hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鉄筋コンクリート造建築物の性能評価型耐震設計における修復限界状態の評価法

以上の結果を総合すると、「被災度区分判定基準」の「中破」が概ね修復限界状態と対応することが明らかになった。[RC部材の残存耐震性能評価のための構造実験]昨年度に引き続き、中低層鉄筋コンクリート造建築物の1階柱を想定したほぼ実大の柱試験体2体を作成し、小破及び大破程度の異なるレベルに対応する損傷を生じさせ、最大応答変形と残留ひび割れ幅などの損傷レベルの関係を検討した。その結果、筆者が提案している解析モデルが妥当であることを確認し、残存耐震性能の評価を行った。[地震応答解析]今年度は、実際の建築物により近い状況を考慮し、異なる破壊性状を有する複数の部材から構成される建築物について検討を行った。性能の異なる各部材を模擬した複数のバネを有する質点系の解析モデルを作成し、パラメタリックな地震応答解析を行い、損傷レベルと残存耐震性能の関係を検討した。応答解析を行った結果、層降伏型の崩壊形を示す建築物では、複数の部材で異なる破壊モードが混在する場合でも、(財)日本建築防災協会の「被災度区分判定基準」で提案されている評価浩を用いることで、残存耐震性能が概ね安全側に評価できることが明らかとなり、「被災度区分判定基準」の妥当性が確認できた。[震災建物の修復コストの評価]仙台市の公共施設の耐震診断・耐震改修の結果を分析し、近い将来に発生が予想されている宮城県沖地震による建物被害と修復に要する費用の推定を行った。その際には、昨年度に調査した1995年兵庫県南部地震で被災し復旧されたRC造学校校舎建物の復旧工事費用の調査結果を利用した。1.RC部材の擬似動的実験による残存耐震性能評価中低層鉄筋コンクリート造建築物の1階柱を想定したほぼ実大の柱試験体の擬似動的実験を行ない残存耐震性能の評価法について検討した。各試験体に小破から大破までの異なるレベルの損傷を生じさせ、最大応答変形と残留ひび割れ幅などの損傷レベルの関係を検討し、さらに、損傷が生じた試験体が崩壊する地震動レベルを求めて、部材の損傷レベルと残存耐震性能の関係を調べた。その結果、筆者が過去に行なった柱の静的漸増載荷実験とランダムな入力を受ける地震応答時の挙動はほぼ同様であり、過去の実験結果に基づいて提案した解析モデルが地震応答にも適用でき、残存耐震性能の評価が行なえることが明らかとなった。2.RC骨組の地震応答解析による残存耐震性能評価構造実験では単独の柱の残存耐震性能を評価したが、実際の建築物により近い状況を考慮し、異なる破壊性状を有する複数の部材から構成される建築物について地震応答解析を行ない検討した。破壊性状の異なる各部材を模擬した複数のバネを有する質点系の解析モデルを作成し、パラメタリックな地震応答解析を行い、損傷レベルと残存耐震性能の関係を検討した。応答解析を行った結果、層降伏型の崩壊形を示す建築物では、複数の部材で異なる破壊モードが混在する場合でも、(財)日本建築防災協会の「被災度区分判定基準」で提案されている評価法を用いることで、残存耐震性能が概ね安全側に評価できることが明らかとなり、「被災度区分判定基準」の妥当性が確認できた。3.修復コストと残存耐震性能に基づく限界状態評価1995年兵庫県南部地震で被災し復旧されたRC造学校校舎建物の被災度と復旧工事費用との関係について調査した。
内部構造を有する固体のメソメカニックスおよび分子動力学

固体の弾性定数などの物質定数は,従来実験的手法などにより求めることが通例であった.また分子動力学などの数値的手法によりこれを求めようとする場合には,応力などの巨視的な量を原子に関する微視的な諸量で表現しておく必要があった.本研究では,はじめに原子の質量,原子間ポテンシャルあるいは原子の配置などの微視的な諸量を与え,これにより応力などに関する巨視的な量を表現することを試みた.そのために,質量,運動量,角運動量およびエネルギー方程式を微視的な量で表現する必要があり,これらをエネルギー原理および釣合い方程式の両方から求めることができた.これらの方程式から巨視的な量の表現を得ると共に,各種の材料定数を微視的な量で与えることができた.この過程において原子の集団をモデル化する際に,中間領域(メソドメイン)を設定することが特徴的であるが,そのために遇応力を一般化した高次応力に相当する項がこれらの方程式に現れた.そのためこの高次応力の微視的な定義も同時に得ることが可能となった.また高次応力に関する項が存在するために,熱流束に関する微視的な表現が影響をうけ,高い次数の応力の項を導入するほど,熱流束の定義をより小さい量として表現し直す必要のあることが判明した.このことは巨視的な検討からは導くことができず,この点も本研究により得られた新たな知見の一つである.微視的な量で新たに定義された高次応力およびこれらに関する弾性定数の正当性を確認するために,アルミニウムをモデル化し,そのメソドメインに関する分子動力学的な計算を行なった.負荷した応力,および高次応力に対し,本研究で得られた微視的表現による値は良く一致し,これらの量の微視的な定義式の妥当性を認めることができた.固体の弾性定数などの物質定数は,従来実験的手法などにより求めることが通例であった.また分子動力学などの数値的手法によりこれを求めようとする場合には,応力などの巨視的な量を原子に関する微視的な諸量で表現しておく必要があった.本研究では,はじめに原子の質量,原子間ポテンシャルあるいは原子の配置などの微視的な諸量を与え,これにより応力などに関する巨視的な量を表現することを試みた.そのために,質量,運動量,角運動量およびエネルギー方程式を微視的な量で表現する必要があり,これらをエネルギー原理および釣合い方程式の両方から求めることができた.これらの方程式から巨視的な量の表現を得ると共に,各種の材料定数を微視的な量で与えることができた.この過程において原子の集団をモデル化する際に,中間領域(メソドメイン)を設定することが特徴的であるが,そのために遇応力を一般化した高次応力に相当する項がこれらの方程式に現れた.そのためこの高次応力の微視的な定義も同時に得ることが可能となった.また高次応力に関する項が存在するために,熱流束に関する微視的な表現が影響をうけ,高い次数の応力の項を導入するほど,熱流束の定義をより小さい量として表現し直す必要のあることが判明した.このことは巨視的な検討からは導くことができず,この点も本研究により得られた新たな知見の一つである.微視的な量で新たに定義された高次応力およびこれらに関する弾性定数の正当性を確認するために,アルミニウムをモデル化し,そのメソドメインに関する分子動力学的な計算を行なった.負荷した応力,および高次応力に対し,本研究で得られた微視的表現による値は良く一致し,これらの量の微視的な定義式の妥当性を認めることができた.
多数の競合プロセッサを用いる超並列処理方式とその実現方法に関する研究

