hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
障害者・高齢者を支援する知的情報技術に関する基礎研究課題の調査研究

情報機器・事務機器・通信機器などにおける障害者対応情報・通信技術開発のための重要研究課題を整理し、その解決のための指針を与え、特定領域研究への発展の基盤を作るための調査を行い、調査報告書を作成、特定領域の提案(「障害者・高齢者対応ヒューマンインタフェース技術に関する研究」申請代者千葉大学大学院自然科学研究科・教授・市川熹)を行なった。情報通信技術の進展により障害者や高齢者の社会参加への道が広く開かれることが期待されている。このような視点から、2001年6月より米国では強制力を持った「リハビリテーション法508条」が発効した。米国連邦政府から何らかの補助金を受けている全ての機関は、障害者の有無に拘わらず、今後購入する全ての情報機器・事務機器・通信機器などは、障害者対応の機能を備えていることを要求している。日本など外国からの輸入品も全てその対象となっており、輸出に大きく依存しているわが国の情報産業に大きな影響を与える。この法律は、障害者対向技術のゴールを示しているものではなく、将来に渡ってより良いものを購入して行くことを狙っている。今後、障害者などから先端技術者、企業技術者まで参加する総合的研究開発体制が必要であり、以下の研究が必要との結論に足した。・共通基礎:認知・生体基礎データ計測、評価法の開発、共通ハード基盤の技術開発、・聴覚障害:視覚言語(手話など)の基本DB及び実用試作モヂルの研究開発、・視覚障害:ネット環境と音声・点字等利用による対話型支援システムの試作開発、・肢体不自由:多様な障害に対応可能な最適情報支援選択助言システムの研究開発、・重複障害:盲聾者対応触覚利用社会参加装置等の基礎研究とシステム試作開発・高齢者:加齢による情報処理機能低下実態解析と対応機器の設計指針の研究開発。
キャリヤ誘起による量子井戸の光物性の制御と新デバイスへの応用

1.ポテンシャル挿入量子井戸による電界誘起吸収端青方変位の実現電界印加時の量子井戸(QW)の光学特性を変化させるため、AlAs超薄膜で結合した二重QW構造における電界効果を調べた。その結果、QWの正孔状態の特異な動きのため、吸収端が青方変位を示すことが分った。この変位は従来の変位と逆であるため、特異な応用が期待できる。2.量子井戸(QW)の光学特性のキャリヤ誘起変化の制御と機構解明単一量子井戸(QW)構造の上にゲ-ト電極を設けてFETを形成し、QW内の電子密度を01×10^<12>cm^<-2>の範囲で変調した。この時のQWの光学特性は吸収端が短波長側にシフトし、発光波長は長波長側にし理論との対比から、状態占有効果と多体効果の寄与を明らかにした。さらに、この現象に伴う屈折率変化等を明確にして応用可能性を示した。3.キャリヤ存在下での2次元励起子の消滅と磁場印加による回復現象2次元励起子は、多数の電子の存在下では、位相空間占有効果とスクリ-ニングのため消滅する。この現象は、キャリヤ誘起による光学特性の変化を移用したデバイスの動作に影響を及ぼす。本研究では、12×10^<11>cm^<-2>程度でもこの消滅効果が明瞭に現れて、自由な電子・正孔対となることを示すと供に、磁場を印加すると、電子正孔が狭い領域でサイクロン運動を行うため、励起子が回復することを見出した。4.二重障壁トンネルダイオ-ド(DB-RTD)におけるキャリヤ誘起効果DB-RTDでは、共鳴時にピコ秒オ-ダで井戸内に電子が蓄積される。この蓄積過程に伴う光学特性の変化を利用した高速光デバイスの実現可能性を探るため、DB-RTDに電界を印加し、光学特性を測定した。その結果、共鳴時のキャリヤ誘起効果(吸収端の高エネルギ-化と発光波長の低エネルギ-化)の生ずることを明らかにした。また、この時の両者のエネルギ-差から蓄積量(S×10^<11>cm^<-2>)を定量的に決定した。(1)キャリヤ誘起効果解明のための透明ゲート量子井戸FETの試作:分子線エピタキシー法を用いて、GaAs/(AlGa)As量子井戸構造を形成し、(AlGa)Asにドナーをドープした選択ドープFETを作り、キャリヤ密度が1×10^<12>/cm^2から零まで電圧で制御できることを確認した。この時ゲート電極として、半透明の金の電極を用いる技術を確立して、量子井戸チャネルにおける光の吸収スペクトルや発光スペクトルの観測が可能となった。(2)量子井戸FETの吸収および発光スペクトルのキャリヤ密度依存性の解明:試作した量子井戸FETに色素レーザからの光を照射し、フォトルミネッセンス(蛍光)とその励起波長依存性(励起スペクトルと呼び吸収係数に比例するため、以下は単に吸収スペクトルと称す)を調べた。その結果、キャリヤ密度Nsを増すにつれて、蛍光線は長波長側に移動し、その大きさは、多体効果とシュタルク効果の相加的作用として説明できることが示された。

又、吸収スペクトルでは、Nsの増加に伴い、励起子に起因する急峻な構造が消滅するとともに、吸収端が100〓以上短波長側に移動することが明らかとなった。この青色シフトは主として、バンドを充満することに伴う現象(バーシュタイン・モス・シフト)によるものとして、よく説明できることが明らかとなった。(3)励起子ピークのキャリヤ密度依存性の解明:キャリヤ密度を増した時に、吸収スペクトルでの励起子ピークが消滅するが、この時蛍光スペクトルの支配要因にも変化が生ずるはずである。蛍光スペクトルの測定を強磁場中で行ったところ、キャリヤ密度の多少に対応して、磁場に伴う蛍光波長の青方変位が独特の磁場依存性を示し、この予測を裏付ける結果が見出された。前年度に引続き、量子井戸構造でのキャリヤ誘起効果の物理機構とその制御法を探るため、磁場中の光学特性を調べ、励起子効果に関する新たな知見を得た。また、これまでの成果を利用して、新デバイスを探索するため、共鳴トンネルダイオ-ドにおけるキャリヤ誘起効果を明確にした。さらに、キャリヤ誘起効果を増大させる構造として量子井戸細線・量子井戸箱に着目し、キャリヤ数を変化させることに伴う光学特性の変化の理論的検討が進行中である。以下に、個々の成果を述べる。1.キャリヤ存在下での2次元励起子の消滅と磁界印加による回復現象2次元励起子は、多数の電子の存在下では、位相空間占有効果とスクリ-ニングのため消滅する。この現象は、キャリヤ誘起による光学特性の変化を利用したデバイスの動作に影響を及ぼす。本研究では、12×10^<11>cm^<-2>程度でもこの消滅効果が明瞭に現れて、自由な電子・正孔対となることを示すとともに、磁界を印加すると、電子・正孔が狭い領域でサイクロトロン運動を行うため、励起子が回復することを見出した。2.二重障壁共鳴トンネルダイオ-ド(DB-RTD)におけるキャリヤ誘起効果DB-RTDでは、共鳴時に、電子波の多重反射によって、ピコ秒オ-ダで井戸内に電子が蓄積される。この蓄積過程に伴う光学特性の変化を利用した高速光デバイスの実現可能性を探るため、DB-RTDに電界を印加し、発光スペクトルと励起スペクトルを測定した。その結果、共鳴時に顕著なキャリヤ誘起効果(吸収端の高エネルギ-化と発光波長の低エネルギ-化)が現われることを明らかにした。また、この時の両者のエネルギ-差から、蓄積量(5×10^<11>cm^<-2>)を定量的に決定した。
インナープロペラモーターコルトノズルの基礎開発研究

