hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
英語の習熟度を弁別するオンライン語彙テストシステムの開発

本研究は,学習者の英語習熟度を推定するための受容語彙能力を測定する平行テスト(音声版・文字版)を開発し,妥当性と信頼性を検証することである。音声版と文字版のテストは,目標語と選択肢を同一の語とし,提示方法が文字か音声で異なるように設計した。結果は,音声版も音声版もJACET8000の1000語レベルから4000語レベルまでは頻度に比例して正答率が低くなった。データ分析からは,文字版と音声版の正答率の差は4000語以降で大きくなった。さらに,音声版のテストの方が,英語習熟度をより正確に予測できることが明らかになった。問題項目を精選し,英語習熟度を予測の精度を上げることが課題として残った。大学教養の英語の授業では,習熟度別にクラスを編成するケースが増えている。クラス分け試験では,TOEICなどの商用テストが用いられる。しかし,試験が有償で採点に時間もかかり,学生も受験準備ができていない場合が多い。そこで本研究は,語彙知識と英語習熟度の相関が高いことに着目し,英語の基礎的なコミュニケーション能力を高い精度で予測できるオンラインの語彙テストを開発することにした。まず,各大学の英語の授業で学力別クラス編成を行っているか,学力別にクラス編成している場合はどんな試験を利用しているかをアンケート調査した。その結果,ほとんどの大学で学力別にクラス編成をしており,TOEICのスコアをクラス編成の資料に利用していることが明らかになった。本研究の意義が確認された。開発する語彙テストを2種類検討した。まずYes/No Testでは,JACET8000の各レベルから8語の「ヒトの性格や状態を表す形容詞」を抽出し、さらに、8語の疑似語を加え、合計72語のテストを作成した。先行研究(Meara, 1992; Meara & Jones, 1988)との違いの1つは、本テストには回答の際に4段階の自信度申告があることである。2つ目のテストは,語彙知識が英語習熟度を構成する道具主義の仮説(Nation, 1993)に基づき,TOEICに頻出する単語知識が, TOEICの得点に直接反映されることを前提とした。テストでは,ETSが発行する公式単語集(2013)に見出し語として掲載された1242語を目標語選定のための材料とした。問題形式は,目標語を与えて,4つの日本語の中から,目標語の意味と合うものを選択する形式を採用した。以上の2種類のテストに,のべ750名の調査参加者に協力を得てデータを確保した。本研究は,語彙知識と英語習熟度の相関が高いことに着目し,英語の基礎的なコミュニケーション能力を高い精度で予測できるオンラインの語彙テストを開発することを目的としている。昨年度に開発した2種類の語彙テストを実施した。1つ目(Yes/No Test)は,JACET8000の各レベルから8語の「ヒトの性格や状態を表す形容詞」を抽出し、さらに8語の疑似語を加え、合計72語のテストを作成している。もう1つ(T-Voc)で,ETSが発行する公式単語集(2013)に見出し語として掲載された1242語を目標語選定のための材料として,目標語を与えて4つの日本語の中から目標語の意味と合うものを選択する設問形式を採用した。調査の結果を精査し,全国英語教育学会(熊本)で,結果を発表した。T-Vocは,全体的に問題が易しすぎる傾向があり,一部で天井効果が見られた。問題項目の入れ替えが必要と思われる。Yes/No Testでは,ラッシュモデルの分析の結果,2項目(cunning, sturdy)がミスフィットになった。これらの項目を入れ替えることによって,テストの改善が期待できる。以上の経過を踏まえて,新たに文字版のテスト(Visual Test)と音声版のテスト(Aural Test)を作成した。どちらのテストも同じ単語と選択肢を与えた平行テストで,問題を提示する時間もほぼ同じになるように統一した。140名の学生の協力を得て調査を実施したところ,Aural Testの方がTOEICとの相関が高いことが明らかになった。この結果を,Vocabulary Network Conference (Cardiff, UK)で口頭発表した。本年度,新たに4選択肢による文字版と音声版のオンラインの語彙テストを開発した。しかし,TOEICのテストスコアとは必ずしも相関が高くなく,項目分析を行って改善を図る必要がある。本年度は,昨年開発した文字版のテスト(Visual Test)と音声版のテスト(Aural Test)の検証を約400名の調査参加者の協力を得て行った。この検証結果は,EuroCALL (Limassol, Cyprus),日本教材学会(岩手県滝沢市)でそれぞれ口頭発表した。また,語彙テストの重要な要因となる2つの問題に関して,語彙テストの問題項目の出題順序や,多義語(特に法助動詞と擬似法助動詞)の識別に関する調査を行った。語彙テストの問題項目の出題順序に関する検証の結果,30分程度の時間であれば,頻度順に問題を出題しても,ランダムに出題しても,テスト結果には影響が出ないことが明らかになった。

この結果は,Vocabulary Network Conference (Cardiff, UK)で口頭発表した。多義語の問題では,母語話者と日本語話者の英語教員が,助動詞と擬似助動詞の識別をどの程度正確に行うかを検証した。その結果,母語話者に比べて日本語話者の式別力は劣るものの,母語話者でも必ずしも学校文法の通りに使い分けをしていないことが明らかになった。助動詞と法助動詞に関しては,学校文法は母語話者の英語使用を必ずしも正確に反映していない可能性が明らかになった。この結果は,HICE (Honolulu, U.S)で口頭発表した。以上の口頭発表を論文化する予定である。これまで5種類の語彙テストを開発してきたが,英語の習熟度を予測するための語彙テストの構築には至っていない。特にTOEICの得点との相関関係の調査がまだ不十分である。研究期間延長が認められたので,次年度に引き続き検証していく予定である。本研究は,高い精度で英語の基礎的なコミュニケーション能力を予測できるオンラインの語彙テストを開発することを目的としている。今年度は,昨年度開発した音声版の語彙テスト(AT)と文字版の語彙テスト(VT)を利用して,英語のコミュニケーション能力との関連を調査した。開発した語彙テストは,JACET8000(初版)の8レベルからそれぞれ同じ品詞15語を目標語として抽出し,日本語訳を選択する形式とした(計120問)。ATとVTは,テストに使用する目標語や,画面で提示する時間が同一になるように開発した平行テストで,音声版に続いて,文字版を受験するような設計とした。所要時間はそれぞれ20分以内で終了できるようにした。本調査は,TOEICを同時期に受験した140名の首都圏の理工系大学の学生が参加した。参加者は教養科目の一部として英語を履修しており,授業の一環としてPC教室で本テストを受験した。調査の結果,語彙テストの平均は,文字版で88.58点,音声版で78.16点となり,文字版の語彙テストの方が平均点は高かった。高頻度では,音声版と文字版の語彙テストの平均点が接近していたが,頻度が低くなるにつれてテスト間の得点差が広がり,文字版のテストの得点が高くなった。また,TOEICとの相関では,文字版(r=.44)よりも音声版(r=.57)の方が高いことが明らかになった。顕著な点は,TOEICのリーディングの部門であっても,文字版(r=.48)よりも音声版(r=.56)の方が,相関が高かったことである。大学生の英語習熟度を予測する上では,音声版のテストも重要なことが明らかになった。本研究は,学習者の英語習熟度を推定するための受容語彙能力を測定する平行テスト(音声版・文字版)を開発し,妥当性と信頼性を検証することである。音声版と文字版のテストは,目標語と選択肢を同一の語とし,提示方法が文字か音声で異なるように設計した。結果は,音声版も音声版もJACET8000の1000語レベルから4000語レベルまでは頻度に比例して正答率が低くなった。データ分析からは,文字版と音声版の正答率の差は4000語以降で大きくなった。さらに,音声版のテストの方が,英語習熟度をより正確に予測できることが明らかになった。問題項目を精選し,英語習熟度を予測の精度を上げることが課題として残った。
PPARαノックアウトマウスを用いたアルコール性肝障害における脂質過酸化の病態

