hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
動的な多次元データの新しい記憶・処理方式の提案とその基盤構築

本研究では,多次元データのコンパクトで高速なエンコード/デコードの方式を提案し,それに基づき動的に増大する多次元データセットの新しい記憶・処理システムの基盤システムを構築して評価した。また,この基盤システム上で,(1)タプルストリームデータを蓄積し分析するためのカーネルアーキテクチャ,(2)システム運用時に分析対象のデータに新たな属性が追加されても,再編成不要なデータキューブの構築方式,および,(3) XMLデータベースの核となるデータ構造,など,関連するいくつかの応用分野を対象として提案し,構築した基盤システム上で,実装・評価し,本エンコード方式の有効性と汎用性を実証した。複数の単純型データの組(タップル)からなる多次元データの処理は,近年多次元情報処理の応用分野の拡大につれて,急激にその重要性を増大している。特に,データの大規模化とともにシステム運用時の動的増大や構造変化に効率よく対処するための新たな方法論と基盤技術が強く要請されている。前年度までに,このような動的多次元データセットをコンパクトに表現し,高速に検索するために,経歴・パターン法と呼ぶエンコード方式を提案した.本年度は,提案した方式に基づいて,HPMDおよびC-HPMDと呼ぶ経歴・パターン法を使用した多次元データセットの実装方式の設計を行った後,今後の2年間で研究開発予定の各種多次元情報処理応用システムの基盤となるシステムのプロトタイプを構築して,それらの性能を比較・評価した.さらに,経歴・パターン法の他の実装方式として,HPRDと呼ぶ方式を新たに提案した.HPRDは通常の関係データベースのように入力順にタプルを二次記憶に割り付ける,よりシンプルな方式である.最近開発したLINUX(CentOS)マシン上のプロトタイプシステムでのベンチマークTPC-HでのHPRDの実測値によると,世界的に普及している関係DBMS,PostgreSQLとの比較では,入力データにもよるが,データベースサイズは数分の1程度,readキャッシュなしの状態で,1つの属性の値を指定した,スライス検索時間は1/201/90程度と非常にコンパクトかつ高速である.今後,基盤システムとして,より実用的に使用するために,データベースシステムとしての機能を実装していく必要がある.多次元データについて,データの大規模化とともにシステム運用時の動的増大や構造変化に効率よく対処するための新たな方法論と基盤技術が強く要請されている。前年度までに,このような動的多次元データセットをコンパクトに表現し,高速に検索するために,経歴・パターン法と呼ぶエンコード方式に基づいて,各種多次元情報処理応用システムの基盤となるシステムのプロトタイプを構築した.今年度は,引き続き,基盤システムとして,より実用的に使用するために,チャンクと呼ぶ,多次元データのまとまりにより,多次元データを分割する方式について従来の手法とは異なる新たな手法の実現について検討した.この手法により経歴パターンの空間を,大規模な多次元データセットをより効率良く扱うことができる.また,ネットワーク上の関連サイトでMOLAP用のデータキューブを分散構築するための方式を提案した.データ発生源から送信されるタプルデータを直接受信するサーバはベースキューボイドを構築しながら,それをタプルストリームとして下位のサイトに送信する.下位のサイトは受信したタプルデータを集約して,上位のキューボイドより,1次元低いキューボイドを構築しながら,それをタプルストリームとしてさらに下位のサイトに送信する.本方式では,経歴・パターン法や経歴・オフセット法による実装方式を用いることにより,効率よくタプルストリームを処理し,各サイトにおいて,リアルタイムでキューボイドを構築する.本方式におけるタプルストリームの処理方法,およびデータキューブの分散構築について検討し,必要な通信量を評価した.現在まで構築した経歴・パターン法による動的多次元データセットの処理基盤システムのプロトタイプ上で,主に次の3点の成果を得た。(1)システム運用時に必要に応じて新たな属性値の追加を容認する動的データキューブの実現方式を検討し,実装・評価した。オンライン分析を可能とするために,データキューブは分析に先立って事前に構築される。通常,対象テーブルのスキーマは不変であることを前提としている。しかし,業務の拡大につれベーステーブルに新たな属性を追加するといったスキーマ進化の必要が生じた場合,対応するデータキューブは再構築を必要とし,これには巨大なコストを伴う。そこで,スキーマ進化に対して,再構成コストが低いデータキューブの構成方式を設計した。経歴・パターン法によるタプルのエンコード方式は次元拡張に対して,高い適応性を有するが,ここでは,動的なデータキューブの実装に適合するように再設計し,システム構築を行った。また,構築した動的データキューブのパフォーマンスを評価した結果,スキーマ進化に対して,ほとんど時間コストが増加しないことを確認した。(2)検索範囲を絞り込むためにチャンクと呼ばれる単位に配列を分割することにより,マルチコアマシン上でタップルセットの並列処理方式を提案し,実装・評価した.評価により,並列検索の効果を確認した。(3) XML文書の一実装方式を提案し,実装・評価した。この方式ではXML木の動的な構造更新に対して再ラベル付け等の再編成を行う必要が無い。

検索速度向上のために多くのXMLDBでは,高い記憶コストの索引付けが行われるが,本方式では,最小限の索引付けによりコンパクト性と高速性を両立させながら,動的なXML文書を実装することが可能である。提案方式によるプロトタイプシステムが,改良点があるものの,完成した.また,提案方式の1つの応用としてタプルストリームからのデータキューブの構築方式を検討し,実装した.25年度が最終年度であるため、記入しない。前年度のプロトタイプシステムの製作段階において,新たな着想を得たので,予定を若干変更して,その着想の可能性について,検討する.併せて,前年度のプロトタイプシステムを対象として,マルチコアプロセッサマシンによる並列処理アーキテクチャを設計・実装して,検索速度を加速する.また,フロントエンドDBのスキーマ進化に効率よく追随できる経歴・パターン法によるデータキューブの構築システムの設計,構築に取り組む。25年度が最終年度であるため、記入しない。
日本近世前期文学における茶の湯文化の影響に関する研究

