hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
進行性骨化性線維異形成症の新規病態モデルの開発

進行性骨化性線維異形成症(Fibrodysplasia Ossificans Progressiva: FOP)は、軟組織で軟骨を介した異所性骨形成が起こる遺伝性疾患で、典型的FOP症例に共通なALK2のR206H変異が見出された。樹立したTet-Offシステム下でヒトALK2(R206H)を発現するマウスES細胞の染色体を解析したところ、転座や重複、由来不明断片の付加などが認められた。Dox非添加状態でALK2(R206)の発現を誘導したES細胞は、リガンドの添加で軟骨細胞に分化した。よって、我々が樹立したES細胞は、少なくともin vitroでFOPの病態を評価できる新しい実験系となる。進行性骨化性線維異形成症(Fibrodysplasia Ossificans Progressiva: FOP)は、骨格筋や腱、靭帯等の軟組織で軟骨を介した異所性骨組織の形成(異所性骨化)が起こる遺伝性疾患である。FOPの責任遺伝子として、2006年にBMP受容体をコードするALK2/ACVR1が同定された。FOP症例では細胞内領域にアミノ酸置換が生じ下流の細胞内シグナルが活性化される。我々は、ヒトFOPの新しい病態モデルを確立する目的で、マウスES細胞にFOPの変異を導入したALK2遺伝子を導入し、テトラサイクリン誘導体であるドキシサイクリン依存性にALK2の遺伝子発現を誘導できる細胞株を樹立した。本ES細胞からマウスを樹立する目的で、細胞のカリオタイプを解析した。その結果、染色体に由来不明位断片の不可や、染色体の重複、転座が認められ、このES細胞株から個体を作製することは困難と判断された。そこで、ES細胞の軟骨細胞への分化能をin vitroで検討した。FOPの変異を有したES細胞は、リガンドとなるTGF-bファミリーの刺激によって、軟骨の分化マーカーであるII型コラーゲン遺伝子の発現が増加した。よって、我々が樹立したALK2を発現するES細胞は、FOPの新しいin vitro病態モデルとして応用が可能であり、FOPの治療薬を開発する上で有用なツールとなることが期待される。病態生理学
「New Americans （新アメリカ人）」と２１世紀アメリカ女性文学

本研究課題は、1965年の移民法改正以降に移民した「New Americans(新アメリカ人)」と呼ばれる人々を多数含むエスニック・グループのアメリカ女性文学作品の分析・考察を行うものである。対象としては、主に自己/コミュニティを主題とする2000年以降出版の作品を扱う。これらの作品からグローバル化する「アメリカ」および個人のアイデンティティ形成について、人種/エスニシティ、ジェンダー、階級、身体などの文化的差異の観点から検討する。このことから、女性作家たちの多様な表象による脱中心化への寄与を検証し、また、現代のアメリカとアイデンティティに関わる諸問題を探ることを目的とする。近年「New Americans」は急速に増え、現代アメリカにおけるエスニシティの構成を変化させており、将来的にはアメリカ内外の文化、社会、政治の場において存在感をさらに増していくと考えられる。現代エスニック・アメリカ女性文学における表象は個人的経験が重視されてきた歴史的背景から、必然的にローカルかつグローバルな視点を提供し、変わりゆく「アメリカ」と「アメリカ人」の過去・現在・未来を映し出すものである。そのため、彼女たちの自己およびコミュニティの表象とアイデンティティ形成にかかわる研究は、21世紀アメリカ女性文学、そして、今後の「アメリカ」を考える上でも重要性の高い研究だと考えられる。前年度に引き続き、平成30年度においても、各種データベースなどからアジア系アメリカ人女性文学、アラブ系アメリカ人女性文学、ラテン系アメリカ人女性文学についての文献資料を調査・収集をし、分析した。成果発表については、論文1点を出版した。平成30年度においても、計画通り各種データベース、米国の大学シラバスなどからアジア系アメリカ人女性文学、アラブ系アメリカ人女性文学、ラテン系アメリカ人女性文学を含む現代エスニック・アメリカ文学について文献資料の調査・収集をし、分析を行った。論文1点の成果発表を行った。引き続き、調査・分析を継続して行い、各3文学および他のエスニック・アメリカ文学との比較を行うことを目標とする。論文2点の成果発表を計画している。本研究課題は、1965年の移民法改正以降に多くが移民した「New Americans」(新アメリカ人)と呼ばれるエスニック・グループのアメリカ女性文学作品の分析・考察を行うものである。そのため、彼女たちの自己およびコミュニュティの表象とアイデンティティ形成に関わる研究は、21世紀アメリカ女性文学、そして、今後の「アメリカ」を考える上でも重要性の高い研究だと考えられる。平成27年度においては、各種データベースなどから現代エスニック・アメリカ女性文学および文化についての文献資料を調査・収集し、分析を行った。平成27年度においては、各種データベースから多文化を背景とする現代エスニック・アメリカ女性文学および文化についての文献資料を調査・収集し、分析を行った。平成28年度においては、各種データベースなどからアジア系アメリカ人女性文学、アラブ系アメリカ人女性文学、ラテン系アメリカ人女性文学についての文献資料を調査・収集をし、分析を行った。平成28年度においては、各種データベースなどからアジア系アメリカ人女性文学、アラブ系アメリカ人女性文学、ラテン系アメリカ人女性文学についての文献資料の調査・収集をし、分析を行った。

このことから、女性作家たちの多様な表象による脱中心化への寄与を検証し、また、現代のアメリカとアイデンティティに関わる諸問題を探ることを目的とする。近年「New Americans」は急速に増え、現代アメリカにおけるエスニシティの構成を変化させており、将来的にはアメリカ内外の文化、社会、政治の場において存在感をさらに増していくと考えられる。現代エスニック・アメリカ女性文学における表象は個人的経験が重視されてきた歴史的背景から、必然的にローカルかつグローバルな視点を提供し、変わりゆく「アメリカ」と「アメリカ人」の過去・現在・未来を映し出すものである。そのため、彼女たちの自己およびコミュニティの表象とアイデンティティ形成にかかわる研究は、21世紀アメリカ女性文学、そして、今後の「アメリカ」を考える上でも重要性の高い研究だと考えられる。前年度に引き続き平成29年度においても、各種データベースなどからアジア系アメリカ人女性文学、アラブ系アメリカ人女性文学、ラテン系アメリカ人女性文学についての文献資料を調査・収集をし、分析を行った。平成29年度においては、予定通り各種データベースなどからアジア系アメリカ人女性文学、アラブ系アメリカ人女性文学、ラテン系アメリカ人女性文学を含む現代エスニック・アメリカ文学について文献資料の調査・収集をし、分析を行った。一部、比較検討のために男性作家の作品についても文献収集し、分析を行った。本研究課題は、1965年の移民法改正以降に移民した「New Americans(新アメリカ人)」と呼ばれる人々を多数含むエスニック・グループのアメリカ女性文学作品の分析・考察を行うものである。対象としては、主に自己/コミュニティを主題とする2000年以降出版の作品を扱う。これらの作品からグローバル化する「アメリカ」および個人のアイデンティティ形成について、人種/エスニシティ、ジェンダー、階級、身体などの文化的差異の観点から検討する。
運動学習制御における内部モデル機能解明に関する研究

