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日本の探究学習における真正性概念の確立を企図する実践的研究

新しい時代の姿としてのポスト近代社会における日本の教育、特に理科教育が抱える課題について克服の方途を探った。「新しい能力」をキーワードに、実践的に展開してきたハワード・ガードナーによる多重知性の法則(マルチプル・インテリジェンス、MI)の有効性を中心に、その実践および評価について検討した。「新しい能力」の議論にとって、MIによる「能力の可視化」、真正性のある探究プロセスによる「能力の顕在化」、自己評価による「省察」が重要になることを明らかにした。(1)「探究の真正性」を重視した探究プロセスの概念構築について、より実践的なものにすることができた。すなわち、「真正性」とは探究プロセスにおけるエンゲージメント(のめり込む状態)を誘起し、学習者が「楽しさ」を実感する様態として、探究プロセスの開発・実践を通じて分析、整理し、概念化した。このとき探究学習における「課題の解決」という従来からある意味に「成果の創造」という意味を加えた。また、前仮説段階における自由試行messing aboutおよび多重知能理論マルチプル・インテリジェンス(以下MI)に基づく活動モデルを提案した。さらに、日本的な探究学習の特質について、日本の教育の特徴と日本的な自然観との関わりから考察を試みた。(2)「探究の真正性」を実現するための質の高い教材・探究プロセスの開発を継続して行った。すなわち、開発した探究プロセスを「課題の解決」「成果の創造」の視点から意味付けを行うことが可能となり、探究の真正性の概念をより実践的・具体的に展開できる手がかりがつかめた。(3)開発した教材・プロセスの実践を継続し、国内外で有効性を検討した。すなわち、(1)、(2)に基づいて教員研修、教員養成の場で有効性の高い探究プロセスをMIによるチーム学習として実践し、調査した。(4)探究学習における真正性を捉えるために授業の可視化、評価方略を検討した。すなわち、質的研究のアプローチにより、MI、学習者のポートフォリオ、アンケート(自由記述)、表情分析等を資料として新たな評価法の開発を試みて一定の成果を上げた。(1)探究プロセスの「疑問の認識」「現象の説明」の認識を深めるため「探究の真正性」を重視した探究プロセスの概念の構築を行った。すなわち、「疑問の認識」では探究学習における仮説の設定に着目し、特に仮説に至る段階(前仮説段階)での興味・関心の発生・高まりを意図した。「現象の説明」では、科学的な認識を仮説設定および結論で知的活動として成立させた。このとき自由試行messing aboutおよびコミュニケーションを考慮した活動モデルを提案した。日本的な状況における「探究の真正性」との関係を明らかにし、日本型探究学習における真正性概念を系統的な整理を試みた。(2)「探究学習の真正性」と児童・生徒の変容の関係性に対する認識を深めるために有効な質の高い教材・プロセス開発を行った。すなわち、「探究学習の真正性」の具体な姿を教材および探究プロセスとして構築し(再評価も含む)、児童・生徒の変容について把握を試みた。(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するための調査・分析を行った。すなわち、(1)、(2)に基づいて教材・プロセスを組み入れた教員養成・教員研修プログラムを実践し、有効性を検討した。また、本研究に関連した教員研修に関して国内外の調査を行った。(4)探究学習における真正性を高めるための授業の可視化、評価の方略を検討した。すなわち、従来より、我々が開発した教材・プロセスの授業実施を協働で実施したり、小学校との連携教育で中・高の教員が探究的な授業をしたりすることより「探究における真正性」の認識やmessing about、コミュニケーションへの理解を深めた。探究学習への取り組みの経験とその理論化の成果として、ポスト近代社会における「生きる力」としての能力である「新しい能力」といわれているものの涵養につながる実践的な相似点があることを見いだした。つまり、私たちの取り組みが知識基盤社会、グローバル社会を生き抜く能力である「新しい能力」への具体化として有用であることがわかった。すなわち、そのような能力を語る手法として、すでに私たちは以前から(2007年頃、オランダ・イエナプランの研究から)MI理論に着目し、探究学習のなかに活用してきた。私たちは、この理論について実践的な展開を図るため(村上、2013、2014)、8つの知性の可視化を可能とする分析ツール(チェックシート(2007年、オランダ・イエナプラン専門家H.ウィンタース氏から提供された。後に村上らは小・中版を開発)、レーダーチャート(2011年、村上らが開発)で構成)を開発し、試行している。これを探究学習のグルーピングおよびコミュニケーションに活用し、教育現場からその有効性に大きな反響があった。「新しい能力」の涵養となる対象は、主に児童・生徒、大学生、教員である。

「探究学習の真正性」に基づく質の高い探究プロセス(独自開発した約10種)を年間100回程度、小学校(約50回)、中学校(約10回)、高校(約20回)、大学(約10回)、教員研修等(約10回)で実践した。探究学習によって学習者のMIで可視化された知性(潜在的な能力)が顕在化することが示唆されている。このことは、特に教員にとって、児童・生徒の変容や自身の体験によって能力概念への実感を伴った理解が生じており、「新しい能力」への認識の深まりを確認できた。以上のように、本研究は、「新しい能力」へ至る真正性のある探究プロセスの構築を基本として、新しい時代へ向けた探究学習の姿を明瞭に提案することが出来た。理科教育(探究学習)(1)探究プロセスの概念構築に向けて立ち上げた「探究学習を探求する研究会(タンタン研)は1,2ヶ月に1回程度の研究会を継続し、本研究の展開に有効な場となっている。(2)「探究の真正性」を実現するための質の高い教材・探究プロセスの開発として、すでにある10件に加えて、「火おこし」【水琴窟」「フーとハー」をテーマにしたものを開発した。これらについて小、中、高、教員研修で約100回程度の実践を行い、その有効性について調査を継続中である。(3)開発した教材・プロセスの実践を継続し、国内外で有効性を検討した。児童・生徒に対する探究学習、教員研修、教員養成の場でMIによるチーム学習として探究プロセスを実践し、調査した。教員研修の参加者がMI及び探究プロセスを活用し有効性が広く認められ、普及しはじめた。オランダのイエナプラン教育研修では、学生、教員等に本研究を紹介し、実践につなげることができた。(4)探究学習における真正性の評価のために授業の可視化、評価方略を検討した。質的研究のアプローチにより、MI、学習者のポートフォリオ、アンケート(自由記述)、表情分析、発言分析等を資料として、それぞれの探究学習の評価資料として意味について検討し、特に一人称的コミュニケーションの把握の重要性に関する知見を得た。(1)探究プロセスの「疑問の認識」「現象の説明」の認識を深め「探究の真正性」を重視した探究プロセスの概念構築をするために、2012年5月より「探究学習を探究する研究会」を立ち上げ1ヶ月に1回,大学教員、現職教員、学生等の議論の場を作った。また、シンポジウム「新しい時代を切り開く理科教育のすがた」(2013年3月23日では、成果を報告し、関係する研究者と交流した。(2)「探究学習の真正性」と児童・生徒の変容の関係性に対する認識を深めるために有効な質の高い教材・プロセスの開発を行った。すでにある10件の探究プロセスに加えて、「火おこし」「水琴窟」をテーマにしたものを開発した。これらのプロセスについて、小・中・高校等約40校で実践し有効性について調査、検討している。(3)開発したプロセスを活用して、教員養成・教員研修の場での実践を継続している。探究学習における開発/実践の一体化による知見が得られた。また、探究学習の状況調査では、教員研修、教員養成の場で実践を行い「探究学習の真正性」の概念形成を意図するプログラムを実践と効果が得られた。また、アメリカ、オランダで調査を実施した。
がん性疼痛機序解明研究と内因性モルヒネ遺伝子導入による新しい鎮痛法の開発

