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野球の投球技術の検討～パフォーマンス向上を目指して～

本研究は,野球投手のパフォーマンス指標の中でも「キレ」,「伸び」といった感覚的な表現で表される性質の向上に向けたトレーニング法,指導法の確立を目的とし,身体動作,筋力発揮がボールの回転や球速に与える影響を明らかにするものであった.前年度までにプロ野球,大学野球投手各11名の直球のボール回転の特徴を明らかにしたが,この内容は本年度,国際誌Medicine & Science in Sports & Exerciseに受理,掲載された.また本年度にはこれまで検討した直球に加え変化球にも着目し,そのボール回転飛翔軌道を明らかにした.その結果,直球を含めた全投球の水平,垂直方向への変位量(ΔX,ΔZ)は,スピンパラメータ(移動速度に対する回転速度の比)の水平,垂直方向成分をそれぞれ独立変数とした回帰式(p<0.001)で表された.これにより,ボール回転速度,回転軸角度,移動速度を計測することで,変位量を精度よく推定することが可能となった.同様に,回転軸に対するボール縫目の向きの違いが飛翔軌道に与える影響についても検討した.これらの結果から,どのような球種であっても,その飛翔軌道にはボール回転速度,回転軸角度,移動速度が強く影響することが明らかとなった.また変位量とスピンパラメータ各成分との関係を表す回帰式からは,投手がある球種の変位量を増減させようとするとき,個々によって回転軸角度,回転速度のどちらの改善が必要かを判断できるようになった.改善点によって投手が取るべき方策は異なると考えられ,投球されたボールの回転を計測することで効率の良い指導・トレーニングに繋がるものと考えられた.予定していた実験は一部を除いて終了した.研究結果は英文誌に投稿し,原著論文として掲載された.また予定していた件数を越える計4件の学会発表を行った.これまでの研究では,ボールの回転を詳細に調べることで投手のパフォーマンス能力を定量的に評価することができた.またボールリリース時の手指の動作とボール回転との関係も明らかにしたが,指の動作は極めて高速で行われるため意識的に変化させることが困難であるため,研究結果が投手のトレーニングに直接活用できるものではない.そこで今後は,投球動作の中でも投手が意識的に変化させやすいと考えられる,より近位の上肢,体幹部の動作に着目し,ボール回転との関係を明らかにする、この研究の成果は,投手のパフォーマンスを高めるためのトレーニング,指導法の確立に大きく結びつくものと考えられる.本研究は,野球投手のパフォーマンス指標の中でも「キレ」,「伸び」といった感覚的な表現で表される性質の向上に向けたトレーニング法,指導法の確立を目的とし,身体動作,筋力発揮がボールの回転や球速に与える影響を明らかにするものである.まず一流投手のボール回転の詳細を明らかにするため,プロ野球投手,大学野球投手各11名の投じる直球のボール回転速度,回転軸角度を高速度ビデオカメラの映像から算出した.その結果,両群間に有意な差は認められなかったが,個々の特徴において感覚的な表現との関連を見出すことができた.次に実際に投球されたボールの回転と飛翔軌道の関係を検討した.被験者は大学野球投手7名とし,様々な球種の投球を行わせた.この際のボール回転を1台の高速度ビデオカメラで撮影し,ボール回転速度,回転軸角度を算出した.またリリースから捕手の捕球までのボールの動きを3台の高速度ビデオカメラで撮影した.これらから,自由落下したと仮定した捕球位置と実際の捕球位置との差と,ボール回転軸角度を考慮したスピンパラメータとの間に高い相関関係が認められた.さらに直球投球時の手指の動作とボール回転の関係について検討し,ボールが回転するメカニズムを明らかにした.被験者はプロ野球投手5名,大学野球投手2名とし,直球を3球投球させた.この際のボールリリース前後約20msecの手指,ボールの動きを高速度ビデオカメラで撮影し,ボールの回転速度と示指,中指各関節角度を算出した.その結果,リリース前の各指のPIP関節伸展角度変化量とボール回転速度の間にはそれぞれ高い正の相関関係が認められた.このことからボール回転速度に指の動作が大きく影響している可能性が示唆された.本研究は,野球投手のパフォーマンス指標の中でも「キレ」,「伸び」といった感覚的な表現で表される性質の向上に向けたトレーニング法,指導法の確立を目的とし,身体動作,筋力発揮がボールの回転や球速に与える影響を明らかにするものであった.前年度までにプロ野球,大学野球投手各11名の直球のボール回転の特徴を明らかにしたが,この内容は本年度,国際誌Medicine & Science in Sports & Exerciseに受理,掲載された.また本年度にはこれまで検討した直球に加え変化球にも着目し,そのボール回転飛翔軌道を明らかにした.その結果,直球を含めた全投球の水平,垂直方向への変位量(ΔX,ΔZ)は,スピンパラメータ(移動速度に対する回転速度の比)の水平,垂直方向成分をそれぞれ独立変数とした回帰式(p<0.001)で表された.これにより,ボール回転速度,回転軸角度,移動速度を計測することで,変位量を精度よく推定することが可能となった.同様に,回転軸に対するボール縫目の向きの違いが飛翔軌道に与える影響についても検討した.これらの結果から,どのような球種であっても,その飛翔軌道にはボール回転速度,回転軸角度,移動速度が強く影響することが明らかとなった.

また変位量とスピンパラメータ各成分との関係を表す回帰式からは,投手がある球種の変位量を増減させようとするとき,個々によって回転軸角度,回転速度のどちらの改善が必要かを判断できるようになった.改善点によって投手が取るべき方策は異なると考えられ,投球されたボールの回転を計測することで効率の良い指導・トレーニングに繋がるものと考えられた.予定していた実験は一部を除いて終了した.研究結果は英文誌に投稿し,原著論文として掲載された.また予定していた件数を越える計4件の学会発表を行った.これまでの研究では,ボールの回転を詳細に調べることで投手のパフォーマンス能力を定量的に評価することができた.またボールリリース時の手指の動作とボール回転との関係も明らかにしたが,指の動作は極めて高速で行われるため意識的に変化させることが困難であるため,研究結果が投手のトレーニングに直接活用できるものではない.そこで今後は,投球動作の中でも投手が意識的に変化させやすいと考えられる,より近位の上肢,体幹部の動作に着目し,ボール回転との関係を明らかにする、この研究の成果は,投手のパフォーマンスを高めるためのトレーニング,指導法の確立に大きく結びつくものと考えられる.
確率Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法の発展的研究

