hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
回転軸系の振動特性を考慮した流体軸受のトライボ最適設計とその実験的検討

タービン,コンプレッサ,工作機械をはじめとして回転機械は産業界で広く用いられているが,いずれの機械も効率向上,性能向上,コンパクト化などを目的としてより高速化へと進んでいる.このため滑りの相対速度が大きくなって運転条件の過酷さが増す流体軸受要素のトライボ設計と高速域での減衰低下にともなう回転軸系の防振設計に極めて高度な技術が要求されるようになってきている.従来,流体軸受の設計手法と回転軸系の振動問題はそれぞれトライボロジーと機械力学の面から別個に研究が進められてきており,設計問題をこれらの共生問題として捕らえ,かつ最適設計の観点から効率の良い設計手法を確立しようと試みた研究は皆無に近い.本研究では,このような問題に積極的に取り組んだ点に特色を有する.一方,本研究では,(i)流体軸受のトライボ最適設計手法を確立する上で,軸受設計理論として乱流効果,油膜の温度効果,非ニュートン性,表面粗さの影響などを考慮した潤滑方程式を研究代表者の20年にわたる研究成果を基に定式化し,最適設計に取り込んだ点,(ii)GA法及び格子点探索法と逐次2次計画法を組み合わせたハイブリッド最適化手法を新たに提案して,多峰性のある非線形目的関数の最適解を多くの制約条件下でも精度良く,しかも効率的に求め得る方法を確立した点,(iii)だ円軸受などの非真円ジャーナル軸受を最適設計結果に基づいて製作し,最適設計手法の適用性を実験的に検証した点などに独創性を有している.以上の成果は以下に示す論文等で公表されている.また,実験的研究の成果については今後も論文発表の予定である.タービン,コンプレッサ,工作機械をはじめとして回転機械は産業界で広く用いられているが,いずれの機械も効率向上,性能向上,コンパクト化などを目的としてより高速化へと進んでいる.このため滑りの相対速度が大きくなって運転条件の過酷さが増す流体軸受要素のトライボ設計と高速域での減衰低下にともなう回転軸系の防振設計に極めて高度な技術が要求されるようになってきている.従来,流体軸受の設計手法と回転軸系の振動問題はそれぞれトライボロジーと機械力学の面から別個に研究が進められてきており,設計問題をこれらの共生問題として捕らえ,かつ最適設計の観点から効率の良い設計手法を確立しようと試みた研究は皆無に近い.本研究では,このような問題に積極的に取り組んだ点に特色を有する.一方,本研究では,(i)流体軸受のトライボ最適設計手法を確立する上で,軸受設計理論として乱流効果,油膜の温度効果,非ニュートン性,表面粗さの影響などを考慮した潤滑方程式を研究代表者の20年にわたる研究成果を基に定式化し,最適設計に取り込んだ点,(ii)GA法及び格子点探索法と逐次2次計画法を組み合わせたハイブリッド最適化手法を新たに提案して,多峰性のある非線形目的関数の最適解を多くの制約条件下でも精度良く,しかも効率的に求め得る方法を確立した点,(iii)だ円軸受などの非真円ジャーナル軸受を最適設計結果に基づいて製作し,最適設計手法の適用性を実験的に検証した点などに独創性を有している.以上の成果は以下に示す論文等で公表されている.また,実験的研究の成果については今後も論文発表の予定である.タービン,コンプレッサ,工作機械をはじめとして回転機械は産業界で広く用いられているが,いずれの機械も効率向上,性能向上,コンパクト化などを目的としてより高速化へと進んでいる.このため滑りの相対速度が大きくなって運転条件の過酷さが増す流体軸受要素のトライボ設計と高速域での減衰低下にともなう回転軸系の防振設計に極めて高度な技術が要求されるようになってきている.本研究はこのような状況を踏まえて企図したもので,回転軸系の振動特性を考慮した流体軸受の最適設計手法を確立し,その最適性を実験的に検証し,最終的にCAMによる自動加工を実現することを目的としている.流体軸受の最適設計問題の定式化にあたって,まず回転体の高速化にともなって顕在化する油膜の乱流遷移の影響,油膜の発熱の影響などを含んだ汎用的な潤滑方程式を提案し,これを精度を損なうことなく簡略化して,最適設計に有効な近似式を導いた.最適化を行う際の目的関数としてはオイルホワールなどの回転軸系の振動特性のみならず軸受への供給流量,油膜の温度上昇なども同時に最適化する多目的最適化問題として扱った.制約条件としては,設計変数の探索範囲の他に,許容膜厚さ,許容最高油膜圧力,許容油膜温度上昇などを設計した.このような最適化問題は非線形であり,また目的関数は多峰性を有するので,効率よくかつ高精度に最適解を見いだすには適切な最適化手法を開発する必要がある.そこで,まず広域的な最適解の探索に適した格子点探索法により最適解候補を絞り込んだのち,局所探索に適した逐次2次計画法により最適解を求める方法(ハイブリッド法)を検討した.この方法による最適設計結果の適用性を保証するためには実験による確認が必要である.そこで本年度は軸受試験装置の設計・製作を最適設計手法の開発と合わせて行った.試験装置において,回転軸は特性の等しい2個の流体軸受(ジャーナル軸受)によって支持されており,フレキシブルカップリングと変速機を介して電動機により0180rpsまで連続的に運転できるようになっている.来年度は本装置を用いて具体的な実験を実施する予定である.

タービン,コンプレッサ,工作機械をはじめとして回転機械は産業界で広く用いられているが,いずれの機械も効率向上,性能向上,コンパクト化などを目的としてより高速化へと進んでいる.このため滑りの相対速度が大きくなって運転条件の過酷さが増す流体軸受要素のトライボ設計と高速域での減衰低下にともなう回転軸系の防振設計に極めて高度な技術が要求されるようになってきている.流体軸受で支持された回転軸系の設計にあたっては,通常設計技術者は自らの経験や勘,解析データなどを拠り所として,複数の設計案の中から与えられた制約条件下で自ら設定した設計基準を最適にするもの,あるいはそれに近いものを試行錯誤的に選択している.しかしながら,流体軸受で支持された回転軸系の性能は数多くのパラメータによって支配され,かつそれらのパラメータに課される制約条件も多いために,試行錯誤によって真の最適解を求めることは不可能に近い.本研究はこのような状況を踏まえて企図したもので回転軸系の振動特性を考慮した流体軸受の最適設計手法を確立し,その適用性を実験的に検証することを目的としている.本年度は平成9年度に確立した回転軸系の振動特性を考慮した流体軸受のトライボ最適設計手法を用いてだ円ジャーナル軸受の最適設計変数を決定し,その結果に基づいて軸受形状を加工することを試みた.また,ランダムに設計変数を選択して最適解とは異なるだ円ジャーナル軸受を複数個製作し,平成9年度にほぼ完成している試験装置を用いて動特性を計測し,最適化された軸受特性との比較検討を試みた.その結果,最適設計によりだ円ジャーナル軸受の安定性が一層改善されることを明らかにした.
三価の超原子価臭素ハイパー脱離基を活用したシクロペンテニルカチオン発生反応の開発

