hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊椎装具装着患者への視線計測による危険予期・安全確認トレーニングモデルの開発

1.理論的枠組の構築として,「視線計測」をキーワードに91文献を入手した.その結果,分析項目は注視項目視線変化表,注視時間・回数,アイマーク停留点軌跡を用いた.2.頸椎カラー装着患者9名と腰椎コルセット装着患者9名へのインタビュー調査から,困難性を感じる日常生活動作としてトイレ動作,靴下・靴の着脱動作,障害物のある歩行器歩行の3つを選定した.3.健常男性10名対象の頸椎カラー装着・腰椎コルセット装着・非装着における視線計測では,コルセット装着で注視時間が長かった.4.禁忌肢位を伴う体位変換での熟練看護師4名と新人看護師4名の視線計測では,熟練看護師の方が視野が広かった.平成25年度目標は以下の通りである。1.視線計測の理論枠組みの構築:角膜反射法及び視線追跡法による視線計測方法の理論枠組みを構築する.そのため視線計測関連図書を9冊購入した.2.脊椎固定装具装着患者へのインタビュー調査による日常生活上困難性を感じる動作の同定:香川大学医学部倫理委員会に申請し,平成26年2月に承認を受けた.平成26年4月より香川大学医学部附属病院で手術を受けた脊椎疾患術後患者で頸椎カラー装着患者10名,腰部コルセット装着患者10名を対象に,脊椎術後固定装具装着した患者が日常生活動作時に困難性を感じる動作についてKJ法で項目抽出し,本研究での視線計測の対象となる指定動作として同定する.3.予備実験:研究者間での「物を拾う動作」による操作手順・解析方法の確立1)操作手順の確立:EMR9一式を購入し,「物を拾う動作」を基準動作として,EMR9のキャリブレーション方法を習得した.ヘッドユニットとコントローラー装着時の装着ブレを確認し,安定した装着方法を習得した.これにより対象者の選定基準で瞳孔検出法を選択するため,眼球の大きさの選定基準が明らかとなった。また、睫毛が長すぎる、ハードコンタクト使用者は,瞳孔検出しにくいことが明らかとなった.2)解析方法の確立:視線計測時の解析基準の確定とEMR解析ソフトd-Factorによる解析方法を習得した.平成26年度目標は以下の通りである。1.脊椎固定装具装着患者へのインタビュー調査による日常生活上の困難性を感じる動作の同定:9名の頸椎カラー装着患者と10名の腰部コルセット装着患者にインタビューを退院23日前に整形外科病棟で実施した。その結果、頸椎カラー装着患者では20のカテゴリーを、腰部コルセット装着患者では12のカテゴリーに集約できた。これらの結果を基に、健常男性患者を対象とした日常生活の同定を行っていく。2.健常男性を対象とした日常生活に困難性を伴う動作の頸椎カラー・腰部コルセット装着・非装着時の視線計測の比較:香川大学医学部倫理員会に研究計画書を提出し、承認を得た。健常男性に実施する前にボランティアの学生を対象に動作の確認を行った。EMRキャリブレーションの固定画面以外での方法を習得した。≪平成27年度の実施目標≫1.脊椎手術後に固定装具を装着する患者の日常生活上困難性を感じる動作に伴う認知プロセスの同定を、40歳以上の健常男性を対象に視線計測を実施する。香川大学医学部倫理委員会の承認は受けている。2.脊椎手術後に固定装具を装着した入院患者に対して医学部倫理委員会の承認を受けた後、視線計測を行い、認知プロセスを明らかにする。【平成27年度実施結果】1.1)予備調査:20歳代男性4名に対して予備測定を実施し、測定環境の設定、日常生活動作の詳細設定、分析方法を検討した。2)本調査:40歳以上の健常男性12名を対象にa.頸椎UDブレイス、b.腰椎硬性コルセット、c.非装着の条件ごとに1トイレ動作、2靴下・靴の着脱、3障害物のある廊下歩行器歩行の3動作の合計9パターンの視線計測を実施した。12名のうち視線計測の映像が解析できなかった2名を除く10名のデータを解析対象とした。視線計測データの分析項目は、注視項目変化表、注視時間・注視回数、停留点軌跡分析である。3つの日常生活動作の分析に際しては、動作に伴い視野が変化するため映像を3行程に分割して解析した。2.当初の計画であった脊椎手術後の固定装具を装着した入院患者への視線計測は、測定手技の簡略化や測定場所である病床環境の検討が十分行えなかったことから実施に至っていない。計画変更点として、脊椎術後などにおいて術直後に禁忌肢位を伴う体位変換時の看護師の視線計測を実施し、看護師の体位変換時の危険予期・安全確認の認知プロセスを推定した。対象者は整形外科看護経験5年以上の熟練看護師5名、看護経験4ヶ月の新人看護師5名であった。術後禁忌肢位を伴う体位変換は人工股関節置換術、椎弓形成術後(頸椎カラー使用)とした模擬患者20歳代男性を想定して実施した。分析項目は、注視項目変化表、注視時間・注視回数、停留点軌跡分析である。1.理論的枠組の構築として,「視線計測」をキーワードに91文献を入手した.その結果,分析項目は注視項目視線変化表,注視時間・回数,アイマーク停留点軌跡を用いた.2.頸椎カラー装着患者9名と腰椎コルセット装着患者9名へのインタビュー調査から,困難性を感じる日常生活動作としてトイレ動作,靴下・靴の着脱動作,障害物のある歩行器歩行の3つを選定した.