小脳は学習を行うことで内部モデルを構築し、例えば、日常の運動をスムーズに行うことを実現していると考えられているが、内部モデルがどのような情報をモデル化しているのかについては明らかにされていない。本研究では、(i)プリズム適応課題を応用したヒトの行動実験を行い、内部モデルの特性を調べる。(ii)理論的枠組みを構築し、小脳の内部モデル機能を明らかにする。(iii)この理論的知見に基づき、クリニカルインデックスを開発し、小脳患者の小脳の運動学習機能を測定し、臨床への貢献を目指す。当該年度6月にPNASに再録された論文の中で、(1)順モデル(運動した結果を予測した情報)と逆モデル(運動を達成するための運動指令情報)が存在し、小脳が関与することを発見し、(2)学習において順モデルと逆モデルが直列に連結していると考え、タンデム内部モデル(Tandem Internal Models)を提案した。そして、さらに、(3)順モデルとしての情報を使用するかどうかについて自らで制御できることを示した。この成果は、当該年度末で3件のジャーナルに引用され、そして、米国一般誌「PSYCHOLOGY TODAY」で2度も引用され紹介された。この成果について、東京都福祉保健局の事業所長会や藤原科学財団が支援する藤原セミナー、そして、東京大学進化認知科学研究センター公開シンポジウム「熟練と脳認知機能」でそれぞれ招待され講演した。来年度では、日本神経科学大会で若手企画シンポジウムに採択され、その中で、講演する予定である。当初の計画から予想を超えて、理論式の構築にも成功し、さらに、計算原理に迫る成果が見えてきた。小脳は学習器として働き、小脳に内部モデルを実現していると考えらているが、小脳で学習したその内部モデルはどのような情報をモデル化しているのかについて明らかにされていない。そこで、本研究では、1プリズム適応課題を応用したヒトの行動実験を行い、内部モデルの特性を調査し、2理論的枠組みを構築することにより、小脳の内部モデル機能を明らかにする。さらに、3本研究で得られた理論的知見に基づいたクリニカルインデックスを開発し、小脳患者の小脳運動学習機能を測定し、臨床への貢献を目指す。当該年度では、プリズム適応課題における運動制御について理論的枠組みの構築が計画通り順調に進み、新しく順・逆モデル混成システムのモデル化を達成した。さらに、その定式化にも成功した。この成果を公表するために論文を執筆した。現在、論文投稿を行い、採録を目指している。この成果を当該年度に理化学研究所脳科学総合研究センターの招待講演で口頭発表した。また次年度5月に国際小脳学会での発表が決まっている。さらに、プリズム適応課題を簡便に行うためのシステムの開発を進めている。こちらも順調に進んでいる。プリズム適応課題における運動制御の定式化が可能になったことで、それに基づいた大規模シミュレーションが構築でき小脳患者の病態を表すクリニカルインデックスの開発の道筋が見えて来た。この理論が正しいかどうかについて次年度に開発中のシステムを使って確認できる段階へと進めることが可能となった。研究はおおむね計画書通りに進んでおり、当該年度内に論文投稿できたことが予想以上の成果となった。使用予定の機器が人気があり入手困難であったため、さらには、技術更新の時期と重なって早期入手に利益がなかったため、機器購入が計画より遅くなったが、ソフトウェアの開発は進んだため、全体として遅延は生じていない。本研究では、1プリズム適応課題を応用したヒトの行動実験を行い、内部モデルの特性を調べる。2理論的枠組みを構築し、小脳の内部モデル機能を明らかにする。3この理論的知見に基づき、クリニカルインデックスを開発し、小脳患者の小脳の運動学習機能を測定し、臨床への貢献を目指す。当該年度では、ヴァーチャルリアリティー技術と赤外線カメラによるモーションキャプチャー技術を応用した、プリズム適応課題の実施を可能とするシステムを完成させ、データ収集を行った。クリニカルインデックスの開発に成功し、健常者と小脳患者との判別について感度・特異度が非常に高いことを示した。予想を超えた成果として、逆モデル機能が低下する小脳患者のグループと順モデル機能と逆モデル機能の両機能が低下する小脳患者のグループとに分けることができた。これは医学的に知られていない知見である。カナダで開催された国際小脳学会でその成果を発表した。理論的枠組みとして、実験式が「小脳患者をその二つのグループに分けることができる」ことを示すことに成功した。これは、ワシントンD.C.で行われた北米神経科学大会で高い評価を受けたため、口頭発表に選出された。以上の成果を論文にまとめ投稿し、Minor revisionである。また、予想を超えて、理論的枠組みにおける実験式ばかりでなく理論式の構築にも成功した。計画通りに進み、システムは完成し、内部モデルの特性として、順モデルと逆モデルが直列につながっていることを明らかにし、理論的枠組みとして、順・逆モデル混成システムを構築し、実験式を導出できた。また、クリニカルインデックスを開発し、その分布を調べた。予想を超えて、理論式も導出できたため、その成果を論文で報告する必要がでてきた。

