hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高等動物リボソ-ム蛋白遺伝子の発現調節

1.cDNAクロ-ニングラット及び鶏から各々二種類及び四種類のリボソ-ム蛋白cDNAクロ-ンを分離した。このcDNAは以後の遺伝子クロ-ニングにブロ-ブとして使用したが、同時にその塩基配列から得られたリボソ-ム蛋白の構造に関する情報もリボソ-ムの構造、機能、進化の解析に極めて有用なものであった。2.遺伝子クロ-ニング鶏の遺伝子ライブラリ-より四種のリボソ-ム蛋白、L5、L7a、L30及びL37aの遺伝子クロ-ンを分離し、プロモ-タ-領域を含め各各約8.5、4.5、4、3.5キロベ-スの塩基配列を決定した。3.リボソ-ム蛋白遺伝子の転写調節領域の特徴解析した四種のリボソ-ム遺伝子には、典型的なCAATboxやTATAboxは無く、CpG、ダイマ-の密集したいわゆるCGアイランドを形成していること、及び転写因子SpIの結合部位とされるGCboxが複数存在することなど、ハウスキ-ピングジ-ンに共通の特徴を持っていた。塩基配列を決定した四種の遺伝子全てに共通している、転写調節に関わると思われる配列を見出すことはできなかったが、二種あるいは三種の遺伝子の間に共通した、調節因子ないし開始因子の結合部位となりうる可能性を持つ配列が存在する。また5SRNA結合蛋白であるL5のプロモ-タ-部には、5SRNAの内部転写調節部位と類似の配列も見出された。このように、リボソ-ム成分の遺伝子の転写調節は複雑なからみ合いの上に成り立っていると考えられるが、ここで特定されたエレメントが実際に転写にどう関わっているかを調べるため、CATアッセイ、核抽出蛋白結合実験などを進めている。リボンソ-ムを構成する各成分の合成を同調して行なわせている機構を、高等動物で明らかにすることを目的に、ラットのリボソ-ム蛋白遺伝子のクロ-ニングを行い、S11,S26,L27,L35aなどの各々の蛋白について多数の遺伝子クロ-ンを単離した。しかし、これまでに分析を終えたものは全て、いわゆるptogessed pseudogeneであり、すでに報告しているように、哺乳類のリボソ-ム蛋白遺伝子が、各々多数の偽遺伝子を含むgene familyを構成することを再確認する結果となった。このような多数の偽遺伝子の中から、発現している遺伝子をクロ-ン化するための方法論的検討が必要となり、核内のmRNA前駆体に対するcDNAクロ-ンを作り、このイントロン部分をプロ-ブとして遺伝子クロ-ンの選別を行う方法、polymerase chain reactionによって、遺伝子のイントロン部分を増幅プロ-ブとする方法などの検討を行った。ラットのリボソ-ム蛋白遺伝子のクロ-ニングについては、本年度はこのような予備的実験に終始したが、方法論的な解決はついたので、精力的に実験を進め早急に真正遺伝子を得たいと考えている。一方、鳥類では、リボンソ-ム蛋白遺伝子は哺乳類のような複雑な構成はとらず、単一遺伝子から成っているので、そのクロ-ン化は容易と考えて、鶏のリボソ-ム蛋白遺伝子クロ-ニングをも開始した。現在、鶏のcDNAライブラリ-、遺伝子ライブラリ-より、ラットのcDNAをプロ-ブとしてcross-hybridizationを利用してクロ-ンの選択と精製を進めている。高等動物のリボソ-ムは、4種類のRNAと約80種類の蛋白から成る複雑な構造物であり、各成分は同調して過不足なく合成されると考えられている。本研究は、このような同調機構解明をめざして、リボソ-ム蛋白遺伝子の発現調節機構を明らかにしようとするものである。計画途中で、材料をラットから鶏に切り換えることが必要になったため、本年度は先ず、鶏のリボソ-ム蛋白のcDNAクロ-ニングを行った。L5、L7a、L30、L37aの4種類の蛋白のcDNAクロ-ンを得、その塩基配列を決定した。

このうちL5については、報告されている数種の生物の相同蛋白との比較により、何らかの機能的意義を持つと思われる共通配列を認めたので報告した。この4種類のリボソ-ム蛋白各々に対応する4種類の遺伝子をクロ-ン化し、その構造解析を進めている。すでにL37a遺伝子の約5000塩基対のDNA塩基配列を決定し、その5'上流域には、いわゆるシス・コントロ-ルエレメントに特徴的な回文構造も存在することが認められているが、他の遺伝子の構造解析がやや遅れているため、これらとの比較検討によって、同調した発現調節に関与すると思われる特徴的な共通配列を抽出するには到っていない。一方、我々が以前から分析を進めて来たアルドラ-ゼB遺伝子の、発現を調節していると考えられるDNA結合蛋白2種類を精製し報告した。これが直接リボソ-ム蛋白の発現調節にも係わっているとは考えられないが、この経験は、今後同調調節に関与する因子の解析を進めて行く上で貴重なものであろう。高等動物のリボソ-ムは、4種類のRNAと約80種類の蛋白質から成る複雑な構造物であるが、この構成分は、同調して各々が過不足なく合成されていると考えられる。我々は、このような同調合成機構を明らかにすることを目的に、鶏のリボソ-ム蛋白遺伝子の転写調節機構について研究を行っている。鶏のリボソ-ム蛋白L5、L7a、L30及びL37aの遺伝子をクロ-ン化し、塩基配列を決定した。この4種の遺伝子のプロモ-タ-領域には、典型的なTATAboxや、CAATboxは無く、いわゆるハウスキ-ピング遺伝子に特徴的な型を示している。いずれも転写開始点附近でCpGdimerの頻度が極めて高くなっており、5'上流域及び第一イントロンには、転写因子SpIの結合サイトとされるGCboxが複数存在するなどの共通した構成をもっている。この4種の遺伝子のプロモ-タ-領域を詳細に比較したが、これまでのところ全てに共通した調節配列を見出すに到っていない。しかし、CTTCCGG、CTGCGCA、CTCGCGAGAなどの複数の遺伝子間に共通に存在する特徴的な配列が明らかになった。このような回文構造を含む特徴的な配列は、何らかの転写調節因子の結合に関与するものと考えられ、リボソ-ム蛋白遺伝子の転写調節は、複数の因子が各々多数の遺伝子の発現を調節するという、複数なネットワ-クを構成しているものと思われる。現在、ここで見出された共通配列の転写調節への拘わりを証明し、また新たな調節配列を見出すために、CATassay、クロマチン抽出蛋白の結合実験などを進めている。
外国人留学生に対する日本語・日本事情の教育システムに関する研究ー機構・制度・人員・カリキュラム・教材などー

