hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広圧力帯域用スパッタイオンポンプの試作研究

1.平成6年度においては,5年度に引き続き,六ホウ化ランタン(LaB_6)をスパッタ陰極材料としたイオンポンプの試作開発のための基礎実験を続けた。装置の現状は以下のようである。真空前処理をほどこした超高真空用ポンプ容器(6インチ・200mm長さ)において,現有の粗引系ポンプ,立ち上げのためのターボモレキュラーポンプの排気系を完備し1.8×10^<-8>Torrの真空度が繰り返し大気暴露の条件で達成出来た。2.アルミ陰極を用い,アルゴンガスをスパッタガスとし,圧力,放電電圧をパラメーターとしたグロー放電実験を繰り返した。これはイオンポンプの運転モードを決めるため必要である。プラズマの電子密度,電子温度,プラズマ電位をラングミュアプローブで測定した。この実験はスパッタ条件の最適化のために必要である。3.LaB_6円盤を陰極,ステンレス真空容器を陽極としてスパッタ実験を行なった。スパッタによる薄膜形成をモニターするために,真空容器内にSUS-304サンプル片を置き実験終了後サンプルのXPS分析を行なった。4.四重極質量分析計でスパッタリング放電時の分圧観測を行ない,H_2Oの排気速度を求めて,ポンプの基本性能を調べている。5.研究分担者間では打合せを本年度に5回開き,実験結果の検討を続けている。6.本研究では、六ホウ化ランタンをスパッタ陰極材料としている点に独創性があり,その物性特性を評価するために,XPSによる生成膜の分析評価を行なった。本年度の成果を"H2OPumping by Sputter Discharge with LaB6Cathode"Proc.41st National Symposium AVS(Denver)Oct.24,1994.,において発表した。1.平成7年度においては,5,6年度に引き続き,六ホウ化ランタン(LaB_6)をスパッタ陰極材料とした新しいタイプのイオンポンプの試作開発のための基礎実験を行ない,その成果を纒めた。今年度における主要な結果は以下のようである。(1)ステンレス製高真空用容器(6インチ直径・200mm長さ)において,LaB_6スパッタ陰極材料ポンプの立ち上げを,真空度P=10-0.05Torrのグロー放電領域によって達成した。ターボモレキュラーポンプとの併用により,8.8×10^<-9>Torrの真空度をベ-キングすることなく,繰り返し大気暴露の条件で達成出来た。(2)LaB_6スパッタポンプの特長は,そのボロン膜による水分子の高排気特性にある。その検証実験を四重極質量分析計を用いて,スパッタ放電時の分圧の時間推移測定を行なった。H_2Oの排気速度を求め,ポンプの性能と放電特性の相関を調べるため,アルゴンガスをスパッタガスとし,圧力,放電電圧電流をパラメーターとした実験を繰り返した。これによりイオンポンプの運転モードの確立が出来た。(3)グロー放電プラズマの電子密度,電子温度,プラズマ電位をラングミュアプローブで測定し,真空特性との関連を追求した。特にスパッタシースの構造解明が重要である。(4)LaB_6スパッタによる真空容器内壁への形成薄膜の評価のため,サンプル片上の薄膜のXPS分析を行なった。ボロン,酸素の膜中深さ分布測定を行ない,水分子の選択排気のメカニズム解明の基礎データを得た。
ストレス制御分子の遺伝情報を基軸としたパラファンクションの分子医学的制御戦略

末梢型ベンゾジアゼピン受容体(PBR)遺伝子多型が睡眠時ブラキシズムにどのような影響を及ぼしているかは明らかでない。そこで本研究では、PBR遺伝子多型と睡眠時ブラキシズムや精神的ストレスとの関連を明らかにすることを目的とした。研究に同意を得られた健常有歯顎者58名の被験者から口腔粘膜細胞を採取後、遺伝子多型を同定し、睡眠中の咬筋筋電図測定とともに精神的ストレスを評価した。ブラキシズム数はG/A群がG/G群と比較し有意に多く認められた。一方、睡眠前後のCgAを比較したところG/G群は入眠前よりも起床後のCgAレベルが上昇する傾向が示された。補綴治療の失敗や歯冠修復物の破折などの誘因の1つである睡眠時ブラキシズムなどのパラファンクションは精神的ストレスと密接な関係がある不随意運動と考えられている。また,精神的ストレス制御分子として血小板における末梢型ベンゾジアゼピン受容体(以下PBR)が注目されており,さらにPBR遺伝子多型の解析からストレスに対する感受性を評価することが可能であると報告がある。これより,ストレス制御分子であるPBR遺伝子多型と睡眠時ブラキシズムの関連を明らかにし,PBR遺伝子検査により睡眠時ブラキシズムの診断と遺伝的リスクを診断することを目的とした。研究の同意を得られた被験者から口腔粘膜細胞を採取後,phi29 DNA polymeraseにてゲノムDNAを増幅,touch-down PCR法にてPBR遺伝子を増幅後,ダイレクトシーケンシング法にて遺伝子多型の同定を行った。また,睡眠中の咬筋筋電図測定には携帯型筋電計を用い,睡眠時ブラキシズムイベント数を測定した。PBR遺伝子の割合はG/G型が65.5%,G/A型が31%,A/A型が3.4%であった。各遺伝子多型別にブラキシズムイベント数を検討したところ,G/G群では84.2%の披験者が2回以上のブラキシズムイベントを示し,一方,G/A群では72.2%が2回以上のブラキシズムイベントを示した。またブラキシズムイベントの総数を比較したところ,G/G群の中央値は19であったのに対し,G/A群の中央値は26と有意に高い値を示した。以上の結果より,PBR遺伝子多型は睡眠時ブラキシズムに影響を及ぼす可能性が示唆された。
ケラチノサイトの生存.増殖における基質との接着の意義についての分子生物学的研究‥‥癌細胞との比較‥‥