本年度は前年度収集した茶書に加えて、あたらしく国文学研究資料館の特別調査員調査とあわせ茨城大学などの所蔵先にも出向き、書誌的な調査もふくめた資料収集に努めた。また、井原西鶴の作品を中心に茶の湯との関連を調査し、『日本永代蔵』巻三の三「世は抜取りの観音の眼」と巻四の三「心を畳込む古筆屏風」を中心に、その解釈に茶の湯文化がどのような影響をもたらすかの考察もおこなった。上記のような調査活動をふまえて、日本読書学会第44回研究大会(平成12年9月23日東京)での研究発表「『庭訓往来』からみた江戸時代初期の子どもの教養の実態について-筑波大学中央図書館乙竹文庫蔵の諸本を中心として-」を実施し、近世期初期における茶の湯文化が教育界にどの程度浸透していたかを考察した。そのうえで、文芸への流入の可能性について検討し、日本読書学会での評価を収めた。(『日本読書学会発表資料集』pp99-106)さらに、本課題研究の成果の一環として、日本近世教育史の観点からも重要なコレクションである教育学博士乙竹岩造氏のコレクションである筑波大学図書館蔵乙竹文庫の書誌目録の整備にもあたった。『筑波大学図書館蔵乙竹文庫目録文学編(一)』はその成果でもある。また、『茶道学大系』第9巻『茶と文芸』(淡交社刊)にも「西鶴文芸への茶の湯の影響」と題して『日本永代蔵』に見られる二つの目利き譚に関する論文を分担執筆し、本研究の成果のまとめとした。本論については、月刊茶道雑誌『淡交』2月号で紹介されるなど、茶の湯文化研究の側面からも評価されるに至った。本年度はこれまで収集した茶書に加えて、あたらしい所蔵先にも出向き、書誌的な調査もふくめた資料収集に努めた。また、井原西鶴の作品を中心に茶の湯との関連を調査し、『日本永代蔵』巻四の四「茶の十徳も一度に皆」を中心に、その解釈に茶の湯文化がどのような影響をもたらすかの考察をおこなった。本年度はとくに「茶の十徳」の近世初期文芸との関連を調査した。京都大学図書館蔵『茶湯十徳伝』と今日庵『茶之湯十徳伝』・神宮文庫蔵『杉木普斎伝書』の本文の関連についての調査は、成果であった。上記のような調査活動をふまえて、第12回茶の湯文化学会研究会(平成12年2月20日東京)での研究発表「『日本永代蔵』巻四の四「茶の十徳も一度に皆」考-「茶の十徳」を中心に-」を実施し、茶の湯文化学会での評価を収めた。さらに、本課題研究の成果を、筑波大学文芸・言語研究科紀要『文藝言語研究』第37号にも「『日本永代蔵』巻四の四「茶の十徳も一度に皆」考-「茶の十徳」を中心に-」と題する研究論文として発表する予定である。(平成12年3月刊行予定)次年度は、本年度の研究成果にくわえて、さらに近世期初頭の文芸と茶の湯文化の関連について、より精査な調査をこころみ、そのデータの蓄積にいっそう努めていくつもりである。
薬物代謝に関与するチトクロ-ムb_5のクロ-ニングと発現

チトクロ-ムb_5は肝を含む多くの組織に存在し、酸化・還元反応に関与している。本酵素は肝の薬物代謝系の電子伝達に関与することが最近明らかとなってきたが、分子レベルでの解析は進んでいない。そこで本研究ではチトクロ-ムb_5の組織中での発現および薬物代謝酵素系への関与を検討するために必要なチトクロ-ムb_5cDNAの構造の解明を行なった。まずヒト肝より抽出したポリA^+RNAから相補DNAを合成してこれをタンパク発現ベクタ-ファ-ジのλgtllに組み込みcDNAライブラリ-を作成した。つぎにチトクロ-ムb_5は動物種間でその1次構造が良く保存されていると考えられたので精製ラット肝チトクロ-ムb_5に対する抗体を用いて上記ライブラリ-を検索した。その結果b_5-A、-Bおよび-Cの陽性クロ-ンが得られた。これらクロ-ンをショットガンシ-クエンス法により解析し、b_5-Bおよびb_5-Cはすべてのアミノ酸翻訳領域を含む完全長クロ-ンであることがわかった。最長のクロ-ンであるb_5-Cは5′-側に56塩基の非翻訳領域およびメチオニン翻訳開始コドンで始まりTGAの終止コドンを含む402塩基のアミノ酸コ-ド領域、さらに307塩基の3′-側非翻訳領域から構成されていた。このcDNAは最近報告されたニワトリのチトクロ-ムb_5cDNAと72.6%の相同性を示した。また精製タンパクを用いて決定されたヒトチトクロ-ムb_5の部分アミノ酸配列との比較では翻訳アミノ酸配列の89と91番目が入れ換っていた以外には完全に一致し、b_5-Cはヒトチトクロ-ムb_5をコ-ドするcDNAであることが判明した。現在このcDNAクロ-ンを発現ベクタ-系に組み込み、発現させて活性および電子伝達の機構の解析を行なうべく、実験を進めている。
英語学習アドバイジングでの認知と感情の不可分性：社会文化理論に基づく４次元的把握

外国語学習とは、認知と感情が入り混じった複合的な営みであり、両者は不可分の関係性にある。本研究課題では、言語学習アドバイジング(アドバイジング)という自律学習支援の枠組みを通して学習者認知・感情の両者に配慮した包括的なサポート体制を整備することを目標とし、以下2点を目的として研究を進めている。(1)認知と感情の4次元モデルの開発と応用:認知と感情は社会文化的な文脈に依存するため、それらの関係性や変化を仮想的な4次元空間で捉えることを進めている。学習者が外国語を学習する際の認知や感情の軌跡を可視化することにより、学習者自らの傾向を把握するだけでなくアドバイザーもより個々の学習者に沿った支援を展開することが可能となる。30年度に理論的な枠組みを構築し、令和元年には4次元空間内で学習者の認知と感情をプロットしモデルの洗練を行っていく予定である。(2)認知・感情・社会文化に配慮したアドバイジングの実践:アドバイジングが個別具体的な性質を帯びている以上、4次元モデルが実際のアドバイジングでも応用可能なのかを模索し、4次元モデルを用いることにより学習者・アドバイザー双方にどのような影響があったかを縦断的に調査する。これにより、様々な教育機関で包括的なアドバイジングを今後試みていく際の貴重な実践例となる。令和元年は(1)の4次元モデルを実際のアドバイジングに取り入れ、学習者を包括的に支援するための実践研究を開始する予定である。先ず(1)の知見を基に、実際のアドバイジングにあたって複数のツールを準備する。その後、複数の研究協力者に縦断的なアドバイジングを令和2年の半ば頃まで実施する予定である。アドバイジングから得られたデータは複数の分析手法を用いて多角的に分析する。30年度は、以下2点を目標としていた。(1)感情の3側面(種類・強度・割合)を複数の調査手法を用いて調査、(2)認知・感情・社会文化に配慮したサポートを行うための4次元モデルの構築。(2)に関しては感情に特化した成果発表が主であるが、次年度の研究状況を妨げるものでは無いと判断し、「おおむね順調に進展している」とした。令和元年は、以下3点の推進方策をとる。(1)4次元モデルの適用・洗練:複数の研究協力者のデータを4次元モデルにプロットし、更なるモデルの洗練化を図る。30年度は感情に関するデータに特化していたため、認知に関するデータも同時に収集し、後のアドバイジング実践に繋げる。(2)アドバイジングの準備:アドバイジングを行うにあたって、学習者を複数の観点から総合的に理解することが欠かせない。そのため、アドバイザーが実際のセッションで用いる様々なツールを多様な学習者を想定した上で準備することが重要である。その際に(1)で得られた知見をツールに反映する。(3)アドバイジングの実施(前半):複数の研究協力者にアドバイジングを月1回ほどの頻度で約1年間実施する。アドバイジングのセッションは録画・録音し、ツール等の情報と合わせ、最終的に4次元モデルに基づいたアドバイジングの影響や認知と感情がどのように関連していたのかを社会文化理論的な観点から分析する。これにより理論と実践の両面からアドバイジングに対して知見を与えることが可能となる。