3.健常男性10名対象の頸椎カラー装着・腰椎コルセット装着・非装着における視線計測では,コルセット装着で注視時間が長かった.4.禁忌肢位を伴う体位変換での熟練看護師4名と新人看護師4名の視線計測では,熟練看護師の方が視野が広かった.理由1:健常男性者を対象とした日常生活に困難性を伴う動作の頸椎カラー・腰部コルセット装着・非装着時の視線計測の比較:香川大学医学部倫理委員会に計画書を提出し、承認を得た。その後、40歳以上の健常男性対象者のリクルートが上手く進んでいないため遅れる結果となった。健常女子学生での予備調査は実施できている。27年度が最終年度であるため、記入しない。臨床看護学平成27年度は健常男性者の対象者を確保するために、香川県内での実施だけでなく、共同研究者が所属する他大学内での測定の実施も視野に入れて行う予定である。また、その後、整形外科患者への調査は香川大学医学部倫理委員会承認後実施予定である。理由1:脊椎術後固定装具装着した患者が日常生活動作時に困難性を感じる動作を同定するために,患者20名へのインタビューを予定していたが、倫理委員会の承認を得る時期を遅かったこと、担当医が異動したことにより開始が遅くなった.理由2:固定装具装着状態で主に下を見ること動作を視線計測するため,瞳孔検出法を選択することになった。その場合、眼球が小さい被験者では瞳孔検出できにくいことが明らかとなり,眼球の大きさの基準を得るための時間を要した.理由3:共同研究者が育児休業の取得や異動となり,予定していた研究体制が組めなかった.27年度が最終年度であるため、記入しない。1.健常男性者2名のコルセットの採寸が遅れたため、コルセット購入代金を使用しなかった。現在既に採寸を終了している。2.日常生活動作の困難性を伴う動作を同定するための患者インタビューに研究補助者を雇用予定であったが、共同研究者がインタビューを実施したため謝金を使用しなかった。平成26年度は1.脊椎術後固定装具装着した患者が日常生活動作時に困難性を感じる動作を同定するために,患者20名へのインタビューを実施する.2.インタビューで同定された日常生活動作について,固定装具装着経験のない健常者を対象に視線計測の実施する。そのため腰部硬性コルセット,頸椎フィラデルフィアカラー,頸椎SOMIブレースを購入する。同定され日常生活動作の視線軌跡を測定する.3.EMR解析ソフトでデータ分析し,視線軌跡を描き,健常者における動作に先行する視覚情報から動作に伴う.平成27年度は,脊椎手術後で歩行器の使用が可能で,主治医から紹介を受け同意が得られた固定装具装着患者を対象に,整形外科病棟でEMR9を装着して同定され日常生活動作の視線計測を行う.視覚情報の解析は,同様に行う.その結果を基に,脊椎術後装具装着患者の危険予期・安全確認トレーニングモデル教材の開発を行う.1.健常男性者の視線計測時に看護学生アルバイト2名を雇用する。2.学会発表のための旅費を計上する。日常生活困難感を要する動作を同定するためのアンケートによる患者へのインタビュー調査を看護師免許所有の研究補助者の雇用を計画していたが、該当者が見つからなかったため、謝金を使用しなかった。
予測と意思決定のための機械学習理論の構築とその神経回路での実現

近年,機械学習に基づく知的情報処理技術が,科学・産業の様々な分野で活用されている.しかし,最先端の機械学習技術をもってしても,強い非線形性・非定常性を持つ高次元かつ複雑なデータからロバストに学習を行なうことは困難である.そこで本研究プロジェクトでは,特徴選択・特徴抽出・強化学習のための新しい機械学習アルゴリズムを開発し,その有効性を高自由度ヒューマノイドロボットの制御を通して実証した.特徴選択に関しては,スパース推定を用いた二種類のアルゴリズムを開発した.一つ目の方法は,小規模な予測・意思決定問題に対して最高の性能が得られる特徴選択アルゴリズムである.この手法では,少数の限られたデータを有効活用するため,各特徴の有用度を精度良く評価できる相互情報量の最適推定の枠組みをスパース正則化と組み合わせた.計算機実験により,計算時間はかかるが,データ数が限られた状況で精度良く特徴選択を行うことができることを確認した.もう一つの方法は,超大規模な予測・意思決定問題に対する高速特徴選択アルゴリズムである.この研究では,無数のデータをいかに効率よく処理するかが重要であり,最適化問題の双対性を有効活用した新しい最適化アルゴリズムを開発した.そしてそのスケーラビリティを計算機実験により確認した.また,特徴重み付け学習とオンライン学習の関連性を新たに見出し,当初の計画に含まれていなかった新しいタイプの特徴選択アルゴリズムも開発し,その数理的性質を解明した.強化学習に関しては,高次元状態空間中における意思決定のための方策改善を可能とするためのアルゴリズムの開発を進めた.具体的には、歩行ロボットのシミュレーションモデルにより提案するアプローチを検証し,20次元以上の状態空間においても従来手法では困難であった方策改善が可能であることが確かめられた。また,(脚と地面の衝突など)環境の力学系が離散的に変化する場合においても提案アプローチが適用可能であることがシミュレーション実験により確認された.また,報酬和の期待値だけでなく報酬和の確率分布そのものも厳密に推定するという独自の強化学習の枠組みのもと,報酬和の外れ値に対してロバストな強化学習手法の具体的なアルゴリズム開発を進めた.更に,政策勾配をよりロバストに推定できるPGPEアルゴリズムの理論解析を行った.特徴選択に関しては,小中規模な予測・意思決定問題に対する特徴選択アルゴリズムを完成させ,その性能をざまざまなベンチマークデータを用いて評価し有用性を確認した.また,大規模な予測・意思決定問題に対する特徴選択アルゴリズムも完成させ,その有用性を大規模計算機実験により確認した強化学習に関しては,モデルフリー強化学習における標本再利用型アルゴリズムを完成させ,シミュレーションを通してその有効性を確認した.また,ヒューマノイドロボットのような高次元多自由度系において,内部モデル学習と軌道モデルベース強化学習を組み合わせ,実環境において双腕協調動作の獲得が可能であることを実験的に確認した.更に,強化学習アルゴリズムを毛筆調の絵画の自動生成に応用し,強化学習の新たな応用分野を開拓した.特徴選択に関しては,H23年度に原理を考案した小中規模な予測・意思決定問題に対する特徴選択アルゴリズムの具体的なアルゴリズム(L1-LSMI)を構築し,適切に動作することを確認した.また,大規模な予測・意思決定問題に対しては,H23年度に考案した原理を元に具体的な特徴選択アルゴリズムを構築した.そして,高次元データに対して高速に計算が可能であることを確認した.強化学習に関しては,軌道ベースのモデル化と方策改善の枠組みを構築し,経由点到達運動課題に対する行動則の獲得を実ヒューマノイドロボットの腕部4自由度を用いて実現した.提案手法を用いることにより,数十回程度の現実的な試行回数内で,実環境において強化学習を用いた運動学習が可能であることを実験的に示した.また,標本を有効的に再利用することにより少数データに対しても優れた性能を発揮する政策勾配型の強化学習アルゴリズム開発し,その有効性をシミュレーションにより実証した.本年度は,特徴選択および特徴抽出に関して,エントロピー正則化に基づく距離計量学習アルゴリズムの開発,特徴選択に用いる統計的従属性尺度の推定アルゴリズムの開発を行い,論文を出版した.また,モデルベース強化学習において重要な働きをする状態遷移確率(条件付き確率密度)推定における特徴選択および特徴抽出に関して,特徴選択および特徴抽出手法を適用した後に条件付き確率密度を推定するという従来の二段階のアプローチではなく,特徴選択および特徴抽出と条件付き確率密度の推定を同時に行うための基礎研究を行った.強化学習に関して,条件付き確率の直接推定に基づくモデルベース強化学習アルゴリズムを開発し,その有効性を計算機シミュレーションにより実証した.また,報酬が時間とともに任意に変化するという非常に厳しい状況下でのオンライン強化学習アルゴリズムを開発し,その性質を理論的に明らかにした.更に,昨年度開発した標本再利用型モデルフリー強化学習アルゴリズムを実ヒューマノイドロボット制御に応用し,その有用性を実証した.高次元・実環境での強化学習アルゴリズムの改良のためにモデル予測制御の援用を予定しており,その基礎的検討を行った.具体的には,2足歩行ロボットモデルの特異摂動系への変換にもとづいて,評価時間を力学系の時定数にあわせて2段階用意することにより効率的な最適制御軌道の生成が可能となった.今年度も,特徴選択・抽出に関する研究と強化学習に関する研究に取り組んだ.特徴選択に関しては,条件付き確率密度推定における高精度な特徴選択アルゴリズムを開発した.これは,スパース正則化技術を用いたアルゴリズムであり,計算効率が良い.また,データ空間の幾何構造を活かした教師なし次元削減手法を開発した.これは,データがリーマン構造を持った空間に属する場合に有効なアルゴリズムである.更に,確率密度微分の直接推定に基づく教師付き次元削減手法を開発した.これは,従来のように部分空間を繰り返しアルゴリズムによって探索をする必要がなく,解析的に解が計算できるという特徴を持つ手法である.また,スパース正則化技術を用いたテンソルデータの回帰・分類アルゴリズムも開発した.

