hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ネットワーク居住から見た住空間の意味と役割の再構成

1.ネットワーク居住の定義ある主体が複数の住空間(node)を、人の移動や通信によって形成される「pass」によって結び、生活を充足する居住システム2.調査概要仙台市内の11の事業所と3つの大学・短大での370名のアンケート調査及び27名の対面聞き取り調査を行った。3.結論3.1.ネットワーク居住の特質ネットワーク居住は,空間的に離散した相手nodeに「求めるネットワーク」以外にも、空間的に「離れるためのネットワーク」があることがわかった。「離れる」ことと「求める」ことの選択によってネットワーク居住は成立していると言える。このような観点からネットワーク居住は次の4つに大別される。(1)強制分離された関係の保持あるいはその代替を求めるもの(2)現状の「世帯」(分散者の場合は「個人」)の独立を前提として「世帯」の要求を充足するもの(3)(2)と同様に独立した「世帯」を形成したものが個人としての要求を充足するもの3.2.ネットワーク居住における住空間の意味と役割新しい居住概念の構築に向けて、本研究で得られた居住概念の変質を断片的であるが次にまとめる。まず、他nodeへの住機能の依存による定住nodeの機能の欠落がみられたが、これはさらにある限定された用途において評価が高くなるケース、また逆に依存される側では受け入れのための空間としての役割が生じ手いるケース、副次的な「家族」の空間としての意味が付与され、客間が子どものためのスペースとなっているケース、特定の帰属意識を持たず、帰る場所はネットワーク上のどこでも良いというケースなどネットワーク化による住居概念の極端な例がみられた。その他に非住宅空間のnode化については、ここで挙げた以外にも3例ほどみられた。以上、今回ケーススタディから、そのnodeの間の壁が無くなり、住空間が均質になっていくような印象があるが、実際には先に挙げたようにネットワーク居住は「依存」と「分離」のバランスの中に存在しており、各nodeの空間の使われ方にもそれが表れてくるものと思われ、まず、その概念的構築が必要と思われる。
培養ヒト肝細胞のアルブミンとAFP産出および抑制機序の分子生物学的解

血清アルブミンとAFPの遺伝子は、同一の遺伝子上にtandemに配列し、また両遺伝子の相同性により同一の起源に由来すると考えられている。それぞれの遺伝子上流にはプロモターやエンハンサー遺伝子が存在し、発現を調節している。特にAFP遺伝子のプロモータとエンハイサー遺伝子の間にはサイレンサー遺伝子が確認され注目されている。この研究ではアルブミンやAFP産生能を有したヒト肝癌細胞株JHH-4,5,7株を用いて生理活性物質やホルモンによる両蛋白の産生能の変化を観察した。Tumor Necrosis Factor処理によりJHH-5株ではアルブミン産生抑制が強く認められたが、JHH-7では中等度、JHH-4株では一定濃度ではやや産生の増加する傾向も認められた。ホルモンについてはグルココルチコイドとサイロイドホルモンについて検討した。サイロイドホルモン添加によりJHH-7株ではAFP産生の抑制が強く観察された。一方JHH-4やJHH-5株でのAFP産生抑制は明らかでなかった。またアルブミン産生についてはJHH-7株のAFP産生で認められたような明らかな変動はなかった。以上より細胞株によりその生理活性物質やホルモンに対する反応性は異なり、トランスクリプショナルファクターにおよぼす作用は異なると考えられる。特にサイロイドホルモン添加時のサイレンサー遺伝子、あるいはホルモンの核リセプターとの関連について検討予定である。
確率オートマトンに基づく曖昧検索モデルの発話テキストへの適用

文字認識(OCR)の生の出力テキストに対して認識誤りの存在を考慮しながら検索を行う曖昧検索手法を、音声認識(SR)の出力テキストに対して応用する方法について検討および提案した。今年度は、様々な曖昧検索手法について比較検討し、国際会議などにおける現地調査を含む関連研究の幅広い調査を行った。1.音声曖昧検索手法の比較検討英文発話テキストを具体的に曖昧検索する方法について検討した。文字認識と音声認識の結果の大きな違いはその認識率であり、活字文字認識率が95から99%であるのに対し、音声認識率は50から80%程度である。この認識率の差は提案する曖昧検索モデルに大きな影響を与えるため、発話テキスト検索では調整が必要となる。具体的には、認識誤りを含まない元のテキストと認識結果とのアラインメント方法、認識誤りの抽出方法、認識誤りの分類方法、確率オートマトンのパラメータの推定方法などについて、発話テキストの曖昧検索に適用可能な方法を検討した。Soundexのように類似した音節を同一のものとして扱う手法は検索精度の点で不十分で、提案手法のように認識誤りの特性を考慮する必要がある。また曖昧に検索するためのコストは検索精度とトレードオフの関係にあるが、現実的なコストで十分な検索精度を実現する必要がある。2.調査音声曖昧検索の研究は発表事例が少ないため、国内外の論文誌等資料を収集するとともに、最新の研究事例について国際会議などに出席して直接調査した。特にメタ検索エンジンなどのWebアプリケーションに組み込んで利用できれば有効と考えており、このような利用方法について検討した。文字認識(OCR)の生の出力テキストに対して認識誤りの存在を考慮しながら検索を行う曖昧検索手法を、音声認識(SR)の出力テキストに対して応用する方法について検討、提案した。今年度は下記に示すように、データ収集と提案手法の理論的検討、ならびに国際会議などにおける現地調査を含む関連研究の幅広い調査を行った。1.発話テキストの収集検索対象とする発話テキストを含む英文コーパスを調達した。対象言語を英語としたのは、Spoken document retrievalの日本語における研究発表がまだ殆んどないため、日本語の発話テキスト収集が困難であること、また相対的な評価が日本語では殆んど不可能であることがその理由である。2.音声曖昧検索の問題点の抽出英文発話テキストを曖昧検索の対象とした場合の問題点を抽出した。この認識率の差が曖昧検索性能に与える悪影響を評価し、発話テキスト曖昧検索における問題点を抽出した。具体的には、ground truthとなるテキストと認識結果とのアラインメント方法、認識誤りの抽出方法、認識誤りの分類方法、確率オートマトンのパラメータの推定方法などについて、発話テキストの曖昧検索に適用可能な方法を検討した。また検索対象を文字列とした場合と、それより簡単な音素列にした場合の利害得失について考察した。3.調査音声曖昧検索の研究はまだ発表事例が少ないため、国内外の論文誌等資料を収集するとともに、最新の研究事例について国際会議などに出席して直接調査した。曖昧検索は、生物情報学におけるDNAの塩基配列データに対するアラインメントや類似配列検索などとも本質的に関連が深く、この分野への応用の可能性についても検討した。また提案する曖昧検索手法の有効な活用方法として、メタ検索エンジンなどのWebアプリケーションに組み込むことを検討した。今年度は、英語活字OCR出力に対する提案する確率オートマトン認識モデルの適用について総括した。また提案手法の理論的検討、ならびに国際会議などにおける現地調査を含む関連研究の幅広い調査を行った。1.確率オートマトンを用いた英文曖昧検索の総括提案する確率オートマトン認識モデルの妥当性、性能、理論的な限界などを英語活字OCR出力に対して検証した。検索効率の評価では、文字の誤認識確率を用いた手法よりも文字の連接情報も考慮した提案モデルの方が有意に優れていることを示した。一方曖昧に検索するための付加コストは検索効率とトレードオフの関係にあるが、現実的なコストで十分な検索効率を実現できることを示した。さらに提案モデルの活用方法として、文書画像ベースの電子図書館システムの全文検索インタフェースなどでの利用について検討した。2.音声曖昧検索の理論的検討英文発話テキストを具体的に曖昧検索する方法について検討した。具体的には、ground truthとなるテキストと認識結果とのアラインメント方法、認識誤りの抽出方法、認識誤りの分類方法、:確率オートマトンのパラメータの推定方法などについて、発話テキストの曖昧検索に適用可能な方法を検討した。3.調査音声曖昧検索の研究は発表事例が少ないため、国内外の論文誌等資料を収集するとともに、最新の研究事例について国際会議などに出席して直接調査した。1.音声曖昧検索手法の比較検討

