hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂質メディエーター スフィンゴシン1リン酸による脂肪細胞分化機構の研究

前駆脂肪細胞が脂肪細胞へ分化する過程で、S1P産生酵素(SphK)のmRNAおよび蛋白質が著名に増加し、発現上昇したSphKが細胞内S1Pの生成を増加させる。SphK-1遺伝子をノックダウンした細胞は脂肪細胞への分化が抑制し、aP2・PPARγ・C/EBPαなどの転写因子のmRNAの発現は減少する。ob/obマウスの皮下脂肪組織においてSphK-1 mRNAの著名な発現上昇が認められ、マウス胎児から単離した初代培養細胞においても脂肪細胞への分化過程でSphK-1 mRNAは上昇することから、脂肪細胞の分化に対してSphK-1が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。スフィンゴシン1リン酸(S1P)は、細胞内でスフィンゴシンキナーゼ(SphK)によって合成される脂質メディエーターの一つであり、血管内皮細胞・破骨細胞・骨格筋芽細胞の分化への関与が報告されている。申請者はadipogenesis(脂肪細胞の分化過程)において、S1PおよびSphKがどのような役割を担っているのかを検討した。マウス由来線維芽細胞株(3T3-L1細胞)に分化誘導剤であるインスリン、デキサメタゾン、IBMX(MIX刺激)を同時添加すると、脂肪細胞への分化過程において、2つのSphKアイソフォーム(SphK-1、SphK-2)の蛋白質の発現量がそれぞれ著明に増加する(ウエスタンブロット法、44倍、8倍)。MIX刺激によって発現上昇したSphKは、細胞内SIPをMIX刺激5日目において7倍へと増加させる(HPLC蛍光法)。SphKに対する薬理学的阻害剤であるDMSおよびDHSは、MIX刺激による脂肪細胞分化を抑制した。sphK-1に対する特異的なsiRNAをトランスフェクションしてsphK-1遺伝子のノックダウンを行った3T3-L1細胞では、コントロールsiRNAで見られたMIX刺激による脂肪細胞への分化および細胞内S1Pの生成が抑制された。次年度は、3T3-L1細胞における脂肪細胞の分化過程において、MIX刺激または分化誘導剤単独からSphK遺伝子誘導に至る細胞内シグナル伝達機構を定める。また、ウシ大動脈由来培養血管内皮細胞(BAEC)と3T3-L1細胞との共培養系を作成し、脂肪細胞から生ずるSIPの血管内皮細胞への役割について検討する。前駆脂肪細胞(3T3-L1)が脂肪細胞へと分化する過程において、機能スフィンゴ脂質であるスフィンゴシン1リン酸(S1P)産生酵素であるスフィンゴシンキナーゼ(SphK)のmRNAおよび蛋白質が著名に増加し(37.6倍、19.7倍、5日目)、発現上昇したSphKにより細胞内S1Pの生成は増加する。SphK-1に対する特異的なsiRNAを予め前駆脂肪細胞にトランスフェクションしSphK-1遺伝子がノックダウンしている細胞では、インスリン・デキサメタゾン・IBMX刺激(MIX刺激)による脂肪細胞への分化および細胞内SIPの生成は抑制される。さらに、aP2・PPARgmma・C/EBPalphaなど脂肪細胞への分化に関与する転写因子のmRNAの発現も著名に減少していることが明らかとなった。脂肪細胞の分化過程に関与しているSphK-1が、脂肪組織においても同様の結果が得られるか肥満動物のモデルマウスとして多用されるob/obマウスを用いて検討したところ、皮下脂肪組織においてSphK-1 mRNAの著名な発現上昇が認められた。さらに、マウス胎児から単離した初代培養細胞(マウス胎児繊維芽細胞)に脂肪細胞へのMIX刺激を加えると、SphK-1 mRNAは上昇する。脂肪細胞の分化に対するSphK-1の関与は、株化培養細胞以外の初代培養細胞および脂肪組織においても重要な役割を果たしている可能性が示唆された。
血小板アポトーシス反応の生理的役割と臨床的意義

私どもは血小板アポトーシス制御因子であるBak/Bcl-XL系の異常によって血小板数の異常をきたす疾患があるのではないかと考え、骨髄異形成症候群患者を対象にBakおよびBcl-XL遺伝子の塩基配列解析を行った。その結果、Bcl-XL遺伝子に5つの点突然変異を認めた。これらの各遺伝子変異をヒト細胞に導入したがアポトーシスは誘導されず、病態に関与している変異ではないと考えられた。また、本態性血小板血症の患者においても検討を行ったが、変異を有する症例は見出されなかった。これらのことからBak/Bcl-XL系の異常によって血小板数の異常をきたす造血器腫瘍疾患は極めてまれであると考えられた。私どもは血小板アポトーシス制御因子であるBak/Bcl-XL系の異常によって血小板数の異常をきたす疾患があるのではないかと考え、骨髄異形成症候群(MDS)患者を対象にBakおよびBcl-XL遺伝子の塩基配列解析を行った。36名のMDS患者からDNAを抽出してBakおよびBcl-XL遺伝子配列を決定したところ、Bak遺伝子には既知のsingle nucleotide polymorphism(SNP)以外には異常を認めなかったが、Bcl-XL遺伝子にはT69P, S72T, S74T, G147C, E153Dの5つの異常を認めた。そこで、これらの異常がアポトーシス異常に関連しているのかどうかを明らかにするために各遺伝子変異を導入したpcDNA3発現ベクターを作成し、ヒト細胞であるT293細胞で発現させて、Annexin Vなどのアポトーシスマーカーの変化と細胞増殖を観察した。その結果、これらの遺伝子変異の導入によってアポトーシスは誘導されなかった。BcL-XL遺伝子は抗アポトーシス因子であり、Bcl-XLの機能不全はアポトーシスが亢進して血小板寿命を短縮させることが予想され、MDSによる血小板減少の一因になっているかもしれないと考えられるので、引き続き、MDS患者での遺伝子異常を検索していくことにしている。一方、Bcl-XLの機能亢進またはBak遺伝子機能不全はアポトーシス防止に働いて血小板数増加を将来する可能性が考えられるので、本態性血小板血症の患者においてもBakおよびBcl-XL遺伝子配列の検討を行っている。本態性血小板血症の約半数はJAK2遺伝子変異が原因であることが判明しているので、JAK2変異陰性の患者を対象に検討を進めることとした。現在までにJAK2陰性であることを確認した6名の本態性血小板血症患者についてBakおよびBcl-XL遺伝子配列の決定を行っている。その結果、これらの遺伝子変異の導入によってアポトーシスは誘導されず、病態に関与している遺伝子変異ではないと考えられた。BcL-XL遺伝子は抗アポトーシス因子であり、Bcl-XLの機能不全はアポトーシスが亢進して血小板寿命を短縮させることが予想され、MDSによる血小板減少の一因になっているかもしれないと考えられるが、そのような症例の存在を見出すことはできなかった。一方、Bcl-XLの機能亢進またはBak遺伝子機能不全はアポトーシス防止に働いて血小板数増加を将来する可能性が考えられるので、本態性血小板血症の患者においてもBakおよびBcl-XL遺伝子配列の検討を行ったが、これらの遺伝子に変異を有する症例は見出されなかった。これらのことから血小板アポトーシス制御因子であるBak/Bcl-XL系の異常によって血小板数の異常をきたす疾患は存在したとしても極めてまれであると考えられた。