ひと新生児皮膚ケラチノサイトとヒト有棘細胞癌細胞株、DJM-1は通常の培養条件下(培養底との接着)で強力に増殖する。これらをエラスターゼ添加によって浮遊状態に保つと、前者は3日間で再増殖能を失う(エラスターゼなしにしても増殖できない)とともに、大部分は1週間で消失するのに対し、後者は30%の細胞は少なくも3週間生存し、強力な再増殖能を保持した。全主のfocal adhesion kinase(FAK)は浮遊24時間でかろうじて発現される程度となり、そのチロシン燐酸化は見られない(免疫沈降法とウエスタンブロット法)。一方、後者のFAKとチロシン燐酸化は浮遊1週間でも接着時よりそれぞれ少し減弱した程度であった。FAKは細胞がインテグリンを介して基質と接着すると自己燐酸化され、増殖と分化へのシグナルを伝達すると言われている。従って、以上の結果は浮遊DJM-1の長期生存と再増殖能の保持は浮遊状態でのFAKチロシン燐酸化が密接に関連していることを示した。浮遊DJM-1でのチロシン燐酸化の原因は不明であるが、DJM-1は浮遊状態でもインテグリンα2β1、α3β1、α6β4を発現し(これらはケラチノサイトとラミニンとの接着に関与する)、のみならずラミニンそのものも発現していたので、細胞膜上でのこれらの相互作用がチロシン燐酸化の原因の1つとなっていた可能性がある。奇妙なことに、浮遊DJM-1は真菌菌糸様の外観を呈した。以上の研究は癌細胞とその元の母細胞とを対比しつつ、その基質依存性(anchorage dependency)の差異をFAKに焦点を当てつつ明らかにしたもので、このような研究はこれが初めてである。この研究結果はまた癌細胞が転移先で再増殖できる理由の一端も明らかにしたと言え、癌撲滅に向けての今後の展開が期待される。上皮細胞の生存におけるsubstratum(基質)との接着の必要性についてヒト新生児皮膚由来正常ケラチノサイトとヒト有棘細胞癌由来細胞(DjM-1)を用いて検討した。両細胞ともbovine pituitary extract(BPE)含有KGM培地を用いると血清なしでも培養底に接着して増殖する。しかし回転培養器中で72時間ほど浮遊状態にしておくと前者はその後培養皿に植え込んでも接着せず死滅した。一方、DJM-1は1週間の浮遊状態でも、その後培養皿に植え込むと増殖を開始した。ただ浮遊状態では増殖しなかった。ケラチノサイトのこのような非接着性はその主要な接着分子であるα_6β_4の喪失によるものと推定されたので検討したところ、浮遊状態でもα_6β_4を細胞表面から喪失していないことがわかった。またモノクローナル抗α_6β_4はケラチノサイトの培養底との接着を殆ど抑制しなかった。次に、これまで筆者が用いてきた成人ヒト皮膚(手術前サンプル)由来ケラチノサイトはBPEがないと底面に接着せず、従って増殖もしなかったのであるが、今回大量の細胞を得るべく購入した新生児ヒト皮膚由来ケラチノサイトは意外にもBPEなしでも増殖した。従ってBPEの主成分であるbFGFはケラチノサイトの増殖を促進するもののケラチノサイトの生存にとっての必須因子ではないことが明らかになった。そこでbFGFの研究はひとまず脇において、細胞接着分子と連動するfocal adhesionkinase(FAK)の研究を始めた。FAKの有無を蛍光抗体法で調べたところ、接着状態ではDJM-1は強陽性、正常ケラチノサイトは弱陽性、浮遊状態では両細胞とも陰性と思われた。

しかし蛍光抗体法だけでは真に陰性かどうか判定が困難なため、現在ノーザンブロットで検討中である。ひと新生児皮膚ケラチノサイトとヒト有棘細胞癌細胞株、DJM-1は通常の培養条件下(培養底との接着)で強力に増殖する。これらをエラスターゼ添加によって浮遊状態に保と、前者は3日間で再増殖能を失う(エラスターゼなしにしても増殖できない)とともに、大部分は1週間で消失するのに対し、後者は30%の細胞は少なくとも3週間生存し、強力な再増殖能を保持した。前者のfocal adhesion kinase(FKA)は浮遊24時間でかろうじて発現される程度となり、そのチロシン燐酸化はみられない(免疫沈降法とウエスタンブロット法)。一方、後者のFAKとチロシン燐酸化は浮遊1週間でも接着時よりそれぞれ少し減弱した程度であった。FAKは細胞がインテグリンを介して基質と接着すると自己燐酸化され、増殖と分化へのシグナルを伝達すると言われている。従って、以上の結果は浮遊DJM-1の長期生存と再増殖能の保持は浮遊状態でのFAKチロシン燐酸化が密接に関連していることを示した。浮遊のDJM-1でのチロシン燐酸化の原因は不明であるが、DJM-1は浮遊状態でもインテグリンα2β1、α3β1、α6β4を発現し(これらはケラチノサイトとラミニンとの接着に関与する)、のみならずラミニンそのものも発現していたので、細胞膜上でのこれらの相互作用がチロシン燐酸化の原因の1つとなっていた可能性がある。奇妙なことに、浮遊DJM-1は真菌菌糸様の外観を呈した。以上の研究は癌細胞とその元の母細胞とを対比しつつ、その基質依存性(anchoroge dependency)の差異をFAKに焦点を当てつつ明らかにしたもので、このような研究はこれが初めてである。この研究結果はまた癌細胞が転移先で再増殖できる理由の一端も明らかにしたと言え、癌撲滅に向けての今後の展開が期待される。
KCNQ2変異マウスを用いBFNEとEIEEの病態解明に挑む

K+電流は神経細胞の膜興奮性を制御していると考えられ、その変異は予後良好な経過をとる良性家族性てんかんの原因遺伝子として報告されている。一方で、難治なてんかん発作、重篤な発達障害を合併するてんかん性脳症で報告されている電位依存性カリウムチャネルKv7.2をコードするKCNQ2変異モデルマウスを用い、予後良好な経過を示すてんかん群で報告されているKCNQ2変異マウスとの比較解析を行い、モデルマウス間での比較検討おを行うことを目的としている。KCNQ2変異の違いによる病態機序解明や有効治療法の開発、創薬を目指している。てんかん性脳症で同定されたT274M,G290D変異をもつKcnq2変異マウスの継代はすすんでいる。自然発生けいれん、行動面での明らかな差異はみられていない。マウス継代確保、自然発生けいれん評価、薬剤非誘発評価までで、抗てんかん薬の有効性、発作抑制効果評価にいたっていない。電極埋め込み術、薬剤誘発発作閾値の評価、各薬剤の有効性、てんかん発作抑制評価をすすめる。年齢依存性てんかん性脳症(EIEE)は新生児期から幼児期にかけてんかん発作で発症し、難治性経過で重篤な発達障害を合併する予後不良の疾患群である。KCNQ2遺伝子は家族性良性新生児てんかん(BFNE)の原因遺伝子として報告されたが、近年、てんかん性脳症患者においても、その変異が原因遺伝子として報告されている。本研究ではEIEEで報告されているKCNQ2変異モデルマウスを用い、BFNE変異マウスとの比較解析を行い、KCNQ2変異の違いによる病態機序解明や有効な治療法の開発、創薬を目指している。現在、EIEE症例で報告されているT274M,G290D変異をもつKcnq2マウスの作成、継代をすすめている。T274M, G290D変異マウスはすでに我々が解析しているBFNE変異マウス(A306T,Y284Cマウス)に対し自然発生けいれんの出現や寿命においての相違が考慮されたが、現時点でEIEEマウスを継代、飼育している中では、自然発生けいれんは観察されていない。また、出生後の平均寿命においても明らかな相違はみられていない。しかし、その繁殖、継代は当初予定より遅れている。2018年1月の時点でバッククロス6世代であり、引き続き繁殖をすすめている段階である。また、途中世代の個体については8-10週齢個体で麻酔下で前頭部、海馬に電極を埋め込み、ビス固定し脳波同時ビデオモニタリング解析を行っている。短時間の脳波記録解析では発作の捕捉には至っておらず、明らかな脳波異常は指摘されていない。変異マウスの継代がすすんでいないK+電流は神経細胞の膜興奮性を制御していると考えられ、その変異は予後良好な経過をとる良性家族性てんかんの原因遺伝子として報告されている。現在使用できる最低限の個体数で行動解析、睡眠脳波解析をまず、すすめる。変異マウスの継代が予定より遅れており、繁殖に用いる個体数の確保を要したため、実験に使用できるマウスの個体数に限界があった。脳波解析を行うマウスについては、すでに記録解析設備や使用する脳波電極、準備麻酔薬などはすでに以前から使用可能な分があり、繰り越しに至った。実験使用可能なマウスの確保を行い、現在の継代世代での予備実験をすすめていく。マウスへの電極埋め込み術、薬剤投与によるてんかん発作解析が予定どおり進んでいない。
京都市における高齢者福祉情報システムの開発-市民のボランティア活力による高齢者問題克服のための福祉情報ネットワークの構築を目指して-