カルボカチオンの基本的な一群であるビニルカチオンの中で、最後まで性質が明らかにされずに残されていた、「シクロペンテニルカチオン」を、三価の超原子価臭素化合物シクロペンテニルブロマンを活用することによって、発生させることができた。五員環ビニルカチオンの存在がはじめて証明された点、また、その反応性を詳細に解明することに成功したという点において、本研究は有機化学に重要な貢献をすることができたと考えれられる。研究期間全体の目標として設定した、「シクロペンテニルカチオンの発生」を、三価の超原子価臭素化合物シクロペンテニルブロマンを活用することによって実現することができた。カルボカチオンの基本的な一群であるビニルカチオンの中で、最後まで性質が明らかにされずに残されていた、五員環ビニルカチオンの存在がはじめて証明された点、また、その反応性を詳細に解明することに成功したという点において、本課題研究は有機化学において重要な貢献をしたと考えられる。今年度は、UVスペクトルを用いた反応速度測定を基本としたシクロペンテニルブロマンの熱分解反応の反応機構の解明を中心に研究を実施した。すなわち、反応速度が基質の濃度や温度にどのように依存するかを明らかにし、SN1型の単分子分解機構が合理的であることを明らかにした。さらに、発生することが明らかとなった、シクロペンテニルカチオンの反応性について、分解生成物を精査することにより解明した。同時に分子軌道計算を行うことにより、実験結果をよく再現することができた。研究全体を通した大きな副産物として、三価の超原子価臭素ハイパー脱離基の脱離能についての理解が深まったことが挙げられる。すなわち、対応する同族の三価のヨウ素脱離基よりも臭素置換基の脱離能が遥かに上回ることが明らかとなりつつある。この知見を活用すると、従来困難であった反応が進行するかどうかを具体的に予測できるようになると期待できる。現在我々は、一層不安定なフェニルカチオンが発生する反応を見出しつつある。以上のように、研究期間内に本研究の目的を達成することに成功し、予想を上回る成果を挙げる事ができた。カルボカチオンのケミストリーは百年以上の長い歴史を持つ。ところが、これまで熱的な5員環ビニルカチオンであるシクロペンテニルカチオンの発生は、その不安定性のために多くの試みにもかかわらず達成されていない。我々は三価の超原子価臭素置換基が同族の超原子価ヨウ素置換基を遙かにしのぐ(予備的結果ではあるが約100万倍高い脱離能を示す)優れた脱離基であることを見出しつつあり、この超脱離能を用いればこの不安定反応種を発生できるのではないかと考え、研究を実施した。今年度我々は、シクロペンテニルカチオン発生の前駆体となるシクロペンテニルブロマンの有効な合成法を確立することに成功した。また、クラウンエーテルとの包接錯体とすることによってその構造をX線結晶解析により明らかにすることに成功した。各種スペクトル測定を行い、安定性や爆発性についても調べ、基本的な性質を明らかにした。更に各種溶媒中での熱的分解反応を行い、生成物を詳細に解析した結果、予期したとおり本反応がSN1機構で進行し、シクロペンテニルカチオンを発生していることを強く示唆していることがわかった。次年度は反応機構を裏付けるために、更に各種実験および計算化学的検証を行う予定である。今回得られた結果は発生させるのが非常に困難な不安定活性種の発生に三価の超原子価臭素置換基が使えることを実証できた1例であり、今後同アプローチを展開するにあたっての基盤的結果であると位置づけることができ、きわめて重要な結果と考えている。交付申請書の当初の計画では、シクロペンテニルブロマンの合成と性質の解明を到達目標として設定していたが、これを達成し、更にこのブロマンの加溶媒分解反応を行い、シクロペンテニルカチオンが発生することを示唆する結果を得ることに成功している。当初の予想を上回る結果であり、100%以上の達成度と考えている。次年度はUV測定を利用した反応速度測定を行い、反応機構に関する知見をさらに集積する予定である。三価の超原子価イミノブロマンやブロモニウムイリドは紫外領域にモル吸光係数εが1万を超える強い吸収を示す。シクロペンテニルブロマンも同様に強い吸収を持つことが期待されるため、十分にこれは実施可能と考えている(実際に予備的結果が得られている)。分解反応速度が求核試剤の濃度に依存しない一次反応であることを確認し、反応機構の強力な根拠となる、反応の活性化エンタルピー、エントロピーを求め、溶媒の極性効果、重水素同位体効果について調べる予定である。分子軌道計算による計算化学的検証も行いたい。実験結果と計算結果を比較検討することにより、さらに緻密な解析が可能になると考えられる。具体的には遷移状態の構造(結合距離、角度など)から、シクロペンテニルカチオンの基本的性質を明らかにできると期待している。

上記のとおり、反応速度を測定するためのUV測定実験を行うため、適切な分光光度計ないし同周辺機器を購入したいと考えている。また、本実験には非常に高い純度の試薬および溶媒が必要であるが、これら消耗品購入にも本予算を充てたい。分子軌道計算を円滑に行うため、新たに演算能力の高いコンピューターの購入も予定している。旅費については、国際学会(京都)、2回の国内学会(東京)での発表を予定している。結果の論文投稿も早急に行う予定である(その他経費)。ところで、次年度への予算繰り越しが生じたのは、分光光度計の購入の必要の是非の判断が実験結果に大きく依存していたためである。実際に必要であるという判断ができたのは年度末であり、すでに50万以上の機器の購入は困難な状況にあった。
新しい型の遷移金属オキサイドクラスターの合成とその反応性

高原子価と低電子価の錯体では構造、反応性および物性に関して、著しい差を生ずる場合が多い。これらの両原子価状態の金属を同一分子内に含むような化合物は、それらが単独で存在するものにくらべて,異核混合原子価金属中心に基づく共同効果あるいは多様な機能を発現する可能性がある。その様な観点から、本研究で有機金属基と金属酸化物を同一分子内に含むオキサイドクラスターの合成に着手し、図1・、2に示すようにめずらしい三重、四重キュバン型構造をもつ〔MCp^*M'O_4┫_41┣D5┫、〔(MCp┣D1*┫D1)┣D24┫D2V┣D26┫D20┣D219┫D2〕2┣D5┫D5 (M=Rh,Ir,M'=Mo,W,Cp┣D1*┫D1=C┣D25┫D2Me┣D25┫D2)を得た。クラスター1┣D5┫D5はCH┣D22┫D2Cl┣D22┫D2中-1.6V付近に多電子移動にもとづくサイクリックボルタモクラムをあたえ、2┣D5┫D5では-0.75Vと-1.3Vに二段階の可逆な還元波が見られた。また水溶液中1┣D5┫D52┣D5┫D5はバルクの水の酸素原子と交換反応をおこし、しかも1┣D5┫D5では末端の酸素原子が、2┣D5┫D5ではブリッジの酸素原子が選択的に交換される。さらに1┣D5┫D5や2┣D5┫D5が1式に示したシクロヘキセンの特異な酸化反応を触媒し、反応条件を変えることによって生成物を選択的に得ることも出来る。
ハイスループットキラル分析に適用可能な量子ドットキラルセンサの創製

