hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
溶液堆積を用いた磁性ナノ粒子の自己組織化による薄膜形成条件の解明と秩序構造制御

磁性ナノ粒子の薄膜生成と秩序配列構造の制御は電子材料の分野で極めて重要な技術であり,とりわけ磁気記録材料のさらなる大容量化を実現するためには必要不可欠である.しかしながら,従来の薄膜生成技術ではナノサイズの粒子の構造を制御するのは困難である.そこで本研究では薄膜を生成する新しい技術である『磁気溶液堆積法』の基礎の確立を目指す.具体的には溶液中で粒子を沈降させることにより,磁場と溶液の温度をコントロールして,所望の薄膜を得るための方法と条件を,粒子シミュレーションによって明らかにする.方法と条件の着眼点として,1.強力な外部磁場印加による薄膜生成に与える影響,2.大容量化の限界点,3.液体の温度変化の影響,4.秩序配列構造を得るための条件および生成時間の解明があり,当該年度は「1.強力な外部磁場印加による薄膜生成に与える影響」を詳細に解析した.その結果,磁場を強くすると薄膜が形成される条件数が増加するが,ある程度以上の磁場になると条件数が上昇しない限界点が存在することが明らかになった.さらに,当該年度後半は印加磁場は制御しやすい条件であることに着目し,印加磁場を状況に応じて自動制御させるアルゴリズムを追加することで連続的にコントロールさせて生成のAI化も目指した.その結果,状況に応じて最適な磁場の値に収束するようになり,エネルギー負荷の少ない生成方法への展望が広がった.しかしながら,薄膜が形成される条件数の飛躍的な増加は確認できなかった.本研究課題は4か年計画であり,初年度の課題「1.強力な外部磁場印加による薄膜生成に与える影響」に関して,磁場を強くすると薄膜が形成される条件数が増加するが,ある程度以上の強力な磁場になると条件数が上昇しない限界点が存在することを明らかにすることができた.さらに,当該年度の後半は,磁場の制御を効率的に行うための自動制御プログラムの作成にも着手し,状況や条件に応じて磁場の強さが適切な値に制御することが可能になった.今後は,研究実績の概要で示した方法と条件の着眼点のうち,2.大容量化の限界点3.液体の温度変化の影響4.秩序配列構造を得るための条件および生成時間の解明を順次予定通り進める.また,H30年度の磁場の自動制御プログラムの導入した結果から,薄膜形成の条件数をさらに上昇させるためには,多角的な視点から創意工夫が必要であると考えられる.上記の2から4の項目と並行して,新たな方法を考案し,解析を遂行する.磁性ナノ粒子の薄膜生成と秩序配列構造の制御は電子材料の分野で極めて重要な技術であり,とりわけ磁気記録材料のさらなる大容量化を実現するためには必要不可欠である.しかしながら,従来の薄膜生成技術ではナノサイズの粒子の構造を制御するのは困難である.そこで本研究では薄膜を生成する新しい技術である『磁気溶液堆積法』の基礎の確立を目指す.具体的には溶液中で粒子を沈降させることにより,磁場と溶液の温度をコントロールして,所望の薄膜を得るための方法と条件を,粒子シミュレーションによって明らかにする.方法と条件の着眼点として,1.強力な外部磁場印加による薄膜生成に与える影響,2.大容量化の限界点,3.液体の温度変化の影響,4.秩序配列構造を得るための条件および生成時間の解明があり,当該年度は「1.強力な外部磁場印加による薄膜生成に与える影響」を詳細に解析した.その結果,磁場を強くすると薄膜が形成される条件数が増加するが,ある程度以上の磁場になると条件数が上昇しない限界点が存在することが明らかになった.さらに,当該年度後半は印加磁場は制御しやすい条件であることに着目し,印加磁場を状況に応じて自動制御させるアルゴリズムを追加することで連続的にコントロールさせて生成のAI化も目指した.その結果,状況に応じて最適な磁場の値に収束するようになり,エネルギー負荷の少ない生成方法への展望が広がった.しかしながら,薄膜が形成される条件数の飛躍的な増加は確認できなかった.本研究課題は4か年計画であり,初年度の課題「1.強力な外部磁場印加による薄膜生成に与える影響」に関して,磁場を強くすると薄膜が形成される条件数が増加するが,ある程度以上の強力な磁場になると条件数が上昇しない限界点が存在することを明らかにすることができた.さらに,当該年度の後半は,磁場の制御を効率的に行うための自動制御プログラムの作成にも着手し,状況や条件に応じて磁場の強さが適切な値に制御することが可能になった.今後は,研究実績の概要で示した方法と条件の着眼点のうち,2.大容量化の限界点3.液体の温度変化の影響4.秩序配列構造を得るための条件および生成時間の解明を順次予定通り進める.また,H30年度の磁場の自動制御プログラムの導入した結果から,薄膜形成の条件数をさらに上昇させるためには,多角的な視点から創意工夫が必要であると考えられる.上記の2から4の項目と並行して,新たな方法を考案し,解析を遂行する.初年度は本課題研究に従事する人数は代表者1名であったため,単独のワークステーションによる,研究の推進状況を見極めることが非常に重要であり,今後の購入はその結果を慎重に検討した上で進める必要があった.さらに,次年度から本研究に従事することになる人数に応じて,次年度の購入台数を見極めることも重要であったため,後倒しとした.なお、次年度本課題研究に主力として従事する人数は,代表者の他に1名増え,計2名となった.
新規ナノプローブ計測法によるカーボンナノチューブの電気・力学物性評価

