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有機半導体二次元高分子の合成

前年度に引き続き、天然高分子であるカードランの化学修飾を行い、得られたカードラン誘導体をマクロモノマーとした二次元高分子の合成を検討した。4,6ーアセタール化によりマクロモノマーの側鎖に様々な芳香族基の導入を試みたところ、フェニル基だけでなくナフチル基についても高置換度(0.9以上)でマクロモノマーの側鎖に導入できることを確認した。核磁気共鳴スペクトル測定、円偏光二色性スペクトル測定、光散乱測定、蛍光スペクトル測定等により、マクロモノマーの主鎖が三重螺旋を形成し、その軸方向に発色基がπーπスタッキングで規則正しく配列していることを確認した。得られたマクロモノマーはいずれもクロロホルムに可溶であり、その溶液を固体基板上で蒸発乾固することにより、三重螺旋間での共螺旋交差による架橋重合が起こることを原子間力顕微鏡観察により確認した。ガラス板やテフロン板上に展開したマクロモノマー溶液からは、直径がセンチメートル規模の広さの自立した高分子膜を作製することに成功した。この高分子膜は引っ張りや曲げに対して丈夫であり、フレキシブルな透明膜であった。ナフチル基が導入されたマクロモノマーから得られた高分子膜は、UV照射により蛍光を発することを確認した。さらに、フェニル基を側鎖に有するマクロモノマーから得られた高分子膜は、室温で数日間希塩酸中に浸漬することによりカードラン膜に直接変換できることを見い出した。すなわち、通常はゲル化により作製が困難とされる丈夫なカードラン膜を、本研究のカードラン誘導体膜を前駆体膜とすることにより簡便に作製することに成功した。これにより、免疫細胞と特異的に結合する性質をもつカードランの成膜方法を確立することができ、医用材料への応用の道も開かれた。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。二次元の分子ネットワークを形成(二次元重合)することが可能な、種々の多官能性モノマーを有機合成した。モノマーにはπ共役性の芳香族分子骨格を導入し、重合度の増加に伴い、π共役系(超共役も含む)が伸長してゆくような重合を設計した。重合反応の機構に関して、逐次重合と連鎖重合の両方の重合系を検討した。二次元重合の予備実験として、先ずこれまでに合成できたモノマーの溶液重合を試みた。いずれのモノマーも予想通り、高い重合性を有することを確認することができた。特に重要な結果として、一部のモノマーは水共存化でも重合可能であることを確認することができた。得られた知見をもとに、現在モノマーを二次元的な重合場に閉じ込めた状態で重合を行う検討を行っている。具体的には、これまでに得られた疎水性のモノマー分子に、新しく親水性部位を導入し、モノマー分子の両親媒性化を行っている。両親媒性のモノマーを適切に分子設計できれば、バルク中や極性溶媒中や界面上で、モノマーに二次元集合体を形成させることができる。実際、これまでに合成できた一部のモノマーは、ラングミュア槽を用いた実験により、気ー液界面で単分子膜を形成することを確認することができた。この知見をもとに、モノマー単分子膜を二次元重合により二次元高分子に変換することを試みている。現在、新規モノマーの有機合成を継続しつつ、これまでに合成できたモノマーの重合条件の最適化と重合生成物の構造解析を行っている。前年度に着手した芳香族モノマーの合成とそれらの二次元重合に加えて、今年度新たに天然高分子を基礎骨格とするマクロモノマーを合成し、その二次元架橋重合に成功した。このマクロモノマーは、これまでに合成した芳香族モノマーと比べて格段に合成が簡便であり、安価に大量合成でき、さらに、特定箇所に選択的に官能基を導入できることを見い出した。原料が天然由来の高分子であることも、再生可能資源の有効利用の観点から有意義である。これらのことは材料への応用へ向けた今後の研究の展開において大きなアドバンテージとなることが予想できることから、特許の申請を行った。さらにこのマクロモノマーは、穏和な条件(室温、大気下)で、非常に効率よく架橋重合することを見い出した。その重合機構は従来にない非常にユニークなものであり、新しい重合の概念を提示している。重合生成物の原子間力顕微鏡観察の結果、絶縁体の固体基板表面上に均一な厚みの二次元高分子が形成し、そのナノ構造も均一に制御されていることを確認した。さらに、二次元高分子の側鎖に導入された芳香族基がπーπスタッキングで規則正しく配列していることがNMR測定により示唆された。現在これらの知見を利用し、マクロモノマーの側鎖構造を変化させること等により、二次元高分子に様々な輸送機能を付与する試みを行っている。さらに、自立構造の二次元高分子を合成するため、気ー液界面を利用した重合のための条件検討も行っている。今年度は芳香族モノマーに加えて、天然高分子を基礎骨格とする新しいモノマーを用いた二次元高分子の合成に成功した。この新しいモノマーは合成が非常に簡便な上に、官能基の導入も行いやすい。さらに、その重合体のナノ構造を均一に制御できることも見出した。このように、今後の機能性材料への応用へ向けた研究展開のために非常に重要な知見が得られている。

4,6ーアセタール化によりマクロモノマーの側鎖に様々な芳香族基の導入を試みたところ、フェニル基だけでなくナフチル基についても高置換度(0.9以上)でマクロモノマーの側鎖に導入できることを確認した。核磁気共鳴スペクトル測定、円偏光二色性スペクトル測定、光散乱測定、蛍光スペクトル測定等により、マクロモノマーの主鎖が三重螺旋を形成し、その軸方向に発色基がπーπスタッキングで規則正しく配列していることを確認した。得られたマクロモノマーはいずれもクロロホルムに可溶であり、その溶液を固体基板上で蒸発乾固することにより、三重螺旋間での共螺旋交差による架橋重合が起こることを原子間力顕微鏡観察により確認した。ガラス板やテフロン板上に展開したマクロモノマー溶液からは、直径がセンチメートル規模の広さの自立した高分子膜を作製することに成功した。この高分子膜は引っ張りや曲げに対して丈夫であり、フレキシブルな透明膜であった。ナフチル基が導入されたマクロモノマーから得られた高分子膜は、UV照射により蛍光を発することを確認した。さらに、フェニル基を側鎖に有するマクロモノマーから得られた高分子膜は、室温で数日間希塩酸中に浸漬することによりカードラン膜に直接変換できることを見い出した。すなわち、通常はゲル化により作製が困難とされる丈夫なカードラン膜を、本研究のカードラン誘導体膜を前駆体膜とすることにより簡便に作製することに成功した。これにより、免疫細胞と特異的に結合する性質をもつカードランの成膜方法を確立することができ、医用材料への応用の道も開かれた。当初の予定通り、共役系の二次元高分子の合成のためのモノマー合成をこれまでに達成することができた。加えて、気ー液界面等を利用した、具体的な重合条件の検討へと進むこともできている。二次元高分子の汎用的合成法の開発を継続して行う。とくに、天然高分子を基礎骨格とするモノマーを用いた二次元高分子の合成では、伝導性を中心とした機能性付与を重点的に研究する。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。二次元高分子の新規モノマーの合成と重合条件の検討、重合生成物の構造解析を継続して行う。構造解析が終了した二次元高分子に関しては、機能性材料への応用を検討する。Langmuir-Blodgett膜作製装置を設置・収納するための防振台と防埃カバーを初年度に購入予定であったが、研究所内の分析室に設置されている既存のテーブルとカバーで代替できた。Langmuir-Blodgett膜作成装置を設置・収納するための防振台と防埃カバーは今年度購入予定であったが、別のテーブルとカバーで当面の実験用に代替できたこと、および、リサイクリング分取HPLCの予備プレカラムの購入を次年度以降に延期したことによる。Langmuir-Blodgett膜作製装置やリサイクル分取HPLCの周辺基材や消耗品、および、学会参加費や旅費等に利用する。Langmuir-Blodgett膜作成装置とリサイクリング分取HPLCの周辺器材の購入、および、学会参加費や旅費に利用する。
ソフトウェア無線端末用超低消費電力GHz帯RF DSPの開発

