hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
循環資材における環境安全性のばらつきの定量化とリスク管理手法の提案

循環資材を環境中で有効利用するに当たっては,環境汚染を起こさないように,有害物質の含有量と溶出量で示される環境安全性を評価する必要があるが,その評価方法や検査頻度は明確に定められていない。本研究では,都市ごみ焼却灰の溶融スラグ,コンクリートがらを原料とした再生砕石,鉄鋼業の副産物である高炉水砕スラグを対象として,有害物質の含有量と溶出量で示される環境安全性のばらつきを調査し,統計的手法を用いて評価した。また性状のばらつきに基づき,試料のサンプリング方法やサンプリング頻度の考え方について提案した。国内で稼働している都市ごみ溶融施設の中から,2010年に運転を開始した流動床式ガス化溶融炉を対象施設とし,連続36日間のスラグ試料のサンプリングを行った。また2日間にわたり,時間変動調査として2時間ごとに6回の試料サンプリングも行った。このように得た試料に対してJIS K 0058-2で規定されている含有量試験を行い,スラグ中の鉛含有量の分析誤差,同一日に採取した試料(インクリメント)内での変動,毎週1回採取した場合の変動(週間変動)と36日間での変動を把握した。同一試料をICP発光分光分析によって10回繰り返し分析した時の変動係数は4.2%,同一インクリメントから分取した10検体の分析試料の鉛含有量の変動係数は6.9%であった。インクリメント内の変動は分析誤差とほぼ同レベルであり,筆者らが200608年度に行った国内稼働施設での調査に見られたような,突発的に高い鉛含有量の値は見られず,都市ごみ溶融スラグの性状は安定しているものと思われた。同一日の2時間ごとの時間変動の変動係数は1324%,36日間の変動係数は23%でほぼ同レベルであった。また採取曜日ごとの含有量のばらつきについても検討した。曜日ごとのばらつきには幅が見られたものの,特定の曜日の含有量が著しく高いなどの傾向は見られず,いずれの曜日であっても,毎週1回サンプリングした時に得られるデータの変動は,36日間の変動の平均±σの範囲に収まっていたことから,毎週1回のサンプリングを行って1ヶ月間のコンポジット試料として評価すれば,変動を含めた評価が充分に可能になると考えられた。都市ごみ溶融スラグのばらつきについて,36日間のサンプリングを行い,Pb含有量のばらつきを把握した。ばらつきは,過去に実施した値と比較して小さくなっていることを確認できた。ばらつきの把握方法および評価方法,サンプリング手法などについては,他の循環資材にも適用できる目処が付いたことから,順調に進展していると判断した。循環資材の環境安全品質を評価するに当たり,多くの循環資材が製造後にストックパイルに保管されている現状を鑑みて,ストックパイルから代表試料を適切にサンプリングする手法について検討し,そのための手続きを提案した。具体的には,コンベアサンプリングとストックパイルサンプリングを並行して実施し,充分な検体数(JIS K0060産業廃棄物のサンプリング方法に定められている検体数で,例えばロット量が1000t5000tであれば50検体)を共に採取する。その後,環境安全品質に係る化学分析を行い,それぞれの分析値のばらつきを評価する。つづいて両者の平均値の差をt検定により,また両者の分散の差をF検定により評価することで,それぞれの分析試料が同等の集団であると見なせるかどうかを検討することで,両者の同等性を評価することが出来る。また,採取した試料の分析結果を基に,データ数を削減していくとともに,その時の平均値と標準偏差を比較することで,ストックパイルサンプリングにおいて検体数をどの程度まで削減することが出来るかも判断できるようになる。今後は,この手法をさまざまな循環資材に適用し,具体的なばらつきとサンプリングに必要な検体数を明らかにしていく必要がある。また本年度は,都市ごみ焼却飛灰の薬剤安定化処理物に対しても繰り返し試験を行い,溶出現象のばらつきについて評価した。実験室内で安定化処理を行った飛灰試料を16等分し,環告13号法による溶出試験を行って結果を比較した結果,鉛と銅はいずれの試料からも溶出しなかった。また亜鉛と全有機炭素(TOC)の変動係数は,それぞれ3.0%と4.4%であり,いずれも分析誤差の範囲内であると思われた。ストックパイルから試料をサンプリングするときに,代表性を確保できるのかを確認するための確認方法を提案することが出来た。最終年度は,この枠組みの元で,高炉水砕スラグや製鋼スラグ,都市ごみ溶融スラグ,コンクリートがら由来の再生砕石などを対象としたばらつき調査を行うとともに,そのデータに基づき,必要な検体数を明らかにする予定である。さらには環境安全品質におけるリスク評価を適切にするために,分析データと有効利用基準値の関係から,リスク評価に基づいた適切なサンプリング手法を提案する予定である。循環資材として,コンクリートがらを破砕・粒度調製した再生砕石と,鉄鋼スラグの1種である高炉水砕スラグを対象に,環境安全品質のばらつきについて検討した。再生砕石は,国内で製造販売されている3箇所から製品試料を採取し,同一製品内でのばらつき,同一工場のストックヤード内でのばらつき,同一工場での製品(別の日に製造された製品)内でのばらつきを検討した。

鉛,カドミウム,水銀,ヒ素,全クロムおよび六価クロム,セレン,フッ素,ホウ素の溶出量(JIS K 0058-1)および含有量(JIS K 0058-2)を3条件で比較した。溶出量では鉛とフッ素で,含有量では鉛と六価クロムでばらつきが大きかった。日が異なる試料でのばらつきが最も大きかったが,同一製品内でも若干のばらつきが見られた。また,水銀は総ての試料で含有量は確認できなかった。高炉水砕スラグについては,フッ素の溶出量のばらつきの定量評価と,ストックパイルからサンプリングをした時に,代表試料を得ることが出来るのかどうかについて検討した。同一の高炉水砕スラグに対して並行して,ストックパイルから36検体を,また製品ラインのベルトコンベアからも等間隔で36検体をサンプリングして,それぞれの粒度分布とフッ素の溶出量を比較した。いずれの項目も共に有意水準5%で有意差は確認できず,ストックパイルからのサンプリングの妥当性を確認することが出来た。また性状のばらつきを考慮した場合の必要検体数を検討した結果,対象とした高炉水砕スラグについては,ストックパイルから3インクリメントを採取すれば全体を十分に評価できるものと思われた。循環資材を環境中で有効利用するに当たっては,環境汚染を起こさないように,有害物質の含有量と溶出量で示される環境安全性を評価する必要があるが,その評価方法や検査頻度は明確に定められていない。本研究では,都市ごみ焼却灰の溶融スラグ,コンクリートがらを原料とした再生砕石,鉄鋼業の副産物である高炉水砕スラグを対象として,有害物質の含有量と溶出量で示される環境安全性のばらつきを調査し,統計的手法を用いて評価した。また性状のばらつきに基づき,試料のサンプリング方法やサンプリング頻度の考え方について提案した。28年度は鉄鋼スラグからのフッ素を対象として研究を進める予定であるが,製鋼スラグは試料粒径が大きく,サンプリングや環境安全評価試験の労力が非常に大きいことから,まずは高炉水砕スラグを試料として実験に取り組むこととする。その後,製鋼スラグにも範囲を広げて行く予定である。試料を提供して頂く企業とは前向きに調整が進んでいるが,結果の公表に関して未調整の部分があり,そこを詰めていく必要がある。循環資材の中でも使用量の多い,鉄鋼スラグ,特に粒度分布の幅の大きな製鋼スラグを対象とした研究により,鉄鋼スラグ中のフッ素濃度のばらつき調査とサンプリング手法の提案を行いたい。ただし実験の実施および実験成果の公表にあたっては,試料提供メーカーとの調整が必要であることが予想され,鉄鋼スラグ協会などと調整していく予定である。また社会的に影響が大きい循環資源として,新たにコンクリートがら(コンクリート構造物の解体物)から製造した再生砕石を対象に検討する予定である。有害物質としてはコンクリートに由来する六価クロムに注目し,ばらつきの程度,サンプリング手法について提案する。製鋼スラグや再生砕石などの循環資材のリスク評価に当たっては,試料粒径と環境安全品質の関係についても検討する予定である。廃棄物の適正処理と有効利用における環境安全評価
超高速Ｘ線光電子回折理論の研究

