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近代日本の植民地主義と「東アジア史学史」

最終年度に当たる平成29年度には、今までの研究成果のまとめに尽力した。本研究の拠点である「東アジア史学思想史研究会」を開催した。開催日と報告者は以下の通り。1. 2017年6月9日「近代朝鮮儒学史の形成」ロ官汎(韓国・ソウル大学校)2. 2017年6月17日「戦後日本の普遍主義を問うー権赫泰『平和なき「平和主義」』を読む」廣瀬陽一(大阪府立大学)、原佑介(立命館大学)、権赫泰(韓国・聖公会大学)3. 2017年7月1日「日本史学史を問うー岐路に立つ歴史学の行方」戸邉秀明(東京経済大学)、田中聡(立命館大学)4. 2017年10月7日「近世日中思想交渉に関する最近の研究」徐興慶(台湾・中国文化大学)「近世近代日中韓における儒学思想交流」許怡齢(台湾・中国文化大学)5. 2017年10月20日「わが日本史研究修行」張憲生(中国・広東外語外貿大学)。本年度の科研費の多くは、これら日中韓台の研究者の招聘に用いられた。そのなか「東アジア史学史」に関するシンポジウムを日韓の歴史学者を招いて1回開催した(2017年7月1日)。このシンポジウムでは主に「史学史」という歴史研究の一分野がもつべき問題意識とこれからの方向性について、多くの研究者が参加したなか、議論を交わした。当日は二人の日本人研究者が報告を行ったが、日本・韓国・中国・台湾・北朝鮮における戦前、戦後の歴史叙述の実際やその意味について議論を交わし、それらを東アジア史学史の観点から捉えなおすための方法を考察した。現在、これらの報告原稿をまとめ、その成果の刊行を進めている。研究分担者は、前年度同様、これらの研究会を企画・運用すると同時に、自身の研究成果を単行本として準備している。また韓国でも研究分担者の研究成果を含める論文集が『季刊日本思想史』特集号として刊行される予定であり、研究分担者の単行本の企画も進んでいる。29年度が最終年度であるため、記入しない。2015年11月から研究活動をスタートし、主に「東アジア史学思想史研究会」を中心に日韓の研究者を招いて8回の研究会を行った(11月6日、11月21日、12月4日、12月18日、1月8日、1月23日、1月27日、1月29日)。研究分担者は、これらの研究会を企画・運用すると同時に、自らも研究成果を発表している(1月23日)。とりわけ、1月23日の研究会では、韓国から3人の研究者を招いて「東アジアの史学史を問う」というテーマで議論を交わす場を設けた。当日は、内藤湖南の間島調査と東洋文化研究、朝鮮王朝史研究に対するトランスナショナルな問題提起、朝鮮総督府の朝鮮史編修試案をめぐる報告があり、また研究分担者は、日韓神話研究の先駆者でもある三品彰英の作業とファシズムの関係を分析する発表を行った。何れも既存の一国史や実証主義的観点を批判する立場に立っていて、さらに植民地主義の問題をも視野に収めるものであり、「東アジア史学史」という観点に相応しい内容であったと思われる。また、2016年3月26日には、研究分担者とともに韓国・漢陽大学で開かれた「植民主義歴史学を考える」シンポジウムに参加し、研究成果を発表する機会を頂いた。そのシンポジウムを組織した主なメンバーは、1月23日の立命館大学での研究会に参加した方々である。日韓の間で「東アジア史学史」の問題意識を共有しながら、両言語で問題提起および議論を行うことができた。立命館大学での研究会と韓国・漢陽大学でのシンポジウムの成果は、2016年度の秋に韓国で単行本として公刊される予定である。その他、韓国の国会図書館などで課題に関する史資料を収集・複写し、その読解・分析を行った。とくに京城帝国大学(現・ソウル大学)関係の史資料を多く集めた。今後、上記の研究者たちとの共同企画を植民地における帝国大学と東洋史研究というテーマで行っていく予定である。同様な問題意識を共有している韓国の研究者たちと知り合うことができ、また共同研究を行い、その成果を公刊することができた。とりわけ、日本と韓国で同様のテーマで研究会やシンポジウムを開催したことは、研究を大いに進展させたと考えている。そして日中韓の研究者を招いて行う「東アジア史学思想史研究会」に対する回りの関心が高くなり、参加者が相当増えたため、多様な意見交換が可能な場となりつつある。平成27年度に引き続き、「東アジア史学思想史研究会」を中心に研究活動を行った。研究活動の範囲をさらに拡張し、日中韓台の研究者を招いて8回の研究会を行った(4月16日、5月21日、6月27日、7月16日、9月13日、10月7日、11月4日、12月9日)。研究分担者は、前年度同様、これらの研究会を企画・運用すると同時に、自らも研究成果を日韓で公表している(研究発表欄を参照)。とりわけ、10月7日の研究会では韓国の中国史研究者を招待し、「新史学」と呼ばれる中国の近代歴史学が帝国日本の東洋史研究に影響されていた点、そしてその一国史的な構図について議論を交わした。

また11月4日の研究会では、19世紀末20世紀初において朝鮮の知識人たちと緊密に交流していた須永元を取りあげ、知識人たちの連帯とその経過を「東アジア史」の観点から考える場を設けた。既存の一国史や実証主義的な観点を乗り越えつつ、「東アジア史学史」の枠組みから植民地主義と歴史学の問題を問う切っ掛けとなった。とくに、東アジアにおける近代歴史学の成立期に交わされた日韓の知識人たちの交流、および中国の近代歴史学や台湾の歴史叙述などに注目することで、歴史学をめぐる諸制度はもちろん、その叙述内容にも当該期の自他認識が深く刻印されていることを確認したが、この点は東アジアの史学史を捉えなおそうとする本研究の課題を大きく進展させたといえる。平成29年度には今までの研究成果を集大成するシンポジウムを開き(2017年12月2018年1月を予定)、日中韓台の研究者たちとともに「近代日本の植民地主義と「東アジア史学史」」を中心テーマとする単行本を刊行する予定である。韓国・漢陽大学と共同に行った平成27年度の研究成果を韓国で編著として公刊した(研究発表欄を参照)。平成27年度は日韓の歴史学者を中心に研究活動を行ってきたが、さらに範囲を広げ、中国や台湾をフィールドに活動している研究者たちを招いて議論を交わした。さらに、須永元文庫をはじめ、多様な地域の研究者および学芸員の方々と交流を行うことができたことは、研究を大いに発展させる契機になったと考えている。時期的にも19世紀末から現代史までを扱うようになり、近代歴史学を東アジアという時空間のなかで捉える方向に研究が進んでいる。そして「東アジア史学思想史研究会」をすでに18回も行い、発表や参加を希望する人が増えるなど、周りからの関心も高くなっている。最終年度に当たる平成29年度には、今までの研究成果のまとめに尽力した。本研究の拠点である「東アジア史学思想史研究会」を開催した。開催日と報告者は以下の通り。1. 2017年6月9日「近代朝鮮儒学史の形成」ロ官汎(韓国・ソウル大学校)2. 2017年6月17日「戦後日本の普遍主義を問うー権赫泰『平和なき「平和主義」』を読む」廣瀬陽一(大阪府立大学)、原佑介(立命館大学)、権赫泰(韓国・聖公会大学)3. 2017年7月1日「日本史学史を問うー岐路に立つ歴史学の行方」戸邉秀明(東京経済大学)、田中聡(立命館大学)4. 2017年10月7日「近世日中思想交渉に関する最近の研究」徐興慶(台湾・中国文化大学)「近世近代日中韓における儒学思想交流」許怡齢(台湾・中国文化大学)5. 2017年10月20日「わが日本史研究修行」張憲生(中国・広東外語外貿大学)。本年度の科研費の多くは、これら日中韓台の研究者の招聘に用いられた。そのなか「東アジア史学史」に関するシンポジウムを日韓の歴史学者を招いて1回開催した(2017年7月1日)。このシンポジウムでは主に「史学史」という歴史研究の一分野がもつべき問題意識とこれからの方向性について、多くの研究者が参加したなか、議論を交わした。当日は二人の日本人研究者が報告を行ったが、日本・韓国・中国・台湾・北朝鮮における戦前、戦後の歴史叙述の実際やその意味について議論を交わし、それらを東アジア史学史の観点から捉えなおすための方法を考察した。現在、これらの報告原稿をまとめ、その成果の刊行を進めている。研究分担者は、前年度同様、これらの研究会を企画・運用すると同時に、自身の研究成果を単行本として準備している。
リゾチームをモデルタンパク質としたアミロイド線維形成機構と細胞毒性発現の解析

