hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドロップジャンプにおける体幹安定性の力学的検討およびトレーニング効果

ドロップジャンプ中の体幹の挙動を明らかにするため,成人男性12名を被験者として,30cm, 40cm, 50cm, 60cm高の台から,手を腰に置いた状態と手を後頭部で組んだ状態でドロップジャンプを行わせた.全身の動作および体幹の挙動を分析するため,左半身14点および脊椎と骨盤に12点の計26点の反射マーカーを貼付し,左側3方向および背面2方向からビデオカメラ(sampling rate: 120Hz, shutter speed 1/1000s)で撮影した.地面反力計は,踏切地点に設置し,データはADコンバータを用いて1000Hzでコンピュータに取り込んだ.その結果,垂直地面反力のピーク値は,手を腰に置いた状態での30cmから60cm高の台からの実施では,それぞれ4001N, 6224N, 6557N, 5561Nであり,手を後頭部で組んだ状態での実施では,それぞれ5195N, 4908N, 5640N, 5803Nであった.踏切中の上後腸骨棘とC7間の距離の変化は,手を腰に置いた状態での30cmから60cm高の台からの実施では,それぞれ41mm, 42mm, 42mm, 37mmであり,手を後頭部で組んだ状態での実施では,それぞれ36mm, 42mm, 48mm, 53mmであった.上後腸骨棘とC7間の距離の変化は,手を後頭部で組んだ状態での実施の方が手を腰に置いた状態での実施に比べて大きく,特に台高が高い場合に大きかった.体幹のトレーニングの影響を検討するために4ヶ月間週5回1回あたり20分程度の体幹トレーニングを10名の成人男性に行わせた.トレーニング期間の前後に上記と同様の測定を行なった.トレーニングによるドロップジャンプへの影響および体幹の挙動についての分析は,現在進行中である.初年度の機材導入の遅れによる実験等の遅れが実施の遅れにつながった.共用で使用している機器の使用頻度が,当初予測よりも高くなり,十分に使用時間を確保することが難しくなった.また,個人的に健康上の問題があり,十分に研究を進めることができなかった.これまで使用頻度が高く,十分に使用時間を確保出来なかった機器を補助する機器を購入することで,分析時間を確保する.キネマティクス的なデータと地面反力データの分析のみであったので,関節トルクや関節力等のキネティクス的なデータを算出し分析を進めるとともに,体幹の変形についてキネティクス的に分析する方法を検討する.また,これまで成果の公開ができていなかったため,学会発表および論文投稿によるアウトプットを行う.ドロップジャンプ中の体幹の挙動を明らかにするため,成人男性15名を被験者とし,30cm高の台からドロップジャンプ,および垂直跳びを実施させた.試技回数は5回とし,跳躍時間の最も長い試技を分析対象とする.全身の動作を分析するために左半身12点に反射マーカーを貼付し,左側方からビデオカメラ(sampling rate: 120Hz, shutterspeed: 1/500s)で撮影した.地面反力計は,踏切地点に設置し,データはADコンバータを用いて1000Hzでコンピュータに取り込んだ.分析は,ドロップジャンプおよび垂直跳びを矢状面内の運動と仮定し,二次元分析を行った.その結果,跳躍高は,ドロップジャンプ:0.178±0.046m,垂直跳び:0.339±0.047mであった.また,両跳躍高間に有意な相関は見られなかった.地面反力のピーク値は,ドロップジャンプ:4160±436N,垂直跳び:1564±123Nであった.ドロップジャンプでの地面反力のピーク値は,垂直跳びに比べ倍以上であったが,接地時間が短く力積が小さいため,垂直跳びに比べて跳躍高は小さくなった.踏切動作中の体幹の長さ(大転子から胸骨上縁までの距離)の変化率は,ドロップジャンプ:99.0±0.8%,垂直跳び:91.2±3.6%であった.ドロップジャンプでは,最も変化した被験者でも97.8%であり,垂直跳びに比べ変化が小さかった.また,地面反力のピーク値との間に有意な相関は見られなかった.これらの結果から,ドロップジャンプでは,体幹の長さの変化率は小さいが,地面反力や関節間力は大きいため,力学的仕事やパワー等のキネティクス的なパラメータがパフォーマンスに影響することが考えられる.また,負荷が大きくなった場合に変化率に影響があるのかどうか確認する必要があると考えられる.Force Platform使用にあたりコントローラーが必要であることが指摘され,物品購入計画の見直しを行ったが,当初予算では初年度にコントローラーを購入できなかった.そのため前倒し支払い請求を行い測定に必要な物品購入を行った.しかしながら,コントローラーの納品が11月末にずれ込み,その後からデータ収集プログラムの作成・テスト,予備実験の実施となったため実験の予定がやや遅れた.ドロップジャンプ中の体幹の挙動を明らかにするため,成人男性を被験者として,30cm, 40cm, 50cm, 60cm高の台から,手を腰に置いた状態と手を後頭部で組んだ状態でドロップジャンプを行わせた.全身の動作および体幹の挙動を分析するため,左半身14点および脊椎と骨盤に12点の計26点の反射マーカーを貼付し,左側方3方向および背面2方向からビデオカメラ(sampling rate: 120Hz, shutter speed 1/1000s)で撮影した.

