hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ダブルパルスフェムト秒レーザーによる透明基板の光トリガー加工に関する研究

本研究では,省エネルギー化のキーデバイスとなるパワー半導体デバイス製造技術における技術革新を目指し,透明基板材料を,低光子エネルギービームでレーザー加工する技術開発に挑戦した.提案の手法では,高い電界強度を持つ超短パルスレーザー(光トリガービーム)を照射し,透明基板材料表面,また内部を選択的に光励起し,被加工材料の光吸収率を変化させ,光励起効果が持続する期間中にレーザーを再照射し,加工をすることで,レーザー加工効率を向上させる技術を確立した.研究期間中の研究成果として,従来,可視光近赤外光でのレーザー加工が困難とされていた透明基板材料(バンドギャップ値7eV以上)に対して,その表面に光吸収層としてカーボン層をコーティングし,低照度の近赤外光(波長800nm)のフェムト秒レーザー光を照射することで,合成石英基板の加工閾値を3600mJ/cm2から1290mJ/cm2まで低減させる効果を確認した.また,研究代表者らが提案するダブルパルスビームを用いた光励起加工法を用いて,カーボンコーティングした合成石英基板を加工する場合,加工に必要なビームのピークパワーは,非コーティング材料のシングルパルスビーム加工で必要な3600mJ/cm2に対し,ダブルパルスビームの各パルスのピークパワーは750mJ/cm2まで低減できることがわかった(ダブルパルスビームの合計では1500mJ/cm2の照度のビームが照射されている.).本研究では,省エネルギー化のキーデバイスとなるパワー半導体デバイス製造技術における技術革新を目指し,透明基板材料を,低光子エネルギービームでレーザー加工する技術開発に挑戦する.提案の手法では,高い電界強度を持つ超短パルスレーザー(光トリガービーム)を照射し,透明基板材料表面,また内部を選択的に光励起し,被加工材料の光吸収率を変化させ,光励起効果が持続する期間中にレーザーを再照射し,加工をすることで,レーザー加工効率を向上させる技術の確立とその工業応用を目指す.これまでの研究で,従来,可視光近赤外光でのレーザー加工が困難とされていた透明基板材料(バンドギャップ値7eV以上)に対して,その表面を波長800nmの近赤外フェムト秒レーザー光で,光励起し,加工することで,従来よりも低照度のビームで透明材料を加工できることを実験的に確認し,提案手法の妥当性を実験的に示した.これまでの研究で,従来,可視光近赤外光でのレーザー加工が困難とされていた透明基板材料(バンドギャップ値7eV以上)に対して,その表面を波長800nmの近赤外フェムト秒レーザー光で,光励起し,加工することで,従来よりも低照度のビームで透明材料を加工できることを実験的に確認するため,加工表面の加工閾値の変化を,光励起を行う場合と行わない場合について計測し,その計測結果を比較した結果,等量の入射エネルギーに対して,光励起を行う場合のほうが,低ピーク強度のビームで,透明材料が加工できることを確認した.この結果は,研究計画でたてた予想を裏付けており,当初の予定通りの計画進行で,研究を進められていると考えられる.本研究では,省エネルギー化のキーデバイスとなるパワー半導体デバイス製造技術における技術革新を目指し,透明基板材料を,低光子エネルギービームでレーザー加工する技術開発に挑戦した.提案の手法では,高い電界強度を持つ超短パルスレーザー(光トリガービーム)を照射し,透明基板材料表面,また内部を選択的に光励起し,被加工材料の光吸収率を変化させ,光励起効果が持続する期間中にレーザーを再照射し,加工をすることで,レーザー加工効率を向上させる技術を確立した.研究期間中の研究成果として,従来,可視光近赤外光でのレーザー加工が困難とされていた透明基板材料(バンドギャップ値7eV以上)に対して,その表面に光吸収層としてカーボン層をコーティングし,低照度の近赤外光(波長800nm)のフェムト秒レーザー光を照射することで,合成石英基板の加工閾値を3600mJ/cm2から1290mJ/cm2まで低減させる効果を確認した.また,研究代表者らが提案するダブルパルスビームを用いた光励起加工法を用いて,カーボンコーティングした合成石英基板を加工する場合,加工に必要なビームのピークパワーは,非コーティング材料のシングルパルスビーム加工で必要な3600mJ/cm2に対し,ダブルパルスビームの各パルスのピークパワーは750mJ/cm2まで低減できることがわかった(ダブルパルスビームの合計では1500mJ/cm2の照度のビームが照射されている.).透明材料の光励起加工の工業応用を目指すため,加工現象の詳細な調査をし,加工メカニズムの解明を目指す.具体的には,光励起後の透明材料の光吸収率,反射率の時間分解計測を行い,光励起後の加工材料の加工条件の時間的変化を確認する.透明材料の光吸収率,反射率の計測のため,光励起面の複素屈折率を時間分解計測する.本年度は,複素屈折率の時間分解計測のための分光エリプソメトリーシステムを構築して,表面の屈折率変化を評価し,加工現象との対応関係を調べる.
植物病原糸状菌の生殖を制御する宿主植物の化学成分と制御機構・応用

疫病菌は重要農業病害の原因菌の一つで、その被害額は年間数十億ドルと言われる。その急速な被害の拡大は無性生殖で形成される多数の遊走子によるものであり、無性生殖の選択的阻害は耐性を誘導しにくい疫病菌制御に繋がる。野菜ジュースから発見したlycoside類はこのような作用を有する新規物質で、これまでにトマトが真の生産者であることを見出した。当該年度は、lycoside類の効率的な取得を目指して、ナス科植物を中心に様々な野菜のlycoside含量をLC/MS分析により調査した。その結果、lycoside類はトマトとジャガイモ(茎葉)のみに含まれることが判明した。また、マルトース配糖体であるlycoside A, Bはトマトの果実のみに含まれるのに対し、グルコース配糖体はトマト、ジャガイモ地上部全体に含まれていた。しかし、これらの含量は低く、今後の研究の展開には不十分であった。そこで活性を保持しているアグリコンの化学合成を開始し現在、継続中である。一方、lycoside類以外の疫病菌無性生殖阻害物質の探索も進めた。文献上、このような生物活性物質はほとんど例がないが、ダイズイソフラボンの一種ゲニステインにこのような活性が報告されていたことから、我々のスクリーニング系で確認したとところlycoside類に匹敵する高い活性が観測された。そこで他のフラボノイド4種類について活性を比較したとこと僅かな構造の違いで活性が大きく異なることを見出した。更なる構造活性相関研究を継続中である。当初計画では、(1)活性物質の精製と化学的解析、(2)活性物質の生産者の特定、および(3)生物活性評価を目的とした。(1)に関しては、疫病菌の培地V8野菜ジュースから、既に発見した阻害物質lycoside Aの類縁体lycoside B, D, Dを精製し、絶対立体構造の決定に成功した。(2)に関しては、最初に発見したV8野菜ジュースの原材料野菜を個別にLC/MSで分析し、トマトが真の生産作物であること、品種間で含量に大きな差があること、トマト茎葉部やジャガイモ地上部にも含まれることを明らかにした。ただ、当初期待したlycoside類を多量に含む材料を見出すことはできなかった。(3)に関しては、疫病菌Phytophthora capsiciを検定菌に用いて構造活性相関を調べた結果、アグリコンが天然物に匹敵する活性を保持していることを見出したため、アグリコンの化学合成を開始した。合成が達成できれば、予定していた疫病菌-宿主植物感染系を用いたin vivo試験を行い、有効性を確認できると期待される。以上の結果を踏まえ、研究はほぼ予定通り進行していると判断した。本化合物の活性評価の発展として、代表的な5種の農業病害菌(イネいもち病菌など)への汎用性を検討する。また、更なる構造活性相関として、lycosideアグリコンおよび類縁体を化学合成し活性を調べる。次いで、作用機序研究の一環としてLycoside類の処理による遺伝子発現変動解析を行い、どのような分子が疫病菌無性生殖阻害活性に関与しているか解析する。さらに応用展開として、疫病菌感染植物を用いたin vivo試験で有効性を確認する。(3)に関しては、疫病菌Phytophthora capsiciを検定

