hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小中連携に向けた英語授業改善:教師の授業・習得観の差異分析と「橋渡し指導」の開発

本研究の目的は、小中の教師の授業観、評価観、習得観などにかかわる信条の本質的な違いを明らかにすることである。また、そうした学校種間の意識差を埋めるために、どのような方策が可能なのか、事例を収集し、連携の方策を探った。Multivocal Ethnographyという、具体的な授業映像を参照し、自由に意見を表明された発言を分析する方法により、小中の教員がお互いの英語授業について感じた感想から、そうした発言の背景になっている授業観、評価観、習得観の差異を明らかにした。また、とりわけ中学校英語教員が抱いている意識を明らかにすることが、今後の小中連携を進める上で重要になるため、上記研究結果をより客観性を高めて検証するため、被験者数を増やした質問紙調査を中学校教員に実施し、より一般化できる研究結果を求めた。また、本研究では、小中連携にかかわる実践事例の蒐集により実践の方向性を指し示した。本研究の目的は、小学校と中学校の英語教育を円滑につなぐために、小中の教師の授業観、評価観、習得観などにかかわる信条の本質的な違いを明らかにすることである。Multivocal Ethnographyを用いて、本研究は小学校教師が中学校の英語授業を見たときに抱く疑問・反応、あるいは中学校教師が小学校の英語授業を見たときに表明された疑問・反応を分類し分析した。そこに反映された教師の信条から、まず総体的には、小学校では子どもの態度目標とコミュニケーションへの積極性が重視され、中学校ではスキル習得それ自体が目標であるということが明確になった。小学校教師たちが中学校授業に対して表明した感想としては、1)中学校の授業のゴールが、コミュニケーション活動というよりは、教科書の暗記や発表活動などスキル練習であることへの疑問、2)子どもたちが進んで課題解決に取り組む授業が小学校で重視されるという自己認識、が表明された。また、3)中学校の授業のペースが速く、小学校に比べて生徒一人一人への配慮が十分でないのではないかという疑問、4)外国語活動に人間関係・学級作りの役割を持たせるという要素が中学校でも配慮されるのかという疑問、等が表明された。一方、中学教師は小学校授業を見て、1)難しい項目の練習不足への懸念、2)電子黒板より教師の肉声の方が生徒の集中を促すこと、3)リピート量の不足等、指導の効率や定着の工夫についての意見表明が見られた。小中連携は、表面的なカリキュラムや指導法のすりあわせだけでは、望ましい連携体制が生まれない。教師の信条や意識のレベルで、学校文化、教師文化が違っていることを相互に認識していなければ、相手の正確な状況理解、さらには相手の教育や子どもに関わる考え方への尊重心は生まれてこない。本研究は、そのような本質的な違いをより明確に意識するための手がかりを提供した。昨年度はMultivocal Ethnographyにより、小学校・中学校の教師の信条を分析した。その結果を確かめるために、追検証を行った。前回の研究を改善するために、1)データ数を増やすこと、2)共通の授業を視聴して小中の教師の信条を分析すること、を配慮して調査を行った。結果の分析は、中間段階であるが、前年度の分析結果と同様に、中学校教師が言語材料の定着により関心があること、またコミュニケーションを重視した授業展開についての気づき、子どもたちの間の人間関係や学級作りをも意図した小学校の授業づくりについての気づき等がみられている。またこうした信条分析にもとづき、小中間のギャップの所在を明らかにした上で、それを克服するための「橋渡し指導」のあり方を模索することも本研究の目標としており、そのための試みとして、中学校および小学校での事例調査にも着手した。現在までの所、小中の考え方の違いを埋め、相互理解を図るための合同研究会の試みや中学校教師が小学生を教える出前授業の試みといった具体的な連携活動の事例をはじめ、中学校の入門期において小学校外国語活動での学習経験を活かした橋渡し指導について、指導方法、カリキュラム等を工夫した事例を見いだすことができた。前年度までの教師の意識調査および小中連携に関わる理論・実践事例の収集整理にもとづき、本年度は研究成果を書籍にまとめた(『小中連携Q&Aと実践-小学校外国語活動と中学校英語をつなぐ40のヒント』(萬谷、直山、卯城、石塚、中村、中村編著)。英語教育における小中連携にかかわり、これからの基本的認識として、以下の4点について提言・提案をまとめた。

1.小学校外国語活動と中学校英語科の違い両者の本質的な違いとして、基本理念および目標、コミュニケーションの捉え方、指導方法、カリキュラム、評価、4技能の扱い等の視点から整理した。2.小学校教師と中学校英語教師の違い小学校教師と中学校英語教師は、指導観・習得観・学習者観等においてきわめて異なった意識を持っており、それを自覚し、また互いの理解を深める必要性を明らかにした。3.これからの中学校英語科の授業のあり方今後の中学英語は様々な質的変化が必要となるが、とりわけ小学校での外国語活動から中学校英語に橋渡しする際に、動機面・学習面でいかにグレードアップするべきかを考える視点として、指導方法、文法指導、リテラシー、シラバス、入門期の留意点等から具体的に提言をまとめた。4.事例から見る小中連携の実践の方向性全国から小中連携にかかわる実践を集め、現実的な授業実践や児童・生徒のレベルから、有効な実践の取り組み事例を報告し、それらの成果と課題を整理し、小中を橋渡しするための今後の方向性を示唆した。
Caチャネルの分布極性制御機構とその神経生物学的意義に関する研究

前シナプスにおける欠損が、後シナプス側の神経細胞の発生・成熟の遺伝子発現プログラムにもたらす影響を2つの系において明らかにした。まず、我々が作製した神経型電位依存性カルシウムチャネルN型欠損マウスにおいては、心臓の機能の交感神経系による正制御が損なわれているが、これは野生型マウスに見られるように、交感神経系終末からのアドレナリン放出が、N型カルシウムチャネルにより支配的に制御されていることによるものである。面白いことに、交感神経系支配を受ける心血管系の収縮、受容体の感受性等の機能は、逆に亢進していることが明らかとなった。また、自然発生の神経型電位依存性カルシウムチャネルP/Q型のミュータントマウスtotteringとrolling Nagoyaの解析により、rolling Nagoyaの小脳Purkinje細胞においては、AMPA型グルタミン酸受容体の感受性の促進が見られた。ところが、Purkinje細胞への興奮性シナプス入力は、部分的にP/Q型カルシウムチャネルにより制御されていることから、減弱していると考えられた。以上のように、神経型前シナプス側からの神経伝達物質放出を担う電位依存性カルシウムチャネルは、後シナプス側の興奮性、機能等を抑制し、シナプス結合の発生や成熟を制御していることが明らかになった。電位依存性Caチャネルは多様な神経機能の制御に必須である。そのサブユニット構造は、α_1(α_2/δ)βγであり、シンタキシンやGタンパク質等、細胞内シグナル伝達/輸送タンパク質も動的な会合をしている。今回、ω-AgTx-IVA感受性のP型Caチャネルの主サブユニットCaV2.1(α_<1A>)と代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1)とが、直接相互作用し、プルキンエ細胞の樹状突起に局在するシグナル複合体を形成することを明らかにした。本複合体形成により、グルタミン酸受容体刺激依存性、及び刺激非依存性のP型Caチャネルの抑制が生じることが明らかとなった。また、ジヒドロピリジン(DHP)感受性のL型CaチャネルCaV1.2(α_<1C>)において、第3繰り返し単位のチャネルポア形成領域のSer1142が、DHPアゴニストBAYk8644とオカダ酸により抑制されるPhoshataseの認識部位であることを示した。即ち、DHPアゴニストによるL型Caチャネル活性の増強とリン酸化によるそれが、共通の機構により達成されることが強く示唆される。さらに、β4サブユニットをプローブ(ベイト)とした酵母two hybridスクリーニングにより、β4結合タンパク質を単離し、その一つがシナプス小胞の融合過程に関与するタンパク質であることがわかった。現在、本タンパク質とβ4サブユニットとの相互作用様式の分子的、機能的意義の解明を行っているところである。

