hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
微細結晶超塑性を利用した極細異形集合マイクロチューブの創製法開発

本研究は金型工具を用いることなく、単に局部加熱だけを行って引抜く加工法の特徴である「横断面幾何学的相似変形原理」を応用し、それに適した超塑性特性を持つ管材料を用いて、従来にない複雑断面形状の極細異形集合マイクロチューブを創製する加工法の開発を目的とした。その結果、四角管と平角管からなる外管寸法が533μm×923μm、内管の一辺が335μmの二つの穴をもつ微小な異形集合管の創製に成功し、その加工を実現するための方法と技術課題を明らかにした。本研究では,超塑性ダイレスマイクロ引抜きの特徴である「横断面幾何学的相似変形原理」を応用し,高い生産効率を有する極細異形マイクロチューブの最適創製条件を解明し,それと超塑性の優れた拡散接合性を組合せて,従来にない複雑断面形状のダイレスマイクロ極細異形集合マイクロチューブの創製開発を目的としている.本年度は,初年度として角管とその多穴異形管(日型断面)及び2本の円管を束ねた異形集合管を対象として,以下の項目について検討した。(1)各種管及び集合管のFEM変形シミュレーション単一管と集合管に対して,加工中の熱伝達,加熱冷却部の移動,材料のひずみ速度依存性を考慮したFEMモデルを作成しそれに基づく高度な熱一変形連成解析を行った.その結果、円管に対して成り立つ断面形状の「幾何学的相似変形原理」は一体管であれば他の断面形状や日型断面形状でも成り立つことを確認した。しかし、複雑断面形状の集合管では、構成する管同士が強く接触するかどうかによって伝熱特性が大きく変化することから適正温度分布を作り出すことが難しく、それが直接接合状況に影響を及ぼすため、異形集合管の創製には断面内の伝熱を考慮した適正温度分布を解明することの重要性を明らかにした。(2)各種管及び集A管のダイレスマイクロ引き実験と形状・品質・組織評価上記シミュレーションと並行して,実験的裏付けのための引抜き実験を既設設備の高周波誘導ダイレス引抜き装置で行った。FEM結果を裏付ける実験結果を得て、単一管及び日型断面形状管での「幾何学的相似変形原理」を実証することができた。しかし、複雑断面形状の集合管では管同士の良好な接触状態を作りだすことが困難で、創製した集合管の接合状態を議論する段階まで進まず、創製原理の検証実験は成功には至らなかった。また、断面形状、精度及び金属組織は一体管のレベルまで到らず、次年度に向けた検討課題が明確になった。本年度は前年度の、角管とその多穴異形管(日型断面)及び2本の円管を束ねた異形集合管の成果を踏まえて、安定した加熱が可能で柔軟性に富むレーザー加熱方式による小型ダイレスマイクロ引抜き装置の設計試作と、新たに角管およびその集合管のダイレスマイクロ引抜き法の可能性について検討し、各検討項目について以下の成果を得た。(1)小型ダイレスマイクロ引抜き装置の設計・試作前年度後半に購入し準備体制を整えていた35W半導体レーザーを採用した小型ダイレスマイクロ引抜き装置の設計・試作を行い、外径0.52mm、肉厚0.1mmのSUS304を用いた引抜き実験によるレーザー引抜きの可能性を検証した。(2)角管およびその集合管のダイレスマイクロ引抜き実験前年度は、異形集合管に関して円管を用いたが管同士の接触が十分でないことから、角管に変更して集合管のダイレスマイクロ引抜き実験を行った。供試材としてZn-22Al超塑性材料を、加熱源は高周波誘導加熱装置を用いてダイレス引抜き実験を行った。四角管と平角管からなる一体成形異形中空管の創成を試みた結果、外管の形状が533μm×923μm、内管が一辺335μmの微小な複合管の創成に成功した。(3)マイクロ角管およびその集合管の形状・品質・組織の簡易評価創成したマイクロ一体成形異形中空管の横断面形状の測定結果から、期待した横断面の「幾何学的相似変形原理」は、加熱条件並びに引抜き条件などによっては困難になることを明らかにした。また、加熱幅を広くしたほうが同原理を満たす条件に近づくことを示した。適正条件でなければ、複合管を構成する管同士の界面に隙間が生じたり、横断面形状も多少変形することを示した。またSEM観察によって、拡散接合の達成には困難が伴うことも判明した。具体的な接合面評価までは至らず、来年度の課題となった。本年度は前年度の成果を踏まえ、熱伝導特性の異なるSUS管と銅管を用いて開発したレーザー加熱方式によるダイレスマイクロ引抜き法の可能性検討を行い、あわせてダイレスによる集合管創製の基礎的検討を行った。また接合性を改善する適正加工条件解明のためFEMシミュレーションを行った。得られた結果は以下のとおりまとめられる。

(1)レーザー加熱方式による単管及び集合管のダイレスマイクロ引抜き実験前年度開発した35Wレーザー搭載の小型ダイレスマイクロ引抜き装置によって、外径052mmで肉厚が2種類の0.1mmと0.13mmのSUS304管と、外径0.50mmで肉厚0.13mmの銅管C1220を用いて一方向照射によるレーザー引抜きの可能性を検討した。両材料共にダイレス引抜きに成功したが、高熱伝導率の銅管は表面を黒体にしてエネルギー吸収を高めないと加熱しにくくその限界断面減少率が低くなる、とのレーザー加熱特有の課題が明らかになった。高品質なダイレス引抜きには一方向レーザー照射は不十分で、周方向に均一加熱する照射方法の開発が必要との結論に達した。集合管のレーザーダイレス引抜き実験は昨年度実績のSPZ材料で試みたが、初期角管の寸法がレーザー照射面積より大きく、加熱むらが生じた為に成功には至らなかった。(2)ダイレス引抜きFEM解析による集合管の適正加工条件の検討集合管のFEモデリングは複雑な三次元問題で外・内管の間に摩擦が存在するので、その摩擦力の評価とその接触を考慮する熱・変形連成解析には困難さが伴った。得られた結果から、接触の重要性が明らかになり、未接触領域がある場合、内部まで熱が伝わらない、万が一熱が伝わった場合には逆に内部は冷却できない、等がわかり、伝熱制御の難しさが明らかになった。よって温度分布及び加工条件を確立する適正加熱方法・条件の解明には至らなかった。最後に3年間の研究総括をした。
タンパク質-水系の構造形成・ダイナミクスと振動励起の動的振舞い

