hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体電気化学を基盤としたナノ材料の新機能創出

本研究では、真に実用可能なレベルの蓄電(二次電池)特性を有する有機無機複合材料を創製して、その高性能蓄電特性を開拓するとともに、金属酸化物の固体電気化学反応による新奇物性開拓研究にも取り組んだ。その結果、酸化還元活性な配位子を有する金属有機構造体を正極材料とすることで、高容量かつ安定なサイクル特性を有する二次電池の開発に成功した。一方で、電気化学物性については、金属酸化物超伝導体を対象に、その電気化学反応による超伝導状態の制御を試みた結果、YBCOでは連続的に超伝導フラクションを減少させることができ、リチウムチタン酸では、電解質溶液により可逆に転移温度を変化させることができた。真に実用可能なレベルの蓄電(二次電池)特性を有する分子クラスター関連物質およびそのナノ複合材料の開拓とともに、金属酸化物の固体電気化学反応による新奇物性開拓研究にも取り組んだ。今年度は、これまでの分子クラスター二次電池の研究を基に、金属クラスターとレドックス活性な有機配位子からなる金属有機構造体(MOF)を新規に作製し、金属クラスターおよび有機配位子両方の酸化還元に基づいたより高容量な二次電池の開発を試みた。その結果、2電子の還元を示すアントラキノン骨格を持つ2,7-H2AQDC (2,7-anthraquinonedicarboxylic acid)配位子とCu(II)イオンからなる新規MOF(Cu-MOF)を作製し、これを正極活物質とするLi電池が従来のLiイオン電池に匹敵する容量と50回以上のサイクルでもほぼ容量が落ちないという驚異的なサイクル特性を得た。このように、MOFが、配位子と金属イオン両方の酸化還元に伴う大きな容量とその強固な構造に基づいた安定なサイクル特性を示すことから、高性能二次電池の正極活物質として非常に有望な物質群であることを実証した。一方で、申請者が独自に立ち上げたin situ電気化学-磁気計測システムを用いて、高い強磁性転移温度を有するマグネタイトの固体電気化学反応による磁気特性の変化を検討した。その結果、放電過程において、マグネタイトはFeイオンの還元とともに、逆スピネル型構造から岩塩型構造、さらには体心立方構造の金属鉄へと大きく構造を変化させ、それに伴う大きな磁性変化を示した。このような変化のうち、1.3 V以上では、逆スピネル構造を保ちながら磁化が可逆的に変化するため、1.8 Vと1.3 Vの間で、室温の磁化を変化率は13%であるものの可逆的に何度も変化させることに成功し、電気化学的な室温磁気スイッチングを実現した。今年度は、ナノ分子及びナノ複合体の蓄電特性、および固体電気化学反応を利用した新奇物性発現とスイッチング、において以下のような研究成果を得た。まず、ナノ分子及びナノ複合体の蓄電特性についてであるが、分子クラスターの一種である様々なバナジウムクラスターを正極活物質とするリチウム電池を作製し、V15クラスターの場合に250 Ah/kg以上の電池容量と100回以上のサイクルを経ても初期容量の95%以上を保つ高いサイクル安定性を見出した。この電池反応の機構を解明するため、operando XAFS分析を行ったところ、放電過程でV15クラスターが14電子還元を示すことを明らかにし、これにより実測の電池容量を説明できることが分かった。グラフェンとのナノ複合化でも容量の上昇に成功しており、今後さらに、より高容量な電池特性を示す分子性材料の設計へと生かす。次に、固体電気化学反応を利用した新奇物性発現とスイッチングについてであるが、磁性以外の物性として、金属酸化物超伝導体であるYBCOとリチウムチタン酸LTOを対象に、固体電気化学反応による超伝導状態の制御を検討した。YBCOの場合、放電過程において、超伝導転移温度はほぼ変化しないものの、徐々に超伝導フラクションは減少し、最終的に0.95Vで超伝導転移が消失し、その変化は不可逆であった。一方で、LTOの場合、LTOを正極活物質とする電池を作製しただけで、電池の自己放電によって、極低温における超伝導フラクションが100分の1程度になった。しかしながら、LTOを電解液溶媒に浸漬することで、LTOの超伝導転移温度を12Kから13.5Kへと上昇させることに成功し、その変化が可逆であることを見出した。このように、固体電気化学を基盤として、新たな分子クラスターの高い蓄電特性を見出すとともに、超伝導状態変化の試みまでを行った。高い蓄電特性を示すナノ材料として、分子クラスターの一種である様々なバナジウムクラスターを正極活物質に用いることで、正極活物質重量当たりの容量ではあるが、従来のリチウムイオン電池よりも大きな容量を得ることに成功しているため、当初の予想以上に研究は進行しているといえる。また、放射光施設を利用したXAFS分析より、その反応機構解明も順調に進んでいることも大きな要因である。一方で、固体電気化学反応を利用した新奇物性開拓研究については、磁性以外の物性開拓に着手できた。すなわち、超伝導体について固体電気化学反応による制御が可能かどうかを検討することができたことから、当初の計画以上に進んでいる。その過程で、超伝導状態の可逆な電気化学的コントロールは難しいという結論に達したものの、極性溶媒に浸漬することで、ある超伝導体に関しては、可逆に転移温度をコントロールすることに成功した。このように、当初予期していなかった現象を見出したということも、研究が良く進んでいると考える理由の一つである。

