hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物と蟻にみられる相互適応機構とその進化生態学的意義の解明

1.日本産の蟻散布型植物の種子付属体であるエライオソ-ムの成分化学的な検索を行った。CHCl_3/MeOH抽出物のシリカゲルクロマトグラフィ-による分画と、各画分のGC/MS分析を行った。炭化水素はC_<22>C_<31>の飽和炭化水素とC_<25>、C_<27>のモノエンが主成分であった。脂肪酸は、ステロ-ルエステル、トリグリセリド、ジグリセリド、遊離脂肪酸のメチルエステルよりなるが、GC/MSの分析結果は各脂質で構成脂肪酸の構成比は異っているものの、主成分はオレイン酸で、パルミチン酸、パルミトレイン酸、ステアリン酸、リノ-ル酸、リノレン酸を含むことが明らかとなった。また、従来高等植物にはごく稀にしか知られていなかったバクセン酸が検出されたことは注目に値する。ステロ-ルエステルの構成ステロ-ルはコレステロ-ル、ブラシカステロ-ル、カンペステロ-ル、スティグマトステロ-ル、beta-シトステロ-ルである。beta-シトステロ-ルは遊離ステロ-ル画分に最も多く含まれていた。水抽出物について糖、アミノ酸の分析を併せて行った。2.エライオソ-ムには糖を含む糖型(オオバナノエンレイソウ、ヒトリシズカ)と脂質型(カタクリ、フタリシズカ)があり、糖型にはとんど脂質含まれていないことが明した。この事実は、エライオソ-ムの蟻誘引成分は極めて多様たバイオアッセイの結果、脂質の各画分並びに炭化水素にも活性を示し、特に後者に対する反応は蟻の仲間認識に疑似的なものである可能性がある。4.イタドリ・オオイタドリの花外蜜腺については、その形態的・解剖学的構造、密の糖成分の構成などが明らかにされると同時に、蜜腺に吸蜜に訪れる蟻相と盗蜜昆虫相が明らかにされた。食害昆虫相についても若干の知見が得られた。以上の結果、蟻-植物間の相互関係の分化を明らかにする上での誘引成分、行動習性、食性などを含むな知見が多数得られた。1,設備備品として購入したウルトロクロムGT:生体物質分離システム(スウェーデン,LKB社製)一式の購入を行い,種子エライオソームに含まれる各種成分の分析に着手し,予備的データの蒐集に従事している.2,カタクリ種子(ユリ科)のエライオソームより単離・同定された物質はリノレン酸,トリコセン,トリコサン,テトラコセン,テトラコサン,ペンタコセン,ペンタコサン,ヘキサコセン,ヘプタコセン,オレフィン,ノナコセン,ヘントリアコンテン,カンペステロール,シトステロール,パルミチン酸エチル,パルミトレエン酸エチル,ステアリン酸エチル,リノレン酸など極めて多数の天然脂肪酸並びにステロール成分が検出された.その中で最も注目すべき成分は,炭素数がC.ナD223.ニ_<,.ナ>

24.ニD2,C.ナD226.ニD2,C.ナD227.ニD2,C.ナD229.ニD2,C.ナD231.ニD2の不飽和のnーアルケン(nーalkene)で従来知られている限りではこれらの不飽和アルケン類はコキブリなどの性的誘引物質フェロモンとしてよく知られているものである.3,これに対し,ミヤマキケマンのエライオソームからはオレイン酸メチルとリノレン酸の2種類の天然脂肪酸のみが検出された.今後,これらの成分の内,いかなる物質がアリに対する誘引効果があるかを明らかにして行く必要がある.4,花外蜜腺については,イタドリ・オオイタドリ(タデ科),ヤハズエンドウ(マメ科)3種について吸蜜に訪れる蟻相が明らかにされた.タデ科2種では,ムネアカオオアリ,クロオオアリ,アミメアリ,ツノアカヤマアリ,トビイロケアリなどが採集され,ヤハズエンドウではクロオオアリ,アズマオオズアカアリなどが観察された. 5,蜜腺の形態・構造について,走査型電顕を用いた観察,写真撮影が行われると共に,組織構造についてもパラフィン・セクション法による観察が行われ,極めてユニークな腺細胞構造を有することが明らかになった.1、前年度、カタクリのエライオソーム成分の検索において、予想外のフェロモン類似物質である不飽和ηーアルケンが発見された。そこで、本年度は糖、非タンパク性遊離アミノ酸などの検索をカタクリ、オオバナノエンレイソウ、ヒトリシズカ、フタリシズカなどのエライオソームについて行った。その結果、カタクリのエライオソームにはまったく糖も遊離アミノ酸も含まれておらず、ηーアルケン、ηアルカンなどの高級炭化水素のみが含有されていること、これに対しオオバナエンレイソウでは、遊離アミノ酸は全く含まれていないが、フラクトース(4.60mg/33mg、13.9%)、グルコース(7.67mg/33mg、23.2%)、サッカロース(4.73mg、14.3%)と極めて高濃度の糖が含まれていることが明らかとなった。一方、ヒトリシズカのエライオソーム中にはフラクトース、グルコース、マルトースなどの糖を含有するのに対し、フタリシズカは開放花、閉鎖花共に全く糖もアミノ酸も含まないことが明らかとなった。これらの事実は、蟻の誘引に関与する物質が、植物の種によって著しく異っていることを示唆するものであり、野外におけるバイオアッセイが必要である。2、イタドリ、オオイタドリの花外蜜腺に吸蜜に訪ずれる昆虫は、蜂以外では寄生蟻が多く、ジガバチ、ハバチなどが頻繁に蜜腺を訪れ、それ以外にもガガンボ、アカハネムシなどの盗蜜が非常に多い。3、植物体を摂食する昆虫は実に様々で、汁液を吸うものにはツマジロカメムシ、ツマグロオオヨコバイ、直接葉を食害するものにはナエドコチャイロコガネ、カタモンコガネ、ビロードコガネ、イタドリハムシ、ルリハムシ、ヤナギルリハムシ、バラルリハツムシ、オオハナコメツチなど非常に多くの種が採集、記録された。今後の研究において、被食圧の定量的な研究が必要である。1.カタクリ、オオバナノエンレイソウ(ユリ科)、ヒトリシズカ、フタリシズカ(センチョウ科)の種子エライオソ-ムの成分化学的な検索を完了した。エライオソ-ムのCHCl_3/MeOH抽出物をシリカゲルクロマトグラフィ-で分画し、各画分についてGC/MS分析を行った。水抽出物については糖並びにアミノ酸の分析を行った。カタクリ種子本体についても、CHCl_3/MeOH抽出物を分取薄層クロマトグラフィ-で分画し、各画分についてGCおよびGC/MS分析を行いエライオソ-ム成分と比較した。さらに、エライオソ-ム粗抽出液並びに分画した各画分を含ませたろ紙片に対する反応性をアシナガアリ、トゲアリ、ヤマトアシナガアリを用いて調べた。2.エライオソ-ムには、糖を含むもの(オオバナノエンレイソウ、ヒトリシズカ)と、含まないもの(カタクリ、フタリシズカ)があり、前者には脂質がほとんど含まれないのに対し、後者には極めて多様な脂質が含まれていた。これら両者共に遊離のアミノ酸は含まれていなかった。この事実から、エライオソ-ムは糖型と脂質型に分類することが可能である。
多種多様な高精度数値解析手法による落石・土砂崩壊現象予測の適用と限界