英文発話テキストを具体的に曖昧検索する方法について検討した。文字認識と音声認識の結果の大きな違いはその認識率であり、活字文字認識率が95から99%であるのに対し、音声認識率は50から80%程度である。この認識率の差は提案する曖昧検索モデルに大きな影響を与えるため、発話テキスト検索では調整が必要となる。具体的には、認識誤りを含まない元のテキストと認識結果とのアラインメント方法、認識誤りの抽出方法、認識誤りの分類方法、確率オートマトンのパラメータの推定方法などについて、発話テキストの曖昧検索に適用可能な方法を検討した。Soundexのように類似した音節を同一のものとして扱う手法は検索精度の点で不十分で、提案手法のように認識誤りの特性を考慮する必要がある。また曖昧に検索するためのコストは検索精度とトレードオフの関係にあるが、現実的なコストで十分な検索精度を実現する必要がある。2.調査音声曖昧検索の研究は発表事例が少ないため、国内外の論文誌等資料を収集するとともに、最新の研究事例について国際会議などに出席して直接調査した。特にメタ検索エンジンなどのWebアプリケーションに組み込んで利用できれば有効と考えており、このような利用方法について検討した。
難治性血管炎の発症進展に関わる高分子蛋白の分子病理学的研究

昨年度に引き続き、動脈炎を含む膠原病疾患群を自然発症するMRL/Mp-lpr/lpr x(MRL/lpr)マウス、ならびにトランスジェニックマウスを用いて、血管傷害における責任蛋白、責任遺伝子の解析を行い、新たに以下の成果を得た。1)動脈炎感受性遺伝子の解析:動脈炎を発症しないC3H/HeJ-lpr/lpr(C3H/lpr)マウスとの交配により、ランダムに動脈炎を発症するマウス群MRL/lpr(MRL/lpr xC3H/lpr)F1を作成し、これらのマイクロサテライトマーカーによるリンケージ解析を行うことによって、いくつかの候補遺伝子座をマッピングした。2)IRF-1遺伝子導入による動脈炎制御モデルの確立:インターフェロン転写活性化因子であるIRF-1遺伝子を導入したMRL/lprマウスを樹立し、この遺伝子発現が動脈炎発症そのものをほぼ完全に抑制することを明らかにした。3)soluble E-selectin遺伝子導入による血管内皮細胞傷害制御モデルの確立:糸球体腎炎を自然発症するMRL/lprマウスより腎炎原性抗体としてクローニングした抗体が、血管内皮細胞に対してin vivo,in vitroにおいてE-selectinの発現を誘導すること、かつこの抗体を正常マウスに投与する事により引き起こされる管内増殖性糸球体腎炎の発症が、このマウスにsoluble E-selectin遺伝子を強制発現させておくことにより抑制されることを明らかにした。難治性血管炎は、従来種々の、特に免疫学的パラメーターの異常が指摘されながらも、それが原因なのか結果なのか明らかでないものが多い。本研究の目的は、多様な膠原病疾患群を自然発症するMRL/lprマウスの動脈炎をモデルとし、この発症が免疫異常を誘導するところのFas deletion mutantであるlpr遺伝子と、遺伝的に分離可能な動脈炎固有の背景遺伝子との共同作用として位置づける中で、その機序と責任因子を解明することにある。その中で今年度は以下に挙げる成果を得た。1)MRL/lprマウスの肉芽腫性動脈炎に関わるマクロファージ関連サイトカインとその遺伝子解析:a)C3H/lprマウスが動脈炎を発症しないことから、ランダムに動脈炎を発症する個体を有するマウス群(C3H/lpr x MRL/lpr)x MRL/lprを作出し、このマウス群におけるTNF、IL-1、Eta-1、LIF、M-CSFのmRNA発現量を、動脈炎発症の有無でプロットした結果、動脈炎の発症は特定のサイトカインの量的関数としてでは無く、これらのサイトカインの多変数関数として捉えられることが明らかとなった。b)マクロファージを活性化するEta-1の成熟ペプチドにMRL、C3H系マウスとの間でアロタイプ変異が存在することを発見した。cDNAの塩基配列の解析から、両者に機能的相違があると考えられ、この変異は動脈炎の疾患感受性遺伝子である可能性がある。2)動脈炎のみを発症する新たな系統マウスの樹立とその解析:上記(C3H/lpr x MRL/lpr)x MRL/lprマウスより動脈炎のみを発症するrecombinant inbred strain,HMM5を樹立した。免疫学的解析から、この動脈炎の発症に、少なくとも従来重要視されてきた抗DNA抗体やpANCAが関与しないことが明らかとなった。2)動脈炎発症機序におけるアポトーシス関連遺伝子gldの役割の解析:a)Fas ligand mutant geneを有するMRL/gldマウスを作出したところ、MRL/lprマウス同様の動脈炎が発症した。b)このマウスにanti-Fas抗体を投与することにより動脈炎の発症が完全に抑制されることを明らかにした。c)MRL/gldマウスの作出により初めて可能となった骨髄キメラによる動脈炎移入実験において、動脈炎はrecipientがMRL系の場合にのみ発症することを見出した。それ故、Fas介在性アポトーシスを誘導することにより、動脈炎の発症が予防のみならず治療されうること、さらに、動脈炎の発症を規定する背景遺伝子の発現が、骨髄細胞のみならず、骨髄細胞の分化過程に関わる細胞、あるいは血管構成細胞等の末梢細胞にも存在することが明らかとなった。3)soluble E-

