hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低次元多様体上の諸構造の研究

研究代表者、各研究分担者のそれぞれの分野における、当研究課題に関連する研究計画にもとづいて、研究を進めた。その結果、当初の目標を完全に遂行し、更にこれからの発展に関する展望を込めた、大きな成果をあげることができた。以下に3の概要を簡単に記述する。研究代表者(森田)は、ここ数年来研究している、向きづけ可能閉曲面をファイバ-とするファイバ-バンドル(曲面バンドル)の特性類の理論を更に発展させ、主要な応用として、リ-マン面のモジュライ空間のトポロジ-に関するいくつかの結果と、曲面の写像類群の構造と3次元多様体の不変量との深い関連を示す定理とを得た。特に写像類群の重要な部分群であるTorelli群と、ホモロジ-3球面のCasson不変量と関連を与える決定的結果を得た。次に、各研究分担者の成果のうちおもなものを列記する。丹野は三角関数の積を変数の巾ぐ割った形の関数の無限巳間での積分に関して新しい公式を求めた。またCR構造、接触構造についても、微分幾何的研究を発展させた。岡は非退化完全交差系に関する一連の研究を推し進め、自然な滑層分割の存在、生ゼ-タ関数を与える公式等を得た。藤田は弱異点のあるDel Pezzo多様体の分類をほぼ完成した。また一般ファイバ-がDel Pezzo多様体であるような偏極多様体の一次元変形栓に出現し得る特異ファイバ-の型を分類した。藤原はFeynmanの経路積分をソボレフ空間上の広義積分として収束を証明した。道具として停留位相法における誤差の大きさを、空間次元に無関係に評価出来るという新しい結果が使われる。また二木はKa^^̈hlerーEinstein計量の存在に関する二木不変量のeta不変量による解釈を与えた。
微分同相群の群論的性質及び力学系的性質の研究

今年度は多様体の同相群の部分群に関する以下の二つの話題について研究した.1.1次元多様体の微分同相群と余次元1葉層の葉の周期性円周などの1次元多様体の微分同相群を研究する目的の一つは,余次元1葉層の葉に横断的な方向の力学系を理解することである.今年度は,閉区間の向きを保つC^2級微分同相のなす有限生成群の固定点集合の境界の各点がこの群の正規化群に含まれる向きを保つC^2級微分同相により固定されることを証明した.これはDruckとFirmoによる問の肯定的な解決である.また,この結果の応用として,コンパクト多様体の横断的に向き付けられた余次元1葉層を保つC^2級微分同相に関して.コンパクトな葉全体の集合の境界に属する葉が周期的であるという事実が従う.この事実は,almost without holonomyな葉層に対してはDruckとFirmoにより証明されていた.2.同相群の部分群が大域的固定点を持つための条件円周の同相群の部分群が大域的固定点を持つことと任意の2元が共通の固定点を持つことが同値であることが知られていた.今年度は,2次元以上の多様体の同相群に対して同様の事実は一般には成り立たないことを指摘した.特に,閉曲面の保測微分同相群の部分群であって,任意の2元が共通の固定点を持つが大域的固定点が存在しないものを構成した.また,この例に触発され,位相空間に対して「固定点階数」という位相不変量を定義した.この量は,空間への群作用に対する大域的固定点の存在しやすさを表していて,空間の対称性の豊かさを測る一つの尺度である.また,2つの有限集合の包含関係の大小とそれらの固定点階数の大小が逆転する例を見出した.今年度は、円周の向きを保つ微分同相群の部分群について研究した.円周の向きを保つ微分同相に対して、各点の移動距離を平均することにより、回転数が定義される。回転数は微分同相の力学系的な情報を多く含んでいて、特に、有限軌道の存在と回転数の有理性が同値である。円周の向きを保つ微分同相群の上に、各々の微分同相の回転数を対応させることにより、回転数関数が定義される。円周の向きを保つ微分同相群の部分群が有限軌道を持つならば、回転数関数による像が有限であるが、その逆は成り立たない。つまり、(1)回転数関数による像が有限であり、(2)有限軌道を持たない部分群が存在する。例えば、各元は固定点を持つが大域的固定点を持たない部分群は、これらの条件を満たしている。条件(1)、(2)を満たす部分群の例としては、非初等的な有限生成フックス群が挙けられるが、それ以外の例はほとんど知られていない。そこで、上記の条件(1)、(2)が成り立つための必要条件を調べ、以下のような結果を得た:Gを円周の向きを保つ実解析的微分同相群の部分群とする。Gが上記の条件(1)、(2)を満たすものとすると、以下の性質を持つ。(a)GはC^1位相に関して離散的である。(b)Gの任意の部分群は、非可換自由部分群かあるいは有限指数の巡回部分群のいずれかを持つ。(特に、Gは階数2の可換自由部分群を持たない。)また、実解析性の仮定を落とすとこのような結果が成り立たないことも確かめた。性質(b)は双曲群に対して成り立つことが知られており、上記の結果は円周の向きを保っ実解析的微分同相群の部分群であって上記の条件(1)、(2)を満たすものがある種の双曲性を持つことを意味していると解釈できる。今年度は多様体の同相群の部分群に関する以下の二つの話題について研究した.1.1次元多様体の微分同相群と余次元1葉層の葉の周期性円周などの1次元多様体の微分同相群を研究する目的の一つは,余次元1葉層の葉に横断的な方向の力学系を理解することである.今年度は,閉区間の向きを保つC^2級微分同相のなす有限生成群の固定点集合の境界の各点がこの群の正規化群に含まれる向きを保つC^2級微分同相により固定されることを証明した.これはDruckとFirmoによる問の肯定的な解決である.また,この結果の応用として,コンパクト多様体の横断的に向き付けられた余次元1葉層を保つC^2級微分同相に関して.コンパクトな葉全体の集合の境界に属する葉が周期的であるという事実が従う.この事実は,almost without holonomyな葉層に対してはDruckとFirmoにより証明されていた.2.同相群の部分群が大域的固定点を持つための条件円周の同相群の部分群が大域的固定点を持つことと任意の2元が共通の固定点を持つことが同値であることが知られていた.今年度は,2次元以上の多様体の同相群に対して同様の事実は一般には成り立たないことを指摘した.特に,閉曲面の保測微分同相群の部分群であって,任意の2元が共通の固定点を持つが大域的固定点が存在しないものを構成した.また,この例に触発され,位相空間に対して「固定点階数」という位相不変量を定義した.