以上のように、高い蓄電特性を示すナノ材料の研究と電気化学反応を利用した新奇物性開拓の研究両方で、研究は計画以上に進んでいる。本課題では、酸化還元活性な有機無機複合物質やナノ物質などの多様な材料の高性能な蓄電特性を開拓するとともに、固体電気化学反応による新奇物性の開拓を目的とした研究を遂行してきた。H28年度は、三次元空孔構造を有するポリオキソメタレートの一つであるMo30.5V9.5Bi1.2O112が、組成式当たり77電子の酸化還元による350 Ah/kg以上の大きな容量と100サイクル以上の安定なサイクル特性を有することを明らかにし、その固体電気化学反応をXAFS分析により解明した。また、酸化還元活性な有機分子として、3つのテトラセンキノン部位を有する特徴的な構造の分子の電池作製と蓄電特性を計測し、テトラセンキノン分子そのものよりも大きな電池容量を示すことを見出した。キノン部位のみに由来する理論容量よりも非常に大きく、キノン部位以外のπ電子系の酸化還元および電気二重層が関与しているためと考えられる。さらに、このような酸化還元活性な分子群をグラフェンなどのナノカーボンと複合化させ、より大きな電池容量を見出した。このように、電池特性という点では、研究目的通りの成果が得られた。一方で、固体電気化学反応を利用した物性開拓研究について、層状構造を持つFeSeの超伝導転移温度を電気化学的に制御することを試みた。その結果、カリウムイオンのFeSe層間への電気化学的挿入により超伝導転移温度を約30 Kに上昇させることができ、その変化も可逆であることを見出した。この知見を基に、挿入する電解質イオンの種類を変更したり、FeおよびSeの電子状態などを解明することで、より均一な転移温度のスイッチングなどが可能になるであろう。以上のように、固体電気反応を利用した様々な物質の電池特性と固体物性を開拓することができた。本研究では、真に実用可能なレベルの蓄電(二次電池)特性を有する有機無機複合材料を創製して、その高性能蓄電特性を開拓するとともに、金属酸化物の固体電気化学反応による新奇物性開拓研究にも取り組んだ。その結果、酸化還元活性な配位子を有する金属有機構造体を正極材料とすることで、高容量かつ安定なサイクル特性を有する二次電池の開発に成功した。一方で、電気化学物性については、金属酸化物超伝導体を対象に、その電気化学反応による超伝導状態の制御を試みた結果、YBCOでは連続的に超伝導フラクションを減少させることができ、リチウムチタン酸では、電解質溶液により可逆に転移温度を変化させることができた。研究目的に記載していた通りに、次世代二次電池の正極活物質となる新たな物質群であるレドックスMOFを開発するとともに、その高い電池特性を明らかにした。また、固体電気化学反応を用いた新たな物性開拓という点では、マグネタイトの磁化を固体電気化学反応により室温でコントロールすることに成功した。このように、当初計画通りに研究は順調に進行しているといえる。今後は、ナノ分子及びナノ複合体の蓄電特性、および固体電気化学反応を利用した新奇物性発現とスイッチング、において以下のように研究を推進することを予定している。
多重反射セル型赤外分析計を用いた小型気球搭載用二酸化炭素濃度自動測定装置の開発

本研究においては、◎小型プラスチック気球あるいは大型ゴム気球で飛揚可能な重量10kg以下の、◎上空25kmまでの下部成層圏(低温低圧環境下)で動作可能な±1ppmv以内の精度を有する、大気中の二酸化炭素濃度連続測定装置の開発を行うことを目的として、次の2課題をあげた。【課題1】小型赤外分析計(二酸化炭素濃度計)への多重反射セルの適用二酸化炭素による赤外線の吸収特性を利用した非分散型赤外分析計は、低圧下では分圧の低下により感度が下がるため、光路長を長くできる多重反射方式の小型光学セルを開発し、市販の小型二酸化炭素濃度計の光源、ディテクターを利用して、高感度の二酸化炭素濃度計を製作する。【課題2】測定装置全体の小型・軽量化二酸化炭素標準ガス容器、ポンプ、流路切替機構、流量・圧力調整器などで構成されるガスハンドリングシステムの部品を重量および低温・低圧特性の観点から精選する。平成19年度においては、課題1に重点的に取り組んだ。平成18年度に試作した多重反射セルを、同じく制作した専用のミニスペースチャンバーにおいて減圧下で動作させ、減圧下でも多重反射セルが感度を有することを確認できた。多重反射の回数を10回とする設計としたが、この回数では、光路が長すぎることが示唆される結果が得られた。反射回数が異なる複数のセルを準備することで、本課題をさらに展開することが可能である。なお、課題2には十分取り組むことができなかった。平成18年度において、特に課題1に取り組み、・往復回数:10回・光路長:2mの多重反射反射セルの試作に成功した。そして、あらたに制作した専用のミニスペースチャンバー(真空槽)を用いて、低圧下における感度性能試験を開始した。
IL-17-RANKLが矯正治療中の歯根吸収に及ぼす影響について

hPDLcellsとアトピー性皮膚炎患者のCD4+T細胞を共培養し、CFを付与した群は,他群と比較しIL-6,RANKLのmRNA発現とIL-17,IL-6,RANKLタンパク発現が有意に増加した。以上の結果は,Th17細胞の歯根吸収への関与を示唆しており,強い矯正力を作用させた場合,アトピー性皮膚炎患者は健常者よりも歯根吸収を惹起しやすいことを示していた。24年度では以下の結果を得られた。1Nc/Ngaマウスのダニ抗原を17日間反復塗布した背部には、赤い湿疹,結節等が形成され,湿潤した局面から組織液の滲出を認めた。さらに,血中IgE, IL-17タンパク発現量が増加し、アトピー性皮膚炎の発症を確認した。2ADマウス, wild typeマウスのOF群は歯根の表面に吸収窩が認められ,周囲にTRAP陽性の多核破歯細胞が出現した。それらはwild typeマウスと比較しADマウスでより多く認めた。3ADマウスはwild typeマウスと比較し、多くのIL-17, IL-6, RANKL陽性細胞を認めた。さらに, OF群はコントロール群と比較し、IL-17, IL-6, RANKL陽性細胞の増加を認めた。4ADマウス, wild typeマウスのPDLにTh17細胞の存在を確認した。さらに, wild typeマウスと比較して、ADマウスの歯根膜に発現するTh17細胞の数の増加を認めた。また, OF群は,コントロール群と比較し, Th17細胞の数が増加した。5hPDL cellsとアトピー性皮膚炎患者のCD4+T細胞を共培養し、CFを付与した群は,他群と比較しIL-6, RANKLのmRNA発現とIL-17, IL-6, RANKLタンパク発現が有意に増加した。また, hPDL cellsとアトピー性皮膚炎患者のCD4+T細胞を共培養しCF刺激を行った群のOPGのmRNA発現とタンパク発現は,健常者のものより有意に低下した。以上の結果は, Th17細胞の歯根吸収への関与を示唆しており,強い矯正力を作用させた場合,アトピー性皮膚炎患者は健常者よりも歯根吸収を惹起しやすいことを示していた。【目的】矯正治療中の歯根吸収の発生原因は未だ解明されていない。第66回日本矯正歯科学会にて、当講座はラットにおいて、過度の矯正力によって生じた歯根吸収部位にinterleukin (IL)-17が発現したことを報告した。一方、III型アレルギーである関節リウマチにおいてIL-17が滑膜線維芽細胞のreceptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL)の発現を増強し、炎症性骨破壊をおこすことが報告されている。IL-17はTh17によって産生される。そこで、歯根吸収の発生においてもTh17が関与しているという仮説をたて、慢性関節リウマチモデルマウス(RAマウス)の実験的歯の移動を行い、歯根膜におけるTh17の存在を確認した。また、アレルギー患者と健常者の血液から分離したCD4陽性T細胞と歯根膜線維芽細胞(PDL)を共培養することでアレルギー患者の歯根吸収のリスクを検討した。【資料および方法】BALB/cAJcLマウス(wild type)とSKG/Jclマウス(RA)を用い、7日間10gの矯正力で第一臼歯を近心へ牽引し歯根吸収を惹起させた。実験終了後、薄切切片を作製し、CD4とIL-17抗体を用い多重免疫蛍光染色を行った。また、アレルギー患者と健常者の血液からCD4陽性T細胞を分離しPDLと共培養を行い、compression forceを付与しRANKL、IL-17、OPGの産生量と遺伝子発現を測定した。【結果および考察】移動7日目においてRAマウスの方が正常マウスに比べ、Th17が多く認められた。また、アレルギー患者のCD4陽性T細胞とPDLの共培養においてRANKL、IL-17の高い遺伝子発現を認めた。【結論】矯正学的歯の移動時の歯根吸収においてTh17の関与が示唆された。平成23年度ではアレルギーマウスに矯正力(050g)を加え、人為的に歯根吸収を起こさせ、歯根周囲組織のIL-17, RANKL、RANK, OPG, TRAPのタンパク質・遺伝子発現について正常マウスと比較検討した。その結果、移動7日目においてRAマウスの方が正常マウスに比べ、Th17が多く認められた。以上のことから、予定通り、実験は遂行されている。平成24年度はアレルギーマウスよりTh17細胞を採取し、IL-17産生量について検討する予定であるが、T細胞の培養系は本講座において、すでに確立しており、実験の遂行には全く支障がない。
異常瘢痕発症メカニズムの解明とメカノシグナル伝達経路の制御による治療

