hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超電導スーパーモーターの開発および応用研究

昨年度までに超伝導スーパーモーターの製作をほぼ終了し、冷凍機による冷却実験を開始した。また、5月には、6か月特例を受けるために急がれていた特許出願の申請を弁理士と協力して行った。当初冷凍機の冷却により十分冷却ができず、その原因を特定するのに数か月を要した。モーター内部に数か所温度の測定点をおき、温度分布を測定したところ熱伝導用の導体と固定子のセラミック間に大きな温度差が発生していることを確認した。これは、おもに熱伝導率が大きく異なる物質間で起きているものであり、熱伝導冷却方式の欠点である。そのためセラミックスを現在のアルミナから当初計画していた窒化アルミに変更する必要があることが判明した。しかし、現状では窒化アルミによる制作費用が高いため、冷却系統の補強により超伝導状態にまで冷却して特性を測定することにした。そのために液体窒素による熱伝導冷却を補助的にできるようにモーターを改造し補助冷却装置を設置できるようにした。その結果80Kまで冷却ができ固定子の超電導コイル全体を超伝導状態にすることに成功した。そのご、誘導モーターを本超伝導モーターに接続し発電特性を測定した。その結果、十分な冷却ができていないうえに、現在使用している超電導線材料がBi系であるため、磁場中での臨界電流特性が悪く、ある出力以上になると超伝導状態が破れ十分な発電量を確保できなかったため、今後、イットリウム系の薄膜系超電導ワイヤーに変更する必要がある。今年度は、本研究の初年度であり、主に超伝導モーターの設計および製作を行った。設計においては、超伝導体表面に大きな磁場強度と縦横磁場分離がたるべく広い範囲にわたって同時に得られるような最適な磁場分布を構成する磁石の形状および配置を数値計算から決定し、小型クライオクーラーを用いて冷却可能な無冷媒式の超伝導モーターを設計した。これに基づき、固定子および回転子の製作を行った。作成した超伝導モーターは一重の真空構造をしており、断熱構造がシンプルで小型化が可能であり、高い断熱性能を実現可能としており、セラミック製の固定子およびネオジウム磁石を埋め込んだ回転子から構成されている。このモーターの軸受け部分には真空シール機構が必要であり、これには、フェローテックの磁性流体シール軸受けを用いたが、これによりモーター容器内を高真空に保つことが可能であることを確認した。現在のところ、冷凍機による冷却実験をおこない、本超電導モーターの断熱性能を検証中であるが、もっとも問題となる輻射による効果は銀薄膜をモーター内面に張ることにより抑制可能であることを確認しており、本研究の目標としている超伝導モーターが実現可能でありことを実証したといえる。今後は本モーターを完成させその性能等を検証する予定である。また、現在、特許申請を準備中である。
2光子励起マーキングによる染色体形態構築ダイナミズムの研究

平成19年度は、ヒト子宮頸ガン細胞HeLaとタバコ培養細胞BY-2を研究材料に用いて、2光子励起マーキングによる染色体形態構築ダイナミズムの研究を実施した。その結果、染色体形態構築メカニズムに関与する染色体タンパク質の動態をライブセルイメージングにより明らかにした。特に、ヌクレオリン、H1X、ASURA、フィブリラリンの4種類の染色体周縁タンパク質がヒト染色体の染色体形態構築ダイナミズムに関与することを明らかにしたことは意義深い。また、RNAi法によりタンパク質発現をノックダウンした細胞の染色体ダイナミズムを詳細に比較解析することが出来た点は、大きな成果となり、染色体形態構築メカニズムの一端を明らかにすることが出来た。これらのタンパク質の解析結果をRNAi法や免疫染色法による機能解析結果と合わせて、Journal of Cell Science、FEBSLetters,Current Biology,BBRCに掲載して国際的に高い評価を得た。また、染色体形態構築ダイナミズムに関与する植物オーロラキナーゼの機能解析をライブセルイメージングで進めた。染色体動原体タンパク質CENP-AとピストンH2Bを異なる蛍光タンパク質でマーキングした細胞ラインを構築して詳細に動態解析を実施した。特に、オーロラキナーゼのATP結合部位に特異的に結合して活性を低下させる薬剤ヘスペラジンを使用した機能解析は成果を挙げることができた。その結果、植物オーロラキナーゼは、染色体整列、染色体分配などに関与していることを明らかにした。以上の結果により、本課題の研究目的を達成して、染色体形態構築ダイナミズムをタンパク質の機能から明らかにする研究成果を得ることができた。マーキングには現有設備であるコンフォーカル蛍光顕微鏡にチタンサファイアレーザーを導入してフェムト秒レーザーをサブミクロンの精度で照射できるシステムを使用した。さらに、マーキング後のモニタリングを適正に評価するためには、顕微鏡観察中の培養液温度や2酸化炭素濃度を正確に制御して実施した。
ケラチノサイトPiezo1による機械刺激受容とその役割の解明

