hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
初期中世の内陣障壁（カンケッリ）とその装飾に関する研究

メッツのサン=ピエール=オ=ノナン聖堂由来の内陣障壁(カンケッリ)、グルノーブルのサン=ローラン聖堂の初期中世彫刻群、ブザンソンのメンサなどの現地調査を行った。マルセイユのサン=ヴィクトール修道院でのプロヴァンス地方の祭壇に関するエクスポジションを準備する過程で、ピュイルビエ、タラスコン、シミアンヌなどの初期中世ロマネスクの石造典礼備品の現地調査、写真撮影を行った。また引き続き、エクサン=プロヴァンスの地中海人文科学センターで初期中世の彫刻研究について資料収集を継続。初期中世の装飾模様の分析のうち、ロゼット模様に関する比較研究を当該年度も進めたが、その進展と関連し、7世紀から10世紀の地元工房の彫刻装飾のより土着的側面について分析研究を広げた。これらの彫刻群の性格と編年はいまだ未解明な要素が多い。フランス南東部のカンケッリの組みひも模様はイタリアからの直接的影響に基づくカロリング朝時代の流行であるが、その時代状況を考察するために土着的側面の解明は重要であると考える。内陣障壁の装飾分析のために、初期中世の他の彫刻の装飾の調査に時間をかけている。ガロ=ローマ時代の工房活動および輸入活動の断絶、そして5世紀以降11世紀前半までの地元工房における製作の特徴について、現時点での結論をまとめる。内陣障壁は、汎地中海的美術活動および時代性をより強く反映すると現時点では仮定するが、その検証を進める。現地調査としては、ジュネーブの歴史博物館、マルセイユ市考古遺物倉庫などを予定している。エクサン=プロヴァンスの地中海人文科学センターでの資料収集も継続する。ニーム(ガール県)のギュイヌメール遺跡の2016年の発掘調査により出土したカンケッリの石材遺物の研究を行い、報告書を発掘担当のINRAP(考古事前調査国立機関)に提出。研究に伴い、遺跡の古キリスト教遺構の床構造と機能について考察し、墓が密集した至聖所の囲いであったか、あるいは何らかの特権的な墓の囲いであったと推測。また同遺物の年代比定のために、ロゼット・モティーフについての広範囲の分析研究に着手した。前ローマ時代、ローマ時代、初期中世のガリア地方における同モティーフの形状、分布、象徴性について、資料収集、分類、分析を行った。比較研究のためにニームの博物館倉庫に保存されている初期中世の石棺群の現地調査(写真撮影、測量)を実施。この研究調査により、ロゼット・モティーフの長い時代にわたる普及と、特にガリア南西部への分布の集中状況が確認された。「ローマ的」形状と土着的形状に大きく分類したが、とくに後者において、モティーフの普遍性と象徴性のより深い考察を続けて行いたい。また、ローヌ川下流地域での68世紀の同モティーフの彫刻群が確認されたが、「メロヴィング朝時代」とされるガリア北部の石棺群との厳密な比較研究が今後必要となる。またリエズ(アルプード=オート=プロヴァンス件)の古キリスト教時代および初期中世の典礼備品についての調査を継続。今年度の新発見についての情報交換と研究論文の準備を行った。南ガリアの土着的装飾についての広範な調査研究に時間を費やしたため、カンケッリのカタログ作成があまりすすまなかった。ロゼット・モティーフの土着的性格を本年の調査により分析できたので、次年度はまず、ガリア南西部のブドウ装飾の土着性について分析を行いたい。コマンジュ地域のローマ時代の同モティーフの彫刻群を調査し、ロック・ド・パンプリューヌ遺跡の聖堂で発見されたブドウ模様の石板の分析研究を行う。並行して、うろこ装飾、柵模様、組みひも模様の調査を継続する。また、透かし彫り装飾について、論文の準備を始める。体調不良のため予定していた海外調査ができなかったので。次年度にこの調査を行う予定。現地調査のための費用が当初予定していたよりも若干低額だったので。
シェイクスピア・フォリオの書き込みに見られる17世紀の読書スタイル

本課題はシェイクスピア・フォリオを中心として、現存するシェイクスピア戯曲の初期近代における出版物に残された当時の、特に17世紀の所有者/使用者(読者)の書き込みを読み解くことを目指しています。本年度は、ニューヨーク公共図書館にて、ファーストフォリオ(F1)2冊、セカンドフォリオ(F2)10冊、サードフォリオ(F3)3冊、フォースフォリオ(F4)4冊、同図書館バーグ文庫にてF1を1冊、F2を2冊、F3を2冊、F4を2冊、モーガン図書館にてF1を2冊、F2を3冊、F3を2冊、F4を2冊、フィラデルフィア自由図書館にてF1、F2,F3,F4を各1冊、さらにはストラットフォード・アポン・エイヴォンのシェイクスピアセンター図書館にて、F1を1冊、F2を6冊(うち1冊は非完全本)、F3を4冊(うち2冊は非完全本)、F4を4冊および、12冊の初期クオート本の閲覧調査を実施することができました。すべてのフォリオに何らかの書き込みが見られました。また、書き込みが作品テクスト部分にないコピーでも、作品によりページの摩耗の違いが観察されるものがあり貴重な資料となる可能性があることに新たに気づくことができました。本課題にとってとりわけ注目すべきフォリオは、ニューヨーク公共図書館のF1のうちの一冊で、欄外の「名言なり」の意と考えられている'ap'という文字とテクストへの下線がセットになった書き込みを持つという点でも、複数サイズのページが混在するかたちで製本された寄せ集め本という点でもグラスゴー大学所蔵のF1によく似たケースであることが判明しました。コモンプレイシングマーカーは読者により様々な形をとり、しかもときどきで変化するゆたかな読書体験のあかしですが、その豊かな世界を記録する方法をみつけることに挑戦していきたいと考えています。本年度の研究実施計画(1)(5)それぞれについての判断は以下のとおりです。(1)の各所蔵館にて閲覧調査と書き込み画像の採取には時間をかけることができ十分な量の情報を収集することができました。一方で、それらの転写作業は追いついているとは言えず、時間の不足は、(3)のMR774の研究にも及び十分な進捗は見られませんでした。(2)読書法の研究では知見を積んできた効果で、分析しながら閲覧調査が可能になってきました。(4)のウェブサイト上の書き込み画像の調査はまだ始めたばかりですが、図書館サイトでの試みでは、実地調査対象を絞る契機となり方法の有効性が確かめられました。(5)では、明星大学所蔵のセカンドフォリオの一冊ごとの記録作成を進めています。今年度は20冊進められました。作業の性質上時間をかける必要があるため、進捗状況としては予定どおりと判断します。研究全体の進捗状況としては、過年度より本課題の研究の一環で進めてきた初期近代の情報管理術についての著作の共訳書を、「訳者解題」の執筆を終了し、刊行することができたものの、直接書き込みについての論文発表には至ることができなかったことを踏まえ、遅れているという自己評価に至りました。