hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パターン認識を目的とした符号化撮像とその最適化

このことから、提案した方式を磨き上げることにより、ぼけの影響を受けにくいパターン認識が実現できる可能性がある。ただし、まだ実験が不足しているため、実験の量を増やすことが必要であり、これは今後の課題である。当初の計画では、2年の研究期間の間にぶれとぼけの両方に対して頑健なパターン認識手法を提案するとしていた。しかし、これまではぼけに関する対処しかできておらず、ぶれに対しては手つかずである。そのため、当初計画から見れば、研究の遂行は遅れている。今年度中に新しい方式を考案することは当初計画通りであったが、評価実験を十分に行うことができなかった。早期に評価実験を行い、手法のブラッシュアップを行いたい。2013年1月の学会発表で有力な従来手法である被写界深度を拡大する手法との善し悪しについて質問され、従来手法との比較が必要と感じた。そこで、まずは既存の手法と比較し、従来手法に対して優位となる状況を検証する。提案手法の認識対象については、現在文字パターンの位置がずれても認識可能であるが、拡大縮小、回転に対してはまだ対応できていない。これらの変形を受けたパターンが現在の枠組みで認識可能化について検証する。当初はぶれへの対処のみでなく、ぼけへの対処も研究計画に含まれていたが、ぶれへの対処に予想以上に時間がかかっているため、2013年度も当面はぼけへの対処に注力し、ぼけの研究が一段落してからぶれへの対処に移行することを考えている。今年度は認識方式の考案に予想以上の時間を費やしてしまったため、十分な量の実験が行えなかった。そのため、今回考案した方式の性能を評価するために実験を追加することを考えている。特に撮影画像の解像度による影響、字種が増えた場合の影響、背景の影響などを検討する。また、絞り形状の検討もひつようである。現在使用している絞りの形状は一般的な画像を対象としてぼけのない画像を得るために考案されたものであり、必ずしもパターン認識に適したものである保証はない。そのため、パターン認識に適した絞り形状の設計に着手したいと考えている。研究費は主に研究遂行のための消耗品と資料収集や成果発表のための旅費に用いる。また、実験補助者の雇用のための人件費にも使用する予定である。研究打ち合わせ及び本年度得られた結果を学会で発表することと資料収集のために旅費を使用する予定である。実験を行うための機材購入ならびに実験を効率的にすすめるためにアルバイトを雇用することも考えている。
細胞への光閉じ込めと共鳴発光・レーザー発振

本研究で我々は、これまでの共役ポリマー球体共振器によるWGM発光に関する研究から、生体組織である細胞からWGM発光やレーザー発振に関する研究を進めた。まず、蛍光色素を添加したリン脂質からリポソームの形成について検討し、ジャイアントベシクルの形成を行った。得られたベシクルにレーザーを照射することで発光特性を得たが、WGM発光の観測には至らなかった。また、WGMによるセンシングや蛋白質安定化についても、研究を進めている。リポソームや生体細胞が、形状の整ったミクロンサイズの球状構造体であり、さらに発光性を付与可能であることを利用し、これらを用いた発光閉じ込めと共鳴発光(WGM発光)、およびレーザー発振を実現する目的で、生体分子を用いた発光閉じ込めに関する研究を進めた。まずは、リン脂質としてホスファチジルコリン誘導体(DPPC, POPC)を用い、単純水和法(バンガム法)により、直径が2ー10ミクロン程度のリポソームを形成した。その際、蛍光色素としてカルセイン-AMやローダミン-PEを添加した。光学顕微鏡観察より、5ー10ミクロン程度の大きさのベシクルが形成していることを確認した。形成したリポソームを基板上に固定化し、顕微蛍光法によりベシクル1粒子に対してレーザーを照射して、1つのリポソームからの蛍光スペクトルを測定した。しかしながら、基板上に滴下した際に、溶媒が溶出して乾燥し、リポソームの形状が変形しまい、期待する発光閉じ込め特性を得ることはできなかった。現在、液中で固定化して顕微蛍光測定を行うシステムについて検討中である。また、円筒状の珪藻累を用い、色素添加後に顕微蛍光計測を行った。しかしながら、こちらも発光閉じ込め特性を得ることはできなかった。藻類の円筒は、光学顕微鏡では非常に整った形状をしているが、微細な凹凸構造が表面に存在するため、光が散乱して閉じ込められづらいものと考えられる。今後、表面形状の平坦化処理や、新たな珪藻類による研究を継続する。生体組織からのWGM発光自体がこれまでに前例のない研究であることから、共鳴発光が観測されることそのものが大きなチャレンジであるが、現時点ではまだ実現できていない。基板上に固定化することで形状が崩れたり細胞内部の水分が抜けてしまうことから、今後は水中での顕微蛍光測定を行う。その際、レーザートラップ法により、検体を水中でも固定化できるよう検討する。【1】リン脂質によるリポソームの形成と蛍光色素導入に関して、まずリポソームの作製およびジャイアントベシクルの作製を行い、脂質と水分の比率の調整や脂質被覆氷滴の作製と水和を行い最適な条件を見出した。【2】脂質球体の確認と顕微蛍光分光、化学・バイオセンシングの検討に関して、作成したリポソームを石英ガラスで挟み、溶媒中で測定出来るようにサンプル調製し顕微PL測定を行なった。その結果、顕微PL装置の光学顕微鏡だと落射光の影響で球体が観測できないことが明らかとなった。光学顕微鏡で観察できないことに対しての解決法として、1脂質二重膜を厚くする、2球体のサイズを大きくする、ということが挙げられる。次に厚い脂質二重膜をもつ大きな人工細胞モデルとして、ジャイアントベシクル(GV)の作製を試みた。作製したベシクルの球状構造を確認するため光学顕微鏡で観察した結果、球直径20ミクロンを超えるGVを確認した。また、同時に分厚い脂質二重膜を観測することができた。基板に滴下しGVを大気下で乾燥させたところ、球形を保たずにつぶれてしまうことが明らかとなった。作製したGVが特異な発光特性を発現するかについて、顕微PL測定を行なった。まず始めに、顕微PL測定を行なうために光学顕微鏡でGVを観察した結果、大きいGVと小さいGVが観測できた。それぞれについて顕微PL測定を行なった結果、GVからローダミンの発光を観測することに成功した。【3】タンパク質の安定化と酵素の活性化に関して、リポソームなどの人工細胞系に封入することが可能な低分子の溶質を利用したタンパク質の安定化について研究した。タンパク質の表面への吸着を抑制する低分子試薬として、アルギニンのメカニズムを調べた。その結果、主鎖の電荷がタンパク質の分子間会合の制御に不可欠であることがわかった。さらに、溶媒環境によって酵素活性が増加する現象について論文に報告した。[1]レーザートラップによる発光性リポソームの固定化と共鳴発光:顕微蛍光計測は通常基板上に試料を固定して行うが、レーザートラップによる光ピンセット法を用いると、水などの媒体中でも試料を固定化して顕微蛍光計測を行うことができると考えられる。利点として、マイクロ球体が基板に接触しないことによる基板接点からの光の漏れがなくなる点が挙げられる。このことにより光の閉じ込め効率が向上し、理想的なWGM発光が観測可能となる。