Piezo1は生体内の様々な組織において外界からの機械刺激への応答に関与することが報告されているイオンチャネルであるが、表皮における生理機能は不明である。それを明らかにするために本研究ではまず表皮におけるPiezo1の局在部位を明らかにした。Piezo1はケラチノサイト(角化細胞)に存在していた。高い発現が認められた顆粒層最表層を単離し、電気生理学的手法により膜電流を測定した。また同時にケラチノサイト特異的Piezo1ノックアウトマウスの作製を行っている。今後それらを組み合わせることによってPiezo1の表皮における生理機能を明らかにしたい。平成27年度はケラチノサイト(表皮角化細胞)における機械刺激感受性チャネルPiezo1の発現の時空間的な分布を解析した。まずRT-PCRおよびWestern blottingを行い、Piezo1 mRNAおよびタンパク質が1日齢の新生仔マウスの表皮および初代培養ケラチノサイトに発現していることを明らかにした。しかしながら興味深いことにPiezo1シグナルは成体マウス表皮で減弱していた。胎仔期におけるin situ hybridizationの結果と考え合わせると、Piezo1は胎仔期および新生仔期の表皮ケラチノサイトに多く発現しており、恐らく出生前後の環境変化(浸透圧変化等)の認識に関与し、自然免疫・炎症応答の開始などに重要な役割を果たしていると考えられる。今後、表皮におけるPiezo1タンパク質の詳細な局在部位(顆粒層、有棘層、基底層)をマーカーを用いた免疫組織染色によって明らかにするとともに、初代培養ケラチノサイトにおける低浸透圧応答への関与(細胞内Ca濃度上昇に引き続く自然免疫応答・炎症開始や分化誘導との関係など)を、ウイルスによるノックダウン等の手法を用いてカルシウムイメージング、TIFMによるカルシウム応答の観察、パッチクランプ法、電子顕微鏡による解析などで明らかにしたい。平成27年度は当初の計画では表皮ケラチノサイトにおけるPiezo1発現に加えて機能解析を行う予定であったが、発現の時空間解析を主に実施した。その結果は予想外なものであったため、それを支持する複数の種類の実験(mRNA、タンパクレベル)が必要となり時間がかかった。しかしながら表皮ケラチノサイトPiezo1の生理機能を推定する上で重要な知見と考えられる。平成27年度の結果は本研究の基盤となるものであり、必要な追加であったと考えている。平成28年度は表皮ケラチノサイトPiezo1の役割をin vivoおよびin vitroにおいて解析することを計画した。まずCre/loxPシステムによる表皮特異的Piezo1KOマウスの作成を目指した。Piezo1-loxPマウス凍結精子をUC Davisから購入し、国内に輸送の後、生理研・遺伝子改変動物作製室において個体化を行った。また表皮特異的Creマウスを共同研究先より供与していただき、4月末に搬入予定である。今後、それらを掛け合わせることによってPiezo1の表皮における役割を明らかにしたい。一方、マウス表皮ケラチノサイトPiezo1活性の測定とtight junction機能との関係を明らかにする目的で新規in vitro膜電流記録系を確立した。従来の一次培養法では表皮ケラチノサイトの基底層、有棘層、顆粒層それぞれの細胞を区別して膜電流を解析することは難しかったが、本法ではtight junctionが存在する顆粒層の表層から2層目の細胞と、最表層の細胞を同時に単離した後、マーカー遺伝子の発現の有無によってそれらを区別することができる。実際に本法を用いて単離した細胞においてパッチクランプ法を適用し、初めて表皮ケラチノサイトの最表層の細胞から膜電流記録を取ることに成功した。角化層の形成に重要であると報告されているTRPV3の顕著な活性が認められた一方で、tight junction機能に重要であると報告されているTRPV4の活性が消失していた。以上のことから、表層から2層目の細胞はtight junction機能を担い、最表層の細胞は角化層の形成に重要な役割を担っていることが改めて示唆された。今後、それぞれの細胞から機械刺激後の膜電流応答を記録し、上記Piezo1 cKOマウス由来ケラチノサイトの結果と比較することによってPiezo1の役割を明らかにしたい。Piezo1-loxPマウスおよびCreマウスのMTA手続き、輸送、ライン立ち上げ、およびパッチクランプ法の適用の所で時間がかかったが、ケラチノサイト膜電流記録において顕著な進展があり今後の研究の発展が期待できるため、おおむね順調であると考えられる。既にモデル動物も確立されており細胞からの電流記録もできているので、平成29年度はこれらを継続することによって表皮ケラチノサイトの膜電流とその分子実体の解明、さらにtight junction機能との関係を明らかにするという本研究の目的を達成できると考えられる。Piezo1の表皮ケラチノサイトにおける局在についても、共同研究によってTgマウスを解析予定であるため、Piezo1発現シグナル解析の困難さも克服できると考えている。平成29年度はまず表皮最表層のケラチノサイトの膜電流の解析を行った。平成28年度までの研究によって温度感受性TRPチャネルの一種であるTRPV3が表皮角化細胞の最表層において機能的に高発現していることが示唆されていたが、それを実際に確かめるために単離角化細胞(最表層)において温度感受性電流の測定を行った。その結果、報告されているTRPV3の活性化温度閾値である31度付近を境に高温側で活性化する電流が観察された。細胞内Ca濃度の測定、およびノックアウトマウスを組み合わせた結果、TRPV3の活性化単独では角化を誘導するシグナルとはならないが、TRPV3がないと角化のシグナルが進みにくいことが明らかになった。

以上のことからTRPV3が角化において重要であるが、それ以外の刺激によるシグナルが必要であることがわかり、間接的に機械刺激受容体チャネルPiezo1による機械刺激受容の重要性が示唆された。また、平行して表皮特異的Piezo1ノックアウトマウスの作成を試みた。まず平成28年度に購入したPiezo1-loxPと理化学研究所から供与されたK5-Creマウスを掛け合わせることを試みた。しかしながら理研由来のK5-Creがこちらの環境に適応しなかったため断念した。次に熊本大学CARDより凍結精子を購入し、生理学研究所・遺伝子改変動物作製室において個体化を行った。その結果、マウスは環境に適応した。現在Piezo1-loxPとの掛け合わせを行っている。今後、表皮特異的Piezo1ノックアウトマウスを作成し、表皮角化におけるPiezo1の役割の詳細なメカニズムを解明したい。Piezo1は生体内の様々な組織において外界からの機械刺激への応答に関与することが報告されているイオンチャネルであるが、表皮における生理機能は不明である。それを明らかにするために本研究ではまず表皮におけるPiezo1の局在部位を明らかにした。Piezo1はケラチノサイト(角化細胞)に存在していた。高い発現が認められた顆粒層最表層を単離し、電気生理学的手法により膜電流を測定した。また同時にケラチノサイト特異的Piezo1ノックアウトマウスの作製を行っている。今後それらを組み合わせることによってPiezo1の表皮における生理機能を明らかにしたい。平成28年度はPiezo1の表皮内局在を各種マーカーを用いた免疫組織染色によって明らかにすることや、初代培養ケラチノサイトにおけるカルシウムイメージング、パッチクランプ、TIRFによる観察、免疫・分化応答など機能解析に軸足を置きつつ、in vivoにおける細胞の微細構造形成への関与を明らかにするため当初の予定通りPiezo1 cKOの準備を行う予定である。速やかな研究の進展のためウイルスベクターを用いた機能解析のための準備を計画している。今後も引き続き表皮Piezo1の解析を継続し、その役割を解明する。また最表層におけるTRPV4活性消失の意味やその分子メカニズムを解明することによって、表皮ケラチノサイトにおける上皮機能維持と角化シグナルのスイッチング機構を明らかにしたい。本法によって表皮ケラチノサイト最表層および2層目の細胞の内在性膜電流が明らかになるとともに、細胞への機械刺激、温度、pH、化学物質応答など、その他の物理的もしくは化学的変化に対する応答の分子メカニズムの詳細も今後明らかになることが考えられる。
生物活性物質を指向する有機合成反応の開発

