hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
周波数検出型AFMに基づく大気・液中ナノ空間関計測・制御法の開発

本研究では、直上入射光てこ法を採用することで、あらゆる環境で動作するデュアルプローブAFMを新規に開発した。本装置によって、ポリジアセチレン単結晶における主鎖方向への異方的なキャリア伝導をナノスケールで可視化することや、ペンタセンの単一グレイン薄膜内のトランジスタ特性の計測に成功した。さらに、刺激応答計測による生体分子の機能解析に向けて、生理環境下での高分解能マルチプローブAFM動作を確立した。本研究課題では、多環境高分解能マルチAFMプローブ技術、ナノ空間相関マッピング法(マルチプローブナノ物性計測)、多環境下でのナノスケール表面計測加工・分子操作技術、および生体分子の刺激-応答計測を確立することを目的としている。上記目的を達成するために、相互に密接に連携する、以下の研究テーマに沿って研究を推進する。(1)FM-AFMによる分子スケール物性分析技術、(2)1次元ナノ構造体のナノ空間相関計測、(3)液中動作高分解能マルチAFMプローブ技術、(4)膜タンパク質分子の機能計測のための生体分子固定化、(5)膜タンパク質分子の刺激応答マッピング、(6)ツインプローブによる分子制御・操作。大気・液中環境のようなカンチレバーの振動のQ値が低い動作環境においても、安定な原子・分子分解能観察が可能な周波数変調方式の原子間力顕微鏡(FM-AFM)を実現するには、カンチレバーの変位検出系の雑音低減、周波数検出装置の高度化、小振幅モード(振動振幅<1nm)動作が必須となる。また、溶液環境において複数のプローブが接近して動作するマルチプローブ系では、各プローブの運動の相互干渉のために、安定な動作が阻害される。そこで本年度の研究では、高分解能マルチプローブ動作を目指して、個々のプローブにおける変位検出系の改善により小振幅動作を実現するとともに、カンチレバー位置制御系の最適化によりマルチプローブ間の運動相互干渉を低減した。周波数/位相変調法を用いたダイナミックモードAFMによる静電気力計測は、ナノスケールでの電子物性分析に有効な手法である。本年度は、カンチレバーの機械共振を利用して電気力検出の高感度化を実現し、分子スケール電子物性分評価に応用した。さらに、ダイナミックモードAFMにおける振動散逸エネルギーの温度依存性や局所表面電位との関係を調べることで、エネルギー散逸の成因を探るとともに、分子スケールの力学物性評価への応用を検討した。細胞膜上のセンサータンパク質分子は、生体情報処理・伝達の役割を担っているが、その機能を計測する典型的手段としては、パッチクランプ、平面膜法などがある。しかしながら、これらの方法はいずれも電気雑音や機械振動などの外部擾乱に弱く、動作寿命が短いなどの欠点があり、AFMによる膜タンパク質分子の機能計測に期待が寄せられている。本年度の研究では、AFMによる生体分子機能計測の実現に向けて、シリコン基板上に、センサータンパク質を埋め込んだ脂質二重膜を堆積・固定化した試料を作製した。カーボンナノチューブや導電性有機単分子膜などの低次元ナノ構造体は、その構造異方性に起因する、特異な物性や電子状態を持つことから、新規機能性材料として注目を集めており、その微視的電気伝導機構や、ナノスケール電気機械特性の解明が強く求められている。本年度は、前年度までに開発してきた2探針AFM試作装置を用いて、2探針同時のAFM試料観察を実現し、各探針で得られたAFM像の重なり情報から、2探針の正確な位置関係を評価した。その結果、2探針の間隔を300nm以下にした状態で、各々の探針による安定した同時イメージング動作が可能であることが確認できた。また、片方の探針を接触モードで、他方をKFMモードで動作させることにより、有機半導体分子であるオリゴチオフェン薄膜の1点に電荷注入した状態での、膜内の電位分布の時間的変化を測定することに成功した。さらに、SiO_2膜/Si基板上に堆積したペンタセン薄膜の単一結晶グレイン上に接触させた2本の導電性カンチレバーを電極として用いることで、単一結晶グレインを電界効果トランジスタチャネルとして動作させ、その電気特性を測定することに成功した。一方、ナノ構造体の物性はその表面状態に強く影響されることから、安定した表面状態を維持するために、測定系を雰囲気制御可能な密閉環境下におくことが必要不可欠となる。本年度は、雰囲気制御チェンバーへの設置が可能となる、直上からレーザ光を入射するタイプの2探針AFM装置を設計し、その部分的試作を開始した。また、パッチクランプ、平面膜法などに代わる、AFMを用いたセンサー膜タンパク質分子計測手法の開発のため、Si基板のエッチングにより作製できる脂質支持体の構造について検討した。本年度は、カンチレバー直上からレーザ光を、光学顕微鏡用対物レンズを通して照射する直上入射光てこ法を採用することで、多環境動作マルチプローブAFMを開発した。カンチレバー・試料走査駆動系を、カンチレバー変位検出のための光学系部より分離してチェンバー内に設置することが可能となった。

対物レンズは、カンチレバー・試料の観察・位置合わせとともに、光てこ法のためのレーザ光の集光レンズの役割を担っている。本装置により、真空環境でのペンタセン薄膜、超純水中でのAu(111)単結晶表面のAFM観察に成功した。本装置を用いて、ポリジアセチレン結晶(poly-PTS : polydiacetylene para-toluene sulfonate)における電気伝導率の異方性を評価した。poly-PTSのへき開面(bc面)に片方のプローブ(Probe-1)をコンタクトさせ、結晶裏面に対して電圧を印加すると同時に、もう一方のプローブ(Probe-2)によりケルビンプローブ表面力顕微鏡法(KFM)により表面電位を測定した。測定結果は、ジアセチレン主鎖方向に平行に、電圧印加点から伸びる輝線を示し、Probe-1から注入された電荷がジアセチレン主鎖方向へ特異的に伝導していることが直接的に示された。AFMによる生体分子機能計測の実現に向け、基板上に、センサータンパク質を埋め込んだ脂質二重膜を堆積・固定化するための手法を開発した。シリコン表面をシラン化修飾剤で修飾しカルボキシル基が露出した表面とし、これに脂質膜に潜り込む事の可能な脂溶性のアンカー型リンカーを結合させた。さらにフォスファチジルコリンを主成分とする天然型脂質よりなるリポソームを表面で融合させる事により脂質2分子膜の層を形成した。金属ナノロッドやカーボンナノチューブなどの1次元ナノ構造体は、その構造異方性に起因する特異な物性や、低次元性に起源をもつ特異な電子状態をもつことから、新規機能材料として注目を集めており、その微視的電気伝導機構やナノスケールでの位置制御技術が強く求められている。H22年度の研究では、シリコン熱酸化膜上に孤立堆積した金ナノロッドに対して、導電性探針をナノスケールで位置決めして試料との接触状態を制御しながら電気特性の計測をおこなった。圧電素子の伸縮による慣性駆動を利用したプローブスライダを用いて10mmオーダーでの精密位置決めをおこなった後、探針表面を白金コートした2つのAFMプローブを対電極として用い、金ナノロッドへの接触力を20nN以下で一定となるよう制御して電流計測をおこなった。得られた電流・電圧特性から接触抵抗の影響を加味して算出した抵抗値は数十Ωオーダーであり、バルク導電率から求めた理論値65Ωと充分に整合する結果が得られた。本計測を通じて2つのAFMプローブをナノ構造へ位置決めし、試料を破壊することなく静的に電気的コンタクトを取る一連の行程を確立できたことは大きな成果である。また、金ナノロッドとシリコン基板との吸着力が小さいことを利用し、金コートしたプローブで金ナノロッドを拾い上げることにも成功した。この際、拾い上げに用いたプローブは、探針部への金ナノロッド付着により観察機能を失うが、他方のプローブで拾い上げ前後の基板状態を観察することができた。本結果により、より微細な分子制御・操作への応用に向けて、マニピュレーション用プローブ・観察用プローブを分化して連携制御する必要性が浮き彫りとなった。分子結晶や分子ワイヤなどの低次元ナノ構造体は、新規トランジスタや配線などへの応用に向けた新たなナノ機能材料として関心を集めており、その微視的電気特性の解明が望まれている。
プラスミノーゲン活性化抑制因子阻害薬を用いたマクロファージ浸潤炎症誘発機構の解明

