hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大学初年次における英語リメディアル教育のあり方：習熟度と学習動機からの考察

本研究は英語の習熟度、特に英語のReading力と英語を学ぶモチベーションや英語でのReadingのモチベーションの関係性を量的に探るとともに、低学力者層の英語を学ぶモチベーションのパターンを質的に調査し、リメディアル教育の在り方を考察した。その結果、「わからない」→「わかる」という経験を積むことの重要性、努力が目に見える形(成績や人からの褒め言葉など)で報われること、自分の学習について見つめなおす機会およびアドバイスを与えること、そしてポジティブな自己概念の形成に繋がるようなサポート体制が必要であるとわかった。大学生の低学力化が深刻化する中、日本の諸大学は英語のリメディアル教育を提供することで対策を講じようとしている。学力面とともに、学力向上維持の原動力である学習意欲(モチベーション)との観点からリメディアル教育の在り方を考察することは重要である。本研究は英語の習熟度と英語を学ぶモチベーションの関係性を探るとともに、低学力者層のモチベーションの種類やパターンを質的に長期調査し、学力面と意欲面の向上のため、その両側面に配慮したリメディアル教育の在り方を考察することを目的とした3年計画の研究である。2012年はその二年目にあたる。2011年度に収集したインタビューデータの分析に関しては、上位グループと下位グループの比較を行うとともに各々研究協力者のケースに対して詳細な考察を続けている。2013年は最終年度にあたる。深刻化する大学生の低学力化へ対応すべく、日本の諸大学は英語のリメディアル教育にも力を入れる傾向が強まっている。しかし、学力向上のみを目指すものが多く、学力向上維持の原動力である学習意欲(モチベーション)との観点を考慮していない。本研究は英語の習熟度と英語を学ぶモチベーションの関係性を探るとともに、半年間に低学力者層のモチベーションの種類やパターンを質的に調査し、学力面と意欲面の向上のため、その両側面に配慮したリメディアル教育の在り方を考察することを目的とした3年計画の研究である。2011年はその初年度にあたる。2011年度春学期には英文学科の必修科目であるReadingのクラスにおいて1)motivation to learnL2, 2) Motivation toread in L1(Japanese)そして、3) Motivation toread in L2(English)のアンケートを行った。その際に、TOEFL-ITPのスコア使用と研究協力への同意を求め、それにサインをした受講生のデータのみ使用し英語力と上記3セクションとの関係性を統計的に分析を行った。その分析結果に基づき、質的研究への協力者を決定し、メールにて依頼をした。しかしながら、2011年度秋学期間のmotivationの変化を考察するための長期的研究に参加可能な低英語力、低モチベーショングループからの協力が得られなかった。そのため、英語力の高さ、motivationの高さによりグループ分けを行い、改めて該当する学生に参加協力を依頼した。2012年1月から、1)プロフィールについての記述アンケート、そして、2)記述アンケートを基にしたインタビューを実施し、データを収集し、次の段階のデータ分析のための書き起こしを終えた。大学生の低学力化・二極化傾向への対策としてリメディアル教育が普及している。学力面及び、その向上及び維持の原動力であるモチベーション(MO)との観点からリメディアル教育の在り方を考察することは重要かつ必要である。本研究は量的に英語の習熟度と英語を学ぶMOの関係性を探るとともに、異なる習熟度の学習者のモチベーションの種類やパターンを質的に調査することで、学力面と意欲面に配慮したリメディアル教育の在り方を考察することを目的としている。当初は3年計画であったが、予定通りの参加者が集まらず、一年延長の許可を得、量的研究として201113年にデータを収集、質的研究としては2011年度のみ、量的データをもとに選出した学生たちの中から協力が得られた学生たちに学力、学習経験やMOに関してインタビューを実施した。2014年度は、201113年度に収集したデータ(1)一般的な読書週間や経験, (2) motivation to learn L2 (英語), (3) Motivation toread in L1(日本語)そして、(4) Motivation toread in L2 (英語)についてのデータをひとまとめにし、各要因の関係性、また各要因と英語の習熟度との関係性を調べた。

また、質的研究は2011年度実施のアンケート調査をもとに、習熟度レベル別(主に、最上位層と最下位、準最下位層)にデータを分析し、比較した。当初予定していた低学力層に絞った長期質的研究が実施できなかったのは、参加者が集まらなかったからであるが、興味を示しつつも、日々のことで手いっぱいのため、長期で参加協力する自信がない、という学生たちもいた。学力の向上とMOの育成は切り離すことはできないため、研究参加が研究者のみならず、参加する学生たちにとってもプラスに働くような研究計画で次へつなげていく必要性がある。英語教育学当初の計画では2012年度は一年目に収集したデータ分析、そして発表準備の予定であった。しかしながら、上述の通り、一年目と同じデータ収集を行ったため、計画全体としては少々遅れ気味となっている。2013年度で完結させる予定であったが、上述したように、当初の通り研究参加者が見つからなかったことにより、研究計画の変更(1年目の量的質的研究に加えて、2,3年目の量的研究)があったため、新たなデータ収集や収集データの分析などが生じたため、少し予定より遅れている。当初通りのデータは集まらなかったが(長期的な研究への参加者が見つからなかったため)、計画自体はおおむね順調であり、予定通りインタビューデータの収集を終えることができた。2013年度は、これまでに収集した量的データ及び質的データ分析の総まとめと行う。量的データ(2011年度分と2012年度分)については、学年ごと、そして学力ごとの分析を進め、それぞれの特徴等を浮き彫りにしていく予定である。また、質的データに関しては、高英語力・高モチベーションの学習者4名と低英語力・低モチベーションの学習者3名のこれまでの学習経験、そして英語、英語学習に対する態度等について考察、そしてそれぞれのグループの特徴と各々のケースに対する詳細な考察の分析をさらに進めていく。また、学会等で発表するとともに論文投稿の準備を行うとともに、当初目的としていた長期的研究への協力者が見つからなかった理由を検討し、どのような形で低学力・低モチベーションの学習者の学習を支えていく事が必要かを検討するための研究計画の在り方を考えていく。学会発表や論文投稿の準備を進めていく。と同時に、長期的研究への協力者が見つからなかった理由を検討し、低学力・低モチベーションの学習者の学習支援を考察することが可能となる研究計画の在り方を考えていく。当初は低英語力、低学習意欲層の学習者を対象に長期的な質的研究を行う予定であったが残念ながら参加者が見つからず、量的データに基づいた二つのグループ(英語力・学習意欲ともに高いグループ、英語力・学習意欲ともに低いグループ)の比較をインタビューデータをもとに行う。2012年度は両グループの特徴等を質的に分析するとともに、各参加者のケースごとに考察も行う予定にしている。と同時に、今後は結果を学会や論文の形で発表していきたいと思う。
ハイパーメディアを用いた学習者参画型データベースの開発と改善法に関する研究

