hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
対話システムにおける文法の自動適応に関する研究

昨年度にひきつづき、対話システムに予め与えておく一般的な文法の開発ならびにその開発のための支援環境作りを行なった。とくに文法の開発に関しては、基盤研究(B)「制約に基づく文法の連続量の概念を取り入れた拡張の研究」のメンバーと意見交換を行ない、その結果得られた知見を積極的にとりいれた。これらの知見は基盤研究(B)の成果として報告するのでここでは詳しくは述べないが、格助詞の省略・格助詞句のかきまぜ・サ変動詞・コーパスに基づく連体修飾の調査および分類の結果などを文法にとりいれることができた。また、昨年度作成した文法開発支援環境のうち、実行の順序を明示したトレースを行なう文法デバッグ支援システムについて、機能が不十分で情報の視覚化方法も分かりにくいことが上記の文法を開発する際に判明した。そこで、この部分について全面的に仕様を見直し、隣接する句を選択した後、文法中に定義されたスキーマや原理を試行錯誤で適用できるようなシステムを構築した。さらに文法開発において、「スキーマ・原理および一部の語彙項目を与えた時に、入力文中の未知語について可能な素性構造を網羅的に計算する機能」が必要であることが分かった。JPSGに基づく文法の開発はほとんどが語彙項目に対する素性構造を定義することに帰着される。この素性構造の定義は現在のところ、さまざまな理論言語学上の知見を反映するように完全に人手で試行錯誤を行なうか、もしくは帰納的学習の手法を使って完全に自動的に行なうかの両極端な方法が主流である。しかし、問題の難しさからいって両者を組合わせた方が現実的である。文法開発支援環境にとって上記のような「可能な素性構造を網羅的に計算する機能」の実装は今後の課題である。ユーザの次発話予測モジュールおよび文法適応モジュールに関する研究については、残念ながらあらたな知見を得るにはいたっていない。文法自身がまだ十分な被覆率をもっていないことが一番の理由であるが、問題はもう少し複雑である。Pustejovskyの生成語彙に関する理論では、人間は厳密には統語的でない文を受け取っても、語彙項目の情報から動的・派生的に"あらたな"語彙項目を作ってその文を解釈するとしており、そこでは「統語的でない」すなわち解析に(一度は)失敗することが派生のきっかけとなっている。本研究の文法適応にもこのような派生のしくみが必要であると考えるが、そのためには初期文法がどのような文を許容し、どのような文を派生によって解析するかを決めなければならない。この点に関する考察も今後の課題である。今年度は対話システムに予め与えておく一般的な文法の開発ならびにその開発のための支援環境作りを行なった。具体的には次の通りである。1.文法記述の枠組には素性構造単一化に基づくJPSGを用いた。同種の枠組にHPSGがあり、英語や独語などに関してはHPSGが盛んに用いられている。本研究で敢えてJPSGを採用したのは、JPSGは体系としてHPSGよりかなり単純であり、本研究の目的である、対話における文法適応の機構を考える際に扱いやすいと判断したからである。2.型付き素性構造の編集・閲覧を行なうためのエディタを作成した。このエディタは、構文解析の途中や解析結果で現れる複雑な素性構造をAVM表記でグラフィカルに表示する。さらに解析器に与えられる型付き素性構造の定義をそのまま参照し、ユーザにはこの定義と矛盾しないような編集しか許さないように素性の値をメニューで選ばせたり、解析器で利用している単一化機構をエディタから呼び出してユーザがマウスで選択した素性同士を単一化したりする機能を有する。3. Chartアルゴリズムに基づく統語解析器において、文法のデバッグを支援するためのツールを作成した。JPSGやHPSGのような単一化に基づく文法体系では理論の中で処理の順序を仮定しないという特徴があるが、文法をデバッグする際には順序をかなり意識する必要があり、このことが文法を開発する際の困難の一つとなっている。そこで入力単語列の任意の部分列に対して、実行の順序を明示した、詳細なトレースを行なう文法デバッグ支援システムを構築した。初期文法の開発が予想以上に困難であったため、初年度における研究計画でのもう一つの予定であるユーザの次発話予測モジュールに関しては残念ながらほとんど進展していないが、上記の文法開発のための支援システム作成を通して文法修正モジュールに関する見通しも得られた。

この素性構造の定義は現在のところ、さまざまな理論言語学上の知見を反映するように完全に人手で試行錯誤を行なうか、もしくは帰納的学習の手法を使って完全に自動的に行なうかの両極端な方法が主流である。しかし、問題の難しさからいって両者を組合わせた方が現実的である。文法開発支援環境にとって上記のような「可能な素性構造を網羅的に計算する機能」の実装は今後の課題である。ユーザの次発話予測モジュールおよび文法適応モジュールに関する研究については、残念ながらあらたな知見を得るにはいたっていない。文法自身がまだ十分な被覆率をもっていないことが一番の理由であるが、問題はもう少し複雑である。Pustejovskyの生成語彙に関する理論では、人間は厳密には統語的でない文を受け取っても、語彙項目の情報から動的・派生的に"あらたな"語彙項目を作ってその文を解釈するとしており、そこでは「統語的でない」すなわち解析に(一度は)失敗することが派生のきっかけとなっている。本研究の文法適応にもこのような派生のしくみが必要であると考えるが、そのためには初期文法がどのような文を許容し、どのような文を派生によって解析するかを決めなければならない。この点に関する考察も今後の課題である。
標的神経回路の神経活動のみを選択的に光学的計測する分子プローブシステムの開発

