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精密実験に対するQCD補正と新しい模型の手がかり

標準模型の検証ならびにそれを超える模型の手がかりを得るという観点から,本研究では精密実験を念頭に,QCD補正を系統的に検討することを目指した.1.理論的予言の精度をあげるためには,高次ツイスト演算子の寄与を考慮することは重要である.高次ツイスト演算子に対する輻射補正の理論的定式化ならびに具体的計算を行った.精度の高い実験結果を解析する理論的基盤を与えた.2.偏極深非弾性散乱過程のブジョルケン変数が小さな領域での構造関数の振る舞いを調べた.摂動の全次数での足し上げの可能性を検討し,数値的考察を行った結果,主要項の足し上げだけでは十分でないことを指摘した.この結果は更なる理論的考察の必要性を指摘した点で重要である.3.重粒子生成・崩壊に対するQCD補正に関し,トップクォーク生成過程でのスピン相関の厳密な解析を1-loopレベルで行なった.輻射補正の効果が非常に小さいことを示した本研究の成果は,標準模型を超える模型のシグナルを実験結果から得る可能性という観点から極めて重要である.また,異常結合がある場合を,QCD補正も考慮して考察し,特別なスピン基底を取ることで,異常結合が観察できる可能性を指摘した.本成果は現実的観点から重要である.結果は現在,論文として執筆中である.4.重いクォークを含んだハドロンに対する非相対論的有効理論を用いたアプローチは解析的,数値的に非常に興味ある研究課題である.解析的アプローチにおける問題点,その解決方法を理論的,現象論的両側面から包括的に検討するとともに,その有効理論に基づいた格子ゲージ理論での数値解析を行い,重いメゾンであるB中間子の混合パラメータ,崩壊を考察した.CPの破れに関連し,理論的予言の精度を上げた点重要な成果である.標準模型の検証ならびにそれを超える模型の手がかりを得るという観点から,本研究では精密実験を念頭に,QCD補正を系統的に検討することを目指した.1.理論的予言の精度をあげるためには,高次ツイスト演算子の寄与を考慮することは重要である.高次ツイスト演算子に対する輻射補正の理論的定式化ならびに具体的計算を行った.精度の高い実験結果を解析する理論的基盤を与えた.2.偏極深非弾性散乱過程のブジョルケン変数が小さな領域での構造関数の振る舞いを調べた.摂動の全次数での足し上げの可能性を検討し,数値的考察を行った結果,主要項の足し上げだけでは十分でないことを指摘した.この結果は更なる理論的考察の必要性を指摘した点で重要である.3.重粒子生成・崩壊に対するQCD補正に関し,トップクォーク生成過程でのスピン相関の厳密な解析を1-loopレベルで行なった.輻射補正の効果が非常に小さいことを示した本研究の成果は,標準模型を超える模型のシグナルを実験結果から得る可能性という観点から極めて重要である.また,異常結合がある場合を,QCD補正も考慮して考察し,特別なスピン基底を取ることで,異常結合が観察できる可能性を指摘した.本成果は現実的観点から重要である.結果は現在,論文として執筆中である.4.重いクォークを含んだハドロンに対する非相対論的有効理論を用いたアプローチは解析的,数値的に非常に興味ある研究課題である.解析的アプローチにおける問題点,その解決方法を理論的,現象論的両側面から包括的に検討するとともに,その有効理論に基づいた格子ゲージ理論での数値解析を行い,重いメゾンであるB中間子の混合パラメータ,崩壊を考察した.CPの破れに関連し,理論的予言の精度を上げた点重要な成果である.摂動論的手法を用いた量子色力学(QCD)の研究は近年目覚しい発展を見せている.とりわけ,摂動の全次数に渡る足し上げによって,かつては摂動論的アプローチでは説明不可能と思われていた物理的現象,領域が取り扱える可能性が検討されている.本研究では,核子のスピン構造に関連して興味深い偏極深非弾性散乱過程のブジョルケン変数が小さな領域での構造関数の振る舞いを調べた.先ず摂動の全次数での足し上げの可能性を検討し,その結果を用いて数値的考察を行った.結果は主要項の足し上げだけでは十分でないことが明らかになった.将来,高エネルギーの実験が計画されており,我々の結果は更なる理論的考察の必要性を指摘した点で重要である.一方,低エネルギーでの実験結果を理解する上で高次ツイスト演算子の寄与は重要である.しかしこの問題に関しては,実験精度が悪かったこともあり,理論的考察はあまり多くされていなかった.そこで本研究では高次ツイスト演算子に対する輻射補正の問題にも取り組み,理論的定式化を行うと共に,最低次での具体的計算も行った.今後期待できる精度の高い実験結果を解析する理論的基盤を与える事ができた.トップクォーク生成過程で,そのスピン相関は模型を識別する上で非常に有益な情報を与えてくれるものと期待されている.標準模型の枠内でQCD補正を考慮したスピン相関の計算も行った.結果は現在論文として執筆中である.重いクォークを含んだハドロンに対する有効理論は,解析的数値的に理論を調べる上で非常に興味ある研究対象である.有効理論に基づいた格子ゲージ理論での数値解析を行い,重いメソンの崩壊定数を求めた.結果を解析的なアプローチと比較検討する作業は現在進行中である.標準模型の検証ならびにそれを越える模型の手がかりを得るという観点から量子色力学(QCD)の研究は摂動,非摂動両側面から近年目覚しい発展を見せている.

