hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
2-4-1系酸化物超伝導体のハイパーラマン散乱による研究

本研究は、酸化物超伝導体の超伝導出現機構のうちのポーラロンまたはバイポーラロンモデルが、2-1-4系のK_2NiF_4型T構造超伝導体及びNd_2CuO_4で代表されるT′構造超伝導体において主要な機構であるかを決定するために、このモデルが正しいとすれば普遍的現象となるCuO_2伝導面上の酸素の局所歪や対称性低下を実験的に明らかにすることを目的とした。以下に、ラマン散乱及びハイパーラマン散乱によって得られた主要な結果を示す。(i)F置換したNd_2CuO_<4-X>F_Xのラマン散乱:Ce置換超伝導体で現れる対称性禁止の約600cm^<-1>のモード(CuO_2伝導面の酸素がc-軸方向に歪む事に対応)は、F置換系では出現しない。従って、T′構造超伝導体では、CuO_2伝導面上の酸素の歪みは超伝導出現に対して主要な要因とは考えられない。(ii)非銅酸化物超伝導体Sr_2RuO_4ラマン散乱:室温から5Kまでの温度領域で、対称性禁止フォノンは出現しなかったので、RuO_2伝導面上には酸素の局所歪はないと言える。(iii)La_<1.85>Sr_<0.15>CuO_4ラマン散乱:本研究では応力によって双晶を取り除いた結晶について測定し、赤外活性の対称性禁止モードは観測されなかった。また、観測したAgモードの数は斜方晶の群論解析結果と一致した事から、対称心は消失していないことが実験的に明らかにされた。(iv)SrTiO_3のハイパーラマン散乱:低温でキャリヤ-によるスペクトルの-増大が観測されていた。(v)まとめ:T′結晶では、CuO_2伝導面の歪と超伝導性の関連はないといえる。しかし、ホール超伝導体のLSCOでは、正方晶でも斜方晶のフォノンが観測されていること、及びSr_2RuO_4との比較から、LSCOのCuO_2の伝導面上の酸素歪と超伝導性の相関を否定することはできない。そのために、現在Tc近傍で詳細な測定を行っている。
時系列画像の内容検索を可能とする大規模画像データベース管理システムの構築

本研究は,時系列的に発生する非常に膨大な情報量を持つ衛星画像に一次処理,二次処理を施して,統合的に管理し,利用者の様々な要求に応じて,その内容を空間的にも,時間的にも自由に検索できる超大規模オンライン画像ア-カイブデータベースシステム(数十テラバイト)の構築を目的としている。前年度は,ソニー社製高密度テープ装置DIRに対するドライバならびに8mmテープを用いたア-カイバに対するロボテックス制御ドライバをUNIX上で開発し,基本プリミティブの動作確認を終え,また,部分的に実データをダウンロードし,実現の可能性の感触を得た。また,DIR高密度テープ装置のワークステーション接続は当初想定していたよりも容易でなく,オーバーヘッドが大きく,性能向上の為の開発時間が必要であることが明らかになった。本年度は,UNIX上での階層記憶制御を司るファイルシステムの実装を行った.また,新たに導入したディスクアレイを用いて高速転送に追従するファイルアクセス法を開発するとともに,ディスクアレイ用のファイルシステムを構築した。さらに,開発した階層ファイルシステム上に大規模衛星画像データのロード並びにディレクトリ作成を行なった.実データのア-カイバへのロ-ディングとして生データの登録とともに補正処理を施した一次データ,二次データに関しては経度,緯度による空間インデックスを生成し,ディレクトリの生成を行なった。このア-カイバ上にユーザ用のア-カイバ制御用GUIとして雲等の画像内の形状による類似検索処理方式を試作し,本研究で構築した階層ファイルシステム上の大規模データベースシステムが利用者の目的(海洋、植生、気象、雪氷、水文等)に合致した時間的,空間的領域のデータのみを効率良く検索し,変動する地球環境の時系列的解析を可能とする超大規模ア-カイブデータベース管理システムとして極めて有効であることを確認した。本研究は,地球環境変動の学術的研究に非常に有力な手段を提供する気象衛星NOAA画象を対象とし,時系列的に発生する非常に膨大な情報量を持つ衛星画像に一次処理,二次処理を施して,統合的に管理し,利用者の様々な要求に応じて,その内容を空間的にも,時間的にも自由に検索できる超大規模オンライン画像アーカイブシステム(数テラバイト)の構築を目的としている。本年度は,200巻のテープを保持する一基1テラバイトから成る8mmアーカイバに対し,ファイル管理ソフトウェアを設計するとともに一部デバイスドライバを試作し,従来のドライバに対しその高速性を確認した。又,D-Iテープを用いた高速テープアーカイバも同時に導入した。当該デバイスは,商用システムではSCSI接続を用いており,高々1MB/秒程度の性能しか得られなかったのに対し,VMEインタフェースをもち専用のデバイスドライバを作成することにより,約8MB/秒の性能を達成することが出来た。更に高性能インタフェースにより16MB/秒の実験を行う予定にしている。以上の如く本年度は,階層記憶システムの主要要素であるデバイスドライバの作成ならびに専用のファイルシステムのフレームワーク設計を終了した。従来,I/Oインタフェースの低性能性からこの様な大規模記憶系は必ずしも充分な性能が得られていなかったのに対し,I/O動作に対し最適化したシステムソフトウェアを開発することにより大きな性能向上が見込めることが明らかとなった。又,原データではないが,間引きを行なったクイックルック小容量画像データに関してはGopherサーバを立ち上げ広く全世界に公開した。来年度より高度なマイグレーションツールの開発を進める予定である。

前年度は,ソニー社製高密度テープ装置DIRに対するドライバならびに8mmテープを用いたア-カイバに対するロボテックス制御ドライバをUNIX上で開発し,基本プリミティブの動作確認を終え,また,部分的に実データをダウンロードし,実現の可能性の感触を得た。また,DIR高密度デ-プ装置のワークステーション接続は当初想定していたよりも容易でなく,オーバーヘッドが大きく,性能向上の為の開発時間が必要であることが明らかになった。本年度は,UNIX上での階層記憶制御を司るファイルシステムの実装を行った.また,新たに導入したディスクアレイを用いて高速転送に追従するファイルアクセス法を開発するとともに,ディスクアレイ用のファイルシステムを構築した。さらに,開発した階層ファイルシステム上に大規模衛星画像データのロード並びにディレクトリ作成を行なった.実データのア-カイバへのロ-ディングとして生データの登録とともに補正処理を施した一次データ,二次データに関しては経度,緯度による空間インデックスを生成し,ディレクトリの生成を行なった.このア-カイバ上にユーザ用のア-カイバ制御用GUIとして雲等の画像内の形状による類似検索処理方式を試作し,本研究で構築した階層ファイルシステム上の大規模データベースシステムが利用者の目的(海洋,植生,気象,雪氷,水文等)に合致した時間的,空間的領域のデータのみを効率良く検索し,変動する地球環境の時系列的解析を可能とする超大規模ア-カイブデータベース管理システムとして極めて有効であることを確認した.
高エンタルピー衝撃波層からの輻射熱伝達に関するスケール則の確立