前年度までの研究成果であるGFPとOxonolを利用した膜電位感受性FRETシステムを、脳スライス又はin vivoにおいて適用し、標的神経細胞のみから神経活動を計測するシステムを構築することを目的とし、膜電位感受性FRETの性状の詳細な解析と、経シナプス性発現ベクターである狂犬病ウイルスベクターの改良を行った。開発された膜電位感受性FRETの応答性を調べた結果、同FRETは100mVの膜電位変化に対し30%近い大きな蛍光変化を持ちつつ、膜電位に対する蛍光変化の直線性(直線近似におけるR^2>0.99)と、早い反応時定数(約0.5ms)を持つことが明らかなり、神経細胞への適用の可能性が示された。また、前年度までに当研究において開発された狂犬病ウイルスベクターには外来遺伝子の発現量が低いという問題点が存在したため、さらなる高発現を可能とする改良型狂犬病ウイルスベクターを、外来遺伝子の挿入位置を改変することにより実現した。新規に開発されたベクターは特に神経細胞において、従来のベクターより著しく高いGFPまたはβ-Galの発現を示した。このベクターの感染性状をin vivoで解析した結果、改良型狂犬病ウイルスベクターは狂犬病ウイルスの特徴である、経シナプス的な感染伝播様式を失っていないことが示された。また、ウイルス構成タンパク質を恒常発現する細胞株を樹立し、この細胞においてウイルスベクターの増殖を行うことにより、改変型狂犬病ウイルスベクターを高力価で得ることに成功した。最終的に、同改変型狂犬病ウイルスベクターに、膜電位感受性FRETシステムを構成するGFPを組み込み、培養神経細胞に感染させることで、神経細胞から同FRETによる膜電位依存性シグナルを得ることに成功した。これらの成果は第26回日本神経科学学会(平成16年9月、大阪)、及び第34回北米神経科学学会(平成16年10月、サンディエゴ)にて発表した。従来の膜電位感受性色素を用いた神経活動の光学的計測手法の大きな問題点は膜電位感受性色素がニューロンを全てを「非選択的」に染色してしまうため、計測されるシグナルは多種多様なニューロンの膜電位変化の「総和」となってしまっていることである。この問題を解決するため我々は観測したい神経回路に含まれるニューロン集団だけの活動を選択的に検出できる分子プローブ技術の開発を目指した。平成15年度の研究で、1)GFPとoxonolを用いた膜電位感受性FRETシステムが完成した。このプローブは100mVの膜電位変化で最大25%の蛍光変化を示した。また、2)狂犬病ウイルスのベクター開発に成功し、神経細胞にGFP遺伝子を導入することが可能となった。これらの成果は第6回国際神経科学学会(プラハ)及び、第26回日本神経科学学会(名古屋)にて発表した(2003年7月)。
ポピュリズムと合法性 -フィリピン大統領選挙における第三政党候補の研究

フィリピン大統領選挙における第三政党とその候補者につき、以下の三段階に沿って検討を進めた。第一に、選管登録資料を用いて、第三政党の社会的特徴を明らかにした。その内容は、(1)既成政党から指名を得られなかった候補者によって機会主義的に設立された政党と、(2)社会運動が、その主張を全国レベルで展開するために、プロパガンダ的目的から設立した政党、以上二つが大半であるが、第三類型として、既成政治組織の一切を否定しながら政策・イデオロギーのあいまいな、カリスマ的指導に基く政党が存在し、1960年代中期から急増している事実が確認された。第二に、選挙キャンペーンの方法について比較を試みたが、アベリノ派自由党と、人民改革党(ミリアム・サンチャゴ候補)以外については十分なデータが得られなかった。第三に、ミリアム・サンチャゴ候補と、その人民改革党につき、ケース・スタディを行なった。1993年大統領選挙において、サンチャゴ候補が前回大統領選挙におけるコラソン・アキノ候補の運動員を大量にリクルートしており、その政治組織に強い連続性が存在することが確認された。以上の研究成果は論文にまとめ、単行書(論文集)編集者に送付した。
超高圧電子顕微鏡用アトム・クラスタ-発生装置の試作

物質のサイズが数nmにまで減少すると、バルクな固体では出現しえないような特異な物性が現れる。こうした超微粒子はアトム・クラスタ-と呼ばれ、最近注目を集めている。本研究はこのアトム・クラスタ-の物性の基礎デ-タを収集することを目的として、まず超高圧電子顕微鏡の試料室に設置可能なアトム・クラスタ-発生装置を試作し、次にこれを用いてクラスタ-生成の基礎過程を明らかにしたものである。試作機を用いて安全な金属クラスタ-の生成が確認され、これを用いて以下の成果が得られた。(1)クラスタ-生成過程のその場観察によって,金クラスタ-に銅を蒸着すると、バルク固体の拡散では起こりえないような低い温度(室温)で合金化し、固溶体を生成すること、すなわち、9桁以上もの拡散速度の増大が起こることを確認し、その臨界サイズが約25nmであることが判明した。(2)低温における合金化の挙動を温度(125300K)をパラメ-タとして調べ、67nmサイズの金クラスタ-については、300Kおよび165Kではほぼ瞬時に銅と合金化し、固溶体を形成するが、125Kでは合金化は起こらないことが判った。(3)金クラスタ-に所定量の亜鉛を蒸着すると、その組成に対応した化合物相が生成される。(4)格子定数の異なる2相が核と殻を構成するクラスタ-においては、格子間隔の制御が温度および殻厚をパラメ-タとして容易に行える。このように微細領域における低温反応は、今後ますます要求が厳しくなるマイクロデバイスの製造プロセスへの応用に貢献すると考えられる。本研究は、超微粒子の特異な心理的・化学的性質を構成原子の相互拡散を通して考察することを目的とする。この目的のために、ダブルソ-スの真空蒸着装置を2台作り、1台を日立HUー3000型超高圧電子顕微鏡の試料室に、他の1台を20keVED付き高真空ベッセル(アルバックファイ製、ベ-ス真空度;3×10^<-10>torr)にそれぞれセットした。これらの装置を用いて、金クラスタ-に対する銅の合金化挙動を顕微鏡像と電子回折図形の双方から追跡した。得られた結果は次のようにまとめられる。(1)超高圧電顕内で、室温に保持されたアモルファスカ-ボン支持膜に粒径810nm程度の金クラスタ-をまず生成し、ついでこの上に約3倍の量の銅を蒸着した。蒸着された銅は殆どすべて予め存在していた金クラスタ-と合体し、一体化する。これにともなって、金のデバイリングは殆ど瞬時にAuー75at.%Cu合金のデバイリングに変化する。バルクな金において、表面から4nmの深さまで銅を室温で拡散させるのに必要な時間は、10^8sと評価されることから、アトムクラスタ-では桁違いに速い合金化が生じていると考えられる。このような急速な合金化は電子照射の効果を除いた実験でも確かめられた。(2)高真空ベッセル中で、アモルファス酸化ケイ素支持膜を220Kまで冷却して、粒径約5nmの金クラスタ-に銅を真空蒸着した。蒸着に伴うデバイリングの径の変化をその場観測した結果、銅はこの温度でも急速に金と合金化して均一なAuーCu個溶体を形成することが明らかになった。さらに、超高圧電顕による実験から、このような急速な合金化は170Kでも生じることが判明した。(3)しかし、こうした急速な金と銅の合金化は、粒径が30nmでは生じない。物質がnmサイズのアトム・クラスタ-になるとき、バルク固体では出現しえないような特異な物性が現れる。

