hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
沖縄海域シガテラ魚の有毒物質

「シガテラ」とはサンゴ礁海域に生息する魚介類により起こる食中毒で、死亡率は低いが古くからよく知られている。その原因毒シガトキシンの構造を解明するのが本研究の目的である。本年度は沖縄でよくシガテラ中毒の発生するバラフエダイ(アカナ)を材料にして研究を進めた。内臓に集中してシガトキシンが存在するため、約350Kgを抽出分離し、150μgのトキシンを得た。尚、その過程でジヒドロアクチ=ジオリドを得、強い毒性を持つことを証明した。しかし、これは「シガテラ」とは関係ないことが判明した。得られたシガトキシンのH-NMRスペクトルを測定した。その結果、ハワイ大学のScheuerが報告する物質と一致した。2級メチル基4個、3級メチル基1個が存在し、非共役のトランスオレフィン2個も存在する。また、IRスペクトルで1600cm^<-1>に強い吸収があるが、これはカルボキシル基ではないとの結論を得た。分子量は1110であり、アミド結合は存在せず、またニンヒドリン、ドラーゲンドルフ試薬に陰性なので窒素は含まれないと考えている。また、水酸基3個の存在が明らかであり、オカダ酸との構造類似性が示唆される。これはオカダ酸モノクロナール抗体とシガトキシンのそれが約30%クロスすることと一致している。ところで、バラフエダイの内臓からだけではシガトキシンが少量しか得られないので、タヒチ産のドクウツボも材料として入手する道を開いた。今後、タヒチ産、沖縄産のシガテラ魚をさらに入手して構造研究を進める。基礎的データを集めることができたので、全構造解明に向けて一歩前進したと考える。本研究の結果は世界的に多くの人々が待ち望むところであり、是非達成したい。
DNAプロ-ブと絨毛性絨毛採取法の組合せによる遺伝子病の出生前診断法の確立

伴性劣性遺伝病であるDuchenne muscular dystrophy(DMD)の妊娠初期における出生前DNA診断法の確立を行った。保因者診断例5家系、出生前診断例8家系、合計13家系を対象とした。成人DNAは末梢血白血球、胎児DNA18名)は妊娠9週に絨毛採取法により採取した絨毛組織よりphenol/chloroform法により抽出した。7μgDANを制限酵素で切断後1%アガロ-スゲルで分離してナイロンメンブレンにアルカリトランスファ-した。DNAプロ-ブはintragenic genomicプロ-ブであるpERT87を使用した。プロ-ブはニックトランスレ-ションキットで放射比活性0.7ー1.3^<×109>cpm/μgまで標識した。メンブレンをプリハイブリダイズ(41°C、4h)したのち、2×10^6cpm/mlのプロ-ブでハイブリダイズ(41°C、15h)した。メンブレンを洗浄乾燥後、オ-トラジオグラムを作製し、制限断片長多型分析を行った。出性前診断にさきだち、Y染色体特異的DNAプロ-ブをつかい、Dot blot法で胎児性別診断を行った。保因者診断5家系5名のうち2名が保因者、3名は非保因者と診断された。出生前診断8家系8胎児のうち4胎児が男性胎児、4胎児が女性胎児であった。男性胎児は全例正常と診断された。女性胎児の3例は非保因者(正常)、残り1例は母親のcarrier statusが不明のため診断不能であった。DNAプロ-ブと絨毛採取法の組合せにより妊娠初期におけるDMDの出生前診断法を確立することができた。今後はPolymerase Chdin Reaction法の胎児性別診断やDMD診断への導入をはかり、診断手技の簡略化(アイソト-プが不要)および迅速化を進める必要がある。また今回確立された遺伝子病の出生前診断システムをDMD以外の他疾患に広く応用することも可能となった。1.ドウシエンヌ型筋ジストロフィー症(DMD)のDNA診断に必要なDNAプローブについて。X染色体特異的DNAプローブPERT87-1、8、15(Kunkel)、胎児の性別診断に必要なY染色体特異的DNAプローブとAluプローブ(Golbus)の5種のプローブを入手した。これらを分子生物学的手法を用いて増幅した。またATCCより6種類のCDNAプローブ(CDMD56-7、CDMD8、CDMD4-5a、CDMD9-14、CDMD1-2a、CDMD26-3)をさらに入手し、現在増幅中である。2.妊娠初期における胎児組織採取のための絨毛採取法手技の確立について。妊娠7週から13週までの合計23例に対して絨毛採取を行った。そのうち7例で絨毛培養を行った。その結果Chiang mediumを使用すると1週間で細胞増殖がconfluentに達することが判明した。またこれらの培養細胞よりDNA抽出を行った。すなわち絨毛採取と絨毛培養およびDNA抽出の一連の手技を確立することができた。3.DMD家系について。全国よりDMD症例10例をあつめ、その構成員のべ70名よりgenomicDNAを抽出した。4.DNA診断について。

10症例のうち保因者の可能性のある3症例に対し妊娠初期に絨毛検査を行った。Yプローブを使ってDot blot法により胎児性別診断を行った。その結果3例とも女児と判明した。前年度(昭和63年度)の予備的研究成果をもとに伴性劣性遺伝病であるDuchenne muscular dystvophy(DMD)の妊娠初期における出生前DNA診断を行った。保因者診断例5家系、出生前診断例8家系、合計13家系を対象とした。成人DNA100名)は末梢血白血球、胎児DNA(18名)は妊娠初期9周に繊毛採取法により採取した繊毛組織よりphenol/chloroform法により抽出した。fμgDNAを制限酵素(BstxI,TagI,XmnI,BstNI)では断後1%アガロ-スゲルで分離してナイロンメンブレンにアルカリトラナスファ-した。DNAプロ-ブはintragenic genomicプロ-ブであるpERT87-1、-8、-15を使用した。プロ-ブはニッリトランスレ-ションキットを使い、放射性活性0.7-1.3cpm^<x109>/μgで標本しG-50セファデックスカラムクロマトグラフィ-で分離した。メンブレンをプリハイブリダイズ(41-^<°C>、4h)したのち、2×10^6cpm/mlのプロ-ブでハイブリダイズ(41^<°C>15h)した。メンブレンを洗浄乾燥後、オ-トラジオグラムを作製し、制限断片長多型分析を行った。出生前診断にさきだち、Y染色体特異的DNAプロ-ブをつかい、Dot blot法で胎児性別診断をおこなった。保因者診断5家系5名のうち2名が保因者、3名は非保因者と診断された。出生前診断例8家系8胎児のうち4胎児が男性胎児、4胎児が女性胎児であった。男性胎児は全例正常と診断された。女性胎児の3例は非保因者(正常)、残りは1例は母親のcarvier statusが不明のため診断不能であった。DNAプロ-ブと繊毛採取法の組合せにより妊娠初期におけるDMD出生前診断法を確立することができた。
高水準ウェブデータウェアハウスとそれを基盤とする教育システムの研究開発