1.研究目的と方法:本研究では、学習者自ら学んだことや創造したことをデータベースに登録・蓄積して、学習成果の共有を図る「学習者参画型データベース」についての開発法や改善法を検討することを目的としている。とくに、ハイパーメディアは、この目的に適していると考え、その可能性を具体的な開発に基づき検討した。2.研究実施項目と成果(1)ハイパーメディアによる学習者参画型データベースの開発の継続前年度までにハイパーカードを用いて開発してきた学習者参画型データベースを継続してデータベースの充実をはかった。最も蓄積が進んだものは、「三重のお祭りデータベース」で、65作品(49種類)、全カード数は約700枚である。他に、教育工学のレポートを集約した「教育工学レポートデータベース」、受講者が推薦することがら(観光地・施設・本など)を集約した「私の推薦データベース」を開発することができた。(2)作成されたデータベースの改善方法の検討データの蓄積の多い「三重のお祭りデータベース」について、改善法の検討を進めた。作品評価表から得られる評価データとコメントの自由記述から、個々に登録されたデータ(作品)についての具体的な改善案がたくさん得られた。いくつかの作品については、実際に改善作業を行い、その結果、評価が高まることを確認した。(3)データベースの活用方法の検討現在検討中の段階であるが、受講者がハイパーカードを用いて自分の作品を作るときに、最も役立っていることがわかった。いつでも見たいときに自由に見ることのできる環境の準備が大切である。とくに、ハイパーメディアは、この目的に適していると考え、その可能性を具体的にさぐることにした。2.研究実施項目と成果(1)ハイパーメディアを用いた学習者参画データベースの作成筆者が担当する「教育工学」の授業において、学習成果のまとめをハイパーメディアの代表的ソフトのハイパーカードを用いて作成させた。その内容は、教育工学の基礎用語、教育工学の各種技法、コンピュータやソフトの使用法などの中から、学生に選択させた。これを集約し、「教育工学受講者用データベース」を試作した。また、従来から同様に取り組んできた「三重のお祭りデータベース」の開発も継続した。作品評価表を作成して、「わかりやすさ」、「有効性」、「独自性」、「努力性」の観点と、自由記述によって、個々に登録されたデータ(作品)についての評価情報を収集し、整理した。その結果、高い評価を受けたものは、「情報が豊富なこと」と「画像や音声が効果的」などが、評価の低いものは、「情報量が少ない」、「単調である」などがあげられた。ハイパーメディアの特徴を強調すること、全体として、ボタンの配置や形状に統一性をもたせた方がよいことなど、具体的な改善案がたくさん得られた。これらの検討に基づき、現在実際の改善作業を進めている。

他に、教育工学のレポートを集約した「教育工学レポートデータベース」、受講者が推薦することがら(観光地・施設・本など)を集約した「私の推薦データベース」を開発することができた。(2)作成されたデータベースの改善方法の検討データの蓄積の多い「三重のお祭りデータベース」について、改善法の検討を進めた。作品評価表から得られた評価データとコメントの自由記述から、個々に登録されたデータ(作品)についての具体的な改善案がたくさん得られた。いくつかの作品については、実際に改善作業を行い、その結果、評価が高まることを確認した。(3)データベースの活用方法の検討現在検討中の段階であるが、受講者がハイパーカードを用いて自分の作品を作るときに、最も役立っていることがわかった。いつでも見たいときに自由に見ることのできる環境の準備が大切である。
大学生の就業動機-測定尺度の開発と進路指導場面への適用について-

報告者は,動機の構成要因と,若年者の職業意識や態度に関する諸研究をもとに,就業動機測定尺度を開発し,その下位構造として4つの側面を抽出した。「自己向上志向」は,困難な課題を達成して自己成長を志す職業に対する積極的な姿勢,「対人志向」は,仕事を通じた人との接触を重視する傾向,「上位志向」は,仕事場面で社会的地位や名声を得ようとする傾向であった。2000年度は,就業動機について概念整理と測定尺度の整備を行うことを主たる検討課題とし,研究をすすめてきた。結果として,他の動機概念との関係において,就業動機の下位側面の特性が説明できること,従来から指摘されている効力感-動機間の関連性が就業動機を用いて確認できたことなどから,就業動機の概念的妥当性が概ね支持されたと考えてよいだろう。また,大学生,女子短大生,男子学生,女子学生など全ての対象者を用いた分析で想定した通りの3因子構造が得られることから、同概念の因子的妥当性も安定したものであるといえよう。その他に,女子短大生を対象とした調査において,自己向上的な就業動機志向が職業未決定に対して抑制的な影響力をもつことが明らかにされ,同概念が進路発達のプロセスにおいても重要な役割を担うことが示された。今後の展開としては,実施の簡便性を考慮し,各下位領域から代表的項目を選出して就業動機尺度の短縮版を作成すること,また同概念を就職課や学生相談センターでの進路選択問題に対する援助や介入でどの様に役立てていくのかについて明らかにしてゆくことが大きな方向性として考えられよう。
腎臓構成細胞に作用する新規生理活性因子の同定と腎臓修復治療法の開発

