hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幼児と児童の絵画鑑賞活動における「意味創造型」理解の発達と育成に関する研究

本研究では,物語創作が可能になる幼児期から小学校低学年の子どもに焦点をあて,彼らの物語創作の発達的違いを明らかにすることとした。研究の方法は,5歳,6歳,7歳,8歳児に一人一人個別にモネの絵画「ヴェトゥイユの画家の庭」を提示し,物語を聞きとるというものであった。協力児が創作した物語の構造を分析した結果,子どもの物語の創作は,絵画から連想して思いついたイメージを無作為につなげて創作するスタイルから,ストーリー内の因果関係を意識して創作するスタイルへと変化していくことがわかった。物語を作る行為はリテラシーを準備する重要な経験であるので,幼児や小学校低学年児童にとって重要な教育的意義を持つ行為と考えられる。美術教育の分野では,幼児や小学校低学年児に絵画を提示し,物語を作ることを促す実践的な取組みが行われている。現在のところ,その物語を作る行為がどのように発達していくのかという長期的な見通しはほとんどない状況で実践が行われている。この背景には,素材を見て物語る行為の年齢変化を明らかにした発達的研究が行われていないことがある。そのため,子どもの発達の長期的な見通しのない,実践者の経験に基づく直観的な指導が行われている可能性が高い。そこで,今年度は年中児,年長児,小学校1年,小学校2年による絵画を用いた「物語作り」を比較し,その物語にどのような年齢的特徴があるかを明らかにすることを目的とした。主な分析観点として,幼児と小学校低学年児童が用いる物語文法に着目した。幼い子どもは「自分なり」の感じ方と表し方で物語を作っている。これは言いかえれば,自分なりのルールによって物語を作っているといえるだろう。そこで, Thorndykeの物語文法を参考に,幼児と小学校低学年児童がどのようなルールによって物語を作るのかを明らかにした。いくつかの事例を取り上げて分析した結果,年中頃は一つの出来事についてのみ詳しく話す物語を作り,年齢があがると次第に論理性を意識し始めて複数のエピソードを盛り込んだ物語を作るようになり,そして,小学校2年生ごろになると複数のエピソードを繰り返した上で一つの結論に収束するという,複雑な物語を作るようになることが明らかになった。幼い子どもは,大人が驚くような発想をしたり,子どもらしく面白いアイデアを創造したりする。本研究では,このような子ども独自の意味創造型理解に着目し,期間内に3つの研究を行う予定である。具体的には,幼児期から学童期初期の子どもによる,絵画を用いた意味創造型理解の発達過程と,絵画を用いた意味創造型理解の働きを支援する実践研究を行う。今年度は,学童期初期の1年生,2年生に絵画を提示し,考えたことを自由に言語化させお話作りをさせた。そして,そのお話の内容を年齢ごとに分類する研究を行った。これにより,学童期初期の子どもによる,絵画を用いた意味創造型理解の発達過程を明らかにすることを目的とした。今年度,この年齢の子どもの意味創造型理解の発達過程を明らかにするための一つ目の分析は,先行研究に基づき参加児が作ったお話の文節数,命題数,命題統合数に着目して行った。その結果,1年生と2年生がお話作りの中で使用する文節数,及び,命題数に統計的な差はみられなかった。このことから,1年生と2年生が使用する語彙数,及び,一つのお話の中に盛り込むエピソード数には違いはないことがわかった。さらに,命題統合数については,1年生と2年生の間で統計上,有意傾向の差がみられた。このことから,2年生のお話のほうが1年生のものよりも,お話を構成する複数のエピソード間に,より論理的なつながりがある傾向がわかった。二つ目の分析として,参加児が作ったお話の内容を,先行研究に基づき「行為」「物の状態」「人の状態」「心的状態」の4つに分類した。その結果,1年生と2年生では,使用する語彙や生成する命題数に違いはないが,1年生は,2年生と比べて,絵画に描かれている「物」に着目して論理的に繋がりのない物語を作ること,2年生は,1年生と比べて,絵画に描かれている「人」に着目して論理的に繋がりのある物語を作ることが明らかになった。これまで,美術教育の分野では,子どもの創造性を育むものとして美術館で行われるあるプログラムに注目を寄せてきた。そのプログラムとは,絵画や彫刻などの美術作品を見て,それらから子どもたちが自由にイメージを広げて独自の物語を創作するというものである。これまでの研究では,そのような物語創作プログラムが子どもの創造性に及ぼす教育的効果を検証してきたが,子どもたちが創作する物語にどのような発達的違いがあるのかは明らかにされてこなかった。物語の創作における発達的違いが明らかになることは,年齢に応じた指導の展開において重要である。そこで,本研究では,物語創作が可能になる幼児期から小学校低学年の子どもに焦点をあて,彼らの物語創作の発達的違いを明らかにすることとした。

研究の方法は,5歳,6歳,7歳,8歳児に一人一人個別にモネの絵画「ヴェトゥイユの画家の庭」を提示し,物語を聞きとるというものであった。静かな教室に協力児と実験者が座り,まず,実験者が絵画についての簡単なクイズ(「何の絵が描かれているかな?」など)を協力児に出題し,その後,「むかしむかし・・」と物語の導入部分を実験者が話し,その続きを協力児に製作してもらった。協力児が創作した物語の構造を分析した結果,子どもの物語の創作は,絵画から連想して思いついたイメージを無作為につなげて創作するスタイルから,ストーリー内の因果関係を意識して創作するスタイルへと変化していくことがわかった。この結果から,主に幼児期の子どもが絵画から物語を創作する場面では,保育者は子どもが連想を広げて多様なイメージを喚起することを認めることが重要であり,一方,小学校教師は,低学年児童の物語が起承転結の構造を持つことを評価することが重要であると考えられる。教育心理学昨年度に予定していた4歳児と5歳児のデータ収集を無事に終了することができた。収集したデータの分析により,幼児期後期から小学校低学年期にかけての物語作り,すなわち,意味創造型理解の発達の道筋が見えてきた。本研究のこうした成果は,これまでの意味創造型理解に焦点を当てた研究領域に対して新たな知見を提供するものである。なぜならば,これまでの研究は字の読み書きを十分に行なえる小学校中学年以上を対象として意味創造型理解の発達過程を明らかにしてきたが,本研究は文字の読み書きが成立していない幼児期をスタートとしてどのように意味創造型理解が発達していくのか,その道筋を示すことができたためである。予定では,昨年度に学童期初期の1年生,2年生だけでなく,幼児期後期の4歳児と5歳児のデータ収集を予定していた。しかし,データ収集は予定通りだったものの,予想していたよりもデータ分析に時間がかかったため,4歳児と5歳児のデータ収集が行えていない。分析に時間がかかった理由は,小学生でデータを収集してみたところ,従来の先行研究の分析観点では,本研究で明らかにする子どもの意味創造型理解を適切に評価できない懸念がでてきたためである。そのため,昨年度の達成度は,50%である。しかし,昨年度,学会発表や学会発表のための準備を進めるなかで,分担者や学会参加者からの意見を得ることにより,先行研究にはない新たな分析観点を設定することができた。そのため今年度はその新たな分析観点に基づき,これまでの遅れを取り戻すべく,スピードを上げて分析とデータ収集ができる見通しである。申請時の予定では,言語的表象の働きが弱い幼児に言語教示を行い,絵画鑑賞における年中児及び年長児の「意味創造型」理解力の育成を行うことを予定していた。具体的には,幼児の物語の発達過程(内田,1986)をふまえ,絵画鑑賞中の年中児と年長児に対して,「難題-解決」スキーマを活性化させる言語教示か,「組み込み式」スキーマを活性化させる言語教示を行うものである。しかし,これまでの研究の積み重ねの中で,実際の保育の文脈では絵画をみて物語を作る活動はほとんど行われないこと,4歳児は絵画を用いた物語作りがほとんどできないことが明らかになったことから,上述した申請時の予定を変更することを考えている。
環境ストレス下における作物の物質生産阻害機構とその制御

