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思考の新しいフェーズとしてのシミュレーションの哲学的考察

コンピュータ・シミュレーションの起源と歴史的発展、ならび現状と将来について、科学哲学的ないし科学技術史的な観点から考察を行い、シミュレーション科学の物質を明らかにした。またそれを踏まえ、科学知一般の在り方について分析を加え、科学と技術との関係についての従来の見解を転換する一つの新たな視点を提供した。科学におけるシミュレーションの実態を把握するため、シミュレーションを用いた科学研究のいくつかの古典的な事例に関する調査、研究を行った。特に、カオス研究の先駆的事例の一つとされる、E.ローレンツの乱流研究を集中的に取り上げ、ローレンツの原論文や著書を読解するとともに、当時の関連する文献を調査することで、ローレンツのカオス研究のコンテキストを明らかにすることを試みた。またローレンツがシュミレーションに利用したコンピューター環境をも調べた。一方、シミュレーションの哲学的・歴史的分析の理論的枠組みを探るため、現代の科学技術社会論の様々な理論を調査した。具体的には、Sergio Sismondo著、An Introduction toScience and Technology Studies,2004を共同で読み進めることで、同書で紹介されている現代科学論の様々な理論モデルを批判的に検討した。また研究代表者は、オーストラリアにおける初期のシミュレーション研究をも調査し、同国におけるデジタル・コンピューターの導入の経緯と、コンピューターが作曲など科学以外の領域においても早くから多様な仕方で用いられていることを確認した。さらに研究代表者は、シミュレーションで用いられる数値計算法の近代初期における起源を確認する目的で、18世紀数学の調査を行った。ここでは、18世紀ドイツの数学者、フォン・ゼーグナーの算術に関する著作の調査を行い、18世紀の自然数論において計算論と数値計算法が大きなウェイトを占めていることを確認した。出口はシミュレーションの確立と発展において重要な役割を果たした科学上の業績、具体的にはフォン・ノイマンの衝撃実験(1944年)、E.ローレンツのカオス研究(1962年)などについてケース・スタディを行い、その研究成果を、京都大学大学院文学研究科に属する若手研究者たちと分担してまとめ、オーストラリア・シドニーで開催された国際ワークショップで発表した。この研究で得られた主な知見は以下である。(一)従来の定説とは異なり、フォン・ノイマンによる「史上初」のシミュレーションは電子計算機による計算ではなく、より古い計算システムである、エッカートのパンチカード式計算機による数値計算を念頭において設計されていたこと。(二)その意味で、シミュレーションという手法は、1920年代におけるパンチカード式計算機を用いた(運動方程式から惑星の軌道を求める)天文計算にまで遡ることができること。(三)ローレンツは大気循環を記述する微分方程式を最大限簡略化したことでカオス現象を発見したが、その簡略化は計算の簡素化を目指して行われたのではなく、「現象をより単純にモデル化することで、モデルの予測の精度は下がるが、説明力は逆に増す」という「科学的説明」に関する彼独自の考えに則ったものであったこと。これらの知見はいずれも、従来のシミュレーション観の見直し迫るものであり、海外の研究集会でも大きな注目を集めた。また喜多は、国内のシミュレーション研究者へのインタビュー資料を整理するとともに、シミュレーションに関する一次資料・二次資料のデジタル・アーカイブ化を推進しホームページに随時掲載するとともに、共同研究者が随時資料を閲覧・増補できるシステムを構築した。出口はフォン・ノイマンの衝撃波シミュレーションやE.ローレンツのカオス・シミュレーションに関する研究など、これまでの当科研費研究で行った諸研究をまとめ、技術と一体化した、シミュレーション科学についての新たな見方を構想し、論文として発表した。また喜多はアメリカのチャールズ・バベッジ研究所において、パンチカード式計算機を用いた科学計算の方法論を構築したE.エッカートのマニュスクリプト資料の資料収集を行った。この資料にもとづき、上記のシミュレーション科学観をより具体的に肉づけし展開するため、出口と喜多はエッカートの方法論と、それを緩用したフォン・ノイマンのシミュレーションの比較検討を進め、両者の方法論的異同を分析するとともに、それ以前の科学計算に比べたシミュレーションの特質の析出を試みた。この比較作業には、喜多がプリンストン高等研究所で収集した、フォン・ノイマンのマニュスクリプト資料も参照に供された。出口と喜多はこの比較研究の成果を計算機という装置が、(保険計算・科学計算・シミュレーションといった)異なった利用環境の中で、その利用対象の在り方をいかに規定し、また利用対象に応じていかに変化していったのかを追跡した。一定の利用環境との相互作用の中で、計算機というテクノロジーがいかに自律的な発展を遂げていったのかを明らかにしようと試みたのである(この研究の成果は2009年度のアメリカの技術史学会(SHOT)で発表される予定である)。
新規熱電変換材料をめざした秩序ペロフスカイト型酸化物Cd_3TeO_6の研究

本研究で扱う酸化物Cd_3TeO_6は電子ドーピングされると、優れた導電性を示すn型半導体であることから、この物質の熱電性能を調べるようになった。窒素雰囲気中で熱処理したCd_3TeO_6多結晶体のゼーベック係数が-200μV K^<-1>ぐらいであり、In置換によってCd_3TeO_6多結晶体の抵抗率が数mΩcmになった。これらのことから、Cd_3TeO_6系酸化物がn型酸化物として熱電性能を有する可能性が高く、調査すべき物質である。そこで、本研究は電子ドーピング型多結晶および単結晶体Cd_3TeO_6を合成し、熱電性能を調べ、高性能n型酸化物熱電材料に成り得るかどうかを考察した。多結晶体試料は固相反応法により合成された。少量の3価陽イオン(La,In,Bi)によるCd^<2+>の置換、更に窒素雰囲気中の熱処理によってCd_3TeO_6への電子ドーピングを実現した。合成された試料について、電気抵抗率、ホール係数およびゼーベック係数の温度依存性を測定され、室温における熱伝導率の評価も行った。その結果、高原子価イオンのCd^<2+>の置換により、電子キャリアが導入され、その濃度が数倍から数十倍増加した。800°Cでの窒素処理はキャリアの移動度を向上させる効果が見られた。また、電気抵抗率の大幅の減少に伴い、ゼーベック係数が数倍増加したが(絶対値なら数倍減少)、熱電材料の出力因子、パワーファクターが確実に増加された(添付資料1の表2を参照)。La,In,Biの三種類陽イオンを比較すると、In置換の多結晶試料が最も小さな電気抵抗率を示し、室温で15mΩcmに達した。Inの置換による電子ドーピングはCd_3TeO_6の導電性の向上に最も有効であることが分かった。Cd_3TeO_6単結晶およびCd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶は自己フラックス法によって合成された。得られた単結晶は全て針状結晶であり、長さは36mmであった。Cd_3TeO_6単結晶は黄色を呈していたが、Cd_<3-x>In_xTeO_6及びCd_<3-x>La_xTeO_6単結晶は緑色、Cd_<3-x>Bi_xTeO_6単結晶は茶褐色であった。それぞれの単結晶の色は、多結晶体試料と対応していた。蛍光X線解析の結果により、電子ドープ型Cd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶はAイオンの種類によらず、全ての単結晶において置換量xは0.020.03であった。得られた全ての単結晶の格子定数は、0.02Å、0.1°の範囲内で文献値と一致した。Cd_3TeO_6単結晶の電気抵抗率は半導体的な振る舞いを示し、室温で1.2mΩcmであった。電子ドープ型Cd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶では金属的な振る舞いを示し、室温での抵抗率は10^<-1>mΩcmのオーダーであった。得られた単結晶のゼーベック係数は、全て負であり、電子が伝導キャリアであることが分かた。Cd_3TeO_6単結晶のゼーベック係数は大きなも値であったが、電子ドープ型Cd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶は減少した。しかし、三価陽イオンの微量置換による電気抵抗率の大幅な減少が、熱電性能指標であるパワーファクター(PF=S^2/ρ)の上昇を促進した。Cd_<3-x>In_xTeO_6単結晶は室温においてパワーファクターは4×10^<-4>W/mK^2であった。この値は、現在、n型酸化物熱電変換材料中で最も良いとされるBa_<0.4>Sr_<0.6>PbO_3の二倍以上である。

