hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
海水温が恒温・変温動物間の捕食者―被食者関係に与える影響の解明

三年目にあたる本年度は、アザラシに顎加速度計を装着し追加データを取得、本研究計画の達成に必要なデータ取得、データ解析を完了した。具体的には以下のことを本年度実施した;先年度に引き続き、アザラシの顎に加速度計を装着した。データを追加したことで、餌のいる深度(200m以深)でヒゲを「アンテナ」のように前方に伸ばし、魚が発生される水流を感知・追跡することで餌を採っている、という結果をより強固なものにした。データ取得・解析を完遂した本研究は、現在論文執筆中であり、近日中に論文投稿・受理が期待できる。また、顎加速度計から得られたデータを用いて捕食した餌サイズを推定する手法を開発した論文が受理された。具体的には、実験環境下(飼育アザラシ)において加速度生波形から重力成分を取り除き動的加速度を取得、動的加速度の大きさ(最大値、および絶対値の積分値)が餌サイズと正の相関があることを発見した。そして、この手法を野生環境下(野生アザラシ)に適用し、深い深度(1000m以深)でより大きな餌を食べていることを示唆した。深い深度への潜水は余分なコストがかかるが、大きな餌を採っていることでそのコストを相殺していると思われる。本研究成果は本年度、国際誌Marine Mammal Scienceに受理された。さらに、これまでの研究成果が認められ、本研究成果を足がかりとした新たな動物装着型記録計(データロガー)を開発するため共同研究先の英国セントアンドリュース大学にて研究を行った。平成29年度に達成した成果(国際誌Ecology and Evolution受理)と併せ、最終年度となる今年度は、予定していたデータ解析を完遂し、本研究の総括を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。一年目にあたる本年度は、アザラシの頭上に装着したビデオカメラから得られた動画を用いて彼らの餌種の詳細な同定を行った。その結果、餌種はほとんど(約86%)がハダカイワシなどの魚類であることが分かった。これまで主な餌種であると思われていた頭足類の割合が実際は7%ほどと低いこと、また魚類が重要であるということ、が明らかになった。本研究は「現場」での餌種の撮影が海棲生物の生態解明に重要であることを示唆するモデル研究として、学会・論文発表を通して今後発信していく予定である。及び、アザラシの頬に新規開発した小型ビデオを装着、野外でのヒゲの動きを撮影した。コンピュータによる動画解析の結果、アザラシは餌のいる350m以深ではヒゲを「アンテナ」のように前方に拡げていることが分かった。動画に写る餌(魚)が活発に泳いでいることから、ゾウアザラシはヒゲによって水流を感知することで暗闇で餌を採っている、と示唆される(従来から言われていた「アザラシは感覚器であるヒゲを使用し、暗闇(夜や深海)で餌を採っている」という仮説を検証した)。さらに、開発した光センサー搭載型の加速度計を用いた野外実験を同時に実施することで、生物発光も餌のシグナルとして重要であることを野外で初めて実証した。これらの結果は、ゾウアザラシはヒゲによる餌の感知に加えて、付加的に生物発光を視覚刺激として採餌に利用していることを示唆している。本研究は海洋動物の「餌の探し方に関する科学」を感覚器視点で議論した研究例としてフィールドにおけるバイオロギング研究に新たな展開をもたらすと期待される。本結果は国際学会での発表を予定、そして、現在国際誌への投稿に向け論文執筆中である。以上のように、予定していた餌種の特定、コンピュータによる動画解析手法の確立を達成した。今後これらの結果を海洋環境(海水温)と併せて解析することで、本研究課題達成を目指す。特別研究員として1年目となる平成28年度はカリフォルニア大学と共同でアザラシに小型ビデオカメラを装着しデータを取得した。そして、受入先研究室が得意とするコンピュータでの動画解析手法を学び、取得したビデオデータを解析することで、アザラシの餌種の同定、さらにアザラシが感覚器であるヒゲを使用し暗闇(夜や深海)で餌を採っているということを野外で初めて明らかにした。平成28年度中に論文投稿には至らなかったが、これらの研究結果を含んだ論文は現在執筆中であり近日中に国際学術雑誌への投稿が期待できる。1年目で取得・会得したデータや手法は3カ年計画の本研究遂行・研究課題達成に有益であると考えられ、今後の研究展開にも期待が持てる。平成28年度は1年目に予定していた通り、餌種の特定、コンピュータによる動画解析手法の確立を達成したことから、今後これらの結果を海洋環境(海水温)と併せて解析することで、本研究課題達成を目指す。以上のように、1年目となる平成28年度はおおむね順調に進展していたと認められる。二年目にあたる本年度は以下の(1)(3)を行い、予定していた餌種の動きと海水温の関係、および餌の大きさの推定に関する研究成果を上げた。(1)先年度に続き、アザラシの頬に装着した小型ビデオカメラよりヒゲの動きを捉えた。データを増やし、餌のいる深度(200m以深)でヒゲを「アンテナ」のように前方に伸ばすことで、魚が発生する水流を感知・追跡し餌を採っている、という結果をより強固なものにした。