中でも,近い将来実験が計画されているハドロンの新しい構造関数に関する考察,トップクォークに代表される重いクォークを含む系に対する摂動,非摂動的取扱の進展が特筆される.本研究では先ず前年度からの成果も踏まえ,高次ツイスト演算子の理論的取扱を整理し,実験で測定可能な新しい構造関数の分類,理論的予言を総括することを試みた.成果はProgress of Theoretical Physicsに「Polarized Structure Functions in QCD」のタイトルで総合報告として公表した(研究発表(2)).重粒子,重中間子生成・崩壊に対するQCD補正に関しては,トップクォーク生成過程でのスピン相関の厳密な解析を1-loopレベルで行なった(研究発表(1)).スピン相関は模型を識別する上で非常に有益な情報を与えるものと期待されているが,輻射補正まで考慮した解析は少なく,輻射補正の効果が非常に小さいことを示した本研究の成果は,標準模型を越える模型のシグナルを実験結果から得る可能性という観点から極めて重要である.更に,重いクォークを含んだハドロンに対する非相対論的有効理論を用いたアプローチは解析的,数値的に非常に興味ある研究課題である.そこで解析的アプローチにおける現在の問題点,その解決方法を理論的,現象論的両側面から包括的に検討するとともに,その有効理論に基づいた格子ゲージ理論での数値解析を行い,重いメソンであるB中間子の崩壊を考察した(研究発表(3)).解析的なアプローチで得られた知識,処方を格子ゲージ理論に拡張し,摂動的および非摂動的考察の融合作業は現在進行中である.標準模型を越える模型の手がかりを得るという観点から,量子色力学(QCD)の予言精度を上げるべく,摂動,非摂動両側面から様々な研究がなされている.中でも,RHICに代表される新しい実験計画を念頭に置いたハドロン構造に関する考察,トップクォークに代表される重いクォークを含む系に対する摂動,非説動的取扱の研究は近年着実な成果を上げている.本研究では,前年度からの成果を踏まえ,実験で測定可能な新しい構造関数の分類,理論的予言を総括した(研究発表1)).理論的問題の解決と共に,理論的結果を測定値と比べる時の問題点注意点を指摘した.現在は,より現実的なRHIC実験を念頭に,QCD補正を考慮した電弱過程を考察中である.重粒子,重中間子生成・崩壊に対するQCD補正に関しては,昨年トップクォーク生成過程でのスピン相関の厳密な解析を1-loopレベルで行なったが,本年は異常結合がある場合を,QCD補正も考慮して考察した.特別なスピン基底を取ることで,QCD補正を考慮しても異常結合が観測できる可能性を指摘した.異常結合を想定した類似な研究は既に多々あるが,QCD補正も考慮した解析は無く,本成果は現実的観点から重要である.結果は現在,論文として執筆中である.重いクォークを含んだハドロンに対する非相対論的有効理論を用いたアプローチは解析的,数値的に非常に興味ある研究課題である.昨年に引続き,解析的アプローチにおける問題点,その解決方法を理論的,現象論的両側面から包括的に検討するとともに,その有効理論に基づいた格子ゲージ理論での数値解析を行い,重いメソンであるB中間子の崩壊を考察した(研究発表2-3)).CPの破れに関連し,理論的予言の精度を上げた点重要な成果である.
ヒドラの発生を制御するペプチドの大規模スクリーニングと機能解析

淡水の腔腸動物ヒドラから発生に関与するペプチド性シグナル分子を網羅的に単離同定するプロジェクトを推進した。その結果、約300のペプチドを単離し、120についてアミノ酸配列を決定した。現在までに、15画分中4画分の単離を終えた。興味あるペプチドとして、以下のものを得た。上皮ペプチド:Hym-323とHym-346。両者ともヒドラ体軸に沿う位置価に影響を及ぼし足部形成を促進するモルフォジェン様ペプチドである。アミノ酸配列、遺伝子、抗体の解析からこれらは全く異なったペプチドであった。これらの遺伝子の正常および再生ヒドラにおける発現を解析した。正常ヒドラで、Hm-346は足部内胚葉上皮に特異的に発現するが、同時に触手基部でも強い発現が見られた。このことはHym-346は触手形成に関わる可能性を示唆する。足部再生においては、Hym-346は初期に発現を開始し足部形成後も発現を続ける。このことはHym-346が足部形成だけでなく維持にも必要なことを示す。一方、Hym-323は足部形成中ずっと発現を続け、成熟した足ができて初めて発現を停止する。従って、Hym-323は足部形成に必要だが、維持に不要であることを示唆する。また、新規のペプチドHym-301は14アミノ酸残基からなり分子内S-S結合をもち、C-末端がアミド化したペプチドである。この遺伝子および抗Hym-301抗体を用いた発現、局在解析から、Hym-301は頭部外胚葉上皮細胞に特異的に存在する上皮ペプチドで、Hym-301をヒドラに与えると触手形成が促進され、逆にRNAiによる遺伝子発現を阻害すると触手形成が抑制された。このことからHym-301は触手形成に関わるペプチドであると結論した。C-末端がアミド化したペプチドで形態形成に関わる例は本研究が最初である。一方、神経ペプチドとしては、神経分化を正に制御するHym-355を得、上皮ペプチド族PW peptidesとの拮抗作用で、神経集団を一定に保つフィードバックループを形成することが明らかになった。その他、筋収縮を司る神経ペプチドを2種も同定した。淡水の腔腸動物ヒドラから発生に関与するペプチド性シグナル分子を大規模かつ組織的に分離同定するプロジェクトを進めている。本年度は以下のペプチドにつき詳細な機能解析、抗体作成、遺伝子分離をおこなった。1.ヒドラ足部形成活性化ペプチド2種(Hym-323とHym-346):ヒドラの足部形成を促進する2種(それぞれ16と20アミノ酸残基からなる)を同定した。これらのアミノ酸配列は全く異なっているが、いずれも、足部再生の促進、足部位置情報の変更をもたらす。これらに対する抗体を用いた免疫組織化学染色により、2種のペプチドは共に上皮細胞に局在すると示唆された。また、Hym-323をコードする遺伝子断片を分離したが、Hym-323をコードする部分は1転写産物に1コピーしかないと考えられた。2.ヒドラの神経分化を制御するペプチド:ヒドラの神経細胞は多能性間幹細胞から分化するが、その調節機構はフィードバックと考えられている。本研究で、神経分化を負に調節する4種のペプチドからなるPWファミリー(アミノ酸残基6-8)を同定した。抗PWペプチド抗体を用いた免疫組織化学染色の結果、ペプチドは上皮細胞に局在することが示唆された。一方、神経分化を正に制御するペプチド、Hym-355(アミノ酸9残基)も同定した。これはC-末端がアミド化されており、抗Hym-355抗体を用いた免疫組織化学染色の結果から神経ペプチドであることが示された。Hym-355PWペプチドを同時に作用させると、それぞれの効果が消失することから、これらのペプチドが拮抗的に神経分化を制御していると考えられた。