小脳は学習を行うことで内部モデルを構築し、例えば、日常の運動をスムーズに行うことを実現していると考えられているが、内部モデルがどのような情報をモデル化しているのかについては明らかにされていない。本研究では、(i)プリズム適応課題を応用したヒトの行動実験を行い、内部モデルの特性を調べる。(ii)理論的枠組みを構築し、小脳の内部モデル機能を明らかにする。(iii)この理論的知見に基づき、クリニカルインデックスを開発し、小脳患者の小脳の運動学習機能を測定し、臨床への貢献を目指す。当該年度6月にPNASに再録された論文の中で、(1)順モデル(運動した結果を予測した情報)と逆モデル(運動を達成するための運動指令情報)が存在し、小脳が関与することを発見し、(2)学習において順モデルと逆モデルが直列に連結していると考え、タンデム内部モデル(Tandem Internal Models)を提案した。そして、さらに、(3)順モデルとしての情報を使用するかどうかについて自らで制御できることを示した。この成果は、当該年度末で3件のジャーナルに引用され、そして、米国一般誌「PSYCHOLOGY TODAY」で2度も引用され紹介された。この成果について、東京都福祉保健局の事業所長会や藤原科学財団が支援する藤原セミナー、そして、東京大学進化認知科学研究センター公開シンポジウム「熟練と脳認知機能」でそれぞれ招待され講演した。来年度では、日本神経科学大会で若手企画シンポジウムに採択され、その中で、講演する予定である。当初の計画から予想を超えて、理論式の構築にも成功し、さらに、計算原理に迫る成果が見えてきた。当該年度内に構築できた理論モデルに基づいて、大規模シミュレーションを用いてクリニカルインデックスの開発を進める。そして、開発している簡便なプリズム適応課題システムを使って、実際に、小脳患者の記録を進めていく。これによって、理論モデルの妥当性を確認し、小脳患者の病態評価システムの確立を目指す。順・逆モデル混成システムの理論式の特性を導出し、論文の投稿を目指し、臨床現場での使用を考えて、クリニカルインデックスの分布を説明するための理論的知見を確立する。使用予定であったVRシステムが人気があったため、入手困難な状況であった。Kinect v2については出荷制限があって注文も不可能であった。また、VRシステムを制御するためのノート型の計算機は現在もそのスペックをVRに対応するため急速に上がっている。そのため、機器がそろったところで計算機を購入したため、入手するのに時間がかかってしまった。それらの機器の特性によって購入する制御用ソフトウェアが異なることから、機器がそろいその特性を実際に調査していく過程に遅れが生じ、当該年度内に制御用ソフトウェアを購入することに遅れが生じた。幸運にも予想以上に理論的枠組みの構築と定式化が進んだため、当該年度で大規模シミュレーションによる調査は必要がなくなった。次年度ではクリニカルインデックスの開発のために大規模シミュレーションによる調査を進めていく。理由)予想を上回る貴重な結果が出たことによって、その結果を学会で発表をする必要が生じた。
WO3における超高速プロトン輸送：その実証と発現因子の解明

酸化タングステン(WO3)は電圧をかけたり、光を照射することで、電子とプロトン(1価の水素イオン)が同時に注入されることが知られているが、注入されたプロトンがどのような特性であるかは殆ど研究されてこなかった。研究代表者はWO3中のプロトンが一般的なプロトン伝導体中のプロトンよりも1001000倍も早く動くことを発見した。本研究では、このようなWO3中の超高速プロトン輸送を実現する因子を多面的な実験から明らかにする。
数種類のチオストレプトン系大環状ペプチド抗生物質の全合成研究

近年、微生物の代謝産物の中から大環状チオストレプトン系抗生物質が次々と発見され、単離・構造決定されている。それらはいずれもピリジン環を中心にし、主としてチアゾールアミノ酸やオキサゾールアミノ酸およびデヒドロアミノ酸などの異常アミノ酸で構成された特異な構造をしている。また、そのほとんどがグラム陽性菌に対して強い抗菌活性を示し、他の既存の抗生物質との間に交差耐性は認められず、耐性菌も存在しないことが明らかになっている。われわれはこの一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成および構造活性相関に興味を持ち全合成を行うこととした。すでに、ノシヘプチド、ミクロコッシンP、A10255G,Jの環内鎖状部分骨格の合成については報告している。この2年間で多くのチオペプチド系抗生物質に含まれる2,3,6-チアゾール三置換ピリジン骨格の一般的合成法を確立した。特にミクロコッシンPおよびP_1については種々のフラグメントとの縮合および環化反応の条件を検討し、この種の抗生物質としては初めて全合成に成功した。さらに、この知見をもとにGE2270Aの全合成に着手し、ピリジン環を含む主要部分の合成にも成功した。また、A10255G,Jやベルニナマイシン類に含まれる2-オキサゾールピリジン骨格の構築についても検討を重ね、その誘導体を合成した。一方、ノシヘプチドや最近発見されたグリコチオヘキシドαの中心骨格である四置換ピリジンは3-シアノ-6-メチルピリドンや3-ブロモ-5-ヒドロキシピリジンを出発原料にして効率よく合成した。これらの知見は他の一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成にも役立つものと確信する。近年、微生物の代謝産物や植物の中から異常アミノ酸を含む生理活性ペプチドが次々と発見され、単離・構造決定されている。中でもピリジン環を中心にオキサゾールやチアゾールが結合した大環状チオペプチド系抗生物質は、L-スレオニン以外はすべて異常アミノ酸で構成された特異な構造をしている。われわれはこの一連のチオペプチド系抗生物質の全合成および構造活性相関に興味を持ち全合成を行うこととした。本年度は多くのチオペプチド系抗生物質に含まれる2,3,6-チアゾール三置換ピリジン骨格の一般的合成法を確立した。特にミクロコッシンPについて種々のフラグメントとの縮合および環化反応の条件を検討し、ほぼ全合成が完了した。この知見をもとにGE2270Aの全合成に着手し、ピリジン環を含む主要部分の合成にも成功した。また、A10255G,Jやベルニナマイシン類に含まれる2-オキサゾールピリジン骨格(1)の構築についても検討を重ね、1の前駆体であるオキサジン誘導体を合成した。一方、ノシヘプチドや最近発見されたグリコチオヘキシドαの中心骨格である四置換ピリジンはデヒドロアミノ酸や3-シアノ-6-メチルピリドンを出発原料にして初めて合成に成功した。これらの知見はそれらの全合成だけでなく、他の一連のチオペプチド系抗生物質の全合成にも役立つものと確信する。

また、そのほとんどがグラム陽性菌に対して強い抗菌活性を示し、他の既存の抗生物質との間に交差耐性は認められず、耐性菌も存在しないことが明らかになっている。われわれはこの一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成および構造活性相関に興味を持ち全合成を行うこととした。すでに、ノシヘプチド、ミクロコッシンP、A10255G,Jの環内鎖状部分骨格の合成については報告している。本年度は多くのチオペプチド系抗生物質に含まれる2,3,6-チアゾール三置換ピリジン骨格の一般的合成法を確立した。特にミクロコッシンPおよびP_1については種々のフラグメントとの縮合および環化反応の条件を検討し、この種の抗生物質としては初めて全合成に成功した。この知見をもとにGE2270Aの全合成に着手し、ピリジン環を含む主要部分の合成にも成功した。また、A10255G,Jやベルニナマイシン類に含まれる2-オキサゾールピリジン骨格の構築ついても検討を重ね、その誘導体を合成した。一方、ノシヘプチドや最近発見されたグリコチオヘキシドαの中心骨格である四置換ピリジンは3-シアノ-6-メチルピリドンや3-ブロモ-5-ヒドロキシピリジンを出発原料にして効率よく合成した。これらの知見は他の一連のチオストレプトン系抗生物質の全合成にも役立つものと確信する
iPS細胞から形成される立体網膜の個体差を引き起こすメカニズムの解明と制御

