hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォトニックDNAナノマシーンによる超低侵襲ドラックサージェリシステムの構築

フォトニックDNAナノマシーンを利用した超低侵襲ドラッグサージェリーシステムの試作を行い,システムの特性や性能を評価する基盤技術の確立を目指している.研究代表者らは,学術研究助成基金(平成24年度平成26年度)基盤研究C「フォトニクスDNAナノマシーンによる低侵襲ドラッグサージェリーシステム」において,システムの基盤技術となるフォトニックDNAナノマシーンの設計及び具現化を行い,DNAナノマシーンのリポソームへの実装方法の確立を目指した.フォトニックDNAナノマシーンは,DNA光ピンセット構造体をベースとし,分子センサ機構と光出力機構を付加した系をもつ.光制御可能なDNAピンセットの相補鎖部分に検出分子による阻害機構を付加し,分子センサとしての機能をもつことが特徴である.またピンセットの開閉状態により,光機能性分子からのエネルギー移動を制御し光信号を出力することが可能であることを確認した.フォトニックDNAナノマシーンを患部へ的確に噴霧するため,フォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法の確立を目指したが,温度や湿度など環境条件が変化するなどしたため,リポソームの状態が不安定で実装に至ることが困難であった.近年,田中貴金属工業などリポソームの量産体制が確立し,安定したリポソームの委託生産が可能となってきた.ここでは,フォトニックDNAナノマシーンをリポソームに内包する設計を行い,量産型リポソームの利用を検討し,試作検討を行った.フォトニックDNAナノマシーン含有リポソームの設計・試作において、試作を繰り返しており、最適設計を見いだせていないフォトニックDNAナノマシーン含有リポソームを設計・試作を行い、最適なパターンのもととなる基板のパターンを設計し,フォトニックDNAナノマシーンが含有できるスペースの形や大きさなどを検討する.パターンのアスペクト比が大きいことが予測できることから,シリコーンゴムを精度良く抜く手法についても確立する必要があるため,油相以外の方法の検討を行う.フォトニックDNAナノマシーンを利用した超低侵襲ドラッグサージェリーシステムの試作を行い,システムの特性や性能を評価する基盤技術の確立を目指している.研究代表者らは,学術研究助成基金(平成24年度平成26年度)基盤研究C「フォトニクスDNAナノマシーンによる低侵襲ドラッグサージェリーシステム」において,システムの基盤技術となるフォトニックDNAナノマシーンの設計及び具現化を行い,DNAナノマシーンのリポソームへの実装方法の確立を目指した.フォトニックDNAナノマシーンは,DNA光ピンセット構造体をベースとし,分子センサ機構と光出力機構を付加した系をもつ.光制御可能なDNAピンセットの相補鎖部分に検出分子による阻害機構を付加し,分子センサとしての機能をもつことが特徴である.またピンセットの開閉状態により,光機能性分子からのエネルギー移動を制御し光信号を出力することが可能であることを確認した.フォトニックDNAナノマシーンを患部へ的確に噴霧するため,フォトニックDNAナノマシーンのリポソームへの実装方法の確立を目指したが,温度や湿度など環境条件が変化するなどしたため,リポソームの状態が不安定で実装に至ることが困難であった.近年,田中貴金属工業などリポソームの量産体制が確立し,安定したリポソームの委託生産が可能となってきた.ここでは,フォトニックDNAナノマシーンをリポソームに内包する設計を行い,量産型リポソームの利用を検討し,試作検討を行った.フォトニックDNAナノマシーン含有リポソームの設計・試作において、試作を繰り返しており、最適設計を見いだせていないフォトニックDNAナノマシーン含有リポソームを設計・試作を行い、最適なパターンのもととなる基板のパターンを設計し,フォトニックDNAナノマシーンが含有できるスペースの形や大きさなどを検討する.パターンのアスペクト比が大きいことが予測できることから,シリコーンゴムを精度良く抜く手法についても確立する必要があるため,油相以外の方法の検討を行う.試作システムを作成する際の人件費がかからなかっため、次年度の実験補助で使用する。
アンテナクロロフィルのエネルギー伝搬過程の検証

本研究では固体表面上の分子の双極子相互作用を理解するため、H-Si(111)1×1面の脱離過程に伴う、分子振動変調の光和周波観測と解析を行った。実験結果としてSi-H伸縮振動に対応したピークが赤方変移し、さらに幅広がりが起きていることが分かった。この赤方変移は双極子相互作用の理論計算でよく再現され、その効果に由来することが分かった。一方、幅広がりは理論計算と整合せず、局所的な構造欠陥または未結合種に由来していると推測される。まず本研究の目的は固体表面上の分子の双極子-双極子相互作用を理解し、特に光合成初期のクロロフィル分子間の超高速電子移動を理解するところにあった。その第一歩として双極子-双極子相互作用が起きることが知られているH-Si(111)1×1面をモデルケースとして選び、その脱理過程に伴う、分子振動変調の観測と解析を行った。Si表面の水素脱離過程はCVD法による良質なa-Si膜を作成するための重要な基礎過程である。その水素脱離過程とはSi-H結合の切断を伴う過程である。しかし、水素脱離過程における構造変化などがどのようにSi-H結合状態にフィードバックされるのかということもまだ理解されていなかった。この過程を理解するためにSi基板を722Kに10秒加熱し、室温に戻してSFG観測を行うということを繰り返して、SFGをプローブとして等温脱離の実験を行ったところ、Si-H伸縮振動に対応したピークが赤方変移し、さらに不均一幅広がりが起きていることが分かった。これを双極子相互作用の理論計算で再現したところ、ピークの赤方変移を良く説明出来ることが分かり、この赤方変移は双極子相互作用の効果であることが分かった。一方、幅の広がりはこの効果では説明出来ず、可能性のある原因を考えた結果、局所的な構造欠陥または未結合種に由来することが分かった。なお、この研究を土台として、当初予定していたクロロフィル薄膜間の双極子相互作用による超高速電子移動過程の研究を行う予定であったが、多様な試行錯誤にも関わらず、Langmuir Blodgett (LB)法による均一なクロロフィル薄膜を形成することができなかった。この研究については他のポリフィリン系色素で薄膜を形成しやすい分子を用いて今後行う予定である。本年度はクロロフィル分子間の高速な電子遷移過程の原因を明らかにすることを目的として、その色素の一種であるフェオフィティン-aのケトン基に18O同位体修飾を施し、そのLangmuir Blodgett(LB)薄膜を全反射赤外分光法(ATR-FTIR)で観測することにより、薄膜内で双極子相互作用によるC=O伸縮振動の変調が起きることを調べた。現段階では修飾した色素のLB膜の作成が出来ておらず、まだ双極子相互作用の観測には至っていない。しかし、本年度の研究で双極子相互作用のシミュレーションプログラムの開発に成功し、本プログラムによってSi(111)1×1表面の水素脱離ダイナミクスに関する新規知見を得ることが出来たことは大きな研究実績である。水素終端Si(111)1×1表面の構造は未だ決定されておらず、また同表面での水素脱離ダイナミクスも十分理解されてはいない。そこで、我々はSi-H分子振動ピークの起源を理解するために光和周波(SFG)分光法を用いてSi(111)1×1表面の被覆率変化に伴うSi-H基の伸縮振動の振動ピークの変化を観察したところ、ピーク波数のレッドシフトとピーク幅の広がりを観察した。これを今回開発したプログラムによって解析をしたところ、ピーク波数変化は計算された双極子相互作用による波数変化と定量的に一致し、帰属することができた。さらに、in phaseの振動モードの変調では説明のつかない不均一幅広がりが起きていることが分かった。この広がりは脱離に伴い表面上に欠陥が生じていることを示唆している。この様に、Si表面の水素脱離ダイナミクスに関する新規知見を得ることができた。この成果は本研究計画としてもこのプログラムによってクロロフィル薄膜内の双極子相互作用による分子振動の変調が定量的に解析できることを示しており、大きな到達点の一つであると自負している。本研究では(1)双極子相互作用シミュレーションの確立(2)フェオフィティン-a(pheo-a)色素のLB膜の作成法とその観測方法の確立、(3)同色素のケトン基のO18同位体修飾の確立を3つの柱として定め、研究を進めてきた。その結果(1)(3)のほぼ全ての項目をクリアしたものの、修飾した色素のLB膜が作成出来ないという問題が生じ、まだこの膜の双極子相互作用の観測は行えていない。以下に詳細を述べる。(1)に関してはすでに完成しており、このシミュレーションによってSi(111) 1×1表面からの水素脱離過程に伴うピークシフトが双極子相互作用に帰属できることを示した。(2)に関しても確立したと言える。

