hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
p53標的遺伝子の単離・機能解析とそのがん治療法開発への応用

がん抑制遺伝子p53は、ほぼすべてのがんの半数以上に変異の認められる遺伝子であり、配列特異的な転写因子をコードしている。従って、その標的遺伝子の転写活性化を通してその機能を発揮すると考えられているが、生理機能の全貌は未だ明らかとなってはいない。p53の生理機能の全貌解明のためにその標的遺伝子の単離と機能解析を行った。本年度はp53RDL1遺伝子、DUSP5遺伝子、ALDH4遺伝子、hCDC4b遺伝子、p53RFP遺伝子を単離し、その機能を明らかとした。p53RDL1はアポトーシス制御に、DUSP5はMAPキナーゼの脱リン酸化に、ALDH4はアポトーシスの負の制御に、hCDC4bはサイクリンE蛋白質の分解に、p53RFPはp21蛋白質の分解に関わるなど、その機能は多岐にわたっている。また、p53R2のノックアウトの解析から、p53はこの分子の制御を介して、DNA修復に密接に関わっている事実が明らかとなった。このように、p53はかなり多くの標的遺伝子を様々な状況に応じて使い分け、その多彩な生理機能を巧妙に制御することで細胞の安全な生存を維持しているものと考えられる。p53の生理機能の全貌解明のためには、p53標的遺伝子の全単離が不可欠であると考えられる。また、p53の生理機能の正確な理解は、p53を用いた遺伝子治療を劇的に改善しうるとともに、新しいがん治療法の開発につながると考えられる。
汚染物質の地中集積機構にかかわる地下水学・水文地質学的研究

有機塩素系化合物質による地下水汚染問題を発覚してから、早くも20年に達した。その間、いろいろな調査及び浄化技術が開発された。一方、地中における物質移動の問題は、特にNAPLsのような難水溶性物質の場合に、地層条件が物質輸送に大きく左右されている。汚染物質の地中集積機構にかかわる「場の特性」として3つが挙げられる。第一は多孔質媒体としての水文地質条件に関する堆積組成、堆積構造の不斉一性、粘性土の存在とその性質などである。第二は汚染物質の動きを支配している変動要因としての水循環条件である。そして第三は汚染物質そのものと、それによって変質することが予想される地層である。しかしながら、物質の地下移動現象はスケールによって考慮すべき要因が異なってくる。そこで、本研究は、室内カラム実験、大型ラーシメーター実験および現場調査三つスケールで物質の地中輸送特性を調べた。次のような結論が得られた。1.室内実験:土壌中の水分の移動は構成する媒体に大きく影響され、砂質土と粘質土で大きな違いが生じる。また、TCE原液が基本的に水と一緒に移動せずに、土粒子隙間に形を変形しながら、進入する。地中に侵入するTCE原液が徐々に立て細長い形となり、その長さが土壌水の毛管力を超えると、TCE原液が一気に動き出し、地下へ入る。さらに、土粒子表面がTCEに覆われていたため、TCE原液が通過した後の地層はTCEのみの通路となる。いわゆるNAPLの選択流現象とも考えられる。2.大型ラーシメーター実験:TCEを運ぶ媒体として水の流れが重要であるだけではなく、TCEガスそのものが下方に移動するということを示している。この下方に移動する原因としては(1)TCEガス自身の分散、(2)圧力勾配による移動が考えられる。つまり、浸透濡れ前線は、前線より下層の間隙空気を圧縮する。そのために、土壌空気ポテンシャルが急激に上昇し、空気圧力勾配によって、TCEガスが下方に移動した事と考えられる。3.現場調査:ある工揚跡地における汚染物資の存在形態を詳細に調査した結果、有機塩素系化学物質に代表される汚染や土地改変などによる人工的な要因により本来の地質特性を失った条件下では地点間において汚染分布や地質特性である透水係数が不連続に近いと言えるほど急激な変動を示すということが分っている。また、バイオレミレーション実験サイトから行われたトレーサー実験から、汚染除去の際に、広域自然地下水流動系の影響は無視できない。局所流動は揚水による流動と自然の流動を合成した形態を反映する。第二は汚染物質の動きを支配している変動要因としての水循環条件、例えば土壌水分状態、水分フラックス状態、地下水面変動状態、「涵養-流出」場状態などである。本年度は、我々はある工場跡地における汚染物資の存在形態をについて詳細に調査した。それによると汚染物質は過去の地形に由来すると思われる透水性の悪い面の傾斜に沿って移動・浸透するが、その過程で滞留や浸透をし、結果的に汚染物質の滞留の痕跡と思われる土壌の(黒色)変色部分の分布形態は非常に複雑であると考えられている。特にこのような有機塩素系化学物質に代表される汚染や土地改変などによる人工的な要因により本来の地質特性を失った条件下では地点間において汚染分布や地質特性である透水係数が不連続に近いと言えるほど急激な変動を示すということが分っている。そのために、人為的な要因により変化した透水係数と汚染物質との間には何らかの関係があるのではないかと想定し、その関係を明らかにすることを試みた。その結果として、(1)有機溶剤による汚染物質の分布と透水係数の分布は非常によく似た分布を示し、汚染濃度の高いところで透水性は悪くなる傾向がある。(2)汚染物質の垂直分布と現地の地質より当研究地の汚染形態は、深度7m程の浸透マスに汚染物質を埋めたものと推測できる。(3)当研究地での汚染の形態は地層の透水性に沿って2つのパターンで分布した。また、来年度の継続研究は、粒度分布から見る透水性を把握し、汚染物質の存在形態については有機溶剤の吸着や地下水の流動など多くの要因を取り入れてモデルを構築する。