タンパク質の振動スペクトルにおいて,1700-1600cm^<-1>に位置するアミドIバンドは,特に2次構造を反映する形状を示すことで知られているが,重要な幾つかの問題点が,未解決のままとなっている。それらを解決することを目的として,本年度は以下の研究を行った。(1)タンパク質のアミロイドに特徴的なアミドIバンドの形状が生み出されるメカニズムを詳細に明らかにする一環として,グルタミンおよびアスパラギン側鎖のアミド基が主鎖のペプチド基と振動相互作用を引き起こす可能性を,理論的に検討した。その結果,その振動相互作用の影響が,同位体置換によるバンド強度の変化に現れることが分かった。(2)ペプチド基のアミドIモードに対する水溶媒の動的挙動効果のメカニズムを詳細に明らかにする一環として,水溶媒が重水となった場合の変化を理論的に検討した。その結果,振動数揺らぎに含まれる減衰振動成分の周期が,軽水中では43 fsであるのに対し,重水中では60 fsであることが見出され,水分子のlibrationに由来することをサポートする結果となった。(3)水のOH伸縮振動励起の分子間移動に関わる理論計算結果が,計算に用いるポテンシャルモデルにどのように影響されるかを,理論的に検討した。TIP3P,TIP4P,TIP5P,SPC/Eの4種を比較したところ,時間領域分光シグナルについてはTIP5Pも良い結果を導くものの,振動数領域分光シグナルについてもあわせて考慮すると,SPC/Eモデルが最も実験に近い結果を導くことが分かった。水溶液中におけるペプチド鎖の構造・ダイナミクスに関する知見を得ることを目的とした振動分光学的アプローチには,現在も多くの興味が持たれている。特に,アミドI赤外バンドは,2次構造に特徴的な形状をとることが知られており,タンパク質の2次構造含量の定量などに用いられている。2次構造に特徴的な形状をとる理由は,ペプチド基どうしの距離・配向に依存した振動カップリングにある。このような結合振動子系のスペクトルを的確に計算するためには,(1)振動カップリング,(2)個々の振動子(ペプチド基)の振動数シフト,(3)系全体の(ペプチド基どうしの距離・配向を変化させる)ダイナミクス,の3要素を取り入れる必要がある。本研究では,水溶液中の(Ala)_4を対象として,これらを同時に取り入れた時間領域計算法によって赤外および偏光ラマンスペクトルを計算し,その形状に関する検討を行った。その結果,計算した赤外および偏光ラマンスペクトルには,大きな負符号のノンコインシデンス効果(等方性ラマンが赤外および異方性ラマンより高振動数に位置する現象)が見られ,実測とよく一致することが分かった。この負符号のノンコインシデンス効果は,ペプチド基間の振動カップリングが正符号で十分な大きさをもつことと,ペプチド基のアミドI遷移双極子どうしが90°より十分大きな角度をなすこと,の2つに由来しており,いわゆるランダムコイル状態にあると言われるこのペプチド鎖が,主としてpolyproline II及びβ-type構造をとっていることと対応する。その意味で,水溶液中の(Ala)_4の構造は,ランダムとは遠い状況にある。また,個々のペプチド基のアミドI振動の振動数揺らぎには,43fs周期の減衰振動成分が含まれ,これは水の揺動運動によるものであることが分かった。
次世代電力系統設計のための大規模システム基礎理論の構築

本研究課題では,自然エネルギーの大量導入の状況下での安定的な電力系統の設計を目指して,個々の自然エネルギーの制御則の構築と系統への接続規則を考える.この設計問題を一度数学的に抽象化し,複数の小規模なサブシステムから構成される大規模システムの制御理論の問題として捉える.古くから研究されてきたロバスト制御理論では,新たなサブシステムを接続する前の大規模システムが最良であるとして,接続されたとしても安定性や制御性能を劣化させない設計論となっていた.一方で,本研究で目指す設計論では,そのような考え方ではなく,新たなサブシステムを接続するほどシステム全体の性能を厳密に向上させるような大規模システムの設計論の構築を目指す.本年度では,その目標に向けて二つの研究に取り組んだ.一つ目は,大規模システムを構成する各サブシステムに対する新たな制御指標である局所化可能性指標を提案したことである.この指標は,各サブシステムに対する局所的な制御器設計をどのくらい分離できるか,すなわち,制御器設計の局所化に対する定量的な評価を与える.さらに,提案した指標は着目するサブシステムのみのモデル情報から推定可能であることを示し,電力系統に対する制御器の配置問題に適用した.二つ目は,接続規則の構築を目指した,複数の二次振動子から構成される大規模システムの制御性能とネットワーク構造の理論的な解析である.二次振動子は,電力系統内の同期発電機の動特性を表わしている.複数の同一のクラスタから構成される大規模システムを考える.ここで,各クラスタ内部では複数の二次振動子が存在し,各々が相互結合している.このとき,各クラスタ内部の二次振動子の数が増加させることを想定すると,クラスタ間のネットワーク構造が疎で,クラスタ内部の二次振動子間のネットワーク構造が密であるほど大規模システム全体の制御性能は向上することを示した.本年度も昨年に引き続き,次世代の電力系統の設計を目指し,規模の拡大に伴い性能が向上する大規模システムの基礎理論の構築を最終目標年,精力的に取り組み,期待通りに研究が進んでいると考えている.具体的な研究成果として,大規模システムを構成する各サブシステムに対する新たな制御指標の提案,および,各サブシステムは電力系統内の同期発電機を模擬した簡易なモデルである二次振動子を仮定して,規模の拡大に伴い大規模システム全体の制御性能が向上するネットワーク構造の理論的な解析の二点を達成した.一点目については,国内学術論文としてまとめ,計測自動制御学会論文集に採択された.加えて,査読付き国際学会である23rd International Symposium on Mathematical Theory of Networks and Systemsにて発表を行った.また,二点目の研究については,国内学会である第6回制御部門マルチシンポジウムで発表を行った.以上のことから期待通り研究が進展していると評価できる.本年度取り組んだ研究の一つとして,複数の二次振動子から構成される大規模システムの制御性能とネットワーク構造の理論的な解析に取り組んだ.この解析では,二次振動子を増加させることを想定したとき,大規模システムの制御性能が向上するような二次振動子間のネットワーク構造を数値的におよび理論的に明らかにしたことが大きな貢献である.昨年度までの研究では,サブシステムのクラスとして,受動性に着目してきた.しかしながら,二次振動子の動特性は受動性の性質を持たない.それにも関わらず,二次振動子を増加させることにより,大規模システムの制御性能が向上することを示したことは,サブシステムに対して受動性よりも広いクラスを求める大きな手掛かりとなると期待できる.本研究課題では,自然エネルギーの大量導入の状況下での安定的な電力系統を目指して,個々の自然エネルギーの系統への接続規則を考える.この設計問題を一度数学的に抽象化して,システムの規模が段階的に拡大していく大規模システムの基礎理論の構築を本研究の目標とする.本年度では,その目標に向けてサブシステムのクラスの導出と接続構造に対する解析の二つの課題について取り組んだ.まず一つ目に対する課題では,従来の受動的なクラスを有限周波数帯域内で議論することにより,より一般的な理論への拡張に成功した.これまで当該研究員は,二つのサブシステムのフィードバック接続した相互結合システムの性能解析を行ってきた.特に,それら二つのサブシステムが受動性と呼ばれるシステムの性質を有しているとき,接続前のサブシステム単体の性能よりも,相互結合システムの性能が向上することを理論的に示している.しかしながら,これまで示した理論では,性能向上のために接続する受動システムはバイプロパーであることを要求しており,実応用できる範囲が狭いという問題点を抱えていた.この問題に対して,従来の受動的なクラスを有限周波数帯域内で考えることで,受動的でないシステム同士での接続でも,有限周波数帯域に限り,性能が向上することを理論的に示した.二つ目の課題では,各サブシステムがある受動性のクラスに属するとき,接続により制御性能が向上するための接続条件を導出した.その条件には,大規模システム理論などでよく利用される拡散接続なども含んでおり,電力系統への設計理論への展開が期待できる.当該特別研究員は,次世代の電力系統の設計を目指し,規模の拡大に伴い性能が向上する大規模システムの基礎理論の構築を最終目標とし,精力的に取り組み,期待通りに研究が進んでいる.具体的な研究成果として,大規模システムを構成する各サブシステムのクラスの緩和,フィードバック接続によらない接続条件及び,IEEEが提供している簡易化された電力系統モデルに対して構築した理論を適用の二点を達成した.