菌に用いて構造活性相関を調べた結果、アグリコンが天然物に匹敵する活性を保持していることを見出したため、アグリコンの化学合成を開始した。合成が達成できれば、予定していた疫病菌-宿主植物感染系を用いたin vivo試験を行い、有効性を確認できると期待される。以上の結果を踏まえ、研究はほぼ予定通り進行していると判断した。本化合物の活性評価の発展として、代表的な5種の農業病害菌(イネいもち病菌など)への汎用性を検討する。また、更なる構造活性相関として、lycosideアグリコンおよび類縁体を化学合成し活性を調べる。次いで、作用機序研究の一環としてLycoside類の処理による遺伝子発現変動解析を行い、どのような分子が疫病菌無性生殖阻害活性に関与しているか解析する。さらに応用展開として、疫病菌感染植物を用いたin vivo試験で有効性を確認する。
高速原子間力顕微鏡を用いた固液界面におけるセルラーゼ分子の可視化

セルロースを分解する酵素(セルラーゼ)分子が、セルロース表面で「渋滞」を起こすことで、セルロースの分解効率を下げている様子を、高速原子間力顕微鏡によって直接観察することに成功しました。本結果は、「分子が渋滞する」という基礎科学的に新規な知見であるだけでなく、セルロース系バイオマスから液体燃料やプラスチック原料を高効率に生産するシステム構築にも重要な指針を与えます。不溶性基質を分解する酵素は一般的に固体基質に吸着するドメインと、加水分解などの触媒反応を司るドメインから構成されていることが知られている。すなわち、固液界面における酵素反応は、まず固体の基質に酵素が吸着することからスタートし、酵素に対してアクセシブルな表面から反応が進んでいくと考えられている。そこで本研究では、高速原子間力顕微鏡(High-Speed Atomic Force Microscopy : HS-AFM)を用いて、セルロースを加水分解するセルラーゼの無標識一分子観察を行い、生化学的実験結果と照らし合わせることで、セルラーゼによるセルロース分解機構の解明を目指した。本年度は、Trichoderma菌由来Cel7Aの活性中心内部のトリプトファン残基W40、W38、W367、およびW376をそれぞれアラニンに置換した変異体(W40A、W38A、W367A、W376A)に対し、一分子観察を金沢大学に設置されている高速原子間力顕微鏡によって高解像度に観察することを試みた。その結果全ての変異酵素において野生型と比較して顕著な活性減少が観察された。また、高速原子間力顕微鏡による観察ではW40AおよびW38A変異体では基質を取り込むことができない様子が観察されたのに対して、W367とW376Aでは酵素分子が基質表面で動けない様子が観察された。以上の結果は、セルロース系バイオマスを糖化するための鍵酵素であるTrichoderma菌由来Cel7Aによるセルロース分解機構を明らかにするために大変重要な手がかりとなることから、現在投稿準備中である。さらに、担子菌エノキタケからTrichoderma菌由来Cel7Aと同じ糖質加水分解酵素ファミリー7に属するタンパク質の取得に成功し、その生化学的キャラクタライズを行うとともに、以下11に記載したとおり発表を行った。不溶性基質を分解する酵素は一般的に固体基質に吸驚するドメインと、加水分解などの触媒反応を司るドメインから構成されていることが知られている。すなわち、固液界面における酵素反応は、まず固体の甚質に酵素が吸着することからスタートし、酵素に対してアクセシブルな表面から反応が進んでいくと考えられている。そこで本研究では、高速原子間力顕微鏡(High-Speed Atomic Force Microscopy:HS-AFM)を用いて、セルロースを加水分解するセルラーゼの無撫臓-分子観察を行い、生化学的実験結果と照らし合わせることで、セルラーゼによるセルロース分解機構の解明を目指した。本年度は、Trichoderma菌由来Ce17Aの活性中心内部のトリプトファン残基W40、W38、W367、およびW376をそれぞれアラニンに量換した変異体(W40A、W38A、W367A、W376A)に対し、一分子観察を金沢大学に設置されている高速原子間力顕微鏡によって高解像度に観察することを試みた。また、高速原子間力鎮徽鏡による観察ではW40AおよびW38A変異体では基質を取り込むことができない様子が観察されたのに対して、W367とW376Aでは酵素分子が基質表面で動けない様子が観察された。以上の結果は、セルロース系バイオマスを糖化するための鍵酵素であるTrichoderma菌由来Ce17Aによるセルロース分解機構を明らかにするために大変重要な手がかりとなることから、現在投稿準備中である。さらに、同菌由来のCel6AとCe17Aを逐次的に反応させることによって、結晶性セルロースが完全崩壊する操子もHS-AFMで観察することに成功した。本結果は米国科学会誌(Science誌)333巻6047号1279-1282頁(2011年9月2日)に掲載された。
間隙を伴う系が織りなす非線形振動

空間的な隙間(間隙)を伴う系に生じる非線形現象を検討する。また、この結果を産業応用に結びつける。具体的には下記を行う。(1)間隙を伴う系に対する解析手法の確立(2)歯打ち振動を模擬した機械振動系への(1)の適用(3)工具と被削作物間に意図的に間隙を与えた旋盤加工法の提案とモデル化(4)実験装置を用いた(2)および(3)の検証空間的な隙間(間隙)を伴う系に生じる非線形現象を検討する。(1)間隙を伴う系に対する解析手法の確立(2)歯打ち振動を模擬した機械振動系への(1)の適用(3)工具と被削作物間に意図的に間隙を与えた旋盤加工法の提案とモデル化(4)実験装置を用いた(2)および(3)の検証
溶液X線散乱模擬計算法による蛋白質の非天然構造の精密解析