1.室内実験:土壌中の水分の移動は構成する媒体に大きく影響され、砂質土と粘質土で大きな違いが生じる。また、TCE原液が基本的に水と一緒に移動せずに、土粒子隙間に形を変形しながら、進入する。地中に侵入するTCE原液が徐々に立て細長い形となり、その長さが土壌水の毛管力を超えると、TCE原液が一気に動き出し、地下へ入る。さらに、土粒子表面がTCEに覆われていたため、TCE原液が通過した後の地層はTCEのみの通路となる。いわゆるNAPLの選択流現象とも考えられる。2.大型ラーシメーター実験:TCEを運ぶ媒体として水の流れが重要であるだけではなく、TCEガスそのものが下方に移動するということを示している。この下方に移動する原因としては(1)TCEガス自身の分散、(2)圧力勾配による移動が考えられる。つまり、浸透濡れ前線は、前線より下層の間隙空気を圧縮する。そのために、土壌空気ポテンシャルが急激に上昇し、空気圧力勾配によって、TCEガスが下方に移動した事と考えられる。3.現場調査:ある工揚跡地における汚染物資の存在形態を詳細に調査した結果、有機塩素系化学物質に代表される汚染や土地改変などによる人工的な要因により本来の地質特性を失った条件下では地点間において汚染分布や地質特性である透水係数が不連続に近いと言えるほど急激な変動を示すということが分っている。また、バイオレミレーション実験サイトから行われたトレーサー実験から、汚染除去の際に、広域自然地下水流動系の影響は無視できない。局所流動は揚水による流動と自然の流動を合成した形態を反映する。有機塩素系化合物質による地下水汚染問題を発覚してから、早くも20年に達した。その間、いろいろな調査及び浄化技術が開発された。一方、地中における物質移動の問題は、特にNAPLsのような離水溶性物質の場合に、地層条件が物質輸送に大きく左右されている。汚染物質の地中集積機構にかかわる「場の特性」として3つが挙げられる。第一は多孔質媒体としての水文地質条件に関する堆積組成、堆積構造の不斉一性、粘性土の存在とその性質などである。第二は汚染物質の動きを支配している変動要因としての水循環条件である。そして第三は汚染物質そのものと、それによって変質することが予想される地層である。しかしながら、物質の地下移動現象はスケールによって考慮すべき要因が異なってくる。そこで、本研究は、室内カラム実験、大型ラーシメーター実験および現場調査三つスケールで物質の地中輸送特性を調べた。次のような結論が得られた。1.室内実験:土壌中の水分の移動は構成する媒体に大きく影響され、砂質土と粘質土で大きな違いが生しる。
アナログ・デジタル混在型超並列視覚システムの開発

本研究の目的は、アナログ・デジタル混在アーキテクチャによるまったく新しい実時間画像処理システムを開発することである。この目的に従って、アナログ大規模集積回路であるシリコン網膜とフィールドプログラマブルゲイトアレイ(FPGA)から構成されたシステムを設計製作した。シリコン網膜は、脊椎動物網膜で見つかっている持続性および一過性応答チャネルを模擬する出力を有する。シリコン網膜の持続性応答は、ラプラシアンガウシアン型の受容野を持ち、入力画像に対し平滑化とコントラスト強調を超並列処理により瞬時に実行する。シリコン網膜の一過性応答は、いったんアナログ抵抗回路網によって平滑化されたフレーム間の時間差分を取ることで得られる。これら2種類のシリコン網膜出力は、実時間(ここでは数ミリ秒程度)の時間差で交互に出力される。これらの出力は、各画素に埋め込まれたサンプルアンドホールド回路によって、トランジスタ特性のばらつきに起因するオフセットが軽減されたものである。シリコン網膜から出力されたアナログ前処理画像情報は、アナログ/デジタル変換器をとおしてEPGAへ転送される。FPGAは、エッジ検出、ターゲットトラッキング、奥行き計算などをデジタル方式で実行する。本研究により開発された並列視覚システムは、ロボットビジョンやマルチメディアなどのさまざまな工学的応用分野に利用することができる。本研究の目的は、近年本研究室において開発されたアナログ人工網膜(シリコン網膜)とFPGA(Field Programmable Gate Array)を組み合わせた、全く新しいアーキテクチャに基づく画像処理専用システムを構築することである。本年度は、まず既存のシリコン網膜の解像度を向上させるためのチップレイアウトを行った。レイアウト結果に基づいた回路シミュレーションでは、所望の出力が得られている。今後はこのレイアウトに基づいて、VDECを利用してチップを作成する。FPGA回路の設計では、輪郭抽出、2値化、絶対値計算を行うアナログ回路を設計し、市販のディスクリート部品により製作した。これらの回路がシリコン網膜の出力画像に対し所望の演算を実時間で実行できることを確認した。さらに、これらの回路と画像メモリRAMおよびFPGAを搭載した専用ボードを製作した。一方、画像処理アルゴリズムについては、シリコン網膜により同一シーンを静止画像および動画像として捉え、これらから得られる輪郭の属性に基づいて運動方向を抽出するアルゴリズムを考案した。またこれらのエッジ情報から、対象物の重心やメディアンによる中心値を求めることに成功した。さらに2つのシリコン網膜を用いて、対象物エッジの奥行きを実時間で計算するアルゴリズムを考案した。実時間画像処理を実行するコンパクトな視覚デバイスは、これからのロボットビジョン技術の中心的課題である。現在の画像処理システムは、入力部であるCCDカメラの出力を情報圧縮することなく逐次的に処理するため、処理時間、システム規模および消費電力拡大等の欠点から、ロボットビジョンとして不向きである。本研究の目標は、高速かつコンパクトなハードウエアで画像前処理を実行する並列アナログ集積回路(シリコン網膜)の実用レベルへの性能向上と、これを用いた実時間画像処理システムの構築と性能評価であった。2年間の研究により以下の成果を上げることができた。1.100x100画素のシリコン網膜の開発した。2.シリコン網膜制御ボードを製作し、シリコン網膜が自然照明下で画像前処理に適用できることを実証した。3.シリコン網膜とFPGAを用いて、背景のあるシーンにおいて対象物の輪郭や動きを計算するアルゴリズムを開発した。4.2つのシリコン網膜を用いて両眼視にゆる奥行き計算アルゴリズムを開発した。5.上記のシステムにより、人のゼスチャーを実時間で捉えることを試みた。以上の成果により、当初立案された目標は達成された。今後は対象物の形状や動きを3次元的に捉えるアルゴリズムを発展させ、マルチメディア、手話認識などの現場での応用を目指したい。
遺伝性大腸腫瘍の遺伝子解析と臨床応用

1.家族性大腸腺腫症(FAP)の遺伝子診断と臨床応用FAPの原因遺伝子APCの遺伝子診断について、将来のルーチン検査化にむけて検査センターレベルでのアッセイ法を確立した。遺伝子診断の結果から生じる遺伝相談について検討した。FAPの随伴腫瘍であるデスモイド腫瘍、十二指腸癌などについてAPCを調べて、大腸腫瘍と同様の突然変異を高頻度に検出した。APC遺伝子をノックアウトしたマウスを作製し、消化器癌が多発することを明らかにした。このマウスを用いて発癌機構の研究だけでなく、化学的発癌予防も応用可能となった。2.遺伝性非腺腫症性大腸癌(HNPCC)の臨床的検討と原因遺伝子の解析HNPCC及び散発性の大腸癌の自然史を10年以上にわたるX線写真の解読で検討したところ、初期病変から癌化までの時間経過は両者でほぼ同じことがわかった。日本のHNPCC家系を多数登録し、集めた大腸癌・血液のDNAを解析した。その結果、マイクロサテライトの不安定性はHNPCCで高率かつ早期に異常を起こしており、発癌と密接に関連していることが明らかになった。HNPCCの原因遺伝子hMSH2については、HNPCCの4家系で生殖細胞レベルでの変異を検出した。その内、3家系は終止コドンへと変わるナンセンス変異であった。この結果からこれらの家系では発症前診断が可能となった。また、癌細胞DNAでもhMSH2の体細胞点突然変異を検出し、hMSH2遺伝子でも2つのアリルの不活化が必要なことを示した。
汎用性を考慮した対話式ナーススケジューリングシステムの開発