地盤工学の分野で使用されている大変形を対象とした数値解析手法(DEM, CFD, MPS, SPH)について、その適用できる問題と、適用限界について整理した。まず、地盤の変形レベルや変形形態に対して、各手法の適用範囲を明らかにした。次に、落石や土砂崩壊現象を中心として、具体的に地盤工学で取り扱う問題を挙げ、各手法がどのような問題に対して適しているかを明示した。また、各手法を様々な工学的問題に適用した事例を整理し、その中で工学的に利用する際の留意点についてまとめた。毎年のように繰り返される斜面災害による被害を軽減するためには、1)斜面災害から逃げる(ソフト対策)、2)斜面災害を抑止する(ハード対策)を有効に組み合わせなければならない。そのためには、急傾斜地崩壊、土石流、落石などを精度よく解析することが重要である。地盤の変形や破壊現象は、精緻な構成モデルを用いた有限要素法によって多くの興味深い問題が解けるようになってきた。しかしながら、土砂崩壊、土石流、落石などの大きな変形現象は、有限要素解析では追跡できない。地盤の変形状態として、初期状態から、地盤の大移動を伴う現象まで追跡できる手法として、さまざまな試みが行われてきた。本研究は、大変形まで追従できる多種多様な高精度解析手法を開発・高度化してきた研究者により、落石・土砂崩壊現象といった同じテーマについて、解析手法の適用範囲と限界を明らかにし、提案解析手法を広く工学分野において活用するために、それらの手法をhomepageにおいて公開することを目的とする。平成21年8月には、それぞれの研究者が担当する解析手法を発表し、それらについて意見交換を行った。種々の数値解析手法の内容と高度化によって得られた成果が発表され、それぞれの解析手法の適用範囲と限界について議論され、今後の研究遂行の方向性が見いだされた。今後は、さらに担当の数値解析手法について、精度の検証と高度化についての研究を実施し、大変形問題への適用性を明らかにする。毎年のように繰り返される斜面災害により、尊い人命と貴重な財産が奪われている。この被害を軽減するためには、1)斜面災害から逃げる(ソフト対策)、2)斜面災害を抑止する(ハード対策)を有効に組み合わせなければならない。このためには、急傾斜地崩壊、土石流、落石などを精度よく解析することが重要である。地盤の変形や破壊現象は、精緻な構成モデルと有限要素法によって数多くの興味深い問題が解けるようになってきた。これらの現象を初期状態から、地盤の大移動を伴う現象まで追跡できる手法の開発として、本研究では、落石・土砂崩壊現象といった同じテーマについて、解析手法の適用範囲と限界を明らかにするとともに、提案解析手法を広く工学分野において活用するために、各分担者がhomepageにおいて公開することを目的とする。本研究で扱った数値解析手法は以下の5つである。上記1)5)を用いて、落石や土砂崩壊、土石流などの地盤材料の大変形問題について、それぞれの適用範囲を把握することを目的とし、種々の初期値境界値問題に適用させた。連続体モデルと離散体モデルの両方を用いて,乾燥砂の流動を表現することにより,それぞれの特徴を整理した,特に,底面付近の摩擦の取り扱いについて解析手法の高度化を調査し,各モデルで土砂の流動などを考える際の解析上の留意点等について言及した.また,実際の土砂流動のように,固体と流体が混在する流れを対象とした数値解析手法の高度化を行った.毎年のように繰り返される斜面災害により、尊い人命と貴重な財産が奪われている。連続体モデルと離散体モデルの両方を用いて,乾燥砂の流動を表現することにより,それぞれの特徴を整理した.特に,底面付近の摩擦の取り扱いについて解析手法の高度化を調査し,各モデルで土砂の流動などを考える際の解析上の留意点等について言及した.
学校を基盤とした総合的な学習のカリキュラム評価システムの構築に関する研究

(1)総合的な学習の研究先進校(文部科学省研究開発学校を含む)への訪問調査・授業参観により、学校を基盤としたカリキュラム評価の実態調査を行った。その結果、ポートフォリオを活用した単元レベル・年間レベルの子ども自身による自己の成長を意識化させる評価方法や校内LANを活用した複数教師による個別的評価情報の蓄積方法の開発、教師によるレポート作成とワークショップによる形成的な評価・改善システムなどに「子どもの変容を多面的に捉えるための評価システム」の可能性を見出すことができた。(2)子どもの変容調査を複数年にわたり継続的に実施し、カリキュラム改善や保護者等への説明責任に活用している事例や開発単元に関する情報(単元案やワークシート、写真、作品等)を保存・継承し、次年度以降のカリキュラム開発・実施に活用している事例から、学校を基盤とした「総合的な学習のカリキュラム改善のための評価システム」の典型モデルが明らかになった。(3)総合的な学習の研究先進校におけるカリキュラム評価実施上の課題、手だての開発状況、「生きる力」の調査状況を明らかにするために行った質問紙調査から、子どもの自己評価・相互評価は実施率が高く、小学校では学年レベルで取り組んでいる。ポートフォリオ評価については小学校で盛んに活用されているが小中連携には活かされていないことなどが明らかになった。(4)先行研究を踏まえ、子どもの自己評価・相互評価を組み込んだポートフォリオ評価をベースにしたカリキュラム評価システムモデルを構築し、徳島県内の小学校4年生を対象に試行し、子どもの評価カード・ワークシートの分析、抽出児童の変容分析、教師へのインタビュー調査等により、システムの有効性を明らかにすると共にその改善を行った。(5)2年間の研究成果を報告書にまとめた(A4版、120頁)。(1)総合的な学習の研究先進校(文部科学省研究開発学校を含む)への訪問調査・授業参観により、学校を基盤としたカリキュラム評価の実態調査および共同開発研究を進めた。例えば、福山市立南小学校や高知市立旭東小学校、福井市立社小学校などのポートフォリオを活用した単元レベル・年間レベルの子ども自身による自己の成長を意識化させる評価方法や岐阜大学附属中学校における校内LANを活用した複数教師による個別的評価情報の蓄積方法の開発などに「子どもの変容を多面的に捉えるための評価システム」の可能性を見出すことができた。(2)高知市立横浜新町小学校や高知市立旭小学校、観音寺市立南小学校においては、学校を基盤とした子どもの変容調査を複数年にわたり継続的に実施し、カリキュラム改善および保護者等への説明責任に活用している。また、観音寺市立南小学校や福井市立社小学校では開発単元に関する情報(単元案やワークシート、写真、作品等)を保存・継承し、次年度以降のカリキュラム開発・実施に活用している。学校を基盤とした「総合的な学習のカリキュラム改善のための評価システム」の典型モデルが明らかになりつつある。(3)総合的な学習の研究先進校におけるカリキュラム評価実施上の課題、具体的な手だての開発状況、「生きる力」の調査実施状況をさらに広範囲かつ詳細に集積するために、平成13年度末において、全国の附属小・中学校および総合的な学習に関する小・中学校の研究開発学校、研究先進校に対して質問紙調査を実施した。「生きる力」に関する側面だけでなく、心理・行動面および学校経営面など総合的な学習の効果を多面的に捉えようとしている。(4)次年度においては、(1)(2)(3)の調査結果を元に、「学校を基盤とした総合的な学習のカリキュラム評価システム」の典型的なモデルの構築を図り、共同研究校において実施・検証を行う。(1)平成13年度に引き続いて、総合的な学習の研究先進校(文部科学省研究開発学校を含む)への訪問調査・授業参観を行ない、学校を基盤としたカリキュラム評価の先駆的な取り組みの分析を進めた。

