hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視床を用いた神経核形成メカニズムの多段階解析

具体的には、Foxp2(R552H)ノックインマウスで視床皮質軸索投射が変化しているか検討するために、生後7日齢のFoxp2(R552H)ノックインマウスの前頭前野に神経軸索トレーサーであるDiIを注入した。その結果、逆行性にラベルされたDiI陽性細胞の存在領域が視床で拡大していた。この結果は、Foxp2は視床細胞の投射先の制御も行うことを示唆している。脳神経系の細胞構築には、大脳皮質に代表される「層構造」と脳深部に存在する「神経核構造」の2つがあり、脳神経系の形成メカニズムの統合的理解にはこの両者の理解が必須である。従来、大脳皮質などを用いて層構造の形成メカニズムは集中的に解析されてきたが、神経核構造の形成メカニズムは不明な点が多かった。そこで、申請者は神経核構造に着目し、マウス視床をモデルとして神経核のパターン形成の分子メカニズムを解析してきた。具体的にはこれまでに、予定視床領域で転写因子Foxp2の発現量が前後軸方向に勾配を持つこと、また機能不全型のFoxp2を発現するFoxp2(R552H)ノックインマウス(以下ノックインマウスとする)を用いて、Foxp2が視床パターン形成および視床皮質軸索投射を制御することを示した。さらに、Foxp2を発現制御する上流分子を同定するために子宮内電気穿孔法を用いて、視床の外から分泌され視床パターン形成を制御するFGF8bの発現を操作した。FGF8bを過剰発現した結果Foxp2の発現は抑制されたことから、FGF8bはFoxp2の上流である可能性がある。平成27年度はまず、視床パターン形成におけるFoxp2の視床自律性について検討した。具体的には、子宮内電気穿孔法を用いてFoxp2 shRNAを視床に導入した結果、ノックインマウスで見られた視床パターン変化と同様の変化が観察された。すなわち、視床パターン形成は視床内のFoxp2が制御していることが示唆された。また、ノックインマウスで観察される視床パターンの変化がより早期の胎生期から生じているか検討するために、胎生14.5日齢のノックインマウスで視床亜核マーカーの発現分布を解析した結果、既に視床パターンは変化していた。このことは、胎生期よりノックインマウスの視床パターン形成における表現型は出現していることを示唆している。平成26年度で、視床パターン形成においてFoxp2が視床皮質軸索投射も制御していることを新規に見出した。この一年で、視床パターン形成におけるFoxp2の役割への理解は確実に深まっており、論文として投稿準備中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。従来はおもにFoxp2の必要性について検討を行ってきたので、今後は子宮内電気穿孔法を用いて視床パターン形成におけるFoxp2の十分性と視床自律性を検討する。さらに、Foxp2(R552H)ノックインマウス野生型と変異型の遺伝子発現を比較し、Foxp2の下流に位置する分子制御メカニズムの解明を行う。具体的には、DNA chipを用いて視床パターン形成時期での視床における遺伝子発現を比較し、変異型で発現変化があった遺伝子群の中から分化運命を制御しうる転写因子に絞って解析する。平成25年度で、予定視床領域におけるFoxp2の発現制御を行う上流因子FGFとFoxp2によって発現制御される下流因子EphA7, EphA4を新規に見出した。この一年で、視床パターン形成におけるFoxp2の役割への理解は確実に深まっており、論文としてまとめられる状況になりつつあるから。引き続き子宮内電気穿孔法を用いて視床パターン形成におけるFoxp2の十分性と視床自律性を検討する。
AMPA受容体媒介性シナプス伝達の生後発達変化メカニズム

シナプス抑圧は神経を連続刺激すると二発目以降の応答が一発目に比べて小さくなる現象で、短期シナプス可塑性の一種である。末梢神経系において、シナプス抑圧はシナプス前終末の伝達物質の枯渇が原因であるとされているが、中枢神経系においては近年シナプス後細胞側の要因の関与が示唆されている。脳幹聴覚系calyx of Heldシナプスにおいて、聴覚を獲得する以前(生後10日以前)はシナプス抑圧が強く抑圧からの回復時間も遅いが、生後14日以降ではシナプス抑圧は減少し回復も早くなることが報告されている。また生後7日ではシナプス抑圧に対してAMPA受容体脱感作阻害剤CTZの効果が見られるが、生後14日以降では見られないことから、AMPA受容体脱感作の寄与が生後発達に伴い減少することが示唆された。本年度はまずAMPA受容体脱感作からの回復時間及びサブユニットの生後発達変化を検討した。同一のシナプス後細胞からoutside-outパッチクランプ法と定量的単一細胞RT-PCR法を適用し、AMPA受容体サブユニットGluR1のmRNA発現が多い細胞ほど脱感作からの回復時間が遅いことが明らかとなった。これと平行してGluR1のタンパク質発現が生後7日と生後14日の間に減少することが免疫組織化学法を用いて明らかとなった。次に伝達物質放出確率が後細胞AMPA受容体脱感作に与える影響を検討した。Non-stationary fluctuation analysisにより伝達物質の放出確率を求めたところ、生後7-8日では0.45±0.04(n=6)で、生後13-15日では0.19±0.02(n=9)に減少した。細胞外二価イオン濃度を変化させ伝達物質放出確率を段階的に変えることで異なる発達段階での放出確率が揃う条件の検討を行ったところ、生後7-8日ではCa^<2+>/Mg^<2+>の比が1.3mM/1.7mM(024±0.05;n=6)、生後13-15日では4mM/0mM(0.45±0.04;n=6)であった。この条件を用いシナプス抑圧に対するCTZの効果を調べた結果、生後7-8日でCTZの効果が減少し、一方生後13-15日では刺激間隔が30ms以下で有意に効果が見られた。従って幼弱シナプスでは放出確率が高いためAMPA受容体の脱感作が生じるが、発達に従って放出確率が低下し脱感作が生じにくくなると同時にGluR1が減少することで脱感作回復時間が早くなることが明らかとなった。・神経誘発性AMPA-EPSCの短期可塑性の生後発達変化を調べた。シナプス抑圧に対するAMPA受容体の脱感作の寄与を調べるため脱感作阻害薬cyclothiazide(CTZ)の効果を調べた結果、生後7日でシナプス抑圧が減少したが14日以降では効果が見られなかった。この結果からAMPA受容体脱感作のシナプス抑圧に対する寄与が生後発達に伴い減少することが明らかとなった。・AMPA受容体サブユニットGluR1及びGluR4の局在の生後発達変化を免疫抗体法により調べた。シナプス膜直下、細胞体ともに発達に伴いGluR4の発現が増加するのに対しGluR1は減少した。また、単一細胞RT-PCR法により単一細胞レベルでのGluR1の含有率と脱感作からの回復時間との間には正の相関関係があることが明らかとなった。・生後1週のシナプスで細胞外Ca^<2+>濃度を減少させることで放出確率を半分にしシナプス抑圧に対する脱感作の寄与を調べた。逆に生後2週のシナプスで細胞外Ca^<2+>濃度を増加させることで放出確率を倍にして同様の実験を行った。その結果脱感作の寄与のあった1週目でそれが消失し、逆に2週目で脱感作の寄与が見られるようになった。・以上の結果から、生後発達に伴い伝達物質の放出確率が減少することで脱感作がかかりにくくなると同時にGluR1が減少して脱感作からの回復時間が早くなることでシナプス抑圧が減少することが明らかとなった。次に伝達物質放出確率が後細胞AMPA

