hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
GIPシグナルによるエネルギー代謝調節機構の解明

これまで申請者は、GIPシグナル遮断より高脂肪食下では脂肪が通常より燃焼され肥満が抑制されること示してきた。しかしながら、GIPはインスリンと一部類似の機能を持ちインスリンと協調的に働くため、GIPのエネルギー代謝における役割をインスリンと対比して論じることは不可能であった。今年度はGIPシグナルとインスリンシグナルとの関係をより明らかにするため、GIP受容体(GIPR)欠損マウスとインスリンシグナルの減弱したインスリン受容体基質(IRS-1)欠損マウスを交配しダブル欠損マウスを作製して解析した。ダブル欠損マウスは、IRS-1欠損マウスに比較し、脂肪重量が減少しており、明期において低い呼吸商と高い脂肪燃焼を示した。これは高脂肪食下と同様、インスリンシグナルが減弱した状況下においては、GIPは栄養素としての脂肪利用を抑え、脂肪を蓄積させていることを示している。申請者は、さらにGIPR欠損による脂肪利用亢進のメカニズムを解析するため遺伝子発現を調べた。肝臓では遊離脂肪酸の取り込みに重要なCD36や熱産生に重要な役割を果たすUCP2の発現が上昇しており、筋肉ではβ酸化の律速酵素である3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase(HD)の発現上昇が確認された。また、HDの活性化は酵素学的にも証明された。以上のことから、高脂肪食下やインスリンシグナル減弱下など、GIPシグナルがインスリンシグナルに比較して相対的に強くなる場合では、栄養素は脂肪細胞へより多く向かい脂肪蓄積が増大する。一方、GIPシグナルが遮断されGIPシグナルがインスリンシグナルに対して相対的に弱くなる場合では、栄養素は筋肉や肝臓へ向かいUCPやβ酸化を介して燃焼される。3年にわたる研究を通して、GIPが栄養素の流れのスイッチングを担っていることとそれを支える分子基盤の一端を明らかにすることができた。国民栄養調査による統計では、一人当たりの総エネルギー摂取量は1970年をピークにその後は漸減傾向にあるが、総エネルギーに占める脂肪エネルギー比は漸増し適正比率の25%を越えている。一方、BMIは脂肪エネルギー比に相関し男女共に増加傾向を示している。これらの疫学的な知見は、エネルギー摂取量のみならず脂肪摂取そのものがヒトの肥満の成因に深くかかわっていることを示している。脂肪は、消化管ホルモンGastric inhibitory polypeptide (GIP)の強力な分泌刺激であり、GIPシグナルを欠損した個体では、過食や高脂肪食による肥満に対し抵抗性を示す。申請者は、GIP受容体欠損マウスにおけるエネルギー代謝を検討したところ、高脂肪食負荷前は、野生型およびGIP受容体欠損マウス間で差は認められないものの、3週間負荷した後ではGIP受容体欠損マウスが明期(休眠期)に脂肪を多く燃焼していた。また、野生型マウスでは、高脂肪食負荷により酸素消費率が次第に低下していくのに対し、GIP受容体欠損マウスでは酸素消費率は常に不変であった。しかしながら、肥満形成時のこのようなエネルギー代謝変化がどうして起こるのかは現在のところ全く不明である。本研究では、このGIPシグナルによって仲介されるエネルギー代謝変化と肥満発症の因果関係を解明する。平成15年度は、通常食(脂質13%、炭水化物60%、蛋白質27%;3.57Kcal/g)と、高脂肪食(脂質45%、炭水化物35%、蛋白質20%;3.57Kcal/g)を調製し、野生型マウスおよびGIP受容体欠損マウスを用いて継時的に体重変化、酸素消費、脂肪消費を詳細に調べ、代謝変化が起こり始める時期を比較した。野生型C57BL6マウスを、2群に分け代謝測定を行い両群に差がないことを確認した上で、一方には通常食、もう一方には高脂肪食を負荷した。体重は既に3週目より高脂肪食群で有意に上昇し始めた。このとき脂肪消費は高脂肪食群で徐々に上昇し始め、約5週ののち定常状態に達した。これは、高脂肪食の脂肪含率に合致した。酸素消費量は9週目以降より高脂肪食群で低下した。一方GIP受容体欠損マウスでは、高脂肪食群は1週目、2週目という非常に早期の段階から脂肪摂取は定常状態に達していた。一方、酸素消費量は通常食群と高脂肪食群で差を認めなかった。このことから、GIP受容体欠損マウスでは、脂肪の消費が非常に亢進しやすいこと、そのために肥満を起こしにくいものと考えられた。今後、さらにこの分子的メカニズムを解明していく。(代謝変化より責任臓器・遺伝子を特定するアプローチ)これまでの検討により、高脂肪食(脂質45%、炭水化物35%、蛋白質20%;3,57Kcal/g)を負荷し代謝測定した際、野生型マウスでは呼吸商が高脂肪食に適応し定常状態に達するまでに5週間程度を要するのに対し、GIP受容体欠損マウスでは3週目という比較的早期から呼吸商が高脂肪食に適応して定常状態に達していた。このことから、GIP受容体欠損マウスでは、脂肪の消費が亢進しやすい体質であること、そのために肥満を起こしにくい表現型になるものと考えられた。現在、高脂肪食を3週間および5週間負荷した野生型マウスとGIP受容体欠損マウスより、肝臓、筋肉、白色脂肪、褐色脂肪を採取し、リアルタイムPCRにより脂肪合成、脂質代謝、β酸化、TCA回路、解糖系、アディポサイトカイン等の発現量の解析を進めている。(GIP受容体発現より責任臓器・遺伝子を特定するアプローチ)GIP受容体は、主に膵β細胞と脂肪細胞に発現しており、膵β細胞ではインスリン分泌の促進に、脂肪細胞ではグルコースや脂肪酸の取り込みに主に関与している。