36名のMDS患者からDNAを抽出してBakおよびBcl-XL遺伝子配列を決定したところ、Bak遺伝子には既知のsingle nucleotide polymorphism(SNP)以外には異常を認めなかったが、Bcl-XL遺伝子にはT69P, S72T, S74T, G147C, E153Dの4つの異常を認めた。そこで、これらの異常がアポトーシス異常に関連しているのかどうかを明らかにするために各遺伝子変異を導入したpcDNA3発現ベクターを作成し、ヒト細胞であるT293細胞で発現させて、アポトーシスマーカーを観察しようとしている。現在、発現ベクターが完成して、変異蛋白発現実験に取り組んでいる。BcL-XL遺伝子は抗アポトーシス因子であり、Bcl-XLの機能不全はアポトーシスが亢進して血小板寿命を短縮させて血小板減少を招来することが予想され、MDSによる血小板減少の一因になっているかもしれない。一方、Bcl-XLの機能亢進またはBak遺伝子機能不全はアポトーシス防止に働いて血小板数増加を将来する可能性が考えられるので、本態性血小板血症の患者においてBakおよびBcl-XL遺伝子配列の検討も行っている。本態性血小板血症の約半数はJAK2遺伝子変異が原因であることが判明しているので、JAK2変異陰性の患者を対象に検討を進めることとした。現在までに26名の本態性血小板血症でのJAK2遺伝子解析を行い、そのうちの6名がJAK2陰性であった。これらの患者についてBakおよびBcl-XL遺伝子配列の決定を現在進めている。私どもは血小板アポトーシス制御因子であるBak/Bcl-XL系の異常によって血小板数の異常をきたす疾患があるのではないかと考え、骨髄異形成症候群(MDS)患者を対象にBakおよびBcl-XL遺伝子の塩基配列解析を行った。36名のMDS患者からDNAを抽出してBakおよびBcl-XL遺伝子配列を決定したところ、Bak遺伝子には既知のsingle nucleotide polymorphism(SNP)以外には異常を認めなかったが、Bcl-XL遺伝子にはT69P, S72T, S74T, G147C, E153Dの5つの異常を認めた。そこで、これらの異常がアポトーシス異常に関連しているのかどうかを明らかにするために各遺伝子変異を導入したpcDNA3発現ベクターを作成し、ヒト細胞であるT293細胞で発現させて、アポトーシスマーカーを観察したが、現段階ではアポトーシスを誘導する遺伝子異常は見つかっていない。本態性血小板血症の約半数はJAK2遺伝子変異が原因であることが判明しているので、JAK2変異陰性を確認した6名の患者を対象に検討を進めている。当初の計画において、これら血小板数異常患者の遺伝子解析を進め、異常が見つかれば蛋白発現実験で確認することにしていたが、幸いにも遺伝子異常のある患者が見出され、解析を進めることができた。しかしながら、アポトーシスを誘導した遺伝子異常を同定することはまだできていない。引き続き、遺伝子解析を継続し、発現実験で確認して行く予定である。
カイコガをモデルとしたガ類の交尾行動解発因子の同定と受容・情報処理機構の解明

本研究では、カイコガをモデルとして、フェロモンを利用して遠距離からメスのもとに定位したオスが、定位行動からメスへの交尾行動へと行動をスイッチングさせる分子・神経機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、オスの交尾行動の解発因子の同定に向けて、まず高速度カメラを用いた交尾行動の詳細な解析を行った。その結果、交尾行動の指標となるオスの腹曲げ行動は、オスの前脚ふ節、触角先端部のいずれかがメス腹部に接触することによって起こることがわかった。また、前脚ふ節、触角先端部のいずれかを切除したオス個体を用いた行動観察から、いずれかの組織があればメスに接触することで腹曲げ行動を起こすことがわかった。今後、腹曲げ行動を詳細に定量化することで前脚ふ節と触角先端部の機能的な違いについて検証する計画である。つづいて、メスに含まれる交尾行動の解発因子の探索を行った。本年度は予備的な実験として、フェロモンを提示しフェロモン源探索行動を発現させたオスに(1)メス虫体のヘキサン抽出物、(2)ヘキサン抽出後のメス虫体、(3)腹部の鱗粉を除去したメス虫体を提示し、前脚ふ節または触角先端部が抽出物もしくは虫体に接触したときの腹曲げ行動の発現を観察した。その結果、(2)に対して最も高頻度で腹曲げ行動を起こすことが示された。一方で、(1)(3)については、腹曲げ行動の発現は著しく減少する傾向がみられた。これらの結果から、交尾行動の解発因子は、メスの鱗粉そのもの、もしくは鱗粉に含まれヘキサンで抽出されない化学物質である可能性が示唆された。さらに、交尾行動のスイッチングに関わる神経回路の同定に関して、活動依存的な神経細胞の標識で実績が示されつつあるリン酸化ERK抗体を利用した、カイコガ脳の神経回路の標識の条件検討を進めた。本年度は、(1)交尾行動解発因子の作用部位の同定および行動解発因子同定に向けた予備的検証、(2)同定した作用部位の微細構造の解析から受容器の同定、(3)解発因子の脳内処理経路同定のための神経経路の活動依存的な標識手法の確立を実施する予定であった。これらの項目のうち、(1)についてはおおむね当初の計画通り研究が進捗しているものの、(2)(3)に関して当初の計画にやや遅れが生じているため、全体としてやや遅れていると評価した。進捗状況が計画よりやや遅れている理由として、研究代表者が2018年4月に所属機関を異動し、研究設備の立ち上げに想定以上の期間と労力を要したことがあげられる。本年度で、本課題を遂行するために研究設備および研究体制ができあがったため、今後は計画通りに研究を推進できるものと考えている。また本課題の最重要項目の一つである、交尾行動解発因子の同定を推進するために、化学分析の専門家である東京大学の藤井毅博士(申請時には連携研究者として参画予定であった)が次年度から分担研究者として本課題に参画することとなっている。