Showdomycin,Pyrazofurin,Oxazinomycin,Formycinで代表される多くの天然に存在するC-ヌクレオシドの薬理活性は良く知られている。従って、種々のC-ヌクレオシドの合成開発を目指し、含窒素芳香環にD-ribosyl,D-deoxyribosylラジカルを用いて、求核置換させる方法の開発と、その拡張反応を行うことを目的とした。最初にラジカル発生源の検討を行った。(1)Diphenylseleniumdiacyloxylateの光反応によりアルキルラジカルの塩基性ヘテロ芳香環のアルキル化は認められた。(2)(Diacyloxyiodo)benzeneの光反応により、アルキルラジカルの発生は可能であった。(3)Tetrakis(Trimethylsilyl)Silaneの光反応及び熱反応により、ラジカル発生は確認出来た。(4)Barton反応を利用するthiohydroxamicacid esterの光反応によるラジカル反応がC-ヌクレオシド合成に利用出来るかを検討した結果、可能であることが判り、種々のC-ヌクレオシドの合成を行った。(1),(2),(3)の方法については、末だ検討の余地がある。次に、イオン反応によるC-ヌクレオシドの合成を検討した。試験的にbenzyl基で保護されたriboseに代表的ヘテロ芳香環化合物の導入方法としてリチウム塩を使用し、開環糖を合成し、次に酸による閉環方法を行った。脱保護、生成物のエピメリゼーションと云う問題の解決が残された。メソイオン型ヌクレオシドの合成として、リボシルヒドラジン及びデオキシリボシルヒドラジンと種々のケテンジチオアセタール誘導体からピラゾールヌクレオシド類及びメソイオン型ヌクレオシド類を、反応条件を変えることにより、合成可能であることを示した。従来酸化剤として用いられている三配位ヨウ素化合物から、光及び熱を用いアルキルラジカルを発生させ、これを用いるC-ヌクレオシド類の合成方法の検討を行い、含窒素芳香族化合物を塩基部分に有するC-ヌクレオシド類を効率良く合成出来る方法を確立した。更に、新しいラジカル試剤の開発は、ラジカル反応が速く、しかもクリーンである点から重要な問題である。従来知られているラジカル発生試剤として代表的なものは、AIBN、トリストリメチルシラン、水素化トリブチルスズがある。我々は新しいケイ素試剤として、テトラキス・トリメチルシリルシラン(TTMS)を用い、初めてラジカル発生試剤としての利用を試みた。その結果より、種々のアルキルハライドより、効果的にアルキルラジカルを発生させることが出来、C-ヌクレオシド類の初めての合成に成功した。この結果より、ポリケイ素化合物のラジカル試剤としての利用が検討されている。現在は多配位セレン、テルル化合物の合成を試み、そのものの熱及び光及び反応条件下でのラジカル種の発生を検討しており、将来は、これらの有機反応への利用を目的としている。また、ラジカル反応は、ドラスチックな反応であるため、立体選択的付加反応の点で、大きな壁がある。この点を解決すべき新たなメソドロジーの開発が求めらている。従って、種々のC-ヌクレオシドの合成開発を目指し、含窒素芳香環にD-ribosyl,D-deoxyribosylラジカルを用いて、求核置させる方法の開発と、その拡張反応の研究を行うことを目的とした。(1)Diphenylseleniumdiacyloxylateの光反応により、アルキルラジカルの塩基性ヘテロ芳香環のアルキル化は認められた。

(3)Tetrakis-(trimethylsilyl)silaneの光反応及び熱反応により、ラジカル発生は確認出来た。(4)Barton反応を利用するthiohydroxamicacid esterの光反応によるラジカル反応がC-ヌクレオシド合成に利用出来るか検討した結果、可能であることが判り、種々のC-ヌクレオシドの合成を行った。(1),(2),(3)の方法については、未だ検討の余地がある。次にイオン反応によるC-ヌクレオシドの合成を検討した。試験的にbenzyl基で保護されたriboseに代表的ヘテロ芳香環化合物の導入方法として、リチウム塩を利用、生ずる開環糖を酸閉環した。
振動主成分分析を応用した大規模非線形系の定常周期解の安定判別に関する実験的研究

機械,構造物の高効率化や高精度化に対する社会的要請が高まるにつれて,その軽量化や高速化,静粛化が指向されるようになってきた。これに基づき,系内の非線形要素を介して発生する非線形振動の挙動を把握することは,工学上重要な課題となっている。本研究では,種々のはり構造物を対象として非線形振動実験を行い,増分伝達剛性係数法および低次元モデルによる安定判別の解析結果との比較を行うことで,これらの解析手法の妥当性の検証を行い,さらに,非線形振動実験により得られたデータから,定常周期解の不安定化現象に対して大きな影響を与えるモードの特定を行う。具体的には,実験から得られる振動波形に対して主成分分析法を適用することにより,定常周期解の不安定化に対する寄与率の大きいモードを特定することを目的としている。本年度は,まず片もち薄板の強制振動の実験モデルの製作し,強制振動実験を行い,時刻暦波形・周波数応答の収集,および収集した波形に対する振動主成分分析法の適用を行った。また,実験モデルを数値的に同定し,数値シミュレーションを行うことによって得られた時刻暦波形・周波数応答および主成分分析結果の比較を行った。その結果,実験による結果と数値解析の結果はよい一致を示した。また,加振周波数に対する各モードの寄与率を明らかにした。さらに,数値解析においては系の非線形性を考慮した解析を行い,非線形強制振動に対する各モードの寄与率を明らかにしたほか,不安定振動に対して影響の大きなモードの検討を行った。なお,系の不安定振動に対して影響の大きなモードを実験的に同定するまでは至らなかった。この原因は,不安定振動の観測に予想以上に時間がかかってしまったこと,および解析プログラムの不備があったことが挙げられる。今後,実験により特定した安定性に対する支配的モードの事前評価法についての検討を行いたい。さらに,支配的なモードの事前評価法の確立を目指したい。機械・構造物の高効率化や高精度化に対する社会的要請が高まるにつれて,その軽量化や高速化,静粛化が指向されるようになってきた.これに基づき,系内の非線形要素を介して発生する非線形振動の挙動を把握することは,工学上重要な課題となっている.本研究では,種々のはり構造物を対象として非線形振動実験を行い,増分伝達剛性係数法および低次元モデルによる安定判別の解析結果との比較を行うことで,これらの解析手法の妥当性の検証を行い,さらに,非線形振動実験により得られたデータから,定常周期解の不安定化現象に対して大きな影響を与えるモードの特定を行う.具体的には,実験から得られる振動波形に対して主成分分析法を適用することにより,定常周期解の不安定化に対する寄与率の大きいモードを特定することを目的としている.これまでに,非線形振動実験のための実験装置として,最も基本的な構造物である直線状はり構造の実験モデルの製作を行っている.現在,製作した実験モデルを用いて強制振動実験を行い,周波数応答の収集を試みているところである.これからは,実験モデルの数値的同定により,数値モデルを構成した後に,増分伝達剛性係数法および低次元モデルによる安定判別法を適用し,数値的解析を行い,実験結果との比較を行う予定である.また,数値解析における近似状態遷移行列の導出過程において得られる変分の時刻歴波形に対して,主成分分析法を適用するアルゴリズムを完成させ,同アルゴリズムのプログラミングを行っている.これにより,実験により特定した安定性に対する支配的モードの事前評価法についての検討を行いたい.さらに,支配的なモードの事前評価法の確立を目指したい.機械,構造物の高効率化や高精度化に対する社会的要請が高まるにつれて,その軽量化や高速化,静粛化が指向されるようになってきた。
有機単分子膜上への生体鉱物の形成とその評価

