hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
中・近世のキリスト教霊性における「女性神秘思想」の展開 ―思想的意義と影響の解明

今年度も中世から近代にかけての女性神秘家についての資料収集、研究を継続した。フランスではコンピエーニュ、アミアンに出かけ、カルメル会とその影響下にあった女性神秘家、ジュリー・ビリアールの十字架のヴィション、神秘体験について貴重な資料を得ることができた。また、スイスのアインジーデルン修道院に滞在し、修道院の文献資料室に保管されている貴重なマグデブルクのメヒティルトの原典資料を掘り起こし、資料室の修道士の助けも得て、文献を解読する作業を行なった。手書きの原資料、ならびに写本を閲覧することができ、女性神秘家の生き生きとした叙述、表現、特徴を浮かび上がらせるという本研究テーマの醍醐味を探究することができた。キーワードの抽出と著作の主題を分析・解読し、女性神秘家の原典著作に見られる女性特有の精神性、表現形式、思考形態の特徴を浮き彫りにした。、原典は地方の俗語、あるいは口述筆記によるものも多く見られた。女性神秘家特有の情緒的、身体的な表現と宗教経験の内実に肉薄する研究を進めた。二次資料の収集と解読も同時並行した。。本研究にはドイツ・ミュンスター大学のアンドレアス・ミュラー教授、ヴァティカンの教皇庁立聖書研究所のラインハルト・ノイデッカー教授に海外連携研究者が加わっており、ミュラー教授からは中世から近代にかけての霊性史について、ノイデッカー教授からは神秘家のテクストに見られる聖書の引用、聖書の解釈について専門的知識の提供を受けた。計画していたヨーロッパ(フランス、ドイツ、スイス)での資料収集、並びにテクストの解析を進めることができ、研究年度の半ばとしてはおおむね順調に進展していると考えられる。論文2点、研究ノート4点を発表した。今後はさらに中世のテクストを解読するにあたり、専門家から知識の提供を受け、また研究協力者との連絡を密にし、研究成果の発表に向けて努力していきたい。中世末期の女性神秘家、特にマグデブルクのメヒティルト(Mechthild von Magdeburg)のテクストは、低地ドイツ語で書かれており、2018年夏の出張で、15世紀の写本をスイス、スイス、アインジーデルン修道院にて閲覧、写真におさめることができた。このテクストの解読のために、2019年度夏に、ドイツ、フライブルク大学の中世古文書研究所に出向き、専門家から指導を受ける予定である。また研究協力者のミュラー教授、ノイデッカー教授とも研究集会をもち、研究成果の発表に向けてさらなる進展を期する。須沢は2019年5月にドイツ、ミュンヘンで開催される国際会議で女性神秘家に関する研究発表をすることになっている。本年度は中・近世の代表的女性神秘家の著作の資料収集とテクストの解読を主に行った。2017年夏にドイツ、イタリア、フランスへ出張し、代表的な原典と初版の翻訳書を閲覧し、複写し、テクストの解読作業に入った。さらに中・近世の女性神秘家に関する二次資料の収集と解読も同時並行した。ヨーロッパで資料収集、調査を実施した研究実績の概要は次の通りである。ドイツ(フライブルク滞在)フライブルク大学の古文書研究所にて、中世の女性神秘家、ビンゲンのヒルデガルド、マグデブルクのメヒティルトの著作研究、資料収集を行った。フランス、ルルドにて研究・調査活動を行った。ルルドのベルナデットに関する資料収集した。またベルナデットの霊性の実りであるルルド研究を進めた。ルルドで多くの傷病者が収容されている病院(Accueil Notre Dame)で、医師、看護師、介護士、スタッフにインタヴューを実施した。また、イギリスのイエズス会のカレッジから来ている90名のカトリック巡礼団の一員として同行し、彼らが病者とともにどのような巡礼を行っているか、司祭、ブラザー、随行している医師、看護師、ボランティアからインタヴューを取ることができた。今回実際にこのイギリスからの巡礼に参加することによって、ベルナデットの霊性が、どのような点で巡礼地ルルドの根幹となっているか、一歩踏み込んだ理解を得ることができた。またフランス、ディジョンで、ディジョン大司教区資料室、およびカルメル会修道院にて女性神秘家に関する文献の収集を行った。専門家へのインタヴュー、調査では、女性神秘家、マルグリット・マリー・アラコクを中心に広まったイエスの聖心への信心と、カルメル会の三位一体のエリザベトの霊性について調査・研究を行った。今年度の目標であった女性神秘家についての資料収集、専門家からの専門的知識の提供をおおむね順調に進めることができた。女性神秘家のテクストを入手することによって、原語にふれ、女性特有の表現、言語、霊性への手がかりをつかむことができた。女性神秘家の霊性における身体性との関わりの源泉を考察するきっかけになったことは収穫であった。連携研究者とも緊密な協力体制をもち、討論、意見の交換を通して、女性神秘家特有の情感豊かで身体的な表現と霊性との関わりについて重要な洞察と見地を得られた。これらの研究の中間報告として2本の活字論文を作成した。

手書きの原資料、ならびに写本を閲覧することができ、女性神秘家の生き生きとした叙述、表現、特徴を浮かび上がらせるという本研究テーマの醍醐味を探究することができた。キーワードの抽出と著作の主題を分析・解読し、女性神秘家の原典著作に見られる女性特有の精神性、表現形式、思考形態の特徴を浮き彫りにした。、原典は地方の俗語、あるいは口述筆記によるものも多く見られた。女性神秘家特有の情緒的、身体的な表現と宗教経験の内実に肉薄する研究を進めた。二次資料の収集と解読も同時並行した。。本研究にはドイツ・ミュンスター大学のアンドレアス・ミュラー教授、ヴァティカンの教皇庁立聖書研究所のラインハルト・ノイデッカー教授に海外連携研究者が加わっており、ミュラー教授からは中世から近代にかけての霊性史について、ノイデッカー教授からは神秘家のテクストに見られる聖書の引用、聖書の解釈について専門的知識の提供を受けた。計画していたヨーロッパ(フランス、ドイツ、スイス)での資料収集、並びにテクストの解析を進めることができ、研究年度の半ばとしてはおおむね順調に進展していると考えられる。論文2点、研究ノート4点を発表した。今後はさらに中世のテクストを解読するにあたり、専門家から知識の提供を受け、また研究協力者との連絡を密にし、研究成果の発表に向けて努力していきたい。2018年度も、ドイツ、イタリア、フランスの大学、図書館、古文書研究所、修道院でのテクストの収集、解読、解釈が主な目的となる。昨年度は一身上の都合により、出張期間を短縮したため、イタリア、ヴァティカン図書館での資料の収集と閲覧、ならびにドイツ、ドイツ、ルーツペルツベルグ修道院での資料収集が十分にできなかった。原典資料の収集と複写には多くの時間と労力を必要とする。そこで今年度は、8月ー9月にかけて再びヨーロッパに出張し、研究・調査にあたる計画である。さらに、ドイツとイタリアにいる連携研究者とも研究計画、実施についてレヴューを行い、研究成果をまとめるための共同研究を行う。中世末期の女性神秘家、特にマグデブルクのメヒティルト(Mechthild von Magdeburg)のテクストは、低地ドイツ語で書かれており、2018年夏の出張で、15世紀の写本をスイス、スイス、アインジーデルン修道院にて閲覧、写真におさめることができた。このテクストの解読のために、2019年度夏に、ドイツ、フライブルク大学の中世古文書研究所に出向き、専門家から指導を受ける予定である。また研究協力者のミュラー教授、ノイデッカー教授とも研究集会をもち、研究成果の発表に向けてさらなる進展を期する。須沢は2019年5月にドイツ、ミュンヘンで開催される国際会議で女性神秘家に関する研究発表をすることになっている。
内容類型学からみた奄美諸方言

