hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
開放系で行う環境関連微粒子の分級とその構成元素の多元素同時定量

微量元素分析は非常に重要である。工業材料においては、その製品中に環境に悪影響を与える元素が含まれないように規制されている。この例としてプラスチック中に含まれる有機臭素化合物の高感度定量法を提案した。また、リサイクルが繰り返されると不純物元素が蓄積されて製品そのものの性能を劣化させる場合がある。ここでは鉄鋼の性能を劣化させる元素の迅速定量を確立した。さらに分子1個を直接観察する例として、DNAやタンパク質分子を直接観察できる顕微鏡を完成させた。ICP発光分析法やICP質量分析法で固体試料を測定する場合、試料の分解、溶解、希釈を行い、溶液試料として装置へ導入するのが常である。しかし、溶液試料は試料調製に長い時間がかかり、さらに実験室環境からの汚染も招きやすい。固体試料を直接測定装置に導入することが可能であれば、煩雑な前処理操作を必要とせず、大幅な時間短縮ができ、実験室環境からの汚染も防ぐことができる。そこで本研究では、まず模擬試料としてプラスチック試料を溶液化することなく目的成分である鉛を直接加熱気化導入する迅速な測定方法を検討した。測定操作は自作したタングステン製のサンプルキュベットに測定対象のプラスチックの小片を入れ、高沸点有機溶媒を添加後、ホットプレート上で数分間加熱して試料を軟化させてサンプルキュベットの表面に密着させた。さらに加熱して軟化に使用した有機溶媒を完全に除去した後、このサンプルキュベットをメタル炉上に重ね合わせて置き、急速に加熱することで目的元素を気化させ、素早くアルゴンキャリヤーガスによりオンラインでプラズマに導入した。有機溶媒に溶解しないような粒状金属の場合を想定して、鉄鋼微粉末中の半金属元素の定量も並行して行った。測定装置への供試を容易にするため、鉄が磁石に引き寄せられることに注目した。すなわち磁針の先端に鉄鋼試料を吊し、この針先の試料がメタル炉のくぼみの上部に位置するように取り付けて加熱すれば、輻射熱で鉄鋼試料の温度がキュリー元素をオンラインでICPへ導入した。この簡易な自動試料供試装置により、硫黄・セレン・アンチモン・ビスマスの迅速定量に成功した。そこで本研究では、まず粒状金属の場合を想定して、鉄鋼微粉末中の半金属元素の定量を行った。すなわち磁針の先端に鉄鋼試料を吊し、この針先の試料がタングステン製メタル炉のくぼみの上部に位置するように取り付けて加熱すれば、輻射熱で鉄鋼試料の温度がキュリー温度まで到達して磁性を失い、試料はメタル炉上に落下して熔融する。気化した目的元素をオンラインでICPへ導入した。この自動装置により、硫黄・セレン・アンチモン・ビスマスを迅速定量した。次に、非金属状試料を想定してプラスチック試料を溶液化することなく目的成分である鉛・クロム・ヒ素・アンチモンを直接加熱気化導入する迅速な測定方法を検討した。タングステン製のサンプルキュベットにプラスチックの試料片を入れ、高沸点有機溶媒を添加後、ホットプレート上で数分間加熱して試料を軟化させてサンプルキュベットの表面に密着させた。加熱気化導入法(ETV法)を併用する誘導結合プラズマ原子発光分析法(ETV-ICP-AES)またはICP原子質量分析法(ETV-ICP-MS)による固体試料の直接定量法の一環として、プラスチックや金属材料中に含まれる微量不純物元素の高感度定量を行った。昨年までの研究によりプラスチック材料中のポリ臭素化ビフェニル類(PBBs)については、試料に水酸化カリウムを加えて強アリカリ条件にすることで臭素を高沸点化合物の臭化カリウムに変え揮散を抑えながらETV-ICP質量分析法によって測定できることを実証したので、本年度はこの測定条件に準じた条件によってPBBsのみならず六価クロム・水銀・カドミウム・鉛や将来規制される可能性の高いアンチモンも定量した。予め試料を準備しておけば、1時間あたり40試料を分析できる迅速分析が可能である。さらに、通常は採取した試料量を化学天秤を用いて秤量し、微量成分を高感度な方法で分析し、これら両者の結果より「濃度」を見積もるのが常である。しかし、試料量が極微量な金属試料の場合、前者の秤量操作感度が悪く、もし秤量が可能であったとしても誤差が大きい。

高純度な金属材料の場合について、ICP-AESの検量範囲が広いことを活用して化学天秤による「秤量に換わる試料採取量を見積もる手段」を開発した。この方法を高純度金属金の不純物分析に応用できることを確かめた。この定量法は、高性能触媒作用や極小領域のセンサー用プローブとして注目を集めるナノ金属金粒子のみならず他のナノ材料の純度評価に応用できる。
接合部の不連続性を考慮した木質構造の応答予測手法の構築