新たな特徴的な実践として、上越市立高志小学校の教師によるレポート作成とワークショップによるカリキュラムの形成的・日常的な評価・改善システムの汎用の可能性を見出した。(2)総合的な学習の研究先進校におけるカリキュラム評価実施上の課題、具体的な手だての開発状況、「生きる力」の調査状況を明らかにするために実施した質問紙調査から、子どもの自己評価・相互評価は小中学校ともに実施率が高いが、小学校では学年レベルで取り組んでいるのに対し、中学校では学年レベルで取り組んでいること、ポートフォリオ評価についたは小学校で盛んに活用されているが小中連携には活かされていないこと、小中学校ともに「生きる力」の育成状況の子ども調査および教師調査を学校または学年レベルで実施している学校は6割程度であるが、保護者対象では小学校で5割、中学校で3割程度であった。「生きる力」に関する調査結果を保護者に発信している学校は小中学校で34割程度であった。(3)先行研究を踏まえ、子どもの自己評価・相互評価を組み込んだポートフォリオ評価をベースにしたカリキュラム評価システムモデルを構築し、徳島県内の小学校4年生を対象に試行し、子どもの評価カード・ワークシートの分析、抽出児童の変容分析、教師へのインタビュー調査等により、システムの改善を行った。(4)2年間の研究成果を報告書にまとめた(A4版、120頁)。
気管支喘息重症化に関わる気道リモデリングの成立機構解明：上皮間葉移行制御

喘息における気道リモデリング形成の機序に上皮間葉転換(EMT)が関与する。好酸球が気道上皮細胞に作用してEMTを誘導するとの仮説を共培養およびマウスの実験系において検証した。まず、好酸球と気道上皮細胞株BEAS-2Bを共培養すると、上皮細胞は円形から紡錘形へと形態的変化を起こし、上皮系分子発現低下、間葉系分子発現減少がみられた次に、。マウス気道に好酸球を投与すると,肺組織の線維化と共に、上記の分子変化が誘導された。以上の変化はSmad3リン酸化を伴い、抗TGF-β1抗体とTGF-βsiRNA処理によって抑制された。好酸球はTGF-β1を介してEMTを誘導、リモデリング成立に関わる。平成23年度に確立したEol-1ないしヒト好酸球による上皮間葉移行(EMT)誘導モデルを用いて平成24年度はEMTのメカニズムについて検討した。Eol-1ないしヒト好酸球と気道上皮細胞の共培養を48時間行い、培養上清中のTGF-β1濃度をELISA法にて測定した。共培養群はそれら細胞単独群と比較して培養上清中のTGF-β1濃度は有意に増加した。次にTGF-β1の細胞内下流シグナルのSmad3の活性化についてWestern blotting法にて調べた。気道上皮細胞の総Smad3に対するリン酸化Smad3の割合はEoL-1ないしヒト好酸球と共培養を行うことにより有意に上昇した。上記共培養実験を抗TGF-β1中和抗体の存否下で行ったところ抗TGF-β1中和抗体の存在は培養上清中のTGF-β1の産生を抑制し、気道上皮細胞の形態学的変化(EMT)は認められなかった。Boyden chamber法を用いた系、EoL-1ないしヒト好酸球を4% paraformaldehyde(PFA)にて固定した実験系ではいずれもTGF-β1産生増強並びに気道上皮細胞の形態学的変化(EMT)は認められず、生理活性を有するEoL-1ないしヒト好酸球の気道上皮細胞とのdirect contactが必須であることが判明した。種々の細胞内シグナル抑制剤を上記共培養系に添加したところ、本実験系のEMT誘導に必須であるTGF-β1の産生はPI3 kinase inhibitor、JNK inhibitorで抑制された。以上より、EoL-1ないしヒト好酸球による気道上皮細胞のEMTはEoL-1ないしヒト好酸球の生理活性、気道細胞へのdirect contactが必須であり、シグナル経路としてTGF-β1 - Smad3依存性、PI3 kinase, JNK pathway依存性であることを見出した。気管支喘息の難治化病態の気道リモデリングに細胞外基質が沈着する現象があるが、気道のTGF-βと相関している。TGF-βは主に好酸球から産生され、上皮細胞が間葉系様細胞に形態変化し細胞外基質沈着を引き起こす上皮間葉移行(EMT)を誘導することで知られている。本研究は好酸球がTGF-β-EMTという経路を介しsubepithelialfibrosisを起こすと仮説を立て、気道リモデリングの機序の解明を目指した。好酸球性白血病細胞(EoL-1)ないしヒト好酸球と気道上皮細胞を共培養したところ、EMTと考えられる気道上皮細胞の敷石状から紡錘状への形態学的変化を認め、EMTに特徴的な上皮系マーカー(E-cadherin)の低下、並びに間葉系マーカー(Vimentin、α-SMA)の上昇が各種タンパク、遺伝子レベルで確認された。共培養にて上清中のTGF-β1濃度が上昇しており、このEMTのシグナル経路はTGF-β1 ; Smad3依存性、PI3 kinase, JNK pathway依存性であった。更にEoL-1ないしヒト好酸球の生理活性保持、気道細胞へのdirect contactがEMT誘導に必須であった。マウス好酸球をマウスの気管内に投与したところ、好酸球投与群はcontrol群と比較して、気管支肺胞洗浄液中の炎症細胞数、TGF-β1濃度が有意に上昇し、肺組織では気管周囲の炎症細胞浸潤、線維化、type I collagenの沈着、E-cadherinの低下とVimentinの上昇が認められた。TGF-β1 siRNAでの前処置にて好酸球投与による気管周囲の線維化が低下した。本研究で得られた研究成果は好酸球による気道上皮細胞のEMTとそのメカニズムについて証明並びに解明するものであり、気管支喘息の難治化予防への新しい治療戦略となりえる画期的な基礎的情報を提供するものと期待される。