本研究では,低消費電力マルチバンド・マルチモード変復調アーキテクチャ実現のため,電流モードプログラマブルデバイスを応用して,電流モードによるソフトウェア無線(SDR)用アーキテクチャを提案・設計している.まず,SDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである,スイッチトカレントプログラマブルFIRフィルタと,FIRフィルタがプログラマブル動作するために必要なプログラマブルタップ係数回路を提案した.タップ係数回路はカレントミラー回路とMOSトランジスタのみで構成されており,従来のディジタルCMOSプロセスを用いた超小型LSIが製作可能である.次に,4ビット分解能を有するタップ係数LSIを試作・評価し,LSIの出力電流実測値を用いたW-CDMA用32タップベースバンドFIRローパスフィルタが,ビット誤り率特性の計算機シミュレーションにおいて,プログラマブルフィルタとして十分実用可能であることを示した.さらに,スイッチトカレントフィルタと同様にSDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである電流モードミキサを提案し,試作LSIよりその動作を実証した.GHzオーダの周波数を実現するディジタルクロックを局部発振器として用いた電流モードミキサは,電流信号をあらゆる周波数へ変換するマルチバンドを可能とする.次に,スイッチトカレントフィルタと電流モードミキサを用いて,IF帯からベースバンド帯まで電流モード回路で構成した小型電流モードSDRアーキテクチャを設計した.ヘテロダイン方式でありながらプログラマビリティを有するSDRアーキテクチャの消費電力が,A/Dを用いたアーキテクチャの1/11であることを実証した.また,高密度多層樹脂基板を用いた60GHz帯信号伝送可能な平衡型ペア線路を提案した.平衡型ペア配線構造において,表層のマイクロストリップライン,内層のストリップライン,各層を接続するビアを,同一の線路間隔で,かつ同一の特性インピーダンスとなるように設計することで,90GHz帯まで信号伝送可能であることを示した.本研究では,低消費電力マルチバンド・マルチモード変復調アーキテクチャ実現のため,電流モードプログラマブルデバイスを応用して,電流モードによるソフトウェア無線(SDR)用アーキテクチャを提案・設計している.まず,SDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである,スイッチトカレントプログラマブルFIRフィルタと,FIRフィルタがプログラマブル動作するために必要なプログラマブルタップ係数回路を提案した.タップ係数回路はカレントミラー回路とMOSトランジスタのみで構成されており,従来のディジタルCMOSプロセスを用いた超小型LSIが製作可能である.次に,4ビット分解能を有するタップ係数LSIを試作・評価し,LSIの出力電流実測値を用いたW-CDMA用32タップベースバンドFIRローパスフィルタが,ビット誤り率特性の計算機シミュレーションにおいて,プログラマブルフィルタとして十分実用可能であることを示した.さらに,スイッチトカレントフィルタと同様にSDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである電流モードミキサを提案し,試作LSIよりその動作を実証した.GHzオーダの周波数を実現するディジタルクロックを局部発振器として用いた電流モードミキサは,電流信号をあらゆる周波数へ変換するマルチバンドを可能とする.次に,スイッチトカレントフィルタと電流モードミキサを用いて,IF帯からベースバンド帯まで電流モード回路で構成した小型電流モードSDRアーキテクチャを設計した.ヘテロダイン方式でありながらプログラマビリティを有するSDRアーキテクチャの消費電力が,A/Dを用いたアーキテクチャの1/11であることを実証した.また,高密度多層樹脂基板を用いた60GHz帯信号伝送可能な平衡型ペア線路を提案した.平衡型ペア配線構造において,表層のマイクロストリップライン,内層のストリップライン,各層を接続するビアを,同一の線路間隔で,かつ同一の特性インピーダンスとなるように設計することで,90GHz帯まで信号伝送可能であることを示した.本研究では、低消費電力マルチバンドアーキテクチャ実現のため、電流モードプログラマブルデバイスを応用して、ヘテロダイン方式を用いた電流モードソフトウェア無線(SDR)用アーキテクチャを提案・設計した。まず、SDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである、スイッチトカレントプログラマブルFIRフィルタと、FIRフィルタがプログラマブル動作するために必要なプログラマブルタップ係数回路を提案した。タップ係数回路はカレントミラー回路とMOSトランジスタのみで構成されており、従来のディジタルCMOSプロセスを用いた超小型LSIが製作可能である。次に、4ビット分解能を有するタップ係数LSIを試作・評価し、LSIの出力電流実測値を用いたW-CDMA用32タップベースバンドFIRローパスフィルタが、ビット誤り率特性の計算機シミュレーションにおいて、プログラマブルフィルタとして十分実用可能であることを示した。さらに、スイッチトカレントフィルタと同様にSDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである電流モードミキサを提案し、試作LSIよりその動作を実証した。GHzオーダの周波数を実現するディジタルクロックを局部発振器として用いた電流モードミキサは、電流信号をあらゆる周波数へ変換するマルチバンドを可能とする。次に、スイッチトカレントフィルタと電流モードミキサを用いて、IF帯からベースバンド帯まで電流モード回路で構成した小型電流モードSDRアーキテクチャを設計した。ヘテロダイン方式でありながらプログラマビリティを有するSDRアーキテクチャの消費電力が、A/Dを用いたアーキテクチャの1/11であることを実証した。本研究では,低消費電力マルチバンドアーキテクチャ実現のため,電流モードプログラマブルデバイスを応用して,電流モードソフトウェア無線(SDR)用アーキテクチャを提案・設計している.今年度は,特にその要素技術の確立を目指した.まず,SDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである,電流モード信号処理用高速動作電圧電流変換回路を提案した.