特に,各サブシステムのクラスの緩和では,各サブシステムの性質を有限周波数帯域で特徴付けることの検討を行った.得られた研究成果を国際学術論文としてまとめ,International Journal of Robust and Nonlinear Controlに採択された.加えて,SICE Annual Conference 2017及び56th IEEE Conference on Decision and Controlの二つの査読付き国際学会にて発表を行った.特に,SICE Annual Conference 2017では,発表及び研究内容が評価され,SICE Annual Conference 2017 Young Author's Award Winnerを受賞した.さらに第60回自動制御連合講演会でも発表を行い,優秀発表賞を受賞したことから,国内外問わず,研究内容に関して高い評価を得ることができた.以上のことから,当該研究員の働きにより期待通り研究が進展していると評価できる.本研究課題では,自然エネルギーの大量導入の状況下での安定的な電力系統の設計を目指して,個々の自然エネルギーの制御則の構築と系統への接続規則を考える.この設計問題を一度数学的に抽象化し,複数の小規模なサブシステムから構成される大規模システムの制御理論の問題として捉える.古くから研究されてきたロバスト制御理論では,新たなサブシステムを接続する前の大規模システムが最良であるとして,接続されたとしても安定性や制御性能を劣化させない設計論となっていた.一方で,本研究で目指す設計論では,そのような考え方ではなく,新たなサブシステムを接続するほどシステム全体の性能を厳密に向上させるような大規模システムの設計論の構築を目指す.本年度では,その目標に向けて二つの研究に取り組んだ.一つ目は,大規模システムを構成する各サブシステムに対する新たな制御指標である局所化可能性指標を提案したことである.この指標は,各サブシステムに対する局所的な制御器設計をどのくらい分離できるか,すなわち,制御器設計の局所化に対する定量的な評価を与える.さらに,提案した指標は着目するサブシステムのみのモデル情報から推定可能であることを示し,電力系統に対する制御器の配置問題に適用した.二つ目は,接続規則の構築を目指した,複数の二次振動子から構成される大規模システムの制御性能とネットワーク構造の理論的な解析である.二次振動子は,電力系統内の同期発電機の動特性を表わしている.複数の同一のクラスタから構成される大規模システムを考える.ここで,各クラスタ内部では複数の二次振動子が存在し,各々が相互結合している.このとき,各クラスタ内部の二次振動子の数が増加させることを想定すると,クラスタ間のネットワーク構造が疎で,クラスタ内部の二次振動子間のネットワーク構造が密であるほど大規模システム全体の制御性能は向上することを示した.本年度も昨年に引き続き,次世代の電力系統の設計を目指し,規模の拡大に伴い性能が向上する大規模システムの基礎理論の構築を最終目標年,精力的に取り組み,期待通りに研究が進んでいると考えている.
議論学習ポートフォリオを用いた学士課程型議論教育評価システムの構築

