hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
局在電磁波配線を用いた単一磁束量子論理回路の設計および設計支援に関する研究

単一磁束量子回路のスイッチング速度は極めて高速であるが、従来の回路設計ではジョセフソン接合を用いた能動配線縁によるタイミング調整を随所で行っており、特長を十分生かすことができていないと考えられる。局在電磁波配線を積極的に用いてタイミング調整を最小限に抑えることができれば、より高速、小面積の回路を実現できる可能性があるが、そのためには新しい設計手法および設計支援系が必要である。この考え方に基づき、これまでに、クロック信号の配信のための、クロックスケジューリングアルゴリズムを提案してきた。本年度は、クロックスケジューリングを実現する、レイアウトを考慮したクロック木構成法を開発した。提案手法は、入力された回路のネットリストから、各ゲートでタイミング制約が満たされるようなクロック木を合成し、また、そのときの概略配置を得る。まずクロックトゲートをレベル分けした後、レベルごとに、各ゲートのスケジュール設定、ゲートの並べ替え、クロック木合成を順に行う。最終レベルまで処理を行ったら、結果を出力する。提案手法により、タイミング調整されたクロック木を構成することができ、単純な並べ替えを行った場合と比べ、平均33%少ない遅延素子数でクロック木を構成することができた。開発したクロック木構成法は、特に人手では設計困難な大規模回路に対して有効である。また、自動配線手法についても開発を進めている。単一磁束量子テバイスを用いた論理回路は、バルスの有無で論理を表現すること、また、スイッチングが非常に高速であることから、その性能を引き出すためには、従来の半導体集積回路とは異なるアーキテクチャに基づく論理設計が必要となる。また、今後実現可能となる大規模回路の正確かつ迅速な設計のためには、計算機による回路設計支援が不可欠である。単一磁束量子回路の設計において、局在電磁波配線を積極的に用いて、ジョセフソン接合を用いた能動配線によるタイミング調整を最小限に抑えることができれば、より高速、小面積の回路を実現できる可能性があるが、そのためには新しい設計手法が必要である。この考え方に基づき、これまでに、正しいタイミングでクロック信号を配信するための回路設計アルゴーリズムを提案してきた。本年度は、クロック木構成法を評価・洗練するとともに、設計された回路のタイミング検証を行う手法を開発した。単一磁束量子回路は論理ゲート1段毎のパイプライン構造をとることで動作する。提案するタイミング検証手法では、まず、設計された回路のレイアウトと各ゲートの接続情報であるネットリストを入力とし、回路のパイプラインのタイミング解析を行う。回路の入力側から出力側へ各段数毎の各ゲートで、セットアップ時間、ホールド時間の制約を満たしつつ、1クロックサイクルの間にデータパルスがクロックトゲートを1段進む動作をしていることを検証する。つぎに、設計された回路が設計者が意図する通りのパイプライン動作を行うことを検証する。出力側から入力側へ回路を辿ることで、設計ざれた回路からその回路が実現する時刻付き論理式を抽出し、仕様として設計者から与えられる時刻付き論理式との等価性を判定することでこの検証を行う。
HCVの新規生活環再現システムの開発とそれを用いた抗HCV剤の評価・探索

当該年度は、2つの大きな成果をあげ、本研究の最終目標を達成することができた。1つ目は、急性肝炎患者由来AH1株(遺伝子型1b)の全長HCVRNAの上流にレポーター遺伝子であるレニラルシフェラーゼを組み込むことにより、簡便に薬剤アッセイができるシステム(AH1R)の構築に成功した。このアッセイシステムを国際誌(Virus Genes)に投稿して、受理された(Mori K et al.,Virus Genes,2012)。AH1RとOR6(遺伝子型1bHCV-0株由来のアッセイシステム)を用いて、IFN-α、IFN-γおよびサイクロスポリンAの薬剤感受性を比較したところ、AH1株由来の全長HCVRNA複製システム(AH1細胞)とHCV-0株由来の全長HCVRNA複製システム(0細胞)を比較した以前の結果と同じ結果を示したことから、これらの薬剤に対する感受性の違いは、ウイルス側の要因で決まっていることが示唆された。2つ目の成果は、本研究の最終目標であった「新しいLi23細胞を用いた、HCV生活環の再現システムの構築」を達成したことである。治癒細胞であるORL8cを用いて、感染性粒子産生系JFH-1(遺伝子型2a)の感染が認められ、さらに、ORL8cから産生されたJFH-1粒子がさらにORL8cに感染性を示すことを見出した。この結果により、既存のHuH-7細胞と異なる新しいLi23細胞におけるHCV生活環が完成したことになる。HCV生活環の再現システムを2種類の細胞で構築したことは、「HCVの感染経路の研究」および「HCVに関連する宿主因子の研究」などに広く応用でき、HCV研究においてとても意義のある成果である。当該年度は本研究の目的である,HuH-7細胞株以外で効率良くHCV RNAの複製が起こる新たなヒト肝細胞株を発見して、HCV RNA複製細胞株を樹立することができた。まず、HuH-7細胞系で見出した適応変異を組み合わせたHCVレプリコンRNAをHuH-7細胞以外のヒト肝細胞株(肝癌細胞株および不死化細胞株,HepG2,PH5CH8,Li23等)へ導入して、肝癌細胞株Li23がHCVレプリコンRNAの複製を許容する細胞であることを見出した。得られたレプリコン複製細胞をインターフェロンで処理して、細胞内のレプリコンを排除した治癒細胞を作製した。上述の適応変異を導入した全長HCV RNAを作製後、治癒細胞に導入して全長HCVゲノム複製細胞株を樹立した。同様の手法を用いることにより、薬剤の定量的活性評価を簡便に行えるレポーターアッセイ系も開発した。マイクロアレイによる遺伝子発現プロファイル解析により、得られたクローン化細胞がHuH-7細胞由来ではなくLi23細胞由来であることを確かめた。樹立したクローン化細胞内で複製しているHCVゲノムの塩基配列を決定したところ、上述の適応変異以外の新たな変異が検出されなかつたことより、Li23細胞においてもHuH-7細胞で見出された適応変異が有効であることがわかった。これまで世界中で樹立されたHCV RNA複製細胞は「全て肝癌細胞株であるHuH-7由来のクローン化細胞」であり、発表された研究成果がHCV生活環の本来の姿を反映していない可能性があった。当該年度の成果により、新たに見出された肝癌細胞株Li23由来のHCV RNA複製細胞と従来使用されてきたHuH-7細胞系を比較することが可能となり、HCV生活環をより正確に研究できるようになつたことは、新規抗HCV剤の発見やワクチンの開発も含め多方面のHCV研究において多大な貢献が期待でき意義ある成果である。さらに、当該年度は、前年度得られた全長HCV RNA複製細胞アッセイシステム(HuH-7細胞系とLi23細胞系)を用いて抗HCV剤の再評価を行い、本研究の第二の目的を達成した。既存の抗HCV剤(IFN-α,β,γ,リバビリン,Statin類など)について再評価を行い、現在のC型慢性肝炎の治療薬であるリバビリンに対して、Li23細胞由来細胞が血中濃度(約10μM)において高感受性を示すことを見出した。リバビリンの抗HCV活性を示すメカニズムが、イノシン一リン酸脱水素酵素の阻害に起因することを明らかとした。当該年度の結果をまとめて、国際誌(Virus Research)に投稿して、受理された(Mori K et al., Virus Research, 2011, 157:61-70)。これまで世界中で樹立されたHCV RNA複製細胞は「全てHuH-7由来のクローン化細胞」であり、発表された研究成果がHCV生活環の本来の姿を反映していない可能性があり、本研究を発案した。当該年度は、新たに見出された肝癌細胞株Li23由来のHCV RNA複製細胞と従来使用されてきたHuH-7細胞系を比較することにより、現在、臨床で使用されているリバビリンの作用機序を解明することに成功した。この成果は、現在の治療の改善にも大きく貢献でき、世界のHCV研究者へ「一種類の細胞のみを使用する危険性」を提示できたことは、HCV研究においてとても意義のある成果である。

1つ目は、急性肝炎患者由来AH1株(遺伝子型1b)の全長HCVRNAの上流にレポーター遺伝子であるレニラルシフェラーゼを組み込むことにより、簡便に薬剤アッセイができるシステム(AH1R)の構築に成功した。このアッセイシステムを国際誌(Virus Genes)に投稿して、受理された(Mori K et al.,Virus Genes,2012)。AH1RとOR6(遺伝子型1bHCV-0株由来のアッセイシステム)を用いて、IFN-α、IFN-γおよびサイクロスポリンAの薬剤感受性を比較したところ、AH1株由来の全長HCVRNA複製システム(AH1細胞)とHCV-0株由来の全長HCVRNA複製システム(0細胞)を比較した以前の結果と同じ結果を示したことから、これらの薬剤に対する感受性の違いは、ウイルス側の要因で決まっていることが示唆された。2つ目の成果は、本研究の最終目標であった「新しいLi23細胞を用いた、HCV生活環の再現システムの構築」を達成したことである。治癒細胞であるORL8cを用いて、感染性粒子産生系JFH-1(遺伝子型2a)の感染が認められ、さらに、ORL8cから産生されたJFH-1粒子がさらにORL8cに感染性を示すことを見出した。この結果により、既存のHuH-7細胞と異なる新しいLi23細胞におけるHCV生活環が完成したことになる。HCV生活環の再現システムを2種類の細胞で構築したことは、「HCVの感染経路の研究」および「HCVに関連する宿主因子の研究」などに広く応用でき、HCV研究においてとても意義のある成果である。
口腔癌における核内転写因子群Pax familyの総合的解析

本研究において、口腔扁平上皮癌(OSCC)におけるPAX遺伝子群の潜在的関係を決定するために、我々はリアルタイムPCR法によってPAX遺伝子群のmRNAの発現状態を評価した。PAX5遺伝子が、人間の口腔正常角化細胞(HNOKs)と比較して全てのOSCC細胞株で発現上昇を認めた。結果から、PAX5が、口腔癌の発癌、そして、バイオマーカーとしてOSCCの治療的目標として可能性があることが示唆された。核内転写因子である用PAX遺伝子は、9つのFamilyからなり、発生初期における細胞分化への関与が報告されている。また本遺伝子はヒト成人細胞において、抗腫瘍遺伝子であるp53の遺伝子発現を調節すること、変異タンパクが肺扁平上皮癌を初めとする複数のヒト癌組織で認められていることから発癌への関与が示唆されている。この転写因子であるPAX familyを解析することにより癌の情報伝達系が明らかになり、より詳細な発癌機構が解明され、癌の診断、治療法、遺伝子治療に役立つものと思われる。このため、本研究では、口腔癌におけるPAX遺伝子群の発現状態を明らかにし、その役割を考察することを目的とする。既に保有しているヒト全遺伝子搭載マイクロアレイ(Affymetrix社)データ・ベースと多標識2次元電気泳動法と質量解析法による口腔悪性腫瘍プロテオーム・マップをもとに、PAX遺伝子群の各遺伝子動態を抽出解析したところ、培養口腔扁平上皮癌においては、9つあるPax遺伝子群のうち、特に、Pax5が高発現を示すことが判明した。そこで、口腔癌細胞株5種類(HSC-2, HSC-3, HSC-4, Ca9-22, Sa3)における発現状態をReal-time PCRにより調べたところ、全ての癌細胞株でPax5が高発現を示した。そこで、50例の臨床サンプルでmRNA発現をreal time PCR法で、さらに、タンパク発現を免疫染色法で調べたところ、78%の症例でPax5遺伝子の発現が亢進していることが明らかになった。今後、他のPax遺伝子に関しても発現状態の詳細を検討していく予定である。すでに本研究において、9つのFamiyからなる核内転写因子Pax遣伝子群のうちPax 5遺伝子が口腔癌細胞株と多数の臨床検体において有意な発現亢進をしていることを確認した。本年度は、このPax 5以外の遺伝子8種について、口腔癌細胞株における発現状態を解析をした。Pax 5を含む9つのPax Family遺伝子のうち、口腔癌細胞株においてmRNAの発現が亢進していたものはPax 1, Pax 2, Pax 3, Pax 5, Pax 6, Pax 7, Pax 8の7種類あり、Pax 4およびPax 9は発現減弱していた。発現レベルはPax 5が最大であり、Pax 9が最少であった。Pax 1およびPax 5は口腔癌細胞株5株全てにおいて発現亢進し、Pax 9は全ての口腔癌細胞株で発現減弱していた。今後、これら8種の遺伝子に関して、多数の臨床検体を用いた発現状態の検討を行う。さらに、Pax遺伝子群はクラスター構造をとらないホメオボックス遺伝子であり、これに対しクラスター構造をとり口腔癌と関係がありそうなホメオボックス遺伝子としてHox遺伝子群をマイクロアレイデータから特定した。Hox遺伝子は異なる染色体上に位置する4つのクラスターからなっており、約40のHox遺伝子が知られ、Pax遺伝子と同じ核内転写因子として、発生初期における形態形成や分化さらに癌化への関与が推察されるため、今後、HOX遺伝子群とPax遺伝子群との関係も検索していく予定である。Pax遺伝子群は9つの遺伝子(Pax1Pax9)からなるfamilyを形成し、核内転写因子であり、発生初期における細胞分化への関与が報告されている。また、本遺伝子はヒト成人細胞において、抗腫瘍遺伝子であるp53の発現を調節すること、変異タンパクが肺扁平上皮癌をはじめとする複数のヒト癌組織で認められていることから、発癌への関与が示唆されている。従って、癌細胞内におけるPax遺伝子群の発現状態を詳細に検討することは、癌細胞における核内情報伝達経路の解明に有用であり、さらに、癌の新規診断法、新規治療法(分子標的治療や遺伝子治療等)の開発に役立つものと期待できる。本研究では、口腔癌におけるPax遺伝子群の発現状態を、family gene全体として評価することを目的とした。多数の口腔癌細胞株における発現状態を、マイクロアレイ解析とリアルタイムPCR法を用いて解析した。9つのPax遺伝子のうち、口腔癌細胞株においてマイクロアレイ解析で発現が亢進していたものはPax1,Pax2,Pax3,Pax5,Pax6,Pax7,Pax8の7種類であり、Pax4およびPax9は発現減弱していた。発現はPax5が最も増強しており、Pax9が最も発現減弱していた。

口腔扁平上皮癌細胞株5種(HSC2,HSC3,HSC4,Ca9-22,Sa3)についてリアルタイムPCR法を用いてmRNA発現解析を行ったところ、Pax5が口腔扁平上皮癌細胞株でヒト正常口腔粘膜上皮細胞に比べ、5種類の口腔扁平上皮癌細胞株全てにおいて発現していた。また、このPax5は9種類のPAX遺伝子のなかで最も高発現していた。さらに、50症例の臨床サンプルに関してreal time PCR法と免疫染色法で検討したところ、Pax5が78%と非常に多くの症例で強発現をしていた。他のfamily遺伝子は発現状態の傾向は癌細胞と同様であったが、症例間でばらつきが大きかった。以上の結果から、Pax5は口腔扁平上皮癌関連候補遺伝子として示唆された。
実録体小説の基礎的研究

平成16年度から平成18年度にかけて、国立国会図書館・国立公文書館・国文学研究資料館・関西大学図書館(中村幸彦文庫)所蔵の実録体小説の調査を行った。国文学研究資料館所蔵の和本については平成17年度までにすべてを終えたので、平成18年度は、矢口丹波文庫の調査も加えた。また、調査を終えた関西大学中村文庫所蔵分は報告書(冊子体)に成果を掲載する。これから本格的に全国に散在する実録体小説を網羅したデータベース作りに参加・協力してもらう人たちへ、サンプルを提供するためのものである。このようにして構築してきた実録体小説データベースを、WEB上で発信公開するため、データを整備し、サーバーコンピューターを設置して、本村康哲氏により必要なプログラムソフトを開発していただいた。アドレス「jdb.yt.let.kansai-u.ac.jp」において、まもなく、日本国内にとどまらず世界に向けて公開・発信予定である。今回の調査研究は、本格的なデータベース構築に向けた、パイロット的なものである。今後は、さらに調査対象を拡大したデータベース作成が望まれる。これらの研究調査により、一般に出版全勢の時代と思われている日本の近世において、実録体小説というジャンルの文学が、実は写本(書き本)というメディアで広範に享受されてきた実態が明らかになってきた。江戸時代の一般の人士の強い興味関心を如実に示しているのが、これらの実録体小説の転化生長の種々相である。実録体小説の目録(章題)を一覧すれば、その変化の様相を大よそ概観できるのである。日本人の常識としての歴史の形成過程を、いささかなりとも掘り起こし、新たな光をあてることに貢献する道が開けたと考えられる。まず本研究の意義や目標について研究代表者(山本)・研究分担者(高橋)を中心に研究協力者(菊池・長谷)などで十分な討論、および確認、意思統一を図った。また、主たる研究場所のひとつである国文学研究資料館の大高洋司氏代表の「近世後期小説プロジェクト」人的な重なりがあるので、そのテーマにおける切り分けに意を用い、こちらの共同研究の性格を明確化して、役割分担および整合性を十分になしえるように緊密な協議をした。その上で、山本(研究代表者)は、大量のマイクロ資料を所蔵する国文学研究資料館を中心に、国立国会図書館に赴き、それぞれの実録写本のデータ採取に取りかかった。その作業の進捗状況は、総量のうち約2割強のデータを集積し得たものと推測している。また、人文情報の専門家である関西大学文学部本村助教授(研究協力者)と共に、WEB上での公開を目標とする「実録体小説データベース」の大枠作成を終えて、具体的な入力フォーマットを作成した。このフォーマットは、データの入力段階においてすでにWeb上での公開を前提としたプログラムである。公開へ向けてスムースな展開が可能となった。このフォーマットは現在、関西大学本村研究室から「実録体小説データーベース」と仮称してWEB上に、実在させている。高橋(研究分担者)は、共同研究企画者として、全体的な計画の執行にも目配りしつつ、国文学研究資料館のマイクロデータを中心に、国立公文書館所蔵の実録写本原本の確認・データ収集に取りかかった。いずれの所蔵先においても、書名だけでは、実録体小説なのか判断の出来ない物が多く、確認のための出納と内容確認に時日を要しているが、精励した結果、総量のうち3割に近いデータを調査・集積するに至ったものと想定する。研究協力者の菊池は国文学研究資料館、同じく長谷は関西大学図書館のデータ蒐集の作業に取りかかった。平成16年度に引き続き、国文学研究資料館・国立国会図書館・国立公文書館・関西大学図書館(中村文庫)所蔵の実録体小説の調査を行った。国文学研究資料館所蔵全実録本については、そのすべての調査を終えた。関西大学図書館(中村文庫)については約6割程度、国立公文書館は約5割程度、国立国会図書館の約4割程度の調査を済ませた。

残念ながら、京都大学・天理大学の調査は余り進捗しておらず、来年度の課題として残さざるをえない。研究協力者に依頼した本村康哲氏を中心として、WEBでの公開に向けたデータベースを構築するための理論を討議した。その理論に基づき独自のデータベースソフト(枠組み)を開発し、各資料館・図書館での調査結果を順次データ入力している。現在は調査・データベース構築の中途であるが、経過報告として関西大学本村研究室のサーバーから試験的に発信しており、そのアドレスは、http://158.217.36.26となっている。来年度中には中村文庫の調査を終えたい。本文庫は近世文学の泰斗中村幸彦博士がそのご見識により蒐集されたもので、その実録約200点は実録の全貌が明らかになる構成である。実録の全体像の好サンプルとして、来年度の報告書にデータを活字化して示すこととする。これらの調査研究により、出版の時代と概観される日本の近世において、実は写本がメディアとして広範に享受されていた実態があきらかになりつつある。江戸時代のふつうの人々の興味関心を如実に反映しているのが、これら実録体小説の転化生長の種々相であり、実録体小説の目録を一覧すれば、その様子が概観できるのである。日本人の常識としての<歴史>形成の過程をいささかながらも照射しつつあることに、深い感銘を覚えている。平成16年度・17年度に引き続き、国立国会図書館・国立公文書館・関西大学図書館(中村幸彦文庫)所蔵の実録体小説の調査を行った。国文学研究資料館所蔵の和本については昨年度にすべてを終えたので、さらに今年度から、矢口丹波文庫の調査も加えた。また今年度は、関西大学中村文庫所蔵分の調査を終えたので、報告書に調査結果を掲載する。これから本格的に全国に散在する実録体小説を網羅したデータベース作りに参加・協力してもらう人たちへ、サンプルを提供するためのものである。このようにして構築してきた実録体小説データベースを、WEB上で発信公開するため、データを整備し、サーバーコンピューターを設置して、本村康哲氏により必要なプログラムソフトを開発していただいた。アドレス「jdb.yt.let.kansai-u.ac.jp」において、まもなく、日本国内にとどまらず世界に向けて公開・発信予定である。今回の調査研究は、本格的なデータベース構築に向けた、パイロット的なものである。今後は、さらに調査対象を拡大したデータベース作成が望まれる。これらの研究調査により、一般に出版全勢の時代と思われている日本の近世において、実録体小説というジャンルの文学が、実は写本(書き本)というメディアで広範に享受されてきた実態が明らかになってきた。江戸時代の一般の人士の強い興味関心を如実に示しているのが、これらの実録体小説の転化生長の種々相である。
批判的思考力を育成する理科学習指導法の開発

本研究では,理科における子どもの批判的思考を育成するための指導法を開発することを目的とした。この目的を達成するため,子ども実態を調査し,授業実践を通して指導法を検討した。その結果,初めは他者の意見や考えに対して批判的に思考させ,その思考経験をもとに,次は思考の対象を自分自身の意見や考えに移行させることによって,子どもの批判的思考を促すという指導法を開発した。本研究では,理科授業における子どもの批判的思考を測定するとともに,それを育成するための具体的な指導法を開発することが目的であった。そして,一年次では,子どもの批判的思考力を測定する質問紙を作成し,その妥当性および信頼性を確認する計画としていた。この目的を達成するため,理科における小学生の批判的思考に焦点を当て,その実態を明らかにするとともに,小学生の批判的思考に影響を及ぼす要因構造を分析した。さらに,その結果を踏まえ,指導法考案へ向けての示唆を導出した。具体的には,批判的思考を測定するための35項目からなる質問紙を作成し,岡山県および広島県の公立小学校5,6年生429名を対象に調査を実施した。その結果,児童の探究的・合理的な思考に比べて,反省的な思考や根拠を重視しようとする意識が低いことが明らかになった。また,探究的・合理的に思考している児童ほど,反省的に思考したり,意見の根拠を重視したりしていることが明らかになった。これらの結果を踏まえ,児童の反省的な思考や根拠を重視しようとする意識を高めるためには,探究的・合理的な思考を培うような指導をすべきであるという示唆を得た。これらの研究成果については,日本理科教育学会誌『理科教育学研究』第54巻,第2号において発表した。また,『初等教育資料(フロントライン教育研究)』においても紹介した。本研究では、理科授業における子どもの批判的思考力を測定するとともに、それを育成するための具体的な指導法を開発することが目的であった。そして二年次では、質問紙やワークシートなどを用い、子どもの批判的思考の実態を明らかにする計画としていた。この目的を達成するため、理科における中学生の批判的思考に焦点を当て、その実態を明らかにするとともに、中学生の批判的思考に影響を及ぼす要因構造を分析した。さらに、その結果を踏まえ、指導法考案へ向けての示唆を導出した。具体的には、批判的思考を測定するための質問紙(35項目)を作成し、鳥取県、岡山県、広島県の公立中学校13年生663名(第1学年145名、第2学年141名、第3学年377名)を対象に調査を実施した。その結果、生徒の探究的・合理的な思考や多面的な思考、健全に懐疑する気持ちには違いは見られなかったが、反省的な思考は、これらに比べて働いていないことが明らかになった。また,探究的・合理的に思考している生徒ほど、反省的な思考をしているという因果関係が明らかになった。併せて、多面的に思考している生徒ほど、反省的な思考をしているという因果関係も明らかになった。生徒の反省的な思考を高めるためには、探究的・合理的な思考や多面的な思考を培うような指導をすべきであるという示唆を得た。そして3年次(最終年度)では、前年までに明らかにした児童・生徒の実態を踏まえ、理科授業において子どもの批判的思考力を育成する指導法を開発した。具体的には、Banham(1998)およびPaul & Elder(2001)の考えを参考にし、初めは他者の意見や考えに対して批判的に思考させ、その思考経験をもとに、次は思考の対象を自分自身の意見や考えに移行させることによって、子どもの批判的思考を促すという指導法を開発した。実際に小学校の理科授業において実践し、開発した指導法は、児童が根拠を重視して実験方法の妥当性を吟味したり、一度考えた実験方法を反省的に思考したりする力の育成に寄与したことが明らかになった。3年間の研究により、まず、理科授業における子どもの批判的思考力を測定するための質問紙(35項目、5件法)を作成するとともに、それを用いて小学生の実態を調査した。その結果、児童の探究的・合理的な思考に比べて、反省的な思考や根拠を重視しようとする意識が低いことが明らかになった。また、探究的・合理的に思考している児童ほど、反省的に思考したり、意見の根拠を重視したりしていることが明らかになった。次に、中学生を対象にして、小学生と同様の調査を行った。以上の調査結果を踏まえ、前述したように「初めは他者の意見や考えに対して批判的に思考させ、その思考経験をもとに、次は思考の対象を自分自身の意見や考えに移行させることによって、子どもの批判的思考を促す」という段階的な指導法を開発した。

本研究の3か年の計画は、次の通りであった。1年次:子どもの批判的思考力を測定する質問紙を作成し、その妥当性および信頼性を確認する。2年次:子どもの批判的思考の実態を調査し、批判的思考育成のための指導法の在り方を検討する。3年次:批判的思考を育成するための指導法を考案し、授業実践を通して、その効果を検証する。以上の計画にもとづき、二年次では理科における中学生の批判的思考の実態を明らかにするとともに、批判的思考を育成するための指導法への示唆を導出することができた。このことから、研究はおおむね順調に進展しているといえる。教科教育学当初の研究計画にもとづき、三年次は、理科における子どもの批判的思考を育成するための指導法を考案し、授業実践を通して、その効果を検証する予定である。また、研究の成果を日本理科教育学会、日本教科教育学会で発表すると同時に、各学会誌への論文投稿を計画している。本研究の3か年の計画は,次の通りであった。1年次:子どもの批判的思考力を測定する質問紙を作成し,その妥当性および信頼性を確認する。2年次:子どもの批判的思考の実態を調査し,批判的思考育成のための指導法の在り方を検討する。3年次:批判的思考を育成するための指導法を考案し,授業実践を通して,その効果を検証する。以上の計画にもとづき,1年次では,理科における小学生の批判的思考を測定する質問紙を作成し,それを用いて批判的思考の実態を調査するとともに,指導法考案へ向けての示唆を導出することができた。このことから,研究はおおむね順調に進展しているといえる。当初の研究計画にもとづき,2年次は,中学生の批判的思考に焦点を当て,その実態を明らかにするとともに,指導法考案へ向けての示唆を導出する予定である。また,研究の成果を日本理科教育学会,日本教科教育学会で発表すると同時に,各学会誌への論文投稿を計画している。調査校までの交通費を計上していたが、そのうち数回は、電子メール等で打ち合わせ等ができたため。当該年度続き、次年度も調査対象校で調査を実施する予定であるため、その交通費として使用する。
神経芽腫病期4sのiPS細胞疾患モデルによる同時多発・自然退縮メカニズムの解析

4s期神経芽腫のiPS細胞疾患モデルの作成のため,まずヒト線維芽細胞に山中4因子を導入し,iPS細胞への形質転換が行えることを確認した.各種成長因子を投与し,神経堤幹細胞への分化を試みたが,神経突起様構造を認めるものの,完全な分化は困難であった.そこで,神経芽腫における分化機構の解明のため,ヒト間葉系幹細胞(hMSC)と既存の神経芽腫cell lineとの共培養を試みたところ,神経突起の延長が認められ,hMSCの神経芽腫分化作用が認められた.この結果からhMSCの治療ポテンシャルが同定されたため,神経芽腫モデルマウスに対するhMSCの効果について,研究を進めていく予定である.現在までの進捗業況として,1iPS細胞樹立:ヒト線維芽細胞に山中4因子を導入し,iPS細胞への形質転換が行えることを確認した.現在継代して,冷凍保存し,のちに解凍して研究に耐えうる品質を維持できるかを検討中である.3担癌患者からの神経芽腫細胞cell lineの樹立現在までの進捗状況として,1iPS細胞樹立:ヒト線維芽細胞およびヒト白血球を用いて,山中4因子を導入し,iPS細胞へ形質転換することに成功した.継代し,実験に耐えうる品質であることを確認し得た.2iPS細胞から神経堤細胞への分化誘導:MS-5間質細胞との共培養,および予備実験としてのヒト間葉系幹細胞との共培養を現在施行中である。近年,ヒト体細胞から人工多能性幹細胞(induced pluripotent stem cells; iPSCs)を樹立する技術が確立され脚光を浴びている.そこで,本研究では4s担癌患者体細胞から疾患特異的iPS細胞を樹立し,神経堤幹細胞へ分化させることで,4s期の発症過程を再現し,geneticな解析を行って正常コントロールと比較することで,発生メカニズムの解析を行い,4sの同時多発発生,自然退縮および分化機構を解明することを目標とした.当初の研究計画としては,乳児患者の皮膚より線維芽細胞を採取し,iPS細胞株を樹立・継代,同時に4s担癌乳児患者の皮膚より線維芽細胞を採取し,iPS細胞株を樹立・継代する.そして,それぞれの株を,MS5細胞と共培養することでneural crest stem cellへと分化誘導させ,それぞれの分子生物学的解析を行う予定であった.研究を開始し,ヒト線維芽細胞およびヒト白血球からのiPS細胞への形質転換に成功した.さらにMS-5間質細胞との共培養による神経堤細胞への分化誘導実験を進めたが,あきらかな分化が認められなかった.そこで,神経芽腫における分化機構解明及び新規治療開発のため,ヒト間葉系幹細胞(hMSC)と既存の神経芽腫cell lineとの共培養を試みたところ,神経突起の延長が認められ,hMSCの神経芽腫分化作用が認められた.この結果からhMSCの治療ポテンシャルが同定されたため,神経芽腫モデルマウスに対するhMSCの効果について現在検討中である.4s期神経芽腫のiPS細胞疾患モデルの作成のため,まずヒト線維芽細胞に山中4因子を導入し,iPS細胞への形質転換が行えることを確認した.各種成長因子を投与し,神経堤幹細胞への分化を試みたが,神経突起様構造を認めるものの,完全な分化は困難であった.そこで,神経芽腫における分化機構の解明のため,ヒト間葉系幹細胞(hMSC)と既存の神経芽腫cell lineとの共培養を試みたところ,神経突起の延長が認められ,hMSCの神経芽腫分化作用が認められた.この結果からhMSCの治療ポテンシャルが同定されたため,神経芽腫モデルマウスに対するhMSCの効果について,研究を進めていく予定である.iPS細胞の樹立は技術的に可能となったが,神経堤幹細胞への分化が導入できず,技術的な不備を検討中である.小児悪性固形腫瘍4s期神経芽腫担癌患者の発生を待ち,皮膚を採取し,線維芽細胞を培養し,iPS細胞株を樹立する予定である.iPS細胞樹立する際に,共培養細胞の品質や培地の問題などクリアすべき課題が多かった.神経提幹細胞への転換にはさらに厳密なクオリティコントロールが必要である.研究計画がやや遅延しており,予定していた消耗品などが使用されなかった.4s期神経芽腫担癌患者の皮膚を採取し,線維芽細胞を培養,そこからiPS細胞株を樹立し,継代,凍結保存を行う.また,コントロール乳児のiPS細胞株を同様に樹立する.各々のiPS細胞株を神経堤幹細胞へと分化誘導.表面抗原によるソーティングで単離し,培養を行う.これらをG bandによる核型解析,アポトーシス関連遺伝子に関してDNAマイクロアレイ法により網羅的に遺伝子発現プロファイルの作成を行い,比較解析する予定である.今年度は,細胞培養に関わる試薬および成長因子の購入を行う.Cell countingのための試薬も購入する予定である.研究計画がやや遅滞しており,予定していた消耗品等が使用されなかった.今年度は,細胞培養に関わる試薬に加えて,DNAマイクロアレイも使用する予定であり,昨年度未使用分を活用する.
ボルネオ中央部の生態系保全に向けた制度設計：ローカルとグローバルを繋ぐ

A.地域班:(1)国立公園地域(連携研究者:東洋大学・寺内大左):国立公園のゾーニングの中で比較的地域住民の利用が許されている特別ゾーンと伝統ゾーンにおいて焼畑民の生業の核となる焼畑が禁止されているか許可されているのかはっきり明記されていないことが明らかになった。(2)焼畑農業を主生業とする遠隔地域(笹岡正俊):ポンプ保持者および金採取労働組織メンバーの多くにとって、金採取が家計収入の大部分を占めること、金採取労働組織への参加は多くの人に開かれていると認識されているが実際にはポンプ保持者と何らかの親族関係にあるものが採取労働に従事していること、金採取により河川の汚濁が起き河川での漁労に悪影響を与えていると認識している人が多い一方で将来の望ましい開発の姿として慣習法組織による統制のもとで小規模金採取を行うのが良いと認識している者が多いことがわかった。(3)焼畑農業・商業的森林伐採併存地域(連携研究者:地球環境戦略研究機関・河合真之):慣習地の領域および行政上の土地利用区分の重なりを明らかにし、また村の有する課題と関連する優先政策(保健向上、教育・能力開発、インフラ整備、緑化、農業振興、エコツーリズムの強化等)を特定した。B.評価班(井上真・平塚基志、研究協力者:早大・藤井紘司):アポカヤン地域のマハックバル村を訪問し村が木材会社の伐採エリアを限定し村の慣習保全林の保全を図っていること、また、同社に村のインフラ整備を打診するなどのパートナーシップ関係を構築していることを明らかにした。C.政策班(伊達規子、高村ゆかり、井上真):土地改革・空間計画省、国家開発企画庁、WWFインドネシアへの聞き取り調査から、地方政府の人材不足が課題であること、及び予算を含めた政策全般を地域特性(土地条件や民族の特徴等)に適合させることが重要であることを明らかにした。地域班による3地域の現地調査、評価班・政策班による合同調査(ジャカルタでの情報収集及び対象地域の調査)を予定通り実施し、データも順調に収集できたため。<地域班>(1)国立公園地域:カヤン・メンタラン国立公園地域の2村にて家計調査を実施し、生業の経済的意味および慣習的な資源利用のルールを明らかにする。(2)焼畑農業を主生業とする遠隔地域:マハックバル村で補足調査を行う。また、小規模金採取の今後を展望するための参照地として、早くから金採取が行われ現在は金採取業が停滞しつつあるいくつかの地域で聞き取りを行い、金採取の生計と森林環境への影響についての情報を収集する。(3)焼畑農業・商業的森林伐採併存地域:アブラヤシ農園開発、参加型森林管理(村落林)、カカオ栽培、村落予算等の地域社会に影響を及ぼし得る鍵となる要素に着目しつつ、2村(ロング・トゥヨッ村およびロング・バグン村)を対象として調査を実施し、住民の収入・支出、土地利用の選好、森林資源管理制度(ローカルコモンズ)の実態等を明らかにする。さらに村レベルでの気候変動緩和・適応・生物多様性保全の村落中期開発計画への主流化の可能性(特に2020年から実施されるREDD+に着目)を探る。<評価班>、<政策班>焼畑農業・商業伐採併存地域を訪れ、村人の生業実態、生態系保全への認識などを調査する。また、東カリマンタン州およびジャカルタの関連行政機関やNGOを訪れHeart of Borneo保全活動上の課題などについて聞き取り、議論する。A.地域班:

(1)国立公園地域(連携研究者:東洋大学・寺内大左):カヤン・メンタラン国立公園地域の3村を訪問し、生業の現状、資源利用における慣習的なルール、国立公園の規則が与える生業への影響について調査した。(2)焼畑農業を主生業とする遠隔地域(笹岡正俊):アポカヤンの6ケ村を訪問し、開発計画、移住・帰還のうごき、慣習法組織による重層的・自律的ガバナンスの実態を明らかにした。(3)焼畑農業・商業的森林伐採併存地域(連携研究者:地球環境戦略研究機関・河合真之):東カリマンタン州マハカム・ウルー県を対象地とし、州、県の関連行政機関を訪問して、アブラヤシ農園開発、木材伐採、石炭開発の進展を把握するとともに、同県の5村を短期間で訪問し、上記開発の影響や住民の生計、村落の開発計画の策定状況を把握し、本県におけるREDD+の主流化の可能性を検討した。B.評価班(井上真・平塚基志、研究協力者:早大・人間総合研究センター・招聘研究員・藤井紘司)、C.政策班(伊達規子、高村ゆかり、井上真):この2班の合同調査として、カヤン・メンタラン国立公園地域を訪問し、村人の生業実態、国立公園管理への村人の参加実態などを調査した。また、東カリマンタン州の林業局・開発計画局、およびジャカルタの林業省、土地改革・空間計画省の関連部局にて国家政策実施上の課題などについて聞き取り、議論した。また、比較対照地域としてマレーシア・サバ州のキナバル国立公園地域で調査を実施した。国立公園に関する住民参加が国家の法制度として組み込まれていないが、現場の柔軟な対応により住民の意向が一定程度取り入れられていることがわかった。地域班による3地域の現地調査、評価班・政策班による合同調査、および繰り越し分による調査(2018年8月)も順調に実施することが出来たため。<地域班>(1)国立公園地域:カヤン・メンタラン国立公園地域の2村にて家計調査を実施し、生業の経済的意味および慣習的な資源利用のルールを明らかにする。(2)焼畑農業を主生業とする遠隔地域:マハックバル村で補足調査を行う。また、小規模金採取の今後を展望するための参照地として、早くから金採取が行われ現在は金採取業が停滞しつつあるいくつかの地域で聞き取りを行い、金採取の生計と森林環境への影響についての情報を収集する。(3)焼畑農業・商業的森林伐採併存地域:アブラヤシ農園開発、参加型森林管理(村落林)、カカオ栽培、村落予算等の地域社会に影響を及ぼし得る鍵となる要素に着目しつつ、2村(ロング・トゥヨッ村およびロング・バグン村)を対象として調査を実施し、住民の収入・支出、土地利用の選好、森林資源管理制度(ローカルコモンズ)の実態等を明らかにする。さらに村レベルでの気候変動緩和・適応・生物多様性保全の村落中期開発計画への主流化の可能性(特に2020年から実施されるREDD+に着目)を探る。<評価班>、<政策班>焼畑農業・商業伐採併存地域を訪れ、村人の生業実態、生態系保全への認識などを調査する。また、東カリマンタン州およびジャカルタの関連行政機関やNGOを訪れHeart of Borneo保全活動上の課題などについて聞き取り、議論する。2018年度の研究計画は次の通りである。A.地域班:(1)国立公園地域:3村を中心に、生業、資源利用における慣習的なルールの詳細を調べていく。
血漿カドミウムチオネイン : カドミウム腎障害発症機序に基づく新しい理想的なバイオマーカー

これまで、カドミウム腎障害発症機序は、「カドミウムが腎に蓄積し、その濃度が臨界濃度である200μg/g以上になると腎機能異常が発現する」ので「腎障害は悪化し続け、快復することはない」と考えられてきた(WHO,1992)。しかし、カドミウムを長期間投与した動物では、肝機能異常が起り、ついで腎機能異常が起こるので、「(1)体内にカドミウムが取込まれると肝に蓄積する。(2)肝機能異常が起こり、(3)血漿中にカドミウムチオネチンが流出する、(4)分子量が小さいので容易に腎糸球体を通過したのち、(5)尿細管で再吸収され、(6)蛋白とカドミウムイオンとに解離する、(7)カドミウムイオンが尿細管膜を傷害し、腎機能異常が起こる。」と考え(Nomiyama and Nomiyama, 1994)この説を証明するための研究を行い、次の成果を得た。(1)腎皮質のカドミウム(Cd)臨界濃度は曝露レベルによって異なる: 0.3,1,3 mgCd/kg投与群の腎皮質Cd臨界濃度は275,296,222μgCd/gで曝露レベルが高いと臨界濃度は低下した。(2)血漿CdMTの臨界濃度は曝露レベルが違っても一定:上記のウサギの腎機能異常発症時の血漿CdMTを高速液クロマト・原子吸光法(Jin et al, 1994)で測定し比較検討したところ,曝露レベルにかかわらず,血漿CdMTが60-75μgCd/l以上になると蛋白尿(2g/gCr以上),糖尿(4g/gCr以上),アミノ酸尿(0.1mol/gCr以上)が発現した。以上の結果から,血漿CdMTの臨界濃度は60-75μgCd/lと推定された。(3)カドミウムにより腎機能異常が発現しても、カドミウム曝露うぃ中止すれば肝からのメタロチオネインの流出が減少し、腎機能異常は快復した。(4)カドミウム曝露時に肝保護剤であるグリチルリチンを同時投与すると腎機能異常が起り難くなった。以上の実験結果により、我々の説が正しいことが証明された。1腎皮質のカドミウム(Cd)臨界濃度は曝露レベルによって異なる:30羽のウサギに0.3,1または3mgCd/kgの塩化Cdを連日皮下投与し,腎機能異常発症時に,ウサギを屠殺した。0.3,1,3mgCd/kg投与群の腎皮質Cd臨界濃度は275,296,222μgCd/g,カドミウムチオネイン(CdMT)臨界濃度は231,232,180μgCd/gで3mgCd/kg群が有意に低かった。CdMT/Cd比は87,88,85%で差はなかった。以上の結果から,曝露レベルが高いと臨界濃度は低下するがMT誘導能が低下するためではないことが分かった。

2血漿CdMTの臨界濃度は曝露レベルが違っても一定:上記のウサギの腎機能異常発症時の血漿CdMTを高速液クロマト・原子吸光法(Jin et al,1994)で測定し比較検討したところ,曝露レベルにかかわらず,血漿CdMTが60-75μgCd/l以上になると蛋白尿(2g/gCr以上),糖尿(4g/gCr以上),アミノ酸尿(0.1mol/gCr以上)が発現した。以上の結果から,血漿CdMTの臨界濃度は60-75μgCd/lと推定された。3 Cdによる肝機能異常発症機序(NOなど,Apoptosisとの関連):上記の試料を用い,京都薬大,麻布大で測定しているところである。4 Cd作業者の血漿CdMTと腎機能との関連についての調査関西労働衛生技術センターの協力を得て平成9年10月に試料を入手したが,誤って一時的に冷凍したために溶血してしまい,赤血球中のカドミウムチオネインが血漿中に多量に流出した。このため,血漿カドミウムチオネインを指標とする研究を行うことが不能となった。平成10年2月末に再度,血液試料を採取し,分析を行っているところである。1肝機能と血漿カドミウムチオネイン(CdMT)との関係:カドミウム(Cd)中毒発症機序に関する新しい説の確立:Cd曝露によって肝機能異常が起こるか,肝細胞のApoptosisが促進されるために肝のCdMTが大量に血漿中に流出すると考えられるので,肝機能と血漿CdMTとの関係が密であることを証明する。ウサギ13羽に毎日0.5mgCd/kgの塩化Cdを背部に皮下投与し,経時的に採血,採尿し,各種の肝機能,腎機能検査を行った。同時に血漿CdMTを高速液体クロマトグラフ-原子吸光法で測定した。肝機能異常は12週目,血漿CdMTもほぼ同時期に上昇した。尿中酵素,糖,アミノ酸,蛋白もほヾ同時期に上昇した。肝機能異常と血漿CdMT,また,血漿CdMTと腎機能異常との間には極めて高い相関が認められた。以上の結果から,我々の仮説が正しいことか証明された。なお,Cd曝露により肝のApoptotisは多少増加するが血漿CdMT上昇に対する寄与は少ないと考えられた。2 Cd曝露を中止後の腎機能異常回復:12羽の雄ウサギにCd0.3mgCd/kgを週7日,連日背部皮下に投与し腎機能障害が確認された時点でCd投与を中止し,Cd投与中止後も血漿CdMT,肝機能,腎機能を経時的に検査し,回復状況を観察した。1)腎機能異常が発症してからのCd投与中止時期が遅れると血漿CdMT濃度が著しく高くなってしまい,Cd投与を中止しても肝・腎機能異常はともに回復せず,ウサギは死亡した。2)一旦回復しても再び肝機能異常が悪化して血漿CdMT濃度が上昇し,腎障害で死亡したウサギもいた。3)Cd曝露中止後,糸球体異常を続発して死亡したウサギもいた。
種々の木造軸組における大変形構造性能の解明とその災害対策への応用

地震により被災した木造住宅を想定して木造軸組の大変形加力実験を行った。実験では、初めて被災した時の構造性能と、被災後補修または補強を施した後の構造性能を調べ、両者を比較した。得られた特性値を利用して、木造住宅の地震時挙動シミュレーションを行った。その結果、地震により大きな変形を受けても、地震後、補修または補強を行うことにより、住宅を再使用できる可能性のあることが判った。地震の被災地では、地震後数度から数十度傾いたまま、立っている木造住宅がしばしば見受けられる。数度以上傾くと、解体されることが多いようであるが、木材の粘り強さを考えると、数十度傾いても、傾きをもどして使用することが可能な揚合が多々あると思われる。本研究はこのような大変形領域における、木造軸組の構造性能を明らかにし、その成果を利用して、地震により傾いた木造住宅について、これを解体するか否か、傾きをもどし、補強せず、または補強して使用をつづけるかといった判断を下せるようにするためのものである。ここでは、まず、木造軸組の力学的特性を求めるための実験を行った。試験体は4本の柱を使用したもので、2列に並んだ門型軸組上部の桁を梁でつないだ構造とした。試験体の構法は在来軸組構法とした。住宅金融公庫の仕様(木造住宅工事共通仕様書、住宅金融普及協会発行)に準拠した。貫を使用したもの、V字型金物を使用したもの、構造用合板を貼り付けたもの等を製作し、完全に倒壊するまで加力し、その間の荷重と変形を測定した。この実験結果をもとにコンピュータ上に、その力学特性を再現するためのプログラム(復元力特性モデル)を作成した。これは、地震時の倒壊をシミュレーションするためのプログラムに組み込むためのもので、シミュレーションは次年度行う予定である。数度以上傾くと、解体されることが多いようであるが、木材の粘り強さを考えると、数十度傾いても、傾きをもどして使用することが可能な場合が多々あると思われる。本研究はこのような大変形領域における、木造軸組の構造性能を明らかにし、その成果を利用して、地震により傾いた木造住宅について、これを解体するか否か、傾きをもどし補強せず、または補強して使用をつづけるかといった判断を下せるようにするためのものである。試験体は4本の柱を使用したものである。1例として、構造用合板を貼り付けた試験体に地震を想定した繰り返し加力により、10度程度の傾きを生じさせた。その後、傾きをほぼゼロにもどし、V時金物を当初より180度回転させて取り付け、外れた合板を貼り直し、再度、地震を想定した繰り返し加力実験を行った。その結果、最大耐力(転倒モーメント)は当初の試験体と同じ値となった。ただし、大変形における粘りは多少劣った。もうひとつの試験体では、地震被災後に構造用合板により補強する実験をおこなった。その結果、同じ変形レベルでは4倍ほど耐力が増加した。ただし、粘りは劣る結果となった。これらの結果をふまえると、条件を精査する必要があるが、地震被災後、補修、または補強により、木造住宅を再使用できる可能性はあると考えられる。地震の被災地では地震後、数度から数十度傾いたまま立っている木造住宅が、しばしば見受けられる。傾いた建物は解体されることが多いが、傾きをもどして使用することが可能な場合が多々あると思われる。本研究は実験と計算により地震で傾いた木造住宅について、これを解体するか否か、傾きをもどし補強せず、または補強して使用をつづけるかといった判断を下せるようにするためのものである。実験に用いた試験体は在来軸組工法で4本の柱を使用したものである。構造用合板を貼り付けた試験体に地震を想定した加力により5度程度の傾きを生じさせた。その後、傾きをほぼゼロにもどし、外れた構造用合板を貼り直し、再度、地震を想定した加力を行った。その結果、当初の試験体に比べ多少劣る耐力値が得られた。また、構造用合板を貼り付けない試験体について加力を行い、その後に構造用合板により補強して実験を行い、補強効果があることが判った。かすがいを使用した試験体についても同様の実験を行った結果、かすがいを使用したままでは、構造用合板による補強効果は低く、被災後の再使用に当たっては、構造用合板を使用している箇所のかすがいは、山形プレートにとりかえたほうが良いことがわかった。実在した平屋建ての木造住宅をモデル化し、これに実験から得られた木造軸組の力学特性を組み込み、建物の地震時挙動シミュレーションをおこなった。

その結果、例えば初被災で5度ほどの最大変形があったものについて補修を行ったところ、再被災(入力地震動は初被災のものと同じ)時に最大変形は約1割増大したものの、倒壊は免れた。このほか被災後、補強も併用すれば、再度被災しても軽微な損傷ですむケースのあることがわかった。種々のケースの結果をまとめた。
電子ビ-ムによるサブミクロン領域の高時間分解能温度計測

非常に優れた空間分解能を持つ透過電子顕微鏡を利用して、薄膜のサブミクロン領域の温度を計測する方法、ならびに、レ-ザ-局所加熱法と組み合わせて薄膜の熱伝導率を計測する方法を研究し、計測例を示した。これは、電子線が試料の格子振動により熱散漫散乱され、適当な絞りを挿入すれと透過率が試料温度に依存する現象に着目した新しい測定法である。この方法の特徴は、光では到底達成し得ない高い空間分解能を持つていることである。平成2年度には、これまで多結晶薄膜に適用し成果を上げてきたこの計測法を、LSI中のアルミ配線の温度の計測に応用することを試みた。アルミ配線は1μm程度の結晶粒の配列で出来ており、サブミクロン領域では単結晶と見なされる。単結晶の場合は、加熱に伴う試料の傾斜微動に対して、ブラッグ回折やその他の干渉縞が変化し、一般に測定精度が低下する。この対策として、透過率の計測をパソコンで自動化し、多くの計測デ-タをヒストグラム処理して干渉縞が影響しない透過率を求めた。現状に於いては、アルミ配線の温度測定精度は300Kから550Kの範囲で±50K程度である。平成3年度には、レ-ザ-局所加熱源の出力を振幅変調し、熱源と試料温度の位相遅れより、局所的熱伝導率の計測法を示した。この方法は、試料の絶対温度が不要で、したがって、試料のレ-ザ-吸収率や厚さなどの試料の物理定数が未知でも適用できる利点がある。厚さ200nmの蒸着アルミ多結晶膜を用い、位相差をロックインアンプで計測した。これより算出した熱伝導率は30100W/mKと数値が少しばらついた。この原因には、測定回路の周波数・位相特性による位相測定誤差以外に、位相差から熱伝導率を導出する際の誤差もある。すなわち、電顕試料に対するレ-ザ-照射条件を正確に設定する必要がある。測定精度を向上させるため、レ-ザ-照射条件を計測し易いように測定系を改造すると共に、誤差の発生し難い測定動作点を調べた。電子ビ-ムが薄膜試料を透過するとき、熱散漫散乱により透過率が温度に依存する。電子ビ-ム源として電子顕微鏡を用いれば試料像が観測でき、その高い空間分解能によりサブミクロン領域の電子ビ-ム透過率が計測できる。電顕下部にシンチレ-タと光電子増倍管を取り付けると透過ビ-ム強度を感度良く検出できる。以上のような原理で計測可能であるが、測定精度を上げて実用化するには色々解決すべき点がある。今年度はこれらの点について検討し、次の点を明らかにした。i.多結晶薄膜について、温度と電子ビ-ム透過率の関係を熱電対の付いた試料加熱ホルダを利用して校正した。ii.iの関係について、試料の厚さを直接測定しなくても常温での透過率を利用して温度を求める実験式を導出した。これについて、国際電子顕微鏡学会で発表した。iii.試料を半導体レ-ザ-で局所加熱し、薄膜試料の温度分布を求め、蒸着薄膜の熱伝導率を求めた。たとえば、厚さ250nmのAI膜ではバルク材料の値の約40%であった。iv.超高圧電子顕微鏡を利用してLSIアルミ配線中のアルミ結晶粒子の温度計測を試みた。

一個の結晶粒子では、試料透過率の変化は温度変化だけでなく結晶ブラッグ条件の変化にも依存する。この対策として、電子ビ-ムを偏向移動させて数多くの点で透過率を測定し、そのヒストグラフを出すことによりブラッグ条件の影響を除去する方法を提案した。これについては、平成3年度日本電顕学会で発表予定である。熱散漫散乱によるビ-ムの薄膜試料透過率の変化を利用すれば、試料上の温度が計測できる。電子ビ-ム源として電子顕微鏡を利用することにより、高い空間分解能が得られる。これに半導体レ-ザ-による局所加熱を組み合わせると、薄膜の熱伝導率が計測できる。これには次の2つの方法がある。(i)局所加熱時の薄膜上の温度分布を測定し、その温度上昇値より熱伝導率を計算する。(ii)熱源強度を正弦波で変調し、観測定での温度の熱源よりの位相遅れから熱伝導率を計算する。本年度は後者の方法を採用し、検討した。これには次のような利点がある。(1)熱伝導率の導出に試料温度上昇の絶対値が不要である。(2)試料の膜厚、レ-ザ-光の吸収率、レ-ザ-出力に依存しない。(3)電子ビ-ムプロ-ブを用いるので、試料上で計測位置を自由に移動できる。(4)高倍率で像を観測しながら計測できる。(5)大きな寸法の薄膜を必要としない。しかし、次のような欠点もあった。(6)電顕内で、集点レ-ザ-光の軸と電子ビ-ム、対物レンズの軸を合わせる必要がある。(7)位相遅れと熱伝導率の関係は、レ-ザ-ビ-ム径やその強度分布に依存する。今回の測定デ-タはばらついたが、蒸着アルミ薄礎(200nm)の熱伝導率はバルク試料のそれのほぼ1/3の約80W/mkとなった。測定精度は、今後レ-ザ-照射装置を改良することにより、改善される見込みを得た。