申請者はGIP受容体欠損マウスの表現型が膵β細胞に由来するものなのか脂肪細胞に由来するものなのかを特定すべく、それぞれの組織にGIP受容体が発現するトランスジェニックマウスを作製した。続いてGIP受容体欠損マウスと交配し、目下、脂肪細胞だけにGIP受容体が発現するマウスの作製が完了した。このマウスに高脂肪食負荷して代謝測定等の解析を開始した。また膵β細胞に発現するGIP受容体の役割を検討するアプローチとして、GIP受容体とKir6.2とのダブル欠損マウスを作製し、インスリン分泌におけるGIP受容体の役割を検討した。KATPチャネルはグルコース応答性インスリン分泌のメインの経路であり、この欠損マウスではOGTT後のインスリン分泌が70%程度障害されるが、残りの30%程度の経路については不明であった。我々が作製したGIP受容体とKir6.2とのダブル欠損マウスでは、OGTT後のインスリン分泌が完全に廃絶し、この残りの30%のインスリン分泌を担っているシグナルはGIPであることが分かった(Eur J Endocrinol)。これまで申請者は、GIPシグナル遮断より高脂肪食下では脂肪が通常より燃焼され肥満が抑制されること示してきた。しかしながら、GIPはインスリンと一部類似の機能を持ちインスリンと協調的に働くため、GIPのエネルギー代謝における役割をインスリンと対比して論じることは不可能であった。今年度はGIPシグナルとインスリンシグナルとの関係をより明らかにするため、GIP受容体(GIPR)欠損マウスとインスリンシグナルの減弱したインスリン受容体基質(IRS-1)欠損マウスを交配しダブル欠損マウスを作製して解析した。ダブル欠損マウスは、IRS-1欠損マウスに比較し、脂肪重量が減少しており、明期において低い呼吸商と高い脂肪燃焼を示した。これは高脂肪食下と同様、インスリンシグナルが減弱した状況下においては、GIPは栄養素としての脂肪利用を抑え、脂肪を蓄積させていることを示している。申請者は、さらにGIPR欠損による脂肪利用亢進のメカニズムを解析するため遺伝子発現を調べた。肝臓では遊離脂肪酸の取り込みに重要なCD36や熱産生に重要な役割を果たすUCP2の発現が上昇しており、筋肉ではβ酸化の律速酵素である3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase(HD)の発現上昇が確認された。また、HDの活性化は酵素学的にも証明された。以上のことから、高脂肪食下やインスリンシグナル減弱下など、GIPシグナルがインスリンシグナルに比較して相対的に強くなる場合では、栄養素は脂肪細胞へより多く向かい脂肪蓄積が増大する。一方、GIPシグナルが遮断されGIPシグナルがインスリンシグナルに対して相対的に弱くなる場合では、栄養素は筋肉や肝臓へ向かいUCPやβ酸化を介して燃焼される。3年にわたる研究を通して、GIPが栄養素の流れのスイッチングを担っていることとそれを支える分子基盤の一端を明らかにすることができた。
亜酸化窒素の濃度分布を用いた北極域大気と中緯度大気の混合の年々変動に関する研究

まず、化学輸送モデルに、極域のオゾン破壊を再現するのに重要な、大気の球面形状を考慮した太陽放射伝達スキームを開発し、CCSR/NIES化学気候モデルに導入した。これによって、南極オゾンホールの開始時期がこれまでのモデルより10日ほど早くなり、それに伴ってオゾンホール発達時期の南極のオゾン量が約20DU少なくなり、観測値によく合うようになった。次に、この大気の球面効果を入れた化学輸送モデルを用いて、1997年の北極渦内で起こったオゾン破壊によるオゾン濃度低下が、そのまわりの中緯度のオゾン濃度に及ぼす影響について調べた。その結果、この年のような希に安定した北極渦の下では、その内部でのオゾン破壊の影響は極渦の外側のごく近く(等価緯度にして5°10°)の領域に限られることがわかった(1997年2月および3月)。最後に、化学輸送モデルによって計算された北半球中・高緯度および北極域下部成層圏の亜酸化窒素(N_2O)の1978年2002年の25年間の分布をPDF解析によって調べ、北極渦崩壊の早い年と遅い年でその分布に明確な違いがあること、極渦を含む45°N以北全体で見れば極渦崩壊の早い年に冬期の下降流の強化されることがその主な原因であるが、極渦内だけを見れば極渦崩壊の早い年は水平方向の混合も大きくなっていて、むしろこちらの方の寄与が大きいことが見いだされた。以上のような、3次元化学モデルを用いたN_2Oおよびオゾン濃度の長期変動の計算によって、北極域および北半球中緯度域のN_2O濃度の年々変動と大気の力学的な特性(子午面循環と波動活動)とを関連づけ、さらに、限られた期間ではあるが、北極域大気と中緯度大気の混合による北極域オゾン破壊の中緯度への影響についても明らかにできた。国立環境研究所で開発を行ってきたCCSR/NIESナッジング化学輸送モデルの化学計算ルーチンを簡略化し、2.8゚×2.8゚の水平分解能によって、1957年から2002年までの46年間の長期連続計算が国立環境研のスーパーコンピュータ上で可能なように集成を行った。具体的には、化学計算ルーチンで、亜酸化窒素、オゾン、励起状態及び基底状態の酸素原子の光化学種のみを取り扱い、修正チャップマン反応のみでこれらの物質の濃度分布の計算を行うように簡略化した。この光化学簡略化高速モデルで計算された亜酸化窒素分布を、簡略化する前の化学輸送モデルによる計算値と比較したところ、下部成層圏の亜酸化窒素濃度の絶対値はほんの少しだけ高い値となったが、グローバルな空間分布にはほとんど影響がないことが確認された。簡略化する前の化学輸送モデルによる計算結果は、ILASによる1997年の北極城の亜酸化窒素の観測値と比較して、その分布、変動とも観測結果をよく再現していることがすでに確認されている。以上により、開発を行った簡略化高速モデルの妥当性が確認できた。そこで、1957年から2002年までの亜酸化窒素濃度分布の連続計算を行った。さらに、この計算結果の解析を開始した。北極渦起源の亜酸化窒素低濃度空気と北極渦外の亜酸化窒素高濃度空気の混合過程を定量化するために、下部成層圏の等温位面上の北緯45度以北の領域について、亜酸化窒素がある濃度を示す領域の面積を解析し(Probability Distribution Function、PDF解析)、この面積の時間変動の計算を行った。北半球中・高緯度下部成層圏における物質分布の輸送による年々変動を理解するため、CCSR/NIESナッジング