【目的】アルコール性脂肪肝と過栄養性脂肪肝とは、最終的な病理所見は同じであるものの、その発生には違いがあると考えられ、脂質の過酸化も異なっているのではないかと推測される。ユビキノンは、強力な抗酸化物質であり、アルコール性脂肪肝発生を抑制するとの報告もある。今回我々は、血中のコレステロールエステルヒドロペルオキシド(CE-OOH)に着目し、キノン投与前後の、アルコール性脂肪肝患者および過栄養性脂肪肝患者の血清から、化学発光検出-高速液体クロマトグラフィー(CL-HPLC)法を用いて、ユビキノールとCEおよびCE-を測定し、その差異について検討した。【方法】過栄養性脂肪肝、およびアルコール性脂肪肝で通院している患者を対象とした。過栄養性脂肪肝患者10名(62±15才)、アルコール性脂肪肝6名(58±7才)である。脂肪肝の診断は、肝臓の腹部超音波検査像によった。ユビキノンは1日30mg内服投与した。採血は、朝、内服後行った。血中のユビキノールおよびユビキノン、CEおよびCE-OOHを測定した。ユビキノール、ユビキノンの測定は、yamashitaらの方法によった。CEおよびCE-OOHの測定はミクロペルオキシダーゼとイソルミノールを用いた方法によった。【結果】ユビキノン投与後の血中ユビキノンとユビキノールを合計したTotal Q-10は、ユビキノン投与前に比較して、過栄養性脂肪肝の1例を除き、全例で上昇した。ユビキノン投与後の%CE20:4-OOH値は、過栄養性脂肪肝、アルコール性脂肪肝で共に不変で、前後の統計学的な有意差は認めなかった。【結語】ユビキノンと脂質過酸化物の測定は、脂肪肝の病態を反映する指標の一つになると考えられた。更に、症例を増やして検討したい。ユビキノンを投与したアルコール肝障害の脂質過酸化の検討【目的】マウスを使った実験を行う前にまず、ヒト血清を用いたin vitroの実験を行った。強力な抗酸化剤であるユビキノールを、過栄養性脂肪肝とアルコール性脂肪肝患者に投与し、その前後の患者血中のユビキノールとCEおよびCE-OOHを測定し、その差異について検討した。【対象と方法】過栄養性脂肪肝、およびアルコール性脂肪肝で通院している患者を対象とした。ユビキノール、ユビキノンの測定は、yamashitaらの方法に、CEおよびCE-OOHの測定はyamamotoらの方法によった。CEおよびCE-OOHは、CE20:4およびCE20:4-OOH, CE18:2およびCE18:2-OOHである。CEの過酸化の評価は、%CE-OOH/CEで示した。一般的な生化学データを同時に測定した。これらのデータをユビキノン服用前後で対比検討した。【考察】CE20:4-OOHが、過栄養性脂肪肝で高値を示した1例が、ユビキノン投与後に唯一、血中ユビキノン値の低下と、%20:4値の低下を示した。この1例は体重変化無いも、γ-GTPは178 IU/Lから81 IU/Lに低下した。過栄養性脂肪肝ではユビキノン投与で%CE20:4-OOH値は不変、もしくは高値を示したものは抑制できたと考えられた。アルコール性脂肪肝症例では、投与後に1例、%20:4値が5倍以上に上昇する症例がみられた。この症例は、ユビキノン開始後に飲酒量が40g/日から60g/日に増加し、γ-GTPは、100台前半から247 IU/Lに上昇していた。これによって30mg/日のユビキノンではアルコールによる脂質過酸化を抑えられなかったと考えられた。ユビキノンと脂質過酸化物は、脂肪肝の病態を反映する指標の一つになると考えられた。ユビキノンは、強力な過酸化物質でありアルコール性脂肪肝発生を抑制するとの報告もある。今回われわれは、マウスを使った実験を行う前にまず、ヒト血清を用いたin vitroの実験を行った。