本研究プロジェクトは連関したサブプロジェクトの調査研究から次のような成果を獲得した。高齢者の地域生活調査を実施し、高齢期の地域生活における福祉ニーズを明らかにした。地域のボランティア組織である社会福祉協議会(学区社協)における活動の担い手調査を実施し、活動支援を目的とした福祉情報ニーズを明らかにした地域のボランティア活動団体への調査を実施し、活動を展開する際の資源ニーズを明らかにした。青年を対象にしたボランティア意識調査を実施し、ボランティア活動へのニーズを明らかにしたシニアサイトとパブリックアクセス調査を実施し、高齢化社会におけるメディアリテラシーのあり方について検討した。これら一連の地域福祉に関する研究成果を統合させることによって、高齢者福祉情報システムモデルとしてのWeb型福祉GISシステムとボランティア情報地図配信システムの構築を行った。開発された福祉情報システムは、サーバー上に高齢者世帯情報・福祉施設情報データベースを配置し、GIS機能を利用することにより、地域の福祉情報を空間情報として管理・表示・分析することができる。主要目的・機能は、(1)高齢者世帯情報の総合的管理による地域福祉活動支援、(2)地域福祉マップ(福祉施設情報、バリアフリー情報、防災情報、商店等の地域生活情報の表示・検索)としての役割である。福祉情報を地図上で空間的に表示することにより、視覚的・空間的把握にもとづく時間的・計画的な発想を刺激し、地域福祉活動や福祉政策立案を効率よく行うためのツールとなるものである。なお、世帯情報以外の福祉情報に関してはインターネット上で表示・検索することが可能であり、このシステムが地域住民の社会福祉に対する高い関心を促し、地域福祉実践のネットワークを充実させていく重要な機能を備えている。今年度は「京都市における高齢者福祉情報システム」を構築する基礎的研究を行った。今年度の研究実績は以下のとおりである。(1)京都市内の学区社協(春日学区、山階学区、内原野学区)への聞き取りを行い、地区データの収集をすることによって、高齢者の生活と社会福祉サービスの利用状況を把握した。(2)社会福祉分野における福祉情報システムに関する全国的動向を把握するために、関連文献を収集し、福祉情報化と情報管理、また公的介護保険制度導入にかかわる福祉情報システムの諸問題についての整理を行った。(3)福祉情報化にとりくみ先進的な地方自治体として、西宮市の福祉情報システムを分析対象として事例的な検討を行った。(4)高齢者の福祉情報に対するボランティアの役割意識と行動を明らかにする目的で、京都市内のボランティアグループ、ボランティア推進団体、ボランティアコーディネーターに対する調査を行った。(5)山科地区を対象にした高齢者の生活と福祉情報に関する調査を実施した。調査員の学生に対しては調査インストラクションの中で高齢者体験等を行った。調査対象地は市内山階学区で、高齢者の生活実態と福祉情報ニーズの把握のための項目群を整理した内容の調査を実施した。(6)京都市域のセンサス地図システムを作成した。まず1995年国勢調査の基本単位区と町丁目に基づくセンサス地図を作成し、GISソフトを用いて国勢調査の地域メッシュ統計に基づく社会地図を作成した。それらをArc Viewに変換し、その上に平成7年度国勢調査小地域集計の基本単位区と町丁目データを追加した。さらに背景地図としてゼンリンのZmap等を加え、センサス地図システムとして構築した。(7)学区社協へパソコンを導入し、学区高齢者のデータ管理のデジタル化を進めた。それによって、高齢者の世帯情報、福祉サービス利用などについてのデータ管理にパソコンで管理することが可能になった。今年度は「京都市における高齢者福祉情報システム」の構築にむけて、主として京都市内に居住する高齢者の生活実態調査の実施とWeb型福祉GIS情報システムの開発を行った。(1)京都市内の上京区、右京区、山科区、下京区の5つの学区を調査対象地として、65歳以上の高齢者2050名に対する質問紙による訪問面接調査を実施した。完了票数は1475で、回収率72%である。主な調査項目は「健康・身体状況」、「家族生活」、「生活行動」、「地域環境」、「社会活動」、「ソーシャルサポート」、「地域生活意識」、「老後生活、高齢者観」、「生きがい・生活不安・老後の備え」、「介護保険」等である。基本集計段階では「居住地区」、「地域生活意識」等による回答傾向の差異などに注目すべき点が多く、今後の分析の中で高齢者の地域生活及び福祉情報に関する重要な知見が得られることが期待できる。(2)福祉情報システム開発に関しては、Web型福祉GIS情報システムの開発を行った。本システムは、サーバー上に高齢者世帯情報・福祉施設情報データベースを配置し、GIS機能を利用することにより、地域の福祉情報を空間情報として管理・表示・分析することが可能となる。福祉情報を地図上で空間的に把握することにより、地域福祉の実態把握と今後の地域福祉政策の立案のためのツールとなるものである。なお、世帯情報以外の福祉情報に関してはインターネット上で表示・検索することが可能で、このシステムが地域住民の地域福祉に対する関心を高める契機となることが期待される。(3)「ボランティア活動等市民活動団体に関する活動並びに情報に関する調査」の実施。京都市内711団体に対する郵送調査。完了票421、回収率62%。