本申請研究における今年度の研究実績は以下の通りである.・ナーススケジューリングシステムの開発昨年度開発した基本アルゴリズムを基に対話式のシステム開発を行った.その際,現場の婦長さんの意見を取り入れてインターフェイスの設計を行った.コンピュータ操作に不慣れな方を対象にするために,データの入力方法はわかりやすくすることを心がけ,特に,初期条件の設定方法に注意を払った.・勤務表の修正方法本システムでの勤務表作成は対話式を前提としており,提示された勤務割り当てが部分的に意向にそわない場合,なんらかの方法で修正もしくは再スケジューリングを行う必要が生じる.そのため,その手順に関して,いくつかの方策をシステムに追加した.・学習機能の追加今回の勤務表作成アルゴリズムでは,何日間かの勤務並びに対して,ある種の評価値を設定することが重要であり,また実際のスケジュールに大きな影響を与えることになる.ただし,その評価値を適切に設定することは困難であるため,勤務表作成者が何度かシステムを運用していく過程で,適切な値に収束していく,つまり学習機能を追加した.・勤務表作成者のコメントのフィードバック実際に,異なる2つの病院において,それぞれの条件を考慮した勤務表を作成し,その勤務表に対して評価を行ってもらった.さらに,それらの意見を取り入れることで,アルゴリズムやシステム構成の改良を繰り返し行い,最終的には,実際に使用可能な勤務表を1時間足らずで作成することが可能となった.本申請研究における今年度の研究実績は以下の通りである.・勤務表作成に関する条件の調査複数の病院・病棟において,勤務表作成に関する聞き取りもしくはアンケートによる調査を行い,本申請研究において考慮すべき制約条件の設定を行った.・勤務表集計ソフトの作成本申請研究が目指す対話式のシステムでは,利用者である婦長がある程度パソコン操作に慣れている必要がある.しかしながら,現在のところパソコン操作に慣れている婦長は少ないと考えられる.そこで,パソコン操作に少しでも慣れてもらうため,簡単な勤務表作成支援ソフトを作成しそれを提供した.この支援ソフトには勤務表の自動生成機能は含まれないが,勤務の手動入力を行うと,割り当てられた看護婦数や勤務の数を自動的に集計するものである.・勤務表作成に関する基本アルゴリズムの開発構築型探索法を利用した既存の研究を発展させ,本申請研究の基本的なアルゴリズムの開発を行った.その概要は,まず,25日間のすべての勤務パターンに対して基本優先度を設定する.次に,スケジューリング時点における各看護師のそれぞれの勤務に対する優先度を,先に求めた基本優先度やそれまでに割当てられた勤務を考慮することで計算を行う.さらに,優先度をコストに置き換え,ハンガリー法を用いることですべての看護師に勤務を割り当てる.本システムで考慮できない病院・病棟独特の条件に関しては,婦長自らが対話式により調整を行っていく.・基本優先度の推定方法の開発上記で述べた基本優先度を設定する場合,その対象日数が4,5日になれば,勤務の組合せパターン数は多くなり,そのすべてを婦長が行うのは現実的ではない.そのため,2,3日の基本優先度,勤務の許容連続数や間隔数などを考慮して,4,5日間の基本優先度を推定する方法を考えた.本申請研究における今年度の研究実績は以下の通りである.・ナーススケジューリングシステムの開発昨年度開発した基本アルゴリズムを基に対話式のシステム開発を行った.その際,現場の婦長さんの意見を取り入れてインターフェイスの設計を行った.コンピュータ操作に不慣れな方を対象にするために,データの入力方法はわかりやすくすることを心がけ,特に,初期条件の設定方法に注意を払った.・勤務表の修正方法本システムでの勤務表作成は対話式を前提としており,提示された勤務割り当てが部分的に意向にそわない場合,なんらかの方法で修正もしくは再スケジューリングを行う必要が生じる.そのため,その手順に関して,いくつかの方策をシステムに追加した.・学習機能の追加今回の勤務表作成アルゴリズムでは,何日間かの勤務並びに対して,ある種の評価値を設定することが重要であり,また実際のスケジュールに大きな影響を与えることになる.ただし,その評価値を適切に設定することは困難であるため,勤務表作成者が何度かシステムを運用していく過程で,適切な値に収束していく,つまり学習機能を追加した.・勤務表作成者のコメントのフィードバック実際に,異なる2つの病院において,それぞれの条件を考慮した勤務表を作成し,その勤務表に対して評価を行ってもらった.さらに,それらの意見を取り入れることで,アルゴリズムやシステム構成の改良を繰り返し行い,最終的には,実際に使用可能な勤務表を1時間足らずで作成することが可能となった.
レーザー核融合推進のための磁気ノズルシステムの数値計算および実験的検証

