hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい物理計測法及び通信方法を実現する系列セット

相関関数の値がある範囲で零となるZCZ系列セットについて、新規生成法の開発や応用システムの検討を行った。異なる系列サブセットに属する系列間の相関関数が零となる範囲が、同一サブセットに属する系列間の相関関数よりも広いZCZ系列は、応用上有用であるが、従来は生成することができなかった。本課題で、このような系列の生成方法を複数開発した。これによって、距離の近い通信装置ごとにサブセットを割り当てることで、距離の遠い通信装置間ほど、より大きな時刻ずれに対応できるようになったり、計測システムの精度や測定速度を向上が可能になった。低ピーク比白色雑音によって構成されるZCZ系列セット生成方法も開発した。平成25年度は、主に以下の点について研究を進めた。ピークファクタは、ピーク値を系列の二乗和の平方根で割った値で、ピークファクタを低くすると、同じダイナミックレンジで、SN比を高めることができる。ピークファクタの一つの基準値として、円関数のピークファクタ\sqrt{2}がある。本課題では、ピークファクタが\sqrt{2}に等しく、自己相関は、位相差0以外で零値をとり、相互相関の値が零となる範囲が理論値の上限に等しい零相関範囲系列セットの構成方法を検討し、新しく2つの方法を発見した。またその方法で生成された系列セットの応用方法とその性能の検討を行った。2) M系列とアダマール行列を用いることで、相関関数が零となる範囲以外でも、ピーク値が低くなるような系列セットの構成方法を検討し、新たに2つの構成方法を発見した。3)我々が以前に構成方法を考案した2次元零相関3値系列セットが持偶相関関数、奇相関関数、非周期的相関関数でも零相関範囲を持つ性質を利用して、系列をスペクトル拡散通信の拡散符号のように用いることで、視覚的秘密分散の位置合わせを用意にすることと、スペクトラム拡散による隠蔽効果の向上を実現した。4)相関現象をとらえるための新しい信号処理方法の数理的検討を行い、いくつかの知見を得ることができた。5)新たに、センサーデータや通信データの同期を補助する方法を発見し、現在その内容を詳しく検討中である。6)QPSK通信用の新たな系列セットの構成方法を発見した。その性質について詳しい検討を続けている。7) MIMOへの応用の検討。これらの結果は、学術論文や国際学会へ投稿したり、発表を行ったりした。また成果の一部については、現在論文執筆中である。また、5)から7)の内容については、当初予定していなかった成果である。平成24年度は、主に以下の点について研究を進めた。1)サブセットを持ち、異なるサブセット間に属する系列の相互相関関数の零相関範囲が同一のサブセットに属する系列の相互相関関数や自己相関関数の零相関範囲よりも広い零相関範囲系列セットの新しい構成方法や応用方法の発見と、応用システムの評価。2)ピーク値を系列の二乗和の平方根で割った値、すなわちピーク比をさげることで、通信におけるエネルギー伝送効率や計測におけるSN比を高めることを目的とした、低ピーク比零相関範囲系列セットの構成方法と応用方法の検討。3)自己相関関数が位相差0以外で零値をとる完全系列の数理的検討。4)相関現象をとらえるための新しい物理計測方法の検討。5)秘密分散法への零相関範囲系列セットの応用方法の検討などを行った。その結果、1)については、数種類の新たな系列生成法を発見・考案し、学術論文や国際学会へ投稿したり、発表した。2)についても、研究代表者が発見した低ピーク比疑似白色雑音構成法を拡張することで、新たな系列構成方法を発見し、学術論文として投稿した(審査中)。特に、よく研究されている3値系列よりも高いピーク比の系列セットを3値系列セットよりも生成される系列長や本数の制約を少なくしたものを構成することができ、応用システムについてにシミュレーションでも良好な結果を得ることができた。3)についてのいくつかの知見を得ることができたので、学術論文として発表した。4)については、研究協力者と協力しながら、新しい物理測定法についての検討を進めることができた。5)については、画像を用いた秘密分散方法と低ピーク比疑似白色2次元系列や2値零相関範囲系列との組合せについて、いくつかの知見を得た。その他に、リアルタイムセンサーデータへの系列の応用について、いくつかの知見を得ることができた。平成26年度の主な成果は、1)ピークファクタ(ピーク値を系列の二乗和の平方根で割った値)が\sqrt{

2}と三角関数と同じ低い値を持ち、個々の系列は完全相関を示し、系列セットとしては、零相関範囲系列セットとなるものの新しい生成方法を発見し、その応用システムについての検討、2)新しいQPSK零相関範囲系列セットの生成法の発見とその応用の検討、3)可視光通信用に、様々な光学素子を用いることで、従来2値系列以外では困難だった零相関範囲系列セットの応用を可能にする方法の開発、4) 2値2次元零相関範囲系列(行列)を用いた視覚秘密分散システム法を発見した。5)零相関範囲系列セットを用いた新規同期通信システム構成方法を開発、6)新規MIMO通信への零相関範囲系列セットの応用の検討、などを行った。雑誌論文誌1編、国際学会3編、国内学会1編を発表した。平成24、25年度には、1)サブセットを持ち、異なるサブセット間に属する系列の相互相関関数の零相関範囲が同一のサブセットに属する系列の相互相関関数や自己相関関数の零相関範囲よりも広い零相関範囲系列セットの生成方法や応用方法の検討。2)種々の低ピーク比零相関範囲系列セット構成方法とその応用の検討、3)完全系列の数理的検討。4)相関現象をとらえるための新しい物理計測方法の検討。5) M系列とアダマール行列を用いることで、相関関数が零となる範囲以外でも、ピーク値が低い系列セットの新規構成方法、6)2次元零相関系列セット(2値と3値)を用いた、視覚的秘密分散の位置合わせシステムの開発、などを行い、それぞれで成果を得ることができた。本課題研究全体として、4編の雑誌論文、9編の国際学会論文、2編の国内学会論文を発表し、さらに、雑誌論文誌に3編、国際学会に1編投稿し査読中である。系列設計とその応用新しいZCZ系列の生成方法についての研究については、当初予定した以上に新しい系列生成方法を発見・考案することができ、計画以上の成果をあげることができた。新たな応用システムについてもMulti Input Multi Output (MIMO)への応用、視覚秘密分散、音声秘密分散、センサーデータ同期などの方法の発見・考案について、計画以上の成果をあげることができた。新たな物理計測方法については、当初予定していなかった、「リアルタイムデータの異常値や欠損値の処理」について、計画以上の成果を得ることができた。その一方で、これらの成果の論文作成が年度内に終了していない点、実回路を使った検討などがやや遅れていることなどから、総合的に、「おおむね順調に進呈している」という評価とした。平成24年度は、新しい系列構成法や、系列の応用システムの改良、新たな応用方法の開発について、当初の計画以上の成果をあげることができた。特に、研究例の多い3値系列セットよりも、構成の自由度やピーク比(系列のピーク値を系列の二乗平均平方根(RMS)値で割った値)についてより優れた系列の構成的生成方法やより高いSN比を実現する系列ペアの構成方法などで、当初よりも多くの成果を得ることができた。サブセットを持ち、異なるサブセット間に属する系列の相互相関関数の零相関範囲が同一のサブセットに属する系列の相互相関関数や自己相関関数の零相関範囲よりも広い零相関範囲系列セットについては、当初計画通りの成果を得ることができた。新しい光学顕微鏡測定方法の検討は、ほぼ当初の計画通りの進展であった。
呼吸がもたらす行動的/心理的/生理的影響に関する実験的研究