また、リポソームは水を内部に含むため、基板に固定して乾燥すると、徐々に内部の水が蒸発し、リポソームの形状が崩れてしまうが、光ピンセット法では溶媒中での固定化であることから、内部の水の流出を防ぐことができ、より微細で本質的なWGM発光現象を観測できると考えられる。[2]細胞からの蛍光クエンチャーの除去、および蛍光色素や蛍光蛋白質の導入:リポソームによるWGM発光を確認した後、対象を細胞系に拡張する。また、人工細胞系に蛍光蛋白質であるGFP発現遺伝子を導入し、細胞内においてGFPを産生し、強く緑色に光る細胞を作製する。これらの細胞を用い、レーザートラップ顕微蛍光法による発光計測を行う。[3]細胞ストレスに対するWGM発光応答、細胞の表面や内部での蛋白質の吸着・凝集状態のセンシング:WGM発光は、媒質の表面荒さや形状、屈折率変化に対し極めて敏感に変化する。この特徴を活かし、細胞センシングに関して研究を行う。WGM発光を示す細胞やペプチドなどを含むリポソーム(人工細胞)に対し、過酸化水素添加による酸化ストレスや熱ストレス、圧力や応力などの機械的ストレス等を加え、細胞内部での蛋白質の凝集、細胞表面での構造変化、さらには細胞そのものの形状変化を誘起する。その際のWGM発光を測定し、WGM発光ピークのシフトや発光強度の低下から、細胞の表面状態の違いや状態変化を検出する。分子集合体化学
日本中近世移行期の対外関係における連続と変容―遣明船を起点として―

当初、交付申請書に記載した「研究実施計画」では、今年度には2件の史料調査を予定していた。しかし2件ともに撮影画像が別途入手可能であったために、予定していた調査をとりやめ、新たに次の3件の調査をおこなった。まず2018年12月には、台湾の中央研究院歴史語言研究所において外交文書の原本を調査した。次に2019年2月には、カンボジアに赴き、ポニャ・ルー所在の日本人町推定地をはじめとする、朱印船貿易およびそれに伴って授受された外交文書とかかわる遺跡を踏査した。そして同3月には、スペインのバルセロナに赴き、イエズス会カタルーニャ管区歴史文書館において、日本とルソンの交流に関係する所蔵史料を調査した。これらを通じて、本研究開始以来追究してきた、遣明船貿易とそれ以後の貿易のつながりについて、実証的な成果を披瀝した。その他、前述の調査による成果に関連する論文を、学術論文として公表すべく準備中である。当初の予定と比べると、史料閲覧環境の変化のために、調査先の一部を変更したものの、おおむね計画通り研究を遂行できている。こうした状況を踏まえ、上記区分に該当すると評価した。基本的には、交付申請書に記載した「研究実施計画」に沿って推進する。ただし、同計画では、2019年度には史料調査の計画を盛り込んでいなかったが、新たな史料の情報も入手しているため、その調査が可能かつ適切であると判断された場合には、適宜計画を修正して調査をおこないたい。また、同計画では、国際アジア学者会議(International Convention of Asia Scholars, ICAS)第11回大会において、隣接諸分野の研究者と共同でパネルを組み、そこで本研究の成果を示すことを構想していたが、見込んでいた研究者との折り合いがつかなかったため、予定を変更するつもりである。その代替として、日本史研究会大会において個別報告をおこなう機会に恵まれたため、同大会において本研究課題の成果を披瀝することを計画している。今年度は、貿易面における遣明船貿易から倭寇貿易・南蛮貿易・朱印船貿易への連続性の、実証的検討に重点を置いた。特に、遣明船貿易と倭寇貿易の両面を持つと考えられる、16世紀半ばに明から到来した使節に呼応する形で派遣された、大友氏や大内氏の遣明船について、詳細を究明した。また、これまであまり言及されることのなかった、京都商人の、遣明船貿易・倭寇貿易・南蛮貿易への参加実態を探った。本研究課題により遂行した具体的な活動は、4件の調査、2件の研究会参加および報告、1点の活字媒体を用いた成果公表である。まず4月には、石川武美記念図書館において、遣明船貿易と倭寇貿易の両面を持つ16世紀半ばの遣明船に搭乗したとされる、禅僧に関する史料を調査した。5月には、京都大学で開催された、代表者も分担執筆した『日明関係史研究入門』(村井章介ほか編、勉誠出版、2015年)の合評会に参加し、他の研究者との意見交換を通じて、本研究の遂行に必要な情報を収集した。7月には、国際基督教大学で開催された、日本アジア研究学会(Asian Studies Conference Japan, ASCJ)第19回大会に参加し、「Transformation of diplomacy and trade in Japan during the 16-17th century」と題した報告を実施して、本研究の構想の一部を披瀝した。8月および1月には、京都において、遣明船およびそれに搭乗した貿易商人にかかわる調査を実施した。3月には、イタリア国立ローマ中央図書館において、南蛮貿易・朱印船貿易にかかわる、豊臣秀吉とスペイン領ルソンにいたフィリピン総督とのあいだで交わされた外交文書の写本を調査した。また、遣明船研究の基礎史料に関する『天龍寺妙智院所蔵「入明略記」』(『東京大学史料編纂所研究紀要』27、2017年、共著)を公表した。その他、上記の調査等による成果は、学会報告や学会誌投稿を通じて、次年度以降に適宜公表する予定である。史料調査先の一部に変更はあったものの、「研究実績の概要」の項に記した活動は、おおむね当初の研究計画通りである。初年度であったため公表できた成果は多くないが、成果の一部を学会の口頭報告により披瀝しただけでなく、現在成稿もすすめている。これらの状況から、上記区分に該当すると評価した。今年度は、本研究課題の遂行のため、3件の史料調査をおこなった。まず2017年8月には、北海道松前町に赴き、松前氏旧蔵資料で、同氏の祖武田信広がアイヌとの交易により得たと伝わる一方で、遣明船によってもたらされた旨を記した由来書の存在も確認されている文物を調査した。次に、同8月終わりから9月はじめには、ポルトガル国リスボンに赴き、同国国立文書館において、2017年度にイタリア国ローマで実施した調査に引き続き、日本とスペイン領フィリピン総督とのあいだで交わされた外交文書の写本を調査した。そして2018年3月には、国立公文書館において、中世末期・近世初頭の外交文書写本の調査を実施した。また、本研究課題に関する3件の研究報告をおこなった。まず2017年9月には、ポルトガル国リスボンのリスボン新大学において開催された第15回EAJS会議においてThe flexibility of the tally system between Muromachi Japan and Ming Chinaと題する報告をおこなった。次に、同10月には、名古屋大学中世史研究会において、「弘治年間の遣明船の歴史的位置」と題する報告をおこなった。

