hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単電子トランジスタのマイクロ波モデリング

単電子トランジスタ(SET)の電力利得向上は、回路応用時の動作速度向上に重要な改善要素となる。このためSETの電力利得向上のメカニズムを検討し、ソース接合厚が電力利得向上のためのキーファクタであることを見出した。この接合厚を1.25nmまで薄くすると、従来の標準的SET構造に比べて39dBの電力利得改善が、直流からTHz帯に亘って実現できる見通しとなった。SETは単電子トランジスタと呼ばれるようにその名称にトランスファーレジスターを語源とするトランジスタという用語が含まれている。このトランスファーレジスター機能を最大限発揮させ、これまでSETにおいては十分議論されてこなかった電力利得と帯域に関して詳細な検討を行った。今年度は、SETの解析モデルとして内田らより提案されている電流モデル式をベースとし、この式をゲート電圧、およびドレーン電圧で編微分して得られる量をとトランスコンダクタンスおよび出力コンダクタンスと定義し高周波等価回路を導出した。この等価回路の入力端子に信号源を接続し、出力端子に負荷インピーダンスを接続したとき、入力電力を電源の有能電力で定義し、整合負荷における消費電力を出力電力と定義する。このときの出力電力と入力電力の比、すなわち有能電力利得を、SETを構成するする上で必要な二個のトンネル接合と一個の接合容量の回路パラメータを用いて計算を行った。この結果ソース側のトンネル接合を実現可能な範囲である90MΩ低下させると電力利得を40dB改善できることが分かった。一方ドレーン側のトンネル接合は高抵抗化による電力利得向上効果と相互コンダクタンス低下による電力利得低減効果が互いの打ち消しあい、最適設計しても電力利得に大きな改善が見られないことが分かった。トンネル接合の構造とトンネル抵抗およびトンネル容量の関係も導出し、本研究で得られた電力利得計算手法とリンクさせることができるようになった。このためSETの電圧・電流特性の表式と接合面積からSETのRF小信号等価回路パラメータを抽出し、信号源およびSET出力側の有能電力の比から電力利得を定義し、具体的計算を行った。この結果、ソース接合厚が電力利得向上のためのキーファクタであり電力利得に関して最も敏感であることが分かった。出力電流を大きく取れない単電子構造のため、電力利得の絶対値そのものは-85dB程度と低いが1THz付近まで平坦な周波数特性を有することが明らかとなった。これによりSET応用回路において、信号の読み込み、書き出しの速度をこれまでより大幅に改善できる可能性がある。同様な手法を従来型デバイスである独立バイアス型HBTカスコード電力増幅器に適用し、電力利得に余裕を持たせ、余剰能力を増幅ひずみ特性の改善と電力効率の改善に繋げることに成功した。今年度はSETの持つ高周波特性を有能電力利得の視点でモデリングの第一段階として、従来型高速高周波デバイスであるInGaP/GaAs HBTおよびGaN-HEMTと単電子トランジスタとの電力利得における比較をデバイス工学とマイクロ波工学の視点から実施し理論を体系化した。従来型の高周波デバイスでは、バイポーラ型の典型であるHBTのみならず、FET型の典型のHEMTにおいても、一定の電流が低インピーダンス領域から構成される入力端子から高インピーダンス領域から構成される出力端子に注入されることにより電力利得を発生するいわゆるトランスファーレジスタメカニズムを有することを確認した。加えてFET型デバイスでは相互コンダクタンスをできるだけ大きくするとともに入力容量を出来るだけ小さくすることが電力利得増大に効果的である。この原理を一般化し単電子トランジスタに当てはめると、入力抵抗と入力容量は出来るだけ小さくし、入力電圧で制御させる電流を大きく保つ一方で出力抵抗を出来るだけ大きくする構造を目指すことが重要である。単電子トランジスタでは入力容量が小さいことは優れているが、入力電圧によって制御される電流が電子一個から構成されるため相互コンダクタンスは極めて小さく不利である。しかしながら入力側に構成されるトンネル接合を薄くし、出力側に構成されるトンネル接合を厚く構成することにより、トランスファーレジスタ構造をより有利に実現できる可能性があることが分かった。このためシュレーディンガー方程式に対応できるT-CADを導入し、不確定性原理の制限化において入出力層の抵抗比率をどこまで大きく出来るか検討を開始した。電力利得の発現の普遍的原理であるトランスファーレジスタ(入力電流が低抵抗入力領域から高抵抗出力領域へ遷移する)機能を複数の電子デバイスを用いて増長するカスコード回路について在来型デバイスであるGaAs系pHEMTとInGaP/GaAs HBTを用いて検討した。カスコード回路を独立バイアス型構成にすることにより電力利得の向上のみならず、ひずみ特性の改善と電力効率の改善を同時に達成できることをシミュレーションおよび実験的により示した。加えてトランジスタ

真性部は周波数特性を殆ど持たないことを利用し、低周波ロードプルによりトランジスタの非線形特性をモデリングし、寄生素子に関しては高周波の線形パラメータ抽出法により決定し、トランジスタ全体のマイクロ波モデリングを完成させる方法を提案した。これらの知見により、電力効率を最大化するトランジスタの最適負荷条件を直流、基本波、高調波を含めて導出し、GaNHEMTを用いて5.8GHz帯でドレーン効率90%の実測値(世界最高値)を達成した。これら従来型デバイスで得られた電力利得に関する知見に基づき、2つのトンネル接合と1つの極小容量接合とから構成される電子システムの一つである単電子トランジスタ(SET)のモデリングを行った。SETの解析モデルとして内田らより提案されている電流モデル式をベースとし、この式をゲート電圧、およびドレーン電圧で編微分して得られる量をとトランスコンダクタンスおよび出力コンダクタンスと定義し高周波等価回路を導出した。この結果ソース側のトンネル接合を実現可能な範囲である90MΩ低下させると電力利得を40dB改善できることが分かった。トンネル接合の構造とトンネル抵抗およびトンネル容量の関係も導出し、本研究で得られた電力利得計算手法とリンクさせることができるようになった。高速動作において重要な高周波における電力利得に関して単電子トランジスタが抱えている構造上の問題点が明らかとなり、改善の方向が示された。特にHBTやHEMTなど実用化されている従来デバイスとの比較において単電子トランジスタの動作を系統的に位置づけることに成功した。HBTとしては最大発振周波数が80GHzのInGaP/GaAsHBTの大信号デバイスパラメータを高精度で抽出し、電力利得の計算値が測定値と良く一致するようになった。またHEMTに関しては最大発振周波数が35GHzのGaNHEMTの大信号デバイスパラメータを高精度で抽出し電力利得の計算値と測定値を略一致させることが出来た。前年度までに得られた知見をベースに、電力利得を最大化できるSET構造パラメータ最適値を求める。またSETにFETやHBTなどの在来型デバイスを接続し混成して用いるBiSET(Bipolar SET)やSETFET(SET Field Efect Transistor)などの最適構成を提案してゆく。またこれまでに開発した低周波ロードプルを用いたマイクロ波帯デバイスモデリング技術をシミュレーション上でSETやBiSET、SETFETに適用しその振る舞いを調べる。化合物半導体を用いた単電子トランジスタのT-CADによるシミュレーションを実施し、入出力トンネル接合層の厚みのバランスと電力利得の関係を明らかにする。入力抵抗の削減と相互コンダクタンスの増大という2つの方向に対して複数単電子注入ゲートを有するトランジスタ構造の特性を調べる。単電子トランジスタの入力接合構造と出力接合構造のそれぞれに対してシュレーディンガー方程式を解き、接合面積と接合厚さをパラメータとして内部抵抗を計算する。抽出した内部抵抗を用いて電力利得を見積る。
立体構造比較によるタンパク質機能解析用データベースの開発