ウェブを利用した教育システムは近年大きな注目を集めているが、コンテンツと受講者数の増加に伴い、データの利用効率に大きな問題が生じる。我々はウェブ情報処理の効率化の手法としてウェブデータウェアハウスを提案し、その開発を進めてきた。本研究ではウェブベース教育という応用分野からの要求分析および実データ解析によってより高度な機能を持ったウェブデータウェアハウスを設計し開発するとともに、システムの実用化・実証実験を進めてきた。本研究は基礎から応用までの連続したプロジェクトであり、以下のような成果を得ることができた。環境教育におけるウェブベースコンテンツ:野外における環境教育支援のため、観察記録をそのままコンテンツとするため、観察記録であるテキストデータ、デジカメによる画像情報、GPSより得られる空間位置情報を統合するシステムを開発し、EXPO2005でこのシステムの実証実鹸をおこなった。操作ログを活用したウェブ上での自習システムにおける教師支援環境の研究:ウェブ上において問題の提示および回答の入力が行えるようなウェブ型自習システムを開発し,高等学校における実際の補習授業などにおいて運用を行った。このシステムでは,生徒のPC上での操作をログとして記録し,回答順序や回答時間,参照したヒント,回答の正誤などをグラフなどの図的表現で参照できることが特徴である。ウェブウェアハウスでのアクセス制御:時系列に沿って大量に蓄積されたウェブウェアハウスのコンテンツに対してアクセス制御するためのモデルについて、バージョンの派生関係やコンテンツの構造、時刻印などの多様な条件を統合して記述できるアクセス制御ポリシーのモデルを開発した。ウェブサーバでの異常値の検出ウェブサーバに対する攻撃を検出するために、データマイニングの手法を用いてウェブアクセスログの解析を行ない、可視化する手法を開発した。ウェブを利用した教育システムを実用化する際、受講者の増加に適応するためにデータ利用の効率化が重要となる。膨大なウェブデータの中から受講者の知識発見に最も適したものを見つけるための検索技術や、多くの受講者にとって有用なデータは共通しており、その効率的利用のための技術としてウェブデータウェアハウス技術が注目されている。本研究では、ウェブデータ利用効率化技術であるウェブデータウェアハウス技術の高性能化と一般化を行い、ウェブデータの利用形態に応じた検索技術やデータ利用技術の開発を目標とし、教育への実用化で最も懸念されるプライバシーやセキュリティの問題に対して重点をおき、以下のような成果を得た。(1)不正データアクセス検知技術のためのネットワーク利用履歴の解析と不正アクセス判定手法の提案(2)ウェブデータの意味に応じた重要度計算を手法の開発(3)ウェブページ間の意味的関連の解析とその応用システムの開発また、本研究では、ウェブデータウェアハウス技術の重要な応用分野である教育への適用を進めた。わが国の産業構造は有能な人材や高度な知識を基礎としており、コンピュータによる教育の支援は非常に重要な課題である。とりわけ情報化社会の基礎である数学教育の充実と、新規技術の提案のための創造性育成は重点的に行う必要がある。ウェブは情報基盤技術として社会に浸透しており、利用者である生徒にとって利便性の高いシステムの構築が可能であり、数学教育や創造性育成教育の支援に適している。本研究では、以下のような成果を得た。(4)創造性育成教育のためのコンピュータ利用における問題点の解析と普及活動(5)ウェブを基盤とした数学教育システムにおける生徒の行動履歴の解析と解析結果利用機能の新規組み込み(6)ウェブ上での協調作業支援技術の教育への応用ウェブを利用した教育システムは近年大きな注目を集めているが、コンテンツと受講者数の増加に伴い、データの利用効率に大きな問題が生じる。まず、ウェブ教育において現れる問題を効率よく扱うためのウェブデータウェアハウス技術の一般化を行った。

ウェブのアクセス履歴の分析方法として、アクセス対象の時間的・時期的変動を検出し、またアクセスが多いトピックの検出技術を開発した。これらの技術は教育システムに応用し、生徒のウェブ教育環境での学習動向を分析することが可能になる。次に、利用履歴データを得る枠組みを高校システムで開発し、それから得られるデータと実際の教育効果との関係を調査し、利用履歴データの分析精度を高めた。また、教育環境では外部とのアクセスが重要であるとともに、生徒個人の成績や学習履歴など、プライバシー性が高くセキュリティの確保が重要である。構造化された教材や各種データのアクセス権限を柔軟に管理する手法を開発し、安全性が高く柔軟な教育環境の構築を可能にした。実証面では、数学、情報、創造性教育に加えて、新たに環境教育の分野について、小中の指定校での実験を行った。アランケイの創造性教育をベースにして、野外観察や理科実験の体験を通した環境学習において、ウェブを利用したシステムを作成した。また、小中の指定校での情報教育を効果的に行うためにモデルカリキュラムを設計し、指定校でカリキュラムを実施するワークショップを行った。これによりカリキュラムの妥当性を評価するとともに、新たな情報教育のテキストを作成した。ウェブを利用した教育システムは近年大きな注目を集めているが、コンテンツと受講者数の増加に伴い、データの利用効率に大きな問題が生じる。我々はウェブ情報処理の効率化の手法としてウェブデータウェアハウスを提案し、その開発を進めてきた。本研究ではウェブベース教育という応用分野からの要求分析および実データ解析によってより高度な機能を持ったウェブデータウェアハウスを設計し開発するとともに、システムの実用化・実証実験を進めてきた。本研究は基礎から応用までの連続したプロジェクトであり、以下のような成果を得ることができた。環境教育におけるウェブベースコンテンツ:野外における環境教育支援のため、観察記録をそのままコンテンツとするため、観察記録であるテキストデータ、デジカメによる画像情報、GPSより得られる空間位置情報を統合するシステムを開発し、EXPO2005でこのシステムの実証実験をおこなった。操作ログを活用したウェブ上での自習システムにおける教師支援環境の研究:ウェブ上において問題の提示および回答の入力が行えるようなウェブ型自習システムを開発し,高等学校における実際の補習授業などにおいて運用を行った。
オントロジーに基づく源氏絵データベースを共有・活用した源氏絵の総合研究

