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学級規模が学力，学習意欲及び社会性の経年変化に与える影響に関するパネル調査研究

本研究の目的は,学級規模が児童生徒の学力及び学習意欲等の経年変化に与える影響とその過程を明らかにすることである。この目的を達成するために以下3つの研究課題に取り組んでいる。第1に,学級規模の大小による小中学校をまたいだ学力偏差値の推移の違いを明らかにする。第2に,学力検査の垂直的等化を行い複数学年間をまたいだ能力の変化を測定できる共通尺度を作成し学級規模と学力の伸びとの関係を明らかにする。第3に,学級規模の大小による3年間の学習意欲等の経年変化の違いを明らかにする。これらは全て,児童生徒個別に得点が連結され,教師による指導の実施状況等も連結されたパネルデータを作成して分析を行う。研究期間の2年目である2018年度には,小学校第2学年時から第6学年時までの学力偏差値(129校,3,685名),小学校第4学年時から第6学年時までの学習意欲得点(58校,2,256名)を児童個別に結合し,各児童が各学年で在籍した学級の規模を連結したパネルデータに対する中間的分析を行った。その結果,2-3年程度のパネルデータでは見られなかった,学力及び学習意欲の経年変化に対する学級規模の主効果が見られることが明らかとなった。この中間的分析の結果は,調査対象地域にフィードバックした。また,小学校第2学年時から中学校第1学年時までの学力偏差値(中学校約90校,約7,500名),小学校第4学年時から中学校第1学年時まで学習意欲得点(中学校約40校,約3,500名)を個別に結合したパネルデータを作成した。加えて,このパネルデータに連結するための学校・教師調査も実施した。さらに,学力検査の垂直的等化のためのデータ取得を目的とした学力検査も実施した。研究期間の2年目である2018年度には,学力(小2から小6)及び学習意欲等(小4から小6)のパネルデータに対して,中学校進学後のデータを連結することが求められた。調査対象地域各市町村の通学区域に関する規則を綿密に調査した上で,小中学校の対応を確定し,小中学校間での生徒個別のデータ結合を行った結果,学力に関しては96%の結合率のパネルデータを作成することが出来た。また,このデータに連結させる,対象生徒が在籍した学級の規模のデータは,調査対象地域の教育委員会事務局提供のデータを用いたため,全てのデータに対して在籍学級規模が紐つけられた。さらに対象生徒が1年間に受けた指導の状況に関する教師調査の回収率は90%を超えた。このように,従来においては類例の見られない,小中学校間を接続させた,児童生徒個別に得点が連結され,教師による指導の実施状況等も連結されたパネルデータを,脱落を少なくして作成出来た。本研究は,最終的には小2から中3までの学力,小4から中3までの学習意欲等を個別に結合したデータに対する分析を行うこととしており,このように,当初の予定以上に脱落の少ないパネルデータの結合が出来たという点と,「研究実績の概要」で述べたとおり,2-3年程度のパネルデータでは見られなかった,学力及び学習意欲の経年変化に対する学級規模の主効果が明らかになった点で,当初の計画以上に進展していると評価できる。一方,学力検査の垂直的等化のためのデータ取得を目的とした学力検査の実施については,当初の見込んでいた協力校数を下回った。そのため,進捗はやや遅れていると評価される。そして,これらの内容を総合的に評価すると,「おおむね順調に進展している」となると考えられる。本研究では,5年間の研究期間の4年目までに,小学校第2学年から中学校第3学年までの学力パネルデータ,ならびに小学校第4学年から中学校第3学年までの学習意欲等に関するパネルデータの作成を行い,4年目の中盤以降から5年目にかけて,これらのデータの分析を行うこととしている。「現在までの進捗状況」で述べたとおり,パネルデータの小中学校間の連結が順調に完了したことを踏まえ,脱落の少ないパネルデータを完成させ,適切な分析を行えるようにするためにも,調査対象地域との連携を丁寧に進めていきたい。その上で,調査対象生徒が2019年度中に在籍した学級の規模に関するデータの取得を行うとともに,受けた指導の状況に関する教師調査を,2018年度同様に円滑に実施できるようにする。進捗がやや遅れている,学力検査の垂直的等化のためのデータ取得を目的とした学力検査の実施については,2019年度は小学校5年生だけを対象とすることを当初予定していたが,4, 5年生の両方を対象に実施することとする。そのために,他の研究経費を削減してこの検査の実施経費に充てるとともに,2019年度の早い時期から協力校の募集に着手する。また,「現在までの進捗状況」で述べたとおり,学力及び学習意欲の経年変化に対する学級規模の主効果が明らかになった。このことを踏まえ,その背景を検討するための,新たな調査や実験の実施方法についてもリサーチを進め,本研究の継続課題の内容の検討も平行して行う。

これらは全て,児童生徒個別に得点が連結され,教師による指導の実施状況等も連結されたパネルデータを作成して分析を行う。研究期間の1年目である2017年度には,山形県内の全市町村に対して調査目的の説明と承諾取りを行い,全市町村教育委員会の承諾を得て,学力検査及び学習意欲等の検査のデータ提供と学校・教師調査実施についての承諾を取り,3月に小2から小6まで(学力)及び小4から小6までの(学習意欲等)の学力偏差値のパネルデータを入手した。さらに,学校調査と教師調査を実施し,上記パネルデータとの結合を行った。さらに,学力検査の垂直的等化については,大問形式を含む,いわゆるテストレット形式の出題がされている学力検査を等化することとなるが,等化によって特性値が適切に推定されるかについても検討を行い,本研究で実施する垂直的等化の準備を整えることも出来た。本研究は山形県内の全市町村の小中学校で実施されている標準学力検査の結果,並びに一部市町村で実施されている学級集団アセスメントの結果の提供を受け,児童個別に対応づけて数年分のパネルデータを作成し分析を行うことを主としている。これらの結果の所有権は市町村教育委員会にあるが,対象候補となる市町村に対して,山形県教育庁の協力を得ながら丁寧な説明を行い,その結果,山形県内の全市町村の承諾を得ることが出来たという点で,本研究で必要となる小学校第2学年から中学校第3学年までの学力パネルデータ,ならびに小学校第4学年から中学校第3学年までの学習意欲等に関するパネルデータの作成が実現することとなったという点で,順調に推移していると言いうる。また,これらのパネルデータに対して,児童生徒が在籍した学級の規模に関する情報を山形県教育庁から継続的に提供を受けること,さらに,児童生徒が在籍した学校の状況および受けた指導の実施状況に関する調査を研究期間中に継続的に実施する体制も整った。並行して,学級規模が児童に影響を与える過程で調整変数として働きうる,指導の実施状況を適切に把握するための要因の特定ならびに調査項目の決定を,先行研究による知見を踏まえて実施できた。さらに,学力検査の垂直的等化を適切に実施する方法についても検討を終えた。計画通り,今年度以降実施予定の,学級規模が児童に影響を与える過程の検討のための分析の準備を終えることが出来た。本研究の目的は,学級規模が児童生徒の学力及び学習意欲等の経年変化に与える影響とその過程を明らかにすることである。この目的を達成するために以下3つの研究課題に取り組んでいる。第1に,学級規模の大小による小中学校をまたいだ学力偏差値の推移の違いを明らかにする。第2に,学力検査の垂直的等化を行い複数学年間をまたいだ能力の変化を測定できる共通尺度を作成し学級規模と学力の伸びとの関係を明らかにする。第3に,学級規模の大小による3年間の学習意欲等の経年変化の違いを明らかにする。研究期間の2年目である2018年度には,小学校第2学年時から第6学年時までの学力偏差値(129校,3,685名),小学校第4学年時から第6学年時までの学習意欲得点(58校,2,256名)を児童個別に結合し,各児童が各学年で在籍した学級の規模を連結したパネルデータに対する中間的分析を行った。
脳動脈瘤コイル塞栓術の治療シミュレータの開発