人工腎臓(透析)を要する末期腎不全患者は国内で29万人を突破し、その右肩上がりの増加にもかかわらず腎臓病の根本的治療法は存在しない。これは腎臓病の根本的かつ特異的な治療法の欠如に起因する。腎臓特異的な治療法の開発のために、糸球体足細胞やメサンギウム細胞、尿細管細胞などの腎臓構成細胞に対する反応性から、新規「腎傷害因子」、「腎保護因子」の探索を行い候補因子の解析を行い、また腎臓構成細胞から分泌される新規「腎分泌因子」の検索、同定に成功した。A)蛋白尿発現に関わる新規「腎傷害因子」の探索1)腎臓移植後巣状糸球体硬化症(FSGS)再発患者血漿・尿を用いたFSGS因子の同定腎臓移植後FSGS再発患者血漿・尿をイオン交換、ゲル濾過カラムで分画し、培養細胞(podocyte、メサンギウム、近位尿細管細胞)の反応性を、細胞内カルシウム、cAMP、細胞骨格、スリット膜関連因子の変化、アルブミン吸収反応、細胞の形態変化(電気的抵抗値の変化をCellKeyを用いて測定)から検出同定し、イオン交換・逆相HPLCによる分画化を繰り返して純化後、構造決定を行なった。現在までに、複数の生理活性因子を同定し、その意義を検証中である。2) FSGS症例のLDLアフェレーシスカラム吸因子を用いたFSGS因子の同定FSGS患者のLDLアフェレーシス療法の際にカラムに吸着した因子を溶出し精製中である。B)腎臓構成細胞機能維持に関わる新規「腎保護因子」の探索正常血漿、尿中の腎保護因子の同定正常血漿・尿を上記と同様に培養細胞の反応性を指標に精製し、新規生理活性因子の単離・同定を行なった。複数の活性因子の中に、尿中から腎臓細胞への作用の全くしられていない因子の単離精製に成功し、現在その活性の解析中である。C)新規「腎分泌因子」のリニアイオントラップ質量分析計による探索培養細胞の培養上清を分画し、フラクションごとにOribtrapを用いて含有ペプチド断片を解析、同定を行なっている。ペプチドおよび蛋白質を数十種類以上同定しており、現在その活性の意義を検討中である。2)FSGS症例のLDLアフェレーシスカラム吸着因子を用いたFSGS因子の同定FSGS患者のLDLアフェレーシス療法の際にカラムに吸着した因子を溶出し精製中である。
腫瘍プロモ-タ-TPAによって発現誘導される新しい増殖関連遺伝子とシグナル伝達

分子量8万の酸性蛋白(80K蛋白)は、プロテインキナ-ゼCの顕著な細胞内基質として知られている。我々はこの蛋白質をヒト扁平上皮癌細胞Ca9ー22株から精製することを試み、熱処理、硫安分画、MonoQカラム、proPRCカラム、ゲル瀘過などを用いて単一標品にまで精製することに成功した。その過程で、80K蛋白には分子量を若干異にする2種類の分子種があることを見出し、80kーLおよび80kーH蛋白と命名した(Hirai and Shimizu,1990)。また、精製したプロテインキナ-ゼCの3つのサブタイプ(I、II、III)で<in vitro>___ーのリン酸化反応を行ったところ、この2種類の基質はいずれもCa^<2+>およびリン脂質依存的にSer残基にリン酸化を受けた。80kーL蛋白はタイプIIIキナ-ゼCの優先的基質であり、80kーH蛋白はタイプI、IIキナ-ゼCによってより効果的にリン酸化されることが明らかになった。さらに、80kーH蛋白のcDNAをクロ-ニングしその塩基配列を解析した結果、特徴的な蛋白構造が推定された(Sakai et al.,1989)。一方、80kーL蛋白はそのcDNAの塩基配列からウシ脳由来のMARCKS蛋白と同等の蛋白質であることも最近明らかにした(Sakai et al.,in preparation)。今後は、これら2種類の80K蛋白のシグナル伝達における役割を追究していく。
第一原理分子動力学計算による非秩序相の多形の研究

アモルファスや液体状態のシリコンが、温度や圧力に対してどのように変化するかを、コンピュータシミュレーションにより解明した。液体シリコンに関しては、(1)融点から500度近く過冷却すると水と同様な密度極大が生じること、及び(2)そのような過冷却下では、液体構造に著しい不均一性が現れることを初めて明らかにした。またアモルファスシリコンに関しては、(3)通常のアモルファスシリコンを加圧して得られる高密度アモルファスシリコンが金属的であることを示した。液体シリコン(Si)の低密度相の検証のため、過冷却下の液体Siの振る舞いがこれまでに多くの実験で調べられている。しかしながら、実験における過冷却は融点下300K(1400K)が限界で実験精度もあまり高くない。このような状況を踏まえ、本年度は第一原理分子動力学(MD)計算により、過冷却による液体Siの密度変化と構造変化を調べた。MDでは周期境界条件を採用しているため、比較的低い温度(1000K)まで過冷却が可能である。本計算から、冷却するにつれ1200Kまでは密度が増大するが、さらに冷却すると密度が減少し始め密度極大を示すことが初めて明らかになった。水が4°Cで密度極大を持つことはよく知られているが、液体Siの密度極大は実験では観測されていない。我々の計算から、500Kほど融点から過冷却できれば実験で密度極大が観測できることがわかった。報告されているこれまでの実験結果と比較すると、RhimらとZhouらの実験データをそれぞれフィッティングした2次曲線の外挿値が、我々の計算とよく一致していた。一方、1次関数ではこのような広い過冷却領域の密度変化を記述するのは難しいことがわかった。さらに液体構造の温度変化を調べるために、動径分布関数と構造因子を様々な温度で計算した。これより、液体構造は融点下500K(1200K)まで冷却してもあまり大きく変化しないことがわかった。ところがきらに過冷却を進めると、1200K以下では液体構造が大きく変化した。これは、冷却と共に四面体構造が部分的に回復していると考えるとうまく説明できる。実際、四面体性の度合いを示す秩序変数を計算した結果、冷却と共に四面体性が1200K以下で急激に増加していることがわかった。このような冷却に伴う特異な構造変化は、液体Siに対する本計算で初めて明らかになった。昨年度に引き続き,液体シリコン(Si)のポリアモルフィズム(液-液相転移)の検証を目指して,過冷却液体Siの物性を第一原理分子動力学計算により調べた。液体は一般に均一だと考えられているが,過冷却が深くなると動的な不均一性が出現し,様々な緩和現象において通常のデバイ緩和からのズレが観測される。このような異常性はガラス転移や液-液相転移と深く関連するため,本年度は液体Siの過冷却に伴う不均一性の出現を検証した。昨年度の計算では,約1200Kで液体の密度が最大になることが明らかになったが,本年度はさらに冷却を進めた結果,1000Kたおいて著しい不均一性が液体構造に出現することを見出した。Si原子はsp3共有結合を作りやすいため,結晶では四配位の正四面体構造を形成するが,融点近傍の液体中では四面体構造は大きく歪んでいる。しかしながら,1000Kでは正四面体に比較的近い構造が間欠的に形成されることがわかり,空間及び時間に関して液体構造が大きく揺らいでいることが明らかになった。このような揺らぎは,低密度液相への転移(液-液相転移)の前駆現象と考えることができる。時間的な構造揺らぎが動的性質の不均一性を引き起こしていることもわかり,局所構造の緩和が非デバイ型であることが明らかになった。間欠的な正四面体構造の形成は,構造の時間揺らぎのスペクトルに1/f揺らぎとして反映されており,複数の特徴的な緩和時間が存在することが示唆される。以上はバルク液体の結果であるが,本年度はスリット状細孔に閉じ込めた擬2次元系の液体Siに対しても計算を行った。バルク状態とは異なり,冷却によりナノスケールの新しい層状構造へ転移することがわかった。このような新奇の転移現象は,バルクのSiの理解にも有用である。我々のこれまでの計算や他の実験グループの研究から、シリコン(Si)のアモルファス相は少なくとも2つ以上存在することが明らかになっている。本年度は、通常のアモルファスSi(低密度アモルファス: LDA)とは異なる第2の新しいアモルファス相(高密度アモルファス: HAD)の様々な物性を、第一原理分子動力学計算により調べた。LDASiは局所的に四面体構造を保持しており、それがネットワーク状につながっている。一方、HDASiの局所構造は、ひずんだ四面体構造にさらに1つの風子を隙間に押し込んだ構造とみなせることがわかった。結果として、原子の平均配位数はLDAの4に対し5に増加している。