化学輸送モデルを用いて計算された1957年から2002年までの45°N以北の高度亜酸化窒素の濃度分布をProbability Distribution Function(PDF)解析した。その結果、高度600K(22-24km)の亜酸化窒素の濃度は、北極渦の崩壊が早い年と遅い年との間に明確な違いが見られた。すなわち、極渦崩壊時期の早い年にはその濃度は低くなる傾向があり、極渦崩壊時期の遅い年にはその濃度は高くなる傾向があることがわかった。次に、この極渦崩壊の早い年と遅い年との間の濃度の違いの原因を調べたところ、鉛直移流の影響を強く受けていることがわかった。つまり、冬季成層圏の波動活動が活発な年は、極渦崩壊が早く、それに伴う下降流も大きい。そして、亜酸化窒素は下部成層圏で鉛直方向に強い負の濃度勾配を持っている(上層に行くほどその濃度が急激に減少する)ので、強い下降流による、より上層からの濃度の低い亜酸化窒素の移流が大きいと下部成層圏の濃度が低くなる。一方、冬季成層圏の波動活動が不活発な年は、極渦崩壊が遅く下降流が小さいので、下部成層圏の亜酸化窒素濃度は高くなることがわかった。水平方向の移流が濃度に及ぼす影響の解析も行ったが、鉛直方向の移流の効果よりは小さいことがわかった。亜酸化窒素は下部成層圏でその光化学寿命が数年から数十年と非常に長いので、物質輸送のトレーサーと考えることができ、本年で得られた研究結果は、亜酸化窒素濃度を利用して成層圏の物質輸送の年々変動の定量的な解析が可能なことを示している。昨年度行った北半球中高緯度下部成層圏における亜酸化窒素(N2O)濃度の分布と極渦崩壊時期との関係について、その結論の信頼性をさらに高めるため、追加実験を行いその結果を解析した。(1)昨年度の結果は、NCEPデータの気温と水平風速を使って化学輸送モデル計算を行って得られたものであった。NCEPデータの上限高度は10hPaと比較的低く、これが下部成層圏の温位600K面での解析結果に影響を及ぼすことも考えられるので、今年度は、上限高度が1hPaのERA40データを使って再計算を行い結果の解析を行った。(2)昨年度の結果は、気温と水平風を大循環モデルにナッジング(データ同化の一手法)させて化学輸送モデルとし、N20濃度分布を計算させた結果を解析したものであった。大循環モデルの気温に実際の観測値からのずれが内在する場合、気温の同化は子午面循環を歪める可能性がある。気温の同化は、極域オゾン破壊など、気温に敏感な化学反応を含む過程の解明をターゲットにしている場合は必須であるが、下部成層圏のN2Oのように、ほぼトレーサー的に振る舞う物質の分布の解明を目的にしている場合は必須ではない。それゆえ、今年度は、温度同化をせずに、水平風速のみの同化を行って計算した結果の解析を行った。また、データ同化を行わない化学気候モデルの中のN2O分布についても解析を行った。以上の追加実験により、北極渦崩壊の早い年には北半球中高緯度全体で、極渦崩壊時の晩冬から春期にかけてN2O濃度がかなり低くなり、それは、主に子午面循環の下降流が強まることが原因であることがわかった。しかしながら、極渦の内部のみを解析すると下降流の影響は小さく、水平発散やサブグリッドスケールの拡散の影響が大きいことがわかった。この結果は、極渦内のN2O濃度の変化に関しては、鉛直移流のみならず水平方向の混合も重要であることを示している。
生体組織構造変化のシミュレーションモデルを用いた超音波画像理解と診断支援

本研究は,「超音波定量診断学」及び「計算解剖学」の構築のため,病変により変化する生体組織音響構造のモデル化と,そのモデルを用いた超音波画像の計算機シミュレーション手法の確立,さらに得られた画像変化の知見から,臨床的な病変超音波画像の理解と診断支援を行うための枠組みを確立することを目的としている。昨年度までに構築した病変組織の音響構造のモデル化手法を用いて,肝病変を対象に,肝炎からC型,B型肝硬変に移行する肝臓内の散乱体分布の状況をモデル化した。この方法は,解剖学的知識と病変組織音響特性の測定結果を組み合わせ,超音波散乱体配置を正常組織構造から病変組織へと再配置し,病変が進行していく様子を段階的に表現したものである。次に,この病変の音響構造モデルを用いて超音波画像を作成する計算機シミュレーションを行い,段階的に変化する超音波画像を生成した。この画像を用いて,検討を進めている複数のレイリー分布を組み合わせて画像の振幅頻度分布を表現する方法を用いて,病変の進行と画像の振幅確率分布との間と定量的な関係を検討した。この結果,初期病変においても線維化の進行と,振幅確率分布の間には定量的な関係があることが明らかになった。さらに,超音波画像から線維化の程度を安定に抽出する方法について検討した。この検討結果を用いて,臨床画像より生体組織の音響構造変化を定量的に求める逆問題について基礎データを蓄積するとともに,推定精度について定量的に明らかにすることができた。2010年度は,まず,組織音響特性の測定結果を基にした病変組織の音響構造のモデル化を行った。肝臓の病変をターゲットとして,肝炎からC型,B型肝硬変に移行する肝臓内の散乱体分布の状況をモデル化した。従来のモデルに比べ,開発されたモデルは線維化の太さの異なるB型,C型肝硬変の違いも十分に表現できるようになった。このモデルを用いることにより,病変の連続的な変化に対応した超音波画像を生成することができる。軽度の病変画像から,いかにして安定な診断情報を引き出すかが医用画像診断における共通の課題であるが,その手法の開発のためにも段階的な超音波画像を生成することができる本研究の成果は重要である。次に,この病変の音響構造モデルを用いて超音波画像を作成する計算機シミュレーションを行い,生体組織の変化に対する超音波画像変化の知見を集積した。その結果,病変の進行と画像の振幅確率分布との間と定量的な関係が明らかになり,この結果は臨床画像で確認される変化とよく対応していた。この画像を用いて超音波定量診断手法の基礎検討も行い,2011年度に本格的に進める臨床画像より生体組織の音響構造変化を定量的に求める逆問題についての基礎データを蓄積することができた。
革新的塗布型新太陽電池の研究