常微分方程式にノイズ項を加えた微分方程式,つまり,確率微分方程式に対する数値解法を導出した.常微分方程式に対して,計算コストが比較的低く,数値計算誤差の増大を抑える解法が提案されている.本研究では,それらの利点を保持したまま,確率微分方程式の解法へと拡張した.応用例として,生化学反応のシミュレーションに我々の解法を適用し,その有効性を示した.本年度当初は科研費を英国等への渡航に使用する計画であったが,所属機関から別の予算を得,それにより渡航費と滞在費を賄った.したがって,科研費を国際会議での発表の為に使用した.である(発表題目は略).論文では,常微分方程式に対するExponentialオイラー法を拡張し,伊藤型確率微分方程式(SDE)の解を平均二乗の意味で近似する解法を提案した.また,本解法が生物化学反応のシミュレーションに有用であることを数値実験で示した.国際会議1)では,この論文の内容の一部を発表した.国際会議2)では,Exponentialルンゲ・クッタ法を拡張し,伊藤型SDEの解の任意のモーメントを近似する解法について発表した.現在,これに関する論文を執筆中である.常微分方程式にノイズ項を加えた微分方程式,つまり,確率微分方程式に対する数値解法を導出した.常微分方程式に対して,計算コストが比較的低く,数値計算誤差の増大を抑える解法が提案されている.本研究では,それらの利点を保持したまま,確率微分方程式の解法へと拡張した.応用例として,生化学反応のシミュレーションに我々の解法を適用し,その有効性を示した.今年度に発表した論文は,である.また,プレプリントとして九州工業大学のテクニカルレポートにを発表した.どちらも数値的安定性に優れた陽的な数値解法に関する研究成果である.1)では,生化学反応のシミュレーションを行う為に,伊藤型確率微分方程式の解を平均二乗の意味で近似し,解の非負性を保つ解法を与えた.2)では,伊藤型確率微分方程式の解の任意のモーメントを近似する新しいタイプの解法を提案した.この内容で一流の国際雑誌に論文を投稿したが,採択されなかった.その為,現在修正中である.数値解析交付申請書に達成度の目安として,海外の一流雑誌に論文を年度当たり,1,2本発表することを挙げた.本年度は2本の論文を発表し,新たに2本準備中なので,おおむね順調に進展していると言える.申請書に達成度の目安として,海外の一流雑誌に論文を年度当たり,1, 2本発表することを挙げた.本年度は1本の論文を発表し,もう1本を書き始めているので,おおむね順調に進展していると言える.交付申請書に達成度の目安として,海外の一流雑誌に論文を年度当たり1, 2本発表することを挙げた.本年度は1本発表,2本投稿なので,おおむね順調に進展していると言える.計算生物学に現れるSDEに有効な解法の研究を進めているところである.これらは非常に見込みのある解法なので,今後もこの研究を続けていく.この研究はオックスフォード大学のK. Burrage教授と共同で行っていく.現在執筆中の論文をできるだけ早く投稿する.次に,申請書に書いた他のテーマについても研究を進める.これまでに提案した解法に対して,多層モンテカルロ法の考え方を導入し,シミュレーション回数を減らす.その次に計算生物学に現れるSDEを考え,我々の解法が効率的かつ効果的であることをシミュレーションによって示す.これらの研究をオックスフォード大学のK. Burrage教授と共同で行っていく.イギリスへの渡航費,現地での滞在費,国際会議への参加費等に研究費を使用する予定である.また,デスクトップコンピュータの購入も予定している.イギリスへの渡航費,現地での滞在費,国際会議への参加費等に研究費を使用する予定である.
共培養システムによる骨髄細胞等の心筋分化誘導に関する研究

骨髄細胞が生体内で心筋へ分化する可能性を示す報告はこれまでいくつかあったが,in vivoの現象であるため,その真偽やメカニズムに関して十分に検討できていなかった.そこで我々はこの現象を解析する目的で,GFPマウスの骨髄細胞とラット新生児心筋細胞のin vitro共培養システムを確立し,心筋組織に類似した環境を再現することで,この"環境因子"が骨髄細胞の心筋細胞への分化を誘導することを実験的に明らかにした.しかしながら,本システムにおいて心筋細胞へと分化する骨髄細胞はごくわずかであり,心不全患者の心機能を改善するためには心筋細胞への分化誘導を促進する工夫が必要であると考えられた。そこで本システムの培養液中に顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)を0ng/mlから100ng/mlまで濃度を変えて添加したところ,心筋細胞分化するGFP陽性骨髄細胞数はG-CSF濃度50ng/mlまで用量依存的に増加することが確認された.また,ヒト拡張型心筋症心由来の心筋培養細胞を用いた系においてもG-CSFは用量依存的に総細胞数,Troponin I, Ki-67陽性細胞数を増加させた.更に,免疫組織学的検討でヒト正常心筋では陰性のG-CSF受容体が,ヒト拡張型心筋症の心筋細胞においては不均一に染色された.以上より,G-CSFが骨髄由来細胞だけでなく拡張型心筋症のような病的心筋細胞にも直接的に作用して,心筋細胞の分化,増殖を誘導することで,拡張型心筋症患者の心機能改善に促進的に働く可能性が示唆された.緒言)骨髄細胞が生体内で心筋へ分化することを示す報告がいくつかあるが、in vivoでの現象で〓るがゆえに、心臓内環境因子の詳細は不明である。われわれは、これらの現象を、in vitroで模〓化することにより、環境因子による骨髄細胞の分化誘導の解析を行なった。方法)ラット新生児〓筋細胞(CM)とGFPマウス骨髄細胞(GFP-BM)を用いて、Group1:GFP-BM単独培養〓Group2:GFP-BMとCM(Insert内)培養、Group3:GFP-BMとCMの同一培養皿内共培養のモデ〓を作成した。GFP-BMのCMとの同期的収縮の現象と免疫組織学的検討により心筋分化を解析し〓結果)Group1と2においては、GFP-BMの拍動や心筋原性分化は認められなかった。それに対〓て、Group3では、共培養開始2日後から、一部のGFP-BMは拍動するCMに接着し同期収縮を〓ているのが観察された。共培養開始1日後からMyosin Heavy Chain陽性GFP-BMが認めら〓(0.14%)、5日後に有意に増加した。Connexin43陽性とANP陽性(0.78%)GFP-BMは、2日後〓ら認められた。Troponin I陽性GFP-BMは4日後に初めて認められ、その後増加した。考察)〓の共培養システムを用いて心臓内環境モデルを作成することで、In vitroにおいて人工的化合物〓用いることなく骨髄細胞の心筋分化を報告した。"環境因子"といわれてきた骨髄細胞の心筋分〓のメカニズムの解明に一つの方法論を提供し、さらに、in vivoでの条件を模擬化することにより〓in vitroで心筋分化に関する研究の発展に貢献することが期待される。結論)本研究での共培養〓ステムで、骨髄細胞は、心筋細胞との直接接着により心筋特異的タンパクの発現を認め、心筋原〓分化をすることが明らかになった。そこで本システムの培養液中に顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)を0ng/mlから100ng/mlまで濃度を変えて添加したところ,心筋細胞分化するGFP陽性骨髄細胞数はG-CSF濃度50ng/mlまで用量依存的に増加することが確認された.また,ヒト拡張型心筋症心由来の心筋培養細胞を用いた系においてもG-CSFは用量依存的に総細胞数,Troponin I, Ki-67陽性細胞数を増加させた.更に,免疫組織学的検討でヒト正常心筋では陰性のG-CSF受容体が,ヒト拡張型心筋症の心筋細胞においては不均一に染色された.以上より,G-CSFが骨髄由来細胞だけでなく拡張型心筋症のような病的心筋細胞にも直接的に作用して,心筋細胞の分化,増殖を誘導することで,拡張型心筋症患者の心機能改善に促進的に働く可能性が示唆された.
超新星1987Aからの連続動波検出の基礎研究