iPS細胞から作製される立体網膜の出来のバラツキを引き起こすメカニズムを解明するために、細胞周期に注目して研究を行った。iPS細胞の細胞周期を可視化するためにFucci(Fluorescent, ubiquitination-based cell cycle indicator)を組み込んだiPS細胞を樹立した。その結果、生細胞で細胞周期を蛍光タンパク質で確認することが可能になった。FACS(Fluorescence-Activated Cell Sorting)を用い、Fucciをもとに異なる細胞周期のiPS細胞を分離し、それぞれから網膜の分化誘導を行った。その結果、細胞周期のG1期にあるiPS細胞を用いると、効率的に網膜への分化誘導が起こることが明らかになった。また網膜誘導により、胚様体(iPS細胞を浮遊培養することにより得られる擬似的な胚様の細胞塊)のサイズが成長することが質の高い網膜に成長するために重要なことが示唆された。iPS細胞が網膜への分化誘導のための刺激に応答し、網膜分化に必要な遺伝子が発現するためには、ゲノム構造やゲノムの化学修飾状態などが必要に応じて変化していく必要があると考えられる。立体網膜の出来にバラツキが生じるのはそのようなゲノムの状態が適切に変化していないのではないかと考えた。そこでゲノムの化学修飾状態を変化させる試薬でiPS細胞を処理した後に立体網膜を作製した。その結果、未処理の通常の誘導方法と比べて網膜の作成効率が向上した。効率は細胞周期を制御した場合ほど高くはないが、分化誘導効率が非常に悪いiPS株において顕著な誘導効率の向上が見られた。細胞周期をFucciにより可視化したiPS細胞をFACSにより細胞周期の違いで分離し、網膜の分化誘導を行った。その結果、G1期のiPS細胞から立体網膜を作製した場合、それ以外の周期(S-G1-M期)の細胞や、全ての細胞周期が混在した細胞から作製した場合に比べて効率良く分化誘導できることが明らかになった。そのメカニズムは不明であるが、少なくとも安定した立体網膜作製にはG1期のiPS細胞が良く、かつG1期でiPS細胞を同期させて網膜への分化誘導を行うことが重要であることが示された。このことは本研究課題の目的達成の上で大きな進展であると考えている。当初はG1期の長さの長期化と分化の関係を根拠にした研究計画を立案した。しかし研究を進めるうちに、この計画は以下の2点から困難であることが判明した。1点目は培養iPS細胞が形成するコロニー内の細胞が非常に密集し、個々のiPS細胞を識別することが技術的に困難で、結果細胞ごとのG1期の長さを測定することが出来なかったことが上げられる。2点目はG1期の長さとマーカーであるmCherryの蛍光強度の相関関係を測定することが当該施設において技術的に困難であったことが上げられる。しかしながら今回得られた成果はこれらの予期せぬ問題を補って余りあるものであり、細胞周期を制御することで網膜分化誘導の効率を向上させるという当初の目的を十分達成していると考えている。細胞周期の制御が網膜の分化誘導効率を向上させる分子メカニズムを追求する。そのために誘導後の複数のタイムポイントでサンプルを回収し、RNA-seqなどの手法で、分化効率向上に関与していると考えられる分子の同定を行う。また、iPS細胞から網膜への分化過程におけるゲノムの構造変化や化学修飾状態がどのように変化しているのかを、当初の計画通り遂行する。

このことは本研究課題の目的達成の上で大きな進展であると考えている。当初はG1期の長さの長期化と分化の関係を根拠にした研究計画を立案した。しかし研究を進めるうちに、この計画は以下の2点から困難であることが判明した。1点目は培養iPS細胞が形成するコロニー内の細胞が非常に密集し、個々のiPS細胞を識別することが技術的に困難で、結果細胞ごとのG1期の長さを測定することが出来なかったことが上げられる。2点目はG1期の長さとマーカーであるmCherryの蛍光強度の相関関係を測定することが当該施設において技術的に困難であったことが上げられる。しかしながら今回得られた成果はこれらの予期せぬ問題を補って余りあるものであり、細胞周期を制御することで網膜分化誘導の効率を向上させるという当初の目的を十分達成していると考えている。細胞周期の制御が網膜の分化誘導効率を向上させる分子メカニズムを追求する。そのために誘導後の複数のタイムポイントでサンプルを回収し、RNA-seqなどの手法で、分化効率向上に関与していると考えられる分子の同定を行う。また、iPS細胞から網膜への分化過程におけるゲノムの構造変化や化学修飾状態がどのように変化しているのかを、当初の計画通り遂行する。今年度は概ね計画通りの経費を要したが、実験の若干の修正等により物品費が予定より少なくなった。当該助成金は、翌年度に実験計画の修正に伴い必要になる物品の購入に当てる。
「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」の開発と授業実践

今日、学校現場は、学級(学校)崩壊、校内暴力、不登校など、様々な問題を抱えている。本研究は、こうした学校現場の問題状況を克服するために、教師や生徒、教職を目指す学生に問題解決力を培うための教材作成とその実践を行うことを目的とする。すなわち、「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」を作成し、この教材を活用することで、彼/彼女らに学校や学校文化を相対化して学校を変革することのできる問題解決力を育成しようとするものである。そのねらいを達成するために、以下のような手順を踏んだ。(1)実態調査に基づく「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」の作成(基本設定、シナリオ集、プロフィール集等から成る)(2)「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」によるワークショップ(学生・院生によるワークショップ)(3)教材及び実践の評価(実践分析、教材評価等)(4)研究のまとめ一つのゲーミング・シミュレーション教材「学校」は、一つの架空の中学校とこの中学に関わる人物達の役柄約250名から構成される。学習者達は、その中学校に関係するある一人の人物を受け持って、その学校の諸問題について役割演技で討論する。こうした討論を通して、学習者達が現実の学校や学校文化を対象化して、学校の問題の原因を考究し、より望ましい学校の在り方を考えられるようになる。このようなゲーミング・シミュレーションによる学習活動を通して、学習者達は、彼らの問題解決力を培い、そして、今日の学校現場の問題を発見し、解決していくことができるようになる。平成12年度においては、「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」を開発することを目標としたが、本研究の認可が10月であったために、現在、開発途上である。しかしながら、以下のような手続きは終了している。(1)学校現揚における典型的な問題事例をいくつか抽出する。筆者自身の教職体験や学生の学校体験にもとづいて学級崩壊の事例、構内暴力の事例、不登校の事例、校則の事例など、学校における問題事例の収集を行った。(2)これらの典型事例に関して、現在、文献・資料調査、実態調査等を行いデータの収集をしている。学校現場の教師や生徒、保護者等に対する面接調査の準備を進めている。(3)データに基づき、「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」のデザインを行っている。○場としての学校のモデルの設計(学校の設計図、学校周辺地図等)○学校現場における典型問題のシナリオ化(問題を発生させるシナリオを典型事例に基づき数種類作成)○プロフィール集の作成(教師・生徒・保護者・教育委員会等、学校に関わる役柄<人々>のプロフィールを作成)次年度までには、以下の作業を実施する予定である。○(3)のデザインに基づき、教材を完成させる。・「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」を作成する。○教材『学校』のリハーサルを実施する(秋田大学及び周辺の諸学校において実施する。→予備的資料・データとする)○次年度の実践校を数箇所選定し、実践の承諾を得る。(1)実態調査に基づく「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」の作成(基本設定、シナリオ集、プロフィール集等から成る)(2)「ゲーミング・シミュレーション教材『学校』」によるワークショップ(学生・院生によるワークショップ)(3)教材及び実践の評価(実践分析、教材評価等)(4)研究のまとめゲーミング・シミュレーション教材「学校」は架空の中学校とこの中学に関わる人物の役柄約250名から構成される。学習者は、この架空の中学校に関係するある人物になって、学校の問題について役割演技で討論する。

