hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
特異なレオロジー特性を有する固液液三相分散系の内部構造形成挙動の解明

昨年度に引き続き,キャピラリーサスペンションと呼ばれる固液液三相分散系が有するレオロジー特性の予測技術の確立ならびに粒子系構造形成過程の解明を目指し,実験・理論・シミュレーションの手法を用いて検討を行った。昨年度に構築した理論解析モデルの追加検証として,既往の研究で報告されているキャピラリーサスペンションの降伏応力の粒子径依存性について,検討を行った。その結果,降伏応力は粒子径の逆数に依存することが解析的に明らかになるとともに,既往の実験結果と定量的に一致することがわかり,改めて本研究で開発した理論解析モデルの妥当性が示された。次に,キャピラリーサスペンションの粒子系構造形成過程を解明するために,流体運動-粒子運動-自由界面運動を相互に連成した直接数値シミュレーションの手法による可視化を試みた。粒子運動には離散要素法,自由界面運動にはPhase-Field Modelを採用し,200個程度の粒子群における液架橋による粒子径構造形成のシミュレーションを行った。外力を付与しない自発的な構造形成過程のシミュレーションでは,粒子表面の接触角により粒子系構造形成の進行が大きく異なることがわかった。また,流体体積分率により,ネットワーク構造の形成過程が大きく変化する様子が観察された。この傾向は実験結果と定性的に一致したが,キャピラリーサスペンションが形成される流体体積分率とは定量的には一致しないことが分かり,キャピラリーサスペンションの形成には撹拌の重要性が示唆された。次にせん断を付与した粒子系構造形成過程のシミュレーションでは,液架橋によるネットワーク構造の凝集・破壊が断続的に観察されるとともに,流体体積分率に伴う見かけ粘度の顕著な変化が見られ,実験結果と良好な一致を示した。これにより,本研究で構築した直接数値シミュレーションの手法の有用性が示唆された。本年度は,キャピラリーサスペンションと呼ばれる固液液三相分散系が有する特異なレオロジー特性の気候解明ならびにレオロジー特性予測技術の確立を目指し,実験・理論・シミュレーションの手法を用いて検討を行った。降伏応力を予測可能な理論解析モデルの開発を行った。降伏応力は従来乾式粒子分散系の強度予測式に利用されていたRumpfの式に基づくものとし,粒子間相互作用として,液架橋力とvan der Waals力が作用すると仮定した。これらを解くために,既往の平均粒子間距離のモデルおよび飽和度と液架橋体積の関係式を用いて,解析的に計算を行った。その結果,本理論解析モデルにより求められた値は実験値と良好な一致を示すと共に,降伏応力の粒子径や体積分率依存性を説明できることがわかった。また,分散液のゲル化に必要な臨界体積分率も精度良く予測できることを示した。次に,理論解析モデルの妥当性の検証ならびに粒子系構造の可視化を目指し,固液液三相分散系の直接数値シミュレーションモデルの構築を行った。粒子運動を離散要素法,自由界面運動をVolume of Fluid法により解き,粒子-流体間の連成に埋め込み境界法,粒子表面における接触角の表現に自由界面埋め込み法を用いた。開発したシミュレーション手法は,液液界面の接触角や液架橋力を精度良く計算できることが確認された。次に,多数の粒子群を含む固液液三相分散系の構造形成シミュレーションを行った。従来の研究では少数(23個)の粒子間の液架橋を数値的に検討されていたが,多数の粒子群の形成はそれらとは全く異なる構造を形成することがわかった。また,得られた粒子間距離の分布は非一様であり,粒子間距離は2相系と顕著に変化しないことから,本研究で提案した三相系へのRumpfの式の適用が妥当であることが示唆された。本年度の目標は,数値シミュレーションモデルの構築であったが,予定通り達成することができた。高精度な界面張力評価手法ならびに独自の接触角表現手法の導入により,新規かつ高精度なシミュレーション手法を開発することができた。加えて,当初次年度に行う予定であった検証実験については,先行して検討することができている。比較検証として用いる降伏応力や粘度は精度良く測定することができている。また,当初予定していなかった,実験値を予測可能な理論解析モデルも開発できている。以上のことを踏まえ,本研究はおおむね順調に進展しているといえる。

次にせん断を付与した粒子系構造形成過程のシミュレーションでは,液架橋によるネットワーク構造の凝集・破壊が断続的に観察されるとともに,流体体積分率に伴う見かけ粘度の顕著な変化が見られ,実験結果と良好な一致を示した。これにより,本研究で構築した直接数値シミュレーションの手法の有用性が示唆された。昨年度構築した数値シミュレーションモデルの妥当性を確認するための検証実験を行う。具体的には粘度のせん断速度依存性を測定する。これと同じ条件でシミュレーションを行い,実験結果と比較検証を行う。シミュレーションの妥当性が得られた後,粒子径構造の形成過程やレオロジー特性との相関について明らかにする。最後にキャピラリーサスペンションのレオロジー特性の制御技術を体系的にまとめる。概ね予算額を使用したが,次年度にシミュレーションのポスト処理ソフトウェアを購入のために,残金を確保した。
ヒトヘルペスウイルス6の宿主レセプターおよびそのウイルス側リガンドの同定

ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)において宿主レセプターおよびそのウイルス側リガンドの解析を行い、以下の結果を得た。1.ヒトCD46に結合するウイルス側リガンドを同定し、glycoproteinQ (gQ)と命名した。gQは、ウイルス粒子およびウイルス感染細胞内でglycoprotein H/ glycoprotein L (gH/gL)に結合し、3量体を形成していることが判明した。2.gQは、スプライスの違いにより大きく分けて二つのタンパクをコードしていた。我々はそれらふたつをgQ1,gQ2と命名した。4.gQ1,gQ2は、小胞体あるいはゴルジ装置で二量体を形成し、糖鎖の修飾を受けた後、ゴルジ装置でgH/gL/gQ1/gQ2の四量体を形成し、成熟したウイルス粒子中に取り込まれることが判明した。5.gH/gL/gQ1/gQ2は、ヒトCD46のウイルス側リガンドであった。6.HHV-6がコードする糖タンパクgOが、gH/gLと結合することを見いだした。7.gH/gL/gO複合体はヒトCD46には結合しなかった。8.gH/gL/gO複合体はHHV-6ウイルス粒子上にgH/gL/gQ1/gQ2とは別に存在することが判明した。9.故にgH/gL/gO複合体は、HHV-6の宿主細胞への侵入過程にgH/gL/gQ1/gQ2とは違った役割を果たしている可能性が考えられ、バリアント間の細胞向性の違いに関与している可能性も示唆された。10.ウイルス粒子上に二種類のgH/gL複合体が存在するというのはヘルペスウイルス科でははじめての報告である。我々は、ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)の宿主レセプター、ヒトCD46に対するウイルス側リガンドが、HHV-6Aがコードするウイルスエンベロープ糖タンパクgH-gL-gQ複合体であることを見いだした。また、HHV-6B gH-gL-gQ複合体は、ヒトCD46に結合することができず、HHV-6Bの宿主レセプターとしては機能していない可能性が示唆された。HHV-6のウイルスエンベロープには、gH-gL-gQ複合体が存在し、ウイルスの細胞への侵入過程に深く関与していることが我々の研究結果より判明したが、我々はさらにウイルスエンベロープのgH-gL複合体に結合しているさらなる糖タンパクgOが存在することを見いだした(J.Virology,2004,in press)。gOは、βヘルペスウイルスにおいてのみコードされているβヘルペスウイルス特異的な糖タンパクである。さらに興味あることにgQとgOは個々にgH-gL複合体に結合していることが判明した(すなわちgH-gL-gQおよびgH-gLgO複合体が別々にウイルスエンベロープに存在する)。ウイルスがコードするふたつの糖タンパクの三量体が個々にウイルスエンベロープに存在するというのは、ヘルペスウイルスにおいては初めての報告である。この新たに見いだされた複合体gH-gL-gOは、HHV-6A, HHV-6Bの両バリアントに存在することが判明した。故に、このgH-gL-gO複合体はウイルスバリアント間の細胞向性の違いに何らかの役割を果たしている可能性が示唆された。ヒトヘルペスウイルス6(HHV-6)は、Tリンパ球、マクロファージ向性のウイルスであり、ふたつのバリアント(HHV-6A,HHV-6B)に分けられる。