2018年度も引き続き、源氏絵データベース構築班、源氏絵調査班、史料調査班、AI班、源氏絵(模本、工芸品を含む)の所在確認班に分かれて研究をおこなった。源氏絵データベース構築班は、3作品191枚のスライドをデジタルデータ化した。源氏絵調査班は、名古屋市博物館、東京国立博物館、堺市博物館、貝塚・個人、東京富士美術館の5箇所の美術館・博物館および個人宅で23作品の調査をおこない、メトロポリタン美術館で開催された源氏絵展を見学した。調査参加者は延べ30人である。史料調査班は、源氏絵の注文主と詞書筆者のネットワークを探るため、京都・下橋家、上賀茂神社、同社社家にて史料調査をおこなった。AI班は、人工知能学会第32回全国大会にて画像認識とVRの研究成果を発表した(加藤拓也・稲本万里子・小長谷明彦「深層学習法による源氏絵の流派推定」、津野駿幸・稲本万里子・小長谷明彦「仮想空間上の灯明光源効果を用いた時代屏風の再現」)。その後、画像認識にかんしては7回の検討会をおこない、VRにかんしては「時代屏風」から「源氏物語図屏風」に画像を差し替え、研究を続けた。画像認識同様、くずし字を認識させて「源氏物語絵巻」の詞書を解読する研究と、光源氏の邸宅である六条院をVRで再現する研究に取り組み、京都市平安京創生館、宇治市源氏物語ミュージアム、風俗博物館にて平安京復元模型、六条院模型、六条院の春の御殿の模型を360度カメラで撮影した。画像認識、くずし字解読、「源氏物語図屏風」のVR制作、六条院のVR制作の研究成果は、第4回源氏絵データベース研究会にて発表した。さらに、2018年12月に第3回源氏絵データベース研究会(於徳川美術館)、2019年2月に第4回源氏絵データベース研究会(於東京工業大学)を開催した。参加者は、それぞれ12人(うち科研メンバー6人)、13人(同4人)であった。2018年度は、AI班の研究が大きく進展した1年であった。画像認識にかんしては、人工知能学会第32回全国大会での研究発表が、全国大会優秀賞を受賞した。その後、現在までに10回の検討会を開催し(うち2018年度は7回)、深層学習の方法論、バリデーションデータとテストデータの検討を重ね、絵師の流派を推定することが可能になった。この間、産経新聞とNewtonから取材を受け、産経プレミアムとNewton別冊『ゼロからわかる人工知能仕事編』に記事が掲載された。深層学習法を使ったくずし字の解読は、仮名だけの語句は80%、漢字仮名まじりの語句は60%を解読できるようになった。VRにかんしては、学会発表後、東京富士美術館所蔵の岩佐派「源氏物語図屏風」に画像を差し替え、美術館における鑑賞教育に使用できるよう各場面の解説を入れたヘッドセット版とWeb版を制作した。六条院のVRにも『源氏物語』にかんする解説を入れ、ヘッドセット版とWeb版を制作している。また、恵泉女学園大学スプリングフェスティバルにてVR体験コーナー設置し、科研のアウトリーチをおこなった。源氏絵調査班は、5箇所23作品もの源氏絵調査をおこなうことができた。史料調査班は、幻の「源氏物語絵巻」の注文主に焦点を絞り、研究を進めている。さらに今年度も、年1回の開催予定であった源氏絵データベース研究会を2回開催することができた。第3回は、研究会メンバーによる報告(四辻秀紀「修理で確認できた国宝源氏物語絵巻の姿」)と「源氏物語の世界ー王朝の恋物語」展見学、第4回は、AI班の研究発表とVRデモンストレーションをおこなった。科研メンバー以外の研究会メンバーも多数参加し、VRの解説についての意見交換もあり、盛会であった。ただし今年度は、旅費が嵩んだため、デジタルデータ化の費用を捻出することが難しかった。2019年度も、源氏絵データベース構築班、源氏絵調査班、史料調査班、AI班、源氏絵の所在確認班に分かれ、調査・研究を進める。源氏絵データベース構築班は、夢浮橋までの場面一覧をオントロジー言語で記述し、2000枚のスライドをデジタルデータ化し、デジタルデータ化した画像をアップロードし、タグ付けすることを目標とする。場面比定が難しい作品が堺市博物館に寄託されていることが明らかになったため、作品を前にした検討会を開催する予定である。源氏絵調査班は、西日本豪雨災害で延期した中国地方の源氏絵と、狩野派の源氏絵を中心に、調査・研究をおこなう。史料調査班は、幻の「源氏物語絵巻」の注文主についての研究成果を執筆する予定である。AI班は、5月に東京富士美術館所蔵「百花繚乱ニッポン×ビジュツ展」記者発表会にて研究成果を発表し(稲本万里子・小長谷明彦「AIとVRによる源氏絵の研究と鑑賞」)、人工知能学会に画像認識の論文を投稿し、人工知能学会第33回全国大会にてくずし字解読の研究成果を発表する(Xiaoran Hu, Mariko Inamoto, Akihiko Konagaya,Recognition of Kuzushi-ji with Deep Learning Method: A Case Study of Kiritsubo Chapter in the Tale of Genji)。5月の記者発表会と、8月9月の京都文化博物館、国際博物館会議京都大会では、灯明で見る「源氏物語図屏風」のVRデモンストレーションをおこなう予定である。所在確認班も昨年度同様、学芸員のネットワークを生かし、源氏絵の情報収集に努める。

さらに2019年度は、一般公開型のミニシンポジウムを開催し、室町時代の土佐光信から光茂、光元による図様と様式の継承関係、および土佐派正系絵師による源氏絵と周辺絵師による源氏絵の差異について討議する予定である。初年度は、源氏絵データベース構築班、源氏絵調査班、史料調査班、顔認証班改めAI班、源氏絵(模本、工芸品を含む)の所在確認班に分かれて研究をおこなった。源氏絵データベース構築班は、若紫までの場面一覧をオントロジー言語で記述するとともに、14作品1278枚のスライドをデジタルデータ化し、3作品133枚の画像を源氏絵データベースにアップロードし、タグ付けした。源氏絵調査班は、浜松・個人、今治市河野美術館、大阪青山歴史文学博物館、国文学研究資料館、逸翁美術館、宇治市源氏物語ミュージアム、和泉市久保惣記念美術館の7箇所の美術館・博物館および個人宅で22作品の調査をおこなった。調査参加者は延べ33人である。史料調査班は、源氏絵の注文主と詞書筆者のネットワークを探るため、京都・歴彩館にて史料調査をおこなった。AI班では、源氏絵の顔の部分図を用いて学習セットを作り、テストデータの絵師の流派を推定する画像認識の研究を進め、その成果を第1回源氏絵データベース研究会にて報告した(加藤拓也「Deep Learningを用いた源氏絵の画像認識」)。さらに、平安時代の灯りで源氏物語図屏風を照らすとどのように見えるのか、Virtual Realityで再現する研究も進め、その成果を第1回源氏絵データベース研究会にて報告した(津野駿幸「Virtual Realityで体験する、灯りで見る源氏絵屏風」)。所在確認班は、永青文庫、五島美術館、MOA美術、徳川美術館、蓬左文庫、名古屋市博物館、島根県立美術館、島根県立石見美術館に所蔵される源氏絵の情報を収集した。さらに、2017年8月に第1回源氏絵データベース研究会(於東京工業大学)、2018年2月に第2回源氏絵データベース研究会(於東京富士美術館)を開催した。参加者は、それぞれ18人(うち科研メンバー8人)、21人(同10人)である。源氏絵データベース構築班のデジタルデータ化は、目標の2000枚に届かなかったものの、源氏絵調査班は7箇所22作品もの源氏絵調査をおこなうことができた。史料調査班の研究も順調に進展している。AI班の画像認識の研究とVirtual Realityで灯りを再現する研究は大きく進展し、2018年度の人工知能学会全国大会にて発表するまでに至っている(加藤拓也「深層学習法による源氏絵の流派推定」、津野駿幸「仮想空間上の灯明光源効果を用いた時代屏風の再現」)。所在確認班の源氏絵情報も順調に収集されている。さらに初年度は、年1回の開催予定であった源氏絵データベース研究会を2回開催することができた。第1回は、趣旨説明(稲本万里子「源氏絵データベース構築・拡充の進捗状況と、源氏絵データベースを活用した源氏絵研究の構想」)のあと、源氏絵調査班による発表(本田光子「宗達派源氏絵の図様整理」、赤澤真理「住吉具慶筆「源氏物語絵巻」(MIHO MUSEUM蔵)にみる建築表現の復古とその意味+附論
ウェーブレット解析による非定常非線形応答の熱流体場多変量同時計測への応用