LB膜をpH=8.0, 1.0×10-4Mのリン酸緩衝溶液のSub phase上に0.5mg/mlのフェオフィティン-a(pheo-a)を溶かしたCHCl3を滴下し、0.1mm/sのスピードでZeSe基板を引き上げて作成し、これをATR-FTIR法で観測した。その結果,1700cm-1に鋭いC=O基の伸縮振動が観測され、配向の整った薄膜が出来ていることが分かった。(3)に関しても同位体修飾自体は成功したと言える。同位体修飾は2mgのpheo-aを脱水CHCl3(0.2ml), H2O18(0.1ml)、トリフルオロ酸(TFA, 40μl)に一週間漬けた後、カラムクロマトグラフィで抽出した。CHCl3溶媒内でこの赤外観測を行ったところ、ケトン基が修飾されたことを示す1670cm-1のピークが観測されたが、1650cm-1にも不明なピークが現れ、修飾の際に生じた劣化成分が混在し、その結果LB膜が作成できないことが分かった。今後速やかに修飾やカラムクロマトグラフィの条件を変えて劣化成分が混ざっていないpheo-a分子の修飾を行い、その薄膜の双極子相互作用を観測する予定である。本年度は同位体修飾したpheo-a膜の双極子相互作用のATR-FTIR観測を速やかに終えた後、クロロフィル膜の単分子層を可視-赤外光和周波分光(SFG)法による観測を行う。SFG法は対称性に極めて敏感であることがから、LB膜内の単一層の分子振動を選択的に観測することができる。また、可視光を可変にすることにより、電子状態にチューニングできることから、そのVibronic状態を観測することができる。この分光法の特性を生かして、クロロフィル膜内の一層の配向状態、Vibronic状態の変化を観測する。特に本研究では色素増感型太陽電池(DSCs)の変換効率を妨げる原因となっている電子逆輸送過程の観測を行い、この詳細な過程を明らかにする。この逆輸送過程はミリ秒オーダーでTiO2粒子から界面の水を媒介として色素へと電子が逆方向に移動する現象であり、その詳細な過程は未だ理解されていない。そこでまず、クロロフィル色素をwell-definedなルチル型TiO2(110)基板上に成膜を行う。次にポンプ-プローブ時間分解光学系を構築する。具体的にはナノ秒355nmのポンプ光でTiO2表面を励起し、電気回路で数ms遅延させたプローブ光を用いることによりその時間変化をプローブする。尚、水/TiO2界面の色素のVibronic状態及び水分子の振動状態の変化はSFG分光法で観測し、またTiO2表面での電子状態変化を光第二高調波発生(SHG)法で観測する。本研究により、どの深さの色素の層で支配的に電子の逆移動が起き、またどのようにVibronic状態が変化するかを明らかにする。次年度の研究に必要なSFG観測システムはすでに構築済みであるため、大きな設備投資を行う予定はない。それ故、ポンプ-プローブ光学系構築のための光学消耗品(プリズム、光路切り替え機構、ハイパスフィルタ等)が主な使用用途となる。その他、色素やTiO2基板の購入や薄膜形成のための消耗品(アセトン、ベンコットン等)の購入を予定している。
歯周病発症予防のための接合上皮発現タンパク質の転写メカニズムの解析

本研究では、培養細胞に対して炎症性サイトカインのTNF-αまたはIL-1βとmiRNA発現ベクターを用い、炎症時の細胞環境を再現することで、炎症性歯肉で発現が増加するmiR-150、miR-223およびmiR-200bによるAMTN遺伝子発現調節機構を解明し、炎症時の接合上皮におけるその複雑な動態を理解することを目的とし、歯周病発症機序を解き明かす一端とする。さらに本研究課題を解明することは、新たな視点に立った歯周病の病態を理解できることが考察でき,新しい治療および予防法の開発に繋がることが期待されることから、創造性の高い研究である。
生活習慣病の予防のために手のひらを活用した食事適量摂取法の開発