平成元年2年度にかけて水ストレスによる作物の物質生産の阻害機構の解析を進め、作物の耐干性機構を明らかにした。主な供試草種は、耐干性の強いロ-ズグラスと弱いハトムギ、さらにトウモロコシ品種のうちこれまで圃場試験の試験結果から選定した耐干性の強いFFR915C,K8388と弱いJX77と交1号の4品種である。なお水ストレス処理は,土耕試験及び圃場試験ではpF1.72.0とpF2.83.2に土壌水分を調節し,水耕栽培試験はマニト-ルにより培地水ポテンシャルを変動させることにより行なった。その結果(1)いずれの草種とも水ストレス下で相対生長率(RGR)と純同化率(NAR)はともに低下し,その低下率は耐干性種ほど小さかった。しかし,葉面積比(LAR)には変動は認められなかった。この結果から,作物の耐干性は葉の生理的機能の維持と密接に関連しているものと推察された。(2)葉で同化した^<14>co_2の植物体各器官への分配率から,耐干性の弱い草種ハトムギでは,同化^<14>Cが葉部に留まり根部への移行が著しく阻害された。さらに^<14>Cが根構成成分のリグニン・セルロ-スへの取込みも少なかった。(3)水毒(H)のトレ-サ-である^3H_2OとD_2Oを用いたトレ-サ-実験から耐干性の強いロ-ズグラスでは水ストレス下でも吸収した^3H_2O,D_2Oが速やかに地上部移動できるのに対して,弱いハトムギでは根から地上部への水の移動量が少なくその速度も遅いことが明らかとなった。また,耐干の弱い草種では根と茎の接合部(茎基部)や葉身と茎の接合部(節部)で水の流れが阻害され易く,葉への水の分配が悪化することが示唆された。(4耐干性の強い草種では細胞膜の脂質特にリン脂質量とその不飽和脂肪酸含量が水ストレス下で著しく増加することから,水ストレス下での細胞膜安定性がより強化されることが明らかとなった。熱帯・亜熱帯の農業環境の特徴は高温乾燥である。これらの地域は降雨に依存して作物生産を行っているために、降水量とその季節変動による水不足が最も大きな生産阻害要因となっている。本研究では作物生産を高め作物の安定多収を図るための方策を確立することを目的としての作物の乾燥耐性の生理・生態的機構を解明し、これに基づいた簡易なスクリ-ニング法を開発することにある。実験1.自動潅水装置により土壌水分をpF1.7,2.5,3.3に調節した圃場にトウモロコシ8品種を栽培し、水ストレス下での生育量の低下率を比較し耐干性草種を選出した。その結果、トウモロコシの耐干性はk8388 FFR915Cで強く、JX77、交1号で弱いことが明らかとなった。さらに、水ストレスによる各品種の葉身細胞膜安定性は、k8388、FFR915Cで高く,JX77交」号で低かった。

葉身の細胞膜安定性は、浸透ポテンシャルの低下度すなわち浸透圧調整機構と密接に関連していることが示唆された。実験2.細胞膜安定性の支配要因を耐干性の異なる上記4品種について、その業身における物質の集積から明確にした。細胞膜安定性の高い品種では業身細胞液中の糖、カリ濃度の急激な増加が認められ、この2溶質が葉の浸透ポテンシャル低下要因と推定された。実験3.耐干性の強い品種では葉組成中の脂質含量、とくにリン脂質含量の増加が水ストレルにより認められたが、耐干の弱い草種ではリン脂質含量の著しい低下が認められた。以上の結果、トウモロコシの耐干性は葉身の生理機能と密接に関連し、葉身の浸透ポテンシャルの低下と葉身リン脂質を集積などによる葉の保水能の強化さらには膜機能の強化が、耐干性を支配している要因と推察された。現在、水ストレス下における葉細胞膜の生理生化学的変動についてさらに検討する必要がある。平成2年度は主に作物の水ストレス耐性の草種間差異を(1)植物体を流れる水の移動様式とその代謝、(2)植物葉の細胞膜組成およびその機能の変動から解析した。供試した作物は、耐干性の強いロ-ズグラスと弱いハトムギ,さらにトウモロコシ品種のうち耐干性の強いFFR915C,K8388と弱いJX77,交1号の4品種である。水ストレス処理はマニト-ルにより培地水ポテンシャルを変えることにより行なった。その結果1)重水素水(D_2O)を用いたトレ-サ-実験より耐干性の強いロ-ズグラスでは水ストレス下でもD_2Oの吸収量と根から地上部へ,特に葉への移行率が耐干性の弱いハトムギに比べて高かった。さらに,吸収したD_2Oの植物組織構成成分及びタンパク質やデンプン等の同化産物への取込み量もロ-ズグラスで著しく高かった。この結果から,吸水した水が容易に代謝されること及びそれに草種間差異が存在することが明らかとなった。さらに植物の水利用効率の観点から水の代謝を解析する必要がある。2)耐干性の強いトウモロコシ品種では水ストレスにより葉組織の脂質含量が増加し,とくにリン脂質のホスファチジルイノシト-ル(PI),ホスファチジルエタノ-ルアミン(PE)含量の増加が著しかった。一方,葉細胞膜脂質含量をみると耐性の強い品種では膜脂質,特にリン脂質含量とその不飽和脂肪酸含量が増加することから,水ストレスにより膜構造を強化し,脱水に伴う膜透過性と膜ATPase等の膜給合酵素の活性を維持しているものと考えられた。
胆道がんのトランスクリプトーム解析による新規治療標的遺伝子の同定と診断