本研究の目的は、膨大なタンパク質の立体構造の情報をその分子機能の理解や推定に役立てるような手法とデータベースを開発することである。研究代表者は昨年度から立体構造比較サーバMATRASの開発を進めており、今年度も一層の機能の拡充を行った。立体構造比較は、構造から機能を推定するための最も基本的な方法であり、特に構造ゲノム科学の枠組みにおいて構造比較サーバを維持することの重要性は高い。今年度、開発したMATRASサーバの詳細をNucleic Acids Research誌に発表した結果、構造比較サーバの一つとして国際的にも認知されつつあり、現在、国内外から多くの検索依頼がある。さらに今年度は、構造から分子機能を理解するための次の3つの研究開発を行った。一つは、構造未知のアミノ酸配列から立体構造予測を行う方法の整備である。MATRASに配列比較の機能を追加したほか、2次構造予測を利用したPSI-BLASTの改良についても研究を行った。もう一つは、タンパク質間相互作用の相互作用サイトの予測の試みである。複合体の立体構造を決定することは一般に困難であるため、単量体の立体構造からその相互作用を予測する試みは重要である。まず、既知の複合体の相互作用サイトのアミノ酸分布の統計からシンプルなスコアを導出し、それを用いた単量体の相互作用サイトの予測法を行った。最後に、タンパク質表面のポケット部を認識するためのアルゴリズムの開発を行った。低分子を結合するタンパク質表面の多くは凹状のポケット型をしており、こうしたポケットを自動的に認識するプログラムは、低分子結合部位を推定する際に有用であると考えている。今後は、これら開発中の手法をより改良し、最終的にはMATRASサーバに統合して、機能推定のためのより高機能のサーバ・データベースを作成しようと考えている。
衝撃波によるフリーズドライの前処理技術：カップ麺のエビは大きくならないのか？

この研究は水産物のフリーズドライ加工のための前処理として衝撃波および極低温場での衝撃波を負荷する技術を確立し,フリーズドライ加工製品の品質向上(厚く大きいものでも湯戻しできる)と加工時の省力化を実現することである.衝撃波は対象物体に数10数100MPaの高圧を負荷することができる.負荷時間が数マイクロ秒と極めて短いため,水産物は熱による変質をほとんど受けずに非加熱で処理される.この研究は水産物のフリーズドライ加工のための前処理として衝撃波および極低温場での衝撃波を負荷する技術を確立し,フリーズドライ加工製品の品質向上(厚く大きいものでも湯戻しできる)と加工時の省力化を実現することである.衝撃波は対象物体に数10数100MPaの高圧を負荷することができる.負荷時間が数マイクロ秒と極めて短いため,水産物は熱による変質をほとんど受けずに非加熱で処理される.
マイクロバイオメカニクスによる生体組織・細胞の相互作用とリモデリング機構の解析

1.血管壁リモデリングに及ぼす成長と加齢、血圧と血流の変化の影響生後864週のラットの総頚動脈を対象に、動脈の変化を調べた結果、壁厚さ、血圧、血流量、円周方向の壁弾性係数は加齢とともに増加するが、結合組織の組成は変化しないこと、DOCA食塩法によって高血圧を発症させると壁厚さが増加して円周方向の応力は正常値に維持されるが弾性係数は増加すること、平滑筋細胞が肥厚して血管収縮性が亢進すること、高血圧下で血流を増減させると壁剪断応力は変化したままであることなどが明らかになった.これらの形態学的、力学的変化は必ずしも結合組織の組成とは対応しなかったが、コラーゲンの架橋結合の程度は力学的性質の変化と何らかの関係があることが示唆された.同様な現象は静脈壁でも観察された.2.成長と加齢、除荷と再負荷が腱・靭帯治癒再生組織のメカニクスに及ぼす影響成熟家兎の膝蓋腱中央部に矩形欠損を作成し、さらに除荷の手術を施すと、欠損部に形成される再生組織の力学的性質の発達は著しく劣り、遅延すること、両側の残存腱組織の強度は大きく低下することなどが明らかになった.次いで、この除荷操作を解除して再負荷すると、再生組織の強度は急速に増加するとともに、一旦低下した残存組織の強度も急速に上昇することがわかった.しかしながら、かなり長期間経過しても両組織の強度は正常値には至らなかったことから、短期間であっても除荷は組織の治癒に悪い影響を与えることがわかった.平行して、各種成長因子の効果や組織構造、下部組織であるコラーゲン線維束の力学特性も詳細に調べた.3.負荷の変化が海面骨の構造と力学的性質に与える影響下肢固定による負荷減少によって大きく低下した海面骨量と骨量硬さは、正常負荷に戻すことによって回復するものの完全な回復には長期間を要すること、運動負荷によって海面骨と皮質骨の硬さは増加し、その後の運動停止によって海面骨の方がより迅速にもとに戻ることなどが明らかになった.4.細胞のメカニクスと構造に及ぼす負荷の影響と解析タンパク分子などの捕捉に利用されているレーザピンセットを、より大きいサイズの細胞の捕捉に利用し、細胞の力学特性を調べる研究、及び、細胞を両端からカンチレバーで把持して力を作用させる実験装置を、より大きな変位に対応できるように改善する研究を進め、細胞の力学的性質の詳細に関する研究を進めた.1.血管壁リモデリングに及ぼす成長と加齢、血圧と血流の変化の影響生後864週のラットの総頚動脈を対象に、動脈の変化を調べた結果、壁厚さ、血圧、血流量、円周方向の壁弾性係数は加齢とともに増加するが、結合組織の組成は変化しないこと、DOCA食塩法によって高血圧を発症させると壁厚さが増加して円周方向の応力は正常値に維持されるが弾性係数は増加すること、平滑筋細胞が肥厚して血管収縮性が亢進すること、高血圧下で血流を増減させると壁剪断応力は変化したままであることなどが明らかになった.これらの形態学的、力学的変化は必ずしも結合組織の組成とは対応しなかったが、コラーゲンの架橋結合の程度は力学的性質の変化と何らかの関係があることが示唆された.同様な現象は静脈壁でも観察された.2.成長と加齢、除荷と再負荷が腱・靭帯治癒再生組織のメカニクスに及ぼす影響成熟家兎の膝蓋腱中央部に矩形欠損を作成し、さらに除荷の手術を施すと、欠損部に形成される再生組織の力学的性質の発達は著しく劣り、遅延すること、両側の残存腱組織の強度は大きく低下することなどが明らかになった.次いで、この除荷操作を解除して再負荷すると、再生組織の強度は急速に増加するとともに、一旦低下した残存組織の強度も急速に上昇することがわかった.しかしながら、かなり長期間経過しても両組織の強度は正常値には至らなかったことから、短期間であっても除荷は組織の治癒に悪い影響を与えることがわかった.平行して、各種成長因子の効果や組織構造、下部組織であるコラーゲン線維束の力学特性も詳細に調べた.3.負荷の変化が海面骨の構造と力学的性質に与える影響下肢固定による負荷減少によって大きく低下した海面骨量と骨量硬さは、正常負荷に戻すことによって回復するものの完全な回復には長期間を要すること、運動負荷によって海面骨と皮質骨の硬さは増加し、その後の運動停止によって海面骨の方がより迅速にもとに戻ることなどが明らかになった.4.細胞のメカニクスと構造に及ぼす負荷の影響と解析タンパク分子などの捕捉に利用されているレーザピンセットを、より大きいサイズの細胞の捕捉に利用し、細胞の力学特性を調べる研究、及び、細胞を両端からカンチレバーで把持して力を作用させる実験装置を、より大きな変位に対応できるように改善する研究を進め、細胞の力学的性質の詳細に関する研究を進めた.1.動脈壁に及ぼす加齢および血圧・血流量上昇の影響ラット総頸動脈壁中膜のコラーゲンとエラスチンの面積分率には加齢による変化はないこと,成長段階ではコラーゲンは外壁側に多く分布しているが加齢に伴って一様となり,また平滑筋細胞が肥厚して壁が厚くなることがわかった。ラットに高血圧を発症させた後に,総頸動脈の血流量を増加させたところ,これら総頸動脈壁の壁円周方向応力は正常レベルに維持されるが,壁せん断応力は高いままであり,また,壁のスティフネスは高血圧のみを発症させた場合よりも高い傾向にあることがわかった。