本研究では、迅速かつ簡便な蛍光キラルセンシングの新たな手法を提供するために、キラルレセプターで表面修飾された量子ドットを合成し、蛍光キラルセンシングに適用できることを明らかにする。当該年度は、キラルアミノ基とポリエチレングリコール鎖で表面修飾されたCdSe/ZnS量子ドットを合成し、キラル認識能について評価した。目的とする量子ドットは、キラルアミノ基を有する表面修飾剤とポリエチレングリコール鎖を有する修飾剤をオクタデシルアミンで保護されたCdSe/ZnS量子ドットに加え、合成した。それぞれの表面修飾剤の比に応じて、得られる量子ドットの溶解度が大きく異なった。キラルアミノ基を有する表面修飾剤のみを用いた場合、溶解度が非常に低かったため、十分な溶解性確保のためポリエチレングリコール鎖を導入した。得られた量子ドットにキラルカルボン酸を加えると、添加量に応じて消光した。その際、消光速度は加えたキラルカルボン酸のキラリティーに強く依存することが明らかとなった。例えば、O-アセチルマンデル酸をキラルカルボン酸として添加した際には、D体と比較してL体の添加がより大きな消光をもたらすことが明らかになった。また、O-アセチルマンデル酸以外のキラルカルボン酸に対しても同様に、キラリティーに依存した消光が観察された。従って、合成した量子ドットは光学活性カルボン酸の蛍光キラル分析に適用できる可能性が示唆された。当初達成を目指した、それぞれのエナンチマーに対して異なる蛍光応答を示す量子ドットの合成に成功した。また、分子設計と蛍光変化の関係など、さらに有効な量子ドットセンサの開発にとって有用な知見が大いに得られた。従って、本研究では当初の目的を十分に達成しており、計画通りの進展が達成されたと言える。表面修飾に利用するキラル化合物を再設計の上、異なるキラル分子で表面修飾された量子ドットを合成する。合成した量子ドットのキラル認識能を評価し、得られた結果を分子設計にフィードバックすることで、蛍光キラルセンシングに適用可能な光学活性化合物の範囲を広げる。また、エナンチオマー組成(光学純度)の定量的な分析についても、その可能性を検討する。年度当初、目標としたキラルレセプターで表面修飾された量子ドットの合成に苦労した。そこで、表面修飾分子の再設計等を行い、試行錯誤を試みた。最終的には、目的とする量子ドットの合成に至ったが、予定より多くの時間を費やすこととなった。従って、当初計上していた化学試薬や溶媒、実験器具等の消耗品を購入するに至らず、当該年度の支出額は予定していた当初のそれより少なくなった。年度をまたいでしまったが、予定通り次の段階に進むことができるため、当初計上していた化学試薬や溶媒、実験器具等の消耗品を購入する必要が生じる。次年度では、今年度使用しなかった予算を使用し、それらの消耗品等を購入する予定である。また、次年度に計上した予算も使用し、研究を加速させる。
間葉系幹細胞の組織形成ポテンシャルの解明～体内および体外における新規培養法の実践

本研究は、抜去歯由来の4種類の幹細胞と腸骨由来骨髄幹細胞の幹細胞特性を明らかにすることを目的とした。本年度は、in vitro解析においてはフローサイトメトリーとRT-PCRによる各種幹細胞の性質を解析した。その結果、各種幹細胞は一般的に間葉系幹細胞で発現するとされている表面抗原を有し、半定量RT-PCRでは発育段階の異なる幹細胞間で組織特異的マーカーに発現の差が認められた。また、in vivo解析ではmouse歯冠を用いた組織形成能評価を行った。その結果、ヘマトキシリン・エオジン(HE)とマッソントリクロム(MT)染色の結果、各種幹細胞で細胞外マトリックスの産生が認められた。また、蛍光免疫染色では、移植細胞はヒト特異的マーカーに陽性であり、骨形成マーカーにも陽性反応を示した。このことから移植した幹細胞は宿主組織に生着し、硬組織形成に関与していることが示唆された。しかしながら、硬組織形成の違いは明らかになっていない。現在、移植担体を再検討し、in vivoでの組織形成能の解析を進めている。今後は、さらに抜去歯由来の4種類の幹細胞と腸骨由来骨髄幹細胞の詳細な幹細胞特性を検討するin vitro解析と移植による組織形成能評価の確立を目標とするin vivo解析を進めていく予定である。
ナノバブル生成/溶解のスマート計測制御による狭隘空間内物質移動の超高フラックス化