selectin遺伝子導入による血管内皮細胞傷害制御モデルの確立:糸球体腎炎を自然発症するMRL/lprマウスより腎炎原性抗体としてクローニングした抗体が、血管内皮細胞に対してin vivo,in vitroにおいてE-selectinの発現を誘導すること、かつこの抗体を正常マウスに投与する事により引き起こされる管内増殖性糸球体腎炎の発症が、このマウスにsoluble E-selectin遺伝子を強制発現させておくことにより抑制されることを明らかにした。昨年度に引き続き、動脈炎を含む膠原病疾患群を自然発症するMRL/Mp-lpr/lpr(MRL/lpr)マウス、ならびにトランスジェニックマウスを用いて、血管傷害における責任蛋白、責任遺伝子の解析を行い、新たに以下の成果を得た。1)動脈炎感受性遺伝子の解析:動脈炎を発症しないC3H/HeJ-lpr/lpr(C3H/lpr)マウスとの交配により、ランダムに動脈炎を発症するマウス群MRL/lpr x(MRL/lpr x C3H/lpr)F1を作成し、これらのマイクロサテライトマーカーによるリンケージ解析を行うことによって、いくつかの候補遺伝子座をマッピングした。2)IRF-1遺伝子導入による動脈炎制御モデルの確立:インターフェロン転写活性化因子であるIRF-1遺伝子を導入したMRL/lprマウスを樹立し、この遺伝子発現が動脈炎発症そのものをほぼ完全に抑制することを明らかにした。3)soluble E-selectin遺伝子導入による血管内皮細胞傷害制御モデルの確立:糸球体腎炎を自然発症するMRL/lprマウスより腎炎原性抗体としてクローニングした抗体が、血管内皮細胞に対してin vivo,in vitroにおいてE-selectinの発現を誘導すること、かつこの抗体を正常マウスに投与する事により引き起こされる管内増殖性糸球体腎炎の発症が、このマウスにsoluble E-selectin遺伝子を強制発現させておくことにより抑制されることを明らかにした。
励起分子ダイナミックス総合的研究

重点領域研究「励起分子ダイナミックス」の第3(最終)年次に当り、総括班として研究の全般にわたって有機的な調整を行い、班員各自の研究計画を発展させるとともに相互の交流を円滑に行うことによって本研究を順調に完結させることに努力した。また,幹事会を中心として研究班の運営に関する重要事項を審議決定し、研究遂行計画および研究会の企画立案、研究報告書の作成、研究成果の評価等を行った。総括班会議は10月11日および1月20日の2回にわたって開催し、上記の諸項目につき審議した。全体の研究報告会は1月1920日に公開で開催し、成果の発表、討論および情報交換を行った。さらに、課題間の連携と相互協力を深める目的で、総括班の責任において下記のテーマで5件の研究会を開催した。1)高分解能分光とダイナミックス、2)分子間錯体・クラスターと化学反応ダイナミックス、3)金属錯体とクラスターのダイナミックス、4)凝集系における励起分子ダイナミックスとその周辺、5)粒子線計測技術の新展開。いずれも3050名の参加者が絞られた主題につき活発に討論し、所期の目的を達成できた。各研究会の内容は「励起分子ダイナミックス・ニューズレター」(本年度中に6回発行)に掲載した。また,本年度の研究成果および発表論文リストを印刷し、本研究の参加者および専門領域の研究者に配布した。(別紙資料)上記のように、本年度の本重点領域研究は、前年度に引続き支障なく順調に進捗し、多くの成果を得て完結することになった。特に当初の目標どおりに、励起分子の生成と検出に関する実験技術、気相と凝縮相あるいは中間相(錯体あるいはクラスター)における励起分子の挙動に関する研究などにつき、課題間で密接な研究交流が実現したことは大きな収穫であった。次年度には研究の取りまとめと研究成果の公開発表を目指している。
プリオン蛋白質のアミノ末端側領域がプリオン病の固有な性質保持にかかわるか

病原体“プリオン"には異常プリオン蛋白質(PrPSc)の構造の違いに基いて生物学的性状の異なる株が存在する。牛海綿状脳症(BSE)には、従来型BSE(C-BSE)プリオンに加え2種類の非定型BSE(L-BSEとH-BSE)のプリオン株が存在し、蛋白質分解酵素消化後に残存するCore領域と呼ばれるPrPSc断片の大きさにより識別可能である。しかしながら、BSEプリオン株の感染性や病態を規定するアミノ酸配列領域は未同定である。本研究では、正常プリオン蛋白質(PrPC)のアミノ末端側非構造領域がPrPScへの構造変換とBSEプリオン株の生物学的性状保持に与える影響を調べることを目的とする。平成30年度はアミノ末端側非構造領域欠損ウシPrPCを発現するdelBoPrPマウスへの、C-BSE、L-BSE、H-BSEの感染実験を実施した。その結果、delBoPrPマウスはH-BSEを投与後発症するまでの期間が完全長ウシPrPCを発現するマウスと比べて延長した。また、L-BSEやC-BSEの投与後、BoPrPマウスの発病は確認できたが、delBoPrPマウスは未だ発病せず、感染実験を継続している。各マウスにおけるPrP遺伝子の発現量や発現部位は、野生型マウスと同じであり、C-BSE、L-BSE、H-BSEのマウスへの感染性や生物学的性状に与える影響を比較解析可能であることから、感染実験終了時にはアミノ末端側非構造領域がBSEの感染や病態に与える影響が明らかになる。令和元年度は本研究課題の予定に従って、アミノ末端側非構造領域欠損ウシPrP発現マウスへのH-BSE、L-BSE、C-BSEの感染実験を完了させ、アミノ末端側非構造領域の欠損が感染性やその性状に与える影響を明らかにする。また、アミノ末端側非構造領域欠損PrPCのPMCA法でPrPScの増幅条件を設定し、PrPCからPrPScへの構造変換におけるアミノ末端側非構造領域欠損の影響を解析する。アミノ末端側非構造領域欠損のプリオンについてウシPrP発現マウスへの継代実験を開始する。マウスの飼育管理に必要な物品の購入で、当初計画より安価に購入できたため。また、当初今年度行う予定であったPMCA法を次年度に行う事になったため、その経費が次年度使用額となった。
ミリサイズ頭部ボクセルモデルの高速電磁界解析に基づく脳磁界計測法