1.パルサー(中性子星)からの連続重力波検出のためのデータ解析用アルゴリズムを整備し、計算機用プログラムをまとめた。これにより、起新星1987Aイベント後に高工研低温重力波検出器を用いて集録されたデータを解析して、重力波周波数が60Hz近傍であると仮定するとき、連続重力波強度の上限値として、hx<1.45×10^<-20>、hx<1.74×10^<-20>を与えた。2.低温重力波検出器の性能の改善を試み、(1)高工研重力波検出器をモデルとして防振システム、特に、その低温部分を改良した。(2)変動重力場生成装置を試作し低温重力波アンテナの感度を較正した。(3)これらの成果によって大型検出器の設計方針が正しいことを確認しその建設を進めた。3.起新星1987Aの中性子星が発見されたとのニュースに接し、直ちに重力波アンテナの開発を進めた。(1)中性子星からの重力波の周波数4kHz領域で稼動する新しいタイプの重力波アンテナを考案し、低温実験によって十分な性能を有することを確認した。(2)アンテナの帯域幅を広げるため、共鳴型トランスデューサーの開発を進めている。(3)重力波検出器の信号雑音比の理論的考察、共鳴型トランスデューサーによる周波数追尾の方法を考察し、重力波検出器の感度を上げることを集中的に検討している。中性子星の回転周波数が予想されていた上限値の近くにあることがわかったが、現在、これに対応する重力波検出器の基礎的な問題はほぼ解明できているので、できるだけ早い時期に重力波検出実験を開始したい。
細胞小胞輸送に関わる低分子量GTP結合蛋白の蛍光イメージングによる時空間的解析

細胞小胞輸送は、細胞の生存に必須の過程を制御するのみならず、細胞内外の情報伝達においても重要な現象である。この細胞小胞輸送がどのように制御されているのかを明らかにするために、蛍光共鳴エネルギー移動の原理に基づくプローブを作成し、細胞小胞で低分子量GTP結合蛋白の活性が制御される様子を世界で初めて可視化した。さらに、これら低分子量GTP結合蛋白の活性制御に関わる分子を同定することに成功した。本研究においては、申請者らの培ってきたFRETプローブ作成技術を他の小胞輸送に関わる低分子量GTP結合蛋白群に広げるとともに、今回開発した全反射蛍光顕微鏡を用いたFRETイメージング技術を駆使して、細胞小胞輸送に関わる低分子量GTP結合蛋白の小胞輸送過程におけるON・OFFの様子を画像化する。そして、これらの知見をもとに、低分子量GTP結合蛋白の小胞輸送における役割を明らかにしていく。Rabファミリー低分子量GTP結合蛋白およびArfファミリー低分子量GTP結合蛋白の活性化モニターの作成を行った。また、Rasファミリー低分子量GTP結合蛋白の一つR-RasのFRETプローブを作成し、R-Rasの機能を解析した。R-Ras蛋白に対する良い抗体がなかったのでまず抗体を作成した。この抗体を用いて組織内分布および細胞内分布を調べた。R-Rasは平滑筋にもっとも多く発現しており、次いで、副腎髄質および膵臓ランゲルハンス氏島に多く発現していた。細胞内では、初期およびリサイクリングエンドソーム上に存在していた。このことはR-Rasが細胞外分泌に関与することを示唆する結果である。さらにFRETプローブでRRasの活性を調べたところ、エンドソーム上で活性が強いことがわかった。エンドソームにおいてはRalAの活性も高いことを我々は報告している。そこで、R-Rasに結合するRalA活性化因子を調べたところ、このエンドソーム上でR-RasがRal活性化因子であるRgl2/Rlfと結合していることを見出した。RNAiによりR-Rasの量を減らすと、RalAの活性が低下したことからR-RasがRalAのエンドソーム上での活性化を制御していることが明らかとなった。さらに、PC12細胞および下垂体細胞を用いて細胞外分泌におけるR-RasおよびRalAの影響を解析し、R-Ras-RalA経路がホルモン分泌に関与するという結果を得た。本年度は、まず、初期エンドソームに主として存在し、初期エンドソームと小胞の融合を制御しているRab5に対するFRETバイオセンサーを作成した。このバイオセンサーはゲインが90%程度あり、今まで作成したバイオセンサーの中では極めてよいものであると評価された。このバイオセンサーを用いて、アポトーシス細胞貪食過程におけるRab5の活性変化を可視化した。さらに、Rhoファミリー低分子量GTP結合タンパクRac1についても同様の検討を行った。その結果、Rac1活性の高い場所で、アポトーシス細胞の貪食が起きること、アポトーシス細胞の細胞内への取り込み直後に、Rac1の活性低下が起きること、このRac1活性の低下がファゴソーム周囲からのアクチン線維の離散に必要であることを見出した。さらに、Rab5は、このアクチン線維の離散直後に活性化され、約20分続くことがわかった。この20分の間にファゴソーム内のpHの低下が観察された。Rab5の活性化には、微小管が必要であった。その原因を調べたところ、微小管上にRab5活性化を司るGapex5というグアニンヌクレオチド交換因子がEB1分子を介して、結合していることが判明した。以上の結果は、アポトーシス細胞の貪食というプロセスにおいて、低分子量GTP結合タンパクがどのようにして時空間的に制御されているかを明らかにしたものである。Rab5は初期エンドソームやファゴソームの形成に必要な分子である。昨年度、Rab5のバイオセンサーを作成し、アポトーシス細胞の貪食時に、Rab5の活性化が一過性に観察されることを報告した。Rab5は上皮細胞増殖因子受容体の刺激後の取り込みにおいても重要な働きをすることが知られているので、HeLa細胞を様々な増殖因子で刺激したときのRab5の活性化を可視化した。しかし、予想に反して、上皮細胞増殖因子や血小板由来増殖因子で刺激しても明らかな活性化は認められなかった。現在、その原因について解析中である。また、Rab5のバイオセンサーを安定に発現させ、かつ十分な輝度を得るために、TFP蛍光蛋白を用いたバイオセンサーを作成した。さらに、二光子顕微鏡での使用に用いるために、赤色蛍光蛋白であるTomatoを用いたバイオセンサーの開発にも成功した。さらに、後期エンドソームで活性化されるRab7の活性化モニターを作成した。Rab7結合ドメインとしては、Rabring7、ORP1Lを用いた。蛍光蛋白としては、通常のCFPとYFPのペアのほかに、YFPのcircular permutation変異体も試行した。