リチウム空気電池は単位重量・単位体積当たりの理論エネルギー密度が最も高い二次電池であるが,現状では本来の電池出力が発揮されていない.これは空気極内への酸素供給量(酸素フラックス)が不足していることに起因しているためであり,本研究では電解液中の溶存酸素濃度を制御し,リチウム空気電池の高出力化を目指した.実験ではナノ・マイクロバブル型酸素溶解装置を用いて電解液内の溶存酸素濃度を6.515.0mg/Lの範囲で制御し,電池性能を調べた.その結果,酸素濃度を増加によって電池性能は向上するものの,さらなる高性能化のためには電極内に電解液を流す等,より能動的な酸素供給が必要であることを示した.リチウム空気電池はリチウムと空気中の酸素を反応に用いるため,理論エネルギー密度が最も高く,電気自動車の航続距離を800km台まで長大化できる二次電池である.しかし現状は酸素を空気極側の気液界面から受動的に溶解・拡散させる速度が遅く,電極への酸素フラックスが不足し,本来の電池出力が発揮されていない.本年度は,ナノバブル生成装置により,リチウム空気電池の電解液内酸素濃度を低濃度(2.6 mg/L)から高濃度(15.0 mg/L)まで幅広く制御しながら,放電試験が実施できる実験装置および電池セルを構築した.電解液中の溶存酸素量を変化させながら放電試験を行ったところ,酸素濃度を増加させるほど過電圧が低減することができた.しかし,酸素を電解液中の拡散のみで輸送すると,高電流密度化に伴う性能低下は避けられなかったため,正極の多孔質電極中に高酸素濃度の電解液が流せるフロー型セルを構築した.放電試験の結果,濃度過電圧が大幅に低減されることが分かり,電極内の反応面への酸素輸送を高フラックス化させることに成功した.当初の計画に示したように,リチウム空気電池の正極に対して,ナノバブルによる酸素輸送を高フラックス化させる実験装置を構築し,電解液中における酸素輸送が電池性能に及ぼす影響について調べた.放電試験の結果,溶存酸素濃度,および電流密度が電池性能に及ぼす影響について明らかにすると共に,電解液フロー型セルを用いることで,酸素濃度過電圧を大幅に低減させることに成功した.リチウム空気電池はリチウムと空気中の酸素を反応に用いるため,理論エネルギー密度が最も高く,電気自動車の航続距離を800km台まで長大化できる二次電池である.しかし現状は酸素を空気極側の気液界面から受動的に溶解・拡散させる速度が遅く,電極への酸素フラックスが不足し,本来の電池出力が発揮されていない.本研究ではナノバブル生成装置を導入して電解液内の酸素濃度制御を実現することで,本年度は電池出力の向上をめざし,参照極を用いたリチウム空気電池正極のインピーダンス計測を実施し,放電に伴う過電圧成分の分離,特定を行った.ナノバブル生成装置を導入し,電解液内の酸素濃度を大きく三種類(低酸素濃度,通常(大気平衡)酸素濃度,高酸素濃度)に制御した際,放電に伴う過電圧の変化を計測した.特にリチウム空気電池の正極における過電圧成分を分離するため,参照極を用いたインピーダンス計測を実施した.実験の結果,高酸素濃度電解液を用いても低電流密度領域から酸素濃度過電圧が生じ,放電に伴う大きな抵抗成分になっていることが明らかとなった.リチウム空気電池はリチウムと空気中の酸素を反応に用いるため,理論エネルギー密度が最も高く,電気自動車の航続距離を800km台まで長大化できる二次電池である.しかし現状は酸素を空気極側の気液界面から受動的に溶解・拡散させる速度が遅く,電極への酸素フラックスが不足し,本来の電池出力が発揮されていない.本年度はこれまでに実施した研究を総括し,電解液フロー型セルを対象に,正極への酸素輸送効率を向上させた際の分極現象への影響を調べた.実験では電解液内を満たした密閉型ビーカーセル内に負極と正極を設置し,マイクロバブルを用いた酸素溶解装置によって電解液内の酸素濃度を任意に制御できる実験系を構築した.大気解放状態での溶存酸素量が9 mg/L程度であるのに対し,30 mg/L程度の高酸素濃度電解液が調製できる.負極はリチウム金属と有機電解質保護膜(PEO18LiTFSl),さらにガラスセラミック(LATP)を積層して作製し,正極には直径10 um程度の炭素ファイバーで構成された炭素多孔質部材を用いた.本研究では電解液中の溶存酸素濃度に対する電池性能を調べるため,正極を電解液内に完全に浸漬させる構成とした.さらに正極は樹脂チューブ内で保持しており,電解液の流路を変更することで正極多孔質中へ強制的に流し,酸素供給を促進させる実験も実施できる構造とした.また,銀塩化銀電極を参照電極として用い,正極電位の変化を抽出した.実験ではI-V曲線の取得とTafel曲線近似,さらに参照極を用いたインピーダンス計測を実施した結果,電解液フロー型セルでは輸送抵抗が大幅に抑制されており,反応抵抗のみが残ることが分かった.電流密度を5 mA/cm2まで引き上げても輸送抵抗は増大しておらず,今後のリチウム空気電池の高出力化に向けた重要な指針が得られた.リチウム空気電池は単位重量・単位体積当たりの理論エネルギー密度が最も高い二次電池であるが,現状では本来の電池出力が発揮されていない.これは空気極内への酸素供給量(酸素フラックス)が不足していることに起因しているためであり,本研究では電解液中の溶存酸素濃度を制御し,リチウム空気電池の高出力化を目指した.

実験ではナノ・マイクロバブル型酸素溶解装置を用いて電解液内の溶存酸素濃度を6.515.0mg/Lの範囲で制御し,電池性能を調べた.その結果,酸素濃度を増加によって電池性能は向上するものの,さらなる高性能化のためには電極内に電解液を流す等,より能動的な酸素供給が必要であることを示した.本年度の研究において,電解液内の溶存酸素濃度制御技術,およびリチウム空気電池正極内への電解液フロー技術を確立した.次年度以降はこれらの技術を適用し,電池の放電特性と共に交流インピーダンス計測を実施し,参照電極を用いることで特に正極性能に及ぼす影響を明らかにする.本年度の研究において,リチウム空気電池正極における過電圧成分を分離することに成功した.これまでの知見を活かし,次年度以降は電解液フロー型空気電池など,放電に伴って十分な酸素供給が実現できるリチウム空気電池システムを構築する.熱工学実験は当初計画通り進めることができた一方,実験試料(リチウム金属,電解液)の消費量が想定よりも少なく済んだため,次年度使用額が生じた.前年度のセルを流用することで,本年度の実験が十分に実施できた.このため,当初計画に含まれていたセルを作製しなかった結果,次年度使用額が生じた.今年度の研究成果を踏まえると,次年度の実験では当初計画よりも実験試料が多く必要になることが見込まれるため,試料購入費用に充てる.今年度の研究成果を踏まえると,次年度の実験では新しいセルを用いることが見込まれるため,セル購入費用に充てる.
間葉系細胞によるCD133陰性大腸癌細胞への腫瘍形成能誘導