最終年度においては、元神戸大学所属の帰国留学生に対するアンケート調査を実施し、その結果を分析した。調査票のタイトルは、「留学生教育と受入れに関する調査」(Research Project on Teaching and Hosting Foreign Students)とし、アジアを中心とした世界54ヶ国(及び国内)に対して、合計499通を郵送した。その内、国内分が48通あった。回収率は、全体で124通であり、全郵送分の24.9%であった。その内訳は、中国28、台湾19、韓国11、東南アジア及び南アジアからは計28、ヨーロッパ諸国からが9、中南米からが計13、アメリカ合衆国8、その他オーストラリア5、カナダが2、ギニアが1であった。調査結果を全体として見た場合、つぎの諸点が重要である。(1)留学生のもつ、留学生活への何らかの「不満感」は、主に何に起因するのか。何と相関しているといえるのか。この問題については、基本的に彼等の日本語能力の自己評価と相関していることが実証的に示された。さらに、例えば特に研究・学習という領域での自己の日本語能力が不十分だったとする者は、「学校での学習内容」について「期待以下」であったとし、また日常生活での日本語能力が不十分であったとする者は、やはり「日常の生活状況」において「期待以下」にマークする、といった相関もある。但し、中には台湾の場合のように、さらに付加的な要因の重要性を示すものもある。この場合の「付加的な」要因とは、研究テーマの設定のあり方や指導教官の選定のあり方といった問題である。また留学生のもつ「不満感」や留学目的の達成感/挫折感は、一般に、本人のもつ「要求(必要)水準」と「達成水準」との関数であることも実証的に示された。例えば「学位取得」に関わる「不満感」や、欧米系の留学生に一般的に「満足感」が高く、アジア系に低いことも、多くはこの仮説で説明できる。もとより本人だけでなく「環境」としての日本人の対留学生への態度の相違の問題も存在する。神戸大学の国際交流問題関連委員、日本語・日本事情および留学生専門教育教官等によって構成された学内横断的研究組織により、1.日本語・日本事情教育を中心とした留学生教育問題に関する図書・教材・資料などを購入し、整理・分析を進めた。これと並行して、2.留学生教育システムに関するファ-ストハンドの資料を得るためのアンケ-ト調査計画を進めた。この計画のため、(1)研究組織の全体会議をとおして、調査票に盛り込むべき項目を詳細にわたって検討した。この具体的作業をとおして、日本における留学生教育・受入れ体制の問題についての総合的な再検討が進められることになった。その際、現在日本に留学中である者および留学経験者、さらに留学生問題担当官・専門官に対する意識調査と、諸外国の当該制度に関する事実分析との双方を組みあせた調査の必要性が確認された。そこで、意識調査の手法に関わる調査票と、諸外国の留学生問題担当機関・現場担当者、大学の留学生担当官・担当部局に対する事実調査に関わる調査票とを作成した。(2)この調査票を配布し解答を依頼すべき対象の検討・探索・リストアップを行った。意識調査に関しては、神戸大学留学中の留学生、帰国留学生を中心とした留学生に対し、神戸大学が作成した「帰国留学生名簿」などを利用して配布することとし、当該問題担当官・専門官に対しては新たに各方面に打診し検討した結果作成したリストにより依頼することとした。これらにより、平成3年度中に調査票の回収を完了し、整理・分析作業を進める。

調査結果を記述的にまとめるとともに、諸外国の実態と日本との比較対照を行い、日本独自の実情をも考慮しながら分析を進める。これらに基づき、当該問題・体制に関する総合的・具体的提言の印刷・公刊も同年度中に行う予定である。神戸大学の国際交流問題関連委員、日本語・日本事情および留学生専門教育教官等によって構成された学内横断的研究組織により、1.日本語・日本事情教育を中心とした留学生教育問題に関する図書・教材・資料などを購入し、整理・分析を進めた。これと並行して、2.留学生教育システムに関するファ-ストハンドの資料を得るためのアンケ-ト調査計画を進めた。この計画のため、研究組織の全体会議をとおして、調査票に盛り込むべき項目を詳細にわたって検討した。この具体的作業をとおして、日本における留学生教育・受入れ体制の問題についての総合的・具体的な再検討が進められ、それはアンケ-ト調査票の諸項目として結実した。アンケ-ト調査票は、全32項目(それぞれの項目に平均5つほどの選択肢)、A4版14ペ-ジとなり、内容別には、基本的属性指標に関するもの、留学意図・達成感など意識分析に関わるもの、日本語・日本事情教育を中心とした教育・研究体制(学位取得状況などを含む)、異文化適応・理解を中心とした生活問題など、総合的・多角的で詳細なものとなった。しかし、回答者への負担と回収率への影響に鑑み取捨選択の結果、割愛した項目も多々ある。全体を冊子の体裁に印刷し、アジアを中心とした世界54ヶ国に対して、499通を郵送し回答依頼をおこなった。その際、返信用の封筒(当方の宛名入り)、切手(国際ク-ポン)を同封した。しかし、これらの作業と調査票回収には当初予想したよりも多くの時間を費さねばならないことになり、ほぼ回収を終わり整理・分析作業に着手したが、それらの取り纏めは実質上平成4年度にかかる見込みである。取り纏め作業にあたっては、回答結果を記述的にまとめるとともに、諸外国の実態と日本との比較対照を行い、日本独自の実情をも考慮しながら分析を進める。これらに基づき、当該問題・体制に関する総合的・具体的提言の発表も平成4年度に行う予定である。
消化汚泥を基質とした水素発酵に関するバイオテクノロジー基盤研究

下水処理で発生する余剰汚泥は我が国の主要な産業廃棄物である。余剰汚泥の減容手段として嫌気消化法が普及しているが、それでも減容率は30%程度であり、残り70%は『これ以上は生分解が進みにくい残渣(消化汚泥)』として残存する。最近になって研究代表者は、この消化汚泥を分解できる糸状菌6株を土壌から初めて見出した。そこで本研究では、消化汚泥分解菌、酸・水素生産菌、微細藻類の三者を併用することで消化汚泥から水素メインのバイオガスを発酵生産するためのバイオテクノロジー基盤研究を行う。2018年度は、2017年度に見出した「汚泥分解酵素と併用可能な水素生産菌叢」の性状について検討した。得られた3つの菌叢は消化汚泥から直接水素を発酵することができたが、現時点では微量であった。これらの菌叢メンバーをDGGEで分析したところ、従前から糖等を基質とした水素発酵で知られるClostridium属ではなく、これまで研究対象となっていなかったFonticella属、Gracillibacter属、Romboutsia属、さらには好熱菌のThermoanaerobacter属や加水分解酵素で知られるBacillus属が含まれた多様な微生物生態系から構成される菌叢であることがわかった。培養上清の酵素活性を測定したところ、キチナーゼとケラチナーゼが主な酵素活性であり、弱いながらもヘミセルラーゼ活性が検出された。他方、セルラーゼ活性は認められなかった。2017年度に見出した汚泥分解・水素生産菌叢の生化学的性状を明らかにできた点が良かったと自己評価できる。以降の研究も順調に進捗していくことが期待されることから、「おおむね順調に進展」と判定した。2017年度に研究してきた好気性の汚泥分解糸状菌との併用により水素生産を促進できるか検討する。さらに、両者を併用した汚泥資源化プロセスの構築を目指す。今年度は、「凝集剤耐性を持つ消化汚泥分解菌変異株の開発」および「汚泥分解酵素と併用可能な水素生産菌叢の開発」について検討した。汚泥に混入する凝集剤が汚泥分解菌の生育を阻害することを解決するために高濃度の凝集剤存在下で長期間の培養を行ったが、凝集剤耐性を獲得した変異株を得ることはできなかった。他方、汚泥の処理法の検討を進める過程で、酸・アルカリ等を使用しなくても、十分量の水洗により汚泥に混入する凝集剤をある程度は減じることが可能であるとわかり、これを用いた場合は、分解菌は酸・アルカリ処理をした汚泥の時と同様の生育を示し、汚泥分解酵素の活性も高まった。これは多量の水洗は必要とするものの、毒劇物を使わなくても凝集剤を除去できることを意味しており、将来の実用化を目指す上で有用な処理法を見出すことができた。他方、消化汚泥から直接水素を発酵する嫌気菌叢の探索を行ったところ、3つの菌叢を得ることができた。これらの菌叢メンバーをDGGEで分析したところ、従前には水素発酵で研究対象となっていなかった株から構成される菌叢であることがわかった。より実用化が見込める汚泥処理法が見いだせた点が良かったと自己評価できる。また、H30年以降計画にある水素発酵菌叢を3種類見つけることができ、以降の研究も順調に進捗していくことが期待されることから、「当初計画以上に進展」と判定した。