革新的塗布型新太陽電池を製作するための基礎プロセスの検討を行ってきている。安価であるSiのナノ結晶粒子ペーストを製作・塗布して太陽電池を製造するための基礎プロセスの構築を行った。高純度Si原料を遊星ボールミリングによりナノサイズ化し、ペースト状にした後、安価な金属やカーボン基板などにp型、n型Siペーストをそれぞれ塗布することにより、太陽電池に必要なpn接合を製作した。ミリング中のSiの酸化を防ぐために還元性溶媒中と不活性ガス中でミリングを行い、購入したFTIR装置で酸化を抑えられることが確認できた。グローブボックス中に脱酸素・脱水分カラムを通して酸素・水分を除去した高純度Arガスを導入し、酸素濃度は25ppm以下に、露点もー36°C以下に抑えられた。このガスを電気炉内のガラス管にも導入し、熱処理中の雰囲気が上記の状態になるように電気炉内を改良した。またIR加熱炉では急速熱処理を1100-1300°Cで数秒ほど行うことでどのように成膜できるかを確認している。さらに、ミリングポットも新たに購入して、pとn型半導体のペースト製作を分けて行うことが出来るようにした。Fe基板などは膨張係数が大きいため、今年度新たにカーボン基板を用いてその上にペーストを塗って、pn接合の製作を試みた。約900°Cで真空アニールをすることにより、整流性を得る事に成功した。実用化には安価なカーボン基板を用いる事が出来ることが確認できた。今後、カーボン基板上の密着性向上のため他元素の薄膜のコーティング等が必要かどうかを検討していく。カーボン基板においてもプレス機で膜を基板に密着させてから、アニーリングした。このプレスにより膜の密着度が上がり、剥がれが少なくなることが分かった。今年度は新たにカーボン基板を試み、またさらに低い酸素濃度と露点のArガスを用いることで、より高温でのプロセスが可能となった。しかし、Siペーストは依然としてまだわずかに酸化されていることが購入したFTIRで確認できた。さらにデバイス特性を上げていくには、よりSiの還元を促進していかなければならない。Si微結晶粒子ペーストを金属基板に固着させる方法として強力な超音波を用いて、Si微結晶粒子を金属基板に固着させる手法を試みたが、振動子と基板を強く抑つけることが超音波の強力な振動により困難であることが分かった。また、プレス機などで振動子と基板を抑えると、共振点の位置が変わってしまい、プレス機と振動子を一体で一から設計をやり直す必要があることが分かり、本研究での時間と資金だけでは実現不能と言う結論に達した。ただし、プレス機によるプレスにおいては効果が見られ、結晶性や密着性の向上が確認できた。1.カーボン基板・コーティング材の最適化:カーボン基板はまだ始めたばかりであるが、どのようなコーティングが必要か今後検討する。SiとCは融点が高く、お互いに固着することは難しいため、密着性は向上しないと考えられる。そのため、C基板にあらかじめスパッタでSiと化合しやすい材料をコーティングすれば、密着力が向上するものと考えられる。ただし、コーティング材から不純物や金属イオンが半導体に拡散して、デバイス特性を阻害しないように注意しなければならない。2.瞬間熱処理: Siペーストの酸化を低減させるために赤外線加熱炉での瞬間熱処理を試みる。これまでは30分60分間程度の熱処理を行っていたが、この間に酸化が進むためできるだけ瞬時の熱処理を試みる。3.上記に示したように、プレス工程は必要不可欠であることが確認できたため、来年度にグローブボックスに入るサイズのプレス機などを購入予定である。

今年度は新たにカーボン基板を試み、またさらに低い酸素濃度と露点のArガスを用いることで、より高温でのプロセスが可能となった。しかし、Siペーストは依然としてまだわずかに酸化されていることが購入したFTIRで確認できた。さらにデバイス特性を上げていくには、よりSiの還元を促進していかなければならない。Si微結晶粒子ペーストを金属基板に固着させる方法として強力な超音波を用いて、Si微結晶粒子を金属基板に固着させる手法を試みたが、振動子と基板を強く抑つけることが超音波の強力な振動により困難であることが分かった。また、プレス機などで振動子と基板を抑えると、共振点の位置が変わってしまい、プレス機と振動子を一体で一から設計をやり直す必要があることが分かり、本研究での時間と資金だけでは実現不能と言う結論に達した。ただし、プレス機によるプレスにおいては効果が見られ、結晶性や密着性の向上が確認できた。安価なSiナノ結晶粒子ペーストを製作、塗布して太陽電池を製造するための基礎プロセスの検討を行った。高純度Si原料をミリングなどによりナノサイズ化し、ペースト状にした後、安価な金属基板などにp型、n型Siペーストをそれぞれ塗布することにより、太陽電池に必要なpn接合を製作することに成功した。今年度はミリング中にSiの酸化を防ぐために還元性溶媒中と不活性ガス中でのミリングを試み、酸化を抑えられることが確認できた。中古のグローブボックスを改良し、脱酸素・脱水分カラムを通して酸素・水分を除去した高純度Arガスを導入し、酸素濃度は500ppm以下に、露点もー13°C以下に抑えられた。ただし、本グーロブボックスは真空に引けないため、ガス置換に時間がかかる上に、ゴムなどから酸素が侵入してきてしまうため、これ以下に下げることは困難であることが分かった。グローブボックス内で金属基板へのSiペースト塗布→乾燥→炉内での熱処理を行えるようにした。Fe基板上にペーストを塗って、pn接合の製作を試みた。過去にMo金属基板上にp型、n型のSiペーストをそれぞれ塗布して製作し、整流性を得る事に成功した。実用化には安価な金属基板を用いる事が必要不可欠で、一歩前進して、Fe基板を使用する事を試みた。Fe基板に直接Siナノ結晶粒子のペーストを塗布するとFeがSi中に拡散し悪影響をおよぼす。拡散を防ぐため、Fe基板上にNiまたはAl薄膜を製膜してから、Siナノ粒子ペーストを塗布した。その後、プレス機で膜を基板に密着させてから、水素還元雰囲気中にてアニーリングした。圧力が上がるほど、膜の密着度が上がり、剥がれが少なくなることが分かった。研究費を前倒ししてFTIR装置を購入できたお陰で、酸化の度合いが明確に測定でき、上記プロセスの評価が短時間でできた。29年度に予定していた、超音波プレス法によるSi微結晶粒子の金属基板への固着やFe基板の各種金属コーティングも先行して、着手できており、研究が進展し計画よりやや早めに進展している。1.カーボン基板・コーティング材の最適化:カーボン基板はまだ始めたばかりであるが、どのようなコーティングが必要か今後検討する。SiとCは融点が高く、お互いに固着することは難しいため、密着性は向上しないと考えられる。
扁平多孔管による低温排熱回収用高性能熱交換器の開発

