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経済中心地論にもとづく唐宋変革論の再検討

本研究において、前近代中国王朝の経済中心の地理的遷移と、王朝がその法制的制度によって解決しようとしたところの社会経済の変化を理解すべく、諸課題の解明を進めた。その結果、以下の知見を得た。まず均田制の意義が、北魏による人民動員制度として成立したところにある点が再確認でき、さらに律令制が、華北的統治様式の連続性の中にあることを指摘した。そこから律令体制が、国家の人民動員のための法制体系という要素を強く持っていた点を指摘した。ところが長江流域が、唐末五代宋に本格的な土地売買の活発時期、および東晋以来開発が進んだ東南の本格的な成長期を迎えると、国法と経済的取引実態との乖離が見られた点も確認できた。本研究では、対象時期を(ア)唐前半期以前(7世紀以前)、(イ)唐末五代(810世紀)、(ウ)宋元代(1014世紀半)、(エ)明清代(14世紀20世紀半)の4時期にわけ、民間の経済活動における紛争処理の面で王朝がもっとも重要視した地域、すなわち王朝の「経済中心地」(学説簡史は後述)と諸制度の関係を解明することとしたが、本年度においては、(ウ)時期の根本資料明版『清明集』を中心とした「判語データベース」(計画A)の作成を開始し、また北魏唐朝の経済中心と帝国維持のための財政構造の関係を検討する専門家による集まりを行った。2009年8月23日、代表者青木が組織した座談会「宋人の生真面目さについて」(第35回(2009年度)宋代史研究会夏合宿、長野県長野市戸隠越志旅館)であり、総勢20名以上の内外の研究者(学生を含む)の参加を得て、濱島敦俊教授、浅見洋二教授、近藤一成教授らと意見交換を行った。さらに、2010年1月11日には「宋代特別法の収集と整理-景徳『農田敕』を主として-」と題するペーパーを発表して上記のデータベース化作業を開始した経過を交えて報告した。同様に、2010年1月16日には、中国経済の構造について、招待講演「ジョーンズ『経済成長の世界史』と宋代中国経済の諸側面」を早稲田大学現代政治経済研究所において行った。本研究では、対象時期を(ア)唐前半期以前(7世紀以前)、(イ)唐末五代(810世紀)、(ウ)宋元代(1014世紀半)、(エ)明清代(14世紀20世紀半)の4時期にわけ、民間の経済活動における紛争処理の面で王朝がもっとも重要視した地域、すなわち王朝の「経済中心地」と諸制度の関係を解明することとしたが、本年度においては、この課題にかんする2回の研究報告会を行い(5月23日、9月4日)、研究代表者のほか、各回23名の報告者を得て討議を行った。また(イ)に関連して、青山大学史学会において講演会「前近代中国の経済革命と宋代社会」を行い、(エ)に関して明清史夏合宿において当該テーマに関する討議、および慶応大学東アジア研究所での講演「抵当慣行および関連法規から見た宋と清の比較」を行い、さらに(ウ)については昨年度までの本研究の成果およびこれに先行する特定領域研究「中国の法文化の特質、変化、および地域的差異に関する研究」との関連を考察した。さらに、これらの研究を通じて、北朝から唐への連続性と、南宋の文化の持つ南朝的要素について、全羅北道全州市・全北大学校における国際会議「〓〓〓〓〓」にて発表「南北支那論と唐宋変革論における宋朝の定位」を行った。以上の研究活動を通じて、概ね、唐から天聖に至る令には、北朝的な要素が濃いのに対し、元豊以降は南朝的な土地自由取引の存在した経済に共通する諸問題が令に含まれる事実が明らかとなった。本研究は、唐宋変革論を、地域史および歴史地理学の視点から再考察することを目的としていた。そして対象時期を(ア)唐前半期以前(7世紀以前)、(イ)唐末五代(810世紀)、(ウ)宋元代(1014世紀半)、(エ)明清代(14世紀20世紀半)の4時期にわけ、民間の経済活動がもっとも発達した、すなわち王朝の「経済中心地」と諸制度の関係を解明することとした。この経済中心地とは、また同時に、紛争処理の面で王朝がもっとも重要視した地域にほぼ重なっていた。ことに本年度においては、21年度より着手した(ウ)時期の根本資料明版『清明集』を中心とした「判語データベース」(計画A)の作成が完了に近づいた。この成果は、判語の名公、巻に沿って各判語を分類し、また可能な限り、書かれた地域を特定して、データベースとした(ローカルに保存)。

さらに本年度は、法制史の側面から上記(ア)(ウ)の時期すなわち唐宋変革の中心的な部分において、本計画が達成しようとした制度と地域の関連に実証的研究が完成し、「南宋判語所引法の世界」『東洋史研究』70-3(2011年12月)として刊行した。その中では、南宋判語に見える法律条文の一覧を、はじめて完成に近い形で発表した。また、本計画は海外において広く理解を得るに至っており、この研究成果にもとづく講演会(招待)および国際会議でのパネル形式での発表を、中国語と英語により、合計5回にわたって行った。ことに、11月に中央研究院で行った発表は、台湾・アメリカ・中国の参加者から興味を寄せられ、非常に活発な討論が行われた。これとともに、中国の研究者が刑法的であり、律に近い考え方をするのに対し、日本・台湾の研究者が、宋代の法律に民法的側面が強くのこることを指摘、各国の研究者の間での勅・令に対する考え方の違いが明らかとなった。本研究において、前近代中国王朝の経済中心の地理的遷移と、王朝がその法制的制度によって解決しようとしたところの社会経済の変化を理解すべく、諸課題の解明を進めた。その結果、以下の知見を得た。まず均田制の意義が、戦乱後の人口稀少土地豊富の華北の実情から、北魏による人民動員制度として成立したところにある点(朴漢濟ら)が再確認でき、さらに均田制・課役制がその柱となる隋唐の律令制が、華北的統治様式の連続性の中にあることを指摘した。そこからいわゆる「律令体制」が、国家の人民動員のための法制体系という要素を強く持っていた点が明らかになった。ところが長江流域が、唐末五代宋に本格的な土地売買の活発時期、および東晋以来開発が進んだ東南の本格的な成長期を迎えると、国法と経済的取引実態との乖離が見られた。それが、宋朝の律を中心としつつも、詳細な勅令格式の法形式と、中央・地方に渉る、例外的に豊富かつ雑多な特別法の世界の形成の契機となった点も明らかになった。さらに、モンゴル期を経て明の洪武以降となると、国法の、民間の紛争解決への積極性が急激に後退してゆくことが、改めて確認された。学説史的に見れば、華北政権による、このような南中国の本格的領有は、視点としては、桑原隲蔵をはじめ、その後のCh'ao-Ting Chi、張家駒、梁庚堯、王充恒らによってフォローされてきたが、それらはいずれも、具体的制度の変遷として実証的に細かく論じられてはこなかった。本研究では、法典および民事的法律条文の内容、およびこれらと長江中流域のフロンティアを舞台とした経済と国法との関係の再検討を通じて、これら従来の経済中心地の変遷論が、概念的な時代論としてのみならず、法制史を中心とした制度史においても、実証的に確認できることを明らかにできた。本研究の研究目的は、唐宋変革論を、王朝の経済中心の地理的遷移と、王朝がその法制的制度によって解決しようとした対象の社会の変化から再理解することにあった。具体的には慶暦王安石新法期の諸法が、江南のどの地域の問題を題材として議論されているのか、南宋道学者(朱子学者、黄震など)がどのような地域問題像を描いていたかを明らかにしつつ、宋の社会経済と法の関係を、唐以前および元・明清との比較において解明することを、目的としていた。本研究計画期間中、資料調査等を行った成果として、「第1章宋代抵当法の推移ー景徳『農田敕』から南宋判語に至る非占有質関連規定をめぐって」」古田和子編『中国の市場秩序ー17世紀から20世紀前半を中心に』慶應義塾大学出版会、(2013年2月)、「「伊藤正彦『宋元郷村社会史論』」『史学雑誌』121-3, 2012, pp. 106-115を執筆した。また、2012年6月22日に第四屆國際漢
新しく同定された非定型心筋細胞ＡＣＭｓの生理的意義および細胞周期調節機構の検討

