hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁場型LEED装置を使ったGeSi化合物/SiC超格子層の位相制御エピタキシー

SiCは耐熱,耐放射線特性に優れているばかりでなく,青色発光ダイオード材料としてデバイス応用に期待されている.そのため本研究では, SiC半導体表面での性質及び他のSiやGeなどの半導体とのヘテロ接合界面形成の研究を,新しく開発している磁場型LEED装置を使って行うことである.磁場型LEED装置の試作と並行してSiC単結晶表面の研究を行った. AES法と通常のLEED法及びRHEED法により,表面組成,結晶構造の観察を行いSiCの極性面の判別法を調べた.その結果, 6H-SiC単結晶表面のSi面(0001)及びC面(0001)は, AES法ではそれぞれSi(92eV)ピークに対するC(272eV)ピークのオージェ強度比C/SiはSi面では0.210.29であり, C面では0.340.38となる.またLEED, RHEED法による表面構造の判別法ではC面は3x3回折パターンが, Si面では√<3>x√<3>R30°及び2x2等の混在するパターンとなることがわかった.次にSiC上へのヘテロ接合超格子層をつくるためにSi及びGeのヘテロ・エピタキシャル成長を観察した.SiCのSi面にはSiは層状的エピタキシャル成長を示すが, Geは島状エピタキシャル成長であり, C面ではいずれも島状エピタキシャル成長をすることがRHEED法で観察された.現在はRHEEDを使っての位相制御(PLE)法をSiC上のSi, Geの成長実験に用いて遂行中である.磁場型LEED法ではSiC単結晶が少々悪いものでも回折像が得られやすい.この装置によりSi(111)清浄面を用いて, 7X7回折パターンを得ることに成功した.現在使っている蛍光面では回折スポット強度が弱いので,明るい蛍光面に置き換える作業を行っている.将来,マイクロチャンネルプレートを用いて回折スポットの鮮明化を行いたい.さらに平面型蛍光面上でのLEED像を画像変換技術により理解し易い画像にする計画である.SiCは耐熱,耐放射線特性に優れているばかりでなく,青色発光ダイオード材料としてデバイス応用に期待されている.そのため本研究では, SiC半導体表面での性質及び他のSiやGeなどの半導体とのヘテロ接合界面形成の研究を,新しく開発している磁場型LEED装置を使って行うことである.磁場型LEED装置の試作と並行してSiC単結晶表面の研究を行った. AES法と通常のLEED法及びRHEED法により,表面組成,結晶構造の観察を行いSiCの極性面の判別法を調べた.その結果, 6H-SiC単結晶表面のSi面(0001)及びC面(0001)は, AES法ではそれぞれSi(92eV)ピークに対するC(272eV)ピークのオージェ強度比C/SiはSi面では0.210.29であり, C面では0.340.38となる.またLEED, RHEED法による表面構造の判別法ではC面は3x3回折パターンが, Si面では√<3>x√<3>R30°及び2x2等の混在するパターンとなることがわかった.次にSiC上へのヘテロ接合超格子層をつくるためにSi及びGeのヘテロ・エピタキシャル成長を観察した.SiCのSi面にはSiは層状的エピタキシャル成長を示すが, Geは島状エピタキシャル成長であり, C面ではいずれも島状エピタキシャル成長をすることがRHEED法で観察された.現在はRHEEDを使っての位相制御(PLE)法をSiC上のSi, Geの成長実験に用いて遂行中である.磁場型LEED法ではSiC単結晶が少々悪いものでも回折像が得られやすい.この装置によりSi(111)清浄面を用いて, 7X7回折パターンを得ることに成功した.現在使っている蛍光面では回折スポット強度が弱いので,明るい蛍光面に置き換える作業を行っている.将来,マイクロチャンネルプレートを用いて回折スポットの鮮明化を行いたい.さらに平面型蛍光面上でのLEED像を画像変換技術により理解し易い画像にする計画である.
航空機開発と世界航空交通の黎明―ヴェルサイユ体制下のユンカースを中心にー

ユンカースといえばナチス期の軍用機が有名で、軍用機開発とユンカースの発達とが同一視されている。しかしそれはヴェルサイユ体制下・ワイマール体制下のフーゴー・ユンカースの平和的国際主義的な中心的努力を全く無視したものである。敗戦後フーゴーはドイツ民主党に所属し、ヴェルサイユ体制の厳しい経済・経営条件の中で民間機開発、その大型化・長距離化に過酷な金融環境の中で挑戦し続けた。国際交通・国際交流の革命的平和的手段としての旅客機・貨物機の開発が彼と彼の会社の主たる関心時となった。世界の黎明期航空交通の発達においてルフトハンザばかりが注目されるが、それはフーゴーが開拓した民間航空路線網の継承であった。
抗酸化ストレス遺伝子導入内皮前駆細胞移植による心不全治療の基礎研究

研究初年度は内皮細胞移植のための基礎実験を行った。(2)マウス骨髄、脾臓から単核球成分を分離し、さらに内皮前駆細胞を分離する方法を確立した。(3)内皮前駆細胞の培養系を確立した。さらに、GFPをマーカーとしてリポフェクション法あるいはエレクトロポレーション法による遺伝子導入を行い、導入・発現効率の評価を行った。その結果、本研究ではリポフェクション法を採択することにした。(4)マウスのin vivoにおける心機能評価のため、心エコー法、ミラー・カテーテルによる心内圧測定法を確立した。
小学校理科における論理的思考と「対話」の関係を探るリフレクション研究

本研究は、授業ビデオを使用したリフレクション(授業後の省察)の中から、小学校理科授業における論理的思考力の育成と子ども同士の「対話」との関係を明らかにすることを目的としており、理科授業中の児童の様子(発話・行動)を多く記録してデータ化するとともに、そのデータを質的に分析して、指導法の開発やカリキュラム開発に活かすことをねらいとしていることが特色である。そこで、(1)理科授業における児童の発話のデータ化と分析、(2)認知心理学的アプローチによるデータ分析及び資料収集、(3)研究成果を活かした指導法開発及びカリキュラム開発などを中心にして研究を進めた。特に、本年度は、小学校第3学年「磁石の性質」及び第4学年「ものの温度と体積」「すがたをかえる水」における児童の追究に伴う児童同士の対話と論理的思考に着目した。研究の成果として、授業中にグループや学級全体での対話を充実させることは、友達からの指摘により根拠となる事実(観察・実験の結果)を見直させたり、事実と事実の関係を明らかさせたりするとともに、生活経験を掘り起こし比喩的な表現で分かりやすく説明する豊かな理由づけを表出させるなど、論理的思考を促すことに有効であることが明らかになった。例えば、沸騰と蒸発の違いついて、「晴れて暑い日の方が洗濯物は乾燥しやすいが、それでも100°Cになっていない」や「寒い日や日陰でも乾く」という事実を関係付けながら、未習である湿度についても「空気中の水蒸気の多さで、気温が高いと満杯になりにくく、満杯近くになると乾きにくい」と説明する子どもの発言が見られた。また、このような子どもの事実を、ビデオを使った授業リフレクションによって複数の教師で共有することは、授業中に子どもを見取る目とともに、瞬時に対応し授業をリ・デザインする教師の力量形成につながると考える。このようなことを丹念に繰り返すことにより、一人一人の子どもに寄り添い無理なく論理的思考力を育成する授業をデザインすることにつながっていくことも着目すべき事実である。
酸素負イオンの挙動に着目したスパッタ酸化膜のエピタキシャル成長に関する研究