呼吸運動と感覚との関係、呼吸とリラクセーションとの関係、呼吸の臨床的効果の検証、呼吸の現象学的分析などから、呼吸の重要性が、指摘され、本研究では、精神的な活動と身体的な活動との両者に深い関連があると思われる呼吸の行動/心理/生理的影響を明らかにすることを目的とした。1)行動/生理/心理の関係をみるために、呼吸運動のコントロールと自律神経系の変化、などを調べ、呼吸運動の変化が生体の心理/生理的側面にどのような影響を与えるかを調べるための実験実施及び結果処理プログラム作成を中心に行った。2)生体の機能バランスを考慮して、呼吸コントローリ、自律神経系の測定、からだの動きなどの指標を用いて、心理/行動/生理レベルの相互関係を調べる準備作業を継続中である。通常は、心の活動によって生体の活動がコントロールされているという考え方が一般的である。本研究では、生体の活動が心の活動に及ぼす影響、特に、呼吸に注目してその行動/心理/生理を考えることにより、健康心理学的立場を中心に、幅広い立場から心の活動と生体の活動との関係の検討を継続していく。今後はこれらをもとに、東洋医学・東洋療法などにおける動き(太極挙や気功など)と呼吸パターンの変化や生体変化の関係、姿勢と意識性や気分変化と生理的指標との関係の検討、さらに、呼吸の実際的応用場面として、日常生活における呼吸パターンの連続計測とそのときの心理/行動レベルの対応関係をチェックし、呼吸パターンとその意識性との関係の検討を試みたい。
ロケットエンジン用ターボポンプインデューサに生じるキャビテーション不安定の研究

本研究の目的は,ロケットエンジン用のターボポンプインデューサに生じるキャビテーション不安定を抑制することである.昨年度の研究では,インデューサ入口からジェットを吹き込むことで流れを強制的に変化させる実験を行い,キャビテーション不安定の発生範囲を縮小させることができた.本年度は,この装置を改良することでさらに広範囲な条件で実験ができるようにした.その結果,ジェットを軸回転と同方向に総流量の約10%吹き込むことでキャビテーション不安定が効果的に抑制できることが分かった.さらにジェットを吹き込んだ場合の流れ場を調べた結果,ジェットによって生じる予旋回によって翼の入射角が減少してキャビティ長さが短くなり,これによってキャビテーション不安定が発生しにくくなったことが分かった.また,インデューサ入口ケーシングにJグルーブと呼ばれる浅い軸方向溝を設けることで,キャビテーション不安定を抑制する実験も行った.その結果,キャビテーション不安定の発生範囲を大きく減少させることができた.流れ場を調べた結果,この溝を設けた場合にはインデューサ翼端に生じるキャビティの形態が大きく変化し,入口圧力が低下してキャビティが伸張してもスロートを閉塞しにくくなっていた.この効果によって,キャビテーション不安定の発生範囲が大きく減少したことが分かった.これまでに報告されている単独翼の実験より,単独翼に生じるキャビティが自励振動することが明らかとなっている.インデューサのキャビテーション不安定現象についてさらなる理解を深めるためには,この自励振動についても詳細に調べる必要がある.そのための基礎的な研究として,形状の異なる7種類の単独翼を製作して実験を行った結果,翼の形状によってキャビティの変動の様子は異なるものの,その変動周波数や発生範囲には大きな違いが生じないことが分かった.本研究では,インデューサに生じる旋回キャビテーションやキャビテーションサージなどのキャビテーション不安定の特性解明および,その抑制法の考案を目的としている.本年度は既存の実験装置を改良し,インデューサ上流にジェットを吹き込むなどして,入口流れ場を強制的に変化させることで旋回キャビテーションを抑制することを目的とした実験を行った.その結果,流量によっては旋回キャビテーションの発生範囲を縮小させることができた.今後様々なパラメータで実験を行い,その結果をもとに装置に改良を加える予定である.また,これらの実験を効率的に,精度良く行うために,実験装置の配管等を大幅に改造した.さらに,これらのキャビテーション不安定のさらなる特性解明や抑制法の考案の為に,理論解析を実施中である.また,これまでに報告されている単独翼の実験より,キャビティが自励振動する際には後方にクラウドキャビティを放出することが明らかとなっている.旋回キャビテーションが発生した場合には,翼に生じているキャビティが大きく変動しているため,この場合にもクラウドキャビティが放出されていると考えられる.これにより,キャビティ後流の流れ場などが大きく変化し,キャビテーション不安定の発生に影響していると考えられる.そのため,旋回キャビテーションの特性をさらに解明し,完全に抑制するためには,このクラウドキャビティ放出の特性をこれまで以上に明らにすることが必要である.そのため,形状が異なる数種類の単独翼を設計・製作し実験を行う予定である.これにより,特に翼前縁付近の形状の違いによるキャビティ変動の相違を明らかにし,インデューサに生じる不安定現象の特性をさらに解明することができると考えられる.本研究の目的は,ロケットエンジン用のターボポンプインデューサに生じるキャビテーション不安定を抑制することである.昨年度の研究では,インデューサ入口からジェットを吹き込むことで流れを強制的に変化させる実験を行い,キャビテーション不安定の発生範囲を縮小させることができた.本年度は,この装置を改良することでさらに広範囲な条件で実験ができるようにした.その結果,ジェットを軸回転と同方向に総流量の約10%吹き込むことでキャビテーション不安定が効果的に抑制できることが分かった.さらにジェットを吹き込んだ場合の流れ場を調べた結果,ジェットによって生じる予旋回によって翼の入射角が減少してキャビティ長さが短くなり,これによってキャビテーション不安定が発生しにくくなったことが分かった.また,インデューサ入口ケーシングにJグルーブと呼ばれる浅い軸方向溝を設けることで,キャビテーション不安定を抑制する実験も行った.その結果,キャビテーション不安定の発生範囲を大きく減少させることができた.流れ場を調べた結果,この溝を設けた場合にはインデューサ翼端に生じるキャビティの形態が大きく変化し,入口圧力が低下してキャビティが伸張してもスロートを閉塞しにくくなっていた.この効果によって,キャビテーション不安定の発生範囲が大きく減少したことが分かった.これまでに報告されている単独翼の実験より,単独翼に生じるキャビティが自励振動することが明らかとなっている.インデューサのキャビテーション不安定現象についてさらなる理解を深めるためには,この自励振動についても詳細に調べる必要がある.そのための基礎的な研究として,形状の異なる7種類の単独翼を製作して実験を行った結果,翼の形状によってキャビティの変動の様子は異なるものの,その変動周波数や発生範囲には大きな違いが生じないことが分かった.
筋シナジーを調節する脳内メカニズムの解明～運動神経を良くする手法の開発に向けて～