本研究は,木質構造物の耐震安全性の向上を第一義的な目的とし,地震時における建物挙動を精度よく推定する上で重要となる接合部のモデル化に主眼をおき,その特性を導く上で必要不可欠となる材料力学的な基礎研究と共に,実構造物を想定したシミュレーション解析まで実施したものである。また一方で,2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震による被害調査および復興支援のため,当初の研究計画の一部を見直し,東北地方・関東地方の構造物の被害状況を調べた他,液状化被害等に対するアウトリーチ活動にも時間を充てた。基礎研究で得られた成果は,個別要素法の問題点である連続体への適用方法を検討し,理論値と調和的な結果が得られることを確認した上で,個別要素法の規範を基に木材をモデル化する一連の方法を導いたものである。機械的接合を持つ木質構造の接合部は,その不連続性から評価が困難であり,接触問題を考慮しなければならない他,局所的な破壊現象を取り扱う必要があり,本研究はその基礎を築いたものと位置づけられる。一方,構造物のシミュレーション解析では,研究代表者が数年に渡って取り組んできた木造住宅用の制振装置を対象に,動的な架構の応力解析モデルを構成部材の特性を積み重ねることでモデル化し,実務レベルで使用可能な成果としてまとめた。研究の実施状況としては,基礎研究で得られた知見を学位論文としてまとめることで,その審査に耐え得る程度の成果が得られているが,当初の計画に照らし合わせれば,不十分な成果に留まっている。研究が計画よりも遅れた要因は,上記の地震による東日本大震災の影響が挙げられるが,建築を専門とする工学研究者の責務として,建物被害に対する調査活動等が非常時には重要と判断して,半年程度はその活動を優先させた。9.研究実績の概要でも述べた通り,東北地方太平洋沖地震の発生により,それと関連する活動に研究の時間の一部を充てたため,当初の研究計画よりは遅れている。しかし,基礎研究として二カ年で実施してきた木材のモデル化に関する一連の方法は,その基礎を固める程度の成果としてまとめることが出来たため,今後の検討によって,精度の向上と方法論の確立が可能であると考えている。これまでに遂行してきた研究では,解析手法の構築に主眼をおいてきたが,より実証的研究として,材料試験レベルの実験を様々な条件下で実施する計画である。特に木材の研究では,それ自体が天然材料であることから,試験片の採取等にも注意が必要であり,特に破壊性状に着目してシミュレーション解析による再現性を検討することが必要と考えている。本研究は,木質構造物の耐震安全性の向上を第一義的な目的とし,地震時における建物挙動を精度よく評価する方法を検討するものである。木質構造は,永続的な資源供給が可能な木材によって主架構を構成するため,今後の需要拡大とそれに伴う構造形式の多様な変化が予想され,それらの変化にも対応できる評価方法の構築が求められている。また一方で,脆弱な既存木造住宅の耐震安全性の向上は,喫緊の課題であると認識されており,これら木質構造物の構造特性を適切に評価することは,我が国の重要課題と言える。木質構造の構造特性に関する研究は,これまでにも多く成されてきたが,未だ統一的な見解には至っていない。その理由の一つに,評価が困難な木質構造に特有の強い非線形性が挙げられ,その解明が構造特性の把握にとって重要と考えられる。これらを踏まえ,本研究では,次の二つの側面から構造特性の評価に取り組んだ。1)木材の変形性状をシミュレーションすることで,履歴特性に現れる各部の非線形性の原因を究明すること2)架構を構成する部材・接合部の特性から,架構全体の履歴特性を再現すること1)では,木材の変形シミュレーションが可能な解析手法の検討として,個別要素法に基づく計算方法を提案し,その妥当性の検証作業を進めた。木材の変形性状は,複雑であるばかりか個体差も大きく,未だ検討の余地を残すが,提案モデルは,木材の繊維組織構造に立脚していると言う点で,既往のモデルと根本的に異なり,今後の研究によって木材の様々な変形性状が評価できると期待している。一方2)では,研究代表者が数年に渡って取り組んできた木造住宅用の制振装置を対象に,架構の応力解析モデルを構成部材の特性の積み重ねによって構築したもので,1)より構造物に近い形で行った検討である。本研究の最終的な目標は,両者を結びつけることで,それには多くの検討内容を残すが,これらの基礎は固まりつつある。

一方,構造物のシミュレーション解析では,研究代表者が数年に渡って取り組んできた木造住宅用の制振装置を対象に,動的な架構の応力解析モデルを構成部材の特性を積み重ねることでモデル化し,実務レベルで使用可能な成果としてまとめた。研究の実施状況としては,基礎研究で得られた知見を学位論文としてまとめることで,その審査に耐え得る程度の成果が得られているが,当初の計画に照らし合わせれば,不十分な成果に留まっている。研究が計画よりも遅れた要因は,上記の地震による東日本大震災の影響が挙げられるが,建築を専門とする工学研究者の責務として,建物被害に対する調査活動等が非常時には重要と判断して,半年程度はその活動を優先させた。9.研究実績の概要でも述べた通り,東北地方太平洋沖地震の発生により,それと関連する活動に研究の時間の一部を充てたため,当初の研究計画よりは遅れている。しかし,基礎研究として二カ年で実施してきた木材のモデル化に関する一連の方法は,その基礎を固める程度の成果としてまとめることが出来たため,今後の検討によって,精度の向上と方法論の確立が可能であると考えている。これまでに遂行してきた研究では,解析手法の構築に主眼をおいてきたが,より実証的研究として,材料試験レベルの実験を様々な条件下で実施する計画である。特に木材の研究では,それ自体が天然材料であることから,試験片の採取等にも注意が必要であり,特に破壊性状に着目してシミュレーション解析による再現性を検討することが必要と考えている。
II_1型因子環の剛的部分環

II_1型Von Neumann環と群作用の研究をした.測度論的群論を用いて行った.測度論的群論とは可算群の間の測度同値という同値関係を研究する新しい分野である.測度同値な2つの群は代数的な結びつきがなくても,弱い結びつきが与えられていると考えることができる.この研究対象には様々なバックグラウンドを持った研究者が取り組んでいる.私は作用素環論における中心的な問題であるII$_1$型von Neumann環の分類とも関係からこの問題をとらえた.測度論的群論は確率空間の離散群作用とも深くかかわっている.作用の軌道同値関係を調べることはそこから定められるvon Neumann環とそのカルタン部分環を調べることと等価であることが知られている.ここに作用素環論と数学の他の分野(記述的集合論,表現論,幾何学的群論)との連携を見出すことができ,今後の発展が期待される分野である.昨年度のストーンチェック境界を用いた研究に引き続き,リース積群の測度論的群論における剛性について研究した.昨年度までにリース積群の間の測度同値が部分群の間の測度同値を導くことを示していた.本年度はその結果を用いてリース積群の剛的性質を見出した.内部従順な群と任意の群との測度同値カップリングについても調べた.群の内部従順性に深くかかわる性質としてガンマと呼ばれる性質がある.昨年にベルギーのバイス氏がこの二つの性質に差があることを示した.私はさらに,それぞれの性質が測度同値不変であるかどうかを調べた.測度同値理論を経由して,II_1型因子環がSolidityという剛的性質を持つかどうか調べることができた.2007年度は標準確率空間上の軌道同値関係に関する剛性定理を、Akemann-Ostrandの性質(以下AO)を満たす群について証明しようと試み、部分的な結果を得た。AOの性質を満たす群とは、それ自身のStone-Ceckコンパクト化の境界に従順に作用する可算離散群である。AOの性質を満たすが従順ではない群の群von Neumann環がSolidであることと、それに関連する一意分解定理は小沢登高氏とSorin Popa氏によって得られており、私の研究も両氏の議論を軌道同値関係について適用できるよう一般化することから開始した。Cartan部分環を持つ可分なII_1型因子環は軌道同値関係のvon Neumann環として捉えることができる。軌道同値関係を分類することは、II_1型因子環とCartan部分環のペアを分類することと、ほぼ同じことであり、作用素環論の最重要課題の一つである。標準確率空間上の軌道同値の剛性現象は作用素環論のみならず、様々な分野からアプローチされている。たとえばMonodとShalomの有界コホモロジーを用いた議論はword-hyperbolic群の積についての軌道同値剛性定理を証明した。この定理は、word-hyperbolic群の積の標準確率空間への既約作用によって作られる軌道同値関係は作用の情報をほとんど全て保っていると主張するものである。word-hyperbolic群はAOの性質も満たす。私の取り組みは作用素環論と全く異なった分野で得られた結果を作用素環論の枠組みで解釈しなおそうとする試みであるということができる。その一方で、MonodとShalomが扱った群が持ち得ない性質を持つAO群も存在しており、新たな剛性定理が得られる期待は高い。2008年度は前年度後半に引き続き、測度カップリングの剛性定理の証明に取り組み、小沢のクラス$S$群の直積群について証明した。測度カップリングとは幾何学的群論における位相的カップリングの類似物である。可算離散群$G$が左から、$\Gamma$が右から作用する標準的測度空間$\Sigma$でそれぞれの作用が測度有限の基本領域を持つとき、$\Sigma$を$G$と$\Gamma$の測度カップリングと呼ぶ。二つの群$G$と$\Gamma$に測度カップリングが存在する時、二つの群は測度同値であるという。測度同値という関係は可算群の間の同値関係である。その同型類は多くの場合で群の同型類よりもはるかに大きい。例えば、可算従順群は全て測度同値であり、二元生成自由群と同値である互いに同型でない群が非加算無限ある。それとは対極に、ある群については測度カップリングを通してもその代数的構造が多く保存される。その種の主張が測度同値剛性定理と呼ばれるものである。可算離散群$G$がクラス$S$であるとは、$G$のストーンチェックコンパクト化に置ける境界が$G\times G$空間として従順であることと同値である。クラス$S$群の直積についての剛性定理を得るためにまず、測度カップリングをいわば加工し軌道同値関係の構造を導入した。さらに、Feldman--Mooreの方法により作用素環を構成した。従順性と非従順性の二律背反、作用素環のテンソル積上のノルムについての考察により、直積群についての剛性定理を得た。さらに以上の方法がリース積やアメナブル部分群上で融合させた自由積で与えられた群についても用いた。II_1型Von Neumann環と群作用の研究をした.測度論的群論を用いて行った.測度論的群論とは可算群の間の測度同値という同値関係を研究する新しい分野である.測度同値な2つの群は代数的な結びつきがなくても,弱い結びつきが与えられていると考えることができる.