本研究では,内部コイル型誘導結合プラズマ(ICP)支援スパッタ装置を用いて,Ti酸化膜のMgO単結晶基板上への成膜・評価を実施すると共に,2基のターゲットをIn-situで切り換えて連続成膜できるスパッタ装置を設計・製作し,成膜の基本性能を評価した,更に金属-絶縁体相転移を示すVO_2薄膜堆積及び不純物ドープTiO_2薄膜堆積を行った.内部コイル型ICP支援スパッタ装置によるTiO、薄膜のMgO単結晶基板上への成膜・評価では面内2方位を有するルチルTiO_2が配向成長することを明らかとした.内部コイル型ICP支援スパッタ法では高密度プラズマ生成と共に,ターゲットセルフバイアス電圧の低下が生じることから,通常は結晶化が困難とされる高温安定相のルチル型結晶の成長が実現できたと考察された.更に,酸化に寄与する酸素の挙動に関しては共同研究者の進藤春雄教授と連携しながら進め,静電プローブ測定の結果を基に考察した結果,高密度ICP支援スパッタにおいて原子状酸素ラジカルが効率よく生成されており,且つ酸素負イオン密度も高いため,酸素負イオンが結晶成長へ与える運動論的効果を今後詳細に調べる必要があることがわかった.更に,NbをドーパントとしてTiO_2薄膜堆積を行った結果,結晶成長が良好な場合,10^<-4>Ωcmオーダーと透明導電膜レベルの低抵抗率を実現した1これらの成果は,今後TiO_2薄膜のエピタキシャル成長に基づく応用への基礎となる.内部コイル型ICP支援スパッタ装置によるVO_2薄膜のSi単結晶基板上への成膜・評価では,従来スパッタ法では困難であった化学量論比の単斜晶系VO_2薄膜を堆積することができた.得られた薄膜は65°C程度で3桁以上の急峻な抵抗値変化,即ち金属-絶縁体転移を示し,今後スイッチングデバイス等への応用が期待される.また,In-situで切り換えできる2基のターゲットを有するスパッタ装置を設計製作し,Al及びCoターゲットを用いて成膜を実施した.その結果,連続成膜によって清浄な界面が保持されエピタキシャル層成長に極めて効果があることを示唆するデータを得た.今後,本装置を上記のICP支援スパッタ法と結びつけることで,結晶配向性の高い酸化物エピタキシャル薄膜の成長を実現できる目処を得た.本研究では,内部コイル型誘導結合プラズマ(ICP)支援スパッタ装置を用いて,Ti酸化膜のMgO単結晶基板上への成膜・評価を実施すると共に,2基のターゲットをIn-situで切り換えて連続成膜できるスパッタ装置を設計・製作し,成膜の基本性能を評価した,更に金属-絶縁体相転移を示すVO_2薄膜堆積及び不純物ドープTiO_2薄膜堆積を行った.内部コイル型ICP支援スパッタ装置によるTiO、薄膜のMgO単結晶基板上への成膜・評価では面内2方位を有するルチルTiO_2が配向成長することを明らかとした.内部コイル型ICP支援スパッタ法では高密度プラズマ生成と共に,ターゲットセルフバイアス電圧の低下が生じることから,通常は結晶化が困難とされる高温安定相のルチル型結晶の成長が実現できたと考察された.更に,酸化に寄与する酸素の挙動に関しては共同研究者の進藤春雄教授と連携しながら進め,静電プローブ測定の結果を基に考察した結果,高密度ICP支援スパッタにおいて原子状酸素ラジカルが効率よく生成されており,且つ酸素負イオン密度も高いため,酸素負イオンが結晶成長へ与える運動論的効果を今後詳細に調べる必要があることがわかった.更に,NbをドーパントとしてTiO_2薄膜堆積を行った結果,結晶成長が良好な場合,10^<-4>Ωcmオーダーと透明導電膜レベルの低抵抗率を実現した1これらの成果は,今後TiO_2薄膜のエピタキシャル成長に基づく応用への基礎となる.内部コイル型ICP支援スパッタ装置によるVO_2薄膜のSi単結晶基板上への成膜・評価では,従来スパッタ法では困難であった化学量論比の単斜晶系VO_2薄膜を堆積することができた.得られた薄膜は65°C程度で3桁以上の急峻な抵抗値変化,即ち金属-絶縁体転移を示し,今後スイッチングデバイス等への応用が期待される.また,In-situで切り換えできる2基のターゲットを有するスパッタ装置を設計製作し,Al及びCoターゲットを用いて成膜を実施した.その結果,連続成膜によって清浄な界面が保持されエピタキシャル層成長に極めて効果があることを示唆するデータを得た.今後,本装置を上記のICP支援スパッタ法と結びつけることで,結晶配向性の高い酸化物エピタキシャル薄膜の成長を実現できる目処を得た.本年度は,既存の内部コイル型誘導結合プラズマ(ICP)支援スパッタ装置を用いて,Ti酸化膜のMgO単結晶基板上への成膜・評価を実施すると共に,Ti及びMgターゲットを有しIn-situで切り換えて成膜できる外部コイル型ICP支援スパッタ装置を設計・製作した.内部コイル型ICP支援スパッタ装置によるTiO_2薄膜のMgO単結晶基板上への成膜・評価では面内2方位を有するルチルTiO_2が配向成長することを明らかとした.MgO(100)基板の格子はアナターゼ型TiO_2に格子整合するとの報告が見られるが,内部コイル型ICP支援スパッタ法では高密度プラズマ生成と共に,ターゲットセルフバイアス電圧の低下が生じることから,通常は結晶化が困難とされる高温安定相のルチル型結晶の成長が実現できたと考察された.