前シナプスにおける欠損が、後シナプス側の神経細胞の発生・成熟の遺伝子発現プログラムにもたらす影響を2つの系において明らかにした。まず、我々が作製した神経型電位依存性カルシウムチャネルN型欠損マウスにおいては、心臓の機能の交感神経系による正制御が損なわれているが、これは交感神経系終末からのアドレナリン放出が、N型カルシウムチャネルにより支配的に制御されていることによるものである。面白いことに、交感神経系支配を受ける心血管系の収縮、受容体の感受性等の機能は、逆に亢進していることが明らかとなった。また、自然発生の神経型電位依存性カルシウムチャネルP/Q型のミュータントマウスtotteringとrolling Nagoyaの解析により、rolling Nagoyaの小脳Purkinje細胞においては、AMPA型グルタミン酸受容体の感受性の促進が見られた。ところが、Purkinje細胞への興奮性シナプス入力は、部分的にP/Q型カルシウムチャネルにより制御されていることから、減弱していると考えられた。以上のように、神経型前シナプス側からの神経伝達物質放出を担う電位依存性カルシウムチャネルは、後シナプス側の興奮性、機能等を抑制し、シナプス結合の発生や成熟を制御していることが明らかになった。P/Q型カルシウムチャネルに含まれるβ4サブユニットは、P/Q型カルシウムチャネルの神経細胞上における局在分布の決定に重要だと考えられている。そこで、動物細胞を用いたtwo hybrid systemによる、β4サブユニット結合タンパク質のスクリーニングを開始した。いくつかのpositive cloneが得られており、現在それらの同定中である。電位依存性Caチャネルは多様な神経機能の制御に必須である。そのサブユニット構造は、α_1(α_2/δ)βγであり、シンタキシンやGタンパク質等、細胞内シグナル伝達/輸送タンパク質も動的な会合をしている。今回、ω-AgTx-IVA感受性のP型Caチャネルの主サブユニットCaV2.1(α_<1A>)と代謝型グルタミン酸受容体(mGluRl)とが、直接相互作用し、プルキンエ細胞の樹状突起に局在するシグナル複合体を形成することを明らかにした。本複合体形成により、グルタミン酸受容体刺激依存性、及び刺激非依存性のP型Caチャネルの抑制が生じることが明らかとなった。また、ジヒドロピリジン(DHP)感受性のL型CaチャネルCaVl.2(α_<1C>)において、第3繰り返し単位のチャネルポア形成領域のSer1142が、DHPアゴニストBAYk8644とオカダ酸により抑制されるPhoshataseの認識部位であることを示した。即ち、DHPアゴニストによるL型Caチャネル活性の増強とリン酸化によるそれが、共通の機構により達成されることが強く示唆される。さらに、β4サブユニットをプローブ(ベイト)とした酵母two hybridスクリーニングにより、β4結合タンパク質を単離し、その一つがシナプス小胞の融合過程に関与するタンパク質であることがわかった。現在、本タンパク質とβ4サブユニットとの相互作用様式の分子的、機能的意義の解明を行っているところである。
障害をもつ高齢者の「学習」支援プログラムの費用対効果に関する検討

大阪府高齢者大学校(大阪)と韓国城南市シニア福祉センターの高齢者大学(韓国)を対象に実施した質問紙調査から,要支援・要介護者の学習活動への参加と受診行動の変化を分析した.有効回収数は大阪849通,韓国549通,平均年齢は大阪69.5歳,韓国73.6歳,要支援・要介護者は大阪18名(2.1%),韓国23名(4.2%)であった.高齢者大学に来ることで「病院に行く回数が減った」者は大阪は11名で,すべて「健康な」高齢者であった一方,韓国は99名のうち3名が要支援者であった.大阪は週1回,1年間のカリキュラムである一方,韓国は健康の維持増進,運動,生きがいづくりなど,最大週4講座までを何年も継続して受講することができる.この結果は,学習活動への参加は受診行動に影響を及ぼし,健康寿命の延伸に貢献する可能性を示唆している.また障害をもつ高齢者の学習活動への参加は受診行動に直接影響していない可能性も示唆された.次に,障害をもつ地域在住高齢者の,学習支援プログラムに参加することによる受診行動ならびに介護保険サービス利用の変化を調査した.調査開始時,半年後,1年後の追跡が可能であった者は6名で,全員が女性,平均年齢は82±6.5歳(72-93),介護保険サービスを利用している者は2名であった.調査項目は医療機関への受診回数,要介護度の変化,介護保険サービスの利用状況,日常生活関連活動等ならびにプログラムである.1年間の活動参加によって要介護度ならびに介護保険サービスの利用状況に変化は見られなかった.医療機関への受診回数が減少した者は2名(1名は要支援),不変2名,増加した者2名であった.学習支援は支援者によって個別に行われ,またグループメンバーによるピア効果が重要な役割を果たしていることが分かった.平成28年度の研究は,以下の3つの柱から行った.1.障害をもつ高齢者の学習ニーズの検討:前年度に調査を実施していた大阪府高齢者大学校受講者を対象にしたデータより,高齢期の学習ニーズを主観的健康感の違いに注目して再分析した.非健康群81名と健康群1159名の学習ニーズを,数量化III類の手法を用いて布置構造を算出して検討した結果,非健康群に「歴史」「文学」「時事問題」などと親和性が強いことがわかった.また,非健康群の「歴史」「文学」「時事問題」の対極には健康問題や医療・保険・福祉問題があった.これらは、非健康群にとってはすでに生活から切り離すことができない避けがたい課題になっている可能性があることを示した.2.障害をもつ高齢者の生活の立ち現れ方,とりわけ「家で平和に過ごす」ということについての検討:脳血管障害を発症した70代後半の妻と二人暮らしを営む男性の生活経験を,現象学を手がかりに記述した.家のなかの「平和」を築くという作業は,「セルフ・コントロール」が基盤にあった.それは,少し引いて事象をみて「ふわ」と感じて反省して生きることであり,妻との「思いの差」を受け止め,「かみついて反論」しないように,また妻に配慮する形として現れていた.このような他者への配慮が生活の基盤にあることは,学習支援プログラムの研究参加者を理解していく上で,重要な視点である.3.フィールド調査:研究を実施する候補場所を検討するために,神戸市の地域拠点型一般介護予防事業を見学した.現在も継続中である.地域拠点型一般介護予防事業を対象に,研究フィールドの選定を行っている.選定に時間を要している.研究フィールドの内諾を得た後に,倫理委員会に申請する予定である.また,研究フィールド決定後に,対象者ならびに研究支援者とともにプログラムを作成していく予定である.本年度は,高齢者大学受講者の,高齢者大学の受講と医療機関への受診行動との関係を検討した.分析対象者846名のうち高齢者大学に参加することの効果として「病院や診療所に行く回数が減った」と回答した者は11名で全体の1.3%であった.内訳は,男性8名,女性2名,未回答1名,年齢は6477歳(平均年齢70.29±4.7歳)で,全員が介護認定を受けておらず,自覚的健康状態は「非常に健康」45.5%,「どちらかといえば健康」45.5%,「あまり健康ではない」9.1%であった.要介護認定を受けている者は18名で全体の2.2%であり(要支援1,2が13名,要介護1,2は4名,要介護3以上が1名,平均年齢74.9±6.0歳),「病院や診療所に行く回数が減った」と回答したものはなかった.この結果から,学習活動への参加による受診行動の変化は,介護認定を受けている層よりも比較的健康な層に見られることが推測された.この結果は全国学会で報告する予定である.次に,介護予防事業に参加している高齢者の,学習プログラム(世代間交流,口腔ケア,認知症予防,手工芸等)に参加することによる変化について追跡調査を行った.