生物がつくる無機物質は一般に生体鉱物と呼ばれ,その形成機構は天然における通常の無機的な機構とは異なるととが予想される。本研究はこの生体鉱物の形成(生体鉱化作用)を実験室でシミュレートし,その機構をより詳しく解明することを目指した。そのため無機結晶としては貝殻等に一般的な炭酸カルシウム,また生体膜をシミュレートするものとして官能基(カルボキシル基)が表面に規則正しく配列した重合化単分子膜(具体的にはp-PDA膜)を選んだ。p-PDA膜をその表面に形成した基板を炭酸カルシウムの過飽和溶液に浸漬し,そこに成長する炭酸カルシウムの結晶相や結晶方位を,高分解能SEMに装着された電子線後方散乱回折法を用いて詳しく調べた。その結果,方解石のa軸の方位が非常に正確にp-pDA膜の重合方向に揃っていることが明らかになった。一方そのc軸は重合方向に垂直になっているが,その方向はかなりのバラツキを持っていた。この他に表面にはところどころ炭酸カルシウムの多形である霰石やバテライトも見られたが,p-PDA膜との一定の方位関係は持っていなかった。一方溶液から成長する炭酸カルシウムの結晶形態に,微量な無機イオンがどのように影響するかという研究も行った。微量無機イオンとして希土類元素を添加し,特にランタン(La)の添加により方解石の結晶形態が大きく変化することを明らかにした。そしてその結晶構造との関連を電子後方散乱回折により明らかにした。この他にも昨年度立ち上げた電子後方散乱回折のシステムを用いて,円石藻のコッコリスを形成するサブミクロンサイズの方解石の結晶方位を明らかにすることに成功した。生物がつくる無機物質は一般に生体鉱物(biominerals)と呼ばれ,その形成機構は天然における通常の無機的なプロセスと異なることが予想される。そしてこの機構を調べることは,より低エネルギーで高度に制御された物質・材料の創生に対して新しい知見を与えられる可能性がある。本研究課題はこの生体鉱物の形成(生体鉱化作用)を実験室でシミュレートし,その機構をより詳しく解明することを目指している。そのため無機結晶としては貝殻等に一般的な炭酸カルシウム,また生体膜をシミュレートするものとして官能基が表面に配列した重合化単分子膜(具体的にはp-PDA膜)を選んだ。p-PDA膜を表面に形成した基板を炭酸カルシウムの過飽和溶液に浸漬し,そこに成長する炭酸カルシウムの結晶相や結晶方位を,高分解能SEMに装着された電子線後方散乱回折法を用いて詳しく調べた。まずp-PDA膜の構造を電子回折等で調べ,その表面にはカルボキシル基が歪んだ六回対称をもって配列していることが示唆された。この上に形成された方解石の結晶を電子線後方散乱回折で調べたところ,方解石のa軸の方位が非常に正確にp-pDA膜の重合方向に揃っていることが明らかになった。この他に表面にはところどころ炭酸カルシウムの多形である霰石やバテライトも見られたが,p-PDA膜との一定の方位関係は持っていない。この他本年度は電子線後方散乱回折のシステムの構築や,原子間力顕微鏡による炭酸カルシウムの結晶成長のその場観察のための条件出し等を行い,来年度により多くのデータが出ることが期待できるよう予備実験を行った。生物がつくる無機物質は一般に生体鉱物と呼ばれ,その形成機構は天然における通常の無機的なプロセスと異なることが予想される。

本年度は昨年度に引き続きカルボキシル基が表面に配列した重合化単分子膜(具体的にはp-PDA膜)上に,代表的な生体鉱物である炭酸カルシウムがどのように成長するかを調べた。ここで昨年度は炭酸カルシウムとして方解石(calcite)の成長におけるp-PDA膜の結晶方位制御を明らかにしたので,今年度は炭酸カルシウムのもう一つの多形であるあられ石(aragonite)構造の結晶がどのようにp-PDA膜上に成長するかを調べた。具体的には容易にあられ石構造が形成される炭酸ストロンチウム(SrCO_3)を溶液から析出させたが,p-PDA膜との明確な方位関係は見られなかった。一方今年度は溶液から成長する炭酸カルシウムの結晶形態に,微量な無機イオンがどのように影響するかという研究を新たに開始した。最近過飽和溶液に添加されたアミノ酸などの有機分子が炭酸カルシウムの結晶形態を大きく変化させることがよく報告されているが,このような現象は無機イオンの添加でも起こりうる。今回は微量無機イオンとして希土類元素を添加し,特にランタン(La)の添加により方解石の結晶形態が大きく変化することを明らかにした。そしてその結晶構造との関連を電子後方散乱回折により明らかにした。この他にも昨年度立ち上げた電子後方散乱回折のシステムを用いて,円石藻のコッコリスを形成するサブミクロンサイズの方解石の結晶方位を明らかにすることに成功した。
iPS細胞への誘導を阻害するTGF-βシグナルの分子メカニズム解明