最終年度となる今年度は、課題である17世紀読者が残した書き込みデータを採取できる可能性の高い、フォルジャー・シェイクスピア図書館で過去に調査し残したフォリオの閲覧調査に取り組みます。データの収集蓄積を生かした成果発表方法を探り、実現していくことに注力していきたいと考えています。そのほかの面では、計画書に記載した2019年度の研究実施計画に沿って実施していく予定です。本課題はシェイクスピア・フォリオをはじめとする現存するシェイクスピア戯曲の古版本に残された初期近代、特に17世紀の所有者/使用者による書き込みを読み解くことを目的とするものである。書き込まれた文字情報だけでなく、下線、星印、マニキュール等のマーキングにも注目してこれを行うことによって、これまでの研究で詳細研究の対象としてこなかった種類の書き込みを新たに研究対象とする試みである。本年度は(1)フォルジャー図書館フォルジャー図書館ほかでの調査(2)初期近代読書方法の研究(3)ファースト・フォリオ「明星コピー(MR774)」の研究(4)学会発表準備(5)明星大学シェイクスピア・コレクションの研究、の5つの柱をたて研究をすすめた。(1)は残念ながら果たせなかったが、ほかの項目では程度の差はあるものの前進を見た。グラスゴー大学所蔵ファースト・フォリオは、平成23年度から平成27年度の課題23520333を遂行するなかで出会い、本課題を構想するきっかけとなったファースト・フォリオで、主な書き込みは下線と共感を示すと思われる"ap"などの略記である。このコピーについて、先行研究の紹介を含め、日本シェイクスピア学会で発表した。下線という書き込みの転記方法を工夫し、発表をもとにした論文では_The Two Gentlemen of Verona_の事例を添えて出版した。頁画像の取得は旧課題で行ったものであることに鑑み、平成27年度の学会発表ならびに論文発表の際の謝辞には両方の課題番号を記すことにした。グラスゴー・コピーはMR774と書き込みの推定年代が近いと考えられる。このため、両者を比較することで、双方の書き込みを相対化し、それぞれの個性をより明瞭にとらえることができるのではないかと思われる。詳細な検討をグラスゴー・コピーの書き込み全体に行き渡らせることが次の目標である。今年度の実施計画では、(1)フォルジャー図書館フォルジャー図書館ほかでの調査(2)初期近代読書方法の研究(3)明星コピー(MR774)の研究(4)学会発表準備

(5)明星大学シェイクスピア・コレクションの研究の5項目のそれぞれですすめることにしていたが、(2)と(3)と(4)では、順調に進捗した一方、それ以外では計画どおりの進捗は実現できなかった。そのため、やや遅れているという自己評価となった。本課題はシェイクスピア・フォリオを中心として、現存するシェイクスピア戯曲の初期近代における出版物に残された当時の、特に17世紀の所有者/使用者(読者)による書き込みを読み解くことを目指している。今年度は、ジャンルの異なる当時の出版物における書き込みについて歴史学者の研究成果ーAnn M. Blairのものを中心としてーの読解に努めた。ブレアによれば、古版本の多くには使用者の痕跡が書き込みという形で残っている。そうした書き込みには大きく分けて2種類ーひとつは文字を用いた情報であり、他は下線、星印、マニキュール等々様々な形をとるマーキングーあり、マーキングの方が量的には文字情報の書き込みより多いが、マーキングからだけでは、その読者のテクストへのかかわり方を推察することは難しいという。本課題でも、これら2種の書き込みの存在について認識しているが、ブレアとは違って両方とも取り込んで、読者が当該作品、当該箇所のテクストとどのように向き合ったのかを探ろうとしており、今年度はテストケースとして明星大学所蔵のファーストフォリオMR774の『ハムレット』墓堀の場に残された書き込みを2種の書き込みをテクストの一行一行を辿りながら書き込み者の時系列での反応に迫ることを試み、ワールド・シェイクスピア・コングレス(WSC)のセミナーにペーパーとして提出した。書き込みをする読者という広いコンテクストについての情報は、今後の検討課題だと感じている。MR774の書き込みについては、WSCの他に一般のシェイクスピア愛好家の人々と研究成果を共有していくという趣旨で計画どおり、国際シンポジウム(と合わせてワークショップも)を開催したほか、セカンドフォリオを様々な角度から再検討するセミナーを日本シェイクスピア学会で開催した。新しく収集できた書き込みの情報はシェイクスピア・センター図書館所蔵本のそれであった。当初の計画に照らし、以下の点で遅れを認めざるを得ないと考えている。1)新たに収集できた書き込みを文字データに起こす作業が滞っている。2)明星コピーMR774の書き込みの検討が喜劇の部分にまだとどまっている。計画通りに進まなかった理由は、シンポジウムの開催や学会セミナー(参加と主催計2件)の準備に想定以上にエフォートを費やすことになったことが最も大きい。本課題はシェイクスピア・フォリオを中心として、現存するシェイクスピア戯曲の初期近代における出版物に残された当時の、特に17世紀の所有者/使用者(読者)による書き込みを読み解くことを目指しています。本年度の最も重要な成果は、コモンプレイシングについてのインテレクチュアル・ヒストリー分野の研究成果から、本課題について以下の気づきを得たことです。
臼蓋カップゆるみ機構の力学/化学/生物学的因子の相互作用解明とその力学的制御

赤外線カメラとAE計測を併用して,臼蓋カップのゆるみ挙動に及ぼす界面損傷の影響を検討した.赤外線カメラにより,模擬骨の内部に生じる損傷,および模擬骨ー臼蓋カップの界面で生じる摩擦により発生する熱変化を区別して測定できることが明らかとなった.AEにより得られた界面損傷の頻度と,赤外線カメラにより計測された模擬骨損傷がそれぞれ臼蓋カップの角変位および沈降変位と相関性を有することを実験的に明らかにした.フレッティング疲労その場観察装置を用いて,HA溶射皮膜-模擬骨界面の疑似体液中疲労試験を行い,はく離進展量を計測した.その結果,疑似体液中で固定材ー溶射皮膜間でのはく離が生じることで水酸アパタイト溶射皮膜ー基材間のはく離が生じていくこと,そのはく離進展量が応力依存性を有しており,水酸アパタイト溶射皮膜の溶解がすき間内部で促進されていることを確認した.また,破面観察によっても,溶射皮膜の溶解が生じていることが確認された.フレッティング疲労その場観察装置に細胞培養装置を組合せて,その場細胞毒性装置を構築した.マウス骨芽細胞様細胞を短時間の培養を実施し,試験装置中での培養においても細胞増殖性に影響がないことを確認した.一方で,フレッティング疲労試験装置のアクチュエータ及び溶液層などからの微細粉末や治具で生じる摩耗などの影響によって,長時間培養する場合には細胞増殖性に影響が出ることが明らかとなった.