地面反力計は,踏切地点に設置し,データはADコンバータを用いて1000Hzでコンピュータに取り込んだ.その結果,跳躍時間は,手を腰に置いた状態での30cmから60cm高の台からの実施では,それぞれ0.47s, 0.50s, 0.49s, 0.46sであり,手を後頭部で組んだ状態での実施では,それぞれ0.45s, 0.43s, 0.48s, 0.49sであった.垂直地面反力のピーク値は,手を腰に置いた状態での30cmから60cm高の台からの実施では,それぞれ4001N, 6224N, 6557N, 5561Nであり,手を後頭部で組んだ状態での実施では,それぞれ5195N, 4908N, 5640N, 5803Nであった.踏切中の上後腸骨棘とC7間の距離の変化は,手を腰に置いた状態での30cmから60cm高の台からの実施では,それぞれ41mm, 42mm, 42mm, 37mmであり,手を後頭部で組んだ状態での実施では,それぞれ36mm, 42mm, 48mm, 53mmであった.跳躍時間や垂直地面反力のピーク値は,台高や手の位置による差は影響は小さかったが,上後腸骨棘とC7間の距離の変化は,手を後頭部で組んだ状態での実施の方が手を腰に置いた状態での実施に比べて大きく,特に台高が高い場合に大きかった.初年度の機材導入の遅れによる実験等の遅れが,本年度の実施の遅れにつながった.また,個人的に健康上の問題があり,十分に研究を進めることができなかった.ドロップジャンプ中の体幹の挙動を明らかにするため,成人男性12名を被験者として,30cm, 40cm, 50cm, 60cm高の台から,手を腰に置いた状態と手を後頭部で組んだ状態でドロップジャンプを行わせた.全身の動作および体幹の挙動を分析するため,左半身14点および脊椎と骨盤に12点の計26点の反射マーカーを貼付し,左側3方向および背面2方向からビデオカメラ(sampling rate: 120Hz, shutter speed 1/1000s)で撮影した.地面反力計は,踏切地点に設置し,データはADコンバータを用いて1000Hzでコンピュータに取り込んだ.その結果,垂直地面反力のピーク値は,手を腰に置いた状態での30cmから60cm高の台からの実施では,それぞれ4001N, 6224N, 6557N, 5561Nであり,手を後頭部で組んだ状態での実施では,それぞれ5195N, 4908N, 5640N, 5803Nであった.踏切中の上後腸骨棘とC7間の距離の変化は,手を腰に置いた状態での30cmから60cm高の台からの実施では,それぞれ41mm, 42mm, 42mm, 37mmであり,手を後頭部で組んだ状態での実施では,それぞれ36mm, 42mm, 48mm, 53mmであった.上後腸骨棘とC7間の距離の変化は,手を後頭部で組んだ状態での実施の方が手を腰に置いた状態での実施に比べて大きく,特に台高が高い場合に大きかった.体幹のトレーニングの影響を検討するために4ヶ月間週5回1回あたり20分程度の体幹トレーニングを10名の成人男性に行わせた.トレーニング期間の前後に上記と同様の測定を行なった.トレーニングによるドロップジャンプへの影響および体幹の挙動についての分析は,現在進行中である.初年度の機材導入の遅れによる実験等の遅れが実施の遅れにつながった.共用で使用している機器の使用頻度が,当初予測よりも高くなり,十分に使用時間を確保することが難しくなった.また,個人的に健康上の問題があり,十分に研究を進めることができなかった.
高温超伝導電力ケーブル用テープ線材における縦磁界交流損失

電力ケーブル用多層導体中でテープ線材にかかる縦磁界の大きさは,電力ケーブルの設計により大幅に異なってくる.1-3GVAクラスの電力ケーブルを想定し,かかりうる縦磁界の大きさは50-100mT程度と評価した.この値を基準として,以下,縦磁界がツイスト多心テープ線材の交流損失に与える影響について,理論的,実験的評価を行った.まず.有限要素法を用いた電磁界解析により,縦磁界成分を持った交流外部磁界中で交流電流を輸送するツイスト多心テープ線材内部の電流分布を求め,交流損失の大きさを求めた.実際の電力ケーブル中では外部磁界成分としては縦磁界成分のみならず横磁界成分も存在する.そこで,解析では,テープ軸と様々な角度をなす振幅50mTの外部磁界について行った.解析対象の線材は,臨界電流の70%の交流電流を輸送する幅4mm,厚さ0.25mm,自己磁界条件での臨界電流50AのBi2223多心テープ線材とし,ツイストピッチを変化させて解析を行った.以下,θは線材軸と外部磁界のなす角度である.θ=90度では,ツイストピッチを短くすると損失は減少する.一方,θ=0,180度の場合はツイストピッチを短くすると損失は増大する.θ=30,150度の場合,ツイストピッチ30mmあたりで損失は最小になっている.損失が最小となるツイストピッチ30mmの場合に電流密度はもっとも小さくなっている.次に,断面形状・フィラメント数がほぼ同じツイストされていない多心テープ線材とツイストされた多心テープ線材を用意し,それらに最大約150mTの縦磁界を印加して磁化損失を測定した.臨界電流等が多少異なるので厳密な比較はできないが,ツイスト線の方が磁化損失は大きく,これは理論解析が示す通り,縦磁界がツイストされたフィラメント束と結合しているためと推定される.数値解析結果と実験結果をもとに数値モデルの改良を行った.電力ケーブル用多層導体中でテープ線材にかかる縦磁界の大きさは,電力ケーブルの設計により大幅に異なってくる.1-3GVAクラスの電力ケーブルを想定し,かかりうる縦磁界の大きさは50-100mT程度と評価した.この値を基準として,以下,縦磁界がツイスト多心テープ線材の交流損失に与える影響について,理論的,実験的評価を行った.まず.有限要素法を用いた電磁界解析により,縦磁界成分を持った交流外部磁界中で交流電流を輸送するツイスト多心テープ線材内部の電流分布を求め,交流損失の大きさを求めた.実際の電力ケーブル中では外部磁界成分としては縦磁界成分のみならず横磁界成分も存在する.そこで,解析では,テープ軸と様々な角度をなす振幅50mTの外部磁界について行った.解析対象の線材は,臨界電流の70%の交流電流を輸送する幅4mm,厚さ0.25mm,自己磁界条件での臨界電流50AのBi2223多心テープ線材とし,ツイストピッチを変化させて解析を行った.以下,θは線材軸と外部磁界のなす角度である.θ=90度では,ツイストピッチを短くすると損失は減少する.一方,θ=0,180度の場合はツイストピッチを短くすると損失は増大する.θ=30,150度の場合,ツイストピッチ30mmあたりで損失は最小になっている.損失が最小となるツイストピッチ30mmの場合に電流密度はもっとも小さくなっている.次に,断面形状・フィラメント数がほぼ同じツイストされていない多心テープ線材とツイストされた多心テープ線材を用意し,それらに最大約150mTの縦磁界を印加して磁化損失を測定した.臨界電流等が多少異なるので厳密な比較はできないが,ツイスト線の方が磁化損失は大きく,これは理論解析が示す通り,縦磁界がツイストされたフィラメント束と結合しているためと推定される.数値解析結果と実験結果をもとに数値モデルの改良を行った.
光依存的なcAMPの時間空間的制御による神経突起形成の試験管内高解像度解析