難治性疼痛へと推移することが多い神経障害性疼痛やがん性疼痛がモルヒネ抵抗性である機序を明らかにし、将来的に新たな鎮痛方法を確立する手がかりとすることを目標に考えた。さらに副作用なく強力な鎮痛作用を長期に得ることを目的とし、βエンドルフィンの前駆体proopiomelanocortin (POMC)を体外衝撃波RSWの使用により遺伝子導入を試みた。神経障害性疼痛モデルがん性疼痛モデルを作成、POMCの筋注と同部位へRSWを照射し遺伝子導入を行った。我が国の超高齢化に伴い腰痛関節痛患者は増加しており、痛み治療研究への注目度が高まっている。特に慢性痛や癌性疼痛は難治性であることから臨床の場では麻薬が使用されるが、副作用が問題となる。これらの難知性疼痛のメカニズムを明らかにすることにより、副作用が少なく強力な新たな鎮痛方法の開発が求められている。これらを踏まえ、1.慢性痛癌性疼痛の疼痛メカニズムの解明、特にモルヒネ抵抗性の機序を解明すること、2.脊椎腫瘍による神経浸潤の痛みの研究を発展させるために、脊椎転移動物モデルを作成すること、3.神経障害性疼痛、癌性疼痛、脊椎腫瘍による神経浸潤の痛みに対して、副作用の無い強力な鎮痛方法を確立させること、を目的にした。これまでに骨転移モデル動物を作成した。骨との親和性が良いとされているラット前立腺がん細胞とマウス線維芽細胞を使用したこともあり、骨転移モデルの作成には大きな問題は生じなかった。難治性疼痛へと推移することが多い神経障害性疼痛やがん性疼痛がモルヒネ抵抗性である機序を明らかにするために、現在、神経障害モデルや骨がんモデルを作成しμオピオイド受容体の発現を調査中である。また両モデルの疼痛因子の検討や感覚神経系の特性を免疫組織化学染色やELISA法による定量を用いて検討した。この詳細な機序を明らかにすることによって、臨床での有効な鎮痛効果の獲得を目指す予定である。現在我が国の長寿化に伴い慢性腰痛などの難治性疼痛患者は増加していると考えられ、機序解明により今後の新たな治療法へ繋がりうると考えている。将来的な臨床応用を目指してさらに基礎実験を重ねていく予定である。我が国の長寿化に伴い腰痛関節痛患者は増加しており、痛み治療研究への注目度が高まっている。特に慢性痛、または癌性疼痛は難治性であり、モルヒネなどの麻薬が使用されるが、副作用が問題となっており、これらの難知性疼痛のメカニズムを明らかにすることにより新たな鎮痛方法の開発が必要である。これらを踏まえ、1慢性痛癌性疼痛の疼痛メカニズムの解明、特にモルヒネ抵抗性の機序を解明すること、2脊椎腫瘍による神経浸潤の痛みの研究を発展させるために、脊椎転移動物モデルを作成すること、3神経障害性疼痛、癌性疼痛、脊椎腫瘍による神経浸潤の痛みに対して、副作用の無い強力な鎮痛方法を確立させること、を目的にした。また両モデルの疼痛因子の検討や感覚神経系の特性を免疫組織化学染色やELISA法による定量を用いて検討している。現在我が国の高齢化に伴い慢性腰痛などの難治性疼痛患者は増加していると考えられ、機序解明により今後の新たな治療法へ繋がりうると考えている。さらに副作用なく強力な鎮痛作用を長期に得ることを目的とし、βエンドルフィンの前駆体proopiomelanocortin (POMC)を体外衝撃波(RSW)の使用により遺伝子導入を試みた。神経障害性疼痛モデル、がん性疼痛モデルを作成、POMCの筋注と同部位へRSWを照射し遺伝子導入を行った。von FreytestとCatwalkを用いた行動学的評価ではラットの疼痛行動が抑制され、後根神経節でのCGRP陽性細胞と脊髄後角のグリア活性は有意に減少した。POMCの遺伝子導入により、長期間にわたり副作用なく強力な鎮痛作用が得られる可能性が示唆された。さらに癌性疼痛モデルを開発・作成し、同様にその鎮痛効果を確認した。

現在我が国の高齢化に伴い慢性腰痛などの難治性疼痛患者は増加していると考えられ、今後の新たな治療法となりうると考えている。将来的な臨床応用を目指してさらに基礎実験を重ねていく予定である。医歯薬学βエンドルフィンの前駆物質プロオピオメラノコルチン(POMC)の作成を行い、がん性疼痛動物モデルに対しての鎮痛効果を調査済みである。また、下腿骨がん疼痛モデルに対して数種の鎮痛治療を行い、データ収集中である。骨への親和性が確認されているラット前立腺癌細胞とマウス線維芽肉腫細胞を使用し、既に下腿骨がん疼痛モデルを作成済である。癌性疼痛モデルに対しては、腫瘍細胞を脛骨へ移植した転移性骨腫瘍モデルと、腰椎椎体へ移植し腫瘍浸潤による神経障害性疼痛モデルを作成する。難治性疼痛へと推移することが多い神経障害性疼痛やがん性疼痛がモルヒネ抵抗性である機序を明らかにするために、現在、神経障害モデルや骨がんモデルを作成しμオピオイド受容体の発現を調査中である。また両モデルの疼痛因子の検討や感覚神経系の特性を免疫組織化学染色やELISA法による定量を用いて検討している。この詳細な機序を明らかにすることによって、臨床での有効な鎮痛効果の獲得を目指す予定である。平成26年度以降は、神経障害疼痛ラットモデルの実験を行っていく。神経障害性疼痛モデルには、坐骨神経拘扼モデルを用いる。このモデルは、坐骨神経の部分損傷により、機械的アロディニアが強く表れることが特徴である。また癌性疼痛モデルとしては、腫瘍細胞を脛骨へ移植した転移性骨腫瘍モデルと、腰椎椎体へ移植し腫瘍浸潤による神経障害性疼痛モデルを使用する。まず癌性疼痛モデルとしては、腫瘍細胞を脛骨へ移植した転移性骨腫瘍モデルと、腰椎椎体へ移植し腫瘍浸潤による神経障害性疼痛モデルを作成する。神経障害モデルや骨がんモデルを作成しμオピオイド受容体の発現を調査中である。この詳細な機序を明らかにすることによって、臨床での有効な鎮痛効果の獲得を目指す予定であるため。
韓国における1社1村運動が地域づくりに果たす役割に関する実証研究