本研究によって、既に取得しているPAI-1阻害薬開発候補化合物がマクロファージ浸潤及びそれに伴う組織の炎症を抑制出来ることを示し、炎症性疾患に対する治療効果とその分子機構を解明することを見出した。PAI-1がマクロファージを誘引する分子機構を明らかとし、PAI-1阻害薬の新たな薬効を発見した。これらの結果から、PAI-1阻害薬が新しいクラスの抗炎症・抗腎臓病薬としての可能性を持っていることが明らかとなった。本研究の目的は、既に取得しているPAl-1阻害薬開発候補化合物がマクロファージ浸潤及びそれに伴う組織の炎症を抑制出来ることを示し、多発性硬化症といった炎症性疾患に対する治療効果を確認し、その分子機構を解明することである。本研究では、マクロファージ浸潤抑制効果を発揮し、病態モデルにおける抗炎症・治療効果を示す知見が得られ、論文を発表することで研究目標を達したとする。具体的には、(1)チオグリコレート誘引in vivoマクロファージ腹腔浸潤モデルによる腹腔内マクロファージの浸潤抑制効果及び、(2)in vitro Transwellを用いたマクロファージ遊走評価実験における遊走阻害効果が見られるかどうかを検討した。その結果、PAl-1阻害薬の経口投与により、チオグリコレートによって惹起される腹腔内へのマクロファージの遊走を、ステロイド性抗炎症薬であるデキサメサゾンと同程度に阻害できることを見出した。また、in vitro Transwellアッセイにより、PAl-1がマクロファージの遊走を直接惹起する走化性因子として作用すること、またその作用がマクロファージの膜分子であるLRP1に依存していることを見出した。更に、in vivo多発性硬化症モデルでのPAl-1阻害薬経口投与によって、脳脊髄中の炎症を効果的に阻害し、発症を有意に抑制出来ることも発見した。以上の結果は、PAl-1阻害薬の抗炎症薬としての可能性を示唆する成果である。本研究の目的は、既に取得しているPAI-1阻害薬開発候補化合物がマクロファージ浸潤及びそれに伴う組織の炎症を抑制出来ることを示し、多発性硬化症といった炎症性疾患に対する治療効果を確認し、その分子機構を解明することである。昨年度までの研究によって、PAI-1阻害薬により、in vitroおよびin vivoでマクロファージの遊走を阻害できることを見出していた。今年度は、より実際の病態に近い、抗Thy1ラット腎炎モデルにおいてPAI-1阻害薬を投与することで、その病態を寛解できるか否かを検討した。その結果、PAI-1阻害薬投与により、腎糸球体に対するマクロファージの浸潤を抑制し、炎症を寛解出来ることを見出した。また、炎症のみならず、微小血栓の形成や上皮傷害の寛解といった幅広い薬効が発揮されることを見出した。また、in vitro結合阻害実験により、マクロファージ膜上に存在する膜貫通分子LRP1とPAI-1が相互作用することで遊走が惹起されていること、またPAI-1阻害薬がこの相互作用を阻害することを見出した。これらから、PAI-1がマクロファージを誘引する分子機構を明らかとし、PAI-1阻害薬の新たな薬効を発見した。以上の知見をArteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biologyに発表した。当初の年次計画では、in vitroおよびin vivoの遊走実験が終了し、病態モデルへは次年度に実施予定であったが、現時点で病態モデルでの薬効評価まで達成している。また、in vitroにおける分子機構と薬効発現メカニズムに関するデータも得ており、当初の計画より進展しているといえる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の計画としては、多発性硬化症のみではなく、他の炎症性疾患モデルに対する抗炎症・治療効果を調べる予定である。具体的には、腎炎モデル及び大腸炎モデルへの投与を試す計画である。また、PAl-1とLRP1以外の相互作用分子について、変異体PAl-1や各分子の阻害薬等を用いることで、PAl-1のマクロファージ遊走惹起のメカニズムを解明し、Pal-1阻害薬の薬効評価、更には薬効発現メカニズムを明らかにすることで、PAl-1阻害薬の抗炎症効果・臨床応用の可能性を評価する。
細胞死実行遺伝子ICEを発現するショウジョウバエを用いた細胞死の分子機構の解析