ボクセルサイズ1mmの成人男性頭部モデルに対し、204チャンネルの脳磁計測用グラディオメータ出力のリードフィールド(エントリーは約5億4千万個)計算を可能にした。これによりモデルの灰白質位置に脳神経活動を模擬した等価電流ダイポールを配置した際の、脳磁計測結果のシミュレーションを可能とした。最近の並列化技術により計算速度を向上させ、数値電磁界計算技術の側面から、高速・高精度・高信頼度のMEG計測システムの確立に寄与できたボクセルサイズ1mmの成人男性頭部モデルに対し、204チャンネルの脳磁計測用グラディオメータ出力のリードフィールド(エントリーは約5億4千万個)計算を可能にした。最近の並列化技術により計算速度を向上させ、数値電磁界計算技術の側面から、高速・高精度・高信頼度のMEG計測システムの確立に寄与できた開発したボクセルデータ用高速多重極表面電荷法コードを用いて、ボクセルサイズ2mmの頭部ボクセルモデルに対し、全灰白質ボクセルのリードフィールド計算に成功した。ボクセルモデルには日本人成人男性標準モデルとして広く用いられているNICT-Taroモデルを使用した(ただし、脳機能研究分野の視点からは標準的なモデルとはいえない)。このケースでは灰白質ボクセル数は73,362(全ボクセル数は629,943)個であり、マグネトメータ102チャンネルの計算に19時間(Core2duo,2.66GHz)、グラディオメータ204チャンネルの計算に33時間(Core2extreme,3GHz)を要している。計算機の整備状況は、現在、Core2extreme機2機を投入可能としており、この場合で204チャンネルの計算に約16時間という状況にある。また電界(磁界に換算する前のデータ)スムージングに要する処理時間は、アルゴリズムの見直しにより、102チャンネル・25分から204チャンネル・2分にまで短縮している。また、電界スムージング処理による計算結果の安定度の向上・誤差低減効果を、7球頭部モデルにおける真値計算結果との比較で定量的に確認している。さらに、高速多重極法のアルゴリズムの高度化の一環として、Gumerovが提案した多球モデル用高周波電磁界厳密解計算法を導入し、2個のスカラポテンシャルを用いたベクトル球波動関数場の記述方法を調査した。Conversionと呼ばれるスカラポテンシャルの線形変換の必要性は学術的に大変興味深く、さらに実用的にも10球程度の偏心排他多球モデルに対し真値計算が可能となり有用性が確認された。ボクセルサイズ1mmの成人男性頭部ボクセルモデルに対し、204チャンネルのグラディオメータ出力のリードフィールド計算を実施した。頭部モデルはMR画像をもとに作成し、ボクセル数は空気領域を除外して約460万個、灰白質ボクセル数は約90万個、リードフィールドのエントリーは約5億4千万個である。Core2QuadのPCを2機使用して計算時間は約13時間となった。頭部モデル内部に等価電流ダイポールが存在すると仮定した場合のグラディオメータ出力を、グラディオメータ位置のベクトルとして表示し、標準的な診断用グラフィック表示を可能とした。組織導電率には等方性を仮定しており、また計算時間についてもなお改良の余地はあるが、当初目標を達成することができた。この後、脳磁図用に加えて脳電図用のリードフィールド計算も可能にした。一方、計算精度検証用の単純幾何形状頭部モデルの解析的電磁界計算手法についても継続して検討を行い、Gumerovの2スカラポテンシャル法を用いた時間調和厳密数値解析手法を用いることで、波源の状態を指定できるという仮定の下で、任意周波数での厳密電磁界解析が可能であることを示した。また高速多重極法とは異なり、FFTを用いたボクセルモデル用電磁界計算法も新たに開発し、複数個のGPGPUを用いて計算速度を向上させることにも成功した。並列計算手法については、プロセス並列化、OpenMPによる並列化、数値計算ライブラリの並列機能を用いた並列化、OpenMPとGPGPUを組み合わせた並列化などを実装し、最近の並列化技術を取り入れることで計算速度の向上を実現した。数値電磁界計算技術の側面から、高速・高精度・高信頼度のMEG計測システムの確立に寄与できたものと考える。
統合型英語技能教授学習理論の構築：英語文章理解・表出メカニズムの解明を基盤として

この研究では,認知科学の知見を援用しながら,聴覚器官や視覚器官・触覚器官に次々と入力される言語刺激(音声,文字・点字)を円滑に解読して理解し,自らのことばで表出を続けていくメカニズムを解明する。母語及び外国語文章の理解・表出の過程を明らかにし,訳だけに依存しない,まとまりのある文章レベルの英語を理解・表出するための教授・学習理論を確立することを目的とする。電子機器を媒介とした言語処理(digital literacy)に関しては,今後学校教育でも重要性が増すと考えられる。こうした現状を踏まえて、認知科学を根拠とする英語教授・学習理論の構築,検証,精緻化と,教育現場への還元を進めていく。
深海性エゾバイ科貝類数種の系統地理:日本海深海動物相の成立過程の解明に向けて