この量は,空間への群作用に対する大域的固定点の存在しやすさを表していて,空間の対称性の豊かさを測る一つの尺度である.また,2つの有限集合の包含関係の大小とそれらの固定点階数の大小が逆転する例を見出した.
燃料生産を目指した微細藻由来直鎖炭化水素の生合成メカニズムの解明

緑藻や珪藻等の微細藻類は、脂肪酸を前駆体とする直鎖状炭化水素を、少量ではあるが生産する。また、緑藻Botryococcusbrauniiは、分子の末端に二重結合を有する特異な直鎖アルケンを大量に蓄積する。本研究では、これらの直鎖状炭化水素の生合成に関与する酵素遺伝子の特定を試みた。その中で、ある種の微細緑藻から最近発見されたfatty acid photodecarboxylase(FAP)遺伝子が、B.brauniiにおいても発現している事、また、当該FAPは他藻種由来のFAP同様に、パルミチン酸およびオレイン酸から脱炭酸反応により、直鎖状炭化水素を生産できる事を明らかにした。微細藻類には脂肪酸から生合成されると考えられる直鎖脂肪族炭化水素が、種間を越えて広く分布する。その含量は通常、藻体乾燥重量の1%以下であり、藻類系バイオ燃料として注目されている、トリグリセリド系の脂質に比べて低いため、その応用は検討されていない。一方、高等植物では、葉表面等のクチクラ層に含まれる炭化水素の生合成に関する知見が蓄積しつつある。そこで本研究では、微細藻類における直鎖脂肪族炭化水素の生合成に関与する酵素遺伝子の解明を目的とした。高等植物のワックス生合成に関与している酵素である、CER1(脂肪鎖アルデヒド脱カルボニル化酵素)およびCER3(脂肪酸水酸化酵素)には、種間を越えて良く保存されたアミノ酸配列が存在する。そこで微細藻類における脂肪鎖アルカンおよびアルケンも同様の酵素により生成するのではないかという仮定の下、CER1および3ホモログの取得を微細藻類から試みた。緑藻Chlamydomonasおよび珪藻PhaeodactylumのゲノムおよびESTデータベースにつき、上記高等植物由来のCER1および3のアミノ酸配列を用いて検索をおこなったところ、部分的に相同性を示す候補配列はみられたものの、タンパク質コード領域全長を含んでいると考えられる物は得られなかった。また、微細緑藻BotryococcusbrauniiのA品種およびB品種のESEデータベースについても、同様の相同性検索を行ったものの、候補遺伝子の取得には到らなかった。一方、微細藻類の藻体ホモジネート中における、直鎖状炭化水素生合成酵素活性の検出を可能にするため、主としてB.brauniiを用い、放射性同位体を用いた酵素アッセイ法の検討を行った。高等植物由来のCER1およびCER3のアミノ酸配列を用いてデータベース検索をおこなったところ、部分的に相同性を示す候補遺伝子配列はみられたものの、タンパク質コード領域全長を含んでいると考えられる塩基配列は得られなかった。また、微細緑藻BotryococcusbrauniiのA品種、およびB品種のESEデータベースについても、同様の相同性検索を行ったものの、候補遺伝子の特定には到らなかった。さらに高等植物由来各種CERで保存されているアミノ酸配列を基にした、数組の縮重プライマーを用い、各種微細藻類由来のゲノムDNAあるいはcDNAを鋳型としてPCRによる当該遺伝子の増幅を試みたが、現在までにCERアナログと考えられる遺伝子の配列は得られていない。したがって真核微細緑藻における直鎖状炭化水素の生合成が、高等植物のワックス生合成とは必ずしも共通性を有していない可能性が考えられた。一方、微細藻類の藻体ホモジネートにおける、直鎖状炭化水素生合成酵素活性検出法の開発を試みた。最初にB.brauniiのA品種について過去に報告例のある、オレイン酸およびオクタデカナールの直鎖状炭化水素への変換の検出を試みた。放射性同位体で標識した上記前駆体を、B. braunii A品種から調製したミクロソーム画分に加え、酵素反応生成物の放射能を検出することを試みたが、顕著な酵素活性は検出できなかった。これはB.brauniiは個々の単細胞が、炭化水素および細胞外マトリクスと呼ばれるバイオポリマーで覆われているため、効率的な細胞破砕が難しいという事情が挙げられる。しかし、その含量は通常、藻体乾燥重量の1%以下であり、藻類系バイオ燃料として注目されている、トリグリセリド系の脂質に比べて低いため、その応用は検討されていない。今年度は生産する炭化水素が品種間で大きく異なる、緑藻BotryococcusbrauniiのA品種とB品種につき、RNAseqデータベースを精査し、直鎖状炭化水素生合成に関与する酵素遺伝子と考えられるものについて、それらの単離および機能同定を試みた。B.brauniiのB品種はA品種と異なり、生産・蓄積する炭化水素は分岐状のトリテルペンであるが、その細胞外マトリクスを形成するalgaenanの構成要素は、A品種が生産する脂肪酸由来長鎖アルデヒドと類似の化合物であることが知られている。したがってB品種にもA品種と同様に、脂肪酸の鎖長伸長機構が存在するものと考えられる。両品種のRNAseqデータベースを検索したところ、通常の脂肪酸合成酵素遺伝子に加えて、本藻種に特異的と考えられる、脂肪酸合成酵素様タンパク質をコードする複数の遺伝子の存在が確認された。