蛋白質の変性(D)状態やモルテン・グロビュル(MG)状態などの非天然状態について,分光学的には取得困難な構造情報を得るために,構造モデルのコンホメーションを計算機内に多数生成させ,X線散乱プロフィルの実測との対照から,モデルを検定する方法を開発してきた。その結果,α-ラクトアルブミンとシトクロムcのMG構造は,多部構造モデルで近似的に記述できることを見出すと共に,ミオグロビンのMG構造モデルを精密化し,更に完全変性(U)状態の構造に関しても新たな知見を得た。(1)変性状態の構造,特に残存規則構造とその意義292種の蛋白質の原子座標値を用いて,全残基の2次構造帰属を行い,coil部,coil+turn部および全2次構造部にある残基の主・側鎖2面角の確率分布を決定した。これらの2面角分布を用いて,ミオグロビンのU鎖のコンホメーションを生成させ,X線散乱プロフィルを実測と比較した結果,(a)D状態鎖は,天然(N)状態に近い主鎖2面角分布を示し,(b)一般に揺動的な局所規則構造をもつ,(c)この局所構造は,蛋白質の折り畳み初期における2次構造形成の核になり得ることを明らかにした。(2)ディスタンス・ジオメトリ法を用いた非天然状態の候補構造生成法の開発非天然状態で取り得るコンホメーションについて,原始的な多部構造モデルにおける制限を緩和する方法として,ディスタンス・ジオメトリ法を用いた候補構造生成法を開発した。(3)酸性モルテン・グロビュル状態におけるミオグロビンの大局構造(2)の手法をミオグロビンのMG状態に使用した結果,N状態だけでなくMG状態の構造を決定する因子としても,疎水相互作用が重要な役割を果たし得ることを明らかにした。
ショウジョウバエの器官改変頻度を上昇させるｓｉｍｊａｎｇの機能

ショウジョウバエを用いて同定した器官改変頻度を上昇させる遺伝子simjangの機能を解析したところ、SimjaingがMi-2/NuRD複合体を介して複眼から翅への器官改変頻度を上昇させていることが明らかとなった。さらにその際、Simjangは、未分化状態の維持ではなく「発生プログラム」の初期化を行うことで、器官改変頻度の上昇をもたらしていることが示唆された。研究代表者は、ショウジョウバエの複眼原基で、遺伝子発現状況を変えることで、複眼を翅、肢、触角に改変できることを見いだしている。そして、この系を用いて器官改変頻度を著しく上昇させる遺伝子simjangを同定した。本研究では、(1)Mi-2/NuRD複合体の構成因子であるSimjang蛋白質が器官改変頻度を上昇させる際に、Mi-2/NuRD複合体を介して作用しているのかどうか、(2)複眼原基でのsimjangの強制発現により誘導される遺伝子発現の変化をゲノムワイドに調べ、simjangが「発生プログラム」の初期化に関わるのかどうか、を明らかにすることを目的とした。本年度は、Mi-2/NuRD複合体を介して、Simjang蛋白質と拮抗する因子の発現抑制により、器官改変頻度が上昇することが明らかとなり、Simjang蛋白質が器官改変頻度を上昇させる際に、Mi-2/NuRD複合体を介して作用していることが示唆された。さらに、Simjangが「発生プログラム」の初期化に関わるのかどうか、simjangを複眼原基の分化した細胞で発現させ、分化状態を抗ELAV抗体を用いた免疫染色により調べた。また、細胞分化終了後に起きる細胞分裂の有無を、分裂期細胞のマーカーであるリン酸化ヒストンに対する抗体を用いた免疫染色により調べた。その結果、simjangが「発生プログラム」の初期化を行うか、もしくは未分化状態の維持を行っていることが示唆された。本研究では、(1)Mi-2/NuRD複合体の構成因子であるSimjangが器官改変頻度を上昇させる際に、Mi-2/NuRD複合体を介して作用しているのかどうか、(2)複眼原基でのsimjangの強制発現により誘導される遺伝子発現の変化をゲノムワイドに調べ、Simjangが「発生プログラム」の初期化に関わるのかどうか、を明らかにすることを目的としている。昨年度は、Mi-2/NuRD複合体においてSimjangタンパク質と拮抗すると予想される因子の発現抑制により、器官改変頻度が上昇することが明らかとなり、Simjangが器官改変頻度を上昇させる際に、Mi-2/NuRD複合体を介して作用していることが示唆された。さらに、simjangを複眼原基の既に分化した細胞で発現させ、分化マーカーの発現と細胞分裂の有無を調べたところ、Simjangが「発生プログラム」の初期化を行うか、未分化状態の維持を行っていることが示唆された。そこで本年度は、複眼原基でsimjangを発現させて、遺伝子発現の変化をゲノムワイドに調べた。その結果、複眼の形成に必要な遺伝子の発現が一斉に抑制されている一方で、生殖細胞系列で特異的に発現している遺伝子群の異所的な発現が誘導されていた。さらに、これらの生殖細胞系列遺伝子の発現が、simjangによる器官改変頻度の上昇に必要であることが明らかとなった。これらの結果は、Simjangが、未分化状態の維持ではなく「発生プログラム」の初期化を行うことで、器官改変頻度の上昇をもたらしていることを示唆している。生物系薬学交付申請書に記載した研究実施計画は、ほぼすべて実施され、目指した研究成果を得ているから。平成25年度は、当初の研究計画通り、Simjang蛋白質が器官改変頻度を上昇させる際に、Mi-2/NuRD複合体を介して作用していることが示唆された。さらに、Simjangが、simjangが「発生プログラム」の初期化を行うか、もしくは未分化状態の維持を行っていることが示唆された。そこで、平成26年度も、当初の研究計画通り、simjangが「発生プログラム」の初期化を行うか、もしくは未分化状態の維持を行うのかを明らかにする目的で、複眼原基でsimjangを発現し、それにより誘導される遺伝子発現の変化をゲノムワイドにDNAマイクロアレイを用いて解析する。さらに、simjangよる器官改変頻度の上昇にgiant nucleiとdeadlockが関わるのかどうか、それぞれの遺伝子の発現をRNA-iにより抑制し調べる。加えて、複眼原基でgiant nucleiとdeadlockを強制的に発現させ、simjangと同様に、器官改変頻度が上昇するかどうか調べる。その際に、Gal80システムを用いて、蛹期の致死性を回避して器官改変頻度を調べる。作成したショウジョウバエ変異体のあるものが、蛹期に致死となったために、器官改変頻度を調べることができなかったため。Gal80システムを用いて、蛹期の致死性を回避して、器官改変頻度を調べる。
液相焼結法を活用した微粒子分散FeSi_2系熱電材料の高性能化と実用化