ゲ・ア・クリモフの提唱したContentive Typology(内容類型学)の視座から奄美諸方言を再調査、再検討した。その結果、かつて岩倉市郎が『喜界島方言集』で記録した現象や存在をあらわす文の主格的なNφ形を再確認した。これによって奄美諸方言に「活格」現象があった可能性が大きくなった。主な調査地は奄美大島・喜界島・徳之島の諸集落である。1、奄美諸方言に関する研究書・報告書、および内容類型学に関する論文等の読みあわせをおこなうとともに、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)のこれまでの調査、報告、研究を相互点検して、現地調査の準備とした。2、類型学研究会(京都大学)に出席し、理論的研鑽をふかめ、研究会メンバーと意見交換をした。またこれまでの研究を整理して、研究代表者(田畑)が、当該研究会で2回の研究発表をおこなった。発表題目は「奄美大島名瀬方言の主語と述語、そして補語」(1)・(2)、である(学会発表参照)。3、研究代表者(田畑)は、奄美大島と徳久島において、危機言語といわれる奄美諸方言の大切さを説き、奄美の人々と意見交換をした。そして、当該研究課題と関係が深い講演を奄美大島と之島でおこなった(学会発表参照)。4、研究協力者(松本)は、東京外国語大学日本課程、白馬日本語研究会、海山言語研究会において当該研究課題と関係が深い研究発表をおこなった(学会発表参照)。5、研究代表者(田畑)と研究協力者(松本)は、奄美諸方言を喜界島と奄美大島で調査、内容類型学的観点からとちえなおして、活格現象にかかわる側面をほりおこした。主な調査地は、喜界島(荒木集落、上嘉鉄集落、阿伝集落他)、奄美大島(川上集落、和野集落、戸円集落、蘇刈集落他)6、現在、9月におこなった地調査をもとに、奄美諸方言の文法記述をふかめるとともに、当該諸方言の記録・保存をおこなっている。2、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)は、類型学研究会(於:京都大)に出席、理論的研鎖をふかめ、研究会メンバーと意見交換をした。3、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)は、月末金曜日の会(於:同志社大)に出席し、研鑽をふかめ、研究会メンバーと意見交換をした。4、研究協力者(松本泰丈)は、喜界島および奄美大島を内容類型学的視座から調査した。5、研究協力者(松本泰丈)は、研究成果を『国文学解釈と鑑賞』に発表した(雑誌論文参照)。6、研究協力者(松本泰丈)は、これまでの研究成果を白馬言語研究会および海山言語研究会において口頭発表した(学会発表参照)。7、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)は、古い形の奄美語を記録するために、静岡県および神奈川県在住奄美出身古老を訪ねて調査をおこない、おおきな成果をあげた。8、研究代表者(田畑千秋)は、奄美方言と沖縄本島方言を比較研究するため沖縄本島を調査し、おおきな成果をあげた。9、研究代表者(田畑千秋)は、鹿児島在住奄美出身者を訪ねて、奄美語の保存状態などを調査し、おおきな成果をあげた。2、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)は、類型学研究会(於:京都大学)に出席して、理論的研鑽をふかめ、研究会メンバーと意見交換した。3、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)は、月末金曜の会(同志社大学)に出席して、理論的研鑽をふかめ、研究会メンバーと意見交換した。4、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)は、徳之島において内容類型学的視座からの言語調査をおこなった。5、研究代表者(田畑千秋)は日本総合学術学会に招待され、内容類型学的視座から講演をおこなった(広島大学)6、研究代表者(田畑千秋)と研究協力者(松本泰丈)は、中日理論言語学研究会に招待されて、内容類型学的視座から講演をおこなった(同志社大学)。7、本プロジェクト研究の成果として、『奄美語研究ノート-内容類型学からみた奄美諸語-』(全115頁)を公刊し、世話になった方々および関係諸機関、研究者に報告した。

所収論文は、「名瀬方言の格標識」(田畑)、「奄美語の表現」(田畑)、「方言はなしことばと文構造のタイプ」(松本)、「内容類型学と琉球方言」(松本)、「日本語の特徴のとりだしのために」(松本)、「琉球方言と古代日本語」(松本)である。
身体感覚を通じて気づく感性・情動に関する健康心理学的研究

1)身体感覚,ボディ・イメージ,食行動,自己意識等の関連研究について、感性教育、身体性、情動、栄養など広い視野から文献資料を収集した。2)青少年を対象に、日常生活における「身体感覚と自己評価」の関係について、調査を実施した。内容は、食習慣、摂食態度、自尊感情、PBI、身体感覚イメージ、TCIなどである。身体感覚を健康心理学的に考えると、子どものときからの様々な生活習慣、生活の変化等が関わり、短絡的な行動、忍耐力のなさ、緻巧性の欠如等、様々な意識や行動パターンの変化に影響しているとみられる。これらは、日常の生活習慣、健康意識、食行動、社会的なスキルなど様々な問題とも関連することが推測された。生理社会心理的モデルのように、総合的・全体的視点から心身の健康を考える必要が指摘される。3)「身体接触」「食行動」について、家庭や幼稚園などの実際場面での観察を行い、画像としてデジタル記録し、できるだけ多くの場面でのデータを収集した。特に「食行動」に関しては、幼稚園や家庭などに協力を依頼し、幼児の昼食「弁当」それ自体や食に関連する社会的スキルについても観察し、デジタル記録した。さらに幼稚園児に面接調査を実施し、1)弁当場面での感情生起、2)弁当内容について、3)弁当を作る過程への興味、4)父親による食事作り参与、5)子ども自身の家事参加などについて質問し、食に関連する情報、家庭での養育者との相互作用についてインタビューした。本研究が基本的に目指したのは、子どもの幼児期の食の場面を実際に見聞きすること、記述式の調査では得られない食行動に関する様々な視点からの情報を得ることであった。観察を通じて、被調査者の認識のみならず、実際の行動がどの様なものかを捉えることを試みた。その結果、全体的な傾向として、弁当(食事)を通した自己・家族に対する認識の発達、食を通した親子相互のやりとり、についての特徴が示唆された。1)身体感覚、遊び、ボディ・イメージ、食行動、自己意識等の関連研究について、感性教育、身体環境、身体性、情動、栄養、武道など広い視野から文献資料を収集した。脳内神経伝達物質のセロトニン濃度が、うつ症状や切れやすい子供などに関わっていることが指摘されている。免疫系を含めた生理的メカニズムに影響を及ぼすのは、日常の行動や生活習慣からのアプローチも考えられる。一定リズムの歩行、規則正しい呼吸もセロトニン神経系を刺激するとも指摘されている。身体感覚の基本をなしている姿勢、歩行、食行動のような日常的な行動が、精神やからだの健康と深く関わっていることが推測された。3)「姿勢」「歩行」「遊び」「身体接触」「食行動」について、家庭や幼稚園などの実際場面での観察を行い、画像としてデジタル記録し、できるだけ多くの場面でのデータを収集した。