合成された試料について、電気抵抗率、ホール係数およびゼーベック係数の温度依存性を測定され、室温における熱伝導率の評価も行った。その結果、高原子価イオンのCd^<2+>の置換により、電子キャリアが導入され、その濃度が数倍から数十倍増加した。800°Cでの窒素処理はキャリアの移動度を向上させる効果が見られた。また、電気抵抗率の大幅の減少に伴い、ゼーベック係数が数倍増加したが(絶対値なら数倍減少)、熱電材料の出力因子、パワーファクターが確実に増加された(添付資料1の表2を参照)。La,In,Biの三種類陽イオンを比較すると、In置換の多結晶試料が最も小さな電気抵抗率を示し、室温で15mΩcmに達した。Inの置換による電子ドーピングはCd_3TeO_6の導電性の向上に最も有効であることが分かった。Cd_3TeO_6単結晶およびCd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶は自己フラックス法によって合成された。得られた単結晶は全て針状結晶であり、長さは36mmであった。Cd_3TeO_6単結晶は黄色を呈していたが、Cd_<3-x>In_xTeO_6及びCd_<3-x>La_xTeO_6単結晶は緑色、Cd_<3-x>Bi_xTeO_6単結晶は茶褐色であった。それぞれの単結晶の色は、多結晶体試料と対応していた。蛍光X線解析の結果により、電子ドープ型Cd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶はAイオンの種類によらず、全ての単結晶において置換量xは0.020.03であった。得られた全ての単結晶の格子定数は、0.02Å、0.1°の範囲内で文献値と一致した。Cd_3TeO_6単結晶の電気抵抗率は半導体的な振る舞いを示し、室温で1.2mΩcmであった。電子ドープ型Cd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶では金属的な振る舞いを示し、室温での抵抗率は10^<-1>mΩcmのオーダーであった。得られた単結晶のゼーベック係数は、全て負であり、電子が伝導キャリアであることが分かた。Cd_3TeO_6単結晶のゼーベック係数は大きなも値であったが、電子ドープ型Cd_<3-x>A_xTeO_6(A=In,La,Bi)単結晶は減少した。しかし、三価陽イオンの微量置換による電気抵抗率の大幅な減少が、熱電性能指標であるパワーファクター(PF=S^2/ρ)の上昇を促進した。Cd_<3-x>In_xTeO_6単結晶は室温においてパワーファクターは4×10^<-4>W/mK^2であった。この値は、現在、n型酸化物熱電変換材料中で最も良いとされるBa_<0.4>Sr_<0.6>PbO_3の二倍以上である。最外殻電子状態が共に4d^<10>であるCd^<2+>とTe^<6+>で構成されているCd_3TeO_6は不対電子を持たないため、本来は絶縁性を示すと思われる。しかし、この物質は電子ドーピングにより、高い伝導性を持つようになることが本研究で明らかにした。本研究では、主に窒素雰囲気中の熱処理によるCd_3TeO_6試料の還元および少量三価陽イオン(In^<3+>またはLa^<3+>、Bi^<3+>)によるCd^<2+>の置換が行い、Cd_3TeO_6への電子ドーピングを試みた。Cd^<2+>を微量In^<3+>またはLa^<3+>で置換し、更に窒素雰囲気下の熱処理で酸素欠損を導入することにより、得られた多結晶体Cd_3TeO_6はいずれも高い電気伝導性を示し、室温での電気抵抗率は数mΩcm程度の低抵抗に達成した。また、それらの電気抵抗率は低い温度依存性を示し、その値は殆ど一定であった。
多重格子法を用いた星間磁気雲の重力収縮の研究

当研究では、軸対称2次元磁気流体力学(MHD)コードおよびCGS法を用いた軸対称2次元ポアッソン方程式解法を完成し、等温星間磁気雲の重力収縮の時間変化を追跡した。動的重力収縮過程においては密度分布が中心集中したものになることが知られている。これに対応するため、中心付近で細かな空間分解能を持ちつつ、周辺部では不必要に細かな空間分割をすることなく計算できる方法である「多重格子法」を、新たにこの問題に適用した。1.これにより、次のような結果が得られた。(1)この動的収縮過程で、星間雲は磁場に垂直な円盤を形成すること。(2)この円盤は、相似的進化をすること。すなわち、円盤の赤道面上でρ(r)∝γ^<-2>、B_z (γ) ∝γ^<-1>、σ(γ) ∝γ^<-1>といった特徴的な指数を持つ分布に漸近する。2.さらに、有限の時間で分布は中心で特異的なものに近付くが、この後の進化を中心に「吸い込み格子」(その内部にはいった物質をすべて吸い込む格子点で、中心の原始星あるいは原始星円盤への降着を近似的に表現している)を置いて調べた。これから、次のような結果が得られた。(1)その後は、円盤内に外向きの衝撃波を伴う重力降着という形で進化し、(2)その時の降着率は、Shuの得た標準的な値の数倍から数10倍に達する。星間雲から星への進化過程を計算機シミュレーションによって詳しく研究することを目的として、空間高解像度の多重格子法を開発し、これを用いて初期に平衡状態にあった星間雲の重力収縮過程を調べた。星間雲の収縮は、縮まろうとする自身の重力とそれを引き留めようとする圧力、遠心力、磁気力のかねあいで決まる。これらをすべて取り入れて星間磁気雲収縮を調べることはこれまでほとんど行われていなかった。それは、密度が何桁も上昇する自己重力収縮過程において、角運動量の輸送や磁束の保存などを、正確に計算することが困難であったためである。今回、多重格子法によって高解像度の計算が可能になったことにより、2次元軸対称の条件の元でこれらを調べることができるようになった。その結果、暴走的な収縮が起こっている途中に星に成長する部分と星間雲として残される部分の間に、角運動量の分配が起こり、星となる部分の比角運動量はそれ以外の部分のそれに比べて1/100程度まで減少することが明らかとなった。これは星の持っている角運動量が母体の星間雲のそれに比べて非常に少ないといういわゆる「星の角運動量問題」を解く手がかりを与えるものである。なお国立天文台に平成8年1月に導入されたスーパーコンピューターシステムに適した自己重力を含む磁気流体力学方程式を解く場合の高速の並列化技法についても調べた。これに対応するため、中心布近で細かな空間分解能を持ちつつ、周辺部では不必要に細かな空間分割をすることなく計算できる方法である「多重格子法」を、新たにこの問題に適用した。すなわち、円盤の赤道面上でp(γ)αγ^<-2>、B_Z(γ)αγ^<-1>,σαγ^<-1>といった特徴的な指数を持つ分布に漸近する。

