hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
基盤的理化学教育における21世紀型実験のデザインと実験教材の開発

高等学校や大学一般教育での理化学実験の機会を増やすためには、教育効果を低下させることなく、安全性を確保し、薬品使用量ならびに実験廃液排出量の低減と実験準備・後かたづけへの教師の負担軽減を図ることが可能な実験方法の導入が必要である。本研究では、有力な候補と考えられるマイクロスケール化学実験に注目し、我が国におけるマイクロスケール化学実験の導入策を検討し、平成16年度においては以下のような試みを実施した。(1)セミナー・ジンポジウム・講演会の開催:マイクロスケール化学実験の紹介・普及を目的として、セミナー等を国内4ヶ所(仙台、水戸、東京、京都)で開催した。このため、中学・高校教育にマイクロスケール化学実験の積極導入を進めている中国での指導者である周寧懐教授(中国マイクロスケール化学実験研究センター所長)を講師に招へいした。同教授により実験の演示と教育現場での実際について詳しい紹介が行われた。本研究代表者・分担者および協力者による講演も行われ、各会場とも教員や学生など多数の参加者を得て、当初の目的は達せられた。(2)マイクロスケール化学実験のデザイン:有機合成反応のマイクロスケール実験の一例として酢酸イソペンチルの合成をテーマとして、従来のスケールとの比較実験を授業規模で試行して、その効果を検証した。その結果、薬品使用量で従来法の13.7%、薬品購入費用で2.8%、実験廃液排出量では水溶液13%、有機溶液50%に減少しておりマイクロスケール化学実験が経費的にも環境負荷的にも低減化に有効と確認された。また、実験操作の簡潔化により、安全性も高いことがわかった。普及説明に有効なスライドCDを作成した。(3)実験教材の開発:安価で教育目的に十分な機能を備えた機器分析装置として、ガスクロマトグラフ、イオンクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、吸光光度計の開発を行った。これらの機器については、教育目的からブラックボックス化を避け、高圧ガスボンベなど特別な取り扱いが要求される器具・試薬の使用を避けるように留意した。また、教師による演示実験を考慮し、多数の生徒が観察できるように接写撮影-拡大映写システムを組み合わせていることも特徴となっている。(4)学習指導要領改訂後の高等学校での理科実験の実状について、アンケート調査を実施した。1.マイクロスケール化学実験の現状調査:今日、中学・高校・大学での基盤的化学教育における実験法としそマイクロスケール実験が採用される世界的趨勢の中で、我が国の現状は、未だごく一部で行われているにすぎないが、日本の基盤的理化学教育へのマイクロスケール実験の導入・普及を図るために必要な課題を探るとともに、アジアの近隣国におけるマイクロスケール実験の実施状況、実験の内容やマイクロスケール実験用器具・教材の開発状況等について、実地調査を行った.ベトナム、タイ、中国においては、すでに中・高・大学での教育にマイクロスケール化学実験が導入され、的確な指導者と行政による支援の下で普及しつつあり、またマイクロスケール化学実験をテーマとする学会や国際会議が定期的に開催されており、実験教材等の開発研究が活発に展開されている状況が明らかになった.2.マイクロスケール実験のデザインおよび実験教材の開発:学生実験または教師による演示実験に適用可能な、「金属イオンの検出と化学的性質」、「容量分析」、「エステルの合成」をテーマとするマイクロスケール化学実験のデザインを試みた.大学生、(主に大学初年次学生)と高校生に対して試行し、在来規模での実験を並行実施して比較した.指導上、慣れないマイクロスケール実験には在来の実験とは異なる工夫が要求されるが、実験所用時間、薬品使用量、廃棄物排出量は縮小され、安全性の高い実験ができることが確認された.マイクロスケール実験の教育効果を高めるために有効な教育用分析機器として、発光分光検出法、吸光光度法、および液体クロマトグラフィー用機器、さらにマイクロスケール実験演示用の可動型実験台の試作が行われ、試作実現の見通しが得られた.高等学校や大学一般教育での理化学実験の機会を増やすためには、教育効果を低下させることなく、安全性を確保し、薬品使用量ならびに実験廃液排出量の低減と実験準備・後かたづけへの教師の負担軽減を図ることが可能な実験方法の導入が必要である。(3)実験教材の開発:

安価で教育目的に十分な機能を備えた機器分析装置として、ガスクロマトグラフ、イオンクロマトグラフ、液体クロマトグラフ、吸光光度計の開発を行った。これらの機器については、教育目的からブラックボックス化を避け、高圧ガスボンベなど特別な取り扱いが要求される器具・試薬の使用を避けるように留意した。また、教師による演示実験を考慮し、多数の生徒が観察できるように接写撮影-拡大映写システムを組み合わせていることも特徴となっている。(4)学習指導要領改訂後の高等学校での理科実験の実状について、アンケート調査を実施した。
科学衛星Astro-EによるX線天文学の観測的研究

宇宙科学研究所第19号科学衛星ASTRO-Eは、わが国5番目のX線天文衛星となるべく平成12年2月10日に打ち上げられたが、残念ながら、打ち上げロケットの不具合で衛星になることはできなかった。非常に幌医エネルギー範囲にわたって、これまでにない高エネルギー分解能で高感度観察ができ、世界の研究者に利用される国際軌道X線天文台となる予定であった。搭載された観測装置の一部は日米協力で開発され、昨年度及び本年度には、それらの搭載観測装置開発の最終仕上げ、その地上での性能較正、衛星に搭載してでの打ち上げ前最終機能確認試験等が行われた。本研究費からは、アメリカ側担当装置の最終試験への日本側メンバーの酸化・立ち合いや、それらを衛星に搭載しての最終総合試験への米国側メンバーの酸化・立ち合い、又、問題点の整理・検討のための日米での会合へのメンバーの集積に対しても支援が行われた。これらの作業は日米の研究者が一体となって行われ、本研究費による支援は非常に有益であった。さらに、これらの開発は放射線計測学の新しい成果も伴うものであり、関連する国際研究会への発表に対する旅費補助も行われた。これら、搭載観測装置開発にかかわる活動と平行して、打ち上げ後、いかにASTRO-Eの性能を最大限に生かした観測を行って行くかを検討する活動も、日米欧の研究者による科学作業グループを組織して行われてきた。最終年度には、欧州宇宙機構との協力についての打ち合わせが行われ、それに対する支援も行われた。打ち上げは失敗に終わってしまったが、衛星開発、および、国際協力の面では、実りの多い研究をすることができた。ASTRO-Eは、平成11年度冬期(2000年1-2月)に打ち上げを予定しているわが国5番目のX線天文衛星である。非常に広いエネルギー範囲にわたって、これまでにない高エネルギー分解能で高感度観測ができ、世界の研究者に利用される国際軌道X線天文台となる。搭載される観測装置の一部は日米協力で開発されており、本年度は、それら搭載装置の開発の最終段階を迎えた。本研究費からは、アメリカ側担当装置の最終試験への日本側メンバーの参加・立ち合いや、問題点の整理・検討のための日米での会合へのメンバーの出席に対し支援が行われた。装置の開発は日米の研究者が一体となって行われており、本研究費による支援は非常に有益であった。また、これらの開発は放射線計測学の新しい成果も伴うものであり、関連する国際研究会への発表に対する旅費補助も行われた。これら、搭載観測装置開発にかかわる活動と平行して、打ち上げ後、いかにASTRO-Eの性能を最大限に生かした観測を行って行くかを検討する活動も、日米欧の研究者による科学作業グループを組織して行われてきている。本年度は12月と3月にASTRO-E科学作業グループ会議が日本で行われ、欧米からの一部メンバーに対しても支援が行われた。これらの会議により、ASTRO-Eの打ち上げ後しばらくの観測計画に対する議論が進み、ASTRO-E衛星による大きな科学的成果への期待が高まっている。来年度は、開発された観測装置の衛星への組み込みが行われ、衛星の最終総合試験が行われた後、打ち上げを迎える。ASTRO-Eは、わが国5番目のX線天文衛星となるべく平成12年2月10日に打ち上げられたが、残念ながら、打ち上げロケットの不具合で衛星になることはできなかった。非常に広いエネルギー範囲にわたって、これまでにない高エネルギー分解能で高感度観測ができ、世界の研究者に利用される国際軌道X線天文台となる予定であった。搭載された観測装置の一部は日米協力で開発され、本年度は、それら搭載装置の地上での性能較正、衛星に搭載しての打ち上げ前最終機能確認試験が行われた。