Atypically-shaped cardiomyocytes(ACMs)は,成体マウスの心室組織から単離された細胞である。ACMsは低酸素環境に耐性を有し,培養すると自発的に大きく成長して拍動を開始する.培養ACMsを経時的に観察した結果,プリオンタンパク質を発現する小型細胞が互いに融合して多核の大型細胞に成長することを見出したが,細胞分裂は現在の培養条件下では観察されなかった.これらのことから,ACMsは幹細胞から次の段階へ分化の進んだ心筋前駆細胞の一種であると考えられた.また,ACMsはマウスおよびヒトにおいて老齢に至るまで心臓組織に存在することも明らかにした.心臓には,心筋細胞,内皮細胞,血管平滑筋細胞などに加え,cardiac progenitor cellsおよびside population cellsに分類される種々の幹細胞が存在することが明らかになり,これらの幹細胞を心筋細胞に分化させる方法が報告されている.申請者らは,ランゲンドルフ灌流による成体マウス心室筋細胞単離の最終過程において,遠心によって取り除かれた上清分画(心筋細胞を含まない小型細胞分画)を集めてmethylcelluloseを含む半固形状培地中で培養したところ,35日後の接着細胞群の中に,枝分かれした形態に変化するとともに自動的に拍動する細胞が存在することを見出し,非定型心筋細胞(atypically-shaped cardiomyocytes , ACMs)として同定し,その生理的特徴を調べている.培養細胞としての性質を調べるだけではなく.心臓内での局在を検討するためにはACMsを特異的に認識するマーカータンパク質を探すことが必要であり,今回,Cellular Prion proteinがその有力は候補であることがわかった.心臓には,心筋細胞,内皮細胞,血管平滑筋細胞などに加え,心筋前駆細胞および心筋幹細胞と呼ばれる種々の細胞が存在することが明らかになり,これらの細胞を心筋細胞に分化させる方法が報告されている.申請者らは,マウス心室筋組織を酵素処理し,小型細胞を含む軽い分画を集めて半固形状培地中で培養したところ,今までに知られていない新しい種類の拍動細胞を発見した.この拍動細胞は枝分かれの多い特有の形態を有していることから,非定型心筋細胞(atypically-shaped cardiomyocyte, ACMs)として同定した.これまでの研究において,申請者らはACMsが新生仔期から老齢にいたるまでマウス心臓に存在すること,atrial natriuretic peptide (ANP)やT型Ca2+チャネル(CaV3.2)などの心筋胎児型遺伝子産物を発現していること,心室筋細胞に比べて虚血耐性が高いこと,オートファジーの恒常的活性化が見られることなどを明らかにしてきた.ACMsの生理的意義を調べるため,この細胞を特異的に認識するマーカーを探索したところ,プリオンタンパク質(cellular prion protein)が有力な候補であることがわかった,今回,プリオンタンパク質と心筋型トロポニンTの共存を指標として,マウス心室筋組織中にACMsの存在を確認した,また,培養中のACMsが細胞融合し,多核の大型拍動細胞へと成長することも見いだした.心臓は、心筋細胞,内皮細胞,血管平滑筋細胞などに加えて,心筋前駆細胞や心筋幹細胞と呼ばれる種々の細胞によって構成されている。申請者らは,マウス心室筋組織を酵素処理して小型細胞を含む軽い細胞分画を集め,半固形状培地中で三次元培養したところ,今まで知られていなかった種類の細胞を確認し,自発的に拍動を開始することを見いだした。この拍動細胞は,心筋細胞に特異的なタンパク質を発現しているにも関わらず,枝分かれの多い特徴的な形態を有し,心筋細胞とは似ていないことから,非定型心筋細胞(atypically-shaped cardiomyocytes, ACMs)として同定した。これまでのマウスを用いた研究において,ACMsが出生後老齢にいたるまで心臓に存在すること,心室筋細胞より虚血耐性が高いこと,オートファジーの恒常的亢進が見られること,などを明らかにしてきた。また,この細胞を「プリオンタンパク質と心筋型トロポニンTを共発現する心室組織の間隙細胞」として特異的に認識できることを見いだした。今回,ACMsの分裂・増殖について検討した結果,心筋細胞と同様に分裂は行わず,同種の細胞どうしが細胞融合し,大型の多核細胞になることを確認した。個々のリズムで拍動していたACMも,細胞融合した後には一つのリズムに統一されて細胞全体が拍動することもわかった。培養中のACMsの寿命は30日以上と長く,周囲の線維芽細胞様細胞がコンフルエントに達しても独自のリズムで拍動を続けることが観察された。ACMsが多核細胞である原因として,細胞分裂ではなく,細胞融合によるものであることを確認した。心臓には,心筋細胞,内皮細胞,血管平滑筋細胞などに加え,cardiac progenitor cellsおよびside population cellsに分類される種々の幹細胞が存在することが知られており,これらの幹細胞を培養してホルモン等で刺激したり,マウスの傷害心に対して直接あるいは静脈を介して注入したりすることによって心筋細胞に分化させる方法が報告されている。

