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マングローブ水域の生態系を支配する水理・物理機構

西表島のマングローブ水域(バシタ湊、アヤンダ川)における19851988年の夏季の観測からこの水域の生物学的、化学的変化に対する水理・物理機構の役割を調べた。対象水域は、他の多くのマングローブ水域と同様に外海域との接点で浅瀬(Sill)となっている。上げ潮で外海水がSillを越えて水域内下層に潜入し、下げ潮で上層水が流出するという形で海水交換が行われている(開放期)。一方、外海波浪と潮汐の作用により、Sill上に砂が堆積し、水域が外海から孤立化することがある。孤立化すると、この地方の強い太陽放射により水域内は密度成層性を強め停滞する。またこの太陽放射の効果で中層水温は日毎に上昇し、下層水の濁度は急速に増大する。(閉鎖期)。これらの水理・物理機構により、特にバシタ湊では以下のごとく水域内の化学的、生物学的変動を生じることがわかった。開放期:水域内の植物プランクトン量は、大潮時には外海水で希釈されるため、大潮小潮の周期的変動をする。水域内の藻類は外海水、淡水の流入に対応できる広塩、広温性をもっている。この地方特有の集中降雨は水域全体を淡水化するが、上述の潮汐交換機能が高いため、水質は数日で回復し、藻類の枯死には至らない。動物プランクトンは、外海域からの侵入者、外海域への移動者および定住者に分けられ、それぞれが潮汐による海水交流を利用して移動と個体数の維持を図っている。閉鎖期:Sill面下の砂中を通しての微弱な浸透流が底層の水質を潮汐周期で変動させている。しかし、底層水は僅か一日で無酸素状態に達し、その結果、栄養塩類、二価鉄、流下水素が底泥から溶出する。この状態になると藻類の活性は急激に低下し、数日で枯死する。動物プランクトンのうち、侵入者および移動者は死亡するが、定住者は大きな影響を受けないようである。(閉鎖期)。マングローブ水域の生態系の保護は世界的な課題となっている.しかしこれまでのこの水域に関する研究はマングローブの生理,生態学的な立場から進められてきている.マングローブの植生域が陸水と外洋水の接点である感潮域内にあるという特異性を考えると,この水域の水理,物理機構は生態系全体に重要な位置を占めているといえる.本研究では,沖縄県西表島のマングローブ水域であるバシタ湊をケーススタディの対象として,生物,化学,物理の三班による同時調査を実施し,この水域における基礎生産,栄養潮,動・植物プランクトン等の変動に対する水理・物理機構(特に,マングローブ地形,熱帯の太陽放射等に依存する海水・物質交換機構,水域内の物質分布形成機構)の役割を解明する.バシタ湊は西表島の多くのマングローブ水域と同様,外海に接する水域の入口で浅瀬(Sill状地形)を形成している. Sillを構成する砂の堆積状態と大潮小潮の潮汐状態により,外海とバシタ湊の間の海水・物質交換は規制される.外海との交流のある期間,および外海から孤立する期間の両期間の観測が実施できた.その結果,バシタ湊の水理・物理現象としてSill地形の変動, Sill地形による海水交換形態の変化. Sill面下の浸透流の存在,水域内の密度成層性,孤立してから中層水が高温となるSolar Pond効果および急速な濁度の増大などが捉えられた.

一方これらに対応して,化学現象としては,底層での急速な貧酸素化,底泥からの栄養塩の溶出,生物現象としては,藻類の光合成機能の変化,動物プランクトンの種とその移動範囲などに関する知見が得られた.しかし,これらの定量的分析,化学,生物現象と水理・物理現象の間の因果関係の議論はこれらの現象の確認,追試とともに昭和63年度の研究として残されている.マングローブ水域の生物学的、化学的変化に対する水理、物理機構の役割を調べることを目的として、現地調査をバシタ湊とアヤンダ川(西表島)で実施した。また、報告書の通りまとめを行った。現地調査およびその結果は、次の通りである。潮汐によりsillを越えて外海水がバシタ湊へ流入する際の物質の挙動について、ポリスチレンビーズを流して検討した。それによると、外海水の流入中期までにバシタ湊へ運び込まれる物質は、半潮時で約70%が外海へ流出するが、流入後期に運び込まれる物質はほとんど流出しない。sill面下の浸透水の影響については、sillに穴を堀り、栄養塩類をトレーサーとして調査した。その結果、浸透水中の濃度は外海潮汐に対応して変化することがわかった。外海サンゴ礁域から、バシタ湊への酸素の物理的供給過程を現地調査とモデルから検討した。外海水域においては日周変動を示し、増加時刻とsillを越えての外海水の流入時刻が、マングローブ水域の酸素供給量を支配することがわかった。植物プランクトンの分布量を、クロロフィルの量から調べた。バシタ湊・アヤンダ川とも、外海水に比べると多いこと、外海水との交流が途絶えると増加することがわかった。動物プランクトンの潮汐対応の分布を、アヤンダ川とバシタ湊で観測した。甲殻十脚類幼生は、下げ潮の流れの強いころに海域へ移動するが、かいあし類は水域内に留まるようであった。また、1986年の試料解析を行い、バシタ湊が外海水との交流を断たれた時期の動物プランクトン組成変化を観察した。
全固体電池の実用化に向けた高イオン伝導性ガラスセラミックスの創製

