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「科学技術・環境・人間」に関する日独共同研究のための企画調査

「科学技術・環境・人間」をテーマとして、近年の科学技術の発展とその統制の必要性、環境保護政策のあり方、環境保護を支える人権理論、とくに「人間の尊厳」原理の憲法的意義などを考察することが、本企画調査の研究内容に関する課題である。そして、上記の研究テーマについて、19989年にドイツの公法学者と日独共同研究を行うための企画調査を行うことが、本企画調査の主要な研究活動であった。このような研究目的を達成するために、本企画調査の申請母体であるドイツドイツ憲法判例研究会は、毎月の月例研究会でドイツの最新の憲法判例を研究する(その成果は雑誌『自治研究』に掲載されている)とともに、ドイツ・フライブルグ大学ドイツ=ヨーロッパ環境研究センター(所長R.ヴァール教授)と共同研究の実施のために連絡をとりって準備を進め、そして、日本側の研究報告および共同研究実施のための打ち合わせ会として、9月の合宿、10月9日、98年1月15日、1月31日、3月1日に会合を持ち、共同研究の準備と研究報告の予備的検討を行った。「科学技術・環境・人間」に関する日独共同研究は、1998年4月35日、早稲田大学国際会議場にて開催される。現在、ドイツ側研究者8名の受入れと共同研究当日の運営について準備を進めるとともに、共同研究に関する日本側・ドイツ側報告者の報告集(日独論文およびその翻訳)の印刷の準備に取り組んでいる。本企画調査にかかる研究は、したがって、4月の日独共同研究ののちも継続され、4月の共同研究での成果のまとめ、1999年度のドイツ・フライブルグ大学での共同研究の実施を経て、総合的な研究実績を公表することになる。
SCIDマウスを用いた病巣性扁桃炎の発症機序に関する研究

<はじめに>掌蹠膿疱症(PPP)の発症機序として、扁桃においてリンパ球が熱ショック蛋白(Heat shock protein : HSP)により感作され、その結果産生された抗RSP抗体や感作リンパ球が掌蹠に膿疱を発症させる自己免疫疾患ではないかと考えた。<方法>1.PPP患者から同意を得た上で採取した末梢血、足底の正常部位の皮膚、摘出扁桃を用い、SCIDマウスに移植した。SCIDマウス内での扁桃リンパ球からHSPに対する抗体が産生されるかELISA法にて検討した。用いた抗体は細菌性HSP65であるGroEL,細菌性ESP70であるDnaK、細菌性であるHSP60である。2.移植した皮膚に浸潤したリンパ球について抗CD4抗体,抗CD8抗体による免疫組織学的検討を行った。3.HSP60 recombinantをSCIDマウス背部に皮下注射し、SCIDマウスに移植した扁桃リンパ球からの抗体産生を検討した。<結果>1.PPP患者扁桃リンパ球を移植したSCIDマウス血清中の抗DnaK抗体、抗GroEL抗体、抗HSP60IgG抗体は高い陽性値を認めた。2.移植皮膚へ浸潤した細胞はCD4陽性Tリンパ球とCD8陽性Tリンパ球を高い割合で認めた。3.PPP患者扁桃リンパ球を移植したSCIDマウス血清中では、HSP60 recombinantに対して、高値の抗HSP60IgG抗体を認めた。<考察>PPP患者扁桃リンパ球はヒト足底皮膚に対する産生を認め、上皮にはTリンパ球が浸潤したことから、PPP患者扁桃ではすでに上皮に存在するHSPに対して液性免疫、細胞性免疫の両面で感作されていることが認められた。上皮内のHSPがPPPの発症機序の1つであると考えられ、HSPは扁桃の病巣性診断検査の一助となることが考えられた。<はじめに>掌蹠膿疱症(PPP)の発症機序として、扁桃においてリンパ球が熱ショック蛋白(Heat shock protein : HSP)により感作され、その結果産生された抗熱ショック蛋白抗体や感作リンパ球が掌蹠に膿疱を発症させる自己免疫疾患ではないかと考えた。<方法>本年の研究ではPPP患者から同意を得た上で採取した末梢血、足底の正常部位の皮膚、摘出扁桃を用いた。SCIDマウスには1)扁桃リンパ球と皮膚2)扁桃リンパ球のみ3)末梢血リンパ球と皮膚4)末梢血リンパ球のみ5)皮膚のみをそれぞれ移植した5群に分けて、移植後4週間後にSCIDマウスから採取した血清中の細菌性HSP70であるDnaKに対するIgG抗体、細菌性HSP65であるGroELに対するIgG抗体をELISA法にて測定した。<結果>抗DnaK抗体価は、扁桃リンパ球と皮膚を移植した1)群では、6例中3例で150-250Pg/mlの高値を示した。末梢血リンパ球と皮膚を移植した3)群では、4例中1例で5.3Pg/mlと低値であった。他の2)4)5)群では検出されなかった。抗GroEL抗体は、扁桃リンパ球と皮膚を移植した1)群では、6例中4例で抗体を認めた。1例は316単位と高値であった。(ヒトのPool血清中の抗体価を1000単位とした場合)末梢血リンパ球と皮膚を移植した

3)群では、4例中1例で6.9単位と低値であった。他の2)4)5)群では検出されなかった。<考察>扁桃で細菌の熱蛋白を認識していると考えられる扁桃リンパ球により、SCIDマウス内で抗HSP抗体が検出されたことは興味深い。おそらく、SCIDマウス内に移植した掌蹠皮膚に共通抗原性を持つHSPに刺激されたものであろうと考えられる。さらに、掌蹠皮膚に浸潤したリンパ球について免疫染色を行い、T、B細胞のサブタイプの同定、TCR repertoriesの解析について進めたいと考えている。<はじめに>掌蹠膿疱症(PPP)の発症機序として、扁桃においてリンパ球が熱ショック蛋白(Heat shock protein : HSP)により感作され、その結果産生された抗HSP抗体や感作リンパ球が掌蹠に膿疱を発症させる自己免疫疾患ではないかと考えた。<方法>本年の研究ではPPP患者から同意を得た上で採取した末梢血、足底の正常部位の皮膚、摘出扁桃を用いた。SCIDマウスには1)扁桃リンパ球と皮膚2)扁桃リンパ球のみ3)末梢血リンパ球と皮膚4)末梢血リンパ球のみ5)皮膚のみをそれぞれ移植した5群に分けて、移植後4週間後にSCIDマウスから採取した血清中のhuman抗HSP60IgG抗体を測定し、さらにTリンパ球の移植皮膚への浸潤度を検討した。<結果>SCIDマウス血清中のhuman抗HSP60IgG抗体は、扁桃リンパ球と皮膚を移植した1)群では、8例中3例で20IU以上の抗体価を示した。他の2)3)4)5)群において、20IU以上の抗体価は検出されなかった。移植皮膚への組織学的検討では、1)群において11例中7例に移植皮膚へのCD4陽性Tリンパ球の浸潤を認めた。CD8陽性Tリンパ球は5例で陽性であった。3)群では9例中2例で陽性であった。5)群では検出されなかった。<考察>昨年度は扁桃で細菌のHSPを認識していると考えられる扁桃リンパ球により、SCIDマウス内で抗HSP抗体が検出された。本年度は、皮膚移植も同時に行った症例でのみ、SCIDマウス血清中に高値のヒト抗HSP60抗体が検出されており、そのような症例では移植皮膚へのTリンパ球の浸潤傾向が強かった。以上のことより、SCIDマウス中において、扁桃リンパ球が移植皮膚から刺激をうけ、抗HSP60抗体の産生を行った可能性を示唆するものである。さらに、掌蹠皮膚に浸潤したリンパ球についてTCR repertoriesの解析について進めたいと考えている。<方法>本年の研究ではHSP60 recombinantをSCIDマウス背部に皮下注射した。SCIDマウスには1)PPP患者扁桃リンパ球、2)PPP患者末梢血リンパ球、4)扁桃肥大患者の扁桃リンパ球をそれぞれ移植した3群に分けて、移入後4週間後にSCIDマウスから採取した血清中のhuman抗HSP60IgG抗体を測定した。<結果>SCIDマウス血清中のhuman抗HSP60IgG抗体は、PPP患者扁桃リンパ球を移入した1)群では、6例中5例(83.3%)に高い抗HSP60IgG抗体価を認めた。
神経系に病原性をもつトリレトロウイルスの発癌機序解明