受容体脱感作に与える影響を検討した。Non-stationary fluctuation analysisにより伝達物質の放出確率を求めたところ、生後7-8日では0.45±0.04(n=6)で、生後13-15日では0.19±0.02(n=9)に減少した。細胞外二価イオン濃度を変化させ伝達物質放出確率を段階的に変えることで異なる発達段階での放出確率が揃う条件の検討を行ったところ、生後7-8日ではCa^<2+>/Mg^<2+>の比が1.3mM/1.7mM(024±0.05;n=6)、生後13-15日では4mM/0mM(0.45±0.04;n=6)であった。この条件を用いシナプス抑圧に対するCTZの効果を調べた結果、生後7-8日でCTZの効果が減少し、一方生後13-15日では刺激間隔が30ms以下で有意に効果が見られた。従って幼弱シナプスでは放出確率が高いためAMPA受容体の脱感作が生じるが、発達に従って放出確率が低下し脱感作が生じにくくなると同時にGluR1が減少することで脱感作回復時間が早くなることが明らかとなった。
数学基礎論と量子基礎論の圏論的統合と機械学習における圏論的双対性へのその応用

本プロジェクトのタイトルである「数学基礎論と量子基礎論の圏論的統合と機械学習における圏論的双対性へのその応用」はその研究成果の観点から言って主として三つの内容を含む。特に「数学基礎論と量子基礎論の圏論的統合」には二つの意味がある。一つにはそれは「数学基礎論的な空間概念と量子基礎論的な空間概念の統合」である。もう一つの意味は「数学基礎論的な双対性と量子基礎論的な双対性の統合」である。そしてまた最初の統合は「伝統的量子論理と圏論的量子力学のLawvere的統合」をも含んだものである。残る一つが「機械学習(のカーネル法)における圏論的双対性(或は人工知能の双対性)」である。以上が主な研究成果である。本プロジェクトにおける「圏論的統合」は主として二つの意味を含有する:即ち、数学基礎論的な空間概念(トポス等)と量子基礎論的な空間概念(ヒルベルト空間の圏やその圏論的抽象化)の圏論的論理的な統合と、数学基礎論におけるストーン型双対性と量子基礎論における非可換双対性の双対性理論的な統合である。前者のための研究プログラムが近年の拙著で素描してきた「圏論的普遍論理」であり後者のための研究プログラムが「スキーム論的双対性理論」である。以下では研究成果の概要をこれら二項目に分けて纏める。(i)圏論的論理には幾つかのパラダイムがあるが「圏論的普遍論理」はLawvereのhyperdoctrineの概念の普遍代数化をその基礎としておりそれにより直観主義論理や量子論理から様々な部分構造論理に迄至る広範な種類の論理概念を統一的に扱うことができる。一階論理に対しては既出版論文において様々な論理体系の統一的な圏論的意味論を与えた。トポスに対応する高階直観主義論理のような、高階論理に対する統合的意味論は未構築であったが、今回、直観主義論理のトポス意味論を単なる一例と化すような、一般の高階論理の圏論的意味論を構築した。(ii)圏論的双対性の一般理論には、普遍代数に基づく自然双対理論、ヤヌス対象(aka. schizophrenic object)の概念に基づくJohnstone-Dimov-Tholen理論、他にも以前拙著でChu空間論を基礎として構築したpoint-set spaceの一般概念とpoint-free spaceの一般概念の間のChu双対性理論などがある。だがこれらの多くは量子基礎論におけるような非可換双対性を十全には扱えず近年の双対性理論の挑戦課題となってきた。今回、代数幾何学におけるスキームの概念を普遍代数的に拡張することで広範囲の非可換代数構造を扱える双対性理論を構築した。圏論的普遍論理による高階論理の普遍的意味論は、基本的には一階論理を表現するための諸条件にたった二つのごく自然な条件(型理論を表現する基礎圏における冪対象の存在と関手としてのhyperdoctrineにおける真理値対象の存在)を加えることでできており、重要なパラダイムケースである直観主義論理のトポス意味論の完全性をそのインスタンスとして直ちに帰結するのに加えて、これ迄未知であった様々な種類の論理に対する高階の圏論的完全性を新たな結果として導くものであり、高階論理の圏論的意味論として十全な性質を備える真正なものと考えられる。スキーム概念の普遍代数的拡張による双対性理論は、代数の層を双対空間の上に載せることにより極めて一般的な双対性理論の構築が可能となることを具体的に示すものだが、単にそれだけに留まらず、そもそも双対空間を構成するときにどれだけの非可換性の情報を用いるかによって理論構築の分岐が生じ、双対空間それ自体の複雑性とその上の層構造の複雑性の間に存在するトレードオフをquantaleに対する双対性などの新しい具体例と共に明確に例示するものであり、層構造による双対性理論の可能性とその限界について様々な具体的示唆に富んだものである。以上に理由により当該研究の進捗状況は総じて順調であると結論付ける。但し、本研究は当該理論の概念的意味を解明することに特に重点を置いたものでその点では望外にさえ順調なものであるが、同時に理論の実践的意味を示す為に応用例をさらに豊富にするという課題は残っており、とりわけ双対性の意味を如実に示すキラーアプリケーションの存在が今回の研究課題の延長線上にあるロングタームのゴールとして肝要なものであると考えている。研究課題後半の機械学習における圏論的双対性はそういった方向性を横目に睨んだ一つの企図である。数学基礎論と量子基礎論の融合を可能にする申請者の圏論的普遍論理の枠組みが一階論理の範囲を超えて高階論理に対しても適用可能であることを示した。さらに通常の仕方では構造が矛盾して潰れてしまう数学基礎論的な空間概念(Toposという圏構造)と量子論的な空間概念(圏論的量子力学におけるDagger-Compact圏)の齟齬を調停した統一的な空間概念が圏論的普遍論理の手法により得られることが分かった。圏論的普遍論理は簡単に言うとLawvereのHyperdoctrineの理論とHyland-Johnstone-PittsのTriposの理論を任意のモナドのレベルまで一般化したものである。また非可換双対性を念頭において層理論による双対性理論を構築した。グロタンディークによる可換環とアファインスキームの双対性は良く知られているがこれは非可換環に拡張できる。