培養上清の酵素活性を測定したところ、キチナーゼとケラチナーゼが主な酵素活性であり、弱いながらもヘミセルラーゼ活性が検出された。他方、セルラーゼ活性は認められなかった。2017年度に見出した汚泥分解・水素生産菌叢の生化学的性状を明らかにできた点が良かったと自己評価できる。以降の研究も順調に進捗していくことが期待されることから、「おおむね順調に進展」と判定した。今後は、分解菌各種の酵素液を嫌気菌叢に添加し、汚泥分解ならびに水素発酵が改善されるかを試験していく計画である。2017年度に研究してきた好気性の汚泥分解糸状菌との併用により水素生産を促進できるか検討する。さらに、両者を併用した汚泥資源化プロセスの構築を目指す。
トーラスプラズマにおける非線形MHD不安定性に対するプラズマ流の影響の解明

トカマク型核融合炉では、抵抗性壁モードの抑制は重要課題の一つである。本研究では、簡約化MHD方程式を基礎方程式として、抵抗性壁モードの非線形シミュレーションを行った。本年度は、ポロイダル回転が存在するもとでの2次元シミュレーションにより得られた計算結果の物理機構について、より詳細な解析を行った。回転の小さい領域では「壁モード」が、回転の大きい領域では「プラズマモード」が不安定であることが知られている。シミュレーションによれば、壁モードは飽和レベルが初期回転の大きさに依存しないが、プラズマモードは飽和レベルが減少することが分かった。この原因は、次の様に説明することができる。プラズマ中に作用する減速トルクは、抵抗壁における摂動磁場の振幅と、モード構造のねじれ度の積に依存する。回転を大きくすると、モードはよりねじれた構造になり、そして磁場は抵抗壁にしみ込みにくくなる。したがって、回転には減速トルクを増大させる効果と、減少させる効果の相反する効果が存在する。壁モードは壁に対してほぼ静止しているため、モード構造がねじれやすい性質を持つ。そのため、回転を大きくすると減速トルクは増大し、非線形状態において回転がほぼ零に減速される。一方、プラズマモードはモードが壁に対して回転しているため、壁モードと比較するとモード構造のねじれ度の増加が小さい。そのため、ねじれの効果よりも壁に摂動磁場がしみ込みにくくなる効果が支配的となり、回転を大きくすると減速トルクは逆に減少する。このため、非線形状態においても回転が維持される。このような、回転に対する減速トルクの依存性の違いが、飽和レベルの依存性と関係することを明らかにした。本コードでは、オーム則における拡散項の陰的処理の計算負荷が大きい。コードの3次元化で計算量が大幅に増加するが、アルゴリズムの改良とMPIによる並列化により、大幅な計算時間の短縮にも成功した。トカマクでは、抵抗性壁モード(RWM)の発生によりベータ値が制限されていることが実験的に観測されており、その安定化が重要課題の一つとなっている。本研究では、(m,n)=(3,1)のRWMの非線形挙動に対するポロイダル回転の影響を非線形シミュレーションにより調べた。低ベータ、円柱プラズマを仮定した簡約化MHD方程式を用いた。自由境界問題を取り扱うために、擬真空モデルを用い、コアプラズマの周りに抵抗が非常に大きいプラズマを置いた。本研究ではさらに密度の時間変化も求めるように計算コードの拡張を行った。真空を模擬するためには、コアプラズマと擬真空プラズマの間に非常に大きな抵抗差、密度差を仮定する必要があり、非線形シミュレーションが非常に困難である。本研究では、ポロイダルフラックスと流れ関数に対しては、フーリエ級数展開法を用い、一方、温度と密度に対してはRCIP法を用いることでこの問題を解決した。シミュレーションの結果より、コアプラズマと擬真空プラズマでの密度を同じとした場合は、初期回転が大きいほど飽和レベルが小さくなるが、一方、コアプラズマの周りに抵抗が大きくかつ密度が小さいプラズマが存在する場合は、飽和レベルが初期の回転の大きさに依存しないことを明らかにした。さらに、このときエネルギーの挙動が初期の回転の大きさにより異なることも明らかにした。回転が小さいときは、磁気エネルギーは時間とともに減少する。一方、回転が大きいとき(アルフベン速度の数10%)は、線形領域で磁気エネルギーは増加し、運動エネルギーは減少する。非線形領域でプラズマ表面において回転がほぼゼロに減速されると、磁気エネルギーの変化は減少へと転ずる。そして、最終的には、初期に回転がないときとほぼ同じモード構造で飽和した。この様に、プラズマ平衡流と外部モードの非線形挙動の関係を調べるには、密度変化も考慮する必要がある。磁気流体力学(MHD)不安定性である抵抗性壁モードの抑制は、トカマク装置において重要課題の一つである。本研究では、簡約化MHD方程式を基にした非線形シミュレーションを行い、外部モードである(m,n)=(3,1)の抵抗性壁モードの非線形挙動を調べた。ここで、m、nはそれぞれポロイダル、トロイダルモード数である。まず、シングルヘリシティを仮定しポロイダル回転の影響を調べた。抵抗性壁モードには、wall modeとplasma modeと呼ばれる異なった性質を持つモードが存在する。回転が小さいときは、wall modeが不安定であり、回転が大きくなるとplasma modeが不安定となる。wall modeは回転が大きくなるにつれ減速トルクが大きくなる。このため、非線形領域で回転の減速が起こり、飽和レベルは回転の大きさに依存しない。一方、Plasma modeは回転を大きくするにつれ減速トルクが小さくなる。このため回転は減速されにくく、飽和レベルが低下することを明らかにした。次に、異なるヘリシティのモード間の相互作用を調べるために3次元計算を行った。本研究で用いた平衡分布では、(m,n)=(5,2)の内部モードも線形不安定であるが、(m,n)=(2,1)の内部モードはほぼ安定である。シミュレーションによれば、(m,n)=(3,1)モードが初め支配的であるが、非線形状態に入ると(m,n)=(5,2)モードが不安定化され急激な成長を示す。その結果、コアプラズマ周辺の磁力線は乱れた構造になる。(m,n)=(3,1),(5,2)モードの飽和後も(m,n)=(2,1)モードは成長を続け、プラズマ崩壊を発生させることがわかった。

