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大学の森を舞台にした新しい森林教育プログラムの開発

1.森林教育の実践事例調査国内外のさまざまな機関・団体での森林教育プログラムの内容や実施環境等について調査した。国公立の少年自然の家,民間の自然学校,林野庁や県などの官公署,大学演習林等を対象として,代表的な機関については現地調査した。15年度にはアメリカの代表的な森林(環境・野外)教育施設を3箇所訪問し,プログラムの実地視察や諸資料の収集,スタッフへの聞き取り調査等を行った。2.こども向けの森林教育プログラム開発と実践鹿児島大学演習林において,小学生を対象とした企画「森と遊ぼう」および小学校の総合学習と連携した「こども森林教室」を実施した。上記調査結果を参考に,新しいプログラムを開発,実践し,その成果についてはアンケート調査により調べた。3.指導者養成プログラムの開発と実践鹿児島大学農学部林学コース3年生を対象とした授業「森林教育入門講座」において,小学生を対象としたキャンプを学生たちが企画運営した。さらに上記「こども森林教室」の指導者として学生が参加するなど,総合的な実践を取り入れたプログラムを開発した。また,垂水市教育委員会および環境教育NPOと連携して,教員向けのワークショップを実施した。これらの成果については受講者へのアンケート調査等により調べた。本年度の研究実績1.各種機関・団体での森林教育の実践事例調査国内外のさまざまな機関・団体での森林教育プログラムの内容や実施環境等について,分担して調査を進めた。国公立の少年自然の家,民間の自然学校,林野庁や県などの官公署,大学演習林,国外ではアメリカのニュージャージー州立野外教育センターなどの事例を調査し,その結果を持ち寄って研究会を実施した(計4回)。2.森林教育機関の現地調査国内の少年自然の家や民間の学校などの中から,代表的な機関をいくつか選んで現地調査した。森林教育プログラムの内容と開発方法,フィールドの環境,指導者育成方法などについて聞き取り調査をおこなった。調査結果は上記研究会にて報告・検討した。3.こども向けの森林教育プログラム開発と実践鹿児島大学演習林において,小学生を対象とした企画「森と遊ぼう」および小学校の総合学習と連携した「こども森林教室」を実施した(計11日間)。上記調査結果を参考に,いくつかの新しいプログラムを開発,実践し,その成果についてはアンケート調査により調べた。4.指導者養成プログラムの開発と実践鹿児島大学農学部林学コース3年生を対象とした授業「森林教育入門講座」において,小学生を対象としたキャンプ「森・発・見!」を学生たちが企画運営した。また,上記「こども森林教室」の指導者として学生が参加するなど,総合的な実践を体験させた。また,垂水市教育委員会と連携して教員向けの公開講座を実施した。これらの成果については受講者へのアンケート調査により調べた。5.研究成果の公表本年度の研究成果については,第5回日本野外教育学会(6月),第58回日本林学会九州支部会(10月),第114回日本林学会(3月)などで発表した。本年度の研究実績1.アメリカの代表的な森林教育機関の現地調査9月に10日間の日程でアメリカの代表的な森林(環境・野外)教育施設を視察調査した。調査対象は,野外教育発祥地であるSOC(New Jersey School of Conservation,モントクレア州立大学附属施設),(2)民間団体が運営する有数の野外教育施設であるYMCA Frost Valley(New York州),(3)環境教育プログラムが最も進んでいると言われるYosemite国立公園(California州)の3ヶ所。プログラムの実地視察や諸資料の収集,スタッフへの聞き取り調査等により,多くの知見を得ることができた。2.こども向けの森林教育プログラム開発と実践鹿児島大学演習林において,小学生を対象とした企画「森と遊ぼう」および小学校の総合学習と連携した「こども森林教室」を実施した(計11日間)。特に「こども森林教室」では,アメリカでの調査結果を参考に新しいプログラムを開発,実践した。その成果についてはアンケート調査により調べた。3.指導者養成プログラムの開発と実践鹿児島大学農学部林学コース3年生を対象とした授業「森林教育入門講座」において,小学生を対象としたキャンプ「夏・森学期!」を学生たちが企画運営した。

また,垂水市教育委員会および環境教育NPOと連携して,教員向けのワークショップを実施した。これらの成果については受講者へのアンケート調査等により調べた。4.研究成果の公表本年度の研究成果については,第115回日本林学会(4月)で発表予定。
麻酔薬の神経伝達物質日内変動リズムに及ぼす影響

本研究では、吸入麻酔薬投与によりラット海馬アセチルコリン(ACh)遊離の日内変動が受ける変化をマイクロダイアリス法を用いて測定した。また、麻酔薬の投与時期により日内変動変化の程度に差が生じるかを比較検討した。方法12時間の明暗サイクル環境下で8週齢の雄性Wistar-Imamichiラットを用いてマイクロダイアリシス法による実験を行なった。実験1週間前に海馬へのガイドカニューレ挿入手術を行った。実験4時間前に透析用プローブを挿入し、人工脳脊髄液の灌流を開始し、13時から20分毎のサンプリングを60時間行った(計180サンプル)。サンプル中のAChはHPLC-ECDにて分析した。麻酔薬の投与:「「明期投与群」では実験2日目の11時から4時間イソフルラン1.4%をケージ内に投与した。「暗期投与群」では実験1日目の23時より投与した。麻酔薬を投与しない群を「コントロール群」とした。結果コントロール群においては暗期のAChは明期より170%高値を示す日内変動パターンを示した。明期にイソフルランを投与した群では投与中のAChは基礎値の30%に低下したが、その後は正常の日内変動パターンを示した。暗期に投与した群では投与中のAChが低下しただけでなく、麻酔後の明期のAChの上昇と暗期のAChの低下が24時間に渡って認められた。考察明期(休息期)よりも暗期(活動期)にイソフルランを投与した方がACh日内変動に与える影響が大きいことが分かった。麻酔と睡眠は一部共通するメカニズムを有すると考えられ、本来の覚醒時間帯に麻酔を行うと生体の日内リズムに乱れを生じる可能性が示唆された。本研究の目的は、麻酔薬の投与が中枢神経系コリン作動性神経の日内リズムに対して影響を与えるか否か、また、昼間投与と夜間投与とでその影響が異なるかを調べるものである。本年度の実験の概要(1)プロトコールの修正2)当初は人工脳脊髄液中にアセチルコリンエステラーゼ(AChE)阻害薬を混じてアセチルコリン(ACh)の検出を容易にする予定であったが、予備実験の結果AChE阻害薬を使用せずに連続60時間の測定が可能と判明したため、AChE阻害薬は非使用とした。(2)コントロール群の測定麻酔薬投与群との比較のため、麻酔薬を投与しない条件での測定を行った。実験7日前に背側海馬にガイドカニューレを挿入し、マイクロダイアリシス法を行う同一の部屋での飼育を開始した。実験開始4時間以上前に膜長1mmのプローブをガイドカニューレに挿入し、人工脳脊髄液を1.2mcg/minの流速で灌流し、20分毎のサンプリングを開始した。サンプル中のAChはオートインジェクター経由でHPLC-ECDにて分析した。測定は60時間連続で行い、同時に自発運動量も測定した。コントロール群ラットの背側海馬中AChは昼間と比較して夜間に高値を示す2相性の変化を示した。また、自発行動量も夜間に高値を示した。(3)麻酔薬投与予備実験揮発性麻酔薬であるイソフルランをケージ内投与した場合のケージ内濃度の経時的変化を測定した。