リゾチームアミロイド線維形成コアペプチドの解析により、W62が線維形成に重要なアミノ酸であることを確かめ、W62を含む領域の分子表面への露出により、W62を中心に分子会合が起こり、整列した構造を形成して線維化すると結論した。細胞毒性解析により、線維はネクローシス的な細胞死を誘導することが観察され、一方、ヒト変異体リゾチームは分泌障害を起こし、その結果、細胞内に不溶性画分として蓄積することが確認された。近年、タンパク質の凝集体が体内で蓄積し、神経疾患などを引き起こし、重篤な病態を示すことが問題となっている。その1つにアミロイド線維がある。アミロイド線維形成タンパク質のモデルとしてリゾチームを用いて、その形成機構と細胞毒性について解析した。まずは卵白リゾチームについてアミロイド線維形成コア領域の特定を進め、9残基からなるペプチドを同定し、この領域がどのようにアミロイド形成に関与するかを調べた。本ペプチドは高い疎水性と強い凝集性を示し、62番目のトリプトファンは重要なアミノ酸であることを確認した。これの線維は針状であり、リゾチーム自体やこの領域を含む長いペプチドとは異なる線維形成であることを観察した。9残基を削ったものや変異させたものは線維を形成しないことからこの領域がアミロイド線維形成コア領域と結論した。このペプチドはリゾチーム自他のアミロイド線維化を助長し、シーズとなって働くことも確認した。この領域はタンパク質分子内部に位置しており、アミロイド線維形成にはこの領域が分子表面に露出して来ることが推察された。ヒトの変異体リゾチームのアミロイド線維形成を解析するためにヒトのリゾチーム変異体の作製にあたり、発現システムを構築した。アミロイド線維の毒性についてヒト神経細胞を用いて調べ、リゾチーム繊維の細胞毒性としてアポトーシス誘導性があることが観察された。この毒性はリゾチームのアミロイド線維形成の初期段階のものが最も強いことが分かった。つまり線維形成は未熟であるが、タンパク構造変化の変化により毒性が発現してくると考えられ、特に、細胞膜との相互作用が重要であると推察される。高齢化社会となり、老化に伴う神経疾患は社会の深刻な問題となっている。それにはタンパク質の異常化が関係したものが多く、アルツハイマー病やパーキンス病などが代表的である。一方、生体の体液に広く分布するリゾチームは遺伝的な変異によりアミロイド線維となり全身に蓄積してアミロイドーシスを起こす。線維形成のメカニズムはタンパク分子内のコアと呼ばれる領域が関係していると指摘されているが詳細は分かっていない。また、線維が同様に細胞をはじめとする生体に影響するかについても不明な点が多く、未解決である。本研究はリゾチームの線維形成機構と毒性発現による細胞への影響を分子レベルで解決することを目的として進めている。23年度は特定した疎水性に富んだ9個のアミノ酸からなるコア領域の解析を進め、線維形成にはC末端の芳香族アミノ酸とペプチドの長さが重要であることが分かり、芳香族アミノ酸のスタッキングにより、線維が形成されることが分かった。これは他のアミロイド線維も適用でき、特定のアミノ酸のスタッキングが線維形成に関与し、組織に蓄積し、毒性を発揮すると考えられる。細胞内外でリゾチームアミロイド線維形成体を発現させ、毒性を調べた結果、細胞外でのアミロイド形成によって細胞に特異的なアポトーシスを誘導することが観察された。これは線維と細胞膜との相互作用により、イオンチャンネルの破綻によるものと推定された。細胞内でのアミロイド線維の影響では、線維は小胞体に蓄積し、それ以外の細胞器官には見られないことから分泌機能に異常が発生したと考えられ、それが原因で細胞増殖や細胞機能に影響が見られ、細胞の性質が変化することが分かった。アミロイド線維は細胞内外で生体に影響していると考えられた。重篤な神経疾患を引き起こすアミロイド病は高齢者、遺伝的要因や環境などに起こり、人類にとって大きな社会問題である。この原因としてアミロイド線維と言われる変性したタンパク質の細胞内外での蓄積により発症することが知られ、線維形成・蓄積の機構と毒性の発現の解析、治療薬や予防法の開発が進められている。溶菌酵素リゾチームもアミロイド線維を形成することが知られ、ヒトでは遺伝的変異により、タンパク質の正しいフォールディングが損なわれ、それが線維を形成し全身に蓄積する全身性アミロイドーシスがあり、重篤な疾患になる。リゾチームのアミロイド線維形成にはタンパク質分子内部にある芳香族アミノ酸を含むコア領域が凝集の核となり、最終的に線維となると予想される。本研究は線維形成のメカニズムを解析すると共に線維の細胞毒性について追究した。特定した9個のアミノ酸からなるコアペプチドはそれ自体で線維を形成した。アミノ酸の置換実験でトリではトリプトファン、ヒトではチロシンを別のアミノ酸に置換することで線維形成が阻害されることから本アミノ酸が線維形成に必須であると結論した。コアペプチドは疎水性、親水性の繰り返し構造からなっており、疎水性アミノ酸のスタッキングした線維構造であることが予想された。