アポトーシスは厳密な遺伝的調節下にあることが知られているが、死のシグナルはICEファミリープロテアーゼ(カスペース)カスケードを通して伝達される。しかし、特にカスペースの制御機構や「如何なる分子をターゲットとしてアポトーシスの情報を更に下流に伝達させていくか」などは全く不明である。この研究の目的は、これらの点を、ショウジョウバエを用いた遺伝学的手法を駆使し解析することである。具体的には、プロICEの過剰発現により誘導される致死性を回復するバイパスミュータント(サプレッサー変異)を単離することにより、目的の新規因子を同定単離し、解析を行う。GAL4を種々の組織で特異的に発現する系統と掛け合わせることによりGAL4発現領域に過剰なアポトーシスが誘導され、種々の発生ステージで致死となる複数のトランスジェニックショウジョウバエをを用い、エチルメタンスルフオン酸(EMS)によるmutagenizeにより、特にGAL4-ICE発現による致死性を回避するサプレッサー変異を有する系統を多数樹立した。これらミュータントの遺伝的な解析により、染色体I,II,IIIにそれぞれサプレッサー変異を有する複数の系統が得られていることが判明した。またこれらの系統は。ICEの発現領域には無関係に(つまり細胞死を起こす細胞リニエジとは無関係に)致死性を回避させることができることから、細胞死に関連した因子が変異を起こしている可性が高い。またあるものは変異をホモに持つことで致死性を示し、変異遺伝子が胚発生に重要な機能を有することも示唆された。今後、より詳細なマッピングを行い、変異遺伝子の単離・解析を行う予定である。またこれらの系統は。細胞死(アポトーシス)は、個体発生時の形態形成や組織の恒常性維持など多岐の生命現象に係わる生命維持に不可欠の現象であるが、現在では関与する遺伝子のごく一部が単離されているにすぎず、またその分子機構は不明な部分が多い。ICEで代表されるカスペースファミリープロテアーゼがプロテアーゼカスケードを形成しアポトーシスの実行のためのシグナル伝達を行うことが知られているが、(1)カスペースプロテアーゼの活性化機構、(2)活性の制御機構、および(3)「如何なる分子をターゲットとしてアポトーシスの情報を更に下流に伝達させていくか」を含むカスペースカスケードの下流のプロセスは全く不明である。これらの点を明らかにするために、ショウジョウバエを用いた遺伝学的手法を適用し、プロICEを種々の組織で過剰発現させ過剰なアポトーシス誘導により形態的な変化や個体死を誘導する複数の系統を確立した。さらに、この系を用いてICEの過剰発現により誘導される異常を回復するバイパスミュータント(サプレッサー変異)を多数分離し、原因遺伝子単離に向け、変異遺伝子座のマッピングを含む遺伝学的解析を行った。その結果染色体X,2,3上に幾つかのサプレッサー遺伝子座が存在することが明らかになった。アポ卜ーシスほ厳密な遺伝的調節下にあることが知られているが、死のシグナルはICEファミリープロテナーゼ(カスペース)カスケードを通して伝達される。GAL4を種々の組織で特異的に発現する系統と掛け合わせることによりGAL4発現領域に過剰なアポトーシスが誘導され、種々の発生ステージで致死となる複数のトラシスジェニックショウジョウバエをを用い、エチルメタンスルフオン酸(EMS)によるmutagenizeにより、特にGAL4-ICE発現による致死性を回避するサプレッサー変異を有する系統を多数樹立した。

またこれらの系統は。ICEの発現領域には無関係に(つまり細胞死を起こす細胞リニエジとは無関係に)致死性を回避させることができることから、細胞死に関連した因子が変異を起こしている可性力が高い。またあるものは変異をホモに持つことで致死性を示し、変異遺伝子が胚発生に重要な機能を有することも示唆された。今後、より詳細なマッピングを行い、変異遺伝子の単離・解析を行う予定である。
国際協働作業力に係わる大学生の英語力の内外要因とその発達過程に関する実証的研究

(1)プロジェクト/コンピテンス・ベイスの教育実践効果については、英語コミュニケーション力は4ヶ月間の実践ではグループ平均スコアで有意差は示されなかったが、自信と積極性、異文化理解にプラスの変化が観察された。(2)英語コミュニケーション力の伸長に対する要因については、グループ内に日本人一人の参加の有効性と、日本人複数の場合には、安定的・外交的・リーダーシップ力の特性を持つ人物の存在の重要性が示唆された。(3)国際協働作業力の現状と課題については、発言量は少ない一方、質的には要所で協力的な役割行動が確認され、協調的知識構築過程における論理的・批判的な分析思考と率直な発言と聴取の指導が必要である。昨年度の実績に基づき、今年度の研究を、以下の内容で概ね計画通りに実施した。(1)前期における、昨年度実施の「プロジェクト1」の分析評価。主に以下の2種類を実施。1参加学生自身のプロジェクトに対する各種項目評価アンケートの結果と、プロジェクト参加による英語力伸長の変化との関係の解釈。その結果、プロジェクトへの参加意義は評価する一方、実際の活動では理想通りの意思疎通は実現できず、殊に作業負担の不公平感が不満の大きな要因となっている。しかしながら、グループ内で日本人が一人であることから否応なく作業負担が増加した学生は、英語力の伸長が見られた。2参加学生の「異文化に対する理解と自己認識」に対するアンケート。その結果、異文化間コミュニケーションについては、自己評価が良好な学生と不得意とする者がはっきりと分かれている、のに対して、グローバル意識については、どちらとも言えないと回答する中間層が多いことが観察された。このことからグローバルな問題を明確に意識する機会が未だ十分ではないと推測された。(2)後期における「プロジェクト2」の実施。概要は以下の通りであった。16ヶ国(ドイツ、スペイン、米国、日本、ブルガリア、ポーランド)8大学から学生91人、教員15人、計106人参加。2「児童の視線(考え方・感じ方)を知る」の大テーマに8のトピック別国籍混成グループを編成。3日本人学生参加者22人は、8グループに分かれ実質3ヶ月間各トピックに取り組み、地域の小学校や学童保育、塾での調査を行い結果を英語で報告した。(3)(2)の結果に基づく以下の項目の調査研究。1英語コミュニケーション力判定2フォーラム上の発信3IT利用状況4性格パターン5グループ編成6上記項目15の横断的分析。その結果、プロジェクト1で得られた仮説「独り作業」の効果が検証され、且つ新たにリーダーシップ力要因の重要性が示唆された。初年度分の研究を、以下の内容で概ね計画通り実施した。(1)前期における準備:分析・評価法の決定;デュアル・サーバーの設置;プロジェクト方法・内容の決定。内、デュアル・サーバーの設置は、技術的ならびに海外サーバー提供業者への配慮の必要から見送り、代わってプロジェクト参加者のフォーラム上でのディスカッション・データをプラットフォームから直接採取・蓄積・保存することとした。(2)後期における「プロジェクト1」の実施。16ヶ国(ドイツ、スペイン、米国、日本、ブルガリア、ポーランド)8大学から学生109人、教員12人、計121人参加。2「児童の視線(考え方・感じ方)を知る」の大テーマに9のトピック別国籍混成グループを編成。3日本人学生参加者19人は、9グループに分かれ実質3か月間各トピックに取り組み、地域の小学校等での調査を行い結果を報告した。(3)プロジェクト実施結果に基づき、以下の研究調査を行った。1日本人学生について、事前・事後の英語コミュニケーション能力判定テスト。実質参加者15人中データ回収は13人。(回収率87%)2日本人学生について、YG性格検査15人。(回収率100%)3日本人学生について、IT利用経験に関するアンケート15人。(回収率100%)4参加学生全員について、プロジェクト評価アンケート、全体回答率46.5%。5参加学生全員について、異文化理解度アンケート、全体回答率37.4%。(日本人学生12人、回答率80%)6フォーラム上での発言回数について、個人別・国別・グループ別集計。(4)上記(3)の調査結果に基づき、以下の分析を行い得た成果を中間報告として発表した。1英語コミュニケーション能力伸長の要素間比較、並びに伸長度に対する性格パターン等の要因との関係。2プロジェクト参加についての定量的・定性的評価。3グループ人数の要因等、諸仮説。研究目的で明らかにするとした以下の3つの主な課題に対して、学生参加の国際プロジェクトを2年度にわたり同様の条件で繰り返し実施し、1年度目の結果に基づく仮説を検証するとともに、プロジェクト実践より得られたデータを量的・質的に分析し、それぞれ以下の結果が得られた。

