hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
欧米諸国における特殊教育の実態と新しい展開に関する比較分析的調査研究

欧米諸国の特殊教育に関し、総合的・体系的に資料収集・調査研究を行うことにより、実態を把握し、新しい動向等を比較・分析するため、国立特殊教育総合研究所のメンバ-を中心に平成元年度から3か年にわたり欧米10か国の調査を行った。このような調査研究を通じ我が国の特殊教育の研究の進展を図ることを目的とするものであった。最初の2か年(平成元年度平成2年度)は、日本から各調査対象国に赴き、関係行政機関、大学等研究機関、学校教育現場等を訪問し、実地調査を行った。平成元年度は、調査対象10か国(イギリス、スウェ-デン、ノルウェ-、ハンガリ-、ソ連、フランス、ドイツ(西独)、イタリア、アメリカ、カナダ)の基礎資料の収集・特殊教育事情の把握を行い、これを基に8項目にわたる調査事項((1)関連法令・行財政、(2)早期教育、(3)教育課程、(4)教員養成、(5)卒後の進路、(6)交流教育、(7)医療・福祉との連携、(8)特殊教育研究体制)にそって調査・整理し、その状況把握に努め、平成2年度は調査事項についての必要な補完等を実施した。最終年度の平成3年度は、調査対象国のうち、6か国(イギリス、ノルウェ-、ソ連、ドイツ(西独)、アメリカ、カナダ)の研究協力者を日本に招へいし、本調査研究のまとめについて意見を交換した。このような調査研究の過程を経て、本報告書では、調査10か国について上記の調査8項目を整理し、とりまとめた。各国での教育で共通な一つの特徴は、多様化した児童・生徒の個々の教育的ニ-ズに如何に効果的に対処しようとしているかにある。また、その具体的な措置としては(日本に比較して)弾力的な対応が顕著である。IEP(個別教育計画)の作成やリソ-スル-ムの活用などによる取り組みは画一的な対処教育では困難なものである。また、通常の教育の中に障害児を取り込んでゆく際に必要となる教員の資質向上等の基盤整備への努力なども見逃せない点である。もとより教育は、各国の歴史や文化に深く根ざして発達している。各国が直面し、改善を図っきた事柄はそれぞれの事情に応じて様々であり、現在の状況、さらに今後の方向もまた多様である。このため、欧米諸国の状況自体が直ちに我が国の教育の改善への具体的な提言となるとは考えていない。しかし、ここに表われている各国の状況や考え方など我が国の今後を考える場合に重要な材料を提供するものと確信している。例えば、米国で広範に実施されているリソ-スル-ムでの指導など多様で柔軟な対応は日本への示唆を含んでいる。我が国の学校教育システムでは、児童生徒は自分の在籍している学校、学級を離れて他の学校、学級等で教育を受けることには困難が伴う。制度が在籍を中心に厳密に構成されており、弾力的な対応を困難としている。通級学級のように通常の学級に在籍している児童生徒がその実態に即して適切な個別指導等を得られるようにしてゆくことが大きな効果を生む。これを成功させるひとつの大きな鍵は、教員配置を含め在籍関係の厳格性などの固定的な発想方法から自由となることである。本調査研究を通じ、各国研究者と充実した研究交流を図ることができた。調査の過程において協力を得た各国のリソ-スパ-ソンはそれぞれ各国を代表する特殊教育研究の第一人者で、またその所属する研究機関も代表的なものであった。このため、各国の特殊教育の現状や国際共同研究・国際協力の状況など世界的視野から今後の特殊教育の方向等を協議することができた。この協議の中で平成4年度以降も引続き連携関係を維持・強化してゆくことが合意され、国際的な特殊教育研究体制を築くことができた。特に、平成4年度から教員養成・研修を課題として国際的な比較共同研究を実施することが合意され、国際的な研究協力の広がりを目指した当初の目標が達成された。

各国での教育で共通な一つの特徴は、多様化した児童・生徒の個々の教育的ニ-ズに如何に効果的に対処しようとしているかにある。また、その具体的な措置としては(日本に比較して)弾力的な対応が顕著である。IEP(個別教育計画)の作成やリソ-スル-ムの活用などによる取り組みは画一的な対処教育では困難なものである。また、通常の教育の中に障害児を取り込んでゆく際に必要となる教員の資質向上等の基盤整備への努力なども見逃せない点である。もとより教育は、各国の歴史や文化に深く根ざして発達している。各国が直面し、改善を図っきた事柄はそれぞれの事情に応じて様々であり、現在の状況、さらに今後の方向もまた多様である。このため、欧米諸国の状況自体が直ちに我が国の教育の改善への具体的な提言となるとは考えていない。しかし、ここに表われている各国の状況や考え方など我が国の今後を考える場合に重要な材料を提供するものと確信している。例えば、米国で広範に実施されているリソ-スル-ムでの指導など多様で柔軟な対応は日本への示唆を含んでいる。我が国の学校教育システムでは、児童生徒は自分の在籍している学校、学級を離れて他の学校、学級等で教育を受けることには困難が伴う。制度が在籍を中心に厳密に構成されており、弾力的な対応を困難としている。通級学級のように通常の学級に在籍している児童生徒がその実態に即して適切な個別指導等を得られるようにしてゆくことが大きな効果を生む。これを成功させるひとつの大きな鍵は、教員配置を含め在籍関係の厳格性などの固定的な発想方法から自由となることである。本調査研究を通じ、各国研究者と充実した研究交流を図ることができた。調査の過程において協力を得た各国のリソ-スパ-ソンはそれぞれ各国を代表する特殊教育研究の第一人者で、またその所属する研究機関も代表的なものであった。このため、各国の特殊教育の現状や国際共同研究・国際協力の状況など世界的視野から今後の特殊教育の方向等を協議することができた。この協議の中で平成4年度以降も引続き連携関係を維持・強化してゆくことが合意され、国際的な特殊教育研究体制を築くことができた。特に、平成4年度から教員養成・研修を課題として国際的な比較共同研究を実施することが合意され、国際的な研究協力の広がりを目指した当初の目標が達成された。平成2年度は、実地調査の最後の年であるので、当初に定めた調査事項8項目(1.関連法令・行財政2.早期教育3.教育課程4.教員養成5.卒後の進路6.交流教育7.医療・福祉との連携8.特殊教育研究体制)ごとにチェックリストを作成し、前年度までに得られた情報と今年度中に収集すべき情報を明らかにし、平成3年度(最終年度)のおける調査のまとめと今後における各国との共同研究推進のための充分な基礎デ-タを整備することを目標とした。10ケ国を対象とした実地調査においては、それぞれの国の特殊教育の思想や制度の相違によって焦点のあて方は異なるが、基本的に重要なデ-タはほぼ収集することができた。それとともに、それぞれの国における特微的な動きについても興味ある観点を行うことができた。
高性能ナノコンポジット希土類永久磁石薄膜の開発