本研究費からは、アメリカ側担当装置の最終試験への日本側メンバーの参加・立ち合いや、それらを衛星に搭載しての最終総合試験への米国側メンバーの参加・立ち合い、また、問題点の整理・検討のための日米での会合へのメンバーの出席に対し支援が行われた。装置の開発は日米の研究者が一体となって行われており、本研究費による支援は非常に有益であった。さらに、これらの開発は放射線計測学の新しい成果も伴うものであり、関連する国際研究会への発表に対する旅費補助も行われた。これら、搭載観測装置開発にかかわる活動と平行して、打ち上げ後、いかにASTRO-Eの性能を最大限に生かした観測を行って行くかを検討する活動も、日米欧の研究者による科学作業グループを組織して行われてきた。特に、今年度は、欧州宇宙機構との協力についての打ち合わせが行われ、それに対する支援が行われた。打ち上げは失敗に終わってしまったが、衛星開発、および、国際協力の面では、実りの多い研究をすることができた。
中層集合住宅における冬期の住まい方と結露に関する研究

本研究は、結露に関するアンケート調査、結露被害の実地調査、室内の温湿度の測定調査からなっている。第1章では、アンケート調査結果について報告した。公営集合住宅約1000戸を対象とし、回収率は61%である。調査した住棟は建設年次により、平面タイプ、断熱仕様が異なり、6種類に分類される。アンケート調査結果によると、押入に被害の多い平面タイプと壁に被害の多い断熱仕様の住棟があった。アンケート項目で、結露に関係が深いのは、建物の種別、住戸位置、家族数などである。使用暖房器具と結露との関係は明確ではなかった。結露で困っていることの内容の記述では、73%もの住戸が切々と訴えている。窓が凍って開かない、窓からの流下水で畳が濡れる(33%)、押入の湿気・カビ(15%)、壁のカビ(17%)などが多い。第2章では結露被害の実地調査結果について撮影した写真を中心にして報告した。被害を訴えている住戸では、いずれも黒いカビが発生しており、生活に支障をきたすものであった。調査した住戸に共通していることは、換気に対する意識の低さである。第3章では、室内の温湿度の測定結果について報告した。昭和63年1月から2月にかけて、6戸について各一週間測定した。6戸を通じて、室内が常識を越えた高湿度になっている例は無かった。窓上の壁・梁型部分が断熱されていないタイプの住戸の中で、結露・カビが発生している住戸と発生していない住戸があった。前者は、開放型ストーブを使っていた。室内の露点温度は他の住戸に比較して高くないが、室温が居間でも715°Cと低く、このことが結露の要因である。後者では、北和室の窓前にFF式ストーブを置き、襖・扉を全て開放して、北側の室温度を高く保ち、非暖房室となる場所を無くしていた。全体の調査を通じて、同種の住棟でも、住まい方により結露発生に差があることが分った。住まい方と結露との関係について分析を続けたい。1.中層集合住宅における住まい方と結露に関するアンケート調査:昭和62年1月,八戸市内の公営集合住宅約1000戸を対象にアンケート調査を実施した(回収率61%).全体で結露で困っている住宅は74%であった.そのうち,被害を強く訴えている約30戸については実地調査を行なった.対象とした住棟は,建設年次により,平面型,断熱仕様が異なり, 6種類に分類される.「建物種別」では,特に押入に結露被害の多いもの,壁体に被害の多いものがあり,前者は平面型に,後者は断熱仕様に問題が指摘できる.「家族数」については,多くなるにつれて結露で困っている戸が多くなる傾向にある.「炊事するときに換気扇を回すか」と結露との関係では,住戸面積が最も小さい(4146m^2)住戸型では,明白な関係があり,面積が最も大きく(71m^2),台所が内側で窓を持っていない住戸型では,関係が認められなかった.「使用している暖房器具」については,開放型灯油ストーブ1台のみとFF式ストーブ1台のみが,ともに28%と多く,次いで煙突付ストーブ1台のみが17%となっている.その他は同種複数台使用が,異種の併用となっている.

