hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベイジアンネットワークによるソフトウエア要求仕様の確率的リスク評価に関する研究

本研究の目標はシステム開発プロジェクトのリスクを評価する確率的モデルを構築することである。具体的にはまず要求仕様の難易度評価を行い、次にインフルーエンスダイアグラムで表現したシステム開発中のリスク要因をベイジアンネットワークに展開してシステム開発リスクを評価する確率的モデルを構築することである。そこで、H30年度は精度向上を進めたコストシェアレートとインフルーエンスダイアグラムによるシステム開発リスクの表現方法の検討を行い、更に要求仕様の難易度を可視化するツールの実現に向けて、拡張したインフルーエンスダイアグラムを提案した。具体的には要求仕様中の制御可能な要素と制御不可能な要素とシステム開発での決定済み環境要素を表現可能な拡張したインフルーエンスダイアグラムによるプロジェクト中のリスク要素の記述方法を提案した。そして成果は国際学会及び国内の学会にて発表を行った(学会発表項目の1,2)。加えて、H30年度は拡張したインフルーエンスダイアグラムで表現したプロジェクト要素をベイジアンネットワーク上に展開したプロジェクトリスクモデルの構築を行い、プロジェクトリスクモデルを使用したプロジェクトのリスク分析を試行した。プロジェクト要素のベイジアンネットワーク展開には機械学習ツールである、WEKA*を利用した。以上の成果は論文にして現在、学会に投稿中である。現在までの主な進捗は以下の通りである。(1)プロジェクトリスク表現する可視化ツールの開発ベイジアンネットワーク展開ツールにWEKAを利用することとし、拡張したインフルーエンスダイアグラムで表現したプロジェクト要素をベイジアンネットワークへ展開とプロジェクトのリスクを表現するモデルを試作した。具体的にはまず、要求項目から要求項目の精度算出を行い、インフルーエンスダイアグラム中の1要素とし、他のインフルーエンスダイアグラム中の要素である見積精度、プログラマーのスキル、プロジェクトマネージャのスキルと合わせて、ベイジアンネットワークを構築してプロジェクトリスクを算出するベイジアンネットワーク利用ツールを試作した。プロジェクトリスクは遅延確率として表現する。(2)過去の開発データとプロジェクトリスク可視化ツールを用いた要求仕様の分析試行。上記(1)のベイジアンネットワークを使用したプロジェクトリスク算出するツールに過去のプロジェクトに於ける遅延リスクの算出を行った、その結果遅延リスクは0.1程度となり、実際のプロジェクトの遅延状況に近い値を得た。本結果からプロジェクトの遅延リスク算出に於ける本予測モデルの正しさを示した。(3)ベイジアンネットワークによる確率的要求仕様のリスク度合い表現方法の検討上記(2)に示したプロジェクトに於ける遅延リスクモデル構築とリスク算出の試行からベイジアンネットワーク中の要素に割り当てる条件付き確率テーブルの精度が重要であることが明らかとなった。具体的にはプロジェクトが遅延する確率と要求項目の精度、見積精度、プログラマーのスキル、プロジェクトマネージャのスキルとの関係に於ける、条件付き確率テーブルの精度向上が今後の課題である。H30年度の結果より、ベイジアンネットワーク中の要素に割り当てる条件付き確率テーブルの精度が重要であることが明らかになった。また、プロジェクトリスク可視化ツールの目標はシステム開発プロジェクトの遅延リスクの予測とすることとした。そこで、H31年度の具体的な進め方は次の通りとする。(1)ベイジアンネットワーク中の各要素に割り当てる条件付き確率テーブルの生成手法の検討を行う。具体的にはプロジェクトが遅延する確率と要求項目の精度、見積精度、プログラマーのスキル、プロジェクトマネージャのスキルとの条件付き確率の算出方法についてファジー回帰分析等の手法を検討する。(2)協力企業からベイジアンネットワーク中の各要素に割り当てる条件付き確率テーブルの実測値を収集して上記(1)で得た、推定値と比較評価を行う。(3)上記(2)で得た条件付き確率テーブルと知見を使用してプロジェクトの遅延リスク算出ツールの精度評価を行う。(4)システム開発プロジェクト全体のリスク評価とリスクコントロール手法確立に向けた研究の発展性の検討を行う、そして上記の条件付き確率テーブルの算出方法とプロジェクト遅延リスク算出ツールの成果をまとめることとする。本研究の目標はシステム開発リスクを評価する確率的モデルを構築することである。具体的にはまずインフルーエンスダイアグラムを用いて要求仕様の難易度評価を行い、次にベイジアンネットワークを用いてシステム開発リスクを評価する確率的モデルを構築する。そこで、H29年度は要求仕様の難易度測定手法の高度化と要求仕様が置かれている状況のモデル化を進めた。具体的にはコストシェアレートの精度向上とインフルーエンスダイアグラムによる要求仕様の状況表現手法の検討を行った。コストシェアレートはそれぞれの要求仕様がシステム全体の開発費用に占める費用割合を示し、間接的にコストシェアレートは要求仕様の難易度を示す。そこで、本研究では仕様実現の難易度を次のように定義した。仕様実現の難易度=仕様実現のための費用×記述精度ここで、仕様実現のための費用はコストシェアレートで置き換えて計算する。そこでコストシェアレート計算精度向上のための試行を行った結果、オーバーラッピングキーワードを分析する手法が有効であるとの結果を得た。オーバーラッピングキーワードとはキーワードグループと要求仕様の両方に出現するキーワードのことである。オーバーラッピングキーワードを分析手法の場合、分類精度向上のためにキーワードグループを修正することが容易であるため、ニューラルネットワークを用いた要求仕様の分類より分類精度向上を果たした。本結果は国際学会及び国内の学会にて発表を行った(学会発表項目の1,2)。更にインフルーエンスダイアグラムを用いて要求仕様が置かれている状況を可視化するツールの実現に向けて、要求仕様中の制御可能と制御不可能なパラメータの関係について検討を進めている。加えてシステム開発リスクを評価する確率的モデル構築に向けて、システム開発におけるリスクの主観的確率について検討を進めている。(1)コストシェアレートの計算精度向上を果たした。