昨年の研究申請書に記載した通り、本研究は大きく分けて課題1.大腸癌幹細胞が実体として存在するのか課題2.大腸癌細胞の腫瘍形成能力は間質細胞によって付加されうるか課題3.癌幹細胞の分子標的治療は可能かという3つの課題を平行して検討している。課題1.について今年度は、大腸癌手術サンプルから摘出したprimaryのヒト大腸癌細胞株の培養、ならびにマウス皮下のxenograft株の形成にも複数サンプルで成功した。その後、primaryの大腸癌細胞株においては、CD133よりもCD44/CD166の方が普遍的なマーカーである可能性が報告され、現在CD44/CD166を用いて、同表面抗原陰性群が実際に腫瘍形成能力を有さないかを確認すべく、実験を追試中である。In vitroでは、一昨年Cleversらにより報告された正常小腸細胞からのorganoid assayが、今後の大腸癌幹細胞能力を評価するうえで非常に簡便で有益なassayになると考えられるため【1】、この系がworkするよう、現在条件設定しているところである。課題2.についてセルラインHT29においても、CD44陰性群では腫瘍形成能力が見られなかった。現在CD44陰性HT29細胞と肝星細胞の共培養にて腫瘍形成能力が付与されるかどうか現在マウス皮下移植モデルを用いて検討中である。課題3.について新しい着眼点として、ヒトprimary大腸癌サンプルをCD44陽性/陰性群に分けてsortし、それぞれに発現するmicroRNAを、real-time PCRを用いて検討する予定である。Preliminaryの結果ではあるが、大腸癌細胞株(セルライン)HCT116を用いて、FACSによりCD133陽性細胞とCD133陰性細胞をsortし、CD133陽性細胞のみが1×10<3>でも皮下移植可能であることを示した。現在形成された腫瘍を病理学的に評価し、CD133免疫染色を行っているところである。セルラインだけでなく、手術サンプルから摘出したprimaryのヒト大腸癌細胞株の培養に成功した。これらの細胞株にも一定の比率でCD133陽性細胞が存在することは示せたが、セルラインと違い、現在のところCD133陽性細胞と陰性細胞とを比較して、マウス皮下移植時の腫瘍形成能力に明らかな表現系の違いは示せていない。癌幹細胞は、in vitroでは、無血清培養下でaggregationによりコロニーを形成し、長期にわたって生存する能力を示すとされる。HCT116は無血清培養下で、CD133陽性群が陰性群に比較して、明らかにコロニー形成数が多かった。また、HCT116CD133陽性および陰性細胞をsortし、それぞれ単一の細胞から血清存在下で培養が可能かどうかを評価したところ、CD133陽性群では60%を超える細胞がコロニーを形成したが、陰性群ではほとんどの細胞が死滅した。これらの結果から、少なくともHCT116においては、CD133陽性細胞に癌幹細胞が濃縮して存在している可能性が示された。In vivoの実験系では、1×10<5>でも腫瘍を形成しなかったHCT116CD133陰性細胞に、肝星細胞(1×105)を同時移植すると、1×10<3>でも腫瘍が形成されることが示された。複数回の実験で、この現象には再現性が認められた。さらにこの腫瘍中のCD133比率を再度FACS解析で評価したところ、CD133陽性細胞が誘導されていることが示された。肝星細胞が腫瘍形成能力、コロニー形成能力を付与するメカニズムのひとつとして、chemokine axis(SDF-1/CXCR4)が関与している可能性が示唆される。現在、CXCR4 inhibitor(AMD3100)によって癌幹細胞の能力が抑制されるかどうかを検討中である。
骨髄増殖性腫瘍の病態におけるCalreticulin変異とHMGA2発現の役割

骨髄増殖性腫瘍(MPN)において2013年にCALR遺伝子の変異が報告されたが、造血における役割の詳細は不明であり、マウスモデルを用いた検討を計画した。CRISPR/CAS9法により10 bp deletionを有するtype I likeのCR10dおよび2 bp insertionを有するtype 2 likeなCR2iの作成に成功した。ともに顆粒球系細胞の増加を認めている他、CR2iにおいては脾腫も認めている。今後造血幹細胞の機能解析や遺伝子発現解析などを行う予定である。さらに、Hmga2トランスジェニックマウスと交配させHmga2+CR2iおよびHmga2+CR10dマウスを作成する。骨髄増殖性腫瘍においてcalreticulin (CALR) exon 9変異はtype 1 (52 base deletion)とtype 2 (5 base insertion)を中心に約80種類が報告されている。Type 1-likeでは3n+1の塩基欠失、Type 2-likeでは3n+2の塩基挿入がみられることがわかっている。このため、我々はまず、症例におけるCALR変異陽性者をスクリーニングし、本態性血小板血症(essential thrombocythemia, ET)および原発性骨髄線維症(primary myelofibrosis, PMF)症例においてそれぞれ若干名認めた。今後これらの症例の臨床的特徴が既報告と差異があるか検討することで、マウスの実験の参考にしていく予定である。同時に、我々はCALR変異マウスを作成している。我々はこれまでゲノム編集法などにより、現在までにtype-1 likeとtype-2 likeのマウスをそれぞれ複数得ている。現在、これらを交配して、繁殖させているところである。今後は、十分な数のマウスが得られた時点で、phenotypeの解析として末梢血算、血液分画、脾臓サイズおよび病理組織、骨髄病理組織、分画、colony assayによる細胞増殖能、骨髄移植実験による競合的造血再構築能の測定を予定している。これらによりETもしくはPMFの病像を反映することを期待しているところである。例数が予測よりもやや少ない(5例)ものの、既にCALR変異症例を見いだしている。また、CALR変異マウスについては、作出も順調に進行しているが、解析については今後行う。本邦の骨髄増殖性腫瘍症例においてCALR変異とHMGA2高発現をともに認める症例が骨髄線維症症例に認められることを明らかにし、学会発表を行い(ASH, oral session)、論文投稿中である(Blood Adv, In minor revision)。またCALR exon 9変異マウスは、CRISPR- Cas技術により2種類の作製に成功した。一つはdel 10bp、もう一つはins 2bpである。現在、造血(血算や脾腫の有無、骨髄など)を解析しているところである。これらにおいて血小板増加傾向が認められていることが判明しているが、それが移植により再現されるかなどについても現在検討しているところである。既に初の論文がminor revisionの状態にあり、マウスも得られているため。骨髄増殖性腫瘍においては、ドライバー変異としてJAK2変異およびMPL変異が知られていたが、2013年にCALR(カルレチクリン)遺伝子の変異が報告された。CALR遺伝子変異に関しては骨髄の増殖にいかに関わるかが、よくわかっていなかったため、マウスモデルを用いた検討を計画した。我々はその目的で、CRISPR/CAS9法によりCALRの代表的な変異(exon 9のinsertionおよびdeletion変異)を有するマウスモデルを作成することとした。これまでに2種類のマウスモデルの作成に成功した。一つは10 bp deletionを有する、type I mutant like、もう一つは2 bp insertionを有するtype 2 mutant likeなモデルである。ともに顆粒球系細胞の増加を認めている他、type 2-like lineにおいては、軽度の脾腫も認めている。現在競合的造血再構築アッセイなどの検討を行っているところである。今後シグナル伝達系やコロニーアッセイなどの検討を加え、発表する予定である。症例のさらなる蓄積と詳細な解析を行う。マウスについては解析を進める。マウスの解析を進めていく。また、今後CALRとHMGA2のdouble Tgの樹立を目指す。血液学消耗品購入において差額が生じた。試薬等、想定よりも長く使用できたものが多かったため。次年度はダブルトランスジェニックマウスが作出されるため、次年度使用がより良いと思われる。抗体等を購入する予定である。ダブルトランスジェニックマウスの作出とその解析に用いる
自己株式取得の新たな財源規制基準の提案－株式買取請求制度との関係の検討から