カーボンナノチューブ(CNT)デバイスにおける動作機構解析のためには、動作状態にあるCNTの電気・機械特性評価が本質的に重要となる。本研究では、動作状態にあるCNTデバイスの局所領域における特性解析に向けて、AFMをベースとする新規高分解能ナノプローブ電気計測法の開発を行い、欠陥評価に有効な各点ストロボ走査型ゲート顕微鏡や周辺電荷の影響を受けない電位測定を可能とする高周波静電気力顕微鏡を開発した。本研究課題では、周波数変調検出方式の原子間力顕微鏡(FM-AFM)法など先進ダイナミックモードナノプローブ法に基づく、新規高分解能ナノプローブ電気・力学計測法を開発し、動作状態にあるCNTの電気・力学特性の解析評価技術を確立することを目的としている。上記目的を達成するために、以下の3つの研究テーマに沿って研究を推進した。(1)FM-AFMなど先進ダイナミックモードナノプローブ法に基づく高分解能ナノプローブ電気物性計測、(2)ナノチューブの電気-力学応答計測、(3)動的な物性評価のための高分解能マルチプローブAFMの開発。本研究では先ず、2つの電極(ギャップ長300nm以下)にCNTを接続したデバイスを作製し、新規に開発した各点AFMポテンショメトリー(Point-by-point AFMP)を用いて、電極間にバイアス電圧を加えた状態でのCNTの表面電位を測定した。本研究で開発したAFMPは、各測定点ごとに、タッピングモードでの試料形状測定とコンタクトモードでの試料表面電位の測定を行ない、非破壊での試料電位測定が可能であるという特徴を有している。この方法によって、CNT上の局所電位を高精度に測定することに成功し、CNTの電気伝導を定量的に議論することが可能となった。次に、点接触(Point-contact)AFM(PC-AFM)を用いて、CNTの電気-力学応答計測を行った。開発したPC-AFMは、先のAFMPと類似の方法であるが、異なる点は、探針を試料に接触させた時の接触応力を増加させながら、固定バイアス電圧を加えた状態のCNTの電流変化を測定する点である。PC-AFM測定の結果、ある値以上の力がCNTに加わると急激にCNTが変形するとともに、大きくコンダクタンスが変化することが明らかになった。さらに、異なる領域の像を同時に取得できるマルチプローブAFM(MP-AFM)の開発を行った。開発したMP-AFMは、2プローブ同時FM-AFM観察が可能で、探針間隔300nmでの安定した同時イメージングに成功した。また、一方のプローブを試料に接触させて電圧を加え、他方のプローブでケルビンプローブ原子間力顕微鏡(FM-KFM)測定が可能なこと示した。これによって、電気的に絶縁した孤立CNTに対しても各種電気測定が可能であることが示された。ナノプローブ計測手法においては、高分解能測定に適した試料を作製することが、測定系の高感度化と同様に本質的に重要となる。本年度は、密度勾配遠心分離法により、界面活性剤でミセル化したSWNTから孤立SWNTを分離・抽出した溶液を用いて誘電泳動することで、2つの電極間(ギャップ長300nm)への1本少数の孤立SWNTの配置に成功した。さらに、誘電泳動後のトップコンタクト電極作製により、従来、誘電泳動デバイスにおいて生じる高接触抵抗の問題の解決に成功した。この誘電泳動を用いた孤立SWNTデバイス作製プロセスにより、SWNT単体としての電気特性評価が可能となった。一方、KFMにおける空間分解能低下の主な原因となっている静電的背景力を評価するため、自在にプログラム可能なFPGAベースの汎用コントローラにより、3次元フォースマップシステムを構築した。これにより、試料上空の任意の空間点において探針に働く静電的相互作用力の試料バイアス依存性測定を行って、背景力に対応した長距離力成分の検出が可能になる。また、S/N解析によりKFMの高分解能化について検討した。次に、局所的な外場効果を計測するため、これまでに開発した各点AFMポテンショメトリーを発展させ、新規手法の各点走査ゲート顕微鏡を開発した。この手法でSWNTチャネル部の単一欠陥の検出に成功し、これまでよりも高感度な局所的なゲート応答計測が可能となった。さらに、異なる領域に2本以上のプローブをアクセスできるマルチプローブAFM(MP-AFM)の開発を行った。測定モデル系として、CNTのように1次元伝導体として動作するポリジアセチレン結晶を用い、2本のプローブうちの片方を試料上の1点に接触させて電圧を加え、他方のプローブでKFM測定を行った結果、ジアセチレン鎖に沿って高い電位分布を示す、異方的な電位コントラストを得た。また、ペンタセン薄膜などの有機分子薄膜に対して、2つのプローブを可動電極として用いることで、局所的な電気特性を評価することに成功し、ナノスケール電気計測におけるMP-AFMの有効性の高さを示す結果を得た。CNTデバイスの局所電子状態を評価するために、AFMと走査トンネル顕微鏡(STM)とを組み合わせた測定系を開発した。

新規設計した低容量型カンチレバーホルダーにI-Vコンバータを組み込み、配線等の寄生容量の影響を抑えることで、AFM測定用のカンチレバーにより、低電流STM測定が可能なことを確認した。また、AFM/STM評価用試料として、カイラリティ制御されたCNTチャネルをもつデバイス試料を作製した。密度勾配遠心分離法により(6,5)SWNTを多く含む溶液を抽出し、誘電泳動法によって対向電極間(ギャップ長300nm)に1本少数の半導体SWNTのみを高確率に配置することに成功した。一方、各点でバイアスを掃引し、任意のタイミングでゲート応答電流像を再構成するストロボ各点走査ゲート顕微鏡を開発し、連続的にゲートバイアスを変化させた時の局所ゲート応答を、CNTの欠陥および電極端に存在するショットキー障壁において測定した。この手法は、通常の走査トンネル分光(STS)では行えない絶縁体基板上のSTS測定にも適用できる。さらに、KFMの空間分解能向上を目的に、昨年度に構築した3次元フォースマップ制御系により、試料上空の任意の空間点において探針に働く静電的相互作用力の試料バイアス依存性測定から静電的背景力を評価した。他グループとの共同研究の一環として、各種AFM評価だけでなく、透過電子顕微鏡構造解析や光学的評価など多角的評価を可能とする、同一のCNT試料を作製するために、対向電極の中央部に開口部を有するシリコンチップを試作した。一方、異なる領域に2本以上のAFMプローブをCNTにアクセスできるマルチプローブAFM (MP-AFM)の装置開発も行っているが、本年度は垂直入射光てこ方式の装置を新規に開発し、真空中での2プローブ電気測定が可能なことを確認した。絶縁基板上のカーボンナノチューブ(CNT)の表面電位計測においては、絶縁基板上にしばしば存在する表面電荷や束縛電荷が大きな背景静電気力の起源となるため、結果的に絶縁基板上の表面電位測定の精度・分解能を著しく低下させる。この静電気的な背景力の影響を低減することを目的として、これまでに、試料近傍のポテンシャル空間分布をマッピングすることが可能な、周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)に基づく「3次元バイアスフォースマッピング法」を開発し、実際に、CNTチャネル近傍のポテンシャル空間分布を測定した。測定された空間ポテンシャル分布は、AFM探針にはたらく背景力の影響を含んでいる。本年度は、上記手法による測定の結果と理論的な解析を対比することで、背景力を計算的に除去する、背景力補償のための表面電位計測解析法を開発した。これによって、背景静電気力の影響は大幅に低減し、表面電位測定の定量性を向上することが可能となった。実際にモデル試料系を用いて、CNTチャネル上の表面電位が正しく補正されることを確認した。一方、同一のCNTデバイス試料に対して、FM-AFMをベースとする電気物性評価、高分解能透過電子顕微鏡(HR-TEM)による原子レベル構造評価、PL測定などの多角的評価が可能になれば、デバイス開発に向けて多くの知見が得られるが、現状では、評価法に応じて要求される試料の仕様は大きく異なるため、同一の試料を測定することはできない。
組織的小売業者の形成する流通システムの地理学的研究