塩基配列の相同性は両バリアント問で95%であるが、ふたつのバリアントは違ったトロピズムを示す。そこで、両バリアントのトロピズムの違いに関与するウイルス側、細胞因子の同定、およびその機能解析を試みた。本年度はこの計画に従って以下の結果を得た。1.ヒトCD46に結合するウイルス側リガンド、glycoprotein H/ glycoprotein L/ glycoprotein Q1 (gH/gL/gQ1)複合体に結合するさらなる糖タンパクglycoproteinQ2 (gQ2)を同定した。2.gQは、スプライスの違いにより大きく分けて二つのタンパクをコードしていた。3.我々はそれらふたつをgQ1,gQ2と命名した。4.gQ1,gQ2は、小胞体あるいはゴルジ装置で二量体を形成し、糖鎖の修飾を受けた後、ゴルジ装置でgH/gL/gQ1/gQ2の四量体を形成し、成熟したウイルス粒子中に取り込まれることが判明した。HHV-6がコードする糖タンパクgOが、gH/gLと結合することを見いだした。さらにこのgH/gL/gO複合体はHHV-6ウイルス粒子上にgH/gL/gQ1/gQ2とは別に存在することが判明し、ヒトCD46には結合しなかった。故にgH/gL/gO複合体は、HHV-6の宿主細胞への侵入過程にgH/gL/gQ1/gQ2とは違った役割を果たしている可能性が考えられ、バリアント間の細胞向性の違いに関与している可能性も示唆された。
地方自治体における最近に行政機構改革に関する研究

1、国内の主たる市・県における行政改革実態の調査行政改革の主内容として、自治体の行政機構の改変を打出した国内の主たる市・県--熊本市,広島県,豊田市,仙台市,旭川市,--に、その内容と改革実施方法についてヒアリング調査を行う。様々の情報・文献により、これらの市・県が抜本的な機構改革に着手する旨を見聞したのであるが、調査した結果、いずれも、出先機関の統廃合か、本庁内の小規模(部・課・係の縮小)改変に止っていること、その改変が人員削減・事務減量を直接の目的として、必ずしも行政需要の変化に対応する行政合理化の論理を内在したものではないということ、従って、理念・哲学が明確でないということ、などが判明した。2.水戸市の行政機構改革の追跡調査地元水戸市の行政機構改革は、昭和55年頃から着手され、10年計画の下に毎年度、小規模改変が進められてきている。これまでの経緯を丹念にフォローし、そこにどのような改革の論理--特殊と普遍--が貫徹しているかを考察した。計画と実施成果の分析の途次であるが、地方中核都市の自治行政機構のあり方に興味ある提起を投げかけていると考える。即ち、一点集中から多元的自立へ、機構と機能を再編成(一見分散化)していることである。多元的な地域拠点主義の理念の下に、該地区の住民自治化を促す方向で行政機能・機構が分散化しているのである。この点の総括と評価を本研究の最終課題として設定し、現在追求中である。3、内外のローカル・ガバメントに関する文献収集新自由主義を基礎とする国家再編がサッチャーリズム,レーガノミックスなどのネーミングで捉えられているが、その内実として地方政府のあり方の再編を究明するために関連文献を収集。
ナノ分子配置技術を用いた遺伝子発現デバイスの合理的設計

本年度は、前年度までに作製手法を確立した遺伝子発現分子デバイスへのシグナル検知機構の実装を目指した。シグナルとしては拡張性からmiRNA配列を選択し、核酸間相補鎖形成に伴い二次構造を変化させるセンサー配列を分子デバイス中因子のリンカー部分に導入したところ、シグナルに応じた因子間距離の制御が可能となった。単純なON、OFFセンサーやONセンサーを連続して導入した二入力AND回路、三入力AND回路の実装に成功し、1分子デバイス単位で機能することも確認された。また、各リンカー長や因子間距離の再設定により、三入力ANDは三入力ORや三入力多数決への変換が容易に変換可能であることも示された。さらに低分子に結合し二次構造を変化させるアプタマー配列やDNA結合タンパク質であるLacIタンパク質の認識部位をセンサー配列として用いることで、低分子やタンパク質をシグナルとしても利用可能であることが示された。これらセンサー機構の実装は、細胞内環境に自律応答する遺伝子発現デバイスや、微量miRNAからのシグナル増幅が可能という特徴を活かした医療検知デバイスへの応用可能性を広げるものである。また、遺伝子回路を構築する分子デバイスという観点では、従来の手法では実装に多種因子が必要であった三入力多数決回路を分子間距離の調節のみで実現しており、遺伝子回路の構築手法に新たな視点をもたらす結果となった。これら研究成果は、国際学会1件(RNA2016)、国内学会2件(CBI学会2016年大会、第54回日本生物物理年会)において発表を行っている。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は去年度までに構築法が確立された分子デバイスの有用性拡張のため、外部環境変化による影響への耐性評価と、1分子活性解析を行った。細胞内応用への障壁の一つに、試験管内と細胞内とでは大きく環境が異なること、すなわち塩濃度やクラウディング状態などのパラメータが異なることが考えられる。試験管内でこれら条件を再現し、分子デバイスの活性測定を通じ、現状の分子デバイスの細胞内応用性の可能性を評価した。塩としてはDNA構造体やT7 RNA Polymeraseの活性に大きく影響を与えることが知られているKCl、MgCl2を、クラウディング剤としてはFicollを用いた。結果として、分子デバイスは、分子デバイスに含まれない各因子と比較して高塩濃度、高クラウディング条件下においても高い活性を保つことが示された。また、細胞内など導入可能な分子数が限られる空間での利用には、1分子レベルで活性を保つことを担保する必要があるため、分子デバイスを微細空間中に封入し、活性を測定した。具体的には、直径20umのエマルジョン中(約0.4 pL)に低濃度(約1 pM)の分子デバイスを封入し、それぞれのエマルジョンにおける遺伝子発現量を測定した。エマルジョン内分子平均数が1付近となる濃度(0.4 pM)においては遺伝子発現量の量子化が観察され、分子デバイスは1分子レベルでも活性を保っていることが示された。さらに直行性や、局所濃度上昇による活性向上もエマルジョン中で確認され、分子デバイスはエマルジョン内環境中においてもその特徴を保持していることが示された。以上の結果より、分子デバイスは細胞内環境への応用に有利な特性を持つことが示された。今後は、これら特性を活かしつつ活性調節機能や分解耐性機能を搭載した分子デバイスの構築を目指す。本年度は予定していたナノ反応場に関する基盤研究のうち、外部環境に対する応答性と1分子レベルでの振る舞いについて焦点を当てた。外部環境の影響は分子デバイスを細胞内などの環境への適応に、1分子レベルでの活性評価は分子デバイスの機能拡張性を担保する上で大きな意味を持つ。結果として、分子デバイス上に集積された分子群は外部環境の変化耐性を有し、細胞内においても比較的安定した活性を保つことが示された。また1分子レベルに於いても分子デバイスの転写活性そのものや、生化学の実験で明らかとなっていた直行性、実効濃度の大幅な上昇などといった特徴が担保されることが明らかとなり、細胞内など導入可能な総分子数が限られている系や複数種のデバイスを共同的にはたらかせる系に応用する際の知見が得られた。上述の結果より、本研究は予定通り進捗していると評価する。