力学的な刺激が、皮膚の恒常性および外傷や創傷に対して与える影響については未だ不明な部分が多い。しかし力学的刺激はケロイド・肥厚性瘢痕を代表とする過剰創傷治癒・線維増殖性疾患の大きな要因となっていることが分かってきた。メカノシグナル伝達経路の適切な制御がこれらの直接的な治療につながると考えており、本研究によりケロイド・肥厚性瘢痕における力学的要素に基づく病態生理の解明および治療法の確立を目指す。
重力式岸壁の地震時挙動観測と耐震設計法の開発

本研究の目的は、港湾地域における岸壁等の施設の耐震性能を高度化することであり、地震時における地震時土圧の特性を明らかにし、より合理的で経済的な地震時土圧の評価法および耐震設計法を開発することである。この目的を達成するために、北海道釧路港で実施していた「実大重力式岸壁の地震時挙動観測」で得られるデータの収集、分析・評価を進め、地盤の液状化に関連した岸壁の被害メカニズムを明らかにするとともに耐震設計の提案を行った。研究成果の概要および特徴は以下の通りである。「研究の独創性」阪神淡路大震災で生じた港湾施設の甚大な被害に対して、これまでの耐震設計の枠組みの中で設計地震衝撃力を増大させ構造物が長大化させる考え方が主流であった。しかし、本研究ではこれまでの震度法にとらわれない。構造物の振動特性と液状化対策の効果を適切に反映できる独創的な地震時土圧評価法および耐震設計法を提案し、その検証を観測結果に基づいて検証することができた。「研究の実用化の可能性」2003年十勝沖地震における観測結果を解析することによって、地震時における岸壁の挙動メカニズムが明らかになり、提案していた地震時土圧の評価法も検証することができた。現在をこの評価法を取り入れた耐震設計法の開発を終え、1年以内に行われる港湾構造物の耐震設計法の改訂という形で研究の成果が実用化されることになった。また、試験岸壁の建設時や建設後長期間に渡る観測においても岸壁挙動の重要な知見が得られ、これらは岸壁の施工管理や維持管理において今後実用化される予定である。「研究の達成度」当初予定していた現地観測と耐震設計法の開発を予定通り達成することができた。2004年9月26日には十勝沖地震が発生し試験岸壁は震度5強の衝撃力を受けた。試験岸壁の背後地盤は液状化し、岸壁には地震時特有の変形が生じ機能が深刻な損傷を受けた。地震衝撃力による液状化を伴う岸壁の被害を観測によって捕らえることに成功したため、観測結果の解析と耐震設計法の検証は説得力を持って予定通り達成することができた。「研究の学問的発展への貢献度」このような実大岸壁の背後地盤の液状化を伴う地震時挙動を得たのは世界的にも初めてである。地震時挙動の観測によって得られたデータは、2005年1月17日から1年間インターネットで世界の研究者に公開している。このデータを用いた研究成果を持ち寄り2005年9月には国際会議を開催する予定であり、この分野の学問的発展に大きく寄与するものと期待している。また、このような前例のない観測を通じて観測方法や試験方法についても重要な知見を得ることができた。北海道釧路港西港では、1999年から第4埠頭の仮護岸部において重力式試験岸壁の建設を開始した。

背後地盤の埋め立て後、シートパイルによる締切を行い東側部分にのみサンドコンパクションパイルによる液状化対策を実施した。2001年3月より地震時挙動の観測を開始し現在までに十数件の震度III以上の地震動においてほぼ計画通りに観測を実施することができた。この中には2003年9月に発生した十勝沖地震における震度V強を記録した本震と震度4を記録した最大余震における観測記録が含まれている。十勝沖地震発生前までには、重力式岸壁建設過程、特に液状化対策前後における岸壁の挙動や背後地盤の振動特性・液状化特性に関するデータを得ることができた。貫入試験、密度検層試験、弾性波速度試験、不撹乱試料について液状化試験を適宜実施することによって地盤工学的な検討を行い、取りまとめることができた。また、小規模な地震に応答を分析することにより観測システムの応答をチェックするとともに、ケーソンの応答を解析することによって、作用する動水圧と土圧の基本的な挙動を確かめることができた。十勝沖地震では、背後地盤地表面で100Galを超える最大化速度を記録するとともに、液状化現象による噴砂や亀裂等の発生が見られた。これによりケーソンは最大約20cmの海側への移動量を観測した。以下は下記の項目について検討を進め、論文作成を進めている。-測量と地質調査等による試験岸壁の変形性情の把握-重複反射法による振動解析を実施し、試験岸壁の振動特性と地質構造の影響の検討-非線形有限要素法を実施し、試験岸壁の液状化挙動と変形特性の検討-地震時動水圧の線形理論による分析と耐震設計における算定法の検討-ケーソンの変位挙動と慣性力・動水圧・動土圧の関係を分析し、耐震設計時の外力算定法の検討本研究の目的は、港湾地域における岸壁等の施設の耐震性能を高度化することであり、地震時における地震時土圧の特性を明らかにし、より合理的で経済的な地震時土圧の評価法および耐震設計法を開発することである。この目的を達成するために、北海道釧路港で実施していた「実大重力式岸壁の地震時挙動観測」で得られるデータの収集、分析・評価を進め、地盤の液状化に関連した岸壁の被害メカニズムを明らかにするとともに耐震設計の提案を行った。研究成果の概要および特徴は以下の通りである。「研究の独創性」阪神淡路大震災で生じた港湾施設の甚大な被害に対して、これまでの耐震設計の枠組みの中で設計地震衝撃力を増大させ構造物が長大化させる考え方が主流であった。しかし、本研究ではこれまでの震度法にとらわれない。構造物の振動特性と液状化対策の効果を適切に反映できる独創的な地震時土圧評価法および耐震設計法を提案し、その検証を観測結果に基づいて検証することができた。「研究の実用化の可能性」2003年十勝沖地震における観測結果を解析することによって、地震時における岸壁の挙動メカニズムが明らかになり、提案していた地震時土圧の評価法も検証することができた。現在をこの評価法を取り入れた耐震設計法の開発を終え、1年以内に行われる港湾構造物の耐震設計法の改訂という形で研究の成果が実用化されることになった。また、試験岸壁の建設時や建設後長期間に渡る観測においても岸壁挙動の重要な知見が得られ、これらは岸壁の施工管理や維持管理において今後実用化される予定である。「研究の達成度」当初予定していた現地観測と耐震設計法の開発を予定通り達成することができた。
TOEFL Junior Comprehensiveは、大学入試に使えるか。