本研究は,日常消費社会において低価格志向の消費者に商品を供給することにより急成長を遂げてきた,組織的小売業者が形成する流通システムの空間特性を明らかにすることを目的として,上記の業態が企業の創業からどのような空間的パターンで店舗網を拡大してきたのか,店舗網を拡大させる上で,企業内外の情報・物流システムをどのように空間的に構築しているのかを解明した。一方で,事例地域を選定して組織的小売業者の展開と地方市場における商業集積の変容を明らかにした。本研究は,日常消費社会において低価格志向の消費者に商品を供給することにより急成長を遂げてきた,組織的小売業者が形成する流通システムの空間物性を明らかにすることを目的とする。本年度は事例調査を行う企業を選定するための基礎調査として,東京証券取引所一部上場企業の中で,とくに価格訴求型の業態,具体的には,ホームセンターや衣料品チェーン,ドラッグストア,家電量販店,100円ショップなど郊外の幹線道路沿いにいわゆるロードサイド型の商業集積を形成してきた企業について,創業から現在に至るまでの店舗拡大過程に関するデータを作成した。その結果,売上高上位企業では全国に店舗網を拡大する段階において,自社物流システムの下での拡大方針の他に,ローカルチェーンの提携・買収を進める場合と,店舗網が重複しないリージョナルチェーン同士が資本提携することにより,スケールメリットを獲得する方策が採用されることを明らかにすることができた。また,これら調達システムそのものの効率化を生命線とする小売業態の成長は,直接顧客を収奪する他の小売業態だけでなく,商品流通の川上に位置する卸売業者や製造業者など産業全般にも多大な影響を与えることを推察できた。今日の日本の成熟消費社会において,消費の二極化が進展していることが指摘されているが,それが組織的小売業者の形成する流通システムの空間特性にどのような影響を与えているのかについて考察するために,日本地理学会において流通・消費の研究グループを立ち上げ,同様の関心を有する研究者と意見交換を行った。本研究は,日常消費社会において低価格志向の消費者に商品を供給することにより急成長を遂げてきた,組織的小売業者が形成する流通システムの空間特性を明らかにすることを目的とする。本年度は,組織的小売業者の発達により形成された郊外型の商業集積の状況を明らかにするための予備調査を実施して,企業間の激しい競合により,とくに地方市場では積極的な商業開発の結果,新たな商業集積が形成されたことが明らかとなった。具体的な調査地域として,群馬,栃木,茨城県を中心とする北関東地方を選定し,同地域に立地する商業施設の集積過程に関するデータベースの構築を行った。組織的小売業者の成長に重要な影響を与える企業の物流システム構築について,サード・パーティー・ロジスティックス(3PL)による輸送の実態を把握するため,自動車部品の物流システムに関して事例企業を選定し調査を実施した。今日の日本の成熟消費社会において,消費の二極化が進展していることが指摘されているが,それが組織的小売業者の形成する流通システムの空間特性にどのような影響を与えているのかについて考察するために,日本地理学会の流通・消費の研究グループにおいて,同様の関心を有する研究者と意見交換を行い,平成21年度の日本地理学会春季学術大会において,シンポジウム『進化する流通空間-ネットワーク化,国際化,安心・安全の構築-』の開催を企画した。本年度は,組織的小売業者の成長に重要な影響を与える企業の物流システム構築について,サード・パーティー・ロジスティックス(3PL)による輸送の実態調査をもとに,自動車部品の物流システムに関する研究成果をJournal of Transport Geography誌に投稿し掲載された。組織的小売業者の成長に物流システムの構築が重要なファクターとなっていることを明らかにする一方で,チェーンストアの多店舗化により大きな影響を受けている地方都市の商業構造について,長野県須坂市において実態調査を実施し,郊外型商業集積は,一つの都市のレベルを超えてその影響を拡大する一方で,旧来の中心市街地は商業機能よりも住宅機能や観光機能の占める役割が増加していることを明示した。当該テーマに関わる先行研究の動向を,「人文地理」60-3学界展望,および経済地理学会編『経済地理学の成果と課題第VII集』「商業論」(編集・印刷中)に整理・展望した。また,本研究で対象とした日本における流通システムの空間特性について,中華人民共和国武漢理工大学において,「日本における商業・流通業の空間構造」のテーマで講演会を実施するとともに,武漢理工大学経済学院の教員と,武漢市における外国資本の流入とその立地展開について意見交換を行った。
臨床応用実現のための低侵襲歯槽骨再生療法の確立

骨形成因子( Bone Morphogenetic Protein:以下BMP)は強力な骨誘導能を有するものの、有効に臨床応用されていないのが現状である。そこで、われわれはBMP-2/7を遺伝子の状態で歯周組織へ導入し、BMP-2/7ヘテロダイマーによる歯周組織における歯槽骨再生を促す。さらに、RANKL結合ペプチドとの併用により、形成歯槽骨の制御を目指す。これらの歯槽骨再生法における安全性確立のために遺伝子導入から歯槽骨再生過程の細胞動態を明らかにする。以上により、臨床応用の実現可能な低侵襲性新規歯槽骨再生治療法の開発を行う。
膵癌細胞に発現したCRH系ペプチドは癌の進行と情動に介在するか

膵癌手術後の患者を対象とした前向きコホート研究を実施する。調査では、術後病理組織を用いたCorticotropin-Releasing Hormone (CRH)系ペプチドの癌細胞における発現の評価、および経時的なQuality of life (QOL)や情動等を含むストレス評価、ストレス関連バイオマーカーの評価、疾患の進行状態の把握を行う。統計解析ををもとに、膵癌におけるCRH系分子の癌への関与可能性にを明らかにする。
色彩情報処理より見た大脳半球の機能分化