胆道がんについて、新しい分子診断と分子標的治療の基盤を確立するために、トランスクリプトーム解析を行なった。160症例の胆道がん凍結検体(肝内胆管がん109症例、肝外胆管がん40症例、胆嚢がん11症例)の全RNAシークエンス解析の結果、FGFR2が融合遺伝子を形成して活性化していることを発見した。FGFR2融合遺伝子を導入した細胞株に対して低分子FGFR阻害剤がコロニー形成を抑制することを示した。更に、cAMPプロテインキナーゼ(PKA)の触媒サブユニットが融合遺伝子形成によって腫瘍で強発現しており、PKA分子経路の活性化が胆道がんの重要なドライバー分子経路の一つであることを明らかにした。胆道がんは、発症早期の臨床症状に乏しくかつ浸潤性が高いことから、多くの症例では進行期で発見されることになり、その予後は不良な難治がんである。本研究では、化学療法での治癒は困難とされる胆道がんについて、がんのドライバーとなっている新しい治療標的分子を同定し、革新的な診断と分子標的治療の基盤を確立することを目的にしている。本年度は、胆管がん100症例の腫瘍RNAのトランスクリプトーム解析を行なった。得られたシークエンスデータより、受容体キナーゼタンパクをコードしているもの選別し、新規融合キナーゼ遺伝子を同定した。キナーゼ遺伝子の発現は、遺伝子融合を認める群で顕著に高くなっており、がんドライバー遺伝子としての関与が考えられる。本研究では、今までの化学療法では治癒が困難であることが多い胆道がんについて、がんのドライバーとなっている新しい治療標的分子を同定し、革新的な診断と分子標的治療の基盤を確立することを目的としている。本年度は、胆道がん80症例よりRNAを抽出し、全RNAシークエンス解析を行なった。シークエンス品質のチェックの結果、前年度と合わせて160症例の全RNAシークエンス解析データを得ることができた。その内訳は肝内胆管がん109症例、肝外胆管がん40症例、胆嚢がん11症例である。このシークエンス解析によって、受容体キナーゼ融合遺伝子としてFGFR2-TXLNA, FGFR2-KCTD1を新しく同定した。更に、cAMPプロテインキナーゼの触媒サブユニットの融合遺伝子ATP1B-PRKACA, ATP1B-PRKACBを発見した。前年度と合わせ、160症例の胆道がん凍結検体の全RNAシークエンス解析データを得ることができた。胆道がんは、早期発症の臨床症状に乏しくかつ浸潤性が高いことから、多くの症例では進行期で発見されることになり、その予後は不良の難治がんである。本研究では、これまでの化学療法での治癒は困難とされる胆道がんについて、がんのドライバーとなっている新しい治療標的遺伝子を同定し、革新的な診断と分子標的治療の基盤を確立することを目的としている。昨年度までに160症例の胆道がん凍結検体の全RNAシークエンス解析データ(肝内胆管がん109症例、肝外胆管がん40症例、胆嚢がん11症例)を取得することが出来た。それにより、受容体キナーゼ融合遺伝子として4種類のFGFR2融合遺伝子(FGFR2-AHCYL1, FGFR2-BICC1, FGFR2-KCTD1, FGFR2-TXLNA)を同定し、FGFR2融合遺伝子を導入した細胞株に対して低分子FGFR阻害剤がコロニー形成を抑制することを示した。更に、cAMPプロテインキナーゼの触媒サブユニットがATP1B1-PRKACA, ATP1B1-PRKACBという融合遺伝子を形成して腫瘍で強発現しており、PKA分子経路の活性化が胆道がんにおける重要なドライバー分子経路であることを明らかにした。本年度は、FGFR2融合遺伝子陽性の胆道がん対する治療開発を進める上での分子診断系の開発を行なった。ホルマリン固定標本(FFPE)を用いたFGFR2遺伝子のBreak-apart FISH法による検出に加えて、FFPEサンプルからRNAを抽出してAMP法(anchored multiplex PCR)と次世代シークエンスによるFGFR2融合遺伝子分子の単離同定を行なうことに成功した。これにより、ホルマリン固定によってRNAが断片化してしまっているものの日常診療で入手しやすいFFPEを用いて、FGFR2融合遺伝子の分子診断を大きなコホートで行なうことが可能となった。100症例の胆道がん外科切除検体からのRNA抽出精製、及びトランスクリプトームシークエンスを滞りなく行なうことが出来た。これまでの研究計画に変更はない。新規に同定したがんドライバー遺伝子候補をNIH3T3等の細胞に発現させて、造腫瘍性を調べる。候補阻害剤を用いて、ドライバー遺伝子対する効果を解析する。分子腫瘍学これまでの研究計画に変更はない。

新規に同定した融合遺伝子をNIH3T3等の細胞に強発現させて、形質転換能を調べる。各種阻害剤を用いて、融合遺伝子に対する効果をin vitroで調べる。施設改修があり、動物実験が少し遅れたため。RNA発現の比較対象とする細胞株9種のシークエンスが完了しなかったため。本年度速やかに動物実験を開始しており、そのまま使用予定である。次年度に速やかに試薬を購入して、残りのトランスクリプトームシークエンスを行なう。
ポジトロンCTによる心筋局所の糖および酸素代謝に関する研究

健常心筋では脂肪酸のβ酸化が主なエネルギー源であるのに対し、虚血心筋では脂肪酸代謝からブドウ糖代謝にスイッチされることが知られている。虚血心筋でも高度に虚血に至った領域では酸素を用いない嫌気的糖代謝が主になる。ポジトロン断層法(PET)を用いれば心筋局所のエネルギー代謝を非侵襲的に測定し、画像化することが可能である。そこで本研究ではまずF-18 fluorodexyglucose(FDG)を用いて心筋への集積からブドウ糖代謝をまたC-11酢酸を用いて心筋からの洗い出しから酸素代謝を各々計測した。健常心筋では食後で血糖値が上昇した時にはブドウ糖代謝が保たれ、かつ酸素代謝も維持されていた。血流の低下した領域ではブドウ糖代謝も酸素代謝も抑制されたが、血流の低下に比べてやや維持されている傾向が強く、血流と代謝のミスマッチを呈した領域も認められ、虚血心筋の存在が強く示唆された。一方梗塞に陥った領域では代謝も血流の同様に低下していた。血流と代謝とを対比した所、血流が正常の45%以下と高度に血流の低下した領域ではブドウ糖代謝も酸素代謝も著明に低下し、ミスマッチは認められなかった。すなわち心筋の代謝を維持するにはある程度の残存血流が必要と考えられた。さらには虚血領域を詳細に検討した所、ブドウ糖代謝が維持された領域の一部に酸素代謝の著明に低下した領域が散見され、嫌気的糖代謝の存在が示唆されたが、このような心筋は全体として少なかった。このようにFDGとC-11酢酸を併用したPET検査は、虚血心筋の病態の詳細な把握に有用であると考えられた。嫌気的糖代謝を示した領域が果たして可逆的虚血心筋であるのかは、今後多くの症例を検討して行く必要があると考えられた。
大学英語教育における英語のイメージを高めることによる学力増進法の研究