鞭毛藻類あるいはバクテリア由来の光活性化型アデニル酸シクラーゼ(PAC)の細胞内cAMP濃度の時空間的光制御性能を、抗体による生化学的解析およびFRETプローブの利用、およびメラノーマ細胞におけるメラノソームの動態観察によって調べた。また、マウス胎児海馬由来初代神経細胞培養系へはエレクトロポレーションによって遺伝子発現を行い、PAC分子のPC12細胞も含めた神経系細胞の形態機能解析への応用を試みた。哺乳類の神経系発生時の、神経細胞が神経突起の萌芽、神経成長円錐の形成、神経突起の伸展などのステップにおける外界環境からの刺激とそれに応答した神経細胞内の分子応答カスケードのうち、本研究においてはcAMP依存的な制御システムに焦点を絞り、鞭毛藻類由来で特定の光によって活性化されるアデニル酸シクラーゼ(PAC)を利用することにより、ACの活性を光の照射・遮断によってON/OFFしてcAMPの濃度を変化させ、神経細胞の挙動や形態的変化を観察して、cAMP依存性の制御システムの上記のような発生ステップにおける機能発現のメカニズムの詳細を、時空間的に高い解像度を持って解析することを目的としている。まず、PACの遺伝子導入発現ベクターを構築した。プロモーターにはCMVを用いて、IRESを挟んで下流に遺伝子導入細胞が直接同定できるように膜移行シグナルを付与した蛍光タンパク質のtomatoを連結させた。また、PACを免疫化学的に検出するために、PACにHAタグを付与し、かつ細胞膜移行シグナルを付与したPAC-HAmを使用した発現ベクターも同時に作成した。これらの発現ベクターをHEK293細胞に導入して、光照射による細胞内cAMP濃度の上昇を、抗cAMP抗体を用いたELISA法によって確認した。現在、これらの発現ベクターをPC12細胞に導入して、突起萌芽や伸長性の光制御を試みている。一方で、マウス胎児の海馬由来の神経細胞初代培養系を立ち上げた。この初代培養神経細胞に効率良く外来遺伝子を導入する方法を探り、現在のところインビトロジェン社のNeonエレクトロポレーションシステムによる方法で良好の結果を得ており、今後、PAC遺伝子の導入と解析を進める予定である。哺乳類の神経系発生時の、神経細胞が神経突起の萌芽、神経成長円錐の形成、神経突起の伸展などのステップにおける、外界環境からの刺激に応答した神経細胞内の分子応答カスケードのうち、本研究においてはcAMP依存的な制御システムに着目し、青色光によって活性化されるアデニル酸シクラーゼ(PAC)によってACの活性を光のON/OFFで細胞内cAMP濃度を変化させて神経細胞の挙動や形態的変化を観察し、cAMP依存性の細胞機能制御メカニズムを時空間的に高い解像度を持って解析することを最終的な目標としている。平成21年度には、鞭毛藻類由来のPAC遺伝子(euPACα)の導入発現ベクターを構築した。CMVプロモーターを採用し、IRESを挟んで下流に膜移行シグナルを付与した蛍光タンパク質のtomatoを連結させた。また、PACを免疫化学的に検出するためにHAタグと細胞膜移行シグナルを付与したPAC-Hamの発現ベクターも作成した。これらのベクターをHEK293細胞に導入して光照射による細胞内cAMP濃度の上昇を、ELISA法によって確認した。平成22年度には、この発現ベクターをPC12細胞に導入し、より通常の神経細胞に近い条件で突起萌芽や伸長性の光制御を試みたが、期待される効果は確認されなかった。この問題は遺伝子発現量と分子の活性の低さが原因と考え、より活性化能の高いbPAC (Stierl et al., 2011)の利用と、遺伝子産物の細胞内での安定性を上げる工夫などをして再検討している。同時に、PACによる細胞機能の時空間的光制御システムの一般的な有効性を示すことができる系を神経細胞に限らずに探っている。マウス胎児海馬由来初代神経細胞培養系への遺伝子導入方法としては、プロモーターにCAGを用い、インビトロジェン社のNeonエレクトロボレーションシステムによって良好の結果を得ている。哺乳類の神経系発生時の神経細胞が神経突起の萌芽、神経成長円錐の形成、神経突起の伸展などのステップにおける、外界環境からの刺激に応答した神経細胞内の分子応答カスケードのうち、本研究においてはcAMP依存的な制御システムに着目し、青色光によって活性化されるアデニル酸シクラーゼ(PAC)によってACの活性を光のON/0FFでスイッチして細胞内cAMP濃度を変化させた上で神経細胞の挙動や形態的変化を観察し、cAMP依存性の細胞機能制御メカニズムを時空間的に高い解像度を持って解析することを最終的な目標とした。当初、鞭毛藻類由来のPAC遺伝子(euPACα)を用い、IRESを挟んで膜移行シグナルを付与した蛍光タンパク質tomatoを連結させた遺伝子導入ベクターを構築し、HEK293細胞に導入して光照射による細胞内cAMP濃度の上昇をELISA法によって生化学的に確認した。しかし、このベクターでは神経細胞類似のPC12細胞での突起萌芽や伸長性における光制御の効果が形態的な変化としては確認されなかったため、より分子活性化能の高い新規のバクテリア由来のPACであるbPAC(Stierl et al., 2011)に切替え、プロモーターの改変や遺伝子産物の細胞内での安定性を高める工夫をした。

bPACによる細胞内cAMP濃度の一般的な時空間的光制御能については、メラノーマ細胞を用いてcAMP濃度上昇はFRETプローブで、またメラノソームの動態変化は蛍光タンパク質mCherryで標識したメラノソーム関連タンパク質(Rab27a)を追跡することで確認をしている。マウス胎児海馬由来初代神経細胞培養系への遺伝子発現系としては、プロモーターにCAGを用い、エレクトロポレーションシステムによって良好の結果を得ており、PC12細胞も含めて神経系の細胞への応用を行う段階まで研究を進めた。
マグネタイトを利用した二酸化炭素の分解除去技術に関する研究

(1)CO_2分解反応の高容量化と低温化酸素欠陥マグネタイト一相(Fe_3O_4-S)となる条件下(S〈0.2)で得られたこれまどの成果をふまえ、環元状態がさらに進んだ条件(S〉0.2)でのCO_2分解効率について検討した結果、高環元状態では、CO_2分解反応が高容量化した。しかし、α鉄が表面層を形成し単位酸素欠損量あたりの分解速度定数が低下しすることから、酸素欠陥によるCO_2の高い分解反応性が再確認された。Rh担持マグネタイでは水素環元時にRh表面で水素分子の解離反応が起こり、格子酸素引き抜き反応が促進され、水素環元体生成温度の低下および水素環元体生成の高速化がみられた。CO_2分解速度が約10倍になり、200°CにおいてもCO_2分解できることがみいだされた。(2)メタン化反応の高速化と水素発生反応Rhを担持することで一酸化炭素の生成が抑えられメタン化の選択率が著しく向上した。従来のカムラ中にマグネタイトを充噴する方法ではCO_2がガス導入部分で集中的に反応してβ型炭素となり、メタン化反応性が低下するのに対し、ハニカム構造体に担持することによってCO_2分解時の接触効率が向上した。炭素析出マグネタイトがH_2Oと反応して水素を発生するときにγ-Fe_2O_3にまで酸化されること、さらに表面にRhを担持させたマグネタイトでは無酸素ガスを用いたときのFe_3O_4とγ-Fe_2O_3の間での酸素の出入りが300-400°Cにおいて容易に起こることから、これらの反応を廃熱を利用する水素製造システムとして構築できる可能性が見いだされた。
革新的スマート制振プレートの実現と高い電気機械結合時の制振解析に関する学理の開拓