本課題の目的は神経病原性トリ白血病ウイルス(ALV-A)の発癌機序を明らかにする事である。そこで,神経病原性ALVのゲノム多様性と出現経緯を検索した。今年度得られた成績は以下の通りである。1.ドイツで系統維持されている鶏8内種,計42羽をFGV特異的nested PCRで検索したところ37羽が陽性を示した。しかし,これらnested PCR陽性鶏からウイルスは分離されなかった。2.熊本地方で系統維持されている日本鶏にトリの神経膠腫瘍関連病変が認められた。これら神経病変罹患鶏あるいはnested PCR陽性鶏から分離された9株の乱V-Aのゲノム解析を行った。9株中5株(Km_063,Km_077,Km_5621,Km_5624,Km_5625)はFGV特異配列を持つFGV変異株であったが,その他の4株(Km_5666,Km_5843,Km_5845,Km_5846)はFGV特異配列を欠いていた。3.国内の実験施設で系統維持されている実験用鶏のFGV感染率を検索した。検索した鶏17系統計49羽中24羽がnested PCRに陽性を示したがウイルスは分離されなかった。4.FGV特異的nested PCRに陽性かつFGVが分離されなかった国内外の鶏のゲノムを検索した。また,FGV特異配列を欠くALV3株(Km_5843,Km_5845,Km_5846)が分離された鶏のゲノムも検索した。これらの鶏のゲノムから増幅されたnested PCR産物はFGV特異配列と91.298.5%の相同性を示した。NCBI chicken genome BLASTを用いて相同性検索を行ったところ,鶏ゲノムにはFGV特異配列に類似する配列は存在しなかった。ことから,FGV特異配列は内在性トリレトロウイルスの一部であると推察された。さらに,FGV特異配列近傍の塩基配列を明らかにするため,genome walking法で検索した。その結果,ALVゲノムenv SU末端LTR R領域に相同する約1.2kbが増幅され,FGVの対応領域と98.9%の相同性を示した。以上の成績からFGVは国内の日本鶏の中で出現し,この出現にはFGV特異配列を持つ内在性トリレトロウイルスが関与していると推察された。1.神経病原性トリ白血病ウイルス(ALV)のゲノム解析と病原性の比較:国内の日本鶏から分離されたfowl glioma-inducing virus(FGV)およびその近縁株のうち,4株のゲノム全長を解析した。その結果,これら4株はFGVに類似するゲノム構造を持つが,複数の遺伝子既定領域に変異を持つことが明らかになった。また,2009年度新たに九州地方で昭和初期から保存されている日本鶏群からFGVの分離を試みた。その結果,検索した115羽中33羽がFGV特異的nested-PCRに陽性を示し,病理組織学的検索により4羽がfowl gliomaに罹患していることが明らかになった。これらfowl glioma罹患鶏からはFGV特異配列をもつALVまたは国内の採卵鶏由来神経病原性ALV株TymS_90近縁株が分離された。これらの成績から,FGVは国内の日本鶏群に蔓延していることが示唆された。2.LTRの機能解析:ALVの持つlong terminal repeat(LTR)はプロモーター・エンハンサー作用を持つ。LTRが宿主細胞の核蛋白によって調節を受け細胞性癌遺伝子等の発現異常を引き起こすことで腫瘍を誘発する。そこで,FGVおよび非神経病原性株RAV-1のLTRの機能解析を行った。初めに,FGVおよびRAV-1のLTRに結合する宿主側蛋白の存在を明らかにするためにゲルシフトアッセイ法を行った。FGVおよびRAV-1 LTR領域を脳あるいはリンパ球系組織であるファブリキウス嚢由来核蛋白と反応させ形成された複合体を電気泳動によって分離した。その結果,ファブリキウス嚢由来核蛋白はRAV-1およびFGV LTRに結合し類似した複合体を形成した。一方,脳由来核蛋白はRAV-1と複数の複合体を形成したのに対して,FGVとは単一の複合体を形成したのみだった。1)疫学調査神経病原性トリレトロウイルスの出現経緯を明らかにするため,昭和初期から系統維持されている九州地方の日本鶏群およびドイツの在来鶏群でウイルス分離を試みた。その結果,九州地方の在来鶏群では既知の神経病厳正トリレトロウイルスと内因性トリレトロウイルスの組み替えウイルスが分離され,このウイルスの感染鶏の脳に神経膠腫や上衣肉芽など神経病原性トリレトロウイルス誘発性病変が認められた。2)人工リコンビナントウイルスの作製神経病原性トリレトロウイルスの病原性責任領域を明らかにするため,PCR法を応用して分子クローンを作製した。これまでに,fowlglioma-inducing virus(FGV)の分子クローンを作出し,現在これと非神経病原性ウイルスとのリコンビナントウイルスを作製している。3)トランスジェニック鶏トリレトロウイルスのゲノムの中で病原性に関わると言われているlong terminal repeat (LTR)をGFP上流に組み込んだカセットを導入したトランスジェニック鶏を作出した。現在,F1世代を用いた解析のために繁殖を行っている。