差動入力構成を用いることにより,DC(直流)オフセット誤差の小さい回路構成を考案した.次に,考案した回路を実際のLSIとして設計・試作した.試作したLSIを実測評価した結果,DCオフセット電流を0.2μmに抑えることが可能となり,十分実用性を有していることを示した.また,電圧電流変換回路と同様に重要なデバイスである,電流モードシリアル・パラレル変換回路,およびパラレル・シリアル変換回路の提案を行った.従来の回路構成では,用いるカレントメモリ回路において,チャージ・インジェクションによる電流転送誤差が発生しており,伝送特性の劣化が課題であった.そこで,本研究の提案では,カレントメモリ回路に新たにダミーMOSFETを用いることで,チャージ・インジェクションの影響の軽減を行い,伝送特性の向上を図った.次に,計算機シミュレーションを行い,ダミーMOSFETのゲート幅の設計を行った.ダミーMOSFETとスイッチMOSFETの比を1:2にした場合に,転送誤差が最小になることを明らかにした.また,このシミュレーション結果を元にLSIを設計・試作し,実測評価した結果,計算機シミュレーションと同様にLSIが動作していることを確認した.本研究では,低消費電力マルチバンド・マルチモード変復調アーキテクチャ実現のため,電流モードプログラマブルデバイスを応用して,電流モードによるソフトウェア無線(SDR)用アーキテクチャを提案・設計している.今年度は,特にその要素技術である電流モード電圧電流変換回路の高性能化および電流電圧変換回路の提案を行い,システムに必要不可欠な回路の確立を目指した.まず,SDRアーキテクチャのキーデバイスの1つである,電流モード信号処理用高速動作電圧電流変換回路の高性能化を検討した.差動入力構成を用いることにより,DC(直流)オフセット誤差の小さい回路構成を考案した.次に,考案した回路を実際のLSIとして設計・試作した.試作したAMS(Austria Mikro Systeme)社CMOS0.35μmプロセスを用い,チップサイズは115μm×29.3μmであり,消費電力は1.5mWであった.試作したLSIを実測評価した結果,入力電力範囲±80μAの範囲で線形動作であり,DCオフセット電流を0.22μAに抑えることが可能となり,十分実用性を有していることを示した.また,動作周波数120MHzで動作可能であることを示した。また,電流モード信号処理用高速動作電流電圧変換回路の提案を行った.本年度は差動構成および,電流検出部を用いた回路を検討した.AMS社CMOS0.35μmプロセスを用いて試作を行った結果,チップサイズは220μm×25.2μmであった.また,評価した結果,消費電力が3mW,動作周波数が150MHzであり,入力電力範囲±80μAの範囲で線形性が高いことを確認した.
トポロジカル絶縁体のスケーリング理論

2018年度は,ワイル半金属の相図を考え,金属,ワイル半金属,バンド絶縁体の3つの相が交わる多重臨界点におけるスケーリング理論を構築した。また,この多重臨界点からずれたところでのスケーリングの振る舞いを議論した。これにより,従来から知られていた金属ーワイル半金属相転移のスケーリング理論(代表者らが提唱した状態密度スケーリング理論)による記述に加え,ワイル半金属ーバンド絶縁体,およびバンド絶縁体ー金属の相転移を記述するスケーリング理論を構築した。バンド絶縁体ー金属の相転移では,これらの間にアンダーソン絶縁体が入ることを数値的に実証した。ワイル半金属ーバンド絶縁体の相転移も興味深い。ここではランダムネスが繰り込まれて0になる,つまりランダムネスがirrelevantになっていることがくりこみ群の議論より導かれる。一方,ランダムネスが0の状況ではワイル半金属は異方的なスケーリング則(磁気双極子モデル)に従う。そのため,ワイル半金属ーバンド絶縁体相転移は非従来型のスケーリング理論に従うことを提案した。また,これを数値計算で確認した。以上はワイル半金属で行なった議論であるが,トポロジカル絶縁体,金属,バンド絶縁体が交差する系でも,この議論をわずかに修正するだけでスケーリング理論を構築できる。こうした研究においては転送行列による局在長の解析が欠かせない。この手法は非常に長い計算時間を要することが欠点である。これを克服するため,288のCPU(各々が12コアを持っている)を並列に動かすアルゴリズムを開発し,アンダーソン転移に応用し,従来から知られている臨界指数を2倍高精度にした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は,3次元のトポロジカル絶縁体における表面ランダムネスによる状態密度,コンダクタンスの変化を詳細に検討した。この研究は,ランダムネスを表面の数層のみに存在すると仮定したもので,実際のデバイスなどに応用が期待できることからPhys. Rev. Applied誌に発表した。また,3次元トポロジカル絶縁体物質を徐々に薄くして行った時,どのような相が現れるかをコンダクタンスやZ2指数の計算により明らかにした。量子スピンホール相は奇数の相では安定で,偶数の相では不安定だと思われているが,この描像は正確さに欠けることを指摘した。本研究はPhys. Rev. B誌に発表した。さらに,乱れたChern絶縁体を層状に積み上げた時に自然と出来上がるワイル半金属の振る舞いを,状態密度やコンダクタンスのスケーリングにより解析し,相図を決定した。またワイル半金属におけるコンダクタンスのスケーリング特性を提案し,数値計算により実証した。さらに表面のフェルミアークによる伝道を計算し,自己無撞着ボルン近似により説明した。これらの成果はPhys. Rev. Lett.誌に発表した。3次元トポロジカル絶縁体に対して提案した状態密度スケーリングが,海外の研究者によって他の系にも適用できることが指摘され,こうした乱れたトポロジカルな系のスケーリング特性による研究が一気に活気を帯びた。我々自身も,この方法をワイル半金属が示す金属半金属転移に適用し,有効性を実証した。本研究ではトポロジカル絶縁体やワイル半金属といったトポロジカル物質を理論的に研究する。特にランダムネスの入った時に現れるリッチな相図を数値計算によって研究する。異なるトポロジーをもった相と相の境界に現れるディラック半金属の状態密度のスケーリング則をすでに見つけているが,平成28年度は,この状態密度のスケーリングがより一般的に,ワイル半金属と金属の間の相転移でもみられることを示した。これを実証するために,2次元のチャーン絶縁体を層状に重ねた異方的3次元系を考え,この系がチャーン絶縁体相,ワイル半金属相,金属相を示すことを明らかにした。用いた方法は転送行列法とカーネル多項式法である。この研究と並行し,2次元トポロジカル絶縁体を層状に重ねた場合の相図を明らかにし,2次元と3次元のトポロジカル相のクロスオーバーを明らかにした。また,これまで研究して来た系は電子(フェルミオン)の振る舞いであったが,この研究をボゾン,特にスピンアイスに現れるマグノンを考察し,ボゾンでもトポロジカルな状態が安定であることを実証した。以上の研究とは全く別の方法,すなわち波動関数を画像として捉え画像認識を用いて相図を求める方法を提案し,実証した。トポロジカル物質は系の端や表面に特異な状態を示すことが知られている。この状態の有無を画像解析により機械的に明らかにするのである。この論文はJ. Phys. Soc. Jpn.のeditor's choiceとなった。これまでの研究とは全く別のアプローチ,機械学習によるトポロジカル物質の相図の決定に成功したため。本研究はトポロジカル絶縁体などのトポロジカル物質のスケーリング理論を構築することである。・バンド絶縁体相,またはチャーン絶縁体相から金属相に転移する際,二つの層の間にAnderson絶縁体の相が現れる。この相では状態密度が有限となり,金属への転移はユニタリクラスのアンダーソン転移と同定できた。・絶縁体相からワイル半金属相への転移は直接転移で,その臨界指数を評価した。・絶縁体からワイル半金属に転移する際は,異方的なスケーリング理論で記述された。

