hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニュートン力学概念の獲得と概念図の解釈および描画に関する研究

ニュートン力学概念の理解度と図の描画の相関に関する調査の信頼性向上については,調査対象者に図を描画させる方法および図の内容と,調査対象者が描画した図の評価方法について,引き続き検討を行った.具体的には,調査対象者に描画させた図と力学概念調査の結果との相関を取るための,図の複雑さの指標としての点数化について検討した.また,視線追跡装置(トビー社製X2アイトラッカー)によって,教科書などに掲載されている図を学習者がどのように見て,どのように解釈しているかを明らかにするための調査のために,調査対象者に対して提示する図のわかりやすさの指標として,フラクタル次元による指標が適応可能であることを明らかにした.これにより,図の描画によってニュートン力学概念の理解度を評価する方法の確立については目処が立ったが.多人数に対する調査については実現することができなかった.しかし,ここで得られたフラクタル次元による図のわかりやすさの指標は,物理教育で用いられている図について,客観的な指標による評価を可能とする可能性がある.物理教育の現場では,状況の説明やベクトルの図示のためなどに図や絵といった視覚的な表現が用いられるが,視覚的な表現は多義的な解釈が可能なため,教授者の意図通りに学習者に解釈されるとは限らない,この解釈の不一致によって生じる学習者の混乱が,物理の学習を難しくしている一因となっている可能性がある,フラクタル次元による図のわかりやすさの指標を用いることで,このような困難に対する改善へのひとつの評価軸を与えることができると思われる.ニュートン力学概念の理解度と図の描画の相関に関する調査の信頼性向上については,調査対象者に図を描画させる方法及び図の内容と,調査対象者が描画した図の評価方法について検討を行った.具体的には,調査対象者に描画させた図の分類方法と力学概念調査の結果と相関を取るための点数化の方法について検討した.ニュートン力学の学習者にとって理解しやすい図の特徴の抽出については,図の違いによって学習者の理解度に差があるかについての検討を行った.また,教科書などに掲載されている図を学習者がどのように見て,どのように解釈しているかを明らかにするための調査においては,視線追跡装置(トビー社製X2アイトラッカー)の導入と調査対象者に使用するために必要な精度での測定が可能かの検討を行った.その過程で,視線の追跡を必要な精度で行うためには調査対象者の頭部の位置をある程度固定する必要があることが判明した.そこで,調査対象者の頭部をある固定するための用具として視覚実験用顎台を導入し,視線追跡の予備実験を行い,調査対象者に使用した際に十分な精度での測定を実施する目処が立った.図の描画によってニュートン力学概念の理解度を評価する方法の確立については,描画した図の評価に視線追跡装置を使用する計画であり,当初必要な精度での視線追跡の実施が困難であったため,図の描画時間や描画順序,視線の移動などもの記録項目の検討にとどまった.当初,導入した視線追跡装置(Tobii X2アイトラッカー)を使用した際に,視線の測定が必要な精度でおこなうことができなかった.被験者の頭部の動きは装置側で吸収できる仕様になっていたが,実際には吸収仕切れていなかったためと思われる.被験者の頭部の位置をある程度固定することで問題が解決できることがわかり,視覚実験用顎台を導入した.顎台を使用した視線追跡の予備実験の結果,調査対象者に使用した際に十分な精度で測定できる目処が立った.ニュートン力学概念の理解度と図の描画の相関に関する調査の信頼性向上については,調査対象者に図を描画させる方法および描画させる図の内容と,調査対象者が描画した図の評価方法についての検討を重ねた.具体的には,調査対象者に描画させた図の分類方法および調査対象者の力学概念調査の結果と調査対象者に提示する図の理解度についての相関を取る方法についてさらに検討した.ニュートン力学の学習者にとって理解しやすい図の特徴の抽出については,調査対象者に提示する図の違いと調査対象者の力学概念の理解度の相関を取るために,教科書などに載っている図版の複雑さについての指標が必要となることから,フラクタル次元を用いることで図版の複雑さを数値化する方法を開発し,妥当性について検討した.フラクタル次元を用いた図版の複雑さの指標は,教科書などに掲載されている図を学習者がどのように見て,どのように解釈しているかを明らかにするための視線追跡装置を用いた調査においても利用することを予定しており,視線追跡装置による調査を実施する目処が立った.図の描画によってニュートン力学概念の理解度を評価する方法の確立については,調査対象者が描画した図の評価に視線追跡装置を使用する計画だったため,図版の複雑さについての指標の検討が十分ではなかったことから視線追跡調査の実施が困難であり,図の描画時間や描画順序,視線の移動などの記録項目の検討にとどまった.導入した視線追跡装置(Tobii X2アイトラッカー)を使用した調査では,被験者のニュートン力学概念の理解度と提示した,または描画させた図との関係性について視線追跡調査を実施する計画だったが,図版の複雑さについての指標についての検討が十分ではなかったことから視線追跡調査の実施が困難だった.フラクタル次元を用いた図版の複雑さの数値化の手法を開発したことで,視線追跡調査を実施する目処が立った.ニュートン力学概念の理解度と図の描画の相関に関する調査の信頼性向上については,調査対象者に図を描画させる方法および図の内容と,調査対象者が描画した図の評価方法について,引き続き検討を行った.

具体的には,調査対象者に描画させた図と力学概念調査の結果との相関を取るための,図の複雑さの指標としての点数化について検討した.また,視線追跡装置(トビー社製X2アイトラッカー)によって,教科書などに掲載されている図を学習者がどのように見て,どのように解釈しているかを明らかにするための調査のために,調査対象者に対して提示する図のわかりやすさの指標として,フラクタル次元による指標が適応可能であることを明らかにした.これにより,図の描画によってニュートン力学概念の理解度を評価する方法の確立については目処が立ったが.多人数に対する調査については実現することができなかった.しかし,ここで得られたフラクタル次元による図のわかりやすさの指標は,物理教育で用いられている図について,客観的な指標による評価を可能とする可能性がある.物理教育の現場では,状況の説明やベクトルの図示のためなどに図や絵といった視覚的な表現が用いられるが,視覚的な表現は多義的な解釈が可能なため,教授者の意図通りに学習者に解釈されるとは限らない,この解釈の不一致によって生じる学習者の混乱が,物理の学習を難しくしている一因となっている可能性がある,フラクタル次元による図のわかりやすさの指標を用いることで,このような困難に対する改善へのひとつの評価軸を与えることができると思われる.ニュートン力学概念の理解度と図の描画の相関に関する調査の信頼性向上については,数人から数十人適度の規模で予備的な調査を実施し,問題なく大規模な調査が実施できることを確認する.ニュートン力学の学習者にとって理解しやすい図の特徴の抽出については,図に使われているどのような要素が学習者の理解度に影響しているのかについて視線追跡装置を用いて測定する.理解度の高い図と低い図を比較し,理解度との間に相関のある図の要素を抽出する.また,抽出結果を基に,理解度が高いことが期待される図を作成し,その効果を視線追跡装置により確認する.図の描画によってニュートン力学概念の理解度を評価する方法の確立については,描画によるニュートン力学概念調査を試作し,予備的な調査を実施して調査方法の妥当性について検討する.予備的な調査の結果を基に,必要があれば描画による力学概念調査の内容を再検討する.ニュートン力学概念の理解度と図の描画の相関に関する調査の信頼性向上については,数人から数十人適度の規模で調査を実施する.ニュートン力学の学習者にとって理解しやすい図の特徴の抽出については,図に使われている要素によって学習者の理解度に影響があるのかについて視線追跡装置を用いて測定する.理解度の高い図と低い図を比較し,理解度との間に相関のある図の要素を抽出する.また抽出結果を基に高い理解度が期待される図を作成し,その効果を視線追跡装置により検証する.図の描画によってニュートン力学概念の理解度を評価する方法の確立については,描画によるニュートン力学概念調査を作成し,調査を実施する.導入した視線追跡装置を用いた測定が必要な精度で行うことができなかったため,計画していた調査対象者への謝金などが発生しなかったため.(理由)視線追跡装置を用いた調査を実施することができなかったため,計画していた研究成果を得ることができず,国際会議への参加を見送ったため.(使用計画)
個体レベルでの細胞周期のリアルタイムイメージングの試み