さらに幼稚園児に面接調査を実施し、食に関連する情報、家庭での養育者との相互作用についてインタビューした。データについては、現在解析中である。1)身体感覚、食行動、自己意識等の関連研究について、感性教育、身体性、情動、栄養などの視野から文献資料を収集した。2)「身体接触」「食行動」について、家庭や幼稚園などの実際場面での観察を行い、画像としてデジタル記録し、できるだけ多くの場面でのデータを収集した。特に「食行動」に関しては、幼稚園や家庭などに協力を依頼し、幼児の昼食「弁当」それ自体や食に関連する社会的スキルについても観察し、デジタル記録した。さらに幼稚園児に面接調査を実施し、1)弁当場面での感情生起,2)弁当内容について,3)弁当を作る過程への興味、4)父親による食事作り参与,5)子ども自身の家事参加などについて質問し、食に関連する情報、家庭での養育者との相互作用についてインタビューした。本研究が基本的に目指したのは,子どもの幼児期の食の場面を実際に見聞きすること,また,それによって,記述式の調査では得られない食行動に関する様々な視点からの情報を得ることであった。まず観察という手段をとることによって,被調査者の認識のみならず,実際の行動がどの様なものかを捉えることを試みた。その結果,子どもそれぞれの個人差はあるものの,全体的な傾向として、1)弁当(食事)を通した自己・家族に対する認識の発達、2)食を通した親子相互のやりとり、についての特徴が示唆された。具体的なデータについては、現在解析中である。
成熟ラットを用いた脊髄再生の研究及び再生に至適な合成材料の開発

生後30日のラットの脊髄を胸髄の中央部あたり(Th6-7)で2箇所切断し、その間の部分を除去することで、約2mmのギャップを作成した。このギャップに、われわれの施設で開発してきた凍結乾操アルギン酸スポンジを移植(充填)し、閉創した。このラットを28週間飼育し、2週目及び8週目で潅流固定し、免疫組織化学染色、光学顕微鏡、電子顕微鏡を用いて、充填したアルギン酸、脊髄断端、再生した脊髄内軸索を観察した。免疫組織化学染色では、2週目および8週目で、頭側、尾側とも断端より脊髄内軸索がギャップ内のアルギン酸内に伸長していることが確認された。また、アストロサイトの突起も脊髄断端よりある程度ギャップ内に伸長していた。コラーゲン抗体等を用いた染色では、アルギン酸を移植することにより、ギャップ内の瘢痕組織の侵入を抑制していることが確認された。電子顕微鏡所見では、無髄の脊髄内軸索がアストロサイトの突起、およびシュワン細胞に接しながら伸長している様子、また、希突起膠細胞によりミェリン化されていた脊髄内軸索(中枢型)が、途中からシュワン細胞によりミェリン化(末梢型)されている様子も確認された。以上のことより、アルギン酸が癩痕組織の侵入を抑制し、切断された脊髄内軸索が伸長するのに良好な環境を提供していることがわかった。また、ギャップ内を伸長する脊髄内軸索はシュワン細胞によりミェリン化された末梢型となることもわかった。生後30日ラットの脊髄(Th10)後索にEthidium Bromideを注入することにより、脱髄疾患モデルを作成した。またラット胎児(胎生14-16日)の海馬組織を浮遊培養することにより、Nueroshere(神経幹細胞含有)を得た。この、Neurosphereを先の脱髄疾患モデルラットの第四脳室より髄液中に注入し、移植した神経幹細胞の生着、分化を観察した。移植後3週間で、少量ながら脊髄幹細胞が、Ethidium Bromideにより脱髄された部分に侵入していることが確認された。(方法)生後30日のラットの脊髄を胸髄の中央部あたり(Th6-7)で2箇所切断し、その間の部分を除去することで、約2mmのギャップを作成した。このラットを28週間飼育し、2週目及び8週目で潅流固定し、免疫組織化学染色、光学顕微鏡、電子顕微鏡を用いて、充填したアルギン酸、脊髄膠組織、再生した脊髄内軸索を観察した。(結果)ギャップに何も移植しなかったコントロール群と比べて、脊髄の切断端における脊髄組織の変性の度合い、空胞形成、グリオーシス等はアルギン酸を移植したラットでは明らかに少なかった。アルギン酸移植したラットでは、脊髄内軸索がギャップ内に侵入して再生・伸長している所見が得られた。また星状膠細胞の突起もギャップ内に伸長し、一部の脊髄に軸索はこの突起に沿って伸長していた。電子顕微鏡所見では、コントロール群の場合、術後早期より脊髄断端の星状膠細胞の表面に基底膜が形成されるのに対して、アルギン酸移植群では基底膜の形成が少ないことがわかった。(考察)切断した脊髄にアルギン酸を移植することで、脊髄内軸索が一部再生することが確認された。これは、移植したアルギン酸が、脊髄断端での瘢痕・グリオーシスの形成を抑制し、脊髄内軸索の再生・伸長に良好な環境を作り出していることによるのであろうと思われた。損傷された脊髄組織の変性を抑制し、星状膠細胞表面の基底膜の形成を抑制することで、星状膠細胞の突起、軸索の伸長を阻害する物理的、化学的要因を除去することで、軸索の再生・伸長を促しているのではないかと思われた。

生後30日ラットの脊髄(Th10)後索にEthidium Bromideを注入することにより、脱髄疾患モデルを作成した。またラット胎児(胎生14-16日)の海馬組織を浮遊培養することにより、Nueroshere(神経幹細胞含有)を得た。この、Neurosphereを先の脱髄疾患モデルラットの第四脳室より髄液中に注入し、移植した神経幹細胞の生着、分化を観察した。移植後3週間で、少量ながら脊髄幹細胞が、Ethidium Bromideにより脱髄された部分に侵入していることが確認された。
神経回路網形成期における脊髄ニューロン群の自発性発射活動の機構