Li_2S-P_2S_5系をベースとするガラスの作製方法、結晶化条件、組成を詳細に調べることによって、室温で5×10^<-3>Scm^<-1>以上の高い導電率を示す硫化物ガラスセラミックスを作製した。またこれまでほとんど検討されていない硫化物電解質の大気安定性の評価方法を確立した。Li_2S含量75mol%組成の電解質が比較的大気安定性の高いことを見出し、さらに金属酸化物との複合化によって、大気安定性を向上させることができた。得られた電解質を用いた全固体リチウム電池が、サイクル性に優れた二次電池として作動することがわかった。70Li_2S・30P_2S_5(mo1%)ガラスを加熱結晶化することによって、超イオン伝導性Li_7P_3S_11、結晶が析出したガラスセラミック電解質を得ることができる。本年度はこのLi_7P_3S_11固体電解質の元素置換を試み、導電率のより一層の向上を目指した。ガラスの合成は遊星型ボールミル装置を用いたメカノケミカル法を用いて行った。3mol%のP_2S_5をP_2O_5で置換することでガラスセラミックスの導電率および電気化学的安定性が向上した。X線回折、ラマン分光、^31P MAS-NMR測定の結果から、置換によってLi_7P_3S_11結晶を構成する構造単位の一つであるP_2S_7^4-ユニット中の架橋硫黄が架橋酸素で置換されていることが示唆された。次にP_2S_5を三価の原子価を有する元素からなるM_2S_3(M=P,Al,B)で置換した。Al_2S_3およびB_2S_3置換の場合では置換によって導電率は単調に減少したが、P_2S_3置換の場合では導電率は増加し、1mol%置換組成で5.4×10^-3Scm-1の極めて高い室温導電率を示した。硫黄欠損を有するLi_7P_3S_11-z結晶の生成が、ガラスセラミックスの導電率向上の一因と考えられる。硫化物固体電解質は導電率や電位窓の点では優れているものの、大気中における安定性や構造変化については知られていない。そこで硫化物電解質の大気安定性についての知見を得るために、様々な組成のLi_2S-P_2S_5系ガラス電解質について、大気中で保持したときの構造解析を行った。ラマンスペクトルの結果から、75Li_2S・25P_2S_5(mol%)ガラスは大気に一日さらしてもPS_4^3-イオンが主な構造単位として保持されていた。一方、P_2S_7^4-イオンやS^2-イオンを構造中に持つ組成のガラスは、大気にさらすことによってメルカプト基や水酸基を有する構造に変化することがわかった。大気を充填した密閉容器内でガラスからのH_2S発生量について調べたところ、75Li_2S・25P_2S_5ガラスが、他の組成と比較してH_2S発生量が著しく少なく、大気中で比較的安定な電解質であることが明らかになった。硫化物ガラスセラミックスの導電率向上を目的として、今年度は母ガラスの合成条件の最適化や組成探索に取り組んだ。メカノケミカル法を用いた70Li_2S・30P_2S_5(mol%)ガラスを作製する際の反応容器の材質、ボール径、台盤回転数を選択することによって、融液急冷ガラスに類似した熱分析曲線を与えるガラスを作製することが可能となった。得られたガラスを360°Cで熱処理し、Li_7P_3S_<11>相を析出させることによって、二成分系としては最大の5.4×10^<-3> S cm^<-1>の高い室温導電率を示すガラスセラミックスを得ることに成功した。またこの組成の融液から、初晶としてLi_7P_3_S<11>相が析出することを確認し、この相が高温安定相であると結論づけた。また70Li_2S・30P_2S_5組成中のPの一部をGeに置換した組成では導電率に大きな違いがみられないのに対して、この組成にGeS_2を2mol%添加した場合には、ガラスセラミックスの導電率が若干向上することがわかった。また昨年までの検討から、75Li_2S・25P_2S_5ガラスが大気中において比較的安定な電解質であることがわかっている。より一層の安定性向上を目的として、硫化物ガラスと硫化水素吸着剤の複合化を試みた。吸着剤として機能する金属酸化物としては、硫化水素との反応によって金属硫化物を生成する際の自由エネルギー変化が負となるFe_2O_3、ZnO、Bi_2O_3を選択した。

ボールミルを用いた複合化の結果、ガラスに比べて大気中におけるH_2Sの発生量を大きく低減できることがわかった。複合化による安定化の効果はBi_2O_3>ZnO>Fe_2O_3の順番となり、これは自由エネルギー変化の絶対値の順番と一致することがわかった。また、硫化水素吸着剤の添加量が10mol%以下の組成では、電解質の導電率の顕著な低下が見られないことを確認した。これまでに最大の導電率が得られている、70Li_2S・30P_2S_5(mol%)組成のガラスからのLi_7P_3S_11結晶の析出条件を詳細に検討した。DSCを用いて核生成速度が最大となる熱処理条件を決定した。210°Cで30分間の核生成を経た後、280°Cで1時間の結晶成長を行う二段階熱処理によって、70Li_2S・30P_2S_5ガラスセラミックスの室温導電率を5.2×10^<-3>Scm^<-1>まで高めることができた。また修正Kissingerの式を用いて、硫化リン系ガラス(70Li_2S・30P_2S_5)の結晶成長の活性化エネルギーを求めたところ、209kJmol^<-1>となった。この値は、硫化ケイ素系ガラス(60Li_2S・40SiS_2)の活性化エネルギー(209kJmol^<-1>)と比べて、若干小さい値であることがわかった。硫化物系固体電解質の化学的安定性の向上を目的として、Li_2S-P_2S_5系ガラスのP_2S_5の一部を酸化物であるP_2O_5で置換したLi2s-P2s5-P205系オキシスルフィドガラスを作製し、大気中での構造変化について検討した。75Li_2S・15P_2S_5・10P_2O_5(mol%)ガラスのラマン分光測定の結果から、この組成のガラスの主たる構成単位であるPS_4^<3->イオンが、大気に一日さらした後でも保持されていることがわかった。75Li_2S・15P_2S_5・10P_2O_5ガラスからのH_2S発生量を検討したところ、75Li_2S・25P_2S5ガラスと同様にH_2S発生量は著しく少なく、H_2S発生速度については75Li_2S・25P_2S_5ガラスよりも小さいことがわかった。以上の結果から、硫化物への酸化物の添加が、大気安定性向上に有効であることが明らかになった。今年度は従来検討を行ってきたLi2S-P2S5系にLiBH4を添加した新規なガラス及びガラスセラミック電解質の作製を行った。(100-x)(0.75Li2S・0.25P2S5)・xLiBH4 (mol %)組成の出発原料混合物に対してメカノケミカル処理を行った結果、0 ≦x ≦33の組成範囲ではガラスが得られ、x > 33の組成範囲においては、Argyrodite結晶Li6PS5X (X = Cl, Br, I)に類似の新たな結晶のパターンが観測された。ガラスが得られた組成範囲では、xの増加とともに導電率も増大し、x=33ガラスは室温で1.6×10-3 S cm-1の最大の導電率を示した。一方、新規なArgyrodite類似結晶が析出したx=50電解質についても、ほぼ同じ導電率を示すことがわかった。x=33ガラスを電解質に用いることによって、金属リチウム負極を備えた全固体Li/TiS2セルが二次電池として作動することが明らかになった。これまでの検討で見出してきた、金属酸化物の添加と酸化物置換によるガラス構造の修飾を組み合わせることによって、硫化物電解質のより一層の大気安定性向上を図った。75Li2S・15P2S5・10P2O5 (mol%)ガラスへ10mol%のZnOナノ粒子を添加することによって、大気中におけるH2S発生をより一層抑制することができた。
囁きの回廊モード共鳴を用いたナノセンサーと信号処理素子のシミュレーションデザイン