令和元年は、以下3点の推進方策をとる。(1)4次元モデルの適用・洗練:複数の研究協力者のデータを4次元モデルにプロットし、更なるモデルの洗練化を図る。30年度は感情に関するデータに特化していたため、認知に関するデータも同時に収集し、後のアドバイジング実践に繋げる。(2)アドバイジングの準備:アドバイジングを行うにあたって、学習者を複数の観点から総合的に理解することが欠かせない。そのため、アドバイザーが実際のセッションで用いる様々なツールを多様な学習者を想定した上で準備することが重要である。その際に(1)で得られた知見をツールに反映する。(3)アドバイジングの実施(前半):複数の研究協力者にアドバイジングを月1回ほどの頻度で約1年間実施する。アドバイジングのセッションは録画・録音し、ツール等の情報と合わせ、最終的に4次元モデルに基づいたアドバイジングの影響や認知と感情がどのように関連していたのかを社会文化理論的な観点から分析する。これにより理論と実践の両面からアドバイジングに対して知見を与えることが可能となる。
ヴィエトナム宮殿建築の木造架構法ヴィエトナム/フエ・阮朝王宮の復原的研究

ヴィエトナム/フエ・グエン朝宮殿建築の木造架構の設計・施工方法の把握を目的とし、その一助として現存遺構の実測及び写真撮影による調査と現存遺構である肇廟の模型を制作し復原模型への足掛かりとした。1各々の宮殿を対象とした実測調査に基づく平面及び断面寸法の分析により、遣構尺度が一尺につき424mm程度の範囲に収まるものと一尺につき384mm程度の範囲におさま二種類の営造尺が認められた。2ヴィエトナム大工道具の分類を用具の名称・使用方法を中心に分類・整理した。その結果、手斧が中国や日本に見られるものと異なること、鑿に左右対称のものだけでなく非対称刃を持つものが見られること、彫刻部分の仕上げ用の工具に独自性が見られることなどが判明した。3本造架構接合部において、接合技法を接合形態に基づき分類し、基本形とその合成により体系化を試みた。また、接合技法の変遷を考察し、それに基づき宮殿建築の架構技法の規模変化と編年を考察した。4ユネスコ世界遺産登録制度への提言のために、3DCADを用いて王宮の主要建造物である勤政殿の架構復原図の作成を試みた。以上の成果はヴィエトナム/フエ・阮朝王宮の復原的研究(その1119)が1998年度日本建築学会大会において、口頭発表が成されると同時に梗概集に掲載されている。併せて、早稲田大学大学院理工学研究科建設工学専攻建築史研究室1998年度修士論文として「ヴィエトナム・フエ/阮朝時代の連棟式建築の設計方法の研究」(小榑哲央)及び「木造架橋構造技法の研究木匠工具・接合技法を通して」(高木直人)にまとめられている。継続的に研究が進められている。ヴィエトナム/フエ・グエン朝宮殿建築の木造架構の設計・施工方法の把握を目的とし,その一助として復原模型の製作を試みた.本年度は模型製作に必要な資料を以下の調査項目に分けて収集し,総合的理解に努めた.1.ヴィエトナムにおけるものさしの使用方法について大工などの伝統的技術保持者に対して聞き取り調査を進めた.その結果,ものさしは用途として架構の設計のための営造尺,屋根の勾配を決定するための肘尺,吉凶を占う魯班尺の三種類があることが判明した.一尺あたりのメートル法による換算値は,400mmを若干越える範囲で収まることも分析された.2.大工道具の分類を個別の名称,その使用方法を中心に行い整理を試みた.その結果,台鉋,鋸などの道具は押して木肌を削ること,硬木を用いるため鉋の刃を45度に立てることなどが判明した.3.木造架構の接合部について,仕口・継手・組手の分類を進め,名称,使用箇所,標準化された形状と特殊な部分に用いるものとの識別を行った.その結果,荷重など構造的負荷の大きい箇所とそうでない箇所の二つに大別して,形状による分類が可能となった.今後の研究の展開としては,以上基礎的研究を踏まえて模型用の原寸図を作成し,適宜図面作成作業を通じて問題点を整理する.なお,関連研究の成果として,ヴィエトナム/フエ・グエン朝王宮の復原的研究(その1その10)が日本建築学会大会梗慨集の掲載されおり,継続的に研究が進められている.ヴィエトナム/フエ・グエン朝宮殿建築の木造架構の設計・施工方法の把握を目的とし、その一助として現存遺構の実測及び写真撮影による調査と現存遺構である肇廟の模型を制作し復原模型への足掛かりとした。
カルビンサイクルの機能模倣によるCO2から糖の人工光合成

本研究では,光合成のカルビンサイクルにおけるCO2還元固定化戦略に倣い,自己触媒過程を内包する非生物反応であるホルモース反応サイクルをベースとしたCO2から糖の人工光合成の実現を目指す.ホルモース反応は,アルドール付加反応に基づくアルデヒドからの糖の合成反応であり,塩基性条件下において二価金属イオンに触媒される.この反応をベースとした反応サイクルとCO2の光還元反応とを融合させ,CO2を出発物質とした糖の人工光合成の実現を目指す.本研究では,光合成のカルビンサイクルにおけるCO2還元固定化戦略に倣い,自己触媒過程を内包する非生物反応であるホルモース反応サイクルをベースとしたCO2から糖の人工光合成の実現を目指す.ホルモース反応は,アルドール付加反応に基づくアルデヒドからの糖の合成反応であり,塩基性条件下において二価金属イオンに触媒される.この反応をベースとした反応サイクルとCO2の光還元反応とを融合させ,CO2を出発物質とした糖の人工光合成の実現を目指す.
統合失調症に関与するCalcineurin情報伝達下流シグナルの検索

