hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
強磁場下でのMHD自然対流

半導体製造や鉄鋼の連続鋳造プロセスでは、溶融金属の流れを制御することが品質向上につながり、そのためしばしば外部磁場が印加されている。これは、溶融金属が導電性流体であるため磁場印加により電磁力が発生することを利用したものである。本研究では、ある矩形容器内のMHD自然対流に対してハルトマン境界層モデルを適用するとともに、その理論解析、数値解析を行なった。本研究実績は、European journal Mechanics B/Fluidsに印刷中である。以下はその要約である。解析モデルは、対向する鉛直面がそれぞれ加熱・冷却され、その他四面は断熱とする。また六面はすべて電気絶縁されているとする。印加される一様水平磁場は、温度勾配に垂直な磁場の場合(垂直ケース)と、温度勾配に平行な磁場の場合(平行ケース)の両方を検討した。このMHD自然対流の最も本質的な部分は、印加磁場に垂直な面でハルトマン境界層が発達し、その境界層が流れ全体を支配することにある。そこで数値解析コードにハルトマン境界層モデルを適用した。まず、ハルトマン境界層モデルの妥当性を調べるために、理論解の存在する一次元完全発達流れにおいて、数値解と理論解を比較した。その結果、垂直ケースの場合はハルトマン境界層モデルの適用なしには十分な精度の数値解析結果が得られないのに対して、平行ケースではハルトマン境界層は発達しないため、境界層モデルを適用せずとも十分な精度の解が得られた。その知見を活かし、次に、この境界層モデルを実際の三次元流れに適用した。実際の三次元流れではプラントル数やグラスホフ数の影響を受け振動解となる場合でさえも、磁場印加により対流は抑制されて、熱伝導状態へと近づくが、平行ケースと垂直ケースとでは、電磁力の効果が大きく異なることがわかった。平行ケースではハルトマン数の2乗で電磁力が作用するのに対し、垂直ケースでは、ハルトマン数の1乗でしか効かない。これは、ハルトマン境界層が発達し、流れ場が二次元化し、電流の大きさが非常に小さくなるからである。液体金属は導電性流体であるため、外部磁場を印加することにより電磁力を発生させ、対流を制御することが可能である。半導体製造や鉄鋼の連続鋳造プロセスでは、液体金属の流れ、特に自然対流の制御のためにしばしば外部磁場が印加される。本研究では、このような磁場印加対流制御に対する基本的知見を得るため、ある密閉容器内のMHD自然対流のモデル化を行なうとともに、その三次元ならびに二次元数値解析を行なった。解析モデルは、向かい合う鉛直面がそれぞれ等温で加熱・冷却され、その他の四面は断熱とし、また六面すべては電気的に絶縁されているとした。印加磁場は一様な静磁場とし、加熱面・冷却面に平行な外部磁場を想定する。印加磁場に垂直な面ではハルトマン境界層が存在し、その厚さはHa数の逆数に比例する。つまり、磁場が強くなるほど、Ha境界層は薄くなっていく。一般的に、ハルトマン境界層内にも数点の格子点が必要となるので、高Ha数の数値解析の実行は、CPUや計算時間の問題のため困難になる。そこで、Ha境界層内には格子を切らずに理論解を与える方法を採用した。この磁場方向の場合、十分に磁場が強ければ、コア領域での流れ場はほぼ二次元になるので、必ずしも三次元数値解析を行なう必要はない。そこで強磁場の場合にのみ、二次元モデルを提案し解析を行なった。二次元数値解析モデルの導入により、高Ra数かつ高Ha数の計算が可能となった。そして数値解析の結果、ある強さ以上の磁場を印加すると、液体金属に特有な振動流は、定常流に遷移することがわかった。また、Ha>>1の条件下、Ha数の1乗に比例して流れ場は抑制されることがわかった。

実際の三次元流れではプラントル数やグラスホフ数の影響を受け振動解となる場合でさえも、磁場印加により対流は抑制されて、熱伝導状態へと近づくが、平行ケースと垂直ケースとでは、電磁力の効果が大きく異なることがわかった。平行ケースではハルトマン数の2乗で電磁力が作用するのに対し、垂直ケースでは、ハルトマン数の1乗でしか効かない。これは、ハルトマン境界層が発達し、流れ場が二次元化し、電流の大きさが非常に小さくなるからである。
遺伝性眼疾患の病因遺伝子の同定

われわれは、遺伝性網膜視神経疾患の原因遺伝子を同定するため、これまでサブトラクティブハイブリダイセーションを改良した新しい方法を用いて、ヒト網膜に優先的に発現する新規遺伝子の単離を試みてきた。今回単離された新規遺伝子群の解析を行なったところ、ヒト網膜に特異的に発現する遺伝子RAO(retina-specific amine oxidase)の同定に至った。RAO cDNAは2187bpからなるオープンリーディングフレームを有し,729アミノ酸からなる蛋白質をコードしていた。この蛋白は銅依存性アミンオキシダーゼ(E.C.1.4.3.6)ときわめて高いホモロジーを有し、バクテリアからほ乳類にいたる種で共通している活性ドメイン(Asn-Tyr-Asp-Tyr)を持っていた。ノーザンブロット解析の結果,RAOはヒト成人組織21種および胎児組織5種の中でヒト網膜にのみ特異的な発現を認めた。対応するBACクローンを用いた蛍光in situ hybridizationの結果,RAO遺伝子はヒト染色体17q21にマッピングされた(Imamura,et al.,Genomics.in press)。RAO遺伝子は4個のエキソンから構成され,各エキソンの長さおよびエキソン・イントロン結合部の位置はヒト腎臓ジアミンオキシダーゼと極めて類似していた。さらにわれわれはRAOに対するアンチセンスRNAプローブを作成し,マウス網膜に対して,in situ hybridizationを施行したところ,RAO mRNAは神経節細胞層に存在することが明らかとなった。
microRNA/let-7の骨格筋萎縮・糖代謝における機能解析

糖尿病において骨格筋の萎縮は糖代謝を障害し、血糖コントロール悪化の原因となるばかりでなく、糖尿病患者の予後、日常生活動作(ADL)・生活の質(QOL)も低下させる。私たちは先行研究で、骨格筋萎縮ではmicroRNA/let7の発現が障害されていること、let7の発現低下により筋管細胞の糖取り込みが障害されている先行知見を得た。これらを踏まえ、本申請ではlet7の導入による遺伝子干渉により、筋管細胞での糖取り込みが改善し、糖代謝が改善する可能性及びその分子生物学的機序をin vitro/in vivoで検証する。もってlet-7が2型糖尿病に対する核酸医薬品となりうることを明らかにする。
チューリップにおける4ーメチレングルタミンと関連物質の代謝