本研究は工学分野の学士課程における国際水準の議論力育成のために,長期的学習を支援する議論学習ポートフォリオである議論実践バランススコアシート(ABSS:Argument Balance Score Sheet)による学士課程型議論教育評価システムの構築を目的とした。本研究により議論教育のデザインに重要な要素として1価値,2学習環境,3カリキュラム,4教師の授業観,を明らかにし,動機づけの高い学生/低い学生にも対応可能な効果の高い教授法を提案した。研究成果は論文,テキストにまとめ, E-Learning,指導マニュアル等の学習教材を作成し,新しい議論教育方法として広く社会に発信した。本研究は,学部4年間の議論熟達化モデルに基づいた議論実践バランススコアシート(ABSS)を作成し,学士課程型議論教育評価システムを構築することを目的とする。このうち平成25年度は大学生の議論スキルの熟達化の観察のために,「ABSS基本モデルに基づいた実験授業によるアクション・リサーチ」を実施した。研究目的は,14年の学生を対象に実験授業を実施し,ABSS基本モデルを用いた各学年学習者の議論スキルの熟達化の観察であった。当該年度の実績の概要を以下2点に示す。(1)過去の研究知見を参考にA内容(思考的側面),B表現(言語的側面),C認識(態度的側面)の3つの側面からABSS基本モデルを作成した。(2)実験授業でABSSを用いて自己分析・学習の手順で計画を立て,学習者に行動・評価・改善をしてもらい,データ収集をおこなった。上記に述べたとおり研究計画どおりに研究が進んでいる。現在まで得られたデータについて以下のような分析に着手した。A内容は発話の書き起こしを作成・第三者によってコード化し思考過程を分析する。B表現は,音声言語訓練装置を用いてピッチや話速等を分析する。C認識は,知識・対話の素朴認識論の質問紙調査を実施する。データ分析に関連して,データ収集が完了する26年3月にアムステルダム大学の議論研究者Van Eemeren氏を訪れるとしたが,国際学会に合わせて26年6月に訪問することとした。このうち平成26年度は大学生4学年の議論熟達化一般モデルの開発と,学年・個人差の要因の検討を目的とした「学士課程議論熟達化過程の解明」を実施した。125年度の書き起こしデータ,音声データ,入力データを統計解析し,熟達化の典型パターンと非典型パターンを特定した。2の熟達化過程の分析により,議論スキルの各視点の評価指標となるスコアの基準を決定/各学年の平均スコアを算出し,暫定版の教授学習モデルを作成した。以上の通り,概ね研究は申請計画通りに進んでいるが,当初26年度に予定した「ABSSの洗練および議論評価システムの信頼性の検討」については,研究代表者が平成26年度後期に産休・育休を取得し研究に時間を要している。この点については平成27年後期に復帰した後に実施する。1年間の産休・育休取得から復帰後,平成27年度後期はこれまでの分析結果を基にABSSを発展させ,質の高い議論評価システムを開発するために,ABSSの洗練および議論評価システムの信頼性の検討を実施した。当該年度の実績の概要を以下に示す。1H25年度の分析結果を土台に,個人的資源の視点を含めた学年別の定性的分析と定量的分析(スコア)のための指標を作成した。2研究協力者に対してインタビュー調査をおこない,自己評価と他者評価のフィードバックを交えて,議論実践スコアの指標の精度を高め,4学年の目標値を決定した。3ABSSを洗練させ評価システムの信頼性を検討した後,各学年の得意な点と不得意な点を導きだし,議論評価システムの土台を作成した。産休・育児休暇取得中,研究が中断した1年分の延長が認められたため,計画を順延して進めている。職場復帰した平成27年度後期は復帰前のデータ分析の結果を基にABSSを発展させた。高等教育への期待が高まる中,議論力育成に関する実践・理論的研究に関心が集まり,質保証を実現する学部4年間の議論の熟達化過程に沿った教育方法が求められている。平成2528年度の期間の研究内容の概要を以下に示す。平成25年度はABSS基本モデルに基づいた実験授業によるアクション・リサーチを実施し,平成26年度に学士課程議論熟達化過程の解明に関する研究をおこなった。平成27年度はABSSの洗練/評価システムの信頼性の検討をし,平成28年度に結果の集約および学士課程型議論教育評価システムを提案し,研究全体を総括した。本研究の成果は論文,テキストにまとめ,その他E-Learning,学習教材,指導マニュアルを作成し,ABSSを中心にした新しい議論教育方法として広く社会に発信した。特にウェブサイトでは本研究で得られた知見を公開し,授業実践者や学習者が無料でアクセスできるに,実践者のネットワークおよび学習コミュニティが形成されつつある。

またこれらの成果物をベースとした講演会や講義を社会人や大学生を対象に実施し,実践を積み重ねることにより効果を高める方法を更新している。本研究により,学習者の成長に沿った最適な議論教育方法の提案および発展が可能になり,双方向型の新しい実践者・研究者像を提案することができた。「誰でも教えられる丁寧な議論教育の方法」は国内外にニーズがあり,成果物を通じて共通基盤を提供することで,今後は教育現場だけでなく,社会のコミュニケーションを対象にした基礎・応用研究が発展が期待できる。本研究は工学分野の学士課程における国際水準の議論力育成のために,長期的学習を支援する議論学習ポートフォリオである議論実践バランススコアシート(ABSS:Argument Balance Score Sheet)による学士課程型議論教育評価システムの構築を目的とした。本研究により議論教育のデザインに重要な要素として1価値,2学習環境,3カリキュラム,4教師の授業観,を明らかにし,動機づけの高い学生/低い学生にも対応可能な効果の高い教授法を提案した。研究成果は論文,テキストにまとめ, E-Learning,指導マニュアル等の学習教材を作成し,新しい議論教育方法として広く社会に発信した。計画の一部において産休・育休のため時間を要しているが,復帰後に計画通りに研究が進行する見込みがあり,おおむね順調に進展している。産休・育児休暇取得で実施できなかったH27年度の「結果の集約および学士課程型議論教育方法の提案」の計画についてはH28年度に実施し,今後は計画通りに進める。教育工学教育心理学コミュニケーション学工学教育平成27年度は,「ABSSの洗練および議論評価システムの信頼性の検討」「結果の集約および学士課程型議論教育方法の提案」を実施する。前者の計画については,時間を要しているため研究補助者を雇うなどして分析を効率的におこなう。計画から遅れることなく,おおむね順調に研究計画どおりに研究が進んでいる。産休・育児休暇を取得し,1年間研究が中断したため。妊娠のため2014年6月に予定していた海外出張をキャンセルした。2014年9月から2015年9月まで産休・育休し,その間,人件費・謝金や旅費が使用できなかった。休暇取得1年分の計画をH28に実施する。26年度は「学士課程議論熟達化過程の解明」に関する計画と,「ABSSの洗練および議論評価システムの信頼性の検討」に関する計画を実施する。データ分析が主となるため,スケジュールどおりに進めるために早い時期に協力者に依頼をする。今年度の人件費・謝金および旅費に充当する。天候不良による出張予定変更に伴う戻し入れのため。今年度の海外出張旅費に充当する。
動的かつ対話的なデジタル情報へのアノテーション機能を持つWeb学習支援システム