実験では、(m,n)=(3,1)の抵抗性壁モードの発生後にn=1の内部モードが現れ、プラズマ崩壊の発生を観測している。本研究の結果はこの現象を説明できる可能性がある。トカマク型核融合炉では、抵抗性壁モードの抑制は重要課題の一つである。本研究では、簡約化MHD方程式を基礎方程式として、抵抗性壁モードの非線形シミュレーションを行った。本年度は、ポロイダル回転が存在するもとでの2次元シミュレーションにより得られた計算結果の物理機構について、より詳細な解析を行った。回転の小さい領域では「壁モード」が、回転の大きい領域では「プラズマモード」が不安定であることが知られている。シミュレーションによれば、壁モードは飽和レベルが初期回転の大きさに依存しないが、プラズマモードは飽和レベルが減少することが分かった。この原因は、次の様に説明することができる。プラズマ中に作用する減速トルクは、抵抗壁における摂動磁場の振幅と、モード構造のねじれ度の積に依存する。回転を大きくすると、モードはよりねじれた構造になり、そして磁場は抵抗壁にしみ込みにくくなる。したがって、回転には減速トルクを増大させる効果と、減少させる効果の相反する効果が存在する。壁モードは壁に対してほぼ静止しているため、モード構造がねじれやすい性質を持つ。そのため、回転を大きくすると減速トルクは増大し、非線形状態において回転がほぼ零に減速される。一方、プラズマモードはモードが壁に対して回転しているため、壁モードと比較するとモード構造のねじれ度の増加が小さい。そのため、ねじれの効果よりも壁に摂動磁場がしみ込みにくくなる効果が支配的となり、回転を大きくすると減速トルクは逆に減少する。このため、非線形状態においても回転が維持される。このような、回転に対する減速トルクの依存性の違いが、飽和レベルの依存性と関係することを明らかにした。本コードでは、オーム則における拡散項の陰的処理の計算負荷が大きい。コードの3次元化で計算量が大幅に増加するが、アルゴリズムの改良とMPIによる並列化により、大幅な計算時間の短縮にも成功した。
持続可能な発展のためのマイクロスケール実験

国連「持続可能な開発のための教育ESD」のテーマに含まれる環境問題、エネギー・資源問題への理解に適したマイクロスケール化学実験(MC)を開発した。例えば「化学とエネルギー」のテーマでは水素の発生、爆鳴気の爆発、燃料電池、いろいろな電池の実験を通じ、化学エネルギー、エネルギーの転換、水素社会、持続可能な社会の概念につながる実験プログラムをつくり、実験教室・研修を通じて改善した。1.学会における情報収集・成果発表: 2015年7月東京で開催された7th International Conference on Green and Sustainable Chemistry、9月に弘前大学で開催された平成27年度化学系学協会東北大会、12月にハワイで開催された環太平洋国際化学会議等で情報収集、成果発表を行なった。2.代表者らが開発・改良してきたKO-DNPマイクロスケール実験キットを利用し、「持続可能な社会」の理解につながる実験教材を開発した。これらの教材は、宮城県大和町まほろばホール、福島市こむこむ、山形大学サイタセンター、仙台市旭ヶ丘市民センター、仙台市科学館でのときめきマイクロ実験教室で実践し,生徒の興味関心を集めるのに成功した。また、香川大学教育学部,東北大学で、上記教材を使った研修を教員志望学生を対象に行った。3.新しい実験の開発:グリーンサステイナブルケミストリーの教育につながるイオン液体の実験教材を開発した。イオン液体を種々合成し、実際の反応に試みた。ラクトン化反応が効率よく進行することを確認した。4.米国の教科書「ブラウン一般化学」を監訳した。これは、環境問題を化学の観点で考えグリーンケミストリーを扱っており、持続可能な社会のための化学実験の推進に役立つ。5.マイクロスケール実験のサイト「マイクロスケールケミストリーフォーラム」http://microscale-exp.csj.jp/に英語の論文を掲載した。交付申請書に記載した計画(1.これまでに開発してきたMC実験をESDに適した形に修正する。「エネルギー学習」では、燃料電池を含むいろいろな電池、電気分解等を組み合わせて、化学エネルギー、熱エネルギー、電気エネルギー、光エネルギー、運動エネルギー等とそれらの相互変換についての実験のマニュアルをつくる。2.先端科学技術の理解につながるテーマを取り上げ、実験教材を開発する。3.高度なテーマの実験教材として高校化学で利用できる実験教材を開発する。)は、順調に推移しているからである。1.学会における情報収集・成果発表: 2016年6月に神戸市で開催された第5回JACI/GSCシンポジウム、2017年3月に横浜市で開催された日本化学会97春季年会で情報収集/成果発表を行なった。2.8月にマレーシアサラワク州クチン市で開催された第24回IUPAC国際化学教育会議(ICCE2016)では基調講演に招かれた。なおこの会議の冒頭で、代表者はグリーケミストリー教育とマイクロスケール実験推進の国際的な活動によりIUPAC化学教育賞を受賞した。これは世界でまだ5名しか受賞していない賞で、本研究の成果が国際的に認められたことを示すものである。3.代表者らが開発・改良してきたKO-DNPマイクロスケール実験キットを利用し、「持続可能な社会」の概念につながる実験教材を開発した。「エネルギー学習」では、燃料電池を含むいろいろな電池、電気分解を組み合わせて、化学エネルギー、熱エネルギー、電気エネルギー、光エネルギー、運動エネルギーとそれらの相互変換についての実験プログラムをつくった。まずスポイトを電解槽として炭酸ナトリウム水溶液を電気分解する。生成する気体を洗剤液で泡として集め、火を近づけると大音響で爆発する。水の電解で水素と酸素が2:1の割合でできることを示し、大音響の爆発を説明。また燃料電池の実験を組み合わせて、未来の水素社会、持続可能な社会を考える導入とした。上記のプログラムは、沼津市、福島市、山形市、仙台市等各地で小中学生対象の実験教室で、生徒一人ひとりに実験させたところ、生徒の強い興味・集中を喚起すること、深く考えながら取り組むこと、安全に行えることがわかった。4.教員研修でもこれらの実験を試行した。マレーシアクチン市のUniversiti Malaysia SarawakではICCE2016の一環として教員学生対象のワークショップに招かれた際にも実施した。「成果概要」で述べたように、交付申請書に記載した目標はおおむね達成できた。1.学会における情報収集・成果発表: 2017年7月に東京国際フォーラムで開催された第6回JACI/GSCシンポジウム、2018年3月に日本大学船橋キャンパスで開催された日本化学会98春季年会で情報収集/成果発表を行なった。2.第9回国際マイクロスケールケミストリーシンポジウムの開催:日本で初めて国際マイクロスケールケミストリーシンポジウムを2017年8月7日9日に東北大学川内北キャンパス学生実験棟で開催した。実験ワークショップ(WS)を中心にし,英語の説明でも日本人教員・学生が抵抗なく参加できるようすべての配布物を日本語・英語両言語にした。海外からの出席者によるWS 4件,講演2件,日本人によるWS 6件,講演4件,ポスター発表2件が行われた。熱気と活気に溢れ国際的なグリーケミストリー教育とマイクロスケール実験推進に寄与した。また、本研究の成果をWSとして公開した。3.代表者らが開発・改良してきたKO-DNPマイクロスケール実験キットを利用し、「持続可能な社会」の概念につながる実験教材を発展させた。各地での実験教室を通じてマニュアルを改善した。