本研究結果は国際バイオロギングシンポジウムで口頭発表し、現在国際誌への投稿に向け執筆中である。(2)アザラシの頭に装着した小型ビデオカメラにより、餌である魚の動きに着目した。その結果、アザラシは深い深度(800m以深)で動きの鈍った大きな魚(イレズミコンニャクアジ)を採っていることが明らかになった。動きの鈍っている原因は深い深度での低水温・低溶存酸素濃度であると考えられる。アザラシにとっては1餌が大きい、2餌の動きが鈍いので餌摂りに多くのコストを使用する必要がない、という二点で深い深度への潜水コストを相殺できる、というメリットがあることを示唆した。実験・解析を共同で担当した本研究成果は共著論文として国際誌に受理された。(3)顎加速度計から得られたデータを用いて捕食した餌サイズを推定する手法を開発した。具体的には、実験環境下(飼育アザラシ)において加速度生波形から重力成分を取り除き動的加速度を取得、動的加速度の大きさ(最大値、および絶対値の積分値)が餌サイズと正の相関があることを発見した。そして、この手法を野生環境下(野生アザラシ)に適用し、深い深度(1000m以深)でより大きな餌を食べていることを示唆した。深い深度への潜水は余分なコストがかかるが、大きな餌を採っていることでそのコストを相殺していると思われる。実験・解析・執筆を担当した本研究成果は主著論文として国際誌に投稿、現在査読中である。特別研究員として2年目となる平成29年度、本研究計画達成のためのデータ取得を完了した。具体的にはカリフォルニア大学と共同でアザラシに小型ビデオカメラを装着し追加データを取得、データの信頼度をより強固なものにした。そして、アザラシが感覚器であるヒゲを使用し暗闇(夜や深海)で餌を採っているということを野外で初めて明らかにした成果を、国際学会で発表した。本研究結果は近日中に国際学術雑誌への投稿が期待できる。また、ビデオデータから深い深度(800m以深)でアザラシが動きの鈍った大きな魚を捕食していることを明らかにした。動きが鈍っている原因は、深い深度での低水温・低溶存酸素濃度が原因であると考察した。実験・解析を共同で担当した本成果は共著論文として国際誌に受理された。最後に、顎に装着した加速度計のデータを解析、加速度波形により捕食した餌サイズを推定する手法を開発・提案した主著論文を国際誌に投稿、現在査読段階にある。2年目で取得・会得したデータは3カ年計画の本研究遂行・研究課題達成に有益であると考えられ、今後の研究展開にも期待が持てる。以上のように、2年目となる平成29年度はおおむね順調に研究が進展したと認められる。三年目にあたる本年度は、アザラシに顎加速度計を装着し追加データを取得、本研究計画の達成に必要なデータ取得、データ解析を完了した。具体的には以下のことを本年度実施した;先年度に引き続き、アザラシの顎に加速度計を装着した。データを追加したことで、餌のいる深度(200m以深)でヒゲを「アンテナ」のように前方に伸ばし、魚が発生される水流を感知・追跡することで餌を採っている、という結果をより強固なものにした。データ取得・解析を完遂した本研究は、現在論文執筆中であり、近日中に論文投稿・受理が期待できる。また、顎加速度計から得られたデータを用いて捕食した餌サイズを推定する手法を開発した論文が受理された。
海洋構造物における溶接継手要素の海水腐食疲れ特性とその対策に関する研究

本研究では、軟鋼,高張力鋼,ステンレス鋼を対象として35°C,3%NaCl水溶液で回転曲げ疲労試験および単純浸漬試験を行い疲労強度ぬ及ぼす環境効果について総合的な検討を行った。その結果、各材料における腐食疲労のS-N線図には折れ曲り点が存在し、この点の応力はその大気中疲労限よりやや低めの値を示した。また、くり返し連度の影響としては、大気中疲労限により低い応力ではくり返し連度の低下により腐食疲労寿命Nfは大幅に減少するが応力の高い範囲ではその減少量は小さかった。これは低応力・長寿命において疲労損傷に比べ腐食損傷が大きく関与しているためである。腐食疲労強度におよぼす切欠効果としては、高応力レベルで応力集中の影響があらわれるが、低応力レベルでは顕著ではなく、特に特間強度として平滑材と大差はなくなる。更に、海水中腐食疲労におけるき裂発生状態についてSEM観察を行った結果、割れは孔食を起点として生じるものが多くその形態も高張力鋼では不均一全面腐食のため微細な孔食を起点とし、高クウム鋼ではより大きな孔食を起点としていた。溶接継手部の耐食性としては、溶接金属部が最も耐食性が低く、HAZは比較的良好であった。すなわち、HAZ部では強さの上昇にともない耐食性も向上することから比較的耐腐食疲労特性が良好になったものと推側される。また、組織的な観点から母材、溶接金属ともに大きな電気化学的特性の差はないようであり、腐食疲労強度に対するガルバニックセルの効果は比較的小さいものと思われる。なお、ここれら腐食疲労強度に及ぼす環境効果としては主にその金属溶解が主原因とみなせるが、より強度が高くなると水素脆化割れ感受性を生じ始めることが考えられ、上記データのより高い強度レボルを有する鋼への拡張については今後より詳細な検討を要するものと思われる。
民事訴訟における事実認定の研究

本研究は、現実の民事訴訟の勝敗を左右することが多い事実認定をめぐる諸問題、ことに経験則の適用のあり方、および証明度の問題に検討を加え、適正な事実認定の確保に寄与することを目的とする。第一に、経験則違背等、原審の事実認定の違法を理由に原判決を破棄する上告審判決を収集し分析した。その結果、毎年数件の経験則違背を理由とする破棄判決があり、しかも定型的事象経過に基づく高度の蓋然性を示す経験則の違背でなくても原判決の破棄が行われており、事実認定に対する上告審の関心の高さが窺われる。多数の裁判例の分析・整理は、現在も続行中である。第二に、民事訴訟において裁判所が事実の証明ありとみなすことができる証明度はいかにあるべきかという、いわゆる証明度の問題を検討した。この問題については、西ドイツ民事訴訟法学がここ20数年来、精力的に研究を重ねているので、ドイツの学説を検討するとともに、東大病院ルンバール事件における最高裁判所の判例、および、これに影響を受けた下級審裁判例を検討対象とした。最高裁判例は、科学的な因果関係の存否が争われる場合にも高度の蓋然性が認定されれば証明として十分であり、しかもその判断は道常人判断を基準とするとしており、証明困難の救済を目ざすものであるが、他方、その説示は必ずしも明瞭でない部分を含んでおり、それが下級審の実務に相当影響を及ぼしていることが明らかになった。第三に、本研究は事実認定にかかわる他の問題、たとえば、要件事実論、職権調査の概念についても一定の成果をもたらした。
北太平洋生態系におけるサケ属魚類の栄養生態学と種間相互作用ネットワーク