本研究では、大振幅の振動を、大面積且つ広周波数帯域に渡って自律的に制振することが可能な圧電型スマート制振プレートの実現を目指し、まず、その複雑な電気-機械連成現象を解明することが出来る解析技術の確立、セルフパワードで自律駆動する制振回路の設計と評価に取り組んだ。1.圧電型スマート制振プレートの電気-機械連成現象を解析するには、トランジスタを多用する制振回路と非線形項を含む複雑な機械振動を連成解析する手法を確立する必要がある。本研究では数値計算ソフトと回路シミュレータを併用した電気-機械双方向連成解析法を開発して、圧電型スマート制振プレートの電気特性(圧電電圧)と機械特性(変位)を算出することが出来た。従来の解析式を用いた手法は、スイッチ回路の単純モデル化や線形の機械振動方程式を前提として構築されているため実際の電気-機械特性を再現できないが、本研究の解析手法によってより現実の電気-機械特性を再現することが可能となった。2.セルフパワードで自律駆動する制振回路は、主にスイッチ回路とコイルによって構成され、変位が最大/最小に達する際にスイッチが自律的に閉じて圧電電圧を昇圧させ、制振性能を高める回路である。先に開発した電気-機械連成解析法の利用や実験を通して、スイッチ回路内のコンパレータ部とスイッチ部のトランジスタ、コイルの選定を検討した。実験から制振性能を評価したところ、完全セルフパワード制振回路を適用すると50%以上振動振幅が低減できることが分かった。電気-機械パラメータの最適化や電池などの定電圧源の利用で更なる制振性能の向上が可能と考えられる。以下の理由で、おおむね当初の予定の通り進んでいる。圧電型スマート制振プレートの複雑な電気-機械特性の解明にはトランジスタを多用する制振回路と非線形項を含む機械振動を連成解析する必要があるが、これを数値計算ソフトと回路シミュレータを併用して開発した。この解析技術によって、電気-機械パラメータの最適化や制振性能の予測が可能となり、圧電型スマート制振プレートの設計が容易にできるようになった。また、解析の結果から、加振力や加振加速度によって系の電気-機械結合状態や構造の見かけの剛性が変化すること、加振角速度の増加に伴って変位が上昇すると電気-機械結合状態は強くなり構造の見かけの剛性は小さくなり(ソフトスプリング効果)、それらが制振性能に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。これらの結果は、従来の解析式を用いた手法では予測できない事象である。開発した解析技術の利用や実験を通して、どの素子パラメータが制振性能に大きく寄与するか探索して回路のトランジスタやコイルの選定を行った。試作の完全セルフパワード制振回路では、現時点で50%以上振動振幅が低減できることが分かった。解析の結果では、回路内の寄生容量や寄生抵抗の影響を減らせば、更なる制振性能の向上が可能であることが分かった。本研究成果の一部を日本機械学会2018年度年次大会と日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会で口頭発表した。前年度は主に、実験セットアップの構築、圧電型スマート制振プレートの電気-機械連成解析手法の確立、セルフパワード制振回路の試作と評価を行った。しかし、基本的には最も影響のある基本振動モードの制振を考慮していた。本年度は、より広い周波数帯域を大面積に渡って制振することが可能な圧電型スマート制振プレートの実現に取り組む。その実現に向けて、制振プレート上の圧電素子の設置箇所や形状の設計、複数の振動モードを想定した解析技術の確立や制振回路の設計に取り組む。はじめにFEM解析によりプレートの固有振動モードを先に解析し、その固有振動モードを基に圧電素子の配置を決定してその運動方程式を導く。解析法は前年度に確立した手法を基に、複数の振動モードを想定したものに拡張させて開発する。また、高次の振動モードは周波数が高く、スイッチの速さや電気ノイズの影響が大きく出てくる。はじめに、高速信号制御装置でスイッチを制御して制振性能が高まるスイッチタイミングを明らかにして、その後に回路での実装を検討する。

実験から制振性能を評価したところ、完全セルフパワード制振回路を適用すると50%以上振動振幅が低減できることが分かった。電気-機械パラメータの最適化や電池などの定電圧源の利用で更なる制振性能の向上が可能と考えられる。以下の理由で、おおむね当初の予定の通り進んでいる。圧電型スマート制振プレートの複雑な電気-機械特性の解明にはトランジスタを多用する制振回路と非線形項を含む機械振動を連成解析する必要があるが、これを数値計算ソフトと回路シミュレータを併用して開発した。この解析技術によって、電気-機械パラメータの最適化や制振性能の予測が可能となり、圧電型スマート制振プレートの設計が容易にできるようになった。また、解析の結果から、加振力や加振加速度によって系の電気-機械結合状態や構造の見かけの剛性が変化すること、加振角速度の増加に伴って変位が上昇すると電気-機械結合状態は強くなり構造の見かけの剛性は小さくなり(ソフトスプリング効果)、それらが制振性能に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。これらの結果は、従来の解析式を用いた手法では予測できない事象である。開発した解析技術の利用や実験を通して、どの素子パラメータが制振性能に大きく寄与するか探索して回路のトランジスタやコイルの選定を行った。試作の完全セルフパワード制振回路では、現時点で50%以上振動振幅が低減できることが分かった。解析の結果では、回路内の寄生容量や寄生抵抗の影響を減らせば、更なる制振性能の向上が可能であることが分かった。本研究成果の一部を日本機械学会2018年度年次大会と日本機械学会北陸信越支部第56期総会・講演会で口頭発表した。前年度は主に、実験セットアップの構築、圧電型スマート制振プレートの電気-機械連成解析手法の確立、セルフパワード制振回路の試作と評価を行った。しかし、基本的には最も影響のある基本振動モードの制振を考慮していた。本年度は、より広い周波数帯域を大面積に渡って制振することが可能な圧電型スマート制振プレートの実現に取り組む。その実現に向けて、制振プレート上の圧電素子の設置箇所や形状の設計、複数の振動モードを想定した解析技術の確立や制振回路の設計に取り組む。はじめにFEM解析によりプレートの固有振動モードを先に解析し、その固有振動モードを基に圧電素子の配置を決定してその運動方程式を導く。解析法は前年度に確立した手法を基に、複数の振動モードを想定したものに拡張させて開発する。また、高次の振動モードは周波数が高く、スイッチの速さや電気ノイズの影響が大きく出てくる。はじめに、高速信号制御装置でスイッチを制御して制振性能が高まるスイッチタイミングを明らかにして、その後に回路での実装を検討する。非常に少額の研究費で、必要な消耗品の購入が出来なかった為。
植物鉱化ゴミ化石を中心としたチリパタゴニアにおける南極関連植物相成立史の解明