これは,データがベクトルでなくテンソル構造を保つ場合に,その構造を保ったまま回帰・分類を行うというアルゴリズムである.そして,これらのアルゴリズムの有効性を,計算機実験により実証した.強化学習に関しては,正則化による政策勾配法の安定化に取り組んだ.これは,推定した政策勾配の分散を明示的に正則加工に取り込むアプローチであり,アルゴリズムの安定化に大きく貢献することを数値実験により確認した.また,オンライン政策勾配アルゴリズムの開発を行ない,リグレットとよばれる誤差指標が最適な速さで減少していくことを理論的に明らかにした.更に,次元削減付きモデルベース強化学習アルゴリズムを開発し,その有効性を計算機実験により示した.これらのアルゴリズム開発研究に加え,昨年度までに開発した強化学習手法を,コンピュータアートおよびヒューマノイドロボット制御に応用した.特にロボット制御に関しては,一般に困難とされる実空間における少ない試行回数でのロボットの制御システムが獲得可能であることを実験的に示した.また,強化学習に関する英語書籍を出版した.近年,機械学習に基づく知的情報処理技術が,科学・産業の様々な分野で活用されている.しかし,最先端の機械学習技術をもってしても,強い非線形性・非定常性を持つ高次元かつ複雑なデータからロバストに学習を行なうことは困難である.そこで本研究プロジェクトでは,特徴選択・特徴抽出・強化学習のための新しい機械学習アルゴリズムを開発し,その有効性を高自由度ヒューマノイドロボットの制御を通して実証した.本年度は,計画した研究課題を達成しただけでなく,当初計画していなかった新しい成果が多数得られ,トップレベルの国際会議に複数の論文を発表することができた.また,高いレベルの国際会議で最優秀論文賞を獲得した.27年度が最終年度であるため、記入しない。知能情報学最終年度の来年度は,計画に従い研究を遂行していくことに加え,これまでの研究成果を総括するとともに,将来の更なる発展に向けて議論する.特徴選択の研究に関しては,計画していたアルゴリズムを順調に開発するとともに,特徴重み付けとオンライン学習に関する新たな発見があり,当初計画していなかった新たな手法の開発に成功した.強化学習の研究に関しては,ノイズや環境の変化に対してロバストな学習法の開発を計画通りに遂行することができた.研究実績の概要に示したとおり,計画していた研究課題に対して着実に成果を上げることができた.もともと計画していた研究内容に加え,平成24年8月に強化学習技術のロボット制御に対する新たな応用の可能性が見出されたため,モデルベース,モデルフリーの強化学習法の更なる詳細な調査を実施し,より精密な理論解析と実験評価を行った.
昆虫の変態を制御する栄養チェックポイント機構の解明

本研究では,昆虫の変態開始を決定づける栄養チェックポイントの実体に迫るべく,ショウジョウバエを用い遺伝学・栄養学的解析を行った.ショウジョウバエ幼虫はCritical weightと呼ばれる固有の体重に到達すると,その後の栄養状態によらずエクジソン産生を活性化させ,蛹へと変態する.この現象から,自身の成長・栄養状態を感知しエクジソン産生を活性化するか否かを決定するシステム(=Critical weightチェックポイント)が幼虫個体に備わっていることが予想されるが,その分子実体は不明であった.本研究では,エクジソン産生組織である前胸腺がCritical weightチェックポイントが機能する場であると考え,前胸腺のエクジソン産生を制御する栄養シグナルと,栄養シグナルとエクジソン産生とを繋ぐ分子メカニズムの解明に取り組んだ.H30年度は,Critical weightチェックポイントを担うキナーゼ・Target of rapamycin(TOR)に作用する栄養シグナルを明らかにするために,栄養学的研究を行った.その結果,アミノ酸摂取はCWへの到達ならびにエクジソン産生に必須であることが確認できた.さらに,脂肪細胞に発現する栄養依存的な発育制御因子をRNAiスクリーニングにより探索し,Heat shock protein 90(Hsp90)が個体発育に必須であることを見出した.Hsp90はアミノ酸摂取に応答して発現が上昇し,アディポカイン群の遺伝子発現を上昇させ,個体の発育を促進する事を見出した.以上の結果は,アミノ酸摂取により脂肪細胞のHsp90の発現が上昇し,脂肪細胞からのアディポカインの産生が促進され,それらが前胸腺のTORの活性を上昇させる可能性を示唆している.動物の発育過程は,成長期と成熟期に大別される.成長期の個体は栄養を摂取し体サイズを増加させ,その後,成熟期に移行し生殖能力を持つ成体へと移行する.成熟過程はステロイドホルモンによって誘発されることは多くの動物において共通しており,ステロイドホルモンの産生が活性化するか否かは成長期における栄養状態に大きく影響を受ける.たとえば,ショウジョウバエを始めとした昆虫は,前胸腺から産生されるエクジステロイドの働きにより幼虫から蛹へと変態するが,エクジステロイド産生および変態が引き起こされるか否かは,幼虫がCW(クリティカルウェイト)と呼ばれる固有の体重に到達しているか否かに依存する.このことから,ステロイドホルモンの産生を決定づける「栄養チェックポイント」が存在すると考えられてきたが,その分子実体はこれまで不明であった.本研究では,ショウジョウバエを用い,このチェックポイントを司る分子機構を明らかにすることを目的としている.当該年度において,「栄養チェックポイント」の一端を担うメカニズムとして,核内倍加を見出した.核内倍加は分裂を伴わない細胞周期であり,ゲノムDNAが複製・倍加し続ける.本研究では,前胸腺において一定回数の核内倍加が進行することでクリティカルウェイトに到達し,エクジステロイド産生が不可逆的に活性化することを明らかにした.さらに,核内倍加の進行は,Target of rapamycin(TOR)シグナル,インスリンシグナルといった栄養依存的なシグナル伝達経路によって制御されることもわかった.これらの結果は,細胞レベルでの成長・分化(核内倍加の進行)の栄養依存性と,個体レベルでの成長・成熟(成長期から変態期への切り替え)の栄養依存性とを統一的に理解する基盤となる.エクジステロイド産生ならびに個体発育における核内倍加の役割と,前胸腺におけるTORの機能を遺伝学的に示すことができ,その成果を原著論文として発表した(研究A-1およびA-2の達成).また,核内倍加を制御するシグナル伝達経路の活性に影響をおよぼす栄養素の同定にも着手している(研究A-3).一方で,NGS(次世代シーケンシング)を用いた前胸腺細胞のゲノムDNAにおいて形成されるUR領域の同定(研究B-1)には至っていない.動物個体は幼若期において栄養摂取により成長したのち,ステロイドホルモンの働きにより形態を変化させ成体期へと成熟する.成熟過程を誘発するステロイドホルモンの産生は内在的な発生プログラムにより精緻に制御されており,昆虫の場合,幼虫が栄養を摂取し固有の体重(Critical weight, CW)に到達すると前胸腺と呼ばれる内分泌組織からエクジステロイドが産生される.このことから,昆虫は自身の栄養状態を感知しステロイドホルモン産生をONにするか否かを決定する「CWチェックポイント」を有すると考えられてきたが,その分子実体は未だ不明である.本研究では,ショウジョウバエを用い,このチェックポイントを司る分子機構に迫る.H28年度に,前胸腺において核内倍加と呼ばれる細胞周期の進行がエクジソン産生に必須であること,および,核内倍加の進行はTarget of rapamycin (TOR)およびインスリンシグナルによって制御されることを見出した.核内倍加は分裂期を伴わずゲノムDNA複製を進行させるタイプの細胞周期であり,前胸腺では少なくとも3回の核内倍加の進行がエクジソン産生に必須であった.H29年度では,核内倍加の下流で動く分子メカニズムの一端を明らかにするために,核内倍加が進行した前胸腺細胞のゲノムDNAを次世代シーケンシングにより解析し,複製頻度が低下した「Under Replicated (UR)領域」を見出した,また,前胸腺の核内倍加の進行および個体発育に作用する食餌中の栄養素を解析するために,各栄養素を操作した餌を作出し,アミノ酸が個体成長および変態開始に必須であることを見出した.