また、この局所構造は結晶Siの高圧相であるB-tin構造のそれと近く、最近のイギリスの研究グループによるHDASi形成の実験結果とも調和的である。この実験グループは、HDASiの電気抵抗率が非常に低いことを報告している。そこで、密度汎関数計算に基づく電子状態計算をLDAとHDASiの両方に対して行い、電子状態の比較を行った。その結果、LDAは半導体である一方HDAは金属的であることが理論的に確かめられた。局所的な電子状態密度から、局所的な構造ひずみが金属的な性質を増強させることがわかった。またLDAに対する計算から、ダングーリングボンドを持つ3配位局所構造はバンドギャップに強く局在化した電子状態を形成することが確認され、我々の計算精度の高さを確認できた。さらに、振動の状態密度計算も実行し、HDASiにおける原子間ボンドがLDASiのそれに対して弱くなっていることもわかった。これは四面体構造のひずみの反映といえる。
タイトジャンクションの接着分子クローディンとオクルディン:コネモシンとの比較

(1)クローディンとコネキシンのキメラ分子の作製:コネキシンとオクルディンに関しては、分子のどの部分を変えると、細胞表面へ現れなくなる等の充分な情報が得られているが、クローディンに関しては全く情報がない。そこで、コネキシンのデータを参考に、クローディンの種々の変異分子を作り、クローディンの発現条件に対する情報を収集した後、クローディンとコネキシン、さらにはクローディンとオクルディンのキメラ分子を作製し、その機能を検討中である。(2)オクルディンとクローディンの原子レベルでの構造解析:種々のオクルディンとクローディンのコンストラクトを種々の細胞に発現させ、2次元結晶が得られる条件をさぐった。バキュウロウイルスを用いてSf9細胞に発現させる系をはじめ、いろいろな試みを行ったが、現在のところ、残念ながら、良好な2次元結晶は得られていない。(3)オクルディン、クローディンとコネキシンの動態解析:ギャップジャンクショシとタイトジャンクションの形成を、それぞれコネキシン、オクルディン、クローディンに特異的な抗体を用いて、まず、蛍光抗体法レベルで追跡し、詳細な記載をすることができた。さらに、それぞれのGFP融合蛋白質を細胞に発現させ、生きた細胞での動的な解析が可能となった。(4)オクルディン、クローディンとコネキシンの比較・検討:共同研究者が一堂に集まり、オクルディン、クローディンとコネキシンのデータを徹底的に比較検討することにより、今後の共同研究の方向が定まった。ギャップジャンクションは4回膜貫通型蛋白質コネキシンによりできている。我々は、タイトジャンクションを構成する膜蛋白質として、はやり4回膜貫通型のオクルディンを同定した。もともと、タイトジャンクションとギャップジャンクションは細胞内で接して存在することが多く、この2つのジャンクションの関係は古くから興味を持たれていた。そこで、本研究では、コネキシン研究で培われたギルラグループの技術・経験・プローブ、および我々のグループのオクルディンとクローディン研究の最新のデータを開示しあい、TJの理解のために必要な研究方向を模索した。また、オクルディン、クローディン、コネキシンの動態追跡に関しては、それぞれの観点から我々とギルラ博士のグループが独立に行い、結果を比較検討した。【我々のグループに関するもの】共に4回膜貫通蛋白質であるオクルディン、クローディン、コネキシンの種々のキメラ分子を作製し、それを細胞に導入し、それぞれの分子の機能を測定することにより、オクルディンとクローディンのそれぞれのドメインの機能を明らかにすることを試みた。ギャップジャンクションの機能測定はクマール博士が訪れて共同実験を行った。【ギルラ博士のグループに関するもの】コネキシン分子の構造解析の技術を応用して、オクルディンとクローディン分子の2次元結晶化と、その原子レベルの構造解析を電子顕微鏡により行なった。2次元結晶化は、古瀬博士が訪れて共同実験を行なった。(3)オクルディン、クローディンとコネキシンの動態解析:ギャップジャンクションとタイトジャンクションの形成を、それぞれコネキシン、オクルディン、クローディンに特異的な抗体を用いて、まず、蛍光抗体法レベルで追跡し、詳細な記載をすることができた。

(4)オクルディン、クローディンとコネキシンの比較・検討:共同研究者が一堂に集まり、オクルディン、クローディンとコネキシンのデータを徹底的に比較検討することにより、今後の共同研究の方向が定まった。
マルチマテリアルを用いた高分子アクチュエータの開発