新たに製作したパーソナルコンピュータ使用の色弁別反応時間測定装置を用い,視野の各象限に呈示した色を認知する時間を測定,データ処理し,色認知の特性ならびに左右半球の優劣を検討した。色の呈示は,黒板の中心に固視および予告用発光ダイオードを装着した。実験は,健康成人,視力良好な右利き10名を対象とし,両眼解放下で行った。反応時間の測定法は,被験者が指定された色を認知したらただちに手元の押しボタンを押す方法によった。コントロールとして,色を指定しないで得られた単純反応時間を用いた。いずれも右手で反応する場合と左手で反応する場合の両方行った。左または右の視野,左または右の手の組み合わせによる反応時間の差異は,コントロールではほとんど認めなかった。しかし,色を認知し弁別するというtaskを課すと,反応時間は最も早かった左視野-左手の組み合わせでも,コントロールよりおよそ70msec遅れる上に,コントロールでは認めなかった各組み合わせ間の差異が認められた。上述の事項は,色覚中枢の存在と半球間で側差があることを示すものと理解した。色弁別の場合は左視野-左手の組み合わせが最も早く,右視野-右手の組み合わせが最も遅かった。これは色覚中枢が右半球優位である場合の伝達経路のちがいでよく説明された。すなわち,前者は伝達経路が最も短く,後者は左右半球間を情報が2度も横断しなければならず伝達経路が長い。今回の実験成績は,色覚中枢の右半球優位性を支持するものであった。目的:大脳損傷に起因した色覚異常,とりわけ言語に関与しない大脳性色覚異常の病態研究は,色の認識が一定の大脳領域で行なわれている可能性を示唆する。本研究では,新たに製作したパソコン使用の色弁別反応時間測定装置を用い,視野の各象限に呈示した色発光ダイオ-ドを認知する時間を測定,デ-タ処理することによって色認知の特性ならびに左右半球の優劣を検討する。方法:色の呈示は,黒板の中心に固視および予告用の発光ダイオ-ドを組みこむとともに,各象限の10°,20°,30°に2色発光ダイオ-ドを装着した。測定は,正常人を対象とし片眼を遮閉,被験者が指定された色を認知したら直ちに押しボタンを押す方法によった。眼球運動を考慮し,呈示時間は短い。コントロ-ルとして,色を指定せず点灯したら押すことによって得られた単純反応時間を用いた。以上,いづれも右手と左手の両方行なった。結果:反応時間は,色弁別というtaskを課すと,コントロ-ルに比較し明らかに遅延した。色弁別反応時間は,10°→20°→30°と遅延し,30°では誤認が多かった。右手と左手による相異は,コントロ-ルではほとんど認めないが,色弁別の場合は右手による反応が遅かった。結論:以上のデ-タは,色認知機構の存在と右半球優位性を示唆する。研究の継続:より効率的に実験を遂行するべく,方法を改良した後,さらに上述の結論の妥当性を追及している。目的:視野の各象限に呈示した色発光ダイオ-ドを認知する時間を測定,デ-タ処理することによって色認知の特性ならびに左右半球の優劣を検討する。方法:色の呈示は黒板の中心に固視および予告用の発光ダイオ-ドを組みこむとともに,各象限の10°,20°,30°に2鉄発光ダイオ-ドを装着した。測定は正常人を対象とし,両眼開放で,被検者が指定された色を認知したら直ちに押しボタンを押す方法によった。コントロ-ルとして,色を指定しないで得られた単純反応時間を用いた。いづれも右手と左手の両方行った。

結果:予備実験にて色弁別は30°で誤認が多かったので,本実験では外し,10°と20°のみとした。10名(平均年齢28歳)の成績の一端を示す。単純反応時間(平均),左手ー左視野233.7msec,左手ー右視野234.8,右手ー左視野238.9,右手ー右視野237.8。色弁別反応時間(平均),左手ー左視野301.3,左手ー右視野317.9,右手ー左視野330.4,右手ー右視野352.6。以上より色弁別反応というtaskを課すと,コントロ-ルに比較しかなりの遅延をみることが明らかとなった。また,反応に用いた手と視野の組合せによる相異は,コントロ-ルではほとんど認めないが,色弁別の場合は左手ー左視野の組合せが最も早く,右手ー右視野の組合せが最も遅かった。色認知機構の存在と右半球優位性を示唆する実験成績と考えられた。研究経強:平成2年度末期に色弁別反応時間測定装置が,ハ-ドおよびソフトとも一応出来上がった。早速実験を開始し,平成3年度にはその成果を2,3の全国学会で発表した。デ-タ処理が更に敏速に行えるべくソフトの改良を行っている。
表皮細胞を神経細胞に分化転換させる方法の開発-自己再生を目指して-

皮膚細胞は採取がもっとも容易な体細胞であり、倫理上の問題が無く、また患者本人から採取可能である。我々はNotch遺伝子を用いた骨髄間質細胞からの神経分化やVHL遺伝子による神経幹細胞からの神経誘導を行ってきたが、今回新たに別種の細胞である皮膚細胞に着目し、選択的に神経細胞に分化転換する技術開発を試みた.皮膚細胞は神経組織と同じく外胚様由来であるために、神経系細胞への文化転換が期待できると考えたからである。ラットおよびヒトのメラノサイト(いずれもBiotWhittakerより購入)、またラット胎児の表皮細胞を培養した。これらの細胞に、以下の二つの方法を試みた。1)アデノウイルスに組み込んだVHL遺伝子(von Hippel Lindau (VHL)腫瘍抑制遺伝子)をこれらの細胞に導入し、cAMPの上昇作用をもたらすForskolin, basic FGFの因子を組み合わせて同時投与を行った.これらの結果、2)の方法では皮膚細胞の形態的な変化は認められなかった。しかし1)によってメラノサイトからは突起伸長などの神経様の形態変化が見られた。また神経マーカーであるMAP2, neurofilamentの発現が認められた。しかしbetaa 3-tubulinやNeuNの発現は検出できなかった。Brd-U取り込み実験ではpost-mitotic neuronである確証は取れなかった。皮膚細胞は高度に分化し、生体において特定の機能を果たしている細胞である。この細胞を機能的な神経細胞に分化転換させるには、エピジェネチックな制御を含めたアプローチが必要であると推察される。表皮細胞は、採取が最も容易な体細胞であり、倫理上の問題が無い、また患者本入から採取可能であるので臨床の移植応用において免疫拒絶反応が無いなどの利点を備える.本研究においては表皮細胞から神経細胞を分化させるメカニズムを解明することによって、分化誘導方法を確立する。分化させた細胞を主に脊髄損傷モデルに移植し、自己再生を図るごとを目的とする.・神経系と根源を共にする表皮系細胞を用いる。表皮細胞にも多くの種類があるが、特に神経系に近いとされるメラノサイト、及び表皮細胞(新生児表皮角化細胞、成人表皮角化細胞)を培養し、実験に用いた。・また形態変化をおこしたこれらのメラノサイトは誘導前の細胞に比べ、neurofilament, beta 3-tubulin等の神経特有のマーカーを免疫染色において発現することが分かった。・表皮角化細胞細胞にはNotchをlipofectionによって導入し、G418で選択した後にbasic FGF等の因子を投与することによって、一部突起を形成し神経様の形態を示す細胞が認められた。次年度においてはこれらの細胞の特性を評価し、モデル動物への移植を試みる。
光を用いた高精細3次元イメージングの実世界応用に向けた展開

