hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ポインター方式分子模型教材の新展開-結合角可変型模型と自然環境学習への応用-

ポインター方式を応用して、新しくソケット・ディンプル方式分子模型教材を開発した。ポインター作業を低減するため、sp^3混成軌道、sp^2混成軌道およびd^2sp^3混成軌道用のそれぞれ円形、三角および経緯線を付けたディンプル球(30mmΦ)を開発した。また、解体自由とするため、陥没防止用リムと抜け落ち防止用の碇を持つソケットを開発した。軟質ポリエチレンパイプを化学結合として使うことで壊れない分子模型教材が出来上がった。これにより、モデルを組立てる時間が大幅に節減され、授業に使える分子模型教材が出来上がった。また、簡易型のモデル製作法を採用することで、遺伝子DNAの複製のメカニズムなどの学習も容易になった。本研究は、ポインター方式分子模型教材^(H18/1/13・特許第3757283)を、実効性と実用性を兼ね備えた教材として発展させ、初等中等高等および大学教育研究から生涯学習にまで幅広く活用される教育教材および構造解析用研究教材とすることを目的としている。H20年度の成果は以下のとおりである。1)ポイントワーク軽減発泡スチロール球の開発30ミリ球をベースとし、sp^3・sp^2-d^2sp^3混成軌道用ポイント付球を試作した。これにより、ポイントワークの大幅な軽減を実現し、小中高の50分授業でも余裕を持って活用できる内容へと進化した。2)ソケット方式分子模型の開発結合棒2種様の大小ソケットを試作した。これにより、従来の問題点である陥没・脱離の要因を取り除くことができた。また、従来にない耐久性が図られ実用化への大きな前進となった。3)自然環境学習上志比中学との連携授業として、ラムサール条約登録湿地である三方五湖に隣接する中山湿地ならびにハス川での生物多様性調査および環境省絶滅危惧種IA(CR)アベサンショウウオ生息地での水質調査を体験学習で実施。植物動物からの遺伝子DNAの抽出実験とDNA分子模型の製作体験学習を通して中学生用の生物多様性学習プログラムを開発し、自然環境学習に応用した。4)結合角可変方式分子模型の開発試作設計段階であるが、具体的な試作への準備を進めた。また、結合伸縮方式の分子模型教材を開発した。これにより、分子の柔軟性を表現できる教材への開発ステップの第一段階に到達した。本研究は、ポインター方式分子模型教材^<(H18/1/13・特許第3757283)>を、実効性と実用性を兼ね備えた教材として進化させ、初等中等高等および大学教育研究から生涯学習にまで幅広く活用される教育教材および構造解析用研究教材とすることを目的としている。H21年度の成果は以下のとおりである。1)ソケット方式とディンプル方式を融合した発展型分子模型^<特願2009-280088>教材の実用化ソケットと結合パイプの適合性をソケットの熱処理法(温度・処理時間の適正化)により改善することに成功した。また、ソケットの固定に柔軟ポリマー系接着剤を採用することで、負荷応力への適合性を向上できた。そのため、基本となるsp^3・sp^2-d^2sp^3混成軌道を持つ原子球だけで、特殊な歪の大きい分子模型でも過重な負荷によるソケットの抜け落ち、パイプの抜け落ちが起きなくなった。2)医学部における新しいシステムの導入と実践研究基礎医学教育の一環として、基礎医科学実験および基礎生命科学実験で分子模型教材の活用を実践し、有機合成実験での反応過程および生成物の予測シュミレーション実習に効果的であることが示された。3)地域教育機関との連携による新しい分子模型教材の活用法の開拓近隣の中学校と連携して、化学反応の学習を実施した。新開発分子模型教材を使い、カルメ焼の炭酸水素ナトリウムの熱分解反応と水素の燃焼反応を題材とした。データーの数値化はできなかったが、生徒の理解度の改善が推測された。ある中学では、化学量論的な思考実験を中学化学反応学習キットで実践し効果を上げている。教育現場への普及を目指していく。ポインター方式^<(H18/1/13・特許第3757283)>とソケット・ディンプル方式^<特願2009-280088>を融合した新しい分子模型教材を確立し、初等から大学教育研究まで幅広く活用される化学教育教材としてほぼ完成した。H22年度の成果は、簡易型DNAモデルの開発である。-簡易型DNAモデルの開発^<参照文献1>-簡易型DNAモデルでは,4種の塩基,リン酸およびデオキシリボースを象徴する1つの原子球でそれぞれ代表させた。これにより,1塩基対あたりに必要な球は6個となり,完全型モデルに必要な100個強と比べて大幅な簡易化が達成できる。

簡易型では,DNAの側鎖を構築しているリン酸とデオキシリボースの球はsp^3混成軌道用のそれぞれ35mmφおよび30mmφ原子球を用いた。塩基はsp^2混成軌道用の30mmφ原子球を用いている。この組み合わせが,DNAの二重らせん構造の特徴を再現するのに都合がよい。側鎖は,リン酸の原子球とデオキシリボースの原子球を交互につなぐ。これを2本作り,互いに向きを逆にして机上に並べる。塩基対は,長めの5cm長のプラスチソクパイプを2本用いて対になるようにし、側鎖のリボースの間に繋ぐ。GC塩基対は3本の水素結合で対をなすが,らせんの軸を通すため簡易型ではあえて2本でATと同様にGC塩基対を表現した。塩基対にスタンドの軸を通して右螺旋となるようにひねると完成である。この簡略により、中学生でも20分以内で楽に10bpのDNAモデルを作れた。50分の短い授業でも、DNAの複製など高度な教育が可能である。
非アレルギー性くしゃみ反射を司る天然物リガンドの探索

