hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多重刺激のシンクロナイゼーションに応答する材料システムの構築

本研究では、多重刺激のシンクロナイゼーションに応答して薬物放出制御可能な材料システムの設計を目指して研究を推進してきた。これまでに、特定温度領域で分解するデキストラン-温度応答性ヒドロゲルと多価相互作用可能なビオチン-ポリロタキサン結合体の設計を推進してきた。本年度は、多重刺激のシンクロナイゼーションとして新たに、ポリイオンコンプレックスと環状分子の包接とのシンクロによる組織形成を目指して研究を行った。ポリイオンコンプレックスと環状分子の包接とのシンクロによる組織体形成α-,もしくはβ-シクロデキストリン(CD)を結合したポリ(ε-リジン)(CDPL)を合成し,ゲスト分子であるトリメチルシリルプロピオン酸(TPA)との水中での包接特性を検討した。高濃度条件にてβ-CDPLとTPAを混合すると,相分離したゲル様物質が得られた。この現象は限定されたpHにおいてのみ観察された。混合したβ-CDPL/TPAは、上限臨界溶液温度(UCST)以上では透明な水溶液であるが、冷却していくとUCST付近の1-2°Cで急激に透過率が低下した。これらのことは,α-,β-CDPLに包接したTPAと分子内及び隣接しているPLアミノ基との静電的相互作用により相分離が起こるものの、β-CDPLの場合、TPAとの包接の寄与が静電的相互作用よりも大きいものと考えられる。この相分離は,定性的に1秒以内に観測されたことから,ストップトフロー分光分析装置を用いて相分離に伴う500nmの吸光度の時間変化を測定した。pH6と7では、吸光度が約100ミリ秒までに上昇したが、pH4と9においてはそのような瞬発的な相分離は見られなかった。これらの結果から、この極微小pH領域での相分離がCDPLとTPAの包接及び静電的相互作用によってミリ秒オーダーで完了することを明らかにした。本研究では、化学的、物理的、および生化学的など多重刺激のシンクロナイゼーションに応答して機能を発現する材料システムとして、異なる刺激に応答して構造変化を生起する生分解性高分子およびそのヒドロゲルの設計を推進している。本年度は、温度応答型高分子をグラフト鎖として生分解性多糖であるデキストラン導入し、グラフト鎖の分子量や導入量の違いにより温度という刺激にシンクロナイズした酵素分解特性を変化させること目的に、分子量の異なる温度応答型高分子をグラフトしたデキストランを種々合成し、それらの温度に応答した酵素分解制御に関して検討した。分子量の制御された片末端アミノ化N-イソプロピルアクリルアミド共重合体の合成法を確立した。具体的には、3-メルカプトプロピオン酸メチルを連鎖移動剤として用いたN-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)とジメチルアクリルアミド(DMAAm)との共重合体[poly(NIPAAm-co-DMAAm)]の合成を行い、ヒドラジン一水和物によるヒドラジノリシスにより片末端アミノ化poly(NIPAAm-co-DMAAm)を得た。これにより、アミノエタンチオールや2-メルカプトエタノールを連鎖移動剤として用いたときの不完全な分子量制御の問題を克服することができ、数平均分子量90040,500のpoly(NIPAAm-co-DMAAm)をデキストラン(DEX,Mn=40,000)へ導入し、LCST以下・以上におけるDEX鎖のデキストラナーゼによる分解性を粘度測定から評価した。グラフト鎖の導入率が同じで分子量が1,510、3,800、9,140であるそれぞれのグラフトポリマーの緩衝溶液中での酵素分解に伴う粘度測定結果から、LCST以下では分子量の増大に伴い分解が抑制される傾向を示した。このことは、分子量約9,000のグラフト鎖がデキストラナーゼのDEX鎖への接近に対する立体障害となっていることを示唆している。ところがLCST以上ではグラフト鎖の分子量に依存せずに分解が進行した。以上のことから、DEX鎖へ導入するグラフト鎖の分子量が、温度にシンクロナイズした酵素分解の制御に重要であることが明らかとなった。本研究では、温度を物理的な刺激として捉え、特定の温度領域にのみシンクロナイズした高分子鎖の絡み合い変化による酵素分解制御システムを検討している。これまでに、グラフト鎖長の異なるN-イソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)とジメチルアクリルアミド(DMAAm)との共重合体[poly(NIPAAm-co-DMAAm)]を種々にグラフトしたデキストラン(DEX,Mn=40,000)の合成法を確立した。さらに、下限臨界溶液温度(LCST)以上での不均一条件にすると、LCST以下の均一条件と比較してデキストラナーゼによる分解が促進されることを見出した。本年度は、この温度にシンクロナイズした酵素分解における要因を明らかにするため、グラフト鎖長を種々に変えてグラフトコポリマーの酵素分解特性を評価した。さらには、poly(NIPAAm-co-DMAAm)をグラフトしたDEXを3次元架橋したヒドロゲルを調製し、ヒドロゲルでのシンクロナイゼーションを検討した。1:温度にシンクロナイズした酵素分解におけるグラフト鎖長の影響DEX1分子鎖あたりの導入量をほぼ統一したグラフトポリマー(グラフト鎖のMn:1,510、3,800、9,140)を合成し、緩衝溶液中での酵素分解に伴う粘度測定及びGPCによる分解産物の定量から評価した。

LCST以下では、グラフト鎖の分子量の増大に伴い酵素分解が抑制される傾向が見られたが、LCST以上では、分子量によらずDEX単独の酵素分解と同様に分解が進行した。これより、グラフト鎖の分子量が9,140の時は、LCST以下で約60%分解が抑制されており、温度とのシンクロナイズにはグラフト鎖長を長くする必要があることが明らかとなった。以上のことは、LCST以下でのグラフト鎖とDEX鎖との絡み合いが酵素のDEX鎖への接近を抑制し、LCST以上ではグラフト鎖が収縮して絡み合いが解消される機構が温度とのシンクロナイゼーションを可能にしていることを示唆するものであった。2:温度応答型高分子をグラフトしたデキストランヒドロゲルのシンクロナイズド分解グラフトポリマー(グラフト鎖のMn:3,800、9,140)中の水酸基をp-ニトロクロロホルメートで活性化し、これとへキサメチレンジアミンとの架橋反応からヒドロゲルを調製した。調製したヒドロゲルの含水率は、LCST以上・以下に関わらずどれも9496%を保持していた。このことは、LCST以上でのグラフト鎖の脱水和に伴うヒドロゲルの収縮がほとんどなく、膨潤したヒドロゲル中でグラフト鎖のみがコイル-グロビュール転移していることを示唆している。デキストラナーゼ存在下におけるヒドロゲルの重量変化の測定から、溶液の場合と同様グラフト鎖の分子量が9,140の時にLCST以下での分解の抑制が見られた。