本研究は、財源規制に違反して自社株式買取を行ったことに関する取締役の職務上の注意義務違反の内容とは何かを明らかにすることが研究目的となる。1年次前半までの研究で、本研究を進めていくには、会社法上の債権者保護に関する一般的な議論を優先的に確認する必要があるとの結論に至った。そこで、1年次後半2年次にかけては、デラウェア州一般会社法(DGCL)上における一般的な債権者保護の議論を検討した。この検討の結果、DGCL上では、会社が債務超過であり、かつ、取締役の行為が会社財産の詐害的譲渡または偏頗行為にあたる場合には、取締役の責任が認められていることが明らかとなった。また、2年次には、日本会社法において会社債権者保護の重要な手段である、会社法429条(旧商法二六六条ノ三第一項)に基づく取締役の責任追及に関する議論を検討した。検討の結果、取締役は、会社が債務を弁済できなくなる状態に至ることを合理的に予測し得たはずなのに漫然と経営を継続させた場合には、その責任が認められ、取締役の判断(裁量)が不合理だったとは言えない場合には責任が否定されることが確認された。以上の検討結果を踏まえると、自社株式買取に関する職務上の注意義務違反の責任が問われうる場合として、財源規制に違反するとわかった上で当該自社株式買取を行い、かつ、当該自社株式買取が、会社財産の詐害的譲渡に相当する場合(例えば、株式買取の対象である株主と取締役が共謀して、不当に株式買取価格を釣上げる場合など)が考えられる。財源規制に違反したとしても、その責任を認めるべきではない場合としては、当該自社株式買取が、当該会社の利益のために不可欠であり、かつ、会社の債務を弁済する合理的な見通しが立っている、といった場合が考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、米国法との比較検討から、日本会社法における自社株式買取の新たな財源規制基準を提案することを最終目的としている。「研究実施計画」では、デラウェア州一般会社法における株式買取請求および自社株式買取に対する財源規制に関する議論・判例裁判例の検討を計画していた。しかし、財源規制の基本的な目的である「会社債権者の保護」に関する研究が不足していたため、当該年度は、広く会社債権者の保護に関する米国法の議論の検討を行った。特に、会社債権者保護における取締役の信認義務に関する議論を中心に検討を行った。このような検討は、本研究が自社株式買取の新たな財源規制を模索する上で、自社株式買取に関わる取締役の行為基準および取締役の責任のあり方に着目している点から重要である。米国における会社債権者保護のあり方については、株主との利害調整を如何に図るかというに基づき、会社債権者保護は契約に限るべきという伝統的な見解と、契約だけでなく取締役の信認義務による保護も与えるべきとの見解の対立がある。特に後者の見解は、柔軟な利害調整を図るため、会社債権者の個々の特性に応じて信認義務の保護を与えるべき場合があるとの主張が着目される。更に近年の裁判例では、会社債権者と株主の利害が対立する契機となった取引に取締役または支配株主が利益相反関係にあった場合には、取締役が、会社債権者の利益を考慮し当該取引を公正に行ったかどうかを審査しているものが見られた。以上の検討より、米国では、取締役は会社債権者保護の観点からその行為上の責任を負う場合があることが明らかとなった。この検討結果は、自社株式買取の新たな財源規制を考察する上で、株式買取請求における取締役の行為基準だけでなく、米国法における一般的な会社債権者保護に関する取締役の責任からも示唆が得られ、検討の可能性が広がったことに意義がある。上記、研究実績の概要のとおり、当該年度は研究計画を変更し、一般的な会社債権者保護に関する議論の検討を行った。よって、当初計画していた米国における株式買取請求および自社株式買取に対する財源規制に関する議論・判例裁判例の検討については、これまでの研究の蓄積はあるものの、やや遅れている。研究計画では、米国法および日本法における、株式買取請求および自社株式買取に対する財源規制に関する議論および判例・裁判例の比較検討を行うことを予定していた。しかし、本研究を進めるためには、債権者保護一般に関する議論を理解する必要性から、当該年度は、米国法および日本法における債権者保護一般に関する議論の現在の到達点を確認した。なぜなら、本研究は財源規制違反を判断する基準として取締役の行為の妥当性を取入れ得るかどうかを重要な問題と位置付けているが、この問題を検討するためには、財源規制の根本的な目的である債権者保護一般に関する議論、とりわけ、債権者保護のために取締役に求められる行為ないしは取締役の責任の議論を参考にすることが不可欠であるという考えに至ったからである。債権者保護一般に関する議論の検討は現在も続いているが、米国法上、債権者保護のために取締役に求められる行為、および、債権者保護に関して取締役が果たすべきとされる責任は、会社の財産の流出の防止に特化されていると言えるのではないかと考察している。このような米国法に対して、日本会社法における、取締役の会社債権者に対する責任に関する判例および通説は、取締役が広く責任追及され得る状況となっている。会社債権者が取締役に対して広く責任追及し得る法的枠組みは、日本法特有のものである。財源規制違反を判断する基準として取締役の行為の妥当性を取入れ得るかという問題を検討する上では、日本法のこのような特殊性を慎重に考慮しなければならないことが明らかになった。前述

「9.研究実績」のとおり、当該年度は、当初の研究計画を変更し、米国法および日本法における債権者保護一般に関する議論の検討を行った。当初の研究計画どおりの進捗ではないものの、債権者保護一般に関する議論の検討という本研究に不可欠な課題の検討は進めることができ、また前述のように、本研究における重要な問題を検討する上で考慮しなければならない日本法の特殊性が明らかになったことから、研究全体としてはおおむね進展していると考えている。本研究は、財源規制に違反して自社株式買取を行ったことに関する取締役の職務上の注意義務違反の内容とは何かを明らかにすることが研究目的となる。1年次前半までの研究で、本研究を進めていくには、会社法上の債権者保護に関する一般的な議論を優先的に確認する必要があるとの結論に至った。そこで、1年次後半2年次にかけては、デラウェア州一般会社法(DGCL)上における一般的な債権者保護の議論を検討した。この検討の結果、DGCL上では、会社が債務超過であり、かつ、取締役の行為が会社財産の詐害的譲渡または偏頗行為にあたる場合には、取締役の責任が認められていることが明らかとなった。また、2年次には、日本会社法において会社債権者保護の重要な手段である、会社法429条(旧商法二六六条ノ三第一項)に基づく取締役の責任追及に関する議論を検討した。検討の結果、取締役は、会社が債務を弁済できなくなる状態に至ることを合理的に予測し得たはずなのに漫然と経営を継続させた場合には、その責任が認められ、取締役の判断(裁量)が不合理だったとは言えない場合には責任が否定されることが確認された。以上の検討結果を踏まえると、自社株式買取に関する職務上の注意義務違反の責任が問われうる場合として、財源規制に違反するとわかった上で当該自社株式買取を行い、かつ、当該自社株式買取が、会社財産の詐害的譲渡に相当する場合(例えば、株式買取の対象である株主と取締役が共謀して、不当に株式買取価格を釣上げる場合など)が考えられる。財源規制に違反したとしても、その責任を認めるべきではない場合としては、当該自社株式買取が、当該会社の利益のために不可欠であり、かつ、会社の債務を弁済する合理的な見通しが立っている、といった場合が考えられる。今後の研究では、当該年度で検討した米国における会社債権者保護の議論および考え方を基礎に、自社株式買取の財源規制が問題となった事例を検討し、取締役の行為基準の考察を試みる。また、財源規制において取締役の行為に求められると考えられる公正性について具体的な検討を行うため、株式買取請求における取締役の行為基準との比較検討を行いたい。今後は、第一に、米国法および日本法における債権者保護一般に関する議論の検討をもう少し進める。第二に、民法および倒産法における債権者保護のあり方と、会社法における債権者保護のあり方の接続ないしは棲み分けを検討する。そして第三に、第二の検討を踏まえて、会社法上の新たな財源規制基準の提案を試みる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
配偶子間の接着における糖鎖の役割

