hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規情報学的手法によるインフルエンザを含む人獣共通感染症ウイルスゲノム配列の解析

これまでの新型株の研究で、これら頻度の時系列的な変化において、ランダムに起こる変化に加えて、方向性のある変化が検証できている。23年度の研究では、過去一年間の新型株の変化から予測してきた方向性が確認できた。並行して、3連や4連塩基配列頻度で行ってきたBLSOM解析を、5連や6連塩基頻度へと進めており、予測精度の向上が見られた。インフルエンザウイルスは人獣共通感染症ウイルスの1種であり、明確な宿主特異性が見られる。この宿主特異性に関する分子機構の解明を目的で、データベースに収録されたインフルエンザウイルスの全ゲノム配列を対象として、連続塩基組成(例えば4連塩基組成)に基づいたBLSOM解析(自己組織マップ法の一種)を行った。流行している宿主ごとの明確な分離(自己組織化)が見られ、連続塩基組成が宿主ごとに明確に異なっていることを明らかにした。直接にトリから、あるいはブタを経由してヒト集団へ侵入したインフルエンザウイルス株が、ヒトでの流行を繰り返す過程で、連続塩基組成が方向性のある変化をすることをも明らかにした。上記の知見を基に、過去に起きた流行の初期のヒト由来株に共通して見られる連続塩基類に注目し、それらの特異的な連続塩基モチーフ類がヒトでの流行の開始に有利となる連続塩基と予想した。これらの連続塩基モチーフ類の多くを備えているトリ由来株を、ヒト集団内で流行するリスクの高い株として推定し、その推定株を発表した。これらの成果は5編の論文に加えて、国内外の学会・研究集会において20回以上の発表を行っている。エボラ出血熱も人獣共通感染症であるが、最終年度に西アフリカで流行し、世界的な脅威となった。インフルエンザで開発し手法を用いて、連続塩基組成が今回の流行の進行に伴って、月単位でも方向性のある変化をしていることを見出した。薬効性が失われ難い核酸医薬(オリゴヌクレオチド医薬)をデザインする上での重要な指針を与えている。この成果は、2015年5月にパスツール研(パリ)で開催されるエボラに関する研究集会で発表を行う。ゲノム情報解析各年度に申請をする地球シミュレータの使用許可が、平成24年度も得られたので、順調に計画が達成できた。プログラムの高速化にも成功したので、高次元データの解析も容易となった。ヒト集団内のみで流行しているB型株は、季節性ヒトA型株よりも以前からヒト集団内で流行していることが知られているので、B型株のゲノム配列中には、インフルエンザウイルスがヒト宿主に適応するために重要な変異が蓄積していると推測される。B型株の連続塩基組成とヒト由来のA型株の連続塩基組成を比較した所、流行初期の株よりも後の年代に分離された株のほうが、連続塩基組成がB型株と似ていることが見られた。以前から我々のグループが提唱した宿主依存に係る変化の方向性(Iwasaki et al., DNA res, 18, 2011)を支持する結果であり、研究の目的の一つを達成する結果であった(Iwasaki et al. BMC Infect Dis. 13, 2013)。
酸化分解反応を利用したグラフェン作製・加工技術の開発

プラズマによって生成された活性酸素をグラファイト表面に作用させることで、グラフェンシートを一層ずつエッチングできることが分かった。しかし、ラマン分光測定からエッチングによって作製したグラフェンは酸化していることが分かった。酸化分解過程のより詳しい評価を行ったところ、一定時間のエッチングであれば表面第一層のみの酸化であることが分かった。これらの結果から、グラフェンの総数を制御した加工技術を確立できる可能性が見えてきた。今後は、表面第一層の酸化層を取り除く技術を確立する必要がある。本研究の目的は、活性酸素を用いた酸化分解によるグラフェン作製手法を確立することで、グラフェンのデバイス応用、特にプロセス技術に大きく貢献することである。23年度の研究ではグラフェンを一層ずつエッチングすることに成功したが、作成したグラフェンは表面が酸化していることが分かった。エッチングがlayer-by-layerで進んでいくことから、活性酸素は表面から順次反応していくと予想していたが、酸化過程はそれほど単純ではないことが分かった。そこで24年度は酸化分解過程の評価を詳細に行った。酸化過程の評価は表面敏感な計測手法である飛行時間型二次イオン質量分析計(TOF-SIMS)を用いて行った。まず、グラフェンの酸化がどこから進むのか検証するために、活性酸素処理をしたグラフェン上で酸素の元素マッピングを行った。その結果、酸素は表面全体に一様に分布していることが分かった。グラフェンエッジにおいて顕著な酸素の増加は見られなかったため、グラフェンエッジから層間へのインターカレーションは生じていないと考えられる。その後、エッチング処理時間を変えて、酸素が深さ方向にどこまで進入しているか、Depth profile計測から検証した。処理時間が3分までは、深さ方向の酸素の分布は変化せず、表面一層のみが酸化されていると考えられるが、それ以上処理を行うと酸素が表面数層まで進入していることが分かった。つまり、ある時間まではエッチングはlayer-by-layerで進んで行くが、その後はバルクのエッチングが進んでいる可能性がある。これらの結果から、エッチング時間をコントロールすることでグラフェンの総数を制御した加工技術を確立できる可能性が見えてきた。ただし、本手法では表面酸化が生じてしまうので、酸化層を取り除く技術を確立する必要がある。これまでの研究成果から、プラズマによって生成された活性酸素を使用することでグラフェンを一層ずつエッチングできることが分かった。しかしながら、ラマン分光の結果では強いDピークが観察され、また2Dピークの減少が見られた。これは処理後のグラフェンが酸化したためと考えられる。そこで酸化した表面第一層のグラフェンを、再度別の方法を用いてエッチングすることで、清浄なグラフェン表面を作製することを考えた。グラファイトにZnを数nm堆積し、塩酸でZnを除去することで表面一層のグラフェンのみエッチングされるという報告があったため、同様の手法を用いてエッチングを試みた。その結果、酸素吸着に由来するDピークの減少が見られたものの、劇的な変化は見られなかった。つまり酸化は表面一層のみではなく、表面数層またはバルク全体に渡って進んでいると考えられる。活性酸素によるエッチングがlayer-by-layerで進んでいくことから、活性酸素は表面の炭素原子から順次反応していくと予想していたが、異なる結果が得られた。このことはグラファイトと活性酸素の反応が単純ではないことを示しており、新しい知見が得られたと言える。酸化分解を用いたグラフェンの加工技術は盛んに研究されており、今後は詳細な反応メカニズムの解明が必須である。グラファイトをlayer-by-layerでエッチングすることで、厚いグラファイトから一層のグラフェンを作製することが可能になった。しかし、ラマン分光の結果から作製されたグラフェンは酸化していることが分かった。当初、表面第一層のみが酸化され、表層はもとのグラファイトの状態であると予想し、酸化層の除去を試みたが、酸化はグラファイト内部まで進んでおり予想していたよりも、分解過程が複雑であることが分かった。そのため、活性酸素とグラファイトの反応過程のより詳細な評価が必要になった。活性酸素とグラファイト内部が反応するためには、表面から垂直方向に活性酸素が入っていく過程と、グラファイトシートのエッジ部分から層間へインターカレーションしていく過程が考えられるが、どちらの過程が生じているか特定する必要がある。この評価を行うためには、新しく実験をデザインする必要があり、そのための文献調査、装置の改良に時間を要した。実験計画は遅れてしまったが、グラファイトの酸化過程は本申請で提案しているグラフェンの加工技術の味噌となる重要な素過程であり、かつ大きな波及効果が期待される現象であるので時間をかけて評価を行うことが重要であると考える。活性酸素とグラファイトの反応機構の詳細なメカニズムを明らかにする。特に、活性酸素がどのようにグラファイト内部に進入し、酸化が生じるかを調べる。