大気圏再突入の際に発生する高エンタルピー衝撃波層では、淀み点温度が一万度以上にまで高くなると、物体への輻射熱伝達の影響が大きくなる。本研究では、その輻射熱伝達に対する物体寸法の影響を調べ、流体力学的な見地から決まる衝撃波離脱距離と、高エンタルピー流中のエネルギー緩和の特性長を比較することによって、スケール則を得た。輻射によるエネルギー放出が流体のエネルギー流束に比べて十分小さい場合、衝撃波離脱距離は、輻射の影響を受けないで、流体力学的な関係のみに支配される。粘性を無視すると、衝撃波離脱距離はオイラー方程式を解くことによって得られ、その解は代表長を持たない相似解となる。これに対して、エネルギー緩和の特性長は流れ場の状態量と流速で決まり、物体形状とは相似関係にはならない。上流速度が、10km/s以下の領域では、輻射を支配するエネルギー緩和距離は、衝撃波直後の電子並進温度に支配され、物体寸法とはほぼ独立の関係となる。これに対して、10km/s以上の速度における輻射熱伝達は、固体壁近傍の高電子密度の領域からのものが支配的になるため、物体寸法の増加に伴って増加する。以上の研究成果は、再突入飛行物体の設計指針として役立てることができる。研究初年度である当年度は、(1)アーク放電を用いた高エンタルピー風洞の製作と(2)輻射熱伝達に関するスケール則の理論的検討の2点に重点が置かれた。(1)アークジェットを転用した高エンタルピー風洞が完成し、その作動確認を行った。本装置は、1msec程度の準定常作動方式で、高速電磁弁によって作動流体が供給される。電源としてPFN(Pulse Forming Network)を用い、450Jまでの電気エネルギーが投入可能である。これで、次年度の分光計則の基本的な準備が完了した。(2)熱的・化学的に非平衡な極超音速衝撃波層の流体・輻射場の数値解析を行った。大気圏再突入条件での数値解析を行った結果、空気衝撃波層からの輻射に対して支配的な化学種は、中性原子、原子イオン、N_2N^+_2、いずれも電子衝突励起や制動輻射に関連して電子温度・密度が重要なパラメータであることがわかった。この解析をもとに、輻射熱伝達に関するスケール則を検討した結果、衝撃波層内の輻射が強い領域の大きさが、電子並進運動と重粒子の各自由度との間のエネルギー緩和過程と、電子生成反応の誘起特性長とによって決定されることがわかった。それに付随して、ある条件のもとでは、淀み点での輻射熱伝達が物体寸法にほぼ無関係となることもわかった。以上の実績を踏まえて、来年度は光学計測によるスケール則の確立を目標とした研究を遂行する予定である。
単離リグニンの側鎖立体構造の制御による熱特性の制御

単離リグニンに含まれるエノールエーテル構造の紫外線照射による異性化とリグニンの熱特性の関係を検討した。リグニンモデル化合物による実験では、[Z]型のエノールエーテルが紫外線照射で[E]型に異性化し、異性化にともなう融点の低下が明らかになった。しかし高分子のリグニンでは、エノールエーテル構造の存在は確認できたが、紫外線照射による異性化速度は、低分子モデル化合物に比べて非常に遅いことがわかった。また長時間の紫外線照射では、異性化以外のリグニンの化学構造変化も示唆されたことから、紫外線照射でリグニンを異性化し、熱特性を変化させるには異性化に使用する溶媒の検索などによる異性化効率の改善が必要である。定法に従いβ-O-4型のリグニンモデル化合物(guaiacylglycerol-β-guaiacyl ether, GG)を合成し、アルカリ処理あるいはイオン液体(1-ethyl-3-methylimidazolium acetate)中で加熱処理することで、C6C2(2-methoxy-4-[2-(2-methoxyphenoxy)-vinyl]-phenol)あるいはC6C3(4-[3-hydroxy-1-(2-methoxyphenoxy)-propenyl]-2-methoxy-phenol)エノールエーテルを合成した。両化合物の[E]/[Z]異性体比は、それぞれ45/55と5/95であった。異性体比の偏りが大きかったC6C3エノールエーテルの紫外線(254 nm)照射による構造安定性と光異性化の検討を行った。紫外線照射は溶液状態で行ったが、使用する溶媒の種類により構造安定性あるいは異性化率が異なった。クロロホルム中では短時間の紫外線照射で全量のエノールエーテルが酸分解した。それに対してメタノール中での紫外線照射に対してはエノールエーテルは比較的安定であり、分解物であるグアイアコールの生成量が(GCピーク面積として)5%以下になる条件で、[E]/[Z]異性体比が45/55に光異性化した。DSCによる融点測定では、[Z]体から[E]体に異性化することで融点が低下したが、[E]体のDSC測定では、[Z]体への異性化が速度が速く良再現性のデーターを得るためには分析条件の再検討が必要である。次にMWL中に生成するエノールエーテルの定量法の検討を行った。C6C3エノールエーテルのUVスペクトルの最大吸光波長は269 nmであり、GGの最大吸光波数(279 nm)とは異なっていた。また、C6C3エノールエーテルのUVスペクトルでは約300 nmにGGでは見られないブロードな吸収帯が現れた。この点を利用し、イオン液体処理を行ったスギMWLのUVスペクトルからイオン液体処理前のMWLのUVスペクトルを差し引くことで、MWLのイオン液体処理で生成するエノールエーテル構造の定量を試みた結果、135°C68分の処理でMWL中に0.13mmol/gのエノールエーテル構造が生成することを明らかにした。リグニンモデル化合物(GG)のイオン液体処理および高温アルカリ処理で単離したC6C3およびC6C2エノールエーテルのNMR測定における各シグナルの帰属をもとに、イオン液体処理した磨砕リグニン(MWL)中に生成したエノールエーテル部分構造の同定を行った。2次元NMRのクロスピークのシグナル位置から、イオン液体処理、高温アルカリ処理を行ったMWL中のエノールエーテル構造の確認が可能であることが分かった。熱機械分析で測定したMWLのガラス転移温度は約150°Cであった。それに対して、5時間のUV照射(365 nm)を行ったイオン液体処理したMWLのガラス転移温度は、約165°Cであった。2次元NMRのクロスピークの相対強度から算出したUV照射前の同MWLの異性化比は[Z]/[E]=約5/1であった。それに対して、UV照射後のMWLの異性化比も約5/1であり変化がなかった。低分子のリグニンモデル化合物は短時間の紫外線照射で異性化可能であり、立体構造の変化による熱特性の改変も可能であった。しかしMWLでは側鎖の異性化が非常に遅かった。低分子化合物の場合は種々の溶媒に可溶であり、異性化溶媒とし照射UV波長を吸収しない溶媒の選択が可能である。それに対して、MWL場合には溶解性の問題からそのような溶媒の選択が難かったことが、長時間のUV照射でも異性化が進行しなかった一因であると考えられる。また長時間のUV照射は、異性化以外の構造変化を引き起こす可能性があり、その点もカラス転移温度の変化に関係があると考えられる。UV照射によるMWL中のエノールエーテル構造を異性化するには、新規リグニン溶媒の検索などの異性化条件の改良が必要である。