iPS細胞の臨床応用に向けて、樹立効率やスピードの改善が求められている。iPS細胞への誘導が開始された初期段階では、まず細胞の間葉-上皮転換が誘導されるが、この過程はTGF-ssによって負に制御されているため、TGF-ssシグナルを抑制すると樹立効率を改善することが報告されている。そこで、本研究では、間葉-上皮転換に関与する分子群の詳細な検討により確実なiPS細胞の誘導技術の開発を目指した。TGF-ssシグナルを完全にシャットダウンさせるために、TGF-ss受容体のコンディショナルノックアウトマウスと、CAG-CreERマウスを交配させたマウスより、MEF細胞を樹立し、Tet-onシステムを利用したiPS細胞の誘導系を樹立した。MEF-iPS細胞間の変遷を可能にするためである。樹立てきたiPS細胞の遺伝子変異について検討を行ったが、コロニー間のばらつきが大きいことが問題として挙がってきた。今後は、iPS細胞の継代を繰り返すことにより、より安定なiPS細胞へと変化させて解析を行う予定である。iPS細胞への誘導が開始された初期段階では、まず細胞の間葉ー上皮転換が誘導されるが、この過程はTGF-βシグナルによって負に制御されているため、TGF-βシグナルを抑制すると樹立効率を改善することが報告されている。本研究では、TGF-βシグナルに注目し、間葉上皮転換に関与する分子群の詳細な検討により、迅速かつ確実なiPS細胞を誘導する新規技術の開発を目指している。そこで、TGF-βシグナル系のコンディショナルノックアウトマウスとCAG-Creマウスを交配させたマウスよりMEF細胞を樹立し、Tet-onシステムを利用したiPS細胞の誘導系を樹立した。Tet-on offシステムを利用して、MEF-iPS細胞間の変化を可能とするためである。樹立できたtet-on iPS細胞の遺伝子変動について検討を行ったが、コロニー間のばらつきが大きいことが問題点として挙がっている。今後はiPS細胞の継代を繰り返すことにより、より安定な細胞へと変化させてさらに検討を行う必要がある。iPS細胞の樹立効率やスピードの改善が、臨床応用に向けて求められている。これまでに「TGF-βシグナルインヒビターは樹立効率・スピードを改善する」ことが報告され、TGF-βシグナルはiPS細胞誘導を抑制していると考えられ、そのカギを握る現象として間葉ー上皮転換(MET)が明らかとなってきた。そこで、METを制御する分子の同定がiPS細胞の樹立効率を改善させる分子として機能すると予測される。しかし、インヒビターの作用スペクトルはTGF-β受容体に選択的に作用するものではないため、インヒビターを用いた研究ではTGF-βシグナルの分子メカニズムの詳細を検証することは難しい。そこでTGF-βシグナル系のノックアウトマウスを用いてTGF-βシグナルを亢進・遮断した細胞を用いてiPS細胞樹立を樹立し、その過程におけるTGF-βシグナルの分子メカニズムを明らかし、iPS細胞の樹立効率・スピードを改善する新規技術の開発を目指していく。TGF-βシグナル系の分子のノックアウトマウスを多数利用して、TGF-βシグナルを遮断または亢進させた条件によりシグナルを完全に遮断した条件で遺伝子変化を検討することが可能である。その中にはTGF-bシグナルを遮断するもの、BMPシグナルを遮断するもの、そしてどちらのシグナルも遮断できないものが含まれており、シグナル系を容易に遮断または増強することが可能となっている。さらに、CAG-Creトランスジェニックマウスと交配させたため、タモキシフェンを添加時に遺伝子ノックアウトを可能としているため、iPS細胞誘導時のどの段階においてTGF-βシグナルが抑制しているのか、時系列での検討が可能である。(理由)ダブルコンディショナルノックアウトマウスとCAG-Creマウスの交配が順調に進まず、一部のMEF細胞の樹立に手間取っている。しかしながら、iPS細胞への誘導系は順調に準備が進んでいる。(今後の推進方策)作成したiPS細胞をMEFへともどし、再びiPS細胞へと分化させる過程で変動する遺伝子群、miRNA群を同定する。(次年度の研究費の使用計画)iPS細胞が順調に樹立できたことを確認次第、アレイ解析へと進み、その分子メカニズムの詳細について解明する。
エネルギーと経済費用見積による都市内水循環システムの評価と計画論に関する研究

下水道を対象に、エネルギーの消費、回収、および必要用地面積の観点から現行施設の状況を整理し、さらに現在用いられている「経済性」の尺度での下水道技術の選択結果について考察を加えた。具体的には、下水道のエネルギー消費状況と回収可能エネルギーの評価、処理プロセスと処理場用地面積の関係の評価を行なった。また経済的に外部化されている環境影響要因も考慮できるように、施設の建設、運転、維持管理に要する費用から下水道を評価できる経済費用見積関数を提案し、現行の「経済性」のもとでの地域特性に応じて選択される下水道方式について検討した。ついで、地球環境、地域環境保全をも含めた視点で、水循環を支える社会基盤施設である下水道システムの在り方を検討するにあたり、処理に関わる汚染物質の環境への負荷を「社会的費用」という概念で推定するために必要となる基本的事項を検討した。この結果を基に、処理に関わる汚染の社会的費用を「予想的回復費」を基に推計する手法を例示するとともに、「社会的費用」を従来の直接的な処理費用に加えた「総合費用」という視点から施設を評価した。以上で検討した直接的費用である建設・維持管理費用、社会的費用という視点に加えて排水処理に関わる費用負担とそこから得られる便益という視点を検討した。これによって、直接的費用、社会的費用、便益という三つの視点からシステムを総合評価することが可能となることを示した。このような総合的評価により、実際の投資や費用負担が持つ便益の具体的な意味と達成度あるいはその効用の限界をより深く認識することが可能となり、システム選定の環境政策的意義の認識に有効なことが示された。平成6年度は、下水道システムを対象に(1)マクロなエネルギー消費構造、(2)回収可能なエネルギー、および(3)必要用地面積について現行施設の状況を処理水単位量当たりの原単位として統計解析した。その結果、方式別水処理系消費電力原単位(処理水量当たり)として0.20.6kWh/m^3、方式別汚泥処理系消費エネルギー原単位として0.0250.3kWh/m^3を得た。また、汚泥最終生成物質量とエネルギー消費量の関係から、わが国においてはエネルギーを用いて用地問題を和らげていることが分かった。消費ガス発電による電力は、下水処理場の消費電力の約20%に相当した。これらのデータを基に、現在用いられている「経済性」の尺度を用いた下水道ソステムの評価手法について検討した。さらに上述の解析結果をもとに、施設の建設、運転、維持管理に要する費用から下水道を評価できる経済費用見積関数を完式化した。また、この関数の中に、採用システム毎に決まる処理方式係数、建設地域の経済・物価条件を表す地域特性係数を導入することにより、地域や国など異なる空間での評価を可能にし、経済規模に応じて選択されうる排水処理システムの検討を可能にした。さらに、排水処理に関わる費用・便益の軽量化手法に関する基礎的検討も行った。前年度の研究を発展させるとともに、最終年度として研究成果の総合化と取りまとめを行なった。現在の下水道システムにおける経済外部化の計量手法を考案し、この計量化手法を用いて大気への温暖化ガスの排出費用、処理水に含まれる汚染物質の水域への排出費用、汚泥等の固形廃棄物排出費用の算出を試みた。費用・便益による各システムの評価手法を検討することにより、システム構築に関わる個人と公の費用負担の按分とそれぞれが得る個人的便益、水質環境保全等の公的便益の関係を明らかにする手法を提案した。これらの経済的外部化費用、費用・便益関係と前年度までに提案した直接的費用という三の視点からシステムを総合評価することにより、地球環境への影響度や省エネ・省資源度、経済的に外部化されている環境影響要因を考慮した水循環システムの評価が可能となった。
インジウムリンベース・室温スピントロ二クスデバイスの研究