(1)プロジェクト・ベイスならびにコンピテンス・ベイスの教育実践の効果について:1英語コミュニケーション力に関して、4ヶ月間の実践のみでは、グループ平均スコアで統計的な有意差は示されなかったが、2年度目には約6%の伸長が確認された。2教職課程履修学生に特に求められる素養で、日本人学生に不足しているとされる、自信と積極性、ならびに異文化理解にプラスの変化が観察された。(2)国際協働作業力の基礎となる英語コミュニケーション力の伸長に、相対的に強い影響を与える要因について:1グループ内に日本人一人での参加が有効であることが実証された。2日本人が複数メンバーの場合には、安定的・外交的・リーダーシップのある性格特性を持つ人物の存在が重要であることが示唆された。(3)日本人学生の国際プロジェクトにおける協働作業力の、国際比較に基づく現状と課題について:1発言量は件数と長さにおいて明らかに少ない一方、質的には各グループの進行に前向きに関わり、要所で協力的な役割を果たす発言行動ができることが確認された。2協調的知識構築過程において、以下の要素の価値を認識し、その育成に向けて努力する必要がある:i)冷静・論理的かつ批判的に分析思考し、思うところを率直に述べる。ii)相手の考えを素直に受け止め自分の不足は認める段階を経て、相互に有益な解決策に繋がる創造的アイディア創出が実現する。以上の成果を受け、新たな課題「クリティカル・シンキング指導の先行を軸とするグルーバル・コンピテンス育成のための国際プロジェクト運営開発研究」に着手した。英語教育学(理由)(1)二年度目の「プロジェクト2」は、1量的に参加の国・大学・学生ともに、おおむね予定通りの数が集まり、滞りなく終了した。2質的にも、より活発なインターラクションが展開され、内容は、より充実していた。3英語力判定テスト、アンケート等の回収率も予測を大きく下回ることはなかった。(2)初年度実施の「プロジェクト1」で得られた結果より導かれた仮説の再現性をある程度確認できた、とともに新たに、国際協働作業力に係る参加者の性格パターンならびにグループ編成について知見が得られた。(3)「プロジェクト1」の「全体評価アンケート」と「異文化理解度アンケート」の分析を行った結果、それぞれから、6ヶ国8大学の参加学生全般について導かれる傾向を特定することができた。(4)対話データを基にした知識共同構築過程の分析、およびプロジェクト2の全体評価アンケートと異文化理解度アンケートの分析を、予定通り最終年度に行う見通しが得られた。(1)初年度の「プロジェクト1」は、予定以上の数の国・大学・学生が参加し、滞りなく終了した。(2)英語力判定テスト、アンケート等の回収率も予測を大きく下回ることはなかった。(3)分析項目についても、対話データを基にした知識共同構築過程の分析と、全体評価アンケート・異文化理解度アンケートは当初の予定の通り
高速道路における視距と道路環境との関係の実証的研究

高速道路で頻発する自然渋滞の発生や道路の交通事故の問題が,車両の運転者の知覚・認知,および運転挙動の結果として現出する現象であることから,渋滞や事故の発生メカニズムを運転挙動に近い観点から定量的に把握することが求められている.本研究では,知覚情報の中で最も重要と考えられる視覚情報に着目し,道路上の「視距」を求める方法を検討するものである.本年度は,昨年度開発した道路幾何構造を三次元構造物として定式化する過程で新たに定義した「予見視距(Preview Sight Distance)」について,その算定手法の理論的な整理と精緻化を図り,計算アルゴリズムを完成させた.現在使われている道路設計指針における道路線形の組合せに対して,これらの線形要素と予見視距との関係の感度分析を行った.また実際の高速道路の約100km区間についての道路線形・道路構造データ,及び10年間の事故発生データを収集し,視距と事故発生件数の関係を分析した.一方,現実の高速道路における視距の実態を調査するために,昨年度プロトタイプを開発したディジタル画像処理による実態の予見視距を測定するコンピュータソフトウェアについて,高速道路上の運転者から見た道路幾何構造の見え方のビデオ映像を用いて,アルゴリズムの精緻化を試みた.しかしビデオ映像の分解能による精度の限界,映像の歪みによる影響,測定手法の持つ計測誤差の影響などにより,理論計算値と単眼測量の組合せによる本手法の精度上の問題点が明らかとなった.逆に近年のバーチャルリアリティ技術の向上により,理論モデルによる視覚環境をコンピュータグラフィックで再現することが可能となり,これを実際の映像と比較して実態の視距の計測できる可能性が示された.高速道路で頻発する自然渋滞の発生や,道路の交通事故の問題が,車両の運転者の知覚・任地,および運転挙動の結果として現出する現象であることから,渋滞や事故の発生メカニズムを運転挙動に近い観点から定量的に把握することが求められている.本研究では,知覚情報の中で最も重要と考えられる視覚情報に着目し,道路上の「視距」を求める方法を検討するものである.現在道路上の任意の地点における視距を連続的に知る手法は一般には存在しない.本年度はまず,道路幾何構造はこれまで平面線形・縦断線形も水平・垂直方向別々に2次元で設計され把握されてきたが,これを3次元構造物として定式化する方法を新たに開発した.また視点位置から視界が遮られるまでの路面を連続的に見渡すことのできる範囲として「予見視距(Preview Sight Distance)」を新たに定義し,これを算定する方法を,直線探索付き最大傾斜法を応用してアルゴリズム化し,C言語を用いてパーソナル・コンピュータ上で視距算出ソフトウェアとして実現した.一方,現実の高速道路における視距の実態を論査するために,高速道路上の運転者から見た道路幾何構造の見え方をビデオ映像として収録した.このビデオ映像をコンピュータヘ取り込み,ディジタル画像処理を用いて実態の予見視距を測定する手法検討した.その結果主に写真測量原理を応用し,これに前述の3次元幾何構造の理論モデルで道路測線の形状を算出したものを画像座標系へ射影したものを利用することで,道路の3次元構造の推定を可能とする方法を新たに考案した.考案手法を用いてコンピュータソフトウェアのプロトタイプを作成し,試験的に収集した画像を用いてその実用性について検討し,目標とする精度が確保できる適用範囲などについて検証を行った.高速道路で頻発する自然渋滞の発生や道路の交通事故の問題が,車両の運転者の知覚・認知,および運転挙動の結果として現出する現象であることから,渋滞や事故の発生メカニズムを運転挙動に近い観点から定量的に把握することが求められている.本研究では,知覚情報の中で最も重要と考えられる視覚情報に着目し,道路上の「視距」を求める方法を検討するものである.本年度は,昨年度開発した道路幾何構造を三次元構造物として定式化する過程で新たに定義した「予見視距(Preview Sight Distance)」について,その算定手法の理論的な整理と精緻化を図り,計算アルゴリズムを完成させた.現在使われている道路設計指針における道路線形の組合せに対して,これらの線形要素と予見視距との関係の感度分析を行った.また実際の高速道路の約100km区間についての道路線形・道路構造データ,及び10年間の事故発生データを収集し,視距と事故発生件数の関係を分析した.一方,現実の高速道路における視距の実態を調査するために,昨年度プロトタイプを開発したディジタル画像処理による実態の予見視距を測定するコンピュータソフトウェアについて,高速道路上の運転者から見た道路幾何構造の見え方のビデオ映像を用いて,アルゴリズムの精緻化を試みた.しかしビデオ映像の分解能による精度の限界,映像の歪みによる影響,測定手法の持つ計測誤差の影響などにより,理論計算値と単眼測量の組合せによる本手法の精度上の問題点が明らかとなった.逆に近年のバーチャルリアリティ技術の向上により,理論モデルによる視覚環境をコンピュータグラフィックで再現することが可能となり,これを実際の映像と比較して実態の視距の計測できる可能性が示された.
レジーム・スイッチングモデルの統計的推測理論の開発