A.グループ・ワークに用いたテーマ平成7年度、(1)世界の英語(2)英語の歌10選(3)和歌山名所10選(4)留学したいアメリカの大学(5)無課題平成8年度、(1)英語の諺100選(2)海外サバイバル表現100選(3)イギリスの古城紹介(4)英語国ニュージランドの紹介(5)無課題平成9年度、(1)英語の諺100選(2)海外サバイバル表現100選(3)イギリスの古城紹介(4)英語国ニュージランドの紹介(5)無課題B.結果平成7年度、4月テストにおいて、実験群、統制群両群の等質性が確認され、7月テストにおいて実験群が5%水準で有意に優れていた。下位テストでは基礎学力-、読解テストにおいて、実験群が1%水準で有意に優れていた。平成8年度、4月テストにおいて、実験群、統制群両群の等質性が確認され、7月テストにおいて、実験群が5%水準で有意に優れていた。下位テストではリスニング、クローズ、テープ・ディクテーションにおいて、実験群が5%水準で有意に優れていた。平成9年度、4月テストにおいて、実験群、統制群両群の等質性が確認されたが、下位テストの読解テストで等質性が認められなかった。それ以外の下位テストでは等質性が認められた。7月テストにおいて、実験群が5%水準で有意に優れていた。下位テストでは、リスニング、基礎学力、テープ・ディクテーションで実験群が5%水準で有意に優れていた。C.英語のイメージを高めることについて、英語と学習者間には様々な媒体が存在し、それぞれ親近性(イメージ)を有している。親近性は必要性と好感性によって構成されている。(理性で受ける時は必要性であり、感性で受ける時は好感性である)英語と学習者間の主要な媒体の一つに「英語のイメージ」があり、その親近性の度合を高めることによって学習者の英語の学力を高めることができる。「英語のイメージ」なる媒体の親近度を高めるには、その媒体に親近性の高い媒体を付加することによって可能である。親近性を高める付加媒体の一つに「グループ・ワーク」がある。グループ・ワークの親近性昂揚の要因は、そこにおいて使われる「テーマの親近性」、「グループ内-」および「グループ間の交互作用」である一般に脳裏に描いた抽象概念も実際に行動を通すことによって心理的に身近なものになる傾向がある。優れた授業創出のためには、キーとなる英語学習媒体の親近度を出来るだけ高くする必要がある。キーとなる媒体には「英語イメージ」「教師」「テキスト(教材)」「教具(視聴覚機器)」「課題」「学習者間の交互作用」等があり、グループ・ワークは「課題」「学習者間の交互作用」に含まれると考えられる。

キーとなる媒体には「英語イメージ」「教師」「テキスト(教材)」「教具(視聴覚機器)」「課題」「学習者間の交互作用」等があり、グループ・ワークは「課題」「学習者間の交互作用」に含まれると考えられる。研究実施計画に基づいて、ほぼ支障なく実験を行うことができた。すなわち、統制群の1クラス(教育学部1年生)には親近性の低いテーマと思われる翻訳課題(マーク・トウェイン作、「ハックルベリ-フィンの冒険」のリトールド版を章ごとに10の班で分担・翻訳し、班単位のレポートとして提出する)を与えた。班の成員は45名で作業期間は4ヶ月であった。実験群の2クラス(教育学部1年生、1クラス、2年生、1クラス)には、親近性が高いと思われる4つのテーマについて14班(班の成員47名)にグループ・ワークを課した。他に無課題群3班が設定された。作業期間は1ヶ月半であった。用いたテーマは次の通りである。1)世界の英語2)授業で使える英語の歌10選3)和歌山名所10選4)留学したいアメリカの大学5)無課題(クラス抽選で1班またはを選ぶ。平常点で評価。)なお、親近性の高い個人課題と親近性の低い個人課題を課した統制群は都合で今回は設定できなかった。実験データ集計の結果、有意性検定で実験群総合:統制群1(無課題)では有意差なし、実験群総合:統制群2(翻訳)では5%水準で実験群有意となった。各テーマ群:統制群1(無課題)では、「授業で使える英語の歌」が5%水準で有意、各テーマ群:統制群2(翻訳)では、「授業で使える英語の歌」が1%水準で有意となった。実験群:統制群1(無課題)、および実験群:統制群2(翻訳)の下位テスト別の検定では、有意となるケースはなかった。研究実施計画に基づいて、実験群に親近性の高いテーマを使ったグループ・ワークを、統制群には、親近性の低いと思われる個人課題その1〔デル・カ-ネギ-著「5分間伝記物語」の48の伝記の中から3篇を与え、任意の一篇を選ばせ、その冒頭から220語番目の文を含む文までを暗誦させた。〕同、個人課題その2(その1の課題で与えた3篇の伝記から学生が任意に選んだ一篇を日本語100150字に要約させた。)を課した。ただ、本年度は複数の統制群を設定して、その中の1つの統制群に親近性の低いと思われるテーマを用いたグループ・ワークおよび親近性の高いと思われる個人課題を課すことができなかった。理由は、一般教育過程において担当した英語クラスが少なかったからである。来年度は本年度できなかった、親近性の低いと思われるテーマを使ったグループ・ワーク(平成7年度実施)を複数の統制群の1つに、また親近性の高い思われる個人課題(カラオケ大会)を複数の実験群の1つに実施したいと思っている。本年度、実験群に課したグループ・ワークの課題は、1)英語の諺100選の作成、2)海外のサバイバル表現100選の作成、3)イギリスの古城紹介、4)英語国ニュージーランドの紹介、5)無課題、であった。実験データ集計の結果、4月テスト総合において、実験群、統制群、両群の等質性が確認され、7月テスト総合の成績において、実験群は5%水準で有意に優れていた。下位テストでは5%水準で、リスニング、クローズ、テープ・ディクテーションで優れていた。
ウシの第四胃粘膜におけるプロガストリクシンの免疫細胞化学的研究