これらの成果は,昆虫の変態過程および他の動物における成熟過程の制御機構を解明する基盤となる.研究B-1では,前胸腺細胞のゲノムDNAを次世代シーケンシングにより解析し,複製頻度が低下したUR領域を10程度見出すことができた,前年度では,十分なDNAを得るのに組織の数が不足していたため,H29年度では組織数を1000程度に増やすことで十分なDNAを得ることができた.次いで次世代シーケンシング解析を行い,複製頻度が低下したUR領域を同定した(B-1の達成).前胸腺特異的なUR領域が1箇所存在していたことから,このUR領域がエクジステロイド産生に重要である可能性が考えられる.また,研究A-3では,前胸腺の核内倍加の進行および個体発育に作用する食餌中の栄養素を解析するために,各栄養素を操作した餌を作出し,アミノ酸が個体成長および変態開始に必須な栄養素であること,および,餌からの糖およびリン脂質の除去は個体成長および変態を停止させないことを見出した(A-3の遂行).栄養素と前胸腺の核内倍加との関連解析まで進んでいない理由として,水系の餌にコレステロールをはじめとした脂質を溶解させるために必要な乳化剤の検討に終始したことが挙げられる.本研究では,昆虫の変態開始を決定づける栄養チェックポイントの実体に迫るべく,ショウジョウバエを用い遺伝学・栄養学的解析を行った.ショウジョウバエ幼虫はCritical weightと呼ばれる固有の体重に到達すると,その後の栄養状態によらずエクジソン産生を活性化させ,蛹へと変態する.この現象から,自身の成長・栄養状態を感知しエクジソン産生を活性化するか否かを決定するシステム(=Critical weightチェックポイント)が幼虫個体に備わっていることが予想されるが,その分子実体は不明であった.本研究では,エクジソン産生組織である前胸腺がCritical weightチェックポイントが機能する場であると考え,前胸腺のエクジソン産生を制御する栄養シグナルと,栄養シグナルとエクジソン産生とを繋ぐ分子メカニズムの解明に取り組んだ.H30年度は,Critical weightチェックポイントを担うキナーゼ・Target of rapamycin(TOR)に作用する栄養シグナルを明らかにするために,栄養学的研究を行った.その結果,アミノ酸摂取はCWへの到達ならびにエクジソン産生に必須であることが確認できた.さらに,脂肪細胞に発現する栄養依存的な発育制御因子をRNAiスクリーニングにより探索し,Heat shock protein 90(Hsp90)が個体発育に必須であることを見出した.Hsp90はアミノ酸摂取に応答して発現が上昇し,アディポカイン群の遺伝子発現を上昇させ,個体の発育を促進する事を見出した.以上の結果は,アミノ酸摂取により脂肪細胞のHsp90の発現が上昇し,脂肪細胞からのアディポカインの産生が促進され,それらが前胸腺のTORの活性を上昇させる可能性を示唆している.NGS解析が進んでいない理由として,前胸腺からのゲノムDNA抽出が進んでいないことが挙げられる.
新合金理論に基づく鉄基オ-ステナイト合金の耐熱・耐食機能設計

この研究では、合金効果を反映する二つのパラ-メ-タ-を用いて鉄基オ-ステナイト合金の耐熱・耐食機能設計を行った。その2つのパラメ-タとは、分子軌道計算によって得た、原子間の結合力を表す結合次数(Bo)と、d軌道レベル(Md)である。多成分合金では、次式のようにそれぞれ組成平均をとってMdおよびBoと定義する。ここで、x_iは合金元素の原子率、(Md)、(Bo)_iは各合金元素のMd、Bo値である。ステンレス鋼、耐食合金、耐熱鋼などのオ-ステナイト(fcc)合金では、その機能維持のためオ-ステナイト相の安定性が重要視される。上述の二つのバラメ-タを用いて、種々の合金の実験デ-タを整理して、従来のシェフラ-図に代わって、オ-ステナイト鋼の相安定性を正確に示す相安定性指標図(Md-Bo図)を作製した。この相安定性指標図を基に、核融合炉用の低放射化鋼のコンピュ-タ-援用設計を行った。この設計では、316ステンレス鋼やPCA合金の相安定性に匹敵する合金を選択することとし、まず、σ相析出の観点で316鋼に匹敵すると考えられる高マンガンオ-ステナイト鋼の設計を行った。その設計組成範囲は2%Ni、0.1%C、0.2&N516%Cr、1030%Mnである。Cr量を耐食性の観点から12%必要であるとして、Md=0.90で抽出した結果、有望合金として、Fe-12Cr-18Mn-0.9Ni-0.1C-0.3N(wt%)とFe-12Cr-23Mn-2Ni-0.1C-0.2Nの2種を得た。さらに、これら合金について誘導放射能の減衰を核変換の法則に基づいて、シミュレ-トした結果、これら2種の合金はいずれもFc-18Cr-8Ni(sus304)合金よりも誘導放射能が低く(100年後で10^<-4>Ci/g以下)、核融合炉材料として有望であることが明らかとなった。
「見ること」を中心とする、ピンチョン小説における認識論の残余についての研究

