hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非可逆圧縮画像の改ざん検知のための電子透かし方式に関する研究

近年,ディジタル画像処理技術の発展に伴い,ディジタル画像を扱う機会が非常に多くなってきている。ディジタル画像は容易に複製や編集が可能であり,違法なコピーや改ざんなどによる著作権の侵害という問題が発生している。このような問題に対する対策として,電子透かしの研究が盛んに進められている。電子透かしとは,コンテンツに知覚上無視できる程度の改変を加え,著作権情報等をコンテンツ自身に埋め込む技術のことであり,著作権保護や改ざん検知などさまざまな応用が考えられている。本研究では,非可逆圧縮画像の改ざん検知のための新しい電子透かし方式を開発した。まず,電子透かしによる改ざん検知方式に求められる要件を分析した上で,電子透かしによって改ざん検知を行う場合の問題点を指摘し,この解決手法を提案した。次に,電子透かしによる改ざん検知の適用分野を,画質の劣化を許容できる場合と許容できない場合とに分け,それぞれについて新しい電子透かし方式を提案した。画質の劣化を許容できる場合の電子透かし方式については,ブロックごとに3個のウェーブレット変換係数の大小関係を利用した透かし情報埋め込み法を提案している。本提案方式は,攻撃耐性と改ざん検知とを同時に満足する優れた特徴を有する。次に,画質の劣化を許容できない場合の電子透かし方式について提案した。提案方式では,オーバーヘッド情報を伝送する適応的符号化において生じる符号パラメータ選択の自由度を利用し,画像の符号化と透かしの埋め込み処理を同時に行うことにより,画質劣化のない埋め込みを可能にしている。また,本提案方式は,符号系列から画像を復号するためには,必ずしも符号系列中の透かしの存在を意識する必要はなく,従来の復号器で復号できるという優れた特徴を持っている。以上の提案方式についてシミュレーション実験を行い,本方式の有効性を確認した。本研究の目的は,非可逆に圧縮された画像のための改ざん検知電子透かし方式を開発することである.現在提案されている非可逆圧縮画像のための電子透かしの多くは,非可逆圧縮には耐性がある一方,画像の意味を変えるような処理に対しては耐性を持たせない透かしを圧縮前に埋め込むという方式であるが,圧縮に対して完全な耐性を持たせ,かつフィルタリングや画像編集などによる改ざんを検知することは困難である.ディジタルカメラのような画像情報機器では,画像が生成されてから圧縮を経て蓄積されるまでの間,改ざんの恐れはほとんどない.本研究ではこの点に着目し,画像の圧縮後に透かしを埋め込む方式を構築し,さらにその評価を行っている.本研究では,対象とする非可逆圧縮方式をJPEGに限定し,すでに非可逆圧縮された画像のための改ざん検知電子透かしの検討を行っているが,ここで必要とされる項目を次のように定めている.すなわち,(1)画質の劣化が小さいこと(通常の圧縮画像と見分けがつかないこと),(2)改ざん検知能力が高いこと,(3)検知不可能な改ざん方法が存在しないこと,の3つである.本年度は,まず,全体的な埋め込み方式の構築について検討を行い,さらに上記の(1)について検討を行った.全体的な埋め込み方式の構築については,透かしを埋め込んだ後,JPEG圧縮のエントロピー符号化で整合性が取れるようにするための条件についての考察や,透かしの抽出方法についての検討を行った.また,上記(1)すなわち,透かしの埋め込まれた合成画像の画質については,透かしを埋め込む周波数成分と画質への影響との関係について考察した.本研究の目的は,非可逆に圧縮された画像のための改ざん検知電子透かし方式を開発することである.現在提案されている非可逆圧縮画像のための電子透かしの多くは,非可逆圧縮には耐性がある一方,画像の意味を変えるような処理に対しては耐性を持たせない透かしを圧縮前に埋め込むという方式であるが,圧縮に対して完全な耐性を持たせ,かつフィルタリングや画像編集などによる改ざんを検知することは困難である.デジタルカメラのような画像情報機器では,画像が生成されてから圧縮を経て蓄積されるまでの間,改ざんの恐れはほとんどない.本研究ではこの点に着目し,画像の圧縮後に透かしを埋め込む方式を構築し,さらにその評価を行っている.本研究では,対象とする非可逆圧縮方式をJPEGに限定し,すでに非可逆圧縮された画像のための改ざん検知電子透かしの検討を行っているが,ここで必要とされる項目を次のように定めている.すなわち,(1)画質の劣化が小さいこと(通常の圧縮画像と見分けがつかないこと),(2)改ざん検知能力が高いこと,(3)検知不可能な改ざん方法が存在しないこと,の3つである.本年度は,透かしを埋め込んだ後の画像の画質と,改ざん検知能力についての検討を行った.画質の検討については,透かしの埋め込み前に行われるJPEG圧縮の圧縮強度を変化させた場合の本方式の特性について検討を行った.また,改ざん検知能力については,シミュレーションによる評価だけでなく,理論的な考察も行った.さらに,すでに提案されている改ざん検知のための電子透かし方式を,本方式に応用した場合の検討についても行った.近年,ディジタル画像処理技術の発展に伴い,ディジタル画像を扱う機会が非常に多くなってきている。

本研究では,非可逆圧縮画像の改ざん検知のための新しい電子透かし方式を開発した。まず,電子透かしによる改ざん検知方式に求められる要件を分析した上で,電子透かしによって改ざん検知を行う場合の問題点を指摘し,この解決手法を提案した。次に,電子透かしによる改ざん検知の適用分野を,画質の劣化を許容できる場合と許容できない場合とに分け,それぞれについて新しい電子透かし方式を提案した。画質の劣化を許容できる場合の電子透かし方式については,ブロックごとに3個のウェーブレット変換係数の大小関係を利用した透かし情報埋め込み法を提案している。本提案方式は,攻撃耐性と改ざん検知とを同時に満足する優れた特徴を有する。次に,画質の劣化を許容できない場合の電子透かし方式について提案した。提案方式では,オーバーヘッド情報を伝送する適応的符号化において生じる符号パラメータ選択の自由度を利用し,画像の符号化と透かしの埋め込み処理を同時に行うことにより,画質劣化のない埋め込みを可能にしている。また,本提案方式は,符号系列から画像を復号するためには,必ずしも符号系列中の透かしの存在を意識する必要はなく,従来の復号器で復号できるという優れた特徴を持っている。以上の提案方式についてシミュレーション実験を行い,本方式の有効性を確認した。
産業技術史資料に基づいた日本の技術革新に関する研究