そうした双対性の一般理論を"Grothendieck situation"という概念を定式化することで構築した。この理論は環のような数学的な代数構造から部分構造論理のような数学基礎論的な代数構造にまで一様に適用できるもので多くの未知の双対性をその系として導出することができる。特にC*代数やquantaleのような量子基礎論的な構造にも適用可能であり数学基礎論と量子基礎論の融合という精神を体現した結果である。最後に機械学習における双対性についてはカーネル法や所謂カーネル・トリックの基礎にあるカーネル函数から再生核ヒルベルト空間を構成する仕方がfunctorialになっておりカーネル函数をChu空間とみなすことによってカーネル函数の圏と再生核ヒルベルト空間の圏の間に二種類の双対性が存在することを証明した。この結果は機械学習のカーネル法を双対性理論の応用例として理解することができるということを意味し双対性理論の実際的有効性を示すものである。本プロジェクトのタイトルである「数学基礎論と量子基礎論の圏論的統合と機械学習における圏論的双対性へのその応用」はその研究成果の観点から言って主として三つの内容を含む。特に「数学基礎論と量子基礎論の圏論的統合」には二つの意味がある。一つにはそれは「数学基礎論的な空間概念と量子基礎論的な空間概念の統合」である。もう一つの意味は「数学基礎論的な双対性と量子基礎論的な双対性の統合」である。そしてまた最初の統合は「伝統的量子論理と圏論的量子力学のLawvere的統合」をも含んだものである。残る一つが「機械学習(のカーネル法)における圏論的双対性(或は人工知能の双対性)」である。以上が主な研究成果である。今後はさらに応用面の研究課題である機械学習における圏論的双対性について考究を進めてゆく。基本的なアイデアは、機械学習におけるカーネル函数をChu空間と見なしそれらの圏を考えることで、再生核ヒルベルト空間の圏との間の双対性を確立することである。即ち、機械学習においてカーネル函数と再生核ヒルベルト空間の関係は具体的構成法により素朴に捉えられているが、その関係性を圏論的双対性という数学的に厳密かつ概念的に洗練された形ではっきりと定式化するのである。その際にこれまで構築してきた双対性の一般理論から導かれる知見を縦横に用いる。既に幾つかの予備的結果を得ており最終的に適切な圏論的双対性を確立する迄の見通しは立っている。こういった方向での研究には、機械学習におけるカーネル法(例えば所謂「カーネルトリック」)が実は双対性の一適用例に過ぎないことを実証するという目論みがある。ガロア理論からフーリエ解析に至るまでその背後の原理的メカニズムには双対性が在ることが純粋数学では良く知られているが、機械学習のような今をときめくトレンドテクノロジーでさえ実は双対性という時流によらぬ普遍的な数学原理に支えられたものである、そういった背後にあるメッセージをより説得的なものとするためには、得られた圏論的双対性の知見によりさらに元の機械学習テクノロジーを改良するなどして具体的実践的な形でその意味を探ってゆく必要もあると(ロングランでは)考えられる。本研究課題の応用面での目的は、双対性の一般理論の知見を応用して機械学習における具体的な双対性を得るということでありカーネル函数と再生核ヒルベルト空間の間の圏論的双対性の構築それ自体に焦点がある。
身体表現芸術における他者との文化的な交流を通した学びの過程・熟達過程の検討

本年度では、「熟達者同士が言語的な交流を行うこと」による影響を検討するために、熟達者複数名を対象にしたフィールド場面における準実験を実施した(研究1)。また、「熟達者と初心者または中級者が言語的な交流を行うこと」による影響を検討するために、熟達者と初心者または中級者複数名を対象にしたフィールドワークを実施した(研究2)。まず研究1では、平成29年度における熟達者間の言語的な交流に関するフィールドワークの結果を踏まえた準実験を実施した。準実験では、熟達者複数名が言語的な交流を積極的に行いながら表現を発展させる場面をフィールドにおいて設定し、言語発話と身体運動指標の測定・解析を行なった。現在、この研究の知見については、関連する学会・研究会で発表予定であり、論文執筆も進める予定である。次に研究2では、フィールドワークを実施し、現実の練習場面において熟達者と初心者・中級者が言語的な交流を行うことによって生じる変化について、ビデオ映像や身体運動測定用の機器を用いて検討した。ここでは、他者の発言・意見を熟達者または初心者・中級者がそれぞれどう解釈し、自身の表現の発展に利用するのか、検討を行なった。指標としては、上記した言語発話と身体運動指標の両側面に加え、熟達者と初心者・中級者間の領域内の諸要素に関する事前知識・事前理解の差異に関しても着目し、事後に測定を行なった。現在、この研究の知見については、関連する学会・研究会での発表準備を進めている。当初の予定と比べて、「熟達者と初心者または中級者が言語的な交流を行うこと」による影響についてフィールドワークによる検討は行えているものの、準実験による検討を実施出来ておらず、若干遅れている状態である。これは、上記のフィールドワークにおいて、熟達者と初心者または中級者間に領域内の諸要素に関する知識・理解の差異が見られ、その差異を利用して他者の発言・意見を独自の観点から解釈し、表現の発展に利用する過程が見られたためである。これは他者から受ける創造的な影響を代表する非常に興味深い現象と考えられた。一方で、この現象を詳細かつ客観的に検討するためには、熟達者と初心者または中級者両者の知識・理解の差異を事前に同定する必要性が生じた。この測定・解析手法については現在複数候補を開発しており、その検証を行っている。手法の開発が済み次第、準実験を実施する予定である。4年目にあたる平成31年度は、「熟達者と初心者または中級者が言語的な交流を行うこと」によって生じる影響に関する検討を行う。具体的には、平成30年度のフィールドワークを発展させた準実験を行い、熟達者と初心者または中級者が言語的な交流を行う中で独創的な表現を発展させていく、その様相を発話内容と身体運動双方の測定・解析を利用して検証する。さらに準実験の開始時に熟達者と初心者または中級者両者の領域内の諸要素に関する知識・理解の差異を測定する。知識・理解の差異と発話内容・身体運動等の指標とを対応づけることで、知識・理解の差異を活用していかに表現の発展が展開するかを詳細に検証する。特に上記の場面では、初心者・中級者に対して熟達者が発言・意見を提示することに加え、熟達者に対して初心者・中級者が発言・意見を活発に提案することも予想される。これらの過程を検討することで、熟達者の発言の影響を受けた初心者・中級者の学びや熟達の展開過程、そして初心者・中級者の発話の影響を受けた熟達者の表現の発展過程について実証的な検討を行う予定である。本年度では、「熟達者同士がお互いの活動を観察すること」による影響を検討するために、熟達者を対象にした縦断的なフィールドワークと実験を実施した。まず縦断的なフィールドワークでは、現実の練習場面において熟達者が他者の動きを観察することによって受ける影響について、ビデオ映像や身体運動測定用の機器を用いて検討した。事前に実施したインタビューから,熟達者が他者の動きから模倣・触発といった複雑な影響を受けていることが予想された。よって、影響の概要について実験実施前に抽出・把握することを目指し、予備調査として実施した。この研究では、主に実際の映像記録を利用した分析と、インタビューデータに関する分析を行い、他者からの影響について詳細な検討を行っている。この結果については整理を行い、平成29年度に学会等で研究発表を行う予定である。次に、フィールドワークの結果を踏まえた実験を実施した。フィールドワークからは、熟達者が互いに踊りを披露し合っている状況の重要性が示されていた。そのため、実際に踊りを披露し合う場面を実験場面とし、熟達者8名を対象にしたデータの測定と分析を行った。データについては、身体運動指標に加え、インタビュー等の心理指標も測定し、互いに踊りを披露し合う中でどのような影響を与え合っているのか検討を行った。現在、この知見については、関連する学会・研究会で発表済みであり、更に論文執筆を進めている状況である。上記の実績の概要に記した通り、年度初めに予定していた研究内容について、ほぼその通りに遂行できていると判断できるため。本年度では、「熟達者と初心者または中級者がお互いの活動を観察すること」による影響を検討するために、熟達者と初心者・中級者を対象にした縦断的なフィールドワークとフィールド場面における準実験を実施した(研究1)。また,「熟達者同士が言語的な交流を行うこと」による影響を検討するために、熟達者を対象にしたフィールドワークを実施した(研究2)。