本研究では,細線プローブに周波数1ωの交流を印加し非線形効果により生じる3倍高調波成分から流体の熱物性値を計測する3ωとプローブにステップ的に電圧を印加しプローブの温度応答から熱物性値を計測する非定常細線法を組み合わせ,さらに,得られた信号をウェーブレット分解し各周波数成分の持つ情報と非定常信号の持つ情報から,流体の各種物性値,物理量を一つのシステムで計測する手法の確立を目的とし,以下の研究を行った.3ω法では,直径10μmの白金細線プローブ,抵抗の変化を検出するブリッジ回路,差動アンプ,ロックインアンプで構成された計測システムで,水,エタノール,空気等の静止流体に対して熱伝導率,温度伝導率の計測実験を行い,その性能を確認した.流体への3ω法の適用には定常加熱成分が誘起する自然対流の影響を正しく評価することが必要であり,計測値が理論値よりずれる点を整理し,また,数値シミュレーションを行うことで,自然対流強さと印可電圧周波数の関係として,その適用可能条件を明らかにした.また,細線プローブに単一周波数1ωの交流電圧をステップ状に印加し,印加直後から定常状態に至る全時間領域の1ω応答および非線形効果から現れる3倍高調波3ω応答をデジタルオシロスコープで記録し,ウェーブレット時間周波数解析プログラムを開発・使用することで,直流加熱に対する応答と2ωの発熱に対する応答を同時に取り出す試みを行った.直流加熱に対する応答および,2ω発熱に対する応答の両方から熱伝導率を求めることは可能であったが,ウェーブレット解析では,厳密には必要な周波数成分が分離できないため,3ω法だけを使用した場合の精度と比べ,計測精度の向上は達成されなかった.本研究では,細線プローブに周波数1ωの交流を印加し非線形効果により生じる3倍高調波成分から流体の熱物性値を計測する3ω法とプローブにステップ的に電圧を印加しプローブの温度応答から熱物性値を計測する非定常細線法を組み合わせ,さらに,得られた信号をウェーブレット分解し各周波数成分の持つ情報と非定常信号の持つ情報から,流体の各種物性値,物理量を一つのシステムで計測する手法の確立を目的とし,以下の研究を行った.本年度は,まず,計測システムのハードの整備として,10μmの白金細線を張ったプローブ,抵抗の変化を検出するブリッジ回路,作動アンプを作成し,ロックインアンプ,波形記録用のデジタルオシロスコープを用い,3ω法による水,エタノール,空気等の静止流体の熱伝導率,温度伝導率の計測実験を行い,その性能を確認した.また,細線プローブに単一周波数1ωの交流電圧をステップ状に印加し,印加直後から定常状態に至る全時間領域の1ω応答および非線形効果から現れる3倍高調波3ω応答を記録し,ウェーブレット時間周波数解析プログラムを開発・使用して,直流加熱に対する応答と2ωの発熱に対する応答を取り出す試みを行った.直流加熱に対する応答および,2ω発熱に対する応答の両方から熱伝導率を求めることは可能であったが,3ω法で得られた値より精度は低く,今後,原因の解明と精度の向上が必要である.さらに,今後,数値シミュレーションによる温度応答の予測と本手法の適応限界の解明として,対流の発生による計測への影響を評価し,また,印加周波数が高い場合に現れる流体の電気的効果の影響から,交流利用の限界を明らかにする.本研究では,細線プローブに周波数1ωの交流を印加し非線形効果により生じる3倍高調波成分から流体の熱物性値を計測する3ωとプローブにステップ的に電圧を印加しプローブの温度応答から熱物性値を計測する非定常細線法を組み合わせ,さらに,得られた信号をウェーブレット分解し各周波数成分の持つ情報と非定常信号の持つ情報から,流体の各種物性値,物理量を一つのシステムで計測する手法の確立を目的とし,以下の研究を行った.3ω法では,直径10μmの白金細線プローブ,抵抗の変化を検出するブリッジ回路,差動アンプ,ロックインアンプで構成された計測システムで,水,エタノール,空気等の静止流体に対して熱伝導率,温度伝導率の計測実験を行い,その性能を確認した.流体への3ω法の適用には定常加熱成分が誘起する自然対流の影響を正しく評価することが必要であり,計測値が理論値よりずれる点を整理し,また,数値シミュレーションを行うことで,自然対流強さと印可電圧周波数の関係として,その適用可能条件を明らかにした.また,細線プローブに単一周波数1ωの交流電圧をステップ状に印加し,印加直後から定常状態に至る全時間領域の1ω応答および非線形効果から現れる3倍高調波3ω応答をデジタルオシロスコープで記録し,ウェーブレット時間周波数解析プログラムを開発・使用することで,直流加熱に対する応答と2ωの発熱に対する応答を同時に取り出す試みを行った.直流加熱に対する応答および,2ω発熱に対する応答の両方から熱伝導率を求めることは可能であったが,ウェーブレット解析では,厳密には必要な周波数成分が分離できないため,3ω法だけを使用した場合の精度と比べ,計測精度の向上は達成されなかった.
宇宙再イオン化時代の銀河探査