また、遺伝子回路を構築する分子デバイスという観点では、従来の手法では実装に多種因子が必要であった三入力多数決回路を分子間距離の調節のみで実現しており、遺伝子回路の構築手法に新たな視点をもたらす結果となった。これら研究成果は、国際学会1件(RNA2016)、国内学会2件(CBI学会2016年大会、第54回日本生物物理年会)において発表を行っている。今後は1.活性制御機構の実装、2.分解耐性の実装、3.分子デバイスの細胞内への応用を主軸に据えて研究を進める。1.活性制御機構としては、デバイス上の分子間衝突頻度を制御する系を試す。具体的にはデバイス上分子とDNA origamiとを繋ぐ1本鎖DNAからなるリンカーの配列を、プローブとする1本鎖DNAやRNAに相補的な配列や,低分子化合物に対するアプタマー配列とし、これら分子依存的にデバイス上分子の自由度が変わる系の構築を目指す。2.人工核酸を分子デバイス内に導入することで、分解耐性向上を目指す。具体的には、特に分解を受けやすいと考えられる分子デバイス上の目的遺伝子の末端にSNAを導入し、そのDNase耐性と転写活性を評価する。3.細胞内への応用の系においては細胞抽出液系、およびその細胞内での応用を目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
大面積長期継続プロットによる森林動態研究

森林タイプの異なる森林に設定された様々な面積規模の大面積長期継続プロットによる本研究から、1)森林群集の構造や動態に自然撹乱が重要な役割を持っていること、2)自然撹乱のタイプによって構成樹種のレスポンスが異なること、3)地形パターンと植生の部分構造との間に密接な関係が存在すること、4)構成樹種の更新ニッチ分割様式などが明らかになった。また、実生や稚樹期のデモグラフィーの調査からセーフサイトを定量的に検知できた。マトリックスモデルがいくつか完成され、これらをベースに森林群集の構造や動態の解析に使用する目途がついた。日本各地に設置された長期生態観察区の基本的な情報を収集し、インターネット上のホームページとして開設準備を終えた。現在、各調査区のデーターの更新を行うために、本科研メンバーを中心にアドレスを公開し、データの更新と公開内容などについての検討を行っている。これらの手順を踏んだ後、平成9年4月から正式にホームページをオープンする予定である。インターネットメールを利用し、当該研究課題の全体計画遂行のための基本的課題と問題点の抽出を行った後、以下の事項について研究代表者・分担者間の行き来のもとに研究を行った。1)大面積プロットによる調査方法論の検討:GPSの利用の検討を行った。2)データ解析方法の検討:表計算ソフト(例えばExcel)に同一フォーマットで入力することにより研究者間での相互利用を可能にした。データ転送はインターネットe-mail機能を利用すればよいが、発信者と受信者のソフトのversionを一致させること、最大fileサイズはおよそlMであることがわかった。3)データベースソフトに各地の大面積長期継続プロットのデータを入力しDirectryを作成した。4)データ管理方法として、大量データに関しては個別のFDのみならずMOに集約して管理するようにした。これらの結果をもとに、これまでとられたデータの解析をすすめ、結果の出たものから各自論文化に着手した。山本は対馬龍良山の大面積長期継続プロットの森林群集構造を解析し、その更新ギルド構造を明らかにした。新山は綾リサーチサイトの大面積長期継続プロットの継続センサスの結果をとりまとめ、鳥類の種子散布に対する役割を明らかにした。神崎は春日山の大面積長期継続プロットでの先駆樹種の動態をその遺伝的構造をも含めて解析を進めた。大久保はサラワク熱帯林に設定された大面積長期継続プロットデータの入力と一次解析を行った。杉田は御明神の大面積長期継続プロットの種子散布量のセンサスを続けるとともにデータ解析を行った。浅野は小川の大面積長期継続プロットでの種子散布と実生の生存との関係の解析を進めた。また、山本は暖温帯林の新規の大面積長期継続プロット候補地の予備調査を行った。山本は、大山ブナ林・対馬龍良山照葉樹林に設定された大面積長期継続プロットにおいて調査を継続するとともに、高野山コウヤマキ林・利島ヤブツバキ林で調査が行った。浅野(中静)は茨城県・小川の大面積長期継続プロットにおいて、林冠動態の把握に関する基礎的技術の開発に関する調査等を行った。大久保は栃木県高原山および山形県金目川のブナ林の大面積長期継続プロットにおいて毎木調査、光環境のモニタリング調査を行った。神崎は奈良県・春日山の大面積長期継続プロットの2回目のセンサスを行い、熱帯多雨林との比較が可能なデータを収集した。杉田は岩手県・大滝駅に設置された大面積長期継続プロットにおいてセンサスを行い、山地小流域内における植生分布構造と立地配列を明らかにし、山地林のパッチ構造の解析を行った。鈴木は、奥日光の山地河畔林に大面積長期継続プロットを設定し、山地河畔林の動態と河川の撹乱体制を解明する調査を開始した。新山は、宮崎県・綾照葉樹林の大面積長期継続プロットでセンサスを継続するとともに、鹿児島県・屋久島にも大面積長期継続プロットを設定した。1月には、全メンバーが名古屋に集まり、研究成果の報告会と最後のとりまとめを行い、研究報告書作成の準備を行った。
鉄隕石に由来するL10型FeNi相の電子スピン状態の研究