また,成膜後に酸素大気中でアニール処理を行った試料では,TiO_2膜とMgO基板の界面にMgTiO_3セラミックス層ができることが判明し,アニール時のTi, Mgの拡散が一つの課題であることが明らかとなった.更に,酸化に寄与する酸素の挙動に関しては共同研究者の進藤春雄教授と連携しながら進め,静電プローブ測定の結果を基に考察した結果,高密度ICP支援スパッタにおいて原子状酸素ラジカルが効率よく生成されており,且つ酸素負イオン密度も高いため,酸素負イオンが結晶成長へ与える運動論的効果を今後詳細に調べる必要があることがわかった.これらの成果はJapanese Journal of Applied Physics誌にて公表済み並びに公表予定である.外部コイル型ICP支援スパッタ装置の製作は,本年度の設備備品費を使用して行った.既にIn-situで切り換えできる2基のターゲットを有するスパッタ真空容器が完成し,現在ガス導入系及びICP生成用外部コイル部を製作中である.基板ステージ部やRF供給部の整合回路などは平成17年度の予算を使用して整備し,平成17年の8月を目処に成膜実験に入る計画である.上記の内部コイル型装置での知見を生かし,本新規装置でTiO_2膜の良好な結晶成長を試みる.研究計画最終年度となる本年度は,誘導結合プラズマ(ICP)支援スパッタ装置を用いて,VO_2薄膜並びに不純物ドープTiO_2薄膜の単結晶基板上への堆積・評価を実施した.また,前年度に新規導入したスパッタ装置による成膜を開始し,In-situ連続成膜による磁性材料薄膜の堆積を実施した.内部コイル型ICP支援スパッタ装置によるVO_2薄膜のサファイア単結晶基板上への成膜では,従来の反応性スパッタ法では困難であった化学量論比VO_2の堆積に成功した.得られたVO_2薄膜は6070°Cの温度域で高抵抗から低抵抗へと4桁の抵抗変化,いわゆる金属-絶縁体相転移を示した.この相転移は強い電子相関の効果によるものであり,温度に加えて電界や光照射等による相転移に基づくスイッチングやメモリ等の電子デバイスに応用できる可能性が高い.本研究計画において発展させたICP支援スパッタ法は広い酸素供給条件下で化学量論比VO_2の堆積が可能であり,相転移酸化物結晶作製への応用が期待される.次に,TiO_2薄膜の単結晶基板上への成長については,ICP支援スパッタ装置によるエピタキシャル成長を前年度に示した.その良好な結晶成長を有効に利用できる新規分野として,不純物ドープによる導電性TiO_2薄膜が挙げられる.そこで,ターゲットにNbをドープしたTiO_2ターゲットを用いて成膜を行った結果,1010^<-2>Ωcmという純粋なTiO_2と比べると極めて高い導電率を有するTiO_2薄膜成長に成功した.成膜条件の最適化によって透明導電膜として利用できる10^<-3>Ωcmオーダーが実現できる見込みであり,化学的に安定で光学的にも特長を有するTiO_2の利用は今後の透明導電膜応用に変革をもたらす可能性がある.また,前年度の設備備品費を使用して導入したIn-situで切り換えできる2基のターゲットを有するスパッタ装置は稼動を開始し,金属Ti及びCo二層薄膜の堆積を行った.In-situ連続成膜の効果によって下地のTi薄膜上にCo薄膜が結晶成長する結果を得た.更に,酸化膜の堆積を行える段階まで到達した.
タンパク質の高次構造構築制御による生体応答調節の基礎医薬基盤

本研究では高次標的創薬手法を確立するための基盤研究を行うことを目的とした。ここで言う高次標的とはタンパク質のフォールディング制御因子である。また具体的な病態としては梗塞治療後の再灌流による細胞障害やC型肝炎ウイルスの増殖であり、対象タンパク質はシクロスポリンである。本研究では分子シャペロンであるシクロスポリンを高次標的として、タンパク質のフォールディング誘導活性を負に制御して虚血/再灌流誘発性細胞死やC型肝炎ウイルスの増殖を抑制しうる化合物の開発に標的を絞り、研究を行った。その結果、虚血/再灌流誘発性細胞死の抑制効果が期待できる化合物群の開発に成功し、学術的にも興味深い知見を得ることができた。二年間の研究期間に於いて一年目である昨年度は、リード化合物であるダントロレンの構造展開を行い、カルシウムイオンによるミトコンドリアの膨潤破裂を指標とした評価系を用いて構造活性相関を展開した。まず、微弱ながらもダントロレンが保護作用を示すことを確認し、続いてダントロレンの3種類の環構造、特にフェニル基とヒダントイン部それぞれに対する構造修飾体を種々合成し、ミトコンドリア保護作用の有無の検討を行った。その結果、フェニル基部位、ヒダントイン部位およびこれらを繋ぐリンカー部それぞれに活性向上につながる知見を得ることができた。最終的に構造の最適化を行った化合物には、数十mM程度の濃度でミトコンドリア保護作用を示すことが確認された。既存のミトコンドリア保護作用剤であるシクロスポリンAは数mM程度の濃度で活性を示すため、活性面では課題は残るが、シクロスポリンAと比べて大幅に分子量の低減と構造の簡略化成功したことは大きな成果と考えている。また最終年度となる二年目には、一年目で開発に成功した低分子量化合物の更なる高活性化を目指した構造展開を模索した。具体的には活性向上が最も見込まれるヒダントイン部位の窒素原子上への塩基性官能基の導入を検討した。計画した化合物の合成は最終年度中には達成されなかったが、使用可能な保護基の情報や化学的な安定性など、今後の研究へつながる様々な知見をえることができた。また、酵素活性を指標とする活性評価法の構築にも取り組み、実用段階には至らなかったものの条件検討を重ねることによって問題解決しうる段階まで検討することができた。本年度ではまず、リード化合物であるダントロレンの構造展開を行い、カルシウムイオンによるミトコンドリアの膨潤破裂を指標とした評価系を用いて構造活性相関を展開した。具体的にはまず、ダントロレン自身のミトコンドリア保護作用の有無を検討した。その結果、微弱ながらもダントロレンが保護作用を示すことが確認されたため、ダントロレンの3種類の部分環構造、特にフェニル基とヒダントイン部それぞれに対する構造修飾体を種々合成し、ミトコンドリア保護作用の有無の検討を行った。フェニル基部分への構造修飾では、ハロゲン元素の導入が活性向上に有用であることが明らかとなった。また、ヒダントイン部のイミド窒素上への置換基導入に関しては、メチル基のような単純なアルキル基の導入でも活性の向上は見られるが、芳香族性を有する官能基をアルキル基の末端に付与した方が保護活性の向上傾向にあることが分かった。さらにヒダントイン部とフリル基をつなぐリンカー部の検討を行った結果、リード化合物のオリジナル構造であるイミン構造をアミド構造へと変換することで活性が上昇することを明らかとした。以上の部分構造の修飾から得られた知見を考慮して分子の最適化を行ったところ、数十mM程度の濃度でミトコンドリア保護作用を示す低分子化合物の創製に成功した。既にミトコンドリア保護作用が知られているシクロスポリンAは数mM程度の濃度で活性を示すため、活性面では課題は残るが、シクロスポリンAと比べて大幅に分子量の低減に成功したことは注目できる成果と考えられる。本課題では「虚血性神経細胞・心筋細胞死の抑制化合物の開発」と「抗HCV剤の開発」という、大きく2つのテーマを掲げている。この2つのテーマのうち、一年目では虚血性細胞死抑制活性を示す化合物を見出すことに成功し、その構造活性相関に関する論文を創薬系の国際誌に掲載するまで至ることができた。すなわち、2か年計画を予定している1年目において課題の半分に対して成果を示すことができたことから、おおむね順調に研究が進展しているものと判断した。一年目では虚血性細胞死抑制化合物の開発を主として研究を行ってきたが、二年目である本年度の前半は抗HCV剤の開発を主に行う予定である。本課題では二つのテーマを設けているが、これら二つが標的としているターゲットは異性化酵素であるので片方の課題で成果が得られれば、もう一方でも研究レベルでの成果を得ることができる可能性は高い。