本研究は,統計資料および農村調査を通じて,韓国で企業・団体がマウル(集落)と交流し農業・農村の支援活動をおこなう1社1村運動の実践実態とそこでの成果,および問題・課題について明らかにした。2008年までに1社1村運動は7,309件おこなわれ,全体の経済効果は290億ウォンに及ぶ。こうした一定の成果をあげているが,民間企業が1社1村運動に参加しやすい環境づくりやマウルサイドの意識改革などの問題も抱えていた。本年度は,交付申請書に記した本研究で明らかにする4点のうち,以下の2点について調査・分析をおこなった。1つは,1社1村運動をコーディネートしている「社団法人農村サラン本国民運動本部」において,ヒアリング調査をおこなった。1社1村運動の取り組み背景には,韓国の高度成長以降先鋭化した都市と農村の所得格差問題があり,高度成長の恩恵を最も享受した企業が,1社1村運動を通じて農村の格差問題の社会的解決の一助を果たす,ひとつの所得再分配的役割として取り組まれていることが明らかとなった。このように企業が直接農村部と結びついて格差問題に取り組む手法は,政府による法人税の徴収とそれを原資に公共事業を通じて国土の均衡発展と所得格差問題を解消してきた日本とは異なる。しかし,そうであるが故に,韓国の経済状況や企業の経営事情に大きく左石されるという不安定化の要因も内包している。事実,ピーク時の2007年には1万4,500件(累積)の1社1村運動が取り組まれていたが,リーマンショック以降2009年には7,500件に半減している。もう1つは,これら1社1村運動が各地域(道)ごとにどの程度取り組まれているのかといった地域ごとのデータ把握である。現在データの整理中であり,次年度への宿題である。全国での1社1村運動のデータ把握はなされているが,地域ごとの詳細な把握・分析はほとんど皆無であり,これらの作によって1社1村運動の韓国全土での広がり具合や活動状況などを明らかにすることができるものと思われる。本研究は,統計資料および条件不利地域での実態調査を通じて,韓国で取り組んでいる1社1村運動の実践実態とそこでの成果,および問題・課題について明らかにした。韓国では2000年代に入り,さらなる市場開放と工業製品の輸出振興により都市と農村の地域間格差,工業と農業における所得格差がいっそう問題化するなかで,これら格差の解消を図る一方策として2004年から1社1村運動に取り組んでいる。1社1村運動は,企業・団体がマウル(集落)と交流し農業・農村の支援活動をおこなう運動であり,韓国農協中央会(運動本部)や地域農協が両者の仲介機能を果たしている。1社1村運動は,民間企業を中心に7,309件(2008年)取り組まれている。主な活動内容は,農水産物直接販売や農村作業支援,農村体験および相互訪問などであり,全体の経済効果は290億ウォンに及ぶ。このように一定の成果をあげているが,いくつかの問題も抱えている。第1は,民間企業を中心とすることから,1社1村運動の取り組みが経済動向に大きく左右されることである。そのため運動本部では,広報活動による情報発信の強化,1社1村運動が果たす社会貢献を認証する制度の構築,1社1村運動に参加した企業に対する税の優遇措置を政府に働きかけるなど,民間企業が1社1村運動に参加しやすい環境づくりを図っている。第2は,一方的に企業・団体から支援されるのではなく,一緒に運動をおこなっていくというマウルサイドの意識改革である。第3は,企業・団体が都市近郊や交通等便利のよいマウルを選択する傾向にあるため,地域の自然や伝統・文化等を維持しながらも,今後最低限のインフラ整備も進めていく必要がある。
東南アジア山地の植物遺伝資源探索と農民の権利

ミャンマー連邦共和国(ミ国)のザガイン州ホマリン郡区とザガイン郡区、隣接するマンダレー地方域の一部で、2018年8月に野菜類等植物遺伝資源の探索収集を実施した。本調査は、農業生物資源研究所(現農研機構)とミ国農業灌漑省(現農業畜産灌漑省)農業研究局(DAR)が取り交わした植物遺伝資源に係る協定に基き、DAR傘下のシードバンク(SB)から研究員がカウンターパートとして参加した。収集した59点の植物遺伝資源は2セットに分け、1セットはDAR SBで保存・利用される。他の1セットは植物遺伝資源国際条約の標準材料移転契約をSBと交わし、植物検疫等手続きを行い日本に導入した。農研機構(NARO)遺伝資源センターに保存し、NAROジーンバンク(GB)事業の遺伝資源として育種、研究、教育に利用される。59点の収集品は、禾穀類4点、マメ科18点(1点は近縁野生種)、ウリ科やナス科等の野菜類が32点(半栽培あるいは野生種16点を含む)。同時に作物や品種の方名と利用法を聞き取り、民族植物学的調査を実施した。2018年10月-11月と2019年2月にインドを訪問した。インドの植物遺伝資源局、インド工科大学、マニプール大学と植物遺伝資源や民族植物学的調査に関する研究協力の方向性を協議し、インド北東部のメガラヤ州、アッサム州、マニプール州において観察調査し、作物方名を聞き取りした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ミャンマー連邦共和国(以下、ミ国)のザガイン州、シャン州、およびヤンゴンからバゴーにかけての地域において野菜類等植物遺伝資源の探索収集を実施した。本調査は、農業生物資源研究所(現農研機構)とミ国農業灌漑省(現農業畜産灌漑省MALI)農業研究局(DAR)が取り交わした植物遺伝資源に係る協定に基づいて、ミ国側はDAR傘下のシードバンクから研究員がカウンターパートとして参加した。ザガイン州レイシ郡区、ソムラ郡区、ホマリン市近郊、シャン州タウンジー県等の調査を実施した。収集された183点の植物遺伝資源は2セットに分け、1セットはDARシードバンクで保存、ミ国で増殖し育種・研究に活用される予定である。他の1セットは植物遺伝資源国際条約(ITPGRFA)に定められた標準材料移転契約(SMTA)をミ国と交わし、植物検疫等手続きを行い日本に導入した。導入遺伝資源は農研機構(NARO)遺伝資源センターに保存し、NAROの実施する農業生物資源ジーンバンク事業の遺伝資源として将来の作物改良や研究、研修等に利用される。なお、イネ遺伝資源については、植物防疫法の輸入禁止品に相当するため、農林水産大臣の特別輸入許可を待って導入の予定である。183点の植物遺伝資源には、マメ類が43点、ウリ科やナス科を含む各種の野菜類が46点、野生や半栽培のウリ科やマメ科など作物近縁野生種26点などが含まれ、穀類遺伝資源とともに野菜遺伝資源も数多く収集することができた。現地において分類、同定を行い、特性を記録するとともに収集地点情報や農家の栽培や利用に関する情報を収集した。これらは、農業生物資源ジーンバンク事業で刊行している植物遺伝資源探索導入調査報告書へ投稿した。本現地調査の対象地域は入域許可に時間がかかり、ミャンマー語以外の現地独自の言語、また現地の道路事情が悪く利用可能な交通手段が限られる等の障害があるが、本課題では、ミ国農業畜産灌漑省と我が国の農研機構(NARO)との研究協定、NAROの農林水産ジーンバンク事業やNARO遺伝資源センターの農水省受託プロジェクト、科研課題番号25257416等との協働の上現地入りしたため、同一地域で異なる目的・方法をもつ複数のプロジェクトのシナジー効果によって極めて効率的に調査することができた。また、このことはミ国側事務手続きの迅速化やカウンターパート研究員の配置の適正化につながった。さらに、ミ国農業畜産灌漑省農業研究局との事前の連絡調整により、遺伝資源の研究者ならびに対象地域出身で現地語話者であるイェジン農業大学在学中の学生の協力もあり、非常にスムーズに調査を行うことができた。ミャンマー連邦共和国(以下、ミ国)の北端に位置するカチン州北部プタオ近郊、西部のチン州の山地で農家を訪ね植物遺伝資源の探索収集を実施した。チン州では南部のミンダッおよびマドゥピとその周辺を対象とした。本調査は農業生物資源研究所(現農研機構)とミ国農業灌漑省(現農業畜産灌漑省)農業研究局(DAR)が取り交わした植物遺伝資源に係る協定に基づいて、ミ国側はDAR傘下のシードバンクの研究員がカウンターパートとして参加した。収集した遺伝資源は2セットに分け、1セットはDARシードバンクで保存し、ミ国で増殖し、育種・研究等に活用される予定である。他の1セットは植物遺伝資源国際条約(ITPGRFA)に定められた標準移転契約(SMTA)をミ国と交わし、両国の植物検疫手続きを行い日本に導入した。納入植物遺伝資源は農研機構(NARO)遺伝資源センターに保存し、NAROの実施する農林生物資源ジーンバンク事業の保存遺伝資源として将来の作物改良や研究、研修等に利用される。なお、イネ遺伝資源は植物防疫法の輸入禁止品に相当するため、前年度収集のイネ遺伝資源23点とともに農林水産大臣の特別許可を得て導入した。