我々は鉄隕石に由来するL10型FeNi規則合金の磁気特性について、放射光を用いた直接的な解明を推進した。L10-FeNi相が示す著しく巨大な磁気異方性の起源について、結晶構造と電子スピン状態と磁区構造を関連づけて議論を行なった。円偏光軟X線を用いた磁気円二色性測定(XMCD)を行なったところ、Feのd電子の軌道モーメントに面直方向に増大する特徴的な角度依存性が確認され、その一方Niにおいては有意な角度依存性は認められなかった。このことから、Feのd電子の軌道モーメントに起因して高い磁気異方性が発現することが示唆された。光電子顕微鏡(PEEM)を用いて磁区観察を行なったところ、微視的には面直磁化をもつことが明らかになった。19年度は重点的にテトラテーナイト磁性薄膜の作製に取り組んだ.表面界面の製膜技術を活用し、FeとNiを単原子層毎に共蒸着する事でL10型超構造作製を計画した.当研究センターに設置された薄膜作製チャンバーと電子衝撃加熱式の蒸着源(0micron社製EFM)を活用し安定的な蒸着を行った.格子間隔を考慮し基板にはCu(100)を用いた.低速電子線回折(LEED)パターンを観測することでL10型超構造の評価を行なった.最終的に光電子顕微鏡を用いて磁区構造の観測を行った.また、隕石より抽出した天然のL10FeNiの物性評価を行った.X線回折により格子定数と規則度を厳密に評価した.磁気円二色性測定を行い、磁性と超構造と電子状態の相関を調査した.また硬X線光電子分光測定を試験的に行い、価電子帯の電子状態を調査した.いずれもdisordered-FeNiと異なる物性を示した.人工、天然両者のL10型FeNiの物性把握が進展し、研究が飛躍的に前進した.20年度は、テトラテーナイト(L10-FeNi)の示す高い磁気異方性の起源の謎に迫るため、構造と磁気モーメントを評価した。測定は大型放射光施設SPring-8において、放射光X線回折測定(XRD)を用いて構造の精密な評価を行ない、磁気円二色性測定(XMCD)を用いて磁気モーメントの担い手であるd電子の振る舞いを直接解析した。なお、L10-FeNi試料は東北大学高梨研究室において分子線エピタキシー法(MBE)を用いて精度良く作製された。XRDによって見積もられた格子定数はa=3.600Åc=3.562Åと算出された。明瞭な超格子反射が観測されたことから、作製された試料は超構造を持つ事が明らかになったXMCD測定を行ない、得られたスペクトルに対して磁気総和則を適用した。軌道成分とスピン成分の直接的な分離を行なったところ、Feのd電子の軌道成分に顕著な角度依存性が観測され、試料面直方向に増大していることが確認された。一方Niについては有意な角度依存性は確認されなかった。また光電子顕微鏡を用いて磁区構造観測を行なった結果、面直磁化をもつ特徴的な磁区構造を観測することができた。一方、不規則相FeNiにおいては面内磁化の磁区構造が確認された。このことから、L10-FeNiの大きな磁気異方性はFeの3d電子の軌道成分に由来すると結論づけられた。L10型FeNiの物性把握が進展し、研究が飛躍的に前進した。現在、その成果をまとめた論文を執筆中である。
急性期脳梗塞における腸管T細胞の影響とプロバイオティクス治療応用の検討

腸内細菌は腸管免疫細胞の分化制御に密接に関与している。一方で腸内細菌叢の異常は免疫機構の異常をきたし自己免疫疾患などの発症や増悪に関連している。近年、免疫細胞は脳梗塞急性期の組織障害の進展にも関わっていることが明らかとなってきている。そこで本研究では脳梗塞の危険因子であり、かつ腸内細菌叢の異常をきたす代表的な疾患である糖尿病に注目し、糖尿病マウスを用いて脳梗塞を作成することで、腸管の免疫細胞による脳梗塞急性期の病態への関与について解明することを目的とする。現在までに以下の研究結果を得ている。5週齢から17週齢までC57BL6マウスに高脂肪食(high fat diet: HFD)を投与した群と、低脂肪食(low fat diet: LFD)を投与した群の2群を作成。17週齢において、HFD群ではLFD群と比較して血糖値が有意に上昇していることを確認した。次にこれらのマウスの腸管の粘膜固有層に存在するリンパ球について、フローサイトメトリーによる比較を行った。その結果、小腸においてHFD群ではLFD群と比較して、インターロイキン(IL)-17産生性CD4陽性Tリンパ球(Th17細胞)が有意に増加していることを確認した。一方で大腸ではTh17細胞に明らかな差は認めなかった。またγδT細胞は小腸および大腸ともに両群に差は認めなかった。Th17細胞は炎症性サイトカインを分泌し、感染症への防御機構として働く一方で、その過剰活性化は炎症性腸疾患や関節リウマチなどの自己免疫性疾患の発症や増悪に密接に関与していることが示されている。現在までの解析結果より、HFDによる糖尿病マウスの腸管において、炎症性T細胞が増加していることを明らかにした。当初より予定していた計画どおりに、順調に解析が進んでいる。今後は炎症の制御に関与する制御性T細胞についても、フローサイトメトリーによる解析を行う。またHFD群及びLFD群に対して脳梗塞を作成し、脳梗塞急性期の組織障害におけるTリンパ球の関与についてフローサイトメトリーによる解析、さらには炎症性サイトカインの影響についてELISAなどを用いた解析を予定している。またプロバイオティクス治療により腸管免疫細胞の制御を介した脳梗塞急性期における脳保護効果についても検討を行う。概ね予算額に近い金額を使用しており、次年度使用額分については実験試薬の購入費として使用する。
有機半導体の板状ナノ粒子の生成機構解明に基づく連続製造プロセスの最適化