従がって、年度前半で前年度の知見を活かして抗HCV剤の開発を行う予定である。これと並行して前年度のターゲットを確定させる研究も行う予定である。年度後半では一年目と二年目で得られた結果についてまとめる必要があるので、必要に応じたデータ収集を行う予定である。該当なし
全米大学協会STEM教育の調査研究

STEM領域のスキルがイノベーションに関係することから、世界中でSTEM分野の教育改善がなされてきている。しかも、研究者レベルでの従来型のエビデンスベースの教育研究よりも、大学レベルでの組織的な教育改善に関する研究がより重要課題となってきている。本研究では、アメリカの大学協会が組織的に行ってきたSTEM教育改善を視察し、それを日本に紹介し、日本の多くの大学教育に資することを目的としていた。本年度は、本年度11月に行われた、AAC&U STEMMeeting 2018に出席し多くの教育改善に関する知識を得た。たとえば、Wright State Universityにおける工学部での数学教育改善が、専門課程履修成績や卒業率の改善に著しい効果を発揮し、その試みが全米に広がっていることを知った。この試みは日本の多くの工学部にも重要な示唆を与えると思われる。また、組織的な改善モデルの成功例や失敗例についての報告があり、そこから学ぶことも多かった。また、アメリカAAC&U STEMMeetingでは、研究分担者(吉永契一郎、斉藤準)と共に出席し、問題解決力養成についての教育実践について発表を行った。それらの視察研究について、AAC&U STEMMeetingを2018年12月に行われた大学教育学会課題研究集会において発表を行った。そして、その成果については2019年5月に大学教育学会誌に掲載される予定である。アメリカの大学協会の活動では、STEM領域における包括的な議論を行う場があるのに対して、日本においては同様の研究会はない。そのため、様々なSTEM分野での教育研究を知る場が少ない。こうしたことから2019年2月12日に北海道大学において、"STEM Education 2019"という研究会を開催した。今後アメリカ同様にこのさらに研究会を発展させて行きたい。研究代表者鈴木久男と分担者吉永契一郎は、9月26日から30日の日程で、オーリン工科大学と、コロラド大学ボルダー校の視察調査をした。オーリン工科大学は、1年から企画力要請を重視する先駆的取組をしている大学であるが、今回の視察では、工学的目的から必要とする数学を教えるという理数融合的なコースの新設を行っていた。コースを新規に設置する際の教員への組織的サポート体制などで大きな知見を得た。コロラド大学ボルダー校は、AAUのSTEM Initiativeで大規模な組織的教育改善を行った。それらは主に初修理科科目についてであったが、ボルダー校では学部専門科目のアクティブラーニングでも実績をあげていることがわかった。分担者細川敏幸は、11月3日から行われた、AAC&U STEM研究会"2106 Transforming Undergraduate Education"に参加し、多くの大学の取組について調査を行った。中でもEric Mazurの講演では、現在最も先進的な取組の1つとされている反転授業の欠点を克服するために、社会的相互作用を利用した取組が紹介されていた。これは教員負担を増加させない教育改善策として注目に値する。科学リテラシーとしてのSTEM教育については、2016年春の大学教育学会ラウンドテーブル「現代のリベラルアーツとしての理数工系科目(STEM)の開発と教育実践のために」において、口頭発表を行った。また、アメリカ大学協会AAC&Uとの共同の教育研究を目指して、「国際連携によるSTEMプロジェクト推進のための検討会」(関西国際大学、2016年11月11日)で発表を行い、STEM教育研究についてAAC&Uの研究会での発表の可能性などについて討論を行った。本事業の調査結果を公表するために、2017年2月13日に北海道大学で、研究会を開催し、視察結果の公表を行った。AAC&UでのSTEM会議では、開催地がボストンでしかも参加費が高額であったことがあり、視察対象大学が多少少なかった。しかし、STEM Initiativeでの参加校はお互いにつながりがあるので、別の大学の情報も得ることができた。本年度、STEM教育の組織的改善の調査のために、AAC&Uが主催する"2017 Transforming Undergraduate STEM Education"(11月2日4日、サンフランシスコ)に参加した(鈴木久男、細川敏幸)。特に興味深かったのは、10年前から始められた、The Carl wieman Science Education Initiative)の現在である。組織的改善のためには一時的な資金が必要であるが、補助がなくなった後も、教育改革の成果が続いていることが確認できた。学科にもよる面が大きいが、一時的な補助が、Initiative後の教員負担を増加させない方向に使われたことがわかる。詳細は、別途論文で報告し、日本の大学の教育の組織的改善の参考となるようにする予定である。もう一つの成果は、教育における情報をどのようにフィードバックしていくかについてである。ミシガン大学では、大学が抱えるビッグデータの中から新しい視点で、教育に有用なデータを求める他、個人の成績や指向性などのデータを元に進級先や、これから習得すべきコースなど、相談が行えるE-Coachシステムを開発した。これにより、通常はなかなか集まらないアンケートの回答率が上昇し、より精度良く進路指導などが行うことができる。分担者吉永契一郎は、香港の香港大学と香港科学技術大学、台湾の国立台湾大学と清華大学を訪問して、教育改善の調査を行った。香港科学技術大学では、課外授業として、学生達による自由制作を重視しており、学生の内発的動機に基づく自由研究が、正規の科目への動機をも高めていく。こうした傾向はアメリカの工科系大学にも見られており、研究大学での優れた取組と言えるだろう。