申請者はこれまでラット胎児の脊髄摘出本を用いて、子宮内における胎動と関連すると考えられる運動ニューロンの周期的な自発発射について解析してきた。本年度は、胎生期の脊髄前角ニューロンの穿孔パッチクランプ法を用いて自発発射の形成機構について精査した。細胞内イオン環境を変えない状態で、グリシンを灌流投与すると脱分極とそれに伴うバースト状の活動電位が記録され、この時期にグリシンが実際に興奮性伝達物質として作用していることを立証した。また、細胞内CI-イオン濃度を変化させることにより、高濃度の細胞内CI-イオンがグリシンの興奮性効果の基盤であることことを明らかにした。さらに、自発発射形成の脊髄内神経回路の吻尾方向の発達過程についても調べた。当自発性バーストは頚髄前根ではE13.5-17.5日の標本で観察された。一方、腰髄ではその出現の日は1日遅く、E14.5-17.5日の標本で自発活動が見られた。また、E14.5-16.5日の標本では、頚髄と腰髄前根のバーストの発現は1:1に対応していた。バーストの発現は、E14.5では頚髄が腰髄より常に先行するが、E16.5日では逆に腰髄のバーストが先行することを明らかにした。さらに、胸髄における切断実験を行い、(1)バースト形成の神経回路網は、頚髄と腰髄にそれぞれ独立して存在すること、(2)発達の初期には、自発性活動の発現には頚髄の神経回路網が優位に働くが、発達に伴い次第に腰髄が優位になるという結果を得た。頚髄と腰髄間での信号伝達には、数秒の潜時が必要であるが、これにいかなる信号伝達系が関与しているかについて現在解析中である。
情報通信ネットワークの入力過程の統計的性質に関する研究

本研究では,情報通信ネットワークの入力過程として研究されているマルコフ再生型入力過程について研究を行い,以下の成果を得た.バッファ容量がbのときのセル廃棄率をL(b)とすると,bがある程度大きければlogL(b)γb(γは定数)という関係が成立することが,単一のマルコフ再生型入力(MAP)を持つネットワークについて知られている.統計多重されたネットワークでも,複数の入力を重畳したものを1つの入力と考えればこの理論が適用できるが,その場合,入力を記述するMAPの状態数が膨大になるため,γを数値的に求めることが難しくなる.本研究ではこの問題点に着目して,MAP入力の重畳がセル廃棄率とバッファ容量の関係に及ぼす影響を調べた結果,その影響がある意味で加法的である,ということがわかった.具体的には,重畳されたMAPを入力とするネットワークにおけるγは,個々のMAPの変換行列に関する非線形方程式を連立させた方程式系を解くことによって求められる,というものである.この結果を利用すると,重畳されたMAPを入力とする場合のγの計算で扱う行列の大きさは,個々のMAPの行列と同程度で済む.しかし,MAPの重畳によって解くべき非線形方程式が連立方程式系となるため,やはりそのままでは数値的に解くことは簡単ではない.そこで,上の結果を導く過程で示したγがMAPの変換行列の最大固有値の和として与えられる性質を利用して,γをより効率的に求める方法を開発した.本研究では,情報通信ネットワークの入力過程として研究されているマルコフ再生型入力過程について研究を行い,以下の成果を得た.バッファ容量がbのときのセル廃棄率をL(b)とすると,bがある程度大きければlogL(b)γb(γは定数)という関係が成立することが,単一のマルコフ再生型入力(MAP)を持つネットワークについて知られている.統計多重されたネットワークでも,複数の入力を重畳したものを1つの入力と考えればこの理論が適用できるが,その場合,入力を記述するMAPの状態数が膨大になるため,γを数値的に求めることが難しくなる.本研究ではこの問題点に着目して,MAP入力の重畳がセル廃棄率とバッファ容量の関係に及ぼす影響を調べた結果,その影響がある意味で加法的である,ということがわかった.具体的には,重畳されたMAPを入力とするネットワークにおけるγは,個々のMAPの変換行列に関する非線形方程式を連立させた方程式系を解くことによって求められる,というものである.この結果を利用すると,重畳されたMAPを入力とする場合のγの計算で扱う行列の大きさは,個々のMAPの行列と同程度で済む.しかし,MAPの重畳によって解くべき非線形方程式が連立方程式系となるため,やはりそのままでは数値的に解くことは簡単ではない.そこで,上の結果を導く過程で示したγがMAPの変換行列の最大固有値の和として与えられる性質を利用して,γをより効率的に求める方法を開発した.
ニュートリノ駆動型超新星爆発からの重力波

超新星爆発は、大質量星がその一生の最期に起こす大爆発である。その爆発メカニズムは未だ解明されていない。その標準的なシナリオとして、ニュートリノ加熱機構がある。本公募研究では、この機構に基づいて多次元ニュートリノ輻射流体シミュレーションを行い、爆発を起こしたモデルを用いてニュートリノ加熱機構の検証を行なった。さらに、超新星爆発に関連するマグネター形成やガンマ線バーストについての理論的研究も進めた。今年度の具体的な成果は以下の通りである。1)爆発開始から67秒間に渡ってシミュレーションを続行することで、中性子星の殻(地球の地殻に対応する中性子星の外層部)の形成時間を明らかにした; 2)2次元計算と3次元計算を比較することで、流体計算の次元が超新星爆発にどのような影響を及ぼすのか明らかにした;3)超新星爆発の際に超強磁場中性子星(マグネター)が形成されると、ニュートリノが非等方的に放出される。その結果マグネターに及ぼされる力学的効果を定量的に見積もり、現在の観測に基づいて内部磁場に制限をかけた;4)短いガンマ線バーストに付随するextendedemissionを説明するモデルとして時間発展する降着円盤およびブラックホール系を提案し、多波長の放射スペクトルを予言した。これらの成果はそれぞれ論文として公表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。超新星爆発は宇宙で最大規模の爆発であり、その明るさは星の集合体である銀河に匹敵する。そのため、古来より数多くの観測がなされているが、爆発メカニズムはいまだに分かっていない。本研究は、このような超新星爆発のメカニズムを明らかにすることが目標である。また、超新星に付随するガンマ線バーストの研究も同時に進めている。当該年度の成果は以下のものである。これらの成果は全て論文にまとめ公表した。1)超新星爆発における原子核物理の影響について調べた。特に、対称エネルギーの違いが核密度の状態方程式を通してダイナミクスに与える影響に着目し、1次元と2次元のニュートリノ輻射流体シミュレーションを様々な状態方程式を用いて系統的に行った。2)新たに発見された非常に継続時間の長いガンマ線バーストの生成メカニズムを提唱した。具体的には、青色超巨星から生まれたとすると通常よりもはるかに長い継続時間が説明できることを示した。また、そのカウンターパートとして可視光などで観測可能な放射があることを予言し、超光度超新星と呼ばれる超新星の中でも最も明るい種族が付随している可能性を指摘した。3) 2)で提唱したモデルを実際に観測された複数のガンマ線バーストに適用した。特に、残光時に観測された増光が予言されたカウンターパートで説明可能であることを示した。4)パルサーは超新星の際に形成される中性子星である。パルサーの放射メカニズムを明らかにするには、パルサー周りの磁気圏を与えるパルサー方程式を解く必要がある。その解法はいくつか提唱されていたものの、赤道面に強い電流を流す必要があり不自然な解を構築するものだった。そこで、新たな解法を提案し、赤道面の電流が付随しない解を作ることができることを示した。当該年度は4本の論文を出版し、2本が受理され、さらに2本が投稿中である。概ね順調に進行していると言える。すでにシミュレーションコードはできているので、実際に計算を行うモデルの選定、シミュレーションジョブの投入・実行、解析、論文執筆と一連の作業を一つずつ進めて行く。特に大きな問題はないと考えている。
固体酸触媒によるメタノールの炭化水素への転化反応