この研究対象には様々なバックグラウンドを持った研究者が取り組んでいる.私は作用素環論における中心的な問題であるII$_1$型von Neumann環の分類とも関係からこの問題をとらえた.測度論的群論は確率空間の離散群作用とも深くかかわっている.作用の軌道同値関係を調べることはそこから定められるvon Neumann環とそのカルタン部分環を調べることと等価であることが知られている.ここに作用素環論と数学の他の分野(記述的集合論,表現論,幾何学的群論)との連携を見出すことができ,今後の発展が期待される分野である.昨年度のストーンチェック境界を用いた研究に引き続き,リース積群の測度論的群論における剛性について研究した.昨年度までにリース積群の間の測度同値が部分群の間の測度同値を導くことを示していた.本年度はその結果を用いてリース積群の剛的性質を見出した.内部従順な群と任意の群との測度同値カップリングについても調べた.群の内部従順性に深くかかわる性質としてガンマと呼ばれる性質がある.昨年にベルギーのバイス氏がこの二つの性質に差があることを示した.私はさらに,それぞれの性質が測度同値不変であるかどうかを調べた.測度同値理論を経由して,II_1型因子環がSolidityという剛的性質を持つかどうか調べることができた.
微小管を内包した小胞の形状に関する物理的研究

リポソーム内で伸長する微小管と膜面との相互作用によって、リポソームがφ形に変形することが実験的に知られている。本研究では膜の曲げ弾性理論を取り込んだジョイント-セグメントモデルを用いて,伸長する微小管を含むリポソームのモデル化を行った。そしてこのモデルを用いて、系の温度とリポソームの浸透圧、微小管の長さを変化させて、φ形のリポソームがどのような条件で発生するかを、モンテカルロシミュレーションの技法を用いて解析した。解析は有限温度において行い、熱揺らぎによるリポソームの形状転移を調べた。その結果、微小管が伸長する過程において、球形からレモン形を経てロリポップ形に至る形状転移と、ロリポップ形から棒状形に変形する2つの転移が存在することが明らかになった。また実験系で観察されるφ形のリポソームは、微小管が伸長して膜面を押し出す過程における、遷移的な形状であることが分かった。すなわちφ形はエネルギー的に準安定な状態であり、時間が経てばよりエネルギーの低いロリポップ形に落ち着いていくことが明らかとなった。このφ形からロリポップ形への緩和は実験によっても観察されている。また微小管と膜面との引カ相互作用は、膜面上の突起の形成における必要条件ではなく、むしろリポソーム内部の圧力が外部よりも大きくなること、あるいはリポソームの体積が一定値に保たれることが重要であることが分かった。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。伸長する微小管を含むリポソームが、系の温度と小胞の浸透圧、微小管の長さをパラメータとしてどのような形状をとるかを、膜のジョイント-セグメントモデルを用いて解析した。この解析手段としてメトロポリス・モンテカルロ法を使用しており、熱揺らぎによるリポソームの形状転移を調べることができた。シミュレーションの結果、実験系で観察されるφ形リポソームは微小管が伸長して膜面を押し出す過程における、過渡的な形状であることが分かった。すなわちφ形はエネルギー的に準安定な状態であり、時間が経てば基底状態であるロリポップ形に落ち着いていくことが明らかとなった。また膜面上における突起の形成には、微小管と膜面との引力相互作用は必ずしも必要なものではなく、リポソームの内部圧力が外部よりも大きくなること、あるいはリポソームの体積が一定値に保たれることが重要であることが分かった。今後は膜面上における突起形成が、微小管の生長速度とどのような関係にあるかを調べる予定である。なお本研究の成果は、日本物理学会第54回年会で口頭発表される予定である(1999年3月28日)。また学術雑誌“Journal of Physical Society or Japan"に投稿(1998年12月14日)され、1999年5月の同雑誌に掲載されることが決定している(1999年2月22日)。
暗黒物質を考える上で重要な粒子の観測可能性

昨年欧州で始まったLHC実験において、ビッグス粒子が見つかると期待されている。標準理論の枠内では、かなり不自然に見える形で導入されているスカラー粒子だが、それを自然に説明する模型の枠組みの一つとして、高次元のゲージ理論を考えそのゲージ場の余剰次元方向の成分であるとするゲージヒッグス統一という考え方がある。この考え方に乗っ取り、これまでほとんど試みられたことのないS2という商空間上で、Universal Extra Dimensional Modelを構築した。この模型では、標準的なUED模型と同様にKKパリティが定義でき、それ故に一番軽い新粒子が暗黒物質になることを確かめた。また、この模型ではヒッグス粒子の生成率が標準理論のそれに比べて30-50%大きいことも確かめた。一方で、通常のUED模型に右巻きニュートリノを導入した模型において、新粒子、特に第二KKモードの粒子がどの程度生成されるのかを見た。そしてこのモードを見ることにより、他の標準理論を超える模型とかなりの確率で区別が付くことを確かめた。近々欧州で始まるLHC実験において、ヒッグス粒子が見つかると期待されている。この考え方に乗っ取り、これまでほとんど試みられたことのないS2という余剰空間上で、SO(12)統一理論を考えた。この研究では、通常は考えない境界条件の取り方についても詳しく検討し、それをうまくとることによって、標準理論一世代が自然に出てくること、ヒッグスも標準理論のそれが導けることを見た。また、このような商空間を余剰次元として持つ模型の一般論として、Coset Space Dimensional Reduction法というのがあるが、それに則って、他にどのような模型が可能かについて、商空間の次元が10次元である場合に、全ての商空間に対して調べた。また、LHCで様々な粒子が新しく発見されると期待されているが、その有力な候補である超対称標準理論に現れるタウレプトンの超対称パートナーであるスタウの性質について深く考察した。パラメタ次第で、大変長寿命になるが、一方でニュートリノ振動実験よりレプトンフレーバーに破れがあることが分かっていて、それにより寿命がフレーバーが保存している場合に比べて長くなることなど、その性質がそのように反映するかについて詳細に調べた。
がんペプチドワクチン療法患者の治療負担を軽減する経鼻投与型粉末ペプチド製剤の研究