本研究では、光を用いて得られる陰影画像からの高精細3次元イメージング技術を高度化・体系化し基盤技術として確立することを目的としていた.これまでに課題であった対象シーンに関する制約やセットアップが限定的であるという問題を包括的に緩和させ、様々な実環境で有効な高精細3次元イメージング技術を開発ことが主眼であった.3年間の研究期間の間に、照度差ステレオにおいて光源の輝度やカメラの露光時間が未知であってもユニークな形状が推定可能であることを示し、Semi-calibrated Photometric Stereoと名付けた新たな手法を提案することができた.これ以前には、照度差ステレオ法を利用するためには光の量(光源輝度)が既知である必要があると考えられていたが、それが必要ではないということがわかった。これにより、光源輝度のキャリブレーションという手間を簡略化することが可能となり、高精細3次元イメージング技術がより産業応用に近づいた.更に、深層学習に基づく照度差ステレオ法を開発し、複雑な環境下でも高精度な推定ができることを示した.これまでは機械学習とは無縁であった物理ベースのコンピュータビジョン分野でも機械学習が有効に働くケースがあることが分かり、さらなる深化が期待できる.この深層学習に基づく照度差ステレオ法は、先駆的な研究であり発表後に世界中のグループによりその改善手法が提案されている.以上の通り、本研究の目的であった「実環境で有効な高精細3次元イメージング技術」を大きく進めることができた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度では,本研究題目の中心的課題の一つある「実環境において有効な高精細3次元イメージング技術の開発」のために,実環境において有効な照度差ステレオ法の定式化及び予備実験を行った.一つは入射光強度が未知でありかつ空間的に可変である場合における照度差ステレオの定式化と解法の設計,またもう一つにはノルム最小化による最適化問題の一般解法の設計を行い,それぞれ文献[1], [2]として対外発表することができた.このうち[2]に関しては,本研究題目の目的の一つである「アルゴリズム・ソフトウェア実装の拡充」に資するものであると同時に,本研究題目の進行において多くの場面で有効なツールとなるものである.さらに,もう一つの中心的課題である,「科学と産業を意識した3次元イメージングの展開」に関して,マイクロンスケール3次元イメージングデバイスの設計に着手するとともに,天体スケール3次元イメージングのためのデータ収集を進行中である.当初の計画に照らして,おおむね順調に進展している.予定していた「一般的な光源下における3次元形状推定問題」の定式化と予備実験が完了し,前述の文献[1]として対外発表をすることができた.またマイクロンスケール3次元イメージングデバイスの設計と試作をスタートさせ,反射型顕微鏡にコントロール可能なリング型LED光源を設置し,撮影ができる状態となった.さらに,惑星スケールの3次元イメージングのための画像データ収集も順調に進展している.これに加えて,陰影からの形状復元においてよく理解されていなかったノルム制約についての検討を進め,一般的なノルム制約が非凸ではあるがこの凸近似問題も元の問題をよく近似することの知見を得た.この結果は別の論文として準備中である.当初の予定通り順調に進展している.本研究では、光を用いて得られる陰影画像からの高精細3次元イメージング技術を高度化・体系化し基盤技術として確立することを目的としていた.これまでに課題であった対象シーンに関する制約やセットアップが限定的であるという問題を包括的に緩和させ、様々な実環境で有効な高精細3次元イメージング技術を開発ことが主眼であった.3年間の研究期間の間に、照度差ステレオにおいて光源の輝度やカメラの露光時間が未知であってもユニークな形状が推定可能であることを示し、Semi-calibrated Photometric Stereoと名付けた新たな手法を提案することができた.これ以前には、照度差ステレオ法を利用するためには光の量(光源輝度)が既知である必要があると考えられていたが、それが必要ではないということがわかった。これにより、光源輝度のキャリブレーションという手間を簡略化することが可能となり、高精細3次元イメージング技術がより産業応用に近づいた.更に、深層学習に基づく照度差ステレオ法を開発し、複雑な環境下でも高精度な推定ができることを示した.これまでは機械学習とは無縁であった物理ベースのコンピュータビジョン分野でも機械学習が有効に働くケースがあることが分かり、さらなる深化が期待できる.この深層学習に基づく照度差ステレオ法は、先駆的な研究であり発表後に世界中のグループによりその改善手法が提案されている.以上の通り、本研究の目的であった「実環境で有効な高精細3次元イメージング技術」を大きく進めることができた.研究計画はおおむね順調に進展しており,今後の研究計画に大きな変更はない.平成29年度には予定通り,開発した新たな3次元形状推定アルゴリズムを実世界データにより評価・検証し,定式化にフィードバックさせることで更なる高度化を目指す.また,マイクロンスケール・天体スケールの3次元形状推定の予備実験・検証を進める.平性30年度には,これまでに開発した全技術を結集して実環境で利用可能な光を用いた3次元イメージングを具現化する.これと同時に,実際に計測したデータを用いて,開発した手法とデバイスの総合的な評価・検証を行い,もし必要であれば適宜修正を行う.さらに研究項目(C)

「3次元イメージングのための最適化アルゴリズム,ソフトウェア実装の拡充」を達成すべく,本研究課題と関連する技術のソフトウェア実装及び広報活動に力を入れ,一般の方々にも利用可能な技術となるようにアウトリーチ活動を行う.平成30年度は最終年度となる.これまでに開発した全技術を集結して,実環境で利用可能な光を用いた3次元イメージングを具現化する.これと同時に,実際に計測したデータを用いて,開発した手法とデバイスの総合的な評価・検証をし,もし必要であれば修正を行う.さらに研究項目(C)「3次元イメージングのための最適化アルゴリズム,ソフトウェア実装の拡充」を達成すべく,本研究課題と関連する技術のソフトウェア実装及び広報活動に力を入れ,一般の方々にも利用可能な技術となるようにアウトリーチ活動を行う.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
CMOSとMEMS／NEMSの融合による超小型・高光度テラヘルツ連続波光源の研究

本研究の目的は,大面積ボトムアップ手法(無電解金ナノめっき)により,従来のトップダウン手法(リソグラフィ)では到達困難な超微細電極ギャップを作製し,光通信波長帯の半導体レーザ励起による低コスト・高光度かつ室温動作のテラヘルツ(0.110THz)光源を実現することである.初年度の研究実施計画は,無電解金めっきによる電極間ギャップ5nm以下,アスペクト比10以上の超微細厚膜電極の作製である.したがって本年度ではナノ電極作製に注力した.また,3次元電磁界シミュレータHFSSを利用して,ナノギャップ電極およびアンテナ素子(ダイポール型,ボウタイ型,およびスパイラル型)をモデル化し,テラヘルツ波に対する応答をシミュレーションした.ナノギャップ電極の作製では,共同研究者の真島豊教授(東京工業大学応用セラミック研究所)と共同研究を行い,真島研究室所有の電子ビーム描画装置と無電解めっきの条件検索から取り組んだ.GaAs基板を使用する前に,まず単結晶シリコン基板上へ所望の電極パターンを作製した.設計パラメータを電極幅,電極間隔,電極先端ギャップに絞り,他の設計値(デバイス全体のサイズ,パッドサイズなど)は先行研究に習った.シリコン基板上において歩留りの高い設計値は,電極間300nm,電極幅50nmであった.電極間ギャップの最小値は約8nmを達成しており,これは目標値により3nmほど足りないものの,先行研究デバイスよりも10分の1以下の電極ギャップであり,さらに,FIB(Focused Ion Beam)加工などによる基板への物理的ダメージがないため,テラヘルツ波発生効率の大幅な増加が期待できる.シリコン基板上でのプロセス検討後は,GaAs基板上での電極作製へ移行した.これまでに,GaAs基板でもシリコン基板と同等の微細電極を実現しており,今後はアンテナパターンとあわせたデバイス作製を行う.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
先天性無痛無汗症患者の歯髄感覚と歯髄神経支配との関連