(1)n-ペンタン及びn-ヘキサンの反応では、転化率はH-ZSM-5とGa-ZSM-5との間にほとんど差がない。反応の第1段階であるパラフィンのクラッキングに対する活性、すなわち、ゼオライトの酸性質には、Gaの導入が大きな影響を与えないことを示している。一方、芳香族炭化水素への選択性は両触媒でおおきな差がある。すなわち、500°Cにおける芳香族炭化水素の収率はH-ZSM-5で25%であるのに対し、Ga-ZSM-5では50%であった。各種生成物の収率の接触時間依存性から、Gaは中間生成物であるオレフィンの芳香族化に有効に働いているものと結論した。(2)H-ZSM-5,Ga-ZSM-5を触媒として、プロピレンの転化反応を行った。500°Cにおける水素の収率は前者で30%、後者では77%であった。また、Zn-ZSM-5も芳香族化に有効であった。酸性を制御するため、Znでイオン交換したボロシリケートで反応を行うと、低転化率において、約65%の選択性でブタジエンの生成がみられた。この事実は、Znがオレフィンの脱水素に有効に働いていることを示している。また、ZSM-5系触媒では、オレフィンの相互変換反応が、芳香族化よりも速やかに進行することを示し、これが、芳香族生成物の分布が出発オレフィンの種類にあまり依存しない原因であると結論した。(3)メタノールの転化反応をH-ZSM-5,Ga-ZSM-5,Zn-ZSM-5を触媒として行うと、427°Cにおける芳香族炭化水素の収率はそれぞれ、4%、60%、65%であり、Zn-ZSM-5が最も高い芳香族炭化水素への選択性を与えた。しかし、この温度以上では、メタノールの一酸化炭素と水素への分解が顕著となった。また、メタノールからオレフィンを与える触媒(H-ボロシリケート)とZn-ZSM-5の組み合わせによっても、芳香族炭化水素収率が向上することを明らかにした。
モデルマウスを用いたIL-1/IL-17システムによる大腸がん促進機構の解析

大腸がんのモデル動物であるApc^<Min>マウスを用いて、代表的な炎症性サイトカインであるIL-1/IL-17ファミリー分子の腸管ポリープ形成における役割について解析を行った。その中で、IL-17Aと-17Fは遺伝子欠損により腸管ポリープ形成が抑制されること、中和抗体の投与は腸管ポリープ形成の抑制効果があることを見出した。本研究により、IL-17A/Fはポリープ形成促進作用を持ち、さらに大腸がん治療の分子標的になり得ることが示唆された。疾患モデルおよび遺伝子改変マウスは、病態を分子レベルで解析する上で非常に有効なツールである。一方、大腸がんは近年の食生活の欧米化などにより罹患率が大きく上昇しており、その予防法および治療法の開発が強く求められている。そして、このようながんの発症過程の研究には動物個体を用いた研究は欠かせない。そこで本研究では、炎症性サイトカインの大腸がん発症における役割を明らかにすることを目的として、大腸がんの疾患モデルであるApc^<Min>マウスと炎症性サイトカイン・IL-1/IL-17ファミリー遺伝子欠損マウスを駆使した研究を行う。平成22年度はIL-17ファミリー遺伝子欠損マウスとApc^<Min>マウスを掛け合わせることにより多重変異マウスを作出し、腸管ポリープ形成について評価した。Apc^<Min>-I117a^<-/->I117f^<-/->マウスにおいては、6ヶ月齢において腸管ポリープ形成が有意に減少することを見出した。このとき、細胞増殖や血管新生の低下が認められ、VEGFを始めとする血管新生促進因子の産生も低下していた。続いて、IL-17AとIL-17Fのどちらが重要かを明らかにするために、Apc^<Min>I117a^<-/->、Apc^<Min>-I117f^<-/->マウスを作出した。いずれのマウスでも腸管ポリープ形成の減少が認められたが、Apc^<Min>-I117a^<-/->I117f^<-/->マウスには及ぼず、IL-17AとIL-17Fのそれぞれがポリープ形成に促進的役割を担っていることが示唆された。現在、それぞれの中和抗体投与による治療実験を進めている。そこで本研究では、炎症性サイトカインの大腸がん発症における役割を明らかにすることを目的として、大腸がんの疾患モデルであるApc^<Min>マウスとサイトカイン遺伝子欠損マウスを用いて研究を行った。本研究では、特にIL-1/IL-17ファミリー分子に注目し、これまでに我々が独自に作出したIL-1/IL-17ファミリー遺伝子欠損マウスとApc^<Min>マウスを掛け合わせて作出した多重変異マウスにおける腸管ポリープ形成能を評価した。Apc^<Min>-Il17a^<-/->Il17f^<-/->マウスにおいて腸管ポリープ形成が有意に減少することを見出した。一方、Apc^<Min>-Il17a^<-/->、Apc^<Min>-Il17f^<-/->いずれのマウスでも腸管ポリープ形成の減少が認められたが、Apc^<Min>-Il17a^<-/->Il17f^<-/->マウスには及ばず、IL-17AとIL-17Fのそれぞれがポリープ形成に促進的役割を担っていることが示唆された。そこで、IL-17AとIL-17Fそれぞれに対する中和抗体を用いてApc^<Min>マウスに投与し治療実験を試みたところ、単独および共投与で大型のポリープ形成を抑制することができた。また、Apc^<Min>-Il1rn^<-/->マウスの結果からIL-1の過剰シグナルがポリープ形成に促進的に作用することがわかっていたが、これは1型受容体(IL-1R1)を介したシグナルの可能性があることを見出した。これらの結果から、IL-1/IL-17のシグナルが大腸がん治療の分子標的となりうることが示唆された。
発生初期の神経回路形成におけるセマフォリン・ファミリーの機能解析