そのため,装置の治具や溶液層などの改良を行う必要があることが明らかとなった.当初予定していたフレッティング疲労試験装置における細胞毒性その場評価について,アクチュエータ及び溶液層などからの微細粉末や治具で生じる摩耗などの影響によって,長時間培養する場合には細胞増殖性に影響が出ることが明らかとなった.そのため,装置の治具や溶液層などの改良を行う必要があることが明らかとなった..また,一方で,次年度意向予定している模擬骨に対する溶解カプセルの導入などの基礎的な検討を行っていること,また,フレッティング疲労試験装置の改良についてもその基本設計は完了しており,次年度に試験を行うことは可能であると考えている.フレッティング疲労その場観察においては,細胞毒性評価を行うための培養系を改良し,摩耗粉の排出挙動と細胞の生着率を計測することが可能な試験系を構築する.そして,フレッティング摩耗粉の排出挙動と細胞毒性,および摩耗粉の物理化学的性質との対応関係を実験的に明らかにすることを目指す.赤外線カメラとAE計測を併用して,臼蓋カップのゆるみ挙動に及ぼす模擬骨の損傷の影響を,模擬骨の弾性率,気孔率および溶解性の変化に対応させて実験的に明らかにすることを目指す.臼蓋カップへの繰返し負荷によるゆるみ挙動評価において,独自に変位計を構築し擬似体液中での変位を経時的に評価できる計測系を構築した.擬似体液中でのゆるみ挙動は大気中に比べても大きく,また,肥満も模擬した過負荷によって臼蓋カップの沈降変位が増大する結果を得た.さらに,固定角度を変化させた条件では早期に脱臼に至ることを示した.AE計測を用いて,皮膜損傷挙動を波形周波数に基づき分類した結果,損傷形態の変化は臼蓋カップの変位挙動と定性的に一致した.すなわち,臼蓋カップ上の皮膜・界面損傷がゆるみ(沈降・回転)を直接的にもたらすことを示した.赤外線カメラを用いて臼蓋カップ固定材の損傷挙動を評価するため,単純圧縮試験および繰返し圧縮試験中の固定材の損傷挙動を,赤外線カメラとAE計測を組み合わせて計測した.その結果,赤外線カメラにより計測された温度変化とAEにより計測された損傷波形の発生時期などが定性的に一致したことから,赤外線カメラを用いて損傷の程度を計測できること,その損傷は固定材内部の多孔質体幹部の損傷・破壊に伴うものであることを明らかにした.水酸アパタイト溶射皮膜のフレッティング疲労による損傷をその場観察するため.擬似体液中でのフレッティング疲労その場観察装置を構築した.臼蓋カップと同じ固定剤を接触片とし,接触片が水酸アパタイト溶射皮膜上に接着された条件でフレッティング疲労試験を実施できる試験片制作法を独自に構築した.その結果,大気中におけるフレッティング疲労試験では,固定材と溶射皮膜間の接着が破壊されず,界面はく離は生じなかった.しかし,擬似体液中で試験した結果,固定材ー溶射皮膜間の界面にはく離が進展し,その結果として通常のフレッティング疲労と同様の状態となった結果,水酸アパタイト溶射皮膜ー基材間の界面はく離が進展していくことを初めて明らかにした.当初予定していた臼蓋カップのゆるみ挙動の変位計測については,計測方式をカンチレバー式に変更して独自に構築した結果,角変位・並進変位の分解能が期待通りの精度で得ることができた.その結果,固定角度および過体重の影響が当初予測していた値よりも大幅に大きいことが明らかになり,臨床上発生している脱臼事例の再現にも成功した.赤外線カメラを用いた臼蓋カップ固定材の損傷計測に置いても,臼蓋カップへの繰返し負荷試験中の損傷計測が可能である結果を得ている.

また,フレッティング疲労その場観察においても,先行して擬似体液中での損傷挙動を詳細に観察している.以上の理由から,当初予定していた目的は達成できたと判断している.赤外線カメラとAE計測を併用して,臼蓋カップのゆるみ挙動に及ぼす界面損傷の影響を検討した.赤外線カメラにより,模擬骨の内部に生じる損傷,および模擬骨ー臼蓋カップの界面で生じる摩擦により発生する熱変化を区別して測定できることが明らかとなった.AEにより得られた界面損傷の頻度と,赤外線カメラにより計測された模擬骨損傷がそれぞれ臼蓋カップの角変位および沈降変位と相関性を有することを実験的に明らかにした.フレッティング疲労その場観察装置を用いて,HA溶射皮膜-模擬骨界面の疑似体液中疲労試験を行い,はく離進展量を計測した.その結果,疑似体液中で固定材ー溶射皮膜間でのはく離が生じることで水酸アパタイト溶射皮膜ー基材間のはく離が生じていくこと,そのはく離進展量が応力依存性を有しており,水酸アパタイト溶射皮膜の溶解がすき間内部で促進されていることを確認した.また,破面観察によっても,溶射皮膜の溶解が生じていることが確認された.フレッティング疲労その場観察装置に細胞培養装置を組合せて,その場細胞毒性装置を構築した.マウス骨芽細胞様細胞を短時間の培養を実施し,試験装置中での培養においても細胞増殖性に影響がないことを確認した.一方で,フレッティング疲労試験装置のアクチュエータ及び溶液層などからの微細粉末や治具で生じる摩耗などの影響によって,長時間培養する場合には細胞増殖性に影響が出ることが明らかとなった.そのため,装置の治具や溶液層などの改良を行う必要があることが明らかとなった.当初予定していたフレッティング疲労試験装置における細胞毒性その場評価について,アクチュエータ及び溶液層などからの微細粉末や治具で生じる摩耗などの影響によって,長時間培養する場合には細胞増殖性に影響が出ることが明らかとなった.そのため,装置の治具や溶液層などの改良を行う必要があることが明らかとなった..また,一方で,次年度意向予定している模擬骨に対する溶解カプセルの導入などの基礎的な検討を行っていること,また,フレッティング疲労試験装置の改良についてもその基本設計は完了しており,次年度に試験を行うことは可能であると考えている.赤外線カメラとAE計測を併用して,臼蓋カップのゆるみ挙動に及ぼす界面損傷の影響を明らかにする.そして,固定材である模擬骨の気孔率,圧縮弾性率と降伏強度との対抗関係を明らかにして,骨密度が低下した場合のゆるみ挙動についても評価を進める.フレッティング疲労その場観察においては,細胞毒性評価を行うための培養系を構築し,細胞の生着率などを評価して疲労試験中の細胞培養ができる実験装置を構築する.その後,フレッティング疲労中の損傷進展が培養細胞に与える影響について検討を進める.フレッティング疲労その場観察においては,細胞毒性評価を行うための培養系を改良し,摩耗粉の排出挙動と細胞の生着率を計測することが可能な試験系を構築する.そして,フレッティング摩耗粉の排出挙動と細胞毒性,および摩耗粉の物理化学的性質との対応関係を実験的に明らかにすることを目指す.赤外線カメラとAE計測を併用して,臼蓋カップのゆるみ挙動に及ぼす模擬骨の損傷の影響を,模擬骨の弾性率,気孔率および溶解性の変化に対応させて実験的に明らかにすることを目指す.