本研究では、カルシニューリン情報伝達下流因子の統合失調症への関与を検討すべく、全染色体スクリーニング及びカルシニューリン系下流遺伝子群の関連研究を行い、いくつかの新規統合失調症脆弱性遺伝子を同定するとともに、GABA情報伝達系に属する遺伝子群に疾患関連シグナルの集積を検出した。そこで、それらの遺伝子の統合失調症患者死後脳での発現変化及び遺伝子改変マウスでの統合失調症類似の遺伝子発現/行動変化についてさらに詳細に検討した。カルシニューリン系情報伝達は、中枢神経系では神経可塑性や神経成長因子の作用、そして脳梗塞などの虚血性脳疾患や神経変性疾患における興奮性神経細胞死に関与しており、さらに近年の研究で、統合失調症に関与すると考えられているドーパミン系神経伝達系とグルタミン酸系神経伝達系の下流に位置することが明らかになってきた。従ってカルシニューリン系情報伝達は統合失調症の病態において、双方の情報伝達を収束して他の情報伝達系に橋渡しする重要な役割を果たしている可能性があり、統合失調症の病態に関与する新たなシグナルパスウェイとして注目されている。そこで、本研究では、カルシニューリン系情報伝達の下流因子の統合失調症への遺伝的関与を網羅的に検索し、治療ターゲットとなりうる物質を同定することを目的とした。本年度は、カルシニューリン系情報伝達による制御を受けでいるGABA受容体関連遺伝子群を中心としたカルシニューリン関連遺伝子群(計27遺伝子)について約400のtagSNPsを抽出し、ABI社のTaqMan及びillumina社BeadXpressを用いたgene-centricな高密度SNPsジェノタイピングを日本人統合失調症患者1,000人および健常対照者1,000人の計2,000人を対象に行うこととし、解析が終了したものの中で2遺伝子について有意な結果が得られた。これらの遺伝子については、統合失調症罹患者の死後脳(前頭前野皮質)の研究で脳内mRNA発現の減少も確認されていることから、有力な統合失調症脆弱性候補遺伝子である可能性が高く、今後はこれらの遺伝子をターゲットとした創薬などの治療的なアプローチが期待される。本研究では、昨年度までに(1)カルシニューリン系遺伝子群とその下流の情報伝達系に関連する遺伝子群のSNP解析及び(2)統合失調症120家系(360人)を対象としたAffymetrix 100K SNPChipを用いたゲノムワイドな関連研究(GWA:genome-wide association study)で得られた遺伝子群についてtagSNPsによる2000人規模のAssociation Study(高密度SNPsジェノタイピング)を行い、それぞれの結果から複数のGABA受容体関連遺伝子に有意な結果を得た。したがって、カルシニューリンからGABA受容体へと続くシグナルカスケードが統合失調症の発症・病態に強く関与している可能性が考えられた。そこで、本年度は昨年までの結果に基づき、(3)GABA受容体関連遺伝子群を含むカルシニューリン関連遺伝子に存在する約400個のSNPsについて日本人統合失調症患者1,300人および健常対照者1,500人の計2,800人を用いたgene-centric association studyをillumina社BeadXpressを用いて行い、実験から遺伝統計解析まで終了した。その結果、新規に同定されたものを含めた複数のGABA受容体関連遺伝子が統合失調症の病態に関与している可能性が高いことを確認した。さらにそれらの有望なGABA関連遺伝子群について、統合失調症患者死後脳35症例および年齢・性別をマッチさせた健常対照群死後脳35症例を用いたTaqMan法によるmRNA発現変化の測定を行い、いくつかの神経発達に関与する遺伝子について統合失調症罹患者の脳内で変化がみられることを見出した。カルシニューリン情報伝達系は、中枢神経系における神経可塑性や神経成長因子の作用、さらに虚血性脳疾患や神経変性疾患における興奮性神経細胞死などに関与し、統合失調症においてその異常が繰り返し報告されているドーパミン神経伝達系とグルタミン酸神経伝達系の両方のシグナル伝達の下流に位置している。また我々は、カルシニューリン関連遺伝子群(PPP3CC遺伝子及び複数のEGRファミリー遺伝子)に統合失調症発症に関わる遺伝的脆弱性があることをこれまでに報告してきた。そこで、本研究では、カルシニューリン情報伝達系と統合失調症との関係を明らかにし、新たな治療戦略のターゲットになりうる分子を同定すべく、カルシニューリン情報伝達下流因子の統合失調症への関与を網羅的に検索した。まず、前年度までに全染色体の網羅的関連研究およびカルシニューリン系遺伝子群とその下流遺伝子群の網羅的検討を行い、そこで得られた候補遺伝子群についてさらに2000人規模の高密度SNPsジェノタイピングを行った。そこには、今までに報告されていない疾患脆弱性遺伝子も含まれていたが、興味深いことにGABA晴報伝達系シグナルパスウェイに集中した疾患関連シグナルが認められた。そこで、本年度は、GABA受容体関連遺伝子群および我々の同定した疾患脆弱性遺伝子群について、(1)統合失調症患者死後脳と健常対照群死後脳の解析から統合

失調症ではGABA受容体関連遺伝子群で脳内mRNA発現量の変化が見られること、さらに(2)GABA関連遺伝子改変マウスの遺伝子発現解析/行動解析からこのマウスに統合失調症類似の変化が見られることを確認した。また、遺伝子改変マウスにおいて神経発達に伴うGABAおよび関連物質の変化を経時的に測定し、GABA系遺伝子群が神経形成にどのような影響を与えているかを検討した。
細胞接着分子による抗腫瘍性キラーT細胞活性の増強機構に関する研究

最近細胞接着分子、たとえばCD28やB7の遺伝子を用いて、抗腫瘍性キラーT細胞の細胞傷害活性を増強させることができるようになった。本研究では、やはり接着分子のひとつと考えられているCD69分子を用いて抗腫瘍性キラーT細胞のガン細胞傷害能力が増強できないかどうか、さらに、細胞傷害が起こる際にキラーT細胞側と標的ガン細胞側に誘起されるシグナル伝達を、コンピュータ画像処理装置などを用いて解析しようと考えている。CD69の発現は、T細胞の活性化時のみにみられ、特にNK細胞ではNK活性の上昇とカイネテイクスが一致する。したがってNK細胞のエフェクター分子ではないかと考えられている。またCD8陽性のキラーT細胞の活性化を増強させることも知られている。シグナル伝達の方は、初年度である平成6年度は、CD69分子を遺伝子導入したいくつかの腫瘍株の作成、トランスジェニックマウスの作成を行った。現在(平成7年1月)、腫瘍株のin vivoでの増殖におけるCD69の遺伝子導入の効果を調べている。トランスジェニックマウスについては現在5匹のfounderを得た。子孫を作り実験に用いる予定である。
鉄筋の発錆条件の理論的整理に基づくRC構造物の予防保全型維持管理の実現