これは、溶液中で見られた温度にシンクロナイズした絡み合い構造の変化がヒドロゲルの場合にも生起していることを支持している。含水率がLCST以上においても変化していない事実を考慮すると、コイル-グロビュール転移に伴ったグラフト鎖間の凝集はほとんどなく、グラフト鎖1分子の転移による絡み合いの解消が酵素分解を可能にしているものと推察される。本年度は,特定温度領域と酵素とがシンクロナイズして初めて分解が進行するヒドロゲルの設計を目指し,ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAAm)をグラフトしたデキストラン(DEX-g-PNIPAAm)とPNIPAAm架橋マトリックスからなる相互進入網目(IPN)ヒドロゲルの合成とその分解特性について検討した。さらには,超分子(ポリロタキサン)に担持した多数のリガンドが細胞表面の結合タンパク質と多価的に相互作用して,結合タンパク質とリガンドとの特異的な相互作用が増強するシステムについても検討した。1:特定温度領域で分解するデキストラン-温度応答性高分子ヒドロゲルの設計DEX-g-PNIPAAm存在下,NIPAAm,架橋剤としてメチレンビスアクリルアミド、レドックス開始剤として過硫酸アンモニウムをそれぞれ用いてIPNヒドロゲルを調製した。DEX-g-PNIPAAm及びヒドロゲルマトリックスの下限臨界溶液温度(LCST)は、それぞれ約32°C(T1)、38°C(T2)と算出された。T1以下(30°C)、T1以上T2以下(35°C)、T2以上(40°C)でのIPNヒドロゲルの酵素分解挙動を解析したところ,30°Cでは重量が変化しなかったが、35°Cでは重量が減少し、40°Cでは重量減少が抑制されるようになった。以上より、2つのLCSTに挟まれた特定温度域において酵素分解が進行する機能設計が可能であることを示すことができた。2:ビオチン-ポリロタキサン結合体の合成とストレプトアビジンとの多価相互作用の解析ビオチン導入ポリロタキサンは、α-シクロデキストリン(α-CD)
建築空調システムにおける配管・ポンプの省エネルギー設計法の開発

本研究は空調システムの水搬送系を対象として低負荷時にも効率的に運転可能な配管・ポンプの設計法を開発し、その省エネルギー効果を示すことを目的とするものである。特に、統合配管とポンプ直列配置の2つの新たな手法を提案し、それらを中心とする設計手法を開発した。新たな設計法の省エネルギー効果について対象システムを変更して検討し、年間で最大55.1%のポンプ動力が削減されることを示した。また、提案した設計法は一般的な流量制御方法であるバルブ制御や吐出圧力制御を採用しているシステムにおいて、より大きな省エネルギー効果が得られることを示した。当初の計画では、以下の4つのSTEPを今年度の課題としていた。STEP1:シミュレーションモデルの構築、STEP2:実測データの収集、STEP3:シミュレーション精度の検証、STEP4:配管統合のケーススタディの4つのSTEPである。本年度の研究ではこれらの4つのSTEPのうちSTEP3を除いて達成できた。さらに次年度に予定していたSTEP5:負荷率分布を予測する手法の検討について一部を実施した。各STEPの具体の実施状況を以下に説明する。STEP1については、まず配管内の流量と圧力の計算を行う計算モデルの整理を行った。従来から当研究室で整備している空調システムのシミュレーションモデルに整理した圧力・流量計算モデルを組み込んだ。対象建物として、北海道にある商業施設、大阪にある複合ビルの2件を対象とした。STEP2については、研究協力者の協力を得て北海道にある商業施設、大阪にある複合ビル、滋賀の大学施設、京都の商業施設、京都の高校施設について空調システム図面および実測データを入手できている。このうち、滋賀の大学施設、京都の商業施設、京都の高校施設については配管内の圧力データも取れており、今後これらのモデル化を順次行っていく。STEP3については先行してモデル化した北海道にある商業施設、大阪にある複合ビルでの圧力測定データが得られなかったため、検証が進まなかった。今後他の建物をモデル化し、導入した圧力・流量計算モデルの精度検証を進める。STEP4については、大阪にある複合ビルを対象としたシミュレーションにおいて熱交換器4台の配管を統合した場合の計算を行い最大16.5%搬送動力を削減できることを確認した。STEP5について、実際の3件の建物の負荷率分布を整理すると共に、今後の分析に必要な標準的な負荷率分布の作成を行った。当初の計画では、以下のSTEP1STEP7までを本年度までに完了する予定であった。このうち昨年度までに、STEP1(シミュレーションモデルの構築)とSTEP2(実測データの収集)は完了しており、STEP4(配管統合のケーススタディ)を一部進めていた。本年度は、昨年度の積み残しであったSTEP3(シミュレーション精度の検証)を実施し、ポンプや配管の圧力を計算するシミュレーションモデルが、実態を十分に捉えられることを明らかにした。圧力計算までが行える計算手法を導入した空調シミュレーションモデルは少なく、貴重な研究成果が得られた。STEP4についても昨年度の検討を継続して完了させた。得られた成果では、統合配管をどのような場合に導入すれば良いかが明確になり、設計法構築の資料として有用な結果を得ることができた。特に配管の長さが長いシステムで統合配管は有効で効果が大きいものではポンプの動力を約25%削減できることが分かった。また、検討を進める中で当初の計画にはなかったがポンプの直列設置が効果的に省エネルギーを実現できることが分かり、これについてもケーススタディを進めた。ポンプの直列設置は、これまでの設計法では全く検討されることはなく、これを取り入れた設計法ができれば非常に画期的である。検討では最大55%ポンプ動力を削減できることを示した。STEP5(負荷率分布を予測する手法の検討)については、建物の熱負荷想定ができればおよそ予測ができることが分かり、新たな手法としての開発は重要ではないと判断した。STEP6・STEP7の設計法の構築については、検討を進め骨格を決めることができた段階である。次年度予定しているヒアリング(STEP8)を前倒しで進め、実務者と新設計法の構築・改善についての議論をし、手法として導入できる可能性が十分にあることを確認した。本研究では空調システムの水搬送系を対象として低負荷時にも効率的に運転可能な配管・ポンプの設計法を開発し、その省エネルギー効果を示すことを目的として研究を進めた。昨年度まで検討を進めてきた統合配管の検討にポンプ直列配置を加えた2つの新たな手法を核とする設計手法をまとめることができた。統合配管は、複数の配管を1つにまとめ、管径の大きな配管を用いることで、管内の流速を下げ、摩擦損失による抵抗を低減させる手法である。従来の配管方法と比較した省エネルギー効果を、バルブ制御、最適揚程制御などの流量制御手法ごとに検討し、最適揚程制御のような部分負荷運転時に運転揚程を落とすことができる制御方法を採用すれば対象システムでは最大7.3%の省エネルギーとなることを示した。ポンプ直列配置は、ポンプの台数分割をする際に一部のポンプを直列に配置し、直列部分のポンプ1台当たりの定格揚程を下げることで、負荷が非常に小さな時間帯には定格揚程の小さなポンプで無駄のない運転を行う手法である。従来通りの台数分割だけを行った場合と比較した省エネルギー効果をバルブ制御、最適揚程制御といった流量制御方法ごとに検討し、バルブ制御や吐出圧力制御の場合、対象システムでは最大60%の省エネルギーとなることを示した。