レーザー核融合磁気推進では核融合で生じる高温・高密度プラズマを磁場により排出し(磁気ノズル)推力を得る。この推進原理検証のため、平成29年度までは、(1)磁気ノズル内プラズマ計算コードの改良、(2)磁気ノズル形状の違いによる排出方向、効率の検証、(3)数値計算コード検証のためのプラズマパラメータの精密測定を中心に研究した。平成30年度は、プラズマ排出方向制御の検証のため、新たに広島大学との共同実験を開始し、複数コイルを用いた磁気ノズルを用いたレーザー生成プラズマ制御実験を行った。本実験において、圧電素子を用いた推力の直接計測を試み、多方向の推力計測が可能であることを示すデータ取得に成功した。また、プラズマパラメータ計測の改良を試み、プラズマ流速ベクトルを取得するため、2次元レーザートムソン散乱計測の原理実証を行った。また、本研究において、高電磁ノイズ下でも安定動作可能な電磁石システムを開発し、論文発表を行った[Edamoto et al., Rev. Sci. Instrum. 89, 094706 (2018)]。さらに、前年度から開始した、プラズマデタッチメントの検証のため、発散磁場中における膨張プラズマを計算する粒子コードを開発した。本コードを用い、電子・イオンのデタッチメントを実験的に検証するための理論を構築し(修士論文として発表)、実験結果との比較を目指したシミュレーションを目指している。実験的にデタッチメントを検証するため、プラズマ流速を取得するため、レーザートムソン散乱の非協同散乱(電子の速度分布)の取得に成功した。さらに、小型(およそ1mm程度)の磁気プローブを開発し、レーザー生成プラズマ中のような電磁ノイズ下でも磁場計測が可能であることを検証した。平成28年度までに、レーザー生成プラズマを用いたモデル実験で磁気ノズルによる推力発生を確認し、ノズル内のプラズマ密度・温度・流速など、数値計算と比較し得るデータ取得が可能であることを示した。29年度は、(1)磁気ノズル内プラズマ計算コードの改良、(2)磁気ノズル形状の違いによる排出方向、効率の検証、(3)数値計算コード検証のためのプラズマパラメータの精密測定を中心に研究した。輻射磁気流体計算は、真空中における外部磁場の取り扱いができておらず、磁気圧によるプラズマの閉じ込め、排出が計算できていなかったが、計算上、真空領域に配置した希薄プラズマへの磁気拡散、磁場移流が原因であることが明らかとなり、現在改良中である。さらに、磁気ノズル形状については、複数のコイルを用いた排出方向制御に関して行った実験と数値計算から、排出方向制御が可能であることを明らかにした(T. Morita et al, Scientific Reports 7, 8910 (2017).)。また大阪大学の大型レーザーである激光XII号を用いて、磁気ノズルを模擬した実験を行い、排出プラズマ中へのレーザー集光とそこからのトムソン散乱光を分光計測することで、プラズマの密度、温度、速度の1次元分布を得ることに成功した(Itadani et al, Plasmaand Fusion Research 13, 1306016 (2018).)。また、研究計画とは別に、磁場を用いた推進システムに共通の問題であるプラズマのデタッチメントの研究も開始した。この研究のため、粒子コードを開発し、現在テスト計算を行っている。研究実績の概要で述べたように、29年度の目標として挙げた3点の研究に関して進展があった。輻射磁気流体計算では、外部磁場中におけるシミュレーションまで至っていないが、その原因は明らかとなり、現在改良中である。磁気ノズルによるプラズマ排出方向制御は、実験でも数値計算でもその手法が可能であることを明らかにできた。大型レーザー実験においても、レーザートムソン散乱計測を行い、プラズマパラメータの空間分布、およびその時間発展を計測できることを明らかにした。平成30年度は以下の2点の研究を行う。

1.小型・大型レーザー実験:プラズマ計測と同時に、推力ベクトル制御の実験を行う。複数コイルを用いた手法に加え、コイルの位置や傾きの制御手法など実現可能性を検証する。推力は、スラストスタンドによる直接計測を行うと同時に、すでに実績のあるレーザー干渉計によるプラズマ分布、レーザートムソン散乱によるノズル内部計測を行うことで、数値計算との比較を行う。2.推進効率の最適化:実験・数値計算の比較から、定量的再現を可能とする数値計算コードを開発する。そのため、現在問題を抱えている輻射MHDシミュレーションの改良、実験との比較から、レーザー生成プラズマシミュレーションコードを開発する。そして、数値計算を用いて推進効率を最適化する燃料ターゲット・磁気ノズル形状を求め、実験によって推力を直接計測することで推進効率の最適化を検証する。
国際化時代の責任会計-コントロール・システムの海外移転の可能性-

日本の企業組織の特徴の一つに,「ヒエラルキーに沿った情報構造に加えて,水平的コミュニケーションを引き起こすメカニズムが重要な役割を果たしている」という特徴があげられる。しかし,伝統的責任会計は職能別組織,今日の日本とは違った環境を前提として構築されていたため,種々の問題が生じている。本研究では,第一に,管理会計上のコントロール・システムの海外移転の問題を考察するために,日本型経営やリエンジニアリングの内容を検討した。リエンジニアリングは,日本的経営を開会に適用した事例を含んでいる。その本質の一つである職能間の壁を低くするための手段として管理経理技法が役立ちうることを指摘した。第二に,(1)職能横断的組織の意義を明らかにし,米国における水平的相互作用に関する研究を検討した。(2)日本企業においては,人事評価を初めとする米国企業と異なったインセンティブや諸条件が存在していることから,米国における研究とは異なった結果が生じる可能性があること,そして日本ではどのような研究を行うべきかを提示した。第三に,今後の研究課題は以下のとおりである。部門間の情報交換に関する米国の研究は,業績管理会計上どのような意味をもつのか。水平的情報交換を促進する要因としては会計システム以外の方法も存在することを指摘したが,これまでの業績管理会計の不備がその抑制要因として作用するならばどう改良すべきか。ABM,ABBを用いた業績管理会計の構築,業績管理会計と他のコントロール技法との相互作用,水平的調整と垂直的コントロールの関係を明らかにすることも今後の研究課題である。
ニューラルネットワークを用いた柔らかいトライボセンサの開発