チューリップは開花期前後,葉と茎に4ーメチレングルタミン(MG)を高濃度に集積した.生育時期別に^<15>N標識培養液を供与する実験から,開花時に茎葉部に貯積したMGは,母球N約15%,冬期吸収N約30%,萠芽後吸収N約55%のN由来率を示し,萠芽後に吸収したNからも活発に合成されていることが確認された.しかしながら,開花期以降に吸収したNからのMGの合成は,根では活発に起ったが,茎葉部ではほとんど見られなかった.更に開花後,茎葉部におけるMG含量が収穫時まで減少を続けた.したがって,MGは開花期まで茎葉部に集積するが,それ以降集積は停止し,逆に新球へのN供給源として機能するものと考えられた.根基部より採取した導管溢泌液の分析から,根から地上部へのNの移動形能は主にGlnであり,MGは根から地上部へ移動しないことが判明した.根においてMGは高濃度に存在し,緩慢ではあるが明らかに代謝回転していることから,込内のMGのNはGlnに渡された後移動するのかも知れない.^<15>N標識のGlu,Gln,Leuを各器官切片に投与したところ,どの部位でもMG生成能が示されたが,その前駆体及び生合成経路については同定できなかった.チューリップの茎葉に多量に集積する未知の有機酸を単離精製し,NMR,GCMS等の分析結果から,2ーoxo-4-methyl-3-pentene-1,5-dioic acid(OMPD)と同定された.OMPDは,MGのアミド基とアミノ基が脱離し,更にメチレン基の二重結合が転移した構造を有し,MGの代謝関連物質と思われる.OMPDは葉内では収穫時まで集積傾向が認められたことから,MGの分解産物かも知られい. 22品種に含まれるMGとOMPD含量を測定したところ,両化合物とも全品種に検出され,乾物当り平均含有率は,葉でMG0.7%,OMPD8.8%,茎ではMG1.5%,OMPD5.4%であった.このうちNを多量に集積する品種ほどMG,OMPD含有量とも高い傾向が認められた.チューリップは開花期前後,葉と茎に4ーメチレングルタミン(MG)を高濃度に集積した.生育時期別に^<15>N標識培養液を供与する実験から,開花時に茎葉部に貯積したMGは,母球N約15%,冬期吸収N約30%,萠芽後吸収N約55%のN由来率を示し,萠芽後に吸収したNからも活発に合成されていることが確認された.しかしながら,開花期以降に吸収したNからのMGの合成は,根では活発に起ったが,茎葉部ではほとんど見られなかった.更に開花後,茎葉部におけるMG含量が収穫時まで減少を続けた.したがって,MGは開花期まで茎葉部に集積するが,それ以降集積は停止し,逆に新球へのN供給源として機能するものと考えられた.根基部より採取した導管溢泌液の分析から,根から地上部へのNの移動形能は主にGlnであり,MGは根から地上部へ移動しないことが判明した.根においてMGは高濃度に存在し,緩慢ではあるが明らかに代謝回転していることから,込内のMGのNはGlnに渡された後移動するのかも知れない.^<15>N標識のGlu,Gln,Leuを各器官切片に投与したところ,どの部位でもMG生成能が示されたが,その前駆体及び生合成経路については同定できなかった.チューリップの茎葉に多量に集積する未知の有機酸を単離精製し,NMR,GCMS等の分析結果から,2ーoxo-4-methyl-3-pentene-1,5-dioic acid(OMPD)と同定された.OMPDは,MGのアミド基とアミノ基が脱離し,更にメチレン基の二重結合が転移した構造を有し,MGの代謝関連物質と思われる.OMPDは葉内では収穫時まで集積傾向が認められたことから,MGの分解産物かも知られい. 22品種に含まれるMGとOMPD含量を測定したところ,両化合物とも全品種に検出され,乾物当り平均含有率は,葉でMG0.7%,OMPD8.8%,茎ではMG1.5%,OMPD5.4%であった.このうちNを多量に集積する品種ほどMG,OMPD含有量とも高い傾向が認められた.
原子描画装置の開発

本研究では、レーザー冷却・トラップ法で生成した極低温中牲原子の運動を電場でコントロールし、微細なパターンに原子を並べるための技術開発を行った。すなわち、原子で描画するために必要となる強カな点原子源を開発し、マイクロ波共振器レンズの収差除去の方法を検討した。準安定状態ネオン原子をゼーマン同調法によりレーザー冷却し、磁気光学トラップにトラップして原子源とする。放電で生成した準安定状態原子の初速度を下げるために液体窒素冷却の放電管を作成した。また連続動作可能な原子数が得られるように、冷却用ゼーマン同調コイルとトラップコイルおよびその接続部を設計・製作した。点原子源にするためには磁気光学トラップの磁場勾配を高くする必要があり、コイルに300Aの電流を流したとき400G/cmの磁場勾配を発生できるようにした。この時トラップサイズは、直径約30μmであり、密度もトラップされた原子間のペニングイオン化で決まる最大密度が得られた。マイクロ波共振器中の電場による集束における収差を検討し、凸レンズとして用いるTM010モードの電場分布に、凹レンズに相当するTM110モードの電場分布を併用することにより、球面収差を減少させ原子源の直径の1/1000まで集束させる可能牲があることを示した。これまでの実験で、マイクロ波共振器をレンズとして、レーザートラップされた準安定状態ネオン原子源を結像する実験を行い、周波数17GHz,マイクロ波パワー14Wで、直径0.2mmの像を得ることができたが、マイクロ波パワーを上げるとトラップ容器の真空度が悪くなるという問題があった。これは,マイクロ波共振器にパワーを供給するための導波路に、真空中であるにもかかわらず、誘電体を用いた同軸ケーブルを使用していたためである。本年度は、中空の同軸ケーブルと新たな共振器をを試作し、良好な動作を確認した。また、計算機シミュレーションにより、モードの異なる2個の共振器を用いて収差の補正が可能なことを示すことが出来た。本研究は、極低温状態の中性原子の運動を制御し、微細なパターンを描くことを目的としている。これはごく最近急速な発展をしつつある原子光学研究の中でも、他では行われていないユニークな研究である。電子、イオンで行われている粒子の運動の制御を、中性原子で実現するためには、まず第一に原子の運動エネルギーを非常に小さくする必要がある。これは、中性原子として準安定状態のネオン原子を用いレーザー冷却技術により実現した。希ガスであるネオンを用いることにより、マイクロチャネルプレートを2次元位置検出器として用いることが出来ることは非常な利点である。さらに、適切なエネルギー準位を選び、光や、周囲の磁場の影響を受けずに電場により運動をコントロールできることが、重要である。超低速になった原子を、円筒型マイクロ波共振器中の軸対象な電場により集束するが、Q値の高い共振器を製作し、数Wの入力パワーで集束可能なことを示した。短時間で描画するためには、原子ビームの強度を上げる必要があり、このためマイクロ波共振器の入射孔径を数mmにする。この場合凸レンズに収差が生じるので、補正のため第2のレンズを用いるが、円筒形共振器のTMO1Oモードを用いることにより、原子源の1/100まで集束可能であることをシミュレーションにより示した。また、共振器を製作し、モードの確認を行った。現在、集束確認の実験を行っている。
プラトン中期における「原因」概念とその後期に対する影響関係の検討