具体的には、一層ずつグラフェンシートをはがす手法を用いて、これを行う。グラファイトシートのエッジ部分から酸化が進んでいるのであれば、何層グラフェンを除去しても表面は酸化しているはずであり、一方、表面から垂直方向に活性酸素が進んで行くのであれば、グラフェンシートをはがして行くと、どこかできれいなグラファイト表面が露出されるはずである。活性酸素のグラファイト内部への進入過程を明らかにした後、さらに酸化分解過程の動的観察を以下の方法で試みる。二酸化チタン表面にUV光を照射すると活性酸素が生成されることが知られている。そのため、グラファイトシートを二酸化チタン表面に作製し、UV光を照射しながらラマン分光計測を行うことで、グラファイトの酸化過程を動的に観察できる可能性がある。プラズマによる活性酸素生成よりもUV光による生成は効率が小さいため反応時間の制御が容易であると期待される。この実験は、活性酸素によるグラファイトの酸化過程のメカニズムの評価のみならず、二酸化チタンをコートしたAFM探針のよる、グラフェンのパターニングを行うための基礎データも提供する。当初、二酸化チタンコートAFM探針を用いたグラフェンパターニングに関する実験を計画していたが、酸化分解過程のメカニズムの詳細がまだ解明されていないため、これを継続して行うことにした。グラフェンの酸化を利用した加工技術は多く研究が行われているので、メカニズムの解明は波及効果がより大きいと考えている。研究の進捗の遅れ、また反応機構の解明に集中するように、実験計画の変更を行ったため、23年度に購入を予定していたいくつかの物品の購入を見合わせ、次年度に予算を計上することにした。グラフェン表面の構造・電子物性評価に使用するAFMおよびKFM用探針、AFM測定用試料加熱ホルダを消耗品として計上する。二酸化チタン上でのグラフェンの光酸化分解観察用として、二酸化チタン基板、HOPG基板を消耗品として計上する。グラファイトシートを一層ずつ除去するために必要な、Znのスパッタターゲット、塩酸、ビーカー等を消耗品として計上する。研究成果の発表のため学会参加費および旅費、論文投稿費、英文添削費を計上する。
距離空間のモジュライ空間のエントロピー解析

コンパクトリーマン多様体,及びアレクサンドロフ空間を含むようなクラスの距離空間の性質を調べる新しい手法を導入するために,調和振動子の統計力学をこのような空間上に導入することを試みた.これまで空間にネットを固定し,そのネットの距離構造から定まる離散ラプラシアンを導入し,それらがランダムなネットについて元の空間のラプラシアンに適当な意味で収束することを示していた.そこで,空間上の関数をネット上に制限することでユークリッド空間の元と同一視し,それを一般化座標とみなすことにした.離散ラプラシアンのエネルギー形式は一般化座標の二次形式となるので,それを相互作用として一般化座標が振動しているモデルを考えた.そのため一般化座標の共役変数として一般化運動量を新たに導入し,それらを用いて空間上の全ての調和振動子ハミルトニアンを定義した.そして,そのユークリッド空間上の複素急減小関数の空間を考え,シュレーディンガー表現により我々のハミルトニアンを量子化し,このモデルの平衡力学系を構成した.つまり,離散化した密度作用素,分配関数,虚時間等の概念をネット上で定義し,それらの収束を調べた.次に,統計力学でよく使われる分配関数のユークリッド経路積分による表示,及び,温度グリーン関数の手法を我々の場合に導入することを試みた.調和振動子自体は波動方程式を用いて記述されるが,調和振動子の平衡系は実時間を虚時間に解析接続した(円周方向に拡張した)ラプラシアンで記述される,このことを我々の場合にも拡張したことが本質的である.更に,異なる空間の二つのネットを使い,分配関数及び自由エネルギーの摂動論を展開することで,距離構造の変形理論の構築を試みた.次元が一定なコンパクトアレクサンドロフ空間,リッチ曲率が下から一様に押さえられたリーマン多様体全体の集合にリーマン計量を導入することを研究した.これまで各空間にネットを固定し,そのネットの距離構造から定まる離散ラプラシアンを導入し,それらがランダムなネットについて元の空間のラプラシアンに適当な意味で収束することを示していた.この離散ラプラシアンは同じヒルベルト空間に線形作用素として作用していることから,異なる空間の離散ラプラシアンを比較することができるので,この差を一方のラプラシアンの摂動と捕らえられる.更に,離散ラプラシアンに自然にそのネットを頂点とするマルコフ連鎖を対応させることができ,その統計力学的諸量が定められることに注目した.フォンノイマン型の相対エントロピーが分配関数(キュムラント)から計算できることから,それを使ってこのエントロピーから定まるフィッシャー計量(に当たるもの)がどのように定まるかを決定した.大事なことは温度に当たるパラメーターを導入したことで,それにより有限温度による理論の高温極限と絶対零度極限を調べることが可能となった.現在,特に高温極限でのフィッシャー計量とマルコフ連鎖との関連を調べることでハウスドルフ距離との関連を調べている.昨年に引き続き,アレクサンドロフ空間(および,リーマン多様体)のネットのラプラシアンを用いてそれらの空間のなす空間の大域的構造の研究をおこなった.各空間のネット,つまり有限個の点,の各点を頂点としその間の距離がある値(相互作用距離)より小さいときに結ぶことより定まるグラフのラプラシアンを考え,適当にスケーリングし,全てのネットのなす空間での平均をとることによりその空間のラプラシアンが定まる.ところが,ネットの個数を固定した場合,ラプラシアンは全ての空間とネットの対に対して定義されるので,異なる空間の比較を行うことが可能となる.このようなラプラシアンをハミルトニアンとみなし,統計力学的手法を導入することが我々の新しい観点である.そのため分配関数をハミルトニアンの指数関数の跡として導入し,ネットの空間での収束を考察した.ここで指数関数を冪乗の極限としてあらわすことで,相互作用距離と冪の関係から虚時間が導入された.また,それ用いて距離空間の微小変形をネットに付随したハミルトニアンの変形とみなし,展開することを試みた.特に相対エントロピーの2次の展開を求めることを目標とし,自由エネルギーに着目しそれらの関係を調べることで形式的な展開を得た.収束については今の所証明できていない.コンパクトリーマン多様体,及びアレクサンドロフ空間を含むようなクラスの距離空間の性質を調べる新しい手法を導入するために,調和振動子の統計力学をこのような空間上に導入することを試みた.これまで空間にネットを固定し,そのネットの距離構造から定まる離散ラプラシアンを導入し,それらがランダムなネットについて元の空間のラプラシアンに適当な意味で収束することを示していた.そこで,空間上の関数をネット上に制限することでユークリッド空間の元と同一視し,それを一般化座標とみなすことにした.離散ラプラシアンのエネルギー形式は一般化座標の二次形式となるので,それを相互作用として一般化座標が振動しているモデルを考えた.そのため一般化座標の共役変数として一般化運動量を新たに導入し,それらを用いて空間上の全ての調和振動子ハミルトニアンを定義した.そして,そのユークリッド空間上の複素急減小関数の空間を考え,シュレーディンガー表現により我々のハミルトニアンを量子化し,このモデルの平衡力学系を構成した.つまり,離散化した密度作用素,分配関数,虚時間等の概念をネット上で定義し,それらの収束を調べた.次に,統計力学でよく使われる分配関数のユークリッド経路積分による表示,及び,温度グリーン関数の手法を我々の場合に導入することを試みた.調和振動子自体は波動方程式を用いて記述されるが,調和振動子の平衡系は実時間を虚時間に解析接続した(円周方向に拡張した)ラプラシアンで記述される,このことを我々の場合にも拡張したことが本質的である.
スポロゾイトの肝細胞侵入におけるRON3の作用機序の解明とレセプターの同定