国立科学博物館では産業技術の発達の歩みを示す具体的な事物を「産業技術史資料」と位置付け、所在調査を行っている。本研究ではこれらの産業技術史資料が、技術発達の過程でどのように位置付けられるのか、歴史的経緯を踏まえながら整理した。これまでに資料の存在が明らかになった産業分野の中から中核をなす技術を選び出し、現存資料に基づいた技術革新の歴史を整理した。調査した技術開発史は、モノグラフとして蓄積し、今後の産業技術史研究を推し進めるための知識基盤として提供した。所在の明らかになった産業技術史資料は、技術分野ごとに群としてのまとまりを示しつつあり、本研究ではこれらの産業技術史資料が、技術発達の過程の中でどのように位置付けられるのか、歴史的経緯を踏まえながら整理する。これまでの調査の結果、48の産業分野について、資料としてのまとまりが形成されている。これらの産業分野の中から中核をなす技術を選び出し、現存資料に基づいた技術革新の歴史を整理する(技術の系統化)。技術の系統化は、実際に技術開発に携わった技術者OBを研究協力者として招聘して行う。また、系統化した技術開発史は、モノグラフとして蓄積し、今後の産業技術史研究を推し進めるための知識基盤として提供する。平成17年度は、18年度以降に技術の系統化を行う具体的な分野を検討し、研究協力者として実際に調査を行う技術者OBの人選を行った。技術者OBの人選に当たっては、その産業分野を束ねる関連工業会の協力を仰ぎ人材を推薦いただき、面談の上、本研究の意図を十分理解し協力いただける人員をリストアップした。リストアップした産業分野と関連工業会は次のとおりである。(1)板ガラス(板硝子協会)、(2)自動販売機(日本自動販売機工業会)、(3)ボイラー(日本ボイラー協会)、(4)化学繊維(日本化学繊維協会)、(5)電子管、(6)ソーダ(ソーダ工業会)、(7)石鹸・洗剤(石鹸洗剤工業界)、(8)移動通信機(インフラ)、(9)発酵(バイオインダストリー協会)、(10)内燃機関(日本内燃機関連合会)、(11)一次電池(電池工業会)、(12)エレベータ(日本エレベータ協会)、(13)水車。18年度は上記の中から8分野を選出し、技術の系統化を行う。これまでの調査で69の産業分野について、資料としてのまとまりが形成されている。これらの産業分野の中から中核をなす技術を選び、現存資料に基づいた技術革新の歴史を整理する(技術の系統化)。技術の系統化は、実際に技術開発に携わった技術者OBを研究協力者に招聘して行う。また系統化した技術開発史はモノグラフとして蓄積し、今後の産業技術史研究を推し進めるための知識基盤として提供する。平成18年度は、次の産業技術分野についての技術の系統化に着手した。(1)板ガラス(板硝子協会)、(2)、電子管、(3)ソーダ(ソーダ工業会)、(4)石鹸・洗剤(石鹸洗剤工業界)、(5)内燃機関(日本内燃機関連合会)、(6)一次電池(電池工業会)、(7)エレベータ(日本エレベータ協会)、(8)発電用水車。また、19年度に技術の系統化を行う具体的な分野を検討し、研究協力者として実際に調査を行う技術者OBを選出した。技術者OBの選出は、その産業分野を束ねる関連工業会の協力を仰ぎ人材を推薦いただき、面談の上、本研究の意図を十分理解し協力いただける人員をリストアップした。リストアップした産業分野は次のとおりである。(1)アンモニア肥料、(2)X線CT、(3)高速エンジン、(4)ファインセラミックス、(5)プロセスコントロール、(6)しょうゆ、(7)紙パルプ、(8)デジタルカメラ、(9)うまみ調味料、(10)オーディオ、(11)建設機械19年度は上記の中から6分野を選出し、技術の系統化を行う。国立科学博物館では産業技術の発達の歩みを示す具体的な事物を[産業技術史資料」と位置付け,所在調査を行っている。本研究では産業技術史資料が,技術発達の過程の中でどのように位置付けられるのか,歴史的経緯を踏まえながら整理する。これまでに所在調査を行った89の産業分野から中核をなす技術を選び,技術革新の歴史を整理する(技術の系統化)。技術の系統化は,実際に技術開発に携わった技術者OBを研究協力者に招聰して行う。

また系統化した技術開発史はモノグラフとして蓄積し,今後の産業技術史研究を推し進めるための知識基盤として提供する。平成19年度は,次の産業技術分野についての技術の系統化に着手した。(1)紙パルプ,(2)デジタルカメラ,(3)しょう油,(4)電子顕微鏡,(5)アミノ酸発酵,(6)プロセス制御。また,20年度に技術の系統化を行う具体的な分野を検討し,研究協力者として実際に調査を行う技術者OBを選出した。技術者OBの選出は,その産業分野を束ねる関連工業会の協力を仰ぎ人材を推薦いただき,面談の上,本研究の意図を十分理解し協力いただける人員をリストアップした。リストアップした産業分野は次のとおりである。(1)硬度計(試験機工業会),(2)ガスタービン(内燃機関連合会),(3)チタン合金(チタン協会),(4)半導体テスター(電気計測器工業会),(5)ビール(バイオインダストリー協会),(6)高炉計測装置,(7)エレクトロニクスセラミック,(8)真空機器(真空工業会),(9)CD(オーディオ協会),(10)印刷機械(印刷産業機械工業会),(11)水晶デバイス(水晶デバイスエ業会),(12)工作機械(工作機械工業会),(13)強化プラスチック(強化プラスチック工業会),(14)非破壊検査機器(非破壊検査工業会)20年度は上記の中から7分野を選出し,技術の系統化を行う。国立科学博物館では産業に技術の発達の歩みを示す具体的な事物を「産業技術史資料」と位置付け、所在調査を行っている。本研究では産業技術史資料が、技術発達の過程の中でどのように位置付けられるのか、歴史的経緯を踏まえながら整理する。これまでに所在調査を行った89の産業分野から中核をなす技術を選び、技術革新の歴史を整理する(技術の系統化)。技術の系統化は、実際に技術開発に携わった技術者OBを研究協力者に招聰して行う。また系統化した技術開発史はモノグラフとして蓄積し、今後の産業技術史研究を推し進めるための知識基盤として提供する。平成20年度は、次の産業技術分野についての技術の系統化を行った。(1)硬度計、(2)酵素醗酵、(3)自動車用ブレーキ、(4)エスカレーター、(5)ビール上記で、系統化する所期の分野は終了し、多様な技術発展の過程が明らかとなった。この他に、これまで本研究では、板ガラス、電子管、ソーダ、石鹸・洗剤、内燃機関、一次電池、エレベータ、発電用水車、紙パルプ、デジタルカメラ、しょう油、電子顕微鏡、アミノ酸発酵、プロセス制御の系統化を行った。また国立科学博物館では、VTR、コンピュータ(第一・第二世代)、塩化ビニル製造、コンピュータ(第3世代以降・スーパーコンピュータ)、塩化ビニル成型、オフィスコンピュータ、ロボット、稲作用農機具、産業用ロボット、電力用変圧器、タンカー、テレビ、サービスロボット、電力用タービン発電機、専用船、銅精錬、電子式卓上計算機、露光装置、原子力用タービン発電機、移動通信端末・携帯電話、ボイラー、飲料自動販売機、衣料用ポリエステル繊維、公衆移動通信システム、缶用表面処理鋼飯、製鉄業輸送技術、貨車、ガスタービン、フェライト、チタン、鉄鋼製造制御の系統化を行っている。21年度はこれらをケーススタディーとして日本の技術革新の特長について明らかにする。
機能性ナノ磁性微粒子を使用したエクソソームの抽出と解析