次世代デバイス技術として期待される半導体スピントロ二クスでは、従来の半導体技術と整合性があり室温で強磁性を示す半導体材料の探査が必要である。本研究では、II-IV-V族多元化合物半導体であるZnSnAs2に磁性原子Mnを添加した磁性薄膜のエピタキシャル成長、その磁気特性について調べ、ハイブリッド磁気抵抗素子への応用を試みた。Mn添加ZnSnAs2薄膜は分子線エピタキシーによりInP基板上にエピタキシャル成長させることができ334Kの室温強磁性を示す。この磁性半導体とInP基板と格子整合するInGaAsやInAlAsとのヘテロエピタキシーにより磁性量子ナノ構造の可能性を示した。さらに、MnAsを含むハイブリッド磁気抵抗素子を作製し、II-IV-V族磁性半導体の応用について検討した。II-IV-V2型化合物半導体ZnSnAs2薄膜は分子線エピタキシー法によりInP基板にエピタキシャル成長することができ、強磁性転移温度が330Kを越える室温強磁性半導体であることを確認している。このようなMn添加ZnSnAs2膜はInP基板に格子整合するInGaAsやInAlAsとヘテロ接合を作製できると期待されInPベースのスピントロニクス半導体として有望である。このような半導体スピントロニクスデバイスを作製するために、Mn添加量を変えたZnSnAs2:Mn薄膜を成長し、その磁気特性や電気特性、光学特性について調べた。ZnSnAs2薄膜はバルク結晶ではカルコパイライト型結晶構造を示すが、非平衡な分子線エピタキシー法による結晶成長では、カルコパイライト型とスファレライト型が混在した結晶構造をとると予想される。一方、この磁性半導体が室温強磁性を示す起源についてはまだ理解されていない。本研究において、Mn添加量を変化させた試料を作製し、その組成比について分析すると、磁性原子MnはII-IV族半導体で予想されるII族のZnサイトを置換するよりもIV族のSnサイトを多く置換していることが分かってきた。この実験結果から、Snサイトを置換したMn^<4+>は2個のホールを供給すると予想され、Znサイトを置換したMn^<2+>に対してもホールが介在した強磁性的相互作用を及ぼすと考えられる。これらの結論は今後理論的見地から検証を必要とするが、多元系磁性半導体の室温強磁性を説明できる糸口になると考えられる。あわせて、ZnSnAs2/ZnSnAs2:Mn/ZnSnAs2積層構造についてエピタキシャル成長を確認することができた。今後、磁性半導体ZnSnAs2:Mnを含むヘテロ接合の結晶成長を検証することで半導体スピントロニクスデバイスへの展開を行う。本研究では、II-IV-V2磁性半導体ZnSnAs2:Mn薄膜の薄膜物性評価とそれを用いたInPベースの磁性量子構造の実現を目的としている。平成23年度では磁性半導体ZnSnAs2:Mn薄膜を含む磁性量子構造を作製するために、分子線エピタキシーによる結晶成長でリソグラフィーに適したMnホルダーの採用を試みインジウムフリーで磁性半導体ZnSnAs2:Mnの結晶成長できることを確認した。これにより均一性を除けば原則2インチInP基板上に結晶成長できるようになった。また、磁性量子構造に必要なZnSnAs2と格子整合するInGaAsやInAlAs膜について低温結晶成長を行い、ヘテロエピタキシーの検討を進めている。このように磁性量子構造の作製に必要な材料の成長条件が整ってきている。あわせて、プレーナ構造を用いたハンレ効果測定によりスピン伝導の測定を行うことも可能であり、リソグラフィー技術の検討を行っている。Spring8およびフォトンファクトリーを用いたZnSnAs2:Mnの蛍光X線ホログラフィーの測定では、薄膜にもかかわらず優れたデータが蓄積されつつある。現在、実験のホログラムの解析を進めているが、分子線エピタキシーで作製したZnSnAs2:Mn薄膜は、カルコパイライト構造を示すよりディスオーダーしたスファレライト構造を示すことを確認することができた。このような実験結果から強磁性発現の起源を考える場合、これまで研究が進められているIII-V族磁性半導体と類似したメカニズムを参考にすることができる。また、ZnSnAs2:Mn薄膜の熱処理効果の実験からは、格子間Mn原子の拡散に起因すると考えられる飽和磁化の増加と抵抗率の減少が確認された。一方、III-V族磁性半導体と異なりキュリー温度については大きな依存性を示さないことが特徴である。Mn添加ZnSnAs