当研究課題では、希土類永久磁石や希土類・遷移金属・貴金属元素を含む強磁性体のナノ構造を制御することによって、高性能ナノコンポジット強磁性薄膜の実現を目標に研究開発を行った。より具体的には、第一候補としてPr-Fe-B/Fe系ナノコンポジット薄膜を選択し、そのナノ構造を制御することによって磁気異方性を高め、目標の達成を目指すこととした。また、永久磁石を薄膜化することによってナノ構造を制御しやすくし、そしてそのナノ構造を制御することによって希土類ナノコンポジット永久磁石の持つ潜在的能力を最大限に高めることを目指し、部材の究極の性能を引き出すためのナノ構造機能相関を明らかにするという新しい手法を試みた。平成20年度は、当研究課題にて開発した技術を用いて成膜したPr-Fe-B/Fe系ナノコンポジット薄膜の特性、特に磁気異方性が、その成膜中の基板温度によって変化する薄膜のナノ構造と相関を持っていること、またそのナノ構造と相関を持つがゆえに制御可能であることを明らかにした。また、FePt系ナノ構造化薄膜については、その規則化温度の低減がCrやCuの超薄膜の導入によって達成されることを明らかにした。平成21年度は、Pr-Fe-B及びPr-Co-B系薄膜のさらなる詳細なナノ構造制御を進めるとともに、その磁気光学効果の評価を行い、当該材料が紫外青領域で大きな磁気光学効果を示す新しい強磁性体材料となることを明らかにした。また、当研究課題で作製したFePt系ナノ構造化薄膜の磁化の温度依存性を詳細に調べることにより、この材料が、高い温度領域において、磁化の温度依存性が小さい優れた磁性材料となることも明らかにした。当研究課題では,希土類永久磁石や希土類・遷移金属・貴金属元素を含む強磁性体のナノ構造を制御することによって,高性能ナノコンポジット強磁性薄膜の実現を目標に研究開発を行っている.より具体的には,第一候補としてPr-Fe-B/Fe系ナノコンポジット薄膜を選択し,そのナノ構造を制御することによって磁気異方性を高め,目標の達成を目指すこととした.また,永久磁石を薄膜化することによってナノ構造を制御しやすくし,そしてそのナノ構造を制御することによって希土類ナノコンポジット永久磁石の持つ潜在的能力を最大限に高めることを目指し,部材の究極の性能を引き出すためのナノ構造機能相関を明らかにするという新しい手法を試みる.平成19年度は,当初研究計画に従ってPr-Fe-B/Fe系ナノコンポジット薄膜をするためのスパッタ成膜技術の開発を行った.世の中に存在しない組成域でのターゲット形成であったが,スパッタ成膜を可能とするターゲットを銅のパッキングプレート上に作製することが出来た.続いて,実際の成膜を,成膜中ガス圧や基板の温度を変えて行った.その結果,極めて平坦なPr-Fe-B系薄膜を作製することが出来る成膜条件を見出すことに成功し,さらには,基板温度を制御することによって,膜のナノメートル領域での組織が変わることを明らかにした.さらに,そのナノ粗織構造や基板との界面の状況に応じて,Pr-Fe-B系薄膜の磁気異方性や磁気的な硬さが変わることを磁化測定及び磁気力プローブ顕微鏡観察にて明らかにした.これらの成果については,現在,学術雑誌に投稿するための準備を進めているところである.当研究課題では、希土類永久磁石や希土類・遷移金属・貴金属元素を含む強磁性体のナノ構造を制御することによって、高性能ナノコンポジット強磁性薄膜の実現を目標に研究開発を行っている。また、永久磁石を薄膜化することによってナノ構造を制御しやすくし、そしてそのナノ構造を制御することによって希土類ナノコンポジット永久磁石の持つ潜在的能力を最大限に高めることを目指し、部材の究極の性能を引き出すためのナノ構造機能相関を明らかにするという新しい手法を試みている。平成20年度は,平成19年度に開発した技術を用いて成膜したPr-Fe-B/Fe系ナノコンポジット薄膜の特性、特に磁気異方性が、その成膜中の基板温度によって変化する薄膜のナノ構造と相関を持って制御できることを明らかにした。その成果については、学術雑誌にて外部発表を行った。また、FePt系ナノ構造化薄膜について、その規則化温度の低減がCrやCuの超薄膜の導入によって達成されることを明らかにした。現在報告されている規則化温度の中では最も低い温度であり、FePt系永久磁石薄膜の応用上も重要な知見であった。その成果は、国際会議で発表を行った。現在は、Pr-Fe-B及びPr-Co-B系薄膜のさらなる詳細なナノ構造制御を進めるとともに、その磁気光学効果の評価を行っている。紫外青領域で大きな磁気光学効果を示す新しい強磁性体材料となる可能性があることが明らかになりつつある状況にある。

また、永久磁石を薄膜化することによってナノ構造を制御しやすくし、そしてそのナノ構造を制御することによって希土類ナノコンポジット永久磁石の持つ潜在的能力を最大限に高めることを目指し、部材の究極の性能を引き出すためのナノ構造機能相関を明らかにするという新しい手法を試みた。平成20年度は、当研究課題にて開発した技術を用いて成膜したPr-Fe-B/Fe系ナノコンポジット薄膜の特性、特に磁気異方性が、その成膜中の基板温度によって変化する薄膜のナノ構造と相関を持っていること、またそのナノ構造と相関を持つがゆえに制御可能であることを明らかにした。また、FePt系ナノ構造化薄膜については、その規則化温度の低減がCrやCuの超薄膜の導入によって達成されることを明らかにした。平成21年度は、Pr-Fe-B及びPr-Co-B系薄膜のさらなる詳細なナノ構造制御を進めるとともに、その磁気光学効果の評価を行い、当該材料が紫外青領域で大きな磁気光学効果を示す新しい強磁性体材料となることを明らかにした。また、当研究課題で作製したFePt系ナノ構造化薄膜の磁化の温度依存性を詳細に調べることにより、この材料が、高い温度領域において、磁化の温度依存性が小さい優れた磁性材料となることも明らかにした。
統計学習に基づく時間認知と個人の時間管理行動との関連性及びその神経基盤の解明