進捗状況が計画よりやや遅れている理由として、研究代表者が2018年4月に所属機関を異動し、研究設備の立ち上げに想定以上の期間と労力を要したことがあげられる。本年度で、本課題を遂行するために研究設備および研究体制ができあがったため、今後は計画通りに研究を推進できるものと考えている。また本課題の最重要項目の一つである、交尾行動解発因子の同定を推進するために、化学分析の専門家である東京大学の藤井毅博士(申請時には連携研究者として参画予定であった)が次年度から分担研究者として本課題に参画することとなっている。
磁気部分ヒステリシス損失との連成制御による分散電源用インバータの高効率化

インバータ用途で使用される磁性材料の損失発生特性とインバータの変調動作とを連成制御することにより,インバータ効率を総合的に改善する新しい手法の研究を行い、下記の成果を得た。1.インダクタの部分磁気ヒステリシス基礎特性の計測技術の確立:チョッパ回路の平滑インダクタやインバータ回路のフィルタインダクタの鉄損に関して、鉄芯磁束密度の挙動特性の詳細な計測に基づく基礎特性を定量的に計測・評価した。チョッパ回路およびPWMインバータ回路におけるインダクタの磁性鉄芯部分の磁気部分ヒステリシス特性の新しい計測方法を開発した。すなわち、直流チョッパ回路の平滑リアクトルの鉄芯磁性体のB-H平面上の部分ヒステリシス曲線の計測を行い、ここから鉄損が計測出来ることを示した。さらに、インダクタの鉄損と巻線抵抗に起因する銅損との分離測定手法を開発した。2.部分磁気ヒステリシス特性の厳密な計測技術とロスマップ法による損失表記:岩通計測(株)製のB-Hアナライザ(SY8232)を改造し、チョッパ回路の運転信号とB-Hアナライザの計測信号を同期運転する新しい測定手法を開発した。また、精密な磁束密度検出と磁界強度検出を目的として、計測電流の厳密な遅れ補償の検討を行い大幅な改善を実現した。B-Hヒステリシス面積が非常に小さな電界鉄粉コアの部分ヒステリシス曲線をB-H平面上に正確に描くことができ、精密鉄損計測を実現した。B-H平面上での磁束変化量ΔB、磁界強度変動量ΔH、および磁界強度バイアスH0をパラメータとする、新しい損失表記方法として「ロスマップ法」を考案し、チョッパ用インダクタの鉄損算定が極めて簡便かつ正確に行えることを実験により検証した。さらに、上記ロスマップ法の原理を拡張して、PWMインバータ用のフィルタインダクタの部分ヒステリシス曲線の計測手法を考案した。3.変調方式との連成によるチョッパ回路、インバータ回路の効率改善:直流チョッパ回路における、パルス幅制御とインダクタ電流ヒステリシス制御について、詳細な損失評価を行い、インダクタ損失が最小で変換効率が恒に量高の状態になる、新しい連成制御方式を考案し、理論計算と実験によりその有効性を示した。さらに、PWMインバータについて、4種類の代表的な変調制御方式とACフィルタのインダクタ損失との関係を考察し、連成制御による変換器の高効率化の技術的見通しを立てた。4.フライバック形小容量系統連系インバータにおける高効率化制御:フライバック変圧器のような磁気エネルギー蓄積を伴う変圧器の損失評価にも有益であることを明らかにした。本研究成果の適用を検討し、フライバックインバータの磁気エネルギー蓄積方法を改良することにより、電力変換効率の大幅な改善が行えることを示した。

本研究はインバータ等の半導体電力変換装置で使用される磁性材料の損失発生特性とインバータの変調動作とを錬成解析することにより、インバータ効率を総合的に改善し、将来の半導体電力変換装置の超高電力密度化を実現するための基板技術を確立することである。本年度の研究は、現時点までに定性的に把握されている電力用磁性体の部分ヒステリシス損失に関する知見に基づいて、(1)部分ヒステリシス特性の精密測定技術の確立、(2)チョッパ回路におけるリアクトル損失と制御方式との関連性の検証、に関する研究を行った。これに関する研究成果は以下のように要約される。1.部分ヒステリシス特性の精密測定技術インバータやチョッパ回路などに使用される電力用リアクトルが矩形波電圧の条件下で発生する部分ヒステリシスを正確に計測する手法が確立していなかった。そこで、本研究では、従来の正弦波励磁を想定した汎用のB-Hアナライザと直流チョッパ回路とを組み合わせることにより、チョッパ回路の実際の運転中にリアクトルに生じる部分ヒステリシスを直接計測する手法を開発した。その過程では、本計測方法で重要となる磁化電流の検出に使用する電流検出器の特性比較と改良を行い、10kHz程度までの矩形波電圧による励磁電流の正確な検出に成功した。ただし、10kHzを超える周波数に関しては未だ十分に高精度な検出が行えていないので、来年度も引き続き高精度電流検出法の開発を行う予定である。上記のごとく、10kHz帯域までの動作周波数においては、代表的な運転状態における部分ヒステリシス特性を正確に計測することに成功し、ヒステリシス損失の極めて小さな磁性体である、ダスト系コア材(東邦亜鉛H-Kコア)とフェライトコアを資料として、実際の部分ヒステリシス曲線と損失値の計測を行い、それぞれに固有の損失特性を明確にした。2.チョッパ回路におけるリアクトル損失と制御方式との関連性降圧形直流チョッパによって励磁される平滑リアクトルの部分ヒステリシス特性を計測・評価した。すなわち、チョッパ出力電流が増加して、リアクトルが磁気飽和する領域までの範囲に於いて、磁気部分ヒステリシス曲線およびヒステリシス損失が、直流バイアス(直流出力電流)値、磁束密を変動幅、磁界強度変動幅などの動作パラメータによって変動する様子を計測した。その結果、これらの運転条件の与え方によって直流チョッパ回路の総合効率に影響を与え得ることを明らかにした。来年度は、磁気的なパラメータとチョッパ回路の総合効率との関係を定量的に示すための研究を行う予定である。本研究はインバータ等の半導体電力変換装置で使用される磁性材料の損失発生特性とインバータの変調動作とを練成解析することにより、インバータ効率を総合的に改善し、将来の半導体電力変換装置の超高電力密度化を実現するための基板技術を確立することである。本年度の研究は、昨年度までの実績を踏まえて、(1)部分ヒステリシス特性の効果的な記述方法の確立、(2)チョッパ回路におけるリアクトル損失の最小化制御方式、(3)PWMインバータのフィルタリアクトル損失の算定手法の開発、に関する研究を行った。1.部分ヒステリシス特性の効果的な記述方法の確立
口腔扁平上皮癌におけるタンパク質分解酵素と樹状細胞の役割に関する研究

