレーション法がよく知られている.しかしながら,神経細胞核データには局所的に大きく位置ずれしている部分が存在し,単なる標準手法の適用ではそのような位置ずれをうまく補正できない.この問題を克服するために,局所的な位置ずれにもある程度有効とされる点群マッチング手法をイメージレジストレーションに拡張する方法の開発を行った.その結果,局所的な位置ずれへの有効性を保持しつつ,既存手法に匹敵する精度の手法の開発に成功した.昨年度に作成した神経細胞配置図の精度をさらに向上させるため,今年度は,線虫の体位が基準体位に一致するように撮影データを伸縮させる手法の開発を目的とした.既存のイメージレジストレーション手法では補正が困難とされる局所的に大きい位置ずれが神経細胞核撮影データではしばしば見られるため,そのような画像に対しても適用できる手法の開発を目指した.具体的には,局所的に大きい位置ずれがあってもある程度有効とされる点群マッチング手法をイメージレジストレーション手法に拡張する方法の開発を行った.精度にやや不満は残るものの,局所的な位置ずれへの有効性を保持しつつ,既存手法に匹敵する精度のレジストレーション手法の開発に成功した.そのため,研究の進捗を「おおむね順調に進展している」と評価した.作成した神経細胞配置図を基礎として神経細胞の自動アノテーション手法の開発を行う.最初のアプローチとして,個体差情報を考慮したグラフマッチング手法を開発する.
超音波の波動伝達関数解析によるコンクリートの物性変化の評価

本研究はフレッシュコンクリートから硬化コンクリートに至る物性の変化を、超音波横波の波動伝達関数解析により連続的かつ、統一的に評価することを目的として実験及び数値解析の両面から検討を行い,以下に示す成果を得た。1.粘弾性モデルにおける伝播性状のFEM解析フレッシュコンクリートを粘弾性ねじりモデルで評価することにより、超音波横波の伝播性状をFEM解析により再現することが出来た。また、動的せん断弾性係数G'や動的せん断粘性係数μ'から伝播速度及び吸収係数を算定し、実験結果と良く一致することを示した。2.非破壊試験によるコールドジョイントの判定方法の確立打ち継ぎ時間の遅延によるコールドジョイントを実験的に発生させ、コールドジョイントが超音波横波の伝播性状に及ぼす影響を検討した。その結果、コールドジョイントが生じた場合と生じない場合では特に吸収係数の経時変化が異なり、本方法によりコールドジョイント発生の判定に利用できることを明らかにした。3.調合や使用材料及び養生温度の異なるコンクリートへの適用性の検討水セメント比や単位セメント量などの調合や高性能AE減水剤の使用及び養生温度が、超音波の伝播性状に及ぼす影響を検討した。その結果、調合や使用材料が異なると伝播速度や吸収係数の経時変化は変化するが、いずれの場合においてもコンクリートの凝結性状と対応して変化することを明らかにした。即ち本方法は調合や使用材料が変化しても凝結性状の把握が可能な汎用性の高い方法であることを確認した。本年度は主として,超音波を用いたコンクリートの物性試験に関し,システム系内,試験体表面と超音波振動子間の接触状態あるいは人為的判断誤差などの不要な要因を取り除き,試験体のみの物性評価値を得る試験及び評価方法の確立を目的として行った.更にセメントペースト試験体を用いて,セメントの凝結,硬化に伴う伝達関数の変化に関して基礎的な検討を行い,以下のような知見を得ている.(1)打設後初期のフレッシュモルタルにおいて超音波の波動は,高周波数よりも低周波数の方が透過しやすく,硬化が進行すると高周波数の波動も透過する.(2)フレッシュモルタルの伝播速度及び吸収係数は,各材令において最適な周波数の超音波で実験を行えば,2点法により精度よく求めることができる。(3)硬化モルタルの伝播速度及び吸収係数は各周波数の超音波について,2点法から精度よく算定できる.(4)フレッシュペースト試験体における粘性変化,凝結性状の変化には伝達関数の内,吸収係数が敏感な指標値であり,特に低周波数領域の超音波横波が品質管理には適している.(5)硬化領域におけるセメントペーストの強度発現性状の管理には伝達関数の内,伝播速度が敏感な指標値である.本研究はフレッシュコンクリートから硬化コンクリートに至る物性の変化を、超音波横波の波動伝達関数解析により連続的かつ、統一的に評価することを目的として実験及び数値解析の両面から検討を行い,以下に示す成果を得た。また、動的せん断弾性係数G'や動的せん断粘性係数mu'から伝播速度及び吸収係数を算定し、実験結果と良く一致することを示した。

その結果、調合や使用材料が異なると伝播速度や吸収係数の経時変化は変化するが、いずれの場合においてもコンクリートの凝結性状と対応して変化することを明らかにした。即ち本方法は調合や使用材料が変化しても凝結性状の把握が可能な汎用性の高い方法であることを確認した。