好酸球性白血病細胞(EoL-1)ないし健常成人ボランティアより採取・分離(CD14, 16 negative selection法)したヒト好酸球と気道上皮細胞(BEAS-2B cells)を共培養し、光学顕微鏡にて気道上皮細胞の形態学的変化を調べた。気道上皮細胞はEoL-1ないしヒト好酸球との共培養にて、形態が敷石状から紡錘状に変化した。また気道上皮細胞BEAS-2BとEoL-1/ヒト好酸球の共培養群は、気道上皮細胞単独群、Eol-1/ヒト好酸球単独群と比較して、明らかな培養上清中のTGF-β1の濃度上昇がみられた。これにともなって気道上皮細胞とEoL-1/ヒト好酸球の共培養群では、気道上皮細胞における上皮系マーカーの低下と間葉系マーカーの上昇を遺伝子レベル、タンパクレベルで認めた(Western blotting法;上皮系マーカーE-cadherin、間葉系マーカーVimentin、real time PCR法、上皮系マーカーE-cadherin、間葉系マーカーα-SMA)。従って気道上皮細胞はEoL-1ないしヒト好酸球により、上皮間葉移行(EMT)を起こすことを形態学的にも遺伝子・タンパクレベルにても確認できた。更にboyden chamberを用いて、気道上皮細胞BEAS-2BとEoL-1ないしヒト好酸球を直接接触させずに共培養した。その結果、形態学的変化は認められず、培養上清中のTGF-β1濃度の上昇も認めなかった。従って、この系における気道上皮細胞が起こすEMTはEoL-1ないしヒト好酸球のdirect contactが必要であると考えられた。平成24年度は平成23年度に確立したEol-1ないしヒト好酸球による気道上皮細胞上皮間葉移行(EMT)誘導モデルを用いて、当初の計画に沿ってEMTのメカニズムについて検討した。Eol-1ないしヒト好酸球による気道上皮細胞の共培養系における培養上清中のTGF-β1は高値を示し、気道上皮細胞のSmad3は有意にリン酸化を受けていた。TGF-β1はEMTの主要な誘導因子として知られており、抗TGF-β1抗体を用いて上記共培養を行ったところTGF-β1の産生並びにEMTは抑制された。更にBoyden chamber、paraformaldehydeを用いて上記実験を行ったところ、本系におけるTGF-β1産生はEol-1ないしヒト好酸球の気道上皮細胞とのdirect contact、Eol-1ないしヒト好酸球の活性化に依存することを見出した。様々な細胞内シグナル抑制剤を用い上記共培養系を行ったところ、本共培養実験におけるTGF-β1産生増強はPI3 kinase、JNK pathway依存性であることを見出した。以上よりEol-1ないしヒト好酸球による気道上皮細胞EMT誘導モデルにおける主要な細胞内シグナルの検討、EMTの抑制方法の検討という平成24年度の計画は概ね達成できたと考える。平成23年度の計画に沿って好酸球性白血病細胞(EoL-1)ないしCD16 negative selection法にて分離したヒト好酸球が気道上皮細胞(BEAS-2B cells)に及ぼす影響について検討した。Eol-1ないしヒト好酸球と気道上皮細胞を共培養し、光学顕微鏡にて気道上皮細胞の形態を調べた。光学顕微鏡、免疫染色共に上皮間葉移行(EMT)と考えられる敷石状から紡錘状への形態学的変化を確認できた。
非マルコフ時間領域に現れる励起子揺らぎの四光波混合測定と緩和制御法の研究

位相緩和は通常、時間とともに指数的に減衰する緩和として観測される。この指数減衰緩和はマルコフ位相緩和と呼ばれ、緩和の機構にっいて詳細な議論が行われてきた。しかし位相緩和の初期には、マルコフ緩和では説明できない非マルコフ時間領域が現れる。この時間領域では複雑な緩和形状を示すため、緩和の機構について十分に理解されていない。本研究の目的は「位相緩和の初期に現れる励起子間及び励起子フォノン相互作用の微視的な機構を明らかにすること」であり、半導体中の励起子を対象として緩和初期の機構について研究を行ってきた。本年は、InAs量子ドットの励起子を対象に3つの励起パルスを用いた実験を行った。昨年行った励起子分子ビートの制御について精密な議論を行うために、2つの遅延時間差に対する依存性を解析した。本研究の方法はこれまでのコヒーレント制御法とは異なり、2つの遅延時間を調整することで振動の制御を行う。この新しい制御法により、励起子分子ビートを長時間維持し、振動の位相を制御することに成功した。次に、フォノン相互作用による非マルコフ緩和について研究を行った。位相緩和の測定には四光波混合法を用いることが一般的であるが、非マルコフ緩和は緩和の初期にしか現れないため、通常のマルコフ緩和から分離して測定することが困難である。本研究では3つの励起パルスを用いた六光波混合法によって解析を行うことでマルコフ緩和の影響を取り除くことに成功し、非常に長時間の非マルコフ時間領域を初めて観測した。この長い非マルコフ時間領域は励起子を量子ドットのポテンシャルに閉じ込めることで生じることを明らかにした。(抄録なし)励起子位相緩和の初期には現象論的な位相緩和理論では説明できない緩和形状を示す。本研究では緩和の初期に現れる励起子間相互作用と励起子フォノン相互作用の効果を明らかにすることを目的として研究を行った。まず励起子間相互作用の影響を明らかにするために、ZnSe薄膜に生成した励起子ポラリトンに対して四光波混合信号のスペクトル変化の測定を行った。遅延時間の増加に伴って変化するスペクトル形状の測定結果を理論計算と比較することで、重い正孔励起子と軽い正孔励起子の励起子間相互作用による励起子ポラリトンの生成過程を明らかにした。次に多重積層InAs量子ドットを試料に用いて実験を行った。位相緩和の初期形状を解析する前に、まず量子ドット中の励起子状態を明らかにする必要がある。歪みに対する依存性から励起子状態を明らかにするために、量子ドットに加わる歪みが異なる複数の試料に対して四光波混合測定を行った。測定の結果、量子ドットでは励起偏光によって選択される直交した2つの励起子状態が存在することが分かった。これらの2状態間の量子ビートを測定することで励起子の微細構造分裂エネルギーを評価し、さらに励起子分子による量子ビートから励起子分子の束縛エネルギーを評価した。これらの測定から励起子のエネルギー構造を明らかにした。四光波混合信号の励起偏光依存性を測定すると、励起子状態の光学的異方性が観測された。この結果を解析することで、歪みによる重い正孔と軽い正孔の混合強度の変化を明らかにした。これらの研究によって明らかになった励起子と励起子分子の状態に対して、励起子分子ビートの制御実験を行った。制御の実験では六光波混合法を用い、3つの励起パルスの入射時間を変えることで量子ビートを制御することに成功した。本年度に計画していた研究である「励起子と励起子分子による干渉」について研究を行い、以下の成果を得ることができた。まず量子ドット中の励起子状態について、量子ビートの測定と励起偏光依存性の測定からエネルギー構造と光学的異方性の関係を明らかにした。

この研究で明らかにした励起子と励起子分子状態に対して励起子分子ビートの測定を行い、六光波混合法による制御に成功した。量子ドット中の励起子と励起子分子について四光波混合信号に与える影響が明らかになったので、次に励起子とフォノンの相互作用について「位相緩和の非マルコフ時間領域」の解析を行う。非マルコフ時間領域の位相緩和形状を四光波混合法によって測定することに加えて、六光波混合法による遅延時間依存性の測定を行う。四光波混合信号に現れる非指数減衰形状からフォノン相互作用のスペクトル分布を解析し、六光波混合信号の測定結果と比較することでフォノン相互作用の持つ時間的な相関を明らかにする。(抄録なし)
Basigin(CD147)の悪性黒色腫の浸潤・転移に果たす役割に関する研究