がん免疫療法の一つであるがんペプチドワクチン療法は、従来の皮下注射では十分な免疫効果が得られず、臨床試験の結果も思わしくない。一方、鼻粘膜は免疫機構が発達しており、免疫獲得能の高さが知られている。研究代表者は、鼻粘膜を介して薬物がリンパ管から頸部リンパ節に直接移行することを明らかにしており、この機構の免疫応答への関与を考えた。本課題では、経鼻投与した粉末状ペプチドの鼻粘膜上での溶解過程の評価及び経鼻投与実験より、ペプチドの鼻粘膜からの吸収・分布動態を解析し、最適化した投与製剤による免疫応答性の評価を行うことにより、がんペプチドワクチン療法における経鼻投与の有用性を明らかにする。
転倒予防のための筋電図によるバイオフィードバックトレーニング法の確立

3年間の研究期間において、歩行環境の違いや意図的に歩容を変えさせた際の下肢筋群の対応実態が明らかとなった。また、歩行における各時間因子の左右脚偏位の実態や偏位を修正する方法が明らかとなった。これらの知見はバイオフィードバックトレーニングの現場で有用な知見である。本研究は、中高齢者の歩行筋電図波形を評価するためのデータベースを作成することと、対象者の歩行筋電図波形をモニターし、一般的データの範囲を逸脱する筋がある場合はフィードバックトレーニング法により意識的な改善を促すシステムを構築することを目的とする。この目的を達するため、中高齢者の平地歩行における動作特性を青年のそれとの比較において明らかにした。また、日常生活においては、平地歩行のみならず階段の上り下りや歩行路面の形状、すべり具合などさまざまな条件下で歩行を行っているが、これらの環境的条件の違いが下肢筋群にどのような影響を及ぼしているかについても検討してきた。あるいは、自体重を免荷して歩行させた場合の下肢筋群の影響や、歩行動作のピッチの違を変えることの影響についても検討した。18年度においては、車道と歩行路が併設されている屋外歩行路において、車の乗り入れを容易にするため歩行路が片斜面となっている状況下における歩行の影響を検討し、山足側は足低屈筋や膝伸展筋群では負担増になっているが、谷足側においては、負担増となる筋群と負担減となる筋群が混在することを明らかとした。研究方法論に関わっては、筋電図情報をフィードバックするシステムの検討を行いリアルタイムで自らの歩行動作における筋電図データを画面表示するプログラムを作成した。現在、意図的に歩行動作時の筋電図波形を変化修正することができるかについて検討を行っている。★交付申請書に記した研究目的は、中高齢者の歩行筋電図波形を評価するデータベースを作成すること、およびフィードバックトレーニングのシステムを構築することであった。★19年度の研究成果は、1)特徴的な各種平地歩行動作における下肢筋活動の分析、2)坂道歩行中の筋活動様式ならびにその定量分析であり、これらは20歳前後の男性を対象に、いずれも平地歩行との比較において坂道歩行や特徴的な歩行を行った際の筋放電パターンや放電量がいかに変動するかを明らかにした。これらによって、中高齢者のデータを対照させるデータの一つとして、まずは青年男子における平地歩行時の筋電図パターンと放電量のデータが得られ、また、筋放電パターンを変動させ筋放電量を増減させる因子がいかなるものであるかが示唆された。この結果は、転倒予防の対応が求められる対象者に自らの筋の作用を変更させるために験者側からどのように指示すべきかの具体的内容を導き、フィードバックトレーニングの可否に強く関わる内容である。今後は、青年女子のデータを得るとともに、青年男女における性差を明らかにする計画である。★20年度の研究成果は、1)円路および坂道歩行における時間因子の左右差であり、これらは20歳前後の男性を対象に、平地歩行との比較において円路や坂道歩行における時間因子に関わる左右脚差をストライド時間、片足接地時間や踵着床テンポについて検討した。この結果、円路歩行においては、内傾側脚の時間因子が延長する傾向が明らかとなった。2)下肢筋活動ならびに動作から見た玉砂利および砂路面上での歩行特性については、平地歩行に比し軟路の歩行は膝関節伸展筋や股関節屈曲に関わる筋の活動を有意に高めることを明らかとした。中高齢者のデータと対照するための健常な青年におけるデータとして、まずは歩行時の両脚の時間因子の偏向要因や、筋放電パターンを変動させ筋放電量を増減させる因子がいかなるものであるかを明らかとした。この結果は、転倒予防の対応が求められる対象者に自らの筋の作用を変更させるために験者側がどのように指示すべきかの具体的内容を導き、フィードバックトレーニングの基礎的知見として有用な内容である。今後は、青年女子のデータを得て性差を検討するとともに高齢者男女のデータとの差違を明らかにする計画である。
慢性肝疾患進展制御法の確立：効果予測に基づく個別化医療