微細流路を有する扁平多孔管について,円形,矩形および三角形流路を対象に冷媒R32の沸騰熱伝達および摩擦圧力損失に関する実験を行い,蒸発熱伝達および摩擦圧力損失に及ぼす流路断面形状の影響について明らかにした.矩形流路内の沸騰熱伝達率は水力直径が小さいほど高く,また,円形流路に比べて矩形および三角形流路は低流量,低クオリティ域において辺部に形成される薄液膜を介した良好な熱伝達により,高い伝熱促進効果を示した.流路断面形状による伝熱促進効果は管内蒸気速度が大きくなる高流量,高クオリティ域で小さく,ドライアウト発生クオリティは矩形流路の場合に小さく,水力直径が小さいほど小さくなる結果を得た.微細流路を有する扁平多孔管について,円形,矩形および三角形流路を対象に冷媒R32の沸騰熱伝達および摩擦圧力損失に関する実験を行い,蒸発熱伝達および摩擦圧力損失に及ぼす流路断面形状の影響について明らかにした.矩形流路内の沸騰熱伝達率は水力直径が小さいほど高く,また,円形流路に比べて矩形および三角形流路は低流量,低クオリティ域において辺部に形成される薄液膜を介した良好な熱伝達により,高い伝熱促進効果を示した.流路断面形状による伝熱促進効果は管内蒸気速度が大きくなる高流量,高クオリティ域で小さく,ドライアウト発生クオリティは矩形流路の場合に小さく,水力直径が小さいほど小さくなる結果を得た.船舶・海洋分野においても地球温暖化,原油価格の高騰から,更なる省エネルギー化と環境負荷低減が期待されている.また,船舶の冷凍・空調機器に使用されている冷媒に関しても今後使用の制限が予想され,低GWP冷媒への転換やシステムの小型化による冷媒チャージ量の削減が必要となる.本研究は熱交換器性能の向上および省スペース化が期待できる扁平多孔管に着目し,低温排熱回収に利用可能な高性能熱交換器の開発を最終目的とする.さらに,作動流体に低GWP冷媒を用いることで環境負荷の低減が期待できる.本年度は水力直径1mm程度の微細流路を有する扁平多孔管内での単相流および蒸発流の伝熱・流動の基礎的特性の実験的解明を目的とし,扁平多孔管内単相流および蒸発流の伝熱実験装置の製作,ならびに流量,熱流束をパラメータとして圧力損失および熱伝達率の測定を行った.実験装置は圧縮機潤滑油の影響を排除するためにポンプによる強制循環ループとした.また,異なる流路断面形状で実験を行い,圧力損失および熱伝達に及ぼす流路形状の影響について検討した.円形,矩形および三角形の微細流路を有する水平扁平多孔管内を対象とし,冷媒R32を用いて蒸発熱伝達および摩擦圧力損失に及ぼす流路形状の影響について,以下のことを明らかにした.1.矩形流路における摩擦圧力損失に及ぼす水力直径の影響について検討した.また,矩形および三角形流路を有する扁平多孔管の摩擦圧力損失は円形流路に比べてわずかに小さい値を示すことを明らかにするとともに,摩擦圧力損失の予測式について検討した.2.扁平多孔管内の蒸発熱伝達特性は流動様相の影響が大きく,スラグ流と推測される低流量・低クオリティ条件において,矩形および三角形流路は円形流路に比べて高い熱伝達率を示した.一方で,強制対流蒸発が支配的な高流量かつ高クオリティ域では,矩形および三角形流路の熱伝達率は円形流路に比べて低い値を示した.3.矩形流路の場合,水力直径の減少に伴い表面張力により辺部に形成される液膜が薄くなり,伝熱が促進されることを明らかにした.また,矩形および三角形流路は円形流路に比べてより低いクオリティでドライアウトが観察された.また,矩形流路においては,水力直径が小さいほど低クオリティでドライアウトが観察された.これは,表面張力により辺部の液膜が薄くなることで液膜が部分的に消失するためと推測される.26年度が最終年度であるため、記入しない。熱工学26年度が最終年度であるため、記入しない。実験装置の製作に遅れた生じたため,実施計画に若干の遅れが生じている.しかしながら,研究の最終目標達成に大きな影響はないと考えている.今後は流路断面形状および作動流体を変え,流量,熱流束をパラメータとするより詳細な伝熱実験を実施する.その後,低温排熱回収を想定し蒸発温度を変えた実験を行い,伝熱・流動特性に及ぼす蒸発温度の影響について検討する.また,細径化に伴い薄液膜化によるドライアウトが生じやすくなることが予想されるため,このドライアウト発生条件についても検討する.以上の研究から,扁平多孔管を用いた省スペース熱交換器の合理的熱設計に必要となる基本特性の解明を目指す.
近接マーケティングと消費者行動

本研究の目的は、「近接マーケティング施策(PMS)に好んで反応する」消費者とは、どのような人かを明らかにすることである。PMSに好んで反応/利用する消費者(PMS Lover)とは、イノベーターやオーガニック・インフルエンサーの性格的要素を多く持っている自ら好んでPMSを利用し、理解している消費者、つまり自由意思を持った何らかの性格特性の際立った利用者であることを実証することを目的とする。そこでやがてPMS LoverもOrganicに成長していくものと考えられる。つまり、ICT環境内で消費者専門知識力の発達として消費者行動をとらえ、新製品の採用と普及に貢献するPMS Loverの性格特性を抽出するための測定スケールの開発が本研究の目的である。平成30年度は、まず先行研究の調査から始めた。学術的なものが非常に少ないことが明らかになった。そのため、消費者意思決定の時間的側面の理解に解釈レベル理論の重要さを知った。また、対象環境が静的なPCからモバイルPCを経由してモバイルホンへと進化しており、ゴーシュ(2018)など貴重な文献も登場してきたことが明らかになった。データ分析としては、2017年11月に予備的に収集しておいた楽天市場のレビュアー番付参加者を対象に質問紙を作成しウエッブ調査したデータを分析した。ISMS Marketing Science Conferenceローマ大会(平成31年2月応募、3月受理決定、6月発表)にチャレンジし、受理された。12月3月までは、同時並行の科研研究成果の英文化/投稿準備とこのデータ分析とが重なり多忙であった。現時点で理解が進むにつれて質問紙の仮設構成の不備等が目につき、次年度はこれらの修正をして取り組みたいと考えている。概要でも述べたが、ゴーシュ(2018)に見るようにモバイルホンの台頭による消費者への影響が筆者の予想以上に早かったので全体の研究構想自体を令和元年度に再検討・構築する必要があると考えるに至った。現在6月のローマ大会での発表の準備中であるがそのことを強く感じている。ゴーシュ(2018)が述べているように、消費活動の個人情報と交換に企業から提供されるその個人が享受する便益は、現在多くの消費者が感じている不安よりも慣れの効果もあり急速に増加すると考えられるからである。米中間のパワーコンフリクトによってブレーキがかかることも想定できるが、ブロックチェーンの技術の進行でビッグサーバーをもつGAFAなどの力の脆弱化も考えられ、何か予想外の新技術が急速に台頭する可能性もゼロではない。しかし、趨勢としては、消費者は便利な方に流れていくように見える。特に我が国においては、人口減少による省人化は待ったなしである。したがって、どのような状況になろうと消費者の福利に寄与でき、科学的に有意義な研究を目指さなければならないと考える。前述のように非常に不安定な先行きとAI技術の急発展により、どのような研究が望まれるのか、模索の状態が続いている。筆者の守備範囲からどんな貢献が可能なのかをローマ大会後に検討したい。基本を自身のこれまでの蓄積のある「新製品の採用と普及」の分野において、この新しいPMS環境でPMS Loverを研究し、どのように貢献できるかを考えたい。基本構想の創出、それに基づく質問紙調査の実施、本来は前年度に済んでいるはずであるが、筆者にとってゴーシュ(2018)のショックは大きく、米国など通信関係のデバイスが輸入禁止措置を受け一時的な停滞はあってもこの便利さは消費者にとっては何者にも代え難いものがある。そこで、それを所与とした状況でどのような知見を得るべきかを考えデータ収集、分析と進めていく考えである。