近年精力的に研究されているマルチメディアを用いたインターネット教育システムでは,教材の理解度が思ったほど上がらないという問題点が認識されつつある.その原因としては,(a)マルチメデイアを用いて情報を提示してしまうと,内省的な思考,即ち,最も大切な分析的,抽象的思考が阻害されるという認知心理学的な問題点,および(b)コンピュータ画面上に提示された教材は熟読することが困難であるというコンピュータのユーザインタフェースの問題点が指摘されている.本研究では,上記の後者の問題点の原因を,「マルチメディア教材へのメモ書きが自由に出来ない」点にあると考え,この解決を図る.デジタル情報の特質は,(1)ダイナミックであること(動的),(2)インタラクティブであること(対話的)の2つであり、(1)のためには,アニメーションやビデオなどの動画や音声からなるデジタル情報へのアノテーションの記入,および再生などが出来ることが必須となり,(2)のためには,アノテーションを手で書くのと同様な操作で,デジタル情報を操作,即ち,クリックしたり,文字情報を入力できなければならない.以上の背景により,マルチメディア教材の特徴である,「動的」+「対話的」な性質を持つデジタル情報へ,自由に,自然に手書きでメモ『アノテーション』が記入でき,活用可能であるシステムを実現した.さらに,インターネットに公開されている物理や数学の特定の問題を教育する「動的」かつ「対話的」な特性を有するマルチメディア教材を用いて本システムの有効性を検証した.近年精力的に研究されているマルチメディアを用いたインターネット教育システムでは,教材の理解度が思ったほど上がらないという問題点が認識されつつある.その原因としては,(a)マルチメデイアを用いて情報を提示してしまうと,内省的な思考,即ち,最も大切な分析的,抽象的思考が阻害されるという認知心理学的な問題点,および(b)コンピュータ画面上に提示された教材は熟読することが困難であるというコンピュータのユーザインタフェースの問題点が指摘されている.本研究では,上記の後者の問題点の原因を,「マルチメディア教材へのメモ書きが自由に出来ない」点にあると考え,この解決を図る.デジタル情報の特質は,(1)ダイナミックであること(動的),(2)インタラクティブであること(対話的)の2つであり、(1)のためには,アニメーションやビデオなどの動画や音声からなるデジタル情報へのアノテーションの記入,および再生などが出来ることが必須となり,(2)のためには,アノテーションを手で書くのと同様な操作で,デジタル情報を操作,即ち,クリックしたり,文字情報を入力できなければならない.以上の背景により,マルチメディア教材の特徴である,「動的」+「対話的」な性質を持つデジタル情報へ,自由に,自然に手書きでメモ『アノテーション』が記入でき,活用可能であるシステムを実現した.さらに,インターネットに公開されている物理や数学の特定の問題を教育する「動的」かつ「対話的」な特性を有するマルチメディア教材を用いて本システムの有効性を検証した.
硫黄供給酵素による脱離反応機構の構造生物学的研究

前年度の研究で重原子同型置換法により得た電子密度図に当てはめた分子モデルの精密化を行なった。まず、常温においてRAXISIICにより収集した分解能2.8Åの反射データに対しプログラムXPLORによる精密化を行った。さらに、クライオプロテクタントとしてグリセロールを使用したクライオ実験により結晶の回折最大分解能の増加を試みた。最終的にグリセロール濃度を30%まで増やした母液に浸した結晶を、液体窒素気流中で-170°Cに瞬間冷却した。回折強度測定は、高エネルギー加速器研究機構物質構造科学研究所放射光施設で行った。イメージングプレートを検出器とし、波長1.00Åで測定した。回折強度データを処理したところ、分解能2.5ÅでR_<merge>が4.2%のデータを得ることができた。分解能2.8Åで精密化した分子モデルを初期モデルとして使用してさらに精密化を行った。剛体近似精密化を行った後、位置精密化と温度因子の精密化及びグラフィックス上でのモデル修正を繰り返した。分子モデルはタンパク質分子、PLP分子、酢酸分子と129個の水分子を含み、結晶学的R値は20.0%、R_<free>値は23.0%まで収束した。本酵素は406アミノ酸残基のサブユニット2つからなる二量体酵素であり、各サブユニットは、α/βフォールドの大ドメインと、βシートとαヘリックスからなる小ドメイン、およびN末端部分により構成されている。本酵素の特徴は、小ドメインから伸びた1本のαヘリックスを含むロープが、大ドメインの方向へ伸びており、もう一方のサブユニットから伸長したβヘアピンループと相互作用していることである。このロープ上にあるCys364と別のループ上にあるHis55が酵素反応に関与することが立体構造から示唆されるが、低温下での高分解能解析によりこれらの残基近傍の水分子の位置を同定することができた。システインスルフィン酸デスルフィナーゼIIの結晶化を行い、そのX線結晶構造解析を行なった。ネイティブ結晶、水銀誘導体結晶、白金誘導体結晶の回折強度データをそれぞれ収集し、分解能3.0Åで重原子同型置換法により位相を決定した。得られた位相情報で電子密度図を計算したが、主鎖をトレースするには不明瞭な部分があった。そこで、位相情報の改善をSolvent flipping法により行ない、さらに分解能を2.8Åまで徐々に上げて位相の拡張を行なった。改良された電子密度は、非対称単位中に1つの固まりとなっており、これが、結晶学的2回軸をはさんで会合した状態であることが判明した。つまり、この2つの固まりが本酵素のホモダイマー1分子に対応していると考えられた。各サブユニットの中心部にクレフトが存在し、補酵素であるピリドキサールリン酸分子が1つづつ結合しており、この部位が活性部位であると推定された。電子密度の連なりをスケルトン化してグラフィックスワークステーション上に表示し、これを参照しながら本蛋白質分子の主鎖のトレースを行なった。最終的に、406残基中404残基のアミノ酸残基を当てはめることに成功した。226番目のリジン残基がピリドキサールリン酸補酵素分子とシップ塩基を形成していることが分かった。各サブユニットは、N末端部分、小ドメイン、大ドメインの3つの部分から構成されていた。そして、他のピリドキサールリン酸依存酵素には見られない特徴的な2つのループ構造を本酵素が保持していることが判明した。
ゼブラフィッシュ初期精原細胞異常変異体からの精原幹細胞増殖・分化因子の同定