様々な工夫を加えた結果、Rabring7を使うことにより十分なダイナミックレンジを有するFRETバイオセンサーの開発に成功した。さらに、安定発現細胞株を樹立するために、TFP蛍光蛋白を有するRab7モニターも作成し、現在、イメージングを行なっている。細胞の小胞輸送にかかわるArfファミリー低分子量GTP結合蛋白の小胞輸送における活性化の可視化を目指した。当初作成したArfファミリー低分子量GTP結合蛋白のバイオセンサーの感度が悪かったため、より高感度のバイオセンサー作成を試みた。まず、ERKのバイオセンサーをモデルに、FRETバイオセンサーの骨格の検討を行った。その結果、リンカーを非常に長くすることで、感度が大きく上昇することを見出した。この116アミノ酸の長さを持つリンカーをEVリンカーと命名し、様々なバイオセンサーに応用したところ、多くの場合において感度の上昇が観察された。しかし、Arfバイオセンサーの場合は、感度の上昇が認められなかった。このことは、Arfバイオセンサーの反応性が低い理由は、リンカー部分の問題ではないことを示している。今後、リンカー以外の部分について、さらに検討を進める必要がある。上記の研究と並行して、Rac1とexocystの関係についても研究を進めた。その結果、exocyst複合体の中に、SH3BP1という分子があること、この分子がRac1の活性を負に抑制するGAPであることを見出した。Rac1に対するバイオセンサーを使った解析により、exocystが、進行方向の細胞膜に融合することで、SH3BP1を進行方向に運ぶこと、ここでRac1を負に制御することが細胞運動に重要であることを見出した。しかし、細胞膜の進行方向ではRac1活性が高いことを我々は報告している。この一見矛盾する所見は、Rac1の活性が進行方向の細胞膜上でONとOFFを繰り返すことが細胞運動に必要であることを示している。また、この研究は、FRETバイオセンサーを使った時空間的解析が、これまでの手法ではわからなかった様々な生命の謎を解き明かしうることを示している。
スウェン・ヘディン将来考古学術資料の総合的研究

当該研究の研究実績は、有機的連関性をもつ3つの分野に分かれる。1は、20世紀初頭にスウェン・ヘディンを団長として組織された西北科学考査団の歴史であり、いわば探険史編である。これは、Hakan Wahlquistが主としてまとめた。2は、資料編ともいうべきもので、楼蘭出土木簡の形態学研究、カロシティー文書全文の和訳(これはスウェーデン所蔵のものだけでなく、インド、イギリス所蔵のものも当然含まれる。)民族学博物館所蔵のサカ偽文書の研究、民族学博物館所蔵未公開楼蘭出土紙文書の研究、以上の4研究であり、籾山・赤松・Rosen・冨谷がそれぞれ担当している。3は、中央アジアの歴史・言語・文字にかんする論考であり、上記の2分野の成果を基礎に共同研究者全員が何らかの形でかかわる。とくに、これまで通説となっていた所謂楼蘭遺址(LA遺跡)が、3世紀の楼蘭王国の首都であったとする説に疑義をはさみ、3世紀から5世紀のクロライナの歴史をインドと中国の文化交流という視点から再考した点、書写材料の移行期という視点から、どのような形で公文書が木から紙へ移ったのかを詳細に論じた点、などがこれまでの研究には見られなかった特徴である。以上の、より完成された研究の報告は、文部省に提出する「研究成果報告書」のほかに、『流沙出土の文字資料』と題して別に出版する。これは日本語版であるが、それとともに、国際学術研究の成果として、それを広く世界に提供すべく、英語版の刊行も予定している。スエ-デンとの国際学術研究(共同研究)の初年度にあたる本年度は、二度にわたる両国研究者の研究打ち合わせをおこない、次の三つの方向から共同研究を行うことにほぼ同意した。(1)西北科学考査団の足跡と成果(2)中央アジア出土資料の研究(スエン・ヘディン収集品を中心として)(3)桜蘭・ニヤの歴史・民族・言語・考古的研究この内、(1)については、主として考査団の一員で歴史考古を担当し、漢簡発見の功績者F・BERGMANに焦点をあてることにした。幸い彼の調査記録が残存しており、また遺族も存命で、スエ-デン側研究分担者の提案で遺族と会見をおこない、資料収集をすすめることを予定している。また、96年夏にスエ-デン民族博物館に調査に赴いたおり、BERGMANら団員が撮影した考察団の足跡をしめす、膨大な量の写真がみつかった。(1)の研究における貴重な写真資料であり、今後、これを図像データベースとして整理できる方向を検討している。(2)の出土資料に関する研究は、96年夏にスエ-デン国立民族学博物館に赴き、桜蘭出土の紙写本の調査をはじめ、これは97年度も引き続きおこなう。なお、96年の段階で、未発表の写本も数点確認し、その保存方法もふくめて、民族学博物館と検討中である。簡牘については、カロシティー木簡について、インド国立博物館における調査をおこなった。初期の計画ではインドでの調査は予定されていなかったが、97年1月にスエ-デン側分担者が来日した折り、インドニューデリーの国立博物館所蔵のスタイン将来品のなかのカロシティー木簡の情報と、その調査が可能であることを知らされ、研究計画変更の許可を得て、実物の調査をおこなった。全体の3分の1の簡の調査と撮影を終えたが、残りについては次年度に継続して行わねばならない。(3)は、いわば(1)(2)に基づいた総合的研究であり、本共同研究が最終的に目指すところである。本年度はまず、各人の専門とする分野と役割を協議し、次年度から具体的に進める予定でいる。予定としては、夏に日本側研究分担者だけで研究発表をおこない、冬にスエ-デン研究分担者が来日し、研究会を行うとともに、シンポジウムを開催したいと考えている。平成9年度は、以下の学術調査及び共同研究をすすめた。