平成6年度はハムスター卵管糖タンパク(オビダクチン)と精子及び卵との特異的結合を検討する実験を行った。1ハムスター精子3×10^7個と精製ハムスターオビダクチンをインキュベーションしたところ、550ngのタンパク量範囲で結合は直線的となりそれ以上のオビダクチン量ではプラトーに達した。この結果からオビダクチンに特異的結合をする分子が1分子精子上にあることが示唆された。2精巣上体より採取した精子がオビダクチンと反応することから、精子上の結合タンパクの由来を調べるため精巣上体の凍結切片を作製しオビダクチンを用いて蛍光染色を行った。精巣上体上皮のlumen側及び上皮細胞質内に強い蛍光が観察された。この結果から、精子頭部に存在が確認されたオビダクチン結合分子は精巣上体上皮にも存在することが明かとなった。しかしこの結果だけでは精子の結合分子のoriginを特定するには不十分であるので更に他の部位の切片も作製し現在検討を行っている。3卵透明帯とオビダクチンの結合に預かる分子のエピトープを調べるため透明帯を酵素処理しオビダクチンとのbinding実験を行った。endo-galactosidase処理し糖鎖を部分的に除去した透明帯はオビダクチンとの結合能を失った。この結果から透明帯ではその糖鎖がオビダクチンとの結合に直接関与していることが示唆された。以上の結果からハムスターオビダクチンは配偶子に特異的に結合することが定量的に確認され特に透明帯との結合には糖鎖が重要であることが明らかになった。
国際法の観点からみた航空協定と、国際民間航空輸送体制-論理的・実証的研究

国際民間航空輸送サービスにおける現在の最大の課題といえる米国のオープン・スカイ政策の実態とそれに対する各国の反応について、国際法の観点から検討を加えた。この検討の一応の成果は、1998年4月24日に韓国航空宇宙法学会(Korean association of Air and Space Law)において発表し、論文は韓国航空宇宙法学会誌(Korean Journal of Air and Space Law)に掲載された。国家安全保障や威信といった要素も含む航空輸送を通常のサービス貿易の一形態とみることは妥当でないこと、米国の主張するオープンスカイ政策はカボタージュを開放しないなど真の航空自由化ではなく、米国メガキャリアに著しく有利なアメリカンスタンダードであるに過ぎないこと、にもかかわらず長期的にはこれがグローバルスタンバードとなるトレンドは不可避であること、このような中で不平等条約といわれた日米航空協定の改訂を完全自由化ではなく達成した日本の立場は注目されるが、以遠権規定の解釈という観点からは算定基準の変更等、やや一貫性に欠ける要素が見られること、等が得られた結論の一部である。さらに、検討の成果は学部講義および大学院演習において教育という形で活かすこともできた(「交通・エネルギー分野の国際組織」は講義をもとに教育用に執筆したものである)。今後は国際民間航空輸送の問題(紛争)の中心は空港問題(スロット、空港使用料等)に移っていくと考えられるため、スロット配分問題や空港使用料問題(特にヒースロー空港使用料米英仲裁判決)につき検討をすすめた。いずれこの主題についても論文を公表したいと考えている。民間航空輸送サービスにおける現在の最大の課題ともいえる、米国のオープン・スカイ政策の実態とそれに対する各国の反応を検討するとともに、1998年1月末に一応の決着をみた日米航空紛争についてフォローした。前者の課題については、まず米国のオープンスカイ政策の端緒となった1995年4月のペ-ニャ運輸長官の声明、米国がこれまで締結した23のオープンスカイ協定につき、特に輸送力条項に焦点をあてて検討をすすめた。さらに、現存する航空協定の輸送力条項の分類の検討、サービス貿易協定(GATS)における航空輸送サービスの扱い、世界航空輸送会議における運輸権の扱い、アジア・オセアニア国際航空輸送会議、OECDレポートへの日本政府の見解、APECでの議論などを検討した。米国の主張するオープンスカイは、普遍的なものとはほど遠く、モノ貿易におけるGATT/WTOの自由化の論理を安易にこの航空輸送サービスという特殊な分野に適用することは危険でさえある。後者の課題については、1996年に執筆した論文以降の最近の日米航空紛争の展開をフォローした。特に1998年1月末の合意議事録の分析・評価をすすめた。この合意はオープンスカイが唯一の選択肢では決してないことを示すものであり、新しい航空輸送体制のあり方を内外に示した意義は小さくないといえる。研究の成果は、1998年4月の韓国航空宇宙法学会で発表する。2年目は、さらに欧米間の航空協定の解釈・適用をめぐる展開を詳細にフォローするとともに、輸送力をめぐる他の諸課題(空港スロット問題や空港使用料をめぐる問題)についても国際法の観点から検討をすすめたい。
簡易降雪観測装置の開発

短い時間間隔で空中を落下している降雪粒子を詳細に観測できる装置を開発することを目的として、以下の14の手順で研究を進めた。1.降雪観測塔を作製した。2.観測塔の中に降ってくる粒子映像をテレビカメラより、毎分26回ずつ画像処理システムに取込み、粒子の粒径分布と落下速度の解析を行った。3.デ-タベ-スを構築し、空間数密度、平均落下速度、粒径別落下速度及び降雪の長期間状況を検索できるようにした。4.公衆回線を使った観測デ-タの転送の予備実験を行った。本研究の降雪粒子デ-タは粒子映像の画像処理から得られた画像デ-タであるが、降雪状況を表すには、粒径、落下速度および空間数密度の3要素だけであ必要かつ十分である。この3要素をデ-タベ-スに登録することにより、降雪粒子映像を直接デ-タ-ベ-スに登録するよりも大幅にメモリの効率化並びにデ-タ検索の高速化を図ることができるようになったばかりでなく、降雪状況の定量的解析も可能になった。さらに長期間のデ-タ登録を行うことにより、これまでの積雪深等の測定のように地上に落下した雪の観測では得ることのできなかった新しい処理デ-タ(空間数密度の最大値の検索、降雪の継続時間および降雪時間割合等)を求めることが可能となった。本研究は、ビデオカメラより画像処理システムに降雪雪片の映像を取り込むことにより、冬季期間連続的に空中の降雪状況の観測を行う移動式の小型簡易降雪観測装置を作製し、デ-タベ-スの構築を行うものである。今年度は以下の手順で研究を進めた。1.移動式の小型簡易降雪観測塔を作製した。2.降雪粒子を固体撮像カメラを使って画像処理装置に取り込んだ。3.パソコンを使って、降雪粒子の大きさ、分布および落下速度を解析し、ディスクに格納するプログラムを開発した。4.蓄積されたデ-タベ-スから、降雪状況および各種の観測デ-タを検索するプログラムを開発した。5.平成元年12月平成2年3月の期間、実際に本開発装置を使って観測し、実用化の検討を行った。短い時間間隔で空中を落下している降雪粒子を詳細に観測できる装置を開発することを目的として、昨年度までは、以下の13の手順で研究を進めた。2.観測塔の中に降ってくる粒子映像をテレビカメラより、毎分2回ずつ画像処理システムに取込み、粒子の粒径分布と落下速度の解析を行った。3.デ-タベ-スを構築し、空間数密度及び平均落下速度を検索できるようにした。今年度は、さらに進めて、2'.粒子の取込み頻度を毎分6回ずつに増やし、測定精度を高めた。3'.デ-タベ-スの検索時間を短縮し、またメニュ-を増やし、粒径別落下速度及び降雪の長期間状況の検索もできるようにした。本研究の降雪粒子デ-タは粒子映像の画像処理から得られた画像デ-タであるが、降雪状況を表すには、粒径、落下速度および空間数密度の3要素だけで必要かつ十分である。この3要素をデ-タベ-スに登録することにより、降雪粒子映像を直接デ-タベ-スに登録するよりも大幅にメモリの効率化並びにデ-タ検索の高速化を図ることができるようになったばかりでなく、降雪状況の定量的解析も可能になった。
科学技術に関する児童・生徒の意思決定と合意形成を支援する教員養成プログラム開発