地域のボランティア組織である社会福祉協議会(学区社協)における活動の担い手調査を実施し、活動支援を目的とした福祉情報ニーズを明らかにした地域のボランティア活動団体への調査を実施し、活動を展開する際の資源ニーズを明らかにした。青年を対象にしたボランティア意識調査を実施し、ボランティア活動へのニーズを明らかにしたシニアサイトとパブリックアクセス調査を実施し、高齢化社会におけるメディアリテラシーのあり方について検討した。これら一連の地域福祉に関する研究成果を統合させることによって、高齢者福祉情報システムモデルとしてのWeb型福祉GISシステムとボランティア情報地図配信システムの構築を行った。開発された福祉情報システムは、サーバー上に高齢者世帯情報・福祉施設情報データベースを配置し、GIS機能を利用することにより、地域の福祉情報を空間情報として管理・表示・分析することができる。主要目的・機能は、(1)高齢者世帯情報の総合的管理による地域福祉活動支援、(2)地域福祉マップ(福祉施設情報、バリアフリー情報、防災情報、商店等の地域生活情報の表示・検索)としての役割である。福祉情報を地図上で空間的に表示することにより、視覚的・空間的把握にもとづく時間的・計画的な発想を刺激し、地域福祉活動や福祉政策立案を効率よく行うためのツールとなるものである。なお、世帯情報以外の福祉情報に関してはインターネット上で表示・検索することが可能であり、このシステムが地域住民の社会福祉に対する高い関心を促し、地域福祉実践のネットワークを充実させていく重要な機能を備えている。昨年度までは基本的な福祉情報システム構成の開発を行ってきたが、今年度はWeb型福祉GISシステムの最終的な構築作業とボランティア情報地図配信システムの構築を行った。Web型福祉GISシステムの構成はクライアント・サーバー・システムとし、サーバー上に地域福祉情報(高齢者世帯情報、福祉施設情報、地域防災情報、その他の地域情報)のデータベースを配置し、クライアントはWebブラウザを介して地域福祉情報の登録・表示・検索を行う。GIS(地理情報システム)の機能を利用することにより、地域福祉情報を空間情報として管理・表示・分析することが可能となる。ボランティア情報地図配信システムは、Web型福祉GISのサブシステムを構成し、地域福祉活動の重要な担い手となる福祉ボランティアの団体情報、活動情報を地図情報としてWWWにより配信するものである。福祉ボランティア情報を空間情報として供給することにより、社会的なボランティア情報ニーズにこたえることができる。具体的な構築作業は大きく分けて以下の三点である。(1)誰でも操作可能なインターフェースをもたせるための、クライアントソフトのカスタマイズ作業、(2)Web型福祉GISの機能構成(図面検索、地図ビューイング、地図登録、計測、色分け、印刷機能等)の確定、(3)ボランティア情報地図配信システムの構築。
AIを導入したマテリアルズインフォマティクスによる巨大光吸収半導体の開発

本研究では、巨大光吸収を示す太陽電池用半導体物質を人工知能および量子計算法である第一原理計算を積極的に活用したマテリアルズインフォマティクスにより開発することを目的としている。特にこの材料探査は、地球規模での太陽電池導入を考慮し、地殻中に多く含まれる資源豊富な元素に焦点を当てて行う。本研究は、新しい巨大光吸収半導体を、膨大な組み合わせから成る組成の中から機械学習を駆使して選定するものである。
マイクロチャネルエピタキシーによる赤外線受光用大粒径鉄シリサイド膜

原子状水素援用分子線エピタキシー法により、Si基板上にエピタキシャル成長したアンドープβ-FeSi_2膜において、従来よりも2桁以上のキャリア密度低減に成功し、10^<16>cm^<-3>台の電子密度を実現した。また、SOI基板上に熱反応堆積法で形成した大きさ約0.1μmのβ-FeSi_2島を種結晶として、有機金属気相成長法を用いることで、非晶質SiO_2膜上ではなく種結晶の部分のみを核として横方向に選択成長することに成功し、1μm以上の粒径をもつβ-FeSi_2の形成に成功した。β-FeSi_2は、資源が豊富なFeとSiで構成される半導体であり、禁制帯幅が約0.75eVの間接遷移型半導体であるが、光吸収係数はカルコパイライト半導体並みに大きいとの特徴をもつ。これまで、受光素子や発光素子への応用が期待され、盛んに研究が行われてきたが、Si基板上に結晶成長したβ-FeSi_2薄膜を用いた受光素子、および発光素子では、外部量子効率が室温で1%未満に留まっている。一方、β-FeSi_2バルク結晶を用いた受光素子では、外部量子効率が20%に達するなど、薄膜とバルクで大きな差が生じている。我々は、この原因を、β-FeSi_2薄膜中に存在する欠陥が原因と考えている。欠陥の起源として、β-FeSi_2/Si界面での格子不整合を、さらに、β-FeSi_2膜中の結晶粒界を考えている。前者については、格子不整合率が約5%あったβ-FeSi_2/Si界面に、β-FeSi_2と格子整合するSi_<0.7>Ge_<0.3>層を導入することで、これを0.2%まで低減した。この結果、LEDにおいて、室温ELに必要な注入電流密度を、4A/cm^2から1A/cm^2に下げることに成功した。後者については、Si基板上のβ-FeSi_2薄膜はSi表面に対する整合関係を複数持つため、複数のバリアントが成長し、膜中に欠陥となる結晶粒界が多数存在し、粒径1μm以下の微結晶膜となっている。この問題を、成長初期過程における結晶核密度を極端に下げ、各結晶粒のサイズを拡大することで解決できないか考えている。今年度は、β-Fesi_2結晶核をMBE法にて作製し、その上部にSiO_2マスクをPE-CVD法で堆積した後に、電子線リソグラフィ法とドライエッチング法によりSiO_2マスクの所々に100nmの開口部を設ける手法を用いた。この試料上に、MOCVD法でβ-FeSi_2薄膜を成長したところ、成長レート40nm/minで形成した試料では、成長温度750°Cで開口部のみへの選択成長に成功した。しかし、AFM像より、垂直方向には成長しているものの、横方向成長は促進されていなかった。そこで、成長レートを53nm/minに上げたところ、成長の選択性が失われ、SiO_2マスク上にも成長する結果となった。β-FeSi_2は、資源が豊富なFeとSiで構成される半導体であり、禁制帯幅が約0.75eVの間接遷移型半導体であるが、光吸収係数が薄膜太陽電池材料であるCIGS系並みに大きいとの特徴をもつ。我々は、この原因を、β-FeSi_2薄膜中に存在する欠陥と10^<18>cm^<-3>以上の高い正孔密度が原因と考えている。この問題に対し、本年度は、原子状水素援用MBE法により、キャリア密度の低減を試みた。Si(111)基板上に、1800°Cでクラッキングした原子状水素を照射しながら、厚さ500nmのβ-FeSi_2膜を高抵抗Si(111)基板上に分子線エピタキシー法によりエピタキシャル成長した。成長時の水素分圧を8×10^<-5>Pa、8×10^<-4>Paと変化したところ、β-FeSi_2膜の伝導型がp型からn型に変化した。また、電子密度は水素分圧が8×10^<-5>Paのとき、7.8×10^<16>cm^<-3>であり、移動度は130cm^2/V・sであった。