慢性肝疾患進展抑制法の開発に繋がる多くの成果を得た。安全性がすでに確立している薬剤を組み合わせるカクテル療法により肝線維化進展および肝発癌抑制効果を多数の実験モデルで確認して論文として報告した。これら基礎的研究の知見と併せて各種臨床試験を行い、既に臨床で使用されている各種のレニンアンジオテンシン系(RAS)阻害薬と分岐鎖アミノ酸(BCAA)の併用により根治治療後の肝癌再発が有意に抑制されることを明らかにした。またこの治療効果を予測する因子として可溶性VEGF受容体type2 (sVEGFR2)を同定した。これら本研究による成果は慢性肝疾患患者の予後向上に寄与し得ると考える。今年度は肝病態進展抑制に関するカクテル療法について昨年度に報告した組み合わせとは異なる薬剤を用いて、前年度よりもさらに効果的な治療法開発への基礎となるデータを得た。昨年度の研究で、Angiotensin-II (AT-II)受容体阻害薬(ARB)、リバビリン、およびインターフェロンを用いた3剤併用療法による肝線維化抑制効果につき有用な知見を得た。しかしながら、インターフェロンは患者背景により血球減少や間質性肺炎を来すことがある。従ってより低侵襲である治療法の開発も重要な課題である。そこで今回我々は、注射剤を含まない経口内服薬による組み合わせによる検討を行った。我々はこれまでに、AT-IIとアルドステロン(Ald)がそれぞれ肝病態進展において重要な役割を果たしており、ARB、選択的Ald阻害薬(SAB)による治療の可能性について報告してきた。そこで本年度は、複数の実験モデルを用いてACE-IとSABの併用効果について作用機序を含めて検討した。その結果、以下のデータを得た。(1)SABは臨床濃度に匹敵する低用量においてGST-P前癌病変発生を有意に抑制した。なお、肝における血管新生は前癌病変の抑制とほぼ平行するように低下していた。(2)SAB投与群では対照群に比較して肝癌発育が有意に抑制された。SAB投与群では腫瘍内の血管新生は腫瘍発育の抑制にほぼ平行して抑制されていた。SABは腫瘍細胞のアポトーシスを著明に増加させたが、細胞増殖能には影響を与えなかった。In vitroにおける検討で、SABは肝癌細胞や血管内皮細胞の増殖は抑制しなかったが、血管内皮細胞の管腔形成を著明に抑制した。さらにEC内のERK1/2リン酸化はAldにより有意に増加し、SAB添加で抑制された。なお、本研究は各専門学会で発表すると共に英語論文として報告した。研究の最終年度である今年度は、慢性肝疾患進展抑制法の確立に向けたより臨床へ還元できる可能性を秘めた種々のデータを得た。Angiotensin-II (AT-II)受容体阻害薬(ARB)、リバビリン、およびインターフェロンを用いた3剤併用療法による肝線維化抑制効果につき有用な知見を得た。即ち、すでに臨床で広く使用されている薬剤を用いて単剤よりも2剤を併用した方が肝線維化抑制効果は強く、さらに3剤を併用投与するとインターフェロンは低用量であっても非常に強力な肝線維化抑制効果を示すことを見出した。その機序として活性化肝星細胞抑制や血管新生阻害作用が重要な役割を果たしていることを明らかとして論文化した。今回の研究で有効性が示された組み合わせとしてARBと選択的アルドステロン阻害薬(SAB)の併用投与が同様に強い肝線維化および肝発癌抑制効果を示すことを見出し、論文として報告した。さらに、本年度は直接的レニン阻害薬であるアリスキレンや糖尿病薬として広く使用されているDPP-IV阻害薬が肝線維化抑制効果を示すことを見出した。さらに、ARBの線維化抑制機序として自然免疫との関係を明らかにすることができた。即ち、TLR-4がAT-IIのシグナル経路と密接な関連を持ち肝線維化伸展に重要な役割を果たしていることを明らかにして論文として報告した。これら本研究で明らかにし得た新規発見は、全ての効果が臨床的濃度にほぼ対応したレベルで確認されていることから近い将来臨床応用が可能であり、慢性肝疾患患者の予後改善にきわめて有用であると考えられる。今年度は肝線維化進展抑制に関するカクテル療法について動物モデルを用いて生体内における有効性を確認すると共に作用機序について詳細な検討を加えた。我々はこれまでに、Angiotensin-II受容体阻害薬(ARB)などによるレニンアンジオテンシン系ブロックが肝線維化抑制につながることや、IFN抵抗例にACE-Iと低用量IFNの併用が抗線維化作用を示すことを報告してきた。

今回は、リバビリン(RVB)を加えることでより強い抗線維化作用が認められるか否かについて作用機序を含めて検討した。四塩化炭素によるマウス実験的肝線維症を作成し、ARB (losartan: 30mg/kg)投与群、IFN (IFN-α: 1x 104 IU/週2回)投与群、RVB (10mg/kg)投与群、2剤併用群(ARB+IFN、ARB+RVB、IFN+RVB)、3剤併用群(ARB+IFN+RVB)、およびコントロール(C)群の8群に分け各種検討を行った。その結果、ARB、IFN、RVB各群共にC群に比し肝線維化が有意に抑制された。二剤併用投与では単剤投与より線維化抑制効果が強く、三剤全てを投与した群において最も強い線維化抑制効果が認められた。また、肝における活性化肝星細胞(Ac-HSC)数、TGF-β産生の増加は各薬剤投与により抑制され、これらの変動は線維化抑制の程度に相応していた。In vitroの検討でも、Ac-HSCの増殖およびTGF-β産生はARB、IFN、RVB存在下で抑制され、三者共存下で最も強く抑制された。以上のことから、強力な抗ウイルス療法が困難な例やウイルス陰性化を望めない臨床例に対する予後改善を目指した治療として有用である可能性が示唆された。なお、本研究は各専門学会で発表すると共に英語論文として報告した。おおむね計画の通りに進捗している。既存薬剤によるカクテル療法に関しては、先に述べたように本年度は昨年度とは異なるアプローチで複数のモデルを用いて基礎的検討を行い、臨床応用に可能な成果を得た。本年度の研究結果から、Aldは血管新生を促進して肝癌の進展過程に重要な役割を果たしていることが明らかとなりレニンアンジオテンシン系(RAS)制御が慢性肝疾患進展抑制に極めて有用なアプローチであることが明らかとなった。今回SABが臨床濃度に匹敵する低用量で肝発癌および肝癌発育を抑制したことより、将来肝癌治療に臨床応用できる可能性が開けたと考える。さらに、AT-IIやAldの上流にあり、RASのrate limiting enzymeであるレニンが活性化肝星細胞(Ac-HSC)を介して重要な役割を果たしており、DRIは抗線維化作用を示すことを本年度の研究で確認した。一方、in vitroの検討においてDRIがAc-HSCに対して直接的抑制効果を示さなかったことからDRIの肝線維化抑制はAc-HSCのレニン受容体阻害によるものではないことについても本年度の研究で解析を加えた。既存薬剤によるカクテル療法に関しては、先に述べたように本年度は実験的肝線維化モデルを用いて基礎的検討を行い、臨床応用に可能な成果を得た。分子標的治療薬を用いた検討についてはSorafenib (SORA)の有害事象が用量依存性であることに注目し、低用量SORAとARBの併用効果について血管新生との関連を中心に検討した。その結果、血管内皮細胞の管腔形成はSORA、ARB処置群で対照群に比し抑制されており、併用群ではさらに強い抑制効果が認められることを確認した。
微粒子の側方散乱ホログラム計測法の研究