主たる暖房器具として分類すると,開放型43%, FF式35%,煙突付21%となる.使用している暖房器具と結路の関係は,あまり明確でない.「使用暖房器具」と「加湿の工夫」との関係では,開放型と煙突ストーブでは「ヤカン等で湯気を立てている」住戸が多く, FF式ストーブ使用では「加湿器を使用している」住戸が多い.以上はアンケート結果の分析の一部であるが,今後さらに分析・検討を加える予定である.2.集合住宅における温湿度の実測調査:昭和63年1月2月に,集合住宅6戸,戸建住宅2戸について各々一週間温湿度の実測調査を行なった.この調査結果の整理・分析については,これから次年度にまたがり行なう.1.集合住宅における結露被害の実地調査(31戸)結露被害を訴えている住戸では、いずれも黒いカビが発生して生活に支障をきたすものであった。結露が発生しているのは、(1)棟の東西端:押入及び壁面(2)断熱されていない梁型部分(3)最上階天井(4)各階の天井スラブの外壁寄りの部分(5)北側の部屋:非暖房室(6)外壁寄りの家具裏(7)窓:凍結して開かない、結露水が流下して畳を濡らすなどであった。住まい方の問題としては、総じて換気に対する意識が低いことで、換気口や窓の換気ブレスの存在さえ知らない人が多かった。乳幼児のいる住戸では、室内を高湿度にしている例が多かった。2.温湿度測定調査昭和63年1月から2月にかけて、6戸において各一週間、室内の温湿度の測定をした。全戸を通じて、室内が常識を越えた高湿度になっている例は無かった。使用暖房器具は、密閉型が3戸、開放型が2戸、半密閉型と開放型の併用が1戸であるが、その違いによる室内空気の露点温度の違いはほとんど無かった。台所では炊事のときと思われる温度と湿度の鋭い上昇が見られた。空気線図上にプロットすると、換気扇を回しているときと回していないときと識別できた。窓上の壁・梁型部分が断熱されていないタイプの住戸では、この部分が結露の弱点となっている。このタイプの1戸で、結露、カビが、その梁型部分に発生していた。開放型のストーブを使用しているが、他の住戸に比較し、室内空気の露点温度は高くはない。しかし室温が715°Cと低く、このことが結露の要因となっている。同タイプの別の住戸では北和室の窓前にFF式ストーブを置き、襖・扉の全てを開放しており、北側の部屋の室温を高く保ち、非暖房室となる場所を無くしていた。結露対策上理想的な住まい方となっている。住まい方が、建物の弱点をカバーしており、この住戸では結露は発生していない。
硫酸化糖脂質の組織特異的発現機序と生理機能

硫酸化糖脂質の発現は糖脂質硫酸転移酵素(CST)の発現によって制御されている。本研究は、CST遺伝子の組織特異的発現分布とその発現機序を調べるとともに、CST欠損マウスを作製・解析することにより、硫酸化糖脂質の生理機能を解明することを目的とし、以下の結果を得た。1.マウスCSTcDNAをクローニングした。マウスCSTは、ヒトと同じく423アミノ酸から成り、ヒトCSTとの相同性はアミノ酸レベルで84%であった。マウスCSTはヒトCSTとほぼ同等の酵素活性を有していた。2.マウスCSTmRNAは、小腸、胃>脳、腎>精巣、肺、肝臓の順に発現していた。ところが、CST活性は小腸、胃では検出されず、小腸、胃には阻害活性がみられた。3.マウスCSTには、5'非翻訳領域の異なる8種類の転写物が見つかった。これらの多様な転写物の発現パターンは臓器によって異なっていた。4,マウスCSTゲノムDNAをクローニングした。マウスCST遺伝子は全長20kbを越え、翻訳領域は2個のエクソンでコードされていた。5'非翻訳領域は7個のエクソンから成り、選択的スプライシングにより複数種の転写物を産生することがわかった。5.翻訳領域をコードするエキソン2とエキソン3の一部をNeo耐性遺伝子と置換したターゲッティングベクターを構築した。マウスES細胞にターゲッティングベクターをトランスフェクトして相同組換え体を得た。相同組換えを確認した2種類のESクローンを8細胞期胚に注入し、キメラマウスを作製した。このキメラマウスと野生型マウスを交配して、ヘテロ接合体を得た。今後、CST欠損マウスの作製を継続完遂させ、脳におけるミエリン機能及び精子形成への影響を中心に解析を行う計画である。硫酸化糖脂質は、脳ミエリン、腎尿細管、精巣、消化管上皮に豊富に存在し、生体膜のイオン透過性調節因子や接着分子として機能していることが示唆されている。硫酸化糖脂質の合成は糖脂質硫酸転移酵素(CST)によって触媒され、その活性は上記組織で高い。本研究は、各正常組織におけるCST遺伝子の組織特異的発現分布を調べるとともに、CSTのノックアウトマウスを作製・解析することにより、硫酸化糖脂質の生理機能を解明することを目的とし、本年度は以下のことを行った。1.ヒトCSTcDNAをプローブとして用い、マウスCSTcDNAのクローニングを行い全塩基配列を決定した。マウスCSTcDNAは1,530bpから成り、ヒトと同じ423アミノ酸をコードしていることがわかった。ヒトCSTとの相同性はアミノ酸レベルで84%であった。マウスCSTcDNAをCOS-1細胞で発現させると、ヒトCSTcDNAとほぼ同等のCST活性がみられた。2.マウスCSTcDNAをプローブとして用い、マウスの各臓器から抽出したmRNAに対してノザンブロッティングを行った。この結果、小腸、胃>脳、腎>精巣、肺、肝臓の順にCST転写物が発現していた。ところが、CST活性は、脳、腎、精巣で高く、mRNAの発現パターンと相関していなかった。現在、この違いの原因を追究している。3.CST遺伝子を発現している小腸、胃、脳、腎、精巣、肺、肝に関して、in situハイブリダイゼーションを行い、組織レベルでの発現を解析中である。4.マウス129SvJゲノムライブラリーからオーバーラップする2クローンのCSTゲノムDNAをクローニングした。マウスCST遺伝子は全長20kbを越え、翻訳領域が2個のエクソンで構成されており、5'非翻訳領域が少なくとも7個のエクソンから成り、オールターナティブスプライシングにより複数種の転写物を産生することがわかった。現在、ノックアウトマウスのターゲッティングベクターを構築中である。

このキメラマウスと野生型マウスを交配して、ヘテロ接合体を得た。今後、CST欠損マウスの作製を継続完遂させ、脳におけるミエリン機能及び精子形成への影響を中心に解析を行う計画である。
ゴーグル型視覚刺激装置を用いた半側空間失認へのリハビリテーションとその効果