平成29年度は、初年度に引き続き下記項目1)2)、また新たに項目3) 4)を行った。1)シングル及び二重反転インナープロペラモーターコルトノズルの流動シミュレーション。2)シングルインナープロペラモーターの概念設計・試作。プロペラ回りの流動シミュレーションは、予備研究でも使用されていた流動シミュレーションプログラムソフト(有限体積法熱流体解析ソフトライセンスANSYS Academic Research CFD)を用い、駆動体周辺のより詳細な流動解析を行った。流動シミュレーションのパラメーターは、シングル及び二重反転共に、ボスボイド(プロペラ中心部の空隙)、翼枚数、回転数及びノズル長さ・角度であり、3次元流動計算によるスラスト力等より、シングルインナープロペラモーターの概念設計(翼枚数、スラスト軸受け構造、回転子・固定子構造等)を行った。3)「流速の変化に対応した最適プロペラ効率を得るため、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式(インナーCPPプロペラ)」に限定し、これについての動作シミュレーションを行った。4) 3D-printerにより、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式(インナーCPPプロペラ)のデモモデルを製作し、その動作が有効であることを確認した。動作結果をもとに、インナーCPPプロペラモーターの概念設計(翼枚数、スラスト軸受け構造、回転子・固定子構造等)を行った。当初の年度計画についてはほぼその通りに研究を遂行した。それに加え、「流速の変化に対応した最適プロペラ効率を得るため、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式(インナーCPPプロペラ)」に限定し、これについての動作シミュレーションを行った。また3D-printerにより、インナーCPPプロペラのモデルを製作し、その動作が有効であることを確認した。平成30年度に実施予定の回流水槽を用いた流動性能計測実験の予備実験を行い、実験系及び計測系いずれの動作も問題ないことを確認した。またシングルモーターインナープロペラについては、本研究開始後に出された他の特許と抵触する部分があることが判明したことから、この研究については年度後半の研究を変更し、新しく考案した「流速の変化に対応した最適プロペラ効率を得るため、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式」についての動作シミュレーションを行った。平成29年度までの検討結果を踏まえ、引き続き前年同様、1)シングル及び二重反転インナープロペラモーターの流動シミュレーションに並行して、2)インナーCPPプロペラモーターの作動実験を試作(既存の100V1kW級高トルクモーターにインナープロペラ・スラスト軸受けを付与して改造を行うとともに、回流水槽を用いて3)流動性能計測実験を行う。基本的な設定パラメーターはこれまでに行われた予備実験同様に回転数、回流速度(プロペラ周囲速度)などであり、計測項目はプロペラ回り流速分布、スラスト力、消費電力などである。なお、流速分布については当初、蛍光トレーサー用ダブルショットレーザー及び高速度ステレオビデオカメラ及びPIV流速分布解析ソフトを使用する予定であったが、超音波流速分布計の使用が可能であること、またその正確度・簡易性が優れていることが予備実験で明らかになったため、計測系を追加する。なおポッド式推進器におけるインナープロペラ方式は、船舶推進系の先端的研究分野であるため、世界の各研究の遂行状況、特許出願状況を常に確認し、オリジナルな研究が遂行できるように今後とも適宜計画を微修正する予定である。初年度である平成28年度は、1)シングル及び二重反転インナープロペラモーターコルトノズルの流動シミュレーション、及び2)シングルインナープロペラモーターの概念設計・試作を行った。流動シミュレーションのパラメーターは、シングル及び二重反転共に、ボスボイド(プロペラ中心部の空隙)、翼枚数、回転数及びノズル長さ・角度であり、3次元流動計算によるスラスト力等より、2)シングルインナープロペラモーターの概念設計(翼枚数、スラスト軸受け構造、回転子・固定子構造等)を行い、またその結果をもとに二重反転モーターの模型を作成した。また平成29年度に実施予定の回流水槽を用いた流動性能計測実験の予備実験を行った。この予備実験の基本的な設定パラメーターは回転数、回流速度(プロペラ周囲速度)などであり、計測項目はプロペラ回り流速分布(超音波流速計)、スラスト力、消費電力などであり、いずれもの動作も問題ないことを確認した。シングルモーターインナープロペラについては、本研究開始後に出された他の特許と抵触することが判明したため、年度後半の研究を新しく考案した「流速の変化に対応した最適プロペラ効率を得るため、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式」に限定し、これについての動作シミュレーションを行った。それに加え、平成29年度に実施予定の回流水槽を用いた流動性能計測実験の予備実験を行い、実験系及び計測系いずれの動作も問題ないことを確認した。

プロペラ回りの流動シミュレーションは、予備研究でも使用されていた流動シミュレーションプログラムソフト(有限体積法熱流体解析ソフトライセンスANSYS Academic Research CFD)を用い、駆動体周辺のより詳細な流動解析を行った。流動シミュレーションのパラメーターは、シングル及び二重反転共に、ボスボイド(プロペラ中心部の空隙)、翼枚数、回転数及びノズル長さ・角度であり、3次元流動計算によるスラスト力等より、シングルインナープロペラモーターの概念設計(翼枚数、スラスト軸受け構造、回転子・固定子構造等)を行った。3)「流速の変化に対応した最適プロペラ効率を得るため、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式(インナーCPPプロペラ)」に限定し、これについての動作シミュレーションを行った。4) 3D-printerにより、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式(インナーCPPプロペラ)のデモモデルを製作し、その動作が有効であることを確認した。動作結果をもとに、インナーCPPプロペラモーターの概念設計(翼枚数、スラスト軸受け構造、回転子・固定子構造等)を行った。当初の年度計画についてはほぼその通りに研究を遂行した。それに加え、「流速の変化に対応した最適プロペラ効率を得るため、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式(インナーCPPプロペラ)」に限定し、これについての動作シミュレーションを行った。また3D-printerにより、インナーCPPプロペラのモデルを製作し、その動作が有効であることを確認した。平成30年度に実施予定の回流水槽を用いた流動性能計測実験の予備実験を行い、実験系及び計測系いずれの動作も問題ないことを確認した。またシングルモーターインナープロペラについては、本研究開始後に出された他の特許と抵触する部分があることが判明したことから、この研究については年度後半の研究を変更し、新しく考案した「流速の変化に対応した最適プロペラ効率を得るため、プロペラ翼角を2つの同期モーターの回転制御によって制御する方式」についての動作シミュレーションを行った。初年度の検討結果を踏まえ、引き続き前年同様、1)シングル及び二重反転インナープロペラモーターの流動シミュレーション、及び2)シングルインナープロペラモーターの試作(既存の100V1kW級高トルクモーターにインナープロペラ・スラスト軸受けを付与して改造(スラストが翼外端になるが、新しく設計製造すると高価なため、インナープロペラは既存のボス付きのプロペラを加工する))を行うとともに、回流水槽及を用いて3)流動性能計測実験を行う。
旋毛虫の新生幼虫が産成する生理活性物質の合成に関する研究