実験1週間前に海馬へのガイドカニューレ挿入手術を行った。実験4時間前に透析用プローブを挿入し、人工脳脊髄液の灌流を開始し、13時から20分毎のサンプリングを60時間行った(計180サンプル)。サンプル中のAChはHPLC-ECDにて分析した。麻酔薬の投与:「「明期投与群」では実験2日目の11時から4時間イソフルラン1.4%をケージ内に投与した。「暗期投与群」では実験1日目の23時より投与した。麻酔薬を投与しない群を「コントロール群」とした。結果コントロール群においては暗期のAChは明期より170%高値を示す日内変動パターンを示した。明期にイソフルランを投与した群では投与中のAChは基礎値の30%に低下したが、その後は正常の日内変動パターンを示した。暗期に投与した群では投与中のAChが低下しただけでなく、麻酔後の明期のAChの上昇と暗期のAChの低下が24時間に渡って認められた。考察明期(休息期)よりも暗期(活動期)にイソフルランを投与した方がACh日内変動に与える影響が大きいことが分かった。麻酔と睡眠は一部共通するメカニズムを有すると考えられ、本来の覚醒時間帯に麻酔を行うと生体の日内リズムに乱れを生じる可能性が示唆された。
磁気減衰効果を用いた構造物の非接触制振方法の研究

変動磁場中の導電性構造物には,構造物の振動と渦電流の相互作用による電磁構造連成振動(磁気減衰振動)が生じる.これまでは,主にこの現象の解析や評価方法についての研究が行なわれてきたが,この磁気減衰効果は構造物の振動制御への応用が可能であると考えられる.そこで,本研究では,磁気減衰効果を用いた構造物の非接触制振方法を確立するために,1.変動磁場に対する振動特性の解析有限要素法に基づく電磁構造連成解析プログラムにより,定常磁場の強さや変動磁場の周波数などを変化させた解析を行ない,変動磁場中の試験片の振動特性についての検討を行った.また,磁気減衰振動のモデル化を行ない,このモデルを用いて有限要素解析と同様の検討を行った.これらの解析により,制御システムの設計に必要な磁気減衰振動モデルの妥当性を検証した.さらに,変動磁場中の試験片の振動特性は,一般の減衰振動問題とは異なることを示した.2.変動磁場による加振実験既存の磁気減衰振動実験装置に,新たに作成した変動磁場発生用コイルを組み込み,解析と同様に,変動磁場の周波数などを変化させた実験を行なった.なお,実験では,磁気減衰効果と空気などによる減衰効果が振動に作用するため,実験結果から磁気減衰以外の減衰効果を除去する必要がある.実験結果に基づいて検討を行った結果からも,変動磁場中の振動特性は一般の減衰振動問題とは異なることを示した.3.制振システムの構築磁気減衰効果を用いた制振システムを構築するために必要となる各種のパラメータの導出方法についての検討を行った.また,制御系の設計にはブロック線図によるモデルの記述が有効であるため,磁気減衰振動モデルをブロック線図により表し,シミュレーションによりその妥当性を検証した.さらに,解析や実験により得られた変動磁場中の試験片の振動特性に基づいて,磁気減衰効果を用いた制振システムの検討を行なった.変動磁場中の導電性構造物には,構造物の振動と渦電流の相互作用による電磁構造連成振動(磁気減衰振動)が生じる.これまでは,主にこの現象の解明や評価方法についての研究が行われてきたが,この現象は構造物の振動制御への応用が可能であると考えられる.そこで,本研究では,この磁気減衰効果を用いた構造物の非接触制振方法を確立するために,1.変動磁場に対する試験片の動特性の解析有限要素法に基づく電磁構造連成解析プログラムにより,変動磁場や強さや周波数,また,試験片サイズを変化させて解析を行い,変動磁場中の試験片の動特性についての検討を行った.また,磁気減衰振動モデルを用いて同様の解析を行い,特に試験片の共振周波数は,一般の減衰振動問題とは異なることを示した.2.制振システムの実験条件の決定制振システムの実験装置や条件を,電磁構造連成解析プログラムおよび磁気減衰振動モデルを用いて決定した.磁気減衰効果は,磁場が強いほどその効果が顕著に現れるため,新たに変動磁界発生用コイルを設計した.3.制振システムの構築制振システムを構築するために必要となる各種のパラメータの導出方法についての検討を行った.また,実験体系に基づいた制振システムを,電磁構造連成解析プログラムおよび磁気減衰振動モデルにより検討した.今後,実験により,変動磁場中の試験片の動特性を明らかにするとともに,ここで検討した制振システムの妥当性の検証を行う.また,本システムを制振能力の高いシステムに改良するとともに,その実用性についての検討を行う.変動磁場中の導電性構造物には,構造物の振動と渦電流の相互作用による電磁構造連成振動(磁気減衰振動)が生じる.これまでは,主にこの現象の解析や評価方法についての研究が行なわれてきたが,この磁気減衰効果は構造物の振動制御への応用が可能であると考えられる.そこで,本研究では,磁気減衰効果を用いた構造物の非接触制振方法を確立するために,1.変動磁場に対する振動特性の解析有限要素法に基づく電磁構造連成解析プログラムにより,定常磁場の強さや変動磁場の周波数などを変化させた解析を行ない,変動磁場中の試験片の振動特性についての検討を行った.また,磁気減衰振動のモデル化を行ない,このモデルを用いて有限要素解析と同様の検討を行った.これらの解析により,制御システムの設計に必要な磁気減衰振動モデルの妥当性を検証した.さらに,変動磁場中の試験片の振動特性は,一般の減衰振動問題とは異なることを示した.2.変動磁場による加振実験既存の磁気減衰振動実験装置に,新たに作成した変動磁場発生用コイルを組み込み,解析と同様に,変動磁場の周波数などを変化させた実験を行なった.なお,実験では,磁気減衰効果と空気などによる減衰効果が振動に作用するため,実験結果から磁気減衰以外の減衰効果を除去する必要がある.実験結果に基づいて検討を行った結果からも,変動磁場中の振動特性は一般の減衰振動問題とは異なることを示した.3.制振システムの構築磁気減衰効果を用いた制振システムを構築するために必要となる各種のパラメータの導出方法についての検討を行った.また,制御系の設計にはブロック線図によるモデルの記述が有効であるため,磁気減衰振動モデルをブロック線図により表し,シミュレーションによりその妥当性を検証した.さらに,解析や実験により得られた変動磁場中の試験片の振動特性に基づいて,磁気減衰効果を用いた制振システムの検討を行なった.
エゾマツの天然更新初期段階における更新阻害要因の解明