従来の多中心LCAO法による静的XPD計算法の適用は、脱離基と残渣との距離が25 bohr程度に達するまでに限られる。一方、多重散乱による計算法は両者の距離によらず適用可能であるが、ポテンシャル領域が各原子核を中心とする球対称ポテンシャル領域とポテンシャル一定の空間領域に区切られるために定量的な精度が劣る。このジレンマは、核間距離が25 bohr程度に達するまでは従来の多中心LCAO法を適用し、これより長い核間距離では孤立原子のポテンシャルによる多重散乱法を適用することで、少なくとも二原子分子の光解離反応については解決されると考えられる。本特別研究員はイタリアTrieste大学のPiero Decleva教授を長期訪問し、密度汎関数理論(DFT)による二原子分子のUXPDを上記の見込に沿って計算した。光解離するCl2, Br2, I2分子についての計算結果は、上記2つの枠組みの単純な組み合わせにより2原子分子の光解離反応が解離極限まで絶え間なく追跡可能であることを示している。また核ダイナミクス計算を完全に量子力学的に行ってIBrのUXPDを計算したところ、核間距離が25 bohr程度に達するまではUXPDが励起光パルスに依存する振動波束の形を反映することが明確になった。本研究で例にした等核ハロゲン分子の光解離反応は有機化合物の光ハロゲン化反応の起爆剤と考えられている。よって、本研究によりいくつかの実用的な光化学反応の素過程が追跡可能になったということができる。また、多重散乱法を球対称でないポテンシャル間の散乱に適用できるように拡張すれば、つまり球対称でない脱離基と残渣とに適用できるようにすれば、2原子分子以外の光解離・脱離反応も解離極限まで絶え間なく追跡可能になると見込まれる。本研究の成果はJ. Chem. Phys.誌に掲載された。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、光化学反応のダイナミクスを解明するため、超高速X線光電子回折(XPD)を用いて空間にしてangstrom、時間にしてフェムト秒の分解能を実現して分子の幾何構造変化を「可視化」することである。これを実現する方法は超高速XPD測定の実現と高精度の理論計算方法の開発であり、研究代表者は後者を担当している。平成28年度は光化学反応中の分子の量子力学的な振動波束計算と多重散乱静的XPD理論との組み合わせにより超高速XPDの理論計算を可能にした。この理論をI2分子の光解離反応とCS2分子の周期的変角振動に応用し、超高速XPDを通じて光化学反応における分子の幾何構造変化がどのように見えるか計算した。この結果、光化学反応における振動波束の挙動は一般に古典的軌道計算による予想とは異なること、光化学反応を誘起する光学レーザーパルスの波形による振動波束の挙動の違いが超高速XPDで追跡可能なことが明らかになった。研究代表者はこの成果を国際研究集会AISAMP12で発表するとともにPhys. Rev. A 95, 043404に掲載した。超高速XPDの測定には分子の配向あるいは配列を要する。このため、高エネルギー加速器研究機構(KEK)の柳下ならびに東京大学の酒井と共同で配列のためのレーザー場が分子の幾何構造にもたらす影響を調べた。柳下、酒井らがNd:YAGレーザーで配列されたI2分子からのXPDを測定し、研究代表者は理論計算でI2分子の幾何構造を抽出した。この結果、レーザー場で配列されたI2分子はその平衡構造より0.180.30angstrom伸長していることが明らかになった。配列用のレーザー場の分子構造への影響を定量的に明らかにしたのは本研究が初めてである。研究代表者はこの成果を国際研究集会VUVX2016で発表するとともにSci. Rep. 6, 38654に掲載した。平成28年度の計画通りに超高速XPDの理論計算方法を開発するとともに理論計算による分子の幾何構造抽出の精度を示すことができたため。

よって、本研究によりいくつかの実用的な光化学反応の素過程が追跡可能になったということができる。また、多重散乱法を球対称でないポテンシャル間の散乱に適用できるように拡張すれば、つまり球対称でない脱離基と残渣とに適用できるようにすれば、2原子分子以外の光解離・脱離反応も解離極限まで絶え間なく追跡可能になると見込まれる。本研究の成果はJ. Chem. Phys.誌に掲載された。上述の通り光学レーザーパルスとX線自由電子レーザー(XFEL)の組み合わせ(ポンプープローブ)による超高速XPDの測定にはあらかじめ分子の配向あるいは配列を要する。しかしNd:YAGレーザーなどの手段を用いても完全な分子配列は不可能である。完全に配列した分子からXFELをプローブ光として幾何構造を抽出する際の精度はこれまでの研究で明らかになったが、配列度が不完全かつ光化学反応中の分子についての幾何構造決定の精度は依然明らかでない。また、分子の配向・配列を必要としない他の超高速実験との精度の違いも解明を要する。これらを解決するために、Universita di TriesteのDeclevaと共同で光化学反応中のサンプル分子について超高速XPDと超高速紫外光電子分光(UPS)の両方を同じ光電子散乱理論で理論計算する。まずは理想条件(XPDの場合は完全配列、UPSの場合は無限のエネルギー分解能)で計算を行い、さらに現実的な条件(XPDの場合は不完全配列、UPSの場合は有限のエネルギー分解能によるスペクトルの拡がり)で計算する。これにより、各々の方法で達成される分子の幾何構造抽出の精度や異なる光化学反応追跡方法の適切な使い分け方が明らかになると期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。
概複素多様体上のフィンスラー計量の研究