そこでこれらの脂肪酸合成酵素様タンパク質遺伝子のcDNAクローニングを行い、A品種から1種、B品種から2種の当該遺伝子を単離することに成功した。今年度、B.brauniiに存在するユニークな脂肪酸合成酵素様タンパク質遺伝子の取得を行ったが、当該タンパク質の分子量が大きく、正しい塩基配列を保持したタンパク質発現用ベクターの作成に、かなり時間を費やしてしまった。また、一部のcDNAについては酵母細胞へ導入することにより、その機能同定を試みたが、酵母内での特異的な生成物の蓄積の確認には未だ至っていない。これには「当該タンパク質の酵母細胞内での生成量が不十分である」、「当該タンパク質が活性を有する状態で生成していない」ことに加え、「基質の供給が十分で無い」可能性がある微細藻類には脂肪酸から生合成されると考えられる直鎖脂肪族炭化水素が、種間を越えて広く分布する。しかし、その含量は通常、藻体乾燥重量の1%以下であり、藻類系バイオ燃料として注目されている、トリグリセリド系の脂質に比べて低いため、その応用は検討されていない。そこで本研究では、微細藻類における直鎖脂肪族炭化水素の生合成に関与する酵素遺伝子の解明を目的とした。今年度は、前年度に緑藻Botryococcusbrauniiから見出された、脂肪酸合成酵素様タンパク質遺伝子の性状解明を引き続き試みた。当該遺伝子につき大腸菌発現系により、in vitroでの酵素活性の検出を試みたが、当該リコンビナントタンパク質は種々の条件検討にも関わらず、可溶性タンパク質として調製することが出来なかった。そこで、AおよびB品種のFAP様遺伝子を大腸菌で発現させ、その脂溶性抽出物をGC-EIMSにより分析したところ、n-pentadecaneおよび8-heptadeceneの蓄積が認められ、当該遺伝子がB.brauniiにおけるFAP遺伝子であることが判明した。ただし、反応生成物の分子の末端に、二重結合が存在しないことから、本藻種のFAPは、新たな二重結合の生成を伴う脱カルボキシル反応を触媒せず、本藻特異的なアルケンの生成に直接的には関与しないものと考えられた。緑藻や珪藻等の微細藻類は、脂肪酸を前駆体とする直鎖状炭化水素を、少量ではあるが生産する。また、緑藻Botryococcusbrauniiは、分子の末端に二重結合を有する特異な直鎖アルケンを大量に蓄積する。本研究では、これらの直鎖状炭化水素の生合成に関与する酵素遺伝子の特定を試みた。その中で、ある種の微細緑藻から最近発見されたfatty acid photodecarboxylase(FAP)遺伝子が、B.brauniiにおいても発現している事、また、当該FAPは他藻種由来のFAP同様に、パルミチン酸およびオレイン酸から脱炭酸反応により、直鎖状炭化水素を生産できる事を明らかにした。微細藻類が生産する直鎖状炭化水素の生合成は、高等植物のワックス生合成と共通性があると想定し、関連酵素遺伝子であるCER類のホモログを取得することを試みたが、次年度以降はCER類のみでは無く、ラン藻類あるいは細菌類におけるアルカン、アルケン生合成酵素遺伝子と相同性を示す遺伝子にも、探索範囲を広げて行く予定である。
β3インテグリン活性化の分子機構の解析と新規シグナル伝達分子の同定

β3インテグリン(αllbβ3およびαvβ3)は、止血栓および病的血栓形成や動脈硬化病変発症などにおいてその中核をなすため、その機能発現機構の解明およびその制御法の開発は臨床上極めて重要であり急務の課題であるといえる。本年度の研究ではいまだ不明であるβ3インテグリン活性化機構解明にむけて、血小板以外の遺伝子導入可能な細胞を用いた実験系の構築とそのシグナル伝達分子の解析を行った。はじめに細胞外領域に注目しαv鎖上の機能部位を同定すべく、βプロペラモデルに対応したアラニン変異実験を行い、αv鎖上の機能部位としてW3 2-3ループ内の178Tyrが重要であることを初めて明らかにした。次に新たな実験系の構築にむけ有核細胞を用いて検討した結果、ヒト臍帯静脈血より分離した単核球から分化させた巨核球系細胞やある種の巨核球系細胞株においては、巨核球の分化マーカーであるCD42b(GPIb)陽性細胞においてTRAPやPKCにて数分間刺激するとαllbβ3が活性化することを見出した。αIIbβ3活性化分子を同定すべく巨核球系細胞株を用いてCD42b陽性細胞分画と陰性細胞分画間においてdifferential display法にて現在シグナル伝達分子のスクリーニング中であリ、既にcyolin D3などの分子を同定しており、今後これらの分子の機能解析を進める予定である。一方、申請者らがαllbβ3活性化機構に重要であることを初めて示唆したNCXに関しては、血小板においては110kDのNCXとは異なり蛋白レベルおよびmRNAレベルにおいて新たな70kDのアイソフームが存在することを見出し、今後その機能解析を進める予定である。β3インテグリン(αIIbβ3およびαvβ3)は、止血栓および病的血栓形成や動脈硬化病変などにおいてその中核をなすため、その機能発現機構の解明ならびにその特異的な制御法の開発は臨床上極めて重要であり急務の課題であると言える。本研究では、β3インテグリンの機能部位の同定、およびいまだ未知であるインテグリン活性化における最終段階のシグナル分子に関して、巨核球系細胞株さらには培養巨核球を用いた新しい実験システムを構築しその分子機構の解明を試みる。初めにαvの機能部位を同定すべく、βプロペラモデルにおけるW34-1ループおよびW32-3ループにおけるアラニン変異実験を行い、αvの機能部位としてW32-3ループ内の178Tyrが必須であることを新たに同定した。この機能欠失変異導入にょりαvβ3は可溶化リガンド結合能だけでなく、固相化リガンドに対する接着能も消失した。次にインテグリンと連関している蛋白としてIntegrin-associated protein(IAP)/CD47に注目し、機能活性化抗体であるB6H12を用いて解析し、IAPからのシグナルはB細胞株においてlamellipodiaを誘導しβ1インテグリン依存性の細胞遊走能を亢進させること、またその作用はCDC42を介していることを明らかにした。一方、αIIbβ3活性化機構を分子レベルで解明すべく種々の巨核球系細胞株を解析し、巨核球の分化マーカーであるGPIbの発現が増強している細胞においては、PMA刺激にてαIIbβ3が活性化し、可溶性リガンドであるPAC-1抗体やフィブリノーゲンの結合が誘導される細胞集団が増加することを見いだした。この活性化にはPKCの活性化が関与していると考えられ、現在PKCの活性化型やドミナントネガティブ型を遺伝子導入し解析中であり、さらにサブトラクション法により関与する分子を検索中である。これに並行して、ヒトCD34細胞から巨核球を分化誘導し、この系への遺伝子導入法を検討中である。

β3インテグリン(αIIbβ3およびαvβ3)は、止血栓および病的血栓形成や動脈硬化病変発症などにおいてその中核をなすため、その機能発現機構の解明およびその制御法の開発は臨床上極めて重要であり急務の課題であるといえる。本年度の研究ではいまだ不明であるβ3インテグリン活性化機構解明にむけて、血小板以外の遺伝子導入可能な細胞を用いた実験系の構築とそのシグナル伝達分子の解析を行った。はじめに、ヒト臍帯静脈血より分離した単核球をトロンボポエチンとIL-11存在下で14日間培養し巨核球系細胞に分化させた後、巨核球の分化マーカーであるCD42b(GPIb)陽性細胞において、TRAPやPKCにて数分間刺激するとαIIbβ3の活性化が誘導された。このことより初代培養ヒト巨核球においてアゴニスト刺激によりαIIbβ3が活性化することが示された。、次にSindbis virusを用いてこれらの細胞への遺伝子導入を検討したところ、CD42b陽性細胞の約5%にGFPが導入可能であった。また従来の報告とは異なり、ある種の巨核球系細胞株においてもPMA刺激においてαIIbβ3が活性化することを見出した。この細胞株を用いてαIIbβ3活性化分子を同定すべくCD42b陽性細胞分画と陰性細胞分画を用いてdifferential display法にて現在シグナル分子のスクリーニング中であり、既にcyclin D3などの分子を同定しており、今後これらの分子の機能解析を進める予定である。一方、NCXに関しては申請者らがαIIbβ3活性化機構に重要であることを初めて示唆したが、血小板においては110kDのNCXとは異なり蛋白レベルおよびmRNAレベルにおいて新たな70kDのアイソフームが存在することを見出し、今後その機能解析を進める予定である。
光応答性ヘアピン構造の活用による超高速駆動DNAオリガミ光アクチュエーターの開発

