hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
留学生の日本語技能を訓練するマルチメディア対応インタラクティブCAIの開発

ユーザーにやさしいシステムとして、さまざまなインタフェースを考える必要があり、バ-コード検索システムビデオCDプレーヤーおよびビデオCDメニューを検討した。現実的には現時点ではバ-コードとビデオCDを組み合わせた規格はないが、MPEGデータをワークステーションに搭載することによって、実験的にインタフェースを開発する計画を立てた。それにより、クライアントから教科書の任意の会話文の隣のバ-コードを読みとるだけで、サーバのデータを読みとるよう計画を立てている。ビデオの映像素材については、既に平成5年特定研究にて開発された日本語教材のMPEGデータ化を進め、これに新出語彙データベースを融合させたデータを開発した。来年度の計画はこの映像素材データをシステムに実装し、そのアクセスインタフェースを開発すること、およびVideo CDのスタンド・アローンの実験的検証の同時作業を行っていくことである。日本語会話のための画像音声を利用したデータベースを完成させた。メインデータベースのフィールドは5である。本年度から、リレーショナルの映像音声データの形式は汎用性の高いQuick Time形式であり、新規に1097レコード、計3269レコード発話分を収録し、検索可能となっている。映像はコンピュータファイルであると同時にビデオテープにも収録し、作業完了と共に納品された。以上をもって、本年度のデータベースの作成事業を完了した。1997年9月より本データベースの教育的効果を測定するため、筑波大学留学生センターの予備教育と日本語補講中級入門のコースでデータベースを利用した映像教材の利用を開始した。映像教材に対する学習者の評価を測定するため、質問紙による調査を行った。映像教材の使用時期に関しては「復習として」、「予習・復習として」に使用している学習者が多い。理解可能なインプットを与えることが可能であるということが、データベースを利用した映像教材の長所である。今後は、映像教材を使ってどのように学習をすればいいかの方法論を学習者に提示していく必要があるだろう。利用方法に関しては「理解のみ」、「繰り返し」、「ディクテーション」が多く、練習教材の希望に関しては「発音練習」、「Comprehension Quiz」、「ディクテーション」が多かった。
がんの血管新生に関与する転写因子の機能解析

がんの血管新生に関与する転写因子(HIF-1とHNF-4)は、低酸素状態において活性化される。そのモデルとして、根粒菌の酸素センサーFixLについて、ヘムを固定しているアミノ酸残基を同定した(BBRC,1998,247,427-431)。そして、ヘムを含んだFixLを結晶化し(AC,1999,D55,1215-1218)、立体構造を解明することにも成功した(投稿中)。しかし、ヒトの酸素センサーが、未だに不明である。また、低酸素状態において発現が誘導されるEpoの新たな産生細胞を見い出した(Blood,1998,91,1185-1195)。さらに、がんの血管新生に関与する転写因子(HIF-1とHNF-4)の機能は、分子間相互作用によって制御されていることも解明した(JHG,1999,44,293-299)。一方、プロモーター領域のDNAのメチル化が、転写活性に及ぼす影響についても解明した(JBC,1999,274,37240-37250)。CpG islandを有するプロモーター領域の転写活性に着目することによって、細胞系列により、DNAのメチル化とプロモーター領域の転写活性に相関関係が認められた。今後は、がん化との相関関係を解析する必要がある。
４Ｄイメージングによる生体環境の動的解析

生きた状態での生体組織の内部での細胞遊走の経時的な動態を観察することで細胞周囲の環境を解析する方法論の開発を目的として、細胞移動の数理モデルに基づいて大域データ対応付けを行うことで多数の細胞の挙動を追跡する手法と、ランダムフォレストを半教師あり学習に応用することで個々の細胞の状態を判別する手法を開発した。それらの手法を実際の細胞画像に適用することで、従来の画像解析手法よりも高い精度を達成できることを示した。(1)破骨前駆細胞の細胞遊走の数理モデルの詳細化を行った。具体的には、破骨前駆細胞のS1P濃度勾配を変化させたときの細胞のトラッキングを、Global Data Associationという新たな手法を導入した一連のパイプラインにより自動化することで、低コントラスト、不定形、隣接・結合が存在するなどで自動追跡が困難であった大量の破骨前駆細胞の動きを高精度でトラッキングできるようにした。これにより、詳細な数理モデルの比較・検討が可能になり、S1P濃度勾配を変化させた時の遊走速度を導出する数理モデルを構築できた。この成果をシンポジウムにて発表した。(2)多色の蛍光タンパク質を用いて細胞周期の経時観測イメージングデータから、細胞核の自動検出と追跡を行うために、混合正規分布モデルとEMアルゴリズムを用いた新たな方法を提案した。この手法ではブートストラップサンプリングとハンガリー法による最適割り当てにより、ノイズの影響を軽減し、細胞核が大きく移動したときや、細胞が密集した状況下でも、細胞の動きに追従して高い精度でトラッキングできる。この成果をまとめた論文は、学術論文誌に採択されるともに、学会から研究賞を授与されるなど高い評価を得た。平成24年度は、以下の研究を実施した。(1)時間フレームでの経時観測蛍光画像中で画像処理により細胞の領域を検出することで、4Dイメージングデータからの細胞のトラッキングを行った。3次元画像が時間フレームごとに取られる4Dイメージングデータからの経時観測画像から、セグメンテーションにより細胞領域を検出する手法をいくつか考案し、それぞれのセグメンテーション結果をもとに細胞のトラッキングによる動きの検出を行った。細胞のトラッキングに先立って、セグメンテーションを精度よく行うことで、3次元画像中での細胞の動きの検出精度を向上させることができた。さらに細胞のトラッキングの結果から、細胞の移動方向、速度、加速度等のパラメータを取得しつつあり、これらのパラメータと細胞の周囲の状況とを比較・照合することで、細胞内部での状態を推定するための手法を開発中である。(2)細胞の経時的な動きをとらえるためのの数理モデルの構築を行った。具体的には、細胞の状態に応じて蛍光の変わる多色蛍光マーカーを利用して、細胞周期の可視化を行ったイメージングデータから細胞核の自動検出と追跡を、混合正規分布モデルにより行う手法を開発した。これにより、検出精度が向上し、より多様な条件下での検出が行えるようになった。細胞の挙動の経時観察画像から、細胞の挙動を自動的に解析する細胞追跡手法を開発した。開発した手法は、大域データ対応付けをベースにしている。従来の大域データ対応付けでは、フレーム単位の対応付けにより短い細胞移動の軌跡であるトラックレットを生成し、細胞移動の仮説の尤度に基づきトラックレットの対応付けを行うことで、全体の軌跡を最適化していた。しかし、細胞移動の仮説の適切な尤度計算は難しく、トラックレット対応付けの間違いが生じる問題があった。本研究では、大域データ対応付けを一定フレーム領域でスライドしながら反復実行することにより細胞追跡精度の改善手法を開発した。実際に、濃度勾配に従い遊走する破骨細胞の観察画像に対して実験を行い、本手法により細胞追跡の精度が向上したことを確かめた。さらに、顕微鏡によって得られた観察データを用いて外観から細胞の状態を判別する手法を開発した。従来は、動画像データからの細胞の状態判別には、あらかじめ正解の状態がわかっている画像を訓練データとして用いる教師あり学習の手法が広く用いられていたが、訓練データを十分な数だけ作成するのは非常に困難であった。そこで、本研究では教師あり学習の一つであるランダムフォレストを、訓練データとして正解が既知のデータと正解が未知のデータの両方を使う半教師付き学習に応用した手法を開発した。本手法は、分類器の判別結果の確信の度合いが高いデータを訓練データに追加する共訓練の手法をベースとした。実際の細胞画像で細胞分裂及び細胞死の状態判別を、本手法を用いて行った結果,正解の判別結果との一致の度合いを表すκ係数において、本手法は画像分類ソフトウェアであるwnd-charm,決定木,教師ありランダムフォレストの判別精度を上回った。また、本手法によって訓練データの追加を繰り返し行うことで偽陰性の値が減少する傾向が確認された。バイオインフォマティクス予定していた細胞のトラッキング手法の高精度化と細胞遊走の数理モデル構築は順調に進展し、研究発表を行った。しかし、生体内の細胞画像を測定する装置が故障したため、生体内の動的計測とそれによる数理モデルの検証はそれまでに測定した画像のみで行った。