この遺伝子および抗Hym-301抗体を用いた発現、局在解析から、Hym-301は頭部外胚葉上皮細胞に特異的に存在する上皮ペプチドで、Hym-301をヒドラに与えると触手形成が促進され、逆にRNAiによる遺伝子発現を阻害すると触手形成が抑制された。このことからHym-301は触手形成に関わるペプチドであると結論した。C-末端がアミド化したペプチドで形態形成に関わる例は本研究が最初である。一方、神経ペプチドとしては、神経分化を正に制御するHym-355を得、上皮ペプチド族PW peptidesとの拮抗作用で、神経集団を一定に保つフィードバックループを形成することが明らかになった。その他、筋収縮を司る神経ペプチドを2種も同定した。淡水の腔腸動物ヒドラから発生に関与するペプチド性シグナル分子を包括的に分離同定するプロジェクトを進めている。本年度は,以下の実績を得た。1.新たなペプチド分子の単離;約200種のペプチドを精製単離し,90種についてアミノ酸配列を決定した。2.ヒドラ足部形成活性化ペプチドHym-323とHym-346の詳細な機能解析:2ペプチドともヒドラ体幹の位置価を下げることで,足部化を促進する結果を得た。3. Hym-323とHym-346をそれぞれコードする遺伝子の単離とその発現パターン:共に全長cDNAをクローン化し,塩基配列の決定を行うと共に,in situ hybridization法を用いて発現パターンの解析を行った。Hym-323とHym-346共にそれぞれの前駆体タンパクに1コピーのみコードされていた。Hym-323は体幹のほぼ全域の上皮細胞で,一方,Hym-346は足部と触手の内胚葉上皮で発現が見られた。触手での発現については解析中である。4.ヒドラの神経分化を正に制御する神経ペプチドHym-355の詳細な解析とその遺伝子クローニング:Hym-355は神経に由来し,神経分化の初期過程を阻止することが明らかになった。遺伝子のクローニングとその発現パターンの解析からも,頭部と足部の神経で強く発現するペプチドであり,神経分化の正のフィードバックシグナルと示唆された。1.新たなペプチド分子の単離:約150種のペプチドを精製単離し,60種についてアミノ酸配列を決定した。2.ヒドラ足部形成活性化ペプチドHym-323の詳細な機能解析:足部形成をペルオキシダーゼ活性で調べる方法を導入し,定量的なアッセイ法を確立した。この方法でも,Hym-323の足部形成促進活性が確認された,また,Hym-323に対する抗体を作成し,ペプチドの組織内局在を調べた結果,遺伝子の発現とよく対応し,触手,口丘先端部及び足盤を除くほぼ全域に存在する。3.ヒドラの神経細胞は常に幹細胞から分化し,組織のターンオーバーとともに捨てられてゆく。しかし,体内での神経細胞の密度は一定に維持されている。この様な神経集団のホメオスタシスを制御する分子として,神経ペプチドHym-355と上皮ペプチドPW族を同定した。これらのペプチドの働きを詳細に解析した結果,これらのベプチドのバランスで神経のホメオスタシスが一定に保たれると結論した。
プラントオペレータ概念のビジュアライゼーションと分散意思決定支援に関する研究

大規模・複雑化の進むプラント運転においては,空間的・時間的さらにはバックグラウンドとなる専門知識が分散した環境の下での,複数オペレータによる協調的な運転監視が通常である.このような分散意思決定環境下では,個々のオペレータの有する概念知識と意思決定の相互共有の促進が鍵になる.本研究ではまず初年度において,意思決定分析手法の一つであるインフルエンス・ダイアグラムを用いたし尿処理プラントの知識ベース型制御器の制御則集合の導出法について提案を行った.まず一般的なセンサ入力に基づく制御系のモデルを示し,ダイアグラム上での確率推論を実行して得られる解をルール化することによって制御則集合の合理的な導出が可能になることを示し,し尿処理プラントの知識ベース型制御系設計の問題に適用して複数プロセスの協調を実現のための制御則が合理性規範に基づいて導出できることを示した.またオペレータの把握する「曖昧な概念」を,多面的・多階層(抽象度のマルチレベル)の構造(冗長性)を有する概念としてオペレーションデータや対象システムの履歴データから自動生成する手法を開発し,意思決定支援技術として応用した.次年度は前年度の成果に基づき,以下の2つのテーマについて研究を行った.一つはユーザの挙動を観察するなかから人間の認識やシステムの状態に適合した形での情報の選別や発見を行なう動的概念形成システムの提案で,必要情報を非関連情報から選別しながら概念を形成することのできる属性選別機能を付加した概念形成手法と既存の属性集合から構成的(constructive)により効率的なタスク解決に有効に働く新たな情報を発見する遺伝的アルゴリズムを用いた新属性創出アルゴリズムからなる.2つめのテーマとしてプラントオペレータへのアソシエイト・システムとしてのエージェント設計に関する研究を行なった.すなわち前年度開発した手法を用いて生成したオペレータのプラントの故障に対応するタキソノミ(分類)概念を有するエージェントで,これは刻々と変化するプラント状態から自律的に診断モデルを構築して対応策を講じることができるモード(ヒューマン・アウト・オブ・ザ・ループ)と,オペレータに情報を提示して判断を委ねるモード(ヒューマン・イン・ザ・ループ)の両モードを備える.このようなエージェントが,異常発生時のように応答までの厳しい時間制約が存在する下で,前者に対しては診断モデルの合成を異なる近似レベルで行うことで求解に要する計算負荷を回避し,また後者に対してはオペレータのおかれている状況の認識に基づいて支援情報を出し分けるための提示情報管理(ディスプレイ・マネジメント)を徹底することで,ヒューマン・フレンドリィなインターフェース設計を可能にするための資源制約下推論の定式化を行なった.大規模・複雑化の進むプラント運転においては,空間的・時間的さらにはバックグラウンドとなる専門知識が分散した環境の下での,複数オペレータによる協調的な運転監視が通常である.このような分散意思決定環境下では,個々のオペレータの有する概念知識と意思決定の相互共有の促進が鍵になる.本研究ではまず初年度において,意思決定分析手法の一つであるインフルエンス・ダイアグラムを用いたし尿処理プラントの知識ベース型制御器の制御則集合の導出法について提案を行った.まず一般的なセンサ入力に基づく制御系のモデルを示し,ダイアグラム上での確率推論を実行して得られる解をルール化することによって制御則集合の合理的な導出が可能になることを示し,し尿処理プラントの知識ベース型制御系設計の問題に適用して複数プロセスの協調を実現のための制御則が合理性規範に基づいて導出できることを示した.またオペレータの把握する「曖昧な概念」を,多面的・多階層(抽象度のマルチレベル)の構造(冗長性)を有する概念としてオペレーションデータや対象システムの履歴データから自動生成する手法を開発し,意思決定支援技術として応用した.次年度は前年度の成果に基づき,以下の2つのテーマについて研究を行った.一つはユーザの挙動を観察するなかから人間の認識やシステムの状態に適合した形での情報の選別や発見を行なう動的概念形成システムの提案で,必要情報を非関連情報から選別しながら概念を形成することのできる属性選別機能を付加した概念形成手法と既存の属性集合から構成的(constructive)により効率的なタスク解決に有効に働く新たな情報を発見する遺伝的アルゴリズムを用いた新属性創出アルゴリズムからなる.2つめのテーマとしてプラントオペレータへのアソシエイト・システムとしてのエージェント設計に関する研究を行なった.すなわち前年度開発した手法を用いて生成したオペレータのプラントの故障に対応するタキソノミ(分類)概念を有するエージェントで,これは刻々と変化するプラント状態から自律的に診断モデルを構築して対応策を講じることができるモード(ヒューマン・アウト・オブ・ザ・ループ)と,オペレータに情報を提示して判断を委ねるモード(ヒューマン・イン・ザ・ループ)の両モードを備える.このようなエージェントが,異常発生時のように応答までの厳しい時間制約が存在する下で,前者に対しては診断モデルの合成を異なる近似レベルで行うことで求解に要する計算負荷を回避し,また後者に対してはオペレータのおかれている状況の認識に基づいて支援情報を出し分けるための提示情報管理(ディスプレイ・マネジメント)を徹底することで,ヒューマン・フレンドリィなインターフェース設計を可能にするための資源制約下推論の定式化を行なった.原子炉プラントを始めとして,大規模・複雑化の進むプラント運転においては,空間的・時間的さらにはバックグラウンドとなる専門知識が分散した環境の下での,複数オペレータによる協調的な運転監視が通常である.このような分散意思決定環境下では,個々のオペレータの有する概念知識と意思決定の相互共有の促進が鍵になる.本研究では,意思決定分析手法の一つであるインフルエンス・ダイアグラムを用いたし尿処理プラントの知識ベース型制御器の制御則集合の導出法について提案を行った.まず一般的なセンサ入力に基づく制御系のモデルを示し,ダイアグラム上での確率推論を実行して得られる解をルール化することによって制御則集合の合理的な導出が可能になることを示した。