本研究課題は、素材の柔らかさを活かして、新しい機能を発現させるソフトロボティクスのコンポーネントやシステムとして期待されている次世代アクチュエータとして、異なる材料を融合させたマルチマテリアルを活用した実用的な機能性高分子アクチュエータ作製のための要素技術の確立を目的としている。平成30年度は、マルチマテリアルを用いたイオン導電性高分子(IPMC)アクチュエータを作製するために予想される技術課題の解決、要素技術開発を行った。IPMCアクチュエータのボトムアップ式作製・加工方法の確立として、IPMCの基材となるイオン導電性高分子の熱成形可能な顆粒を3Dプリンタ用フィラメントへと成形することに、前年度に引き続き取り組んだ。合わせて、成形したフィラメントを用いて、熱積層型3Dプリンタにより、イオン導電性高分子構造体とその他の高分子材料を用いたマルチマテリアル構造体を作製できるよう、デュアルノズル3Dプリンタの作製を行った。この結果、形状記憶ポリマー(SMP)やナイロンといった他の高分子材料をマスク材料として、イオン導電性高分子構造体と一緒に印刷し、構造体を作製することが可能となった。また、高性能なIPMCを作製するにあたり、無電解めっき法による電極形成が不可欠である。このことから、無電解めっき法の工程にも耐えることができるマルチマテリアル構造体を印刷する際の高分子材料の選定とプロセスの検討を行い、その有用性を確認した。その結果、改善すべき点はあるが、ナイロンとSMPが有用であることが分かり、従来不可欠であった電極間の絶縁プロセスを必要としない電極形成の可能性が示された。平成30年度に予定していた研究計画と比べ、やや遅れていると評価する。その理由として、ひとつには、熱積層型3DプリンタによるIPMCアクチュエータ作製条件の最適化について、加熱によるフィラメントの劣化、空気中の水分吸着により、印刷ができないことがあり、対策を行う必要がある。また、フィラメントを作製する条件の選定も難しいため、フィラメントを作製することはできるているが、品質を一定に保つことが難しいのが現状である。加えて、上述のように作製条件が難しいことにより、装置に負荷がかかったため、装置が安定して駆動しないことが多く、修理や改良すべき事項がある。その対応に全力を尽くしている。平成30年度に引き続き、マルチマテリアルを活用した実用的な機能性高分子アクチュエータ作製のための要素技術の確立を図り、駆動特性の向上を目指す。熱積層型3Dプリンタによるアクチュエータ作製条件の最適化については、作製条件を適切に設定できる可能性を有する導電性高分子電極などの機能性材料を活用し、マルチマテリアルを用いた機能性高分子アクチュエータとしの利用可能性を研究する。また、各種装置に関しても、コントローラ、ヒータといった構成要素の吟味、改良を行う。以上により、マルチマテリアルを用いた機能性高分子アクチュエータ作製技術の確立をし、同分野の研究、開発を推進していく。平成29年度は、マルチマテリアルを用いたイオン導電性高分子(IPMC)アクチュエータを作製するために予想される技術課題の解決、要素技術開発を行った。IPMCアクチュエータのボトムアップ式作製・加工方法の確立として、IPMCの基材となるイオン導電性高分子の熱成形可能な顆粒を3Dプリンタ用フィラメントへと成形することに取り組んだ。その後、成形したフィラメントを用いて、熱積層型3Dプリンタにより、イオン導電性高分子構造体を作製し、IPMCアクチュエータとして利用可能かどうかを検証した。この結果、3Dプリンタにより印刷した構造体を用いて、IPMCアクチュエータの作製に成功し、駆動を確認した。このことから、3Dプリント技術を活用した電極形成領域制御手法を提案し、その有用性を確認した。その結果、改良の余地はあるが、従来不可欠であった電極間の絶縁プロセスを必要としない電極形成が可能であることを確認した。また、マルチマテリアルIPMCアクチュエータ実現の基礎研究として、正温度係数ヒータと形状記憶ポリマーをIPMCアクチュエータと一体化させる技術を検討した。この結果、提案した一体化IPMCアクチュエータも駆動を確認し、当初目的とした電圧印加前後でのIPMCアクチュエータ形状維持が可能であることを確認した。平成29年度に予定していた研究計画におおむね沿って、研究成果を得ることができたと評価する。その理由として、ひとつには、熱積層型3DプリンタによるIPMCアクチュエータ作製環境を構築し、その駆動を確認できたことが挙げられる。また、正温度係数ヒータと形状記憶ポリマーを一体化させマルチマテリアルIPMCアクチュエータを提案し、駆動特性を評価できたためである。

合わせて、成形したフィラメントを用いて、熱積層型3Dプリンタにより、イオン導電性高分子構造体とその他の高分子材料を用いたマルチマテリアル構造体を作製できるよう、デュアルノズル3Dプリンタの作製を行った。この結果、形状記憶ポリマー(SMP)やナイロンといった他の高分子材料をマスク材料として、イオン導電性高分子構造体と一緒に印刷し、構造体を作製することが可能となった。また、高性能なIPMCを作製するにあたり、無電解めっき法による電極形成が不可欠である。このことから、無電解めっき法の工程にも耐えることができるマルチマテリアル構造体を印刷する際の高分子材料の選定とプロセスの検討を行い、その有用性を確認した。その結果、改善すべき点はあるが、ナイロンとSMPが有用であることが分かり、従来不可欠であった電極間の絶縁プロセスを必要としない電極形成の可能性が示された。平成30年度に予定していた研究計画と比べ、やや遅れていると評価する。その理由として、ひとつには、熱積層型3DプリンタによるIPMCアクチュエータ作製条件の最適化について、加熱によるフィラメントの劣化、空気中の水分吸着により、印刷ができないことがあり、対策を行う必要がある。また、フィラメントを作製する条件の選定も難しいため、フィラメントを作製することはできるているが、品質を一定に保つことが難しいのが現状である。加えて、上述のように作製条件が難しいことにより、装置に負荷がかかったため、装置が安定して駆動しないことが多く、修理や改良すべき事項がある。その対応に全力を尽くしている。平成29年度に引き続き、マルチマテリアルを活用した実用的な機能性高分子アクチュエータ作製のための要素技術の確立を図り、駆動特性の向上を目指す。また、提案、検証したマルチマテリアルIPMCアクチュエータの作製方法のさらなる改善を行う。この際、従来型IPMCは、イオン交換膜と金電極により構成されていたため、コストが高く、作製工程も制限されることが課題である。このため、他の代替材料、例えば、導電性高分子電極などの機能性材料を活用できるかどうかについて検討する。加えて、マルチマテリアルを用いた機能性高分子アクチュエータとして、IPMCアクチュエータとともに最新の素材についても調査を行い、その有用性を検証する。平成30年度に引き続き、マルチマテリアルを活用した実用的な機能性高分子アクチュエータ作製のための要素技術の確立を図り、駆動特性の向上を目指す。熱積層型3Dプリンタによるアクチュエータ作製条件の最適化については、作製条件を適切に設定できる可能性を有する導電性高分子電極などの機能性材料を活用し、マルチマテリアルを用いた機能性高分子アクチュエータとしの利用可能性を研究する。また、各種装置に関しても、コントローラ、ヒータといった構成要素の吟味、改良を行う。
ヨーロッパなどがん研究先進国との研究交流