熱電材料を実用化するには、1)熱電材料の性能を向上させること、2)熱電素子の製造プロセスを低廉化することが必要である。熱電材料の性能Zは、Z=α^2/ρκ(α:熱起電力、ρ:電気抵抗、κ:熱伝導率)で表され、高性能化するには、αを増大させ、ρおよびκを低下させることが必要である。筆者らのこれまでの研究により、ρの小さい金属微粒子、特にCu添加によってρの低減により性能が向上することを見出している。また、セラミックス相微粒子、特にSiCの分散によってκの低減によって性能が飛躍的に向上することを見出している。また、FeSi_2系熱電材料は焼結法によって製作されるが、焼結が困難であり、また極めて長時間の熱処理が必要である。本研究では、性能の向上と製造プロセスの低廉化を目的として、FeSi_2にSi,CおよびCuを添加してCu融液による液相焼結によってFeSi_2-SiC-Cu系熱電材料の作製プロセスの検討および特性評価を行った。1)Cu添加による液相焼結によって、焼結速度およびβ相化速度が飛躍的に増大した。熱電素子材料の性能指数Zは、z=α^2/κρ(α:熱起電力、κ:熱伝導率、ρ:電気抵抗)で表わされ、性能を向上させるためには、αを増大させ、κ・ρを小さくすることが必要である。本研究では、FeSi_2系系熱電材料について、(1)電気抵抗の小さい金属相微粒子を分散させることによる、電気抵抗ρおよび熱伝導率κの低減効果、(2)セラミックス微粒子の分散による結晶粒微細化と分散粒子でのフォノン散乱の増加による熱伝導率の低減効果について検討し、さらに、その液相焼結法による緻密化および実用化について追究した。得られた主な成果を要約すると、以下の通りである。1) Cuを添加することによって、SiCを分散した難焼結性材料の場合でも、液相焼結により緻密化が著しく促進すると同時に、熱処理なしでβ化が促進されることが明らかとなった。2) Cuを添加させた場合、β-FeSi_2中に金属相粒子が微細に分散し、電気抵抗をが著しく低下し、その結果、性能が飛躍的に向上した。3) FeSi_2にSi及びCを添加して、MAすることによって、β-FeSi_2相中にSiC超微粒子を均一・微細に分散させることに成功した。その結果、熱起電力および電気抵抗には殆ど影響することなく熱伝導率を著しく低下させることによって、性能を大幅に向上させることができた。熱電材料を実用化するためには、1)熱電材料の性能を向上させること、2)熱電素子の製造プロセスの低廉化することが必要である。筆者らのこれまでの研究により、ρの小さな金属粒子、特にCu添加によってρの低減により性能が向上することを見出している。また、微細なセラミックス相微粒子、特にSiCの分散によってκの低減により性能が飛躍的に向上することを見出している。また、FeSi_2熱電材料は焼結法で作製されるが、焼結が困難であり、また極めて長時間の熱処理が必要である。本研究では、性能の向上と製造プロセスの低廉化を目的として、FeSi_2にSi,CおよびCuを炭化してCu融液による液相焼結によってFeSi_2-Sic-Cu系熱電材料の作製プロセスの検討と特定評価を行った。

また、FeSi_2系熱電材料は焼結法によって製作されるが、焼結が困難であり、また極めて長時間の熱処理が必要である。本研究では、性能の向上と製造プロセスの低廉化を目的として、FeSi_2にSi,CおよびCuを添加してCu融液による液相焼結によってFeSi_2-SiC-Cu系熱電材料の作製プロセスの検討および特性評価を行った。1)Cu添加による液相焼結によって、焼結速度およびβ相化速度が飛躍的に増大した。
分子シャペロン、p20の血小板粘着・凝集抑制作用に関する研究

血管平滑筋細胞において、種々の血管作動物質によるHSPの誘導およびその誘導における細胞内情報伝達の機序について検討した。私共は既に血管平滑筋細胞においてバゾプレシンがホスフォリパーゼCおよびホスフォリパーゼDを介して、プロテインキナーゼCを活性化することを報告している。この検討より、バゾプレシンは低分子量HSP27を誘導し、この誘導における細胞内情報伝達機構においてp38マップキナーゼの活性化がプロテインキナーゼCの下流において促進的に作用していることが明らかとなった。低分子量HSPの一つであるαBクリスタリンがある種の細胞の進展により細胞から遊離されることが報告されているが、αBクリスタリンの血小板の機能に及ぼす影響およびその機能について検討した。この検討より、ある種のストレスにより血管内皮が障害された時、血管壁からαBクリスタリンが分泌され、この分泌されたαBクリスタリンが血小板の機能を調節している可能性が示唆された。これまでHSPは細胞内で作用すると考えられてきた。私共の結果はこのHSPが細胞外でも作用することを示すものであり、ストレスに対しする新たな生体防御機構が存在することが明らかとなった。血小板機能の抑制におけるHSP20およびαBクリスタリンの活性部位の検討をした。この検討より、HSP20およびαBクリスタリンの細胞内のみならず細胞外での作用においても、そのアミノ酸一次構造のC末端側ではなく、N末端側にその活性部位が存在することが示唆された。一方、細胞外での作用には16番目のセリンのリン酸化は必要ないことが明らかとなった。血管平滑筋細胞において、種々の血管作動物質によるストレス蛋白質(heat shock protein,HSP)の誘導およびその誘導における細胞内情報伝達の機序について検討し、以下の結果を得た。1.バゾプレシンは低分子量HSP27のリン酸化のみならず、HSP27の誘導を促進した。一方、バゾプレシンは高分子量HSP70には何ら影響しなかった2.バゾプレシンはマップキナーゼスーパーファミリーのうち、p42/p44マップキナーゼとp38マップキナーゼのリン酸化を促進した。3.p38マップキナーゼの阻害剤により、バゾプレシンによるHSP27の誘導およびmRNAの発現が抑制された。p42/p44マップキナーゼの阻害剤はこれらに何ら影響を及ぼさなかった。4.プロテインキナーゼCの阻害剤により、バゾプレシンによるp38マップキナーゼのリン酸化は著明に抑制された。私共は既に、本細胞においてバゾプレシンがホスフォリパーゼCおよびホスフォリパーゼDを介して、プロテインキナーゼCを活性化することを報告している。これらの結果より、バゾプレシンは低分子量HSP27を誘導し、この誘導における細胞内情報伝達機構においてp38マップキナーゼの活性化がプロテインキナーゼCの下流において促進的に作用していることが明らかとされた。低分子量ストレス蛋白質の一つであるαB-crystallinがある種の細胞の伸展により細胞から遊離されることが報告されているが、今回私共はαB-crystallinの血小板の機能に及ぼす影響およびその機能について検討し、以下の結果を得た。1.ヒトおよびハムスターの血小板において、αB-crystallinはトロンビンおよびボトロセチンによって誘導される血小板凝集を抑制した。2.ヒトおよびハムスターの血小板において、αB-crystallinの特異的結合部位が存在した。3.ヒト血小板において、αB-crystallinはトロンビンによって誘導される細胞内カルシウム動員およびホスフォリパーゼCによるイノシトールリン脂質の代謝回転を抑制した。4.心筋症ハムスターの血中のαB-crystallinレベルは上昇していた。5.メカニカルストレスによる血管障害を受けた血管壁のαB-crystallinのレベルは低下していた。