さらに、統合配管とポンプ直列配置の2つの手法の採用の可否について、省エネルギー効果を得るための判断の根拠を示し、従来の設計法の中に組み込むことで、新たな設計法を提案した。本手法により、年間で最大55.1%のポンプ動力が削減されることを示した。これらの研究成果を空気調和・衛生工学会の論文集に2報、都市・建築学研究(九州大学大学院人間環境学研究院紀要)に1報の論文として投稿し、公表を行った。本研究は空調システムの水搬送系を対象として低負荷時にも効率的に運転可能な配管・ポンプの設計法を開発し、その省エネルギー効果を示すことを目的とするものである。特に、統合配管とポンプ直列配置の2つの新たな手法を提案し、それらを中心とする設計手法を開発した。新たな設計法の省エネルギー効果について対象システムを変更して検討し、年間で最大55.1%のポンプ動力が削減されることを示した。また、提案した設計法は一般的な流量制御方法であるバルブ制御や吐出圧力制御を採用しているシステムにおいて、より大きな省エネルギー効果が得られることを示した。ほぼ当初の予定通り研究を進めることができており、加えて当初の予定にはなかった画期的なポンプの省エネルギー手法(小型ポンプの直列配置)の着想に至り、その省エネルギー効果のケーススタディまで完了することができた。また、次年度に予定していた実務者と新設計法の有効性を議論するヒアリングを前倒しで一部実施し、新設計法が実用上も十分に適用可能な手法となりうることも確認した。建築設備最終年度は、本年度行ったケーススタディの結果を空気調和・衛生工学会の論文集に投稿する(2報)。さらに設計法としてのまとめに入り、実務者が実際に使用できる具体的な設計手順を示し、さらに数名の実務者にヒアリングを行って、設計法の普及の可能性と改善点の洗い出し、修正を行っていく。シミュレーション精度の検証について課題が残るものの当初予定していたケーススタディまでを実施できた。さらに次年度実施予定であった負荷率分布の整理を進めることができた。本年度と同様に次年度も当初計画に基づいて検討を進める。次年度は、ケーススタディを更に進め配管設計法に落とし込む作業となる。配管やポンプサイズを変えてケーススタディを実施し、流量負荷分布と適切な配管サイズ・ポンプ容量との関係を整理する。流量負荷分布と年間のエネルギー消費量の関係についてもまとめ、エネルギー消費量の推計法とする。また、本年度の研究成果について学会発表等を行う。最終年度は、構築した設計法の実用性に関する実務者へのヒアリングとそれを受けた設計法の見直しを予定している。構築した配管設計法に基づいてヒアリングの計画等を作成し、実用的な設計法となるよう工夫する。
不妊病態に関わる受精制御因子『精嚢腺タンパク質SVSファミリー』の機能解析

研究目的1 :精嚢腺由来の膣栓形成タンパク質の体内受精における必要性を調べる精嚢腺タンパク質SVS2が交尾時にメス生殖器内へ侵入し、精子と相互作用して精子の受精能を抑制することが明らかとなっている。また昨年までの結果から、SVS2を欠損したオスマウスでは産仔がほとんど得られないこと、またノックアウトマウスにSVS2を遺伝子導入すると妊孕性が回復することが明らかとなっていた。平成25年度は、そのフェノタイプを詳細に解析した。子宮内に射出された精子を電子顕微鏡で解析した結果、SVS2は精子の受精能をコントロールしていると予想していたが、子宮内ではそのような現象は見られず、SVS2は子宮内で精子を保護していることが明らかとなった。またこの結果から、子宮内には精子を殺す因子が存在すること、その因子は液性因子であり体外でも精子細胞膜を破壊する様子が観察されることが分かった。これらの結果は、これまでの常識である「メス生殖器は精子の受精を高める」「メス生殖器内は精子に快適な状況」といった概念を否定するものであり、インパクトのある雑誌への掲載が決まり、新聞やインターネットニュースなどにも取り上げられた。研究目的2 :メス生殖器による精子からのSVS2の除去機構これまでの結果から、子宮内においてSVS2は精子表面から徐々に消失し、卵子の待つ卵管では精子はSVS2と結合していないことが明らかとなっている。平成25年度は、この仕組みを明らかにする予定であったが、目的1で明らかとなった、子宮内の殺精子因子の同定が優先事項となったため、SVS2の除去機構はあまり進んでいない。マウスSVS2はヒトSemgと相同であるが、ヒトの場合、精子とSemgの結合は遠心分離用密度勾配媒体であるPercollを用いて解除できることが明らかとなった。ヒトの人工授精には、射出精子をPercollで洗浄し子宮内へ注入するのが慣例であり、この方法では子宮内で精子を守るはずのSemgが存在しないことになり、精子の生存性が低くなると予想される。Percollではなく、もう少しSemgを残した状態で精子を洗浄できる方法を考える必要があると考えられた。ノックアウトマウスの表現型を詳細に解析した結果、予想していた現象は見られなかったが、それ以上の現象を発見することが出来た。また当初の目的は論文としてまとめることであったが、想定外に高いレベルの雑誌へ掲載が決まった。平成25年度の研究結果からは、子宮内の殺精子因子を完全には同定することが出来なかった。免疫系の因子であると想定しているため、今後は網羅的なプロテオミクスを行い、完全に同定する予定である。同定後は、その因子を欠損した雌マウスとSVS2を欠損した雄マウスを交配させて、それら因子の体内受精における必要性を確認する予定である。研究目的1:精嚢腺由来の腟栓形成タンパク質の体内受精における必要性を調べる当初の予定ではKOMPでSVS2 KOマウスを購入予定であったが、KOMPで購入したキメラマウスでは生殖系列に組込まれておらず、次世代が得られなかった。そこで、共同研究者である吉田学准教授(東京大学)が作製途中であったSVS2 KOマウスを国立成育医療研究センターへ納入し、解析を行うことにした。SVS2を欠損したオスマウスの妊孕性を確認するために、オス1匹とメス2匹を1ケージに入れて妊娠・出産の頻度を確認した。SVS2 +/-のオスはWTと変わらない妊孕性を示したが、SVS2-/-のオスは10%未満の妊娠頻度を示した。