本研究は、マラリア原虫の感染ステージであるメロゾイトとスポロゾイトで共通にロプトリーに局在する分子RON3について、スポロゾイトにおける役割を解析することを通じて、宿主細胞との相互作用を解明する糸口をつかもうとするものである。これまでに、スポロゾイトステージ特異的にRON3遺伝子発現を抑制することで、RON3が蚊の唾液腺侵入には必須ではないが、哺乳類の肝細胞への侵入に重要な役割を担うことを見出してきた。RON3がスポロゾイトの肝細胞侵入時に、細胞外で機能を有するのかを明らかにするために、RON3の特異抗体を作成し、これによりスポロゾイトの細胞侵入に影響が見られるか検討した。RON3は2240アミノ酸残基を超える大きなタンパク質であり、これまで立体構造が解明されておらず、また機能を予測させるドメイン構造も知られていない。そこで、構造予測アルゴリズム(Phyre2)を用いることで、アルファヘリックス領域を選択し、そのうちタンパク質が十分量合成されたものについて、ウサギを免疫し抗体を作成した。これをGFP発現スポロゾイトと混合し、肝由来培養細胞に添加し2日後に固定した後、肝内型原虫を蛍光抗体法で検出する。その結果、前年度報告したものに加えて、もう一種類の抗体がスポロゾイトの培養肝細胞への侵入を有意に阻害することを見出した。さらに、これらの抗体によるスポロゾイトの侵入阻害効果が、抗体の濃度に依存することを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。マラリア原虫スポロゾイトが肝細胞に感染する際に、原虫タンパク質RON3がどのような作用機序で関わるのか、さらには、RON3と相互作用する宿主細胞分子の同定を行うことで、肝細胞侵入のメカニズムを明らかにしようとする研究課題である。RON3の役割を肝細胞寄生に限定して詳細に解析する目的で、細胞通過(寄生する為でなく通り抜ける為に標的細胞の膜に障害を与えながら侵入する)に必須な原虫分子であるSPECT2を欠損させた遺伝子改変原虫に、さらにRON3のスポロゾイト時期特異的発現抑制コンストラクトを導入した。得られたSPECT2-KO/RON3-cKD (conditional knock-down)原虫の肝細胞侵入/寄生胞膜形成/肝細胞内発育の効率をコントロール原虫(SPECT2-KO)と比較した。さらに、様々な変異型RON3発現コンストラクトを導入する為に、薬剤耐性カセットを持たないRON3-cKD原虫の作製が順調に進められた。これまでに、positive/ negative選択の為のカセットを含むRON3-cKD原虫を作出し、既に作出済みのRON3-cKD原虫と同じ表現型を示すことが確認された。次に、選択マーカーをGFPの発現カセットに入れ替えるための組換えベクターを作出済みである。変異型RON3をスポロゾイトでのみ効率よく発現させる為のプロモーターを探索する目的で、スポロゾイト時期に多く発現する原虫タンパク質のプロモーター活性をmCherryを指標として解析した。RON3の発現と類似する2種類のプロモーター領域を同定できた。また、スポロゾイトの肝細胞侵入を抑制する抗体を2種類作製した。変異型RON3を発現させる為の準備が整ったといえる。スポロゾイト時期特異的にron3の遺伝子発現を抑制する目的で、RON3のプロモーターをメロゾイト特異的なものに置換し、かつ薬剤耐性カセットを保有しない組換え原虫の作出を行なっている。前年度までに、negative selectionに用いる選択カセット(yFCU)を導入したRON3 conditional knock-down原虫が作出済みである。当該年度は、選択カセットをGFP発現カセットに置換しようとしたが、RON3の遺伝子座がテロメアに近いためか、テロメア側の配列が欠失するという問題に直面した。そこで、組換えの効率を上げること、および、テロメア領域から少し離れたところで組換えを起こすように、別の遺伝子組換えの手法を新たに導入することに決め、準備が整った段階である。また、タンパク質相互作用に関連する可能性があるRON3のC末端側に近い領域の組換えタンパク質を合成し、これを用いて特異抗体を得た。スポロゾイトを肝癌由来培養細胞(HepG2)に添加する際に、RON3抗体を共培養することで、スポロゾイトの感染が抗体濃度依存的に抑制されることを見出した。すなわち、RON3の抗体認識領域が、RON3の立体構造上外側に露出しており、スポロゾイトの肝細胞感染において重要な役割を担うことが示唆された。領域特異的なRON3抗体を用いてスポロゾイトの肝細胞感染阻害実験を行うことで、侵入に関わる領域を明らかにするための実験系が構築されたから。