[目的]本研究は細胞周期のリアルタイムイメージングを行うため、細胞周期特異的遺伝子であるp27^<Kip1>およびサイクリン遺伝子群に注目してその量的制御機構を解析する。さらにその知見を利用して細胞周期のリアルタイムイメージングを目指す。[研究成果]グリオブラストーマ細胞であるT98G細胞に血清飢餓かつ接触阻止を施し、GOに同調し、その後トリプシン処理で回収し、蒔き直しで10%血清を含む培地で細胞周期をG1期に進行させた。0時間から28時間まで3時間ごと経時的に細胞を回収し、細胞抽出液を調整し、ウエスタンプロットを行った。蛋白質発現の観察はp27^<Kip1>、サイクリンD1,サイクリンE、サイクリンA、サイクリンB、p53を対象として細胞周期における発現パターンを解析した。p27^<Kip1>はGO/G1において既に発現しているので転写より分解によって発現量が変動する。我々はp27^<Kip1>の新たなユビキチンリガーゼとしてPirh2を同定した。そこでp27^<Kip1>の分解に関与する既知のユビキチンリガーゼSkp2に加えPirh2の発現変動も解析対象に加えた。その結果、G1後期でサイクリンEが上昇、S期に開始と同時にサイクリンAが発現し、G2/MでサイクリンBが急増した。一方でp27^<Kip1>はG1期中期から減少し、それに対応してPirh2はG1期中期から徐々に発現が上昇した。Skp2の発現はS期から亢進することがわかった。p53はこの細胞では変異型のため細胞周期を通じて安定であった。これらの分子を追跡することで細胞周期のモニターが可能なことが判明した。一方でサイクリンD1のレポーターアッセイ系を構築し、サイクリンD1の細胞周期依存的転写を観察出来るようになった。[研究成果]本年度は、研究に用いるHCT116細胞、T98G細胞、HeLa細胞における、p27^<Kip1>、サイクリン遺伝子群、p53およびその分解に関与するユビキチンリガーゼSkp2、Pirh2の細胞周期における発現パターンを解析した。手法はノコダゾールによるM期同調、アフィディコリンによるG1/S同調、血清飢餓によるG0/G1同調(T98G細胞)を用い、それぞれ同調を解除し細胞周期を進行させ、経時的にサンプリングし、各タンパク質の発現をウエスタンブロットにより解析した。その結果、p27はG1期中期から減少し、サイクリンEが上昇、S期に開始と同時にサイクリンAおよびSkp2の発現が充進することがわかった。さらにG2/MでサイクリンBが急増した。
遷移金属錯体触媒によるＣ－Ｈ結合活性化を経由する多成分反応の確立

遷移金属錯体触媒による有機分子の直接的不活性結合の活性化は、アトムエコノミーに優れた反応手法の1つとして知られている。本研究課題では、このような結合活性化を1段階で多数の結合を形成する事が可能な多成分反応に適応することによって分子活性化と効率的結合形成の利点を併せ持つ反応開発を行う事を目的として研究を行った。本課題において申請者は、ニッケル金属錯体触媒を用いて還元剤の存在下、カルボニル化合物と環状ユニットを持つアルケンであるノルボルネンやメチレンシクロプロパンとの反応によって、芳香環CーH結合やアルキルCーC結合の活性化を伴うカップリング反応が進行する事を明らかにした。さらにこれらの反応は、用いる還元剤やニッケル錯体触媒の配位子を変える事によってコントロールする事が可能であり、このような活性化を伴わないカップリング反応へと誘導するが可能である事も明らかにした。また、ロジウム錯体触媒を用いて嵩高いシリルアセチレンと2分子のケテンとの反応を行うことによって、立体選択的な3成分反応が進行し、1,3ーエンイン化合物が選択的に得られる反応の開発にも成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題においては、主にC-H結合を始めとした結合活性化を伴う新しい多成分反応の開発を目的としている。特に今年度については、遷移金属錯体触媒下における不飽和化合物を用いた3分子の有機分子による多成分反応の開発を行った。そのうちの1つは、ニッケル錯体触媒存在下における、還元剤を用いたカルボニル化合物とアルケン化合物との還元的カップリング反応である。本課題においては、アルケン化合物として環歪みによる高い反応性を有するアルケンであるメチレンシクロプロパンやノルボルネンを利用した。その結果、ニッケル錯体触媒下において、これらのアルケンとカルボニル化合物との反応を、還元剤を用いて行う事により、シクロプロパン環のC-C結合や芳香環C-H結合の切断を伴う3成分反応が進行する事を明らかにした。また、同様の組み合わせのアルケンとカルボニル化合物を用いた反応の場合においても、用いるニッケル錯体触媒の配位子や還元剤を選択する事により、これらC-CやC-H結合の切断を伴わない反応が進行する事も明らかにした。この結果は、これらのC-CやC-H結合の活性化は、利用する錯体触媒や還元剤によって制御されている事を示唆するものであると考えられる。さらに、反応に用いるカルボニル化合物として、アルデヒドの代わりにエノンを用いる事により、メチレンシクロプロパンのアルキル置換基の特異的なC(sp^3)-H結合の切断を伴う反応の進行も確認している。また、2つめの研究成果として、今回ロジウム錯体触媒を用いる事により、アルキンのC-H結合の切断を利用した特定の不飽和化合物との特異的な3成分反応についての開発にも成功しており、現在さらに検討中である。今年度の研究では、いくつかの遷移金属錯体触媒を用いた3成分反応の開発に成功した。また、本課題の中核であるC-H結合の活性化を含む反応開発においても、反応に用いるアルキンのC(sp)-H結合や有機基質のアルキル基のC(sp^3)-H結合の切断を経由する新反応の開発にも成功している。そのため、本研究課題の遂行は、おおむね順調に進展していると考える。本研究課題における2年目については、1年目において開発に成功したC-H結合やC-C結合の活性化反応の更なる展開を行う。反応には、ニッケルやロジウムといった後周期遷移金属の錯体触媒を引き続き利用する。具体的な反応開発については、これまでに見いだした反応において、利用可能な有機基質の適応範囲の調査を行う。また、それにより得られる知見を基にして、更なる新しい組み合わせの有機分子による多成分反応の開発へと展開する。また、2年目においては、1年目に得られた種類の反応にこだわらず、新しいC-H結合活性化を経由する新反応開発も行う予定である。
季節的な地温変動を誘因とする地すべり発生機構の解明