まず研究1では、縦断的なフィールドワークを実施し、現実の練習場面において熟達者と初心者・中級者が互いの動きを観察することによって受ける影響について、ビデオ映像や身体運動測定用の機器を用いて検討した。ここでは特に、平成28年度における熟達者間の観察において見られた他者の動きからの模倣・触発といった観点に着目した検討を行った。そして、フィールドワークの結果を踏まえた準実験を実施した。準実験では、交互に踊りを披露し合う実験場面をフィールドにおいて設定し、熟達者と初心者・中級者複数名を対象にしたデータの測定と解析を行った。データについては、主に身体運動指標を測定した。現在、この研究の知見については、関連する学会・研究会で発表予定であり、論文執筆も進める予定である。次に研究2では、フィールドワークを実施し、現実の練習場面において熟達者同士が言語的な交流を行うことによって受ける影響について、発話内容・身体運動両側面に着目して検討した。ここでは特に他者の意見や提案をどう解釈し発展させ、自身の運動の中に取り入れていくのか、アイデアの発展に着目した検討を行った。現在、この研究の知見については、関連する学会・研究会での発表準備を進めている。当初の予定と比べて、「熟達者同士が言語的な交流を行うこと」による影響についてフィールドワークによる検討は行えているものの、準実験による検討を実施出来ておらず、若干遅れている状態である。これは、上記のフィールドワークにおいて、他者の提案を自身の観点を用いて解釈し直し自身の運動の中に取り入れる、という他者からの創造的な影響を代表する現象が見られたためである。この現象を詳細に検討するために、現在発話内容や身体運動個々の解析を発展させた、両者の対応関係を抽出する解析手法・可視化手法を現在開発中である。この手法を利用した準実験を行うことを予定しているため、手法の開発を先に行っている状態である。手法の開発が済み次第、準実験を実施予定である。本年度では、「熟達者同士が言語的な交流を行うこと」による影響を検討するために、熟達者複数名を対象にしたフィールド場面における準実験を実施した(研究1)。また、「熟達者と初心者または中級者が言語的な交流を行うこと」による影響を検討するために、熟達者と初心者または中級者複数名を対象にしたフィールドワークを実施した(研究2)。まず研究1では、平成29年度における熟達者間の言語的な交流に関するフィールドワークの結果を踏まえた準実験を実施した。準実験では、熟達者複数名が言語的な交流を積極的に行いながら表現を発展させる場面をフィールドにおいて設定し、言語発話と身体運動指標の測定・解析を行なった。次に研究2では、フィールドワークを実施し、現実の練習場面において熟達者と初心者・中級者が言語的な交流を行うことによって生じる変化について、ビデオ映像や身体運動測定用の機器を用いて検討した。ここでは、他者の発言・意見を熟達者または初心者・中級者がそれぞれどう解釈し、自身の表現の発展に利用するのか、検討を行なった。指標としては、上記した言語発話と身体運動指標の両側面に加え、熟達者と初心者・中級者間の領域内の諸要素に関する事前知識・事前理解の差異に関しても着目し、事後に測定を行なった。
体細胞核移植クローン技術を用いたヒトてんかん責任遺伝子改変モデルラットの作成

先にDravet症候群患者で直接シークエンス法で同定したGABA_A受容体γ2サブユニットをコードするGABRG2遺伝子におけるナンセンス変異であるp.R40X変異を海馬由来初代培養神経細胞に導入し、細胞内局在を抗γ2サブユニット抗体用いて蛍光免疫染色で観察した。γ2サブユニットは野生株では細胞体、樹状突起、軸索末端迄出現していたが、変異導入細胞では軸索末端への分布は減少していた。同時にα1、β2の各サブユニットの分布を観察したが、両者共に軸索への分布は減少していた。また、小胞体マーカーとしてカルネキシン、ゴルジ装置マーカーとしてGM130とp115を用い二重染色し、変異導入細胞ではカルネキシンとα1、β2サブユニットが同じ局在であり小胞体内にα1、β2が蓄積していた。これは、先にHEK293細胞で観察した結果と同様であり、神経細胞でもGABRG2変異(R40X)はGABA_A受容体を小胞体内に蓄積し、軸索末端への細胞内輸送を阻害するドミナント・ネガティブ効果を示した。また、同じGABRG2遺伝子で直接シークエンス法でp.N40Sのミスセンス変異を全身性強直間代性けいれん患者で同定した。GABRG2遺伝子の変異は他に素因性てんかん熱性けいれんプラス(genetic epilepsy withfebrile seizures plus: GEFS+)で同定されており遺伝子型と表現形の関連性が以前不明瞭であったが、今年度の結果より細胞内輸送の異常が表現形に影響することが神経細胞でも証明され、モデル動物でもヒトと同じ表現形をとると期待できる結果を得た。同時に、新たにCa^<2+>チャネルをコードするCACNA1AとCACNA1B遺伝子を難治性特発性てんかんに対して直接シークエンス法にて変異を探索しており遺伝子異常が見出された際は、イオンチャネルを標的としたヒトてんかんモデルラット作製が可能となる。
超高速超高頻度データベースを用いた大規模金融データ分析