概要でも述べたが、ゴーシュ(2018)に見るようにモバイルホンの台頭による消費者への影響が筆者の予想以上に早かったので全体の研究構想自体を令和元年度に再検討・構築する必要があると考えるに至った。現在6月のローマ大会での発表の準備中であるがそのことを強く感じている。ゴーシュ(2018)が述べているように、消費活動の個人情報と交換に企業から提供されるその個人が享受する便益は、現在多くの消費者が感じている不安よりも慣れの効果もあり急速に増加すると考えられるからである。米中間のパワーコンフリクトによってブレーキがかかることも想定できるが、ブロックチェーンの技術の進行でビッグサーバーをもつGAFAなどの力の脆弱化も考えられ、何か予想外の新技術が急速に台頭する可能性もゼロではない。しかし、趨勢としては、消費者は便利な方に流れていくように見える。特に我が国においては、人口減少による省人化は待ったなしである。したがって、どのような状況になろうと消費者の福利に寄与でき、科学的に有意義な研究を目指さなければならないと考える。前述のように非常に不安定な先行きとAI技術の急発展により、どのような研究が望まれるのか、模索の状態が続いている。筆者の守備範囲からどんな貢献が可能なのかをローマ大会後に検討したい。基本を自身のこれまでの蓄積のある「新製品の採用と普及」の分野において、この新しいPMS環境でPMS Loverを研究し、どのように貢献できるかを考えたい。基本構想の創出、それに基づく質問紙調査の実施、本来は前年度に済んでいるはずであるが、筆者にとってゴーシュ(2018)のショックは大きく、米国など通信関係のデバイスが輸入禁止措置を受け一時的な停滞はあってもこの便利さは消費者にとっては何者にも代え難いものがある。そこで、それを所与とした状況でどのような知見を得るべきかを考えデータ収集、分析と進めていく考えである。研究方針の再構築の必要性については既に述べた。以下に使用計画を述べる。新構想によるアンケート作成・データ収集代が必要になる。現在所有しているデータは、その分析から得た知見等から考察すると不備な点が多々見られる。消費者行動の前段回の意図レベルに留まっているので行動レベルまでのデータを取り、さらなる知見を得たい。特に、既述のようにゴーシュ(2018)などのモバイルでの諸活動に対する分析の実績が上がってきているのでこれらを踏まえた新しい視点を見つけたいと考えている。・アンケート調査代:40万円前後を予定。・海外研究大会参加登録料並びに旅費など:毎年参加しているINFORMSのISMSの研究大会を目標にしている。計35万円程度を予定している。
エージェント・ベース・シミュレーションによる自己組織的なマーケティング現象の考察

大域的なマーケティング現象が、市場の構成要素ないし算出要素間の相互作用を通じて、自己組織的に発現するメカニズムを考察しようとした。まず、個別市場・個別企業に固有の現象ではなく、遍く市場に普遍的に共通する大域的なマーケティング現象を指摘した。たとえば、市場において販売・購買される製品やブランドの数(種類)が、時間の経過に従って周期的に変化することなどである。そして、こうした現象が発現するメカニズムとして、消費者、企業、製品、購買機会など、市場内部を構成する要素間もしくは市場から算出される要素間の、多対多の相互作用・相互依存関係・対話を考えた。たとえば、消費者と企業、消費者間、企業間、消費者と環境、消費者の購買機会間、製品間の相互作用などを考えた。そして、要素間の相互作用を通じて、(市場外からの働きかけなしに)大域的にマーケティング現象が発現することに注目し、その自己組織性について考察した。さらに、エージェント・ベース・シミュレーション、数値計算および社会ネットワーク分析などによって、消費者の購買履歴データを分析すること、また、具体的事例を分析することなどにより、上述の概念を検討することを試みた。今後の研究計画として、まず、概念および操作化モデルを精緻化することが挙げられる。これにより、市場や消費者が有する普遍的性質についての理解を深めていきたい。そして、観察されるマーケティング現象の背後には、どのような相互作用が存在するのか、また、相互作用の存在によって、どのようなマーケティング現象が出現するのかなどを考察していきたい。本研究においては、エージェント・ベース・シミュレーション(agent base simulation、以下ABS)を用いて、大域的なマーケティング現象(個別市場に固有の現象ではなく、遍く市場に共通する現象)が自己組織的に形成されるメカニズムを考察しようとする。まず、データに基づいて大域的なマーケティング現象を指摘した後、複数の企業と消費者をエージェントとするABSモデルを構築し、エージェント間の相互作用を通じて、当該現象が自己組織的に形成されるメカニズムを考察する。さらに、本モデルに依拠し、マーケティング戦略への実務的示唆を導出する。平成17年度においては、以下を実施した。まず、消費者の購買履歴データ(ホームスキャンパネルデータ、10市場×10年間)により、大域的マーケティング現象として20/80の法則(少数の製品が市場の大半を占有する。売上分布の歪みを記述する)が存在することを確認した。具体的には、Mandelbrotモデル(f(r)=b(r+k)^a、ただし、r:製品の売上高の順位、f(r):売上高)が成立することを示した。次に、マーケティング論、消費者行動論、情報処理理論、社会学などにおける先行研究に依拠し、大域的な現象を自己組織的に創発するエージェント(企業および消費者)のルールの考察を試みた。並行して、20/80の法則を自己組織的に創発し得るABSとは、どのような特徴を有しているかについて検討した。本研究においては、エージェント・ベース・シミュレーション(agent base Simulation、以下ABS)を用いて、大域的なマーケティング現象(個別市場に固有の現象でははなく、遍く市場に共通する現象)が自己組織的に形成されるメカニズムを考察しようとする。平成18年度においては、以下を行った。相互作用を考える際、マーケティング活動の担い手ないし対象である企業や消費者について、その相互作用を考えることのみならず、マーケティング活動の手段ないし結果である製品について、それらの間の相互作用を考えることが可能であると考えた。そして、まず、後者について、消費者の購買における製品の連鎖、すなわち、ある製品を購買することが、次の製品を購買することを惹起する現象を考察しようとした(ある消費者における製品購買の連鎖とは、消費者内における購買行動の相互作用・学習と捉えることができるだろう)。

次に、企業間、企業・消費者間および消費者間の相互作用ついて、より現実に近い設定をモデルに取り込むことを試みた。これにより、より理論的および現実的妥当性をもったモデルを構築しようとした。大域的なマーケティング現象が、市場の構成要素ないし算出要素間の相互作用を通じて、自己組織的に発現するメカニズムを考察しようとした。まず、個別市場・個別企業に固有の現象ではなく、遍く市場に普遍的に共通する大域的なマーケティング現象を指摘した。たとえば、市揚において販売・購買される製品やブランドの数(種類)が、時間の経過に従って周期的に変化することなどである。そして、こうした現象が発現するメカニズムとして、消費者、企業、製品、購買機会など、市場内部を構成する要素間もしくは市場から算出される要素間の、多対多の相互作用・相互依存関係・対話を考えた。たとえば、消費者と企業、消費者間、企業間、消費者と環境、消費者の購買機会間、製品間の相互作用などを考えた。そして、要素間の相互作用を通じて、(市場外からの働きかけなしに)大域的にマーケティング現象が発現することに注目し、その自己組織性について考察した。さらに、エージェント・ベース・シミュレーション、数値計算およびネットワーク分析などによって、消費者の購買履歴データを分析すること、また、具体的事例を分析することなどにより、上述概念の検討を試みた。
腸管における自律分散システムの解析:腸神経系の機能構築と腸運動の自律制御機構