ウシの第四胃粘膜は、少なくとも3種の異なる蛋白質分解酵素原(ペプシノ-ゲン、プロキモシン、プロガストリクシン)分泌しているとされている。このうちペプシノ-ゲンとプロキモシンについては、主細胞と副細胞において同一細胞の同一顆粒に住み分けることなく共存することを著者らが明らかにした(Yamada et al.,Acta anat.,132:246-252;1988)。そこで著者らは、プロガストリクシンが子牛の固有胃腺粘膜でどの様な様式で存在するかを3種の抗血清を用いて光顕(PAP法)および電顕(Protein A-gold法)レベルで検索した。光顕レベルでの観察では、いずれの酵素原についても腺頚部から腺底部にわたって上皮細胞の核上部に陽性反応が認められ、連続切片によってプロガストリクシンおよびペプシノ-ゲンとプロキモシンと同一細胞に共存していることが確認された。電顕レベルでの観察では、金粒子は主細胞、副細胞、胃小窩上皮細胞および表在上皮細胞の分泌顆粒上に明瞭かつ特異的に局在して認められた。サイズの異なる2種の金粒子を用いた2重染色の観察により、プロガストリクシンはペプシノ-ゲンおよびプロキモシンと同一細胞の同一顆粒に共存することが確認された。粘液産生細胞では、プロガストリクシンはペプシノ-ゲンやフロキモシンと同様に同一粘液顆粒内に粘液物質と共存しており、粘液顆粒中の高電子密度の芯にのみ3種き酵素原が共存していた。以上の成績から、ウシのプロガストリクシンは固有胃腺粘膜の主細胞、副細胞、胃小窩上皮細胞および表面上皮細胞においてペプシノ-ゲンておよびプロキモシンと共に同一細胞の同一顆粒に住み分けることなく全体的に混在していることが初めて明らかにされた。
クラウド環境における異種ネットワークの管理・評価・情報サービスイノベーション

今年度では引き続き、クラウド環境における無線ネットワーク、ビッグデータのネットワーキング、SDN (Software-Defined Networing)ネットワーク、情報指向ネットワークICN (Information-Centric Networking)、コグニティプ無線ネットワーク、データセンターネットワーク等のネットワークアーキテクチャ、異種ネットワークのセキュリティ等の先端的な技術原理と実現手法について研究を行った。クラウド環境におけるキーポリシー属性ベース暗号化のユーザー失効スキーム、ビッグデータのフレンドワークと機械学習によるDDoS (Distributed Denial of Service)の検知手法とオンラインのネットワークトラフィックモニタリングシステム、クビックデータによる5Gネットワーク設計法、コグニティプ無線ネットワークにおけるルーティングとトポロジー制御の手法等を新に提案し、実験を重ねて、提案手法の有効性を明らかにした。以上の研究成果の一部は権威のある国際学術論文誌IEEE Transactions on Wireless Communications, IEEE Transactions on Big Data, Computer Networksと関連の国際学会IEEE ICC 2018やIEEE GC 2018等で発表され、一定の国際的な評価を得ている。今まで、クラウド環境における異種ネットネットワークにアーキテクチャ、信頼性と安全性等について、精力的に取り組んできた。異種無線ネットワークにおける安全性の管理手法、ICNとSDNのメリットを取り合わせたネットワークアーキテクチャ、ICNのアーキテクチャを持つIoTにおける分散型安全なデータ共有方式、グリーンかつ信頼できる工業IoTにおける情報通信方式、第5世代移動通信ネットワークにおけるユーザ中心のハンドオフスキーム、IIoT (Industrial Internet of Things)におけるグリーンかつ信頼性のある情報通信モデル、ビッグデータフレームワークであるSparkを用いたオンラインインターネットトラフィックの計測とモニタリング手法等を新たに提案し、それらの提案手法の有効性をコンピュータシミュレーション等の実験により明らかにした。また、関連しているビッグデータにおけるネットワーキングについても研究を展開している。引き続きクラウド環境における異種ネットワークのアーキテクチャ、安全性と信頼性に関する研究に積極的に取り組み、関連しているビッグデータや人工知能の原理、研究手法と応用にも展開し、国際的に実用かつ学術レベルの高い研究に取り込みたいと考えている。本年度では、特にクラウド環境における重要なネットワークである無線アドホックネットワークと無線センサーネットワークのアーキテクチャ、安全性、性能評価及び評価の原理及び手法について研究を行った。1.無線アドホックネットワークにおけるSecrecy容量の最適化と自動車アドホックネットワークにおけるプライバシーを維持する認証方式の原理を追究し、それらの実現手法を提案した。また、無線アドホックネットワークにおける協力的なメディアアクセス制御(Media Access Control)の問題を定式化し、無線アドホックネットワークの寿命を最大化する省エネを実現できる省電力のメディアアクセス制御の最適管理手法を提案した。2.センサーネットワークのデータ収集法について深く追究し、一つの分散型コーディングのデータ収集法の原理、実現手法と評価法を提案し、綿密な評価により、その有効性を示した。本年度では、引き続きクラウド環境におけるアドホックネットワークと無線センサーネットワークの有効なアーキテクチャー、セキュアーのデータ通信方式の先端的な技術原理と実現手法について研究を行った。また、関連の情報ネットワークにおけるビッグデータの分析と応用の手法などについても研究を行った。概ねに予定の研究方向に進展を展開している。本年度では、クラウド環境における車載アドホックネットワーク、無線センサーネットワーク、コグニティブ無線ネットワーク、SDN (Software-Defined Networking)ネットワーク、データセンターネットワーク等のネットワークアーキテクチャー、セキュアーのデータ通信方式及び資源管理、移動性管理等の先端的な技術原理と実現手法について研究を行った。特にクラウド環境におけるビッグデータセンターでのジョブの動的負荷分散方式や異種無線ネットワークにおける垂直ハンドオフを実現するためのSDNアプローチ等を新たに提案した。特に、グリーンな情報ネットワークを実現させるビッグデータの手法とグリーンなビッグデータ処理方式を整理した。クラウド環境における異種ネットワークのアーキテクチャ、信頼性と安全性等について、精力的に取り組んできた。一定の研究成果を上げている。今年度では、クラウド環境における無線ネットワーク、ビッグデータのネットワーキング、工業IoT(IoT:もののインターネット)、情報指向ネットワークICN(Information-Centric Networking)、コグニティプ無線ネットワーク、SDN (Software-Defined Networing)ネットワークの、データセンターネットワーク等のネットワークアーキテクチャ、セキュアーのデータ共有方式、移動性管理等の先端的な技術原理と実現手法について研究を行った。異種無線ネットワークにおける分散型移動性管理手法、ICNとSDNのメリットを取り合わせたネットワークアーキテクチャ、ICNのアーキテクチャを持つIoTにおける分散型安全なデータ共有方式、グリーンかつ信頼できる工業IoTにおける情報通信方式、第5世代移動通信ネットワークにおけるユーザ中心のハンドオフスキーム、IIoT (Industrial Internet of Things)におけるグリーンかつ信頼性のある情報通信モデル、ビッグデータフレームワークであるSparkを用いたオンラインインターネットトラフィックの計測とモニタリング手法等を新たに提案し、それらの提案手法の有効性をコンピュータシミュレーション等の実験により明らかにした。以上の研究成果の一部は権威のある国際学術論文誌IEEE Transactions on Wireless Communications, IEEE Transactions on Emerging Topics in Computing, IEEE Internet of Things Journal, IEEE Transactions on Intustrial Informaticsと関連の国際学会で発表され、一定の国際的な評価を得ている。