本研究はこのアトム・クラスタ-の実用化に向けての基礎デ-タを収集するために、(1)超高圧電子顕微鏡の試料室に設置可能なアトム・クラスタ-発生装置を試作し、(2)これを用いてクラスタ-生成の基礎過程を明らかにすることを目的としている。試作機の稼働によって、現在までに金属クラスタ-の安定な生成が確認され、以下のような成果が得られた。(1)クラスタ-生成過程のその場観察によって、金クラスタ-に銅を蒸着すると、バルク固体の拡散では起こりえないような低い温度(室温)で合金化し、固溶体を生成すること、すなわち、9桁以上もの拡散速度の増大が起こることを確認し、その臨界サイズが約25nmであることが判明した。(2)低温における合金化の挙動を温度(125300K)をパラメ-タとして調べ、67nmサイズの金クラスタ-については、300Kおよび165Kではほぼ瞬時に銅と合金化し、固溶体を形成するが、125Kでは合金化は起こらないことが判った。(3)金クラスタ-に所定量の亜鉛を蒸着すると、その組成に対応した化合物相が生成される。(4)格子定数の異なる2相が核と殻を構成するクラスタ-においては、格子間隔の制御が温度および殻厚をパラメ-タとして容易に行える。このように微細領域における低温反応は、今後ますます要求が厳しくなるマイクロデバイスの製造プロセスへの応用に貢献すると考えられる。
メタボリックリプログラミングによる炎症の慢性化と病態発症の分子機構の解明

慢性炎症は、生活習慣病と癌に共通する基盤病態である。一方、肥満や生活習慣病の存在は個体における発癌や慢性肺疾患、神経変性疾患など種々の疾患のリスク要因となるが、その発症メカニズムは明らかではない。本研究では、肥満・糖尿病患者において発がんや拘束性・閉塞性肺疾患の発症頻度が高いのは、肥満による代謝変化が、全身の諸臓器に分布するマクロファージにメタボリックリプログラミングとも言うべき転写・エピジェネティック応答の変調をもたらし、炎症応答を慢性化させている可能性が高いのではないかと考えた。この仮説を検証すべく、肥満・非肥満マウスより採取したマクロファージ細胞に、炎症を惹起するTLR4アゴニスト刺激を加えた際の遺伝子発現の変化をRNA-seqにて解析した。その結果、興味深いことに炎症反応の後期に発現が増加する、脂肪酸合成関連遺伝子群の誘導が、肥満マウスでは野生型対照群に比較して有意に減少していることが明らかとなった。当該遺伝子群には、抗炎症作用をもつ不飽和脂肪酸の合成に必須な酵素群も含まれていた。この結果から、肥満時には代謝臓器だけではなく全身に分布するマクロファージの機能が変化することをグローバルな遺伝子変動の観点から示すことができたと同時に、マクロファージをはじめとした免疫細胞の機能が細胞内の脂質代謝と密接に連携することの一例を示すことができたと考えている。現在は今回観察されたマクロファージ機能の変化をもたらす分子機構を明確にすると同時に、癌移植や慢性肺疾患モデルなどのin vivoモデルを用いた研究を進めている。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
トランスジェニックマウスを用いた網膜変性症の定量的網膜電図解析と組織学的検討

本研究では、網膜変性による網膜機能障害を網膜全般の現象と捉え、網膜変性疾思の病態を明らかにするために、網膜色素変性症(RP)モデルのrdcラットやrdsマウス、錐体一杵体ジストロフィ症(CRD)モデルのCMYCマウスを用いて、1)杵体・錐体系細胞や網膜内層の経時的機能変化を網膜電図(ERG)で定量解析、2)光受容体細胞や網膜内層の経時的組織変化を細胞のアポトーシスを指標に解析、3)遮光や遺伝子導入による網膜残存機能の温存効果をERGと組織学的変化で検討した。本研究結果として、1)CMYCマウスの錐体細胞系ON型、OFF型双極細胞の機能が1ヶ月まで正常に近いが、6ヶ月では反応が消失、2)網膜内層の機能変化が早期より起こる、3)3ヶ月間の暗所飼育により網膜機能が通常飼育より保たれる、4)rcsラット網膜に、ウィルスベクターでFGFやその他の神経成長因子の遺伝子を導入したところ、長期間の機能温存を認める(Ikeda et al.,2003;Miyazaki et al.,2003)、5)暗所飼育CMYCマウスではベクター導入効果は明らかでなかった。以上より、杵体細胞や錐体細胞の機能変化は、網膜の外層と内層で多少の時間的ずれがあるものの、組織学的変性に準じて起こった。また、CMYCマウスやrcsラットの暗所飼育による網膜細胞変性の遅延(抑制)効果は明らかであったが、ベクターによる遺伝子導入効果は、種間で差があった。遺伝子導入は、現在眼科と共同研究を行なっており、手技等の改善により新しい治療法として近い将来確立できると思われる。本研究を通して、今までその詳しい病態や治療法のなかった網膜変性症に対し、初期からのサングラス等による光からの防御や遺伝子治療の可能性を提言できたことは、将来の網膜変性症治療への応用に向けて有意義な結果であったと考える。目的:網膜変性による網膜機能障害を網膜全般の現象と捉え網膜変性疾患の病態を明らかにする目的で、網膜色素変性症モデルのrdcラットと錐体-杵体ジストロフィ症モデルのCMYCマウスを用いて、杵体・錐体系細胞や網膜内層の経時的機能変化を網膜電図(ERG)で定量解析した。対象:生後1、3、5ヶ月の正常マウス(C57BL/6J)、rdcラット、CMYCマウス各10匹ERG記録法:角膜上にマウス用コンタクト型電極を置き、ガンツフェルド刺激装置と発光ダイオード刺激装置を用いてERGを記録した。実験:1)網膜外層の細胞の機能解析、2)錐体細胞系ON型、OFF型双極細胞の機能変化の検討、3)ミューラー、アマクリン細胞の機能変化結果:1)rdcラットでは暗順応下ERGも明順応下ERGも経時的に振幅が減少し、5ヶ月でほぼ平坦化した。一方CMYCマウスでは明順応下ERGが1ヶ月から振幅減少が認められたが、暗順応下ERGは5ヶ月で漸く有意な振幅低下が認められた。2)rdcラットでは錐体細胞系ON型、OFF型双極細胞の反応が3ヶ月でほぼ消失した。一方CMYCマウスでは1ヶ月でまだ正常振幅が得られたが、3ヶ月で極端に振幅低下が認められた。On型とOFF型に有意な変化の差は認めていない。3)ミューラー、アマクリン細胞の機能変化は個体差が大きいが、いずれのモデル動物でも律動様小波の振幅が1ヶ月目から低く、潜時も延長している。