本研究の目的は、脳が状況に応じて筋シナジーをどのように調節しているのかを、計算論的に明らかにすることである。特に、筋活動パターンの基底をなす筋シナジーは、強化学習と呼ばれる試行錯誤的な学習を通じて獲得されると言う仮説を設け、その仮説を検証するための計算機シミュレーションや計測実験を行う。昨年度は、筋シナジーやそれらの活動強度の適応過程を観測するBergerら(2013)の仮想手術タスクと呼ばれる運動課題を計算機上で再現する運動学習シミュレーションのためのプログラムを開発した。本年度は、昨年度に開発した運動学習シミュレーションを用いて、強化学習アルゴリズムを用いて仮想手術タスク中に適切な筋シナジーを獲得できることを計算機上で確認した。また、Barradasら(2018)が行った仮装手術課題にも着目し、筋肉のモーメントアームが突然大きく変わる実験条件と少しずつ段階的に変わる実験条件における筋活動の変化の特徴を再現することを強化学習アルゴリズムを用いた運動学習シミュレーションによって試みた。その結果、前者の条件では筋活動パターンの分布が非等方性に、また後者の条件では等方性に近い分布を保つという実験結果の特徴を再現できることを確かめた。以上の結果は、筋シナジーが強化学習と呼ばれる試行錯誤的な学習を通じて行えることを示唆しており、適切な運動を生成するための運動学習に関する脳内情報処理のメカニズムの解明に役立つと考えられる。特に、筋活動パターンの基底をなす筋シナジーは、強化学習と呼ばれる試行錯誤的な学習を通じて獲得されると言う仮設を設け、その仮設を検証するための計算機シミュレーション、および、計測実験を行う。平成29年度はまず、Bergerら(2013)の先行研究で用いられた仮想手術タスクと呼ばれる、筋シナジーやそれらの活動強度の適応過程を観測する計測実験のシステムを構築した。具体的には、腕の筋電信号から手先に発生している2次元の力を推定する筋骨格モデルを構築するプログラム、および、推定した手先力によって画面上のカーソルが移動する等尺性筋収縮タスクを行うための実験システムを開発した。また、筋シナジーを変化させない限り2次元上に配置された手先力の目標値を実現できないようにするために、各筋肉の活動とそれによって発生する手先力の関係を再決定するプログラムの開発を行い、Bergerら(2013)と同様の仮想手術タスクが行える環境を整備した。また、強化学習アルゴリズムを用いて筋シナジーを調節するとともに、腕の筋骨格系のダイナミクスの内部順モデルを学習し、その順モデルを用いて筋シナジーの活動強度を勾配法によって学習する計算論的な運動学習モデルを構築し、Bergerら(2013)と同様な仮想手術タスクに適用した計算機シミュレーションを実施した。平成29年度の目標である、仮装手術タスクを実施するための実験システムの開発、および、筋シナジーを獲得する強化学習を基にした運動学習モデルの構築を行なった。構築した実験システムを用いて、仮装手術タスクに関する予備実験を行なった結果、Bergerら(2013)と同様の結果を再現できることが確認できた(本研究の課題1)。また、運動学習モデルを用いた計算機シミュレーションを行った結果、d'Avellaら(2012)が仮定した筋シナジーと活動強度の学習係数の違いを設けなくても、Bergerら(2013)の実験結果が再現できることを確認した。さらに、手先力が一方向にしか発生しないように筋骨格パラメータを変換する場合でも、その変換の仕方によって学習の速度が異なることがシミュレーションによって確認できた。具体的には、各筋肉の活動が手先力に影響するパラメータを元のパラメータに出来る限り近くした方が、適切な筋シナジーをより早く獲得できることが確認できた。以上のように、研究計画で示した29年度の達成目標に対して、現在のところ良好に研究が概ね順調に進展している。平成30年度では、これまでに構築した仮装手術タスクの実験システムを用いて、筋シナジーを短時間で調節することができる運動課題を特定する(本研究の課題2)。

さらに、強化学習でしか筋シナジーを適切に調節できない環境で運動課題を行う計測実験を行い、本研究の仮説を検証する(本研究の課題3)。これまでに行ったシミュレーションによって、各筋肉の活動が手先力に影響するパラメータを元のパラメータに出来る限り近くした方が筋シナジーの獲得がより早くできることが示唆されている。そこで、課題2では、仮装手術タスクの実験システムを用いて、計測実験でもこのことが観測できるかを検証する。さらに、課題3では、適切な筋シナジーの獲得が、強化学習では行えるが、誤差勾配法ではできないように、提示する視覚情報を変更し、筋シナジーの獲得が強化学習を基にした学習アルゴリズムで行われているのかを検証する。
腸吸収上皮細胞株におけるAQP発現と消化管ホルモン、サイトカインによる調節の解明