そして2018年3月には、海域アジア研究史合宿において、「戦国期の京都商人と対外貿易」と題する報告をおこなった。これらを通じて、本研究開始以来追究してきた、遣明船貿易とそれ以後の貿易のつながりについて、実証的な成果を披瀝した。その他、前述の調査による成果や、報告に関連する論文を、学術論文として公表すべく準備中である。4箇年の研究計画の折り返し地点にあたる現在に至るまで、当初の予定と比べると、史料調査先の一部を変更した。だが、これは効率的な推進を図ったがゆえのもので、研究自体は予定通り遂行できている。こうした状況を踏まえ、上記区分に該当すると判断した。当初、交付申請書に記載した「研究実施計画」では、今年度には2件の史料調査を予定していた。しかし2件ともに撮影画像が別途入手可能であったために、予定していた調査をとりやめ、新たに次の3件の調査をおこなった。まず2018年12月には、台湾の中央研究院歴史語言研究所において外交文書の原本を調査した。次に2019年2月には、カンボジアに赴き、ポニャ・ルー所在の日本人町推定地をはじめとする、朱印船貿易およびそれに伴って授受された外交文書とかかわる遺跡を踏査した。そして同3月には、スペインのバルセロナに赴き、イエズス会カタルーニャ管区歴史文書館において、日本とルソンの交流に関係する所蔵史料を調査した。その他、前述の調査による成果に関連する論文を、学術論文として公表すべく準備中である。当初の予定と比べると、史料閲覧環境の変化のために、調査先の一部を変更したものの、おおむね計画通り研究を遂行できている。こうした状況を踏まえ、上記区分に該当すると評価した。基本的には、交付申請書に記載した研究実施計画に沿って推進する。ただし、当初予定していた調査対象史料のなかには、写真版の入手が可能であることが、研究遂行の過程で判明したものもある。そうしたものについては、まず写真版を閲覧のうえ、必要に応じて現地調査を実施するかどうか検討したい。また、新たに調査の必要な史料が見出されるなど、計画の修正が生じた場合には、研究がより効率的に推進できるように、当初の計画を見直すことも視野に入れている。なお、「研究実績の概要」の項においても述べたように、本研究実施による成果は、研究会報告や学会誌投稿を通じて、適宜公表する予定である。ただし、これまでの研究遂行の過程で、新たな史料に関する情報を入手してきたし、今後もそうした情報の蓄積が見込まれる。そのため、知り得た事柄を考慮して、必要かつ適切であると判断された場合には、史料調査先を変更するなど、研究がより効率的に推進できるように手立てを講じる予定である。基本的には、交付申請書に記載した「研究実施計画」に沿って推進する。ただし、同計画では、2019年度には史料調査の計画を盛り込んでいなかったが、新たな史料の情報も入手しているため、その調査が可能かつ適切であると判断された場合には、適宜計画を修正して調査をおこないたい。
マルチモーダル生体信号計測にもとづく義手ソケットの生理学的適合設計

本研究は,義手ソケットを切断肢に装着した際の温熱特性を体系化することを目的とする.上肢切断者の筋電義手の使用率の低さの原因として装着の不快感がある.切断肢にソケットを着用した際の不快感を低減するため,周囲温度・湿度の変化に影響を受けにくい筋電義手用ソケットの設計条件を実験により調べた.実験は非切断者を被験者として,体表面を樹脂製模擬前腕ソケットで覆い,周囲温度・湿度を管理した中,体表面温度,体表面接触圧,血流などの生理反応を測定した.さらに,温度調整機能を付加した円筒熱源実験機を作成し,ソケットの厚みや材質などの設計因子が伝熱特性に及ぼす影響について実験により調査した.本研究は,切断肢の温感,ならびに義手ソケット内の温熱特性を調査,体系化することで,切断肢の不快感の低減,外温変化に対しても体温を安定化できる筋電義手用ソケットを提案することを目的とする.上肢切断者や先天的上肢欠損児の筋電義手の使用率の低さの原因として装着の不快感と応答の不安定さがある.ソケット内の切断肢の冷え,しびれ,蒸れといった感覚の機序を,断端の体表面を樹脂等で密着・密封した状態での体表面の伝熱特性の検証,切断端の体内構造にもとづく伝熱特性モデリング,体温調整メカニズムの検証を通じ体系化することで,使われる義肢装具の設計技術,義肢ソケット製作技術の開発を目指す.今年度は,健常者を被験者として,ソケット内壁と前腕部体表面との隙間と体表面からソケットへの伝熱特性の調査実験,ソケット内温度と湿度の関係の調査実験,ソケットの装着と未装着における筋電義手の操作を想定した前腕の筋活動が血流速に及ぼす影響についての調査実験を進めた.この実験を通じ,体温が被験者の体調やバイオリズムにより影響を受け,また個体差が想定したよりも大きいことから,被験者数を増やし実験を行う必要性が確認された.また,ソケット装着からの時間と装着中の上肢の姿勢や関節運動の有無による影響も影響を受けることが確認されたことから,追加の予備実験の必要性が示唆される結果を得た.また,計測システムの拡張,測定スパンと感度の改良のため,体表面温度センサ,温湿度センサ,レーザ血流計,接触圧計を選定,購入し,較正実験を行った.本研究は,義手ソケットと切断肢の温熱特性を調査,体系化することで,切断肢の不快感の低減,周囲温度・湿度の変化に知脚手も切断肢体温を安定化できる筋電義手用ソケットを提案することを目的とする.上肢切断者の筋電義手の使用率の低さの原因として装着の不快感と制御系の応答の不安定さがある.この解決に向け,ソケット内の切断肢の冷えや蒸れといった感覚の機序を,切断肢の体表面を樹脂等で密着・密封した状態での体表面の伝熱特性や血流などの生理反応を測定することであきらかにする.体温調整メカニズムを有し,切断肢の体内組織構造にもとづく伝熱特性モデルにより作成した試験機でソケットの比較試験機を作成し,実験を通じて体系的により好まし義手ソケットの設計・製作・評価方法について検討する.今年度は,引き続き非切断者を対象とした実験を実施し,制御された周囲環境温度・湿度の状況下で,異なる周囲温度でソケット装着時におけるソケット内体表面温度・湿度と未装着時体表面温度を測定し,比較した.また,筋活動の有無とソケット装着の有無の組み合わせで,上肢静脈流速変化,ソケット内体表面接触圧との関係を実験調査した.さらに,前腕の体温調整機能を有する等価発熱モデルをもとにヒータと調温器,ソケット内温度測定用IC温度センサ,ソケット表面温度測定用サーモグラフィからなる試験機を試作し,ソケットの設計パラメータによる効果を検証する実験装置を構築した.試験機は,熱伝達率が既報論文であきらかな樹脂を用いて検証実験を行い,類似する熱伝達率が得られたことから,試験機として十分な性能があることを確認した.本研究は,義手ソケットと切断肢の温熱特性を調査,体系化することで,切断肢の不快感の低減,周囲温度・湿度の変化に知脚手も切断肢体温を安定化できる筋電義手用ソケットを提案することを目的とする.上肢切断者の筋電義手の使用率の低さの原因として装着の不快感と制御系の応答の不安定さがある.この解決に向け,ソケット内の切断肢の冷えや蒸れといった感覚の機序を,切断肢の体表面を樹脂等で密着・密封した状態での体表面の伝熱特性や血流などの生理反応を測定することであきらかにする.体温調整メカニズムを有し,切断肢の体内組織構造にもとづく伝熱特性モデルにより作成した試験機でソケットの比較試験機を作成し,実験を通じて体系的により好まし義手ソケットの設計・製作・評価方法について検討する.今年度は,引き続き健常者を対象とした実験を実施し,制御された周囲環境温度・湿度の状況下で,異なる周囲湿度でソケット装着時におけるソケット内体表面温度・湿度と未装着時体表面温度を測定し,比較した.そして,下肢の活動がある場合の上肢ソケット内体表面温度・湿度の変動を測定し,考察を行った.また,筋活動レベルとソケット装着の有無の組み合わせで,上肢静脈流速変化,肘窩皮膚血流量,ソケット内体表面接触圧,体表面温度との関係を実験調査した.