今回の研究においては、学習指導要領に沿った2技能試験(センター試験の英語)と、沿っていない4技能試験(TOEFL Junior Comprehensive)の間にかなり高い相関が得られた。また因子分析の結果でも、両者のテストが似たような能力を測定していることがわかった。つまり従来のセンター試験がTOEFLで測定するような英語運用能力を測定していることがわかった。これはTOEFL Junior Comprehensive以外の他の民間の4技能試験でも、十分にセンター試験の代わりになりうることを示唆する。2015年度においては、まず本研究に使用するTOEFL Junior Comprehensiveのテスト(以下、当該テスト)が、申請者が所属する大学のCALL教室において実施が可能かどうかの調査から行った。その結果、システムの若干の変更が必要ということが分かり、そのための業者との渉外が行われ、無事に変更が行われた。またテスト毎に若干の設定の変更も必要になることが分かったが、当初の予算で全て対処してくれることが了承された。実施する場所が確定したため、群馬県内の2つの高校の校長先生と英語科の先生にアポを取り、研究の目的や概要を説明させていただき、当時の高校3年生への宣伝活動とご協力をお願いした。快諾していただくことができたので、校内におけるセンター試験の説明会の際に案内文書と当該テストのちらしを配付していただき、希望する生徒は個々にネットで申し込みをするように指示をしていただいた。結果として32名の申し込みがあったが、その後キャンセルや当日の欠席等があり、最終的には22名の当時高校3年生が、3月の国公立大学の後期試験の後に申請者の大学に来て、当該テストを受験した。その後、これらの22名の生徒がセンター試験の得点通知により、申請者にセンター試験の英語の点数(筆記及びリスニング)を伝えてくれることになっている。それを受理した後に、当該テストの結果と謝礼を郵送にて支払う予定である。(2016年5月17日現在、既に18名から結果が来ている。)計画そのものは申請書に記載した通りに進んでいる。2015年度は、各高校からどのくらい参加者が集まるのか予測がつかなかったことと、初めての当該テストの運営に不安があったため、2校に絞って募集を行ったところ、予想よりも少ない参加人数であったことが反省点である。そのため「今後の研究の推進方策」に記載した通りの対処を行っている。平成28年度は、2回に分けてデータの収集を行なった。1回目は申請者が所属する大学の新入生に募集をかけて、42名の学生が5月にTOEFL Junior Comprehensiveの試験を受けた。その後、センター試験の英語の点数を提出してもらった。2回目は当時の高校3年生を対象に行なった。まず夏に、申請者が所属する大学の近隣の高校や中等教育学校、合計13校に打診を行い、そのうち承諾を得た9校に訪問し、生徒に配付していただく資料を手渡した(ただし1校については、高校の先生が印刷して配付していただいたので、訪問はしなかった)。ウェブ上にて申し込みをしてもらい、その後キャンセルや欠席分を除き、最終的に80名が、3月に申請者が所属する大学にて、TOEFL Junior Comprehensiveの試験を受けた。この2年間で、合計144名の参加者のデータが集まった。この3月分のデータはまだ揃っていないため、64名のデータを用いた仮の分析の結果、TOEFL Junior Comprehensiveと大学入試センター試験の英語の点数の間には、かなり高く有意な正の相関が見られた。また因子分析の結果、6つスコア(大学入試センター試験のリーディングとリスニング、TOEFL Junior Comprehensiveの4技能)の全てが1つの因子下に納まったことから、これら6つのスコアを別々に測定する必要性そのものに対する問題提起がなされる可能性がある。なお、3月末に札幌市にて開かれた英語教師の研究会において、中学、高校、大学の英語の先生方に対して、この中間結果を発表させていただいた。大変残念なことに、昨年度の11月にTOEFL Junior Comprehensiveを運営する会社から、テストを作成しているアメリカのETSの決定により、12月末をもってテストの実施を終了するという連絡が入った。その後交渉をしてもらい、なんとか日本のみ、3月末まで実施を継続してもらうことができたが、今年度はデータの収集ができなくなったしまった。データ数については、これまで予定通り集めることができたが、当初の計画ではもう1度、本年度の5月に、申請者の大学の新入生にTOEFL Junior Comprehensiveを受けてもらい、それによりデータを完成する予定であったが、上記の理由によりそれができなくなったため、データ数は144名で終了となった。理想値として200を予定していたが、144でも信頼性は担保されるので、このデータで分析を行うこととなる。研究対象のテスト(TOEFL Junior Comprehensive; TOEFL JC)が昨年末に運用を停止してしまい、最終年度に予定していたデータ収集ができなくなってしまったため、集まったデータ144名のデータの分析を4月から行い、その後論文の執筆を行った。7月には論文が完成したので、Language Testing in Asiaという国際学術誌に提出を行い、査読を経て10月に出版した。その後、データ収集に協力していただいた9つの高校に出向き、英語科の先生に論文を手渡し、結果の概要を説明した。