エゾマツ(Picea ie zoensis)の天然更新を阻害する要因として,冬期積雪下で種子を侵す菌類,種子の定着から発芽までの環の乾燥害の原因となる土壌層の含水率の変化,稚稲の生育器官の受光量と生長量について検討した.エゾマツ種子を侵す菌として,積雪下の林床で越冬した種子から20種類以上の糸状菌を分離した.これらの中で,圧倒的に多かったのはRacodi um therry anumであり,比較的多く検出されたのは, Arthiriumと未同定のW.C.1, W.C.3であった.これら4種の菌を人工接種し,エゾマツ種子に対する病原性を検討した.その結果,エゾマツ種子を侵害し腐敗させる菌はRarodium therryanumのみであり,激しい病原性を示した.本菌は,土壌層位別ではL層およびF・H層に多く生存しており(L層での感染率70%), A層では表層部は汚染されている内部に入るにしたがい減少する.また, 0°Cおよび5°Cの温度下では, 90日間で種子の健全率はゼロとなったが, -5°Cでは種子の健全率は殆ど変化しなかった.多積雪地帯の地表部の温度は,厳冬期であっても0°C前後の温度が維持されており,体菌による種子の腐敗は十分に起こりうる.また,北海道の腫瘍な針葉樹4種の種子の本菌に対する感受性はアカエゾマツが最も大きく,エゾマツ,トドマツ,カラマツは同程度であった.土壌層位別含水率の変化も2年間測定したが,最上層のL層は2070%と変動が大きく,時に種子の発芽期にあたる6月の含水率は20%で乾燥が激しく, L層に載っている発芽段階に入った種子は,容易に乾燥死することが予測される.したがって, L層の乾燥は菌害とともに重要な更新阻害要因であることが判明した.稚苗の生長と受光量については,稚苗の更新個所が少なく十分な調査ができなかったが,生育期間中の受光量が43kwH/m^2(全天の17.5%)の所で2.6cm, 21kwH/m^2で1.9cmの伸長量であった.エゾマツ(Picea ie zoensis)の天然更新を阻害する要因として,冬期積雪下で種子を侵す菌類,種子の定着から発芽までの環の乾燥害の原因となる土壌層の含水率の変化,稚稲の生育器官の受光量と生長量について検討した.エゾマツ種子を侵す菌として,積雪下の林床で越冬した種子から20種類以上の糸状菌を分離した.これらの中で,圧倒的に多かったのはRacodi um therry anumであり,比較的多く検出されたのは, Arthiriumと未同定のW.C.1, W.C.3であった.これら4種の菌を人工接種し,エゾマツ種子に対する病原性を検討した.その結果,エゾマツ種子を侵害し腐敗させる菌はRarodium therryanumのみであり,激しい病原性を示した.本菌は,土壌層位別ではL層およびF・H層に多く生存しており(L層での感染率70%), A層では表層部は汚染されている内部に入るにしたがい減少する.また, 0°Cおよび5°Cの温度下では, 90日間で種子の健全率はゼロとなったが, -5°Cでは種子の健全率は殆ど変化しなかった.多積雪地帯の地表部の温度は,厳冬期であっても0°C前後の温度が維持されており,体菌による種子の腐敗は十分に起こりうる.また,北海道の腫瘍な針葉樹4種の種子の本菌に対する感受性はアカエゾマツが最も大きく,エゾマツ,トドマツ,カラマツは同程度であった.土壌層位別含水率の変化も2年間測定したが,最上層のL層は2070%と変動が大きく,時に種子の発芽期にあたる6月の含水率は20%で乾燥が激しく, L層に載っている発芽段階に入った種子は,容易に乾燥死することが予測される.したがって, L層の乾燥は菌害とともに重要な更新阻害要因であることが判明した.稚苗の生長と受光量については,稚苗の更新個所が少なく十分な調査ができなかったが,生育期間中の受光量が43kwH/m^2(全天の17.5%)の所で2.6cm, 21kwH/m^2で1.9cmの伸長量であった.本年度は林床で越冬したエゾマツ種子を侵す菌類の検出と、種子の発芽床となる土壌表層部の乾燥について調査を行った。前年度積雪前に林床に置いたエゾマツ種子を、融雪後に回収し種子内に侵入していた糸状菌を分離した。17種類の糸状菌が分離されたが、検出頻度の多かったのはRacodium therryanum(以下R.菌と略記する)がきわめて多く、次いで未同定菌のW.C.-3,W.C.-1,Arthrinium sp.であった。接種試験によって病原性を確認したところ、R.菌のみがエゾマツ種子に強い病原性を持つことが明らかとなった。またこの菌は、林床がササでおおわれている所や樹冠下でササの少ない所など天然林内の腐植質に富む所に分布し、倒木上やかき起し地など腐植質に欠けている所には存在しないことが判明した。

また、この菌の種子への侵入に伴う健全率の低下を5°C,0°C,-5°Cの3温度段階で試験したところ、0°Cと5°CではR菌接種後90日目には健全率がゼロとなったのに対し、-5°Cではなお70%の健全率を示し、供試種子本来の健全率80%と大差なかった。-41.2°Cという日本の最低気温を記録した北大雨龍演習林の針葉樹林内での温度は、-38°Cという気温の時でも地表面では0°Cにすぎず、積雪下の林地ではエゾマツ種子がR菌に侵される条件が備わっていることが判明した。また、土壌含水率について見ると鉱物質土壌(A層)上部では、無積雪期間を通じて3040%で推移したが、最上層のL層の含水率は1873%と変動が大きく、しかも越冬した種子の発芽期にあたる6月の土壌最上層L層の含水率は1820%と乾燥が激しく、菌類と同様にL層の乾燥も稚苗発生の阻害要因であることが判明した。今後は陽光量と稚苗の生育、R菌の土壌層位別分布を明らかにし天然更新促進技術の確立をはかりたい。
自己反映的ソフトウェアのための実行時検証とそのための仕様記述方式