これらの結果より、ある種のストレスにより血管内皮が障害された時、血管壁からαB-crystallinが分泌され、この分泌されたαB-crystallinが血小板の機能を調節している可能性が示唆された。これまでストレス蛋白質は細胞内で作用すると考えられてきた。私共の結果はこのストレス蛋白質が細胞外でも作用することを示すものであり、ストレスに対する新たな生体防御機構が存在することが明らかとされた。昨年度までに低分子量ストレス蛋白質のファミリーに属するHSP20およびαB-crystallinがある種のストレスにより細胞から遊離され、細胞外にて血小板の粘着・凝集を抑制することを世界で始めて報告したが、今回私共は血小板機能の抑制におけるHSP20およびαB-crystallinの活性部位の検討を行い、以下の結果を得た。1.ヒトおよびハムスターの血小板において、その活性はHSP20およびαB-crystallinのアミノ酸一次構造のC末端側ではなく、N末端側に存在する。2.HSP20はN末端から16番目のセリンがリン酸化されること、また細胞内において血管平滑筋の弛緩には16番目のセリンのリン酸化が必要であることが報告されている。これらの報告を基に、さらにアミノ酸によるペプチド合成の検討から以下を明らかとした。1)その活性部位は16番目のセリンの前後9コのアミノ酸に存在すること。2)血小板の粘着・凝集を抑制する作用には16番目のセリンのリン酸化は必要ないこと。これらの結果より、HSP20およびαB-crystallinの細胞内のみならず細胞外での作用においても、そのアミノ酸一次構造のC末端側ではなく、N末端側にその活性部位が存在することが示唆された。一方、細胞外での作用には16番目のセリンのリン酸化は必要ないことが明らかとなった。
低電力超高速マイクロプロセッサのアーキテクチャに関する研究

マイクロプロセッサの高性能化に伴い,消費電力が増加し,チップ全体の発熱による温度上昇が著しい.そこで,低電力で稼働する超高速マイクロプロセッサが求められている.本研究は,低周波数で動作しメモリを含む構成要素を合理的に結合することにより低電力動作を実現するマイクロプロセッサのアーキテクチャの確立を目的として行なわれた.まずは,マイクロプロセッサの低電力超高速化とは如何なるものであるかの定義を行ない,今後のマイクロプロセッサの設計指針の一つを示した.この指針は,関係する国際会議において強い関心を持たれ,平成17年度においても招待講演を既に予約されている.その定義を基に,いくつかのアーキテクチャの提案と評価を行ない,その可能性を明らかにした.また,提案アーキテクチャの性能発揮のためには,細粒度から粗粒度までの広範囲のスレッドレベル並列性の抽出が重要であることを示し,それを実装する並列性抽出手法を考案した.一方,マイクロプロセッサのハードウェアにおいて,処理の基本的な部分であるデータパスを低電力高速処理に向けて設計することは,極めて重要である.本研究では,ウェーブパイプライン手法をデータパスに適用することにより,高速処理と低電力化が両立できることを示した.また,マイクロプロセッサのデータパスとメモリの間のキャッシュメモリについても,両者の速度差を隠蔽する新しい方法を示した.プロセッサによる並列処理の対象として,情報圧縮技法の一つであるコードブック設計がある.これに対して,ハードウェアとソフトウェアの両面から低電力化を指向することで,低電力高速プロセッサを実装し,その効果を実証した.マイクロプロセッサの高性能化に伴い,消費電力が増加し,チップ全体の発熱による温度上昇が著しい.そこで,低電力で稼働する超高速マイクロプロセッサが求められている.本研究は,低周波数で動作しメモリを含む構成要素を合理的に結合することにより低電力動作を実現するマイクロプロセッサのアーキテクチャの確立を目的として行なわれた.まずは,マイクロプロセッサの低電力超高速化とは如何なるものであるかの定義を行ない,今後のマイクロプロセッサの設計指針の一つを示した.この指針は,関係する国際会議において強い関心を持たれ,平成17年度においても招待講演を既に予約されている.その定義を基に,いくつかのアーキテクチャの提案と評価を行ない,その可能性を明らかにした.また,提案アーキテクチャの性能発揮のためには,細粒度から粗粒度までの広範囲のスレッドレベル並列性の抽出が重要であることを示し,それを実装する並列性抽出手法を考案した.一方,マイクロプロセッサのハードウェアにおいて,処理の基本的な部分であるデータパスを低電力高速処理に向けて設計することは,極めて重要である.本研究では,ウェーブパイプライン手法をデータパスに適用することにより,高速処理と低電力化が両立できることを示した.また,マイクロプロセッサのデータパスとメモリの間のキャッシュメモリについても,両者の速度差を隠蔽する新しい方法を示した.プロセッサによる並列処理の対象として,情報圧縮技法の一つであるコードブック設計がある.これに対して,ハードウェアとソフトウェアの両面から低電力化を指向することで,低電力高速プロセッサを実装し,その効果を実証した.平成14年度においては、低電力超高速マイクロプロセッサの設計概念を確立する上で、低電力超高速の持つ意味を今一度見直してみた。低電力で超高速という語は一見矛盾するようであるが、実はアーキテクチャを改善することにより、これらの語は矛盾を超越して互いに存在し得るものである方向に進んでいる。まず、低電力ということは、チップ上での単位時間の消費電力が低いということを意味し、いわば能率の良い論理スイッチ動作の毎秒の回数が、少ない方向に最適化されることである。また、チップ上でのこの論理スイッチ動作が一定であっても、シリコン上で耐熱温度以下の温度を保つ意味でも、コストを反映するチップ面積にある程度のゆとりを許せば、この問題は解決する。以上のことから、合理的に理想化に向けた無駄の無いハードウェア論理スイッチ動作を狙い、かつチップの熱密度を抑えたマイクロプロセッサが低電力超高速であることを理論的に証明した。そしてその理論に沿ったアーキテクチャを考案した。その大分類としては、まず、トランジスタ密度が極めて高いチップ上において、各論理スイッチ動作による電力を抑え、かつチップ上の時空間での動作を巧みにパイプライン化したアーキテクチャの開発を行った。一方、極力並列化の演算を試みることにより、発熱によるチップ上の熱密度を抑える方式のアーキテクチャの開発を行った。これらの成果を得る過程で、米国スタンフォード大学で平成14年8月と10月の2回、研究打ち合わせと中間報告を行った。また、平成15年3月に平成14年度分の研究成果を米国スタンフォード大学で発表した。併せて、国内でも4回、研究分担者で集まり研究成果の中間発表会を行ってきた。これらの成果はまた、査読静文22件、基調講演1件、招待講演4件、著書4編により発表された。平成15年度においては,前年度に確立した低電力超高速マイクロプロセッサの設計方針が実際に有効であることの検証を主眼として,研究を行なった.前年度に得られた知見から,低電力超高速マイクロプロセッサを設計するにはチップの熱密度を抑えるためのチップ内並列処理が有効であることに着目し,いくつかのマイクロプロセッサアーキテクチャの考案と評価を行なった.その大分類としては,まず,トランジスタ密度が極めて高いチップ上において,チップ上の時間的,空間的な動作を巧みにパイプライン並列化することにより低電力超高速処理を実現するアーキテクチャの開発と評価を行なった.さらに,このアーキテクチャを効果的に利用するために,従来の命令レベル並列性だけでなく,細粒度から粗粒度までの広範囲のスレッドレベル並列性を柔軟に抽出する手法の考案を行なった.また,抽出されたスレッドレベル並列性を組み込み型マイクロプロセッサにおいても効果的に活用する手法を考案と評価を行なった.一方,パイプライン処理を実現するために必要な半導体素子を大幅に削減する低電力設計手法を確立した.