ベイシジンは免疫グロブリンスーパーファミリーに属する膜貫通糖蛋白質で、腫瘍の浸潤と転移に関与する可能性が報告されている。平成15年度には免疫組織学的解析を行ない、その結果を統計的に解析し、悪性黒色腫細胞におけるベイシジンの発現と腫瘍の転移には相関があることを明らかにし、更にベイシジンは黒色腫細胞上に発現し腫瘍巣周囲の線維芽細胞におけるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現を誘導することによって浸潤・転移に関与している可能性を示した。平成16年度には、in vitroの系でベイシジンが線維芽細胞におけるMMPの発現を誘導するか否かを検討した。すなわち、ベイシジンを発現しているメラノーマ細胞株、G361とKHm-1/IVを真皮線維芽細胞と混合培養すると、線維芽細胞におけるMMP-1(collagenase)、MMP-2(gelatinase)、MMP-3(stromelysin)、MT1-MMP(膜型MMP)の産生が誘導されることをウェスタンブロッティング法とゼラチンザイモグラフィーにて明らかにした。最終年度には線維芽細胞の存在によって黒色腫細胞の浸潤が誘導されるか否かを検討した。実験には人工基質でコートしたフィルターで上下に二分されたダブルルーメンチェンバーを用いた。上室にて黒色腫細胞を培養し、下室上面まで基質を浸潤した細胞数を測定した。下質に線維芽細胞を加えることにより、浸潤細胞数は有意に増加し、ベイシジン抗体にて抑制された。以上の結果は、メラノーマ細胞上のベイシジンが線維芽細胞におけるMMPの発現を誘導し、腫瘍細胞の浸潤を促進していることを示している。ベイシジンは免疫グロブリンスーパーファミリーに属する膜貫通糖蛋白質で、線維芽細胞におけるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現を誘導することが報告され、腫瘍の浸潤と転移に関与する可能性が示された。平成15年度にはベイシジンの発現と悪性黒色腫の転移との関連を検討した。臨床的に転移のなかった18例と転移の確認された10例について腫瘍細胞におけるベイシジンの発現を免疫組織化学的に観察した。陽性細胞数が5%以下を陰性、550%を陽性、50%以上を強陽性と判定した。転移のなかった18例中11例は陰性でこの群では強陽性を示す症例はなかった。転移のあった10例中6例は強陽性を示しこの群では陰性例はなかった。この結果からベイシジンの発現と悪性黒色腫の転移には相関があることが明らかとなった。そこでベイシジンの発現と、癌の転移に重要なMMPの発現を比較検討した。ベイシジン陽性で転移のある黒色腫ではMMPが発現していたが、興味ある所見としてベイシジン陽性の腫瘍巣周囲の線維芽細胞もMMPを発現していた。そこで、腫瘍細胞と線維芽細胞におけるベイシジンとMMPの発現について統計学的解析を行なった。メラノーマ細胞におけるMMPの発現率は転移群で有意に高かったが、ベイシジンの発現とは有意の相関はなかった。一方、線維芽細胞におけるMMPの発現は転移の有無、ベイシジンの発現の両者と有意の相関が見られた。即ち、MMPの発現は転移群で高率に観察されたが、メラノーマ細胞ではベイシジンの発現とは相関することなくMMPが産生されるのに対して、線維芽細胞ではベイシジンを発現しているメラノーマの群でMMPの発現が高度であった。これらの結果から、ベイシジンは黒色腫細胞上に発現し腫瘍巣周囲の線維芽細胞におけるMMPの発現を誘導することによって浸潤・転移に関与している可能性が示唆された。

平成15年度には免疫組織学的解析を行ない、悪性黒色腫細胞におけるベイシジンの発現と腫瘍の転移には相関があることが明らかにし、更にベイシジンは黒色腫細胞上に発現し腫瘍巣周囲の線維芽細胞におけるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現を誘導することによって浸潤・転移に関与している可能性を示した。平成16年度には、in vitroの系でベイシジンが線維芽細胞におけるMMPの発現を誘導するか否かを検討した。まず、ベイシジンを発現しているメラノーマ細胞株の選択を行なった。悪性黒色腫細胞株のG361とKHm-1/IVがベイシジンを発現していることを、蛍光抗体法とウェスタンブロッティングで確認した。コントロールとして用いた正常ヒトメラノサイト(NHMC)、及び正常ヒト真皮線維芽細胞はベイシジンを発現していなかった。これら二種類のメラノーマ細胞株G361とKHm-1/IVを真皮線維芽細胞と混合培養し、線維芽細胞におけるMMPの発現をウェスタンブロッティング法で観察した。メラノーマ細胞と混合培養することによって、線維芽細胞によるMMP-1(collagenase)、MMP-2(gelatinase)、MMP-3(stromelysin)、MT1-MMP(膜型MMP)の産生が誘導された。このMMPの産生誘導は加えるメラノーマ細胞の数に依存していた。また抗ベイシジン抗体を加えることで有意に抑制された。ベイシジンを発現していない正常メラノサイトではMMPの産生は誘導されなかった。以上の結果は、メラノーマ細胞上のベイシジンが線維芽細胞におけるMMPの発現を誘導していることを示している。ベイシジンは免疫グロブリンスーパーファミリーに属する膜貫通糖蛋白質で、腫瘍の浸潤と転移に関与する可能性が報告されている。平成15年度には免疫組織学的解析を行い、その結果を統計的に解析し、悪性黒色腫細胞におけるベイシジンの発現と腫瘍の転移には相関があることを明らかにし、更にベイシジンは黒色腫細胞上に発現し腫瘍巣周囲の線維芽細胞におけるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現を誘導することによって浸潤・転移に関与している可能性を示した。すなわち、ベイシジンを発現しているメラノーマ細胞株、G361とKHm-1/IVを真皮線維芽細胞と混合培養すると、線維芽細胞におけるMMP-1 (collagenase)、MMP-2 (gelatinase)、MMP-3 (stromelysin)、MT1-MMP (膜型MMP)の産生が誘導されることをウェスタンブロッティング法とゼラチンザイモグラフィーにて明らかにした。最終年度には線維芽細胞の存在によって黒色腫細胞の浸潤が誘導されるか否かを検討した。実験には人工基質でコートしたフィルターで上下に二分されたダブルルーメンチェンバーを用いた。上室にて黒色腫細胞を培養し、下室上面まで基質を浸潤した細胞数を測定した。下質に線維芽細胞を加えることにより、浸潤細胞数は有意に増加し、ベイシジン抗体にて抑制された。以上の結果は、メラノーマ細胞上のベイシジンが線維芽細胞におけるMMPの発現を誘導し、腫瘍細胞の浸潤を促進していることを示している。
原子層状物質における電流誘起によるバレー偏極生成に関する第一原理研究