チリのマゼラン州、コンセプシオン州、及び、南極のキングジョージ島とリビングストン島において、植物化石から現地の植生と環境の変遷を明らかにするための採集調査を実施した。特に、西田らが南米では初めて発見した鉱化ゴミ化石という、微細な植物破片が集積した化石群の資料採集と新産地の発見をめざした。良質の追加資料に加え、コチョルゲでは南米初の硅化泥炭を発見、南極ではゴミ化石の発見が可能であることを確認した。本研究は、平成21-23年度に研究代表者が実施する海外学術調査「植物鉱化ゴミ化石を中心としたチリパタゴニアにおける南極関連植物相成立史の解明」(no. 21405012)による研究成果を発展させる目的で実施する海外学術調査で、平成21年度は,以下のようにチリ共和国内において現地調査を実施した。1現地調査概要平成21年12月26日平成22年1月27日の期間に、チリ南部のマゼラン州プンタアレナス近郊のリエスコ島付近及びフェゴ島、チリ中南部のプエルトモン周辺、及び中部のコンセプシオン周辺において、白亜紀最後期から新生代前半の植物化石採集と地質調査を行った。調査には、西田、植村、山田、寺田のほかに研究協力者として、福井県立恐竜博物館の寺田和雄主任研究員、及びチリ国内のLuis Felipe Hinojosa(チリ大学:プエルトモン、コンセプシオン担当)、Miguel Rancusi Herrera(コンパニア・デ・マリア高校)が参加した。栗田は採集資料を国内で分析する。総計約700kgの化石標本を採集し、チリ大学でHinojosaが研究を行う分を除く約300kgをチリ国家遺産委員会の輸出許可を得て船舶輸送し、現在横浜税関で通関審査中である。本研究では、チリ中・南部での含植物破片ノジュールの広範な地域における採集を主な目的としているが、併産する葉化石及び材化石も含め、十分な資料と地質情報が得られた。2資料の取扱い送付資料は中央大学理工学部に到着後、各共同研究者,研究協力者に送付し、研究に供する。本調査と同地域で昨年度までの学術調査で採集した資料については、平成21年9月にスペインの国際学会で西田が報告を行った。3平成22年度は採集資料の解析を行うと共に、南極における同様の採集調査を予定している。本研究は、平成21-23年度に研究代表者が実施する「植物鉱化ゴミ化石を中心としたチリパタゴニアにおける南極関連植物相成立史の解明」(no.21405012)による海外学術調査で、平成22年度は,以下のようにチリ共和国内及び南極圏の南シェトランド諸島キングジョージ島及びリビングストン島において現地調査を実施した。平成22年12月26日23年2月9日の期間に、西田及び研究協力者の朝川毅守、寺田和雄、及びチリ国内のMarcelo Leppe(チリ南極研究所)、Miguel Rancusi Herrera(コンパニア・デ・マリア高校)が参加した。隊は西田とLeppeが行う南極地域隊と、朝川、寺田、Rancusiからなるチリ本土隊とに分け別個に活動した。南極ではコンセプシオン大学学生2名、本土ではIsaac Tunekawaを調査協力者とした。南極隊は1月7日2月5日までチリ南極研の協力で南極域を調査し、前期白亜紀から中新世の植物化石多数を得た。本土隊は、中部のコンセプシオン、テムコ周辺とチロエ島において白亜紀最後期から新生代前半の植物化石採集と地質調査を行った。南米では新発見の含植物硅化泥炭層を発見し、434点の化石を採集した。本土隊は1月13日からプンタアレナス市周辺調査を予定していたが、同月12日から同市を中心に発生した暴動のため調査を中止、朝川と寺田は1月23日に帰国した。チリ南極研から後送される予定の南極産を除く資料は、西田が平成23年3月511日に再度輸出許可申請と発送のために出張し、船舶輸送中である(5月到着予定)。資料は中央大学理工学部に到着後、担当研究協力者に送付し、研究に供する。なお、平成22年8月に大阪の国際学会で西田が前年度までの資料の研究成果について報告を行った。平成23年度は採集資料の解析を継続すると共に、これまでの調査総括を行う。平成24年度は、計画遂行最終年度であった平成23年度に研究代表者の病気入院があったため、その実施を途中で次年度に繰り越した。24年度は以下の現地調査を中心にまとめを行なった。1)平成21、22年度の調査地であったチリのコンセプシオン州コチョルゲにおいて、平成22年度の現地調査で研究協力者らが新たに発見した古第三紀の珪化泥炭産地の位置と産状を再確認した。これは、研究代表者が平成22年度に単独で南極半島の調査に参加しており、現地の確認ができなかったためである。

コチョルゲは平成21年2月のチリ地震と津波の被災地であり、化石を産出する海岸が隆起し露頭も変化したために、22年度の調査における新発見にもつながった。これまで大部分が海底にあった後期白亜紀キリキナ層が隆起して多量の化石採集が可能になったことも確認し、今後の新たな研究継続の必要性が高まった。なお、本計画による採集物のうち、鉱化化石の研究は研究代表者が平成23年度から開始した科研費基盤研究Cにより実施している。2)チリ国立自然史博物館、チリ大学理学部、チリ南極研究所において現地研究者と会見し、本計画のまとめと将来計画について相談し、パタゴニアと南極地域において共同研究を継続することで合意した。また、在チリ日本大使に研究経過を報告するとともに、南極半島における国際研究協力体制整備について要請した。昭和54年度から本格的に始まったチリの植物化石研究では、記載した新種のタイプ標本はチリ国立自然史博物館に収蔵することになっている。今回、昭和61年に当時の棚井敏雅北海道大学教授が記載したナンキョクブナ属の新種Nothofagus fuegoensisのタイプ標本を持参し、同博物館訪問時に寄贈した。旧年の成果であるが、採集標本の研究には長期を要するため、両国間の研究協力を継続する上で、今後の海外調査でも同様の留意が必要である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
樹幹直径日変化測定からの樹木衰退過程評価法の開発