旋毛虫(Trichiella)が産生する各種の蛋白は旋毛虫の宿主内への侵入および生存・維持に大きく関与しているものと考えられている。我々はすでに筋肉幼虫からセリンプロテアーゼインヒビター遺伝子をクローニングし、融合蛋白の合成を行い、医薬への応用研究を本格化させようとしている。一方、旋毛虫の新生幼虫は組織貫通能に優れているため、プロテアーゼ等の蛋白を産生している可能性が高いと思われる。よって、当研究では筋肉幼虫だけでなく、新生幼虫のcDNAライブラリーからも新たな生理活性物質の検索を行った。また、旋毛虫感染に伴うMyoD、myogeninなどのマウス筋肉分化関連遺伝子発現の動態、並びに旋毛虫が分泌するマクロファージ遊走抑制因子などの各種の蛋白の発現についても検討を行った。旋毛虫(T.spiralisおよびT.pseudospiralis)の新生幼虫、筋肉幼虫よりcDNAライブラリーを作製して、有用なクローンの検索を行った。その結果、T.pseudospiralisのライブラリーから新規な蛋白をクローニングした。この蛋白は主に筋肉幼虫時に発現し、宿主の筋肉細胞の変異に関与している可能性が示唆された。T.spiralisからはセリンプロテアーゼ、ミオシン、トロポミオシンをクローニングした。次に、大腸菌によって合成した組替えセリンプロテアーゼ蛋白の活性について検討を行った結果、特異的なプロテアーゼ活性が認められた。すなわち、各種のセリンプロテアーゼ基質を用いた実験から当プロテアーゼはプラスミン作用を主体とするプロテアーゼであることが示唆された。一方、マウスのMyoD、myogenin遺伝子は旋毛虫感染によるシスト形成の初期に多く発現された。また、旋毛虫の発育ステージにより、旋毛虫が分泌するマクロファージ遊走抑制因子などの各種の蛋白の発現量は大きく異なっていた。今後はより有用なクローンの検索を続けるとともに、セリンプロテアーゼインヒビター、、セリンプロテアーゼ、また宿主の筋肉細胞の変異に関与するクローンを昆虫細胞で発現させ、より詳細な活性の検討を行う予定である。旋毛虫の食道腺より分泌される蛋白は宿主の筋肉細胞の変異など種々の生理活性作用を有していると考えられる。我々はそれら蛋白の機能解明のために数種の旋毛虫からcDNAライブラリーを作成した。今年度についてはこれらライブラリーより以下の3種のクローンを選択し、それらから発現させた蛋白の性状について検討した。T.spiralisのcDNAライブラリーよりクローニングしたクローンは分子量が約42kDaで、他の蠕虫のセリンプロティナーゼインヒビターとのアミノ酸のホモロジーは約30%であった。しかし、大腸菌による発現蛋白は強いプロティナーゼ阻害活性を有し、セリンプロティナーゼインヒビターの一種と考えられた。ウエスタンブロッティングおよびRT-PCR解析によると、この蛋白は感染後18日程度までの筋肉幼虫、すなわち幼虫の筋肉移行時までに主に発現され、筋肉への体内移行に重要な役割を担っているものと考えられた。T.pseudospiralisのcDNAライブラリーより分子量が約21kDa、28kDaの二種類の蛋白をクローニングした。28kDaの蛋白はアミノ酸のデータベース検索を行った結果、新規の蛋白である可能性が高いと思われた。両蛋白ともに旋毛虫の筋肉幼虫の食道腺に限局して存在し、ウエスタンブロッティング解析などから旋毛虫の分泌・排出蛋白と確認された。また、これらの蛋白は感染後一ヶ月程度経過した旋毛虫のシスト形成以後に主に発現され、シストの形成、維持、また筋肉細胞の変異に大きな役割を担っているものと考えられた。

旋毛虫(Trichinella)が産生する各種の蛋白は旋毛虫の宿主内への侵入および生存・維持に大きく関与しているものと考えられている。我々はすでに筋肉幼虫からセリンプロテアーゼインヒビター遺伝子をクローニングし、融合蛋白の合成を行い医薬への応用研究が本格化させようとしている。一方、新生幼虫は組織貫通能に優れているため、各種のプロテアーゼを産生している可能性が高いと思われる。よって、当研究では筋肉幼虫だけでなく、新生幼虫のcDNAライブラリーからも新たな生理活性物質の検索を行った。旋毛虫(T.spiralisおよびT.pseudospiralis)の新生幼虫、筋肉幼虫よりcDNAライブラリーを作製して、有用なクローンの検索を行った。その結果、T.pseudospiralisからまったく新規な蛋白をクローニングした。この蛋白は主に筋肉幼虫時に発現し、宿主の筋肉細胞の変異に関与している可能性が示唆された。また、T.spiralisからはセリンプロテアーゼ、エノラーゼ、ミオシンおよびトロポミオシンをクローニングした。これらのクローンを大腸菌に組み込んで蛋白を発現させた。セリンプロテアーゼ、エノラーゼについて活性の検討を行った結果、両蛋白ともに特異的な活性が認められた。特にセリンプロテアーゼは各種のセリンプロテアーゼ基質を用いた実験からプラスミン作用を主体とするプロテアーゼであることが示唆された。今後はより有用なクローンの検索を続けるとともに、セリンプロテアーゼインヒビター、セリンプロテアーゼ、また宿主の筋肉細胞の変異に関与するクローンを昆虫細胞で発現させ、より詳細な活性の検討を行う予定である。
イン・シリコ・ペプチド医薬の開発