まず8月に、富谷は、内モンゴルエチナ川流域の学術調査を行った。これは、1930年の西北科学考査団の調査地域でもあり、大量の木簡が出土したところである。約2000枚の遺跡写真を撮影するとともに、帰国後、それをカード化し、整理した。一方、スウェーデン民族博物館から西北科学考査団撮影の写真250枚を購入した。明年度は、この資料を整理する。2月には、梅原.籾山.赤松の3名が、インド国立博物館に赴き前年度に行ったカロシティー文書の調査を行い、釈文.撮影をすすめ、全体の4分の3は完了した。以上の成果をふまえて本年度末にスウェーデン.日本において2つのシンポジウムを開いた。スウェーデンでは、ヘディン将来の未発表の楼蘭出土写本の真偽に関して、梅原.冨谷.籾山がそれぞれコメンテーターとしての役割を果した。その二週間後、京都でシンポジウムを行い、次のテーマで報告を行った。ホ-カン・ウォルキスト「ウォルク・ベリィマンの業績」、籾山明「エチナ川流域の漢代烽燧趾について」、スタファン・ローゼン「民族学博物館のサカ文書」赤松明彦「スタイン将来のカロシティー文書」当該研究の研究実績は、有機的連関性をもつ3つの分野に分かれる。1は、20世紀初頭にスウェン・ヘディンを団長として組織された西北科学考査団の歴史であり、いわば探険史編である。これは、Hakan Wahlquistが主としてまとめた。2は、資料編ともいうべきもので、楼蘭出土木簡の形態学研究、カロシティー文書全文の和訳(これはスウェーデン所蔵のものだけでなく、インド、イギリス所蔵のものも当然含まれる。)民族学博物館所蔵のサカ偽文書の研究、民族学博物館所蔵未公開楼蘭出土紙文書の研究、以上の4研究であり、籾山・赤松・Rosen・冨谷がそれぞれ担当している。3は、中央アジアの歴史・言語・文字にかんする論考であり、上記の2分野の成果を基礎に共同研究者全員が何らかの形でかかわる。とくに、これまで通説となっていた所謂楼蘭遺址(LA遺跡)が、3世紀の楼蘭王国の首都であったとする説に疑義をはさみ、3世紀から5世紀のクロライナの歴史をインドと中国の文化交流という視点から再考した点、書写材料の移行期という視点から、どのような形で公文書が木から紙へ移ったのかを詳細に論じた点、などがこれまでの研究には見られなかった特徴である。以上の、より完成された研究の報告は、文部省に提出する「研究成果報告書」のほかに、『流沙出土の文字資料』と題して別に出版する。これは日本語版であるが、それとともに、国際学術研究の成果として、それを広く世界に提供すべく、英語版の刊行も予定している。
肝脂質蓄積に関与する新たなシグナル因子の機能解析-脂肪肝原因因子としての評価-

HepaticPPARγ-Dependent1(hpd1)遺伝子は、ob/obマウスの脂肪肝に高発現している遺伝子として我々によって単離された機能未知遺伝子である。本遺伝子は、正常肝臓では低レベルであり、PPARgammaがノックアウトマウスされたob/obマウスの脂肪肝にいてはその発現が低下するため、PPARgammaによって発現制御されていることが推測される。本研究においては、hpd1遺伝子のプロモーター領域にPPARgamma結合領域を見出した。Hpd1遺伝子の発現調節は、その領域にPPARgammaが直接結合することで制御されていることを明らかにした。また、hpd1遺伝子の脂肪肝以外の発現組織として、本遺伝子は白色及び褐色脂肪組織に高発現が認められた。さらに、hpd1タンパク細胞内局在として、本タンパクは3T3-L1脂肪細胞のミクロソーム画分に局在していることを明らかにした。Hepatic PPARγ-Dependent gene 1 and 2 (HPD1及びHPD2)遺伝子は、正常の肝臓においては低発現であるが、ob/obマウスの脂肪肝には高発現している。さらに、PPARγのノックアウトマウスにおいては、その発現が低下するため、PPARγによって制御されていることが推測される機能未知遺伝子である。本年度は、特にHDP1遺伝子の脂肪肝特異的な発現メカニズムの解明のため、5'上流域の解析を行った。1)転写開始点の決定ob/obマウスの脂肪肝からcDNAを合成し、RACE法により両遺伝子の転写開始点を決定した。両遺伝子のプロモーター配列をデータベースで検索したとろ、推定上のPPARγ結合配列を見出した。2)レポータープラスミドの作製HPD1遺伝子のプロモーター領域に対するディリーションルシフェラーゼプラスミドをマウスゲノムDNAからPCR法により作製した。これらのレポータープラスミドを用いた実験の結果、HPD1遺伝子のプロモーター領域にPPARγ特異的リガンドrosiglitazone応答性、PPAR-responsiveelement (PPRE)様の配列を見出した。これらの結果より、HPD1遺伝子の脂肪肝特異的な発現メカニズムとして、脂肪肝において発現が上昇しているPRARγがHPD1遺伝子のプロモーター領域に存在するPPREに結合することにより直接的にその発現を制御していることが示唆された。現在、HPD2遺伝子についても同様に検討中である。Hepatic PPARγ-Dependent gene1 and 2(HPD1及びHPD2)遺伝子は、正常の肝臓においては低発現であるが、ob/obマウスの脂肪肝には高発現している。昨年度は、5'上流域の解析を行い、その転写制御に核内受容体であるPPARγが関与していることを証明した。本年度は、HPD1遺伝子の更なる転写制御を明らかにするために、本遺伝子の組織及び細胞発現性を確認した。1)HPD1遺伝子の組織発現性の確認昨年度の転写開始点を決定した実験により得られた結果を詳細に解析したところ、HPD1遺伝子には転写開始点の異なる3つの遺伝子、HPD1a,HPD1b及びHPD1cの存在が明らかになった。脂肪肝における各タイプの発現を調べたところ、脂肪肝特異的な高発現を示すタイプは、HPD1b及びHPD1cであった。また、HPD1b及びHPD1c遺伝子は、PPARγのノックアウトマウスの脂肪肝において、その発現が低下した。さらに、HPD1b遺伝子は、脂肪肝以外にも白色及び褐色脂肪組織に高発現が認められた。HPD1b遺伝子は脂肪組織に高発現が認められたため、典型的な脂肪細胞の分化モデルである3T3-L1脂肪細胞の分化過程におけるHPD1b遺伝子の発現を確かめた。HPD1b遺伝子は、前駆脂肪細胞においては、殆ど発現していないが、分化開始後7日目あたりから著しい発現が認められた。以上の結果より、HPD1遺伝子(HPD1b遺伝子)は脂肪肝以外にも脂肪組織に高発現しており、脂肪細胞の分化依存的な発現を示すことが明らかになった。これらの発現性からも、HPD1b遺伝子産物の生理機能は脂質代謝に関連したものである可能性が示唆される。Hepatic PPARγ-Dependent gene 1 and 2 (HPD1及びHPD2)遺伝子は、正常の肝臓においては低発現であるが、ob/obマウスの脂肪肝には高発現している機能未知遺伝子である。さらに、本遺伝子はPPARγのノックアウトマウスにおいて、その発現が低下するため、PPARγによって制御されていることが推測される。