独自に開発した二状態遷移する世界初のDNAオリガミ分子機械を用いて、熱エネルギーを駆動源として能動的に動作するDNAオリガミアクチュエーターを開発することを目的とする。特に、その駆動部として光照射により構造変化するアゾベンゼンを導入したヘアピンDNAを導入することで、熱エネルギー変換の光スイッチングによるDNAオリガミアクチュエーターの超高速開閉動作を実現することをめざす。
音楽科授業における熟練教師の実践知解明によるメンタリング・プログラムの開発

本年度は,音楽に関する様々な活動に生起する実践知を探究する上で,得られた成果と方法論上の課題を明確にし,それらを横断的に検討することによって,これからの音楽教育研究の可能性を拡げることを目的として研究に取り組んだ。とりわけ,実践知の構造に関して,1音楽に関する実践知を「知覚」「思考」「行為」の相互作用として捉えた上で,調査対象となる4事例に基づいた共同研究者の考える実践知モデルを提示すること,2認知カップリング理論を解釈し諏訪らの理論を援用しながら,4事例の活動それぞれに生起する実践知を認知科学の観点から考究すること,の2点を柱として,これまでには語り得なかった「実践知の活動固有性」を超えた論考を試みた。具体的には,共同研究者との各種活動に基づいた実践知モデルを提示したことがあげられる。さらには,創発の場としての音楽表現指導鍵盤楽器アンサンブル・ピアノ・声楽の表現指導場面における指導者と学習者の対話,指導者と学習者の事後インタビューの内容をグラウンデッド・セオリー・アプローチにより分析する方向性を示唆した。さらに指導者と学習者の間の創発として形成される音楽表現について「身体と言葉の共創」(諏訪2016)の視点から考察を試みた。こうしたモデル化によって,現場で生じる状況特異性を過度に捨象してしまうことの危険性をどのように回避していくかが課題として残ったものの,音楽に関する実践知のモデル化を通して,研究領域における実践知を関連づけ横断的に検討する足がかりをつくることができたと考えている。2019年1月に行った調査(小学校音楽科における2年目教師の授業調査)に基づき,現在,音楽科における教師教育のあり方に関する学術論文を完成させ投稿している。この論文の審査は2019年6月の予定で,その結果に応じて同研究データを再分析しさらなる考察を加え,様々な学会で口頭発表することを予定している(2019年度中)。このように新人教師教育への応用や示唆を得るべく2018年度から2019年度へわたり,現在の投稿論文をさらに精緻な研究に発展させようとする課題が残っているため,「やや遅れている」とした。2018年度の調査では,調査対象者を一人の新人教師とした。質的研究では,こうした少ない事例を読み解くことに価値が見いだされてはいるものの,さらにサンプル数を多くすることで研究の裾野を拡げたい。また,ここまでに得られた教師教育への示唆と,以前に筆者が提示した(2014)プログラムとを融合させることによって,音楽科における新人教師教育のさらなる充実をはかりたい。ただし,こうした提言を実行に移すことは,多忙を極める教育現場の教師にとってたやすいことではない。それを可能とするのは,効率的,合理的,かつ的確に新人教師を育む能力を備えた,いわば教師の教師である教師教育者の存在が,鍵を握ると考えている。今後はこうした方向性を視野に入れ,音楽科における「教師教育者」に関連する研究にも着手していきたい。本年度は,メンタリングプログラム開発に向けた理論的枠組みを,研究方法とその可能性から提示し,データ収集のための機器の使用法を検討し配備した。具体的には,以下の通りである。1)研究方法:1新人教師の行う小学校音楽科授業を,リアルタイムに同室内で新人・熟練教師が観察し,授業進行にともなって思考していることを小声で発話する「オン・ゴーイング法」を採用する。2新人・熟練教師の実践知を,「再生刺激法」により解明する。以上1,2に関するデータ収集のための機器の使用法について検討し配備した。2)オン・ゴーイング法の可能性:現在,新人教師の職能発達支援を企図する授業研究会では,事後検討スタイルをとることが多い。そのような場でメンターらが新人教師に与える助言は,授業観察中の気づきを基盤としてはいるものの,すでに事後の知見と化した内容(reflection after actionまたは,reflection on action)で構成される。換言すれば,その状況下でしか具現化し得ない実践知に依拠したアドバイスは俎上に載せられてはいない,という点が指摘できるのである。このことは,音楽科授業研究会に大きな見直しを迫っていると考えられる。すなわち,瞬間的にその場で生起する「音楽に対する“感じ"」(Schon 1983,佐藤・秋田訳2001, p. 90)といった直感が鍵を握る音楽科にこそ,状況に埋め込まれた認知に基づく授業研究が希求されるのである。この視点を他の研究者とともに確立できたことが本年度の実績である。また,実践知というキーワードを用いて,音楽に関する様々な活動に生起する知を横断的に検討することで,音楽教育研究に対して新たな視点を導入した点において,独自性や意義が認められるものと考えている。申請段階では,平成28年度の研究計画を「音楽科における優秀な熟練教師の実践知の解明」として次の通り設定していた。1)実践知の顕在化に関する様々な方法の長所・短所を検討(高見,2015)し,本研究に最適な方法を導く。2)3名の新人教師の行う音楽科授業(1名につき1回,別日に実施)を,リアルタイムに同室内で,3名の熟練教師が観察し,思考していることを小声で発話する(授業3回とも同じ熟練教師)。発話を手がかりに,熟練教師3名の着目した共通事象と異事象,発話の共通内容と異内容の観点から分析を進め,音楽科における優秀な熟練教師の実践知の解明を試みる。熟練教師の実践