RON3は2240アミノ酸残基を超える大きなタンパク質であり、これまで立体構造が解明されておらず、また機能を予測させるドメイン構造も知られていない。そこで、構造予測アルゴリズム(Phyre2)を用いることで、アルファヘリックス領域を選択し、そのうちタンパク質が十分量合成されたものについて、ウサギを免疫し抗体を作成した。これをGFP発現スポロゾイトと混合し、肝由来培養細胞に添加し2日後に固定した後、肝内型原虫を蛍光抗体法で検出する。その結果、前年度報告したものに加えて、もう一種類の抗体がスポロゾイトの培養肝細胞への侵入を有意に阻害することを見出した。さらに、これらの抗体によるスポロゾイトの侵入阻害効果が、抗体の濃度に依存することを明らかにした。計画通り、5種類の変異型RON3をスポロゾイト時期特異的に発現させる組換え原虫を作出し、それぞれのスポロゾイトの肝細胞侵入/寄生胞膜形成/肝細胞内での発育効率を解析することで、RON3のどの領域が機能に関わるのかを明らかにする。さらに、RON3の全長を網羅するような部分タンパク質を、コムギ胚芽由来無細胞タンパク質合成系で作製し、宿主細胞タンパク質と結合する領域を免疫沈降法により解析する。新たな遺伝子組換え法により、薬剤耐性カセットを保有しない、スポロゾイト特異的ron3発現抑制原虫の作出を継続する。次いで、RON3の全長配列をスポロゾイト時期特異的プロモーターにつないだもの、および、様々な欠失変異を導入したRON3の発現カセットを230p遺伝子座に挿入し、変異型RON3発現スポロゾイトを得る。これらを、マウスに静脈投与すること、あるいは肝癌由来培養細胞に添加することで、肝細胞への感染効率を比較し、RON3のどの領域が肝細胞感染に関わるのかを明らかにする。さらに、上記で欠失した各領域の部分組換えタンパク質を合成し、それぞれの特異抗体を作出する。GFP発現スポロゾイトと共に肝癌由来培養細胞に添加することで、抗体がスポロゾイトの肝細胞感染を抑制するかどうかを解析する。また、阻害抗体が得られたら、その抗原組換えタンパク質が結合する肝細胞タンパク質を免疫沈降法を用いて同定する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
凸最適化理論を用いた非線形H_∞最適制御に関する研究

本年度は,まず非線形システムのH_∞制御の基礎として非線形システムに対する有界実条件をハミルトン・ヤコビ不等式の解の可解条件として導出した.線形システムの場合と比べて,ゲイン条件を厳密に満たすようにするために,ハミルトン・ヤコビ不等式の解とある関数の関係が陽に必要となる点が特徴的である.つぎにこの有界実条件を用いて状態フィードバックの場合のH_∞制御問題が可解であるための必要十分条件を導出した.従来研究では十分条件しか得られていなかったのに対して,本研究で初めて必要十分条件が得られた理由の一つは,上記の有界実条件の導出にある.さらに出力フィードバックの場合のH_∞制御問題が可解であるための必要条件を導出した.従来結果がシステムの安定性を考慮していなかったのに対し,本結果では安定性を考慮した点が大きな相違である.これにより本結果は線形システムの場合に得られている結果の自然な拡張となっている.しかしながら,得られた必要条件が十分であることまで示すことはできなかった.様々な解析の結果,非線形システムの場合には出力フィードバックの必要十分条件を得ることは難しいことがわかった.しかし,指数安定化の場合に限ると,上記で得られた出力フィードバックに関する必要条件は十分条件であることが示せた.さらに,以上の解析に基づいて,凸最適化理論の観点からハミルトン・ヤコビ不等式という偏微分方程式の解法の研究を行った.現段階では一般の場合において凸最適化問題に帰着する手法は見つかっていないが,ある特殊な場合において最小2乗法に基づく数値解法を提案し,その有効性を検討した.本年度は,まず非線形システムのH_∞制御の基礎として非線形システムに対する有界実条件をハミルトン・ヤコビ不等式の解の可解条件として導出した.線形システムの場合と比べて,ゲイン条件を厳密に満たすようにするために,ハミルトン・ヤコビ不等式の解とある関数の関係が陽に必要となる点が特徴的である.つぎにこの有界実条件を用いて状態フィードバックの場合のH_∞制御問題が可解であるための必要十分条件を導出した.従来研究では十分条件しか得られていなかったのに対して,本研究で初めて必要十分条件が得られた理由の一つは,上記の有界実条件の導出にある.さらに出力フィードバックの場合のH_∞制御問題が可解であるための必要条件を導出した.従来結果がシステムの安定性を考慮していなかったのに対し,本結果では安定性を考慮した点が大きな相違である.これにより本結果は線形システムの場合に得られている結果の自然な拡張となっている.しかしながら,得られた必要条件が十分であることまで示すことはできなかった.様々な解析の結果,非線形システムの場合には出力フィードバックの必要十分条件を得ることは難しいことがわかった.しかし,指数安定化の場合に限ると,上記で得られた出力フィードバックに関する必要条件は十分条件であることが示せた.さらに,以上の解析に基づいて,凸最適化理論の観点からハミルトン・ヤコビ不等式という偏微分方程式の解法の研究を行った.現段階では一般の場合において凸最適化問題に帰着する手法は見つかっていないが,ある特殊な場合において最小2乗法に基づく数値解法を提案し,その有効性を検討した.
スターリン時代のコルホーズ農戸(ドヴォル)の研究