1)新しい異所性発現系の樹立トランスジェニック技術により導入した熱ショックプロモーターの制御下にある外来遺伝子を顕微鏡レーザーを用いて誘導する、新しい異所性発現のシステムを確立した。この方法により時間的・空間的に任意の場所での、外来遺伝子の発現誘導が可能であった。2)脊髄一次運動神経の軸索ガイド因子sema3A1に対するへの反応性変化の発見上述のヒートショック・レーザーを用いた解析から、一次運動神経の成長円錐が経路上のある地点まではsema3A1によって反発作用を受けるが、それ以降の経路上では反発性の反応を失う、ステージに依存した感受性の変化が起きていることを見いだした。さらにこれに対応したレセプター遺伝子の発現変化が起きていることを発見した。3)軸索ガイド因子sema3A1による側鎖誘導現象の発見と解析上記のsema3A1に反発しなくなった神経成長円錐は、さらに腹側に移動し、sema3A1を一様に発現する筋細胞の領域に進入していく。この領域では軸索の主幹から多数の側鎖が発生し、一次運動神経特有の幅広い領域の神経支配を実現する。本研究により、実際にsema3A1が一次運動神経の筋支配領域において軸索側鎖の形成に関与していることがわかった。またいくつかの予備的な実験より、成長円錐反発と軸索誘導のシグナルは伝達の上でそれぞれが異なった経路を用いていることが推察された。4)展望本研究により、軸索ガイド因子として同定されたセマフォリンが、発生ステージ・周辺の環境に依存して作用のかたちをダイナミックに変化させ、回路形成の複数のステップに働いていることが明らかになった。今後、セマフォリン遺伝子のトランスジェニック・フィッシュを用いたENU変異体のスクリーニングを行うことによって、軸索ガイド因子の生体内での機能にさらに踏み込んでいく予定である。本研究ではゼブラフィッシュ初期神経回路における軸索ガイド因子セマフォリンの発現パターンならびにその機能解析を行っている。平成11年度においてはDr.Halloran(Univ. of Wisconsin)、Dr.Kuwada(University of Michigan)との共同研究でlaser microbeamを利用した新しい異所性発現解析システムの樹立に成功し(Development, 2000 in press)、今後の軸索ガイド因子の機能解析に大きなアドバンテージを得ることができた。また実際にこの技術の応用によりsema3A1がゼブラフィッシュの脊髄一次運動神経の軸索に対して反発因子として働くこと、また反発の感受性がステージの進行と共にダイナミックに変化することにより軸索ルートの正しい選択に寄与することがわかってきた。

またいくつかの予備的な実験より、成長円錐反発と軸索誘導のシグナルは伝達の上でそれぞれが異なった経路を用いていることが推察された。4)展望本研究により、軸索ガイド因子として同定されたセマフォリンが、発生ステージ・周辺の環境に依存して作用のかたちをダイナミックに変化させ、回路形成の複数のステップに働いていることが明らかになった。今後、セマフォリン遺伝子のトランスジェニック・フィッシュを用いたENU変異体のスクリーニングを行うことによって、軸索ガイド因子の生体内での機能にさらに踏み込んでいく予定である。
幼児の注意喚起行動とその応答の関係性の解明-子育て及び教育支援への応用-

日常的に幼児は「みて」・「みてて」といった他者の注意を得るための注意喚起行動を行う。この注意喚起行動は,幼児の発達に大きな意味を持つ行動であるといえる。しかし,この注意喚起行動がもつ機能を活かした子育て・教育支援への応用には至っていない。そこで本研究課題は,1注意喚起行動とその応答の解明,2注意喚起行動と応答についての仮説検証,3研究成果の整理と子育て支援開発・教育支援の開発,の3段階で研究を実施し,幼児の注意喚起行動の役割や発達的変化,その影響を解明し,研究成果から子育て支援・教育支援への応用を目指す。
高エネルギーX線光電子回折による埋もれた界面のリアルタイム構造評価法の開発

本研究ではCu-K励起の高エネルギーX線光電子回折法を用いたリアルタイム界面分析・評価法の開発として、埋もれた界面に対して秒単位での光電子回折パターン(角度分布パターン)の取得を目的とした。しかしながら昨年度の研究成果より、別途開発の遅れていた高エネルギー光電子検出器および高エネルギーX線源が必ずしも申請時に想定した性能に達していないことがわかった。そのため本年度は申請当初の予定を方向修正して、高エネルギーX線光電子回折測定システムの改良と、他光源の併用によるリアルタイム測定や界面測定を目指すこととした。高エネルギーX線光電子回折測定システムの改良は現在も継続中であるが、Al-K励起での軽元素単原子薄膜界面構造の解析が可能となった。また通常のAl-K励起でのリアルタイム測定は1msまで可能であることを確認した。さらには、Al-K光源による本装置での全反射光電子分光測定や差分光電子ホログラフィー測定などの高機能化測定についても実験を行い、薄膜界面解析等の要素および周辺技術の開発を行った。同時にマルチエネルギー強力X線装置の発生X線強度の経時変化およびその際の最適X線発生条件の検討も行った。また高エネルギーX線の応用として、乾電池X線発生装置を用いた環境試料などに対する蛍光X線分析や同装置によるX線微細構造測定などを行った。またシリサイド半導体のシリコン原子の化学状態について、高分解能蛍光X線分光により明らかにした。しかしながら別途行っていた8keVの光電子測定をも可能とする高耐圧アナライザーの開発が今年度まで遅れたために、本年度はCu-K励起用の高耐圧アナライザーの評価実験を中心に行い、Cu-K励起光電子分光・回折測定およびリアルタイム測定などの要素技術の評価・改良を行った。新たに開発した9kV高耐圧アナライザーを使い、まず実験室系のCu-K X線管励起でのXPS測定を行った結果、8keVの光電子まで十分測定できるがわかった。その一方でCu-L線の妨害が著しいことと光強度確保のために試料回転等ができないほど光源を近づける必要があることがわかった。一方、マルチエネルギー強力X線源ではCu-L線の妨害は皆無であることがわかったが、試料位置での光強度がまだ不十分であり、運動エネルギー7keV以上の光電子は新検出器の暗信号が増大したこともあり、リアルタイム測定に十分な強度・精度での測定にいたっていないことがわかった。ただし、5keV以下の領域では現装置で光電子回折まで測定可能であり、Ag-XPSより34eVの半値幅の4.2x10^Λ10cpsの強度のX線が試料面上で得られることがわかり、SrTiO3(100)のTils光電子回折パターンの測定を行った。検出器および光源改良は現在も継続中である。
ランチビオティックnukacin ISK-1の作用機作解明とペプチド工学への応用