さらに,前腕の体温調整機能を有する等価発熱モデルとしてヒータと調温器,ソケット内外温度測定用IC温度センサ,ソケット表面温度測定用サーモグラフィからなる試験機を用い,ソケットの設計パラメータとしてソケット材質,厚み,通気孔の有無,ソケット内の隙間の大きさの効果を検証する実験を行った.本研究は,義手ソケットを切断肢に装着した際の温熱特性を体系化することを目的とする.上肢切断者の筋電義手の使用率の低さの原因として装着の不快感がある.切断肢にソケットを着用した際の不快感を低減するため,周囲温度・湿度の変化に影響を受けにくい筋電義手用ソケットの設計条件を実験により調べた.実験は非切断者を被験者として,体表面を樹脂製模擬前腕ソケットで覆い,周囲温度・湿度を管理した中,体表面温度,体表面接触圧,血流などの生理反応を測定した.さらに,温度調整機能を付加した円筒熱源実験機を作成し,ソケットの厚みや材質などの設計因子が伝熱特性に及ぼす影響について実験により調査した.申請時当初の計画では2年目は切断者を対象にソケット装着での各種測定実験を実施することとしていた.しかし,昨年度の実験結果を共同研究者の義肢装具士と議論し,切断者のデータを評価するには,基準となる非切断者の体系的なデータが必要であるとの結論にいたり,今年度は複数の非切断者での体系的な実験を行い,基準となるデータを蓄積することとした.なお,当初は温度と湿度をそれぞれ体系的に組み合わせ実験を実施する計画としたが,設備の都合で,計画の50%しか実施できず,残りの実験は次年度繰越とした.また,ソケット装着と筋活動との関係で実験条件を設定し,生理反応測定実験を実施して分析も行った.ソケットの設計パラメータによる効果を検証する実験装置は測定環境を整備し,実験条件を定めるための実験を繰り返し行ったことから,当初予定よりも若干の遅れがあった.バイオメカトロニクス複数の非切断者での体系的な実験を行い,基準となるデータの継続蓄積を進める.昨年度残った温度と湿度を体系的に組み合わせた実験条件を実施する.また,生理反応測定実験は,センサを追加し,測定部位も加味し,より多様な条件下での測定と比較分析を行う.ソケットの設計パラメータを選定し,直交表実験の計画を行い,パラメータの効果を実験・分析により考察する.計画していた湿度センサが販売中止となったため,温湿度センサを再選定した.これに伴い,温度センサも体表面温度計測用に校正された製品に変更した.この選定作業に伴い校正実験が予定よりは遅れたものの,完了した.予備実験として行う予定であった健常者を対象とした測定実験は被験者24名分については実施できたものの,ソケット作成のための採型からソケット製作完了までの期間,ならびに実験間で体重の増減にともないソケット内の隙間が一定に保たれない問題があり,実験方法等の見直しが必要となった.ソケットの製作が人数分完了次第,健常者を被験者とした隙間の異なるソケットでの測定実験を進め,実験結果の分析,論文投稿へとつなげる.国際会議(ISPO2015, France, Lyon)への参加と講演発表が採択されているので,その外国旅費,参加登録(成果投稿費用)へ割り当てる.10円以下の残金となったため,翌年度に繰り越した.当初の計画に準じて執行する.
膀胱癌微少転移の分子生物学的非侵襲的診断法の開発

【目的】膀胱癌症例における末梢血の膀胱癌細胞の検出を試み、病気分類および細胞異型度について比較検討を行う。【結果】膀胱癌細胞株T-24及び大腸癌細胞株WIDRにおいてバンドの増幅を認め、シークエンス法によりその配列を確認するとMUC-7でることが確認された。健常者においてはMUC-7は検出されなかったが、未治療膀胱癌患者において15例中1例にMUC-7の検出を認めた。症例数が少ないため、病期分類、細胞異型度に対する関連性は今後症例を重ねてさらなる検討が必要と思われた。【目的】膀胱癌症例における末梢血中の膀胱癌細胞の検出を行い、病期分類および異型度について比較検討した。【結果】(1)コントロール群(20例)においてMUC-1mRNAは検出されなかった。(2)未治療膀胱癌症例における病期分類では、pT1:8例中3例(38%)、pT2:3例中2例(67%)、pT3:2例中2例(100%)、pT4:2例中2例(100%)にMUC-1mRNAが陽性であった。(3)未治療膀胱癌症例における異型度別では、Grade1:2例中1例(50%)、Grade2:7例中2例(29%)、Grade3:4例中4例(100%)にMUC-1mRNAが陽性であった。(4)腺癌2例中2例(100%)にMUC-1mRNAが陽性であった。【結論】浸潤性膀胱癌症例および高度異型を有する症例において、MUC-1mRNAの陽性率が高い傾向にあった。以上より、MUC-1を発現している末梢血中の膀胱癌細胞は、浸潤能および転移能に関与している可能性を示唆する興味あるデータと考えられた。
シーケント計算に基づく型システムの研究