さらに,アプリケーションの特性を詳細に分析することで並列性を抽出し,高並列度で動作させる専用プロセッサの開発を行なった.これらの成果を得る過程で,米国スタンフォード大学で平成15年8月及び11月の2回,研究打ち合わせと中間報告を行なった.また,平成16年2月及び3月に平成15年度分の研究成果を米国スタンフォード大学で発表した.併せて,国内でも3回,研究分担者で集まり研究成果の中間発表会を実施した.これらの成果はまた,査読論文29件,基調講演1件,招待講演2件,著書1編により発表された.マイクロプロセッサを低電力超高速化することは、最近のIT(情報技術)時代において当然のことである。本研究がこの目的に沿って進められ、早3年間が過ぎた。その間の研究は海外共同研究者をも混えて大変合理的に機能した。以下に、これらの成果を内容的に系統立てて説明する。まずは、研究代表者がプロセッサの低電力超高速化を定義し、今後のマイクロプロセッサの設計について一つの指針を示した。この論文の内容は、プロセッサ設計関係のみでなく、マイクロプロセッサの熱をどのように処理すべきかを論じる国際会議でも非常な興味を持たれ、平成17年度でも招待講演を既に予約されている。特に、プロセッサのハードウェアにおいて、処理の基本的な部分であるデータパスをいかに時間・空間たる自然の高速処理に向けて設計するかについて、ウェーブパイプラインを中心に有意義な結果を導いた。また、これらデータパスとメモリの間のキャッシュについても、二者間の速度比を隠蔽できる効率良い手法を見出した。マイクロプロセッサを並列化して処理する対象として、大量情報通信・蓄積における情報圧縮の技法の一つにコードブック設計がある。このアルゴリズムに対して、効率の良い並列化によりハードウェアのみでなくソフトウェアの見地から低電力化を目指した研究成果を多く残した。特に、大量情報を伝達したり蓄積したりする場合のアルゴリズムとコードの効率化は特に貢献度が高いことが判明した。
マイクロメカニクスに基づいた節理性岩盤の力学的挙動に関する解析的・実験的研究

空洞掘削における岩盤挙動の支配的メカニズムは,初期地圧により閉塞していた節理が地圧応力解放により生ずるせん断すべり・開口であると考えられる.しかしながら、岩盤中において節理の数は膨大であり,個々の節理を個別に取り扱うことは到底不可能であり、節理を多数含む岩盤を等価な連続体に置き換えた解析が望まれる.そこで本研究では,応力解放時における節理の挙動のモデル化を行い,これより節理性岩盤の力学的挙動に関してマイクロメカニクスに基づいてその構成式を導き,任意の岩盤構造物に対する空洞掘削の連続体解析手法を構築した.この解析手法の特徴は,(1)節理の挙動をとらえた連続体解析手法である.(2)卓越節理の走向・傾斜や平均間隔の情報を入力データとして,直接解析に反映できる.(3)解析結果として,空洞のはらみだしなどの岩盤の変形量だけでなく、同時に,節理のせん断・開口変形量の分布を得られる,等が挙げられる.解析手法の妥当性の検証として,東京電力塩原発電所,関西電力大河内発電所の地下空洞掘削解析を行い,岩盤変位量・PS工の軸力などについて計測結果との比較を行った.解析結果は実際の岩盤挙動を再現できており,開発した解析手法は空洞掘削解析に適応できるものと考える.また,空洞掘削中に建設現場でボアホールカメラを用いて計測される.節理など,不連続面の変形量と本解析手法より求まる節理の変形量(せん断すべり・開口)の比較を行うことにより,さらに解析手法の妥当性が議論できるものと考えており,現在,この研究は進行中である.こうした節理の変形量,直接解析から求めることは従来の解析手法では不可能であった.空洞掘削における岩盤挙動の支配的メカニズムは,初期地圧により閉塞していた節理が地圧応力解放により生ずるせん断すべり・開口であると考えられる.しかしながら、岩盤中において節理の数は膨大であり,個々の節理を個別に取り扱うことは到底不可能であり、節理を多数含む岩盤を等価な連続体に置き換えた解析が望まれる.そこで本研究では,応力解放時における節理の挙動のモデル化を行い,これより節理性岩盤の力学的挙動に関してマイクロメカニクスに基づいてその構成式を導き,任意の岩盤構造物に対する空洞掘削の連続体解析手法を構築した.この解析手法の特徴は,(1)節理の挙動をとらえた連続体解析手法である.(2)卓越節理の走向・傾斜や平均間隔の情報を入力データとして,直接解析に反映できる.(3)解析結果として,空洞のはらみだしなどの岩盤の変形量だけでなく、同時に,節理のせん断・開口変形量の分布を得られる,等が挙げられる.解析手法の妥当性の検証として,東京電力塩原発電所,関西電力大河内発電所の地下空洞掘削解析を行い,岩盤変位量・PS工の軸力などについて計測結果との比較を行った.解析結果は実際の岩盤挙動を再現できており,開発した解析手法は空洞掘削解析に適応できるものと考える.また,空洞掘削中に建設現場でボアホールカメラを用いて計測される.節理など,不連続面の変形量と本解析手法より求まる節理の変形量(せん断すべり・開口)の比較を行うことにより,さらに解析手法の妥当性が議論できるものと考えており,現在,この研究は進行中である.こうした節理の変形量,直接解析から求めることは従来の解析手法では不可能であった.
「文字とのかかわり」に着目した幼児期の教育と小学校教育の接続期カリキュラムの開発