研究計画の通り、モデル化合物の光照射による異性化の可否を明らかにし、異性化による熱特性が変化する可能性を示した。また、高分子リグニンモデルとしたMWLのエノールエーテル構造の定量方法を新たに見出した。木質資源化学本年度明確に出来なかった熱による異性化速度が速い異性体の熱特性を明確に検出するDSCの測定条件を見出す。現在、温度変調法により予備加熱処理を行わない条件で測定条件の検討を行っている。また当初の計画通り、高分子リグニンの光照射による構造安定性と異性化を明らかにし、異性化による単離リグニンの熱特性の変化を明らかにする。当初予定していた研究機器の購入が不要となったため。研究が概ね順調に進行していることから、学会での成果報告あるいは、論文投稿に係わる経費として使用する。
タンパク質の生体内に於ける高次構造形成と膜透過

生体内で合成されたポリペプチドが固有の機能を発揮したり,また細胞内の正しい局在位置に局在するためには正しい立体構造の形成が重要である。タンパク質の立体構造の安定化に寄与しているジスルフィド(SーS)結合をもつタンパク質はほとんど細胞外にある。プロテインジスルフィドイソメラ-ゼ(PDI)はタンパク質のSーS結合の形成及び掛け替え反応を触媒し,Foldingに重要な役割を果たしていると考えられているが確かな証拠はない。このような複雑な過程を研究するには遺伝学的手法を用いることは有益であると考えられ,酵母Saccharomyces cerevisiaeを用いて研究を行った。(1)まず上記酵母にPDIの存在を確認したので精製してその性質を調べた。PDIの分子量はゲル濾過で140kDa,SDSーPAGEで70kDaであることからホモダイマ-と考えられた。(2)次にこの精製PDIのアミノ酸配列をもとにしたヌクレオチドプロ-ブからPDI遺伝子のクロ-ニングを行い,塩基配列の決定を行った。PDI遺伝子を破壊すると酵母は増殖できないことから生育に必須であることが示された。従ってPDIが生体内の蛋白質のフォ-ルデイングに重要な役割をしていることが予想される。現在,この酵母PDI遺伝子の高温変異遺伝子を作成したり,PDI遺伝子の上流を誘導可能なプロモ-タ-につなぎ,その発現が抑制されたときに,タンパク質の高次構造形成や分泌にどのような変化が起こるかを調べている。
日本語の感情を表す擬声語、擬態語の意味の記述―日本語学習者への教材化にむけて

本研究の目的は擬声語、擬態語の中で特に感情を表す擬情語の意味を解明し、日本語の学習者むけに日本の中のみならず他の国の人々にもより広く使用され、内容を伝達できるよう、現在世界の中で一番多く使われている英語を言語媒介として一冊の本の形に著述し、より多く日本語または日本文化に関心のある人々に役立ててもらう事である。音象徴語といえばほとんど擬声語になる欧米諸語には感情を擬声語擬態語という形で表わさないため、英語を中心とし、他の言語と比べる言語対照学、言語と文化、異文化コミュニケーションの視点からみても非常に興味深いエリアである。使用した方法論は、現在オーストラリア国立大学言語学部教授Anna Wierzbicka博士中心にうちたて、世界中の大学や研究所において色々な言語で考察を進めているNatural Semantic Metalanguage Methodを用いている。これは世界中の言語に普遍する単語と文法のみを用いる意味記述方法論であり、他の意味論のような専門家でないとわからない用語、記号などは一切使用しないため、広く一般的に理解されるのに最適だと考えた。この方法論は毎年多くの言語から色々発展検証され続けられているために、その方法論自体に関わるワークショップに参加し、日本語からの考察検証を続ける必要があった。14年度8月のオーストラリア国立大学からの招聘発表と、15年度11月末ニューサウスウェールズ大学で行われたワークショップでの発表はその一環であり、この方法論のワークショップ出席は必ず発表を伴う。この二つの発表に科研費を使わせていただいた。他の海外の公式口頭発表としては15年度7月トロント大学で行われた第8回国際語用論学会コンフェレンスで発表が採択されたので、神奈川大学からの海外渡航費用を使わせていただいた。(後に必要となってくる研究費用を鑑みた結果)。ある程度名のある海外出版社は(今までの出版の経験上)、直しのない原稿を出しても出版にいたるまで3年はかかる。今回は規模が一冊まるごと自分のものであるため色々現契約出版社とのやりとりが多く大学の本業や雑多な委員会などの間に完成させるのは至難の業だが最終段階までやりぬくつもりである。本年度は、まず、日本では本研究にまつわるデータ資料の採集や文献を集めるのにかなり時間を要した。また、8月には、科研の研究費をいただいて、英国圏にも文献収集、方法論アップデートのために海外へいかせていただいた。というのは、私の研究を記述する言語が英語であり、また日本語の感情を表す擬声語、擬態語の意味記述の研究といっても、多分に日英対照の面からも考察する部分が多いので、英語を主とした他言語の音象徴語の文献を集める必要があったからである。そこで、英語圏で言語学、心理学、文化人類学の文献がかなり豊富であるオーストラリア国立大学へ赴いた。この大学に3週間ほど滞在した理由は、この研究の方法論となるNatural Semantic Metalanguage Methodを発展、向上させるための「New Developments in NSM Semantics : Metalanguage, Scripts, and Explications」という会議(キャンベラ:オーストラリア国立大学)のために日々色々な言語からこの方法論を駆使し、研鑽している言語学者達が世界各地から集まり意見交換などのよい機会の時期になったからである。さらに私は方法論をうちたてたANNA Wierzbicka教授に正式に招聘され、意見交換、指導をえたあと、この会議で発表、討議する義務があったからである。会議では私からは特に、感情語記述に関係してくるMental Predicates(世界中に普遍的に存在するはずの思考、感情を表す言葉)の、意味的、語彙的、統語論的問題を提言し、みなと討議し、自分なりの考えを発表した。日本にいる間は、データを最新にするべく、かたはしから、あらゆるジャンルの本、シナリオなどを読み、データを採取、他にも日常生活で視野に入ってくる広告、宣伝等などから、データを採取してきた。出版学術論としては、直接、擬声語、擬態語には結びつかないが、感情の研究に関連し、改新した方法論を使っての作品として、科研をいただいてからインターナショナル欧米雑誌に一章、東京外国語大学留学生日本語教育センター紀要に一遍を執筆した。本格的なこの研究の執筆は、今続けている新しく採集できた資料とデータを整理、分析をより深くして、これから全体的かつ細部の構想をねりながら、書き下ろしていかねばならない。