水チャネルアクアポリン(AQP)は腎や消化管など水出納が激しい組織で多く発現しており、これまでAQP0AQP10までのサブタイプが発見されている。我々は、ラットを用い小腸大量切除後のadaptationについて研究を進める中で、小腸切除後に残存小腸と大腸粘膜においてAQP3が一過性に著しく増加することを明らかにした(J Gastroenterol hepatol in press)。この結果を踏まえ、AQP3に注目し消化管ホルモンによる調節機構について腸上皮細胞株を用い検討した。HT-29細胞に消化管ホルモンのVIP、PYY、NPYを添加してAQP3発現を検討したところ、VIP添加によりAQP3mRNAは添加6時間をピークに100pM以上で発現が増加した。次にcAMP阻害剤を用いてAQP3発現増強の刺激がcAMP依存性転写因子CREBを介していることを明らかにした(J Gastroenterol Hepatol 18:203-210,2003)。また、ラフィノースやマンニトールを用いた高浸透圧刺激によっても腸上皮細胞のAQP3は増加すること、さらに神経体液性因子の一つであるNa抗利尿ペプチド(ANP, BNP)によっても調節を受けることが明らかにされ、下痢などの消化器疾患だけでなく、全身の体液調節因子によっても消化管の水分出納は調節されている可能性が示唆される結果が得られつつある。今後、下痢型過敏性腸症候群におけるAQPの役割、心不全や肝硬変など全身の水貯留をきたす疾患との関連について研究を進めている。腸上皮細胞には数種類のアクアポリン(AQP)が発現しており、腸管内腔と上皮細胞との水移動を調節している。しかし、AQPが下痢や便秘などの病態とどのように関わっているかは不明である。我々は大腸上皮細胞株HT-29を用い、消化管ホルモンVIP,NPY,PYYを添加によるAQP3 mRNA発現量をノーザンブロットにて検討した。NPY,PYYではAQP3発現に差がみられなかった。しかし、VIP添加では、AQP3mRNA発現が増強した。VIPの各種濃度による検討では、100pM以上で200%に増強され、また時間は6時間をピークに以後減少した。またAQP3抗体を用いたウエスタンブロットでは、VIP刺激によりAQP3蛋白量も増加していた。次にVIPレセプターからのシグナル伝達について明らかにするため、cAMP刺激、並びにPKA阻害剤を用いた実験を行った。AQP3mRNAはcAMPでVIPと同様に増強され、PKA阻害剤H-89,H-9はVIPとcAMPによる増強を完全に抑制した。転写因子については、AQP3遺伝子のプロモーター領域にcAMPシグナル依存性の転写因子CREBが結合するATF領域が存在するため、CREBを用いたゲルシフトアッセイにて転写活性を測定した。VIPやcAMPによる刺激では、CREBへの結合が増加していた。従って、腸上皮細胞においてVIPはVIPレセプターに結合し、細胞内cAMPの増加を介してAQP3の転写を促進していることが明らかとなった。以上の結果は、第43回日本消化器病学会大会で報告し、現在論文投稿中である。今後ルシフェラーゼ活性による転写因子のより詳細な検討を行うと同時に、高浸透圧刺激によるAQP3発現増強についても検討する予定である。我々は、ラットを用い小腸大量切除後のadaptationについて研究を進める中で、小腸切除後に残存小腸と大腸粘膜においてAQP3が一過性に著しく増加することを明らかにした(J Gastroenterol Hepatol in press)。

HT-29細胞に消化管ホルモンのVIP、PYY、NPYを添加してAQP3発現を検討したところ、VIP添加によりAQP3mRNAは添加6時間をピークに100pM以上で発現が増加した。次にcAMP阻害剤を用いてAQP3発現増強の刺激がcAMP依存性転写因子CREBを介していることを明らかにした(J Gastroenterol Hepatol 18:203-210,2003)。また、ラフィノースやマンニトールを用いた高浸透圧刺激によっても腸上皮細胞のAQP3は増加すること、さらに神経体液性因子の一つであるNa抗利尿ペプチド(ANP, BNP)によっても調節を受けることが明らかにされ、下痢などの消化器疾患だけでなく、全身の体液調節因子によっても消化管の水分出納は調節されている可能性が示唆される結果が得られつつある。今後、下痢型過敏性腸症候群におけるAQPの役割、心不全や肝硬変など全身の水貯留をきたす疾患との関連について研究を進めている。
Fasリガンド分子制御によるシェーグレン症候群治療法の研究開発

Fasとそのリガンド(FasL)経由のアポトーシスが多くの自己免疫疾患の発症機構に重要な役割を果たしていることはよく知られるが、その経路をブロックすることによる病態抑制効果については明確な実験報告がなされていない。申請者らはシェーグレン症候群疾患モデルマウス唾液腺局所においてはFasL陽性活性化T細胞による腺組織破壊が不可逆的に進行し、膜タンパク分子がシステインプロテアーゼの活性化をうけて病因性自己抗原として機能している可能性を明らかにしている(J.Clin.Invest.110:361,2002)。末梢トレランスの維持には病因性自己抗原を介した経路が中心的な綾割を果たしていることを明ちかにした(J.Immunol.167:6031,2001)。また、自己抗原120KDα-フォドリンは唾液腺上皮細胞のアポトーシスに伴うカスパーゼの活性化によって分断化をうけ病因性抗原として機能発現する可能性を明らかにするとともに、カスパーゼに対する特異的阻害剤をin vivoへ投与することにより病態発症をブロック出来ることが確認されている(J.Immunol.169:1050,2002)。そこで本研究ではFasリガンドの中和抗体をモデルマウスin vivoへ投与することによって、FasL発現の分子制御による自己免疫病態の抑制が可能か否かに付いて検討を加え、点眼ルートを用いることにより病態抑制効果のあることを見い出した。従来まで国内外の研究においてFasL発現の分子制御による自己免疫疾患の病態抑制効果については明確な実験報告がなされていない。本研究によって初めてFasL発現の分子制御による自己免疫病態の抑制効果が明らかにされ、自己免疫疾患に対する病因に基づいた疾患特異的治療法の臨床応用への道を拓くことが可能となった。
変形性膝関節症の初期変化としての内側半月板側方偏位の機序解明