4)LTR領域のルシフェラーゼアッセイLTRはプロモーター・エンハンサー機能を持つ。神経病原性レトロウイルスは癌遺伝子を持たないため,LTRが細胞性癌遺伝子の異常発現を誘発していることが病原性に関わると推察した。そこで神経膠細胞,線維芽細胞,リンパ球由来培養細胞を用いFGV LTRのプロモーター活性を検索した。本課題の目的は神経病原性トリ白血病ウイルス(ALV-A)の発癌機序を明らかにする事である。そこで,神経病原性ALVのゲノム多様性と出現経緯を検索した。今年度得られた成績は以下の通りである。1.ドイツで系統維持されている鶏8内種,計42羽をFGV特異的nested PCRで検索したところ37羽が陽性を示した。しかし,これらnested PCR陽性鶏からウイルスは分離されなかった。2.熊本地方で系統維持されている日本鶏にトリの神経膠腫瘍関連病変が認められた。これら神経病変罹患鶏あるいはnested PCR陽性鶏から分離された9株の乱V-Aのゲノム解析を行った。9株中5株(Km_063,Km_077,Km_5621,Km_5624,Km_5625)はFGV特異配列を持つFGV変異株であったが,その他の4株(Km_5666,Km_5843,Km_5845,Km_5846)はFGV特異配列を欠いていた。3.国内の実験施設で系統維持されている実験用鶏のFGV感染率を検索した。検索した鶏17系統計49羽中24羽がnested PCRに陽性を示したがウイルスは分離されなかった。4.FGV特異的nested PCRに陽性かつFGVが分離されなかった国内外の鶏のゲノムを検索した。また,FGV特異配列を欠くALV3株(Km_5843,Km_5845,Km_5846)が分離された鶏のゲノムも検索した。これらの鶏のゲノムから増幅されたnested PCR産物はFGV特異配列と91.298.5%の相同性を示した。NCBI chicken genome BLASTを用いて相同性検索を行ったところ,鶏ゲノムにはFGV特異配列に類似する配列は存在しなかった。ことから,FGV特異配列は内在性トリレトロウイルスの一部であると推察された。さらに,FGV特異配列近傍の塩基配列を明らかにするため,genome walking法で検索した。その結果,ALVゲノムenv SU末端LTR R領域に相同する約1.2kbが増幅され,FGVの対応領域と98.9%の相同性を示した。以上の成績からFGVは国内の日本鶏の中で出現し,この出現にはFGV特異配列を持つ内在性トリレトロウイルスが関与していると推察された。
量子ビームを用いた生体組織中の微量元素・微細構造解析技術の開発と診断への応用

本研究は生体内の微量元素の過不足や局在が種々の病変に関与している可能性を探るため、微量元素の分布・化学状態・微細構造解析手法の複合により、口腔関連組織を中心に微量元素が組織の機能発現や形態、疾患発症機序に関する知見を得ることを目的としている。2018年度はビスホスホネート製剤などに起因する薬剤関連顎骨壊死(MRONJ)における疾患骨中の微量金属の分布を放射光蛍光X線分析(SR-XRF)で、正確な金属元素濃度の定量評価をICP発行分光分析(ICP-AES)で行った。疾患骨中のCuの特異的な局在状態だけでなく、正常骨では1ppm前後しか存在しないCuがMRONJ疾患骨では数十ppmと有意に高濃度に蓄積していることを見いだした。加えて、当該年度は金属製人工関節の埋入部周囲の骨組織の元素分布も同様の手法での評価を試み、人工関節周囲骨に微小な金属粒子が点在していることを見いだし、その分布状況を可視化した。これら微小金属粒子は人工関節の摩耗粉に由来すると推測され、人工関節の材質による摩耗粉の発生や、周囲骨の状態について現在も継続的に検討を行っている。更に歯質への薬剤や歯科材料由来の微量イオンの吸着状態を調査するため、フッ素など多種のイオンを含む溶液に浸漬した歯質をSR-XRFや粒子線誘起X線分析(PIXE)を用いて、歯質内部へのイオンの浸透・濃度分布を評価した。また歯質中の同イオンの定量評価をICP-AESで行うと共に、イオン(特にストロンチウム、銀、フッ素など)の吸収状態をX線吸収微細構造評価により推定し、微量イオンによる口腔内疾患予防効果について検討を行った。MRONJ、口腔扁平苔癬などの口腔内疾患だけでなく、人工関節などの生体材料・器械が生体に及ぼす影響評価についても本研究の手法が有用に活用できており、設備備品として導入したICP-AES,低真空SEMと大型設備である放射光などとの連携も順調に行えていることから、ほぼ計画通りに進行していると考えている。1病変軟・硬組織内の微量元素の定量・分布分析と微細構造の関連評価前年度に引き続き、主に口腔に関連する病理標本を非破壊分析するため、放射光蛍光X線分析(SR-XRF)や粒子線励起X線分析(PIXE)を用いて、組織切片の微量元素分布イメージを得る。加えて、ICP発光分光分析装置および低真空走査電子顕微鏡(いずれも設備備品)を用いて組織中の微量元素濃度の定量と組織の微細構造の観察を進め、特に口腔内金属修復物・装置の周辺病変組織や薬剤関連顎骨壊死組織を中心に研究を遂行しており、そのデータを蓄積する。2培養粘膜組織および機能性粘膜の微細構造解析と機能の関連評価皮膚や粘膜の細胞培養シートは既に一部が実用化されているが、それら培養シートの微細構造の詳細な評価と、天然の組織との微細構造上の類似性、相違点について、更なる検討が必要と考えられる。これら再生上皮組織の物質透過性や物理的特性は、その立体構造や細胞間脂質の構造に大きく依存すると考えられ、X線小角散乱(SAXS)による微細構造評価やマイクロPIXEによる高分解能の元素分布評価が有力な方法と期待される。本年度は上皮および粘膜培養シートについて、SAXS, PIXEを中心とした微細構造・元素分布評価により天然組織との比較を行い、培養組織作製へのフィードバックを試みる。生体内の微量元素の過不足や局在が種々の病変に関与している可能性を探るため、本研究では微量元素の分布・化学状態・微細構造解析手法の複合により、口腔関連組織を中心に微量元素が組織の機能発現や形態、疾患発症機序に関する知見を得ることを目的としている。2016年度は特にビスホスホネート(BP)製剤などに起因する顎骨壊死(MRONJ)における腐骨中の微量金属元素、中でもCuの蓄積に注目し、疾患と骨中Cu濃度との関係を調査した。MRONJ腐骨の脱灰薄切標本を放射光蛍光X線分析で分析し、標本中の微量金属元素の蓄積を検索した結果、腐骨中にCu, Zn, Niなどの局在が認められた。これに対し、正常骨や骨髄炎の腐骨などでは顕著な金属元素の局在は認められず、MRONJ特有の現象と考えられた。また本年度の設備備品であるICP発光分光分析装置(ICP-AES)を用いた腐骨中の微量金属元素の定量分析でも、正常骨中のCu濃度が1ppm以下と極めて低いのに対し、MRONJ腐骨では50ppm前後の極めて高い濃度を呈し、この高濃度は脱灰前後でも変化することが無かった。加えて、蛍光X線分析でもICP-AES分析でも、標本の脱灰後もCu濃度が維持されていることから、酸による脱灰処理でも除去されない安定な形態で骨中にCuが局在していることが示唆され、BPが多価カチオンと安定な化合物を形成しえることから、局在の原因としてBP-Cu複合体の可能性が考えられ、Cu局在とMRONJ発症の間の関連についての可能性が示唆された。MRONJをはじめとする口腔内疾患の放射光蛍光X線による元素分析は順調に進行しており、設備備品として導入したICP-AESによる定量分析も可能となったことから、ほぼ計画通りに進行していると考えている。