生活習慣病の増加にストップをかけるために、どれだけ食べたらよいかを手のひら法で示し、健康管理ツールとして提案した、食事バランスガイドを補完しよりわかりやすく食事量を提示できることをめざした。女性ばかりでなく子供や男性層や高齢層も適切な食事量を自分でつかみ健康を維持し、活動量に応じて調整できることが必要である。手のひら法は和食膳を基本構成として、主食、主菜、副菜の適切な摂取量を1食ごとに両手椀、片手椀を使って、視覚的にわかりやすく示すので、食生活の点検と改善に役立つことがわかった。健康を維持し、生活習慣病の増加にストップをかけるためには、「生涯を通じた食育」システムの整備と、「どれだけ食べればよいかをわかりやすく提示すること」が必要である。本研究の目的は、自分自身で適切な食事量をつかみ、身体の状況や運動量に応じてコントロールすることができる方法を確立していくことである。女性ばかりでなく、小さい子供や、若い男性層や高齢の人にも自分の適切な食事量をつかんでもらうためには、国ですすめている食事バランスガイドをさらに改良していく必要がある。本研究では、自分の手を器にして「いつでもどこでも食事量をつかむ」方法を開発し、一生涯にわたって食事管理できる方法を確立していくことをめざしている。初年度(20年度)は、食事量教育を到達段階別に4段階に分けて考案し、「手のひら」量教育の基本的な骨組みを組み立てた。手のひら法を使って効果的に量教育ができることが可能であることがわかった。食事バランスガイドと整合させて、よりわかりやすい手のひらを使った量教育の概要を組み立てた。到達段階別にそれぞれの獲得目標を明確にし、「手のひら」量教育の基本的な枠組みができたので、その手のひら法を使った量教育の検証も実施した。その結果、効果的に手のひらで食事量を学習できることを確認することができた。到達段階の判定は、簡易判定表を利用した方式と自主選択方式で判定できるようにした。食事量の過不足がもたらす問題点については、段階別に学習できる内容にした。2年次は、肥満・痩せの人、年齢別に手のひら法での適量摂取法を確立をめざしていく。本研究の目的は、自分自身で適切な食事量をつかみ、身体の状況や運動量に応じて、食事量を調整し、管理することができる方法を確立していくことである。国ですすめている食事バランスガイドと手のひら法をつなげて、よりわかりやすい食事管理法を開発することにある。自分の手を器にして「いつでもどこでも食事量をつかむ」方法を開発し、一生涯にわたって食事管理できる方法を確立していくことをめざしている。2年次は、肥満・痩せの人、また年齢別に手のひら法での適量摂取法を確立した。肥満の人と痩せの人は、食欲にまかせて食べたりして量感覚がつかめていない人の割合が高かったので、具体的な食事指導のあり方を「手のひら法」で確立した。最終年度になる3年次は生活活動量による食事量の調節の方法を「手のひら法」で確立していく。主食の「ご飯量」を中心に、体重チェックと合わせて、手のひら法できめ細かく微調節していく方法を開発し検証していく。さらに食事バランスガイドのSV(サーブ)単位に手のひら法を融合させて、よりわかりやすい食事量を調節し、健康を維持していける「手のひら法」の確立をめざす。循環器系や代謝系の生活習慣病は、食事に起因するものが多く、今後ますます深刻な事態になることが懸念される。健康を維持できるだけの食生活管理能力、とりわけ食事量の管理能力が求められている。生活習慣病の増加にストップをかけるために生涯を通じた食育プログラムの整備と食事量の管理が欠かせない。食育基本法のもとで、現在「食事バランスガイド」が提唱され、「何をどれだけ食べればいいか」の教育が推進されている。1日分を料理ベースで「サーブ単位」で点数化して示されており優れた提案である。しかしまだ周知度は低く、実際の活用率も低いままである。そこで本研究では、(1)手のひら法と食事バランスガイドによる食事調査を実施し、データを比較し、手のひら量とサーブ(SV)とを関連させ、換算方法を提案した。(2)手のひら法による主食、主菜、副菜管理を和食のお膳「1飯1汁2菜膳」と関連させ、両手椀、片手椀で量を表し、食事量管理をより容易に誰にでもわかる提示法を提案した。

食事バランスガイドと手のひら法は、主食1食分2SV=両手椀1、副菜1食分2SV=両手椀1、主菜1食分1.5SV=片手椀1で換算し、1食分量を提示した。(3)野菜など副菜は調理による容積変化が著しいので調理変化の基礎データを得た。葉菜類の容積変化について生と煮物の容積換算率を1/3とし、その他の根菜類は1,肉魚などの主菜は1とした。(4)そのために体重管理と手のひら法を組み合わせて食事量を管理することを提案した。3ヶ月間にわたって20名の学生について手のひら法で食事記録と管理をしたところ、適正体重を維持できた。手のひら法は秤量法食事調査より手間がかからず、食生活の点検と是正に役立つことがわかった。
高度な自己集積能を有する導電性ポリマーの開発と有機トランジスタへの応用

本研究では(1)π電子系の広い縮合環(ヘテロアレーン)を主鎖に導入することや、(2)ドナー・アクセプター(D-A)型構造の導入によって、高結晶性ポリマーの創製を目指した(1)としてナフトジチオフェン(NDT)(2)として、ベンゾビスチアゾール(BBTz)やナフトビスチアジアゾール(NTz)の電子欠損性(アクセプター)ユニットや、"分子内D-A"構造を持つ顔料骨格であるキナクリドンを有するポリマーを合成した。これらのポリマーは、πスタック距離が3. 5. 3. 6Aと小さく、結晶性の高い構造を形成することが分かり、キャリア移動度は0. 3. 0. 8cm2/ Vsと半導体ポリマーとしては非常に高い値を示した。このように提案したアプローチにより、高結晶性かつ高移動度の半導体ポリマーの創出が可能であることを実証した。半導体ポリマー薄膜中におけるキャリア輸送は、主にポリマー主鎖間のπ電子軌道の重なりにより決定されるため、高移動度の達成には、ポリマーの分子間相互作用を高めて、より強固なπスタッキング構造を構築することが鍵である。(1)π電子系の広い縮合環(ヘテロアレーン)を主鎖に導入することや、(2)ドナー・アクセプター型構造の導入は、半導体ポリマーの分子間相互作用を高めることができるため、高移動度材料創出に向けて非常に有用なアプローチである。(1)としてナフトジチオフェンを有する半導体ポリマーを合成した。合成したポリマーは、非常に高い結晶性(強いπスタッキング構造)を有することが分かり、有機トランジスタにおけるキャリア移動度は、0.54cm^2/Vsとポリマー材料としては極めて高い値を示した。さらに、3つのナフトジチオフェン構造異性体を有するポリマーをそれぞれ合成した。これらのポリマーの電子物性や薄膜構造とトランジスタ特性の間には非常に強い相関があることが分かった。(2)として、ベンゾビスチアゾールを主鎖に有する新規半導体ポリマーの開発を行った。これらのポリマーでは、πスタッキング間距離が短くなることが明らかとなり、ポリマーを用いたトランジスタ素子は0.3cm^2/Vsと半導体ポリマーとしては非常に高い移動度が達成された。また、素子は大気下で保存しても安定であり、特に、ベンゾビスチアゾールを有する半導体ポリマーでは、高湿度下においても特性が長期間保持できることが明らかとなった。今年度は、(2)の観点からのアプローチを中心に研究を進めたが、その中で新規なアクセプターユニットであるナフトビスチアジアゾールを主鎖骨格に有するポリマーが、トランジスタ素子にて0.56cm^2/Vsと非常に高いキャリア移動度を示すことが分かった。これは、類似の骨格であるベンゾビスチアジアゾールを有するポリマーと詳細に物性や分子構造、薄膜構造を比較したところ、ナフトビスチアジアゾールの対称性(C_<2v>)が、その優れた特性に多大な影響を及ぼしていることが示唆された。また、前年度(1)の開発したナフトジチオフェンに、ナフトビスチアジアゾールを導入したポリマーでも、同様に0.5cm^2/Vsを超える高い移動度が得られた。一方で、これらのナフトビスチアジアゾール系ポリマーは、有機薄膜太陽電池用材料としても非常に高い特性を示すことが分かり、ナフトビスチアジアゾールが半導体ポリマーの骨格として、極めて有望であることが明らかとなった。
活断層挙動予測のための数値シミュレーション手法の開発