本研究は、「それ自体として独立のもの」、すなわちイデアが存在することを前提し、この世界の事物の成立をイデアとの関与で説明する、プラトン中期の著作『パイドン』の「イデア原因説」の内実を見極めるとともに、その考え方が、後期の始まりに位置する『テアイテトス』にどの程度影響しているかを検討することを目的とする。平成17-19年度には、科学研究費の助成を受けて『テアイテトス』の認識論を研究してきた。『テアイテトス』は、「それ自体として独立なもの」を排除した上で議論が展開されているという点で、『パイドン』と対照的な関係にある著作である。したがって、『パイドン』の原因説を検討することによって『テアイテトス』の議論の意義が逆に照らし出されることも期待され、その意味で本研究は、これまで行ってきた『テアイテトス』研究を補完することも意図している。本年度は、『パイドン』でイデアの存在が前提されるのに先立ってなされている自然学者に対する批判、とくにアナクサゴラス批判の意義を検討した。当該箇所では「熱いものと冷たいものがある種の腐敗をするときに生物の組織はつくられる」「飲食をして、肉には肉が、骨には骨が付け加わると、小さい嵩のものが後に大きな嵩になり、小さい人間が大きくなる」「十が八より多いのは、二が加わっていることによってである」などの自然学説、さらに「知性が万物を秩序づけている」というアナクサゴラスの説が紹介され、批判されている。そこでは、アナクサゴラスが一方で知性のような非物質的なものを「原因」として立てておきながら、他方で空気、アイテールなどの物質をも原因と見なしていることの難点が指摘されている。プラトンはそのことを、人間の行為の原因として「知性」を立てながら、他方で身体の物理的な運動をも原因と考えることの不合理さになぞらえながら、説明している。本年度は、このように世界の成立を人間の行為の成り立ちと類比的に説明することの意義を、先行するアナクシメネス、ヒッポクラテスなどの考え方も視野に入れながら検討し、自然と人間の双方に当てはまる包括的な原理を探求することが当時のギリシア人の一つの傾向であったことを示した(「「自然」と人間--ギリシア思想の一側面」)。本年度の主な研究成果は二つある。一つは、アリストテレスが『形而上学』第1巻第9章と『生成消滅論』第2巻第9章において行っている『パイドン』批判の意義を検討したことである。アリストテレスはこの二書において『パイドン』のイデア原因説に言及し、いわゆる四原因(起動因、形相因、目的因、質料因)説の立場から、『パイドン』では形相因と起動因が混同されているとして批判している。これについては、イデアに起動因の役割を帰しているとするアリストテレスの理解は正しいとる見方と、アリストテレスの『パイドン』理解は誤りであるとする解釈が対立している。本年度は『パイドン』のテキストを精読することにより、前者的解釈のほうが正しいことを示した。この研究成果は三重哲学会において発表した(「アリストテレスの『パイドン」批判)。しかし諸般の事情により、論文として公刊するのは来年度以降になった。もう一つは、『テアイテトス』において展開されているプロタゴラスの相対主義に対する批判について、他の対話篇と関連させながら、その倫理上の意義を示したことである(「倫理学の基層-古代ギリシアからの問い」。これは、来年度以降に行う『テアイテトス』における世界観の検討の凖備作業の意味をもつものでもある。

本研究は、「それ自体として独立のもの」、すなわちイデアが存在することを前提し、この世界の事物の成立をイデアとの関与で説明する、プラトン中期の著作『パイドン』の「イデア原因説」の内実を見極めるとともに、その考え方が、後期の始まりに位置する『テアイテトス』にどの程度影響しているかを検討することを目的とする。本年度は主に、アリストテレスが『形而上学』第1巻第9章と『生成消滅論』第2巻第9章において行っている『パイドン』批判の意義を検討した。アリストテレスはこの二書において『パイドン』のイデア原因説に言及し、いわゆる四原因(起動因、形相因、目的因、質科因)説の立場から、『パイドン』では形相因と起動因が混同されているとして批判している。これについては、プラトンはイデアに起動因の役割を帰しているとするアリストテレスの理解は正しいとする見方と、アリストテレスの『バイドン』批判は誤解にもとづいているとする解釈が対立している。本年度は『パイドン』の当該箇所のテキストを精読することにより、前者の解釈のほうが正しいことを示した。とくに、アリストテレスの『パイドン』批判は正しいとする論者のうち、ハックフォースとファインを検討し、ファインの見方のほうが、『パイドン』のテキストにより忠実であることを明らかにしたが、あわせて、当該の議論に現れる<火>、<雪>などを個物と見なすファンの解釈には疑問の余地があることも指摘した。この研究は前年度から継続していたものであるが、今年度さらに内容を深めることによって、論文「アリストテレスの『パイドン』批判」として公刊することができた
テンサン育成系統の核多角体病抵抗性の検討

テンサンの作柄は半作以下と極端に悪い。これは蚕病、とくに核多角体病ウイルス(NPV)に対するテンサンの抵抗性が低いことを主因に、飼育形式(放養育)による消毒の不徹底が相乗的に作用しているものと考えられる。この研究は、テンサンにおける作柄の向上対策を、耐病性系統の育成及び違作もたらす核多角体病の疫学の2点から検討した。1.テンサン(n=31)雌と、サクサン(n=49)雄を交雑し、雑種の実用形質をテンサンと比較した。1)初代の産卵性は劣っていたが、孵化後の経過は良好で、NPVに対する感染抵抗性も高かった。また、繭層重、繭層歩合もともに優っていた。その他、幼虫の外部形態はテンサンに類似していたが、蛹体色、成虫の翅色は両親の中間色を示した。この1代雑種(【F_1】)を用い、【F_1】メテンサン、テンサンメ【F_1】及び、【F_1】selfの3組合せを得た。2)雑種第2代以降の飼育成績では、いずれも実用形質の上で初代のような顕著の差がみられなかった。一方、【F_1】×テンサン、【F_1】selfでは3齢期に:第2第4体節の側面部に黒斑を生じた。この時期は精巣における有糸分裂期に当り、しかも染色体には違数性が観察された。2.耐病性系統(SR)と体色変異系統(MT)の虫質及び繭糸質を調べ、その結果を対照区と比較した。1)SR、MTともに孵化歩合、結繭歩合が対照区より高かった。2)繭糸質では、SRの雌が繭糸量多く、MTは雌雄ともに糸の強伸度に優れていた。3.テンサン放養育をくり返す過程で発生する核多角体病蚕に由来する病原多角体が土壌表層に蓄積される事実を明らかにした。この多角体がテンサンの違作にどう関係しているかを調べ、その結果、1)核多角体病が多発したくぬぎ樹の飼育の終了した枝葉から、多量の多角体が分離、回収された。2)圃場の生息昆虫における核多角体病の有無を調べ、この結果と(1)の結果を併せ考察して、病原伝播の図式を想定した。
レーザ溶接重ね継手の延性強度支配因子の解明と強度予測方法の確立