2.さらに、有限の時間で分布は中心で特異的なものに近付くが、この後の進化を中心に「吸い込み格子」(その内部にはいった物質をすべて吸い込む格子で、中心の原始星あるいは原始星円盤への降着を近似的に表現している)を置いて調べた。これから、次のような結果が得られた。(1)その後は、円盤内に外向きの衝撃波を伴う重力降着という形で進化し、(2)その時の降着率は、Shuの得た標準的な値の数倍から数10倍に達する。
速度拡張アルゴリズムを導入した超音波パルスドップラ法による高精度流量計の開発

超音波パルスドップラ法を用いた速度分布計測において、二周期法に基づく速度拡張アルゴリズムを導入した。流量算出誤差に大きく影響する壁面近傍での計測の不確かさを低減することを目的とし、マルチウェイブ超音波法を導入した。本手法では、測定体積が小さい高周波数で壁面近傍の速度分布を計測し、基本周波数の低い超音波でセンサから遠い領域を計測した。得られた速度分布を組み合わせて周積分することで、従来の手法に比べて6倍程度の高流量を高精度に計測可能であることを示した。超音波パルスドップラ法における計測速度限界拡張手法として、異なる送波周期で交互に超音波パルスの送受信を行う二周期法を用い、速度分布計測を実施した。その結果、計測可能な最大速度を拡張するにつれて、S/Nの低下により速度分布の計測精度が低下した。そこで、パルスドップラ法の解析に一般的に用いられる手法(自己相関法)によって速度を算出し、速度の折り返し回数を二周期法によって予測する補正手法を導入した計測システムを構築した。その結果、二周期法に比べて大幅に計測精度の向上を実現することができたが、二周期法による精度が大幅に悪い条件では、折り返し数の予測精度が低下し、得られた速度分布の一部に誤差が含まれることが分かった。そこで、二周期法による速度分布に移動平均を導入することを新たに提案し、計測アルゴリズムへの導入を行った。予備実験として、既存のアクリル製水平ダクトにおいて速度分布計測を実施し、レーザドップラ流速計による速度分布計測と比較することで、本手法によって計測精度が向上することを確認した。さらに流量測定への適用性を確認するため、産業技術総合研究所の水流量校正設備を用いた実験を実施した。配管径200mmの水平円管流路において、流量:80m3/h500m3/h、速度分布のサンプリング時間を280msと設定して計測した。その結果、速度が速い条件ほど測定体積を大きくする必要があることが分かった。これは反射体が測定体積を通過する時間とパルス送波間隔に関係し、計測する速度に対して必要とされる最低の測定体積存在することを示した。測定体積を適切に設定することで、従来手法において同条件で計測可能な流量の約6倍の流量である500m3/hの条件で、誤差1%以下で流量評価が可能であることを示した。前年度までに構築した計測限界速度拡張法では、速い速度を計測するために、より大きな測定体積に設定する必要があることが分かった。しかしながら、測定線方向の測定体積を増加させることは、速度勾配の大きな領域、すなわち管内流における壁面近傍において計測の不確かさが増大する。さらに、速度分布から流量を算出するためには、得られた速度分布を周積分することから、それに伴う離散化誤差が増大し、流量計測程誤差が増加するといった問題が生じた。これを解決するために、マルチウェイブ超音波法の導入を行った。マルチウェイブ超音波法は、中心部に周波数の高い発振素子を配置し、その外側に同心円状の低周波数の発振素子を配置した超音波センサであり、従来は混相流計測を目的に用いられてきたものである。本トランスデューサを用いる手法を提案した。すなわち、測定体積の小さな高い周波数により壁面近傍のみの速度分布を計測し、測定体積を大きく設定した低い周波数によって、センサから遠い領域の速度分布を計測する手法を導入し、システムの構築を行った。流量測定への適用性を確認するため、産業技術総合研究所の水流量校正設備を用いた実験を実施した。配管径200mmの水平円管流路において、流量:80m3/h320m3/hの条件において流量計測を実施し、本手法を導入することで精度向上が実現することを、実験により示した。また、速度拡張法の各種パラメータによる計測の不確かさに与える影響を評価するため、回転円筒試験装置を構築した。計測対象は従来手法における計測限界速度の7倍程度となることから、シリンダの内径412 mmとすることで、直径200 mm程度における計測条件を模擬できるものとした。これにより、各種パラメータの違いによる速度計測の不確かさを評価可能とし、予備実験として速度と測定体積の関係について評価した。初年度の課題となった測定体積の問題を解決する手法として、当初予定していなかったマルチウェイブ超音波法による計測を考案し、理論的・実験的にその有効性を確認できた。そのため、当初の目的に対して順調に研究が進展している。理論速度を幾何学的に決定できる回転円筒装置も構築済みであり、各種パラメータによる計測速度への影響を詳細に検討できる段階になっている。既存の流量計では適用困難な流れ場における配管流量計測への適用性について検討し,既存の伝搬時間差式(TOF)超音波流量計の適用性向上を実現するため,TOFと流速分布式によるハイブリッド式超音波流量計のシステムを構築した。システムは,送受信に用いるセンサと受信用のセンサ,パルサレシーバ,高速デジタイザおよびPCによって構成されている。構築したシステムでは,一方向から超音波パルスを送信し,そのパルスを反対側に設置した受信用センサで受信するとともに,送信したセンサによってもエコー信号を受信する。それにより,伝搬超音波による伝搬時間差と,エコー法による速度分布計測を同時に実現可能とした。このシステムを用いて, 90度ベンド部が設置された配管を想定し,配管内に邪魔板を挿入した配管径200mmの水平円管流路において、流量:80m3/h320m3/hの条件において流量計測を実施した。