*囁きの回廊モードを円筒、四角、三角などで試し、光学特性として円筒が最適であることを確認した。*実部の銀のナノロッドアレー(直径1020nm、間隔2050 nm)に関して、誘電率の実部が負であり、可視光領域の場合の光学的特性の計算を行った。*これらのプログラムはスパコン上で並列化を行った。*FDTDを使い逆解析によりイメージを再構成する方法も新規に発見した。*離散的グリーン関数法に関する証明も行い、副産物として逆時間FDTDにより形状を再構成する新たな方法を発見した。計算は膨大な量になり注意してアルゴリズム化しないと数値不安定となる。これらの問題点を克服し、良い結果を得た。囁きの回廊モード(WGM)はMie散乱領域(構造体の大きさが波長と同等である)で生成することができる。これらの共振器を用いれば、コンパクト(サイズが数百ナノメートル)な半導体ウエハー上に光情報処理を行う際、コンピュータ機器、光の流れを制御する各種装置を構築することができる。エバネッセント結合による共振導波管(CROW)と呼ばれるものを作成するために利用できる。私たちはFDTD法において非標準と呼ばれる新しい高精度バージョン(NS)を開発した。計算コストは16倍に上昇するものの、NS-FDTD法では、グリッドサイズを1/2にすると、誤差を元の値の64分の1に減少させることができる。残念なことに、高精度アルゴリズムは、単独では問題を解決するために十分ではない。共振時に、マクスウェル方程式の解は数値グリッド上のデバイスの形状に敏感になり、精細グリッドがデバイスを表すために必要とされる。我々はこの問題を軽減する方法を発見した。Mie領域では、デバイスサイズと波長の比は約1である。デバイスを表すために多くの格子点を使用することは波長を表現するために多くの格子点を用いる必要性を意味する。波長ごとに使用される格子点が多くなることは、時間ステップ点で波長の周期が長くなることを意味し、したがって一波長中の固定波数を計算するのにより多くの時間が必要となる。より長い波長に対して解決策を見つけるため短波長を使用することができれば、一周期中に固定数を計算するために必要な時間ステップ数を減らすことができる。短波長を使用して計算コストを低減することができる対象波長のグリーン関数に基づく方法を今研究期間に提案した。Mie領域共振時に、マクスウェル方程式の解は数値グリッド上のデバイスの形状に敏感になり、精細グリッドが、デバイスを表すために必要とされることを発見した。さらに、我々はこの問題を軽減する方法を発見した。Mie領域では、デバイスサイズの波長の比は約1である。デバイスを表すために、多くの格子点、最低2グリッド以上を使用して波長を表現する必要がある。これは、さらに多くの格子点を用いる必要性を意味する。波長ごとに使用される多くの格子点、時間ステップ点でより長い波の周期、したがって一波長中の固定波数を計算するのにより多くの時間を費やすことを意味する。一周期中に固定数を計算するために必要な時間ステップ数を減らすことを可能にするアルゴリズムを発見し、短波長を使用して計算コストを低減することができる個別のグリーン関数に基づく方法を提案した。さらに、メタ物質を計算する際に、誘電率テンソルのファクトライゼーションに成功した。メタ物質中では、誘電率、透磁率は対称性を失い、対角化されていない世界で初めて安定したテンソルになる。FDTD法で計算する場合ファクトライゼーションをする必要があり、これにより光学迷彩のシミュレーションが可能になった。NS-FDTD法を用いて、我々は結合共振導波管を設計した(CROW)。これに、WGM円筒形共振器を用いた。この装置は、光通信、情報処理に使用するためのコンパクトな高性能の波長分離装置として有用である。2013年に我々はCROWデバイスの特性を向上させるために、正方形や立方体、さらにはその他の不規則な形状を試していく予定である。この目的のためには高速に設計の最適化を行う必要があり、スーパーコンピュータ上で我々のアルゴリズムをインストールする予定である。量子ビット(Qubit)は、量子コンピューティングにおいて、例えば光子などの量子粒子がentangleされ、もつれが形成されている。波長=500nmで、かつ光源(白色点)で、半径、ここでは共振器WGM内径=500nm、と屈折=2.745のインデックスで数値計算する。電磁場のパターン(赤と青の色合い)をCGで可視化する。この光源は単一光子を1つずつ放出することができる量子ドットで置換されている場合、電磁界パターンは、現在の確率振幅分布となる。

1つの光子を効果的に分割し多くの量子ビットを構成することができるもつれ光子を作成する。私たちは、このようなデバイスが実用的であるかどうかを確認するためにいくつかの詳細な計算を行うことを計画している。Whispering gallery modeは円だけではなく、四角、三角などいろいろな形状で発生する。当該年度は、各種形状での発生状況の調査に終始し、GPUなどを使った大規模計算、設計は行わなかった。そのため、基礎研究に終始し、GPU購入などは本年度にまわすこととなった。GPUの購入に77万円、GPUを用いた大規模計算、データ整理、可視化、素子設計のアルバイト謝金・人件費に70万円、これらの研究発表に20万円の旅費を計画している。1.量子デバイス計算のための学生アルバイト費:地球シミュレータを用い、並列アルゴリズムを開発するために必要。2.シミュレーション結果分析のための学生可視化アルバイト料:3次元シミュレーション結果表示のためのアルバイト料。3.3次元シミュレーション結果表示装置:グラフィック計算機と可視化ソフトを購入予定。
国家政策および国家組織の融合システムとしての環境法の構築に関する研究