歯の感覚を歯髄電気診(EPT)により測定したところ、先天性無痛無汗症(HSAN-IV型)では、pre-pain(pp)感覚が無いが、先天性無痛症(HSAN-V型)では、健常者と同じようにpp感覚があった。患者の智歯等の抜去歯の歯髄神経組織を免疫染色法等にて観察した。IV型では陽性に染まる有髄神経線維および無髄神経線維はほとんど観察されなかった。V型では多く観察されたが、健常者よりは少ない。先天性無痛無汗症(IV型)の歯が電気診に感じないことの理由は、この神経線維の減少が理由と思われる。平成22年度に研究代表者の三輪は無痛無汗症の会の患者(HSAN IV型およびV型)のうち知能の発達遅滞のない方に同意を得てEPT(歯髄電気診)にて歯髄の感覚検査を行った。これまでのpre-pain感覚(以下pp)閾値測定データおよび同一者の経年的な測定値(乳歯から永久歯への交換)においてIV型とV型の歯髄感覚の相違を調べたところ、IV型は皮膚等にはC線維やAδ線維が欠如しているため痛覚が無いが、Aβ線維は存在することからppを感ずるであろうという予想に反し,どちらの感覚も無いことが判明した。これに対してC線維とAβ線維があるとされているV型についてはppを感じていた。このことから、ppの誘発はAβ線維由来というこれまでの定説は再考せざるを得ない可能性もある。しかしながら、研究分担者の佐藤は無痛無汗症の患者から提供された抜去乳歯の組織切片を作成し、神経分布を調べたがAβ線維のような太い神経が明瞭に確認できておらず、歯髄は皮膚などの神経分布とは異なる可能性もある。今後、さらに永久歯の歯髄を観察することで、ppの機序を考察する必要がある。また、三輪の担当患者において痛覚が欠如することから重篤な下顎骨髄炎を生じ顎骨手術を施行した症例があったが、この歯の生死診断にEPTによらない透過型光電脈波法(TLP)を応用した症例報告を国際障害者歯科学会と日本小児歯科学会にて発表し、小児歯科学雑誌に投稿することができた。また、無痛無汗症のシンポジウムにおいて患者や他科(小児・整形・眼科・皮膚科など)の専門医に対して講義を行い、情報交換し患者の会やホームページ等を通じて内容を広報し、骨髄炎の早期診断への注意を喚起した。さらに佐藤はラットの下歯槽神経を切断し、無痛無汗症の神経欠如に近い実験モデルにて歯髄組織を観察することで、神経支配の減少が象牙芽細胞に形質転換を誘導し、歯髄に骨様組織を促すことを示唆している。平成23年度に研究代表者三輪は無痛無汗症の患者に同意を得てEPT(歯髄電気診)で歯髄の感覚検査を行った。新たな患者のpre-pain感覚(以下pp)閾値および同一患者者の経年的な測定値においてIV型とV型の歯髄感覚の相違を調べた。IV型の皮膚等にはC線維やAδ線維が欠如しているため痛覚が無いが、Aβ線維は存在することから歯でもppを感ずるであろうという予想に反し、ppも痛覚も無いことが判明した。これに対してC線維とAβ線維があるとされているV型については歯でもppを感じていた。このことから、ppの誘発はAβ線維由来というこれまでの定説は再考せざるを得ない可能性がある。一方、研究分担者の佐藤は無痛無汗症の患者から提供された抜去歯の組織切片を作成し、神経分布を調べた。今回はこれまでの免疫染色法(PGP9.5抗体およびルクソールファスト青染色)に加えて新たにβIII tubulin染色も行ったところ、HSANIV型では陽性線維はほとんど観察されず、あっても僅かであった。HSANV型では細い線維も含めてより多く観察されたが、健常者と比べて非常に少ない。すなわちIV型においても、Aβ線維のような太い神経が明瞭に確認できておらず、歯髄は皮膚などの神経分布とは異なる可能性もある。また、無痛無汗症のシンポジウムにおいて患者や他科(小児・整形・眼科・皮膚科など)の専門医と情報交換し、患者の会やホームページ等を通じて被検歯の提供を呼びかけているが、依然として健全歯を多く得ることはできなかった。2006年に出願した特許「歯髄腔内血液測定方法、装置及び歯髄腔内血液測定用アダプタ」が2012年1月20日に取得できたことにより、M製作所との診断装置開発をさらに進めることができる。抜歯前の歯髄の生死が診断可能となり、組織切片作製の効率も上がる。

また、歯のviabilityすなわち歯髄の神経分布のみならず血流状態や血管分布についての観察も可能となり、無痛無汗症の歯の様態が正確に把握できるようになった。平成24年度(最終年度)は,無痛無汗症患者から提供された抜去歯の組織切片をこれまでのPGP9.5抗体に対する免疫組織化学染色,髄鞘の染まるルクソールファスト青染色の他に加えて新たに神経の軸索輸送の免疫染色法であるβIIItubulin染色を施して観察した。4型の生活歯では,健常者の歯髄の神経分布と比べて陽性線維は少なく,確認できても僅かであるという結果であった。中には免疫染色に染まらない陰性線維もあるが,これは染色感度の低下なのか軸索輸送機能の低下なのかについては不明であるが、もし歯髄神経にAβ線維が多く観察されているのにもかかわらずpre-pain(PP)を感じないのは, PPの発生機序がAβ線維ではなくC線維という仮説が成り立つ。しかし,今回PPを全く感じないHSAN 4型の歯髄の組織観察において、健常者と比べてすべての神経線維そのものが非常に少なく,PPを感じる5型ではAβ線維が多く観察されたことは,やはりPPは太い有髄線維由来の感覚である可能性も否定できない。このことは、4型の患者はC線維が欠如するために痛みがないばかりか、軸索反射が生じないことにより損傷治癒が非常に遅いという臨床所見と一致する。また, 4型の歯の生死診断は感覚を指標とした歯髄電気診(EPT)は無効であるが,血流を指標とした透過型光電脈波法(TLP)は有効であり,治療歯の予後や骨髄炎等の診断に適用できること,また、4型と5型の鑑別診断として,歯髄電気診(EPT)によるPPの有無(4型では14/15無し, 5型では5/5有り)を判定することが有用であることが二次的な成果と言える。当初の研究計画書にも記載したが、患者さんの健全歯が手に入らなければ、本疾患の歯髄の神経分布を明確に結論づけることができない。患者数が少ないので、得られる歯が少ないのは当然であるが、やっと手に入った抜去歯も、時間をかけて組織標本にして始めて失活していると分かるケースが多く、標本作製に時間を浪費してしまうことも多い。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年が最終年度であり、時間を節約するためには、観察歯の抜去前に生活歯か否かを診断しておき、健全歯のみを標本化する必要がある。IV型ではpre-painも痛覚もないため、抜歯前のEPT(歯髄電気診)が無効であり、研究代表者が開発したTLP(透過型光電脈波測定装置、2012年1月20日特許取得)で測定することにより客観的に歯の生死を診断できたケースもある。最終的に、解剖学的手法で歯髄の神経分布が明確に結論づけられない場合は、生理的手法、すなわち歯の刺激で開口反射(咬筋抑制)があれば速い潜時の神経(Aβ線維)の存在の証明、エピネフリン含有局所麻酔剤注射で、歯髄血流が減少すれば血管収縮に関与するC線維の存在の証明が得られる実験計画なども検討していき対応策とする。
観光地域における交通施設整備が環境と地域振興に及ぼす影響の分析