この方法論は毎年多くの言語から色々発展検証され続けられているために、その方法論自体に関わるワークショップに参加し、日本語からの考察検証を続ける必要があった。14年度8月のオーストラリア国立大学からの招聘発表と、15年度11月末ニューサウスウェールズ大学で行われたワークショップでの発表はその一環であり、この方法論のワークショップ出席は必ず発表を伴う。この二つの発表に科研費を使わせていただいた。他の海外の公式口頭発表としては15年度7月トロント大学で行われた第8回国際語用論学会コンフェレンスで発表が採択されたので、神奈川大学からの海外渡航費用を使わせていただいた。(後に必要となってくる研究費用を鑑みた結果)。ある程度名のある海外出版社は(今までの出版の経験上)、直しのない原稿を出しても出版にいたるまで3年はかかる。今回は規模が一冊まるごと自分のものであるため色々現契約出版社とのやりとりが多く大学の本業や雑多な委員会などの間に完成させるのは至難の業だが最終段階までやりぬくつもりである。
高次統計量解析による3成分弾性波信号のブラインド分離

地下弾性波計測では,縦波や横波などの伝播モードが異なる弾性波が様々な地下境界で反射・屈折・変換し,それらが互いに重畳した複雑な弾性波信号を観測する。また,地下弾性波計測では,地下の伝播媒質の構造を反映する伝播経路の特性をあらかじめ特定できない場合がほとんどである。したがって,観測した弾性波信号のみからその弾性波信号に含まれる信号を検出・分離する信号処理法が重要である。本研究では,高次統計量解析を地下を伝播する弾性波信号に適用し,楕円に粒子運動する弾性境界波と縦波の入力時刻を自動検出する信号処理法を開発した。楕円に粒子運動する弾性波の検出には,まず実数信号に適用した独立成分解析により分離した信号間の位相差に着目して検出する手法を開発した。これらの信号処理法では,独立性の評価には4次のキュムラントを用い,変換行列の探索には不動点法を使った。これらの手法は,減衰正弦波からなる合成信号と実フィールドで観測したき裂波に適用し,その有効性を検討した。この手法には,分離した3成分から着目する2成分を選択する方法に不明確さがあった。この問題点を解決するために,解析信号に独立成分解析を適用する手法を提案した。縦波の入力時刻の自動検出には,4次のキュムラントに基づく評価関数を使った。この評価関数は縦波入力時刻に最大になる。実フィールドで観測したAE信号にこの評価関数を適用して,人間による解析結果とほぼ同等の結果を得た。3成分の弾性波信号において,縦波等と混合して観測した楕円に偏波した弾性波を独立成分解析により検出した。独立成分解析では, 4次のキュムラントkurtosisを評価関数にし,その評価関数の極値を不動点法で探索した。Kurtosisが極大あるいは極小になる時,推定信号は源信号に一致する。推定した信号と推定した信号の位相を90度シフトした信号の相互相関係数により,楕円に偏波した弾性波が入力している時間帯を検出した。本手法の有効性を計算機で合成した楕円に偏波するトーンバースト波によりまず確認した。その推定結果には,相互相関係数の推定に使う窓関数の長さに相当する推定誤差があった。次に,本手法をき裂波の検出に適用した。き裂波は地下き裂に沿って伝搬する弾性波であり,その粒子運動は楕円である。き裂波は速度が縦波等より遅いためき裂波は縦波等に埋もれて観測される。これまでハイドロフォンを使ったき裂波計測ではき裂波の入力時刻を検出できるが, 3成分弾性波計測だけではき裂波の入力時刻を検出できなかった。本手法を3成分弾性波検出器で計測したき裂波に適用した結果,その推定したき裂波の入力時間帯はハイドロフォンで検出したき裂波の入力時間によく一致していた。一方,独立成分解析のみでは,き裂波の入力時刻を正しく検出できなかった。これは,独立成分解析で仮定する信号の数が,き裂波計測で測定した信号の数より多いためと考えられる。本補助金で購入した設備備品の計算機とソフトウエアを使って,解析プログラムを作成し解析した。

これらの手法は,減衰正弦波からなる合成信号と実フィールドで観測したき裂波に適用し,その有効性を検討した。この手法には,分離した3成分から着目する2成分を選択する方法に不明確さがあった。この問題点を解決するために,解析信号に独立成分解析を適用する手法を提案した。縦波の入力時刻の自動検出には,4次のキュムラントに基づく評価関数を使った。この評価関数は縦波入力時刻に最大になる。実フィールドで観測したAE信号にこの評価関数を適用して,人間による解析結果とほぼ同等の結果を得た。
土地利用の変化が広域の大気環境に及ぼす影響の予測手法と土地利用計画