日本海深海域で優占的に分布するエゾバイ科巻貝3種群(エゾバイ属およびエゾボラ属)について、隣接海域に分布する近縁種との系統類縁関係の解明を通して、それらがどのような歴史的過程を経て日本海に定着してきたかを考察した。ミトコンドリアDNAの複数領域に基づく頑健な系統関係から、エゾバイ属2種群は鮮新世末期から更新世中期にかけて日本海に取り残された祖先集団に由来すると推定された。エゾボラモドキ種群も同様の過程で形成されたが、その後の移住など複雑な過程を経たことが明らかになった。採択時期が遅かったので、サンプル収集等が先行していた2年度目のテーマを2010年11月から実施した。日本海のツバイBuccinum tsubai 4集団(20個体)と形態的な類似性のあるオホーツク海・太平洋(隣接海域)の3種(11個体)に加え、日本海と隣接海域に分布する同属(エゾバイ属)の8種(9個体)を含めた計40個体による系統解析を行った。外群には、本属の近縁とされるエゾボラ属から5種(5個体)を用いた。16SおよびCOI領域における系統解析上の情報不足が確認できたので、さらにチトクロムbおよびND5領域を加え、総計で5723bpのデータを作成した。系統樹はベイズ法および最尤法によって再構築された。これにより系統樹の頑健性は飛躍的に向上した。その結果、日本海固有とされてきたツバイ4集団は単系統とはならず、能登半島以西に分布するJS1集団は、残りの日本海3集団および隣接海域の類似3種とからなる明確な一系統と、もっとも早期に分化したことが明らかになった。後者の系統では、その後、日本海と隣接海域においてそれぞれ分化が進行したことが推察された。化石情報を用いて系統樹に時間軸を与えたところ、JS1集団の分化年代は2.7Ma(百万年前)と推定されたが、解析に加えた数種の中で、日本海と隣接海域に分かれて分布するいくつかの種どうしもまた、ほぼ同時期に分化したことが明らかになった。日本海は3.6-2.1Ma頃に日本列島の隆起によって徐々に孤立化が進んだとされており、分布域の分断による種(系統)の分化が並行的に起きたものと考えられる。以上の解析結果は、ツバイとその近縁種群(ツバイ種複合体)における種分類の見直しを求めている。また、日本海の深海生物相の形成には、魚類などを用いた解析で最終氷期(1.8-1万年前)を念頭においた論議が無批判に多くなされてきたが、より大規模な地理的変動に対応した長期間に渡る種分化が推定されたことはたいへん興味深い。当初、1年目の実施を予定していたエゾボラ属(Neptunea)について、一連の解析を行った。本属には、形態による分類によって3亜属が設けられ、我が国周辺からは35種ほどの既知種が知られる。しかし、個々の種において形態的な変異は十分には考慮されておらず、個々の種同定はかなり困難である。東・北日本を中心に行ったトロール等調査と各地漁業による水揚げ物調査から、2亜属2千個体余りを入手・観察した。これらは、形態レベルで15個前後のカテゴリーに整理された(おそらく、2亜属の既知種のほとんどがいずれかに該当すると考えられる)。1年目のツバイを対象にした解析と同様、形態や地理的分布を考慮に入れて選択した55個体について約5.7kbの塩基情報を取得した。多くの種からなるエゾボラ亜属には4つの明瞭な系統を確認した。そのうち、2つの系統(系統AおよびB)はいずれも形態変異が大きく、5種ないしそれ以上の既知種(未記載種を含むか)から構成されていた。16SrDNAの部分配列による集団解析(約350個体を使用)を合わせて実施したところ、系統Aは鮮新世後期には寒冷な北西太平洋に広く分布していたが、その後日本列島の隆起によって生息地が大きく分断されたこと、さらに、北海道西方とオホーツク海に現存する集団は日本海側で分化した小集団に由来することが明らかになった。この系統はエゾボラモドキN.interscalptaに代表される。系統Bは形態的に系統Aと酷似するが、分布域は太平洋域とオホーツク海域のやや深めの海域に限られ、ヒメエゾボラモドキN.kuroshioなどの4つの群から構成されていた。これらの群の分化年代は古く、鮮新世前期にまで遡ると見積もられた。当時の地理条件を考えれば、これらの一部は日本海にも分布を広げていたと思われ、その後の気候変動等によりその系統が途絶えたことが推定された。本課題の最終年次にあたる24年度には、22年度に実施したツバイを加えたエゾバイ(Buccinum)属について、種レベルの系統類縁関係の解明と種分類に関する問題について考察を行った。

ミトコンドリアDNA(mtDNA)の16Sと3つの蛋白質コード領域(COI、ND5およびチトクロムb)の塩基配列約5.7kbpを、日本周辺から採集したエゾバイ属20種50個体について読み取った。個々の領域だけでは十分な系統推定はできなかったが、これら4領域を統合することにより時間軸を備えた頑健な系統樹が得られた。北西太平洋の深海性のエゾバイ属は4つの系統で構成され、それぞれ11-7 Ma(百万年前:中新生後期)には独立した系統として存在していたことがうかがわれた。現在の日本海とその隣接海域(オホーツク海・太平洋)に分布する姉妹種関係が4組認められ、これらは3.0-1.8 Maの期間に分化していた。この期間は、本州中部以北の日本列島が隆起し、日本海が現在のように孤立化したとされる時期(3.5-2.1 Ma)に符号していた。今回の結果は、現在の日本海の深海巻貝類相の成立を説明しうる非常に興味深いものとなった。観察した20種の中に、mtDNAの遺伝子型と形態による種分類とが整合しない例が認められた。エッチュウバイ(分布水深200-500m)と同定された個体の一部はオオエッチュウバイ(500-1900m)の遺伝子型を持っており、その出現頻度は能登半島以西で低く、同以北では100%を示した。同様の現象が隣接海域のラウスバイとカシマナダバイにも認められた。これらは、過去数十万年の間に起きた種間交雑により、一方のmtDNAが他方に浸透したものと考えられ、いずれのケースでも交雑は直接の姉妹種ではない3.0 Ma以前に分化した2種間で起きていた。今後、核DNAの観察も加え、理解を深める必要がある。これまで、5000個体を超えるサンプルを詳細に観察し、東・北日本周辺海域のエゾバイ属およびエゾボラ属貝類の多様性把握に努めてきた。分子情報という新たなスケールを当てることで、混乱している種分類に新たな光を当てることが出来ている。過去2年間で、2つの異なる系統の分化過程と日本海形成との対応を確認しつつあり、本グループにおけるダイナミックな種・系統分化の様相が明らかになってきた。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度に当たり、計画どおりツバイ種群以外のエゾバイ属を対象に、調査・解析を予定どおり実施する。過去2カ年の成果とともに、日本海の深海性動物相(巻貝類)の形成を説明しうるよう努力する。計画の変更は特別ないが、これまでの予備調査により、エッチュウバイ、ラウスバイなどの種に、交雑または遺伝子浸透(過去の種間交配によって、一方の種の遺伝的組成が他方に入り込む現象)が想定されている。まずは、その実態把握に努めるが、余裕があれば現象をより詳細に説明できるだけの情報を収集したいと考えている。遅れている成果公表については、現在、1年目の成果について執筆を行っており、今年度前半における学会での口頭(ポスター)発表を予定している。
生体内熱輸送特性を可視化する新たな画像診断技術の開発