ユビキノール、ユビキノンの測定は、yamashitaらの方法に、CEおよびCH-OOHの測定はyamamotoらの方法によった。CEおよびCE-OOHは、CE20:4およびCE20:4-OOH,CH18:2およびCE18:2-OOHである。CEの過酸化の評価は、%CE-OOH/CEで示した。一般的な生化学データを同時に測定した。これらのデータをユビキノン服用前後で対比検討した。【結果】ユビキノン投与後の血中ユビキノンとユビキノールを合計したTotal Q-10は、ユビキノン投与前に比較して、過栄養性脂肪肝の1例を除き上昇した。ユビキノン投与後の%CE20:4-OOH値は、過栄養性脂肪肝、アルコール性脂肪肝で共に不変で前後の統計学的な有意差は認めなかった。%CE18:2-OOHは、値が小さく評価の対象にならないと考えられた。【考察】過栄養性脂肪肝ではユビキノン投与で%CE20:4-OOH値は高値を示したものは抑制できたと考えられた。アルコール性脂肪肝では飲酒増加で%20:4値が5倍以上に上昇する例がみられ、30mg/日のユビキノンではアルコールによる脂質過酸化を抑えられないと考えられた。CE-OOHを用いた測定系は、TBA法による脂質過酸化より感度よく病態をとらえられ、ユビキノンと脂質過酸化物は、脂肪肝の病態を反映する指標になると考えられた。【目的】アルコール性脂肪肝と過栄養性脂肪肝とは、最終的な病理所見は同じであるものの、その発生には違いがあると考えられ、脂質の過酸化も異なっているのではないかと推測される。ユビキノンは、強力な抗酸化物質であり、アルコール性脂肪肝発生を抑制するとの報告もある。今回我々は、血中のコレステロールエステルヒドロペルオキシド(CE-OOH)に着目し、キノン投与前後の、アルコール性脂肪肝患者および過栄養性脂肪肝患者の血清から、化学発光検出-高速液体クロマトグラフィー(CL-HPLC)法を用いて、ユビキノールとCEおよびCE-を測定し、その差異について検討した。【方法】過栄養性脂肪肝、およびアルコール性脂肪肝で通院している患者を対象とした。過栄養性脂肪肝患者10名(62±15才)、アルコール性脂肪肝6名(58±7才)である。脂肪肝の診断は、肝臓の腹部超音波検査像によった。ユビキノンは1日30mg内服投与した。採血は、朝、内服後行った。血中のユビキノールおよびユビキノン、CEおよびCE-OOHを測定した。ユビキノール、ユビキノンの測定は、yamashitaらの方法によった。CEおよびCE-OOHの測定はミクロペルオキシダーゼとイソルミノールを用いた方法によった。【結果】ユビキノン投与後の血中ユビキノンとユビキノールを合計したTotal Q-10は、ユビキノン投与前に比較して、過栄養性脂肪肝の1例を除き、全例で上昇した。ユビキノン投与後の%CE20:4-OOH値は、過栄養性脂肪肝、アルコール性脂肪肝で共に不変で、前後の統計学的な有意差は認めなかった。【結語】ユビキノンと脂質過酸化物の測定は、脂肪肝の病態を反映する指標の一つになると考えられた。更に、症例を増やして検討したい。
開発途上国での使用を目指した複合的脱窒処理による省資源型窒素除去システムの開発

地下水の硝酸汚染は、特にそれを飲料水に用いている開発途上国において問題である。水素酸化脱窒反応を主とする、より処理コストの低い装置開発を目指し、まずは使用する水素ガス供給量の削減の可能性を、反応槽内の微生物種と窒素除去能から検討した。マイクロバブルの使用や水素ガスの間欠供給により、高い窒素除去能を示しつつも水素ガスの削減は可能であること、さらに、その時にHydrogenophaga spp.とともに必ずThauera spp.が優先することを明らかとした。水素酸化脱窒においても複合的微生物作用により高窒素除去能が得られたことを示唆しており、今後の処理装置の開発に有用な情報を得た。世界的にも地下水中の硝酸イオン濃度が高い地域は多く、飲用のための処理方法が必要である。特に開発途上国では、エネルギー消費が少なく運転や維持管理が容易な方法が望まれている。水素酸化脱窒は独立栄養細菌による脱窒反応であり、有機物添加が不要なことから浄水処理への適用が検討されてきた。しかしこの処理系内に従属栄養細菌などが共存すれば、より効率的な脱窒が可能であると考えられ、事実多くの研究者が複合的な脱窒の可能性を指摘している。本研究は、水素酸化脱窒リアクター内に出現する複合型脱窒プロセスの機構を、水質分析、ガス分析、微生物群集解析から明らかとし、その知見を基に途上国適応型で効率的な運転装置の開発を行うことを目的とする。この目的に沿って、本研究では1,水素酸化脱窒素反応が生じている微生物付着担体挿入型反応槽の運転条件を意図的に大きく変化させることで生じるレスポンスを、水質分析とガス分析(安定同位体比測定)ならびに、微生物群集解析により明らかとすることと、2,マイクロバブル発生装置を用いて水素ガスの供給を行い水素ガス供給方法の違いが脱窒能にどのように影響するかを明らかとし、効率的なリアクターを作成することとした。本年度は水素酸化脱窒細菌が働くリアクターの連続運転を、水素供給方法を変えた2種のリアクターで行い、マイクロバブル注入による水素ガス供給量削減の検討を行った。マイクロバブルを用いれば、水素供給を間欠的としても脱窒活性を維持できることから、供給量削減の可能性が見えた。本研究は、水素酸化脱窒リアクター内に出現する複合型脱窒プロセスの機構を、水質分析、ガス分析、微生物群集構造解析から明らかとし、その知見を基に開発途上国適用型で効率的な運転装置の開発を行うことを目的とする。この目的に沿って、本研究では1.水素酸化脱窒反応が生じている微生物付着担体挿入型反応槽の運転条件を意図的に大きく変化させることで生じるレスポンスを、水質分析とガス分析ならびに微生物群集構造解析により明らかとすること、2.マイクロバブル発生装置を用いて水素ガスの供給を行い水素ガス供給方法の違いが脱窒にどのように影響するかを明らかとし、効率的なリアクターを作成することとした。本年度は昨年度と異なる形状(トール型)の反応装置を用いて、水素ガスのマイクロバブル注入と通常のエアストンによる注入方法との比較検討を行うとともに、水素酸化脱窒装置内に共存する従属栄養細菌による脱窒の実態把握を試みた。マイクロバブルを用いることで水素ガス利用効率を格段に上げることができた。また反応槽内には従属栄養細菌による脱窒も確かに存在しているが、水素ガス供給量によってその寄与率は変化すると考えられた。マイクロバブルによる水素ガス供給の特性について、水素ガス溶解速度の向上と気泡残留時間の長期化によるガス供給中止後の比較的高濃度の溶存水素の保持を定量的に把握できるようになった。また水素ガス供給量による従属栄養細菌の脱窒への寄与も定量的に明らかとなりつつあり、装置設計に役立つ因子がそろってきた。この目的に沿って、本研究では1.水素酸化脱窒反応が生じている微生物付着担体挿入型反応槽の運転条件を意図的に大きく変化させることで生じるレスポンスを、水質分析とガス分析ならびに微生物群集構造解析により明らかとすること、2.マイクロバブル発生装置を用いて水素ガス供給を行い、水素ガス供給方法の違いが脱窒にどのように影響するかを明らかとし、効率的なリアクターを作成することとした。