申請者らは,ランゲンドルフ灌流による成体マウス心室筋細胞単離の最終過程において,遠心によって取り除かれた,心筋細胞を含まない小型細胞分画を集めてmethylcelluloseを含む半固形状培地中で培養したところ,35日後の接着細胞群の中に,枝分かれした形態に変化するとともに自動的に拍動する細胞が存在することを見出し,非定型心筋細胞(atypically-shaped cardiomyotes, ACMs)として同定した。マウス心室組織より単離したACMsの機能を調べた結果,洞房結節細胞の特徴である自動性,心房細胞に発現する心房性ナトリウム利尿ペプチドの発現,心室細胞のギャップ結合タンパク質であるコネキシン43の発現を併せ持ち,虚血耐性が高いことから胎児心筋細胞を起源とする心筋前駆細胞に分類される可能性が高いことが推察された。また,プリオンタンパク質と収縮タンパク質の共発現をマーカーとして調べた結果,心筋組織内においては,小型の間隙細胞であり,コネキシン43の発現は抑制されていることがわかった。ACMsは,幹細胞からすでに心筋細胞への分化のステップを超えた未熟な前駆細胞であることが強く示唆された。さらに,ヒト虚血心筋の病理組織標本を用いて,心室筋細胞が死滅した後にもACMsが存在していることを明らかにすることができた。Atypically-shaped cardiomyocytes(ACMs)は,成体マウスの心室組織から単離された細胞である。ACMsは低酸素環境に耐性を有し,培養すると自発的に大きく成長して拍動を開始する.培養ACMsを経時的に観察した結果,プリオンタンパク質を発現する小型細胞が互いに融合して多核の大型細胞に成長することを見出したが,細胞分裂は現在の培養条件下では観察されなかった.これらのことから,ACMsは幹細胞から次の段階へ分化の進んだ心筋前駆細胞の一種であると考えられた.また,ACMsはマウスおよびヒトにおいて老齢に至るまで心臓組織に存在することも明らかにした.マウス心筋組織におけるACMsの局在を明らかにした.また,培養中に細胞融合を起こすことを見いだし,この細胞が多核であることの理由の1つを確認した.ACMsが虚血耐性を有することから,心室筋細胞が死ぬような低酸素環境下においても,ある程度の細胞数は生き残る可能性が高いと考えられる。現在までに,病理解剖で得られた正常ヒト心筋組織において,ACMsの存在を確認できており,今後は梗塞心筋におけるこの細胞の局在を調べ,生理的意義の解明に努める、細胞生理学ACMsが増殖能を有するかを調べる.マウスから得られたACMsと心室筋細胞のRNAを抽出し,増幅した後,マイクロアレイ解析によってgene expression profileを調べたところ,ACMsにおいて増えている遺伝子より減少している遺伝子の方が多く,不完全な心筋細胞の一種であるACMsの形態的特徴を良く表していた.今回,ACMsを特異的に認識するマーカーとしての可能性のあるタンパク質として,Cellular Prion proteinを見出し,細胞表面マーカーとして有効であることを確認できた.データ解析に時間がかかり,当該年度に購入予定であった試薬を次年度に購入することにしたため。データ解析に日数がかかり,当該年度に購入予定であった試薬を次年度に購入することにしたため.論文投稿料,追加実験に係る試薬購入費用として用いる。
安全・配向・成熟心筋移植片の開発

心疾患の治療法として、ヒト多能性幹細胞由来の心筋細胞移植による心機能回復が期待されている。しかし、従来の心筋分化誘導法では心筋分化効率が低く、また誘導された心筋細胞はまた未熟で、心筋細胞の向きがバラバラで配向されておらず筋収縮力が弱い、根本的に心筋細胞を成熟化する方法もない。このような細胞を用いて、ドラッグスクリーニングへの応用には困難である。一方、移植への応用について、未熟な細胞がよいという仮説もあるが、実際にまだ検証されていない。本研究課題では、申請者らが安全な生体分解性配向性ナノファイバーを用いて、3次元・配列性構造心筋組織片を構築に成功した。さらに電気刺激や、力トレニングなど物理的な手法を用いて心筋成熟度を促進する技術を確立した。その結果、従来の2D・ランタムの培養方法と比べて、明らかに3次元・配列した心筋組織片の電気生理学機能が高く、遺伝子レベルで成熟化を進んでいる。さらに、昨年度生体外において、配向性心筋組織片の移植効果を向上させる移植技術を確立した上に、実際に心筋梗塞モデルラットに移植実験を行った。その結果、心筋組織片の生着率が向上された。移植後の長期観察の結果、炎症反応が起こらず、心筋梗塞モデルラットでの心筋移植片による心機能改善効果を見られた。今後心筋梗塞の臨床治療とドラックスクリニングや薬剤応答の毒性実験への応用性に貢献できると期待している。本研究課題は当初の計画以上に進展して、H28年度まで、設定されたすべての目標を達成した。今年度まで本研究課題を終了することになる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。しかし、従来の心筋分化誘導法では心筋分化効率が低く、また誘導された心筋細胞の成熟度が低い、心筋細胞の向きがバラバラで配向されておらず筋収縮力が弱い、臨床応用に安全性の保証ができないなどといった欠点がある。本研究では、申請者らが安全な生体分解性配向性ナノファイバーを用いて、3次元・配列性構造心筋組織片を構築した。本申請では、マルチチャネル電極に融合したシステムにより、電気刺激などの物理的な手法を用いて心筋成熟度を促進する。さらにリアルタイムで電気生理信号と拍動の力を測定し、心筋組織片の機能を評価する。最終的に生体内の心臓組織と同等の高成熟度心筋細胞を組織化させ、移植へ応用する新規手段を開発する。すなわち、「安全・配向・成熟心筋組織片の開発」を目的とする。平成27年度の目標は生体内の心筋細胞構造を模倣する技術の開発である。実験進行状態は計画以上に進行している。具体的に、(1)移植に適切なナノファイバーの材料の最適化について、複数な体内に分解できる適切な合成高分子・天然高分子の材料選択と表面処理によるナノファイバー作製条件を検討した結果、すでに臨床に応用されている高分子材料poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA)に選定された。この材料から作られたナノファイバー上で心筋細胞の接着実験と生存率実験を行った結果、心筋細胞に適合性がよいことを明らかとなった。(2)心筋細胞に対するナノファイバーのパラメータの最適化を行った結果、心筋細胞に適切なナノファイバーの力学的特性(弾性定数・強度)・幾何学的形状(太さ)・化学的性質(組成)・表面状態(表面粗さ・表面構造・表面修飾)を見出した。心筋拍動力に応じたナノファイバーの弾力性も測定できた。つもり、心筋機能が向上するパラメータを見出した。(3)昨年度、最適化された材料を用いて、心筋細胞を播種し、電子顕微鏡や免疫染色などの方法で調べた。その結果、心筋細胞がナノファイバーに沿って配向性を持つことを確認できた。特に、心筋特異的なマーカーと心筋細胞成熟と関係するマーカーの発現は予想以上著しく上昇されたことを明らかになった。(4)ヒトES/iPS細胞由来の心筋細胞の正常な機能性を確認するために、マルチチャンネルマイクロ電極を用いて、細胞外電位変化を測定するを行った。従来の培養方法と比べて、3次元整列した心筋細胞の電気生理学機能は非常に高く、安定していることを分かった。