参加者は10名で,全員が何らかの健康上の課題を抱え,介護保険サービスを利用している者は5名であった.6ヶ月間の変化は,SF36の下位項目「身体機能」「日常役割機能」「全体的健康感」「社会生活機能」「心の健康」の平均値は1回目よりも2回目で高値を示し,「体の痛み」「活力」は低下していたが,「利用している介護保険サービス」「生活行為の遂行状況」などを含め,統計学的な変化はいずれの項目も見られなかった.今後は,さらに6ヶ月間の追跡を行い,1年間の学習プログラムによる効果を分析する予定である.介護予防事業所への研究協力について,1施設が途中でキャンセルとなり,予定より対象者数が減となっている.大阪府高齢者大学校(大阪)と韓国城南市シニア福祉センターの高齢者大学(韓国)を対象に実施した質問紙調査から,要支援・要介護者の学習活動への参加と受診行動の変化を分析した.有効回収数は大阪849通,韓国549通,平均年齢は大阪69.5歳,韓国73.6歳,要支援・要介護者は大阪18名(2.1%),韓国23名(4.2%)であった.高齢者大学に来ることで「病院に行く回数が減った」者は大阪は11名で,すべて「健康な」高齢者であった一方,韓国は99名のうち3名が要支援者であった.大阪は週1回,1年間のカリキュラムである一方,韓国は健康の維持増進,運動,生きがいづくりなど,最大週4講座までを何年も継続して受講することができる.この結果は,学習活動への参加は受診行動に影響を及ぼし,健康寿命の延伸に貢献する可能性を示唆している.また障害をもつ高齢者の学習活動への参加は受診行動に直接影響していない可能性も示唆された.次に,障害をもつ地域在住高齢者の,学習支援プログラムに参加することによる受診行動ならびに介護保険サービス利用の変化を調査した.調査開始時,半年後,1年後の追跡が可能であった者は6名で,全員が女性,平均年齢は82±6.5歳(72-93),介護保険サービスを利用している者は2名であった.調査項目は医療機関への受診回数,要介護度の変化,介護保険サービスの利用状況,日常生活関連活動等ならびにプログラムである.1年間の活動参加によって要介護度ならびに介護保険サービスの利用状況に変化は見られなかった.医療機関への受診回数が減少した者は2名(1名は要支援),不変2名,増加した者2名であった.学習支援は支援者によって個別に行われ,またグループメンバーによるピア効果が重要な役割を果たしていることが分かった.6月頃までには,研究フィールドの選出を終え,倫理委員会に研究計画を申請する.研究フィールドが決定した後に,学習支援プログラムを作成していく.事前準備を行い,9月頃には学習支援プログラムを開始する方針である.費用対効果を検証するための尺度については,共同研究者ならびに研究支援者と再確認していく予定である.介護予防事業に参加している高齢者の,後半6ヶ月の追跡調査を行う.参加者数の確保が課題となる.参加者数が少ない場合,個別の質的データで補完する予定である.研究フィールドを決定して調査研究に入る予定であったが,研究フィールドを決定するには至らなかったので,旅費等について次年度使用額が生じた.研究協力施設に謝金を支出する予定であったが,「謝金」ではなく「その他」の経費から支出したために,「謝金」に繰り越し金が発生した.研究協力者への支払いを計画し,経費を計上していたが,研究協力施設責任者との話し合いにより,運営上の都合から,個別の支払にかえて,データのとりまとめに係る施設負担などに対する費用として支出した.今年度も施設の協力に対する必要経費については謝金を含めて施設と話し合い,支出する予定である.研究フィールドを決定して,具体的な介入研究を行う予定である.
明治期「中学校」教員の資格と採用に関する実証的研究(女教員の排除の過程を中心に)