島国であるわが国は,港湾構造物の機能が停止するとその損失は甚大である.その主要な構造物であるRC構造物は,海水等の作用によって鉄筋が腐食すると想定外力に耐えられなくなり,機能停止に至るリスクが高い.この様な背景からRC構造物の鉄筋腐食に関する既往研究は多いが,セメント硬化体中の鉄筋の発錆条件が曖昧であることから,適切な予測ができず,過剰な安全を見込んだ維持管理となっている.本研究では,コンクリート中鉄筋の発錆条件を理論的に整理するとともに,鉄筋の発錆時期の推定方法を構築することで,この問題を根本的に解決することを目指す.島国であるわが国は,港湾構造物の機能が停止するとその損失は甚大である.その主要な構造物であるRC構造物は,海水等の作用によって鉄筋が腐食すると想定外力に耐えられなくなり,機能停止に至るリスクが高い.この様な背景からRC構造物の鉄筋腐食に関する既往研究は多いが,セメント硬化体中の鉄筋の発錆条件が曖昧であることから,適切な予測ができず,過剰な安全を見込んだ維持管理となっている.本研究では,コンクリート中鉄筋の発錆条件を理論的に整理するとともに,鉄筋の発錆時期の推定方法を構築することで,この問題を根本的に解決することを目指す.
分子性金属鎖を被覆したカーボンナノチューブ複合材料の開発

本研究では最終的な目標として,直鎖状多座ホスフィンで支持されたパラジウム等の分子性金属鎖(EMACs)で被覆されたカーボンナノチューブ(CNT)複合材料の開発を目指し,その基礎研究として,meso/rac-dpmppm (Ph2PCH2P(Ph)CH2P(Ph)CH2PPh2)で支持されたPd4核及び8核鎖の溶液中での自己不斉認識を介した自己整列挙動や,直鎖型ビスイソシアニド連結配位子を用いたEMAC配位高分子に関する研究を行った。また,グラッシーカーボン等を基板材料としてPd8核錯体配位高分子をナフィオン(Nafion)で担持した化学修飾電極を作製し,その酸化還元応答について研究を行った。本年度は申請者がこれまでに行った「多座ホスフィンに支持された分子性金属鎖(EMACs)」と「多座ホスフィンをドープした単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を利用した熱電変換素子」に関する2つの研究を基に,多座ホスフィンとCNTとの分子間相互作用を利用することでPd8核鎖を中心とするEMACsで被覆されたCNT複合材料の創製を目的とし,以下の項目について研究を行った。(1)直鎖状4座ホスフィンmeso or rac-dpmppm (Ph2PCH2P(Ph)CH2P(Ph)CH2PPh2)を支持配位子としたPd8核金属鎖を合成し,その構造・物性を明らかにするとともに,高温で解離生成したPd4核フラグメントの自己キラル認識を経たPd8核鎖の自発的整列について詳細な研究を行った(この結果はChem. Eur. J. 2017に発表した)。(2)Pd8核鎖を担持したCNT作製のための予備的研究として,Pd8核鎖を直鎖状ビスイソシアニドで連結した金属鎖ポリマーを含むナフィオンでコーティングしたグラッシーカーボン化学修飾電極を作製し,その電気化学的特性について分析を行った。特徴的な還元波が観測された。Pd8核鎖を直鎖状ビスイソシアニドで連結した金属鎖ポリマーの溶存挙動については,温度可変NMR及びUV-Vis-NIRスペクトルで分析を行い,溶存状態における連結構造についての知見を得た。(3)単層・多層CNT表面への多座ホスフィンのドープと金属(Au(I), Pd(II), Pd(0)やAu4核及びPd8核鎖等)の取り込みによる生成する金属鎖被覆CNTの分析法の一つとして,電子顕微鏡(TEM)観察の準備とデータ収集を開始した。また,Pd8核金属鎖の高分子状態における配向構造についての分析として,X線小角散乱(SAXS)の有効性を明らかにするための予備的実験をSpring 8で開始した。申請者がこれまでに行った「多座ホスフィンに支持された分子性金属鎖(EMACs)」と「多座ホスフィンをドープした単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を利用した熱電変換素子」に関する2つの研究を基に,多座ホスフィンとCNTとの分子間相互作用を利用することでPd8核鎖を中心とするEMACsで被覆されたCNT複合材料の創製を目的とし,昨年度に引き続き以下の項目について研究を行った。(1)直鎖状4座ホスフィンmeso or rac-dpmppm (Ph2PCH2P(Ph)CH2P(Ph)CH2PPh2)を支持配位子としたPd8核金属鎖を合成し,その構造・物性を明らかにするとともに,高温で解離生成したPd4核フラグメントの自己キラル認識を経たPd8核鎖の自発的整列について詳細な研究を行った。(3)単層・多層CNT表面への多座ホスフィンのドープと金属(Au(I), Pd(II), Pd(0)やAu4核及びPd8核鎖等)の取り込みによる生成する金属鎖被覆CNTの分析の一つとして,電子顕微鏡(TEM)観察の準備とデータ収集を開始したが,有効なTEM像を得るには至らなかった。また,Pd8核金属鎖の高分子配向構造についてのX線小角散乱(SAXS)分析の有効性を明らかにするためSpring 8で測定を行い,ギニエ領域以降の解析から,溶液状態においても直鎖状の集積構造が確認された。今後は計画どおり以下の項目について研究を進める。

(1)単層・多層CNT表面への多座ホスフィンのドープと金属(Au(I), Pd(II), Pd(0)やAu4核及びPd8核鎖等)の取り込みによる金属鎖被覆CNTの創製,(2)金属鎖被覆CNTのTEM・STM観察と伝導物性測定,について研究を行い,(1)(2)を組み合わせながら良好な系の探索を行う。項目(1)では,多座ホスフィンとCNTの分子間相互作用を利用して,PdやAuの金属鎖で被覆したCNTの創製を調書に記載した2つの手法により行う。項目(2)では,項目(1)で作成した金属鎖被覆CNTフィルムについてTEM及びSTMにより観察を行い,CNTを取り巻く金属の配列と量に関する情報を得,その結果を合成過程へフィードバックする。さらに項目(3)として,金属鎖被覆CNTを用いた化学修飾電極及び単分子素子の創製と電気化学測定を行い,担持した金属や金属鎖の化学的な応答を取り入れた複合的化学修飾電極の作製や,他大学共同研究拠点との連携により金属鎖被覆CNT1本を単分子素子としたトランジスタ回路等の構築を行う。このような一次元ナノ構造体が順調に創製できる場合は,同様の手法を2次元のグラフェンにも応用し,分子性金属鎖を基盤とした単分子素子集積に関する新たな展開を模索する。錯体化学
AF4による転写活性化および白血病化のメカニズム