地域規模の大気環境に影響を与える要因には,総観気象場,自然地形,地域の土地利用のし方がある。特に,土地利用のし方は人間が改変するものであって,変化が大規模に生ずれば気候や気象を局地的のみならず地域的にも変えるものである。例えば,都市化は,地表の乾燥化に基づく顕熱流束の増加,人工熱源の増加,高層建築物群による流れに対する地表摩擦の増加を通じて,熱,運動量の輪送に影響を与える。これらの局所的に生じた変化は,地域特有の大気流れを通じて,元来,都市化が顕著でない領域の気温や湿度にも多大の影響を与え得る。従って,今後,都市化が周辺地域に与える影響も考慮して,広範な領域(200Km四方)の土地利用のし方を考えることにより,地域規模でのよりよい大気環境の創造を考える必要があると考えられる。以上の点より,本研究は,濃尾平野一伊勢湾域を対象に,(1)都市化が周辺地域の気温分布に与えた影響にいついての暦史的データ(19751985)による考察,(2)土地利用を反映した地表の熱的境界条件の定式化と簡便な三次元熱輸送シミュレーションモデルの構築,(3)モデルを用いて,都市のあり方(緑地の増加,水路,人工池など環境水面の増加)が周辺を含めてどのように地域の最高気温を緩和するかを考察した。得られた結果は,(1)沿岸部が都市化すると夏を含む暖候期の日最高気温が上昇し,かつ最高気温域が内陸に移動する,(2)この原因は,暖候期,晴天時の沿岸部に特有な海風の上流部が都市化することにより海風層が加熱されることにある,(3)人工熱源による直接の加熱はそれほど大きくなく,5月の解析対象日において名古屋昭和区の日最高気温に対する直接の寄与は,0.2°C程度である(1Km四方の平均気温),(4)都市域の緑被率,環境水面率を上げる事によって夏の高温化を防ぐ,(5)しかも,その効果は都市周辺の内陸部にも波及する。土地利用が森林や水田から建築物、舗装面に変わることによって太陽放射に対する地表の熱的な応答が変わること、人工熱源が増加すること等によってその場所の微気候が変化するのは容易に想像できるが、土地利用の改変が大規模に生ずれば、気候の変化が地域特有の流れを通じて都市化の生じていない場所にも及ぶことが考えられる。従って、地域の土地利用計画を考えるときには、その計画が地域の気候および大気の質にどのように影響するかを評価し、計画を策定することが重要である。本研究は、このような目的に使える気像モデルを開発し、濃尾平野を含む地域を対象に、1975年と1985年の歴史的なデ-タを用いてそのモデルを検証することを目指すものである。本年度に得られた結果は以下のようである。(1)メソスケ-ル気象モデルに組み込んだkーε乱流モデルに対する浮力の効果を適切に表現するために海風を対象に数値実験を行い、粘性消散(ε)の方程式中の浮力効果を規定する最適パラメ-タ値を推定した。また、水平方向拡散の取扱いに対するより良い方法を検討した;

(2)水平方向数km以下の小規模領域(複雑な都市空間等)の熱的な流れを予測できる、一般境界適合座標変換を用いた非静力学平衡の数値モデル(上記のメソスケ-ルモデルに対するサブモデル)を開発した;(3)水田、草地、森林、都市化域等の土地利用形態の変化に伴う地表の熱的な応答を熱輸送方程式の境界条件として表現し、流れ場は観測デ-タの客観解析によって求めて、総観規模の気圧傾度が緩やかで局地風が発達した日(従って、光化学スモッグ等の大気汚染の深刻になりやすい日)を対象に1975年と1985年の予備的な熱輸送シミュレ-ションを行った。その結果、以前に筆者らが実デ-テの解析により示唆していた日最高気温域の名古屋都市部(1975年)から内陸部(1985年)への移動が海風層に対する都市化域からの加熱によることの証拠を得た。本年度は、「より良い気候環境創造のための土地利用計画のあり方」を調べる目的で、昨年度に開発した熱輸送モデルを用い、都市の緑被率の増加、環境水面(水田、水路、人工池など)率の増加等の都市のあり方が、地域の気温分布にどう影響するかを調べた。さらに、人工熱源の気温に対する直接的効果がどの程度であるかも明らかにした。都市の緑被率を上げることが、地域の最高気温の軽減に寄与する度合いを定量的に明らかにすることを試みた。地表面の熱的性質の違いは、アルベドα、ボーエン比β、地表の長波放射率ε、粗度長z_oで表した。1985年の土地利用を基本にして、それから各々の都市域メッシュの緑被率(森林あるいは草地)を変化させた。得られた結果は、(1)都市の緑化によって、日最高気温は減少する。むろん、緑被率が大きいほど気温減少も大きく、例えば、都市の緑被率を50%にすると濃尾平野の日最高気温の減少は最高で約2°Cであった、(2)興味深い点は、気温減少の度合いが、領域内どこでも同じではなく内陸ほど大きいことであり、海風による熱の輸送が気温のバックグラウンドとして重要であることを示しており、沿岸都市部の緑化を進めることが、内陸の気候緩和にもつながることを意味している。次に、名古屋市域に開水路、人工池など環境水面を設定したときの気候緩和効果について感度解析を行った。その結果、名古屋市内の環境水面比を現況の約7%から25%にすると、最高気温は0.7°C程度さがり、その影響は名古屋の北部にも広く及び、地域特有の流れに基づく波及効果を示した。また、この25%の水面比に対して名古屋市全域のバックグラウンド気温が約0.4°C下がることになるが、これは人工熱源の使用を全て止めたのと同様の効果を持つことを意味し、夏期のエネルギー使用の削減にとっても大きな意味を持つことを示唆した。
原核生物のArgonauteタンパクを利用したケミカルバイオロジー