エンタテインメントを軸としたユーザによる製品改良を促進する基盤技術の開発

本研究の目的は、これまで直接ものづくりやプログラミングに関わったことのない人々が持つ力を製品設計や開発に活かすためのプラットフォームの開発にある。今回の研究により、誰でも参加可能な協調プログラミング環境を構築し、またプログラムの改良部分とそれに対応する結果の差異を可視化するシステムを構築した。また、運動支援を目的としたデバイス開発環境の構築については、研究代表者らが開発したシステムについてはその有効性を実証実験により確認した。また同技術のリハビリテーション支援への応用のために、自己帰属感の生起過程を調査し、空間整合性に依らずに帰属感が生起することを明らかにした。26年度は音響信号を使ったカメラナビゲーションの研究を進展させた。三次元音響と周波数変調を組み合わせた音声フィードバックにより、聴覚刺激のみでビューファインダによる視覚的フィードバックと比べても遜色のない精度でナビゲーションができることを実験によって示すことができた。この成果は情報処理学会論文誌にて報告した。この研究の過程で、音声フィードバックによるナビゲーションの評価手法を確立した。本課題ではウェブアプリケーションを通じて広く被験者を募ることを想定しているため、実機あるいはそれを模した器具による実験は馴染まない。そのため、一般的なディスプレイとマウスの組み合わせによって遂行できる実験環境を整える必要があったが、前述の実験によって、デスクトップアプリケーションによる実験と実機による実験とを実施し、それらの結果がある程度適合することを確認することができた。また、前述のフィードバックシステムを応用して、ユーザーが音声フィードバックをカスタマイズできるバージョンの開発を進めた。また、スマートフォン端末向けのアプリケーションの開発については、実物体を併用して、写真を2枚撮影し、その写真間の遷移を簡単なタッチ操作によってプログラムし、インタラクティブな操作のカタログを作成することができるアプリケーションの開発を行った。同アプリケーションでは作成されたアイテムはサーバに蓄積され、その中から適当な数がミニゲームとしてアプリケーションにダウンロードされ、ユーザーはそのゲームで遊ぶことができ、また自分でもオリジナルのアイテムを作成することが可能となっている。27年度は、音響フィードバックによるナビゲーション支援を題材としたゲームプラットフォームの開発を行った。当初予定ではデータフロー型言語の実装を検討していたが実装を簡便にするため、Javascriptをベースとしたテキストによるプログラミング言語を実装することで代替した。また、それによりプラットフォームに登録されている既存プログラムからのフォーク処理の実装を達成し、プラットフォームユーザー間でのプログラムの参照や発展形の開発など、近年のプログラミング環境で一般化しつつある開発手法を取り入れることができた。また、タッチパネルによる開発を簡単に行えるようにするために、プログラム中のパラメタ部分を取り出してタッチ操作により簡便に変更できるようなインターフェイスの開発を行い、おおむね27年度の計画を達成することができた。提案手法をハードウェアへ拡張するための開発については、Webブラウザベースのプラットフォームとハードウェアとの連携性に困難を生じたため、スマートフォンのタッチパネルをプログラムのインターフェイスとして利用する手法をひとまず採用し、実装を進めている。またこの応用においては、テキストによるプログラミング言語で適切なプログラミングを行うことが難しかったため、当初計画していたデータフロー型言語をあらためて導入することとして、現在開発を行っている。基幹部分の実装は完了しており、現在はハードウェアとの連携を進めている。前年度の計画変更ではデスクトップベースでの開発を検討したが、その後に、Webブラウザベースでの開発経験を持つ開発者の協力を得て、当初計画通りのプラットフォームの開発を継続することができた。データフロー型言語を採用したプラットフォームの設計が計画段階の予想よりも困難であったため、計画の順番を入れ替え、テキストベース言語での実装を優先したためその計画変更に伴い開発に遅延が生じた。一方で、テキストベースに切り替えたことで、ユーザ間でのプログラムの共有機能や、当路うされたプログラムのテスト実行など、プラットフォームとしての完成度は計画よりも進展させることができている。ハードウェアへの応用については、当初は無線通信デバイスおよびWebサーバを経由しての通信を計画していたが、通信遅延については対象アプリケーションの性質上無視できるものと想定していたが、予想以上に遅延の影響が大きく、ゲーミフィケーション用途には向かないことが判明した。このためWebブラウザとの直接通信するためのフレームワークの導入を図ったため、開発に遅延が生じた。本研究の目的は、これまで直接ものづくりやプログラミングに関わったことのない人々が持つ力を製品設計や開発に活かすためのプラットフォームの開発にあった。設定した課題のうち、音響フィードバックによるナビゲーションについてはその有効性を実証実験により確認した。また、フィードバック関数をカスタマイズ可能としたものを開発しその予備実験を実施した。実験結果を受けてWebブラウザ上で動作するデータフロー型の音響効果プログラミング環境を構築した。インタラクションデザインのアーカイビングについてはスマートフォンを使ってユーザがコンテンツ作成を可能としたシステムの開発に成功した。タッチパネル向けの開発環境の導入については検証の結果適性がなかったため、Webブラウザ上で開発可能な環境を構築することでユーザ利便性を図ることとした。題材として音響効果プログラミングに加えてシェーダランゲージによる映像効果プログラミングを加え、それぞれの開発環境を構築した。このうち音響効果プログラミングについては同一プログラムを複数ユーザにより同時に編集することを可能とし、協力的なプログラミングを可能とした。また、運動支援を目的としたデバイス開発環境の構築については、研究代表者らが開発したシステムについてはその有効性を実証実験により確認できたが、そのプログラミングをユーザに行わせることが有効でないと判断し、方針を変更して同システムを他のリハビリテーション療法へ応用する研究を進めることとした。またその過程で被験者の身体図式の認知過程についての検証を必要としたために実験を実施し、その認知過程において従来の知見とは異なる現象を発見した。