nukacin ISK-1のようなN末端のtail領域と異常アミノ酸を含むC末端のring領域から構成されるタイプA(II)ランチビオティックでは、その作用機作は未だ解明されていない。その構造に基づく作用機作の分子機構解明は、新規で優れた諸性質を兼ね備えたランチビオティックの合成にとって必要不可欠である。昨年度に引き続き、その作用機作の分子機構の解明を行った。先ず、nukacin ISK-1の抗菌効果は感受性菌のgrowth-phaseには依存しなかった。また、nukacin ISK-1は、異なるタイプのランチビオティック、nisin(タイプA(I)、ペプチドグリカン前駆体のリピットIIを認識・結合分子とし、感受性菌に孔を形成し、殺菌作用を示す)の膜脱分極活性を阻害した。透過型電子顕微鏡解析から、nukacin ISK-1処理菌体は分裂時に正常な隔壁を形成せず、明らかに細胞壁が薄くなるが、細胞内部に変化はなかった。さらに、局在性試験の結果から、nukacin ISK-1は感受性菌の細胞膜の特異的な場所の結合するのではなく膜全体に結合することが明らかとなった。このように、nukacin ISK-1は細胞壁の生合成に関与する機能に阻害を与える静菌的ランチビオティックであることがさらに明確になった。異常アミノ酸導入システムによるランチビオティックの分子設計試験では、nukacin ISK-1の改変体(S27C)は新たなランチオニン環を形成していたが、その抗菌活性は非常に低く、かつ安定性が悪かった。また、ランダム変異によりプレカーサーペプチドNukAに変異を導入し、すでに構築した異常アミノ酸導入システムによる発現を行った結果、nukacin ISK-1よりも高い抗菌活性を示すものを見出すことができた。nukacin ISK-1の活性には完全な構造体が必須であり、N末端のリジン3残基は静電的な細胞膜への結合及び、それに伴う抗菌活性に必須であることが示された。また、nukacin ISK-1と同タイプのランチビオティックlacticin 481との様々なキメラ体を作製した結果、リジン残基、プロリン残基及び疎水性残基が抗菌活性に重要であることが明らかとなった。さらに、nukacin ISK-1は感受性菌の膜電位を崩壊せず、感受性菌からATPやカリウムイオンの流出を引き起こさなかった。よって、nukacin ISK-1は細胞膜に結合した後、非溶菌的な増殖阻害を起こすものと考えられる。事実、高濃度のnukacin ISK-1に長時間曝露された感受性菌は生育能力を示した。そこで、異なるタイプのランチビオティック、nisin(タイプA(I)、ペプチドグリカン前駆体のリピッドIIを認識・結合分子とし、感受性菌に孔を形成し、殺菌作用を示す)やmersacidin(タイプB、酵素を阻害して抗菌性を示す)、を比較対象とした細胞の形態変化を走査および透過型電子顕微鏡を用いて調べた。その結果、他の二つのランチビオティックと比べて、nukacin ISK-1は感受性菌の外観および内部構造に何ら変化を与えなかった。これらの知見から、nukacin ISK-1の作用機作は細胞膜に結合した後、孔を形成せずに静菌的に作用することが示唆され、nukacin ISK-1はこれまでに報告例がない静菌的ランチビオティックと考えられる。
成膜中の連続膜形成を検知する革新的超音波センサの開発

本研究では、金属薄膜の成膜中に、膜厚がわずか数nmのときに生じる、不連続な島状組織から連続膜への形態変化のタイミングを感度良く検出することのできる新しい超音波センサの開発に取り組んだ。基板に触れることなく、基板の裏側から検出できるという特徴を有したセンサを開発することができ、異なる基板や成膜条件での実験によって開発したセンサが適用できる条件を明らかにするとともに、等価回路を用いた解析により形態変化の検出原理を解明した。本研究では基板上に成膜される薄膜の形態が島状核(不連続形態)から連続膜へと変化するタイミングを正確に見極めることを可能にする超音波センサの開発を目的としている。このセンサでは、基板の裏側に設置された圧電体の共振特性の変化を観察することで、基板上に成膜される薄膜の形態変化を捉える。基板上に電極などを成膜する必要がなく、非接触で形態変化を捉えられる点が他にはない特徴である。この手法を用いるいことで、光透過性を有する金属電極薄膜の作成などが可能になる。最初に基板の裏側に圧電体を設置し、その共振特性を成膜中にモニタリングすることのできる超音波センサを作成した。このセンサは異なる複数の基板上で薄膜成長を同時に観測できる構造を有している。このセンサを用いて、ガラス基板上にAg薄膜を成膜した場合を中心に実験を行った。成膜中の共振特性を測定すると、あるタイミングで共振周波数が低下し、同時に内部摩擦にピークが現れた。これらの現象は薄膜の形態が不連続から連続へと変化したことに起因すると考えられた。そこで、成膜時間の異なる薄膜を複数個用意し、それらの形態を原子間力顕微鏡で観測した。すると、共振周波数の低下前は島状の組織が徐々に大きくなる様子が見られたが、共振周波数の低下後はそのような傾向は見られなくなった。このことは、島同士が接触して面内方向への成長が制限されていることを示しており、連続膜になったことを示している。この実験結果より、開発した超音波センサが連続膜の形成を検知可能であることが確認された。また、ガラス基板の厚さを変えた実験から、基板厚さが1mm程度であっても適用可能なことが確認された。センサの開発、センサの性能評価など、当初の計画通りに研究が遂行されており、おおむね順調に進展している。開発しているセンサは圧電体が周囲に作る電場を利用するため、基板が電気伝導性を有していると、その上に成膜される薄膜形態の検出が困難になることが予想される。前年度はガラス基板を用いて実験を行ったが、今年度は電気伝導率の異なるシリコン基板を用いて実験を行った。その結果、電気伝導率の高い基板に対しては、薄膜の形態変化の検出が困難であることが分かった。しかしながら、使用するセンサの駆動周波数を高くすると検出能力が改善することが観測され、センサの使用条件を最適化することで適用可能な基板を増やせることが示唆された。さらに、反応速度論を利用した薄膜の成長モデルの構築にも取り組んだ。これまでに、基板温度の変化による膜成長の違いを再現することのできるモデルを構築した。また、センサの応用研究として水素検出センサを試作した。これはPdが水素を吸蔵して膨張する現象を利用したセンサで、不連続と連続の中間の構造を持つPd薄膜を成膜し、水素雰囲気中での体積変化に伴う電気伝導率の変化から水素を検出するセンサである。電極を必要としないセンサのため、高い利便性や適用性が期待される。水素雰囲気下での応答試験を行ったところ水素への応答が検出され、水素センサとして動作することが確認された。異なる基板や異なる条件での実験を行い、開発したセンサの適用範囲に関する知見を着実に収集している。実験結果を説明するための解析モデルの構築も進展している。応用研究としての水素センサの試作も行い、センサとしての動作を確認できた。いずれの実験・解析は、おおむね順調に進展している。本研究では、基板上に成膜される薄膜の形態が島状(不連続)から連続膜へと変化するタイミングを正確に捉えることのできる新たな超音波センサの開発を目的としている。このセンサは薄膜を成膜される基板の裏側に設置した圧電体を共振させ、共振する圧電体が周囲に作り出す電場が、基板上に成膜される金属薄膜によって影響を受けることを原理とするものである。基板の裏側から非接触で薄膜の形態を把握することのできる、独創的なセンサである。今年度は前年度にひきつづき、開発したセンサが適用可能な条件を調べた。異なる電気抵抗率のシリコン基板を用いた実験を行い、基板の電気抵抗率が圧電体の共振に与える影響、薄膜形態変化の測定結果に与える影響を詳細に調査した。結果として、測定に使用する圧電体の共振モードを変えることで、電気抵抗率の低い基板であっても連続膜の形成を検出できることが分かった。