平成30年度は、まず、トマス・ピンチョン作『重力の虹』における「見ること」の特質を明らかにするという前年度の研究の成果を論文「映画的ミメーシスーGravity's Rainbowにおける現実の表象」(『大阪大学大学院文学研究科紀要』第59巻)にまとめた。同年度はまた、前年度に着手した『ヴァインランド』研究のひとまずの成果として、同作に関する口頭発表「光は暴くーVinelandにおける映画的リアリズム」(日本英文学会第90回大会)を行なった。本発表は、『ヴァインランド』を『重力の虹』と同じく映画をめぐる小説として捉え、前者における「見ること」が後者のそれとどのように異なるかを明らかにしようとするものである。女性主人公が属するドキュメンタリー映画グループはDrew AssociatesやNewsreelといった同時代のドキュメンタリー映画制作者たちと方法論や思想を共有するが、“reveal"する光の力に寄せる彼女らの信念はアンドレ・バザンのリアリズム映画論と重なり合う。ただし問題は、『ヴァインランド』中そのナイーヴさが否定的に総括される映画的リアリズムが一人の女性のあるがままを暴こうとする『ヴァインランド』という小説そのものの方法論となっている点である。以上を踏まえ、『重力の虹』との比較において、映画の違いー『重力の虹』のパラノイア的投影=映写(プロジェクション)と『ヴァインランド』のドキュメンタリーのリアリズムーに注目することの重要性を指摘し、その違いが「見ること」の違いとなっていると論じた。以上2点に加え、平成30年度は、『メイスン&ディクスン』についての研究にも着手した。天体を科学的に観測しつつその運行の背後に神の存在を「見る」二人の科学者という側面に注目する研究となるため、本作における科学と宗教の関連を扱った先行研究の精査を始めた。当初の研究実施計画をやや前倒しする形で、平成31年度に実施を計画していた『メイスン&ディクスン』研究に着手することができたため。ピンチョン作品そのものの研究という点では、本研究は当初の計画よりも順調に進展しているといえる。ただし、平成31年度に本格的に行う『メイスン&ディクスン』研究と密接に関係する周辺分野、とりわけ科学と宗教の関係、とりわけ科学者と神の関係という問題はそれ自体で一つの学問分野を形成しているといえ、先行研究の調査に時間がかかることが予想される。したがって、年度内に『メイスン&ディクスン』研究をある程度の形にまとめることが当初の計画ではあるものの、本研究課題の最終年度に至って、研究にやや遅れが生じるかもしれない。平成29年度は『重力の虹』を研究対象として取り上げた。具体的には、平成28年12月に行われた日本英文学会関西支部第11回大会で発表した論考「映画的ミメーシスーGravity's Rainbowにおける現実の表象」を論文へとまとめるかたちで、同作品における「見ること」の特質を明らかにすることを試みた。その特質とは、語り手がなりきる映画スクリーンを介した本作の現実表象の、意識に映じる印象を介したモダニズム小説の現実表象との類似性である。違いは、現実を直接表象する媒体が意識(ヒト)からスクリーン(モノ)へと変わっていることだけである。現代の心の哲学の成果をふまえ、意識を心的表象の場として捉え直すことで、同じく表象の場であるスクリーンとの類似性が明らかとなる。と同時に、『重力の虹』の現実はスクリーン上に投影された現実ならぬ〈現実〉であり、この投影により真の現実を「見る」という姿勢が、「見ること」をめぐる小説としての同作の特徴であることが浮き彫りとなった。また平成29年度は、『ヴァインランド』をやはり映画をめぐる小説として捉え、同作を『重力の虹』と比較するための研究にも着手した。『重力の虹』とは異なりドキュメンタリー映画を中心に据えた『ヴァインランド』の「見ること」の特徴を考察する研究発表を、平成30年5月の日本英文学会第90回大会で行うことが決まった。加えて、平成30年1月にシカゴで開催された2018 MLA Annual Conventionに参加し、最新の研究動向についての調査を行なった。しかしながら、2018 MLA Annual Conventionのための海外出張が1月と年度末に近く、帰国後の旅費の精算にやや時間がかかったこともあり、周辺分野、特に心の哲学、意識研究、認知科学関連の文献の精査ならびに収集を行うことがほとんどできなかったため。

ただし問題は、『ヴァインランド』中そのナイーヴさが否定的に総括される映画的リアリズムが一人の女性のあるがままを暴こうとする『ヴァインランド』という小説そのものの方法論となっている点である。以上を踏まえ、『重力の虹』との比較において、映画の違いー『重力の虹』のパラノイア的投影=映写(プロジェクション)と『ヴァインランド』のドキュメンタリーのリアリズムーに注目することの重要性を指摘し、その違いが「見ること」の違いとなっていると論じた。以上2点に加え、平成30年度は、『メイスン&ディクスン』についての研究にも着手した。天体を科学的に観測しつつその運行の背後に神の存在を「見る」二人の科学者という側面に注目する研究となるため、本作における科学と宗教の関連を扱った先行研究の精査を始めた。当初の研究実施計画をやや前倒しする形で、平成31年度に実施を計画していた『メイスン&ディクスン』研究に着手することができたため。上記と重なるが、ピンチョン作品そのものの研究という点では、本研究は当初の計画よりも順調に進展しているといえる。しかしながら、周辺分野、特に心の哲学、意識研究、認知科学関連の文献の精査ならびに収集を行うことがほとんどできなかった。したがって、今後はこの点での遅れを取り戻しながら、全体として当初の計画通りのペースとなるよう研究を進めていく予定である。ピンチョン作品そのものの研究という点では、本研究は当初の計画よりも順調に進展しているといえる。ただし、平成31年度に本格的に行う『メイスン&ディクスン』研究と密接に関係する周辺分野、とりわけ科学と宗教の関係、とりわけ科学者と神の関係という問題はそれ自体で一つの学問分野を形成しているといえ、先行研究の調査に時間がかかることが予想される。したがって、年度内に『メイスン&ディクスン』研究をある程度の形にまとめることが当初の計画ではあるものの、本研究課題の最終年度に至って、研究にやや遅れが生じるかもしれない。2018MLA Annual Conventionのための海外出張が1月と年度末に近く、帰国後の旅費の精算にやや時間がかかったこともあり、周辺分野、特に心の哲学、意識研究、認知科学関連の文献の精査ならびに収集を行うことがほとんどできなかったため。この次年度使用額を物品費として使用するとともに、当初の年度計画にしたがった支出を行うことで、次年度は適切な支出を計画している。2019MLA Annual Conventionのための海外出張が1月と年度末に近く、旅費清算後に海外から図書を購入すると納期の関係で年度内に処理できない可能性があったため。しかし同様の事態が生じた前年度よりも次年度使用額は減少しており、平成31年度はこれまでの経験を踏まえてより計画的に予算を執行する予定にしている。
ショウジョウバエHh/Ci伝達系に関与する遺伝子の単離と機能解析