昨年度までの研究によって,古典論理の自然演繹における正規化手続きとシーケント計算におけるカット除去手続きの対応関係を明らかにすることができた.これを利用して,古典論理に対して,強正規化性と合流性をみたす局所ステップカット除去手続きを提案した.この結果は,国際ワークショップ(CL&C'06)で発表し,現在,学術雑誌に投稿中である.一方,直観主義論理に対する通常のシーケント計算において,自然演繹の正規化手続きがどのようなカット除去手続きに対応するのかについても明らかにした.これにより,シーケント計算に対する項計算は,項構造と簡約関係の双方についてラムダ計算の保存拡大であることが明らかになった.この結果は,国際会議(LPAR'06)で発表した.このカット除去手続きは合流性をみたさないが,ラムダ計算のベータ簡約を模倣する能力を保ちつつ制限を加えたカット除去手続きの合流性を証明した.この結果は,国際会議(CiE'07)で発表する予定である.さらに,直観主義論理のシーケント計算から得られる項計算に対して,インターセクション型システムを定義し,その型付け可能性によって強正規化性を特徴づけることができることを示した.そこで用いられる手法は,従来知られていた明示的代入計算とインターセクション型に関する手法を大幅に簡略化したものである.この結果は,国際会議(RTA'07)で発表する予定である.この他,直観主義論理のクリプキ意味論を一般化することによって得られる様々な論理の述語拡大に対して,ツリーシーケント計算の手法を用いて完全性を証明した.この結果は,国際会議(TABLEAUX'07)と国際学術雑誌(Logic Journal of the IGPL)で発表する予定である.本年度の前半は,型付きラムダ計算に対する縮約可能性法を用いない強正規化性の証明を,合流性や標準化定理等,他の簡約の性質にも適用することに取り組んだ.これらの証明はシーケント計算の体系に基づく型システムを用いて与えることができる.また,それらの方法をインターセクション型システムに対する体系にも拡張し,ある種の型を持つラムダ項の弱正規化性や頭部正規化性の証明にも適用できることを示した.この結果は,オーストリアで行われた項書き換えワークショップで発表し,参加者からコメントを頂いた.本年度の後半は,昨年度までの研究によって得られた直観主義論理に対するシーケント計算の体系と明示的代入計算の間の関係についての結果を,古典論理に対するシーケント計算の体系とラムダミュー計算へ拡張することに取り組んだ.具体的には,型付きラムダミュー計算のベータ簡約とミュー簡約が,古典論理に対するシーケント計算の体系においてどのような簡約に対応するのかを明らかにし,このシーケント計算に対する項計算は項構造と簡約関係の両方についてラムダミュー計算の保存拡大であることを示した.この結果は,従来自然演繹の体系で行われたきたことは全てシーケント計算の中で再現することができることを示す強力なものである.さらに,明示的代入計算の手法を用いてこの項計算体系の簡約の合流性と強正規化性を証明した.この結果の一部は,仙台で行われた項書き換えワークショップで発表し,参加者からコメントを頂いた.昨年度までの研究によって,古典論理の自然演繹における正規化手続きとシーケント計算におけるカット除去手続きの対応関係を明らかにすることができた.これを利用して,古典論理に対して,強正規化性と合流性をみたす局所ステップカット除去手続きを提案した.この結果は,国際ワークショップ(CL&C'06)で発表し,現在,学術雑誌に投稿中である.一方,直観主義論理に対する通常のシーケント計算において,自然演繹の正規化手続きがどのようなカット除去手続きに対応するのかについても明らかにした.これにより,シーケント計算に対する項計算は,項構造と簡約関係の双方についてラムダ計算の保存拡大であることが明らかになった.この結果は,国際会議(LPAR'06)で発表した.このカット除去手続きは合流性をみたさないが,ラムダ計算のベータ簡約を模倣する能力を保ちつつ制限を加えたカット除去手続きの合流性を証明した.この結果は,国際会議(CiE'07)で発表する予定である.さらに,直観主義論理のシーケント計算から得られる項計算に対して,インターセクション型システムを定義し,その型付け可能性によって強正規化性を特徴づけることができることを示した.そこで用いられる手法は,従来知られていた明示的代入計算とインターセクション型に関する手法を大幅に簡略化したものである.この結果は,国際会議(RTA'07)で発表する予定である.この他,直観主義論理のクリプキ意味論を一般化することによって得られる様々な論理の述語拡大に対して,ツリーシーケント計算の手法を用いて完全性を証明した.この結果は,国際会議(TABLEAUX'07)と国際学術雑誌(Logic Journal of the IGPL)で発表する予定である.
石炭の溶媒膨潤ゲルを用いる触媒効率の増加に関する基礎的・応用的研究

(1)石炭と溶媒(溶質)分子との親和力パラメ-タ(Coal Affinity Parameter)の実験的同定本年度は、昨年度で得られた研究成果、即ち、2成分系溶液中において石炭の立体規制が著しく緩和されるという事実に基づき、各種の溶媒(溶質)中での石炭の潜在的平衡膨潤値(Q_<pot>)を実験的に求め、石炭との親和力を評価する新しいパラメ-タ(K_Q;Coal Affinity Parameter)の導入を試みた。この方法では、浸透分子の立体障害に基づく膨潤抑制因子を除去出来るうえに、測定温度下で固体(結晶)である物質に対しても適用出来るため、広範囲の化合物の親和力パラメ-タの同定が可能になった。今後、これらのパラメ-タを用いることにより石炭を各種の溶媒、反応試薬、触媒等と処理する化学変換プロセス開発で、石炭の最適膨潤状態を得るための条件設定が容易になるものし期待される。また、石炭に対する理想的抽出溶媒開発への足掛りが得られた。(2)溶液膨潤の活性化パラメ-タの実験的同定本年度は、従来、一定温度での測定に限定されていた溶液膨潤測定装置を改良して、溶媒の沸点温度範囲内で任意の温度下での測定が可能な実験装置の開発に成功した。これによって、石炭を初めて有機高分子物質の膨潤現象、即ち、外部分子の固相中への浸透、拡散現象における活性エネルギ-の同定が可能になった。この種の実験デ-タは、高分子化学の分野でも前例がないため、化学組成の明確な合成架橋高分子化合物(スチレンージビニルベンゼン共重合物)を用いたシミュレ-ションを行ない、高分子鎖の折り畳み状態に関する興味深い知見を得ることができた。今後、これらのデ-タを基に石炭の高分子構造の解明を行ないたい。
大豆利用低アレルゲン化食品の開発とその評価