「エネルギー学習」では、燃料電池を含むいろいろな電池、電気分解を組み合わせて、化学エネルギー、熱エネルギー、電気エネルギー、光エネルギー、運動エネルギーとそれらの相互変換についての実験プログラムを開発した。これらの教材は未来の水素社会、持続可能な社会を考える導入として有効である。各地で小中学生対象の実験教室で、生徒一人ひとりに実験させたところ、生徒の強い興味・集中を喚起すること、深く考えながら取り組むこと、安全に行えることがわかった。4.これらの成果を第9回国際マイクロスケールケミストリーシンポジウム、日本化学会年会で公開し、教員研修、教育学部学生授業でも実践した。国連「持続可能な開発のための教育ESD」のテーマに含まれる環境問題、エネギー・資源問題への理解に適したマイクロスケール化学実験(MC)を開発した。例えば「化学とエネルギー」のテーマでは水素の発生、爆鳴気の爆発、燃料電池、いろいろな電池の実験を通じ、化学エネルギー、エネルギーの転換、水素社会、持続可能な社会の概念につながる実験プログラムをつくり、実験教室・研修を通じて改善した。1.高度なテーマ、先端科学技術の理解につながるテーマをさらに取り上げ、実験教材を開発する。立体化学、触媒などが候補である。2.国内の学会ばかりではなく国際化学教育会議のような歴史のある国際会議で、情報収集を行うほか、研究発表を行い、研究成果を世界に広める。3.マイクロスケール実験を初めとする持続可能な社会を支える人材の育成に役立つ化学実験の普及には、シンポジウム、ワークショップにより、情報を広げるとともに教員に体験してもらうことが重要である。そのために平成29年度に全国的なシンポジウムを開催する。1.引き続き「持続可能な社会」の概念の理解につながる実験を開発する。2.実験教室を通じ、マニュアルの改善をはかる。3.The 9th International Symposium on Microscale Chemistryを東北大学で開催する。このシンポジウムが我が国で開催されるのは初めてである。このシンポジウムは主として実験ワークショップで構成されるもので、世界でも稀有なシンポジウムである。本研究の成果をこのようなシンポジウムで国内外の著名な化学者や教員、学生に体験・議論してもらう。国内外の新しい環境にやさしい実験のシンポジウムは、これらの実験の普及とさらなる展開に役立つ。化学教育、無機化学代表者は2015年にメキシコで開催された国際マイクロスケールケミストリーシンポジウムの参加を、分担者は国内学会への出席が所属組織内での職務の日程と重なって取りやめたことによる。1.分担者は国内学会出席を予定していたが、所属組織の用件のために出席できなかったため。2.実験マニュアル改良のために実施した実験教室の日程のため効率的に器具・試薬を使用できたため。2016年8月に国際化学教育会議がマレーシア国サラワク州で開催される。
構造選別に基づく光誘起クラスター内反応における立体効果と第三体効果の検証

H+N_2O→OH(A)+N_2版のの反応の配依存性を調べるため以下の装置を試作した。装置は2m六極不均一電場を用いた配向分子線とパルス分子線(200μs)のレーザー光解離を用いた原子線源および高速ゲート光子計数測定装置よりなる。ホット水素原子はパルスノズルより噴出したHBr分子線(200μs)に、反応交点より3cm下流でArFエキシマーレーザーを照射し、光解離させて生成した。レーザー強度は、パワーメーター出力をコンピューターに取り込みモニターした。変角振動モードを励起したN_2Oを六極不均一電場で状態選別し、誘導電場及び配向電場で配向させ配向分子線とした。六極印加電圧14kVまでの範囲で|JIM>=|111>,|212>,|313>の3つの純粋回転状態を生成することができた。この際にノズル温度を加熱することで配向分子線の強度を大幅に増大させることができた。また各ノズル温度での配向N_2O分子線の特性評価を終了した。OH(A)生成過程の配向依存性の測定は、すべてコンピューターに制御し、N-端、O-端、無配向の3つの配向状態及び六極印加電圧off(バックグラウンド信号)の計4つの状態を自動的に変化させて行う様にした。現在上記反応の配向依存性に関する予備的データが得られつつあり、実験条件の最適化を行っている。
磁場誘導加熱による癌の低侵襲的温熱療法に関する研究