本研究は、環境法政策を他の政策・組織との融合システムととらえ直し、新たな環境法理論、環境組織法体系を提言しようとするものである。まず、循環型社会法制や原子力法制を、環境政策と産業政策の融合という観点からとらえなおすことを通じて、政策の転換を市民や産業界が受容するためには複数の法政策の融合が必要であることが明らかになった。次に、環境法政策を組織の融合という観点からとらえなおすことを通じて、環境保護の主体として、中央省庁、地方自治体、産業界、市民のパートナーシップが強調されており、現行法制も各主体の役割分担の考え方を基本としているが、これに対し、市民や地方自治体の役割をより重視し、これらを真の主体とする新たな環境法政策を構築すべきではないかと考えるにいたっている。さらに、あらゆる政策が環境保護に配慮しなければならないという考えを発展させると、ドイツにおける環境国家論に結びつく可能性があることが明らかになった。環境法政策を重視しすぎると市民の自由を過度に制約してしまう環境独裁の危険があるし、他方、現行の統治構造では将来世代の環境利益を十分に配慮できないという問題も指摘されている。これに対し、環境法政策への市民の参加の拡大によって、現在の市民の権利・自由を守ると共に、将来世代の利益への考慮も強めていこうとする考えが一部で主張されていることが注目される。本研究の初年度にあたる今年は、国内での文献研究を中心に、これまでの研究成果の把握・整理と2年目以降の研究・調査の基礎となる視角の設定に重点をおいた。第1に、日本とドイツにおける関連資料を収集した。特に日本に関しては、廃棄物法関連の資料を中心に収集し、ドイツに関しては、廃棄物法と経済法との関係に関する論文等、環境法領域と他の法領域の関係を研究した論文を中心に収集した。第2に、日本における廃棄物法の歴史、すなわち汚物掃除法(1900年公布。以下同じ)、清掃法(1954年)、廃棄物の処理および清掃に関する法律(1970年)という法律の変遷を追い、また、廃棄物の処理および清掃に関する法律の改正に関する資料を収集し、さらに、循環型社会形成推進基本法(2000年)の立法過程に関し議会資料を中心に資料を収集した。第3に、今年度の研究については、2006年1月28日京都大学行政法研究会で「循環型社会形成推進法制における役割分担論」というテーマで報告した。また、2006年3月10日北大公法研究会に野呂教授(開催大学)を招いて「景観法の特質と課題」というテーマで報告していただいた。循環型社会形成推進法制であれ景観法であれ、環境省の専管事項ではなく、環境省と他省庁との共管事項であることが注目されるところである。本年度の研究実施計画の主な柱は、(1)日本の循環型社会推進法制に関する論文を完成すること、(2)日本やドイツの省庁に直接おもむき、担当者へのヒアリングや一次資料の収集を行うこと、(3)中間的な研究成果をまとめ、各研究会で発表すること、であった。実際の成果として、(1)に関しては、「廃棄物をめぐる法の仕組み」と「循環型社会の形成とまちづくり」という2論文を執筆し、2007年度中には公表される予定である。また、核燃料リサイクル政策に関して、「原子炉設置許可段階における安全審査の合理性」(11参照)という論文を執筆・公表した。さらに、「行政法の話題景観をどうやって守るか一国立マンション事件」、「行政法の話題行政訴訟と保護法益」、「土地区画整理事業計画」、「第二種市街地再開発事業計画」といった4論文(11参照)は、いずれも環境政策と都市政策の融合に関するものであり、「規制に関する司法審査一アイヌの聖地ダム事件」という論文は環境政策と公共事業政策の融合に関するものである。これらは、本研究から発展させた研究と位置づけることができる。(2)に関しては、2月中旬より、ドイツ・トリア大学環境・技術法研究所におもむき、そこで、ドイツにおける脱原発政策に関する資料や循環型社会法制、特に、ドイツ家電リサイクル令制定にかんする資料を収集する。

(3)については、1月上旬に「行政法の新構想研究会」(代表:芝池義一京都大学教授)で「行政判断と司法審査」というテーマで報告し、もんじゅ訴訟差戻後上告審や公共事業に関する最近の判例の動向を中心に報告した。当初計画は、今年度が本研究の最終年度にあたるため、研究成果の集約と総括を行うというものであった。実際の成果としては、(1)日本の環境法に関して、(1)「環璋保護の主体」、(2)「廃棄物をめぐる法の仕組み」、(3)「循環型社会の形成とまちづくり」という論文を公表した(11を参照)。(1)論文は、国家組織の融合という観点から、環境保護の施策が複数の省庁によって策定・実施されていることを指摘した。また、(2)論文には廃棄物政策と産業政策との融合、(3)論文には、循環型社会形成政策とまちづくり政策との融合という観点が含まれている。(2)ドイツ環境法に関しては、今年度初めから平成20年1月末までドイツ・トリア大学環境・技術法研究所において、主に「環境国家」論に関する資料収集、ヒアリング等を行った。これによると、従来の国家組織では将来世代の利益が十分に保護されないため、エコロジー委員会といった組織が連邦議会・連邦参議院とならぶ第3の機関として創設されるべきであると強く主張されている。新たな国家組織の創設という観点は、当初の研究計画にはなかった新たなものである。この成果の一部は民主主義科学者協会法律部会2008年春合宿行政法部会において報告したが、そこで出された疑問・意見を踏まえて、できるだけ成果を執筆・公表するつもりである。
液相C_<60>分子クラスターの光化学反応の研究

C_<60>分子の無極性溶液中において、308nmパルスレーザー照射により効率良く励起3重項状態が生成することが明かとなった。またイオン化電位の比較的低いアミン(トリエチルアミン;以下TEAと略す)を加えて光励起を行ったところ期待される3重項へのTEAからの電子移動は起こらず、電子励起1重項状態とTEAが反応しエキサイプレックスを形成することが明かとなった。このエキサイプレックスは基底状態のC_<60>分子と反応し300500nmに光吸収帯をもつ安定な物質を与えることが明かとなった。またテトラメチルパラフェンレンジアミン(TMPD)と共存した系において光励起を行うとTMPDが光イオン化し放出された溶媒和電子が反応することを見出した。また種々のC_<60>濃度で実験を行いC_<60>溶媒和電子との反応の速度定数を調べたところkappa=(2.6±0.4)×10^9M^<-1>S^<-1>という結果が得られこの速度から判断するとこの反応は電子付着反応であると推論される。
ヒト抗体産生細胞における軽鎖遺伝子の発現シフト現象の解明とその応用