アクターモデルを基盤とした広域自己反映計算モデルの形式化方式およびその検証手法の提案を行った.広域自己反映計算とは,並行計算系の総体的な構造・振舞を対象とする自己反映計算方式である.本研究では,個々のアクターのメタレベルを並列合成することでこの方式を実現し,並行文脈指向プログラミング等への応用を通してその有効性を示した.また,アクターモデルを含む言語や計算モデルについて,その性質記述および証明のモジュール化を可能にする条件を明らかにし,それにもとづく検証方式および証明の再利用方式を提案した.平成25年度は,前年度に引き続きある実行時検証に適したメタレベル計算の表現手法を含む自己反映的プログラムの構成方式の研究を行った.具体的には研究実施計画を踏襲し以下のようなタスクを実施した.(1)広域自己反映計算の形式化とその検証方式:前年度に引き続き,アクターモデルをベースとした自己反映計算モデルの形式化およびその検証方式についての調査を行った.前年度の研究は個別のアクターにおける自己反映計算に限定されていたが,今年度は複数のアクターから構成されるグループを対象とする広域自己反映計算(GWR)に範囲を拡大した.具体的にはグループを構成するアクター群からそのグループと同等な振舞いを示す単一アクターの構成法を提案し,それにもとづいてGWRの定式化を行っている.この手法により,従来はアドホックに(ないしは実装依存な形で)定義されていたメタレベルを,個別のアクターのメタレベル定義から合成できること,および複数のアクターにまたがる自己反映的なふるまいを,合成後の単一のアクターの振る舞いとして定義できることを明らかにした.また,アクターモデルを用いて構成された系についての機械的検証を行うための準備として,Aπ計算(π計算に型による制約を導入してアクターモデルと同様にした体系)を定理証明支援系Coq上に実装し,その成果をGitHub上に公開している.(2)並列文脈指向プログラミングの実現手法:上記(1)において得られた知見をもとに,並列システムにおける文脈指向プログラミング(COP)の実現手法を提案した.具体的には実行時文脈の変化をグループ内に非同期的に伝搬する手法をGWRを用いて定式化し,Erlang上に実現した.アクターモデルを基盤とした広域自己反映計算モデルの形式化方式およびその検証手法の提案を行った.広域自己反映計算とは,並行計算系の総体的な構造・振舞を対象とする自己反映計算方式である.本研究では,個々のアクターのメタレベルを並列合成することでこの方式を実現し,並行文脈指向プログラミング等への応用を通してその有効性を示した.また,アクターモデルを含む言語や計算モデルについて,その性質記述および証明のモジュール化を可能にする条件を明らかにし,それにもとづく検証方式および証明の再利用方式を提案した.平成24年度は,主に基盤となる技術である実行時検証に適したメタレベル計算の表現手法を含む自己反映的プログラムの構成方式の研究を行った.具体的には研究実施計画にある通り以下のようなタスク(A1)(A3)を実施した.(A1)基本的な自己反映計算の枠組みとその検証方式:当初の予定通り,アクターモデルを基盤とした自己反映計算モデルとそのための実行時検証方式の枠組みを定式化し,その性質を調査した.特に自己反映計算の重要な応用である実行環境への適応については,近年注目されている文脈指向の考え方にもとづいた定式化を行っている.特に本研究では,時間(時区間)を文脈と捉えることで適応的な実時間システムへの応用を可能にしてる.これは特に実時間組み込みシステムへの応用が効果的であることが明らかになりつつある.さらに,本研究における自己反映計算機構の実現には,言語の意味記述とその拡張方式の定式化が重要である.これに関して,定理証明支援系Coqで記述された検証済みの言語定義を,その証明を再利用しつつ拡張する方式を提案している.(A2)メタレベル計算動作の抽象化記述方式:タスク(A1)で述べた自己反映計算モデルの動作を,時間を考慮した状態遷移系として定式化した.それにもとづく言語機構を文脈指向プログラミングの考え方にもとづいて実現し,JavaおよびScala上で実装した.(A3)プロトタイプの評価:以上(A1)(A2)で実現した自己反映計算のフレームワークを用いて,適応的なWebアプリケーション,実時間組み込みシステム等の例題の記述と計算機実験を行った.最終年度は,前年度に引き続き実行時検証に適したメタレベル計算の表現方法を含む自己反映的プログラムの構成方式の研究を行った.具体的には研究実施計画を踏まえ以下のようなタスクを実施した.(1)広域自己反映計算の形式化とその検証方式:アクターモデルを基盤とした広域自己反映計算モデルの形式化方式およびその検証手法の提案を行った.広域自己反映計算とは,複数の計算主体(ここではアクター)からなる系の総体的な振る舞いに対するメタレベルを介した自己反映計算方式である.この手法は研究代表者が1991年に提案していたものであるが,メタレベルの構成が実装方式に依存したアドホックなものであった.前年度に,個々のアクターのメタレベルを並列合成することによりアクターのグループのメタレベルを構成する手法を提案したが,本年度はその詳細な定式化とその検証方式を提案した.(2)上記(1)において得られた知見を元に,並行計算系における文脈指向プログラミング(COP)の一方式である並行文脈指向プログラミング(CCOP)を提案し,その実現方式の提案と評価を行った.

具体的には実行時文脈の変化をアクターからなるグループ内において非同期的に伝搬する手法を広域自己反映計算手法を用いて実現している.加えてプログラミング言語Erlangによるプロトタイプを元に提案手法の評価を行い,その有効性を確認した.(3)上記(1)の成果を動的な実行時検証に応用して一定の成果を得た.具体的には,故障動作を伴う並行システムの仕様記述のモジュール化とモデル検査系の提案と実装,および人為的な誤りを含む手続きの形式化と検証方式の提案である.両者共に,自己反映計算の考え方によって故障動作(および人為的誤り)記述の適切なモジュール化が可能になることを示すことができた.計算機ソフトウェア現在までの成果は,研究実績の概要にあるようにほぼ研究実施計画に沿っている.広域自己反映計算を用いた並行文脈指向プログラミングの実現手法は研究計画時点ではなかったものであるが,前年度の実時間文脈指向プログラミングとあわせて本研究の適用範囲を拡大する上で重要である.また,Aπ計算を用いたアクターモデルの定式化をCoq上に実現できたことも特筆すべきである.以上より,現在までの達成度はおおむね順調であると判断できる.現在までの成果は,研究実績の概要にあるようにほぼ研究実施計画に沿っている.時間をプログラムの実行時文脈と捉えることで,(自己反映計算のひとつの応用である)文脈指向プログラミングの考え方を実時間システムに適用するというアイデアは研究計画時点ではなかったものであるが,本研究の適用範囲を拡大する上で重要である.また,検証済みの言語定義に関する証明の再利用方式を確立したことも特筆すべきである.以上より,現在までの達成度はおおむね順調であると判断できる.最終年度は,安全性に関する性質の記述形式およびその実行時検証手法についての研究(以下のタスク13)を行う. (1)ベースレベルにおける性質記述:ベースレベル(アプリケーション本来の動作レベル)の性質は,プログラムコード中の表明として記述する.一般にこの手法ではプログラムコード量が増大するにつれて表明の記述量が増大するという欠点がある.これに対しては,初年度に確立した証明の再利用方式を適用することで,この問題に対処する.(2)メタレベルにおける性質記述:タスク(1)で述べたように,複数のアクターからなるグループのメタレベルは,そのグループを構成するアクターを合成することで構成できる.アクターモデルの操作的意味は遷移システムとして定式化されるが,合成してつくられたメタレベルアクターは単一のアクターであるため,その動作は非決定性を含む逐次計算として定式化される.よってメタレベルの振る舞いをLTLなどの時相論理を用いて記述する方法を確立する.(B3)実行時検証機構のプロトタイプ実装:上で述べたように,メタオブジェクトは状態遷移系として表現され,その性質は時相論理式によって記述できる.正確には,ここで用いるのは過去時相論理と呼ばれるもので,現時点から過去にさかのぼった振る舞いについての性質を記述する.これは実行時検証に有効であり,我々の以前の研究においてもこの論理をベースとした記述を採用している.
英語の学習観・学習方略・習熟度に関する測定尺度開発・関連性研究・配信システム構築