研究代表者は過去に、概エルミット・フィンスラー多様体という概念を創出した(TENSOR 37巻)。それは概複素構造f(x)とフィンスラー計量L(x,y)とが存在して、ψ_θ=cosθ・E+sinθ・fなる作用素に関してL(x,ψ_θy)=L(x,y)なる条件式を満たしているものであった。所で、この条件式は複合的で、テンソル式での表現が見出されていないため、その有用性は分っていてもテンソル解析的手法による研究が極めて困難であった。今回この科学研究費による研究の結果、この条件式と次のテンソル式とが同値であることが証明された。即ちである。この式が導かれた事により、今後、この分野にも色々と微分幾何顎的研究が進むことが期待される。特にこの助成金の下での研究成果としては「多様体が概複素構造fとフィンスラー計量gとを持ち、その間に^tfgf=gなるエルミット・フィンスラー的関係式が成立すれば、それはリーマン計量に限る」とか「概エルミット・フィンスラー多様体の接バンドル上での2次微分型式f_<ij>(x,y)dx^i、dx^jが閉型式なるための必十条件は元の多様体が概ケーラー多様体なることである。」等のことが証明された。更に、ケーラー・フィンスラー構造なるものも導入することが出来、その共形的変換等についても幾つかの結果が得られた。これらの詳細は近く発刊されるTENSOR 47巻とイタリーのパルマ大学の数学紀要30巻とに分けて詳しく論説されている。(現在印刷中)研究代表者は過去に、概エルミット・フィンスラー多様体という概念を創出した(TENSOR 37巻)。即ちである。(現在印刷中)
MUレーダー・RASS観測による風速・気温・水蒸気の微細変動特性の研究

本研究では、大気レーダーに音響発射装置を付加したRASS(Radio Acoustic Sounding System)を活用して、気温・風速・水蒸気の時間・高度分布を精測し、大気波動、乱流、積雲の動態を解明した.信楽MU観測所、沖縄の443MHzレーダー(NICT)、西スマトラの赤道大気レーダー(EAR)、およびガダンキのMSTレーダーによる観測を実現し、得られたデータを衛星観測ともあわせて気象擾乱の特性解析を明らかにした.また最新のレーダー技術を適用してRASSの気温鉛直分解能を向上させた.本研究では、大気レーダーに音響発射装置を付加したRASS(Radio Acoustic Sounding System)を活用して、気温・風速・水蒸気の時間・高度分布を精測し、大気波動、乱流、積雲の動態を解明した.信楽MU観測所、沖縄の443MHzレーダー(NICT)、西スマトラの赤道大気レーダー(EAR)、およびガダンキのMSTレーダーによる観測を実現し、得られたデータを衛星観測ともあわせて気象擾乱の特性解析を明らかにした.また最新のレーダー技術を適用してRASSの気温鉛直分解能を向上させた.集中豪雨や台風などの気象現象のメカニズム解明には、風速、気温、水蒸気量といった大気熱力学を支配するパラメーターを高い時間、空間分解能で同時に精密観測することが必要である。本研究では、京都大学生存圏研究所のMUレーダーや赤道大気レーダー、さらに400MHz帯ウインドプロファイラにRASSを適用してこれらを高い分解能で観測し、気象擾乱に伴うこれらの時空間変動の特性を解明する。特に台風や梅雨に伴う豪雨の頻発地域である沖縄に着目し、情報通信研究機構(NICT)沖縄亜熱帯計測技術センター大宜味大気観測所の400MHzウインドプロファイラにRASS機能を付加した。またさらにRASSの鉛直分解能を向上させるために、周波数領域干渉計イメージングの技術をRASSに適用する新技術開発を推進した。具体的内容は以下の通りである。1.ウインドプロファイラ・RASS観測信楽MU観測所、赤道大気レーダーにおけるRASS観測を実施した。また、亜熱帯域のRASS観測を実現するため、沖縄に設置された400MHzウインドプロファイラでRASSを実現するためのホーンスピーカー、オーディオアンプ、スピーカーケーブル等を整備した。これにより大気境界層から中部対流圏を1台のウインドプロファイラで観測することが可能となり、実際に観測を行った結果温度逆転層構造が変化する様子を時間連続的に得ることに成功した。なお、平成18年11月に落雷によりレーダー装置が破損しその修理に時間がかかったため本格的な観測実験開始を平成19年度に実施するため国内出張旅費、観測用消耗品を繰り越した。平成19年度前半に連続観測を実施するための開発を行い、平成20年2月から連続観測を開始した。2.レーダー干渉計による温度の微細鉛直構造観測レーダー中心周波数を変化させて異なる中心周波数での受信電波の受信信号からレーダー探査領域内の微細構造を知ることができる。この周波数領域干渉計イメージング技術をMUレーダー・RASS観測に応用することでレーダーレンジゲート内の微細温度構造を観測することに成功した。集中豪雨などの顕著気象現象の熱力学構造を解明するには大気熱力学を支配するパラメータである風速、気温、水蒸気量を高時間、空間分解能で同時かつ精密に観測することが必要である。本研究ではウインドプロファイラにRASSを適用した観測でこれらを高い分解能で観測し、気象擾乱に伴うこれらの時空間変動の特性を解明する。本研究では京都大学生存圏研究所のMUレーダーや赤道大気レーダー、さらに400MH_z帯ウインドプロファイラを用いたRASS観測を利用する。今年度は台風や梅雨に伴う豪雨の頻発地域である沖縄に着目し、情報通信研究機構(NICT)沖縄亜熱帯計測技術センター大宜味大気観測所の400MH_zウインドプロファイラにRASS機能を付加し連続観測を可能とするシステム開発を行った。本格的な観測実験を平成20年2月に開始し現在昼間の連続観測を行っている。度に実施するため国内出張旅費、観測用消耗品を繰り越した。また、平成20年1月に信楽MU観測所におけるRASS-FII観測を実施した。FIIはレーダー中心周波数を変化させて得た複数の受信電波信号を組み合わせることでレーダー探査領域内の微細構造を知るものである。この周波数領域干渉計イメージング技術をMUレーダー・RASS観測に応用することでレーダーレンジゲート内の微細温度構造を得ることに成功した。本研究は、研究代表者らが開発してきた大気レーダー観測技術(大気レーダー+RASS)を駆使することで高時間分解能、高度分解能で風速、気温などを観測し、気象擾乱に伴う時間変動の詳細特性を解明に取り組んだ。具体的な研究内容は以下の通りである。(1)レーダー干渉計技術を用いた大気温度の高鉛直分解能観測MUレーダーの多チャンネル受信システムによる複数周波数観測機能を用いたRASS観測を行い、得られたデータを周波数領域干渉計イメージング(FII:Frequency Domain Interferometric Imaging)法をもちいることでレーダーの鉛直分解能を向上させた。2008年9月、10月に電波、音波パラメータを最適化した観測を行い、鉛直分解能を従来の150mから約50mに向上させることに成功した。(2)沖縄でのRASS観測情報通信研究機構沖縄亜熱帯計測技術センターの400MHzウインドプロファイラを用いたRASSの無人監視・遠隔監視システムを構築し、昼間の時間連続観測を実現した。