さらに、水素分圧を8×10^<-4>Paまで増加したところ、電子密度は1.3×10^<16>cm^<-3>まで下がり、移動度は330cm^2/V・sに増加した。β-FeSi_2膜内に水素が残っていることは、SIMS測定により確認した。このように、原子状水素を照射しながらβ-FeSi_2膜を成長することで、キャリア密度を従来よりも3桁近く低減することに成功した。キャリア密度の低減は、少数キャリア拡散長および少数キャリア寿命時間の増加でも確認された。Al/n-β-FeSi_2膜ショットキー接合を利用して、電子線誘起電流法(EBIC法)を用いて少数キャリア拡散長を評価したところ、原子状水素を用いない場合には16.6μmであり、通常の値8.2μmと比べて長くなった。また、マイクロ波光伝導法により少数キャリア寿命時間を評価したところ、前者は17.4μsであり後者は3.2μsとなり、キャリア密度の低減が確認された。環境半導体β-FeSi_2は、資源が豊富で無毒なFeとSiからなり、約0.85eV付近に直接遷移端が、約0.75eV付近に間接遷移端が存在する。また、間接遷移型半導体であるにもかかわらず、1.0eV以上の光に対して10^5cm^<-1>以上の大きな光吸収係数を持つ。さらにSi基板上への配向性結晶成長が可能であり、発光受光素子に応用可能な高品質結晶薄膜をSi基板上に形成できる可能性がある。このようにβ-FeSi_2は1.31.6μm帯で動作する次世代の発光受光素子材料として、非常に有望である。本研究では、β-FeSi_2薄膜を用いた発光受光素子の特性改善を目的に、水素援用分子線エピタキシーによる低残留キャリア密度化およびマイクロチャネルエピタキシーによる大粒径化に向けたβ-FeSi_2薄膜成長条件の最適化を行った。基板に、比抵抗約1000Ω・cm以上のFZ-n-Si(111)基板、または石英基板上に約1μmの比抵抗約1000Ω・cmのFZ-η-Si(111)層を張り合わせたSOI基板を使用した。まず、RDE法にて基板温度650°Cで約20nmのβ-FeSi_2テンプレートを形成後、β-FeSi_2薄膜をMBE法にて基板温度750°Cで成長した。原子状水素はタングステンフィラメントを有するクラッキングセルにより供給した。原子状水素供給量はMBE装置の背圧(水素背圧)により制御し、8×10^<-5>Paまたは8×10^<-4>Paとした。水素照射しながら成長した試料では、伝導型がn型に変化し、電子密度は10^<16>cm^<-3>台を示した。移動度もそれに伴い上昇し、100300cm^2/V・s程度となった。このように、as-grown膜で初めて10^<16>cm^<-3>台のキャリア密度を実現した。マイクロチャネルエピタキシーについては、Si(100)基板上に厚さ5nm程度のSiO^2膜を堆積し、フォトリソグラフィーにより直径2μmの穴を形成した。この基板上にFeを蒸着し、Si基板がむき出しの領域に熱反応堆積法によりβ-FeSi_2を形成して種結晶とした。SiO_2上のFeはエッチングで除去し、その後、基板上のSiO_2膜をバッファードフッ酸で除去し、MOCVD法によりβ-FeSi2を形成したところ、種結晶から横方向にβ-FeSi2の選択成長を実現した。
液晶性柔構造の導入による固相重合反応の一般化

ジアセチレンの固相内反応の反応場として、液晶相を導入し、重合反応性と分子配列との関連を結晶相反応との対比において解明すると共に、固相内反応の適用範囲を飛躍的に増大させることを目的とする。液晶相を有するジアセチレン分子としては、現在ベンジリデン(4-アルキルオキシ)アニリン系列を取り上げ、本年度は主としてジアセチレン誘導体の液晶相重合反応の機構解明を行った。その特徴は次の3点にまとめられよう。1.結晶相反応に固有の長い誘導期間(該当化合物については約50時間)がなく、反応が指数関数的に進行する。2.結晶相重合における生成物の分子量分布は、重合度5×3^<n-1>(n:整数)に極大を示し、かつ分子量分布の時間変化により、5量体が重合生長において重合な役割を担っていることが明らかになった。3.ネマッチック相において、電場を印加(015×10^3Vcm^<-1>)し、電場配向させると、反応の初期過程に著しい加速効果が観測される。この加速効果には電場強度に関するしきい値(2.5×10Vcm^<-1>)が存在し、かつ加速効果の最適値は8×10Vcm^<-1>である。これらの特徴のうち1は、液晶相が分子配向は保ちつつも柔軟性をもつことに起因しており、重合反応の効率化を目指す上で有用である。また2は、液晶相反応において分子が協同的に反応に関与し、多中心協奏反応機構で進行することを明確に示した最初の結果であり、固相内重合反応を考える上で極めて重要な意義を持つ。3は協奏的重合反応における分子配向の重要性を示唆すると共に、反応を外場により制御しうる可能性を示すものである。以上、液晶相は、液晶相と液相との長所をあわせ持った、特異な反応場であり、固相内反応を理解する上で重要な位置を占めることが明らかになった。
核酸代謝酵素をターゲットとしたオーダーメイド頭頸部放射線化学療法の基礎研究

また、臨床検体を用いた研究で舌癌、上顎癌症例においてTS発現は予後不良因子であり5-FUを用いた放射線化学療法の感受性も低いことを報告した。頭頸部癌細胞株にDPDのcDNA、antisense TS cDNAを発現ベクターpcDNA3にサブクローン下した後、リポフェクション法にて遺伝子導入した。得られた形質転換株の細胞増殖能を解析した後、5-FU感受性についてMTTアッセイ法にて解析を行った。DPD高発現株はコントロールに比し細胞増殖能に変化はなかったが5-FU感受性が低下していた。またantisense TS導入株においては、細胞増殖能がロントロール株に比し低下しており、5-FU感受性は亢進していた。以上の結果からDPD発現が低いほど、TS発現が低いほど頭頸部癌細胞の5-FU感受性は高いということができる。またDPD発現は癌細胞増殖能に影響しないがTS発現は細胞増殖能に影響することがわかった。21年度は頭頸部癌(舌癌)症例の組織サンプルにおけるDPD, TSのmRNA発現レベルを検討し当科で行っているフッ化ピリミジン系抗癌剤を用いた放射線化学療法も含めた集学的治療による治療効果、予後も含めた臨床病理学的因子との間での解析を行った。その結果、DPD, TSは正常の舌組織に比し舌癌腫瘍組織での発現が有意に高いこと、癌組織のDPD、TS発現レベルは患者の臨床病期、腫瘍の病理学的分化度、頸部リンパ節転移の有無とは相関がないことがわかった。また、舌癌患者の予後に腫瘍のTS発現レベルの高さが有意に相関しているが(癌におけるTSレベルが高いほど予後が不良)、DPD発現レベルは相関が認められないことも報告した。今後は咽頭癌や喉頭癌などのサンプルを用いた解析も行ってゆく予定としている。本研究の最終目的の1つである-5FU(TS-1)併用の放射線化学療法感受性が高いと予測される患者さんの選択法の確立-にはまだ至っておらずさらなる検討/解析が必要である。その後、頭頚部癌(舌癌、上顎癌)症例の組織サンプルにおけるDPD,TSのmRNA発現レベルを検討し、当科で行っているフッ化ピリミジン系抗癌剤を用いた放射線化学療法も含めた集学的治療による治療効果、予後も含めた臨床病理学的因子との間での解析を行った。その結果、DPD,TSは正常の舌組織に比し舌癌腫瘍組織での発現が有意に高いこと、舌癌組織のDPD、TS発現レベルは患者の臨床病期、腫瘍の病理学的分化度、頸部リンパ節転移の有無とは相関がないことがわかった。また、舌癌患者、上顎癌患者の予後に腫瘍のTS発現レベルの高さが有意に相関している(癌におけるTSレベルが高いほど予後が不良)ことが臨床検体を用いた解析からわかり、平成21年度までに報告してきたin vitroにおける研究結果との一致をみた。頭頸部癌に対するオーダーメイド放射線化学療法として、腫瘍におけるTS発現が治療法選択に有用である可能性について内外の学会において報告した。今後本研究の最終目的の1つである-5FU(TS-1)併用の放射線化学療法感受性が高いと予測される患者さんの選択法の確立-が実際の臨床現場において可能であるか、検証が必要である。
甲状腺特異的な異常甲状腺ホルモン受容体発現トランスジェニックマウスの機能解析