われわれは、口腔外科領域で扱う悪性腫瘍(扁平上皮癌、腺腫、肉腫等)に対する樹状細胞の関係について興味深く検索を行っている。近年、悪性腫瘍と樹状細胞とのかかわりに関しての知見としては、進行期悪性腫瘍(悪性黒色腫,腎癌,肺癌,消化器系癌など)に対して樹状細胞を用いた免疫療法の臨床試験が進んでいる。また、造血幹細胞や神経幹細胞などの組織幹細胞と同様のシステムによって癌が構成される癌幹細胞説という概念が注目されている。癌幹細胞とは幹細胞が癌化したものであり、自己複製能、多分化能、造腫瘍能を有し、組織幹細胞と同様にニッチが存在するため強い抗癌剤耐性や放射線耐性を有しており、抗癌剤や放射線治療後の癌の再発の大きな原因となっていると考えられている。したがって、癌の根治的治療には癌幹細胞をターゲットとした治療の開発が必要となってくる。そこで期待されるのが樹状細胞を用いた免疫療法であるが、まずはターゲットである癌幹細胞のマーカーとなりうるものを発見し、前癌病変を経て癌化する前に治療できないかと考えた。そこで、前癌病変である白板症、また病理組織学的に扁平上皮癌のパラフィン切片を用いて複数の細胞増殖活性マーカーの検索を行ったところ、p63とp75NTRの発現に着目した。今後はその局在と分化型との相関、またin vitroでの両マーカーの発現と機能解析、さらに樹状細胞を用いた免疫療法につながるターゲットをしぼるための解析を進めていく予定である。そして、その局在と分化型との相関、またin vitroでの両マーカーの発現と機能解析、さらに樹状細胞を用いた免疫療法につながるターゲットをしぼるための解析を進めていった。研究代表者の所属がH23年4月から変わり、研究体制を整えるのに時間を要している。また、検体となる組織標本の症例数が少ないことも理由に挙げられる。若干研究内容を変更し、実験の基礎を築く。(1)免疫組織化学染色法を用いたカテプシンE(CE)の組織内局在の検討口腔扁平上皮癌(OSCC)患者から切除した癌組織の新鮮凍結標本における樹状細胞(DC)の局在を検討する。(2)末梢血からのDC調製法の確立まずは健常者末梢血からDCを調製し、安定した細胞数の培養系を確立する。(1)免疫組織化学染色法を用いたカテプシンE(CE)の組織内局在の検討

口腔扁平上皮癌(OSCC)患者から切除した癌組織の新鮮凍結標本における樹状細胞(DC)の局在を検討する。(2)末梢血からのDC調製法の確立まずは健常者末梢血からDCを調製し、安定した細胞数の培養系を確立する。上記の計画が遂行できれば、予定通り、OSCC患者および健常者の末梢血より調製したDCを用いて細胞機能の解析を行う予定である。
強磁性体金属－酸化物界面で生じる磁気異方性エネルギーとその電界制御の研究

強磁性体CoFeBのナノ薄膜と酸化物の界面では,電界の印加によって界面磁気異方性エネルギーが変化する。本研究では界面の構成元素やその化学状態がこの現象に与える効果を調査した。電界への応答の大きさは表面酸化量に対して敏感に変化し,酸素が強磁性体金属を覆わない程度に酸化を制限したときに最大化された。また,酸化膜の種類を変えると,CoFeBとの反応性の違いに由来してCoFeB表面酸化の進行が変わり,酸化反応が進行しにくい酸化物との界面で電界応答性が増大された。さらに酸化膜としてTiOxを用いて電圧を印加すると,Tiの化学状態の変化に起因すると思われる磁気異方性の不揮発的な変調の発現が見出された。近年,金属強磁性体薄膜/酸化物界面にはたらく磁気異方性が,外部からの電界印加によって変化する現象に注目が集まっている。本研究ではまず典型的な材料系であるMgO/CoFeB/Taを取り上げ,その界面磁気異方性及びその電界効果に対する,素子形成条件の影響の定量的な解析を行うことから着手した。熱処理条件を変えたときのHR-RBS解析と磁化特性を比較したところ,熱処理時の拡散によってバッファ層として導入されるTaがMgO/CoFeB界面へ侵入すると界面磁気異方性が急激に低下し,これにほぼ比例して電界効果も低下することが分かった。これは熱処理条件を制約する因子となる。一方,CoFeB上へのMgO成膜条件を変更し,意図的にCoFeB表面が過剰酸化または酸化不足となる界面を作ったところ,両者の異方性の違いは僅かでも,表面酸化が過剰となるにつれて電界効果が低下することを見出した。酸化物との界面ではCoFeBと酸素が結合しているはずだが,酸素が過剰にならないような制御が本質的に重要であることが明らかとなった。次にMgOに代えてAl_2O_3,Y_2O_3,ZrO_2等の酸化物の適用可能性を検討した。その結果,多少の大小はあるが,類似した界面磁気異方性及び電界効果を得た。これは界面の酸素と強磁性体の結合が界面異方性エネルギーを支配的に決定し,酸化物中の金属元素の効果は限定的であることを意味する。ただし例外はSiO_2のようにCoFeBとは急峻な界面をつくりにくい酸化物であり,このとき界面磁気異方性の大幅な低下を観測した。さらに,絶縁膜にフッ化物を用いて,酸素よりも電気陰性度の大きいフッ素を界面へ導入することを試みたが,界面には金属的な結合が多く生じ易くなるため,期待するほどの界面磁気異方性は観察できなかった。この改善の可能性の検証は今後の課題である。金属強磁性体薄膜/酸化物界面にはたらく界面磁気異方性が外部からの電界の印加によって変化する現象が注目されている。本研究では,この効果の大きさを決定する因子として,界面を構成する元素の種類やその化学状態の影響の解明を目指している。前年度までに,様々な酸化物とCoFeBの界面に対してこの効果を観察していたが,今年度は化学状態に自由度を持つTiO2を酸化物に用いた場合について検討を加えた。その結果,電界印加によって界面磁気異方性が変化するだけでなく,その変化の一部が電界開放後にも不揮発的に残留することを見出した。この残留成分の正負は印加電界の向きで決まり,且つ,その大きさは電界の大きさに応じて変化した。また印加時間を短くしたパルス電界によっても現れることから高速な応答にも期待できる。電界による異方性変化の方向を考慮すると,TiO2中の正に帯電した酸素空孔が電界によって分布を変え,界面近傍の化学状態を変えることに起因する効果と予想される。この効果を増大をさせることは,電界による磁気異方性変化を増大させる新しい指針として期待できる。また,研究当初から検討を行ってきたバックゲート構造よりも,上下の積層順を入れ替えたトップゲート構造の方が,酸化物の種類を変えたときのCoFeBとの界面磁気異方性の違いをより明確に反映していることが判明した。界面酸化物がAl2O3とY2O3の2つの場合を比較したところ,Al2O3の方が界面磁気異方性が強く表われた。この違いはY2O3とCoFeBの界面に14nmのAl2O3を挿入することで徐々に界面磁気異方性が回復したことからも確かめた。この現象は主としてAlとYの電気陰性度の違いを反映したものと考えて理解できる。次年度は,トップゲート構造を利用しながら,電界による異方性変化に与える界面材料の効果についての系統的な調査を進める方針である。