以上の調査結果によって得るところは大きく、すでに大学教育学会でも発表済みであり、過去の調査とあわせて、論文を準備中である。当初の調査訪問先とは資金の関係で、異なってはいるが、補助金以外の大学資金により、アメリカの組織的STEM改善の中心的大学の1つ、コロラド大学ボルダー校のPolock教授を2ヶ月間(6月8月)招へいすることができた。このため、アメリカのSTEM教育に関する情報を多くえることができ、そのため十分な調査情報を得られた。今回は、AAC&UのSTEM会議への参加であったが、ポスターセッションなどで数多くの組織的取組の調査が行われた。来年の取組に向けてさらなる研究が期待できる。STEM領域のスキルがイノベーションに関係することから、世界中でSTEM分野の教育改善がなされてきている。しかも、研究者レベルでの従来型のエビデンスベースの教育研究よりも、大学レベルでの組織的な教育改善に関する研究がより重要課題となってきている。本研究では、アメリカの大学協会が組織的に行ってきたSTEM教育改善を視察し、それを日本に紹介し、日本の多くの大学教育に資することを目的としていた。本年度は、本年度11月に行われた、AAC&U STEMMeeting 2018に出席し多くの教育改善に関する知識を得た。たとえば、Wright State Universityにおける工学部での数学教育改善が、専門課程履修成績や卒業率の改善に著しい効果を発揮し、その試みが全米に広がっていることを知った。この試みは日本の多くの工学部にも重要な示唆を与えると思われる。また、組織的な改善モデルの成功例や失敗例についての報告があり、そこから学ぶことも多かった。また、アメリカAAC&U STEMMeetingでは、研究分担者(吉永契一郎、斉藤準)と共に出席し、問題解決力養成についての教育実践について発表を行った。それらの視察研究について、AAC&U STEMMeetingを2018年12月に行われた大学教育学会課題研究集会において発表を行った。そして、その成果については2019年5月に大学教育学会誌に掲載される予定である。アメリカの大学協会の活動では、STEM領域における包括的な議論を行う場があるのに対して、日本においては同様の研究会はない。そのため、様々なSTEM分野での教育研究を知る場が少ない。こうしたことから2019年2月12日に北海道大学において、"STEM Education 2019"という研究会を開催した。今後アメリカ同様にこのさらに研究会を発展させて行きたい。アメリカのSTEM教育の調査研究であるが、初年度の調査で新たに調査対象として加えたい大学が出てきた。こうしたことから、カリフォルニア大学バークレー校やスタンフォード大学なども調査対象として加え、日本にはまだなじみがない、より先進的な取組を日本に紹介していきたい。
マクロリド及びポリエーテル抗生物質の合成研究

本研究は,複雑な構造を有するマクロリド及びポリエーテル抗生物質の立体選択的合成と微量の海洋産制がんポリエーテルマクロリドのハリコンドリン類の合成を行ない現代精密有機合成化学の進歩に寄与すると共に次代の創薬のための基礎的貢献をすることを目的として行われた。平成4年6年の3年間にえられた主な成果は次の通りである。1.マクロリドの合成:MM2-CONFLEX計算およびNMR精密測定によりセコ酸のコンホメーションの予測し,マクロラクトン化に適したエリスロノリドAのセコ酸誘導体を合成し,これをDMAPで活性化し,定量的にマクロラクトン体をえる方法を確立した。16員環ラクトンのコンホメーション計算とNMRを利用し,立体選択的酸化還元により,一連のカルボマイシン系アグリコン類の合成に成功した。さらに進んで,計算化学により合成計画を立案し,テダノリド合成の鍵中間体の18員環ラクトン誘導体の高効率合成に成功した。2.ポリエーテルの合成:MPMを活用したテトラヒドロフラン,ピラン環の新合成法を確立し,複雑な構造を有する一連のポリエーテル合成に応用し,イソラサロシドA,ラサロシドA,サリノマイシンの新合成に成功し,さらにリソセリンの最初の合成にも成功した。3.ポリエーテルマクロリドの合成:海洋産微量ポリエーテルマクロリドの代表的化合物で強い抗腫瘍性を有するハリコンドリンBは極めて複雑な構造を有している。この合成に当り,先ず全体を4つのフラグメントのA,B,C,Dに分け,それぞれを立体選択的に合成したのち,結合反応によりABC,BCD,CDなどの中間体が合成されており,現在,複数の方法により最後の合成がなされている。本研究は、創薬の基礎となる現代精密有機合成化学の進歩に寄与するため、極めて複雑な構造を有するマクロリド及びポリエーテル抗生物質の立体選択的合成を行ない、さらに化学的ハイブリッド合成による人工抗生物質の創製、微量の海洋産制癌ポリエーテルマクロリドのハリコンドリンBなどの合成を目的として行われる。本年度の成果は以下に示す通りである。1.マクロリド類の合成:アグリコン合成法として我々が確立した2つの方法,ウイテック・ホーナー閉環と改良山口法による超効率ラクトン化を用いて一連のマクロリドアグリコンの合成に成功した。とくにセコ酸、マクロ環のコンホメーション解析を計算化学とNMR精密測定により詳細に行ない,カルボマイシン系,エリスロマイシン系アグリコンの高効率合成を達成した。また,フラグメント交換によるハイブリド合成も試ることができた。2.ポリエーテル類の合成:基礎となる置換テトラヒドロフラン,テトラヒドロピラン環合成法を利用し,またヘミアセタールの新構築法を開発し,ヘミアセタール構造を特に酸化段階の高い代表的ポリエーテル抗生物質のリソセリンの立体選択的全合成を初めて達成することに成功し,現在さらに新たな合成法を展開中である3.ハリコンドリン類の合成:極めて複雑な構造を有するポリエーテルマクロリド類の代表的化合物であるハリコンドリンBのフラグメントのC_<113>,C_<1627>,C_<2836>,C_<3954>の合成は完了し,現在,フラグメント間の統合とマクロラクトン化が検討中である。本研究は、創薬の基礎となる現代精密有機合成化学の進歩に寄与するため、極めて複雑な構造を有するマクロリド及びポリエーテル抗生物質の立体選択的合成を行い、さらに化学的ハイブリッド合成による人工抗生物質の創製、微量の海洋産制がんポリエーテルマクロリドのハリコンドリンBなどの合成を目的として行われている。本年度にえられた成果の概要を以下に示す。