特に、性成熟の8週齢以降に交尾した場合は全く産仔が得られなかった。また妊娠した場合の一腹当たりの産仔数には差がなかった。このことから、SVS2 KOマウスは交尾と受精のタイミングが悪いフェノタイプと言える。8週齢以前においては10%ほど産仔が得られる理由については今後検討を行いたい。また、SVS2シングルKOマウスで顕著なフェノタイプが観察されたことから、SVS2-6の領域を欠損するマウスの作製は中断している。研究目的2:メス生殖器による精子からのSVS2の除去機構精嚢腺タンパク質SVS2は子宮・卵管内のpH変動が上記の現象を引き起こしていると仮定し、pH変動によるSVS2の精子受精能に及ぼす抑制作用を観察した。IVF培地中に緩衝剤であるHEPESをpH6.5-7.5-8.5に条件を変えたものを添加し、受精率を観察した。その結果、SVS2の抑制作用はpH依存的に解除され、pH8.5において最も高い受精率を示すことが分かった。この結果から、卵管内のpHがアルカリ性に傾いていると予想されるが、実際にマウスの卵管内pHは測定できていない。研究目的1:精嚢腺由来の膣栓形成タンパク質の体内受精における必粟性を調べる前年度までの結果から、SVS2を欠損したオスマウスは極めて低い妊孕性を示すことが明らかとなった。本年度はその詳細について解析を行った。その主な方法として、精子の先体がGFPでミトコンドリアがDsRedで蛍光観察できるTGマウスとバッククロスを行い、精子の局在および先体反応の有無をin vivoで確認できるように工夫した。その結果、野生型のオスと交尾したメス子宮内では精子は先体反応を誘起していないのに対して、SVS2 KOマウスのオスと交尾したメスの子宮内では精子のほとんどが先体反応を誘起していた。

また受精の場である卵管の膨大部には精子自体が存在しないことも明らかとなった。しかしSVS2 KOマウスの精巣上体精子は極めて正常であり、体外受精などは問題なく行えることも明らかとなった。これらの結果から、SVS2は体内受精を行う場合に必須となる因子であること、またその作用として精子の先体反応を一時的に抑制し、卵子付近での効率的な受精を成功させる鍵となる分子であると考えられた。研究目的2:メス生殖器による精子からのSVS2の除去機構メス生殖器によるSVS2の除去機構は明らかとなっていないが、本年度は光る精子を用いた解析によって、より正確に子宮内での精子の挙動が明らかになったことから、メスの子宮内では精子の先体反応が非常に促進されていることが明らかとなった。これは野生型精子においてもSVS2が存在しないと起こり得る現象である。発情期のメスマウスの子宮内液を回収し、受精培地に添加して精子を培養したところ、やはり継時的に精子の先体反応は誘起され、また精子の運動性も低下させる結果となった。現時点では子宮内の精子先体反応促進因子は不明のままであるが、SVS2がその因子の作用をキャンセルすることから、SVS2の子宮内での機能を知るうえで大きなヒントとなる可能性がある。研究目的1 :精嚢腺由来の膣栓形成タンパク質の体内受精における必要性を調べる精嚢腺タンパク質SVS2が交尾時にメス生殖器内へ侵入し、精子と相互作用して精子の受精能を抑制することが明らかとなっている。また昨年までの結果から、SVS2を欠損したオスマウスでは産仔がほとんど得られないこと、またノックアウトマウスにSVS2を遺伝子導入すると妊孕性が回復することが明らかとなっていた。平成25年度は、そのフェノタイプを詳細に解析した。子宮内に射出された精子を電子顕微鏡で解析した結果、SVS2は精子の受精能をコントロールしていると予想していたが、子宮内ではそのような現象は見られず、SVS2は子宮内で精子を保護していることが明らかとなった。またこの結果から、子宮内には精子を殺す因子が存在すること、その因子は液性因子であり体外でも精子細胞膜を破壊する様子が観察されることが分かった。これらの結果は、これまでの常識である「メス生殖器は精子の受精を高める」「メス生殖器内は精子に快適な状況」といった概念を否定するものであり、インパクトのある雑誌への掲載が決まり、新聞やインターネットニュースなどにも取り上げられた。研究目的2 :メス生殖器による精子からのSVS2の除去機構これまでの結果から、子宮内においてSVS2は精子表面から徐々に消失し、卵子の待つ卵管では精子はSVS2と結合していないことが明らかとなっている。平成25年度は、この仕組みを明らかにする予定であったが、目的1で明らかとなった、子宮内の殺精子因子の同定が優先事項となったため、SVS2の除去機構はあまり進んでいない。マウスSVS2はヒトSemgと相同であるが、ヒトの場合、精子とSemgの結合は遠心分離用密度勾配媒体であるPercollを用いて解除できることが明らかとなった。ヒトの人工授精には、射出精子をPercollで洗浄し子宮内へ注入するのが慣例であり、この方法では子宮内で精子を守るはずのSemgが存在しないことになり、精子の生存性が低くなると予想される。Percollではなく、もう少しSemgを残した状態で精子を洗浄できる方法を考える必要があると考えられた。
多人数の社会的場面におけるソーシャルスキル向上のための工学支援技術の研究

2018年度は,各々のコミュニケーション状況において学ぶべきソーシャルスキルの分類を進めること,分類に基づいた効率の良いフィードバック方法の考案,各学習効果の検証方法の構築などに取り組んだ.前年度に開発した対話形式のエージェントシステムを基に改善することと,新しいシステムを構築することも進めた.また,システムを使うユーザのターゲットを変えたものとして,認知症者とのコミュニケーション方略を学ぶシステムの開発にも取り組んだ.異なるターゲットを扱うことで,各々の多人数での会話状況における対応スキルの分類,およびそれに結びついた対処法などについての新たな知見を得ることができ,また対処方法をユーザに学んでもらう方法を探るに至った.さらに,初段階ではあるが学習効果の検証も実施し,一定の学習効果を得るに至った.複数回に分けて実験を実施すること,および会話事例を吟味して準備する,比較対象の用意などの実験検証方法を探ることができた.これは今後のシステムの効果検証方法の確立に繋がる.本システムと研究コンセプトは認知症者とのコミュニケーションをターゲットにした社会問題をも扱うことができることを示すことができたと考える.一方で,会話事例の量を補うこと,会話事例の適切さの評価を進めることが必要であり,スキル学習結果の評価方法の難しさが課題であり今後取り組んでいく.これらの成果は電子情報通信学会HCGシンポジウムで発表し,プレゼンテーション賞を頂くことに至った.2018年度は,前年度に開発したシステムを基に改善することと,別種の新しいシステムを構築することに取り組んだ.新しく開発に取り組んだシステムはWebやスマホで実行可能としたものである.Web用のスクリプトで実装されており,多様な環境で実行できる.