考察と今後の方針:杵体細胞や錐体細胞の機能変化は、CMYCマウスでは以前と類似する結果であったが、rdcラットでは他施設より変性が速い傾向であった。双極細胞の機能低下は両モデルともほぼ錐体細胞の変化に沿って低下したが、これが双極細胞独自の変性によるか、二次的な機能低下か現時点では明らかでない。今後は、引き続き経時的な網膜機能変化を検討し、網膜内層の細胞の機能定量化を進め、細胞のアポトーシスを指標にした組織解析や遮光の残存機能温存効果を検討する予定である。目的:錐体-杵体ジストロフィ症モデルのCMYCマウスの網膜機能障害を網膜全般の現象と捉え網膜変性疾患の病態を明らかにする。対象:生後6ヶ月の正常マウス(C57BL/6J)と1、6、12ヶ月のCMYCマウス各10匹ERG記録法:角膜上にマウス用コンタクト型電極を置き、ガンツフェルド刺激装置と発光ダイオード刺激装置でERGを記録した。実験:1)暗、明順応下ERGによる網膜外層の細胞の機能解析、2)錐体細胞系ON-OFF型双極細胞、ミューラー、アマクリン細胞の機能変化の検討結果:1)生後から暗室内で飼育したCMYCマウスは、6ヶ月の時点で、通常飼育のマウスと比較して網膜細胞機能が有意に温存されていた。2)CMYCマウスの錐体細胞系ON型、OFF型双極細胞の機能は1ヶ月では正常に近い振幅が得られたが、6ヶ月では反応が消失していた。3)ミューラー、アマクリン細胞の機能変化は正常マウスとの振幅の個体差が大きくモデルとの比較ができていないが、律動様小波の振幅が1ヶ月目から低下した。4)rcsラット網膜に、ウィルスベクターでFGFやその他の神経成長因子の遺伝子を導入したところ、長期間の機能温存を認めた(Ikeda et al.,2003;Miyazaki et al.,2003)。考察と今後の方針:暗所飼育のCMYCマウスでは、以前報告したVPPマウスと同様に、網膜細胞変性が遅延(抑制)していた。これは、網膜に対する光障害を抑制したことに起因すると思われ、臨床的には初期からのサングラス等による光からの防御を患者に進める必要があると考えられる。また、新たな網膜機能温存法として、ウィルスベクターによる遺伝子導入法の可能性を示すことができた。次年度は今までの電気生理学的結果の裏付けとして、組織学的な解析を進めてこの研究をまとめるとともに、臨床へのフィードバックをめざした新たな研究構築をめざす。目的と方法:錐体-杆体ジストロフィ症モデルのCMYCマウスと杆体細胞系が早期より障害されるrcsラットでの網膜機能障害を網膜全般の現象と捉え網膜変性疾患の病態を明らかにする目的で、平成14年、15年と研究を行い、1)CMYCマウスの錐体細胞系ON型、OFF型双極細胞の機能が1ヶ月では正常に近いが、6ヶ月では反応が消失する、2)ミューラー、アマクリン細胞の機能変化が正常マウスより1ヶ月目から低下する、3)3ヶ月間の暗所飼育マウスの網膜機能は杆体、錐体細胞系とも通常飼育マウスより保たれている、4)rcsラット網膜に、ウィルスベクターでFGFやその他の神経成長因子の遺伝子を導入したところ、長期間の機能温存を認める(Ikeda et al.,2003;Miyazaki et al.,2003)、などの結果を得た。本年度は、これらの結果を基に、生後1ヶ月の暗所飼育のCMYCマウスにSIVウィルスベクターでPEDFとFGF2遺伝子を導入し、網膜変性遅延の可能性を電気生理と組織学的変化で探った。結果:暗所飼育ベクター導入群の網膜機能は、杆体系、錐体系、網膜内層全てで通常飼育群より有意に改善が認められた。しかし、ベクターを導入しなかった暗所
部分解離可能多座配位子の開拓

P=O部分を持つ一連の配位子を合成し、パラジウム錯体におけるP=O部分の配位挙動を明らかにした。これらの配位子は、エチレンの低重合やHeck反応において高い活性を示した。一方、RC(O)基やR2P(O)基の関係する反応では、その酸素原子と酸との相互作用によりこれらを活性化することで反応が促進されることが示唆された。これに基づいて、酸ハロゲン化物やH-P(O)R2のアセチレン類への付加反応等、合成化学的に有用な反応を開発できた。(1)窒素又は3価リン部位と、ホスフィン酸エステル又はホスフィンオキシド部位を持つ配位子の合成法を開拓する。(2)既存の配位子を基準としてこれらの配位子の触媒反応における性能を評価する。特に、重合反応、ヘック反応、有機リン化合物の合成反応、その他のヘテロ原子導入反応を中心に検討する。塩化イミドイルとホスファイト類のアルブゾフ反応が効率的に進行することを確認し、イミン部分とホスホナイト部分を有する配位子や、関連する一連の部分解離性配位子を合成した。また、ホスフイニルホスフィンオキシド等についても合成した。これらの配位子はHeck反応においてトリフェニルホスフィンと同等の性能を示した。Pd触媒を用いるホスフィンオキシドの末端アセチレンヘの付加反応においては、ホスフィニルホスフィンオキシドを用いると従来未知の脱水素ダブルホスフィニル化が高い選択性で進行することを見いだした。しかし、同反応について更に検討の結果、活性面ではトリアリールホスフィン配位子の方が優れていた。この過程で、部分解離しにくいdppe配位子を用いると、末端アセチレンに完全に分枝選択的加付加反応が進行することを見いだした。更に、反応位置の制御がこれまで困難であった水素化ホスフィン酸エステルの付加反応も分枝選択的に進行することも見いだした。これらの分枝選択的反応のメカニズムの考案から、α,ω-ジインの反応を検討したところ、付加反応はピロール環を含め5員環構造への環化を伴って進行し、新規な有機リン化合物が得られることを見いだした。更に、ヘテロ原子化合物の付加反応の研究をイオウ化合物に拡張し、ニッケル触媒によるアリルスルフィドのアルキンヘの付加反応を見いだした。本反応は、dppbのようなバイトアングルの大きな配位子で効率的に進行する。同様な検討を関連するセレン化合物に拡張し、同様な反応が進行することを認めた。水素化ホスホン酸エステルと末端アセチレンの反応は分岐選択的に進行するのに対し、第2級ホスフィンオキシドの場合には直鎖選択的に進行することを以前に見いだしている。これに関連して、この両者の混合体である水素化ボスフィン酸エステルでは選択性がみられない。しかし、キレート性ホスフィンを配位子に用いると完全に分岐選択的に進行することを見いだした。キレート性ホスフィンの分岐選択性は極めて強く、第2級ボスフィンオキシドの場合でさえ分岐選択的に進行することも見いだした。このようなキレート性ボスフィンの分岐選択性は、分岐状のアルケニル錯体が中間体であることを示唆するものと考えられた。このことを確認するために、α,ω-ジインと各種のH-P(0)型化合物と反応させると、付加-環化反応が効率的に進行することを見いだし、仮説が実証された。この過程で、単純なトリアリールホスフィンを用いると2分子の第2級ホスフィンオキシドが脱水素的に付加する全く新規な反応も見いだした。前年度の研究で各種のイミノホスフィンオキシド類の効率的な合成法を見いだしている。これらの配位子の性能を、エチレンの低重合やヘック型反応で検討した。その結果、これまで高活性と報告されているものと同程度の活性を示すことを見いだした。これらの配位子のホスフィンオキシド部分の配位-解離の挙動についても検討し、配位子と錯体の構造にも依存するが、部分解離することが確認された。Pd-dppe錯体を用いてH-P(O)Ph_2をジインと反応させると環化付加が進行する。一方、H-P(O)Ph_2とモノインの反応は添加物としてホスフィン酸を加えると選択的に分岐付加体を与える。Pd-dppe錯体を用いるH-P(O)Ph_2とジインの反応にホスフィン酸を加えると、予期に反して付加環化反応が進行し、しかもホスフィン酸不存在下より極めて効率化されることが分かった。そのメカニズムを詳細に検討した結果、ボスフィン酸とPh_2P(O)-Pd中間体との間に水素結合があり、ボスフィン酸とパラジウムとの協奏触媒作用によって環化付加反応の生起と反応の効率化がもたらされたものと推定された。この過程で、塩基触媒によるH-P(O)結合のアセチレンへの付加反応も見いだし、生成物の発光特性を明らかにした。