日本の英語学習者を対象とした,「英語の学習観を測定する尺度(質問紙)が確立されていないこと」「英語の学習方略を測定する尺度(質問紙)が確立されていないこと」「一般化された英語習熟度テストが公開されていないこと」を問題とし,これらの解決のために研究開発を行った。学習観・学習方略の尺度については重要性が認知されながらもいまだに十分な理論的基盤と交差妥当性を持った尺度(質問紙)が存在していないため,先行研究を基盤として尺度を構成し,検証を行った。その結果,環境志向・方略志向・学習量志向の3志向を指摘した先行研究に基づき,大学生英語学習者の学習観の構造を検討することができた。学習方略に関しては,ほぼすべての学習者に共通する語彙学習方略を取り上げ,体制化方略・反復方略・イメージ化方略という3つの方略の構造や関連性の分析を行うとともに,学習観や習熟度との関連を分析することができた。習熟度テストについては,TOEIC Bridgeテストを用いるとともに開発したテストを実施し,並存的妥当性などの検討を行った。また,作成された尺度による測定結果をもって,学習観・学習方略・習熟度の関連について基礎データを示すことが可能になるとともに,それらの関連性を分析することで教育的な示唆を導くことができた。また,ウェブ経由での教材配信システム開発を行っているため,オンラインで上記のような尺度(質問紙)やテスト,そしてその診断結果を実施できるようなシステムの検討を行うことで,研究成果を広く還元する準備を行った。英語の学習観・学習方略・学習成果とそれらの関連を明らかにするため,5月に大学生を対象に調査を行った。学習観と学習方略については既存の質問紙を応用し,学習成果に関してはTOEIC Bridgeテストを実施した。また,被調査者の学習成果に関しては,TOEICテストのスコアも入手した。学習観については,環境志向(環境が学習の重要な要因となると考える志向),方略志向(学習の進め方が学習の重要な要因となると考える志向),学習量志向(学習時間や労力の多さが学習の重要な要因となると考える志向)の3志向を取り上げた。また,学習方略は,モニタリング方略(言語使用や学習の進捗状況をモニターする方略)と体制化方略(既存の知識と学習しようとする知識を結び付けるなどする方略)を取り上げた。分析結果に関して,先行研究における高校生の結果と比較することを中心に,分析を行った。相関分析の結果より,高校生では互いに負の相関であった学習観の3志向がすべて正の相関であることが分かった。また,ほぼ独立であるという先行研究の結果のある環境志向と方略志向については,大きく異なる相関係数が得られた。学習観はある程度,学習方略と関連しているという結果が得られた。ことが示唆された。また,学習成果との関連も確認された。これらにより,被調査者となった学習者集団と同様の背景を持つ学習者における,望ましい学習観と学習方略が示された。学習方略については,モニタリング方略が特に学習成果との関連が強いという結果となった。この方略は学習量志向という学習観の関連が強い。したがって,環境志向から方略志向や学習量志向へと学習者の学習観をシフトさせる指導が,学習を促進させることが提案された。
「三国伝記」寺社縁起の研究

本研究が解明した事実の概要は次の通りである。1.「三国伝記」は滋賀県能登川町佐野の善勝寺に有縁の場所で成立した。撰者は玄棟である。玄棟は京都元応寺の運海と師弟の間柄であったらしい。運海は近江湖東地域にも来住しており、その生活圏は玄棟のそれと隣接していた。運海が止住したのは霊山寺と阿弥陀寺であり、前者は彦根市の荒神山、後者は近江八幡市の奥島山にあった天台宗の寺院である。但し、両寺とも信長の兵火に罹り廃絶したらしい。2.「三国伝記」の寺社縁起には修験の影響が濃厚に認められる。室町期の湖東地方においては、村落共同体による各種の農耕儀礼にも修験の徒が深く関与しており、寺社縁起もまた彼等の管理するところであったと思われる。地域に密着して成立した「三国伝記」の寺社縁起は、きわめてローカルな特色を示すと同時に、当時の村落の精神史的な状況をよく物語っている。これは文学研究・史学研究ともに見落としてきた事実であり、本研究は新たな視野を切り開くものである。3.「三国伝記」の寺社縁起は、近世地誌類が記録した説話伝承とも密接な関係をもつ。近世の地誌の説話伝承をを総点検するべく、基礎資料としてまず一覧表を作成した。4.農耕儀礼と関連して、修験と水神信仰との関わりについては、全国規模の比較研究が必要である。本研究ではまず十和田湖の水神伝説について、その基本構造を明らかにした。出羽三山・戸隠・飛騨・白山方面の水神信仰の現状についても多くの知見を得たが、これについてはなお調査と研究を持続する必要がある。撰者は玄棟である。1.近江湖東修験の研究(1)当該研究課題に関する参考文献・資料(主として地誌・地元伝承の記録類)の入手と蓄積に努めた。(2)繖山(能登川町・五個荘町・安土町)およびその周辺の寺社(善勝寺・安楽寺・石馬寺・観音正寺・桑実寺)について実地調査を行い、その地理的条件と信仰の現状について知見を得た。(3)研究の遂行中とくに調査の必要性を感じた飛騨相が池、信濃戸隠山の水神信仰について実地調査し知見を得た。このため当初予定していた庄内修験の調査は後日に行うことにした。2.湖東寺社縁起の研究(1)長浜市・彦根市・坂田郡の寺社および修験遺蹟を現地調査し、地区住民から各種の情報を収集した。今回はとくに磯崎(彦根市・米原町の境)付近の調査に重点を置いた。(2)上記の情報をコンピュータに入力、データベース化した。(3)「三国伝記」と湖東修験の関係を総括的に展望した研究書を刊行した。1滋賀県神崎郡能登川町を中心とした近江湖東地域の寺社について実地調査を行ない、その地理的条件と信仰の現状について多くの知見を得た。2中世には、湖東地域において修験の活躍が著しく、当地域の寺社縁起に大きな影響を与え、現在に残る各種民俗行事においても修験が関与した痕跡が見られることを確認した。この知見を踏まえ、「三国伝記」の文学的性格を根本的に見直す研究を行ない、その成果を「修験の道-三国伝記の世界-」(研究成果報告書(その1))として公刊した。画期的な新見の書としてすでに学界の注目を集めつつある。3滋賀県坂田郡から野洲郡に至る広義の湖東地域に存在する寺社の縁起や各種の伝説に関連する文献・碑文等の調査し、整理に努めた。「近江湖東地域寺社縁起基礎資料」(研究成果報告書(その2))が、この方面における研究の成果である。。