金属強磁性体薄膜/酸化物界面にはたらく界面磁気異方性が外部からの電界の印加によって変化する現象が注目されている。本研究では,効果の大きさを決定する因子として界面を構成する元素とその化学状態に着目し,電界効果の大きさとの相関の解明を試みた。CoFeB超薄膜上へ酸化物を堆積する積層順を採用したところ酸化物の種類による違いが強く現れた。酸化物をAl2O3,MgO,Y2O3,ZrO2と変えて比較したところ,Y2O3は相対的に効果が弱く,ZrO2は強くなる傾向が見出された。これらの酸化物とCoFeBの界面では,酸化物の堆積及びその後のアニール時にCoFeBの酸化反応が進行しており,その反応量をXPS解析により推定したところ,特にY2O3ではCoFeBとの反応性が高く,酸化物中へCoやFeが多く含まれることが判明した。従ってCoFeBの酸化反応の進行に伴って電界効果が劣化するものと予想できる。次に,酸化物をAl2O3としたスタックにおいて,Al2O3の堆積前に意図的にCoFeB表面を酸素雰囲気に曝露してからAl2O3の堆積を行うことでCoFeBの酸化を助長させたところ,電界効果を増大させるには酸素への曝露を最小化するのがよいことが分かった。このときXPSで観察されたCoやFeの酸化物とCo金属及びFe金属の信号強度比からCoFeB表面に直接結合する酸素の面密度を概算で推定したところ,CoFeB層を部分的に覆う程度の密度であった。これは酸素がCoFeB全面を覆ってCo-O結合やFe-O結合を規則正しく配置した界面よりも,酸素が不足して一部は金属結合で構成される界面とする方が有利となることを意味する。このように界面の磁気異方性に対する電界効果の増大には界面でのCoやFeの酸化反応の抑制が有効であり,界面反応性の低い酸化物の選択や,酸化を強く抑制した界面形成条件の適用が望ましい。26年度が最終年度であるため、記入しない。電子デバイス材料工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初,初年度の検討対象どなる絶縁膜材料は12種の酸化物に絞り込み,2年目以降で種々の材料をに変更したことの効果を定量化する予定であった。これに対し,これまでのところ,計画を大きく先んじて酸化物は6種類,さらにフッ化物や窒化物を対象とした系統的な調査を開始しており,順調な進捗である。前年度までに順調に各種の酸化物やフッ化物などの検討が進捗していたのに加え,本年度は想定外の発見として電界誘起の磁気異方性の不揮発変化という新しい現象の発見があった。界面を構成する元素による効果についての知見が当初の想定を超えて広がりつつある点で,順調に進展している。また,当初用いていたバックゲート構造に比べ,トップゲート構造の方が,酸化物の種類による影響がより顕在化することも新たに見出された。この原因は不明であるものの,界面を構成する元素の効果を明確化する実験のためには,トップゲート構造の試料が相応しいということがわかった。このことにより,最終年度(H26)に系統的な調査を行うための準備が順調に整ったと考えている。界面における僅かな酸化状態の違いが影響を与えることが理解されたため,今後はXPSを活用して界面状態の制御を高精度に行えれば,磁化特性との相関が明確化されて有効であると思われる。そこで,XPS測定深さ程度(数nm)の厚さに抑えたスタックをそのまま利用した磁化特性評価手法を検討する。
ラーニングアナリティックスを用いたオンライン外国語学習の実態分析とその教育的応用

ラーニング・アナリティクス(LA)とは近年のICT利用の学修によって生み出される膨大な学習データを様々なツールを用いて可視化・分析し、その中に現れる学修の実態や傾向を把握し、落ちこぼれや学修につまずいている者を予測し、教育の改善に活かそうとする試みである。本研究チームはオンライン学修管理システムであるMoodleを管理者としてそれぞれ独自に運用し、各自の教育に利用している。まずMoodleのプラグインとして提供されているLAツールをインストールし、その有用性を確認する取り組みを行った。最初にAnalytics Graphというツールを用い、学期中に実施したクイズの正解率を箱髭図で表示させることができた。これにより、それぞれのクイズの難易度が一目瞭然に把握できた。また各学修コンテンツのアクセス状況や課題の提出率なども把握することができた。次にForum Graphを使用し、国際交流フォーラムでの交流の様を把握した。これにより各グループの交流の仕方に、粗密の差があることや、教師主導型・自由交流型の二つのタイプが有ることが視覚的に明確に把握できた。更にサードパーティーのLAツールであるIntelliboardを導入し、その様々な分析ツールを利用した学修実態把握を行なった。特に、クイズ1問1問の正当・誤答率表示機能は今後のクイズ作成に役立つと考えられる。次にConfigurable Reportsを使い、よりフレキシブルなデータの取り込みを行なった。複数のコースからデータを収集し、用途に合わせて加工し、異種ロールを持つユーザと分析結果を共有する、などが可能となった。また、これらのツールを一切使わずに、学習者自ら学習データをデータベースに取り込み、表計算ソフトを用いて自己分析・自省するという取り組みも行なった。これらの結果についてはMoodleMoot Japan 2019で発表した。研究当初Moodleで利用できるLAツールにどの様なものがあるかについて十分に把握して居なかったが、調べて行くうちに様々なツールが開発されていることが分かってきた。そしてそれらの多くが無償で提供されており、管理者権限を持つ者であれば簡単な工程でダウンロード・インストールを行うことができることが分かった。また、数年前からInspire Projectの名で開発されてきたLAツールはMoodle 3.4でMoodleのコアに組み込まれ、現在はその中のReport機能として動作していることも確認できた。またその目玉機能であるドロップアウトの危険性のある学修者の検出については予備的で複雑な調整作業が必要なことが分かったので今後の課題としたい。Moodleのプラグインライブラリーから複数のLAツールをダウンロード・インストールし、それらを起動させることによって様々な学修データを得られることが分かった。これにより、学修者の学修実態を多角的に把握することができた。また、商業プラグイン開発会社であるIntelliboard社とLAツール導入の交渉を行い、予算の範囲内でレベル2のプランを導入することができた。この強力な分析ツールを用い、よりきめ細かい学修データの分析を今後進めて行くことができるであろう。LAに対しての別角度からのアプローチも試みることができた。特別なLAツールを使わない方法や、SQLを自分で書くマニュアル操作による分析も行なった。今後は今年度からの課題であるドロップアウトしそうな学修者の検出が確実に行える方法をじっくり研究し、前年の同様のコースからの内容をLAツールに学習させる準備行程を慎重かつ正確に実行することを目指す。また、学修者の学修実態が掴めてきたところで、学修に躓きがある様なケースでは、その原因を分析し、教育の改善に生かして行く。同時に学生に躓きのある課題や問題について、学生自身の考える理由は何があるのか、の調査も行う予定である。