さらに得られた気温データを用いて、夏期の孤立積乱雲に伴う気温、風速分布の詳細な事例解析を行った。偏波気象ドップラーレーダーや地上気象装置などのデータも用いて孤立積乱雲の生成・発達・消滅に伴う熱力学構造を詳細に解析した。
アルミナイド系金属間化合物の三次元反応造形プロセスの構築

本研究は、耐熱性や耐食性・耐磨耗性に優れているが難加工なアルミナイド系金属間化合物や高融点金属・合金を自由造形する新たな3次元マイクロ溶接法(3DMW)を開発し、将来的にはIT技術との融合により遠隔生産システムを構築することを目的としている。得られた結果の概要を以下に示す。1.アルミナイド系金属間化合物や高融点金属の高密度自由造形を可能にする3次元マイクロ溶接法(3DMW)を世界で初めて開発した。2.本法は、太さ200μm程度の高融点金属細線の先端にマイクロアークを放電し、瞬間的に溶融ビードを形成して2次元層を形成しながら積層していくCAD/CAMシステムで、これまでにTi,Ni,Ta,TiNi,インコネル等のビード形成と簡単な3次元造形に成功し、ビードの形状、組成、組織制御に関し検討した。3.2種類の異種金属細線を対向するスプールから交互に供給することにより、NiAlやTiNi等の金属間化合物を合成すると同時に自由造形できる可能性を示した。4.微弱なアーク放電により金属表面に微小溶融プールを形成させ、窒素ガスを吹き付けて金属窒化物膜を形成させる機能を3DMW装置に持たせた。さらに、前記微小溶融プールにアルミニウム細線を供給しつつ放電と電極移動を継続することにより、試料金属表面にアルミナイド被覆を施せるようにした。これらの機能を持たせた3DMW装置を用いて、チタンへのTiN被覆、TiAlへのTiN被覆、ニオブへのNbN被覆を行った、また、ニオブへのNbAl_3被覆も行った。いずれの場合においても良好な被覆ができ、硬度、耐摩耗性、耐酸化性の著しい向上が観測された。以上、本研究により、3DMWによる耐熱・耐磨耗・耐食材料の自由造形および自由被覆法の基礎技術を確立することが出来た。本研究は、高温腐食環境下の強度特性に優れているが、難加工なアルミナイド系金属間化合物を生成すると同時に自由造形する新たなCAD/CAMプロセスを開発することと、IT技術との融合により遠隔製造システムを構築することを目的としている。本年度は、我々が同時に開発したニッケルアルミナイド系金属間化合物を合成し自由造形する反応性ラピッドプロトタイピングの反応と造形物の組織制御研究を行い、ニッケル粉末上に滴下する溶融アルミ液滴の温度を1000°C以上にすると、均一組成に近いニッケルアルミピードが形成され、ピード間のマイクロ接合も良好であるとの結果を得た。また、研究室内での実験であるが、本CAD/CAMプロセスをインターネットと接続することにより、遠隔製造が可能なことを実証した。反応性ラピッドプロトタイピングは、高融点の金属間化合物を合成し自由造形できる大きな特徴を有するが、これまでの研究で、反応を完全に果たすことが困難であること、従って造形物の強度が十分でない欠点があることがわかって来た。そこで、これらの欠点を克服する新たな装置、すなわち、マイクロアークに2種類の金属細線を対抗方向から挿入し、溶融すると同時に燃焼合成反応させて自由造形する3D-マイクロウエルダー装置を本科学研究費で購入し、それぞれ、阪大と北大に設置した。本装置は、材料の形状設計から造形まで全てコンピュータにより作動するもので、予備実験では基盤に強固に接合するニッケルビードの形成が確認されている。来年度は、本装置により、ニッケルアルミ、チタンアルミ等の3次元自由造形研究を阪大で、ニオブアルミ等の自由被覆研究を北大で進めるとともに、両者間で遠隔製造実験を実施する予定である。

本研究は、耐熱性や耐食性に優れているが、難加工な高融点金属・合金やアルミナイド系金属間化合物、セラミックスを自由造形する新たなCAD/CAMプロセスを開発することと、IT技術との融合により遠隔生産システムを構築することを目的としている。初年度は、我々が独自に開発した反応性ラピッドプロトタイピング法により、ニッケルアルミナイド系金属間化合物の合成同時造形制御研究を行うととともに、その実績を元により信頼性の高い自由造形装置として3次元マイクロ溶接機(3DMW)を本科研費で開発・購入した。本年度は、3DMWのCAD/CAMシステムを構築するとともに、チタン、ニッケル、タンタル等の高融点金属および金属間化合物のニッケルアルミやニッケルチタン、チタン鉄合金等の3次元自由造形に関する造形制御と組織制御研究を行い、CAD/CAMによるこれら材料の簡単な3次元造形物の試作に成功した。本研究で開発した3DMW機では、3次元自由造形だけでなく、金属表面に対してセラミック被覆および金属間化合物被覆も実行できる。この観点からこれまでチタン表面への窒化チタン被覆およびニオブ表面への窒化ニオブ被覆制御研究を実施した。すなわち、シールドガスとして窒素を一定流量で被覆部に吹き付けながら、タングステン電極先端から微弱なアークを放電し、チタンおよびニオブの表面を局部的に溶融させると同時に、雰囲気窒素を反応させて、窒化物層を基材金属表面に形成した。窒化物層の厚さは電流値により自由に制御できた。これらの窒化物被覆層はいずれもきわめて優れた硬度と耐磨耗性および耐食性を有した。以上、本年度は3DMW装置の基本動作制御と、各種高融点金属の自由造形およびセラミックス被覆に関する要素技術を確立した。来年度は、3DMW技術を実用レベルまで発展させ、遠隔生産システムの要素技術開発を行う予定である。本研究は、耐熱性や耐食性・耐磨耗性に優れているが難加工な高融点金属・合金や金属間化合物等を自由造形する新たな3次元マイクロ溶接法(3DMW)を開発し、将来的にはIT技術との融合により遠隔生産システムを構築することを目的としている。去年度は、3DMWの要素技術である金属ビード制御法を開発し、Ti, Ni, TaおよびNiAl, NiTi等の3次元自由造形に関する造形制御と組織制御研究を行い、簡単な3次元造形物の試作に成功した。今年度はTiおよびインコネル合金の3次元造形におけるパルスアーク電流値とパターン制御、造形品の硬さと強度評価、CADシステムとのリンク等を主に研究し、繊密で強度的にも保証し得るミリメータサイズの3次元自由造形品が自動作製できる目処をつけた。また、3DMW装置に改良を加えて金属表面にセラミック被覆およびアルミナイド被覆を施せる幾能を付与した。すなわち、微弱なアーク放電により金属表面に微小溶融プールを形成させ、窒素ガスを吹き付けて金属窒化物膜を形成させる機能を持たせた。このとき、放電位置、放電電流、試料電極間距離などをCAD/CAMファイルに基づき制御することにより、試料表面上の微小部部分を選択的に窒化物被覆できるようにした。さらに、前記微小溶融プールにアルミニウム細線を供給しつつ放電と電極移動を継続することにより、試料金属表面にアルミナイド被覆を施せるようにした。これらの機能を持たせた3DMW装置を用いて、チタンへのTiN被覆、TiAlへのTiN被覆、ニオブへのNbN被覆を行った。また、ニオブへのNbAl_3被覆も行った。いずれの場合においても良好な被覆ができ、硬度、耐摩耗性、耐酸化性の著しい向上が観測された。
細胞性免疫によるインフルエンザワクチンの予防効果の評価