非アレルギー性くしゃみ反射を誘発する天然有機化合物に注目し、くしゃみ誘発活性の定量法を確立して新たな化合物の探索および既知のくしゃみ誘発物質の構造活性相関を調べる研究を行った。くしゃみ誘発活性試験法として、定期的にオブアルブミンを投与することで鼻アレルギーマウスモデルを作成し、その鼻孔に試料を塗布してくしゃみの数を数える方法を採用した。アレルギー状態の減衰やマウスの個体差の補正のためにポジティブコントロールを並行して用いることで、くしゃみ誘発活性の定量法を確立した。アカクラゲ由来のくしゃみ誘発物質の探索:ハクションクラゲの別名を持つアカクラゲから、くしゃみ誘発物質を単離、構造決定する目的で研究を行った。これまでにアカクラゲからくしゃみを誘発する化合物として3種の不飽和脂肪酸を同定したが、今回改めて抽出方法の検討から行った。その結果、アカクラゲの触手の乾燥粉を水にて抽出した溶液には、時間経過と共に活性の減衰するくしゃみ誘発物質が存在することがわかり、これを短時間で精製を試みた結果、活性本体はタンパク性の刺胞毒である可能性を示唆する実験結果が得られた。グラヤノトキシン類の構造とくしゃみ誘発活性との相関に関する研究:くしゃみを誘発することが知られているグラヤノトキシン類をハナヒリノキやアセビから抽出、化学誘導し、14種類の類縁体を得た。これらのくしゃみ誘発活性の定量を行った結果、グラヤノトキシンIが最も強いくしゃみ誘発活性を示し、その異性体では全く活性を示さないことが明らかとなり、分子構造のわずかな違いを正確に見分けるくしゃみ受容体の存在が示唆された。試験したグラヤノトキシン類のくしゃみ誘発活性と構造の相関は毒性やナトリウムイオンチャネル開口活性と構造の相関に近いことがわかり、ナトリウムイオンチャネルへの作用がくしゃみ誘発に関わると予想している。25年度が最終年度であるため、記入しない。生体即時反応の一つである非アレルギー性くしゃみ反射に注目し、人に非アレルギー性のくしゃみを引き起こす天然有機化合物を用いた研究を行っている。アカクラゲ由来のくしゃみ誘発物質の探索アカクラゲが網にかかり、そのまま乾燥してできる粉を吸引すると、くしゃみが止まらないという。このアカクラゲ由来のくしゃみ誘発物質を単離、構造決定する目的で研究を行った。活性試験として、定期的なオブアルブミン投与によって作成した鼻アレルギーマウスモデルの鼻孔に試料を塗布する方法を採用し、この評価方法が非アレルギー性くしゃみ誘発物質であるピペリンにも有効であることを確認した。この活性試験に基づき、アカクラゲの抽出物の酢酸エチル層から活性成分として不飽和脂肪酸であるEPAおよびDHAを単離した。またこれらの市販品を用いて同等の活性を有することを確かめた。さらに、市販の脂肪酸を用いて調べたところ、脂肪酸の不飽和度依存的にくしゃみ誘発活性の強さが変わることがわかった。グラヤノトキシン類の構造とくしゃみ誘発活性との相関に関する研究ハナヒリノキはその名の通りくしゃみを引き起こすことが有名な植物で、葉を乾燥させたものが殺虫剤として利用されてきた。この毒成分はグラヤノトキシン類であり多種の類縁体が報告されているほか、合成や化学誘導もされ、詳しく研究されている。主成分であるグラヤノトキシンIを始めとしてグラヤノトキシンII, III, IVがくしゃみを引き起こすという報告はあるが、くしゃみ誘発活性についての定量的データはなかった。

このグラヤノトキシンI,IIIをハナヒリノキから単離し、化学誘導を行って計9種類のグラヤノトキシン類を用意し、くしゃみ誘発活性の定量を行った結果、くしゃみ誘発活性と構造の相関は毒性と構造の相関に近いことがわかった。24年度の本研究の主たる目的は、これまでにくしゃみを誘発することが明らかになった脂肪酸やグラヤノトキシン類の構造活性相関研究を通して、くしゃみ反射が誘発物質の正確な分子認識に基づくものであることを明らかにし、特定の受容体の存在を示唆することである。本年度はくしゃみ誘発活性の定量によって、脂肪酸が不飽和度依存的に活性を示すこと、グラヤノトキシン類のくしゃみ活性の有無、活性の強弱を明らかにすることができた。これにより、非アレルギー性くしゃみ誘発物質の構造のわずかな違いが活性に大きく関わることを示すことができた。25年度はこれらの結果を学術雑誌に投稿する予定である。アカクラゲのくしゃみ誘発物質の探索については、くしゃみ誘発活性の定量に注力した本年度の研究体制から、くしゃみ誘発物質の探索方法の見直しに戻り、アカクラゲの不安定な刺胞毒の可能性も視野に入れた新規活性本体の探索に力を入れる。タンパク性刺胞毒の検出、精製を想定した装置の購入を始めている。一方、グラヤノトキシン類のくしゃみ誘発活性の定量から、グラヤノトキシンIが非常に強い活性を持つことが明らかになったため、今後は他の類縁体についてのくしゃみ活性を調べて知見を集める一方、グラヤノトキシンIを天然物リガンドとしてくしゃみ反射を司る受容体をつきとめたい。グラヤノトキシン類の持つイオンチャネル脱分極活性をヒントに、グラヤノトキシンIが特異的に強く作用するイオンチャネルがくしゃみ受容体であると想定し、イオンチャネルの絞り込みについて専門家に協力、アドバイスを仰ぐ予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
十員環化合物の生合成類似環化反応を用いた生理活性天然物の合成