2.高内圧負荷のもとで培養した静脈壁の力学的特性150mmHgの内圧を作用させながら,家兎の大腿静脈を培養したところ,10mmHg以上の内圧負荷下すると1週間後の大腿静脈の壁周方向応力および力学的特性は正常レベルであること,静脈壁の適応にはある程度の負荷が必要なことがわかった。3.力学的負荷および加齢が治癒腱の力学的特性に及ぼす影響家兎膝蓋腱中央部に欠損を作成し,治癒期間中の力学的負荷が治癒再生組織の引張特性に及ぼす影響を調べたところ,欠損両端部の骨片の採取は再生組織の引張特性と細胞密度に影響を及ぼすこと,除荷は組織の治癒再生に悪影響を及ぼすこと,組織再生と治癒能力は成熟,加齢によって衰えることがわかった。また,残存組織全体の強度は術後大きく低下するが,下位構造である線維束の強度は変化しないことがわかった。4.負荷の変化が海綿骨の形態および力学的特性に及ぼす影響ラットの両下肢を胴体に固定して大腿骨に作用する負荷を減少させて飼育した後に,通常状態に戻して負荷を回復させ,さらに飼育したところ,大腿骨頸部の海綿骨の面積と骨梁の硬さは,いずれも負荷減少によって顕著に減少,低下し,負荷回復によって回復するが,もとの値に戻るには長期間必要であることがわかった。1.動脈壁に及ぼす加齢および血圧・血流量上昇の影響ラットの総頸動脈壁について調べたところ,加齢および高血圧に伴う壁弾性の上昇はコラーゲンの成熟架橋結合量の増加によってもたらされること,また,加齢および高血圧によって平滑筋細胞が肥厚することがわかった。ラットに高血圧を発症させた後に総頸動脈の血流量を増加させたところ,壁中膜のエラスチンの面積分率が上昇するとともに,平滑筋細胞数が減少すること,また,壁の収縮能が低下する傾向にあることがわかった。2.力学的負荷が治癒腱の力学的特性に及ぼす影響家兎膝蓋腱中央部に欠損を作成し,治癒期間中の力学的負荷が治癒再生組織の引張特性に及ぼす影響を調べたところ,除荷は治癒再生組織の強度上昇を抑制して組織の治癒再生に悪影響を及ぼすこと,治癒期間中の再負荷は治癒腱の強度を高めて良い影響をもたらすことがわかった。3.負荷の変化が海綿骨および皮質骨の形態と力学的特性に及ぼす影響ラットに15週間の走行運動を行わせた後に,運動を停止してさらに15週間飼育したところ,脛骨海綿骨の強度は低下するものの,同時に脛骨の大きさと海綿骨面積が変化するため,海綿骨全体の構造体としての強度は飼育期間を通してほぼ正常値に維持されることがわかった。また,脛骨骨幹端部の海綿骨および皮質骨の硬さは,運動開始後7週までは上昇して運動停止後3週まで高い値をとるものの,その後は期間とともに低下すること,負荷の変化に対して海綿骨は皮質骨に比べてより迅速に硬さを変化させることがわかった。1.動脈壁リモデリングに及ぼす成長と加齢、血圧変化の影響生後8、16、32、64週のラットの総頸動脈を摘出して、成長、加齢に伴う動脈の変化を調べた結果,血流量、円周方向ひずみは32週から、血圧は16週から、内幕+中膜厚さと円周方向弾性係数は64週で有意に増加することがわかったが,これらの形態学的、力学的変化は必ずしも組織構成要素の組成とは対応しないことが明らかになった.また,16週間DOCA食塩法によって高血圧を発症させた32週齢と64週齢のラットについても同様な観察を行ったところ,いずれも高血圧によって内幕+中膜厚さ、壁の収縮性、弾性係数が有意に増加したが,これらの変化も組成の変化とは良い対応を示さなかった.
糖質酵素に見出された新しい機能を発揮させる構造因子の分子機構とその応用