北太平洋とベーリング海におけるサケ属6種の食性の時空間変異を、胃内容分析と体組織の安定同位体比分析によって明らかにし,それらの変異に影響する要因を種間相互作用から分析した。胃内容物分析によれば,サケ属魚類では,種によって食性が異なり、同種であっても食性が環境変化により柔軟に変化することが示唆された。サケ属魚類は,動物プランクトン食のシロザケ・カラフトマスのグループ,動物プランクトンとネクトンの両方を餌環境に応じて摂餌するベニザケ・ギンザケのグループ,ネクトン食のマスノスケ・スチールヘッドトラウトのグループにわかれ,餌ニッチ幅はカラフトマス>ベニザケ=シロザケ>ギンザケ>マスノスケ=スチールヘッドトラウトの順であった。サケ属魚類の栄養段階は,海域間で差が見られないが、種で異なり、シロザケ=カラフトマス<ベニザケ=ギンザケ<スチールヘッドトラウト<マスノスケの順に高くなった。サケ属魚類のδ15Nとδ13Cの分析結果から,サケ属魚類の栄養段階には速度論的同位体効果が作用していることが分かった。サケ属魚類の栄養段階は、カラフトマスとシロザケ(3.5)<ベニザケとギンザケ(3.9)<スチールヘッドトラウト(4.1)<マスノスケ(4.3)の順であった。また,サケ属魚類の栄養段階と胃内容物の餌ニッチ幅との間には負の相関が観察され,栄養段階が低い種ほど多様な餌生物を摂食し,栄養段階の高い種は特定の餌生物(ネクトン)を摂餌していた。各海域生態系の餌生物とサケ属魚類には速度論的同位体効果がはたらいていることが示唆された。結論として,サケ属魚類の食性は,進化的適応にもとづく種特異性から種の栄養段階はほぼ決まっているものの,速度論的同位体効果の影響をベースラインとする異なる生息海域の中で,海洋環境の変化と種内および種間の密度効果に対応して柔軟に変化することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。「北太平洋生態系におけるサケ属魚類の栄養学と種間相互用ネットワーク」を研究課題とし,これまでに北太平洋におけるサケ属魚類の摂餌行動と栄養動態を明らかにしてきた。北太平洋におけるサケ属魚類の基本的な摂餌パターンは,プランクトン食とネクトン食に大別されることが分かった。アラスカ湾では,シロザケを除き,サケ属魚類はイカ類を卓越的に摂餌する場合が多く,シロザケの食ニッチは間接的双利共生によりクラゲ類を含む動物プランクトン食に特化していた。サケ属魚類の摂餌パターンは, ENSOのような気候イベントにより影響を受けるが,長期的な気候変動にはそれほど影響を受けないことが分かった。ベーリング海におけるシロザケのCPUEと餌生物多様度には正の相関がみられ,密度依存的な消費型競争の緩和が観察された。以上のことから,サケ属魚類の摂餌パターンは,通常時は大型でエネルギー効率のよい卓越餌生物を摂餌する日和見的採餌行動をとるが, ENSO等の気候変動時にはプランクトン食とネクトン食に分かれ,種特異的なパッチ探索型などの最適採餌行動へ変化することなどが明らかとなった。サケ属魚類の摂餌動態は,生態系におけるその種の生態的ニッチを反映するばかりでなく,直接効果と間接効果からなる生物間相互作用ネットワークを反映する。したがって,ネットワークは個体群の密度効果や成長や行動は消費型競争,見かけの競争,間接的双利共生や栄養カスケードなどにより制御されることがわかった。またサケ属魚類の栄養生態学に関する研究は,胃内容物分析に基づくスナップショット的な摂餌パターンの解析にとどまり,長期的な栄養動態を評価するために安定同位体比分析により生活史と回遊ルートに基づく種間相互作用ネットワークを検討した。研究成果は下記のとおりである。また,アウトリーチとして東日本大震災復興事業の東北マリンサイエンス拠点形成事業にも参画した。

また,サケ属魚類の栄養段階と胃内容物の餌ニッチ幅との間には負の相関が観察され,栄養段階が低い種ほど多様な餌生物を摂食し,栄養段階の高い種は特定の餌生物(ネクトン)を摂餌していた。各海域生態系の餌生物とサケ属魚類には速度論的同位体効果がはたらいていることが示唆された。結論として,サケ属魚類の食性は,進化的適応にもとづく種特異性から種の栄養段階はほぼ決まっているものの,速度論的同位体効果の影響をベースラインとする異なる生息海域の中で,海洋環境の変化と種内および種間の密度効果に対応して柔軟に変化することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は「北太平洋生態系におけるサケ属魚類の栄養生態学と種間相互作用ネットワーク」研究の包括展開期に相当する。前年度には研究成果として学会誌に2篇発表した。また学術書として共著で2冊出版した。概ね予定通り順調に研究は進展している。平成26年度中に,残された研究課題の生物間相互用ネットワークに関する研究を遂行するとともに,本研究成果を中心にドクター論文としてまとめる。
スピン軌道トルクを用いた新規磁化制御方式の研究と3端子磁気メモリ素子への応用

高性能低消費電力集積回路への応用が期待される新規磁化反転方式を提案し、その動作実証、及び物理的機構の解明、ならびに集積回路応用に向けた基盤技術の構築に取り組んだ。ここ数年盛んな研究が行われている、スピン・軌道相互作用を用いた磁化制御技術ースピン軌道トルク磁化反転ーの新方式を考案し、閾電流密度を決める物理的因子やナノ秒ダイナミクスを明らかにした。またサブナノ秒での磁化反転や無磁場動作を実現した。これらによってスピン軌道トルク磁化反転技術の集積回路応用への学理・技術基盤が構築された。本研究は、スピン・軌道相互作用に由来するトルクースピン軌道トルクーを用いた新しい磁化制御方式の基礎物理を確立し、それを用いた3端子磁気メモリ素子の実用化のための基盤技術を構築することを目的としている。これまでのスピン軌道トルクによる磁化反転方式は、電流方向をX方向と定義したとき、磁化容易軸はY方向、あるいはZ方向を向いていたのに対して、本研究で提案する磁化反転方式においては磁化容易軸はX方向を向く。この方式の動作を実証し、かつ旧方式と比較することでスピン軌道トルク磁化反転の物理の理解を深めることができると期待される。平成27年度は、(1)シミュレーション環境を構築し、本研究で提案する新方式を実現するための設計指針を明らかにし、(2)材料開発を行い新方式の動作実証を行うための膜構成を構築し、(3)新方式の磁化反転を実現するための素子の作製プロセスを構築して微細加工技術により素子を作製し、(4)測定系を構築して新方式の磁化反転を評価した。その結果、スピン軌道トルクに由来する磁化反転が新方式の構造においても観測することができた。また既存構造の素子も併せて作製・評価し、新構造素子の評価結果と比較することにより、スピン軌道トルク磁化反転の背景にある物理的なメカニズムを明らかにすることができた。これらの結果はNature Nanotechnology誌に論文投稿し、採択、掲載されている。また閾電流密度を低減する手法として、タングステンを導入した新構造素子を作製して評価したところ、これまで広く用いられていたタンタルを用いた構造と比べて閾電流密度が約3割低減することが分かった。この他、ナノ秒・サブナノ秒領域での磁化反転の評価を行い、スピン軌道トルク磁化反転が高速での磁化の反転手法として極めて有用であることを明らかにした。当初は平成27年度は、設計指針の検討、材料の開発を行い、素子の基本動作を実証するところまでを計画していたのに対して、実際にはこれらが完了した上でより発展的な材料の導入や、高速領域での磁化反転での評価も進んでおり、当初の計画以上に研究が進展している。本研究はスピン・軌道相互作用に由来するトルクースピン軌道トルクーを用いた新しい磁化制御方式の基礎物理を確立し、それを用いた3端子磁気メモリ素子の実用化のための基盤技術を構築することを目的としている。これまでのスピン軌道トルクによる磁化反転方式は、電流方向をX方向と定義した時、磁化容易軸はY方向、あるいはZ方向を向いていたのに対して、本研究で提案する磁化反転方式においては磁化容易軸はX方向を向く。この方式の動作を実証し、かつ旧方式と比較することでスピン軌道トルクの物理の理解を深めることができると期待できる。平成27年度に行った研究で、上記の新規提案方式の基本動作実証に成功している。平成28年度は平成27年度に行った研究を発展させ、ナノ秒、サブナノ秒での磁化反転を詳細に調べ、従来のスピントルク磁化反転技術では実現が困難なサブナノ秒領域における低電流での磁化反転が新方式では可能なことを示した。具体的には、Y方向を向く従来構造の素子(従来のスピントルク磁化反転モデルに従う)とX方向を向く新構造の素子を同一基板上に作製し、その高速磁化反転特性を評価した。従来構造素子ではパルス幅が1ns以下では十分高い確率での磁化反転が低電流密度では得られなかったのに対して、新構造素子では0.5nsのパルスでも100%の確率で磁化反転が観測された。また磁化容易軸をX方向からわずかに回転させた構造においては、高速動作性能を妨げることなく、無磁場での動作が可能となることを計算で確認し、かつ実デバイスで実証した。これらにより、高性能低消費電力集積回路の実現に適したスピン軌道トルク磁化反転素子の基盤技術が構築された。平成28年度は、平成27年度に立ち上げた素子の作製・評価手法を用いて、引き続きスピン軌道トルク磁化反転の背後にある物理の解明や、素子の動作特性の向上に取り組む。具体的には、ナノ秒での磁化ダイナミクス、磁化反転エラーレート、素子構造依存性、スケーラビリティなどを明らかにする。また、新しい材料や構造の導入による無磁場での磁化反転動作の実証や、熱安定性の向上にも取り組む。スピントロニクス
光酸化触媒・超音波照射併用による界面活性剤含有廃水の高効率処理プロセスの構築