測定装置は修理されたため、次年度に期間を延長し、さらに多くの細胞画像を測定して数理モデルにあてはめることで、数理モデルの検証と高精度化を推進する予定である。(1)の細胞のトラッキングによる動きの検出については、当初想定していたよりも、細胞の形状や動きの変化が多様かつ複雑で、単純にトラッキングをしても、周囲の細胞と重なるなどして動きをご検出するケースがあった。そこで、画像のセグメンテーションによる細胞領域の検出を精度よく行う手法について検討し、その結果をもとにトラッキングを行うことで、ほぼ当初の計画通りの動きの検出が達成できた。(2)の数理モデル化については、当初の計画にはなかった細胞状態ごとに蛍光の変わる、多色蛍光マーカーが使えるようになり、細胞周期の可視化を行ったイメージングデータからの細胞核の自動検出と追跡を、混合正規分布モデルにより行うなど、当初想定していなかった新たな展開となった。細胞画像の測定装置からさらに追加で画像を測定し、それを数理モデルにあてはめることで、生体内の動的計測と数理モデルの検証とさらなる高精度化を実施する。また、蛍光イメージングに加えて、微分干渉画像のデータも取得し、複数種類の画像データを使うことで、細胞の検出や動きのトラッキングの精度を高める手法を開発する。今後は以下の各項目の研究を実施する。(3)4Dイメージングデータからの細胞の動きについての数理モデルの詳細化を行う。具体的には、平成24年度に開発した混合正規分布モデルに基づく細胞周期の可視化を行ったイメージングデータからの細胞核の自動検出と追跡の手法をさらに発展させ、細胞周期など細胞の状態ごとに、細胞の運動とそのトラッキングや、さらには細胞の動特性のパラメータ取得を試みる。これにより、数理モデルのさらなる詳細化を実施する。(4)生体環境の動的解析として、多様な生体環境下で、多色蛍光マーカー等を用いた4Dイメージングでの細胞動態を計測し、イメージングの視点でみた生体細胞動態のデータベースを構築する。そして、これらのデータを(3)の数理モデルに当てはめて、その時の生体環境や細胞の状態を推定する。これは、細胞遊走モデルの逆問題を解くことになり、解析的に解くのは困難であるため、あらかじめ、多様な環境下での細胞の4Dイメージングデータを計測し、それぞれの条件での細胞動態のパラメータを求めておき、個々の環境下での細胞動態をデータ同化の手法を使って数理モデルの当てはめを行うことで、環境中の物質濃度等を推定する。平成25年度に、破骨前駆細胞の移動速度を計測し、破骨前駆細胞の細胞遊走の数理モデルにあてはめることで、生体環境の動的計測による数理モデルの検証を実施する予定であったが、生体内の細胞画像を測定する装置が故障したため、計画を変更し細胞遊走の数理モデルの詳細化を行うこととした。このため、生体環境の動的計測と数理モデルへのあてはめ、それらについての研究成果報告を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとした。
交通違反の抑止に関する経済学的研究および心理学的研究

今年度は、本特定研究第1班の一員としての活動が主であった。すなわち、毎月1回行われた研究会に出来る限り出席し、討論に参加するとともに、11月には、この研究会を北海道大学で行い、自らの研究成果を報告した。私が今年度この研究を通じて明らかにした知見は次の通りである。1.交通事故の法規制による抑止の問題は、刑事学、犯罪学の観点から見れば、「サンクションによる犯罪の抑止」の問題である。しかし交通事故の抑止という観点からは、交通違反件数が事故件数の代理変数とみなしうるかという問題がある。2.多くの政策実験の結果からすれば、サンクションの確実性の増大は、その点に関する人々の主観的知覚を高める努力の存在が伴えば、交通違反の件数を減少させると言いうる。しかし、刑罰の厳格性の増大にはそのような効果はない。3.業務上過失致死傷に対して拘禁刑(懲役・禁錮)を科することは交通違反の抑止という観点からは意味がない。特に拘禁刑の被拘禁者に対する稿正効果については全く疑問である。4.サンクションによって交通違反を抑止しうるとしても、そうすべきかどうかは別の問題である。そのためには「効率」と「非刑罰化」という2つの全く異った問題を解決する必要がある。5.「非刑罰化」は科学の問題ではなく、イデオロギーの問題であるからここでは論じない。6.「効率」の問題を操作化可能なレベルの問題に翻訳すると、それは法の問題である。そして、運転者が危険中立であるという仮定のもとで、発覚した場合の負の効用(それは確率付きであり、例えばアメリカでは酒酔いで捕まる確率は【1/50】【1/100】である)が小さく、違反をした場合の効用が大きい場合(例えば駐車違反)-そして多くの違反はこのタイプのものである-においては、法執行のコストを考慮するとサンクションによる交通違反の抑止は合理的な方法とは言えない。
放射線照射による腫瘍の血管新生阻害の解析と、これを応用した加速的腫瘍制御法の開発