半側空間無視は脳損傷患者が病巣と反対側のものを無視してしまう事であり、右脳損傷で生じ易い。リハビリテーションの阻害因子となることが知られているが、そのリハについては有効な方法は確立されていない。無視する側への視覚探索(走査)訓練と体幹回旋は推奨されるが、今回、ゴーグル型モニターで視覚探索訓練を行った。これを使う事で、半側空間無視の患者は視線だけでなく体幹も回旋し、同時に重心、頭部も無視側へ回旋した。無視への即時効果も認められた。ゴーグル型モニターでの視覚探索訓練は、半側空間無視のリハに役立つと考えられる。半側空間無視(以下USN)は日常生活活動(以下ADL)の自立を阻害するだけでなく、リハビリテーション(以下リハ)の阻害因子である。これまでも多くのUSNへのリハが報告されているが、確立されたものは少ない。我々は、ゴーグル型モニターを用いて患者が受ける視覚情報を完全に操作して、左方への視線走査や注意の強化を目指したリハを考案し、ゴーグル型モニターを使った視覚走査訓練の即時効果と、訓練時の体幹・頭部の回旋の程度を明らかにする研究を行っている。当センター入院中の脳損傷患者で、USNがあり、座位が安定している者を対象とし、ゴーグル型視覚刺激装置を用いて左側への視覚走査を促す訓練を行い、前後でBITの一部である線分二等分、線分抹消、文字抹消試験を比較した。その結果、ゴーグル型視覚刺激訓練中には全例で体幹、頭部は左方へ傾いていた。これは「身体をまっすぐに正中に戻す」という指示で元の姿勢に戻る事が可能であった。訓練前後でUSNの検査結果の改善を認めた。ゴーグル型視覚刺激装置の特徴は、ゴーグルで周囲の視界が遮られ、訓練に集中できる事である。また、左側を探索するときに体幹、頭部が左へ向く傾向がある。体幹を左へ回旋する事自体がUSNの訓練として効果的と言われており、ゴーグル型モニターを使用した視覚走査訓練は視覚走査と体幹回旋を同時に施行できる訓練として効果があると言える。これまでの結果は高次脳機能障害学会で発表した。現在、長期効果を検討中である。また、体幹回旋角度、重心移動について細かく検討するために、装置の作成中である。半側空間無視は多くは右大脳半球損傷者で見られ、左側を無視する為に日常生活が自立できず、リハビリテーションの阻害因子ともなる。しかし、確立された効果的なリハビリテーションは少ない。視覚走査訓練が効果的と言われるが、訓練中に右側の刺激に反応してしまう為、集中して訓練できないということがたびたび起こる。我々はゴーグル型モニターを用いて、患者が受ける視覚情報を操作して、左方向への視線走査や注意の強化を目指したリハを考案した。ゴーグル型モニターを使った視覚走査訓練により、右側へ注意がそれる事なく訓練でき、訓練中に体幹、頭部が左側へ傾き、訓練前後で線分抹消テスト、文字抹消テスト、線分ニ等分テストの成績が改善する事は確認できた。平成25年度になって、訓練時の体幹の重心位置の変化をとらえる装置が完成した。しかし、片麻痺を合併している事が多い為にスイッチの押しにくさの問題があり、改良しながらデータを集めているところである。また、重心移動とビデオでの位置の確認を同期させて検査を行っている。長期訓練効果の検討も今後行う予定。半側空間無視のリハビリテーション(以下リハ)は確立されておらず、リハの阻害因子としての半側空間無視を改善することはそのほかのリハを進める上でも重要である。半側空間無視のリハの一つとして視覚走査訓練は効果があると言われているが、患者が集中して行うことができないのも悩みであった。今回、新たなリハとして周囲の視野を遮断して訓練できる、ゴーグルを使用して視覚刺激を与えることを目的としている。これまでの我々の研究ではゴーグルを用いて視覚刺激を与えると、体幹が刺激側に回旋する傾向があり、半側空間無視に対して即時効果が認められた。現在、刺激となる課題のプログラム開発の進行中である。刺激として単純な物が良いのか、意味のある物が良いのか検討しながら進めている。今回、刺激を与えるゴーグルの購入が遅れてしまったが、今回のゴーグル購入により、以前のゴーグルに比べて更に広い視野角での刺激が可能となった。ただ、ゴーグル装着が簡単ではなく、重量もあるため固定方法の工夫がもう少し必要である。ゴーグルを使用中の患者の視覚のピントがきちんとあっているかも患者自身の判断を信じるしか無く、これも問題となっている。体幹の回旋角度測定については、カメラ固定装置の組み立てがまだであり、1方向からしか行えていない。装置をしっかり固定して2方向からの体幹回旋角度測定を行う予定である。

また、今後は、対象となる患者数を増やして検査、リハを行う予定である。半側空間無視のリハビリテーションとして、ゴーグル型モニターを使用する事で、外部からの視覚情報をコントロールし、同時に視線を動かさなければ無視側を見る事ができない訓練を考案した。研究の目的は、ゴーグル型視覚探索訓練を開発し、その即時効果、長期効果、訓練時の体幹、頭部の回旋の程度、重心の移動と訓練効果をみる事である。研究は、まず、ゴーグル型視覚探索訓練を半側空間無視患者に行い、その即時効果を検討した。方法はゴーグル型モニター上の中心を注視し、その後に提示される点が画面の左右どちらに出たかを答えるもので、前後で線分二等分、線分抹消、文字抹消検査を行った。結果は文字抹消検査において有意に改善が認められた。同時に体幹、頭部の左への回旋が認められた。この体幹、頭部の回旋角度は正確な測定ができていなかったため、次に重心位置測定システムを作成した。今年度は、訓練中の重心位置測定システムに同期して、頭部の位置移動を測定するシステムを完成させた。頭部位置は、頭部に装着する帽子に丸の目印を2つ取り付けてビデオで動きを記録し、画像解析ソフトで処理して2つの位置関係から頭部の移動角度を測定する。この帽子、丸の目印を最適なものにすることが困難で、何度も製作してはデータを取り直して、訓練環境を整備した。この環境で、左片麻痺のある患者についてゴーグル型モニターを用いた視覚走査検査を行い、症状の異なる3名(1:左半側空間無視+左同名半盲患者、2:半側空間無視なし、左同名半盲のみの患者、3:無視も半盲もない患者)について比較検討した。検査中の3名の重心位置、頭部の位置の移動は明らかに異なっており、半側空間無視の患者は体幹が左側へ回旋すると同時に重心、頭部も左側へ回旋する事を具体的な数値で表現する事ができた。ゴーグル型モニターは体幹、視線を動かす事ができ、半側空間無視のリハに役立つと思われる。リハビリテーションゴーグル型視覚刺激装置での視覚刺激、その効果を検討できているが、体幹回旋角度、重心移動の検討がもう少しである。今年度はそれらの検討と症例を増やしての検討、長期効果の検討を行う予定である。体幹の重心位置の変化をとらえる装置が出来上がるのに時間がかかった。また、前述のように片麻痺を合併している為に、訓練で使用するスイッチを押す事が容易ではなかった。この改良を行う等に時間を要した。重心位置とビデオで撮影した角度を同期させて観察する仕組みを作るのにも時間がかかった。刺激を与えるゴーグルの購入が遅れてしまい、また、カメラの固定装置もまだできていない。研究計画と比べてやや遅れている。視覚刺激装置の修正と体幹回旋角度、重心移動測定装置の開発に取り組み、症例を増やして検討を進めていく予定。ゴーグル型モニターが頭部に固定しにくいという問題もある為、固定がしっかりできるような改善も進めて行く。半側空間無視の症例で訓練を行い、データを集めてまとめる作業へ取りかかる予定。視覚刺激のプログラムをより効果的なものとなるよう確定し、ゴーグルの簡単な頭部固定法を工夫し、体感回旋測定の為のカメラの固定を行ってデータ収集が確実に行えるようにしていく予定。装置の開発、修正への費用と、研究成果の発表、論文発表に使用予定。
ヒト培養細胞を使ったバイオマス変換酵素の効率的産生システムの開発