バッチ式の反応器を用いて、光触媒として二酸化チタンを用いた光酸化法と超音波法との併用処理について検討した。連続処理、すなわち光酸化処理でTOC濃度をかなり低くした後、超音波を照射すると、TOC濃度はわずかであるが減少した。しかし、完全無機化を達成することはできなかった。これは濃度がかなり低いため、キャビティに捕捉される確率がかなり低くなり、反応があまり起こらないためと考えられる。同時処理した場合には、撹拌速度が遅いと超音波の界面活性剤の分解速度への影響はほとんど見られなかった。その理由として、超音波の定在波により光触媒粒子が束縛され、触媒粒子の運動性が減少し、反応確率が低下するためと考えられる。従って、撹拌速度を増加させると、界面活性剤の分解速度はかなり向上した。触媒懸濁液にガラスビーズ(GB)を適量添加し、低周波の超音波を照射すると、触媒粒子とGBが凝集することを見いだした。そこで、この超音波による凝集についてさらに検討を行った。GBの添加量が少ない(二酸化チタン量の02倍)場合、二酸化チタン粒子は凝集しないか、凝集したとしても極少量であった。4倍、8倍の場合は、二酸化チタンは凝集し沈降した。GB添加量による凝集は、Brant-Hiedemannの理論に従うことがわかった。このように超音波を用いて凝集させた二酸化チタンは高周波(200KHz)の超音波を照射することにより、再分散することがわかった。この再分散させた二酸化チタンの光触媒活性を調べたところ、多少活性が低くなった。これはGBと衝突することにより凝集するので、その際に二酸化チタンの形状が変化し細孔が閉塞されたためと考えられる。以上の結果から、低周波数の超音波振動子が設置された凝集・沈降槽と高周波数の超音波振動子と紫外線ランプが設置された再分散・処理槽からなる2槽式のハイブリッド処理装置を提案した。バッチ式の反応器を用いて、超音波のみを用いて界面活性剤含有廃水の処理について検討した。超音波を照射することによリ50ppm程度の界面活性剤は80分程度で完全に分解することが明らかとなった。しかし、8時間超音波を照射してもT0C(全有機炭素)濃度は20%程度しか減少しなかった。これは、界面活性剤の分解中間生成物は超音波のみでは分解されないことを示しており、超音波単独での廃水処理は困難である事を示している。また、界面活性剤の分解反応場はキャビティ内、キャビティ界面、バルクであり、同時に分解反応に寄与していることを速度論解析を行うことによって明らかにした.光触媒として二酸化チタンを用いた光酸化法と超音波法との併用処理について検討した。その理由として、超音波の定在波により光触媒粒子が束縛され、触媒粒子の運動性が減少し、反応確率が低下するためと考えられる.従って、撹拝速度を増加させると、界面活性剤の分解速度はかなり向上した。

触媒懸濁液にガラスビーズを適量添加し、低周波の超音波を照射すると、触媒粒子とガラスビーズが凝集することを見いだした。このことは、溶液中に懸濁した微粒子の分離回収方法の新たな手法として多い期待できるものである。触媒懸濁液にガラスビーズを適量添加し、低周波の超音波を照射すると、触媒微粒子が凝集することを見いだした。そこで、この超音波による凝集についてさらに検討を行った。微小粒子として本研究で用いている二酸化チタン粒子(平均粒径:3μm)を用いた。ガラスビーズの粒径は33-44μmのものを用いた。ガラスビーズの添加量は二酸化チタン量(0.03g/500mL)に対して0、1、2,4,8倍とした。超音波の周波数は26kHz、電力は130Wとしたガラスビーズの添加量が少ない(02倍)場合、二酸化チタン粒子は凝集しないか、凝集したとしても極少量であった。4倍、8倍の場合は、二酸化チタンは凝集し沈降した。ガラスビーズ添加量によって凝集するかしないかは、Brant-Hiedemannの理論に従うことがわかった。このように超音波を用いて凝集させた二酸化チタンは高周波(200KHz)の超音波を照射することにより、再分散することがわかった。この再分散させた二酸化チタンの光触媒活性を調べたところ、多少活性が低くなった。これはガラスビーズと衝突することにより凝集するので、その際に二酸化チタンの形状が変化し細孔が閉塞されたためと考えられる。再分散させた二酸化チタン粒子を再度超音波で凝集させた後、再分散させて光触媒活性を調べたところ、大きな活性低下は見られなかった。以上の結果から、低周波数の超音波振動子が設置された凝集・沈降槽と高周波数の超音波振動子と紫外線ランプがが設置された再分散・処理槽からなる2槽式のハイブリッド処理装置を提案した。
4次元の量子化学とその可視化