こうした討論を通して、学校や学校文化を対象化して、問題の原因を考究し、より望ましい学校の在り方・変革の方向を考えるのである。このようなゲーミング・シミュレーションによる学習活動を通して、学習者は問題解決力を培い、今日の学校現場の問題の発見や解決に立ち向かうことができるようになる。
行書体毛筆文字列の自動生成に基づく手書き続け字宛名の高精度認識に関する研究

本研究の目的は、毛筆を用いて行書体や草書体などで書かれた続け文字列などを高精度に認識する手法を確立することであり、当該年度は研究期間3年間の最後の年度にあたる。研究の目的を達成するため、これまで研究代表者が所属する研究グループで行なってきた手書き宛名および手書き文字の自動認識に関する研究と、ペン字・書道における文字の美的評価に関する研究の成果を土台として、従来の認識手法とは全く逆のアプローチを検討している。すなわち、あらかじめ用意した個々の文字画像から、続け文字列を自動生成し、文字列同士のパタンマッチにより、認識処理を行おうとするものである。昨年度までの研究において自動認識アルゴリズムの概略は固まっていたが、生成された続け文字画像と入力文字列画像とのパタン照合を行う際に、特に連綿箇所の差異が要因となって誤認識を招く例が非常に多く、従来の個別文字認識におけるパタン照合法がそのまま適用できないという問題点が残されていた。そのため、その解決法として、線形識別関数に基づく拡張重み付き方向線素特徴量を用いたパタン照合法を考案した。また、完成した認識アルゴリズムを実装して認識実験を行った。実験では旧郵政研究所から公開された手書き宛名データベースIPTP2のうち、続け字を含む163件のサンプルである。その結果、163件中131件のデータが本アルゴリズムによって正しく読み取ることが可能となり、従来の個別文字切り出しによるアプローチに比べて、飛躍的に認識精度の改善を行うことが出来た。また、今回の認識アルゴリズムによって誤読してしまったサンプルについて誤認識原因を調査してみたところ、提案アルゴリズムに直接起因する例はなく、個々の文字品質などが主な原因と考えられる。以上の結果から、毛筆などによって書かれた手書き続け字認識において、本提案アルゴリズムの有効性が確認できた。本研究の目的は,毛筆を用いて行書体や草書体などで書かれた続け文字列などを高精度に認識する手法を確立することである.そのため,これまで研究代表者が行なってきた手書き宛名および手書き文字の自動認識に関する研究と,ペン字・書道における文字の美的評価に関する研究の成果を土台として,従来の認識手法とは全く逆のアプローチを検討している.すなわち,あらかじめ用意した個々の文字画像から,続け文字列を自動生成し,文字列同士のパタンマッチにより,認識処理を行おうとするものである.この目的を達成するため本研究では,(1)入力画像に書かれている文字の推定し,(2)限られた文字サンプル画像から(1)で推定した文字列を続け字として描いた場合の文字列画像を自動生成し,(3)生成した文字列画像と入力画像とのパタンマッチを行う,という3つのステップに分けて研究を行っている.これらの研究目的を達成するため,今年度は,まず,これまで行ってきた手書き宛名・手書き文字認識アルゴリズムを土台として,入力画像に描かれている文字列の推定を行い,幾つかの候補を選定する方法について検討を行い,現有の計算機を用いて検討したアルゴリズムの実装を行った。また,文字列自動生成アルゴリズムを確立するにあたっての調査を行った。毛筆を用いて行書体・草書体で文字を描く場合,(1)運筆と生成される文字画像との関係,(2)複数の文字を続け字として描いた場合に個々の文字の形がどのように変形するか,(3)崩し字の「崩れ」はどのように起こるか,について専門家である書家の意見を伺いながら,それらを工学的立場から分析し,続け字の自動生成法について検討おこない,プログラムの試作を行った。本年度の研究成果としては,毛筆による文字列の認識を,提案アプローチで実現するための,各種研究データの収集と,考案アルゴリズムの試作を行うことができた。次年度から,大量のデータを収集し,認識実験による検証およびアルゴリズムの改良と,認識システムの構築を行って行く予定である。本研究の目的は,毛筆を用いて行書体や草書体などで書かれた続け文字列などを高精度に認識する手法を確立することである.そのため,これまで研究代表者が行なってきた手書き宛名および手書き文字の自動認識に関する研究と,ペン字・書道における文字の美的評価に関する研究の成果を土台として,従来の認識手法とは全く逆のアプローチを検討している.すなわち,あらかじめ用意した個々の文字画像から,続け文字列を自動生成し,文字列同士のパタンマッチにより,認識処理を行おうとするものである.この目的を達成するため本研究では,(1)入力画像に書かれている文字を推定し,(2)限られた文字サンプル画像から(1)で推定した文字列を続け字として措いた場合の文字列画像を自動生成し,(3)生成した文字列画像と入力画像とのパタンマッチを行う,という3つのステップに分けて研究を行っている.これらの研究目的を達成するため,今年度は,昨年度検討した手書き文字列自動生成アルゴリズムに対し,大量のデータを用意して検証実験を行った.しかしながら,従来のような重ね合わせの原理を基盤とした統計的手法に基づくパタンマッチ手法では,特に連綿箇所の差異を原因とする誤認識が非常に多く,これらに対する解決策の検討が必要であることがわかった.