甲状腺における甲状腺ホルモン受容体(TR)の機能を解明するために、ウシのサイログロブリン遺伝子プロモーターを使用しドミナントネガティブ作用を発揮する異常TRα1(αF397X)と異常TRβ1(βF451X)をそれぞれ甲状腺に特異的に発現するトランスジェニックマウスを作製した。αF397X-、βF451Xマウスとも、出生時には外表奇形、子宮内発育障害を認めないが、出生後体重増加不良を呈しαF397Xマウスの27%、βF451Xマウスの17%は離乳後一週以内に死亡した。離乳後も生存し得たトランスジェニックマウスの血中甲状腺ホルモン濃度は、正常同腹仔に比しαF397XではT4、T3の有意な低下を、βF451XではT4の有意の低下を認めた。血清TSHは、成育後のαF397Xマウスでは正常レベルの10倍以上の高値を示すものが存在したが、βF451Xマウスでは正常マウスと同レベルであった。離乳直後のαF397X、βF451Xマウス甲状腺は、正常に比し小さく、その組織所見は、濾胞数の減少、濾胞径の大小不同、脂肪組織による置換を認めた。甲状腺低形成の原因を調べるため、TTF1、TTF2、Pax8といった甲状腺特異的転写調節因子やthyrotropin受容体(TSH-R)の発現状況をRT-PCRにて解析した。離乳直後のβF451Xマウス甲状腺では、TSH-Rは正常マウスに比し有意に発現が上昇していたが、TTF1、TTF2、Pax8の発現は正常甲状腺と差がなかった。以上より、TRは甲状腺での濾胞形成に関与しており、T3依存性の正常TR機能の阻害は出生後に甲状腺機能低下症を生ずることが明らかとなった。また、αF397X、βF451Xマウスとも同様の表現型と甲状腺組織変化を呈することから、甲状腺でのTRα1とTRβ1の機能は本質的に同じと考えられた。
博物館における地域表象とローカル・アイデンティティ形成に関する研究

博物館における地域表象について、次の点から研究を進め、結果を得た。(1)一宮市博物館における地域表象とその受容に関する研究1999年2月、企画展「くらしの道具」(一宮市博物館)における参与観察を行った。展示室で来館者や説明者がいかに「地域の昔」「地域文化」を語ったか、ビデオ等に記録し、その内容を分析した。予察的考察の域を出ないものではあるが、文化ポリティクスの視点から博物館を論じる視角と、様々なメッセージが交換され、また多種多様な経験がなされるものとして展示室をとらえる視角とを結びつける一つの事例研究を提示することができた。その結果は、1999年度日本地理学会秋季大会にて口頭発表するとともに、『人間科学論集』に投稿した。(2)地域博物館の系譜に関する研究昨年度に引き続き、棚橋源太郎を中心として、戦前の地域博物館の系譜について検討した。雑誌『博物館研究』を創刊号から紐解くことによって、戦前の地域博物館(あるいは郷土博物館)がいかなる世界的潮流の中で構想されてきたものか考察した。それは、ドイツのハイマートクンデの流れを汲んだ郷土教育と関係を持ちつつ、国家的事業である郷士教育施設の設立が促進された、という従来の理解を再考することにもなった。そのうち、アメリカ合衆国との戦前の知的・科学的交流については、2000年9月より渡米し資料収集する予定である。(3)エコミュージアムにおける地域表象についての研究川根地域まるごと博物郷(静岡県大井川流域)におけるワークショップに参加し、「時間と空間の表現」であると定義されてきたエコミュージアムにおける地域表象について、問題点を提起した。博物館における地域表象について、次の3つの視点から研究を進めた。(1)自己表象とポリティクス博物館あるいは地域表象に関する文献を、収集・整理・検討した。今年度は日本国内においても博物館に関する新刊書がいくつも発行されたが、多くの研究においては博物館という機構それ自体を問い直す、という視点が見られない。一方、英語圏における博物館研究、あるいはヘリテージや歴史を扱った文化・社会地理学研究をみると、表象のポリティクスに対するアプローチが定着していることがよく認識される。(2)郷土博物館・地域博物館に関する歴史的考察戦後、日本において地域博物館が急増する中で、地域と博物館、あるいは学校教育における地域学習と博物館との連携をもとめることが盛んに議論された。これらの問題は、すでに戦前において議論が始められているものである。そういった意味から、戦前の郷土教育や学校内に設置された郷土室、あるいは地域博物館について、棚橋源太郎に小田内通敏に焦点をあてつつ、当時の議論を文献や雑誌記事などから整理しはじめた。(3)事例を通した考察実際の調査を行う上で、博物館というメディアの持つ特殊性、すなわち、コミュニケーションの場としての特徴に着目した。まず、予備的に豊岡市コウノトリエコミュージアムにおけるホストの語りを記録することからはじめた。さらに、一宮市博物館を対象とし、2月に集中的に展示室における参与観察を行った。具体的には企画展「くらしの道具」のなかで様々な技を実演し来館者に昔の暮らしを語る人々と、来館者の様子をビデオ等に記録した。このデータの分析については、来年度着手する。
HVJenvelopeベクターによりBMP2遺伝子導入した間葉系細胞の骨再生