最重要のマイクロ資料『社会主義農業』紙が版元の事情で購入不能となり,その結果追加請求した複写資料も入手が後れたため,研究課題全体にわたる検討は完了するに至っていない.これまでは主に「研究の目的」中の第一の課題,つまり全面的農業集団化期の「農戸廃絶」論について,その前史(理念的,歴史的背景)と本史(盛衰の経過および諸要因)の輪郭を明確にしようと務めてきた.その概要は次の通りである.(1)「農戸廃絶」論の形成に古典的マルクス主義の農業理論が重要な役割を演じたことは疑いない.しかし後者が展望した資本制発展に伴う農民層の消滅傾向は,革命後のソヴェト農村では逆転しているか,あるいは微々たるものだったことに留意しなければならない.(2)ソ連自身の歴史的経験,とくに戦時共産主義期の農業コムーナ運動を考慮すべきである.そこではソヴェト農場と同様,個別経営と,従って農戸とが排除されており,このことが集団農場の一般的イメージを大きく規定した.(3)ネップ期には,将来の集団農業に占める農戸の地位について,具体的な研究や論議がなされなかった.農戸それ自体に関する29年の論争でさえそうである.(4)全面的集団化の開始とともに,農民経営の経済的自律性を根絶すべく,その法的主体たる農戸の制度的解消を説く「農戸廃絶」論が登場する.この理論は第17回党協議会(32年初)の「階級絶滅」論にも支えられ,翌33年まで公的に維持される. (5)他方で,個別経営を容認する農業アルテリ路線の定着,食料事情悪化に対応するコルホーズ市場の導入や畜産物供出ノルマの設定,個人家畜の奨励など,集団農業の枠内で農戸制度の利用を必然,あるいは有利とする諸契機が成長してゆく.(6)35年の農業アルテリ模範定款は農戸制度を公的に復活させた.しかし「農戸廃絶」論は,同定款に含まれた農戸資産の個別的「利用」規定のなかにその痕跡を留めており,全面的な払拭は容易ではなかった.最重要のマイクロ資料『社会主義農業』紙が版元の事情で購入不能となり,その結果追加請求した複写資料も入手が後れたため,研究課題全体にわたる検討は完了するに至っていない.これまでは主に「研究の目的」中の第一の課題,つまり全面的農業集団化期の「農戸廃絶」論について,その前史(理念的,歴史的背景)と本史(盛衰の経過および諸要因)の輪郭を明確にしようと務めてきた.その概要は次の通りである.(1)「農戸廃絶」論の形成に古典的マルクス主義の農業理論が重要な役割を演じたことは疑いない.しかし後者が展望した資本制発展に伴う農民層の消滅傾向は,革命後のソヴェト農村では逆転しているか,あるいは微々たるものだったことに留意しなければならない.(2)ソ連自身の歴史的経験,とくに戦時共産主義期の農業コムーナ運動を考慮すべきである.そこではソヴェト農場と同様,個別経営と,従って農戸とが排除されており,このことが集団農場の一般的イメージを大きく規定した.(3)ネップ期には,将来の集団農業に占める農戸の地位について,具体的な研究や論議がなされなかった.農戸それ自体に関する29年の論争でさえそうである.(4)全面的集団化の開始とともに,農民経営の経済的自律性を根絶すべく,その法的主体たる農戸の制度的解消を説く「農戸廃絶」論が登場する.この理論は第17回党協議会(32年初)の「階級絶滅」論にも支えられ,翌33年まで公的に維持される. (5)他方で,個別経営を容認する農業アルテリ路線の定着,食料事情悪化に対応するコルホーズ市場の導入や畜産物供出ノルマの設定,個人家畜の奨励など,集団農業の枠内で農戸制度の利用を必然,あるいは有利とする諸契機が成長してゆく.(6)35年の農業アルテリ模範定款は農戸制度を公的に復活させた.しかし「農戸廃絶」論は,同定款に含まれた農戸資産の個別的「利用」規定のなかにその痕跡を留めており,全面的な払拭は容易ではなかった.
多言語国家エチオピアにおける少数言語の記述,ならびに言語接触に関する調査研究

1.エチオピアにおいてクシ系,オモ系の諸言語に関してフィールドワークを行い,基礎的なデータを収集した。対象言語は,アリ語,ディメ語,バスケト語,ガンジューレ語,ウォライタ語,コンソ語,アガウ語,ハムタンガ語である。基礎語彙の収集に加えて,アリ語,コンソ語,バスケト語,ウォライタ語については文法項目の調査も合わせて行った。これらの言語の多くは話者人口が少数であり,またこれまでに研究が余りなされていない言語であり,本研究は今後の個別言語の研究の基礎をなすだけでなく,比較研究,類型論的研究の基盤をもなすものである。なお,この間エチオピア側の研究者とも連絡を取り,成果報告書に寄稿を得られたように,協力態勢を築くことが出来た。2.データについては各自整理すると共に,他の研究者ともデータを共有し,世界的な規模での研究の促進,データ蓄積を図るために,WEB上での公開を目指してデジタル化を行った。現在乾の山口大学のHP上での公開の為の整理を行っている。また同時にCD-ROM化の作業も行い,広くデータを提供するだけでなく,個別言語の音声サンプルとして音声学あるいは言語調査法といった授業での教育面での利用の便も図った。3.文献面のデータ収集も国内外で行い,個々の言語についてまとまったデータを得た。4.以上のように,少数言語の基礎的データの記述という点では成果を上げることが出来たが,もう一方の柱である社会言語学的調査については,個別の事象の観察にとどまり,十分な成果は得ることは出来ず,今後の課題として残された。これは主として,政治的な面また実施日程上の制約によるものであるが,今後機会を得て,新たな研究計画のもと調査を進めていきたい。1.本年度は初年度として主に、南オモ系のアリ語の基礎的語彙の収集・記述、ならびに北オモ系のウオライッタ語の文法面に関わる調査を行った。これらの言語は研究代表者、分担者にこれまでの研究の蓄積がある言語であり、今年度の調査によって更にそのデータを多く収集することが出来た。(1)ウオライッタ語に関しては話者数からして少数言語と呼ぶことは出来ないが、北オモ系言語だけでなくオモ系言語全体の中で重要な地位を占める言語であるので研究対象とした。文法事項の研究を主として行い、それによって一層の精密な文法記述への道が開けた。(2)アリ語語彙に関しては北オモ系と語彙の面でもかなりの違いあることが明らかになった。またアリ語はこれまで形態・文法面での記述が極めて不十分にしかなされてきていないが、今年度の語彙収集の過程で得られたこれらの点に関わるデータを今後引き続いて分析する事により、その言語構造の解明を進めることが可能との見通しが得られた。(3)これらの研究と並んで、来年度以降に向けて今後更に多くのデータを収集するために、クシ系ならびにオモ系の言語のなかで新たな調査対象言語の選定を行った。2.一方、もう一つの課題である言語接触に関する調査研究についてはエチオピアの現今の社会的・政治的状況から、こうした社会言語学的な調査を実施するには幾多の困難が予想されることが改めて明らかになった。来年度以降どのような計画を立てて実施するかが目下の課題である。1.本年度は昨年度に引き続き、南オモ系のアリ語のウオライッタ語の調査を継続するとともに、新たにいくつかの言語についても調査を行い更に多くのデータを収集することが出来た。(1)柘植はアリ語についての語彙調査を継続するとともに、より話者数の少ないディメ語についての予備調査も行うことが出来た。(2)小脇はクシ系のコンソ語の音声を記述するとともに、語彙、形態に関して基礎的なデータを収集するとともに、エチオピアの言語政策について、基礎的な文献を収集した。

