hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューロモデュレーション治療の最適化を目指すための神経細胞活動の疾患横断的解析

パーキンソン病およびジストニア患者における脳深部刺激療法(DBS)を行う際に記録される大脳基底核の局所フィールド電位を記録解析した。多くの症例において視床下核(STN)にβ帯域のoscillationが観察され、さらに黒質網様層(SNr)やSNr/淡蒼球視床を結ぶ繊維においてもこの活動が観察され、その活動は症状の増悪とともに増強した。DBSは、β帯域のoscillationを電気刺激によって消失させることにより効果を発現させるとされているが、本研究結果からはSTN以外の基底核や繊維等も刺激ターゲットとして含めることにより、DBSのより高い効果が得られる可能性があることが示唆された。本研究では,脳深部刺激療法(Deep brain stimulation DBS)の術中に得られる刺激部位の神経細胞活動を記録し,その発火パターンを解析することにより,最適な刺激方法(パラメーター)及び術後の薬物コントロールを最善にすることが目標である.そのため,本年度は安定した神経細胞活動(単一細胞外電位)記録が行えるようにデバイスのセットアップを行った.まず,パーキンソン病患者10例において視床下核(STN)に挿入された通常の刺激電極から安定したlocal field potential (LFP)が記録が可能かを確認した.使用したシステムはMedtronic社製3389刺激電極から,ケーブルを作成して,MEG-6108多チャンネル計測用アンプ(日本光電)を通して,PowerLab 8/35 (ADInstruments社製)を使用して記録した.記録したLFPをフーリエ変換を行い解析したところ約20Hz前後のβ域のoscillationが記録できることを確認した.本システムで,生体内の電気信号が安定して獲得できることを確認できたため,次にFHC社製のmicroelectrodeから単一細胞外電位を取り出すことを試みた..単一細胞外電位を記録するために記録電極は従来の手術時に使用するFHC社製のmicroeletrodeを使用し,同アンプを使用し,R25-1( TDT社製)で記録を行いofflineでsortingし,安定した単一細胞外電位の記録ができることを確認した.今年度は,生体内から安定した神経細胞活動を記録を可能とするシステムを構築した.さらにパーキンソン病患者から記録されたものには,多くのLFP記録でβ領域のオシレーション活動を記録することが可能となった.また,単一細胞外電位の記録も同様に安定して記録することが可能となった.昨年度から引き続き、安定したlocal field potentialおよび細胞外電位記録を行うためシステムを構築を行った。ヒト神経活動記録解析システム(CED社)を購入し、その後、本研究に参加することに同意を得た患者5例において視床下核からFHC社製の微小電極から細胞外電位記録を行った。この記録方法では、local field potential記録に用いる刺激電極より抵抗値の高い電極を用いているために、より精密な電極周囲の電気的変化を記録することができる。その結果、これまでの報告に一致して、視床下核神経細胞において平均16.5Hzの、いわゆるβ帯域の共振現象を認めた。この共振現象は、視床下核の中でも背側及び腹側において強く認められ、また黒質網様層でも認められた。また固縮を誘発及び明確化させるために、記録側と同側の手指の運動させながら記録を行うと、その共振の強度が高まった。これらの結果からは、これまでに報告されている視床下核内での共振現象は、視床下核内にとどまらず、大脳基底核内の広い範囲で出現していることを示唆しており、さらに固縮はこの共振現象の発現に重要な役割をなしておりことを示唆する結果となると思われる。今後はパーキンソン病の中でも、振戦の目立つ症例、ジストニアの目立つ症例における記録を行うことにより、疾患の表現型の違いによる、大脳基底核内の異常神経活動の広がり及び共振現象の周波数解析を行い、それぞれの病態生理の解明を行う予定としている。当初の予定では、パーキンソン病のみならず、ジストニアや本態性振戦の患者に対しても上記のような手法を用いて脳内神経細胞活動を記録する予定であったが、まだ実現できていない。当院における脳深部刺激術の年間手術症例数は日本有数であることを考慮すると、手術適応となる症例数自体が低いことが考えられる。結果>手術時平均年齢58.25歳、平均MDS-UPDRS運動スコアは内服on時14.5、off時48.0点、平均罹病期間は12.9年であった。多くの症例において、これまでの報告のようにSTNでのβ帯域のoscillationが記録されたが、STN内のみならず、STN背側のlenticular fasciculusやSNrにでも記録された。また、このβ帯域のoscillationは記録と対側の手指の開閉運動によって増強し、さらに同側の手指の開閉運動によっても増強した。考察>これまでパーキンソン病症状が発現する際には視床下核や淡蒼球内節において、β帯域のoscillationが観察されることが多かった。今回の研究では、STN以外の大脳基底核および、小脳視床を結ぶ繊維においてもこの活動が観察され、その活動は症状の増悪とともに強くなった。パーキンソン病における脳深部刺激療法は、このβ帯域のoscillationを電気刺激によって消失させることにより効果を発現させることが仮定されている。本研究結果からは、STN以外の基底核、繊維周囲でもこの異常活動が記録されており、これらの場所を治療ターゲットとして含めることによって、脳深部刺激術のより高い効果が得られる可能性があることが示唆された。以上は2017年世界神経学会総会で発表した。

パーキンソン病およびジストニア患者における脳深部刺激療法(DBS)を行う際に記録される大脳基底核の局所フィールド電位を記録解析した。多くの症例において視床下核(STN)にβ帯域のoscillationが観察され、さらに黒質網様層(SNr)やSNr/淡蒼球視床を結ぶ繊維においてもこの活動が観察され、その活動は症状の増悪とともに増強した。DBSは、β帯域のoscillationを電気刺激によって消失させることにより効果を発現させるとされているが、本研究結果からはSTN以外の基底核や繊維等も刺激ターゲットとして含めることにより、DBSのより高い効果が得られる可能性があることが示唆された。現在パーキンソン病患者からのLFPは10症例程度で記録を行っている.今後は本態性振戦やジストニア患者におけるLFP及び単一細胞外電位記録を行い,疾患ごとの細胞活動を記録することを目指す.さらに術中に様々な運動を行った際の電位を記録することにより,視床下核(STN)もしくは淡蒼球内節における運動関連電位が,疾患ごとに異なるのか否かを解析することにより,これらの疾患の病態生理の解明につなげる方針である.上記のように、ジストニア症例、本態性振戦症例の研究がまだ行えていないため、今後はパーキンソン病症例のなかで、細かく症状ごとに分類して群間比較を行うことを検討している。ひきつづきパーキンソン病症例に関しては研究参加者を募ることとする。神経学当院においてこれまでこのような研究を行うためのシステムが存在せず,解析を行うシステムが実用的てあるかどうかを確認するために,記録および解析コンピューターなどは一時的なレンタル(無償)によって行った.そのためシステム構築にかかる費用が今年度は必要とならなかった.当初の計画より少ない症例数にとどまっているために、様々な雑費の支出が少なかったため。症例数の少ない理由の一つとして、刺激システム販売メーカーが複数に渡り、今回構築した記録/解析システムはそのうちの1社にのみ対応できるものであるため、他社システムを使用する際には記録が不可能となってしまうのも一因と考えられる。今年度構築したシステムが実使用に耐えうると判断できたために,これらを購入する予定としている.電気生理学的記録に必要なデバイスはそろったため、症例数の増加に伴う消耗品の支出(記録媒体等)や研究結果発表のための学会経費や論文校正費用等に使用する予定である。
高活性・高耐久化メタン脱水素芳香族化触媒のための二元活性種複合制御