さらに、昨年度生体外において、配向性心筋組織片の移植効果を向上させる移植技術を確立した上に、実際に心筋梗塞モデルラットに移植実験を行った。その結果、心筋組織片の生着率が向上された。移植後の長期観察の結果、炎症反応が起こらず、心筋梗塞モデルラットでの心筋移植片による心機能改善効果を見られた。今後心筋梗塞の臨床治療とドラックスクリニングや薬剤応答の毒性実験への応用性に貢献できると期待している。本研究課題は当初の計画以上に進展して、H28年度まで、設定されたすべての目標を達成した。今年度まで本研究課題を終了することになる。今後、心筋細胞の成熟化を促進する技術および心筋細胞移植効果を向上させる移植技術の確立を行う。(1)昨年度、配向性構造が心筋細胞の成熟度を促進することを確認できた。今年度、さらに電気刺激の方法や、引っ張ったり、縮んだりのような力をかける方法などによって、未熟な心筋細胞をトレーニングさせ、細胞の成熟化を促進する条件を最適化する。(2)多能性幹細胞から由来した心筋細胞の成熟レベルを、成人型心筋細胞と比較解析し、配向性ナノファイバーと電気刺激での成熟化促進の効果を定量的に調べる。具体的には、遺伝子レベル(Microarray解析、Realーtime PCRなど)、タンパク質レベル(免疫染色、フローサイトメトリーなど)、筋収縮力測定などの解析を行う。(3)昨年度、計画以上20層以上のマチルレーア三次元構造を有することが確認できた。今後、複数の心筋組織片を重なって、さらなる厚みのある組織片の構築を行う予定。(4)心筋細胞移植効果を向上させる移植技術を確立するため、マチルレイア心筋組織の構築出来るかどうかについて、多層組織片が重なり、結合する時間、拍動の同期性、生存率、栄養提供状況を調べる。必要な場合、血管内皮細胞や、成長因子、粘着剤などを導入する工夫を行う。(5)昨年度、移植を実施するのは分担者先に心筋移植片の運送について、定温式(37°C)に決定した。さらに、心筋移植片の凍結保存法も開発する予定。(6)ナノファイバーは生体内分解性材料で使うため、移植を行う前に、in vitroレベルで材料の分解能、炎症反応、心筋細胞生存率などについて、検討する。(7)移植用小動物として心筋梗塞モデルラット・モルモットを使う。移植後、移植された細胞の宿主細胞との接着性、融合性、ナノファイバーの生体内分解程度、炎症反応などを確認するため、組織染色で確かめる。更に、長期観察して、心筋梗塞の回復状況を調べる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
火災時の限界耐力評価を核とした鋼木複合構造の開発

本研究では、経済性や加工性の高い木質構造の長所を生かしつつ、部材の大きさの制約や接合部の強度確保の問題を補う目的から鋼板と木材とを組合せた鋼木複合断面部材を開発した。複合断面は、鋼板を木材で挟み込む形状をしており、その一体化接合には、鋼構造用の高力ボルトを利用した。削孔した木材に鋼管を挿入し、高力ボルトで締め付けることで、鋼管は直径方向に拡大する形で塑性座屈し、木材との一体化の上でのガタを解消した。45分耐火実験を行い、燃え代設計の考え方に基づいた準耐火性能を有する可能性が整理できた。また、一体化接合部のせん断(ずれ)性能を実験的に評価した。また、同接合方法を用いた大スパン架構の試設計を行い、実用の可能性を示した。本研究では、経済性や加工性が高い木質構造の長所を生かしつつ、部材の大きさの制約や接合部の強度確保の問題を補う目的から鋼板と木材とを組合せた鋼木複合断面部材を開発する。複合断面は、鋼板を木材で挟み込む形状をしており、その一体化接合には、鋼構造用の高力ボルトを利用する。このような鋼木複合断面部材の45分準耐火構造性能を東京理科大学の耐火実験施設を利用して調査した。複合断面は、木質構造建物における準耐火「燃え代設計」の考え方を応用し、木材を鋼材の耐火被覆として利用する。常温時は複合断面として長期および地震などの短期荷重を支持し、火災による高温時は鋼材のみで長期荷重を支持する。予備的な実験を2回行い、断面形状を改良した。一連の実験での調査項目は、木材の厚み、一体化接合部のボルト露出の是非、鋼材の小口(長方形断面の短辺)露出の是非であった。実験によって、得られた知見は以下の通りである。(1)ボルトを露出させると、露出部周辺の鋼材温度は上昇するが、それで耐火性能を損なうほど致命的ではない。(2)鋼材の小口面は木材面よりも奥まった位置としていたが、それを露出させた場合の鋼材の温度上昇は、露出幅に依存した。露出幅が狭い(9mm)場合は広い(19mm)場合よりも鋼材の温度上昇が抑制されたことから、小口露出面の木材の隙間における対流に差が生じたと考えられる。(3)鋼木複合断面部材により45分準耐火構造性能を確保することは十分に可能である。複合断面は、鋼板を木材で挟み込む形状をしており、その一体化接合には、鋼構造用のトルシア形高力ボルトを利用する。このような鋼木複合断面柱および梁の構造性能を首都大学東京の実験施設を用いて調査した。その結果、接合部は、必要と考えられる耐力と剛性を有することが確認できた。一方で、経時の影響を確認する目的で、高木複合断面の接合部のみの実験を、締め付けから数カ月経たのちに実施した。その結果、ボルトの張力が時間とともに低下し、せん断(ずれ)耐力も低下することが確認された。今後、接合部の耐力の低下が、複合断面部材としてどのように影響するのかを解析を含めて調査する予定としている。また、接合部のクリープの影響を確認する目的で、クリープ実験を開始した。2011年3月の時点で、9カ月程度が経過しており、張力の低下の度合いが経時実験における低下の度合いよりも小さいことを確認している。今後、さらにクリープの影響を継続調査する予定としている。接合部の詳細については、座金形状を改良することを含めて、性能向上を目指す計画としている。本研究では、経済性や加工性の高い木質構造の長所を生かしつつ、部材の大きさの制約や接合部の強度確保の問題を補う目的から鋼板と木材とを組合せた鋼木複合断面部材を開発している。木材のめり込み基準強度の10倍を超える圧力を加えて締め付けると、木材は繊維と直交方向に圧縮され、座金がめり込むが、ひずみ度70%程度で間隙率の大幅な低下に伴い硬化し、ピンテールが破断するまでの張力をボルトに導入することができる。2010年度までに、このような接合方法による鋼材と木材間のずれ耐力および剛性を実験的に評価してきたが、木材の経年による接合部性能の変化が予想された。

2011年度は、木材の繊維方向への支圧機構を主体とした新たな接合方法を考案した。鋼板と木材を圧着し、部材の材軸方向へのずれを抑止する機能を接合金物の形状を工夫することで実現しようと試みた。トルシア形高力ボルトを用いる接合方法3案について、実験的にせん断(ずれ)強度および剛性を確認する実験を行った。いずれも最大耐力後の耐力低下の小さい荷重-変位関係が得られ、実用化の可能性があることを確認した。本研究では、経済性や加工性の高い木質構造の長所を生かしつつ、部材の大きさの制約や接合部の強度確保の問題を補う目的から鋼板と木材とを組合せた鋼木複合断面部材を開発している。複合断面は、鋼板を木材で挟み込む形状をしており、その一体化接合には、鋼構造用の高力ボルトを利用する。2010年度まではトルシア形高力ボルトを用いて木材のめり込み基準強度の10倍を超える圧力を加えて締め付ける接合方法について研究したが、木材の経年による接合部性能の変化が予想された。これに対して、2012年度はより簡単なシステムによる接合方法を開発した。削孔した木材に鋼管を挿入し、高力ボルトで締め付けることで、鋼管は直径方向に拡大する形で塑性座屈し、木材との一体化の上でのガタを解消する。これにより木材と鋼材との部材材軸方向のせん断(ずれ)剛性を確保し、複合断面部材としての性能を確保する。一体化接合部のせん断(ずれ)性能を実験的に評価した。また、同接合方法を用いた大スパン架構の試設計を行い、実用の可能性を検討した。複合断面の接合方法の検討については、複数の案を検討し、実験を含めた評価は順調に進んでいる。一方で耐火に関する検討がやや遅れ気味である。24年度が最終年度であるため、記入しない。接合方法については、更なる検討を行い、より正確な実験データを収集する。また、一定の耐火性能を確保できるようなディテールの開発に努める。
ピリドキサール酵素モデルの研究