放射線照射による血管新生因子の発現量の変動についての検討を行うにあたり、前年度に引き続き以下の実験を行った。培養細胞により産生される血管新生因子発現の確認と定量のため、今年度は、ヒト腫瘍由来の培養細胞であるヒト乳癌由来のMDAMB231とヒト膀胱癌由来のT24に加えて、ヒト子宮頚癌由来のHeLa細胞を用いて実験を行った。前年度の経験を踏まえ、今年度は培養細胞量や培養時間をはじめとする種々の条件を変えて実験をおこなった。しかし何れの培養細胞系に於いても、照射線量とVEGF165発現量との間に相関関係を見いだす事は出来なかった。この原因として、一つには培養条件の僅かな差異により培養細胞数が変動し同一条件とする事が困難なため、産生される血管新生因子の相対的濃度が大きく変化してしまう事が考えられた。しかしながら、最も大きな原因として考えられることは、単一の細胞系(ここではヒト腫瘍由来培養細胞)よりなる今回のin vitro実験系においては、腫瘍随伴マクロファージをはじめとする多くの関連細胞との複雑な相互作用が関連しているin vivoでの血管新生因子の産生を再現することの困難さが、今回の実験結果に反映されているものと推察された。以上の結果を踏まえ次年度以降は、マウス等を用いたin vivoの実験系により、より生体内での環境に近い条件を再現し、照射線量と血管新生因子発現量の相関関係を検討予定である。血管新生因子の発現量と放射線照射による変動を検討するにあたり、まず培養細胞が産生する血管新生因子の発現が定量出来る事が必要条件となるため、幾つかのヒト腫瘍培養細胞を用いて血管新生因子の発現の有無を調べた。各種血管新生因子のうち、定量が比較的容易(定量キットが市販されており、入手も容易)なVEGF165を検討の対象とした。培養細胞は、臨床との比較を視野に入れてヒト腫瘍由来の培養細胞を用いた。中でも臨床に於いて血管新生因子を産生していると考えられているヒト乳癌由来のMDAMB231とヒト膀胱癌由来のT24を用いた。しかし、今回実験に用いた何れの培養細胞からもVEGF165の発現を確認することは出来なかった。VEGF165の定量は細胞培養液を検体としてELISA法にて行ったが、培養細胞数に対して培養液が相対的に過剰であったことや、これにより細胞培養液中のVEGF濃度が37°Cインキュベーションの測定レンジである15.6-1000pg/mlを下回った事が考えられた。また、in vivoにおいては血管新生因子の発現は、腫瘍とこれを取り巻く宿主細胞の相互作用が複雑に関係している事が報告されている。In vivoではVEGFの産生が腫瘍随伴マクロファージへの依存割合が多いため、ヒト腫瘍培養細胞のみを用いた今回のin vitroの実験系ではVEGFの発現を確認出来なかった可能性も考えられた。次年度は、引き続き他の培養細胞を用いてVEGF165の発現の有無を調べるとともに、VEGF165以外の血管新生因子の定量も検討する予定である。
酵素による新しい糖質活性化法とこれを用いた配糖体合成システムの開発

本研究の目的は糖質加水分解酵素が触媒する糖転移反応における糖供与体を酵素反応により合成することである.β-フルクトフラノシダーゼやレバンスクラーゼを用い,スクロースのフラクトシル基を,キシロース,ガラクトース,マンノース,イソマルトオリゴ糖,マルトオリゴ糖,グルクロン酸に転移させることに成功した.これらは各種糖質加水分解酵素の糖供与体となり得るものである.また,各種糖質加水分解酵素を分子解析することにより,これらの糖転移反応の特異性ならびに特異性の改変を行った.また得られたフルクトシル糖を基質として,スクロースシンターゼを用い糖ヌクレオチドの合成に成功した.本研究は糖質を酵素を用いてフラクトフラノシル化することで結合エネルギーの高いスクロース類似体を合成すること、またそれらをグリコシダーゼもしくはスクロースシンターゼの糖供与体とすることで、様々な配糖体、糖ヌクレオチドを合成することである.26年度はBacillus subtilis由来のレバンスクラーゼを用いて、様々な糖質のフラクトフラノシル化することに成功した.どの糖質が、どの程度レバンスクラーゼの受容体になり得るのかということを反応速度論的に評価する方法を確立し、生成したスクロース類似体をアルカリ熱処理ならびにカラムクロマトグラフィーにより、単離精製する方を確立した.これらについては日本農芸化学会2015年度岡山大会にて報告した.今後は得られた手法を用いて大量にスクロース類似体の調製することを試みる.一方で、Zymomonas属より、新たにレバンスクラーゼ、βーフラクトフラノシダーぜを取得し、基質特異性を評価した.また生成したスクロース類似体を基質として、αーキシロシダーゼ、αーガラクトシダーゼ、αーアミラーゼ、およびデキストラナーゼを用いて、糖転移反応の基質となり得るのかを評価した.αーキシロシダーゼでは一部変異酵素を作成し評価し、またαーガラクトシダーゼでは新たに、新しい酵素を取得し、その評価を行った.しかし、現在のところ有意な結果は得られておらず、今後の課題である.さらにスクロースシンターゼcDNAを植物よりクローニングし、これを用いた組換えタンパク質生産系を確立した.部位特異的変異酵素を作製し、基質特異性の異なる酵素の創出を試みたが、現在までのところ、有意な結果は得られていない.しかし、これらの結果から構造と機能の相関を垣間見ることができ、今後のタンパク質工学的な研究に役立てたいと考えている.グリコシダーゼは元来糖質の加水分解を触媒するものであるが,新たにグリコシド結合を形成する反応(糖転移反応)も触媒する.糖転移反応は,糖供与体基質が安価なことから,工業的な糖質合成にはしばしば用いられる重要な反応である.基質が高濃度の場合,また糖供与体の反応性が高い場合に糖転移反応が顕著に触媒される.反応性の高い基質を得る方法として,化学的にフッ素化した糖質がしばしば用いられるが,本申請研究では,手軽に安価に反応性の高い基質を得るべく,β-フルクトフラノシダーゼを用いて糖質のフルクトシル化したスクロースアナログを糖供与体として用いる系を確立することを目的としている.今年度の研究実績のひとつは,スクロースアナログを合成を効率化するためにβ-フルクトフラノシダーゼの転移メカニズムについて研究を行ったことである.合理的酵素改変により,糖転移反応の特異性を制御することに成功し,2016年度の日本農芸化学会年次大会においてその成果を発表した.また,得られたスクロースアナログの精製方法を確立し,いくつかのスクロースアナログの単離することができた.一方で,得られたスクロースアナログは,野生型グリコシダーゼの糖供与体としては機能しないことが明らかとなった.そこで合理的変異導入により,スクロースアナログを基質とする変異酵素の作製を試みたが,有意な結果は得られていない.そこで,ランダムな変異酵素ライブラリーから有意な変異酵素を得るスクリーニング方法を確立した.今後はこの系によりスクロースアナログを基質とできる酵素を取得する予定である.交付申請書計画にあったスクロースシンターゼの大腸菌生産系は確立しているが,スクロースアナログを基質とする変異酵素は合理的変異では得られていない.こちらについても,ランダムライブラリーからのスクリーニングを行う.様々なスクロースアナログの合成とこれの精製法の確立については終了しているが,当初計画にあったスクロースアナログを基質とできるグリコシダーゼの取得について遅れている.またスクロースシンターゼについても,大腸菌発現系は確立しているが,変異酵素の取得に至っていない.総合的に評価して,27年度の達成度をやや遅れている,とした.元来加水分解酵素であるグリコシダーゼは,糖転移反応と呼ばれる糖合成反応を触媒する.一方,生成された糖質は元来の反応である加水分解反応の基質となるために,収率を維持することが困難な場合がしばしばある.これを克服するために,反応性の高いフッ化糖を供与体として用いられるが,反応の副産物としてフッ素が遊離されるため,環境への付加も高く,実用性が低い.本研究では糖質を反応性の高いβ2→1結合でフラクトシル化し,これを糖転移反応の糖供与体として用いる系の開発を行った.フルクトシル化にはレバンスクラーゼもしくはインベルターゼを用いた.これら酵素を蛋白質工学的に改変することで,結合の種類を希望通りに変換できる変異酵素の作製に成功した.これらを用い各種単糖,オリゴ糖のフルクトシル化に成功した.なかでもこれまでの酵素では合成収率が低いとされてきたフルクトシルマンノースを,新規酵素を用いることで高い収率で合成することに成功した.これらフラクトシル化