脳動脈瘤コイル塞栓術における術前計画を支援するために、リアルタイム手術シミュレータを開発した。本シミュレータでは、形状記憶合金であるコイルの変形を実現するために粒子計算モデルを採用した。螺旋形と籠形のコイル形状がシミュレーションできる。本シミュレータ上で、動脈瘤の中に最初のコイルをリアルタイムに挿入できることを確認した。本研究では、脳動脈瘤コイル塞栓術の術前計画を支援できるシミュレータの開発を目的としている。研究初年度では、シミュレータの基礎開発として、シミュレータの計算本体部、反力アクチュエータ、アクチュエータ制御部、および検証モデルの開発を行った。計算本体部では、動脈瘤および血管を粒子法で計算モデル化し、ワークステーション上にGPGPU並列計算を用いた実装を行った。反力アクチュエータ部では、1次モデルの動作確認後、2次モデルの機械設計を完了した。アクチュエータ制御部では、制御プログラムと計算本体部との通信プログラムの実装を完了した。検証モデルでは、シリコーンで製作した模擬瘤にコイルを充填し、この模擬瘤に拍動を加える装置を完成させた。研究2年度では、脳動脈瘤へのコイル挿入のシミュレータの一次試作モデルを完成させた。昨年度に未実装であった形状記憶合金であるコイルの計算モデル化を行い、研究初年度に開発したGPGPUを用いた脳動脈瘤および血管の計算モデルと組み合わせることで、コイルとしては最もよく使用されている螺旋形状のコイルを脳動脈瘤に挿入できるシミュレータを完成させた。形状記憶合金の計算モデル化には粒子法を用いたが、カテーテルからコイルを送り出せるモデルとするために、コイルの送り出し量に合わせて、コイルの形状情報をずらしていく手法を採用した。本研究では、脳動脈瘤コイル塞栓術の術前計画を支援するため、治療手法であるカテーテルとコイルとを挿入できるシミュレータの開発を目的としている。平成27年度は、3年計画の最終年として、リアルタイムなシミュレーションを維持しながら脳動脈瘤に挿入できるコイルの形状を増やした二次試作品を完成させ、脳神経外科専門医による評価を行った。本シミュレータには、術者のコイル挿入操作に合わせたリアルタイム動作が必要であり、計算資源の使用効率の向上だけでなく、実際の挿入状況を比較しつつ計算量を減らす工夫がなされている。シミュレータを動作させるPCへの実装にあたり、CPUのマルチコアとグラフィックボードにおけるGPGPUを併用した。シミュレーション計算においては、GPGPUで計算しやすいようにコイルを粒子で表現した。動脈瘤内で各コイルが所定の形状を形成するために、粒子間をバネで直線状に接続するだけでなく、粒子間に方向ベクトルによる方向バネを用いた。方向ベクトルはコイルの状態によって回転するため、この回転角には、周辺粒子の各粒子間の方向と方向ベクトルとの角度差を最小とする角度を用いる手法を使用した。脳神経外科専門医によるシミュレータの評価では、螺旋形状や籠型形状のコイルが脳動脈瘤に挿入されていく動作に関して、基本的に問題のないことが示された。一方、ステントやバルーンを併用した最新の治療方法に対応するためには、本シミュレータを基盤にした機能拡張が必要であることが明らかになった。本年度の研究2年度の計画では、コイルの種類と脳動脈瘤形状の種類を増やし、実際のコイル挿入との比較評価を行う予定であったが、コイルの計算モデルを安定化させることに遅れたために、予定された評価に至っていない。医療システム本研究の進展は遅れているものの、基本的な研究要素の開発をほぼ完了しており、今後の研究は機能拡充が主となるため、当初の計画に追い付く予定である。また、研究を遂行する上での課題点も今のところ見当たらない。概ね当初の計画が達成できるように本研究を推進する。コイルコンパクションの検証モデルを完成させたが、一方で、シミュレータの研究初年度の目標としていた1例のコイル充填のシミュレーションができておらず、各要素の動作検証および製作完了にとどまっている。研究の進捗が遅れている分、少額であるが次年度使用額が生じた。本研究の進展はやや遅れているものの、ほぼ当初目標に合わせて達成できている。したがって、研究計画の大幅な変更を行う必要はない。今後もおおむね当初の計画通りに本研究を推進する。次年度使用額は少額であるため、27年度請求の研究費と合わせ、予定どおりに使用する予定である。次年度の使用額は約6千円と少額であり、今年度ほぼ予定どおりの使用額であった。次年度使用額は少額であるため、26年度請求の研究費と合わせ、予定どおりに使用する予定である。
RNA反応性RNAウイルスベクターによる細胞挙動の制御

RNAは様々な細胞の挙動に関わっている分子であるため、特定のRNAの有無に応じて任意の遺伝子発現を制御することで細胞の状態にあわせた細胞挙動の制御が可能になると考えられる。そこで本研究では、生きた細胞内に存在する特定のRNAの有無に応じて任意の遺伝子発現を制御し、細胞の挙動を制御する。まず、立体構造依存的に自己開裂活性を示すリボザイムRNAの活性が検出対象となるRNAと結合することで阻害されることを示す。次に、細胞の状態の決定に関与している内在性RNAの有無によって細胞の挙動を制御できることを示す。最後に、病原性ウイルスに由来するRNAに反応して細胞の挙動を制御できるかどうかを検証する。
原料構成成分の適合製品化による汚染物無排出型の林産資源有効利用技術の開発