ヒト抗体産生細胞がカフェインや植物レクチンの刺激により、本来産生していた抗体軽鎖を消失し、代わりに新たな軽鎖を産生する細胞が高頻度に出現する軽鎖遺伝子の発現シフト現象(Light chain shifting)を見出した。Light chain shiftingを起こした細胞より産生された抗体は、いずれも本来の抗原結合性を大きく変化させていることを明らかにしてきた。そこで本研究課題では、Light chain shiftingの自己抗体産生機構としての可能性について検討を行った。自己免疫病では、その発症に抗DNA抗体や抗赤血球抗体などの自己抗体の産生が直接的な役割を果たしているが、その産生機構はほとんど明らかにされていない。Light chainshiftingの自己抗体の産生への関与が明らかになれば、その誘導機構を解明することで自己抗体の産生を伴うことの多い自己免疫疾患の原因究明につながる可能性がある。そこで、Light chain shiftingによって発現した抗体の性質(自己抗原との反応性や軽鎖遺伝子の構造)を明らかにするため、Light chain shiftingを起こし軽鎖遺伝子の発現を変化させた細胞を多数クローニングして、それぞれの細胞より抗体遺伝子を調製し、その構造解析を行った。その結果、自己反応性を示した抗体の軽鎖の多くは、その可変領域に組み換えの際に生じたN領域を有していることが明らかとなった。このN領域は、重鎖の可変領域にのみ存在するとされ、デオキシヌクレオチド添加酵素(TdT)の働きにより形成される。実際、Light chain shifting誘導性の細胞では、TdTの発現が見られることを確認した。また、自己反応性を有する抗体軽鎖は、特定のV遺伝子を利用した遺伝子組み換えによるものであることが明らかとなった。Light chain shiftingは、従来よりいわれていた抗体遺伝子の組み換え誘導条件であるRAG-1,2の発現と胚型転写の誘導という二つの条件では誘導されず、その誘導には第三の因子が関与していることが明らかになった。ヒト抗体産生細胞が特定の刺激により、本来産生していた抗体軽鎖を消失し、代わりに新たな軽鎖を産生する細胞が高頻度に出現する軽鎖遺伝子の発現シフト現象(Light chain shifting)を見出した。そこで本研究課題では、Light chain shiftingの自己抗体産生機構としての可能性についての検討を行った。Light chain shiftingの自己抗体産生への関与を明らかにするためには、Light chain shiftingによる自己抗体の産生を確認し、さらに、その産生機構を明らかにする必要がある。自己抗原と反応性を有する抗体にはこれまでいくつかの特徴(特定のV遺伝子を利用した軽鎖の偏った発現、可変領域に通常は重鎖にしか存在しないN領域を有する軽鎖の発現)が知られている。そこで、本年度は、Light chain shiftingによって発現する抗体の性質(自己抗原との反応性や軽鎖遺伝子の構造)を明らかにするため、Light chain shiftingを起こし軽鎖遺伝子の発現を変化させた細胞を多数クローニングして、それぞれの細胞より抗体を調整し、各種自己免疫疾患において産生される自己抗体の抗原(DNA、甲状腺ホルモン、IgG定常領域)との反応性をELISA法で検討した。その結果、いくつかのクローンにおいて、DNAやIgG定常領域に対する反応性を獲得した抗体の産生が確認された。また、その中の一部に関しては、新たに発現した軽鎖の可変領域のDNA配列を明らかにした。いずれの軽鎖の発現も、特定のV遺伝子を利用した遺伝子組み換えによるものであることが示された。
超高速ロボットシステムによるダイナミックマニピュレーションの研究

本研究では「高速性」に焦点を当てて,マニピュレーションアルゴリズムの開発および機械システムの限界に挑む超高速ロボットシステムの実現を目指している.本年度は、アームの高速スウィングアルゴリズムおよび多指ハンドによるリリース制御戦略を提案し,スローイング動作の実験をおこなった.はじめに手先速度の高速化を目指して,スウィング動作に着目した.人間の運動を参考にして,キネティックチェーンという平面的な運動連鎖と3次元的な多軸回転運動の慣性力伝播という2つの運動を直交に組み合わせたスウィングモデルを提案した.体幹から手先へ向けてエネルギーの伝播に大きく影響する要素を基底関数として抽出し,それをタイミングよく重ね合わせることで手先速度の高速化を可能にしている.シミュレーションにより,体幹で発生したトルクが手先へ伝播していく効率的な高速スウィング動作を実現できることを示した.また実機とスウィングモデルの関節構造が異なっていても,提案したスウィング動作はダイナミクスの変換をおこなうことで適応可能となっている.また高速動作を利用した器用なマニピュレーションを目指して,多指ハンドによるリリース制御について研究した.ハンドとボールのあいだに働く接触力の時間応答および指上でのボールの転がり距離を解析し,その結果を利用することでリリースのタイミング誤差に対してロバストにリリース方向を制御する投球アルゴリズムを提案した.この戦略はアームの高速スウィング動作によって出現する慣性力を利用することで,把持状態からリリース状態へ効果的に遷移するリリース制御となっている.上記の高速スウィング動作とリリース制御をハンドアームシステムへ実装し,目標地点へ向けてボールを投げる実験をおこなった.そして2m離れた半径10cmのネットへ向かって半径5cmのボールをコントロールする高速スローイング動作を実現した.本研究では特に「高速性」に焦点を当てて,マニピュレーションアルゴリズムの開発および機械システムの限界に挑む超高速ロボットシステムの実現を目指している.本年度の成果の1つ目は,人間が投げたボールを任意の目標地点へ打ち返す高速バッティングロボットシステムを実現したことである.まずは所有している4軸マニピュレータの自由度不足を補うために,手先旋回機構の設計および作製をおこなった.そして衝突現象を用いた物体の制御方法を提案し,実験によりその有効性を確認した.人間は弾く・叩く等の衝突動作を利用して器用な操りを可能にしていることや,運動状態が速いほど物体間の相互作用は衝突過程になりやすいことを考えると,高速マニピュレーションを実現する上で衝突を扱うアルゴリズムは重要な技術の1つとなる.実験では2m離れた位置から40km/h程度でランダムに投球したボールに対して,半径15cmの的へ打ち返すことを可能にした.これは人間の場合でも訓練を重ねたプロフェッショナルな人にしかできない動作であり,非常に難度の高いタスクを実現したといえる.2つ目は,ロボットハンドによるダイナミックリグラスピング動作を実現したことである.従来のロボットは動作速度が遅かったために,物体の持ち替え動作は指と物体表面の接触を維持しておこなう準静的なものであった.それに対して本実験では,物体を空中に投げ上げて瞬時にその姿勢を変化させてキャッチをおこなう.ロボットハンドの高速性を利用することで,単に既存の動作を素早く実行するのではなく,方法そのものを変えて新たな運動技能を実証したアプリケーションである.3つ目は,新型ロボットアームの設計である.定格出力よりも瞬間出力に重点をおくというコンセプトのもと,(株)ハーモニック・ドライブ・システムズの協力により作製することが決定した.次年度以降に試作機の作製および検証を開始する.本研究では「高速性」に焦点を当てて,マニピュレーションアルゴリズムの開発および機械システムの限界に挑む超高速ロボットシステムの実現を目指している.現在までロボットマニピュレーションの高速化に関しては,アームおよび多指ハンドを統合した汎用性のある器用な高速マニピュレーションに関する研究はない.そこで本年度は,高速多指ハンドアームシステムの開発およびそのアプリケーションとして目標方向へ向かってボールを投げる高速スローイング動作を実現した.多指ハンドアームシステムは,高速アームと本年度開発した多指ハンドから構成されている.このハンドは高速性を重視した点では本研究室で開発してきた従来のハンドと同様のコンセプトであるが,アームに搭載することを前提に機構を再設計した.そして従来型のハンドと同等の自由度および出力でありながら約30[%]軽量化されたハンドを作製した.そのアプリケーションとして高速スローイング動作を実現した.人間の投球動作を参考に波動の伝播に基づく高速なスウィングに加えて,高速動作で顕著に出現する慣性力を巧みに利用することで投球方向をロバストに制御する方法を提案した.実験では約4[m/s]の速度で動作している手先から目標方向へ向かってボールをリリースするタスクを実現した.また,新型ロボットアームの設計および試作機の開発をおこなった.加減速距離を長くするための無限回転自由度の導入などをキーポイントして,既存のロボットアームよりも高速に運動できることを目標に作製した.次年度から検証実験を開始する.