本研究は,生体組織内部の熱的情報を非接触で可視化するレーザースキャニングサーモグラフィと名付けた新たな画像診断技術の実現のため,その原理を確立し適用条件を明らかにすること,さらに,生体模擬試料を用いて実験を行い考案した測定方法の実証を行うことを目標としている.研究初年度となる当該年度はレーザースキャニングサーモグラフィ技術が原理的に可能であることをシミュレーションにより確かめることを目的とし実験を行った.レーザーを生体に照射することを模擬するためにPennesの生体熱輸送方程式を適用したモデルをCOMSOL Multiphysicsで作成し解析を行った.レーザースキャニングサーモグラフィーではシート状のレーザーを使用するため,奥行方向のレーザー強度が一様に分布し,かつ生体モデルも同様に奥行方向に一様な形状分布を有し,奥行方向に熱の移動は生じないとし,水平方向成分(x方向)と深さ方向成分(y方向)からなる2次元モデルを用いて解析を行った.解析条件は,血流の影響を考慮するにあたり,1領域全体に血流が存在する場合と2領域表面付近の一部に血流が存在する場合について検討を行い,レーザー照射後の温度変化について評価を行った.解析の結果,生体表面でのレーザー照射通過後からの温度上昇の時間変化を捉えることができ,レーザー照射による生体内部の温度上昇後,組織の温度は血流温度より高温になり,血液は灌流に伴い吸熱作用を示し,血液灌流率に従い吸熱効果も高くなることが明らかとなった.血流の存在により生体表面の温度に変化が現れたためレーザースキャニングサーモグラフィーによって血流の存在を検知可能なことが示された.得られた解析結果を基に実機でのレーザー照射ならびに熱画像の取得を進める方針である.当初の予定通り研究は進んでおり,概ね予想通りの結果を解析により得ることが出来ている.次年度研究計画に変更はなく,引き続きレーザースキャニングサーモグラフィー技術の実証のために,実機を用いた実験に移行する予定である.本研究は,生体組織内部の熱的情報を非接触で可視化するレーザースキャニングサーモグラフィと名付けた新たな画像診断技術の実現のため,その原理を確立し適用条件を明らかにすること,さらに,生体模擬試料を用いて実験を行い考案した測定方法の実証を行うことを目標としている.研究初年度となる当該年度はレーザースキャニングサーモグラフィ技術が原理的に可能であることをシミュレーションにより確かめることを目的とし実験を行った.レーザーを生体に照射することを模擬するためにPennesの生体熱輸送方程式を適用したモデルをCOMSOL Multiphysicsで作成し解析を行った.レーザースキャニングサーモグラフィーではシート状のレーザーを使用するため,奥行方向のレーザー強度が一様に分布し,かつ生体モデルも同様に奥行方向に一様な形状分布を有し,奥行方向に熱の移動は生じないとし,水平方向成分(x方向)と深さ方向成分(y方向)からなる2次元モデルを用いて解析を行った.解析条件は,血流の影響を考慮するにあたり,1領域全体に血流が存在する場合と2領域表面付近の一部に血流が存在する場合について検討を行い,レーザー照射後の温度変化について評価を行った.解析の結果,生体表面でのレーザー照射通過後からの温度上昇の時間変化を捉えることができ,レーザー照射による生体内部の温度上昇後,組織の温度は血流温度より高温になり,血液は灌流に伴い吸熱作用を示し,血液灌流率に従い吸熱効果も高くなることが明らかとなった.血流の存在により生体表面の温度に変化が現れたためレーザースキャニングサーモグラフィーによって血流の存在を検知可能なことが示された.得られた解析結果を基に実機でのレーザー照射ならびに熱画像の取得を進める方針である.当初の予定通り研究は進んでおり,概ね予想通りの結果を解析により得ることが出来ている.次年度研究計画に変更はなく,引き続きレーザースキャニングサーモグラフィー技術の実証のために,実機を用いた実験に移行する予定である.
II型糖尿病(NIDDM)における膵ラ氏島アミロイド蛋白に関する研究

1.膵ラ氏島アミロイド蛋白(IAPP)の分泌に関する検討新生児ラット培養膵B細胞系において、IAPPは種々のインスリン分泌刺激物質によりインスリンとともに分泌されることが確認された。2.膵ラ氏島アミロイド蛋白(IAPP)の作用に関する検討新生児ラット膵B細胞培養系や成熟ラット単離膵ラ氏島を用いるin vitroの実験系において、ラットIAPPはインスリンやグルカゴンの分泌に対し影響を与えなかった。イヌのin vivoの実験にて、インスリンクランプ法を用いて合成ヒトIAPPは末梢におけるインスリン抵抗性を惹起することを明らかにした。ラット肝灌流系において、ラットIAPPは、グルカゴン/インスリンによるグルコ-ス放出(肝のグリコ-ゲン分解)に対し、影響を及ぼさなかった。Rodbelの方法に準じラットの副睾丸脂肪細胞より調整した遊離脂肪細胞を用いて、ラットIAPPはインスリンによるグルコ-ス酸化能に影響を及ぼさなかった。3.膵ラ氏島アミロイド蛋白(IAPP)の血中動態ヒトの末梢血中IAPP濃度やその分泌動態を明らかにした。また、血中IAPPの反応様式により、IAPPは糖代謝に何等かの役割を演じている可能性が示唆された。4.膵ラ氏島アミロイド蛋白(IAPP)遺伝子の制限酵素断片長多型(RFLP)RFLPによる検討では、ヒトIAPP遺伝子には2種類の対立遺伝子が存在したが、IAPP遺伝子とNIDDMとの関連性は今回検討した限りでは否定的であった。1.ー(1)合成膵ラ氏島アミロイド蛋白(IAPPーNH_2)の膵ラ氏島ホルモン分泌に及ぼす影響新生児ラット膵ラ氏島細胞培養系および成熟ラット単離膵ラ氏島において、IAPPーNH_2(10^<-7>10^<-12>M)はグルコ-ス刺激によるインスリン分泌に対し全く影響しないことか判明した。現在、IAPPーNH_2のグルカゴン分泌に及ぼす影響について検討中である。1.ー(2)合成IAPPの肝及び末梢組織における糖代謝(インスリン作用)に及ぼす影響ラット肝灌流実験系にて、IAPPーNH_2(10^<-7>M)はグルカゴンによる糖放出やインスリンの糖放出抑制効果に対し、全く影響しないことが判明した。イヌを用いたHyperinsulinemic Euglycemic Glucose Clamp Testにて、IAPPーNH_2(107pmol/kg/min)注入は末梢組織におけるインスリン抵抗性を惹起した。2.IAPP側定系の確立とNIDDM患者におけるIAPPの血中動態合成オリゴペプチドを用いて家兎に抗IAPP抗体を作製したが、titerが極めて低く血中濃度側定には適さなかったため、Peninsura社より抗IAPP抗体を購入、これを用いてradioimmunoassay系を確立した。抗体の特異性、測定系の感度、再現性を検討した結果、本側定系は血中濃度測定用として適している事が確認された。血中よりのIAPPの抽出はSepakを用い確立し、現在血中濃度を測定中である。3.遺伝子レベルでの検討ーIAPP遺伝子のRFLPー健常者及びNIDDM患者各々20名の末梢白血球より抽出したgenomic DNAを対象に、IAPP cDNAをプロ-ブとするSouthern Hybridization法にて、制限酵素としてPvuIIを用いた時にRFLPが認められたが、健常者とNIDDM患者との間に有意な相関は認められなかった。IIー血中IAPPについてー健常者及びNIDDM患者において、経口ブドウ糖負荷や経静脈的に負荷したブドウ糖、グルカゴンに対して、血中IAPPはIRIやCPRとほぼ同様のパタ-ンで増加反応を示した。以上より、IAPPはインスリンと共に膵β細胞より分泌されている事がヒトのin vivoおいて明らかにした。IIIーII型糖尿病モデル動物(NONマウス)における膵ラ島アミロイド沈着の有無ーマウスIAPPはヒトやネコとは異なりβーsheet構造をとらないことが判明した。従って、マウスIAPPはアミロイドとして沈着しない事が予想されたため、本課題に関しては検討を中止した。IVー