仕様実現の難易度は仕様が属する機能分野に影響を受けると想定されたため、当初、要求仕様の分類精度向上をニューラルネットワークを用いて進めた、しかしニューラルネットワークは要求仕様の分類の再現性が低いため、自然言語処理を用いて要求仕様の分類を試行した。具体的には、画面と言う、単語が含まれる要求仕様はマンマシンインターフェース分野に分類され、画面関連の要求仕様は仕様実現の難易度も高く、重要性も高い。そこで試行の結果、要求仕様の分類を表現する代表的なキーワードグループを作成して、要求仕様と代表的なキーワードグループ間のオーバーラッピングキーワードを分析する手法が有効であるとの結果を得た。オーバーラッピングキーワードとはキーワードグループと要求仕様の両方に出現するキーワードのことである。オーバーラッピングキーワード分析手法は、キーワードグループの修正が容易であるため、ニューラルネットワークを用いた要求仕様の分類より性能向上が図れた。本結果は国際学会及び国内の学会にて発表を行った(学会発表項目の1,2)。(2)インフルーエンスダイアグラムを用いて要求仕様が影響を受ける要因を可視化するツールの設計を進めた。インフルーエンスダイアグラムを用いた要求仕様が影響を受ける要因の可視化に向けて確実な要素と不確実な要素パラメータの検討を進めている。加えてシステム開発リスクを評価する確率的モデル構築に向けて、システム開発におけるリスクに対する主観的確率について検討を行っている、更に主観確率を構成する要因について検討を進めている。本研究の目標はシステム開発プロジェクトのリスクを評価する確率的モデルを構築することである。具体的にはまず要求仕様の難易度評価を行い、次にインフルーエンスダイアグラムで表現したシステム開発中のリスク要因をベイジアンネットワークに展開してシステム開発リスクを評価する確率的モデルを構築することである。そこで、H30年度は精度向上を進めたコストシェアレートとインフルーエンスダイアグラムによるシステム開発リスクの表現方法の検討を行い、更に要求仕様の難易度を可視化するツールの実現に向けて、拡張したインフルーエンスダイアグラムを提案した。具体的には要求仕様中の制御可能な要素と制御不可能な要素とシステム開発での決定済み環境要素を表現可能な拡張したインフルーエンスダイアグラムによるプロジェクト中のリスク要素の記述方法を提案した。そして成果は国際学会及び国内の学会にて発表を行った(学会発表項目の1,2)。
ナノクリスタルの腐食および応力腐食割れ挙動の解明

Equi Channel Angular ExtrusionによるSevere Plastic Deformation (SPD)法で平均結晶粒径200nm,直径20mmの純銅超微細結晶(UFG)を作製した.腐食試験には加工のまま(State 1)と,2種類の熱処理(200°C, 3 min焼鈍;平均粒径200nmおよび500°C,30 min焼鈍;平均粒径20μm)を行ったState2およびState 3の3種類の試験片を用い,分極特性,定電位腐食試験,表面観察を行いそれぞれの腐食挙動を検討した.さらに,応力腐食割れ試験をSSRT法を用いて行った.その結果,State 1の電流密度は粒界転位密度の低下ならびに粒内弾性ひずみを開放したState 2のそれより低く耐食性が改善されることが明らかとなった.これは,State 1は非常に高い粒界転位密度を有し,粒内に大きな弾性ひずみが存在する.したがって粒界,粒内とも高い腐食ポテンシャルを持つ.一方,State 2は焼鈍による粒界転位密度の減少と,粒内弾性ひずみの解放により,両者の腐食ポテンシャルは低下するが,その差は逆にState 1より大となり腐食溶解を助長するためである.また,State1,State 2共に粒界がアノード,粒内がカソードとなる微小局部電池を形成する.State 1の応力腐食割れ感受性はState2,State 3のそれに比べ著しく低くなり,これは上気腐食挙動と対応して均一な腐食被膜の形成と常温での粒界すべりの発生によるき裂発生の起点での応力開放が影響する.State 3では粒内での転位活動によりLomer-Cottrel不動転位が形成され,この部分への転位堆積により粒内応力腐食割れが優先発生することなどを明らかにした.Equi Channel Angular ExtrusionによるSevere Plastic Deformation (SPD)法で平均結晶粒径200nm,直径20mmの純銅超微細結晶(UFG)を作製した.腐食試験には加工のまま(State 1)と,2種類の熱処理(200°C, 3 min焼鈍;平均粒径200nmおよび500°C,30 min焼鈍;平均粒径20μm)を行ったState2およびState 3の3種類の試験片を用い,分極特性,定電位腐食試験,表面観察を行いそれぞれの腐食挙動を検討した.さらに,応力腐食割れ試験をSSRT法を用いて行った.その結果,State 1の電流密度は粒界転位密度の低下ならびに粒内弾性ひずみを開放したState 2のそれより低く耐食性が改善されることが明らかとなった.これは,State 1は非常に高い粒界転位密度を有し,粒内に大きな弾性ひずみが存在する.したがって粒界,粒内とも高い腐食ポテンシャルを持つ.一方,State 2は焼鈍による粒界転位密度の減少と,粒内弾性ひずみの解放により,両者の腐食ポテンシャルは低下するが,その差は逆にState 1より大となり腐食溶解を助長するためである.また,State1,State 2共に粒界がアノード,粒内がカソードとなる微小局部電池を形成する.State 1の応力腐食割れ感受性はState2,State 3のそれに比べ著しく低くなり,これは上気腐食挙動と対応して均一な腐食被膜の形成と常温での粒界すべりの発生によるき裂発生の起点での応力開放が影響する.State 3では粒内での転位活動によりLomer-Cottrel不動転位が形成され,この部分への転位堆積により粒内応力腐食割れが優先発生することなどを明らかにした.Severe Plastic Deformation(SPD)法により平均結晶粒径200nm,直径19mmの純銅超微細結晶(UGF)を作製し,厚さ3mmの試料を切り出した.試験片は加工のまま(Statel)と,2種類の熱処理を行いState2(200°C,3min焼鈍;平均粒径200nm)とState3(550°C,30min焼鈍;平均粒径20μm)の3種類の試験片を作製した.これらについて,分極特性,定電位腐食試験,表面観察を行いそれぞれの腐食挙動を検討した.その結果,アノード分極曲線の形状は通常の銅のそれと変わりはないが,大変形を施したState1の電流密度は粒界転位密度の低下ならびに粒内弾性ひずみを解放したState2のそれより低い耐食性が改善されることが明らかとなった.これは,State1は非常に高い粒界転位密度を有しているが,またそれに伴い粒内に弾性ひずみを誘起している.したがって粒界での腐食ポテンシャルは非常に高いが,粒内も高い腐食ポテンシャルを持つ.一方,State2焼鈍により粒界転位密度の減少と,それに伴う粒内弾性ひずみの解放により,両者の腐食ポテンシャルは低下するが,その差は逆にState1より大となり腐食溶解を助長するためである.State3では再結晶により粒界優先腐食が非常に顕著となるが粒界および粒界3重点の全体席に占める割合が非常に小さいため,腐食電流密度は最も小となることなどを明らかにした.Equi Channel Angular ExtrusionによるSevere Plastic Deformation(SPD)法で平均結晶粒径200nm,直径20mmの純銅超微細結晶(UFG)を作製し,これより厚さ3mmの試験片を作製した.腐食試験には加工のまま(State1)と,2種類の熱処理を行った(200°C,3min焼鈍:平均粒径200nmおよび500°C,30min焼鈍;平均粒径20μm)