量子化学において重要とされているオービタルの可視化に関連して以下の研究を行った.(a)4次元のオービタルの可視化に関する研究3次元のオービタル(原子軌道)の角部分を可視死する方法として,極座標で表される数式をデカルト座標系に変換した後,等値曲面表示を行う方法を開発した,この方法は搬用性が高いため,4次元のオービタルの可視化に応用しうることを明らかにした.(b)オービタルの可視化におけるアニメーション技法の研究QTVRと略称される市販ソフトウェアをオービタルの可視化にはじめて適用し,簡単な操作で軌道イメージを把握するアニメーションが作成できることを明らかにした.(c)アニメーション技術の教育効果の検討アニメーションまたは静止画が,オービタルの数式の理解にどのように役立つかを,実際の授業において,無作為抽出した2つのグループで比較した.その結果,アニメーションの利用が数式の理解において著しい効果を示すことが明らかとなった.以上の成果はインターネット上で公開するとともに,学術論文としてとりまとめた.オービタルの可視化の研究例は国内外に多く報告されているが,アニメーションを利用した例はほとんどない.さらに,4次元以上の高次の系に適用した例は皆無である.通常の3次元の原子オービタルの可視化については,これまで多くの研究が報告されている.しかし主量子数n=3までの可視化が大部分で,一部にn=4の報告がなされているにすぎない.平成10年度には,n=6までのオービタルのアニメーションを含めた新しい可視化技術を研究し,4次元映像の可視化の基礎研究を行った.この結果,以下の成果が得られた.(a)オービタルの波動性と力学的振動の対比を,静止画とアニメーションによるイメージ化によって実現した(1次元3次元).これらの映像により,2次元の波動の影が1次元の波動に対応し,3次元の波動の影が2次元の波動に対応することを可視化した.(b)オービタルの断面における関数値の表現方法について,種々の角度から研究した.たとえば,等高線図と見取図(擬3次元表示)を2つのXY平面上で同時に表示し,1つのX軸を中心として回転アニメーションを行ってこれらの相互関係の理解を容易にする表現法について研究した.(c)オービタルの等値曲面の回転アニメーション表示を行った.(d)4次元映像の描画法として,原子軌道の角部分を描画する新しい方法について検討した.以上の研究結果の一部を化学ソフトウェア学会年次大会(新潟大学)において発表するとともに,インターネット上で公開した.量子化学において重要とされているオービタルの可視化に関連して以下の研究を行った.(a)4次元のオービタルの可視化に関する研究3次元のオービタル(原子軌道)の角部分を可視死する方法として,極座標で表される数式をデカルト座標系に変換した後,等値曲面表示を行う方法を開発した,この方法は搬用性が高いため,4次元のオービタルの可視化に応用しうることを明らかにした.(b)オービタルの可視化におけるアニメーション技法の研究QTVRと略称される市販ソフトウェアをオービタルの可視化にはじめて適用し,簡単な操作で軌道イメージを把握するアニメーションが作成できることを明らかにした.(c)アニメーション技術の教育効果の検討アニメーションまたは静止画が,オービタルの数式の理解にどのように役立つかを,実際の授業において,無作為抽出した2つのグループで比較した.その結果,アニメーションの利用が数式の理解において著しい効果を示すことが明らかとなった.以上の成果はインターネット上で公開するとともに,学術論文としてとりまとめた.
宇宙初期における加速度膨張、物質の生成、密度揺らぎの形成に関する研究

大きく分けて2つの成果があった。1つは宇宙のバリオン数生成のメカニズムに関するものである。超対称性理論においてスクォークやスレプトンで構成される平坦方向場によるアフレック・ダイン機構は、効率よく宇宙のバリオン数を生成できる。このメカニズムが働くためには、インフレーション中に、平坦方向場が大きな期待値を持っていないとならない。通常はケーラーポテンシャルの4次の項を使って出てくる負のハッブル質量項によってこれを達成しているが、この場合以外にも、ハッブルA項によっても大きな期待値が達成でき、より広くアフレックダイン機構が働くことを突きとめてきたが、本年度の研究で、そのハッブルA項をだすケーラーポテンシャルの一般的な形を示した。2つ目は、グラビティーノがもっとも軽い超対称性粒子で、スタウのような荷電粒子が次に軽い超対称性粒子である模型における宇宙論的問題、特に、荷電粒子と軽元素が触媒効果によって束縛状態となり、形元素合成のある種の反応がとても大きくなり、初期宇宙における形元素合成がうまくいかなくなる、というものがある。本年度の研究では、そのような模型には、Qボールが存在するのが自然で、その崩壊によって出来るエントロピーで、スタウの存在量を数百倍薄めることが可能で、軽元素合成がうまくいくことを示した。1つは宇宙のバリオン数生成に関するものである。バリオン非対称は10の-10乗程度であることが観測から知られているが、本年度の研究ではこれが素粒子物理の構造の結果であることを示した。特に、階層性のある超対称性標準模型におけるアフレック・ダイン機構によるバリオン生成のシナリオで、超対称性の破れのスケールと電弱理論のスケールの比によってバリオン数非対称が決まることを明らかにした。また、このシナリオの実験に置ける検証の可能性も示唆した。2つ目は、我々の銀河中心から来る511keVのガンマ線の正体に関するものである。511keVガンマ線は観測によって、陽電子・電子の対消滅で出来ていることがわかったが、その陽電子の起源として通常の天体等では説明できないほどの広がりを持った領域からガンマ線が来ていることも観測された。本年度の研究では、陽電子生成のソースとして、2つの候補を考察した。一つは、Qボールと呼ばれる非位相的欠陥で、Qというチャージがレプトン数である大きなチャージを持ったものを考えた。この特徴として、非常に長寿命で放出する粒子(今の場合、陽電子)のエネルギーを非常に小さく抑えることが、自然に出来る。もう一つは、moduliと呼ばれる非常に軽い粒子で超弦理論に存在する粒子である。特に、本年度の研究では、このmoduliから崩壊した陽電子の対消滅で511keVガンマ線が説明できるときに、moduliから直接的・間接的に放出されるX線やガンマ線が宇宙の背景X線・ガンマ線のフラックスの観測と矛盾しないかを考察した。放出プロセスとして、生成された電子・陽電子からのinternal bremsstahlung、moduliから直接、またはループグラフから来るガンマ線を考えた。その結果、moduliの質量は数MeV以下であるべき、と結論づけた。通常はケーラーポテンシャルの4次の項を使って出てくる負のハッブル質量項によってこれを達成している。本年度の研究では、この場合以外にも、ハッブルA項によっても大きな期待値が達成させることを示し、より広くアフレックダイン機構が働くことを突き止めた。2つ目は、粒子の崩壊によって出てくる光子によって宇宙は再電離されるが、WMAP3年間のデータによって、それがどのくらい制限されるかを議論した。また、同時にSDSSの観測によってわかっているz=6になって初めて電離率が1になることも考慮に入れ、最尤法を用いて粒子の崩壊のシナリオで、その寿命と存在量の2つのパラメータを調べた。すると、比較的短い寿命のものは偏光のデータによって排除されることがわかった。