染色体転座によって生じるMLLキメラはAF4転写複合体と融合しており、その活性を介して下流の遺伝子の転写を恒常的に活性化することで白血病を引き起こす。しかし、AF4複合体がどのようにして白血病を引き起こすのか明らかとなっていない。本研究にてAF4複合体に結合する共作用因子を同定し、この共作用因子を介して転写を活性化するメカニズムを明らかにした。さらに、本因子の発現を抑制させると、MLL白血病細胞の増殖を抑えることができた。乳児白血病の多くはMLL遺伝子の転座によって生じるMLLキメラによって引き起こされるが、これまでに有効な治療法が確立できておらず予後が不良である。主要なMLLキメラはAF4(AF4/ENL/P-TEFb)複合体構成因子と融合しており、それらの活性を介してMLL標的遺伝子の転写を恒常的に活性化することによって白血病を引き起こす。しかし、AF4複合体がどのようにして下流の遺伝子群の転写を活性化しているのか明らかとなっていない。そこで、本研究はMLLキメラと共同して働くAF4複合体の下流遺伝子の転写活性化機構の解明を目指す。我々は、MLLとキメラを形成するAF4に含まれるタンパク質結合領域が細胞の不死化に必須であることを同定した。また、AF4の本領域に結合する数種の共作用因子を、我々が開発した準安定な転写複合体を精製する新手法を用いて精製し、質量分析を用いて同定した。同定したいくつかの共作用因子は細胞の不死化に必須であるAF4の機能領域に特異的に結合することを明らかにした。さらに、AF4の機能領域の変異体の解析によっても共作用因子の結合特異性を確認した。また、共作用因子の発現を抑制することで不死化した細胞の増殖を抑えることにも成功している。このことは、AF4複合体が、AF4の機能領域を介して、我々が同定した共作用因子によって細胞のがん化が引き起こされている可能性を示唆しており、この共作用因子の機能の解明がMLLキメラによる白血病の解明に繋がると期待できる。MLL遺伝子の転座によって生じる白血病(MLL白血病)は、有効な治療法が確立できておらず予後が不良である。MLL融合遺伝子産物であるMLLキメラはAF4(AF4/ENL/P-TEFb)複合体構成因子と融合しており、それらの活性を介してMLL標的遺伝子の転写を恒常的に活性化することによって白血病を引き起こす。しかし、AF4複合体による下流遺伝子群の転写活性化メカニズムは明らかとなっていない。我々は、AF4に存在するタンパク質結合領域が細胞の不死化に必須であることを同定した。また、AF4の本領域に結合する数種の共作用因子を、質量分析を用いて同定した。同定した共作用因子はAF4の機能領域にクロマチン上で特異的に結合することを明らかにした。さらに、本共作用因子の発現を抑制すると、不死化した細胞の増殖を抑えることにも成功した。最終年度では、これらの共作用因子は条件的にAF4複合体に結合する転写活性化因子であることを明らかにした。また、これらの本共作用因子の発現を抑制することで、MLL標的遺伝子の発現を特異的に抑制することができた。このことから我々は、MLLキメラがAF4複合体を介して我々が同定した転写活性化因子をリクルートすることで、下流遺伝子を恒常的に活性化し、細胞のがん化を引き起こすことを解明した。今後、この新規白血病化メカニズムを基に、MLL白血病に対する新薬の創生に繋がると期待できる。腫瘍生物学我々は、AF4複合体のAF4に含まれるタンパク質結合領域が細胞の不死化に必須であることをマウス骨髄細胞を用いたトランスフォーメーションアッセイにて同定し、AF4の本領域に結合する数種の共作用因子を我々が新たに開発した免疫沈降法にて精製し質量分析を用いて同定した。これらの成果から、研究は計画どおり進展していると言える。我々はこれまでに、AF4における白血病化に必須である領域に結合する数種の共作用因子を我々が新たに開発した免疫沈降法にて精製し、質量分析を用いて同定することに成功した。今後は発見した数種の共用因子がどのようにして骨髄細胞をトランスフォーメーションさせているのかを明らかにするために、共作用因子とAF4の結合ドメインとの相互作用解析や、マウス骨髄細胞を用いたトランスフォーメーションアッセイを用いて明らかにする。研究計画に記載したマウス骨髄細胞トランスフォーメーションアッセイおよび質量分析で得られた結果が計画以上に進展した為、計画していた実験回数を行わなかった。昨年度に得られた結果から、我々が計画していた以上の新規因子候補を同定することができたので、昨年度の未使用額を次年度の研究計画に記載したマウス骨髄細胞トランスフォーメーションアッセイ等に用いる。
脳血管内細胞ローリングにおけるセレクチン-リガンド糖鎖分子間相互作用の役割

骨髄由来細胞の血管を介した脳内侵入が、アルツハイマー病(AD)モデルマウスの病態脳において報告された。本研究は細胞表面セレクチンおよびその糖鎖リガンドの分子間相互作用のAD脳細胞浸潤における役割を明らかにすることを目的とする。マウス骨髄由来細胞株の細胞表面においてセレクチン糖鎖リガンドの発現を確認した。ADモデル脳血管である種のセレクチンの発現が増加し、骨髄由来細胞のローリングおよび接着が亢進することが明らかとなった。骨髄由来細胞のローリングおよび接着能の増加とAD病態との関わりを今後明らかにする。骨髄由来細胞の血管を介した脳内侵入がアルツハイマー病(AD)病態脳において近年報告された。本研究は当該細胞と脳血管内皮細胞との細胞間相互作用における細胞浸潤分子メカニズムを明らかにする。すなわち、細胞表面セレクチンおよびその糖鎖リガンドの分子間相互作用の役割を明らかにする事を目的とする。マウス骨髄ミクログリア由来細胞株の細胞表面においてシアリルルイスXセレクチンリガンド糖鎖の発現を確認した。野生型およびADモデルマウス脳血管内皮細胞においてセレクチンの発現を解析した。マウス脳内血管で発現がみられるセレクチンの定量を脳血管画分サンプルおよび各種セレクチン特異的モノクローナル抗体を用いたウェスタンブロッティングにより解析した結果、ADモデル脳血管である種のセレクチンの発現が上昇している事が明らかにされた。また、生体内ビデオ蛍光顕微鏡により、マウス脳血管内における末梢投与蛍光標識骨髄ミクログリア細胞株のローリングおよび接着能の解析および定量するアッセイ系を確立した。ADモデルマウス脳血管内における骨髄細胞のローリングおよび接着の変化を確認した。フコース転移酵素IV,VIIは細胞表面シアリルルイスXの合成に関わる酵素である。これらフコース転移酵素IV,VIIの遺伝子ノックアウトマウスを既に得ている。これらマウスを骨髄細胞ドナーとして使用し、ローリングおよび接着能を同様に観察する。骨髄由来細胞の血管を介した脳内侵入が、アルツハイマー病(AD)病モデルマウスの病態脳において報告された。本研究は当該細胞の脳血管外遊走における分子メカニズムの解明を目的とする。すなわち、細胞表面セレクチンおよびその糖鎖リガンドの分子間相互作用のAD脳細胞浸潤における役割を明らかにする。マウス骨髄由来細胞株の細胞表面においてセレクチンリガンド糖鎖であるシアリルルイスXの発現を確認した。野生型およびADモデルマウス脳血管内皮細胞においてセレクチンの発現が観察された。マウス脳内血管におけるセレクチンの発現量をウェスタンブロッティング法により解析した結果、ADモデル脳血管で、ある種のセレクチンの発現が野生型脳に比べて増加している事が明らかとなった。また、マウス脳血管内における末梢投与蛍光標識骨髄細胞株のローリングおよび接着能をアッセイするシステムを生体内ビデオ蛍光顕微鏡の使用により確立した。ADモデルマウス脳血管内における骨髄由来細胞のローリングおよび接着の変化が明らかとなった。細胞表面シアリルルイスXの合成に関わる酵素の遺伝子ノックアウトマウスを骨髄由来細胞ドナーとして使用し解析した結果、ADモデルマウス脳血管内における骨髄由来細胞のローリングおよび接着能にシアリルルイスXが関わる結果が得られた。今後、骨髄由来細胞のローリングおよび接着能の変化とAD病態との関わりをADモデル/シアリルルイスX合成酵素遺伝子ノックアウトマウスの作製および解析により明らかにする。24年度が最終年度であるため、記入しない。
離婚・再婚家庭への世代間支援：「多世代の紐帯」としての祖父母に関する実証的研究