本研究課題では、原核生物の一種である高度好熱菌Thermus thermophiles由来のAgo(TtAgo)に着目し、配列特異的なDNA切断ツールおよび新たなゲノム編集技術として利用することを目指した。DNA認識能を詳細に解析し、ガイド鎖への化学修飾導入や人工核酸への置換を行うことで、その導入位置に応じてTtAgoの切断活性を制御出来ることを明らかにした。本研究課題では、原核生物の一種である高度好熱菌Thermus thermophiles由来のAgo(TtAgo)のDNA認識能を詳細に解析し、ガイド鎖への化学修飾の導入や人工核酸への置換を行うことで、その認識能・切断活性を向上させ、TtAgoを配列特異的な新規DNA切断ツールとして利用することを目指す。また、最終的にはゲノム切断ツールとして応用し、新たなゲノム編集技術の構築を行いたいと考えている。初年度は、鋳型となるガイド鎖中への化学修飾等の導入を行い、TtAgoのDNA認識への影響について検討した。さらに、そのDNA切断活性評価も併せて行った。化学修飾の設計は、結晶構造解析による構造情報に基づき、ガイド鎖とTtAgoの結合・認識がそれほど厳密でないと予想される位置、および厳密に認識されていると予想される位置それぞれに修飾を行い比較検討を行った。まず、ガイド鎖の取り込みに関しては円二色性スペクトル解析を用いて検討を行い、取り込みの確認を行った。その後、DNA切断活性評価についても検討したところ、コントロールである未修飾のDNAと比較して、ガイド鎖中への化学修飾がDNA切断活性に大きく影響を及ぼすことを見出した。本知見は、TtAgoを配列特異的なDNA切断ツールとして利用するうえで非常に重要な知見であると言える。本研究課題では、鋳型となるガイド鎖DNAへの化学修飾の導入や人工核酸への置換に向け、高度好熱菌Thermus thermophiles由来Ago(TtAgo)の核酸認識についてどの程度厳密に認識されているか、もしくは許容性があり認識がどの程度寛容かの基礎的な情報が非常に重要となる。当初の研究計画では、初年度は結晶構造解析による構造情報に基づき、ガイド鎖中に化学修飾等を導入し、円二色性(CD)スペクトルなどの各種分光学的な手法を利用することで、Agoへのガイド鎖DNAの取り込みや、ガイドDNA/TtAgo複合体と標的DNAとの結合について検討を行うこととした。さらに、それらの情報に基づき、TtAgoへの人工核酸の取り込みおよびそのDNA切断活性評価を行うことを予定していた。まず第一の検討項目に関しては、表面プラズモン共鳴(SPR)とCDスペクトルを用いた解析について検討を行った。SPRによる解析ではその測定条件の選定が難しく、信頼のあるデータを得るためにはさらなる最適化が必要な状況であるものの、CDスペクトルを用いた解析では鋳型鎖の取り込みを確認することに成功した。続いて、第二の検討項目に関しては、人工核酸として安定性は比較的高いものの天然のDNAに構造が近いLocked Nucleic Acid(LNA)と、骨格構造が大きく異なるもののDNAとの結合力が非常に高いPeptide Nucleic Acid(PNA)について検討を行った。その結果、LNAはガイド鎖への導入によりTtAgoの切断活性に大きく影響を及ぼすことを見出した。一方でPNAは、その構造が天然のDNAとは大きく異なるためかそのままでは良好な結果は得られず、現在はDNAとの複合化についても検討を進めている。以上から、「おおむね順調に進展している」と判断した。具体的な方策としては、鋳型となるガイド鎖中への化学修飾等の導入を行い、TtAgoのDNA認識への影響および、そのDNA切断活性について評価を行った。化学修飾は、シード領域を中心としてガイド鎖の様々な位置へ導入することで、網羅的に検討を進めた。その結果、コントロールである未修飾のDNAと比較して、ガイド鎖中への化学修飾導入位置に応じてTtAgoの切断活性が大きく変化することを見出した。また、異なる種類の化学修飾を導入することで、本知見の一般性について確認を行ったところ、程度の差はあるものの同様の傾向が確認された。一方で骨格を大きく改変した場合では取込が阻害されるような知見も確認され、ガイド鎖の最適化についてはより詳細な検討が必要である。上記の知見は、TtAgoのガイド鎖認識においてだけでなく、配列特異的なDNA切断ツールとしての応用という観点からも非常に重要なものと言える。次年度では、「構造変化を利用したTtAgoによる配列特異的な2本鎖DNA切断」について検討を行う。TtAgoを汎用的なDNA切断ツールとして応用するうえでは、さらなるDNA切断活性の向上が必要である。

TtAgoのDNA切断では、supercoil状態のプラスミドDNAに対しての切断が報告されている。これはDNA中に構造的なひずみがかかっていることで、切断が比較的起こりやすくなっているものと考えられる。そこで、さらなるDNA切断活性の向上に向けて、構造変化を利用したDNA切断の促進についても検討を行う。つまり、DNAの構造変化により局所的なひずみを誘起し、疑似的なsupercoil状態のような環境を構築し、TtAgoによるDNA切断活性の向上を図る。ここで、DNAに構造変化を誘起させる方法として、前述のPNAのインベージョンを利用する。このインベージョンとはPNAの特徴的なDNA認識様式であり、2本鎖DNAに対し相補的なPNAを加えることで、DNA中にPNAが潜り込んだ複合体を形成する現象である。これは、PNAの非常に高いDNA結合力に起因するもので、元のDNA/DNA2本鎖の代わりにより安定なPNA/DNA2本鎖を形成するためと考えられる。この際、DNAには局所的な構造変化が誘起されることがわかっており、その物理学的特性も変化することが予想される。また、初年度で検討の途中となっているPNAのガイド鎖としての利用等についても併せて検討を行う予定である。生体関連化学
環境条件からみた高齢者福祉施設初任介護職員の認知症ケアに関する研究