本年度は、HPD1遺伝子産物の機能解明の一助として、本遺伝子産物の細胞内局在性を明らかにした。1)3T3-L1脂肪細胞におけるHPD1遺伝子産物の免疫染色まず、HPD1タンパクのアミノ酸配列に基づきペプチド抗体を作製した。作製した抗体は、HPD1タンパクを特異的に認識した。我々は、すでにHPD1タンパクが3T3-L1脂肪細胞に高発現していることを明らかにしている。そこでHPD1抗体を用いた蛍光免疫染色により、3T3-L1細胞におけるHPD1タンパクの局在を確かめた。この結果、HPD1タンパクの蛍光シグナルは、小胞体あるいは細胞骨格と思われるオルガネラに認められたが、本方法では明確な局在オルガネラを判別することは困難であった。しかし、少なくともその局在は細胞膜、核、ミトコンドリア、細胞質ではない。2) 3T3-L1脂肪細胞の分画タンパクのウエスタンブロット蛍光免疫染色では、明確なHPD1タンパクの細胞局在を明らかにできなかった。そこで3T3-L1脂肪細胞を遠心分離により各オルガネラに分画し、これらの分画に対してHPD1抗体によるウエスタンブロットを行った。この結果、HPD1タンパクはミクロソーム画分に局在していることが明らかになった。以上の結果より、HPD1遺伝子産物はミクロソーム画分に分画されることが明らかになった。今後、HPD1タンパクがミクロソーム画分に含まれるどのオルガネラに局在するか更に詳細に検討する予定である。研究以外の業務が非常に多かったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画書においては、当初、HPD1及びHPD2遺伝子の解析を同時進行するよう記述しているが、まずは、HPD1遺伝子の解析を優先的に先に行い、その後、同様の方法を用いてHPD2遺伝子の解析を行うつもりである。これにより、論文発表は各遺伝子ごとに行う予定であるため、HPD1の論文発表までの時間が短縮できる。
多孔体内における燃焼現象の解明のための反応性流体力学に基づく数値解析法の開発

複雑な微細構造を有する多孔体内における燃焼現象を解明するための反応性流体力学に基づく数値解析手法を開発し,様々な燃焼現象に適用した数値計算結果を実験結果と比較検討することにより,その妥当性を検証した.特に,基本的な多孔体の利用形態である燃料供給インジェクターの場合について計算を行い,多孔体による燃料供給の一様化の効果,火炎の保持機構,熱循環による供給燃料の予熱の効果について検討した.また,多孔体流入部における表面反応によるラジカルクエンチングの影響について解明した複雑な微細構造を有する多孔体内における燃焼現象を解明するための反応性流体力学に基づく数値解析手法を開発し,様々な燃焼現象に適用した数値計算結果を実験結果と比較検討することにより,その妥当性を検証した.特に,基本的な多孔体の利用形態である燃料供給インジェクターの場合について計算を行い,多孔体による燃料供給の一様化の効果,火炎の保持機構,熱循環による供給燃料の予熱の効果について検討した.また,多孔体流入部における表面反応によるラジカルクエンチングの影響について解明した複雑な微細構造を有する多孔体内における燃焼現象を解明するための反応性流体力学に基づく数値解析手法を開発し,様々な燃焼現象に適用した数値計算結果を実験結果と比較検討することにより,その妥当性を検証することを目的としている.本年度の実施事項と成果は下記の通りである.1.多孔体内における燃焼現象の解明のための反応性流体力学に基づく数値解析手法の開発を進め,直角座標系に基づく計算格子での多孔体微細構造の乱数による生成手法,直角座標系に基づく計算格子での多孔体表面の認識と界面境界条件の設定手法を確立し,多孔体構造と界面境界条件の一般性のあるアルゴリズムの開発と計算コードへの組込みを行った.2.多孔体壁における触媒反応を含む表面反応や,高炭素燃料の燃焼反応の数値解析のために,市販の素反応解析ソフトウエアCHEMKIN-PROのライセンスを1年間分契約し,その解析方法を修得した.3.数値計算装置の整備のために,数値解析用の比較的高速な計算機を購入した.さらに,市販の数値解析結果の三次元グラフィック可視化ソフトウエアmicro-AVSと可視化用パソコンを購入し,可視化技術を改善した.4.数値計算速度のより一層の高速化を図るために,現有のオリジナルに開発したCPUコードのプログラムのGPU化を外部委託した.また,GPUコード用のパソコンを同時に購入した.まだ十分な高速化ができていないため,現在検討中である.本年度はプログラム開発と数値計算装置の整備を行ったため,論文等として研究発表を行うことができなかった.今後は,上記4項のさらなる検討と,開発した数値解析手法の様々な多孔体における燃焼現象への適用と妥当性の検討を進め,研究発表を行う予定である。複雑な微細構造を有する多孔体内における燃焼現象を解明するための反応性流体力学に基づく数値解析手法を開発し,様々な燃焼現象に適用した数値計算結果を実験結果と比較検討することにより,その妥当性を検証することを目的としている.本年度の実施事項と研究成果は下記のようにまとめられる.1.多孔体内における燃焼現象の解明のための反応性流体力学に基づく数値解析手法の開発前年度に達成した数値解析手法の確認作業を行った.2.多孔体壁における触媒反応を含む表面反応や,高炭素燃料の燃焼反応の数値解析の展開前年度に行った市販の素反応解析ソフトウエアCHEMKIN-PROのライセンスをもう1年間分契約し,触媒反応を含む表面反応や,高炭素燃料の燃焼反応の数値解析を独自開発プログラムに組み込んだ.3.現有の独自開発プログラムのGPUコード化の推進前年度に行った独自開発プログラムのGPU化を推進し,計算速度のさらなる高速化を達成した.4.研究発表昨年度はプログラム開発と数値計算装置の整備を行ったため,論文等として研究発表を行うことができなかった.本年度は,上記3項のさらなる検討と,開発した数値解析手法の様々な多孔体における燃焼現象への適用と妥当性の検討を進め,下記の2件の研究発表を行うことができた.1)超小型燃焼器の多孔体流入壁における燃焼特性に関する数値解析2)多孔体流入壁を有する超小型燃焼器の燃焼特性に関する数値解析5.開発した数値解析手法の様々な多孔体における燃焼現象への適用と妥当性の検討を進めた.1)燃料供給インジェクターによる燃料の一様供給,火炎の保持,熱循環の促進を検討した.2)触媒による低温での燃焼促進(触媒燃焼)を検討した.3)燃焼排ガスの後処理(DPF,三元触媒等)を検討した.複雑な微細構造を有する多孔体内における燃焼現象を解明するための反応性流体力学に基づく数値解析手法を開発し,様々な燃焼現象に適用した数値計算結果を実験結果と比較検討することにより,その妥当性を検証することを目的としている.本年度の実施事項と研究成果は下記のようにまとめられる.1.多孔体内における燃焼現象の解明のための反応性流体力学に基づく数値解析手法の開発:前年度までに開発した数値解析手法をさらに精査し,種々の課題に対応できるようなコードを完成した.また,一部GPUコード化を組み込んだ.2.開発した数値解析手法の様々な多孔体における燃焼現象への適用と妥当性の検討:様々な多孔体における燃焼現象について数値解析を行い,研究調査によって取得した実験的研究の実験結果と比較検討し,本手法の妥当性について検討した.