244点の植物遺伝資源は、穀類75点(内イネ30点)、マメ類45点、野菜類124点(ウリ科52点、ナス科17点)が含まれる。それらには近縁野生種(CWRs)や半栽培状態の植物が含まれている。以上のように、穀類、マメ類、野菜類の遺伝資源を多数収集することができた。現地において分類・同定を行い、特性を記録するとともに収集地点情報や農家の栽培や利用に関する情報を収集した。この成果は農業生物資源ジーンバンク事業で刊行している植物遺伝資源探索導入調査報告書へ投稿した。また、現地で撮影した画像情報はNAROジーンバンクのField Studyデータベースに格納した。ミャンマー連邦共和国(以下ミ国)本現地調査の対象地域は入域許可に時間がかかり、ミャンマー語以外の現地独特の言語、また、現地の道路事情が悪く利用可能な交通経路、交通手段が限られている等の障害があるが、本課題では、ミ国農業畜産灌漑省(MOALI)農業研究局(DAR)とわが国の農研機構(NARO)との遺伝資源に係る共同研究協定に基づき、NAROが受託した農林水産省プロジェクト(PGRAsia)、科研「辺境少数民族地帯での植物利用及び伝統知の遺存と地域発展活動や国際経済の影響評価(課題番号25257416)」等との協働の上現地入りすることができた。同一地域で異なる目的・方法を持つ複数のプロジェクトが協力することにより、シナジー効果により極めて効率的に調査をすることが出来た。このような協力関係はミ国側の入域許可や調査許可といった行政手続きの迅速化やカウンターパート研究員の配置の適正化につながった。当初計画していたザガイン地方域ナンユン郡区はアクセス経路上の現地情勢の変化により不可能になり急遽カチン州プタオ郡区に変更した。プタオ郡区は外国人の入域を制限していたが、DAR、農業局(DOA)、カチン州政府との緊密な連携により新たな入域許可を得ることが出来た。チン州においてはアクセスの容易なファラム郡区、ハッカ郡区、ティッディム郡区ではなく、ミッダッ県のミンダッ郡区やマトゥピ郡区を集中して調査した。さらに、ミ国に隣接するインド共和国(以下インド)北東部のナガランド州やマニプール州において、ナガランド大学、インパール大学、グワーハーティ大学、インド植物調査局の研究者らの協力を得て、アッサム州のグワーハーティからサルバリ地区、インパールからコヒマおよびキクルマ地区、インパールからウクルル地区において予備的な視察を行うことができた。ミャンマー連邦共和国(ミ国)のザガイン州ホマリン郡区とザガイン郡区、隣接するマンダレー地方域の一部で、2018年8月に野菜類等植物遺伝資源の探索収集を実施した。本調査は、農業生物資源研究所(現農研機構)とミ国農業灌漑省(現農業畜産灌漑省)農業研究局(DAR)が取り交わした植物遺伝資源に係る協定に基き、DAR傘下のシードバンク(SB)から研究員がカウンターパートとして参加した。収集した59点の植物遺伝資源は2セットに分け、1セットはDAR SBで保存・利用される。他の1セットは植物遺伝資源国際条約の標準材料移転契約をSBと交わし、植物検疫等手続きを行い日本に導入した。農研機構(NARO)遺伝資源センターに保存し、NAROジーンバンク(GB)事業の遺伝資源として育種、研究、教育に利用される。59点の収集品は、禾穀類4点、マメ科18点(1点は近縁野生種)、ウリ科やナス科等の野菜類が32点(半栽培あるいは野生種16点を含む)。
アルミニウム系水素貯蔵材料の高機能化-反応機構の解明と促進