本研究では、薄膜形成に適した薄い板状の有機半導体ナノ粒子を、貧溶媒晶析により連続製造するための、実験的・理論的基盤の確立を目的とする。具体的には、研究代表者らがこれまで開発してきた2つの技術(1マイクロミキサーを用いて貧溶媒を急速混合することにより有機半導体ナノ粒子の分散液を連続的に製造する技術と2計算化学を用いて有機半導体の結晶構造を理論予測する技術)を相補的に発展させて、ナノ粒子の異方的な成長機構を明らかにしつつ、それに基づいて、板状ナノ粒子分散液の連続製造条件の最適化と、ナノ粒子の成長異方性の理論予測手法を確立することを目的とする。2018年度は、有機半導体ナノ粒子を晶析させる際の溶媒の選定や過飽和度の評価において重要となる溶解度の溶媒依存性について、測定ならびに熱力学的相関・推算方法の開発を進めた。その結果、分散力・極性・水素結合の3種の相互作用を軸とするHansenの溶解度パラメータを用いることにより、NPBの類縁体やアセン類など5種の有機半導体だけでなく、ナプロキセンなど4種の医薬品についても、溶解度の溶媒依存性を定量的に表現できることを明らかにした。本手法は、混合溶媒系にも展開することができ、溶解度が溶媒組成に対して極大を示す現象を、Hansenの溶解度パラメータを用いて定量的に予測することができた。これらの結果は、有機半導体や医薬品などの難溶性化合物の良溶媒を設計するうえで有用であると考えられる。以上の成果、ならびに、昨年度までに開発してきた有機半導体板状ナノ粒子の流通式連続製造法、および、結晶成長の異方性の計算化学的予測手法について、解説記事1件、論文1報、学会発表2件(招待講演1件を含む)で報告した。本研究では、薄膜形成に適した薄い板状の有機半導体ナノ粒子を連続製造するための、実験的・理論的基盤の確立を目的とする。2016年度は、有機半導体NPBの類縁体およびテトラセンなどのポリアセン類を対象として、ナノ粒子の連続製造実験をおこなった。渦流型のマイクロミキサーを用いて乱流条件下で貧溶媒を混合することにより、析出したナノ粒子の分散液を閉塞なく連続回収できた。得られたナノ粒子は、AFM(原子間力顕微鏡)測定により厚さ数nmの板状であることを確認した。また、XRD(X線回折)測定から、NPBでは(1,0,1)面、テトラセンでは(0,0,1)面が広がるように粒子が成長していることが示唆された。これらの化合物の結晶構造中での原子間距離を解析した結果、どちらの結晶構造においても分子間の芳香環どうしがヘリンボーン配列して平面を成しており、CーH・・π相互作用が層状に発達していることが、異方的な粒子成長の原因であると考えられる。こうした結晶構造中での相互作用の異方性を定量的に評価するため、スラブ法を用いた各結晶面での表面エネルギーの計算を開始した。当初の計画通り、実験的には、板状ナノ粒子が連続的に製造できる有機半導体化合物の種類や調製条件の探索を進めることができた。一方、理論的には、板状ナノ粒子の異方的な成長機構に対して、結晶構造中の分子配置・分子間相互作用に基づく仮説を提案し、それを定量的に検証するための表面エネルギーの計算手法の開発を進めている。2017年度は、板状ナノ粒子が得られた有機半導体NPBとテトラセンを対象として、各結晶面での表面エネルギーの計算をおこなった。単位格子を積み重ねたバルク結晶と、それを切断したスラブを作成し、そのエネルギー差から表面エネルギーを計算した。NPBでは(101)面、テトラセンでは(001)面の表面エネルギーだけが、他の結晶面に比べて有意に小さいことが示された。この結果は、これらの面が広がるように粒子が板状に異方成長するという実験結果と整合していると言える。さらに表面エネルギーをLJ相互作用と静電相互作用に分割したところ、9割近くをLJ相互作用が占めており、近接的な原子配置の影響が大きいことが分かった。また、相互作用を分子ペアごとに分割したところ、テトラセン結晶内ではπ-πスタッキングに相当する平行配置した分子間よりも、CーH・・πに相当するT字配置した分子間の相互作用が大きかった。

NPBでも同様に8つの芳香環が分子間で複雑にT字配置しながら相互作用し、層状のネットワークを形成していることが、板状成長の原因であると分かった。当初の計画通り、板状ナノ粒子の異方的な成長機構を解明するため、結晶構造と分子間相互作用に基づいて各結晶面での表面エネルギーをモデル計算し、実験結果を説明する結果を得られた。本研究では、薄膜形成に適した薄い板状の有機半導体ナノ粒子を、貧溶媒晶析により連続製造するための、実験的・理論的基盤の確立を目的とする。具体的には、研究代表者らがこれまで開発してきた2つの技術(1マイクロミキサーを用いて貧溶媒を急速混合することにより有機半導体ナノ粒子の分散液を連続的に製造する技術と2計算化学を用いて有機半導体の結晶構造を理論予測する技術)を相補的に発展させて、ナノ粒子の異方的な成長機構を明らかにしつつ、それに基づいて、板状ナノ粒子分散液の連続製造条件の最適化と、ナノ粒子の成長異方性の理論予測手法を確立することを目的とする。2018年度は、有機半導体ナノ粒子を晶析させる際の溶媒の選定や過飽和度の評価において重要となる溶解度の溶媒依存性について、測定ならびに熱力学的相関・推算方法の開発を進めた。その結果、分散力・極性・水素結合の3種の相互作用を軸とするHansenの溶解度パラメータを用いることにより、NPBの類縁体やアセン類など5種の有機半導体だけでなく、ナプロキセンなど4種の医薬品についても、溶解度の溶媒依存性を定量的に表現できることを明らかにした。本手法は、混合溶媒系にも展開することができ、溶解度が溶媒組成に対して極大を示す現象を、Hansenの溶解度パラメータを用いて定量的に予測することができた。これらの結果は、有機半導体や医薬品などの難溶性化合物の良溶媒を設計するうえで有用であると考えられる。以上の成果、ならびに、昨年度までに開発してきた有機半導体板状ナノ粒子の流通式連続製造法、および、結晶成長の異方性の計算化学的予測手法について、解説記事1件、論文1報、学会発表2件(招待講演1件を含む)で報告した。当初の計画通り、実験的には、種々の有機半導体ナノ粒子の連続調製とその粒子形状などの分析を進め、理論計算に提供する検証用データを蓄積するとともに、インラインでナノ粒子の生成過程をモニターするための手法の開発を進める。一方、理論的には、各結晶面での表面エネルギーを計算して、実験的に得られたナノ粒子の形状と比較・検証し、表面エネルギーにどのくらいの差があればナノ粒子の異方的な成長が起こるかを明らかにする。当初の計画通り、実験的には、種々の有機半導体ナノ粒子の連続調製とその粒子形状の分析を進め、理論計算に提供する検証用データを蓄積するとともに、ナノ粒子分散液を用いた成膜を試みる。一方、理論的には、対応した表面エネルギーの計算をおこない、実験結果との比較を進める。当初より、インラインでナノ粒子の生成過程をモニターするための流通式分光セルの製作を計画しており、設備備品費として必要額(60万円)を申請したうえで、セルの設計が予定よりも早く進む可能性を考慮して初年度の予算に計上していたが、実験結果に基づいて仕様をより詳細に検討するために、セルの製作を次年度におこなうことにしたため、次年度使用額が生じた。当該年度は計算化学的な手法開発を優先して進めたため、実験用の試薬の購入の一部を次年度に行うことにした。次年度使用額分は、当初の予定通り、実験用の有機半導体化合物など試薬の購入に使用する。次年度使用額分は、当初の予定通り、ナノ粒子生成過程観測用流通式分光セルの製作に使用する。
ユーザビリティを有する暗号プロトコルと安全性モデルに関する研究