現在、二酸化炭素(CO_2)削減を目標に最近バイオエタノールが化石燃料に代わる代替燃料として使用され始めているが、製造原料としてトウモロコシや小麦などを用いるため、これらを主食としている国々で食糧問題を引き起こしている。特に貧困層では物価高騰による食糧不足が大きな問題となっている。食料としての農産物を用いずにバイオエタノールを製造できればこれらの問題は一気に解決できる。そこで本申請研究では廃材・藁・古紙など食料として用いられない材料からバイオエタノールを製造する技術の確立を目的としている。また、世界情勢に左右されることなく安定に燃料費等を供給することは、第一に我が国の一次産業を安定化することにつながる。安全な国産食料品の安定供給は消費者を国産品購入へと導き、それは一次産業の発展に寄与する。昨年度はウニセルラーゼを安定に発現するHeLa細胞を用いて解析をおこない、細胞培養液中にウニセルラーゼが分泌されることを確認した。さらに分泌されたタンパク質の生化学的検討を行うことで、細胞外に分泌されたウニセルラーゼは比較的不安定で約3日後には分解されることを報告した。しかしながら、培養液中のウニセルラーゼの消失がタンパク質分解によるものなのか、不溶性沈殿など物理的な要因によるものなのかは明らかにできなかった。当初の計画どおりウニセルラーゼをヒト培養細胞を用いて産生・分泌することに成功したので、今後は分泌されたウニセルラーゼの安定化を試み、さらなる効率的産生システムの応用に向けての研究を遂行するところである。また、世界情勢に左右されることなく安定に燃料費等を供給することは、まず第一に我が国の一次産業を安定化することにつながる。現在までにウニセルラーゼcDNAのサブクローニングおよび各種発現ベクター系の構築が完了した。特に一過性発現用プラスミドpcDNA3、安定発現細胞株構築用レトロプラスミドpMXにウニセルラーゼ遺伝子を導入した。また、一過性発現実験では293T細胞、安定発現実験ではHeLa細胞を用いたところ、細胞外にウニセルラーゼが分泌されることが確認できた。さらに分泌されたタンパク質の生化学的検討を行うことで、細胞外に分泌されたウニセルラーゼは比較的不安定で約3日後には分解されることが判明した。分泌されたタンパク質の酵素学的解析により、細胞外に分泌されたウニセルラーゼは酵素活性を保持していることを確認した。今後、さらなる効率的産生システムの応用に向けての研究を遂行するところである。
DNA依存性プロテインキナーゼからのアプローチによるがん温熱療法の基礎研究

温熱の放射線増感作用とDNA依存性プロテインキナーゼ(DNA-PK)の温熱不安定性の関係を探るアプローチの一つとして、DNA-PKcs(触媒サブユニット)またはKuサブユニットを欠損するほ乳類培養細胞を用いた検討を行った。欠損細胞においても温熱処理による放射線感受性の増強は認められたが、放射線単独に対する感受性が非常に高いため対照細胞との比較が難しく、結論を下すにはより詳細な検討を行う必要があると考えられた。また、温熱単独処理に対する感受性の検討も同時に行った。近年、DNA-PKのサブユニットを欠損する細胞が温熱高感受性を示すという結果をいくつかの他グループが発表しているが、本研究の結果は必ずしもこれらと一致しなかった。これまで、DNA-PKの細胞内の基質が明らかになっておらず、in situでのDNA-PK活性を評価する方法がなかった。私は、DNA ligase IVと複合体を形成し、DNA二重鎖切断修復に関与すると考えられているXRCC4タンパク質に着目し、SDS-PAGE-Western法で解析した。その結果、X線照射によって誘導されるXRCC4のリン酸化にDNA-PKcsが必要(一方、ATMは不要)であることが分かり、XRCC4がDNA-PKの細胞内での基質(の1つ)になっている可能性が示された(FEBS Lett.,2000)。この結果から、XRCC4のリン酸化を指標として、DNA-PK活性に対する温熱処理の影響をin situで調べることが可能になると期待される。本年度はまず、種々のほ乳類培養細胞を用いて、44°C温熱処理後のDNA-PK活性と放射線感受性を調べた。その結果、1)げっ歯類細胞に比べてヒト細胞においてDNA-PKの温熱安定性が高いこと、2)温熱による放射線増減効果はヒト細胞に比べてげっ歯類細胞の方が大きいこと、が分かった。温熱による放射線増減効果がげっ歯類細胞に比べてヒト細胞で小さい傾向はこれまでにもしばしば指摘されてきたが、本年度の研究結果から、DNA-PKの温熱安定性の違いがその原因の1つとなっている可能性が考えられた。また、温熱によるDNA-PK活性低下の機構、種々の温度下(40°C45°C)でのDNA-PKの温熱安定性などについて、主にマウス線維肉腫FSA1233細胞を用いて検討を行った。その結果、1)DNA-PKのサブユニットのうち、DNA-PKcsではなく、Kuサブユニットの活性が温熱処理によって失われること、2)温度が高いほどDNA-PK活性の低下に要する時間が短くなること、3)温熱処理後、37°Cに戻して培養するとDNA-PK活性の大部分が回復すること、4)温熱前処理によって温熱耐性を誘導した細胞においてはDNA-PKの温熱安定性が増大することなどが分かった。特に、3),4)の結果に関しては、温熱処理と放射線照射の間隔をあけると放射線増感効果が小さくなること、温熱処理を繰り返すと温熱耐性の獲得とともに放射線増感効果も小さくなることなど経験的に知られている温熱療法の問題点と関係している可能性が考えられた。
機能性ガラス溶出液による細菌酵素活性および共凝集活性の抑制