今回の研究により、誰でも参加可能な協調プログラミング環境を構築し、またプログラムの改良部分とそれに対応する結果の差異を可視化するシステムを構築した。また、運動支援を目的としたデバイス開発環境の構築については、研究代表者らが開発したシステムについてはその有効性を実証実験により確認した。また同技術のリハビリテーション支援への応用のために、自己帰属感の生起過程を調査し、空間整合性に依らずに帰属感が生起することを明らかにした。26年度の計画は、a)音響フィードバックによるナビゲーション支援を題材としたゲームプラットフォームの開発と運用、b)他開発課題への展開と統合プラットフォームの開発、c)スマートフォン端末向けクライアントの開発、d)センサ教材向けプラットフォームの開発、e)ものづくり支援プラットフォームへの統合、のうち、主にa)b)の開発を進め、また並行して部分的にc)d)の開発に着手することを計画していた。このうち、a)についてはプラットフォームの試作を完了した。b)についてはまだ適切な課題を設定するまでに到達できていない。c)の開発については計画を前倒しで進め、現在テストの段階にある。d)については、これまでに開発したセンサ教材をベースに、c)で開発した写真を用いたアプリケーションを結びつけ、センサにより状態遷移を制御できるシステムの開発に着手している。26年度の段階では対応するセンサの種類に限りがあり、またセンサの値を処理し分岐を決定する部分のインタフェースの設計に課題があり、テストプレーヤーから不評であったため、現在はその再設計を進めている。当初計画より進行が遅れている原因として、研究開発を分担していた学生が諸事情によりプロジェクトを離れたため、開発力の低下を招いていることが挙げられる。ロー型言語の導入については、同種の言語をすでに開発している開発者の協力を仰ぎ、提案プラットフォームへの組込み作業を現在進めている。またスマートフォンなどタッチパネル端末との連携ができるようになったため、これを利用したアプリケーション開発を完了させ、実証実験へと移行する。
チタン微細金型製造における加工条件最適化と高速加工に向けた多価イオン応用

2年目となる平成30年度は多価イオンビーム支援プラズマ加工装置の改良およびイオンビーム加工実験を中心に進めた.まず,多価イオンの生成量増加を狙って,プラズマ生成の低圧力化を図った.イオン源部の両端に設置するリング状永久磁石を増設し,ミラー磁場を強化した.磁場を強化することで電子の閉じ込めが向上し,2×10-3Pa程度の低圧力でもプラズマを維持することが可能となった.これにより,より多くの高エネルギー電子が生成され多価イオン生成の向上が見込める.次に,昨年製作したウィーンフィルタを大島商船高専の多価イオンビーム装置に設置して質量分離実験を行なった.これにより,既存の多価イオンの質量分離器として主流となっている扇形磁場型と本研究のウィーンフィルタの比較を行った.結果として,開発したウィーンフィルタによってアルゴン3価まで分離できることを確認した.しかし,扇形磁場型質量分析計と比較すると分解能は劣るのが現状である.また,本研究で開発した小型イオン源を大島商船高専の装置に設置し,扇形磁場型質量分析計で質量分離する実験も行なった.ウィーンフィルタに代えてこの質量分離器を用いることで,より正確に小型イオン源の多価イオン生成能力を評価できる.結果として,アルゴンガスでは2価,クリプトンガスでは3価の多価イオンの生成を確認した.最後に,イオンビームの加工能力を調べるために銅板への照射実験を行なった.イオン源の引出電極に4kVの電圧を印加し,イオンビームを生成した.この際の電流値は約40μAであった.このイオンビームを銅板に240分照射した.銅板にはイオンビームが照射された面と,絶縁被覆された面があり,加工後の段差を走査型電子顕微鏡で観察した.その結果,局所的ではあるが1μm程度の段差が確認できた.多価イオンビーム支援プラズマ加工装置の開発はほぼ予定通り進んだ.特に,小型イオン源での多価イオン生成,ウィーンフィルタによる多価イオン質量分離に成功した.しかし,イオン源の改良やウイーンフィルタの評価が研究の大半をしめたことで,イオンビームによる加工実験開始までの進捗となり,プラズマ雰囲気中での加工実験は3年目に実施することにした.3年目については計画通り多価イオンビーム支援プラズマ加工装置を用いて,イオンビーム加工でのエネルギー依存性やイオン種および価数の影響を検証する.研究を進める上で新しいマイクロ波源の導入を検討している.より高周波数(具体的には,2.45GHzもしくは5.8GHz)でプラズマ生成を行うことで,高効率な多価イオン生成が可能になると考えている.それに伴いECRプラズマ生成に適した磁場の強化が必要となることが想定できる.加えてウィーンフィルタの質量分離分解能を向上させ多価イオンビーム支援を可能にする.最終的には,チタン加工におけるイオンビーム支援の有効性を検証する.初年度である平成29年度は,多価イオンビーム支援プラズマ加工装置の開発を中心に進めた.イオン生成部はデスクトップサイズの小型で安価なイオン源を開発するため,磁場形成には永久磁石を用い,マイクロ波は市販の1.2GHz帯マイクロ波無線機(最大出力10W)を使用した.初期のイオンビーム生成実験では引出電圧3kVにおいてアルゴンビームで約110μAを得ることができた.このビーム量は一般的なECR多価イオン源と比較してもそれほど劣っておらず,安価なイオン源としては十分と考えられる.次に,多価イオンの生成状況を調べるためにウィーンフィルタを製作した.ウィーンフィルタは,小型イオン源を実現するためには必須の質量分離器である.フィルタの前後に設置するビームガイドの直径を変更し,最終的にはφ1mmを使用したところ,アルゴン1価は分離できたが多価イオンと考えられるピークは検出できなかった.この対策として,多価イオンを生成するために必要な低圧力化を図るために磁場強化を行った.これによってプラズマ生成圧力の下限が6×10-3 Paから5×10-4 Paとなった.このあとウィーンフィルタで質量分離を行ったところ,アルゴン2価と思われるピークが見られるようになり,多価イオンの生成および分離に成功したと考えられる.一方,プラズマ加工部については,異方性加工に必要な0.1Pa前後でのプラズマ生成を設計仕様とし,マルチカスプ磁場を配置したチャンバーを新たに製作した.このプラズマチャンバーについても1.2GHz帯のマイクロ波を用いてプラズマ生成実験を行い,放電開始圧力は高いもののプラズマ維持については設計仕様の通りであることを確認した.このチャンバーには加工基板を設置し,バイアス電圧(高周波電力)を印加するためのステージが設けてある.さらには温度制御するための水冷も可能となっている.多価イオンビーム支援プラズマ加工装置の開発はほぼ予定通り進んだ.しかしながら,チタン基板の加工レート温度依存性の検証については,装置のトラブルによってほとんど進めることができなかった.これについては,本研究の予備実験の位置づけであるのでそれには時間をかけず,平成30年度についてはメインテーマである多価イオンビーム支援プラズマ加工装置を用いての加工レートなどの実験を中心に行う.2年目となる平成30年度は多価イオンビーム支援プラズマ加工装置の改良およびイオンビーム加工実験を中心に進めた.まず,多価イオンの生成量増加を狙って,プラズマ生成の低圧力化を図った.イオン源部の両端に設置するリング状永久磁石を増設し,ミラー磁場を強化した.磁場を強化することで電子の閉じ込めが向上し,2×10-3Pa程度の低圧力でもプラズマを維持することが可能となった.