2薄膜はInP基板に格子整合し室温強磁性を示す磁性半導体で、InPベーススピントロニクスの実現に向けた研究を進めている。磁性半導体量子ナノ構造の作製には、磁性ヘテロ接合の作製が必要である。(1)InP基板上でInGaAsおよびInAlAsとZnSnAs2:Mn薄膜とのヘテロ接合について,分子線エピタキシーにより基板温度300°Cで成長実験を行った。InGaAsでは、成長速度0.952.93nmと変化させInP上に低温成長させ、結晶性について調べた。低温成長したInGaAsでは、InPとの格子不整合が0.30.8%であった。次にInGaAsを絶縁層としたZnSnAs2:Mn 7%/InGaAs/ZnSnAs2:Mn5%からなるトンネル磁気抵抗構造の作製を試みた。成長中にInGaAs中にZnの混入を防止する必要がある。また、ZnSnAs2:Mn/InAlAs多層構造について結晶成長を試み比較的良好な磁性多層構造の作製を確認できた。これらの研究結果から半導体トンネル磁気抵抗効果構造の作製について重要なデータを得ることができた。(2)金属磁性体ハイブリッド構造からなる、MnAs/ZnSnAs2/ZnSnAs2:Mn磁気抵抗効果素子の作製を行った。MnAsは室温強磁性を示す磁性金属で、MnAs(20nm)/ZnSnAs2(2nm)/ZnSnAs2:Mn(50nm)構造を作製しその磁気抵抗を測定した。磁化曲線ではMnAsとZnSnAs2:Mnに起因すると考えられる2ステップ構造が観測された。面内磁気抵抗効果(CIP-GMR)の測定では、本構造に起因するGMR信号が観測された。磁気抵抗比(MR比)は、10Kで0.18%を示し、温度の上昇とともに減少し300Kでは0.1%になる。本実験によりII-IV-V族磁性半導体を用いたGMR構造が初めて検証された。Mn添加ZnSnAs2薄膜はInP基板上にエピタキシャル成長するが、デバイスを作製するためにはリソグラフィーに適したインジウムフリーなMoホルダーを用いて結晶成長する必要がある。そのためにMoホルダーを新たに作製しMn添加ZnSnAs2薄膜の結晶成長条件の検討を進めている。また、ZnSnAs2:Mn薄膜の局所構造解析については、蛍光X線ホログラムを測定し概ね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。磁性半導体の結晶成長では分子線エピタキシーを用いる。たとえば、基板加熱ユニットやターボボンブの破損などにより実験が遅れることが予想される。従って、そのバックアップ部品を常備しておくことが必要である。磁性半導体デバイスを作製するために必要な微細リソグラフィー技術に関しては学内で実行すうことができないことから、その場合には他大学の強力を仰ぐ必要がある。
高温フィルター用セラミックコンポジットの作製と特性制御

成形法としてゲルキャスティングを用いたセラミック多孔体の作製については、コージェライト/ムライト(C/M)コンポジットとコージェライト単一組成の材料を対象とした.C/Mコンポジット多孔体では、約10μmの球状粒子であるコーンスターチ(CS)を造孔剤として用いた.CSの添加量は最大15wt%としたが、13500°Cで焼結を行うことにより54%の気孔率を有する多孔体が得られた.焼結温度が高くなると気孔率は減少したが、原料粒子間に生じる1次気孔の大きさは(約0.4-0.6μm)あまり大きく変化しなかった.コーンスターチ由来の2次気孔については、1350°C焼結体ではその形状を反映させた球状の10μm前後の気孔が観察されたが、焼結温度の上昇と共に変形し、14200°Cでは気孔の中心が粒子によって塞がれた不規則形状となった.したがって、気孔構造を制御するためには13500°Cの焼結条件が適していることがわかった.このC/Mコンポジットについては、さらに多量のコーンスターチを導入してより大きな気孔率を有する多孔体セラミックスを作製する予定である.市販のコージェライト粉末を用いた多孔体作製においては、造孔手法として窒素ガスのバブリングを行った.この方法により7583%と非常に大きな気孔率を有する多孔体が得られた.この多孔体の曲げ強度は3-10MPaとなり・通常のポリマー由来の気孔を有するコージェライト多孔体の強度よりも大きく、その原因は、窒素ガスのバブリングによって生じた大きな球状気孔が連結した特徴的な気孔構造によると推察した.ゲルキャスティング以外の成形法による多孔体としては、種々の造孔剤(ガラス質中空球、PVA粉末、各種スターチ類>を加えて乾式成形によりアルミナ多孔体を作製し、気孔構造と機械的、熱的性質との関係についても明らかにした.成形法としてゲルキャスティングを用いたセラミック多孔体の作製については、コージェライト/ムライト(C/M)コンポジットとコージェライト単一組成の材料を対象とした.C/Mコンポジット多孔体では、約10μmの球状粒子であるコーンスターチ(CS)を造孔剤として用いた.CSの添加量は最大15wt%としたが、13500°Cで焼結を行うことにより54%の気孔率を有する多孔体が得られた.焼結温度が高くなると気孔率は減少したが、原料粒子間に生じる1次気孔の大きさは(約0.4-0.6μm)あまり大きく変化しなかった.コーンスターチ由来の2次気孔については、1350°C焼結体ではその形状を反映させた球状の10μm前後の気孔が観察されたが、焼結温度の上昇と共に変形し、14200°Cでは気孔の中心が粒子によって塞がれた不規則形状となった.したがって、気孔構造を制御するためには13500°Cの焼結条件が適していることがわかった.このC/Mコンポジットについては、さらに多量のコーンスターチを導入してより大きな気孔率を有する多孔体セラミックスを作製する予定である.市販のコージェライト粉末を用いた多孔体作製においては、造孔手法として窒素ガスのバブリングを行った.この方法により7583%と非常に大きな気孔率を有する多孔体が得られた.この多孔体の曲げ強度は3-10MPaとなり・通常のポリマー由来の気孔を有するコージェライト多孔体の強度よりも大きく、その原因は、窒素ガスのバブリングによって生じた大きな球状気孔が連結した特徴的な気孔構造によると推察した.ゲルキャスティング以外の成形法による多孔体としては、種々の造孔剤(ガラス質中空球、PVA粉末、各種スターチ類>を加えて乾式成形によりアルミナ多孔体を作製し、気孔構造と機械的、熱的性質との関係についても明らかにした.今年度は、コージェライト(C)-ムライト(M)複合体において、まずムライト粒子の異方形状化に影響を及ぼす要因を明らかにすることを目的とした。出発原料として、アルミナ源とシリカ源にはそれぞれアルミナゾル、水酸化アルミニウム、シリカゾル、非晶質シリカを、またマグネシア源には水酸化マグネシクムを用いて、4通りの異なる組合せでモル比C:M=65:35の原料を調製した。1300°C仮焼後の状態を比較したところ、アルミナゾル(A-ゾル)を含有する混合粉ではより低温でムライトが生成すること、またSEM観察により単一の粒子となっていることがわかった。さらに焼結後の試料において、最大20のアルペクト比を有する針状のムライト粒子が生成した。一方、水酸化アルミニウム(A-粉末)を含む混合粉を用いた場合には、仮焼後には数ミクロンの粒子が固着した凝集粒子となっており、焼結体においてはアスペクト比がかなり小さな柱状あるいは塊状のムライト粒子が観察された。以上のことより、羽毛状繊維から成るA-ゾルはより反応活性であり、また混合時の分散性もよいために仮焼時においてムライト生成温度を低下させ、さらに非常に微細なムライト種粒子が生成するものと考えられる。すなわち、焼結用成形圧粉体中のムライト粒子の大きさと分散状態が、焼結後のムライト粒子の形態に大きな影響を与えることが明らかとなった。