晩秋から初冬の寒候期に発生する浅い地すべりの発生誘因として、浅層地温の季節変動が関与する可能性に注目した。新潟県伏野地すべり地にて、すべり面を含んだ不攪乱試料を採取し、せん断強度の温度依存性を確認した。実験の結果、低温環境ほどすべり面強度が低下し、緩速なクリープ変位を誘発することがわかった。また、リングせん断試験機を用いて、全国各地の地すべり地より採取した数多くの粘土を用いて残留強度の温度効果を調べた。スメクタイトに富む粘土ほど温度依存が顕著であることや、せん断面に粒子配向しやすい遅い変位速度条件ほど、低温時の強度低下が起きることを明らかにした。日本有数の地すべり多発地帯である新潟県では,融雪期に発生する地すべりの他,晩秋初冬から移動を開始する地すべりや,厳冬期から移動が活発化する地すべりが報告されている。近年の研究により,これらの地すべり地に広く分布する膨潤性粘土鉱物(スメクタイト)に富む粘土の残留強度特性が,低温ほど強度低下する特性が明らかとなっている。本研究では,寒候期に地すべり発生のポテンシャルが高まる要因として,すべり面における季節的な地温変動が関与している可能性に注目し,室内実験と現地観測の両面から,その機構解明を進めている。初年度となる平成26年度は,新潟県上越市の伏野地すべり地において,ボーリング調査を実施し,土質試験用の試料をサンプリングした。不撹乱のすべり面試料を直接用い,温度環境を変化させながら繰り返し一面せん断試験を実施した結果,すべり面のせん断強度が温度環境に依存する特性を確認した。温度低下に伴ってせん断強度が低下し,粘着力よりもせん断抵抗角の低下に影響を及ぼすことも明らかとなった。また,温度低下によるクリープ変位の開始を検証する実験を行ったところ,停止状態から変位が開始し,冷却を継続している間,緩慢に変位が継続する挙動が確認された。以上の一連の実験により,温度低下が地すべりの誘因となる可能性について検証が進んだ。野外観測では,地すべり地内の地温の季節変動の実態を調査するため,新設の調査孔に温度計を深度別に設置し,孔内水温の観測を開始した。また,1m深地温探査,調査ボーリング孔内での高分解温度検層を無積雪期を中心に定期的に実施し,地温および地下水温の観測を進めた。一方で,伏野地すべりの移動が沈静化していることもあり,地すべりの不安定化と地温の季節変動との因果関係については,まだ議論できるような観測データが得られていない。次年度以降も観測を継続し検証を進めていく。日本有数の地すべり多発地帯新潟県では,融雪期に発生する地すべりの他,晩秋初冬から移動を開始する地すべりや,厳冬期から移動が活発化する地すべりが報告されている。平成27年度の調査では、引き続き新潟県上越市伏野峠地区の伏野地すべり地で採取したすべり面の不撹乱試料を用い,温度環境を変化させながら繰り返し一面せん断試験を実施した。すべり面のせん断強度が温度低下に伴い低下し、せん断抵抗角の減少に影響を及ぼすことを明らかにした。また,温度低下によるクリープ変位の開始・進行を検証する実験を行ったところ,停止状態から変位が開始し,冷却中緩慢に変位が継続する挙動を確認した。リングせん断試験機を用いた長期の実験からも、せん断強度が温度変動に追随し緩やかに変化することを明らかにした。以上の一連の実験により,地温の季節変動が寒候期の地すべりの不安定化要因として関与している可能性について検証が進んだ。野外観測では,地すべり地内の地温の季節変動の実態を調査するため,調査ボーリング孔に温度計を深度別に設置し,孔内水温の観測を継続している。また,1m深地温探査,調査孔内での高分解温度検層を無積雪期中心に定期的に実施し,地温および地下水温の観測を進めた。一方で,伏野地すべりの移動が2004年の中越地震以降沈静化していることもあり,地すべりの不安定化と地温の季節変動との因果関係については,まだ十分議論できるデータ取得に至っていない。最終年度も観測を継続し検証を進めていく。平成27年度は,例年晩秋初冬に活発に移動する新潟県伏野地すべり地から採取したすべり面試料を用い、引き続き繰り返し一面せん断試験やリングせん断試験を実施した。せん断強度に及ぼす温度の影響を検証し,温度低下によりすべり面の強度が低下する挙動を確認・実証した。当初の研究計画に挙げた研究テーマの一つの検証が進んだことで,一定の成果を得たと判断している。また、これまで行ってきた実験データを整理すると,スメクタイトを多く含む粘土ほど、せん断強度の温度依存性が顕著なことが明らかとなってきた。低温環境で強度低下する挙動は、せん断速度が低速条件でのみ認められることも判明している。残留状態にある試料のせん断面や,実際の地すべり面の表面を観察すると、低速条件ほどせん断面が滑らかであり、粘土粒子が強く配向していることが示唆される。