異種無線ネットワークにおける分散型移動性管理手法、ICNとSDNのメリットを取り合わせたネットワークアーキテクチャ、ICNのアーキテクチャを持つIoTにおける分散型安全なデータ共有方式、グリーンかつ信頼できる工業IoTにおける情報通信方式、第5世代移動通信ネットワークにおけるユーザ中心のハンドオフスキーム、IIoT (Industrial Internet of Things)におけるグリーンかつ信頼性のある情報通信モデル、ビッグデータフレームワークであるSparkを用いたオンラインインターネットトラフィックの計測とモニタリング手法等を新たに提案し、それらの提案手法の有効性をコンピュータシミュレーション等の実験により明らかにした。また、関連しているビッグデータにおけるネットワーキングについても研究を展開している。今年度では引き続き、クラウド環境における無線ネットワーク、ビッグデータのネットワーキング、SDN (Software-Defined Networing)ネットワーク、情報指向ネットワークICN (Information-Centric Networking)、コグニティプ無線ネットワーク、データセンターネットワーク等のネットワークアーキテクチャ、異種ネットワークのセキュリティ等の先端的な技術原理と実現手法について研究を行った。
顎関節症滑膜炎誘導機構の解明

申請者はすでに、培養顎関節滑膜細胞を用いてin vitroでエラスチン断片がIL-6の発現亢進を誘導することを報告しているが、さらにin vivoでのエラスチン分解と分解産物の役割を本研究で明らかにしようとする。顎関節腔への穿刺と薬液の注入が可能な日本白色家兎を使用する。顎関節腔へ注入するエラスチン断片は申請者がin vitroの実験で使用した(Molecular Medicine Report, 2018, 16:3147-3154.)ものと同一のエラスチン断片を用いる。ウサギの片側の顎関節に50, 100, 250, 500ug/mlのエラスチン断片液を注入し、同一反対側顎関節にvehicleコントロールを注入する。エラスチン断片を注入後、1、2、4週後それぞれの顎関節滑液を顎関節還流洗浄により回収し、IL-1、IL-6、TNF-α濃度およびエラスチン分解活性をもつMMP-12濃度をELISA法により測定した。その結果、in vivoにおいてエラスチン断片により誘導される炎症性サイトカインを明らかにした。さらに、関節包ごとウサギより摘出し、顎関節のOA様変化をマイクロCTにて解析した。その後、顎関節のパラフィン切片を作製し、軟骨と骨変化をアルシアンブルーおよびサフラニン染色にて観察する。また、免疫組織染色により、エラスチン、IL-1、IL-6、TNF-α、MMP-12の局在を検討した。大幅な遅延なく進展している。STR/1Nは、高脂血症を示すSTR/N (F29)よりまだら模様で膝関節変形を呈する個体として分離された。STR/OrtはSTR/1Nより派生した1系統であり(Osteoarthritis Cartilage 2001,9:85-91.)、欧米を中心に変形性膝関節症の基礎研究に用いられている。膝関節に異常がみられる35週齢を中心に顎関節を観察する。この時点で顎関節の変化が顕著であれば、さらに若い週齢を観察し、また変化が顕著でなければさらに週齢が進んだマウスの顎関節をマイクロCTにて観察する。この結果から、軽度、中度、重度の顎関節症を観察できる週齢を決定する。それぞれの週齢のマウスの顎関節滑液を顎関節還流洗浄により回収し、エラスチン、IL-1、IL-6、TNF-α、MMP-12濃度をELISA法により測定する。得られた結果より、エラスチン分解と顎関節症の関連を検討する。さらに、顎関節のパラフィン切片を作製し、軟骨と骨変化をアルシアンブルーおよびサフラニン染色にて観察する。また、免疫組織染色により、エラスチン、IL-1、IL-6、TNF-α、MMP-12の局在を検討する。
肺癌における活性イオウ分子種とイオウ代謝酵素の役割の解明

近年、活性イオウ分子種の一種であるシステインパースルフィド(Csy-SSH)とその合成酵素であるシステイニルtRNA合成酵素(cysteinyl-tRNA synthetase:CARS)2が発見された。システインパースルフィドは活性酸素種(ROS)の強力な消去剤であると同時に、癌においては予後不良因子として知られるdynamin-related protein(Drp)1を不活性化することが報告されている。CARS2の癌における役割は未知であり、本研究ではヒト肺癌検体と肺癌細胞株を用いて肺癌におけるCARS2の役割を明らかにする。本研究の目的は、活性イオウ分子種の一種であるシステインパースルフィド(Csy-SSH)とその合成酵素であるシステイニルtRNA合成酵素(cysteinyl-tRNA synthetase:CARS)2の肺癌における役割を解明することである。肺癌の臨床病態とCARS2発現との関連の解明においては、まず、qRT-PCRにより同一検体の非癌部に比して癌部のCARS2の遺伝子発現が低下していることを明らかにした。次に約30例の肺癌組織切片について免疫組織化学でCARS2の発現を検討し、術後再発症例は非再発症例に比してCARS2の発現が低い傾向を掴んだ。CARS2はミトコンドリアに局在するため、ミトコンドリア外膜タンパク質であるTOMM20抗体を用いてミトコンドリア量は同等であることも確認している。これらの結果はCARS2の発現低下が癌の発症や悪性化に寄与する可能性を示唆する。次に、CARS2の発現を低下させた時に起こる事象をin vitroで確認することとした。ヒト肺癌細胞株であるA549へのsiRNA処理により細胞形態が明らかに紡錘状に変化して細胞周期に変化が生じることも分かったが、細胞増殖速度に明らかな変化はなかった。ノックダウンで生じる変化の解析は今後の検討課題である。また、肺癌20検体におけるqRT-PCRの検討で、CARS2と他のイオウ代謝関連酵素であるsuccinate quinonereductase (SQR)、Ethylmalonic encephalopathy 1 protein(ETHE1)の遺伝子発現には相関関係があることを発見した。このことは個々の癌でイオウ代謝への依存度が異なる可能性を示唆するものである。本年は条件検討にも時間を要してしまったが、ヒト検体を用いた実験を進めることでCARS2の低下が肺癌の発症や悪性化に関与している、個々の癌でイオウ代謝への依存度が異なるという仮説を立てることができた。1肺癌の臨床病態とCARS2発現との関連を明らかにする。前年度にすでに抗CARS2抗体を用いて免疫組織化学で検討し、癌部よりも非癌部でCARS2の発現が低下していることを確認した。今年度は癌部と非癌部からミトコンドリアを抽出してCARS2の発現量をウエスタンブロット法により確認し、免疫組織化学との結果の一致を確認する。2肺癌におけるCARS2の役割を抗酸化作用の視点から解明する。前年度にヒト肺癌細胞株であるA549へのsiRNA処理を行い、CARS2をノックダウンし、細胞形態の変化を確認している。活性イオウ分子種特異的な蛍光プローブを用いて細胞内の活性イオウ分子種の産生量を可視化し、CARS2ノックダウンによる活性イオウ分子種と酸化ストレスの変化を解析する。3肺癌におけるCARS2の役割をDrp1との観点から解明する。Drp1の活性化はミトコンドリア分裂と癌の増殖を促進することが知られている。Drp1の活性化をGTPアガロースプルダウンアッセイにより評価し、ミトコンドリアの分裂能TOMM20染色して電子顕微鏡で評価する。A549へのCRAS2ノックダウン処理によるDrp1の活性化とミトコンドリア分裂の変化を解析する。