4上記の研究を通じて、修験と水神信仰との関係について全国的規模での比較の必要を痛感し、戸隠九頭竜権現・出羽三山神社・白山長滝神社等について実地調査し、多くの知見を得たが、これについてはさらに研究を継続する必要がある。
Tannerella forsythensisにおけるバイオフィルム形成能の分析

昨年度は、コラーゲンタイプIV、ラミニン、フィブロネクチンにおいて、230kDa蛋白質と270kDa蛋白質が基質への付着に関与し、バイオフィルムの形成に関与している可能性があると考えられた。そこで本年度は、Porphyromonas gingivalis(P.g.)との共凝集について、230kDa蛋白質と270kDa蛋白質の関与を調べた。実験方法としては、菌株にはTanneralla forsythensis(T.forsythensis)標準株、230kDa蛋白質欠失変異株、270kDa蛋白質欠質変異株、230-270kDa蛋白質欠失変異株、P.gingivalis標準株を用いた。菌数をそろえて、P.g.単独、P.g.と各T.forsythensisの共培養に分け、96穴マイクロプレートにて培養した。96穴プレートは、(1)コラーゲンタイプIV、(2)ラミニン、(3)フィブロネクチンでコーティングされたもの3種類を使用した。培養、洗浄、染色後、染色剤を抽出した。吸光度(570nm)を測定し、細菌量を測定した。その結果、P.g.単独と、P.g.とT.forsythensis標準株の共培養には、どの基質においても検出菌量としては増加している傾向にあったが、有意な差は認められなかった。また、P.g.とT.forsythensis標準株の共培養と、P.g.とT.forsythensisの各変異株との共培養においては、有意な差は認められなかったものの、270kDa蛋白質の欠失で凝集がより多く起きている傾向にあった。今回の研究を通して、270kDa蛋白質は、基質への付着に関与し、P.g.への共凝集を阻害するように働くことが示唆されたが、試料数が少なかったため、さらに多くの試料を測定し、研究結果の再現性を確認していくことが必要であると思われる。今年度は、Tannerella forsythensis標準株、およびsuface layer(以下S-layer)欠損変異株を液体培地にて嫌気培養し、バイオフィルムの作製を試み、バイオフィルムの観察を行う予定であった。しかし、本菌の液体培養のポイントである製品Fildes Extract(Oxoid Company, hampshire, England)が突然生産中止となったため、代替製品(成分)ウサギ血液を用いて液体培養を試みた。培地にはBrucella Broth (Becton Dickinson and Company, NJ, USA)を用い、0.01%ジチオスレイトール、2.5μg/mlヘミン、5μg/mlメナジオン、10μg/ml N-アセチルムラミン酸に、様々な濃度のウサギ血液を添加し使用した。培養曲線を作製したところ、ウサギ血液でも5%程度液体培地に添加すれば、標準株も変異株も辛うじて培養可能であり、培養日数は46日間でフルグロースとなることが分かった。そこで、電子顕微鏡用試料作成するため、両菌を、キャリアとしての根管充填用ガッタパーチャポイントとともに、液体培地で嫌気的に5日間、培養した。通法通り、4%パラホルムアルデヒドと5%グルタルアルデヒドの混合液(カコジル酸緩衝液使用)で120分間の前固定後、4%オスミウムで90分間の後固定を行った。上昇エタノール系列により脱水し、ブタノールを用いて凍結乾燥した。金蒸着後、走査型電子顕微鏡で観察した。しかし、バイオフィルムの形成は認められなかった。成熟にさらなる期間が必要である可能性が考えられたため、培養日数を8日間にして再度行ったが、結果はほぼ同様であった。現在、より良い培養条件を得るため実験中であり、キャリアの変更なども視野に入れて検討中である。昨年度、Tanneralla forsythensis(T.forsythensis)のバイオフィルム形成能を調べるため、ガッタパーチャポイントを用いて、液体培地中でバイオフィルムの形成を試み、走査型電子顕微鏡で観察したが、十分なバイオフィルムを形成することはできなかった。そこで本年度は、さまざまな基質でコートされた96穴プレートを用いて、バイオフィルムの形成を試みた。実験方法としては、菌株にはT.forsythensisの標準株、230kDa蛋白質欠失変異株、270kDa蛋白質欠失変異株、230-270kDa蛋白質欠失変異株を用いた。それらを前培養後、菌数をそろえて、96穴マイクロプレートにて嫌気条件下で4日間培養した。96穴プレートは、(1)コラーゲンタイプI、(2)コラーゲンタイプIV、(3)ラミニン、(4)フィブロネクチンでコートされたもの4種類を使用した。また、1菌株につきそれぞれ3穴ずつ使用した。培養後、洗浄し、クリスタルバイオレットで染色した。染色剤を洗い流した後、乾燥させ、エタノールを添加し、染色剤を抽出した。吸光度(570nm)を測定し、バイオフィルムの量を測定した。その結果、コラーゲンタイプIV、ラミニン、フィブロネクチンにおいて、変異株にて明らかに吸光度が低下し、標準株と230kDa蛋白質欠失変異株間、標準株と270kDa蛋白質欠失変異株間で有意に差が認められ(P<0.05)、バイオフィルムの形成能が低下したと考えられた。また、フィブロネクチンでは、標準株と230270kDa蛋白質欠失変異株間でも同様の結果が得られた(P<0.05)。

しかし、今回は試料数が少ないため、今後はさらに多くの試料を測定し、研究成果の再現性を確認していくとともに、Porphyromonas gingivalisとの凝集についても検討していく予定である。昨年度は、コラーゲンタイプIV、ラミニン、フィブロネクチンにおいて、230kDa蛋白質と270kDa蛋白質が基質への付着に関与し、バイオフィルムの形成に関与している可能性があると考えられた。そこで本年度は、Porphyromonas gingivalis(P.g.)との共凝集について、230kDa蛋白質と270kDa蛋白質の関与を調べた。実験方法としては、菌株にはTanneralla forsythensis(T.forsythensis)標準株、230kDa蛋白質欠失変異株、270kDa蛋白質欠質変異株、230-270kDa蛋白質欠失変異株、P.gingivalis標準株を用いた。菌数をそろえて、P.g.単独、P.g.と各T.forsythensisの共培養に分け、96穴マイクロプレートにて培養した。96穴プレートは、(1)コラーゲンタイプIV、(2)ラミニン、(3)フィブロネクチンでコーティングされたもの3種類を使用した。培養、洗浄、染色後、染色剤を抽出した。吸光度(570nm)を測定し、細菌量を測定した。その結果、P.g.単独と、P.g.とT.forsythensis標準株の共培養には、どの基質においても検出菌量としては増加している傾向にあったが、有意な差は認められなかった。また、P.g.とT.forsythensis標準株の共培養と、P.g.とT.forsythensisの各変異株との共培養においては、有意な差は認められなかったものの、270kDa蛋白質の欠失で凝集がより多く起きている傾向にあった。今回の研究を通して、270kDa蛋白質は、基質への付着に関与し、P.g.への共凝集を阻害するように働くことが示唆されたが、試料数が少なかったため、さらに多くの試料を測定し、研究結果の再現性を確認していくことが必要であると思われる。
自己造血幹細胞移植のex vivo purgingに関する研究