ワイル半金属・絶縁体・金属の3相からなる量子相転移の多重臨界点周りのスケーリング理論の構築に成功した。この結果は本科研費課題の中核をなすものである。2018年度は,ワイル半金属の相図を考え,金属,ワイル半金属,バンド絶縁体の3つの相が交わる多重臨界点におけるスケーリング理論を構築した。また,この多重臨界点からずれたところでのスケーリングの振る舞いを議論した。これにより,従来から知られていた金属ーワイル半金属相転移のスケーリング理論(代表者らが提唱した状態密度スケーリング理論)による記述に加え,ワイル半金属ーバンド絶縁体,およびバンド絶縁体ー金属の相転移を記述するスケーリング理論を構築した。バンド絶縁体ー金属の相転移では,これらの間にアンダーソン絶縁体が入ることを数値的に実証した。ワイル半金属ーバンド絶縁体の相転移も興味深い。ここではランダムネスが繰り込まれて0になる,つまりランダムネスがirrelevantになっていることがくりこみ群の議論より導かれる。一方,ランダムネスが0の状況ではワイル半金属は異方的なスケーリング則(磁気双極子モデル)に従う。そのため,ワイル半金属ーバンド絶縁体相転移は非従来型のスケーリング理論に従うことを提案した。また,これを数値計算で確認した。以上はワイル半金属で行なった議論であるが,トポロジカル絶縁体,金属,バンド絶縁体が交差する系でも,この議論をわずかに修正するだけでスケーリング理論を構築できる。こうした研究においては転送行列による局在長の解析が欠かせない。この手法は非常に長い計算時間を要することが欠点である。これを克服するため,288のCPU(各々が12コアを持っている)を並列に動かすアルゴリズムを開発し,アンダーソン転移に応用し,従来から知られている臨界指数を2倍高精度にした。これまで開発したカーネル多項式法による状態密度の計算と,そのスケーリング特性による研究手法を,最近,注目を浴びているワイル半金属,特にモノポールの電荷が1ではなく2のdouble Weyl半金属へと適用する。トポロジカル絶縁体やワイル半金属は,リッチな相図を示す。これまでは半金属と金属の間の相転移を調べて来たが,今後はチャーン絶縁体と金属やチャーン絶縁体とワイル半金属の間の相転移を記述したい。ワイル半金属・絶縁体・金属のスケーリング理論の構築に成功したので,今後はその数値的実証と,トポロジカル絶縁体・通常の絶縁体・金属のスケーリング理論とその構築を目指す。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
外国語の読みにおける流暢さ(reading fluency)の構成概念と測定

本研究は研究期間中に、読みの流暢さの基礎的構成概念と教室での指導評価に関する側面を扱い、以下のような点から、理論面・実証面においてほぼ予定通り研究計画を遂行した。しかし、流暢さの概念は予想以上に複雑で広いものであったことから、1つ1つの構成要素について焦点を絞った研究が必要で、今後の課題となる。1母語と外国語の読みの研究に基づき、読みの流暢さの概念を整理し、広く用いられている評価法・訓練法についてまとめた。2読みの流暢さを伸ばすのではないかと思われる多読を大学の英語の授業で実践し、EPER testにより、英語力の伸びを調査し、予測通り、読みの流暢さの方が英語力一般よりのびが大きいことを検証した。またEPER testの内的一貫性と採点者間信頼性が高いことを確認した。3流暢さを構成する1要因である語彙処理について、中級レベルの学習者は上級者より、英単語から意味を理解するとき母語介在ルートを使用し語彙処理速度が遅いことを確認した。流暢さのためには、外国語の形式と意味の直接的結びつきが必要であるが、学習者のレベルがあがるにつれて徐々にこの直接的結びつきが形成・強化されることが確認された。4流暢さを構成する1要因である統語処理について、チャンク化の効果を調査した。中級学習者は適切なチャンクに文が区切られないと、理解が困難になることを確認した。しかしチャンク化の効果は読みの速度には特に現れず、中級者は上級者よりどんな条件でも読む速度が遅かったことから、読みの速度には統語処理の以前の語彙処理における速度が影響しているのではないかと思われた。5研究協力者の協力を得て、読解速度の訓練に資するコンピュータソフト、語彙処理の基礎となる音韻認識、外国語学習者のリテラシー能力を調査したオランダの研究(NELSON project)について紹介した。初年度の今年は先行研究の整理と予備的なデータ収集を行った。先行研究としては、計画していた3つの分野のうち、バイリンガルの言語処理研究を中心に近年の研究動向を把握するように努めた。読みの流暢さの発達には様々な要素が関係しているが、L2の読みの過程に介在するL1の影響が流暢さを妨げている可能性がある。それは心的翻訳(mental translation)と呼ばれ、L2の単語を認識した後L1に訳し、L1から意味にアクセスする過程である。上級者になるにつれて、L2における言語形式と意味との結びつきが直接的になり、流暢さも向上すると期待される。多くのバイリンガルのモデルの中でも、このようなレキシコンの意味アクセスを発達的に説明するに適したものとして、Revised hierarchical modelに注目し、そのモデルに基づいた読みの過程における意味アクセスを調べるための予備的調査を行った。本年度に行ったのは、L1とL2における、単語の形式的認識(同定)に必要な時間を調べることであった。これは上記モデルによる意味アクセスを調べるには、単語の同定が前提となるが、L2における同定にはL1より時間がかかるため、その時間を実験の中で確保しておかなくてはいけないからである。それはL2課題の遂行が遅かったとき、同定が遅いためか、心的翻訳のためかわからなくなるからである。Repetition primingという手法を使い、日本語と英語による意味判断課題を実施した。対象は英語を学ぶ日本人大学院生で、判断に要する時間を測定した。1つの単語を同定するのに50ミリ秒を設定したが、この時間はL1では十分であるがL2では短い(単語同定は十分にできない)ことが示唆された。