次に、CARS2の発現を低下させた時に起こる事象をin vitroで確認することとした。ヒト肺癌細胞株であるA549へのsiRNA処理により細胞形態が明らかに紡錘状に変化して細胞周期に変化が生じることも分かったが、細胞増殖速度に明らかな変化はなかった。ノックダウンで生じる変化の解析は今後の検討課題である。また、肺癌20検体におけるqRT-PCRの検討で、CARS2と他のイオウ代謝関連酵素であるsuccinate quinonereductase (SQR)、Ethylmalonic encephalopathy 1 protein(ETHE1)の遺伝子発現には相関関係があることを発見した。このことは個々の癌でイオウ代謝への依存度が異なる可能性を示唆するものである。本年は条件検討にも時間を要してしまったが、ヒト検体を用いた実験を進めることでCARS2の低下が肺癌の発症や悪性化に関与している、個々の癌でイオウ代謝への依存度が異なるという仮説を立てることができた。1肺癌の臨床病態とCARS2発現との関連を明らかにする。前年度にすでに抗CARS2抗体を用いて免疫組織化学で検討し、癌部よりも非癌部でCARS2の発現が低下していることを確認した。今年度は癌部と非癌部からミトコンドリアを抽出してCARS2の発現量をウエスタンブロット法により確認し、免疫組織化学との結果の一致を確認する。2肺癌におけるCARS2の役割を抗酸化作用の視点から解明する。前年度にヒト肺癌細胞株であるA549へのsiRNA処理を行い、CARS2をノックダウンし、細胞形態の変化を確認している。活性イオウ分子種特異的な蛍光プローブを用いて細胞内の活性イオウ分子種の産生量を可視化し、CARS2ノックダウンによる活性イオウ分子種と酸化ストレスの変化を解析する。3肺癌におけるCARS2の役割をDrp1との観点から解明する。Drp1の活性化はミトコンドリア分裂と癌の増殖を促進することが知られている。Drp1の活性化をGTPアガロースプルダウンアッセイにより評価し、ミトコンドリアの分裂能TOMM20染色して電子顕微鏡で評価する。A549へのCRAS2ノックダウン処理によるDrp1の活性化とミトコンドリア分裂の変化を解析する。
皮膚疾患に対する超音波メス治療の適応評価と超音波メスの改良

今年度も引き続き皮膚生検にて確認されたボーエン病、日光角化症、パージェット病患者の手術時摘出標本をSCID(severe combined immunodeficient)マウス背部に移植。昨年度の実験と同様にマウスに対し超音波メスを作用させ、破砕後上皮化を認めた組織を経時的に採取。昨年の追試として腫瘍細胞の残存を観察した。採取組織の結果は、昨年と同様に、ボーエン病、日光角化症では腫瘍細胞の再発は認めず正常表皮細胞の構築を示した。だがパージェット病に対しては作用後1ヶ月後には腫瘍細胞の再発を毛根部を中心として認めた。昨年度問題点とした毛根部のどのレベルまで、実際に超音波メスの破砕作用が及ぶかについての実験として、発毛を認める正常ヒト皮膚に対し超音波メスを作用させた。この器具は、出力を自由に設定でき、出力の強さにより場合により熱傷などの熱変成を受ける。今回この出力を変えながら、正常皮膚に対し超音波メスを作用させ、出力による熱変成と破砕部分の相関関係を組織学的に観察した。出力を強くすると毛根部全体の熱変成を認めるが、出力を弱めることにより徐々に変成がなくなる。組織学的に観察した結果、熱変成なく破砕出来る限度として漏斗部までであった。また、皮膚表面からの作用だけではなく、皮膚皮下組織からの作用を比較した。これに対しては、正常皮膚と手術時に採取した腋臭症患者の皮膚と慢性潰瘍の不良肉芽に対し作用させた。組織学的観察の結果、正常皮膚は表皮に変成を与えず、腋臭症の場合アポクリン腺、慢性潰瘍の場合増殖した毛細血管のみ選択的に破砕除去されおり、臨床応用が示唆された。1.皮膚生検にて確認されたボーエン病、日光角化症、パージェット病患者の手術時摘出標本をSCID(severe combined immunodeficient)マウス背部に移植。生着までに2週間を要したが、全例脱落することなく腫瘍細胞の残存を生検にて確認できた。各々疾患毎に1匹をコントロールとして残し、残り全部に対し超音波メスを作用させた。作用直後は3疾患共に、腫瘍細胞の残存を認めなかった。その後、糜爛面に対し硫酸ゲンタマイシン軟膏のみ外用とし、2週間後、1ヶ月後、2ヶ月後と経時的に生検し、腫瘍細胞の再発を観察した。ボーエン病、日光角化症では、2ヶ月後も腫瘍細胞の再発は認められず、正常の表皮構造を示した。また、超音波メスを作用させなかったコントロールにおいては、2ヶ月後も腫瘍細胞の残存を確認した。パージェット病では、作用直後の組織で腫瘍細胞を認めなかったが、1ヶ月後において腫瘍細胞の再発を認め、PAS染色においても陽性所見を得た。以上より、毛根の奥にまで腫瘍細胞が浸潤するタイプの表皮内癌では、超音波メスを作用させる事は困難と考えられた。実際に、正常皮膚に対し表面より超音波メスを作用させると基底膜を残し、表皮成分は除去されろことは我々の実験においてすでに確認されている。だが、毛根を中心に作用させると毛根のどのレベルまで破砕吸引の影響が及ぶかかの確認は、症例的に少ない。そこで更に毛根を中心に超音波メスを作用させ、正常皮膚や腫瘍部分の毛根の影響や再生過程の変化、作用の出力を変化させる事による差を引き続き経時的に観察中である。
カーボンナノファイバーの熱伝導率および電気伝導度の測定