1HCT116ポジコンにてHCT116のエクソソームを電子顕微鏡で確認.2ExoQuik TC(EQ)を使用し,HCT116の細胞培養の上清のエクソソームを回収し,電子顕微鏡で確認.3超遠心機を使用しHCT116のエクソソームを回収し,電子顕微鏡で確認.4exoEasy Kit(Kit)を使用し,HCT116の細胞培養の上清のエクソソームを回収し,電子顕微鏡で確認.1HCT116,HCT15,COLO201,COLO205の大腸癌細胞株を購入し,培養を行った.培養細胞の上澄み液を回収し,フィルターを使用し,エクソソームを回収し,内包されているタンパク質を解析した.⇒結果,タンパク質が抽出され,エクソソームが回収できることを確認した.2多摩川精機株式会社の受託サービスに依頼し,FGビーズにエクソソームの表面膜たんぱく質であるCD9,CD63,CD147の3種類のリガンドの固定化を行った.3FGビーズに固定化されたCD9,CD63,CD147の3種類を使用し,エクソソームの回収が可能か実験した.正常のマーカーであるCD9を固定化したFGビーズで,HCT116を培養した上澄みからエクソソーム回収実験をしたところ,タンパク質およびCD9がウェスタンブロットで確認できた.同様に,癌のエクソソームマーカーであるCD63を固定化したFGビーズで,HCT116を培養した上澄みからエクソソーム回収実験をしたところ,タンパク質もCD63もウェスタンブロットで確認できなかった.これは,リガンドとしてのCD63が不適切であった可能性が考えられた.癌のエクソソームマーカーである,CD147を固定化したFGビーズで,同様の実験をしたところ,タンパク質およびCD147がウェスタンブロットで確認できた.免疫沈降反応を利用し,エクソソームが効率よく回収されることが示唆された.大腸癌細胞の培養を行い,エクソソームを確認し,FGビーズにCD9,CD63,CD147の3種類のリガンドの固定化を行った.おおむね順調に進展している.しかし,電子顕微鏡でのエクソソームの確認が出来ておらず,次年度の課題となった.1HCT116,HCT15,COLO201,COLO205の大腸癌細胞株を購入し,培養を行った.培養細胞の上澄み液を回収し,フィルターを使用し,エクソソームを回収し,内包されているタンパク質を解析した.⇒結果,タンパク質が抽出され,エクソソームが回収できることを確認したが,再現性がなく,エクソソーム回収実験を再度模索した.2エクソソーム回収:ExoQuickを使用し回収したところ,効率よく回収可能であった.細胞培養の上澄みを3,000×gで15分間遠心分離し,上清を滅菌チューブに移し,ExoQuickを加え,4°Cで静置する.1,500×gで30分間遠心分離し,ペレットとして沈殿するものの上清を吸引除去する.1,500×gで5分間遠心分離後,残った上清を吸引除去する.滅菌蒸留水を加えて,エクソソームを溶解させる.電子顕微鏡:分離したエクソソームを再懸濁し,懸濁液をパラフィルム上に2-3滴置き,さらにエクソソームの液滴上にフォルムバー/カーボンコートEMグリッドをコート面が接するように置く.グリッド膜にエクソソームを10分間吸着させ,パラフィルム上に20μlの洗浄バッファーを滴下する.グリッド膜を洗浄バッファーの液滴上に置き,30秒間洗浄し,これを繰り返す.パラフィルム上に10μlのEM溶液を滴下し, 10分間する.洗浄後,コート面を上向きにした状態でグリッド膜をろ紙に移し,そのまま室温で一晩乾燥させ,透過型電子顕微鏡下でエクソソームを観察する.本方法により,回収したエクソソームを電子顕微鏡で確認した.3多摩川精機株式会社の受託サービスに依頼し,FGビーズにエクソソームの表面膜たんぱく質であるCD9,CD63,CD147の3種類のリガンドの固定化を再度行った.4CD9は固定が安定せず,免疫沈降反応ができなかった.エクソソーム回収の再現性がなく,振り出しに戻る形となった.フィルター濃縮を模索したところ,効率的に回収できることを確認した.大腸癌細胞株HCT116が実際にエクソソームを分泌しているかどうか確認するため,上清を回収し,電子顕微鏡で確認した.1HCT116をRPMI1640+10%FBS培養液にて培養し,FBSフリーとし24h培養し,上層液を回収する.24°C,2000g×10分で遠心し,上層液を回収する.3回収した上清5mlにExoQuick 1mlを加え,転倒混和(4回),4°Cでovernight,4°C・1500g×30分で遠心し,上清を除去し,更に残った上清を除去する為に4°C,1500g×5分で遠心し,可及的に上清を取り除く.ペレットにPBS100&micro;lを加えて懸濁し、1.5ml低タンパク吸着チューブへ移し,電子顕微鏡へ移行する.4電子顕微鏡操作:サンプルを膜張グリッド上に載せ