この問題点については,本来の文字を構成する黒画素と連綿線などの付随的な黒画素とを区別し,重ね合わせに対する重み付けを行うことにより,解決を検討しており,この研究は来年度に継続してゆく予定である.本年度は,毛筆による文字列の認識手法として昨年度検討したアルゴリズムを実装し,大量のデータを用いて検証実験を行ったところ,文字の連綿箇所の多様性のために認識率が大幅に低下することが確認され,その解決策を検討したことが主な成果である.次年度は,現在検討中の解決手法の詳細を検討・実装し,研究成果としてまとめて行く予定である.本研究の目的は、毛筆を用いて行書体や草書体などで書かれた続け文字列などを高精度に認識する手法を確立することであり、当該年度は研究期間3年間の最後の年度にあたる。研究の目的を達成するため、これまで研究代表者が所属する研究グループで行なってきた手書き宛名および手書き文字の自動認識に関する研究と、ペン字・書道における文字の美的評価に関する研究の成果を土台として、従来の認識手法とは全く逆のアプローチを検討している。すなわち、あらかじめ用意した個々の文字画像から、続け文字列を自動生成し、文字列同士のパタンマッチにより、認識処理を行おうとするものである。昨年度までの研究において自動認識アルゴリズムの概略は固まっていたが、生成された続け文字画像と入力文字列画像とのパタン照合を行う際に、特に連綿箇所の差異が要因となって誤認識を招く例が非常に多く、従来の個別文字認識におけるパタン照合法がそのまま適用できないという問題点が残されていた。そのため、その解決法として、線形識別関数に基づく拡張重み付き方向線素特徴量を用いたパタン照合法を考案した。また、完成した認識アルゴリズムを実装して認識実験を行った。実験では旧郵政研究所から公開された手書き宛名データベースIPTP2のうち、続け字を含む163件のサンプルである。その結果、163件中131件のデータが本アルゴリズムによって正しく読み取ることが可能となり、従来の個別文字切り出しによるアプローチに比べて、飛躍的に認識精度の改善を行うことが出来た。また、今回の認識アルゴリズムによって誤読してしまったサンプルについて誤認識原因を調査してみたところ、提案アルゴリズムに直接起因する例はなく、個々の文字品質などが主な原因と考えられる。以上の結果から、毛筆などによって書かれた手書き続け字認識において、本提案アルゴリズムの有効性が確認できた。
薬物動態変動要因としての栄養組成および腸内細菌叢環境の関与

腸内細菌叢の有無は、薬物の体内動態に影響を与えることが知られているが、日常生活に伴う腸内細菌叢の変動が薬の効果・副作用に与える影響は報告されていない。そこで、食物繊維や整腸剤によりいわゆる善玉菌を増加させたモデルを作成し検討した。その結果、水溶性食物繊維投与により、善玉の腸内細菌が増殖し、肝臓において一部の代謝酵素の遺伝子発現が減少したものの、その影響は小さいものと示唆された。また整腸剤により同様に善玉の腸内細菌叢の増加が認められたが、薬物動態に与える影響は認められなかった。以上より日常生活での食事や整腸剤投与に伴う腸内細菌叢の変動は、薬物の体内動態に大幅な影響を与えないことが示唆された。本研究の目的である、腸内細菌叢環境が薬物の体内動態に及ぼす影響を検討するためH27年度は各種モデル動物の作成および評価を実施した。先行研究の経腸栄養剤で体内動態が変動する要因をして、いくつか候補があったが、まず初めに食物繊維に注目し水溶性食物繊維(サンファイバーパウダー)と非水溶性食物繊維(セルロースパウダー)を通常粉末食AIN-93Gに5%混和した餌を自由摂取させたモデルを作成し、代表的な薬物動態変動因子であるCYP各種およびトランスポータ各種の変動を遺伝子ならびに蛋白発現レベルで検討した。その結果、上記食物繊維混餌飼料を4週間自由摂取させたところ、非水溶性食物繊維群と比較し水溶性食物繊維群の肝臓において薬物の50%以上の代謝に関与するCYP3A遺伝子発現の有意な発現低下が確認された。そこで、同タンパク質発現変動を確認したところ、変動は確認できなかった。そこで、引き続き同食物繊維混餌飼料の投与期間を8週間に延長し、同様に肝臓における各種薬物体内動態変動因子の発現変動を確認したが、有意な変化が確認できなかった。現在本モデルにおける糞中の腸内細菌叢パターンの変動を一斉網羅的解析法TーRFLP法を用い確認しているところであるが、本モデルでは今回検討した薬物動態変動因子を基質とする薬物の体内動態の変動は認められず、通常食を摂取している範囲では、水溶性食物繊維が薬物動態の変動には影響しないであろうことを示唆するものである。なお現在他の腸内細菌叢変動モデルとして整腸剤の処置モデル(ラックビーおよびミヤBM)、ならびに脂肪食負荷モデルを作成し、薬物動態変動因子が変化するモデルを作成中である。H27には食物繊維摂取に伴う腸内細菌叢変動モデルを摂取期間を変え作成したが、本モデルでは、薬物動態変動因子が大きく変動するモデルが認められなかった。研究計画書では、H27年度にモデル作成を実施し、H28年度には、基質薬物の体内動態を検討する予定であったが、有用なモデルが現在までに作成できていない状態である。現在も平行して3種類のモデル(整腸剤モデル2種類、高脂肪職負荷モデル)を作成しており、2016年8月までには作成ならびに評価できるものと思われる。薬物治療において、副作用なく治療効果を高めるためには適切な薬物投与設計が必須であり、年齢、性差、病態または併用薬などの薬物動態変動要因を考慮する必要がある。本研究では、薬物動態変動要因の候補として「栄養組成」および「腸内細菌叢環境」に焦点をあて、水溶性食物繊維によるプロバイオティクス処置モデルおよび整腸剤によるプロバイオティクス処置モデルを作成し、薬物代謝酵素(CYP1A, 2C, 2E, 3Aなど)やトランスポーター(mdr1a, mrp2, oatpなど)の発現に与える影響について検討を行った。プロバイオティクス処置モデルにおいては、初年度に肝臓においてCYP3Aを含む幾つかの代謝酵素の発現の低下傾向を認めたため(n=3)、今年度はデータの信憑性を得るためさらに6例ずつ加え検討を行った。その結果、例数を増やしてもCYP3Aなどの薬物代謝酵素の発現低下には有意差は得られなかった。なお、T-RFLP法によって善玉菌であるBifidobacteriumの有意な増大を確認している。次にプロバイオティクス処置モデルにおいては、特に原末を入手できたラックビーを用い投与量や投与期間、またラットの系統を変え検討した。その結果、Bifidobacterium菌数が最大10倍程度増加するモデルの作成に成功したが、本モデルの肝臓においても種々の代謝酵素またはトランスポータなどの変動を認められなかった。以上の結果より、腸内細菌環境を良い方向に調整するプレバイオティクスおよびプロバイオティクスは、正常ラットにおいて薬物動態に影響を与える代謝酵素やトランスポータの発現を有意に変動させないことから、薬物投与設計に与える寄与は小さいことが示唆された。現在作成中の3種類のモデル動物(整腸剤モデル2種類、高脂肪職負荷モデル)において、薬物動態変動因子の発現変動を検討する。また、昨年度の結果を受け、水溶性食物繊維だけでは変動が確認されなかったことから高脂肪食に水溶性食物