伝搬時間と速度分布の同時計測により,測定線上の線平均流速の時間変化が,超音波の伝搬時間と比例していることを実験的に確認し,同時計測を行うことで非定常流においてもハイブリッド式流量計によって,TOFの校正が可能であることを示した。さらに非軸対象流においても,計測線の数による流量算出誤差について評価した結果,三つの測定線で速度分布を計測することで,偏流のある条件においても誤差0.5%で計測可能であることを示した。更に,偏流においても高精度に流量計測が可能である速度分布式の特徴を生かし,速度分布式によって流量計測を行い,その結果を用いて伝搬時間と流量との変換係数(PF)を決定する手法について検討した。その結果,速度分布式において三測定線でPFを決定することで,常時においては偏流の生じる条件においても,一測定線によるTOF計測でも誤差1%以下で流量計測が可能であることを示した。超音波パルスドップラ法を用いた速度分布計測において、二周期法に基づく速度拡張アルゴリズムを導入した。流量算出誤差に大きく影響する壁面近傍での計測の不確かさを低減することを目的とし、マルチウェイブ超音波法を導入した。本手法では、測定体積が小さい高周波数で壁面近傍の速度分布を計測し、基本周波数の低い超音波でセンサから遠い領域を計測した。得られた速度分布を組み合わせて周積分することで、従来の手法に比べて6倍程度の高流量を高精度に計測可能であることを示した。初年度は、二周期法を応用した速度拡張アルゴリズムの構築および計測システムの構築を実施し、試験流路における適用性の検証を行うことを予定していた。それに対し、予定していた計測システムの構築が完成し、試験流路での精度確認が順調にできたため、2年目以降に予定していた実機適用性の検討に関しても、予定を早めて実施可能となり、本システムの有効性についての検証が順調に進展している。これまでに導入したパルスドップラ法における速度拡張手法では、速度拡張数や測定体積など、従来手法では考慮されていなかった多くのパラメータが計測の不確かさに影響することが考えられる。そこで今年度構築した回転円筒装置を用い、各種パラメータによる計測精度への影響評価を行う。また、反射体があまり多くない低S/N条件における計測精度を向上させる手法として、ドップラ信号強度に基づく反射信号の選別、およびスペクトル解析による計測精度向上アルゴリズムの構築を実施する。超音波の伝播時間と速度分布の関係を解明するため、パルスドップラ法による速度分布と伝播時間を同時計測するためのシステムを構築する。産業技術総合研究所所有の高レイノルズ数大型実験流路を用いて、構築したシステムによる計測を実施し、伝播時間の変動に対する速度分布の影響を評価する。さらに偏流の生じる条件において伝播時間差式超音波流量計と比較し、本手法の有効性を示す。混相熱流体これまでに導入したパルスドップラ法における速度拡張手法では、高速流になるほど測定体積を大きくする必要があることが分かった。そのため、壁面近傍では計測誤差が大きくなるため、測定体積の可変による精度向上手法の導入について検討する。これには、複数の超音波素子を同心円状に配置したマルチウェイブ超音波センサが有効であると考えられるため、導入を行う。
培養歯根膜細胞中の組織幹細胞を用いた歯周組織再生療法確立のための基礎的研究

平成20年度:ヒト歯根膜中に存在するSide Population(SP)細胞で特徴的なフェノタイプの検討を行ったが、このSP細胞は必ずしも間葉系幹細胞が豊富に存在する細胞集団ではないことが明らかになった。平成21年度:ヒト歯根膜細胞の骨分化誘導過程におけるTwistと各種BMP antagonistの発現動態を検討したところ、ヒト歯根膜細胞は恒常的にTwist, Gremlin, Follistatinを発現して自らの骨芽細胞様分化を抑制的に制御しており、骨芽細胞様分化が誘導されると、TwistとGremlin/Follistatinはその発現がそれぞれ促進的、抑制的に制御され、この細胞の骨芽細胞様分化を調節している可能性があることが明らかになった。また、ヒト歯根膜細胞中に存在するAlkaline phosphatase(ALP)陽性細胞と陰性細胞の特徴を検討し、ALP+細胞は骨芽細胞様の細胞集団であり、一方、ALP-細胞は細胞増殖能が高く、骨芽細胞様の分化能が乏しい線維芽細胞様の細胞集団であること、また、Biglycanは特にALP+細胞における骨芽細胞様分化を促進的に制御しており、一方Decorinは骨芽細胞様分化の誘導過程で発現が増加し、両細胞の石灰化を抑制的に制御している可能性があることが明らかになった。平成22年度:ヒト歯根膜から回収した細胞からFACSで分取したCD271+/CD90+の細胞をsingle cell cultureし、間葉系幹細胞(MSC)の特徴を有するクローンを獲得する試みを行い、CD271とCD90は歯根膜からMSCを純化するためのマーカーになり得ることが明らかになった。近年、細胞周期や薬剤耐性に関与するポンプ状分子を介してHoechst色素を汲み出す細胞分画であるSide Population (SP)細胞分画中には、多臓器に分化可能な最も未熟な臓器幹細胞が存在する可能性があることが示された。一方、培養歯根膜細胞中には各種間葉系細胞の前駆細胞や更に未分化な幹細胞が存在していると考えられているが、培養ヒト歯根膜細胞中にもSP細胞分画が存在することがKawanabeらによって明らかにされた。そこで本研究では、培養ヒト歯根膜細胞中に存在するSP細胞で特徴的なフェノタイプの検討を行った。【材料と方法】(2)SP細胞とMP細胞の増殖能と多分化能をcell countならびに免疫染色で比較検討した。【結果】【考察】本研究の結果から、SP細胞はMP細胞と比較して間葉系幹細胞が豊富に存在する細胞集団であると考えられる。ヒト歯根膜細胞の骨分化誘導過程におけるTwistと各種BMP antagonistの発現動態:ヒト歯根膜細胞を骨分化誘導培地(ODM)で培養すると骨芽細胞様分化の促進が認められ、これには内因性のBMP-2/4が関与していた。また、この細胞は恒常的にTwistとBMP antagonistであるGremlinとFollistatinを発現しており、この内Twistの発現はODMで培養あるいはBMP-2刺激することで増加した。一方、Gremlin, Follistatinの発現はODMで培養すると減少したが、BMP-2はこれを変化させなかった。また、Gremlin, Follistatinの精製蛋白は共に、ODMで誘導される骨芽細胞様分化を抑制した。すなわち、ヒト歯根膜細胞は恒常的にTwist, Gremlin, Follistatinを発現して自らの骨芽細胞様分化を抑制的に制御しており、骨芽細胞様分化が誘導されると、TwistとGremlin/Follistatinはその発現がそれぞれ促進的、抑制的に制御され、この細胞の骨芽細胞様分化を調節している可能性がある。ヒト歯根膜細胞中に存在するアルカリフォスファターゼ陽性細胞と陰性細胞の特徴:ヒト歯根膜細胞からフローサイトメトリーでAlkaline phosphatase(ALP)