次に,提案手法の現実的な応用として,以上の手法をし尿処理プラントの知識ベース型制御系設計の問題に適用し、複数プロセスの協調を実現のための制御則が合理性規範に基づいて導出できることを示した.またオペレータの把握する「曖昧な概念」を,多面的・多階層(抽象度のマルチレベル)の構造(冗長性)を有する概念として,オペレーションデータや対象システムの履歴データからのコンピュータによる自動生成とビジュアライゼーション(概念の顕在化)技術の確立を目指して,人工知能の機械学習における教師なし機能学習手法として知られる概念クラスタリングの手法を,教師データとして与えられたプラントで観測される多数のプロセス変数の時系列データに対して適用し,プラント状態の概念カテゴリの自動生成を行った.ここで入力となる教師データとしては,時間に伴う各種変数の変化量や変化方向によって離散化された状態記述の系列であるが,本研究では,これらの教師データから,類似の複数の状態からこれらを包含する一般記述としての状態概念,ならびにこれら状態概念の間の遷移パターンを帰納的に学習して,プラントの故障に対応する概念カテゴリを,多面的・多階層(抽象度のマルチレベル)の構造を有した概念として生成し,これに基づいてオペレータの熟練度や経験,タスク環境(緊急性の違い)に依存した情報の能動的・選択的提示を可能にするためのシステムを備品のエンジニアリングワークステーション上で開発した.昨年度までの成果を継承し,大規模・複雑化の進むプラント運転における意思決定支援技術として、個々のオペレータの有する概念知識と意思決定の相互共有の促進を実現する技術について研究を行なった.すなわち「曖昧な概念」を,多面的・多階層(抽象度のマルチレベル)の構造(冗長性)を有する概念として,オペレーションデータや対象システムの履歴データからのコンピュータによる自動生成とビジュアライゼーション(概念の顕在化)技術の確立を核として以下のような研究を行なった.1)進化型計算によるユーザ挙動の観察に基づく概念の洗練化ユーザの挙動を観察するなかから人間の認識やシステムの状態に適合した形での情報の選別や発見を行なう動的概念形成システムを提案を行なった.この手法は,必要情報を非関連情報から選別しながら概念を形成することのできる属性選別機能を付加した概念形成手法と既存の属性集合から構成的(constructive)により効率的なタスク解決に有効に働く新たな情報を発見する遺伝的アルゴリズムを用いた新属性創出アルゴリズムを用いた新属性創出アルゴリズムからなる.さらに,実環境として,プラントッペレーション環境を取り上げ,この動的概念形成手法を使った知的支援について検討を行なった.
英語学習において日本人学習者が用いる学習方略の調査票開発とモデル構築に関する研究

1日本人EFL学習者の英語学習における学習方略の調査票の開発について日本人EFL学習者が外国語(英語)を学習するときに用いている学習方略を調査するための調査項目を選定するため、欧米で開発された英語学習における学習方略の調査項目50項目(Oxfordのthe Strategy Inventory for Language Learning(SILL)Ver.7.0(ESL/EFL))と著者による先行研究の結果を参考に選択した項目19項目、その他著者の考案した項目などを加えて合計100項目を対象に、日本人が対象者である場合に適当であるかどうかを確認した。1996年4月に国立大学1年生計189名を対象に調査を実施し、因子分析により検討した。その結果5因子が抽出され、それぞれ因子負荷量の多い順に4項目ずつを選び、最終的に計20項目を選択した。2日本人EFL学習者が英語学習において用いている学習方略について1997年7月に公立高校3年生151名を対象に本調査を実施し、最終的に学習方略として4因子を抽出した。つまり、「因子I:コミュニケーション志向、因子II:積極的心構え、因子III:英文学習、因子IV:英単語学習」である。これら4因子は日本人を対象とした先行研究においても報告されているように(Watanabe,1991)、欧米での研究結果とは異なる結果であった。本研究でも参考とした欧米でESL/EFS学習者を対象とした英語学習における方略を測定するために、Oxfordにより開発された調査票SILLが基づいている分類とは完全に一致していなかった。むしろ、Oxfordの6分類のうち特に認知方略とメタ認知方略が組み合わされて、それぞれの4因子が成り立っていることが明らかになった。
一斉指導で活用できる算数障害児童生徒に有効な教材の開発と指導法に関する研究