S-PRGは、水の存在下でフロオロアルミノシリケートガラスとポリアクリル酸を酸塩基反応させることで生成されるグラスアイオノマーであり、本フィラーはコンポジットレジンや根管充填剤、ボンディング材、コーティング材などの一成分として広く利用されている。S-PRGフィラーは、フッ素、ストロンチウム、ホウ素などの様々な元素を徐放する性質を有しており、再石灰化などう蝕予防にも有効なことが知られている。最近ではS-PRG配合レジンの抗プラーク作用、S-PRG含有根管充填剤の抗菌作用など多くの報告がなされているわれわれはS-PRGイオン溶出液のう蝕原性、歯周病原性細菌に対する抑制作用を検討した。そしてS-PRGイオン溶出液はEnterococcus faeciumのマイクロウェルプレートへの付着を抑制することを報告した。さらに、P. gingivalisのシステインプロテアーゼ活性やゼラチナーゼ活性を抑制し、P. gingivalisとF. nucleatumとの共凝集を抑制することを示した。今年度われわれはこれまでの研究をさらに進めS-PRGイオン溶出液による唾液バイオフィルム形成阻害作用、成熟バイオフィルムの破壊効果を示した。また、S-PRGイオン溶出液だけでなくS-PRG配合歯磨剤によるバイオフィルム形成抑制にいついても報告した。さらに、歯周病原性細菌に対する抑制効果が明らかになっているS-PRGイオン溶出液を口臭抑制に応用する可能性についても報告した。界面機能性ガラスsurface pre-reacted glass-ionomer (S-PRG)はデンタルプラークに強い歯科材料として注目されており、これまでにS-PRG配合レジンの抗プラーク作用や、S-PRG含有根管充填剤の抗菌作用が報告されている。その有効因子のひとつとして、S-PRGのイオン徐放性が示唆されている。S-PRGはフッ素、ホウ素、ストロンチウム等様々なイオンを放出することが知られており、細菌の生物活性に影響をおよぼしていると考えられる。S-PRG溶出液はP. gingivalisのプロテアーゼ活性(BAPNA分解活性)を抑制した。P. gingivalisのプロテアーゼは様々な生物活性を有し、歯周炎の発症、増悪に強く関わっている。S-PRG溶出液による抑制メカニズムは不明であるが、プロテアーゼと金属イオンの結合をS-PRG溶出液中の各種イオンが競合阻害している可能性が考えられる。また、S-PRG溶出液はP. gingivalisのゼラチン分解活性も抑制した。ゼラチン分解活性は修復物の脱離に関係すると考えられており、S-PRG含有材料は修復治療の長期予後を良好にすることが期待できる。また、S-PRG溶出液はP. gingivalisとF. nucleatumの共凝集も抑制した。共凝集の抑制についてもS-PRG溶出液中の各種イオンが関与している可能性がある。今後、酵素活性や共凝集の抑制メカニズムを解明する必要がある。グラム陽性菌のバイオフィルム形成に対してはS-PRG溶出液が抑制的に働くことが明らかになった。さらに、唾液のバイオフィルムの形成阻害や破壊をする能力があることが明らかになった。今後は口臭抑制等、QOLの向上に関する影響を検討する予定である。本研究課題の領域は国内、国外で研究者が増加しており競争も熾烈になってきている。共同研究者が一丸となって研究を行った結果、当初の予定以上の成果が出ている。今後、発表予定の研究結果もあり、さらに新規の研究にも取り組む予定である。当初の予定よりも約半年程度、早く進展していると思われる。今年度は現在の研究をさらに進め口臭等に対する影響も調べる予定である。論文作成のペースが予定より早くなったため投稿料や印刷料を想定以上に支出した。今後の経費配分を再検討する必要がある。使用可能額を平成26年度中に支出する予定だったが、旅費の一部を3月に支出したため平成26年度の経費として計上されなかった。

また、出版社から論文投稿料の請求が遅れたため平成27年度中に支出する必要が生じたため。平成26年度末に使用した旅費、平成26年度中に発表した論文の投稿料を早期に支出する。その後、通常の研究経費を支出する予定である。
歯周病原性細菌の口腔内細菌との共凝集を阻害するペプチドの開発

本研究では、Porphyromonas gingivalisと口腔常在グラム陽性菌との共凝集に関与する共凝集素を同定し、共凝集を効果的に阻害するペプチドを開発することを目的とした。P.gingivalisの表層成分を分画し、P.gingivalisとStreptococcus oralisとの共凝集の阻害活性を濁度分光分析法を用いて調べた結果、線毛タンパク質が強い阻害活性を示した。線毛のアミノ酸配列を基にリコンビナント線毛や合成ペプチドを作製し、共凝集阻害活性を調べた結果、アミノ酸残基266-286が非常に強い活性を示した。この領域はproline-rich protein(PRP)やstatherinへの結合部位であることを既に報告しており、このペブチドが有力なP.gingivalisの定着阻害ペプチドであることが示唆された。また、PRPとP.gingivalisとの結合にはPRPのC末端が関与することを報告しているが、本研究で、このC末端ペプチドはP.gingivalisと種々のグラム陽性菌との共凝集をも阻害することを見出した。従って、PRPのC末端もP.gingivalis定着阻害ペプチドの有力な候補であると考えられる。一方、S.oralisの表層成分を用いてP.gingivalisの線毛との結合をOverlayassayにより調べた結果、S.oralisの35kDaの表層タンパク質が関与していることが示された。この35kDaタンパク質の部分精製標品は共凝集を強く阻害した。さらに、このタンパク質に対する抗体は他のグラム陽性菌の表層成分とも反応し、同じ抗原性を示す成分が種々のグラム陽性菌に存在することが示された。従って、この35kDaタンパク質のアミノ酸配列を調べ、P.gingivalisとの結合領域を決定することにより、共凝集を阻害するもう一つのペプチドが作製できると考えられる。今後、これらの有力な共凝集阻害ペプチドの阻害効果の比較や複数のペプチドを組み合せた新たなペプチドを作製しその阻害効果を調べることにより、より有効な共凝集阻害ペプチドの開発の可能性が示唆される。有力な歯周病原性細菌であるPorphyromonas gingivalisが歯周病原性を発揮するためには、本菌が口腔内に定着する必要がある。本菌とデンタルプラーク中に存在するグラム陽性菌との共凝集は、その定着過程において重要な役割を果たすと考えられている。我々は、これまでに、P.gingivalisとStreptococcus oralisとの共凝集が歯肉溝滲出液中に存在するフィブリノーゲンAα鎖のアミノ酸残基158-176や唾液中に存在するヒスタチン8により強く阻害され、その阻害はArg残基に依存していることを報告した。本研究では、P.gingivalisと口腔常在グラム陽性菌との共凝集に関与するそれぞれの凝集素を同定し結合領域を明らかにするとともに、共凝集を効果的に阻害するペプチドを開発することを目的とした・P.gingivalisの表層成分を分画し、本菌とS.oralisとの共凝集阻害活性を調べた結果、線毛タンパク質や強い阻害活性を示した。線毛の結合領域を同定するため、リコンビナント線毛や合成ペプチドを作製し共凝集阻害活性を調べた。C末端72残基のアミノ酸配列を欠くリコンビナント線毛はほとんど阻害活性が認められず、線毛のC末端側にS.oralisとの結合領域が存在することが示された。