本年度は、昨年から用い始めたトール型の反応装置を用いて、水素ガスのマイクロバブル送入と通常のエアストンによる送入方法との比較検討を継続するとともに、反応槽内に出現する微生物群集についての検討も行った。マイクロバブル送入により、添加した水素ガス量当たりに除去される窒素量で定義される水素利用効率は格段に向上することを明らかとしたが、このように水素利用効率が向上したリアクター内に出現する微生物は、水素が十分量供給されたリアクターに出現する微生物とは異なることが見いだされた。地下水の硝酸汚染は、特にそれを飲料水に用いている開発途上国において問題である。水素酸化脱窒反応を主とする、より処理コストの低い装置開発を目指し、まずは使用する水素ガス供給量の削減の可能性を、反応槽内の微生物種と窒素除去能から検討した。マイクロバブルの使用や水素ガスの間欠供給により、高い窒素除去能を示しつつも水素ガスの削減は可能であること、さらに、その時にHydrogenophaga spp.とともに必ずThauera spp.が優先することを明らかとした。水素酸化脱窒においても複合的微生物作用により高窒素除去能が得られたことを示唆しており、今後の処理装置の開発に有用な情報を得た。ガス分析方法の決定は終了したが、ガス分析のためのリアクターの作成に手間取っている。窒素ガスは大気中に一般的に存在していることから、その影響をなくして分析するための工夫が必要である。しかし一方で、マイクロバブル発生装置による水素供給に関する検討は進んでいる。今後は当初の計画どおり、開発途上国に適用できるリアクターの設計と試作、その長期運転による性能評価を行う予定である。環境学研究の進捗を妨げているガス分析手法が確立されれば、その後は計画通りに進む予定である。特に微細なマイクロバブルを装置内の撹拌なくして供給できる装置の導入が可能となったことから、複合的脱窒の解明にはより詳細な情報が得られることが期待できる。旅費の支出において当初の計画より学生の参加者数が減ったため残金が出た研究状況にも記したように、若干研究が遅れがちであるため、それに要する予定であった物品購入を行わなかったため。平成28年度は、当初の計画通り、微生物群集解析用ならびに微生物培養用試薬類、日本水環境学会への旅費(熊本開催の予定)ならびにクローン解析謝金に使用予定である。前年度の残金は、当初の予定に比べて学生の学会参加者が3人から4人に増加することが予定されるため、学会参加旅費にあてたいと考えている。予定どおり研究を進めるので、平成27年度に使用予定である。
リチウム系蓄電デバイスにおけるSEI皮膜成長過程に係る研究

我々はリチウムイオン二次電池の劣化や運用性の研究を進めており、インピーダンス計測から得られた情報の運用へのフィードバックを試みてきた。特に、異なる電池設計をもつリチウムイオン二次電池を用意し、長期使用の中で変化する電池反応に係わる活性化エネルギーについて、経時的な評価を進めてきた。ここではSEI被膜成長をコントロールする添加剤の有無による電池活性化エネルギーのトレンド解析を進めており、活性化エネルギーのトレンドにSEI皮膜成長の制御が影響しないことを見出した。より大電力での放電を可能にする蓄電デバイスとしてリチウム系蓄電デバイスの研究が進んでいる。これらのデバイスでは、負極での安定な反応を維持するためには負極表面上に形成される皮膜(通称、SEI(Solid Electrolyte Interface)皮膜)の形成が不可欠である。この皮膜により、負極材料の電解液への溶解を防ぎつつ、電池としての安定な充放電反応が実現されている。ただしこの皮膜はインピーダンスが高く、皮膜成長が進むと電池内部抵抗が増大する。また皮膜成長には負極内部のリチウムイオンが消費されるため、皮膜成長に従い電池の容量が低下してしまう。このようにリチウムイオン二次電池およびリチウムイオンキャパシタを安定に動作させるために不可欠であるSEI皮膜であるが、過大に成長すると内部抵抗(インピーダンス)の増大や容量の低下を起こして電池の性能を劣化させることに繋がるため、厚さや成長に係り適切な制御が望まれるところである。そのような中で、リチウムイオン二次電池の研究の中では、高温ではSEI皮膜の成長が助長されることが知られている。平成21年度は、同一の品質管理体制の中で製作された複数種のリチウム系蓄電デバイスを用意した。また、評価するためのインキュベータや充放電装置を整備し、当初予定していた高温保管試験を立ち上げた。また、各充電状態でのインピーダンス計測を実施し、良好なインピーダンススペクトルが取得できることを確認した。今後は、本試験を継続実施し、デバイスの性能変化をトレンドとして捉えると共に、それに伴うインピーダンスの推移を見ることとしている。最終的にはデバイスのDPAを行い、内部構造の変化を評価することも検討したいと考える。平成22年度はこの研究を継続し、一定期間の保管を終えた後の電池のインピーダンス計測を行い、電池内部抵抗の変化およびそれに伴う電気化学反応における活性化エネルギーの推移を継続的に取得/評価した。また、平行して異なる正極材料を使用した電池の入手を進め、正極材料の違いによる上記性状に当たる影響について、評価が可能な状態とした。

近年,SEI皮膜の成長は,ビニレンカーボネートに代表されるある種の添加剤を加えることによりコントロール出来ることが知られている.この添加剤を加えた供試体と,加えていない供試体を用意し,皮膜成長過程のコントロールが電池性能に与える影響を評価しつつ,充放電に伴う電気化学反応に必要な活性化エネルギーを算出し,SEI皮膜成長の進み方の違いが電気化学反応の反応活性に与える影響について評価を行い,ほとんど影響を受けないことを確認した.また,参照極付き電池を試作し,各電極の劣化傾向と反応速度論的パラメータの推移についても比較評価を実施し,安全性に踏み込んで,電池内部状態の変化の与える影響評価を実施した.
デジタルデバイスを活用した視覚障害や知的障害のある児童生徒の視覚認知の評価

1.研究の目的本研究は、支援の必要な児童生徒の視覚認知に関するデジタルデバイスによる評価課題を作成することを目的としている。2.研究方法対象児:特別支援学校(知的障害)中学部生徒11名に協力を求めた。方法:デジタルデバイス(iPad2)、プレゼンテーションソフト(Keynote)により1ドットタッチ課題、2視覚探索課題1、3視覚探索課題2、4数当て課題を作成し対象児に実施した。1は画面上に提示される5個のドット(黒色、直径約10mm)を順にタップしていくものである。配置は規則的配置、不規則的配置の2種類である。2は縦約29mm、横約39mm間隔の5×5のグリッド上の合計25個の正方形(1辺約10mm)及び円(直径約10mm)から円(12個)を探すものである。図形は共に黒色の面図形である。3は2と同様の課題であるが、正方形、円ともに線図形(太さ約0.5mm)である。4は画面上に提示される48個のドット(直径約10mm)を目で数え、その個数を答えるものである。配置は規則的配置と不規則的配置の2種類であった。3.研究成果本研究ではデジタルデバイスの使用で生徒の動機づけは高かった。1ではタップの順序から生徒の視覚走査の傾向を伺うことができると思われた。生徒はタップしたドットに近いドットを選んでいく傾向が見られた。また、すべてタップせずドットを見落とす者もいた。2ではどの生徒も間違うことなく実施できたが所要時間には個人差が見られ、視覚ー運動協応動作の要因が考えられた。23では対象児の所要時間の差は見られなかったが、図形による認知の違いを見るために必要と考えられた。4ではドットの数え落とし等が見られることがあった。これらの結果により、本研究の課題は、視覚走査、注意のシフト、視覚探索、カウンティングなどの視覚認知に関する評価ができることが示された。
自閉症スペクトラムと注意欠如・多動性障害の病態解明