本研究の成果は,大きくは次の3点である。(1)質問紙調査及び訪問調査により,小中学校の通常学級及び高校に在籍している算数障害児童生徒への指導の現状と課題の把握及び学習上の困難性を明らかにした。(2)その結果を受けて,1算数障害児童生徒を含むすべての児童生徒を対象にした支援と,2算数障害児童生徒を対象にした個別の支援に分けて捉え,それら2つの観点からの教材と指導法を開発した。(3)開発した教材と指導法を研究協力校のもとで実施し有効性を検証した。その結果,開発した教材と指導法は,算数障害児童生徒の数学的な知識や技能の習得と数学的な見方・考え方及び数学的な態度の向上に効果があることなどが示唆された。算数障害児童生徒への算数数学の授業での一斉指導における支援について,昨年度の調査研究の結果をもとに,1算数障害児童生徒を含むすべての児童生徒を対象にした支援と,2算数障害児童生徒を対象にした個別の支援に分けて捉え,それら2つの観点からの教材と指導法を開発した。1算数障害児童生徒を含むすべての児童生徒を対象にした支援の観点では,算数・数学の教科書に取り入れられているユニバーサルデザインを生かした教材と指導法を提案した。算数・数学の教科書に取り入れられているユニバーサルデザインの項目の抽出と分類整理を行い,算数障害児童生徒の学習におけるつまずきに応じた算数・数学の教科書に取り入れられているユニバーサルデザインを活用した教材と指導法を実践協力校で検討した。2算数障害児童生徒を対象にした個別の支援の観点では,ICTを活用した(1)視覚的指導アプローチと(2)多様な表現による指導アプローチにより,算数障害児童生徒への補償教育的指導アプローチを取り入れた個別の支援を考慮した教材と指導法を提案した。(1)視覚的指導アプローチでは,問題場面を図やグラフで表現し視覚的な理解を支援することを意図して開発を行った。(2)多様な表現による指導アプローチでは,図や式,グラフ,数値,ことばなどの複数の数学的な表現を関連付けるように指導を行うことで数学的な意味や概念の理解を支援することを意図して開発した。本研究で提案した教材と指導法を実践協力校において実践し,その効果を分析した結果,認知特性のアンバランスによる図形問題や文章題の混乱の低減,数学的な見方・考え方・態度の向上,学習意欲の向上などの効果があることが示唆された。今後の課題は,児童生徒のつまずきや特性に応じた教材と指導法をさらに開発し,それらを分析・整理することである。小中学校の通常学級及び高校に在籍している算数障害児童生徒への指導の現状と課題の把握及び学習上の困難性を明らかにするために以下の研究を行った。1.特別支援教育に関する研究指定等を受けている小中高校を対象に質問紙調査を実施した。2.質問紙調査の結果をもとに,算数障害児童生徒への支援を比較的多く行っていると考えられる学校を選定し,学校訪問及び授業観察を行った。3.算数障害に関する文献及び先行研究,学会の口頭発表等の調査をした。これらの結果,1.算数障害児童生徒への指導について,小中学校では,個別指導,通級指導,補充指導,支援員等ともに取り入れられている学校が多く,高校では多くの学校で取り入れられているのは補充指導のみであり小中学校に比べ支援が遅れていると考えられる。2.算数障害児童生徒への一斉指導における支援について,(1)算数障害児童生徒を含むすべての児童生徒を対象とした支援と,(2)算数障害児童生徒を対象とした個別の支援の2種類があり,多くの学校では(1)のすべての児童生徒を対象とした支援(例えば,スモールステップの指導,視覚的な教材の活用,構造化されたプリントの活用など)を複数取り入れた指導が行われていることが明らかとなった。一方,(2)の個別の支援はあまり行われておらず,補償教育的アプローチの考え方を取り入れた個別の支援を考慮した教材や指導法の開発が課題であることが示唆された。3.算数障害児童生徒の学習上の困難性としては,数的経験の不足,数学的な見方・考え方・態度の習得の遅れ,こだわりからくる特定の解法や特定の数学的な見方・考え方・態度への固執性,認知特性のアンバランスによる図形問題や文章題での混乱などが同定された。算数障害児の指導の調査結果を受けて開発した教材と指導法をもとに,具体的な指導アプローチを提案し,実践協力校のもとでその効果を検証した。一斉指導における補償教育的指導の考え方を取り入れた個別の支援を考慮した指導アプローチとして,ICTを活用した1多様な表現による視覚的な指導アプローチと2表現変更による発展的探究の指導アプローチを提案した。また,1と2の指導アプローチで使用するICT教材やワークシート等は,教科書のユニバーサルデザインと同様の配慮(特に,画面の構造化,CUD,スモールステップの原則等)をして作成した。

1多様な表現による視覚的な指導アプローチでは,動点問題及び旅人算等を題材に問題場面を動的に視覚化するICT教材を作成し活用した。ICT教材は,問題場面をグラフ表示,線分図表示,状況表示等の多様な表示方法を対象児の認知特性によって選択・表示することができる。検証授業の結果,1の指導アプローチは,対象児の問題場面の理解を支援することができ,彼らの数学的な知識・技能の習得や数学的な見方・考え方の育成を促進できる可能性が示唆された。2表現変更による発展的探究の指導アプローチでは,問題状況を視覚的に表現したグラフや図形,図等を動かし,問題状況や問題文,解答がどう変化するかを発展的に探究する。検証授業の結果,2の指導アプローチは,対象児の創造性の育成や数学観や学習態度の変容に効果的である可能性が示唆された。1と2の検証授業では,電子黒板は学級全体での教材の共有に,タブレットは対象児が個別に活用することで,一斉指導の中で個別に配慮することができた。検証授業を通して,算数数学学習における算数障害児のつまずきを捉える観点として,学習内容に関するつまずきと学習活動に関するつまずきの2つの観点が見出され,それらのつまずきの関連を考慮する必要があることが明らかとなり今後の課題として残った。数学教育学算数障害児童生徒へのつまずきに応じた支援を2つの観点から提案し,それぞれの観点から教材と指導法を開発した。開発した教材や指導法を実践協力校での実践をもとにその効果を検討することができた。しかし,実践による検証については,校種に偏りがでたが,教師へのインタビュー調査などによりそれを補うことができた。その他については,研究計画通りに進んでいる。質問紙調査では,中学校の回収率が小学校及び高等学校よりも低く,調査としてはやや信頼性に欠けると考えられるが,中学校を対象に学校訪問及び授業観察を行うことで,信頼性を補うことができた。前年までの研究結果を受けて,今後は次の方針で研究を推進する。1.前年までに開発した算数数学の領域以外の領域について,(1)教科書のユニバーサルデザインの活用と(2)ICTの活用の2つの観点から,児童生徒のつまずきと特性に応じた教材と指導法を開発する。2.開発した教材と指導法を実践協力校で実践し,有効性を検証する。3.算数障害児童生徒への一斉指導における支援(教材と指導法)を分類整理し体系化する。研究結果を受けて,今後は次の方針で研究を推進する。(1)算数障害児童生徒への一斉指導における支援として,補償教育的アプローチの考え方を取り入れた個別の支援を考慮した教材や指導法を開発する。(2)開発にあたっては,算数障害児童生徒の学習上の困難性として同定された,数的経験の不足,数学的な見方・考え方・態度の習得の遅れ,こだわりからくる特定の解法や特定の数学的な見方・考え方・態度への固執性,認知特性のアンバランスによる図形問題や文章題での混乱などを改善することに配慮する。(3)研究協力校での実践を行い,PDCAサイクルで開発を行う。該当なし
イオンビームアシスト法によるBi系高温超伝導単結晶配向薄膜の低温成長