内側半月板逸脱(MME)は変形性膝関節症(膝OA)の進行に関連するが,現時点ではこのMMEの発生原因や進行機序などは不明である.われわれは初期膝OA患者に対してMRI T2 mapping法を用い軟骨部分を含む正確な骨棘距離の計測を行い, MMEと最も強く関連する因子が脛骨内側の骨棘幅であること,そしてMMEが進行した場合にMMEの増加と内側半月板変性が関連することを示した.変形性膝関節症(膝OA)の病態解明は未だ十分でなく、進行を抑える治療法は存在しない。膝OAの病態解明に向け近年のMRIを用いた研究が盛んに行われ、膝OA進行のリスク因子として内側半月板側方偏位(Medial meniscus radial displacemet: MRD)が重視されている。また。膝OAの初期では骨棘が最も頻度の高い病変であることが明らかとなっている。骨棘は内軟骨性骨化と同様の過程で、軟骨(軟骨棘)を経て骨へと置換されるが従来のMRI評価では軟骨棘は無視されてきた。我々は従来のMRIでは不可能であった軟骨棘を含めた正確な骨棘距離評価を目的にMRI T2マッピング法の応用を発案した。本研究では「MRDは膝OA初期に形成される脛骨内側の骨棘距離に依存し物理的に半月板が関節外の方向に移動し発生する」という仮説を立てT2マッピング法により正確な骨棘を評価し、膝OA進行因子であるMRDとの関連を解析した。膝関節痛を有する初期膝OA患者50名を対象とし、形態学的評価とMRDの距離計測を行った。さらにT2マッピング法による正確な骨棘距離を計測し。半月板の変性程度も定量化した。それらの項目とMRDの関連について単・重回帰分析を用いて解析した。単回帰分析でMRDと関連した因子は半定量化による軟骨摩耗、骨棘、骨嚢胞、軟骨下骨陥凹、半月板損傷の5項目のスコア、そしてT2マッピング法を用いた大腿骨側骨棘距離、脛骨側骨棘、内側半月板T2値であった。これらの項目による重回帰分析の結果,初期OA患者において脛骨内側の骨棘距離はMRDと強い相関を示し、MRDに対し最も寄与する因子であった(β: 0.65, p<0.001).以上より、MRDと脛骨側の骨棘は密接に関連する事が明らかとなった。ヒト初期膝OA変化に対するMRIを用いた横断研究として、MRD距離と骨棘距離の密接な関連を見出し、この結果に関し多数の学会発表を行い国際誌への論文投稿中でありおおむね順調と考える。ヒト初期膝OA変化に対するMRIを用いたMRDと骨棘の関連についての縦断研究として,膝OA進行が加速することが明らかとなっている前十字靭帯損傷患者のMRIデータを用い2回のMRI撮影の間での上記各パラメータの変化量の関連の有無を縦断的に解析を行い,データ解析が終了している.結果をまとめ、こちらの成果も発表を行っていく予定である。運動器慢性加齢性疾患の代表的疾患である変形性膝関節症(膝OA)における病態解明と早期膝OA診断法の確立は急務である。膝OAにおいては関節軟骨の変化に加えて、骨棘や半月板の病変が膝OAの早期病態に関わることが指摘され、近年注目されている。MRIによる解析で、骨棘が健常者においても多発することは米国NIH支援による大規模前向き縦断研究で示されており、T2 mapping MRI法による申請者の研究においても早期膝OAにおいて高頻度の骨棘形成を認めている(Hada et al. Osteoarthritis Cartilage 2014;22:1583-1589)。一方、半月板は膝関節への衝撃緩衝作用と安定性に寄与しており、半月板損傷は軟骨への負荷増大により膝OA進行につながることは良く知られている。近年の大規模コホート研究におけるMRIを用いた研究から、半月板が外方へ移動する内側半月板逸脱(Medial meniscus extrusion =MME)現象の膝OA進展への関与が示唆されている。初期膝OAにおけるMMEは、膝OAの進行の重大リスクであるが、発症機序については明らかになっていなかった。申請者はT2 mapping MRI法を用いて早期膝OA症例を検討し、骨棘が軟骨部分と骨部分から構成されることを示すとともに、脛骨内側における骨棘形成が高頻度に認められ、同部位の骨棘の距離がMMEの程度と強く相関することを本研究期間中に明らかにし(Hada et al. Arthritis Res Ther 2017;19(1):201)、脛骨内側に形成される骨棘が冠状靭帯を外方へ圧排してMMEが発症する可能性が示唆された。本研究結果により膝OAの画像診断と骨棘を標的とした新規治療法開発に手掛かりを与えることが期待される。内側半月板逸脱(MME)は変形性膝関節症(膝OA)の進行に関連するが,現時点ではこのMMEの発生原因や進行機序などは不明である.われわれは初期膝OA患者に対してMRI T2 mapping法を用い軟骨部分を含む正確な骨棘距離の計測を行い, MMEと最も強く関連する因子が脛骨内側の骨棘幅であること,そしてMMEが進行した場合にMMEの増加と内側半月板変性が関連することを示した.本研究は臨床研究と基礎研究の両面から仮説を証明していくことを計画しておりH28年度では臨床研究において膝OA初期から認められる脛骨側内側の軟骨成分を含む骨棘形成とMRDが関連する事を明らかにすることが出来た。

今後は縦断的解析によりMRIによる骨棘の拡大に伴いMRDも進行することを明らかにすることが必要である。また、この現象を基礎研究の側面からも本病態を明らかにするために、病理学的評価をすすめていく。整形外科平成28年度は、上記の如く、概ね順調に計画を進めることができた。しかし研究初期段階であるMRI読影およびデータ解析の若干の遅れから、当初購入予定であったソフトウェアや器材の購入が遅れたこと、また、基礎研究で使用する研究費が当初の予定よりも少なかったことが次年度使用額が生じた主な理由である。平成29年度は、予定通り臨床研究および基礎研究を進めるとともに、新たに生じた疑問を解決するため、動物やヒトサンプルを使用した研究も進めていくプランを立てている。データ整理や解析に要する器材やソフトウェアおよび、実験に使用する研究費の割合が増加すると考えられる。
老年期痴呆にみられる「人形現象」の特性と人形を用いた生活改善療法の研究

本研究では、痴呆性高齢者が人形やぬいぐるみなどの非生物や偶像等を「生きている人、あるいは動物」として認知し、それら対象に対してなんらかの関わりを持とうとする現象を「人形現象」と操作的に定義している。そこで、本研究の目的は、この「人形現象」について、痴呆の病態と認知との関連の有無、痴呆性高齢者のなかでこの現象がみられる割合や傾向、生活歴や病態との関連などを系統的に調査し、当該現象を明らかにすることである。そして、当該現象について明らかになったことをふまえて、人形を痴呆性高齢者のケア及びレクリエーションとして活用できる方策を検討することが次の目的である。当該現象を明らかにするために、脳血管性痴呆の高齢者165名とアルツハイマー型痴呆42名、Pick病7名、ビンスワンガー症候群2名を対象に、形態の異なる3種類の人形を示した上で参加観察法を用いて人形に対する反応の傾向についての調査を行った。結果は、形態の異なる人形の中で最も反応したのは、どの痴呆においても乳児に似せて作った人形であった。人形を見て人形と認知しない割合は脳血管性痴呆とアルツハイマー型痴呆はほぼ同じであったことが判明した。人形として認知しないのは重度の痴呆者が最も多かった。人形に対する関心の高さと継続度は重度の痴呆者が一過性であるのに対し、中等度の痴呆者は継続して人形に対する関心と関わりを維持した。性差でみると、人形に対する関心の高さと関わりについては圧倒的に女性が優位であり、直接自分の乳房に人形の口を当てて哺乳した行為さえ見られた。また、中等度の者は、人形と認知できた上で過去の生活史の回想につながるものが多かったいう結果が得られた。回想については、脳血管痴呆者は人形を「わが子」として認知し世話をするのに対し、アルツハイマー型痴呆者の場合は、人形を見て自分自身が子供に退行し自分の親あるいは子供時代を回想する者が多かった。他者との関係から見ると、人形を介してケア提供者との関わりが容易になり増える反面、人形を人形と認知する他の痴呆者から嫌がらせや叱責を受けたりなどの迫害的行為が見られた。以上のことから、人形を痴呆性高齢者のケア及びレクリエーションとして活用するのは、「子役割」として人形を用いる場合は、脳血管性で中等度痴呆の女性が最も適切であることがわかった。アルツハイマー性痴呆者に用いる場合は、退行が進む可能性に注意する必要がある。また、他の痴呆者やケア提供者との関係性などの環境を整備した上で行うことが重要であることが示唆された。本研究では、痴呆性高齢者が人形やぬいぐるみなどの非生物や偶像等を「生きている人、あるいは動物」として認知し、それら対象に対してなんらかのかかわりをもとうとする現象を「人形現象」と操作的に定義している。研究者は、先行研究で老人保健施設に入所している軽度から重度の脳血管性痴呆の高齢者147名(男性41名、女性106名、平均年齢86.3歳)を対象に、参加観察法を用いて人形に対する反応の傾向についての調査を行った。そのうち、当該「人形現象」がみられたのは中等度痴呆が1名(女性)、重度痴呆が11名(男性1名、女性10名)であった。中等度の者は、人形と認知できた上で過去の生活史の回想につながるものが見られたという結果が得られている。この先行研究をふまえたうえで、平成12年度はアルツハイマー型痴呆者を主な対象とした調査を行った。調査の実施場所は、単科の精神病院にある老人性痴呆療養病棟とそのデイケアで行った。対象者の疾患の特性は、アルツハイマー型痴呆42名、脳血管性痴呆18名、Pick病7名、ビンスワンガー症候群2名であった。年齢は59歳から90歳までであった。この対象のうち、当該「人形現象」がみられたのは8名であった。当該「人形現象」がみられた脳血管性痴呆者との違いは、脳血管痴呆者は人形をわが子として認知し世話をするのに対し、アルツハイマー型痴呆者の場合は、人形を見て自分自身が子ども時代に退行し自分の親あるいは子供時代を回想することであった。また、脳血管痴呆者は関心が持続するのに対し、アルツハイマー型痴呆の場合は、関心が持続せず一時的になることが特徴として現れた。平成13年度は、これらの結果を確実なものとするよう症例数を増やし、生育歴や家族歴との関連や疾患ごとの特徴を検証していく予定である。