その他に,昨年度から継続してロボットハンドによるダイナミックリグラスピング(対象物体を投げて掴み直す持ち替え動作)の実験をおこなった.今年度は,対象物体の3次元回転運動の計測および対象物体の未知パラメータの学習を取り入れて,よりロバストなリグラスピング動作を実現した.本研究では「高速性」に焦点を当てて,マニピュレーションアルゴリズムの開発および機械システムの限界に挑む超高速ロボットシステムの実現を目指している.本年度は、アームの高速スウィングアルゴリズムおよび多指ハンドによるリリース制御戦略を提案し,スローイング動作の実験をおこなった.はじめに手先速度の高速化を目指して,スウィング動作に着目した.人間の運動を参考にして,キネティックチェーンという平面的な運動連鎖と3次元的な多軸回転運動の慣性力伝播という2つの運動を直交に組み合わせたスウィングモデルを提案した.体幹から手先へ向けてエネルギーの伝播に大きく影響する要素を基底関数として抽出し,それをタイミングよく重ね合わせることで手先速度の高速化を可能にしている.シミュレーションにより,体幹で発生したトルクが手先へ伝播していく効率的な高速スウィング動作を実現できることを示した.また実機とスウィングモデルの関節構造が異なっていても,提案したスウィング動作はダイナミクスの変換をおこなうことで適応可能となっている.また高速動作を利用した器用なマニピュレーションを目指して,多指ハンドによるリリース制御について研究した.ハンドとボールのあいだに働く接触力の時間応答および指上でのボールの転がり距離を解析し,その結果を利用することでリリースのタイミング誤差に対してロバストにリリース方向を制御する投球アルゴリズムを提案した.この戦略はアームの高速スウィング動作によって出現する慣性力を利用することで,把持状態からリリース状態へ効果的に遷移するリリース制御となっている.上記の高速スウィング動作とリリース制御をハンドアームシステムへ実装し,目標地点へ向けてボールを投げる実験をおこなった.そして2m離れた半径10cmのネットへ向かって半径5cmのボールをコントロールする高速スローイング動作を実現した.
ナノプローブ電子分光型電子顕微鏡によるSi中の酸素析出相の微構造評価

研究代表者は最近、電子回析法によるSiウエハ-中の不純物吸着(ゲッタリング)機構の解明に挑戦している。ゲッタリング場所として導入されている酸素析出物は熱処理によってその形態と構造が異なり、その結果ゲッタリング効果も違ってくる。1000度Cの熱処理で生成される板状酸素析出物はゲッタリング効果が大きいといわれているが、その結晶構造は不明である。本研究では透過電子顕微鏡による構造解析をおこなった。板状酸素析出物の構造が解明されていない理由は析出物が微小であること、数が少ないことの他に、電子線照射に対して弱いことが考えられる。そこで、電顕用薄膜試料作製にはArイオン研磨でなく、化学研磨を用い、さらに電顕観察時間を極力短くすることをこころがけた。以下に本年度の成果を要約する。(1)酸素析出物は厚さ2-3nm、一辺の長さが500nm程度の板状であり、板面はSi母相の{100}面に平行、側面は{011}面に平行である。(2)加速電圧1000kVで観察した電子回折図形でSi母相以外からの弱い回折斑点が観測され、解析の結果α-クリストバライト(SiO_2:正方晶)で指数づけできた。ただし、析出物の格子定数はx、y方向に5%伸び、z方向に4%縮んでいた。(3)Si母相と析出物の方位関係は[411]Si||[211]SiO_2、[521]Si||[532]SiO_2である。これは、析出物のz軸がSi母相のz軸から[110]方向に約35度傾斜している事を示す。(4)Si母相の[001]から少し傾斜した方向から入射した回折図形では板状析出物に垂直方向にストリークを伴った弱い回折斑点が現れ、その暗視野像では析出物が明るいコントラストを呈した。(5)析出物からの弱い回折斑点は電子顕微鏡観察開始後数分で消失した。
ケトン食による腫瘍内代謝リモデリングを考慮した膠芽腫の新規統合療法の開発

膠芽腫は脳腫瘍の中で最も悪性の腫瘍の1つで、腫瘍のエネルギー産生、維持・増大のために大量にグルコースを取り込んでいる。したがって、グルコースの取り込みを抑制することは腫瘍の増殖を抑制する効果があると考えられる。ケトン食療法は低糖高脂肪食であり、ケトンをエネルギー源とした代謝リモデリングが生じる。今回申請者は、膠芽腫マウスにケトン食を摂取させ、膠芽腫細胞内の代謝リモデリングを質量分析器を用いて詳細に解析し、賦活される代謝経路を同定し、それをターゲットとした新たな治療薬を探索することを目的に研究を計画した。
グラフェン階層化ハイブリッド材料によるエネルギー変換・貯蔵デバイス