当該研究期間では,ワイヤレス温度計測システムの精度向上,さらにはその応用を目的としているが,生体に適用可能な低侵襲治療システムを実現するためには,S/N比の改善による測定可能距離の拡大が不可欠である.そこで誘導加熱するドライブコイルと温度計測のためのピックアップコイルを一体化したユニットに,さらにノイズ低減のためのアナログ回路を製作し,誘導加熱するための高出力誘導加熱装置,ロックインアンプ,PCを組み合わせたワイヤレス温度計測・誘導加熱システムの構築が必要となる.当該研究期間ではこのシステムの構築に成功することができた.そして磁場検知ユニット(ポリプロピレンチューブに1%寒天を作成,中心に磁性体を注入,誘導加熱電源で磁界を印加,セラミック温度センサーで温度を計測)を用い,温度測定距離の拡大に関して,以下の成果を得た.金コーティング感温性磁性体(Au-FLICT)とドライブコイルまでの距離に関して,1-5cmで各1cmごとに検証した.Au-FLICTの温度は全ての条件で経時的に上昇し,距離が短いほど上昇速度が速いことが確認できた.また昇温速度が0.45°C/s以下の条件で,1-3cm群でより高い再現性を示すことも確認できた.またS/N比も3cm以下の条件では,18.3dB以上であるため,信号の検出が可能であり,キュリー点に到達したか否かを電圧値から十分に判別できた.しかし,4.0cmでは300秒経過してもキュリー点に到達できなかった.なお恒温槽を用いた生体に近い37°Cでの環境では,深度5cmまでの昇温が可能であり,本システムでは深度5cmまでの腫瘍に対して十分な発熱効果を発揮することが確認できた.今後は磁場強度を上げることで,この深度をさらに伸ばすことが今後の課題と考えられる.切除不能進行癌に対しでは対症療法しか残されておらず,今後QOLを考慮したさらなる低侵襲治療が望まれる.本研究では「43°Cにキュリー点を持つ感温性磁性体を温度計測用プローブとして利用,目標温度到達を磁性体の透磁率変化として体外からモニターするワイヤレス温度計測による低侵襲な温熱療法システムの確立」を目標としている.当該研究期間では,ワイヤレス温度計測システムの精度向上を目的として,磁場検知ユニット(ポリプロピレンチューブに1%寒天を作成,中心に磁性体を注入,誘導加熱電源で磁界を印加,セラミック温度センサーで温度を計測)を用い,以下の成果を得た.1)自動磁場印加システム(ON-OFFプログラム):基礎実験より,43°Cに到達したときの検知コイルに誘起する電力(0.75V)を閾値と設定し,この閾値で制御コマンドを送信するプログラムを作成,金コート感温性磁性体1.0gをドライブコイルから1cmの距離に置き,温度および誘導起電力を検証した.その結果,プログラムは正常に動作し,計測から320秒で目標温度に達し,以後42.9±0.3°Cの範囲を維持した.しかし,誘導加熱電源の出力電圧をON/OFF操作する制御切り替えの際に,電流が定常状態に達するまで一定時間のドリフトとノイズが発生し,電圧変化が検知しにくい問題が判明,より深部での制御にはノイズのさらなる逓減が必要と考えられた.2)検知コイルによる磁束変化感知の最大深度: 2種類の検知コイルを用いるアナログ信号重畳ノイズ逓減法を行うことで,初期バイアスの逓減を実現でき,ドライブコイルと感温性磁性体までの距離を2cmまで伸長できた.今後この距離を延ばすためローパスフィルター導入を検討中である.次年度は引き続き,ワイヤレス温度計測システムの精度向上をはかり,可能であれば動物実験まで発展できることを目標とする.研究計画に準じ,年度内目標である自動磁場印加システム(ON-OFFプログラム)の妥当性の評価,およびワイヤレス温度計測システムにおける一定のノイズ逓減の成果が得られた.当該研究期間では,ワイヤレス温度計測システムの精度向上を目的としているが,生体に適用可能な低侵襲治療システムを実現するためには,S/N比の改善による測定可能距離の拡大が不可欠である.体動と異なる周波数で回転走査を組み込んだ磁場印可検知ユニットの構築が必要と考え,磁場検知ユニット(ポリプロピレンチューブに1%寒天を作成,中心に磁性体を注入,誘導加熱電源で磁界を印加,セラミック温度センサーで温度を計測)を用い,以下の成果を得た.自動磁場印加システムは,計測から320秒で目標温度に達し,以後43°Cの範囲を維持したが,誘導加熱電源をON/OFF操作する制御切り替えの際に,電流が定常状態に達するまで一定時間のノイズが発生し,電圧変化が検知しにくい問題が判明,より深部での制御にはノイズのさらなる逓減が必要と考えられた.そこで,drive coil内に一定の電流を流し,drive coilとpickupcoilを一体化した磁場印可検知ユニットによる回転走査磁束計測法の妥当性と再現性を検証した.その結果,加熱した感温性磁性体の温度がキュリー温度付近に低下するとともに,誘導起電力の振幅値が増加し,キュリー温度以下となった場合,振幅値が変化せず一定の値となり,回転走査の再現性はあり,周期的なpickup電圧を検出することができ,回転走査により体動の影響を低減できることが分かった.

またキュリー温度前後のpickup電圧の振幅値の変化量は磁場印可検知ユニットと磁性体の距離が離れるほど低下することが確認でき,この改善が今後の課題であると考えられる.次年度は引き続き,回転走査磁束計測法にもとづくワイヤレス温度計測システムの精度向上を主目的とし,可能であれば動物実験まで発展できることを目標とする.自動磁場印加システム(ON-OFFプログラム)の妥当性の評価,および回転走査磁束計測法にもとづくワイヤレス温度計測システムにおける一定のノイズ逓減による精度向上の成果が得られた.当該研究期間では,ワイヤレス温度計測システムの精度向上,さらにはその応用を目的としているが,生体に適用可能な低侵襲治療システムを実現するためには,S/N比の改善による測定可能距離の拡大が不可欠である.そこで誘導加熱するドライブコイルと温度計測のためのピックアップコイルを一体化したユニットに,さらにノイズ低減のためのアナログ回路を製作し,誘導加熱するための高出力誘導加熱装置,ロックインアンプ,PCを組み合わせたワイヤレス温度計測・誘導加熱システムの構築が必要となる.当該研究期間ではこのシステムの構築に成功することができた.そして磁場検知ユニット(ポリプロピレンチューブに1%寒天を作成,中心に磁性体を注入,誘導加熱電源で磁界を印加,セラミック温度センサーで温度を計測)を用い,温度測定距離の拡大に関して,以下の成果を得た.金コーティング感温性磁性体(Au-FLICT)とドライブコイルまでの距離に関して,1-5cmで各1cmごとに検証した.Au-FLICTの温度は全ての条件で経時的に上昇し,距離が短いほど上昇速度が速いことが確認できた.また昇温速度が0.45°C/s以下の条件で,1-3cm群でより高い再現性を示すことも確認できた.またS/N比も3cm以下の条件では,18.3dB以上であるため,信号の検出が可能であり,キュリー点に到達したか否かを電圧値から十分に判別できた.しかし,4.0cmでは300秒経過してもキュリー点に到達できなかった.なお恒温槽を用いた生体に近い37°Cでの環境では,深度5cmまでの昇温が可能であり,本システムでは深度5cmまでの腫瘍に対して十分な発熱効果を発揮することが確認できた.今後は磁場強度を上げることで,この深度をさらに伸ばすことが今後の課題と考えられる.研究計画に準じ,H29年度から,さらなるワイヤレス温度計測システムの精度向上,ドライブコイルと感温性磁性体までの距離の深長と並行して,可能であれば動物実験にステップを進め,ワイヤレス温度計測による低侵襲な温熱療法システムの確立の可能性を追求したい.研究計画に準じ,H30年度から,さらなる回転走査磁束計測法にもとづくワイヤレス温度計測システムの精度向上,ドライブコイルと感温性磁性体までの距離の深長を目標とする.なお可能であれば動物実験にステップを進め,ワイヤレス温度計測による低侵襲な温熱療法システムの確立の可能性を追求したい.
エレクトロスプレーオンライン質量分析による溶液反応中間体の検出