原子間力顕微鏡を用いた先行研究によると、スメタイト粒子の表面の摩擦は、低温ほど低下することが報告されている。粒子配向の進んだ残留状態にあるせん断面では、粒子の結晶構造のシートに沿う摩擦現象が卓越し、せん断面全体として低温環境ほど強度低下する特性が発現すると推察される。一方で、せん断速度が速まると、せん断面では粒子の配向が乱され、低温時に強度低下する特性が失われると説明できる。温度低下による強度低下メカニズムの一旦が次第に理解されつつある。現地観測については,1m深地温探査や温度検層を2年間実施し,地温の季節変動が起きやすい場所や深度,深度別の水温の季節変動の状況が把握されてきた。通常の地盤では、10m以浅は季節的な地温変動にさらされる。特にスメクタイトに富むすべり面粘土を持つ浅い地すべりでは、地温が低下する寒候期に地すべりの発生ポテンシャルが増大する可能性が指摘される。平成28年度では、このような側面から野外観測データを注視し、試験地における観測を進めていく予定である。日本有数の地すべり多発地帯の新潟県などでは,融雪期に発生する地すべりの他,晩秋初冬に移動を開始する地すべりや,厳冬期から移動が活発化する地すべりがあることが報告されている。間隙水圧が上昇する融雪期以外に地すべりが寒候期に発生する要因についてよく分かっていない点も多く、地すべりの発生時期や動態の予測の面で、その機構解明が防災上課題となっている。このような地すべりが多発する地質体として、新第三紀の堆積性軟岩や火山地帯の火山性軟岩の分布地域が挙げられる。これらは、膨潤性粘土鉱物(スメクタイト)を地層中に多く含むことを特徴としている。スメクタイトは他の粘土鉱物に比べて特異に小さな残留強度特性を示すことが知られているが、本研究でその温度依存特性を詳細に調べた結果、低温ほど強度低下する特性が明らかとなった。つまり、寒候期に浅い地すべりが不安定化する要因として,すべり面深度における季節的な地温低下が関与している可能性が指摘された。3か年の研究調査で、新潟県上越市の伏野地すべり地ですべり面の不撹乱試料を採取する機会を得て,温度環境を変化させながら繰り返し一面せん断試験を実施した。すべり面のせん断強度が温度低下に伴い低下し、せん断抵抗角の減少に影響を及ぼすことを実証した。また,温度低下によるクリープ変位の開始・進行を検証する実験を行ったところ,停止状態から変位が開始し,冷却中緩慢に変位が継続する挙動を確認した。リングせん断試験機を用いた長期の実験からも、せん断強度が温度変動に追随し緩やかに変化することを明らかにした。以上の一連の実験により,地温の季節変動が寒候期の地すべりの不安定化要因として関与している可能性について検証が進んだ。以上の成果の一部は、インパクトファクターの高い国際学術雑誌に論文として掲載され、AGUのEOS Research Spotlightにも紹介された。晩秋から初冬の寒候期に発生する浅い地すべりの発生誘因として、浅層地温の季節変動が関与する可能性に注目した。新潟県伏野地すべり地にて、すべり面を含んだ不攪乱試料を採取し、せん断強度の温度依存性を確認した。実験の結果、低温環境ほどすべり面強度が低下し、緩速なクリープ変位を誘発することがわかった。また、リングせん断試験機を用いて、全国各地の地すべり地より採取した数多くの粘土を用いて残留強度の温度効果を調べた。
法律観と倫理観に関する社会学的考察

ISSP(International Social Survey Program)のデータを用いて、法律観と倫理観に関する計量的分析を行った。今回の分析においては、ロジスティック回帰分析を用いた。分析においては、2つの焦点を設定した。1つは、自然法と実定法との間の議論である。自然法とは法律を歴史的、地理的諸条件を越え普遍的な真理としてとらえる立場である。この立場によれば、法律と倫理とは一体であり、個人における法律観と倫理観とは必然的に一致することになる。これに対して、実定法とは法律と倫理とを分離してとらえる立場である。今回の分析においては、無宗教の回答者と宗教的信仰を持つ回答者とを比較した。この結果、宗教的信仰を持つ回答者の方が無宗教の回答者よりも、法律を個人の倫理に優先させる傾向が高いことが示された。これは、宗教的倫理観が法律的倫理観に対して補足的な役割を果たしていることを示唆しており、回答者の意識においては、法律が実定法としてよりもむしろ自然法として認識されていることを意味している。2番目の焦点は、社会契約説が提唱する仮説である。これは、人間が法律に従う基本的な理由は、政府から受ける恩恵をその代償として期待しているからだとするものである。すなわち、個人と政府との間には一種の社会契約が結ばれているとする考え方である。分析においては、政府への期待度に対応する変数を複数の質問項目に対する回答からリッカート尺度として構成し、この変数の回帰係数に着目した。結果として、米国においては標本と母集団の両方において社会契約説の仮説が成り立っていることが認められた。しかしながら、他の国については年によって回帰係数の符号と有意性にはばらつきがあり、傾向は必ずしも一様ではなかった。平成12年度は、法律観と倫理観に関するデータ、および、参考資料を収集し、ある程度の計量分析を行った。分析のための調査データは、ISSP(International Social Survey Program)の1985年から1995年のデータが市販されているので、これをドイツからCD-ROMの形式で購入した。また、計量分析のために必要な情報処理設備については、コンピュータ、統計解析ソフトウエアなどを中心として、必要なものを購入し分析のための環境を整えた。参考資料に関しては、法律観と倫理観との関係を扱った書籍類を検索し購入した。計量分析に関しては、具体的な分析モデルの設定に入る前に、1985年から1995年までの調査における質問を吟味して、どの年度の調査データを用いることが最も適切であるかを検討した。ISSPの調査は毎年テーマが設定されており、共通の質問項目ももちろんあるが、テーマに応じて多くの質問項目は変更されている。法律観と倫理観との関係を分析するためには、「政府の役割」をテーマとした場合が最も好ましく、このテーマは1985-1995年の期間に2回設定されている。従って、分析方針としては、この2年に焦点を絞りどの様な変化が見られるかを時系列的に分析することとした。但し、他の一般的質問項目に関しては、毎年共通のものがあるので、これらについては期間全体を通しての分析が可能である。期間全体を通した分析の場合には、通常の時系列多重回帰分析が適用できるが、特定の2年だけに焦点を絞る場合にはこの手法は適用しにくいので、別の方法を考案すべく思索中である。計量分析の残余部分と、質的分析については、平成13年度に引き続き行う予定である。平成13年度は、ISSP (International Social Survey Program)のデータを用いて、計量的分析を行った。なお、計量分析を行うに先立ち、法律観と倫理観が社会心理学、特に精神分析学においてどのように扱われているかを文献調査によってまとめた。

ISSPにおいては毎年調査テーマが設定されており、今回は「政府の役割」をテーマにした調査データが分析のためには適切である。このテーマは1895年、1990年、1996年においてそれぞれ設定されており、これらの年のデータに焦点をしぼることとした。分析においては、2つの方法を用いた。1つは時系列的な分析方法である。ただし、対象となる調査年が3回であるので、時系列回帰分析などの手法は用いることができず、3年分のデータを比較しての解釈が中心となった。2つ目は国際比較による分析方法である。これは、同一年において異なった国のデータを比較することによる比較分析である。ただし、調査対象となった国は毎年同一ではない。1985年においては、6ケ国であった調査対象国は、1990年には11ケ国になり、1996年には24ヶ国に増加している。このため、すべての国を比較調査の対象とすることはできず、結果としては最初から調査対象となっている6ヶ国を中心として比較分析を行った。ロジスティック回帰分析を各年に関して行った結果、ほとんどすべての国において、宗教的信仰のある回答者は無宗教の回答者に比べて、法律観を優先する傾向があることが示された。これは、回答者の法律観が実定法よりも自然法の考えに近いことを示唆している。ただし、統計的有意性に関しては、国と年によって結果は必ずしも有意ではなかった。これは、標本において認められた傾向が必ずしも母集団にはあてはまらない場合があることを示唆している。
非認知能力の違いと制度変更が賃金格差に与える影響の分析