(1)レーザ溶接重ね継手の延性強度に影響を及ぼす因子:レーザ溶接重ね継手の静的延性強度について接合部面積の設計に関する概念の提案,および,レーザ溶接重ね継手が母材部で破断する場合に応力集中部の相当塑性ひずみの最大値に注目すれば静的延性強度を予測できることを前年度で明らかにした.そこで,本年度では重ね継手の接合寸法やビード配置等の形状因子が応力集中部の相当塑性ひずみに及ぼす影響を数値解析により検討したところ,重ね継手を一本のビードで作成した場合,板厚の2倍以上に接合部幅を大きくすると,母材の全面降伏後に破断するようになることを明らかにした.また,接合部幅が板厚の半分であるビード2本で重ね継手を作成した場合,ビード間ピッチは板厚の3倍以上では改善効果はほとんど見られなかった.従って,ピッチは板厚の3倍が適しており,ピッチが板厚の3倍の条件では,一本ビードの接合部幅は板厚寸法が適切であることを明らかにした.(2)レーザ溶接重ね継手の強度向上に有効なレーザビード形状:板厚の3倍以上離してビードを2本平行に置けば,強度が向上することを明らかにしたが,ビード1本置く場合に比べて,溶接時間は2倍かかり効率的とはいえない.そこで,板厚の3倍を振れ幅として,出来る限り波長が長く粗い鋸歯形状に溶接を施せば,ビードを2本平行に置いた場合に比べて,強度が同程度で溶接時間を短縮できるものと考えた.そこで,継手強度向上に有効なビード形状として鋸歯形状に注目し,継手強度に及ぼす鋸歯ビード形状の影響を検討したところ,ビード2本平行においた重ね継手と同様の強度向上効果が現れることを見出した.(1)レーザ溶接重ね継手の引張せん断試験:他者の従来の研究をレビューして『継手のせん断強度が溶接金属のせん断強度より大きくなる不可解な現象』を見出し,この要因はビードが荷重方向に向いたビード配置により,接合部が剛体変形し,回転角度が小さくなることによる応力集中の緩和であることを実験により確認した.また,一般に認められている溶接金属のせん断強度と母材の引張強度に基づいた接合部面積の設計は安全側過ぎる評価となり,溶接金属のせん断強度と母材の降伏応力基づいた接合部面積の設計が有効であることを実験により明らかにした.(2)延性強度予測方法の提案と妥当性の検討:レーザ溶接重ね継手の引張せん断試験の荷重-変位曲線の実験値が説明できる数値計算方法を検討した結果,大変形塑性解析で変位制御の境界条件で実験値の荷重-変位曲線の挙動が予測できた.また,確立した数値計算方法により,レーザ溶接重ね継手の静的延性強度の実験値が相当塑性ひずみで評価できるか否か検討した結果,重ね継手の静的延性強度が母材強度で決まる場合,相当塑性ひずみによる強度予測は有効であった.しかしながら,重ね継手が継手でせん断破断する場合,相当塑性ひずみでは予測できないことが判明した.この場合,溶接金属のせん断強度に注目することで予測が可能であることが判明した.(3)今後の研究方針:確立した延性強度予測方法を元に,相当塑性ひずみに影響を及ぼす継手因子について,数値解析により系統的に整理し,継手の延性強度支配因子を解明する.さらに解明された強度支配因子に基づいて強度の高い継手の設計方法について検討を行う.(1)レーザ溶接重ね継手の延性強度に影響を及ぼす因子:レーザ溶接重ね継手の静的延性強度について接合部面積の設計に関する概念の提案,および,レーザ溶接重ね継手が母材部で破断する場合に応力集中部の相当塑性ひずみの最大値に注目すれば静的延性強度を予測できることを前年度で明らかにした.そこで,本年度では重ね継手の接合寸法やビード配置等の形状因子が応力集中部の相当塑性ひずみに及ぼす影響を数値解析により検討したところ,重ね継手を一本のビードで作成した場合,板厚の2倍以上に接合部幅を大きくすると,母材の全面降伏後に破断するようになることを明らかにした.また,接合部幅が板厚の半分であるビード2本で重ね継手を作成した場合,ビード間ピッチは板厚の3倍以上では改善効果はほとんど見られなかった.従って,ピッチは板厚の3倍が適しており,ピッチが板厚の3倍の条件では,一本ビードの接合部幅は板厚寸法が適切であることを明らかにした.(2)レーザ溶接重ね継手の強度向上に有効なレーザビード形状:板厚の3倍以上離してビードを2本平行に置けば,強度が向上することを明らかにしたが,ビード1本置く場合に比べて,溶接時間は2倍かかり効率的とはいえない.そこで,板厚の3倍を振れ幅として,出来る限り波長が長く粗い鋸歯形状に溶接を施せば,ビードを2本平行に置いた場合に比べて,強度が同程度で溶接時間を短縮できるものと考えた.そこで,継手強度向上に有効なビード形状として鋸歯形状に注目し,継手強度に及ぼす鋸歯ビード形状の影響を検討したところ,ビード2本平行においた重ね継手と同様の強度向上効果が現れることを見出した.
新規インフルエンザ弱毒生ワクチンの開発