本研究の目的は、レジーム・スイッチングモデルにおける統計的推測理論の発展である。レジーム・スイッチングモデルは、構造変化・非線形性・強従属性などの時系列の特徴をよく記述することができるため、経済学・ファイナンスの分野において非常に幅広く利用されている。実際の応用においてレジーム・スイッチングモデルを推定する際には、レジームの数をデータから決定することが特に重要となる。しかしながら、レジーム・スイッチングモデルの尤度関数は特殊な構造を持つため、レジームの数に関する統計的推測が非常に困難であることが知られている。特に、各レジームにおける時系列の分布が正規分布に従う場合は、フィッシャー情報行列のランクがパラメーターの値に依存して変化するため、対数尤度関数の漸近分析は著しく困難であった。その結果、レジームの数に関する統計的推測の実用的な手法は未だに確立されていなかった。本年度は、フィッシャー情報行列のランクがパラメーターの値によって変化する場合にも適用可能な対数尤度関数の近似手法を確立し、レジーム・スイッチングモデルの対数尤度関数の漸近分析手法を確立した。この結果を用いて、レジームの数をデータから決定する実用的な手法として尤度比検定を提唱し、尤度比検定統計量の漸近分布を導出した。さらに、中規模なコンピューター・シミュレーションを行い、現実的なサンプルサイズの下で、尤度比検定が実用性を持つことを確認した。本年度の主要目的は、以下の2つである。(1)レジーム・スイッチングモデルにおけるレジームの数に関する尤度比検定統計量の漸近分布を導出する。(2)中規模なコンピューター・シミュレーションにより、現実的なサンプルサイズの下で尤度比検定が実用性を持つことを確認する。本年度は、(1)(2)を完了した。今後は、レジーム・スイッチングモデルにおけるレジームの数に関する尤度比検定統計量について、大規模なコンピューター・シミュレーションを行い、尤度比検定の実用性を検証する。経済学では、多くの場合、レジーム・スイッチングモデルのパラメーターは最尤法で推定されている。実証研究では、Hamilton(1989)により提唱された、現在観測される変数の分布が現在と過去のレジームに依存するモデルが非常に多く使われている。しかしながら、このようなモデルの最尤推定量の漸近分布は、未だに解明されていなかった。この結果、実証研究で日常的に利用されている、t検定やWald検定の正当性は、確立されていなかった。本年度は、実証研究における仮説検定の正当性が損なわれている現状を解決するために、Hamilton(1989)により提唱されたモデルのパラメーターの最尤推定量の漸近分布を導出した。さらに、フィッシャー情報行列の一致性を導出して、t検定やWald検定の正当性を確立した。さらに、大規模なコンピューター・シミュレーションを行い、現実的なサンプルサイズの下での最尤推定量の分布が、漸近分布によって良く近似されることを検証した。(1)Hamilton(1989)により提唱されたレジーム・スイッチングモデルのパラメーターの最尤推定量の漸近分布を導出する。(2)コンピューター・シミュレーションにより、(1)で導出した最尤推定量の漸近分布が、有限標本下での推定量の分布をどの程度良く近似しているかを検証する。

本年度は、(1)(2)を完了した。今後は、レジーム・スイッチングモデルにおけるレジームの数に関する新しい統計的推測理論の開発を行う。尤度比検定を提唱し、尤度比検定統計量の漸近分布を導出する。さらに、大規模なコンピューター・シミュレーションを行い、現実的なサンプルサイズの下での尤度比検定の実用性を検証する。今後は、レジーム・スイッチングモデルにおけるレジームの数に関する尤度比検定統計量について、大規模なコンピューター・シミュレーションを行い、尤度比検定の実用性を検証する。平成29年度に、予定以上の旅費・物品の支出が見込まれたため、300,000円の前倒し支払請求をしたが、実際には前倒し支払請求のうち200,000円程度のみを使用したため、平成30年度使用額が生じた。平成30年度使用額ならびに平成30年度分として請求した助成金は、トナー・カートリッジ等の物品の購入、学会参加への旅費、英文校正の費用、リサーチ・アシスタントへの謝金などに使用する。平成30年度の消耗品の支出がが予定より少なかったため、平成31年度使用額が生じた。平成31年度使用額ならびに平成31年度分として請求した助成金は、トナー・カートリッジ等の物品の購入、学会参加への旅費、英文校正の費用、リサーチ・アシスタントへの謝金などに使用する。
抗がん活性を有するジテルペン配糖体コチレニンＡおよび類縁体の収束的合成法開発