繊維を混餌させた飼料摂取による、より腸内細菌叢が大幅に変動したモデルも作成し、食環境の変化に伴う生活習慣病者に対する機能性表示食品や特別保健用食品による食品ー薬物相互作用の可能性についても検討する予定である。これらモデル動物において、薬物動態変動因子が大きく変動したモデル動物においては当初の計画通り基質薬物の体内動態について引き続き検討を実施する。臨床薬学若干(30,880円)の次年度使用額が発生したが、ほぼ目的どおり使用できたと思われる。次年度の研究において、物品費として使用する予定である。
パーオキソ-ポリタングストランタニド錯体の触媒機能と希土類元素の化学作用

a.一連のCetyl-Ln(III)W10のアルコール、オレフィンに対するH202-酸化触媒活性:中心のLn(III)イオン径の収縮につれて、ベンジンアルコールのアルデヒド化活性は増大し、シクロオレフィンのエポシキ化活性は逆に低下した。この結果は、中心にLn(III)を含むポリタグステン酸がパーオキソ-ポリタングステン酸錯体の大きな配位子として作用したためであるとして都合良く解釈された。その際に、Ln(III)の化学的作用、4^<fn>-電子の結合相互作用、の寄与が示唆された。b.無(有機)溶媒下でのCetyl-HoW10触媒によるアルコール、オレフィンのH202酸化反応:本H202-Cethl-HoW10触媒系は、用いる溶媒の種類と量によりその作用状態と活性が大きく異なった。特に、Cetyl-HoW10は有機溶媒の無い系で、90°Cの高温で極めて安定に振る舞い,各種アルコールやオレフィンのH202酸化に高活性、高選択的触媒となった。この触媒の高い安定性も中心のLn(III)イオンの化学的作用に基づくことが示唆された。c.Cetyl-HoW10触媒を用いるアリルアルコールのH202酸化反応速度:速度解析と触媒作用機構:一連のCetyl-LnW10(Ln:La-Yb)触媒について、1-octene-3-olのH202酸化活性をCHCL_3溶媒下で測定し、epoxy,enone生成速度および生成epoxideのジオステレオ選択性(erthrolthreo)に対するH202濃度と温度の効果について詳細に検討した。その結果、epoxide生成速度はH202濃度の一次に、enone生成速度は零次に従うことがわかった。生成epoxideのerythro/threo比はH202濃度に関係なく常に1.1に保たれた。低温ほど、epoxy化がketo化に較べ有利に進み、ジオステレオ選択性については、erythro化が有利に進んだ。この結果に基づき、Cetyl-LnW10触媒の詳細な作用機構を提案した。
伊勢の曾我蕭白－絵師の遊歴と地方の文芸－

本研究は、江戸時代中期の上方における画家のあり方や活動を、曾我蕭白という画家を中心に考察ものである。昨年度に引き続き、蕭白と文芸との関わりに着目し調査・研究を進めた。昨年度美術史学会にて発表した内容をもとに「曾我蕭白の鳥獣画と文芸」と題して論文を執筆した。本論文は学会誌『美術史』(第183冊、平成29年10月刊)に掲載された。また、蕭白が挿絵を描き伊勢の儒者奥田龍渓が執筆した教訓狂歌集『存心』を所蔵する図書館にデジタル画像化を依頼し、翻刻を行った。それに関連して、龍渓の墓に刻まれた碑文を調査し彼の履歴等を確認した。そのほか、新出の蕭白作品を含む18世紀絵画の調査を関西・アメリカ・アイルランドで行った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究の目的は、江戸時代中期の絵師のあり方や活動を、曾我蕭白(173081)という遊歴の画家を通して考えていくことである。蕭白は、画業の早期円熟期(20代後半から30代後半)まで伊勢や播磨を遊歴し、40代から没するまでの52歳までを京都で過ごした。本年度の前半は、これまで個別に取り上げられることがなかった鳥獣画の図様を文芸との関わりから読み解くことを試みた。具体的には、「鷹図押絵貼屏風」(個人蔵、六曲一双)の右隻第四扇に柿本人麻呂の和歌、左隻第一扇に「野守の鏡」が典拠となっていることを指摘した。続けて、伊勢の豪農であった永島家に伝来した襖絵(三重県立美術館蔵、全四十四面)の鳥獣を主体とした襖絵の成り立ちについても考察した。これらの作品は、特定の典拠に収まりきらない特異な構成を持つ。襖絵のうち席画である「牧牛図」(四面)には、伊勢に伝わった西行伝説が綯い合わせになっているという先行研究の指摘と、蕭白が伊勢の俳諧の世界にも関わりを持っていたことを踏まえて、「松鷹図」(五面)、「禽獣図」(四面)、「狼狢図」(三面)が、襖絵が制作されるその場に居合わせた文化人とのやりとりの中で生み出された可能性を考えた。この内容は、学会で発表し論文にまとめた。後半期は、蕭白の山水画について考察した。蕭白は山水画では雲谷派の画風に影響を受けていること、画中に故事人物が描かれていることなどがこれまで指摘されてきたが、その表現技法や描かれたモチーフはその範疇には収まらず、その制作の目的について改めて考える必要がある。まず、50点近くある山水画を整理し、真贋の分別、制作年代の推定を行った。また、画中にどのよな表現技法、モチーフが用いられているのかを調べた。中でも、実見することが出来た「楼閣山水図屏風」(ボストン美術館)では清代の画家石濤の山水画に近い技法が用いられていることを確認した。前半期は、研究対象としている「鷹図押絵貼屏風」(個人蔵)、旧永島家襖絵(三重県立美術館蔵)の実見調査を行った。また、これまで全頁が公開されていなかった、蕭白が挿絵を描いた『存心』のスキャンを筑波大学附属図書館に依頼し、デジタル資料として公開されることになった。前半期の研究成果は、2017年の秋刊行の学会誌『美術史』(査読有)に掲載されることになった。後半期は、2017年3月にアメリカで行われた、日本美術に関する国際大学院生会議(JAWS)で蕭白の山水画について英語で口頭発表を行った。また、ボストン美術館では「楼閣山水図屏風」のほかに、「居士・霊照女図屏風」、「風仙図屏風」など蕭白の優品を実見するという機会に恵まれた。そのほか、京都国立博物館では「山水押絵貼屏風」、「楼閣山水図」(建仁寺久昌院蔵・京博寄託)、「寿老蹴鞠図」、延暦寺大書院では「山水図襖」を実見するなど調査を精力的に行った。引き続き蕭白の山水画についての研究を進める。まずは、蕭白に影響を与えたであろう絵手本に載る図様の調査と整理を行う。例えば、「楼閣山水図屏風」(ボストン美術館)は、雪舟の「四季山水図巻」(京都国立博物館蔵)の図様を下敷きにしていることは確かだが、どのように雪舟画に触れたのか具体的に探る必要がある。