ワモンゴキブリの性フェロモンは1950年代にその存在が示され, 1970年代になって, 2種のフェロモン(ペリプラノンAおよびB)が単離された.しかし,天然からは超微量しか単離されなかったため,その構造は決定されなかった.そのため特に,ペリプラノンAに対して世界中で精力的な研究が行われ,現在までに4種の構造式が提出されている.本年度までに,そのうちの3種を,十員環セスキテルペンの生合成類似反応を用いることにより全合成することに成功した.4種の提出された構造は,その提出者の名前で区別している.先ずPersoonsのペリプラノンAは,ワモンゴキブリに対し全くフェロモン活性を示さなかったことから,真のフェロモンではないことを明らかにした.ついでMacdonaldのペリプラノンAについても全くフェロモン活性は存在しないことを明らかにした.最後にHauptmannのペリプラノンAは,非常に強い活性を示したため,合成的にHauptmannの提出したペリプラノンAの構造式が正しい可能性が高いことを示した.しかし合成したHauptmannのペリプラノンAのスペクトルデータが天然より単離された物と異なることが明らかになった.従ってHauptmannのペリプラノンAは全く新しい性フェロモンであることが証明されたことになる.今後は4種の提出された構造式のうち,未だ合成していない残る1種の合成を行う予定である.ワモンゴキブリの性フェロモンは1950年代にその存在が示され, 1970年代になって, 2種のフェロモン(ペリプラノンAおよびB)が単離された.しかし,天然からは超微量しか単離されなかったため,その構造は決定されなかった.そのため特に,ペリプラノンAに対して世界中で精力的な研究が行われ,現在までに4種の構造式が提出されている.本年度までに,そのうちの3種を,十員環セスキテルペンの生合成類似反応を用いることにより全合成することに成功した.4種の提出された構造は,その提出者の名前で区別している.先ずPersoonsのペリプラノンAは,ワモンゴキブリに対し全くフェロモン活性を示さなかったことから,真のフェロモンではないことを明らかにした.ついでMacdonaldのペリプラノンAについても全くフェロモン活性は存在しないことを明らかにした.最後にHauptmannのペリプラノンAは,非常に強い活性を示したため,合成的にHauptmannの提出したペリプラノンAの構造式が正しい可能性が高いことを示した.しかし合成したHauptmannのペリプラノンAのスペクトルデータが天然より単離された物と異なることが明らかになった.従ってHauptmannのペリプラノンAは全く新しい性フェロモンであることが証明されたことになる.今後は4種の提出された構造式のうち,未だ合成していない残る1種の合成を行う予定である.
蛋白早期発現を利用した肝虚血再潅流傷害・低温保存傷害の制御法の開発

初年度の研究では、まずmCAP RNA Capping Kitを用いることにより安定したmRNAの合成、増幅に成功した。次いでin vitroでの検討に移り、HVJ Envelope VECTOR KIT(GenomeONE)を用いてBHK21細胞への導入を行うことにより、蛋白発現にてコントロールの500□1000倍の活性を得ることができた。更に、in vivoでC57BL/6マウスの肝臓へ経門脈的に導入したところ、コントロールに比べて約5□10倍の活性を認めた。次年度は、肝移植時の低温保存肝への導入を想定し、同様の方法で低温下でラット肝へのex vivoでの導入実験を行ったが、コントロールに比べ約23倍高い程度に過ぎなかった。そこで、より効率のよい導入法を求めて、超音波遺伝子導入法の基礎的検討に移った。摘出したWistarラット肝グラフトにpcDNA3-luciferaseプラスミドとマイクロバブル(Optison)を混合したものを経門脈的に注入し、超音波を照射した。その後肝グラフトを同系のラットに移植し、24時間後にサンプリングした肝臓のLuciferase assayをおこなったところ、コントロール(プラスミドのみ注入時)と比べて約17倍高い活性を示した。またプラスミド注入時および超音波照射時に血管クリップを併用することで、その活性は更に約10倍高い値を示した。1.mRNAの合成まず導入方法を確立するため、pcDNA3-luciferaseを用いてmRNAを合成した。方法としては、上記プラスミドを制限酵素で一本鎖にした後、mCAP RNA Capping Kitを用いて、安定したmRNAを合成、増幅した。2.in vitroでのmRNA導入、蛋白発現の確認1.で合成したmRNAを、HVJ Envelope VECTOR KIT (GenomeONE)を用いてvectorに封入し、BHK21細胞に導入した。コントロールとしてmRNA合成時にRNA polymeraseを加えていないものを同様にHVJ Envelope vectorに封入したものを用いた。Luciferase assayにて蛋白の発現を確認したところ、導入して4時間後で、コントロールに比べ約5001000倍の活性を認めた。2.と同様にして、luciferase (mRNA)をvectorに封入。6週齢、雄のC57BL/6マウスを用いて、経門脈的に導入した。導入の際には左グリソン枝をクランプし、右葉および尾状葉のみに注入されるようにした。導入して6時間後にマウスの肝を摘出し、Luciferase assayをおこなったところ、右葉は中葉、左葉に比べて約510倍の活性を認めた。現在、より高い活性を得るべく、導入の至適条件を更に検討中である。まずex vivoでの導入方法を確立するため、プラスミドを用いて至適条件の検討を行った。方法としては、HVJ Envelope VECTOR KIT(GenomeONE)を用いて、pcDNA3-luciferaseをvectorに封入し、摘出したラット肝グラフトに経門脈的に注入した。その後肝グラフトを同系のラットに移植し、24時間後にサンプリングした肝臓を用いてLuciferase assayをおこなった。その結果、活性はコントロール(vectorのみ導入時)と比べて約23倍高い程度であった。2)ex vivoでの遺伝子導入の至適条件の検討(超音波遺伝子導入法)ex vivoで、より効率のよい導入方法を確立するため、超音波遺伝子導入法を用いて至適条件の検討を行った。方法としては、摘出したラット肝グラフトにpcDNA3-luciferaseプラスミドとマイクロバブル(Optison)を混合したものを経門脈的に注入し、超音波を15秒間照射した。次にFITC-oligoを用いて同様の方法で導入し、2時間後にサンプリングした肝臓を蛍光顕微鏡にて観察したところ、肝組織内にdiffuseに取り込まれていることを確認した。
小胞体の細胞内動態と細胞骨格