成人におけるインフルエンザワクチンの接種回数は1回もしくは2回と接種回数の具体的な基準は規定されていない。そのため、本研究では、1回接種と2回接種での細胞性免疫と液性免疫の変化を見ることにより、ワクチンの接種回数による免疫学的影響の評価を行った。本研究への協力に同意したインフルエンザワクチン接種予定の基礎疾患のない成人より採血を行い、全血とインフルエンザ抗原4種{H1N1,H3N2、B(山形系)、B(ビクトリア系)}それぞれと反応させた。抗原量や培養時間は先行研究で設定したものを用いた。方法は、1回目ワクチン接種前後において、採血を行い、細胞性免疫の測定を先行研究にて確立した細胞性免疫測定法(IFN-γrelease assay)で、液性免疫の測定を赤血球凝集抑制試験(HAI)、中和法(NT)にて行った。同様に、2回目のワクチン接種後にも採血を行い、1回目と同様に細胞性免疫測定と液性免疫の測定を行った。細胞性免疫の結果は、1回目で細胞性免疫の反応を示さなかった群では、2回目接種後で半数近く陽性となった。そのため、細胞性免疫に対する1次ワクチン不全の者に対しては、ワクチン2回接種が細胞性免疫の増強に有効であることが示唆された。液性免疫の結果は、HAIとNTの値は、ワクチン接種前後のすべてにおいて相関関係を認めた。しかし、1回接種後と2回接種後のGeometric mean titer(GMT)比を比較した場合、HAIではビクトリア系のみが2回接種後に上昇したが、それ以外の3種は上昇しなかった。一方、中和法では、4種類とも2回接種後のGMT比は上昇を認めた。このようにHAIとNTでは2回接種後の反応に差を認めた。これまでの研究結果を論文投稿し、平成30年度中に受理された。また、引き続き検体の採取が順調に行えている。最終年度であり、これまで得られた結果を評価する予定である。また、細胞性免疫に関しては、他のマーカーとの比較検討も必要であると考えている。インフルエンザワクチンは、欧州医薬品庁(EMA)のガイダンスの基準に基づき作られているが、これは液性免疫のみを基準にしている。しかし、液性免疫の評価のみでは、インフルエンザワクチンの免疫学的評価を的確に行うことは難しい。近年、細胞性免疫と液性免疫の両方による評価の重要性を指摘した報告が見られる。先行研究では、細胞性免疫の測定を行う方法の開発が必要と考え細胞性免疫の測定法の開発を行った。この方法を用いることにより、これまでの方法と比較すると簡便に細胞性免疫の測定を行うことが可能であると考えられる。そのため、本研究では、1回接種と2回接種での細胞性免疫の変化の違いを見ることにより、ワクチンの接種回数の適応を細胞性免疫により評価できるかどうか否かを明らかにすることを目的とする。本研究への協力に同意したインフルエンザワクチン接種予定の基礎疾患のない本学職員より採血を行い、全血とインフルエンザ抗原4種{H1N1,H3N2、B(山形系)、B(ビクトリア系)}それぞれと反応させた。方法は、ワクチン接種前後において、採血を行い、先行研究にて確立した細胞性免疫測定と、血清を用いての抗体測定を行った。2回目のワクチンの接種に同意得た職員に対しては、2回目のワクチン接種後にも採血を行い、細胞性免疫の測定と、抗体測定を行った。今後、これらの結果の解析を行う。本研究に必要な関連機器はすでに装備されており、本学の倫理審査委員会の承認を既に得ていたため研究の年度計画に対して、おおむね計画した実施項目を行うことが出来た。

このようにHAIとNTでは2回接種後の反応に差を認めた。これまでの研究結果を論文投稿し、平成30年度中に受理された。また、引き続き検体の採取が順調に行えている。我々が開発した細胞性免疫測定法は、簡便に細胞性免疫測定することが出来るのが利点であるが、今後はこれまで用いられてきた他の細胞性免疫測定法との比較検討を行う。また、年度による免疫反応の違いについての解析も行う。最終年度であり、これまで得られた結果を評価する予定である。また、細胞性免疫に関しては、他のマーカーとの比較検討も必要であると考えている。最終の検体を採取した時期が3月であったため、次年度使用が生じた。次年度にそれらの検体の検査費用として使用予定である。年度末に検体を採取したため、4月以降に抗体測定の費用などに用いる。
ファンデアワールス・エピタキシー法によるフラーレン超薄膜の作製とその物性の解明

本研究はファンデアワールス基板表面におけるフラーレンエピタキシャル薄膜の成長機構と物性の解明を目的としている。MoS_2基板上にエピタキシャル成長した膜厚1分子層程度のC_<60>及びC_<70>薄膜の表面形態を原子間力顕微鏡を用いて観察した結果、薄膜の成長機構が1分子層ごとの層状成長であることを確認した。ある特定の成長条件下では成膜1層目の成長形態が基板結晶軸方向に配向を揃えた6回対称性を持つ樹枝状であることを発見した。1つのドメインの直径はおよそ30μ程度であり、現在までに報告されている他の基板上でのフラーレン薄膜のドメインサイズよりも10倍ほど大きなものである。この1層目のテラス上に成長する2層目以降のドメイン形態は1層目とは異なり、直径12μ程度の三角形の晶癖を持つ。この成長形態はフラーレンバルク結晶のものに近いと考えられる。このように成長形態が1層目と2層目以降で異なるのは、各層を形成する際のフラーレン分子の拡散の大きさが異なるからであり、本研究の結果からMoS_2基板表面上の分子の拡散がバルク結晶上の値よりも大きいことが示された。実際、MoS_2をはじめとする各種ファンデアワールス基板表面上には他の基板を用いた場合よりも結晶性の高いフラーレンエピタキシャル膜の成長が確認されており、その原因としてファンデアワールス基板表面における分子の大きな拡散が原因となっていることが予想される。また、こうして得られたエピタキシャル薄膜の表面を高分解能電子エネルギー損失分光法を用いて観察した結果、C_<60>薄膜のスペクトルでは、C_<60>分子の赤外活性モードに由来するピークが強い双極子散乱ピークとして観測された。この結果はエピタキシャル薄膜表面の平坦性の高さを実証している。C_<70>エピタキシャル膜に関しても、鏡面反射条件において赤外スペクトルと対応するスペクトルが得られ、来年度の研究においては薄膜中の分子の振動状態についてさらに詳細な情報が得られることが期待される。
STM・STSから見たBi系銅酸化物超伝導体の電荷秩序と2種類の擬ギャップ構造