健常者及びII型糖尿病患者におけるIAPP遺伝子のRFLPー制限酵素PvuIIとBglIにてIAPP遺伝子のRFLPが認められたが、これらIAPP遺伝子のRFLPとNIDDMとの相関は認められなっかた。
大正・昭和初期の中学校幾何教授史研究-P.トロイトラインの「幾何学的直観教授」の受容と定着-

本研究において,以下のことを行った.(1)戦前の数学教育史料の整備大正・昭和初期の数学教育関連雑誌(『日本中等教育数学会誌』,『数学教育』,『学校数学』,『算術教育』等)に掲載された論文のデータベース「数学教育関連論文データベース」(総数約6000件)を作成した.また東京及び広島高等師範学校附属中学校著作の文部省検定済教科書の一覧表(総数99冊)を作成し,そのうち38冊の所在を確認した.さらに明治19年以降の初等・中等教育数学科教育の関連法令集を整理した.これらは今後の数学教育史研究の際に基本的な史料として利用できるようになった.(2)大正・昭和初期の幾何教授実践の分析当時,中等学校の幾何教授の発展に寄与した黒田稔と国元東九郎の幾何教授に関する史料を収集・整理し,その幾何教授論との関連で両者の幾何教科書を分析した.トロイトライン関連の史料については19世紀後半に出版された教科書,ドイツの数学教育に関する報告書,雑誌論文等を収集整理した.今回はじめて国内に存在するトロイトラインの主要な史料が整備された.以上のことから得られた知見は以下の通りである.今日の小学校・中学校の図形指導の教育法令上の始まりは昭和6年の中学校教授要目に示された「幾何図形」であるが,その基本的発想は大正期の黒田稔・国元東九郎の幾何教授に見いだすことができる.両者の幾何教授に影響を与えたのがドイツの幾何教授であった.特に国元東九郎はトロイトラインの「幾何学的直観教授」(1912)を参考としながら,「直観幾何教授」(大正14年)を組み立てた.トロイトラインと国元との比較を通して明らかになったことは,両者には「幾何学」のとらえ方に根本的な相違があり,このことが両者の幾何教授の違いに顕著に現れているという点である.日本の伝統的な幾何教授とは異質なトロイトラインの「幾何学的直観教授」の全体像を明らかにすることが今後の課題である.本研究において,以下のことを行った.(1)戦前の数学教育史料の整備大正・昭和初期の数学教育関連雑誌(『日本中等教育数学会誌』,『数学教育』,『学校数学』,『算術教育』等)に掲載された論文のデータベース「数学教育関連論文データベース」(総数約6000件)を作成した.また東京及び広島高等師範学校附属中学校著作の文部省検定済教科書の一覧表(総数99冊)を作成し,そのうち38冊の所在を確認した.さらに明治19年以降の初等・中等教育数学科教育の関連法令集を整理した.これらは今後の数学教育史研究の際に基本的な史料として利用できるようになった.(2)大正・昭和初期の幾何教授実践の分析当時,中等学校の幾何教授の発展に寄与した黒田稔と国元東九郎の幾何教授に関する史料を収集・整理し,その幾何教授論との関連で両者の幾何教科書を分析した.トロイトライン関連の史料については19世紀後半に出版された教科書,ドイツの数学教育に関する報告書,雑誌論文等を収集整理した.今回はじめて国内に存在するトロイトラインの主要な史料が整備された.以上のことから得られた知見は以下の通りである.今日の小学校・中学校の図形指導の教育法令上の始まりは昭和6年の中学校教授要目に示された「幾何図形」であるが,その基本的発想は大正期の黒田稔・国元東九郎の幾何教授に見いだすことができる.両者の幾何教授に影響を与えたのがドイツの幾何教授であった.特に国元東九郎はトロイトラインの「幾何学的直観教授」(1912)を参考としながら,「直観幾何教授」(大正14年)を組み立てた.トロイトラインと国元との比較を通して明らかになったことは,両者には「幾何学」のとらえ方に根本的な相違があり,このことが両者の幾何教授の違いに顕著に現れているという点である.日本の伝統的な幾何教授とは異質なトロイトラインの「幾何学的直観教授」の全体像を明らかにすることが今後の課題である.トロイトライン(P.Treutlein, 1845-1912)の「幾何学的直観教授」が大正・昭和初期の幾何教授にいかに受容されたかを解明する本研究は,以下の3つの部分からなる.それぞれの部分について平成9年度の研究成果を報告する.1,戦前の数学科教育関連雑誌の論文のデータベース化大正・昭和初期に創刊された数学教育関連雑誌には『日本中等教育数学会誌』,『学校数学』(広島高等師範学校附中),『数学教育』(東京高等師範学校附中)がある.これら3つの雑誌に掲載された論文・論説・雑報等は,日本の数学教育史研究にとって貴重な史料でありながらこれまでデータベース化がなされていなかった.『日本中等教育数学会誌』に関しては大正8年より昭和30年まで,『学校数学』と『数学教育』に関してはすべての掲載論文のベータベースを完成させた.これにより数学教育関連論文の検索が可能になった.2,中等学校幾何学教科書及びトロイトラインに関する史料の所在確認・整理文部省検定済みの数学科教科書の中で広島高等師範学校附中及び東京高等師範学校附中著作の教科書の調査を行った.その結果両附中著作の教科書99冊の内38冊の所在を確認した.またトロイトライン関連の史料については19世紀広範に出版された教科書,及びドイツの数学教育に関する報告書の存在を筑波大学数学系資料室で突き止めた.これで国内に存在する主要な史料は今回はじめて整理された.

3,トロイトラインの「幾何学的直観教授」の大正・昭和初期の幾何教授への受容トロイトラインの「幾何学的直観教授」を参考として幾何教授を実践したのは国元東九郎(1925)である.両者の比較を通して今回明らかにした点は,両者には「幾何学」のとらえ方に根本的な相違があり,このことが両者の幾何教授の違いに顕著に現われているという点である.この点については九州数学教育学会及日本数学教育学会論文発表会で報告した.本研究において,以下のことを行った.(1)戦前の数学教育史料の整備大正・昭和初期の数学教育関連雑誌(『日本中等教育数学会誌』,『数学教育』,『学校数学』,『算術教育』等)に掲載された論文のデータベース「数学教育関連論文データベース」(総数約6000件)を作成した.また東京及び広島高等師範学校附属中学校著作の文部省検定済教科書の一覧表(総数99冊)を作成し,そのうち38冊の所在を確認した.さらに明治19年以降の初等・中等教育数学科教育の関連法令集を整理した.これらは今後の数学教育史研究の際に基本的な史料として利用できるようになった.(2)大正・昭和初期の幾何教授実践の分析当時,中等学校の幾何教授の発展に寄与した黒田稔と国元東九郎の幾何教授に関する史料を収集・整理し,その幾何教授論との関連で両者の幾何教科書を分析した.トロイトライン関連の史料については19世紀後半に出版された教科書,ドイツの数学教育に関する報告書,雑誌論文等を収集整理した.今回はじめて国内に存在するトロイトラインの主要な史料が整備された.以上のことから得られた知見は以下の通りである.今日の小学校・中学校の図形指導の教育法令上の始まりは昭和6年の中学校教授要目に示された「幾何図形」であるが,その基本的発想は大正期の黒田稔・国元東九郎の幾何教授に見いだすことができる.両者の幾何教授に影響を与えたのがドイツの幾何教授であった.特に国元東九郎はトロイトラインの「幾何学的直観教授」(1912)を参考としながら,「直観幾何教授」(大正14年)を組み立てた.トロイトラインと国元との比較を通して明らかになったことは,両者には「幾何学」のとらえ方に根本的な相違があり,このことが両者の幾何教授の違いに顕著に現れているという点である.日本の伝統的な幾何教授とは異質なトロイトラインの「幾何学的直観教授」の全体像を明らかにすることが今後の課題である.
単原子層FETデバイスにおける電子間クーロン相互作用と室温動作特性の予測