2017年度は継続してビスホスホネート(BP)製剤などに起因する顎骨壊死(MRONJ)における腐骨中の微量金属元素濃度を放射光蛍光X線分析による分布分析とICP発光分光分析装置(ICP-AES)による定量測定から評価し、骨髄炎による除去骨や疾患のない正常骨とMRONJ腐骨において、Cu濃度のみが特異的な変化を示し、その他と比較してMRONJ腐骨中でCu濃度が異常値を示すことが判明した。またMRONJ腐骨中のCuの状態をX線吸収微細構造(XAFS)測定により評価し、合成したBP-Cu複合体と比較したところ、スペクトルの類似性が確認され、同骨中のCuがBPとの複合体として蓄積することが推定され、Cu局在とMRONJ発症の関連が示唆される結果が得られた。さらに口腔内の金属修復物からの微量溶出元素が原因の一つとして示唆されている、口腔扁平苔癬の組織についても同様の手法で金属修復物由来の微量金属元素の検出を試みた。一部の組織についてはNi, Cu, Znなどの局在が認められた。Znは生体内にも豊富に含有される元素であるが、局在が著しい場合においては溶出イオンに由来することが考えられ、またCuやNiについては通常組織中には認められないため、口腔内金属に由来する可能性が示唆された。これら局在元素の由来を確認するため、元素局在状態や口腔内金属修復物の合金組成との関連から、疾患への影響を引き続き検討する必要が示唆された。MRONJ、口腔扁平苔癬などの口腔内疾患の放射光蛍光X線による元素分析は順調に進行しており、2016年度設備備品として導入したICP-AESによる定量分析との比較や、2017年度設備備品の低真空SEMによる微細構造観察との比較も可能となっており、ほぼ計画通りに進行していると考えている。本研究は生体内の微量元素の過不足や局在が種々の病変に関与している可能性を探るため、微量元素の分布・化学状態・微細構造解析手法の複合により、口腔関連組織を中心に微量元素が組織の機能発現や形態、疾患発症機序に関する知見を得ることを目的としている。2018年度はビスホスホネート製剤などに起因する薬剤関連顎骨壊死(MRONJ)における疾患骨中の微量金属の分布を放射光蛍光X線分析(SR-XRF)で、正確な金属元素濃度の定量評価をICP発行分光分析(ICP-AES)で行った。疾患骨中のCuの特異的な局在状態だけでなく、正常骨では1ppm前後しか存在しないCuがMRONJ疾患骨では数十ppmと有意に高濃度に蓄積していることを見いだした。加えて、当該年度は金属製人工関節の埋入部周囲の骨組織の元素分布も同様の手法での評価を試み、人工関節周囲骨に微小な金属粒子が点在していることを見いだし、その分布状況を可視化した。これら微小金属粒子は人工関節の摩耗粉に由来すると推測され、人工関節の材質による摩耗粉の発生や、周囲骨の状態について現在も継続的に検討を行っている。更に歯質への薬剤や歯科材料由来の微量イオンの吸着状態を調査するため、フッ素など多種のイオンを含む溶液に浸漬した歯質をSR-XRFや粒子線誘起X線分析(PIXE)を用いて、歯質内部へのイオンの浸透・濃度分布を評価した。また歯質中の同イオンの定量評価をICP-AESで行うと共に、イオン(特にストロンチウム、銀、フッ素など)の吸収状態をX線吸収微細構造評価により推定し、微量イオンによる口腔内疾患予防効果について検討を行った。
次期学習指導要領における普通科高等学校での必修理科科目設置に関する基礎研究

高等学校教科理科の次期学習指導要領における教科の目的・内容を吟味した。その結果、科目横断的でかつ必修の理科科目を新設することが望ましいと考え、その内容を提案した。中学校で学んだ内容を活かしながら、自己を含む物質や環境の形成を知り、自分と実生活、実社会との繋がりを認識し、自分を含む生命の保全、環境の保全の理解を従来の科目の枠を外して展開をする。本研究成果を踏まえて、天文教育普及研究会、日本天文学会、そして日本学術会議から中央教育審議会への要望や提言を取りまとめ発表した。どの要望・提言においても、総合的な理科必修科目の設置を含む提言内容となった。平成28年度中の改定と平成32年度からの全面実施が予定されている次期学習指導要領の高等学校教科「理科」について、(1)科学技術立国として必要な科学力をさらに向上させる内容であること、(2)理工系に進学しない高校生にとっても魅力的かつエッセンシャルズな内容となることの2点の改善を目指し、教科の目的や科目の内容を広く検討し、必修理科科目設置の基礎的な研究を開始した。研究初年度の平成25年度は、日本学術会議、日本サイエンスコミュニケーション協会、日本科学教育学会、教科「理科」関連協議会、天文教育普及研究会、日本天文学会、国際天文学連合(IAU)他の関連機関・団体との協力体制を確立させた。これらの諸団体との連携・協力の下、「21世紀の科学技術リテラシー像の実装化」について、日本の科学教育における先行研究の調査と、諸外国(特に欧州)における高等学校理科カリキュラムの調査研究を実地調査も含め実施した。特筆すべき主な成果は以下の3点である。1.8月18日-20日に山口市で実施された第27回天文教育研究会において、大会メインテーマとして本研究課題が3日間議論され、天文教育普及研究会内に継続調査のためのワーキンググループを組織化し、メーリングリストや会合によって調査検討を天文教育の立場で進めた。2.11月9日に日本科学未来館(東京)にて実施されたサイエンス・アゴラの主要企画として、シンポジウム「高校で学ぶべきサイエンスとは?」を日本学術会議の主催で実施するよう関係機関に働きかけた。その結果として、国内の関係諸団体や日本学術会議等が広範に本課題について議論、提言をまとめるためのキックオフイベントが実施され、問題点の共有化が図られた。3.日本学術会議・科学と社会委員会・科学力増進分科会の下に、高校理科教育検討小委員会(委員14名)を組織し、実質的には3月より活動を開始した。本科研費を旅費や調査研究費の資金の一部とし、日本学術会議の科学と社会委員会「科学力増進分科会」の下に「高校理科教育検討小委員会」を設置した。この小委員会は須藤靖委員長、縣他が幹事を務め、13名の委員から構成されており、高等学校の理科教育に関する現状と問題点を海外調査や過去の諸調査等から明らかにし、高等学校における次期学習指導要領の改定に向けて、中央教育審議会や文部科学省への提言書を取りまとめることを目的としている。平成26年4月より毎月1回の会合を重ねており、現在、提言書の骨格が固まり、原稿の執筆段階に入っている。高校理科教育検討小委員会では、今日の学習指導要領の中身を精査するとともに、これまでの理科カリキュラムの推移を調べ、海外の動向、特にイギリスと韓国の理科カリキュラムについて専門家を交え情報の共有と討論を行った。これらの成果については、平成26年11月9日に日本科学未来館においてサイエンスアゴラ参加企画としてシンポジウムを実施し、50名を超える参加者と共有し中身を深めることが出来た。次期学習指導要領においては、科学技術立国として必要な科学力をさらに向上させる内容であるとともに、理工系に進学しない高校生にとっても魅力的かつ不可欠なカリキュラム内容は何かを本研究においては主に検討した。そして、その実現のためには、学習対象が明確であること、生活と学習内容の関わりが意識できること、知識ではなく科学的な考え方を育成する内容であることが重要であると結論づけた。また、現行のように物・化・生・地の分野別に学習するのではなく、積極的に科目間の関わりを取り入れ、様々な視点で科学を見ることで、効率的に科学リテラシを涵養できると考えた。このような総合的な理科の科目を必修科目として高校1年生段階で設置することを提案し、モデルとなるカリキュラム案を今年度の成果として作成することが出来た。本研究課題は、理想的かつ実現可能な科学教育カリキュラムを、特に高等学校教科理科において検討・考察するものであり、具体的には3年間に渡って物理・化学・生物・地学の従来の科目4分野のうちの高校生全員必修の学習要素とは何かを検討した。さらに諸外国の動向を調べ日本との比較検討を行った。次期学習指導要領改訂時における全員必修の理科科目設置に関しての検討のための基礎的な研究を実施した結果、最終年度には、日本学術会議科学者委員会・科学と社会委員会合同広報・科学力増進分科会高校理科教育検討小委員会において、提言を取りまとめ発表することに寄与することが出来た。提言「これからの高校理科教育のあり方」(2016年2月8日)は、日本学術会議のウェブページから閲覧可能であり、次期学習指導要領編成に利活用されることを強く期待するものである。提言の概要は次の通りである。(1)単なる断片的知識の詰め込みでなく、理科の4領域が相互に関連しながら現代社会に密接に影響を及ぼすことに着目して、科学の意義と社会におけるその役割を理解し、課題解決型の能力が育成されるように高校理科の内容を見直すべきである。