アルミニウム系水素貯蔵材料の高機能化に関する研究を実施した。アルミニウム水素化物(AlH_3)の化学合成条件を最適化するともに、結晶および表面構造と熱的安定性や水素放出特性を評価し、それらの相関を調べた。AlH_3の表面には水素放出反応を抑制する厚さ35nmの非晶質Al_2O_3およびχ-Al_2O_3が存在しており、雰囲気制御ミリング処理で表面改質することにより水素放出反応が促進されることを明らかにした。水素体積密度と重量密度が高く、シンプルな脱水素化反応が進行するために高密度水素貯蔵材料として注目されているアルミニウム水素化物AlH3について、反応機構の解明と脱水素化特性の促進に関する研究を進めた。条件を最適化して化学合成したAlH3の脱水素化反応について、熱重量示差熱分析および示差走査熱量計により熱力学的安定性を評価した。また、走査型・透過型電子顕微鏡およびその場X線光電子分光を用いることにより、粉末粒子表面の厚さ約5nmのアルミニウム酸化物層がAlH3の脱水素化反応を抑制していることを明らかにした。さらに、水素雰囲気でのミリング処理により、AlH3の脱水素化反応の開始温度が140°Cから80°Cまで低下することを確認した。一方、このAlH3をアルカリ・アルカリ土類金属の水素化物(NaHやCaH2など)と混合してミリング処理することにより、NaAlH4やCa (AlH4)2などの錯体系水素化物が生成することを明らかにした。また、新規なアルミニウム系水素化物として、水素が金属原子間に固溶する、侵入型の水素化物Y3Al2H2を合成した。これら多様なアルミニウム系水素化物に対して、中性子・高輝度X線回折測定および最大エントロピー法/リートベルト解析を実施して結晶構造と電子密度分布を比較することにより、水素貯蔵特性に関連する化学結合性を実験的に評価し、高機能アルミニウム系水素貯蔵材料の設計および開発につながる重要な知見を得た。水素体積密度と重量密度が高く、シンプルな水素放出反応が進行するために高密度水素貯蔵材料として注目されているアルミニウム水素化物AlH3について、反応機構の解明と水素放出特性の促進に関する研究を進めた。熱重量示差熱分析から、条件を最適化して合成したα、β、γ-AlH3は9.6±0.2mass%(理論値の95±2%)の水素放出量を示し、α相は吸熱をともなう水素放出反応を150°C付近で開始して直接アルミニウムが生成するが、βおよびγ相は発熱反応を経てから吸熱反応が進行してアルミニウムが生成することがわかった。水素放出反応を抑制している粉末粒子表面のアルミニウム酸化物層(厚さ約5nm)について詳しく調べるため、AlH3およびAlD3の放射光X線回折測定(SPring-8 BL02B2)と高強度中性子回折(J-PARC BL21(NOVA))を実施した。Rietveld解析から、α-AlH3とα-AlD3以外に、非晶質Al203とχ-Al203の生成を示す回折パターンが同定された。これらのアルミニウム酸化物層がAlH3の水素放出反応を抑制し、AlH3とAl203の熱膨張率の差により粒子表面に生じた微細なクラックから水素が放出されることを示唆している。さらに、アルゴンまたはヘリウムに対して水素または窒素雰囲気でミリング処理を行うとミリング中の水素損失が抑制され、AlH3の水素放出反応の開始温度が30°Cまたは50°C程度も低下した。最適な制御を行うためにはミリング処理により改質された表面層を詳しく調べる必要があるが、AlH3の水素放出特性の改善には表面改質が有効であることがわかった。
好中球と表皮細胞に起因した重症薬疹発症の機序解明と早期診断血清マーカーの確立

重症薬疹であるStevens-Johnson症候群(SJS)と中毒性表皮壊死症(Toxic Epidermal Necrolysis: TEN)は投薬による医原性疾患であり、時に致死的となる。SJS/TENの病態は、全身の広範な表皮細胞の壊死による生体バリアの崩壊であるが、表皮細胞死の分子機序は十分に解明されていない。本研究では、患者血清・ヒト表皮培養系・ヒト血液細胞培養系を用いて、細胞死を誘導するシグナル分子と、そのシグナル受容体や細胞内転写因子活性による表皮細胞死のカスケードを同定し、重症薬疹における表皮細胞壊死の分子メカニズムを明らかにすることを目標としている。我々はこれまでに、1、2を明らかにした。1SJS/TEN患者血清中のLL-37(抗菌ペプチドの一種)濃度が発症早期から顕著に上昇する2表皮に浸潤する好中球がLL-37を発現し、表皮細胞の細胞死誘導に関与するFPR1受容体発現を惹起させるこれらの結果から、「好中球が放出するLL-37がSJS/TENの主病態である表皮細胞壊死(ネクロプトーシス)のスイッチを司っている」ことが分かった。さらに興味深いことに、SJS/TEN皮膚組織に浸潤した好中球は活性化し、Neutrophil extracellular traps (NETs)を形成することで、LL-37を細胞外に放出しており、これはSJS/TENの疾患特異的な事象であることが、種々の患者検体を用いた解析により判明した。現在までに主に次の2点が判明している。1. SJS/TENでは、表皮内に浸潤した好中球がNETsを形成し、LL-37を放出する。2. LL-37は表皮細胞に「死の受容体」であるFPR1発現を誘導し、広範なネクロプトーシスによる表皮細胞死を惹起する。SJS/TENの発症には、薬剤に感作されたCD8 T細胞による獲得免疫反応が発端となると考えられている。そのため、薬剤反応性CD8 T細胞が好中球を活性化させている可能性を考え、次なる解析を行なっている段階である。今後は以下の3点に注目して研究を行う。1. SJS/TEN既往患者から薬剤反応性単核球を分離・培養し、これらの細胞が薬剤刺激により放出する分子を質量分析により網羅的に解析する。2.薬剤刺激により薬剤反応性単核球が放出する分子のうち、好中球にNETsを誘導する物質を抽出する。3.単核球由来のNETs誘導物質ならびに、LL-37がSJS/TENの早期診断マーカーとなり得るか、について症例数を増やした解析を行う。SJS/TEN既往患者から薬剤反応性単核球を採取し、分離・培養する実験系において、研究倫理委員会の承認ならびに患者検体の収集に時間を要した。そのため、本年度に行う予定であった薬剤反応性単核球を用いた実験系を、次年度に行うように予定を変更したため。
テルル原子を含む新規な複素環化合物の創製とその機能性の解明

1.先にその初の合成に成功している含テルル7員複素環,1-ベンゾテルレピン類の反応性を検討し,このテルレピン類から1-ベンゾスタネピン類,1-ベンゾスチベピン類および1-ベンゾシレピン類への誘導に成功した。これは,当研究課題であるテルル原子を含む複素環の反応性の解明のひとつであり,テルル?リチウム交換反応を効率良く利用したものである。本法によりこれら7員複素環化合物の新しい合成ルートが開けた。2.上記項目の1-ベンゾテルレピン類合成の展開のひとつとして,この手法を他の元素に応用して,ごく最近,新規なリング・システムである1-ベンゾスタネピン類の合成に成功した。そこで,その一般化を計るとともに,その反応性を検討した。その結果,スズ原子の大きな特徴であるスズ-金属交換反応を利用して,1-ベンゾスチベピン類への変換を計るとともに新規な7員複素環である1-ベンゾボレピン類への変換にも成功し,その芳香属性についても言及した。3.6員ヘテロ芳香族カチオンであるテルロピリリウム塩およびセレノピリリウム塩の化学解明にも着手し,1-ベンゾセレノピリリウム塩の簡便な一般合成法を見いだした。4.上記項目の知見を元に,本化合物の化学的反応性を解明すべく,求核剤との反応性を検討し,各種の置換セレノクロメン類の合成を行った。5.簡便かつ実用的な一般合成法を確立している1-ベンゾセレノピリリウム塩の反応性解明の一環として,グリニヤール試薬との反応を検討した。その結果,2,4-ジ炭素官能基置換のセレノクロメン類が合成でき,さらにこれらを対応するピリリウム塩に誘導した。6.上記項目のテルルアナログである1-ベンゾテルルピリリウム塩については,同様なルートによる合成はできなかった。そこで別経路を探索した結果,テルロクロモン類とのグリニヤール試薬との反応により4-ヒドロキシ体を経由することで,2,4-ジ炭素官能基置換1-ベンゾテルルピリリウム塩の一般合成法として,確立することができた。7.上記項目の位置異性体である2-ベンゾテルロピリリウム塩は,当研究代表者が最近その合成に成功したリング・システムであり,そのセレンアナログを含めいくつかの誘導体を合成した。加えてその単結晶X線構造解析を行い,その構造についても言及した。交付申請書「研究目的・研究実施計画」本年度分,5項目のうちほぼ4項目が達成できた。これは,当研究課題であるテルル原子を含む複素環の反応性の解明のひとつであり,テルル-リチウム交換反応を効率良く利用したものである。