平成30年度は本研究調査のまとめに充てた。国内調査の結果を参照しながら、スウェーデン調査から得られたデータの整理・分析を行い、祖父母世代が多世代の紐帯としての働きを主体的・選好的に成していることを明らかにすることができた。特にスウェーデンのように共同親権の選択が増えつつあるところでは、祖父母は「交替居住」する孫や共同監護する孫の両親のために新たなネットワークの創造を担う重要な立場にあった。こうした姿は、単独親権制度のもとで、親権者の親として自身に連なる子どもと孫だけを丸抱えで支援する日本の祖父母とは大いに異なるものである。この研究成果は、「子どもの最善の利益」という点からの「祖父母という存在」のとらえなおしを進めるとともに、親の離婚や再婚を経験した子どもへの社会的支援の充実や、わが国における共同親権をめぐる議論の深化に貢献できる。調査研究の成果を報告書『「多世代の紐帯」としての祖父母世代-スウェーデンにおける離婚・再婚家庭に関する調査から-』120p.としてまとめ、祖父母が果たす多世代を繋ぐ働きについて検討した「〈ミーティング・ポイント〉としての祖父母世代-スウェーデンにおける世代間関係調査から-」(代表者)、親が離婚した子どものためのサポートプログラムとそこへの祖父母世代の関わりにも着目した「親の離婚を経験した子どものための支援-スウェーデン・エステルスンドコミューンにおけるサポートプロジェクトBubblan-」(代表者)、福祉政策が人々の家族規範・家族意識に及ぼした影響についてわが国とスウェーデンを比較検討した「『スウェーデン・モデル』と家族規範の変容-家族の自律性はどのように支援されているのか-」(分担者)を収めた。次の研究課題としては、孫世代に着目し、孫が世代間支援をめぐる祖父母・孫関係をいかに主体的・選好的に築こうとしてきたのかを解明することに取り組む予定である。本研究の目的は、「未成年の子ども(孫世代)のいる夫婦(親世代)の離婚や再婚」による家族関係の変化に関わって、祖父母世代が多世代を繋ぐ働き(多世代の紐帯)を果たすことにより、親世代・孫世代への支援となり得ることを明らかにすることである。平成27年度は、『「多世代の紐帯」としての祖父母世代の日本的特質に関する実証的研究』として日本国内での調査を計画した。離婚・再婚という極めてプライベートな事情を条件とする対象者紹介を保育機関に一定数依頼することが困難であったため、都市部においてボランティア募集雑誌に広告を掲載し調査協力者を募ることとした。応募条件は、1自身の離婚または再婚によって子どもと祖父母の関係に変化があった者、2娘または息子の離婚あるいは再婚によって孫との関係に変化があった者、3親の離婚あるいは再婚によって祖父母との関係に変化があった者、とした。聴き取りの結果、これまで指摘されてきたように、祖父母による支援(とりわけ経済的支援)の多寡が離婚を経験した親・孫世代の生活の安定や再建に大きく貢献していることが確認され、祖父母世代の関心と支援を十分に得ることができない人々との間に格差が生じていることが明らかとなった。また、祖父母が親族のなかで中心的な役割を果たしている場合にそのネットワークの存在が親と孫にとっての大きな支援となっているケースや、祖父母と孫がともにする時間が僅かであっても、「祖父母の家」が孫にとって特別の場所であり続けているケースなどがあり、紐帯としての祖父母のありようは多様であった。さらなる分析を進めているところである。併せて平成28年度にはスウェーデンにおける調査を計画しているため、スウェーデンにおける世代間関係、子育て支援、離婚・再婚による子連れ家族のありようについての文献や資料を収集し検討をおこなった。本研究は、未成年の子どものいる夫婦の離婚や再婚に関わって、「多世代の紐帯」としての祖父母の働きが、どのような状況において、どのように実現されているのか(いないのか)、実現され得るのかを詳細にとらえることを課題としている。この課題を明らかにするためには、祖父母世代の様々な条件やジェンダー、生活環境の違いに即した分析をすることが重要であるが、同時に、親世代、孫世代の側の条件やジェンダーにも注目し、多世代の繋がりがどのような条件の影響を受けているのかをみることが必要となる。本年度の国内調査においては、祖父母世代、親世代、孫世代という3つの世代それぞれを対象とする聴き取りをおこなうことにより、「多世代の紐帯」としての祖父母像を多角的にとらえることを試みた。結果として、祖父母との関係が離婚を経験した親子の新生活構築の助けとなっているケースが多く見られる一方で、祖父母、親、孫それぞれの立場によって、世代間の関係についての評価や規範が異なることも示された。即ち、離婚や再婚を経た後も、親にとっては元配偶者の実親、孫にとっては別居する実親側の祖父母といった人々との関係が断続的に維持されている場合も少なからず見受けられ、親や孫の世代にとっては、祖父母とはこうした複雑な繋がりのなかに位置づけられる存在であり、世代間の認識の違いや葛藤を含みながらこれらの関係が営まれていることが明らかとなった。今後の課題は、わが国が家族に血の繋がりを求める価値観が強いといわれてきたことをふまえつつ、家族とは何か、「親密」とは何か、家族をめぐる規範とは何か、といった諸点に関する世代毎の認識のありようをあらためて確認し、それらの違いを整理しながら、「多世代の紐帯」としての祖父母世代の働きをさらに明確化していくことであるが、本年の調査によってその基盤がおおむね得られたものと考える。