つぎに、このC/M複合体の高温における化学的性質を調べるために、C:M=8:2(C80)とC:M=2:8(C20)の複合体をA-ゾルを用いて作製し、塩化ナトリウム(NC)と硫酸ナトリウム(NS)雰囲気下1000°Cで加熱して高温腐食挙動を調べた。NC腐食の場合、C80とC20に対し、それぞれネフェリンとカーネギアイトが生成した。さらに断面の元素分布の結果から、その腐食層はC成分とM成分が共に攻撃された領域と、C成分のみが腐食された部分からなることが示された。一方、NSはC成分を選択的に腐食した。以上から、C/M複合体においては、より腐食されやすいC成分を通してNa塩による腐食が進行することが明らかになった。成形法としてゲルキャスティングを用いたセラミック多孔体の作製については、コージェライト/ムライト(C/M)コンポジットとコージェライト単一組成の材料を対象とした.C/Mコンポジット多孔体では、約10μmの球状粒子であるコーンスターチ(CS)を造孔剤として用いた.CSの添加量は最大15wt%としたが、1350°Cで焼結を行うことにより54%の気孔率を有する多孔体が得られた.焼結温度が高くなると気孔率は減少したが、原料粒子間に生じる1次気孔の大きさは(約0.4-0.6μm)あまり大きく変化しなかった.コーンスターチ由来の2次気孔については、1350°C焼結体ではその形状を反映させた球状の10μm前後の気孔が観察されたが、焼結温度の上昇と共に変形し、1420°Cでは気孔の中心が粒子によって塞がれた不規則形状となった.したがって、気孔構造を制御するためには1350°Cの焼結条件が適していることがわかった.このC/Mコンポジットについては、さらに多量のコーンスターチを導入してより大きな気孔率を有する多孔体セラミックスを作製する予定である.市販のコージェライト粉末を用いた多孔体作製においては、造孔手法として窒素ガスのバブリングを行った.この方法により7583%と非常に大きな気孔率を有する多孔体が得られた.この多孔体の曲げ強度は310MPaとなり、通常のポリマー由来の気孔を有するコージェライト多孔体の強度よりも大きく、その原因は、窒素ガスのバブリングによって生じた大きな球状気孔が連結した特徴的な気孔構造によると推察した.ゲルキャスティング以外の成形法による多孔体としては、種々の造孔剤(ガラス質中空球、PVA粉末、各種スターチ類)を加えて乾式成形によりアルミナ多孔体を作製し、気孔構造と機械的、熱的性質との関係についても明らかにした.
英語の母語習得と第二言語習得におけるリズムパターン生成モデル

本研究において、英語リズムに関してISIの持続時間制御と母音短縮率を観測した。TOEICにより測定される英語能力とリズムパターン生成との関係も比較・検討した。日本人英語学習者について、米国滞在経験の有無により2つのグループを用意し、米国滞在経験という要素が学習者の英語習熟度に与える影響を生成パターンとTOEICスコアの観点から分析・検討した。日本人英語学習者と米語母語話者成人・米国人小学生と中学生のリズムパターンの生成を観測し、母語習得と第二習得に影響を与えている要因が示された。今年度の研究の目的は、1)英語の第二言語習得において、米国滞在経験の有無がリズム生成パターンに与える影響を検討すること、2) TOEICにより測定される英語能力とリズムパターン生成との関係を検討することであった。日本人英語学習者と米語母語話者のリズムパターン生成を持続時間制御の観点から観測するため、生成実験を実施した。実験文の分析対象としているinterstress interval(ISI)は、ISI内でストレスのない音節が2単語以上にまたがる文と同一単語内の文とで構成されていた(ISI 1)。ISI 1の音節数は変化するが、ISI 1に続くISI(ISI 2)の音節数は一定であり、2音節であった。各文につき2つのISIの持続時間を測定し、ISI 2を単位としたISI 1の持続時間((ISI 1)/(ISI 2))を計測し、各被験者の発話速度の規格化(normalization)を行った。実験被験者は、日本人学習者2グループと米語母語話者1グループ、計3グループであった。具体的には、、日本人学習者として、米国滞在経験のある学習者(RTN)と滞在経験のない学習者(JPN)の2グループを用意した。被験者グループRTNに関し、臨界期と言われている思春期(12、13歳頃)よりも前に米国滞在を開始した被験者を用意した。日本人被験者の公式TOEICテストのスコアにより、英語能力を測定した。総合点においても、リスニングセクション・リーディングセクションにおいても、RTNがJPNよりもスコアが高く、有意差が観測された(p<0.01)。音節数が変化しないISI 2を単位とした音節数の変化するISI 1の持続時間は、3つの被験者グループ間で異なっていることが観測された。また、ISIが同一単語内にある場合と2単語以上にまたがる場合では、変化率が被験者グループで異なっていることが観察された。今年度の研究目的は、TOEICにより測定される英語能力とリズムパターン生成との関係を比較・検討することであった。具体的には、リズムに関してISIに着目し、ISIの持続時間制御を観測した。日本人英語学習者と米語母語話者のリズムパターンの生成を持続時間制御の観点から観測するため、生成実験を実施した。実験文の分析対象としているISIは、ISI内でストレスのない音節が2単語以上にまたがる文と同一単語内の文とで構成されていた(ISI1)。ISI1の音節数は変化するが、ISI1に続くISI(ISI2)の音節数は一定であり、2音節であった。今回の実験においては、各文につき2つのISIの持続時間を測定し、ISI2を単位としたISI1の持続時間(ISI1/ISI2)を計測し、各被験者の発話速度の規格化(normalization)を行った。実験の被験者は、日本人英語学習者2グループと米語母語話者1グループ、計3グループであった。具体的には、日本人英語学習者として、米国滞在経験のある学習者(RTN)10名と滞在経験のない学習者(JPN)8名の2グループを用意した。被験者グループRTNは、臨界期と言われている思春期よりも前に米国滞在を開始した被験者を用意した。RTNがJPNよりもスコアが高く、有意差が観測された(p<0.01)。音節数が変化しないISI2を単位とした音節数の変化するISI1の持続時間は、3つの被験者グループ間で異なっていることが観測された。今年度の研究では、生成パターンとTOEICスコアの観点から米国滞在開始年齢と滞在期間という2つの要因に着目した。具体的には、TOEICスコアとリズムパターン生成に着目し、TOEICにより測定される英語能力と生成パターンにおける持続時間制御に観測される習得度との関係を検討した。TOEICテストのスコアにより測定された日本人被験者の英語能力について、米国滞在経験が英語聴解力と英語読解力の習得において重要な要因となっていることが示された。本研究被験者の米国滞在期間から、最低1年間の滞在経験が目標言語の習得に寄与することが示唆された。