省リソースデバイスのような、計算機能力とユーザーインターフェースが制約を受けている中でも、ユーザインターフェースの特徴を行かして、認証と通信路の暗号化が可能な暗号プロトコルを開発した。また、上記のようなデバイスの特徴を踏まえた、安全性評価のモデルを確立し、このモデルに従って開発した認証付きが機構間プロトコルの安全性評価を行った。さらに、上記のようなデバイスにおいて基礎的なプロトコルを実装し、そのフィージビリティの確認を行った。本研究では、携帯機器などを用いて、高いユーザビリティと安全性の両立が求められる状況に対して、安全な通信路を確立する技術と安全性を検証する数学的知見を確立することを目的としており、平成22年度は、(1)携帯機器環境の制約の分析と、(2)数理的安全性モデルの確立の2つのステップを計画した。(1)については、普及している携帯機器用OSであるiOSとAndroidを対象に、それぞれのセキュリティ機能、セキュリティ機能を実現する機構、基盤となる暗号演算の制約について調査を行った。特に暗号演算については、AESなどの一般的な処理の一部はAPIが用意されているが、.基礎的な数学的な演算については用意されていないことがわかった。そのため、一般的な暗号ライブラリであるOpenSSLをiOSに移植するとともに、PAKEプロトコルを実装し、性能面では問題があることを示した。上記の制約を把握した上で、OSに用意された暗号演算を用いながら、安全な通信路を確立するためのモデルとして、利用者は簡単に記憶できる秘密情報を用いながら、耐タンパデバイスを外部装置として使うことにより、PAKEと同様の安全な通信路を構築する方法と、その方法のための安全性モデル、安全性の定義を構築した。この構築にあたっては、同分野の世界的権威であるMoti Yung教授との議論を実施した。このモデルにおいては、耐タンパ装置にも秘密情報が含まれるため、鍵交換ではなくセッションごとの鍵更新のような構造になるが、一方でパスワードをプロトコルに含めることにより、エンティティ認証の要素を持たせることが可能となる。携帯機器の特性と、ユーザビリティを加えた現実的なモデルの提案はこれまでに提案されておらず、世界的に見ても新しい提案となる。このモデルについて、電子情報通信学会・情報通信システムセキュリティ研究会において発表を行った。本研究では、携帯機器などを用いて、高いユーザビリティと安全性の両立が求められる状況に対して、安全な通信路を確立する技術と安全性を検証する数学的知見を確立することを目的としており、平成23年度は(1)ユーザビリティに関する知見の集約とモデルへの反映、(2)プロトコルの設計、(3)提案プロトコルの安全性評価の3つのステップを計画した。(1)については、現在普及しつつあるスマートフォンや携帯機器のハードウエア・ソフトウエアの仕様を調査するとともに、プログラムから利用可能なインターフェース、人間が利用可能なインターフェースについて調査と検討を行い、認証付き鍵交換を実現するプロトコルを実装するにあたり、SDカードのインターフェースで実装された耐タンパデバイスと、通常のスマートフォンOSとアプリケーション、そしてパスワードなどを入力するインターフェースからなる機構を、携帯機器におけるシステムモデルとして、上記の機構における情報漏洩が発生する可能性がある箇所をセキュリティモデルとして定めた。その上で(2)として、情報漏洩に耐性のある疑似ランダム関数、メッセージ認証コードとチャレンジ&レスポンスプロトコルを組み合わせることで、単一の情報漏洩では将来の認証の安全性が脅かされない、パスワードを含む多要素認証付き鍵交換プロトコルが実現できることを示した。(3)としてこの分野の世界的権威であるMoti Yung教授との議論を行い安全性の証明を与えることができた。このプロトコルについては、世界的にもまだ例が無く新しい提案となる。このプロトコルについて、査読付き国際会議であるINTRUST2011と、暗号と情報セキュリティシンポジウム2012で発表を行った。
多様なRNA相互作用因子を介したグラム陽性細菌の病原性制御機構の解明

本研究の目的は、細菌が宿主環境を認識し、病原因子を発現制御する過程におけるRNA相互作用因子群の役割を明らかにすることである。本課題では、代表者が確立した細菌の病原性評価系と、RNAとタンパク質の新しい解析技術を連携させ、病原性調節に働く新規RNA相互作用因子を網羅的に同定する。さらに、RNA相互作用因子が引き起こすRNAの質と量の調節機構を解明し、細菌の病原性発現における役割を解明する。
インフルエンザ誘発ARDSの新規制御機序確立に向けたC型レクチン受容体の機能解析

本研究は、微生物多糖を認識するパターン認識受容体であるC型レクチン受容体(CLRs)が、インフルエンザにより誘発される急性呼吸促迫症候群(ARDS)の発症病態にどう関与しているのかを解明することを目的としている。このCLRsのうち、本研究では高マンノース多糖を認識するDectin-2およびMincleに着目して、インフルエンザウイルス(IFV)とCLRsの相互作用について解析を行った。(1)第1に、Dectin-2またはMincleにリガンドが結合しシグナルが伝達されると、転写因子NFATが緑色蛍光タンパク(GFP)を発現させるレポーター細胞を、IFV膜表面主要抗原であるヘマグルチニン(HA)で刺激した。A型株であるH1N1株およびH3N2株由来HA刺激により、Mincle発現細胞でGFP発現がみられた。また、B型株であるビクトリア系統株および山形系統株由来HA刺激でも、A型株と同様のGFP発現が観察された。一方でDectin-2は、H3N2株由来HA刺激でGFP発現が観察されたが、その他の株由来HA刺激では、わずかなGFP発現に留まった。(2)第2に、骨髄由来樹状細胞をIFV由来HAで24時間刺激することで産生される炎症性サイトカイン量をELISAにて測定し、炎症誘導への関与を評価した。B型株由来HA刺激によるサイトカイン産生は、A型株と比較して優位であった。さらに、両株のHA刺激により産生されるIL-12p40およびIL-6産生は、野生型マウスと比較してDectin-2遺伝子欠損(KO)マウスにおいて有意に低下した。一方で、Mincle KOマウスにおけるIL-12p40およびIL-6産生は、野生型マウスと同等であった。以上の結果から、IFVの認識および炎症反応誘導において、Dectin-2が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。Dectin-2 KOマウスおよびMincle KOマウスの繁殖が遅れたため、平成30年度に計画していたインフルエンザ経鼻感染によるARDSモデルでの解析が未実施である。代替として、平成31年度に計画していたGFPレポーターアッセイによるシグナル伝達の解析、および骨髄由来樹状細胞を用いた炎症性サイトカイン産生能の評価を前倒しで実施し、インフルエンザにおける炎症反応誘導にDectin-2およびMincleが関与するかを検討した。本年度の解析から、Dectin-2がIFVの認識および炎症反応誘導に関与しており、Dectin-2がARDS制御に重要な役割を果たす可能性が示唆された。そこで、次年度以降はインフルエンザ誘発ARDSマウスモデルを用いて、その詳細な機序について解析を行う予定である。マウス繁殖の遅れにより、本年度に予定していた実験を次年度に持ち越すため、未使用額が生じた。したがって、未使用分の助成金は、本年度に行うことができなかったインフルエンザ経鼻感染モデルによるARDS発症への関与の解析を実施するために使用する。
マウス乾燥精子のDNA損傷および受精能・発生能に関する研究