研究当初Moodleで利用できるLAツールにどの様なものがあるかについて十分に把握して居なかったが、調べて行くうちに様々なツールが開発されていることが分かってきた。そしてそれらの多くが無償で提供されており、管理者権限を持つ者であれば簡単な工程でダウンロード・インストールを行うことができることが分かった。また、数年前からInspire Projectの名で開発されてきたLAツールはMoodle 3.4でMoodleのコアに組み込まれ、現在はその中のReport機能として動作していることも確認できた。またその目玉機能であるドロップアウトの危険性のある学修者の検出については予備的で複雑な調整作業が必要なことが分かったので今後の課題としたい。Moodleのプラグインライブラリーから複数のLAツールをダウンロード・インストールし、それらを起動させることによって様々な学修データを得られることが分かった。これにより、学修者の学修実態を多角的に把握することができた。また、商業プラグイン開発会社であるIntelliboard社とLAツール導入の交渉を行い、予算の範囲内でレベル2のプランを導入することができた。この強力な分析ツールを用い、よりきめ細かい学修データの分析を今後進めて行くことができるであろう。LAに対しての別角度からのアプローチも試みることができた。特別なLAツールを使わない方法や、SQLを自分で書くマニュアル操作による分析も行なった。今後は今年度からの課題であるドロップアウトしそうな学修者の検出が確実に行える方法をじっくり研究し、前年の同様のコースからの内容をLAツールに学習させる準備行程を慎重かつ正確に実行することを目指す。また、学修者の学修実態が掴めてきたところで、学修に躓きがある様なケースでは、その原因を分析し、教育の改善に生かして行く。同時に学生に躓きのある課題や問題について、学生自身の考える理由は何があるのか、の調査も行う予定である。MoodleMootJapan 2019大会の参加旅費見込み額より実費が少額となったため。次年度の学会旅費として使用する予定。
高品質希土類添加透光性アルミナ多結晶体の開発と特性評価

次世代の高出力光デバイスへの展開を目的に、希土類(Yb)添加透光性アルミナ多結晶体の開発を行った。パルス通電加圧焼結装置を用いて短時間、低温焼結を行い、その光学特性、結晶構造、組織観察を行った。その結果、Yb0.2%において他相の析出が無く、直線透過率55%の高品質Yb:Al2O3が得られた。平均粒径は200nm程度であり、Ybイオンはアルミナ粒界に偏析していることがわかった。今後は粉体プロセスと焼結条件を最適化し、添加濃度と光学品質のさらなる向上を実現してく予定である。本研究では,希土類添加アルミナ多結晶体の合成について,希土類の固溶状態と焼結機構に主眼を置いて研究を行い,高品位化を図ることで新しい光デバイスへの展開を試みることを目的としている.高い蛍光特性を有する希土類イオンと,高い熱特性を有するアルミナの組み合わせは究極の光デバイスとして有望である.平成27年度は、高エネルギーボールミル処理による準安定希土類固溶アルミナ粉体の合成を試みた.主に初期アルミナの紛体条件や,ボールミル処理条件が希土類の固溶に与える影響について調査を行った.また各種処理粉体に対して放電プラズマ焼結を行い,透光性の有無と蛍光評価を調査した.その結果,良好な粉体処理条件を見出すことができた.希土類0.2パーセント以下の試料において高い透光性焼結体を得ており,焼結体からの蛍光を確認した.当該年度の計画である準安定希土類固溶アルミナ粉体の合成を達成した.本研究では,希土類添加アルミナ多結晶体の合成について,希土類の固溶状態と焼結機構に主眼を置いて研究を行い,高品位化を図ることで新しい光デバイスへの展開を試みることを目的としている.高い蛍光特性を有する希土類イオンと,高い熱特性を有するアルミナの組み合わせは究極の光デバイスとして有望である.平成28年度は、前年度に明らかとした良好な粉体処理を行った後に,放電プラズマ焼結を行い,緻密透明化を試みた.焼結条件が焼結体の分光特性,結晶構造,微細組織にどのような影響を与えるかを調査した.希土類添加濃度0.2パーセントの試料において高い透光性焼結体を得ており,焼結体からの蛍光を確認した.また焼結条件が結晶構造,透過特性に与える影響について調査を行い,第二相が抑制できる良好な焼結条件を見出した.本研究では,希土類添加アルミナ多結晶体の合成について希土類の固溶状態と焼結機構に主眼を置いて研究を行い,高品位化を図ることで新しい光デバイスへの展開を試みることを目的とした.高い蛍光特性を示す希土類イオンと,高い熱特性を有するアルミナの組み合わせは究極の光デバイスとして有望である.最終年度ではYb添加アルミナ多結晶体の高品位化を試み,透過率50%以上の高い透光性を示すパルス通電加圧焼結条件を見出した.構造解析から第二相の析出は見られず,アルミナへのYb固溶を確認した.研究期間全体を通じて,透光性希土類添加アルミナ多結晶体の合成に成功した.特にアルミナへ希土類を添加する粉体合成条件,焼結条件について良好な条件を見出した.組織観察より,希土類元素はアルミナ粒界に偏析しており,焼結温度や添加濃度を上げることによって第二相が析出する新たな知見が得られた.加えて,パルス通電加圧焼結法によるレーザー光学部品の可能性調査を行い,レーザー材料および磁気光学材料の開発にも有望であることを見出した.次世代の高出力光デバイスへの展開を目的に、希土類(Yb)添加透光性アルミナ多結晶体の開発を行った。当初の目標通り,今後はより最適な粉砕処理条件,焼結条件について系統的に調査を行い,希土類添加濃度0.5パーセント,透過率80%以上の焼結体合成を目指す.これを実現するため,焼結体の組織観察を中心に評価する予定である.これまで得られた知見を基に,当初の目標通り希土類添加濃度0.5パーセント,透過率80%以上の焼結体合成を目指す.また分光特性を評価し,光デバイスとしての可能性について検討を行う予定である.レーザー工学、材料工学試料研磨装置が必要となったが、予算が不足したため次年度購入とした。励起波長の確定に時間を要したため,光源準備が間に合わなかった。試料研磨装置の購入を年度前半に行い、前年度未使用額を使い切る予定である。適した励起光源や光学部品に充填する予定である。
金(III)による芳香族炭化水素の位置特異的C-H結合の活性化と触媒反応への応用