本研究は現在までに開発されている硬い「トライボセンサ」を発展させ,人間の指や掌のような柔らかいインテリジェントトライボセンサの開発を試みたものである。本センサの開発にあたり,はじめに柔軟材であるゴムやスポンジ-ゴムなどの表面及び内部に複数の圧電フイルムを埋め込んだセンサモデルにつき大型計算機を用いてFEM解析し,センサ表面に加わる荷重に対し圧電フイルム層の歪み・応力分布を求めた。結果よりセンサ母材の硬さは,計測する対象物の硬さよりやや高めに選ぶとセンサ出力が大きく得られることが分かった。本解析結果に基づき高分子圧電フイルムをゴムやスポンジゴムなどの柔らかい機能性材料と組み合わせて柔軟触覚センサを製作した。また,人間の指紋の役割を考慮し,ゴムの突起物やガ-ゼ,ダイヤモンド砥石などでを貼付しれたシートを保護膜も兼ねてセンサ表面に重ね,センサ出力の感度と安定性の向上を図った。次にセンサをアクテイブに動かしながら計測を行うためのグリッパを製作し,アクテイブセンシングによる対象物の特性の同定法を提案,実験より本法の有効性を確認した。なお,センサの出力電圧信号に含まれる対象面の表面情報を抽出するため,定性的な評価方法としてのSDP(Symmetric Dot Pattern)法,および定量的な評価法としてのウェブレット・FFT解析法を導入し,測定データ解析を行った。現在,ロボットマニピュレータに用いられる触覚センサは,スイッチや圧電素子を応用した比較的単純なデバイスとして開発されているものの,検出量は2値化情報,または力の大きさに係わるものに限られ,いまだ十分に研究が進んでいるとは言いにくい。これは,人間の指先は単に物に「触れる」という動作以外に,「なでる」,「こする」といった動作に基づく知覚機能も有しているためと考えられる。このように人間のもつ感覚は,単なる皮膚の接触から得る物理量以外に,対象物との間に相対運動を加えることから更に情報を引き出している。今までに,柔軟ゴムシートの間に高分子圧電フィルムを挟みこんだセンサモデルにつき大型計算機を用いてFEM解析し,センサ表面に加わる荷重に対し圧電フィルム層の歪み・応力分布を求め,これに基づきセンサの設計を行った。さらに,解析結果に基づき,ゴム材とPVDF薄膜を組み合わせた上,その表面に保護膜として柔軟薄膜を積み重ね,種々のセンサを試作した。試作したセンサを種々の対象面上に一定速度と一定圧力で「なでる」,「こする」動作が可能である並進機構を作成した。現在,センサを並進機構先端に取り付け,種々の対象面上をスライドさせ,センサ出力を計測し解析を行っているところである。得られた一部のデータより,表面の保護用膜の肌状態がセンサの出力感度に影響することが分かった。従来の触覚センサはスイッチや圧電素子を応用した比較的単純なデバイスとして開発されたものの、検出量は2値化情報、または力の大きさに関わるものに限られ十分に研究が進んでいるとはいいにくい。これは人間の指先にものに「触れる」という動以外に、「なでる」「こする」といった動作に基づく近く機能を有しているためと考えられる。このように人間の持つ感覚は単なる皮膚の接触から得られる物理量以外に、対象物との間に相対運動を加えることによって情報を引き出していると考えられる。本研究はFEM解析結果に基づき、ゴム材とPVDF薄膜を組み合わせ、さらにその表面に保護材として柔軟薄膜を積み重ね、種々のセンサを試作する。試作したセンサを用いて「なでる」「こする」の動作を行いその時のデータを出力信号電位のレベルや、ノイズの大きさによってプリアンプで増幅あるいはノイズフィルターを通しオシロスコープに一時記憶させる。さらにGPIBボードを介して記憶された信号をコンピュータに転送しデータ処理と分析をした。この際に保護膜上の砥粒はダイヤモンド砥粒を用いた。現在、さまざまな信号処理を行いパターン化への情報として何が有効であるか検討中である。またこれらの実験によってセンサ表面に付ける砥粒を対象とする表面粗さに対応できるような物にする必要があり、さらにPVDFをはりつけた母材については対象物との接触で生じる振動を吸収しないようにする必要がある事が分かった。

本研究は現在までに開発されている硬い「トライボセンサ」を発展させ,人間の指や掌のような柔らかいインテリジェントトライボセンサの開発を試みたものである。本センサの開発にあたり,はじめに柔軟材であるゴムやスポンジ-ゴムなどの表面及び内部に複数の圧電フィルムを埋め込んだセンサモデルにつき大型計算機を用いてFEM解析し,センサ表面に加わる荷重に対し圧電フィルム層の歪み・応力分布を求めた。結果より,センサ母材の硬さは計測する対象物の硬さよりやや高めに選べるとセンサの出力が大きく得られることが分かり,これに基づき高分子圧電フィルムをゴムやスポンジ-ゴムなどの柔らかい機能性材料と組み合わせて柔軟触覚センサを製作した。さらに,人間の指紋の役割を考慮し,ゴム突起物やガ-ゼ,ダイヤモンド砥石などで構成されたシートを保護膜の役割も兼ねてをセンサの表面に積み重ね,センサの出力感度と安定性の向上を図った。次に対象物として紙類や布,人間の皮膚などに対して試作したセンサを動かして計測を行い,本センサの有効性を確認した。センサの出力電圧信号に含まれる対象面の性質に関する情報を抽出するため,定性的な評価方法としてSDP(Symmetric Dot Pattern)法によるイメージ図示法と,ウェブレットやFFT解析法による量的な評価法を導入した。最後に,本研究で開発センサを改良し,前立腺肥大症や前立腺癌の診断用触診プローブへ応用し,本センサの実用化を図った。
電子エネルギー損失分光法による金属・半導体クラスターの振動状態及び電子励起状態の研究

計画班が、東北大学金属材料研究所に設置した高分解能電子エネルギー損失分光器(HREELS)の整備・調整・電源の改良を行なった。その結果、7meVの分解能が得られ、比較的容易にエネルギー損失スペクトルが測定できるようになった。このHREELSに、金属・半導体クラスターを蒸着するための試料準備用超高真空槽を設計・製作した。HREELSは、非常に表面感度が高く、双極子モーメントが大きければ、1/1000原子層程度の吸着量でも測定が可能である。さらに、全ての基準振動モードの観測が可能で、入射電子の双極子散乱により赤外吸収と等価なスペクトル、衝突散乱によりラマン散乱と等価なスペクトルが観測される。これらの特徴を用いて、Si(100)2×1表面に吸着したカーボン60(C_<60>)の振動モードの膜厚依存性について測定を行なった。C_<60>は、テトラハイドロフランで超音波洗浄し、さらに、真空蒸溜を行なうことによって得られた高純度試料を用いた。平均膜厚5オングストローム(約半原子層)では、大きなピークが65meVに観測された。さらに、42、56.72.144.177meVに小さなピークが観測された。さらに、平均膜厚12オングストロームでは、96、160、191meVのピークが観測された。GensterblumらのSi(100)表面上のC_<60>蒸着膜(平均膜厚60Å)のHREELS測定と比較すると、65meVのピークを除いて、ピーク位置と強度は対応しない。観測されたピークの起源を明らかにするために角度依存性を測定した。その結果、65meVのピークは赤外活性なモードであることが示された。それ以外のピークは、赤外活性モードと衝突散乱モードの中間的様相を示す。これらの結果は、SiのダングリングボンドからC_<60>への電荷移動が小さい。ファンデンクールス吸着であることを示唆する。
希少野生動物における生殖周期モニタリングおよび人工繁殖の臨床応用