(1)超並列計算機を実現するための相互結合網の候補としてFat Treeを取り上げ,これを構成するためのルータの設計を行い,LCAを用いて小規模のルータを実現した.これを用いて4台のプロセッサ要素を結合し,簡単な実験を行い,性能を評価した.その結果,数Mバイト/秒の転送速度と,数ミリ秒の遅延時間が達成できることが確かめられた.なおLCA,およびハードウエア記述言語による相互結合網要素回路の設計を行うために,シリコンコンパイラ,LCAネットリスト作成ツール等,設計ツールを整備し,設計した回路の動作をシミュレーションによって確認したり,またLCAに実装して試験し性能測定を行えるように開発環境を整備し,これを使って研究を行った.(2)競合プロセッサ方式による並列配線処理方式は処理速度の点では満足な結果が得られているが,配線率の点からはまだ実用的には満足できるものではない.そこで別のネットの配線のために一旦出来上がった配線を引き剥し,後から再配線する方法を研究し,ネット数の少ない場合にはかなりよい配線率が得られることを確認した.しかしネット数が数100本を超えると,非常に時間がかかり,並列処理による速度向上では追い付かない.そこで引き剥しを部分的に抑制する方法を研究した.実際の配線問題では複数のピンを接続するネット,すなわちマルチピンネットがあるのが普通であるが,これまではネットはすべてピンに接続するものとして配線を行っていた.そのために配線が余計錯綜することになり,配線率の低下につながっていた.しかしマルチピンネットにするとこの影響は軽減されるが,今度はこれを部分的に引き剥すことが難しくなる.この問題を解決するために1本のマルチピンネットを分割して並列に配線する方法を研究し,新しいアルゴリズムを開発した.(3)競合プロセッサ方式による手書き文字認識システムの開発を継続して行い,認識実験を行った.認識対象は手書き教育漢字データベースETL8Bより30字種を選び,ストローク抽出を行った後にすべてのストロークの属性とそれらの間の相対位置を特徴として抽出し,これを提示されたエージェントが,それぞれが代表する字種の構造知識ベースと照合してマッチする文字を同定する方法をとる.この時に類似文字が同時に同定されるとエージェント間で競合が起こるが,各エージェントは自分が推論に使用した知識と,相手が使用した知識の照合を行って競合を解消する.実験の結果,98%程度の優れた認識率を得ることが出来た.(1)超並列計算機を実現するための相互結合網の候補としてFat Treeを取り上げ,これを構成するためのルータの設計を行い,LCAを用いて小規模のルータを実現した.これを用いて4台のプロセッサ要素を結合し,簡単な実験を行い,性能を評価した.その結果,数Mバイト/秒の転送速度と,数ミリ秒の遅延時間が達成できることが確かめられた.なおLCA,およびハードウエア記述言語による相互結合網要素回路の設計を行うために,シリコンコンパイラ,LCAネットリスト作成ツール等,設計ツールを整備し,設計した回路の動作をシミュレーションによって確認したり,またLCAに実装して試験し性能測定を行えるように開発環境を整備し,これを使って研究を行った.(2)競合プロセッサ方式による並列配線処理方式は処理速度の点では満足な結果が得られているが,配線率の点からはまだ実用的には満足できるものではない.そこで別のネットの配線のために一旦出来上がった配線を引き剥し,後から再配線する方法を研究し,ネット数の少ない場合にはかなりよい配線率が得られることを確認した.しかしネット数が数100本を超えると,非常に時間がかかり,並列処理による速度向上では追い付かない.そこで引き剥しを部分的に抑制する方法を研究した.実際の配線問題では複数のピンを接続するネット,すなわちマルチピンネットがあるのが普通であるが,これまではネットはすべてピンに接続するものとして配線を行っていた.そのために配線が余計錯綜することになり,配線率の低下につながっていた.しかしマルチピンネットにするとこの影響は軽減されるが,今度はこれを部分的に引き剥すことが難しくなる.この問題を解決するために1本のマルチピンネットを分割して並列に配線する方法を研究し,新しいアルゴリズムを開発した.(3)競合プロセッサ方式による手書き文字認識システムの開発を継続して行い,認識実験を行った.認識対象は手書き教育漢字データベースETL8Bより30字種を選び,ストローク抽出を行った後にすべてのストロークの属性とそれらの間の相対位置を特徴として抽出し,これを提示されたエージェントが,それぞれが代表する字種の構造知識ベースと照合してマッチする文字を同定する方法をとる.この時に類似文字が同時に同定されるとエージェント間で競合が起こるが,各エージェントは自分が推論に使用した知識と,相手が使用した知識の照合を行って競合を解消する.実験の結果,98%程度の優れた認識率を得ることが出来た.(1)エンジニアリングワ-クステ-ションNEWSー3410を購入し,既設の並列計算機Coral68Kでの処理結果を,このワ-クステ-ションのディスプレイに図形表示できるようにするためのソフトウェアを開発した.その結果,256×256格子面上の配線問題の処理結果を表示すると共に,これをプリンタにハ-ドコピ-として記録することが可能にになった.(2)1層の配線面を2層に拡張し,より現実的な問題に対処できるようにした.もともと競合プロセッサ方式による配線問題の並列処理プログラムは分散メモリ型マルチプロセッサを念頭に考えたものであるが,この処理方式が並列計算機の構造にどの程度の普遍性をもつかを検証するために,学外の共有メモリ型マルチプロセッサTOPー1を借用してプログラムを実行し,性能評価を行った.