これまで、森林・樹木の衰退度評価法として、樹冠の形態や着葉量を外観から観察する方法が頻繁に用いられてきた。しかし、森林あるいは樹木の衰退原因の解明には、環境変化に対する生理応答を明確にした樹木の健全度診断技術の確立が必要となる。そのためには物理的測定値に基づいた客観的かつ簡易な樹木衰退度判定方法の開発が望まれている。樹幹直径日変化は、樹体の水分収支が日変化することによって生じる。そこで、本研究テーマの目的は、樹木が衰弱し枯死に至る過程における樹幹直径日変化パターンの推移を明らかにし、野外に生育する大型の樹木が衰退し枯死に至る過程を、樹幹直径日変化パターンから客観的に評価できるかどうかについて、その可能性を検証することである。調査は京都府立大学構内における附属演習林苗畑においておこなった。苗畑に植栽された10年生アカマツ人工林から供試木4個体を選んだ。各供試木に対し、樹幹直径日変化および水ストレスの指標となる夜明け前の葉の水ポテンシャルを測定した。樹幹直径日変化および夜明け前の水ポテンシャルを約二週間にわたり測定した後、異なる強度の水ストレスを各個体に負荷した。樹幹直径日変化および夜明け前の水ポテンシャルの測定は、水ストレス負荷後、約5ヶ月にわたり継続して行った。水ストレス負荷前の樹幹直径日変化のパターンは測定を行ったすべての個体で、夜明け前に最大値を示したのち減少し、午後に最小値を示し、その後は増加するこれまでに報告されている日変化を示した。それに対し、水ストレス負荷後の樹幹直径目変化については生じた水ストレスの強度により、個体毎に異なるパターンを示した。以上のことから、樹幹直径日変化パターンを測定し、その日変化パターンを比較検討することにより、野外に生育する大型の樹木が衰退し枯死に至る過程を、樹幹直径目変化パターンから客観的に評価できる可能性があることが示唆された。苗畑に植栽された11年生スギ人工林から供試木4個体を選んだ。樹幹直径日変化および夜明け前の水ポテンシャルの測定は、水ストレス負荷後、約3ヶ月にわたり継続して行った。それに対し、水ストレス負荷後の樹幹直径日変化については生じた水ストレスの強度により、個体毎に異なるパターンを示した。以上のことから、樹幹直径日変化パターンを測定し、その日変化パターンを比較検討することにより、野外に生育する大型の樹木が衰退し枯死に至る過程を、樹幹直径日変化パターンから客観的に評価できる可能性があることが示唆された。そのためには物理的測定値に基づいた客観的かつ簡易な樹木衰退度物定方法の開発が望まれている。樹幹直径日変化は、樹体の水分収支が目変化することによって生じる。そこで、本研究テーマの目的は、樹木が衰弱し枯死に至る過程における樹幹直径目変化パターンの推移を明らかにし、野外に生育する大型の樹木が衰退し枯死に至る過程を、樹幹直径日変化パターンから客観的に評価できるかどうかについて、その可能性を検証することである。苗畑に植栽された11年生ヒノキ人工林から供試木4個体を選んだ。水ストレス負荷前の樹幹直径日変化のパターンは測定を行ったすべての個体で、夜明け前に最大値を示したのち減少し、午後に最小値を示し、その後は増加するこれまでに報告されている目変化を示した。

以上のことから、樹幹直径日変化パターンを測定し、その日変化パターンを比較検討することにより、野外に生育する大型の樹木が衰退し枯死に至る過程を、樹幹直径日変化パターンから客観的に評価できる可能性があることが示唆された。これまで、森林・樹木の衰退度評価法として、樹冠の形態や着葉量を外観から観察する方法が頻繁に用いられてきた。しかし、森林あるいは樹木の衰退原因の解明には、環境変化に対する生理応答を明確にした樹木の健全度診断技術の確立が必要となる。そのためには物理的測定値に基づいた客観的かつ簡易な樹木衰退度判定方法の開発が望まれている。樹幹直径日変化は、樹体の水分収支が日変化することによって生じる。そこで、本研究テーマの目的は、樹木が衰弱し枯死に至る過程における樹幹直径日変化パターンの推移を明らかにし、野外に生育する大型の樹木が衰退し枯死に至る過程を、樹幹直径日変化パターンから客観的に評価できるかどうかについて、その可能性を検証することである。調査は京都府立大学構内における附属演習林苗畑においておこなった。苗畑に植栽された10年生アカマツ人工林から供試木4個体を選んだ。各供試木に対し、樹幹直径日変化および水ストレスの指標となる夜明け前の葉の水ポテンシャルを測定した。樹幹直径日変化および夜明け前の水ポテンシャルを約二週間にわたり測定した後、異なる強度の水ストレスを各個体に負荷した。樹幹直径日変化および夜明け前の水ポテンシャルの測定は、水ストレス負荷後、約5ヶ月にわたり継続して行った。水ストレス負荷前の樹幹直径日変化のパターンは測定を行ったすべての個体で、夜明け前に最大値を示したのち減少し、午後に最小値を示し、その後は増加するこれまでに報告されている日変化を示した。それに対し、水ストレス負荷後の樹幹直径目変化については生じた水ストレスの強度により、個体毎に異なるパターンを示した。以上のことから、樹幹直径日変化パターンを測定し、その日変化パターンを比較検討することにより、野外に生育する大型の樹木が衰退し枯死に至る過程を、樹幹直径目変化パターンから客観的に評価できる可能性があることが示唆された。
周辺参加住民に着目した包括的地域防災力の向上に関する研究