目的は、花バチのスクラーゼ(SUCase)と多糖合成酵素(PSase)が示す新しい現象の分子解析と応用である。SUCaseの優れた特徴は基質阻害と生成物阻害が極めて低く「高基質濃度で活発に反応できる点」にある。この低阻害に関わる構造因子を決定し、高基質濃度で高活性な酵素を作製する。PSaseは多糖を糖転移と糖鎖伸長で合成するが、我々は「両反応が別個の部位で生じる」と推測した。その理由は、C末端領域を除去すると糖鎖伸長のみが低下したからである。現在、支持されている機構は「両反応が活性部位の1箇所で触媒」である。C末領域の糖鎖伸長に関わる構造因子を決定し、一般説を精査する。また、新規サイズの糖質を生産できる有用PSaseを作製する。SUCaseの阻害解除現象に関与する残基としてGlnとLeuを昨年度明らかにした。さらにTyrを含めた多重変異体を評価した。GlnとLeu、TyrとGln、LeuとTyrの各置換による2重変異酵素、Gln・Leu・Tyrを置換した3重変異酵素を作製した。高濃度ショ糖への活性を測定すると、Gln→Asn/Leu→Hisに親酵素より大きい阻害解除が観察され、基質阻害や生成物阻害を低減させた置換酵素の取得に成功した。一方、立体構造は得られなかったが、相同酵素の構造からGlnとLeuは活性部位の近傍に存在が推定された。相同酵素の塩依存性活性化も解析した。PSaseのC末端除去実験から候補アミノ酸を推定した。変異導入により伸長反応が低下したので、本残基を糖鎖伸長の第2の構造因子と推察した。しかし、完全に伸長現象が消失していないので、さらなる構造因子の存在が考えられる。生成物のサイズ分析から長鎖型オリゴ糖の生成を確認した。酵素結晶が得られなかった。その理由として分子量が10万を超える巨大タンパク質であることが考えられた。転移の新たな反応機構を提案した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、我々が見出した2つの糖質酵素[花バチのスクラーゼ(SUCase)と多糖合成酵素(PSase)]が示す新しい現象の分子解析と応用である。SUCaseの優れた特徴は「基質阻害・生成物阻害が極めて低く」、高基質濃度で活発に反応できる点にある。この低阻害に関わる構造因子を決定し、機能を解明する。高基質濃度で高活性な酵素は産業上で重要である。その理由はC末端を除去した変異酵素の多糖合成能が低下したからである。現在、支持されている多糖合成酵素の機構は「糖転移と糖鎖伸長が活性部位で触媒」である。当該領域の糖鎖伸長に関わる構造因子を決定し、一般説を精査する。また、本構造因子を知ることで、サイズに依存した新規な糖質の生産が可能になると推察され、有用機能を有するPSaseを作製する。1. SUCaseの低阻害機能を担うと予想されたLeuとGlnを置換した。両残基へ変異は活性を増加させたが、導入アミノ酸の種類に依存した(高活性体は、Leuの塩基性残基や小サイズ残基への置換およびGlnのアミド残基への置換で取得)。高基質濃度(高ショ糖濃度)で反応を行うと、3変異酵素で阻害が低下する現象が観察された。SUCaseの野生型酵素を大量に精製できたので結晶化を行っている。2. PSaseの糖鎖伸長を支配する構造因子を当該領域の部分除去変異実験で検討した(除去部分を細かく設定)。各変異体が示す転移活性を、測定がより正確な2糖基質を用いて求めると、本活性はほぼ同じであった。生成物のサイズ分析で伸長反応を調べると、短鎖型と長鎖型のオリゴ糖生成に関与する領域が初めて見出された。なお、立体構造解析に用いる酵素結晶の取得条件は検討中である。初年度に掲げた研究が順調に進められた。特に、SUCaseにおいて標的としたアミノ酸は触媒アミノ酸の近傍に存在している。そのような重要部位に対する変異導入は機能低下を招くことが一般的であるが、親酵素より高い活性を示す予想外の好成果が得られた。PSase研究に関する当初予想では、短鎖オリゴ糖生成に対する影響が少ないと考えていたが、本年度の結果から短鎖型生産にも効果があることが判明し、興味深い知見が見出された。これらは当初計画を上回る優れた成果と判断される。

SUCaseの阻害解除現象に関与する残基としてGlnとLeuを昨年度明らかにした。さらにTyrを含めた多重変異体を評価した。GlnとLeu、TyrとGln、LeuとTyrの各置換による2重変異酵素、Gln・Leu・Tyrを置換した3重変異酵素を作製した。高濃度ショ糖への活性を測定すると、Gln→Asn/Leu→Hisに親酵素より大きい阻害解除が観察され、基質阻害や生成物阻害を低減させた置換酵素の取得に成功した。一方、立体構造は得られなかったが、相同酵素の構造からGlnとLeuは活性部位の近傍に存在が推定された。相同酵素の塩依存性活性化も解析した。PSaseのC末端除去実験から候補アミノ酸を推定した。変異導入により伸長反応が低下したので、本残基を糖鎖伸長の第2の構造因子と推察した。しかし、完全に伸長現象が消失していないので、さらなる構造因子の存在が考えられる。生成物のサイズ分析から長鎖型オリゴ糖の生成を確認した。酵素結晶が得られなかった。その理由として分子量が10万を超える巨大タンパク質であることが考えられた。転移の新たな反応機構を提案した。研究計画に変更はない。すなわち、初年度において立案した計画に従って研究を進め、2つの酵素が示すユニークな機能の分子機構を解析する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
地域生態資源の動態評価に適用できる永久凍土分布図の作成

1.永久凍土分布地図化:モンゴルにて広域展開している観測網から地温データを取得し、既に得たデータと時系列的に繋ぎ合わせ、永久凍土の動態を示す様々なパラメータ(活動層厚、年間地温振動幅、地温鉛直勾配、年平均地温など)を各観測サイトについて算出した。2.陸水動態解析:ハンガイ山脈の湧水地点を1960年代に発行された官製地図を基にマッピングし、データをGIS形式に変換した。一部については現地で住民に聞き取り調査を実施し、科学的な観測では得られない情報を得た。改めて湧水の動態に対して住民が絶えず注意していることを認識した。ハンガイ山脈北部・南部の代表的な湧水2地点から水試料を採取し、トリチウムやCFCといった地下水年代の指標を分析した。3.森林動態解析:官製地図に描かれている1960年代の森林域をデジタイズしGISデータに変換した。4.凍土地形変動解析:モンゴル北部のダルハッド地域、ハンガイ山脈北部および南部において河川氾濫原や湖沼近傍といった地下氷量が多いところを対象に、2006年から2011年にかけて撮影されたALOSのSAR画像データを取得した。画像データにSARScapeを用いた干渉解析を施し、地形変動量の分布を評価した。1.永久凍土地図化:いくつかの地点にてデータロガーやセンサーの不調があり、データ欠測が生じたが、これまでに蓄積したデータによって補完することにより、永久凍土の様態・動態を示すパラメーターはほぼ算出することが出来た。本サブテーマの進捗はおおむね順調である。2.陸水動態解析:1000箇所以上の湧水地点をプロットし、国際永久凍土学会が発行している環北極域永久凍土分布図との対応を評価したところ、湧水は、不連続永久凍土帯では多くが分布する他方、点在域や非永久凍土域ではあまり存在しないことが分かった。地下水の年代分析によると、湧水はそのほとんどが古い時代に形成された地下氷が融解したものから構成されていることが分かった。本サブテーマの進捗は当初の計画以上に進捗している。3.森林動態解析:過去数十年前の森林分布を把握したが、それ以上の進捗は得られず、進展はやや遅れている。4.凍土地形変動解析:InSAR解析によって年間で数センチメートル程度での地盤の隆起や沈下が生じていることが示された。連続永久凍土帯では広域的に隆起していたが、点在・孤立的永久凍土分布域では点在する湖沼の縁辺部のみにて地盤が有意に変動していた。ほぼ計画通りで順調に進展している。1.永久凍土地図化:観測ベースで得られた知見を取りまとめ論文を投稿する。また地図化については、気候や土壌物性に関わるデータの収集、適用すべきモデルの選定とその改変などを海外の研究協力者とともに進める。2.陸水動態解析:湧水地点の現況を調べる。すべての湧水を現地訪問すること歯不可能なので適宜空中写真などを適用しなるべく悉皆的に調査する。3.森林動態解析:USGSなどにアーカイブされている森林分布のプロダクツと過去の森林分布とを比較する方針であったが、森林プロダクツに精度上の問題点があること、両者の凡例に齟齬があることなどが分かってきた。1970年代からのLANDSATデータを基に森林変遷を我々自身で再構築すれば精度良く解析出来るが、そのための作業自動化などを検討する。4.凍土地形変動解析:2014年以降のSAR画像データ(ALOS-2)を収集・解析する。さらに解析対象領域間の気候条件の差異や永久凍土温度などを併せて、領域間での変動の違いが何に起因するのかを評価する。2.陸水動態解析:1000箇所以上の湧水地点をプロットし、国際永久凍土学会が発行している環北