今年度は、研究1.東日本大震災が経済学的選好に与えた影響、研究2.事業所内・事業所間賃金格差の変遷、研究3.高齢者雇用延長政策が高齢夫婦の就業に与える影響、の3件の研究を主に行った。研究1は前年度に得た結果を、セミナー報告・論文執筆・投稿作業を行った。研究2,3については、実際に分析・考察作業を主に行った。以下、研究2,3の概要について簡単に報告する。【研究2 :日本の事業所内・事業所間賃金格差の変遷について】本研究では、厚生労働省による賃金構造基本統計調査を利用し、1991年2012年における日本の事業所内と事業所間の賃金格差の変遷を見ている。愛知学院大学の三好向洋講師との共同研究である。分析の結果、事業所間賃金格差の拡大は、男性でのみ見られ、女性では見られない。また、これによって男性賃金格差の内訳が女性の内訳に近づいていることが明らかになった。当該研究は、日本経済学会2015年春季大会及び第18回労働経済コンファレンスでポスター報告を行った他、独立行政法人統計センターによって開催された研究会にて口頭報告を行った。現在、学術誌投稿に向けて準備中である。【研究3 :高齢者雇用延長政策が高齢夫婦の就業に与える影響について】本研究は、2006年に改正された高齢者雇用安定法によって定年年齢が60歳から65歳に引き上げられたことを利用して、家計単位で見た労働供給がどのように変化したのかを分析している。本研究は、Yale大学博士課程の澤田真行氏との共同研究である。分析の結果、高齢夫婦は退職時期を配偶者に合わせて決定する傾向があり、女性は自身が政策変更の対象になっていることよりも、配偶者の定年延長に反応して、退職時期を延期していることが明らかになった。本研究は若手研究者のための研究会で口頭報告を行った他、日本経済学会2016年春季大会におけるポスター報告を予定している。27年度が最終年度であるため、記入しない。本プロジェクトは、現在二つの研究に分けて進行している。一つ目は、成果主義と賃金格差の関係に焦点を当てたもの、二つ目は非認知能力や経済選好が東日本大震災によってどのように変化したかを考察したものである。一つ目の研究は、日本における成果主義が賃金格差に影響を与えていているのか否かを分析している。アメリカでの急速な賃金格差の拡大は、技術革新やグローバル化の影響だけでなく、成果主義的な賃金制度の導入が進んだことも原因だと言われている。(Lemieux et al. 2009)一方日本では、1990年代後半から成果主義的な賃金制度の導入が進んだと言われているが、日本の賃金格差は安定的に推移している。これは、成果主義制度が正しく機能していないことが原因なのか、賃金決定が成果主義的に変化しているにも関わらず、他の効果によって相殺されているのか明らかではない。そこで、企業内賃金格差の動向を観察することで、成果主義的な賃金制度の影響が認められるか否かを観察した。成果主義を導入すると企業内賃金格差が拡大することが知られているが、1990年代前半よりも近年の方がむしろ企業内の賃金格差は縮小する傾向にあることが明らかになった。二つ目の研究は、非認知能力や選好の変化に着目した研究である。古典的な経済学では、人間の選好は変化しないものと仮定されてきたが、近年災害や紛争など、経験を通して変化が生じることが明らかになってきた。既存研究では、イベントの性質上、事後データをもとにした研究が多いが、被害を受けた人か否かで、もともとのリスク選好等選好が異なり、推定結果にバイアスが生じる可能性が考えられる。そこで阪大GCOEデータを使い、人々の選好の変化に着目した。すると震災の被害を経験した人々の間で、現在バイアスが拡大していることが明らかになった。【研究3 :高齢者雇用延長政策が高齢夫婦の就業に与える影響について】

本研究は、2006年に改正された高齢者雇用安定法によって定年年齢が60歳から65歳に引き上げられたことを利用して、家計単位で見た労働供給がどのように変化したのかを分析している。本研究は、Yale大学博士課程の澤田真行氏との共同研究である。分析の結果、高齢夫婦は退職時期を配偶者に合わせて決定する傾向があり、女性は自身が政策変更の対象になっていることよりも、配偶者の定年延長に反応して、退職時期を延期していることが明らかになった。本研究は若手研究者のための研究会で口頭報告を行った他、日本経済学会2016年春季大会におけるポスター報告を予定している。実績概要に沿って、二つの研究に分けて達成度をここでは言及する。まず一つ目、成果主義と賃金格差の研究については、2015年5月に新潟大学で開催される日本経済学会春季大会でのポスター報告が決定している。現在は、企業ごとの賃金関数を推計し、その残差分散から成果主義制度が与えた影響の可能性について、より緻密な考察を進めている。今年8月にはDPでの公開を予定しており、予定通りに進行していると言える。二つ目の東日本大震災による非認知能力の変化に関する研究は、2015年5月1日に発売される齊藤誠編『大震災に学ぶ社会科学第4巻震災と経済』の第8章に、齊藤誠一橋大学経済学研究科教授、大竹文雄社会経済研究所教授との共著論文として公刊予定である。また、2014年2月に慶応大学三田キャンパスで開催された行動経済学会では、口頭報告とポスター報告を行い、討論者及びフロアから多く意見を頂いた。現在は、その時に頂いたコメントをもとに、論文を改訂する作業を行っている。6月には海外ジャーナルへ投稿する予定で作業を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。ここでも実績概要に沿って、二つの研究に分けて今後の方策について言及する。成果主義制度が賃金格差に与えた影響に関する研究では、企業ごとに賃金関数を推定し、その残差分散を観察する段階に入っている。現時点で、教育・年齢・勤続年数等をコントロールした場合の残差分散の推移を見ると、2000年代に突入した後から拡大している。時期的に見ても、これは成果主義による変化ではないかと予想されるが、観察期間中に定年延長や派遣労働法の変更など、多くの制度変更が実施されているため、これらの可能性についても今後検討していく必要がある。第18回労働経済学コンファレンスでポスター報告を行う予定で、準備を進めている。今年度中に、海外誌の査読誌への投稿を行う予定である。東日本大震災が人々の非認知能力や経済的選好に与えた影響についての研究では、リスク回避度・時間割引率・利他性・ストレス指数等、多岐に渡る影響の分析を行っており、それぞれが震災を受けた人々の間で変化していることが分かっている。これからの課題としては、これらの変化がどのように関係しているか、先行研究の考察を用いて、その可能性を検討していく必要がある。また、この研究の政策的含意についても、十分に議論していく必要があると考えている。
概念の説明過程に関する認知心理学的研究