本研究では低温で良質のBi系高温超伝導薄膜を作成するために、イオンビームスパッタ法にイオンアシスト法を付加した成膜法を試みた。まずイオンアシストイオンビームスパッタ薄膜作成装置を自作した。真空チェンバーの中にスパッタ用イオンガン、アシストイオンガン、ターゲットホルダー、基板ホルダーを配置し、それぞれの位置関係を変えられるようにした。基板はハロゲンランプによって800°Cまで加熱できるようにし、近傍に酸素ガス導入管を配置した。チェンバーには拡散ポンプ排気系を接続した。この装置によってBiSrCaCuO系薄膜を作成し、基板温度(Ts)と酸素分圧(P)依存性を調べた。P=1×10^<-4>Torrのとき、Ts=600-700°CではBiとCuが大きく不足し薄膜は絶縁性であった。その原因はBi_2O_3とCuOの蒸発である。X線回折のピークは認められなかった。P=3×10^<-4>Torrのとき、Ts=600°Cでは薄膜はCu不足で絶縁性、650°Cでは薄膜の抵抗率は数Ωcm,700°CではBi不足のために数十Ωcmであった。X線回折ピークは認められなかった。同じP=3×10^<-4>Torrで成膜中にO+アシストイオンを照射した場合は、Ts=600°CではCu不足のために絶縁性、650°Cでは数Ωcmで、両者にはわずかに2201相の回折ピークが現れた。700°Cでは数Ωcmで最も導電性が良く2201相に強い回折ピークが現れた。650°Cと700°Cの薄膜は2212組成に近かった。まとめると、700°Cのような高温ではBi_2O_3の蒸発を抑えるためにもっと高い酸素分圧が必要である。しかしアシストイオンは表面マイグレーションを促進して結晶成長を助け、Biを有効に膜内に取り込ませ、活性な酸素イオンによって酸化反応を助長する。アシストイオンを照射した薄膜を800°Cでアニールすると、2201相と2212相の回折ピークが現れ、650°C薄膜では2201ピークが強いが700°C薄膜では2212ピークの方が強かった。これらは共に4端子測定によって超伝導転移が認められ、オンセット温度は650°C薄膜では79K、700°C薄膜では91Kであった。アシストイオンを照射しない薄膜は同じアニールをしても同様の転移は認められなかったのでアシストイオンの結晶成長時の潜在的な効果が確認された。今後、酸素分圧とアシストイオンビームの最適化を図れば、in situでの超伝導薄膜の作成が期待できる。

今後、酸素分圧とアシストイオンビームの最適化を図れば、in situでの超伝導薄膜の作成が期待できる。BiSrCaCuO系の高温超伝道薄膜を低温で形成するために以下の実験を行った。1.真空排気系を組み立て、真空チェンバ-を作成した。2.イオンガンと電源(エドワ-ズ製)を購入し、チェンバ-内に取り付けた。3.ステンレス製の継ぎ手配管によってArやO_2などのガス導入系を設置し、電流導入端子(イオンガン、ランプ加熱、熱電対など)を取り付けた。4.BiSrCaCuO系2212およびBi(Pb)SrCaCuO系2223のバルクタ-ゲットをプレス成型して(20mmφ×3mm厚)電気炉で焼成した。Pbは530%(Bi比)までの5種類を準備した。5.タ-ゲットおよび基板ホルダ-をステンレスで作成し、基板加熱用のハロゲンランプを2個(各600W)設置した。6.チェンバ-内に酸素ガスを導入し、圧力を10^<ー3>Torrに保って、加速エネルギ-1.5keVでArイオンビ-ムを発生させ、タ-ゲットをスパッタしてBi系の薄膜を作成した。7.膜厚分布を調べた結果、MgO基板をタ-ゲットに5mmまで近付けると、10mm角の基板内でほぼガウス型に分布していた。イオンビ-ムの反射角上で膜厚が最大を示した。50mmまで離すとほぼ均一な膜厚分布を得た。8.加速エネルギ-を8keVまで増大していくと、成膜速度は増大したが、膜厚分布や組成比はあまり変化しなかった。9.基板温度が700°C以下では薄膜はアモルファスに近く、透明感のある暗黒色で電気伝導を示さなかった。10.700°Cでは薄膜は金属的で、X線回折の結果、c軸長が24A^^°の相と30A^^°の低Tc相(2212)の混在した膜が得られた。EDXで組成比を調べると、Biが平均20%程度不足することがわかった。11.その他に不純物相としてCuOやCa_2CuO_3なども検出された。12.これらの薄膜を880°Cで酸素中アニ-ルすればc軸配向した低Tc相がほぼ単相で得られ、転移温度のオンセットが84K、ゼロ低抗温度が77K付近であることがわかった。13.基板温度700°Cの薄膜の低磁場非共鳴マイクロ波吸収を測定した結果、77Kでわずかに吸収が見られたので微小部分では超伝導相が形成されていると思われる。14.880°Cでアニ-ルした薄膜ではマイクロ波吸収が大きくなり、超伝導相の体積が増大していることがわかった。スパッタイオンガン(平成2年度購入)に次いでアシストイオンソ-ス(イオンテックB13、100ー3650ev)を購入し、真空チェンバ-内に取り付けた。このイオンソ-スの低エネルギ-限界を下げるためにメッシュ電極を取り付けた。基板面へのスパッタ粒子の入射方向やアシストイオンの入射方向および距離を自由にセットできるように工作した。均一高温加熱を得るためにランプホルダ-に反射板を取り付けた。拡散ポンプを大型(6インチ)のものに取り替え、バタフライバルブを設置した。2個のイオンガンを同時に放電させるために、イオンガスや雰囲気酸素ガスの流量とバタフライバルブの開閉調節および放電電圧の調節を行った。1.5keVのArイオンでBi系2212タ-ゲットをスパッタしてBi系の薄膜を作成し、組成転写を調べている。シングルイオンビ-ム法ではタ-ゲットー基板間臨離が近いときは反射スパッタイオンによる成長薄膜の再スパッタ効果のために特にBiの不足が大きい。しかしタ-ゲットー基板間距離を離してこの再スパッタをなくしてもまだBiが不足する。その原因は調査中である。
電気けいれん療法の治療効果メカニズムにおけるグリア血管複合体の関与

電気けいれん療法(ECT; electroconvulsive therapy)は、薬物抵抗性・難治性の精神疾患に有効な身体療法であるが、その効果発現メカニズムは未解明である。本研究は、ECTの治療効果はグリア血管複合体の形成異常の是正を介して発現するという作業仮説のもと、精神疾患様の異常行動とグリア血管複合体の形成異常を呈するGunnラットにECTを施行し、精神疾患様の異常行動の改善と、グリア血管複合体の形態的および機能的変化の相関を詳細に検討する。
地方分権と地方政府の財政責任