本研究課題では、電流の持つ軌道角運動量を利用して原子層状物質におけるバレー偏極の制御可能性について研究を進めている。当該年度においては、そのための基礎研究として、原子層状物質における電流の空間経路を制御法について第一原理計算に基づく数値シミュレーションによる解析を進めた。これまでに、グラフェンを対象として、表面の化学修飾によって電子輸送特性、および電子の空間輸送経路の制御可能性について研究を行った。ここでは、フッ素をグラフェンの両面に吸着させることで、フェルミ準位近傍での電子輸送に支配的なπ軌道を終端化することで、空間輸送経路を制御することを考えた。また、吸着原子の配置や密度と電子透過率の相関関係についても解析を行った。先行研究として、フッ素吸着によってボトルネック構造を作成することで、物理的に切断することなく、グラフェンナノリボンと同様の電子構造が見られることが知られている。本研究では、まず、ジグザグの原子列を一つだけ残してフッ素を吸着させ、原子鎖構造を作製し、原子鎖部分を選択的に電子が透過できるかを確認した。シミュレーションの結果、フッ素化によって電子輸送が効率的に阻害され、原子鎖部分を電子が輸送していく様子が観察できた。また、中空に担持した原子鎖構造における数値シミュレーションの結果と比較を行った。その結果、中空担持モデルと同様に、原子鎖の長さによってコンダクタンスの振動現象が観察されることがわかった。化学修飾による輸送電子の空間経路制御可能性に関する知見をさらに深めるため、さらなる解析を進める。前述の通り、原子層状物質としてグラフェンを対象として、化学修飾によって電子状態に変化を加え、電流経路の制御可能性について重要な知見を得ることができた。グラフェン表面のフッ素修飾によって、ボトルネック構造を作製することにより、原子鎖の様に、電子が流れることができる領域を制御することが可能であることが分かった。また、原子鎖状の単純な構造を対象とした解析をしたことよって、議論が明快になり、輸送電子の波動関数が持つ波数や対称性が、その輸送特性を議論する上で非常に重要なファクターとなることを明らかにした。今後、より複雑な系を対象とした解析を行う上で、これらの知見は非常に有用となると考える。また、次のステップとして、吸着フッ素の配置を制御することにより、湾曲した空間経路を形成する研究を進めており、電流の空間経路の曲率とバレー偏極の大きさの相関を明らかにすることを目指している。本研究課題では、電流の空間経路を制御するための手段として、原子層状物質の幾何構造を機械的、物理的に変化させる、あるいは、原子の吸着、置換、欠陥などの導入によって化学的に変化させることを考えている。当該年度の研究成果として、グラフェン表面の化学修飾によって電子の空間輸送経路を制御できることが示唆された。次年度以降は、化学修飾による輸送特性の制御に重点を置いた研究を推進する。今後の予定として、まずは、吸着フッ素の配置を制御することにより、疑似的なナノリボン構造や、湾曲、蛇行した輸送経路における電子輸送特性の解析を進めることで、更なる知見を深める。これらの知見を元に、電流の空間経路の曲率を制御することで電流が持つ角運動量を制御し、原子層状物質におけるバレー偏極に与える影響を明らかにする。これにより、電流誘起のバレー偏極の大きさを制御する支配的なファクターを明らかにすることを目指す。

また、次のステップとして、吸着フッ素の配置を制御することにより、湾曲した空間経路を形成する研究を進めており、電流の空間経路の曲率とバレー偏極の大きさの相関を明らかにすることを目指している。本研究課題では、電流の空間経路を制御するための手段として、原子層状物質の幾何構造を機械的、物理的に変化させる、あるいは、原子の吸着、置換、欠陥などの導入によって化学的に変化させることを考えている。当該年度の研究成果として、グラフェン表面の化学修飾によって電子の空間輸送経路を制御できることが示唆された。次年度以降は、化学修飾による輸送特性の制御に重点を置いた研究を推進する。今後の予定として、まずは、吸着フッ素の配置を制御することにより、疑似的なナノリボン構造や、湾曲、蛇行した輸送経路における電子輸送特性の解析を進めることで、更なる知見を深める。これらの知見を元に、電流の空間経路の曲率を制御することで電流が持つ角運動量を制御し、原子層状物質におけるバレー偏極に与える影響を明らかにする。これにより、電流誘起のバレー偏極の大きさを制御する支配的なファクターを明らかにすることを目指す。
道路橋RC橋脚の力・変位・力及び変位に基づく耐震設計法の開発とその比較準討

本研究では、レベル2地震動を受ける道路橋RC橋脚の加速度・変位・加速度及び変位の各応答スペクトルを用いた力・変位・力及び変位に基づく耐震設計法を開発し,現行道示の保有耐力法も含め,各設計法による単柱式RC橋脚の設計結果を比較検討した.得られた主な知見を列挙すれば以下のようである。1.設計用非弾性応答スペクトルについて:(1)レベル2対応の道示推奨の模擬地震動,最大地動の距離減衰式を満たす模擬地震動及び兵庫県南部地震の実地震動記録各12波の平均加速度応答スペクトルは大きく異なる.(2)修正Parkらの損傷指標の所定値D_rを満たす道示推奨の模擬地震動各12波による各種応答スペクトルの(平均値+標準偏差)スペクトルは,地震動タイプ,地盤種別,系の構造特性値(復元力特性,終局塑陛率,減衰定数,塑性剛性率),Parkらの損傷指標の所定値D_r及び正の係数βの値によって異なる.したがって,(3)耐震設計に用いる各種非弾性応答スペクトルを導く際にはこれらの点に十分留意する必要がある.2.耐震設計法について:(1)1)加速度-変位応答スペクトルを用いた力及び変位に基づく設計法,2)速度応答スペクトルと適当な(現行道示等の)設計地震力を併用した変位に基づく設計法,3)加速度応答スペクトルを用いた力に基づく設計法を開発した.(2)タイプII地震動を受けるII種地盤上の単柱式RC橋脚を設計した場合,上記1)及び2)の設計法の方が3)及び現行道示の保有耐力法よりも橋脚に大きなねばりを要求する結果となる.したがって,設計条件に速度応答スペクトルを導入した前者の方が後者よりも安全側の設計法となる.(3)単柱式RC橋脚の固有周期T=0.11.0秒の範囲では,非弾性応答解析より求めた加速度応答スペクトルを用いた上記(3)の設計地震力の方がエネルギー定則に基づく現行道示の地震力より大きな値となる.本研究では、レベル2地震動を受ける道路橋RC橋脚の加速度・変位・加速度及び変位の各応答スペクトルを用いた力・変位・力及び変位に基づく耐震設計法を開発し,現行道示の保有耐力法も含め,各設計法による単柱式RC橋脚の設計結果を比較検討した.得られた主な知見を列挙すれば以下のようである。1.設計用非弾性応答スペクトルについて:(1)レベル2対応の道示推奨の模擬地震動,最大地動の距離減衰式を満たす模擬地震動及び兵庫県南部地震の実地震動記録各12波の平均加速度応答スペクトルは大きく異なる.(2)修正Parkらの損傷指標の所定値D_rを満たす道示推奨の模擬地震動各12波による各種応答スペクトルの(平均値+標準偏差)スペクトルは,地震動タイプ,地盤種別,系の構造特性値(復元力特性,終局塑陛率,減衰定数,塑性剛性率),Parkらの損傷指標の所定値D_r及び正の係数βの値によって異なる.したがって,(3)耐震設計に用いる各種非弾性応答スペクトルを導く際にはこれらの点に十分留意する必要がある.2.耐震設計法について:(1)1)加速度-変位応答スペクトルを用いた力及び変位に基づく設計法,2)速度応答スペクトルと適当な(現行道示等の)設計地震力を併用した変位に基づく設計法,3)加速度応答スペクトルを用いた力に基づく設計法を開発した.(2)タイプII地震動を受けるII種地盤上の単柱式RC橋脚を設計した場合,上記1)及び2)の設計法の方が3)及び現行道示の保有耐力法よりも橋脚に大きなねばりを要求する結果となる.したがって,設計条件に速度応答スペクトルを導入した前者の方が後者よりも安全側の設計法となる.(3)単柱式RC橋脚の固有周期T=0.11.0秒の範囲では,非弾性応答解析より求めた加速度応答スペクトルを用いた上記(3)の設計地震力の方がエネルギー定則に基づく現行道示の地震力より大きな値となる.平成16年度の研究内容及び得られ知見等を交付申請書の研究計画に対応させて記載すれば以下のようである.1.3つの地震動グループ;1)道示推奨の動的解析用レベル2模擬地震動,2)最大地動の距離減衰式を満たすレベル2模擬地震動,3)兵庫県南部地震の観測記録(No.3)より選定した実地震動グループに属する各12波を選び,修正Parkらの損傷指標Dの所定値Drを満たす損傷制御型の加速度・変位・加速度-変位応答の(平均値+標準偏差)スペクトル求めた.その結果,つぎのようなことが明らかとなった.(1)2)及び3)の地震動では,固有周期T=0.40.7秒の範囲を除き,1)の地震動に比べて,各スペクトル値が異なり,これらの地震動を橋脚の設計等に用いる場合には,何らかの調整が必要である.(2)各実地震動グループとも,T≦0.7秒では,完全弾塑性型Bi-linearモデルとQ-hystモデルとの各スペクトル値の相違は,後者の加速度が少し大きくなるものの,顕著ではない.また,損傷指標Dの所定値Drと系の終局変位靱性率μ_uが大きくなると,変位のスペクトル値はあまり変わらないが,加速度の値は小さくなる.2.RC門型ラーメン橋脚に対する等価1自由度系の固有周期とこれより求まる最大変位は原形のそれらと非常に近い値となる.