近年、セルロースベースのカードを使った乾燥血液やDNAサンプルの輸送や室温保存が可能となり、サンプル作製の作業効率化や輸送や保存コストの削減に大きく寄与している。これをマウス精子に応用できれば、高額な機器を必要とせずサンプル作製が可能となるだけでなく、厳密な輸送温度管理や専用容器を必要としない為、普通郵便を使って遺伝子改変マウスの授受が可能となる。そこで、マイクロチューブおよび紙媒体上にて自然乾燥したマウス精子の発生能を調べるため、C57BL/6Jマウス精子をマウス精子の凍結乾燥に用いられるTE緩衝液に懸濁し、マイクロチューブ(MT区)及びセルロース紙上(CP区)で自然乾燥した後、卵細胞質内精子注入法(ICSI)により受精卵を作製し体外培養を行った。同系統の凍結融解精子を注入した区をコントロールとした(CT区)。その結果、注入した卵子の生存率は、CT区55.4%(30/54)、MT区65.6%(21/32)、CP区50.0%(14/28)となり、受精率はCT区90.0%(27/30)、MT区81.0(17/21)、CP区85.7%(12/14)であった。2細胞期および胚盤胞期への発生率はそれぞれ、CT区83.3%(25/30)および40.0%(12/30)、MT区33.3%(7/21)および4.8%(1/21)、CP区28.6%(4/14)および0.0%(0/14)であった。次に乾燥精子のDNA損傷を調べるため、コメットアッセイを行った結果、MT区及びCP区において、CT区と比較して明らかに長い彗星状のComet Tailパターンを示した。マイクロチューブおよびセルロース紙上で自然乾燥したC57BL/6Jマウス精子を用いて1CSIを行った結果、生存率はコントロールと変わらないものの、受精率はやや低値を示し、保存媒体に係らず、2細胞期への発生率は低く、殆ど胚盤胞期まで発生しなかった。またコメットアッセイの結果、核DNAに損傷を受けていることが分かった。
新規安定同位体ラベル法を用いた高分子量創薬ターゲット蛋白質の構造機能解析法の開発

^<13>C標識に用いられるグルコースに替わりアミノ酸前駆体である2-^<13>Cピルビン酸を用いた"^<13>C-^<12>C交互標識法"と、^<13>Cα-^<13>Cα間を直接相関付ける□CACA-TOCSY"を組み合わせた新たな水素核3重共鳴測定法:hnCA-TOCSY-caNH(以下大文字が化学シフト相関を得る核種、小文字が磁化の移動にのみ用いる核種とする)を開発した。本手法は、一般的に主鎖帰属に用いられるHNCA実験と同様にC^α核の化学シフトを利用して連鎖帰属を行うものであるが、各HN(i)につきCa(i-1)に対してのみ連鎖帰属情報が含まれるHNCA実験に比べ、hnCA-TOCSY-caNH実験ではCa(i-2),Ca(i-1),Ca(i+1)と3組の連鎖帰属情報が含まれることから、シグナルの縮重が激しい高分子量蛋白質の帰属において有効な手法となる。またCa(i-2)、Ca(i+1)への連鎖相関は、他の手法で得ることのできないユニークな帰属情報であり本手法の独創性は高いと考える。これと同時にhNca-TOCS-caNH,Hnca-TOCSY-caNHを開発し、HN(i)に対しi-2からi+2の窒素核あるいは水素核同士を直接相関付ける測定法の確立も行った。本測定は従来法であるhNcacoNH実験,hNcaNH実験などと比較してより多くの連鎖相関を含んでおり、他の手法で得ることのできないユニークな連鎖相関を与える点で上述のhnCA-TOCSY-caNHと同様に重要な測定法になると考られる。さらに上述の本手法をより高分子量の高分子量蛋白質へ適用できるようにするためにはさらに高度な重水素化が必要であると考え、ピルビン酸の3位メチルプロトンを重水素化する新たな手法を確立した。
作用素空間の局所的性質の研究とその応用

今年度は,これまでに培ってきた作用素空間の知識と技術の(作用素空間より主要な分野である)作用素環への応用に重点をおいて研究してきた.その結果,以下の三つの結果を得た.1,定理.任意の(可分)作用素環Aの既約表現たちはその核が等しければ,漸近的内部自己同型をほどこすことによってユニタリ同値にできる.この定理は限られた幾つかの例に対しては成り立つことが既に知られていたが,一般の作用素環に対しては最近になって岸本氏と境氏が作用素環が核型という仮定のもとに成り立つことを示した.私は,作用素空間の技術(正確にはハーゲラップによるグロタンディークの定理の非可換化)を使うことにより,岸本-境の定理をさらに一般化し任意の作用素環に対して示すのに成功した.作用素環の表現の研究にこうした技術が役立つということはこれまで誰にも予想できなかったことである.2,定理.可分ヒルベルト空間H上の有界線形作用素全体からなる作用素環B(H)とそれ自身とのテンソル積からできる作用素環は弱入射性を持たない.この定理はB(H)が持っている良い性質(入射性)がテンソル積をとると一切残らないということを意味している.この現象は多くの人の予想を裏切るものであり,定理自体も証明もテクニカルだ.3,定理.近似的有限次元作用素環の部分作用素環にホモトピー同値な可分完全作用素環は(別の)近似的有限次元作用素環の部分作用素環に同型.「与えられた作用素環がいつ近似的有限次元作用素環の部分作用素環に同型か?」という問題は最近多くの研究者によって活発に研究されているが,上の定理は懸案であった作用素環の例に対する解答を与えるものである.今年度は,これまでに培ってきた作用素空間の知識と技術の(作用素空間より主要な分野である)作用素環への応用に重点をおいて研究してきた.その結果,以下の三つの結果を得た.1,定理.任意の(可分)作用素環Aの既約表現たちはその核が等しければ,漸近的内部自己同型をほどこすことによってユニタリ同値にできる.この定理は限られた幾つかの例に対しては成り立つことが既に知られていたが,一般の作用素環に対しては最近になって岸本氏と境氏が作用素環が核型という仮定のもとに成り立つことを示した.私は,作用素空間の技術(正確にはハーゲラップによるグロタンディークの定理の非可換化)を使うことにより,岸本-境の定理をさらに一般化し任意の作用素環に対して示すのに成功した.作用素環の表現の研究にこうした技術が役立つということはこれまで誰にも予想できなかったことである.2,定理.可分ヒルベルト空間H上の有界線形作用素全体からなる作用素環B(H)とそれ自身とのテンソル積からできる作用素環は弱入射性を持たない.この定理はB(H)が持っている良い性質(入射性)がテンソル積をとると一切残らないということを意味している.この現象は多くの人の予想を裏切るものであり,定理自体も証明もテクニカルだ.3,定理.近似的有限次元作用素環の部分作用素環にホモトピー同値な可分完全作用素環は(別の)近似的有限次元作用素環の部分作用素環に同型.「与えられた作用素環がいつ近似的有限次元作用素環の部分作用素環に同型か?」という問題は最近多くの研究者によって活発に研究されているが,上の定理は懸案であった作用素環の例に対する解答を与えるものである.
リスクから考える電源インフラの評価に関するカリキュラム開発と技術教育への展開