そこで、本研究の目的は、この「人形現象」について、痴呆の病態と認知との関連の有無、痴呆性高齢者のなかでこの現象がみられる割合や傾向、生活歴や病態との関連などを系統的に調査し、当該現象を明らかにすることである。そして、当該現象について明らかになったことをふまえて、人形を痴呆性高齢者のケア及びレクリエーションとして活用できる方策を検討することが次の目的である。当該現象を明らかにするために、脳血管性痴呆の高齢者165名とアルツハイマー型痴呆42名、Pick病7名、ビンスワンガー症候群2名を対象に、形態の異なる3種類の人形を示した上で参加観察法を用いて人形に対する反応の傾向についての調査を行った。結果は、形態の異なる人形の中で最も反応したのは、どの痴呆においても乳児に似せて作った人形であった。人形を見て人形と認知しない割合は脳血管性痴呆とアルツハイマー型痴呆はほぼ同じであったことが判明した。人形として認知しないのは重度の痴呆者が最も多かった。人形に対する関心の高さと継続度は重度の痴呆者が一過性であるのに対し、中等度の痴呆者は継続して人形に対する関心と関わりを維持した。性差でみると、人形に対する関心の高さと関わりについては圧倒的に女性が優位であり、直接自分の乳房に人形の口を当てて哺乳した行為さえ見られた。また、中等度の者は、人形と認知できた上で過去の生活史の回想につながるものが多かったいう結果が得られた。回想については、脳血管痴呆者は人形を「わが子」として認知し世話をするのに対し、アルツハイマー型痴呆者の場合は、人形を見て自分自身が子供に退行し自分の親あるいは子供時代を回想する者が多かった。他者との関係から見ると、人形を介してケア提供者との関わりが容易になり増える反面、人形を人形と認知する他の痴呆者から嫌がらせや叱責を受けたりなどの迫害的行為が見られた。以上のことから、人形を痴呆性高齢者のケア及びレクリエーションとして活用するのは、「子役割」として人形を用いる場合は、脳血管性で中等度痴呆の女性が最も適切であることがわかった。アルツハイマー性痴呆者に用いる場合は、退行が進む可能性に注意する必要がある。また、他の痴呆者やケア提供者との関係性などの環境を整備した上で行うことが重要であることが示唆された。
日本の農業の貿易政策に関するCGE分析

本研究は、「国際化時代にふさわしい農業政策の推進として、市場メカニズムの活用や積極的な輸入拡大を行うべきである」と30年前に述べた「前川リポート」を再検証する。応用一般均衡分析の手法を用いて、農業の自由化に向けた日本の貿易政策の転換が国内の農業市場の競争力をどのくらい高め、効率的な資源配分をどのくらい達成したのかを定量的に分析する。特にコメに焦点を当て、日本のコメの貿易政策が輸入数量制限から関税へ転換したことによって、コメの内外価格差や社会厚生損失がどう変化したのかシミュレーションを行い、推計した値を比較考量する。
実証的群集生態学に革新をもたらす環境ＤＮＡ分析手法の確立