原料が無駄なく完全に有用物質あるいは製品に変換されるならば、排ガス、排水、固形廃棄物等は発生しないはずである。本研究では林産資源を例に水蒸気爆砕によって木質物質から分離されたセルロース、ヘミセルロース、メタノール可溶性リグニン、Klasonリグニンなどをそれぞれに適合した製品に変換する有効性を効率やコストばかりでなく環境保全の面から究明することを目的にしている。本年度はメタノール可溶性リグニンから合成したリグニンエポキシ樹脂の機能性を物理的・化学的性状、生分解性や安全性の面から種々検討した。種々の温度におけるエポキシ化リグニンと市販のビスフェノールAジグリシジルエーテルの硬化実験の結果から、エポキシ化リグニンはビスフェノールAジグリシジルエーテルよりも熱硬化性に優れていることがわかった。リグニン硬化樹脂とビスフェノールA硬化樹脂の耐熱性を比較するために示差走査熱量計を用いて硬化樹脂の熱分解温度を測定した。リグニン硬化樹脂とビスフェノールA硬化樹脂の熱分解温度は231と228°Cであり、ほぼ同一の温度であったことから、リグニン硬化樹脂はビスフェノールA硬化樹脂と同程度の耐熱性を持つといえる。メタノール可溶性リグニンの内分泌攪乱作用の有無を検討するためにヒト乳癌由来細胞MCF-7を用いたE-Screenアッセイを行った。ビスフェノールAの場合には10^<-2>μMを超える濃度から細胞の増殖促進効果が観察され、1μMの濃度では細胞増殖率は約100%に達したが、メタノール可溶性リグニンの場合には10μMの濃度でも増殖促進効果は全く見られなかった。メタノール可溶性リグニンが内分泌攪乱作用を持たなかったことから、リグニン樹脂は内分泌攪乱化学物質を含まない生体や環境に優しい樹脂として期待される。
多点衛星観測データを用いた宇宙プラズマ磁気流体乱流の高次統計解析

宇宙プラズマ中には普遍的に磁気流体乱流(MHD乱流)が観測されるが、これらはしばしば非常に大振幅であり、波動間の非線形相互作用が盛んに行われていることを示唆している。これらの解析のためのデータは人工衛星により取得することが必要であるが、地上の気象観測等の場合と異なり、観測点(人工衛星の数)は極めて少ない。カポンの方法として知られる波数決定法を応用し、少数のデータ列からMHD乱流に関するできるだけ多くの情報を引き出すための、高次統計解析の方法を開発した。精度、雑音に対する脆弱性などについて、いくつかの手法の比較検討を行った。宇宙プラズマ中の磁気流体(MHD)波動は振幅が非常に大きいため、波動間の非線形相互作用が盛んであるはずである。これを人工衛星データより検証し定量化する方法を開発し、数値シミュレーションにより得られたデータおよび実際の人工衛星データに対して開発した手法を適用し、その実用性を確認している。平成20年度は主として以下の項目について、研究をすすめた。●地球磁気圏衝撃波上流域における大振幅MHD波動への適用を念頭におき、カポンの方法として知られている波数の決定手法を応用することにより、波動間相互作用を特徴づける2つの高次相関解析方法を開発した。開発したそれぞれの手法にっいて、テストデータによる手法の有効性を確認し、精度、データ処理速度などについての評価を行った。●実際の人工衛星データ(クラスター)により地球磁気圏衝撃波上流域で得られた磁場データに対して開発した方法(の1つ)を適用した。得られた結果はMHD波動間に非線形相互作用が生じていることを示唆している(Narita et al.,2008).●最大エントロピー法を用いた高次相関解析のスキームについて、基礎的な研究を進展させた。観測点の数が比較的少数(4-8程度)の場合にはカポンの方法が優れているが、観測点数がそれ以上の場合には最大エントロピー法も有力である。宇宙プラズマ中の磁気流体波動は振幅が非常に大きく、波動間の非線形相互作用が盛んであるため、これを複数の人工衛星データから検証し定量化する方法を開発している。また、数値シミュレーションにより得られたデータ、さらに実際の人工衛星データに対して開発した手法を適用し、宇宙プラズマ波動間の非線形相互作用に関する物理的議論を行っている。これまで、地球磁気圏衝撃波上流域における大振幅磁気流体波動への適用を念頭におき、カポンの方法として知られている波数の決定手法を、波動間相互作用を特徴づける高次相関解析の手法開発と検証を行ってきた。以下に、平成21年度に行った研究の概要と成果を示す。(1)複数衛星により得られたデータの前処理に関し、データの定常性の判定、データ補間など、いくつかの具体的な点についてデータ処理の手法を開発し、その有効性を議論した。(2)カポンの方法として知られる波数決定法を、波動間相互作用を特徴づける高次相関解析に応用する手法を開発した。現在2つの方法を開発し、これらの比較検討を行っている。(3)クラスター衛星(4点観測)など、観測点の数が比較的少数の場合と、近い将来計画されている数10地点以上の多点観測の場合とでは、波数決定、高次統計解析のいずれにおいても、有効な手法が異なることを見いだした。これに関しても、精度、雑音に対する脆弱性などの様々な観点から、手法の比較検討を行っている。宇宙プラズマ中の磁気流体波動は振幅が非常に大きく、波動間の非線形相互作用が盛んであるため、これを複数の人工衛星データから検証し定量化する方法を、特に波動の高次統計に着目して研究してきた。開発した手法を数値シミュレーションにより得られたデータ、さらに実際の人工衛星データに対して適用し、手法の有効性を確認するとともに、宇宙プラズマ波動の非線形相互作用についての物理的議論を行っている。平成22年度は本研究の最終年度であるため、主としてこれまでに行ってきた議論の総括を行った。本研究の成果は以下の通りである:(1)複数衛星により得られたデータの前処理に関し、データの定常性の判定、データ補間など、いくつかの具体的な点についてデータ処理の手法を開発し、その有効性を議論した。(3)最大エントロピー法を用いた波数解析をおこない、カポンの方法と比較検討した。(4)カポンの方法による高次相関解析の雑音に対する脆弱性の検討を行った。現在、これらの結果を総括した原著論文を投稿準備中である。
電子顕微鏡下微小物体マニピュレーション技術の国際共同開発研究