最近のバイオサイエンスの進展は目覚ましいものがあり,その基礎研究の展開は,がん遺伝子とその作用の研究を中心として発がん機構の解明へ手がかりを作りつつある.我が国の研究もその重要な一翼を担っているものの,この分野における世界的な研究者の層の厚さを考えれば,新しい研究の展開や技法の開発は一時も目も離せない状態にある.過去3年間は「先進国との交流」班によって第1線の研究者同志の直接の接触によって論文や手紙より,はるかに濃度の高いアイディアや研究材料の交換を行ってきた.このことによって論文上惑いは私的な手紙の交換や研究材料の交換を中心として行ってきた交流を大幅に加速することができた.従来の交流の成果をふまえてより高度な交流を進めることによって研究推進への反映をはかりたい.特に日仏,日独間にはワークショップを通じての緊密な情報交換を行う.human gene mappingのワークショップを通じ, 70種におよぶがん遺伝子及び関連遺伝子のヒト染色体上のマッピング,がんにおける染色体異常,固型がんの染色体分析などの交流があった.又カポシ肉腫のトランスフォーミング遺伝子やhst.intー2がFGF(fibrobrast growth factor)と似ていることやjunが発現制御タンパク質APー1であることなど多くの知見が交換された.ウイルスについては特にヒトパピローマウイルス(HPV)についてE6,E7領域のトランスフォーム能や新しいがん関連のHPVー42プローブの入手などがあった.発がん領域においても多くの情報交換に加え,膜裏打ちタンパク質の燐酸化の生物機能やアルキル化剤傷害DNA修復におけるメチルトランスフェラーゼの識別に関する共同研究の打合せなどが行なわれた.又日独がんワークショップ「化学発がんの分子生物学」を西ドイツ・エッセンで,日佛がんワークショップ「がん遺伝子」を京都において開催し,新しい成果の交換を行った.最近のバイオサイエンスの進展は目覚ましいものがあり,その基礎研究の展開は,がん遺伝子とその作用の研究を中心として発がん機構の解明へ手がかりを作りつつある.我が国の研究もその重要な一翼を担っているものの,この分野における世界的な研究者の層の厚さを考えれば,新しい研究の展開や技法の開発は一時も目も離せない状態にある.過去3年間は「先進国との交流」班によって第1線の研究者同志の直接の接触によって論文や手紙より,はるかに濃度の高いアイディアや研究材料の交換を行ってきた.このことによって論文上惑いは私的な手紙の交換や研究材料の交換を中心として行ってきた交流を大幅に加速することができた.従来の交流の成果をふまえてより高度な交流を進めることによって研究推進への反映をはかりたい.特に日仏,日独間にはワークショップを通じての緊密な情報交換を行う.human gene mappingのワークショップを通じ, 70種におよぶがん遺伝子及び関連遺伝子のヒト染色体上のマッピング,がんにおける染色体異常,固型がんの染色体分析などの交流があった.又カポシ肉腫のトランスフォーミング遺伝子やhst.intー2がFGF(fibrobrast growth factor)と似ていることやjunが発現制御タンパク質APー1であることなど多くの知見が交換された.ウイルスについては特にヒトパピローマウイルス(HPV)についてE6,E7領域のトランスフォーム能や新しいがん関連のHPVー42プローブの入手などがあった.発がん領域においても多くの情報交換に加え,膜裏打ちタンパク質の燐酸化の生物機能やアルキル化剤傷害DNA修復におけるメチルトランスフェラーゼの識別に関する共同研究の打合せなどが行なわれた.又日独がんワークショップ「化学発がんの分子生物学」を西ドイツ・エッセンで,日佛がんワークショップ「がん遺伝子」を京都において開催し,新しい成果の交換を行った.
メタ磁性転移物質を舞台とした磁気界面マグノン変換と伝播・位相制御