環境DNAによる魚類群集モニタリング技術の開発、および関連する群集生態学的理論の構築をおこなった。主要な成果は以下のとおり:(1)琵琶湖淀川水系に生息する7魚種についてDNAの検出・定量系を確立した。(2)特定魚種の水槽実験より、環境DNA放出量や分解速度、それらの条件依存性に関する基本的知見を得た。(3)野外において、環境DNAを利用してブルーギルやオオサンショウウオの存在を検出する実証実験に成功した。(4)環境DNAの効率的な濃縮法や補足法を開発した。(5)マルチプレックスPCRによる多種同時検出系の検討を行った。(6)群集ネットワークの構造と動態の関係に関する新たな理論的知見を得た。群集生態学における理論予測を実証的にテストするには、種の多様性や種構成、群集構造をモニタリングする技術の開発が欠かせない。そこで本研究では、水域生態系を主な対象に、環境水中のDNAの分析に基づいて迅速かつ定量的に群集構造を解析するための基礎的な手法の改良をおこなうとともに、安定同位体解析などの既存の群集解析手法の実証研究への適用・関連する群集理論の提案をおこなった。代表的な実績としては、以下が挙げられる。(1)フィールドサンプルに適用可能な環境DNAの効率的な濃縮法および抽出法を決定するための実験を行い、フィルター濃縮・フェノール抽出等の組み合わせによる効率的な回収系を確立した(Minamoto eta..,投稿中)。(2)在来及び外来オオサンショウウオの分布域を迅速に推定する手法を開発し、京都府の桂川水系における外来種の分布拡大を示唆する結果を得た(Fukumoto et al.,投稿中)。(3)環境DNAから魚類個体群の量的評価を行うために必要な情報を得るべく、モデル魚種を用いた飼育実験を行い、環境DNAの放出速度と分解速度が給餌の有無や魚体の生死によってどのように影響されるかを示した。(4)どのような状態で水中に存在しているのか不明である環境DNAについて、試料水のpHの調整や酵素処理の有無などの条件検討を行い、よりDNA補足効率が高くなる濾過・抽出の条件を明らかにした。また、理論面でも多種の環境DNAの時系列データが得られた場合に、それをもとにして群集構造を解析するための手理論研究を行った。具体的には、(5)Convergent Cross Mappingと呼ばれる数学的手法を利用して、環境DNAの時系列から種間の「causality」を予測する方法の開発に取り組んだ。この研究は現在進行中であり、1年以内の査読付き国際雑誌での論文出版が見込まれる。琵琶湖生息魚種のシーケンス情報取得琵琶湖生息魚類のうち、チトクロムb領域についての配列情報が蓄積されていない種について、同領域のシーケンスを行い、環境DNA分析に用いるプライマーの設計に必要な情報を揃えた。種特異的な検出・定量系の確立環境DNAを用いた生息種定量に向けて種特異的な検出・定量系を確立するため、琵琶湖淀川水系に生息する魚種のうち、オオクチバス、コクチバス、ブルーギル、アユ、アユモドキ、スズキ、ボラの検出・定量系を開発した。このうち、ブルーギルについては、止水域において在/不在を検出する手法を確立し、環境DNA手法でより高精度に在/不在を判定できることなどを明らかにした(Takahara et al., PLOS ONE, 2013)。環境DNA放出・分解速度の解析環境DNAを用いた魚類のバイオマス推定に向けて、体サイズと環境DNA放出量の関係に関する知見を得た。また、ブルーギルをモデル生物とした水槽実験により、環境DNAの分解速度に関する基本的な知見を得た。環境DNAの効率的濃縮法の開発野外で採取した水から環境DNAを、より高い回収率と再現性で回収するための手法を比較検討した。その結果、機器や電気供給が十分でない調査現場でも確度の高い環境DNA分析を行えるようになった(Molecular Ecology Resources誌に投稿中)。マルチプレックスPCRによる多種同時検出系の開発種特異的なプライマーセットを複数種同時に使用することで、1チューブで複数のターゲット種のDNAを同時に増幅するマルチプレックスPCRの系の検討を行った。今年度はスズキ、ボラ、アユの3種系でマルチプレックスPCRを試行したが、まだ成功には至っていない。交付申請書には以下の研究計画を記した:1.琵琶湖に生息する全魚種試料の入手とチトクロームb遺伝子の情報解析;2.マルチプレックスPCRの実験系開発と種間の増幅効率の比較;3.水槽実験によるPCR系のテスト。上記研究実績の概要に示した通りすべての項目について計画通り順調に研究は進められており、期待された成果を得ている。それに加えて、体サイズと環境DNA放出量の関係の解析を通じて環境DNAの生産・消失過程に関する理解がすすむことで、定量系の開発に着実に迫っている。

また、マルチプレックスPCRによる多種同時検出系の開発に取りかかり、スズキ、ボラ、アユの3種系でマルチプレックスPCRを試行した。まだ成功には至っていないが、今後、感度良く検出ができるPCRの条件検討を進める。以下の四点の課題を中心に2013年度の研究を推進する。環境DNA放出量の測定魚類から放出される環境DNAのうち、粘液、糞、死体由来のものの割合を把握するため、これらから放出される単位重量あたりの環境DNA量を調べる。ブルーギルをモデル生物にした水槽実験で明らかにする。野外環境下でのDNA減耗についての検討魚類から放出されたDNAの時間経過に伴う減耗について水槽実験、および野外実験によって明らかにする。具体的には魚類から放出されたDNAの残存時間や拡散範囲について、周囲へのDNAの拡散について基礎的知見を得ることで、ある地点で採取した試料水はどの程度の範囲の生物相を反映しているのかをある程度推定できるようにする。複数種同時検出系の確立複数種の同時検出を実現するため、24年度にひきつづきマルチプレックスPCR系の確立を目指す。既に開発済みであるプライマーセット(コイ、ブルーギル、オオクチバスなど)を用いて、水槽実験、野外実験によりマルチプレックスPCRによる複数種同時検出の手法を確立する。サンプリング誤差の推定とサンプリングプロトコルの作成環境DNAによる定量を精緻化するためには、サンプリング場所、サンプリング深度、抽出ステップ、PCRなどによる誤差がどれほどあるかを把握する必要がある。このため、水槽実験および野外実験によって、これらの誤差を把握し、正確な定量のためのプロトコルを作成する。龍谷大と神戸大で並行して研究を進める必要性から、それぞれの機関において以下の通り研究費を使用する予定である。龍谷大学(近藤・丸山・山中):プライマー/プローブを8セット(計40万円程度)。シーケンス外注(96サンプル)を5回行うための費用(計20万円程度)。その他に、分子生物学的実験に関わる諸消耗品やPCR試薬などに使用する予定である。神戸大学(源):プライマー/プローブを4セット(計20万円程度)。シーケンス外注(96サンプル)を4回行うための費用(計12万円程度)。また各機関において、論文執筆やそれにともなう諸費用(英文校閲等)、研究の進捗状況によっては琵琶湖における野外調査に関わる旅費・消耗品等の費用が必要になる。
微細管内高速流れ場インパルス放電による金属酸化物ナノ構造制御