天然ガスの直接石油資源化を目的とした,Mo修飾H-MFIを基盤とするメタン脱水素芳香族化触媒の設計において,高活性化と高耐久化を同時に達成させることを主眼とする。H-MFI系担体構造中の細孔内と外表面の各活性点を各々に制御し、細孔内活性種を生かしつつ細孔外酸点での失活抑制を行う。同時に,Mo活性種の反応経時過炭化からの活性低下を抑制するため第二成分微量添加による構造制御により,外表面炭化Mo複合体種と近傍の強酸点を部分メタロシリケート化により失活抑制を図る。これらにより,MFIのへ部分格子置換・Mo活性種の二元機能制御による高活性・高耐久化触媒の設計とその活性因子の解明を進める。
テータ関数の特殊値の研究-代数的構造の解明とその応用-

平成30年度に得られた研究成果は以下の通りである1.テータ関数から派生するテータ零値(またはテータ定数)は、上半平面において定義された正則な関数であり、その特殊値の研究には多くの応用があることが知られている。平成30年度においては、モジュラー形式の理論を応用し、テータ零値の値を添加した体の超越次数に関するD.Bertrandの結果(1997)を、関連する既知の結果を包括する形で一般化することができた。本手法は、Yu.V.Nesterenkoの多項式(2006)を起点とする従来の手法とは異なるものであり、テータ零値の幅広い特殊値を扱える点で有用である。実際、本研究結果とテータ零値に関するラマヌジャンの恒等式を組み合わせることで、ランベルト級数表示をもつ新たなクラスの超越数を発見することができた。2.本研究計画においては、テータ零値と関連が深い種々のランベルト級数についても研究対象として採り入れている。P.Erdos(1969)は、逆数が収束するような互いに素な数列に付随するランベルト級数を考察し、そのベキ級数展開の係数は十分大きいところにおいて等比級数的に振る舞うことを確かめた。この性質は、与えられた特殊値のq進展開の非周期性を導くものであり、無理性などの数論的性質に直結する。研究代表者らは、Erdosの証明を一部補完するとともに、ピゾ数などの特別な代数的整数を展開の基数にもつような数に対しても、Erdosの手法は有効であることを見出した。その結果、フィボナッチ数列やルカ数列といった二項回帰数列のある種の逆数和について、有理数体上の線形独立性を示すことに成功した。本研究の着手時には、テータ零値の間に存在する具体的な従属関係式を利用して、代数的に独立な元を絞り込む手法を想定していた。この従属関係式は整数係数多項式によって表わされるが、その多項式の係数や次数は対象とするテータ零値の複雑さに比例して急激に膨張するため、扱える特殊値を制限する一つの原因となっていた。平成30年度はモジュラー形式の理論を通して、目標の一つであった代数的独立性に関する問題を解決することができた。本手法は、研究計画時において想定していなかったものであり、研究手法の面でも一定の進展があったと考えている。また、ランベルト級数の研究においても、無理性を導くErdosの手法を再興させ、新たなクラスの数集合の線形独立性を明らかにした点は重要であると考えている。研究実績の概要欄で述べた通り、平成30年度においては、テータ零値の特殊値の代数的独立性について新たな知見が得られた。関連する保型形式はもちろん、既存の結果に対しても本手法の応用可能性を検討したい。また、代数的従属となる場合においては、より単純化された従属関係式を導くアルゴリズムや、線形的な関係の有無についても継続して研究を進める予定である。一方、上述したランベルト級数に関する研究においては、証明において仮定した条件の緩和が今後の研究課題である。今後も研究遂行のために関係研究者との情報交換、共同研究を積極的に推し進める。

本手法は、研究計画時において想定していなかったものであり、研究手法の面でも一定の進展があったと考えている。また、ランベルト級数の研究においても、無理性を導くErdosの手法を再興させ、新たなクラスの数集合の線形独立性を明らかにした点は重要であると考えている。研究実績の概要欄で述べた通り、平成30年度においては、テータ零値の特殊値の代数的独立性について新たな知見が得られた。関連する保型形式はもちろん、既存の結果に対しても本手法の応用可能性を検討したい。また、代数的従属となる場合においては、より単純化された従属関係式を導くアルゴリズムや、線形的な関係の有無についても継続して研究を進める予定である。一方、上述したランベルト級数に関する研究においては、証明において仮定した条件の緩和が今後の研究課題である。今後も研究遂行のために関係研究者との情報交換、共同研究を積極的に推し進める。物品(数論関係の書籍)の購入額を予定より抑えることができたため。次年度は当初の計画通り、共同研究者の招聘費用、及びこれまでに得られた研究成果を発表するためにかかる出張費用として使用する予定である。
多機能性抗がん物質ラメラリンの活性発現分子機構の解明と制御