採取した骨髄、または臍帯血(幹細胞の評価が可能なヒト正常骨髄は得にくいため、幹細胞のソースとして用いた。)の赤血球を除かずに、そのまま種々のメロサイアニンの濃度と白色光への暴露時間の条件下で、MTTアッセイおよび、メチルセルロースによるCFU-GMのコロニーアッセイにて正常幹細胞の生存率を測定した。同時に同じ方法にて、HL-60(APL由来)やGOTO(神経芽細胞腫由来)などの癌細胞株や、当科で経験した白血病患者の発症時の細胞を用いて殺腫瘍率を測定し、メロサイアニンのex vivo purgingの効果について評価した。その結果、従来申請者らが採取骨髄をフィコールを用いた遠心分離法にて単核球層に分離した後に、purgingをおこなっていた条件(メロサイアニンの濃度は15μg/ml、白色光への暴露時間は1時間)より、長時間(2時間、ただしメロサイアニンの濃度は同じ)白色光へ暴露することにより、赤血球を除かずとも、単核球に分離後のpurging効果とほぼ同等の効果(正常幹細胞の生存率は3050%、癌細胞は10^310^5分の1に減少)が得られた。またこれにより、赤血球を除去する際に生じた細胞のロス(6070%程度)を回避することができた。これによって、現在までに当科で自家骨髄を採取した7人の患者(APL2名、ALL1名、AML1名、神経芽細胞腫2名、非ホジキンリンパ腫1名)すべてにおいて、その採取時期が全例、数カ月2年にわたる化学療法の後であったにも拘らず、1回の採取で自家骨髄移植に必要なCFU-GM数(患者体重1kgあたり10^4個)は確保できており、既に自家骨髄移植を施工したAPLの2例(1例は完全寛解を持続し、1例は原疾患の再発により死亡)に続いて、近く神経芽細胞腫瘍と骨髄再発をきたして現在第2寛解期のALLにおいて自家骨髄移植を施工する予定である。
力検出を用いた近接場光学顕微鏡の有機分子の画像化機構の研究

本研究では、力検出を用いた近接場光学顕微鏡の超高感度化・超高分解能化を実現するとともに、その原子分解能観察の機構を検討した。まず、物質表面の構造と局在する近接場光の強度分布を原子スケールで超高感度・超高分解能に観察できることを実証した。試料表面としては、原子レベルで清浄で平坦な表面を用いる必要があり、サファイアの(0001)表面を取り上げた。また、近接場光分強度の探針・試料間距離依存性を検討し、近接場光が試料表面の原子の極近傍に局在していることを見出した。さらに、画像化機構を検討し、サファイア(0001)表面のアルミニウム原子が、原子レベルで画像化されていることを解明した。本年度は、まず、共振周波数の高いカンチレバー(力センサー)を使用できるように、変位検出計(光ファイバ干渉計)の高周波化と低ノイズ化を実現した。具体的には、変位検出計に高速オペアンプを導入し、高周波化を実現した。また、検出感度が光源(半導体レーザ)のノイズにより制限されているので、変位検出信号から光源のノイズ成分を差し引くことにより、変位検出計の低ノイズ化を実現した。次に、近接場光による力を高感度・高分解能に測定するため、カンチレバーのQ値を向上させる方法について検討した。その結果、カンチレバーのQ値を向上させる、カンチレバーとカンチレバーホルダーの保持方法を見出した。カンチレバーの高いQ値を利用した共振モードの動作により、力の検出感度が大きく向上した。本研究では、振幅変調された光をカンチレバー先端に照射し、カンチレバーの周波数シフトに現れる変調成分をロックインアンプで検出すことにより、近接場光成分を測定する。近接場光を高分解能に検出するためには、バックグランド光を低減した光照射系を実現するとともに、光照射に伴うカンチレバーの熱振動の影響を低減することが重要である。そこで、光学レンズやプリズム表面での不要反射が極限まで低減するように照射光学系を改良した。また、ヘテロダイン(周波数変換)技術を利用し、カンチレバーの熱振動の影響を低減しながら、近接場光成分を選択的に測定する方法を考案した。本年度は、近接場光を力として高感度・高分解能に測定するため、近接場光学顕微鏡の様々な構成要素の低ノイズ化を目指した。その結果、カンチレバーの変位検出計の高周波化と低ノイズ化を実現することに成功した。また、力検出の超高感度化と超高分解能化にも成功した。さらに、バックグランド光を低減した光照射系を実現した。このように当初の研究目標をクリアーに、おおむね順調に進展していると判断できる。物質と光との電磁相互作用を原子レベルで直接測定できる装置が開発されれば、光科学や表面科学、材料科学、生物科学など多くの分野で革新的な研究手段になることは間違いない。本研究は、力検出を用いた近接場光学顕微鏡の超高感度化・超高分解能化を実現するとともに、その原子分解能観察の機構を解明することを目的とする。この顕微鏡では、原子間力顕微鏡の力センサーである半導体探針を近接場光の中に挿入し、半導体探針の先端に電子・正孔対を生成させ、その結果生じる半導体探針先端の表面電位(光起電力)を力として検出する。近接場光を高分解能に検出するためには、バックグランド光を低減した光照射系を実現することが重要である。次に、物質表面の構造と局在する近接場光の強度分布を原子スケールで超高感度・超高分解能に観察できることを実証した。試料表面としては、原子レベルで清浄で平坦な表面を用いる必要があり、バルクのサファイア(α-Al2O3)からなるプリズムを超高真空中で加熱処理することにより得られる(0001)表面を取り上げた。さらに、近接場光分強度の探針・試料間距離依存性を検討した。その結果、近接場光が試料表面の原子の極近傍に局在していることを見出した。また、画像化機構を検討し、原子レベルで平坦なサファイア(0001)表面のアルミニウム原子が、原子レベルで画像化されていることを明らかにした。今後は、まず、近接場光の分布を高感度・高分解能に観察できることを実証する。次に、試料表面としてサファイア(α-Al2O3)表面を取り上げ、その表面のアルミニウム原子(Al)がどのように撮像されるかを理論的・実験的に検討し、画像化機構を解明する。

また、試料として表面に吸着したフタロシアニン分子などを取り上げ、そのσ軌道やπ軌道が、どのように画像化されるかを理論的・実験的に検討し、画像化機構を解明する。走査型プローブ顕微鏡
高機能接合部の構造と制御に関する研究