情報機器の開発・製造や科学研究の基盤技術として、電子顕微鏡下での微小物体の高精度なマニピュレーション技術が求められており、その技術の確立のための重要な課題は、力と画像のセンシングに基づいた高精度・高再現性の確保である。この分野ではこれまで東京大学が高分解能力計測技術、スイス連邦工科大学(ETH)が画像計測技術に関する豊富な蓄積をもっているため、本研究は、東京大学とETHが相互の技術や知識を交換・統合することにより、共同で電子顕微鏡下での高精度自動マニピュレーション技術を確立することを目的として進められた。ETHから東大に招聘されたAnquetil氏は超微小変位計測技術と力センサブロックを組み合わせることにより、電子顕微鏡下で微小物体マニピュレーション中に「その場」計測のできる高分解能力センサを開発した。開発されたセンサの力計測分解能は46nN、計測範囲は207μN、センサブロック部の剛性は23N/mと、高剛性・高分解能を同時に実現しているため、センサブロック部に取り付けられた工具による作業中の微小力計測が可能である。東大からETHに派遣された齋藤研究員は高精度画像計測技術と力制御技術を統合することにより、高精度・高再現性で微小物体をマニピュレーションできるシステムを実現した。高精度・高再現性操作にはシステムが十分な性能を持つだけでなく、物体の振る舞いを精度良く再現性良く制御できることが重要であるが、本研究では理論的考察と系統的な実験に基づいて微小物体の力学を考慮することにより、適切なマニピュレーション手法を導き出した。さらに力・画像統合制御による数個の微小球の自動配列作業や微小球配列によるフォトニック結晶の製作をデモンストレーションすることができた。ETHから東大に招聘されたAnquetil氏は超微小変位計測技術と力センサブロックを組み合わせることにより、電子顕微鏡下で微小物体マニピュレーション中に「その場」計測のできる高分解能カセンサを開発した。東大からETH派遣された齊藤研究員は高精度画像計測技術と力制御技術を統合することにより、高精度・高再現性で微小物体をマニピュレーションできるシステムを実現した。
佐賀藩・中津藩・長州藩を軸とする西南諸藩の医学教育の研究

本研究において最終年度に研究成果報告書(A4版、353頁)を刊行した。(1)佐賀藩では1834年の医学寮の創設、1858年の好生館の設立など、藩主導による本格的な西洋医学教育が展開したこと、(2)慢性的な財政難に悩む中津藩にあっては、藩民の主導による医学館の創設など新医学教育が展開したこと、(3)長州藩の医学館は藩の対外政策と密接に結びつきながら、機能整備・強化がはかられたことなどを明らかにした。研究初年度は、各自調査と研究発表会を実施した。第1回研究会を7月1日、佐賀大学附属図書館において開催し24年度計画を立案し、佐賀藩支藩小城鍋島文庫共同調査を実施した。第2回研究会を、研究代表者青木歳幸がGeneral Chairである10月25日26日の第二回在来知歴史学国際シンポジウム(ISHIK2012、於佐賀大学)に合わせて開催し、研究分担者ミヒェル・ヴォルフガング、研究協力者海原亮が発表をした。各自調査及び研究発表:代表者青木歳幸は、佐賀藩好生館資料調査、種痘関係資料調査及び伊東玄朴象先堂調査を実施し、「近世佐賀の地域特性と普遍性ー医学史の視点から」(『地域史の固有性と普遍性』、地域学歴史文化研究センター、pp97102、2013)、「種痘にみる在来知」(佐賀大学地域学歴史文化研究センター研究紀要、第7号、pp121、2013)の論考成果を得た。ミヒェル・ヴォルフガングは、村上医家史料館・大江医家史料館の医家資料の重点的調査を行い、「伝統と革新ー江戸・明治期の日本における医科器械」(『Proceedings of International Symposium on the History of Indigenous Knowledge(以下ISHIK2012)』、pp6167、2012)を発表した。小川亜弥子は、長州藩医学校・種痘関係史料調査を山口県文書館を中心に行った。研究協力者海原亮は、「19世紀前半における地方藩医の蔵書と学問」(『ISHIK2012』、pp5560、2012)を発表し、三木恵理子は京都小石家文書調査を行った。1)最終年度の研究成果最終年度は、4回の研究会を開催し、共同でかつ独自に調査をすすめ、26年度末に、研究成果報告書(A5版、353頁)を刊行し、本研究は着実な成果をあげた。代表者青木歳幸は、佐賀大学美術館「医学のあけぼのから先端医療まで}展などの展示協力や諸講演などを行い、研究成果報告書には、「佐賀藩医学概要」・「種痘法の普及と在来知」・「引痘方とその活動」の3論考を掲載し、天保5年(1834)設立の医学校医学寮でのドイツ医学教育、佐賀藩の種痘は全額藩費で賄われていたことなど、藩営による佐賀藩医学教育の特徴を報告できた。単著『伊東玄朴』の執筆刊行により、江戸の象先堂塾での医学教育の実態を明らかにした。分担者小川亜弥子は、「幕末期長州藩における医学館の創設とその機能」(『洋学』21号、2014年、研究成果報告書に改稿所収)を報告し、天保11年の医学稽古場、嘉永2年(1849)の済生堂(医学館)、翌年の医学校好生館へと発展した長州藩の医学教育の特徴を明らかにした。分担者ミヒェル・ヴォルフガングは、第111回日本医史学会(九州国立博物館・太宰府市)を会長として主催し「近世日本の医学・医療と異文化交流」を講演のほか、「中津地方における医学教育の近代化」(研究成果報告書所収)を報告し、中津藩医学館は藩民が支えたことなどの中津藩医学教育の特徴を明らかにした。2)年次計画に従って順調に調査研究が進展し、26年度末に研究成果報告書『西南諸藩の医学教育』を刊行できた。上記論考のほか、研究協力者の海原亮「徳山毛利家文庫「医学館一事記」にみる医療環境と医学教育」、三木恵里子「医学初学者の京学ー皆川淇園塾の例」を掲載し、史料編として、多久島澄子『峯源次郎日記』(安政2年明治24年まで)を史料翻刻し、幕末から明治にかけての佐賀藩及び我が国近代医学史・政治史に新史料を提供できた。日本史・医学史年次計画に従って順調に調査研究が進展し、達成度は約6割とみている。理由は各藩医学教育の特徴と実態が明確に解明できたからである。