より良い未来の電源構成の選択ができる人材育成を行うために,中学校技術分野で,JIS9700等のリスクアセスメント及びリスク低減プロセスの中で,リスク認知・評価及びその低減を考える授業実践を行った。その結果,中学生等は,リスクについて被害の程度は認識しているが発生確率は意識しておらず,便益を感じていないリスクを避ける傾向が見られた。リスクアセスメントを考慮した授業では,リスクの意味や低減方法の考え方を理解した生徒が増加した。例えば2030年の電源構成を検討させる授業では,リスク情報を提示した場合,国が予想する原子力発電の導入割合との差が縮小し,2050年では低GHG排出電源の導入割合が増加した。本研究では中学校技術分野において生徒にリスク概念の構築をさせ、電源インフラを中心とした技術・製品の評価を可能にさせるカリキュラムの開発を通して、技術の評価活用力を高めることを目的とする。そのために、まず技術教育でのリスクの取り扱いの歴史と授業実践の状況を明らかにすると共に、電源選択等のエネルギー変換技術を題材にリスク概念の構築と技術の評価活用に必要な関連情報データベースの構築を図る。まず、技術教育におけるリスクの取り扱いの変遷・内容及び実施例に関する調査を行った結果、職業科の創設期から主に機械工作などの工具や機械を扱う場面でリスクが扱われてきたが、現行の学習指導要領からは情報モラルや電気製品の保守点検の内容で扱われるようになった。しかし、中学校技術分野ではリスクの概念化を図る実践的な授業は殆ど見当たらず、選択数学でのリスクを確率論的視点から扱った授業などに限られた。一方で原子力学会等では、一般を対象としたリスクコミュニケーションの事例報告が多く、義務教育段階での有用な情報は殆ど見られなかった。また、技術分野でリスクを扱う方法を検討するために、技術担当教員や学生のリスク認知の状況とその教員が考えるリスクに関する授業を調査した結果、学生・教員にかかわらず、既に便益を受けているX線検査等の技術の利用は肯定的であるが、原子力発電所近郊での生活、新型インフルエンザや中国産食品は否定的であった。また、技術担当教員は、生徒に技術の光と影を伝え、適切な技術の活用の方法を考えさせる手段として、リスク学習の必要性を感じていることが分かった。さらに、電源選択を題材にリスク概念の構築と技術の評価活用に必要な関連情報を収集するために、関連書籍や文献を調査し22件の基礎データを抽出したが、生徒や学生に身近なデータの充実や電源インフラ情報のデータの精緻化と整理・提示方法に課題が見出された。中学校技術分野のエネルギー変換に関する技術について、生徒にリスク概念の構築をさせ、技術の評価活用に生かせるようなカリキュラムを開発するために、「エネルギー変換に関する技術」で扱われている身近な電気製品や電力システム技術の評価に関する学習指導案や学習プリントを作成した。そして、この学習で必要となる関連情報をデーターベース化し、webで公開した。中学生に対する「地域の電力消費量を賄う発電方法の選択」を題材とした授業では、電源の経済・環境・社会性に注目・議論させる授業の方が原子力発電を選ぶ傾向が見られた。これに対して、2030年の電源構成を考えさせる授業では、日本政府が示した電源構成を示した生徒は1割以下と低く、ほとんどが再生可能エネルギーや火力発電に過度に依存した。このような生徒は、放射線の負の側面をほとんど見ており、原子力発電を敬遠する傾向が見られたが、過半数以上の生徒は「インターネットの情報」に懐疑的であり、前年度の大学生の結果と同じであった。大学生に対する高レベル放射性廃棄物処理問題や再生可能エネルギーのみの電源社会を考える授業では、放射線と地震を含めた防災工学の知識、社会制度や電力システム技術に対する知識が不足しているため、学生は根拠が薄い回答を導き出した。この結果は、発電方法の選択を考える場合、個々の技術の特徴のみならず、社会制度や電力システム技術全体を捉えたうえで、経済、環境、社会(人)へのリスクを考えさせる授業の構築が必要であることを示している。生徒はリスクに関するインターネットの情報に不安を抱えながらも、そこから情報を取捨選択していることから、情報に関する技術でのリスクの取り扱いを考えるために、スマートフォンのリスク依存度を眼球運動測定装置と脳血流計により測定した結果、依存リスクが高い学生ほど、視点や脳血流の変化が大きいというリスク資料が得られた。カリキュラムや学習プリント、関連資料(パワーポイントやPDF)の作成とそのデーターベース化は順調に進んでいる。また、リスクやリスク認知調査は約300名の生徒に対して実施でき、大学生とほぼ同様の傾向であることが確認できた。一方で、中核都市大規模校と離島小規模校の生徒を比較するとリスク情報の信頼度に有意な傾向が見られるなど、資料作りに有用な結果を得たことから、計画より進んだ部分もあるといえる。これに対して、学習者が評価・選択した電源構成に対して、日本政府等が出した電源構成との比較は行えているが、一対比較法などにより意思決定分析との比較は、一部発電方法の基礎データ(入手済み)を評価プログラム(Excelのマクロ)に反映さできていない。また、リスクの概念化の過程を見るための手法として導入した眼球運動測定装置(予算の関係で片眼測定器を導入)と脳血流測定装置が、導入当初に女性被験者に対して測定誤差が大きかったために、実験開始が遅れたた。次年度までに、リスクの概念化に影響を与えるキーファクターの抽出を行い、作成した学習プリントや教材(パワーポイントやPDF)および公開したWebサイトの改善を図る必要があり、現在、測定方法・ノウハウの習得ができた。福島第一原子力発電所事故は,科学・技術に対する国民の見方を多様化・偏在化させたが,国民のリスク認識・評価活用能力の未成熟さも示した。