無水塩化金(III)による芳香族炭化水素のC-H結合活性化は、ヘキサン中では不均一系で、ジエチルエーテル中では均一系で進行し、アリール金(III)錯体を生成することがわかった。この反応から得られる[{AuCl_2Ar}_2]は、固体状態でもそれ程安定ではなく徐々に分解することから、単核錯体[AuCl_2Ar(2,6-lutidine)]としてアリール金(III)錯体を単離した。芳香族炭化水素としてニトロベンゼン、アセトフェノン、ジクロロベンゼン、クロロベンゼン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、クメン、アニソール、ジメトキシベンゼンを用いた反応を検討した結果、金(III)によるC-H結合活性化は求電子的に進行すること、また置換ベンゼンに対して位置特異的にメタル化が進行することがわかった。[AuCl_2(2,5-xylyl)(2,6-lutidine)]のX線結晶解析から、この錯体はtrans配置をとること、またベンゼン環およびピリジン環平面は金配位平面に対しほぼ垂直に立っていることがわかった。得られた[AuCl_2Ar(2,6-lutidine)](Ar=phenyl,2,5-xylyl)と不飽和炭化水素であるスチレン、ジフェニルアセチレン、アセチレンジカルボン酸ジメチル、フェニルアセチレン、プロピオール酸メチルとの反応を検討した。その結果、オレフィンであるスチレンと内部アルキンであるジフェニルアセチレン、アセチレンジカルボン酸ジメチルとは、反応しないことがわかった。一方、末端アセチレンとの反応では、フェニルアセチレンの場合、アリール化されたアルキンであるArC≡CPhが、プロピオール酸メチルの場合にはクロル化されたケイ皮酸メチル誘導体ArCH=CCl(CO_2Me)が得られることがわかった。また、アルキン生成反応についてin situでの検討を行ったところ、アリール金(III)錯体を単離しなくても良好な収率で得られることがわかった。触媒反応については検討するに至らなかった。

得られた[AuCl_2Ar(2,6-lutidine)](Ar=phenyl,2,5-xylyl)と不飽和炭化水素であるスチレン、ジフェニルアセチレン、アセチレンジカルボン酸ジメチル、フェニルアセチレン、プロピオール酸メチルとの反応を検討した。その結果、オレフィンであるスチレンと内部アルキンであるジフェニルアセチレン、アセチレンジカルボン酸ジメチルとは、反応しないことがわかった。一方、末端アセチレンとの反応では、フェニルアセチレンの場合、アリール化されたアルキンであるArC≡CPhが、プロピオール酸メチルの場合にはクロル化されたケイ皮酸メチル誘導体ArCH=CCl(CO_2Me)が得られることがわかった。昨年度、無水塩化金(III)と種々の芳香族炭化水素との反応からのアリール金(III)錯体の合成とX線結晶解析による構造決定を行った。その結果、無水塩化金(III)による芳香族炭化水素のC-H結合の活性化は位置特異的に、また求電子的に進行することが明らかとなった。また、得られたアリール金(III)錯体と不飽和化合物との反応を予備的に行った。本年度は、アリール金(III)錯体[AuCl_2Ar(2,6-lutidine)](Ar=phenyl,2,5-xy1yl)と不飽和化合物との反応を詳細に検討した。先ず、アルケンであるスチレン、メチルビニルケトンとの反応を検討したが、パラジウム(II)アリール錯体とは異なり全く反応が進行しないことがわかった。次に、アルキンであるジフジフェニルアセチレン、アセチレンジカルボン酸ジメチル、との反応を検討した。内部アルキンであるジフェニルアセチレンとアセチレンジカルボン酸ジメチルとでは何らの反応も起こらず、原料が回収された。一方、末端アルキンであるフェニルアセチレン、1-ヘキシン、t-ブチルアセチレン、トリメチルシリルアセチレン、プロピオール酸メチルでは反応が進行することがわかった。フェニルアセチレン、1-ヘキシン、t-ブチルアセチレン、トリメチルシリルアセチレンでは、アルキンのアリール化反応が進行し、例えばフェニル金(III)錯体を用いた場合は、フェニルアセチレンからジフェニルアセチレンが生成した。また、プロピオール酸メチルとではヒドロクロル化反応が進行し、ケイ皮酸メチル誘導体ArCH=CCl(CO_2Me)が生成することがわかった。更に、アルキンのアリール化反応、プロピオール酸メチルのヒドロクロル化反応は、アリール金(III)錯体を単離しなくてもin situで調製したアリール金(III)錯体を用いても進行することがわかった。これらの触媒反応を検討するにはまだ至っていない。
建築給排水衛生設備分野における研究論文の分類・評価とデータベースの構築