ピリドキサールを補酵素とする酵素は溶液環境の変化や酵素反応の進行に伴い、吸収およびけい光スペクトルが多様に変化する。研究代表者はそれが補講素部分の化学構造変化を反映しているものと考え、補講素またはその類似体の金属キレート化等の化学修飾により種々の状態の酵素と同じ吸収スペクトルの化学種をつくり、このモデルにより酵素の静的状態および不安定中間体を含む動的状態の活性部分の構造を解明してきた。この過程でAl(III)キレート、Cu(II)混合配位子錯体の形で不安定中間体のモデルとなるキノノイド化学種を準安定化することに成功した。本年度は他の遷移金属およびランタノイドとのキレートにつき同様の研究をおこなった。これらの研果と既に研究した反応形式についてのモデル、静的状態の吸収スペクトルモデルと合わせて、酵素活性中心の構造と反応機構の解明をさらに進めた。1.基質が存在しない時の酵素のモデルであるピリドキサールおよびピリドキサミンのシッフ塩基について種々の溶存状態および他物質との会合状態での吸収およびけい光スペクトルを測定し、分子の構造や環境とスペクトルの関係の研究を進展させた。2.酵素の不安定中間体モデルであるキノノイド金属キレートの分光学的、動力学的研究を、Ga(III),In(III),Fe(III),Ni(II)およびランタノイド等の金属イオンについて行った。3.2の結果を既に研究した金属イオンのキノノイドキレートと比較した。Ga(III),In(III),およびランタノイドはAl(III)と同様にキノノイドキレートを安定化させることを見いだした。4.報告されている酵素のキノノイド吸収中間体のスペクトルデータを3の金属キレートの結果と良く一致した。5.1-4の研究を通して、この金属キレートは酵素の活性中心の良い構造モデルであると結論した。
西アフリカ内陸イスラム都市の比較研究

1研究会。本年は合計4回の研究会を開催した。うち3回はM班との合同、一回はM班T班との合同研究会であった。研究会の数は前年に比較して減少したが、その分、本年は、昨年の研究成果を踏まえての、各メンバーのより自主的な研究活動がおこなわれた。また、研究会の質的充実を図り、本年の各研究会は複数発表者による小シンポジウム形式を取ると共に、他班メンバーのみならず、本重点領域研究の正式メンバー以外の研究者の参加も積極的に求めた。大学院レベル学生の参加も、常にあった。2海外研究者との交流。他方研究代表の嶋田と、松田は、本研究の研究課題と深く関連した海外調査への参加を通じて、海外の関連研究者と交流し、当該プロジェクトの概要を伝えるとともに、今後の研究協力の約束を得た。3研究内容の進展。アラブ地域のみならず、マグレブ、トルコ、さらには東方イスラムの専門家など様々の地域の研究者の参加を得ての小シンポジウムを繰り返すことによって、アフリカ・イスラム都市のどこに地域的な固有性があり、どこに地域を超えたイスラム都市としての普遍的性格が見られるか、という問題についての理解がかなり進んだ。4研究成果の発表。本年度も、研究メンバーの研究成果発表は極めて活発であった。5データ・ベイス化。パソコンを購入して、基礎資料のデータ・ベイス化を始めたが、適当なソフトの入手・開発、資料入力のための人件費の問題などがあり、データ・ベイス化はまだ試行錯誤の段階にある。1研究会。3研究内容の進展。4研究成果の発表。5データ・ベイス化。
規範的行動模型を基盤とするオペラント行動記述予測システムの構築

本研究では、まず,1.本科研により購入された設備を用いて,有限オートマトンに基づく行動模型にそってオペラント行動のデータを処理するためのコンピュータ・システムが実現された。次に、2.「強化の正負がヒトの選択場面におけるセルフ・コントロール反応の変容に及ぼす効果」に関する実験的研究が行われた。その過程で,強化の正負が選択行動に及ぼす効果を分析するための新しい手法が開発された。さらに,大学生を被験者とした実験の結果,ヒトの選択場面におけるセルフ・コントロール反応は,得点などの2次性強化子を用いた場合であっても,強化の正負により出現頻度が異なる可能性が示唆された。そこで,この結果は,Learning & Lotivation(印刷中)に発表された。さらに、3.「ビジランス事態におけるサルの選択行動に関する実験的研究」が行われた。その結果,有限オートマトンに基づく弁別課題の構造的な特徴の差異により,カニクイザルの選択行動は大きく異なるという新しい知見を得た。そこで,この結果は,Behaviour Processes(1994)に発表された。また,4.実験研究の過程で新しい給餌装置も開発され,その成果はBehavior Research Methods,Instruments,& Computers(印刷中)に発表された。さらに,5.本科研により購入されたデータ処理補助やソフトウエアを用いて,それらのデータを規範的行動オートマトンと比較することにより,ヒトおよびサルにおける行動変容の一般原理を明確化することが現在試みられている。
回転デトネーションの伝播モードダイナミクス解明と燃焼器設計指針の確立