大規模な超高頻度データを高速かつ効率的に処理するためのデータ圧縮アルゴリズムの開発と、データベースの構築を行った。また、このデータベースを利用した実証分析を行った。具体的には、わが国株式市場におけるアルゴリズム取引と株式流動性の関係、公的なディスクロージャーが日中の価格形成に与える影響、およびストックオプションと経営者のリスクテイクの関係について明らかにした。本年度は、開発中である超高速高頻度データベースの、特に速度面における改良と、データベースを利用した応用分析に特に重点を置き研究を行った。超高速高頻度データベースの開発においては、従来から利用しているデータ圧縮アルゴリズムを見直し、よりデータの入出力に必要な時間を短縮することに注力した。また、データベースの一部をより低級なプログラム言語に置き換えることにより、速度向上に努めた。応用分析では、データベースから計算される複数の流動性尺度およびrealized volatilityを利用して、我が国株式市場に関する実証分析を行った。具体的には、(1)アルゴリズム取引が株式流動性に与える影響、(2)ストックオプション付与が経営者のリスクテイクの程度に与える影響である。応用分析(1)では、アルゴリズム取引の活発度を表す尺度をデータベースから構築し、アルゴリズム取引がtightnessやdepthの観点から流動性を向上させるかについて分析を行った。分析の結果、アルゴリズム取引はtightnessの観点からすると、流動性を向上させるが、depthの観点からすると、その影響は軽微であることが示された。また、流動性の共通性に着目し分析を行った結果、アルゴリズム取引は流動性の共通性を減少させることに寄与することが明らかになった。応用分析(2)では、データベースから日次のrealized volatilityを計算することで、ストックオプションが経営者に付与された前後でのリスクテイク態度に変化があったか検証した。分析の結果、ストックオプションの付与後でも経営者のリスクテイク態度に変化は生じないという、米国市場と対照的な結果が得られた。本年度は、超高速超高頻度データベースについての可視化機能の追加と、データベースを利用した応用分析に焦点を絞り研究を行った。データベースへの可視化機能については、どのような可視化方法が最も超高頻度データ分析に有効であるかの検証と、また、そのリアルタイムでの可視化機能の実装に取り組んだ。しかしながら、リアルタイム可視化については十分実用的な速度を実現することができなかった。今後、より低級なプログラミング言語を利用した開発と、描画アルゴリズムの検討が必要であることが明らかになった。また、データベースの基本機能として、秒単位のデータの集計機能などについての機能追加を行った。また、従来よりさらに高速にデータにアクセスできるような改良を加えた。この結果、従来より短い時間間隔での流動性の共通性の検証が可能になった。応用分析では、データベースから計算される流動性尺度を用いて、当該企業に関するテレビ報道と、その株式流動性の関係についての分析を行った。ここで取り扱った株式流動性尺度はquoted spread, effective spreadおよびdepthである。分析の結果、企業のディスクロージャーと企業に関するテレビ報道はスプレッドの観点で流動性を悪化させること、また、このような公的な情報は投資家の情報の非対称性を拡大させることが示された。また、depthの観点からはマスメディアのカバレッジと流動性の間に正の相関があることが示された。大規模な超高頻度金融データを高速に処理するためには、まず、大規模なデータを効率よく圧縮して保存し、一般にデータアクセススピードが遅い補助記憶装置から主記憶装置に転送する時間を節約する必要があるため、超高頻度金融データに適したデータ圧縮手法の研究を中心に行った。超高頻度データは、時系列な意味での直前のレコードと非常に類似した場合が多く、各気配値や、約定価格などのフィールドについて時系列方向にランレングス符号化を行うだけでも、フィールド毎の特性を考慮しない一般的なハフマン符号化によるデータ圧縮よりも効率が良くなり、データ保存に必要な容量が50%程度減少することが明らかになった。データ圧縮効率の向上はデータ検索速度の向上に直結するため、今回の研究成果は超高速超高頻度データベースを構築に大きく貢献すると考えられる。さらに、データベースのプロトタイプを構築し、プリミティブな性能評価を行った。ただし、現在のデータ圧縮・復元プログラムはスクリプト言語で記述されており、特にデータ復元に多くの時間が費やされるため、本研究の目的である超高速に大規模金融データを自由に検索する段階には至っていない。今後データ復元プログラムをJava等のプログラム言語で記述し直すことにより、さらに高速なデータベース構築を目指す必要がある。また、実際のデータベース運用ではクラウド・コンピューティングの手法を利用する予定であるが、今回の研究目的に適したプラットフォームの比較検討も行っている。データの効率的な可視化についての研究が若干遅れているものの、データベースを利用した複数の応用研究に取り組んでおり、研究計画はおおむね順調に進展しているものと考えている。当初は平成23年度中に超高速超高頻度データベース構築を完了させるはずであったが、現在プロトタイプの段階にとどまっている。これは超高頻度データの配信規則に関する理解に予想以上に手間取り、効率的なデータ圧縮手法の構築が遅れているからである。超高頻度データの可視化法に焦点を置き、重点的に研究を推進する予定である。

これによって近年取引比率が増大しているアルゴリズム取引がどのような特徴を有しているのかを明らかにする。早急に超高速超高頻度データベースを構築し、その応用段階に着手する予定である。同時にデータの可視化の方法について研究を進める。データベース利用による日中の取引におけるアノマリーを検出と、データの可視化手法を利用し、近年注目されているアルゴリズム取引によって生じていると予想される特徴的な取引パターン等の抽出を試みる。超高頻度データベースを利用した応用研究が予想以上に進展しており、この応用研究の成果報告に利用する予定である。超高速超高頻度データベース構築の遅延により、クラウド・コンピューティング用のプラットフォーム利用が遅れているため、その利用料が執行されていない状況にある。平成24年度にはデータベースを運用する予定であるため、そのプラットフォーム利用料として利用する。
5軸制御マシニングセンタの加工精度補償に関する研究