本年度の研究では、そのような模型には、Qボールが存在するのが自然で、その崩壊によって出来るエントロピーで、スタウの存在量を数百倍薄めることが可能で、軽元素合成がうまくいくことを示した。
超並列計算機による数値流体力学の研究

ネットワークに接続した15台のワークステーションに対してメッセージパッシングライブラリとしてMPIまたはPVMを用いて並列計算機として利用する。前年度においては渦度-速度表示非圧縮性ナビエ・ストークス方程式の数値計算コードおよび格子ボルツマン方程式による非圧縮性粘性流れの数値計算コードの並列化を行っている。並列化手法としては、いずれも領域分割法を用いている。本年度においては既に開発した非圧縮性ナビエ・ストークスコードの応用範囲の拡大のために、解に適応した階層状のデカルト格子を用い、仮想境界法を組合せ任意形状の物体まわりの流れを計算する方法の研究コード化を行いその可能性を検討した。格子ボルツマン法の研究に於ては前年度までに開発した二次元コードを立方格子15速度モデルを用いて三次元に拡張し一様等方性乱流に於ては正方格子9速度モデルによる二次元計算の場合より、容易に高い並列化効率が得られることを確認した。さらに計算効率の一層の改善と、応用対象をより広くするために、非一様格子の採用、SCモデルによる二相流への拡張にも成功した。これらの成果は既に台湾新竹や行われたParallel CFD98にて発表済、合衆国ウィリアムバーグで開催予定のParallel CFD99で発表予定である。本年度においては過度-速度表示非圧縮性ナビェ・ストーク方程式の数値計算コードおよび格子ボルツマン方程式による非圧縮性粘性流れの数値計算コードの並列化を行っている。非圧縮性ナビェ・ストークス方程式の計算コードの並列化では、過度輸送方程式に対して陰的-陽的解法を適用することにより楕円型方程式に帰着させ速度成分に対するポアソン方程式と統一的に斜め方向差分による反復解法により解く方法を提案している。これにより、楕円型方程式の反復計算の並列化のみを考慮すればよくなることから、並列化が容易となり、並列効率アップのためのチューニング等を行いやすくなるという長所があることがわかった。格子ボルツマン法は、流体粒子の移動にモデル化を行い、流体粒子の移流によって流れを模擬するものである。計算では、各方向に移動する粒子の見つかる確立を移流させることにより行う。本計算では9方向に移動する粒子があるモデルを用いているが、領域分割の境界においてはそのうち3成分のみのデータの通信で済むことから計算コストに対し、通信コストを低く抑えることが可能であり、並列化に適した手法である。本研究では一様等方性乱流の数値計算に適用し、数種類の領域分割を行い、分割法方による並列化効率について比較し、詳しく考察を行っている。以上の成果についてはマンチェスターにおいて開催されたPrallelCFD97で発表している。これらの成果は既に台湾新竹で行われたParallel CFD98にて発表済、合衆国ウィリアムバーグで開催予定のParallelCFD99で発表予定である。
対称マルコフ過程の確率解析と確率制御

平成11年度の本研究において、研究代表者は一般の対称マルコフ過程X(t)とそれに対応する擬正則デイリクレ空間に属す関数uの合成としての汎関数u(X(t))が半マルチンゲールになるための一般的で応用性に富む必要十分条件を与えることに成功し、その成果は国際的に権威のあるElectronic Journal of Probabilityに発表された。従来、正則デイリクレ空間に対して知られていた判定条件がこの一般性の下で著しく簡素化されたものである。平成11年度から12年度にかけて、上記の確率解析の一般論の応用として研究代表者は無限次元抽象ウイーナー空間上にBV関数族、カチオッポリ集合族なる従来有限次元空間上の幾何学的測度論で知られていた概念を拡張し、対応するガウスの公式とスカラホード確率微分方程式を導出することに成功し、J.Functional Analysisに発表した。また有限次元空間上の拡散過程への応用として、伊藤の公式が合成に関して閉じるための必要十分な関数族の特定に成功し、カナダ数学会の紀要に発表した。更にこの2論文の発展としての京都大学工学部の日野正訓氏との共著論文で、上記の無限次元空間上でのBV関数族の完全な特徴づけと対応する拡散過程についての伊藤の公式の拡張に関するものが、J.Functional Analysisに受理され、目下印刷中である。研究代表者は、マルコフ過程X(t)とそれに対応するデイリクレ空間に属す関数uの合成としての汎関数u(X(t))が半マルテインゲールとなるための一般的で応用性に富む必要十分条件を与えることに成功した。従来代表者によって、そのための条件としてガウスの公式に相当する式が正則デイリクレ形式に関して成立し、且つ曲面要素に相当する符号付き測度が容量零の集合にチャージしないという条件が得られていたが、今回後半の条件は前半の条件から自動的に従うこと、およびこの簡単な判定条件がより一般の擬正則デイリクレ形式に関して成立することが証明され、一般性と応用力が著しく高まった結果、この一般論は代表者によって次のように直ちに応用された。確率解析における基本公式として有名な伊藤の公式は2階連続的微分可能な関数との合成に関しては閉じているが、1階連続的微分可能な関数との合成に関しては閉じていない。代表者は伊藤の公式が閉じるために必要十分な中間的な関数族の特定に成功した。また一般論が擬正則なデイリクレ形式という無限次元空間を許容する設定で行われたため、その典型的な場合である抽象ウイーナー空間上にBV関数族、カチオッポリ集合族なる従来有限次元空間上の幾何学的測度論で知られた概念を拡張し、対応するガウスの公式とスカラホード確率微分方程式を導出することに成功した。これらの成果は平成11年度中に論文としてまとめられ、既に一部は発表された。この他に、代表者は1次元特異確率制御問題についてのTaksarの方法をデイリクレ形式を用いて再定式化し、長井-Zabczykの方法と結合して完成させ、目下論文として執筆中である。前年度(平成11年度)の本研究において、研究代表者は対称マルコフ過程の確率解析への重要な貢献として、加法的汎関数が半マルチンゲールになるための一般的で応用性に富む必要十分条件を与えることに成功し、また一方、本研究の支援によりドイツでの国際学会に出席した折りに、確率制御理論の権威であるアメリカのTaksar教授と接触して共著論文の作成の約束をすることが出来た。平成12年度においては、上記の確率解析の一般論の応用として研究代表者は無限次元抽象ウイーナー空間上でのBV関数族の導入と関連する反射壁拡散過程の構成に関する論文をJ.Functional Analysisに、また有限次元空間上の拡散過程についての伊藤の公式の拡張に関する論文をカナダ数学会の紀要にそれぞれ発表したが、更にこの2論文の発展としての京都大学工学部の日野氏との共著論文で、上記の無限次元空間上でのBV関数族の完全な特徴づけと対応する拡散過程についての伊藤の公式の拡張に関するものが、J.Functional Analysisに受理され、目下印刷中である。
非侵襲的方法による顎関節症生体内酸化ストレスの検出と評価に関する研究