その結果,競合プロセッサ方式はむしろ共有メモリ型の方が効率よく実行できることが確認された.その理由はマスタ-・スレ-ブ間の通信時間が長いと,その間に計算される配線が衝突する可能性が増えるために,再配線回数が増加することにある.従って今後は通信量を小さくするようなアルゴリズムを研究することが必要である.(3)マスタ-・スレ-ブ間の通信が,任意の組合せのプロセッサ間の通信よりも圧倒的に多い,競合プロセッサ方式の並列処理を行うのに適した超並列計算機のア-キテクチャについて研究した.プロセッサ数が数千台,数万台の超並列計算機は分散メモリ型で実現するのが妥当であるが,それに用いる相互結合網は単一の結合網でなく,階層的に構成する必要があるものと思われる.そこで各種の階層網について検討した結果,新しい階層構造相互結合網Mandalaを提案し,その性能について研究した.Mandalaは完全結合網により構成されるクラスタを,更に完全結合することにより,上位のレベルのクラスタを構成することを繰り返して,大規模な結合網を構成するもので,次数がノ-ド数に依存せず,一定に抑えられ,局所通信に威力を発揮することが確かめらた.次年度に実際に通信実験を行って性能評価を行うため,小規模あ並列計算機のプロトタイプを設計した.(4)配線問題だけではなく,さらに広範な応用分野の問題に競合プロセッサ方式を適用するための方策を検討するため,2,3の基本的な探索問題の並列処理方式を研究した.その結果,ランダム性の導入が,競合プロセッサ方式にとって,本質的であることが明らかになった.(1)前年度に開発したMandala方式の相互結合網によるプロセッサ間通信方式についての研究し,デッドロック回避,マルチキャスト通信,適応中継などの方法を確立した.また中継ノードであるルータの実現方式について研究し,接続ポート数4のルータを1チップ上に実現するためのゲートアレイの設計を行い,シミュレーションによって性能評価を行った結果,40MB/秒以上の転送速度がえられることを確かめた.所要ゲート数は12,000であった.またVR3000マイクロプロセッサを使用した高性能プロセッサ要素のプロトタイプの試作を完了し,必要な基本ソフトウェアの開発に着手した.(2)競合プロセッサ方式による並列配線処理のアルゴリズムによる高速処理の特長を損なわずに,高度の配線率を達成するために考案したランダムリップアップ方式による並列配線プログラムを開発し,並列計算機Coral68Kによって処理実験を行った.その結果,リップアップにより配線率の改善は効果的であったが,プロセッサ間の競合が急増し,処理時間が著しく増えることが分かった.今後はリップアップするネットの選択法の研究を進める必要があることが明らかになった.
プラズマ反応場を用いた先進的タンパク質合成・分解技術の開発

平成21年度に実施した研究項目の進展状況を踏まえ、平成22年度では主にタンパク質の分解に関する研究およびエンドトキシンの不活化に関する研究を実施した。以下に平成22年度の主な研究実施項目と成果を列記する。(1)大気圧プラズマジェットを用いたペプチド、タンパク質分解:簡単な構造のペプチドを用いたプラズマ相互作用による分子鎖の分解を、X線電子分光法により解析を行った。解析結果はジスルフィド結合が分離し、酸化物に変化していることを示している。また、イオン衝撃効果により、ペプチドの分解促進および高速不活化を確認した。(2)ペプチド結合によるアミノ酸合成と新機能発現:簡単な構造の複数のアミノ酸を用いたプラズマ相互作用によるペプチド結合を試みた。高速液体クロマトグラフィーによる解析から、成分の特定には至っていないが、プラズマ相互作用によるアミノ酸の分解物および副産物の生成を確認した。(3)ナノサイズ大気圧プラズマジェットを用いたナノサイズ反応場の特性:先端にナノサイズキャピラリーを取り付けた大気圧プラズマジェットの作製を行い、プラズマ放電特性を明らかにした。また、ナノサイズ反応場の実験的検証を行うため、ナノキャピラリープラズマジェットによるレジスト膜上でのエッチングサイズの確認、およびポリマー表面での官能基修飾の可能性を示した。さらに、磁場によるプラズマサイズの微細化に関する研究を実施し、永久磁石を用いることによってビームサイズの縮小を確認した。この結果は、バイオ高分子のナノサイズの空間選択的な処理の可能性を示している。(4)エンドトキシンの分解実験:エンドトキシンを用いて、プラズマによる分解、不活化に関する実験を実施した。低圧力放電プラズマによる照射実験の結果、30分間処理において2ケタの不活化の確認を行った。(5)研究成果の発表:研究成果として、学術論文に8編(うち査読有7編)、著書1編、国際会議に17件、国内学会に17件の発表を行った。本研究では、ペプチドなどのバイオ高分子材料を低圧および大気圧プラズマジェットによって低温下で分解し、バイオ材料の有する生物機能の不活化を実証することを目的としている。また、並行してナノキャピラリーを用いた大気圧プラズマジェットのナノサイズ化に関する研究を実施する。以下に平成21年度に実施する実験項目を列記する。(1)低圧放電プラズマを用いたアミノ酸分解実験:本実験では、タンパク質構成要素であるアミノ酸をサンプルとして用い、純水など溶液中に溶解させたアミノ酸をシリコン基板上に液滴状態で保持し、アルゴンあるいは酸素プラズマによる照射実験を行った。イオン照射エネルギーを変化させた場合のアミノ酸の構造変化をXPS解析により調べた。(2)プラズマ照射によるペプチド分解実験:エンドトキシンを構成するリポ多糖体は、いわゆるペプチドの一種である。本研究では、サンプルとして両生類などの浸透圧調整を行うペプチドホルモンであるバソトシンを用い、プラズマ処理したサンプルの生物機能特性やXPSなどの分子組成の変化を調べた。結果は、明らかな浸透圧機能が失われ、分子組成の特徴であるジスルフィド結合(S-S結合)が完全に分離している結果が得られた。(3)ナノキャピラリーを用いた大気圧プラズマジェットのナノサイズ化:タンパク質に対して数100nmオーダーの選択的分子操作を可能にするため、大気圧プラズマジェットの微細化に関する実験を行った。取り出し口に口径100nmのキャピラリーを用いたプラズマジェットのプローブによる検出に成功しており、プラズマジェット流の伝搬速度の空間的変化を静電プローブにより測定し、伝搬特性を明らかにした。(4)研究成果の発表:上記研究で得られた成果は、学術論文に8編、国際会議に9件、国内学会に18件、発表を行った。
社会科学分野の著者典拠ファイルの構造研究とその編成