ヒトゲノム・cDNA資源データベースをバイオインフォマティクス解析して得られた情報をもとに数多くのペプチドを合成し、ペプチド創薬の観点から有用と推測されるものに焦点を絞って重点的に機能解析することによって生理活性因子候補因子からなるペプチドライブラリーを得た。ユニークな機能を有するいくつもの内因性ペプチド性リガンドを見出しつつあり、それらのヒト体液中での正確な分子存在様式を確認することと併行して、哺乳動物主要臓器における受容体の分布や生体内作用などを検討し、さらに物理化学的特性も含めて広範な解析を行った。我々の開発したこの新規ペプチド探索法は、従来の手法では発見できなかった内因性ペプチドホルモンを発見するには特に有効な手段であることが考えられた。研究代表者・分担者らがこれまでに開発してきた「In silicoペプチド探索法」を用いた、新規生理活性ペプチドの新たな同定手法を用いて、有用な因子を見出すためにヒトゲノム・cDNA資源データベース情報をバイオインフォマティクス解析し、分泌性蛋白がプロセシングを受けて生合成されるであろう配列のペプチドを簡易合成してペプチドライブラリーの充実を継続してきた。こうした手法によるこれまでの解析で発見した多くのペプチド性因子について、ペプチド医薬品としての開発研究を進めるに当たって、有望な因子を選択して機能解析を進めてきた。その検討の過程で、有用と期待される複数のペプチド性因子が、これまでどの生理活性ペプチドにも見られなかった特異な物理化学的性状を有していることが判明した。具体的にはポリプロピレン、ポリスチレンやガラス製品のいずれにもきわめて吸着性か高いために、ヒトの血液や尿中に存在するこれらのペプチドを解析する過程で、試験管壁やチューブに吸着して検出が困難となってしまうため質量分析、クロマトグラフィー解析が容易ではなかった。以前に見出したサリューシン-βについてもこのような性状かおり、海外でもさかんに議論されてきたが原因がわからなかったが、今回の検討で上述の事実を明らかにすることができた(Shichiri M etal,Nature Medicine 2007;13:661-2)。このような特徴を有するペプチド性因子は、古典的な生理活性因子の同定法はもちろん、オーファン受容体を用いたリガンド同定法で発見することもきわめて困難であることは明白であり、未知因子の同定に本法の必要性が示される結果となった。なお、今回、研究中の生理活性ペプチド性因子の溶解液にNP40やTween20などを添加してこの問題を克服できることがわかった。ヒトゲノム・cDNA資源データベース情報をバイオインフォマティクス解析し、分泌性蛋白がプロセシングを受けて生合成されるであろう配列のペプチドを簡易合成してペプチドライブラリーを作成してきた。これらを用いて動脈硬化制御、循環動態制御、ホルモン分泌・抑制作用などの作用について簡易的かつ効率的に機能解析することから開始し、機能を有するであろうものについては特定の臓器だけを標的とすることなく詳細な生体内作用の機能解析を行って様々な生理活性について検討した結果、複数の活性を示す生理活性候補因子を多数見出すことができた。これらの中から、ヒトの病態生理学的意義の大きいものに焦点を絞って、特にペプチド創薬の観点から有用なものを新規生理活性因子としてその病態生理学的役割の基盤研究を重点的に検討してきた。現時点で、これまでにない中枢性作用を示すもの、新規血管新生制御作用を示すものなど、いくつもの内因性ペプチド性リガンドを見出しつつあり、それらのヒト体液中での正確な分子存在様式を確認することと併行して、哺乳動物主要臓器における受容体の分布や生体内作用に加えて、物理化学的特性も含めて広範な検討を行ってきた。これらのリガンドのいくつかは、従来の因子にも見られなかったような特異な吸着性を有していることが明らかとなり、これらの性質を回避する手技を見出すことにより、新規因子の構造・機能・発現・特性についての新知見を多数得ることができた。我々の開発したin silicoペプチド探索法は、従来のreverse pharmacologyの手法では発見できなかったペプチド性リガンドを発見するには特に有効な手段であることが考えられる。
歴史の証言者としての 16 世紀詩人たち

宗教戦争の時代に生きた16世紀のフランスの詩人たちは多くの場合、王権からの依頼など政治的な動機で執筆を開始した。本研究は、彼らの作品の分析を通して、ロンサール、ピブラック、ドービニエ、デポルトなどの詩人たちが、現実の歴史を詩作品に直接反映させるのではなく、歴史と向かい合いつつ詩的表現を各自選び取ることによって歴史の証言者となっていることを明らかにした。当研究の初年度である平成22年度は新しく入手した資料を読むことに多くの時間を割き、その分析の結果を直接反映した論文の公刊には到らなかった。今年度発表した研究成果のうち、論文「ドービニエの『悲愴曲』における墓」は、当時のカトリックとプロテスタントの間の墓地をめぐる対立を踏まえつつ、カトリックの権力者が眠る大理石の墓が否定的に表現されるのと対照的に、火刑に処せられるなど安らかに眠る墓を持つことが許されなかったプロテスタントについては、多様な隠喩的な詩句で「墓」が表現されていることを確認したものである。当研究は、宗教戦争を時代背景に、詩人たちが国家と宗教という主題をどのように表現したかを明らかにしようとすることを目的としており、当論文により、プロテスタントを代表する詩人の「墓」についての詩的表現を検証することができた。論文「16世紀後半の詩集における時の経過」は、デュ・ベレー『ローマの古跡』『哀惜詩集』、ロンサール『恋愛詩集(1552年版)』、デポルト『初期作品集』、ドービニエなどの詩集について、それぞれの詩集に特徴的な時間の経過をまとめたものである。当論文は、ロンサール、デポルト、ドービニエについては恋愛詩集を考察の対象としており、その意味で当研究と直接的な関連は少ないものの、デュ・ベレーの作品を通して、ローマからの帰国後、媚びへつらいが蔓延しているフランスの宮廷に幻滅しつつ、そこで生きるしかない詩人のあり方など、「国家と宮廷」についての詩的表現を検証することができた。当研究は、宗教戦争を時代背景に、詩人たちが国家と宗教という主題をどのように表現したか、歴史の証言者としての詩人たちの実像を、論説詩、風刺詩、墓碑銘詩など、ジャンルごとに明らかにし、庇護者との関係、宮廷、宗教的立場などの詩人の社会的立場を考察し、詩作品と同時代史の関係を明らかにしようとすることを目的とするものである。今年の成果としては、その一部を論文「ロンサール『論説詩集』とドービニエ『悲愴曲』における暴力の表象」として発表した。学会フォーラム「フランス・ルネサンス文学に見る暴力の表象とその周辺」での発表をもとにした論文であったため、暴力についての表現の分析を中核とするものとなったが、当研究の目的に照らすと、論説詩を通してロンサールの庇護者、宮廷、宗教的立場を整理し、またプロテスタント詩人のドービニエの証言のあり方の特徴を指摘することができた。ロンサールの「当代の悲惨を論ず」など『論説詩集』を構成する一連の作品は、第一次宗教戦争を契機に書かれている。ロンサールは、まず王母へ内乱の収束を、次にカトリック、プロテスタント陣営など内乱の当事者へ戦闘、暴力の停止を、そしてプロテスタントへ欺瞞に満ちた説教の否認をと、一連の作品において、呼びかけの対象を変え訴えている。ロンサールが、宮廷詩人として、王権、カトリックの立場で内乱、プロテスタントの偶像破壊といった暴力批判から、「当代を代表する詩人として、蔓延するプロテスタント側の言説を暴力として捉える立場へと移行していたことを明らかにした。ドービニエの『悲愴曲』は論説詩というジャンルに収まるものではないが、宗教戦争におけるプロテスンタントに対するカトリック側の暴力、その不正自体、迫害されたプロテスンタントの救済への担保となっていることを指摘した。これらの分析は当研究の中、論説詩に関わる論考の主要な部分を構成する予定である。当研究は、宗教戦争を時代背景に、詩人たちが国家と宗教という主題をどのように表現したか、歴史の証言者としての詩人たちの実像を、試作品のジャンルごとに明らかにし、庇護者との関係、宮廷、宗教的立場などの詩人の社会的立場を考察し、詩作品と同時代史の関係を明らかにしようとすることを目的とするものである。最終年度では、研究の一部を「ピブラックの教訓詩について」として、九州17世紀研究会で発表した。教訓詩は古来ギリシャ時代から書かれ、主に教育的な目的で真理、教訓を詩的に表現したものであるが、宗教戦争の時代にあっては、理想と時代の現実との矛盾、乖離を含むものとなっていることを指摘した。長期間に亘って書かれたバイフの格言集ほど宗教戦争の変化を反映してはいないとは言え、ピブラックの教訓詩においても、アンジュー公(のちのアンリ三世)に従ったポーランド滞在、帰国後のアンリ三世の宮廷生活、続く内乱によって、理想を説くはずの教訓詩が、苦い現実に対する教えと変化していることを、三度に分かれて出版された『四行詩』を出版年度ごとにテーマ、配列の変化を精査することで明らかにした。