小胞体は、分泌タンパク質や膜タンパク質などを合成し、その立体構造を整えるオルガネラであり、細胞が正常に機能するための必須な機能を担っている。しかしながら、小胞体が生命機能に必須なオルガネラにも関わらず、その形成機構の詳細は未だ明らかになっていない。小胞体の様々な機能を考察する上で、小胞体形成機構を明らかにする事は、大変重要な知見を与えるものと考えられる。そこで、本研究では小胞体の形成機構を解明する事を目的とし、小胞体の細胞内動態の解析、および、小胞体の形成機構における分子機構の詳細を検討した。小胞体の細胞内動態の解析をおこなうために、まずGFP標識HSP47を用いた小胞体特異的に蛍光をもつ細胞株の確立をおこなった。当初は細胞骨格と小胞体形態形成の関連について研究を行う予定であったが、研究の過程において、新規の小胞体形成必須因子であるp37を同定するに至り、p37の機能解明を中心に行った。p37は新規に単離同定されたタンパク質であり、多くの組織に存在し、細胞内では小胞体・ゴルジ体に局在する。p37は小胞体・ゴルジ体の形態形成における必須因子であり、p97の補因子として細胞内膜融合に機能することを明らかにした。この新規の細胞内膜融合経路(p97/p37経路)は、既知の細胞内膜融合経路であるp97/p47経路とは異なる特徴を示した。p97/p47経路が細胞分裂期におけるオルガネラの再構成に特化した膜融合経路であるのに対して、p97/p37経路は細胞周期間期におけるオルガネラの形成維持に重要な役割を果たす膜融合経路であり、細胞は細胞周期により異なる分子機構を用いてオルガネラの形態形成をおこなっていることが明らかとなった。そこで、本研究では小胞体の形成機構を解明する事を目的とし、小胞体の細胞内動態の解析、および、小胞体の形成機構における分子機構の詳細を検討している。今年度は、小胞体の細胞内動態の解析をおこなうために、まずGFP標識HSP47を用いた小胞体特異的に蛍光をもつ細胞株の確立をおこなった。これを用いて現在、小胞体の細胞内動態の詳細を検討している。また、小胞体形成機構の分子機構を明らかにするため、小胞体形成における必須タンパク質であるVCIP135の分子機構の検討をおこなった。その結果、VCIP135結合タンパク質としてp87を同定し、このp87は細胞骨格の一つであるチューブリンと結合能を示すことを明らかにした。この結果は、小胞体形成において微小管の関与が考えられるものであり、現在これらのタンパク質による小胞体形成の分子機構の詳細の検討をおこなっている。また、p87はVCIP135の脱ユビキチン化活性を活性化することを見出した。小胞体形成におけるVCIP135の脱ユビキチン化活性の関与も合わせて検討している。
カエルの合唱モデルを用いた人と合奏協調する音楽共演者ロボット

(1)ギター演奏の手の動きとギター演奏音響信号との情報統合と,複数の追跡機構の結果統合による裏拍等に頑健なビート追跡法を開発し,音楽共演者ロボットを開発.(2)カエルの合唱でのリーダに倣ったリーダ度を設計し,実時間でリーダ度を求め,リーダ度が最も高いパートに演奏を合わせる合奏機構を開発し,音楽共演ロボットで有効性を確認.(3)2種の信号帯域に応答する音光変換装置「カエルホタル」の開発し,2種類のカエルの合唱の同時観測に日豪で成功.本研究では,カエルの合唱機構の解明を通じた,音楽ロボットと人との創発的な合奏協調の実現を目指し,ロボットへの合奏協調機構の実装と,音光変換装置「カエルホタル」による実環境でのカエルの合唱機構の解明に取り組んだ.具体的な成果は以下の通り.(1)共演者ロボットの合奏協調機構の開発:1ギター演奏の視聴覚情報統合によるビート追跡機構をnon-parametric Bayesで改良し,さらに複数のビート追跡機構を統合して各種ビートパターンに頑健な追跡法を開発し,ロボット聴覚ソフトウエアHARKに組み込んだ(HARK-MUSIC).2カエルの合唱にリーダ度を導入し,カエルの合唱でのリーダの同定機構を開発するとともに,人の合奏にも応用し,人間とロボットとの合奏にリーダ度を導入し,自動的にリーダ度を求め,リーダ度が最も高いパートにロボットが演奏を合わせる手法を開発.その結果,安定した合奏が実現できた.(2)カエルホタルによる実環境でのカエルの合唱機構の解明:3京大農場での実地観測で,別々の入力信号帯域に応答する2つのLEDを持つ新型カエルホタルが日本アマガエルとシュレーゲルの合唱の同時観測に成功.4隠岐島と豪州ゴールドコーストでの実地観測で,新型カエルホタルを用いて2種類のカエルの合唱の同時観察に成功.さらに,豪州の大型アマガエルに対して「メスにLEDを載せてカエルホタルと同時録画する実験」を行い,合唱に加えてメスの行動についても観測に成功した.今後,データを解析し,論文投稿を行う予定である.以上の成果は,国際会議基調講演,章分担,複数の国際会議発表に加え,スーパーハイスクール奈良高校でのデモをはじめとするアウトリーチ活動に取り組んだ.また,昨年度掲載された「カエルホタル」の論文は,Animal Behavior誌60周年記念エッセイに「重要な技術」として引用された.(1)ギター演奏の手の動きとギター演奏音響信号との情報統合と,複数の追跡機構の結果統合による裏拍等に頑健なビート追跡法を開発し,音楽共演者ロボットを開発.(2)カエルの合唱でのリーダに倣ったリーダ度を設計し,実時間でリーダ度を求め,リーダ度が最も高いパートに演奏を合わせる合奏機構を開発し,音楽共演ロボットで有効性を確認.(3)2種の信号帯域に応答する音光変換装置「カエルホタル」の開発し,2種類のカエルの合唱の同時観測に日豪で成功.本研究では,カエルの合唱機構の解明を通じた,創発的な音楽ロボットと人との合奏協調の実現を目指し,共演者ロボット要素技術と合奏協調機構の研究に取り組んだ.具体的な成果は以下の通り.(1)共演者ロボットの要素技術の開発:(1)電子楽器テルミン演奏ロボット:既開発のテルミン演奏システムを小型ヒューマノイドNAOに移植し,合奏用ロボットとして使用できるようにした.(2)自己生成音抑制の高機能化・処理の軽量化:自己の歌声・演奏音を既知音源として扱うICAによるセミブラインド分離処理の軽量化を図り,ロボット聴覚ソフトウエアHARKのモジュールとして実装.(3)リズム認識・楽譜追跡の高性能化:演奏揺らぎを確率モデルに取込み,non-parametric Bayesian手法により,楽譜位置推定とビート予測のロバスト化を達成.(2)共演者ロボットの合奏協調機構の開発:(4)画像レベルでの同期:マイクロソフト社KINECTを使用し,深度センサーと画像処理とを統合した不要画像除去技術を開発し,ギター演奏の弾き腕・手の動きからのテンポ推定・楽譜追跡が性能向上.(5)リズム・メロディレベルでの同期:人の演奏に楽譜レベルで忠実に追従可能となり,デモを安定して提供できるようになった.(6)合奏でのリーダシップを所与のものとはせずに,演奏者間で自律的に定まるような枠組みを考案し,カエルの合唱で用いた非線形結合子によるリーダシップ推定を行い,合唱の適応性を向上させた.(7)カエルの合奏を屋久島・隠岐島で実地観測を行い,カエルホタルの点灯パターンを長時間収録し,現在解析を行っている.また,入力音の帯域制限が可能なカエルホタル第2版の試作を行った.以上の成果を,国際会議と人工知能学会25周年合同シンポジウムでデモを行うとともに,国際会議に2件発表,ジャーナル論文が国際誌に3件,国内誌に1件掲載された.(1)共演者ロボットの要素技術の開発(1)電子楽器テルミン演奏ロボット:既開発のテルミン演奏システムを小型ヒューマノイドNAOに移植し,ヒューマノイドロボットHRP-2に加えてNAOも合奏用ロボットに使用することができるようになった.この結果,米国サンフランシスコで開催されたロボット誕生50周年記念のIEEE/RSJ国際会議IROS-2011でデモや,人工知能学会創立25周年合同シンポジウムでもデモが可能となり,音楽ロボットの有用性を実証することができた.(2)自己生成音抑制の高機能化・処理の軽量化:自己の歌声・演奏音を既知音源として扱うICAによるセミブラインド分離処理の軽量化を図り,ロボット聴覚ソフトウエアHARKのモジュールとして実装.(3)リズム認識・楽譜追跡の高性能化