並行して、3つの学会(全国英語教育学会@島根県、SLRF@オハイオ州・アメリカ、ALANZ@オークランド・ニュージーランド)において結果を発表し、様々な研究者や英語教育関係者に聞いてもらい、質疑を行った。交付申請書作成時、センター試験の英語が、将来的に民間の4技能試験に取って代わることが既に決定していた。それに伴い、文部科学省の有識者会議において、センター試験と民間試験の得点換算表を作成することが提唱されていた。そこで数ある民間の4技能試験の中で、比較的短い時間で、かつ安価で受けられ、しかもレベルが高校生向けのTOEFL JCを選び、この点数とセンター試験の点数の相関係数を出し換算表を作成することが、研究の当初の目的であった。しかし後者のテストの運用停止により、その本来的な意義は失われた。結果として学習指導要領に沿った2技能試験と、沿っていない4技能試験の間にかなり高い相関が得られた。また因子分析の結果でも、両者のテストが似たような能力を測定していることがわかった。つまり従来のセンター試験がTOEFLで測定するような英語運用能力を測定していることがわかった。これはTOEFL JC以外の他の民間の4技能試験でも、十分にセンター試験の代わりになりうることを示唆する。今回の研究においては、学習指導要領に沿った2技能試験(センター試験の英語)と、沿っていない4技能試験(TOEFL Junior Comprehensive)の間にかなり高い相関が得られた。これはTOEFL Junior Comprehensive以外の他の民間の4技能試験でも、十分にセンター試験の代わりになりうることを示唆する。初年度の高校3年生の参加者が予想を下回ったため、申請書に記載した通り、申請者の大学の新入生に対して募集を行い、2016年5月に希望者に当該テストを受験してもらった。その結果、キャンセル等を除き42名が参加した。2016年3月のテストと併せて合計64名のデータが集まることになる。当該テストも2回行い、テストの運営方法やトラブルへの対処方法も十分に理解したので、大人数での実施も可能であると判断した。そこで初年度の反省を踏まえて、2016年度は募集を行う高校を10校に増やす予定である。これにより、各高校から10名の参加であっても、最終的には目標の200名分のデータを集められるという予測を立てている。TOEFL Junior Comprehensiveが中止となってしまったため、当初の目的である「大学入試センター試験の代わり」の候補として、この試験は使用できなくなった。しかし4技能試験の必要性についての分析は可能であるため、来年度はその観点から分析し、論文を執筆する予定である。秋までに執筆を終え、国内の英語教育の学術誌に投稿し、年度末での出版を目指す。結果の口頭発表については、幅広い聴衆に聞いてもらいため、国内の学会で2回、国外の学会で1回、中学校、高校の先生方が参加する国内の研究会で1回を予定している。
BEDT-TTF系有機伝導体の磁場中比熱

BEDT-TTF系の有機伝導体の極低温領域の比熱測定を、H=08Tまでの磁場下で行った。有機化合物の場合、酸化物などの無機化合物と比較して、フォノンによる格子比熱の項が大きく効いてくるため、電子状態密度と関係する重要なパラメターである電子比熱係数の正確な決定には1K以下のデータが必要になる。しかし、この温度域では試料の熱容量が小さく、断熱法による測定が困難になる。昨年度の科研費補助金を用いて作成した断熱熱パルス型の^3He測定装置を微小試料用の測定法である熱緩和法と併用出来るように改良を加えた。さらに同様のシステムを希釈冷凍機に組み込み0.1Kまでの測定が可能となった。この装置を用いてα相(BEDT-TTF)_2MHg(SCN)_4系の一連の塩M=K,Rb,NH_4について測定を行った。その結果M=K,Rbについては、_γ=5mJ/molK^2,NH_4では29mJ/molK^2という結果を得た。前者の二つの塩では、約10K付近に金属相から別の異常金属相への転移があることが知られており、この低温異常相での電子状態密度は、高温相に比べて約1/21/3程度に小さくなる事が解った。NH_4塩は1Kで超伝導転移を示すが、そのピークの形からかなり2次元性の強い超伝導体である事がうかがえる。このことは、1Kより上の温度領域では、低次元的な超伝導のエントロピーが残り、上記の_γが過大評価となっている可能性を示唆する。従って、_γの見積もりには強磁場をかけてこの成分を消し去る必要がある。温度計の磁場中較正を行い0T,2T,4T,8Tの磁場中比熱の測定を行った。この結果_γ値として約22mJ/molK^2という価を得る事ができ、また揺らぎの成分が1.4K付近まで広がっていることが明確に観測され、電気伝導度、磁化率の測定結果と矛盾なく理解できる。現在磁場依存性のデータを熱力学的に解析を加えているところである。
DMRGと量子熱浴-原理と応用-

1次元量子系を2つの部分に分けて取り扱う場合、両者の量子相関はエンタングルメントと呼ばれる物理量によって記述でき、その定量評価は量子エントロピーによってなされる。1次元量子系の背後にある2次元古典系を、いわゆる古典・量子対応を通じて考察した結果、負の曲率を持った2次元古典系が対応する場合には量子エントロピーが抑えられることが判明した。また、正方形領域の分配関数と行列積変分関数の関係より、積波動関数を効率良く生成する計算アルゴリズムを開発した。並進対称性を持つ一様系の量子エントロピーは、臨界点近傍では対数発散を示し、その数値的な評価は難しい。そこで、1次元量子系の基底状態と2次元古典系の熱平衡状態の密接な関連に着目した。量子エントロピーを与える量子系の密度行列固有値は、対応する古典系の角転送行列スペクトルから求められるのだ。2次元古典系が存在する2次元空間に負の曲率を導入すると、並進対称性が変型された格子(双曲タイリング)を考えることができる。この変型された格子上の古典統計モデルは、素早い角転送行列固有値の減衰を示し、相関が局在し易いことが判明した。(論文1)また、相転移は「変型される前に示していた臨界現象にかかわらず」ガウス普遍性クラスに属するか、あるいは1次相転移となった。(論文2)さてここで、双曲変型された2次元古典系に対応する1次元量子系を考えてみよう。そのような系は、最近接相互作用の強さが双曲線関数的に変化して行く1次元格子上のハミルトニアンによって表現される。古典系との類推から、この双曲変型された1次元古典系はガウス普遍性の量子相転移を引き起こす筈である。また、変型の強さを充分に弱くしておくと、非自明な固定点からガウス固定点への乗り移りを示すはずである。より高次元で期待される、このような乗り移り現象が1次元量子系上で実現されるかどうかについて、引き続き研究を進めて行く。量子エントロピーの背後には、いわゆる量子古典対応が潜んでいることが指摘されつつある。例えば一次元量子系の場合、対応する2次元古典系の形状や、その温度が量子エントロピーを支配する。この対応関係を、より深く観察するために「曲がった空間の中に存在する2次元古典系」を観察するアイテアを得て、その代表として双曲平面上のイジング模型や、その拡張であるクロック模型等について、まず臨界現象を研究した。その結果、主に平均場的な相転移が観測されたが、フラストレートした双曲イジングも系のようにトリクリティカルな振る舞いを見せるものも現れた。さて、量子古典対応を通じて、この双曲平面上の古典系に対応する量子ハミルトニアンを考えると、ボンド相互作用の強さが場所に応じて変化する1次元量子ハミルトニアンが得られる。この「変形された模型」はハミルトニアンの非一様性にもかかわらず、基底状態が一様であるという特徴を持っている。また、基底状態の量子エントロピーは変形パラメターに対して単調減少することが判明した。これらの結果を足がかりとして、球やトーラスなど、あらゆる「等質空間」上の古典系に対応する量子ハミルトニアンについて同様の議論ができる可能性に気づいた。共形場理論との関連を考えると、双曲的に変形された模型はポアンカレ円板上の有限系に、球的に変形された模型は無限に長い円筒と対応が付くので、境界による補正項は前者に現れ、後者には存在しない筈である。これらの結果に基づいて、今後は量子熱浴の研究をトポロジー的な観点から整理して行く。
細菌細胞表層における体腔の高次空間構造と高分子輸送機構