State 2およびState 3の3種類の試験片を用い,分極特性,定電位腐食試験,表面観察を行いそれぞれの腐食挙動を検討した.その結果,アノード分極曲線の形状は通常の銅のそれと変わりはないが,大変形を施したState 1の電流密度は粒界転位密度の低下ならびに粒内弾性ひずみを解放したState 2のそれより低く耐食性が改善されることが明らかとなった.これは,State1は非常に高い粒界転位密度を有しているが,この高い粒界転位密度により粒内に弾性ひずみを誘起する.したがって粒界での腐食ポテンシャルは非常に高いが,粒内も高い腐食ポテンシャルを持つ.一方,State 2焼鈍により粒界転位密度の減少と,それに伴う粒内弾性ひずみの解放により,両者の腐食ポテンシャルは低下するが,その差は逆にState 1より大となり腐食溶解を助長するためである.また,State 1 State 2共に粒界がアノード,粒内がカソードとなる微小局部電池を形成する.State 3では再結晶により粒界優先腐食が非常に顕著となるが粒界および粒界3重点の全体席に占める割合が非常に小さいため,腐食電流密度は最も小となることなどを明らかにした.さらに,粒界のみならず粒内の多数の箇所にアノード/カソードの微小局部電池の形成が認められたEqui Channel Angular ExtrusionによるSevere Plastic Deformation(SPD)法で平均結晶粒径200nm,直径20mmの純銅超徴細結晶(UFG)を作製した.腐食試験には加工のまま(Statel)と,2種類の熱処理を行った(200°C,3min焼鈍;平均粒径200nmおよび500°C,30min焼鈍;平均粒径20μm)State2およびState3の3種類の試験片を用い,分極特性,定電位腐食試験,表面観察を行いそれぞれの腐食挙動を検討した.さらに,応力腐食割れ試験をSSRT法を用いて行った.その結果,State1の電流密度は粒界転位密度の低下ならびに粒内弾性ひずみを解放したState2のそれより低く耐食性が改善されることが明らかとなった.これは,State1は非常に高い粒界転位密度を有するとともに,粒内に大きな弾性ひずみを誘起する.したがって粒界,粒内とも高い腐食ポテンシャルを持つ.一方,State2焼鈍により粒界転位密度の減少と,それに伴う粒内弾性ひずみの解放により,両者の腐食ポテンシャルは低下するが,その差は逆にState1より大となり腐食溶解を助長するためである.また,Statel State2共に粒界がアノード,粒内がカソードとなる微小局部電池を形成する.State1の応力腐食割れ感受性はState3のそれに比べ著しく低くなることなどを明らかにした.
外国人定住者の社会的統合に関する政策提言のための実態調査

研究の目的本研究は,外国人の日本定住志向が強まり「社会的統合」(就労進学の機会の保障)政策導入の必要が高まっているに当たって,判断材料となる資料を整備することを目的としている。これまで法律面での整備は既に完了しているが,教育政策の枠で「社会的統合」の観点から見た外国人子弟の行動様式や価値観についての実態調査や提言は,なされてこなかったことを鑑み,本研究では,教育政策として必要となる資料を,質問紙調査とテストを基に作成する。研究の方法と結果本研究では,まず,質問紙調査を用いて,主に東海地域に定住している158名の13歳から22歳までの定住ブラジル人子弟に対して調査を行った。そこでは,主に社会的統合の進行を示す指標として,重要な進路等の決定を誰が行うかといった意識面と,現実のコミュニティでどのような言語生活を行っているかの実態面との両面について調査が行われた。アンケート結果からは,生活の実態としての統合が進んでいても,子弟には強い帰国の意思があることなど先行研究と裏づける結果が確認された。また,日本社会への理解も母文化への尊敬も同時に持ち合わせていることも示された。しかし,日本語で思考する子弟が4分の1以上いるなど,統合の程度が進んでいることを示す新しい実態も把握できた。次に,定住ブラジル人子弟読み行動が日本人のそれと異なることに着目し,定住ブラジル人に対する読解テストと読み行動に対するアンケートを行った。また,比較のため,大学入学年齢の日本人予備校生に対しても同様の調査を行った。テスト結果に基づき,高等教育に必要な読解の能力を特定した。波及効果今回の調査の結果は,科研修了後も各種研究会,学会等で発表し,また結果を定住ブラジル人社会に紹介する予定である。また,研究全体の結果は報告書として刊行した。調査結果全体は,今後,定住ブラジル人の円滑な統合に必要となる教育政策に対して提言を行う場合の参考資料となりうるものである。本研究の目的は、外国人の日本定住志向が強まり「社会的統合」(就労進学の機会の保障)を政策として行う必要性が生じているにもかかわらず、教育政策からその重要性の認識が欠けていたことを憂慮し、政策導入にあたっての判断材料となる資料を緊急に整備することを目的としている。本研究では、いかにすれば外国人特に2世3世の進学・第三次産業への就労を促し、社会での底辺化の発生を防げるのか、教育政策として社会的統合政策導入の判断に必要となる資料を,質問紙調査とインタビューを基に作成する。今年度は,まず、14歳から22歳までの子弟の世代の定住志向についての意識調査を行うための質問紙調査を開始した。五回の企画調査会議を東京と名古屋で行い,質問紙票を完成し,調査対象を特定した。調査は,2004年2月から3月にかけて,愛知県と静岡県,他地域にすむに住むブラジル人定住者150人を対象に行った。その中には,(1)中学卒業後の進学・就労希望調査及び実際の進路に関する実態調査と,(2)外国人子弟及びその親の行動様式・価値観として社会的統合がどの程度進んでいるのか実態調査が含まれている。インターナショナル・プレス・ジャパン(TEL052-0202-5636)というブラジル人向けの新聞社が委嘱を受けて調査をしている。調査情報は,3月現在集計中である。次年度は,今年度の調査を元に,(1)今年度のアンケートに答えた子弟の親に対するアンケート,(2)アンケートに答えた子弟・親へのインタビュー,