海洋天然物ラメラリンは、トポイソメラーゼIやプロテインキナーゼ(CDK, GSK-3, Pim1, DYRK1A, CLK等)を分子標的とする多機能性の抗がん物質である。本研究では、ラメラリンアナローグを用いた構造活性相関研究とドッキングシミュレーションによる阻害分子機構解析により、各分子標的に選択的な阻害剤を創製することを目的とした。その結果、ラメラリン骨格上の酸素官能基の適切な配置により、キナーゼ選択的(orトポI選択的)阻害剤の創製が可能であることが明らかになった。また、ラメラリン骨格C1-C11間の軸不斉に基づく16-メチルラメラリンNの二つのエナンチオマー間でキナーゼ阻害活性や選択性に大きな違いがあることも明らかになった。さらに、1位芳香環を置換したラメラリンN類縁体の多くが1位置換基の構造に依存して、キナーゼ阻害に有意な選択性を示すことも明らかになった。海洋天然物ラメラリンは、複数の分子標的を持つ多機能性抗がん物質である。抗がん活性発現の主要な作用機序としてトポイソメラーゼI阻害が報告されている。また、サイクリン依存性キナーゼ(CDK)等のプロテインキナーゼを強く阻害する事も報告されている。本研究では、in silicoでのドッキングシミュレーションに有機合成を基盤とする構造活性相関研究を組み合わせることにより、ラメラリンのCDKに対する阻害分子機構を明らかにし、高選択的なCDK阻害剤を創製することを計画した。サイクリン依存性キナーゼ(CDK)阻害を作用機序とする新規抗がん剤の創製を目的に、リード化合物ラメラリンNとCDK2とのドッキングシミュレーションを行った。その結果、ラメラリンNは、CDK2のATP結合ポケットに入り込み、3種の水素結合(8位水酸基とGlu81、13位水酸基とGln131、ラクトン環カルボニル基とLys89)により複合体を安定化し、ATPとの結合を阻害するものと推測された。そこで、各水酸基をメチル化した3種のラメラリンNアナローグを合成し、阻害活性を評価した。その結果8位水酸基または13位水酸基をメチル化したアナローグでは、阻害活性が大幅に減少した。一方20位水酸基をメチル化したアナローグにおいては、活性は保持された。この結果は、シミュレーションの妥当性を支持するものであり、高選択的なCDK阻害剤創製の可能性を示唆するものであった。さらに、軸不斉を持つラメラリンNのエナンチオマー間での阻害活性を比較するために、光学分割を試みた。トリ-O-イソプロピルラメラリン保護体を用いて、光学活性カラムHPLCによる分割を試みたが、結果は不十分なものであった。今後は、適当なジアステレオマーに変換して分割を行う必要がある。一方、ラメラリン類は、トポイソメラーゼIの強力な阻害剤であることも知られている。そこで新たに合成したアナローグのトポイソメラーゼI阻害活性も評価した。その結果、ラメラリン環1位のアリール基は、活性発現に不要であることが明らかになった。今後、ラメラリンの構造改変によりトポイソメラーゼI阻害とCDK阻害の活性の切り分けが可能になるものと期待される。ラメラリンNには、5環性複素環骨格と1位芳香環との間の単結合周りの回転に由来する軸不斉が存在する。CDK2とラメラリンNとのドッキングシミュレーションの結果から、ラメラリンNの軸不斉に基づくエナンチオマーのうち、R体の方がS体よりもCDKをより強く阻害することが示唆された。そこでまず、ラメラリンNの8位、13位、20位の水酸基を保護した誘導体を6種類合成し、光学活性カラムHPLCによる分割を試みた。その結果、6種の誘導体いずれもが25°Cでのカラム分離中にラセミ化が進行し、また0°Cでの分割においてもラセミ化の抑制が困難であった。以上の結果を受け、1位芳香環-1位炭素間の単結合回転によるラセミ化を抑制するため、1位アリール基のオルト位に相当する16位にメチル基を導入したラメラリンN誘導体を新たに設計し、合成した。なお本サンプルについて光学活性カラムHPLCによる光学分割を試みたところ、室温でのエナンチオマー分離が可能であり、またラセミ化の兆候は見られなかった。

今後、11位にメチル基を導入したラメラリンN誘導体を大量に合成して光学分割を行い、最終的に16-メチルラメラリンNのR体とS体を準備した後、エナンチオマー間のCDK阻害活性の差について評価するとともにトポイソメラーゼI阻害活性についても検証する。またラメラリンN誘導体の1位アリール基-1位炭素間の結合回転のエネルギー障壁について測定を実施する。海洋天然物ラメラリンNは、細胞周期を制御するサイクリン依存性キナーゼ(CDK)等のプロテインキナーゼ類を強く阻害する。ラメラリンNのキナーゼ阻害機構を明らかにし、高選択的キナーゼ阻害剤を創製することを目的に下記の研究を行った。(1)ラメラリンの持つ軸不斉がキナーゼ阻害にどのように影響をおよぼすかを明らかにするために、軸周りの回転を押さえた16-メチルラメラリンN誘導体の光学活性カラムによる分割を行った。このようにして合成した光学活性は16-メチルラメラリンN、両エナンチオマー間で、CDK阻害活性に大きな違いがある事が明らかになった。(2)ラメラリンの軸不斉に関与するC1-C11間の単結合周りの回転の活性化エネルギーは、従来は分子力場計算による予測値のみが報告されていたが、温度可変nmrにより実験的に求めることに成功した。その結果、5,6-ジヒドロ体で、73.6kJ/mol、5,6-デヒドロ体で86.6kJ/molであることが明らかになった。これらの値は、単純なラメラリン誘導体の光学分割が室温では困難であるという実験事実を裏付けるものであった。(3)1位置換1-デアリールラメラリンNアナローグについて、CDKを含む数種のプロテインキナーゼにたいする阻害活性を評価した。その結果ある種の誘導体にDYRKIAキナーゼに対する選択性があることが判明した。このキナーゼは、ダウン症候群やアルツハイマー病等の発症に関与するキナーゼである。このことは、ラメラリン誘導体がこれらの疾患の発症メカニズム解明のツールや治療薬のリード化合物となり得ることを示しており、興味深い。海洋天然物ラメラリンNには、5環性複素環骨格と1位芳香環との間の単結合周りの回転障害に由来する軸不斉が存在する。抗がん剤分子標的であるCDK2とラメラリンNとのドッキングシミュレーションの解析から、ラメラリンNの軸不斉に基づくエナンチオマーのうち、R体の方がS体よりもCDK2をより強く阻害することが予想された。昨年度は、HPLCにより、軸周りの回転を完全に抑えた16-メチルラメラリンNについて両エナンチオマーの分割に成功した。今年度は、まずX-線結晶構造解析により分割した両エナンチオマーの絶対配置を決定した。また、それぞれのエナンチオマーについて数種のキナーゼ(CDK1,CDK2,CDK5,CK1,CLK3,DYRK1A,GSK3,PIM-1)に対する活性評価を行った。その結果、予想通り両異性体問で活性に大きな違いが認められた。しかしながら、高活性な異性体は、R体(ラメラリンNのS体に相当)であり、当初の予想とは反する結果となった。そのため、シミュレーションにより原因の究明を行った。その結果、低活性めS体においては、16位メチル基とCDK2のN-ローブ側のβ-シートとの立体反発があるが、高活性のR体では、そのような反発はなく、むしろメチル基がC-ローブ側にある疎水性ポケットにはまり込むような形で安定化していた。現在の所、このような16-位メチル基とキナーゼとの相互作用の違いが、活性に影響をおよぼしたものと考えている。R体とS体の細胞増殖抑制活性(抗がん活性)は、現在評価中である。
胃癌における CFL1 発現の臨床病理学的意義とその分子機構の解析