1.近代日本における中学校の制度化過程は、中学校が大学に至る正規の進学経路に位置づけられる過程であった。さらには、中学校の生徒としても教員としても女性が排除される過程でもあったものの、そこに焦点をあてた本格的な研究は皆無である。本研究はそのことに着目し、中学校の女教員が排除されていく過程について、その論理と実態を解明することに努めた。その際、鍵概念として「中等教員免許状の取得」を設定し、その有無について詳細に調査した。その具体的な作業は、次に示すとおりである。2.筆者は、中学校制度化と同時期に登場した中等教員免許状取得者を確定する作業から研究を開始した免許状取得者氏名については、『官報』掲載記事と文部省『師範学校中学校高等女学院教員免許台帳抄』(1903年3月)の2つのデータがあるものの、両者にはズレや誤りがあり、その是正と同一人物の確定のための作業が必要であった。その作業によって、約8000名の明治期中等教員免許状取得者名簿を作成した。3.さらに、一方で学歴を調べるために主要な高等教育機関の卒業者名簿を、他方で就職先を調べるために中等学校教員名簿を収集した。4.2と3を付き合わせた一覧表を完成させ、本研究の研究成果報告書として公刊した。5.4の一覧表より、正系の中等教員養成ルートであった大学科・中学師範学科卒業者と同等の扱いを受けて中等教員資格を取得することが「認定」と表現されていたことや、女性の取得し得る免許状の有効な学校の範囲が時期とともに変化することなどが解明された。この報告書の公刊により、中等教員免許状制度の整備の過程である明治期の、文部省によるその運用と、中等諸学校が採用時における免許状・学歴などの重みについて、実証的な研究のさらなる前進を可能にしたといえる。1.本研究は、中学校の制度化の過程において女教員が排除されていった実態と論理を解明する鍵概念として、中等教員免許状の有無を仮説的に設定している。2.中学校制度化と時期的に一致して登場した中等教員免許状取得者を確定するための作業から研究を始めた。免許状取得者氏名は、『官報』掲載記事と文部省『師範学校中学校高等女学校教員免許台帳抄』(1903年3月)の2つのデータがあるものの、両者にはズレや誤りがあり、その是正と同一人物の確定のための作業が必要である。その作業によって作成した「明治期中等教員免許状取得者名簿」の最初期の部分を掲載したのが、「明治期中等教員免許状の取得者について(1)」である。今後もこの調査を継続していく。さらに、一方で主要な高等教育機関の卒業者名簿を、他方で中等学校教員名簿を収集しつつある。これらと上記「明治期中等教員免許状取得者名簿」を突き合わせ、最終学歴と中等学校への採用、そして中等教員免許状との関連構造を分析する予定である。さらに東京府下の中学校に焦点をあて、より詳細に中学校の資格と採用について分析する。3.以上の作業と平行して、中学校に採用された女教員について調査を進め、その第一報として「旧制中学校における女教諭採用の一事例-栗山津禰の場合-」を記した(中等教育史研究会『中等教育史研究』第6号、1998年4月刊行予定)。この論文では、中学校に採用された女教員についての『文部省年報』のデータの概要と中学高教諭に栗山が採用された経過と論理を解明するとともに、府当局によって不採用とされた事例も紹介している。今後も、女教員の採用・不採用についての事例研究を蓄積していく。4.2と3を突き合わせた所に、本研究の最終目標がある。

1.本研究は、中学校の制度化の過程において女教員が排除されていった原因の実態と論理を解明する鍵概念として、中等教員免許状の有無を仮説的に設定している.2.筆者は、中学校制度化と時期的に一致して登場した中等教員免許状取得者を確定するための作業から、研究を始めた.免許状取得者氏名は、「官報」掲載記事と文部省「師範学校中学校高等女学校教員免許台帳抄」(1903年3月)の2つのデータがあるものの、両者にはズレや誤りがあり、その是正と同一人物の確定のための作業が必要である。その作業によって作成した「明治期中等教員免許状取得者名薄」の最初期の部分を、昨年度の「明治期中等教員免許状の取得者について(1)」に続いて、「明治期中等教員免許状の取得者について(2)」として愛知学泉大学・愛知学泉女子短期大学「研究論集」第33号に掲載した.今後もこの調査を継続していく.「(2)」では、また正系の中等教員養成ルートであった大学科・中学師範学科卒業者と同等の扱いを受けて中等教員資格を取得することが「認定」と表現されていたことを発見し、解説している。3.さらに、一方で主要な高等教育機関の卒業者名簿を、他方で実際の中等学校教員名簿を収集しつつある.これらと上記「明治期中等教員免許状取得者名薄」を突き合わせ、最終学歴と中等学校への採用、そして中等教員免許状との関連構造を分析する予定である.さらに東京府下の中学校に焦点をあて、詳細に中学校の資格と採用について分析する.4.以上の作業と平行して、中学校に採用された女教員について調査を進め、その第1報として「旧制中学校における女教諭採用の一事例ー栗山津禰の場合ー」を記した(中等教育史研究会「中等教育史研究」第6号、1998年4月刊行).この論文では、中学校に採用された女教員についての「文部省年報」のデータの概要と中学校教諭に栗山が採用された経過と論理を解明するとともに、府当局によって不採用とされた事例も紹介している.今後も、女教員の採用・不採用についての事例研究を蓄積していく.5. 3と4を突き合わせた所に、本研究の最終目標がある.1.本研究は、中学校の制度化過程において女教員が排除されていった原因の実態と論理を解明する鍵概念として、中等教員免許状の有無を仮説的に設定している。2.筆者は、中学校制度化と時期的に一致して登場した中等教員免許状取得者を確定するための作業から、研究を始めた。免許状取得者氏名は、『官報』掲載記事と文部省『師範学校中学校高等女学校教員免許台帳抄』(1903年3月)の2つのデータがあるものの、両者にはズレや誤りがあり、その是正と同一人物の確定のための作業が必要である。その作業によって作成した「明治期中等教員免許状取得者名簿」の最初期の部分を、「明治期中等教員免許状の取得者について(1)(2)」(愛知学泉大学・愛知学泉女子短期大学『研究論集』第32・33号、1997・98年)に掲載した。「(2)」では、正系の中等教員養成ルートであった大学科・中学師範学科卒業者と同等の扱いを受けて中等教員資格を取得することが「認定」と表現されていたことを、解説もした。3.さらに、一方で主要な高等教育機関の卒業者名簿を、他方で実際の中等学校教員名簿を収集しつつある。これらと上記「明治期中等教員免許状取得者名簿」を突き合わせた一覧表を、最終学歴と中等学校への採用そして中等教員免許状との関連構造を分析するために、現在作成中である。これは、来年度の本研究の最終報告書として公刊する予定である。4.3と4を突き合わせた所に、本研究の最終目標がある。
温感性複合体（不活化センダイウイルス粒子、抗癌剤、磁性体粒子）による癌治療の開発