本研究では、希少野生動物から非侵襲的に得られる糞の中に含まれる性ステロイドホルモンの分子生物学的微量測定により各種希少野生動物の生殖周期をモニタリングすること、および希少野生動物の個体数回復を目指して飼育条件下において人工繁殖の臨床応用を実践することを目的とした。本研究期間の4年間に、希少野生動物であるツシマヤマネコとツキノワグマにおいて以下のような実験を行った。1.ツシマヤマネコおよびツキノワグマにおける糞中性ステロイドホルモン濃度の測定1)ツシマヤマネコのモデル動物としてイエネコにおいてTR-FIAキットを用いて糞中エストラジオールおよびプロジェステロン濃度測定法を確立した。2)ツシマヤマネコにおいてTR-FIA法での糞中性ステロイドホルモン濃度測定により生殖周期のモニタリングを行った。3)ツキノワグマの糞中性ステロイドホルモン濃度微量測定については、ER Cell linesを探索し、予備的に測定を行うに留まった。2.ツキノワグマにおける凍結精液を用いた人工授精に関する研究1)飼育下雄グマより麻酔下で電気刺激射精法により精液を採取した。2)精子の運動性、精子数および奇形率などの検査を行なった後、精液を凍結保存した。3)凍結時の希釈液および平衡時間の検討を行い、より精液性状の高い凍結保存法を確立した。4)雌グマの排卵様式を知るために、交尾期の血中プロジェステロン濃度測定を行なった。5)雌グマにおいて人為的に排卵を誘起するためにeCGおよびhCG投与実験を行なった。本研究では、希少野生動物から非侵襲的に得られる糞の中に含まれる性ステロイドホルモンの分子生物学的微量測定により各種希少野生動物の生殖周期をモニタリングすることおよび希少野生動物の個体数回復を目指して飼育条件下において人工繁殖の臨床応用を実践することを目的とした。そこで本年度は、希少野生動物のモデルとしてネコおよびイヌを用いて以下の実験を行った。1.糞中性ステロイドホルモン濃度の測定1)イヌにおいてTR-FIAキットを用いて糞中プロジェステロンおよびエストラジオール濃度測定法を確立した。2)イヌにおいて糞中性ステロイドホルモン濃度測定により生殖周期のモニタリングを行った。3)ネコの糞および血液のサンプリングを始めた。2.凍結精液を用いた人工授精に関する研究1)雄グマより麻酔下で電気刺激射精法により精液を採集した。2)精液の運動性、精子数および奇形率などの検査を行った後、精液を凍結保存した。3)凍結融解後に同様の検査を行い、よりよい凍結保存法の検討を行った。3.死体から回収した卵子の体外培養と体外受精に関する研究1)イヌおよびネコより不妊手術により卵巣を採取し、卵子を回収した。2)卵子を培養皿で培養し、第2成熟分裂中期まで発育させた。3)培養液にステロイドホルモンを添加することにより成熟率を検討した。4)死亡したクマの卵子を回収し、同様の実験を行った。そこで本年度は,希少野生動物のモデルとしてイエネコを用い、また、実際に希少野生動物であるツシマヤマネコとツキノワグマにおいて以下のような実験を行なった。1.イエネコおよびツシマヤマネコにおける糞中性ステロイドホルモン濃度の測定1)イエネコにおいてTR-FIAキットを用いて糞中エストラジオールおよびプロジェステロン濃度測定法を確立した。2)ツシマヤマネコにおいて糞中性ステロイドホルモン濃度測定により生殖周期のモニタリングを行なった。2.ツキノワグマにおける凍結精液を用いた人工授精に関する研究1)雄グマより麻酔下で電気刺激射精法により精液を採集した。2)精液の運動性、精子数および奇形率などの検査を行なった後、精液を凍結保存した。3)凍結融解後に同様の検査を行ない,よりよい凍結保存法の検討を行った。

本研究では、希少野生動物から非侵襲的に得られる糞の中に含まれる性ステロイドホルモンの分子生物学的微量測定により各種希少野生動物の生殖周期をモニタリングすることおよび希少野生動物の個体数回復を目指して飼育条件下において人工繁殖の臨床応用を実践することを目的とした。そこで本年度は、実際に希少野生動物であるツシマヤマネコとツキノワグマにおいて以下のような実験を行なった。1.ツシマヤマネコおよびツキノワグマにおける糞中性ステロイドホルモン濃度の測定1)福岡市動物園で飼育されている雄ツシマヤマネコの糞サンプルを収集した。2)ツキノワグマの糞中性ステロイドホルモン濃度微量測定のためのER cell linesを探索し、予備的に測定を行なった。2.ツキノワグマにおける凍結精液を用いた人工授精に関する研究1)飼育下雄グマより麻酔下で電気刺激射精法により精液を採取した。2)精液の運動性、精子数および奇形率などの検査を行なった後、精液を凍結保存した。3)凍結時の希釈駅および平衡時間の検討を行い、より精液性状の高い凍結保存法を確立した。4)雌グマの排卵様式を知るために、交尾期の血中プロジェステロン濃度測定を行なった。5)雌グマにおいて人為的に排卵を誘起するためにhCG投与実験を行なった。1.ツシマヤマネコおよびツキノワグマにおける糞中性ステロイドホルモン濃度の測定1)福岡市動物園で飼育されている雌雄ツシマヤマネコの糞サンプルを収集し、糞中性ステロイドホルモン濃度測定を行った。2)阿仁クマ牧場で飼育されているツキノワグマの糞サンプルを収集し、糞中性ステロイドホルモン濃度測定を行った。5)雌グマにおいて人為的に排卵を誘起するためにeCGおよびhCG投与実験を行なった。
産学官連携による交流学習型・地域連携型の「総合演習」カリキュラムの開発

「総合的な学習の時間」を担当する教師は、自ら豊かな実体験を意図的に積み重ねることが必要であり、体験から学んだことや調査したことをまとめ、他へ発信する能力を持つことも重要である。本研究は、公的機関や民間企業と連携を図り、質の高い教育体制を作り上げることを目的に、「産学官連携による交流学習型・地域連携型の『総合演習』カリキュラムの開発」を行うことを目的に以下の4点について調査・研究を行った。(1)「総合的な学習の時間」の目的、学校教育への導入、指導方法について再検討するとともに、熊本県の小学校・中学校で実施されている「総合的な学習の時間」の実態について調査を行う。(2)小・中学校で実施可能な作物の栽培を選定し、実際に附属農場を用いた栽培実習の学習プログラムを開発する。その中には、学内では体験できない、森林の間伐作業、枝打ち、下草の刈り取りなど、公的機関である県の林務課及び各地の森林組合と連携した「森林体験教室」の導入を図る。(3)「食」に関する講義や実習で学んだことを生かして、実際に附属幼稚園の園児や附属小学校の児童に対して「食育」を行う学習プログラムを開発する。教育実習中には体験できない、作業学習、体験学習についての実習を行わせることにより、指導力向上に効果が期待される。(4)幼児や児童を対象とするものづくり教育について学習するとともに、公的機関と連携したものづくり教室において、実際に指導を行わせる学習プログラムを開発する。また、不登校児童生徒を対象とした適応指導教室でのものづくり教育を担当できる教員養成プログラムの開発を行う。(5)これまでに体験した栽培実習や環境をテーマとした学習活動、ものづくり学習を、コンピュータを用いまとめ・発表する活動を通して、学生のプレゼンテーション能力の育成を図る学習プログラムの開発を行う。平成15年度は、「産学官連携による総合演習カリキュラム開発」のために、以下の5点について研究・実践を行った。(1)園児・小学生との交流学習:附属幼稚園生の自然体験活動として「甘藷の栽培」を大学で受け入れた。学生は、園児が植えた甘藷の維持管理を行った。本年度は、園児と大学生が直接関わる活動を導入することはできなかった。小学生の「稲作体験活動」を大学で受け入れた。大学生が小学生に対して、田植え、雑草取り、稲刈り、脱穀の方法について教えながら、一緒に作業を行った。小学生と大学生からは、体験に対する作文と意見聴取を行った。(2)林業体験・林家との交流:県の林務課及び林業組合の協力で、大学生が直接山で植林・除草を行うと共に、林家との意見交換会を実施した。(3)専門的栽培活動の実施:JAとの連携により、農業に関する技術的・専門的指導を学生に対して行った。大学の附属農場のみの実習だけでなく、JA管理下の農園、施設において実習体験を行った。(4)プレゼンテーション能力の育成:これまでの体験やこだわりを、マルチメディア教材としてまとめる活動を行った。これらの学習活動を支援するマニュアルの作成に取り組んだ。(5)事例調査:他大学(上越大学、埼玉大学、九州管内の大学)や民間の団体で実施している、自然体験学習や交流学習、産学官の連携による教育について調査を行った。本学で取り組んでいる実践は、他になく、先進的な取り組みであることが確認できた。これらの研究・調査については、日本産業技術教育学会全国大会で報告を行うと共に、報告書としてまとめた。平成16年度は、「産学官連携による総合演習カリキュラム開発」のために、以下の5点について研究・実践を行った。(1)園児・小学生との交流学習:附属幼稚園生の自然体験活動として「甘藷の栽培」を大学で継続して受け入れた。学生は、園児が植えた甘藷の維持管理を担当するとともに、収穫作業を一緒に行った。