胃癌患者における血清CFL1値は有意に非担癌患者コントロールに比し有意な上昇を認めたが、深達度や組織型、病期などの臨床病理学的因子との相関は見られなかった。免疫組織染色による検討では、いずれの標本においても、癌部は抗CFL1抗体による染色が見られた。染色強度と臨床病理学的因子との有意な相関はなく、全生存率や無再発生存率との相関も見られなかった。胃癌患者血清中でのCFL1値の上昇に寄与する機序については現時点で明らかでなく、今後のさらなる検討を要すると考えられた。京都大学消化管外科にて胃癌に対し手術を施行した患者より採取した血清を用いて、東レ株式会社との共同研究により開発したELISA法によるCFL1の高精度測定系を用いて血清CFL1の測定を施行した。免疫組織染色による検討では、正常胃における再生胃粘膜や平滑筋などでも染色が見られた。胃癌切除標本におけるCFL1タンパクの発現に関しては、胃癌治癒切除症例78例にてCFL1発現の検討を行った。いずれの標本においても、癌部は抗CFL1抗体による染色が見られ、その染色強度により1+、2+、3+の3群に分類して詳細な臨床病理学的検討を行った。しかし、年齢や性別、深達度や組織型、病期、脈管侵襲やLauren分類、MUC発現・HER2発現などの臨床病理学的因子との有意な相関はなく、全生存率や無再発生存率との相関も見られなかった。胃癌組織の染色強度と血中のCFL1値との相関についても検討を行ったが有意な相関は見られず、胃癌患者血清中でのCFL1値の上昇に寄与する機序については現時点で明らかでなく今後のさらなる検討を要すると考えられた。京都大学消化管外科にて胃癌手術を施行した患者より、十分なインフォームドコンセントのもと、血清を採取し、東レ株式会社との共同研究により確立されたELISA法によるCFL1の高精度測定系を用いてCFL1の測定を行っている。現在はまだサンプル数を増やしている段階であり、一定数の集積が得られたのち、データーの解析を行いたい。過去の肺癌における報告ではin vitroでCFL1のmRNAレベルとCDDPに対する薬剤耐性が有意に相関したとされており、当科において施行している、TS-1+CDDPによる術前化学療法施行患者における血清CFL1値と術前化学療法の効果・化学療法感受性との関連についても、サンプルを継続採取しており、一定の検体数に達し次第ELISA法によるCFL1の高精度測定系を用いて検討を行う予定である。胃癌切除標本におけるCFL1タンパクの発現に関しては、これまでに免疫組織化学染色の染色条件を決定し、胃癌における発現と正常組織における発現パターンを確認済みである。今後は検体数を増やして、CFL1発現の有無およびその臨床病理学的因子との比較検討を行い、胃癌におけるCFL1分子の胃癌の悪性化、浸潤、転移過程などへの関与を研究予定である。胃癌細胞株におけるCFL1タンパクの発現や意義に関しても現在、スクリーニング中であり、今後は、CFL1のsiRNAを用いたknock downなどにより、細胞増殖や浸潤能などに関する発現型の変化を観察し、CFL1分子の胃癌における悪性化、浸潤、転移過程などへの関与、治療ターゲットとしての可能性を検索する予定である。本研究は2年間を通しての血清サンプル集積と解析を施行予定している。免疫組織化学染色による正常胃および胃癌におけるCFL1発現パターンについては現在解析を行っており、今後検体数を増やしての検討を予定している。これまでのところ、おおむね順調な進捗状況と考えている。本研究はアクチンリモデリングタンパクであるCFL1の、胃癌における発癌および転移・進展過程における意義とそのメカニズムを明らかにすることを目的とし、臨床サンプルと臨床病理学的なデータの検討など臨床面主体の研究と分子生物学的手法をもちいた基礎研究の二つのパートに分かれており、次年度も両者を並行して進めていく。次年度は、サンプル集積が済み次第、検体の測定や解析を行う予定であり、おもに消耗品に対して使用していく予定である。
極低温原子間力顕微鏡によるアモルファス氷の表面構造および表面電位の解明

極低温原子間力顕微鏡を用いて,冷却されたSi(111)7×7基板上に作成したアモルファス氷のナノスケール表面構造の測定を行なった.その結果,低温で作った氷はポーラスで高温で作成された氷はコンパクトであるというこれまでの常識とは異なる結果が得られた.これは,これまでのアモルファス氷の幾何構造に関する研究手法では分子レベルの構造を見ているのに対し,本研究ではナノスケールの構造を実空間で測定しているため,見ている構造のスケールが異なることに起因する.得られた知見は,アモルファス氷の形状モデルの作成やアモルファス氷を用いた実験の結果の正しい理解に寄与する.分子雲内に大量に存在しているアモルファス氷は,分子雲内で生じる複雑な分子の形成や彗星の進化等に決定的な影響を与えることが知られている.アモルファス氷の重要な物性値を決めるナノスケール構造を明らかにすることが求められているが,既存の構造研究手法(X線,電子線回折法や比熱,密度測定)では困難である.そこで,新たな構造研究手法として極低温原子間力顕微鏡を用いて,アモルファス氷表面のナノスケール構造解析を行なっている.1.アモルファス氷表面構造観察結果超高真空内に設置した低温基板(45ー105K)に,水分子を蒸着し作成したアモルファス氷の表面形状を極低温原子間力顕微鏡を用いて測定した.測定条件は,使用基板Si(111),基板温度(45K, 103-108K),蒸着速度(0.1-1nm/min),氷厚(3nm, 20nm, 40nm)である.観察の結果,どの条件においてもおおよそ5nm程度の氷塊の凝集体であることが明らかになった.また,表面形状(氷塊の凹凸の高低差)は,基板温度に依存することも明らかになった.この表面形状の温度依存性は,これまで言われてきた温度依存性とは異なる結果であり,形状測定法によって観察している表面粗さのスケールが違い,必要な物性値の見積もりに適した表面粗さを考慮する必要性を示している.2.装置の改良(反射型電子線回折装置の導入および最低到達温度の改善)様々な蒸着条件で作成した氷がアモルファスなのか結晶なのかを調べるため,反射型高エネルギー電子線回折装置(RHEED)を導入することとし,電子線検出システムの設計製作を行った.また,現有の極低温原子間力顕微鏡の最低到達温度は45K程度であり,分子雲環境温度程度(20K)には達していないため,更なる低温化および上述したRHEED測定の電子線飛行経路確保のため,冷却部品の再設計・再制作を行った.分子雲内に存在する氷星間塵(サブミクロンサイズの鉱物微粒子の周りをアモルファス氷で覆った氷微粒子)は,衝突合体することによってサブミクロンサイズからより大きな質量の塵へと変化していく(質量進化).これは,星・惑星形成の初期段階において重要な過程である.また,この氷星間塵上で生じる化学反応は,分子雲内での分子の複雑化(分子進化)に必要不可欠であることもわかっている.質量進化および分子進化という宇宙物理・化学におけるこれら二つの重要な過程において氷星間塵の主成分であるアモルファス氷の表面構造は重要な役割を果たす.しかし,その構造は結晶のように規則的な構造でないためこれまでよく解っていない.本研究は,極低温原子間力顕微鏡を用いた実空間形状測定により,アモルファス氷表面の構造を明らかにすることを目的に行なっている.アモルファス氷表面構造観察:蒸着法依存性前年度は,冷却したSi(111)基板表面に入射角60°でH2O分子線を入射させることにより生成されたアモルファス氷構造の温度(45、105K)と膜厚(3, 20 , 40nm)依存性を明らかにした.本年度は,入射角60°の分子線入射と充満法の二種類の製作法によって作成された氷の構造の違いを明らかにすることを目的として実験を行なった.45Kに冷却したSi(111)基板上に充満法で作成されたアモルファス氷の方が,凹凸が小さく比較的フラットな構造をしていることが観察され,それぞれの氷の典型的な表面粗さを得た.氷へN2分子を蒸着し,その蒸着量から氷の表面積を推定する手法で得られた上記二種類の氷表面積はほぼ等しいという先行研究があるが,表面積が等しいからといって構造が同じであるとは限らない.原子間力顕微鏡による実空間測定により初めて構造の違いが明らかになった.申請書では,平成27年度には低温化(20K)を完了しPt(111)表面における氷構造の観察と表面電位測定を行なうことになっていたが,計画を変更して計画段階にはなかった蒸着法依存性を調べるためにSi(111)基板上の実験を継続して行なった.