抗腫瘍作用と免疫賦活作用を有するヒトセンダイウイルス含有免疫複合体を作製し、さらに抗癌剤、磁性体粒子を含んだナノファイバーを開発した。このファイバーは交流磁場印加のON-OFFにより自己発熱と抗癌剤の放出を同時に実現でき、抗癌剤放出の制御を交流磁場印加によりコントロールできた。ヒト胸膜中皮腫細胞、悪性黒色腫細胞、肺癌細胞に対する高い細胞増殖抑制効果を示し、ヒト肺癌皮下腫瘍モデルマウスに対し、交流磁場印加により、無治療群や抗癌剤非含有群に比し皮下腫瘍の抑制効果を認めた。交流磁場印加による抗癌剤の制御が可能となり、さらに抗腫瘍免疫の賦活化により質の高い抗腫瘍療法が可能となると考えられた。本研究は、温熱療法、免疫療法、抗癌剤療法を組み合わせた画期的な新規複合体による癌治療の開発を目的としている。当該年実施計画では、交流磁場発生装置による検討、HVJ-E局在と全身投与による有害事象の検討、マウスによる生体内分布の検討である。本年度は、前年度に作製した不活化センダイウイルス粒子、ヒアルロン酸、磁性体粒子による温感複合体の精度を検討したが、作製過程で不活化センダイウイルス粒子が破壊する可能性があり、また、これまでの実験において磁性体粒子自身に、一定以上の濃度において細胞毒性が生じるため、まずヒアルロン酸と不活化センダイウイルス粒子との安定した結合を検討した。基質をキトサンからグリコールキトサンに変更し、グルコールキトサンとヒアルロン酸の濃度の条件検討を行い、それぞれ、0.25 mg/mL以上、0.5 mg/mL以上の濃度が必要であると判断した。さらに、pHの条件検討、作製過程での各Zeta電位の測定、TEM像の観察、ヒアルロン酸分解試験を行った。UV吸収測定により複合体上に高分子の結合が増加すること、ならびにHemagglutinating asssayにより不活化センダイウイルス粒子のニワトリ赤血球の凝集能が殆ど変らないことを確認した。以上より凝集しない不活化センダイウイルスと多層ヒアルロン酸の複合体の作製が可能であることを確認した(Nano-Decoration of the Hemagglutinating Virus of Japan Envelope Using a Layer-by Layer Assembly Technique. Langmuir 2013 in press)。前年度までに不活化センダイウイルス粒子(HVJ-E)とヒアルロン酸ならびにキトサンを含有した複合体を相互積層法にて作製を行い、その挙動についてHVJ-Eの凝集が少ない適正条件を決定した(HVJ-Eとヒアルロン酸の安定条件を再検討しグルコールキトサン0.25 mg/mL以上、ヒアルロン酸0.5 mg/mL以上)。また、HVJ-E、磁性体粒子、ヒアルロン酸を用いた温感複合体を作製し、交流磁場印加により温熱療法に必要な発熱が可能であることを確認した。本年度は、主に抗癌ナノファイバーの作製と細胞毒性評価を行った。温度応答性のポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)PNIPAAm誘導体を原料としたナノファイバーを作製し、内包された抗癌剤のON-OFF制御を試みたところ、温度に応答した可逆的な膨潤・収縮変化を示し、それに伴う薬物の放出も制御することが可能なファイバーを作製した。また、磁性粒子を含有させることで、交流磁場を印加したところ、ファイバーの加熱を認めた。この発熱挙動は、内包する磁性粒子の量や交流磁場の強度によっても調節可能であった。また、自己発熱で生じた熱に応答して、温度応答性高分子が脱水和するため、内部の水と共に抗癌剤を外部に放出させることができた。すなわち交流磁場のON-OFFによって自己発熱と抗癌剤の放出を同時に実現することができた。悪性中皮腫、ヒトメラノーマ細胞株、肺癌細胞等を用いて、このファイバーの抗癌活性を調べたところ、交流磁場の印加により癌細胞増殖が大幅に抑制でき、5分間の交流磁場印加を2度行うことで、約70%の癌細胞が減少した。また、ヒト肺癌細胞を接種した皮下腫瘍担癌マウスの皮下腫瘍部分にナノファイバーを埋め込み、交流磁場を印加することで埋め込んだファイバーの発熱を認め、無治療群や抗癌剤非含有群に比し皮下腫瘍の抑制効果を認めた。本研究は、不活化センダイウイルス粒子、磁性体粒子、抗癌剤による温感複合体による癌治療の開発を目的としている。当該年度は、不活化センダイウイルス粒子、磁性体粒子と胸膜中皮腫に豊富に発現するCD44を標的としたヒアルロン酸を含んだ温感複合体を作製し、各含有物濃度の適正化を行うことを計画した。1、不活化センダイウイルス粒子とヒアルロン酸ならびにキトサン等を用い、カチオン性とアニオン性の交互積層法を応用し、複合体を作製。

複合体のゼータ電位、動的光散乱、電気泳動光散乱を測定し、不活化センダイウイルス粒子の凝集が少ない適正条件を決定した。2、カチオン系磁性体粒子の発熱挙動を交流磁場発生装置と銅製コイル(3巻き)を用い検討。交流磁場発生装置の出力を経時的に調整することで発熱温度を一定にすることが可能であった。3、不活化センダイウイルス粒子、磁性体粒子、ヒアルロン酸を用いた音感複合体を作製。積層評価を行うと、不活化センダイウイルス粒子を核とし、その外層にヒアルロン酸のカルボキシル基と基質のアミノ基による表面電化の変化ならびに粒子径の増大を確認した。また、磁性体粒子濃度を0.025%以上とすることで、交流磁場負荷により45°C前後に発熱し、保持が可能であった。当該年度では温感複合体に抗癌剤を含有させていないが、次年度はヒアルロン酸の側鎖にカルボプラチンを担治させることで抗癌剤を含有した温感複合体を作製予定である。以上、当該年度は不活化センダイウイルス粒子を核としたヒアルロン酸を表層ならびに内部に、磁性体粒子を含有した温感複合体を作製し、交流磁場負荷により温熱療法に必要な発熱が可能であることを確認した。交付申請時の当該年度の研究計画では、交流磁場発生装置による抗癌剤の徐放率の検討、HVJ-E局在と全身投与による有害事象の検討ならびにマウスにおける生体内分布の検討を予定した。当該年度はセンダイウイルス粒子の免疫賦活化作用念頭に置き、センダイウイルス粒子の活性を維持する条件の検討を行った。各種条件を検討し、不活化センダイウイルス粒子の活性の一つである血球凝集作用を検討し、血球凝集作用に差がない、不活化センダイウイルス自身が凝集しない複合体つまり不活化センダイウイルスと多層ヒアルロン酸の複合体の作製が可能であることを確認した。交流磁場の発生による検討については、前年度に磁性体複合体の発熱を確認した。今年度は抗癌剤の徐放率、細胞における発熱と細胞障害性を検討する予定であったが、細胞や動物に用いる交流磁場発生装置用コイルのコストが非常に高価であり、また、実験における細胞に対する磁場の均一性に問題があるため、交流磁場発生による検討は行わなかった。発熱方法としては、近赤外光を用いてフタロシアニン色素を発熱させる方法を検討した。光源は一般的には700800 nmの物を用いるが、ヘム鉄や水による光吸収が認められるため、1,100 nm、50 mWの半導体超発光ダイオードを用いることとした。本年度の達成度としては、精度の高い不活化センダイウイルスと多層ヒアルロン酸の複合体を完成させることができたが、in vivo実験等を行えなかったが、達成度としては。おおむね順調に進展していると考えている。交付申請時の計画では、新規温度応答性マグネタイト・不活化センダイウイルス粒子・抗癌剤複合体の作製ならびに新規複合体の物性を検討することを予定した。当該年度は不活化センダイウイルス粒子を核としたヒアルロン酸を表層ならびに内部に、磁性体粒子を含有した温感複合体を作製し、その物性をゼータ電位、動的光散乱、電気泳動光散乱等より検討し、当初不活化センダイウイルス粒子の凝集を認めたが、凝集を極力抑える条件を見出した。また、複合体に交流磁場を負荷することで温熱療法に必要な発熱が可能であることを確認した。
ヒト血液脳関門における薬物輸送機能に個人差をもたらす遺伝的要因の核医学的解析