共同研究者と議論し,会話状況の説明,ユーザが答えるべき選択肢とフィードバックが表示されるインタフェースをデザインした.簡単な共有データベースも利用し,会話事例の入れ替えも可能となっている.ただし,音声による対話機能は持たず,限定的ながら効率よくスキルの学習ができることを狙っている.前年度から引き続き開発しているものは,複数のエージェントと対話できる形式でのスキル学習システムである.複数のディスプレイを用いて,仮想環境状況の中で対話し,スキルの学習を実施できることを狙っている.2018年度はシステムのターゲットを変えたものとして,認知症者とのコミュニケーション方略を学ぶシステムの開発にも取り組んだ.各々の状況における対応スキルの分類とそのときの対処法などについての知見を得ることができ,また,初段階ではあるが学習効果の検証も実施し,効果検証方法の確立に繋がる.会話事例の質の検証,会話事例をさらに増やした学習効果の検証などが課題であり,システム改善とともに進めていく.本研究ではシステム開発はおおむね進展しているが,会話事例の量の不足,会話事例の適切さの評価不足(会話事例の量と質の課題),とスキル学習評価方法の難しさが課題となっている.会話事例は,共同研究者で多数の文献やウェブによる調査で議論をして作成してきている.作成した事例は実際に実装し,十数名の大学生による評価試験も実施して改良版の作成も進めている.しかしながら,インタフェース研究者のみで作成していることから,専門知識の不足や自然な対話となっていない(不自然な言葉や文を用いている)ことが問題となっている.システムの基礎部分だけでなく,実用的な会話となっているか,不自然な状況設定での会話になっていないか,回答の選択肢は正しいか,それらからユーザが学び取れることができるか等の検証が課題となっている.このため,劇団の脚本家と会話事例を議論して作成を進めている.会話作成の専門家とエージェントが話すべきセリフや妥当な状況設定を検討していくことで,研究をさらに発展できるものと考えている.また,今後実験も重ねてシステムの効果検証も進めていく.本研究では,ソーシャルスキルを獲得する際の一般的なトレーニング過程である(I)目標の設定(II)モデリング(III)ロールプレイ(IV)フィードバック(V)般化,と対応させながらソーシャルスキル訓練システムを構築する予定である.H29年度ではユーザが獲得すべきスキル(目標)をグループインタビュー等から収集,訓練するスキルの測定方法およびフィードバック方法も考案する予定であった.当該年度では,(1)開発するソーシャルスキル訓練システムの位置づけを再整理することと,システムを学ぶ対象の再検討を実施した.ソーシャルスキルの各種の文献を調査すること,ソーシャルスキルとして学ぶべき多くの事例を収集しなおし,整理しなおした.これにより他種の訓練方法との位置づけを明確にした.さらにターゲットを大学生とし,新社会人として知っておくべきソーシャルスキルを学ぶシステムの開発から進めることとした.ユーザが獲得すべきスキル(目標)を選出するため半構造化インタビュー等から対人葛藤状況における行動の予備調査も実施した.(2)さらに,各種調査をもとに擬人化エージェントを作成するツール(MMDエージェント)を用いて,社会的状況場面を作り,ユーザが応答できる訓練システムを試作した.この際,事前に実施した調査をもとに,フィードバック方法も考案した.ユーザが目標(相応しい言動)を取ったかどうかシステムがフィードバックを返すことで,ユーザは自らの行動の適切さを学ぶことができる.試作したシステムは電子情報通信学会HCGシンポジウムで発表,セッション賞を頂くに至り,一定の評価を得た.以上が該当年度の実施概要である.当該年度では,訓練システムの試作に至り,予備実験も実施できたことで,おおむね順調に進展していると考える.また,試作品を基にしてWEB上でも訓練を実施できるツールも作成した.これにより,システム開発は部分的に効率化ができ,訓練内容の一部は課題を増やしていくのみの段階にすることができた.さらに,別種のソーシャルスキルを学ぶための訓練システムとして,「多人数場面において,自ら意見を言う」ためのシステムの試作もおこなった.

当初作成した試作システムはエージェントらがユーザへ質問し、それに対してユーザが答えるといった1対1の質疑応答形式であった。しかしながら、この形式は話し出すチャンス(発話機会)がユーザに与えられており、回答が容易である。「不特定多数に向けて」の話題の投げかけや、「複数人での会話」において、その会話参加者それぞれに対して発話機会は与えられない場合が存在する.このような発話機会が存在しない状況でも話せるスキルを鍛える場合のシステムについても試作をおこなった.以上,当初予定していたシステムの試作と予備実験,さらにそれを発展させたシステムも試作しており,研究はおおむね順調と考える.現在システムの改良を進めており,今後検証実験を進めていく予定である.2018年度は,各々のコミュニケーション状況において学ぶべきソーシャルスキルの分類を進めること,分類に基づいた効率の良いフィードバック方法の考案,各学習効果の検証方法の構築などに取り組んだ.前年度に開発した対話形式のエージェントシステムを基に改善することと,新しいシステムを構築することも進めた.また,システムを使うユーザのターゲットを変えたものとして,認知症者とのコミュニケーション方略を学ぶシステムの開発にも取り組んだ.異なるターゲットを扱うことで,各々の多人数での会話状況における対応スキルの分類,およびそれに結びついた対処法などについての新たな知見を得ることができ,また対処方法をユーザに学んでもらう方法を探るに至った.さらに,初段階ではあるが学習効果の検証も実施し,一定の学習効果を得るに至った.複数回に分けて実験を実施すること,および会話事例を吟味して準備する,比較対象の用意などの実験検証方法を探ることができた.これは今後のシステムの効果検証方法の確立に繋がる.本システムと研究コンセプトは認知症者とのコミュニケーションをターゲットにした社会問題をも扱うことができることを示すことができたと考える.一方で,会話事例の量を補うこと,会話事例の適切さの評価を進めることが必要であり,スキル学習結果の評価方法の難しさが課題であり今後取り組んでいく.これらの成果は電子情報通信学会HCGシンポジウムで発表し,プレゼンテーション賞を頂くことに至った.2018年度は,前年度に開発したシステムを基に改善することと,別種の新しいシステムを構築することに取り組んだ.新しく開発に取り組んだシステムはWebやスマホで実行可能としたものである.Web用のスクリプトで実装されており,多様な環境で実行できる.共同研究者と議論し,会話状況の説明,ユーザが答えるべき選択肢とフィードバックが表示されるインタフェースをデザインした.簡単な共有データベースも利用し,会話事例の入れ替えも可能となっている.