極域永久凍土分布図との対応を評価したところ、湧水は、不連続永久凍土帯では多くが分布する他方、点在域や非永久凍土域ではあまり存在しないことが分かった。地下水の年代分析によると、湧水はそのほとんどが古い時代に形成された地下氷が融解したものから構成されていることが分かった。本サブテーマの進捗は当初の計画以上に進捗している。3.森林動態解析:過去数十年前の森林分布を把握したが、それ以上の進捗は得られず、進展はやや遅れている。4.凍土地形変動解析:InSAR解析によって年間で数センチメートル程度での地盤の隆起や沈下が生じていることが示された。連続永久凍土帯では広域的に隆起していたが、点在・孤立的永久凍土分布域では点在する湖沼の縁辺部のみにて地盤が有意に変動していた。ほぼ計画通りで順調に進展している。1.永久凍土地図化:観測ベースで得られた知見を取りまとめ論文を投稿する。また地図化については、気候や土壌物性に関わるデータの収集、適用すべきモデルの選定とその改変などを海外の研究協力者とともに進める。2.陸水動態解析:湧水地点の現況を調べる。すべての湧水を現地訪問すること歯不可能なので適宜空中写真などを適用しなるべく悉皆的に調査する。3.森林動態解析:USGSなどにアーカイブされている森林分布のプロダクツと過去の森林分布とを比較する方針であったが、森林プロダクツに精度上の問題点があること、両者の凡例に齟齬があることなどが分かってきた。1970年代からのLANDSATデータを基に森林変遷を我々自身で再構築すれば精度良く解析出来るが、そのための作業自動化などを検討する。4.凍土地形変動解析:2014年以降のSAR画像データ(ALOS-2)を収集・解析する。さらに解析対象領域間の気候条件の差異や永久凍土温度などを併せて、領域間での変動の違いが何に起因するのかを評価する。
プロテインキナーゼC調節領域の化学合成と構造機能解析

タンパク質リン酸化酵素・プロテインキナーゼC(PKC)は、強力な発がんプロモーター・ホルボールエステルの主要なレセプターである。PKCは通常、触媒領域が調節領域に覆われていて不活性であるが、リン脂質存在下、発がんプロモーターがC1ドメイン(C1A、C1B)に結合することによってコンホメーションが変化し、活性化される。しかし、PKCを活性化する化合物がすべて、発がんを促進するわけではない。本研究者らは、PKCに2つのリガンド結合部位(C1AおよびC1B)が存在することがその主たる原因と考えている。全長のPKCを用いた解析では、個々のC1ドメインの機能を正確に評価できない。しかしPKC C1ドメインは、アミノ酸残基約50個よりなる亜鉛フィンガーであることから、部分構造であっても亜鉛イオンにより正しくフォールディングできるものと考えられた。本研究者らは、全PKCアイソザイム(PKCα,β,γ,δ,ε,η,θ)のC1AおよびC1Bを個別に化学合成し、これらの亜鉛によるフォールディング条件を確立するとともに、ホルボールエステルおよびその各種誘導体に対する結合定数を正確に測定することに初めて成功した。またPKCγにおいては、2つのC1ドメインが共に全長の酵素に匹敵するPDBu結合能を示したことから、C1A、C1Bを含む116残基のモデルペプチド(γ-C1A-C1B)を化学合成し、機能解析を行なった。γ-C1A-C1Bは、Fmocアミノ酸を用いた固相法により、フラグメント縮合を用いることなく一気に合成できた。亜鉛でフォールディングしたγ-C1A-C1Bは、全長のPKCγと同等のPDBu結合能を示し、エレクトロスプレー質量分析法により、亜鉛を特異的に4原子配位していることを確認した。強力な発がんプロモーター・ホルボールエステルは、細胞内情報伝達の鍵酵素であるプロテインキナーゼC(PKC)を主要なターゲットとしている。ホルボールエステルは、PKCの調節領域に2個連続して存在するアミノ酸残基約50個からなる亜鉛フィンガー様配列(C1AおよびC1Bドメイン)に結合する。脳および神経系にのみ存在するPKC gammaは、C1AおよびC1Bドメイン共に強力なホルボールエステル結合能を有する特異なアイソザイムである。PKC gammaのC1ドメインの機能を明らかにし、本酵素の活性化を選択的に制御できる化合物をデザインする目的で、PKC gammaの2つのC1ドメインを含む116残基からなるモデルペプチド(gamma-C1A-C1B)を化学合成した。本ペプチドは、Fmocアミノ酸およびHATUを用いた固相法によりフラグメント縮合を用いることなく一気に合成でき、複数の逆相系HPLCにより高純度で得られた。MALDI-TOF-MSおよびトリプシンによるペプチドマッピングによりその構造を確認した。化学合成によって得られたペプチドとしては、最長の部類である。亜鉛でフォールディングしたgamma-C1A-C1Bは、全長のPKC gammaと同等のホルボールエステル結合能を示し、エレクトロスプレー質量分析法により、亜鉛を4原子配位していることを明確に示すことができた。本モデルペプチドを用いて、各種ホルボールエステルのダイマーの結合能を調べた結果、炭素数10-12個のスペーサーを持ったダイマーが特に強く結合することが明らかになった。PKCは通常、触媒領域が調節領域に覆われていて不活性であるが、リン脂質存在下、発がんプロモーターがClドメイン(ClA、ClB)に結合することによってコンホメーションが変化し、活性化される。