(3)中学卒業年齢後の外国人が進学・就労している環境で必要とされる言語・認知能力の確定,を行う。研究の目的本研究は,外国人の日本定住志向が強まり「社会的統合」(就労進学の機会の保障)政策導入の必要が高まっているに当たって,判断材料となる資料を整備することを目的としている。これまで法律面での整備は既に完了しているが,教育政策の枠で「社会的統合」の観点から見た外国人子弟の行動様式や価値観についての実態調査や提言は,なされてこなかったことを鑑み,本研究では,教育政策として必要となる資料を,質問紙調査とテストを基に作成する。研究の方法と結果本研究では,まず,質問紙調査を用いて,主に東海地域に定住している158名の13歳から22歳までの定住ブラジル人子弟に対して調査を行った。そこでは,主に社会的統合の進行を示す指標として,重要な進路等の決定を誰が行うかといった意識面と,現実のコミュニティでどのような言語生活を行っているかの実態面との両面について調査が行われた。アンケート結果からは,生活の実態としての統合が進んでいても,子弟には強い帰国の意思があることなど先行研究でも得られた結果も確認された。また,日本社会への理解も母文化への尊敬も同時に持ち合わせていることも示された。言語行動としては,日本の新聞・TVなどを情報を得る手段として活用しないことが分かった。次に定住ブラジル人子弟の言語行動が日本人のそれと異なることに着目し,情報を得るための「読み」行動に着目してインターネットによるアンケートと読解テストを行った。また比較のため,大学入学年齢の日本人子弟に対しても同様の調査を行った。テスト結果については分析が進んでいる段階である。波及効果今回の調査の結果は,調査委託を行ったインターナショナル・プレス・ジャパン社などを通じて,ブラジル人社会に紹介する予定である。また,研究全体の結果は報告書として刊行する。調査結果全体は,今後,定住ブラジル人の円滑な統合に必要となる教育政策に対して提言を行う場合の参考資料となりうるものである。
脳血流および自律神経活性の分析による欠食と認知機能との関連性の研究

欠食と認知機能の関連性を疫学調査および脳血流や自律神経活性の分析により検討した。大学生35名に、暗算・ストループカラーワードテスト・顔の再認知試験の3種類の学習課題を回答させて成績を比較した。3種類の課題は、いずれも欠食で課題遂行数が有意に低下し、さらに顔再認知試験では正解率も有意に低下した(p<0. 05)。これより顔認知が3種課題で欠食の影響を最も受けやすいことが示唆された。小学生80名に対して顔再認試験および顔表情試験を実施すると、怒り顔や恐怖顔は欠食時も正解率が維持されるが、幸福顔や平静顔の認知は正解率が有意に低下した(p<0. 05)。朝食を毎日摂取する習慣を持つ大学生15名に朝食摂取日と欠食日に暗算と顔再認試験を実施し、心電計にて自律神経活動を、NIRSにて前頭部および側頭部血流を測定すると、欠食日は、暗算も顔再認も交感神経活性の上昇差が摂取日よりも有意に上昇した(p<0. 05)。脳血流は、欠食日の安静時の左前頭部酸素化ヘモグロビン(Hb)および還元Hbの平均値が低値を示した。暗算による上昇差は、酸素化Hbは変わらず、還元Hbは欠食日で平均値が低値を示した。顔再認では左右の測頭部の還元Hbの平均値が低値を示した。以上より、認知課題の成績と自律神経活性、脳血流は、欠食の影響を受けること示されたが、課題の種類による差異は成績以外は特に示されなかった。本研究では欠食と認知機能(特に顔や顔表情の認知)の関連性を検討することを目的とする。本年は、欠食と認知機能に関する疫学調査の実施と、翌年23年度に精密機器を用いた生理実験を行うための予備実験の施行をおこなった。(1)小学5年生88名を対象にして、P.Ekman氏の顔認知研究用の顔写真を用いて、顔再認課題(顔再認試験と顔表情の主観的評価)を10時11時の時間帯に施行した。顔再認試験は30秒間記憶した1枚の写真をランダム配置された1シートにつき56枚の顔写真から1枚選択させる内容であり、8種類(怒り、平静、恐れ、嫌悪、幸福、悲哀、驚き、軽蔑)の顔表情の課題の合計遂行数は、欠食日が摂取日よりも平均値が低下し、合計正解率は、男女共に欠食日で有意に低下した(p<0.05)。顔表情別の比較では、欠食日での幸福、平静、悲哀の正解率の平均値の低下がみられ、影響は男児で大きかった。主観的評価についても、欠食日が摂取日よりも得点の平均値が低下した。(2)大学生35名に対して、朝食摂取日と欠食日に、認知課題(ストループ、顔再認、暗算)を施行すると欠食日は3種類の課題の回答数は有意に低下し、さらに顔再認は正答率も有意に低下したため、欠食日は特に顔認知機能が低下する可能性が示唆された(p<0.05)。(3)思春期生徒および成人の朝食摂取日と欠食日の精神課題解答時の脳血流および自律神経活性を測定し、自律神経活性の変動が思春期で有意に高値を示した。本内容は第回日本栄養食糧学会のトピックス演題に選出された。(4)思春期生徒80名に対して、簡易検査(認知課題、フリッカー値等)を体験した学級と講義のみの学級を比較すると、欠食検査体験学級は、欠食に関するアンケートの回答率や回答文字数が有意に上昇し、簡易医療検査を用いた栄養指導は有効であることがわかった(p<0.05)(未発表)。来年度に向けて、脳血流計の装着位置の検討などを予備的実験として実施した。本年は概ね予定通りの進行が行えた。

本年は昨年度に実施した欠食が認知機能(特に顔や顔表情の認知)に及ぼす影響についての疫学調査結果を日本栄養・食糧学会にて発表した。また、朝食摂取日と欠食日の認知課題(ストループ、顔認知、暗算等)の成績については論文にまとめた。昨年度予備検討をおこなった摂取日および欠食日の認知課題(ストループ、顔認知、暗算等)回答時の実施時の脳血流、自律神経活性の本実験を行い、摂食欠食で比較し、生体反応の違いを検討して結果をまとめた。(1)大学生35名に対して、朝食摂取日と欠食日に、認知課題(ストループ、顔再認、暗算)を施行すると欠食日は3種類の課題の回答数は有意に低下し、さらに顔再認は正当率も有意に低下したため、欠食日は特に顔認知機能が低下する可能性が示唆された。本内容については、千葉県立保健医療大学紀要平成23年度に掲載された(印刷中)。(2)児童80名を対象にして、朝食摂取日と欠食日に、顔再認課題を施行すると、欠食日は、全体的に認知機能が低下するものの、怒り顔や恐怖顔に対する認知はある程度は維持され、幸福顔や平静顔の認知については、正答率が有意に低下した。本内容は第65回日本栄養食糧学会にて発表を行いトピックス演題に選出された。(3)大学生15名(全員女性、月経期を除く低温期に実施、朝食摂取習慣は全員週7回)に対して、朝食摂取日と欠食日に、安静後に暗算と顔再認試験を実施し、NIRSによる脳血流を測定した。欠食日は、摂取日に対して安静時の脳血流の平均値が低く、暗算による上昇度は、欠食日が摂取目よりも平均値が高かったが、有意差はなかった。顔再認では左前頭部のTOIおよび還元型Hb(HHb)が欠食日は摂取日よりも有意上昇度が有意に高かった(p<0.05)今回の実験では暗算課題よりも顔再認課題の脳血流の方が、欠食の影響を受けやすいことが示唆された(未発表)。(4)(3)の対象者について、精神活動以外における欠食による脳血流への影響を調べるために、蹲踞後ただちに、立位の体勢をとり、姿勢の影響を検討したところ、朝食摂取日は体勢の変化に対応して速やかに左右の脳血流が上昇したが、欠食日では立位に伴う脳血流の上昇が低く、両者に有意差が生じた(p<0.05)(未発表)。上記の調査および実験による検討において、欠食は顔認知および暗算課題に影響を及ぼすことが示唆された。
加齢が骨格筋の形状に及ぼす影響