陽性の細胞集団(ALP+細胞)とALP陰性の細胞集団(ALP-細胞)を分取し、両細胞の特徴を比較した結果、ALP+細胞は骨芽細胞様の細胞集団であり、一方、ALP-細胞は細胞増殖能が高く、骨芽細胞様の分化能が乏しい線維芽細胞様の細胞集団であった。また、Biglycanは特にALP+細胞における骨芽細胞様分化を促進的に制御しており、一方Decorinは骨芽細胞様分化の誘導過程で発現が増加し、両細胞の石灰化を抑制的に制御している可能性がある。本年度は、ヒト歯根膜から回収した細胞からFACSで分取したCD271+/CD90+の細胞をsingle cell cultureし、間葉系肝細胞(MSC)の特徴を有するクローンを獲得する試みを行い、以下に示す結果を得た。(1)ヒト歯根膜から回収した細胞における種々のMSCマーカーの発現の確認:ヒト歯根膜からコラゲナーゼ処理で回収したPI-細胞中における、CD90以外のMSCマーカー(CD146, CD166, CD105, CD73, CD271, CD49f)の陽性細胞率は低かった。また、このPI-細胞は、効率良く骨芽細胞と軟骨細胞に分化したが、脂肪細胞への分化能を有する細胞はヒト骨髄MSCと比較して著しく少なかった(全細胞中の0.26%)。(2)ヒト歯根膜からのCD271+/CD90+細胞の回収とCFU-F形成能の評価:3つのPDL cellsのPI-細胞中には、CD271+/CD90+細胞が平均5.62%存在していた。そこで、FACSで分取した4分画の細胞を其々96wellプレートでsingle cell cultureすると、CD271+/CD90+細胞は高いCFU-F活性を示した(CFU-Fを形成したクローン数:平均14.3個)。また、CD271+/CD90+クローンの内、平均9.3個のクローンはP3まで増殖能を維持していた。さらに、PI-細胞では、MSC様(骨芽細胞、脂肪細胞、軟骨細胞への分化能を有する)のクローンは認められなかったが、CD271+/CD90+細胞では、平均2.7個のクローンがMSC様であった。また、このMSC様クローンは、P0-P3までほぼ一定の増殖を示した。以上の結果から、CD271とCD90は歯根膜からMSCを純化するためのマーカーになり得ると考える。
高等学校と警察が連携して行うボランティア活動の効果に関する実証的研究

熊本県玉名市における「高校生防犯ボランティア組織ボウハンティア」(以下,ボウハンティア)について実証的調査を行った。ボウハンティア(2005年6月結成)は「防犯」と「ボランティア」を合わせた造語で,高校生が自主的に地域活動に参加し,地域に貢献することを目的としており,様々な交通安全活動や地域安全活動に取り組んでいる。玉名市内の高等学校5校が活動に取り組んでいるが,教育課程上の活動の位置づけは学校によって異なっている。ボウハンティアの認知状況について,知っている生徒は約7割,ボウハンティアの一員である自覚を持っている生徒は約3割という状況であった。また,ボウハンティアの活動の中で大きなイベントであるボウハンティア音楽祭に関して,見たことがある生徒は約7割,舞台で発表したり運営に関わったことがある生徒は約1割という結果であった。生徒対象インタビューでは,ボウハンティアの活動に参加して初めて,それが「ボウハンティア」であるということを理解していることが明らかになった。教師対象インタビューでも同様の見解が示されており,できるだけ多くの生徒に参加の機会を提供することの必要性が明示された。今後のボウハンティアについては,高校生の見解を総括すると,ボウハンティアの原点に立ち戻って,その在り方を再考する必要性が示された。それに関して,課題としては,活動のための時間の確保・調整を懸念していることがわかった。これは,高校生だけで解決できるものではなく,学校として取り組むべき課題であることが明らかになった。調査対象地域の学校・警察等との連絡・調整が順調に進んでおり,生徒対象の質問紙調査・聞き取り調査,教師対象の聞き取り調査,高校生の活動の参観など,主たる調査活動にも取り組むことができている。これまで調査してきた他地域(青森県,愛媛県西条市)との比較検討及び補足調査を実施することで,高等学校と警察が連携したボランティア活動について,より多面的・多角的に分析・考察ができる。高校生が,学校と警察が連携して行うボランティア活動に取り組むことで,自己認識や規範意識の形成にどのような影響を受けるのか,また,活動を通して得る気づきや学びは何か,質問紙調査(高校生対象),インタビュー調査(高校生・教員対象),活動の参与観察から実証的に検討した。具体的な実践事例として,青森県における「少年非行防止JUMPチーム」に着目した。質問紙調査から,「JUMPチーム」の認知度は,全体では約7割が「知っている」という回答であった。学年差はなかったが,男女差をみると,女子の方が知っている割合が高かった。「JUMPチーム」の活動経験では,小学生の時に「ある」割合が約1割,中学生の時に「ある」割合が2割強,高校生では,「現在活動している」約2%,「過去に活動していたが,今は活動していない」約5%で,合わせても1割に満たなかった。また,高校在学中に「JUMPチーム」の活動を「やってみたい」割合は,約8%であった。自己認識について,小学校・中学校・高等学校全ての段階で「JUMPチーム」の活動経験がある生徒は,いずれかで体験している生徒及び活動経験がない生徒と比較して,利他意識や自己受容に関する項目で得点が高かった。規範意識に関しては,すべての段階で活動経験ある生の方が,交通マナーや私語に関する項目で得点が高かった。生徒対象のインタビュー調査から,小学生・中学生の時は,特に「JUMPチーム」の活動と意識しないで,挨拶運動などに活動に取り組んでいたこと,高校生になってからの活動では,小学生との交流や挨拶運動,学内での諸活動に取り組んでいるが,準備が重要であることや活動の意味を丁寧に考えることが必要であるという認識を抱いていることが示された。また,警察関係者と一緒に活動することで親近感を持つようになり,キャリア形成の一助になっていることを推察することができた。青森県教育委員会,青森県警察本部の協力を得ることができたことで,高等学校におけるインタビュー調査(高校生対象・教員対象),高校生対象質問紙調査,活動の参与観察がスムーズに実施できた。また,「JUMPチーム」の活動に関して,青森全県で実施している活動についても参観することができた。さらに,青森県総合社会教育センターにおいて,「JUMPチーム」の活動に関する基礎資料のほか,青森県における高校生のボランティア活動推進状況を掌握できる資料の確認をすることができた。高等学校と警察が連携して行うボランティア活動の効果を検証するために,愛媛県西条市において「高校生防犯ボランティアC.A.P.」を事例に考察した。2017年9月から10月にかけて実施した高校生対象質問紙調査,高校生対象聞き取り調査,教員対象聞き取り調査,警察関係職員聞き取り調査の結果から,以下のことがわかった。学校と警察が円滑な連携をするためには,警察側はC.A.P.担当教員との引継ぎが重要であると認識していることがわかった。C.A.P.担当教員によって活動への関わり方が変わり得る,あるいは,警察の担当者によっても活動の在り方が変わり得るため,両者の関係性を安定したものにすることがC.A.P.の継続・発展のためには不可欠な要素になることが示された。高校生にしてみると,活動が量的にも広がり,質的にも深まることを意義として捉えていることがわかった。高校生だけではなく,警察関係者や市民も一緒になって活動することが多いため,活動規模の拡充を図ることができることが背景にあった。また,啓発資料の配布や非行防止対策協議会での議論など,高校生だけではできないことが,警察の支援を受けることで可能になり,活動に深みが生まれることになっていた。