佐賀藩医学教育に関しては、天保5年(1834)に開設された医学寮において、すでにドイツ医学を主とする西洋医学教育が展開していたことが明らかになり、安政5年(1858)開設の藩医学校好生館においてもドイツ医学教育が主であり、明治以降、医学校取調御用掛となった佐賀藩医出身相良知安が我が国ドイツ医学の導入をはかった背景が筋道として見えてきた。佐賀藩が嘉永2年(1849)に導入した牛痘法による種痘が、佐賀藩領でどのようにすすめられたかが不明であったが、佐賀藩は藩医を引痘方医師に任命し、領内を巡回接種させ、接種料は全額藩が賄い、庶民は無料であったことが判明した。佐賀藩では、藩主導の医学と医療が積極的に行われていたことを実証的に明らかにできたことが大きい。中津藩については、医学教育の変遷がより鮮明になった。蘭学に関心を寄せた歴代藩主が藩士による蘭学研究を奨励し、先駆的な成果も上がったが、藩政にはほとんど反映されなかった。慢性的財政難ゆえに、領内の医学教育と医療の近代化は民間の活力に頼らざるを得なかった。牛痘接種の普及により医療の組織化や予防政策の有用性が認知され、商人らの寄付金で医学館が設立されたが、本格的な近代医学教育を支えるほどの経済力は地元にはなかった。医学館を引き継ぐ形で明治4年に誕生した中津医学校は短命に終わり、大分県立医学校も廃校になった。政策面で大きな成果は残らなかったが、幕末・明治の激変期に屋形、田淵、深水、村上、大江などの各流派の医家が見せた適応は、地方医家の典型として大いに注目に値する。長州藩については、藩権力が幕末期に創設した藩立の医学館に注目し、特に、天保期から安政期に焦点化して、その役割と機能に関する実態を解明した。年次計画に従って順調に調査研究が進展し、達成度は約3割である。佐賀藩医学教育に関しては、安政5年(1858)に開設された好生館においての西洋医学教育の実態が明らかになりつつある。同館蔵書蘭書目録によれば、佐賀藩の蘭医学書は104冊あり、外科書が17冊、解剖学書が10冊、内科書9冊などが判明し、明治初年の学則によればドイツ医学を中心とした西洋医学教育がすでに実施されていたことが判明し、明治4年の我が国ドイツ医学導入以前に、佐賀藩ではドイツ医学教育を展開していたことが判明した。中津藩では村上医家史料館、・大江医家史料館の史料整理・分析が進展した。長州藩に関しては、毛利家文庫に点在する個々の医学関係史料を重点調査した結果、これまで不明であった史料群の相互の関係、編綴の過程、及び残存形態について明らかにすることができた。これにより、長州藩医学教育の実態解明に係る基盤をほぼ整えることができた。最終年度であるので、まとめと報告書刊行の準備をすすめる。第1回研究会を、分担者ミヒェル・ヴォルフガングが実行委員長として推進する5月31日6月1日の日本医史学会太宰府大会に合わせて開催し、諸藩の医学教育を比較研究し討論に参加するとともに、研究会において、26年度推進計画を確認する。とくに最終報告書(含む史料集)のスケジュール確認と内容検討をする。第2回研究会を7月5・6日(予定)に萩市博物館で開催する。研究会を西南医学教育研究会(仮称)として公開し、分担者各自の研究報告のほか、各地の医学教育研究者からも報告をうける。同時進行として、研究成果のまとめと報告書刊行の準備をすすめる。10月24日から27日の第4回在来知歴史学国際シンポジウム(ISHIK2014、佐賀大学)でもできるだけ研究報告をする。12月6・7日初旬にまとめの第3回研究会を佐賀で開催し、最終報告書(含史料集)の最終原稿まとめをし、以後の展開について検討する。3月下旬に成果報告書を刊行し、研究成果の実施報告をする。代表者青木歳幸は、最終報告書に好生館史料と佐賀藩医学史料を整理するとともに、佐賀藩医伊東玄朴の調査をすすめ、報告書に反映させる。分担者ミヒェル・ヴォルフガングは村上医家史料館・大江家医家史料館史料調査を継続し、医科器械の調査をすすめ、報告書に反映させる。分担者小川亜弥子は、藩立医学館や藩医の調査をすすめ、報告書に反映させる。
低周波生物時系列の処理解析システムの開発

動物の行動には、時間、日、あるいは、年単位の内因的な周期性がある。近年、基礎生物学の分野のみならず、医学・薬学・農学などの応用分野においても、この周期性の発現機構解明に従事する研究者の数が急激に増えつつある。例えば製薬業界では、薬品の効果評価の際にこのような低周波行動に対する影響の検討が行なわれるようになった。また、多くの精神あるいは情緒障害に周期的行動の異常を伴うものがあることが判明し、精神医学界においても、周期的行動の問題に対する関心が高まりつつある。通常、このような生物における周期性の解明には、膨大な量の低周波時系列データー(観測数)の処理が伴い、ヒトを含めた動物行動の周期性の研究(時間生物学)に従事する者は常にこの処理に悩まされてきた。そのため、安値で汎用性があり、かつ操作が容易な低周波生物時系列の自動記録・処理・解析システムの開発が必要とされてきた。われわれは、このような社会の必要性に応えるため本試験研究を組織し、低周波生物時系列データの自動処理・解析を行うための新しいコンパクトなコンピューターライズドシステムを開発した。システム開発に当たっては、数次の班会議をもち、従来の問題点を整理した上で、わが国における時間生物学に従事する研究者の必要性に出来るだけ多く答えるため、次の2通りのシステムを開発した。:(1)同時に測定できるチャンネル数を多くすることを主眼とした、大規模研究室向きの多(128)チャンネル型システム。(2)チャンネル数を制限し操作を容易にすることを主眼とした、小規模実験室または高校生などの初学者向きの少(6)チヤンネル型システム。これらのシステムは、有効性に関する検討もほぼ終わり、ジャパンシステム、及び岩崎通信機(株)の協力を得て、製品化しうる態勢にある。第一回目の打ち合せ会(昭和61年6月6日、山口大学)で、開発に当っての基本方針を以下の通り確認した。即ち1.出来るだけ多くの生物種に適用出来るよう"汎用性"の高いものにする。2.概日リズム研究の初心者にも簡単に操作できるよう"使い易さ"に工夫する。視覚的に実験の進行状況を監視できることが望ましい、及び3."安価"に出来ること、である。又現在山口大学及び北里大学で使用しているシステムを上記基本方針にそって詳細に検討したうえで、最終的に開発するシステムの概要を決定することにした。第二回目の打ち合せ会(昭和61年6月27日、北里大学)では、特に"汎用性"について検討し、現段階では、この種の研究に携わる全ての研究者の要求を一つのシステムで満すことは不可能なので、研究者が研究目的に合わせて選択出来るように、現在山口大学で使用中のシステムを基にしたもの(システム-1)及び北里大学で使用中のシステムを基にしたもの(システム-2)を別々に試作することにした。その上で、この研究分野では大規模な実験設備を持っている研究室の見学(北海道大学医学部第一生理学教室、同理学部動物学教室)、資料収集(生理学研究所東研究室、名古屋大学農学部海老原研究室)及び討論(ハーバード大学生物学研究所、Carl Johnson博士)等を行って、これ等のシステムの汎用性についての検討を行った。その結果上記システム-1,-2のいずれかの選択によって、この種の研究に従事する研究者の要求に十分応える事が出来る目度が付いたので、具体的なシステムの設計、組立作業に入った。目下、システム-2についての電気信号の計数やデータの貯蔵、実験の監視と制御、及び外部パーソナルコンピュータへデータを転送するためのインターフェイシングシステムの作成ならびに低周波時系列の解析用各種ソフトウェアーの開発中である。