知と授業者である新人教師のそれとを比較し,両者にズレが生じる事象および認知の差異に関して検討する。上記の計画は,実践知を単一構造ととらえていたためのものであった。しかしながら,研究の理論的枠組みの検討を重ねることで,実践知を単一構造ではなく,二重の構造でとらえた方がよりよい結果を得られるとの考えに至った。ここで言う実践知の二重構造とは,スキルを実行する知識「即時の知」と,問題状況の本質や原理に関与する知識である「信念・価値観としての知」からなるものである。この実践知の構造モデルを設定したことで,今後の研究方法を修正する必要が生じている。ただし,授業映像を詳解しながら教師の発話プロトコルを分析し,彼らの実践知を顕在化するために,帰納的アプローチ(佐藤,2008)と演繹的アプローチ(高見ら,2004,2006,2013)を併用することは,変更しないこととした。このように,実践知の構造モデルの考え方を修正したことで,「今後の研究の推進方策等」も変更するため,次の欄に詳しく述べることとする。本年度は,音楽に関する様々な活動に生起する実践知を探究する上で,得られた成果と方法論上の課題を明確にし,それらを横断的に検討することによって,これからの音楽教育研究の可能性を拡げることを目的として研究に取り組んだ。とりわけ,実践知の構造に関してモデルを構築し,様々な音楽活動の位置づけについて論究することを試みた。まず,実践知を2層から構成されるものとしてとらえ,各層を「即時の知」と「信念・価値観としての知」として位置づけた。これを踏まえた上で,音楽に関する実践知研究5事例を選定し,実践者と環境自体の変容に焦点を当て,両者の関係性から更新される実践知全体像の視座から考察を試みた。その結果,教室や実験室での実践行為の背後にある,知の物語的・歴史的地平を視野に入れることにより,脱文化化・脱歴史化されたスタティックな知としてではなく,対話的・創造的なプロセスを通して実践者自身も変容していくダイナミックな知の様相を記述していくことが今後の課題として示された。本研究は,音楽教育研究に対して実践知という新たな視点を導入した点において,独自性や意義が認められるものであろう。しかしながら一方で,課題が山積していることも事実である。それらの課題は二つのカテゴリーに類別できる。すなわち,各事例における固有の方法論的課題と,多数の事例を総合的に検討するための課題である。とりわけ後者では,多岐にわたる対象を精査しながら,実践知の全体像をダイナミックに描写することが希求されている。こうした作業を研究者と実践者が共同して丁寧に積み重ねることこそが,音楽に関する実践知研究の展望を開く鍵となる。おおむね順調に進展していると自己評価した理由は,本研究の基礎的理論ともいうべき教師の実践知モデルが構築できたからである。また,その成果を国際学会を含む3つの学会発表に結実できた。とりわけJUSTECでポスター発表した次の熟練教師の実践知に関する研究は,今後の研究活動の成否を左右する成果であった。それは,以下のとおりである。このような発表は,今後のメンタリングプログラム作成の礎となると考えている。
心的辞書の分布特性が音声知覚にもたらす影響について

第3年度は、第2年度に行った予備実験の結果を引き続き精査することから、当初の研究計画の見直しにつながる示唆を得た。すなわち、心的辞書における語彙アクセスの実態を調べるための実験として、アクセント研究(Kitahara,2001)で用いた同定課題(identification task)のみでは限界があることが明らかになった。同定課題では、視覚的に提示した候補の中で、どれが聴覚的に提示した刺激に一致するかを同定させる。アクセントの微妙な違いは一般の被験者にとって注意して聞かなければわからない差異であることが多いため、この課題でも適当な難易度が得られた。一方分節音レベルの差異は簡単に識別できてしまうため、刺激にノイズをかけて予備実験をいくつか行った。しかし、広帯域ノイズをかけることが知覚に与える影響は分節音の種類によって様々であり、分節音の全ての対立を網羅しようとすると統一的な扱いが難しい。たとえば摩擦音や破裂音はノイズの中では極めて識別が難しくなるが、鼻音や流音はそれほど影響を受けない。したがって、/kama/「鎌」、/kata/「肩」、/kasa/「傘」の最小対立単語群の中で、/kama/-/kata/や/kama/-/kasa/の対立は/kata/-/kasa/の対立に比較して弁別しやすいことになる。難易度の統制のためのノイズの付加が弁別構造に不均等な効果をもたらしてしまっては、本来調べるべき要因の効果が明確にならない。そこで、次回の研究において反応時間を主たる独立変数とする新たな実験を計画中である。初年度の研究計画に沿って,単語親密度データベース(天野・近藤,1999)から単語群をふるいわける作業を進めるとともに,STRAIGHT(河原,1996)によるF0再合成手法の検討を行った.また,知覚実験の手法を吟味するために,抑揚模倣発話(reiterantspeech)による予備実験を行った.単語親密度=5以上の複合語で,アクセント位置があいまいになる可能性のあるもの約30語を録音し,F0再合成によって様々なピッチパターンを与えることで約200種類の刺激を作成した.被験者はそれらの刺激の抑揚だけを真似て,音節はすべて「ま」に置き換える形で発音を行った.刺激の作成や実験の遂行にあたって,科学研究費によって購入した機材が有効に用いられた.実験の結果は現在取りまとめ中である.一方,機能負担量の計算については,研究発表の項に記述した「日本語音韻論における機能負担量と韻律の関係」において,簡単な計算モデルを提案した.これは従来の方法(Hockett,1967)が,語彙全体の機能負担量を計算した上でないと求められない非現実的なものであったのに対し,近傍単語活性化モデル(Luce,1986)の計算方法を拡張した現実的なものである.次年度はこの計算モデルをもとに実験計画を立案し,上記の実験方法の検討による知見も生かして効率よく研究を進めていきたい.第2年度は、単語親密度データベース(天野・近藤,1999)から3モーラの名詞単語についてネイバーフッド(ある単語と1音素だけ異なる単語の集合)の算出を行った。ネイバーフッド集合サイズの大小、ターゲット単語とネイバー単語の親密度を統制し、発話速度を3段階に、S/N比を3段階に変化させた音声刺激を作成し、予備的な知覚実験を行った。被験者の課題は音声刺激を聞いて、単語を仮名あるいは漢字で書くことであり、被験者数は15名であった。刺激の作成や実験の遂行にあたって、科学研究費によって購入した機材が有効に用いられた。実験の結果からネイバーフッド集合のサイズ、ターゲット単語の親密度とネイバーフッドの親密度が有意に作用することが確かめられた。たとえば、ターゲット単語が『訓話(親密度=2.938)」と低親密度であり、そのネイバーとして「緩和(親密度=4.812)」という高親密度単語が存在する場合、聞き取り誤りは大きくなる。このような母音の変換(u<->a)だけでなく、子音の変換によるターゲットとネイバーフッドの関係も刺激の中に含まれており、それらについては、ノイズや発話速度の影響がより大きくなった。たとえば摩擦音や破裂音はノイズの中では極めて識別が難しくなる。これらの結果に基づき、長さを限定せずすべての単語にネイバーフッドの算出を行うと同時に、各音素の機能負担量の計算を進めている。発話速度やノイズによって被験者のパフォーマンスを適切に統制できることが分かったので、研究計画にしたがってさらに実験を行っていきたい。