本研究では,薬物の脳移行性の個人差を定量的に予測する方法論の確立を目的とした。既に心機能診断薬である^<99m>Tc-MIBIは,MDR1の良好な基質であることを確認している。また,in vivoラットを用いて^<99m>Tc-MIBI投与後の脳各部位(大脳,小脳,脈絡叢)への移行を経時的に測定したところ,^<99m>Tc-MIBIは各部位への分布が認められ,各組織への移行クリアランス(K_1)及び排出速度定数(k_2)が算出できた。以上の知見をもとに,健常人による臨床試験を行った。健常成人被験者6名に^<99m>Tc-MIBI600MBq(常用量)を静脈内投与し,経時的に脳のSPECT(Single-photon emmision computed tomography)画像を撮像することで脳組織における^<99m>Tc-MIBI濃度をモニターした。その結果,大脳,小脳及び脈絡叢においてシグナルを確認でき,特に脈絡叢において強かった。よって,^<99m>Tc-MIBIの脳移行動態は,SPECTを用いることにより評価可能であることが示された。また,脈絡叢におけるK1以外は,ラットの実測値から算出された^<99m>Tc-MIBIの移行特性と非常に類似していることが分かった。ラット脈絡叢におけるK1は,ラット脈絡叢の血流量と近かった。よって,ラット脈絡叢における^<99m>Tc-MIBIの取り込みは,血流律速になっていると考えられた。すなわち,膜透過律速で透過するヒト脈絡叢やラット大脳・小脳とは,種差並びに部位差が認められた。次いで,ヒトにおいて個人差を比較したところ,6人の被験者から得られた大脳におけるk_2値は大きな個人差が認められ,MDR1遺伝子の1236位(C1236T)及び3435位(C3435T)をホモ型で変異を有している被験者では,大脳におけるk_2の値は顕著に小さかった。本研究の成果は,中枢作用薬物の中枢移行における個人差を考慮したオーダーメード薬物治療に有用な情報を提供すると考えられる。臨床において心機能診断薬として広く用いられている^<99m>Tc-sestamibi(^<99m>Tc-MIBI)は,LLC-GA5-COL150細胞(P-糖蛋白質過剰発現細胞)を用いた経細胞輸送実験によりP-糖蛋白質の良好な基質であることを確認した。また,in vivoラットを用いて^<99m>Tc-MIBI投与後の脳各部位(大脳,小脳,脈絡叢)への移行を確認したところ,^<99m>Tc-MIBIは各部位への分布が認められ,各組織への移行クリアランス(K_1)及び排出速度定数(k_2)をインテグレーションプロットで算出できた。健常成人被験者6名に^<99m>Tc-MIBI 600MBq(常用量)を静脈内投与し,経時的に脳のSPECT(Single-photon emmision computed tomography)画像を撮像することで脳組織における^<99m>Tc-MIBI濃度をモニターした。その結果,大脳,小脳及び脈絡叢においてシグナルを確認できた。また,算出された脳各組織へのK_1及びk_2を評価したところ,ラットにおいて実測値から算出された^<99m>TC-MIBIの移行特性と非常に類似していることが分かった。6人の被験者から得られた大脳におけるk_2値は大きな個人差が認められた。また,P-糖蛋白質をコードするMDR1遺伝子の1236位(C1236T),2677位(G,A2677T)及び3435位(C3435T)を全てホモ型で変異を有している被験者において,大脳におけるk_2値は他と比較して顕著に小さかった。

よって,^<99m>Tc-MIBIの脳移行動態は,SPECTを用いることにより評価可能であることが示された。また,脈絡叢におけるK1以外は,ラットの実測値から算出された^<99m>Tc-MIBIの移行特性と非常に類似していることが分かった。ラット脈絡叢におけるK1は,ラット脈絡叢の血流量と近かった。よって,ラット脈絡叢における^<99m>Tc-MIBIの取り込みは,血流律速になっていると考えられた。すなわち,膜透過律速で透過するヒト脈絡叢やラット大脳・小脳とは,種差並びに部位差が認められた。次いで,ヒトにおいて個人差を比較したところ,6人の被験者から得られた大脳におけるk_2値は大きな個人差が認められ,MDR1遺伝子の1236位(C1236T)及び3435位(C3435T)をホモ型で変異を有している被験者では,大脳におけるk_2の値は顕著に小さかった。本研究の成果は,中枢作用薬物の中枢移行における個人差を考慮したオーダーメード薬物治療に有用な情報を提供すると考えられる。
三次元ゲノム解析による肝内胆管癌のクローン進化と腫瘍内不均一性の解明