2.上記の1-ベンゾテルレピン類合成の展開のひとつとして,この手法を他の元素に応用して,ごく最近,新規なリング・システムである1-ベンゾスタネピン類の合成に成功した。そこで,その一般化を計るとともに,その反応性を検討した。その結果,スズ原子の大きな特徴であるスズ-金属交換反応を利用して,1-べンゾスチベピン類への変換を計るとともに新規な7員複素環である1-ベンゾボレピン類への変換にも成功し,その芳香属性についても言及した。3.6員へテロ芳香族カチオンであるテルロピリリウム塩およびセレノピリリウム塩の化学解明にも着手し,1-ベンゾセレノピリリウム塩の簡便な一般合成法を見いだした。4.上記の知見を元に,本化合物の化学的反応性を解明すべく,求核剤との反応性を検討し,各種の置換セレノクロメン類の合成を行った。5.本申請研究課題の主要な部分およびこの数年間の成果をまとめ,以下の総説に概説した。交付申請書「研究の目的・研究実施計画」本年度分5項目のうち,ほぼ4項目が達成できた。1.先にその簡便かつ実用的な一般合成法を確立している1-ベンゾセレノピリリウム塩の反応性解明の一環として,グリニヤール試薬との反応を検討した。その結果,2,4-ジ炭素官能基置換のセレノクロメン類が合成でき,さらにこれらを対応するピリリウム塩に誘導した(J.Heterocyclic Chem.,39,in press.)。2.上記項目のテルルアナログである1-ベンゾテルルピリリウム塩については,同様なルートによる合成はできなかった。そこで別経路を探索した結果,テルロクロモン類とのグリニヤール試薬との反応により4-ヒドロキシ体を経由することで,2,4-ジ炭素官能基置換1-ベンゾテルルピリリウム塩の一般合成法として,確立することができた(Hetelocycles,57,in press.)。3.上記項目の位置異性体である2-ベンゾテルロピリリウム塩は,当研究代表者が最近その合成に成功したリング・システムであり,そのセレンアナログを含めいくつかの誘導体を合成した。加えてその単結晶X線構造解析を行い,その構造についても言及した(J.Chem.Soc., Perkintransactions 1,2002,606.)。4.本研究課題であるテルル原子を含む新規な複素環化合物合成の戦略であるテルロール類の分子内三重結合への環化付加反応による複素環合成について,この数年来の成果の整理を行い,総説としてまとめた(有機合成化学協会誌,59,355)。
肢芽軟骨形態形成を支配するHoxa-13の標的遺伝子の探索

本年度の前期は昨年度に引き続き、BMP-2,BMP-4のニワトリ胚肢芽形成時における機能解析を行った。これまでの解析により、肢芽におけるBMP-2,BMP-4は肢芽水掻き間充織において発現し、肢芽の間充織における細胞死を制御していることを明らかにした。過去の実験発生学的な解析から、肢芽の水掻き間充織の細胞死過程には外胚葉性シグナルが必須であることが明らかにされている。そこで外胚葉除去時におけるBMP4の発現パターンを解析した。発生段階28の後肢芽第三水掻き領域の背側外胚葉を除去したところ、12時間後にBMP4の発現が消失した。この結果より、肢芽外胚葉がBMP-4の発現維持に必須であることが明らかになった。鳥類はその生態系における位置に応じて、水掻きの形が異なっており、この水掻きの形状は発生後期における細胞死パターンに依存している。ニワトリでは水掻き領域全体で細胞死がおこるのに対し、アヒルでは基部側の細胞死が誘導されない。これまでの解析から、ニワトリ胚では、BMP-2/-4が足の細胞死のパターンを決めていることが明らかにされている。そこで、ニワトリとアヒルの細胞死パターンの違いをBMP-4の発現パターンで説明出来るのか確認した。st.29のニワトリでは、第三水掻き領域の基部側において発現が観察されるのに対し、同じ発生段階におけるアヒルではまったく検出されなかった。以上の結果は種特異的な細胞死パターンをBMP-4が決めているという仮説を支持する。後期はHoxa-13の標的遺伝子を同定するために、標的遺伝子と思われる候補遺伝子をクローニングし、Hoxa-13強制発現時における候補遺伝子の発現パターンの解析を行った。これまでに8種類の候補遺伝子について解析を行ったが、Hoxa-13依存的に発現量が変動する遺伝子は同定されていない。今後は候補遺伝子をさらに増やし解析を続ける予定である。
遺伝的制御系の応答機構

本研究班は昭和61年4月に発足した特定研究領域「遺伝的制御系の応答機構」の総括班として、研究全般の実施に関する基本方針を定め、各計画研究班間の連絡、情報交換をはかると共に、研究進行につれて生じる問題点の調整、解決を行ない、本特定研究領域の推進に資することを目的とする。特に本年度は特定研究の初年度であることを考慮して2回の合同班会議を開催し、特定(【II】)の研究者も含めてほぼ全員の研究内容を発表させ、また昭和61年度成果報告書を作成し、情報交換につとめた。また、公開シンポジウム「遺伝的制御系の応答機構」を開催し、本特定研究に対する理解を深めることにつとめた。さらに「サーキュラー」を合わせて3回発行し、所属研究者間の連絡を行なった。また、要望によりオリゴヌクレオチドの合成、配布を行ない、研究推進に役立てた。これらの計画は2回開催された総括班々会議での討議にもとづくものである。本総括班は各計画研究班の責任者および本特定研究外の学識経験者と事務局担当者より構成されている。
脳-脊髄間の人工神経接続に対する適応メカニズムの解明