したがって、/kama/「鎌」、/kata/「肩」、/kasa/「傘」の最小対立単語群の中で、/kama/-/kata/や/kama/-/kasa/の対立は/kata/-/kasa/の対立に比較して弁別しやすいことになる。難易度の統制のためのノイズの付加が弁別構造に不均等な効果をもたらしてしまっては、本来調べるべき要因の効果が明確にならない。そこで、次回の研究において反応時間を主たる独立変数とする新たな実験を計画中である。
アルゼンチン金融史研究-中央銀行創設期の検討を中心として-

本研究の目的は、20世紀初頭において世界有数の富国であったアルゼンチンが、なぜ急速な経済衰退を経験することとなったのかを、主に金融史に焦点を絞り、究明することにあった。かかる目的を念頭に置き、一年目は、1930年代-40年代アルゼンチンの世界市場連関・国内政治経済状況さらにその鍬システムについて研究を行った。具体的には、(1)資料の収集、(2)学会発表、(3)論文の発表、以上を実行した。(1)については、ロンドンの大英図書館、国立公文書館(Public Record Office)において、1930-40年代アルゼンチンの通商・金融に関する資料を収集した。(2)については、別記の通り、受入研究機関である東北学院大学で開催された社会経済史学会東北部会において研究成果の発表を行った。また、この発表におけるコメントを踏まえて内容を充実させたものを、2005年4月30日開催の社会経済史学会全国大会で発表する予定であり、これについては既に学会事務局で受理され、プログラAも完成している。最後に(3)についてだが、上述の学会発表を踏まえて論文を執筆し、別記の通り・受入研究機関である東北学院大学の紀要である『ヨーロッパ文化史研究』において発表した。この雑誌は既に3月25日に発行されている。紙幅の都合上、研究の詳細については、学会報告書、既発表論文に譲るが、冒頭で述べた目的を果たす上で課せられた一年目の課題は、上述の作業を通じて十分に果たされたと考える。
横隔膜支配運動ニューロンの機能的・形態的加齢変化

ラットの横隔膜を神経支配する運動ニューロン(Phrenic MN)には、常時活動しているrecruitedニューロン(R-MN)と吸息局面に同期した脱分極を示すだけで活動電位は発していないnon-recruitedニューロン(NR-MN)がある。後者のニューロンは呼吸が亢進した時に追加動員されるタイプであると考えられる。本研究は、Young(10週齢)、Old群(1年齢)およびVery Old群(2年齢)、各1520匹を対象にして、ニューロンタイプを区別して電気生理学的膜特性および横隔膜の機能形態特性をしらべ、昨年度のデータ(34ヶ月齢)と比較検討した。1)記録されたMNのうちR-MNの比率は、48% (Young)、33% (Old)および36% (V.Old)であった。R-MNの平均基電流は、4.1+1.4nA (Young)、3.3+1.8nA (Old)および3.2+1.1nA (V.Old)であり、群間に統計的有意差はなかった。一方、NR-MNの平均基電流は、6.6+3.2nA (Young)、5.4+1.9nA (Old)および3.9+1.5nA (V.Old)であり、V.Old群は有意に低下した。さらに、V.Old群のR-MNの平均発射間隔は、他の群に比べ有意に延長しており、不規則な発射が頻繁に認められた。3)横隔膜の収縮特性は、YoungとOldは統計的有意差は認められなかったが、V.Old群は有意に収縮速度、1/2弛緩時間の延長および20Hz以上での強収縮張力(N/cm2)の低下が認められた。以上の結果から、横隔膜とその支配運動ニューロンの老化変化が、FG線維とその支配運動ニューロン(NR-MNと予想される)に特に顕著であることを示している。ラット横隔膜を神経支配する運動ニューロン(Phrenic MN)には、常時活動しているrecruitedニューロン(R-MN)と吸息局面に同期した脱分極を示すだけで活動電位は発していないnon-recruited(NR-MN)ニューロンがある。後者のニューロンは呼吸が亢進した時(運動、低圧下など)に追加動員されるタイプであると考えられる。本年度は、Young群(34ヶ月令)のラット15匹を対象にして、それぞれのタイプのニューロンを区別し、電気生理学的膜特性(基電流など)、形態的特性(細胞体サイズ)を明らかにした。さらに横隔膜の収縮、形態特性を測定した。1)Phrenic MNの電気生理学的特性については、記録されたMNはR-MNが13個(32%)、NR-MNが31個(68%)であり、その平均基電流はR-Mnが3.8±1.4nA、NR-MNが6.6±3.2nAであった。NR-MNは明らかに高い基電流を示し、Fastタイプの運動ニューロンである可能性が示された。2)Phrenic MNの細胞体サイズは、1峰性(平均923±235μm2)であり、500μm2以下のMNは稀で、ガンマーMNがほとんどないことが示唆された。3)横隔膜の収縮特性(in vitro,25°C)は、単位断面積張力は6.0±1.4N/cm2であり、収縮時間は89±34ms、1/2弛緩時間は107±21msであった。

4)横隔膜の筋線維組成は、FG線維9.9±5.09%、FOG線維55.6±9.9%、SO線維35.0±5.09%でり、SO線維比率は、R-MNの比率と非常に近い値を示した。これらの値は、これまで報告されているそれぞれの値とほぼ同等の値であった。13、14年度には上記の測定をold群(1年1年2ヶ月令)、very old群(2年齢)についてそれぞれ行うため、現在約30匹のラットを飼育中である。ラットの横隔膜を神経支配する運動ニューロン(Phrenic MN)には、常時活動しているrecruitedニューロン(R-MN)と吸息局面に同期した脱分極を示すだけで活動電位は発していないnon-recruitedニューロン(NR-MN)がある。後者のニューロンは呼吸が亢進した時に追加動員されるタイプであると考えられる。本年度は、Old群(生後1年齢)のラット15匹を対象にして、ニーロンタイプを区別して電気生理学的膜特性および横隔膜の機能形態特性をしらべ、昨年度のデータ(34ヶ月齢)と比較検討した。1)R-MNが17個(37%)、NR-MNが29個(63%)記録され、各タイプの基電流の平均値は2.8+1.0nAと5.2+1.8nAであった。ニューロンタイプの比率は、34ヶ月齢のデータとほぼ変わらなかった(32%、68%)。基電流は、各タイプとも約20%低下した。2)横隔膜の各筋線維タイプの面積占有率は、SO線維=26%,FOG線維=37%,FG線維=37%であった。生後34ヶ月齢のデータと比較して、FG線維の肥大が認められ、それに伴うFG線維面積占有率の増大が生じた。3)横隔膜の収縮特性(収縮速度、1/2弛緩時間、単位面積当り張力)は、生後34ヶ月齢のデータとほぽ同様の値を示した。また、神経接合部の伝達機能も同程度であった。来年度には、現在飼育中のVely Old群(2年齢)を対象とした実験を行い、ラット横隔膜とその支配運動ニューロンの機能特性を中心にまとめる予定である。本研究は、Young(10週齢)、Old群(1年齢)およびVery Old群(2年齢)、各1520匹を対象にして、ニューロンタイプを区別して電気生理学的膜特性および横隔膜の機能形態特性をしらべ、昨年度のデータ(34ヶ月齢)と比較検討した。1)記録されたMNのうちR-MNの比率は、48%(Young)、33%(Old)および36%(V. Old)であったりR-MNの平均基電流は、4.1+1.4nA(Young)、3.3+1.8nA(Old)および3.2+1.1nA(V. Old)であり、群間に統計的有意差はなかった。一方、NR-MNの平均基電流は、6.6+3.2nA(Young)、5.4+1.9nA(Old)および3.9+1.5nA(V. Old)であり、V. Old群は有意に低下した。さらに、V. Old群のR-MNの平均発射間隔は、他の群に比べ有意に延長しており、不規則な発射が頻繁に認められた。3)横隔膜の収縮特性は、YoungとOldは統計的有意差は認められなかったが、V. Old群は有意に収縮速度、1/2弛緩時間の延長および20Hz以上での強収縮張力(N/cm2)の低下が認められた。以上の結果から、横隔膜とその支配運動ニューロンの老化変化が、FG線維とその支配運動ニューロン(NR-MNと予想される)に特に顕著であることを示している。
超音波エネルギーを用いたカテーテル関連バイオフィルム血流感染症の新規予防法の開発