繊毛のC末端側のアミノ酸配列をもとに作製した合成ペプチドのうちアミド酸残基266-286が非常に強い阻害活性を示した。この部位はproline-rich proteinやstatherinの結合領域でもあることを既に報告しており、このペプチドは有力な共凝集を阻害するペプチドの候補となる可能性がある。一方、S.oralis側の線毛との結合に関与する部位を同定するために、超音波破砕により得られたS.oralis表層成分をカラムクロマトグラフィーにより分画し、線毛との結合をOverlay assay法により調べた結果、分子量35-kDaのタンパク質が結合に関与していることが示された。現在、このタンパク質の構造および機能の解析を行っている。有力な歯周病原性細菌であるPorphyromonas gingjvalisが歯周病原性を発揮するためには、本菌が口腔内に定着する必要がある。本菌とデンタルプラーク中に存在するダラム陽性菌との結合(共凝集)は、本菌の定着過程において重要な役割を果たすと考えられている。これまでの研究で、我々は、1)P. gjngjvalisとStreptococcusoralisの共凝集がフィブリノーゲンAα鎖のアミノ酸残基158-176やヒスタチン8により強く阻害され、その阻害にはArg残基が関与していること、2)P.gingivalisとS.oralisとの共凝集にはP.gingivalisの線毛が関与しており、特に線毛を構成するサブユニットであるフィンブリリンのアミノ酸残基266-286が強く共凝集を阻害すること、3)フィンブリリンのアミノ酸残基266-286はP. gingivalisのproline-richproteinやstatherinへの結合を強く阻害すること、4)S.oralisの35kDaタンパク質がP.gingivalisとの共凝集に関与していることを示した。本研究では、S.oralisの35kDaタンパク質の構造および機能の解析を行い、P.gingivalisとS.oralisとの共凝集を効果的に阻害するペプチドを開発することを目的とした。超音波処理および種々のカラムクロマトグラフィーにより部分精製したS.oralisの35 kDaタンパク質標品をSDS電気泳動により精製し、ウサギを用いて抗体を作製した。作製した抗体を用いてデンタルプラーク中に存在する他のダラム陽性菌の表層成分との反応をWestern blotやELISAにより調べたところStreptococcuSsanguisやStreptococcus gordoniiにも同じ抗原性を示す成分が存在することが示された。また、S.oralisの35kDaタンパク質のN末端のアミノ酸配列を調べたところ、GIRVYKPであることがわかった。現在、作製した抗体およびN末端のアミノ酸配列をもとに35kDaタンパク質をコードする遺伝子のクローニングを行っている。
モジュール戦略適合的な製品開発プロセスの構築

本研究の目的は、モジュール化への転換を精力的にすすめている完成品メーカーや部品メーカーのフィールドワークによって、モジュール戦略に適合的な製品開発プロセスを明らかにすることです。本年度は、自動車産業においてモジュラー戦略に積極的に取り組んでいる特定の独立部品メーカーを対象にして、フィールドワークを行い、モジュラー戦略の進捗状況をヒアリングし直面している課題を明らかにしました。その部品メーカーは現在9つの部品を対象にしてモジュラー戦略をすすめていますが、成功に導くためには次の3つの観点が重要であることが明らかになりました。第1にモジュール化の開発と新技術開発を切り離すことです。モジュラー戦略にはルールを順守してルールに従って開発することが求められますので、その過程で新技術を組み込んではモジュール化は実現できません。しかし従来の開発手法では、開発しながら新技術を導入することを頻繁に行ったきましたので、切り離すことに対して開発技術者は抵抗するということです。第2に、部品メーカーは特注品開発の要求を完成品メーカーから強く受ける宿命の中で、モジュラー戦略が元に戻らないような仕組みを作ることです。これには2つの方法があります。1つは開発の流れを重要度に応じて分岐させ階層構造にするというように、組織の仕組みの中に埋め込むことです。もう一つの方法は、デザインルールの維持に責任を持ちデザインルールが崩壊しないように監督する役職を新設することです。第3に、モジュラー戦略は開発部隊だけに限定された話でなくて、モジュラー戦略の効果を最大限に引き出すためには、販売や生産を含めた全社的な関与が必要になるということです。研究成果を出すためには適切なインタビュー先を見出したうえで、協力を取り付けることが必要になりますが、その作業に予想以上に時間がかかったため。1年間延期を申請して了承されました。本年度は初年度目であることから、共同研究者であるコペンハーゲン大学ビジネススクールのサンチェス教授の来日に合わせて、分析フレームワークを議論し、共同研究の進め方などを議論した。また、現在共同で論文を執筆中である。本年度の具体的活動内容は、まず5月下旬に経済産業研究所で開催されたセミナーで、サンチェス教授が「新産業創造とモジュール化」に関するセミナーを行ったが、そのコメンテータを務めた。さらに、ルノー日産自動車のCMF(Common module family)と呼ばれる製品開発戦略の調査研究を継続した。その中で、次第に市場の適用範囲を拡張してゆくにつれて、CMFが進化してゆく軌跡を確認した。CMFを進化させて、モジュラー戦略を維持するためには、後戻りしないような仕掛けが必要であることが明らかになった。3月には、フランスのルノーを訪問し、日産自動車とのCMF共同開発のためにルノーは開発体制を変革していることを確認した。また、CMFのケースをベースにした論文を、11月にアブダビで開催されたICOM2017で発表した。上記のようにルノー日産CMFのケースを継続的に深堀りすると同時に、研究対象を他産業や部品メーカーにまで広げるために、キャノン、YKKなどにヒアリングを行った。今後、これらの企業を対象にした研究を深めてゆく予定である。CMFを定点観測したことによって、モジュラー戦略の始まりから組織の中に定着してゆくプロセスが明らかになり、脆弱性を克服するための組織的仕組みの必要性などが明らかになった。ほぼ順調だと言って良い。本研究の研究課題は、モジュラー戦略に合致した製品開発プロセスを明らかにするというもので今年は2年目である。今年は、日産自動車CMFプロジェクトの定点観測を継続すると同時に、新たにセイコーエプソンのデジタル複合機開発を対象として、その製品開発プロセスを調査した。その結果、明らかになったことはモジュラー戦略は一度成功しても、それを継続するには、重量級マネージャー以外の新たなタスクを実行するプロジェクトリーダーが必要になるということである。そのリーダーを本研究では「モジュールリーダー」と称した。その役割は、モジュラー化のコンセプト継続に責任を持ち、部品の共通化度合いを維持し、安易に特注部品を開発しないようにすることである。さもなければ、モジュラー戦略から特注製品の開発に逆戻りしてしまう危険性が高まる。実際日産自動車は、そのようなリスクに直面したために、CMFプロジェクトでは、モジュールリーダーの役職を新設したのである。ここでむずかしい課題は、重量級マネージャーとモジュールリーダーの権限関係をどう設計するのかという点である。両方のプロジェクトリーダーは、異なった方向を向いており違った動機を持つために、衝突が起きやすくどのようにバランスを維持するのかが新しい経営課題として台頭する。このバランスのとり方は現在企業によって異なっている。上記のような内容を東北大学Working paperとしてまとめるとともに、コペンハーゲン大学サンチェス教授との共著論文として、査読付き国際学会誌に投稿した。セイコーエプソンのデジタル複合機製品開発プロセスについては、調査を始めたばかりであり、まだまとまった成果はでていない。本研究では完成品メーカー以外にも部品メーカーを研究対象として考えていたが、モジュラー戦略を採用した部品メーカーを見つけることに時間がかかっている。