糖を基質とした糖転移反応では,α-グルコシダーゼ変異酵素で,重合度の大きいオリゴ糖を合成することに成功した.野生型α-キシロシダーゼに部位特異的に飽和変異を導入することで,野生型酵素が作用しないフルクトシルキシロースに作用する酵素のスクリーニングを行った.スクロースからUDP-グルコースを合成するスクロースシンターゼを用い,UDP-マンノースの合成に成功した.変異酵素によるGDP-マンノースの合成も行った.また各種糖転移酵素と組み合わせることで,糖転移反応産物の取得またUDPのリサイクルも試みた.本研究で開発した反応系では天然物であるフルクトースが副産物として生成されるのみであり,本研究成果は環境に負荷の少ない糖質酵素合成系の発展に貢献するものと考える.本研究の目的は糖質加水分解酵素が触媒する糖転移反応における糖供与体を酵素反応により合成することである.β-フルクトフラノシダーゼやレバンスクラーゼを用い,スクロースのフラクトシル基を,キシロース,ガラクトース,マンノース,イソマルトオリゴ糖,マルトオリゴ糖,グルクロン酸に転移させることに成功した.これらは各種糖質加水分解酵素の糖供与体となり得るものである.また,各種糖質加水分解酵素を分子解析することにより,これらの糖転移反応の特異性ならびに特異性の改変を行った.また得られたフルクトシル糖を基質として,スクロースシンターゼを用い糖ヌクレオチドの合成に成功した.前述のとおり、B. subtilis由来のレバンスクラーゼを用いて、スクロース類似体を合成することについては予定通り達成した.当初の予定には、B. subtilis由来レバンスクラーゼの受容体特異性をタンパク質工学的に改変することが、含まれていた.しかし、26年度、それを達成することができなかった.また非天然糖を有機化学的に合成するに至らなかった.一方で、新たにZymomonas属より新たにレバンスクラーゼならびβーフラクトフラノシダーゼを取得し、これらの基質特異性、糖転移能を評価することができ、B. subtilis由来の酵素とは異なる特異性を有することを明らかにすることができた.また26年度以降に実施する予定であった、各種グリコシダーゼによるスクロース類似体の評価、ならびにスクロースシンターゼの組換え酵素生産系・酵素活性測定法を確立することができ、この酵素のタンパク質工学的手法による基質特異性の改変に取り組むことができた.これらを総合的に評価し、26年度の達成度をやや遅れているとした.最終年度である今年度は,スクロースアナログを基質とできる各種グリコシダーゼ,スクロースシンターゼをランダム変異ライブラリーから取得することに重点をおく.また,ゲノム情報をもとにスクロースアナログを基質とでき得る酵素をバイオインフォマティクス的手法により,取得することも視野に入れる.スクロースシンターゼとスクロースアナログを用いた各種糖ヌクレオチド合成法を確立し,この反応と糖ヌクレオチドを基質とする糖転移酵素をカップリングさせたオリゴ糖,配糖体合生産にも着手する.
エルビウム・ヤグ(Er:YAG)レーザーの歯周外科治療への応用