抗ウイルス薬であるリバビリンに耐性化するために必要な変異を持ったポリオウイルスは複製忠実度が高く、抗原変異しにくく、そして病原性が低くなることがわかっている。同じくRNAウイルスであるインフルエンザウイルスにおいても、リバビリン耐性ウイルスを獲得できれば、安全な生ワクチンが作製できる可能性がある。そこで本研究においては、インフルエンザウイルスでリバビリン耐性に必要な変異を同定し、その変異を導入した新規弱毒生ワクチンの作製を目的とした。インフルエンザウイルスの増殖に対するリバビリンの効果を調べた。ポリオウイルスでは、リバビリン存在下で培養すると、ウイルスゲノムRNA上のCがUにあるいはGがAとなる変異がランダムに挿入され、その結果ウイルス増殖抑制される。インフルエンザウイルスの場合でも同様の作用機序で増殖が抑制されるか調べた。MDCK細胞にウイルスを感染後、リバビリン存在下で培養し、上清を回収した。ウイルスRNAを抽出し、RT-PCRにてウイルス遺伝子を増幅後、クローニングし、ウイルスゲノムのシークエンスを調べた。その結果、28クローン中13クローンで変異が導入されており、そのすべてがCからUあるいはGからAの変異であった。これらの結果からインフルエンザウイルスでもポリオウイルスと同様の機序でウイルス増殖が抑制されており、複製忠実度の高いウイルスを獲得できる可能性があることが示唆された。リバビリンの有効濃度を調べたところ、20μMでウイルス増殖を50%抑制することがわかった。そこで、20μMおよび40μMのリバビリン存在下でインフルエンザウイルスを継代した。11代まで継代したが、耐性ウイルスは獲得されなかった。ポリオウイルスでは6代目で耐性ウイルスが出現したと報告されている。したがってインフルエンザウイルスではポリオウイルスよりもリバビリン耐性化がおきにくい構造のポリメラーゼを有しているものと考えられる。弱毒生ワクチンは病原性復帰する可能性があることが問題である。抗ウイルス薬リバビリンに耐性化するために必要な変異を持ったポリオウイルスは複製忠実度が高く、病原性が低くなることがわかっている。ポリオウイルスと同じRNAウイルスであるインフルエンザウイルスにおいても、リバビリン耐性ウイルスを獲得できれば、安全な生ワクチンが作製できる可能性がある。そこで本研究においては、インフルエンザウイルスリバビリン耐性に必要な変異を同定し、その変異を導入した新規弱毒生ワクチンの作製を目的とした。まずインフルエンザウイルスに対するリバビリンの効果を調べた。ポリオウイルスでは、リバビリン存在下で培養すると、ウイルスゲノムRNAがCからUにあるいはGからAへとランダムに変異し、その結果ウイルス増殖抑制される。MDCK細胞にウイルスを感染後、リバビリン存在下で48時間培養し、培養上清を回収した。ウイルス遺伝子をクローニングし、シークエンスを調べた。これらの結果からインフルエンザウイルスでもポリオウイルスと同様の機序でウイルス増殖が抑制されており、複製忠実度の高いウイルスを獲得できる可能性が高いことが示唆された。またリバビリンの有効濃度を調べたところ、20μMでウイルス増殖を50%抑制することがわかった。11代まで継代したが、耐性ウイルスは獲得されていない。今後も継代を繰り返す予定である。またリバビリンだけでなく、ほかの同様の活性を持ちリボ核酸類似物を用いて耐性ウイルスの獲得を試みる予定である。
ヒト臍帯血リンパ球および血球・血管前駆細胞の機能解析

A.臍帯血リンパ球に関する研究B.血球・血管前駆細胞に関する研究臍帯血CD34陽性細胞における血管内皮細胞への分化能を汎血球マーカーであるCD45分子陽性、陰性細胞間で比較した。血管内皮細胞へのin vitroでの誘導はフィブロネクチンコートしたプレート上にて増殖因子(VEGF,SCF,flt-3)添加によって行った。血管内皮細胞への分化が認められたのはCD45陰性細胞のみであった。この細胞群が血管内皮前駆細胞であるか浮遊している成熟血管内皮細胞であるかを結論づけるには至らなかったが、現在、より未熟な血管内皮前駆細胞はCD45陰性分画にあるとする報告が多いことから前駆細胞である可能性が十分示唆された。A.臍帯血T細胞に関する研究臍帯血CD25陽性CD4陽性T細胞について,その細胞抗原マーカー解析、サイトカインおよびco-stimulatory moleculeの遺伝子発現量測定、同細胞の増殖能および抑制能を成人末梢血CD25陽性CD4陽性T細胞と比較検討した。臍帯血CD25陽性CD4陽性T細胞は、成人末梢血CD25陽性CD4陽性T細胞とサイトカインやco-stimulatory moleculeの発現に差異はなく、増殖能の特性も同様であった。また、どちらの細胞もCD25陰性CD4陽性T細胞の増殖に対する抑制能を有していた。しかし、臍帯血CD25陽性CD4陽性T細胞の細胞表面抗原は成人末梢血CD25陽性CD4陽性T細胞と異なり、ナイーブT細胞の特性を有していた。以上のことから、臍血CD25陽性CD4陽性T細胞は抑制性T細胞としての特徴を持つT細胞であり、これらの細胞は胸腺分化においてすでに存在する細胞と考えられた。B.臍帯血NK細胞に関する研究これまで臍帯血NK細胞は成人末梢血NK細胞に比べ、IL-18に対する反応性が高いこと示したが、その機序として、同刺激下におけるIL-10の発現量を定量PCRにより解析した。IL-18刺激によりIL-10mRNAの発現は増強するものの臍帯血と成人末梢血のNK活性に差違はみられなかった。C.臍帯血CD34細胞臍帯血CD34細胞の血管内皮細胞への分化を検討するために,in vitroにおける血管内皮細胞への分化誘導を試みた。正期産児臍帯血CD34細胞をフィブロネクチンコートしたプレート上にて,VEGF, SCF, IL-6およびflt-3添加により2-4週間培養し,鏡検および細胞表面抗原により血管内皮細胞形成の有無を検討した。同培養条件により形態および細胞表面抗原より血管内皮細胞の形成を確認し得た。
急性期病院における高齢患者のためのせん妄リスクマネジメントの開発と評価