細菌Sphingomonas sp.Alは、細胞表層に巨大な孔(体腔)を形成し、そこから高分子物質(多糖アルギン酸)を取り込む。この高分子物質取り込み機構を明らかにするため、取り込みに関わる全タンパク質とその遺伝子の構造と機能を解析した。その結果、細胞外に存在する高分子物質は、細胞表層の孔(体腔)に濃縮された後、ペリプラスム局在性の高分子物質結合タンパク質(Q1,Q2)に補足され、膜に配位された巨大な高分子透過装置[透過酵素(M1/M2)とABCタンパク質(S/S)]に渡される。高分子のまま細胞質内に取り込まれたアルギン酸は、細胞質に存在する3種類の高分子特異的リアーゼ(A1-I,-II,-III)と1種類の低分子糖特異的リアーゼ(OAL)で単糖にまで分解、資化される。この一連の高分子取り込み反応に関わるタンパク質と遺伝子の全てを分離し、その個々の機能を明らかにし、全体的な平面構造を解明した。次に、この取り込み装置の全体を立体的に把握するため、本研究ではQ1,Q2,及びSのX線結晶構造解析を行い、これらの3次元構造を決定した。Q2結晶は、斜方晶型で、空間群P2_12_12_1に属し、a=41.8Å,b=95.5Å,c=140.3Åであった。Q2と75%の相同性を持つQ1についても、ほぼ同様な結晶定数を決定した。Sは斜方晶型で、空間群P2_1に属し、a=57.4Å,b=92.7Å,c=65.8Åであった。6回膜貫通タンパク質であるM1,M2の構造決定は現在進行中である。Q1,Q2の性質を明らかにするため、その高分子結合実験を行い、これらが高分子アルギン酸と極めて強く結合(結合定数約10^<-7>M)することを明らかにした。これらの結果から、細菌には高分子物質を丸飲みする極めて巧妙な分子器官が発達していること、及び高分子物質を取り込む体腔依存の新規なABCトランスポーターの存在を確実にした。
平安時代仮名作品および漢詩文作品にみる中国文学受容の様相

本研究では、『源氏物語』と平安時代中期漢詩文作品にみられる、中国『文選』および『白氏文集』散文受容のありかたを調査した。白居易散文作品に含まれる、中唐白居易文化圏で磨かれた諷諭精神や政治社会に対する考え方、さらに虚構作品を作る方法が、一条朝文人達の詩文中に受けとめられていることを確認し、また『源氏物語』にも同様にそれが認められることを検証し、平安中期の中国文学受容の特徴と、漢文脈と和文脈での受容の同時代性を照らし出した。本年度は、白居易の散文作品および『文選』を中心とする六朝文学の、平安中期における受容を並行して調査した。白居易散文の受容について具体的には、『白氏文集』「策林」を取り上げ、一条朝の明法家惟宗允亮の手に成る『政事要略』中に引用される「策林」を軸に分析を進めた。同時代の受容のありかたとの関連を探るべく、允亮と関わりの深い属文の貴族の日記、すなわち藤原行成『権記』と藤原実資『小右記』を徹底調査し、行成・実資といった一条朝の一部の貴族に「策林」を中心とする白居易の散文作品が受容されていたこと、またどのような散文作品を享受するかについて、明法家允亮の傾向と連動していることから、彼の影響力の強さを想定できることを分析した。この調査は、白居易韻文作品の受容に偏る近年の研究動向に対して、白居易散文の受容の様相を明らかにするものであり、一条朝の漢詩文受容のありかたの総体を解明することに寄与する。なおこの成果は、本年度には発表し得なかったが、平成22年度前期中に論文にまとめて発表する予定である。六朝文学受容については、まず『源氏物語』の『文選』受容のうち、須磨巻にみられる『文選』古詩十九首の受容のありかたに注目した。古詩十九首の一首目は遠く離れた男女の詩だが、唐代の五臣注は、暗主に放逐された賢臣の嘆きを比喩すると注する。物語の脈絡から、『源氏物語』の『文選』古詩引用が『文選』五臣注の解釈をふまえたうえでの引用と思われることを確認した。そして、この『文選』古詩が同時代男性文人達にどのように受容されているか、その際五臣注がどれだけ強く意識されているかの調査分析を進めた。この作業は平成22年度にも継続する。本年度は、前年度に引き続き白居易の散文作品、および『文選』の平安中期における受容を調査した。白居易散文の受容については、昨年度『白氏文集』中「策林」について、一条朝の明法家惟宗允亮の『政事要略』、藤原行成の『権記』、藤原実資『小右記』の受容の様相を検討したが、加えて行成『新撰年中行事』についても調査し、白居易散文「策林」の、一条朝の受容の様相の全体像を解明するべく調査を深めた。その他白居易散文受容の例として『白氏文集』翰林制詔に関してその受容を調査し、翰林制詔の擬制について、平安時代中期・菅原文時の意見封事にその方法が受容されていることを分析・考察した。この菅原文時は、『源氏物語』作者紫式部の父である藤原為時の学問の師であり、『源氏物語』に特有にみられる準拠という虚構の世界を創出する方法も、これら平安朝漢詩文における、白居易の虚構の方法の受容との関連を見出せることを考察した。これらの成果は本年度には発表し得なかったが、平成23年度前期中に論文にまとめて発表する予定である。六朝文学受容については、平成21年度に引き続き『源氏物語』の『文選』受容の様相の分析を軸に進めた。前年度は須磨巻の光源氏の言葉に『文選』古詩十九首の第一首の引用があること、それは『文選』五臣注をふまえていることを分析したが、さらにややくだった場面に、古詩第五首を踏まえる表現も認められることを明らかにし、それら『文選』古詩をちりばめることによって、五臣注が記すところの、暗示的な政治批判の文脈を形成していることを考察した。さらにこうした五臣注に依る『文選』古詩受容・引用のありかたについて、同時代の男性貴族達の詩作にみられる引用態度との関連を調査した。
乳児期における視覚野の色相選択性の発達