プロジェクト1:液中パルスプラズマによるグラファイトからグラフェンシートへの直接剥離法低コストプロセスによるグラフェン作製法の開発を目指した。具体的には、メラミン水溶液中にグラファイト電極を浸し、パルス電圧を印加することによって液中プラズマを発生させ、グラファイトからの直接剥離を行った。得られたグラフェンは、表面に吸着したメラミンの働きで、水中で数ヶ月以上の安定な分散状態が保てることを確認した。また、元素分析等により、酸化度の低いグラフェンであることが確認された。プロジェクト2:鉄粒子による酸化グラフェンの新規な還元法の開発低コストかつ簡便な酸化グラフェンの脱酸素化プロセスとして、強酸水溶液中で鉄粒子を用いた還元反応を実施した。ヒドラジン等の代表的な還元剤と比較して、鉄粒子は安定かつ無害でありながら、還元反応は比較的に低温で進行し、得られたグラフェンは高い還元率を示した。作製されたグラフェンからバインダーフリーで電極を作製し、アルカリ溶液中での電気容量特性を評価した結果、一般的なヒドラジンによる還元型グラフェンよりも高い電気容量が得られた。さらには1000サイクルにも及ぶ電圧掃引に対する耐性や、電気容量の安定性を示すことから、今後の展開において添加剤及びバインダーフリーのスーパー・キャパシタの作製が期待される。プロジェクト3:アミノ酸ポリマーによるグラフェンの分散処理本課題では、アクリル酸β-アラニン(PMBA)を用いてグラフェン表面を修飾し、再凝集の防止と分散性の向上を目指した。具体的には、酸化グラフェンとMBAを混合し、ラジカル重合反応を行い、さらにヒドラジン還元により表面修飾された還元型グラフェンを得た。作製された複合材料を用いて電極を作製し、電気化学的特性の評価を行った結果、高い電気容量と250サイクル以上の安定性を確認した。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、グラフェンの化学修飾、および金属ナノ粒子や有機ナノ繊維の組み込みによる複合化を通じて、様々な機能化グラフェンを合成する方法を確立し、機能性デバイス材料への応用・展開を目指している。特に、スーパーキャパシタ(貯蔵)やリチウムイオン電池(変換)の性能を向上させるための新たな材料の開発を中心に進めている。本年度は、(1)グラフェンの簡易な還元方法の確立、および(2)酸化グラフェンへのポリマーの化学修飾やナノ構造体との複合化によるハイブリッド型ナノ材料の作製、のアプローチで検討を進めた。具体的には、(1)酸化グラフェンの合成および還元:様々な形状のグラファイト、たとえばナノグラファイト(400nm)や人工黒鉛粉末(20μm以下)を、各種の酸を利用して酸化・剥離し、層間距離が大幅に増加(0.34nmから0.8nm)した酸化グラフェンを得た。得られた酸化グラフェンは、広い表面積を有しており、容易に機能化できることを確認した。また、合成した酸化グラフェンを金属還元法またはヒドラジン還元法により還元した。π-π共役の復元により大きい表面積を維持した状態で伝導性を向上させることに成功した。(2)(1)アミノ酸ポリマー・グラフェンハイブリッド材料の作製:ポリアクリロイルβ-アラニンと酸化グラフェンからハイブリッド材料を作製した。ハイブリッド化によって、酸化グラフェンがポリマーマトリックス中に固定化されることを確認した。電極として使用した場合、グラフェンシートの層間で電解質の自由な移動が可能になると考えられることから、電極材料としての評価を行っている。(2)半導体ナノ結晶との複合化によるハイブリッド材料の作製:マンガンをドープした硫化亜鉛量子ドットと酸化グラフェンを複合化し、ハイブリッド材料を作製した。現在、エネルギー変換用デバイスへの応用へ向けた評価を行っている。グラフェンは薄層で高強度かつ透明であり、分子中の電子が高速に運動するなどの特徴をもつことから、次世代の機能性デバイス材料として注目されており、研究が盛んに行われている。本研究は、グラフェンの化学修飾、および金属ナノ粒子や有機ナノ繊維の組み込みによる複合化を通じて、様々な機能化グラフェンを作製する方法を確立し、機能性デバイス材料への応用・展開を目指すものである。今年度は具体的に以下の検討を実施した。酸化化学反応を用い、様々な形態のグラファイト、たとえばナノグラファイト(400nm)や人工黒鉛粉末(20mm以下)を剥離し、層間距離の大きい(0.34nmから0.8nm)酸化グラフェンを開発することによって、酸化グラフェンの複合化を容易にした。また、合成した酸化グラフェンを金属還元法またはヒドラジン還元法により還元し、高い表面積を維持した状態で伝導性を向上させることに成功した。これらのグラフェンと酸化グラフェンにポリアクリロイルβ-アラニンで形成される有機ナノ繊維を複合化し、電気化学的性質の調査と三極法によるスーパーコンデンサとしての可能性の調査について模索するなどの研究を行った。その中でも、グラファイトロッドを電極とし、パルスプラズマを用い剥離したグラフェンシートは非常に高品質なグラフェンナノシートであり、その作製法の確立に成功するという大きな成果を挙げた。以上のように、本年度はグラファイトを剥離し、高品質のグラフェンの作成方法を確立し、その機能デバイス材料の応用・展開の可能性を広げることに成功した。

得られたグラフェンは、表面に吸着したメラミンの働きで、水中で数ヶ月以上の安定な分散状態が保てることを確認した。また、元素分析等により、酸化度の低いグラフェンであることが確認された。プロジェクト2:鉄粒子による酸化グラフェンの新規な還元法の開発低コストかつ簡便な酸化グラフェンの脱酸素化プロセスとして、強酸水溶液中で鉄粒子を用いた還元反応を実施した。ヒドラジン等の代表的な還元剤と比較して、鉄粒子は安定かつ無害でありながら、還元反応は比較的に低温で進行し、得られたグラフェンは高い還元率を示した。作製されたグラフェンからバインダーフリーで電極を作製し、アルカリ溶液中での電気容量特性を評価した結果、一般的なヒドラジンによる還元型グラフェンよりも高い電気容量が得られた。さらには1000サイクルにも及ぶ電圧掃引に対する耐性や、電気容量の安定性を示すことから、今後の展開において添加剤及びバインダーフリーのスーパー・キャパシタの作製が期待される。プロジェクト3:アミノ酸ポリマーによるグラフェンの分散処理本課題では、アクリル酸β-アラニン(PMBA)を用いてグラフェン表面を修飾し、再凝集の防止と分散性の向上を目指した。具体的には、酸化グラフェンとMBAを混合し、ラジカル重合反応を行い、さらにヒドラジン還元により表面修飾された還元型グラフェンを得た。作製された複合材料を用いて電極を作製し、電気化学的特性の評価を行った結果、高い電気容量と250サイクル以上の安定性を確認した。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、酸化グラフェンへのポリマーの化学修飾やナノ構造体との複合化によるハイブリッド型ナノ材料の作製、ならびにグラフェンの簡易な還元方法の確立を行い、想定内の結果を得た。当初の計画通り、グラフェンハイブリッド材料のスーパーコンデンサとしての性能を評価し、以上に加え、パルスプラズマを用いて、高品質のグラフェンシートの簡易作製法の確立を行った。研究計画の大きな見直しはない。前年度に作製したグラフェンハイブリッド材料のスーパーコンデンサとしての性能を三極法により評価する。また、3次元ネットワーク構造をもつポリグラフェンの創成と有機ナノ繊維の組み込み、3次元構造をもつグラフェンのリチウムイオン電池の電極素材としての展開を目指し、ポリグラフェンの合成を試みる。さらに有機ナノ繊維を組み込み複合化による機能化を図る。加えて、ナノダイアモンドを層間に導入したグラフェンハイブリッド材料を作成し、電気化学的手法を用いて物性評価を行う。前年度に作製したグラフェンハイブリッド材料のスーパーコンデンサとしての性能を三極法により評価したが、電界質中の電極損失が問題に挙がった。問題を解決するため以下の方法を試みる。1.バインダーの量を変えて評価を行う。2.電極として、グラッシーカーボン電極を使用する。3.鉄粉末で還元したグラフェンの電気化学的評価を行う。
前期中等科学教育における資源・エネルギーに関する教育についての基礎的研究