書誌情報デ-タベ-スの編成,維持管理および利用には,著者典拠ファイルが不可欠である。現在,著者典拠ファイルとして世界各国で広く利用されている米国議会図書館(LC:Library of Congress)の名前典拠ファイル(NAF:Name Authorities File)には,すでに200万件以上の著者名が収録されている。本研究では,このLCNAFを対象とする著者典拠ファイルの構造研究を基礎として,典拠ファイルに関する国際的標準化活動の考察を経て,社会科学分野の著者情報管理のための典拠ファイルのあり方を検討し,具体的なファイル編成を試みた。すなわち,LC NAFの構造研究では個人著者名の統計解析を行ない,一人の著者に関する全情報を1件の典拠レコ-ドに集める“Personーwise principle"による新しい典拠ファイルの構造を開発した。さらに,LC NAF中の著者名とわれわれの先行研究で編成したBASS(Bibliographic Archives for Social Sciences)中の著者名との照合実験によって,世界最大規模のLC NAFであっても社会科学分野の遡及的デ-タベ-スの管理には不十分であり,専門分野ごとの書誌情報や匿名辞典などを情報源とする典拠ファイル編成の必要性を実証した。その前提として、わが国では,米国のLC NAFに匹敵するような,国際標準に準拠した典拠フォ-マットの制定や著者典拠ファイル編成・頒布が必要であることを論じた。専門分野別の著者典拠ファイルの編成では,「匿名辞典」(Mossman,J.)を用いた18世記イギリスの匿名著者,「経済学文献季報」(経済資料協議会)による経済学分野の著者情報,日本のソ連・東欧地域研究文献の書誌情報のデ-タベ-ス化による収録文献の著者名と「ソ連・東欧地域研究者名簿」(北大スラブ研究センタ-)の人名デ-タとの照合実験,および日本の政府刊行物の団体著者名の変遷の分析などによって,それぞれの分野で必要な著者典拠ファイル編成の基礎作業を行なった。著者典拠ファイルの構造とその標準化に関する研究では、主として欧米人名を収録しているLC名前典拠ファイルの統計解析と構造分析を行なった。その結果から、"Person-wise principle"に基づく新しい典拠ファイルの構造を設計し、その概要をアメリカ情報科学会(ASIS)第51年次大会で発表し、会議参加者から有益な示唆を得た。また、多文字・多言語の人名情報を対象とする国際的標準であるUNIMARC(A)と日本人名のためのJAPAN/MARCの比較検討を行ない、両フォーマットに互換性があることを、国際図書館連盟(IFLA)第54大会で発表した。これらの研究成果を合わせて、今後、著者名典拠ファイルの構造研究を国際的標準化の見地から進める見通しが得られた。一方、主題分野別典拠ファイルの編成では、「ソ連東欧研究文献目録」から1982ー84年までの文献データ6,242件をパーソナル・コンピュータへ入力し、著者関連情報ファイルの作成を行なった。その過程では、基本的ツールの不足のため、日本人名の読み(アクセス・ポイント)の確定作業に困難があった。また、「ソ連東欧地域研究者名簿」(1988)の研究者ファイルを分析し、日本のスラブ研究の動向を数量的に検討し、成果を、「数字で見る日本のスラブ研究」(北海道大学スラブ研究センター編)として公表した。さらに、経済学分野の現時的データベースである「経済学文献季報データベース」から抽出した日本人著者情報の調査では、とくに若手研究者(大学院生レベル)での同姓同名の識別のため、生年や出身大学卒業年の追加の必要性が認められた。

他方、欧米社会科学分野を対象とする遡及的データベース"BASS(Bibliographic Database for Social Sciences)"の著者関連情報の調査では、利用できた匿名調査ツール(例、LC名前典拠ファイル)での収録状況が十分ではないことが判明した。著者典拠ファイルの構造研究では、LC名前典拠ファイル中の個人著者名を構成するフィ-ルド群のうち、匿名、変名、筆名などを記録するフィ-ルド400の出現率を調査し、さらに先行プロジェクトで蓄積してきたBASS(Bibliographic Archieves for Social Sciences:経済学分野を中心とする16世紀以降の遡及的文献デ-タベ-ス)中のWLS(Widener Library Shelflists)ファイルおよびKress Library Catalogueファイル中の遡及的文献の著者名との照合実験を行った。これらによって、膨大な著者情報を収録しているLC名前典拠ファイルであっても、著者情報の遡及的管理に適用した場合には十分でないことを実証的に示した。この結果をうけて、著者典拠ファイル編成システムの設計方針として、既存の遡及的デ-タベ-スや匿名事典から著者情報を収集し、第1年度の研究成果である“Person-wise principle"に基づく新しいファイル構造によって、LC名前典拠ファイルを再編成することを提唱した。一方、標準化に関する研究では、典拠レコ-ドの書誌構造に着目して目録規則における多段階記述、そこでの書誌階層の規定、およびオンライン目録システムで実現している書誌構造に関して約100件の文献を収集・分析中である。さらに、東アジアにおける人名の典拠コントロ-ルに関して、たとえば、韓国語書誌情報に現れる日本人名のハングル読みの辞書またはテ-ブルの有用性について聞き取り調査を行った。主題分野別典拠ファイルの編成では、1983年から1985年にかけて日本で出版されたソ連東欧地域研究の文献約5,700件の書誌情報を機械可読化して、デ-タベ-ス構築の基礎作業を行い、1986年に刊行された文献については「日本のソ連東欧研究1986(文献目録)」を作成した。これらの文献情報を既作成の「ソ連東欧地域研究者名簿」の人名デ-タと比較して、典拠ファイルへの転用について検討作業を行った。書誌情報デ-タベ-スの編成,維持管理および利用には,著者典拠ファイルが不可欠である。現在,著者典拠ファイルとして世界各国で広く利用されている米国議会図書館(LC:Library of Congress)の名前典拠ファイル(NAF:Name Authorities File)には,すでに200万件以上の著者名が収録されている。本研究の目的は,LC NAFを対象とする著者典拠ファイルの構造研究を基礎として,典拠ファイルに関する国際的標準化活動の研究を経て,社会科学分野の著者情報管理のための典拠ファイルを編成することである。すなわち,著者典拠ファイルの構造研究ではLC NAF中の個人著者名の統計解析に基づいて,一人の著者に関する全情報を1件の典拠レコ-ドに集める“Personーwise principle"による新しい典拠ファイルの構造を開発した。
ネフローゼ症候群モデルマウスを用いた腎糸球体における蛋白透過機序の解析

ICGNマウスは、近年見いだされたネフローゼ症候群をともなう糸球体腎炎を自然発症するマウスである。ネフローゼ症候群すなわち尿中に血蛋白が濾出する現象は多くの腎疾患でみられ、ICGNマウスでも尿中に多量の血漿蛋白がみられる。一般に、腎における血蛋白の濾過障壁は腎糸球体基底膜にある二つのbarrier機構であり、このうちsize barrierが障害を受けると高分子蛋白が、charge barrierが障害を受けると低分子蛋白が尿中に濾出する。ICGNマウスでは、発育の極初期からアルブミンを中心とした低分子蛋白が尿中にみられるため、charge barrierがまず第一に障害を受け、ついでsize barrierにも障害が起こることが示唆されている(日本疾患モデル学会記録Vol9,1993)。そこで、charge barrireに障害の起こる時期を明らかにするため、出生直後からの尿蛋白の推移を調べた。その結果、生後2日ですでにアルブミンの尿中排出が認められ、charge barrierは出生直後、あるいは出生前から障害を受けていることが示唆された。また、電顕的にも生後3日で糸球体基底膜足突起の融合、多層性断裂が認められ、出生直後における腎糸球体の変化がICGNマウスにおけるネフローゼ発症にとって重要と考えられた。現在、この時期の固体についてさらに詳しく検討中である。また、size barrierの崩壊時期を確定するため、高分子蛋白である分子量約15万の1gGと分子量約90万の1gMの尿中への出現時間を調べた。その結果、1gG,1gMともに40日齢前後から尿中に出現しその後漸増することが明らかになったため、size barrierの崩壊は40日齢前後で始まると考えられた。さらに、分子量のかなり異なる1gと1gMの尿中への出現時間がほぼ同時であったことから、size barrierの崩壊は急速に進展すると考えられた。
環境運命予測・リスク評価モデルにおける情報の価値の計測