本研究では,日常場面で遭遇する統計的規則性(例えば,時系列順序情報)の学習という観点から,人の時間認知の過程を明らかにすることを目的とする。これまでの統計学習の研究より,人はオブジェクト刺激の特徴情報や意味情報に基づいて統計的規則性を学習できることが示されている。しかしながら,オブジェクトが有する時間情報に基づいて規則性を学習することができるか否かについては明らかではない。本年度は,人が時間情報の規則性を学習できるかどうかを検討した。実験では,無意味なオブジェクトがランダムな順序で呈示されるが,3つのオブジェクトの呈示時間が常に一定になるトリプレット刺激列を作成した。学習フェイズでは,実験参加者はこの刺激列を観察した。後のテストフェイズでは,学習フェイズで観察した呈示時間の順序情報を持つトリプレット,学習フェイズでは順序としては観察しなかったフォイルが呈示された。参加者は,学習フェイズを参考に強制選択によるfamiliarity判断課題を行った。Familiarity判断課題では,学習時と同一の順序で呈示されるトリプレット刺激列,学習時には順序としては呈示されなかったフォイル刺激列が対呈示された。参加者は,どちらの刺激列の方が見覚えがあるかを判断した。実験の結果,時間情報の規則性を持たないフォイルよりも規則性を持つトリプレットを選択する割合が高いことが示された。この結果から,人は時間情報の規則性を学習するメカニズムを有することが示唆された。本年度は,日本基礎心理学会第37回大会,およびPsychonomic Society's 59th Annual Meetingにおいて研究発表を行った。予定どおり時間情報に基づく統計的規則性の学習に関する実験を完了したため,研究は順調に進展している。今後は1年目までに得られた行動実験の結果を基に,時間情報に基づく規則性の学習と個人の時間管理行動との関連性を検討する。校務により,当初参加予定であった国内学会および国際学会に参加しなかったために,次年度使用額が生じた。次年度は,学会参加の旅費およびMRI実験に使用するPCを購入するために使用する。
先行予測に基づく反応的システムの実現と応用

従来の反応的システムは、外部からの刺激に対して受動的にしか反応できないので、信頼性と安全性から見れば、いつも受け身になっており、異常や攻撃に事前に能動的に対処することができない。先行推論反応システムは、被害を未然に能動的に防ぐために、高信頼性高安全性を有する次世代反応的システムとして研究代表者により提案されたものである。本研究は、時間相関論理に基づく先行予測推論、規範相関論理に基づく行動推論、汎用高速前向き推論エンジン、永続計算を実現するためのミドルウエアなど、先行推論反応システムの実現にとって必要な基盤技術を開発したと共に、応用事例研究を通じて、先行推論反応システムの有効性と有用性を実証した。電力・通信制御システムや鉄道・航空管制システムや銀行オンラインシステムや大規模WEBサービスシステムなどの反応的システムは、高度情報化社会における国民生活の安全・安心の確保にとって益々重要になっている。従来の反応的システムは外部からの刺激に対して受動的にしか反応できないので、信頼性と安全性から見れば、いつも受け身になっており、災害や攻撃に事前に能動的に対処することができない。申請者が提案した先行推論反応システムは、従来の反応的システムに先行予測推論エンジンと自己計測・監視機構を新たに付け加えことにより、システムの内部状態と外部環境の変化を計測し監視しながら、災害や攻撃の前兆を検出し、時間相関論理に基づく先行予測推論の結果、および規範相関論理に基づく行動推論の結果に基づいて、しかるべき行動を決め、災害や攻撃による被害を未然に防ぐことを目指す次世代高信頼性高安全性反応的システムである。本研究課題は、申請者らによるこれまでの研究成果に基づいて、先行推論反応システムの実現技術を明らかにすると共に、実際の応用事例研究を通じて、先行推論反応システムの有効性と有用性を実証する。(1)時間相関論理に基づいた汎用先行推論エンジンを開発した。実世界における時間に関連する物事とそれらの間にありえる様々な関係の抽象化・モデル化や、「患を未然に防ぐ」ことにとって不可欠な先行予測推論のために、形式的な表現手段および推論の妥当性を基礎付ける論理基礎は不可欠である。本研究では、時間に関する様々な性質に対応する時間様相演算子とそれらに関する時間古典論理の様々な公理を、強相関論理に導入し、時間に関する様相命題をおよびそれらの間の相関含意関係を表現し推論すること、即ち、時間的・相関的推論を基礎付ける時間相関論理の様々な体系を構築し先行予測推論の論理基礎を確立した。一方、信頼性と安全性の側面から見れば、先行予測に基づく永続的反応システムの狙いは、「患を未然に防ぐ」ことである。その役目を果たす中心的な構成部分は、先行予測推論のための前向き推論エンジンである。先行予測推論は現実世界の問題について十分事前に推論結果を導き出さなければ、「先行予測」の意味からみれば、全く役に立たない。従って、先行予測に基づく永続的反応システムの実現と応用に向けて最も重要な課題は、実用に耐えられる高速前向き推論エンジンの開発である。本研究では、筆者の研究室が開発した汎用前向き帰結演算システムEnCalを改造し、時間相関論理に基づいた汎用先行推論エンジンを開発し、その原理と有効性の検証を行った。(2)先行予測に基づく永続的反応システムの世界最初のプロトタイプを実現した。先行予測推論エンジンや自己計測監視機構やデータベース管理システムや指令・データ基地局などの構成成分をソフトシステムバスを用いて結合するアーキテクチャーを設計し、超高層ビルにおける火災発生と蔓延のシミュレーションプログラムを開発し、超高層ビルのエレベータ制御システムを先行予測に基づく永続的反応システムとして開発しその有効性の実証を行った。(3)時間順序を考慮した行動推論の妥当性を基礎付けるための時間規範相関論理を提案した。先行予測に基づく反応的システムは、先行予測推論により、発生しうる事象を推測した後、どんなしかるべき行動をどのように取るべきかを決定しなければいけない。本研究では、許可、禁止、勧誘に関する様々な性質に対応する規範様相演算子とそれらに関する規範古典論理の様々な公理を、時間相関論理に導入し、時間順序を考慮した行動推論の妥当性を基礎付けるための時間規範相関論理を提案した。(1)3次元時空間相関論理を提案した.3次元空間領域における空間領域間の隣接関係,点の場所と到達可能関係,動いている物体間の相対的速さに関する基本述語と公理を時間相関論理に導入し,3次元空間領域における物体の動きについての推論の妥当性を基礎付けるための3次元時空間相関論理を提案した.これは,3次元空間領域における物体の動きに関係する実世界問題に,先行推論に基づく反応的システムを応用する際に必要不可欠な論理基礎になる.(2)汎用前向き推論エンジンFreeEnCa1を開発した.時間相関論理に基づいて先行推論,規範相関論理に基づいて行動推論,演繹的推論,帰納的推論,仮説生成的推論など様々な前向き推論を,利用者により定義され提示された推論規則に基づいて自動的に実行できる汎用前向き推論エンジンFreeEnCa1を開発した.