以下に、本研究で得られた主要な成果を列挙する。1.異なる炭素繊維材を対象にした熱伝導率の測定を行い、熱処理温度などの違いが熱伝導率におよぼす影響を明らかにした。カーボンファイバー単繊維の熱伝導率は熱処理温度によって大きく変化し,3000°Cで処理したものは700°Cで処理したものに比べて数百倍高い熱伝導率を持つ.2.カーボンナノファイバー分散体の熱伝導率は,嵩密度により変化する.熱伝導率と嵩密度の関係を定量的に明らかにするとともに,分散体の電気伝導度を高い精度で測定することに成功した.3.ナノスケールの寸法をもつ試料の熱伝導率を測定するために,白金の加熱細線の直径や長さの最適値に関して理論的な検討を行うとともに,MEMS技術を用いて定プローブの微細化を達成した.その結果,幅100nm,厚さ40nm,長さ6μmの加熱細線部をもつプローブの製作に成功した.このプローブは直径数十nmのカーボンナノチューブの熱伝導率測定に適用できることが確かめられた.4.産総研の協力を得て,マニピュレーション走査型電子顕微鏡下で電子線を照射することにより,上述のナノプローブに試料のカーボンナノチューブをT字型に接合することに成功した.5.熱伝導率測定の前提となる,白金ナノプローブの熱伝導率および電気伝導率を高精度に測定した.ナノフィルムについてのこれらの値はバルク白金の値の半分程度となることを見出した.6.クライオスタットを用い,100Kから320Kまでの温度範囲で,異なる直径を持つカーボンナノチューブ単繊維の熱伝導率測定を行った.温度300K付近でナノチューブの熱伝導率が2000W/mK程度の値を持つことが明らかになった.7.カーボンナノファイバーやナノチューブ単繊維の熱伝導率測定における誤差の評価を行い,本測定法の適用範囲を明確にするとともに測定値に関する新しい知見を公表した.以下に、本研究で得られた主要な成果を列挙する。カーボンファイバー単繊維の熱伝導率は熱処理温度によって大きく変化し,3000°Cで処理したものは700°Cで処理したものに比べて数百倍高い熱伝導率を持つ.2.カーボンナノファイバー分散体の熱伝導率は,嵩密度により変化する.熱伝導率と嵩密度の関係を定量的に明らかにするとともに,分散体の電気伝導度を高い精度で測定することに成功した.3.ナノスケールの寸法をもつ試料の熱伝導率を測定するために,白金の加熱細線の直径や長さの最適値に関して理論的な検討を行うとともに,MEMS技術を用いて定プローブの微細化を達成した.その結果,幅100nm,厚さ40nm,長さ6μmの加熱細線部をもつプローブの製作に成功した.このプローブは直径数十nmのカーボンナノチューブの熱伝導率測定に適用できることが確かめられた.4.産総研の協力を得て,マニピュレーション走査型電子顕微鏡下で電子線を照射することにより,上述のナノプローブに試料のカーボンナノチューブをT字型に接合することに成功した.5.熱伝導率測定の前提となる,白金ナノプローブの熱伝導率および電気伝導率を高精度に測定した.ナノフィルムについてのこれらの値はバルク白金の値の半分程度となることを見出した.6.クライオスタットを用い,100Kから320Kまでの温度範囲で,異なる直径を持つカーボンナノチューブ単繊維の熱伝導率測定を行った.温度300K付近でナノチューブの熱伝導率が2000W/mK程度の値を持つことが明らかになった.7.カーボンナノファイバーやナノチューブ単繊維の熱伝導率測定における誤差の評価を行い,本測定法の適用範囲を明確にするとともに測定値に関する新しい知見を公表した.本研究は,直径100nm程度,長さ数十μmのカーボンナノファイバーを対象として,その熱伝導率と電気伝導度を同時に測定し,これらの物性値と組織構造や製造プロセスの関係を明らかにすることを目的としている.研究計画に基づき,本年度は以下の課題を設定して研究を進めた.1)製造プロセスの異なるカーボンファイバー(直径数ミクロン)について単繊維の熱伝導率を測定し,炭化熱処理温度と繊維構造が熱伝導率におよぼす影響を明らかにする.2)カーボンナノファイバー(直径100nm程度)の熱伝導率の概略値を知るため,非定常短細線加熱法により,カーボンナノファイバーの集合体である粉末状試料の熱伝導率を測定する.3)ナノファイバーの寸法および熱伝導率の値に適合した微細測定プローブの設計および製作を行い,カーボンファイバーの熱伝導率および電気伝導度の測定を試みる.本年度の研究によって得られた主な成果を列挙する.1)カーボンファイバー単繊維の熱伝導率は熱処理温度によって大きく変化し,3000°Cで処理したものは700°Cで処理したものに比べて数百倍高い熱伝導率を持つ.2)このような高い熱伝導率はファイバーの微細構造における結晶の配向性が向上することによる.3)カーボンナノファイバー分散体の熱伝導率は,嵩密度により変化する.熱伝導率と嵩密度の関係を定量的に明らかにするとともに,分散体の電気伝導度を高い精度で測定することに成功した.4)この測定結果から,現在,ナノファイバー単繊維の熱伝導率を推定することを試みている.

5)単繊維の熱伝導率を測定するための微細プローブの設計および製作は,本学工学府教官の協力を得て行った.多くの試行錯誤を繰り返し,幅200nm,厚さ60nm,長さ6μmの加熱細線部をもつプローブの製作に成功している.このプローブに試料となるナノファイバーを装着することが必要で,現在,産総研の研究者と共同して種々の装着方法を検討している.なお,当初の計画にある,広範囲の温度条件下で実測を行うことには未だ着手していないが,近いうちに開始できる見込みである.本研究は,直径数十nm程度,長さ数μmのカーボンナノファイバーやナノチューブを対象として,その熱伝導率と電気伝導度を測定し,これらの物性値と組織構造や製造プロセスの関係を明らかにすることを目的としている.研究計画の最終年度となる本年度は以下の課題を設定して研究を進めた.・カーボンナノチューブの測定が可能となる微細ナノプローブの設計と製作.・ナノプローブに試料となるナノファイバーを取り付ける手法の開発と確立.・カーボンナノファイバー単繊維の熱伝導率および電気伝導率の温度依存性を求める.本年度に得られた主な成果を列挙する.1.測定プローブの微細化を達成した.ナノスケールの寸法をもつ試料の熱伝導率を測定するために,白金の加熱細線の直径や長さの最適値を求めた.その結果に基づき,幅100nm,厚さ40nm,長さ6μmの加熱細線部をもつプローブの製作に成功した.このプローブは直径数十nmのカーボンナノチューブの熱伝導率測定に適用できることが確かめられた.2.産総研の協力を得て,マニピュレーション走査型電子顕微鏡下で電子線を照射することにより,上述のナノプローブに試料のカーボンナノチューブをT字型に装着することに成功した.3)熱伝導率測定の前提となる,白金ナノプローブの熱伝導率および電気伝導率を高精度に測定した.これらの値はバルク白金の値の半分程度となることを見出した.4)前年度購入のクライオスタットを用い,100Kから320Kまでの温度範囲で,異なる直径を持つカーボンナノチューブ単繊維の熱伝導率測定を行った.温度300K付近でナノチューブの熱伝導率が2000W/mK程度の最大値を持っことが明らかになった.5)カーボンナノファイバーやナノチューブ単繊維の熱伝導率測定における誤差の評価を行い,本測定法の適用範囲を明確にするとともに測定値に関する新しい知見を公表した.