化学物質の環境リスク分析において用いられた各種の仮定や、モデルパラメータの不確実性の処理は、計算結果の信頼性を評価する上で重要である。また、分析、評価という順に判断プロセス介在してくるにつれて、モデルの構造を明解に関連する人々に伝え、分析枠組みや結果そのものに説得性を上げてゆくことが重要となってくる。本報告では、そのために開発された支援ソフトウエアDemos(Decision Modelling System)を用いて化学物質の環境リスク分析をおこなった例を示しながら、上記の論点について考察した。化学物質の環境リスクアセスメントとは、ある化学物質の環境へのまたは環境へのまたは環境を経由して曝路された場合の有害性を見積もることである。評価実施時点において利用可能なデータのみを用いるため、新たな知見が得られるとそれに応じて改良がなされることとなる。したがって、リスク評価においては、あらたに得られる知見がリスク評価の精度や説得性を向上させうるかといった有用性の評価が重要である。本報告では、そのための指標の開発と事例適用を行った。指標としては、EVIU(Expected Value of Including Uncertainty)、EVPI(Expected Value of Perfect Information)の2つをとりあげた。事例として底泥に残留した有機塩素系化合物クロルデンに対して本手法を適用した。代替案としては底泥の浚渫をとりあげた。浚渫量の目標値はADIよりもとめた。東京湾、大阪湾底泥に対して評価モデルの不確実性を確率分布として与え、モンテカルロシミュレーションによりパラメータの重要度を決定した。
リンパ系腫瘍細胞の分子生物学的手法を用いた解析

白血病細胞の起源に基づいた分類法を確立し、治療に応用する目的で小児急性白血病細胞のphenotype、genotypeの解析を行った。急性白血病105例はFAB分類、phenotypeからBーlineage57、Fーlineage16、ANLL15、AUL17にまず分類された。B-lineage.は免疫グロブリン(Ig)遺伝子H鎖の再構成(R)を、TーlineageはT細胞受容体(TCR)遺伝子のRを有しかつそれぞれのlineageに関連した表面マーカーを有するものと規定すると、Bーlineage57例中2例がIgH鎖がgermline(G)で、Tーlineage16例中2例がTCR遺伝子がGであり、それぞれ除外すべき症例と考えられた。またBーlineage ALLの半数近くの症例でTCRγやβ鎮のR(いわゆるdual R)がみられたが、TCRβ鎖のmRANを調べる限りTーlineage ALLにみられるような活性型のメッセージは産生しておらず、mRNAレベルでT-lineageとの鑑別が可能であった。TCR遺伝子(α、α、γ、β)のRはIg遺伝子のようなdevelopmental hieranchy(DJ→VRJ→K→λ)が明らかにされていなかったが、今回の結果からTCRδ鎖がもっとも初期にRすることが強く示唆された。AULと分類された11例でgenotypeを調べると、IgH、TCRδ鎖のRを示す6例と全ての再構成遺伝子がGの5例に二分された。R群の一部ではTdTやCD3ーγのmRNAが検出されたことから、Tーlineageにcommitmentした段階での白血化が示唆されたが、G群の5例ではMPOのmRNAも含めてこれらlineageに関連したメッセージは検出されず、極めてstem cellに近い段階での白血化と考えられた。AULや乳児白血病の予後は悪いといわれているが、R群、G群と予後との相関が注目される。このように大多数の症例でlineage診断は可能であるが、phenotypeとgenotypeのdissociationのみられる症例も少なからず存在する。今後は血球分化の多様性と法則性の観点から白血病細胞を詳細に検討することが、leakesugenesisの解明ならびに新しい治療法の開発に結実していくものと思われる。急性白血病105例はFAB分類, phenotype, genotypeからB limeage ALL56, T-limeage ALL16, ANLL(acute nonlymphocytic)15, AUL(acute undilferentiated)17例に分類されたが, phenotypeとgenotypeにdissociationのみられる例(ex dual reanangement)が少なからずあり, linoage診断をするにあたり混乱を招きかねない.そこでgeneのmRNAを検討した.検索したB-linoage ALL16例中8例はTβの再構成を,残りの8例はgermlineであった. TβmRNAは,コントロールに用いたT-linoage ALLでは全例に1.3kbのfill-largthのメッセージであったが, B-linoage ALL16例中10例では全く検出されず,残りのTβgene reanangement例の3例とTβgeneがgerimlineの2例で微量のTβmRNAが検出された.しかし検出されたmRNAは1.0kbの不安定のものであり, B-lineage ALLでみられるTβgene reanangementはnon-philuctiveである可能性を示唆した.ただしTβgene reanangementを有した1例で少量ではあるが1.3kbのfull-length TβmRNAが検出された.本症例は例外と思われるが, phonotypeとgenotipeからB-lreageと考えられる例の中にもfull-lengthのTβmRNAを産生しうるものが存在することを示している.このような例外はあるものの,大多数のB limeage ALLではfull-lengthのTβmRNAは保有しておらず, mRNAレベルを調べることによりlineage診断の精度はさらに増すものと考えられた,全く同様にAULでみられたTβ鎖の再構成もfull-lengthのTβmRNAを保有せず, mRNAレベルではT-cellのprecursorとは考えにくいことが判明した.白血病細胞の起源に基づいた分類法を確立し、治療に応用する目的で小児急性白血病細胞のphenotype、genotypeの解析を行った。