第1にモジュール化の開発と新技術開発を切り離すことです。モジュラー戦略にはルールを順守してルールに従って開発することが求められますので、その過程で新技術を組み込んではモジュール化は実現できません。しかし従来の開発手法では、開発しながら新技術を導入することを頻繁に行ったきましたので、切り離すことに対して開発技術者は抵抗するということです。第2に、部品メーカーは特注品開発の要求を完成品メーカーから強く受ける宿命の中で、モジュラー戦略が元に戻らないような仕組みを作ることです。これには2つの方法があります。1つは開発の流れを重要度に応じて分岐させ階層構造にするというように、組織の仕組みの中に埋め込むことです。もう一つの方法は、デザインルールの維持に責任を持ちデザインルールが崩壊しないように監督する役職を新設することです。第3に、モジュラー戦略は開発部隊だけに限定された話でなくて、モジュラー戦略の効果を最大限に引き出すためには、販売や生産を含めた全社的な関与が必要になるということです。研究成果を出すためには適切なインタビュー先を見出したうえで、協力を取り付けることが必要になりますが、その作業に予想以上に時間がかかったため。ルノー日産のCMF開発を一定期間にわたって定点観測することは、モジュラー戦略の進化過程と組織内の定着過程、およびモジュラー戦略の脆弱性を超えるための方策などを明らかにすることになり、大きな意味がある。CMFの定点観測は今後も継続する必要があるが、加えて、他のメーカーや部品メーカーにまで調査対象を広げてゆく。最終年度に研究期間を1年延長する予定です。1年間延期を申請して了承されました。当初の予定に比べて、国内企業の調査に行くことができなかったため。部品メーカーのモジュラー戦略選定に時間がかかったこと、およびまとまった研究成果を期末にまとめたために適当な国際学会での発表ができなかったことが次年度使用額が生じた主たる理由です。次年度は部品メーカーへの調査を行うと同時に本年度に取りまとめた研究成果を国際学会で発表する。適切なフィールドワーク先を見つけて交渉するのに当初予想以上の時間を要したたために、十分にフィールドワークが行えておらず次年度使用額が発生しました。1年延期を申請して了承されましたので、その期間で遅れを取り戻す予定にしています。ルノー日産のCMF戦略の継続的調査に加えて、村田製作所やYKKなどの部品メーカー、およびセイコーエプソンなどへ調査を拡大する。加えて、調査の見通しが立ったものから、国際学会での発表、および英語での論文投稿など、世界への発信に精力的に取り組む。
Nd熱拡散LiNbO_3導波路レーザ/増幅素子の高性能化に関する研究

本研究では、高性能NdドープLiNbO_3導波路レーザ/増幅素子の実現を目的として、基板材料の選択、導波路作製・評価を含めた系統的な実験的検討を行ない、安定かつ高効率なLiNbO_3導波路レーザ作製に成功した。1.6種類のNdドープLiNbO_3導波路を作製して、これらのNd吸収、光損傷、蛍光スペクトラムを測定・比較した結果、熱拡散でNdをドープしたMgO:LiNbO_3にプロトン交換・アニール法で形成した導波路がレーザ/増幅素子の材料として最適であることを初めて見出した。2.上記の導波路において、1084nmレーザ発振パワー25mW、スロープ効率50%を達成した。この特性は、これまで報告されたLiNbO_3導波路レーザより優れており、また再現性良く安定かつ高効率なレーザ発振が得られる。3.増幅については、光通信波長帯(1.5μm)で検討を行ない、Er熱拡散LiNbO_3導波路においてグロスゲイン16.5dBを得た。さらに、基底準位吸収を低減するためにEr選択熱拡散の最適化について継続して検討している。4.上記の実験と並行して、ArFエキシマレーザアブレーションによるLiNbO_3単結晶膜成長を行ない、Nd、Er等の希土類ドープLiNbO_3光導波路膜堆積の基礎データを蓄積した。これはレーザ/増幅機能を有するLiNbO_3光機能デバイスの新たな展開を示唆するものである。
商業集積の空間構成に関する実証研究

1外神田地域全建物調査:外神田地域全建物調査を行った。この開査の目的は、外神田地域の全建物の使用状況を確認し、空間の利用状態を把達することにある。東京の都心三区の一つである千代田区の秋葉原の電気街を含む商業地域がどのような空間構成のうちに存在しているのか、また、時系列的にどのような変容を示しているかを分析する研究のためのデータベースが作成された。(1)調査の方法:全階層、全フロアについて調査票を作り、一軒一軒現場を訪ねて、小売・卸・サービス・住居など空間的な利用状況を、あらかじめ用意したカテゴリー表に従って判別していく。(2)データベース化:集めた調査票のデータを、コンピューターに入力して、データベースを作った。(3)変化事項の確認:さらに調査の段階で、昨年からの変化事項をブリーフィングしていった。2外神田地域全建物調査のデータベースの整理・統合時系列のデータベースを作るために必要な整理・統合作業を行った。データベースのもとになる調査票の基本的なユニットを建物のフロアにしているので、時系列なデータを取ると、フロアの分割や統合といった現象がおこるため、それにともなうデータ上の混乱が起こらないようにデータベースの再構築作業を行った。3外神田地域の歴史・地理的な資料を収集・分析する作業外神田地域の空間的な成り立ちのより歴史的な変遷を明らかにするための資料収集が行われた。具体的に中心に行われたのは、各種地図、写真、航空写真などの資料の所在先を明らかにする作業である。また、これらのデータを統合的に組み合わせて利用するための方法についても都市工学の専門化等へのヒアリングを中心とした検討作業が進められた。平成13年度に行った研究内容は以下の通りである。1外神田地域の建物の空間利用についての実地調査のデザイン調査項目の検討、コーディングなどのデザインを行い、また調査の対象となる分析の最小単位であるフロアについての概念の特定化を行った。また、来年度以降に行われる調査結果とあわせて時系列分析が可能になるように変化した利用状況の取扱いの可能な設計を検討した。2外神田地域の建物の空間利用についての実地調査外神田地域の全建物、全フロアーについて利用状況についての実地調査を7月から8月にかけて行った。学生に調査協力をしてもらい一軒づつ現場に赴き、調査方針にもとづき判断し必要な場合にはインタビューを行って調査を補完した。3外神田地域の建物調査のデータベース化(1)外神田地域の全建物の調査結果データを表計算ソフトに入力(2)調査データと既存の情報とを、結合できるGISソフトの選定と手法についての研究(3)GISのソフトで解析可能なデータベースについての調査、導入検討4商業集積のダイナミクスを明らかにする概念研究調査結果を検討し、空間解析を行うための基礎的分析を行い、都市工学的な視点と、商業集積研究との概念の接合の可能性を検討した。その結果の一部は、山下裕子(2001)「商業集積のダイナミクス-秋葉原から考える」というタイトルの論文にまとめ、ビジネスレビュー2001年秋号に掲載した。この調査の目的は、外神田地域の全建物の使用状況を確認し、空間の利用状態を把握することにある。(3)変化事項の確認: