hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
聴覚フィードバックを用いたリハビリ法への応用研究

本研究では発声や歩行などの運動制御に着目して研究を行った.(1)流暢性促進法を吃音(どもること)に用いた場合,運動制御一般にとって重要な部位とされる大脳基底核が,流暢性促進条件では活性が上昇することをfMRI実験により明らかにした.(2)歩行制御に関して,内的なタイミング生成の場合,大脳基底核が重要であることを示した.(3)実際の発声の音圧と,聴覚フィードバックを経由した発声音声知覚のラウドネスの関係を調べたところ,発声の音圧増加に比べて,聴覚フィードバック音声知覚の増加が大きいことが分かった.本研究では発声や歩行などの運動制御に着目して研究を行った.(1)流暢性促進法を吃音(どもること)に用いた場合,運動制御一般にとって重要な部位とされる大脳基底核が,流暢性促進条件では活性が上昇することをfMRI実験により明らかにした.(2)歩行制御に関して,内的なタイミング生成の場合,大脳基底核が重要であることを示した.(3)実際の発声の音圧と,聴覚フィードバックを経由した発声音声知覚のラウドネスの関係を調べたところ,発声の音圧増加に比べて,聴覚フィードバック音声知覚の増加が大きいことが分かった.本年度における研究ではまず、通常の発声の際に受聴している発声音声の聴覚フィードバック経路に、外的な音声を同期的に与えた場合の脳活動をMEG装置を用いて計測し、時間周波数解析によりμリズムの事象関連脱同期現象を解析した。内的なタイミングで運動した場合と外的な刺激に同期して運動した場合を比較したところ、脱同期の振幅の違いを観測し、感覚運動野の活動の違いが示唆された。次に、吃音者を対象として、即時的な流暢性促進効果があるとされる外的な聴覚刺激を何種類か用い、聴覚刺激がある条件、ない条件でMRIを用いて比較したところ、現在まで活性の特異性があるとされている部位の幾つかにおいて、吃音者のグループは非吃音者のグループと比較して、その特異的な活性が回復しているという結果が得られた。聴覚刺激を与えた状態では吃音の頻度も下がったことから、この結果は流暢性促進効果を神経活動レベルで評価できることを示唆している。次に、実際の発声の音圧と、聴覚フィードバックを経由した発声音声知覚のラウドネスの関係を調べるために、コミュニケーション距離を変化させた場合の両者の増減関係を調べたところ、発声音声の増加に比べて、聴覚フィードバック音声知覚の増加が大きいことが分かった。両者が線形の関係ではないことから、耳小骨筋反射の影響か、聴覚フィードバックを経由した音声の音圧の以外の要素すなわち骨伝導を経由した知覚や発声指令の遠心性コピーなどが非線形であること、大きな発声を抑制する機能などが可能性として示唆され、学会誌に論文を発表した。さらに、幾つかの点で聴覚刺激の効果が類似している歩行運動に着目し、聴覚刺激を受聴している時の疑似歩行タスクをMRIを用いて計測した。内的な運動条件と外的な運動条件を比較したところ、大脳基底核など深部の活性に違いが観察され、運動制御のメカニズムを検討する上で今後の比較データが得られた。22年度の研究では,まず,メトロノーム音や他人の声といった発話流暢性を促進させる聴覚的な刺激を用い,刺激がある場合とない場合で,吃音者特有の神経活動が報告されている部位においてどのように異なるかを検討した.結果では,聴覚野の活性パターンが異なると同時に,近年関連が示唆されている大脳基底核が顕著な差を示した.通常の発話状態では吃音者は非吃音者と比較して大脳基底核の活動が有意に小さかったが,リズム条件では話者間のグループ間の有意差が消えた.基底核はリズム生成に関わることが知られている.従って,吃音が語のリズムミックな生成の機能と関わることが示唆される.また流暢性促進法発話を数か月に渡り練習し,神経の可塑性を調べる実験を開始した.この実験は,前者の実験を長期に渡って練習を行うもので,現在も実験が続いている.吃音者群,非吃音者群に対し,2ヶ月以上の流暢性発話練習を依頼した.練習を指示通り行っていることを確認するために,被験者には適宜メール等で励ますと同時に,日誌をつけてもらい,最後に実験実施者に戻すように伝えた.練習前後に1回ずつ,通常の発話中およびリズム発話中のMRI計測を行った.現在までの結果では,長期のリズム調整法により発話流暢性が増すと同時に,脳の活性パターンが変化することが分かった.吃音者は練習前には分散的な活性パターンを示していたが,練習後は非吃音者の活性パターンと類似したパターンに変化していた。また,大脳基底核の活性パターンも練習前後で変化した.今後も練習効果を引き続き検討していきたい.吃音の発話流暢性を高める条件がいくつか知られている.その中でも、メトロノーム音を用いるリズム調整法や、他者の声へ同期するコーラス効果などは、外的な聴覚音が発話のペースメーカーとして働くという点で類似している.

これまで、タッピングなどを用いた神経科学研究では、内的にタイミングを取る運動条件と、外的な刺激に合わせて運動を行う条件の神経処理の違いについて多く研究されてきたが、発話、特に吃音の現象では十分に研究されていない.本研究では、メトロノーム音と他者の声を用いた流暢性促進条件を用い、その神経基盤について検討してきた結果について、さらに解析を進めてきた.吃音者のグループは非吃音者のグループと比較して、聴覚野や大脳基底核の活性が小さく、重症度とも負の相関をしていた.しかし流暢性が高まると非吃音者の程度まで回復することが分かった.近年大脳基底核が吃音の原因部位の一つとして挙げられているが、本結果はそれを支持する結果であり、その機能不全として、発話の際に必要な語のリズミカルな生成や感覚-運動統合の不全が示唆された.これらの結果について論文としてまとめ,国際誌に投稿し掲載された(Neuro Image,2011).吃音の非流暢性を一時的に高める手法における脳活動を計測してきたが,今後は長期的な練習効果により,どのように脳の活動や構造が変化するのかを調べていきたい.外的な聴覚刺激の効果が運動を促進するという点で発話と類似している歩行運動に着目し、聴覚刺激を受聴しながら疑似歩行タスク行っている際の脳活動をMRIを用いて計測した結果について、さらに解析を進めた。内的に駆動される運動条件と外的な刺激によって駆動される運動条件を比較したところ、発話と同様に、大脳基底核など深部の活性に違いが観察され、論文としてまとめ国際誌に投稿し掲載された(Neuroscience Letters,2012).
心筋及び平滑筋のイオンチャネルとイオン駆動型トランスポータ

1)大動脈血管平滑筋細胞において、vasopressinやendothelin-1などのagonistは、Ca^<2+>透過性陽イオンチャネルを活性化し、細胞外からのCa^<2+>流入をきたし、これが収縮に重要な役割を演じていることが明らかとなった(Nakajima et al.HeartVessels 9:65-70,1995;Nakajima et al.,Journal of Molecular Cellular Cardiology(in press,1996))。又、近年、estrogenの補充療法が心血管系の死亡率を有意に低下させることが、報告されているが、その機序については不明であった。我々は、estrogenのこのCa^<2+>透過性陽イオンチャネルに対する作用につき検討するとともに、estrogenは、電位依存性L型Ca^<2+>チャネルを抑制することにより血管のtonusを調節していることを明らかにした(Nakajima et al.European Journal of Pharmacology 294:625-635,1995)。
植民地後和解の人類学的研究―ドイツと旧アフリカ領との関係を事例として

主に次の6点が明らかになった。(1)ドイツと旧アフリカ領の間の記憶のギャップを媒介する様々な実践が見られた(植民地戦争犠牲者追悼碑の建立等)。(2)植民地の他者との対話の場はインフォーマルなレベルにとどまっている。(3)平和主義的な植民地軍人等の平和資源を見出すことができた。(4)「和解」を銘打つ取り組みは、「戦後和解」をモデルとしながら、開発の経路といった植民地後の特殊性を示す。(5)植民地由来の遺骨返還が研究倫理の問題を再提起している。(6)「自然民族/文化民族」の非対称な分割が植民地主義的レイシズムの前提となり、その克服のために「自然とのつながり直し」がテーマとなる。本研究課題実施の初年度である平成22年度にはドイツと旧アフリカ領(ナミビアおよびタンザニア)との「植民地後和解」に関して、2年度目以降の研究設問の明確化を目的とする調査を実施した。1ナミビアとの関係について(1)「和解イニシアティブ」をめぐる動向:民間団体「ドイツ・ナミビア協会」とナミビア大使館を通して、関連する新聞雑誌記事ならびにナミビア議会の議事録を入手し、分析を進めた。ナミビア側のアクターの多様性およびモデルとしてのナチの過去の克服という分析の側面が浮かび上がってきた。(2)記憶の場の動態:「ヘレロ・ナマ戦争」に関するベルリンの通称「アフリカ石」(ドイツ軍側の戦死者の追悼・顕彰碑)を訪ね、またこの碑に関する資料を収集して、その変動について調べた。これには2年前にアフリカ側の犠牲者を追悼する石版が追加されており、その背景に、植民地責任をめぐる国際政治的な変化と共に、ベルリンのローカルな政治と市民社会アクターの働きかけがあることがわかった。2タンザニアとの関係について(1)市民社会組織の調査:タンザニアを対象に活動を行なっているドイツ側の組織「国際和解協会・ドイツ支部」ならびに「タンザニア・ネットワーク」を訪ねて、資料収集を実施した。特に後者は植民地戦争の歴史を踏まえたドイツ・タンザニア共同の行事を開催しており、有益な情報・資料を入手できた。(2)ハンス・パーシェの伝記調査:ヴィルヘルム期の海軍軍人でタンザニアでの植民地戦争に参加し、後に平和主義者となった人物ハンス・パーシェ(Hans Paasche)が、ドイツと旧アフリカ領との関係史において興味深い存在として浮上してきたので、その伝記と後世への影響について調査を進めた。本研究課題実施の2年度目にあたる平成23年度には、ドイツ-タンザニア間の関係性の動態に重点をおいて、9月にタンザニアで現地調査を実施した。その成果は以下の通りである。(1)イリンガ地域で1891年からムクワワ率いるヘヘ人軍がドイツ植民地軍との戦闘を行なった。ムクワワの頭骨はドイツに持ち去られたが、イギリスの仲介で返還されイリンガのムクワワ記念博物館に収められている。一方、同地区にはドイツ兵戦死者の追悼碑も建っている。後者の位置づけが問いとして残った。(2)今回力点を置いて回ったのは、1905年に勃発した植民地期抵抗戦争の「マジマジ戦争」に関する記憶の場である。ソンゲアには国立のマジマジ記念博物館があるほか、マジマジの名を冠するサッカー・チームとスタジアムがある。キファニャ、キルワ・キシワニなどにもタンザニア側が建てた追悼碑がみられた。マジマジ戦争発端の村ナンデデには、ドイツ政府の出資で2008年に建立された追悼碑があり、この戦争を媒介としたドイツとの関係の変動を伺わせるものであった。(3)マジマジ戦争に参加したドイツ人士官ハンス・パーシェの足跡を辿った。パーシェ自身に関する記憶は現地で刻まれていないものの、パーシェの赴任した地域にあったBoma(植民地地方行政長官事務所)のいくつかは現在でも保存され、自治体庁舎やホテルとして転用されている。(4)ドイツ領東アフリカの歴史について研究しているタンザニア人研究者ニャガワ教授とマプンダ教授の知遇を得て、タンザニアにおける研究動向について知ることができた。(5)以上の調査を通して暫定的に明らかになったのは、植民地期の戦争がタンザニア独立以降はナショナリズムと接続して想起される傾向にあること、またマジマジ戦争100周年以降になるとドイツがその「和解外交」の延長で、記憶の場建設に関与するようになっていることである。9月に実施したドイツでの現地調査では、植民地支配の記憶と現代社会とを媒介する実践現場の訪問、および関係者への聞き取りを行った。ハンブルクでの特別展“freedomroads!"は、この都市に刻まれた植民地主義の歴史を振り返るものであったが、その企画をベルリンのNGOと共に在独のフィンランド系アーティストが進めている点が特徴的であった。

ベルリン医大で植民地期の人骨標本の調査・返還を担当するCharite Human Remains Projectのスタッフからは、ナミビアへの遺骨返還のプロセスの情報を得た。そしてナミビア(旧ドイツ領南西アフリカ)での植民地戦争に従軍した人物Paul Robienの子孫から資料提供を受けた。これらの知見と資料は、これまで進めてきた調査を補い、前進させる上で意義のあるものとなった。この研究プロジェクトの成果の一旦を、論文「ハンス・パーシェと日本ー国境を越えたつながりの物語」(『日独交流150年の軌跡』所収)、学会発表「遺骨が媒介するポストコロニアルな関係性ーナミビアとドイツを事例として」(日本平和学会2013年度秋季研究集会)で公表した。平和・和解研究の理論枠組みについて編著『平和の人類学』所収の2論文で提示した。以上の実証的資料と理論的分析とを併せて、本研究課題の成果となる論文の構想を進めてきた。その問題設定に関わって、かつての植民地支配が「自然民族/文化民族」の二分法を前提に行われたことから、「自然/文化」のカテゴリーをつなぎ直す「媒介」が重要であることが明らかになった。2012年9月にドイツで、2013年3月にナミビアで現地調査を行なった。ドイツでは、ナミビアおよびタンザニアと関わりのある人物、機関を訪ねてインタビューならびに資料収集を実施した。ナミビア大使館では大使と面会して、2011年に行なわれたナミビアへの先住民族の遺骨返還について情報を得ることができた。ドイツ側のアクターであるベルリン医大遺骨プロジェクトのスタッフとのインタビューでは、同じ出来事に対する研究機関の視点からの語りと資料を入手した。さらにベルリン在住のナミビア系住民とのインタビューも実施できた。前年度のタンザニア調査とのつながりで、植民地期のタンザニアに足跡を残した人物ハンス・パーシェとゆかりのある人物を訪ねて新たな情報を得ることができた。ナミビアでの調査の重点は、2011年にドイツから返還されたヘレロ人とナマ人の遺骨のナミビア側の視点と実践とを理解することであった。国立文書館でこの件に関する包括的な資料を手に入れた他、代表団に参加したヘレロ人、ナマ人メンバー、ならびにナミビア・プロテスタント教会の代表者とのインタビューを行なった。さらに植民地期に遺骨が収集された史跡を訪ね、今日のナミビアにおける記憶のあり方を調査した。加えて、ドイツ大使館で「和解イニシアティブ」の担当官から新しい動向を知ることができた。以上の調査を通して、ドイツの植民地支配に関する記憶のあり方と「和解」概念の捉え方のずれが、ドイツとナミビア間にあるだけでなく、両国内のセクター間(民族集団、政府、研究機関、市民社会、教会等)においても多層的にみられること、そして、かつて人類学標本としてドイツに送られた人骨が、植民地期の記憶を呼び覚ます遺骨として位置づけられ、ドイツ-ナミビア間のポストコロニアルな関係性を変動させる媒介として働いていることが明らかになった。9月に約3週間ドイツを訪れ、多様なセクター(市民社会、大学、政府)に関わる人々とのインタビューを実施すると共に、文献・映像資料を収集した。今回の調査で力点を置いた問題と、それに対して明らかになったことの要点は以下の通りである。
新約聖書デジタル写本における深層学習による写字識別キュレーションシステムの構築

本研究は、人文情報学的アプローチにより、新約聖書写本のデジタル画像を活用して、字形および異読の分析を行い、文字起こし(トランスクリプト)データからは捉えられない特徴を抽出する。写本の画像データは、高精細画像共有規格に準拠してオープン化された情報を活用し、画像データの切り取り、分析データの収集を行う。分析解析の結果は、国際標準規格に準拠したデータ形式で実装し、共有化写本デジタル画像による仮想コレクションシステムを構築する。最終的に、新約聖書の写字識別キューレーションシステムとして、本研究成果を公開する。
指標・エビデンスの可視化による教育評価支援システム

近年、大学評価に必要なデータの収集と整備が進みつつある。しかし、様々な評価の観点に対応して、どのような指標・エビデンスが有効であるかの統一がなされておらず、それに起因するコストが大学・評価機関双方にとって負担となっている。この現状を支援するために、過去に行われた評価書の分析を行うことで、指標・エビデンスの可視化をすることを目的とした。テキストの内容分析、水準判定結果の統計分析などにより、評価のプロセスの可視化がなされた。また、指標設定支援のためのチェックリストも開発した。これまでの大学評価指標や、教育評価に関し、特に現在重要とされているトピックについて、国内外の評価機関や大学等のWEBページ、関連学会、論文・図書等で情報収集を行うことで、文献調査による事前知識の充実を図った。特にInstitutional Researchに関する世界最大の組織であるAssociation for Institutional Researchの年次大会に参加し、評価指標に関する収集状況について調査を行った。同時に、内容分析やテキストマイニングに関するツールの適用を視野に置き、技術的な側面についての情報収集も行った。事前調査を踏まえ、分析の対象とすべき自己評価書および、評価結果報告書の基準・観点について、代表的な認証評価機関である大学評価・学位授与機構の大学評価基準の特に教育評価に関連する基準(5ー3ー3:成績評価等の客観性、厳格性、5ー4ー3:単位の実質化への配慮、8ー1ー1:内部質保証システム、9ー3ー3:評価結果がフィードバック、改善のための取組)を選定した。選定された基準・観点に関連し、2005年度から2014年度までの10年間の評価書のテキストデータを対象に分析を行った。分析にあたっては、あらかじめ定められた用語はなく、分類すべき明確な定義がある訳でもないので、まず関連する用語の名詞を中心に幅広く抽出し、そこから定型化を図り、文献調査の結果も利用して内容分析を行った。集計結果は、指標の出現頻度を示す棒グラフや、評価受審年度別、国公私立別、学士・専門職学位・大学院課程別と指標のクロス表をもとに、コレスポンデンス分析を用いて可視化を行い、指標の出現傾向を明らかにした。これらの研究成果は、情報、教育心理に関係する国内外の学会で発表を行った。また、評価に関連する学会誌に投稿し、査読を経て掲載された。これらから、本研究の学術的な意義が示されている。研究実施計画に従い、予定していた国内外の評価機関や大学等のWEBページ、関連学会、論文・図書等での情報収集を行い、分析対象を選定し、内容分析の試行を行った。これらの成果は学術論文1報および、査読付き国際会議を含む学会発表4件として公表したことから、一定の成果を得られていると判断できる。大学や評価機関における評価疲れが見られる現状を改善するため、評価指標の標準化を行うことで、評価の省力化への支援促進を目的とした研究を実施した。前年度の調査を踏まえ、現在大学評価において重要視されているトピックに関して、大学機関別認証評価の評価報告書をもとに、頻出する指標・エビデンスを抽出し、可視化を行った。引き続き評価機関においてピア・レビューアーが中心となって記述した評価結果報告書の内容分析を進めるとともに、本年度は新たに、大学が記載した自己評価書にも着目してデータ分析を進めた。代表的な認証評価機関である大学改革支援・学位授与機構の大学評価基準の中から特に教育評価に関連する重要トピック(5-4-3単位の実質化への配慮、8-1-1内部質保証システム)を抽出して分析を進めた。「単位の実質化への配慮」については、評価結果報告書の記述に対して、学士課程、専門職学位課程、大学院課程の課程別、受審年度別の分析を行い、指標・エビデンスの出現頻度のクロス表のデータをもとに、コレスポンデンス分析を適用して可視化を行った。それにより、教育内容に関連した普遍的な指標と、政策誘導により流動的に変わり得る指標という、2つの指標の傾向が明らかになった。「内部質保証システム」については、大学が提出した自己評価書の記載をもとに、テキストマイニングにより、手動の内容分析より、より客観性を担保した自動化した分析を行った。頻出する用語の抽出を行い、年度推移による大学の記述の傾向を分析、クラスター分析による大学の記載パターンの分類や、自己組織化マップを用いた指標の出現傾向の類型化、などにより可視化を行い、評価機関が示している既存の内部質保証に関するガイドラインとの比較を行った。これらの研究成果は、情報、教育、心理等に関する国内外の学会で発表を行った。また、評価やIRに関連する学会誌に掲載された。研究実施計画に従い、内容分析に加え、テキストマイニングにより指標・エビデンスの抽出を客観的に行うことが可能となった。また、評価書の分析に適した辞書の整備も行った。さらに、評価書のテキストデータだけではなく、記載される指標・エビデンスに関連して、認証評価の意義等についても把握するために、大学評価機関のアンケート調査の経年的推移についても分析を行った。さらに、指標の妥当性の判断基準に関する研究も進めた。これらの成果は学術論文2報および、査読付き国際会議を含む学会発表7件として公表したことから、一定の成果を得られていると判断できる。3年計画の最終年度であるH29年度は、1.前年度から引き続きテキスト分析による評価結果報告書からの指標・エビデンスの抽出と可視化、2.国立大学法人評価に関連する判定データの統計的分析、3.評価支援のための指標妥当性チェックリストの作成とWEB上でのアンケートによる試行的評価実験を行った。

1.の評価書のテキスト分析に関しては、昨年度まで行った「内部質保証」、「単位制度の実質化」に関する基準に加え、注目が高まっている「学習成果」、「成績評価の厳格化」に関する基準についても最新のデータを加えて分析を行った。これらの分析結果を多変量解析を用いて可視化した結果を、IR担当者、教育センター等の教員に現場への有効性の視点から評価を求めた。2.の国立大学法人評価データの統計分析に関しては、評価書の記載と評価の段階判定データの関係について分析することを目的とし、データの標準化のために、評価の学系部会別の判定傾向について、分散分析により検討を行った。3.のチェックリストの作成とアンケートに関しては、IR担当者等に1.のテキスト分析結果に対する評価を求める中で、共通的に大学に求められているトピックについては標準的な指標の設定が可能である一方、求められる目標・計画や政策課題は大学ごとに異なることや、大学のオートノミーを重視する立場から、大学自らが指標設定をする重要性に気づいた。それゆえ、多様な課題に対する指標設定に幅広く対応できるように、汎用的に妥当性を判断可能なチェックリストを作成し、試行的にWEBサイトを作成して、評価担当者等を対象に評価実験を行った。以上の成果は、査読付き論文誌1報および、学会発表7件として公表を行った。また、学術的な意義のみならず、本研究の成果が広く周知されて普及することで、評価の効率化による支援という観点からみた、大学の負担軽減の意義があると言える。近年、大学評価に必要なデータの収集と整備が進みつつある。しかし、様々な評価の観点に対応して、どのような指標・エビデンスが有効であるかの統一がなされておらず、それに起因するコストが大学・評価機関双方にとって負担となっている。この現状を支援するために、過去に行われた評価書の分析を行うことで、指標・エビデンスの可視化をすることを目的とした。テキストの内容分析、水準判定結果の統計分析などにより、評価のプロセスの可視化がなされた。また、指標設定支援のためのチェックリストも開発した。今後は、分析対象の拡大を行う。そのため、まず分析データの収集を行う。前年度に選定した基準・観点に関し、大学評価・学位授与機構以外の評価機関(大学基準協会、日本高等教育評価機構)も含めて、自己評価書、評価結果報告書のテキストを、これまで認証評価を受けた全国の大学のデータを対象として分析する。まずは評価機関に公開されているpdf化された評価書のデータをテキストデータとしてWEBサイトから収集して整理する。次に、収集されたデータを対象として、テキストマイニング手法により内容分析を行う。その際の指標等として抽出するように指定する記録単位と、それに付随する単語に関して辞書として設定する内容は、前年度の試行的分析の結果を利用する。共起語分析も行い、複数の指標等が同時に記述されている場合の影響についても分析を行う。分析結果は、初年度と同様に大学の種別等と指標の区分のクロス表を用いて、同様のグラフ化等で可視化を行う。
水溶性画分に生成される新規なPQQ酵素の開発と酵素診断への応用

ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素として含む酵素、キノプロテインは非可逆的に基質の酸化を触媒するので、バイオセンサーとしての利用が急速に広まってきた。従来、関係の分野で使用されてきた酵素の多くが、可逆的な反応を触媒するNADまたはNADP依存性酵素であって、バイオセンサーとしては必ずしも適当な特性を具備しているとは言えなかった。即ち、過逆的な反応を触媒する酵素の場合には、反応平衡の関係から、生体試料中に微量に存在する物質を正確に定量するための終点測定法を適用することは、極めて難しいしいのが実状である。過逆性酵素を使用して、反応平衡に逆らって物質の定量を行うことには多くの克服困難な障害が存在する。これに反して、キノプロテインには反応平衡もなく、一方向的に基質を酸化するので、終点測定法でも初速度法によっても、基質の存在量を正確に測定できることが最大の特徴である。これまで開発されたキノプロテインの多くが、細胞質膜に結合して存在しているために、水溶性酵素のように扱うことに難点があった。本研究では、微生物の水溶性画分にキノプロテインを生成する微生物をスクリーニングして、Pseudomonas putidaを選択した。本菌は種々な誘導基質を使用することで様々なキノプロテインを生成することを利用して、反応特性のすぐれたアルコール脱水素酵素及びグリセロール脱水素酵素を別々に生成する条件をを明らかにした。酵素の完全精製をおこない、酵素診断に応用するのに必要な要件についても検討した。本研究で得られた酵素の評価を、研究代表者らばかりでなく、広く内外に酵素試料を送付して、その特性の評価を委ねることとした。その結果、内外の研究者によって本酵素の特性は高く評価されるところとなってきた。ここに、新規な水溶性キノプロテインの酵素診断への可能性が大きく開かれることとなった。ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とするPQQ酵素は非可逆的に基質の酸化を触媒するので、バイオセンサーとしての利用が急速に広まってきた。PQQ酵素のうちでもPQQとヘムcの両方を補酵素として含む酵素、キノヘムプロテインは臨床検査用酵素として特にすぐれている。本研究ではキノヘムプロテインを水溶性画分に生成する微生物を広く検索して、新規なPQQ酵素を開発して酵素診断の向上に資することを目的としている。そこで、広く微生物株をスクリーニングした結果、Pseudomonas putida HK5と同定された細菌が選ばれた。本菌株はアルコール脱水素酵素(ADH)とグリセロール脱水素酵素(GLDH)を、使用する培養基質によって別々に生成する点で、本研究に特に都合のよい菌株であることが判明した。ADHは分子量69kDaの単量体で、酵素1分子あたり1分子のPQQとヘムcを含んでいて、アルコール定量用酵素として評価されている酢酸菌の膜結合型ADHのサブユニットIに匹敵する諸性質を示した。本酵素が水溶性画分から得られる点で、酢酸菌のADHに比べて、多くの点で実用化に適した諸性質がみられた。一方、GLDHはグリセロールを唯一の炭素源として使用した場合にのみ、水溶性画分に生成されるのが特徴である。精製したGLDHは分子量72kDaで、ADHと同様に酵素1分子あたり1分子のPQQとヘムcを含んでいた。GLDHの基質特異性を調査した結果、GLDHは微弱ながら種々なアルコールも酸化するので、このGLDHを用いてリポプロテインリパーゼを使用した場合としない場合での酵素活性の測定値の差こそ、中性脂肪の絶対値に相当することが明らかになった。

従って、本研究で得られるGLDHは種々な点で、理想的な酵素ということができる。ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素とするPQQ酵素、キノプロテインは非可逆的に基質の酸化を触媒するので、バイセンサーとしての利用が急速に広まってきた。キノプロテインのうちでもPQQとヘムcの両方を補酵素として含む酵素、キノヘムプロテインは臨床検査用酵素として特にすぐれている。本研究ではキノヘムプロテインを水溶性画分に生成する微生物を広く検索して、新規なキノプロテインを開発して酵素診断の向上に資することを目的として研究をおこなった。本研究では、とくにアルコール脱水素酵素(ADH)とグリセロール脱水素酵素(GLDH)の開発に焦点をしぼった研究をおこなった。そして、これらのキノプロテインがバイセンサーとして好適は特徴を有していることを酵素化学的に明らかにすることで、これらの酵素が関係分野へ応用可能なことを実証する。Pseudomonas putida HK5を土壌から分離した。本菌を種々なアルコールを培養基質として生育させて、そこに生成されるキノプロテインの性質を調べた。その結果、エタノールで培養すると、メタノール脱水素酵素に類似したヘムcのないADH(ADH-I)が強く誘導生成された。n-ブタノールに育成させると、ヘムcを有して広い基質特異性のあるADH(ADH-II)が著量に発現生成された。さらに、グリセロールまたは1,2-プロパンジオールに生育させると、ヘムcをもつ別のADH(ADH-III)が生成され、グリセロールにきわめて高い基質特異性を示すことが明らかとなった。ADH-IIはアルコールの定量に、ADH-IIIはグリセロールの定量、すなわち中性脂肪の定量に好適であることを、精製酵素を使用して、その動力学的諸性質、酵素化学的諸性質、物理化学的諸性質を明らかにすることによって示した。ピロロキノリンキノン(PQQ)を補酵素として含む酵素、キノプロテインは非可逆的に基質の酸化を触媒するので、バイオセンサーとしての利用が急速に広まってきた。従来、関係の分野で使用されてきた酵素の多くが、可逆的な反応を触媒するDNAまたはNADP依存性酵素であって、バイオセンサーとしては必ずしも適当な特性を具備しているとは言えなかった。即ち、過逆的な反応を触媒する酵素の場合には、反応平衡の関係から、生体試料中に微量に存在する物質を正確に定量するための終点測定法を適用することは、極めて難しいのが実状である。過逆性酵素を使用して、反応平衡に逆らって物質の定量を行うことには多くの克服困難な障害が存在する。これに反して、キノプロテインには反応平衡もなく、一方向的に基質を酸化するので、終点測定法でも初速度法によっても、基質の存在量を正確に測定できることが最大の特徴である。これまで開発されたキノプロテインの多くが、細胞質膜に結合して存在しているために、水溶性酵素のように扱うことに難点があった。本研究では、微生物の水溶性画分にキノプロテインを生成する微生物をスクリーニングして、Pseudomonas putidaを選択した。本菌は種々な誘導基質を使用することで様々なキノプロテインを生成することを利用して、反応特性のすぐれたアルコール脱水素酵素及びグリセロール脱水素酵素を別々に生成する条件をを明らかにした。酵素の完全精製をおこない、酵素診断に応用するのに必要な要件についても検討した。
双結晶を用いた再結晶に及ぼす結晶粒界の影響

99.99mass%アルミニウム双結晶及び99.98mass%銅双結晶をブリッジマン法で作製し、種々な引張ひずみを与えた後、透過電子顕微鏡内で高温ステ-ジを用いて昇温することによって再結晶に及ぼす結晶粒界の影響を調べた結果、次の知見を得た。1.刃状転位が集積した粒界で、変形帯が形成すると、変形帯を形成した結晶側にひずみ代起粒界移動(SIBM)が生じる。2.一方、らせん転位が優速的に集積する粒界近傍では〈111〉軸のまわりに変形マトリックスを回転した方位をもつ再結晶粒が島状に形成される。3.銅双方晶の場合は、再結晶の核生成及び成長段階で双晶の発生が顕著に観察される。積層欠陥エネルギ-も比較的小さく、転位が部分転位に分かれやすく、絡み合った転位は、再結晶段階の温度においても、アルミニウム双結晶の場合のようにほぐれなくて、ポリゴニゼェ-ション化しにくい。4.アルミニウム双結央薄膜の粒界は、バルク材の融点をTM[K]とすると、みかけの温度が約0.9TM付近で融解したが、銅双結晶の場合は、約0.5TM付近という非常に低い温度で融解・蒸発した。10°, 28°および90°のねじり粒界をもつ99.99wt%アルミニウム双結晶に30%の引張ひずみを与えた後,主として, 753Kで焼鈍し,再結晶におよぼす結晶粒界の影響を調べた.その結果,引張変形中ねじり角が減少する結晶粒界が,増加するものよりも再結晶しやすいことがわかった.また,ねじり角の変化量の大きいほど再結晶しやすかった.双結晶試料のおもて面とうら面では,結晶粒界における再結晶の度合が一般に異っていた.再結晶粒の結晶方位はバルク応力と粒界近傍に生ずる局所応力によって誘発されるすべりの様式でほぼ決まる.粒界が{111}面の双結晶の粒界再結晶は,主として粒界面に平行な交差面に垂直な軸のまわりに,変形したマトリックスを回転したものが多い.また,種々の傾角の傾角粒界をもつアルミニウム双結晶の結晶粒界で刃状転位が粒界に集積するように方位づけると,再結晶は,隣接結晶の変形帯に沿って元の傾角粒界のひずみ誘起粒界移動が生じた.その他,透過電子顕微鏡内で試料の加熱ができる加熱ホールダが入荷したので,それを用いた結晶粒界再結晶については,元の粒界の傾角またはねじり角の変化,変形帯とマトリックスの間の粒界の形成に関する知見を得たので,日本金属学会春期大会で講演発表することになっている.発表後投稿する予定である.傾角粒界をもつアルミニウム双結晶の引張変形において、両成分結晶の主すべり系の刃状転位が粒界に激しく集積し、粒界近傍に変形帯が形成した場合は、旧粒界は、その変形帯に沿ってひずみ誘起粒界移動を生じた。また、対称傾角粒界をもつ場合は粒界の両側に対称にひずみ誘起粒界移動が生じた。このことは、先のねじり粒界をもつアルミニウム双結晶においてらせん転位が粒界に集積した場合、〈111〉軸まわりに変形マトリックスを回転した再結晶粒が粒界に沿って主に形成した結果と好対照であった。このことは、銅双結晶においても、粒界に刃状転位が集積し、変形帯が形成すれば、ひずみ誘起粒界移動により再結晶領域が生じやすく、一方、粒界にらせん転位が集積する場合は、〈111〉軸回転の再結晶粒が形成した。上記のことは、主すべり系または2次すべり系に関係なく、粒界近傍で活動したすべり系についていえることである。また、誘過電子顕微鏡用高温ステージを用いて、種々な変形を加えた薄膜試料を昇温しながら再結晶の様子を調べた結果、〈111〉軸まわりの回転や粒界移動が観察された。銅双結晶の場合は、セル壁を構成する転位のからみが昇温によってもなかなか解きほぐれず、それにかわって、粒界から双晶の発生があり、セル壁の転位密度を減らし、再結晶を進めることがわかった。99.98

mass%の銅双結晶を、30%および50%の引張ひずみを与え、透過電子顕微鏡内で高温ステ-ジ(本科学研究費補助金で購入)を用いて昇温することによって再結晶に及ぼす結晶粒界の影響を調べた結果、次の知見を得た。1.刃状転位が集積した粒界で、変形帯が形成すると、変形帯を形成した結晶側にひずみ誘起粒界移動(SIBM)が生じる。2.一方、らせん転位が優先的に集積する粒界近傍では、<III>軸のまわりに変形マトリックスを回転した方位をもつ再結晶粒が島状に形成される。3.上記2つの結果は、先のアルミニウム双結晶を用いた場合の結果とよい一致を示し、その結果を再確認した。4.しかしながら、銅の場合は、再結晶の核生成および成長段階で双晶の発生が顕著に観察された。ただし、多段階の双晶化はほとんど見られなかった。5.銅の場合は、積層欠陥エネルギ-も比較的小さく、転位が部分転位に別れやすく、からみ合った転位は、再結晶段階の温度においてもアルミニウムの場合のように、ほぐれなくて、ポリゴニゼ-ション化しにくい。6.銅双結晶の粒界は、透過電子顕微鏡内で約0.5T_M(T_M:バルク材の融点)の考えられないような低い温度で融解・蒸発した。しばしば、再結晶が生じないうちに融解・蒸発が生じた。7.6は、15の再結晶の結果に優るとも劣らない成果であり、今後、重点的に発展させたい。
強免疫原性黒色腫抗原ペプチドとHLA結合に関する解析ならびに特異的T細胞株の樹立

当研究計画の初年度として、強免疫原性ヒト悪性黒色腫抗原および、2のコードする遺伝子の組織分布を皮膚においては、黒色腫細胞にほぼ限局している事を確認した上で、黒色腫患者血清中の当該抗原に対する抗体価を測定した。高力価群と低力価群に分類し、とくに高力価を示す患者群内でのHLAパフロタイプを血清学的に解析し特有のHLA typeと相関があるのかを検討した。その結果、本邦ではHLA-A33が有意に高力価と相関することが判明した。臨床上の観察として、当組み換え抗原の能動免疫療法中の抗体価の変動および併用するインターフェロンの効果を検討した。現状ではインターフェロン・ベータの併用の効果は抗体価の上昇としてはあらわれず、In Vitroにおいてインターフェロン・ベータが示した培養細胞における抗原発現増強作用の結果と単価には合致しなかった。また、課題であるAutologoussystemによる細胞障害活性の測定は、患者からの黒色腫およびリンパ球の同時樹立が困難なため、平成6年度における1例にとどまっているが、今後も継続する予定である。当組み換え蛋白抗原特異的T細胞株の樹立に関しては、患者末梢血リンパ球および腫瘍浸潤リンパ球を用いてIL-2存在下に末梢リンパ球(irradiated)をfeederとして施行しているが、当初のリンパ球数拡大には有用であるが、clonalな拡大には及ばないことが判明した。諸報告を参照してIL-6などの添加が有用ではないかと考えている。とくにHLA-A33の患者で行う必要性があるかもしれない。臨床成績ではstage TVの患者においても、当能動免疫療法の施行群では現在のところ再発例はない。
補助循環における駆動源としての自己骨格筋の至適化に関する研究

補助循環の駆動源としての骨格筋の可能性とその問題点を検討した.先ず,兎を用い左広背筋に電気的トレーニングを施行した後,骨格筋ポンプを作製した.模擬回路に接続し仕事量を測定し,力学的特性及び耐疲労性について,トレーニング施行左広背筋(+)及び未施行右広背筋(-)を比較検討した.初期拍出仕事量(ESW)を左心及び右心条件下で比較し,次いで右心条件下に毎分50回で連続駆動させ拍出仕事量(SW)を1時間まで測定し,耐疲労性を比較した.左心条件下では,SWは(+)側で低い傾向があった.また(+)側の最大ESWは前負荷20mmHgで正常兎左心一回SWの67%であった.右心条件下でも(+)側のESWは(-)側に比し小さかった.前負荷10mmHgでは正常兎右心一回SWの184%であった.また,(-)側は約3分で急速に減少したが,(+)側の初期SWは(-)側に比して有意に小さいものの1時間駆動可能で,耐疲労性が獲得されていた.安定維持された仕事量は初期SWの約1/3,拍動数毎分50回として計算した正常兎右心一回SWの66%であった.また,組織学的にtransformationが確認され,電気的トレーニングされた骨格筋を動力源とすることの妥当性が示された.次に,成山羊を用い,左側広背筋に電気的トレーニングを施行後,停止側を変位計測器および張力計に接続し,耐疲労試験を行った.さらに,収縮期と弛緩期の張力-長さ関係から最大外的仕事量(maxP)を算出した.その結果,刺激120分後のmaxPは最大3.16Watts/筋肉kgで,耐疲労性も良好であった.また,発生張力は12.14kgf/筋肉kg,stroke lengthは32mmであった.ヒト両側広背筋(重量0.5kgと仮定)を駆動源とし,ケーブルとベローズを介して拍動型ポンプを駆動し左心補助を行うとすると,計算上204mmHgの圧を発生し得,駆動源として期待し得る.しかし,ポンプ後負荷を100mmHgとすると,発生エネルギー損失を50%以下に抑える必要がある.今年は,主に兎を用いた実験モデルにおいて電気的トレーニング法を検討した.3kg前後の兎を用い,左広背筋の停止近くに刺激電極を埋込み,10週間の電気的トレーニングを施行した.トレーニング終了後広背筋を剥離し,体積5mlのマンドレルに巻き付け骨格筋ポンプを作製し,模擬回路に接続し仕事量を測定した.筋肉の刺激条件は毎分収縮回数50回で%systoleが25%となるようにし,刺激電圧は7Vとした.力学的特性及び耐疲労性に対するトレーニング効果について,トレーニングを施行した左広背筋(+)および施行しなかった右広背筋(-)を比較検討した.先ず後負荷80mmHg,前負荷530mmHgの左心条件下に3回連続刺激を行い,初期拍出仕事量を比較した,次に後負荷30mmHg,前負荷520mmHgの右心条件下において比較した.その後,後負荷30mmHg,前負荷10mmHgの右心条件下に毎分50回で連続駆動させ拍出仕事量を1時間まで測定し,耐疲労性を比較した.仕事量測定終了後,筋組織を生検し組織的検討を行った.左心条件下の検討では,拍出仕事量(SW)は(+)側で低い傾向が見られ,前負荷5mmHgで有意差を認めた.また(+)側の最大初期拍出仕事量は前負荷20mmHgにおいて正常兎左心一回拍出仕事量の67%であった.後負荷30mmHgの右心条件下でも(+)側の初期拍出仕事量は(-)側に比して小さく,前負荷10mmHg,20mmHgでは有意差を認めた.また,前負荷10mmHgでは正常兎右心一回拍出仕事量の184%であった.耐疲労性の検討では,(-)側では約3分で急速にSWが減少した.(+)側では初期拍出仕事量は(-)側に比して有意に小さいものの1時間駆動可能で,耐疲労性が獲得されていた.安定して維持された仕事量は初期拍出仕事量の約1/3,拍動数毎分50回として計算した正常兎右心一回拍出仕事量の66%であった.また,組織学的なtransformationが確認された.現在成山羊を用い,in siru広背筋を用いてトレーニング法の検討を続けている。補助循環の駆動源としての骨格筋の可能性とその問題点を検討した.先ず,兎を用い左広背筋に電気的トレーニングを施行した後,骨格筋ポンプを作製した.模擬回路に接続し仕事量を測定し,力学的特性及び耐疲労性について,トレーニング施行左広背筋(+)及び未施行右広背筋(-)を比較検討した.初期拍出仕事量(ESW)を左心及び右心条件下で比較し,次いで右心条件下に毎分50回で連続駆動させ拍出仕事量(SW)を1時間まで測定し,耐疲労性を比較した.左心条件下では,SWは(+)側で低い傾向があった.また(+)側の最大ESWは前負荷20mmHgで正常兎左心一回SWの67%であった.右心条件下でも(+)側のESWは(-)側に比し小さかった.

前負荷10mmHgでは正常兎右心一回SWの184%であった.また,(-)側は約3分で急速に減少したが,(+)側の初期SWは(-)側に比して有意に小さいものの1時間駆動可能で,耐疲労性が獲得されていた.安定維持された仕事量は初期SWの約1/3,拍動数毎分50回として計算した正常兎右心一回SWの66%であった.また,組織学的にtransformationが確認され,電気的トレーニングされた骨格筋を動力源とすることの妥当性が示された.次に,成山羊を用い,左側広背筋に電気的トレーニングを施行後,停止側を変位計測器および張力計に接続し,耐疲労試験を行った.さらに,収縮期と弛緩期の張力-長さ関係から最大外的仕事量(maxP)を算出した.その結果,刺激120分後のmaxPは最大3.16Watts/筋肉kgで,耐疲労性も良好であった.また,発生張力は12.14kgf/筋肉kg,stroke lengthは32mmであった.ヒト両側広背筋(重量0.5kgと仮定)を駆動源とし,ケーブルとベローズを介して拍動型ポンプを駆動し左心補助を行うとすると,計算上204mmHgの圧を発生し得,駆動源として期待し得る.しかし,ポンプ後負荷を100mmHgとすると,発生エネルギー損失を50%以下に抑える必要がある.本年度は,補助人工心臓の駆動源として骨格筋の使用の可能性とその問題点について,成山羊を用いた動物実験において基礎的な検討を行った.今回は特に,in situ広背筋に耐疲労性を獲得させたのちにその力学的特性を検討し,エネルギー源として骨格筋を用いたリニア型骨格筋駆動血液ポンプを用いて検討した.成山羊3頭(5772kg)を用い,左側広背筋に骨格筋刺激用電極を装着し,骨格筋刺激装置により12週間のプレコンディショニングを施行した.その後,急性実験において左広背筋停止側を変位計測器および張力計に接続し,耐疲労試験を行った.さらに,定期的に広背筋への負荷量を変え,収縮期と弛緩期の張力-長さ関係から耐疲労性in situ広背筋の最大外的仕事率(maxP)を算出した.その結果,刺激120分後におけるmaxPは最大3.16Watts/筋肉kgであり,耐疲労性も良好であった.また,発生張力は12.14kgf/筋肉kg,stroke lengthは32mmであった.リニア型ポンプとしてヒト両側広背筋(重量0.5kgと仮定)を駆動源とし,ケーブルとベローズを介して拍動型ポンプを駆動し左心補助を行うものとすると,計算上は204mmHgの圧を発生し得,補助人工心臓の駆動源として期待し得ると考えられる.しかし,ポンプ後負荷を100mmHgと想定すると,広背筋の癒着やポンプシステムなどによる発生エネルギー損失を50%以下に抑える必要があり,骨格筋を駆動源とする補助循環システムの実現には工夫が必要である.
学校自己評価が教職員間の協働につながる条件と過程に関する研究

これまでの先行研究では、学校評価の効果として教職員間の協働に着目した研究は少なく、とりわけ目標設定の主体に誰が位置づけられるかの実態や、その主体と教職員間の協働との関連性については実証的に検討されてこなかった。本研究では、日本の各学校における学校評価の実践を対象に、目標設定から学校評価の協議に連なる一連のプロセスを検討する。こうした検討により、学校自己評価への教職員参加が、学校評価の効果的な活用につながるための学校条件や、学校評価における対話と合意形成のプロセスに関する新たな知見を得ることが期待される。本研究では、日本の各学校における学校評価の実践を対象に、目標設定から学校評価の協議に連なる一連のプロセスを検討している。こうした検討により、目標設定への教職員参加が、学校評価の効果的な活用につながるための学校条件や、学校評価における対話と合意形成のプロセスに関する新たな知見を得る。昨年度の研究では、A大規模自治体とB中規模自治体、C小規模自治体の小中学校を対象に、教職員の学校評価への参加が教職員間の協働につながるメカニズムを明らかにした。具体的には以下の作業を行った。1目標設定と評価の段階の協議の様子の観察:教職員間の協議の観察記録は、録音や撮影を行った上でコーディングし、協議が協働につながっているのかを明らかにした。2校長や教員へのインタビュー:自己評価のPDCAの各段階における具体的な評価の実施方法や校長と教員の役割分担について質問するとともに、学校評価の成果と課題についてヒアリングを行い、先進事例においては協働につながる促進要因を、停滞事例においては協働につながらない阻害要因を明らかにした。3以上の作業から抽出されたコードをKJ法により再構築し、学校評価への参加から協働につながる過程のストーリーを描き出した。A大規模自治体における調査・分析結果は2019年5月に世界比較教育学会で発表予定であり、B自治体及びC自治体の調査・分析結果は別学会へ投稿予定である。4事例での事例調査がすでに完了しており、残り2事例での事例調査を残すのみである。すでに実施済の調査については、コーディングや分析まで終了している。現段階で、A大規模自治体において、学校自己評価結果を学校独自の課題に基づいた教育課程の編成に結びつけることができていない状況が明らかになっている。またB中規模自治体とC小規模自治体においては、学校自己評価の実践における校長やミドルリーダーの影響力が明らかとなってきている。これまでの調査で、自治体要因や学校要因が一定程度、学校自己評価の実践に影響を与える過程が明らかとなってきており、「学校評価への教職員参加が教職員間の協働につながる条件と、そうした条件が学校評価の実施方法とその効果につながるプロセスを、学校段階や自治体規模による違いに着目しながら明らかにする」という研究目的が一定程度達成されていると考えられる。今年度は合わせて自治体向けの質問紙調査を行い、自治体要因が学校評価の実施にどれほどの影響を及ぼし得るのか、量的調査を用いて再検証する予定である。今年度は新たに中学校2校で事例調査を行い、これまで行ってきた質問紙調査結果と合わせて考察する予定である。また、これまで行った事例調査・分析結果は、今年度、海外と日本の論文に投稿予定である。

4事例での事例調査がすでに完了しており、残り2事例での事例調査を残すのみである。すでに実施済の調査については、コーディングや分析まで終了している。現段階で、A大規模自治体において、学校自己評価結果を学校独自の課題に基づいた教育課程の編成に結びつけることができていない状況が明らかになっている。またB中規模自治体とC小規模自治体においては、学校自己評価の実践における校長やミドルリーダーの影響力が明らかとなってきている。これまでの調査で、自治体要因や学校要因が一定程度、学校自己評価の実践に影響を与える過程が明らかとなってきており、「学校評価への教職員参加が教職員間の協働につながる条件と、そうした条件が学校評価の実施方法とその効果につながるプロセスを、学校段階や自治体規模による違いに着目しながら明らかにする」という研究目的が一定程度達成されていると考えられる。今年度は合わせて自治体向けの質問紙調査を行い、自治体要因が学校評価の実施にどれほどの影響を及ぼし得るのか、量的調査を用いて再検証する予定である。今年度は新たに中学校2校で事例調査を行い、これまで行ってきた質問紙調査結果と合わせて考察する予定である。また、これまで行った事例調査・分析結果は、今年度、海外と日本の論文に投稿予定である。
超高密度情報記録システムのためのナノ分子流体膜の力学特性のダイナミクス評価

超高密度磁気ディスク装置用のヘッド機構実現を目指して、5nm程度の超微小すきまで相対すべり運動する記録ヘッドの動的挙動を、ミクロ/ナノメータ領域における分子気体および分子液体による力学作用を考慮して詳細に解析しうるシミュレーション技術および物性評価の高精度技術を開発し、これによりヘッド形状設計のための指針を得た。本研究の目的は、超高密度磁気ディスク装置用のヘッド機構実現を目指して、5nm程度の超微小すきまで相対すべり運動する記録ヘッドの動的挙動を、ミクロ/ナノメータ領域における分子気体および分子液体による力学作用を考慮して詳細に解析しうるシミュレーション技術および物性評価の高精度技術を開発し、これによりヘッド形状設計のための指針を得ることである。このため、分子レベルからマクロレベルにわたって、着目するスケールに応じた最適な解析手法を選択・駆使し、その結果を融合することにより(マルチスケール手法)、分子レベルのレオロジーからマクロレベルのスライダ動特性までを包括する解析手法の確立を目指す。平成18年度の研究実績を以下に示す。(1)液体超薄膜の安定性・流動特性解析:液体超薄膜の変形・流動特性を、液体界面の変形を支配する長波方程式の時間発展問題として数値的に解き、予め存在する固体面粗さ、表面張力分布、液膜段差形状等によって変形する液膜形状の時間変化を定量的に求めた。さらに、極性基を有する液体のポテンシャルを用いて、液体超薄膜の安定性・流動特性解析を行い、その基本特性を明らかにした。(2)スライダ気体潤滑下の液体薄膜表面の安定性解析:ヘッド・ディスクインターフェース(HDI)において、浮動ヘッドの振動による液体超薄膜表面の安定性解析を、空気膜動特性の周波数依存性とナノ複合膜間のファンデルワールスカを考慮して行い、基本的な特性を明らかにした。(3)2次元CIPスキームによるナノメータ浮上ヘッドの分子気体潤滑解析:超微小すきまのダイナミクス解析で有用な高精度数値スキームとして、CIP法を新たに有限幅スライダに適用し、変動圧力を定量的に求めた。さらに、メニスカスを有する液体薄膜ダイナミクス特性解明のためのLB膜による接触角制御データ、AFMを用いた凝着力計測データをそれぞれ蓄積した。平成19年度の研究成果を以下に示す。(1)液体超薄膜の変形特性解析:液体超薄膜の変形特性を、液体界面の変形を支配する長波方程式の2次元線形化定常問題として数値的に解く手法を確立した。特に、スライダ気体潤滑下における液膜変形が、気体潤滑スライダ下では沈下しスライダ側端では隆起する現象の再現に成功した。さらに、液膜に働く圧力・せん断応力が繰り返し働く場合の微小液膜変形特性の解析を可能にした。(2)将来型の記録ディスクとして研究が進められている、走行方向に磁気記録干渉防止用の溝がある場合のナノメータ浮動ヘッドスライダの浮上静特性および動特性を、研究代表者が導出して分子気体潤滑方程式を用いて解析し、ファンデルワールス引力を含め解析する手法を確立した。(3)原子間力顕微鏡(AFM)を用いて近接する2面間に生ずる力を超高精度に求めるモデルを、より現実に近いカンチレバー探針のたわみ特性を考慮して理論予測する手法を確立し、実験結果との一致を確認した。このため、分子レベルからマクロレベルにわたって、着目するスケールに応じた最適な解析手法を選択・駆使し、その結果を融合することにより(マルチスケール手法)、分子レベルのレオロジーからマクロレベルのスライダ動特性までを包括する解析手法の確立を目指した。平成20年度の研究成果を以下に示す。1.液体超薄膜の変形特性解析:液体超薄膜の変形特性を、液体界面の変形を支配する長波方程式の3次元非線形時間発展問題として数値的に解く手法をほぼ確立した。これにより、表面張力や分子間力に空間不均一がある場合に生ずる液膜の過渡的変形の解析を可能にした。さらに、回転円板上の液膜に圧力・せん断応力が繰り返し働く場合の微小液膜変形の周期解析を可能にした。

2.将来型記録ディスクとして有望な、走行方向・トラック方向に磁気的な干渉防止用の溝があり、これにより浮動ヘッドスライダの空気膜圧力およびファンデルワールス引力に不均一がある場合のナノメータ浮上スライダの静的浮上特性および動的挙動を、研究代表者・研究分担者が確立した分子気体潤滑方程式と多層膜の分子間力の理論式を用いて解析する手法を概ね確立した。3.固体基板上のナノ薄膜の例としてLB膜(ステアリン酸,アラキジン酸)およびPFPE膜(フォンブリンZ-dol,Z03)を対象に、膜厚に対する表面エネルギーの実験結果と、表面エネルギーの分散成分を多層膜系のファンデルワールス圧力から理論的に求めた結果を比較して、理論の妥当性を示した。