資源・エネルギーに関する教育についての基礎的研究と題し、前期中等教育段階に焦点を当て、科学教科書を中心的素材として、次のような研究を行ってきた。歴史的研究としては、環境先進国であるドイツ(東独/旧東独地区)の前期中等理科教科書(物理)における「エネルギー」の取り扱いの変遷を、明らかにした。比較教育学的研究としては、日本・アメリカの2カ国、また、アメリカ・イギリス・ドイツの3カ国での前期中等科学教科書における「エネルギー」の取り扱いについて、それらの共通点や相違点を明らかにした。授業研究としては、アメリカの前期中等科学教科書における「エネルギー資源」の取り扱い、また、イギリスの前期中等科学教科書における「(省)エネルギー」の取り扱いを参考にして、その試みを行った。さらに、大学教育方法の改善を兼ねて、情報収集能力育成のため、インターネット上の「資源」の取り扱いやその実践例を学生に検索・分析させた。また、比較教育学的研究方法の習熟のため、日本とイギリスの前期中等科学教科書の「資源」に関わる項目を学生に抽出・分析・検討させた。歴史的経緯、学校制度、取り扱いの枠組みや授業展開などにより、資源・エネルギーに関して、多様な教育(目的,目標、内容、方法)が可能であることを明らかにした。しかし、評価の検討・考察は今後の課題として残すこととなった。本研究の初年度・平成9年度においては、我が国に焦点を当て、一方で中学校理科教科書・教師用書、他方でインターネットに基づく分析・取りまとめを行った。すべての中学校理科教科書とその教師用書からは、「資源・エネルギー」の教育内容・展開・評価などに定まったものがないことがわかった。その内、「エネルギー資源」という章を設けている中学校理科教科書は、また「Energy Resources」の章を設けているアメリカの前期中等教育段階の理科教科書は、このエネルギー教育の振興という視点から、注目に値する。そこで、研究室に属している学生を指導して、この両教科書の比較分析を行い、日本とアメリカのそれぞれの特徴を明らかにした。その研究成果は、「日本とアメリカの中学校理科における教育内容『エネルギー資源』に関する比較」と題して、日本理科教育学会中国支部大会(平成9粘11月9日、於島根大)において、卒論指導学生との連名で、口頭発表した。インターネット利用は、実践や教材などに関する先行研究の情報を収集する新しい手段であり、合わせて、学生のコンピュータによる情報収集能力を育成し、訓練する方法である。そこで、理科教育学演習などの受講生を指導し、「中学校」・「エネルギー」・「資源」・「理科」の4つのキーワードなどを設定した上でメタサーチ「イ-ジーサーチ」を通した検索・分析を行わせ、限界性や問題点を明らかにした。その研究成果は。「生物教育におけるコンピュータ活用を通した学生訓練法に関する基礎的研究-『資源』をテーマとした情報収集能力育成の試み-」と題して、日本生物教育学会全国大会(平成10年1月24日、於千葉大)において口頭発表し、この要旨は雑誌「生物教育」に発表予定である。資源・エネルギーに関する教育についての基礎的研究の2年度目・平成10年度においては、我が国から諸外国に焦点を移し、ドイツとアメリカの前期中等科学教科書に基づき分析・取りまとめを行った。一つには、ドイツの前期中等物理教科書に基づき、環境(問題)先進国と評される(西)ドイツに編入という形で統一されていった(旧)東ドイツ(地区)において、「エネルギー」はかつてどのように扱われ、その取り扱いはどのように変化してきたかを、環境・エネルギー・資源問題から考察した。その研究成果は、「ドイツの前期中等物理教育における『エネルギー』の取り扱い」と題して、平成10年8月5日に開催された日本理科教育学会全国大会(長崎市)において口頭発表した。二つには、アメリカの前期中等科学教科書を基本資料にして、我が国の中学校理科における新しいテーマ「資源」の取り扱いに関する授業展開の検討という意味で、講義の中で受講生ととも、授業研究をすすめてきた。その研究成果は、「前期中等科学教育における『資源』の取り扱い-アメリカの教科書『Merrill Life Science』に基づく授業研究の試み-」と題して、平成10年11月28日に開催された日本理科教育学会中国支部大会(山口市)において口頭発表した。それはまた、加筆修正後、岡山大学教育学部・教育実践総合センター研究年報、Vol.1(L999/3)において公表している(印刷中)。

イギリスについては、まず、教科書についての情報収集から始め、今年度は、前期中等科学教科書の特定・選択・発注を行い、来年度に行う研究の基本資料を入手できた。資源・エネルギーに関する教育についての基礎的研究の最終年度・平成11年度においては、新たに入手したイギリスの前期中等科学教科書と、アメリカ・ドイツの前期中等科学教科書に基づき分析・取りまとめを行った。一つ目は、歴史的研究として、東ドイツ/旧東ドイツ地区の前期中等教育段階用物理教科書を用い、環境先進国であるドイツの前期中等教育段階における「エネルギー」の取り扱いの変遷について、その特徴などを明らかにした。二つ目は、比較教育学的研究として、アメリカ・イギリス・ドイツの前期中等科学教科書における「エネルギー」の取り扱いについて、それらの共通点や相違点を明らかにした。三つ目は、授業研究として、本年度の「中等理科教育学」の講義で、昨年度の「前期中等科学教育における『資源』の取り扱い-アメリカの教科書に基づく授業研究の試み-」を踏まえて、「資源」を「(省)エネルギー」に変え、アメリカの教科書をイギリスの教科書に変えて、その試みを行った。四つ目は、大学教育方法の改善として、本年度の「理科教育学演習」・「理科教育学特別演習」の授業で、日本とイギリスの前期中等科学教科書を用い、「資源」に関わる項目を学部生・院生に抽出・分析・検討させ、比較教育学的研究方法の習熟を図った。その成果は学部研究紀要などで公表するため、準備中である。最後に、これまでの3年間の成果をとりまとめ、報告書を作成・配布した。