「研究目的」本年度は、昨年度に実施した中高齢者測定のデータに関して、運動習慣を考慮しデータ数を増加させること(目的1)、昨年度とは異なるタイプの動作が中心となるスポーツ選手の測定を実施し、スポーツ動作と筋形状の変化についての関係性を検討すること(目的2)、ならびに昨年度得られた「トレーニング効果の協働筋間差」をもたらす要因について検討すること(目的3)を目的とした。「研究方法」第1の目的を達成するために、磁気共鳴画像法を用いて、主に運動習慣のない中高齢者の大腿部横断像を取得した。合わせて、筋力や日常生活動作能力などの機能評価も行った。第2の目的を達成するために、陸上短距離選手を対象とした測定を実施した。そして第3の目的を達成するため、一般成人を対象として、単関節動作と多関節動作、および単関節動作に隣接関節の動きを複数条件下で組み合わせた動作を行わせ、そのときの大腿部筋の筋活動量を計測し、その程度を比較した。「研究成果」第1の目的に関して、運動習慣を考慮したデータ解釈が可能となる被験者数を確保することができた。分析が一部データのみに止まっているため、より詳細な分析を継続する。第2の目的に関して、陸上短距離選手は、昨年度データを取得したボートや自転車選手とは異なる筋量の特徴を有していることが示された。ボート、自転車選手は二関節筋である大腿直筋の筋量が一般人と同程度であったのに対して、陸上短距離選手は肥大した大腿直筋を有していた。第3の目的について、多関節動作中における大腿直筋の筋活動量は単関節動作中のものと比較して顕著に低く、その程度は隣接関節において発揮されている関節トルクと関連していることが示された。一連の研究結果から、加齢による筋形状の変化には変化しやすい筋が存在すること、そしてその筋を鍛えるための適切なトレーニングが存在することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。「研究目的」加齢により骨格筋の筋量は減少し,筋形状が変化する.一方,トレーニングにより骨格筋の筋量を増加させ,筋形状を変化させることができる.しかし,それらの変化がある筋や部位において特異的なものであるのかといった詳細については不明な点が多い.本研究は,大腿部の筋群を対象として,加齢によって萎縮・筋形状の変化が顕著である筋・部位はどこなのか,そして加齢によるそれらの変化を抑制するためにはどのようなトレーニングを行うことが有効であるのかを明らかにすることを目的とした.「研究方法」筋量や形状を正確に定量するため,超音波法および磁気共鳴画像法を用いた.加齢による筋萎縮や筋形状の変化における特異性を知るために,高齢者と若年者を対象とした測定を行い,測定値を比較した.トレーニングによる筋量や筋形状変化の特異性を知るために,スポーツ選手を対象とした横断および縦断的な検証を行った.本年度は脚伸展動作(膝と股関節の同時伸展)を繰り返すスポーツであるボート・自転車競技選手,および様々な動作を含むラクロス選手を対象とした,本年度は大腿四頭筋を測定および分析の中心として実施した.「研究成果」本研究の結果,萎縮の程度には大腿四頭筋を構成する筋間で差があることが示唆された.ボート選手を対象とした横断研究の結果,一般人と比較して,ボート選手は大腿四頭筋が顕著に肥大しているものの,膝関節と股関節をまたぐ二関節筋である大腿直筋は一般人と同程度の筋量しか有していないことが明らかとなった.自転車競技選手においても同様の量的特徴が観察され,それは6ヶ月間のトレーニングによる筋肥大の筋特異性から説明された.一方,ラクロス選手は上記2競技とは異なり,大腿直筋が顕著に発達しているという結果が得られた.「研究目的」本年度は、昨年度に実施した中高齢者測定のデータに関して、運動習慣を考慮しデータ数を増加させること(目的1)、昨年度とは異なるタイプの動作が中心となるスポーツ選手の測定を実施し、スポーツ動作と筋形状の変化についての関係性を検討すること(目的2)、ならびに昨年度得られた「トレーニング効果の協働筋間差」をもたらす要因について検討すること(目的3)を目的とした。

第3の目的について、多関節動作中における大腿直筋の筋活動量は単関節動作中のものと比較して顕著に低く、その程度は隣接関節において発揮されている関節トルクと関連していることが示された。一連の研究結果から、加齢による筋形状の変化には変化しやすい筋が存在すること、そしてその筋を鍛えるための適切なトレーニングが存在することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。計画していた程度以上の被験者数を確保する測定を実施できたため.また,スポーツ選手の横断・縦断データを取得でき,横断データの一部については,学術論文としてまとめることができたため.本年度は比較的運動習慣のある高齢者の測定が中心となっていたため,運動習慣のない高齢者のデータも取得し,同様の結果が得られるのかを確認する.未分析のデータが多くあるため,その分析を進める.本年度の研究によって,トレーニング効果の筋特異性については一定の結果を得ることができた.そのメカニズムの解明と,トレーニング効果に対するさらなる知見を得ることが重要である.残りの研究期間を考慮すると,長期的な検証は困難であるため, 1セッションのトレーニングを実施する実験などを加えることで,目的を達成するための知見を増やしていく予定である.
抗酸化酵素の細胞内局在および分泌機構の解明と成長発達、小児疾患に伴う変動