10分静置,サンプル量とほぼ同量の2%リンタングステン水溶液を垂らし,サンプルを落とすパラフィルム上に2%リンタングステン水溶液を2つ用意し,グリッドを接触1sec×2ろ紙で余分な染色剤を吸収し,自然乾燥させ観察する.【結果と考察】今回,ExoQuickを使用した結果,大腸癌細胞株HCT116から抽出されたエクソソームを電子顕微鏡で確認可能であった.エクソソームをいかに効率よく回収するかが課題であるが,ExoQuickは効率よくエクソソームを回収できるツールのひとつであることがわかった.次に臨床検体を使用し,血清中のエクソソーム回収を試みた.同様にExoQuickを使用し回収したが,不純物が多く抽出された.今後,血清中のエクソソーム回収の精度を上げていく必要がある.血清中のエクソソーム回収の手技が安定したらエクソソーム内のmiRNA,mRNA,DNA,タンパク質などを解析していく.1HCT116ポジコンにてHCT116のエクソソームを電子顕微鏡で確認.2ExoQuik TC(EQ)を使用し,HCT116の細胞培養の上清のエクソソームを回収し,電子顕微鏡で確認.3超遠心機を使用しHCT116のエクソソームを回収し,電子顕微鏡で確認.4exoEasy Kit(Kit)を使用し,HCT116の細胞培養の上清のエクソソームを回収し,電子顕微鏡で確認.1CD9,CD63,CD147の3種類のリガンドの固定化したビーズを用い,大腸癌細胞株の上澄みより特定のエクソソームの抽出と解析を行う.2電子顕微鏡によりエクソソームの確認を行う.3大腸癌幹細胞マーカーであるLGR5,CD133,CD44,CD166,CD24,CD26のリガンドをビーズに固定化し,特定のエクソソームを検出し解析する.1フィルターで濃縮したエクソソームを使用し,CD63,CD147を用い,特定のエクソソームが回収できるか,実験予定である.2IRBの承認を経て,昨年5月より,臨床検体の血清を回収している.手技が安定したところで解析を行っていく消化器外科
脳内多階層ネットワーク間横断シグナルとしての浸透圧信号の機能解明

脳内情報は、神経細胞の活動電位発火の羅列によってコード化されていると考えられてきたが、本研究では、グリア細胞からグルタミン酸が放出されており、このグリアの作用が、神経信号を強力にコントロールし、動物の行動や学習にも影響を与えていることを明らかにした。グリア細胞の担う情報は、膜電位やCa2+によるものとは限らない。何らかの形の信号が維持できて、加算・減算することが可能で、細胞機能を左右しうる。本研究では、細胞内浸透圧が、脳機能を強力に左右する因子として働き、浸透圧変化を使った情報処理が行われているという仮説を提唱する。本研究では、浸透圧変化に応じて開閉するチャネルに注目し、それを介した伝達物質放出をひとつのアウトプットと捉えた。また、細胞容積の変化、および、細胞間隙の変化がもうひとつのアウトプットであるという可能性を検証する。当該年度は、浸透圧に依存して開閉するVRACチャネルを構成する分子のコンディショナルなノックアウトマウスを作製した。このVRACを通して、伝達物質の放出が引き起こされる可能性がある。既に、グリア細胞内pH低下によってグルタミン酸が放出される過程については、詳細に調べている。今後、VRACが、浸透圧変化とpHの両方を検知している可能性を検証する。本研究を通して、神経細胞でもなく、グリア細胞でもない、ただの間隙が、脳内情報処理モードを強力に支配している可能性が検証される。本研究では、神経細胞・グリア細胞・血管をまたぎ、神経系・代謝系・免疫系を束ねる統合的シグナルのひとつとして、浸透圧信号の役割を解明する。脳虚血時やてんかん時には、脳が過剰に興奮するが、グリア細胞からの興奮性伝達物質が、過剰興奮に一翼を担っていると考えられる。そこで、光刺激により、グリア浸透圧を下げることでグリア放出を抑制し、さらに、細胞間隙を広げることで伝達物質濃度を下げ、病態を改善することができるかどうかを検証する研究が考えられる。また、アルツハイマー病が進行すると海馬での興奮性信号の伝わりが悪くなり、これが記憶力の低下につながるとの報告もある。そこで、光刺激により、海馬グリア細胞の浸透圧をあげ、グリア放出を増やすとともに、細胞間隙を減らすことで、シナプス伝達効率を上げ、それによって、記憶力の回復が見込めるかどうかが検証できる。VRACのノックアウトマウスの作製に成功し、また、アストロサイト特異的な光操作が可能となった今、これらの問いに正面から取り組むことが可能になったため、当初の予定通り、おおむね順調に研究は進展していると考える。今後は、グリア細胞のうち、アストロサイトの純粋培養を作り、高張液/低張液投与による細胞内浸透圧の操作を行う実験を行う。また、グリア細胞に光感受性分子を発現させた時、Cl-の出入りによって、細胞内浸透圧が影響を受け、細胞形態が変化するかどうかを調べる。また、浸透圧変化によって放出されるグリア伝達物質も計測する。これには、特定の物質に反応する酵素センサーを用いる。続いて、急性脳スライス標本を用い、高張液/低張液による細胞内浸透圧操作を行い、組織光透過度が変化するかどうかを検証する。引き続いて、自発性の組織光透過度変化も調べる。また、薬理学的操作によって人工的にてんかん様の神経活動発火を誘導する。このような神経細胞の過活動に応じる組織光透過度の変化を計測。これらの研究を通して、神経活動がどのようにグリア細胞に伝わり、細胞内浸透圧情報がコード化されているのかを調べる。これら全ての実験において、本研究で開発したVRACのノックアウトマウスが利用できる。さらに、in vivo実験を行うことで、脳虚血、てんかん、アルツハイマー様認知症等におけるVRACと浸透圧シグナルとの関係を調べることを予定している。