(1)安定スピンラベル剤(ニトロキシドラジカル;C-PROXYL)を顎関節腔に注入,生体成分による誘電損失をさけるためL-band帯域のマイクロ波を利用したESR-CTによる顎関節腔の三次元画像構築測定した結果、顎関節炎ラットでは画像構築は得られずその結果からフリーラジカルの存在が強く示唆された。またコントロール(無処置)ラットのみ上顎関節腔の三次元画像構築が得られた。(2)日常生活悪習慣として入眠のブラキシズム、クレンチングたよる関節内圧の上昇に伴う虚血再灌流症からの酸化ストレス産生を検討するため顎関節炎モデルラットに過剰な咬合圧を加えた虚血再灌流障害による顎関節部酸化ストレスの測定では、酸化ストレスを示すC-PROXYLの減弱率は低下し酸化ストレスの産生が減少し虚血再灌流障害に伴うフリーラジカルの産生否定的な見解が示された。2.顎関節症障害レベルと活性酸素の関係:顎関節症患者の障害レベルとして顎運動量の計測それに伴う疼痛レベルをVAS法により咀嚼筋群の圧痛を数値として算定し、滑液中の活性酸素種をx-band ESRを用い比較し臨床病態と活性酸素の因果関係を検索した結果、臨床症状とHydroxyl radicalの濃度は相関を示すが、Nitric oxide濃度は臨床状態との相関は認めず、Hydroxyl radicalとNitric oxide濃度は逆相関を示した。しかし正常者滑液と比較した結果はHydroxyl radicalおよびNitric oxide濃度はいずれも高値を示した。この結果は、炎症により産生される酸素を由来とする生体障害性ラジカルの発生を窒素を由来とするラジカルがその発生を抑制し、生体内酸化ストレスを調整している可能性を示唆する。しかしながら、DNAラジカル障害レベルを示唆する8-OhdGなどbioredoxの測定を行ったが滑液中からは18検体中1症例のみに検出され滑液希釈回収による希釈濃度に強く影響されると考えられた。平成15年度顎関節炎実験モデルラットによる酸化ストレスの急性期での反応評価。本年度の研究は、非侵襲的に生体内酸化ストレスを評価可能なin vivo L-band ESR法を用い、生体に投与したニトロキシルスピンプローブが、酸化ストレスの産生亢進により還元を受け減衰する原理を応用し、関節領域に存在する酸化ストレスの評価をin vivo L-band ESR法で検討した。顎関節炎モデルラット作製として、各種炎症性サイトカイン(IL-1β,TNF-α;1×10^7 IU)を片側顎関節に注射し、顎関節炎を誘発したラット(関節炎群)を用いた。コントロール群として生理食塩水を注入したラットを用いた。ニトロキシルスピンプローブとして3-carbamoyl-2,2,5,5-tetramethylpyhrrolidine-1-yloxy(C-PROXYL;140mM)を尾静脈より投与し、関節領域でのC-PROXYLの減衰速度をL-band ESR法により測定した。今回、実験群をn=20まで行い比較検討および統計学的処理を行った。結果として顎関節領域のC-PROXYLの信号強度が示した代謝動態は2コンパートモデルを示した。減弱速度は測定時間により微小血管内での反応と組織中での反応とし評価した。コントロール群と比較した結果微小血管での反応領域において12時間後ではIL-1β投与群に有意な差が出現し48時間後ではTNF-α投与群において有意な差が出現した。この結果からサイトカインの種により酸化ストレスの発現に違いが認められた。【目的】本研究は、臨床的にも有用と考えられる非侵襲的に酸化ストレスを評価可能なin vivo(L-band ESR)を用い、生体に投与したニトロキシルスピンプローブが生体における酸化ストレスの産生亢進により還元を受け減衰する原理を応用することで、顎関節および関節周囲に存在する酸化ストレスの評価をin vivoで測定した。さらに、顎関節症の病因の一つであるクレンチングやブラキシズムに伴う顎関節局所の虚血再灌流障害により発生すると考えられるフリーラジカルを同様の方法にて測定をおこなった。【方法】顎関節炎ラットモデルとして各種炎症性サイトカイン(IL-1β,TNF-α;1×10^7IU)をそれぞれ、片側顎関節腔に注射することで顎関節炎を誘導した(関節炎群)。対照として生理食塩水を注入したラット(コントロール群)を用いた。スピンプローブとして3-carbamoyl-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine-1-oxyl(C-PROXYL;140mM)を尾静脈より投与し、関節領域でのC-PROXYLの減衰速度をL-band ESR法により測定した。また、サイトカイン注射後、継続的に長時間顎関節に虚血負荷を加えた直後の酸化ストレスレベルと短時間の虚血負荷を加えた直後の酸化ストレスレベルの測定を行った。【結果及び考察】顎関節領域のC-PROXYLの信号強度が示した代謝動態は2-コンパートモデルを示し、顎関節炎群はコントロール群に比べIL-1β投与群では12時間値、TNF-α投与群では48時間でC-PROXYLの減衰速度の亢進が観察された。また、TNF-αを投与し長時間の虚血負荷を加えた群ではC-PROXYLの減衰速度の亢進は認められず低下する反応が示されたことから、顎関節に加わるメカニカルストレスの状態により各種フリーラジカルの発生に違いがあり、また長時間の虚血状態による生体内防御機構が作用し有害な活性酸素による障害を消去する可能性も示唆された。