(3)乾は北オモ系のバスケト語の文法記述と語彙調査を行うとともに、バスケト語とガンジュレ語に関して簡単な社会言語学的調査を実施した。(4)ウオライッタ語については研究協力者の若狭が更に深く文法事項に関する調査を行い、トーンに関わる現象についての考察を深めた。このように記述的なデータを拡張することが出来たが、更にその範囲を他の多くの言語に拡げる必要があるし、また個別言語についてのより多くのデータ収集が求められている。また、一方で、社会言語学的な面の調査・研究については本年度から具体的に動き出したが、やはり実施に多くの困難な問題があり、それをどのようにクリアーしていくか未解決の課題として残された。2.現地調査と平行して、新たに文献リストの作成並びにデータベース構築に向けて検討を開始した。具体的にはこれまでの先行研究を一覧できるようなかたちでの文献リストについて収録する範囲(言語・年代)、フォーマットなどについて議論を重ね、各人の対象言語について具体化していく方針を定めた。データベースもweb化、あるいはCD化などの発表方法をめぐって検討を行った。1.現地調査によるデータ収集:過去2年間に引き続き、これまで取り上げたクシ系、オモ系の諸言語について語彙・文法面の調査を更に進めるとともに、新たな言語についても調査を開始し基礎的データの蓄積を行うことができた。ただ、言語接触に関わる調査は種々の事情により十分に実施することができず、将来の課題として残さざるを得なかった。(1)柘植はアリ語について新たに2方言の調査を行った。そのうちのガリラ方言はこれまではアリ語とは別の言語であるとの報告もなされていたが、他の方言とかなり異なる点は見られるものの、アリ語の一方言であることを明らかにした。(2)小脇はコンソ語について語彙項目の追加調査と、新たに文法項目の調査を行った。特に音声記述において昨年の調査結果と一致しない点が多々認められたためデータの収集方法に手間取ったものの、出身地の異なる複数のインフォーマントを調査することにより、方言間の比較という視点から一定の成果が得られた。(3)乾はバスケト語について文法記述および語彙収集を行うと共に、バスケト語分布地域における言語使用の実態及び他言語との言語接触の状況について聞き取り調査を行った。文法記述に関しては、記述の精度を高めるためまず昨年度調査した文法項目を再度確認・修正作業をした後、新たな文法項目の記述を行った。(4)中野はゴファ語などのいくつかの言語についての調査を行った。2.基礎語彙音声データ収集:新たに基礎語彙250語の選定を行い、いくつかの言語についてデジタル収録を行った。そして本データを多くの研究者に基礎資料として提供する為のCD-ROM化について検討を重ねた。3.文献リストの作成:クシ系・オモ系言語の基礎データベース確立の一環として、研究文献リストの作成を如何に進めるかについて検討を行い、まずは本研究で対象とした言語について絞って行うこととし、作業を開始した。1.現地調査によって収集した言語データの整理と分析:過去3年間にわたって現地調査を行ってきたクシ系,オモ系の諸言語について蓄積した録音データの整理を行い音声表記データを作成した。また,それに基づいて語彙集の作成に取り組むと共に,文法的な分析を進めた。
非線形多自由度散逸力学系の統計力学と神経回路網理論

ニューロンの入出力関係を表わす伝達関数で特徴づけられるアナログニューラルネットの連想記憶モデルは、ニューロン数N→∞の極限で、記憶容量等の静的性質や動的特性を調べる場合、広い意味の統計力学的アプローチが要求される。特に伝達関数が非単調であるとすると相互作用が対称であってもリヤプノフ関数が存在しないことになり、従来の、すなわち狭義の統計力学の手法は用いることができない。そのような場合のニューラルネットの記憶容量を解析する目的で独自に開発したシグナルノイズ解析(SCSNA)の方法は、レプリカ理論とは全く別のコンセプトに基づくもので、ニューロンの局所場中に現れるノイズに対してくり込みを行なうことにより局所場をシグナルとノイズとにシステマティックに分離してリトリーバル相を記述するオーダーパラメータ方程式を導出するものである。くり込みにより現れる「出力比例項」のため、急激な下降部分を有する非単調伝達関数に対しては「マックスウェル則」の作用によりノイズが凝縮して誤差のない完全想起の可能になるスーパーリトリーバル相が出現することがわかり、その性質や出現の条件等の詳しい解析を行なうことができた。その結果、伝達関数が奇関数である場合に限らず、正値性の0-1型をとる場合にもスーパーリトリーバル相が存在可能であることが判明した。その他、SCSNAを振動子ニューラルネットや競合性のあるニューラルネットの場合に適用して記憶容量の解析を行なうことのできることや、伝達関数の非単調性を増大させると、動的な現象すなわち周期振動や非周期振動が現れてバラエティーに富んだ情報処理の可能性がもたらされることもわかった。
乳児をもつ父親の育児観