本研究は,地表地震断層発生のメカニズムをモデル実験によって解明し,そのメカニズムに基づく断層挙動のシミュレーション手法を開発することを目的とする.CTスキャナや光弾性を用いた実験によって,断層のモデルである亀裂が進展する様子を観察する新しい実験方法を考案・開発した.特に光弾性実験は,実験装置・手法・データ解析を全て新規に行った.モデル実験によって,地表地盤の不均一性とともに分岐現象が断層発生の支配メカニズムであることを明らかにした.これに基づき非線形スペクトル確率有限要素法という新しい数値解析手法を開発した.これは,地盤の複雑さを確率的に表現し,分岐現象に対応する分岐解を数値計算の上で効率的に見つける手法である.シミュレーション手法を地盤材料用にチューンアップした後,その基本的な妥当性を検証するため他の研究者によって行われた複数の断層モデル実験の再現を試みた.二次元問題である正・逆断層のモデル実験,三次元問題である横ずれ断層のモデル実験に対し,若干のずれがあるものの,断層の形状や断層発生に至る過程のパラメータを定量的に再現することに成功した.パラメータの期待値や分散,確率密度関数が計算されることは特筆に値する.この検証を踏まえ,実際の地表地震断層二例の再現を試みた.斜め横ずれの野島断層と逆断層のシャーロンポー断層を対象とし,断層の形状を実測データと比較し,シミュレーションの有効性を検証した.有用性として,断層発生を引き起こす基盤変位を確率的に計算できることを実証した.計算された基盤変位は地質学・地震学的知見及び間接的な実測データからみて妥当と思われる.本研究は,地表地震断層発生のメカニズムをモデル実験によって解明し,そのメカニズムに基づく断層挙動のシミュレーション手法を開発することを目的とする.CTスキャナや光弾性を用いた実験によって,断層のモデルである亀裂が進展する様子を観察する新しい実験方法を考案・開発した.特に光弾性実験は,実験装置・手法・データ解析を全て新規に行った.モデル実験によって,地表地盤の不均一性とともに分岐現象が断層発生の支配メカニズムであることを明らかにした.これに基づき非線形スペクトル確率有限要素法という新しい数値解析手法を開発した.これは,地盤の複雑さを確率的に表現し,分岐現象に対応する分岐解を数値計算の上で効率的に見つける手法である.シミュレーション手法を地盤材料用にチューンアップした後,その基本的な妥当性を検証するため他の研究者によって行われた複数の断層モデル実験の再現を試みた.二次元問題である正・逆断層のモデル実験,三次元問題である横ずれ断層のモデル実験に対し,若干のずれがあるものの,断層の形状や断層発生に至る過程のパラメータを定量的に再現することに成功した.パラメータの期待値や分散,確率密度関数が計算されることは特筆に値する.この検証を踏まえ,実際の地表地震断層二例の再現を試みた.斜め横ずれの野島断層と逆断層のシャーロンポー断層を対象とし,断層の形状を実測データと比較し,シミュレーションの有効性を検証した.有用性として,断層発生を引き起こす基盤変位を確率的に計算できることを実証した.計算された基盤変位は地質学・地震学的知見及び間接的な実測データからみて妥当と思われる.本研究は,基盤がずれた場合に表層地盤を通って発生しうる活断層の挙動を予測するための数値解析手法の開発を試みるものである.表層地盤の中では,断層は枝分かれし,また,変形が分散することが知られている.このメカニズムを解明することが研究の第一歩となる.このため,断層発生や進展を再現するモデル実験を行うことを計画しており,本年度はその予備実験を行った.モデル実験の最大のポイントは,圧縮応力を受ける3次元物体の破壊現象を適切に調べることである.過去の研究により破壊現象の可視化には成功しているものの,数値解析手法の開発には,変位・ひずみは勿論,破壊を直接支配する3次元物体中の応力状態を測定することが重要となる.当初,CTスキャナを用いて,変位ベクトルの分布を計測し,そのデータから応力状態を推定する予定であったが,現時点でのCTスキャナの性能では必要な空間分解能が得られないことがわかった.代替案として,全く新しい3次元破壊現象のモデル実験の手法を考案した.新しい実験手法は,古典的な光弾性実験を3次元に拡張したものである.応力分布の測定は,光弾性材料に複数の方向から単色光を投射し,得られた像に同時に逆解析を施すことで行われる.なお,3次元光弾性実験のアイディアは提案されているものの,比較的簡単な状態を想定した理論的な研究が中心であり,本研究が目指す破壊現象に伴う3次元応力分布の測定は検討すらされていない.これは,得られた像には物体各点の応力状態に関する情報が含まれるため,1)高精度のレーザを用いた精密な単色光の入射と,画像撮影に高い空間分解能が必要であること,2)3次元応力分布を推定する逆問題は強い非線形性を持ち,数理的に極めて難しい問題となること,という二つの理由がある.最新のレーザ光源とディジタル画像撮影を利用することで最初の課題を解決している.第二の課題は,コンピュータの進歩により力ずくで解くことは可能であるが,ラドン変換の拡張によってより精度・効率よく3次元応力分布を推定する見込みがある.以上,本研究の今年度の成果は次の3点として整理される.1)CTスキャナを用いたモデル実験の限界を見極め,代替案として3次元光弾性実験を考案したこと.