本研究では、STM/STSのdI/dV像やLDOS像からBi系銅酸化物高温超伝導体の大きな擬ギャップに関連するCu-O面の電荷秩序を調べた。その結果、1)電荷秩序はエネルギーギャップ内の低エネルギー領域で超伝導の準粒子干渉と共存すること、2)電荷秩序の周期はドープ量(ホール濃度)と共に格子定数の整数倍で変化する傾向にあること、また3)電荷秩序の明るい領域では暗い領域に比べてドープ量が高くなっていることが分かった。これらの結果は、電荷秩序がストライプモデルで見られるようなCu-O面内のホールの再配列に起因することを示している。また、本研究では小さな擬ギャップと超伝導との関わりについても議論した。本年度の研究では、Bi2212及びBi2201系高温超伝導体の超伝導状態(T<Tc)におけるSTM/STS測定からCu-O面内の電荷秩序の性質と擬ギャップを含むギャップ構造を詳細に調べた。その結果をまとめると、1)Bi2201系と同様にBi2212系の"大きな擬ギャップ"をもたらす電荷秩序の周期もホール濃度と共に変化することが明らかになった。しかも、電荷秩序の周期はホール濃度と共に不連続的に変化している可能性があること、またオーバードープ領域での電荷秩序は1次元性が強まることが分かった。これらの結果は、最近注目されている電荷秩序とフェルミ面のネスティングとの関連を議論する上で重要であり、今後、周期の場所依存性や詳細なホール濃度依存性の測定を進める予定である。2)Bi2212系のオーバードープ領域でも、強い電荷秩序を示す試料を新たに見出した。また、それらの試料のSTSスペクトルには、アンダードープの試料と同様に、空間的に不均一な"大きな擬ギャップ"が現れる。そこで、これらの試料についてフェルミアーク(k空間のノードを中心としたフェルミ面)に形成される電子対ギャップΔsとBCS理論から見積もったTcは実測値と良く一致することが分かった。このことは、Bi2212系の超伝導がオーバードープ領域を含めて"ノーダル超伝導"となっていることを示すもので、高温超伝導の発現機構を考える上で興味深い結果と言える。前年度に引き続いて本年度はSTM・STS実験からBi2212系及びBi2201系高温超伝導体のフェルミ準位におけるギャップ構造とCu-O面内に形成される電荷秩序の周期をアンダードープ領域からオーバードープ領域までの広いホール濃度領域にわたって詳細に調べた。また、本年度の研究では、電荷秩序の性質をより詳細に調べるため、低バイアスSTM測定中にバイアス変調を行い、ロックイン出力を直接画像化する方法で局所状態密度像(LDOS像)を測定した。このLDOS像からは低バイアス(エネルギー)での電荷秩序の性質を正確に調べることができる。本年度に得られた結果の概要を以下に箇条書きにまとめる。1."大きな擬ギャップ"の原因と考えられている電荷秩序の周期は、ホール濃度と共に格子定数の整数倍となるように不連続的に変化することを確認した。このような電荷秩序の周期の不連続的な変化は、電荷秩序の起源としては周期がホール濃度に対して連続的に変化することになるフェルミ面のネスティングよりも"ストライプ"のような電子相関によるホールの局在に由来することを意味している。2.また、今回の新しいLDOS像の測定から、Cu-O面内の電荷秩序は超伝導の準粒子干渉が現れる低エネルギー領域から観測され、STMのバイアス極性の反転に対しても対称であることが分かった。これらの結果は、電荷秩序の起源が超伝導状態における準粒子干渉に依るものでもなく、やはり電子相関によるホールの局在であることを強く示唆している。本研究は、銅酸化物高温超伝導体における擬ギャップに関連する電荷秩序の起源を調べることを目的としている。本年度は、Bi2212及びBi2201系高温超伝導体のCu-O面に形成される電荷秩序の基本的性質をSTS実験におけるロックイン出力を(直接)画像化して得たdI/dV像を基に、広いホール濃度領域にわたって調べた。このようなdI/dV像の測定は高温超伝導体では始めての試みであり、電荷秩序のエネルギー(バイアス)依存性を正確に調べることができる。その結果、「Cu-O面の電荷秩序は超伝導の準粒子干渉が見られる(低)エネルギー領域にも現れ、しかも電荷秩序の位相はSTM/STSにおけるバイアス極性の反転に対して対称である」ことが分かった。この結果は、電荷秩序の起源として電荷密度波等の干渉効果は除かれることを意味する。また、「電荷秩序の周期はホール濃度の増加と共に格子定数(a)の整数倍で変化する」ことも確認できた。

さらに、dI/dV像を測定した試料表面の1部について、従来の手法によるLDOS像(local density of states)の測定を行い、電荷秩序の明るい部分と暗い部分のSTSスペクトルを比較した。その結果、明るい部分ではアンタイノード領域に形成される擬ギャップのウエイトが暗い部分に比べて低下し、逆に同領域でのペアリングギャップのウエイトが増加することが分かった。この結果は、最近の近藤氏らによるBi2201系に対するARPES実験の結果を考慮すると「dI/dV像の明るい部分は暗い部分に比べてホール密度が高くなっている」ことを意味する。このような電荷秩序に伴うホール濃度の空間変化やその周期の離散的なホール濃度依存性から、電荷秩序の起源はストライプモデルで見られるようなCu-O面内におけるホールの再配列に起因するとの結論に至った。銅酸化物高温超伝導体のCU-O面に形成される電荷秩序の周期がホール濃度に対して不連続適に変化することを明らかにするなど、"大きな擬ギャップ"の原因である電荷秩序の起源を調べるという本研究の目的を達する上で重要な成果が得られた。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度では、低バイアスSTM測定中にバイアス変調を行って得たLDOS像を基にBi2212系及びBi2201系高温超伝導体における電荷秩序の性質を詳細に調べ、電荷秩序の起源を明確にする。また、電荷秩序の性質とSTSスペクトルに現れる擬ギャップや超伝導ギャップの特徴との関連性を明らかにし、擬ギャップと高温超伝導との関連性を明らかにする。
1930年代後半から1970年代半ばアメリカ写真におけるパラダイム・シフト