この結果を説明するために、圧電体と基板、薄膜で構成される実験系を等価回路を用い表現し、解析を試みた。結果として、基板の電気抵抗率が薄膜形態変化の測定に与える影響を説明することに成功し、開発したセンサの動作原理を明確にすることができた。また、昨年度に引き続き、大気中の水素検出をおこなう水素センサの試験を行った。本研究で開発した超音波センサを用いてPd水素反応膜を作成し、水素に対する応答性を測定した。開発した超音波センサを使って水素応答性を測定したところ、応答性が十分には観測できなかった。一方で、電気抵抗を直接計測すると水素への応答性を測定することができた。このことは、開発したセンサを用いることで、水素への応答性が高いPd膜を作成できる可能性を示唆している。本研究では、金属薄膜の成膜中に、膜厚がわずか数nmのときに生じる、不連続な島状組織から連続膜への形態変化のタイミングを感度良く検出することのできる新しい超音波センサの開発に取り組んだ。基板に触れることなく、基板の裏側から検出できるという特徴を有したセンサを開発することができ、異なる基板や成膜条件での実験によって開発したセンサが適用できる条件を明らかにするとともに、等価回路を用いた解析により形態変化の検出原理を解明した。当初の計画通り、初年度に引き続き薄膜材料や基板材料を変えて実験を行い、材料の違いによる薄膜成長の変化を観察する。また、不連続と連続の境界にある薄膜はガスセンサへの応用が可能なことが報告されているため、このようなアプリケーションへの適用性についても検討する。これまでの研究結果から、開発したセンサの適用可能材料が明らかになってきた。測定条件を変えることで適用可能なが広がる可能性も示されており、引き続き測定条件を変えるなどの実験を行い本センサの適用範囲を調査する。また、試作した水素センサが動作することを確認できたので、その性能評価をさらに詳細に行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。ナノメカニクス29年度が最終年度であるため、記入しない。
共鳴トンネル素子を用いた超高速バンドパス型ΔΣ変調器

将来型ソフトウェア無線受信機、超高速計測器などに必要とされるGHz級A/D変換器(ADC)の実現を目指し、方式・機能レベル設計技術と回路設計技術との融合化を図り、共鳴トンネルダイオード(RTD)と化合物半導体素子(HBT^*、HFET^*)を組み合わせた新しいバンドパス型ΔΣ変調器を提案した。特に、InP系デバイス技術を想定した要素回路ブロックの高性能化設計を進めるとともに、それらを統合化した連続時間・多ビット方式ΔΣ変調器を設計した。回路シミュレーションにより極限性能を追求し、10GHz級ΔΣ変調器の構成法を明らかした。(^*HBT:ヘテロ接合バイポーラトランジスタ、^*HEMT:高電子移動度トランジスタ)シングルエンド型RTD量子化器を組み合わせた準差動型2ビット量子化器を提案し、SPICEシミュレーションにより10GHz動作の可能性を実証した。更に4ビット量子化器として利用できるRTDフラッシュADCを設計し、20GHzを越える入力帯域が実現可能であることを明らかにした。一方、HEMTオペアンプと、それを用いたバンドパス型2次Gm-Cフィルタ回路を設計した。これらの基本回路ブロックを組み合わせて連続時間・多ビット方式バンドパス型ΔΣ変調器を構成した。インパルス不変法に基づく回路設計により、サンプリング周波数4GHz、入力帯域30MHzにおいて7ビット分解能を実現できる構成法を明らかにした。ロウパス型では、最適化手法の工夫により、同13GHz、同100MHzで9ビット変調器が設計できたので、同様の手法をバンドパス型に適用することで一層の高速化への見通しが得られた。2.量子効果を組み込んだRTD素子モデル構築ネットワーク・アナライザを用いた高周波Sパラメタ測定から、量子井戸への電荷蓄積によるRTD容量特性を明確に抽出した。更に、得られたRTD素子モデルに基づく機能回路シミュレーションにより、この容量が回路動作速度低下の原因となることをつきとめ、今後の回路設計における重要性を明らかにできた。1.ΔΣ変調器の設計超高速バンドパス型ΔΣ変調器への適用を目的として、簡素な回路構成を特徴とする差動型共鳴トンネル機能回路を考案した(従来はシングルエンド型であった)。InP系材料を用いた共鳴トンネルダイオード(RTD)と化合物半導体素子(HEMT)を組み合わせて回路を設計し、SPICEシミュレーションにより10GHz動作の可能性を実証した。更に、これを量子化器として組み込んだ完全差動型連続時間方式ΔΣ変調器を構成し、4GHzクロック動作におけるノイズシェイピング特性を確認できた(シミュレーション)。一方、高分解能化に適したマルチビット方式ΔΣ変調器における内部DACの非線形性救済手法に関する基礎検討として、複数のアルゴリズムに対して方式レベルの解析を進めた。また、CADツールを利用した論理合成、論理検証・レイアウト設計を行い、トランジスタレベルの寄生効果を含めた動作速度評価を行った。2.共鳴トンネルダイオード(RTD)の素子モデル量子井戸への電荷蓄積など、既存の素子モデルには含まれていない量子現象を等価回路的に素子モデルに組み込むことを目的として、ネットワーク・アナライザ(今期購入)を用いた高周波Sパラメタ測定から素子モデルパラメタの抽出を行った。今回は特に外部パッドに起因する寄生効果の除去方法を工夫して、電荷蓄積によるRTD容量特性を明確に抽出できた。更に、得られた素子モデルをRTD機能回路シミュレーションに適用し、新たに得られた効果が回路動作速度低下の原因となることをつきとめ、今後の回路設計における素子モデル構築の重要性を明らかにできた。