さらに,活動を通して高校生自身の防犯意識の涵養にもつながっており,自分自身の意識を深めることにも寄与していることが明示された。教員も,警察との直接的な関わりを通して生徒自身の防犯意識・安全意識などが高まることを成果として捉えていた。それと同時に,生徒が,活動成果を自分自身だけではなく,地域社会にいかに還元するのか,社会貢献意識に気づくきっかけとなっていることも意義としていた。また,警察と一緒の活動を重ねることで関係性が構築できてきて,生徒自身が安心感を持って自分から活動に取り組めるようになっている点に成長を認めていることもわかった。愛媛県西条市内の高等学校5校,愛媛県西条警察署・西条西警察署,愛媛県西条市教育委員会等の協力を得ることができたことで,高等学校におけるインタビュー調査(高校生対象・教員対象),高校生対象質問紙調査,警察職員対象インタビュー調査,活動の参与観察がスムーズに実施できた。また,前年度から継続して,青森県における「JUMPチーム」に関する調査研究を実施することができた。熊本県玉名市における「高校生防犯ボランティア組織ボウハンティア」(以下,ボウハンティア)について実証的調査を行った。ボウハンティア(2005年6月結成)は「防犯」と「ボランティア」を合わせた造語で,高校生が自主的に地域活動に参加し,地域に貢献することを目的としており,様々な交通安全活動や地域安全活動に取り組んでいる。玉名市内の高等学校5校が活動に取り組んでいるが,教育課程上の活動の位置づけは学校によって異なっている。ボウハンティアの認知状況について,知っている生徒は約7割,ボウハンティアの一員である自覚を持っている生徒は約3割という状況であった。また,ボウハンティアの活動の中で大きなイベントであるボウハンティア音楽祭に関して,見たことがある生徒は約7割,舞台で発表したり運営に関わったことがある生徒は約1割という結果であった。生徒対象インタビューでは,ボウハンティアの活動に参加して初めて,それが「ボウハンティア」であるということを理解していることが明らかになった。教師対象インタビューでも同様の見解が示されており,できるだけ多くの生徒に参加の機会を提供することの必要性が明示された。今後のボウハンティアについては,高校生の見解を総括すると,ボウハンティアの原点に立ち戻って,その在り方を再考する必要性が示された。それに関して,課題としては,活動のための時間の確保・調整を懸念していることがわかった。これは,高校生だけで解決できるものではなく,学校として取り組むべき課題であることが明らかになった。調査対象地域の学校・警察等との連絡・調整が順調に進んでおり,生徒対象の質問紙調査・聞き取り調査,教師対象の聞き取り調査,高校生の活動の参観など,主たる調査活動にも取り組むことができている。引き続き青森県の「JUMPチーム」の活動実践について調査研究を進める。それとともに,他自治体・地域において,高等学校と警察が連携してボランティア活動に取り組んでいる事例にも着目して,質問紙調査,インタビュー調査,参与観察などを実施して現状と課題を明らかにすることを試みる。
呼吸性移動臓器に対する炭素線治療における照射マージン最適化の検討

呼吸性移動を伴う臓器の粒子線治療は、高精度な照射を実現するため治療時間が長くなり、照射時間と照射精度のトレードオフを図る必要がある。粒子線は一定の深さで高いエネルギー付与を生じる特性がある。このため、長時間の治療は体内の臓器どうしの相対位置の変動を招き、線量分布は影響を受け乱れてしまう。ゆえに、体内の位置変化に強い治療計画の立案方法や照射方法が求められる。本研究では炭素線スキャニング照射において、肺・肝・膵臓などの体幹部臓器の症例の詳細な解析やシミュレーション評価を通して、照射時間と照射精度のトレードオフを最適化する治療計画法・照射法・実効線量検証法の開発をし、治療の高精度化と効率化を目指す。
日本仏教戒律思想史上における諦忍律師の戒律思想の特微とその影響の研究

(1)諦忍律師(1705ー86)が住持し著作を出した名古屋昭和区の八事山興正寺に所蔵する自筆の戒律書を整理し、刊行された木版本と相違を対校して草稿より見た諦忍の戒律観の推移をみた。(2)興正寺に所蔵する諦忍自筆の書簡や古文書を整理分類した。それによって交流者が明らかになり、その影響も考えることができた。(3)諦忍の著作に反論した著作などと論争点を対照し、論争となった戒律解釈の相違主張を明確にして律師の独創的戒律思想を明らかにした。以上の研究課題を明らかにしたが、特に本年は著作に対して論争を行った隨天と俊鳳妙瑞との論争を明らかにした成果を刊行した。さらに諦忍は、朝鮮通信使使節団とも筆談で交流し、その行列図なども描いていることを明らかにした。また、安永9年5月、安房国に漂着した南京船(元順号)についても諦忍は関心をもち、その船図を弟子に描させている。このように仏教戒律学の代表的人物である諦忍の仏教学以外の行動も明らかにすることができ、文化的知織の高さと世評に対応していた諦忍の側面も明らかとなった。今後、それらの方面の研究を一層深く行い,成果を出したいと考えている。
MEMSセンサによる核沸騰熱伝達メカニズムの解明