:演奏揺らぎを確率モデルに取込み,non-parametric Bayesian手法により,楽譜位置推定とビート予測のロバスト化を達成.国際会議発表,英文ジャーナル論文掲載.(2)共演者ロボットの合奏協調機構の開発(4)画像レベルでの同期:マイクロソフト社KINECTを使用し,深度センサーと画像処理とを統合した不要画像除去技術を開発し,ギター演奏の弾き腕・手の動きからのテンポ推定・楽譜追跡が性能向上.国際会議で発表.(5)リズム・メロディレベルでの同期:人の演奏に楽譜レベルで忠実に追従可能となり,デモを安定して提供できるようになった.(6)合奏でのリーダシップを所与のものとはせずに,演奏者間で自律的に定まるような枠組みを考案し,カエルの合唱で用いた非線形結合子によるリーダシップ推定を行い,合唱の適応性を向上させた.国際会議で採録.(7)カエルの合奏を屋久島・隠岐島で実地観測を行い,カエルホタルの点灯パターンを長時間収録し,現在解析を行っている.また,入力音の帯域制限が可能なカエルホタル第2版の試作を行った.今年度の研究成果を階層的な協調機構へ展開し,知的な演奏の実現を目指す.(1)共演者ロボットの要素技術の開発:(1)自己生成音抑制の高機能化・処理の軽量化,歌手ロボット・テルミン演奏ロボットの高機能化:低遅延実時間応答が可能な処理技法を開発し,多様な演奏形態にロバストなシステムを開発.(2)Non-parametric Bayeisianアプローチによる音楽情報処理技術の低遅延実時間応答技術の集大成:バッチ処理で培われた音楽情報処理技術と,incrementalな実時間処理で培われたロボット聴覚技術とを,確率的アプローチ,特にグラフィカルモデルに注目し,両者の技術統合を幅広く行う.(2)共演者ロボットの合奏協調機構の開発:(3)画像・リズム・メロディレベルでの共演者・伴奏者としての誤り復帰を含む協調同期の実現.演奏中の任意の時点で人が主導権を持って同期が行えるように,同期シグナルとして演奏者の顔の動きや目配せを認識し,自分の演奏を変更する機能を開発.逆に,ロボットが主導権を持ち,人が楽譜の位置を迷った時に,同期がとれるような挙動を生成.(4)階層的な協調機構による高度インタラクションの設計:テンポ・音量・メロディーの揺らぎに対する双方の同期のモニタ機能を構築し,その上で各レベルの同期機構を一種の非線形振動子ととらえ,全体系の創発的安定化を狙う.さらに,従来のAI的手法によるモニタ機能と協調同期機構を構築し,結合型非線形振動子による同期と比較を行い,両者の優劣,さらにはより高次の協調機構の検討を行う.(5)3匹以上のカエルの合唱での位置情報の影響をフィールド観測で継続的に取り組み,得られた知見を3重奏以上の合奏協調に応用.以上の成果を,国際会議に投稿し,ジャーナル論文を投稿する.【物品費】
内的ダイナミクス検証のための神経時空間活動の非定常性解析