癌細胞は無秩序に起こる遺伝子変異によりクローン進化を遂げ、多様なサブクローン集団となり(腫瘍内不均一性)、治療抵抗性となります。肝内胆管癌は抗癌剤や放射線治療の効果が低く、悪性度が高い癌として知られ、肝内胆管癌に関わる多くの遺伝子変異が研究されてきましたが、クローン進化の過程で蓄積される遺伝子変異の全貌は明らかではありません。我々は、肝内胆管癌を3次元的に捉えたゲノム解析を行い、他の癌種と同様、腫瘍内不均一性が存在していることを明らかにしました。しかし、癌の発生の鍵となる遺伝子変異は普遍的なものではなく、治療標的と考えた場合は個別に精緻な治療戦略が求められることが分かりました。1肝内胆管癌(混合型肝癌を含む)の症例集積肝内胆管癌の切除症例は肝癌の中では比較的割合が低く、九州大学病院別府病院外科のみならず九州大学消化器・総合外科、大阪大学消化器外科など多数の手術件数を有する複数施設と研究協力を行い、症例集積を行った(10症例)。適格症例としては以下の通りとした。術前診断で肝内胆管癌と診断され、かつ術前画像検査で腫瘤形成型もしくは胆管浸潤型と診断されたもの、おおよそ径3cm以上のもの、腫瘍中心がおおよそ肝内胆管第1分岐より末梢のもの。検体は摘出後すぐに冷凍保存し、その後ゲノム抽出に供された。正常肝組織および複数箇所の腫瘍組織を三次元的に採取しさらに肝内胆管癌は間質成分も多いため、Laser microdissectionの手法を用いて拡大観察を行いながら確実に腫瘍成分のみを採取し、genomic DNA、RNAを抽出した。2下記(1),(2)の目的の下に次世代シークエンサーIllmina HiSeq2000プラットフォームを使用し、抽出したDNA、RNAを用いて網羅的な全エキソームシークエンシングおよびRNAシークエンシングを行った。(1)全エキソームシークエンシング→塩基変化(遺伝子変異、コピー数変化)の同定(2)全トランスクリプトームシークエンシング→異常転写産物の同定平成27年度については6症例40ヶ所につきシーケンシングが終了し、解析に取りかかっている段階である。申請時の予定におおむね沿い、本年度は本施設および共同研究施設にて肝内胆管癌標本を10症例集積した。申請書記載の方法によりゲノムDNA、RNAを抽出し、うち6例は全エキソームおよび全トランスクリプトームシーケンシングが終了し解析に使用され、残り4例はシーケンス中であり近々解析に使用する見込みとなっている。1肝内胆管癌の症例集積:肝内胆管癌の切除症例は肝癌の中では比較的割合が低く、九州大学病院別府病院外科のみならず九州大学消化器・総合外科、大阪大学消化器外科、大分県立病院、大分厚生連鶴見病院などと研究協力を行い症例集積を行った。(13症例)適格症例としては術前及び術後検査にて腫瘤形成性もしくは胆管拡張型の肝内胆管癌と診断されたもの、おおよそ径3cm以上のもの、腫瘍中心がおおよそ肝内胆管第一分岐より末梢のもの、とした。検体は摘出後すぐに冷凍保存しそのゲノム抽出に供された。正常肝組織および複数個所の主要組織を3次元的に採取しさらに肝内胆管癌は間質成分も多いためLaser microdissectionの手法を用いて拡大観察を行いながら確実に腫瘍成分のみを採取しgenomic DNA・RNAを抽出した。2次世代シーケンサーによるシーケンス:次世代シーケンサーIllumina Hiseq 2000プラットフォームを使用し抽出したDNA、RNAを用いて網羅的なエキソームシーケンスおよびRNAシーケンスを行った。全エキソームシーケンスは各遺伝子の塩基配列変化およびコピー数変化を検討することを目的とし、RNAシーケンスは各遺伝子の転写量の定量および異常転写産物の同定を目的とした。平成28年度において13症例70か所につきシーケンスが終了している。3シーケンス結果の解析:シーケンスの結果を東京大学ヒトゲノム解析センターのスーパーコンピュータを用いて解析している。全サンプルにつき遺伝子変異、コピー数変化、遺伝子発現量、異常遺伝子転写産物の同定が終了している。申請時の予定におおむね沿い、本年度は13症例で症例集積を終了し、そのすべてに対し申請時に記載した方法によりシーケンスを行い、解析に取り組んでいる。現在論文公表のための準備を並行して進めている。全エキソームシーケンスは各遺伝子の塩基

配列変化およびコピー数変化を検討することを目的とし、RNAシーケンスは各遺伝子の転写量の定量および異常転写産物の同定を目的とした。13症例70か所につきシーケンスが終了している。3シーケンス結果の解析:シーケンスの結果を東京大学ヒトゲノム解析センターのスーパーコンピュータを用いて解析した。全サンプルにつき遺伝子変異、コピー数変化、遺伝子発現量、異常遺伝子転写産物の同定が終了した。平成30年度においては網羅的解析により各症例における進化系統樹を作成し、その進化の多様性および、治療標的遺伝子の同定を行った。癌細胞は無秩序に起こる遺伝子変異によりクローン進化を遂げ、多様なサブクローン集団となり(腫瘍内不均一性)、治療抵抗性となります。肝内胆管癌は抗癌剤や放射線治療の効果が低く、悪性度が高い癌として知られ、肝内胆管癌に関わる多くの遺伝子変異が研究されてきましたが、クローン進化の過程で蓄積される遺伝子変異の全貌は明らかではありません。我々は、肝内胆管癌を3次元的に捉えたゲノム解析を行い、他の癌種と同様、腫瘍内不均一性が存在していることを明らかにしました。しかし、癌の発生の鍵となる遺伝子変異は普遍的なものではなく、治療標的と考えた場合は個別に精緻な治療戦略が求められることが分かりました。データ解析および解析結果の他標本を用いた妥当性の検討を行う予定である。今後さらにPBAT法による網羅的メチル化シークエンシングを行う予定である全エキソームシークエンシングの結果から変異遺伝子とコピー数多型の情報を取得し、それらとRNAシーケンシングから得られたmRNA発現との相関を検討する。メチル化シークエンシングの結果からエピゲノム変化がmRNA発現に関連しているか検討する。解析結果を基に肝内胆管癌の進化系統樹を作成する。樹形図の末梢では腫瘍のクローン進化に伴い多数の異なる遺伝子のプロファイルを有する部分が存在し、これが腫瘍内heterogeneityを表現していると考えられる。また、系統樹の根本にある遺伝子の変化ほど発癌に深く寄与している可能性が高く、有用なバイオマーカーや治療標的となりうる可能性が高いと考えられる。今後解析を引き続き進め、結果をもとに論文化を行う予定である。論文化にあたっては将来的な臨床応用の可能性を念頭に有用なバイオマーカーや治療標的となりうる遺伝子変化を中心に論述してゆく予定である。外科系臨床医学
高温反応プロセス解析のためのマルチフェーズ熱流体シミュレータの開発