(1)安定スピンラベル剤(ニトロキシドラジカル;C-PROXYL)を顎関節腔に注入,生体成分による誘電損失をさけるためL-band帯域のマイクロ波を利用したESR-CTによる顎関節腔の三次元画像構築測定した結果、顎関節炎ラットでは画像構築は得られずその結果からフリーラジカルの存在が強く示唆された。またコントロール(無処置)ラットのみ上顎関節腔の三次元画像構築が得られた。(2)日常生活悪習慣として入眠のブラキシズム、クレンチングたよる関節内圧の上昇に伴う虚血再灌流症からの酸化ストレス産生を検討するため顎関節炎モデルラットに過剰な咬合圧を加えた虚血再灌流障害による顎関節部酸化ストレスの測定では、酸化ストレスを示すC-PROXYLの減弱率は低下し酸化ストレスの産生が減少し虚血再灌流障害に伴うフリーラジカルの産生否定的な見解が示された。2.顎関節症障害レベルと活性酸素の関係:顎関節症患者の障害レベルとして顎運動量の計測それに伴う疼痛レベルをVAS法により咀嚼筋群の圧痛を数値として算定し、滑液中の活性酸素種をx-band ESRを用い比較し臨床病態と活性酸素の因果関係を検索した結果、臨床症状とHydroxyl radicalの濃度は相関を示すが、Nitric oxide濃度は臨床状態との相関は認めず、Hydroxyl radicalとNitric oxide濃度は逆相関を示した。しかし正常者滑液と比較した結果はHydroxyl radicalおよびNitric oxide濃度はいずれも高値を示した。この結果は、炎症により産生される酸素を由来とする生体障害性ラジカルの発生を窒素を由来とするラジカルがその発生を抑制し、生体内酸化ストレスを調整している可能性を示唆する。しかしながら、DNAラジカル障害レベルを示唆する8-OhdGなどbioredoxの測定を行ったが滑液中からは18検体中1症例のみに検出され滑液希釈回収による希釈濃度に強く影響されると考えられた。
新たな経験的モデル開発による爆弾低気圧に起因する高潮・高波予測手法の構築

冬季,日本沿岸で急激に発達する温帯低気圧(爆弾低気圧)によって生じる沿岸災害を精緻に予測するため,1)現地観測結果をもとにした海洋波浪結合モデルの高度化,2)爆弾低気圧による気圧低下,強風の平面分布をモデル化する.そして,3)それらを応用してこれまでに経験のない高潮・高波災害を予測する.本研究は,希少な長期現地観測結果を利用すること,最先端の数値モデルをさらに高度化すること,沿岸災害予測に効果的な爆弾低気圧のモデル化を行うことにある.本研究の成果は,中日本から北日本の沿岸防災に寄与するものである.冬季,日本沿岸で急激に発達する温帯低気圧(爆弾低気圧)によって生じる沿岸災害を精緻に予測するため,1)現地観測結果をもとにした海洋波浪結合モデルの高度化,2)爆弾低気圧による気圧低下,強風の平面分布をモデル化する.そして,3)それらを応用してこれまでに経験のない高潮・高波災害を予測する.本研究は,希少な長期現地観測結果を利用すること,最先端の数値モデルをさらに高度化すること,沿岸災害予測に効果的な爆弾低気圧のモデル化を行うことにある.本研究の成果は,中日本から北日本の沿岸防災に寄与するものである.
英語学習動機尺度と英語習熟度テストの開発およびオンライン配信システムの構築

日本の英語学習者を対象とした,英語学習動機尺度(質問紙)が確立されていないことと,一般化された英語習熟度テストが公開されていない現状を踏まえ,それぞれについて研究開発を行った。その結果として,教育心理学の見地から学習者の実状を十分に反映させた動機づけモデルに従って尺度を完成することができた。また,項目分析を通じて項目を精選するためのデータを得ることができた。そして,動機づけや習熟度といった構成概念の測定と分析を行うにあたっては,構造方程式モデリングや項目応答理論,ニューラルネットワークによる探索的分析という行動計量学分野において洗練された手法を用いることに努め,可能な限り多面的な分析を試みた。動機づけに関しては,「学習動機の2要因モデル」に基づき,日本の英語学習者の動機づけは「学習内容の重要性」「学習の功利性」という2軸に沿ってとらえられるものであると定義した。従来多くされてきた「内発的」「外発的」という1軸上の考え方ではなく,たとえば「学習内容の重要性」を高く見ている場合に「学習の功利性」を低く見れば「充実志向」,「学習内容の重要性」を低く見ている場合に「学習の功利性」を高く見れば「報酬志向」としてみなすものである。合計6つの志向について6項目ずつの観測変数を用意し,調査を行った。英語習熟度の測定に関しては,日本国内で英語学習をしてきた学習者にとって最適な項目を用いるべきであるという観点から,日本国内の一般的な英語教育カリキュラムに沿って言語材料を段階別に提示している,財団法人日本英語検定協会による実用英語技能検定の過去問題から項目を精選し,50問を用いて調査を行った。母集団として中等教育における日本人英語学習者を想定しうる1,584人の被調査者を得て,動機づけと習熟度の双方に対する尺度の開発を行い,両者の関係を明らかにした。主に学習動機に関しては,日本の高校生英語学習者を対象とした調査を行い,16校から得られた977有効回答のデータセットと,15校から得られた1,177人の有効回答のデータセットについて,分析を行った。前者の研究成果はLanguage Education & Technologyにおいて発表し,学習動機の構造についてモデルを検証し,学習内容についてこれを重視する「充実・訓練志向」と軽視する「自尊・報酬志向」が学習方略の使用および学習成果に与える影響について論じた。後者の研究成果は『第28回全国英語教育学会神戸研究大会発表論文集』およびAnnual Review of English Language Education in Japan(ARELE)において発表し,「充実・訓欄志向」と「自尊・報酬志向」をより包括的にとらえる「学習動機の2要因モデル」に基づき,モデルの妥当性と学習成果による学習動機の違いについて論じた。また,主に学習成果に関しては,同様に日本の高校生英語学習者を対象とした調査を行って38校から1,584有効回答を得たデータセットを用い,分析を行った。その成果はSTEP Bulletinおよび『広島外国語教育研究』において発表し,学習成果と学習者内要因の関係を論じるとともに,学習成果測定のために言語テスト問題を古典的テスト理論と項目応答理論を用いて分析し,基礎データを示した。その結果,特に性差による個人内要因の傾向の違いの程度が実証され,学習動機を分析するにあたっての知見が得られた。また,正確に学習成果を測定するという観点からは,項目応答理論を用いてテスト受験者集団に依存しないパラメータ推定を行うことに成功し,本研究で完成させるべき言語テストについての貴重なデータを得ることができた。