この結果は、これからL2を刺激語として意味アクセスを調べる場合50ミリ秒以上の時間を設定しなくてはいけないことを示し、同時にL1とL2で刺激提示時間に差をもうけることの妥当性を示す根拠となる。なお、この実験に関係して、「第二言語習得研究と反応時間パラダイム-反応時間データの分析方法-」という公開セミナーを主催し、成果を多少なりとも外部の人と共有した。また、計画していた通り、読みの流暢さの発達に関係する学習者の情報面についての調査結果を、国際シンポジウムで発表した。本研究は外国語の読みの流暢さの構成概念を整理し、それを測定することを目的とする。本年度は、構成要素のうち2つのレベル(語彙アクセスと読解の処理単位)について調査した。また教育的観点からは多読が読みの流暢さの獲得に貢献することを示す実証研究を行った。1)語彙アクセス:言語形式と概念の結びつきについて調べるため、母語(日本語)と外国語(英語)の翻訳関係に基づくプライミング効果を利用した意味カテゴリ判断課題を行った。結果、中級者のほうが上級者より語彙アクセスのプロセスで母語への翻訳を介在させている可能性が高いことがわかった。この翻訳プロセスの介在は語彙アクセスの時間を遅くする。よって語彙アクセスにおける母語の介在が流暢さに影響していることが示唆された。2)読解の処理単位:読解の処理単位とそれが流暢さに及ぼす影響を調べるため、英文を「全体」「語」「意味のあるチャンク」「意味のない文の断片」ごとに提示させながら学習者のペースで読み進めるself-paced readingを使った実験を行った。理解度、読解速度、戻り読みについて分析した結果、理解度がほぼ同等にもかかわらず中級者は上級者より読みのスピードが遅く、戻り読みが多かった。読解の処理単位は中級者ほど小さく、かつそれが流暢さに影響していることが示された。3)多読の効果:多読によって獲得される外国語能力を調べるため、文法力・語彙力などの言語能力一般と読みの流暢さを比較した。15週の多読の結果、どちらの能力も伸びたが、読みの流暢さの伸びの方が多かった。多読は読みの流暢さの獲得に有効であることが示唆された。最終年度の本年は研究課題について予定をすべて執行し、成果をまとめることができた。1外国語の読みの流暢さについての理論研究読みの流暢さについて、概念(定義)・評価法・訓練法の点から、理論的・実践的研究をまとめた。読みの流暢さは様々な定義が交錯する複雑な概念であるが、正確さと速さの両方を含む概念であり自動化と密接に関係する。そして、その3大構成要素は、decodingの正確さ・単語認知の自動化・統語処理(チャンク化)であると認識されている。評価法としては母語の読みの教育ではWCPM(words correct per minute:1分間に正確に音読できた単語数)が広く使われている。ただし第二言語学習者の場合には音読の質と読解の関係が母語ほど明確でないので注意が必要である。読みの流暢さの訓練法として、繰り返し読みが支持されている。2読みの流暢さの構成素レベルでの実証研究単語認知(意味アクセスにおける母語の介在)と統語処理(チャンク化の影響)について、正確さと速さの両面から検討した実証研究に基づき論文を執筆し投稿した。3教育現場で使える読みの流暢さの測定多読用に開発されたEPER
高空間分解能天体分光システムの開発

地上から通常の天体観測法では、大気ゆらぎのために天体像は劣化し、高空間分解能で分光を行うことは難しかった。本研究では、大気ゆらぎがあっても望遠鏡の回折限界情報を得る方法の一つである、スペックル天体干渉法の技術を、低分数分光に適用し、高空間分解能で天体の対物プリズムスペクトルを抽出することを目的とした。1990年2月に、岡山天体物理観測所188cm望遠鏡に、我々が開発したスペックル分光カメラを取り付けて観測を行った。このとき、点状星であるζーTauを観測し、この星のデ-タ解析から、分散スペックル像より対物プリズムスペクトルの抽出を行った。このことは、大気によって乱れた低分数スペクトルを、適切なデ-タ処理で再生可能なことを示唆している。また、2重星であるADS16836の観測デ-タ解析より、主星および伴星のスペクトルを分離抽出できることを示した。これは、高空間分解能で、天体のスペクトル情報が得られるということを意味しており、本研究の目的の大部分が達成できたといってよい。1990年11月の観測では、分散素子としてプリズムの代りに、ロンキ-グレ-ティングを用いることも行った。これはイメ-ジワンダ-によるスペクトル再生の誤差を抑制するためであった。しかし、天候不順のため、有意な比較検討できるまでには至らなかった。以上の他に、デ-タ解析アルゴリズムの改善を行い、shiftーandーadd像におけるバックグランド成分の推定が良好にできるようになった。今年度はスペックル分光カメラの改善を行ない、岡山天体物理観測所188cm望遠鏡で2回観測を行なった。岡山での第1回目の観測は、1989年10月6日から10日迄行なった。しかし、天候が悪く有効なデ-タが取れたのは、10月8日の前半夜のみであった。この観測には、30°プリズムを分散素子として使用し、像拡大率は10倍とした。ICCD-TVカメラで撮像された像は、SVHSビデオテ-プに記録された。このテ-プから再生された像は、フレ-ムメモリ-を介してワ-クステ-ション上のメモリ-に記録される。デ-タ解析には、約100フレ-ム使った。デ-タ解析の過程で、スペックル像のワンダリングが大きいと、像加算のときに、シフト量の補正を行なわなければならないことがわかった。また、白色光スペックル像と分散スペックル像を同時に同一画面に記録する場合には、結像倍率を下げ、より高分散のプリズムを使用した方が良いとの結論に達した。上述の問題点を軽減するために、スペックル分光カメラを改善することにした。まず、望遠鏡焦点側のコリメ-タ-レンズに焦点距離35mmの写真レンズを使うこと、また分散プリズムを60°のものとし、これに対応すべくミラ-位置をずらすことを行なった。第2回目の観測は、1990年2月7日から13日まで行なわれた。しかし、今回も、比較的良好なデ-タが取れたのは、2月9日の前半夜のみであった。現在第2回目の観測デ-タ解析を行なっている。来年度は、デ-タ解析のためのソフト開発を主に行なう予定である。地上から通常の天体観則法では、大気ゆらぎのため天体像は劣化し、高空間分解能で分光を行うことは難しかった。