そこで、光刺激により、グリア浸透圧を下げることでグリア放出を抑制し、さらに、細胞間隙を広げることで伝達物質濃度を下げ、病態を改善することができるかどうかを検証する研究が考えられる。また、アルツハイマー病が進行すると海馬での興奮性信号の伝わりが悪くなり、これが記憶力の低下につながるとの報告もある。そこで、光刺激により、海馬グリア細胞の浸透圧をあげ、グリア放出を増やすとともに、細胞間隙を減らすことで、シナプス伝達効率を上げ、それによって、記憶力の回復が見込めるかどうかが検証できる。VRACのノックアウトマウスの作製に成功し、また、アストロサイト特異的な光操作が可能となった今、これらの問いに正面から取り組むことが可能になったため、当初の予定通り、おおむね順調に研究は進展していると考える。今後は、グリア細胞のうち、アストロサイトの純粋培養を作り、高張液/低張液投与による細胞内浸透圧の操作を行う実験を行う。また、グリア細胞に光感受性分子を発現させた時、Cl-の出入りによって、細胞内浸透圧が影響を受け、細胞形態が変化するかどうかを調べる。また、浸透圧変化によって放出されるグリア伝達物質も計測する。これには、特定の物質に反応する酵素センサーを用いる。続いて、急性脳スライス標本を用い、高張液/低張液による細胞内浸透圧操作を行い、組織光透過度が変化するかどうかを検証する。引き続いて、自発性の組織光透過度変化も調べる。また、薬理学的操作によって人工的にてんかん様の神経活動発火を誘導する。このような神経細胞の過活動に応じる組織光透過度の変化を計測。これらの研究を通して、神経活動がどのようにグリア細胞に伝わり、細胞内浸透圧情報がコード化されているのかを調べる。これら全ての実験において、本研究で開発したVRACのノックアウトマウスが利用できる。さらに、in vivo実験を行うことで、脳虚血、てんかん、アルツハイマー様認知症等におけるVRACと浸透圧シグナルとの関係を調べることを予定している。ノックアウトマウス動物の作製までに予定より多くの時間がかかったため、当施設への動物の搬入が遅れ、それにともない、動物飼育費が予想より低く済んだ。また、動物の作製の遅れにともない、消耗品費の支出も減った。一方、スケジュールの遅れを取り戻すため、当該動物の大規模繁殖に移行するため、次年度における動物飼育費、および、消耗品費の支出は増える予定であり、前年度の差引額はこれに充てる。
間欠通信環境を考慮したネットワーク型ロボティクス制御アーキテクチャ

多数のロボティクスデバイスが通信可能区間および不能区間を移動する間欠通信環境で,効率的に情報・コンテンツ配信を実現するシステムアーキテクチャについて,ドローンを対象とした基本的な方式の要件検討を完了し,必要機能の洗い出しを実施できた.さらに本方式を適用した具体的なユースケースシナリオを作成し,アーキテクチャの性能面での評価についての検討を開始した.第一に,アーキテクチャについては,計画当初の提案としてネットワークが情報を一時保管し,通信可能になった時点で転送を行う保管転送機能を担うノードを持つ方式を具体的に検討した.さらに,信号を受信するデバイスの死活状態を管理することで適切なタイミングで配信することも行う機能も備えることを,エッジプロキシーとして実現するための要件の検討を行った.この結果,サービス提供側で把握している情報を活用するための機能の連携が必要であることを明らかにし,提案方式とした.またこの際サービス提供側では,現在が通信可能なのか不能なのかという通信状況を考慮することは不要であるようにできることを示した.第二に,ユースケースシナリオについては,ドローンを用いた具体的なサービス構想を各種調査することで,作成することを目指し検討を行った.その結果,情報ネットワークの範囲を超えたサービス全体のアーキテクチャを踏まえた検討が必要であることを明らかにした.そこでサービスに関連するプレイヤーを明らかにした上で,そのシステム上の関係を明確化したサービスシナリオを明らかにした.その上で,アーキテクチャの評価を行うための指標の検討を行い,サービス利用料の低減をまず目的関数と設定することで,初期のモデル評価を実施した.この結果,提案方式の有効性を数値として示すことが可能となった.3年間の研究計画全体は次の3つの観点としていた:(1)ドローンをはじめとした遠隔操作を必要とする種々のロボティクス機器の,遠隔操作に与える性能要件の明確化や可能性を明らかにすることの検討,(2)ロボティクス機器の制御ソフトウェア構造の分析による,ロボティクス機器から機能として切り出すことが可能なネットワーク制御部分の抽出と,それに基づくアーキテクチャの検討,(3)様々な間欠的な通信となる環境を想定したネットワークの中で総合的に,連携させた評価を行い,アーキテクチャのさらなる明確化と必要な機能,そしてサービスの実現可能性について検討.この3つの目標のうち初年度分を以下に示す通り,達成している.(1)については,初年度は,ドローンに関する現状及び将来構想を具体的に調査することで,ユースケースシナリオを構築し,その結果に基づきまず機能要件の抽出を完了した.ここの機能要件が明らかになったことで,今後性能要件を定義することが可能となった.(2)については,ロボティクス機器単体としてではなく,サービスを構成するシステム全体をまず対象として,システム全体の中からの必要な機能の抽出を完了した.そしてエッジコンピューティングとの関係に着目し,サービスを構成するシステム全体のアーキテクチャを構築することができた.(3)については,当初最終年度の実施を想定していたが,(1)(2)の検討の整合性を検討するため,初期検討を開始し,アーキテクチャの評価を行うための指標の検討を行い,サービス利用料の低減効果をまず目的関数と設定することで,初期のモデル評価を実施した.この結果,提案方式の有効性を数値として示すことに成功した.本年度は,間欠通信環境下での効率的に情報・コンテンツ配信を実現するシステムアーキテクチャの詳細化に向けて,(1)ドローン等のロボティクスデバイスが通信可能・不能等多様な通信環境の中で移動する際の,情報配信管理方式の設計を行うともに,(2)設計した情報配信管理方式を,現実的な条件で評価するためのシミュレーション技術の開発とデモ評価環境の具現化を行う.(1)前年度に検討したドローンによるユースケースに基づく検討では,正常系での動作を念頭にロボティクスデバイスの位置情報をもとに,もっとも近隣のエッジプロキシーを情報配信のための保管転送機能を担うノードとして利用することを想定した.そのため,エッジプロキシーの配備密度によって,様々な指標での性能が変化することが想定される.このため方式設計の際に考慮すべき各種パラメータの抽出を行う.また,ロボティクスデバイスの状況に応じた準正常系でも対応できるようにするため,考慮すべきシナリオを各種作成し,情報配信管理方式の設計へ反映する.(2)前年度はグリッド上にエッジプロキシーが配備されたモデルを用いて,利用料金の最適化という観点で,理論計算により評価した.本年度はエッジプロキシーがランダムに配置されたより現実的な条件で,情報配信管理全体を評価することでアーキテクチャの有効性を検証するためのシミュレーション環境を開発する.また昨年度は単一のロボティクスデバイスについて評価したが,今年度と来年度で多数のロボティクスデバイスが存在している状況も評価することで,(1)で検討する準正常系との関係の検討も行う.さらに,平行して小型ロボティクスデバイスを用いたデモ検証環境を今年度および来年度にかけて順次整備することで,新たな評価指標の検討も実施する.多数のロボティクスデバイスが通信可能区間および不能区間を移動する間欠通信環境で,効率的に情報・コンテンツ配信を実現するシステムアーキテクチャについて,ドローンを対象とした基本的な方式の要件検討を完了し,必要機能の洗い出しを実施できた.さらに本方式を適用した具体的なユースケースシナリオを作成し,アーキテクチャの性能面での評価についての検討を開始した.第一に,アーキテクチャについては,計画当初の提案としてネットワークが情報を一時保管し,通信可能になった時点で転送を行う保管転送機能を担うノードを持つ方式を具体的に検討した.さらに,信号を受信するデバイスの死活状態を管理することで適切なタイミングで配信することも行う機能も備えることを,エッジプロキシーとして実現するための要件の検討を行った.