溶液試料が流出している注射針に高電圧を印可すると,大気圧下で液体がその先端から静電場噴霧され,溶液中のイオンが気相に抽出されるエレクトロスプレー(ES)イオン化が著しく発展している.我々はこのESインターフェースを取り付けたオンライン質量分析(ES-MS)によって,光励起した金属錯体の配位子置換反応の中間体(2座配位子が単座配位した状態)を直接検出することができた.そこでこの手法を発展させて溶液中のいろいろな化学反応中間体または初期生成物を迅速・高感度で質量分析できるオンラインシステムを確立するのが目的である.この手法は溶液相における新規光反応の発現の有無を検証する簡便な方法となりえる.そこで,金属錯体における配位子の新しい光酸化過程の探索を試みた.酸素が溶存するアセトニトリル中において,Ru(bpy)_2(en)^<2+>(en=etylenediamine)の光酸化反応(λ>420nm)をオンラインES-MSを用いて研究した.脱水素酸化されて生じる質量数が2小さい中間体Ru(bpy)_2(en-2)^<2+>の構造は,同位体化合物etylene-d_4-diamine,^<18>O_2を用いた質量分析により確認され,その(en-2)配位子は,エナミンではなくイミン構造であることがわかった.さらに質量数が14大きい生成物Ru(bpy)_2(en+14)^<2+>を生じる酸素化経路は,アミンの水素原子二つの脱離と酸素原子一つの付加を伴う一段階過程で起こり,その(en+14)配位子の初期生成物の構造は,ニトロソ構造であることがわかった.さらにRu(bpy)_2(NO_2^-)^+などのイオン生成物を同定することが出来た.また,Ru(bpy)_2(en)^<2+>の光酸化反応における酸素原子源は,溶液中に溶解している酸素分子であって水ではないこともわかった.溶液試料が流出している注射針に高電圧を印可すると,大気圧下で液体がその先端から静電場噴霧され,溶液中のイオンが気相に抽出されるエレクトロスプレー(ES)イオン化が著しく発展している.我々はこのESインターフェースを取り付けたオンライン質量分析(ES-MS)によって,光励起した金属錯体の配位子置換反応の中間体(2座配位子が単座配位した状態)を直接検出することができた.そこでこの手法を発展させて溶液中のいろいろな化学反応中間体または初期生成物を迅速・高感度で質量分析できるオンラインシステムを確立するのが目的である.この手法は溶液相における新規光反応の発現の有無を検証する簡便な方法となりえる.そこで,金属錯体における配位子の新しい光酸化過程の探索を試みた.酸素が溶存するアセトニトリル中において,Ru(bpy)_2(en)^<2+>(en=etylenediamine)の光酸化反応(λ>420nm)をオンラインES-MSを用いて研究した.脱水素酸化されて生じる質量数が2小さい中間体Ru(bpy)_2(en-2)^<2+>の構造は,同位体化合物etylene-d_4-diamine,^<18>O_2を用いた質量分析により確認され,その(en-2)配位子は,エナミンではなくイミン構造であることがわかった.さらに質量数が14大きい生成物Ru(bpy)_2(en+14)^<2+>を生じる酸素化経路は,アミンの水素原子二つの脱離と酸素原子一つの付加を伴う一段階過程で起こり,その(en+14)配位子の初期生成物の構造は,ニトロソ構造であることがわかった.さらにRu(bpy)_2(NO_2^-)^+などのイオン生成物を同定することが出来た.また,Ru(bpy)_2(en)^<2+>の光酸化反応における酸素原子源は,溶液中に溶解している酸素分子であって水ではないこともわかった.
「FePt, FePd規則合金多重双晶ナノ粒子の創製、および構造、磁気的性質に関する研究」

L1o-型規則構造を有するFePtならびにFePdナノ粒子は、次世代型の高密度磁気記録材料として注目されて来ている。申請者らの最近の研究によれば、FePd, FePtナノ粒子に微量のCuやCoを添加することにより、垂直磁気異方性が発現すること、ならびにこれら第3添加元素濃度の増加とともにL1o-形成温度も低下することが明らかとなってきた。今年度は、(1)Co添加量を変化させた場合の飽和磁化、(2)FeCoPdのL1o-構造形成過程の電顕内直接観察、(3)電顕内加熱による規則一不規則変態点観察によるサイズ依存性実験を行った。[結果](1)Co濃度の増加とともに、飽和磁化の増加が見られた。12at%Co組成まで飽和磁化は直線的に増加し、12at%Coで飽和磁化は約14%増加した(12%以上では緩やかに増加)。この傾向は、Fe-Co合金磁性のCo組成依存性と類似している。(2)Co添加した場合、2元系FePd合金と比べ、規則一不規則変態点は2元系FePdの場合と比較し、約50°C低下した(625°C:6at%Co)。(3)規則化温度については、6nm以下のサイズでは、完全に不規則相であり・6nm以上-12nmまでは長範囲規則(L1o-構造)を示した。これらの結果は、L1o-Fe系合金ナノ粒子の高密度磁気記録材料としての特性に重要な意味を持っデータとして高く評価されており、バルチモア磁性材料国際会議において"Best Poster Award"を受賞している。また上記成果のうち、(1)についてはすでにJAP誌,IEEE誌に報告している。まず、NaCl単結晶上に形成したAlO、C薄膜上へのPd、Feの逐次蒸着によりFePdナノ粒子を作製し、ナノ粒子における多重双晶構造の生成について調べた。電子顕微鏡(TEM)観察の結果、AlO基板よりもC基板の方が双晶が形成され易いことが判明した。磁化測定の結果、C基板及びAlO基板上に形成した試料においてそれぞれ室温で0.7kOe、0.5kOeの保磁力が得られ、C基板上に形成したFePdナノ粒子の方がAlO基板上のナノ粒子と比較して、やや保磁力がが大きいことが判明した。続いて、FePd合金のL1_0型規則相中における逆位相境界(APB)形成について、MgO(100)基板上に作製したFe/Pd2層膜及び多層膜中を用いて調べた。高分解能電子顕微鏡(HREM)観察の結果、格子のミスマッチによる歪が周期的なミスフィット転位形成により緩和されていることが明らかとなった。これらの転位は熱処理を経てもL1_0型規則相中に残留し、また、転位周辺領域において不規則化は生じていなかった。TEM内加熱その場観察の結果、規則化は薄膜全面にて開始していたが、これがAPB形成に寄与していると考えられる。APBを含む領域のHREM像シミュレーションをコンピュータプログラムTEMSIMを用いて行った。さらに、Fe-Pdナノ粒子に対するNa^+やK^+などアルカリ金属イオンの影響についても調べた。Pd、Feの逐次蒸着の過程でPdナノ粒子にNaを添加すると、300°C以下の低温でFe-Pd不規則相が形成されることが判明した。一方、Pdナノ粒子へのアルカリ金属イオン添加により、触媒活性物質である正方晶PdO(P4_2/mmc,a=3.03Å,c=5.33Å)が形成されることが判明した。
部分因子環の総合的研究