これにより,より多くの高エネルギー電子が生成され多価イオン生成の向上が見込める.次に,昨年製作したウィーンフィルタを大島商船高専の多価イオンビーム装置に設置して質量分離実験を行なった.これにより,既存の多価イオンの質量分離器として主流となっている扇形磁場型と本研究のウィーンフィルタの比較を行った.結果として,開発したウィーンフィルタによってアルゴン3価まで分離できることを確認した.しかし,扇形磁場型質量分析計と比較すると分解能は劣るのが現状である.また,本研究で開発した小型イオン源を大島商船高専の装置に設置し,扇形磁場型質量分析計で質量分離する実験も行なった.ウィーンフィルタに代えてこの質量分離器を用いることで,より正確に小型イオン源の多価イオン生成能力を評価できる.結果として,アルゴンガスでは2価,クリプトンガスでは3価の多価イオンの生成を確認した.最後に,イオンビームの加工能力を調べるために銅板への照射実験を行なった.イオン源の引出電極に4kVの電圧を印加し,イオンビームを生成した.この際の電流値は約40μAであった.このイオンビームを銅板に240分照射した.銅板にはイオンビームが照射された面と,絶縁被覆された面があり,加工後の段差を走査型電子顕微鏡で観察した.その結果,局所的ではあるが1μm程度の段差が確認できた.多価イオンビーム支援プラズマ加工装置の開発はほぼ予定通り進んだ.特に,小型イオン源での多価イオン生成,ウィーンフィルタによる多価イオン質量分離に成功した.しかし,イオン源の改良やウイーンフィルタの評価が研究の大半をしめたことで,イオンビームによる加工実験開始までの進捗となり,プラズマ雰囲気中での加工実験は3年目に実施することにした.平成30年度については計画通り多価イオンビーム支援プラズマ加工装置を用いて,イオンビーム加工でのエネルギー依存性やイオン種および価数の影響を検証する.課題として考えられることは,多価イオンを生成するためのイオン源はできるだけ低い圧力でプラズマを生成したいのに対して,加工部は実用的な加工レートを稼ぎ,尚且つ異方性加工を実現するためには0.1Pa付近が好ましいという圧力差を1つの装置で実現可能かどうかである.30年度は真空装置としての性能の評価から始め,プラズマ/イオンビーム生成および加工実験を進めていく.3年目については計画通り多価イオンビーム支援プラズマ加工装置を用いて,イオンビーム加工でのエネルギー依存性やイオン種および価数の影響を検証する.研究を進める上で新しいマイクロ波源の導入を検討している.より高周波数(具体的には,2.45GHzもしくは5.8GHz)でプラズマ生成を行うことで,高効率な多価イオン生成が可能になると考えている.それに伴いECRプラズマ生成に適した磁場の強化が必要となることが想定できる.加えてウィーンフィルタの質量分離分解能を向上させ多価イオンビーム支援を可能にする.最終的には,チタン加工におけるイオンビーム支援の有効性を検証する.予備実験として予定していたチタン基板の加工レート温度依存性の検証が装置のトラブルで実施できなかったため,チタン基板等の消耗品購入費が次年度に繰り越しとなった.
小胞体関連分解(ERAD)制御による蛋白分解ストレスの軽減と細胞保護

H20年度の研究から、ERAD分子Herpのノックダウン・ノックアウト細胞では野生型細胞に比べて細胞質内プロテアソーム基質でありパーキンソン病関連蛋白質であるsynphilin-1及びα-synucleinの分解が促進する事、同細胞はプロテアソーム阻害剤に対して野生型細胞より耐性であることが明らかになった。H21年度はそのメカニズムを解明すると共に、新たにHerpノックアウトマウスを用いて、Herpの発現がパーキンソン病モデルにおいて与える影響を検討した。(1) Herp結合タンパク質の同定:免疫沈降法により、Herpと種々のタンパク質の結合について検討した。その結果、Herpはsynphilin-1及びα-synuclein、E3リガーゼSIAHとは一過性に結合するものの、プロテアソーム自身とは結合しないことが明らかになった。また、Herpをノックアウトしてもプロテアソームの活性自身は変化しなかった。これらのことから、Herpはユビキチン化のステップでsynphilin-1及びα-synucleinの分解を制御している可能性が示唆された。(2) Herpノックアウト細胞を用いた検討:マウスにパーキンソン病関連神経毒MPTPを投与すると、数日以内に黒質緻密層においてドーパミン神経が変性する。野生型及びHerpノックアウトマウスにMPTPを投与したところ、野生型マウスに比しHerpノックアウトマウスで神経変性が軽度であった。更に、時間経過を追って検討したところ、MPTP投与後8時間から24時間の間に、Herpノックアウトマウスにおける酸化ストレス及びα-synucleinの集積が減少する事が明らかになった。これらの結果から、Herpノックアウトマウスではα-synucleinを含む酸化ストレス関連タンパク質の分解が促進し、結果として神経が保護された可能性が示唆された。ERAD分子Herpの発現が、細胞質内プロテアソーム基質でありパーキンソン病関連蛋白質であるsynphihm-1及びα-synucleinの分解に与える影響を検討した。(1) Herpノックダウン細胞を用いた検討: Herpをノックダウンした293T細胞では、synphilin-1の分解が促進され、凝集体形成及び毒性が緩和された。同様の結果がα-synucleinに対しても認められた。(2) Herpノックアウト細胞を用いた検討: Herpノックアウト細胞においても上記と同様の結果が得られるか否か検討するために、定常的にα-synucleinを発現する野生型及びHerp欠損F9細胞の作製を試みた。Herp欠損F9細胞においては、プロテアソーム阻害剤MG132で細胞を処理したときのみα-synuclein蛋白質が確認できるクローンが複数認めたが、野生型F9細胞においては、MG132の処理にかかわらず、α-synuclein蛋白質が確認できるクローンは得られなかった。このことから、α-synucleinの定常的発現はF9細胞に対して毒性を示すが、Herpノックアウトする事ではα-synucleinが迅速に分解され、毒性が緩和される可能性が示唆された。次に、同様の実験をsynphilin-1についても行った。この場合は、野生型及びHerp欠損F9細胞ともsynphilin-1を定常的に発現するクローンを獲得したが、やはりHerpノックアウト細胞においてsynphilin-1の分解が促進している事が確認された。更に、上記の結果がHerpの直接的なものかどうか検討するために、免疫沈降法を用いてHerpとsynphilin-1或いはα-synucleinの結合を検討した。その結果、MG132で細胞を処理したときのみHerpは両蛋白質と結合することが明らかになった。つまり、上記結果の少なくとも一部はHerpと両蛋白の直接的な結合による可能性が示唆された。
病因論に基づいた歯周病の遺伝子診断法の開発

歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalis、Actinobacillus actinomycetemcomitans、Treponema denticolaについて既に報告されている遺伝子の特異的な塩基配列を基に、PCR法で特異的遺伝子断片を増幅するための特異プライマーを、また16SリボゾームRNAの塩基配列を基に、口腔内細菌叢を構成する全ての細菌を検出できるユニバーサルプライマを作製した。さらに、上記の特異プライマーとユニバーサルプライマーに増幅されない、PCR法でのポジティブコントロールとなるスタンダードDNAおよびスタンダードDNAの特異プライマーを作製した。これらのプライマーを用いて同一条件のもとで最短の反応時間でPCR産物を検出できる至適条件を検討し、各種細菌が同時に検出可能となった。歯周病細菌および種々の口腔細菌について様々な濃度の染色体DNAを調製し、既知濃度のスタンダードDNAを加え、これらを用いて各特異プライマーおよびユニバーサルプライマーによりマルチプレックスPCRを行い、各特異プライマーについてはその特異性を、ユニバーサルプライマーについてはその非特異性を確認した。各PCR産物よりの1本鎖DNAをターゲットとするDNAプローブを作製し、マイクロタイタープレートを用いたサンドウィッチハイブリダイゼーションによる発色にて、マルチプレックスPCRを用いて得たPCR産物を定量的に解析した。現在まで、予防歯科外来で121名の様々な病型の歯周炎患者から承諾を得て、630歯より歯垢をサンプリングし、この定量解析により菌数を推定し、検査結果と病態の変化を経時的調査しているが、本診断法の診断基準や臨床応用法を確立するには、さらに、臨床に適したサンプリングの方法や、歯周病細菌とその特異プライマーの種類などについての再設定が必要である。これまでに、歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalis、Actinobacillus actinomycetemcomitans、Treponema denticolaについて既に報告されている遺伝子の特異的な塩基配列を基に、PCR法で特異的遺伝子断片を増幅するための特異プライマーを、またl6SリボゾームRNAの塩基配列を基に、口腔内細菌叢を構成する全ての細菌を検出できるユニバーサルプライマーも作製した。現在、このマルチプレックスPCRを用いて、承諾を得ることのできた予防歯科外来患者の歯垢を検査し、各種細菌の検出結果と病態について調査している。
イオン液体を触媒とした新しい環境低負荷型リビング重合系の確立

触媒機能を有するといわれている、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム系イオン液体を触媒としてメタクリル酸メチルの重合を行い高分子量のポリマーを得た。触媒にアニオン種の異なるイオン液体を使用したが重合性を示したものはアセテートアニオンを有したイオン液体のみであった。イオン液体の触媒機能を利用してセルロースの修飾反応を検討したところ、非常に高効率にエステル化が進行した。さらに反応後の溶液からイオン液体を分離(リサイクル)し、もう一度同様の反応を行ったところ、リサイクル前と同等の反応性を示した。このことから本研究は環境低負荷な手法であり、かつ天然由来の材料を合成できる新たな反応系となるといえる。本研究では、有機分子触媒を用いた重合をより環境に負荷のかからないものにするために、イオン液体を触媒とした新規リビング重合系の確立を目的とした。具体的にはイオン液体系内で生成しているN-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)を触媒としたグループトランスファー重合(GTP)および開環重合(ROP)系を確立し、その触媒生成機構を含めた重合機構を明らかにするべく研究を進めた。本年度はイオン液体を用いた重合反応が進行することを確認するために、所定のイオン液体を触媒量使用し、メタクリル酸メチルのGTPを試みた。その結果、重合は進行することが核磁気共鳴や液体クロマトグラフィーの利用により確認され、ある種のイオン液体に触媒能があることが確認された。このことから平成28年度の目標の一つである「イオン液体を利用したグループトランスファー重合の確立」は概ね達成されたと言える。イオン液体を触媒としたGTPはこれまでに報告されておらず、この成果は、新たな触媒系による重合系を発見したものとなる。しかしながら、上記の重合反応において、イオン液体が示した触媒能がどのような機構なのか、例えばイオン液体内にてNHCが生成していることの確認や、イオン液体中のアニオンもしくはカチオン成分のどちらかが重合に作用しているかといった詳細な検討はできておらず平成28年度の計画の一つである「触媒の作用、重合機構の解明」は平成29年度においても引き続き行う必要がある。触媒の生成機構や重合機構が解明できることで、本研究にて明らかにした反応系を他のモノマーに応用し、材料開発へと展開させることが可能である。今後はイオン液体の触媒機能や重合機構を各種、分光学的手法や計算科学を用いて解明する予定である。平成28年度はイオン液体を用いた重合反応が進行することを確認するために、イオン液体を触媒量使用し、メタクリル酸メチルのGTPを試みた。イオン液体は、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムカチオンを有し、それぞれ、塩素アニオン、臭素アニオン、酢酸アニオン、トリフルオロ酢酸アニオン、四フッ化ホウ素アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ビストリフリルイミドアニオンを用いた。まず、各イオン液体のイミダゾリウム塩から2位の水素が引き抜かれてN-ヘテロサイクリックカルベン(NHC)が生成することを確認するため、カリウムtert-ブトキシド(tBuOK)を共存させて重合を試みた。その結果、重合は進行し水素引き抜きが起きればNHCが生成することが確認された。次にtBuOKを添加しない、水素の引き抜きが起こらない系にて重合を試みた結果、酢酸アニオンのみ重合が進行した。この結果からある種のイオン液体に触媒能があることが判明した。生成されたポリマーの分子量やその分子量分布は厳密に制御するに至っていないが、これは反応条件の最適化により解決できるものと考えられる。従って平成28年度の目標の一つである「イオン液体を利用したグループトランスファー重合(GTP)の確立」は概ね達成されたと言える。さらに試験的ではあるが開環重合系にも適用化のであることが示唆された。「イオン液体の触媒の作用、重合機構の解明」については、その解明方法などの文献調査を進めた。実験による検討を進めたがいまだ解明には至っておらず、平成29年度も引き続き機構の解明を急ぎつつ、その汎用性を高める予定である。本研究では、有機分子触媒を用いた重合をより環境に負荷のかからないものにするために、再利用が可能なイオン液体を触媒とした新規リビング重合の確立を目的とした。