1.マクロリド抗生物質の合成:セコ酸誘導体のMM2-CONFLEX3計算およびNMR精密測定によりコンホメーションを予測し、マクロラクトン化に適したエリスロノリドAのセコ酸誘導体を合成した。これをDMAPで活性化し、定量的にマクロラクトン体を合成する方法を確立した。16員環ラクトンのコンホメーションを計算とNMRにより予測し、保護基の変換などによりコンホメーションを制御し、立体選択的酸化還元により、カルボノリド、ロイコノリド、マリドノリド類の合成に成功した。計算化学による予測により合成計画を立案し、ランカノリド、テダノリド、ヒグロリジンなどの合成が進行中である。2.ポリエーテル抗生物質の合成:テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環の新合成法を確立し、複雑な構造を有する一連のポリエーテル抗生物質合成に応用し、イソラサロシドA、ラサロシドA、サリノマイシン、リソセリンの合成を完了した。3.ポリエーテルマクロリドの合成:海洋産微量ポリエーテルマクロリドの代表的化合物で強い抗腫瘍性をもつハリコンドリンBは極めて複雑な構造を有している。この合成に当たり、C1-C15(A),C16-C27(B),C28-C36(C),C37-C54(D)の4つのフラグメントを立体選択的に合成し、A+B+CおよびC+Dの縮合が完了した。本研究は、創薬の基礎となる現代精密有機合成化学の進歩に寄与するため、極めて複雑な構造を有するマクロリド及びポリエーテル抗生物質の立体選択的合成を行い、さらに化学的ハイブリッド合成による人工抗生物質の創製、微量の海洋産制がんポリエーテルマクロリドのハリコンドリンBなどの合成を目的として行われている。本年度にえられた成果の概要を以下に示す。1.マクロリド類の合成:マクロリド合成の鍵反応はセコ酸のマクロラクトン化であり、セコ酸の配座制御が最も重要である。MM2-CONFLEX3計算およびMMR精密測定によりセコ酸の配座を予測し、マクロラクトン化に適したエリスロノリドAのセコ酸誘導体を合成した。16員環ラクトンのコンホメーションを計算とNMRにより予測し、保護基の変換などによりコンホメーションを制御し、立体選択的酸化還元により、カルボマイシン系の一連のアグリコン類の合成に成功した。計算化学による予測により合成計画を立案し、テダノリド合成中間体の18員環ラクトンの高効率合成に成功した。2.ポリエーテル類の合成:テトラヒドロフラン環、テトラヒドロピラン環の新合成法を確立し、複雑な構造を有する一連のポリエーテル抗生物質合成に応用し、イソラサロシドA、ラサロシドAの合成に成功し、更にリソセリンの初めての合成も完了した。この合成に当り、C1-C15(A),C16-C27(B),C28-C36(C),C37-C54(D)の4つのフラグメントを立体選択的に合成し、A+B+CおよびB+C+Dの縮合が完了し、大環状ラクトンの閉環にも成功した。
一輪2自由度方式によるパーソナルモビリティのホロノミック移動制御の研究

今年度は,接触方式および非接触方式の2自由度車輪の製作およびその制御方式の研究を行った。前年度までに接触方式および非接触方式の2自由度車輪のホイール部分は製作完了していたため,今年度は,ホイールの外周に設置し横方向への移動力を発生させるチューブの選定・製作を行った。様々な材質および外径のチューブを試行したところ,現状ではシリコンのものが最適であることが判明した。シリコンチューブを設置して横方向への移動実験を行ったところ,十分な移動力を発生させることが確認された。しかしながら,車輪と地面に挟まれていない,つまり接地していないチューブの離脱という問題が発生した。現状の2自由度車輪システムでは,接地しているチューブと接地していないチューブは同様の動作をする。したがって,接地していないチューブには地面からの拘束力が働かず,ホイールから離脱してしまうことが判明した。現在は車輪外周を3分割してチューブを設置している。この分割数を増加させればこの問題を解決することが出来るが,進行方向へのシームレスな動作という2自由度車輪の利点が失われてしまう。今後は,このチューブ離脱問題について,ハードウェア的な解決を試みる。チューブが離脱しない範囲で進行方向および横方向の移動実験も行ったところ,移動範囲は限定されるものの,全方位移動が実現されることが確認できた。今後は,接触方式および非接触方式の2自由度車輪において広範囲な全方位移動の実現を目指す。接触方式および非接触方式の2自由度車輪のホイール部分は完成しているものの,横方向への移動のためチューブの配置が一部分だけにとどまり,全方位移動可能な範囲が限定されているため上記の評価とした。接地していないチューブの離脱問題の解決を進める。拘束力を高めるためのホイールの再設計や接地しているチューブのみ動作させるシステムなどを検討する。また,2自由度車輪のモデル化,特に,チューブ部分のモデル化を重点的に進める。初年度は,十分な精度の2自由度車輪の製作,非接触動力伝達機構を持った2自由度車輪の製作および車輪の制御手法について研究を行った.2自由度車輪の製作については,主に十分な横方向への移動力を発生させる機構の研究を行った.以前に試作された車輪は精度が不十分であったため,設計を変更し製作した.そして,これまでほとんど検討されていなかった横方向への移動力を発生させるために必要な外周輪に用いるチューブの素材等を検討した.強度と柔軟性の両方を併せ持つ素材は少なく,チューブを組み込んだ形での車輪は未完成であるが,シリコン製チューブを用いるのが適している可能性があることがわかってきた.今後はこのチューブを車輪に組み込み,2自由度車輪の完成を目指す.また,非接触動力伝達機構も設計し,磁気歯車を搭載した2自由度車輪を構成することが出来た.これは3Dプリンタを活用することで高い自由度を持って製作することが出来た.車輪の製作と並行して,車輪の全方位移動に関する制御手法を研究した.本研究の2自由度車輪は従来の全方位車輪等とは異なり,たった1輪のみで全方向へ移動できることが特徴である.そのためには,前方への移動のためのトルクと横方向への移動のためのトルクを適切に設定する必要がある.このために,非線形モデル予測制御を適用することで制御可能であることをシミュレーションにより確認することができた.さらに車輪を傾けて移動することでYaw軸方向の姿勢を制御可能であることも確認することが出来た.チューブの選定が若干遅れているものの,ほぼ計画通りに2自由度車輪の製作および制御手法の検討が行われたため,上記のように判断した.磁気歯車による非接触動力伝達方式の2自由度車輪の製作が進んでいることも判断理由の一つである.今年度は,接触方式および非接触方式の2自由度車輪の製作およびその制御方式の研究を行った。今後も当初の計画通りに研究を進める.

具体的には,磁気歯車による非接触動力伝達機構を搭載した2自由度車輪を製作し,そのモデリング・制御手法について研究する.接地していないチューブの離脱問題の解決を進める。拘束力を高めるためのホイールの再設計や接地しているチューブのみ動作させるシステムなどを検討する。また,2自由度車輪のモデル化,特に,チューブ部分のモデル化を重点的に進める。当初計画していた学会の参加を取りやめ,また,実験補助に対する謝金が当初より少なく実現することが出来たため次年度使用額が生じた.次年度の物品費として計上する.当初計画していた学会の参加を取りやめため,次年度使用額が発生してしまった。次年度の物品費として計上する.
大規模災害シミュレーションのためのマルチェージェントシステムの設計に関する研究