近年は実験動物の脳から複数の細胞活動を同時に記録する実験方法(多細胞同時記録法)が一般的に行われ、神経ネットワークレベルでの情報処理メカニズムの研究が進展している。特に、同時記録された細胞活動間に生じる微細な時間精度でのスパイク発火時間相関が新たな情報符号化の鍵として注目されている。本研究では、細胞間の発火相関の強度の非定常時間変動の統計解析法を新たに提案し、実際の生理データに適用を行った。麻酔下ネコの視床(外側膝状体)から同時記録された複数細胞のスパイク発火データに対して、細胞間のスパイク相関の刺激呈示期間中での非定常変動をユニタリーイベント法により統計解析を行った。光スポット刺激を定常的に提示しているにも関らず、細胞間のスパイク相関には発火率の変動プロフィールでは説明されない固有の非定常変動を示す場合があることを示した。ユニタリーイベント法での従来の有意性検定では、スパイクが周期的に発火するデータでは不適切な結果を導くため、ノンパラメトリック法(ブートストラップサンプリング)を用いた新たな有意性検定を開発して適用した。記録された細胞ペアの半分(96/195,49%)が刺激提示に誘発された有意なスパイク相関を示した。スパイク相関の古典的な解析法であるクロスコリログラム法では試行時間全体に渡っての平均操作を行うため、短期間でのみ過渡的に生じる相関発火を検出することが出来ない場合が存在することが確認された。このような過渡的な相関に対してもユニタリーイベント法は高い精度で検出することが可能である。また、相関を検出するための最適な時間精度(ビン幅)を客観的に選定する方法を開発して適用したところ、多くの細胞ペアは1ミリ秒という非常に高い時間精度で相関が生じていることが判明した。試行時間中に有意なスパイク発火相関を示す細胞ペアには、発火相関の非定常変動が細胞の発火率自身の変動と類似した場合と独立な場合が存在する。本年度の研究では、発火相関の非定常変動の統計有意性の検定方法の開発のために、複数の測度を導入して最適な定量化方法を検討した。その結果、ブートストラップサンプリングで得られた無相関の帰無仮説の分布に対しての実際の相関強度値のz-scoreを測度として適用し、その時間変動を変動性の有意性検定の対象とすることが適切であることが分かった。発火相関の非定常変動の統計的有意性の検定方法に対して新しい方法を提案した。まず、相関強度値としてz-scoreを採用し、次にテストインターバル内で相関の時間平均値を保ち、時間構造のみを壊したデータをブートストラップサンプリングで発生し、このデータにおける発火相関の変動の大きさの分布を帰無仮説とした。この帰無仮説に対して実際のデータでの相関の変動の大きさの有意性検定を行った。有意な相関発火を示すペアの約半分が発火率の変動とは独立な非定常変動を示すことが判明した。平成22年度は記録した全データに開発した方法を適用して、ネコ視床でのスパイク相関の非定常性に関しての大域的統計解析を実施し、その成果を研究協力者のCharles Gray (Montana State Univ., USA)らとの共著論文として発表した。前年度に引き続き、麻酔下ネコの視床(外側膝状体)から同時記録された複数細胞のスパイク発火データに対して、細胞間のスパイク相関の刺激呈示期間中での非定常変動をユニタリーイベント法により統計解析を行った。また、発火相関の非定常変動の統計的有意性の検定方法に対して提案した新しい方法に関して複数の研究発表を行い、脳科学者および統計数理研究者の双方から解析法の妥当性に関して意見を集めた。一方、本研究で開発した細胞間のスパイク発火時間相関の非定常性解析法を麻酔下ネコの視覚皮質から記録した多細胞データに適用を試みた。視床に比べて発火スパイク数が少ないため、100msec程度のサンプリングインターバル内のスパイクデータのみを用いる従来の方法では、スパイク数が有効な統計量として使用できない可能性があることが判明した。特に、高精度な時間相関の検出のためには十分に狭いビン幅を用いる必要があるが、皮質のような低発火率の領野では、ビン内に一つのスパイク発火も生じない場合が増加し、有効な統計解析が出来ない。

他方、ビン幅を広げれば、ビン内での発火確率は増加するが、時間精度が失われるというトレードオフがある事を認識した。本研究で提案した解析方法を視床以外の脳領野にも適用するためには、対象とする領野でのスパイク発火相関の精度(jitter)を調べ、最適なビン幅を検討する必要があることが分かった。また、麻酔下ネコの視覚皮質で無刺激条件下での自発発火活動のデータも取得し、細胞間スパイク発火相関の解析を開始した。この解析は、刺激提示下でのスパイク発火相関が脳固有の自発発火活動の状態とどのように関連しているのかを研究する上では興味深いと考える。
都市祝祭の伝播に関する文化地理学的研究:「よさこい祭り」の伝播の解明

全国各地に伝播した「よさこい祭り」について、調査・研究した。本研究の特色は次の4点。1)現代の社会現象を代表する対象だが、先行研究が少なく、先駆的、独創的と自負する。2)巨視的な調査と微視的な調査を組み合わせ、個人に踏み込んだ新しい地理学を目論む。3)助成期間(3年間)、参与観察に徹し、内部者しか体験できない過程を調べられた。4)学術論文、学会発表だけでなく、マスコミ報道でも、研究成果の一部を公表できた。高知起源(1954年開始)の「よさこい祭り」は、90年代以降、札幌「YOSAKOIソーラン祭り」の影響で、各地に伝播した。独自性と地域性を上手く出せ、比較的安上がりなイベントだからである。鳴子踊りと民謡の組合せが基本だが、振付、音楽、衣装等が自由であるため、全国600カ所以上に伝播した。本研究では、全国で関連資料を収集し、現地調査を行った。特に千葉県内での伝播に着目した。県内のチームに参加、遠征や祭りの企画・運営に関わった。千葉県では、全国大会も始められた。ともかく、伝播のメカニズムとして、次の3点を指摘できる。1)応用が利く「よさこい祭り」は各地で受容されたが、常に、イノベータが存在する。2)インターネットを含む現代的なネットワークと都市的な人間関係が核心にある。3)商工会とNPO、匿名性を帯びる個人が、絶妙のバランスで組合わされる。本年度は、全国に伝播・展開する「よさこい祭り」調査の初年度として、高知市、札幌市、神奈川県小田原市、東京都、埼玉県朝霞市、千葉県各地で調査を行い、観察(参与観察を含む)、聞き取りおよび資料を入手した。広域のネットワークをマクロ、ミクロ両面から把握するよう努めた。特に、千葉県内では、あるチームの踊り子として、県内各地の祭りに参加し、地域と祭り、各チームの関連を考察した。また、所属チームの運営を通じ、広域のネットワークの理解に努めた。また、本研究課題の成果として、3冊の研究書を出版した(うち1冊は印刷中)。『暮らしの中の民俗学第2巻一年』(共著、吉川弘文館)では、全国に伝播・展開する「よさこい祭り」の全体を把握し、そのメカニズムを考察した。さらに、同様に全国に伝播・展開する「ねぶた祭り」との比較を行った。また、「よさこい祭り」に関する研究書の嚆矢となる『よさこい・YOSAKOI学』リーディングス(編著、開成出版)を公刊した。この本では、関心を同じくする研究者と共に「よさこい祭り」を様々な視点で分析し、初めて関連文献目録を作成した。『空間の社会地理(シリーズ人文地理学5)』(共著、朝倉書店、印刷中)では、「よさこい祭り」伝播の研究が、地域社会の新しい把握や、現代的かつ地理的な文化現象であることを主張した。全国各地で急増する「よさこい祭り」の文化地理学的研究に関して、本年度当初、(1)全国レベルでの開催状況の把握、(2)地域を限定したミクロな実態調査、(3)参加団体、主催者への参与観察、(4)地域間ネットワークの実態把握、という4点の課題設定をした。本年度は主として、千葉県内のMという団体に踊り子として参加し、参加者・主催者の立場から、上記4点の達成を試みた。資料調査や観察に止まらず、内部資料・情報を得ることができ、祭りの社会的・文化的メカニズムを知ることができた。(1)「増殖」と呼ぶに相応しい「よさこい」の全国的展開を全て追うことは不可能だったが、関東地方、特に千葉県に関して詳細な把握ができた。(2)過去十数年、継続調査をする元祖「高知よさこい祭り」はもちろん、関東南部の主な「よさこい」に関するミクロなデータを入手した。(3)踊り子や団体の実態把握だけでなく、団体の全国遠征に参加することで、この祭りが成立するメカニズムをマクロ・ミクロ両面から把握できた。