本年度は、62年度までに作成した、6チャンネル型と128チャンネル型の2つの記録システムを用いて、ゾウリムシ、カ、ショウジョウバエなどの動物の活動を対象として、生物時系列を求める実験を行い、それらの有用性並びに問題点を検討し、最終的に次のようなシステムを完成させた。少チャンネル型1)システムの操作は、すべて液晶表示パネル上の表示と対話形式で行うことができる。2)実験中に、液晶パネルやパソコンのアストプットデバイスにいつでもデータ解析結果を表示することができ、長時間に及ぶ実験状況を簡単に把握することができる。3)各チャンネルを独立に制御でき、一度に多種類の動物を隔離して同時測定することもできる。4)カ、ショウジョウバエ用に開発したフォトアンプを内蔵し、予備的な実験に即応できる。5)外部入力端子が設置され、各種トランスデューサからの信号も入力可能である。6)計数データは、明暗情報と共にパーソナルコンピュータに転送され、プロッピーデイスクに記録され、各種解析処理に用いられる。多チャンネル型1)システムの操作は、ディスプレー上の表示と対話形式で行う。2)各チャンネルのON・OFF状況がディスプレー上に表示され、動物の活動状況が確認できる。3)各種トランスデューサーが接続できる。4)最大128チャンネルまで同時計測可能である。5)計数データはパーソナルコンピュータに転送の後、全チャンネルの1日分が同一のファイルに記録されるが、実験者が必要なチャンネル分だけを解析用データとして振り分け、保存する。解析プログラムでは、新たに最大エントロピースペクトルを開発し、既に作成されたものについては更に改良を加え、初学者にも使いやすくした。
フラクタルノイズ解析を用いた応力腐食割れ初生現象の解明

本研究では、応力腐食割れ(SCC)の初期過程の現象を明らかにし、SCC初生機構を解明することを目的として、SCCの初期損傷過程の計測手法を開発し、それらの方法によりSCC発生過程での金属表面の電気化学的挙動の変化を詳細に調べた。まず、巨視き裂発生以前のSCC初期の現象をその場計測するために、下記の2種類の電気化学的手法を開発した。(1)インピーダンスモニタリングによるSCC発生の検出種々の鋭敏化度を持つSUS304ステンレス鋼についてチオ硫酸ナトリウム水溶液中での低ひずみ速度試験を行い、その過程での電極インピーダンスの変化を連続監視した。その結果、SCCが発生する場合にのみ電極インピーダンスが急激に低下すること、また、電極インピーダンスの変化は顕微鏡観察によってき裂が発見され始める以前に現れることを見いだし、SCCの発生を極めて初期の段階で検知できることが示された。(2)電気化学的ノイズ(短絡電流ノイズ)計測によるSCC発生の検出種々鋭敏化度を変えたSUS316ステンレス鋼を用いて高温高圧水中でのひずみ速度試験を行った。その過程で、試験片と対極との間に流れる短絡電流を連続モニタリングし、SCCとの対応関係を詳細に調べた結果、スパイク状の変動として観測される電流ノイズが割れの発生・進展と対応することが明らかとなり、割れ発生を極めて初期の段階で検知できることが示された。これらの電気化学的手法に加え、従来法に比べてより高感度な交流電位差法を開始し、き裂検出能力の向上を図った。これらの成果により、これまで捉えることが容易でなかったSCC初期プロセスにおける金属表面でのローカルな皮膜破壊・再生挙動ならびに皮膜特性の変化をリアルタイムで監視することが可能となった。その結果、皮膜の再生速度と皮膜破壊の局所への集中が割れ発生条件を決める要因となることが推察された。
Waveletとフラクタル位相不変量に関する研究

トロントにおいてAMS講演[S4](一般講演ではなく,Special Session講演に採用されたものである)で発表した内容から説明を始めることにする.この講演では,研究分担者の川村氏との共同研究を通じて開発して来たワトソン法を紹介し、現在までに得られた結果と残された問題を提出した.本研究の理論的な根拠をそこに置いている一方,トロントAMS MeetingのSpecial Sessionに参加し,いろいろ有益な情報を収集できたが,その中で「Waveletを使うことによって佐藤超関数を導入できること」が紹介されていた[S1].これは直接には本研究に影響はまだ出ていないが,Waveletによって基礎付け可能な数学が,我々の研究においても有力であるという確信を得ることができた.その意味でワトソン法を更に強化する為の1つの有力な手段としてWaveletを引き続き研究してゆくことが不可欠となる.また,AMS Meetingの前後トロント大学に2週間滞在し,招聘状をいただいたF.D.Tall教授とは,主に理論的な基礎について意見交換及び情報収集を行った.[S3]では、本研究で購入したWork Stationとソフトによって計算した,3つのアフィン写像の不変集合として生成されるフラクタル図形512ケすべてのCGの表を完成させた.これは,文献[S2]において紹介されている不変集合としてのフラクタル図形の生成法を受けた研究である.この論文では「形の科学」の,いわばテスト画像として、素性のよく分かったフラクタルをこの方法ですべて(パソコンに計算させることで)リストアップすることによって,新しい位相不変量を導入するヒントが得られるものと期待している.ここで使用した方法によって出来るフラクタル図形の違いをうまく測る量はまだ発見出来ていないが,文献[S2]で触れられていない新しいフラクタル図形として、2つの図形が得られた.これらには,その他の図形と違って「うねり」のようなダイナミクスが感じられる.それらの持つ他のフラクタル図形との違いを表す適切な(位相不変量とはかぎらない)不変量はまだ見つかっていない,更に,帰国直後に得た情報によるとNobeling Universal spaceを3つのシンボル{0,1,*}(これには分離公理がT_4にもならないような位相を入れる)の可算無限ケの積空間に埋め込めることが証明された[S5].{0,1}の可算無限ケの積空間がカントール集合と同相であることに注意すると,この場合は「距離の入らないような一般的な」空間が我々の研究の基礎付けに成り得るという確信を得る.[S3]津田光一,3つのアフィン写像によって生成されるフラクタル図形,愛媛大学工学部紀要Vol.20(2001,掲載決定).トロントにおいてAMS講演[S4](一般講演ではなく,Special Session講演に採用されたものである)で発表した内容から説明を始めることにする.この講演では,研究分担者の川村氏との共同研究を通じて開発して来たワトソン法を紹介し、現在までに得られた結果と残された問題を提出した.本研究の理論的な根拠をそこに置いている一方,トロントAMS MeetingのSpecial Sessionに参加し,いろいろ有益な情報を収集できたが,その中で「Waveletを使うことによって佐藤超関数を導入できること」が紹介されていた[S1].これは直接には本研究に影響はまだ出ていないが,Waveletによって基礎付け可能な数学が,我々の研究においても有力であるという確信を得ることができた.その意味でワトソン法を更に強化する為の1つの有力な手段としてWaveletを引き続き研究してゆくことが不可欠となる.また,AMS Meetingの前後トロント大学に2週間滞在し,招聘状をいただいたF.D.Tall教授とは,主に理論的な基礎について意見交換及び情報収集を行った.[S3]では、本研究で購入したWork Stationとソフトによって計算した,3つのアフィン写像の不変集合として生成されるフラクタル図形512ケすべてのCGの表を完成させた.これは,文献[S2]において紹介されている不変集合としてのフラクタル図形の生成法を受けた研究である.この論文では「形の科学」の,いわばテスト画像として、素性のよく分かったフラクタルをこの方法ですべて(パソコンに計算させることで)リストアップすることによって,新しい位相不変量を導入するヒントが得られるものと期待している.ここで使用した方法によって出来るフラクタル図形の違いをうまく測る量はまだ発見出来ていないが,文献[S2]で触れられていない新しいフラクタル図形として、2つの図形が得られた.これらには,その他の図形と違って「うねり」のようなダイナミクスが感じられる.それらの持つ他のフラクタル図形との違いを表す適切な(位相不変量とはかぎらない)不変量はまだ見つかっていない,更に,帰国直後に得た情報によるとNobeling Universal spaceを3つのシンボル{0,1,*}(これには分離公理がT_4にもならないような位相を入れる)の可算無限ケの積空間に埋め込めることが証明された[S5].{