自閉症スペクトラム障害は遺伝学的要因が大きいと考えられていることから、日本人の自閉症スペクトラム障害患者に対して遺伝学的な研究を実施した。その結果、自閉症スペクトラム障害患者に特徴的なゲノムのコピー数異常領域が見出された。また、その領域は欧米人を対象とした結果と重複していたが、日本人の場合オッズ比が高かったことから、発症に関わるより決定的なコピー数異常領域であることが示唆された。弘前大学で収集した被験者から得られたゲノムDNAを用いて、CNV解析を行ない、ゲノムDNAの重複及び欠損を探索した。従来の方法では、健常者にはCNVはないものとして仮定して、ASDまたはADHD患者に特徴的なCNVを探索する方法がとられていたが、本研究では、健常者で見られるCNV領域がASDやADHDではCNVが見られない領域も探索した。また、従来はPennCNVを用いていたが、統計学的な解析に弱いという点から、検出力及び統計学的解析に長けたPartek Genomics Suiteも用いて解析を行なった。客観的な診断方法が確立されていないことから、CNV解析による診断アルゴリズムを構築できないかを検討した。Fisher検定及びカイ二乗検定を用いて、健常者において有意に多いCNV領域を(-)、ASDやADHD患者で有意に多いCNV領域を(+)と定義し、個々の被験者に該当箇所がある場合、1箇所につきそれぞれ-1、+1とし、その和をスコア化し照合分析を行なった。その結果、感度+特異度が最大になるスコアは、ASD群では+2で感度0.89,特異度0.92、正診度0.92、ASD-ADHD合併型群では+1でそれぞれ0.79, 0.94, 0.91, ADHD群では±0で0.87, 0.82, 0.84となった。この結果より、ASDやADHDはCNV解析による診断アルゴリズムの構築ができる可能性が示され、客観的な診断基準になりうると推定できる。従来のCNV解析では前述の通り、健常者ではCNV領域がないという前提で行われており、健常者で有意に多く見られるCNV領域が、疾患群では見られない、という条件が見落とされてきた。そのため、CNV解析による診断アルゴリズムの構築が不可能であったが、今回我々が採用した方法は、診断アルゴリズムの構築に一役買う結果が得られたのではないかと考えている。現在までに256名の被験者(うちASD-ADHD合併症型32名)からゲノムDNAや血清、血漿を収集しており、CNV解析の他に、生化学的な解析も行なっており、ASDやADHDの病態解析を行なっている。IGF-1、VLDL-Cho、VLDL-TG値はASD及びADHDと有意な相関があり、診断バイオマーカーとしての可能性が示唆された。現在、ADI-RやADOS、Conners3などの診断ツールの結果と照合し、1.コミュニケーション障害型ASD群、2.反復行動型ASD群、3.ASD-ADHD合併型に分類し、CNV解析の結果とどのような関連性が見出されるかを検討している。それぞれの診断基準としては、ADI-RのA項目の「相互的対人関係の質的異常」の総合点が優位な者を1型、C項目の「限定的・反復的・常同的行動様式」の総合点が優位な者を2型とする。さらに、ASD群の中からADHD診断ツールであるConners3を用いて、ADHDの診断がついた者を3型として分類する。この分類をした場合に、特徴的なCNV領域が見られる場合、我々が考えるASDの2ヒットモデルを立証することが可能であると考えられる。また、従来のASDに関する研究は主に欧米人を中心としており、我々は欧米型ASDとアジア型ASDとの違いを明らかにすることも目的としている。この違いを明らかにするため、Autism Sequencing Consortiumに蓄積されているデータへのアクセスも行ない、我々が行なったCNV解析の結果との照合分析も行なっている。前年度に引き続き、5歳児を対象としたCNV解析を行ない、自閉症患者に特徴的なCNV領域を見出した。この領域は過去に報告されていないため、日本人に特徴的なものであると考えられる。欧米人を対象とした研究では、22番染色体長腕11.2部位(22q11.2)や15q11.2-13が多く報告されているが、日本人を対象とした場合、この部位において欠失・重複は認められなかった(0%)。日本人の場合、1p21.1 (10.2%)や2p16.2 (12.6%)の欠失が見られており、この部位はタンパク質となる遺伝子を含んでおらず、またnon-coding RNAも含まないため、自閉症との関連は現段階では明らかではない。可能性としては、ゲノム領域の欠失により、クロマチン構造が大きく崩れ、その染色体や隣接する染色体上の遺伝子発現に影響を及ぼし、脳機能の障害を引き起こしているのではないかと考えられる。弘前市内の5歳児、2年分、2571人を調査した。ASDの有病率は3.3%、ADHDの有病率は4.9%であった。ASDは56%がADHDと合併しており、病態が重なっていることが示唆された。また、ASDの視線検査により、ASDは人への注視が少なく、幾何学模様への注視が多いことが明らかになり、ASDは社会性として重要な「人への興味」の学習が遅れていた。