2018年度はバイオフィルム形成阻害効果について、超音波照射条件を様々に変化させて検討した。超音波照射強度が1020mW/cm^2と小さくても、長時間(24時間12時間)照射によってバイオフィルム形成阻害効果が認められた。短時間照射においては、先行研究である骨芽細胞に対する超音波照射研究をもとに超音波照射条件を設定した。(周波数1MHz, Duty比20%,パルス繰り返し周期(PRT)10ms,印加電圧5Vpp,照射時間1200秒)表皮ブドウ球菌の菌液にSound Cell Incubator(MU研究所製)を使って上記条件で超音波を照射した。菌液準備後1時間後の1回照射とその後3時間後の2回照射を行った。超音波照射によるバイオフィルムの減少率は、2回照射で33.6%、1回照射で17.9%であった。短い時間の照射でもバイオフィルム生成の初期段階に照射すれば、バイオフィルム生成阻害効果が期待できた。すなわち、細菌のwell底面への付着が超音波の振動によって妨げられていることが示唆された。また、超音波照射前後で菌液内の細菌数に変化はなく、超音波照射によって細菌そのものは死滅しない、あるいは死滅した菌と超音波照射によって底面から剥離して菌液中に浮遊した菌が相殺されているためと推測した。次に、超音波照射条件のパラメーターのうちいずれがバイオフィルム形成阻害に影響しているのかを検討した。超音波強度を一定にし、Duty比を変化させたシーケンス、PRTを変化させたシーケンスでバイオフィルム形成阻害効果を比較した。PRTが一定のときはDuty比が高いほうが、Duty比が一定のときはPRTが短いほうがバイオフィルム阻害効果が大きい傾向にあった。すなわち、超音波照射強度が一定であれば連続波に近い超音波照射条件のほうが効果が大きいということが示唆された。おおむね順調ではあるが、超音波照射によるバイオフィルム形成阻害の機序の検討については検討方法に関して見直しをせざるを得なく、着手できていない。超音波照射によるバイオフィルム形成阻害の機序に関する検討超音波照射と抗菌薬を組み合わせたシーケンスの検討2018年度はバイオフィルム形成阻害効果について、超音波照射条件を様々に変化させて検討した。超音波照射によるバイオフィルム形成阻害の機序に関する検討超音波照射と抗菌薬を組み合わせたシーケンスの検討前年度まで使用していた消耗品の残量が予想より多かったため、消耗品の出費が予定より少なくなった。次年度は、超音波照射と抗菌薬を組み合わせるシーケンスの検討を予定しているため、抗菌薬そのほか必要物品の購入を計画している。
マメ科ヌスビトハギ連における生殖器官構造の多様性とその進化の解明

マメ科ヌスビトハギ連における、花序、花および果実の形態の多様性と進化傾向を明らかにするため、形態学、解剖学および発生学的解析を行った。ヌスビトハギ連の総状花序と偽総状花序との構造的つながりを調べた。総状花序をもつナハキハギ属では、花が花序軸のいずれの方向にも配列する「らせん配列」のもの、背軸側に偏って配列する「背軸側偏向配列」、さらに、背軸側偏向配列の後にらせん配列にかわる「移行型」がみられた。偽総状花序をもつその他の属では、花序の主軸につく包葉に抱かれる部分花序で花が「背軸側偏向配列」あるいは「移行型」配列となることから、総状花序は偽総状花序の部分花序と相同であると推察できる。したがって、偽総状花序は総状花序をだく葉が包葉に退化することにより進化した可能性がある。ヌスビトハギ連でみられる単純型と破裂型の2つのタイプの花の構造を調べた。その結果、破裂型では竜骨弁に突起構造が生じ、この部分で翼弁と強く接着し、開花までの間に竜骨弁の方が翼弁よりも接着部位から基部までの長さが長くなることが明らかになった。これらの構造により、2つの花弁基部に張力が生じ、破裂が引き起こされることが判明した。分子系統解析の結果と比較したところ、破裂型は単純型から花内蜜腺を失いながら進化したことが明らかになった。分類学的に未整理であったオセアニア地域のナハキハギ属で花部形態を詳しく比較し、有効な分類形質を見いだした。その結果、既存の種の輪郭が明瞭になり、新たな種を識別することができた。3亜連25属68種について果実の解剖学的および発生学的解析を行った。果皮の厚壁組織の位置、厚さ、および分布パターンに注目すべき多様性が認められ、節部に5タイプ、それ以外の部分に5タイプの果皮構造を識別した。これらのタイプを比較した結果、Alysicarpus属が最も特徴的で進化した果皮構造をもつことが明らかになった。マメ科ヌスビトハギ連を対象に、花序と果実の形態の多様性と進化傾向を明らかにするため、形態学、器官学、解剖学および発生学的な解析を行った。ヌスビトハギ連の花序の形態には、これまで総状花序と偽総状花序が知られている。総状花序をもつナハキハギ属では、種によって花が花序軸のいずれの方向にも配列する「らせん配列」のもの、背軸側に偏って配列する「背軸側偏向配列」、さらに、背軸側偏向配列の後にらせん配列にかわる「移行型」がみられた。一方、偽総状花序をもつその他の属では、花序の主軸につく包葉に抱かれる部分花序で花が「背軸側偏向配列」あるいは「移行型」配列となることが分かった。この特異的な配列から、総状花序は偽総状花序の部分花序と相同であると判明した。したがって、偽総状花序はナハキハギ属でみられるような総状花序をだく葉が包葉に退化することにより進化したものと推定できる。