本研究では、回転デトネーションエンジン(RDE)の運転条件や燃焼器サイズ等の設計パラメーターが伝播モードに及ぼす影響を系統的に調べ、伝播モードを支配する因子を特定するとともに、伝播モードと推力との関係について調べることで回転デトネーションエンジンの安定作動条件を明らかにし、普遍的な燃焼器の設計指針を確立することを目的とするものである。平成30年度は、外径50 mm、内径42 mmの円環状燃焼室を有する燃焼器Aと、外径95 mm、内径103115 mmの円環状燃焼室を有する燃焼器Bという、サイズの異なる2種類の燃焼器を用いた。燃料にはメタン、酸化剤には酸素を使用し、当量比1で実験を行った。両燃焼器とも、メタンは軸方向よりオリフィスを通して、酸素は円周方向よりスリットを通して供給しており、スリットおよびオリフィスの断面積を変化させることで,当量比と供給流量を独立に制御できる構造となっている.その結果、以下の知見が得られた。1同一波頭数のままで推進剤質量流量を増加させると、燃焼器Aでは回転デトネーション波(RDW)の作動周波数がわずかに増加するが、燃焼器Bでは作動周波数がほぼ一定の値を示す。2同一の推進剤質量流束(推進剤質量流量を断面積で除したもの)で比較すると、燃焼器サイズが大きくなるとRDW波頭数および無次元作動周波数はともに増加するが、波頭数が変化する際の推進剤質量流束は燃焼室サイズに依存する。3燃焼器サイズに関わらず、波頭数が増加するとRDWの速度は急激に減少する。4燃焼器サイズに関わらず、デトネーション高さは推進剤質量流束の増加とともに長くなり、ある上限値を超えると波頭数が増えるが、この上限値は波頭数によって異なる。5推力壁から圧力変換器までの距離が長くなると、計測される最大圧力は低くなるが、デトネーション高さが増加すると最大圧力は高くなる。平成30年度は推力計測を行う予定であったが、屋外試験であるためRDEを設置している架台と床面との固定が十分ではなく、架台が振動して推力の時間履歴に大きな振動が重畳した。このため、推力計測と伝播モードとの関連付けは行わなかった。しかしながら燃焼器サイズが伝播モードに与える影響については、燃焼器Bの燃焼室幅を4 mm、6 mm、8 mmと3段階に変えることで、燃焼器Aとの比較において同一燃焼室幅、同一推進剤質量流束と異なる切り口で整理することが可能となり、当初想定していた以上の成果を得ることができた。以上のことから、本研究は「おおむね順調に進展している」と判断した。平成31年度は、各種運転条件に対して推力計測を行い、伝播モードと推力性能の関係を調べることにより、回転デトネーション伝播モードを支配する因子を特定する。前年度に計測に問題が生じた推力計測では、架台と金属板上に固定し、その金属板を実験コンテナと一体化させることで架台の振動を防止する。推力性能解析を行った結果を基にRDE燃焼器の設計指針構築を行う。具体的には、1燃料と酸化剤の組合せを変化させて、回転伝播モードの特定と推力計測を行う2これまでの実験結果に基づき、推進剤供給圧力および供給量、燃焼器サイズをデトネーションの特性量を用いて無次元化し、回転デトネーション伝播モードマッピングを一般化する31次元モデルにより、運転条件・推進剤を変化させて推力性能を求め、計算値と実験値の差異について検討を行う。最終的には、これまでの3年間の研究成果を総括して、様々な運転条件、燃焼器サイズ、推進剤種類に対応可能なRDE燃焼器設計指針と性能予測方法を確立する。平成29年度は、外径95 mm、内径115 mmの円環状の燃焼室を有するRDE燃焼器を用いて、軸方向オリフィスより燃料を、円周スリットより酸化剤を供給する構造とし、オリフィスおよび円周スリット断面積を変化させることで当量比および推進剤供給流量を制御した。使用した推進剤は、量論混合比の水素ー酸素富化空気混合気(2H2+O2+βN2)であり、窒素希釈割合βはβ=03.73と変化させた。また試験時間は貯気槽サイズから200 msとした。その結果、β=0以外の混合気について回転デトネーション波(RDW)の安定伝播が得られ、以下の知見が得られた。1RDWの伝播モードは推進剤の質量流量により決定され、試験時間中の伝播モードも質量流量の変化に追従するする。2推進剤の供給圧力については,RDW安定伝を得るための下限値が存在するが、伝播モード自体へは影響を及ぼさない。3推進剤の燃焼室内の到達長さhとセルサイズλを用いると、窒素希釈料によらずh/λが増加するとRDW伝播速度がCJ速度に近づき、伝播速度ならびに圧力振幅が安定するとともに、波頭数が増加する。4h/λ>2.8を満たす推進剤供給条件でRDWは安定伝播する。RDE燃焼器の構築は計画通りに遂行されており、非燃焼状態において燃料および酸化剤の供給圧力と質量流量の関係が求められている。

また、RDWの伝播モードを燃焼室のある力履歴および下流からの高速度撮影によりstable、marginal、unstable、failureに分類し、RDW伝播モードは燃料および酸化剤の供給圧力にはよらず、基本的には推進剤質量流量に依存することを明らかにしている。また、推進剤が燃焼室内で充填される軸方向の長さhと、デトネーションの特性長であるセルサイズλとを用いて安定伝播条件を定式化することに成功している。以上のことから、本研究は「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究では、回転デトネーションエンジン(RDE)の運転条件や燃焼器サイズ等の設計パラメーターが伝播モードに及ぼす影響を系統的に調べ、伝播モードを支配する因子を特定するとともに、伝播モードと推力との関係について調べることで回転デトネーションエンジンの安定作動条件を明らかにし、普遍的な燃焼器の設計指針を確立することを目的とするものである。平成30年度は、外径50 mm、内径42 mmの円環状燃焼室を有する燃焼器Aと、外径95 mm、内径103115 mmの円環状燃焼室を有する燃焼器Bという、サイズの異なる2種類の燃焼器を用いた。燃料にはメタン、酸化剤には酸素を使用し、当量比1で実験を行った。両燃焼器とも、メタンは軸方向よりオリフィスを通して、酸素は円周方向よりスリットを通して供給しており、スリットおよびオリフィスの断面積を変化させることで,当量比と供給流量を独立に制御できる構造となっている.その結果、以下の知見が得られた。1同一波頭数のままで推進剤質量流量を増加させると、燃焼器Aでは回転デトネーション波(RDW)の作動周波数がわずかに増加するが、燃焼器Bでは作動周波数がほぼ一定の値を示す。2同一の推進剤質量流束(推進剤質量流量を断面積で除したもの)で比較すると、燃焼器サイズが大きくなるとRDW波頭数および無次元作動周波数はともに増加するが、波頭数が変化する際の推進剤質量流束は燃焼室サイズに依存する。3燃焼器サイズに関わらず、波頭数が増加するとRDWの速度は急激に減少する。4燃焼器サイズに関わらず、デトネーション高さは推進剤質量流束の増加とともに長くなり、ある上限値を超えると波頭数が増えるが、この上限値は波頭数によって異なる。5推力壁から圧力変換器までの距離が長くなると、計測される最大圧力は低くなるが、デトネーション高さが増加すると最大圧力は高くなる。平成30年度は推力計測を行う予定であったが、屋外試験であるためRDEを設置している架台と床面との固定が十分ではなく、架台が振動して推力の時間履歴に大きな振動が重畳した。このため、推力計測と伝播モードとの関連付けは行わなかった。しかしながら燃焼器サイズが伝播モードに与える影響については、燃焼器Bの燃焼室幅を4 mm、6 mm、8 mmと3段階に変えることで、燃焼器Aとの比較において同一燃焼室幅、同一推進剤質量流束と異なる切り口で整理することが可能となり、当初想定していた以上の成果を得ることができた。現段階ではRDEの推力計測試験を実施していないため、今後は平成29年度に得られた知見を基に、RDW伝播モードと推力性能との関係を調べることを行う。また、燃焼器のサイズが異なればRDW安定伝播に必要な推進剤質量流量も異なると考えられるため、異なるRDE燃焼器を用いた実験を行い、燃焼器サイズとRDW安定伝播条件ならびに伝播モードとの関係を調べる。
海底地盤の液状化と地すべりおよび海洋構造物の安定性に及ぼす影響