昨年本研究者らは、全PKCアイソザイム(PKCα,β,γ,δ,ε,η,θ)のClAおよびClBを個別に化学合成し、これらの亜鉛によるフォールディング条件を確立するとともに、θ-ClAを除く全PKC Clペプチドのホルボールエステル[phorbol-12,13-dibutyrate(PDBu)]に対する解離定数(K_d)を初めて正確に測定することに成功した。これらのペプチドライブラリーを用いて、各種ホルボールエステル誘導体(4β-deoxy-PDBuおよび12-epi-PDBu)の全PKC Clペプチドに対する結合定数(K_i)を[^3H]PDBuの結合阻害実験によって測定した。その結果、4β-deoxy-PDBuの各PKC Clペプチドに対する結合能はPDBuと全く同等であることが判明し、ホルボールエステルの4位水酸基はPKCとの結合に不必要でることが明らかになった。本知見は、PKC Clドメインの結晶構造と溶液中での構造が必ずしも一致しないことを示す初めての実験事実であり、ホルボールエステルとPKC Clドメインとの結合様式を考えるうえで重要な指針を与えた。一方、12-epi-PDBuの各PKC Clペプチドに対する結合能は、PDBuよりも20-60倍弱かった。これより、ホルボールエステルの12位水酸基がβ配置であることが、PKCとの結合において重要であることが判明した。
イヌSurvivin抗原を利用したペプチドワクチン療法に関する基礎的研究

DLAには複数の種類があり、またそれぞれに多くのハプロタイプが存在する。最も多いハプロタイプを持ち、分子としての発現が多いのがDLA-88である。Survivinの犬のDLA-88に提示されることができる配列はDLA-88のハプロタイプによって異なっているため、どのハプロタイプについての探索を行うかを決定しなければならない。実験の初期情報として必要な犬のハプロタイプを確認するために、過去の文献を参考に解析法を確立させた。具体的には、犬の血液から白血球などの有核細胞を、リンフォプレップキットを用いて分離し、トライゾールを用いてRNAを抽出する。RNAを逆転写してcDNAを作成する。哺乳類のゲノムDNAは2nであり、各個体は2種類のDLA-88のハプロタイプを持っていることから、それぞれの配列を解析するためにサブクローニングを行う。TOPOクローニングキットを用いてcDNAからDLA-88遺伝子をサブクローニングし、DNAシークエンスにて塩基配列を解析した。解析した配列をNCBIのBLASTを用いて既存のDLA-88のハプロタイプと照合し、各実験犬の型を確認した。その結果、実験に供するビーグル犬9頭のうち、5頭がDLA-88 novel41のホモであることを確認し、その他の3頭はnovel41とその他のハプロタイプのヘテロであり、novel41を有していない犬は1頭のみであった。実験の再現性やCD8陽性T細胞を用いたSurvivinを高発現している腫瘍細胞への攻撃性を確認する際にも利用することができるため、Survivinのペプチド配列はDLA-88 novel41のものを探索することを決定した。DLA-88のハプロタイプの同定を行うためのテンプレートを当初はゲノムDNAを抽出してサブクローニングを行い、シークエンスを行っていたが、予想以上に解析可能な配列の長さが足りなかったためにcDNAを使用することに変更したため、腫瘍細胞でのSurvivinタンパク発現を確認する事ができなかった。犬の癌細胞株と正常組織及び自然発症癌組織におけるSurvivin分子の発現状況を、ウエスタンブロットを用いて確認を行う。新規の抗Survivin抗原を使用するため、ウエスタンブロットのプロトコルを調整する必要があることが過大である。SurvivinのDLA-88に提示されるペプチド配列を特定するためにはELISpot assayを行う必要がある。犬のELISpot assayの実施方法は明確に確立されていないため、手技の獲得が課題となる。また、ポジティブコントロールを設定する必要があり、その抗原の選別作業も必要なためある程度の難航が予想される。手技については人のペプチドワクチンを開発している外部の研究施設での研修が可能であるため、必要な場合は問題点の指摘を受ける。
大学院教育における遺伝看護教育の検討；電子媒体導入による連携教育をめざして

本研究では、大学院教育における遺伝看護教育を電子媒体の導入した大学間の連携教育の展開を目的として、看護に必要な遺伝学の基礎的知識、助産学教育における臨床遺伝、がん看護における臨床遺伝、そして、遺伝看護CNS教育における演習科目のプログラムの検討と教材作成を行った。それらを学内で対面講義として試行し、遺伝看護専門看護師(CNS: Certified Nurse Specialist)教育における演習科目2単位を電子媒体による遠隔講義を試行した。本研究における大学間連携教育に向けての3大学の遺伝看護に関与している教員が集まって協議を行なった。そこでは、遺伝看護学の教育科目の内容に関する情報交換、遠隔講義の実施の可否、e-ラーニングの教育方法についての意見交換を行なった。また、本研究の概要を国内外の研究協力者に説明を行い、それぞれの役割および実施の時期について依頼した。さらに、教育内容(教材項目も含む)については、看護の専門家(がん看護、小児看護、糖尿病看護、周産期看護)と遺伝に特化した内容についての情報収集を行い、遺伝看護に共通する教育内容について検討を行ない、e-ラーニング教材の作成に反映をさせることとした。教材開発として、遺伝相談等の対話やグループ・ディスカッション等の意見交換の実際をe-ラーニングや遠隔講義に効果的ものとするために、研究協力者である本学ソフトウエア情報学部で研究開発をしている機器の応用について検討を行なった。海外研究協力者による講義の送信については、わが国の状況も理解した上で内容を考えたいとの要望があり、米国の研究協力者は平成24年度に来日することとなった。英国の研究協力者は、他からの招聘で平成23年9月に来日の予定であり、その時に講義の送信を試みるために、平成23年3月に打合せのため渡英することとなった。しかし、その直前に東日本大震災が起きて渡英が延期となり、海外研究者来日が放射線被害を考慮して中止とった。これらのことから、平成23年9月に英国を訪問して、英国の遺伝医療システムおよび遺伝看護学教育・研究に関する情報を得、本研究の協力依頼内容の確認を行なった。東日本大震災の被害県の大学であることから、後述する3件の計画変更があった。(1)研究協力大学との遠隔講義を予定していたが、具体的な実施に向けた打合せのみとなった。(2)平成23年3月に渡英の予定であったが、直前に震災があったことから平成23年9月に延期となり、英国の研究協力者との情報交換及び施設見学を6カ月遅れで実施した。(3)平成23年6月に米国の研究協力者を招聘していたが、震災による放射能汚染の問題から中止となり、平成24年3月に米国に行き、遠隔講義・e-ラーニングによる教育の実際について情報を得た。e-ラーニングによる遺伝看護教育展開に向けて、e-ラーニングのための器材を整備した。また、e-ラーニングの教材作成は予定通りに進んでおり、一部完成をした教材をe-ラーニングのコンテンツに組み入れる前に、学生を対象にその教材を用いた対面式の授業を行い、評価・修正を行なっている。また、大学院教育の対象となる地域の看護実践者を対象に遠隔講義・e-ラーニング教育についての実施説明を行い、教育に対する意見を集約した。いつでもどこでも学習できるという利点がある一方で、このような教育システムに不慣れなこともあり、学習意欲をどのように保持していくかが課題とされた。そして、学習の補助教材として有効であるという評価があった。これらの一部を平成24年5月に国際看護師連盟大会(ICN Conference 2011,マルタ島バレッタにて)で報告をした。本研究は、大学院教育における遺伝看護教育について、電子媒体導入による連携教育の可能性を探究してきた。本年度は、これまで遺伝看護学教材として作成してきたものを精選し、さらに平成25年度専門看護師教育課程基準「遺伝看護学教育課程」に則り、専攻分野専門科目に該当する科目「遺伝看護援助論」(2単位)のシラバスを基に、代表的な遺伝形式・遺伝特性を含んだ2つの事例を電子媒体の教材として作成した。そして、3大学院の研究協力者(学習者)7名および大学院教員4名によるweb学習(IDとPWによりサイトにアクセスし、学習や指導を行った。学習の質保証としては、試験(60%以上の解答がない限り正答は見れない)とレポート提出により評価を行った。評価は、学習者の学習成果物からの学習内容・方法の妥当性、学習者による授業評価(目標の達成道、遺伝看護能力の習熟度の3段階評価とe-learningに対する感想。意見)、教員に対しては面接調査(シラバス・学習方法、e-learningシステム導入における課題)を行った。その結果として、提示した教材は教育目的に沿ったものではあるが、展開をしていく上で、特に意見交換をする際のファシリテーターとしての役割についての課題が明らかとなった。さらに、大学院教育に従事している遺伝看護に関連する教科目担当教員34名から成る2グループへの電子媒体を用いた遺伝看護教育に関するインタビュー調査を行った。その結果、専門的な知識や技術を要することから、教育展開への導入が有用である。