ショウジョウバエ翅成虫原基の前後区画の形成に必須なHhシグナル伝達系で働く転写因子Ci(脊椎動物のGLIホモローグ)に結合する因子Cip(Ci interacting protein)を新規に単離した。CiはDNA結合領域と転写活性化領域の間で切断を受け、転写活性型Ci^<155>と転写抑制型Ci^<75>が存在する。in vitro結合実験により、CipはCiのN末端の転写repressor領域のみでなく、下流のZn finger領域にも強く結合することより、Cipは転写活性型Ci^<155>と転写抑制型Ci^<75>のいずれにも結合することが分かった。Ci蛋白質の転写活性に対してCipがどのような効果を持っているかを遺伝学的に明らかにするため、cip locusの突然変異体をP element挿入変異法により単離した。また、cipの機能欠損型変異体だけではなく、cipを異所的に発現させることの出来る機能獲得型変異体を作製した。これらの変異体を用いた遺伝学的解析より、Cip変異体では転写活性型Ci^<155>の標的遺伝子ptc及びdppの発現が上昇し、また、Cipを異所的に発現させるとそれらの遺伝子発現は減少した。一方、転写抑制型Ci^<75>の標的遺伝子hhの発現は全く正常であったことから、Cipは転写活性型Ci^<155>の転写活性のみを抑制する機能を持つことを明らかにした。さらに、CipによるCi^<155>の転写抑制機構を解析した結果、Cip変異体ではci遺伝子の発現は変化が認められなかったが、抗Ci抗体を用いて調べるとCi^<155>蛋白質の蓄積が観察された。従って、Ci^<155>蛋白質はCipによる蛋白質分解を受け、転写活性が抑制されていることが考えられた。蛋白質分解はユビキチン化が標識となっていることが知られているので、Ci^<155>蛋白質の分解時にCipによりユビキチネーションが生じるかどうかを生化学的に調べた結果、CipはCi^<155>を効率良くユビキチン化することが分かった。以上の結果から、転写活性型Ci^<155>は転写抑制型Ci^<75>へのプロセッシングによる負の調節のみでなく、Cipによるユビキチン化を通して蛋白質分解される新たなpathwayで抑制的に調節されて前後区画の形成に関わっていることが明らかとなった。
魏晋南北朝期の地理思想の思想史的研究ー「水経注」を中心としてー

北魏の〓道元の「水経注」は、古地理書として長い間研究の対象とされてきたが、この資料自体の性格を論じた研究はほとんどないといってよい。本研究はこの「水経注」に盛られている地理思想・地理的世界観を明らかにし、それを思想史全体の中に位置づけて、その性格・思想史的意味を探ることを目的としている。本年度は、主として資料蒐集と研究方法の検討を行なった。資料蒐集の点では、「水経注」本文に関しては楊守敬「水経注疏」の二つの版本、王国維「水経注校」、静嘉堂蔵「水経注写本」の複写等、関連資料として楊守敬「水経注図」、正史等を入手した。十分とは言い難いが、「水経注」研究の為の基礎資料をかなり揃えることができた。研究方法の点では、地理を扱う上で参考となる欧米近代地理学の成果を吸収すべく努めた。具体的には国際地図学会、日本地理学会等への参加、東洋科学史研究の一大成果であるJ・ニ-ダムの研究資料の入手等であり、これらにより研究方法を定める上で重大な示唆を受けた。こうした作業を進めつつ、「水経注」本文の検討、鄭道坤のそれを中心とする「水経注研究史」の検討を行なった。本年度行なったこうした研究の成果としては、上記の研究目的を達成するために今後行なうべき具体的課題が明らかになったことがある。その一つは「水経注」と他の地理書との比較検討である。特に正史地理志との関連、「水経注」後の地理書への影響が重要である。つまり「水経注」と当代更に後世の地理書との関わり方を明らかにすることである。今一つは作者である〓道元を中心に、北魏から北朝にかけての思想・政治状況を明らかにし、それらと「水経注」との関係を明らかにすることである。今後はこうした二つの具体的課題に沿って研究を進め、公開の準備が整った段階でその成果を公けにする予定である。
ヒト免疫不全症の新規責任分子ＤＯＣＫ８のＴ細胞における機能とその制御機構

本研究では、申請者が独自に開発した遺伝子改変マウスを用いて、免疫学はもちろん、生化学・細胞生物学・分子イメージングと言ったアプローチを駆使して、「T細胞におけるDOCK8の機能とその制御機構」を解明することを目的とした。申請者はDOCK8を欠損したT細胞を野生型マウスに移入しても、中枢神経系への浸潤が認められず、その結果EAEを発症しないことを明らかにした上で、移入したT細胞が中枢神経系に至る以前のステップで、その機能の維持に異常を生じていることを見いだした。また、野生型T細胞をDOCK8欠損マウスに移入した場合、野生型マウスの場合に比べ、EAE疾患が増悪することも明らかにした。この現象を詳しく調べたところ、移入したT細胞において、EAE発症に重要とされる分子の増加が見られた。当初の計画は順調に進み、本研究は論文化を目前とした段階へと到達した。今後、これらの興味深い現象について、メカニズムの詳細をさらに深く解析し、DOCK8の機能とその制御機構を解明することで、T細胞に起因する疾患の理解に貢献していきたいと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、「T細胞におけるDOCK8の機能とその制御機構」を解明することを目的とし、研究実施計画を遂行した。本年度は、以下のような成果を得た。1) DOCK8 KOマウスでT細胞が著減するメカニズムを調べるため、野生型およびDOCK8 KOマウスより単離したナイーブCD4+T細胞を、野生型マウスに経静脈的に移入し、2週間後に生存性を比較したところ、両者に差は認められなかったことから、DOCK8 KOマウスでのT細胞著減は、T細胞以外の原因によることが示唆された。2) T細胞の活性化やその抑制に関わる免疫制御システムにおけるDOCK8の役割を調べるため、Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein (MOG)を認識するT細胞受容体(TCR)を発現する、2D2トランスジェニック(Tg)マウスとDOCK8 KOマウスを交配したマウスを樹立した。始めに、野生型およびDOCK8欠損2D2TgマウスからCD4+T細胞を単離し、MOGペプチドの存在下で、Th1およびTh17細胞へと分化させたところ、DOCK8欠損エフェクターCD4+T細胞は、MOGペプチドに対して、野生型エフェクターCD4+T細胞と遜色ない増殖応答やサイトカイン産生を示した。次に、野生型およびDOCK8欠損2D2TgエフェクターCD4+T細胞を、野生型マウスに移入し、EAE発症に及ぼすDOCK8欠損の影響を解析した。その結果、DOCK8欠損マウスより準備したCD4+T細胞を野生型マウスに移入しても疾患発症を惹起できないことを見いだした。3) OTIITCRを発現する野生型およびDOCK8 KOマウスから単離したCD4+T細胞を、様々な培養条件下においてOVAペプチドで刺激したところ、ヘルパーT細胞への分化能に、DOCI (8欠損の影響は認められなかった。4) DOCK8DHR-1ドメインのリコンビナントタンパク質を作製し、種々のリン脂質との結合アッセイを行った。今後は、DHR-1ドメインを欠損したDOCK8変異体を細胞株に発現させ、遊走などの挙動を解析することで機能的意義を明らかにする。研究実施計画の年次計画に沿って研究を遂行できているため。特に、トランスジェニックマウスと交配させたマウスの樹立や、マウス個体を用いたEAEモデルの解析等、時間を要する実験系での成果が既に得られていることがその理由である。引き続き、研究実施計画に基づき、研究を遂行する予定である。今後も順調に成果が得られれば、期間中の論文化を視野に入れている。
閲覧者の観点によるWeb情報構造化のためのWebページ分割アルゴリズムの実現