0,1}の可算無限ケの積空間がカントール集合と同相であることに注意すると,この場合は「距離の入らないような一般的な」空間が我々の研究の基礎付けに成り得るという確信を得る.[S3]津田光一,3つのアフィン写像によって生成されるフラクタル図形,愛媛大学工学部紀要Vol.20(2001,掲載決定).本研究では,新しいフラクタル不変量を考え出す必要があることに鑑み,本年度は実験的な研究を主に行った.Silicon Graphic社製の高性能なワークステーションSGI740を備品費で購入し,,大型行列計算の処理能力においてすぐれた数式処理ソフトのMatLabを購入し「フラクタル波形」(ここでは、例えば音声データや、音楽データ、及びそれらのデータにノイズが混入したような波形を想定しており、その連続データおよびその離散化データの総称をこう呼ぶことにする)についてWavelet係数を計算させた.Waveletを利用することによって今までより簡単に,与えられたフラクタル波形が音声データの場合,それが一人で発音されたデータであるか複数で発音されたものであるかをWavelet係数の時間周波数密度分布での波形の2次元的な広がりで定質的にある程度検出することが可能であった.但し,これを定量化する方法はまだ判然としておらず、及び「例外的に」密度分布でのパターン認識からは複数での発音を予想されるフラクタル波形が実は単数の話者によるものであるケースが検出された.JPG圧縮による画像に混入するノイズに対してWaveletを利用したフラクタル波形の基礎的なDe-Noisingを,1次元波形で成果を上げているTranslation Invariant法を適用して種々のデータ解析した所,SN比の改善が得られたが,期待していた程の顕著な改善ではなかった.Waveletを利用した基礎的なデータ圧縮法を直交基底に応じて計算される係数の累積エネルギーと,係数そのものの減衰曲線を求めて比較検討したが,1次元フラクタル波形についてはWavelet Packet変換が良好な特性を示したのに対して,2次元画像についてはDaubechies系変換の特性が一番良好な特性を示しており,有効なWaveletを絞り込むことができなかった.トロントにおいてAMS講演[S4](一般講演ではなく,Special Session講演に採用されたものである)で発表した内容から説明を始めることにする.この講演では,これまでの研究を通じて開発して来たワトソン法(トロント在住の数学者Steve Watson氏が最初に発見したのでこう呼ぶことにする)を「1つの簡単な構成法」の「無限回の反復」としてまとめて紹介し,現在までに得られた結果と残された問題を提出した.ワトソン法に限らず「1つの簡単な構成法」の「無限回の反復」はフラクタル図形の構成法としては一般的であって,本研究の理論的な根拠もそこに置いている.一方,トロントAMS Meetingの前後トロント大学に2週間に渡って滞在し,招聘状をいただいたF.D.Tall教授とは,主に理論的な基礎について意見交換及び情報収集を行った.また,帰国直後に得た情報によるとNobeling Universal spaceを3つのシンボル{0,1,^*}(これには分離公理がT_1にもならないような位相を入れる)の可算無限ケの積空間に埋め込めることが証明された[S5].{0,1}の可算無限ケの積空間が位相的にはカントール集合と同相であることに注意すると,この場合は「距離の入らないような一般的な」空間が我々の研究の基礎付けに成り得るという確信を得る.更に,[S3]では,本研究で購入したWork Stationとソフトによって計算した,3つのアフィン写像の不変集合として生成されるフラクタル図形512ケすべてのCGの表を完成させた.
極低温複合絶縁系の流動帯電と帯電時における電気絶縁特性の評価

1.塩化ビニルパイプ中を流動する液体窒素の帯電(1)変圧器中の絶縁油に関して報告されている値と比べるとはるかに小さいものの、液体窒素が流動により帯電すること、液体窒素は正極性に帯電すること、が確認された。摩擦により帯電するものと考えられる。(2)流動させる液体窒素の体積が大きいほど、また、単位時間当りの液体窒素流量が多いほど、液体窒素の帯電量は増加した。帯電量はパイプ長さとともに増加するが、ある長さを超えると増加はほとんど認められなかった。(3)L字形パイプの場合、液体窒素流入口からL字までの距離が長いほど液体窒素の帯電量は大きくなった。2.パイプ中に円柱状固体絶縁物、あるいはフィルタを想定した網を設置した場合の液体窒素の帯電(1)固体絶縁物設置により、液体窒素の帯電量は増加した。絶縁物の個数を多くすると帯電量は増えるが、やがて飽和する傾向が認められた。絶縁物の数が増えると液体窒素との接触面積が増加するが、多過ぎると液体窒素の流量が小さくなるためと考えられる。(2)網を設置することにより液体窒素の帯電量は増加した。帯電量は網の材質により大きく異なり、銅では高分子材料の場合とは逆の極性に帯電したが、帯電列により説明できる。3.液体窒素流動時の固体絶縁物の表面電位(1)液体窒素を繰返し流動すると表面電位は上昇するが、徐々に減少した。固体絶縁物に付着する霜や氷を通して電荷が逃げるものと考えられる。(2)固体表面上の電位分布は複雑であるが、液体窒素流速が遅い下流側が他に比べて電位が低かった。4.液体窒素中に漬浸した帯電固体絶縁物の交流沿面放電電圧固体絶縁物表面が帯電している場合には、帯電の無い場合に比べて沿面放電電圧が低下することが確認された。帯電により固体絶縁物表面の局所電界が増強されたためと考えられる。1.微小帯電量を測定するためにノイズの影響を極力排除したファラデーケージを作製し、塩化ビニルパイプ中に液体窒素を流した場合の液体窒素の帯電量を測定した。(1)変圧器中の絶縁油に関して報告されている値と比べるとはるかに小さいものの、液体窒素が流動により帯電すること、液体窒素は正極性の帯電をすること、が確認された。(3)液体窒素の帯電量はパイプ長さとともに増加するが、ある長さを超えると増加はほとんど認められなかった。(4)パイプをL字形にした場合、液体窒素の帯電量はL字の位置に依存した。(5)液体窒素とパイプとの摩擦により帯電するものと考えられる。2.塩化ビニルパイプ中に、スペーサを想定した円柱状の固体絶縁物、あるいは、不純物除去用のフィルタを想定した網を設置した場合の液体窒素の帯電量を測定した。(1)固体絶縁物設置により、液体窒素の帯電量は増加した。絶縁物の数が増えると液体窒素との接触面性が増加するが、多過ぎると液体窒素の流量が小さくなるためと考えられる。(2)固体絶縁物の位置と帯電量との関係は複雑であり、さらに検討を要する。(3)網を設置することにより液体窒素の帯電量は増加した。3.液体窒素を流動させた塩化ビニルパイプの帯電を、表面電位計を用いて測定した。