研究成果を論文として発表するには至らなかったことは残念であり、また書簡詩など今年度予定していながらで十分に扱うことの出来なかったジャンルもあるが、研究発表を行った教訓詩以外にも、風刺詩、墓碑銘詩等については調査を進めることが出来ことから、研究自体は十分に進捗したと言えよう。16世紀フランスの歴史と密接な関連をもつ詩のジャンルのうち、「論説詩」については論文を発表したが、「風刺詩」については、まだコーパスの分析を終えておらず、「墓碑銘詩」について、論文をまとめるには至っていない。そのため3年目で研究テーマ全体の総括を行うためにはやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。「墓碑銘詩」について早めに論文を執筆し、その後「風刺詩」など、歴史的事件に関する直接的な証言の読み取りが可能なジャンルの比較検討を行いたい。年度末までに、これまでの研究を、来年度出版可能な状態となるようまとめたい。
特徴空間の構造に基づく転移学習法の研究

利用可能なデータの量や種類の増加に効率的に対処するため,データごとに個別に学習を行うのではなく,学習した知識を効果的に再利用して活用するための技術を確立することが求められている.本研究では,特徴空間の構造に基づく転移学習法の研究に取り組んだ.具体的には,データを汎化した特徴表現を用いて学習し,学習した特徴空間の構造を表現するグラフを構築し,グラフを用いて特徴空間の構造を保存する正則化学習として転移学習法の定式化した.次に,この定式化に基づく最適化学習アルゴズムの開発し,開発したアルゴリズムを計算機システムとしての実装するとともに,開発した手法を実データに適用して評価し,その有効性を確認した.利用可能なデータの量や種類の増加に効率的に対処するため,データごとに個別に学習を行うのではなく,学習した知識を効果的に再利用して活用するための技術を確立することが求められている.そこで,このような技術の確立を目指して,本研究では,データが表現される特徴空間の構造に基づく転移学習法の定式化,定式化に基づく最適化学習アルゴリズムの開発,開発するアルゴリズムの計算機システムとしての実装,の実現に取り組む.上記の目的を実現するために,本年度は,申請者が従来から研究を進めてきたグラフ構造に基づく学習手法を発展させることを通じて,グラフ構造に基づいて転移学習を行う手法に対する基礎理論の確立を目指した.具体的には,下記の項目を実施した.(1)非負値行列分解に基づく手法を用いて特徴ベクトルを学習し,学習した特徴間の関係を表現する特徴グラフを定義して,特徴空間の構造を保存するために正則化学習を活用する転移モデルを定式化した.(2}上記(1)で定義した特徴グラフを用いて従来の非負値行列分解における目的関数を拡張し,転移学習をグラフに基づく正則化項を加えた目的関数の最適化問題として定式化した.(3)上記(2)で定義した目的関数に対する行列微分を行い,行列の要素ごとに停留条件を求めることにより,転移学習を行うための学習規則を導出した.(4)上記(1)(3)で開発した学習規則に基づくアルゴリズムを計算機上にプロトタイプシステムとして実装するための準備を行った.利用可能なデータの量や種類の増加に効率的に対処するため,データごとに個別に学習を行うのではなく,学習した知識を効果的に再利用して活用するための技術を確立することが求められている.そこで,このような技術の確立を目指して,本研究では,データが表現される特徴空間の構造に基づく転移学習法の定式化,定式化に基づく最適化学習アルゴリズムの開発,開発するアルゴリズムの計算機システムとしての実装,の実現に取り組む.上記の目的を実現するために,平成24年度に得られた結果を基にして,本年度は最適化学習アルゴリズムの開発,確率的情報処理スキーマとの融合,およびシステム開発をさらに進めた.具体的には,下記の項目を実施した.(1)前年度に定義した目的関数において正則化項として活用する項が,前年度に定義した特徴グラフに対するグラフラプラシアンに対応することを示し,NMFに基づくアプローチと多様体学習との対応の解明に取り組んだ.(2)前年度に定義した目的関数に対し,その上界関数となる補助関数を考案し,開発したアルゴリズムがこの補助関数の逐次最小化を行うことを示した.また,目的関数の非負性に基づいて,開発するアルゴリズムの収束性を示した.(3)開発するアルゴリズムの性能評価のために,機械学習やパターン認識の分野における文献を調査し,それらの文献で評価実験において用いられる文書データや画像データなどを調査した.利用可能なデータの量や種類の増加に効率的に対処するため,データごとに個別に学習を行うのではなく,学習した知識を効果的に再利用して活用するための技術を確立することが求められている.そこで,このような技術の確立を目指して,本研究では,データが表現される特徴空間の構造に基づく転移学習法の定式化,定式化に基づく最適化学習アルゴリズムの開発,開発するアルゴリズムの計算機システムとしての実装,の実現に取り組む.本年度は,前年度までに開発した手法および最適化学習アルゴリズムの性能評価を中心に研究を実施することとした.このため,まず高速計算サーバを購入し,前年度までに開発した最適化学習アルゴリズムを計算機上での実装に取り組んだ.次に,転移学習に関する研究において標準的に用いられているベンチマークデータに対して評価を行うための環境整備に取り組んだ.具体的には,以下のように研究を進めた.(1)研究代表者が平成26年4月1日付けで異動したため,異動先での研究環境および計算環境を整備した.(2)転移学習に関する研究において標準的に用いられているベンチマークデータとして,20NewsgroupsやTRECデータなどの文書データ,Caltech101やCaltech256などの画像データに関するベンチマークデータを収集して整備し,評価実験の準備を行った.(3)評価実験を行うための高速計算サーバなどを購入し,上記(2)で整備するベンチマークデータに対する実験環境を整えた.利用可能なデータの量や種類の増加に効率的に対処するため,データごとに個別に学習を行うのではなく,学習した知識を効果的に再利用して活用するための技術を確立することが求められている.そこで,このような技術の確立を目指して,本研究では,データが表現される特徴空間の構造に基づく転移学習法の定式化,定式化に基づく最適化学習アルゴリズムの開発,開発するアルゴリズムの計算機システムとしての実装,の実現に取り組む.本年度は,開発した手法および最適化学習アルゴリズムに対して,前年度に購入した高速計算サーバを用いた評価と,その成果を対外発表することを中心に研究を実施することとした.