1.Mieの散乱理論に基づき、球形微粒子による側方散乱のシミュレーションホログラムを作成した。粒径dと粒子散乱体から記録面までの距離Zおよび画面の大きさ(一辺L)を与え、干渉パターンの強度を512×512点で計算し、256階調の画像を作る。この画像を、フィルムレコーダを用いて35mmフィルムに撮影すると、M=23.5×10^3/L倍に拡大されたホログラムが得られる。ここで、距離Zに対するLは、散乱光の取り込み角、記録される情報量を決める重要なパラメターとなる。このホログラムは、粒子が約1ミクロン以上になると、粒径によって大きく異なった特徴あるパターンを示すことが分かった。2.得られたホログラムHe-Neレーザによる光学的再生実験により以下の知見が得られた。(1)再生像は、距離Zの(M×M)倍の位置で、M倍の像が再生されること。(2)粒子が小さいと円形の光点を結像するが、粒径が1ミクロン以上になると、球形粒子であるにもかかわらず、円形の再生像とならないで、Mle理論による特定方向への散乱光放射パターンを反映した像となる。(3)再生像の特徴パターンは、ホログラム作成時のLとZの比で決まる取り込み情報量に左右される。3.実験的に側方散乱ホログラムを得るために、参照光が粒子を照射しないように工夫した装置を提案。これらの成果は、平成8年度応用物理学会九州支部講演会(予講集p89)、光学連合シンポジウム福岡'96(予講集p.115)、平成8年度微粒化シンポジウム(講演論文集p182-185)で発表している。1.ミ-の散乱理論に基づいて側方散乱ホログラムのシミュレーションプログラムを完成させた。これは、粒径dと粒子散乱体から記録面までの距離Zおよびホログラムの大きさ(一辺L)を与えて干渉パターンを計算し、ディスプレー上に256階調の画像として出力させるものである。2.この画像を、平成7年度補助金で購入したフィルムレコーダを用いて35mmフィルムに撮影記録して、ホログラムを作成することができた。L=200μmとして計算される画像のフィルム上のサイズは、一辺26.5mmとなり132倍に拡大されたホログラムが得られる。3.予備実験として、粒径がd=3.0μmの粒子から、距離Z=50μm位置でのホログラムを作成し、He-Neレーザによる光学的再生実験を行い、次のような知見を得た。1)再生後は、距離Zの(132^2=17424)倍、約87cmの位置で再生させることが分かった。2)予、測再生位置近傍に再生される像は、粒子が小さいときは円形の光点を結像するが、3μm位に大きくなると1つの光点ではなく二つのスポットに分かれたり、粒子照射光方向の方向特性を示すようになる。3)ただし計算結果をフィルムレコーダで撮影するとき、レコーダのテレビ走査の調整が正確でなく、真円が楕円状に歪んで撮影された場合、やはり点対象のスポットとはならない。上記再生像の非対象性が、粒径による散乱方向特性の差異によるものかどうか確認するには、より詳細な研究が必要である。これらの知見は、平成7年度応相物理学会九州支部講演会(予講集p134)、第43回応用物理学関係連合講演会で発表している。
無秩序性の制御による強誘電体散漫相転移の発現機構の解明

(1)Soon氏が発見した新しい材料系列(Ag,Li)TiO_3(ALT)における相転移系列をさらに定量的に解釈するため、(Ag,Li)TiO_3系でLi量を変えた試料(セラミックス、単結晶)を作製し、ペロブスカイトのAサイトを小イオンリチウムで置換した場合の強誘電相の安定化を、分極ナノ領域(PNR)の生成と絡めて議論した。またALTと類似の系である(KLi)TaO_3(KLT)も作製し、同じ量子常誘電性のマトリックスで誘電率の値の差(ALT : ε=250 at 2K, KLT : ε=4500 at 2K)が相転移に及ぼす影響についても議論した。その結果、x≒0,0<x<0.02,x≧0.02の3つの領域でそれぞれQP,DPT、FEが出現することが確認された。x=0.12の試料は、P=10μC/cm^2程度の強誘電体であることを確認した。またラマンスペクトルの測定から、T_c=258KのFE相はFEソフトモードの凍結が支配するタイプでないことも確認した。(2)Aサイトに存在する小イオンLiが作り出すオフセンター由来の誘起双極子の役割をX線構造解析、中性子線構造解析、および第一原理計算により解析し、これまで申請者のグループで提唱してきたオフセンターダイポールによる強誘電相の安定化について議論した。この結果はミシガン大学のグループと共同で論文を投稿予定である。(3)TEMとピエゾ顕微鏡(PFM)を用いて、分極ナノ領域(PNR)を直接観察するとともに、温度変化に伴うサイズの変化を直接観察した。平行してKLTに対しても同様な実験を行い、結果を比較検討した。
ラット最後野のグルコース応答性ニューロンに関する電気生理学的研究

脳幹レベルでの摂食飲水行動の調節について調べるために、当初、最後野のグルコース応答性ニューロンについてスライスパッチクランプ法を用いて調べる予定であったが、細胞の大きさや数などの点で有利な近接の孤束核ニューロンからの記録を行った。孤束核と最後野は密な線維連絡を持ち、共に内臓感覚の一次求心路が投射している部位としてよく知られている。本実験では孤束核ニューロンの浸透圧応答性について、最後野からの入力がある場合とない場合とで比較検討した。これによると、孤束核ニューロンは直接電気刺激によってタイプ1、2、3の三種類の発火パターンに分類できた。記録した42ニューロン中、10ニューロンがNaClによる浸透圧増加とsucroseによる浸透圧増加の両方に対して放電頻度の増加を示した。また1ニューロンが両方の浸透圧増加にたいして放電頻度の減少を示した。残りの31ニューロンは浸透圧刺激に対して何の応答も示さなかった。浸透圧応答性を示した11ニューロン中4ニューロンは[Ca^<2+>]free,high[Mg^<2+>]の条件下にて同様の実験を行った。いわゆるシナプスを遮断した状態で、3ニューロンは浸透圧応答性を保ち、1ニューロンは浸透圧応答性を失った。つまり、孤束核にはそれ自身が浸透圧受容性を持つものが存在することが明らかとなった。浸透圧応答性を失った1ニューロンはおそらく最後野からの入力を受けていたものと考えられた。従来から浸透圧あるいはNa受容性と言われてきた孤束核ニューロンは正に浸透圧受容性であることが明らかとなった。浸透圧応答性ニューロンはタイプ1、2に属するもののみで、特にタイプ2のものの中に多く見られた。浸透圧刺激に対する孤束核の浸透圧受容性ニューロンの応答は膜電位変化を伴っており、今後は膜電流の解析も行い、浸透圧応答性ニューロンの膜特性を解明していき、これらを最後野ニューロンにも応用していく予定である。
二重ガモフ・テラー応答研究の開拓