優れた抗がん活性と興味深い作用機序を有し、天然からの供給が絶たれているコチレニンAの合成研究を行った。コチレニンAの合成上最大の課題は、特徴的な5-8-5員環骨格をいかに構築するかであり、本年度はこの課題の解決に取り組んだ。前年度合成した八員環形成前駆体であるチオカルバマートを基質としラジカル環化を検討した。一般に広く用いられる水素化トリブチルスズおよびAIBNで環化を試みたところ、目的物は全く得られず、チオカルバモイル基の除去と水素化のみが観測された。望む環化が進行しないのは水素化トリブチルスズの反応性が高すぎたためと考え、種々の水素化剤を検討した結果、トリストリメチルシリルシランを用いた場合、低収率ながら八員環形成が進行しトリエンが得られることを見出した。しかし、ラジカル開始剤および溶媒の検討による本反応の収率改善は困難であった。また、生成物をコチレニンAの骨格へ誘導するにはエキソメチレンの除去を必要とする。そこで、ラジカル環化に替え、ケトアルデヒドの分子内マクマリーカップリングによるトリエンの合成を試みることとした。予備検討から低原子価チタンを用いると基質および生成物が分解するという知見を得たため、穏和な条件で反応が進行する低原子価サマリウムでカップリングを試みた。本反応では、目的とする環化体は得られなかったものの、副反応としてケトンα位の過剰還元が進行することが明らかとなった。そこで過剰還元の抑制を目的に金属種をバナジウムに変更し、溶媒および添加剤を検討したところ、THF中、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンを添加する条件で望む環化が進行することを見出し、コチレニンAが有する5-8-5員環骨格の構築に成功した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。コチレニンAは優れた抗がん活性を示し、新規抗がん剤のリード化合物として期待されている。標的タンパク質の同定および新規抗がん剤開発研究に向け、コチレニンAの供給が望まれるが、生産菌の変異によりコチレニンAの入手は困難である。そこで本研究では、未だ達成されていないコチレニンAの化学全合成による供給を目指した。コチレニンAの量的供給および生化学研究に向けた類縁体合成を可能とする、A環部セグメントとC環部セグメントを連結した後、環化によって中央のB環部八員環を構築する、収束的な合成ルートを立案した。まず、A環部セグメントであるトランスオレフィンを有するビニルスズを17工程で合成した。一方、8工程でC環部セグメントであるビニルトリフラートを得た。これらA,C環部セグメントのスティーレカップリングは、ホスフィン配位子を有するPd触媒では全く進行しなかったが、NHC配位子を有するPd触媒を用いる条件により、良好な収率で目的とするカップリング体を与えた。しかし、続くジヒドロキシ化の立体および位置選択性は全く発現しなかった。そこで、オレフィンのジヒドロキシ化に先立って八員環を構築すべく、A環部セグメントとしてシスオレフィンを有するビニルスズを用いることとした。。シス体のビニルスズを合成し、C環部セグメントとスティーレカップリングで連結した。続いて、分子内マクマリーカップリングによる八員環形成を試みたが、目的とする環化は進行しなかった。望む反応が進行しないのはC環部の立体障害が原因と考え、より立体的な影響を受けにくいラジカル環化を検討することとした。A,C環部のカップリングで得られる中間体に対しアルキンとチオカルボニルイミダゾールを導入し、環化前駆体の合成を完了した。今後、この基質を用いるラジカル環化を検討し、コチレニンAが有するB環部八員環を構築する予定である。本合成の鍵段階の一つであるA,C環部セグメントのスティーレカップリングは、ホスフィン配位子を有するPd触媒では目的物を与えなかった。しかし、反応条件を詳細に検討した結果、NHC配位子を有するPd触媒によって、高い収率で目的物が得られるようになった。当初計画したマクマリーカップリングによるB環部八員環の構築は困難であったが、ラジカル環化による八員環構築を新たに立案し、環化前駆体を合成した。今後さらなる検討によりコチレニンAの全合成を達成できると考えられ、本研究は概ね順調に進行していると言える。

そこで、ラジカル環化に替え、ケトアルデヒドの分子内マクマリーカップリングによるトリエンの合成を試みることとした。予備検討から低原子価チタンを用いると基質および生成物が分解するという知見を得たため、穏和な条件で反応が進行する低原子価サマリウムでカップリングを試みた。本反応では、目的とする環化体は得られなかったものの、副反応としてケトンα位の過剰還元が進行することが明らかとなった。そこで過剰還元の抑制を目的に金属種をバナジウムに変更し、溶媒および添加剤を検討したところ、THF中、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンを添加する条件で望む環化が進行することを見出し、コチレニンAが有する5-8-5員環骨格の構築に成功した。合成した環化前駆体のラジカル環化でコチレニンAのB環部を構築する。この際、高い収率で目的物が得られるよう、反応条件を検討する。得られた環化体にエポキシ化で酸素官能基を導入しアグリコンの合成を終えた後、糖部位と連結してコチレニンAの全合成を達成する計画である。コチレニンAの合成達成後は、同様の手法を用いてコチレニンA類縁体および分子プローブの合成を検討する。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
戦後都市における居住貧困地区への社会的排除/包摂に関する地理学的研究

平成20年度の研究調査実施状況については、広島を研究フィールドに研究を進めてきた。研究課題「戦後都市における居住貧困地区への社会的排除/包摂に関する地理学的研究」において、居住貧困地区として在日朝鮮人集落を位置づけており、その状況や居住改善についての研究を進めるに当り、その研究フィールドを広島市を最適の地として選択した。平成20年度において、広島にはほぼ月に1回のペースで赴いたが、現地では、広島韓国朝鮮社会研究会(代表:広島大学総合科学部、李東碩)に参加し、当会の第3分科長として、調査を進めていった。具体的な調査としては、広島県立文書館ならびに広島市立公文書館で戦後広島市内の在日朝鮮人社会に関係する文献資料や新聞記事の収集を行ない、広島市内に現存する、在日朝鮮人集住地区で住民への聞き取り調査を行なった。これまで全く表に出てこなかった資料を発掘し、戦後広島のこれまで見えていなかった状況を明らかにすることが可能となったことは意義が大きい。今年度の研究成果として最も重要なことは、平成20年度3月に自身が所属する大阪市立大学大学院文学研究科に課程博士論文を提出できたことである(論文名「戦後都市における「不法占拠」地区をめぐる都市社会地理学的研究」。一方で、本年度はこれまでの研究を博士論文に収れんさせることを目的に活動してきたため、学会への論文投稿や発表を精力的にはできなかった。12月には、これまでの研究成果を活かして、韓国ソウルで日本の「不法占拠」地区の立ち退き問題について報告し、韓国の研究者と「貧困問題とコミュニティ」について議論を行なった。平成19年度の研究調査実施状況については、広島を研究フィールドに研究を進めてきた。平成19年度において、広島には3回(2007年10月、2008年2月・3月)赴いたが、現地では、広島韓国朝鮮社会研究会(代表:広島大学総合科学部、李東碩)に参加し、当会の第3分科長として、調査を進めていった。そして、この調査の関連で、戦後広島の在日朝鮮人社会に直接関わったキーパーソンを松山市まで訪問し、インテンシブなインタビュー調査を行なった(2008年3月)。以上の調査内容については、途中報告として、2007年11月の人文地理学大会(於:関西学院大学)や広島韓国朝鮮社会研究会などにて口頭発表を行なった。
重油汚染海水で孵化した魚の脊柱彎曲は多環芳香族炭化水素が原因か?