具体的には、現在の領域別の4つの基礎科目を再編し、「理科基礎(仮称)」という必修科目を新設すべきである。(2)すべての高校生が、その進路に関係なく、物理・化学・生物・地学の基礎事項を学び科学リテラシーを身につけることができるように、「理科基礎(仮称)」には、少なくとも6単位、できれば8単位を割り当てるべきである。またその実現のために、理科4領域の基礎事項を万遍なく教えることのできる高校理科教員の養成体制を早急に整えるべきである。さらにこの「理科基礎(仮称)」は、大学入試センター試験(あるいはその後継として想定されている統一試験)における必受験科目と位置づけるべきである。高等学校教科理科の次期学習指導要領における教科の目的・内容を吟味した。その結果、科目横断的でかつ必修の理科科目を新設することが望ましいと考え、その内容を提案した。中学校で学んだ内容を活かしながら、自己を含む物質や環境の形成を知り、自分と実生活、実社会との繋がりを認識し、自分を含む生命の保全、環境の保全の理解を従来の科目の枠を外して展開をする。本研究成果を踏まえて、天文教育普及研究会、日本天文学会、そして日本学術会議から中央教育審議会への要望や提言を取りまとめ発表した。どの要望・提言においても、総合的な理科必修科目の設置を含む提言内容となった。高校理科教育検討小委員会の設置と、平成26年度中に主たる共同研究者(松本直記)が国立天文台特別客員研究員として国立天文台に滞在し本研究に専念できる環境が出来たことから、当初に想定していた複数の班による研究遂行を中断し、日本学術会議の委員を主体とした研究遂行グループに研究体制を変更した。このことにより、作業が一元化され効率よく研究を進めることが出来た。本研究課題の次期学習指導要領における高等学校での必修理科科目の設置については、日本学術会議の小委員会委員間では合意形成が行われたが、その実施方法としては従来の物化生地の基礎科目4つをそれぞれ必修とする案と、本研究遂行者である縣他が主張する総合的科目の新設との間で両者、調整は付かず、提言書においては両論併記で記述することとなった。このため、知の総合化を目指す総合的理科基礎科目の実現可能性についての更なる検討や基礎研究が重要である。科学教育最終年度は、日本学術会議「高校理科教育検討小委員会」の活動と連動して、本研究課題の取りまとめでもある「提言書」を発表することを最終目的とする。具体的には以下の作業を主に実施予定である。(1)日本学術会議「高校理科教育検討小委員会」の幹事として、本研究遂行を適切に制御する。平均月一回の会合と、メールでのやり取りにより「提言書」を年度内に取りまとめる。(2)本研究成果を共有し、さらに深化させるため、シンポジウムを年度内に開催する。(3)昨年度に引き続き、英国、韓国をはじめEU諸国や東アジア等外国の高等学校理科カリキュラムについて調査する。(4)天文教育研究会(8月、北海道大学)、国際天文学連合総会(8月、ハワイ)等で成果を発表するとともに国内外の共同研究者と「提言書」完成に向けて意見交換を行う。(5)提言書の発表の後、新しく得た知見については論文として取りまとめ投稿する予定。
流れ問題の解適合細分有限要素法コードの開発