このとき、点状星であるζーTauを観測し、この星のデ-タ解析から、分数スペックル像より対物プリズムスペクトルの抽出を行った。このことは、大気によって乱された低分数スペクトルを、適切なデ-タ処理で再生可能なことを示唆している。また、2重星であるADS16836の観測デ-タ解析より、主星および伴星のスペクトルを分離抽出できることを示した。これは、高空間分解能で天体のスペクトル情報が得られるということを意味しており、本研究の目的の大部分が達成できたといってよい。1990年11月の観測では、分散素子としてプリズムの代りに、ロンキ-グレ-ティングを用いることも行った。これはイメ-ジワンダ-によるスペクトル再生の誤差を抑制するためであった。しかし、天候不順のため、有意な比較検討できるまでには至らなかった。以上の他に、デ-タ解析アルゴリズムの改善を行い、Shiftーandーadd像におけるバックグランド成分の推定が良好にできるようになった。
細胞外マトリックスCSPG4を分子標的としたがん治療戦略の構築

平成30年度はAHSAエピトープペプチド(配列:LSYLEP)の免疫による抗腫瘍活性誘導について検討した。その結果、LSYLEP-KLH複合体で過免疫したマウスから得られた抗血清が、LSYLEP-BSAに対して高い反応性を示した一方で、CSPG4陽性MDA-MB-435S細胞に対する反応性は低いものであった。そこで、その原因を解明するため、過免疫マウス脾細胞から抗体遺伝子ライブラリーを構築し、MDA-MB-435S細胞に対するパニングを行い、得られたrFabの反応性解析を行なった。その結果、MDA-MB-435S細胞と強く反応する複数のrFabが得られた。このことから、エピトープペプチドの免疫によりネイティブ抗原を認識する抗体は誘導されるものの、誘導された抗体全体に占める割合が低いことが低反応性の原因であると考えられた。本研究の目的は細胞外マトリクスCSPG4を標的としたがん治療戦略の構築である。研究期間(H28-30)において、申請者がB細胞リンパ腫患者より単離した抗CSPG4ヒト型rFab AHSAの完全IgG(AHSA-IgG)発現系を構築した。プラスミドDNAをトランスフェクションした293T細胞の培養上清から精製したAHSA-IgGはSDS-PAGEにより150KDaの分子量を示した。さらにAHSA-IgGがCSPG4を標的としたin vitro細胞障害活性を示すこと、並びに細胞障害活性が抗体量依存的であることを確認した。また、免疫組織化学によりAHSA-IgGがメラノーマ、悪性中皮腫、乳がんの検出に有用であることを明らかにした。AHSAエピトープペプチドによる抗腫瘍免疫誘導については期待された結果は得られなかったものの、以上の研究成果によりAHSA-IgGによるCSPG4を分子標的としたがん治療あるいはがん診断が有用であることを示すことができた。今年度はCSPG4を認識するリコンビナントFab(rFab)AHSAを出発材料として完全IgG発現系の構築とAHSA-IgGの精製法の確立と抗原結合活性について検討した。あわせてがん組織におけるCSPG4発現スペクトルの確認を行った。AHSAのVHおよびVL領域をPCRにより増幅したのち、pIGGベクターに順次挿入することにより、pIGG-AHSAを構築した。精製プラスミドDNAをLipofectamine3000を用いて293Tにトランスフェクションさせ72時間後に培養上清を回収し、CSPG4陽性MDA-MB-435Sに対する反応性を指標にIgG抗体の生成を確認した。複数回のトランスフェクションにより得られた培養上清を限外濾過により濃縮したのち、プロテインAカラムを用いてIgGを精製した。A280の測定より、精製IgGは培養上清10mLあたり100ug程度の平均回収率であった。また、SDS-PAGE上で150kDa付近に単一バンドとして検出された。精製IgG(以下AHSA-IgG)の免疫染色における至適濃度を検討した。その結果、AHSA-IgG 20ug/mLでAHSA40ug/mLと同程度の反応性を示すことが明らかとなった。がん組織におけるCSPG4発現スペクトルの確認については、まず、CSPG4の発現が確認されているメラノーマについて市販の組織マイクロアレーを用いて検討を行った。その結果、メラノーマ組織、特に転移メラノーマ組織のメラノーマ細胞が強く染色されたのに対し、対照の正常組織は全く染色されず、AHSA-IgGが高いがん細胞選択性を示すことが明らかとなった。今年度はAHSAのIgG発現系の構築を行い、抗原結合活性を有するAHSA-IgGの創出に成功した。また、AHSA-IgGがメラノーマ選択的に反応することを明らかにした。ほぼ当初の計画通りに進捗していると思われる。ただ、がん組織におけるCSPG4発現スペクトルの確認については、今のところ、メラノーマ組織についての検討にとどまっているので、次年度は引き続き、CSPG4の発現が確認されている癌種を中心に検討を進め、データの蓄積を行っていきたいと考えている。また、IgG発現系についてもIgG産生が最大となるような条件検討を行うとともに、in vitroおよびin vivoの細胞障害活性検討のための十分なIgG量の確保のため、スケールアップしていきたいと考えている。今年度は、1)昨年度に構築したAHSA-IgG発現系の最適化を行った。24ウェルプレートフォーマットで293T細胞への導入について検討し、リポフェクタミン3000を1.5 ul/ウェル添加、培養時間96時間で培養上清の抗体活性が最大となったことから、本条件を至適条件と決定した。また、本条件にて得られた培養上清1mLから精製IgG抗体が最大20 &#181;g得られたことから、AHSA-IgG導入細胞の大量培養系の構築によりがん治療に使用可能な抗体量確保が可能になるものと期待される。2)昨年度から継続中のCSPG4発現スペクトルについて、今年度は、すい臓がん、乳がん、悪性中皮腫の組織マイクロアレイを用いて、ASHA-IgGとの反応性に基づき検討を行った。その結果、陽性率(染色されたスポット/全スポット*100)はすい臓がん65%、乳がん70%、悪性中皮腫72%であった。さらに、ステージが高いほど染色強度、すなわちCSPG4発現強度が高くなることを確認した。この時、前回検討の悪性黒色腫と同様に正常組織はほとんど染色されなかった。