ヒトの4種類の疾患性リゾチーム変異体はこのコア領域を囲む周辺のアミノ酸置換により発症することから、分子内部にある本領域は変異体は不安定な構造的となっており、コア領域の分子表面への移行により凝集・線維形成が起こりやすくなっていると予想された。リゾチーム線維の細胞毒性については、細胞外からの線維添加においては細胞増殖抑制、ネクローシスと思われる細胞死が顕著に見られ、強い毒性を示した。また、細胞内で変異体リゾチームを強制発現した場合、細胞内、特に小胞体に不溶化成分として蓄積し、細胞への強いストレスを与えていることが観察された。リゾチームをモデルとしてアミロイド線維形成機構の解明を行ったが、アミロイド線維形成に必須なコア領域の同定・解析を進め、アミノ酸の重要性を明らかにすることが出来た。タンパク質の線維化には通常表面には現れてない領域が何らかの原因で表面に露出することが関係する知見を提供できた。アミロイド線維の細胞毒性についてはアポトーシス誘導、細胞増殖低下、細胞内蓄積などの現象は明らかに出来たが、詳細な分子レベルでの説明はこれからである。イオンチャネルの破綻とアポトーシスとの関係、小胞体ストレスと細胞増殖停止の分子メカニズムは24年度に取り組む課題である。研究は順調に進行しており、当初の目的の達成に近づいている。24年度が最終年度であるため、記入しない。細胞毒性については細胞の種類、アミロイド線維の状態によって毒性は大きく異なっている。よって、これらを整理して細胞毒性の傾向を分類することが重要と考える。ヒトリゾチーム変異体は酵母かカイコ・バキュロ系でタンパクを採取しているが発現量に差があり、分析できる量を確保することが最優先される。24年度は組換え体ベクターのさらなる構築に向けて、タンパクの解析が出来る体制を整えていく。それにより、アミロイド線維形成機構と細胞毒性の課題解決が大いに遂行できる。
子宮,卵巣の明細胞腺癌におけるインヒビン,アクチビンの腫瘍マーカーとしての意義

子宮および卵巣明細胞腺癌の術前、術後の血清を採取しインヒビンA、インヒビンB、アクチビンA濃度を測定した。子宮および卵巣明細胞癌患者血中インヒビンA、インヒビンB濃度には有意な変化を認めなかったが、血中アクチビンA濃度は術前、術後において低下する傾向を認めている。さらに、子宮および卵巣明細胞腺癌組織における各インヒビン/アクチビン・サブユニットの免疫組織学的局在を検討中であるが、腫瘍細胞にアクチビン・サブユニットの染色を認めている。これらの成績は子宮および卵巣明細胞腺癌の腫瘍発生、進展にアクチビンが関与していることを推測させるとともに、血中アクチビンA濃度が生殖器の明細胞腺癌の腫瘍マーカーとして臨床応用できる可能性を示唆する。さらに、明細胞腺癌組織の一部に共存して見られる子宮および卵巣の類内膜腺癌においても、同様な所見を得ている。
戦前期日本外務省の組織・人事・文書に関する基礎的研究

戦前期日本外務省の組織=官僚機構という観点に対して、行政学的分析を加味しつつ、その成立から敗戦を迎えるにいたるまでの時期について国際環境の変化に対応して幾多の機構改編を行ったことを明らかにした。特に明治期から大正期の外務省組織の変遷について詳述し、対外政策上の重点化とパラレルに組織が拡大・整備されて行ったことを明らかにした。また、外務省職員中、外交官及領事官試験合格者を中心とするエリート研究・人事政策研究の統計的分析を行うとともにも(昭和16年まで合計628名)データベースの整備・作成を行った。結果、昇進等に占める東京帝国大学出身者の相対的優位とともに、トップ人事を中心として通商局・通商部門より、政務局および欧米・亜細亜の地域局課出身者が優位であることを数量的に分析。在外勤務地の偏在からする日本外務省の外交政策上の重点地域を明らかにした。また、外務省文書については、政策過程特に立案過程上の情報学的な分析としての包括的な分析を行うとともに、情報分析の迅速化と事務の合理化、後の執務参考・記録化のため、書式等が変遷していることを明らかにし、現在問題となっている情報公開法問題とも関連させつつ考察を行った。本研究において、官僚機構としての外務省を行政学および官僚制研究、人事政策の統計的分析とデータの整備および外務省文書のもつ政策情報的意義についても、ある程度明らかにした。結果として、今後の日本外交史・政治史研究を行う上での基礎的な研究整備と方向性を提示しえたと考えている。平成11年度には、外務省年金監等を用いて1894年から1945年までの外務省職員(キャリア)のデータ・ベース化を行こなった(システム構築)。あわせて制度・組織改編に関する外務省記録、文書に関する外務省記録の収集を行こなった。また、外務省機構改編に関する文献・史料および外交官関係の文献についてリストを作成した。今後は、サンプルの抽出作業と具体的な分析を行なう予定である。なお、データ・ベースは約650サンプルであり、詳細なエクセルデータ(年に帰属)と個人に属性を有するアクセス・データの二種類で行こなった。また、外務省職員中、外交官及領事官試験合格者を中心とするエリート研究・人事政策研究の統計的分析を行うとともにも(昭和16年まで合計628名)、データベースの整備・作成を行った。
日本型授業研究の独自性とその再文脈化に関する開発研究