低温化のための改良部品はすでに完成しているが未実装である.現状のセットアップで冷却用部品の設置位置や方法を改良したことで26Kまでの低温化に成功し,26Kでの測定結果が45Kでの構造観察の結果とほとんど変わらないことから,改良品取り付けの優先順位を下げたためである.当初の計画通りには進んでいないないが,計画段階になかった新たなパラメータを変えた測定を行なったことや,Pt(111)を用いた実験の準備はすでに完了しているので,達成度は「おおむね順調に進展している」とした.分子雲内に存在する氷星間塵は,その表面上で生じる化学反応により分子の複雑化(化学進化)に貢献するだけでなく,星・惑星形成の初期段階として,それ自身が衝突合体することで大きな質量の塵へと変化していく質量進化にも寄与する.この,化学進化および質量進化という重要な宇宙化学・物理過程において,塵表面の主成分であるアモルファス氷の表面構造は重要な役割を果たす.しかし,アモルファス氷は周期構造を持たないため,表面構造解析の手法として良く用いられる各種回折法は適用できない.そこで,本研究では極低温原子間力顕微鏡を用いた実空間測定により,アモルファス氷の表面構造を調べることを目的とした.初年度,次年度では,Si(111)7×7表面上にアモルファス氷を作成するときの温度・水蒸着角度・蒸着法(分子線・充満)・蒸着速度をパラメータとしてアモルファス氷のナノスケールの構造を明らかにしてきた.最終年度は,表面第一層の吸着状態はその後成長するアモルファス氷の形状に関する理解に重要な情報となるため,Si(111)7×7表面に解離吸着するH2Oの原子分解能観察を行なった.解離吸着したHとOHを区別するため,測定には接触電位差を利用したケルビンプローブ法を用いた.超高真空中で105Kに冷却したSi(111)7×7基板に0.1分子層程度のH2Oを蒸着し,形状像測定と同時に接触電位差測定を行なった結果,形状像では良好な原子分解能が得られるようになったが,同時に測定される接触電位差像については未だ原子分解能を得るには至っていない.今後、測定法の調整や装置の安定性の向上を行い,原子分解能を有した接触電位差測定の実現を目指したい.本課題で得られた結果から,作成方法に依存した氷の表面構造が明らかになり,また,これらの知見はアモルファス氷を用いた様々な実験の結果を正しく理解するのに大きく寄与すると考えられる.極低温原子間力顕微鏡を用いて,冷却されたSi(111)7×7基板上に作成したアモルファス氷のナノスケール表面構造の測定を行なった.その結果,低温で作った氷はポーラスで高温で作成された氷はコンパクトであるというこれまでの常識とは異なる結果が得られた.これは,これまでのアモルファス氷の幾何構造に関する研究手法では分子レベルの構造を見ているのに対し,本研究ではナノスケールの構造を実空間で測定しているため,見ている構造のスケールが異なることに起因する.得られた知見は,アモルファス氷の形状モデルの作成やアモルファス氷を用いた実験の結果の正しい理解に寄与する.当初の研究計画では平成26年度に装置の最低到達温度の改良を完了させ,平成27年度より実験を行なうことになっていたが,計画を変更し,現状の温度可変範囲内で可能な実験と装置改良を平行して行なった.平成26年度内に装置の改良は完成しなかったが,それは実験を行なったこと,および研究計画になかったRHEEDの導入にともなう新たな部品の設計・製作に時間を要したためである.最低到達温度改善に必要な改良部品の製作はすでに完了したこと,および,平成27年度に計画していた実験の一部を前倒しして行なったことを鑑みて,装置改良は計画通り進まなかったが,達成度は「おおむね順調に進展している」とした.平成28年度初頭にPICORHEEDの導入および最低到達温度の改良を完了し,Pt(111)基板を使用した実験を20-100Kの温度範囲で行なう.また,Pt(111)基板は,強誘電氷が作成されるとの先行研究があるため,表面電位測定実験も合わせて行い構造と表面電位分布の関係を明らかにする.申請書では,Highly Oriented Pyrolytic Graphite基板を用いて実験を行なうことになっているが,平坦で無極性基板であり特徴のある氷生成の可能性が低いため,Pt(111)基板の実験を優先して行なう.数物系科学平成27年度初頭に最低到達温度の改良を完了し,Si(111)基板を使用し20K付近での実験を行なう.
センサネットワークにおける分散意思決定と状況認識