(1)細胞内抗酸化酵素の成長発達に伴う組織内濃度の推移を免疫蛍光染色画像解析法で定量化し,CuZnSOD,MnSOD,細胞内GPXのいずれもバランスした増加が胎生日齢が進むにつれて認められ,特に抗酸化酵素の防御機構が重要な上皮性組織において定量的な成績が得られた.(2)血漿GPXのロケット免疫電気泳動法を開発し,酵素蛋白の比活性の測定を可能性にした.(3)免疫酵素電顕法(免疫金粒子ラベル法)による細胞内GPXの細胞内局在については,ラット肺マクロファージとII型肺胞細胞において高濃度なGPXの局在を明らかにし,ミトコンドリア,核,細胞質基質および他の部位における分布が肝細胞と同様であることを示した.トランスロケーションシグナルを検索することの重要性が再認識された.(4)細胞内GPXの培養細胞における一過性に発現では正常の約3倍のコピー数のGPXを発現させ,細胞内分布を明らかにした.(5)ヒトガン細胞由来の培養細胞におけるラットGPX恒久的過剰発現では正常の約30倍のコピー数のGPXを発現させ,一過性過剰発現モデルよりもさらに明らかな細胞内分布の差を得ることができた.(6)セレン欠乏ラット腎組織中の細胞内GPXと血漿GPXの発現が低下する機構についての研究では,血漿GPXが腎近位尿細管で合成され,ほぼ完全に血中に分泌されることが分かった.セレン欠乏においては翻訳前,翻訳時および翻訳後の各段階でどちらの酵素においても発現の抑制を受けることが明らかになった.(7)家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)における神経細胞封入対におけるCuZnSODの局在についての研究では,多施設との共同研究で,変異SODを有するFALS患者の神経組織の特異的封入体において,SOD免疫活性が増加しておりgain-of function説を支持する所見と思われた.(1)細胞内抗酸化酵素の成長発達に伴う組織内濃度の推移を免疫蛍光染色画像解析法で定量化し,CuZnSOD,MnSOD,細胞内GPXのいずれもバランスした増加が胎生日齢が進むにつれて認められ,特に抗酸化酵素の防御機構が重要な上皮性組織において定量的な成績が得られた.(2)血漿GPXのロケット免疫電気泳動法を開発し,酵素蛋白の比活性の測定を可能性にした.(3)免疫酵素電顕法(免疫金粒子ラベル法)による細胞内GPXの細胞内局在については,ラット肺マクロファージとII型肺胞細胞において高濃度なGPXの局在を明らかにし,ミトコンドリア,核,細胞質基質および他の部位における分布が肝細胞と同様であることを示した.トランスロケーションシグナルを検索することの重要性が再認識された.(4)細胞内GPXの培養細胞における一過性に発現では正常の約3倍のコピー数のGPXを発現させ,細胞内分布を明らかにした.(5)ヒトガン細胞由来の培養細胞におけるラットGPX恒久的過剰発現では正常の約30倍のコピー数のGPXを発現させ,一過性過剰発現モデルよりもさらに明らかな細胞内分布の差を得ることができた.(6)セレン欠乏ラット腎組織中の細胞内GPXと血漿GPXの発現が低下する機構についての研究では,血漿GPXが腎近位尿細管で合成され,ほぼ完全に血中に分泌されることが分かった.セレン欠乏においては翻訳前,翻訳時および翻訳後の各段階でどちらの酵素においても発現の抑制を受けることが明らかになった.(7)家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)における神経細胞封入対におけるCuZnSODの局在についての研究では,多施設との共同研究で,変異SODを有するFALS患者の神経組織の特異的封入体において,SOD免疫活性が増加しておりgain-of function説を支持する所見と思われた.ラットの細胞内GPXと血漿GPXについて、各々に対する特異的ポリクローナル抗体を用いて、ロケット免疫電気泳動法を行った。血漿GPXの血漿濃度はロケット法の至適測定濃度の範囲であったが、腎組織に貯蔵されている量は測定下限以下であった。細胞内GPXの臓器中濃度も、ロケット法の測定限界以下であることが確認できたので、イムノブロットを行い、感度の高いECL法で検出してデンシトメトリーで半定量することから始めることとした。細胞内GPXをCOS7細胞に一過性に発現させた実験では、細胞内局在を免疫金染色法で電顕的に明確に示すほど高い発現が得られなかったので、CMVプロモーターを有するpCI-neoベクターを用いてCHO細胞とT47D細胞に恒常的に発現させて検討中である。血漿GPXは腎尿細管上皮に多く含まれ、糖尿病ラットにおいては細胞内GPXとともに血漿GPXも腎組織では免疫組織化学染色で強染することがわかった。腎組織におけるmRNAの測定による蛋白発現のレベルと免疫酵素電顕的検討については現在進行中である。2つのGPXはセレノシステインを分子内酵素活性部位に有しており、DNA配列としては通常では停止コドンであるTGAの配列がこれに該当することが判明している。セレン欠乏症ではGPX活性は低下する。離乳後ラットをセレン欠乏食で飼育した後に、腎組織における2つのGPXの発現に関する検討を行った。血漿中と腎におけるGPX活性は欠乏食開始1週後から著明に低下していたが、mRNAレベルは両酵素とも活性値ほどは低下していなかった。

イムノブロット法によるデンシトメトリーの成績をあわせて考慮すると、セレン欠乏によるGPX発現の調節は、転写、翻訳、翻訳後の3段階のいずれでも行われていることが示唆される。今年度はラットを用いた生体内におけるGPXの発現調節を主眼に、研究を推進したが、今後は培養細胞を用いたサイトカインや増殖因子と関連した調節機構も検討を予定している。(1)細胞内抗酸化酵素の成長発達に伴う組織内濃度の推移を免疫蛍光染色画像解析法で定量化し,CuZnSOD,MnSOD,細胞内GPXのいずれもバランスした増加が胎生日齢が進むにつれて認められ,特に抗酸化酵素の防御機構が重要な上皮性組織において定量的な成績が得られた.(2)血漿GPXのロケット免疫電気泳動法を開発し,酵素蛋白の比活性の測定を可能にした.(3)免疫酵素電顕法(免疫金粒子ラベル法)による細胞内GPXの細胞内局在については,ラット肺マクロファージとII型肺胞細胞において高濃度なGPXの局在を明らかにし,ミトコンドリア,核,細胞質基質および他の部位における分布が肝細胞と同様であることを示した.トランスロケーションシグナルを検索することの重要性が再認識された.(4)細胞内GPXの培養細胞における一過性に発現では正常の約3倍のコピー数のGPXを発現させ,細胞内分布を明らかにした.(5)ヒトガン細胞由来の培養細胞におけるラットGPX恒久的過剰発現では正常の約30倍のコピー数のGPXを発現させ,一過性過剰発現モデルよりもさらに明らかな細胞内分布の差を得ることができた.(6)セレン欠乏ラット腎組織中の細胞内GPXと血漿GPXの発現が低下する機溝についての研究では,血漿GPXが腎近位尿細管で合成され,ほぼ完全に血中に分泌されることが分かった.セレン欠乏においては翻訳前,翻訳時および翻訳後の各段階でどちらの酵素においても発現の抑制を受けることが明らかになった.(7)家族性筋萎縮性側索硬化症(FALS)における神経細胞封入体におけるCuZnSODの局在についての研究では,多施設との共同研究で,変異SODを有するFALS患者の神経組織の特異的封入体において,SOD免疫活性が増加しておりgain-of-function説を支持する所見と思われた.
近代化に伴う教育観・知識観の変容-イラン伝統音楽を事例とした基礎的研究-