非圧縮流れの基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式で記述される三次元流れ問題において,少ない計算量で高解像度の計算を実現できる計算コードを開発した.ナビエ・ストークス方程式の物質微分項に特性曲線による近似を適用して時間微分の近似を行うことで時間発展の各ステップで線形のストークス方程式を解く.領域全体での高解像メッシュを用いることなく,流れが急激に変化する領域において有限要素分割を細分することで効率的な計算を行う事ができる.三次元ストークス方程式は大規模計算となるが,部分構造反復法を改良することで効率的な並列計算が可能になった.非圧縮流れの基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式で記述される三次元流れ問題において,少ない計算量で高解像度の計算を実現できる計算コードを開発した.ナビエ・ストークス方程式の物質微分項に特性曲線による近似を適用して時間微分の近似を行うことで時間発展の各ステップで線形のストークス方程式を解く.領域全体での高解像メッシュを用いることなく,流れが急激に変化する領域において有限要素分割を細分することで効率的な計算を行う事ができる.三次元ストークス方程式は大規模計算となるが,部分構造反復法を改良することで効率的な並列計算が可能になった.非圧縮流れの基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式で記述される三次元流れ問題において、なるべく少ない計算量で高解像度の計算を実現できるアルゴリズムを開発することが目的である。ナビエ・ストークス方程式の物質微分項に特性曲線による近似を適用して時間微分の近似を行うことで時間発展の各ステップで線形のストークス方程式を解くアルゴリズムが得られる。この際、領域全体での高解像メッシュをもちいることなく、流れが急激に変化する領域において有限要素分割を細分することで計算の効率化を図る。この研究目的に対し本年度は、まず特性曲線法による物質微分項の近似方法の選択と移流方程式に対するプログラムコードの有効性の確認を行った。有限要素に区分一次要素を用いるため、有限要素補間した1ステップ前の流速に対し、上流要素を探索し流速場を評価するアルゴリズムは数値積分誤差無しに構築できる。次に、解適合要素細分の基本構成要素である要素細分操作に再帰的な手続きを導入するアルゴリズムの開発を開始した、ここで局所要素細分は、隣接節点関係を再帰的に継承する要素分割を採用することで剛性行列成分の計算量を減らすことが可能になるが、高速計算のためには連立方程式の解法にも注意を払う必要がある。部分構造反復法は、領域分割の導入により、部分領域では直接法による求解をおこない、内部境界でのデータの整合性を反復法によって得るアルゴリズムである。このアルゴリズムを連立方程式解法に採用することで高速計算が可能になるが、直接法に縁取り法を用いると、再帰的に分割した要素分割に対する分解を再利用できることが分かった。この手法により剛性行列生成だけでなく、解法の高速化も期待できる。現在その計算プログラムのコーディングを行っている。非圧縮流れの基礎方程式であるナビエ・ストークス方程式で記述される三次元流れ問題において,なるべく少ない計算量で高解像度の計算を実現できるアルゴリズムを開発することが目的である.ナビエ・ストークス方程式の物質微分項に特性曲線による近似を適用して時間微分の近似を行うことで時間発展の各ステップで線形のストークス方程式を解くアルゴリズムが得られる.この際,領域全体での高解像メッシュをもちいることなく,流れが急激に変化する領域において有限要素分割を細分することで計算の効率化を図る.この研究目的に対し本年度は特に要素細分後の連立方程式ソルバーに関して次の結果を得た.有限要素法による離散化によって得られる連立方程式の効率的な求解法では剛性行列全体を記憶することになり,3次元計算ではその記憶に膨大なメモリーが必要である.計算領域がある対称性を持つ場合に,全体領域での剛性行列は部分領域での剛性行列の足し合わせで再現できることを利用して,メモリー使用量を削減する手法を開発していたが,この手法と部分構造反復法を組み合わせ,計算量を減らすことのできるアルゴリズムに拡張した.境界条件を正射影を用いて表す事で,部分構造反復法の部分問題を共通化でき,参照領域でのLU分解のみを準備することになり高速化が実現できた。有限要素法の並列計算手法に部分構造反復法がある.このアルゴリズムは弾性体問題向けに開発されてきたが,この手法をStokes方程式を効率よく解けるよう改良した.Stokes方程式をP1/P1安定化有限要素法を用いて近似し,内部自由度を消去したあとの不定値問題に共役勾配法を適用し,その前処理に剛体運動自由度と圧力不定性から粗空間を構成する平衡化処理を採用した.安定化手続きが,粗空間での可解性を保証することを示した.これは圧力変数部分の符号を取り替えることにより,行列の強圧性を示すことができたことによる.部分問題に直接法解法を導入することで,高速計算可能なアルゴリズムを構築し,計算コードを作成した.
リモートセンシングデータ及び空間データの構造分析に関する研究

本科学研究費による研究成果は以下の通りである.1,リモートセンシングデータに基づく植物の生態分布のechelon構造分析東京都心における緑地と人口密度の空間構造及びそれらの関連について調べ,人口の過疎及び緑地の全体的な階層的な位相構造が示された.これらの結果はCommunity Ecology誌に掲載された.2.大容量データに対するechelon構造分析リモートセンシングデータのような大容量データの解析を行うため,echelon treeをlimbとboughに階層的に分解し,これら値に基づく4つのプロフィールdivergence, scope, bunching, stackingの定義した.また,具体的なリモートセンシングデータに対して4つのプロフィールに基づく構造分析を行い,バンフの国際会議で公表された.3.都道府県データに対するechelon構造分析各都道府県の隣接情報を与えることによって,echelonデンドログラムを構築が可能であることを示すと共に,都道府県別人口及び日本酒の消費量データに基づきこれらの位相的な構造の把握を行った.これらの結果は,第7回日中統計会議において公表された.4.分割表データに対するechelon構造分析分割表データにおいて,行や列が順序尺度で与えられる場合は,空間データとみなせechelon解析が行える.岡山県の交通事故による死亡者数を基に,交通事故死データの構造の分析を行った.この結果は,第53回国際統計会議において公表された.5.地域データに対するechelon構造分析とホットスポットの検出対象とする地域がいくつかの区画に分割されている場合,データが区画内全体で得られる時は,区画間の隣接情報に基づきechelon解析が行えることを示した.さらに,具体的にNorth Carolina州の100区画(county)における乳児突然死数データに対して,echelonデンドログラムを作成した.また,この構造に基づいた空間スキャン統計量を計算することにより,種々の形状に対する有意に集積性がみられる地域(ホットスポット)を検出できることを示した.これらの結果は,アメリカ統計学合同会議における招待講演,第4回アジア計算機統計学会における講演によって公表された.本科学研究費による研究成果は以下の通りである.1,リモートセンシングデータに基づく植物の生態分布のechelon構造分析東京都心における緑地と人口密度の空間構造及びそれらの関連について調べ,人口の過疎及び緑地の全体的な階層的な位相構造が示された.これらの結果はCommunity Ecology誌に掲載された.2.大容量データに対するechelon構造分析リモートセンシングデータのような大容量データの解析を行うため,echelon treeをlimbとboughに階層的に分解し,これら値に基づく4つのプロフィールdivergence, scope, bunching, stackingの定義した.また,具体的なリモートセンシングデータに対して4つのプロフィールに基づく構造分析を行い,バンフの国際会議で公表された.3.都道府県データに対するechelon構造分析各都道府県の隣接情報を与えることによって,echelonデンドログラムを構築が可能であることを示すと共に,都道府県別人口及び日本酒の消費量データに基づきこれらの位相的な構造の把握を行った.これらの結果は,第7回日中統計会議において公表された.4.分割表データに対するechelon構造分析分割表データにおいて,行や列が順序尺度で与えられる場合は,空間データとみなせechelon解析が行える.岡山県の交通事故による死亡者数を基に,交通事故死データの構造の分析を行った.この結果は,第53回国際統計会議において公表された.5.地域データに対するechelon構造分析とホットスポットの検出対象とする地域がいくつかの区画に分割されている場合,データが区画内全体で得られる時は,区画間の隣接情報に基づきechelon解析が行えることを示した.さらに,具体的にNorth Carolina州の100区画(county)における乳児突然死数データに対して,echelonデンドログラムを作成した.また,この構造に基づいた空間スキャン統計量を計算することにより,種々の形状に対する有意に集積性がみられる地域(ホットスポット)を検出できることを示した.これらの結果は,アメリカ統計学合同会議における招待講演,第4回アジア計算機統計学会における講演によって公表された.平成12年度の研究実施計画において、1.リモートセンシングデータに基づく植物の生態分布のechelon構造分析2.大容量データに対するechelon構造分析3.都道府県データに対するechelon構造分析について重点的に取り組んだ。1.については、東京都心における緑地と人口密度の空間構造とそれらの関連について調べた。緑地データは、ランドサットTMデータのバンド3と4に基づくNDVI値、人口データは、国勢調査の第3次地域区画における人口数を利用した。ランドサットデータは位置に関する幾何補正を行なった後、ピクセルのグループ化を行い人口データの矩形領域に適合させた。Echelon解析の結果、(1)山の手地区、(2)山の手地区から7km未満(環状8号線内)の住宅地区、(3)郊外地区、の3地区でその構造が大きく異なり、山の手地区から7km未満の住宅地区において、人口数と緑地に強い相関が示された。さらに、人口の過疎及び緑地のピークはともに皇居及び代々木公園を中心とした山の手地域内と西部の多摩川流域にあることや東京都心における人口の過疎及び緑地の全体的な位相構造が示された。これらの結果はCommunity Ecology誌に掲載されるとともに、結果の一部はechelon解析の解説とともに著書の中で公表されている。2.については、リモートセンシングデータのような大容量データの解析を行うため、echelon treeをlimbとboughに階層的に分解し、これら値に基づく4つのプロフィールdivergence,scope,bunching,stackingの定義した。また、具体的なリモートセンシングデータに対して4つのプロフィールに基づく構造分析を行い、バンフの国際会議で公表した。