2)実験装置の載荷システム・光学系システムを設計し,実際に試験装置のプロトタイプを構築したこと.3)3次元物体中の応力分布を推定するために,ラドン変換を拡張したく逆解析手法を考案したこと.本研究は,基盤がずれた場合に表層地盤を通って発生しうる活断層の挙動を予測するための数値解析手法の開発を試みるものである.断層は表層地盤の中を進展する際に複雑な挙動を示すが,この挙動を観察するための新しいモデル実験を開発中である.このモデル実験は,透明な材料を使い亀裂進展を3次元的に観察するほか,光弾性を用いることで亀裂周辺の応力分布を推定するものである.亀裂進展は局所的な応力状態に支配されるため,応力分布の推定は重要である.しかし,3次元応力分布を推定する実験的手法はなく,光弾性を用いた全く新しい実験方法とデータ解析手法の開発を行っている.実験のポイントは,1)光弾性材料を使って残留応力を除いたサンプルを作成すること,2)高精度で荷重をコントロールできる載荷システムを作ること,3)高い分解能でレーザ光を照射し受光する光学系システムを作ること,の3点である.サンプル作成に関しては,適切な熱処理を施すことで残冒応力のないサンプルを作ることに成功した.載荷システムに関しては,既存の載荷機をチューンアップすることで対応を図った.光学系システムに関しては,光学台・レーザ・レンズ群の位置等を微調整できる新しいシステムを開発した.この結果を受けて予備実験を行った.データ解析のポイントは,6つの自由度を持つ応力テンソルの3次元分布を逆解析する解析理論の構築と,その理論をコード化した数値解析手法の開発である.解析理論に関しては,荷重の微小な増分毎に照射・受光を行うことを想定し,光弾性の支配方程式である非線形積分方程式を線形化することに成功し,テンソル場の擬似ラドン変換を可能とした.解析データが画像であるためλ力データは膨大であることを考慮し,コードはデータ構造の変更が容易なC++を用いて行った.さまざまなサンプルとその応力状態を仮定した数値シミュレーションによって,理論とコードの妥当性・有効性を検証した.以上,本研究の今年度の成果は次の2点として整理される.1)3次元光弾性実験に対し,サンプルの作成のほか,載荷システム・光学系システムを具体的に開発し,予備実験を行ったたこと.2)3次元物体中の応力分布を推定するための,解析理論を構築し,それに基づく数値解析手法をコード化し,数値シミュレーションによって妥当性・有効性を検証したこと.本研究は,地表地震断層発生のメカニズムをモデル実験によって解明し,そのメカニズムに基づく断層挙動のシミュレーション手法を開発することを目的とする.CTスキャナや光弾性を用いた実験によって,断層のモデルである亀裂が進展する様子を観察する新しい実験方法を考案・開発した.特に光弾性実験は,実験装置・手法・データ解析を全て新規に行った.モデル実験によって,地表地盤の不均一性とともに分岐現象が断層発生の支配メカニズムであることを明らかにした.これに基づき非線形スペクトル確率有限要素法という新しい数値解析手法を開発した.これは,地盤の複雑さを確率的に表現し,分岐現象に対応する分岐解を数値計算の上で効率的に見つける手法である.
経頭蓋磁気刺激による脳接続性の解明と検査法への応用

本研究の目的は、脳磁図計測と非侵襲的に脳刺激を行うことができる経頭蓋磁気刺激を用いて、言語機能局在の評価を行うことである。まず,言語課題時の脳活動計測として脳磁図計測を行った。得られた脳磁図データに対して周波数成分の変化を調べ、脳活動部位を判定した。空間フィルタを用いることで三次元脳上に言語関連脳活動部位を重畳し、更にこれを経時的に調べた。後頭葉の視覚野に始まり、側頭葉底面の文字認識、感覚性言語野、運動性言語野と順に、賦活される領域を明らかにすることができた。3つの課題の比較では、運動想起課題では運動性言語野、線画呼称課題では側頭葉後部の反応が強いという違いが明らかとなった。また、動詞想起課題では、今まで脳磁図では反応が捉えにくいとされていた高周波成分の律動変化を捉えることができた。この反応は、局所の脳活動を反映していると言われているが、高い測定感度が要求されるため、脳滋図や頭皮脳波などでは計測が困難であった。これを利用することで、非侵襲的な言語機能評価法の精度向上につながることが期待される。さらに、言語課題時に経頭蓋磁気刺激を行った。刺激部位は運動言語野と感覚言語である。線画を視覚提示してから言語野を刺激するまでの時間を変化させ、その時の反応時間を計測することで、経頭蓋磁気刺激による言語野への影響を調べた。運動性言語野の刺激では、約300ms後の刺激の時に左側刺激で優位に反応時間の遅延が認められた。感覚性言語野では、全体的に左側で反応時間が遅延する傾向が認められたが、反応時間のはらつきが多く認められ、被験者間の差が大きかった。反応変化ぼ運動性言語野で捉えやすく、時間的には脳磁図解析と経頭蓋磁気刺激の結果がよく一致した。これらの知見は、臨床的には脳機能局の同定法や優位半球の同定法などへの応用や、機能温存手術などに役立つと期待される。
沈黙を打ち破る若者たちー同和対策事業特別措置法失効後の同和教育に焦点を当ててー

本研究の目的は、部落出身者に沈黙を強いる社会において当事者の若者たちはそれらにどのように対抗できるのか、また同和教育はそれにいかに寄与できるのかを明らかにすることである。具体的には、部落地区で育った若者が、現代社会の中でいかにして出自のカミングアウトを可能にしているのか、またそれを可能にしている要因は何かを明らかにする。同和教育実践が根付く学校の当事者生徒/非当事者生徒/卒業生というそれぞれの視点から出自のカミングアウトの意味やそれに伴う意識の変容、抱えうる困難などを記述することを通して現代の部落問題のありようを描き出す。
再建舌形態と口腔・嚥下機能の関連性の解明