平成20年間からの3年間で全国11ケ所かつ父親48名を対象とした。その結果、乳児をもつ父親の育児観として1,355記録単位が抽出され、64コード、21サブカテゴリーが作成された。最終的に、乳児をもつ父親の育児観となるカテゴリーは、(1)【子どもとは、生活のリズムの中で触れ合う時間を増やし、自己表現を受け止めながら、成長を見逃さないように、一緒に成長したいという思い】、(2)【自分の父親のように、仕事・子育てにかかわりたいという思い】、(3)【子育てにより、今まで気づかなかったことを理解でき、父親として成長していきたいという思い】、(4)【母親の大変さを理解し、コミュニケーション・援助・リフレッシュをさせたいという母親への思い】、(5)【父親の代わりはいないため、家庭を優先し、夫婦が平等にかつ同じ価値観で一緒に子育てしたいという思い】の5つが作成された。今後、父親の支援に関して母親の概念ではなく、今回得られた父親独自の視点によって構築された育児観によって検討される必要性があると考える。父親の育児は、社会的に関心が高まり、多くの文献において育児参加の必要性が論じられている。しかし、現在父親への援助や育児への視点は母親から捉えられたものであり、父親がどのような育児観を持ち育児しているか、また育児観と育児不安や育児ストレスとの関連が不明な状況である。このため本研究では、父親の育児観を明らかにすること、また父親の育児観と育児ストレスや虐待における因子との関連を明らかにすることの2つを目的としている。平成20年度はこのうち父親の育児観を明らかにすることを目的にし、A保健センターの子どもの乳児健診や予防接種のために来所された父親12名を対象に半構成的面接を実施した。面接は、「あなたのお父さんをどのようにイメージしていますか。」、「どのようなお父さんになりたいですか。」、「お子さんに対して、どのようなお世話をされていますか。」、「お子さんに社会のルールをどのように教えていきたいですか。」、「奥様に対して、どのようなことをされていますか。」と問いかけ自由に語って頂いた。その後、語って頂いた内容はBerelson, Bの内容分析の言及事項分析に基づき、質的因子探索を実施した。その結果、父親の育児観として3つの分類が得られた。その分類とは、子どもに対する思い、母親に対する思い、両親で考えを1つにして子どもに関わろうとする思いの3つであった。しかし、特定の地域のみで得たこの結果は、対象者の労働時間や子育てに対する価値観に地域差があると報告があるため、一般化するには限界があると考える。このため、今後は調査地域の拡大や研究対象者を増やし調査することにより、乳児をもつ父親の育児観を一般化できるように取り組んでいきたい。平成21年度はこのうち父親の育児観を明らかにすることを目的にし、全国5ヶ所の保健センターの子どもの乳児健診や予防接種のために来所された父親20名を対象に半構成的面接を実施した。その後、語って頂いた内容はBerelson,Bの内容分析の言及事項分析に基づき、質的因子探索を実施した。その結果、父親の育児観の分類が得られた。このため、今後も調査地域の拡大や研究対象者を増やし調査することにより、乳児をもつ父親の育児観を一般化できるように取り組んでいきたい。

しかし、現在父親への援助や育児への視点は母親から捉えられたものであり、父親がどのような育児観を持ち育児しているか、また育児観と育児不安や育児ストレスとの関連が不明な状況である。このため本研究では、父親の育児観を明らかにすることを目的としている。平成22年度は、全国2ヶ所の保健センターの子どもの乳児健診や予防接種のために来所された父親26名を対象に半構成的面接を実施した。平成20年間からの3年間で全国11ケ所かつ父親48名を対象とした。その結果、乳児をもつ父親の育児観として1,355記録単位が抽出され、64コード、21サブカテゴリーが作成された。最終的に、乳児をもつ父親の育児観となるカテゴリーは、(1)【子どもとは、生活のリズムの中で触れ合う時間を増やし、自己表現を受け止めながら、成長を見逃さないように、一緒に成長したいという思い】、(2)【自分の父親のように、仕事・子育てにかかわりたいという思い】、(3)【子育てにより、今まで気づかなかったことを理解でき、父親として成長していきたいという思い】、(4)【母親の大変さを理解し、コミュニケーション・援助・リフレッシュをさせたいという母親への思い】、(5)【父親の代わりはいないため、家庭を優先し、夫婦が平等にかつ同じ価値観で一緒に子育てしたいという思い】の5つが作成された。今後、父親の支援に関して母親の概念ではなく、今回得られた父親独自の視点によって構築された育児観によって検討される必要性があると考える。
項目反応理論を利用した自閉症スペクトラム障害スクリーニングテストの開発

発達障害の早期発見は社会的に重要な課題であるが,既存の自閉症スペクトラム障害スクリーニングテストは,テストの信頼性と高機能自閉症児に対するスクリーニング精度が低いという問題点がある。そこで,本研究課題では,共同注意という視点を重視し,3歳児を対象とした新たな自閉症スペクトラム障害スクリーニングテストの試作版を作成した。試作版を作成するにあたっては,DSM-5の診断領域である1社会的コミュニケーションの障害と2興味の限局と常同的・反復的行動を考慮し,糸島プロジェクトで長年使用してきた1歳半問診票において1歳半検診で自閉症と診断された乳幼児の反応から項目を選定ならびに作成した。さらに糸島市役所健康づくり課母子保健係保健師の協力を得て,乳幼児健診・発達相談・療育事業におけるカルテ・成長の記録等からスクリーニングに有用であると考えられる項目を抽出し,試作版に反映させた。試作版は,養育者が検診において容易に回答可能な15項目からなるマススクリーニング向け問診票I,リスク児の保護者に保健師または心理士が半構造化面接も行いやすい15項目からなる問診票IIを作成した。特に問診票IIによって信頼性の高いデータ収集が可能になり,さらに保護者と検査者が親しく面接をすることによってリスク児の理解と療育の場へいざなう信頼関係を醸成できる可能性もある。この問診票の試作版を糸島市の協力を得て3歳児検診,子育て支援センターに来訪した養育者に対して実施しており,回答のしやすさなどのフィードバックをもとに更なる改定を行い,大規模な本調査を行う予定である。連携先の糸島市における乳幼児検診や子育て支援センターでの調査許可を正式に得るまで時間を要し,調査自体は開始したが,年度当初に予定していた規模の調査とはならなかった。ただし,糸島市から正式に許可を得たので,次年度以降,期間内に予定通りの調査やデータ分析を行うことが可能である。連携関係にある糸島市において研修会や発達コロキウムを開催し,糸島市の養育者,保健師ならびに保育士に対して本研究課題で開発している自閉症スペクトラム障害早期スクリーニングテストの社会的意義を説明し,地域全体として取り組むべき課題として認識してもらい,更なる調査協力を仰ぐ。また,今後予定している多職種連携による発達支援に関する研究にもつなげる予定である。
総義歯製作システムの新機軸-可変式ゴシック床・連結リンガライズド人工歯の応用-