研究実施計画に基づき、60年代後半から70年代に焦点を当て、記録から記憶へアメリカ写真のパラダイムがシフトしてゆく経過を、具体的作品とつき合わせることによって検証した。50年代半ばまでの「ドキュメンタリー・フォトグラフィ」の成功は、言説に拠ってアメリカ写真を主導していったニューヨーク近代美術館における<ファミリー・オブ・マン>展の観客動員数の多さや、『ライフ』誌型フォト・ジャーナリズムの隆盛に見られたが、60年代に入り、性や肌の色の社会的差異や自由を巡る闘争が噴出するにつれ、従来の公論的な「ドキュメンタリー」の手法や美術館のプロパガンダ的役割に対する疑念が生じ、美術館やジャーナリズムの制度外から若手写真家たちが登場してきた。具体的にはスティーブン・ショアやウィリアム・エグルストンなど、以前は芸術写真とは認定されていなかった「カラー」の魅力に着目し、自己のパーソナルな経験を重視してカラー・イメージを積極的に提示した<ニュー・カラー>の写真家たちを中心に分析した。彼らは後に逆に美術館に取り込まれてゆくが、その経過も押さえることによって、写真の言説を巡るポリティクスを確認することができた。<ニュー・カラー>の登場は、雑誌やカラーテレビの流すカラー・イメージが氾濫し始めたことを背景にしている。観者の「心的フォーカス」といった、写真原理と写真読解を絡める近年の議論を参照しつつ、これらの写真家が日常において目にするイメージを積極的に取り込みつつ、ファースト・フードのロゴマークなど、資本主義システム下において共有される記号の経験や記憶を軸に、パーソナルな眼差しで世界を切り出していったことを検証した。特に新たな知見として、この時期、<現実>よりも<イメージ>が写真家や観者の世界や記憶に作用するという、<イメージの出来事>が噴出してきたことを確認することができた(学会誌に成果を発表)。
法の起源と金融市場の発展を巡る議論の再検討

本研究の目的は、LLSVによる「法の起源は金融市場の発展に影響を与える」との命題を批判的に検討し、法の起源と金融市場の発展を巡る議論を再検討することである。本研究では、これまでの議論を整理するとともに、各国における少数株主保護法制および所有構造の展開について比較法的観点から検討を行った。その結果、所有構造の相違に応じて求められるコーポレート・ガバナンスの内容は異なり、また法制度の形式的な有無を画一的に点数化して少数株主保護の水準を測定する方法には限界があるとの結論に至った。平成22年度は、法の起源と金融市場の発展を巡り展開された様々な議論について整理・検討を行った。具体的には、Brigham Young University Law Review Volume 2009 Issue No.6に「法の起源は金融市場の発展に影響を与える」との命題に関するこれまでの主要な研究成果の紹介およびそれらの研究成果に対する批判・検討を行った13の論文が掲載されていることから、これらの論文およびそこに引用されている一連の論文・文献について検討を行った。それにより、当該命題を巡って今までに蓄積された研究成果を整理・検討するとともに、法の起源と金融市場の発展を巡る最新の議論の状況について確認することができた。また、わが国の株式会社法制の歴史的展開に関して、法学者により幾つかの新たな研究成果が公表されていることから(中東正文・松井秀征編『会社法の選択-新しい社会の会社法を求めて』(商事法務、2010)、松井秀征『株主総会制度の基礎理論なぜ株主総会は必要なのか』302405頁(有斐閣、2010))、これらの研究成果およびそこで引用されている論文・文献についても参照した。これらの研究成果を参照しつつ、わが国における株主保護法制・債権者保護法制・証券市場規制の発展と株式所有構造との関係について、さらに自らの考えを展開させていきたい。さらに、早稲田大学の宮島英昭教授と、共同研究について何回か打合せを行った。わが国における法制度の展開と株式所有構造との関係について同氏と共同で論文を執筆する予定であり、平成22年度の研究成果はこの共同研究にも生かされている。第二に、昨年に引き続き、日本における所有構造と企業法制の展開について研究作業を行った。戦前については法制度改正の契機となった具体的な事件に焦点を当てて法制度の変化とその背景について調査を行った。また、戦後については旬刊商事法務のデータベースを利用し、それぞれの時代において所有構造の変化に直接した際に、法学者およびその他の者がどのような問題意識の下に法制度改革を論じているかに注目して、文献資料の読み込みを行った。さらに、法的起源説との関連で、欧州と米国では所有構造の相違によりコーポレート・ガバナンスに要求される法制度が大きく異なるという、近時における議論も参照した。これにより、世界的に見て特異な歴史的経緯を経て今日に至っているわが国の所有構造と法制度との関係を論じ、コーポレート・ガバナンスの分野で新たな問題提起を行いたいと考えている。平成24年度は次のような研究作業を行った。第二に、上記の文献の読込み作業と並行して、わが国における株式会社法制・資本市場法制の展開と所有構造の変化について、宮島英昭教授と共同で論稿の執筆作業を進めた。同教授は所有構造とガバナンスに関するわが国の第一人者であり、共同研究に参加させていただくことで、研究手法等の点で多く吸収できる点があると考えたためである。当初の予定どおり、法的起源説について検討を加えるとともに、わが国の所有構造と法制度の展開について研究活動を進めることができているため。ただし、金融危機後の法制度改革を本研究との関係でどう位置付けるか、また比較法的観点から所有構造と法制度の展開についてどのように論じるかについては、さらなる検討が必要である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究活動の方向性としては、第一に、法的起源説を巡る議論についてさらなる検討を加えることである。これにより、最新の研究成果を踏まえながら研究活動を継続することができるからである。第二に、わが国における法的起源説に対する研究成果を踏まえて、さらに比較法の観点から法的起源説を批判的に論じることである。この点が本研究課題の最大の目的であり、その成果をできるだけ早く公表したいと考えている。第三に、日本における所有構造と法制度の展開との関係について、論稿を完成させることである。これにより、わが国の所有構造と法制度の歴史的展開を経済学者と共同で明らかにすることができ、わが国における法制度の展開を新たな視点から論じることができると思われるからである。
日本の探究学習が進化するために必要な方略に関する研究