このため,前年度までに開発した最適化学習アルゴリズムを高速計算サーバ上で実行するとともに,転移学習に関する研究において標準的に用いられているベンチマークデータに対して評価した.具体的には,以下のように研究を進めた.(1)前年度に購入した高速計算サーバなどの研究環境および計算環境を整備した.(2)転移学習に関する研究において標準的に用いられている20NewsgroupsやTRECデータなどの文書データ,Caltech101やCaltech256などの画像データに関するベンチマークデータなどに対して評価実験の準備を行った.(3)上記(2)で得た評価結果などに関する研究発表を行った.利用可能なデータの量や種類の増加に効率的に対処するため,データごとに個別に学習を行うのではなく,学習した知識を効果的に再利用して活用するための技術を確立することが求められている.本研究では,特徴空間の構造に基づく転移学習法の研究に取り組んだ.具体的には,データを汎化した特徴表現を用いて学習し,学習した特徴空間の構造を表現するグラフを構築し,グラフを用いて特徴空間の構造を保存する正則化学習として転移学習法の定式化した.次に,この定式化に基づく最適化学習アルゴズムの開発し,開発したアルゴリズムを計算機システムとしての実装するとともに,開発した手法を実データに適用して評価し,その有効性を確認した.研究代表者が平成26年度に異動したため,研究を遂行するためには,まず計算機環境の構築を優先する必要があったため.27年度が最終年度であるため、記入しない。知能情報学本年度に整備した評価実験環境を用いて,開発したアルゴリズムを計算機上にプロトタイプシステムとして実装し,評価実験を行うとともに,その成果を国際会議などで発表する.本年度は,主としてグラフ構造に基づいて転移学習を行う手法に対する基礎理論の確立を目指して研究を行い,当初予定していた基本アイデアの定式化をほぼ完了できたと考えるため.本年度は,前年度に実施した定式化において定義した目的関数の性質を示すとともに,定義した目的関数の性質を検証するための評価実験の準備を進めることができたため.27年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者が平成26年度に異動したため,研究を遂行するためには,まず計算機環境の構築を優先する必要があった.
ニューラルファジイ制御による乳酸分離発酵プロセスの効率化に関する研究

乳酸発酵は食品産業の中でも最も重要なプロセスの1つである。乳酸発酵においては代謝産物である乳酸の生成に伴って菌体増殖が阻害されるため、本研究ではプロセスが簡単で、工業レベルのスケールアップが容易な多段抽出分離プロセスとろ過培養を組み合わせたシステムを開発し、そのシステムの効率化について理論的、実験的検討を行った(研究発表欄参照)。この場合、菌体濃度はオンラインレーザー濁度計で測定し、乳酸濃度は乳酸の生成に伴うpHの変化をもとにしてオンライン推定している。さらに、乳酸濃度をある一定値に保ち、乳酸生産性が最大となるような菌体濃度をオンラインで探索した。乳酸抽出発酵においてはアラミン336を抽出剤(溶媒はオレイルアルコール)として用いる抽出プロセスの検討を行っている。しかし、アラミン336は有害であるため、このプロセスは食品産業への応用は限られている。このような問題点を解決し同時に反応器容積当たりの生産性を高めるために、抽出プロセスとホローファイバーを組み合わせた新たなろ過培養システムを開発した。この場合、抽出プロセスでのpHは低ければ低いほど分離効率は良いが、培養液のpHはあまり低くすることができない。培地の利用効率を考えて、抽出プロセスでの抽残相の液をリサイクルすることを考えると両pHを等しくする必要がある。そのため、本研究ではまず低pHでも乳酸生産性が高い菌体(Lactobacillusdelbrueckiiなど)の探索を行った。また培養槽内pHを周期的に変動させ、pHが低いときに培養液を抜き出し、新鮮培地を供給する培養システムによって上記問題を克服することを検討した。一方、システムの効率化のため多段抽出と培養プロセスを組み合わせたシステムをモデリングした。また、イオン交換樹脂とろ過培養を組み合わせたシステムを利用した乳酸生産技術も検討した(研究発表欄参照)。この場合、一部のイオンは樹脂に吸着されてしまうため、主に未利用炭素源のリサイクルが目的となる。また菌体増殖と乳酸生成を高速に行わせることを目的として、イオン交換樹脂を用いたより実用化が期待される最適化について実験的検討を行った。乳酸発酵に限らず、アルコールやプロピオン酸など発酵のバイオプロセスでもリアクター内生産物濃度をどのような値に、どの様な方策で制御するかは非常に大きな問題となっており、このことも含めてダウンストリームと統合した新たなバイオプロセスシステムを開発するかは大きな課題である。
複雑地形上の熱と水蒸気の鉛直・水平輸送の研究