この結果,サービス提供側で把握している情報を活用するための機能の連携が必要であることを明らかにし,提案方式とした.またこの際サービス提供側では,現在が通信可能なのか不能なのかという通信状況を考慮することは不要であるようにできることを示した.第二に,ユースケースシナリオについては,ドローンを用いた具体的なサービス構想を各種調査することで,作成することを目指し検討を行った.その結果,情報ネットワークの範囲を超えたサービス全体のアーキテクチャを踏まえた検討が必要であることを明らかにした.そこでサービスに関連するプレイヤーを明らかにした上で,そのシステム上の関係を明確化したサービスシナリオを明らかにした.その上で,アーキテクチャの評価を行うための指標の検討を行い,サービス利用料の低減をまず目的関数と設定することで,初期のモデル評価を実施した.この結果,提案方式の有効性を数値として示すことが可能となった.3年間の研究計画全体は次の3つの観点としていた:(1)ドローンをはじめとした遠隔操作を必要とする種々のロボティクス機器の,遠隔操作に与える性能要件の明確化や可能性を明らかにすることの検討,(2)ロボティクス機器の制御ソフトウェア構造の分析による,ロボティクス機器から機能として切り出すことが可能なネットワーク制御部分の抽出と,それに基づくアーキテクチャの検討,(3)様々な間欠的な通信となる環境を想定したネットワークの中で総合的に,連携させた評価を行い,アーキテクチャのさらなる明確化と必要な機能,そしてサービスの実現可能性について検討.この3つの目標のうち初年度分を以下に示す通り,達成している.(1)については,初年度は,ドローンに関する現状及び将来構想を具体的に調査することで,ユースケースシナリオを構築し,その結果に基づきまず機能要件の抽出を完了した.ここの機能要件が明らかになったことで,今後性能要件を定義することが可能となった.(2)については,ロボティクス機器単体としてではなく,サービスを構成するシステム全体をまず対象として,システム全体の中からの必要な機能の抽出を完了した.そしてエッジコンピューティングとの関係に着目し,サービスを構成するシステム全体のアーキテクチャを構築することができた.(3)については,当初最終年度の実施を想定していたが,(1)(2)の検討の整合性を検討するため,初期検討を開始し,アーキテクチャの評価を行うための指標の検討を行い,サービス利用料の低減効果をまず目的関数と設定することで,初期のモデル評価を実施した.
脊髄内痛覚伝導回路に関与する抑制性アミノ酸の役割:分子プロ-ブを用いた研究

哺乳類脊髄において痛覚の制御にグリシン、GABA作動系ニュ-ロンが関与する可能性を探ることを目的として、以下の研究を行った。1.グリシン受容体サブユニット蛋白質を認識する抗体の調製痛み刺激を加えることにより脊髄のグリシン受容体量の変動を蛋白レベルで調べるために、ポリクロ-ン抗体の調製を試みた。我々のグル-プによりクロ-ン化されたグリシン受容体α1サブユニットcDNAの塩基配列から推定される蛋白の一次構造をもとにして、アミノ酸10残基からなるペプチドを合成した。これをKLHと結合したものを抗原にしてウサギに免疫した。数回の追加免疫を行った後、x10000倍の希釈率で抗原を認識する抗体が得られた。ラット脊髄の膜分画を可溶化し、ポリアクリルアミド電気泳動で分離した後、ウエスタンブロットを行った結果、48kDaの位置に存在する蛋白が抗体と反応することを確認した。この蛋白はcDNAクロ-ニングの結果から予測されるサブユニット蛋白質のサイズとよく一致した。この抗体を用いて、免疫組織化学的に受容体蛋白の分布を調べる研究に着手した。1.と平行して、クロ-ン化したグリシン受容体cDNAの制限酵素切断片をプロ-ブに用い、in situ hybridization法による脊髄内mRNAの分布を検討した。痛覚と関係する一次知覚ニュ-ロン終末が局在する脊髄後角の辺縁層や膠様質層にもグリシン受容体mRNAが多量に存在することを確認した。侵害刺激を加えた後の受容体mRNAの変動について検討を開始した。
慢性活動性EBウイルス感染症に対する包括的新規治療戦略に関する研究

慢性活動性EBV感染症、その他のEBV関連難治性疾患に対する治療はまだ確立されたものがない。EBVNA1は全てのEBV感染細胞に表出される潜伏抗原で、EBV増幅に必須の遺伝子である。当研究グループは独自にEBV episomeを駆逐する分子dnEBNA1を作成し、EBV陽性B細胞株からEBVゲノムの放逐に成功した。その結果、EBV陽性細胞株は悪性度を喪失すること、EBVゲノム放逐機序がwtEBNA1との競合に加え、wtEBNA1転写プロモーター(Qp)EBNA1合成を阻害することを明らかにした(Mol Ther 11(4):578-590.2005)。当該年度はdnEBNA1によるEBV感染T、NK細胞株からのEBVゲノム脱落と増殖力の低下の有無を検討した。又、免疫療法併用の可能性を探るために、tetramer解析によるEBV特異的CTL活性を測定した。1)EBV感染NK、T、上皮細胞株にdnEBNA1を導入したところ、導入3日後のEBVゲノム量は約4045%に、56日後には約2040%に減少した。その後、NK細胞株は9日まで観察したが、それ以上の減少はなかった。2)EBV脱落細胞株は親細胞に比して細胞倍加時間の延長、増殖力とコロニー形性能が低下し、NK細胞株に最も顕著にみられた。すなわち、細胞悪性度はT細胞、NK細胞、上皮細胞もEBVの存在に依存することが明らかになった。3)EBV脱落T、NK細胞株では親細胞株に比してインターロイキン9産生能が著明に低下した。4)EBV感染T、NK細胞はEBV特異的CTLの標的感受性は見られなかった。また、tetramer解析による慢性活動性EBV感染症のCTL活性は著しく低下していた。慢性活動性EBV感染症、その他のEBV関連難治性疾患の診断・活動性モニタリングについてはほぼ確立されているが、治療はまだ確立されたものがない。その結果、EBV陽性細胞株は悪性度を喪失すること、EBVゲノム放逐機序がwtEBNA1との競合に加え、wtEBNA1転写プロモーター(Qp)EBNA1合成を阻害することを明らかにした。本年度はdnEBNA1によるEBV感染T細胞、NK細胞株からのEBVゲノム脱落の過程を経時的に追跡し、EBV感染B細胞株と同様に増殖力を低下させるか否かを検討した。また、EBV遺伝子ノックダウンによる治療法を開発する準備段階として、EBV特異的small hairpin(sh)RNAの合成を試みた。1)EBV感染NK細胞株にdnEBNA1を導入したところ、導入翌日のEBVゲノム量はMockウイルスと同程度であったが、3日後には約40%に、6日後には約20%に減少した。その後、9日まで観察したが、それ以上の減少は見られなかった。EBV感染T細胞株については、dnEBNA1導入3日後にMockウイルスの約45%に、5日後には約40%に減少した。2)dnEBNA1導入後の細胞増殖はEBV感染T細胞2株、NK細胞1株のいずれについても、導入dnEBNA1量依存性に細胞増殖が抑制された。増殖抑制の程度は、T細胞株よりもNK細胞株の方が強い傾向が見られた。