本研究は,センサネットワークを対象として,意思決定や状況認識という概念を制御理論の立場から考察することを目的としたものである.状況認識に関しては,ビジュアルセンサネットワークの協調推定問題を独自に考案し,従来研究を発展させることで新規の解法を提示した.意思決定に関しては,まず当初の計画通り,分散タスク切替アルゴリズムを独自に考案し,その後ゲーム理論とランダム化アルゴリズムを融合することで,新規の学習・意思決定アルゴリズムを提案した.以上の成果は全て国際会議や国内学術雑誌に掲載決定済みであり,かつ発展・拡張したものを国際ジャーナルに投稿中である.また,以上の成果を検証するためのセンサネットワークの実験システムを構築し,その検証結果は国内外から高い評価を得た.本研究は,センサネットワークを対象として,意思決定や状況認識という概念を制御理論の立場から考察することを目的としたものである.状況認識に関しては,ビジュアルセンサネットワークの協調推定問題を独自に考案し,従来研究を発展させることで新規の解法を提示した.意思決定に関しては,まず当初の計画通り,分散タスク切替アルゴリズムを独自に考案し,その後ゲーム理論とランダム化アルゴリズムを融合することで,新規の学習・意思決定アルゴリズムを提案した.以上の成果は全て国際会議や国内学術雑誌に掲載決定済みであり,かつ発展・拡張したものを国際ジャーナルに投稿中である.また,以上の成果を検証するためのセンサネットワークの実験システムを構築し,その検証結果は国内外から高い評価を得た.本年度はまず、当初の計画通り、分散的な意思決定を行う協調制御アルゴリズムの提案を行った。まず合意アルゴリズムに基づくタスク切替アルゴリズムを提案し、国内外の会議に採択された。これにより、従来の協調制御法では実現できなかった複数タスクの実行が可能になり、大幅にその利用可能性を拡張するものであると考えている。本論文は現在国際ジャーナルへの投稿を予定している。また、これとは異なるアプローチとして探索制御に意思決定のダイナミクスを組み込んだ協調探索制御アルゴリズムを提案し、これも国際会議論文として採択され、現在学術論文として国際誌に投稿中である。これらの研究は独創的なアイデアに基づくものであり、今後更なる評価を得るものと考えている。また、状況認識に関しては分散最適化アルゴリズムに基づくビジュアルセンサネットワークに対する協調推定法を提案し、国内会議で発表した。これについては現在国際会議および論文誌への投稿準備中である。これも新規の研究テーマであるため、大きなインパクトを与えることが期待される。他方、センサネットワークシステムの実験環境の構築については複数のカメラが通信するビジュアルセンサネットワークのシステム構築が完了し、これを用いた検証実験が可能となり、この点も当初の計画通りであるといえる。最後に本研究課題に取り組む準備段階として投稿した論文が米国の電気電子学会、応用数理学会の論立誌にRegular Paperとして掲載されるなど、順調な成果があげられていることを付記しておく。本年度はセンサネットワークにおける状況認識に関する研究および実験システムの構築・理論検証を予定していた.前者に関しては,特に複数のカメラセンサから構成されるビジュアルセンサネットワークにおいて,個々のカメラが画像データから推定されるターゲットの運動に関する確信(belief)を局所的に通信し合うことで,最終的にグループ全体としての意思を決定する分散意思決定アルゴリズムを提案した.当該分野で精力的な研究がおこなわれている協調制御に関する一連の研究の中にあって,提案アルゴリズムは協調することで達成される利点を明確に示しており,端末間で協調することのみに主眼が置かれている現在の協調制御の発展に一石を投じるものであると考える.実際,この結果は複数の国際会議・学術論文として投稿し,掲載が決定するなど十分なインパクトを与えられたと考えている.さらに,一連の研究をまとめた論文を国際ジャーナルに投稿予定である.加えて,ロボットネットワークにおいて,申請者が過去の研究で利用したランダム化アルゴリズムの考え方とゲーム理論を融合することで,従来にはない新たなロボットの意思決定アルゴリズムを提案し,すでに数の国際会議・学術論文に採択されている.本研究をまとめた論文も国際ジャーナルに投稿予定である.最後に,実験システムの構築に関しては,当初予定していたロボットにカメラセンサを搭載したロボティックセンサネットワークシステムに加えてビジュアルセンサネットワークシステムを構築し,順調に稼働している.上記の理論論文の多くは構築した実験システムを用いてその有用性が検証されており,国内外の研究者から高い評価を獲得している.
センサネットワークにおけるリアルタイムなデータ収集・配信方式に関する研究

大規模なセンサネットワークにおいては,リアルタイム性を確保するための負荷分散のためには,ネットワークを複数のクラスタに分割しマルチホップ通信を行なうことが望ましい.このようなセンサネットワークでは,シンクノードの近辺に負荷が集中する特性がある.まず本研究では,クラスタ間マルチホップ通信の基本的な特性を解析的およびシミュレーションによって明らかにした.その結果,クラスタリングによってシンクノード周辺での中継に要する高い負荷を緩和できること,データ収集時間を小さくできることを示した.また,大規模なセンサネットワークでは,すべてのセンサを集中管理するのではなく,自律分散的な制御を行うことが重要である.その例として,受信電波強度(RSSI)を用いたターゲットの位置検出を検討した.一般にRSSIによる距離推定は誤差が大きいために,多くのセンサからのデータを用いることで位置推定の精度を上げることができる.しかしながら,必要以上のデータ収集は,ネットワークに対する負荷やバッテリ消費を増大させる問題がある.そこで本研究では,センサノード自身が周囲のノード配置密度を検出し,一定の精度を得るために必要なデータ数を自律分散的に収集する手法を提案し,位置測定の精度を実環境で検証した.さらに,マルチシンク構成のセンサネットワークを対象として,蟻の群知能に知見を得た新たなデータ収集手法を提案した.提案手法において,各センサノードは隣接センサノードとの相互作用とフィードバックを繰り返しながら,望ましいクラスタリングやルーティングを自己組織的に発現させる.本研究では計算機シミュレーションを通して,提案手法がシンクノードまでほぼ確実にイベントの情報を送信し,劣悪な品質の無線チャネルにも絶え得る頑健さを兼ね備え,センサノードやシンクノードの故障からの自己修復が可能であることを示した.大規模なセンサネットワークにおいては,リアルタイム性を確保するための負荷分散のためには,ネットワークを複数のクラスタに分割しマルチホップ通信を行なうことが望ましい.このようなセンサネットワークでは,シンクノードの近辺に負荷が集中する特性がある.まず本研究では,クラスタ間マルチホップ通信の基本的な特性を解析的およびシミュレーションによって明らかにした.その結果,クラスタリングによってシンクノード周辺での中継に要する高い負荷を緩和できること,データ収集時間を小さくできることを示した.また,大規模なセンサネットワークでは,すべてのセンサを集中管理するのではなく,自律分散的な制御を行うことが重要である.その例として,受信電波強度(RSSI)を用いたターゲットの位置検出を検討した.一般にRSSIによる距離推定は誤差が大きいために,多くのセンサからのデータを用いることで位置推定の精度を上げることができる.しかしながら,必要以上のデータ収集は,ネットワークに対する負荷やバッテリ消費を増大させる問題がある.そこで本研究では,センサノード自身が周囲のノード配置密度を検出し,一定の精度を得るために必要なデータ数を自律分散的に収集する手法を提案し,位置測定の精度を実環境で検証した.さらに,マルチシンク構成のセンサネットワークを対象として,蟻の群知能に知見を得た新たなデータ収集手法を提案した.提案手法において,各センサノードは隣接センサノードとの相互作用とフィードバックを繰り返しながら,望ましいクラスタリングやルーティングを自己組織的に発現させる.本研究では計算機シミュレーションを通して,提案手法がシンクノードまでほぼ確実にイベントの情報を送信し,劣悪な品質の無線チャネルにも絶え得る頑健さを兼ね備え,センサノードやシンクノードの故障からの自己修復が可能であることを示した.数百から数千もの多数の小型のセンサノードを広範囲に分布させるようなセンサノードが実用化されつつある.このようなセンサノードは一般的に小容量のバッテリで駆動されるため,その通信距離は限られている.したがって,大規模なセンサネットワークでは,センサノード同士でクラスタを構成して一旦クラスタ内で情報を収集し,クラスタヘッド間でマルチホップ通信を行なうことによってシンクノードにデータを収集する構成が考えられる.このようなセンサネットワークでは,シンクノードの近辺に負荷が集中することや,センサノード間の干渉によるパケット損失が発生することを十分考慮する必要がある.例えば,従来の研究ではネットワーク全体の消費電力を評価したものが多いが,ネットワークのどの部分の負荷が大きいのか,またセンサノードの寿命がどのような分布をしているかは十分に明らかではない.また,それらはクラスタの大きさなどのネットワーク構成パラメータによって大きな影響を受ける.そこで本年度は,このようなクラスタ間でマルチホップ通信を行なうような大規模なセンサネットワークを対象として,ネットワークの容量や消費電力を解析およびシミュレーションの両面から評価した.まず,シンクノードに近い隣接クラスタヘッドに単純に中継をする場合では,データフュージョンによる情報量の削減を行なわない場合,シンクノード近辺の負荷が非常に大きくなることが明らかとなった.つまり,この部分の消費電力も大きいため,電力の枯渇も早くなり,結果としてネットワーク寿命が短くなってしまう.そこで,シンクノード近辺の不要な中継を減らすことで,シンクノード近辺のノードの消費電力を大きく削減でき,スループットを2倍程度に向上できることを示した.大規模なセンサネットワークにおいては,マルチホップ通信は不可欠であり,リアルタイム性を確保するための負荷分散のためには,ネットワークを複数のクラスタに分割することが望ましい.まず本研究では,クラスタ間マルチホップ通信の基本的な特性を解析的およびシミュレーションによって明らかにした.その結果,クラスタリングによってシンクノード周辺での中継に要する高い負荷を緩和できること,データ収集時間を小さくできることから,大規模なセンサネットワークにおいてはクラスタ間マルチホップ通信が望ましいことを示した.また,大規模なセンサネットワークでは,すべてのセンサを集中管理するのではなく,自律分散的な制御を行うことが重要である.その例として,受信電波強度(RSSI)を用いたターゲットの位置検出を検討した.一般にRSSIによる距離推定は誤差が大きいために,多くのセンサからのデータを用いることで位置推定の精度を上げることができる.しかしながら,必要以上のデータ収集は,ネットワークに対する負荷やバッテリ消費を増大させる問題がある.