イオン液体を用いた反応溶液内で生成している活性種(真の触媒)を決定するため、イオン液体を用いた(メタ)アクリル酸エステル類の重合を検討した。イオン液体としてイミダゾリウムカチオンをベースとし、アニオン種がそれぞれ異なるものを用いたところ、イミダゾリウムカチオンとアセテートアニオンを有したイオン液体を用いた場合のみ重合が進行した。本検討で試みた重合はN-ヘテロサイクリックカルベンでのみ進行するものであるため、イオン液体の反応系で発生している真の触媒がN-ヘテロサイクリックカルベンであることが示唆された。生成ポリマーの構造解析を核磁気共鳴及び、質量分析により行ったところ、重合開始剤由来の構造を末端に有するポリ(メタ)アクリル酸エステル類であることが確認された。このことからも、イオン液体系の重合における活性種がN-ヘテロサイクリックカルベンである可能性は高いといえる。以上の検討を応用し、イオン液体が持つセルロース溶解能力を活かして、触媒的セルロース修飾反応を行った。

この時、イオン液体の特徴であるリサイクル性能に着目し、反応後のセルロース誘導体を単離したことで排出されたイオン液体を再度セルロースの修飾に用いたところ、セルロースの修飾化率に大きな減少は見られず、依然として高い効率での化学修飾が可能であったことから、イオン液体のリサイクルが可能であるということを実験的に証明した。さらに、これらの修飾反応は従来ではセルロース数ミリグラムスケールでの仕込み量で行われるが、本研究で達成された反応系ではグラムスケールまで拡大することが可能であり、工業応用も十分に期待できるものであった。触媒機能を有するといわれている、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム系イオン液体を触媒としてメタクリル酸メチルの重合を行い高分子量のポリマーを得た。触媒にアニオン種の異なるイオン液体を使用したが重合性を示したものはアセテートアニオンを有したイオン液体のみであった。イオン液体の触媒機能を利用してセルロースの修飾反応を検討したところ、非常に高効率にエステル化が進行した。さらに反応後の溶液からイオン液体を分離(リサイクル)し、もう一度同様の反応を行ったところ、リサイクル前と同等の反応性を示した。このことから本研究は環境低負荷な手法であり、かつ天然由来の材料を合成できる新たな反応系となるといえる。平成28年度に達成した重合系において、イオン液体が示した触媒能がどのような機構なのか、例えばイオン液体がin-situでNHCが生成していることの確認や、イオン液体中のアニオンもしくはカチオン成分のどちらかが重合に作用しているかといった詳細な検討を平成29年度においても引き続き行う予定である。触媒の生成機構や重合機構が解明できることで、本研究にて明らかにした反応系を他のモノマーに応用し、材料開発へと展開させることが可能である。イオン液体の触媒生成機構や重合機構は、イオン液体と重合の開始剤、イオン液体とモノマー、などの組み合わせで核磁気共鳴スペクトルを測定することで検討を進める。さらに生成したポリマーの分子構造を質量分析などで詳細に解析することも視野に入れる。さらにその生成機構を計算科学的な手法により検討を進める。また、当初の計画通り平成29年度からは、1さまざまなモノマーの重合、2ポリマー末端に官能基を導入できるかなどの応用法を検討を行う。高分子化学
三次元酸化物ナノ構造によるナノ電子相制御デバイスの創製

電子相変化(金属ー絶縁体相転移)を発現する機能性酸化物を対象とし、トップダウン・ボトムアップナノプロセス融合によりサブ10nmスケールの三次元ナノ構造を構築し、相転移の始まり(スケーリングリミットの限界)とみられる10nm-数nm程度の極小の相転移単位(ナノ電子相)の物性計測を行う。ナノ電子相形成過程を人工ナノ構造により直接制御することにより、連続体物質とは異なる電子相変化(相転移)を見出すとともに、ナノ構造サイズ・形状と巨大物性応答・新物性発現の相関を明らかにする。これに基づき、酸化物ナノエレクトロニクスにおけるイノベーションを創出し、酸化物ナノエレクトロニクスデバイス国際ネットワーク構築を推進することを目的としている。本年度は、●20nm幅のナノギャップ電極を有する酸化バナジウム(VO2)薄膜2端子デバイスを作製し、非常に急峻な(わずか0.01Kで相転移が完了する)相転移スイッチングの観測に成功した。●加えて、FET動作において電界集中を実現する凸型チャネルを有するナノスケール(200nmチャネル長)VO2-構造の形成に成功した。●非常に薄くても良好な誘電性・絶縁性を示す2次元原子層物質である六方晶窒化ボロン(hBN)とVO2を融合した電界効果トランジスタの作製に成功し変調率1.2%を観測した。●VO2に加え、新たな電子相変化材料として注目されるSmNiO3をチャネル層としたイオン液体電界効果トランジスタを作製した。●ファンデアワールス結合を有する六方晶窒化ボロン上への、VO2薄膜の形成に成功し、良好な金属-絶縁体相転移を観測した。●新たな電子相変化材料として注目されるSmNiO3をチャネル層としたイオン液体電界効果トランジスタを作製し、加えてNidNiO3ナノ細線構造において、50nm程度と推測されるナノ電子相の電気抵抗評価による検出に成功した。各種FET構造(凸型、ハイブリッドゲート、ナノギャップ)の作成に成功しており、現在酸化物チャネルサイズは100 nmスケールに達している。さらにサケールダウンを行うことにより性能向上が見込まれる。3端デバイス(FET)においては、今年度、上述の各種材料を用いて動作検証に成功したことを受け、一層のナノ構造化に取り組む。加えて透過型電子顕微鏡を用いた原子レベル界面観察に取組み、その制御の学理構築に取り組む電子相変化(金属ー絶縁体相転移)を発現する機能性酸化物を対象とし、トップダウン・ボトムアップナノプロセス融合によりサブ10nmスケールの三次元ナノ構造を構築し、相転移の始まり(スケーリングリミットの限界)とみられる10nm数nm程度の極小の相転移単位(ナノ電子相)の物性計測を行う。ナノ電子相ドメイン形成過程を人工ナノ構造により直接制御することにより、連続体物質とは異なる電子相変化(相転移)を見出すとともに、ナノ構造サイズ・形状と巨大物性応答・新物性発現の相関を明らかにする。●界面トラップ準位の大幅な低減が期待される有機誘電体と大きな電界を印加可能な高誘電率酸化物を複合したハイブリッドゲートVO2薄膜FETの作製に成功し、静電キャリア変調による変調率0.5%を観測した。●さらにVO2チャネル層をナノワイヤ化したハイブリットゲートVO2ナノワイヤFETの作製に成功し、大幅な変調効率の向上(8.6%)に成功した。新たなゲート絶縁体およびチャネル酸化物として、それぞれ●非常に薄くても2次元原子層物質である六方晶窒化ボロン(hBN)、新たな電子相変化材料として注目されるSmNiO3を用いたFETの作製に取り組み基本動作の検証に成功したため。●非常に薄くても良好な誘電性・絶縁性を示す