地方分権を推進する上で根本的に検討すべき地方歳入について実証的な研究を行った。歳出と歳入のギャップが地方分権を遂行する上で大きな障害となることが、既に多くの論者によって指摘されてきているが、これを解消するようなシステムはまだ本格的には検討されていない。そこで本研究では地方分権を達成するための地方歳入のあり方について、地方税体系および国から地方への移転について現実のデータを用いたシミュレーションを行うことにより検討した。その結果、地方税のウエイトを高めることは、一般的に、地方間の歳入格差を拡大し、これを調整するために地方交付税等の国からの移転を高めることは、格差縮小に有益であるが、地方政府が財政責任を果たすためのインセンティブを削ぐ可能性が指摘できる。このような弊害を可能な限り防ぐためには、1)地方政府の行う行政についての規制緩和が必要であり、2)行うべき行政に関して、ニュー・パブリック・マネジメント的手法により地方政府の業務を現在より縮小し、可能な限り民間的な経営手法を取り入れること、最低限必要な歳入に関しては、3)地方政府が料金あるいは税で徴収するかの自由度を高める必要があり、4)地方税については、それぞれの独自性を発揮できる税制度が必要である、との結論を得た.地方分権を推進する上で根本的に検討すべき地方歳入について実証的な研究を行った。このような弊害を可能な限り防ぐためには、1)地方政府の行う行政についての規制緩和が必要であり、2)行うべき行政に関して、ニュー・パブリック・マネジメント的手法により地方政府の業務を現在より縮小し、可能な限り民間的な経営手法を取り入れること、最低限必要な歳入に関しては、3)地方政府が料金あるいは税で徴収するかの自由度を高める必要があり、4)地方税については、それぞれの独自性を発揮できる税制度が必要である、との結論を得た.地方政府の財政責任の観点から、地方交付税制度について研究を行った。地方交付税は日本の政府間関係において、国から地方への移転として重要な役割を果たすものであり、諸外国に例を見ないほどの大規模な移転が現実に行われていることを明らかにした。この制度により、地方間の財源の均等化がかなりの程度達成されたが、一方では地方政府の財政責任を不明確にするという副作用も生じさせてきた。地方政府の自立的な意志決定を重視すべき地方分権下においては、このような意味での財政責任の不明確さが現在よりもっと大きな問題となることは確実であり、地方間の最低限の財源配分を行いつつ、財政責任を地方政府に果たさせるために、地方交付税がどのように変わるべきかについても研究を行った。研究結果から、以下に纏めるように、4つの観点からの改革が必要である。1.国庫補助負担金のみではなく、地方交付税の一部についても地方税に振り替えることが必要である。2.基準財政需要額については、算定の簡素化と決定プロセスの分かりやすさが必要であり、国が財源を保障すべき最低限の行政とそれ以外の行政を峻別することが必要である。3.財源保障する行政のコストを正しく評価するという前提の下で、留保財源を大幅に縮小すべきである。4.交付税のうちの財政調整部分については、財源不足額に比例しないような配分方式にすることが最低限必要であるし、地方で当該地方政府が責任を持って財源調達することのできるような地方税制上の自由度や、財源が調達できない際には行政を実施しないあるいは現在と異なった形で行政を行うことを選択できるような規制緩和も必要である。国から地方への移転のうちで現在最も重要な位置を占めると思われる地方交付税交付金の使途について個票を用いた詳細な研究を行った。具体的には、個別地方団体の歳出決算額と交付税制度上算定されている基準財政需要額を歳出項目別に対比させることによって、交付税の想定通り支出されているか否かの検証を実証的に行った。その結果、暫定的な結論であるが、当該地方公共団体が位置する地域により歳出構造が大きく異なるとの興味あるファクト・ファインディングが得られた。これらの結論は、今のところ、実証研究の対象とした地方公共団体および対象とした歳出費目についてのみいえることであるが以下のようになる。つまり、日本の平均的な地域にある地方公共団体の歳出が比較的基準財政需要額の算定通り行われているのに対し、都市部あるいは地方部にある地方公共団体の歳出は基準財政需要額の算定以上に大きい。前者の都市部については、現状からみて理解がたやすい。それは、交付税が交付されない不交付団体では交付税制度上の「超過財源」を有しているからであり、この部分の財源が投入されているからである。しかし、財源が縮小した今日では、このような歳出パターンが大幅な財源不足の大きな要因になっている。一方、後者についてはそれほど簡単ではない。

考えられる技術的な要因は、起債率の違い、補助率の差異および全体としての財政状況の差であり、より本質的な要因は地方公共団体の供給する公共支出に対する地域住民の選好であるが、これらがどの程度のウェイトでこれらの地域にある地方公共団体の歳出パターンを説明できるのかは今後の課題である。また、もう一つの課題は、研究対象とした地方公共団体の歳出構造の差異が先に述べた地域特性以外にどのような要因により規定されているかにある。地方分権を推進する上で根本的に検討すべき地方歳入について実証的な研究を行った。歳出と歳入のギャップが地方分権を遂行する上で大きな障害となることが、既に多くの論者によって指摘されてきているが、これを解消するようなシステムはまだ本格的には検討されていない。そこで本研究では地方分権を達成するための地方歳入のあり方について、地方税体系および国から地方への移転について現実のデータを用いたシミュレーションを行うことにより検討した。その結果、地方税のウエイトを高めることは、一般的に、地方間の歳入格差を拡大し、これを調整するために地方交付税等の国からの移転を高めることは、格差縮小に有益であるが、地方政府が財政責任を果たすためのインセンティブを削ぐ可能性が指摘できる。このような弊害を可能な限り防ぐためには、1)地方政府の行う行政についての規制緩和が必要であり、2)行うべき行政に関して、ニュー・パブリック・マネジメント的手法により地方政府の業務を現在より縮小し、可能な限り民間的な経営手法を取り入れること、最低限必要な歳入に関しては、3)地方政府が料金あるいは税で徴収するかの自由度を高める必要があり、4)地方税については、それぞれの独自性を発揮できる税制度が必要である、との結論を得た。
偏極原子状水素に関する共同研究(Joint Project of Study on Polarized Atomic Hydrogen)

量子効果の極めて大きい偏極原子状水素(H)は絶対零度まで気体であり、充分低温まで冷却出来ればボ-ス凝縮を起こすことが期待されるなど、この新しい量子系の基礎物性は低温物理の最も重要な問題の一つである。京都大学では、液体H面上に吸着された2次元Hの性質を調べ、2次元巨視的凝縮相(Kosteritz-Thouless転移)の達成の可能性を検討し、2次元視的凝縮相出現に今一歩の所にある。一方、Kurchatov研究所のLukashevichのグループは早くからHの研究に着手に、mm-ESRを研究手段として研究成果をあげてきた。ここ数年間はKurchatov研究所とフィンランドのTurku大学との共同研究による局所的磁場を用いた2次元Hの研究が続けられており、既に2次元巨視的凝縮相が実現している可能性を指摘している。京大とKurchatov研究所の研究は相補的であり、2次元HのシグナルをESRで直接観測することにより今まで間接的な測定から類推されてきた2次元Hの研究を飛躍的に進歩させることが本協同研究の目的である。(1)京大側が2次元偏極原子状水素の基礎物性の研究を行ない、K-T転移の最適化条件を調べた。特に、2次元Hは液体^4Hの表面励起と強く結合して吸着されているが、表面励起とバルクのヘリウムの励起との結合が弱く、それが2次元Hの冷却の限界を決めていることが判明した。(2)Kurchatov側では120140GHzのESR装置を用意した。特に、2次元H観測に適したファブリベロ-型キャビティーを開発し、低温でのテストを近く行なう予定である。(3)各グループが各段階での研究に相互に参加し、装置の設計や議論を集中的に行なった。平成9年2月3月にかけてKurchatov側の研究者が2人来日して、京大の超低温装置にESR装置を設置し、127GHzでHのシグナルを観測することに成功した。ESRによる2次元Hの直接観測の共同研究をH9年度も継続して、K-T転移の探索を行う。京都大学では、液体He面上に吸着された2次元Hの性質を調べ、2次元巨視的凝縮相(Kosteritz-Thouless転移)の達成の可能性を検討し、2次元巨視的凝縮相出現に今一歩の所にある。ここ数年間はKurchatov研究所とフィンランドのTurku大学との共同研究による局所磁場を用いた2次元Hの研究が続けられおり、既に2次元巨視的凝縮相が実現している可能性を指摘している。京大とKurchatov研究所の研究は相補的であり、2次元HのシグナルをESRで直接観測するにより今まで間接的な測定から類推されてきた2次元Hの研究を飛躍的に進歩させることが本協同研究の目的である。(1)京大側が2次元偏極原子状水素の基礎物性の研究を行い、K-T転移の最適化条件を調べた。