日本型探究学習の概念構築とその実現に向けた教員養成・教員研修に必要な方略をさぐる一連の実践的研究をおこない、以下の成果があった。(1)興味・関心に基づく日本型探究学習にmessing aboutとコミュニケーションの発想を適用し実践に理論的な拠り所を明示した。(2)探究学習に知的パフォーマンスの概念を提案し、欧米に対して日本的な基盤を明確にした。(3)探究学習を実現するためのコア・ティーチャーの機能を定義し、教員養成・教員研修のカリキュラム・プログラムを開発した。(1)「前仮説段階を考慮した探究過程」においてmessing aboutの発想を適用した日本型探究学習の探究プロセスの概念構築をした。1)探究学習の教員研修を企画し、校内研修、校外研修(大学、免許更新講習、教育員会)で実施した。アンケート等によって評価した。2)探究学習の授業開発を、実践した。3)探究過程における日本型探究学習における前仮説段階・messing aroundの意義づけについての系統的な整理についてコミュニケーションの観点を入れて、体系化した。4)関係した内容のシンポジウムを2件実施した。コアサイエンスティーチャーサミット(2月)、アゲハチョウサミット(2月)。(2)前仮説段階とmessing aboutを考慮した理科学習、自然学習、総合学習の教材・プロセスの開発を継続して行い、質の高い教材・プロセス開発をした。1)探究学習に適する教材の開発をした。2)探究学習授業プロセスの開発と授業実践を行った。3)探究に基づくカリキュラムの可能性の検討した。(3)開発した教材・プロセスの教員養成・教員研修の場での実践を継続し、国内外でその有効性を検討した。1)教員研修プログラムの作成と実践を行った。2)フィンランド教員研修(9月)、オランダ・英国教育研修(現職教員・学生、3月)(3)教員の仮説設定に至る探究的な資質・能力の開発・向上に有効な方略の創出・構築を図った。特にコアサイエンスティーチャーの発想による教員の研修を行った。<研究の周的>(1)前仮説段階を考慮した探究過程においてmessing aboutの発想を適用した日本型探究学習の探究プロセスの概念構築を目指す。(2)前仮説段階とmessing aboutを考慮した理科の教材・プロセスの開発を継続して行い、質の高い教材・プロセス開発を目指す。(3)開発した教材・プロセスの教員養成・教員研修の場での実践を継続し、国内外でその有効性を検討するため授業・研修の実践および調査・分析をおこなう。(4)教員の仮説設定に至る探究的な資質・能力の開発・向上に有効な方略の創出・構築を目指す。<研究の実績>(1)自由研究の発想に基づくmessing aboutを探究学習のプロセスの開発に応用し、また、コミュニケーションという観点を盛り込むことで、より質の高い探究プロセス開発を行うことができた。(2)開発した教材・プロセスを教員養成・教員研修の場で実践し、有効性の検討を行った。(3)探究学習の授業及び研修の実践的効果を検討するためオランダ・イギリスでの教員研修を実施した。日本型の探究学習の教材・プロセス・授業開発における有効な示唆が得られた。(4)教員の探究学習指導に係る探究的な資質・能力の開発・向上に有効な方略として自由研究の手法用いた開発を継続し、その有効性を検討した。<研究の目的>(1)前仮説段階を考慮した探究過程においてmessing aboutとコミュニケーションの概念を適用した日本型探究学習の探究プロセスの概念構築を目指す。<研究の実績>(1)自由研究の発想に基づくmessing aboutを探究学習のプロセスの開発に応用した。さらにコミュニケーションという観点を盛り込み、より質の高い探究プロセス開発をした。(2)開発した教材・プロセスを教員養成・教員研修・授業実践の場で実践し、有効性の検討を行った。(3)探究学習の授業及び研修の実践的効果を検討するためオランダ・イギリス・アメリカで関連する調査を実施した。日本型探究学習の教材・プロセス・授業開発における有効な示唆が得られた。(4)教員の探究学習指導に係るファシリテーターとしての資質・能力の開発・向上に有効な方略として自由研究の手法用いた開発を継続し、その有効性を検討した。(5)探究学習の評価分析ツールについて質的研究の観点からの開発を行った。
アルカリフォスファターゼアイソザイム欠損マウスの分子遺伝学的・病理学的解析

アルカリフォスファターゼ(AP)は動物体内に34種のアイソザイムを有し、それぞれ広く分布しているが、一体どんな生物作用を持っているのか殆ど解明されていない謎の酵素である。本研究ではマウスにおける主たるアイソザイム(1)初期胚型(EAP)、(2)組織非特異型(TNAP)のそれぞれのKnock-out miceを作成し、その組織内発現の変化と形態、機能異常からその機能を明らかにしようとした。EAP Knock-out miceでは、殆ど表現型に異常を示さず、観察は主としてTNAP Knock-outについて集中的に行われ、1)癲癇様発作を起こす中枢神経異常(Vit.B6の燐酸化異常によるものと判明した)と、2)ほぼ全身の骨の石灰化異常(骨芽細胞の機能異常による)が起こっている事が判明した。1)と同様の中枢神経異常は、Vit.B6(pyridoxal)の欠乏マウスで認められており、Vit.B6欠乏が直接原因でありTNAP欠損はそれを来す何らかの原因となっている事が考えられる。我々はpyridoxal phosphateの脱燐酸化にTNAPがもっとも密接に関与している(EAPの欠損では見られない病変)ものと考えその検討を考えている。また、一方Vit.B6を投与しても2)の骨の石灰化異常はむしろ悪化こそすれ、改善されない所から、これにはVit.B6の関与はないものと考えている。IAPのKnock out miceの完成には至っていないが、ホモロガスリコンビナントのES細胞の作成に成功し、これをC57Bl/6Jマウス胚盤胞に注入しキメラマウス(heterozygote IAP欠損マウス)の作成に成功した。現在、雄のキメラマウスを雌のC57Bl/6Jに交配中で、3匹の妊娠が確認されている。アルカリフォスファターゼ(AP)は動物体内に34種のアイソザイムを有しそれぞれ広く分布しているが、一体どんな生物作用を持っているのか殆ど解明されていない謎の酵素である。IAPのKnock out mice作成は現在進行中である。IAP欠損マウス作成のためのtargeting vectorは2.2kb left arm-pgkNeo cassette-1.1kb right arm-DTA cassetteの構造に作成した。1eft armはエクソン1からエクソン7までを含み、right armはエクソン8の一部からエクソン11の一部を含んでいる。

1eft arm2.2kbは129Jマウスのゲノムライブラリーから分離したもので、right arml.1kbはBalb/c由来のDNA配列からプライマーを作り、D3ES細胞(129sv+/+マウス)ゲノムDNAをもとにPCR増幅し最後にDNA配列を確認したものである。ターゲッティングベクターを常套の方法に従ってD3ES細胞に遺伝子導入し、127個のG418耐性クローンを分離した。最初のスクリーニングとしては、BamHI処理のゲノムDNAを、right-arm probeをもちいてSouthern Blotにより検索し、5個のクローンを選んだ。これらのクローンについて、さらに、KpnI,EcoRI,Bg1Iで処理後、right-arm probeおよびNEO probeにより検討したところ、予想されるパターンを示したクローン#33が得られた。そこで、homolo-gous recombinationを確認するため、HindIII,KpnI,BamHI,Bg1I,NcoI処理のゲノムDNAについて、1eft-arm probeおよびexternal probeをもちい分析した結果homologous recombinantであると確認された。クローン#33は90%以上割合で染色体数が40であったので、blastocyst injectinを行った。現在、4匹に雄キメラを4匹ずつの雌C57Bl/6と交配中で、3匹の雌の妊娠が確認された段階である。メラを4匹ずつの雌C57Bl/6と交配中で、3匹の雌の妊娠が確認された段階である。