初任介護職員の認知症ケアにおける困難な体験を明らかにし、職場適応を促進するための手がかりを得ることを目的とした。対象者は無作為抽出した全国の特別養護老人ホームの初任介護職員137名である。結果、認知症高齢者が示す行為や言動の意味と園背景を理解する方法が身についていないことによる困難、認知症高齢者ケアのイメージと現実のケアとのギャップによる困難、業務に円滑に対応できない焦りがもたらす困難の3点が示された。本研究は、特別養護老人ホームの初任介護職員と認知症高齢者の関係形成過程を明らかにすることを目的とする研究である。筆者のこれまでの研究結果からユニット型の介護職員は、利用者との関わりにおけるストレスが経験者に比べ、有意に高いが、既存型では経験者との違いは見られなかった。その結果を踏まえ、平成20年度は、初任介護職員と利用者との関係形成における要因を職場のサポートの状況から見た。結果は、ユニット型、既存型共に情緒的サポートよりも道具的サポートが初任介護職員の遭遇するストレスに対して広範囲に有効に関わっていることが示唆された。このことは、道具的サポートである仕事のやり方やコツ、仕事のアドバイスなどの具体的な指導という形でのサポートが有効であることを示している。また、ユニット型ではストレスに対する先輩のサポート効果は見られなかったが、既存型における先輩の道具的サポートは職場の人間関係に効果的に作用していることが示された。ユニット型では、経験者に比べて初任介護職員のストレスは高いという結果が示されているが、仕事を教えてくれる指導者としての先輩の存在は、初任介護職員のストレスを緩和するという意義が見出された。既存型のケアシステムとして、先輩は身近であり、常に仕事を共に行うことができるという特性があるが、ユニット型では初任者であっても個室での介護というケアシステムが初任介護職員のストレスに関与している可能性が見出された。この結果は、ユニット型における初任介護職員の教育的関わりを含むサポート体制を考える上で重要な点を示唆したといえる。特別養護老人ホーム初任介護職員は、認知症高齢者の日常ケアおいてどのような困難を感じているのか、その具体的内容を明らかにし、初任介護職員に対する教育内容及びサポートについて検討した。対象は、WAM-NET登録の全国指定介護老人福祉施設のうち、無作為で抽出した300施設の初任介護職員に質問紙調査を行った。有効回答施設は77施設(25.6%)、回答者は137名であった。調査内容は個人属性の他これまで認知症高齢者ケアで最も困難に感じた内容・ケアの場面と時間帯を自由記述で求めた。倫理的配慮として、無記名封をした個別封筒の返信による質問紙の回収とし、文書にて対象者の匿名性と任意の参加を人のんきした。対象者の平均年齢は23.5歳(SD6.4)であり女性が80%であった。経験は1年と2年が同程度の比率だった。ケアに困難を感じている時間帯であるが、昼、夜ともに同程度であった。データの分析は内容分析とし、分析対象は、195記録単位であった。その結果、初任介護職員の認知症高齢者ケアの困難内容として(利用者の関わりを起因する困難)の3カテゴリが形成された。さらに3カテゴリは、11の上位サブカテゴリを形成していた。以上から初任介護職員の認知症高齢者へのケアの困難は、高齢者との関わりのみではなく他の要因についても考慮が必要であることが示唆された。本研究は、初任介護職員の認知症ケアにおける困難な体験を明らかにし、職場適応を促進するための手がかりを得ることを目的とした。初任介護職員の認知症ケアの困難体験を基礎的な資料を得るために、対象者を無作為に抽出した全国の特別養護老人ホームの初任介護職員とし、介護福祉士の養成施設を履修し、資格を取得した人という条件を設定した。有効回答数は137件、回答者の年齢は、21歳から23歳に集中しており平均経験年数は、従来型施設1年3ヶ月(SD3.2)ユニット型施設1年4ヶ月(SD3.4)であった。調査内容は「認知症高齢者のケアで体験した困難」とし、自由記述にて回答を求めた結果、195件の記録単位が抽出され、分析は質的因子探索型研究とし、Klaus Krippendorffの内容分析を援用した。初任介護職員が認知症ケアで体験した困難は、【認知症高齢者が示す行為や言動の意味とその背景を理解する方法が身についていないことによる困難】【認知症高齢者ケアのイメージと現実のケアとのギャップによる困難】【業務に円滑に対応できない焦りがもたらす困難】の3つに大別された。その結果から利用者とのかかわりにおける自己評価とセルフコントロールの方法を習得する機会を提供すること、同僚と体験を共有し、助言を得る機会を提供することの有用性が示唆された。今後、初任介護職員が認知症ケアにおいて、自己の直面している課題を客観的に把握できるような測定用具の開発が求められる。
サイトカイン誘導制皮膚線維化マウスモデルにおけるコラーゲン合成亢進機構の解明

我々は世界に先駆けて新生マウス皮下にサイトカイン,特にTGF-β及びCTGFを連続注入することにより,サイトカイン誘導性皮膚線維化マウスモデルを確立した。このモデルにおいてはTGF-βが線維化を誘導し,CTGFは線維化を維持するというプロセスがin vivoにおいて確認されたが,両者の線維化誘導の役割の詳細は明らかにされていない。そこで平成17年度は,in vitroの皮膚線維芽細胞培養系を用いてその機序を明らかにすることを試みた。(2)CTGFは単独ではコラーゲン遺伝子を活性化しない。(3)TGF-β単独でコラーゲン遺伝子は約1.5倍活性化されるのに対して,TGF-β及びCTGFを加えると約2倍活性化されるのに対して,TGF-β及びCTGFを加えると約2倍の活性がみられる。(4)TGF-β刺激を受けた皮膚線維芽細胞においては,c-mycの発現の低下がみられ,細胞増殖の低下もみられる。(6)強皮症病変部由来線維芽細胞においては,逆にc-mycの上昇がみられ,TGF-β+CTGF刺激により,細胞上昇もみられた。以上の所見は,強皮症病変部由来皮膚線維芽細胞自身にサイトカイン,特にTGF-β,CTGF共存下における両者に対する異常反応を有することが本症の病因となりうることが示された。更にこの上昇は,72時間後においては,TGF-β+CTGF群ではTGF-β単独群と比較して更に大きなコラーゲン産生増強作用が認められた。(7倍)次にTGF-β+CTGFを組み合わせた場合の増強作用を検討する目的で,いくつかのsmad3シグナルの阻害薬の作用を検討したが,これら阻害薬によりCTGFの増強作用は不変なことより,CTGFの作用はsmadシグナルを介さない別のシグナル伝達系の持続的な活性化によるものと考えられた。更に我々は過去に確立したTGF-β,CTGF皮下投与による皮膚線維モデルマウスにおいても,組織染色にてsmad3の発現が不変である。以上,皮膚線維化疾患において,CTGFはTGF-βの下流のシグナルであるsmad系の活性化を介して線維化に関与していることが示唆された。本年度は以下の成果を得た。(1)新規サイトカイン誘導性皮膚線維化モデルマウスの確立我々は過去にCTGFとTGF-βの組み合せによるサイトカイン誘導性皮膚線維化モデルマウスを確立したが,今回,b-FGFとCTGFの組み合せによるサイトカイン誘導性皮膚線化モデルマウスを確立した。いずれのモデスマウスにおいても,CTGFは線維化の維持において主要な役割を担っていることが明らかにされた。プロコラーゲン遺伝子発現をRT-PCRで定量化したところ,CTGF単独では全く作用を示さなかったが,TGF-βでの発現増強(1.5倍)は,CTGFを同時に添加することによって更に増強される(2倍)ことが明らかにされた。更に,CTGFのプロコラーゲン遺伝子の発現増強作用は正常ヒト皮膚由来線維芽細胞においてはc-Myc遺伝子の発現低下を介するものであることが確認された。これに対して,全身性強皮症病変部由来線維芽細胞においては,CTGF添加により逆にc-Myc遺伝子の発現増強がみられたことにより,CTGFは全身性強皮症病変部由来線維芽細胞の分化と増殖の両者を増強することにより病変形成に関与していることが推察された。(3)DNA免疫法による抗CTGFモノクロナル抗体の作成抗ヒトCTGFモノクロナル抗体を,CTGFのmodule14それぞれに対して作成し,強力な中和活性を確認し得た。更にこれらの抗体を用いてTGF-β,CTGF連続投与のサイトカイン誘導性モデルマウスに投与したところ,皮膚線維化の抑制がみられた。今後はこれらの抗体をヒト型化し,臨床利用可能とすべく,よく中和活性の高いものにスクリーニングしていく予定である。
現代アジアにおける「移住労働者の女性化」の展開と変動-フィリピン女性を中心に