1.Er:YAGレーザー照射により形成された骨欠損部の長期治癒経過の観察(前年度より継続)ラットの頭頂骨にEr:YAGレーザー照射によって作製した骨欠損部の治癒状態について,電気メスによる処置および回転式切削器具であるスチールバーによる切削との比較を術後1年まで行った.レーザー処置部においても,バー処置部の場合と同程度に新生骨の形成による修復が早期に認められたが,新生骨との接合界面の既存骨のレーザー処置面の変化層は長期的に残存し,バー処置の場合と比べて界面が脱灰組織標本作製時に剥離しやすい傾向があった.骨組織中に包埋された変化層は一部骨のリモデリングが生じた部分では消失もみられたが,1年後においてもその多くは残存していた.しかし,周囲組織に特に悪影響を及ぼす所見は認められなかった.2.Er:YAGレーザー照射歯根面および骨面の状態変化のSEM観察(前年度より継続)歯周病罹患新鮮抜去歯を用い,レーザーによる根面の廓清後の状態について走査型電子顕微鏡を用いて観察を行ったところ,レーザー処置面では明らかな細菌の残存は認められず,超音波スケーラー処置に比べて細菌がより確実に除去されており,レーザー照射部周辺でも細菌が容易に溶融変性している所見が認められた.また,レーザー照射歯根面および骨面の高倍観察では,硬組織粒子が明瞭に観察されたが,一部では粒子が溶融し,径が大きくなる傾向が認められた.東京医科歯科大学歯学部附属病院歯周病科にて歯周治療を受けている患者に対し同意を得て,歯肉剥離掻爬術中にEr:YAGレーザーによる骨整形・骨切除への臨床応用を開始した.処置の効率や容易性,処置面の状態,患者の受けるストレスの程度,術後の疼痛,創傷治癒の状態などについて検討を行ったところ,処置は容易であり,照射面に明らかな骨組織の変性は生じず,術後に副作用もなく順調な創傷治癒が認められた.現在,臨床応用および評価を継続中である.1)ラットの頭蓋骨にEr:YAGレーザー照射によって作製した骨欠損部について,電気メスによる処置面と比較を行ったところ,熱変性は僅かで電気メス処置に比べて早期の新生骨形成が認められた.2)Er:YAGレーザーによる骨切削と,回転式切削器具であるスチールバーによる切削では,切削効率は同等であったが,早期の新生骨の形成はレーザー処置の方が良好である傾向が認められた.しかしながら,レーザー処置表面には,わずかな変化層が残存するため,現在長期経過を観察中である.2.Er:YAGレーザーによる骨組織の蒸散面の構造・組成変化に関する基礎的検索1)レーザー照射後の骨組織表面および表層の微細構造変化について走査型電子顕微鏡および透過型電子顕微鏡による解析を行った.レーザー照射面は特徴的な鱗片状の粗造な面を呈し,表層にマイクロクラックを有する蒸散層が生じていたが,明らかな熱損傷は認められなかった.2)フーリエ変換赤外線分光光度計などを用いた組成変化の解析では,Er:YAGレーザー処置面の組成変化層は厚さ約40μmと僅かであった.CO_2レーザー処置にみられる新たな為害物質の発生もなかった.以上1,2の結果より歯周外科における骨処置への臨床応用の可能性が示唆された.3.歯周病羅患歯根面に対する効果と影響1)Er:YAGレーザーが歯根セメント質,象牙質におよぼす微細構造の変化および組成変化については,処置面に重篤な熱変性はなく,CO_2レーザー処置にみられる新たな為害物質の発生はなかった.2)Er:YAGレーザー照射による歯周病羅患根面の廓清後の滅菌効果について,抜去直後の歯周病罹患歯根面を用い検討したところ,十分な滅菌効果が認められ,さらに,Er:YAGレーザー処置は超音波スケーラー処置よりも根面の滅菌効果が高い可能性が示唆された.1.Er:YAGレーザー照射により形成された骨欠損部の長期治癒経過の観察(前年度より継続)ラットの頭頂骨にEr:YAGレーザー照射によって作製した骨欠損部の治癒状態について,電気メスによる処置および回転式切削器具であるスチールバーによる切削との比較を術後1年まで行った.レーザー処置部においても,バー処置部の場合と同程度に新生骨の形成による修復が早期に認められたが,新生骨との接合界面の既存骨のレーザー処置面の変化層は長期的に残存し,バー処置の場合と比べて界面が脱灰組織標本作製時に剥離しやすい傾向があった.骨組織中に包埋された変化層は一部骨のリモデリングが生じた部分では消失もみられたが,1年後においてもその多くは残存していた.しかし,周囲組織に特に悪影響を及ぼす所見は認められなかった.2.Er:YAGレーザー照射歯根面および骨面の状態変化のSEM観察(前年度より継続)歯周病罹患新鮮抜去歯を用い,レーザーによる根面の廓清後の状態について走査型電子顕微鏡を用いて観察を行ったところ,レーザー処置面では明らかな細菌の残存は認められず,超音波スケーラー処置に比べて細菌がより確実に除去されており,レーザー照射部周辺でも細菌が容易に溶融変性している所見が認められた.また,レーザー照射歯根面および骨面の高倍観察では,硬組織粒子が明瞭に観察されたが,一部では粒子が溶融し,径が大きくなる傾向が認められた.

東京医科歯科大学歯学部附属病院歯周病科にて歯周治療を受けている患者に対し同意を得て,歯肉剥離掻爬術中にEr:YAGレーザーによる骨整形・骨切除への臨床応用を開始した.処置の効率や容易性,処置面の状態,患者の受けるストレスの程度,術後の疼痛,創傷治癒の状態などについて検討を行ったところ,処置は容易であり,照射面に明らかな骨組織の変性は生じず,術後に副作用もなく順調な創傷治癒が認められた.現在,臨床応用および評価を継続中である.
同型性に基づく抽象化問題解決

本研究では、数学の組み合わせ論の基本概念である同型性を、問題解決における状態表現の抽象化に適用して、問題解決を効率化する手法を確立する。この目的に対し、本年度は以下の研究を行った。(1)同型性に基づく抽象化の理論構築数学の同型性の性質を、状態空間での問題解決に拡張するための理論を構築した。具体的には、対称性の高い組合せ問題に対し、同型性に基づく抽象化を行うと、状態空間で同型な状態が規則的に分布する。この時、互いに同型でない状態の集合からなる局所的な部分空間をとると、状態空間全体が同型な部分空間でおおわれ、かつこの同型な部分空間を1点に縮約した抽象化を行うと、良い抽象空間を生成できることを理論的に明らかにした。(2)状態空間の同型な部分構造の解析手法提案した理論に基づき、状態空間中の1状態から探索を行い、同型でない状態を全て求めるという、局所的な探索で同型部分空間を効率よく求める方法を提案し、プログラムでその有効性を確認した。(3)再帰的な同型性を用いた抽象空間の階層化同型性は、数学的には同型状態間の置換で表される。置換の集合がいくつかの群をなすことに着目し、抽象化を群の数だけ繰り返し再帰的に行うと、抽象空間が階層的に解析できることを発見し、プログラムでその有効性を確認し、従来は解析されていなかった、状態空間の再帰的な構造を視覚化することができた。(4)抽象化階層を利用した抽象化問題解決上位の抽象空間でラフな抽象プランを作成し、下位の抽象空間に移って抽象プランの詳細化を行う。この操作が単調に行えることを理論的に示し、効率の良い問題解決ができる手続きを明らかにした。(5)同型性を利用した集団における協調行動学習本手法の今後の応用分野として、複数ロボットの協調行動学習のシミュレーションを行い、実験用のロボットを製作した。実ロボットによる学習実験は今後の課題である.本研究では、数学の組み合わせ論の基本概念である同型性を、問題解決における状態表現の抽象化に適用して、問題解決を効率化する手法を確立する。実ロボットによる学習実験は今後の課題である.
東北の鉄道高架橋付属物の安全性評価を目的とした動的解析とそのモニタリング