本研究では局所的に腸管運動を発現・制御する腸神経系の機能構築と神経回路形成に関する研究を行っている。モルモット回腸のアウエルバッハ神経叢では、肛門側へ向かう神経経路が優位であることを示したが、本年度は経壁電気刺激で個々のニュ-ロンの入・出力路の広がりを調べた。運動ニュ-ロンであるS細胞でfast EPSPを発生させるためには、口側方向に約8.5mm、肛門側方向に約6.5mm離れた部位における刺激が有効であった。また、電気刺激で惹起した逆行性活動電位の観察では、肛門側方向へ約11mm、口側方向へ約4.5mmまで神経突起をそれぞれ伸ばしていることが確認された。感覚ニュ-ロンであるAH細胞ではfast EPSPを発生しないので、逆行性活動電位の広がりで比較したところ、両方向へ約5.0mmまで神経突起を出している可能性が確認された。さらに、SおよびAH細胞の両者でslow EPSPとIPSPに関する解析も必要である。神経細胞を賦活する作用を持つ薬物であるTNー871は、電気刺激で誘発した腸管収縮を低濃度(100nM以下)で促進したが、高濃度(1μM以上)では抑制した。この結果は前に報告したTNー871の伝達物質放出制御作用と矛盾せず、局所的神経伝達を修飾する要因は腸運動の制御機構にも影響することを示す。モルモット腸管を酵素処理しアウエルバッハ神経節を分離して長期間培養すると神経細胞は移動して、遂には神経細胞で構成される疎な網目構造になり神経節構造は消失する。この経過中に神経末端部に出現する成長錘の振舞いを、今回試作したビデオ強化型高倍率微分干渉顕微鏡を用いて観察した。成長錐を高濃度カリウムで局所的に刺激すると成長錘フィロポディアの伸展と運動の増大が起こり、丁度シナプス形成の対象を探索しているようである。神経回路形成の自己組織化機構を解明するために今後中枢神経細胞との比較検討を行う。
プロテアソームとカルパインのクロストークと神経機能制御に関する研究

本研究の目的は、神経細胞におけるプロテアソームとカルパインの活性調節、機能制御、そして、クロストークについて、Cdk5活性化サブユニットp35の分解を通して明らかにすることである。p35はプロテアソームによって全分解され、カルパインによってp25へと限定分解される。プロテアソームによるp35の全分解はグルタミン酸(神経伝達物質)によって引き起こされ、シナプス可塑性に関与していること、カルパインによる限定分解は神経細胞死を促進することを示してきた。H20年度はパーキンソン病モデル神経細胞死におけるp35の分解の役割と機構について検討した.MPP+で初代培養神経細胞を処理すると12時間から24時間後には神経細胞死が見られる.しかし, 3時間という短い処理でも細胞死が決定されており,細胞死の引き金はかなり早い時期に起こっていることが予想された.MPP+処理後3時間で, p35の全分解が起こり, Cdk5活性の低下がみられた. p35の強制発現を行いCdk5活性の低下を抑えたところ,細胞死の抑制が見られた.Cdk5活性の低下が細胞死の原因と考えられた.MPP+によるp35の分解機構についても調べた.MPP+はミトコンドリアの電子伝達系を阻害し, p35の分解を引き起こしていた.ミトコンドリア障害により,ミトコンドリアタンパクの移行が抑制され,細胞質内での蓄積が起こり,その分解のため,プロテアソームが活性化された結果であることが示された.本研究の結果はCdk5の生存活性とパーキンソン病との関連を初めて示すものである.本研究の目的は,神経細胞におけるプロテアソームとカルパインの活性調節,機能制御,そして,クロストークについて,Cdk5活性化サブユニットp35の分解を通して明らかにすることである。P35はプロデアソームによって全分解され,カルパインによってp25へと限定分解される。プロテアソームによるp35の全分解はグルタミン酸(神経伝達物質)によって引き起こされ,シナプス可塑性に関与していること,カルパインによる限定分解は神経細胞死を促進することを示してきた。Hl9年度では,(1)p35の分解と膜結合との関連を野生型p35(ミリストイル化を介して膜に結合)とp35G2A(ミリストイル化部位の変異体)をCos-7細胞や培養神経細胞に発現させ調べた。野生型p35はプロテアソームによって全分解されやすく,また,カルパインによっても限定分解が起こされやすかった。P35はミリストイル化とリジンクラスターを介して,膜に結合しているが,ミリストイル化が特に重要であった。(2)カルパスタチン遺伝子操作マウス脳を用いてユビキチン/プロテアソーム系とカルパインのクロストークについて調べた。カルパスタチンTgではp35の限定分解が速やかに,より低いカルシウム濃度で起こり,カルパスタチンKOではp35のp25への限定分解が遅く,高濃度のカルシウムを必要とした。カルパスタチン量に依存してp35の量が減少していた。P35の全分解系もカルパスタチンによって影響を受けているようであった。H20年度はパーキンソン病モデル神経細胞死におけるp35の分解の役割と機構について検討した.MPP+で初代培養神経細胞を処理すると12時間から24時間後には神経細胞死が見られる.しかし, 3時間という短い処理でも細胞死が決定されており,細胞死の引き金はかなり早い時期に起こっていることが予想された.MPP+処理後3時間で, p35の全分解が起こり, Cdk5活性の低下がみられた. p35の強制発現を行いCdk5活性の低下を抑えたところ,細胞死の抑制が見られた.Cdk5活性の低下が細胞死の原因と考えられた.MPP+によるp35の分解機構についても調べた.MPP+はミトコンドリアの電子伝達系を阻害し, p35の分解を引き起こしていた.ミトコンドリア障害により,ミトコンドリアタンパクの移行が抑制され,細胞質内での蓄積が起こり,その分解のため,プロテアソームが活性化された結果であることが示された.本研究の結果はCdk5の生存活性とパーキンソン病との関連を初めて示すものである.
液体中におけるイオンの振動・回転拡散に関するラマン散乱実験と理論的研究