動的再構成による自律制御システムのための開発プラットフォーム

動的再構成を活用した自律制御システムのための開発プラットフォームについて、次の要素項目の研究開発を行った。1試作環境の実例として、動的再構成可能なFPGAとカメラを搭載したロボットカーを製作した。2開発プラットフォームとして、ソフトコアプロセッサと動的再構成スロットからなるシステムアーキテクチャを提案した。3当該プラットフォーム向けの基本モジュールとして、制御用プロセッサ、アクセラレータ間通信モジュール、動的再構成制御モジュール、また、画像処理向けのラインバッファライブラリなどを開発した。4高位合成技術を活用し、認識・自律制御のアルゴリズムのハードウェアアクセラレータを開発した。平成24年度は、動的部分再構成を行うためのプロトタイプ実装のための基本構成要素の検討と設計、認識回路の設計手法の検討を進めた。システム構成として、主たる機能である画像処理、認識、制御などの高負荷な処理を専用ハードウェアモジュールが担い、全体の制御は小規模プロセッサが担うアーキテクチャをとる。基本構成要素のひとつとして、動的に再構成されるハードウェアモジュールの相互接続網について検討した。動作モデルの初版として、機構の単純さ、回路規模、デッドロック・フリーの確実な動作を重視し、トークンリングを採用した。トークンリングのインターフェース回路を設計し、基本動作を確認した。Xilinx社FPGAのXC5VLX50で、回路規模は117スライス、最大動作周波数は339MHzであった。さらに基本構成要素として、制御用の小型のプロセッサを開発した。成果を広く共有するための公共性と、回路規模、シンプルさを重視し、公的検定用プロセッサCOMET-IIの仕様に沿うこととした。組込み制御向けに割り込みなどの機能を拡張し、FPGA上で動作するソフトコアプロセッサとして設計した。Xilinx社FPGAのXC3S400Aで、動作を確認し、回路規模は899スライス、最大動作周波数は53MHzであった。また、画像認識のハードウェア設計を支援するために、高位合成の活用を検討した。二次元データに対するパターンマッチ処理を実装し、その高速化のためのラインバッファライブラリを設計した。2cycle/dataのスループットで動作する。ALTERA社FPGAのEP4CE115F29C7に実装し、1画素8ビット、幅1280画素、5ライン時で、回路規模は282ロジックエレメント、最大動作周波数は157MHzであった。昨年度まで研究開発を進めてきたI.動的再構成を活用するシステムプラットフォームの1モジュール間通信機構と2再構成制御用プロセッサ、II.自律制御機構の高位合成によるハードウェア化の3画像認識アルゴリズムのハードウェア化の基礎検討と4推論アルゴリズムのハードウェア化の基礎検討、について、さらに研究開発をすすめた。1について、開発済みの通信機構を用いて、ラインバッファ、中央値フィルタ、平均値フィルタ、ラプラシアンフィルタを含む画像処理システムを設計した。仮想カメラモジュール(画像データ生成と疑似ノイズ付加)を作成し、動作検証を行った。2について、開発済みのプロセッサに再構成制御ポートと不揮発メモリを追加し、プロセッサによる動的再構成制御を設計した。設計したシステムは比較的小規模なFPGAに十分小さな規模(622Slice,全体の12%程度)で実現できた。3について、画像認識のためのSIFT特徴量計算を取り上げ、ソフト・ハード分割とハード部分の高位合成向け構成法を検討した。精度を十分に保ったまま、素直な設計に対して約1/66程度の規模で、一般的な画像サイズでも10fps程度の十分な処理能力となる。さらに、高位合成技術を用い、動画像中の光点を追跡するハードウェアを設計した。4については、自律制御の高度化に向けて、人工知能アルゴリズムのハードウェア設計のケーススタディを進めた。ここでは、ゲームにおけるmin-max推論アルゴリズムをとりあげ試行した。高位合成の利点を活かし、人間の知恵・定石の記述と、先を読む推論機構の並列化を両立させることができた。総論として、課題テーマの基盤となる各要素技術について、研究開発を進め、実現性を確認することができた。一方で、反省点として、これら技術を統合しての実機動作には至っていない。実開発力の強化と実証が今後の課題として残される。動的再構成による自律制御システムの開発プラットフォームの構築に向けて、初年度の案件として、主に(1)システム・アーキテクチャの検討とプラットフォーム化設計、(2)動的部分再構成制御回路の設計、(3)知的処理部のための設計技術の検討と導入を進めた。(1)システム・アーキテクチャ検討では、プロセッサと回路モジュール群の接続方法を定め、要素回路の設計を進めた。回路モジュールはプロセッサ・バスに接続するとともに回路モジュール専用の相互接続網に接続する。回路モジュールは動的に再構成されるためその接続網も動的再構成可能でなければならない。ここではトークンリング方式のネットワークを採用し、リングの通信制御と回路とのインターフェースをつかさどる回路モジュールを設計した。回路シミュレーションにより動作を確認した。(2)動的部分再構成制御回路については、再構成のための構成情報を保持する不揮発メモリの制御回路と構成情報を書き込みポートに送信する制御回路、を設計した。

さらに、再構成の高速化のため、構成情報を先読みして保持するキャッシュ回路を設計した。再構成可能LSIを搭載した電子基板上で、実動作を確認した。(3)認識に関する知的処理部分の開発のために用いる設計技術を検討し、導入した。ここではゲームの思考ルーチンを対象に、動作記述言語と高位合成システムによる設計を試行した。言語やツールに関するノウハウを獲得した。計画では、ロボット・カーのプロトタイプの物理的な設計、認識アルゴリズム、制御アルゴリズムの高度化、認識アルゴリズムのハードウェア化の検討までを2年目の達成目標としていた。ロボット・カーのプロトタイプについて、フレームと車輪、FPGAボード、カメラ、モーターとモーター制御などの基本構成要素を持つ最低限の試作機は実現できている。情報処理部の基本構成はモデルとしては固まっている。それを実現する構成要素について、基本的なもの(チップ内ネットワークインターフェース、マイクロプロセッサ)を個別に設計するにとどまっている。予算の都合上、設計を研究室内大学院生とすすめており、設計者のトレーニング、設計とデバグに時間がかかってしまった。認識アルゴリズム、制御アルゴリズムの実装について、当初ハードウェア記述言語による設計を想定していたが、高度なアルゴリズムをレジスタ、演算器レベルの抽象度で表現することは予想以上に困難であった。そのため、より抽象度の高い高位合成技術を開発に導入した。画像処理のための基本回路のライブラリ化設計まで実現した。初年度の計画として、システム・アーキテクチャの検討と要素回路の設計、動的部分再構成制御の実現、動的部分再構成を用いた簡単な画像処理や制御の実現性検証を掲げていた。システム・アーキテクチャの検討については、おおむね順調にすすめており、モデルを定めて要素回路の設計に入っている。回路モジュール間の相互接続網について、トークンリング方式を採用し、制御とインターフェースをつかさどる回路を設計している。動的部分再構成制御のための機構の開発では、構成情報格納のための不揮発メモリの制御回路と構成情報書き込み回路を設計し、さらに先読みキャッシュも設計して実機動作も確認し、順調に進んでいる。動的部分再構成を用いた画像処理や制御の実現性検証については、現時点では非常に単純な回路の動的部分再構成の動作確認に留まっており、やや遅れている。今年度が最終年度であり、本課題の主眼である動的部分再構成向け適応的アルゴリズムの開発と実現性の検証に注力する。