本研究では,3.11の地震で被害のあった新幹線高架橋上のPC製電車線柱の耐震性能を精度よく評価するため,電車線・電線,調整桁などまで考慮した高架橋・電車線柱の三次元連成系骨組みモデルを構築し,地震応答解析により各構造要素間の連成の影響や動的特性を明らかにした.その上で,既存のPC製電車線柱の大規模地震対策として,現行対策である高靭性化補強および鋼管ビームによる門型化,今回新たに提案したTMDによる震動制御について,連成系モデルによる機能評価,費用,施工,メンテナンスなどの側面から多角的に比較検討し,相対的に安価で機能性や施工性に優れたTMDによる震動制御の優位性を示した.2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震によりJR東日本の新幹線高架橋上に設置された付属物である電車線柱が多数折損した.高架橋本体は土木技術者の管理対象である一方で,電車線柱は土木技術者ではなく電気系技術者の管理対象であり,最近まで電車線柱まで含めた高架橋システム全体の耐震性能評価はほとんど行われてこなかった.3.11の地震後始まった耐震性能を評価する研究では,簡易モデルとして,高架橋と電車線柱を分離した「分離モデル」を使って地震応答解析が行われているが,この手法では高架橋と電車柱間の連成,架線により接続された電車線柱間の連成,RC調整桁で接続された高架橋間の連成などの動的相互作用の影響が考慮されていないことが問題であった.そこで本研究では,独自に開発した三次元骨組み構造解析プログラムを使って,高架橋,電車線柱,架線,調整桁全てをモデル化し,その動的非線形解析を実施した.高架橋本体モデルの妥当性の検証のため,実高架橋に加速度センサーを設置し計測を行い応答を比較検証した.また,電車線柱については,実物大の振動台実験データおよび現地での実物電車線柱の非接触計測センサーにより計測したデータをもとに,パラメーターを同定し実現象をよく再現できるモデルを構築した.このモデルを用いて東日本大震災時に実際に観測された地上の加速度波形だけでなくさまざまな地震で過去観測された加速度を入力し,付属物を含む鉄道高架橋付属物全体の応答特性を明らかにした.東北地方太平洋沖地震時に新幹線高架橋上の電車線柱が多数倒壊した.耐震設計の際,従来は,主構造物である高架橋本体に注意が向けられることが多く,付属物である電車線柱の耐震性能評価やその地震時の対策についての検討は深くは行われていなかった.このような背景を踏まえて本研究では,鉄道高架橋本体に電車線柱や電車線柱間をつなぐ電車線・電線などの付属物まで加えた詳細な動的解析モデルを構築した.モデルの各種パラメータと妥当性の検証は,電車線柱については実物大振動台実験の計測結果をもとに,高架橋本体については実橋梁での自由振動計測試験結果をもとに実施した.構築した実現象を精度よく再現できるモデルを使って,実際に観測されたさまざまな地震動を入力し,高架橋本体と電車線柱などの付属物との間の連成の度合いや損傷の程度を評価し付属物を含めた高架橋システム全体の耐震性能を評価した.さらに,本研究では電車線柱の損傷を低減すべくTuned Mass Damper(TMD)に着目し,損傷による電車線柱の非線形挙動を考慮した最適なTMDのパラメータを設定した.設計したTMDを解析モデルに適用し,その効果を検証した結果,無対策時に電車線柱が倒壊するほどの地震動であってもTMDを適用することで倒壊を防止できること,また既存の対策案に比べて費用,機能性などの各種観点からTMDが優位である可能性を示すことができた.本研究では,3.11の地震で被害のあった新幹線高架橋上のPC製電車線柱の耐震性能を精度よく評価するため,電車線・電線,調整桁などまで考慮した高架橋・電車線柱の三次元連成系骨組みモデルを構築し,地震応答解析により各構造要素間の連成の影響や動的特性を明らかにした.その上で,既存のPC製電車線柱の大規模地震対策として,現行対策である高靭性化補強および鋼管ビームによる門型化,今回新たに提案したTMDによる震動制御について,連成系モデルによる機能評価,費用,施工,メンテナンスなどの側面から多角的に比較検討し,相対的に安価で機能性や施工性に優れたTMDによる震動制御の優位性を示した.今年度の研究計画では,まず鉄道高架橋システム全体を評価できる汎用三次元骨組み動的構造解析プログラムの構築がまず達成すべき課題であり,それについて予定通りに構築が完了し,付属物-高架橋一体構造の耐震性能評価を達成することができた.また,高架橋モデルの妥当性の検証のため実フィールドにおける計測も予定通り実施することができた.計測には,著者が開発を続けているコンパクト加速度計測システムだけでなく,非接触の合成開口型レーダーを使った新たに提案した計測方法も提案し,実施した.コンパクト加速度センサーシステムでは,高架橋の新幹線通過後の加速度波形から多数の高架橋本体の固有振動数をうまく同定し,またレーダーにより高架橋上に離散的に設置された多数の電車線柱の新幹線通過後の応答を捉えることに成功した,これにより実構造物の応答を正確に評価することができた.さらに,本研究では,JR東日本により実施された実物大電車線柱の振動台実験データをもとに,複雑な非線形挙動を示す電車線柱の構造特性を明らかにした.実計測をもとに同定した,高架橋,電車線柱の非線形履歴特性を前述の本研究で構築した汎用三次元骨組み動的構造解析プログラムにより精緻に再現し,それにより実構造物の応答を高い精度で再現できるモデルを構築することができた.

ディジタル信号処理,振動工学,電磁波計測,モニタリング来年度は今年度構築した高架橋-電車線柱モデルをさらに発展させ,対象としている新幹線高架橋が存在するさまざまな地区の地盤の状態をモデルに組み込み,電車線柱が損傷を受けやすい危険個所および安全箇所を推定したいと考えている.さらに,危険個所については電車線柱の損傷を制御する方法まで提案する.方法としては,電車線柱は基礎部分の特性により応答が大きく左右されることが知られており,たとえば免震効果を期待した砂基礎,高架橋本体と電車線柱を剛結するモルタル基礎・アンカー基礎などもっとも振動制御の観点から適した基礎形式について検討する.また,古典的な振動制御の方法として,近年設置,コスト,メンテナンス性で期待されているTuned Mass Damperの可能性についても多角的に検討し,既往の技術に比べて優位であるか高架橋-電車線柱モデルを使って検討したいち考えている.これらの解析は今年度の成果をもとにしているものであり,実施できると状況にある.
４カ国アルタイ地域を対象とした初期鉄器時代の鉄器生産に関する実証的研究