アルゴン酸素プラズマ反応性スパッタリングによって, MgOの球状で単結晶,中空ナノ微粒子の生成に初めて成功した.粒子の直径は100nm程度である.また, Mg有機化合物を用いたプラズマCVD法によって,内面壁に規則的に垂直突起状のナノロッドを生成できることが明らかになった.ナノロッドの間隔が狭くなると,次第に表面が滑らかな一様な薄膜になることが明らかになった.さらに, ZnOナノワイヤの形成も観測された.以上のように,金属酸化物薄膜の表面構造をナノスケールで制御堆積する方法が実証された.アルゴン酸素プラズマ反応性スパッタリングによって, MgOの球状で単結晶,中空ナノ微粒子の生成に初めて成功した.粒子の直径は100nm程度である.また, Mg有機化合物を用いたプラズマCVD法によって,内面壁に規則的に垂直突起状のナノロッドを生成できることが明らかになった.ナノロッドの間隔が狭くなると,次第に表面が滑らかな一様な薄膜になることが明らかになった.さらに, ZnOナノワイヤの形成も観測された.以上のように,金属酸化物薄膜の表面構造をナノスケールで制御堆積する方法が実証された.本研究では、「細管内面コーティング」「高周波インパルス放電」「金属酸化物(MgO、ZnO)薄膜表面ナノ構造制御」という3つの柱をテーマに挙げ、細長い微細ガラス管内における高周波インパルス放電の解明と内壁面への金属酸化物生成機構の解明を目的に実験を進めている。実験は、細長いガラス管(内径2mm)内に供給した反応ガス(アルゴン、酸素)流の中で、準大気圧高周波インパルス放電によりガスを分解し、スパッタリング法によって細管内壁面上に金属酸化物MgOの生成が明らかになった。1.高周波インパルスの繰り返し周波数と放電開始電圧との関係が明らかになった。繰り返し周波数を低くすると、パルス間隔周期の時間内に細管内壁面に蓄積していた壁電荷が消失する。そのため、次のパルスによる放電開始伝圧が高くなってしまう。逆に、パルスの繰り返し周波数を高くすると、壁電荷が残っているため、次の放電の開始電圧が低減化できることが明らかになった。このことから、できるだけパルスの繰り返し周波数が高い放電が効率的であることが分かった。本研究では電源の制約から3.5kHzとした。2.細管内の放電の圧力依存性を調べることにより放電の特性を明らかにした。アルゴン/酸素の場合、放電開始電圧が最小となるPd積はほぼ1(Torr・cm)程度である。直径2mmの細管に適用すると電極間隔dが5mmのとき数Torrとなる。成膜実験は1-10Torrの範囲で行った。3.直径1.6mmのマグネシウム電極のスパッタリングによるMgOの成膜実験を行った。圧力P2Torrのとき、ガラス管内壁に堆積物を検出した。SEM観察により透明度の高い結晶性の微粒子の生成が観測された。また、ラマン分光分析からMgOにピークをもつスペクトルが観測された。微粒子の大きさは1μm以下のナノサイズであった。放電電力依存性も調べられた。一方、圧力が高い10Torr以上では堆積物がほとんど観測されなかった。以上により、直径2mmのガラス管内の数Torrのインパルス放電により、ガラス内壁面にMgOナノ微粒子の効率的な生成が明らかになった。本研究では、「細管内面コーティング」「高周波インパルス放電」「金属酸化物(MgO、ZnO)薄膜表面ナノ構造制御」という3つの柱の融合の元に研究を進めている。具体的には、アルゴン酸素プラズマ中におけるMgやZnのスパッタリングにより、細ガラス管表面に金属酸化膜(MgO、ZnO)の表面構造をナノスケールで制御する。今年度は、以下の成果を得た。1.MgO薄膜堆積実験においては、平滑MgO薄膜およびMgOナノ粒子を含むMgO膜の生成制御が可能となった。アルゴンと酸素のガス比O_2/Arが大きい場合には平滑なMgO膜が、逆にガス比O_2/Arが小さい場合にはナノ粒子が高い密度で生成されることが分かった。これらの性質は全ガス圧力には強く依存しない。酸素が多い場合にはArによるスパッタ率が低下し、酸素によるMgの酸化が速く進み、平坦化が促進される。発光分光測定により、酸素原子の存在が確認された。2.ZnO薄膜堆積実験においては、ZnOのナノファイバーの生成がプラズマスパッタリング法では初めて観測された。ガス比O_2/Arが小さい場合にのみ効率的にナノファイバーが生成された。ガラス基板表面に到達するZn原子によるZn膜の生成がナノファイバーの核化に重要であることが明らかになった。ナノファイバーは酸素原子の取り込みによってZn層表面から成長を開始する。最終年度にあたり,以下の2ステップの実験を行なった.1.アルゴン酸素プラズマ反応性スパッタリング法により,球状で単結晶、中空ナノ微粒子の生成に初めて成功した.粒子直径は100nm程度であり,大きい粒子は,この微粒子の集合体であることが分かった.この方法は,「酸化物中空粒子、その製造方法及び酸化物中空粒子製造装置」として特許出願した.形成機構として,プラズマ中浮上結晶成長プロセスを提案した.亜鉛を用いたZnOナノワイヤーの形成機構も明らかにした.2.プラズマCVD法を用いて実験を行なった.原料ガスとしてMg有機化合物(MgDPM)(ジピバロイルメタン)を用いた.

その結果,内面壁に規則的に垂直突起状のナノロッドを生成できることが明らかになった.ナノロッドの間隔が狭くなると,次第に表面が滑らかな透明で一様な薄膜になることが明らかになった.この方法は,細管の長さに関係なく,微細管内にプラズマ発生させ,内部に薄膜堆積させる方法,及び微細管内壁面改質方法として有用である.以上めように,スパッタ法及びCVD法の2種類の手法により,微細ガラス管内の高周波マイクロ放電パラメータを制御することにより, MgOやZnO薄膜形成において,薄膜表面構造をナノスケールで制御しながら堆積する新しい方法を提案し,実証することができた.これらの方法は,他の酸化物金属成膜への応用も期待される.
中学校外国語(英語)科教科書中に用いられる会話教材に関する国際比較研究

本研究の目的は,実践的コミュニケーション能力の育成,特に異文化間コミュニケーション能力育成のための会話教材における「言語の使用場面」に対して,最新の研究からの知見である2つの破綻レベルに関して分析を実施し,得られた知見より新たな教材開発のための方向性を導き出すことであった。本研究では,日本人英語学習者の異文化間コミュニケーションにおける破綻を,語彙・文法等の「言語レベル」においてだけではなく,考え方・行動様式等の文化的規範に基づく「概念レベル」にも起因すると捉える。その上で,破綻の原因を学習者が学校で使用する教科書における「言語の使用場面」の選択に,そして教科書中に掲載されている会話例そのものにあるのではないかと仮説を立て,分析を行った。研究対象として,勤務校である岐阜工業高等専門学校を具体例とし,学生が中学校在学時において使用した教科書を調査した。そして調査結果を基に,各教科書で用いられた「言語の使用場面」に対して,「何が取り上げられているのか」及び「どのような会話例が取り上げられているのか」について分析した。結果として,各教科書に取り上げられている「言語の使用場面」には差異があること,並びに同じ場面に関する「会話例」にも差異があること,が明らかとなった。教育的示唆として,これらの差異を学習者は既に有していることを念頭に置いて,高等学校段階での授業を考えなければならないこと,等が得られた。本研究の目的は,実践的コミュニケーション能力の育成,特に異文化間コミュニケーション能力育成のための会話教材における「言語の使用場面」に対して,最新の研究からの知見である2つの破綻レベルに関して分析を実施し,得られた知見より新たな教材開発のための方向性を導き出すことである。その上で,破綻の原因を学習者が学校で使用する教科書における「言語の使用場面」の取り上げ方に,さらに教科書中に掲載されている用例そのものにあるのではないかと仮説を立てるに至っている。平成15年度においては以下の項目を終了した。・主要物品の発注・物品の使用方法の習得・すべての中学校外国語(英語)科教科書の購入・中学校外国語(英語)科教科書の概観・中学校外国語(英語)科教科書データベースの設計現在,教科書データベースの設計を基に,具体的に教科書データを入力している段階である。本作業が終了すれば,文部科学省検定済み中学校外国語(英語)科教科書全21冊の会話教材に関して,2種類のデータベースが完成する予定である。