1.わかっているのだがうまく説明ができないというある大学生の事例について考察し、日本心理学会第59回大会のワークショップ「説明分の産出とその認知的側面」において指定討論者としてその報告を行った。2.さまざまな分野の用語を200語選定し、それぞれに対する熟知感測定と用語の口頭説明の実験を行った。その結果、(1)用語の説明においては、その定義とでも言うべき主要部の他に、言い換え(これは要するにのことである。)、領域限定(これはという領域で使われることばである。)、上位概念(これはの1つである。)、具体例(具体的にはやなどがある。)、反対概念(これはとは違って、)、および補足情報などが含まれうることが明らかとなった。そして、実際の説明は、これらの組み合わせで構成されることが明らかとなった。組み合わせのされ方は多種多様だが、(a)言い換えや上位概念、領域限定についての言及は、ほとんどの場合、説明の最初に出現する、(b)主要部の定義内容が曖昧だと補足情報が出現しやすい、というような傾向が明らかとなった。(2)概念の熟知感と説明の仕方の関係については、一般的には熟知感が高い概念ほど主要部の定義内容が明確で、具体例や補足情報も多く出現する傾向があり、熟知感が低い概念はしばしば主要部がないケースも認められた。しかし、熟知感が高いにも関わらず主要部がなく、具体例しか述べられていない場合もあり、その理由についてはさらに詳細な分析を行っていく必要がある。(3)説明の仕方と説明の良さ・わかりやすさの関係については、現在実験進行中である。
高分子と液晶分子の混合系の相分離に関する理論的研究

近年,液晶状態のような秩序構造と流動性をもった系に,高分子や両新媒性分子やコロイド粒子などを混合させたときに起こる相分離現象が注目されてきている。また工学的応用面においては,相分離現象を利用した物質の分離や秩序化した複合材料等の設計に利用されてきている。ここでは、濃度(保存系)と配向秩序(非保存系)の2つの秩序パラメーターが競合することにより、平衡や非平衡現象の物性を支配している。本研究では,高分子と液晶分子の混合系を中心として,相分離と液晶相転移の競合に注目して,統計力学的理論を基礎として研究を行ってきた。以下に本研究で得られた主な結果をまとめる。高分子と液晶分子の混合系の相分離を支配する大きな因子としては,高分子の分子量や,高分子鎖の硬さが重要となる。柔らかい高分子の場合,ネマチック相(N)と等方相(I)の2相分離領域(N+I)が温度と濃度平面上の相図に現れる。高分子が硬くなるにつれて,高分子のネマチック-等方相の相転移温度が高温側へ移行し,(N+I)の2相共存領域の幅が狭くなり、低温側で安定なネマチック相(誘起ネマチック相)が現れる。高分子の硬さは相図の形を決定する重要な要因となる。温度減少に伴い,ネマチック相中の高分子鎖は"膨潤した棒状の形態"から"凝縮した棒状の形態"に相転移する。鎖の硬さによって一次相転移が連続的な相転移に変化していく。液晶のような棒状分子の集合体がもつエントロピーを,他の分子を加えることで動的にも静的にも様々に制御できることがわかった。これらの結果が今後,相分離を利用した材料設計や液晶分子のリサイクルの問題への指針となることを期待している。液晶分子と他の粒子の混合系(液晶複合系)の探索は,まだまだ多くの謎を含んでいる。近年,液晶状態のような秩序構造と流動性をもった系に,高分子や両新媒性分子やコロイド粒子などを混合させたときに起こる相分離現象が注目されている。また工学的応用面においては,相分離現象を利用し秩序化した複合材料等の設計に利用されている。液晶相に高分子を混ぜることにより,ネマチック-等方相分離をはじめ,様々な相分離が起こる。これらの系では、濃度(保存系)と配向秩序(非保存系)の2つの秩序パラメーターが平衡や非平衡現象の物性を支配している。本研究では、高分子と液晶分子の混合系や液晶ゲルにおける相分離について理論的に研究している。本年度は高分子と液晶分子の混合系の相分離界面の界面張力,核生成,液晶溶媒中の液晶ゲルの体積相転移について研究を行った。液晶性高分子でつくられたゲル(液晶ゲル)と低分子液晶の混合系で起こるゲルの体積相転移についての理論の構築を行った。また液晶ゲルの体積相転移についての電場や磁場などの外場の影響について研究した。外場の強さが増すにつれて,溶媒である液晶分子と高分子ゲルの間の異方的相互作用により,ゲルの形が不連続に伸張することを示した。また温度により,それが連続的に変化する場合もあることを示した。これらの結果は実験を定性的に説明することができた。高分子と液晶分子の混合系では温度や濃度に依存して等方相(I)とネマチック相(N)の2相分離や2つの等方相に相分離する。各相分離界面の界面張力は温度と共存曲線の濃度,さらに界面での液晶分子の配向秩序に依存する。ネマチック-等方相分離の界面張力が温度の減少に伴い2.5乗則で増加していくことがわかった。このような大きな指数則は配向秩序と濃度の勾配項からの寄与によって現れる。また計算した界面張力と古典核生成理論をもとに,等方相の準安定領域からの核生成について研究した。3重点の低温側のある領域では2段階の核生成が起こることを見つけた。濃度や配向秩序によって相分離の進行を様々に制御できる。

鎖の硬さによって一次相転移が連続的な相転移に変化していく。液晶のような棒状分子の集合体がもつエントロピーを,他の分子を加えることで動的にも静的にも様々に制御できることがわかった。これらの結果が今後,相分離を利用した材料設計や液晶分子のリサイクルの問題への指針となることを期待している。液晶分子と他の粒子の混合系(液晶複合系)の探索は,まだまだ多くの謎を含んでいる。
子宮頸癌撲滅のためのHPV型共通予防ワクチンの開発研究と治療ワクチンの基礎的研究