5軸制御マシニングセンタにおいて,所望の加工精度を得るために必要な幾何偏差の許容値を明らかにするために,昨年度に引き続き,次の2項目について研究を実施した.(1)幾何偏差と工具先端の位置誤差との関係の解明テーブル旋回形,主軸頭旋回形および主軸頭テーブル旋回形の運動モデルとポストプロセッサとを作成し,幾何偏差が存在した場合の工具先端の位置誤差を調べた.その結果,角度偏差が存在した場合には,構造形態によって,工具先端の位置誤差に影響を及ぼす因子が異なり,位置偏差が存在した場合には,構造形態に関わらず,工具先端の位置に偏差量だけが影響を及ぼすことがわかった.(2)幾何偏差の補正方法の検討実機に付属するCAMシステムを用いて,5軸制御マシニングセンタに存在する幾何偏差の影響を補正する方法について検討した.具体的には,ユーザ座標系とCAMで入力できる補正パラメータとを任意に設定し,加工範囲全体において工具先端の位置誤差を補正できるのかを調べた.テーブル旋回形では,工具先端の位置誤差が加工位置によって異なるため,加工範囲全体を補正することができず,主軸頭旋回形でも,補正ができないことがわかった.主軸頭テーブル旋回形では,主軸端から工具先端までの距離を一定に保てば,工具先端の位置誤差を減少させられることがわかった.考案した補正方法が有効でないテーブル旋回形と主軸頭旋回形については,偏差量と工具先端の位置誤差との関係を明らかにし,幾何偏差の許容値を決定するための基礎資料を示した.5軸制御マシニングセンタにおいて,所望の加工精度を得るために必要な幾何偏差の許容値を明らかにするために,以下の2項目について研究を実施した.(1)5軸制御マシニングセンタの運動モデルとCAMシステムの作成国内外で市販されている5軸制御マシニングセンタを構造の特徴によって分類し,研究対象を6台に絞った.6台のうち,テーブル旋回形1台と主軸頭旋回形1台について,構造解析ソフトウエアおよび行列を用いた2通りの5軸制御マシニングセンタの運動モデルを作成した.それぞれの構造形態に合せて,ポストプロセッサを作成し,機能を基本的なものに限定したCAMシステムを構築した.(2)幾何偏差と工具先端の位置誤差との関係の解明(1)で作成した運動モデルとCAMシステムとを用いて,研究対象としたテーブル旋回形の5軸制御マシニングセンタについて,マシニングセンタに存在する幾何偏差が,加工精度を決定する工具先端の位置に及ぼす影響を検討した.球面をボールエンドミルで加工する場合を例に挙げ,8種類の幾何偏差が別々に存在した場合に,旋回軸の設定角度によって,工具先端の位置の誤差がどのように変化するのかを調べた.さらに,加工位置が工具先端の位置の誤差に及ぼす影響を詳細に検討した.その結果,工具先端の位置の誤差は,位置偏差が存在した場合には,その影響を受けないが,角度偏差が存在した場合には,旋回軸の中心から加工位置までの距離に比例して,大きくなることがわかった.5軸制御マシニングセンタにおいて,所望の加工精度を得るために必要な幾何偏差の許容値を明らかにするために,昨年度に引き続き,次の2項目について研究を実施した.(1)幾何偏差と工具先端の位置誤差との関係の解明テーブル旋回形,主軸頭旋回形および主軸頭テーブル旋回形の運動モデルとポストプロセッサとを作成し,幾何偏差が存在した場合の工具先端の位置誤差を調べた.その結果,角度偏差が存在した場合には,構造形態によって,工具先端の位置誤差に影響を及ぼす因子が異なり,位置偏差が存在した場合には,構造形態に関わらず,工具先端の位置に偏差量だけが影響を及ぼすことがわかった.(2)幾何偏差の補正方法の検討実機に付属するCAMシステムを用いて,5軸制御マシニングセンタに存在する幾何偏差の影響を補正する方法について検討した.具体的には,ユーザ座標系とCAMで入力できる補正パラメータとを任意に設定し,加工範囲全体において工具先端の位置誤差を補正できるのかを調べた.テーブル旋回形では,工具先端の位置誤差が加工位置によって異なるため,加工範囲全体を補正することができず,主軸頭旋回形でも,補正ができないことがわかった.主軸頭テーブル旋回形では,主軸端から工具先端までの距離を一定に保てば,工具先端の位置誤差を減少させられることがわかった.考案した補正方法が有効でないテーブル旋回形と主軸頭旋回形については,偏差量と工具先端の位置誤差との関係を明らかにし,幾何偏差の許容値を決定するための基礎資料を示した.
カナダにおけるインサイダー取引規制の研究

本研究は、世界で最も早くインサイダー取引規制を導入した国の一つである、カナダのインサイダー取引規制の概要をわが国で初めて明らかにした点で意義を有する。規制の目的を公共の利益や市場の公平性に置く点はわが国と等しいが、内部者取引を合法的なインサイダー取引として、一定の範囲と手続きの下で認めている点はわが国の実情と異なる。他方で、違法なインサイダー取引の規制枠組みはわが国と類似する。但し、要件の定め方はやや抽象的であり、アメリカのそれに近い。また、違法なインサイダー取引の抑止効果を狙い、証券法以外にも関連規定を置く。現行のわが国の規制を見直す際に、本研究は有益な示唆を与えるものと思われる。本年度の研究計画の最大のテーマの1つは文献収集にあった。まず、前年度末に行ったビクトリア大学での調査を下に、主要な体系書の収集をほぼ完了したことである。また、平成24年7月下旬のトロント出張では、本研究にとって大変重要なKimber Reportを公共図書館で入手した。さらに、トロント大学では、データ・ベースを使用して豊富な文献の収集を行い、貴重な資料の複製も行った。データ・ベースを利用した文献収集等は、翌年3月下旬にも同大学において行った。現在わが国で入手可能なカナダ法に関する資料は大変限られているために、本年度に実施した文献収集は大変有意義なものとなった。しかし文献収集を通じて、3年という短期間のうちに本研究を終了することは大変困難を極めることを認識するに至った。なぜならば、本研究の遂行にあたっては、カナダ法に関する基礎的な知識の習得やリーガル・リサーチ方法を習得することが前提となるばかりでなく、わが国の母法があるアメリカと異なり、カナダは統一した証券法を有しておらず、各州で異なる証券法を有しているからである。証券法の全体像がつかめたとしても、カナダではさらに会社法、刑法、自主規制を通じて幅広くインサイダー取引を規制しており、判例法の理解も必須となる。そこで、遅くとも所与の研究期間終了後1年以内には一定の研究成果を論文として公表できるように論文の執筆計画を立てた。すなわち序章では、規制の全体像と立法時の議論の状況を明らかにし、その後、合法的なインサイダー取引規制および非合法的なインサイダー取引規制の分析・検討を行い、後者については会社法及び刑法における規制の仕組みを明らかにする。さらに、エンフォースメントとしての民事責任規定についての分析・検討を行い、全体をまとめる。本年度については計画に従い、2本の論文を公表することができた。昨年度行った合法的なインサイダー取引の研究に続き、本年度は、違法なインサイダー取引とTippingに関する規制と判例法についての研究を推進することを目的とした。カナダでは、違法なインサイダー取引を規制する方法として、証券法、会社法、刑法上にそれぞれの規制がある。このうち、証券法の規制と主要判例についての分析を進めた。そこで、まず、この4要件に関わる主要判例(Re Donnini判決、Pezim v. British Colombia等)を読み込みながら、トロント大学のRoberts Libraryで収集した複数の判例評釈を合わせて読み、問題の所在について理解を深めた。なお、Materialityの解釈については、カナダはアメリカの判例法の影響を強く受けている。このため、アメリカのMaterialityの概念についても同時に研究を行った。その過程で、アメリカでは、現在、Basic判決を批判する判決が現れるなかで、Materialityの概念に揺らぎが生じ始めたことがわかった。カナダの判例法にも何らかの影響が及ぶことが予想される。このように、本年度は、各Topicについて深く掘り下げて検討を行ったことから、研究成果を公表物までに仕上げることはできなかった。しかしながら、カナダのインサイダー取引規制についての理解を、より深めることができたように思われる。文献収集:日本については、インサイダー取引規制の導入時の議論に関する文献を、主に収集するとともに、最新の議論についても、主要な学者の論文を収集した。アメリカについては、インサイダー取引規制に関する主要な書籍を入手し、また、カナダについては、証券法・会社法に関して一部の書籍を入手した。海外調査:カナダ法の調査をスムーズに行うため、名古屋大学の中東正文教授にご紹介いただいた証券法の権威、ビクトリア大学のMark Gillen教授にアドバイスを求めた。同教授のアドバイスにより、初年度は当初計画していたトロントには向かわず、ビクトリア大学で調査を行うこととした。2012年3月中旬ビクトリア大学に赴き、1週間ほど滞在し、総合図書館及び法学部図書館のサービスを利用しながら、インサイダー取引規制に関する書籍をコピーした。また、カナダ私法及び訴訟法に関する代表的な書籍を購入するために、同大学の法学部で使用されている書籍を調査し、これらについて文献リストを作成した。さらに、電子サービスを利用して、課題に関する多くの情報を入手した。なお、バンクーバー公共図書館にも赴き、カナダ法のリーガルリサーチに関する文献を読みこんだ。