最終年度の研究目的は、次の課題の解明である。1.重点研究:これまでの成果を集約し、授業研究の背後にある理論に焦点を当てて、日本型授業研究の独自性の多様性と共通性を明らかにする。2.到達目標:これまでの研究成果を総合的に検討し、授業研究の理論、方法、ツール、実践レベルにおける独自性を解明する。3.到達目標:独自性の評価を諸外国の授業研究者の評価によっておこなう。成果1:分析事例は、1)分析対象となる学校の研究史の整理(教育史的アプローチ)、2)学校の研究体制などの視点から分析(教育実践的アプローチ)、3)教育哲学的なアプローチから実践の背後にある授業観、人間観などの意味を解明するアプローチが必要になる。そして、4)整理された資料を価値中立的に他のさまざまな教育活動との関連の中で検討(教育社会学的・量的アプローチ/解釈学的アプローチ)することで、分析事例の特徴が明確になる。成果2:授業研究を、1授業改善の授業研究、2教師の資質向上の授業研究、3教育学的知を形成する授業研究の3類型に区分し、授業研究の段階を1)計画、2)実施、3)観察、4)協議、5)反省、6)改善、7)報告の7段階に分け、各類型の段階毎の特徴を明らかにした。成果3:重点研究の成果:授業計画案、授業記録と教師の反省(インタビュ調査)を資料として、授業計画に関する教師の思考体制ないし表象を明らかにした結果、「正と反」、「拮抗の状況」、など教師の使用する概念の背後に、上田薫の概念である「視野」、「正対」があることが分かった。成果4:到達目標である全体的解明では、教育効果を測定する諸外国のツールに対して、日本の授業研究のカルテ、座席表などのツールは子ども理解に特徴がある。しかし、諸外国の研究者からの評価による理論や文化的スクリップトは十分に解明できなかった。授業研究の理論、方法、ツール、実践レベルにおける日本型授業研究の独自性を解明することが、最終目的である。ツールのレベルにおいては、諸外国の授業研究と比較して、日本の授業研究では、例えば、子ども理解のツールとしてある特定の学校においては、「座席表」、「カルテ」と呼ばれるツールを用いて、子どもの個別の関心、視点、経験、蓄積された知識、などが把握されている。また、実践レベルにおいては、それらのツールを生かして、「座席授業案」を用いた授業計画が授業研究に位置づけられているなど、他の諸外国と比較して、日本の独自性が見られる。一方、授業研究の理論においては、諸外国の理論がアクション・リサーチやエンゲストロームのバリエーション・セオリーなどを理論的基礎にしていることは,解明できた。しかし、初志の会に見られ授業研究は、上田薫の動的相対主義の方法と理論に実践の基礎があることを指摘できるが、その理論的基礎と想定される哲学(西田哲学)との類似性と相違性が解明できていない。さらに、現在、ドイツでBildungをキー概念とした人間形成が授業研究に組み込まれているが、その基礎理論となる批判哲学と日本の1つの独自性を示す授業研究の理論(西田哲学)の類似性や相違性の考察ができなかった。日本型授業研究の独自性を解明する段階と可視化のレベルの全体構造を作成できたが、理論的レベルの解明が十分になされなかった。今度の研究推進方策として、以下の方策をとる。1.研究期間を1年延長する。すでに延期が認められている。2.延期の期間に、上田理論に見られる西田哲学の影響を解明する。3.上田理論による実践事例を分析し、上田理論がどのように授業研究のどのレベルに反映しているかを解明する。4.以上の解明を通して、1)授業研究の段階を区分(可視化レベルでの区分)して、その区分レベルにおいて、日本型授業研究の独自性を全体的に解明したい。本研究は、文脈に依存している授業研究の各領域を、次の4つの依存度レベルに区分し、各レベルの解明と研究を通して、日本の授業研究の独自性を解明し、それをふたたび授業実践に再文脈化する開発研究である。1)文脈に最も依存する領域(レベル1)では学校づくりと学級づくりなど学校経営および集団研究と授業研究の関係を解明する。2)比較的文脈に依存する領域(レベル2)では教材研究と子ども研究を解明する。3)比較的文脈に依存しない領域(レベル3)では授業研究の理論と方法の研究をおこなう。4)他の文化と相対的に比較可能な領域(レベル4)では、その国や地域の文化を背景とした授業のメンタルモデルを解明する。平成26年度は、次の課題を重点課題として挙げた:1)授業研究の精神と文化の解明、2)ペダゴジーと実践に関する日本型授業研究と授業分析のアプローチの解明、3)授業分析の手法として、九州大学で開発された発言表にもとづく授業分析の方法、語彙の累積分布による量的分析手法、発言の記述方法など授業分析の手法を解明、4)授業分析と授業研究の関連性とサイクル、各ステップの要素と関連の解明。1)については研究分担者のアラニ、柴田、久野が2国間の授業をそれぞれの学校教員が相互に批評・比較することでそれぞれの国の学校文化のスクリプトを解明した。2)と4)については、ブルネイの国際セミナーで授業分析の手法を組み込んだ授業研究がエビデンスに根拠を置いた研究であり、授業研究を持続するための支援になることを示した。3)については、転記情報の視角化と解釈の明示化を担保する記述言語の可能性を示した。

到達目標としては、全ての課題解明の基礎調査として日本全国における典型的な授業研究の事例の発掘調査を行った。これまでの日本国内の授業記録の整備だけでなく、ドイツ、中国の授業記録を整備し、ブルネイやインドネシアの授業を記録・録画した。本研究は、日本型授業研究の独自性を解明することを目的としている。文脈に依存している授業研究の各領域を、4つの依存度レベルに区分し、1)文脈に最も依存する領域(レベル1)では学校づくりと学級づくりなど学校経営および集団研究と授業研究の関係を、2)比較的文脈に依存する領域(レベル2)では教材研究と子ども研究を、3)比較的文脈に依存しない領域(レベル3)では授業研究の理論と方法の研究を、4)他の文化と相対的に比較可能な領域(レベル4)では、その国や地域の文化を背景とした授業のメンタルモデルの研究を通して、日本の授業研究の独自性を解明し、それをふたたび授業実践に再文脈化する開発研究である。平成27年度の重点研究は、日本型授業研究の独自性の解明(課題5)である。日本の民間教育団体の1つである<社会科の初志をつらぬく会>の研究大会のテーマの傾向と授業研究のサイクルを解明した。第2の重点研究は、類似した教材による授業研究を相互に、別な文化の教員が視聴し、分析することによって、その同一性と差異を明らかにするという手法により、それぞれの授業研究が背景に有している授業観、テーチング・スクリップトやメンタルモデルを解明した。平成27年度の到達目標は、理科、国語科、社会科など教科の教材開発の独自性の解明(課題4)である。第1は、レスポンスシステムが教具として開発され、peer instructionの新しい授業方法がどのように授業で展開できるか理科の分野の授業研究の成果を踏まえて論じた。第2は、授業で利用される学習集団に関する教師の指揮をアンケート調査で明らかにした。年度毎の重点研究と到達研究を設定している。研究成果から判断するとやや遅れている。重点研究である日本型授業研究の独自性の解明については、日本の民間教育研究団体の授業研究のステップを2つの事例分析で示した。一方国際比較としてはAraniの日本とマレーシアの授業研究に比較によって一部解明された。しかしながら、当初設定した、重松鷹泰や吉本均を中心とするグループの民間研究団体の解明は、十分になされたとは言えない。またスクリプトの解明は、本研究の一部の成果であり、未解明の部分が多い。到達研究である教材研究と授業研究については、大野の研究によって理科の事例が解明された。また国語を中心に金津によって解明がされ、国際学会で発表がなされた。社会科など他の教科における授業研究がどのように教材研究に影響を与えるかの追求は不十分である。今年度に中学校における特別活動の授業研究の事例を収集した。しかしながら、教材研究と授業研究の解明は一部にとどまっているので、「やや遅れている」と判断した。授業研究は授業が実施される地域や学校の文化や授業の文脈に依存しているので、本研究は、その依存度を4のレベルに分けて解明し、それを再び授業実践に再文脈化しして実践する可能性を追求する。
マレイシアにおけるマメジカ類の生理生態学的調査と増殖保存に関する研究