しかし、知識の部分は良いがケアの演習技術に対する教育者の能力を考慮すると、専門の教員のいる教育施設との連携した教育が望ましいとされた。本研究は、専門的な看護実践者を育成する大学院教育における助産師、専門看護師(CNS)教育に共通する遺伝看護教育の展開を大学間の連携教育を促進するものである。平成24年度は、e-ランニング教材の作成およびその運用方法について検討を行った。教材内容の範囲を「周産期の看護」「小児期の看護」「がん看護」「成人看護」の分野から代表的な遺伝性疾患を取り上げて教材案を作成し、その中から単位数・時間など教育方法と照らし、2例を選択して教材化を進めた。本年度に遺伝看護学が、専門看護師教育分野に認定されたこともあり、実用化に向けて単位として認定され、活用できるように教育内容の精選を行った。教育内容は、遺伝看護学の基礎的知識の理解と、看護ケアの実施を意識した学習とした。遺伝性疾患の事例を基に、疾患についての理解と遺伝形式の学習および患者・家族の状況をアセスメントし、看護者としての考えおよび実践のケア計画を立案する。また、eーラーニングの方法をとりながらも学習者同士による意見交換が行えるような学習環境について検討を行った。そして、教育展開に向けて大学の教育進度や学習者の有無および学習環境について研究協力者と検討を行い、連携大学として研究協力の得られる大学を選定した。また、海外における遺伝学および遺伝看護学教育への電子媒体教材の導入に関する情報を国際遺伝看護学会の教育委員および参加者より収集した。本研究の海外協力者からは、電子媒体教材の活用状況や本研究における教育展開についての意見を得た。東日本大震災による影響もあり、教育展開の実施施設および研究協力者の調整が困難であった。25年度が最終年度であるため、記入しない。教育教材の作成に時間を多く費やした感があり、それが今回の教育展開に活用できない部分もある。しかし、本研究の教育評価を吟味する上で必要なことであると考える。そして、本研究の成果をみてからの活用に期待が保てる。教育展開の実施・評価に向けての準備を整えることができた。相談の実際等の実技の教育教材作成にとりかかる。また、教材の統一性を図るための検討を行なう必要がある。遠隔講義の試行・評価を行なう。今後は大学院間の遺伝看護学の連携教育を実施・評価を行う。そして、大学院における連携教育について遺伝看護学をの教育展開を通して考察をする。協力大学院により、教育実施の時期が多少前後することもあり、学習者間の意見交換ををどのように展開するかが課題とされている。これに対しては、e-ラーニングの利点を最大限に活用できるよう検討している。
日本語のレベルに応じたｅラーニングの活用方法に関する研究

この研究では、学習者の日本語のレベルに応じてeラーニング教材の利用方法を変える必要があることを明らかにした。初級レベルでは、文法や語彙を覚えて正確かつ迅速に文を作ることに重点を置いた教材となるが、上級レベルでは、内容中心の教材、中級レベルの教材は文法や語彙のインプットと内容中心の両面が必要である。これらの特徴を生かしたeラーニング教材の開発とそれを用いた授業方法の研究を行った。本研究の目的は,日本語教育においてeラーニングが支援できることについて,eラーニングを組み込んだ教授法,コンテンツ開発,サポートシステムの面から調査,分析,実践,評価,改良することにある。特に初級から中級,上級とレベルが進むにつれて,要素中心の教育から内容中心(コンテントベース)の教育に移行することに着目し,要素のインプットが中心となる初級,要素中心と内容中心の両面の教育が必要な中級,コンテントベース中心の上級のそれぞれのレベルに応じたブレンディッド・ラーニングにおけるeラーニングの効果的な活用方法について検討する。このうち,今年度は,各レベルにおいて以下のとおり,コンテンツの改良を中心に進めた。初級レベルでは,基本的な口頭練習である「ドリル」のコンテンツに辞書機能をつけられるよう改良した。「ドリル」をまんべんなく利用した学習者は文法的に正確な文をスムーズに発話できるようになるため,学習者が挫折することなく利用できるよう,意味が理解できた上で練習が行えるようにするためである。実装は次年度を目指している。中級レベルでは,『中級文型指導書』を授業で利用し,改訂情報を収集した。また,学習者が復習したい文型を簡単に探せるよう,初級レベル,中級レベルを合わせたWeb版文型辞典を作成したが,使いやすくするため,ユーザーインターフェースを改良する必要があることがわかった。上級レベルでは,Skypeで海外の教育機関とその地域の言語を専攻する本学の学生を結び,上級コンテンツの試作版を使った遠隔授業を実施し,必要なサポートや事前準備についての事例を収集した。そのほか,プレイスメントテストを来日前に行えるよう,課題配信機能を強化した。学会では,初級,中級,上級の各レベルでのeラーニングの活用方法について発表し,自己学習だけではなく,教室授業でどのように活用できるかに重点を置いて発表を行った。(1)初級レベルー昨年度作成した、初級後半から中級前半にかけての聴解問題を中国の日本語予備教育機関で使用し、中国語母語話者にとっての聞き取りの困難点、日本の文化・習慣に関する知識の欠如による解答の困難点を調査し、Web教材のサポートに必要な情報を分析し、教材に反映させた。(2)中級レベルー中国の日本語予備教育機関において、日本語で何ができるかというCan-doの学習者による自己評価と到達度試験を初級前半終了時と中級後半終了時の段階でそれぞれ行った。また熟達度試験も合わせて行った。その結果、文法、読解、聴解などインプットに関する項目は自己評価が高いが、会話など産出系の項目は自己評価が低いことが判明した。教材には場面に適した日本語を学生自らが話す産出系の練習を組み込み、「話す」ことに苦手意識を持つノンネイティブ教師でも手軽に「話す」授業が行えるようにする工夫と日本の文化・習慣に関する解説が必要である。(3)上級レベルー中国の日本語予備教育機関において上級聴解教材を試用し、テーマの適切性、談話構造や語彙の妥当性に関するフィードバックを得て、コンテンツを作成した。上級レベルの学習者の場合、1テーマ10分であっても、日本語教員による書き下ろしの教材よりも心理学や教育学の専門家による生の講義が好まれる。日本語学習者向けに背景知識の補いや聞き取りのポイントなどを解説したタスクシートやスクリプトが必要である。(1)初級レベルーeラーニング化した文法練習問題は、自動採点機能の制約から問題数が少なかったため、解説の該当箇所を表示するにとどめ、今年度は海外の学習者が苦手とする聴解コンテンツの充実を図ることとした。主として漢字圏且つ大学院レベルの学習者を対象とした聴解問題を作成し、正規授業での試用を通して問題の妥当性を検証するためのデータの収集に着手した。聴解問題は、日本の生活習慣など日本事情についても学べるようにも配慮した。また、大学院レベルの日本語教育予備教育機関における、初級6か月・中級3か月という授業時間数のアンバランスを是正し、インプット重視からアウトプットに割く授業時間を確保するための方策について検討した。(2)中級レベルー非漢字圏の学習者にとっては、中級段階から漢字学習の負担が大きくなるため、それへの支援として、JPLANGのコンテンツでは手薄となっていた文字教材を補強した。すなわち、中級レベルの漢字フラッシュカードのプロトタイプの作成で、教室授業での使用を想定したPDFファイル版(ダウンロード用)と、学習者の復習用を想定したWeb版である。(3)上級レベルー人文系の専門教育への橋渡しとなる読解教材、あるいはそれをもとに日本語学習者と日本人母語話者をインターネット回線で直接結んで意見交換が行える教材とするため、前年度に作成した教材を専門的な観点から見直した。また、後者に行う際に利用する電子会議システムに必要な機能について検討した。