本研究では、乳児を対象に視覚野における色相選択性の発達を、定常状態視覚誘発電位を用いて検討する。具体的に、1)発達初期の視覚野には、色相選択性が存在するか、2)成人と比べ、乳児の視覚野の色相選択性の個人差はどの程度あるか、について検討を行う。本研究は、視覚野における色相選択性の発達の検討を通し、色情報処理メカニズムの発達初期過程を解明することを目指す。さらに、高次認知機能が発達していない乳児と成人の個人差を比較することで、視覚野の色表現が、どのくらい生活環境や言語など高次要因に影響されるかを明らかにすることを目的とする。
胃癌早期診断マーカーとしての胃液中エクソソーム由来マイクロRNAの解析

1.胃液中エクソソーム由来マイクロRNA (miRNA)の抽出方法を確立した。今後、早期胃癌に対する内視鏡治療の前後で胃液中エクソソーム由来miRNAを抽出し、治療前後のmiRNAの発現パターンの類似性あるいは差異を解析する予定である。2.早期胃癌内視鏡治療後の異時性胃癌再発の臨床病理像を検討した。IPTW法による背景因子調整後のCox解析ではピロリ除菌治療は異時性再発を減少させた(HR=0.34, p=0.037)。今後これらの異時性再発症例の病理組織標本からmiRNAを抽出し、初発癌と異時性再発癌のmiRNAの発現パターンの類似性あるいは差異を解析する予定である。4.我が国でも噴門部癌の発症頻度が増加しつつある。我々は噴門部癌のリスクファクターである逆流性食道炎の実験動物モデルにおけるmiRNAの発現動態について検討した。逆流性食道炎誘発ラットモデルにおいて血中のmiRNAのうちmiR-29a-3pの発現および食道組織におけるmiR-223-3pの発現が健常コントロールに比し増加していた。これらのmiRNAは逆流性食道炎および噴門部癌の病態に関与し早期診断に有用である可能性が示唆された。(1)早期胃癌内視鏡治療前後における胃液および血液からのエクソソームおよびマイクロRNAの抽出と遺伝子解析:臨床研究を行うため倫理委員会へ提出する研究計画書を作成中である。(2)胃癌に関与する未知のマイクロRNAの機能解析倫理委員会の申請準備中の段階であり、症例のエントリーがまだできていない。(1)早期胃癌に対する内視鏡的粘膜下層剥離術の前後における胃液及び血液からのエクソソームおよびマイクロRNAの抽出と遺伝子解析:臨床研究を行うため倫理委員会へ提出する研究計画書を作成中である。また、抽出方法と解析方法のプロトコールを検討中である。具体的には以下の点について検討している。・胃液の採取方法とその保存:胃液採取後一時的に冷蔵での保管が可能か、あるいは採取後直ちに液体窒素で凍結保存するべきか?・血液の採取方法とその保存:胃液採取後一時的に冷蔵での保管が可能か、あるいは採取後直ちに遠心分離にて血清分離し直ちに液体窒素で凍結保存するべきか?・エクソソームの抽出方法・エクソソームの確認方法・マイクロRNAの抽出方法と解析方法(2)胃癌細胞株に関与するマイクロRNAの機能解析上記(1)と同様にエクソソームおよびマイクロRNAの抽出とそのクオリティチェックの手技を検討している。・倫理委員会の申請準備中の段階であり、症例のエントリーがまだできていない。・胃液中からエキソソームを抽出するためのプロトコールを検討中の段階であり、実際の臨床サンプルからの抽出が確立していない。・抗CD9抗体等を用いたウェスタンブロットによるエキソソームの確認方法のプロトコールの検討段階である。・ターゲットとするmiRNAの絞り込みが検討段階である。1.早期胃癌に対する内視鏡的粘膜下層剥離術の前後における胃液及び血液からのエクソソームおよびマイクロRNAの抽出と遺伝子解析(1)臨床研究を行うため倫理委員会へ研究実施申請を行い受理された。現在症例集積中である。(2)胃液からエクソソームを抽出しターゲットとなるエクソソーム由来マイクロRNAに対する定量的リアルタイムRT-PCR法を行うための最適なプロトコールを確立した。2.逆流性食道炎モデルにおける血中マイクロRNAの発現について食生活やライフスタイルの欧米化に伴い、我が国でも噴門部癌の発症頻度が増加しつつある。このことから、我々は噴門部癌のリスクファクターである逆流性食道炎の実験動物モデルにおけるマイクロRNAの発現動態について検討した。逆流性食道炎誘発ラットモデルにおいて血中のエクソソーム由来マイクロRNAのうちmiR-29a-3pの発現および食道組織におけるmiR-223-3pの発現が健常コントロールラットに比し増加していた。これらのエクソソームは逆流性食道炎および噴門部癌の病態に何らかの役割を有し、早期診断や病態の解明への研究につながる可能性が示唆された。3.細胞培養系を用いた胃液中のエクソソーム由来マイクロRNAの検討モデルを作成した。細胞はAGS, MKN45, MKN7, NUGCを用いた。現在エクソソーム由来マイクロRNAの発現パターンの解析とその生物学的意義の検討を行っている。症例の登録に遅れが生じ、それに伴い胃液中からのエクソソームの抽出、エクソソーム由来マイクロRNAの測定と解析が遅れている。

我々は噴門部癌のリスクファクターである逆流性食道炎の実験動物モデルにおけるmiRNAの発現動態について検討した。逆流性食道炎誘発ラットモデルにおいて血中のmiRNAのうちmiR-29a-3pの発現および食道組織におけるmiR-223-3pの発現が健常コントロールに比し増加していた。これらのmiRNAは逆流性食道炎および噴門部癌の病態に関与し早期診断に有用である可能性が示唆された。倫理委員会に研究の申請を行い承認を得て研究をすすめる。それまでは胃癌細胞株を用いて胃癌細胞含有胃液モデルを作成し、エクソソームおよびマイクロRNAの抽出と遺伝子解析のシミュレーションを行う予定である。当大学倫理委員会に研究の申請を行い承認を得て研究を進める。胃癌細胞株を用いて胃癌細胞含有胃液モデルを作成し、エクソソームおよびmiRNAの抽出と解析を行う。ターゲットとなるmiRNAを選定し、その発現パターンと胃癌における生物学的意義を細胞培養研究により行う。各種分子生物学的プロトコールを確立させる。本研究に適合する症例の登録を進め必要な検体を収集する。胃癌細胞株を用いて胃癌細胞含有胃液モデルを作成し、エクソソームおよびエクソソーム由来マイクロRNAの抽出と解析を行う。ターゲットとなるマイクロRNAを選定し、その発現パターンと胃癌における生物学的意義を細胞培養研究により行う。本研究課題の当施設倫理委員会申請承認手続きが滞っている。H28年度に計画していた臨床検体からのエクソソームおよびマイクロRNAの抽出が未施行となっている。(理由)H29年度に計画していた研究計画が未施行となっている。(使用計画)計画に従い、研究を遂行する。当施設倫理委員会承認を取得でき次第、症例を集積し研究費を用いて胃液や血液からのエキソソーム含有マイクロRNAの抽出および解析を開始する予定である。今年度、臨床検体からのエクソソームおよびマイクロRNAの抽出を行う予定である。
コミュニティにおける技術選択・学習と教育投資に関する分析