人工神経接続の技術は、神経細胞の機能を有したコンピューターを用いて脳と脊髄を接続することで自身の脳活動を契機とした脊髄神経刺激を可能にする。本研究は、脊髄損傷によって結合を失った脳と脊髄の神経細胞が人工神経接続による再結合に対して、どのように適応し、再組織化を図るのかについて明らかにすることを目的としている。研究の初年度にあたる今年度は、マカクサルを対象とした実験を行い、大脳皮質と脊髄間を繋ぐ人工神経接続による大脳皮質の適応現象の証明(実験1-1)、および人工神経接続による大脳皮質の可塑性誘導(実験1-2)を目指し、研究を実施した。実験1-1、1-2を通して、実験で用いる手首関節運動課題が行えるように4頭のマカクサルをトレーニングした。実験1-1では単一神経細胞の活動電位を記録する電極を大脳皮質運動野内に、脊髄運動回路を刺激する電極を脊髄内に埋め込んだ。筋肉との関係から定義された皮質ニューロンの3つのタイプの屈ニューロン、伸ニューロン、非ニューロンと、支配筋との関係から定義された3つの脊髄サイトである屈サイト、伸サイト、共サイトを同定し、それぞれの組合せで人工神経接続し、皮質ニューロンの適応について調査する準備を整えた。実験1-2では、実験1-1において明らかにする人工神経接続に対する大脳皮質神経細胞の柔軟な適応現象が、可塑性に移行するかについて調査する。人工神経接続を長時間行い、それに適応した大脳皮質神経細胞が人工神経離脱後にどのような活動を見せるかを調査できるよう実験1-1と同様の準備を整えた。また、今年度は予定を超えて、ヒトを対象とした実験についても開始することが出来た。健常被験者および脊髄損傷のある被験者に対して人工神経接続を行い、大脳皮質および脊髄神経回路の活動を記録する実験を開始した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
普及型重粒子線癌治療装置用超伝導コイルシステム開発のための基礎的研究

我が国が世界有数の実績を持つ重粒子線がん治療技術を広めるためには,装置の一層の小型化,高効率化が必要となる。本研究は癌治療用サイクロトロンの超伝導化を目指し,その前提となる高温超伝導線材の超伝導特性と機械特性の耐放射線性に関する評価実験と,中性子線照射後のRI生成物評価試験を実施した。それらの結果,加速器用線材として致命的な特性劣化は観測されなかった。実験研究と並行して,放射線医学総合研究所のHIMAC(400Mev/核子,300nA)と同等の出力を有する加速器に必要となる超伝導コイルの設計を試み,小型・高効率化の可能性を示した。1)サイクロトロン用Y系コイルの仮設計サイクロトロン用Y系コイルシステムの仮設計として、290、350、400MeVの3種類のエネルギーレベルの等時性磁場を発生するコイルシステムの仮設計を行った。2)Y系線材等の材料特性評価実験Y系超伝導線材ならびにコイル構成材料(含浸材、絶縁材等)について、ガンマ線、中性子、陽子線、炭素線等の医療に用いる放射線に対する耐放射線性は明らかになっていない。そこで本年度は以下を実施した。a)高温超電導線材(Bi2223およびYBCO線材)の常温での中性子照射実験を行い、照射前後の液体窒素中の超電導特性を調べた。照射を1時間(2Gy)行った結果、Bi2223線材の場合は照射後のlcは照射前に比べ、140Aから120Aに低下した。一方、YBCO線材の場合は照射前後のlcはそれぞれ96.4Aと96.9Aで劣化は確認されなかった。b)照射後のガンマ線スペクトルを測定した結果、Bi2223線材から110Agが観測された。これは安定化銀が放射化し、生成されたものと考えられる。YBCO線材からは基板のNiWから57Co、58Co、65Ni、185Wが、安定化層の銀から110Agと187Wが、銅から65Niが生成されたと考えられる。c)運転温度下、通電状態で放射線を照射し、中性子照射前後の超電導特性を調べることのできる「照射実験用真空断熱容器」を設計・製作した。3)Y系コイルシステムの特性評価・設計用計算機シミュレータの開発有限要素-境界要素併用法および高速多重極法を組み合わせた、超電導特性を考慮可能な大規模3次元電磁場解析手法とそれに基づく計算機プログラムを開発した。重粒子線癌治療を目的とするサイクロトロン用コイルの超伝導化を目指し、研究実施計画に沿って、高温超伝導線材の超伝導特性および機械特性の耐放射線性に関する評価実験を行った。まず、AVF930サイクロトロン(放射線医学総合研究所)を用い、Bi-2223線材とYBCO線材とを試料として14MeV中性子照射実験を実施し、照射前後の超伝導特性(77K・液体窒素中)の比較を行った。その結果、77kGy×3回(合計231kGy)の照射に対して、超伝導特性(電流-電圧特性)の明確な変化・劣化は観測されなかった。つぎにサイクロトロンからの14MeV中性子を照射し放射化による生成核種を調査した。その結果、Bi-2223線材においては、110Ag(半減期約250日)と207Bi(半減期約11500日)の生成が観測されたが、全体量が少なく、照射2週間後の表面放射線レベルは低かった。Y系(YBCO)線材については、110Ag(半減期約250日)、54Mn(半減期約312日)、60Co(半減期約1923日)が生成されたが、これもBi系同様に総量が少なく、照射2週間後の表面放射線は問題の無いレベルであった。高温超伝導線材の耐放射線性に関する報告は世界的にもほとんどなく、ここで得られた実測データは極めて有用と考える。また、中性子照射後の機械的歪みが超伝導特性に及ぼす影響を調査するための実験装置の設計・製作を行い、未照射線材での歪み-臨界電流の関係を調べ、製作装置の妥当性を確認した。高温超伝導線材の機械特性の耐放射線性の実測データについてもまだ報告例がないので、製作した装置を用いて、平成22年度のできるだけ早い時期に中性子照射後の歪み-臨界電流特性の評価実験を行いたいと考えている。以上と並行して、冷凍機伝導冷却超伝導コイルの熱設計および通電・伝熱特性評価用計算機シミュレータの開発を行った。重粒子線癌治療を目的とするサイクロトロン用コイルの超伝導化を目指し、高温超伝導線材の超伝導特性および機械特性の耐放射線性に関する評価実験と、高温超伝導技術を活用した「次世代超伝導サイクロトロン」の提案と試設計を行った。

まず、AvF930サイクロトロン(放射線医学総合研究所)を用い、昨年度に引き続き、Bi-2223線材とYBco線材とを試料として14MeV中性子照射実験を実施し、照射前後の超伝導特性の比較を行った。その結果、77kGyx7回(合計539kGy)の照射に対して、超伝導特性(電流-電圧特性)の明確な変化は観測されなかった。つぎに中性子照射による超伝導線材の機械特性に及ぼす影響を評価するため、Bi-2223線材とYBCO線材を試料として、昨年度製作した機械特性評価装置を用い、未照射線材での歪み-臨界電流特性と、中性子照射後(77kGyx1回)の歪み-臨界電流特性を測定し比較した。その結果、0.4%までの歪に対して、中性子照射による超伝導線材の機械特性の変化は見られなかった。以上、本研究の3年間で実施した中性子照射に対する超伝導特性評価実験と放射化による生成核種の分析・調査においては、加速器用線材として致命的な特性劣化等は観測されなかった。高温超伝導線材の耐放射線性に関する報告は世界的にもほとんどなく、ここで得られた実測データは極めて有用と考える。以上の実験研究と並行して、高温超伝導線材の特性を活かしたこれまでにない新しい加速器設計に基づく「次世代超伝導サイクロトロン」を提案し、本研究課題の最終年度のまとめとして、放射線医学総合研究所のHIMAC(400Mev/核子、300nA)と同等の出力を有する加速器に必要となる超伝導コイルの設計最適化を行い、小型・高効率のサイクロトロン用コイルシステムの実現可能性を示した。
極低温域で動作する新規TiNi基超弾性合金の開発