一方、hemilabileな挙動を示すことを見いだしたC=N結合とP=O結合の両者を含む配位子を用いるエチレンの低重合を更に検討した結果、10^5g mol^<-1>Nih^<-1>オーダーの低重合活性を示すことを明らかにした。さらに、同配位子の性質をHeck反応をプローブとして評価し、標準的なPPh_3配位子より高い比較的良好な性能を示すことを明らかにした。ロジウム触媒を用いる酸塩化物のアセチレン結合への付加反応において、共存させる塩化物の協奏触媒効果について検討し、立体選択性が反転することを見いだした。しかし、脱カルボニル化を抑制すると期待されたルイス酸共存化の反応では、特に目立った効果は認められなかった。第2級ホスフィンオキシドの炭素間不飽和結合との反応における、ホスフィンーホスフィン酸系やオキサゾリンーホスフィン酸系の性能を検討したが、ホスフィンとホスフィン酸等のブレーンステッド酸を別個に加えた系に比べて特段の効果は認められなかった。しかし、前年度に見いだしたα,ω-ジイン類との付加環化反応の結果から想定されたヒドリド種の活性種としての関与に関しては、明確な結論が得られた。すなわち、ホスフィンオキシド及び添加するブレーンステッド酸の塩基性度及び酸性度や立体因子を変化させてNMRで検討した結果、これらの要因に支配される水素結合が反応の活性種の発生に大きく係わっており、H-P(0)R_2がPd中心と相互作用して発生するPd-P(0)R_2の酸素原子への水素結合が、P(0)R_2部分の解離を引き起こし、これにより配位座の低下したカチオン性Pd錯体が生成し、それに不飽和結合が配位することにより反応が進行することを明らかにした。また、水素結合した錯体は、X線結晶構造解析にも成功した。このことは、本反応がPdとブレーンステッド酸の両者の協奏触媒作用に基づくものであり、固体酸触媒に見られる酸性担体上での金属触媒の作用と対比できる新規概念の触媒作用を見いだしたものである。上記の協奏機能触媒作用は、これまで困難であったジアルキルホスフィンオキシドの付加反応を初めて可能にしたばかりでなく、アルキルアリールホスフィンオキシドやジアリールホスフィンオイキシドとの反応性の比較から、ホスフィンオキシドの構造に依存して、律速段階が変化することを示唆する興味深い結果も得られた。
里山植生遷移ゲームと野外体験を統合した環境学習プログラムの開発

本研究では,人間の経験範囲を越えた大きな時間的スケールの自然現象を実感的に理解できる学習教材としての学習ゲームを開発し,そのゲームと野外体験を統合した環境教育プログラムを作成した。本研究の特徴は,(1)科学教育、植物社会学、教育工学,情報デザイン,情報科学の分野における知見を統合し,(2)各地の環境に対応した里山植生遷移を体感できる新しい科学性とエンタテインメント性を備えた没入感のある学習ゲームと野外体験を統合した環境教育プログラムを開発することから,(3)学校はもとより、兵庫県立人と自然の博物館等の社会教育施設を実証実験のフィールドとして幅広い年齢層の学習者を対象にした評価を実施することで,その開発したプログラムの学習効果を明らかにするものである。当該年度における成果としては,初年度に開発した学習ゲームのインタフェースを改善するとともに,適用ルールをチューニングした。その上で,里山管理エキスパートと初心者の大学生を対象にして,学習ゲームにおけるプレーヤー特性に基づく比較実証実験を行った。実証実験から得られたデータは,対象者の視線測定データに基づく量的観点及び質的観点から分析され,里山管理概念の理解,里山管理方法論の理解などの差異により,ゲームプレーが異なること,里山管理得点にも差がでるなどのことが明らかにされた。このことより,本ゲームにおける真正性の一端を示すことができた。これらの成果は、CSEDU 2018,ICST2018,ECGBL2018などの国際会議で査読付き発表論文として採択,発表された。また、国内では,ロボティクス・メカトロニクス講演会(北九州市),日本理科教育学会全国大会(盛岡市)などで口頭発表済みである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(1)研究打合せ会議:本研究の代表者及び分担者は,従来までの科研費研究を遂行する上で,十分な協議を行っているが,平成28年度上半期には,遠隔会議と対面の研究打ち合わせ会議を開催した.(2)文献研究・データベース化:従来までの文献研究に加えて,最新の知見を探索,蓄積するとともに,それらをデータベース化した./(3)国内外研究資料収集:同時に,国内外の先進的なシステム等の実地調査を進め,研究資料の収集を行った.(4)コンテンツの設計と開発:初年度に開発するコンテンツは,日本の各地域における植生の現実的なデータに基づいて構成された.植物社会学の観点から十分に検討を加え,試作版コンテンツの開発に取り組んだ./(5)ゲームの設計・開発:ゲームは,従来の科研費研究により基盤的・基礎的部分の一部が稼働する段階にあるが,ルール体系の全面的な刷新を図った./(6)システム設計・開発:学習者のインタラクションに基づいたコンテンツ提供を可能にするための通信制御システム及び試作版コンテンツとの結合試験を行い,試作版ゲームを完成させた.(7)環境教育プログラム開発:ゲームと野外体験を統合した環境教育プログラムを開発した./(8)予備実証実験準備・実施:予備的な実証実験の準備・実施を行った./(9)予備実証実験評価:予備的な実証実験の評価を行った.交付申請書に記載した研究目的については,平成28年度については順調に達成されている.基礎研究・開発・評価も順調であり,成果も一定程度のものが蓄積されているからである.本研究では、人間の経験範囲を越えた大きな時間的スケールの自然現象を実感的に理解できる学習教材としての学習ゲームを開発し、そのゲームと野外体験を統合した環境教育プログラムを作成する。本研究の特徴は、(1)科学教育、植物社会学、教育工学、情報デザイン、情報科学の分野における知見を統合し、(2)各地の環境に対応した里山植生先生を体感できる新しい科学性とエンタテインメント性を備えた没入感のある学習ゲームと野外体験を統合した環境教育プログラムを開発することから、(3)学校はもとより、兵庫県立人と自然の博物館等を実証実験のフィールドとして幅広い年齢層の学習者を対象にした評価を実施することで、その開発したプログラムの学習効果を明らかにするものである。当該年度における成果としては、初年度に開発した学習ゲームのインタフェースを改善するとともに、適用ルールをチューニングした。その上で、神戸大学附属小学校の5・6年生を対象に、予備的な実証実験を行った。実証実験から得られたデータは、量的観点及び質的観点から、ユーザビリティの適否、里山への動機付け、里山管理の理解、里山管理方法論の理解などが分析され、改善版学習ゲームの有効性を示すことができた。これらの成果は、CSEDU 2017、CSEDU2018、ICST2017などで採択、発表されており、2018年度のIOSTEにおいてもすでに採択されている。また、国内では日本理科教育学会全国大会などで発表済みである。里山管理学習ゲームの作成は、過去2年間において、ほぼ完成してきており、そのユーザ評価結果も良好である。また、関連成果も国内外で発表できており、本研究課題の進捗状況は、おおむね順調であると判断している。本研究の特徴は,(1)科学教育、植物社会学、教育工学,情報デザイン,情報科学の分野における知見を統合し,(2)各地の環境に対応した里山植生遷移を体感できる新しい科学性とエンタテインメント性を備えた没入感のある学習ゲームと野外体験を統合した環境教育プログラムを開発することから,