本研究では、重イオン二重荷電交換反応を用いて、二重ベータ崩壊等で重要な役割を果たす原子核の二重ガモフテラー遷移強度の決定を行う。本研究において、RIビームファクトリーBigRIPSをスペクトロメータとして用いる実験セットアップの高度化が最重要課題であり、平成28ー29年度に実施した焦点面検出器の整備と性能評価に引き続き、平成30年度は分散整合イオン光学、及びその高度化を行った。一般的にサイクロトロンから供給されるビームは0.1%程度の運動量広がりを持っており、本研究で目指す0.03%の分解能を達成するためには、このビームの運動量広がりの効果をキャンセルしなければならない。これを実現するのが分散整合という技術である。この方法は大変有用な技術であるが、ビームライン電磁石の精密な設定をする必要があるため、その調整には高い技術を要する。これまで上記システムはパイオニック原子の分光実験に使われてきたが、その際も分散整合を完全に調整することはできず、それが設計通りの分解能を達成できない原因の一つとなっていた。本年度、以下の性質を有する新しい分散整合イオン光学の設計を行った。1)二重ガモフテラー巨大共鳴探索とパイオニック原子分光の両実験条件での分散整合を達成できる。2)少ない数の電磁石の調整により、標的上で二重フォーカス及び分散整合条件の実現が可能である。更に、高い放射線量のためアクセスが難しい標的位置に検出器を置くことなく、アクセスが容易な標的下流に用意したアクロマティック(分散無)焦点面と分散焦点面での軌道情報から標的上での粒子軌道・エネルギーを再構築し、更にそれを利用してイオン光学調整を実現する手法を考案した。RIBFで加速された18Oビームを用いて、この手法の原理実証試験を行い、極めて効率的かつ高精度でイオン光学調整ができることを実証した。研究実績の概要に述べたように、焦点面検出器の整備が完了し、分散整合イオン光学の設計と調整法の確率が終了した。RIビームファクトリーにて、大強度12Cビームが加速されれば実験実施ができる状況まで来ている。基本的に実験遂行のための準備は整い、後は加速器からのビーム供給を待つ段階に入った。現在大強度12Cビーム加速に用いる線形加速器の一部がアップグレード中であるが、今年度中には加速が始まる見込みである。実験遂行に向けて最終準備を行う。本研究計画がきっかけとなって二重ガモフ・テラー巨大共鳴の理論研究が活発化しつつある。予備研究の結果を含めて、二重ガモフ・テラー巨大共鳴とニュートリノレス二重ベータ崩壊の核行列要素との関係を議論し、本研究で行う実験から、原子核のスピン・アイソスピン応答、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の核行列要素について重要な帰結が得られるよう、理論研究者との議論を進める。本研究では、不安定核ビームの生成分離装置であるRIビームファクトリーBigRIPSをスペクトロメータとして用いる。この手法は、これまでパイオン原子生成実験で用いられてきたが、二重荷電交換反応を用いる本研究に適用するためにはさらなる性能の向上が必要である。旧検出器セットアップでは、焦点面検出器を大気圧稼働させるために必要な真空封じ膜や検出器ウィンドウ等の物質による多重散乱がエネルギー分解能を悪化させていた。本計画では、低圧動作型多芯線型ドリフトチェンバー(LP-MWDC)を製作し、これを焦点面検出器として用いることにより分解能を向上する。本LP-MNWDCは、10MHzに及ぶ高いトライトン(3H)バックグラウンド下で、高効率かつ高精度で12Beの飛跡を決定しなければならない。シミュレーションを用いてトラッキング効率、ミス・トラック率を評価し、その結果高い冗長性を有するX-X'-X''-U-U'-U''-V-V'-V''(1/3セルずらし)構造が実験の要請を実現するために必要であるという結果を得た。この結果と過去のLP-MWDC開発実績を元に焦点面検出器を設計・製作した。来年度ビームを照射し、性能評価を行う。本実験では、加速器から供給されるビームが持つエネルギー広がりより小さいエネルギー分解能を実現するため、ビームラインとBigRIPSの分散整合を実現する。同様の分散整合輸送はこれまでパイオン原子生成実験でも用いられているが、この実験と二重ガモフテラー共鳴探索実験では、分散整合条件(より詳しくは運動学因子)が異なっているため、修正が必要である。イオン光学シミュレーションを行い、ビームライン磁石の最小限の調整でパイオン原子生成実験と二重ガモフテラー共鳴探索実験の両方で分散整合条件を満たすイオン光学設定を見出した。来年度以降、実ビームを用いて分散整合輸送のテスト実験を行う。本年度から始まった本計画は、現時点で焦点面検出器の開発、分散整合イオン光学の開発とも順調に進んでいる。重イオン二重荷電交換反応により二重ガモフ・テラー巨大共鳴を探索する本研究において、RIビームファクトリーBigRIPSをスペクトロメータとして用いる実験セットアップの高度化が最重要課題である。焦点面検出器として用いる、昨年度製作した低圧動作型多芯線型ドリフトチェンバーと、多チャンネルTDCボードRAINERを中心とした読出しエレクトロニクスの性能評価を本年度行った。本ドリフトチェンバーは、極めて高いトライトン(3H)バックグラウンド下で、高効率かつ高精度で12Beの飛跡を決定するため、高い冗長性を有する構造(X-X'-X''-U-U'-U''-V-V'-V'')を持つとともに10kPaの低圧で動作するよう設計されている。

性能評価実験は、東北大学CYRICの30 MeV陽子を用いて行った。その結果、ー1.35kV以上のカソード電圧で一面当り98%以上の検出効率、21 kHzのトリガー率に対して90%以上のデータ取得効率を実現した。これらはいずれも本実験を行う上で十分なものである。更に、分散整合イオン光学の詳細検討を進めた。本実験では、加速器から供給される12Cビームが持つエネルギー広がりより小さいエネルギー分解能を実現するために、ビームラインとBigRIPSの分散整合を実現する必要がある。当初は高い放射線環境下にある標的位置に位置検出器を設置し、分散整合の精密調整をする予定であったが、その後の検討により位置検出器を必要としない新方式を考案した。新方式では、標的下流の無分散(アクロマティック)焦点面と分散(ディスパーシブ)焦点面の粒子軌道を組み合わせることによって、標的位置での粒子軌道・エネルギーを再構築し、それを利用して分散整合調整を実現する。今年度はシミュレーションによって、本方式の有効性評価を行い、その結果をもって来年度初頭実際のビームを用いて実証試験を行う。研究実績の概要に述べたように、焦点面検出器の開発、分散整合イオン光学の開発とも順調に進んでいる。特に、分散整合イオン光学の開発では、飛跡検出器を擁する不安定核ビームラインの飛跡情報を用いて、飛跡検出器の無い一次ビームラインのイオン光学調整を行う新しい方式を見出した。この方式は本実験のみならず、国内ではRCNP,J-PARC,国外ではFAIRやFRIB等、分散整合を用いる実験施設でも活用されると考えられる。当初の予定通り、来年度二重ガモフ・テラー巨大共鳴探索実験を実施できる見込みである。本研究では、重イオン二重荷電交換反応を用いて、二重ベータ崩壊等で重要な役割を果たす原子核の二重ガモフテラー遷移強度の決定を行う。本研究において、RIビームファクトリーBigRIPSをスペクトロメータとして用いる実験セットアップの高度化が最重要課題であり、平成28ー29年度に実施した焦点面検出器の整備と性能評価に引き続き、平成30年度は分散整合イオン光学、及びその高度化を行った。一般的にサイクロトロンから供給されるビームは0.1%程度の運動量広がりを持っており、本研究で目指す0.03%の分解能を達成するためには、このビームの運動量広がりの効果をキャンセルしなければならない。これを実現するのが分散整合という技術である。この方法は大変有用な技術であるが、ビームライン電磁石の精密な設定をする必要があるため、その調整には高い技術を要する。これまで上記システムはパイオニック原子の分光実験に使われてきたが、その際も分散整合を完全に調整することはできず、それが設計通りの分解能を達成できない原因の一つとなっていた。本年度、以下の性質を有する新しい分散整合イオン光学の設計を行った。1)二重ガモフテラー巨大共鳴探索とパイオニック原子分光の両実験条件での分散整合を達成できる。2)少ない数の電磁石の調整により、標的上で二重フォーカス及び分散整合条件の実現が可能である。
高専と海外教育機関連携のアクティブラーニングを用いた職業教育の実践研究と成果分析