研究計画に基づき可変式ゴシックアーチトレーサーの試作および調整機構の構成・材質の検討を行った。また口腔内での試用を行い臨床応用時における機能的な検討を行った。従来のゴシックアーチ描記装置に加え側方運動の際,下顎を下方へ誘導するためのガイド機構の側方切歯路傾斜角を10度単位で調節すべく,可撤式のジグを4種類(ウィング角:10,20,30,40度)製作した.これらのウィングジグを症例に応じて選択し,描記板上に固定して使用する.描記板への固定にはウィングジグ固定用リングを用いることでウィングジグを交換できるようにした.健常有歯顎者,無歯顎者を対象として,本装置を応用して,ゴシックアーチ描記法とチェックバイト採得法を実施した.その際に必要となった咬合挙上量を計測するとともに半調節性咬合器の顆路角調節を行った結果,ゴシックアーチ描記に必要な咬合挙上量は0.8mm±0.4mmであり,従来の装置と比較すると必要な咬合挙上量はわずかとなった,また上下顎全部床義歯装着者において本装置により側方チェックバイトの採得を行い,半調節咬合器の顆路角を調節した後,全部床義歯を作製・装着し,側方運動時の咬合調整量を従来のものと比較検討した結果,全部床義歯装着後の側方運動時の咬合調整がほぼ不要となった.臨床応用においては上下顎義歯の人工歯咬合面の咬耗が進行し咬合面再形成が必要なケースに本装置を適用した.使用中の義歯に本装置を組み込んだのち咬合面に光重合レジンを築盛し口腔内にて前方および側方運動を行わせた.なお,ウィングジグの角度は前方・側方運動を行わせスムーズに運動が可能で適度な離開量が得られた20度を選択した.咬合面への光照射ののち両側性平衡咬合のリンガライズドオクルージョンとなるよう咬合調整を行った結果,両側性平衡咬合の付与を容易にかつ正確に行うことができた以上より試作した可変式ゴシックアーチトレーサーは有歯顎者および義歯装着者のいずれにおいても有用となる可能性が示された.研究計画に基づき可変式ゴシックアーチトレーサーの試作および調整機構の構成・材質の検討を行った。従来のゴシックアーチ描記装置に加え側方運動の際,下顎を下方へ誘導するためのガイド機構の側方切歯路傾斜角を10度単位で調節すべく,可撤式のジグを4種類(ウィング角:10,20,30,40度)製作した.これらのウィングジグを症例に応じて選択し,描記板上に固定して使用する.描記板への固定にはウィングジグ固定用リングを用いることでウィングジグを交換できるようにした.健常有歯顎者,無歯顎者を対象として,本装置を応用して,ゴシックアーチ描記法とチェックバイト採得法を実施した.その際に必要となった咬合挙上量を計測するとともに半調節性咬合器の顆路角調節を行った結果,ゴシックアーチ描記に必要な咬合挙上量は0.8mm±0.4mmであり,従来の装置と比較すると必要な咬合挙上量はわずかとなった,また上下顎全部床義歯装着者において本装置により側方チェックバイトの採得を行い,半調節咬合器の顆路角を調節した後,全部床義歯を作製・装着し,側方運動時の咬合調整量を従来のものと比較検討した結果,全部床義歯装着後の側方運動時の咬合調整がほぼ不要となった.臨床応用においては上下顎義歯の人工歯咬合面の咬耗が進行し咬合面再形成が必要なケースに本装置を適用した.使用中の義歯に本装置を組み込んだのち咬合面に光重合レジンを築盛し口腔内にて前方および側方運動を行わせた.なお,ウィングジグの角度は前方・側方運動を行わせスムーズに運動が可能で適度な離開量が得られた20度を選択した.咬合面への光照射ののち両側性平衡咬合のリンガライズドオクルージョンとなるよう咬合調整を行った結果,両側性平衡咬合の付与を容易にかつ正確に行うことができた以上より試作した可変式ゴシックアーチトレーサーは有歯顎者および義歯装着者のいずれにおいても有用となる可能性が示された.
アルミナ超膜をプロトン導電性固体電解質とした水素センシングデバイス

本研究は耐酸化保護性のある金属酸化膜、特に安定相であるαアルミナ膜をプロトン導電性固体電解質としたナノスケールの薄膜型水素センシングデバイスの開発を試みる研究である。最終年度にあたる本年度は、Alを含み酸化被膜としてαアルミナを生成する合金を選定し、生成したアルミナ膜の起電力特性および膜の性状との関係について検討を行い、水素センサーとしての可能性の検討を主として行った。合金としてβNiAlおよびPdAlを選定し1150°C程度の高温空気中で生成させたαアルミナ膜に対し、500-600°Cにおける水素濃淡電池の起電力を測定したところ水素ポテンシャルに対する起電力応答は確認されたが、その依存性は理論起電力の56分の1程度と非常に小さいものであり、また雰囲気操作の履歴による起電力値への影響が大きかった。実験終了後、膜の観察を行ったところ準安定アルミナと思われる組織の生成が観察された。また膜の亀裂や合金からの剥離も観察された。これらのことが原因で、安定した起電力が得られなかったと考えられた。高温で生成した安定相のαアルミナ膜は比較的低温での利用であればαアルミナ中のアルミニウムイオンの拡散は非常に小さいのでαアルミナ膜は安定して存在すると期待したが、プロトンとの両極性拡散によってアルミニウムイオンの拡散が加速され、準安定アルミナが生成したものと考えられた。一方、モデル実験として、保護管形状の多結晶αアルミナの内部に溶融アルミニウムを入れ、アルミナ管に生じる起電力を測定したところ理論起電力と同程度の水素ポテンシャル依存性が観察された。従って、原理的には金属表面に生成したαアルミナを固体電解質とした水素センサーは実現可能出有ることがわかった。しかしながら、金属表面に生成した酸化膜を利用する場合には、アルミニウムイオンの拡散を著しく制限する工夫が必用なことも明らかになった。本研究は耐酸化保護性のある金属酸化膜、特にアルミナ膜をプロトン伝導性固体電解質としたナノスケールの薄膜型水素センシングデバイスの開発を試みる研究である。本年度は研究計画に記載したように、特に基材となる金属表面に酸化膜が生成したときの基材金属への水素のポンピング現象の解明を、ガス中の酸素ポテンシャルにより酸化、還元の制御が容易なFeを用いモデル実験を行った。水素のポンピング量の測定には研究室の開発した水素透過量測定装置を用いた。実験の結果、以下のことが明らかになった。(1)Feの酸化膜生成時には、過剰の水素が基材Fe中にポンピングされること。(2)酸化還元を繰り返すことにより過剰に基材Fe中にポンピングされる水素量が減少すること。(3)酸化膜を十分に還元した後に、再び酸化雰囲気に曝した場合、再び過剰に水素が基材Fe中にポンピングされること、等が明らかになった。しかしながら、水素のポンピング現象に関しては傾向は明らかになったが、定量的には再現性があまり得られておらず、今後この点に関して来年度はより詳細な解析を行う。一方、本研究の最終的な目標である、酸化膜型の水素センシングデバイスの基材金属に対する検討も本年度の後半より行った。その結果、βNiAlが最も適当な合金であると考え、その実験を行った。始めにβNiAl表面に生成するアルミナ膜は、合金成分よりNiをドープしたアルミナ膜となっていると考えられる。そこで、Niドープアルミナ焼結体を作製し電気伝導度の水素同位体効果の測定を行った。その結果、900°Cにおいて同位体効果が確認でき、Niドープしたアルミナはプロトン導電体となっていることがわかった。また、実際にβNiAlの合金に生成したアルミナ酸化膜に生じている起電力の測定を行ったところ、100mV程度の起電力が生じており、気相中の水素活量の変化に応答することが明らかになった。