海底地盤内の土に加わる波浪による繰返し荷重は,主応力の連続的回転を伴うという特徴を持っている.このような応力状態を再現した室内実験を実施するため円筒型供試体を用いたねじり三軸試験装置を改良整備した.そして,豊浦標準砂を用いて繰返し載荷試験を色々な条件のもとで実施し,土の液状化特性を調べた.その結果,主応力の連続的回転を伴う繰返し載荷のもとでは,回転が無い場合の繰返しに比べて砂の繰返し強度が2030%低下することが判明した.次に,海底の末圧密軟弱粘土の挙動を調べるため,末圧密の程度を色々に変えた粘土試料を準備し,三軸せん断試験による強度特性を調べた.その結果,安全圧密粘土に比べて著しく強度が低下することが示され海底の大規模地辷りの発生原因の一つを解明することができた.次に海中の大口径杭の挙動について研究を行った.一般に,波浪によって杭が受ける力には2種類ある.一つは,直接波浪が杭に当って生ずる動水圧であり,他は波浪によって生ずる海底地盤の変形に伴って杭の根入れ部に伝えられる繰返し力である.波浪の高さが低く,その及ぼす力が弱く海底地盤が弾性的挙動をするときには,地盤を通して杭体に伝えられる力の影響は小さく,杭体内に生ずるモーメントは動水圧のみを考慮して算定してもよいことが判明した.しかし,波浪が大きくなると,主として海底地盤に伝えられる繰返し応力によって土に塑性変形が生じ,そのために杭の変形モードが著しく変化し,相当大きなモーメントが杭体内に誘起されることが判明した.次に,海底地盤の波浪伝播時の挙動を調べるために,静岡県の清水港内の海底に間隙水圧計を2.5mと3.5mの深さに埋設した.大波浪時の観測を繰返した結果,海底地盤内の土に作用する有効応力が波浪伝播時の繰返し応力によって相当変化しうること,そのために地盤の安全性が低下することが示された.海底地盤内の土に加わる波浪による繰返し荷重は,主応力の連続的回転を伴うという特徴を持っている.このような応力状態を再現した室内実験を実施するため円筒型供試体を用いたねじり三軸試験装置を改良整備した.そして,豊浦標準砂を用いて繰返し載荷試験を色々な条件のもとで実施し,土の液状化特性を調べた.その結果,主応力の連続的回転を伴う繰返し載荷のもとでは,回転が無い場合の繰返しに比べて砂の繰返し強度が2030%低下することが判明した.次に,海底の末圧密軟弱粘土の挙動を調べるため,末圧密の程度を色々に変えた粘土試料を準備し,三軸せん断試験による強度特性を調べた.その結果,安全圧密粘土に比べて著しく強度が低下することが示され海底の大規模地辷りの発生原因の一つを解明することができた.次に海中の大口径杭の挙動について研究を行った.一般に,波浪によって杭が受ける力には2種類ある.一つは,直接波浪が杭に当って生ずる動水圧であり,他は波浪によって生ずる海底地盤の変形に伴って杭の根入れ部に伝えられる繰返し力である.波浪の高さが低く,その及ぼす力が弱く海底地盤が弾性的挙動をするときには,地盤を通して杭体に伝えられる力の影響は小さく,杭体内に生ずるモーメントは動水圧のみを考慮して算定してもよいことが判明した.しかし,波浪が大きくなると,主として海底地盤に伝えられる繰返し応力によって土に塑性変形が生じ,そのために杭の変形モードが著しく変化し,相当大きなモーメントが杭体内に誘起されることが判明した.次に,海底地盤の波浪伝播時の挙動を調べるために,静岡県の清水港内の海底に間隙水圧計を2.5mと3.5mの深さに埋設した.大波浪時の観測を繰返した結果,海底地盤内の土に作用する有効応力が波浪伝播時の繰返し応力によって相当変化しうること,そのために地盤の安全性が低下することが示された.本年度は、60年度に行った研究の延長として、海中の大口径杭の挙動について研究を行った。一般に、波浪によって杭が受ける力には2種類ある。1つは、直接、波浪が杭に当って生ずる動水圧であり、他は、波浪によって生ずる海底地盤の変形に伴って杭の根入れ部に伝えられる繰返し力である。今までの研究では、後者の力の影響は考慮されていなかったので、この点に重点を置いて研究を行った。その結果、波浪の高さが低く、その及ぼす力が弱く海底地盤が弾性的挙動をするときには、地盤を通して杭体に伝えられる力の影響は小さく、杭体内に生ずるモーメントは動水圧のみを考慮して算定してもよいことが判明した。しかし、波浪が大きくなると、主として海底地盤に伝えられる繰返し応力によって土に塑性変形が生じ、そのために杭の変形モードが著しく変化し、相当大きなモーメントが杭体内に誘起されることが判明した。よって、波浪による外力と杭の相互作用を検討する場合には、海底地盤内の土がどの程度の深度まで塑性化するかを知ることが、非常に重要であることが示された。このことに鑑み、ねじり三軸試験装置によって波浪荷重をシミュレートした土の繰返し実験も多数実施し、海底地盤の液状化による塑性化の深度を知るための土の強度に関するデータを収得した。

本年度は海底地盤の地すべり安定性を調べるため,海底から採取した粘土の強度特性を調べた.海底の堆積物は,河川の土砂供給速度が大きくて圧密が追いつかない場合,未圧密の状態で存在していることが多い.よって,せん断強度が小さく,海底の勾配が数度程度であっても大規模な海底地すべりを生じることがある.このメカニズムを解明するためには,圧密が完了していない未圧密粘土のせん断強度特性を知る必要が生じる.スラリー状の粘土を色々の程度の未圧密状態にしておき,非排水せん断試験を実施した.その結果,有効応力規準に従うなら,未圧密粘土の内部摩擦角φは100%圧密された場合のφに等しいこと,未圧密粘土のせん断時に発生する間隙水圧は, 100%圧密の場合より高いこと等が明らかとなった.先年度,清水港の海底地盤内に埋設した間隙水圧計により,波浪伝播時の間隙水圧上昇の測定を行った.つまり,海底面下2.5mと3.5mに埋設した間隙水圧計と,海底面に置いた水圧計が波浪の伝播に伴ないいかなる応答を示すのかを観測した.その結果,波圧は水を通してのみ海底探部へ伝わって行くのではなく,海底地盤内の土の骨格を通しても深部へ伝播していることが明らかとなった.これにより,海底土が波圧の影響を相当程度受け,従って,地盤の安定性も波の伝播の影響を受けることが明らかとなった.
開拓的理科学習のための統合的トピックマップ駆動ｅ‐Ｌｅａｒｎｉｎｇの構築