低アレルゲン大豆食品を開発することによりアレルギー患者の食生活を改善することを目的として本研究は行われた。えられた成果は以下に示すとおりである。1,低アレルゲン化のターゲットアレルゲンを主要3アレルゲン、β-conglycininのα-subunit,Gly m Bd 30KおよびGly m Bd 28Kとした。2,まず放射線照射変異株から分子育種法により、β-conglycininのα-subunit欠失品種、東北124を確立した。3,東北124を用いて、酵素処理により手アレルゲン煮豆(試料1)を調製した。4,東北124を脱脂し、遠心法によりGly m Bd 30K、28Kを除去したSPIを調製した。これは低アレルゲン豆腐の作製原料となる。5,東北124を用いて豆乳を作り、これを酵素処理して低アレルゲン化したものに多糖類を添加し、ゼリー風、あるいはプリン風にした食品を調製した。6,医師、栄養士、患者によるアレルゲン性評価チームを組織した。7,綿密な評価手法を確立し、試料1を用いてチャレンジテストを実施した。8,試料1に関しては約80%の患者が有効であると判定した。9,試料2,3についても中間段階の判定としてその有効性を示すデータを得たが、続けて評価を実行中である。大豆アレルギー患者用の低アレルゲン大豆加工食品開発を目指した研究である。いままでのノウハウを生かして、酵素処理大豆煮豆を創出し、これをもとにチャレンジテストを組織した。さらに、その低減化率あるいはアレルゲン性を評価する手段を開発、提案した。1)東北農業試験場・刈和野試験場にて選抜された主要アレルゲンの一つであるβ-conglycininのα-subunit欠失大豆を用いて下記のチャレンジテスト用試食品を創出した。(1)丸大豆酵素処理煮豆を調製した。(2)豆乳を調製し、特殊条件下で遠心分離により主要アレルゲンGly m Bd 30Kを95%以上低減化したものを用いて豆腐を調製した。(3)豆乳を酵素処理してアレルゲンを分解後、このペプチド混合物を適当なゲル化剤にて凝固させ、プリン用の食品を開発した。2)チャレンジテストとアレルゲン性の評価を行うチームを医師、栄養士、研究者10人によって組織した。評価のマニュアルを策定し、煮豆によるテストを行っている。3)アレルゲン性の評価法としてモノクローナル抗体によるスクリーニング、培養細胞を用いるアッルギー再構成モデル系でのケミカルメデイエイタ-測定法の組み合わせによる系を化いつした。また、ELISA阻害法等も検討中である。食品素材中のタンパク質をアレルゲンとする食物アレルギー患者が増加の傾向にある。適当な治療法が確立されていない現状では、低アレルゲン食品の開発により患者の食生活を確保することが必要になる。1{目的}本研究は大豆を原料とする低アレルゲン加工食品の開発とその実用性を実際にアレルギー患者の協力のもと、評価判定を行うことを目的とした。2{結果}低アレルゲン化のターゲットとして、我々が既に同定している主要3アレルゲン(Gly m Bd 30K,28K,及びβ-conglycininのα-subunit)を目標にした。まずα-subunitを欠失した大豆品種、東北124を原料にして、納豆菌由来のプロテアーゼ処理により煮豆風大豆食品(試料1)を完成した。さらに、東北124より物理的方法でGly m Bd 28,30Kを除去した豆乳より、豆腐(試料2)を、豆乳をアスペルギルスプロテアーゼ処理した後多糖類で凝固させた豆腐風プリン(試料3)を完成した。試料1についてチャレンジテストを実施した。3{考察}試料1,2,3ともに食用としての嗜好性テストに合格した。1についてはチャレンジテストの結果、例数は少ないながらも、テストに協力された約80%の患者が有効であると回答した。これらを統計的に処理し、酵素処理煮豆風大豆についてはその有効性を確認した。他の試料2,3についても順次テストに入っている。
地域資源活用型小規模持続的農業システムのためのアグロエコロジー研究

地域内の作物生産、家畜飼育や養魚との連携による資源循環とエネルギー効率について検証するために、現地実態調査および養殖池の試験区分析を実施した。中部ジャワの畜産農家の実態調査では、周辺の稲作農家から収穫後の稲わらや米糠をもらい受けることで牛と豚の飼料の自給が実現されていた。また振興の野菜作地帯(カランアニャル県ゴンドスリ村)では牛の飼養が行われていたが、ナピアグラスの栽培で飼料を供給しており地域植物資源の利用が一般的であった。つぎに養殖池の水質の改善を目的として、西ジャワ・インドネシア科学院(LIPI)の敷地内に設置された試験池において、太陽光を動力源とした循環ポンプを導入した。水深約60cmの試験池における水深10cmと50cmでの溶存酸素(mg/L)の差分を経日的に評価したところ、循環ポンプを導入しない池では平均4.2に対して、ポンプの導入により1.9まで減少した。この結果は、水中の藻類などが光合成により、速やかに表面付近の溶存酸素濃度を上昇させ、さらにポンプで底面の水を汲み上げて循環させることで試験池の全層の溶存酸素濃度を上昇させることを明らかにした。対象地域は生活用の電力供給すら整備されていない状況であるため、太陽光を動力源とした循環ポンプの導入が必須となり、本法による養殖池の水質改善と養殖技術の向上が期待できる。小規模農家は植物資源の活用に関しては雑草や作物残渣、栽培した牧草の利用を積極的に行ない家畜の飼養に循環させていることが明らかになった。しかし、養魚に関しては、過剰な有機物の施用と給餌により水質汚染を引き起こしており、同時に酸欠状態で魚が成育していることから技術的に改善が必要であることがわかった。太陽光を原動力とした安価な循環ポンプの導入で養殖技術が改善できる可能性を認めたので、今後、農民への技術普及の段階へと移行することで地域資源を活用した持続的農業システムの実現が期待できる。本研究は、地域資源の生物多様性を維持し、系内の物質循環とエネルギー効率の向上を図りながら生産者の農業所得による経営的自立ができる農業・食料システムの実現可能なモデルをアグロエコロジーの観点から提示することを目的とする。とくに、モンスーンアジアの小規模住民農水産業を適用範囲とし、統合的ファーミングシステムの適正な運用を目指す。初年度は、淡水魚養殖に焦点をあて、フィリピン・ルソン島タール湖における養殖事業の構造を社会経済的視点で把握し、さらにインドネシア・西ジャワの淡水養殖地域で現地調査を実施した。西ジャワ州では、小規模養殖池の漁業の状況と池および河川の水質状態を評価した。タール湖では1970年代から淡水養殖業が増加し、近年養殖ケージの制限を設けて湖の環境管理を行なっている。養殖枡所有者および養殖管理人(非所有)計238人を対象に聞取り調査を行った結果、資本を持たない地元住民が管理人となり、ビジネスのひとつとして養殖業を営む所有者との間に資材の提供、収穫物の販売等密接な相互関係が存在していることが明らかになった。西ジャワ州サラク山を水源としジャカルタ湾に流れ出るチサダネ川の水質と農業活動とのかかわりを明らかにするために、20地点から水を採取し分析を行なった。農村地帯のサンプルからは、高地にもかかわらず無機態リンが検出され、施肥による水質汚染が疑われた。それらの水が浄化設備のない農村では生活用水に利用されていることが懸念された。さらに、住民が営んでいる小中規模の淡水魚養殖池21箇所から水サンプルを収集し、水質調査を行った結果、全体の3分の1は溶存酸素量が低く、pHは高い傾向にあった。また、ナマズの養殖池では、高濃度のアンモニア態窒素濃度が検出された。山地の中腹で行なわれる集約的養殖は、ジャカルタ湾などの下流域の富栄養化の原因の一つとなりうることがわかった。西ジャワの養殖池の水質分析の結果、池の底土に顕著な養分蓄積が起こっていることをが推察されたため、土を採取し現地の研究所で分析をする予定であったが、分析が困難であることがわかり、インドネシアから日本国内へ輸入することにした。輸入手続きが年度内に完了しなかったため、次年度に実施することとした。それ以外は、順調に進んでいる。ボゴール地域内の植物資源の利用実態調査を行い、畑地内、畦畔、路傍、河川周辺、空き地等農業生態系のあらゆるところから雑草が採集され、家畜飼料として給餌されている事を明らかにした。草種の選別は厳密ではなく、耕地雑草のみならずシダ植物、作物の逸出、侵略的外来種等が刈りとられており、畜産飼養により域内の植生が管理され資源循環していた。しかし、淡水魚養殖に関しては、鶏糞やペレット飼料等の過剰投入が確認され、養殖池の富栄養化とその水の放出による環境への負荷が懸念された。そこで、ボゴール地域内の淡水魚養殖魚池から土壌を採集し日本へ輸入して化学分析を実施した。水圏の富栄養化の主要因となる窒素とリンを中心に化学分析を行い、土壌肥沃度を評価したところ、地域や生産者に関わらず、養殖池の底土には多量のアンモニア態窒素(19地点の平均値211mg NH4-N/kgDS)と可給態リン酸(19地点の平均値500mg P2O5/kgDS)が検出された。