本研究は、赤方偏移7.5という早期宇宙にある銀河をすばる望遠鏡で分光観測し、当時の宇宙空間の状態(電離度など)や銀河の性質を調べることが目的であった。本研究で得られる成果は、早期宇宙の大きなできごとである再電離や、銀河の初期進化の解明につながる。交付された補助金の大部分は、1ミクロン付近を透過する専用のグリズムの製作に充てた。グリズムとは、光を虹のように波長に分解する(すなわち分光する)装置である。分光することで初めて、天体のスペクトルにある輝線や吸収線が同定でき、天体の赤方偏移が測れる。本グリズムは、赤方偏移7.5の銀河が出すライマンα輝線(静止系の波長が0.12ミクロンなので、観測される波長は赤方偏移して1ミクロン付近になる)を狙う。平成19年度に行なったグリズムの設計の際、申請時の予想より性能の高いものを作れることが分かった。そこで補助金の一部を平成20年度に繰越して製作期間を延長し、平成20年8月に完成させた。実験室で行なった性能試験の結果、設計通りの波長分解能と透過率を持つことが確認された。なお、このグリズムは、赤方偏移7.5の銀河だけでなく、1ミクロン付近にスペクトルの特徴を持つさまざまな天体を分光することができ、汎用性が高い。繰越後の計画では平成20年の秋にこのグリズムをすばる望遠鏡の分光器に取りつけて観測を行なうことになっていたが、残念ながら、観測は来年に持ち越しになった。観測対象とする銀河を選び出すための撮像観測が終わっていないためである(対象とする銀河は、前景に写っている銀河より圧倒的に数が少ないので、視野にある銀河を全部分光して目的の銀河を探すのは非現実である)。平成20年秋に撮像観測を試みたが、天気に恵まれずデータが得られなかった。平成21年4月以降に再度試み、分光観測まで行なうつもりである。
ボクセル型光子フルーエンスによる生体光伝搬の３次元解析と皮膚異常検出

本研究では,皮膚ガンのハイパースペクトル画像から得る画素毎の分光反射率につき,モンテカルロシミュレーションで得られる9層構造皮膚モデルの分光反射率をフィッティングすることで,皮膚組織の3次元光吸収係数・散乱係数を推定し,ここで同定される計算パラメータを用いて,生体内光伝搬を光子フルーエンスにより解析する課題を行った.解析により得られる反射光成分を用いて皮膚可視画像を再構成することにより,臨床画像等との比較を可能にする計算表示も実現した.ハイパースペクトル画像計測,解析,モンテカルロフィッティング,皮膚画像再構成を統合的に行うシステムの開発を行った.本研究は,皮膚ガンのハイパースペクトル画像から得た3次元光吸収・散乱係数分布を用いて,生体内光伝搬をボクセル型光子フルーエンスにより計算解析し,反射光成分から皮膚画像を再構成することで,光吸収・散乱異常の定量化を行う方式の新規開発を目指している.平成26年度は,まず生体内を伝搬する光子フルーエンスをモンテカルロシミュレーションで計算するプログラムを開発し,GPU装備の専用PCで駆動する環境を確立した.対象波長範囲は可視400-720nmとし,2秒程度での計算が可能となった.次に,実施者が開発済みの多層化構造化皮膚モデルを適用し,腫瘍等局所条件異常に対する光子フルーエンス分布を計算可能にするため,皮膚内各層における標準光吸収係数,散乱係数,屈折率,散乱確度分布特性,層厚みのデータを最適化した.次に光子フルーエンスを3次元で計算するための計算効率化を目指し,ボクセル型アルゴリズムを導入した.これにより複数ピクセルデータの平均値を代表させる近似手法が実現できた.さらに先行研究で開発済みのハイパースペクトルイメージングシステムのデータから推定した光吸収・散乱係数分布が層単位・ピクセル単位であったため,それを今回開発したプログラム内のボクセルに自動マッピングするためのプログラムを開発した.各ボクセルが有する境界6面でのフレネル反射についても,隣接媒体との相対屈折率を組み込むことで計算が可能になり,信頼性が得られた.本研究は,皮膚ガンのハイパースペクトル画像から得た3次元光吸収・散乱係数分布を用いて,生体内光伝搬をボクセル型光子フルーエンスにより計算解析し,反射光成分から皮膚画像を再構成することで,光吸収・散乱異常の定量化を行う方式の新規開発を目指している.平成27年度は,開発済みハイパースペクトル撮像装置に新規に高輝度LED照明光源を装着し,装置の感度を向上させた.これは今後の実機による実験において具体的な評価を行う予定である.一方,26年度開発済みソフトにて3次元光伝搬を解析した.10nm毎の波長間隔で,吸収・散乱係数の数値により計算負荷が大幅に異なることが明らかとなった.そこで,条件に応じてGPU型アルゴリズムとCPU型とを使い分けることで作業の効率化を図ることができた.上記計算により得られた光伝搬成分のうち反射光(皮膚表面再放出光)成分を抽出し,光学設計ソフトウェアにより皮膚表面に擬似的2次光源を再配置設定した.これにより,モンテカルロベースの生体内ボクセル型光フルーエンス伝搬と生体外光学系の光線追跡を融合したハイブリッドな光伝搬計算を実現した.実用性を考慮し,将来の臨床応用場面で不適切・不合理と判断された推定結果に対して,ハイパースペクトル画像からの光吸収・散乱係数分布を再推定するため,画像の色彩3情報(明度,彩度,色相)と,吸収・散乱係数値に基づく血液量や組織変性と関連付けて計算パラメーター値をフィードバックするアルゴリズムの基本フローを設計した.この具体的プログラム開発は28年度に継続することとなった.本研究では,皮膚ガンのハイパースペクトル画像データから解析する3次元光吸収・散乱係数分布を用いて,生体内光伝搬をボクセル型光子フルーエンスにより計算し,反射光成分からの皮膚画像再構成により,光吸収・散乱状態の異常を検出方式を開発することが目的であるが,その核となる技術が3次元の光子フルーエンス伝搬をPC実用レベルで汎用的に計算可能にすることである.平成27年度は,まず装置については予定通り光源をLED照明に切り替えたことで感度の向上が実現できた.一方,26年度に開発したプログラムで対象波長範囲について評価計算を行ったが,波長により吸収係数と散乱係数の値に大きく依存して計算負荷が変わることが明らかとなった.そこで種々の対応を試み,GPUとCPUの両アルゴリズムを併用することで効率化を図る工夫を行ったが,予定の期間内に対応することができた.また,全光伝搬成分と反射成分の切り分け,光線追跡方式の導入などがほぼ予定通り行えたことで,進捗としては概ね良好と判断した.本研究は,皮膚ガンのハイパースペクトル画像から得た3次元光吸収・散乱係数分布を用いて,生体内光伝搬をボクセル型光子フルーエンスにより計算解析し,反射光成分から皮膚画像を再構成することで,光吸収・散乱異常の定量化を行う方式の新規開発を目指している.平成28年度は,実用性を考慮し,将来の臨床応用場面で不適切・不合理と判断された推定結果に対して,ハイパースペクトル画像からの光吸収・散乱係数分布を再度推定する目的で,画像の色彩3情報(明度,彩度,色相)と,吸収・散乱係数値に基づく血液量や組織変性と関連付けて計算パラメーター値をフィードバックするソフトウェアを前年度設計した基本アルゴリズムに基づきプログラム開発した.これにより,本手法で得られた腫瘍などの疾患部が光吸収性を主体とするか,組織変性など光散乱性を主体とするかを事前のまたは別検査による知見と矛盾した場合に再度修正推定できるようになった.一連のソフトウェアを一台のPC上で動かせるようにシステム統合を行った.