各種画像データから抽出した再建舌形態について、実際の再建舌形態との比較を行った。前年度は口腔内写真における再建舌形態との比較を実施したが、口腔内写真の場合には開口状態で撮影されているため、軟組織の進展等により再建舌形態も変形を生じるため、閉口状態で撮影された各種画像データの再建舌形態と完全に一致することはない。口腔内写真との比較では全体的なボリュームや再建部マージンのずれに重点を置いた確認を実施した。ボリュームについては概ね大きなずれはなかったが、再建部マージンについては全体に誤差が認められた。そこで再建部マージンを各種画像データから抽出する際の条件について、さらなる検討を行った。新たな抽出条件により、誤差をある程度抑えるが可能となった。続いて具体的な差分の検討のため、再建舌のモールドのシミュレートを行った。3Dシミュレート用ソフトウェアを用いて、再建舌イメージ表面に沿うような再建舌モールドを作製した。モールドは全体に均一な厚みでシミュレートし、断端は再建舌マージンとした。シミュレートを基に3Dプリンターを用いて再建舌モールドを造形した。造形された再建舌モールドについて計測を行い、誤差について検討した。次に再建舌モールドの断端をどこに設定するか検討した。再建舌全体を被覆すればより正確な比較検討が可能となるが、その場合には装着が困難となる場合や疼痛を生じる場合があると思われたため、容易に着脱可能で、必要十分な形態比較が可能な断端設定にする必要があった。モールドの厚みによって硬さにも若干の変化が生じるため、数種類の厚みのモールドを作製し、併せて検討を行った。研究実施者の産前産後休暇および育児休業に伴う研究中断に伴い遅れていた実験段階を予てお通り実施していたが、途中段階で計画当初の予定より検討項目が増加し、実施に時間を要した。さらに再建舌モールドの断端設定については予定していた部位では装着困難となることが予想されたため、シミュレート調整、試作、測定を繰り返すことになり、予定していた計画段階まで進行することができていない。平成30年度に引き続き、再建舌モールドの造形方法の確立を行う。確立されたモールド作製方法に基づき、被験者の再建舌モールド作製、被験者口腔内に試適し、ずれについて調整を行う。調整後のモールドをスキャニングし、スキャニング像と再建舌イメージとを重ね合わせる。重ね合わせによって生じた差分について再び再建舌イメージを修正し、画像データからの再建舌形態の抽出方法について補整を検討する。以上によって再建舌形態抽出方法を確立する。続いて術後に各種画像検査および摂食・嚥下検査が行われている舌再建患者10名を被験者とし、上記手法にて再建舌イメージを作製する。作製された再建舌イメージについて各種計測を行い、被験者間で比較することで、個体差の少ない再建舌に共通する特徴を明らかにするとともに、個体差の大きい、手術手技や術野などに影響を受けやすいと考えられる部位、形態を検索する。さらに各被験者の摂食・嚥下機能の評価として下記の検査項目を抽出する。1口腔内診査:咬合力、咀嚼能力、舌圧、2嚥下内視鏡検査:兵頭のスコア、鼻咽腔閉鎖不全の有無、早期咽頭流入の有無、3嚥下造影検査:AsRスコア、口腔内残留の有無、早期咽頭流入の有無、咽頭部への送り込み、咀嚼運動の状態。各被験者について摂食・嚥下機能と再建舌の形態的特徴を比較し、その関連性について検討する。また、被験者のうち、良好な摂食・嚥下機能を示したものを対象に、共通する再建舌形態的特徴を明らかにする。各種画像データから再建舌の形態抽出を行った。実験に先立ち、頭頚部を撮影したサンプルCTやMRIからDICOMデータを抽出し、画像解析ソフトウェアを用いて組織の形態抽出のための具体的な画像処理方法、解剖学的ポイントの設定やマージン部の処理等に関する手技の習熟を行った。特に画像上、組織の判別が困難である口腔底部分については、組織の識別に有用と思われる解剖学的ポイントを多数設定し、実際の被験者データにおいてそれぞれ検証を行い、使用するポイントの絞込みを行うこととした。処理後の再構成による3次元データにおいて、撮影時の断層幅によってポイントの設定に調整を要する場合もあり、それらについても検証を行った。次に被験者として、1口腔内が放射線療法の照射野に含まれていない、2CT、MRIなどの画像検査が実施されている、3上下顎無歯顎あるいは口腔内メタルフリーの被験者を選定した。被験者の過去のCT、MRIからDICOMデータを抽出し、画像解析ソフトウェアへ取り込みを行った。まずCTの術前および術後の画像データについて、それぞれ解剖学的ポイントの設定、マージン部の調整を行い、各組織の抽出を行った。続いて術前データと術後データの比較を行い、再建舌形態をさらに微調整した。MRIの術前、術後データについても同様に処理を行い、再建舌形態を抽出した。CTから抽出した再建舌形態とMRIから抽出された再建舌形態とを比較し、それぞれの画像データからの抽出の特徴を検討した。またそれぞれの再建舌形態と口腔内写真における再建舌形態とを比較し、形態再現性について検討した。研究実施者の産前産後休暇および育児休業に伴う研究中断のため当初の予定よりやや遅れている。

前年度は口腔内写真における再建舌形態との比較を実施したが、口腔内写真の場合には開口状態で撮影されているため、軟組織の進展等により再建舌形態も変形を生じるため、閉口状態で撮影された各種画像データの再建舌形態と完全に一致することはない。口腔内写真との比較では全体的なボリュームや再建部マージンのずれに重点を置いた確認を実施した。ボリュームについては概ね大きなずれはなかったが、再建部マージンについては全体に誤差が認められた。そこで再建部マージンを各種画像データから抽出する際の条件について、さらなる検討を行った。新たな抽出条件により、誤差をある程度抑えるが可能となった。続いて具体的な差分の検討のため、再建舌のモールドのシミュレートを行った。3Dシミュレート用ソフトウェアを用いて、再建舌イメージ表面に沿うような再建舌モールドを作製した。モールドは全体に均一な厚みでシミュレートし、断端は再建舌マージンとした。シミュレートを基に3Dプリンターを用いて再建舌モールドを造形した。造形された再建舌モールドについて計測を行い、誤差について検討した。次に再建舌モールドの断端をどこに設定するか検討した。再建舌全体を被覆すればより正確な比較検討が可能となるが、その場合には装着が困難となる場合や疼痛を生じる場合があると思われたため、容易に着脱可能で、必要十分な形態比較が可能な断端設定にする必要があった。モールドの厚みによって硬さにも若干の変化が生じるため、数種類の厚みのモールドを作製し、併せて検討を行った。研究実施者の産前産後休暇および育児休業に伴う研究中断に伴い遅れていた実験段階を予てお通り実施していたが、途中段階で計画当初の予定より検討項目が増加し、実施に時間を要した。さらに再建舌モールドの断端設定については予定していた部位では装着困難となることが予想されたため、シミュレート調整、試作、測定を繰り返すことになり、予定していた計画段階まで進行することができていない。平成29年度に行った再建舌形態を基に、画像解析ソフトウェア上で再構成処理を行い、被験者の再建舌の3次元形態を再現した再建舌イメージを作製する。続いて、再建舌イメージと実際の再建舌形態との差分を検証するために、シミュレーション用ソフトウェア上で再建舌イメージの外形に沿うような再建舌モールドをシミュレートし、3Dプリンターを用いて再建舌モールドを造形する。モールドを被験者口腔内に試適、調整し、調整後のモールドをスキャニングする。スキャニング像と再建舌イメージとを重ね合わせることで再建舌イメージを修正し、それと画像データからの再建舌形態の抽出方法を補正し、再建舌形態抽出方法を確立する。続いて術後に各種画像検査および摂食・嚥下検査が行われている舌再建患者10名を被験者とし、上記手法にて再建舌イメージを作製する。作製された再建舌イメージについて各種計測を行い、被験者間で比較することで、個体差の少ない再建舌に共通する特徴を明らかにするとともに、個体差の大きい、手術手技や術野などに影響を受けやすいと考えられる部位、形態を検索する。さらに各被験者の摂食・嚥下機能の評価として下記の検査項目を抽出する。1口腔内
有機電子素子の構造革新を目指した多機能性縮環型複素環化合物の開発研