したがって,RC門型ラーメン橋脚の耐震設計はこれをそのまま1自由度系として設計できる.3.現行道示の力に基づく耐震設計法における構造物特性補正係数C_sを変位塑性率μ_dのスペクトル値と関係づけることにより,現行法と同じ手順で,設計地震力と系の最大変位応答値S_dを同時に満たす修正現行法,すなわち力及び変位に基づく設計法を提案した.そして,現行法と提案法による単柱式RC橋脚の設計結果をもとに,提案法では,現行法に比べて,粘りのある(終局変位塑性率が大きい)設計ができることを示した.平成17年度の研究内容と得られた知見等は,交付申請書の研究計画に応じて,以下にようである.1レベル2模擬地震動12波を入力した場合の修正Parkらの損傷指標Dの所定値0.36を満たす所要降伏強度比R_r,変位塑性率μ_dの両スペクトルを基に,加速度S_a及び変位S_dの(平均値+標準偏差)スペクトル値を求めた結果,つぎのことが分かった.(1)復元力特性としてQ-hystモデルとBi-linearモデルを用いた場合,エネルギー吸収の小さいQ-hystモデルの方が加速度S_aのスペクトル値が大きくなる.しかし変位S_dについてはこの様な一定した大小関係は見られない.(2)損傷指標Dの係数βを0.0と0.15とした場合では,履歴損傷を考慮した後者の方が加速度S_aのスペクトル値が大きくなる.(3)加速度S_a及び変位S_dの応答スペクトル値は,従前のR_r及びμ_dの回帰式から求めるよりも,R_r-μ_d関係及びμ_u(終局変位塑性率)-μ_d関係の回帰式から求めた方が精度良く求まる.2上記(3)の結果をふまえ,R_r-μ_d関係及びμ_u-μ_d関係の回帰式を変位塑性率μ_dの関数として求め,これらの回帰式を用いた変位塑性率(変位)に基づく耐震設計法(以下提案法と記す)を導いた.そして,この提案法と現行道示の力に基づく設計法により,同一の目標変位を満たすように単柱式RC橋脚を設計した結果,つぎのことが分かった.(1)提案法による設計では,橋脚の復元力特性をQ-hystモデルとした場合の方が,Bi-linearモデルとした場合に比べ,終局耐力と終局変位塑性率μ_uが大きくなる.(2)損傷指標Dに含まれる正の係数βを0.15として履歴損傷を考慮した場合の方が,0.0としてこれを無視した場合に比べ,橋脚の終局耐力と終局変位塑性率μ_uが大きくなる.(3)提案法による設計では,現行道示の設計に比べ,終局耐力と終局変位塑性率μ_uが大きくなる.平成18年度の研究内容と得られた知見を交付申請書の研究計画と対応させて記載すれば以下のようである.1.固有周期T=0.11.0秒の範囲で,地震動タイプ別,地盤種別の模擬地震動各12波を用いて変位(S_d),加速度(S_a),加速度(S_a)-変位(S_d)応答の(平均値+標準偏差)スペクトルを求め,つぎのことが分かった.S_dスペクトルは:(1)タイプII地震動では地盤種別による相違は顕著でない.(2)I種地盤ではT=0.6秒以降で頭打ちとなる.(3)タイプI地震動では,地盤が軟くなるほど大きな値となるが,上記(2)のような頭打ちは生じない.S_aスペクトルは:(4)タイプII地震動ではその値がIII種>II種>I種地盤となり,(5)タイプI地震動ではその逆となる.また,(6)タイプII地震動の方がタイプ1より大きな値となる.は(7)S_a,S_d両スペクトルの値は復元力モデルの除荷剛性が小さくなるほど大きくなる.そしてS_a-S_dスペクトルは:
環境負荷の少ない製造技術開発に関する基礎的・定量的研究