初の研究出張ではあったが、日本では知り得なかった多くの文献を発見でき、今後の文献収集の方法やリーガルリサーチの方法について基礎固めをできたことなど、意義深い調査となった。文献の読み込み:各法域について入手した文献の半量程度は読み込みを終えた。読み込みの時間がやや不足しているように思われるが、初年度の計画は文献収集やカナダ法の概要を知ることに主眼を置いていたのであるから、目的は概ね達成できたといえる。本年度は、トロント大学法学部の客員研究員として1か月間トロント大学に在籍し、集中的に関連文献の収集と文献の読み込み、判例分析を行った(なお、滞在にあたっては、石井記念証券研究振興財団からの助成も得た)。滞在中、これまでの同大学での図書館での文献調査では探す見つけることができなかった比較的古い書籍や会議資料等を入手し、インサイダー取引規制の導入や変遷に関する学説や証券委員会の考え方を検証することができた。また、トロント大学に滞在中、法学部のLee教授及びAnand教授と面会の機会を得た。特に、Anand教授のご厚情により特別に参加した証券法の講義では、インサイダー取引が扱われ、規制の体系を明快に理解することができた。また同時に、これまで様々な文献で読んできたインサイダー取引規制に対する自分の理解が概ね正しいことを確認した。本研究は、これまで我が国で紹介されることがなかったカナダにおけるインサイダー取引規制の概要を明らかにした点で意義を有する。カナダは、わが国よりも25年ほど前に、制定法においてインサイダー取引を規制した国の1つである。米国とは異なり、規制の目的を公共の利益や市場の公平性に置く点はわが国と等しい。しかし合法的なインサイダー取引として、内部者の取引を一定の範囲と手続きの下で認め、内部者の取引情報を有益に市場に還元させている点は、わが国の実態と大きくかい離している。他方で、違法なインサイダー取引規制の規制枠組みはわが国と非常に類似する。ただし、わが国とは異なり、プリンシプル的な、抽象的な要件を規定するに止まる。なお、違法なインサイダー取引は会社法や刑法においても規律され、証券法には民事責任規定もある。しかしその効果はいずれも違法なインサイダー取引の抑止に止まる。最終年度の研究成果は筑波ロー・ジャーナル17号及び18号に掲載した。引き続き同紀要で成果の公表を行う。商法・証券法文献収集については、カナダ証券法、とりわけインサイダー取引関して現在入手できる文献は概ね収集することができたと思われる。しかし会社法については一定の文献収集にとどまり、刑法分野の文献収集はほとんど行っていない。本研究の遂行にあたっては、取り扱う資料が主に外国語文献となるため、文献の読み込みには一定の時間を要する。
空間スペクトルエントロピーと健全部評価による非接触音響探査法の欠陥検出の検討

日本では,高度成長期のコンクリート構造物が経年劣化し,維持管理の社会的要請が高まっている。コンクリート構造物の内部欠陥の定量的検査法として,遠隔(5-33m)から音波照射加振とレーザドップラ振動計を用いた非接触音響探査法を研究してきた。2つの音響特徴量を用いた欠陥検出アルゴリズムや,コンクリート健全部の統計評価に基づく欠陥検出法を提案し検証してきた。今回,空間スペクトルエントロピー(SSE: Spatial Spectral Entropy)という解析手法を提案し,内部欠陥の共振周波数を自動検出する。従来方法に,SSE解析を組み合わせれば,よりロバストな欠陥検出アルゴリズムが可能となる。
流量変動パターンに基づく河川ハビタット空間構造の予測モデルの開発