ナノメ-トル・オ-ダの超精密な加工精度や測定精度を合目的的に実現するためには、従来のように加工装置や測定装置における構成ユニット単体の高性能化や高度化を図るだけではなく、広くシステム全体の加工精度や測定精度に与える種々の誤差要因を総合的に分析し、それらの高度化のための方策について詳細な検討を行わなければならない。本研究においては、そのような観点から超精密加工機や超精密測定装置の構造について詳細な分析を行った結果、加工精度や測定精度の限界を支配する重要な因子は、運動精度及び静的・動的・熱的変形による性能低下であり、それらの中でも最大の要因は、構造内に存在する数多くの接合部の機械的・熱的特性であることを明らかにした。そして結合部について更に詳細な検討を行った結果、今後現在以上の高性能な超精密加工機や超精密測定装置を構築するためには、より高度な機能を有する結合部(すなわち従来のような単一の機能ではなく複合機能を有する機能性結合部)を開発することが必要不可欠であることを、構造体の分析結果から明らかにした。本研究において新たに4個の球をテトラポット状に組込んだ4球組込形機能性結合部と、ウレタンゴム製空気圧制御式機能性結合部を開発した。更に超精密加工機や超精密測定機において最も重要な構成要素でありながら、従来ほとんど検討されていなかった精密移動テ-ブル系におけるテ-ブルとテ-ブル駆動の連結部分に組込むことにより、駆動系の外乱を吸収し、テ-ブル自体のピッチング、ヨ-イング、ロ-リングを最小化するのに有効であることを確認した。更に、開発した機能性結合部が剛性可変機能、減衰能調整機能、熱特性可変機能を有し、それらの制御によって能動的な複合機能を実現可能であることを明らかにした。ナノメートルオーダの加工精度を達成する超精密加工を実現すめためには、従来のように加工機におけるユニット単体の高性能化を行うだけではなく、システム全体の加工精度に与える誤差要因を総合的に検討しなければならない。このような加工機が有する加工精度・加工能率の限界を支配する重要な因子は、運動精度及び静的・動的・熱的変形でありその中でも最大の要因は、接合部の機械的・熱的特性である。今後、現在以上の高性能な超精密加工機を構築するためには、高度な制御機能を具備した機能性接合部を開発することが必要不可欠である。本年度は以上のような観点から機能性接合部の構造構成について詳細な分析、検討を行った。その結果、以下のような特性を有する機能性接合部を提示することができた。1.高剛性の確保超硬合金製の小径ボール(直径05mm、0.7mm)を多数積層することにより、無数の接触部で接合部間に加わる荷重を分散して剛性を負担することができる。2.高減衰能の具備超硬合金製の小径ボール同士、あるいは接合面で振動を効率的に吸収することにより、高い減衰能を確保することができる。3.熱流制御機能小径ボールの間隙に温度制御された気体、液体等の流体を強制的に還流することにより、効率的に接合部の温度制御を行うことができる。以上のような機能性接合部の基礎的な力学的・熱的特性について検討を行った結果、提案した接合部の剛性が介在する小径ボールの材質によりどの程度依存するか、また積層数の増大による剛性低下の度合といった構造設計を行う上で必要な基礎データを得ることができた。更に次年度では、能動的に機械的・熱的機能を制御可能な接合部を開発する。

ナノメ-トル・オ-ダの超精密な加工精度や測定精度を合目的的に実現するためには、従来のように加工装置や測定装置における構成ユニット単体の高性能化や高度化を図るだけではなく、広くシステム全体の加工精度や測定精度に与える種々の誤差要因を総合的に分析し、それらの高度化のための方策について詳細な検討を行わなければならない。本研究においては、そのような観点から超精密加工機や超精密測定装置の構造について詳細な分析を行った結果、加工精度や測定精度の限界を支配する重要な因子は、運動精度及び静的・動的・熱的変形による性能低下であり、それらの中でも最大の要因は、構造内に存在する数多くの接合部の機械的・熱的特性であることを明らかにした。そして結合部について更に詳細な検討を行った結果、今後現在以上の高性能な超精密加工機や超精密測定装置を構築するためには、より高度な機能を有する接合部(すなわち従来のような単一の機能ではなく複合機能を有する機能性結合部)を開発することが必要不可欠であることを、構造体の分析結果から明らかにした。本研究において新たに4個の球をテトラポット状に組込んだ4球組込み形機能性結合部と、ウレタンゴム製空気圧制御式機能結合部を開発した。更に超精密加工機や超精密測定機において最も重要な構成要素でありながら、従来ほとんど検討されていなかった精密移動テ-ブル系におけるテ-ブルとテ-ブル駆動の連結部分に組込むことにより、駆動系の外乱を吸収し、テ-ブル自体のピッチング、ヨ-イング、ロ-リングを最小化するのに有効であることを確認した。更に、開発した機能性結合部が剛性可変機能、減衰能調整機能、熱特性可変機能を有し、それらの制御によって能動的な複合機能を実現可能であることを明らかにした。
スマートエレクトロニクスシートを搭載した人工心筋細胞組織の開発

先進諸国が超高齢化社会を迎えつつある状況のため、生体に関する多くの研究が行われている。この研究を支えるのは、精密に生体情報をモニタリングする技術である。近年、フレキシブルエレクトロニクスによって、生体情報をモニタリングする研究が多く行われるようになった。生体自体の柔らかさに、フレキシブルエレクトロニクスが十分に追従するからである。本研究では、心筋細胞の細胞外電位の測定が可能な、厚さ500 nmのフレキシブルエレクトロニクスシートの開発を行った。フレキシブルエレクトロニクスシートの基板材料として、高い生体適合性を有するパリレンフィルムを利用し、パリレンフィルム上に金電極をパターニングすることで、フレキシブルエレクトロニクスシートの開発を行った。これらのマテリアルはともに生体適合性を有することから、細胞毒性を発現せず、電極上で培養したヒトiPS細胞由来心筋細胞は、拍動を続けることを確認した。計測システムとして、従来のテープによる直接的なシールド線の接着法ではなく、FPCコネクタを利用した接着法へと変更をした。変更により、測定システムの信頼性、利便性が大幅に向上をした。また、測定システムをシールドボックスで覆うことで、ノイズ低減が図られることを確認した。作製したシステムを利用し、ヒトiPS細胞由来心筋細胞の細胞外電位の測定を行った。FFT解析により、ノイズ原因と見られる周波数を除去するフィルタを適用することで、三点での細胞外電位の測定に成功をした。2年目に実施予定だった研究内容も現時点で取り組み始めているため。エレクトロニクスシートを高機能なものにすることで、複雑な人工心筋細胞組織の動きができるようにする。また、数値計算の支援を行い、得られる生体情報との比較を行う。想定していた材料費がかさまなかったため。また、投稿論文のAPC用に確保していた部分が、次年度に回ったため。