3.については、各都道府県の隣接情報を与えることによって、echelon dendrogram等を構築すると共に、都道府県別人口及び日本酒の消費量データに基づきこれらの位相的な構造の把握を行った。これらの結果は、第7回日中統計会議において公表された。平成13年度は、1.地域データに対するechelon構造分析、2.分割表データに対するechelon構造分析、について重点的に研究を行った。1.地域データに対するechelon構造分析対象とする地域がいくつかの区画に分割されている場合、データが区画内全体で得られる時は、区画間の隣接情報に基づきechelon解析が行えることは平成12年度の研究で報告した。しかし、区画内の特定の地点でデータが得られる場合は、区画間の隣接情報ではなく、地点間の距離に基づく近隣情報でechelon解析を行うのが適当である。具体例として、North Carolina(NC)州の100区画(country)における乳児突然死数データに対して、1)区画内全体、2)区画の中心点、においてデータが得られると仮定した場合のNC州のデータ構造を比較した。さらに、地点データと仮定した場合にクリギングなどの手法を用いてNC州内での補間を行い、等高線に基づくechelon解析を行った。これらの結果は、平成14年8月にニューヨークで開催されるアメリカ合同統計会議における招待講演で公表される。2.分割表データに対するechelon構造分析空間データは特定の位置や領域で観測されたデータであるが、これらの位置や領域は空間的に連続な場合を想定している。2×2の分割表において行や列は連続的ではないが、行や列が順序尺度で与えられる場合は、空間データとみなせechelon解析が行える。具体例として、岡山県の交通事故による死亡者数を、年齢と事故死した時のスピードで分類した分割表に適用した。年齢は10歳単位で層別、事故当時のスピードは自動車、二輪車、自転車、歩行者のスピードの順に層別し、(若者、自動車)、(老人、歩行者)、(幼児、歩行者)の大きなピークを見つけるとともに、交通事故死データの構造分析を行った。この結果は、第53回国際統計会議において公表された。また、echelon解析の手順および空間データ及びリモートセンシングデータの構造分析の方法は、著書「データの科学」の14,15章において、30ページを割いて日本で初めて詳細に公表された。
大学マネジメントにおける上級管理職とIRの機能的連携に関する研究

米国及び豪州の事例分析の結果、大学マネジメントにおける上級管理職とIRの機能的連携の特徴として、1.重層的な組織構造の枠組の中、時には組織横断的なタスクフォースを結成することにより様々な階層の管理職が職責に応じたリーダーシップを柔軟に発揮していること、2.かかるリーダーシップにおいては、IR組織が提供する客観性の高いデータや情報を、学内の対話を促進するトリガーとして活用していることが解明された。研究の第1年度として、先行研究の検討、国内での文献・情報収集、国内大学への訪問調査、米国及び豪州での現地調査を行った。国内では、九州大学で開催された大学評価・IR組織の担当者研究集会への参加および意見交換(2009年9月)を行うとともに、独創的な教学改革が進む新潟大学における上級管理職へのヒアリングを実施した(2009年7月)。米国においては、カリフォルニア大学バークリー校、カリフォルニア州立大学大学総長室等(2009年9月)を訪問し、各機関における上級管理職とIRの機能的連携にかかわる実態調査を実施した。とくにカリフォルニア州の大学では、今日的な重要課題の一つである高等教育の質保証に焦点をあて、IRの専門部署及び教学領域の上級管理職へのヒアリングを行い、大学教育の質保証のあり方や、学習成果測定にかかわる指標開発、データ及び情報の収集・分析を支えるIR機能の特質を解明した点に意義がある。その成果の一部を、研究論文「高等教育に関する研究動向-質保証システムに注目して-」(『教育制度学研究』第16号)や「高等教育質保証のパラダイム転換期における大学の教育力測定-FDセンターに求められる支援機能および課題-」(『立命館高等教育研究』第10号)等にまとめた。豪州においては、メルボルン大学、スウィンバーン大学、豪州質保証機構(AUQA)等(2010年3月)を訪問し、豪州の高等教育機関における教育の質保証や学習成果の評価をめぐる動向の把握を行った。これにより、大学マネジメントにおける上級管理職とIRの機能的連携に関する研究枠組みの洗練化をはかり、第二回調査(2010年度)の基盤をつくった。以上の文献・情報収集及び現地調査の成果をふまえ、日本の大学の教学領域におけるIRの開発に有効な視点をまとめ、ニューズレター(『ITL News』)を通じて大学関係者に周知した。研究の第2年度として、第1年度に引き続き、国内大学への訪問調査、米国及び豪州での現地調査を中心に進めた。国内では、九州大学で開催された大学評価・IR組織の担当者研究集会への参加および意見交換(2010年8月)を行うとともに、先進的な教学改革が進む大阪大学および神戸大学における上級管理職およびIR担当者へのヒアリングを実施した(2011年1月)。米国においては、カリフォルニア州立大学(2010年9月)、ペンシルベニア州立大学等(2011年2月)を訪問し、各機関における上級管理職とIRの機能的連携にかかわる実態調査を実施した。とくにカリフォルニア州立大学ロングビーチ校では、第1年度の調査成果をふまえ、上級管理職及びIR組織へのフォローアップ調査を行った。とくに、今日的な重要課題の一つである高等教育の質保証に焦点をあて、IRの専門部署および教学領域の上級管理職へのヒアリングを行い、大学教育の質保証及びアカウンタビリティへの応答のあり方や、学習成果測定にかかわる指標開発、データ及び情報の収集・分析を支えるIR機能の特質を解明した。その成果の一部を、研究発表「高等教育に関する研究動向-質保証システムに注目して-」(日本高等教育学会)や招待講演「データに基づくカリキュラム・マネジメント-質保証の文脈における大学教育改善とIR-」(東北大学)等で発表した。豪州においては、AAIRへの参加(2010年11月)をはじめ、メルボルン大学、バララット大学、シドニー工科大学、豪州学習教授カウンシル(ALTC)等(2011年1月)を訪問し、豪州の高等教育機関における教育の質保証や学習成果の評価をめぐる動向の把握を行った。これにより、大学マネジメントにおける上級管理職とIRの機能的連携に関する調査の深化をはかり、最終年度における総合的な考察の基盤をつくった。以上の文献・情報収集及び現地調査の成果をふまえ、日本の大学の教学領域におけるIRの開発への示唆をまとめ、中間成果報告書の作成・発行(2011年3月)を通じて大学関係者に周知した。研究の最終年度として、それまでの成果を国際学会(AIR,Canada,2011年5月)や招待講演、雑誌論文等で公表するとともに、国内大学への訪問調査や米国及び豪州の大学に関する追跡調査を進めた。国内では、日本高等教育学会(2011年5月)等に参加し大学マネジメント及びIRに関する情報を収集するとともに、先進的な教学改革が展開されている愛媛大学等でヒアリングを実施した(2011年9月)。米国では、「すぐれたナショナル・モデル」として評価の高いカリフォルニア州立大学ロングビーチ校に対象を絞り、第1年度及び第2年度の訪問調査の成果に立脚した分析を進めた。