これにより,ハイパーハイパースペクトル撮像に始まり,吸収・散乱係数推定,光伝搬解析,画像再構成を経て,画像と吸収・散乱定量値表示,およびフィードバック機能を統合的に実施択可能になった.寒天およびシリコーンを母材とした多層構造型人工皮膚ファントムを作成し,構築した統合システムを用いて,血液成分濃度,散乱体濃度変化に伴う画像からの推定結果をファントム設定値と比較検証し,本手法の基本的な有用性を確認した.また,ファントムの形状による光反射の効果が十分に除去できず一部に不安定は推定結果を生じる問題が新たに分かり,鏡面反射の抑制と画像陰影部分の補正を追加することで,この点の対応も行った.本研究では,皮膚ガンのハイパースペクトル画像から得る画素毎の分光反射率につき,モンテカルロシミュレーションで得られる9層構造皮膚モデルの分光反射率をフィッティングすることで,皮膚組織の3次元光吸収係数・散乱係数を推定し,ここで同定される計算パラメータを用いて,生体内光伝搬を光子フルーエンスにより解析する課題を行った.解析により得られる反射光成分を用いて皮膚可視画像を再構成することにより,臨床画像等との比較を可能にする計算表示も実現した.ハイパースペクトル画像計測,解析,モンテカルロフィッティング,皮膚画像再構成を統合的に行うシステムの開発を行った.本研究では,皮膚ガンのハイパースペクトル画像から得た3次元光吸収・散乱係数分布を用いて,生体内光伝搬をボクセル型光子フルーエンスにより計算解析し,反射光成分から皮膚画像を再構成することで,光吸収・散乱異常の定量化を行う方式を開発することが目的であるが,その核となる技術が3次元の光子フルーエンス伝搬をPC実用レベルで汎用的に計算可能にすることである.平成26年度は,当初計画にある光子フルーエンス対応モンテカルロシミュレーション計算のためのプログラム開発,対象波長範囲設定,開発済み多層化構造化皮膚モデルの適用,標準データ収集を実施できたが,さらに腫瘍だけでなく,皮膚科領域における各種皮膚内の異常に対応した組織学的変化をシミュレーションに組み込むための皮膚内各層における異常光吸収係数,散乱係数,屈折率,散乱確度分布特性,層厚みデータを入手できたことが期待以上の大きな成果となった.これより広範な汎用利用性を得られたと認識している.この成果の意味は大きい.また,光子フルーエンス3次元計算のための効率化には,当然GPUを活用したが,ボクセル設定の工夫と複数ピクセルデータの平均方法を新規に見いだせたことから,先行研究開発済みのハイパースペクトルイメージングデータを効率的に,プログラム内のボクセルに自動マッピングできるよになった.ボクセル境界6面でのフレネル反射計算も酌みこめたことから計算の信頼性を向上できた.今回の作業で当初予想以上に効果的な生体内で光子フルーエンスの伝搬計算がスムースに実施できるようになった.
妊娠合併症治療に必要な薬剤の母乳中濃度測定法の確立と児に与える影響に関する研究

【研究目的】授乳中の母乳への薬物移行に関する情報は限られている。国内外の少ない情報あるいは臨床経験により、産婦への授乳の可否が検討されている。インターネット等通じた情報や思い込みで薬剤の服用中は授乳できないと考える産婦もいる。母乳育児が推奨されているために、授乳婦にとって必要な薬物治療そのものを自己中断してしまう可能性がある。授乳婦のデータを集積し、薬物治療による授乳婦とその児に対する影響についてのエビデンスを構築することを目的とした。【研究方法】(1)「臨床研究データベース」により、妊娠合併症で産後に服薬が必要な産婦のスクリーニングを行い、対象薬剤を決定する。(2)血漿中、母乳中の薬剤濃度の測定方法を検討し確立する。(3)薬剤の血中濃度および母乳中濃度を測定する。哺乳量とM/P (Milk/Plasma)比から授乳の可否を検討する。(4)授乳を行った産婦に対し、児への影響や授乳についてアンケート調査を行い、データを集積する。【研究成果】(1)産後に産婦が服用する薬剤のスクリーニングを行った。妊娠高血圧症候群で服用されている薬剤のアムロジピンを対象薬剤とした。(2)アムロジピンの血中濃度および母乳中濃度についてHPLC法を用いた測定法を確立した。(3)医の倫理委員会の承認を得て、1症例目の測定を行った。その結果、アムロジピン濃度は血中濃度と母乳中濃度はほぼ同程度であった。乳児の哺乳量とM/P比から、乳児の推定摂取薬物量を算出した。20症例を目標に研究を継続中であり、データ集積後に結果を公表する予定である。(4)アンケートを作成し、調査予定である。
高次元ブラックホールと一般化された不確定性原理

2008年度は前年度に引き続き,以下のテーマに関する研究を行った。1.トフトが提案している「決定論的量子化」とその応用2.一般化された不確定性原理と極小ブラックホールとの関係3.ホログラフィーを満たす一般化された不確定性原理1,の決定論的量子化とは,散逸構造を持つ決定論的古典系がある極限で量子論的振舞いを示すという事実に基づいている。本年度は,この問題を相互作用する2つの散逸的ベイツマン振動子系に適用し,この古典系が,磁場中でのスピン-軌道相互作用によって相互作用する量子振動子系と理解できることを示した。この成果は近いうちに発表予定である。また2.に関しては,高次元時空理論における2つの一般化された不確定性原理を考え,そのそれぞれ基づいて極小ブラックホールに関するエントロピーや熱容量等を計算し,その蒸発課程を考察した。その結果,そのどちらの不確定性原理に対しても,ブラックホールは完全に蒸発せずに残骸が残る可能性が高いことを示した。一方で,その2つの不確定性原理が定量的には大きく異なるブラックホールの寿命を予言することから,これらのいずれかが正しいかがLHCによって検証される可能性を指摘した。この成果は投稿準備中である。3.に関しては,ブレーン世界説に基づいた時空モデルにおいて球対称ブラックホールを考えると,ホログラフィーが成立するためには,そのブラックホール近傍では等価原理が破れているはずである,という興味ある結果を得た。この成果は学会誌に掲載された。これまでの研究で,重力の量子論を考慮すると,通常の不確定性原理に変更が加わることが分かっており,これを一般化された不確定性原理という。しかし,この一般化が普遍的な構造をするのか,あるいは背景時空の次元やその量子重力理論の詳細に依存するのか,については論争が続いている。本年度はこの問題に関して,より一般的な考察を行った。まず,この問題に関して,高次元時空中のブレーン世界説に立つと,どのようなブレーン世界を考えるのか,そして,その中にどのようなブラックホールが存在し得るかに一般化された不確定原理の形が依存する可能性を示した。さらに,ブレーン世界説において余剰次元中の物理が,その境界面としてのブレーン上の物理で記述される,というホログラフィー仮説との関係をより詳しく議論し,4+n次元時空において,ホログラフィーが成立することを要求すると,ミクロな空間スケールで等価原理が破れている必要がある,という強い示唆を得た。一方,時空を4次元に限っての議論であるが,宇宙項のあるなしやその符号などに依らずに,広いクラスのブラックホールについてそれらからの量子的ホーキング輻射を考えると,通常の不確定性原理のみからブラックホールのホーキング温度を導出できることを示した。すなわち,これまではブラックホールのホーキング輻射は一般化された不確定性原理と強く結びついていると考えられていたが,少なくとも4次元時空では,ホーキング輻射の理解には一般化された不確定性原理が不必要であることを示唆した。以上の成果は,それぞれ論文として査読付き学会誌に投稿中である。2007年度は主に以下のテーマに関する研究を行った。そこで,この理論を太陽系の惑星の運動に適用して,惑星軌道の波動関数を導入し,軌道の分布関数を導いた。その結果,土星のまわりに分布するリングの内半径などに関して理論的予言と観測との良い一致得られた。そして,太陽系の惑星がほぼすべて同一面内に存在していることを,対応する波動関数の特異点の性質として捉える可能性を指摘した。さらに2つの散逸を伴う古典的ベイツマン振動子の相互作用が,適当な条件の下でスピン・軌道相互作用をする調和振動子と等価であることを示した。また,2.の一般化された不確定性原理に関しては,非常に広いクラスのブラックホール解について,通常のハイゼンベルグの不確定性からホーキング輻射の温度を導出できることを示した。この結果は,一般化された不確定性原理がほとんどの場合,不必要な原理であることを示唆している。3.に関しては,4+N次元時空において,どのような計量がホログラフィックな一般化された不確定性原理を満たすのか,を調べた。その結果,もし余剰次元が存在し,かつホログラフィーの要請を同時に満たすと仮定すると,ミクロのレベルでは必ず等価原理が破れていなければならないことが分かった2008年度は前年度に引き続き,以下のテーマに関する研究を行った。