2年目となる2018年度は昨年に実施した踏査の成果またはそれ以前に発見した遺跡の調査成果に基づいて、アルタイ共和国、ハカス共和国、モンゴルにおいて発掘調査を実施した。アルタイ共和国では、前年度の踏査で確認したバリクトゥユル遺跡を発掘調査した。計5基の製鉄炉を検出し、その年代が放射性炭素年代測定の結果、24世紀であることがわかった。アルタイ共和国で製鉄炉の構造が明確に把握される初めての調査例となった。ハカス共和国ではトルチェヤ遺跡において小規模な発掘調査を実施し、製鉄炉を3基発見した。これらの炉のうち1基は紀元前1世紀のテシ文化期に遡ることが明らかとなった。またモンゴルではバヤンウルギー県のガンツ・モッド遺跡とウブス県のグング遺跡を発掘調査した。前者では設定した1つの調査区において大小2基の製鉄炉を検出し、小型製鉄炉が紀元前2世紀、大型製鉄炉が3世紀に属することがわかった。後者では2つの調査区を設定し、3基の大型製鉄炉を検出した。グング遺跡ではこれら以外にも著しく浸食を受けた地表面において12基の製鉄炉を確認できたが、調査終盤でクロップマークが製鉄炉の位置を示すことを突き止めた。そのクロップマークの数からすると30基近い製鉄炉が存在する可能性がある。地表で確認した平面形が楕円形を呈する小型製鉄炉が紀元前2世紀、発掘で検出した大型円形製鉄炉が3世紀代に属することが判明した。2018年度に発見した製鉄炉はすべて炉体となる土坑と作業用土坑が地下のトンネルで連結されるという構造をもっている。2017年度、2018年度の発掘調査成果はタタールスタン共和国、韓国、カザフスタン、ロシアで開催された国際学術会議において報告した。なおモンゴルにおける調査プロジェクトについては、モンゴル考古学会より国際共同調査に対して送られる優秀賞を授与された。前年度までの調査成果を基に実施した2018年度のすべての発掘で製鉄炉を検出することができ、各遺跡で複数の形態を呈する製鉄炉とそれぞれに対応する年代情報が獲得できたことは、予想以上の成果である。とくにアルタイ共和国、モンゴル・アルタイにおける製鉄炉の発掘は両国において始めてとなる快挙であり、両国の学会からも高く評価され、アルタイ共和国の成果についてはロシア科学アカデミー考古学研究所・シベリア支部に招待され成果を報告し、モンゴルでの成果に対してはモンゴル考古学会より優秀賞を授与された。いずれの地域で検出した製鉄炉はその平面形、構造について基本的な共通点を有しているものの、製鉄操業に関わる炉底付近の炉内構造に多様性があることもわかった。これが地域性、時代性を表す可能性が想定できるようになり、自然での調査・研究に対して明確な目的設定ができることも2018年度の調査成果を高く評価できる要素である。研究課題にあるアルタイを共有する4カ国のうち、ロシア・アルタイ共和国とモンゴルにおいては製鉄炉を発掘調査することができた。アルタイ共和国、バリクトゥユル遺跡の製鉄炉は紀元後の製鉄炉であり、さらに時代が遡る匈奴併行期の製鉄炉について明らかにする必要がある。またモンゴルで発掘したグング遺跡には30基以上の製鉄炉が存在することから、本遺跡についてはその分布を記録し、地表で確認される平面形が特徴的な炉については発掘を実施し、グング遺跡における製鉄炉の変遷について明らかにする必要がある。このグング遺跡の調査を2019年度に実施し、アルタイ共和国の調査については、2019年度にロシア科学アカデミー考古学研究所・シベリア支部のカウンターパートに踏査を委ね、発掘対象を選択し、2020年に発掘調査を実施する。カザフスタンについては、2018年度までにカザフ国立大学考古学研究室のカウンターパートが踏査を実施し、東カザフスタンにおいてスラグ、炉壁の散布地を複数箇所確認した。2019年度はこの散布地においてカザフ国立大学とともに発掘調査を実施する。中国新疆ウイグル地域における発掘調査については、現在も交渉を継続中である。外国の研究機関に対する調査許可がますます厳しくなる現状にある。ただし、モンゴル、バヤンウルギー県のガンツ・モッド遺跡は中国との国境まで10kmに迫っており、新彊側の製鉄炉に共通する点はきわめて多いことが想定できる。モンゴル科学アカデミー・考古学研究所のカウンターパートはさらに国境に近い地点でスラグ散布地を確認しており、これらの遺跡を調査することで中国アルタイの製鉄に関する様相を推定するという方策も考えなければならない。4月に研究代表者、分担者で研究打合せを行い、またカザフスタン、ロシア、トゥバ共和国、モンゴル、中国のカウンターパートと電子メールで調査スケジュールを調整したのち、調査活動を開始した。フィールドワークはサヤン・アルタイ(トゥバ共和国、6月7月)、カザフスタン・アルタイ(8月)、ゴルノ・アルタイ(9月)、モンゴル・アルタイ(9月)、中国・雲南省・貴州省(12月)で実施した。サヤン・アルタイではコプトII遺跡を発掘調査し、5基の製鉄炉を発見し、そのうちの2基をほぼ完掘した。小型製鉄炉は紀元前1世紀紀元1世紀、大型製鉄炉は34世紀の年代であることが放射性炭素年代測定の結果判明した。ゴルノ・アルタイではバリュクトゥユル、フスティド、クヤクタナル、ザロトリョフカで製鉄炉を発見し、木炭を採集した。年代測定の結果、56世紀の製鉄炉であることがわかった。