(1)液体窒素を繰返し流動させると表面電位は上昇するが、やがて一定値に落着いた。(2)液体窒素流入口に近いほど、表面電位が高くなる傾向が認められた。1.各種パイプ中を流動させた後の液体窒素の帯電(1)銅および塩化ビニルパイプでは液体窒素は正極性に、ステンレスおよび真鍮パイプでは負極性に、それぞれ帯電した。この結果は、帯電列により説明できる。(2)液体窒素の帯電量の絶対値は、塩化ビニル、ステンレス、銅、真鍮の順に大きいことがわかった。しかしながら、絶縁油を流動させた場合の帯電量の報告値と比べると、はるかに小さい。(3)L字状の塩化ビニルパイプにおいて、全長を1mで一定としてL字の位置を変えると、液体窒素入口からL字部までの距離が長いほど液体窒素の帯電量が大きくなることがわかった。L字部付近では液体窒素の流れが乱れること、L字通過後は液体窒素流速が落ちることが原因と考えられる。(4)帯電は、液体窒素とパイプとの摩擦により帯電するものと考えられる。2.液体窒素流動時の固体絶縁物の表面電位(1)液体窒素を流動させると、固体絶縁物の表面には負の電位が発生した。繰返し液体窒素を流動させると、固体絶縁物の表面電位は徐々に小さくなった。固体絶縁物表面に付着する霜や氷を通して電荷が逃げているものと推定される。(2)固体絶縁物表面上の電位分布は複雑であるが、液体窒素が流れ込む上流側およびその点から90度の位置にある側面の表面電位は、下流側のそれに比べて大きい傾向になる。下流側の液体窒素流速が遅くなるためと考えられる。3.液体窒素中に漬浸した帯電固体絶縁物の交流沿面放電電圧固体絶縁物表面が帯電している場合には、帯電の無い場合に比べて沿面放電電圧が低下することが確認された。帯電により固体絶縁物表面の局所電界が増強されたためと考えられる。
プラズモン共鳴による発生した光誘起力の定量的測定法の開発

本研究課題は、光と物質の相互作用であるプラズモン共鳴による材料内部に発生した微弱な力そ定量的に測定することを目的とする。プラズモン共鳴現象を起こる代表的な材料は貴金属のナノ構造である。本研究は、まず銀、金のナノ粒子で構成した2次元ナノ粒子膜(またはシート)の力学特性を定量的に測定することが重要である。H30年度の研究実績は下記にまとめている。(1)銀ナノ粒子自立膜を作製して、原子力顕微鏡ナノインデンテーション法を用いて、その自立膜の弾性率を定量的に測定に成功した。ナノ粒子間の引力の由来は有機分子間の複雑的な相互作用であることがわかった。(2)銀ナノ粒子の自立膜をソフトポリマー基板上に積層してから、ナノインデンテーション法によりナノ粒子膜層数と機械的強度の相関性を測定に成功した。ソフト基板の弾性率を実験で制御することもできた。金ナノ粒子膜の特性も測定できた。(3)前年度が完成できなかった光照射システムを原子間力顕微鏡に導入した。光照射によるナノ材料の力学特性測定もできた。それとともに、電気測定システムも導入した。光・電気・力学のマルチ物理特性測定ができるようにした。(4)真空原子間力顕微鏡システムの立ち上げも完成した。大気中の力学測定はカンチレバー針とサンプル表面の凝縮水の影響も大幅に改善した。(1)有機分子被覆金属ナノ粒子間の相互作用のメカニズム解明まで近づいた。具体的には、ナノインデンテーション法を用いて、ナノ粒子膜の力学測定による得られた力ー変位カーブを解析して、これまで報告がなかったパラメータが発見した。そのパラメータの詳細はこれから力を入れて解明する。(2)光導入によるナノ粒子膜の力学特性変化がありましたが、プラズモン共鳴の影響か、熱の影響か、これから詳しく解明する必要がある。(3)真空条件下での原子間力顕微鏡は大気中測定より安定な力学測定ができた。さらに、ナノ材料の硬さによって、測定用のカンチレバーの硬さを選択の重要性もわかってきた。これからもっと精密に力測定ができることを期待できる。(1)有機分子間の相互作用によるナノ粒子膜弾性率への影響のメカニズムを明らかにする。(2)入射光の波長制御できるシステムを利用して、熱・光の影響を分けること。(3)ナノ薄膜の力学モデルを利用して、他の2次元材料の力学測定もチャレンジする。本研究課題は、プラズモン共鳴という入射光と物質の相互作用現象による発生した微弱な力を測定することを目的とする。プラズモン共鳴による発生した力はすごく弱くて測定は非常に困難であった。これまで力の理論計算の結果があったが、実験で測定することは報告例がわずかだ。本研究は原子間力顕微鏡(弱い力の測定が可能)を用いて、プラズモン共鳴による発生した力を測定する。プラズモン共鳴特性を持ち金属ナノ材料をモデルとして使う。初年度の研究実績は下記にまとめている。(1)金属ナノ粒子の自立膜作製法を検討した。直径数ナノメートルの金属ナノ粒子の有機溶媒分散液の1滴を数マイクロリトルの水滴の上に乗せて、有機溶媒がすぐに蒸発し、ナノ粒子が水面上に膜を形成した。膜が単層であることを電子顕微鏡などの分析手法で確認した。この手法を使えば、自立膜を穴の上に載せることもできる。(2)ソフトな基板上に金属ナノ粒子の機械強度を測定した。