有機強磁性体の設計と構築ならびに結晶設計

有機強磁性体の合成研究をi)分子内的手法およびii)分子間的手法により行った.i)擬二次元状のヘキサカルベンおよびノナカルベンのスピンが整列する際に,スピングラスないし超常磁性によると思われる挙動を示したので,それらの性質を極めるためにこれらの前駆体を大量に合成した.ESRでは再現性のあるデータが得られたが,AC-SQUIDでは低濃度における測定感度が極端に悪く,満足できる結果が得られなかった.一方,蜂の巣状ポリカルベンの部分構造を持つ分枝状ポリカルベンを合成して磁気的性質を検討し,トポロジー的に良い構造でも末端カルベン同志が反応する場合があることを明らかにした.これらの合成手法で重要なアリールエチニルケトンの三量化反応を精細に検討し,その機構を明らかにした.また,構造既知の〔1^6〕メタシクロファンから出発して蜂の巣状ポリカルベンの閉ループ部分構造を持つ環状ヘキサカルベンを合成し,磁気モーメントの測定結果から,2種の分枝状ヘキサカルベンと環状ヘキサカルベンが同一のS=6を示すことを実験的に証明し,スピン多重度がπ結合の周期性により支配されることを結論した.ii)強磁性的な結晶構造を見出すため,(3,5-ジヒドロキシフェニルニトロニルニトロキシドの合成とX線結晶構造解析に続き,m-X-フェニル-,(6-R-2-ナフチル)-,(7-R-2-ナフチル)-,1-ナフチル-,および2-ナフチルニトロニルニトロキシド(X=Cl,Br;R=OH,Br)を合成し,磁化率を測定した。X線結晶構造解析の結果との比較から、ハロゲンのみの違いで全く異なる結晶系となり,一方は強磁性的相互作用を生じることが判った.N-t-ブチル-N-(2-ヒドロキシ-6-ナフチル)アミノオキシルとそのMn(hfac)_2錯体を合成中である.トリフェニレン系では,所定の位置の置換基を修飾する目途が達成できた.有機強磁性体の合成研究をi)分子内的手法およびii)分子間的手法により行った.i)擬二次元状のヘキサカルベンおよびノナカルベンのスピンが整列する際に,スピングラスないし超常磁性によると思われる挙動を示したので,それらの性質を極めるためにこれらの前駆体を大量に合成した.ESRでは再現性のあるデータが得られたが,AC-SQUIDでは低濃度における測定感度が極端に悪く,満足できる結果が得られなかった.一方,蜂の巣状ポリカルベンの部分構造を持つ分枝状ポリカルベンを合成して磁気的性質を検討し,トポロジー的に良い構造でも末端カルベン同志が反応する場合があることを明らかにした.これらの合成手法で重要なアリールエチニルケトンの三量化反応を精細に検討し,その機構を明らかにした.また,構造既知の〔1^6〕メタシクロファンから出発して蜂の巣状ポリカルベンの閉ループ部分構造を持つ環状ヘキサカルベンを合成し,磁気モーメントの測定結果から,2種の分枝状ヘキサカルベンと環状ヘキサカルベンが同一のS=6を示すことを実験的に証明し,スピン多重度がπ結合の周期性により支配されることを結論した.ii)強磁性的な結晶構造を見出すため,(3,5-ジヒドロキシフェニルニトロニルニトロキシドの合成とX線結晶構造解析に続き,m-X-フェニル-,(6-R-2-ナフチル)-,(7-R-2-ナフチル)-,1-ナフチル-,および2-ナフチルニトロニルニトロキシド(X=Cl,Br;R=OH,Br)を合成し,磁化率を測定した。X線結晶構造解析の結果との比較から、ハロゲンのみの違いで全く異なる結晶系となり,一方は強磁性的相互作用を生じることが判った.N-t-ブチル-N-(2-ヒドロキシ-6-ナフチル)アミノオキシルとそのMn(hfac)_2錯体を合成中である.トリフェニレン系では,所定の位置の置換基を修飾する目途が達成できた.中村・岩村らにより合成されたstarburst型ヘキサカルベン(1)およびノナカルベン(2)は、極低温下マトリックス分離された状態では、それぞれ理論通りのスピン量子数S=6、S=9(磁気天秤による)を示す。この状態をESRで観測すると、2では磁場の掃引方向・モジュレーション強度などの外部磁場への応答に半減期約30分の遅延があることが判明した。超常磁性の出現が期待されるため、カルベン前駆体のヘキサケトンおよびノナケトンを大量に合成した。1、2と分枝状態の異なる異性体カルベン3種の合成・磁気測定を行ったが、枝部分の回転の自由度が無視できず、カルベン間の分子内再結合等により期待されるスピン多重度に到達できない場合があることがわかり、ポリカルベンの設計に関して重要な知見を得ることができた。上記のカルベン合成の鍵段階は、異種のアリールエチニルケトン間の交差環化三量化反応によるトリス(アロイル)ベンゼンの生成である。異種エチニルケトンの混合比・触媒量・環化反応の追跡・生成物の精密解析などにより、エチニルケトンの環化三量化反応の機構を明らかにすることができた。蜂の巣状ポリカルベンのモデルとして閉じたループ構造を持つヘキサカルベン(3)の合成・磁気測定を行い、基底十三重項となることを確認した。

これにより、3種のヘキサカルベンは分子の幾何学的形状や対称性が異なるにも拘わらずすべて基底十三重項となり、スピン多重度がπ結合の周期性により支配されることが示された。強磁性的な結晶構造を見いだすために3,5-ジヒドロキシフェニルニトロニルニトロキシドを合成し、磁気測定・X線結晶構造解析を行った。結晶構造の制御のために水素結合が有用であることが確認できたが、相互利用点を増すためにはもう少し自由度のある化合物の分子設計が必須であることも判明した。極低温下マトリックス(MTHF)分離されたStarburst型ヘキサカルベンおよびノナカルベンは,それぞれ理論通りのスピン量子数S=6,S=9(磁気天秤による)を示す。これらと分枝状態の異なる異性体カルベン3種の合成・磁気測定を行ったが,内部回転の自由度が無視できず,カルベン間の分子内再結合等により期待されるスピン多重度に到達できない場合があることがわかった。