本研究では、強磁性/反強磁性/強磁性界面でのマグノンの変換に関する学理の解明を目的としている。本年度は下記の3項目について主として研究を進めた。(1)強磁性NiFe細線、強磁性NiFe/非磁性SiO2/強磁性NiFe細線接合、強磁性NiFe/反強磁性FeRh/強磁性NiFe細線接合の3試料に対して、coplanar waveguideを用いて一方の強磁性NiFeにスピン波を励起し、他方の強磁性NiFeに界面を介して伝播するスピン波の強度の比較を行った。その結果、非磁性SiO2の1μmの間隙を介して静磁結合によりスピン波が伝播することを見出した。さらに、反強磁性FeRhを挿入することで、スピン波が大きく減衰することが明らかとなり、スピン波のダンピング効果が強磁性/反強磁性界面において顕著であることが明らかとなった。(2)強磁性を示すFeRh組成の細線に対してcoplanar waveguideを用いてスピン波を励起し、種々の励起アンテナ-検出アンテナ距離に対するスピン波伝播強度を精査した。その結果、強磁性FeRhにおいて56μm以上におよぶスピン波の長距離伝播を見出すことに成功した。また、強磁性FeRhのスピンダンピング定数がα=0.0028と極めて小さいことが見出された。(3)a-cドメイン構造を持つ強誘電BaTiO3上にFeRhをエピタキシャル成長し、電界により強磁性FeRh/反強磁性FeRh/強磁性FeRh界面を形成する技術を確立した。当該へテロ構造では、電界により反強磁性領域のサイズを制御可能であることが見出され、単一の強磁性FeRh/反強磁性FeRh/強磁性FeRh接合試料において反強磁性FeRh領域の厚さを電界により制御し、反強磁性領域を介したスピン波の伝播特性を反強磁性領域の厚さの関数として評価するための基盤技術が確立された。28年度が最終年度であるため、記入しない。スピン波(マグノン)はマイクロ波交流磁場等の外部摂動により生成され磁気緩和を伴いながら強磁性体中を伝播する。このスピン波の伝播経路に反強磁性体が挿入され強磁性/反強磁性界面が形成されると、強磁性スピン波の一部は界面での交換結合により反強磁性スピン波に変換されると推測される。しかしながら、この強磁性/反強磁性界面でのマグノンの変換と伝播に関する物理機構は未解明である。本研究では、強磁性/反強磁性界面でのマグノン変換に関する学理の解明を目的としている。上記の目的を達成するためにH27年度は、高品質のFeRh規則合金エピタキシャル薄膜を成長し、スピン波の生成と検出を行った。具体的には、静磁表面弾性スピン波をベクトルネットワークアナライザーを用いて生成し、S21パラメータの計測を通して、スピン波伝送特性を評価した。その結果、20マイクロメートル以上の長距離に渡りスピン波の伝播を観測することに成功した。また、電界印加により局所歪みを誘起し強磁性/反強磁性界面をFeRh細線に形成するために、FeRh/強誘電体BaTiO3ヘテロ構造における磁気秩序の電界効果を調査した。その結果、電界印加に伴ってBaTiO3の強誘電ドメイン構造がa-ドメインからc-ドメインに変化し界面圧縮歪みが誘起されることで、強磁性状態のFeRhの保磁力が50%以上減少することを見出した。以上により、FeRhにおけるスピン波計測、電界誘起強磁性/反強磁性界面形成の技術基盤が確立された。また、反強磁性-強磁性メタ磁性転移温度を制御するために、多元合金試料作製用のアーク溶解炉を設置し、薄膜成長を開始している。さらに、領域内での国内共同研究による強磁性Fe3Si/反強磁性FeRh界面の形成、国際共同研究によるイオンビームを用いた強磁性FeRh/反強磁性FeRh界面の形成にも着手している。当初計画に記載のFeRh規則合金における強磁性スピン波の生成と検出、FeRh合金の磁気転移温度制御のための第3元素置換について予定通り進捗しており、また、H28年度に予定していた強磁性/反強磁性界面形成のためのFeRh合金の磁気転移の電界制御に関しても、予定を前倒しして実施し、FeRhの反強磁性状態が界面圧縮歪みにより安定化されることを見出した。本成果により、MMM/Internmag 2016Joint ConferenceでBest Poster Awardを受賞してる。さらに、当初予定していなかった国内、国際共同研究も開始している。そのため、上記の達成度と自己評価した。

さらに、反強磁性FeRhを挿入することで、スピン波が大きく減衰することが明らかとなり、スピン波のダンピング効果が強磁性/反強磁性界面において顕著であることが明らかとなった。(2)強磁性を示すFeRh組成の細線に対してcoplanar waveguideを用いてスピン波を励起し、種々の励起アンテナ-検出アンテナ距離に対するスピン波伝播強度を精査した。その結果、強磁性FeRhにおいて56μm以上におよぶスピン波の長距離伝播を見出すことに成功した。また、強磁性FeRhのスピンダンピング定数がα=0.0028と極めて小さいことが見出された。(3)a-cドメイン構造を持つ強誘電BaTiO3上にFeRhをエピタキシャル成長し、電界により強磁性FeRh/反強磁性FeRh/強磁性FeRh界面を形成する技術を確立した。当該へテロ構造では、電界により反強磁性領域のサイズを制御可能であることが見出され、単一の強磁性FeRh/反強磁性FeRh/強磁性FeRh接合試料において反強磁性FeRh領域の厚さを電界により制御し、反強磁性領域を介したスピン波の伝播特性を反強磁性領域の厚さの関数として評価するための基盤技術が確立された。H27年度までに得られた電界による磁気秩序制御技術と第3元素置換による磁気転移温度の制御に関す知見を更に深化させる。これにより電界で強磁性/反強磁性FeRh界面を形成し、界面を介したスピン波の透過特性の計測を可能にする。加えて、H27年度後半に開始した国内、国際共同研究により実現される強磁性/反強磁性FeRh界面でのスピン波透過特性の評価を併せて実施することで、強磁性/反強磁性界面を介して伝播するスピン波の変換の物理を統一的に理解し、本研究を総括する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
糖尿病・腎臓病患者における食行動の行動経済学的解析と栄養指導への応用

糖尿病患者では食事療法や運動療法が重要であり、患者はそれを理解しているにもかかわらず、十分に施行できず、血糖コントロールが不良となる場合がある。これは非合理的行動と捉えられることができ、その背景には食行動やその食行動をもたらす心理学的な要因や、パーソナリティが関与すると考えられる。また、自己管理の指標として運動も注目され、なかでもNEAT(非運動性活動熱産生)の関与が指摘されている。そこで本研究では、質問表を用いて食行動特性やNEAT(非運動性活動熱産生)、行動経済学的指標を用いた心理学的特性を調査し、それぞれの視点から病態との関係を明らかにすることを目的とした。対象は同意の得られた2型糖尿病患者で、食行動特性に関する質問(30問)と濵﨑らが提唱したNEAT質問表(36問)、また、パーソナリティを検討する目的で、前田の「A型傾向判別表」(12問)を用いてアンケート調査を実施し、食行動特性とNEAT、A型性格との関係について検討した。食行動特性とNEATに関連は認められなかったが、女性のNEAT高値群はBMIおよび体脂肪率、HbA1cが有意に低値であった。このことから、食行動が良好な者でもNEATが少ない者が多く、食事と運動が一体となった療養行動ができていないことが考えられた(日本病態栄養学会誌21巻1号)。次に、A型群は非A型群に比し、食行動特性の空腹感・食動機、満腹感覚、体質に関する認識が有意に高値であり、A型性格の患者は食行動が良好ではないことが明らかとなった。A型性格とHbA1cに直接の関連は認められなかったが、今後、2型糖尿病患者の血糖コントロールに影響する可能性があると考えられる。そのため、糖尿病患者において食事療法や運動療法を行う際はA型性格であることを考慮したアプローチが必要であると推察された(投稿準備中)。
アクティブインタラクションに基づく情報環境場の構築