Web情報は、意味的な構造を持たないテキストであり、計算機を用いて情報の統合や検索をするためには、多くの課題を解決する必要がある。本研究では、既存のWeb情報を閲覧者の観点で構造化し、効果的な情報閲覧を支援するための新たな技術として、HTMLを意味的な構造へと変換するための新たなWebページ分割アルゴリズムを開発した。本アルゴリズムの応用として、エージェント技術に基づく知的Webブロック管理機構を実装した。本技術により、Webページから特定のWebコンテンツを高い精度で収集可能になり、また、既存のWebコンテンツの再利用性を向上させ、Webページの閲覧性を効果的に改善できる。HTMLを意味的な構造へと変換するためのWebページ分割アルゴリズムの設計を中心に行った.具体的には、(1)人間によるWebページ分割に関する調査、および(2)アルゴリズムの設計を行った.(1)では、人間がどのようにWebページを意味あるブロック(Webブロック)として分割しているのかを調査した.ここでは多数のWebページを人手によってWebブロックへ分割させ,具体的なデータ(Webページ分割事例)を収集するための実験を行った.実験環境として,専用のWebアプリケーションを開発した.本アプリケーションは,Webページのレンダリング結果の画像を被験者に提示し,簡単な操作でWebページの分割方法や閲覧者の観点などを記録できるようにした.被験者にはWebページの分割方法だけでなく,Webページのそれぞれの断片の役割,および断片間の関係を簡便に記述させた.収集したデータに基づき,人間のWebページ分割のための認識モデル,Webページの断片の役割を推定するために必要な知見,およびWebページの断片間の関係を推定するための知見を整理し,HTMLを意味的な構造へと変換するための汎用的なヒューリスティクスとして蓄積した.(2)では、本研究テーマの予備的研究において得られた成果(HTMLにおけるタグの構造だけでなく,レイアウトを考慮したWebページ分割アルゴリズムの実現)に基づきWebページ上の情報をWebブロックに分割するWebページ分割アルゴリズムのコアを設計した.予備的研究によりWebページ分割に関連して,レンダリング後のHTMLのイメージを解析することで,HTMLを文字列として解析するよりも良い結果が得られることを示したが,汎用性がなかった.本研究では、ここでの汎用性を高めるための工夫として,(1)で得られたヒューリスティクスを考慮した新たな階層型の解析手法に基づくアルゴリズムの設計を試みた.前年度までの検討結果をもとに,さらに設計仕様の改良および詳細化を追求した.以下のステップで研究を進めた.(1)Webページ分割アルゴリズムの設計前年度に設計したアルゴリズムを評価し,アルゴリズムの改良方法を検討した.改良したWebページ分割アルゴリズムではまず,Webページを細分化ブロックという単位まで分割する.次に,Webコンテンツの見出しとなるようなブロック(タイトルブロック)に着目して細分化ブロックの結合を行い,Webページを意味的にまとまりのある単位へと分割する.計算機によるタイトルブロックの自動抽出を行うために,機械学習によって分類器を生成した.J4.8アルゴリズムによる決定木学習によって生成した分類器により,F値77.8%,89.3%でタイトルブロックと一般ブロックの抽出に成功した.得られたタイトルブロックを用いて細分化ブロックの結合を行った結果,ニュースサイトのニュース記事部分に着目した場合,96.1%の精度でコンテンツ量に依存しない同一の分割結果が得られることを確認した.本研究成果を,学術論文で2件発表した.(2)Webエージェントに基づくWebブロック管理機構の設計Web情報からWebブロックを適切な時間で抽出・再利用するためのWebブロック管理機構を開発し,Webブロックの組み合わせに基づく,知的なWebサービスの実現のための基盤を明らかにした.ここでは,適切なサービスをユーザに提供するための知的な分散処理システムとして,従来のマルチエージェントシステムの実装のように粗結合なシステムが適切なのか,運用の容易さを考慮してクラウドコンピューティング上に,モデルとしてマルチエージェントシステムを構築すべきかを明らかにした.本研究成果を,研究会で1件発表した.前年度までの検討結果をもとに、さらに設計仕様の改良および詳細化を追求した。ここでは、Webページ分割アルゴリズムの実装と応用に向けて、クライアント用スレート型PC上に実用的な応用システムを試作し、その動作試験と評価を行った。具体的には、次の研究課題を実施した。【研究課題1 Webページ分割アルゴリズムの評価】前年度に設計したWebページ分割アルゴリズムを評価し、アルゴリズムの応用として具体的な応用システムを実装した。評価には、前年度に収集したWebページ分割事例を利用した。WebブロックからWebブロック間の関係を推測するためのアルゴリズムを精緻化し、新たなWebページ分割アルゴリズムを実現した。関連成果を論文誌4編、国際会議5編として発表し、Webページ分割アルゴリズムに関するソフトウェア資産およびノウハウを蓄積した。【研究課題2 Webエージェントに基づくWebブロック管理機構の評価】Web情報からWebブロックを適切な時間で抽出・再利用するためのWebブロック管理機構を開発し、Webブロックの組合せに基づく、知的なWebサービスを試作した。