本研究は、かつて徒弟制の中で実践されてきたイラン音楽の教育観や知識観が、五線譜や練習曲を用いる近代教育的観点の導入によって如何に変容したのかを考察したものである。従来イランでは音楽は口頭で伝承されてきた。しかし『タール教本』(1921)のような教則本の登場によって、それまでのただひたすら師匠の模倣に専念するなかか自ら問いを立て学ぶというような徒弟制的教育に、より具体的で体系的な指導という近代教育的な知識の伝授段階をもたらされたことを指摘した。平成21年度は繰り越しにて計1回のフィールドワークを行い、アメリカサクラメント(平成22年8月12日平成22年8月28日)、において、調査協力者ルーズベ・ナフィスィ氏の案内で、音楽教授方法の観察・分析を目的としたフィールドワークを行った。具体的にはまずカリフォルニア州立大学、サクラメント校及びスタニスラウス校を訪問し、民族音楽研究者との情報交換から調査をスタートさせた。特に上記スタニスラウス校においては、調査協力のためのプレゼンテーションの機会も得た。またサクラメントおよびサンノゼにおいて、イラン文化コミュニティの代表者達とも懇談し、ジャーナリスト、ラジオ局などのインタビューも受け、調査目的の説明や協力要請などの機会を得、翌年の調査の準備を行った。(平成21年度中の翻訳謝金としての支出は、このプレゼンテーション原稿、および現地で必要となる、調査に伴う研究の背景を説明するための英文原稿作成のためである。)また、音楽が如何に様々な環境の中で変容するのかという本研究の切り口のひとつとしてリズム的な側面を取り上げるために、東京外国語大学ペルシア語学科客員教授(当時)Zahra Taheri氏よりペルシア古典詩の韻律に関する専門知識・情報の提供もうけた。平成22年度は計2回のフィールドワークを行い、第1回目はアメリカサクラメント(平成22年8月29日平成22年9月16日)、第2回目はサンフランシスコ(平成23年2月6日平成23年3月13日)において音楽教授方法の観察・分析を目的としたフィールドワークを行った。具体的には、前年度の調査協力呼びかけで得られた調査協力者たちへのインタヴューや音楽授受の現場などへの参与観察を行った。特にサンノゼ在住の音楽家Mahmoud Zolfonoun師のもとへ定期的に通い、貴重な音楽授受の現場データを得ることができた。またサクラメント及びサンフランシスコにおいて定期的に開催されている「ペルシャ詩を読む夜」の会にも出席し、調査目的の説明や協力要請などの機会を得た。また音楽教授方法の変化の観察という研究目的においては、イラン音楽の特徴のひとつである即興演奏を如何に教授するのか(あるいはあえてしないのか)といった観点も重要となる。そのため、イラン音楽における即興の基礎概念についてThe British Forum for Ethnomusicology (BFE)の年次大会(2010,University of Oxford)で発表を行った。平成23年度は前回(2010年夏)・前々回(2011年春)の調査で得た協力者の情報をもとにサンフランシスコのイラン人音楽家(特にMahmoud Zolfonoun師の教室)の教室を訪問し計1回のフィールドワーク(平成23年8月10日平成23年9月17日)を行い、前年度に引き続き音楽教授方法の観察・分析を目的とした調査を行った。また前年までの調査の内容をカナダMemorial University of Newfoundlandで行われたInternational Council for Traditional Musicの大会にて、"Change in the Context for Learning Improvisation: The Influence of Modern Education on the Performance of Iranian Music."というタイトルで発表を行った。同大会では、世界中のイラン音楽研究者とのネットワーク構築にも大きな成果があり、これまでのフィールドワーク中心地であったアメリカ西部のみならず、今後の研究の進展に必要なアメリカ東部特にニューヨークやフィラデルフィアなどのイラン人音楽家コミュニティおよび研究者に関する情報も多数得ることができた。(平成23年度中のその他としての支出は、この大会の参加費及びプレゼンテーション原稿の校閲のためである。)
体上で同型な群環を持つ有限群に関する研究

有限群の表現論において、ある群の表現の様子を知るために、その適当な部分群を調べるということは有効な手法である。このとき、正標数pの体上での表現を考えるときにはシローp-部分群の正規化群を考える場合が多い。実際、シローp部分群の正規化群と元の群の表現の間にはグリーン対応やブラウアー対応などの良い対応があるためである。二つの有限群が環として同型な群環を持つとする。このとき二つの群の表現はある意味で完全に一致する。しかしながらこのときにシロー部分群が同型になるかどうかは現在のところ分かっておらず、またその正規化群は一般には非同型になる。しかしこの非同型な群の表現は元の群の表現と良い関係があるのだから、それら自身にも良い関係があると考えられる。このような観点から、群環の性質だけで決まるシロー部分群の正規化群の性質に注目した。特にシロー部分群の正規化群のシロー部分群による剰余群を考え、それがアーベル群になるという性質が元の群の群環だけから決まるかどうかを考察した。特に群のp-長さが1の場合、この性質と同値になるいくつかの条件を求めることが出来た。しかしこの場合に限っても群環の性質だけからシロー部分群の正規化群のシロー部分群による剰余群がアーベル群になることを示すのは今のところ出来ていない。本年度は当初の予定通りまず計算専用のパーソナルコンピュータ、及び周辺機器を購入した。購入した計算機を利用して、位数1000までのほとんどすべての可解群の有限体、及び複素数体上の既約表現の次数を求め、その結果これまでに得られていたp-長さが1の場合に関する結果がより一般的な条件の下でも、成り立つかも知れないとの予想を得た。具体的にはSylow p-部分群の正規化群のSylow群による剰余群がアーベル群であるという性質を群環の性質、特に指標の次数及びブロック分解で特徴付けることが目標であるが、多くの実例を計算したことによって若干ではあるが研究の方針が明確になってきている。来年度はこの多くの実例を基に以前の結果を拡張した命題を証明することが課題となる。また研究課題と直接の関係はないが、代数的組合せ論の主要な研究対象であるアソシエーションスキームの分類に関する計算もこの計算機で行った。以前は19点まで分類されていたが、これによって23点までの結果を得ることが出来た。現在は24点の計算を行うと同時により有効な計算方法の検討、及びより効率的な計算をするためのプログラムの検討を行っている。その他には、代数学及び計算機科学関連の図書の購入、研究打合せは有限群の表現、多元環の表現、代数的組合せ論等の代数学を専門とする研究者のみではなく、計算機科学を専門とする研究者とも行い、多くの有意義な議論をすることが出来た。
原子層堆積法による室温強磁性強誘電体人工超格子の成長