AULと分類された11例でgenotypeを調べると、IgH、TCRδ鎖のRを示す6例と全ての再構成遺伝子がGの5例に二分された。R群の一部ではTdTやCD3ーγのmRNAが検出されたことから、Tーlineageにcommitmentした段階での白血化が示唆されたが、G群の5例ではMPOのmRNAも含めてこれらlineageに関連したメッセージは検出されず、極めてstem cellに近い段階での白血化と考えられた。AULや乳児白血病の予後は悪いといわれているが、R群、G群と予後との相関が注目される。このように大多数の症例でlineage診断は可能であるが、phenotypeとgenotypeのdissociationのみられる症例も少なからず存在する。今後は血球分化の多様性と法則性の観点から白血病細胞を詳細に検討することが、leakesugenesisの解明ならびに新しい治療法の開発に結実していくものと思われる。白血病細胞の起源に基づいた分類法を確立し、治療に応用する目的で小児急性白血病細胞のphenotype、genotypeの解析を行った。急性白血病105例はFAB分類、phenotypeからB-lineage 57、T-lineage 16、ANLL 15、AUL 17にまず分類された。B-lineageは免疫グロブリン(Ig)遺伝子H鎖の再構成(R)を、T-lineageはT細胞受容体(TCR)遺伝子のRを有しかつそれぞれのlineageに関連した表面マーカーを有するものと規定すると、B-lineage57例中2例がIgH鎖がgermline(G)で、T-lineage16例中2例がTGR遺伝子がGであり、それぞれ除外すべき症例と考えられた。またB-lineage ALLの半数近くの症例でTCRγやβ鎖のR(いわゆるdual R)がみられたが、TCRβ鎖のmRNAを調べる限りT-lineage ALLにみられるような活性型のメッセージは産生しておらず、mRNAレベルでT-lineageとの鑑別可能であった。TCR遺伝子(σ、α、γ、β)のRはIg遺伝子のようなdavelopmental hiararchy(DJ→VDJ→K→入)が明らかにされていなかったが、今回の検討からTCRσ鎖がもっとも初期にRすることが判明した。AULと分類された11例でgenotypeを詳細に調べると、IgH鎖とTCRσ鎖のRを示す6例と全ての再構成遺伝子がGの5例に2分されることが明らかとなった。R群の一部ではTdTやCD3ーγのmRNAが検出されることから、T-lineageにcommitmentした段階での白血化が示唆されたが、G群の5例ではMROのmRNAも含めてこれらlineageに関連したメッセージは検出されず、極めてstem cellに近い段階での白血化と考えられた。AULや乳児白血病の予後は悪いといわれているが、R群、G群と予後との相関性が注目される。
C型肝炎ウイルスのゲノム複製から粒子形成への過程移行を制御する分子機構

1)ゲノム複製-粒子産生過程経時的モニタリング系の確立申請者がこれまでに確立したC型肝炎ウイルス(HCV)サブゲノムRNA複製のリアルタイム計測系を基盤として、細胞へのウイルス侵入から粒子産生までをカバーするモニタリング系の開発を試みた。ルシフェラーゼレポーター含サブゲノムRNAと粒子形成用のHCV Core-NS2発現プラスミドを共発現し作製したウイルス粒子(一回感染性)を用いて、細胞への侵入から翻訳、ゲノム複製までの過程を経時的、連続的にモニタリングすることが可能となった。今後、粒子形成後、培養上清中に放出されるウイルス粒子のモニタリング系を構築する。2)HCV NS5Aの脱リン酸化機構の解析とゲノム複製-粒子形成過程スイッチングへの関与HCV NS5Aはセリンスレオニンキナーゼによってリン酸化されることが知られ、申請者はCaseine kinase 1alphaがその中心的な役割を果たしていることを報告している。それらの知見を基盤として、リン酸化NS5Aの脱リン酸化に働きうる脱リン酸化酵素の候補群を文献情報等から選抜した。これらの酵素のcDNAを取得し塩基配列を確認後、各々をコムギ無細胞系発現ベクターにサブクローン化した。さらに、試験管内転写、コムギ胚芽抽出物存在下での翻訳反応によって各脱リン酸化酵素を合成した。同様の手法で合成したNS5Aとのin vitro結合反応を化学増幅型ルミネッセンスシステムであるAlphaScreenで解析した。HCV N5Aと結合能を有する脱リン酸化酵素を見出した。当初計画の「ゲノム複製-粒子産生過程経時的モニタリング系の確立」と「HCV NS5Aの脱リン酸化機構の解析とゲノム複製-粒子形成過程スイッチングへの関与」とも、最も重要な実験成果は取得することに成功し、それを基に予定どおり計画を遂行しているため。当初計画に従って各実験計画を進め、ウイルスゲノムの複製から粒子形成への過程移行を制御する分子機構の解明を目指す。
質感認知に関わるコンピュータビジョンと情報論的解析