本研究では、急性期病院のせん妄リスクマネジメントにおける多職種連携の推進と看護師のケアスキルの向上をめざす教育プログラムを開発した。まず、国内において先駆的なせん妄対策チームの活動を調査し、多職種チームの構築プロセスを明らかにした。次に、臨床へのせん妄評価ツールの導入を促進するための看護師向けのDVD教材を作成した。最終的に、せん妄対策を推進する組織づくり、せん妄対策のシステムづくり、せん妄ケアに関するスタッフ教育の3本柱で構成されたせん妄リスクマネジメント・プログラムを開発した。今後は、本プログラムを臨床に適用し、その有用性や効果について評価していく必要がある。1.急性期病院におけるせん妄リスクマネジメントに関する実態と課題の明確化:国内の既存文献等からせん妄に対するリスクマネジメントや多職種チームによる介入に取り組んでいる急性期病院を同定し、関西地区3施設の視察を行った。これらの施設では、専門看護師、医師、薬剤師などからなるせん妄ケアチームを立ち上げ、定期的病棟回診によるコンサルテーションケースへの対応、職員の教育研修などを通して、せん妄患者のアセスメントからケアまでのフローが院内に確立されていた。また、過去10年間のわが国のせん妄に対するチーム医療の文献検索では146件のうち、緩和ケアチーム、リエゾンチームを除く、入院患者のせん妄に対する多職種チームの活動報告10件が選定された。これら10文献からせん妄に対する医療チームの構成メンバー、チーム発足に至る経緯、活動概要、その効果が明らかになった。これらの視察結果および文献検討に基づき当初計画のアンケート調査を変更し、チーム医療によるせん妄マネジメントの構築プロセスと構造を明らかにすることを目的に先進モデル施設を対象とする参加観察とインタビューによる調査研究を開始し、2施設のデータ収集を実施したところである。2.エビデンスに基づくせん妄の予防ケアスキルの明確化:せん妄の介入研究、せん妄評価ツール、睡眠ケア、見当識の促進、疼痛コントロール、身体拘束の影響・解除についての国内外の文献検討を行った。これらの文献検討の成果は、次年度に取り組むせん妄リスクマネジメント・プログラムに組み込んでいく予定である。前年度に引き続き、急性期病院におけるせん妄リスクマネジメントに関する実態と課題を明確化するために、チーム医療によるせん妄マネジメントを行っている施設を対象とするインタビュー調査を計8施設で実施した。分析の結果、71サブカテゴリー、21カテゴリーが抽出され、1)チームの立ち上げ、2)チーム活動の継続、3)チーム活動のアウトカムの3つの局面に分類された。局面1)には3カテゴリーが含まれ、せん妄リスクの高い患者の存在、せん妄治療への問題意識など〈チーム始動前のせん妄ケアの状況〉と、チームをけん引する仕掛け人、協力者の存在など〈チーム活動の素地〉がある中で、チームの目的を明確化する、スタッフの負担への配慮などにより〈チーム活動の始動・加速〉が行われていた。局面2)には13カテゴリーが含まれ、<トップからの承認とバックアップ〉〈病院全体への活動の浸透〉〈コスト面の課題のクリア〉などチームが院内に承認されていく環境と、〈チームの凝集性〉〈チームの推進力〉というチーム力が活動推進の基盤として確認された。そして、〈スタッフの実践に合わせた普及活動〉〈スタッフに受け入れられる策〉〈達成可能な活動範囲の設定〉〈チームからの情報発信〉〈インフォーマルな活動〉〈チーム活動を円滑にできる人の活用〉といった方略を用いながら〈スタッフが取り組みやすいシステム〉〈せん妄ケアを定着させるシステム〉を構築していた。局面3)には〈医療スタッフのせん妄への関心と理解の深まり〉〈せん妄への対応力の向上〉〈患者アウトカムの改善〉〈多職種連携の促進〉〈今後の課題の明確化〉の5カテゴリーが含まれ、チーム活動のアウトカム視点が明らかになった。これらの分析結果および文献検討の結果を基盤にせん妄リスクマネジメントプログラムの骨子について検討中である。平成27年度は、急性期病院におけるせん妄リスクマネジメント・プログラムの開発を行った。平成26年度までの研究成果をもとに、プログラムの骨子は、(1)せん妄対策を推進する組織づくり、(2)せん妄対策のケアシステムづくり、(3)せん妄ケアに関するスタッフ教育の3本柱で構成した。(1)せん妄対策を推進する組織づくりには、1せん妄対策の理念、2せん妄対策における管理者の役割、3せん妄対策チームの発足(メンバー構成、役割、活動を含む)、4診療報酬の算定、5アウトカム評価指標を含めた。(2)せん妄対策のケアシステムづくりには、1アセスメントからケアに至るプロセスのフロー(情報共有方法を含む)、2アセスメントツール、3ケアプロトコール、4せん妄対策チームの活用、5院内デイケアやボランティア活用によるアクティビティケアの強化を含めた。(3)せん妄ケアに関するスタッフ教育には、1せん妄の基本的知識、2アセスメントのポイント、3アセスメントツールの使用方法、4予防ケア、5発症時ケア、6家族ケアを含めた。また、本プログラム内のスタッフ教育に使用するDVD教材を作成した。DVD教材は、せん妄アセスメントの基礎知識とツールの使用方法を中心とした内容を28分でまとめた。ツールは、本邦の一般病床で使用しやすいニーチャム混乱・錯乱スケール(J-NCS)およびせん妄スクリーニングツール(DST)の2つを取り上げた。転倒、骨折し人工骨頭置換術を受ける高齢患者の入院から術後2日目までの経過を追いながら、入院時のベースライン評価、低活動型せん妄、過活動型せん妄について、2つのツール評価を実際に行いながら視聴できる内容とした。今後は、本プログラムを実際の臨床に適用し、その有用性や効果について評価していく必要がある。

本研究では、急性期病院のせん妄リスクマネジメントにおける多職種連携の推進と看護師のケアスキルの向上をめざす教育プログラムを開発した。まず、国内において先駆的なせん妄対策チームの活動を調査し、多職種チームの構築プロセスを明らかにした。次に、臨床へのせん妄評価ツールの導入を促進するための看護師向けのDVD教材を作成した。最終的に、せん妄対策を推進する組織づくり、せん妄対策のシステムづくり、せん妄ケアに関するスタッフ教育の3本柱で構成されたせん妄リスクマネジメント・プログラムを開発した。今後は、本プログラムを臨床に適用し、その有用性や効果について評価していく必要がある。当初計画では本年度、せん妄リスクマネジメントプログラムの開発とスタッフ教育視聴覚教材の作成を行う予定であったが、インタビュー調査のデータ収集と分析に手間取り、教材作成への着手が遅れている。以上より区分(3)とした。看護学・高齢看護学・老年看護学最終年度は、せん妄リスクマネジメントプログラムとスタッフ教育視聴覚教材の開発を完了し、急性期病院の看護師を対象にプログラムを試行することで、介入研究に向けたパイロットテストを行う予定である。本年度は研究代表者の所属施設の異動により研究遂行に必要な環境整備に時間を要した。また、文献検討と視察結果から、せん妄リスクマネジメントに組織的に取り組んでいる施設がかなり少ないことが判明し、当初計画のアンケート調査から、参加観察とインタビューによる調査研究に変更したため、調査開始が当初計画よりも遅れている。調査は次年度6月を目途にデータ収集を終え、せん妄リスクマネジメント・プログラムの開発に着手できる予定である。本年度はスタッフ教育に使用する視聴覚教材作成のためDVD作成費用を計上していたが、教材作成が遅れていることから、その経費が次年度使用額として生じた。今後は、せん妄に対するチーム医療を行う施設のデータ収集を継続・完了し分析を行った上で、当初の計画通り、せん妄リスクマネジメント・プログラムを開発する。また、スタッフ教育に使用する視聴覚教材の作成に取り組む予定である。次年度DVD作成において繰り越し使用額を執行する予定である。今年度は、急性期病院におけるせん妄リスクマネジメントに関する実態調査を行う予定であったが、文献検討の結果、せん妄リスクマネジメントに組織的に取り組んでいる施設がかなり少ないことが判明し、当初計画のアンケート調査から、参加観察・インタビューによる調査研究に変更したこととに伴い、調査開始が遅れたことから、調査にかかる経費分が次年度使用額として生じた。次年度6月を目途に、せん妄リスクマネジメントの実態を把握するための参加観察およびインタビューによるデータ収集、分析を行い、せん妄リスクマネジメントプログラム開発の基盤とする予定である。
高膨張性モルタルを用いた大口径鋼管の高靱性継手に関する研究