また2.に関しては,高次元時空理論における2つの一般化された不確定性原理を考え,そのそれぞれ基づいて極小ブラックホールに関するエントロピーや熱容量等を計算し,その蒸発課程を考察した。その結果,そのどちらの不確定性原理に対しても,ブラックホールは完全に蒸発せずに残骸が残る可能性が高いことを示した。一方で,その2つの不確定性原理が定量的には大きく異なるブラックホールの寿命を予言することから,これらのいずれかが正しいかがLHCによって検証される可能性を指摘した。この成果は投稿準備中である。3.に関しては,ブレーン世界説に基づいた時空モデルにおいて球対称ブラックホールを考えると,ホログラフィーが成立するためには,そのブラックホール近傍では等価原理が破れているはずである,という興味ある結果を得た。この成果は学会誌に掲載された。
高次有機反応場の設計と制御に関する基礎研究

本研究は、複合系での高次有機反応場の研究に重要性に鑑み、特に重点的に高次有機反応場としての有機素反応場、励起反応場、有機金属反応場、立体制御反応場での複合反応の各研究課題について調査研究を行ない、その成果を基に将来の重点領域研究の研究領域として高次有機反応場の研究を発展させることを目的とした。単に個人の研究の寄せ集めでなく、緊密な連係の下に研究を重点的に推進するために、次の3つの副主題によりグループ分けして研究を推し進めると共に、全体の研究会議及びグループ相互の人的交流を蜜に行なった。(1)有機素反応場の解析:有機素反応場の基礎的知見を得るため、有機反応に対する立体効果と電子効果を解明し、物性・反応性に及ぼす影響を定量的に評価した。さらに、三次元構造を有する分子化合物による立体保護場の設計と制御の研究を行なった。又、回転異性場や電子立体反応場を構築し、構造と反応性の相関を基礎的な解明や、立体制御された反応場を用いた高選択性合成反応を開発した。(2)励起反応場の設計と制御:励起反応場を構築させるために、活性有機分子や異常原子価活性分子を創出し反応場として用いた。(3)有機金属反応場の設計と制御:高次金属構造を有する反応場を新たに設計し、これを用いて新反応性及び新選択性を創出した。さらに、これらの具体的な研究成果を基に、企画調査を行なった。1)各々の研究領域に属する研究分担者は、研究の現状と展望について調査し、研究企画を立てた。2)9月末名古屋で開催した全体会議において、広い立場での研究組織、領域について討論を行ない、新しい国際的に対応できる研究分野の創成のための準備を行なった。
引きこもり・ニートに対する家族会を主体とした社会参加支援策の研究

家族会を中心とした引きこもり経験者への社会参加支援について、3年間の研究を総括した。まず、引きこもりに関する個々の家族の経験に立ち戻り、補足的なインタビュー調査を行いながら記述した。従来の引きこもり研究や支援は、子ども(若者)本人を主要な対象とする一方、家族にとっての経験の様相は十分に知られていない。本研究では、「子ども」と「大人」の境界に位置する曖昧さが、家族にとって「引きこもり」問題の困難さに大きく関わっていることが示唆された。これに対して、家族は自らの人生計画や親役割の再構築によって対処している。終わりのない負担に結びつく「子育て」から、子どもに対する「ケア」へと親役割を位置づけ直すこと、自立の定義を変更して家庭内における子どもの役割を積極的に認めることなどがその例である。また、支援団体による対応法の意識的な伝授が、家族による経験の書き換えを下支えしていることが確かめられた。家族の支援において求められる組織的条件についても、支援団体を対象とした量的調査やグループ・インタビューから、ある程度明らかになっている。他方では、引きこもりのさらなる長期化や、隣接する若者問題の深刻化もみられる。医療や福祉制度を視野に入れながら、家族の経験を把握することが今後の課題である。なお、本研究の全体的な成果を論文「『ひきこもり』と家族の経験-子どもの『受容』と『自立』の再組織化」として執筆した。同論文は、2008年9月にミネルヴァ書房より刊行予定の書籍に収録される。同書は、報告者を含む4人の編者および8人の執筆者が、「ひきこもり」に関する社会学的研究の成果をまとめたものである。(1)家族会の組織戦略の検討新しい問題である引きこもりへの支援は、社会的関心の停滞の時期にさしかかり、方針の変更を迫られている。本研究では、家族の立場からの支援活動の組織化に注目し、会の組織戦略に関する検討を行った。関東・東海・関西地方に位置する家族会(NPO法人を含む)へのヒアリングからは、新たな活動の方向性として、就労支援事業の受託や、家族自身による仕事の創出のほか、「社会不安障害」などの概念に基づく医療化の運動などが明らかになった。(2)引きこもりの改善への影響家族会が引きこもりの改善にもたらす影響について、東海地方のNPO法人を対象とした予備調査の分析を行った。家族が引きこもりの改善を感じるにあたって、家族会への参加頻度の高さや、引きこもり本人のNPOへの参加がそれぞれ有効であることを確認した。また、本人がNPOに参加している層と未参加の層とでは、家族会から得られる効果や会への要望が異なる。このように多くのNPOでは、家族間でのセルフヘルプ・グループ的な機能と、引きこもり本人に対する支援の機能が混在することが推測される。双方の円滑な連動が課題として浮上した。(3)質問紙調査への検討来年度以降に家族会の本格的な質問紙調査を行うことを課題としている。今年度は、ヒアリングと併せて調査対象となる会との交渉を進めた。また組織戦略の検討や予備調査の分析を通じて、質問項目の作成を続けている。(1)引きこもり家族会の組織戦略の検討昨年度に引き続き、組織戦略の検討を進めた。引きこもり支援の領域は、ニートやフリーターのように就労支援の対象となる層と、精神障害などのハンディキャップをもった層に対する支援の中間に位置することが明瞭になった。それゆえ、「すぐに働くことができないが、明確なハンディキャップのカテゴリーにも属さない」という状態の当事者に対する支援が必要となる。それゆえ、従来の医療モデルに追随する方法や、引きこもり支援という新たな領域を開拓する手法などが模索される。関東・関西を含むNPOのヒアリングからは、大きく分けると、支援カテゴリーの細分化と曖昧化という、相反する戦略がうかがわれた。(2)引きこもり支援手法の検討東海地方で発生した支援施設における死亡事件(平成18年4月)などをきっかけに、引きこもりの支援手法が問われている。本研究では、事件に関連して、公判の傍聴、事件報道の検討、シンポジウムの開催などを行った。その結果、危険な手法が正当化される背景として、家庭内暴力や精神疾患の問題における、医療や行政による支援の「空白地帯」の存在が認められた。それゆえ、NPOによる支援の功罪の検証、家族への情報開示を進める必要がある。(3)質問紙調査への検討九州地方の研究者(臨床心理学)らと共同で、引きこもり家族会の全国組織を対象とする質問紙調査を実施した。結果については現在分析中であるが、社会学の観点からは、地域ごとの支援体制の多様性が、家族会への参加期間などに関する質問項目から明らかになることが期待される。