特に、今日の高等教育の重要課題の一つである質保証に焦点をあて、大学教育の質保証及びアカウンタビリティへの応答のあり方や、国家戦略と機関レベルの戦略的優先事項の関連、データ及び情報の収集・分析によって内部質保証を支えるIR機能の特質を分析した。豪州では、AAIRにて質保証及び大学マネジメントの最新動向について情報を収集するとともに(2011年11月)、バララット大学等これまでの訪問調査校についての分析をさらに進めた。これにより、大学マネジメントにおける上級管理職とIRの機能的連携に関する総合的な考察を行った。その結果、総じて大学マネジメントにおいては、重層的な組織構造の枠組の中で、時にはタスクフォース等の組織横断的な形によって、様々な階層の管理職が職責に応じたリーダーシップを柔軟に発揮していること、それらのリーダーシップが発揮される場面では、IR組織から提供されるデータや情報という客観性の高い根拠を組織内の「対話」のトリガーとして活用していることが解明された。以上の知見を、日本の大学マネジメントのあり方を検討する上での重要な示唆としてまとめ、最終成果報告書(冊子)の発行(2012年3月)を通じて広く社会に還元した。
海洋生物の性配分と性表現に関する数理モデル

1)フジツボ類の体サイズ連続化を組み込んだ資源配分と多様な性表現を説明するモデルフジツボ類の性の多様性を少ない環境要因で説明する数理モデルを作成した。このモデルでは、従来の生活史戦略理論と性配分理論を統合している。つまり、体サイズの連続化および成長、雄機能そして雌機能の3つの資源配分をおこなっている。本モデルでは、資源獲得指数と死亡率の2つの環境要因が進化的に安定な資源配分戦略に与える影響を調べた。その結果、同時雌雄同体のみ、同時雌雄同体と矮雄、雌と矮雄というフジツボ類で見られる3つの性表現すべてが、環境条件に依存して現れることがわかった。また、本モデルでは、純粋な同時雌雄同体ではなく、雄性先熟的同時雌雄同体が現れることが予測された。2)有柄フジツボ類ヒメエボシの生活史解明への基礎的データ収集ヒメエボシは、深海性の甲殻類に付着する有柄フジツボである。沖縄美ら海水族館の協力のもと、ヒメエボシがハコエビのどの位置についているかを調べた。ヒメエボシは水流を受けやすい、ハコエビの頭胸部と第一腹節の境目や歩脚の第三関節部分に集合していた。水流を受けやすいところに付着することでえさが取りやすいと考えられる。また、ヒメエボシが集合しているところでは、繁殖相手を得やすいと考えられる。ヒメエボシは雌雄同体であることが知られているが、小さな雄(矮雄)の報告はまだない。今年の調査で矮雄と見られる個体(同種個体に付着する小さな個体)が数多く見られた。一般的に矮雄が出現する条件は、雌雄同体の場合、繁殖集団が大変小さいときと言われている。しかし、同種個体に付着したヒメエボシが大きく成長した標本も観察された。このことは、ヒメエボシは小さいうちは雄機能だけを持ち、後に雌雄同体として繁殖するという生活史を持っているのではないかと示唆される。今後、生殖切片を作成して、この仮説を検証する必要がある。フジツボ類は、性転換を除く3つの性表現(同時的雌雄同体性、大型雌雄同体と矮雄、大型雌と矮雄)が見られる動物である(Darwin 1851)。Charnov(1982)はフジツボ類の性表現の決定には、繁殖集団サイズが重要な要因となっていると示唆している。また、繁殖集団サイズが比較的大きいと同時的雌雄同体性に、集団サイズがかなり小さくなると雌と矮雄になることが経験則として知られている。繁殖集団サイズと性表現との関連性を明らかにする資源分配モデルを作成した。体サイズを連続変数として扱い、いずれの体サイズの個体においても、精子生産・卵生産および成長への3つの資源分配が潜在的にできる可能性を持つとした。体サイズの連続化はこのモデルの大きな特徴であり、オリジナリティーが高いと考えている。なぜなら、既存の資源分配あるいは性配分のモデルは、計算の簡便化のため、体サイズを大小2段階にしているからである。各個体の繁殖成功を最大にするような最適資源分配を、動的計画法で計算した。繁殖集団サイズが1程度の場合、矮雄率は0.5に達したが、集団サイズが3程度になると、0になった。雄機能・雌機能および成長への資源分配は、3つ同時に起こることはないことがわかった。初期体サイズからスタートしたとき、始めは雄機能と成長のみに資源分配をおこなう。成長への資源分配割合が0になると、成長が止まり、臨界体サイズに達する。臨界体サイズに到達すると、雄機能と雌機能への分配になる。つまり成長への資源分配が0になった時点で卵生産が可能になる。このモデルから出てくる性表現は、雌雄同体性、雌雄同体と矮雄、雌と矮雄である。また、繁殖集団サイズと性表現は野外の経験則と一致しており、フジツボ類の性表現を一元的に説明できた。