本年度は、防災企画への心理的参加意図規定因とともに、防災競技・ブース内容の整理へ向けた防災ゲームに期待される効果の検証を行った。まず、これまでの心理学の知見である防災行動規定因について、防災運動会や防災イベントなどの比較的参加しやすい活動への参加意図との関係をWeb調査を通じて明らかにした。まず、回答者の多くが参加希望する地域の防災企画の形態として「防災訓練のみ」、「防災イベントのみ」、「組み合わせ(防災訓練・防災イベント)」、「どれにも参加したくない」の種別に大きく別れることが明らかになった。その上で、これらの種別と防災行動規定因の関係をコレスポンデンス分析より明らかにし規定因を分類した。明確な分類は今後の課題であるが、個人の地震・防災に関わる規定因群や地域(社会)に関わる規定因群では、これらの規定因が高い回答者は「防災訓練のみ」や「組み合わせ」を選好することなどを明らかにしている。そして、防災競技・ブース内容の整理へ向けて、大学地域連携イベントにおいて、子ども対象の防災ゲームを地域交流イベントで実施し(大阪府北部地震前)、地域の防災訓練と比較した特長を明らかにした。本ゲームに参加した子どもの保護者は30-40歳代が多く、数年に1回程度以上の頻度で地域の防災訓練に参加する層(参加者層)と、ほとんど・全く参加しない層(不参加者層)に別れることが明らかになった。特に不参加者層については、地域の防災訓練への参加意図はあるものの参加はしていない保護者もおり、主催者側として彼らにアプローチできた。さらに参加者層・不参加者層ともに地域の防災訓練よりも防災ゲームへの参加意図が強いことを明らかにした。以上より、地域コミュニティで防災ゲーム等を実施することで、子どもや保護者への防災啓発だけでなく、主催者と参加者のつながり醸成や地域の防災訓練への参加誘導のきっかけとなりえることを示した。防災企画への心理的参加意図規定因の分析とともに、防災競技・ブース内容の整理へ向けた防災ゲームに期待される効果を示すなど、本研究完遂へ向けた初年度として概ね順調に進んでいる。まず選好する防災企画と防災行動規定因の関係(組み合わせ)について詳細で精緻な分析を行い、防災企画参加規定因としてまとめる。以上より、「防災訓練のみ」、「防災イベントのみ」、「組み合わせ(防災訓練・防災イベント)」、「どれにも参加したくない」を選好する住民について、異なる規定因へアプローチすることが必要であることを示す。さらに、大学地域交流イベントにおいて、防災ゲームを本年度も実施し、地域防災訓練ならびに防災ゲームを含む地域防災イベントへの参加意図の詳細を明らかにする。特に昨年度においては、地域の防災訓練への参加を阻害する要因を明らかにすることができなかったため、具体的にどのような阻害要因があり、地域イベントでの防災ゲームがどのように阻害要因を克服することができるのかを示す。以上より、防災企画の効果について、短期的防災教育に加えて、今後の防災企画への住民参加につながる方策の提言を行う。さらに包括的地域防災力の評価へ向けた評価軸について検討する。本課題には、「コミュニティ・レジリエンス」の概念を応用し、これまでの住民活動に積極的に参加する住民(自主防災組織など)のみではなく、普段は防災訓練に参加しない住民の潜在的なレジリエンスの理論的フレームワークの構築を行う。本フレームワークに防災企画への住民参加促進方策を当てはめることで、防災イベントなどを含む防災企画の理論的防災効果を示す。なお、2018年6月に大阪府北部地震が発生し、研究対象となっている地域にも被害を及ぼした。地震経験による防災意識は長期間持続しないことは既存研究で指摘されてはいるが、防災企画への住民参加については特に防災意識が影響を与えることから、地震経験による効果には注意を払った上で調査研究を進めていく必要があることが本研究における不可抗力に関連する大きな課題である。

さらに参加者層・不参加者層ともに地域の防災訓練よりも防災ゲームへの参加意図が強いことを明らかにした。以上より、地域コミュニティで防災ゲーム等を実施することで、子どもや保護者への防災啓発だけでなく、主催者と参加者のつながり醸成や地域の防災訓練への参加誘導のきっかけとなりえることを示した。防災企画への心理的参加意図規定因の分析とともに、防災競技・ブース内容の整理へ向けた防災ゲームに期待される効果を示すなど、本研究完遂へ向けた初年度として概ね順調に進んでいる。まず選好する防災企画と防災行動規定因の関係(組み合わせ)について詳細で精緻な分析を行い、防災企画参加規定因としてまとめる。以上より、「防災訓練のみ」、「防災イベントのみ」、「組み合わせ(防災訓練・防災イベント)」、「どれにも参加したくない」を選好する住民について、異なる規定因へアプローチすることが必要であることを示す。さらに、大学地域交流イベントにおいて、防災ゲームを本年度も実施し、地域防災訓練ならびに防災ゲームを含む地域防災イベントへの参加意図の詳細を明らかにする。特に昨年度においては、地域の防災訓練への参加を阻害する要因を明らかにすることができなかったため、具体的にどのような阻害要因があり、地域イベントでの防災ゲームがどのように阻害要因を克服することができるのかを示す。以上より、防災企画の効果について、短期的防災教育に加えて、今後の防災企画への住民参加につながる方策の提言を行う。さらに包括的地域防災力の評価へ向けた評価軸について検討する。本課題には、「コミュニティ・レジリエンス」の概念を応用し、これまでの住民活動に積極的に参加する住民(自主防災組織など)のみではなく、普段は防災訓練に参加しない住民の潜在的なレジリエンスの理論的フレームワークの構築を行う。本フレームワークに防災企画への住民参加促進方策を当てはめることで、防災イベントなどを含む防災企画の理論的防災効果を示す。なお、2018年6月に大阪府北部地震が発生し、研究対象となっている地域にも被害を及ぼした。地震経験による防災意識は長期間持続しないことは既存研究で指摘されてはいるが、防災企画への住民参加については特に防災意識が影響を与えることから、地震経験による効果には注意を払った上で調査研究を進めていく必要があることが本研究における不可抗力に関連する大きな課題である。
初中等教育現場で実践可能な海産無脊椎動物を用いた実験教材の開発と普及