現存する最小の有蹄類であるマメジカの生態学的調査から、夜行性動物と言われてきたマメジカが日中も活発に行動し、ジヤワマメジカとオオマメジカの2種が同所性に生息していた。染色体解析ではジャワマメジカとオオマメジカとでY染色体の短腕に差が見られ、哺乳類で常染色体上に分布するリボソームRNA遺伝子が、マメジカでは性染色体上に限局するなど特異な所見が得られた。頭骨の解析から東南アジアでの地理的変異をみると、ラオス、マレー半島、ランカウイ島、スマトラ島の4群が識別された。咀嚼筋では、咬筋はジャワマメジカ、オオマメジカ共によく発達するが、側頭筋は発達が悪く、草原の草食には向かず、柔らかい葉を食べるように適応していた。血管系も独特で、他の反芻動物とは異なり、脳への血液供給は怪網を介しない。また赤血球は哺乳類中で最も小さいが、内部で広い腔所を作る特異な小窩があり、未成熟な赤血球でも小窩が確認された。精巣のライディヒ細胞には特異なフィラメント様構造があり、セルトリ細胞にはmulivesicular nuclear bodyがみられた。雌では胎盤が反芻類としては例外的な汎毛胎盤であった。マメジカのこうした所見は反芻動物としてだけでなく、偶蹄類としても特異なものであり、マメジカ類は進化や系統分化の観点からも極めて興味深い動物と思われる。マメジカは現存する最小の偶蹄類で2属4種が生息する。偶蹄類の進化の早い時期に分岐し、その後大きな変化なく現在に至った反芻動物で、偶蹄類の原始的な姿を留めるため、反芻家畜の進化の上から興味深く、また小型であることから大型家畜に代わる実験動物としての可能性も検討に値する。マメジカは熱帯地方にのみ残存する希少種で、熱帯雨林の開発とともに生息域が減少しつつあり、保護、増殖の手をさしのべねばならい状況にある。しかしながら、マメジカについては生理生態が余り知られておらず、今後の保護、増殖のために生理生態を究明する基礎的な研究を行った。本研究はジャワマメジカとオオマメジカが生息するマレーシアにおいて、野生状態の行動を観察するとともに、飼育下のマメジカについて繁殖、保育状況を記録し、生理形態学的特性を明らかにし、保護、増殖に寄与しようとするものである。本年度において2度のマレーシア調査を行った。マレーシア半島産のジャワマメジカ、ボルネオ島サバ州のオオマメジカについて、血液学的調査から、マメジカ類極めて小型の赤血球をもち、血球表面から内部にひろがる小孔を持つことをオオマメジカで確認し、マメジカ属の共通の特徴であることを明らかにした。また、細胞遺伝学的な研究から、染色体数がジャワマメジカ、オオマメジカともに2n=32であることが確認された。さらにマメジカに特有な腺、下顎間腺が表層の脂腺と深層のアポクリン腺からなる臭腺の一種であり、雄で発達する器官であることを明らかに、入手した妊娠子宮の解析から、他の偶蹄類とことなる興味ある所見が得られ現在検討中である。地域的な差、野生と人工飼育下での生態の変化などマメジカの保護と増殖に関わる知見が集積されつつあり、来年度の調査研究を通して、生理生態の一層の解明につとめる予定である。現存する最小の有蹄類であるマメジカの生態学的調査から、夜行性動物と言われてきたマメジカが日中も活発に行動し、ジャワマメジカとオオマメジカの2種が同所性に生息していた。

咀嚼筋では、咬筋はジャワマメジカ、オオマメジカ共によく発達するが、側頭筋は発達が悪く、草原の草食には向かず、柔らかい葉を食べるように適応していた。血管系も独特で、他の反芻動物とは異なり、脳への血液供給は怪網を介しない。また赤血球は哺乳類中で最も小さいが、内部で広い腔所を作る特異な小窩があり、未成熟な赤血球でも小窩が確認された。精巣のライディヒ細胞には特異なフィラメント様構造があり、セルトリ細胞にはmulivesicular nuclear bodyがみられた。雌では胎盤が反芻類としては例外的な汎毛胎盤であった。マメジカのこうした所見は反芻動物としてだけでなく、偶蹄類としても特異なものであり、マメジカ類は進化や系統分化の観点からも極めて興味深い動物と思われる。
アジア地域ショウジョウバエ相の多様性形成過程:その包括的理解をめざして

ショウジョウバエ類は生命科学における最も優れた研究材料の1つであり,多くの研究分野の研究発展に貢献してきた.現在までに約3、800種が知られているが,いろいろな環境に適応放散しており、生物の適応と進化を探求する上でも優れた分類群である.本研究では、最大の属であるショウジョウバエ属およびその中のシマショウジョウバエ亜属の側系統性を確認するとともに,アジアグリーンベルトに沿ったショウジョウバエ科の多様性形成機構について,多くの重要な知見を得た.ショウジョウバエ類は生命科学における最も優れた研究材料の1つであり,多くの研究分野の研究発展に貢献してきた.現在までに約3、800種が知られているが,いろいろな環境に適応放散しており、生物の適応と進化を探求する上でも優れた分類群である.本研究では、最大の属であるショウジョウバエ属およびその中のシマショウジョウバエ亜属の側系統性を確認するとともに,アジアグリーンベルトに沿ったショウジョウバエ科の多様性形成機構について,多くの重要な知見を得た.本研究は,研究代表者・分担者が遂行してきた平成12年17年の二次にわたる調査研究において得られた膨大な知見と標本,試料を基盤に分類系統学的研究を行い,過去の記録の分類学的再検討を含めて,アジア地域のショウジョウバエ相のインベントリーを完成することを目的とて開始された.また,染色体分析,形態の地理的変異測定,複数の遺伝子塩基配列,形態形質による系統関係の推定,交配実験などの室内研究を行い,それらの結果を併せて,アジアグリーンベルトに沿ったショウジョウバエ科の多様性形成機構の解明を期する.実際には、これまでの研究でその重要性が浮き彫りとなり,かつ期間内に達成できる項目に絞って研究を推進し,前二次の調査研究を含むすべての成果を総合して,アジア地域ショウジョウバエ相の多様性成立過程につての包括的な理解を目指す.開始年度のH19年度は,以下の海外調査を実施し,多くの成果を得た.インドネシア:インドネシア科学院生物学研究センター所蔵の標本類の分類同定.台湾:Colocasiomyia属2種の分布と寄主植物の調査.ベトナム:サトイモ科植物とColocasiomyia属の関係の調査,およびsuzukii亜群を中心としたショウジョウバエ相の調査.マレーシア:キナバル山の高山帯において,obscura種群,immigrans種群,rhopaloa種群の採集調査.室内研究においては,採集調査によって得られた系統,標本を用いて,形態分析,種同定作業,分子系統学的解析,求愛,産卵などの行動解析,交配実験による生殖的隔離の解析,などを行った.研究代表者・分担者が遂行してきた平成12年17年の調査研究において浮き彫りになった重要な課題に的を絞り,補完的現地調査と室内解析研究を行った.得られた主な知見は以下のとおりである.1.ウスグロショウジョウバエ種群の採集調査:マレーシアにおいてウスグロショウジョウバエ(D.obscura)種群の3新種を記載した.東洋区熱帯(高山)からの発見は,本種群の起源を探る上で重要な新記録である.また,そのうちの1種は,雄の頭部が異常に拡張する性的二形を示し,シマショウジョウバエ亜属では初記録であり,本形質の進化・遺伝機構を解明する好材料になる.2.果実食ショウジョウバエの多様性増大における寄生蜂の役割:インドネシア,ボゴールにおいて果実食ショウジョウバエとその寄生蜂の調査を行った.その結果,主なショウジョウバエ11種,主な寄生蜂5種を確認した.5種の寄生蜂の宿主選好性は大きく異なっており,ショウジョウバエと寄生蜂の両は相互に影響しながら多様性を増大させてきたと推測された.3.ベトナムBa Vi国立公園内および周辺地域におけるショウジョウバェの採集調査:多くの標本を採集し,本地域の多様性についての情報を得ると共に,野生のD.prolongataの配偶行動・闘争行動をビデオカメラで記録することができた.4.分子系統学的解析:シマショウジョウバエ亜属を中心とした分類群の系統関係を明らかにするために,ニセヒメショウジョウバエ属と新熱帯特産のD.saltans種群との関係に着目し分子系統解析を行った.また,ショウジョウバエ亜属に含まれる比較的大きなグループで,現在までに5亜群94種が報告されているオオショウジョウバエ種群19種について分子系統解析を行った。その結果,本種群が単系統群ではないことが強く示唆された.当該研究課題の最終年度にあたる本年度は、これまで研究代表者・分担者が遂行してきたアジア地域ショウジョウバエ相の調査研究において浮き彫りになった項目に焦点を絞り、現地での補完的調査と室内解析研究を行った。得られた知見の主なものは、以下のとおりである。1.ショウジョウバエ属、シマショウジョウバエ亜属の分類体系:ショウジョウバエ科全体の分類体系を見直すことを目的とし、東南アジア東アジアに分布するいくつかの分類群の系統関係を明らかにするとともに、最大の属であるショウジョウバエ属およびその中のシマショウジョウバエ亜属の側系統性を確認した。2.クロショウジョウバエ区の多様性調査と起源:クロショウジョウバエ区はショウジョウバエ属の根幹を形成する分類群で、その起源は東アジア低緯度地帯と考えられてきた。東南アジア諸島における研究で多くの種群が発見され、そのほとんどは新種であった。これらの新種と東アジア産,及び欧米産既知種との系統進化関係を考察した。