今年度は、前年度までの研究成果が一般化され、コンパクトなかたちで概念的に整理された。その成果は、"Technology Adoption in a Community of Heterogeneous Education Level : Who are your Good Neighbors?"としてまとめられた。この枠組によれば、共同体において一部の成員の教育水準が高まることが、共同体の他のメンバーにとってどのような含意を持つのかが検討できる。分析の結果明らかになったことは、そうした外部性としては正の効果と負の効果とがあり、他の成員の教育水準が低い場合には負の外部効果が発生しやすいということである。それは、教育水準が低い人は負の外部効果を被りやすいということでもある。分析にあたって考えているのは、共同体において教育水準が異なる人々が新技術を採用するか否かを決定している状況である。共同体においては、各人は生産に関して同じ環境に直面しており、お互いの活動を観察して技術の使い方を学習できるとする。よって、技術を使用するという経験は社会的なものだといえる。ある成員の技術採用行動は、社会的経験の変化を通じて他の成員の意思決定に影響を与える。教育水準の高い成員は、技術一般に関してその使用法をよりよく推測できるとする。すなわち、ここでの教育水準は、技術特殊的なスキルに関連するというよりは技術普遍的なスキルに関連するものと考える。一方、社会的経験は技術特殊的なスキルに関連する。このような状況においては、一部の成員の教育水準が共同体全体の技術採用のあり方に影響を与える。一部の成員の教育水準が高まることで成員間の教育格差が広がると、技術の採用行動も異質なものになる。その結果、技術の使用に関する社会的経験は、高い技術から低い技術まで薄く散ることになる。教育水準が低い人にとっては社会的経験の重要性が高いため、技術あたりの社会的経験の蓄積が減少するこうした変化は望ましくない。一方、教育水準がある程度高い人にとっては、少ないとはいえ蓄積されている高い技術への社会的経験を利用しつつ高い技術を使用できるようになるため、望ましい。本年度は、研究課題の基礎となるようなモデルの定式化がなされ、その枠組で、いくつかの政策的に有効であろう含意が導出された。分析されたのは、共同体における初期の教育水準の分布が、人々の技術選択行動とどのような関係にあるのかについてである。そうした分析の結果、教育水準に関して、どのような外部性が、どのような状況で、どのような理由から生じるのかが示された。こうした分析を、教育投資の価値という方向に一歩すすめれば、教育に関する補完性という論点へと通じる。分析結果より導出された含意は以下のようなものである。教育水準の高い人に対する重点的な教育政策は、教育水準の格差を広げるものの、正の外部性があるので有効な政策でありうる。その場合は、教育水準の高い人を起点に技術の進歩が起こり、教育水準の低い人もそれに追随する、というある種の技術伝播が起こる。ただし、もともとの教育格差が大きい場合には有効な政策たり得ない。その理由は、教育水準の低い人は、新しい技術を採用していくことが負担になる場合や、古い技術にとり残される場合があるからである。教育水準の低い人に対して重点的な教育政策を行い教育水準の格差をなくすことは、双方にとって望ましくなりうる。その理由は、教育水準の高い人は、教育水準の格差が大きい場合には、知識に頼って技術発展を孤独に先導していかざるを得ないが、教育水準の格差がなくなれば、お互いにそこそこ高い同じ技術水準に固定して、お互いの様子を観察することで経験を蓄積する、というバランスのよい行動をとれるようになるからである。こうした研究の特徴は、教育の機能を情報処埋という観点からとらえ、教育の水準が変わることの効果を、情報を通じた他者との相互作用を考慮しながら分析することにある。本研究によって得られた教育に対するこうした視点を、医師に対するコミュニケーション教育へと展開した研究成果も現在うまれつつある。そのための基礎的な試行としてなされた研究成果を、2003年6月にサンフランシスコで行なわれた、International Health Economics Associationの4th World Congressにおいて、"When and Why do Patients Complain?:A Game Theoretic Approach"という題目で、発表した。

一方、社会的経験は技術特殊的なスキルに関連する。このような状況においては、一部の成員の教育水準が共同体全体の技術採用のあり方に影響を与える。一部の成員の教育水準が高まることで成員間の教育格差が広がると、技術の採用行動も異質なものになる。その結果、技術の使用に関する社会的経験は、高い技術から低い技術まで薄く散ることになる。教育水準が低い人にとっては社会的経験の重要性が高いため、技術あたりの社会的経験の蓄積が減少するこうした変化は望ましくない。一方、教育水準がある程度高い人にとっては、少ないとはいえ蓄積されている高い技術への社会的経験を利用しつつ高い技術を使用できるようになるため、望ましい。
分子動力学による金属の結晶成長機構の研究

本研究においては、分子動力学の方法を用いて、金属の結晶成長をシミュレートすることを目的として行なった。まず、純物質のN体多体原子間ポテンシャルを開発した。これらのポテンシャルを用いて、気相からの結晶成長を分子動力学を用いて計算し、その成長機構を調べた。金属那珂の相互ポテンシャルは2体ポテンシャルによっては扱えない。本研究では、いわゆるembedded atom法を用いた。面心立方格子をもつ金、銀、銅、六方晶のチタニウムについて計算した結果、面心立方で(111)最密面、六方晶で(0001)最密底面では吸着原子が非常に動きやすいことがわかった。また、吸着原子クラスターを作ると、とたんに動きにくくなることがわかった。表面との吸着エネルギーも計算した。これにより、2体ポテンシャルと多体ポテンシャルの相違が明らかになった。当然のことながらボンドの足し算では表わせない。松井らは銅の分子動力学を用いて、銅の(100)面気相成長を動画に表わした。以上の結果を用いてモンテカルロ計算により、銅の(111)面結晶成長、シリコンの(100)面気相成長のシミュレーションを行なった。これにより、成長速度と結晶成長の関係を明らかにした。結晶速度が速いときには面がアイランドを作りながら成長し、結晶速度が遅いときには1面1面完全に近い結晶が成長することがわかった。