新しく開発された鋼管拡幅装置を用いて鋼管を拡幅し、その機械的抵抗力を離脱防止力に利用することを考えた。すなわち、工場製作の段階で鋼管の一方の端部だけを所定の長さだけ拡幅しておき、現場では既設鋼管の拡幅端部に新設鋼管の非拡幅端部を挿入し、二重になった接合部分に拡幅治具を挿入して部分的拡幅を行い、幅510cm、高さ515mmの凸部を作り、引き抜き抵抗力を増す方法である。また、新設鋼管の非拡幅端部を挿入する前に、予め既設鋼管の拡幅部を部分的に拡幅して凸部を作っておけば、新設鋼管を凸部との間に515mmの隙間ができ、そこにモルタルを注入することで、モルタルの摩擦力・水密性等を併用した鋼管継手ができることになる。本年度の研究で明らかにされた事項を次に列挙する。・100mm径鋼管を用いて、拡幅機械的継手の拡幅量を5mm、10mm、15mmと変えて押し抜き試験を行ったところ、接合耐力は100kN、200kN、300kNと100kNづつ増加した。接合耐力と拡幅量との間には比例的関係がある。・拡幅機械的継手は、荷重が接合耐力に達して、すべり量が著しく増加しても、その荷重レベルを保ち続ける。したがって、同継手はじん性が高く耐震型の継手といえる。・膨張モルタル注入継手では、813MPaの膨張圧が生じ、止水性は十分であった。また、接合耐力は拡幅量5mmの拡幅機械継手と同等の値が得られた。・鋼管拡幅とモルタル注入を併用した継手の荷重すべり量曲線は、それぞれの単一のものを重ね合わせた曲線と一致する。すなわち、併用継手には重ね合わせの原理が適用できる。大口径鋼管を用いたライフラインの構造上・施工上の弱点は継手である。現在、最も信頼性の高い溶接継手工法は熟練技能者や特殊機器・電源が必要で、大口径化が進むと、技術的に現場溶接はますます難しくなってくるものと考えられる。本研究は、高膨張モルタルを用いた鋼管継手工法の開発・実用化を検討するものであるが、その概要は、スリーブ管を被接合鋼管の突き合わせ部分にかぶせ、その隙間に高膨張性モルタルを注入し、生じる膨張圧によって大きな付着力を発生させて鋼管を摩擦接合する方法である。平成8年度に検討した項目と得られた結果の概要を以下に列挙する。(1)市販の高流動モルタルと高性能膨張剤を適当に配合することにより、12時間程度で所定の膨張圧が生じる短時間用高膨張モルタルが得られることを実証した。(2)スリーブ管と被接合管とからなる二重管の隙間に高膨張モルタルを注入して、押し抜き試験供試体を作製して、モルタルと管との付着性状を調べた。その結果、水圧に十分抵抗可能な付着力を有することが確認された。(3)項目(2)の検討結果を参考にしてスリーブ管の直径・長さを変えて、継手供試体を作製し、水圧曲げ試験を実施した。水圧は水道管の継手に要求される最大圧30kgf/cm^2まで加圧し、漏水の有無を調べた。また、加圧した状態で、曲げ試験を実施し、最大曲げ耐力たわみ量、被接合鋼管の折れ曲がり角度などを測定し、同時に漏水の有無を調べた。それらの試験結果から、本工法による継手は、ライフライン等の大口径鋼管の継手として要求される以上のレベルの水密性、力学的特性を有しており、十分実用可能なことが明らかとなった。

本年度は、“(1)鋼管を重ね合わせた状態で円周方向に拡幅して機械的接触力を持たせる"とともに、“(2)重複部の外鋼管のみを拡幅し、内鋼管との隙間に膨張性モルタルを注入して摩擦力・止水性も併持させる"、新しいタイプの鋼管継手工法を開発して、それに関する基礎的実験を実施した。上記した(1)および(2)の事項について、直径10cmの鋼管を用いてそれぞれ機械的接触継手供試体、膨張性モルタル注入供試体を作製して、拡幅量と耐力・変形特性等との関係を、後者についてはそれらに加えて、モルタルの膨張特性・施工性等を調べた。機械的接触継手供試体の載荷試験結果から、拡幅量が5、10、15mmと増加するに従って、耐力は約100、200、300kNと増加すること、それに達するまでの内・外管の相対変位は3050mmで、それ以降、重複部がなくなるまで最大耐力を保ちながら変位は増大すること等が明らかとなった。膨張性モルタル注入供試体に関する実験結果から、モルタルの注入作業は比較的容易であり自然流下方式で注入可能なこと、膨張圧は8MPaが得られ、止水に必要とされる4MPa以上は十分確保できること、鋼管と膨張性モルタルとの摩擦により拡幅量5mmの機械的接触継手供試体相当の耐力が確保できることなどが明らかとなった。以上の研究成果から、新しいタイプの工法は鋼管継手として優れた諸特性を有していることが証明された。次年度は、実用化を含めた実験研究を進める予定である。本研究は、“(1)鋼管を重ね合わせた状態で円周方向に拡幅して機械的接触力を持たせる"とともに、“(2)重複部の外鋼管のみを拡幅し、内鋼管との隙間に膨張性モルタルを注入して摩擦力・止水性も併持させる"、新しいタイプの鋼管継手工法に関するものである。平成9年度に、直径10cmの鋼管を用いてそれぞれ機械的接触継手供試体、膨張性モルタル注入供試体を作製して、押抜き載荷試験を行い、拡幅量が5、mmと増加するに従って、耐力は100kNと増加すること、最大荷重以降、重複部がなくなるまでそれを保ちながら変位は増大すること、モルタルの注入作業は比較的容易であり自然流下方式で注入可能なこと、膨張圧は8MPaが得られ、鋼管と膨張性モルタルとの摩擦により拡幅量5mmの機械的接触継手供試体相当の耐力が確保できることなどが明らかにされた。平成10年度は、(1)と(2)を併持した供試体を作製して、押抜き載荷試験を行い、耐力・変形性とも、昨年度得た(1)、(2)単独の結果に対し、(1)+(2)の重ね合わせとなることが確かめられた。また、(1)と(2)を併持した供試体を用いて加圧試験を実施した結果、2MPaの水圧をかけても漏水しなかった。しかしながら、加圧曲げ試験の結果、液密性は若干低下した。この低下した液密性は時間の経過とともに、モルタルの反応によって回復するものと考えられるため、現在、半年、一年後の液密性に関する追加実験を実施している。
先行実践における知を活用した教育実践構想支援システムの開発