また、2地点において土壌養分の垂直分布を評価したところ、深度50cmもしくは30cmまでアンモニア態窒素と可給態リン酸は高く推移し、これら養分は地下水へ流亡することが強く示唆された。これを踏まえて、淡水魚養殖システムの改善に向けた試験のデータを分析し、一般農家での実用に向けた試算を行う。また地域内資源が循環でき環境負荷を抑えられ、かつ小規模農家の経営的向上が実現可能な体系について、アグロエコロジーの観点から最適デザインを導き出す。現地実態調査は順調に遂行しており、小規模農家の経営向上と地域資源を有効に活用した環境負荷とくに水質汚染を引き起こさないファーミングシステムの構築に向けた基礎データを蓄積している。淡水魚養殖池の水質及び土壌肥沃度の評価から、本地域の養殖池では窒素やリンの蓄積が顕著であり、養殖魚の生産性や水圏の富栄養化などに深刻な影響を及ぼしていることが示唆された。具体的な問題点としては、特にナマズ養殖における大量な餌の投入や、水中の低い溶存酸素量、長年に渡る養殖池の使用による土壌養分の蓄積などが挙げられる。淡水魚養殖の改善のため当初はアクアポニック装置を設計・製造し、現地試験を行う予定であったが、コスト面から計画を変更し、太陽光を利用し簡易的に養殖池に酸素が供給できる装置を試行した。現在、ボゴールの研究所で試験を継続しており、継時的に収集しているデータをもとに実用可能か検討を行う。地域内の作物生産、家畜飼育や養魚との連携による資源循環とエネルギー効率について検証するために、現地実態調査および養殖池の試験区分析を実施した。中部ジャワの畜産農家の実態調査では、周辺の稲作農家から収穫後の稲わらや米糠をもらい受けることで牛と豚の飼料の自給が実現されていた。また振興の野菜作地帯(カランアニャル県ゴンドスリ村)では牛の飼養が行われていたが、ナピアグラスの栽培で飼料を供給しており地域植物資源の利用が一般的であった。つぎに養殖池の水質の改善を目的として、西ジャワ・インドネシア科学院(LIPI)の敷地内に設置された試験池において、太陽光を動力源とした循環ポンプを導入した。水深約60cmの試験池における水深10cmと50cmでの溶存酸素(mg/L)の差分を経日的に評価したところ、循環ポンプを導入しない池では平均4.2に対して、ポンプの導入により1.9まで減少した。この結果は、水中の藻類などが光合成により、速やかに表面付近の溶存酸素濃度を上昇させ、さらにポンプで底面の水を汲み上げて循環させることで試験池の全層の溶存酸素濃度を上昇させることを明らかにした。対象地域は生活用の電力供給すら整備されていない状況であるため、太陽光を動力源とした循環ポンプの導入が必須となり、本法による養殖池の水質改善と養殖技術の向上が期待できる。小規模農家は植物資源の活用に関しては雑草や作物残渣、栽培した牧草の利用を積極的に行ない家畜の飼養に循環させていることが明らかになった。しかし、養魚に関しては、過剰な有機物の施用と給餌により水質汚染を引き起こしており、同時に酸欠状態で魚が成育していることから技術的に改善が必要であることがわかった。太陽光を原動力とした安価な循環ポンプの導入で養殖技術が改善できる可能性を認めたので、今後、農民への技術普及の段階へと移行することで地域資源を活用した持続的農業システムの実現が期待できる。西ジャワの養殖池で水質調査結果をもとに、酸素循環が効率的に行なわれれば淡水魚の生産性が向上することがわかったため、地元住民でも運用可能な太陽光エネルギーを利用したアクアポニック装置の原案を作成し、現地の業者に設計、製造を依頼する。完成した装置は直ちに調査対象とするナマズ養殖池に設置する。
高精度位置分解EELS法の開発と界面電子状態の解析