今年度は昨年度から実施している、アジアにおける「移住労働者の女性化」において「移住労働者女性」内部に生じる差異化・分断化の過程に関する送り出し側、受け入れ側の双方での調査から得られた知見を、送り出し側と受け入れ側を連結させる視角から、中範囲での理論化をすすめる作業を主に行なった。具体的には以下のような仮説提出および概念化の作業を行なった。1.女性の国際労働移動における「社会的移動」:女性の単身での海外出稼ぎは、必ずしも経済的貢献と世帯内評価が一致せず、「社会的移動」という点で矛盾を内包している。これは、一方では家事労働者やエンターティナーといった海外での限定的な職種とその特性に基づく職業的下降移動、他方ではローカルなジェンダー規範の再動員による「母親役割」(主として既婚女性の場合)圧力によってもたらさている。2.移動先での就労外経験によるエンパワーメント効果:1.のような状況に照らせば、シンガポールや香港での移住家事労働者の社会活動やボランティア活動は、職業外の領域で「上昇移動」への試みと言えるのではないか。そこでは活動にコミットする個人のエンパワーメントが、移住労働者女性の集合的エンパワーメントと循環的に結びついている。これが、移住労働者内部の差異化・分断化を乗り越える試みと位置づけられる。3.移住女性を取り巻く言説状況と女性の側からの対抗との関係:送り出し社会フィリピンにおいては、海外雇用政策が促進される一方で、特に母である既婚所の海外出稼ぎを「社会問題」とする言説がある。こうした言説状況が1.で述べた錯綜したプレッシャーとして醸成されていると言える。他方、日本におけるフィリピン女性の組織活動の多くも、必ずしも機能的なものではなく、日本社会における「フィリピン女性」への固定的なイメージを覆そうとするアイデンティティの表出という側面が大きい。この点は、2.と合わせて、広く「移住労働者の女性化」における、移住女性の側からの対抗の動きとして位置づけられるだろう。
シリコンナノ生体情報計測デバイス

本研究の目指す最終ゴールは,細胞内多チャンネル記録が可能な,シリコンナノ構造を先端にもつ神経電位計測用微小電極を実現することである.脳内の神経一本一本に「物理的に」電極を刺入し,活動電位を計測する手法を検討する.脳内の個々の神経の特性及びネットワークの迅速な解明のために,容易に神経細胞内に刺入かつ固定可能な微小電極として,本研究では,シリコンナノマシンニングを用いて,先端に複数のナノプローブを持つ電極を製作し,細胞内記録を容易に実現する生体情報計測デバイスを提案した.本補助金によって,まずは,ナノ電極におけるナノ構造の抽出法を確立した.ここでは,RIE(Reactive Ion Etching)法などのドライエッチングによって構造を抽出する方法を検討した.材料として用いるのは,シリコンの単結晶基板または,SOI(Silicon on Insulator)基板である.これに電子線または、UVレーザーに感光するレジストを塗布し,直接描画によりパターニングを試みた.露光出力や注入時間,フォーカスなどを変化させることによって,精密なパターンが得られる条件を検討した.次にこのレジストをマスクとして反応性イオンエッチング(RIE)法を用いて,シリコン部分をエッチングする.最後に犠牲層であるSiO2層をフッ酸あるいは,フッ酸の蒸気によって除去し,ナノサイズでパターニングされたシリコンプローブを抽出できることが分かった.その結果,電子線直接描画法を用いたものでは,約100nm程度のパターン,UVレーザ描画装置を用いた方法では,約700nm程度のプローブを複数本同時に実現できることが分かった.本年度は、ナノサイズのシリコン刺入型電極を試作する前段階として、マイクロサイズの電極を作成し、評価することを試みた。以下の方法により、デバイスを製作した。まず、熱酸化した厚さ約100ミクロンのシリコン基板を用い、電極となるアルミなどの金属を真空蒸着し、これをパターニングする。その後、絶縁層となるポリイミド(厚さ約3ミクロン)をスピンコートし、アルカリ溶液でパターニングする。これによって、ポリイミド層の下にあるアルミ層を部分的に露出させることができる。最後に誘導結合型プラズマエッチング装置(ICP-RIE)によって、シリコン基板異方性エッチングする。このとき、ポリイミド及びアルミはプラズマによってエッチングされないため、これらのパターンが、異方性エッチング時のマスクとして働く。100ミクロンの基板を貫通するのに要した時間は約40分程度であった。このようにして、先端に幅50ミクロン、厚さ100ミクロンのプローブを3本有し、それぞれプローブに3つの神経電位計測用電極パッドを有する、計9チャンネルの多チャンネルシリコン刺入型微小軍極を試作することに成功した。各電極パッドの大きさは20ミクロン角に設定した。この製造方法によって、シリコン基板上に一度に多数のプローブを持つ電極を複数本製作できることを示した。また、実際に昆虫の筋電位計測に用いたところ、S/Nは低いものの、筋電位を計測できることが分かった。本研究の目指す最終ゴールは,細胞内多チャンネル記録が可能な,シリコンナノ構造を先端にもつ神経電位計測用微小電極を実現することである.脳内の神経一本一本に「物理的に」電極を刺入し,活動電位を計測する手法を検討する.脳内の個々の神経の特性及びネットワークの迅速な解明のために,容易に神経細胞内に刺入かつ固定可能な微小電極として,本研究では,シリコンナノマシンニングを用いて,先端に複数のナノプローブを持つ電極を製作し,細胞内記録を容易に実現する生体情報計測デバイスを提案した.本補助金によって,まずは,ナノ電極におけるナノ構造の抽出法を確立した.ここでは,RIE(Reactive Ion Etching)法などのドライエッチングによって構造を抽出する方法を検討した.材料として用いるのは,シリコンの単結晶基板または,SOI(Silicon on Insulator)基板である.これに電子線または、UVレーザーに感光するレジストを塗布し,直接描画によりパターニングを試みた.露光出力や注入時間,フォーカスなどを変化させることによって,精密なパターンが得られる条件を検討した.次にこのレジストをマスクとして反応性イオンエッチング(RIE)法を用いて,シリコン部分をエッチングする.最後に犠牲層であるSiO2層をフッ酸あるいは,フッ酸の蒸気によって除去し,ナノサイズでパターニングされたシリコンプローブを抽出できることが分かった.その結果,電子線直接描画法を用いたものでは,約100nm程度のパターン,UVレーザ描画装置を用いた方法では,約700nm程度のプローブを複数本同時に実現できることが分かった.