また、支援団体による対応法の意識的な伝授が、家族による経験の書き換えを下支えしていることが確かめられた。家族の支援において求められる組織的条件についても、支援団体を対象とした量的調査やグループ・インタビューから、ある程度明らかになっている。他方では、引きこもりのさらなる長期化や、隣接する若者問題の深刻化もみられる。医療や福祉制度を視野に入れながら、家族の経験を把握することが今後の課題である。なお、本研究の全体的な成果を論文「『ひきこもり』と家族の経験-子どもの『受容』と『自立』の再組織化」として執筆した。同論文は、2008年9月にミネルヴァ書房より刊行予定の書籍に収録される。同書は、報告者を含む4人の編者および8人の執筆者が、「ひきこもり」に関する社会学的研究の成果をまとめたものである。
縦型構造に基づく高性能ＭＯＳＦＥＴの動作原理とそのデバイス設計技術に関する研究

本年度は、縦型MOSFETのソース・ドレイン方向からのボディポテンシャル設計によるゲートリーク電流抑制を目的として研究を行った。ソース・ドレイン方向からのボディポテンシャル設計の必要性について述べる。修士課程の研究で明らかになった、ボディチャネル動作によるゲートリーク電流抑制のポイントは、ボディ全体に電流を流すことで、ボディポテンシャルをフラット化させ、その結果、ゲート絶縁膜にかかるゲート電界を緩和することにあった。この観点から、特別研究員1年目は、ゲート電界分布の均一化によるゲートリーク電流抑制を目的とした。しかしながら、ゲート電界分布の均一化だけでは、特別研究員研究の目的である、縦型MOSFETにおけるゲートリーク電流の指数関数的抑制は達成されない。そのため、昨年度のゲート・チャネル方向からのアプローチに加え、ソース・ドレイン方向からのアプローチが必要不可欠である。まず、ゲートリーク電流を抑制するメタルソース・ドレイン技法の提案を行い、数値計算によって、従来の表面チャネル縦型MOSFETに対し、オン・オフ特性を劣化させることなく、ゲートリーク電流を約一桁抑制できることを定量的に示した。さらに、この提案構造の導入によって課題として浮上する、遅延時間のソース・ドレイン非対称性をレイアウト設計で抑制する指針を提案した。続いて、1年目でゲート電解分布の均一化によるゲートリーク電流抑制の観点から着手した、平面ナノドットNANDメモリを、三次元ナノドットNANDメモリへと展開した。そして、縦型MOSFETのゲートリーク電流抑制の知見を生かし、三次元ナノドットNANDメモリセルのセル性能を数値計算によって、定量的に明らかにするだけではなく、多値化に向けたセル設計指針の提案へと発展させた。以上の成果に基づき、学術論文としての投稿を予定している。26年度が最終年度であるため、記入しない。特別研究員研究の1年面の計画は、"縦型MOSFETにおけるゲート電界分布の均一化によるゲートリーク電流抑制"を目的とした。ゲート電界分布の制御によってゲートリーク電流を抑制するためには、ゲート電界がゲートリーク電流に与えた影響とドレイン電界がゲートリーク電流に与えた影響を切り分けることが重要である。この観点から、ゲートリーク電流のメカニズムである、トンネル現象に基づき、ゲート電界によって書込み/消去動作を行う、平面NANDフラッシュメモリに着目した。具体的には、平面NANDフラッシュメモリの電荷保持層構造を、従来のフローティングゲート構造から、将来候補として有望なナノドット構造に変更した場合の、メモリセルの評価と解析を行った。本評価と解析は、デバイスシミュレーションによって両者を比較することで行った。これにより、ゲート電極側面からシリコンへ至るフリンジ電界の減少というメカニズムを解明した。フリンジ電界によって、トンネル現象の発生が抑制されるという知見は、縦型MOSFETにおけるゲートリーク電流抑制の観点から重要な知見である。続いて、縦型MOSFETにおいて、High-k絶縁膜を用いたときの電界分布について詳細な解析を行った。従来のDouble Gate MOSFETでは、High-k絶縁膜を用いると、ドレイン側からソース側へHigh-k絶縁膜内を周りこむフリンジ電界が発生し、ゲート電界がドレイン電界によって弱まるため、性能を劣化させることがわかっている。この観点から、High-k絶縁膜を用いた縦型MOSFETについて、AC解析も含めた、デバイス特性の評価と解析をデバイスシミュレーションにより行った。これにより、従来のDouble Gate MOSFETと比較し、縦型MOSFETは大きなフリンジ容量を持つために、High-k絶縁膜内のフリンジ電界が抑制されるという、メカニズムを明らかにした。平成25年度に計画していた、High-k絶縁膜を用いた縦型MOSFETの構造と電気的特性(定常特性)の解明を行うとともに、得られた知見を発展させて、ゲート長スケーリングの指針を提案した。