3.タロイモショウジョウバエ属と寄主植物の相利共生的進化:中国雲南省から発見された新種を含めてより多くの本属の種の系統関係を、70の形態形質を使って分岐分析したところ、Sultana et al. (2006)では未解明であった5種群間の系統関係を解明することができ、さらにこれまで種群所属不明であった2種と雲南省産の新種が単系統群を形成することが判明し、これらを新しい種群にまとめることにした。4.果実食ショウジョウバエの寄生蜂の調査:東アジア・東南アジアにおいて、果実食ショウジョウバエの寄生蜂の調査を行い、Asobara属(Braconidae)13種,Leptopilina属(Figitidae)5種,Ganaspis属(Figitidae)3種の生息を確認した。これらのうち約半数は未記載種であった。
大容量・極低消費電力ネットワークに向けた高速・高安定・高精度波長変換器の研究

波長可変レーザの波長変化のための高速な電流駆動回路を開発し5ナノ秒で電流値を上昇させることに成功した。また波長変化はレーザ共振器内の物理現象の時定数に最適なフィードバック制御パラメータを、制御理論に即して導出し、さらにフィードフォワード制御を加算することで波長要求精度±1GHz以内に瞬時に収束する波長安定化法を実現した。これら二つの技術により波長可変レーザを制御して、20ナノ秒での波長安定化を実現した。さらに波長可変レーザを用いて波長変換器として波長15401560nmの波長範囲で50ナノ秒以下での波長安定性を実証し、目標としていた高速・高精度波長変化およびこれを用いた波長変換器を実現した。高速波長検出機構を実現するため以下に述べる要素技術を立ち上げた。(1)波長差電気信号生成:100GHz級高速フォトダイオードおよび被測定光と波長基準光を合波しフォトダイオードへ導入する機構を持つ光学系を構築した。この光学系を用いて基準光に対する波長の違い、具体的には波長0.1nm(光周波数に換算して12.5GHz)の差をフォトダイオードの二乗検波特性を利用して電気の周波数に変換した。(2)波長可変レーザの波長変化動作に対するシステム同定:波長差検出で得られた波長情報をもとに波長安定化を行うために、まず波長可変レーザの波長切替時における過渡的な波長変化のメカニズムをシステム同定した。システム同定には実験結果をシミュレータ(MATLAB)上で解析した。さらに同定されたシステムの逆システムを求め、これをフィードフォワードコントローラとした。シミュレータ上でこのフィードフォワードコントローラを用いて波長切替シミュレーションを行った結果、波長切替後100ns以内で高速に波長安定化することが確認された。上記成果はナノ秒領域で動作する光スイッチングを実現するための高速・高安定・高精度波長変換動作検証のための評価系を実現できたこと、また目標とするハードウエアの実現可能性をシミュレーション上で明らかにできたという意味で次年度への展開につながる重要な成果である。上記技術に関する特許3件をNTTと共同で出願した(うち1件は4月出願手続完了予定)。H25年度はコントローラを実際に作製し、波長可変レーザの高速波長切替、および波長変換機への展開を行う。研究期間内に以下の成果があり目標としていた高速・高精度波長変化およびこれを用いた波長変換器を実現した。(1)高速電流制御回路の実現:波長変換に用いる波長可変レーザの波長はその電流値によって変化させることから、瞬時に数百ミリアンペアという比較的大きな電流を高精度に制御する回路が必要である。本研究においては、カレントミラー形式を用いた高速な電流駆動回路を開発し5ナノ秒で電流値を上昇させることに成功した。(2)マルチループPID制御アルゴリズム:半導体レーザの波長変化はレーザ共振器内の複数の物理量変化によって生じるがそれぞれの物理現象の時定数が大きく異なるため最適な制御パラメータを見つけることが困難であった。本研究では部分マッチング法を用いて制御理論に即したフィードバック制御パラメータを導出し、さらにフィードフォワード制御を加算することで波長要求精度±1GHz以内に瞬時に収束する波長安定化法を実現した。これを上記(1)で述べた高速電流制御回路の駆動アルゴリズムとして実装し、実際の波長可変レーザを制御して、20ナノ秒での波長安定化を実現した。(3)高速・高安定・高精度波長変換器の実現:上述の波長可変レーザにを用いて波長変換器としての波長変換特性を測定し、波長15401560nmの波長範囲で50ナノ秒以下での波長安定性を実証した。H24年度に計画していた(1)波長差電気信号生成においては、高速フォトダイオードを用いて二つの光の波長差を高速フォトダイオードで二乗検波し電気スペアナ上で差周波スペクトルを観察し、適切な評価系が計画通り構築できたことを確認した。(2)波長可変レーザの波長変化動作に対するシステム同定では、実験データを用いたシミュレーションにより100ns以内で高速に波長安定化することが確認され、本手法の効果が確認されたため、計画はおおむね順調に進捗していると判断した。また上記の検討から、波長制御方法、波長計測方法に関する特許を計画通り3件出願(うち1件は4月出願手続完了予定)しており、研究成果も計画どおりに創出している。25年度が最終年度であるため、記入しない。(1)高速電流制御回路波長可変レーザの波長はその電流値によって変化させることから、瞬時に数百ミリアンペアという比較的大きな電流を高精度に制御する回路が必要である。そこで大電流制御回路と小電流制御回路の二系統を並列に接続し、大電流時において高精度な電流制御を可能とする新しい回路を発明、実現する。回路の設計にあたっては、従来の電気回路のシミュレーションではなく半導体レーザと電子部品が混在した光電気シミュレーションが必要になる。