本研究の目的は、幼児期の教育と小学校教育における大きな段差の1つに「言葉」があると考え、「話し言葉」中心の幼児教育と「書き言葉」中心の小学校教育を滑らかにつなぐための接続期カリキュラムを「書き言葉」すなわち「文字」とのかかわりに着目して開発することである。そのため(a)3歳児から小学校1年生までの発達を追跡する縦断研究と、(b)国内外の幼児教育施設の5歳児及び小学校1年生クラスにおける横断研究を実施する。平成30年度は(a)縦断研究では、接続期カリキュラムの内、就学前のアプローチカリキュラムをより充実させることに力点を置いた。附属幼稚園5歳児1クラスを対象に「書き言葉」とともに「話し言葉」の育ちにも目を向け、両者の関連を捉えながら1年間観察を行った。1文字環境、2幼児が文字とかかわる行動と保育者の援助に加え、3クラス全員での話し合い場面をビデオ録画し、担任保育者へのインタビューも随時行った。その結果、5歳児クラスの話し合い場面では、年間を通して「文字」は「話し言葉」と共に提示され、情報の伝達・共有だけではなく、情報を整理し、思考の材料・手段として機能していることが明らかになった。「移行」ではなく両者をいかに「重ね合わせ」、双方の機能を高め合うのかが、アプローチカリキュラムの作成において重要であることが示された。(b)横断調査では、平成30年度より2か年計画でO市の幼児期の教育と小学校教育の接続を推進する事業に講師として関わることになり、1保育・授業参観、2保育者・教師との交流、3成果報告会に参加した。その中で、公私立の幼稚園・保育所の「文字」の扱い方の多様性が改めて確認され、就学後のスタートカリキュラムの作成では、多様な子どもの経験を前提とすることの重要性が強調された。以上の結果を踏まえ、子どもの「言葉」の発達過程を踏まえたアプローチカリキュラムの枠組みを作成した。平成30年度は、小学校1年生になった対象児の縦断調査、国内外の5歳児、1年生の横断調査を実施し、接続期カリキュラムを完成させる予定であった。特に小学校での観察研究を進め、スタートカリキュラムを重点的に作成する予定であった。しかし以下の4点の理由から、予定を遂行することができなかった。1研究者が所属大学附属幼稚園長を兼任し多忙となり、小学校での継続的な観察調査を予定通り行うことができなかった。2平成29年度の研究結果を受け、「書き言葉」とともに「話し言葉」の育ちにも目を向けた、アプローチカリキュラムの作成に力点を置いた。前年度の結果より、新幼稚園教育要領等で示された「幼児期の終わりまでに育ってほしい姿(10の姿)」を踏まえ、「カリキュラム・マネジメント」の視点も含めたアプローチカリキュラムの作成が重要であることが確認された。そこで平成30年度は、再度、縦断研究において、園長を兼務する所属大学附属幼稚園5歳児を対象とし、「10の姿」の内「言葉による伝え合い」に着目してデータを収集し、分析を加えた。その結果、伝達・共有だけではない、思考の材料・手段としての文字の機能を明らかにすることができた。3平成30年度から2か年計画で公立の就学前施設と小学校の接続事業に関わる機会を得て、その成果も接続期カリキュラムの作成に生かすことが可能になった。令和元年は、公立小学校と公私立幼稚園・保育所・こども園の保育者・教師と合同で実践を見合いながら、多様な文字体験を有する子どもたちを対象としたスターカリキュラムの作成について検討する機会もあり、その成果を本研究の接続期カリキュラムに取り込むことが可能となる。4令和2年度からの新小学校学習指導要領の施行に向けて、現在、接続期カリキュラムを作成・改訂中の自治体が多い。それらを収集・分析に加えることで、よりよいカリキュラムの作成が可能になると考えた。令和元年度は、これまでに得られた35歳児の縦断・横断研究の結果を踏まえ、主に小学校1年生の縦断・横断研究を実施し、スタートカリキュラムを作成する。同時に、作成したアプローチカリキュラムを充実・洗練させ、両者を併せた接続期カリキュラムを完成させる。(a)縦断研究では、平成30年度卒園生を対象に、進学した所属大学附属小学校1年生クラスでの1文字環境、2文字とかかわる行動と教師の指導、3クラス全員での話し合い場面を対象とし、観察及び教師へのインタビューを実施する。また(b)横断調査として、主にO市の公立小学校1年生1クラスを対象に、(a)縦断研究と同様の観点で、継続的に観察、教師へのインタビューを行う。これにより、(a)幼児期の教育において同様の文字体験をしている附属小学校の子どもと、(b)多様な文字経験を有する公立小学校の子どもの文字とのかかわりを比較し、より普遍的なスタートカリキュラムを検討する。なお、アプローチカリキュラムを充実・洗練させるため、所属大学附属幼稚園の5歳児の観察調査も随時実施する。(b)横断研究では、先進的にスタートカリキュラムに取り組んでいる国内外の地域への視察調査を実施する。横浜市(市立池上小学校、平成31年4月)、デンマーク(令和2年2月予定)を訪問調査し、上記観察結果に、これら最先端の開発地域で取り組まれている実践内容を取り込んだスタートカリキュラムを作成する。研究結果は、国内外の所属学会(PECERA:台湾7月、乳幼児教育学会:山形12月)に参加し、発表する。他の研究者と意見交流を行うことで、最終的な研究の軌道修正を図る。以上より、5歳児後半のアプローチカリキュラムと1年生のスタートカリキュラムをそれぞれ完成させ、両者の接続の整合性を確認した上で、「文字とのかかわり」に着目した幼児期の教育と小学校教育をつなぐ接続期カリキュラムを開発する。