3)軟寒天培地でのコロニー形成(悪性度の指標)はT細胞株、NK細胞株ともにdnEBNA1導入細胞株ではコロニー形成が観察されず、EBVゲノム喪失によってT、NK細胞株の悪性形質も喪失されることが明らかになった。以上の成績から、EBV関連腫瘍の治療についてB細胞性リンパ腫だけでなく、T、NK細胞性リンパ腫についても有効な遺伝子治療用分子になる可能性が示された。EBVNA1は全てのEBV感染細胞に表出される潜伏抗原で、EBV増幅に必須の遺伝子である。本研究は当研究グループが独自に作成したdnEBNA1が、EBV持続感染細胞からEBVゲノムの放逐させることの確認にある。すでに、dnEBNA1はEBV陽性B細胞株からEBV episomeを放逐すること、EBVを失った細胞は悪性度を喪失し、細胞死に陥ること、EBVゲノム放逐機序がwtEBNA1との競合に加え、wtEBNA1転写プロモーター(Qp)EBNA1合成を阻害することは報告した(Mol Ther 11(4):578-590,2005)。本年度はdnEBNA1によるEBV感染T/NK細胞株に加え、上皮細胞株からのEBVゲノム脱落の過程を検討し、B細胞株と同様に増殖力を低下させるか否かを検討した。また、EBV特異的CTL活性をtetramer解析で分析した。1)dnEBNA1をアデノウイルスベクターでEBV感染T/NK細胞株、上皮細胞株に導入したところ、導入数日以内に6080%の細胞からEBVゲノムが脱落した。2)dnEBNA1導入でEBVゲノムが脱落した細胞株は親細胞に比して細胞倍加時間の延長、増殖力とコロニー形性能の低下が観察され、EBVゲノム脱落の影響はNK細胞株に最も顕著にみられ、細胞悪性度はT/NK細胞、上皮細胞もEBVの存在に依存していることを明らかにした。3)EBV脱落T/NK細胞株では親細胞株に比してインターロイキン9産生能が著明に低下した。4)EBV感染T/NK細胞はEBV特異的CTLの標的感受性はほとんど見られなかった。また、慢性活動性EBV感染症患者のEBV感染B細胞株に対するCTL活性は対照に比して著しく低下していた。
認知診断テストの開発と学習への効果の検討

テストには,学習者のつまずきの原因を診断し,その後の学習改善に寄与することが期待されている。しかし,多くの場合,テストの結果として学習者にフィードバックされる内容は,テスト全体の得点や各問題の正誤などであり,学習者の知識や理解度の診断情報には乏しく,その後の学習改善には活用されにくい。そこで本研究では,認知診断テストと呼ばれる新しいテスト手法に着目した。研究の結果,認知診断テストによって,学習者のつまずきの原因の特定が可能になり,従来のテストと比較して,学習改善に有益な情報を得ることができることが示された。生徒の学力向上を促す上で,教育評価を通して生徒の学習の質を向上させることは重要になる。学校教育の教育評価では,現在も学力テストが重要な枠割を果たしているが,生徒の学習を適切に支援できるかどうかはテストの質やテストの運用方法に依存する。そのため,生徒の学習支援に有効なテストの開発や,テストの効果的なフィードバック方法を提案することが重要になる。そこで本研究では,生徒の学習達成度や理解状況を多次元的に測定し,生徒の学習上のつまづきを明確にすることのできる認知診断テストに着目する。平成25年度はまず,認知診断テストの応用可能性を検討するため,批判的思考力テストに認知診断モデルの適用を行った。これにより,批判的思考力のような高次の思考力を診断する上で認知診断テストが有用であることを示唆した。また,認知診断テストのフィードバック法に関する研究を行った。まず,日々の学習方法と認知診断テストの結果に相関があることを示し,認知診断テストの結果と日常の学習方法についてフィードバックを行うことの有用性を示した。また,テストのフィードバック情報を学習者がどのように活用するかについて,解答・解説の確認の有無と眼球運動という客観的指標を基に検討した。その結果,学習者がテストのフィードバック情報をどのように活用するかは,テストの得点や情報の内容より,学習者の達成目標やテストに対して抱いた感情の影響を受けやすいことが示された。さらに,認知診断テストをWeb上で受験可能にし,認知診断テストの結果が即座にフィードバックされるシステムの開発を行った。生徒の学力向上を促す上では,教育評価を通じて,生徒の学習の質を向上させることも重要になる。学校教育の教育評価では,現在も学力テストが重要な役割を果たしているが,生徒の学習を適切に支援できるかどうかは,テストの質やテストの運用方法に依存することになる。そのため,生徒の学習を効果的に支援するテストの開発や,フィードバック方法を提案することが重要になる。そこで本研究では,生徒の学習達成度や理解状況を多次元的に測定し,生徒の学習上のつまずきを明確にすることのできる認知診断テストに着目した。まず,日本の中学校で広く実施されている教研式標準学力検査NRT「中学1年数学」に対して,認知診断モデルによる学習診断を適用し,その有用性を検討した。その結果,認知診断モデルを適用することで,テスト全体の得点や,「数と式」「図形」などの内容領域別の得点からは知ることのできない診断情報が得られることが示された。教研式標準学力検査NRTのように,小・中学校での利用頻度が高い標準テストに対して認知診断モデルを適用することの有用性を示したことで,認知診断モデルによる学習診断の実践での利用可能性が高まったといえる。次に,そもそも学習者は,テスト結果に関するフィードバック情報をどのように活用しているのかという問題について,PCを用いた実験によって検討を行った。その結果,学習者の多くは,間違った問題の正答は確認するものの,解説の確認はせず,なぜそのように解くかには注意を向けないことが示唆された。また,学習内容の習得を目標にする学習者ほど,正解した問題であっても解説の確認をするなど,解答だけでなく,問題解決のプロセスにも注意を向けて見直しをする傾向にあることが示唆された。このことから,学習者の習得目標を高めることで,テストを活用した見直しが促進されると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。教育心理学26年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度末に予定していたデータの収集が平成26年度の始めになったが,大幅に遅れているわけではない。昭和女子大学変更:平成27年4月1日4ー5月の段階で中学校でテストを実施し,認知診断テストの開発を行う。その後,実験・質問紙調査等によって認知診断テストの活用法・効果について検討する。
地球惑星科学の哲学の基盤構築