本研究は,流量変動パターンからハビタット構造を予測するモデル式を作成し,ハビタット空間構造の多様度が高まる流量レジームを求めることを目的とした.ハビタット構造調査は平水時に行い,流水型4類型(早瀬,平瀬,トロ,淵)と止水型3類型(砂州頭ワンド,砂州尻ワンド,タマリ)の計7類型に分類した.各地点の水文データは国土交通省が提供している水文水質データベースから入手した.流量変動は強度,頻度,持続時間,タイミング及び変化率に着目して解析を行った.また,水位変動についても同様の指標で評価を行った.各ハビタットの平均面積割合は,平瀬が最も高かった.一方,タマリの平均面積割合は0.4%と最も低く,止水生ハビタット全体の平均4.9%であり,止水性ハビタットは河川空間においては非常に微小な空間であることが明らかとなった.流量変動パラメータを独立変数,ハビタット空間構造指標を従属変数として回帰分析を行った結果,複数の組み合わせで有意な相関関係が確認された.流量の年間変動係数は,止水性ハビタット密度と有意な正の相関を示し,年間を通した流量変動の幅が大きいほど止水性ハビタットの出現率が高まる事が示唆された.また, 60日間の氾濫割合は,ハビタット構造多様度及び複雑度と負の相関を示し,氾濫率が高い河川区間はハビタット構造が単調化する傾向が示唆された.水位変動パラメータのうち,冠水頻度を独立変数,ハビタット構造指標を従属変数として回帰分析を行った結果,負の2次回帰曲線の関係が得られた.この結果から,冠水頻度が中程度の時にハビタット多様度は最も高まる傾向が示唆された.本研究の結果から,流量変動パターンとハビタット構造の関係を明らかにすることが出来た.本研究は,流量変動パターンからハビタット構造を予測するモデル式を作成し,ハビタット空間構造の多様度が高まる流量レジームを求めることを目的とした.ハビタット構造調査は平水時に行い,流水型4類型(早瀬,平瀬,トロ,淵)と止水型3類型(砂州頭ワンド,砂州尻ワンド,タマリ)の計7類型に分類した.各地点の水文データは国土交通省が提供している水文水質データベースから入手した.流量変動は強度,頻度,持続時間,タイミング及び変化率に着目して解析を行った.また,水位変動についても同様の指標で評価を行った.各ハビタットの平均面積割合は,平瀬が最も高かった.一方,タマリの平均面積割合は0.4%と最も低く,止水生ハビタット全体の平均4.9%であり,止水性ハビタットは河川空間においては非常に微小な空間であることが明らかとなった.流量変動パラメータを独立変数,ハビタット空間構造指標を従属変数として回帰分析を行った結果,複数の組み合わせで有意な相関関係が確認された.流量の年間変動係数は,止水性ハビタット密度と有意な正の相関を示し,年間を通した流量変動の幅が大きいほど止水性ハビタットの出現率が高まる事が示唆された.また, 60日間の氾濫割合は,ハビタット構造多様度及び複雑度と負の相関を示し,氾濫率が高い河川区間はハビタット構造が単調化する傾向が示唆された.水位変動パラメータのうち,冠水頻度を独立変数,ハビタット構造指標を従属変数として回帰分析を行った結果,負の2次回帰曲線の関係が得られた.この結果から,冠水頻度が中程度の時にハビタット多様度は最も高まる傾向が示唆された.本研究の結果から,流量変動パターンとハビタット構造の関係を明らかにすることが出来た.
銀イオン導電性固体-固体接合におけるイオン移動の解明

混合し合わない二つの相を接触させると界面が形成される。この界面を通して起こる電荷の移動は実用的にも極めて重要である。しかし、イオンの界面移動に関する研究は電池、センサーなどの根元に関係するにも拘わらず、理解されていないのが現状である。そこで、昨年度から本年度にかけてイオンの相間輸送現象の内、イオン相間移動のインピーダンスに焦点を当て、銀イオン伝導性固体-固体接合における界面イオン移動について調べた。本年度の成果は以下の通りである。また、OCVの緩和過程を調べることにより、銀イオンがPEO-AgCF_3SO_3からAgIに移動する時のほうが傾きがより早くプラトーになることから緩和時間が短いことが分かった。このことは、クロノアンペロメトリーの結果と良い一致を示した。銅イオン伝導体に関しても同様な研究を行い、電解質/電解質界面の銅イオンの移動現象をインピーダンス測定により調べた結果、銀イオン伝導体と同様、イオンの界面インピーダンスは作製した銅イオン伝導体のイオン伝導度に依存することを明らかにした。この界面を通して起こる電荷の移動は実用的にも極めて重要で興味ある過程である。界面における電子(ホール)の移動はp-n接合やショットキー接合などのへテロ接合として半導体の分野では古くから研究され、その理論も高度に発達している。そこで、本年度の研究ではイオンの相間輸送現象の内、イオン相間移動のインピーダンスに焦点を当て、銀イオン伝導性固体一固体接合における銀イオンの相間移動をモデルとして取りあげて電気化学的手法を用いて調べた。銀イオン伝導性固体として、AgI及びAg-β"-Al_2O_3を用いた。これらの銀イオン伝導性電解質を作製し、イオン伝導度の温度依存性をまず交流インピーダンス測定によって調べたところ、過去の報告と良い一致を示した。次にAg-β"-Al_2O_3を溶融AgIに浸漬することで界面を作製し、インピーダンス測定を行った。開回路の状態で測定を行うと円弧が2つ認められた。AgI及びAg-β"-Al_2O_3それぞれ単独のインピーダンス測定の結果からは、円弧が認められなかったことから、低周波数側の円弧はイオンの相間移動に対応するものであることが分かった。更に、分極させた状態でインピーダンス測定を行ったところ、AgIからAg-β"-Al_2O_3及びAg-β"-Al_2O_3からAgIへと分極の方向によって、得られたスペクトルの相違が生じた。このことから、AgI/Ag-β"-Al_2O_3界面に抵抗成分があることが示唆された。そこで、昨年度から本年度にかけてイオンの相間輸送現象の内、イオン相間移動のインピーダンスに焦点を当て、銀イオン伝導性固体ー固体接合における界面イオン移動について調べた。
近接場顕微鏡によるナノマシシング技術の開発

現在,マイクロマシンの加工技術としては,半導体加工技術を応用したフォトリソグラフィーや,LIGAプロセスなどが主に用いられている。しかし,これらの加工装置は非常に大がかりであり,しかもその分解能は光の波長によって制限される。近接場顕微鏡による加工技術が確立されれば,比較的簡便な装置で,光の波長による制約を超えて100nmよりも小さな加工が可能となり,マイクロマシンの作製に大きな進歩を与えることができる。加工技術を発達させるには,加工したものを観察・評価し,加工技術にフィードバックさせることが必要不可欠である。近接場顕微鏡による加工を評価する場合は,ナノスケールの分解能が必要である。そのような形状観察法としては電子顕微鏡や原子間力顕微鏡などが挙げられるが,これらは形状観察は可能だがそれ以外の物性の測定はできない。そこで,加工を行った近接場顕微鏡そのもので評価することが非常に有効であると考えられる。この方法では,偏光などの光物性の測定ができ,分解能も加工法に対応しており,しかも観測の際の位置決めが極めて簡単という利点がある。偏光の測定は,ポリマーなどの加工を行う際には非常に重要である。そこで今年度は,加工の評価装置という観点から,近接場顕微鏡を使って偏光測定を中心とする微小物体の分光測定を行った。試料としては,数ナノメートルの細孔を持つハニカム構造を有する直径200nmのシリケイト微粒子を用いた。細孔中にCVD法を用いて蛍光色素であるペリレン分子を集積化させ,個々の微粒子の蛍光スペクトルや蛍光強度の偏光依存性を検討した。その結果,微粒子ごとに蛍光スペクトルに違いがあることが明らかになった。これはペリレン分子の集積量の違いを反映している。また,偏光依存性にも微粒子ごとに違いがみられた。これは細孔内での分子の規則的な配列に起因すると思われるが,これが観測できたことから,現有する近接場顕微鏡は加工の評価に使用可能と考えられる。