(3)学校はもとより、兵庫県立人と自然の博物館等の社会教育施設を実証実験のフィールドとして幅広い年齢層の学習者を対象にした評価を実施することで,その開発したプログラムの学習効果を明らかにするものである。当該年度における成果としては,初年度に開発した学習ゲームのインタフェースを改善するとともに,適用ルールをチューニングした。その上で,里山管理エキスパートと初心者の大学生を対象にして,学習ゲームにおけるプレーヤー特性に基づく比較実証実験を行った。実証実験から得られたデータは,対象者の視線測定データに基づく量的観点及び質的観点から分析され,里山管理概念の理解,里山管理方法論の理解などの差異により,ゲームプレーが異なること,里山管理得点にも差がでるなどのことが明らかにされた。このことより,本ゲームにおける真正性の一端を示すことができた。これらの成果は、CSEDU 2018,ICST2018,ECGBL2018などの国際会議で査読付き発表論文として採択,発表された。また、国内では,ロボティクス・メカトロニクス講演会(北九州市),日本理科教育学会全国大会(盛岡市)などで口頭発表済みである。平成29年度も当初の予定通り,研究打合せ会議,文献研究・データベース化,国内外研究資料収集,コンテンツ・ゲーム・システム・環境教育プログラムの設計と開発,本実証実験,評価分析,研究成果発表を実施する.本研究課題の今後の推進方策としては、当初の予定通り、研究打合せ会議、文献研究・データベース化、国内外研究資料収集、コンテンツ・ゲーム・システム・環境教育プログラムの設計と開発、本実証実験、評価分析、研究成果発表を実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
接着機構および接着強さに及ぼす歯牙微細結晶構造の影響

可能な限り限り接着界面で、かつ象牙質の構造(結晶学的)の違いが接着強さのに及ぼす影響を調査するため、引張り試験による、微小接着強度測定装置(仮称)の開発を行ってきた。結晶構造との関連性を解析するため、接着部分の面積は約2mm^2を考えて、そのため改良型万能試験機を購入し、目的に合致したアタッチメントも完成した。またその面積で実験を行い、従来採用していた剪断接着試験の結果に比べ、ほとんどの材料で24倍程度の接着強さを示した。これは微小面積になったため、本研究者が注目している結晶構造が均一化したために起こる現象とも考えられるが、接着強さに影響すると考えられる、微細部の結晶構造の違いについては未だ考察できる結果を得ていないのが現状である。本実験に用いている微小部・超薄膜X線回折装置では非破壊的に試料表面の結晶構造を解明することが出来ることはもちろん、微小部(直径1μm)で、数十Aの厚さからの結晶構造を知ることが出来る。今後試料の測定方法、測定条件を更に検討し固体差による接着強さの違いの原因や健全歯質との関係を検討する予定である。近年報告されている被着面積は、接着界面の欠陥の影響を出来る限り排除するためほとんどが1mm^2になってきた。本研究者もそれを採用したが、欠陥の現象だけとは考えられないが面積に伴い、接着強さも増加した結果を得ている。さらに、接着部の構造を解析する方法としてNano-indentationhardonesstestがあり、この方法で数種類の歯科用接着剤を応用した場合の接着界面の超微小硬さを測定した結果、構造の違いに起因すると考えられる結果、すなわちボンディング剤、樹脂含浸層、脱灰象牙質を硬さで分解することが可能であった。界面の形態的観察、結晶構造、機械的性質を更に追求する予定である。可能な限り限り接着界面で、かつ象牙質の構造(結晶学的)の違いが接着の強さのに及ぼす影響を調査するため微少接着強度測定装置(仮称)の開発を行ってきた。結晶構造との関連性を解析するため、接着部分の面積は約2mm^2を考えており、この時の接着強さは最大の接着強さを示したとしても、約2kgfである。現在当講座には2ton用の万能試験しかなく、ロードセルで荷重を減少させているが、機器そのものが大型で微少接着強度測定装置用アタッチメントを装着するのは不可能である。そのため改良型万能試験機を購入し、目的に合致したアタッチメントも完成した。機器の納入が予定より遅れたため、計画に比較しやや遅れ気味ではあるが牛歯による予備実験もほぼ終了し、来年度の本実験の準備を進めている状況にある。またそれに並行し接着界面部で極微小部分の結晶構造の解明方法についても実験をすすめている。現在の接着歯学での評価は構造不明の非着体との接着強さ、接着後の界面の形態学的検討に頼っている。象牙質の構造の違い、プライマーの応用のバラツキと簡単に片づけられるオトが多い。構造の違いを原因の一つに挙げているが、結晶構造と接着機構、強さと関連の研究を展開していくことを企画した。微小部・超薄膜X線解析装置では非破壊的に試料面の結晶構造を解明することが出来ることはもちろん、微小部(直径1μm)で、数十AÅの厚さからの結晶構造をと形態学的な観察との相違を明確にすることを目的としているが、現在単一の構造ではほぼ構造の解析は可能となっているが、接着剤、歯牙混合層での宝蔵を限定すること、解析が困難であり苦慮している。