3)AHSA-IgGのin vitro細胞障害活性について、標的細胞としてCSPG4陽性MDA-MB-435Sを用いたADCC Reporter Bioassay (プロメガ)により検討した。その結果、検討に用いたAHSA-IgG量とADCC活性が正の相関を示すことが明らかとなった。今年度実施予定であったin vivoにおける細胞障害性の検討については次年度に行う予定であるが、これまでの検討によりCSPG4を発現するがん種においてはAHSA-IgGによるがん分子標的治療が有効である可能性が示された。平成28年度に未達成あるいは成果不十分な項目についての検討を行い、ある程度の成果が得られたが、その分、平成29年度実施計画の完全な達成には至らなかった。平成29年度未達成であったin vivo細胞障害活性の検討については、平成30年度に行う予定である。平成30年度はAHSAエピトープペプチド(配列:LSYLEP)の免疫による抗腫瘍活性誘導について検討した。その結果、LSYLEP-KLH複合体で過免疫したマウスから得られた抗血清が、LSYLEP-BSAに対して高い反応性を示した一方で、CSPG4陽性MDA-MB-435S細胞に対する反応性は低いものであった。そこで、その原因を解明するため、過免疫マウス脾細胞から抗体遺伝子ライブラリーを構築し、MDA-MB-435S細胞に対するパニングを行い、得られたrFabの反応性解析を行なった。その結果、MDA-MB-435S細胞と強く反応する複数のrFabが得られた。このことから、エピトープペプチドの免疫によりネイティブ抗原を認識する抗体は誘導されるものの、誘導された抗体全体に占める割合が低いことが低反応性の原因であると考えられた。本研究の目的は細胞外マトリクスCSPG4を標的としたがん治療戦略の構築である。研究期間(H28-30)において、申請者がB細胞リンパ腫患者より単離した抗CSPG4ヒト型rFab AHSAの完全IgG(AHSA-IgG)発現系を構築した。プラスミドDNAをトランスフェクションした293T細胞の培養上清から精製したAHSA-IgGはSDS-PAGEにより150KDaの分子量を示した。さらにAHSA-IgGがCSPG4を標的としたin vitro細胞障害活性を示すこと、並びに細胞障害活性が抗体量依存的であることを確認した。また、免疫組織化学によりAHSA-IgGがメラノーマ、悪性中皮腫、乳がんの検出に有用であることを明らかにした。AHSAエピトープペプチドによる抗腫瘍免疫誘導については期待された結果は得られなかったものの、以上の研究成果によりAHSA-IgGによるCSPG4を分子標的としたがん治療あるいはがん診断が有用であることを示すことができた。平成29年度は研究実施計画にあるAHSA-IgGのin vitroおよびin vivo細胞障害活性評価系の構築とAHSA-IgGの癌治療における有用性を評価していく予定である。また、平成28年度の研究計画にあるがん組織におけるCSPG4発現スペクトルの確認は、今年度も引き続き継続して検討を行っていく予定である。
亀裂を含んだ長大岩盤斜面の安定性解析

1.割れ目壁面が持つ凸凹について注目し、その幾何学的特徴が割れ目の力学特性・透水性に及ぼす影響を中心に文献調査を行った。特に,狭い隙間を流れる流体について,従来の三乗則(流量が開口幅の三乗に比例する)に代わる,非三乗則を取り扱った研究成果について調査した。2.岩盤中に存在する不連続面の壁面は,一見,不規則な凹凸の分布を持っている。壁面凹凸の突起が,非整数ブラウン運動によって表現されるものと仮定することにより,突起分布はフラクタル性を持つようになる。前年度に,非整数ブラウン運動に従うフラクタル性を持った突起を発生させるコンピュータプログラムを作成した。これを使って,凸凹を持った割れ目のコンピュータモデルを作成することができる。その結果,凹凸を持った壁面が10%以上接触すると,流れの三乗則は成立しなくなり,それ以上接触すると,流れの蛇行を考慮した非三乗則が必要となることがわかった。そこで,壁面が凸凹を有する割れ目の中の二次元流体解析FEMプログラムを作成した。3.単一の傾いた割れ目を有する岩盤斜面について,その安定性を解析するための,二次元と三次元の応力解析FEMプログラムと前述の二次元の割れ目内浸透解析FEMプログラムを作成した。そして,割れ目が凹凸を持った場合の,割れ目内水圧分布を計算し,その結果について考察を行った。二次元岩盤応力解析FEMプログラムに,非三乗則流れ則を考慮した一次元割れ目内浸透流解析を組み合わせて,岩盤内に存在する単一傾斜割れ目内の水圧分布計算結果と,純三次元応力一浸透解析結果を比較した。その結果,基本的には,両者の結果は一致し,どちらの解析においても,割れ目の中の流れについて,非三乗則が妥当であることを確認した。4.今後の課題として,非三乗則に含まれる割れ目透水パラメータを同定する手法の開発が残されているが,この2年間の研究で,亀裂を含んだ長大岩盤斜面の安定性解析法を基本的に確立したと考える。長大岩盤斜面の長期的に安定でかつ高精度であって,しかも広範囲に斜面をカバーしうるモニタリング手法の開発に取り組む必要があると考えている。平成9年度は以下のことを行った。(1)割れ目壁面凸凹について注目し、その幾何学的特徴(凸凹)が割れ目の力学特性・透水性に及ぼす影響を中心に文献調査を行った。また、割れ目透水性のモデル化についても文献調査を行った。割れ目を平行な2枚の板に挟まれたものと仮定する流れの三乗則(流量が開口幅の三乗に比例する)に代わる、非三乗則を論述した文献の発掘を行った。(2)一見、不規則な割れ目壁面の幾何学的特性=凹凸の分布を、地球統計学のバリオグラムやフラクタルによって、表現する試みが行われている。壁面凹凸の突起が、非整数ブラウン運動によって表現されるものと仮定すると、突起分布はフラクタル性をもつようになる。今年度は、その長辺と短辺の長さが2の倍数となる矩形状の壁面について、非整数ブラウン運動に従うフラクタル性を持った突起を発生させるコンピュータプログラムを作成した。これを使って、凸凹を持った割れ目の中を水が流れる場合のシミュレーションモデルを作成し、文献調査でピックアップした実験結果と比較を行った。