平成14年度は「1.多数の工ージェントの意思決定を実現するプロトコルの設計」およぴ「2.アプリケーションとしての災害救助エージェントシステムの設計と実装」をおこなった.まず1.については13年度の研究成果を拡張した協調プロトコルを提案した.13年度はエージェントの協調行動をグループ形成により設計する手法を提案した.これをベースに,今年度は全てのエージェントが必要に応じてグループの形成を要請,提案でき,かつ全エージェントが自らの判断によってグループに参加可能なプロトコルへと拡張した.本研究はJoint Intention理論と同じアプローチだが,グループの生成,維持者(リーダ)とグループへの参加者(メンバ)が固定されず自由度が高い.また,この手法によりエージェントの故障によりリーダが故障した場合でも,問題の解決,グループの維持が可能になる.また,プライオリティの導入により同時にグループ形成が提案された場合にも対応できる.次に2.ついては1.のエージェントをロボカップレスキューのプロトタイプエージェントシステムとして設計実装をおこなった.消火活動は協調行動の例として適切であるので,設計実装の対象として消防隊エージェントを選択した.またJava言語を用いて実装をおこなった.実際のレスキューシミュレータ上での実験から,グループ形成が適切におこなえていることが確認できた.また類似手法のエージェントシステムの実装もおこない,ロボカップレスキューシミュレータ上で比較をおこなった.その結果,グループ形成により消火できる建物数は,道路閉塞などによる環境の変化などに依存するが、本研究のアプローチが有効であることが確認できた.本研究は「I.エージェントの移動に応じたグループの構成に関する研究」および「II.階層化エージェント意思決定プロトコルに関する研究」から構成される。初年度である13年度はI.についておこなった。本研究では大規模災害シミュレーションを対象としているため、複雑に連続して変化を続ける災害現場のような環境に適した協調エージェントモデルを設計する必要がある。設計に必要となる環境の条件は次のとおりである。「1.解決すべき問題が同時複数発生する」、「2.解決すべき問題が動的に変化する」、「3.エージェント単体では解決できない問題が発生する」、「4.エージェントは部分情報しか観測できない」、「5.エージェントの数が不定数である」。以上の1.5.は互いに密接に関係している。特に5.に注目して不定数のエージェントが協調動作可能な協調エージェントモデルの提案をおこなった。また協調行動を実現するためには「協調者を集めて協調行動をおこなうもの」「協調者が集まったら協調行動をおこなうもの」という2種類のアプローチが存在する。本研究の対象となるのは後者である。本研究ではエージェントの協調行動を「問題を認識した不定数のエージェントがグループを自律的に形成し、その問題を解決した後、グループを解消する」という振る舞いと考える。エージェントは協調問題解決のための目標をメッセージによって共有し、Joint Intention理論に基づいてタスクを達成する。そしてグループが不要と判断するとエージェントは自律的にグループを解消する。これに基づいてエージェントおよびアルゴリズムを設計し、消火活動をおこなう簡易シミュレータ上で実験をおこなった。その結果、本研究のエージェントの適切な協調行動が確認できた。平成14年度は「1.多数の工ージェントの意思決定を実現するプロトコルの設計」およぴ「2.アプリケーションとしての災害救助エージェントシステムの設計と実装」をおこなった.まず1.については13年度の研究成果を拡張した協調プロトコルを提案した.13年度はエージェントの協調行動をグループ形成により設計する手法を提案した.これをベースに,今年度は全てのエージェントが必要に応じてグループの形成を要請,提案でき,かつ全エージェントが自らの判断によってグループに参加可能なプロトコルへと拡張した.本研究はJoint Intention理論と同じアプローチだが,グループの生成,維持者(リーダ)とグループへの参加者(メンバ)が固定されず自由度が高い.また,この手法によりエージェントの故障によりリーダが故障した場合でも,問題の解決,グループの維持が可能になる.また,プライオリティの導入により同時にグループ形成が提案された場合にも対応できる.次に2.ついては1.のエージェントをロボカップレスキューのプロトタイプエージェントシステムとして設計実装をおこなった.消火活動は協調行動の例として適切であるので,設計実装の対象として消防隊エージェントを選択した.またJava言語を用いて実装をおこなった.実際のレスキューシミュレータ上での実験から,グループ形成が適切におこなえていることが確認できた.また類似手法のエージェントシステムの実装もおこない,ロボカップレスキューシミュレータ上で比較をおこなった.その結果,グループ形成により消火できる建物数は,道路閉塞などによる環境の変化などに依存するが、本研究のアプローチが有効であることが確認できた.
造血器腫瘍成立における細胞環境シグナルの役割解明

癌などの悪性腫瘍は、正常細胞内で遺伝子異常が生じて腫瘍細胞に変化し増殖していく。さらに、腫瘍の周辺には腫瘍細胞が増殖しやすい環境が整っていく。このような腫瘍細胞環境に、細胞内情報伝達システムの一つであるNotchがどのような役割を果たすか調べた。Notch情報伝達の阻害剤により、腫瘍細胞内の情報が遮断されて腫瘍細胞が死にやすくなると同時に、腫瘍に栄養を与える血管新生がうまくできず、細胞環境の面からも腫瘍増殖が抑制されることがわかった。腫瘍細胞内におけるNotchシグナル亢進による腫瘍化の分子基盤を分析し、さらに生体内の腫瘍細胞環境においてNotchシグナルが果たす役割を明らかにすることを目的とした本研究で以下の実績を得た。(1)分化が進み2週間程度の増殖能しかもたない顆粒球系骨髄前駆細胞に、Notchシグナルの標的分子であるHes-1を発現させ培養したところ、再現性よく1年以上にわたり増殖し続けた。しかし放射線照射した同系マウスに移植しても、白血病は発症しなかった。(2)ヒト急性リンパ性白血病(T-ALL)の多くではNotch1遺伝子の活性化型変異があり、リガンド非依存性に、しかしNotch活性化に必須の酵素であるγ-secretase依存性に、Notch1を介するシグナルが活性化される。従ってγ-secretase阻害剤(GSI)はNotch遺伝子活性化型変異を有する細胞でもNotchシグナルを阻害する。Notch1変異を有するヒトT-ALL細胞株DND-41を皮下に移植するモデルでは、GSI投与により著明に腫瘍が縮小する。この現象が、白血病細胞内在性のNotchシグナル抑制の他、腫瘍環境におけるNotchシグナル阻害も関与しているかを検証する目的で、DND-41細胞に恒常的活性化型Notch1(NICD)のcDNAを導入し、in vitroでは完全にGSI耐性化した細胞(NICD/DND-41)を樹立した。DND-41およびNICD/DND-41を免疫不全マウスに移植してGSIを投与すると、NICD/DND-41はDND-41に比べ有意にGSIへの反応性が低下していたものの、in vitroと異なり、明確な腫瘍増殖抑制効果が観察された。従って、GSIは腫瘍細胞内在性のNotchシグナルを抑制する他、腫瘍環境におけるNotchシグナルを阻害することで、強力に腫瘍縮小効果を示すと考えられた。腫瘍細胞内のNotchシグナル亢進による腫瘍化の命子基盤を分析するとともに、生体内の腫瘍細胞環境でNotchシグナルが果たす役割を明らかにすることを目的とした本研究で以下の実績を得た。(1)慢性骨髄性白血病(CML)原因キメラ遺伝子BCR-ABLを造血幹細胞に発現させて同系マウスに移植するとCML様病態でマウスは死亡するが、BCR-ABLを骨髄系前駆細胞(CMP/GMP)に発現させ同様に移植しても正着せず白血病は発症しない。しかしNotch標的遺伝子HeslをBCR-ABLとともにCMP/GMPに発現させ移植すると、CML急性転化(BC)ないし急性白血病(AML)様病態でマウスは死滅した。以上から、Heslの分化抑制能がCMP/GMPの白血病幹細胞化の一要素であると判明した。(2)ヒト急性リンパ性白血病(T-ALL)の多くではNotch1遺伝子の活性化型変異があり、リガンド非依存性に、しかしNotch活性化に必須の酵素γ-secretase依存性に、Notch1を介するシグナルが活性化される。従ってγ-secretase阻害剤(GSI)はNotch遺伝子活性化型変異を有するT-ALLのN。tchシグナルを阻害する。Notch1変異を有するヒトT-ALL細胞株DND-41を免疫不全マウス皮下に移植するモデルでは、GSI投与により腫瘍が退縮する。GSIによる腫瘍退縮の機序を解析したところ、腫瘍細胞内在性のNotchシグナル抑制による直接的抗腫瘍効果だけでなく、ホストの腫瘍血管新隼に必要なNotchシグナルを抑制することによって、間接的に抗腫瘍効果を高めることによって、強力な腫瘍退縮効果を示すことが示された。
魚類における臀鰭棘の多様化と機能進化に関する研究