現在の子宮頸癌予防ワクチンはHPV型特異的で、HPV16/18感染だけを予防するので、子宮頸癌罹患の減少は最大70%である。HPV型共通であるL2領域の複数のペプチドをL1とともに発現させ、すべての発癌性HPVによる子宮頸癌を予防可能なHPVワクチンとして開発した。今後、臨床試験が必要である。ヒトパピローマウイルス(HPV)16感染は、子宮頸癌に関連する15typesのHPVの一つで、約50%の原因を占めている。L1蛋白で作られたHPV16のウイルス粒子(VLP)による感染予防は型特異的であることが知られている。今回、我々は型共通の中和活性エピトープを持つL2蛋白を、L1蛋白に挿入することで、VLPワクチンを改変することを試みた。このキメラL1は、L1アミノ酸(aa)430とaa433の間に、L2配列(aa18-38,aa56-75またはaa96-115:aa101でSをLに、aa112でTをSにreplaceした)を挿入することで作成した。3種類のキメラL1は、昆虫Sf9細胞でリコンビナントのバキュロウイルスを用いて、それぞれ発現させて得られた。このキメラVLPを解析した。キメラVLPの表面には、L2蛋白が提示されていることが確認された。このキメラVLPでウサギを免疫すると、キメラVLPは、HPV16を中和する活性を維持したまま、感染性のHPV18,31,52,58pseudovirionを中和する抗体を誘導することができた。クロス中和抗体の力価は型特異的中和抗体の力価に比べ低かった。しかしながら、一般にL2蛋白に対する中和抗体力価は低くても、感染予防することが知られているので、このキメラVLPは数多くのハイリスクHPVの感染を予防するワクチン候補になることができることが示された。1.HPV16 L1蛋白に交差中和エピトープを含むHPV16 L2ペプチドを挿入することによって、VLPワクチンを改変することを試みた。3種類のキメラL1蛋白が、昆虫細胞であるSf9細胞でレコンビナント・バキュロウイルスから発現する。このキメラVLPsを解析した結果、表面にL2ペプチドを提示していた。このキメラVLPでウサギを免疫することで、HPV16の中和抗体を産生する能力を維持し、HPV18,HPV31,HPV52,HPV58の感染性偽ウイルス粒子を交差中和する抗体を産生する能力を獲得したことが確認された。2.子宮頸癌関連HPVに自然感染した女性における血清中の中和抗体については情報が限られている。この研究では、217名のlow gradeのCIN患者から採取した血清で、HPV-16,-28,-31,-52,-58粒子に対する中和抗体を測定した。84名(39%)、35名(16%)、17名(8%)、1名(0.5%)が上記HPVの1タイプ、2タイプ、3タイプ、4タイプへの中和抗体を有していた。中和抗体の存在は、必ずしも同じ時に採取した子宮頸部サンプルでのHPV DNAの検出とは相関していなかった。中和抗体の抗体価は、多くが40-640に分布し、24か月後に再検された抗体価でも同様に維持されていた。再検されたHPV DNAとの関連もなかった。以上より、HPVの自然感染で誘導される中和抗体の抗体価は低レベルで、長期間持続することが判明した。主たる目的は、子宮頸癌予防のためのHPV型共通予防ワクチンの開発研究である。平成20年度の研究(a,b)を発展させた。a.HPV16,18,31,52,58の中和抗体の測定:CIN1/2 217例で陽性率は63%で16型(24%)、18型(11%)、31型(19%)、52型(21%)、58型(30%)であった。自然感染による中和抗体は低レベルで長期間維持した。b.L1VLPとL2ペプチドのキメラワクチンの開発:HPV16型L2アミノ酸18-38、56-75、96-115領域を16L1の430と433アミノ酸の間に挿入したキメラ抗原は、ウサギに免疫すると16型特異的な抗L1中和抗体と、交差性L2エピトープに対する抗L2中和抗体を誘導し、HPV18、31、52、58型の感染性偽ウイルスも中和した。1.我が国のHPV感染に関わる基礎データHPV DNA検査を行った2282例(細胞診正常1517例、CIN1 625例、浸潤癌140例)のデータを解析。相対危険度は、16/18/31/33/35/52/58型の7タイプが他のハイリスクタイプやローリスクタイプに比べて格段に高かった。

現行のワクチンが感染を予防できる16/18型の陽性率は浸潤癌全体では67%あったが、若年者ほど陽性率が高ぐ、20代の浸潤癌では90%であった。2.HPV偽ウイルスを細胞に感染させる場合のreporter遺伝子の発現についてHPV51の中和抗体測定のために偽ウイルスを作成すると、感染細胞においてHPV51 prototypeではL2が細胞質内に存在し、reporter遺伝子が発現しない。本邦でクローン化されたHPV51(L2アミノ酸が2カ所異なる)ではL2は核内に存在し、reporter遺伝子が発現した。L2が核内に存在することが重要である。
卵のゲノムタイピングによるウナギ目魚類の再生産構造の解明

日本産ウナギ目魚類は13科約150種を含み、その産卵場所は浅海域から大陸棚斜面域、外洋域まで多様性に富んでいる。その中で水産重要種のハモやマアナゴは近年資源量の減少が顕著にあるにも拘わらず、マアナゴは産卵場すら不明であり、ハモに関しても天然卵や初期生態に関する知見はほとんどなく、資源の管理・培養に不可欠な知見はいまだ得られていない。本研究は九州東岸の日向灘海域でウナギ目卵の採集を行い、採集された卵のミトコンドリアDNA(16SrRNA)の部分塩基配列を決定し、成魚のライブラリーと比較することにより卵の種同定を行い、卵の特徴を明らかにすることを目的とした。日向灘海域で稚魚ネット(口径1.6m,目合1mm)の各層曳網(5,15,30m)による卵の採集を行った。計171曳網で合計1,215個のウナギ目卵が得られ、それらの卵径、油球の性状、孵化仔魚の黒色素胞、筋節数などの形態的特徴から19タイプに分類された。これらに対してmtDNA解析を行った結果、25種の卵が含まれていたことがわかった。卵の季節的変化をみると、個体数、種数ともに68月の最も多く、9月以降に個体数は減少したが、種数の減少はそれほど急激ではなく、冬季には個体数・種数ともに減少した。卵は表層に少なく、15m層30m層で最も多量に出現した。本研究により以下に示すウナギ目各科卵の特徴が明らかになった。ウツボ科:油球0,1または2個以上、卵径は2.30-5.50mm、ウミヘビ科:油球0,1または2個以上、卵径は1.62-4.40mm、クズアナゴ科:油球0,または2個以上、卵径は1.98-3.24mm、ハモ科:油球多数、卵径は2.00-2.46mm.日本産ウナギ目魚類は13科約150種を含み、その産卵場所は浅海域から大陸棚斜面域、外洋域まで多様性に富んでいる。本研究(本年度)は九州東岸の日向灘海域でウナギ目卵の採集を行い、採集された卵のミトコンドリアDNA(16SrRNA)の部分塩基配列を決定し、成魚のライブラリーと比較することにより卵の種同定を行い、卵の特徴を明らかにすることを目的とした。日向灘海域で稚魚ネット(目合い1mm)の各層曳網による卵の採集を行った。合計607個のウナギ目が得られ、それらの卵径、油球の性状、艀化仔魚の黒色素胞、筋節数などの形態的特徴から17タイプに分類された。これらのうちの14タイプはmtDNA解析の結果、21種の卵が含まれていたことが分かった。