本計画班では,画像のみ(または照明変動下で観察される画像列)から物体形状および質感をモデル化する手法の開発に取り組む.特に,画像として観察される光学情報のみならず,人間の質感判断の特性や観察環境に対する質感知覚の依存性に関する知見を積極的に活用することにより,人間が行っていると考えられる情報処理をインバースレンダリングの枠組みに組み込み,実在物体の形状や質感をモデル化する手法の開発を目指す.また,これまで複雑な光学特性を持ち解析が難しいとされてきた,実在物体の持つ反射および蛍光の分光特性のモデル化にも取り組み,任意照明下での正しい色再現も実現する.本計画班では,画像のみ(または照明変動下で観察される画像列)から物体形状および質感をモデル化する手法の開発に取り組む.特に,画像として観察される光学情報のみならず,人間の質感判断の特性や観察環境に対する質感知覚の依存性に関する知見を積極的に活用することにより,人間が行っていると考えられる情報処理をインバースレンダリングの枠組みに組み込み,実在物体の形状や質感をモデル化する手法の開発を目指す.また,これまで複雑な光学特性を持ち解析が難しいとされてきた,実在物体の持つ反射および蛍光の分光特性のモデル化にも取り組み,任意照明下での正しい色再現も実現する.平成22年度は,(1)光源環境・形状・質感が物体の見えに与える影響の調査,(2)実在物体の持つ分光反射率を推定する手法の開発,(3)人間が好ましいと感じる品質を写真を通して解析した.(1)CG及びコンピュータビジョンの研究分野における関連研究の調査を行った.さらに,一般的な光源環境や一般的な物体の材質がどのような統計量を持つのかについての調査を進めた.(2)精度の高い測色・表色を目的として,実在シーンのマルチスペクトル画像を獲得し,任意光源環境下での質感再現を行う技術を開発した.特に,一般的な物体の分光反射率の統計量に基づき物体の分光反射率を推定する技術を発展させ,動的に変化するシーンの分光反射率を推定する技術を開発した.(3)写真の持つ主観的な品質や色彩調和を評価する手法を開発した.従来の色彩調和モデルは,単純な配色を刺激とする心理実験に基づき構築されており,従来モデルでは様々な色が様々な形で同時に表れる写真の色彩調和を適切に評価することができない.本研究では,写真の色彩調和はその写真中の局所領域の組合せで評価できると仮定し,その主観的品質が高いか低いかの識別手法を設計し,大規模データベースを用いた実験によりその有効性を確認した.平成23年度は,画像のみ(または照明変動下で観察される画像列)から物体形状および質感を獲得する手法を開発する技術について取り組んだ.特に,精度の高い測色ならびに表色を目的として,実在シーンの光学特性をモデル化し,任意光源環境下で精度高く正見えの再現を行う技術を開発した.具体的には,複雑な光学特性を持ち解析が難しいとされてきた,実在物体の持つ蛍光特性のモデル化に取り組み,照明色変化にともない観察された色変化に基づき対象物体の蛍光成分と反射成分を分離する手法を提案した.さらに,実在物体の持つ蛍光成分を反射成分と分離して計測する技術の開発を進め,照明方向の変化にともない観察された蛍光発光の強度変化に基づき対象物体の形状を推定する技術の開発を進めた.今後,蛍光発光と質感認知の関係について解明へと進めていく.また,どのような画像を心地よいと感じるのか,写真の主観的な品質識別を目的とし,その性能向上に寄与する色彩調和の評価手法についても検討した.従来の色彩調和モデルは,単純な配色を刺激とする心理実験に基づき構築されている.そのため,従来モデルでは様々な色が様々な形で同時に表れる写真の色彩調和を適切に評価することができなかった.この問題を解決するためには,従来モデルで取り扱っていた単純配色と写真の配色との間に存在するギャップを埋める必要がある.そこで,写真の色彩調和はその写真中の局所領域の組合せで評価できると仮定し,その主観的品質が高いか低いかの識別手法の設計を行った.主観的品質が与えられた大規模データベースを用いた実験により識別性能が向上することを確認した.平成24年度まで,形状,材質,光源分布の要素の相互関係の解析と同時推定の不定性を解くのに有効な事象や統計量の解析を進め,人間の質感判断の特性や観察環境に対する質感知覚の依存性に関する知見を得ることができた.平成25年度は、これらの知見に基づき,照明変動下で観察される画像列から物体形状および質感を獲得する手法を開発する.これまで提案されてきた手法の多くが,対象物体の見えが反射モデル式(Lambertモデルにより記述される拡散成分のみを持つまたはTorrance-Sparrowモデルにより記述される艶成分など)により記述されることを仮定している.これに対し,本研究では,対象物体の反射モデル式を仮定することなく形状を推定することができる頑健な手法を提案した.具体的には,光源変動に伴い観察される輝度履歴の性質、輝度ヒストグラムのskewnessが対象物の材質と関係しており,skewnessの考慮により素材の違いに対応可能な頑健な手法を開発することができた.さらに得られた形状に基づき光源方向を推定するこことにより,任意照明下での物体の見えを生成したり,他の材質の見えに仮想的に変更したりすることを可能とする手法へと発展させた.また,実在物体の持つ反射及び蛍光特性のモデル化についても研究を進め,実在物体の反射や蛍光特性の統計量にもとづき,モデル化のための必要な観察条件を明らかにすることにより,少ない計測数の基づき安定にモデル化する技術を発表した。質感知覚に有効な画像生成と加工技術の開発を進めた.

特に複数毎の分光画像を用いて効率良く実在物体の反射特性および蛍光特性のモデル化し,任意照明下での物体の見えを合成する手法を実現し,この成果をコンピュータビジョンのトップ会議で発表し,その成果を拡張させた研究が権威ある論文誌への採録が決定した.また,異なる照明色の下で撮像された複数毎のRGB画像を用いて対象シーンの反射および蛍光の分光特性をモデル化する技術を国際会議で発表した.本研究でモデル化された実在シーンの反射および蛍光特性を用いて,蛍光成分を含む画像と蛍光成分が欠如した画像を合成し提示することで,蛍光成分が人間の知覚に与える影響について検討した.さらに,これまで進めてきた観察にもとづく実在物体の形状推定手法を発展させて,質感の統計量に基づき頑健な形状推定手法を実現させた.平成24年度は,これまで複雑な光学特性を持ち解析が難しいとされてきた,実在物体の持つ蛍光特性に基づくインバースレンダリング手法の開発に取り組み,従来の反射のみを考慮した手法の限界を克服して実世界のモデル化を実現する技術を開発した.具体的には,入射光とは異なる波長で観察するBispectral Measurementの利用により実在物体の持つ蛍光成分を反射成分と分離して観察する技術を提案し,照明方向の変化にともない観察された蛍光発光の強度変化に基づき頑健に形状推定を実現する技術を開発した.蛍光に基づく手法は,物体表面の艶や相互反射の影響を受けずに安定に形状推定が実現できるという利点を持つ.従来の反射に基づく形状推定における問題を蛍光に着目する事で容易に回避できることを示した.また,物体表面において反射により観察される色は光源色の影響を受け,蛍光は照明色の影響を受けずに一定という特性に着目し,画像を撮像するカメラの分光感度と照明の分光分布の同時推定を実現する新しいカラーチャートを提案した.対象シーンをこのカラーチャートともに撮像する事により,未知の照明条件,未知の特性を持つカメラにより撮影された画像を入力として,対象シーンの色,光源色,カメラの特性を同時に推定することができることを示した.これにより,対象シーンの照明色が変わった場合,あるいは異なるカメラで観察された場合の画像を合成することができる.1枚の画像からの対象シーンの色,光源色,カメラの特性の同時推定はこれまで実現されていない画期的な技術である.実世界のモデル(実在物体の形状や反射特性,シーンの照明環境)を獲得し画像合成に用いる技術の開発が順調に進んできている.特に,前年度までの実在物体の持つ蛍光解析を通して明らかにした蛍光発光の特徴を利用し,実在物体が示す蛍光発光に基づき物体表面の艶や凹形状に起因する相互反射を回避して,安定に物体形状を推定する独創的な手法を提案する事ができた.また,画像を撮像するカメラの分光感度と照明の分光分布の同時推定を1枚の画像から実現する手法を世界に先駆けて実現することができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,これまで研究をすすめてきた実在物体の反射特性及び蛍光特性のモデル化技術を発展させ,任意照明下での物体の見え方を合成する手法を実現する予定である.さらに,B班の協力のもと,実在物体の材質とユーザによる実世界理解の関係についての解析を進めて行く.コンピュータビジョン26年度が最終年度であるため、記入しない。
慢性閉塞性肺疾患患者における胸郭運動と呼吸不全との関係