機械の能力としては直径1μmで、数十AÅの厚さからの結晶構造を知ることが出来るので、種々の方法を用いて接着部位となる歯質表面の結晶構造を観察する予定である。可能な限り限り接着界面で、かつ象牙質の構造(結晶学的)の違いが接着強さのに及ぼす影響を調査するため、引張り試験による、微小接着強度測定装置(仮称)の開発を行ってきた。結晶構造との関連性を解析するため、接着部分の面積は約2mm^2を考えて、そのため改良型万能試験機を購入し、目的に合致したアタッチメントも完成した。またその面積で実験を行い、従来採用していた剪断接着試験の結果に比べ、ほとんどの材料で1.52倍程度の接着強さを示した。これは微小面積になったため、本研究者が注目している結晶構造が均一化したために起こる現象とも考えられるが、接着強さに影響すると考えられる、微細部の結晶構造の違いについては未だ考察できる結果を得ていないのが現状である。本実験に用いている微小部・超薄膜X線回折装置では非破壊的に試料表面の結晶構造を解明することが出来ることはもちろん、微小部(直径1μm)で、数十Åの厚さからの結晶構造を知ることが出来る。今後試料の測定方法、測定条件を更に検討し固体差による接着強さの違いの原因や健全歯質との関係を検討する予定である。近年報告されている被着面積は、接着界面の欠陥の影響を出来る限り排除するためほとんどが1mm^2になってきた。本研究者もそれを採用したが、欠陥の現象だけとは考えられないが面積に伴い、接着強さも増加した結果を得ている。さらに、接着部の構造を解析する方法としてNano-indentationhardonesstestがあり、この方法で数種類の歯科用接着剤を応用した場合の接着界面の超微小硬さを測定した結果、構造の違いに起因すると考えられる結果、すなわちボンディング剤、樹脂含浸層、脱灰象牙質を硬さで分解することが可能であった。界面の形態的観察、結晶構造、機械的性質を更に追求する予定である。
テラヘルツ対応CMOS-FinFETを用いた低コストセキュリティ技術の確立

テラヘルツ波の利用は食品中の異物や違法化学物質の検出等安全・安心の実現に極めて有益であるが、高額な機器が普及に向けての障害になっている。本研究ではFinFETベースCMOSによる低コストなサブテラヘルツ波放射器の実現に向け、基盤技術の開発を行った。FinFETデバイス技術の高度化として、発振器の安定化に重要なフリッカノイズの低減技術、スケーリングにより発振周波数向上を目指す際に問題となる寄生抵抗顕在化を抑制する技術を開発した。FinFETの特性を再現するSPICEモデルを用いて発振器の設計を行い、また試作実証に向けた配線を含めたプロセスの確立、サブテラヘルツ帯計測技術の確立を行った。本年度は、CMOS-FinFETによるテラヘルツ波放射の確認に向け、下記3項目につき研究を推進した。(1)安定した発振動作実現のためのFinFETゲート電極の最適化:CMOS FinFETのテラヘルツ波放射器への活用を念頭に、FinFETの低周波ノイズの低減技術の開発を行った。低周波ノイズは発振器の発振周波数安定性を劣化させるが、FinFETの特性ばらつき抑制に有効であることが確認されている非晶質金属ゲートを導入することで、ノイズレベルを劇的に低減できることを発見した。これにより達成されたノイズレベルは、バルクプレーナMOSFET等の他のトランジスタ構造におけるこれまでの報告例を大きく下回り、FinFETをテラヘルツ放射器を活用する新たなメリットを示した。(2)テラヘルツ波発生のための3段リング発振器の基本設計:既存のFinFETの実測特性を、産総研において開発されたFinFETコンパクトモデルにより再現した。また、電子ビームリソグラフィーにより形成可能な配線寸法を元に見積もられた寄生容量を考慮して、コンパクトモデルによる発振回路のシミュレーションを行った。その結果、ゲート長50nmのCMOS構成で、基本発振周波数60GHz、3倍高調波で180GHzの達成が見込まれた。上記回路条件を満たすマスク設計を完了した。(3) CMOS-FinFETリング発振器の試作:上記のマスク設計完了を受け、CMOS-FinFETリング発振器の試作工程を開始した。FinFETの寄生抵抗ばらつきを抑制するためのドーピング条件最適化を目的に、単体トランジスタの試作も平行して行い、望ましいドーピング条件を決定した。本年度は、試作工程のうちゲートの加工まで完了し、平成27年度も引き続き試作工程を進める。テラヘルツ放射器を構成するFinFET基盤技術としては、発振周波数の安定性に大きく影響するフリッカノイズを非晶質金属ゲートの導入により低減に成功した成果について、論文化を進めた。このような低フリッカノイズ非晶質ゲートと通常多結晶金属ゲート双方のFinFETに関して、平成26年度に設計を完了したゲート長50nmのテラヘルツ放射器の試作ロットを継続して進めた。配線の寄生容量の影響を極力小さくするために、1層目配線工程まで全てを電子ビーム露光により加工することとした。これまでに確立していなかった電子ビームレジストによる金属配線加工工程、微細ビアホール開口工程の開発を合わせて進め、プロセス装置のトラブルの影響で遅れがでているが、平成27年度末に全行程が完了した。平成28年度の前半に電気的特性評価を完了させ、平成26年度に整備した準光学的テラヘルツ波検出器によるサブテラヘルツ波検出を確認する予定である。テラヘルツ放射器の試作と平行して、サブテラヘルツ波周波数測定のためのヘテロダイン測定系のセットアップを行った。想定されるサブテラヘルツ波周波数に適合したホーンアンテナ、ミキサの周波数逓倍率と、スペクトラムアナライザで検出可能な中間周波数(IF)に合わせてマイクロ発振器の導入を行い、上記ホーンホーンアンテナ、ミキサ、スペクトラムアナライザを統合したヘテロダイン測定系を完成させた。上記の準光学的テラヘルツ検出の後、速やかに周波数測定にとりかかり、試作したテラヘルツ放射器の周波数の可変性と安定性の評価を行う予定である。当初平成27年度中に、CMOS FinFETリング発振器の試作完了と電気的特性評価完了を目指していた。発振周波数上限を改善するために金属配線も含めた電子ビーム露光による微細化を狙ったため、微細配線加工工程の確立と本ロットにおける配線工程の完了に想定以上の時間を要し、加えて年度途中にプロセス装置の故障が発生したため、試作工程の進捗に遅れが生じた。本年度は、CMOS-FinFETによるテラヘルツ波放射・イメージング技術の確立に向け、下記項目につき研究を推進した。(1)テラヘルツ放射器性能向上に向けたFinFETスケーリング・プロセス技術の開発平成27年度にゲート長50nm FinFETをベースとしたテラヘルツ放射器の設計・試作を実施したが、実用的な性能(最大発振周波数と出力強度)を実現するためには、FinFETのゲート長をさらに縮小する必要がある。その際、高周波回路においては寄生抵抗がより顕著に顕在化するため、寄生抵抗の増加を抑えつつスケーリングを進める技術の確立が必要である。実際に、FinFETスケーリングの試作実証を進めたところ、薄いfinへのイオン注入工程が顕著な寄生抵抗のばらつき増加を生じさせることが明らかになった。これを受けて平成28年度は、寄生抵抗増加のメカニズム解明と寄生抵抗抑制技術の確立を進め、通常のプレーナMOSFETにおいて浅い接合形成に有利なため採用されていたAsに代わり、Pをイオン注入に用いることで寄生抵抗が改善し、ばらつきも抑えられることを明らかにした。これにより、今後スケーリングが進むFinFETをテラヘルツ発生器に導入する道筋がついたと考えられる。