(4)千葉県内の「よさこい」ネットワークをデータ面から詳細に把握できた。その一方、外部者では得られないミクロなデータを入手したものの、十分な整理ができていない。今後は、調査の継続だけでなく、調査成果の総まとめを行う。なお、研究成果は、複数の学会報告および学術論文として発表した。「よさこい祭り」と呼ばれる都市祝祭が1990年代以降、全国各地で続々と開催されている。鳴子踊りを複数のチームが競演する、これらのイベントは、600ヶ所を越えると推測される。規模の大小もあり、全部を把握することは困難と判断したため、千葉県内のチームに参加(所属)し、千葉県内および関東地方における伝播のメカニズムを調査した。その結果、(1)イノベータの存在、(2)独自のネットワーク(3)商工会議所ほか行政との関係、などが、重要であると分かった。調査では、ミクロレベルの参与観察を行なったので、研究の多様な展開が可能である
固液および気液界面における自己集合単分子膜を利用する多孔性二次元ポリマーの合成

内部構造に周期性をもつ共有結合で構成される単分子シートは二次元ポリマーとよばれ、様々な用途が期待される新たな合成二次元物質である。本研究では、(1)固液界面において形成される多孔性単分子膜におけるブタジイン部位間の炭素間結合形成反応、(2)同じく固液界面で形成される多孔性単分子膜中のアミノ基と空孔に共吸着されたゲスト分子中のホルミル基との間のイミン結合形成反応、(3)反応性部位としてスチリル基を有するモノマー分子の空気ー水の界面におけるLangmuir膜の形成に基づく分子間結合形成の三つの方法を用いて、二次元ポリマーの合成を検討した。その結果、(2)および(3)の方法で有望な結果を得た。本研究では、固液あるいは気液界面において形成される自己集合膜を利用し、連結部分に含まれる反応性部位の光反応により分子間の結合形成を行い、未知の新物質である多孔性の二次元ポリマーを合成することを目的に行った。1.固液界面におけるデヒドロベンゾ[12]アヌレン(DBA)誘導体が形成する多孔性二次元ネットワークの利用アルキル鎖の途中にブタジイン部位を含むDBAを合成し、それらがグラファイト/有機溶媒の界面においてハニカム型の自己集合単分子膜を形成することをSTM観測に基づいて観測した。しかし、固液界面での光照射を試みたが反応の生起を観測するには至らなかった。これはブタジイン末端のアルキル鎖が反応を抑制していることによるものと考えて、より反応性の高い前駆体の設計を行っている。.カルベン前駆体としてトリフォロメチルフェニルジアジリン部位を側鎖中に含むDBAの合成をほぼ終えることができた。現在、グラファイト/有機溶媒での多孔性単分子膜形成について調査している。反応性部位をもちそれらが互いに近接するような細密充填構造をとりうるようにLB膜を形成し、しかも比較的合成容易な分子の設計を、分子モデリングと合成経路探索に基づいて行った。その結果、当初計画していたアントラセン誘導体に代わり、スチリル基を有するベンゼン誘導体を有力な合成ターゲットとしてとりあげることにした。鎖長の異なる複数の化合物を合成し、固液界面で形成された単分子膜への光照射を試みたが、いずれの場合も反応の生起を観測するには至らなかった。これはブタジイン末端のアルキル鎖が反応を抑制しているためであると考え、より高反応性の末端置換基をもつ前駆体の合成に着手した。一方、カルベン前駆体としてトリフオロメチルフェニルジアジリン部位を側鎖中に含むDBAの合成を達成し、この化合物がグラファイト/有機溶媒で多孔性の単分子膜を形成することをSTM観測に基づいて確認した。しかし、光照射による反応の生起が確認されなかったので、アジリジンの代わりにアジド基をもつDBAを次の目的分子に定め、その合成に着手した。そのほか、DBA誘導体の分子ネットワーク形成に及ぼす構造や温度の影響についても調査した。反応性部位をもちそれらが互いに近接するような細密充填構造をとるようにLB膜を形成する分子として、スチリル基を有し両親媒性置換基をもつ6置換ベンゼン誘導体を設計し、その合成を達成した。圧力-面積等温曲線の測定とBrewster角顕微鏡観測に基づき、この化合物が水と空気の界面においてLnagmuir膜を形成している可能性を明らかにした。しかし、固液界面での光照射を試みたが、反応の生起を観測するには至らなかった。そのため、末端のアルキル鎖を除いたより反応性の高い前駆体を合成し、それが固液界面で自己集合単分子膜を形成することを確認した。