本研究では、初期精原細胞のみ認められるゼブラフィッシュ変異体、NI161およびPM035の原因遺伝子同定および表現型解析により、精原幹細胞の増殖と精子への分化を制御する因子の解明を目指している。本年度は以下の解析を進めた。1)昨年度変異遺伝子を同定した変異体NI161では、そのタンパク(以下NI161タンパク)に対する抗体を作製して発現パターンを解析した。減数分裂マーカーとの二重染色の結果、NI161タンパクはレプトテン期まで発現し、細胞質に局在することが分かった。そこで、生殖質のNuage構成要素であるVasa, Ziwi, Zili, Tdrd1, Tdrd6のそれぞれと二重染色を行ったところ、全てに対して共局在していた。以上の結果は、NI161タンパクが減数分裂移行期の精原細胞における新規Nuage構成要素であることを示している。2)昨年度、変異体NI161は全てオスになることが分かったため、性分化直前(受精後22日)の生殖巣でのNI161タンパクの発現を調べ、一部の生殖細胞ですでにその発現が始まっていることを認めた。ゼブラフィッシュでは卵母細胞が減数分裂異常をおこすとオス化することが知られており、NI161タンパクは卵母細胞においても減数分裂に必要であることが示唆された。3)変異体PM035については20個体の変異体からDNAを抽出してゲノム配列決定を進めた。現在データを解析中である。さらに、6ヶ月齢以上の成体を用いた表現型解析から、この変異体はA型精原細胞を維持できないことが分かった。幹細胞の維持に必要な因子であると推察される。最後に、NI161変異体の解析により減数分裂に移る時期の新規Nuage構成要素が見つかった可能性が高くその意義は大きい。この因子を足がかりに減数分裂移行の新たな分子機構を提示できるものと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究においては、初期精原細胞に異常が認められるゼブラフィッシュ突然変異体であるNI161およびPMO35の原因遺伝子の同定および表現型の詳細な解析を行う。これにより、精原幹細胞の増殖や精子形成へと分化に向かわせる制御機構の解明を目指している。本年度は以下について解析を進め、成果を得た。1)変異体NI161のポジショナルクローニングを進め、該当領域内にナンセンス変異を持つ候補遺伝子を同定した。この遺伝子は他の生物種において解析例のない新規のものであった。2)変異体NI161の精巣に対して、未分化型精原細胞マーカーのPlzf抗体、アポトーシス細胞を認識するCaspase-3抗体、および減数分裂マーカーのSycp3抗体を用いて免疫組織化学を行った結果、精原細胞の減数分裂への分化は認められず、初期の精原細胞の段階でアポトーシスを起こしていることが認められた。この結果は形態的な観察で未分化型精原細胞が集積していることとよく一致している。3)変異体NI161の表現型の一つとして、1)で見つかった候補遺伝子の変異ホモ個体は全てオスとして成熟することを見出した。減数分裂異常のゼブラフィッシュ変異体では卵母細胞の発達異常によりすべてオス化することが知られているが、本研究により、それよりも前の段階の生殖細胞の異常でも同様にオス化することが示された。4)変異体PMO35の原因遺伝子同定のため、遺伝学的解析用の家系を作成した。5)変異体PMO35の精巣に対して2)と同様の解析を行った結果、初期型の精原細胞でSycp3の発現が認められた。また、この段階の精原細胞でアポトーシスを起こしていることがわかった。以上の結果から、NI161変異体では精原幹細胞の維持・分化に必要な新規の遺伝子を見いだせた可能性が高く、PMO35はそれと異なる機構に働く遺伝子であることが示唆された。

さらに、6ヶ月齢以上の成体を用いた表現型解析から、この変異体はA型精原細胞を維持できないことが分かった。幹細胞の維持に必要な因子であると推察される。最後に、NI161変異体の解析により減数分裂に移る時期の新規Nuage構成要素が見つかった可能性が高くその意義は大きい。この因子を足がかりに減数分裂移行の新たな分子機構を提示できるものと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。すでにNI161変異体の原因遺伝子候補が見つかっており、免疫組織化学による表現型解析も順調に進んでいる。PMO35変異体の解析も問題は認められない。研究計画はおおむね順調に進んでおり、計画の変更は必要ないと考える。当初計画通りに進めることで2つの変異体から新たな精原幹細胞の増殖・分化の分子機構が明らかにできるものと考えている。
炭素炭素結合切断を伴うカップリング反応の開発と応用

2価のジルコノセン上で不飽和化合物をカップリングさせると5員環のジルコナサイクルが収率良く生成する。このジルコナサイクルの炭素-炭素結合を切断し、他の不飽和化合物をカップリングさせることにより、数多くのジルコナサイクルを簡便に合成できるとともに、直接カップリングさせることができない不飽和化合物同士を収率良く反応させることができる有用な反応の開発を行ってきた。本研究ではこのようにして生成したジルコナシクロペンタジエンをさらに有用な中間体とするために、新規反応の開発をおこなった。2位と3位にハロゲンをもつ2、3-ジハロピリジンを合成し、この化合物に別途合成したジルコナシクロペンタジエンを銅塩存在下反応させるとピリジンの2位と3位で新しい炭素-炭素結合が生成してキノリン誘導体を収率よく与えることを見い出した。この反応は様々な置換基を持つジルコナシクロペンタジエンに対して有効であり、対応するキノリン誘導体を与えた。さらに、3位と4位にそれぞれハロゲンを持つ3、4-ジハロピリジンを文献に従って合成した。この3、4-ジハロピリジンに対しても同様にジルコナシクロペンタジエンと銅塩存在下反応させると予想通り、イソキノリンを得ることができた。イソキノリン生成反応についても様々な置換基にも利用できることさらに単環性化合物のみならず双環性化合物についても対応する化合物生成することを見い出した。炭素-炭素結合切断を伴うカップリング反応として我々はアセチレンとオレフィンのカップリング反応について検討した。アセチレンとしてビス(トリメチルシリル)アセチレンを用い、オレフィンとしてビニルブロミドを用いた。まずジルコノセンジブチルにビストリメチルアセチレンを加え、それにビニルブロミドを加えて室温で撹拌し、酸で処理すると2、3位の炭素にトリメチルシリル基が結合したジエン誘導体が収率95%で得られた。酸の代わりに重塩酸で処理すると末端の炭素に重水素が入ったジエンが重水素化率98%以上、収率92%で得られた。さらに酸の代わりにヨウ素で処理すると末端の炭素にヨウ素が結合したヨードジエンが収率90%で得られた。この反応をジルコノセンジブチルの代わりにジルコノセンジエチルで行い、アセチレンとしてジフェニルアセチレンを選ぶと、途中中間体としてジルコナシクロペンテンを経由することが分かった。このジルコナシクロペンテンにビニルブロミドを加えるとジフェニルジエンが生成したが、2、3位の炭素にフェニル基が結合したジエンが収率76%、1、2位の炭素にフェニル基が結合したジエンが12%の収率で得られた。本反応はいずれの場合もビニル基の炭素-炭素2重結合が切断されており、炭素-炭素結合切断を伴ったアセチレン類とオレフィン類のカップリング反応という新しいタイプの反応である。ジルコノセンジエチルまたはジルコノセン・エチレン錯体とアセチレン類との反応によってジルコナシクロペンテンが高収率で生成する。このジルコナシクロペンテンに他のオレフィン類(ビニルエーテル、アリルエーテルや4-ブロモブテンなど)、アセチレン類、ニトリルもしくはケトンなどを加えると、そのβ,β'-炭素-炭素結合の切断を伴ってエチレンが追い出され、それら他の不飽和結合を有する基質群と交換しあらためて炭素-炭素結合を作ることは、これまでにいくつかの報文で発表している。本研究では、ニトリルやケトンとの反応でヘテロ原子を含むジルコナサイクルの生成反応を検討した。すなわち、ジルコナシクロペンテンとニトリルとの反応によりアザジルコナシクロペンタジエンが生成し、酸加水分解後にα,β-不飽和ケトンを高収率で与えた。また、ケトンやアルデヒドとの反応でオキサジルコナシクロペンテンが生成し、そして酸加水分解後にホモアリルアルコールを高収率で与えた。さらに、この反応で出発となっている一連のジルコナシクロペンテンは、そのβ,β′-炭素-炭素結合をもつにもかかわらずアルキン錯体等価体として反応していることから、とくにそのβ,β′-炭素-炭素結合の性質や構造に興味がもたれる。