そこで本研究では,センサノード自身が周囲のノード配置密度を検出し,一定の精度を得るために必要なデータ数を自律分散的に収集する手法を提案し,位置測定の精度を実環境で検証した.さらに,マルチシンク構成のセンサネットワークを対象として,蟻の群知能に知見を得た新たなデータ収集手法を提案した.提案手法において,各センサノードは隣接センサノードとの相互作用とフィードバックを繰り返しながら,望ましいクラスタリングやルーティングを自己組織的に発現させる.本研究では計算機シミュレーションを通して,提案手法がシンクノードまでほぼ確実にイベントの情報を送信し,劣悪な品質の無線チャネルにも絶え得る頑健さを兼ね備え,センサノードやシンクノードの故障からの自己修復が可能であることを示した.
高齢期の認知、感情に与える遺伝と環境の交互作用の検証

本研究は、高齢者の認知機能と感情に影響を与える、遺伝と環境の交互作用を検証することを目的とした。環境要因は、児童期の学業成績の自己評価、中高年期の仕事(仕事の内容、仕事のストレス)に注目し、それらの要因を定量的に評価する方法の開発を進めた。遺伝要因に関しては認知や精神的健康との関連が報告されている6つの遺伝子に関してSNP解析を進めた。アウトカムを認知機能として、環境要因と各遺伝子との関連を検討し結果、認知機能と児童期の学業成績の自己評価、仕事の複雑性の間には、明確な関連が認められた。しかし、環境と遺伝子の交互作用は存在する可能性が示唆されたが、統計的には、有意な結果は得ることが出来なかった。認知機能の低下および認知症の発症、うつ気分の亢進、うつ病の発症は高齢期における心理面の最大の脅威である。その背景として遺伝と環境の要因が想定されているが、両者の関係はそれぞれ個別に検討されてきた。近年、認知機能や感情に影響する遺伝子が同定されてきている。しかし、それらの遺伝子と環境の交互作用に関しては、知見が蓄積されつつあるが、高齢者を対象とした研究は少ないのが現状である。そこで本研究は、これまで認知機能や精神的健康との関連が指摘されている遺伝子を対象に、環境との交互作用を検証することを目的とした。2年間の研究期間を通して、環境要因(幼少期の知能、中年期の仕事、余暇活動)の定量化の作業と遺伝子のタイピングを平行して実施してきた。2年度目は、遺伝子のタイピングに関しては、老化制御や認知機能、精神健康に関わるKlotho遺伝子、Gタンパク質調節因子regulator of G protein signaling(RGS)、およびADARB2遺伝子に注目して分析を進めた。環境要因の評価に関しては初年度に実施した中高年期の仕事内容に加えて、高齢期の余暇活動を、認知的負荷、社会人間関係の量、身体的な負荷、3側面から定量化する方法を開発した。現在、3つの遺伝子に関わるSNPおよび、仕事、余暇活動、小学校の時の学校の成績の自己評価、教育暦を説明変数、そして、現在の精神的健康および認知機能(MOCA)をアウトカム変数として、それらの変数の関連解析を進めている。現段階では、アウトカム変数に対する遺伝の影響が弱いため、明確な環境要因の交互作用は検出されていないが、一部環境要因を投入することで遺伝の説明率が上昇する傾向も見られる。この結果を受け、研究計画段階では想定していなかったが、調査で用いられている、社会的サポート等の別の環境要因を追加し、研究期間終了後も引き続き分析を続ける予定である。近年、認知機能や感情に影響する遺伝子が同定されている。また、少数ながら遺伝子の影響が環境によって修飾されるという遺伝×環境の交互作用に関する知見も蓄えられつつある。本研究は、高齢者の認知機能および感情状態をターゲットに、これまで個別に検討されてきた環境要因と遺伝要因を同時に評価し、要因間の交互作用を検証することを目的とする。特に本研究では、対象者の年齢幅を狭い年齢(3歳)に限定したデザインに基づき70歳、80歳、90歳の各年齢群を同じ枠組みで比較することで遺伝と環境の影響が世代や加齢にともなって変化するのかしないのかも同時に評価することが可能である。研究初年度は、既に収集し終わった70歳、80歳、高齢者約2000人のデータを対象に、認知機能の評価、精神的健康の評価、遺伝子多型のタイピング、個人の環境要因の整理および評価、それぞれ4つの作業を並行して行った。遺伝子以外の要因の整理に関しては、認知機能評価としてMOCA(The Montreal Cognitive Assessment)の評定、精神的健康指標としてWHO-5の評価を終えた。また、環境要因として、自己報告ではあるが子供の時の算数、国語の成績、教育年数、そしてデータ、ヒト、モノ3領域の仕事の複雑性の評価を完了した。現在、遺伝子の解析としてAPOE(アポリポタンパク)遺伝子の多型および、セロトニントランスポーター遺伝子の多型のタイピング作業中である。当初、血液サンプルの整理に時間がかかり遺伝子タイピング作業が予定より遅れたが、その他の評価項目に関しては、予定どおりに終了している。次年度は、本年度に実施した調査で90歳の参加者約300名のデータが追加されたため、認知機能の評価、精神的健康の評価、遺伝子多型のタイピング、個人の環境要因の整理および評価、それぞれ4つの作業行うと共に、前期には80歳及び70歳データにおける統計的データ解析を実施する。次年度も本年度同様、研究費の大半を遺伝子タイピング用の試薬購入に充てる。また、研究費の一部を調査実査地域に対する旅費にあて、分析に必要な補足情報の入手に利用する。
超音波特殊反応場を用いるカーボンナノチューブの液相系合成法の開発と光学分割