モンゴル・アルタイではガンツ・モッド、グング、ボルゴチュードゥ、ツァガン・モリトで製鉄炉を確認し、最古のガンツ・モッドが紀元前4世紀紀元前2世紀、その他の製鉄炉が24世紀の年代である。カザフスタン・アルタイでは、鉄滓散布地の情報を得たが、現地踏査には到らなかった。ただし、銅滓散布地を確認し、また既発掘資料のなかに青銅溶解炉(土器炉)の残骸を発見することができた。中国・雲南省では、固陽において製錬滓の散布地を確認し、雲南でいまだ発見例のない製鉄炉を発見する可能性が高まった。中国アルタイについては、新疆ウイグル自治区文物考古研究所、新疆ウイグル自治区博物館において、情報収集を行い、鉄滓散布地が存在することを確認し、踏査の可能性について議論した。サヤン・アルタイでは製鉄炉を完掘でき、ゴルノ・アルタイ、モンゴル・アルタイでは複数の製鉄遺跡を踏査で発見し、研究2年目に本格発掘を行う製鉄遺跡を選択することが可能となった。遺跡の数、遺存状況の良さは発掘によって製鉄炉の詳細を検討することになるであろう。中国アルタイ、カザフスタン・アルタイでは鉄滓散布の位置を確認したにとどまり、踏査・試掘への着手が1年遅れるが、それでもゴルノアルタイ、モンゴル・アルタイ、サヤン・アルタイでの調査が予想以上の成果をあげているため、研究全体の進捗から見れば計画以上の進展と評価することができる。また外国機関との交流も深まり、次年度には3カ国の研究機関から招聘することとなっており、この点も高く評価することができよう。2年目となる2018年度は昨年に実施した踏査の成果またはそれ以前に発見した遺跡の調査成果に基づいて、アルタイ共和国、ハカス共和国、モンゴルにおいて発掘調査を実施した。アルタイ共和国では、前年度の踏査で確認したバリクトゥユル遺跡を発掘調査した。計5基の製鉄炉を検出し、その年代が放射性炭素年代測定の結果、24世紀であることがわかった。アルタイ共和国で製鉄炉の構造が明確に把握される初めての調査例となった。ハカス共和国ではトルチェヤ遺跡において小規模な発掘調査を実施し、製鉄炉を3基発見した。これらの炉のうち1基は紀元前1世紀のテシ文化期に遡ることが明らかとなった。またモンゴルではバヤンウルギー県のガンツ・モッド遺跡とウブス県のグング遺跡を発掘調査した。前者では設定した1つの調査区において大小2基の製鉄炉を検出し、小型製鉄炉が紀元前2世紀、大型製鉄炉が3世紀に属することがわかった。後者では2つの調査区を設定し、3基の大型製鉄炉を検出した。グング遺跡ではこれら以外にも著しく浸食を受けた地表面において12基の製鉄炉を確認できたが、調査終盤でクロップマークが製鉄炉の位置を示すことを突き止めた。そのクロップマークの数からすると30基近い製鉄炉が存在する可能性がある。地表で確認した平面形が楕円形を呈する小型製鉄炉が紀元前2世紀、発掘で検出した大型円形製鉄炉が3世紀代に属することが判明した。2018年度に発見した製鉄炉はすべて炉体となる土坑と作業用土坑が地下のトンネルで連結されるという構造をもっている。2017年度、2018年度の発掘調査成果はタタールスタン共和国、韓国、カザフスタン、ロシアで開催された国際学術会議において報告した。なおモンゴルにおける調査プロジェクトについては、モンゴル考古学会より国際共同調査に対して送られる優秀賞を授与された。
光電子分光法による高誘電率ゲート絶縁膜/Geチャネル界面構造の決定

GeおよびSi基板上に堆積した希土類絶縁膜の単層および積層構造を軟X線および硬X線を用いた角度分解X線光電子分光法を用いて評価し、Sc2O3をキャップ層として用いることにより、La2O3の水の吸湿をほとんど抑制できること、熱処理条件によりCe原子の価数が3価あるいは4価になること、500°C以上の熱処理で積層膜の界面での相互拡散が生じること、CeO2とGeとの界面においては、400°C処理よりも500°Cで熱処理をした方が界面に存在するGeOxが減少することなどを明らかにした。さらに、角度分解光電子分光測定の結果に最大エントロピー法を適用する解析手法による深さ方向元素分析技術の確立と改良を実現した。最終目標である「高誘電率膜/Ge界面構造の解明」を目指して,平成19年度は,Ge基板上に高誘電率膜を蒸着する装置を設計・作製した。これと平行して,Ge基板上に希土類酸化膜を堆積したときのX線光電子法を用いた評価技術の開発・改良を行った。具体的には,Ge基板ではなく,Si基板上に堆積した希土類系絶縁膜の角度分解X線光電子分光法を用いた評価を行った。測定には,超高感度・高分解能X線光電子分光分析装置ESCA-300に加えて,SPring-8での放射光を用いた硬X線光電子分光測定を行った。その結果,Sc_2O_3は,吸湿性がほとんどないことを明らかにした。さらに,2nm厚のSc_2O_3をキャップ層として用いることにより,La_2O_3の吸湿をほとんど抑制できることを明らかにした。これは,Ge基板上に形成したLa_2O_3膜の保護膜として,Sc_2O_3が有効であることを意味している。また,500°CでLa_2O_3とSc_2O_3との界面で,ある程度拡散が生じ,1000°Cでは,2つの層がほぼ均一に混ざってしまうことを明らかにした。これは,Ge基板上に積層膜を形成した場合にも,同様に相互拡散の問題が生じる可能性を示唆している。また,2nm厚のSc_2O_3をLa_2O_3とSiの間に挿入したLa_2O_3/Sc_2O_3/Si(100)構造では,界面でのシリケートの形成がLa_2O_3のみより抑制できることを明らかにした。これらの解析を通して,スペクトルの最大エントロピー法を用いた解析法の改良を行った。これにより,平成20年度に行う高誘電率膜/Ge構造の深さ方向元素分析技術を確立した。平成20年度は、まずLa_2O_3単層よりも低いリーク電流を実現できるLa_2O_3とCeO_2の積層構造の評価を行なった。具体的には、積層構造の熱処理による影響を調べるために、Ge基板上ではなく、Si基板上に堆積した試料を角度分解X線光電子分光法により評価した、測定には、超高感度・高分解能X線光電子分光分析装置ESCA-300に加えて、SPring-8での放射光を用いた硬X線光電子分光測定を行った。その結果、酸化セリウムは、熱処理条件によりCe原子の価数が3価あるいは4価になることを明らかにした。また、500°C以上の熱処理を行うとLa_2O_3とCeO_2との界面で、相互拡散が生じることを見出した。これは、Ge基板上に積層膜を形成した場合にも、同様に相互拡散の問題が生じる可能性を示唆している。また、1nm厚のCeO_2をLa_2O_3とSiの間に挿入したLa_2O_3/CeO_2/Si(100)構造の評価から、CeO_2を挿入することで、界面でのシリケートの形成を抑制できることを明らかにした、これらの解析を通して、スペクトルの最大エントロピー法を用いた解析法の改良を行った,次に、Siとの界面でLa_2O_3よりも安定であったCeO_2について、Geとの界面の熱安定性を評価した。具体的には、W/CeO_2/Ge構造を400°Cまたは500°Cで処理した試料をSPring-8のBL47XUを用いて、硬X線光電子分光測定を行った。その結果、500°Cで熱処理をした方が酸化したゲルマニウム量が減少することを見出した。これは、ゲルマニウム酸化物が500°Cの熱処理中に分解したためと考えられる。