1)燃料供給インジェクターによる燃料の一様供給,火炎の保持,熱循環の促進:基本的な多孔体の利用形態である燃料供給インジェクターの場合について計算結果と実験結果を比較検討した.また,多孔体による燃料供給の一様化の効果,火炎の保持機構,熱循環による供給燃料の予熱の効果について検討した.2)固体表面における表面反応によるラジカルクエンチングの影響:本数値解析手法により初めて,この固体側を実際的な多孔体として扱うことが可能となった.これにより,実際的な多孔体流入部における表面反応によるラジカルクエンチングの影響を数値計算によって解明した.3.得られた研究成果について総括し,配分予定の研究成果発表のための旅費を使用し,結果を国内の学会等で発表した.また,招待講演も依頼され,研究成果を社会・国民に発信した.特に問題なく,予定通りに進展している.24年度が最終年度であるため、記入しない。開発した数値解析手法の様々な多孔体における燃焼現象への適用と妥当性の検討をさらに進める.1)燃料供給インジェクターによる燃料の一様供給,火炎の保持,熱循環の促進を検討する.2)触媒による低温での燃焼促進(触媒燃焼)を検討する.3)燃焼排ガスの後処理(DPF,三元触媒等)を検討する.得られた研究成果について総括し,配分予定の研究成果発表のための旅費を使用し,結果を国内外の学会等で発表する.さらに,配分予定の研究成果投稿料を使用し,内外の学会論文集に投稿し,社会・国民に発信する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
コンピテンシー重視の地理教育の確立に向けた基礎的研究

本研究では、コンピテンシーの育成を重視した地理教育カリキュラムが実践されているヨーロッパ諸国を対象として、各国におけるコンピテンシーを重視したカリキュラムの策定の経緯やカリキュラムの特徴と課題に関する資料・情報を収集・分析し、日本の学校教育の現状に適合したコンピテンシー重視の地理教育カリキュラムを検討・立案することを目的とした。最終年に当たる平成30年度は、平成29年度に引き続き国内外のコンピテンシーに関する関連資料の収集を行うとともに、収集した資料の分析を通じて、コンピテンシーを重視したカリキュラム開発の課題を明確化するための作業を行った。具体的には、研究代表者の池がポルトガルに、研究分担者の井田がIGU(国際地理学連合)のCGE(地理教育コミッション)が開催されたケベックに出張し、コンピテンシー研究に関する情報を収集した。また、平成30年6月にコンピテンシー開発研究の第一人者であるアーミン・レンプフラー教授(スイス・ルツェルン教育大学)を日本に招聘し、日本地理教育学会6月例会(6月24日)等における講演会や、日本人研究者との情報交換会等を行い、地理システムコンピテンシーの開発に関する最新の知識・情報を得ることができた。これらヨーロッパ諸国でのコンピテンシーに関する研究成果の分析を通じて、1コンピテンシー重視のカリキュラムでは知識の習得を軽視する傾向が見られ、コンピテンシーの育成と知識の習得とのバランスを図ることが重要な課題となっていること、2詳細な評価方法を含めたコンピテンシーモデルの開発がコンピテンシーに関する教師の理解を深めるためにも重要であること、など日本でコンピテンシー重視の地理教育カリキュラムを開発する上での重要な知見を得ることができた。今後は、これらの知見を本格的なコンピテンシー・ベースの地理教育カリキュラムの開発に活かして行く予定である。本研究では、コンピテンシー育成を重視した地理教育カリキュラムが実践されているヨーロッパ諸国を対象として、各国におけるコンピテンシーを重視したカリキュラムの策定の経緯やカリキュラムの特徴と課題に関する資料・情報を収集・分析し、日本の学校教育の現状に適合したコンピテンシー重視の地理教育カリキュラムを検討・立案することを目的としている。初年度である平成28年度は、国内外のコンピテンシーに関する関連文献の収集・分析を行うことにより、コンピテンシーの育成を重視した地理教育カリキュラムの方向性を模索することを目指した。日本における教育学を中心としたコンピテンシー研究の現状を把握するとともに、諸外国における地理教育を中心としたコンピテンシー研究に関する資料・文献を収集し、その内容を分析した。具体的には研究代表者の池がポルトガル語・スペイン語圏を中心に、研究分担者の井田が英語圏を中心に、また山本がドイツ語圏を中心に関連文献の収集と分析を進めた。その結果、ヨーロッパ各国においては既にコンピテンシー育成を重視した地理教育カリキュラムに関して一定の研究の蓄積が見られること、実際にドイツの大部分の州やポルトガルではコンピテンシーに基づいた地理教育カリキュラムが実施されていること、これらのカリキュラムに基いた授業が実際に行われているため授業実践上の課題も浮かび上がってきていること、などが明らかとなった。これら諸外国におけるコンピテンシーを重視した地理教育カリキュラムに関する分析の成果については、既に平成28年度中に学会発表等の形で公表している。地理教育におけるコンピテンシー研究の第一人者であるスイス・ルツェルン大学のArmin Rempfler教授を日本に招聘して公開講演会を開催するための準備を進めたが、多忙な研究者であるため面談および来日の日程調整がつかなかった。そのため、他の研究者を含めて改めて人選をし直す必要が生じた。なるべく早く人選を進め、研究分担者の山本が平成29年度に渡欧して公開講演会に向けた準備を着実に進める予定である。本研究では、コンピテンシー育成を重視した地理教育カリキュラムが実践されているヨーロッパ諸国を対象として、各国におけるコンピテンシーを重視したカリキュラム策定の経緯やカリキュラムの特徴と課題に関する資料・情報を収集・分析し、日本の学校教育の現状に適合したコンピテンシー重視の地理教育カリキュラムを検討・立案することを目的としている。2年目に当たる平成29年度は、平成28年度に引き続き国内外のコンピテンシーに関する関連文献の収集を行うとともに、その内容分析を通じて特徴や課題を明確化する作業を行った。具体的には、研究代表者の池がポルトガルに、研究分担者の山本がドイツに出張し、コンピテンシー研究に関する最新の資料・情報の収集を行った。また研究分担者の井田は、リスボンで開催されたIGU(国際地理学連合)のCGE(地理教育コミッション)に出席し、英語圏におけるコンピテンシー研究に関する情報を収集した。その結果、ドイツ語圏では、ルツェルン大学のレンプフラー教授を中心に、現場での検証を踏まえた精緻なコンピテンシーの作成が行われ、世界でも先進的なコンピテンシー開発が進められていることが明らかとなった。その一方で、ポルトガルではコンピテンシー育成への転換を図ったナショナル・カリキュラムが学校現場からの反発を招き、コンピテンシーの育成と従来の学習内容重視の指導との均衡のとれたカリキュラムの作成が模索されていることが、さらに英語圏でもコンピテンシー育成に過度に傾斜したカリキュラムの見直しが進められていることが分かった。コンピテンシー開発の詳細が明らかになると同時に、その課題や対策の実態も明らかにすることができたことが、平成29年度の研究の大きな成果であった。また、レンプフラー教授の招聘についての交渉も順調に進み、平成30年6月20日25日に日本で講演会・情報交換会等を行うことになった。ヨーロッパ各国におけるコンピテンシー育成の現状を把握することができ、日本に適合したコンピテンシー重視のカリキュラムを作成する上での検討課題が明確になった。