小学生の「稲作体験活動」を大学で継続して受け入れた。大学生が小学生に対して、田植え、雑草取り、稲刈り、脱穀の方法について教えながら、一緒に作業を行った。小学生と大学生からは、体験に対する作文と意見聴取を行った。(2)林業体験・林家との交流:県の林務課及び林業組合の協力で、大学生が直接山で植林・除草を行うと共に、林家との意見交換会を、学生が参加しやすい夏季休業中を利用して実施した。(3)専門的栽培活動の実施:JAとの連携により、農業に関する技術的・専門的指導を学生に対して行った。大学の附属農場のみの実習だけでなく、JA管理下の農園、施設において実習体験を行った。(4)プレゼンテーション能力の育成:これまでの体験やこだわりを、マルチメディア教材としてまとめる活動を行った。これらの学習活動を支援するマニュアルの作成に取り組んだ。(5)事例調査:総合的な学習の実施状況を調査するために、熊本県内の小・中学校110校にアンケート調査を実施した。自然験学習や交流学習、産学官の連携による教育について基礎的資料を得ることができた。これらの研究・調査については、日本産業技術教育学会全国大会及び同学会技術教育部会で報告を行うと共に、報告書としてまとめた。平成17年度は「産学官連携による総合演習カリキュラム開発」のために、以下の5点について研究・実践を行った。(1)園児・小学生との交流学習:附属幼稚園生と大学生が協同で行う「甘藷の栽培・調理」を内容とした授業を開発するとともに、小学生と大学生が協同で行う「稲作体験活動」の授業を開発した。さらに、本年度は稲作の他に大豆の栽培・調理(味噌、きな粉、豆腐づくり)を学習内容として追加した。これらの活動は、熊本市教育委員会との連携により実施した。(2)林業体験・林家との交流:熊本県の林務課及び菊池地区林業組合との連携で、大学生が直接山で植林・除草を行うと共に、林家との意見交換会を行う授業の開発を行った。(3)ものづくり教室の実施:熊本県技術・家庭科教育研究会、熊本県伝統工芸館、熊本博物館、県産材振興局等と連携し、幼稚園・小学生を対象としたものづくり教室を開催した。学生が教材の開発や園児・児童の指導を通して、教師としての指導技術の向上を目的とする授業の開発を行った。(4)プレゼンテーション能力の育成:「総合演習」での体験やこだわりを、マルチメディア教材としてまとめる授業の開発を行った。(5)事例調査:自然体験学習や交流学習、産学官の連携による教育について資料を得るために鳥取県及び島根県で実施されているものづくり教室の実態調査を行った。本研究の総括として上記の(1)(4)の体験活動を取り入れた総合演習」のカリキュラムの開発を行った。また、これらの研究・調査については、日本産業技術教育学会全国大会及び同学会技術教育部会で報告を行うと共に、報告書としてまとめた。
夫婦間のバーゲニング・プロセスにおけるパワーの研究

本研究は、現代家族において、杜会規範や伝統などに無批判に自らを合わせることではなく、むしろ個々それぞれのライフスタイルを追求することが問題になってきている点に注目し、個人がそれぞれに自分らしい生き方として育み保持している家族ライフスタイルについての選好を最大限に実現させるために、他の家族成員の合意・協力を取り付けるパワーをどうすれば増大させることができるかについて議論しようとする。とりわけ夫婦関係に焦点を当て、夫婦間の交渉や駆け引きといったバーゲニング・プロセスがどのように展開されているか、パワーのバランスがどうなっているか、そして何が夫および妻のパワーの大きさを規定するのか等について質問紙調査を実施して明らかにしようとする。これを達成するために本年度前半は、既存研究の知見の整理や、研究会での関連領域研究者からの情報収集を行ない、質問紙の作成に取り組んだ。完成した質問紙をもとに、本年度後半、サンプリング調査を実施した。今回は、地方小都市の代表として島根県松江市在住の夫婦、大都市の代表として兵庫県神戸市在住の夫婦を調査対象とした(ともに夫が193140年生まれ、196170年生まれの夫婦とした)。松江市調査・神戸市調査ともに夫と妻の両方、すなわち夫婦ペアで2,000組、選挙人名簿から無作為にサンプルを割り当て、郵送で質問紙を配布・回収した。回収票数は、松江市が1,978ケース、うちペア回答票が942組(ペアでの回収率47.1%)、神戸市が1,132ケース、うちペア回答票が527組(ペアでの回収率26.4%)となった。なお、神戸市調査のデータのみコンピュータ入力を終了した。来年度は、松江市調査のデータを入力した後、両調査データの解析を本格的に行なう予定である。
磁性体／絶縁体界面磁気異方性の電界制御の研究