チャネル領域に単原子層(MoS2)を用いたFET構造のモンテカルロ・シミュレータを構築した。高エネルギー電子状態を精度よく反映させるために、従来のK-valleyだけでなく、有効質量の異方性を正確に導入した高エネルギーQ-valleyを導入した。また、高エネルギー電子によって生じる熱と格子との熱輸送を考慮したモンテカルロ・シミュレーションにより、高電界下での温度を自己無撞着に求め、実験的に観測されている温度と良い一致を示すことを見出した。また、デバイスシミュレーションの理論的枠組みの中での長さのスケールに不整合があり、これを解決する離散不純物モデルを提案した。単原子層等の低次元チャネル構造を有する半導体FETデバイスの現実的なデバイス特性予測のために、クーロン相互作用を高精度に導入したモンテカルロ・デバイス・シミュレータの構築を行った。今年度は、以下のような成果を得た。(1) Siを対象としたこれまでのモンテカルロ・シミュレータの物性パラメータを、将来デバイスのチャネル材料として有望視されているMoS2単原子層に対応できるように変更、それに伴ったプログラム修正を行った。高エネルギーにあるvalleyまでのバンド構造を含めることで、ホットフォノン等に伴った高電界効果に対応できるように配慮した。(2) (1)と並行して、クーロン相互作用を正確に考慮した当該グループのモンテカルロ・シミュレータを単原子層等の低次元チャネル構造が扱えるように拡張した。(i)室温動作で重要なエネルギー散逸機構(無極性および有極性フォノン散乱、不純物散乱、短距離電子間散乱)をモンテカルロ法に正確に導入し、ポアソン方程式と結合して自己無撞着計算が安定してできるようにした。(ii)シミュレータにマルチゲートFET構造を導入して、低次元チャネル構造に対応できるようにした。その際、低次元チャネル構造に加えて、ゲート、ソースおよびドレイン領域まで含めたデバイス全体をシミュレーション領域とした。(iii)ソースおよびドレイン高濃度領域の電子とチャネル電子とのクーロン相互作用が、プラズモン励起や誘電ミスマッチに伴った影響を動的にデバイス特性に影響することを見出した。例えば、電流ノイズが自己無撞着な電子間相互作用によって大幅に抑制されることを見出した。換言すれば、電子間相互作用を高精度に導入しなければ、正確な電流ノイズの予測が不可能であることを示唆している。予定していた研究補助者の雇用ができなかったために、シミュレータのプログラミングが当初の予定よりも遅れたために繰り越し申請を行った。その後、繰り越し年度にプログラミング能力の高い博士課程学生の協力を得て、安定動作するシミュレータのプログラミングを繰り越し申請の予定通りに完成させることができた。(1)昨年度に引き続き、クーロン相互作用を正確に考慮した当該グループのモンテカルロ・シミュレータを単原子層半導体が扱えるように拡張を進めた。当初、単原子層を厚みのない理想的な2次元系を想定していたが、ポアソン方程式と結合するうえで、単原子層の有限の暑さを考慮することが、デバイス全域にわたる現実的なポテンシャル形状や、絶縁膜を非対称に用いることで実験的に実証されている高移動度等、を説明するうえで本質的に重要である可能性を見出した。そこで、当該グループの自己無撞着モンテカルロ・シミュレータのチャネル領域に有限厚みを持たせるようにシミュレータの修正を進めた。(2)上述の自己無撞着モンテカルロ・シミュレータとは独立に、昨年度構築した理想的2次元系のモンテカルロ・シミュレータにデバイス構造を組み込むための検討を開始した。具体的には、ソースおよびドレインを理想的な熱浴と仮定し、簡易なデバイス構造のもとでのシミュレーションを可能にした。(3)高エネルギー化した電子系によって生じる熱のデバイス特性への影響を明確にするために、熱の影響を加味したシミュレータを構築した。具体的には、電子系の実効的温度をモンテカルロ・シミュレーションよりMaxwell分布を想定して抽出し、その温度で熱的に格子が平衡状態にあると仮定することで、フォノンの統計分布を変調させ、その変調させたフォノン統計分布のもとでさらにモンテカルロ・シミュレーションを実施する。(4)ナノ構造のもとでの空間的に局在した離散不純物に伴ったポテンシャル変調のモデル化に関する理論的検討を開始した。その結果、不純物を離散分布させることで生じる長さのスケールにおいて、ポアソン方程式で想定されている長さのスケールと輸送方程式で想定されている長さのスケールがデバイスシミュレーションの枠組みのなかで不整合であることを見出した。単原子層の有限の厚さを考慮することが、デバイス全域にわたる現実的なポテンシャル形状や異なる絶縁膜を非対称に用いることで実現する高移動度等、を説明するうえで本質的であることが判明した。そこで、当初の予定を変更してシミュレータの修正が必要となり、自己無撞着モンテカルロシミュレーションに関する研究でやや遅れが生じた。しかしながら、昨年度構築した理想的2次元膜のモンテカルロ・シミュレータを用いた高電界効果や熱効果に関する研究は継続して推進しており、研究は順調に進捗していると言える。(1)単原子層を想定したチャネル領域に有限厚みをもたせた自己無撞着モンテカルロ・シミュレータの安定動作を確認したうえで、チャネルの厚さを変数としてデバイス特性をシミュレーション解析した。その結果、厚さが10nm以下になった場合、高濃度領域のポテンシャルが不安定となり、シミュレーションが正しく動作しないことが判明した。これは、電子自身のもつ電荷によるイメージ電荷の影響で、チャネル内の電子の作るポテンシャルが正しく反映できていないことに起因している。チャネルの周りの絶縁膜および電極の環境を考慮するように電子の作るポテンシャルをモデル化する必要性を明らかにした。(2)上述の自己無撞着