本作品は、池大雅や与謝蕪村なども意識した当時の雪舟リバイバルの文脈中に位置づけられよう。だが、室町時代の要素だけでなく、山水画には、当時長崎を経由して輸入された中国の明清画や銅版画の影響も看取される。穂先が割れた筆で打たれた点苔の表現は、清代の画家石濤の「捜尽奇峰打草稿図」(北京・故宮博物院)に用いられており、多様な表現技法は、石濤の真筆ではないにしろこのような文人画に学んだ可能性が考えられる。また、「比叡山図」(琵琶湖文化館蔵)には遠近法を使った田畑や山岳の陰影表現などは、西洋画の影響が考えられる。今後は、蕭白画に直接影響を与えた可能性が高い作品を見いだし、山水画の制作意図を考察していく。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
高精度マイクロ化学分析システム構築のための新規電気化学ナノ加工プロセスの開発

金属析出やエッチングなど種々のナノ加工に適用される電気化学反応系を理論的・実験的手法により詳細に解析すると共に,その特徴を活かした新規なプロセスの開発を試みた.その結果,Si表面へサブμmサイズの微細リアクターアレイを形成できるプロセスを得るとともに,これを基にしたリアクター系の構築を実現した.さらに強磁性ナノドットアレイなど種々のシステムに適用可能な機能ナノ構造体の精密形成プロセスを確立した.金属析出やエッチングなど種々のナノ加工に適用される電気化学反応系を理論的・実験的手法により詳細に解析すると共に,その特徴を活かした新規なプロセスの開発を試みた.その結果,Si表面へサブμmサイズの微細リアクターアレイを形成できるプロセスを得るとともに,これを基にしたリアクター系の構築を実現した.さらに強磁性ナノドットアレイなど種々のシステムに適用可能な機能ナノ構造体の精密形成プロセスを確立した.本研究は極めて精密な新規電気化学ナノ加工プロセスを開発し,その複合化による高精度マイクロ化学反応・分析計測システムの構築へと展開することを目的としている.本反応プロセスのもつ精密な制御性に着目し,既存系より遥かに精密かつシンプルなナノ加工プロセスを構築し,これを用いた高度なマイクロシステムの実現を目指している.研究初年度である本年度は主に要素技術の確立に主眼を置きながら以下の検討を進めた.まず,これまでに開発した,光照射援用Si電解エッチングによる位置選択的微細孔アレイ形成プロセスを基に,口径やアスペクト比などの高精度制御を実現するため,今回設備として導入した高精度光源を用い,種々のパラメータについて系統的検討を行った.その結果,光照射条件の最適化により,初期パターン孔径に対し,1/11/5程度の範囲で微細孔の径を均一かつ精密に調整可能であることを見出した.次に,上記の検討により得た微細孔アレイに表面酸化プロセスを適用してガラスセルアレイを形成し,その高精度形成のための条件最適化,特に酸化膜形成条件などを中心に系統的に検討を行った.さらに形成されたセル個々の先端部にnmレベルの精度で均一な貫通孔を形成するプロセスを確立し,これらをナノノズルアレイとして適用できる可能性を見出した,これを基に,ノズルからナノスケールの還元性ガスのバブルを金属イオンを含む液相中に吐出させることにより,種々の金属ナノ粒子を形成するリアクターを構築した.さらに形成されたSi微細孔内への金属還元析出による構造体形成に関する検討を行った.特に,そのプロセスのひとつである無電解析出反応系に対し,原子分子レベルからの反応機構を理論・実験両面から解析し,添加剤分子種の作用機構解明に関する足がかりを得た.次年度はこれらの成果を基に,より詳細な解析および新たなデバイス・システム系への展開を進める予定である.本研究は極めて精密な制御の可能な新規電気化学ナノ加工プロセスを開発し、その複合化による高精度マイクロ化学反応・分析計測システムの構築へと展開することを目的としている。特に電気化学反応プロセスのもつ原子分子レペルでの精密な制御性に着目し、既存系より遥かに精密かつシンプルなナノ加工プロセスを構築し、これを用いた高度なマイクロシステムの実現を目指している。本年度は、前年度の成果に基づき、特に更なる高精度化という観点から検討を進めた。まず、位置選択的Si電解エッチングによる微細孔アレイ形成プロセスにおいては、印加電圧によりSi表面近傍に生じる空間電荷層厚のnmレベルの制御から、マスク開口径によらず10nmオーダー径の高アスペクト比微細孔を均一に形成可能とするプロセスを確立した。また、本ナノ加工プロセスの展開をはかるため、次世代型超高記録密度記録媒体として研究が本格的に開始されている、強磁性ナノドットアレイを用いたビットパターン媒体形成について検討を行った。ナノインプリントリソグラフィを用いてパターン基板を形成し、これに強磁性CoPtを電解析出させることで、CoPtナノドットアレイの作製を試みた結果、最小で70nm径、100nm周期のナノドットアレイの作製に成功した。さらに、Si表面の更なる高機能化を実現するアプローチとして注目され、近年実用化も始まりつつある歪みSi系について、結晶構造における歪みが固液界面における表面反応性に与える影響について解析するためのモデル構築を試みた。量子化学計算および電気化学的解析の双方から検討を進めた結果、歪みの度合いに応じて電気化学的開回路電位が卑側にシフトすることが示された。さらにこのような電位シフトの発現の起源を、電子状態から理論的に解明した。次年度はこれらをさらに高度化させると共に、より広範な展開を目指し、本研究成果の有用性の実証を図る。本研究は極めて精密な新規電気化学ナノ加工プロセスを開発し,その複合化による高精度マイクロ化学システムの構築へと展開することを目的としている.特に電気化学反応系のもつ原子分子レベルでの精密な制御性を活かした,精密かつシンプルなナノ加工プロセスの構築に力点を置いている.最終年度である本年度は,これまで2年間に得た検討成果を基に研究を進め,以下のような成果を得た.(1)位置選択的Si電解エッチングによる微細孔アレイー括形成プロセスの確立とシステム形成への応用:従来の検討で確立した,光照射援用Si電解エッチングによる位置選択的微細孔アレイ形成プロセスについて,同一径の初期開口パターン配列から,エッチング条件により口径を制御した高アスペクト比微細孔形成の実現および高精度化をはかり,10nm10umオーダーの範囲での口径制御を達成すると共に,その形成メカニズムを解明した.さらにこれを用いたナノノズルアレイ型リアクター等への展開を図った.(2)反応プロセスの詳細な理論的・実験的解析とプロセス

設計:無電解析出法による金属ナノ構造形成おける析出反応系を中心に,密度汎関数法を用いて電子放出過程および金属析出過程の双方に対する理論的モデル構築を行った.特に非平滑表面における触媒活性作用について初めて明らかにすると共に,モンテカルロ法による固液界面反応場のモデリングなど,新たな概念にもとづく系へと展開させた.このように,本研究により,精密なナノ構造体を高精度で形成できるプロセス設計の方法論を確立すると共に,形成反応メカニズムの基礎的理解とモデリングの体系化も実現した.これらの成果は,新規な機能ナノ構造体形成プロセスやそれを用いた種々の新規なデバイス・システム構築に寄与するものであり,今後も継続して多角的に研究を展開していく予定である.