ウツボ科:油球0,1または2個以上、卵径は2.30-5.50mm、ウミヘビ科:油球0,1または2個以上、卵径は1.62-4.40mm、クズアナゴ科:油球0,または2個以上、卵径は1.98-3.24mm、ハモ科:油球多数、卵径は2.00-2.46mm。日本産ウナギ目魚類は13科約150種を含み、その産卵場所は浅海域から大陸棚斜面域、外洋域まで多様性に富んでいる。その中で水産重要種のハモやマアナゴは近年資源量の減少が顕著にあるにも拘わらず、マアナゴは産卵場すら不明であり、ハモに関しても天然卵や初期生態に関する知見はほとんどなく、資源の管理・培養に不可欠な知見はいまだ得られていない。本研究は九州東岸の日向灘海域でウナギ目卵の採集を行い、採集された卵のミトコンドリアDNA(16SrRNA)の部分塩基配列を決定し、成魚のライブラリーと比較することにより卵の種同定を行い、卵の特徴を明らかにすることを目的とした。日向灘海域で稚魚ネット(口径1.6m、目合1mm)の各層曳網(5,15,30m)による卵の採集を行った。計171曳網で合計1,215個のウナギ目卵が得られ、それらの卵径、油球の性状、孵化仔魚の黒色素胞、筋節数などの形態的特徴から19タイプに分類された。これらに対してmtDNA解析を行った結果、25種の卵が含まれていたことがわかった。卵の季節的変化をみると、個体数、種数ともに68月の最も多く、9月以降に個体数は減少したが、種数の減少はそれほど急激ではなく、冬季には個体数・種数ともに減少した。卵は表層に少なく、15m層30m層で最も多量に出現した。本研究により以下に示すウナギ目各科卵の特徴が明らかになった。
マイクロ液滴衝突法の創成と新規流体・化学操作への展開

本研究では、気相中の液滴を10m/s以上に加速して、マイクロ空間の制御された流れの中で液滴と液滴を衝突させることで、液滴の先端に運動エネルギーを局所化して、これまでにない新たな化学プロセスを創成することを目的とした。具体的には、部分的表面修飾によりラプラス圧を制御して、駆動圧力を調整することでマイクロメートルスケールの液滴を生成して、発射・加速することに成功した。特に液滴を液体から氷へと相転移させることで氷と壁面との吸着力を利用して、印加できる最大圧力を400kPaレベルまで高めることに成功した。その結果、加速した液滴は最大で20m/sまで可能となり、高速な液滴加速・発射をはじめて可能にした。数cm角のガラス基板に数10-100&#61549;mの流路を刻んでさまざまな化学機能を集積化するマイクロ化学チップの研究が世界中で繰り広げられ、従来の分析や合成の高速化・微量化・小型化・高機能化を実現して、応用範囲が大きく広がっている。このマイクロ流体の制御には、水/油の多層流をベースとして、液滴流れや平行流が用いられてきた。しかし、その流速はマイクロ空間の大きな圧力損失によりcm/s程度に制限され、流体に大きなエネルギーを付与したプロセスはこれまで困難であった。そこで本研究では、気相中の液滴を10m/s以上に加速して、マイクロ空間の制御された流れの中で液滴と液滴を衝突させることで、液滴の先端に運動エネルギーを局所化して、これまでにない新たな化学プロセスを創成することを目的とした。本研究では部分的表面修飾によりラプラス圧を制御して、駆動圧力を調整することでマイクロメートルスケールの液滴を生成して、発射・加速することに成功した。特に液滴を液体から氷へと相転移させることで氷と壁面との吸着力を利用して、印加できる最大圧力をMPaレベルまで高めることに成功した。その結果、加速した液滴は最大で20m/sまで可能となった。これは衝突により表面にエネルギーを集中させれば、化学反応に必要なエネルギーを与えられることを意味する。従来のマイクロ流体の研究とは異なり、液体を加速して高い運動エネルギーを与える本基盤技術は今後混合や細胞の破砕、化学反応などマイクロ流体の分野に新しい流体操作を提供できると考えられる。数cm角のガラス基板に数10-100umの流路を刻んでさまざまな化学機能を集積化するマイクロ化学チップの研究が世界中で繰り広げられ、従来の分析や合成の高速化・微量化・小型化・高機能化を実現して、応用範囲が大きく広がっている。今年度は液滴の生成および加速の方法の開発を重点的に行なった。今年度当初の実験から微小な液滴を切り取ってそのまま加速する場合、圧力が一定以上になると液滴が壁面との摩擦によりちぎれてしまうという問題点を見出した。そこで、液滴を一旦氷に変換することで高速化することを着想した。マイクロ流路は非常に非界面積が大きく加熱・冷却を効率的に行うことができる。そこで、液滴を生成した後、マイナス40度に冷却した部分へ輸送して液滴を氷に相転移させる。その後、圧力を上げて液滴の体積よりも広い流路へ発射することで摩擦なく、大きな加速を実現する。今年度の実験では、速度を最大60m/sまで向上することに成功した。これは従来の液滴の加速が4m/s程度が限界だったのに比べると非常に大きな改善である。またこの速度で液体に戻して衝突できれば、通常の化学反応の活性化エネルギーを十分に越えるエネルギーを与えられると期待できる。以上より、新しい方法論を確立して、本年度の目的を達成することができた。この挑戦的萌芽研究では、これまで困難であった液滴ー液滴の衝突および化学反応への応用を目的としている。そのためには、マイクロ流路内で液滴を加速して衝突させる流体制御の方法論が非常に重要である。特に液滴の極限加速は重要である。今年度は液滴のままの加速の限界を見出して、新たなコンセプトとして液滴と氷に変換する新しいマイクロ流体制御法を考案した。実際に桁違いの加速に成功して、衝突プロセスが成功すれば化学反応を誘起することが可能であると見積もられる。

すでに衝突実験にも着手しており、衝突を実現できる流路デザインも確定している。したがって、新しい方法論を開発して実証し、さらに衝突プロセスにまで進展している本研究は計画以上に進展していると考える。来年度は最終年度となるので、極限加速での液滴の加速を実現して、化学反応へと展開する。氷への相転移により昨年度大きな加速に成功したが、次の課題としては衝突にあたり氷を液滴へと戻す必要がある。特に大きな速度の状況下での加熱は大きな課題である。そこで、水が吸収を示す赤外領域の高出力レーザーを用いることで高速加熱・液体への相転移を実現する。また、衝突に先立ち、液滴間の空気を効率的に抜く流路をデザインすることで、高速での衝突を実現する。さらには、非触媒下での触媒反応や力学-化学反応変換などに展開して本方法論の有用性を実証する。次年度は最終年度であるので主に消耗品に使用する。また、順調に成果が出ているので、本分野最大の国際会議uTASでの成果発表(40万円程度)や論文投稿(5万円程度)に使用する予定である。