数値流体力学の代表的なLagrange手法の一つであるSPH法を用いて、熱流体解析シミュレータのさらなる開発を行った。本年度は、非ニュートン流体の計算とシミュレータにおける伝熱方程式の連成と界面熱抵抗を考慮したプログラムの開発を行った。研究計画を一部変更し、炭酸カルシウムの熱分解モデルの実験的検証を中止し、その代わりに回転剛体の打ち込みシミュレーションプログラムの開発を行った。1)水中を上昇する気泡形状の計算プログラムに熱伝導方程式を連成させ、伝熱の効果を計算した。また、円柱形水浴の中央に高速ガスジェットを吹付け、ジェットによるキャビティーの生成や液面変動を計算し、実際に実験を行って結果を比較した。2)擬塑性流体のシミュレータを開発し、グリースを用いたスクイズ流れの実験を実施して、プログラムの検証を行った。また泡立ちスラグへの適用を検討した。3)溶融鉄浴中に打ち込まれた炭酸塩の熱分解シミュレーションにおいては、分解の進行に伴うガス発生による界面熱抵抗の増加が予想されるため、界面熱抵抗を考慮したプログラム開発を行った。実験による検証は、実験中の試料破壊を避ける方策が講じられないため中止とした。溶融鉄中に打ち込まれた固体粒子の挙動をさらに正確に予想するために、高温液体と粒子の相互作用の新たな研究課題として、液体金属中への回転剛体の侵入を予測するシミュレーションプログラムの開発を行った。4)溶融スラグの顕熱回収プロセスのシミュレーションにおいて、ロールスラグ間の界面熱抵抗を考慮したプログラムを開発した。1)非ニュートン流体とニュートン流体との相互作用についての研究:擬塑性流体の流動シミュレータを開発し、グリースを用いたスクイズ流れの実験を実施して、プログラムの検証を行い、その正当性を確認した。また本プログラムの泡立ちスラグへの適用を考え、泡立ちスラグがビンガム流体と擬塑性流体のそれぞれの場合について、スラグ中の溶融鉄液滴の沈降挙動を計算した。2)高速気体と液体との相互作用:水中を上昇する気泡形状の計算プログラムに熱伝導方程式を連成させ、伝熱の効果を計算した。その結果、液表面でのキャビティーの形成や、高速領域での液面の大変形を精度良く予測することが出来た。しかし20m/s以上の速度では、侵入したプルームが液中に留まり、計算精度を悪化させることが確認され、さらなる粒子数の増加が必要であることが結論された。3)高温液体と粒子の相互作用:溶融鉄浴中に打ち込まれた炭酸塩の熱分解シミュレーションにおいては、分解の進行に伴うガス発生による界面熱抵抗の増加が予想されるため、界面熱抵抗を考慮したプログラム開発を行った。開発したプログラムの実験による検証を実施したが、試料石灰石の加熱によるクラック発生が不可避であったため、実験の継続を断念した。その代わりに、溶融鉄中に打ち込まれた固体粒子の挙動をさらに正確に予想するために、高温液体と粒子の相互作用の新たな研究課題として、液体金属中への回転剛体の侵入を予測するシミュレーションプログラムの開発を行った。また、溶融スラグの顕熱回収プロセスのシミュレーションにおいても、ロールスラグ間の界面熱抵抗を考慮したプログラムをあらたに開発した。1)非ニュートン流体とニュートン流体との相互作用についての研究:非ニュートン流体とニュートン流体からなる2相流について、ニュートン流体として溶融鉄を、非ニュートン流体として、ビンガム流体および擬塑性流体で近似したスラグを用いた計算を行い、実際の鉄鋼プロセスとの比較を行う。2)高速気体と液体との相互作用:現在用いている粒子数をこれ以上増加させることは、現有の計算能力から考えると困難が大きいので、高速気体の速度は20m/sを上限とし、既存のシミュレータに伝熱の効果を連成したプログラムの開発を行う。また、実際に溶鉄中に吹き込まれた気泡についても伝熱による効果を推定するためのプログラムを開発する。3)高温液体と粒子の相互作用:液体金属中への回転剛体の侵入を予測するシミュレーションプログラムをさらに改良し、実際の装入物のような複雑な形状の固体が侵入する場合についても解析を行うとともに実際にモデル実験を行ってシミュレータの精度を向上させる。さらに、新しい課題として、高温液体中への固体粒子の溶解挙動を予測するシミュレータの開発に着手するとともに、検証用のモデル実験を行ってデータを蓄積する。4)速度論シミュレータの改良:開発した各種の粒子法シミュレータと現有の速度論シミュレータとの連結を試みる。速度論シミュレータは脱リンに特化しているので、一般性を持たせるため、シミュレータ内の計算熱力学データを充実させる必要がある。具体的には、様々な精錬反応(脱硫、脱炭、脱窒、脱酸)に対応した熱力学情報を既存のデータべースから抽出し、高次の競合反応を解析するためのプログラム開発を行う。さらに、新たに開発する固体の溶解シミュレータを結合して、実プロセスの解析に資するシミュレータを構築する。数値流体力学の代表的なLagrange手法の一つであるSPH法を用いて、熱流体解析シミュレータの開発を行った。本年度は、高速GPGPU(P-100)を導入し、高速かつ大規模な計算が可能となった。主たる成果は以下の通りである。1) XSPH法を導入した気液混相流の詳細シミュレーションプログラムを完成させ、水中を上昇する気泡形状の予測を行い、報告されている実験結果を再現することが出来た。また、円柱形水浴の中央に高速ガスジェットを吹付け、ジェットによるキャビティーの生成や液面変動を計算した。

シミュレーションの精度確認のため、実際に実験を行って結果を比較した。2)流体プログラムに伝熱及び化学反応を連成させることで、溶融鉄浴中に打ち込まれた炭酸塩の熱分解シミュレーションを行った。まず、熱伝導方程式とStefan-Boltzmannの式をSPH法の解析コードへ実装し、解析解との比較を行うことで十分な精度を持つことを確認した。その後、フラックス球が鉄浴へと打ち込まれる際の挙動を計算し、時間変化する内部温度分布を追跡した。分解速度式を導入して計算を行った結果、粒子径が大きいものほど熱分解で発生するCO2の量が多いことが示唆された。CO2の発生速度は極めて大きく、フラックスが未反応核を持つのであれば、内部ガス圧が急激に上昇するため、クラッキングの発生によって粒子が鉄浴内へ広範囲に分散することが予想される。3)凝固析出を伴う非ニュートン流体の解析プログラムを開発し、溶融スラグの顕熱回収プロセスのシミュレーションを行った。脱炭スラグの平衡状態図から固相率を概算し、Einstein-Roscoeの式から見かけの粘度を算出する粘度モデルを構築した。半陰的SPH手法を用いて双ロール式スラグ連続凝固プロセスにおける、スラグの凝固及び流動の予測を行い、実機と良い一致を見た。1)非ニュートン流体とニュートン流体との相互作用についての研究:本研究では、粘性項とそれ以外の項の計算を分離して計算した後に、粘性項を陰的に解く方法を確立した。また、GPGPUによる計算の高速化効果をさらに導き出すために、粒子探索アルゴリズムとデータ転送アルゴリズムに改良を加えた。これを用いて凝固析出を伴うビンガム流体の解析プログラムを開発し、溶融スラグの顕熱回収プロセスのシミュレーションを行った。脱炭スラグの平衡状態図から固相率を概算し、Einstein-Roscoeの式から見かけの粘度を算出する粘度モデルを構築して双ロール式スラグ連続凝固プロセスにおける、スラグの凝固及び流動の予測を行い、実機と良い一致を見た。2)高速気体と液体との相互作用:XSPH法を導入した気液混相流の詳細シミュレーションプログラムを完成させ、水中を上昇する気泡形状の予測を行い、報告されている実験結果を再現することが出来た。また、円柱形水浴の中央に高速ガスジェットを吹付け、ジェットによるキャビティーの生成や液面変動を計算した。3)高温液体と粒子の相互作用:流体プログラムに伝熱及び化学反応を連成させることで、溶融鉄浴中に打ち込まれた炭酸塩の熱分解シミュレーションを行った。
日本とミャンマーにおける数学教育の比較研究-留学生に対する教科指導を目的に-

本研究は、日本の大学への進学を希望するミャンマー人留学生を対象にした数学教育に関する研究である。具体的には、ミャンマーの高等学校における数学教科書の学習内容や学習方法を調査し、日本とミャンマーにおける数学教育の違いを明らかにする。さらに、得られた研究結果をもとにミャンマー人留学生に適した教科の指導方法を検討し、学習指導計画として具体化する。本研究によって、ミャンマー人留学生の学習状況に合わせたより細やかな教科指導が可能になる。