我が国は層の厚いJones指数理論及び関連する部分因子環研究者を有するが、主だった研究者が共同研究等の形式により、Ocneanu理論、ループ群の表現、両側加群、III型因子環の構造理論、エルゴード理論、tensor categoryといった様々のアプローチにより指数理論・部分因子環の総合的研究を行った。また、当科研費の一部は3回の研究集会を開催する為に利用された。研究参加者の4年間の成果は作用素論・作用素環論の多岐の方面にわたるが、指数理論・部分因子環研究に関する特に目立った成果は以下の通りである。(i)quantum doubleの概念の部分因子環版とも言えるLongo-Rehren部分因子環の詳しい構造及び関係する両側加群のfusion ruleが解明された。(ii)部分因子環的手法によるKac環の各種コサイクルによるdeformation理論が整備・深化され、その結果として、低次元のKac環の完全分類が可能となった。(iii)軌道同値の概念やIII型因子環の構造定理の「部分因子環版」に発展がみられ、III_0型部分因子環の理解が一段と深まった。(iv)部分因子環分類の為に導入された(strong)amenabilityの概念のfusion代数、tensor category等の言葉での意味付けが解明された。(v)指数理論的立場、特に両側加群を利用した研究により、Cuntz-KriegerタイプのC^*-環の様々な実現方法が得られ、その研究が発展した。(vi)C^*-環に対する非可換Rohlin性質の理論が発展し、C^*-環の自己同型の研究が大きく進展した。研究代表者はある種の部分因子環から決まる自己同型の研究を行い、sector理論両側加群の理論を使い群構造を完全に決定した。論文は現在作成中である。その他、研究代表者は分担者山上(東北大)等とのfusionに関する共同研究、III_0部分因子環に関する研究を行い、結果は共にPacifc J.Math.に発表された。分担者泉(東大)はC^*部分環に対する指数理論の研究を行い、またもう一人の分担者日合(茨城大)との共同研究でPopaにより始められたamenabilityの研究を確率論的手法で前進させた。分担者河東(東大)は部分因子環に対するある種の群作用の分類を行い、また現在中間部分因子環に対するGalois対応の研究にも取り組んでいる。また分担者長田(大阪教育大)はある種の非可換力学系のエントロピーの計算を行った。その他九大の分担者浜地、綿谷はそれぞれエルゴード理論で自然に現れるIII_0型部分因子環の研究、指数理論的手法による両側加群から決まるC^*環の構造の研究を行った。外国旅費について最初に述べた自己同型の研究は、数年前からKorea Maritime大のJeong Hee Hong氏と共同で始めたものであり、今年度Hong氏を福岡に招き、討論を行い完成させた。その他にも、研究集会「C^*環とその応用」(日大文理学部山中湖セミナーハウス、平成10年1月27目-30日)を共同開催し、その一環としてコペンハーゲン大学(デンマーク)のG.Perdersen氏を招いた。最新の情報を得る為に極めて有益な研究集会であった。一方、分担者の浜地(九大)は韓国Ajou大学からJungseob Lee氏を九大に招いて、記号力学系に関する討論を行い、また分担者の泉氏(東大)はオーストラリアでの数理物理と作用素環論の二つの国際研究集会に参加し、当該研究に関する研究発表を行った。研究代表者は作用素環論の研究と関連する作用素論に重点を置いて、本年度は研究を行った。ヒルベルト空間上の非有界作用素のテンソル積のcharacteristic matrixの決定、および相乗、総和、調和平均等を含む作用素平均の広いクラスのノルムの比較に関する研究行い、それぞれJ.Operator Theory及びJ.Functional Analysisに研究成果を発表した。

後者の研究はその後も大きく発展し、現在も分担者日合(東北大)との共同研究の形で続行中である。またそれ以外には分担者泉(泉)との有限次元Kac環に関する共同研究も進行させた。ある種の代数的な形が与えられた時のKac環の構造の決定、次元の小さいKac環の分類結果を得た。以前から研究代表者は群作用から生じる部分因子環二つの合成、および群の各種コホモロジーによるそのような合成の記述を一貫して研究してきたが、本年度の研究はその応用または発展とも捉えられることが出来る。主要結果の概要はannouncementとして既に発表済みであるが、本論文は現在作成中である。その他、分担者山上(東北大)は指導する大学院生との共同研究としてコンパクトKac環の因子環への最小作用の構成に成功し、論文は現在投稿中である。また、分担者河東(東大)はOcneanu理論、3次元多様体の位相不変量、ループ群の表現等の研究を精力的に行った。九大の分担者綿谷は指数理論的手法による両側加群から決まるC^*環の研究を共同研究者と行った。もう一人の九大の分担者浜地は米国よりCesar E.Silva氏を招き、記号力学系の討論を行い、研究を進行させている。その他にも、韓国から部分因子環研究の専門家Jeong Hee Hong氏、またデンマークから非可換微分幾何の専門家Ryszard Nest氏を九大に招聘し、当該研究に関する有益な討論を行った。昨年に引きつずいて本年度も研究代表者は作用素環論の研究と関連する作用素論に重点を置いて、研究を行った。昨年度はヒルベルト空間上の作用素の相乗、総和平均等のノルムの比較に関する研究を行ったが、今年度は更に広いクラスの作用素の平均に関する理論を分担者日合(東北大)とともに構築し、それらのノルムの比較に関する研究を大きく前進させることに成功し、研究成果の一部はJ.Functional Analysisに既に発表済みである。この理論は作用素平均の具体的な積分表示を見つける理論でもあるので、ノルム不等式への応用ばかりでなく、具体的な作用素方程式の解を積分で書き下すというような応用も考えられ、更なる発展が期待される。その他、分担者河東(東大)はループ群の表現論を海外のヨーロッパの共同研究者D.Evans,J.Bockenhauser等と推し進め、応用として様々な部分因子環の構造の解析を行った。分担者泉(京大)は最新のC^*環分類理論を巧みに利用して、Rohlin propertyを持つ(pisun)C^*環のsymmetryの分類に成功した。九大の分担者綿谷は無限生成の両側加群から構成されるC^*環の研究、特にテント写像等具体的な力学系から決まるC^*環の研究を行った。また、もう一人の九大の分担者浜地は米国のCesar E.Silva氏とのChacon変換に関する共同研究を行い、その成果をIllinois J.Math.に発表した。外国旅費を使用し、デンマークからC^*環分類論の大家Mikael Rordam氏を九大に招聘し、当該研究に関する有益な討論を行った。
学校数学における協働型探究活動を促進する教材の開発原理の構築と検証

教科教育学では,近年,教科の本質に即した「真正な学び」の重要性が主張されている。数学の場合はそうした真正な活動の一つとして「協働型探究活動」があるが,この協働型探究活動を学校数学の場で実現する方法は十分には明らかにされていないのが現状である。そこで,本研究では,協働型探究活動を促進するための「教材開発原理」を構築し,その原理の有効性を検証することを目的とする。