超音波エネルギーを用いてカーボンナノチューブCNTを溶液中で作成し,かつ分子ピンセットを用いて,サイズ分離,光学分割等の分離を行うという液相系超音波CNT合成法を開発することを目的として,水溶媒中クロロベンゼンに2. 5Wの超音波(36. 6kHzおよび480kHz)を照射したところ,ナノチューブ様針状およびグラフェン様シート状炭素化合物を得ることができた。これら炭素化合物の構造を詳細に検討している。1.クロルベンゼン-塩化亜鉛不均一溶液に、周波数22.7,25.8,36.6,100,298,480kHzの超音波を照射し、得られる黒色粒子量を比較した。その結果22.736.6kHzの低周波では黒色粒子が生成したが、298kHz,480kHzの高周波では生成しなかった。2.黒色粒子のTEM-SEM写真およびDLS粒径解析から、照射超音波の周波数が高くなるにつれ黒色粒子のサイズが小さくなる傾向があることがわかった。3.照射超音波周波数が低い場合には生成する黒色粒子の凝集が起こる傾向があることが分かった。4.ほとんどの黒色粒子は無定形であったが,100kHz超音波照射では金属触媒を用いた化学気相成長法で作ることのできる竹形ナノチューブと呼ばれる多層カーボンナノチューブが生成した。生成する炭素マテリアルが周波数依存的に変化する可能性が示唆された。以上のような照射超音波による炭素粒子生成に対する周波数効果に関する知見は,液相系超音波CNT合成法の開発とってキーとなる情報であり,次年度における炭素マテリアルの合目的抽出研究の基盤となるものであると考えられる。(1)クロルベンゼンを炭素源とし,照射超音波の周波数を36.6,100および480kHzに絞って,無機金属化合物触媒の有無など反応条件を種々に変え,得られる黒色物質量を比較した。その結果,照射する超音波強度が強いほど黒色物質が多く生成するとは限らないことが明らかとなった。超音波強度が強すぎると低分子量炭素化合物に分解されるためと考えられた。(2)種々の反応条件下に生成する黒色物質をTEM-SEMにより比較検討した結果,針状あるいはロッド状の物質,グラフェン様プレート状あるいはチューブ状の物質,黒色塊状の物質を,ある程度の再現性をもって,液相内で作ることができるようになった。元素分析の結果,いずれも無機物質を含まないことを確認した。(3)上記3種の,針状あるいはロッド状物質,グラフェン様プレート状あるいはチューブ状物質,黒色塊状物質の生成割合を時間とともに追跡したところ,必ずしも互いに変換されるような関係にはないことが明らかになった。(4)まだ,これらの分離は完全には可能になっていないが,分離の見込みはできてきており,分離できしだい,特に,グラフェン様プレート状物質の同定をラマンスペクトルなどの手法を用いて行う予定にしている。以上のような,照射超音波による炭素物質生成における周波数効果および強度効果に関する知見は,炭素ナノマテリアルの液相系超音波合成法の開発とってキーとなる情報であり,形状・組成の異なる炭素マテリアルを作り分ける開発研究の基盤となる情報を得たと考えている。(1)クロルベンゼンを炭素源,水を炭素活性化源とし,照射超音波の周波数を36.6,および480kHzに絞って,反応条件を種々に変え,得られる黒色物質量および形状を比較した。その結果,照射する超音波強度が強すぎると低分子量炭素化合物に分解されるため,2.5Wの弱い超音波強度が最適であることを見いだした。(2)種々の反応条件下に生成する黒色物質をTEM-SEMにより比較検討した結果,針状,グラフェン様プレート状,黒色塊状の物質を,再現性をもって,液相内で作ることができるようになった。(3)上記3種の,針状物質,グラフェン様プレート状物質,黒色塊状物質は,互いに変換されるような関係にはないことが明らかになった。(4)超音波が作り出す液一液界面に,特定の配向をもった分子会合が特定の形状のナノカーボンを形成するものと考えられた。(5)10μmサイズのグラッシーカーボンの超音波照射によるサイズリダクションを検討した。その結果,表面構造の酸化と剥離により,会合状態にはあるが200nm以下のサイズに小さくすることができることがわかった。
日・英語文法獲得過程における普遍文法と経験の相互作用に関する研究

一昨年度、昨年度に引き続き、(1)日本語の照応形「自分」の束縛条件の習得に関する研究と、(2)日本語のverbal-noun構文とそれに関連した構文の習得に関する研究を行なった。(1):従来のテスト項目に、述語の再帰性と「自分」の先行詞選択に関係があることを幼児が理解しているかどうかを調べるためのテスト項目を加え、新しい実験を実施した。実験にはコントロールテストの他に、次の7種類の疑問文と絵のペアを用いた。実験は、5・6才児を対象に行なった。コントロールテストに100%正解した16人のうち13人が、新しいテスト項目であるCM-Rに100%正解した。この結果と、被験者全体のCM-RとCM±Rへの反応の差はReinhart and Reuland(1993,"Reflexivitiy,"in LI 24)の"binding theory"と、「自分」がreflexive-markerではないことが、6才までには習得されることを示唆したものである。(2)引き続き、問題の諸構文に関して大人の文法の詳細な分析を行なった。