起伏のある地形での地表面と大気の間での熱,水蒸気,運動量の交換過程は今までほとんど未解明であった.陸面と大気との相互作用は地域規模の気象の解明だけでなく,全地球規模の気候変動のメカニズムの解明においても重要な課題である.この研究の目的は比較的単純な形の谷や盆地において,熱的に引き起こされる局地循環風と,乱流拡散により熱と水蒸気が水平方向や鉛直方向に輸送されるメカニズムを,野外観測と数値シミュレーションの両面から明らかにすることにある.長野県の伊那谷はわが国ではもっとの深い谷である.平成5年度にはこの谷のなかで晴天日においてゾンデによる気温と湿度の鉛直分布の観測データを解析し,伊那谷のように深い谷の中央部では,地面からの顕熱が乱流によって伝わる混合層と局地循環により熱が伝搬される層(準混合層と命名)が明確に分離できることがわかった.平成6年度はこの層を乱流のパラメタリゼーションを含む2次元の数値モデルによって再現し,準混合層の形成には山の高さが平地上の混合層高度を上回っていることが必要条件であることが明確になった.また起伏による熱的局地循環の線型解析解をもとめ.局地循環の強度と地形の水平規模の関係を解析的に明らかにすることができた.この結果,斜面上昇風は地形の水平規模が100km程度のときに最も強調されることが分かった.また水平規模が小さくなるほど,谷の中の温位分布が水平方向に一様になる傾向が強まることが示された.この性質を利用すると標高差が1000m以上あり水平距離が概ね20km以内の2点で気圧の日変化を計測すると複雑地形上の広域平均の顕熱フラックスが算定できる.伊那谷のデータで2台の気圧計による下層大気の加熱率とゾンデデータを比較し,良好な結果を得た.起伏のある地形での地表面と大気の間での熱,水蒸気,運動量の交換過程は今までほとんど未解明であった.陸面と大気との相互作用は地域規模の気象の解明だけでなく,全地球規模の気候変動のメカニズムの解明においても重要な課題である.この研究の目的は比較的単純な形の谷や盆地において,熱的に引き起こされる局地循環風と,乱流拡散により熱と水蒸気が水平方向や鉛直方向に輸送されるメカニズムを,野外観測と数値シミュレーションの両面から明らかにすることにある.長野県の伊那谷はわが国ではもっとの深い谷である.平成5年度にはこの谷のなかで晴天日においてゾンデによる気温と湿度の鉛直分布の観測データを解析し,伊那谷のように深い谷の中央部では,地面からの顕熱が乱流によって伝わる混合層と局地循環により熱が伝搬される層(準混合層と命名)が明確に分離できることがわかった.平成6年度はこの層を乱流のパラメタリゼーションを含む2次元の数値モデルによって再現し,準混合層の形成には山の高さが平地上の混合層高度を上回っていることが必要条件であることが明確になった.また起伏による熱的局地循環の線型解析解をもとめ.局地循環の強度と地形の水平規模の関係を解析的に明らかにすることができた.この結果,斜面上昇風は地形の水平規模が100km程度のときに最も強調されることが分かった.また水平規模が小さくなるほど,谷の中の温位分布が水平方向に一様になる傾向が強まることが示された.この性質を利用すると標高差が1000m以上あり水平距離が概ね20km以内の2点で気圧の日変化を計測すると複雑地形上の広域平均の顕熱フラックスが算定できる.伊那谷のデータで2台の気圧計による下層大気の加熱率とゾンデデータを比較し,良好な結果を得た.起伏のある地形での地表面と大気の間での熱,水蒸気,運動量の交換過程は今までほとんど未解明であった.陸面と大気との相互作用は地域規模の気象の解明だけでなく,全地球規模の気侯変動のメカニズムの解明においても重要な課題である.この研究の目的は比較的単純な形の谷や盆地において,熱的に引き起こされる局地循環風と,乱流拡散により熱と水蒸気が水平方向や鉛直方向に輸送されるメカニズムを,野外観測と数値シミュレーションの両面から明らかにすることにある.長野県の伊那谷はわが国ではもっとも深い谷である.この谷のなかで晴天日においてゾンデによる気温と湿度の鉛直分布の観測を実施し,そのほかの気象データと併せて解析した.その結果,伊那谷のように深い谷の中央部では,地面からの顕熱が乱流によって伝わる混合層と局地循環により熱が伝搬される層(準混合層と命名)が明確に分離できることがわかった.この層は乱流のパラメタリゼーションを含む2次元の数値モデルによっても再現され,準混合層の形成にかかわる山の高さと混合層高度の関係が明確になった.また斜面上昇風によって水平方向に運搬される水蒸気量は起伏の水平規模に密接に関係があり,水平規模が100kmのオーダーのときに斜面上昇風による水蒸気の再配分はもっとも顕著になることが示された.また斜面風の線形モデルを構築した.起伏による熱的局地循環の解析解をもとめ,局地循環の強度と地形の水平規模の関係を解析的に明らかにすることができた.この結果,斜面上昇風は地形の水平規模が100km程度のときに最も強調されることが分かった.また水平規模が小さくなるほど,谷の中の温位分布が水平方向に一様になる傾向が強まることが示された.

起伏のある地形での地表面と大気の間での熱、水蒸気、運動量の交換過程は今までほとんど未解明であった。陸面と大気との相互作用は地域規模の気象の解明だけでなく、全地球規模の気候変動のメカニズムの解明においても重要な課題である。この研究の目的は比較的単純な形の谷や盆地において、熱的に引き起こされる局地循環風と、乱流拡散により熱と水蒸気が水平方向や鉛直方向に輸送されるメカニズムを、野外観測と数値シミュレーションの両面から明らかにすることにある。長野県の伊那谷はわが国ではもっとの深い谷である。平成5年度にはこの谷のなかで晴天日においてゾンデによる気温と湿度の鉛直分布の観測データを解析し、伊那谷のように深い谷の中央部では、地面からの顕熱が乱流によて伝わる混合層と局地循環により熱が伝搬される層(準混合層と命名)が明確に分離できることがわかった。平成6年度はこの層を乱流のパラメタリゼーションを含む2次元の数値モデルによって再現し、準混合層の形成には山の高さが平地上の混合層高度を上回っていることが必要条件であることが明確になった。また起伏による熱的局地循環の線型解析解をもとめ、局地循環の強度と地形の水平規模の関係を解析的に明らかにすることができた。この結果、斜面上昇風は地形の水平規模が100km程度のときに最も強調されることが分かった。また水平規模が小さくなるほど、谷の中野温位分布が水平方向に一様になる傾向が強まることが示された。この性質を利用すると標高差が1000m以上あり水平距離が概ね20km以内の2点で気圧の日変化を計測すると複雑地形上の広域平均の顕熱フラックスが算定できる。伊那谷のデータで2台の気圧計による下層大気の加熱率とゾンデデータを比較し、良好な結果を得た。
現代中国における保育ネットワーク形成に関する研究-建国期・幼保一元化を焦点に-

【研究の概要】本年度は、以下の諸項目についての研究調査を行なった。I.幼保一元化の概念的検討(日本と中国)II.旧解放区における保育ネットワークの形成過程の検討III.建国初期における保育ネットワーク形成の史的検討【資料調査】主にIIIについて進め、国内にある『人民日報(晋察冀豫版』、『人民教育』、『中国婦女』などの定期刊行物を中心に、当時の保育政策、婦人運動の動向、各地での幼児教育と保育の実践に関する資料を収集整理し、年表を作成した。【研究成果の公開】以上のIIIIに関しては、所属学会で次の研究発表を行なった。(1)「現代中国保育制度成立史への一試論-旧解放区から建国初期へ-」(教育史学会第38回大会1994.10)(2)「中国“学前教育"をめぐる新動向と課題」(アジア教育史学会定例研究発表会1995.3)【得られた知見と今後の課題】現代中国における保育ネットワーク形成の原型は、中国旧解放区にあり、それが婦人幹部を中心に、内戦期に新解放区(新解放区)にまで広がり、建国後に内務部・教育部・衛生部の連携による保育制度がほぼ確立する。当初、婦女連合会が保育ネットワーク形成に果した役割にも着目するつもりであったが、本年度は先方の都合で本格的な資料入手上の困難があり、今後の課題として残された。
シリコンナノ粒子太陽電池の粒径制御による3次元周期配列構造の構築と高セル性能化