今回、ビス(ハプト5-シクロペンタジエニル)-2,3-ジフェニル-1-ジルコナ-2-シクロペンテンの単結晶を得ることに成功し、単結晶X線構造解析を行なうことができた。そして、このジルコナシクロペンテンのβ,β′-炭素-炭素結合が確実に存在していることを確認した。2価のジルコノセン上で不飽和化合物をカップリングさせると5員環のジルコナサイクルが収率良く生成する。このジルコナサイクルの炭素ー炭素結合を切断し、他の不飽和化合物をカップリングさせることにより、数多くのジルコナサイクルを簡便に合成できるとともに、直接カップリングさせることができない不飽和化合物同士を収率良く反応させることができる有用な反応の開発を行ってきた。本研究ではこのようにして生成したジルコナシクロペンタジエンをさらに有用な中間体とするために、新規反応の開発をおこなった。2位と3位にハロゲンをもつ2、3ージハロピリジンを合成し、この化合物に別途合成したジルコナシクロペンタジエンを銅塩存在下反応させるとピリジンの2位と3位で新しい炭素ー炭素結合が生成してキノリン誘導体を収率よく与えることを見い出した。この反応は様々な置換基を持つジルコナシクロペンタジエンに対して有効であり、対応するキノリン誘導体を与えた。さらに、3位と4位にそれぞれハロゲンを持つ3、4ージハロピリジンを文献に従って合成した。この3、4ージハロピリジンに対しても同様にジルコナシクロペンタジエンと銅塩存在下反応させると予想通り、イソキノリンを得ることができた。イソキノリン生成反応についても様々な置換基にも利用できること、さらに単環性化合物のみならず双環性化合物についても対応する化合物生成することを見い出した。
フォグネットワーキングによるネットワークのスマート化に関する研究

フォグネットワーキング環境においては,各種センサー,メータなどから収集したデータを中央サーバに集約して処理をするのではなく,ネットワークエッジで一次処理を行い,その内容圧縮されたデータだけを中央サーバで高次処理をすることが可能になる,スマートグリッドを例にとり,AMIの構成要素であるメータが相互の協調でネットワークエッジまで計測情報を送信する数理モデルを開発し,その性能解析を行った。さらに省電力を考慮し,メータが非稼働時には電源をOFFにする場合に対応するモデルも開発し,その検討を行った。大規模計算が必要なタスクを大量のクラスターマシンを使用して処理を行う並列分散システムにおいては,一部のマシンの障害あるいは処理速度の低下が全体性能に及ぼす影響が大きい。これを緩和するために各マシンの処理過程にチェックポイントを設けて,処理遅滞の有無を調べ,発見時には代替マシンが処理を引き継ぐ方策を考察した。定量的評価を行うために数理モデルを開発し,その性能解析を行い,全処理時間を最小化するチェックポイントの回数に関して検討を行った。フォグコンピューティングにおいてはネットワークエッジに近く位置するマシンで処理を行う。これらのマシンにおいては局所的に存在するタスクを処理するため,負荷が低く,かつネットワークトラヒックも低減される。その結果,実時間制約の厳しいアプリケーションを収容可能であるが,低遅延性のより精密な評価が必要になる。このため,汎用性のあるGI/G/1型待ち行列を基に数理モデルを開発し,その定常分布の漸近特性を解析し,漸近公式を導出した。本研究課題に関連する自身の研究成果および他研究者の関連研究成果を取り纏めた英文編著書をSpringer社から出版した。その他査読付き英文学術論文誌に論文が掲載され,査読付き国際会議においても論文発表を行った。さらには同研究トピックスに関する国際会議を筑波市および中国秦皇島市で開催し,国際プログラム委員長を務めた。加えて欧米において開催されたネットワーキングに関する国際会議で5回国際プログラム委員を委嘱された。1.フォグネットワーキング環境においてはバッテリー駆動における省電力化あるいはエネルギー消費の抑制のため、サーバーが非稼働時には節電モードあるいは休眠モードで待機させる場合も想定される。このような場合に節電モードおよび休眠モードの採用がシステム性能に及ぼす影響評価を行う必要があり、数理モデルを開発し、その性能評価手法を考察する。2.フォグコンピューティングとクラウドコンピューティングの融合モデルを検討する。応答性能を良くするにはネットワークエッジに位置するサーバ使用が適しているが、要求頻度の増大あるいは計算負荷の増大の結果、当該サーバの稼働率が増大すると、他のサーバへ負荷分散を行う必要が出てくる。この場合に他のエッジサーバに分散するか、あるいはエッジよりは中心に位置するサーバに分散するか、さらにはこれらを組合わせるか、を検討する必要がある。このための数理モデルを開発し、最適な負荷分散法を考察する。
フィジカルアセスメント能力を高める協働学習型シミュレーション教育システムの開発