本研究では,「モジュラー合成法」と名付けた独自の合成の方法論に立脚した新反応開発に基づき,有機エレクトロニクス素子の高効率化ならびに新原理の実証に資する様々な新物質を開発した。特に,これまで有機半導体材料として注目されていなかったフラン化合物が安定かつ優れた材料として機能することを見出した。すなわち,(1)有機発光ダイオード(OLED)の高効率化を実現,(2)フルカラー発光ホモ接合型OLEDを実現し,新しい原理の実証に寄与,(3)塗布プロセスにより作製した有機電界効果トランジスタ(OFET)で,非晶質シリコンを凌ぐ高い移動度を実現した。また,ベンゾホスホールやビスシンノリンなどを新たに合成し,高い安定性と電子移動度をもつn型有機半導体特性を見出した。これらの化合物は,有機薄膜太陽電池の高効率化に寄与することも見出した。さらに,高い発光収率と両極電荷輸送性を示す炭素架橋フェニレンビニレン化合物や近赤外吸収・発光を示すビラジカル性化合物など,複合機能材料の開発にも成功した。これらの成果は,構造と物性の関係についての基礎科学的知見を与えるものであると同時に,応用的にも意義深いものである。本研究では,有機エレクトロニクス素子の高効率化を目的として,単純化された革新的構造をもつ素子に資する新規縮環型複素環π共役系材料を開発する.分子設計・合成から素子作成・評価までを一貫して行い,材料と素子の境界領域を開拓する.そのために,機能の協働効果という概念に基づき,機能が合目的的にプログラミングされた複合機能材料の開発を主眼とする.具体的には,正孔と電子の両方を効率良くかつバランス良く輸送する両極性材料開発から開始して,両極性と発光機能や電荷分離機能を付与した分子等の開発を目指す.本研究では,「モジュラー合成法」と名付けた独自の合成の方法論に立脚した新反応開発に基づき,有機エレクトロニクス素子の高効率化ならびに新原理の実証に資する様々な新物質を開発した。前年度までに合成法を確立した含酸素複素環を基本骨格とするベンゾ[1, 2-b : 4, 5-b']ジフラン(p-BDF)の種々の誘導体を合成し,その物性評価を行った.その結果,BDF骨格の3,7-位にカルバゾール置換基を有する誘導体が,正孔・電子ともにバランスのとれた高い移動度をもつ両極性非晶質材料としに機能することを見出した.また,非晶質の熱安定性も高く,有機エレクトロニクスの新しい材料となることが示唆される.実際,ヘテロ接合型有機EL素子のホスト材料としてもちいたところ,青,緑,黄色の蛍光色素ならびに赤色のリン光色素のホスト材料として機能し,一つの材料でフルカラー発光を示すことを見出した.これを用いて白色有機ELも試作し,効率よく発光することを見出している.さらに新しい骨格の探求を行うべく,BDFの合成方法にならい,窒素,リン,ケイ素を含む基本骨格であるベンゾ[1, 2-b : 4, 5-b']ジピロール(p-BDP),ベンゾ[b]シロールおよびベンゾ[b]ホスホールの構築ならびに誘導体合成のための反応を開発し,これらの半導体特性を評価した。特に,フェニレン架橋ビス(ベンゾホスホールスルフィド)(DBPSB)が太陽電池のバッファ層として既存の材料を大幅に凌駕する機能を示すという知見を得,この類縁体をさまざま合成し,ベンゾポルフィリンをドナー,フラーレン誘導体をアクセプターとしたp-i-n接合有機太陽電池のバッファ層としての検討を行った.結果的に,種々の誘導体の中でDBPSBが最も高い光電変換効率4.6%を与えることがわかった.これはDBPSBの高い電子移動度,非晶質状態の高い熱安定性によるものであると考えられる.これまでの研究で,新たに開発した3,7-位にカルバゾール置換基を有するベンゾ[1,2-b:4,5-b']ジフラン(ρ-CZBDF)が示す高移動度両極性を利用することで有機ELの構造革新に成功している.すなわち,現在主流の多物質多層構造であるヘテロ接合型から,p-CZBDFを単一マトリックスとするホモ接合型で青・緑色蛍光および赤色リン光を用いたフルカラー磯ELを実現した.しかしながら,有機ELの効率化のためには,青・緑色についてもリン光を用いることが重要である.そのためには,高い三重項励起状態エネルギーと高いキャリア移動度という,分子設計上相反する2つの要請を同時に満たす化合物が必要となってくる.

そこで今年度はこのようなチャレンジングな課題を克服すべく,新たな分子開発を行った.種々検討の結果,ベンゾ[1,2-b:6,5-b']ジフラン(o-CZBDF)骨格を有する化合物がこれらの物性を同時に発現することがわかった.実際,この誘導体を用いることで青色リン光ELを実現した.今後,ホモ接合型フルカラーリン光有機EL素子への展開が期待され,製造コスト削減などにより有機ELの実用化が一気に加速することも期待され,省エネルギー化によるエネルギー問題,特に電力不足の解決に貢献する可能性を有する.また,含窒素化合物のバッファ材料としての研究も進んでおり,現在特許申請準備中である.このほか,炭素のみからなるインダセンを基本骨格とする化合物の合成法を新たに開発し,正孔・電子とも移動度が10^<-3>cm^2/Vs(非晶質・TOF法)というバランスのとれた高キャリア移動度を示すほか,蛍光量子収率がほぼ1という値を示すなど,本研究課題の多機能性材料の探索をいう意味で新たな可能性を示す物質を見出した.これら一連の化合物は有機素子に革新をもたらすものとして期待される.機能のプログラミングにより合目的的分子設計というコンセプトのもと,材料開発ならびに新しい骨格形成のための反応開発を行った.化学的安定ホスト材料を開発すべく,重水素化材料を用いた速度論的同位体効果に基づくメカニズムの検証ならびに置換基変化による構造的影響の検証を行った.三重項エネルギー準位が高いホスト材料として開発した2,6-ジメチル-3,7-ジカルバゾリル置換BDF誘導体(MeCZBDF)を用いた緑色発光有機リン光素子は,素子寿命が短いという問題を有していた.そこで,劣化部位の検証のために部分的に水素を重水素化したMeCZBDFを合成し,素子寿命を検証した.その結果,メチル基の重水素化した材料のみが特異的に5倍程度長寿命化することを見出した.このデータを基に,次にメチル基をtert-ブチル基に変えた材料を合成したところ,さらに4倍程度(最初の材料比較では20倍程度)の長寿命化に成功した.材料の劣化に関する化学的メカニズムに関する知見ならびに劣化を防ぐための分子設計指針を与えるものとして重要な成果である.また,多機能炭素材料として,インダセンが縮環した化合物を種々合成した.縮環数を増やすことで,青からオレンジ色のほぼ全ての可視領域において量子収率1をいう高発光量子収率を実現した.これらはフェニレンビニレンを炭素で架橋して剛直な平面構造に固定したものと見なせ,フェニレンビニレンが持つ性質を格段に改善するものとしてその応用が期待される.さらに,単純内部アルキンへの立体および位置選択的スタンニルリチオ化反応を新たに開発し,これに基づき種々の四置換アルケンや多置換ジベンゾクリセンの合成法を確立した.これらは新たなπ共役系機能性材料として今後の応用が期待できる.これまでの研究により,酸素を含む縮環π電子系化合物であるベンゾジフラン(BDF)が斬新な材料として機能することを実証してきた.すなわち,高いキャリア移動度をもち,有機ELに応用したところ従前の材料を凌ぐ性能を実現するとともに,原理的にすぐれた単純構造のホモ接合型有機ELにおいてフルカラー発光を実現するなどを世界にさきがけて示してきた.
聴衆のフィードバックを集約する教材配信・蓄積システム