これまでの科学哲学ではあまり中心的に扱われてこなかった、地球惑星科学の歴史・哲学に関する基盤研究を行った。第一班:地球惑星科学の方法論、第二班:地球惑星科学の科学史、第三班:科学の科学、という3つの班による研究成果は、Nagoya Journal of Philosophyの10号,11号に論文集として公刊された。本年度では、第一班:地球惑星科学の方法論、第二班:地球惑星科学の科学史、第三班:科学の科学、という3つの担当班ごとに並行して研究を進め、合宿・研究会・学会発表(応用哲学会、地球惑星科学連合、科学基礎論学会、日本科学哲学会)などを通じて、異分野からなる各班メンバー間の知的交流を促進し、研究の方向性についての基礎的議論を行った。第一班からは、歴史構築型科学である地球惑星科学においては、モデル・シナリオといった概念の検討が重要であることが指摘され、第二班では地球惑星科学史の構築のための、戦後地球科学史の資料発掘やオーラルヒストリーの重要性が指摘された。第三班では、全地球史解読の延長としての「科学の科学」についての基本的構想を確立する研究が進められた。以上のような初年度の研究プランに沿いながら、次年度からより具体的な研究に移行していく予定である。本年度では、昨年度に引き続き、第一班:地球惑星科学の方法論、第二班:地球惑星科学の科学史、第三班:科学の科学、という3つの担当班ごとに並行して研究を進め、具体的な成果物である論文集の刊行を行った。第一班では、地球惑星科学の方法論として、モデル論およびシナリオ論の分析を進めた。第二班では地球惑星科学史構築の試みとして、17世紀から現代までの宇宙論地球惑星科学の整理を進めた。第三班では、科学のタスク分析を進化論的な視点から素描することが試みられた。地球科学の成立を念頭に置いた「地球科学の哲学」を乗り越え、現在進行中の地球惑星科学を語ることができる【地球惑星科学の哲学】の基盤構築を行う、というのが交付申請書における研究の目的である。平成24年度(2012年度)は、地球惑星連合大会での発表および夏の研究会、春の研究会において、それぞれの班での研究を進めた。とりわけ「地球惑星科学の科学史」においては、17世紀のコスモロジーの時代から、現代のプレートテクトニクス革命、太陽系形成論、現代の月探査といった範囲にまでスコープを広げ、地球惑星科学の現在までを射程に収める活動を行ってきている。今後はそれらを論文化することを通じて、まとまった形で成果を公刊していく予定である。媒体としては、名大情報科学研究科が中心となって編集している哲学系雑誌であるNagoya Journal of Philosophyが候補であり、そこで第二班(地球惑星科学の科学史)、第三班(科学の科学)、第一班(地球惑星科学の方法論)の研究成果を、「地球惑星科学の哲学」特集という形で随時発表していく。また、平成24年度の研究を継続発展する形で、平成25年度(2013年度)の地球惑星連合大会でも学会発表を行う。日本の地質学/地球科学教育の歴史や、地球惑星科学史でのウィッグ史観の問題、科学計量学を用いた科学研究、科学哲学とリスクの問題、ロバストネスから見た科学的実在論、進化学的な科学の進化、といった発表が予定されている。異分野メンバー間での知的交流が進み、地球惑星科学についての方法論、歴史、展開についての今後の研究について一定の見通しが得られたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。各班の研究進捗に差が見られているため。この点については、次年度での論文化作業の過程でこれまでの口頭発表の整理が進むにつれ、研究も進んでいくものと期待される。今後は、各班の研究内容をより明確化・具体化していくことが求められるため、各班ごとの合宿や研究会をもっと組織していく必要があるだろう。上の(研究実績の概要)のところで触れたように、学会や研究会での口頭発表原稿はかなり蓄積されてきているので、今後はそれらを論文の形で公刊していくことで、研究成果を公にしていきたい。
歪み誘起熱酸化プロセスを用いたシリコン極薄酸化膜形成機構の解明

本研究では熱酸化プロセスにおいて発生する体積膨張による歪みが酸化膜成長速度へ与える影響を解明し、その歪みをシリコン酸化膜成長に積極的に利用する『歪み誘起熱酸化』の定量的な反応モデルを構築することが目的である。『歪み誘起熱酸化プロセス』とは基板温度の昇降や基板表面原子の置換によってSi基板に意図的に歪みを発生させ、その歪みによって誘起された点欠陥を酸化膜形成に用いる手法である。以上の目的達成のため、本年度は以下の研究を行った。(1)酸化誘起歪みと酸化膜成長速度の同時観察手法の開発高輝度放射光を用いたリアルタイムXPSによって、酸化反応中におけるSi 2p光電子スペクトルの時間発展を測定した。Si^αとSi^βピークを用いて界面酸化誘起歪みの大きさを見積もることができた。界面酸化速度は酸化誘起歪みによって歪んだSi原子の量と直線的な相関を示すことを明らかにした。界面歪みは酸化温度によって変化するが、これは表面酸化における0原子の吸着サイトに依存するためだと考え、準安定酸素を考慮したSi表面酸化反応モデルを提案した。(2)酸化誘起歪みを取込んだ極薄Si酸化膜形成モデルの構築と酸化速度式の定量化酸化誘起歪みに比例した酸化速度を説明するために、酸化誘起歪みによって発生した欠陥(空孔+放出Si原子)が界面酸化の反応サイトになるというモデルを用いて界面酸化の反応速度式を提案した。この反応速度式は実験結果を大変良く再現でき、酸化速度が酸素圧力の1/2乗に比例するという実験結果や酸化膜厚の時間変化の実験結果を再現することができた。