近年の観光需要の増加に伴い,観光地域では環境破壊や交通渋滞といった数々の問題が生じ,それらが観光行動の制約となり,観光地の魅力自体を低下させる大きな要因の一つとなっている.これらの問題を解決し,快適な観光行動を保障するためには,人の観光行動規範に基づく観光交通需要の予測手法,および観光交通施設の整備手法,および流入制御や経路誘導などの交通需要管理手法の開発が早急に望まれている.また,観光開発が自然資源や地域振興に与える影響分析の方法論の開発も必要である.本研究では,(1)人の観光周遊行動を,ランダム効用理論による観光目的地選択モデルとDurationモデルを適用した目的地での滞在時間モデルとを組み合わせることによって,時-空間的な観光目的地の連続的選択行動としてモデル化した.このモデルによって,観光系幹線道路網の整備による観光周遊パターンや滞在時間の変化などの観光需要の予測,および整備効果の計測を可能とした.(2)観光地における観光活動の適正水準を表すいくつかの観光容量の定義を提案し,その値の推計方法として,変動需要型確率均衡配分モデルによる配分シミュレーション法を提案した.実際に阿蘇地域を対象として観光容量の推計計算を行い,提案した推計方法の妥当性の検証と観光容量の定義のあり方についての考察を行った.(3)諸外国,主としてアメリカにおける観光開発の影響評価手法,および天然資源に及ぼす影響を最小限に抑えるための観光開発手法についての資料収集調査を行った.今後は,(1)と(2)のモデルを結合して,観光関連交通施設整備や観光交通需要管理施策に対する交通需要予測,及び整備効果の計測を行い,実用化を図ることが課題となる.近年,週休二日制の定着から来る余暇時間の増大や所得水準の向上に伴うライフスタイルの変化,マスメディアによる観光情報サービスの充実などによって観光需要は増加している.さらに,一世帯当たりの自動車保有台数が1.58台という今日の車社会においては自家用車の持つ機動性,快適性,便利性などの理由により観光交通の約4割を自家用車によるものが占めている.しかし,自家用車による観光の増加は,騒音,排気ガス,振動などによる地域の生活環境の悪化や,スカイラインやスーパー林道などの幹線道路整備による自然破壊や景観破壊といった問題を引き起こしている.また,休日の観光地には過剰に車両が流入し,観光地周辺では著しい渋滞が生じている.これらが観光行動の制約になり,観光地の魅力自体を低下させる大きな要因の一つとなっている.これらの問題を解決し,快適な観光行動を保障するために,その観光地が許容できる観光客数の入れ込み数制限や自動車の流入規制などの各種の交通需要管理が必要になると考えられる.本研究では,観光地の観光活動の適正水準を表す合理的と考えられるいくつかの観光容量の定義と,その値を推計する方法を提案することを目的とした.その中で,適切な観光活動水準と環境容量水準を制約とする観光容量の定義とその推計法を開発した.さらに,全国観光交通実態調査データを用いて阿蘇地域を対象とした観光容量の推計計算を行い,提案した定義の妥当性と本推計方法の適用可能性の検討を行った.近年の観光需要の増加に伴い,観光地域では環境破壊や交通渋滞といった数々の問題が生じ,それらが観光行動の制約となり,観光地の魅力自体を低下させる大きな要因の一つとなっている.これらの問題を解決し,快適な観光行動を保障するためには,人の観光行動規範に基づく観光交通需要の予測手法,および観光交通施設の整備手法,および流入制御や経路誘導などの交通需要管理手法の開発が早急に望まれている.また,観光開発が自然資源や地域振興に与える影響分析の方法論の開発も必要である.本研究では,(1)人の観光周遊行動を,ランダム効用理論による観光目的地選択モデルとDurationモデルを適用した目的地での滞在時間モデルとを組み合わせることによって,時-空間的な観光目的地の連続的選択行動としてモデル化した.このモデルによって,観光系幹線道路網の整備による観光周遊パターンや滞在時間の変化などの観光需要の予測,および整備効果の計測を可能とした.(2)観光地における観光活動の適正水準を表すいくつかの観光容量の定義を提案し,その値の推計方法として,変動需要型確率均衡配分モデルによる配分シミュレーション法を提案した.実際に阿蘇地域を対象として観光容量の推計計算を行い,提案した推計方法の妥当性の検証と観光容量の定義のあり方についての考察を行った.(3)諸外国,主としてアメリカにおける観光開発の影響評価手法,および天然資源に及ぼす影響を最小限に抑えるための観光開発手法についての資料収集調査を行った.今後は,(1)と(2)のモデルを結合して,観光関連交通施設整備や観光交通需要管理施策に対する交通需要予測,及び整備効果の計測を行い,実用化を図ることが課題となる.
自然災害安全性指標（ＧＮＳ）の開発