特に、2次元Hは液体^4Heの表面励起と強く結合して吸着されているが、表面励起とバルクのヘリウムの励起との結合が弱く、それが2次元Hの冷却の限界を決めていることが判明した。(2)Kurchatov側では120140GHzのESR装置を用意した。特に、2次元H観測に適したファブリペロ-型キャビティーを開発し、低温でのテストを近く行う予定である。(3)各グループが各段階での研究に相互に参加し、装置の設計や議論を集中的に行った。現在、Kurchatov側の研究者が2人来日して、京大の超低温装置にESR装置を設置する部分がほぼ完了し、Hの2次元超流動転移の最終実験が来週(3/17)より開始される。
新規に発見した準希薄溶液中で生成するミクロ相分離構造の普遍性とその形成メカニズム

課題の現象を精査したところ、さまざまな種類のブロック共重合体に対して、トルエン、テトラヒドロフラン、ジオクチルフタレート、ジイソプロピルベンゼン、ベンゼンなどの共通溶媒とメタノール、シクロヘキサン、オクタン、デカン、テトラデカンなどの貧溶媒の組み合わせで発現する事を確認した。さらに溶媒の選択性を温度によっても制御できることが分かった。これを利用してグレインの成長過程の構造観察をも可能とした。一般に、高分子ブロック共重合体を構成する高分子同士は互いに非相溶であり、相分離して分子サイズと同程度の大きさの周期構造を自己組織的に形成する(ミクロ相分離構造)。非常に大きな分子量の高分子ブロック共重合体では、光の波長オーダーの周期構造を得ることもできる。実際、分子量が10^6g/mol程度の超高分子量ブロック共重合体の作製に成功した。しかしながら、超高分子量のために絡み合い点密度が高くなり、バルクでは構造の緩和時間が長すぎて、数ミリメートルの厚みのキャストフィルムでは高秩序の構造が得られなかった。そこで、共通溶媒を添加して系の粘度を下げて、構造緩和の時間を短縮した結果、ポリマー濃度の低下とともに、分光スペクトルのピーク幅が著しく減少する事を確認した。しかしフォトニック結晶として利用できるほどではなかったので、さらに低濃度(数%)にした。ところが非常に高いといえども相分離構造が消滅し無秩序状態に至ってしまった。ここで、この溶液に分化誘導非溶媒を添加するとミクロ相分離が誘起された。さらに、非溶媒添加による秩序-無秩序転移領域の近傍において、グレイン構造(配向の揃ったミクロドメイン構造の集合体)のサイズが非常に大きくなり、数センチメートルの大きさにまで成長する事を発見した。この様な現象の普遍性をいろいろな組合わせのブロック共重合体を用意して確かめた。ポリスチレン-b-ポリメチルメタクリレート(PS-b-PMMA)およびポリスチレン-b-ポリt-ブチルメタクリレート(PS-b-PtBMA)、ポリスチレン-b-ポリブタジエン(PS-b-PB)、ポリスチレン-b-ポリイソプレン(PS-b-PI)を用いたところ同様の現象が確認され、普遍的に同様の相分離が発現する可能性が高まった。超高分子量ブロック共重合体は1本の分子鎖あたりの絡み合いの数が多いため非常に粘度が高い。そのため、有限の実験時間内では秩序構造間の転移は起こらず、また構造の秩序性の向上も見られなかった。しかし、この超高分子量ブロック共重合体を共通溶媒に溶かし、準希薄溶液とすると粘度が非常にさがり構造の制御が容易となった。しかし、低濃度のため無秩序状態にいたる系が多かったが、ここの貧溶媒または強い選択溶媒を添加することでミクロ相分離を誘起する事ができた。この現象を精査したところ、さまざまな種類のブロック共重合体と溶媒の組み合わせで発現する事を確認した。これまでに、ポリスチレン-b-ポリブタジエンブロック共重合体やポリスチレン-b-ポリイソプレンブロック共重合体に共通溶媒としてトルエン、テトラヒドロフラン、ジオクチルフタレート、ジイソプロピルベンゼン、ベンゼンなどを用い、貧溶媒として、メタノール、シクロヘキサン、オクタン、デカン、テトラデカンなどを用いてミクロ相分離が誘起される事を確認した。同様に、ポリスチレン-b-ポリメチルメタクリレートブロック共重合体やポリスチレン-b-ポリt-ブチルメタクリレートブロック共重合体に対しても、テトラヒドロフラン、トルエンなどの共通溶媒と、メタノール、エタノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノール、デカノール、水などの貧溶媒を利用すると同様の現象が発現する事が分かった。また、その相図も作成でき、小角x線散乱法や小角中性子散乱法ならびに紫外-可視分光法を用いた構造解析にも成功し、室温においてはかなりその構造の詳細が分かった。これらから、様々なブロック共重合体を用いても、適切な選択性を有する混合溶媒を使用する事で該相分離構造を誘起できる事が分かった。本年度は、原子力機構の中性子散乱装置が利用不可能であったので、計算機シミュレーションも利用して研究した。その結果、ポリスチレン-b-ポリメチルメタクリレートブロック共重合体やポリスチレン-b-ポリt-ブチルメタクリレートブロック共重合体に対しても、テトラヒドロフラン、トルエンなどの共通溶媒と、メタノール、エタノール、ブタノール、ペンタノール、オクタノール、デカノール、水などの貧溶媒を利用すると同様の現象が発現する事が分かった。

しかも、テトラヒドラフラン/水系と、トルエン/アルコール系では溶媒の分布が異なる事が分かった。さらにポリスチレン-b-ポリエチレンプロピレンにアイソトリデシルアイソノナノエートやシクロヘキサンを用いると溶媒の選択性を温度によっても制御できることが分かった。これを利用してグレインの成長過程の構造観察をも可能とした。た構造解析にも成功し、室温において、その構造の詳細が分かった。これらから、様々なブロック共重合体を用いても、適切な選択性を有する混合溶媒を使用する事で該相分離構造を誘起できる事が分かった。