ヌスビトハギ連植物は果実に折れ易い部位(節)をもち、本研究では果皮と節に着目し、その解剖学的および発生学的解析を行った。ヌスビトハギ連では、一般に、果皮の内表皮のすぐ内側に内表皮由来の厚壁組織が発達するが、ササハギ属では外表皮のすぐ内側に、柔組織から由来する厚壁組織が発達することが分かった。また、節では厚壁組織細胞の形や発達の程度に違いがみられ、5つのタイプと8つのサブタイプを認めた。これらのタイプと分類群との関連を調べた結果、原始的形質を多くもつグループでは、節にも厚壁組織がみられるのに対して、より派生的形質をもつグループでは、節周辺に厚壁組織が発達するものの、ちょうど折れる部位には、厚壁組織が発達せず柔組織のままであることが明らかになった。したがって、厚壁組織の発達する位置や節における発達の程度が、ヌスビトハギ連における分類あるいは進化段階の新しい指標となることがわかった。ヌスビトハギ連には訪花昆虫などによる物理的刺激によって花弁が下がり、雄蕊および雌蕊が花から飛びだし、その後、花弁が元の位置に戻るもの(単純型)と戻らないもの(破裂型)の2つの送粉機構が知られていた。花の構造を調べた結果、破裂型では柱頭のサイズがより大きく、翼弁と竜骨弁が接着し、竜骨弁の接着部位には突起構造が生じるのに対して、単純型の花では、柱頭はより小さく、翼弁と竜骨弁の接着はおこらず、竜骨弁の突起構造も生じないことが明らかになった。さらに発生学的解析により、破裂型の花では、開花数日前に翼弁と竜骨弁の接着が生じ、その後開花までの間に竜骨弁の方が翼弁よりも接着部位から基部までの長さが長くなることにより、2つの花弁基部に張力が生じ、破裂が生じることが判明した。ヌスビトハギ連における分子系統解析の結果と比較したところ、破裂型は単純型から進化したことが明らかになった。また、花内蜜腺は単純型の花で普通に見られるが、破裂型では全く見られないことがわかった。ナハキハギ属は単純型の花をもつが、花内蜜腺の有無に関しては見解が一致していなかった。そこで花内蜜腺を持つとされる近縁属のタデハギ属、Aphyllodium属、ウチワツナギ属も加えて、組織構造を調べた。その結果、タデハギ属、Aphyllodium属、ウチワツナギ属では明らかにdisk状の蜜腺を雄蕊の基部にもち、その表面には気孔状の構造があることが明らかになった。一方、ナハキハギ属では、調べた4種すべてで雄蕊基部にdisk状の構造が見られなかったが、蜜腺に特有の気孔状の構造のみが認められた。したがって、ナハキハギ属はdisk状の蜜腺構造をもたないものの、気孔状構造のみを痕跡的に持つことが明らかになった。分類学的に未整理であったオセアニア地域のナハキハギ属で花部形態を詳しく比較し、有効な分類形質を見いだした。その結果、既存の種の輪郭が明瞭になり、新たな種を識別することができた。
動植物の自動撮影カメラによる継続観察と、教材開発の研究

秋口に、鳥類の専門家の協力で、北軽井沢栗平地区のカラマツ森に、フクロウ専用の巣箱を設置した。この巣箱は、フクロウ専用に、寸法や仕様を精査したもので、過去に実績があったものを改良・新調したものである。巣箱内には、赤外線灯付の高感度CCDカメラを設置した。以前の観測経験から、巣箱内のカメラ設置には以下のような工夫を施した。(1)万が一のカメラの故障、赤外線灯の消灯に備え、天井部のカメラはメインカメラに加えて、予備のカメラを設置し、切り替えは巣箱外から行えるようにした(2)雛の行動の詳細を記録する為に、巣箱側面にもカメラを設置。(3)フクロウや雛自身による、カメラの破壊を防止する為に、育雛室とカメラ室を分離設置した。設置した巣箱へは、電力供給ライン、映像伝送ラインを設置、映像信号はネットワークサーバーに伝送され、専用サーバーにアーカイブ、WEB上で公開した。これで営巣準備から、産卵・抱卵・孵化・保温・給餌・巣立ちまでを遠隔観測するほぼ完壁な態勢が完成し、何度かのフクロウの入巣も確認できた。獲得した映像は、教室で児童に見せるなど、授業での活用も試みた。昨年は別の巣箱で営巣を記録できたが、残念ながら、今季の春は営巣には至らず、時季の営巣に向けて、巣箱・機材を再整備し、継続観察をする予定である。
魔鏡トポグラフによる単結晶シリコン超精密切削面のインプロセス計測に関する研究

高精度・高剛性の超精密旋盤を使用し、切込み量100500nmの微小領域での単結晶シリコンの切削実験を行い、延性モード切削機構を考察した。また、魔鏡トポグラフによるシリコン切削面の評価の可能性を検討した。1.単結晶シリコン切削実験切込み量500nm以下の条件ではダイヤモンド切削によっても鏡面加工が可能であることが確認された。しかし、詳細に観察すると切削面性状は切込み量に大きく依存し、切込み量100nmでは、脆性破壊を伴わない延性モード切削が実現され、切込み量300nm以上では微小クラックが発生し、延性・脆性両モードの切削となることがわかった。さらに、透過型電子顕微鏡(TEM)による切削面の断面観察から、切削による加工変質層は表層の非晶質層とその下の転位層とからなっており、切削により表層は相変態していることをはじめて明らかにした。また、内部の変形は金属材料と同様なすべりに起因していることがわかった。2.魔鏡トポグラフによるシリコン切削面の評価魔鏡トポグラフの光学系を設計し、本測定法によるシリコン切削面の評価の可能性を検討した。測定のための光源にはHe-Neレーザを使用し、スポット径をひろげコリメートした光を試料に平行光として照射されるようにした。試料照射時点でのスポット径は約20mmとした。その結果、表面あらさ20nmRmaxのシリコン切削面の微小な凹凸(カッターマーク)に対応した投影像(魔鏡トポ像)が明瞭に観察されることを確認した。また、切削面のうねりに起因すると思われるコントラストも魔鏡トポ像に認められた。今回の実験では、魔鏡トポ像に現れるコントラストと実際の切削面性状との間の詳細な解析を行うまでには至らなかったが、表面あらさ20nmRmaxという高精度な表面の微小な凹凸を投影像としてとらえることが可能であることが明らかとなった。このように、比較的単純な光学系により高精度な評価ができることから切削面のインプロセス計測として非常に有効な手法となることが確認できた。