我々はこれまでの実験で、BMP2遣伝子をアデノウィルスにより導入した問葉系幹細胞を、コラーゲンを足場として移植するラットの大腿骨欠損モデルを用いて良好な骨再生を得ることができた。しかしアデノウィルスは、導入効率が非常に高いという利点を有する一方、生体における毒性を否定できないため臨床応用には安全性の点において多大な問題を抱えている。安全な遺伝子導入法の開発、または遺伝子を用いずにいかに効率的に骨再生を誘導するかについての研究が必要であると考えた。HVJエンベロープ(HVJ-E)ベクターは、センダイウィルスの細胞融合活性を担う膜成分(エンベロープタンパク質)の活性を残したままウィルスの複製能を完全に不活化した非ウィルスベクターである。遺伝子を培養細胞(in vitro)や組織(in vivo)に直接トランスフェクションすることができると報告されており、in vivoとin vitro両方の手段を選択することが可能で、in vivoおよびin vitroの遺伝子、アンチセンスオリゴ、siRNA、タンパク質の導入が報告されている。しかしこれまでに、BMP遣伝子を細胞に導入して骨形成能に関する調査を行った報告はない。今回我々は理化学研究所より提供いただいたPmmBMP4を大腸菌にてプラスミド増殖し、BMP-4 cDNAを得た。ベクターとしてHVJ Envelope vector kit(Genom ONE series,石原産業株式会社)を使用した。HVJ-E内に、BMP4c-DNAを封入してHVJ-Eベクターとし、融合タンパク質の膜融合活性を利用して組織に分子を導入した。作成したHVJ-Eベクター懸濁液をラット大腿部筋肉内へ投与した。投与後2,4週の時点で軟X線撮像を行った。5例いずれも骨形成はみられず、組織学的にも骨形成はなかった。骨形成が誘導できなかった原因として、1)HVJ-Eベクターのin vivoトランスフェクションの際の導入効率、2)ベクターの投与ルートの問題、3)実際に遺伝子導入に反応して骨形成を行う間葉系幹細胞の数が少なすぎる、もしくは反応する生物学的環現が不十分、が考えられた。今後更なる研究が必要である。【材料と方法】HVJ envelope法は、ウイルス遺伝子を不活化し、無毒化する技術であり、細胞膜の融合能のみを残すことで、ウイルス毒性のない遺伝子導入が可能である。実験群として、Lewis雄ラットをdonorとして用い、recipientは、Brown Norway雌ラット(同種異型)と、Lewis雌ラット(同種同型)を用いる。Lewis雄ラットの大腿骨からflash out法により採取し、第2継代まで培養した間葉系幹細胞をコラーゲンで3次元培養する。Recipientラットにプレート、釘固定し、6mmの大腿骨骨欠損部を作成し移植する。移植する細胞には、BMP遺伝子導入する群とコントロール群を作成する。【評価】骨評価は、移植後2,4,6,8週で軟X線撮像を施行し、6ポイントスケールを用いて行い、また、同時期に組織学的に評価する。雄の幹細胞を雌に移植するため、雄にのみ存在するY染色体の検出をfluorescence in situ hubridizationを用いて行い、移植幹細胞の生存期間、分布を評価する。【結果】骨組織のFISH法の技術については確立出来たところである。また、BMP遺伝子のプラスミドを増殖したのち、遺伝子導入実験、およびラット大腿骨部分欠損モデルを作成している。HVJ envelope法により、BMP遺伝子を導入した幹細胞の骨形成能と移植幹細胞の拒絶について明らかにすることが目的とした。

HVJ envelope法は、ウィルス遺伝子を不活化し、無毒化する技術であり、細胞膜の融合能のみを残すことで、ウィルス毒生のない遺伝子導入が可能である。実験群としてLewis雄ラットをdonorとして用い、recipientはBrown Norway雌ラット(同種異系)と、Lewis雌ラット(同種同系)を用いる。Lewis雄ラットの大腿骨からflash out法により採取し、第2継代まで培養した間葉系幹細胞をコラーゲンで3次元培養する。Recipientラットにプレート、釘固定し、6mmの大腿骨骨欠損部を作成し移植する。移植する細胞にはBMP遺伝子導入する群とコントロール群とを制作する。骨評価を軟X線撮像で評価し、また同時期に組織学的に評価する。雄の幹細胞を雌に移植するため、雄にのみ存在するY染色体を検出するためにfluorescence in situ hubridizationを行い、移植細胞の生存期間、部位を評価する。コントロールとしてアデノウイルス(AD5)をベクターに用いたBMP遺伝子導入では、骨形成が観察され、骨欠損部に細胞とともに移植を行なうことで骨癒合が得られた。理化学研究所より得たBNP4のプラスミド(50μl)をHVJ:5AUに封入しBrown Norwayラットの大腿部に筋肉内注射した群では、移植後2週、4週でもレントゲンで骨陰影観察されなかった。さらにHVJ:10AUで封入しても骨陰影は観察されなかった。導入効率がアデノウイルスほど高くないためと考え、プラスミド単独では骨形成は困難と判断した。現在、間葉系幹細胞と合わせることで、BNP-4 cDNA50μlをHVJ:10AUで封入し、Brown Norwayラットに骨形成を得るべく移植実験中である。
テレビ会議を利用したエリート算数・数学教員養成のための国際協同授業・ゼミの研究

本研究では,汎用テレビ会議システムを利用した国際遠隔協同授業・ゼミナールを提案し,実施した。この方法は,数学が良くできるだけではなく,高度情報通信ネットワーク社会及び国際社会にも対応できるエリート算数・数学教員を養成する方法である。参加した学部学生や大学院生は,数学教育における意欲,学力,研究力,創造性に関して向上が認められた。6セミスター目から通常のゼミナールのまとめと発展として協同ゼミナールを位置づけ,一般的な教員養成課程の中で実施することが出来る。数学だけでなくテレビ会議システム等のICT利用能力や英語によるプレゼンテーションとコミュニケーション能力を持ったエリート算数・数学教員を養成するための基礎資料として,ドイツのバイエルン州の教員養成制度とタイ国の教員研修制度について現地調査した。ドイツでは,多くの教育問題を抱えている基幹学校であるにも関わらず,数学及び数学教育科目を大学時代に履修していない教師が多く,問題解決のためにエリート数学教員の養成が急務であることが分かった。タイでは,科学技術教育振興研究所が教員研修を統括しており,TVを使った遠隔研修と各地域研修センターでの対面研修が行われ,3年間の研修と修了試験(合格率90%弱)によりエリート教員を養成している。共同研究者であるErlangen-Nuernberg大学Weth教授を日本に招聘して情報交換や学校の視察を行った。さらに,日本・ドイツ・タイをTV会議で多地点接続し共同研究者らによる日独数学教育セミナーを開催し,ドイツの教員養成システムと課題について討議した。また,日本の学生が方程式,数の拡張,体積の指導について英語でプレゼンし,対面式ではあったがWeth教授を交えた協同ゼミを実施した。日本の内容は先行研究が中心であり,課題の指摘はできるが具体的新提案ができない点をWeth教授から指摘されるなど,歴史や先行研究から教材研究を始める日本と,現場での課題の直接的解決策を中心に研究を進めるドイツというように,学生への研究指導の違いが明らかになった。協同授業用の内容として,小学生への連立方程式の指導と中・高校生への日時計の指導を取り上げ,それらの教材化と国内での予備実験授業を行った。さらに,国際協同授業評価のための創造性態度テストの改良を始めた。なお,ドイツ数学教育学会(GDM)にて,本研究の目的とその意義,実践事例について口頭発表した。数学だけでなくテレビ会議システム等のICT利用能力や英語によるプレゼンテーションとコミュニケーション能力を持ったエリート算数・数学教員を養成するために,ドイツのカールスルーエ教育大学と玉川大学・京都教育大学の両学生・院生によるTV会議を使った遠隔協同学習を行った。日時計を教材化し中学3年生を対象に教育実験をした内容と成果,および高校2年生を対象とした指導プラン等を交流した。また,守屋は訪独して,日時計の教材化をドイツ学生に指導もした。TV会議を使った交信授業は平成22年12月平成23年1月にかけて3回実施された。その結果,遠隔協同ゼミを初めて経験した玉川とドイツの学生,さらにこの交信を現地で視聴したタイの教員は,大変好意的にこの機会を捉え,双方の教育システムと標準カリキュラムを理解した。また,日時計の持っている原理の共通性と形態の相違性が,国際交流の中で際立ち,共通課題による数学の理解と,各国独自の発展課題への取り組みが図られた。なお,数学教育学の知識が豊富である,京都の院生の教材研究・作成力が,学部学生を上回った。ドイツでは,カリキュラム等の比較調査を積極的に試み,日独カリキュラムの比較研究にまとめた。両国学生の意欲,学力,研究力に関して向上が認められ,国際協同ゼミの日常化もはかれることが示された。さらに,TV会議を使った写真やビデオによるドイツからの紹介は,英語が苦手な日本学生の理解を助けたり,プレゼンテーション技術の習得に役立ったりもした。なお,研究の成果は,数学教育学会で報告し,さらに,京都教育大学教育実践研究紀要や玉川大学教育学部紀要『論叢』に掲載した。エリート算数・数学教員を養成するために,ドイツのカールスルーエ教育大学とタイのラチャパット地域総合大学アユタヤ校,玉川大学,京都教育大学のそれぞれ大学生・大学院生によるTV会議を使った遠隔協同ゼミナールが実施された。4月7月では,関数教育をテーマに相手国のカリキュラムを分析した内容で発表しあった。日本からは,小学校と中学校での関数の授業風景のビデオを交えて,改良された関数教育も発表された。10月2月では,ドイツと京都で幾何教育をテーマに実施された。協同ゼミナールを重ねることで,違和感が無くなり自国での通常のゼミナールのように実施できるようになることが分かった。また,TV会議の設置やゼミナールの準備・進行を学生だけで出来るようになるなど,学生のICT活用能力やプレゼンテーション・コミュニケーション能力の向上が認められた。さらに,テーマを関数や幾何に絞って比較研究を行うことで,各国での数学指導の具体的特徴がわかり,学生にとって新たな教育内容開発のヒントを得られることも確かめられた。