本研究の目的は、幼児期の教育と小学校教育における大きな段差の1つに「言葉」があると考え、「話し言葉」中心の幼児教育と「書き言葉」中心の小学校教育を滑らかにつなぐための接続期カリキュラムを、「書き言葉」すなわち「文字」とのかかわりに着目して開発することである。具体的には、1文字環境、2文字とかかわる活動、3保育者・教師の援助について、(a)3歳児から小学校1年生まで、同一の対象の発達を4年間追跡する縦断研究と、(b)国内外の幼児教育施設の5歳児及び小学校1年生クラスにおける横断研究を実施する。平成27年度は、(a)縦断研究では、所属大学附属幼稚園3歳児クラス(24名)を対象に、5月翌3月まで、計26回の参与観察を実施し、1園内、特に保育室内の「文字環境」を写真撮影するとともに、2幼児が文字とかかわる行動を3保育者の援助とともにビデオ録画した。併せて保育終了後、随時担任保育者にインタビューした。主な結果は以下の通りである。1文字環境として、子どもが園生活を送る上で必要なものが厳選され、記号や絵・写真とともに文字(ひらがな)が提示されていた。2幼児は文字をよんだり、かいたりする以前に、書かれた文字を「見る」ことが多く、「文字」に気づき、注意を向ける過程が指摘された。3保育者は、子どもの発達状況を見ながら、生活に必要なものを中心に文字環境を構成し、随時再構成していた。(b)横断調査では、別件の調査研究の際に、台湾、香港の保育実践の文字環境・5歳児の保育活動を視察する機会を得た(平成28年2月)。両地域とも、文字を読んだり書いたりする保育活動が多く見られ、小学校入学前に、ある程度の文字習得が目指されていた。ひらがなは、音節と文字が1対1対応し、中国語に比べ、習得が容易である。次年度以降、こうした文字・言語の特徴に着目した「文字とのかかわり」を検討していく必要性が示唆された。平成27年度は、以下の通り、予定していた調査研究を実施することができた。(a)縦断研究では、所属大学附属幼稚園3歳児クラス(24名)を対象に、計26回の参与観察を実施し、保育終了後、保育者へのインタビューも随時行った。詳細な分析は、次年度以降に分析の枠組みを決定した上で進めていくが、下記の通り、本研究の結果をまとめた。13歳児の「文字環境」:文字標記自体が少なく、標記される場合も文字(ひらがな)単独ではなく、記号や絵、写真とともに提示されていた。標示対象は「子どもの名前」が最も多く、次いで「ものの名前」、「生活を表すもの」が多かった。子どもが園生活を送るために必要度の高いものが文字でも標記されていた。2幼児が文字とかかわる活動:全体的に「書く」ことよりも「よむ」行為の方が多く見られた。また「読む」前の段階として「文字などを見る」行為が多く見られた。3保育者の援助:保育室の環境の変化によって、文字環境も変化した。学期が進むにつれ標示数が増え、「名前」だけではなく「情報」を提供する文章も書かれるようになった。子どもの発達に併せ、文字環境を量、質共に変化させていた。
科学系博物館における科学学習支援者の養成と教育効果に関する実践的研究

本研究では、科学系博物館学芸員の業務である「資料の収集・保存、調査・研究、展示、教育」が科学的な学習(探究・発表)の過程を体現していることに着目し、展示制作の過程を体験する科学学習支援者養成プログラムを開発している。養成した科学学習支援者について、科学系博物館及び研究協力校で科学学習支援を試行的に実施し、その効果の評価を進めた。1.国内外の科学系博物館等における科学学習支援者(リエゾン)の導入状況、養成法、学校との連携状況について担当者への聞き取り調査、既存資料により調査、解析を行った。その結果、国内では科学学習支援者の養成に対する高い関心が明らかになったが、明確な養成法は確立されるには至っていないことが明らかになった。2.学校および科学系博物館間への科学学習支援者の導入について、学校のカリキュラムとの関連、課題を研究協力校と検討を行った。3.建設・工事中の新館展示室の設計資料・画像をもとに科学学習支援者養成教材・資料を制作した。国立科学博物館の教育ボランティアグループ「変形菌」「足あと」「砂」「クモ」「たね」「冬芽」を対象に博物館活動に学ぶ科学学習支援者養成プログラムを試行し、アンケートにより博物館に対する理解、学習支援者としての資質の向上を調査し、開発したプログラムの効果を評価した。その結果、目的の明確化による学習意欲の向上、被験者の指導を行う研究者の役割が明確になった。加えて、科学学習支援者の養成過程における意識の変容と、指導者側の評価のズレについてモデル化を行った。4.平成15年度・16年度に養成した科学学習支援者が科学系博物館で児童・生徒に対する学習支援を試行的に行った。さらに、博物館外での科学学習を支援するための教材の開発、プログラムの制作を行い、実施・評価した。科学系博物館の効果的な利用を進めるために、博物館の教育と学校教育に関して双方の立場を理解し、結びつける働きをする科学学習支援者(リエゾン)の効果的な養成、教育効果の評価が課題になっている。本年度は、国内外の科学系博物館等におけるリエゾンの導入状況、養成法、学校との連携状況について情報収集、担当者に対する聞き取り調査を行った。その結果、各科学系博物館において、「博物館の高度な利用者」と位置づけた学習グループの支援、展示やプログラムの作成を通じたインストラクターの資質養成など、本研究に関連する展示を活用した学習について新たな取り組みが試行されていることが確認された。博物館の活用の幅を広げる活動として注目される。さらに本年は科学系博物館学芸員の業務である「資料の収集・保存、調査・研究、展示、教育」が科学的な学習(探究・発表)の過程を体現していることに着目し、展示制作の過程を体験するリエゾン養成プログラムを開発した。プログラムの教材には、国立科学博物館で進行中の建設・工事中の新館展示室の設計資料・画像を用いた。従来の博物館展示に関する研修に加え、博物館展示の制作過程、その基盤となる学芸員の研究について理解を深めることで、博物館に対する理解が格段に深まるとともに、リエゾンが体験しているプログラムの位置づけに対する認識も高まり、効果的なプログラムとなっていた。養成中のリエゾンは、開発したプログラムを科学系博物館において科学学習支援を試行的に実施し、その教育効果をアンケート調査により評価した。養成した科学学習支援者について、科学系博物館及び研究協力校で科学学習支援を試行的に実施し、その効果の評価を進めている。その結果、国内では科学学習支援者の養成に対する高い関心が明らかになったが、明確な養成法は確立されるには至っていない。さらに、博物館外の学校や団体の科学学習を支援するための教材の開発、プログラムの制作を進めた(平成17年度に実施予定)。

その結果、国内では科学学習支援者の養成に対する高い関心が明らかになったが、明確な養成法は確立されるには至っていないことが明らかになった。2.学校および科学系博物館間への科学学習支援者の導入について、学校のカリキュラムとの関連、課題を研究協力校と検討を行った。3.建設・工事中の新館展示室の設計資料・画像をもとに科学学習支援者養成教材・資料を制作した。国立科学博物館の教育ボランティアグループ「変形菌」「足あと」「砂」「クモ」「たね」「冬芽」を対象に博物館活動に学ぶ科学学習支援者養成プログラムを試行し、アンケートにより博物館に対する理解、学習支援者としての資質の向上を調査し、開発したプログラムの効果を評価した。その結果、目的の明確化による学習意欲の向上、被験者の指導を行う研究者の役割が明確になった。加えて、科学学習支援者の養成過程における意識の変容と、指導者側の評価のズレについてモデル化を行った。4.平成15年度・16年度に養成した科学学習支援者が科学系博物館で児童・生徒に対する学習支援を試行的に行った。さらに、博物館外での科学学習を支援するための教材の開発、プログラムの制作を行い、実施・評価した。