(2) FinFETベーステラヘルツ発生器の高度化の検討テラヘルツ発生器の高度化の検討のため、各種学会においてプレーナMOSFETにおける高周波発生技術の動向調査を進めた。FinFETベーステラヘルツ波発生器をより高度に活用するためには、単なる単一光源のxyスキャンによるイメージングだけではなく、広い周波数帯域での発振周波数掃引が重要であること、周波数制御には損失の大きな可変容量素子(バラクタ)ではなくインダクタの活用の方が有利であること等、将来の開発方針を獲得した。テラヘルツ波の利用は食品中の異物や違法化学物質の検出等安全・安心の実現に極めて有益であるが、高額な機器が普及に向けての障害になっている。本研究ではFinFETベースCMOSによる低コストなサブテラヘルツ波放射器の実現に向け、基盤技術の開発を行った。FinFETデバイス技術の高度化として、発振器の安定化に重要なフリッカノイズの低減技術、スケーリングにより発振周波数向上を目指す際に問題となる寄生抵抗顕在化を抑制する技術を開発した。FinFETの特性を再現するSPICEモデルを用いて発振器の設計を行い、また試作実証に向けた配線を含めたプロセスの確立、サブテラヘルツ帯計測技術の確立を行った。当初平成26年度中に、CMOS FinFETリング発振器の第1回目の試作完了を目指していた。発振器安定性に影響を与えるノイズが新規に取り組むべき課題として発生したため、年度初めはこの課題に注力することとなった。加えて、年度途中にプロセス評価装置(電子顕微鏡)の故障が発生したため、試作工程の進捗に遅れが生じている。試作プロセス装置のトラブルの影響で試作工程の遅れが有り、ゲート長50nmのFinFETをベースとしたテラヘルツ放射器の試作は平成27年度末に完了したところである。一方で、ミキサ・外部高周波発振器を組み合わせたヘテロダイン測定系の立ち上げは昨年度に完了しており、試作が完了したテラヘルツ放射器の評価に着手する。以上の評価と並行して、Lg=20nmにおけるリング発振器ベースのテラヘルツ波放射器の設計、試作、評価を行う。高速なnMOSのみで構成する発振器の試作も合わせ、当初目標のCMOSリング発振器の基本周波数240GHz、3倍高調波で最終目標である700GHz超の達成を目指す。テラヘルツイメージングの実証に向けては、試作工程の遅れの影響も有り、試作チップから放出されるテラヘルツ波を用い、吸収度の違いによる異なるイメージング対象物質の識別の実証までを直近の目標として、評価を進める。28年度が最終年度であるため、記入しない。半導体工学当初は、平成26年度に試作完了したロットについて、周波数評価は多段(101段)のリング発振器のプローバ触針により、また3段リング発振器からの電磁波放射はショットキーダイオードディテクタによる準光学測定により、分けて評価することを予定していた。試作工程に遅れが生じていることも有り、平成27年度に導入する高周波発振器により可能となるヘテロダイン測定により、電磁波の放射の確認とその周波数の測定を合わせて行うこととし、試作回路の評価の効率化を図る。
子宮内発育遅延児の中枢神経障害の発生における成長因子の役割に関する研究

初年度は、髄鞘構成蛋白であるミエリン塩基性蛋白(MBP)、プロテオリピッド蛋白(PLP)の正常ラット脳における発達による発現様式をノザンブロット法にて検討した。アストロサイト特異的蛋白であるグリア線維性酸性蛋白(GFAP)との比較から、大脳ではGFAPが生後5日目(P5)から強く発現が認められ、遅れてP10からMBP、PLPの発現が開始され、いずれもP25をピークに成獣で少し減少するパターンであった。小脳では大脳よりもその開始と増加は早く、P10でGFAP、P15でMBP、PLPが最大の発現を示した。IGF-1の発現はP0ですでに強く発現が認められ、P15まで高いレベルを維持するが、P20以降急激に発現量は減少し、成獣ではわずかな発現に留まった。IGF-2はP0から成獣まで豊富な発現が維持されていた。このことは、脳発達早期におけるIGF-1の重要性を示唆する知見である。二年度は、髄鞘化とIGF-1との関係をIUGRモデルラットを用いて検討した。妊娠母獣を胎齢1720日まで絶食とし、胎内低栄養IUGRモデルを作製した。出生時には対照群に比して13%の体重減少を示した(p<0.01)。P15での検討で、小脳重量のみ有意に小さかった(P<0.05)。MBP、PLPの発現量は大脳では差が無いが、小脳、線条体では対照群よりも20%発現が多く、線条体では有意差があった(P<0.05)。また、IGF-1も小脳、線条体で有意に発現量が対照群よりも多かった(P<0.05)。髄鞘化が障害されるべきIUGRモデルを作製したところ、胎内での低栄養により発現誘導されたIGF-1が、生後の栄養回復も加味して、髄鞘化を逆に促進させた可能性が考えられる。このことは、IUGRにて出生した新生児に見られる神経学的発達促進現象を分子生物学的にとらえた現象であると考えられる。成長因子、とりわけinsulin-like growthfactor (IGF)-I,IGF-IIは中枢神経系の発達、髄鞘化に極めて重要な役割を果たしていると考えられることより、ラット子宮内胎児発育遅延モデルを用いて出生前後のIGF-I、II、IGF結合蛋白などの成長因子の中枢神経系における発現を経時的に解析することにより子宮内発育遅延児の学童期の認知機能障害の発生におけるこれら成長因子の役割を明らかにすることを試みた。まず子宮内発育不全の中枢神経系への影響を髄鞘化を指標として評価する目的で、大脳および小脳においてastrocyteが発現するglialfibrillary acidic protein(GFAP)、oligodendrocyteの発現するmyelin basicprotein(MBP),proteolipid protein(PLP)の動態を出生前後から経時的に測定した。その結果IUGRの処置をしていない対照群の大脳におけるGFAPのmRNAはP5から明瞭に発現し、P25で最大となった。MBPおよびPLPのmRNAはGFAPmRNAに少し遅れてP10から徐々に発現し、やはりP25で最大となった。このレベルは成熟ラットの約2倍の発現量であった。