本年度は,昨年度までに取得した気泡底部局所温度データからミクロ液膜初期厚さを算出し,従来提案されてきた二つの流体力学モデルを基に液膜形成機構を調べた.まず,壁面温度を用いた伝熱解析により得られた伝熱面表面の局所熱流束をミクロ液膜時間内で積分することにより,センサ位置におけるミクロ液膜初期厚さを算出し,液膜初期厚さの空間分布に関する相関式を作成した.次に,気泡に押しのけられた液体が壁面上に作る速度境界層の厚さが液膜初期厚さを決定するとする境界層モデルと,静的メニスカスとミクロ液膜の間に形成される動的メニスカスにおけるラプラス圧力勾配と粘性力の釣り合いが液膜初期厚さを決定するとする動的メニスカスモデルの二つを用いて液膜形成特性を調べた.結果として,ボンド数Boによって液膜形成機構が異なることが示され,比較的液膜形成速度の大きなBo>15の領域では境界層モデルによって液膜形成特性が説明され,一方,比較的液膜形成速度の小さなBo<15の領域では動的メニスカスモデルによって液膜形成特性が説明可能なことが明らかとなった.また,二つの液膜形成モデルに基づいた実験結果のフィッティングにより90%以上の実験結果を30%以内の誤差で予測可能な無次元液膜厚さに対する実験相関式を作成した.さらに本年度は,プール沸騰実験で構築したMEMS計測技術を応用して,垂直伝熱面のサブクール流動沸騰における気泡底部伝熱面温度の計測を実施し,単一気泡流動沸騰における伝熱素過程を観察した.実験では,流速0.25m/s,サブクール度10K以下の条件で気泡下の伝熱挙動を詳細に示す温度データが取得され,垂直伝熱面の流動沸騰においてもプール沸騰と同様にミクロ液膜の蒸発ドライアウト,ドライアウト領域のリウェッティングが生じていることが明らかとなった.今後は,数値計算技術の検証に資するデータの取得,サブクール流動沸騰伝熱特性の解明を目的として,流速,サブクール度,過熱度を変化させた系統的な実験を行うことを考えている.当初の計画通りミクロ液膜形成の流体力学的特性を調べることが出来た.レーザー干渉法による液相熱輸送計測実験では有効なデータが取得できなかったが,サブクール流動沸騰のMEMS計測では気泡底部の伝熱現象を詳細に示す温度データが取得され,計画以上の成果が得られた.(抄録なし)本研究はMEMSセンサとレーザー干渉法を用いて,沸騰の最小単位ともいえる孤立気泡核沸騰の伝熱メカニズムを調べることが目的である.平成23年度は,MEMSセンサで取得された気泡下局所温度をもとに伝熱解析を行い,壁面熱輸送を定量的に評価した.その結果から,気泡下に形成される厚さ数ミクロンのミクロ液膜の蒸発が水の孤立気泡核沸騰における壁面熱輸送では支配的な伝熱メカニズムであることが明らかとなった.このことは現在盛んに行われている沸騰の数値シミュレーションにおいてミクロ液膜をマイクロスケールで精緻に表現することの重要性を示している.また一方で,気泡内潜熱と壁面熱輸送の比較から,気泡周囲の過熱液相の蒸発によって生じる液相伝熱も気泡成長に重要な役割をもつことが明らかとなり,液相熱輸送計測の重要性が確認された.液相熱輸送計測に関しては,小型マッハツェンダー干渉計を構築するとともに撮影された干渉像をヒルベルト変換による位相算出,最小木探索法による位相接続を用いて温度場へと変換するソフトウエアを開発した.実験ではMEMS伝熱面上で発生させた孤立気泡の成長,離脱上昇過程での液相温度場を計測した.その結果成長気泡が伝熱面上の温度境界層を変形させる様子や離脱気泡が温度境界層を上方へと随伴する様子など沸騰時の巨視的な熱流動場の観察を行うことができた.しかし,本来の目的である液相からの蒸発伝熱は干渉計の分解能の不足から達成されず,今後,レンズの高倍率化,カメラの高解像度化が必要であることが分かった.最後に次年度以降の研究に向け,従来よりも高精度かつ詳細な計測が行えるMEMSセンサを設計製作し,沸騰実験を実施した.計測データからはミクロ液膜の蒸発やドライアウト,ドライアウト領域のリウェッティングなど気泡下の高速かつ局所な伝熱現象が子細に観察され,新たなセンサによって,計測点が増加し,詳細な計測が行えることを確認した.本研究はMEMSセンサとレーザー干渉法を用いて,沸騰の最小単位ともいえる孤立気泡核沸騰の伝熱メカニズムを調べることが目的である.平成24年度は,壁面熱輸送特性に関する研究では前年度開発したMEMSセンサを使用し,飽和沸騰条件で沸騰気泡下の伝熱面温度計測実験を実施した.また,気泡下局所温度を境界条件とする伝熱解析を行い,壁面熱輸送を定量的に評価した.その結果から,壁面熱輸送において支配的な伝熱メカニズムであることが前年度の研究で明らかとなったミクロ液膜蒸発の伝熱特性を詳細に調べた.その結果,気泡成長量を10としたときのミクロ液膜の蒸発と過熱液層の蒸発の割合が気泡成長初期から中期にかけては4:6から7:3の割合で推移し,気泡成長の緩やかな後期では気泡の成長はほぼ全て過熱液層からの蒸発によるという気泡成長特性が明らかとなった.また,気泡離脱時におけるミクロ液膜蒸発熱量と気泡内潜熱の比較からミクロ液膜蒸発の気泡成長に対する寄与を調べた.その結果ミクロ液膜蒸発の寄与は本実験における過熱度範囲8K15Kにおいて約50%でほぼ一定であるという結果が得られた.