複数年にわたる学習履歴の調査を行う予定だったが,コンテンツ整備に重点を置いたため,今年度は学習履歴の調査を進めることができなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。メンター・チューターの確保が難しく、それに代わる利用者の疑問点解消の方策を検討している。また、海外の日本語学習者にとっては、インターネット回線を通した場合であっても、日本語母語話者と直接話せることは日本語表現能力を伸ばすいい機会である。雑談ではなく、日本の大学の勉学に耐えうる日本語能力の向上を目指すとなると、直接話す機会を日本語授業の中に組み込み、定期的に行うことが望ましいが、時差が小さい地域であっても、授業時間のずれ、回線の細さなどがネックとなっている。学習履歴の調査については,データ数が膨大で,Excelによる処理件数を超えているため,統計処理専門の教務補佐を雇用し,対処したいと考えている。また,今年度は,学生によるサポートチームを立ち上げ,遠隔授業等機動的に行えるようにしたい。今年度は最終年度に当たるため、これまでプロトタイプとして作成してきたコンテンツを統合し、ユーザーインターフェースの改善を行う。学習者数の多い中国語・韓国語に対応できるWeb上のチューターを配置し、今後の利用に役立てる。
Fe-Si 系半導体/強磁性体へのテロ構造における強磁性層間結合への圧力効果

Fe-Si系半導体/強磁性体における磁化層間結合の圧力印加による効果を調べた。すなわちFe3Si/FeSi2超格子積層膜を炸裂し圧力印加下で室温において電気抵抗の変化を測定した。強磁性結合膜と反強磁性結合膜を比較した場合、反強磁性結合膜の方が抵抗変化率が大きい結果が得られた。このことが磁気層間結合に対してどのように関与しているかは、まだ不明である。また、圧力印加時に対して離散的なとびを持つ抵抗変化が観測された。巨大磁気抵抗の発見以来,スピン依存散乱を利用したデバイスの開発が進んでいる。強磁性層間のスイッチングは磁場のみで行われており光照射,スピン電流注入の試みはあるが,圧力による試みはない。今日までFe_3Si/FeSi_2超格子を作製し非磁性層に半導体FeSi_2を使用し,半導体層厚Xに依存する強磁性,反強磁性結合が実現されていることを確認した。また良質の量子井戸層が形成され,磁気層間結合が強いことがわかった。さらに強磁性層は半導体層を通り越してエピタキシャル成長していることも明らかになった。半導体は原子間距離の変化によって,物性が劇的に変化するので,圧力を印加することによって電子状態に変化をもたらす。層間結合の強磁性結合,反強磁性結合のスイッチングは半導体層の電子状態に対して極めて敏感であるので半導体/強磁性超格子に対して層間結合に及ぼす圧力効果を探索する。室温で圧力印加による電気抵抗の変化を調べた。試料は20層の半導体/強磁性体人工格子積層膜を対向ターゲットスパッタ法で作製したものを,圧力印加時に4端子法で面内方向の抵抗を測定した。抵抗の低下が予想されるのは磁気抵抗比の減少が実験で確認されている反強磁性結合の積層膜であるから,反強磁性結合している試料について測定した。圧力の印加とともに抵抗はなだらかに低下し,ある圧力で抵抗は一定になりその後,抵抗はとびをもって数%低下した。その後,圧力を減少すると抵抗値は元の状態に戻って行く。また圧力増加時に階段状に抵抗が変化する場合もあり,その本質を見極めるために詳細に実験を行っている。強磁性層の磁気的層間結合,量子井戸との関係について明らかにするために引き続き詳細な研究が必要である。巨大磁気抵抗の発見以来、スピン依存散乱を利用したデバイスの開発が進んでいる。強磁性層間のスイッチングは磁場のみで行なわれており光照射、スピン電流注入の試みはあるが、圧力による試みはない。今日までFe_3Si/FeSi_2超格子を作製し非磁性層に半導体FeSi2を使用し、半導体層の厚みに依存して強磁性、反強磁性結合が実現されていることを確認した。また良質の量子井戸層が形成され、磁気層間結合が強いこともわかった。半導体は原子間距離の変化によって、物性が劇的に変化するので、圧力を印加することによって電子状態に変化をもたらす。層間結合の強磁性結合、反強磁性結合のスイッチングは半導体層の電子状態に対して極めて敏感であるので半導体/強磁性体超格子に対して層間結合に及ぼす圧力効果を探索する。試料は20層の半導体/強磁性体人工格子積層膜を対向ターゲットスパッタ法で作製したものを、圧力印加時に4端子法で面内方向の抵抗を測定した。抵抗の低下が予想されるのは磁気抵抗比の減少が実験で確認されている反強磁性結合の積層膜であるから、反強磁性結合している試料について測定した。圧力の印加とともに抵抗は減少した。強磁性結合膜と反強磁性結合膜との間には明らかに抵抗の変化において違いがあり、反強磁性膜の方が抵抗の変化率が大きい。また、量子井戸構造の電子状態を反映していると推測される、抵抗変化にとびが観測された。これが本質的なものか、更に詳細な実験が必要である。