自然災害に関する社会の安全性指標・脆弱性指標に関する国際的動向について文献調査を行った。その結果World Risk Index(WRI)に代表される自然および社会的要因の階層化と重み付けによる数量化方法が、広く活用されていることが明らかとなった。本研究ではWRI方式に準じた数量化によるGNSを開発し、公開されている各種のビックデータを活用して県別のGNSの表示を行った。World Risk Indexについて整理をするとともに、本研究で提案するGNSと、指標化方式、指標化に含まれる情報の2つの視点から比較検討を行った。指標化の方式は、重みつけ重層線形化が主流であり、現状では最適なものであること、指標化の含まれる情報についてはGNSが提案している自然条件、地質、地形、降雨について陽な形で含まれている指標は現在使用されていないことが明らかとなった。World Risk Index(WRI)の体系は、自然科学と社会科学の両面から調和のとれた指標化体系と有している。一方でWRIは自然科学的側面としてのIndexとしてHazard Exposureに晒される人口比が採用されているだけに過ぎず、GNSは潜在的自然要因の定量化を目指している視点からは、災害発生の潜在的自然要因の定量的扱いが欠如しているとも受け止められる。すなわち、自然界には自然災害に弱い地形や地質が存在し、日本にはそのような地盤が多い。例えば、沖積地盤(盛土・液状化地盤・軟弱地盤)、付加体地盤(断層帯・変質帯・メランジ)、火山性地盤(火山灰・変質帯)などを指摘することができる。地盤工学、防災工学、複合領域本研究で提案している自然災害安全性指標GNSについて、国連のworldriskindexを中心に広範囲な文献検索と指標化に必要なデータベースの体系化を実施することで、本研究が志向する自然条件の取り扱いを主眼とした指標化の試みは行われていないことが確認でき、現在までの指標の国際比較が完了すると同時に、GNSの独自性を明確にすることができた。指標化の体系は、Worldriskindex等で用いられている重み付けをした複数の線形和で表現するのが、現段階では最適と判断され、次年度では2つの都市を対象に事例分析が可能な段階まで到達した。指標化方式は、重みつけ重層線形化を採用し、わが国における降雨災害履歴と指標化情報が比較的整備されている広島、横浜の2都市において事例研究を行い、指標化の有効性、スケール効果等を検討する。今年度の研究は、初年度としてGNSと他の指標との対比が中心であり、当初予定した実質的な計算入力補助等の作業が発生しなかった。2年目に、広島市および横浜市の事例解析を行うため、前年度の人件費を使用するとともに現地踏査を行いつつ研究者および協力者の研究会を開催する旅費を計上する。
高校化学をより印象深くするための新しい高分子化学教材の探求と開発

本研究の目的は、高校化学で合成高分子化合物の教育・実習に利用できる新しい高分子化学実験教材の探求・開発を行うことである。本研究では、高校化学において利用できる機能性高分子化合物の教材を開発し、高校化学における高分子化学の内容をより印象深いものにすることを目標にしている。具体的な機能性高分子化合物の教材として、「吸水性ポリマー」「温度応答性ゲル」「光硬化性樹脂」を予定している。平成30年度においては、吸水性ポリマーの合成方法の確立と教材化を目指した研究、温度応答性ゲルを着色し教材化を目指した研究、光硬化性樹脂の合成方法と光硬化反応の確立を目指した研究を進めた。吸水性ポリマーに関しては、ポリアクリル酸水溶液に、種々のジグリシジルエーテル化合物を添加し80°Cで2時間反応させることでポリアクリル酸の架橋反応が進行し、ポリアクリル酸ハイドロゲルを生成した。そのハイドロゲルに対し、自然乾燥、乾燥機による乾燥、または赤外線ランプの照射による乾燥を行って吸水性ポリマーを作成した。いずれの方法で作成した吸水性ポリマーも、自重の数百倍の純水を吸水することが分かった。今回確立した合成方法は、教育現場でも容易に実践することができ、吸水性ポリマーの教材化が可能と考えられる。温度応答性ゲルに関しては、本来は無色透明であるポリ-N-イソプロピルアクリルアミドのハイドロゲルを染色する方法を確立し、様々な色の着いた温度応答性ゲルを作成できるようになった。今後はその教材化を進めていく。光硬化性樹脂に関しては、ポリケイ皮酸ビニルの合成方法を確立し、光硬化反応の進行を確認した。ポリケイ皮酸ビニルの光硬化反応の進行度合いは、ポリケイ皮酸ビニルの原料となるポリビニルアルコールのケン化度に依存して変化することを明らかにした。また、ポリビニルアルコールから作られるゲル教材に関する研究成果を論文にまとめ、現在投稿中である。吸水性ポリマーの作成方法は確立した。したがって、化学教材として教育現場で利用する方法を確立する段階に来ている。温度応答性ゲルに関しては、合成方法は確立しており、様々な色に着色することが可能であることが確認された。したがって、化学教材としての利用方法を確立し、実践を行う段階に来ている。光硬化性樹脂に関しては、ポリケイ皮酸ビニル試料の生成と光硬化反応の進行を確認した。今後は、光硬化反応を詳細に調査するとともに、化学教材としての利用方法の確立を目指して行く。吸水性ポリマーの化学教材としての利用方法の確立、温度応答性ゲルの化学教材としての利用方法の確立を推進していく。光硬化性樹脂に関しては、今回採用したものとは異なる合成方法の確立および光硬化反応の詳細な調査を行い、その後、化学教材としての利用方法の確立を進めていく。また、当初の研究対象にあげた3つの機能性高分子化合物以外にも、化学教材として利用可能な対象を見つけ、その調査・研究も推進していくことを考えている。高校化学の高分子化学の単元における機能性高分子化合物の扱いは、その名称と性質を紹介するにとどまり、具体的に利用することができる教材はほぼ無いのが実情である。平成29年度においては、まず、吸水性ポリマーの合成方法の確立を目指した研究を進めた。ポリアクリル酸水溶液を、pH7になるように水酸化ナトリウム水溶液で中和したのち、グリセロールジグリシジルエーテル,またはエチレングリコールジグリシジルエーテル,またはポリエチレングリコールジグリシジルエーテルを添加し80°Cで2時間反応させることでポリアクリル酸の架橋反応が進行し、ポリアクリル酸ハイドロゲルを生成した。そのハイドロゲルを、凍結乾燥法で乾燥させることで吸水性ポリマーを作成した。いずれの架橋剤を用いた場合も、作成した吸水性ポリマーは、自重の数百倍の純水を吸水することが分かった。吸水率は、架橋剤の種類と架橋密度に依存することを明らかにした。吸水性ポリマーの合成方法が確立したので、今後は吸水性ポリマーの教材化を進めていく。また、同年度において、温度応答性ゲルについて、温度変化によるゲル体積の変化を観察しやすくするために、ゲルの染色方法の探索を行った。ポリ-N-イソプロピルアクリルアミドのハイドロゲルの染色には、染料としてオレンジ-IIを用いることが適していることを明らかにした。また、ポリビニルアルコールから作られるゲル教材に関する研究成果を論文にまとめた。吸水性ポリマーの合成方法はほぼ確立している。したがって、吸水率に関するより詳細な調査と、化学教材としての利用方法を確立する段階に来ている。温度応答性ゲルに関しては、合成方法は確立しており、視認性を高めるための染色が可能であることが確認された。したがって、化学教材としての利用方法を確立する段階に来ている。