磁気異方性の電界制御を利用した磁性メモリの磁化反転方式である、電界誘起磁化反転方式は、動作に寄与しないトンネル電流による発熱により、消費エネルギは必要エネルギの約1,000倍となっている。本研究では動作に作用しない電力を低減しCMOSと同程度のfJ/bitのレベルまで低減することを主な目的とした。絶縁膜及び磁性体、加えて動作電圧を設計することにより、CMOSと同程度で、かつ磁性メモリとして世界最小の動作時消費電力を達成した。加えて、CoFeB/MgO接合における各種磁性の電界制御について解明した。電界による磁性の制御を利用したナノメートルスケールの極微細磁性素子の特性を調べた。・多数の電界効果素子を一度に作製する原子層堆積装置機構を導入した。入念な条件出しの結果、低リークかつ高誘電率な絶縁体を作製することに成功した。また、作製効率(速度)を以前と比較し約9倍増大することに成功した。これにより電界効果素子作製期間のボトルネックが著しく短縮された。・磁気異方性の電界変調により誘起された磁気共鳴を用い、ナノ・メートル磁性体の磁気異方性、ダンピング定数を測定可能である。これまでに開発した同様の測定系を用いて、磁性体中の磁気異方性、ダンピング定数をより高い精度で求めることの出来る素子構造を考案した。ダンピング定数の素子径依存性を測定し、直径70ナノ・メートルの薄膜磁性体素子がほぼブランケット膜と同様のダンピング定数を有していることを世界で初めて明らかにした。・スティフネス定数の電界依存性を調べる為、準備段階として、スティフネス定数の膜厚依存性を調べた。スティフネスは膜厚により変化することが示された。界面で原子の接合数が変化することが直接的な原因であると考える。・スピン注入磁化反転時に、磁気異方性の電界変調効果が磁化反転電流に及ぼす影響を明らかにした。磁化反転時に電界効果の変調効率が同様の構造の素子の3倍大きく働いていることが示唆され、電界変調効率を向上する手がかりを得た。・電界を印加し、磁化ダイナミクスを誘起することにより、ナノ磁性体の磁化ダイナミクスの詳細を明らかにした。磁化ダイナミクス(歳差運動時)にはスピンは空間的コヒーレンシを保つが、試行ごとのコヒーレンシは失われることが判明し、ナノ磁性体の磁化ダイナミクス上の熱擾乱の影響を初めての明らかにした。・磁化反転時に消費されるエネルギを電界変調効率に対して見積もり、ジュール熱を充放電エネルギに比較して小さくするために必要な電界変調効率を、素子に必要な熱安定性などと合わせて解明した。電界による磁性変調効果の起源の解明、効果の増大、その応用を目的とした申請において、各項目について、順調に成果を出している。XMCDを用いた好感度な電界効果素子の測定、原子層堆積装置に多数の素子を導入する改良、磁気共鳴法を用いた磁気特性の好感度測定、等の測定系の立ち上げ、消費電力を低減可能であると考えられる、読み書き分離型の電界磁化反転素子のプロセスを立ち上げ等を行い、実際にそのポテンシャルを次年度(最終年度)に示す。(1)CoFeB/MgO接合において、電界による磁気異方性変調量のCoFeB組成、膜厚及び、熱処理温度依存性を測定した。Co20%,Fe60%,B20%(Series A)及びCo40%,Fe40%,B20%(Series B)について、as depo及び200, 250, 300, 350, 400度の真空中熱処理を施した膜を用いてHall素子を作製後、ゲート絶縁膜を原子層堆積法により作製した。その後ゲート電極を作製し、電界効果素子を作製した。垂直磁界を印加しながらの磁気輸送測定により、各素子の磁気異方性の電界変調量を測定した。全ての条件で、CoFeB/MgO界面の電子濃度を増大させることにより、磁気異方性が減少した。Series Aでは、磁気異方性の電界変調量は熱処理温度を増大させることにより、as depoから増大し、250度の熱処理で最大値を取り、80 fJ/mの電界による変調量を得た。(2)スピン波を用いてスティフネス定数の電界効果を測定した。CoFeB (1 nm)/MgO(1.6 nm)/ CoFeB (1.8nm)を核とし、自由層(1.8 nm CoFeB)の異方性磁界が約17 mT、接合直径68 nmの垂直磁化容易磁気トンネル接合を作製し、磁化方向と反平行方向へ垂直磁場を印加しながらマイクロ波電圧を印加することにより、磁気異方性の電界変調効果を用いて強磁性共鳴を励起する。その際の周波数掃引磁気共鳴スペクトルを直流電圧により検出した。Kittelモード及び第一励起モードの共鳴周波数の差は、磁性体のスティフネス定数に比例する。rf電圧に重畳させたdc電圧により磁気異方性の電界効果、スティフネス定数の電界効果を測定した。磁気異方性の電界変調量は59.0 fJ/mであった。スティフネスの電界変調量は1 V/nmの電界あたり、0.85 pJ/mであった。これは電界印加時の磁区観察実験により得られた値と比較して、オーダーで一致している。

磁気異方性の電界制御を利用した磁性メモリの磁化反転方式である、電界誘起磁化反転方式は、動作に寄与しないトンネル電流による発熱により、消費エネルギは必要エネルギの約1,000倍となっている。本研究では動作に作用しない電力を低減しCMOSと同程度のfJ/bitのレベルまで低減することを主な目的とした。絶縁膜及び磁性体、加えて動作電圧を設計することにより、CMOSと同程度で、かつ磁性メモリとして世界最小の動作時消費電力を達成した。加えて、CoFeB/MgO接合における各種磁性の電界制御について解明した。電界による磁性の制御を利用したナノメートルスケールの極微細磁性素子の特性を調べた。・上記確立した原子層堆積装置を用い、CoFeB組成、及び熱処理温度を系統的に変化させた電界効果素子について、その磁気特性の電界効果を調べる。上記確立した原子層堆積装置を用い、パラジウムやロジウム等のフェルミエネルギでの状態密度の大きな非磁性体材料について、その電界効果とそれらに関連した現象を明らかにすることも計画している。・観測した磁化ダイナミクスについての理論的考察を深め、磁化ダイナミクスを支配する有効磁界を明らかにする。特に、空間、試行毎のコヒーレンシの解釈が重要であり、これらが熱擾乱やマイクロマグネティック的な効果によりどのように変化するのかを明らかにすることが、電界による磁化反転の制御性の謎を解明するものである。・磁気異方性のみならず、ダンピング定数についても電圧により制御可能であることが示されている。但し、ダンピング定数の変化する電界効果素子には磁気異方性に対して、ある条件が存在することが判明した。ダンピング定数と磁気異方性はどちらもスピン軌道相互作用と密接に関連している為、理論的考察とともに現象を理解する。・XMCDを用い、界面でどの元素が磁気異方性とその電界効果に寄与しているのか、明らかにする。これらの項目を系統的に取り組むことにより、次年度(最終年度)目標を達成する。29年度が最終年度であるため、記入しない。スピントロニクス29年度が最終年度であるため、記入しない。