(1)OH^-及びOD^-イオンを含む水酸化ナトリウム,水酸化カリウム溶融塩に対して593-873Kにわたる温度領域で,偏光及び偏光解消ラマンスペクトルの測定を行ない,スペクトルのフーリエ変換より振動及び回転の自己相関関数を求めた。温度が上昇するにつれて振動の緩和時間は最初長くなるが,極大値を取り次いで減少することが判った。これは低い温度ではmotional narrowdng効果が大きく,高温ではinliomogeneous broaoteningが大きくなるためと考えられる。回転の自己相関関数は短時間で急激な緩和を示し,長時間では指数関数型の減衰を示す。前者はOH^-イオンのlibrationにより,後者は配向運動による。回転の緩和時間は温度上昇とともに短かくなる。またNaOHとNaODあるいはKOHとKODの緩和の違いは,振動緩和に対しては,振動子の換算賃量の違い,また回転緩和に対しては振動子の慣性モーメントの違いによると解釈した。(2)OH^-振動のRamanスペクトルの形を分子動力学シミュレーション(MD)と分子軌道計算(MO)を用いて解析する方法を提案した。すなわち溶融LiOHのMDを行ない,そのイオン配置を用いて計算した。すなわち1つのOH^-イオンを,周囲のイオンの配置は凍結させて,O-Hの長さを4通りに変え,それぞれについてMO計算を行った。その際,MIDI4vasis setを用い,酸素にはp-type diffuse関数を取入れた。こうして計算したポテンシャルにMorse関数を適用し,解離エネルギー,平衡結合距離などを求めた。このようにして任量に選んで数個のOH^-イオンについて合計4096個の振動数Lo(オ)(n=0→遷移)を求めた。この振動数の分布ではかなり広いωにわたる分布が見られ,そのピーク位置は,真空中により高波数側にシフトして,波形は高波数側にしャープになっている。更にO-H距離の自己相関関数のフーリエ変換から振動スペクトルを求めるとより実験値に近くなり,動的効果を取入れると改良されることが分った。
理科教育に於ける課題研究の方法の開発と試行

本研究費により行ったことは、次の5つに概括することができる。1.パ-ソナルコンピュ-タによる理科教育学習内容の構造化チャ-ト作成システムの開発:基本的にはISM法を用いた学習内容の構造化で学習内容に直接関係をもつ要素項目について関係付けを行うことにより縦軸に階層関係を持った構造チャ-トを作成することができる。2.学習ユニットの設定とクラスタ-構造チャ-トの作成:構造チャ-トの要素項目を横軸のクラスタ-方向に移動させ、学習ユニットとしてまとめ、クラスタ-構造チャ-トを作成する。このチャ-トは学習ユニットを二次元の構造で表しているので単元内の位置付けを明確にとらえることができる。3.クラスタ-構造チャ-トによる課題研究のテ-マの作成:クラスタ-構造チャ-トは、縦軸が階層関係、横軸がクラスタ-の関係であるので、学習ユニットの位置付けが明確になり、学習に適した課題研究のテ-マ設定を正しく行うことができる。4.課題研究の試行:小学校理科C領域の(1)宇宙の中の星と星の動き(6年)、(2)空気中の水蒸気(4年)、(3)地層と岩石(6年)の3つの単元について行った。構造チャ-トの一般性及び要素項目については、その内容が正しく理解されるために内容の解説及び4つの観点別目標による分類項目などを記載した要素カ-ドを作成した。5.中学校第2分野及び高等学校地学:課題研究テ-マの例として、最も普通に考えられるものとして火成岩を取り上げた。火成岩の観察・実験の作業を通して、分類・命名を行うことができるコンピュ-タシステムを作成した。なおこのシステムには教科書や文献の化学組成からも分類・命名ができるデ-タベ-スとしてある。1.設備備品設備備品として支援システムは画像処理システムで、その個々の機種の選定と購入した機器のシステムとしの組み立てと機能の点検を重ねてきた。岩石の分類・命名の基礎である造岩鉱物の粒度及び組成分析をおこなうための、比較標準試料の作成とテストを繰り返しておこなった。この様なテスト方法について既定のものがないので、テストパタ-ンの作成など試行錯誤の方法によっておこない、照明にも関係のある微妙なことが分かってきたので、テストの目通しができた。2.課題研究の方法新学習指導要領による小学校理科C区分、中学校理科第2分野地学領域及び高等学校地学IA、IB、IIの学習内容の項目化をおこなった。学習内容の項目化は小学校及び中学校の理科は指導書理科編を高等学校地学では学習指導書解説理科編の中からそれぞれ小項目を用いておこなった。それらの内容の項から、1つの文章には1つの内容を含む文章を項目として60文字以内の文章とした。学習内容の項目は理科の指導目標として、知識・理解、科学的思考力、興味・関心の態度、実験観察の技能の4つに分けており、これに標的目標と条件付与目標によって全体の組み立てについて検討をおこなっている。前者の4つと後者との関係について、知識・理解が標的目標に対比されるものであることが分かってきた。ISM法による構造チャ-トによる表現は指導の順序を階層として表わしたもので、見易いチャ-トで課題研究の順序を読みとることができるものである。目標と内容との関連の表現方法について検討中である。本科学研究費により行ったことは、次の5つの項目である。1.パ-ソナルコンピュ-タによる理科教育学習内容の構造化チャ-ト作成システムの開発:基本的にはISM法を用いた学習内容の構造化である。学習内容は原則として新小学校指導書理科編を用いて行い、その中から抽出した内容を一つの内容を持った短い文章で表し要素とした。

この要素は学習の順序に直接前後関係を持つもののみについて関係付けを行い、ISM教関構造システムにより縦軸に階層関係を持った構造チャ-トが作成される。2.理科教育学習内容の学習ユニットの設定と、クラスタ-構造チャ-トの作成につい試行:構造チャ-トの要素項目を学習ユニットでまとめるため、横軸方向をクラスタ-として要素項目の移動を横軸方向のみについて行う。クラスタ-構造チャ-トの要素項目の関係には、同じ学習ユニットの中にあるものと、異なる学習ユニット間にあるものとがある。とくに後者の関係及び関連する要素項目は学習上重要なものである。3.クラスタ-構造チャ-トの作成から、課題研究のテ-マの作成:クラスタ-構造チャ-トの中の学習ユニットは縦軸方向に階層関系があり、横軸はクラスタ-の関係にあるので、その配置により学習に適した課題の位置付けが明確になり、課題研究のテ-マ設定が容易である。4.学習内容の要素について、その内容の解説及び観点別目標分類のための要素カ-ドの作成:要素の持つ内容が正しく伝えられるために、内容の解説及び知識・理解、実験・観察、科学的思考、関心・態度の四つに分類し、カ-ド形式とし、教師用指導書にも用いることができる。5.小学校理科地学領域の3つの分野についての課題研究の試行が行われた。:本研究では、(1)宇宙の中の星と星の動き(6年)、(2)空気中の水蒸気(4年)、(3)地層と岩石(6年)について試行を行った。