今年度は、前年度の課題であったp型ボロンまたはn型リンをドープしたシリコンナノ粒子の生成工程において混在していた残留不純物材料の除去方法について検討した。本研究では、超遠心機による分級条件を最適化することでp型またはn型シリコンナノ粒子のみを抽出させた。次いで、p型またはn型シリコンナノ粒子を配列させるための下地シリコン基板のテンプレートとしてピラミッド構造、逆ピラミッド構造、ナノワイヤアレイ構造を作製した。ピラミッド構造は、シリコン基板を水酸化カリウム/エッチング剤混合溶媒に浸漬させることで作製した。逆ピラミッド構造は、フォトリソグラフィ技術により周期的にパターン化されたレジストマスクをシリコン基板上に形成し、その基板をエッチング剤に浸漬させることでパターン内に逆ピラミッド構造を形成した。ナノワイヤアレイ構造は、シリコン基板をフッ化水素酸/硝酸銀/純水混合溶媒とフッ化水素酸/過酸化水素/純水混合溶媒に浸漬させることで作製した。これらのテンプレート基板に対して、今年度はピラミッド構造を有するシリコン基板を用い、そのピラミッド構造上に粒径制御したp型またはn型シリコンナノ粒子(前年度確立した粒径制御技術を用いてp型ナノ粒子では4.0 nmの平均粒径、n型ナノ粒子では3.8 nmの平均粒径を使用)を3次元的に配列させた。ナノ粒子の配列状態を分析したところ、ピラミッド表面上にナノ粒子の3次元周期配列構造を形成させることができた。今年度の目標であったp型またはn型シリコンナノ粒子のみを抽出する方法を構築することができた。また、本研究で使用する下地シリコン基板のテンプレートを作製し、ピラミッド構造に対してはナノ粒子の3次元周期配列構造技術を確立することができた。今年度作製した下地シリコン基板のテンプレートである逆ピラミッド構造とナノワイヤアレイ構造に対して粒径制御したp型またはn型シリコンナノ粒子を3次元的に配列させ、ナノ粒子の配列状態を分析する。その結果から、両構造におけるナノ粒子の3次元周期配列制御技術を確立する。次いで、ピラミッド構造、逆ピラミッド構造、ナノワイヤアレイ構造のテンプレート基板を用いた太陽電池を作製し、ナノ粒子の配列状態とセル性能の最適な条件を見出す。また、光電変換層内にキャリア輸送層を導入し、輸送層がセル性能に与える効果を調査することで3次元周期配列構造ならびにキャリア輸送層を導入したシリコンナノ粒子による高効率太陽電池の製造技術を構築する。今年度は、シリコンナノ粒子太陽電池の性能に直接影響するキャリア輸送効率の向上を図るために、不純物ドープしたシリコンナノ粒子の粒径制御技術の確立ならびにそのナノ粒子の基礎物性について調査した。本研究では、ボロンまたはリンの粉末および含有溶剤の形態の異なる不純物材料を使用した。ボロンドープシリコンナノ粒子はシリコン粉末とボロン粉末またはボロン含有溶剤を加熱処理し、その後加熱処理したシリコン粉末をフッ化水素酸/硝酸混合溶媒に入れ、安価かつ簡易な高速攪拌機による化学エッチング処理を行うことで生成した。生成したp型シリコンナノ粒子に対して分級処理し、粒子サイズを分析した結果、ボロン粉末を用いた場合では粒径が約7.3nmであったのに対して、ボロン含有溶剤を用いた場合では約1.2nmまで粒径を縮小させることに成功した。また、このシリコンナノ粒子内のボロンの状態を顕微ラマン分光法により分析したところ、シリコンフォノンピークのFanoブロードニングとボロン原子がシリコン原子と結合しているSi-B局在振動因子の信号が観測され、ボロン原子がシリコンナノ粒子内のシリコン置換位置に位置していることを示唆した。一方、リンドープシリコンナノ粒子は上記化学エッチング処理によりシリコンナノ粒子を生成し、その後シリコンナノ粒子とリン粉末またはリン含有溶剤を加熱処理することで生成した。生成したn型シリコンナノ粒子に対して分級処理し、粒子サイズを分析した結果、リン粉末を用いた場合では最小粒径が約1.1nmであったのに対して、リン含有溶剤を用いた場合では約5.7nmの粒径であることが示唆された。また、このシリコンナノ粒子内のリンの状態をX線光電子分光法により分析したところ、リン原子がシリコン原子と結合しているSi-P信号が観測され、リン原子がシリコンナノ粒子内のシリコン置換位置に位置していることを示唆した。今年度の目標であったボロンまたはリンをドーピングしたシリコンナノ粒子の粒径制御に対して、シングルナノオーダーの粒径制御技術を確立することができた。また、ボロンドープしたp型またはリンドープしたn型シリコンナノ粒子の物性に関する知見も習得することができた。

これらのテンプレート基板に対して、今年度はピラミッド構造を有するシリコン基板を用い、そのピラミッド構造上に粒径制御したp型またはn型シリコンナノ粒子(前年度確立した粒径制御技術を用いてp型ナノ粒子では4.0 nmの平均粒径、n型ナノ粒子では3.8 nmの平均粒径を使用)を3次元的に配列させた。ナノ粒子の配列状態を分析したところ、ピラミッド表面上にナノ粒子の3次元周期配列構造を形成させることができた。今年度の目標であったp型またはn型シリコンナノ粒子のみを抽出する方法を構築することができた。また、本研究で使用する下地シリコン基板のテンプレートを作製し、ピラミッド構造に対してはナノ粒子の3次元周期配列構造技術を確立することができた。今年度の課題として、生成したp型またはn型シリコンナノ粒子の分級処理後において、シリコンナノ粒子以外に不純物材料が一部混在していた。この不純物材料は、太陽電池内のナノ粒子間のキャリア輸送において効率低下を引き起こす原因となる。そのため、次年度ではp型またはn型シリコンナノ粒子の分級処理における残留不純物材料の除去に対して超遠心機による条件選定を再検討し、p型またはn型シリコンナノ粒子のみを抽出する条件を見出す。次いで、シリコンナノ粒子を配列させるための下地シリコン基板のテンプレートを作製し、そのテンプレート上に粒径制御したp型またはn型シリコンナノ粒子を3次元的に配列させ、ナノ粒子の配列状態について分析する。この結果から、シリコン基板上へのp型またはn型シリコンナノ粒子の3次元周期配列制御技術を確立する。今年度作製した下地シリコン基板のテンプレートである逆ピラミッド構造とナノワイヤアレイ構造に対して粒径制御したp型またはn型シリコンナノ粒子を3次元的に配列させ、ナノ粒子の配列状態を分析する。その結果から、両構造におけるナノ粒子の3次元周期配列制御技術を確立する。次いで、ピラミッド構造、逆ピラミッド構造、ナノワイヤアレイ構造のテンプレート基板を用いた太陽電池を作製し、ナノ粒子の配列状態とセル性能の最適な条件を見出す。また、光電変換層内にキャリア輸送層を導入し、輸送層がセル性能に与える効果を調査することで3次元周期配列構造ならびにキャリア輸送層を導入したシリコンナノ粒子による高効率太陽電池の製造技術を構築する。