目的:原油に含まれる多環芳香族炭化水素(PAH)類の等の有害化学物質が海や陸に生息する動物に及ぼす影響が懸念されている。実際に、重油が流出した汚染海域において、稚魚の脊柱彎曲や魚のふ化個体数の減少が観察されている。本研究では、PAHが体内で代謝されて生成した水酸化体(OHPAH)が骨代謝に影響を及ぼすとの仮説を設けて、これを証明すべく、まずPAHをメダカの卵にナノインジェクションを行い、次いで活性型ビタミンD_3の魚の骨代謝に及ぼす影響を評価し、以下に示す成果を得た。研究成果(1)昨年度、Benz[α]anthracene(BaA)をキンギョに投与すると、胆汁中にBaAの代謝産物(4-Hydroxybenz[α]anthracene:4-OHBaA)が検出され、4-OHBaAへの代謝に伴い骨芽細胞の活性が低下した。そこで4-OHBaAをメダカの卵に投与して、メダカの発生に及ぼす影響を解析した。1)メダカの卵に10^<-10>,10^<-9>及び10^<-8>Mの4-OHBaAを投与した結果、コントロール群では15個体中1個体のみ孵化せずに死亡したが、10^<-10>Mでは2個体、10^<-9>Mでは3個体、10^<-8>Mでは5個体死亡した。従って、BaAが代謝されて生成した代謝産物に毒性があることがわかった。2)魚類のウロコの再生に及ぼすPAHの影響(in vivoの実験)、重油の成分の1種であるBenzo[c]phenanthrene(BcPh)をキンギョの腹腔内に投与して、ウロコの再生を解析した結果、ウロコの破骨細胞の活性が上昇して、ウロコの再生を阻害していることが判明した。今後、他のPAH類に対する影響を解析していく予定である。(2)活性型ビタミンD_3(1,25-(OH)_2D_3)のウロコの骨芽細胞及び破骨細胞に対する作用をin vitroの培養システムとin vivoのウロコの再生システムの両面から解析した。1)in vitroの実験:1,25-(OH)_2D_3は骨芽細胞の活性が上昇した。1,25-(OH)_2D_3は培養では、破骨細胞の活性は変化しなかった。したがって、哺乳類と同様に、1,25-(OH)_2D_3の受容体は骨芽細胞にあり、まず骨芽細胞に作用して、その活性を上昇させることがわかった。2)in vivoの実験:1,25-(OH)_2D_3をキンギョの腹腔内に投与した。結果、再生ウロコの骨芽細胞が活性化した。以上のことから、(1)PAHが体内で代謝されて生成した水酸化体が魚卵に対する轟性を発現すること、(2)活性型ビタミンD_3は骨芽細胞の活性を上昇させ、PAHの代謝産物により引き起こされた魚の脊柱彎曲をリスキューできる可能性の高いこと、がわかった。本研究では、PAH類の魚の骨代謝に及ぼす影響を評価し、以下に示す成果が得られた。研究成果1)キンギョへのPAHの投与実験(in vivoの実験):キンギョの腹腔内にPAHの1種であるベンゾピレン(5μg/g BW)を投与すると、血液中のCa濃度は、24時間で有意に低下して、72時間でコントロールのキンギョと同じレベルにまで回復した。ウロコの破骨細胞は、12及び24時間で有意に低下して、その後48時間でコントロールと同じレベルにまで回復した。破骨細胞の活性が一過的に低下したので、血液中のCa濃度が低下した可能性が高い。一方、ウロコの骨芽細胞の活性は、48時間から有意に低下して、72時間後も低下した状態が続いた。胆汁中のPAHの代謝産物を測定すると、胆汁中に水酸化PAHが検出されたので、ウロコの骨芽細胞の低下の原因は、水酸化PAH(4-OHBaA等)である可能性が高い。2)水酸化PAHの魚のウロコに対する作用(in vitroの実験):水酸化PAH(4-OHBaA及び3-OHBaA)のウロコの骨芽細胞及び破骨細胞に対する作用を解析した。その結果、4-OHBaA及び3-OHBaAは、共にウロコの骨芽細胞及び破骨細胞の両方の活性を抑制することが判明した(Life Sci., 2009)。今後、ビタミンDの防御作用を解析する予定である。

本研究では、PAHが体内で代謝されて生成した水酸化体(OHPAH)が骨代謝に影響を及ぼすとの仮説を設けて、これを証明すべく、まずPAHをメダカの卵にナノインジェクションを行い、次いで活性型ビタミンD_3の魚の骨代謝に及ぼす影響を評価し、以下に示す成果を得た。研究成果(1)昨年度、Benz[α]anthracene(BaA)をキンギョに投与すると、胆汁中にBaAの代謝産物(4-Hydroxybenz[α]anthracene:4-OHBaA)が検出され、4-OHBaAへの代謝に伴い骨芽細胞の活性が低下した。そこで4-OHBaAをメダカの卵に投与して、メダカの発生に及ぼす影響を解析した。1)メダカの卵に10^<-10>,10^<-9>及び10^<-8>Mの4-OHBaAを投与した結果、コントロール群では15個体中1個体のみ孵化せずに死亡したが、10^<-10>Mでは2個体、10^<-9>Mでは3個体、10^<-8>Mでは5個体死亡した。従って、BaAが代謝されて生成した代謝産物に毒性があることがわかった。2)魚類のウロコの再生に及ぼすPAHの影響(in vivoの実験)、重油の成分の1種であるBenzo[c]phenanthrene(BcPh)をキンギョの腹腔内に投与して、ウロコの再生を解析した結果、ウロコの破骨細胞の活性が上昇して、ウロコの再生を阻害していることが判明した。今後、他のPAH類に対する影響を解析していく予定である。(2)活性型ビタミンD_3(1,25-(OH)_2D_3)のウロコの骨芽細胞及び破骨細胞に対する作用をin vitroの培養システムとin vivoのウロコの再生システムの両面から解析した。1)in vitroの実験:1,25-(OH)_2D_3は骨芽細胞の活性が上昇した。1,25-(OH)_2D_3は培養では、破骨細胞の活性は変化しなかった。したがって、哺乳類と同様に、1,25-(OH)_2D_3の受容体は骨芽細胞にあり、まず骨芽細胞に作用して、その活性を上昇させることがわかった。2)in vivoの実験:1,25-(OH)_2D_3をキンギョの腹腔内に投与した。結果、再生ウロコの骨芽細胞が活性化した。以上のことから、(1)PAHが体内で代謝されて生成した水酸化体が魚卵に対する轟性を発現すること、(2)活性型ビタミンD_3は骨芽細胞の活性を上昇させ、PAHの代謝産物により引き起こされた魚の脊柱彎曲をリスキューできる可能性の高いこと、がわかった。
3次元画像を用いた頭頚部悪性腫瘍の放射線治療計画に関する研究