本研究は、学生ティーチングアシスタント(TA)が参与する【新たなアクティブラーニングによる教育システム】の1モデルを構築する.研究の手法としては,学生TAによる「理科教室プロジェクト」を用いた.研究開始から鏡型データベース用いた遠隔教育システムのモンゴル工業技術大学(IET)/モンゴル高専(MK)への移植・構築では,遠隔授業および2国間同時開催の理科教室の展開を可能として予想以上の成果を得られた.その結果,2国間学生による「共同研究プロジェクト」としてM2M/IoT技術とAWSを活用した水耕栽培システムの研究を新たな副次手法として用いて本システムの完成を目指した.1.研究計画の概要学生の異文化体験の契機としては、「学生文化交流」、「海外インターンシップ」、「国際会議での発表」等が一般的である.本研究では、新機軸として、異文化における教育体験の場を設定し、学生ティーチングアシスタント(TA)が参与する【新たなアクティブラーニングによる教育システム】の1モデルを提示する.本研究の1対象であるサレジオ高専とモンゴル高専との「ものづくり科学教室」は、3カ年計画としてサレジオ高専における中学生向け公開講座と連動している.つまり、学生TAは、事前に日本国内において中学生向け公開講座のアシスタントとして参加することで、展開上の諸注意を確認して、モンゴル高専における科学教室へ備えることになる.本科学教室は、1.インターネットを用いた双方向通信でのオリエンテーション、2.学生紹介と学生TAが参与した実習、3.実習後の日本人・モンゴル人学生が協働したプレゼンテーションの3部構成からなる.実習では、モンゴル人学生が実習を受ける際に、サレジオ高専の学生TAが支援する.2.代表的な研究成果本年度の研究実績において計画案のStep 3(学生TAによる各種学会での成果発表)では、学生への教育効果に関する成果報告を、7人の学生TAにて学会発表8本と順調であった.教員側では国際学会での発表含め4本の発表を行った.また「ものづくり科学教室事例集の編纂・出版準備」も予定通りに実施した.さらに年次協議会の実施による計画推進上の課題の改善では、課題の洗い出しにより、下記2項目の改善を実施することになった.1)学生アンケートの手法改善としてルーブリックの導入、2)ものづくり科学教室を2国間同時開催の試みをWeb会議システムを活用して8月6日に実施.本研究の対象となる「ものづくり科学教室」は、1.教員によるインターネットを用いた双方向通信でのオリエンテーション、2.学生紹介と学生TAが参与した実習、3.実習後の日本人・モンゴル人学生が協働したプレゼンテーションの3部構成からなる.実習では、受講生徒やモンゴル人学生が実習を受ける際に、学生TAが支援する.本企画は、サレジオ高専にて1.2.の2部構成、モンゴルIETにて1.2.3.の3部構成として展開する.本研究は、3年計画として初年度の2015年を【新たなアクティブラーニングによる教育システム】の開発期間、2年目の2016年を改善期間、3年目の2017年を完成期間とする.2016年には、本研究の成果の最終報告書を作成して、各種学会にて外部情報発信する.2015年度は、本研究の開発期間であるが、Step 3(学生TAによる各種学会での成果発表)では、学生による7人の学生TAにて学会発表7本と順調であった.また「ものづくり科学教室事例集の編纂・出版準備」も予定通りに進み簡易製本済みである.よって予定以上の進捗である.1.研究の概要学生の異文化体験の契機としては、「学生文化交流」、「海外インターンシップ」、「国際会議での発表」等が一般的である.本研究では、新機軸として、異文化における教育体験の場を設定し、学生ティーチングアシスタント(TA)が参与する【新たなアクティブラーニングによる教育システム】の1モデルを提示する.本研究の手法としては、サレジオ高専とモンゴル高専にて(1)理科教室プロジェクト、(2)共同研究プロジェクトの2つのプロジェクト活動を用いた.理科教室プロジェクトは、1.教員によるWeb会議システムを用いた双方向通信でのオリエンテーション、2.学生TAが参与した実習、3.実習後の日本人・モンゴル人学生との協働によるプレゼンテーション発表の3部構成からなる.また、共同研究プロジェクトは、M2M/IoT技術とクラウドサービスを活用した遠隔管理を可能とする水耕栽培システムの構築を日本人・モンゴル人学生により研究を推進した.2.代表的な研究成果理科教室プロジェクトは、研究1年目のテーマ内容を産学連携の企画(RICOHコサイエ)に波及させることに至り順調であった.2016年度は、Web会議システムを用いた2国間同時開催とする理科教室を実施した.国内初となる本取組の成果は、工学教育Vol.65,No3にて報告した.また、共同研究プロジェクトは、以前に理科教室プロジェクトへ参加した学生の継続プロジェクトとして実施して、M2M/IoT技術とクラウドサービスを活用した遠隔管理を可能とする水耕栽培システムの構築を目指している.共同研究の初年度は、サレジオ高専2名の学生が卒業研究として、モンゴル高専10名の学生が研究同好会のテーマとして取り組んだ.学生による成果は、卒業研究2本、国際学会含めた学会発表5本と順調であった.理科教室プロジェクトは、国内理科教室と海外出前理科教室研究1年目のテーマ内容を産学連携の企画(RICOHコサイエ)に波及させることに至った.学生による成果発表は、学会発表4本であった.また教員による成果発表は、国際学会・国内学会での発表各1本と、学会誌への投稿論文1本であった.