5歳児健診などで、毎年症例が蓄積している。現在304名分の解析が終了したところである。そのデータに基づき、3論文を作成中である。特にCNV,エクソンシークエンスを組み合わせた研究では、新規の自閉症関連遺伝子が見つかった。欧米人を対象とした先行研究では、健常者と比較してASD患者1人あたりのコピー数異常ゲノム領域の箇所が多いことが報告されていたが、我々の研究では、健常者37.8 (男児:38.2、女児:37.4)箇所、ASD患者37.4 (男児:38.0,女児:36.8)箇所と有意差は認められなかった(Student's t-test, P = 0.466)。また、12q21.3121.33,4q13.2,8p23.1,18q12.3においてASD患者で有意にオッズ比が高いコピー数異常領域を検出した(Chi-squared test、それぞれP =0.013, 0.02, 0.03, 0.043)。欧米人を対象としたCNV解析では、本研究で明らかになったいずれの領域もコピー数異常があることが複数報告されており、日本人においても欧米人と共通のコピー数異常ゲノム領域が原因であることが明らかになった。しかしながら、先行研究の場合オッズ比が1.21.6と小さい一方で、日本人を対象とした本研究の結果ではオッズ比が2.03.5と比較的高い値を示したことから、日本人ASDの発症に関わる、より決定的なコピー数異常ゲノム領域であることが示唆された。自閉症スペクトラム障害は遺伝学的要因が大きいと考えられていることから、日本人の自閉症スペクトラム障害患者に対して遺伝学的な研究を実施した。その結果、自閉症スペクトラム障害患者に特徴的なゲノムのコピー数異常領域が見出された。また、その領域は欧米人を対象とした結果と重複していたが、日本人の場合オッズ比が高かったことから、発症に関わるより決定的なコピー数異常領域であることが示唆された。ASDを3つのタイプに分けると、それぞれのタイプにおいて被験者数が少なくなるため、計画していた500サンプルを今年度から来年度にかけて収集し、解析する予定である。また、CNV解析において、コピー数変異が認められた領域について、qPCR法でvalidateし、確実に変異が起きていることを確認する。この際、通常のqPCR法ではコピー数変異の微妙な差が見つけづらいことから、Taqman法による定量を行なう。これにより2ヒットモデルの1ヒット目を確実に見つけ出す。また、exome sequencingを行なうことで、親から継代しないde noveの新規変異を見つける。それによって、3つのASDタイプを比較し、発症に寄与する中心的な変異を見い出す。また、欧米型ASDとアジア型ASDを比較し、各々の遺伝学的な違いを明確にし、アジア型ASDの遺伝学的な特徴を明らかにする。ASDに関する多くの遺伝学的研究では、欧米型ASDが中心であり、アジア人を中心とした解析はされていないことから、これらを明らかにすることで、アジア型ASDに対する有効な治療法・療育法の開発につなげることが期待できる。過去3年分で集積したサンプルの解析を進め、CNV解析による診断アルゴリズムの構築とアジア人に特徴的なASDのCNV領域について調べる。5歳児サンプル数を500サンプルまで増やし、各種ツールを行い、コミュニティベースドでASD,ADHDの有病率を明らかにする。
1歳6カ月児用気質質問紙(簡易版)作成の試み

観察された幼児の行動特徴と平成15年度に作成した6尺度(否定的感情反応尺度・神経質尺度・順応性尺度・外向性尺度・規則性尺度・注意の転導性尺度)47項目の幼児気質質問紙(武井他,2004)との関連を検討することを目的とした.1.6健診で参加募集した26組の母子について,親子教室「こあらの会」(1回2時間程度自由遊びと設定遊びとおやつ時間で構成,平成16年4月27日10月5日まで月2回,計10回(#1#10))を実施し,対象幼児の行動をビデオに録画した.対象幼児の発達検査の結果は平均DQ=98.11(SD=9.41)であり,発達面での遅れはみられなかった.#1,#3,#5のおやつ終了後5分間の自由遊び場面における1つの遊びの持続時間,玩具で遊んだ回数,位置移動,母親あるいは母親以外の他者への能動的接近行動と気質尺度との関係(武井他,2004;水子他,2004),初期(#1・#2),中期(#5・#6),後期(#9・#10)の来室後5分間の自由遊び場面における玩具などの物への関わり,位置移動,母親への能動的接近行動,母親以外の他者への能動的接近行動と気質尺度との関係(武井他,2005)について検討した.結果,食事や睡眠などのリズムが規則的であるほど一定時間内に玩具で遊ぶ回数は多くなること,几帳面で敏感,聞き分けがよいといった神経質傾向が強いほど,一定時間内に玩具で遊ぶ回数は少ないこと,新しい場面や人に慣れにくい,順応性が低いほど母親に対して能動的接近行動がみられること,思い通りにならないと激しく感情をあらわしたり,大泣きするような気質傾向を示すと,他者にはあまり関わらないこと,注意の切り替えが早いほど,他者に能動的接近行動がみられると考えられた.10回通じて行動特徴が安定していた事例について検討すると,よく移動するタイプの幼児は注意の切り替えは早いが,変化に慣れにくく,あまり外交的でないということが明らかになった.約6ヶ月間,倉敷市の協力を得て,1歳6ヶ月健康診査対象幼児をもつ保護者2322名に,7尺度60項目から成る気質質問紙(武井他,2003)を配布,回収数は1550,有効数は1349であった.60項目への回答結果に対して因子分析を行い,6尺度(否定的感情反応尺度,神経質尺度,順応性尺度,外向性尺度,規則性尺度,注意の転導性尺度)47項目のオリジナル質問紙を作成した(武井他,2004).α係数は0.650.80で,信頼性は満たしていると考えられた.さらに,負荷量及び内容から18項目(3項目×6尺度)の簡易版質問紙を作成した.自由記述(武井他,2003)を参考に作成した幼児の特徴を示す25カテゴリー(特徴カテゴリー)と各尺度との関係を検討すると,気質質問紙の否定的感情反応尺度と外向性尺度は特徴カテゴリー内容とよく対応しており,神経質尺度と注意の転導性尺度は肯定的評価の特徴カテゴリーと関連していた(門田,武井他,2004).他の尺度(育児不安(育児困難感尺度,不安抑うつ尺度,非外向性尺度),育児態度(神経質傾向尺度,拒否的態度尺度,外向的傾向尺度),母性意識(母性意識肯定尺度,母性意識否定尺度),Child Behavior Checklist(以下,CBCL)日本語版の8尺度))との関係をみたところ(武井他,2004),否定的感情反応尺度の得点が高いと,育児不安の育児困難感尺度と不安抑うつ尺度,育児態度の神経質傾向尺度と拒否的態度尺度,母性意識の母性意識否定尺度,CBCLの全ての尺度の得点が高くなり,気質質問紙の神経質尺度の得点が高いと,育児不安の育児困難感尺度と育児態度の拒否的態度尺度と母性意識の母性意識否定尺度とCBCLの6尺度の得点が低くなり,育児態度の外向的得点と母性意識肯定尺度の得点が高くなった.以上のことより,1歳6ヶ月健診用オリジナル気質質問紙および1歳6ヶ月健診用簡易版気質質問紙の作成,尺度内容についての検討ができ,妥当な結果が得られた.観察された幼児の行動特徴と平成15年度に作成した6尺度(否定的感情反応尺度・神経質尺度・順応性尺度・外向性尺度・規則性尺度・注意の転導性尺度)47項目の幼児気質質問紙(武井他,2004)との関連を検討することを目的とした.1.6健診で参加募集した26組の母子について,親子教室「こあらの会」(1回2時間程度自由遊びと設定遊びとおやつ時間で構成,平成16年4月27日10月5日まで月2回,計10回(#1#10))を実施し,対象幼児の行動をビデオに録画した.対象幼児の発達検査の結果は平均DQ=98.11(SD=9.41)であり,発達面での遅れはみられなかった.#