授業設計は,教育目標を達成するために設計対象知識について設計操作知識を用い,いくつかの「手続き・活動」を組み合わせた連鎖的過程を経て,授業の課題・質問等を考案と併せて教授・学習過程を構成する知識・情報の変換・推論の活動である.そこで,授業設計について教師教育の視点から教師・実習生を共通の基盤から調査を行い手がかり(思考要素)を抽出し,さらにその思考要素を視点として遷移過程について調査・分析した.授業設計の基幹手続きである働きかけ・授業構成は,目標・教材研究等の手続きにより生成された情報・知識等を総合・統合・再構造化し,自らの創造的な解を表現する再構造化・洞察型のシンセシスの手続きである.実習生には,このシンセシスの手続きは難しい.そこで,先行実践から「教材・内容,授業方法・技術等」及び教師の知識・技術・情報等を得るたあに,コミュニケーションにおけるメッセージの記号化をモデルに,授業の時系列・連鎖的な過程を分節化・部分系列化を行い〔時間・遷移,内容〕の2次元構造に変換し,構造・可視化する手続きと併せてそれを表現する「授業過程の構造図」等を開発し,授業の構想におけるモデリングとして活用・試行した.さらに「授業過程の構造図」を設計対象である教材と学習者の関わりの情報(教材解釈と学習課題・場面の設定,教授・学習過程等)の記述・表現の対象・場として活用する方法を開発するとともに有効性を検討した.そこで,新しい教育実践の構想・設計等の活動を支援のために,冊子体等の先行実践記録をスキャンニング(電子化)し「教育実践構想支援シスチム(ディスク)」へ格納・蓄積し,探索・閲覧の環境を構築した.授業設計は,教育目標を達成するために設計対象知識について設計操作知識を用い,いくつかの「手続き・活動」を組み合わせた連鎖的過程を経て,授業の課題・質問等を考案と併せて教授・学習過程を構成する知識・情報の変換・推論の活動である.そこで,授業設計について教師教育の視点から教師・実習生を共通の基盤から調査を行い手がかり(思考要素)を抽出し,さらにその思考要素を視点として遷移過程について調査・分析した.授業設計の基幹手続きである働きかけ・授業構成は,目標・教材研究等の手続きにより生成された情報・知識等を総合・統合・再構造化し,自らの創造的な解を表現する再構造化・洞察型のシンセシスの手続きである.実習生には,このシンセシスの手続きは難しい.そこで,先行実践から「教材・内容,授業方法・技術等」及び教師の知識・技術・情報等を得るたあに,コミュニケーションにおけるメッセージの記号化をモデルに,授業の時系列・連鎖的な過程を分節化・部分系列化を行い〔時間・遷移,内容〕の2次元構造に変換し,構造・可視化する手続きと併せてそれを表現する「授業過程の構造図」等を開発し,授業の構想におけるモデリングとして活用・試行した.さらに「授業過程の構造図」を設計対象である教材と学習者の関わりの情報(教材解釈と学習課題・場面の設定,教授・学習過程等)の記述・表現の対象・場として活用する方法を開発するとともに有効性を検討した.そこで,新しい教育実践の構想・設計等の活動を支援のために,冊子体等の先行実践記録をスキャンニング(電子化)し「教育実践構想支援シスチム(ディスク)」へ格納・蓄積し,探索・閲覧の環境を構築した.授業設計は、教育目標を達成するために設計対象知識(学習者、授業内容である教材と授業方法等)について設計知識(設計対象知識を操作し、設計を展開するための知識)を用い、授業の課題・質問等を考案し、教授・学習過程を構成する活動である。そこで、先行実践から新しい教育実践の構想・設計を駆動する「知(実践の知)」を抽出し、それを活用した教育実践構想システムを開発するために次のことを行った。1.小学校教師の算数の教材研究活動の報告書に基づき、教材研究の過程や活動、さらに思考過程等についてその特徴を分析・検討した。2.教師・教育実習生の授業設計スクリプト(過程、活動、知識、(設計対象知識、設計知識))を捉えるとともに、学校種、教科、教職経験・熟達等の設計者(教師・実習生)の属性による特徴を明らかにするために、授業設計活動における思考要素・手がかりとその順序等に関する質問紙調査(教師・実習生約1500件)を行った。3.教育実践の構想・授業の設計に有用な「実践の知」を教育実践・授業記録から分析・抽出するために、教授・学習過程を構造化・視覚化し、資料化(「授業過程の構造図」)の方法を検討した。4.学校・研究会等で刊行されている教育実践資料(冊子・紙文書)を電子化し「教育実践構想支援システム」へ格納・蓄積を進めた。さらに格納した教育実践資料を教育実践の構想・設計の手がかりとして活用するための検索カテゴリーについても検討した。教育目標を達成するために設計対象知識(学習者、教材、授業方法等)について設計知識(設計を展開する知識)を用い、授業の課題・質問等を考案し、教授・学習過程を構成する授業設計の活動を駆動する「実践の知」を先行実践から抽出し、活用を図る。1.教師・教育実習生の授業設計スクリプト(過程、活動、知識(設計対象知識、設計知識))を捉えるとともに、授業設計における手続きを特定し、この手続き相互間の順序等に関する質問紙調査を行い、分析・検討を行った。

その結果、授業設計過程・スクリプトは,「目標検討,教材研究授業構成,授業内容・発問,子ども・内容,具体化・調整」の5階層・段階に分類できる.さらに、授業設計は,目標を実現(授業の課題・質問等,教授・学習過程構成)するために授業に関する知識・情報を段階的に具体化・詳細化を図り決定していく過程・手続きで,知識・情報の探索・収集・受容,加工,考案,確認,修正等の変換の推論・思考過程である.2.授業設計における教科内容を表象・具体化、詳細化を図り授業過程構成等の知識・情報変換の活動を支援するために具体的資料を検討した。併せて、先行実践の記録から授業設計に有用な「知」を分析・抽出するための構造化・視覚化した資料集(「授業過程の構造図」)を作成した。3.教育実践の構想・設計の手がかりとして活用するため教育実践資料(冊子・紙文書)を電子化し蓄積を進めるとともに、検索のためのカテゴリーについても検討した。授業設計は,教育目標を達成するために設計対象知識について設計操作知識を用い,いくつかの「手続き・活動」を組み合わせた連鎖的過程を経て,授業の課題・質問等を考案と併せて教授・学習過程を構成する知識・情報の変換・推論の活動である.働きかけ・授業構成に関わる手続きは,目標・教材研究等の手続きにより生成された情報・知識等を総合・統合・再構造化し,自らの創造的な解を表現する再構造化・洞察型のシンセシスの手続きで授業設計の基幹手続きである.授業設計におけるそこで新たな授業を構想するために,先行実践を分析し,その成果を生かして授業の特徴の記述・表現と併せて検討・評価等の活動対象・場として「授業過程の構造図」を開発・試行した.さらに「授業過程の構造図」を設計対象である教材と学習者の関わりの情報(教材解釈と学習課題・場面の設定,教授・学習過程等)を記述・表現する対象・場として活用する方法を開発・検討した.具体的には,造形教材を対象に基本的作成プロセス((1)構造図の基盤の作成,(2)指導・学習の教材・教具の具体例の検討・配置,(3)指導過程・指導法の検討・評価等)を開発するとともに,この基本的作成プロセスに基づきいくつかの教材に適用し評価した.造形教材における創作プロセスの図式化(「授業過程の構造図」)は,小学校図画工作の授業構想・立案に有効であるとの知見を得た.