本研究は、CT画像上に映し出された悪性腫瘍病巣を3次元的に描出し、その悪性腫瘍病巣に放射線治療装置の照射ビームを如何にマッチングさせるかが、一つの課題であった。CT画像を基礎として放射線治療計画を立てることは、現在、一般的に行われている治療計画立案方法の中では、最も優れたものの一つである。しかし、軸位断(体軸に対して垂直)画像を基調とした場合、体軸に対して前後左右的には病巣の把握が容易だが、上下的な病巣の把握は困難で、本研究でも最も大きな問題点であった。そのため放射線治療分野に3次元画像の導入を試みたわけだが、やはり、軸位断画像が基調の3次元画像では、根本的な解決にはならなかった。そこで、本研究では前額断(体軸に対して平行)画像を3次元画像に組み込むこと新たに考えた。ところがCTでは装置の構造上、厳密な前額断画像が不可能である。さらにそこで、MRI画像から3次元画像を構築するようにした。具体的には、軸位断MRI画像で3次元画像を構築してから、その画像を前額断画像で修正するという方法をとった。この方法により、悪性腫瘍病を3次元的に描出できた。しかし、MRI画像を用いることで、第2の問題が生じた。それは、放射線治療計画装置がCT画像で行うのに対して、治療計画確認の装置はMRI画像で行っているということである。現段階では、術者の肉眼による解剖学的指標を目安として、MRI画像から構築した3次元画像で照射ビームの確認を行っているが、この方法では、正確さを欠く危惧が残る。今後の課題は、CT画像とMRI画像をコンピュータ上で一致させることである。
開発途上国の自律的教育改善を推進する教育協力方略についての学術調査研究

本研究の目的は、開発途上国の自律的な教育改善力の向上における課題を明らかにするとともに、自律的教育改善を推進する効果的・効率的教育協力方略を構築することである。調査研究の結果、開発途上国の教育関係者は、数学及び数学教育についての専門性の不足が、自律的な教育改善の課題であると捉えていることが分かった。そこで、数学固有の知識観を基にした学習モデルとその学習モデルを活用した授業改善による数学教育の質の向上策を提案した。本研究の目的は、現在の国際教育協力の方策を検証し、開発途上国の自律的な教育改善力の向上における課題を明らかにするとともに、自律的教育改善を推進する効果的・効率的教育協力方略を構築することである。平成26年度は、ラオス人民民主共和国における過去の国際教育協力に関わる調査・分析を行った。ラオス人民民主共和国で行った調査データを基に、教育協力の内容を分類した結果、次のことが判明した。ラオス人民民主共和国の教育関係者は、国際教育協力を通して、「生徒中心の授業の展開方法」、「年間指導計画や学習指導案の作成方法」、「教材・教具の作成方法」等についての知識・技能を高めており、過去の国際教育協力はラオス人民民主共和国の算数・数学教育の質の向上に対して一定の成果を上げていると判断できる。しかし、研修の際に身に付けたことはそのまま利用できても、そこで身に付けた知識・技能を他の単元に応用する力は不足している。支援期間中は、支援国と共同で教育改善を進めているが、支援期間後に自律的に研修内容をさらに広げたり・深めたりすることはできていない。多くの国際教育協力がなされいるが,それらの関連は強いとはいえず、非支援国であるラオス人民民主共和国が多くの国際教育協力を自国の教育の質の改善に有効に活用することができているとはいえない状況である。先進国の提供する教育改善のための個々の「知」を統合することについて意識していないこと、個々の国際教育協力によって獲得した知識・技能を他の単元等に応用するためのの専門性をどのように高めるかについての構想を持っていないこと等が開発途上国の自律的な教育改善における課題であることが分かった。平成27年度は、ラオスにおける教員教育機関に関する調査・分析を行った。ラオス人民民主共和国の教員養成機関のうちで、教育省教員養成局、国立教育科学研究所、及び教員養成大学を対象にして、これまでの教育協力あるいは教育の質の改善にどのような役割を担ってきたか等に関する聞き取り調査を行った。ラオス人民民主共和国で行った調査によるデータを基に、国際教育協力の内容を分類し、分類された内容ごとの支援期間中・支援期間後の普及の状況と途上国の関係者の専門性やオーナーシップとの関係等を分析した。分析の結果、教育目標とカリキュラムの整合性を図ること、子どもの発達段階や理解度に合わせた授業設計を行うこと、教員の質を向上するためのの教員養成及び現職教員教育のシステムを構築すること等、自律的な教育改善を行うことに関わる課題は認識できていることが分かり、先進国が行う国際教育協力は、開発途上国が自国の課題を把握する上では効果があることが判明した。一方で、それらの課題の解決策についての具体策を開発途上国自身が具体的に提案することはできていないこと、その原因として教科に関する専門性が不足していることにより、学習内容・指導内容をどのように改善するかや教員の教科・教育についての専門性や指導力を高めるための方法を考案できないことがあることが分かった。平成27年度は、ラオス人民民主共和国における教員教育機関に関する調査・分析を行い、開発途上国の自律的な教育改善力の向上における課題を分析することを目指していた。平成27年度に行った調査・分析の結果、開発途上国においては教育関係者・教員等が教科や教育についての専門性を十分に身に付けていないために、具体的な改善策を考えることが難しいとの課題があることが分析できた。概ね計画通り実施できており、最終年度となる次年度には研究目的を達成できると考えられる。平成28年度は、平成27年度に明らかになった、開発途上国の自律的な教育改善を阻害している要因を基に、開発途上国が教育課題に合わせて適切に自国の教育改善ができるようにするための、システムの構築を行った。国際教育協力に関わる教育機関の関係者の調査から、教育関係者が自国の課題を認識していても、教科に関する専門性の不足により、学習内容・指導内容をどのように改善して教育の質を高めるかを考案できないことがあることが判明した。自律的な教育改善を進めるために、数学・数学教育の専門性を高めることが課題であることが明らかになった。このことから、発展途上国の数学教育に関わる人材が、数学科の特性に沿った指導・学習を行うための数学固有の知識観を認識すること、生徒に数学固有の知識観を身に付けさせる指導方法を理解すること、授業改善のための効果的な仕組みを持つことが必要であることが分かった。そこで、数学固有の知識観を基にしたモデルと授業改善の流れを提案し、これらを利用して、教員の質の向上を図ることを、ラオス教育省に提案した。