協同ゼミナールを教員養成カリキュラムの中で実施するには,大学3年生から準備の手伝いや参観を行いながら協同ゼミナールについて知ることから始まり,4年生では,自国で行っている通常のゼミナールでの研究内容をまとめて発表する。さらに,大学院では,研究成果を生かしたより深い内容となる討議を目指すと良いことが示唆される。一連の実験から,現行の教員養成カリキュラム内においても,TV会議を恒常的に利用してエリート教員の養成が可能であることが確かめられた。研究の成果は,数学教育学会やドイツ数学教育学会(GDM)で報告し,さらに,玉川大学教育学部紀要『論叢』に掲載した。
液体キセノン用小型パルス管冷凍機の系内ガス不純物対策による長期安定性の研究

KEKで開発した液体キセノン用パルス管冷凍機(190W@165K)を使用し、連続運転中の系内ガスの露点変化を測定した。冷凍機は通常1年以上連続運転で使用する。これまでパルス管冷凍機の露点測定の多くは、一定期間冷凍機を運転し機器停止後すぐに冷凍機側と圧縮機側とを切離し、その後系内に残っている冷媒ガスを微少流量で放出しながら測定していた。この方式による露点測定は容易ではあるが、圧縮機起動直後やコールドヘッド温度低下に伴う露点の変化、及び運転中のゆるやかな露点変化をモニターすることが困難である。本研究では、市販の静電容量式露点計を圧縮機側と冷凍機側とに取付け長期連続運転中における系内ヘリウムガスの露点変化をリアルタイムで測定した。通常パルス管冷凍機の冷凍機側には1MPa程度の脈動がある。静電容量式露点計のセンサーには測定ガスの圧力差制限があるためガスラインに直接センサーを取付けることが出来ない。このためロータリーバルブと冷凍機間の配管に露点センサー用のバイパスラインを設け、ガスの一部を分流して測定した。センサーの前後にはバルブを取付け測定時センサー部に加わる脈動を吸収することが出来た。圧縮機側は、吐出ガスを11/min程度の流量で吸入側にバイパスし、露点センサーにガスを流した。実験により圧縮機起動後コールドヘッドの温度低下に伴い、系内の露点が下がり、数日間運転後、ほぼ-56°C程度の一定の露点を維持している様子が確認できた。2ヶ月以上の連続運転後、停止、加温し冷凍機側に蓄積された水分量と、定常運転時の系内露点との関連を調べることができた。また静電容量式露点計の指示値が外気温の変化により変動しており、測定中は露点とあわせて外気温の確認が必要であることがわかった。
超高速赤外線イメージセンサ構造の探索

[目的]高速現象には爆発、燃焼、衝突破壊、放電等のように、急激な発熱を伴うものが少なくない。本研究の目的は、代表者らが開発してきた100万枚/秒以上の撮影速度を持つ超高速撮像素子を記録手段とし、その上に赤外線光電面としてII型GaSb/InAS超格子を重ねた超高速赤外線撮像素子の開発を目指して、その基礎的特性を検討することであった。[課題]課題は以下の通りである。1.撮影速度と暗電流の競合の緩和、2.超高速記録領域と超格子光電面との適切な接合回路の開発。超格子赤外線光電面では、高い量子効率を得るために歪超格子内でのミニバンド間で生じる小さなバンドギャップを利用している。したがって電界負荷をわずかに上げるだけで暗電流が急増する。一方、撮影速度を上げるには、電界を上げて信号電荷の移動速度を上げる必要がある。[研究実績]以下の研究を行った。1.記録手段から見た限界撮影速度についての分析、2. GaSb/InAS超格子を載せたウエーファの試作と基本特性の評価、3.高速駆動赤外線LD照明装置の開発。限界撮影速度については、モンテカルロ法を用いた要因分析を行い、今後の開発の方向性を明らかにした。世界中の撮像素子の専門家が集まるInternational Image Sensor Workshop (2015)で発表し、優秀論文賞にノミネートされた。既に6μmの赤外線に対してGaSb/InAS超格子の試作に成功しているが、今回10μmまでを目指して300層の超格子を試作した。暗電流と温度依存性評価を行ったが、予定より非常に高い暗電流値となった。研究分担者(立命館大学木股教授)が原因究明中である。またGHzの変調性能を持つ実験用の簡易な赤外線照明装置を開発した。[研究の継続]本研究は代表者のベトナムの大学への赴任に伴い、1年間で中断するが、研究分担者、およびこれまで超高速撮像素子の開発について共同研究を行ってきた他大学の研究者(大阪大学鎌倉准教授等)に引き継がれる。