魚類の中で最も多様に種分化したのは鰭に棘をもつグループであるが、棘の役割については十分に調べられてはこなかった。本研究では、国内外の研究機関から多くの標本を集め、解剖やエックス線撮影から臀鰭の棘の形状を調べ、一部の種でこれまで考慮されたことのないセンサーの役割の可能性があることを示した。異なった魚種間で鰭の構成要素の並び方や数を簡単に比較できる方法を開発し、分類や進化の研究を推進する基礎を作った。棘鰭上目魚類の臀鰭棘とその担鰭骨の状態を把握するため,軟エックス線撮影装置による標本の非破壊検査をおこった.軟エックス線撮影に使用した魚類標本は合計920個体で,81科213種にまたがり,それらの画像をすべてフィルム上に記録した.撮影した分類群の内訳は北海道大学所蔵のスズキ目ゲンゲ亜目の各科(分担研究者が担当)と国立科学博物館,東海大学,大阪市立自然史博物館,京都大学および高知大学所蔵のスズキ目スズキ亜目,スズキ目ベラ亜目,カサゴ目,マトウダイ目ならびにキンメダイ目の各科(研究代表者が担当)である.さらに国内の研究機関では所蔵していない種の標本について情報を整理し,海外の研究機関からの標本借用等について検討した.軟エックス線画像の大まかな観察により,臀鰭棘間の長さの関係や,担鰭骨上での位置関係についていくつかのパターンを発見した.また臀鰭棘の関節部の詳細観察を行う目的で,大部分の科にまたがる標本を透明標本用に確保し,一部の標本について作成を始めた.国内外の研究機関で観察に利用できる透明標本ならびに解剖済み標本の所在を調べた.棘鰭上目でも巨大な分類群であるカサゴ目については臀鰭棘とその担鰭骨との関節様式で2つのパターンが存在することを確認し,多くのカサゴ目の分類群の解剖済み標本を材料に,目内での分布様式を調べた.棘鰭上目内の各分類群の系統類縁関係については近年形態学と分子系統学の間だけではなく,分子系統学内の個別の研究間でさえ異なった結果を示しているため,本研究課題における進化様式の把握の基礎を固める目的で,カサゴ目とその周辺分類群の系統研究のレヴューを行った.海外の研究者との意見交換の資料とするため,この結果を日本魚類学会の英文誌に発表した.昨年度に引き続き棘鰭上目魚類の臀鰭棘とその担鰭骨の状態を調査した.軟エックス線撮影の他に,国立科学博物館所蔵標本を用いて,染色透明標本を作製し観察を行った.研究代表者と研究分担者が同時に米国国立自然史博物館とカリフォルニア科学アカデミーに訪問し,同博物館所蔵の染色透明標本を観察し,顕微鏡写真を撮影し持ち帰った.米国国立自然史博物館では,おもに軟エックス線画像を収集し,カリフォルニア科学アカデミーでは測定をおこなった.米国の両研究機関において日本国内研究機関では標本が発見できなかったスズキ目のスズキ亜目ノトグラプトゥス科,エラッソマ科,アオバダイ科,イネルミア科およびポリケントルス科,キノボリウオ亜目オスプロネムス科,キンポ亜目ダクテユロスコプス科ならびにワニギス亜目トラキヌス科のデータを集めることができた.現在まで総計で130科360種のデータを収集したことになる.国内の標本を精査する過程で,スズキ目テンジクダイ科ヤツトゲテンジクダイ属の日本初記録種1種とカサゴ目イボオコゼ科マスダオコゼ属の未記載種1種を発見し,近縁種との軟エックス線画像の比較をおこない,論文として公表した.ヤツトゲテンジクダイ属は,軟エックス線画像で確認可能な背鰭棘の形質を報告したが,臀鰭棘については特異的な形質は認められなかった.マスダオコゼ属については,タイプ標本のものを含む軟エックス線画像を集めて比較を試みたが,稀種を多く含むため臀鰭棘や臀鰭担鰭骨の形状に関する属内や種内変異が十分に把握できなった.昨年度までに調査が及ばなかった棘鰭上目の科に含まれる約50種を中心に臀鰭棘とその担鰭骨の状態のデータを収集した.これまで撮影した軟エックス線フィルムのデジタル化を進め,臀鰭各棘間のサイズの関係,臀鰭棘担鰭骨の形状の変異,臀鰭棘・背鰭棘のサイズの関係,臀鰭棘・背鰭棘の位置関係等を150科約400種に基づいて調査した.遊泳性魚種には臀鰭棘の退化と担鰭骨の変形が観察された.大きな臀鰭棘をもつ種は同時にそれを支える担鰭骨も発達する傾向が確認された.鰾をもつ種では臀鰭棘担鰭骨と鰾が接している場合が見られ,臀鰭棘が障害物との接触による振動を伝達する役割がある可能性が考えられたが,精査には至らなかった.この仮説の検証には棘の摩耗状態の観察や骨伝導を調べる実験の必要性がある.臀鰭棘・臀鰭担鰭骨の位置関係を表現する式の作成を試み,脊椎骨を基準とした方法の開発を行った.

この式は各種の特徴を記述できるだけでなく,分類群間の比較を容易にすることが期待される.標本の軟エックス線フィルムを精査する過程で国内の標本にスズキ目タウエガジ科の未記載属・未記載種とカサゴ目イボオコゼ科マスダオコゼ属の未記載種を発見し投稿の準備を行った.マスダオコゼ属では未記載種と既知種の間で臀鰭棘の形質に違い見出せなかった.タウエガジ科の未記載属・種では臀鰭,胸鰭および腹鰭が顕著に伸長するが,臀鰭棘の長さは既知種の範疇に収まり,臀鰭軟条よりも保守的であることが示された,近縁種間では唇鰭担鰭骨の間隔にも変異が認められ,分類形質としての有効性が示唆された.