海産無脊椎動物を用いた観察・実験を初中等教育現場に最適化した形で提供し,それらを普及することで児童・生徒の学習の定着を図ることを研究目的としている.複数の実験を構築するにあたり,1.授業への最適化,2.実施資料の作成,3.実験実施と効果の調査,4.改善,5.実施,6.普及の6段階で研究を推進した.開発実験の多くは段階5「実施」に到達し,昨年度から「普及」に入っていた.昨年度までの教員研修での実践では,実際の授業への実験導入障壁が「設備不足」にあるとの声が多かった.とくに「顕微鏡不足」は深刻で,小学校教員及び小学生にアンケートを実施したところ,顕微鏡の配置は34人,一班に1台という学校が主流であった.そこで,スマホ顕微鏡の紹介を実験実践と合わせて行い,設備不足への障壁を下げることを試みた.教員に対しての実践では,「紹介した実験の導入検討への肯定的回答」がスマホ顕微鏡紹介前は30%前後であったものが,70%弱まで上昇した.小学生に対しての実践では,身近なスマホが手軽に顕微鏡として使えることで,付添い保護者とあわせて80%を超える実践者の興味を喚起できた.以上より,設備面での障壁の低下は実験の実践上昇に極めて効果的であることが示唆された.これまで開発した実験は,教員,高等学校生物基礎履修者および小学生に対して学習と興味喚起効果が高いことを示してきた.教科書を調査したところ,小学校と高等学校の両校種と比較して,中学校では動物を使った観察・実験が植物に比べて少ないことが分かった.そこで,「貝類を用いた心拍観察および恒常性の実験」を中学生に対して実践したところ,無脊椎動物の生命活動に対する高い学習効果が得られた.海産無脊椎動物教材が,小学校から教員まで,各校種・学習内容に応じて対応が可能で,実践も容易なことから,理科・生物の実験実施向上へとつながる可能性が示された.本研究では,海産無脊椎動物を用いた観察・実験を初中等教育現場に最適化した形で提供し,それらを普及することで児童・生徒の学習の定着を図ることを目的としている。複数の実験を構築するにあたり,1.授業への最適化,2.実施資料の作成,3.実験実施と効果の調査,4.改善,5.実施,6.普及の6段階で研究を推進した。「カキを用いた受精卵割の観察」実験は,受精操作が実施者にとって難しいことが明らかになっていた(実施段階3)。受精操作を改良して実践したところ,実験の成功率と実施者の満足度が上昇した(実施段階5)。「アカガイ体液を用いた血球の観察」は,全検定教科書に記載のある脊椎動物血液に代えてアカガイ体液中の血球を観察し,恒常性を学習するとともに,ヒトとは異なる有核赤血球の観察によって生物の多様性を実感できる教材である。実験の最適化を行い,中学生および教員研修で実践したが,安定した結果が得られなかった(実施段階3)。実験操作を再検討し,高校2年生に相当する学年に対して実践したところ,授業時間内に失敗なく実験を実施できたことから,授業への最適化はほぼできたと考える(実施段階5)。実験実践後の調査から,特に小学校の教員には生き物を扱う実験の準備が難しいことが明らかとなった。上級学校では受験対応などから実験の時間が少ないこととも合わせ,開発した実験の普及にはより取扱いの簡便な材料のキット化が必要と考えられた。キットの安定供給には,卵,精子,血球などの実験材料を一定期間保存できる必要がある。アカガイ血球をDMSOを用いて-80°Cで保存したところ,少なくとも1ヶ月は実験に使用できることが明らかとなり,必要な時に年間を通じて実験材料を供給できる端緒が得られた。「貝類を用いた心拍観察および恒常性の実験」は普及(実施段階6)の一環として技術・教育研究論文誌(査読有)に発表した。本研究は,1.授業への最適化,2.実施資料の作成,3.実験実施と効果の調査,4.改善,5.実施,6.普及の6段階で推進している。当初開発を予定していた5つの実験のうち,「カキを用いた受精卵割の観察」「アカガイ体液を用いた血球の観察」の2つは実験の最適化と実践,改良,再実践が終了していることから,普及をめざす実施段階6に到達している。さらに「貝類を用いた心拍観察および恒常性の実験」は学術誌への発表が終了し,実施段階6の普及の途中である。2016年度は他に「アルテミア初期発生実験」の授業への最適化および「貝柱筋収縮実験」の実践を行う予定であったがこれらはほとんど進展していない。一方で,当初予定で2016年度内は授業への最適化のみであったアカガイの血球観察実験が普及段階まで到達していることから,全体としての進捗はおおむね順調と考える。

本研究では,海産無脊椎動物を用いた観察・実験を初中等教育現場に最適化した形で提供し,それらを普及することで児童・生徒の学習の定着を図ることを目的としている.複数の実験を構築するにあたり,1.授業への最適化,2.実施資料の作成,3.実験実施と効果の調査,4.改善,5.実施,6.普及の6段階で研究を推進した.「カキを用いた受精卵割の観察」および「アカガイ体液を用いた血球観察」の両実験は,昨年度,段階5「実施」に到達し,今年度は「普及」段階へ入った.小学生対象「夏休みこどもいちょう塾」,中学生対象「東京高専サマーサイエンススクール」,高専2年生への授業内実践によって児童生徒への普及をはかった.いずれの実践においても児童・生徒にとって低難易度で興味を喚起する良好な結果が得られた.なかでも小学生に対する実験の興味喚起の効果が最も高かった.より広く普及するために教員に対して「八王子市小学校教員研修」および2つの教育学会で発表をした.教員研修において,教員個人からはいずれの実験も高い興味喚起効果と簡単な手技で良好な結果を得られた.しかし,持ち帰っての実験実践に対しては,教員個人の手技への未熟さ,各校における設備面およびカリキュラムの面から積極的な導入にむけた反応は得られなかった.研修参加教員は教員歴平均2.8年の教員16名,化学専修が1名で残りは文系出身であった.平成29年3月公示新学習指導要領では,小中学校ともに「第1目標」で観察,実験の技能習得とこれを通じた科学的探究力,問題解決力を養うことが明言された.小中学校では平成30年度より移期間に既に入っている.新学習指導要領に対応するためには,本研究実践時のような教員の出身背景に関わらず,教員自身が積極的に実験・観察に臨み,技能向上できる環境を近喫に整える必要がある.本研究は,海産無脊椎動物を用いて5つの実験を,以下の6段階を経て構築していくことで,研究の推進度を計っている.1.授業への最適化,2.実施資料の作成,3.実験実施と効果の調査,4.改善,5.実施,6.普及「カキを用いた受精卵割の観察」および「アカガイ体液を用いた血球観察」の両実験は昨年度中に段階5まで終了し,普及の段階6を残すのみとなっていた.本年度は普及として教員,学生,生徒,児童すべてに対して実践を行うことができた.また,普及活動を通じて,理科専修以外の教員の実験・観察に対する難易度の高さが当初の想定より高いことが明確となり,これを解決する必要が生じてきた.「貝柱を用いた筋収縮観察実験」は新たに実験条件を検討した.小売店で入手が容易な二枚貝類は多くあるが,サンプルの調整の容易さや筋収縮率には種によって差があることが明らかとなった.4種類の貝を調べ(ホタテ,アカガイ,ホンビノス,ホッキガイ),入手の容易さと収縮率の高さではホタテ,収縮率の安定性ではアカガイが適していた.以上の結果より,段階1「授業への最適化」が終了したと考える.このことを日本動物学会関東支部会で発表した.「アルテミア初期発生実験」の実験授業への最適化はほとんど進展しないままである.しかし,当初予定していた実験5つのうち4つが実験授業として構築できたこと,普及も進んでいること,そして本研究からさらに発展する可能性のある課題が得られたことから,全体としての進捗はおおむね順調と考える.海産無脊椎動物を用いた観察・実験を初中等教育現場に最適化した形で提供し,それらを普及することで児童・生徒の学習の定着を図ることを研究目的としている.複数の実験を構築するにあたり,1.授業への最適化,2.実施資料の作成,3.実験実施と効果の調査,4.改善,5.実施,6.普及の6段階で研究を推進した.開発実験の多くは段階5「実施」に到達し,昨年度から「普及」に入っていた.昨年度までの教員研修での実践では,実際の授業への実験導入障壁が「設備不足」にあるとの声が多かった.とくに「顕微鏡不足」は深刻で,小学校教員及び小学生にアンケートを実施したところ,顕微鏡の配置は34人,一班に1台という学校が主流であった.