アクティブインタラクションの考え方に基づく情報環境場の構築を行うために以下の研究を行い、ユーザとロボットとの新たなインタラクション形態の可能性を明らかにすると共に、その有用性を示した。対象の時空間的配置に係る曖昧さを含んだ言葉に基づくアクティブインタラクションについて、「もっと右、この前の」等の言葉に対する解釈方法を考案し、シミュレーション及び実空間内を対象とした実験により、有用性を確認した。また、ユーザ、ロボット、環境内の対象物の3者の相対的な位置関係を反映させたインタラクション手法を示した。次に、視聴覚情報の統合に基づくアクティブインタラクションについて、画像と音声情報を併用した高精度音源位置センシング、会話シーンにおけるロボットと複数ユーザとの共同注意の形成、視聴覚情報の確率的統合による複数ユーザの交替的会話からの話者検出、曖昧さを含んだ空間指示に対するマルチモーダルによる解釈とロボットの動作制御への応用、画像中の動きと色特徴及び音源位置推定結果を用いたロボットによる移動人物の追跡の各々に関して研究を行った。これらを通じて、視聴覚情報の統合技術の構築を行うと共に、ロボット実機を用いた実験により、その有用性を確認した。アクティブインタラクションのためのロボットの感性的反応について、ユーザの顔アクションの認識、認識結果に対するロボットの動作、ロボットの動作を見たユーザの反応、という一連の動作の実現を通して、ユーザ、ロボット間での双方向でのコミュニケーションの重要性を示した。この他、情報環境場においてユーザが親しみ易いインタフェースを提供する有力な手段の一つとして、似顔絵ベースのインタラクションエージェントについて研究を行った。顔写真から似顔絵を生成するだけでなく、顔印象に関わる言葉と似顔絵との対応付け、顔印象の定量的取扱い等を実現した。アクティブインタラクションを提供する具体的な情報環境場の構築に向けて、以下の研究を行った。1対象の時空間的配置に関わる言葉の語彙の拡張空間的配置を表す言葉として、3次元空間内での奥行き方向の関係を表す言葉、絶対的な位置を表す言葉等を加え、同時に、これらの言葉に対して実際の対象物を選択する方法を定めた。2視聴覚機能付き移動型ロボットとユーザとのインタラクションに関わるシミュレーションコンピュータに接続された可動カメラを用いて、ユーザからの指示の解釈の仕方、及び、移動型ロボットに対する空間内の対象物の探索方法について具体的に検討した。例えば、ユーザからの「右の方にある緑色の本を取れ」という指示に対して、「右、緑、本」等のキーワードを元に空間内を自動的に探索し、対象物を発見させる。実環境中に存在する様々なオブジェクトを対象として、ユーザとロボットとの間で円滑なインタラクションを行うためには、環境中の特定のオブジェクトに対する関心(注意:attention)の共有が重要である。このための基礎として、まず、マイクロホンアレーによって取得した音声信号から音源位置を推定し、更に、肌色分布の情報と統合して、ユーザ(話者)位置を特定する方法を開発した。次に、特定したユーザについて、2次元平面内での動き分布と頭部の3次元形状モデルを利用して顔の3次元的な向きを推定し、視力分布を求める。この結果と3次元空間に対する距離情報を用いて、ユーザが着目しているオブジェクトを自動的に検出する方法を開発した。これにより、ユーザとロボットとの間での共同注意の形成が可能となった。4移動型ロボットの作成実環境におけるアクティブインタラクションに関する実験を行うために、カメラやノートパソコン等を搭載でき、コンピュータによる動作制御が可能な全方向移動型ロボットを作成した。アクティブインタラクションに基づく情報環境場の構築に向け、以下の研究を行った。1実空間内におけるアクティブインタラクション対象の時空間的配置に係る曖昧さを含んだ言葉に基づくアクティブインタラクションに関し、実空間内を対象とした検討を行った。言葉による対話形式での指示を通じて、本棚の本をロボットに取ってもらうケースを設定して、視界画像からの探索領域の自動抽出、空間的配置に基づく探索領域の動的絞込み、ロボットからの自発的行動等の機能を実装し、人間を相手にするのと似た感覚でのインタラクションが可能となることを確認した。

更に、ユーザ、ロボット、環境内の対象物の3者の静的な相互位置関係をロボットが把握し、ユーザが空間内のどちらを向いているかに合せて、ユーザに対する対象物の相対的位置を答えることができるようにした。2言葉とジェスチャの併用によるアクティブインタラクション上下左右に対するジェスチャ指示に関してユーザ毎に癖があることに着目し、インタラクションの繰返しを通じてユーザの指示の癖をロボットが学習できる様にした。これにより、個々のユーザの癖に合せた応答を可能にした。また、空間(特に左右)指示について、言葉とジェスチャの指し示す内容が相互に矛盾した場合に、矛盾していることをユーザに指摘できる様にした。3複数ユーザとロボットとのインタラクションにおける注意の取扱い複数(2人)ユーザの交替会話シーンに対して、視聴覚情報(多チャネル音声、カラー画像、距離画像)を統合することにより、話者の特定を精度良く行えるようにした。時間の経過に伴う話者交替の検出の他、耐雑音性能を向上させるために、音声と非音声音の識別処理も行った。特定した話者については、3次元的な顔姿勢の推定結果と距離情報に基づいて顕著性を表すマップを作成し、空間内のどの対象に注意を向けているかを検出できるようにした。アクティブインタラクションの考え方に基づく情報環境場の機能の高度化を図るため、以下の研究を行った。1アクティブインタラクションのためのロボットの感性的反応アクティブインタラクションを実現するためには、ロボットがユーザからの言葉やジェスチャによる指示内容を理解するだけでなく、ユーザの感性的状態や動作を認識し、これに共感したり適切な反応を自律的に行うことが望ましい。そこで、入力画像からユーザの顔アクションや挨拶の仕方を認識し、その結果に基づいてロボットに感性的な反応を行わせる方法を開発した。これにより、ユーザとロボットとの間での相互作用的なコミュニケーションの可能性を明らかにした。2ユーザとロボットとのアクティブインタラクションの高度化ユーザとロボットとの間でのインタラクションを、人間を相手にしてのインタラクションに近付けるための検討を行った。まず、ユーザ、ロボット、環境内の対象物の3者の相互位置関係を把握し、ユーザに対する対象物の位置を指示する手法について、距離情報の併用により、左右だけでなく前後関係についても扱えるようにした。また、ユーザの姿勢の検出精度を向上させた。次に音源の3次元位置の推定及び人物の移動追跡に関し、視覚情報に基づく環境内への注意分布の推定と聴覚情報に基づく音声/非音声の識別及び音源位置推定を組み合わせ、インタラクションの相手を安定して追跡する方法を開発した。