本研究の主な目的は,TiNi基形状記憶合金において発現するマルテンサイト変態(M変態)の前駆現象(Commensurate-Incommensurate転移:C-IC転移)を結晶学的,熱力学的および機械的影響を調査し,また単結晶材における低温域における応力ヒステリシス(σhys)の温度依存性を調査し.低温域で動作する超弾性合金への応用を探索することである.以前の研究成果によると,Ti50.0-xNi40.0+xCu10.0合金においてC-IC転移はNiを過剰に添加することにより,DSC曲線のブロードなピーク(Intermediate相:I相と呼称)として観察できることを見出した.本年度は,Ni過剰にしたTiNi基合金に着目しC-IC転移の本質とそのM変態へ与える熱力学的影響の調査を目的とし,研究を行なった.TiNi合金にFeを2at%以上Feを添加することで,M変態前にC-IC転移が存在することが先行研究によって知られている.そこで,本年度はFeを3at%添加したTi50.0-xNi47.0+xFe3.0合金を用いて,Ni過剰側におけるC-IC転移に伴う比熱および結晶構造の変化を調査するとともに,Ni過剰側のM変態の相図も決定した.その結果,Niの増大とともにM変態温度は低下する傾向が見られた.また47.4at%Ni以上でI相に起因するブロードな比熱のピークを観察した.このC-IC転移のピーク温度は,Ni組成に依存せずほぼ一定である.TEM観察の結果,I相を経てR相となる場合(Ni量が41.4at%以上),I相の微細ナノ組織をほぼ維持したまま明瞭な双晶界面を持たないR相が形成されることを観察し,I相はM変態に影響を与える重要な相転移であることを見出した.この結果は,2018年3月の金属学会で発表し,これから論文に投稿する予定である.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
ミュー粒子電子転換過程探索実験のための真空中で動作可能な飛跡検出器の開発研究

素粒子標準理論を超える新物理に優れた感度を有するミュー粒子電子転換過程探索では、105MeV電子が信号事象となるため、低エネルギーの荷電粒子を高精度で検出する必要がある。そこで、20ミクロンという極めて薄いポリマー膜の導電性ストローを開発、これに高電圧を印加するワイヤを実装して、薄膜ストローチェンバーを開発した。更に、ストロー成形の際に超音波溶着技術を応用して、ストローからのガス漏洩を極限まで低減することに成功、このストローチェンバーを真空中で運用することで、究極の軽量化飛跡検出器を実現した。ミュー粒子電子転換過程探索実験で必要とされる飛跡検出器技術は、本研究でその全てを実現することが出来た。研究計画初年度の主要な開発項目として想定していた、薄膜を超音波溶接によって溶着成形する極薄ストローの開発が、JINR研究所(ロシア)の協力のもと極めて順調に進み、当初計画より早い段階で完成した。2種類の膜厚のストローの製作に成功し、最終的なストローチェンバーとして実装する際には、その双方を採用出来る設計で開発を進めた。このストロー開発と並行して進めたガスマニフォールドデザインの最適化も順調に進んだこと、またロシア側での新たな予算措置もあったことから、計画を前倒しして、極薄ストロー・真空チェンバー・ガスマニフォールドの3体からなるストローチェンバーの実装まで一気に開発を推し進めた。これは当初計画では2年目の主要開発項目であった。当初計画よりも前倒しして、メインの検出器試作機が完成したため、今後の研究計画では、完成した検出器の詳細な動作試験を通じて検出器の理解を深め、新検出器の較正システムまで含めた全体完成を急ぐ。研究計画の最終目標は、新検出器の真空中での安定動作であるため、真空中での動作の詳細な研究を今後進めて行くことになる。真空中での動作検証には時間を要することが想定されたが、新検出器の開発が当初計画よりも前倒しして完了したことで、研究計画内で十分に完了出来る見込みである。当初、本研究にて開発した検出器の研究内容を研究計画完了時に国際学会にて発表する計画であったが、新検出器の開発が前倒しして完了したため、研究計画2年目に途中段階で発表するべく、国際会議(3rd Technology and Instrumentation in Particle Physics conference: TIPP2014)に概要提出し、口頭発表が認められた。平成25年度に製作した試作器を用いた性能評価、および較正技術開発を進めた。これと並行して、ロシアJINR研究所にて進めていた導電性ストロー膜厚をより薄くする研究開発が想定より成功裏に進み、平成25年度に製作した試作器で採用したストロー膜(36ミクロン厚+70nm厚の銅蒸着陰極)よりも大幅に薄くしたストロー(20ミクロン厚+70nm厚のアルミ蒸着陰極)の開発に成功した。そのため、平成26年度は、試作器での性能評価と並行して、新たに開発したストローの力学的な耐性試験を実施し、このストローが真空中での運用に耐えうる性能を有することを実証した。そこで、当初計画を少し変更し、「より優れた運動量分解能が見込める」20ミクロン新ストローを採用して試作器を作り直し、大幅な低物質量化を実現した。そのため、較正技術開発は多少遅れることになるが、平成25年度の進捗が当初計画より前倒しして進んでいたため、事業全体での遅延は無い。この試作器を用いた旧ストローでの性能評価、大幅に低物質量化した新ストローの開発、及び新ストローへの換装が平成26年度の主な業績となる。特に、新ストローの開発に関しては、この形式のストローとして世界で最も物質量の少ない導電性ストローの実現という快挙であり、この改造試作器での性能評価を済ませた後、成果をまとめて学術誌に投稿する予定である。また、新ストローへの換装作業の際に新しく開発したストロー張力印加機構は、今後のミュー粒子電子転換過程探索本実験における検出器実機開発にも利用可能なものとして、非常に有用な機構を開発することが出来た。本研究課題では、20ミクロン厚という極めて薄い導電性薄膜ストローを比例計数管の陰極として実装し、これをストロー飛跡検出器として完成させ、未だ発見に至っていないミューオン・電子転換過程の探索実験感度を現状の10,000倍向上させることを目指している。3ヶ年で完了する計画で、平成25年度に開始した。初年度には薄膜ストローそのものの開発を実施し、翌平成26年度には、飛跡検出器試作機としてこれを完成させた。事業最終年度である平成27年度には、前年度までに製作した飛跡検出器試作機を実験室で運用してその基礎特性を研究し、最終的にはミューオン・電子転換過程の信号事象である100MeV/c電子ビームを照射することで、その飛跡検出器としての性能を評価した。また、ミューオン・電子転換過程探索の本実験では、この飛跡検出器を真空中で動作することが必須であり、「真空中で動作可能な薄膜ストロー飛跡検出器の開発」が、本研究課題の最終目標である。そのため、最終的に真空中で動作させた上で性能評価することも目指した。最終的には、真空中で動作可能な薄膜ストロー飛跡検出器の開発に成功し、その基礎特性研究によって動作条件を最適化した。そして、平成27年12月及び平成28年3月に、東北大学電子光理学研究センターにおいてビーム照射試験を実施し、150ミクロンという極めて優れた固有位置分解能を達成した。