健常成人男子5名、肺気腫疾患5名を対象とし、胸部・肺部の前後・左右の動き、胸郭の上下の動き、胸鎖乳突筋と胸郭筋の活動及び換気量を安静呼吸、吸気抵抗負荷、呼気抵抗負荷、過換気、抑臥位のそれぞれの場合について測定した。(1)健常者においては、各部の動きは吸気時に増加する方向に変化した。胸郭の上下の動きは吸気時に胸郭を挙上する方向に変化した。(2)健常者においては、いずれのmaneuverでも腹部の前後の動きがもっとも大きかった。(3)健常者においては、過換気時に胸郭の上下の動きが有意に大きくなり、呼吸補助筋が動員されていた。(4)健常者においては、抑臥位で腹部の前後の動きが有意に大きくなり、胸郭の上下の動きが小さくなって横隔膜中心の呼吸途なった。(5)肺気腫患者においては、吸気時に腹部の前後・左右の動きが小さくなるparadoxical motionがみられ、呼吸抵抗負荷、過換気でさらに顕著となった。逆に抑臥位では横隔膜の収縮力が改善され、paradoxical motionが減少するpostural reliefがみられた。肺気腫患者においても、健常者と同様に過換気時に胸郭の上下の動きが有意に増加した。(7)肺気腫患者と健常者を比較した場合、吸気抵抗負荷時に肺気腫患者の胸郭の上下の動きが健常者に比べ有意に大きく変化し、同時に胸鎖乳突筋、胸郭筋の活動の増大が認められた。以上より、肺気腫患者では既に横隔膜の収縮力は減少しており、吸気抵抗負荷のようなさらに吸気筋力を必要とする場合には、fatigableな胸鎖乳突筋等の呼吸補助筋を動員して換気を保とうとする。そのような場合には胸郭の上下の動きが増加する。したがって慢性閉塞性肺疾患患者の胸郭運動は上下の動きを含めて評価することが重要である。今後は、患者の呼吸機能と対比し、呼吸不全の進展に伴って胸郭運動が如何に変化するかを検討する。
機能性多層膜の電析による作製と評価

1.目的異種の金属を原子単位で交互に規則的に積層した「金属人工格子」は,通常,分子線エピタキシ-・スパッタリング等の物理気相成長法により作製され,新機能材料の創製あるいは新物質探索を目指して研究開発が世界的にも急速に進展している。特に,磁性人工格子においては垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果等応用に結び付く新しい現象が見いだされ、その発現機構と積層構造に関する原子レベルの解析と制御が要望されている。本研究は,常温・常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による磁性人工格子の作製を目指すものである。2.方法・結果および考察本年度は,特に,垂直磁化Co/Pt,巨大磁気抵抗Co/Cu人工格子の電析による作製を主要な研究目標にした。反射電子顕微鏡観察による解析結果を基に,電析Co, Cu/Pt(111)超薄膜の結晶成長機構に関して検討し,単原子層レベルでの積層構造制御の基礎データを得た。電位制御条件下においてCo/Pt, Co/Cu多層膜を作製し,断面透過電子顕微鏡観察,X線回析ならびにオージェ・光電子分光法により組成周期・積層界面構造を評価した。作製された多層膜は厳密には組成変調合金膜ではあるが,人工周期構造がほぼ全体に均一に存在し,その構造は電析電位に依存した。また,振動試料型磁力計を用いた室温における磁化曲線ならびに膜面内方向の電流に対する磁気抵抗測定の結果,その磁化特性は面内磁気異方性を示すものの積層構造に依存しており,Co/Cu(111)テクスチュア構造においては20%以上の“巨大"磁気抵抗値が観測された。電析条件を厳密に制御することにより従来の気相成長法に劣らないあるいはより特異な構造・機能を有した磁性人工格子に成り得るものであると考えられる。水溶液からの電解析出により原子層のオーダーで制御された積層膜を作ることを目的として、主にCo/Pt系について、電析初期の膜観察、多層膜の作製、膜構造の解析、膜の磁気測定を行った。Pt(111)面上にCoを数原子層析出させ反射電子顕微鏡法で観察すると、Coはヘテロエピタキシャルに近い良好な膜として析出する。その上さらにPtを電析させると、Coを析出させた時の過電圧の違いによって次に析出するPtの形態に変化が見られる。比較的平坦な膜の出来る条件で積層膜の作製を試みた。Co5nm、Pt10nmの積層膜は断面電子顕微鏡観察で比較的良好な積層膜になっている部分が確認された。X線回折では長周期回折線の幅が広く、高次の回折線が明瞭でなく、全体としての積層膜の完全性は今一歩という段階である。積層膜の磁気特性は面内に容易に磁化し、垂直磁化膜にはなっていない。積層膜を表面からスパッタエッチしながらオージェ電子分光とX線光電子分光分折を行った。界面での化学組成は急峻な変化はせず相互に混合した積層界面であった。X線光電子分光では、Coの2PとPtの4fのピーク位置に化学シフトが観察された。界面でCoとPtの強い結合が考えられ、規則化合金層の形成が示唆される。Coの原子層をさらに薄くした平滑な多層膜を作製する条件を明らかにすることが今後の課題であり、Co/Ptの人工格子を電析で作製し、気相成長の人工格子と磁気特性を比較することが次年度の研究目標である。

1.目的異種の金属を原子単位で交互に規則的に積層した「金属人工格子」は,通常,分子線エピタキシ-・スパッタリング等の物理気相成長法により作製され,新機能材料の創製あるいは新物質探索を目指して研究開発が世界的にも急速に進展している。特に,磁性人工格子においては垂直磁気異方性や巨大磁気抵抗効果等応用に結び付く新しい現象が見いだされ,その発現機構と積層構造に関する原子レベルの解析と制御が要望されている。本研究は,常温,常圧で行える液相からの金属相形成法である「電析」による磁性人工格子の作製を目指すものである。2.方法・結果および考察本年度は,特に,垂直磁化Co/Pt,巨大磁気抵抗Co/Cu人工格子の電析による作製を主要な研究目標にした。反射電子顕微鏡観察による解析結果を基に,電析Co,Cu/Pt(111)超薄膜の結晶成長機構に関して検討し,単原子層レベルでの積層構造制御の基礎データを得た。電位制御条件下においてCo/Pt,Co/Cu多層膜を作製し,断面透過電子顕微鏡観察,X線回析ならびにオージェ・光電子分光法により組成周期・積層界面構造を評価した。作製された多層膜は厳密には組成変調合金膜ではあるが,人工周期構造がほぼ全体に均一に存在し,その構造は電析電位に依存した。また,振動試料型磁力計を用いた室温における磁化曲線ならびに膜面内方向の電流に対する磁気抵抗測定の結果,その磁化特性は面内磁気異方性を示すものの積層構造に依存しており,Co/Cu(111)テクスチュア構造においては20%以上の“巨大"磁気抵抗値が観測された。電析条件を厳密に制御することにより従来の気相成長法に劣らないあるいはより特異な構造・機能を有した磁性人工格子に成り得るものであると考えられる。