シミュレーションでの理論特性確認後、回路を試作し、実際の波長可変レーザにおいて20ナノ秒以下で0.1ミリアンペア以下の精度での電流制御を実現する。(2) PID制御アルゴリズム半導体レーザの波長変化はレーザ共振器内の屈折率変化によって生じる。屈折率変化のメカニズムとして知られているものには、1注入電流によるキャリアプラズマ効果、2印加電圧による電界効果、3注入電流による発熱で生じる熱光学効果、の三つがある。これらの効果をあらかじめ実験的に測定しその時定数から対象とする半導体レーザに最適なPID(P:比例動作、I:積分動作、D:微分動作)係数を設定してフィードバック制御を行う。しかし一つのフィードバックループで上記3つの効果を合わせた従来のPID係数では瞬時に高精度で電流値を安定化させることは不可能であった。そこで本研究では上記3つの効果について物性理論をもとにした定式化を行い、それをもとにそれぞれの効果の時定数を算出して、それぞれに最適なPID係数を導き出す。さらにこれら時定数の異なる3つの効果に対応したPID制御を組み合わせたマルチループPID制御アルゴリズムを考案する。これを上記(1)で述べた高速電流制御回路の駆動アルゴリズムとして実装し、実際の波長可変レーザを制御して、20ナノ秒以下での波長安定化を実現する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
移動運動における上肢動作の効果に関するバイオメカニクス的研究

初年度は,国内外の研究動向の調査,実験によるデータ収集および運動中の身体各関節の力学的変数を求めた.実験は国立スポーツ科学センター内の陸上競技実験場で行い,陸上競技短距離・跳躍種目の競技者を被験者として,歩・走動作の撮影および地面反力,筋電図の計測を行った.被験者に3種類のピッチ(92,112,126歩/min)における歩行動作および,2種類の走速度(3.0-4.0m/sec,5.0-6.0m/sec)における走動作をそれぞれ腕振り有り・無しで行わせた.動作は三次元動作解析システム(MAC3D;Motion Analysis社製)により撮影し,身体各解剖学的位置の三次元座標を得た.また走路に埋設したフォースプラットフォーム(9287A;Kistler社製)より,地面反力を計測した.さらに,EMGテレメータシステム(WEB-X;日本光電社製)を用いて,右脚7筋(大殿筋,大腿二頭筋長頭,大腿直筋,外側広筋,腓腹筋内側頭,ヒラメ筋,前頸骨筋)の筋活動電位を導出した.地面反力データおよびEMGデータは,A/Dコンバーター(Eagle Hab3,Motion Analysis社製)を用いて映像データと同期させた.身体各解剖学的位置の三次元座標および地面反力データから,動作中の身体各関節のキネマティクス(角度・角速度)およびキネティクス(トルク)を算出するプログラムを作成した.今後は身体各関節の仕事量を定量化し,腕振り有り、無しにおける各変数について統計処理を行う.そして水平移動における上肢動作のメカニズムについて歩行ピッチや走速度と関連させて検討する.初年度は,国内外の研究動向の調査,実験によるデータ収集および運動中の身体各関節の力学的変数を求めた.実験は国立スポーツ科学センター内の陸上競技実験場で行い,陸上競技短距離・跳躍種目の競技者を被験者として,歩・走動作の撮影および地面反力,筋電図の計測を行った.被験者に3種類のピッチ(92,112,126歩/min)における歩行動作および,2種類の走速度(3.0-4.0m/sec,5.0-6.0m/sec)における走動作をそれぞれ腕振り有り・無しで行わせた.動作は三次元動作解析システム(MAC3D;Motion Analysis社製)により撮影し,身体各解剖学的位置の三次元座標を得た.また走路に埋設したフォースプラットフォーム(9287A;Kistler社製)より,地面反力を計測した.さらに,EMGテレメータシステム(WEB-X;日本光電社製)を用いて,右脚7筋(大殿筋,大腿二頭筋長頭,大腿直筋,外側広筋,腓腹筋内側頭,ヒラメ筋,前頸骨筋)の筋活動電位を導出した.地面反力データおよびEMGデータは,A/Dコンバーター(Eagle Hab3,Motion Analysis社製)を用いて映像データと同期させた.身体各解剖学的位置の三次元座標および地面反力データから,動作中の身体各関節のキネマティクス(角度・角速度)およびキネティクス(トルク)を算出するプログラムを作成した.今後は身体各関節の仕事量を定量化し,腕振り有り、無しにおける各変数について統計処理を行う.そして水平移動における上肢動作のメカニズムについて歩行ピッチや走速度と関連させて検討する.
ヒトiPS細胞由来心臓組織グラフト-ホスト間の機能的同期法の開発