具体的には、Webニュースから重要なWebブロックを抽出し、得られたWebブロックと関連する情報をLinked Open Dataとして保存し、エンティティ同士をリンクして表示するシステムをタブレット端末上で実装し評価した。また、Webブロックで管理機構で得られた知見を活用した、Webサービスとして既存Webページ同期編集機構を試作し実際に運用している。関連成果を論文誌3編、国際会議6編として発表し、Webブロック管理機構に関するソフトウェア資産およびノウハウを蓄積した。本研究のコアの部分となるWebページ分割アルゴリズムを確立し,十分な制度が得られることを確認できたため.24年度が最終年度であるため、記入しない。Webブロックをユーザの観点から構造化するためのテストベッドとして,携帯電話向けにWeb上の情報を構造化して配信するシステムを試作する,ここでは,生成したWebブロックを携帯電話やスマートフォンなどの多様な情報端末に適したレイアウトやファイルフォーマットに変換し,Web情報の再利用性を高めるための実装技術を確立する.具体的には,モバイルエージェント技術に基づくWebブロックのレイアウト最適化アルゴリズムとその操作プログラム生成アルゴリズムを設計し,実装・評価する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ホイスラー合金ソース・ドレイン構造を用いたSiチャネルを介した磁気抵抗効果

Si半導体への高効率スピン注入に関する知見を得た。スピン注入・検出を行う電極(ソース。ドレイン)に高スピン分極率を有するホイスラー合金を利用することで、高いスピン注入効率を得ることができた。これは、Si基板上に、MgO絶縁体、Co基ホイスラー合金を高配向で成膜できたことによる。また、CoFe電極を用いた素子の結果より、スピン蓄積効果とCoFeのバンド構造が、スピン注入効率に大きな影響を与えていることが明らかとなった。単結晶Si基板上にCo_2Fe(Al,Si)を成膜し、その結晶構造をXRDで、磁気特性をVSMを用いて評価した。RFマグネトロンスパッタ法により清浄表面を有するSi単結晶基板上に成膜した場合、400°Cの基板加熱、さらに500°C1時間のポストアニールを行った試料において、B2構造の規則度を有する試料の作製に成功した。MBEを用いてSi/SiO_2上に(001)配向したMgOを成長させることを試みた。その結果、基板加熱温度300°Cで作製したとき(001)配向したMgOを得ることができた。このMgO上にCo_2Fe(Al,Si)(001)配向膜を作製することに成功した。得られた飽和磁気モーメントはL2_1構造のCo_2Fe(Al,Si)と同程度で、高い規則度を有している可能性があることが分かった。いずれの作製方法においても、エピタキシャル成長する作製条件の確立には至らなかった。ホール効果を用いたキャリア濃度測定、非局所信号測定、局所信号測定、4端子Hanle測定、3端子Hanle測定を1つの素子で評価可能な素子構造の作製プロセスを確立した。素子構造はホールバー形状にメサエッチングされたSOI(Si on Insulator)基板上に強磁性体電極およびオーミック電極を形成した構造になっている。また、その作製プロセス中に同時に形成された素子を用いて、強磁性電極のAMR信号も測定可能となるようにマスク設計を行った。その結果、Si/ALOx/CoFe界面構造を有する標準試料を用いて、150K以下で強磁性体AMRに対応した非局所信号を観測することに成功した。測定技術に関しては、ノイズレベルが約100nV程度の評価システムの立ち上げを行った。Si半導体中へ高効率なスピン注入を実現するために、高スピン分極率スピン注入源作製条件の検討、スピン注入素子作製条件の検討、ならびに、Si半導体を介したスピン信号の検出を試みた。Si(100)上に高い規則度を有するCo 2Fe(Al,Si)ホイスラー合金の作製を試みた。構造解析はXRD、RHEED、断面TEMで行った。まず、Si基板にMgOスパッタし、その後、Co 2Fe(Al,Si)をスパッタした試料では、400°Cで1時間のポストアニールを行うことでB2構造へ規則化した(001)配向膜を得られることが明らかとなった。また、EB蒸着法を用いることでSi(100)上に(001)配向したMgOエピタキシャル成長させることに成功し、MgO上にCo 2Fe(Al,Si) (001)配向膜を作製することに成功した。300°C以上の基板加熱を行った試料において、B2構造の規則度を有することが明らかになった。また、昨年確立した素子作製プロセスを用いて、CoFe強磁性電極を用いたデバイスを作製し、ホール効果を用いたキャリア濃度測定、非局所信号測定、局所信号測定、3端子H a n l e測定、4端子Ha n l e測定を行った。Co2Fe(Al,Si)ホイスラー合金(以下CFASと略す)からSi半導体へのスピン注入を目指し実験を行った。CFAS/MgO/n-SiおよびCFAS/MgO/Mg/n-Si接合を作製した。成膜方法や接合の構造、熱処理条件が電気伝導特性やスピン注入に与える影響について調査した。スパッタ装置で作製したCFAS/MgO/n-Si接合では熱処理温度300°Cで抵抗値が増加した。一方、CFAS/MgO/Mg/n-Si接合では300°Cでの熱処理を行っても抵抗値はほぼ一定であった。Mg層の挿入がSi基板表面における酸化の進行を防いだ結果であると考えられる。Si基板との界面にMgO層およびMg/MgO層を挿入したCFAS薄膜においては、B2規則構造に結晶化した。TEM観察の結果から、MgOはアモルファス、CFASはB2構造の多結晶であった。MBEを用いて作製したSi基板との界面にMg/MgO層を挿入したCFAS薄膜においては、(001)配向したMg/MgO/CFAS多層膜を作製することができた。この条件で作製したCFAS/MgO/Mg/n-Si接合において、300 Kでスピン注入0.93を得た。

また、Si(100)/MgO(100)/ホイスラ合金CFAS(100)エピタキシャル成長技術を用いて、CFAS(100)/MgO(100)強磁性電極を用いたデバイスを作製し、ホール効果を用いたキャリア濃度測定、非局所信号測定、局所信号測定、3端子H a n l e測定を行った。3端子Hanle測定、非局所信号測定、局所信号測定においては、室温までスピン信号を観測することに成功した。CFASからSi中へのスピン注入の検出に成功し、本課題の最終目標を達成した。Si基板上に高い規則度を有するCo 2Fe(Al,Si)を成膜することに成功している。また、半導体上にMgO絶縁体をエピタキシャルで成長させることにも成功しており、半導体に高効率でスピン注入を実現するための条件がほぼ確立したと考えられる。また、素子の構造解析、スピン信号の検出、など研究の根幹にかかわる実験技術も確立したと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方策)今年度得られた成果をもとに、素子を作製し、Si半導体中へのスピンの注入、検出を引き続き行う。(次年度の研究費の使用計画)素子作製のための強磁性電極材料ターゲット、半導体基板、微細加工用の薬品等の消耗品の購入や成果報告のための論文投稿費、学会参加費などに主にもちいる。