建築給排水衛生設備分野の過去の研究成果を分類・評価し総括すると共に、今後の研究遂行に寄与するためのデータベースを構築することを目的とした3年間の研究である。建築給排水衛生設備分野の研究課題は多岐にわたっており、調査・実験・理論解析など様々な手法によって取り組まれている。これらを大所高所から解析・分類・評価し、学術的観点から取り纏めることは、今後研究を遂行する上で多くの貢献ができるものと予想された。まず、初年度はデータベース作成のための必要事項の検討と、フォーマットの作成を行った上で、国内論文の入力を行った。当該研究分野は、技術的には古い歴史を持つものの、研究活動は比較的最近になって行われるようになったもので、約50年を数えるにすぎない。しかし、30年ほど前から徐々に盛んになり、主として日本建築学会と空気調和・衛生工学会において1965年から2000年の間に通算2206件の研究論文の蓄積があった。国際的には、申請者が日本代表を務めてきたCIB-W62/国際建築研究情報会議・建築給排水衛生設備委員会の主催する国際会議で発表されているものがほとんどであり、その数は541件となった。第2年度は、それらの論文の別刷りまたはコピーを収集し、著者、タイトル、キーワード、概要などをコンピュータ入力した。第3年度は、以上の論文のコンピュータ入力を再チェックし、データベースを完成させた。建築給排水衛生設備分野の研究成果を分類・評価して総括すると共に,今後の研究遂行に寄与するためのデータベースを構築することを目的とした,3年計画の研究の初年度である。この分野の研究課題は,計画,設計,設備性能,機器材料,水質,人とのかかわりなど,多岐にわたっており,調査・実験・シミュレーション・理論解析など様々な手法によって取り組まれている。これらを大所高所から解析・分類・評価し,学術的観点から取り纏め,データベースを構築することを計画したものである。今年度はまず,データベース作成のための必要事項を検討し,フォーマットの作成をおこなった。当該分野は,技術的には古い歴史を持つものの,研究活動は比較的最近になって行われようになった分野であり,1965年以降,主として日本建築学会と空気調和・衛生工学会で発表された,通算2100件ほどの研究論文の蓄積がある。それらの論文の別刷りまたはコピーを収集し,著者,タイトル,キーワード,研究内容と方法の分類,発表年月,発行所,頁数,概要などを,上記に定めたフォーマットを用いてコンピュータ入力した。さらに次年度には,1972年以降,CIB-W62/国際建築研究情報会議・建築給排水衛生設備委員会が主催する国際会議で発表されている,約500件ほどの論文を整理する予定である。建築給排水衛生設備分野の研究成果を分類・評価して総括すると共に、今後の研究遂行に寄与するためのデータベースを構築することを目的とした、3年計画の研究の第2年度である。この分野の研究課題は、計画、設計、設備性能、機器材料、水質、人とのかかわりなど、多岐にわたっており、調査・実験・シミュレーション・理論解析など様々な手法によって取り組まれている。これらを大所高所から解析・分類・評価し、学術的観点から取り纏め、データベースを構築することを計画したものである。前年度はまず、データベース作成のために必要となる事項を検討し、フォーマットの作成をおこない、1965年以降、主として日本建築学会と空気調和・衛生工学会で発表された、通算2100件ほどの研究論文の別刷りまたはコピーを収集し、著者、タイトル、キーワード、研究内容と方法の分類、発表年月、発行所、頁数、概要などを、上記に定めたフォーマットを用いてコンピュータ入力した。さらに今年度は、前年度の入力データの校正を行うとともに,新たに1972年以降、CIB-W62/国際建築研究情報会議・建築給排水衛生設備委員会が主催する国際会議で発表されてきた約500件ほどの論文を整理し、著者、タイトル、キーワード、概要などをコンピュータ入力し、それらの内容を分類・評価した。

建築給排水衛生設備分野の研究課題は多岐にわたっており、調査・実験・理論解析など様々な手法によって取り組まれている。これらを大所高所から解析・分類・評価し、学術的観点から取り纏めることは、今後研究を遂行する上で多くの貢献ができるものと予想された。まず、初年度はデータベース作成のための必要事項の検討と、フォーマットの作成を行った上で、国内論文の入力を行った。当該研究分野は、技術的には古い歴史を持つものの、研究活動は比較的最近になって行われるようになったもので、約50年を数えるにすぎない。しかし、30年ほど前から徐々に盛んになり、主として日本建築学会と空気調和・衛生工学会において1965年から2000年の間に通算2206件の研究論文の蓄積があった。国際的には、申請者が日本代表を務めてきたCIB-W62/国際建築研究情報会議・建築給排水衛生設備委員会の主催する国際会議で発表されているものがほとんどであり、その数は531件となった。第2年度は、それらの論文の別刷りまたはコピーを収集し、著者、タイトル、キーワード、概要などをコンピュータ入力した。第3年度は、以上の論文のコンピュータ入力を再チェックし、データベースを完成させた。
CGとGISの統合化による3次元都市モデル(空間データ基盤)の自動生成とその活用

「3次元都市モデル(空間データ基盤)」は、我々が住む現実世界の建物や道路、川といったハードウェアを、コンピュータの世界に写像するものである。高層化や地下化が進み,3次元的な広がりを見せる都市を,「3次元都市モデル」はコンピュータの中に再構築し,都市計画や景観設計,土木,建築,交通工学,教育,防災といったアカデミックな分野の活用から公共事業の情報公開,まちづくりへの市民参加の場として,あるいは,ゲームやアミューズメントの分野での活用など広範囲の分野で様々な利活用が期待される重要な「情報基盤」である。しかし、現状では、その3次元CG都市モデル構築のためのデータ取得やモデル作成には,3次元CGソフト等を使った多くの手作業を行う必要があり、多大な労力と時間がかかる。本研究では、「3次元都市モデル」の中で建物と道路の3次元概形モデルを、GIS(地理情報システム)とCG(コンピュータ・グラフィックス)を統合化して、自動生成することに成功した。本システムでは、GISが管理する電子地図上の建物や道路といった地物が持つ図形情報と属性情報に基づいて、3次元都市モデルを自動生成する。本システムは、市販のGISと開発した「GISモジュール」と「CGモジュール」から構成される。建物概形モデルを生成する場合、GISが管理する電子地図上の建物境界線ポリゴンに対して、「GISモジュール」は、不要な頂点のフィルタリング、基本ポリゴンへブレイクダウンするためのポリゴン分割、壁や窓部を生成するための輪郭線生成などの加工処理を行う。「CGモジュール」は、GISモジュールから前処理された地物の図形情報と階数、屋根の色、建物のタイプ(切妻屋根または寄せ棟屋根等)の属性情報を受け取り、それらに基づいて、建物モデルを自動生成する。本システムでは、自動生成の基礎データとしているものは、ポリゴンやポリラインの2次元図形特報と属性情報であるため、その2次元形状から3次元の地物の形状を推定することになる。建物を生成する場合、2次元の建物境界線であるポリゴンとそれに関連付けられている建物階数や建物タイプ等の属性情報を使って、建物の屋根の方向や位置等の3次元形状を推定して、モデルを自動生成する。このプロセスでは、建物を色々な角度で写真撮影し、得られるステレオ画像を使って推定する3次元形状情報を使用しない。本システムは、建物を1軒1軒、色々な角度で写真撮影し、3次元形状を推定するという手作業をせずに、2次元建物ポリゴンから最もprobableな3次元建物形状を推定する。本研究では、2次元図形情報とその属性情報から最もあり得る3次元形状モデルを生成し、形状を修正するための作業をできるだけ少なくするようなアルゴリズムを提案する。労力とモデルの精緻さはトレードオフの関係にあるが、都市計画において利用される「3次元都市モデル」としては、容積率や建蔽率、斜線制限で大まかな形状が決まる建物概形モデルで十分であり、本システムは代替案制作のための時間が短く、代替案に対する変更や要望に対応して、モデルを非常に効率的に自動生成する。本研究の成果を国際学会、国内の各種の学会で発表、査読論文として採録され、評価された。しかし、現状では、その3次元CG都市モデル構築のためのデータ取得やモデル作成には、3次元CGソフト等を使った多くの手作業を行う必要があり、多大な労力と時間がかかる。本システムでは、自動生成の基礎データとしているものは、ポリゴンやポリラインの2次元図形情報と属性情報であるため、その2次元形状から3次元の地物の形状を推定することになる。