レーザー干渉法を用いた液相熱輸送特性に関する実験では,前年度明確とした光学系の改善策を踏まえ,フルハイビジョンハイスピードカメラと高倍率なレンズを導入し,空間分解能を約3ミクロンに向上させた高速顕微干渉計により沸騰気泡周囲液相温度場の可視化実験を行った.その結果,これまで分解能不足により捉えられなかった,気液界面近傍の厚さ30ミクロン程度の蒸発熱輸送を駆動する温度境界層の観察に成功した.今後はこの計測結果をもとに蒸発熱輸送の時空間的分布を示し,液相熱輸送特性を調べていく.本年度は,昨年度までに取得した気泡底部局所温度データからミクロ液膜初期厚さを算出し,従来提案されてきた二つの流体力学モデルを基に液膜形成機構を調べた.まず,壁面温度を用いた伝熱解析により得られた伝熱面表面の局所熱流束をミクロ液膜時間内で積分することにより,センサ位置におけるミクロ液膜初期厚さを算出し,液膜初期厚さの空間分布に関する相関式を作成した.次に,気泡に押しのけられた液体が壁面上に作る速度境界層の厚さが液膜初期厚さを決定するとする境界層モデルと,静的メニスカスとミクロ液膜の間に形成される動的メニスカスにおけるラプラス圧力勾配と粘性力の釣り合いが液膜初期厚さを決定するとする動的メニスカスモデルの二つを用いて液膜形成特性を調べた.結果として,ボンド数Boによって液膜形成機構が異なることが示され,比較的液膜形成速度の大きなBo>15の領域では境界層モデルによって液膜形成特性が説明され,一方,比較的液膜形成速度の小さなBo<15の領域では動的メニスカスモデルによって液膜形成特性が説明可能なことが明らかとなった.また,二つの液膜形成モデルに基づいた実験結果のフィッティングにより90%以上の実験結果を30%以内の誤差で予測可能な無次元液膜厚さに対する実験相関式を作成した.さらに本年度は,プール沸騰実験で構築したMEMS計測技術を応用して,垂直伝熱面のサブクール流動沸騰における気泡底部伝熱面温度の計測を実施し,単一気泡流動沸騰における伝熱素過程を観察した.実験では,流速0.25m/s,サブクール度10K以下の条件で気泡下の伝熱挙動を詳細に示す温度データが取得され,垂直伝熱面の流動沸騰においてもプール沸騰と同様にミクロ液膜の蒸発ドライアウト,ドライアウト領域のリウェッティングが生じていることが明らかとなった.今後は,数値計算技術の検証に資するデータの取得,サブクール流動沸騰伝熱特性の解明を目的として,流速,サブクール度,過熱度を変化させた系統的な実験を行うことを考えている.壁面熱輸送に関しては計画通り伝熱解析手法を構築し,主要な伝熱メカニズムを同定することができ,次年度以降のより詳細な計測に向けて新たな沸騰用MEMSセンサの開発を行った.液相熱輸送に関しては巨視的な温度場を計測できたものの解像度の不足により熱輸送計測に至らなかったが,簡易の二次元対流熱伝導計算から液相熱輸送計測に必要な計測系の改善点を明らかとした.前年度開発したMEMSセンサを用いて飽和沸騰条件におけるデータを収集し,ミクロ液膜蒸発の気泡成長に対する寄与などの壁面熱輸送特性を詳細に調べることが出来た.液相熱輸送特性については,前年度明らかとした改善策を踏まえて干渉計の空間分解能を3ミクロンまで向上させ,沸騰気泡周囲の液相温度場を計測した.その結果,気泡周囲の蒸発温度境界層を観察することに成功した.当初の計画通りミクロ液膜形成の流体力学的特性を調べることが出来た.
インクルーシブな身体活動の実施が児童の相互理解に及ぼす影響の包括的評価手法の開発

助成最終年度においては、再度、他者に対する関心度・集中度を惹起する葛藤場面を含んだ提示課題の作成と、同課題の提示に対する両眼の眼球運動と唾液中コルチゾールの心理・生理的な指標による評価の可能性および、両指標間の関連性について、成人の被験者を対象に検討した。1.障がいに関する葛藤場面(障がい児・者の身体活動を題材の一部に含む)を盛り込んだ提示課題を作成する2.被験者(成人)に1.で作成した課題を提示し、そのときの反応を質問紙およびビデオ撮影による行動観察と、両眼の眼球運動の軌跡測定結果、唾液中のコルチゾール濃度の測定結果と対照し、検討を行う。9名の大学生に1.で作成した提示課題を各々1分間凝視させた後、自己の対応判断を2分間口頭で述べさせた。凝視時及び回答時の両眼の眼球運動の測定は、頭部に装着した測定装置(TalkEye II)により行った。実験開始前、終了直後に唾液を採取し、唾液中のコルチゾール濃度について分析を行った。また、対照実験として、同一被験者に計算課題を課し、課題遂行前後での唾液中コルチゾール濃度について分析を行った。その結果、唾液中のコルチゾール濃度は対照実験では明確な変化がみられなかったが、提示課題に対する回答前後では有意に減少した(p<0.05)。また、唾液中コルチゾール濃度の変化と両眼眼球運動の分散度との間にも明確な関係は認められず、被験者のストレス反応性や統制力との関係も確認できなかった。以上の結果は、本研究で作成した比較的低刺激のストレス課題に対する生理心理的な応答を、眼球運動や唾液中コルチゾール濃度の変化などの指標を用いて評価することの困難さを示しており、本研究が意図した、インクルーシブな身体活動の経験の有無がこのような生理心理ストレスに対する応答に影響をおよぼすかどうかについての検討を行うには、さらに研究手法・評価手法の詳細な検討が必要である。助成初年度は、他者に対する関心度・集中度を惹起する葛藤場面を含んだ提示課題の作成と、同課題の提示に対する両眼の眼球運動と唾液中コルチゾールの心理・生理的な指標による評価の可能性および、両指標間の関連性について、成人の被験者を対象に検討した。1)大学生265名を対象に、身体的差異が大きく、戸惑いや困惑を覚えるのはどういう対象に対して、どういう場面状況においてかという設問を課した。その結果、上位項目として、車いすのひとへの対応、聴覚障がいのひとに対する対応、身体障がいのある子どもたちへの対応、視覚障がいのあるひとへの対応、知的障がいのある子どもたちへの対応が挙げられた。これに基づき、これら5つの対応に関して葛藤場面となる可能性のある状況から構成される提示課題(スライド)を作成した。2)10名の被験者に1)で作成した提示課題をそれぞれ1分間凝視させた後、自己の対応判断を2分間口頭で述べさせた。実験開始前、終了直後および実験終了5分後に唾液を採取し、唾液中のコルチゾール濃度について分析を行った。その結果,10名中4名において実験終了時にコルチゾール濃度が上昇したが、全体としては有意な変化は認められず、また唾液中コルチゾール濃度の変化と両眼眼球運動の分散度との間にも明確な関係は認められなかった。唾液中コルチゾール濃度と眼球運動の分散度はともに、被験者の集中度・関心度・ストレス度をよく表すとされているが、今回の実験では提示課題に対して一定の有意な反応が認められず、両者間にも明確な関係が観察されなかったことから、まず、提示課題を再検討することが必要である。また、被験者個人のストレス反応性、統制力についての情報を収集・加味したうえで検討を進めていくことが重要であると思われる。

以上の結果は、本研究で作成した比較的低刺激のストレス課題に対する生理心理的な応答を、眼球運動や唾液中コルチゾール濃度の変化などの指標を用いて評価することの困難さを示しており、本研究が意図した、インクルーシブな身体活動の経験の有無がこのような生理心理ストレスに対する応答に影響をおよぼすかどうかについての検討を行うには、さらに研究手法・評価手法の詳細な検討が必要である。