地球環境問題は世代を越える程長期的であり、国境を越えて地球全体的であり、国際的な合意が必要であるにもかかわらず、因果関係や将来の影響に関して必ずしも明快に解明されてはいない。その対策に至っては国際的にも国内的にも十分な合意が得られているとは思われない。地球環境問題の深刻さを考えるならば、環境に優しい技術開発は製造技術全域で対処しなければならない程緊な課題である。実際、多方面で環境負荷の少ない技術開発が実施され計画されている。そのような先進的な技術開発の動向を研究の対象にした。具体的には、個別分野を対象にした研究として、「製造業における環境汚染物質のリサイクルの経済性」を分析し、全体的な傾向を把握する研究として「製造業の環境対策に関する日米比較調査」を設計した。前者の研究では、中小企業を対象にその洗浄プロセスにおいて活性炭吸着処理施設の費用便益分析を試みた。同時に、その過程を通じて、環境における制度改革(あるいはその予測)に伴い、製造業がどのように対応するかを、個別企業を対象にした面接調査および関連データの収集分析から明らかにした。CO_2発生量の抑制や特定フロンの使用禁止という制度改革は、有害物質を扱う経済的費用便益モデルの適応範囲と適応期間の大きな変更を余儀なくさせた。経済的枠組みの中では、生産され、流通され、利用され、最後に廃棄される有害物質の経済財としての性格を、単に社会的費用が私的費用を上回っているという側面だけに制限してはならないことが明らかになった。後者の研究では、調査票調査によって、製造業における研究開発活動の動向を、我々のパラダイムと比較して、その有効性を検証しようとしたものである。製造業における研究開発活動に関する諸仮説が地球環境問題の深刻化においても成立するか否かを検証するために、日米の製造業の企業対象に、調査票調査を設計した。本年度は日米比較調査の枠組みを作成し、来年度の調査に向けて調査票を設計した。
初期宇宙の天体における降着円盤の研究

本研究では初期宇宙のいくつかの場面で存在の予想される原始組成(水素+ヘリウム)のガスの降着円盤の構造、安定性について調べることを目的とする。初年度は、解析的な方法によって原始組成の標準円盤の構造、安定性について調べた。とくに標準円盤の安定性を調べるためには円盤に鉛直な方向の構造についても対流を考慮して調べる必要があるが、われわれはこれを考慮して円盤のいわゆるΣ-M^^-面上、あるいはΣ-TでのS字解曲線を描き、その安定性をしらべた。その結果、水素の電離に伴う吸収係数の著しい変化による、いわゆるDwarf Novaeタイプの不安定を誘起する熱不安定のブランチは、1)原始組成のガスでも確かに存在し、2)重元素が混じった太陽近傍のガス組成の場合に比べて熱不安定によって誘起されるリミットサイクル振動の振幅が著しく大きくなることがわかった。またこれらの原始組成降着円盤が宇宙初期のブラックホール周りに存在すると、次世代の光赤外望遠鏡で不安定による増光現象を観測できることがわかった。この成果については現在投稿中である(Ohsuga, Susa, Uchiyama 2007)。またこの解析的な研究と並んで、降着円盤の動的な性質を明らかにすることを目指して輻射流体の計算コードを開発した(Susa 2006)。またそれを世界のほかのコード比較する研究も行った(Iliev et al.2006)。これらの数値計算コードの開発研究は本来、宇宙初期の第一世代天体の形成問題に適用するものであるが、同時にまた、電離を正しく取り扱えることから不安定な降着円盤の動的振る舞いを明らかにすることができる可能性がある。残念ながら本研究の期間内に動的な性質を明らかにすることはできなかったが、コードの開発は今後の研究につながるであろう。とくに標準円盤の安定性を調べるためには円盤に鉛直な方向の構造についても対流を考慮して調べる必要があるが、われわれはこれを考慮して円盤のいわゆるΣ-M面上、あるいはΣ-TでのS字解曲線を描き、その安定性をしらべた。この成果については現在投稿準備中である(Uchiyama Susa & Ohsuga 2006)。またそれを世界のほかのコード比較する研究も行った(Iliev et al.2006 submitted)。今後はより動的な計算によって宇宙初期の降着円盤の性質を明らかにしていく予定である。
自己調整スキルの獲得を目的とした授業支援ツールの開発と評価

本研究の目的は,中等教育における数学科授業中の学習者個々に対した自己調整学習能力または自己調整学習スキルの育成を目的としたシステムを開発,評価することである.具体的には,高等学校の生徒である学習者が数学の授業内に,どのような自己調整学習能力・スキルを用いているか,望まれる自己調整学習能力,スキルを調査・蓄積するとともに,その学習状況を自己調整学習の観点から可視化し,授業内に学習者の自己調整学習の支援を行うシステムを開発し,実際の高校の授業場面で評価するもである.本研究の目的は,中等教育における数学科授業中の学習者個々に対した自己調整学習能力または自己調整学習スキルの育成を目的としたシステムを開発,評価することである.具体的には,高等学校の生徒である学習者が数学の授業内に,どのような自己調整学習能力・スキルを用いているか,望まれる自己調整学習能力,スキルを調査・蓄積するとともに,その学習状況を自己調整学習の観点から可視化し,授業内に学習者の自己調整学習の支援を行うシステムを開発し,実際の高校の授業場面で評価するもである.
不対電子をもつ二中心超分子系のスピン選択的光エネルギー移動と励起緩和

エネルギー移動過程の機構の解明は新しいエネルギー変換系を構築するために、また自然界に存在する多くのエネルギー変換過程を理解していく上で重要な課題である。これまで物理化学的手法により研究されてきたエネルギー移動過程が不対電子をもたない場合が多数をしめる一方で実際の自然界やエネルギー変換デバイス系には金属または有機不対電子が存在している場合が少なくない。本研究では不対電子をもつ二つのユニットからなる超分子系の光励起状態のダイナミクスをスピン選択性という観点から主に光分光学的手法と時間分解ESR法によって明らかにすることを目的とした。本年度は11年度のゲーブル型のダイマーの結果を発展させるため、特に2つのユニット間の配向の違いによって相互作用がどのように変化するかを明らかにした。2種類のフェニル基、およびビフェニル基を架橋子とするhead-to-tail型の銅(II)-フリーベースポルフィリンダイマーにおいて、フリーベース部の項間交差速度が他方の銅(II)のd不対電子との交換相互作用によって著しく増加する。その増加の割合はフェニル基架橋のダイマーでこれまでゲーブル型の場合に架橋子の結合数によって予測される値をはるかに上回っていた。一方、ビフェニル基の場合にはこのような現象は観測されなかった。前者では2つのポルフィリン環がほぼ並行な位置関係を保っているが後者では約40-45度傾いている。2つのポルフィリン環が平行な場合に両者の間の交換積分が大きくなることが示唆された。まず、ベンゼン、ナフタレン、フェナンスロリンを架橋子としてもつゲーブル型の一連の銅-フリーベースポルフィリンダイマーに着目した。フリーベース部の項間交差速度が、2つのクロモフォア間の弱い交換相互作用によって10-30倍加速することを見いだし、この相互作用が主にthrough-bondタイプの相互作用であることを示した。一方、理論的に、遠隔不対電子をもつ系の項間交差速度を2つのユニット間の相互作用によって定式化し、架橋子依存性の関係式を導出すると共に、項間交差のスピン準位選択性を予測した。また、2つのユニット間の相互作用における配向の違いを検討するため、head-to-tail型のポルフィリンダイマーの合成を試みた。これまでベンゼンのパラ位で架橋した銅(II)-フリーベースおよびバナジル-フリーベース系のダイマーを合成し、基礎的な測定を行っている。予想に反してゲーブル型よりも強い相互作用がみられ、配向が異なる場合の相互作用の取り扱いをさらに検討していく予定である。