本研究では、これまで主にパラクライン効果による優れた治療効果が動物実験において示されている、「ヒトiPS細胞由来心血管系細胞多層体」による治療効果をさらに高め、長期的な治療効果を得るために、ホスト-グラフト間の機能的(電気的・機械的)同期を評価するシステムを、in vitroの評価系を用いて作製する。さらに、心拍数がヒトと近いミニブタを用いて確立し、さらにペーシングなどの方法により、効率的かつ安全な機能的同期法を開発することを目的とする。本年度は、GCaMPグラフト移植におけるラット心臓への同期評価法の確立に関する研究開発を行った。その結果、ホスト心臓の拍動に応じてiPS細胞由来心筋シートが収縮する傾向を認めたが、同時に心筋シート自身の電気伝導速度はホスト心臓に比べて非常に遅いことを見出した。その原因の一つが、iPS細胞由来心筋細胞のイオンチャネルを含む電気生理学的未成熟性であることを定量PCR等により確認した(内向き整流カリウム電流を担うIK1チャネルをコードするKCNJ2遺伝子の低発現など)。この点を解決することが電気生理学的な同期を得るために必要であると考えられた。本年度中に、他研究グループより電気刺激トレーニングによりiPS細胞由来心筋細胞および三次元構造体の電気生理学的成熟が得られることが報告された(Nature, 2018)、これを受けて、次年度は電気刺激を含む物理トレーニングを多層体などの三次元組織に負荷することによる機能成熟およびホスト-グラフト同期を得ることを目的とした研究開発を行う。また、本年度は細胞シートストレッチ装置を用いたin vitroでの伸展刺激同期性心筋シート収縮を検討したが、これについても心筋シート自身の未成熟性により十分な同期率は認められなかった。次年度以降に成熟化多層体を用いた検討を引き続き行う。iPS細胞由来心筋シートにおけるカリウムチャネル等の未成熟性によると思われる刺激電動速度の遅延を、定量PCRなどの方法により明らかにすることが出来た。1.電気刺激によるGCaMPグラフトの同期率改善に関するin vitroでの検討電気刺激によるiPS細胞由来人工心臓組織の電気生理学的な機能成熟に関して、前年度中に他研究グループより報告された(Ronaldson-Bouchard, Nature 2018)。この知見を応用して、我々の多種心臓細胞を含む心臓組織グラフトに対し種々の電気刺激トレーニング培養を行い、前年度に導入した細胞シートストレッチ観察装置を用いて、GCaMPグラフトに対する組織成熟度および同期率の改善について評価する。前年度の知見も含め、最終的に同期に最も適したin vitroのトレーニング培養条件を同定する。2.ミニブタモデルを用いた心筋梗塞および心臓組織グラフトの移植における電気的・機械的同期率の変動に関する検討経食道エコーを用いて、心筋梗塞による壁運動同期率の低下、あるいは心臓組織グラフトの移植による同期率の回復を観察及び定量することにより、ペーシング等の方法による移植後同期率評価に資するシステム構築を行う。正常ブタ、心筋梗塞ブタおよび心臓組織グラフト移植ブタにて行い、撮像条件の最適化を行うとともに、各条件での機械的同期の度合いを評価する。

前年度の知見も含め、最終的に同期に最も適したin vitroのトレーニング培養条件を同定する。2.ミニブタモデルを用いた心筋梗塞および心臓組織グラフトの移植における電気的・機械的同期率の変動に関する検討経食道エコーを用いて、心筋梗塞による壁運動同期率の低下、あるいは心臓組織グラフトの移植による同期率の回復を観察及び定量することにより、ペーシング等の方法による移植後同期率評価に資するシステム構築を行う。正常ブタ、心筋梗塞ブタおよび心臓組織グラフト移植ブタにて行い、撮像条件の最適化を行うとともに、各条件での機械的同期の度合いを評価する。
小角・広角散乱でみる液体の"パイエルス歪"とその解消

結晶に圧力を加えると、構造歪みが解消するような変化が起こることが知られ、圧力誘起パイエルス歪の解消と呼ばれる。近年、液体においても圧力を加えることで、これに対応する構造変化あるいは相転移が存在するのではないかと考えられるようになってきた。我々は本研究で、高温高圧下においてX線回折によって、従来よりも大きいスケールの揺らぎを測定できる装置を製作し、高分子液体や、液体GeTe系について、圧力誘起構造変化を測定した。高分子系については、圧力誘起2次相転移を発見し、GeTe系については、圧力誘起の歪み解消を調べ、液体領域における圧力-温度相図を明らかにした。本研究の代表者の研究室では、高圧下の液体のX線回折測定については既に技術が確立しているので、2009年5月中旬より、液体Sb,Bi,GeS,GeSe,GeTe,およびGe15Te85について、構造の圧力依存性を高エネルギー研究所のPF-ARに設置の装置MAX80によって調べた。液体Biについては、3GPaという比較的低圧域において、結合長が圧力に対して伸長から収縮に転ずることを、明瞭に初めて示したほか、静的構造因子が微小ではあるが不連続に変化する圧力・温度領域を見出した。液体Sbについては、常圧で既にパイエルス歪が解消していることがこれまで提唱されてきたが、構造の圧力変化からは、このような説とは異なり明らかに歪んでいることを明瞭に示すことができた。これらの研究がら総合して、液体における「パイエルス歪」と「中距離秩序」の関係を、結晶におけるパイエルス歪と長周期変調の関係からの類推で理解できることを提唱した。また、近年実用的な側面からも注目されている液体Ge15Te85について、常圧で融点直上における液体-液体の相転移がこれまで提唱されていたので、これを圧力-温度相図上で初めてマップし、転移温度領域が圧力に対して負の傾斜を持つことを示すことができた。同時に、研究協力者の支援によって新しく小角散乱装置の設計を行い、SPring-8のBL10XUに設置の装置を用い、様々な圧媒体を用いて高圧実験を行った。グラファイトやBNの他に耐熱性シリコーンが350°C以下では圧媒体および液体試料のシーリングに良く機能することが分かった。手始めに、溶融ポリマーに関する測定を行い、溶融ポリマー系において初めての圧力誘起構造変化を見出した。圧力(p)-温度(T)相図において、流体領域に、液体と気体を分ける気液共存線以外に、液体と液体(流体)を分ける線を引きうることが、液体リン(P)について発見された(Katayama, Nature 2000)。本研究の目的は、主にV族および平均V族の液体状態における短距離から中・長距離までの秩序の圧力変化の測定を通して、液体の"パイエルス歪"とその解消とは何かを、液体における構造転移の立場から解明することである。平成21年度には、我々の研究グループで確立している高圧下の液体のX線回折測定によって、液体Sb, Bi, GeS, GeSe, GeTe,およびGe_<15>Te_<85>について、圧力依存性を測定した。広角のX線回折に加えて、新たに中距離領域(1A-1以下の小角領域)についてX線散乱測定に着手するため、新しい高圧セルを設計した。平成22年度はこの新しい高圧セルを完成させ、0.1GPa程度という非常に低圧で小角域に変化の期待できる溶融高分子について圧力誘起構造変化の測定を行うことから実験を始めた。その結果、世界で初めて、高分子の圧力誘起液液相転移を発見した(投稿中)。変化は、これまで我々の研究グループでは測定不能な小角領域にあったので、新しい高圧セルによって初めでこのような中距離構造の液体における劇的な変化が観測可能となったものである。また、液体Ge15Te85については、特に3GPa以下の領域について圧力を細かく測定し、液体Ge15Te85の圧力誘起構造変化領域が、圧力と共に低温にシフトすることを見出し、近年DVD材料としても注目を集めていたこの構造不規則系の、液体領域における圧力・温度相図を明らかにした。この系の液体領域における構造変化は"Peierls歪み"の解消と解釈でき、結晶における"Peierls歪み"の概念との相違点と類似点を明らかすることができた。