本研究は、フィジカルアセスメント能力を高めるための協働学習型シミュレーション教育システムを開発することを目的とする。協働学習型とは学習者同士が教えあうことにより相互に学力を向上させる教育である。開発した教育は講義と演習で構成した。講義内容は学習方法、教材、チームワークである。また、演習内容は開発したシナリオに基づくシミュレーション教育である。それらの随所に協働学習を促す内容を含めた。さらに学生と看護師を対象に開発した教育システムを適用し、面接調査・ビデオ撮影を実施した。データ分析の結果、学習者の意識・行動の変化を確認できたことから本教育システムは有効であると判断した。本研究は、フィジカルアセスメント能力を高めるための協働学習型シミュレーション教育システムを開発・評価をすることを目的とする。協働学習型の教育システムとは学生同士が教えあうことにより相互に学力を向上させる教育システムである。対象は学部3・4年の学生と卒後3・4年目の看護師の計8名である。対象者に、前年度に開発したシミュレーション教育プログラムを適用した。年2回(3月・9月)の時期に2日間の教育を実施した。教育は講義と演習で構成する。講義内容は、シミュレーション教育の概要、学習方法、教材、チームワークなどである。演習内容は、開発したシナリオベースのシミュレーション教育である。演習の構成は、事前準備(必要な知識の補充)、学習教材の説明、シミュレーションの実施、デブリーフィング、再シミュレーションの実施である。シナリオは入院患者、術後患者、高齢者を対象に10シナリオを開発したが、そのうち術後合併症早期発見のための観察と看護、転倒した高齢者への対応、感染症状が出現した高齢者への看護などのシナリオを適用した。教育実施前後に研究者が作成した半構成的質問紙を用いて面接調査を、シミュレーションの場面のビデオ撮影を実施し、それらをデータとした。面接データは内容分析を、ビデオ画像は対象者の行動の分析(シナリオの目標にそって行動を評価、役割の遂行の評価、コミュニケーションの評価)を行った。その面接調査結果から、対象者はチームワークの重要性、協働学習による考え方や視点の広がりなどの学習効果を実感していた。また、ビデオ画像の分析から、セッションを重ねるごとに学習者の行動が目標に照らして妥当性を増す、コーディネーターと実施者とのコミュニケーションが増加する、デブリーフィングの内容と再シミュレーションの学習者の行動とが関連することが確認できたことから、開発した教育システムは有効であると判断できた。平成24年度の目的は協働学習型のシミュレーション教育システムの整備、シナリオ・教育プログラムなどの教材開発を実施するとともに学習者のインストラクターである「学習コンダクター」を育成することである。まず、シミュレーション教育環境を整備した。次に、シミュレーション教育を実施する研究代表者、分担者、協力者(医療施設における看護職員への教育担当者)で指導者チームを設立した。メンバーは看護教育学、基礎看護学、急性看護学、老年看護学、看護管理などの専門家である。さらに学習者チーム(学部学生・看護師)を設立した。学部2・3年生、卒後1年・3年目の看護師を対象として、臨床判断能力の向上を視点において学習目的を明確にしたうえで教育プログラムを開発した。シミュレーション教育プログラムの構成はデザインとシナリオの2部構成とした。デザインにはテーマ、学習者、時間、学習目標、対象者(患者)の状態、シミュレーション課題、事前学習課題などを含めた。シナリオには具体的なシナリオ(学習者の理想の動き、指導者の介入も含む)・目標、ディブリーフィングガイド、評価を含めた。開発した教育プログラムのテーマは「情報収集」「検温」「術直後の観察」「術後の患者ケア」「急変対応」「高齢者の看護」などである。協働学習型シミュレーション教育のために必要な「学習コンダクター」育成のための教育を年2回(8月・3月)実施した。教育内容は、シミュレーション教育の重要性、学習方法、学習方法の注意点、役割認識の理解などである。教育後の面接調査において、コンダクター対象者はチーム学習におけるコンダクターの役割の重要性とともに、役割を担うのは心理的なプレッシャーがかかるけれどやりがいがあると回答していた。これら平成24年度の成果をもとに、平成25年度は協働学習型のシミュレーション教育を実施し、その教育効果を明らかにする。研究代表者・研究分担者、研究協力者が指導チームを設立し、月1回の定期的なミーティングをもち研究を遂行した。また、指導チームメンバーの指導力向上のために、メンバーはシミュレーション教育の専門的なセミナーに参加した。さらに学習チーム(学部学生・看護師)2チームを設立しメンバーを決定した。教育環境については所属大学の設備を活用すると同時にシナリオに対応した必要物品を購入した。以上のように研究体制や教育環境を整えることができた。

フィジカルアセスメント能力を高めるシミュレーション教育プログラムの開発は、リアリティのある状況を設定、医学的・看護の経過を踏まえる、刻々と患者の容態が変化する、学習者が複数の選択肢から選ぶ、患者の反応を織り込むなどを考慮して開発ができた。教育プログラムの構成(デザイン・シナリオ)、含まれる基本的な要素についても決定できた。それに合わせて6テーマのプログラムを開発できたが、デブリーフィングや評価については、もう少し精練が必要である。本研究の重要な点は、学習者同士が教えあうことにより相互に学力を向上させるという協働学習の効果を明らかにすることにある。協働学習を推し進めるためには学習コンダクターの育成(学部4年・看護師3年目)がポイントである。そのコンダクター対象者への教育を実施できた。しかし、教育後の面接調査から、コンダクター対象者は心理的な負担を感じていることが明らかになった。その負担を軽減するためには、コンダクターを含めグループメンバーが学習目標の到達を実感できるように支援することで、コンダクターとしての役割を担う積極的な気持ちが喚起できると考えられることから、教育プログラムに追加を検討する。平成25年度は、前年度の成果のうち教育プログラムについてはデブリーフィングや評価について検討し10程度に増やす。その後、開発した教育システム(教育体制・環境、学習チーム、開発したプログラム)を稼働させ、協働学習型シミュレーション教育を実施し、その教育効果を明らかにすることを目的として研究を推進する。具体的には、実験群の対象者に開発したフィジカルアセスメント能力を高めるシミュレーション教育プログラムにそって学習を実施する。年2回(8月・12月)の時期に2日間実施する。教育評価は、実施前後の面接調査、シミュレーション教育中のビデオの画像(画像を行動分析し数値化)、観察者によるチェック表を用いた対象者の行動観察、学習者による自己評価、対象者の視線解析(視線追尾システム)などによって行う。対照群は、同時期に、実験群と同様の状況・場面を設定しシミュレーション人形を使用して実施する。実験群と同様のデータを収集する。そのため計画どおり、実験および対照群の対象者の旅費や人件費・謝金などに経費が必要であることが予測される。また、予定外の経費では視線追尾システムのレンタル費用が加算される予定である。この経費はその他で計上している経費で対応する。収集したデータの分析は、実験群と対照群を比較検討する。また、2回の時期の変化も分析し教育効果を明らかにする。さらに、視線解析によって、教育による看護介入における看護師の視線の追尾や視線範囲の広がりの変化を明らかにする。平成25年度は開発した教育システムを稼働させ、協働学習型シミュレーション教育を実施し、その教育効果を明らかにすることを目的としている。