このような汎用前向き推論エンジンは,先行推論に基づく反応的システムにおける汎用的構成部分の実現にとって必要不可欠なものである.(3)内包的な連言と内包的な選言を持つ基本的相関論理の関係的意味論を構築した。恒真定数,相関的含意,相関論理における内包的連言結合子(fusion)と内包的選言結合子(fission)より更に弱い内包的連言結合子と内包的選言結合子をDunnの分配束論理DLLに導入し拡張した基本的論理体系の関係的意味論を構築した。また,否定を含む場合の関係的意味論も示した。これは,強相関論理とその様々な拡張論理体系の形式的意味論を構築するための土台になる。(4)時空間相関論理に基づいて定性的行動推論手法を提案した。定量的行動推論は,先行推論に基づく反応的システムにとって,限定されている時間内に結論を導けない問題点を指摘し,時空間相関論理に基づいて定性的行動推論手法を提案した。(1)3次元時空間相関論理を提案した。3次元空間領域における空間領域間の隣接関係、点の場所と到達可能関係、動いている物体間の相対的速さに関する基本述語と公理を時間相関論理に導入し、3次元空間領域における物体の動きについての推論の妥当性を基礎付けるための3次元時空間相関論理を提案した。これは、3次元空間領域における物体の動きに関係する実世界問題に、先行推論に基づく反応的システムを応用する際に必要不可欠な論理基礎になる。(2)汎用前向き推論エンジンFreeEnCalの高速化を行った。開発した汎用前向き推論エンジンFreeEnCalにおける前向き推論アルゴリズムと中間結果重複検査アルゴリズムを改良し、FreeEnCalの高速化を行った。(3)航空管制に先行推論に基づく反応システムを応用することを提案した。典型的な反応システムである航空管制システムにおいて先行推論に基づく反応システムを応用することを提案し、実際の事例研究として先行推論に基づく反応システムを用いて空港離着陸管制を実現することについて調査した。また、空港離着陸管制において、行動推論に基づいて意思決定機構を提案しその有効性の実証を行った。(4)永続計算を実現するためのミドルウエアを提案しそのプロトタイプを実現した。ピアツーピアネットワークに基づいてソフトシステムバスを実現する方法を提案し、設計したミドルウェアのプロトタイプ(数十個のデータ・指令基地局と数百個の機能部品を持つシミュレータ)を作成し、それを使って実験を行い、実用の観点からその可用性、拡張性、効率性、コストを評価した結果、新しいミドルウェアは十分実用的なものであることを示した。(1)先行推論に基づく反応的システムを航空管制システムへの応用典型的な反応システムである航空管制システムにおいて先行推論に基づく反応システムを応用することを提案し、実際の事例研究として先行推論に基づく反応システムを用いて空港離着陸管制を実現することについて調査した。
水素発生オリエンテッドエピ構造3C-SiCによる高効率水素発生光触媒の実現

前年度の研究実績により、SiC光触媒においてはSiCへのオーミック電極形成が課題であることが明らかになったため、オーミック電極の形成が容易な構造を検討した。その検討を踏まえオーミック電極が作製しやすいp+型4H-SiCを基板として用い、その上にp型3C-SiCを結晶成長させた試料を用いた。その結果、4H-SiC上に成長された3C-SiCの結晶品質は、以前の6H-SiC基板上に成長させたものより向上していた。また、想定通りp+型4H-SiCへのオーミック電極作製も容易であった。このp+型4H-SiC基板上p型3C-SiCを作用電極とし、Niを対極とした硫酸電解液中での光電流は12mA/Wと観測され、これまでの約4倍の値となった。対極の犠牲反応がないと仮定するとエネルギー変換効率は1.5%となり、目標値に近づいたと言える。またPd助触媒をp型3C-SiC表面に担持した場合、光電流は15mA/Wに向上した。また、水素の発生量が光電流による見積もり値と近いことも確認した。なお、対極として犠牲反応が起こらない材料であるRuO2を用い、正確なエネルギー変換効率を算出した所、Pd担持のない場合で0.21%、Pd担持ありの場合で0.46%であった。SiCは腐食がなく、長期間安定に光電極として作用することを考慮すると、これらのエネルギー変換効率の値は他の材料に対しても遜色がないものだと考えられる。以上の実績により当初の目標に対して十分な成果が得られたと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。本応募研究課題では、6H-SiC基板上p型3C-SiCの水素発生光触媒としての高いポテンシャルを引き出し、実用レベルのエネルギー変換効率を得ることを目的とする。当該年度においては、以下の研究を実施した。水素発生オリエンテッドエピ構造:p型3C-SiCに高ドープ層を設けたエピ構造を作製することで、3C-SiCへのオーミック電極を容易に形成できることがわかった。しかしながら高ドープ層の導入による6H-SiC基板との界面再結合の抑制は確認できておらず、期待したようなエネルギー変換効率の向上に至っていないのが現状である。電子拡散長の増大:p型SiC全般において炭素拡散による電子拡散長の増大は効果が見られなかった。しかしながら、水素雰囲気中熱処理によりp型4H-SiCの電子拡散長を増大できることが京都大学のグループにより報告された。従って、京都大学のグループに協力いただき、水素雰囲気中の熱処理を水素発生オリエンテッドエピ構造3C-SiCに適用している段階であり、その結果は次年度に確認する。ダメージフリー凹凸表面:表面に光の波長程度の凹凸を形成すれば、光の実効反射率が低下し、より多くの太陽光を吸収できる。我々は6H-SiC基板上p型3C-SiCを化学エッチングをすることでダメージフリー凹凸表面を作り出した。しかしながら、ダメージフリー凹凸表面を有する試料においては、オーミック電極の作製が困難であったため、エネルギー変換効率の見積りには成功していない。以上をまとめると、各研究項目で課題があり、エネルギー変換効率向上には至っていない。次年度にそれぞれの問題を解決し目標に到達する予定である。計画していた研究項目を実施してはいるものの、それぞれの項目において期待したような効果が十分得られておらず、エネルギー変換効率向上に至っていないのが現状である。

それぞれの項目における問題点は明確なため、次年度に各項目における問題点を解決し、それらの項目で得られる効果を組み合わせたp型3C-SiCを実現し高いエネルギー変換効率を達成する予定である。エネルギー変換効率向上のためには、3C-SiCの電子拡散長増大のみならずオーミック電極の形成がキーポイントなることがわかってきた。従って、水素発生オリエンテッドエピ構造の研究項目で明らかとなった、高ドープ層への容易なオーミック電極形成を利用し、ダメージフリー凹凸表面構造の効果および、水素雰囲気中の熱処理による電子拡散長増大の効果を得る予定である。また、計画していたように表面助触媒の形成も次年度に予定しており、それらの効果を組み合わせてエネルギー変換効率を向上させ、目標を達成する。
中枢神経系のサイレント・マジョリティが担う機能　―エングラム表現への関与―

脳の神経細胞は同じ細胞種であってもその活動には100倍以上ものばらつきがあるが、活動度の高い「アクティブ細胞」はごくわずかであり、大多数の細胞は活動度の低い「サイレント細胞」である。このサイレント細胞もつ生理学的な意義についてはほとんど分かっていない。そこでまず、サイレント細胞とアクティブ細胞の活動がどのように制御されているのかを自由に行動しているラットから電気生理学的に記録した。さらに、活動度の高い細胞と低い細胞の変化を偏りなく評価するため、新たにDeflection Index (DI)という統計指標を開発した。このDIを用いた解析により、海馬および大脳皮質のいずれにおいても、アクティブ細胞とサイレント細胞で睡眠にともなう活動制御に違いが見られることが明らかとなった。具体的には、海馬ではレム睡眠の間に神経発火は抑制され、その抑制は活動の低い細胞でより顕著にみられることが明らかとなった。一方、大脳ではレム睡眠の間に神経発火の亢進がみられ、発火活動の高い細胞でより強く亢進されることが判明した。このように、いずれの脳領域においても、レム睡眠を通して細胞間の活動度がより大きくばらつくようになった。一方、ノンレム睡眠のあいだには、ばらつきが小さくなる変化が見られた。睡眠中の神経活動は記憶機能に関わることが指摘されている。今回得られた結果を踏まえ、アクティブ細胞とサイレント細胞の活動を睡眠中に個別に操作することで、それぞれが神経系における情報処理に果たす役割を今後明らかにしてゆきたい。サイレント細胞とアクティブ細胞に異なる光感受性タンパク質を発現させ、それぞれの細胞グループを選択的に刺激または抑制するために必要な分子ツールの開発が進行中である。具体的にはチャネルロドプシン2とアーキロドプシンTの発現がcre依存的に切り替わるDNAコンストラクトを作成した。また、c-Fosプロモーターの下流にCreERを組み込んだコンストラクトし、これらのコンストラクトを元にウイルスベクターを作成する準備を進めている。また、記憶に関わる脳部位で、どの程度の割合の細胞がアクティブ細胞あるいはサイレント細胞であり、それぞれがどの程度安定的にアクティブ、あるいはサイレントであるのかは不明な点が多い。この点を把握しないまま研究を進めることは難しいと考え、当初の予定に加え電気生理学的な検討に着手した。本研究では恐怖条件付をモデルとしてサイレント細胞の働きを解明する事を目指している。そこで、電気生理学的な検討にも恐怖条件付けを用いることとした。そのため、眼瞼に留置した電極を用いて刺激を行うことでノイズを低減し、電気生理学的な手法と併用可能な恐怖条件付け手法を確立した。続いて、複数のシリコン製多点電極を用いることで恐怖記憶に関与している腹側海馬、扁桃体、前頭前野の神経細胞の活動を、自由に行動している動物から記録した。記録は恐怖条件付けの前から記憶保持テストを経て消去学習まで連続して行った。例数を増やすべく、実験が進行中である。サイレント細胞とアクティブ細胞をそれぞれ選択的に操作する分子ツールについては開発中であり、この点については若干の遅れがある。しかし、当初の予定に加え、サイレント細胞やアクティブ細胞の活動の様子を生体内で把握する研究に着手し、データが得られ始めている。このデータは、開発中の分子ツールの評価を行う上で必要不可欠なものであり、ツールそのものの開発の遅れを補って余りあるものである。サイレント細胞、アクティブ細胞の実体を把握しないまま、それらの活動を操作しても結果の解釈が難しいと考えられる。そこで、当初の予定とは異なるが、まずはサイレント細胞・アクティブ細胞の生体内での活動について、電気生理学的な手法による検討を優先して進める。消耗品が予定よりやや安価に調達できたため余剰が生じた。この分は次年度の消耗品購入に充てる予定である。
自己と外界との心理的境界が生み出す「不気味の谷」：計算論に基づく存在証明の試み

本研究の目的は、ロボット工学における概念的仮説である「不気味の谷現象」の存在を自己意識と環境との不和による心理学的効果が作用する生理学的現象として証明し、その発生機序の理論モデルを構築することである。不気味の谷は、ヒューマノイドロボットの開発およびコンピュータ・グラフィックスの製作における重要な指針の1つである。一方で、不気味の谷は確立された概念ではなく、擬似科学との批判も存在する。本研究では、不気味の谷を自己意識と外界との不和によって生じる心理学的作用と仮定することで、その存在を計算論および生理学的指標の両面から明らかにし、その存在の有無に関する議論に終止符を打つことを目指す。平成30年度は、前年度に構築したヘッドマウント・ディスプレイ(HMD)による仮想ラバーハンド錯覚(RHI)実験装置を使用し、被験者実験を通して、RHIの発生と不気味の谷の関係を生理学的指標によって検証することを目標としていた。そのために、皮膚温、皮膚の電位変化、および心拍を計測するための計測装置を構築し、HMDと触覚呈示装置を使用したプログラムの調整を行った。しかし、研究代表者が研究機関を異動したことで、それまでの研究環境が大きく変化し、本来計画していた実験を実施することができなかった。そのため、研究期間を1年延長することとし、平成30年度に計画していた実験を今年度に実施することとした。延長した本年度では、早急に実験を実施するとともに、その成果を論文としてまとめる予定である。平平成30年度は、生理学指標を収集するための計測装置を構築したが、研究代表者が研究機関を異動したことで、十分な実験を行うことができなかった。そのため、達成度としては遅れており、本来は平成30年度が研究期間の最終年度であったが、1年間延長することとした。今後、早急に実験を実施し、成果を論文としてまとめたいと考えている。10名の被験者を対象に、仮想ラバーハンド錯覚(RHI)実験に関する本実験を実施し、RHI発生と不気味の谷の関係を生理学的指標を用いて検証する。不気味の谷は心拍等の生理学的指標に影響を与えることが報告されていることに加え、RHIにおいて身体所有感が生じた際に、実際の腕の皮膚温が低下することから、本実験では、心拍および皮膚温に加え、被験者の精神状態を強く反映すると考えられる皮膚電位についても計測し、それらと被験者の内観報告に基づく身体所有感との関係を明らかにする。平成28年度は、ヘッドマウント・ディスプレイ(HMD)によってラバーハンド錯覚(RHI)を発生させる仮想RHI実験装置を構築することを計画していた。仮想RHI実験装置とは、力覚提示装置によって周期的な刺激を被験者の腕に与え、HMDを介してコンピュータ・グラフィックス(CG)による手を被験者に提示することでRHIを発生させる装置である。その際に、HMDを通して人間との類似度、および知覚の不確かさを変化させることで、それらとCGの手に対して引き起こされる身体所有感との関係性を生理学的指標により計測し、不気味の谷現象の発生機序を明らかにすることを目指している。今年度の実績として、仮想RHIを発生させるCGプログラム、および力覚提示装置の制御プログラムを製作し、基盤となる実験環境を構築した。しかし、研究代表者が所属機関を異動したこともあり、その効果を検証するため予備実験については十分に行えていない。そのため、次年度では早急に予備実験を実施する予定である。なお、予備実験では、仮想RHIとゴム製の装飾義手を使用した通常のRHIの効果を比較することで、通常のRHIと同様に仮想RHI環境においても身体所有感の変化が発生することを確認する。また、本実験で必要となる実験課題のプログラムの作成も現時点では不十分であることから、次年度で完全なものとするとともに、可能であれば早急に本実験へ移行する予定である。平成28年度は、ヘッドマウントディスプレイ(HMD)によってラバーハンド錯覚(RHI)を発生させる仮想RHI実験装置を構築することを計画していた。そこで、仮想RHIを発生させるためのコンピュータ・グラフィックス(CG)プログラム、および力覚提示装置の制御プログラムを製作し、基盤となる実験環境を構築した。しかし、研究代表者が所属機関を異動したこともあり、その効果を検証するため予備実験については、現在までに行うことができていない。平成29年度は、ヘッドマウント・ディスプレイ(HMD)によってラバーハンド錯覚(RHI)を発生させる仮想RHI実験装置を使用したRHI実験を実施し、RHIの発生と不気味の谷の関係を検証することを目的としていた。

また、不気味の谷は心拍等の生理学的指標に影響を与えることが報告されていることに加え、RHIにおいて身体所有感が生じた際に、実際の腕の皮膚温が低下することから心拍および皮膚温に加え、被験者の精神状態を強く反映すると考えられる皮膚電位を計測し、それらと被験者の内観報告に基づく身体所有感との関係を明らかにすることを目指していた。そこで、まず、前年度に構築した実験環境による予備実験を3名に被験者に対して実施し、コム製の腕を使用した通常のRHI実験と同様に、当該研究で使用する実験環境においても身体所有感の変化が発生することを確認した。また、生理学指標を取得するための実験装置についても製作した。しかし、現段階では、それらの装置を使用し、生理学指標を取得するための実験を実施することができていない。そのため、最終年度では、早急に本実験を実施し、成果としてまとめる予定である。平成29年度は、前年度に構築した実験環境における予備実験を実施した。その結果、本研究の環境においても通常のRHIと同様に身体所有感の変化が発生することを確認した。ただし、当初の予定では、生理学指標に関するデータについても収集する計画であったが、人的リソースが不足していたことから達成することができておらず、達成度としてはやや遅れている。しかし、計測システムはすでに製作済みであることから、今後、それらのデータについても早急に取得し、遅れを取り戻したいと考えている。本研究の目的は、ロボット工学における概念的仮説である「不気味の谷現象」の存在を自己意識と環境との不和による心理学的効果が作用する生理学的現象として証明し、その発生機序の理論モデルを構築することである。不気味の谷は、ヒューマノイドロボットの開発およびコンピュータ・グラフィックスの製作における重要な指針の1つである。一方で、不気味の谷は確立された概念ではなく、擬似科学との批判も存在する。本研究では、不気味の谷を自己意識と外界との不和によって生じる心理学的作用と仮定することで、その存在を計算論および生理学的指標の両面から明らかにし、その存在の有無に関する議論に終止符を打つことを目指す。平成30年度は、前年度に構築したヘッドマウント・ディスプレイ(HMD)による仮想ラバーハンド錯覚(RHI)実験装置を使用し、被験者実験を通して、RHIの発生と不気味の谷の関係を生理学的指標によって検証することを目標としていた。そのために、皮膚温、皮膚の電位変化、および心拍を計測するための計測装置を構築し、HMDと触覚呈示装置を使用したプログラムの調整を行った。しかし、研究代表者が研究機関を異動したことで、それまでの研究環境が大きく変化し、本来計画していた実験を実施することができなかった。そのため、研究期間を1年延長することとし、平成30年度に計画していた実験を今年度に実施することとした。延長した本年度では、早急に実験を実施するとともに、その成果を論文としてまとめる予定である。平平成30年度は、生理学指標を収集するための計測装置を構築したが、研究代表者が研究機関を異動したことで、十分な実験を行うことができなかった。そのため、達成度としては遅れており、本来は平成30年度が研究期間の最終年度であったが、1年間延長することとした。今後、早急に実験を実施し、成果を論文としてまとめたいと考えている。仮想ラバーハンド錯覚(RHI)実験を健常者の被験者を対象に実施し、RHI発生と不気味の谷の関係を検証する。
蠕虫感染による粘膜免疫の発現に関与する細胞表面分子

消化管寄生蠕虫に対する粘膜免疫応答で共通で特徴的なのはJgE産生と好酸球増多で、Th2細胞の活性化を介して発現する。もう1つの粘膜免疫である防御反応もT細胞依存性の反応であるが、その発現機序は各寄生虫で異なっている。本研究はこれらの各反応を担う細胞間認識分子を同定することを目的とした。抗原提示細胞上のcostimulatory分子であるCD80とCD86は、T細胞上のCD28およびCTLA4と結合可能な分子でT細胞活性化による機能分化との関係が注目されている。Nippostrogylusの1次感染後のlgE産生と好酸球増多はCD80またはCD86からの刺激があれば誘導されることが示され、これはマウスとラットで同様の結果で普遍的現象と考えられる。Th2細胞誘導に重要と考えられたNKT細胞の関与をT細胞受容体Va14を欠くことでNKT細胞欠損となったマウスを用いて検討した。Nippostrongylus感染後のlgE産生と好酸球の増多は、このNKT細胞がないマウスでも正常マウスと同等に発現することが示され、NKT細胞の関与なしにTh2細胞への分化が起ることが判明した。防御についてNippostrongylusと糞線虫では防御機構が異なることが知られているが、CD80とCD86の関与からも両寄生虫間に違いがみられた。小形条虫の虫卵に対する再感染防御では1隻の虫体の寄生をも許さない強い防御がみられる。この防御の誘導にはCD80、CD86、CD40、等の細胞間認識分子、およびVa14NKT細胞、NK細胞CD8T細胞の関与が否定され、CD4T細胞が主導的役割を果たすことが明かとなった。寄生虫感染の免疫応答では、CD4T細胞とくにTh2細胞が主導的役割をもつ。このTh2細胞の活性化にはNKT細胞が大きく関与することが報告されている。本研究では、T細胞受容体Vα14が欠損することでNKT細胞を欠くマウスに消化管寄生虫Nippostrongylusを感染させ、免疫応答を検討した。Vα14欠損マウスではIgE産生、好酸球増多、感染防御のいずれも正常対照と同等で、これらの免疫応答の誘導にはNKT細胞が必要ないことが判明した。逆に、NKT細胞を受容体Vα14のリガンドであるガラクトシルセラミドで刺激するとIFN-γを介してIgE抗体産生が抑制されることが示された。小形条虫の虫卵投与によって免疫したマウスは1000個の虫卵を再投与しても1隻の感染すら許さない強い防御能をもつ。本研究ではこの特異な消化管免疫の機序について検討した。防御を担う細胞について表面抗原を指標として解析した結果、CD4T細胞が必須で、CD8T細胞、NK細胞およびVα14をもつNKT細胞は関与しないことが明らかになった。再感染防御の誘導および機能発現にかかわるサイトカインとしてIL-12、IFN-γの作用は否定的であった。小形条虫は虫卵で感染すると小腸で六鉤幼虫となり、小腸壁に侵入し擬嚢尾虫となる。マウスの再感染防御能は、虫卵を投与した場合のみ賦与され、擬嚢尾虫の投与では賦与されないことから、免疫源および防御の標的は六鉤幼虫と考えられる。消化管寄生虫に対するT細胞依存性の免疫応答の発現におよぼす細胞間認識分子としてCD80、CD86、CD40Lに注目しマウスにおける実験を行った。Nippostrongylus brasiliensisのマウスへの感染は強いTh2免疫応答を惹起する。好酸球増多は、1次感染では抗CD80と抗CD86のいずれかの単独投与は影響ないが、複合投与によって完全に抑制された。

2次感染による好酸球増多は複合投与のみならず抗CD86の単独投与でも部分的抑制をみた。抗CD40Lの投与は1次感染には影響しないが2次感染後の好酸球増多を部分的に抑制した。IgE産生は総IgE値でみると1次感染および2次感染ともに抗CD80と抗CD86の複合投与の場合にのみ抑制された。1次感染後にNippostorongylus抗原を接種して誘導した抗原特異的な2次IgE抗体産生は抗CD86単独で部分的に抑制され、さらに複合投与でほぼ完全な抑制をみた。ここで検討したcostimulatory分子とよばれる分子群は従来1次免疫応答の誘導初期に大きくかかわると考えられてきたが、今回の実験から2次応答にも関与することが示された。Nippostrongylusに対する防御反応は、1次感染では抗CD80と抗CD86の複合投与によってのみ抑制される。すなわちCD80かCD86のいずれかの分子があればT細胞の活性化を介して防御が発現できることになる。抗CD40Lも1次感染防御を部分的に抑制した。しかしながら2次感染防御ではいずれの分子も関与がみられなかった。消化管寄生虫に対する粘膜応答を制御する細胞表面分子としてCD80、CD86、CD4、FcεRに注目して実験が行われた。CD80とCD86については従来マウスを用いて検討されてきたが、今回ラットのこれらの分子に対するモノクローナル抗体が開発され実験が可能となった。Nippostrongylus brasiliensisおよびStrongyloides venezuelensis感染ラットは強いTh2応答をみる。これらの感染でIgE産生と好酸球増多はCD80かCD86のいずれかがあれば誘導され、両分子を同時に阻害すると抑制がみられた。一方排出虫卵数でみた防御反応については、Nippostrongylusに対してはCD86の関与がみられたがCD80は関与せず、Strongyloidesに対してはCD80とCD86の両者が阻害された場合のみ抑制された。防御におけるこの違いは各寄生虫で防御発現機構が異なることによると考えられる。CD4分子についてはT細胞上のCD4発現を欠くマウスを用いて検討した。CD4発現欠損マウスではIgE産生が完全に抑制されたが好酸球増多は正常に発現した。この結果からCD4分子がIgE産生の過程で細胞表面分子として機能的に関与しているが、好酸球増多の過程には関与していないことが示唆された。マスト細胞上のFcεRを介する好酸球増多の発現機構をNippostrongylus感染マウスを用いて解析した。マスト細胞をFcεRの架橋によって活性化すると特異酵素であるキマーゼが分泌される。このキマーゼ活性を新たに開発された化合物で阻害すると好酸球増多が抑制された。このことからキマーゼによる好酸球増多機構の存在が示唆された。
バイブレーションリブを用いたサブミリチャネル内の伝熱促進手法の提案

電子機器が安定して動作するには,発熱部品が動作保証温度を超えないように冷却する必要がある.そこで本申請課題では,小型電子機器を想定し,圧力損失を抑制し,かつ熱伝達率を向上させる小型伝熱促進制御デバイスを開発する.これまで伝熱促進が報告されているリブ形状に着目し,ピエゾ素子を駆動源としたリブ形状が振動するバイブレーションリブを製作し,ミリオーダーのチャネル流路を用いて層流域の伝熱特性を評価した.その結果,バイブレーションリブの駆動周波数が700Hzで熱伝達率が最も増加した.これは,擾乱周波数が流れ場の不安定性を促進し乱流に遷移させ,熱伝達が12-15%増加することがわかった.小型・薄型化した電子機器に装着可能な冷却促進デバイスとしてバイブレーションリブを提案し,その基礎的なデータ取得が可能なミリチャネルの製作,並びに新たに冷却促進デバイスによる流動抵抗・冷却促進が定量的に評価可能な計測システムを構築する.(1)ミリチャネル及びバイブレーションリブの製作チャネル高さがH=2mm,加熱領域が50H,流量が5L/minから17L/minで設定可能なミリチャネルを製作した.チャネルの片側壁面に等熱流束条件で加熱する加熱模型を流路壁面に段差なく設置することが可能であり,赤外線カメラで温度計測するための赤外線透過ガラスを設置した.また,静圧孔を20mm間隔で設置し,流れ方向の圧力勾配から管摩擦係数の測定が可能である.バイブレーションリブは,ファンクションジェネレータから増幅した信号をピエゾ素子に入力し,ピエゾ素子に設置したリブを微小変動させることが可能である.(2)バイブレーションリブ駆動による温度変化及び管摩擦計測の測定バイブレーションリブの微小変動をレーザ変位計で計測し,周波数による変動変位の測定から流路高さの1/10程度の変位を確認した.また,加熱部分の上流にバイブレーションリブを設置し,駆動周波数を0Hzから200Hzの範囲で変化させ,流れ方向の圧力分布から管摩擦係数の変化を確認した.また,赤外線カメラによる温度分布より流体温度と壁面温度の温度差からバイブレーションリブによる効果を定量的に評価した.平行平板間の流れが十分発達した層流であることを確認し,新たに製作したバイブレーションリブの微小変動変位が,流路高さの1/10程度はあることを確認できた.しかし,当初の計画ではPIVの速度分布計測結果から安定性解析を用いて,バイブレーションリブの変動周波数を設定する予定だったが,PIVの計測精度が十分でなく,まだ特定できていない.そこで,次年度に予定していた加熱模型の製作に着手し,赤外線カメラによる温度計測システムの構築を完了させた.H28年度に製作したミリチャネル及びバイブレーションリブを改良した.本年度は,バイブレーションリブの変動周波数を変化させ,等熱流束加熱で加熱した壁面温度を赤外線カメラで計測し,熱伝達率に換算した.また,マイクロPIV計測システムを構築し,得られた時間平均速度分布から,バイブレーションリブによる流れ場への効果を評価した.詳細を以下に示す.(1)伝熱促進の評価H28年度構築したミリチャネル,並びバイブレーションリブを改良した.レイノルズ数Re = 1450(代表長さは水力直径)で実験を行った.加熱した熱量を15Wに設定し,バイブレーションリブを100900Hzで加振した.赤外線カメラを用いた流れ方向・スパン方向の温度分布測定から,加熱壁面の各熱損失項を考慮し,熱伝達率に換算した.熱量を5Wに設定した場合,バイブレーションリブの加振の有無を比較すると,加振なしの時に比べ,周波数500,700Hzで加振した時は,熱伝達率が12-14%程度増加することが分かった.(2)流れ方向速度分布の評価測定領域が,流れ方向に20mm,高さ方向が2.2mmの領域とし,マイクロスケールの分解能で計測可能なマイクロPIV計測システムを構築した.得られた速度分布から,加振の有無による速度分布の変化を検証した.加振無と比較し,加振周波数が700Hzの時には,主流の最大速度は減少するのに対し,加振周波数が500Hzとの時は,最大速度の減少は,小さいことがわかった.これは圧力勾配を測定した管摩擦係数の比較からも同様な結果が得られた.以上のことから,加振周波数による壁近傍の流動構造が変化し,圧力損失を抑制した伝熱促進手法としてバイブレーションリブが有効であることを定量的に評価した.電子機器が安定して動作するには,発熱部品が動作保証温度を超えないように冷却する必要がある.そこで本申請課題では,小型電子機器を想定し,圧力損失を抑制し,かつ熱伝達率を向上させる小型伝熱促進制御デバイスを開発する.これまで伝熱促進が報告されているリブ形状に着目し,ピエゾ素子を駆動源としたリブ形状が振動するバイブレーションリブを製作し,ミリオーダーのチャネル流路を用いて層流域の伝熱特性を評価した.その結果,バイブレーションリブの駆動周波数が700Hzで熱伝達率が最も増加した.これは,擾乱周波数が流れ場の不安定性を促進し乱流に遷移させ,熱伝達が12-15%増加することがわかった.次年度には,サブミリオーダーの領域の速度計測が可能なPIV計測システムを構築するため,拡大ズームレンズ装置を購入予定である.安定解析より算出し,バイブレーションリブの変動周波数を設定し,制御効果を確認する.また,赤外線及びレーザ光学系のミラー及びレンズを購入する.その他に,成果発表のための国内及び国外の出張旅費,並びに論文掲載費の使用を予定している.

熱流体工学計画立案時の見積もり比べ,多少の値引き発生し,また研究進捗状況により多少の物品購入を変更せざるおえなかった.高解像度で計測可能な,拡大ズームレンズ装置を購入する予定である.
高選択的リチウムイオン認識ホスト分子の合成と機能評価

リン酸基修飾カリツクス[4]アレーンのトリメチル誘導体(1)およびリン酸基修飾ヘキサホモトリオキサカリックス[4]アレーン(2)の誘導体を合成し、それらの構造とアルカリおよびアルカリ土類金属イオンに対するイオン認識能の相関を評価した。(1)のリン酸基修飾体(3)とメチルリン酸基修飾体(4)は溶液中ではconeとpartial cone型の平衡で存在し、その比は溶媒の極性に依存することを見出した。又、分子認識能に関しては、化合物(3)と(4)の抽出能はpH=9.5での抽出能が最も高く、(3)ではNa^+>Li^+>K^+という順であり、化合物(4)の抽出能はLi^+>Na^+>K^+の順であった。また、リン酸基の導入により各金属イオンの抽出能が向上することを確認した。次いで、(2)のメトキシ誘導体のオキシ塩化リンによるリン酸基修飾を試みたが、目的物は得られず、生成物はジメチルエーテル架橋部にリン酸基が挿入反応したジオキサホスホリナン骨格を持つ異常生成物であることがわかった。このエーテル架橋部へのリン酸基の挿入反応の機構を検討した結果、挿入反応は加水分解時に起きることがわかった。また、隣接するフェノール性水酸基が存在すると挿入反応は起こらず、すぐに隣接する水酸基間で架橋反応が起きることもわかった。架橋したリンに結合した塩素は通常のリンに結合した塩素のように容易に加水分解などを受けないことがわかった。P-C1の加水分解はSN_2反応のような背面からの求核攻撃を含むため、架橋部の塩素の背面部位がエーテル架橋部のメチレンプロトンにより大きな立体障害を受けていることがこの反応性の低下の要因であると考えられる。本研究はリン酸基修飾クラウンエーテルがリン酸基とクラウン環の共同効果によりリチウムイオンに対し、より優れた認識能をもつホスト分子の説計およびそれらの機能評価である。本年度は種々の金属イオン、特にアルカリ金属、なかでもリチウムイオンに対する高選択的ホスト分子としてのリン酸基修飾カリツクスアレーン(1)およびリン酸基修飾ホモオキサカリツクスアレーン(2)の合成およびそれらの機能評価を目的とし、以下の成果が得られた。イ)化合物(1)の合成および機能評価:p-t-ブチルカリツクス[4]アレーンをトリメチル化したのち、アルキルジクロロホスフェートとの反応、次いで、加水分解により目的化合物(1)を合成した。ここでのアルキル基はMe-,Et-およびPr-である。次いで、これらのアルカリ金属イオンに対する選択的錯体生成能を液-液抽出法および液膜輸送実験により評価した結果、それらのイオンに対する錯体生成能は用いる溶液のpH依存性があり、pHの高い程、イオン認識能は向上すると共に、リチウムイオンに高い選択性を示すことを見い出した。また、それらの錯体の生成機構および構造を^1H-NMRスペクトルより解明した。ロ)化合物(2)の合成:2,6-ジヒドロキシメチルフェノールよりホモオキカリツクス[3]アレーンを合成した。これのモノメチル化物とオキシ塩化リンとの反応、次いで加水分解により目的化合物(2)の合成を試みたが、異常な挿入反応生成物が得られた。そこでこの反応機構を明確にすると共に、反応条件を変えて目的化合物の合成を検討中である。また、2をモノメチル化したのち、それらのリン酸化による目的化合物の合成も試みている。本研究はリン酸基修飾ホモオキサカリックス[3]アレーン(1)の合成およびリチウムイオンに対する認識能評価を目的とする。p-tert-ブチルフェノールからp-tert-ブチル-2,6-ビス(ヒドロキシメチル)