昨年に実現したオフライン型での受講者のフィードバックシステムについて、映像のインフラを自前のものから、多くの受講者に対応するための実装ををやりなおした。その上で、実証の追加と、逆方向のフィードバックの機能の設計と実現を行った。外部発表としては、教育システムそのものの評価に関する発表と、システム内部でつかっている基礎アルゴリズムの発表がある。システム評価についてはIEEE exploreに索引つけされる国際会議に発表し、その会議での3編選ばれた優秀論文のひとつとなった。論文の主たる貢献は、授業のまえにビデオ学習の時間をとり、授業では復習をするという反転授業の状況において、ビデオ学習の様子を講師に伝えることは重要で、それをサポートするシステムなっていることである。この論文をアーカイブにアップロードすることで、Flipped Learningの提唱者のJohn Bergmanから、システムの詳細を問い合わせる連絡がきたので、英語版も作成し、デモを行った。基礎技術は統計的な手法による判断を行うための工夫である。こちらは、ジャーナル論文の成果につながった。実証実験については、準備と実施にわけられる。まず、受講者がコンピュータではなくて、携帯端末を使用するケースが多いと想定し、そのための改善をおこなった。そのうえで、開発組織とは別の組織の東京高専の数学の授業で使用した。その経験から、授業教材にたいして情報をあらかじめ追加しておくことのアイディアが生まれている。研究の目標において、もっとも重要な目的である、講師と受講者との共通の場をつくるという目的については、達成できる見込みであるが、当初、想定した実時間でのシステムで、大規模な実験ができることを実現できていないという点が当初の計画とは異なるところである。本年度の進捗としては、講師側から受講者へのフィードバックについて検討が完了したことが大きい。前年度のシステムが、受講者にとって問題がある部分や重要と感じられた部分を講師に伝えることができていたので、本年度は講師にとって強調したいことや、教材ビデオを見始めるまえに全体の構造がみれるようなものを想定し、講師が教材に対してアノテーションを行えるようにし、その機能の効果を試験的な授業を行うことで測定した。その結果、システムの改善につながったという結果がでたので、これは次年度に発表するように計画している。このように、申請書での着眼点であった項目の、「受講者と講師の共有の場」について、教材ビデオのアノテーションという形態で具体的に示すことができ、まだ、未発表であるがそれが効果があるという最初のデータが得られている。また、現状のシステムは海外からも注目されるものとなり、反転授業ということは当初、想定していないものであったが、むしろ、そこでの問題に取り組むことにより、広く研究成果がつたわる状況になっている。この方針変換にともなって、残りの予算は、端末設備よりは、対外的な活動と、教材作成のための映像機器に充当することが妥当とかんがえている。実時間というシステムに執着しないで、現状のビデオを中心としたシステムに注力し、多くの状況で使用して、システムの完成度をあげるという方針とする。この根拠として、現状の実時間でないシステムが、「反転授業での予習」という設定にあてはまり、反転授業というこれからの授業携帯や、オフラインの授業という状況はむしろ、最初の提案よりも社会へのインパクトが強いように感じられるので、オフライン(ビデオ視聴型)教育での、受講者と講師の間でのフィードバックの形態という観点から、情報を整理し、次の研究につなげるべきと考えている。同時に、ユーザからのフィードバックの重要性を判定することが、提案する共有の場を構成する上で重要な技術であるので、統計的な基礎として貢献できる技術もさらに研究を深めたい。映像配信とそのフィードバックシステムについて,プロトタイプシステムを作成した。これについて,大学の授業で実践的につかい,その有効性を確認した。当初の計画では,即時系のシステムを作成することになっていたが,議論の末,反転授業(あらかじめ受講者が教材ビデオを見ておくことを前提とする授業)の状況を設定した。このため,授業のビデオを蓄積して,そこで視聴のフィードバックを記録し,教室での授業・指導に使う形式とした。ビデオの配信については,特殊なものを使う計画から変更し,you tubeを使いならが,その表示とともにフィードバックを収集できるものとして,受講者のネットワーク帯域の制限を回避することができた。このシステムについてはWiss2017(ソフトウェア科学会)で,デモ発表をすると同時に,大学での実際の授業(ソフトウェア工学の演習)に使用した。そして,その有効性を検証するためのデータを作成した。さらに,別の組織,別の授業(数学)および,グループ学習で使えるように機能を拡充した。プロトタイプができ,実際に授業に使って有用性が確認できたため。

実証実験については、準備と実施にわけられる。まず、受講者がコンピュータではなくて、携帯端末を使用するケースが多いと想定し、そのための改善をおこなった。そのうえで、開発組織とは別の組織の東京高専の数学の授業で使用した。その経験から、授業教材にたいして情報をあらかじめ追加しておくことのアイディアが生まれている。研究の目標において、もっとも重要な目的である、講師と受講者との共通の場をつくるという目的については、達成できる見込みであるが、当初、想定した実時間でのシステムで、大規模な実験ができることを実現できていないという点が当初の計画とは異なるところである。本年度の進捗としては、講師側から受講者へのフィードバックについて検討が完了したことが大きい。前年度のシステムが、受講者にとって問題がある部分や重要と感じられた部分を講師に伝えることができていたので、本年度は講師にとって強調したいことや、教材ビデオを見始めるまえに全体の構造がみれるようなものを想定し、講師が教材に対してアノテーションを行えるようにし、その機能の効果を試験的な授業を行うことで測定した。その結果、システムの改善につながったという結果がでたので、これは次年度に発表するように計画している。このように、申請書での着眼点であった項目の、「受講者と講師の共有の場」について、教材ビデオのアノテーションという形態で具体的に示すことができ、まだ、未発表であるがそれが効果があるという最初のデータが得られている。また、現状のシステムは海外からも注目されるものとなり、反転授業ということは当初、想定していないものであったが、むしろ、そこでの問題に取り組むことにより、広く研究成果がつたわる状況になっている。この方針変換にともなって、残りの予算は、端末設備よりは、対外的な活動と、教材作成のための映像機器に充当することが妥当とかんがえている。当初の計画通りに,収集した聴衆の情報を,講師にくわえ受講者に効果的に提示する方法を模索したい。実時間というシステムに執着しないで、現状のビデオを中心としたシステムに注力し、多くの状況で使用して、システムの完成度をあげるという方針とする。この根拠として、現状の実時間でないシステムが、「反転授業での予習」という設定にあてはまり、反転授業というこれからの授業携帯や、オフラインの授業という状況はむしろ、最初の提案よりも社会へのインパクトが強いように感じられるので、オフライン(ビデオ視聴型)教育での、受講者と講師の間でのフィードバックの形態という観点から、情報を整理し、次の研究につなげるべきと考えている。