1,#3,#5のおやつ終了後5分間の自由遊び場面における1つの遊びの持続時間,玩具で遊んだ回数,位置移動,母親あるいは母親以外の他者への能動的接近行動と気質尺度との関係(武井他,2004;水子他,2004),初期(#1・#2),中期(#5・#6),後期(#9・#10)の来室後5分間の自由遊び場面における玩具などの物への関わり,位置移動,母親への能動的接近行動,母親以外の他者への能動的接近行動と気質尺度との関係(武井他,2005)について検討した.結果,食事や睡眠などのリズムが規則的であるほど一定時間内に玩具で遊ぶ回数は多くなること,几帳面で敏感,聞き分けがよいといった神経質傾向が強いほど,一定時間内に玩具で遊ぶ回数は少ないこと,新しい場面や人に慣れにくい,順応性が低いほど母親に対して能動的接近行動がみられること,思い通りにならないと激しく感情をあらわしたり,大泣きするような気質傾向を示すと,他者にはあまり関わらないこと,注意の切り替えが早いほど,他者に能動的接近行動がみられると考えられた.10回通じて行動特徴が安定していた事例について検討すると,よく移動するタイプの幼児は注意の切り替えは早いが,変化に慣れにくく,あまり外交的でないということが明らかになった.
雪氷現象のビジュアルシミュレーション法に関する研究

本研究課題は,冬季のリアルな自然景観シミュレーションを実現するための雪氷現象の表現法の開発を目的としている.これまで,積雪表面の形状変形法,雪面模様の表現法,着雪・着氷現象の表現法,雪結晶の形状を考慮した雪の表示法,つららの高速生成法を開発した.・積雪表面の形状変形法について:積雪表面を物体が移動したことによる跡を表現する手法を開発した.本手法は,木下式硬度計による硬度を雪の性質のパラメータとして用い,雪質の異なる雪の変形の違いも表現することができる.・雪面模様の表現法について:雪面模様としてスノーペニテント,雪えくぼ,スカブラ,バルハン,リップルの表現法について開発を行った.スノーペニテントと雪えくぼの表現は,積雪表面の形状を直接操作する高速な手法を開発した.スカブラ,バルハン,リップルについては,セルオートマトンと粒子のシミュレーションを組み合わせた手法を開発した.本手法ではパラメータを時間的に変化させることにより,バルハンからリップル,カブラへ形状を連続的に変化させることが可能である.・着雪・雪氷現象の表現法について:雪片や氷粒を表す粒子を物体へ降らせ,その凝着をZバッファ法を応用してシミュレーションする手法を開発した.樹木状の幾何形状に対するシミュレーションでは,樹氷状の形状が生成されることが確認できた.・雪結晶の形状を考慮した雪の表示法について:ポイントベースモデルで定義された積雪形状に対して,雪結晶の形状を考慮した,Zバッファ法を用いた高速なレンダリング法を開発した.つららの高速生成法について:つららの形態的な特徴をシミュレーションする手法により,高速につららの特徴をもつ形状を自動生成する手法を開発した.本研究課題は,冬季のリアルな自然景観シミュレーションを実現するための雪氷現象の表現法の開発を目的としている.これまで,積雪表面の形状変形法,雪面模様の表現法,着雪・着氷現象の表現法,雪結晶の形状を考慮した雪の表示法,つららの高速生成法を開発した.・積雪表面の形状変形法について:積雪表面を物体が移動したことによる跡を表現する手法を開発した.本手法は,木下式硬度計による硬度を雪の性質のパラメータとして用い,雪質の異なる雪の変形の違いも表現することができる.・雪面模様の表現法について:雪面模様としてスノーペニテント,雪えくぼ,スカブラ,バルハン,リップルの表現法について開発を行った.スノーペニテントと雪えくぼの表現は,積雪表面の形状を直接操作する高速な手法を開発した.スカブラ,バルハン,リップルについては,セルオートマトンと粒子のシミュレーションを組み合わせた手法を開発した.本手法ではパラメータを時間的に変化させることにより,バルハンからリップル,カブラへ形状を連続的に変化させることが可能である.・着雪・雪氷現象の表現法について:雪片や氷粒を表す粒子を物体へ降らせ,その凝着をZバッファ法を応用してシミュレーションする手法を開発した.樹木状の幾何形状に対するシミュレーションでは,樹氷状の形状が生成されることが確認できた.・雪結晶の形状を考慮した雪の表示法について:ポイントベースモデルで定義された積雪形状に対して,雪結晶の形状を考慮した,Zバッファ法を用いた高速なレンダリング法を開発した.つららの高速生成法について:つららの形態的な特徴をシミュレーションする手法により,高速につららの特徴をもつ形状を自動生成する手法を開発した.本研究課題では,冬季のリアルな自然景観シミュレーションを実現するための雪氷現象の表現法の開発を目的としている.本年度は,積雪表面の形状変形法,積雪表面現象の表現法について開発を行った.・積雪表面の形状変形法について:積雪表面を物体が移動したことによる跡(足跡,タイヤ痕など)を表現するための,"外力による積雪形状変形法"のデータ構造をハイトフィールドからボクセルへ拡張し,雪の変形ルールを拡張して,平らな積雪面だけでなく,より複雑な形状の積雪に対しても足跡やタイヤ痕などの表現を可能とした.本手法は,木下式硬度計による硬度を雪の性質のパラメタとして用い,新雪や粗目雪など,雪質の異なる雪の変形の違いも表現することができる.・積雪表面現象の表現法について:積雪表面現象には熱によるものと風によるものとがある.熱による現象としてスノーペニテントと雪えくぼについて,風によるものとしてスカブラの表現法について検討を行った.熱による現象の表現には,膨大な計算時間を要する積雪内の熱伝搬シミュレーションを避け,より高速な,積雪表面を直接操作するアプローチを採用した.スノーペニテントについては,積雪表面に対して楕円状の除雪オペレータを適用する手法を開発し,また,雪えくぼについては,積雪表面上をポアソン・ディスク・サンプリングし,サンプリング点にガウス分布を持つ除雪オペレータを適用する手法を開発した.それぞれ,スノーペニテント,および,雪えくぼ状の形状生成が可能であることを確認した.スカブラについては,積雪表面の雪粒の移動をシミュレーションする手法を開発し,形状生成が可能であることを確認した.計算時間と形状のコントロールにやや問題があるため,さらに改良が必要である.本研究課題では,冬季のリアルな自然景観シミュレーションを実現するための雪氷現象の表現法として,積雪表面現象の表現法,着雪・着氷現象の表現法,変形・分裂・再結合可能な積雪の表現法,雪質の変化を考慮した表示法について開発を行っている.