本研究では、モノクロメータを搭載した球面収差補正走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることにより、固体内界面の局所電子状態を高い空間分解能で解析することを目的としている。それを実現するために、電子走査と同期して、画像信号とEELS信号を同時に計測するスペクトラムイメージ(SI)データを多数取得し、個々のSIデータ間の位置ずれを非剛直な方法で位置補正を行い積算することで、スペクトルデータのシグナル/ノイズ比を格段に向上させる、マルチフレーム方式を開発した。前年度は、データ容量が大きいSIデータの処理を可能にするために、計測システムの強化を行い、1万程度のモチーフをSIデータから抽出し、積算する手法を構築した。当該年度は、新たに開発されたマルチフレーム・モチーフ法を用いて、ペロブスカイト構造やブラウンミレライト構造を有する遷移金属酸化物のSI測定を行い、原子分解能での元素マッピングを高いシグナル/ノイズ比で得ることができた。さらに各元素信号強度を抽出し、4配位と6配位、12配位の金属近傍における酸素/金属のスペクトル強度比を原子カラム分解能レベルで定量的に解析し、金属に配位している酸素数とスペクトル強度比に相関があることを見出した。この成果は、界面などにおいて酸素欠陥などが生じている不規則な系において、金属元素に配位した酸素の定量化にも適用できる新規な解析法として意義がある。さらに、局所的な電子状態の異方性を測定する新しい方法として、位置分解EELS法に運動量移送選択を組み合わせた計測法を開発した。実証実験として、チタン酸ストロンチウム結晶の酸素K殻励起スペクトルの吸収端微細構造に適用し、特定原子サイトにおける散乱方向に依存した微細構造変化を検出し、第一原理バンド構造計算による解析に成功した。STEM-EELS法で計測されたスペクトラムイメージデータを、マルチフレーム方式により積算し、スペクトルのシグナル/ノイズ比を向上させる新しい方法を開発し、前年度は電子線照射に敏感な高温超伝導体に適用し、ホールマッピングに成功したほか、当該年度は種々の遷移金属酸化物の原子分解能元素マップの定量化に成功するなど、新規手法の実用性を順調に実証してきた。さらに、内殻励起スペクトルの吸収端微細構造を利用した局所電子状態解析においては、化学結合の方向性を明らかにする新しい計測手法の開発にも着手し、原子分解能レベルで非弾性散乱の方向依存性を検出することに成功した。この成果は、空間分解能を原子レベルに維持した状態で、それと競合する散乱角度情報を分解し得た点に意義がある。この手法は、界面などのように構造の対称性が低下した領域において、有効に適用できるものである。さらに、第一原理バンド構造計算によるスペクトルシミュレーションにおいても、角度分解したスペクトルの計算を実施することができ、実験結果を良く再現し、当初予定していた結合の異方性に関する研究はおおむね順調に進展した。一方、価電子励起スペクトルを利用した物質の光学的性質に関する研究については、低エネルギー損失領域の空間的非局在性の理論的な考察に留まっており、今後実験等を実施する必要がある。今後は、EELSで得られる吸収端微細構造(ELNES)に対して、前年度までに開発した新規計測法を適用し、原子分解能で金属元素近傍の電子構造を解析する。特に、3d遷移金属のL2,3殻のELNESに着目し、その微細構造について配位子場を考慮した多重項計算を用いてシミュレーションすることにより、金属原子近傍の局所構造に関する情報を抽出する手法を検討する。特に、金属周りの酸素配位構造の歪みに起因するスペクトル変化の解析に着目する。さらに、酸素K殻のELNESについては、励起電子の多重散乱計算や第一原理バンド計算を行い、酸素欠陥近傍の局所構造変化とELNESの相関を明らかにする。また、前年度計画していた価電子励起スペクトルの解析においては、非弾性散乱の非局在性に関する理論的検討を行ったので、今年度はスペクトル計測を実施する。特に、内殻電子励起と価電子励起スペクトルを同時測定することにより、前者から伝導バンドに関する電子構造変化を解析すると同時に、後者から価電子バンドと伝導バンドの双方が関与した物質の光学的性質を明らかにし、両者の相関を可視化する位置分解したマッピング計測に取り組む。最終年度にあたり、これまでの研究成果の総括を行い、STEM-EELS法を用いた局所電子構造解析法の今後の方向性を明らかにする。本研究では、モノクロメータ搭載の電子エネルギー損失分光法(EELS)と球面収差補正走査型透過電子顕微鏡(STEM)を用いて、固体内界面の局所電子状態を高い空間分解能で行うことを目的としている。それを実現するためには、スペクトラムイメージ(SI)データを多数取得し、個々のSIデータ間の位置ずれを非剛直な方法で位置補正を行い積算する、マルチフレーム方式を用いる必要がある。当該年度では、STEM-EELS法で計測されたSIデータから、結晶の単位胞レベルの空間サイズを切り出しそれをモチーフとし、多数のSIデータから数千から1万程度のモチーフを抽出・積算し、シグナル/ノイズ(S/N)比の高い、原子分解能のSIデータを得る新しい手法を開発した。この方法を、高温超伝導体であるLa2-xSrxCuO4に適用し、酸素K殻電子励起スペクトルの吸収端微細構造の解析に適用した。その結果、酸素の原子マップが原子分解能で得られたばかりでなく、吸収端微細構造に現れる酸素ホールに起因するピーク強度を用いた2次元ホールマッピングにも成功した。この酸化物には、銅原子の周りに六配位している酸素原子が存在するが、そのうち銅原子面内にある酸素サイトに主にホールがドープされていることが明瞭に可視化された。

さらに、ドープ量が多くなり、オーバードープの条件になると、ホールは酸素八面体の頂点に位置する酸素サイトへもドープされていることが明らかになった。この成果は、物性と密接に関連する電子状態の空間分布を、透過電子顕微鏡を用いて原子分解能レベルで2次元的に初めて可視化できたものとして大きな意義がある。これは、マルチフレーム方式を適用することによりスペクトルデータのS/N比が劇的に改善されたことによる。当該手法が固体内の局所電子状態の解明に有用であることが実証できた。本研究課題を推進するにあたってキーポイントとなる、STEM-EELS法で計測されたスペクトラムイメージデータをマルチフレーム方式により積算する新しい方法が、原子分解能レベルの状態分析に十分適用できることの実証実験が行えたことで、今後の研究展開へも順調につなげて行けるものと考えている。この実証実験を実施するにあたり、これまで使用していたスペクトル計測システムを、補助金により64ビット対応のシステムにバージョンアップし、巨大なSIデータの取り扱いが行えるようになった点も今後の展開に有効となった。さらに、高温超伝導体への実験を行った際、酸素K殻の吸収端微細構造に現れる酸素ホールピークは、電子線の照射により極めて敏感で、通常の酸化物に対する計測よりも電子線量をかなり低減する必要があった。そのため、実験的な困難はあったものの、上述のマルチフレーム方式によるSIデータの積算が極めて有効であることも判明した。この点は、今後、界面の電子状態解析に同手法を適用する際にも大きなメリットとなると考えられ、金属酸化物と言えども、電子線照射によるダメージ、特に、電子状態のわずかな変化を伴うダメージには十分考慮する必要があることを認識できた点は重要であった。当該年度の研究成果は論文にまとめ国際誌に投稿し、現在査読中である。本研究では、モノクロメータを搭載した球面収差補正走査型透過電子顕微鏡(STEM)と電子エネルギー損失分光法(EELS)を組み合わせることにより、固体内界面の局所電子状態を高い空間分解能で解析することを目的としている。それを実現するために、電子走査と同期して、画像信号とEELS信号を同時に計測するスペクトラムイメージ(SI)データを多数取得し、個々のSIデータ間の位置ずれを非剛直な方法で位置補正を行い積算することで、スペクトルデータのシグナル/ノイズ比を格段に向上させる、マルチフレーム方式を開発した。前年度は、データ容量が大きいSIデータの処理を可能にするために、計測システムの強化を行い、1万程度のモチーフをSIデータから抽出し、積算する手法を構築した。当該年度は、新たに開発されたマルチフレーム・モチーフ法を用いて、ペロブスカイト構造やブラウンミレライト構造を有する遷移金属酸化物のSI測定を行い、原子分解能での元素マッピングを高いシグナル/ノイズ比で得ることができた。さらに各元素信号強度を抽出し、4配位と6配位、12配位の金属近傍における酸素/金属のスペクトル強度比を原子カラム分解能レベルで定量的に解析し、金属に配位している酸素数とスペクトル強度比に相関があることを見出した。