本研究の目的は、「未成年の子ども(孫世代)のいる夫婦(子世代)の離婚や再婚」による家族関係の変化に関わって、祖父母世代が多世代を繋ぐ働き(多世代の紐帯)を果たすことにより、子世代・孫世代への支援となり得ることを明らかにすることである。平成28年度は、『スウェーデンにおける「多世代の紐帯」としての祖父母世代に関する実証的研究』の1年目であった。本調査は、わが国の世代間関係の特徴と課題を抽出する際に参照される知見を得ることを目的としたものであった。当初、28年度はストックホルム市のみにおける調査を予定していたが、現地の関係各所との交渉・調整の結果、ストックホルム市とエステルスンド市両地域において調査を実施することとなった。調査内容についても、学校調査は機会を改めることとし、家族福祉および地域福祉に関わる公的機関のヒアリングと祖父母世代対象の聴き取りを集中的におこなうこととした。調査対象者の条件は「孫をもつ子世代の離婚や再婚を経験した祖父母世代」とし、調査対象者を探すにあたっては、現地の研究協力者による紹介を経て依頼をおこなった。聴き取りの結果、祖父母世代は、孫をもつ子世代の離婚・再婚を、孫のネットワークが拡がり、孫にとっての資源が増える契機として前向きにとらえようとしており、そのためにミーティング・ポイント、つまり、多世代の人々を結びつける出会いの場としての務めを果たそうとしていることが明らかになった。祖父母世代、孫をもつ子世代は、互いに生活上の自立を果たしたところで対等な関係を育てており、祖父母は子世代の人生には干渉せず、その人生の選択の結果を受けとめたうえで、孫の幸福のために役割を果たそうとしていた。その基盤には、自立を可能にする家族福祉サービスの充実と世代間コミュニケーションへの絶えざる努力があった。つまり、「自立を基盤とする多世代の紐帯」であることが示されたといえる。本研究は、未成年の子どものいる夫婦の離婚や再婚に関わって、「多世代の紐帯」としての祖父母の働きが、どのような状況において、どのように実現されているのか(いないのか)、実現され得るのかを詳細にとらえることを課題としている。この課題を明らかにするためには、祖父母世代の様々な条件や生活環境の違いに即した分析をすることが重要である。本年度のスウェーデン調査では、祖父母世代への聴き取り、コミューンの家族支援を担う部署のスタッフへのヒアリングをおこなうことにより、家族、子ども、高齢者に関わっていかなる施策がなされ、現場を知る職員の目から見てその効果はどうであったのか、何が課題であると認識されているのか、祖父母世代は現代社会における家族の在り方をどのように受けとめ、自身の立ち位置をどのようなものと考えているのか、などを探り、「多世代の紐帯」としての祖父母の姿をとらえることを試みた。その結果、「福祉サービスの充実があるから自立でき、自立があるからこそ、家族関係を選好的に築くことができる」という対象者の言葉が示すように、祖父母世代が、自立を基盤として、ミーティング・ポイントとしての多世代の紐帯の務めを果たしていることが明らかになった。しかし、同時に、祖父母世代が自身の生活史と比較して現代社会における結婚や家族について語るとき、家族主義的なメンタリティやそうした家族の在り方への郷愁の言葉も聞かれ、その点においては、日本の祖父母世代と共通するところも認められた。
次世代超高温透光性耐火物-アルミニウムオキシナイトライドの物理化学とプロセッシング

(1)酸窒化アルミニウム(alon)の標準生成ギブズエネルギーの決定を行った。ALN-Al_2O_3-C/N_2-COおよびalon-Al_2O_3-C/N_2-COを平衡させ、その気相の組成を四重極質量分析計およびガスクロマトグラフを用いて測定を行った。その結果より次式の反応の標準ギブズエネルギー変化を決定した。(3)青色および紫外発光材料であるIII族窒化物用の基板材料として、高品位の単結晶AlN膜を単結晶α-Al_2O_3の窒化になって作製を行った。なおこの窒化の条件は、[1]で作製したAl-O-N-C系相安定図に従って選別を行った。この作製した窒化膜についてEPMAを用いて膜圧の測定を行い、さらにAFMを用いて表面形状を調べた。酸窒化アルミニウム(alon)の標準生成ギブズエネルギーを次のような方法で測定した。(1)AlN-Al_2O_3-C/N_2-COを平衡させ,質量分析計により気相中のCOとN_2の分圧を測定し,その結果より次式の反応の標準ギブズエネルギー変化を17501900Kの温度範囲で決定した。この結果により,この実験方法の妥当性を確認した。同様の実験手法を用いて,alonとAl_2O_3が平衡する反応の標準ギブズエネルギー変化を測定した。(2)alon-Al_2O_3-C/N_2-COを平衡させ,質量分析計により気相中のCOとN_2の分圧を測定し,その結果より次式の反応の標準ギブズエネルギー変化を19002100Kの温度範囲で決定した。また,上記の二つの直線の交点からalonの共析温度を1903Kと決定した。さらに,2000KにおけるAl-C-N-O系相安定図を作成した。(1)昨年に引き続き、酸窒化アルミニウム(alon)の標準生成ギブズエネルギーの決定を行った。AIN-Al_2O_3-C/N_2-COおよびalon-Al_2O_3-C/N_2-COを平衡させ、その気相の組成を昨年用いた質量分析計より定量精度の良いガスクロマトグラフを用いて測定を行った。(2)[1]式の反応の標準ギブズエネルギー変化から、第3法則を用いて298.15KにおけるAlNの標準生成エンタルピーを727.78(±0.49)/kJと求めた。この値を過去の熱量測定の結果と比較したところ、比較的良い一致を示し、この実験方法の妥当性を確認した。(3)alonの定比組成式をAl_7O_9Nと定義し、alonの標準生成ギブズエネルギーを以下のように決定した。(1)昨年決定した、次式の反応の標準ギブズエネルギー変化を用いて、酸窒化アルミニウム(alon)の熱力学特性についてさらに深い考察を行った。その結果、2000KにおけるAl_2O_3-AlN系でのAl_2O_3およびAlNの活量変化を求めた。さらにAl_2O_3-AlN系における混合の自由エネルギー、混合のエンタルピーおよび混合のエントロピーを求めた。これらの熱力学特性から、Al-O-N-C系の相安定図を作製した。この成果をまとめてJournal of Electrochemical Societyに研究論文を投稿した。[2]青色および紫外発光材料であるIII族窒化物用の基板材料として、高品位の単結晶AlN膜を単結晶α-Al_2O_3の窒化によって作製を行った。