また、地理教育におけるコンピテンシー研究の第一人者であるスイス・ルツェルン大学のレンプフラー教授との交渉が順調に進み、平成30年の6月に日本に教授を招聘し、日本地理教育学会6月例会(6月24日開催予定)等においてコンピテンシー開発に関する講演会や、日本の地理教育研究者との情報交換会などを行うことになった。本研究では、コンピテンシーの育成を重視した地理教育カリキュラムが実践されているヨーロッパ諸国を対象として、各国におけるコンピテンシーを重視したカリキュラムの策定の経緯やカリキュラムの特徴と課題に関する資料・情報を収集・分析し、日本の学校教育の現状に適合したコンピテンシー重視の地理教育カリキュラムを検討・立案することを目的とした。最終年に当たる平成30年度は、平成29年度に引き続き国内外のコンピテンシーに関する関連資料の収集を行うとともに、収集した資料の分析を通じて、コンピテンシーを重視したカリキュラム開発の課題を明確化するための作業を行った。具体的には、研究代表者の池がポルトガルに、研究分担者の井田がIGU(国際地理学連合)のCGE(地理教育コミッション)が開催されたケベックに出張し、コンピテンシー研究に関する情報を収集した。また、平成30年6月にコンピテンシー開発研究の第一人者であるアーミン・レンプフラー教授(スイス・ルツェルン教育大学)を日本に招聘し、日本地理教育学会6月例会(6月24日)等における講演会や、日本人研究者との情報交換会等を行い、地理システムコンピテンシーの開発に関する最新の知識・情報を得ることができた。これらヨーロッパ諸国でのコンピテンシーに関する研究成果の分析を通じて、1コンピテンシー重視のカリキュラムでは知識の習得を軽視する傾向が見られ、コンピテンシーの育成と知識の習得とのバランスを図ることが重要な課題となっていること、2詳細な評価方法を含めたコンピテンシーモデルの開発がコンピテンシーに関する教師の理解を深めるためにも重要であること、など日本でコンピテンシー重視の地理教育カリキュラムを開発する上での重要な知見を得ることができた。今後は、これらの知見を本格的なコンピテンシー・ベースの地理教育カリキュラムの開発に活かして行く予定である。平成29年度には、研究代表者・分担者がヨーロッパ各国に出張し、現地において地理教育におけるコンピテンシー研究に関する資料・情報を収集し、さらに分析を進める。また、コンピテンシー研究の専門家を日本に招聘して公開講演会を開催し、コンピテンシー重視のカリキュラムに関する情報を日本の地理教育・社会科教育関係者に広く発信する予定である。平成30年度には、前年度までの研究成果を踏まえて、日本の教育界の実態に適合したコンピテンシーに基づく地理教育カリキュラムの立案に向けた検討を行う。平成30年度は、これまで収集したヨーロッパ各国におけるコンピテンシー研究・授業実践に関する資料・情報の分析結果をもとに、日本の教育界の実態に適合したコンピテンシーに基づく地理教育カリキュラムの立案に向けた本格的な検討に入る予定である。
超音速分子線を利用した表面反応マニピュレーション

固体表面における気体分子の化学反応は、触媒化学、半導体デバイス作成など、実用面で非常に重要である。この表面反応に、気体分子の運動状態(並進、振動エネルギー、運動量、入射角度、入射方位)がどのように影響するのかを明らかにし、さらに気体分子の運動状態を制御することによって、表面反応を操る技術の開発を試みることが研究の目的である。以下に示すように、表面吸着種の反応に対する気体分子運動エネルギーの効果を調べることが出来た。本研究では、運動状態を制御した気体分子の衝突によって、表面反応を操る技術の開発を試みた。気体分子運動状態を制御するために超音速分子線作成装置、表面反応を追跡するために高感度反射吸収赤外分光(FTIR)装置を使用した。表面からの脱離生成物は、質量分析計を用いた。実験は、水素(H)、およびCOを吸着させたNi(100)表面(CO/H/Ni(100))に、運動エネルギーを制御したXe原子を照射することによって行った。Xe運動エネルギーが0.5eVの場合、CO/H/Ni(+100)表面に変化は無かった。ところがXe運動エネルギーが約1.0eVになると、COが脱離すると同時に吸着状態を変化させることがわかった。これは、照射したXe原子がCOを表面からたたき出すと同時に、表面構造が変化しCOの吸着位置が変化したためである、と解釈された。衝突する気体分子の運動状態を制御することによって、表面反応の最も単純な素反応である脱離反応、および、表面構造変化を制御することが出来た。本研究の成果を元に今後は、さらに複雑な合成反応を制御する方法の開発へと展開して行きたい。平成12年度は、以下のような実績を得た。1.実験装置の準備の完了本研究では、気体分子の運動状態を制御することによって、表面反応を操る技術の開発を試みる。そこで設備として、気体分子運動状態を制御するための超音速分子線作成装置、および表面反応を追跡するための測定装置が必要である。超音速分子線作成装置は現有設備であるが、表面反応を追跡するために必要な高感度反射吸収赤外分光(FTIR)装置を購入し、真空装置への取り付け、超音速分子線作成装置との軸調整といった立ち上げ作業を完了した。2.表面吸着種の反応に対する気体分子運動エネルギーの効果超音速分子線の技術を用いて運動エネルギーを制御した気体分子が表面吸着種に及ぼす影響を明らかにすることを目指して実験を行った。ニッケル表面上の水素とCOの共吸着系にキセノン原子を照射するとCOの吸着位置の変化することが吸着分子の赤外吸収スペクトルをモニターすることによって明らかになった。キセノン原子との衝突によりCOが得たエネルギーは、COの脱離、解離、振動励起など様々なプロセスを引き起こすために消費される可能性があるが、COの拡散に利用されたために吸着位置が変化したと考えられる。平成13年度は、以下に示すように、表面吸着種の反応に対する気体分子運動エネルギーの効果を調べることが出来た。

気体分子運動状態を制御するために超音速分子線作成装置、表面反応を追跡するために高感度反射吸収赤外分光(FTIR)装置を使用した。表面からの脱離生成物は、質量分析計を用いた。実験は水素(H)、およびCOを吸着させたNi(100)表面(CO/H/Ni(100))に、運動エネルギーを制御したXe原子を照射することによって行った。Xe運動エネルギーが0.5eVの場合、CO/H/Ni(100)表面に変化は無かった。ところがXe運動エネルギーが約1.0eVになると、COが脱離すると同時に吸着状態を変化させることがわかった。これは、照射したXe原子がCOを表面からたたき出すと同時に、表面構造が変化しCOの吸着位置が変化したためである、と解釈された。衝突する期待分子の運動状態を制御することによって、表面反応の最も単純な素反応である脱離反応、および、表面構造変化を制御することが出来た。本研究の成果を元に今後は、さらに複雑な合成反応を制御する方法の開発へと展開して行きたい。