上記のカルベン合成では,トリス(アロイル)ベンゼンが重要な役割を果たすので,エチニルケトンの環化三量化反応の機構を解明するために,異種のエチニルケトンのモル比変化・Michael型アミン付加中間体の触媒作用の確認・交差環化生成物の精密解析などをおこない,所期の目的を達することができた。超高スピン・オリカルベンの理想形と思われる蜂の巣状ポリカルベンのモデルとして,閉ループ構造を持つポリカルベン(n=3-8)の合成を試みた.常法によりまずカリックス[n]アレーンもしくは[1_n]メタシロファンを合成したが,当初の方法ではn=3で環化反応自体が進行しなかった.今後,環化スルフィドを経る方法を検討する必要があろう.n=4,6,8では[1_n]メタシクロファンを得たが,いずれも脱ヒドロキシル化反応の収率が非常に低く,条件検討の必要性が残った.次の酸化反応では,n=4でジケトン・トリケトンで反応が止まってしまった.n=6,8では相当する環状ポリケトンが得られ,n=6についてヘキサヒドラゾン,ヘキサジアゾを経て,光化学的手法により環状ヘキサカルベンとしたところ,基底十三重項が証明された.環状ヘキサカルベンの立体配座の推定のため環状ヘキサケトンの安定配座を計算したところ,カルボニル基とベンゼン環との共平面性が殆ど無いことが分かり,上記の系のスピン多重度がドポロジー的対称性により支配されることを支持する結果となった。強磁性的な結晶構造を見いだすために2-ヒドロキシ-6-ナフチルニトロニルニトロキシド,2-ヒドロキシ-6-(N-オキシ-N-tert-ブチルアミノ)ナフタレン,およびこれらのマンガン(acac)_2錯体を合成し、X線結晶構造解析用の単結晶を育成中である.一方,π-スタッキングを利用するモデルとしてトリフェニレン骨格を合成できたので,所定の位置にカルボニル基を持つトリケトンへ誘導する予定である.
教員養成におけるパソコンネットワークシステム指導のカリキュラム開発

義務教育の学校現場に導入されているコンピュータシステムのほとんどは,Windows NT ServerをOSとしたものとなっている。その理由は,現在最も普及しているパーソナルコンピュータのOSがWindows95/98であり,その操作が出来ればWindows NT Serverの操作が比較的容易に習得できると見られているからである。このことは本研究でも確かめることができた。本研究では,Windows95/98とワープロ等のアプリケーションソフトウェアの知識と操作技術を持っている人を想定し,Windows NT Serverの運用,管理の基礎的な知識と技術を習得する,教員養成向けのカリキュラム開発を行った。大学の教員養成課程の授業を想定し,15週の内8週でWindows NT Serverの基本的な学習ができることをねらったカリキュラムである。学習内容は,「ネットワークの基礎的な知識の講義」,「パーソナルコンピュータの再インストール」,「Windows NT Serverのインストール」,「ネットワーク構築とユーザー登録」,「クライアント用パソコンの設定」,「ファイルやCD-R0Mドライブの共有設定」,「Windows NT Serverの管理操作」,「SCSIボードとLANボードの接続及びメモリー増設」とした。これらの内容を8週間で学習できるテキストを作成した。テキストは自学自習ができるように,操作画面を多くし,操作画面はカラー提示とした。説明も黒,青,赤を使い分けて,理解しやすいテキストにした。テキストを使って,現職教員15名,学部学生2名,大学院生2名に対して,約7週の時間に相当する実習を行った。わずかの補足説明で,テキストを見ながらパーソナルコンピュータを操作して,学習目標を達成することができた。その理由は,現在最も普及しているパーソナルコンピュータのOSがWindows95あるいはWindows98であり,その操作が出来ればWindows NT Serverの操作が比較的容易に習得できると見られているからである。本研究では,Windows95あるいはWindows98の操作,とその上で動く基本的なアプリケーションソフトウェアの知識と操作技術を持っている人を想定し,Windows NT Serverの運用・管理の基礎的な知識と技術を習得するカリキュラムの開発を進めている。本年度は,Windows NT ServerをOSとしたパーソナルコンピュータ2台を購入し,それに現有のパーソナルコンピュータ2台程度を接続したミニシステムを作った。そして,Windows NT Server及びネットワーク運用について,最低限必要となる知識の範囲を検討した。教員養成における指導法を確立するために,Windows NT Server及びSQL serverをインストールし,ドメインユーザーマネージャーあるいは管理ウィザードを使用してユーザーアカウントの発行・追加,ユーザーのグループ管理,ファイルやフォルダのアクセス管理などの基本的業務に習熟し,簡易マニュアルを作成した。また,このマニュアルに従って,学生にサーバーを操作させながら,効果的な指導テキストや指導方法について検討中である。なお,義務教育現場の先生方に要求すべき,Windows NT Serverの運用・管理の基礎的な知識と技術の検討については,日本教育工学会第14回全国大会(予稿集1aB02-2,Sep.26-27,1998年)で発表した。義務教育の学校現場に導入されているコンピュータシステムのほとんどは、Windows NT ServerをOSとしたものとなっている。その理由は、現在最も普及しているパーソナルコンピュータのOSがWindows95/98であり、その操作が出来ればWindows NT Serverの操作が比較的容易に習得できると見られているからである。本研究では、Windows95/98とワープロ等のアプリケーションソフトウェアの知識と操作技術を持っている人を想定し、Windows NT Serverの運用・管理の基礎的な知識と技術を習得する、教員養成向けカリキュラム開発を行った。大学の教員養成課程の授業を想定し、15週の内8週でWindows NT Serverの基本的な学習ができることをねらったカリキュラムである。

学習内容は、「ネットワークの基礎的な知識の講義」、「パーソナルコンピュータの再インストール」、「Windows NT Serverのインストール」、「ネットワーク構築とユーザー登録」、「クライアント用パソコンの設定」、「ファイルやCD-ROMドライブの共有設定」、「Windows NT Serverの管理操作」、「SCSIボードとLANボードの接続及びメモリー増設」とした。これらの内容を8週間で学習できるテキストを作成した。テキストは自学自習ができるように、操作画面を多くし、操作画面はカラー提示とした。説明も黒、青、赤を使い分けて、理解しやすいテキストにした。テキストを使って、現職教員15名、学部学生2名、大学院生2名に対して、約7週の時間に相当する学習を行った。わずかの補足説明で、テキストを見ながらパーソナルコンピュータを操作して、学習目標を達成することができた。