本研究の目的は、科学技術と社会の関わりの中で生じる諸課題に対する、児童・生徒の個人的な意思決定とクラス内の合意形成を支援するために、理科教員に求められる資質・能力を明らかにし、その育成のための具体的な教員養成・研修プログラムを開発することであった。まず、以前に開発した学習プログラムを取り上げ、これを活用するための教員研修プログラムを開発した。これは、「地球温暖化対策」について「シナリオ・ワークショップ」形式で討論させる授業を実践できるよう、予備知識や留意点を解説したうえで、授業を模擬体験し、さらに、討論で生じる指導上の課題を検討するものである。これについては、教員を対象とした研修会において実際に活用した。さらに、教師が独力でも活用できることを念頭に、「人工知能(AI)」について「フューチャーサーチ」形式で生徒に討論させる学習プログラムと、学習指導のための手引書としての指導者用冊子を、あわせて開発した。これについては、教員養成課程の学生を対象に試行し、効果や改善点を検証した。また、「遺伝子検査」について「フューチャーサーチ」形式で討論する学習プログラム・教材冊子、「デザイナー・ベビー」について「フューチャーサーチ」形式で討論する学習プログラム・教材冊子、「ゲノム編集」について「コンセンサス会議」形式で討論する学習プログラム・教材冊子、「機能性表示食品」についてのグループ討論を中心とする学習プログラム・教材冊子を、それぞれ開発した。これらについても、教員養成課程の学生を対象に試行し、効果や改善点を検証した。また、これらの試行授業を、教員養成プログラムの実践としても位置付けることができる。この他に、以前に開発した学習プログラム・教材冊子の内容や試行結果を再検討しつつ、成果の発表や普及に努めるとともに、過去に開発した類似教材も含めた冊子集を作成した。本研究は、科学技術に関する児童・生徒の個人的意思決定とクラス内の合意形成を支援するために、理科教員に求められる資質・能力を明らかにし、その育成のための具体的な教員養成・研修プログラムを開発することを目的としている。以上の目的を達成するため、本研究では、情報収集、開発準備、プログラム開発、試行・評価の4つの段階(フェーズ)で研究を進めていく計画である。平成28年度は、おもに情報収集のフェーズとして位置付けられるため、科学技術に関わる意思決定と合意形成に焦点を当てた先行研究や教育実践のほか、本研究に関わると思われる文献等を収集し、これまでの知見を整理してきた。今後もこの作業は随時継続していく必要があるが、これまでに、次年度移行の研究に資する有用な情報や知見が得られた。さらに、開発準備のフェーズ以降に位置付けられる作業の一部にも、着手してきた。例えば、遺伝子検査に焦点を当て、現状の解説と討論活動を中心としたプログラム・教材冊子を開発し、教員養成課程の学生を対象に試行を行った。今後は、試行結果を踏まえて、プログラム・教材冊子をさらに改善していくことが必要である。また、このプログラム・教材冊子は、これまでの教材開発手法を踏襲したものであり、教員養成プログラムとするには、まだ検討や改善が必要である。とは言え、このような今後の検討や改善のための示唆も、これまでの試行によってある程度得ることができた。以上を含む、次年度以降を見据えた研究作業の遂行により、科学技術に関する児童・生徒の意思決定と合意形成を支援する教員養成プログラムを開発するための、基盤固めについて着実に進めてきた。本研究に関わると思われる文献等を収集し、これまでの知見を整理するなど、情報収集のフェーズに該当する研究作業については、特に問題なく進行してきた。また、開発準備のフェーズ以降に該当する研究作業にも、一部着手することができた。例えば、遺伝子検査に焦点を当て、現状の解説と討論活動を中心としたプログラム・教材冊子の試行版が開発された。ただし、このプログラム・教材冊子は、これまでの教材開発手法を踏襲したものであり、教員養成プログラムとしては、まだ改善や検討が必要である。これらの研究作業や、その周辺の補助的な研究作業を含めて、研究目的の達成を目指しつつ柔軟に研究作業を進めてきた結果、完遂したとまでは言えないものの、次年度以降の研究の基盤としては、おおむね順調に進展していると考えられる。本研究は、科学技術と社会との関わりの中で生じる諸課題に対する、児童・生徒の個人的意思決定とクラス内の合意形成を支援するために、理科教員に求められる資質・能力を明らかにし、その育成のための具体的な教員養成・研修プログラムを開発することを目的としている。この目的を達成するため、本研究では、情報収集、開発準備、プログラム開発、試行・評価の4つの段階(フェーズ)で研究を進める計画となっている。平成29年度までは、情報収集と開発準備の段階に含まれる研究作業に取り組んだうえで、プログラム開発および試行・評価の段階にまで、作業を進めた。まず、市民参加型テクノロジー・アセスメントの手法を活用した理科教材を開発し、理科教員免許取得を目指す教職課程の学生を対象に、試行と評価を行なった。このプログラムは、遺伝学の急速な進展にもとなう「デザイナー・ベビー」の誕生可能性に焦点を当て、フューチャーサーチの形式を応用したグループ討論によって、意思決定・合意形成を促すものである。さらに、過去に開発した同種のプログラムをベースにして、教員養成課程や現職教員研修での活用を念頭に置いた、学習指導のための研修プログラムを開発した。この研修プログラムでは、地球温暖化対策に焦点を当てた学習プログラムについて、授業で実際に活用するための予備知識や指導上の留意点を解説するとともに、シナリオ・ワークショップの形式を応用した生徒の討論活動の中で起こりえる指導上の課題について、指導者の立場で議論する活動を位置付けた。