凸凹を持った壁面が10%以上接触すると、流れの三乗則は成立しなくなり、それ以上接触すると、流れの蛇行を考慮した非三乗則が必要となることがわかった。これは、過去の実験結果をおおむね説明し得るものである。(3)単一の傾いた割れ目を有する岩盤斜面の安定性を解析するために、二次元の応力解析FEMプログラムと二次元の割れ目内浸透流解析FEMプログラムを作成した。そして、割れ目を平行平板と考え、割れ目内流体の流れ則として、三乗則が成り立つと仮定した場合と、割れ目が凹凸を持つ場合を比較し、割れ目内水圧分布に大きな違いが生じることを明らかにした(研究成果に一部を第10回岩の力学国内シンポジウムにて発表した)。(4)現在、三次元の応力解析FEMプログラムを開発中であり、二次元解析で得られた知見の確認を行うとともに、新しい非三乗流れ則の提案を行う予定である。平成10年度は以下のことを行った。(1)前年度に引き続き,割れ目壁面の凸凹について注目し,その幾何学的特徴(凸凹)が割れ目の力学特性・透水性に及ぼす影響を中心に文献調査を行った。(2)岩盤中に存在する不連続面の壁面は,一見,不規則な凹凸の分布を持っている。壁面凹凸の突起が,非整数ブラウン運動によって表現されるものと仮定することにより,突起分布はフラクタル性を持つようになる。前年度に,非整数ブラウン運動に従うフラクタル性を持った突起を発生させるコンピュータプログラムを作成した。これを使って,凸凹を持った割れ目のコンピュータモデルを作成することができる。前年度の研究成果として,凹凸を持った壁面が10%以上接触すると,流れの三乗則は成立しなくなり,それ以上接触すると,流れの蛇行を考慮した非三乗則が必要となることがわかった。そこで,壁面が凸凹を有する割れ目の中の二次元流体解析FEMプログラムを作成した。(3)単一の傾いた割れ目を有する岩盤斜面の安定性を解析するために,三次元の応力解析FEMプログラムと前述の二次元の割れ目内浸透流解析FEMプログラムを作成した。そして,割れ目が凹凸を持った場合の,割れ目内水圧分布を計算した。その結果について考察を行った。前年度行った二次元岩盤応力解析FEMプログラムに,非三乗則流れ則を考慮した一次元割れ目内浸透流解析を組み合わせて,岩盤内に存在する単一傾斜割れ目内の水圧分布計算結果と比較した。その結果,基本的には,前年度の研究経過の中で提案した非三乗則が,成り立つことを確認した。(4)今後の課題として,非三乗則に含まれる割れ目透水パラメータを同定する手法の開発が残されているが,この2年間の研究で,亀裂を含んだ長大岩盤斜面の安定性解析法を基本的に確立したと考える。
凍結融解や乾湿の繰り返しなどにより劣化する多孔質な建築材料(凝灰岩・砂岩・レンガなど)の耐久性を予測・評価するため、材料内部の熱&水分移動・応力・歪を連成した数値解析を行う。また、これを検証するための実験室実験を行う。多孔質材料内部の物理現象を扱う数値解析においては、熱&水分移動解析と応力・歪を解析する連続体力学を連成した有限要素解析を行うモデルの作成を行うとともに、複雑な形状を扱うための汎用ツールを開発する。実験室実験ではX線CTにより材料内部の3次元構造とその歪の分布を明らかにする。以上により、従来の多孔質材料の耐久性予測・評価方法をさらに高度なものに発展させる。
公共施設配置における住民投票の意義－投票制度は経済効率をどの程度悪化させるのか

公共施設立地を巡る投票に参加する住民の影響を考察するため,空間を取り込んだ基礎理論を構築した.住民アクセスという距離空間を明示的に取り込んだ単純な公共施設配置モデルを構築し,施設建設について各人の負担する費用(個別合理性)と行政が負担する全住民分の費用(全体合理性)についての比較を数式により明示し投票結果が経済的に最適となる必要十分条件を導出した。庁舎問題に関しては現地建て替えが有利となる2/3以上の同意要件(現在の地方自治法)の非効率性について明らかにした.加えて,実際の関東地域自治体庁舎建設に関して,GISを用いて可視化しながら投票結果の移動効率性の大きさや空間分布に関して分析した.公共施設立地を巡る投票に参加する住民の影響を考察するため,空間を取り込んだ基礎理論を構築した.住民アクセスという距離空間を明示的に取り込んだ単純な公共施設配置モデルを構築し,施設建設について各人の負担する費用(個別合理性)と行政が負担する全住民分の費用(全体合理性)についての比較を数式により明示し投票結果が経済的に最適となる必要十分条件を導出した。庁舎問題に関しては現地建て替えが有利となる2/3以上の同意要件(現在の地方自治法)の非効率性について明らかにした.加えて,実際の関東地域自治体庁舎建設に関して,GISを用いて可視化しながら投票結果の移動効率性の大きさや空間分布に関して分析した.1)庁舎建設候補地について,住民アクセスに着目し,より近い方に投票する個別合理性と,建設費と市民の交通費の総計から判断する全体合理性の比較モデルを構築した.このモデルを庁舎建設が大きな話題となっている茨城県内土浦市,筑西市,水戸市へ適用しその成果をGISで可視化しながら分析した.2)我が国では高齢化が進行し,高齢者に政策が引っ張られることが指摘され中長期的な政策が実施困難となる,いわゆるシルバー民主主義が問題となっている.そこで,世代別投票が経済効率の悪化度合いをどの程度抑制することを測るために,人口と地域区分についてデータ整理を行った.3)投票に参加する住民が直面する状況をどのように認識するかを考察するための基礎理論の構築に従事した.研究の特徴として,投票を行う主体が限定的な能力及び部分的な情報や不完全な経験しかえられないときに,それらの能力や情報源を意思決定にどのように活用するかについて分析を行った.4)自治体まちづくり現場の状況を把握するために,さらに若い世代の合意形成参加を促進するために,さらには高齢化が加速する被災地を支援するために,高大連携活動などによるワークショップ,発表会,シンポジウムを,いわき市,日立市,北茨城市,鹿嶋市,つくば市で実施した.(1)庁舎建替での現位置有利:住民アクセスに着目し,より近い方に投票する個別合理性と,建設費と交通費の総計という経済性から判断する全体合理性の比較モデルを構築した.理論モデルにより,経済的に非効率でも投票では選ばれる条件を導き,庁舎建替において現位置が有利となる現状の地方自治法制度の問題点を明らかにした.これらの知見を,土浦,筑西,水戸,西東京へ応用した.(2)住民投票における自治体の大きさ及び位置の影響:便益施設や迷惑施設それぞれにおいてシャープレイ・シュービック指数の空間的分布を理論的に導出した.その結果,中央に位置する投票者の発言権が大きくなること,市町村合併において小自治体が不利となること,土地利用用途規制の影響を証明した.(3)投票行動の基礎理論:住民が直面する状況をどのように認識するかを考察するための基礎理論の構築を行った.投票を行う主体が限定的な能力及び部分的な情報や不完全な経験しか得られない時に,それらの能力や情報源を意思決定にどのように活用するのかについて分析を深めた.4)シルバー民主主義と高大連携:世代別投票が経済効率の悪化度合いをどの程度抑制するのかを計測するため,人口と地域区分についてデータ整理を行った.また,コーホート要因分析の推定誤差の特徴付けを行った.さらに,若い世代の合意形成参加を促進するために,高大連携ワークショップ,発表会をいわき市,北茨城市,鹿嶋市,つくば市,常陸太田市,潮来市で実施した.都市計画下記の理由から上記判断を下した.1)住民投票と最適配置とのトレードオフに着目した庁舎配置モデルとその応用を論文発表した.2)住民投票の基礎理論をゲーム論の枠組みで構築した.3)2014年2月1日2月2日,山梨大学甲府西キャンパスにて2013年度の全体研究報告会を行った.筑波大学の他分野の研究者を交えての研究報告会とすることで,より学際性の高い報告会となり,次年度への研究に関して新たな着眼点を共有することが可能となった.4)ワークショップ,報告会,研究会などアウトリーチ活動も積極的に行った.研究実施計画に従い研究活動をするとともに,積極的に学外活動を実施し成果の社会還元を図る.経理の都合で,支払いが翌年度の4月になったため.予定通り実施する.