ペロフスカイト遷移金属酸化物BiFeO3の薄膜によって、環境に有害な鉛を含まない強誘電体を開発することを目的として研究を行った。特に、本研究ではALD法を製膜方法として選び、BiFeO3の層状成長を目指した。ALD法では、低温での成長が可能であるといった点が強みになる。最初は、金属原子を1種類だけ含むBiとFeの酸化物の薄膜を作製した。BiとFeの原料としては、低温で分解しやすいBi(Ph)3、Fe(Cp)2を試した結果、基板温度250350°Cにおいて、BiとFeの酸化物の薄膜の層状成長に成功した。そして、これらの原料を組み合せることによって目的のBiFeO3薄膜の層状成長に成功した。ビスマスをAサイトに持つBiペロフスカイト遷移金属酸化物の人工超格子によって、室温以上で強磁性と強誘電性を併せ持つ物質を作製することを目的として研究を行った。過去に用いたPLD法では、わずかな膜厚の超格子しか作製できず、理論的予測値の半分しか磁化が得られなかった。それは、PLD法を用いる場合、RHEED振動で単原子層ごとの成長を確かめなければならないため、成長に従って表面の平坦性が悪化した場合それ以上の成長が不可能になり、また成長温度が500°C以上と高いため超格子中の原子が拡散し、特に2種類のBサイト金属イオン(ここではFe3+、Cr3+)が(111)面に垂直な方向に交互に配列する秩序が破壊されるためである。そこで、本研究ではそのような恐れの少ないALD法を製膜方法として選び、膜厚と磁化の増大を目指した。それによって膜厚と磁化及び電気分極が実用化可能な水準まで達成できれば、電気磁気効果を利用した電圧駆動の高速低消費電力磁気デバイス、MRAM、磁気光学素子、スピントロニクスデバイス、大容量4値メモリーなどが実現性を帯びると考えられる。ALD法はさまざまな特徴をもつが、本研究では特に基板や超格子表面が必ずしも原子レベルでの平坦性を持たなくても単原子層ごとの成長が可能である、低温成長が可能であるといった点が強みになる。しかし、ALD法は主に半導体デバイス用の誘電体薄膜の成長に用いられてきており、本研究のような目的で使われた例はほとんどないため、全く新しい試みとなる。ビスマスをAサイトに持つペロフスカイト遷移金属酸化物であるBiFeO3の薄膜によって、環境に有害な鉛を含まない強誘電体を開発することを目的として研究を行った。ALD法では、基板や超格子表面が必ずしも原子レベルでの平坦性を持たなくても単原子層ごとの成長が可能である、低温成長が可能であるといった点が強みになる。しかし、ALD法は主に半導体デバイス用の誘電体薄膜の成長に用いられてきており、本研究のような目的で使われた例はほとんどないため、原料の選択なども含めてすべてゼロからのスタートとなった。Bi原料としてはBi(thmd)3を、Fe原料としてはFe(acac)2を用いた。しかし、これらの原料は低温で分解しにくいため分解し残った分子が薄膜に取り込まれ、また基板上での分解速度が小さいために組成ずれや不純物などを生じた。そこで、次により低温で分解しやすいBi(Ph)3、Fe(Cp)2を試した結果、基板温度250350°Cにおいて、BiとFeの酸化物の薄膜の層状成長に成功した。そして、これらの原料を組み合せることによって目的のBiFeO3薄膜の層状成長にも成功した。本研究では、さらに一歩進んで同様のBiペロフスカイト遷移金属酸化物であるBiCrO3薄膜の層状成長をALD法で行い、最終的にはBiFeO3とBiCrO3の人工超格子を作製する予定であったが、BiFeO3の層状成長を実現することが予想以上に困難であったためにそこまでたどり着けなかった。今後は、本研究で得られた成果を基に、さらに研究を前進させてBiFeO3とBiCrO3の人工超格子作製を実現したいと考えている。

それは、PLD法を用いる場合、RHEED振動で単原子層ごとの成長を確かめなければならないため、成長に従って表面の平坦性が悪化した場合それ以上の成長が不可能になり、また成長温度が500°C以上と高いため超格子中の原子が拡散し、特に2種類のBサイト金属イオン(ここではFe3+、Cr3+)が(111)面に垂直な方向に交互に配列する秩序が破壊されるためである。そこで、本研究ではそのような恐れの少ないALD法を製膜方法として選び、膜厚と磁化の増大を目指した。それによって膜厚と磁化及び電気分極が実用化可能な水準まで達成できれば、電気磁気効果を利用した電圧駆動の高速低消費電力磁気デバイス、MRAM、磁気光学素子、スピントロニクスデバイス、大容量4値メモリーなどが実現性を帯びると考えられる。ALD法はさまざまな特徴をもつが、本研究では特に基板や超格子表面が必ずしも原子レベルでの平坦性を持たなくても単原子層ごとの成長が可能である、低温成長が可能であるといった点が強みになる。しかし、ALD法は主に半導体デバイス用の誘電体薄膜の成長に用いられてきており、本研究のような目的で使われた例はほとんどないため、全く新しい試みとなる。ALD法は主に半導体デバイス用の誘電体薄膜の成長に用いられてきており、Biペロフスカイト遷移金属酸化物の成長に使われた例はほとんどないため、過去のALD法による研究報告を参考にできない。原料の選択なども含めてすべてゼロからのスタートとなった。初年度は、最初の試みとして超格子を構成する一方のBiペロフスカイト遷移金属酸化物であるBiFeO3をALD法で原子層成長することを試みた。そのために、プレカーサーとして利用できる可能性のある原料を試した。昨年度は、Bi原料としてはBi(thmd)3を、Fe原料としてはFe(acac)2を用いた。しかし、これらの原料は低温で比較的分解しにくいため分解し残った分子が超格子中に取り込まれ、また基板上での分解速度が小さいために、組成ずれや平坦性の悪化、リーク電流を生じた。そこで、今年度は、より低温で分解しやすいBi(Ph)3、Fe(Cp)2を試した。その結果、基板温度250350°Cにおいて、BiFeO3の単層成長に成功した。また組成ずれが生じず、また平坦性は良好であった。しかし、電気的測定を行った結果、やはりかなりのリーク電流が認められた。これらは、成長条件が最適化されていないためと思われる。そのために、プレカーサーとして利用できる可能性のある1種類の原料を試した。具体的には、Bi原料としてはBi(thmd)3を、Fe原料としてはFe(acac)2である。その結果、基板温度300350°Cにおいて、BiFeO3の単層成長に成功した。ただし、膜厚が約100nmを超えると組成ずれが生じ、また平坦性が悪化し構造が3次元化することがわかった。さらに、電気的測定を行った結果、かなりのリーク電流が認められた。これらは、原料が低温で比較的分解しにくいため、分解し残った分子が超格子中に取り込まれたこと、基板上での分解速度が小さいことが原因ではないかと考えられる。