理科教育教師は、知識基盤社会における将来的課題を認識して科学的探求方法の教育にあたらねばならない。ICT環境を活用した協働的かつ関連性志向の学び方を探求する必要がある。本研究ではTopic Maps技術を用い、科学と教育の知識構造を軸として諸領域の知識をネットワーク化し、各主題に学習資源を関連付けた学習システム"EPW"を構築した。そして対話と内省により思考を促すことを目的として、利用者の化身をアバター、システムの化身をエージェントとしてアバターが対話しつつ学習領域を広げていく仮想世界をEPWに表現した。学習者が考えを相互に公開し、相互コメントする過程で、自覚的な思考が促されることが見られた。当該年度ではまず、児童アセスメント、教師の知恵wikiに加え、学級経営の改善に資する教師の授業に関する自己省察ツールを作成した。さらに実践的研究として、学級経営上の困難を持つ実際の学級で、第3者による児童の行動アセスメントと、教師の児童アセスメント、児童の自己アセスメントを比較することで、教師の見落としを示唆する試みを行った。教材開発では次の試作と試行を行った。第1に拡張現実(AR)技術を用い、力の釣り合いや振動運動の実験に関して、物体に作用する力のベクトルなどをARオブジェクトとして可視化した。これを装置にプロジェクションマッピングすることで、実体の現象を物理的理論に直接結びつける可視化手法を構成した。さらに運動物体でのAR表示のタイムラグの問題を検討した。第2に、仮想空間でのフレミングレール実験を、センサーで読み取った手指の実運動により制御する教材を試作した。この教材では、仮想空間に可視化した手指の運動が、指の実運動にフィードバックすることが示唆された。第3に立体映像教材では、特に3次元的構造の認識に負担のある回転運動のコンテンツを検討した。立体映像の視聴を継続すると酔いを伴いやすい一方で、回転運動は立体映像でなくても絵画的手がかりによる立体感が得られる。そこで、立体映像の短時間暴露により立体認識を補う方式を提案した。Topic maps e-Learningシステム"Everyday Physics on Web (EPW)"の構築については、URLリクエストの引数として表示の中心となるただ1つのトピックidを用いつつ、関連トピックをナビゲートするプログラミングデザインの検討を行った。これは、引数のトピックをリクエスト時にサーバー上で分析して、1つのwebページに複数の表示バリエーションを割り当てることで、管理するページタイプを削減できることが明らかにされた。当該年度は、Topic Maps技術により構造化された学習資源を基盤とした学習システム“Everyday Physics on Web (EPW)"について、学習履歴や推奨情報を付与した静的リンクシステムとしての学習ポータルから、利用者とシステム(教授者)間および利用者間の対話を軸として個別に学習展開する動的システムへの転換を試みた。学習利用者の化身をアバター、システムの化身をエージェントと呼び、各知識領域なども画像化して、アバターが学習領域を拡大していく仮想世界を表現した。学習資料の推奨、学習者のコメントや教授者のアドバイスコメントをもとにした簡易対話機能を実装した。ログイン直後にアバターとエージェントの対話があり、それまでの学習の軌跡を可視化したページで学習を想起させる。さらにアバタールームとして、自己の学習成果とともに、同時期に活動する全アバターを可視化し、任意のアバターにコメントや推奨を送りインタラクションする機能を実装した。これらアバターシステムのtopic mapを考案して、システム全体を統合的に管理・開発できるようにした。またページデザインにおいては視線追尾テストを実施しつつ使いやすさの向上を図った。これらの実装とともに理科教育関連の講義での自主学習システムとして試験的実利用を行った。この結果多くの利用者が対話システムによる学習利用の方向付けが得られていた。一方、小学校教員を主たる対象とした児童アセスメントサイト“EduNavi"、およびこれと統合した、教師の知恵を集めるwikiサイト“せんせいfolio"をTopic Mapsを基盤として開発した。これらのサイトでは子どもの人間力と学級経営上の種々の主要topicを整備し、EPWとtopic共有できる段階に到達した。これらのシステム開発は現職の小学校教員との討論および実利用を重ねて進めている。理科教育教師は、社会構造の変化の歴史において技術や科学の果たした役割を認識し、将来の社会的課題を認識して科学的探求方法の教育にあたらねばならない。教科内容や学習方法でも、理科の知識は教育学と持続性社会に関する横断的知識に関連付けて学習し、問題意識を高める必要がある。本研究ではTopic Maps技術を用いて、理科と理科教育の知識構造を軸として持続性社会、科学技術史と教育学の諸領域の知識をネットワーク化し、各トピックに学習資源を関連付けた学習システム"EPW"を構築した。

利用者と指導者、および利用者間の対話により思考や探索を促すことを目的として、利用者の化身をアバター、システムの化身をエージェントとしてアバターが対話しつつ学習領域を広げていく仮想世界をEPWに表現した。対面授業にEPWを用い、学習者が考えを相互に公開し、相互コメントすることで、自覚的な思考の展開が促された。新規教材は、実現象に仮想を重ねることで、実現象で知覚される実感を拡張することを目的として開発した。拡張現実(AR)の実現象へのプロジェクションマッピング手法では、静力学実験教材では力の分解など基礎概念の表現が可能となったが、運動物体ではARのタイムラグによる表現の困難性が明らかとなった。発電やモーターの仕組みを学ぶための、手を用いた運動起電力の実験では、手の動きを仮想空間に再現した可視化教材を開発した。仮想空間に手指の動きをリアルタイムに可視化すると実運動にフィードバックすることが示唆された。また、デジタル教材で案内者キャラクタを導入すると、学習者が受動的な状態にあるときにアニメーションなど感性的要素への注視が誘引されることが示唆された。さらに動的な3次元立体視教材での酔いの回避のため、短時間の立体視で立体認識させ、絵画的手がかりのみで集中して考えさせる提示方法の有効性を検証した。公開の領域横断型e-Learningサイト、子供の人間力を評価するサイト、および先生の悩みとヒントをマッチングするサイト。理科教育学平成25年度の教材開発は、拡張現実(AR)、プロジェクションマッピング、ジェスチャー入力、立体映像、多視点可視化の技術を用いて、仮想実験装置と実実験とを結びつける新規の成果が得られた。いずれも教材としての実用性を確保するためには、知覚上の計測実験が不可欠であり、様々な新しい問題が示唆された。AR教材は多人数参加型の教材を構成することが可能であり、自らの参与が全体に反映されると同時に映写もされる状況で、恊働的な参加が自然に促される可能性が見られた。今後、1つ1つの教材タイプについて、知覚、および教育実践の両面から実験的研究を深める必要がある。また、簡易なwebでの配信に関しては、今後の検討が必要である。学級運営に関するツール開発については、実践的に要求される機能の検討を進めている。また実用的により使いやすいツールにすることが、教師側から求められている。教育現場でのタブレットの導入等が進みつつある中、ネットワークの有無によらず、直観的に使いやすいツールの再開発が必要な段階になりつつある。統合的環境としてのTopic Maps-based e-Learningシステムについては、予定した必要要件は概ねカバーしたと考える。しかし、柔軟な推奨システムや利用者自身の情報収集記録の導入などを組み込むなど、更なる高度化のためのプラットフォームの再整備が必要であり、そのための再構築に着手している。