本年度は,着雪・着氷現象の表現法と雪質の変化を考慮した表示法について検討を行った.・着雪・雪氷現象の表現法について:粒子ベースによる手法と,セルオートマトンによる手法について検討を行った.粒子ベースの手法では,気流の場を生成し,雪片や氷粒を表現した粒子による物体への凝着をシミュレーションする.樹木状の幾何形状に対するシミュレーション結果から,樹氷状の形状が生成されることが確認できた.ただし,計算時間と粒子のデータ数が膨大となるため,その改良が必要である.セルオートマトンによる方法では,Zバッファ法を用いて風上側から隠面消去を行い,風に当たる面を検出して,風上側を高さ方向とするハイトフィールドを設定し,各要素の高さを順次風下側へ移動させ形状を生成する.シミュレーション結果では,粒子ベースの手法に比べ処理時間は短いが,生成される形状はやや単調である.このため,形状生成の初期形状をセルオートマトンによる手法により形成し,その後,粒子ベースの手法で形状を生成する手法について検討を行う予定である.・雪質の変化を考慮した表示法について:ポイントベースモデルで定義された積雪形状に対して,結晶が大きな雪の質感表現に向いた,Zバッファ法を用いたレンダリング法を開発した.ハイトフィールドやボクセルで表現された積雪形状についても,ポイントベースモデルに変換しレンダリングすることができる.本研究課題では,冬季のリアルな自然景観シミュレーションを実現するための,雪氷現象のコンピュータグラフィックスによる表現手法の開発を行っている.これまで,雪密度を考慮した外力による積雪表面の形状変形法,雪の高速な質感表現法,積雪表面現象の表現法,樹氷の表現法について開発した.本年度は,積雪表面現象の表現法と樹氷の表現法について改良を行い,氷現象としてつららの高速表現法を開発した.積雪表面現象の表現法の改良:風によって積雪表面に形成される雪面模様の一種であるスカブラの形状表現法を開発している.この手法を基にバルハン,リップルなどの表現を行える拡張を行った.本手法は雪粒子の射出角度と移動軌跡,および,雪粒子の着雪点における拡散に関するルールを拡張し,これらのパラメータを調整することにより,風によって積雪表面に形成されるスカブラの他,バルハンやリップルなども表現することができる.さらに,パラメータを時間的に変化させることにより,バルハンからリップル,カブラへ形状を連続的に変化させることも可能である.樹氷の表現法の改良:これまで粒子のシミュレーションにより生成する手法と,Zバッファ法を応用した手法を開発している.これらの手法を基に,粒子を堆積する領域をZバッファ法で効率的に求め,形状を成長させる手法の開発を行った.本手法により,粒子による手法と同様な形状を高速に生成することができる.つららの高速生成法:これまで提案されているつららの表現法は,水滴の移動と氷結をシミュレーションするというものであり,処理時間がかかり直線的なつららしか生成できない.本研究では,つららの形態的な特徴をシミュレーションする手法を開発し,従来の手法では表現できなかった曲がったつららや,つらら表面の波模様を表現可能とした.また,きわめて短時間で生成できるという特徴を持つ。
金属ナノ構造体-フォトクロミック分子複合系の光機能性に関する研究

分子エレクトロニクスは、機能性有機分子の特性を活かし、分子レベルでのコンピュータを構築することを目指した研究分野であり、従来の化学・物理・工学といった境界を越えた研究が盛んになされている。このような観点の基、本研究課題においては、フォトクロミック分子の異性化挙動を用いた光応答性分子素子の構築、評価に関する研究を行なってきた。本申請者は本年度、『フォト・およびエレクトロクロミズムを用いたジアリールエテン・金ナノ粒子複合系の電導性スイッチング』および『金属ナノ構造体・光応答性分子複合系の単一電子トランジスタの光応答挙動におけるメカニズムの検討』という2つの観点より研究を行ない、ジアリールエテンがフォトクロミズムのみでなく、エレクトロクロミックなスイッチング素子としても動作可能であることを明らかとした。また、単一電子トランジスタの光応答挙動がナノギャップ間に構築したクーロンアイランドのポテンシャルシフトに由来し、そのシフトが周囲の分子のコンフォメーション変化や異性化挙動に由来する分極率の変化によって引き起こされていることを明らかとした。分子エレクトロニクスとは、有機分子一分子にダイオードやスイッチといった電子回路素子としての機能を持たせようとする研究分野である。当研究室においては、フォトクロミックジアリールエテンを分子スイッチとして用いようという研究を進めている。これまで当研究室におけるジアリールエテン・金ナノ粒子ネットワークに関する電導性光スイッチングに関しては、すべてギャップ間隔5μmと広い系についての報告にとどまっていた。そのため、単一電子トンネリングや一分子の異性化に由来するデジタル性など、反応の本質に迫る現象は観測されていなかった。そこで、情報通信研究機構との共同研究のもと、ギャップ間隔10nmの狭いギャップにおいての電導性スイッチングに関して研究を行なった。ギャップ間隔10nmのギャップはエレクトロマイグレーション法を用いて作成した。作成したギャップを平均粒計4nmの金ナノ粒子と別途合成したジアリールエテンを用いて架橋し、ナノギャップを修飾した。この電極に関して、12KにおいてI-Vカーブを測定したところ、トンネル現象を強く示唆するクーロンプロッケード由来の特徴的なI-Vカーブを示した。さらに紫外光照射下において、電流値のデジタル的な変化を観測することに成功した。このデジタル性は、一分子レベルの変化が電導性を変化させていることを示している。この変化に関してさらに詳細に検討したところ、デジタル性が単一電子トランジスタのゲート電圧印加と理論的にほぼ同等の意味合いを持ち、一分子の変化と単一電子トンネリングの効率に相関があることが見出された。機能性有機分子一分子の電導特性を理解し、その特性を活かしてダイオート、ワイヤ、スイッチ等の電子回路としての役割を持たせる研究は、分子エレクトロニクスと呼ばれ、省エネルギー化、省スペース化等の観点において、現在注目が集まっている研究分野である。このような観点の下、本研究課題においては、フォトクロミック分子であるジアリールエテンの光異性化に伴う共役長の可逆な切り替えを動作原理とした、光誘起分子スイッチを構築、評価するという研究を行なっている。本申請者は前年度までに、金ナノ粒子とフォトクロミック分子であるジアリールエテンの複合系において、ジアリールエテンの光異性化に伴って電導特性がスイッチ的な挙動を示すことを明らかにしてきた。しかし、この系では用いた電極の間隔が広いため、一分子、一電子の変化といった挙動を捉えることはできなかった。そこで本年度は、ギャップ間隔を10nmと狭くした系において実験を行なうこととした。結果、低温において金ナノ粒子がクーロン・アイランドとして機能した単一電子トランジスタ素子の作製に成功し、光照射に伴って、一分子由来の変化が電導性の変化として現れたシグナルを観測することに成功した。次年度は、このメカニズムについて詳細に検討する予定である。