スチリル基が六つ置換した両新媒性のベンゼン誘導体を合成し、水・空気の界面でLangmuir膜が形成されることを、表面張力の測定やブリュースター角顕微鏡観測に基づき確認した。マイカ上への転写にも成功し、一様ではないものの、部分的にLB膜が形成されていることをAFM観測に基づき確認した。しかし、光照射を行ったが共有結合膜の形成は起こっていないと思われたため、水・有機溶媒の2層系による膜形成と反応について検討した。その結果、メタセシス触媒による反応の生起を示唆する観測結果が得られた。また、置換基が三つのベンゼン誘導体も合成したが、Langmuir膜の形成は観測されなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。有機化学26年度が最終年度であるため、記入しない。固液界面においてブタジイン部位を含む長鎖アルキル置換デヒドロベンゾ[12]アヌレンがハニカム型の多孔性単分子膜を形成することをSTM観測に基づき明らかにした。しかし、光照射によるブタジイン部位間での結合形成には至っていない。気液界面における単分子膜形成技術を習得するとともに、細密充填構造をとったときに反応性部位が分子間で近接した位置に配置される分子のモデリングを行い、合成すべきターゲットの絞り込みを行った。固液界面においてブタジイン部位を含む複数の長鎖アルキル置換デヒドロベンゾ[12]アヌレンを合成し、それらがハニカム型の多孔性単分子膜を形成することをSTM観測に基づき明らかにした。しかし、いずれの化合物も光照射による炭素ー炭素結合形成を観測するには至っていない。このためより反応性の高い分子を設計してその合成に着手している。この点は、計画よりやや遅れている。一方、気液界面におけるLangmuir-Blodgett(LB)膜の利用に関しては、反応性部位をもちそれらが互いに近接するような細密充填構造をとるようにLB膜を形成する分子の合成を達成した。さらに、圧力-面積等温曲線の測定とBrewster角顕微鏡観測に基づき、この化合物が水と空気の界面においてLnagmuir膜を形成している可能性を明らかにした。したがって、当初の計画より以上に進展している。したがって総合的にはおおむね順調に進展していると判断できる。固液界面において形成される単分子膜を利用する共有結合形成では、ブタジイン部分の反応性を向上させるため側鎖の末端アルキル基を除去する、あるいは反応開始点を導入するなどの方策を取る。気液界面における単分子膜形成については、目的分子の絞り込みができたのでその合成に着手する。固液界面において形成される単分子膜を利用する共有結合形成の課題においては、末端に水素が置換したブタジイン分子やアジド基をもつ基質のように、これまで用いた分子よりも反応性が高い分子の合成を行っているので、引き続きこの方向で研究を遂行する。気液界面におけるLangmuir-Blodgett(LB)膜の利用に関しては、Langmuir膜の形成の可能性が明らかになったので、固体基板への転写によるLB膜の形成とその光反応による二次元ポリマーの合成に取り組む。そのために、必要な十分な量の基質を再合成する予定である。固液界面における単分子膜形成とそれを用いる
ナノメートル薄膜の膜厚、密度、組成などに関する計量学的計測に関する研究

放射光X線を用いた薄膜の精密評価手法を開発する。X線反射率法などX線波長を基準として薄膜の膜厚を正確に決定することが可能である。しかし、実際の薄膜は厚さ方向に組成や密度が変化するために、正確な測定は容易でない。放射光を用いることにより、波長を変えて薄膜の吸収スペクトルや反射スペクトルを得ることが可能であるため、薄膜の深さ方向の構造を実験室測定よりより多くの情報を得ることができる。本研究では、放射光X線応用計測とともに実験室レベルの計測技術評価技術および精密薄膜作製技術を同時に進めることにより、ナノオーダーの薄膜・多層膜標準に直結する研究開発を行うことを目的とした。本年度は、作製した高精度試料台を用いて放射光による底角入射測定を継続するともに、前年度において半導体デバイスで重要なHigh-k薄膜(HfO2系の薄膜)を測定したが、エネルギー軸の校正に必要なデータが不足していたためそれらについて測定を追加した。また、新たに数十nm深さ方向に濃度分布のある試料の測定も試みた。具体的には、(1)エネルギー可変X線光電子分光による膜厚を変えたHfO2薄膜の測定においてエネルギー軸を校正するための測定を行い、光電子脱出深さを求めるのに必要なデータを得た。(2)HfO2薄膜のX線吸収スペクトルの解析を行い深さ方向の微細構造について検討を行った。X線吸収スペクトルは、入射角が0.1°程度ではX線は最表面で反射するため表面近傍の情報が得られる。入射角が臨界角を超えるとX線は内部に侵入し、基板界面での反射が影響するようになる。このように深さ方向について微細な分布が非破壊で分かるようになった。(3)X線吸収法により極浅イオン注入した試料の測定を行った。HfO2膜で示されたと同様、深さ方向について濃度分布の違いが観測でき、注入元素による局所的な結晶構造変化が見いだされた。1.超高真空対応高周波スパッタリング製膜装置の操作を習得し、膜厚が2nm200nmのHfO2やTa2O5金属酸化膜を作製した。また、これらの膜厚をX線反射率法を用いて測定する手法についても習得した。2.放射光X線を用いてX線の入射角度を0.1程度から数度の範囲でステッピングモータを用いて変えることができる試料ステージ、およびこれをコンピュータ制御するソフトウェアーを開発した。正確な斜入射条件の測定を行うにはX線ビームと試料表面を完全に平行にする必要がある。これまで開発したソフトウェアーでは3軸のステッピングモータをマニュアル的に動かして調整する必要があるが、現在はこのプロセスを自動で行うソフトウェアーを開発している。3.開発した試料ステージと先に作製したHfO2酸化物薄膜に対して、放射光X線の入射角を0.1度から0.6度程度の範囲で変化させて、反射X線や蛍光X線を用いてX線吸収スペクトルを測定した。得られたX線吸収スペクトルでは、入射角度によって薄膜の深さ方向の組成などの変化に対応すると考えられる小さな変化やX線吸収端付近では屈折率に対応した変化が見られた。4.放射光X線を用いたX線光電子分光法により、照射X線エネルギーを変えながら厚さ2nm程度のHfO2やSiO2膜の光電子スペクトルを得た。測定された光電子程度の入射エネルギー依存から光電子の有効減衰長などの基礎データを蓄積している。放射光X線応用計測とともに実験室レベルの計測技術評価技術および精密薄膜作製技術を同時に進めることにより、ナノオーダーの薄膜・多層膜を精密に評価する技術を開発し、将来においてナノ薄膜標準開発に展開させることを目的としている。具体的には、指向性の高い放射光X線の入射角を高精度に調整が可能な試料保持台の開発を行い、これを用いて放射光による極薄膜のX線吸収分光測定などに応用する。また、超高真空製膜装置、実験室X線反射率装置、X線光電子分光装置などを用いた計測も行い放射光計測の結果と比較する。本年度は、半導体デバイスで重要なHigh-k薄膜の測定を主に行った。得られた結果は下記の通りである。(1)試料保持台では、入射X線と試料表面を1/100°程度の平行性を確保する必要があるが、従来はこれをマニュアル的に実施していたため測定準備に時間を要した。調整手順を見直しソフトウエアーの改良によりこれを一部自動で行えるようにし、角度に対する目標の精度を達成した。(2)実験室レベルでナノ薄膜についてその場計測を行うため、小型の電子ビーム蒸着装置やスパッタリング装置を試作し、X線光電子分光装置に接続し、薄膜試料を大気中に出すことなく測定できるようにした。(3)High-k膜であるHfO2を1-10nm程度の厚さで調整し、成膜の初期過程をX線光電子分光で、深さ方向の状態分析を斜入射X線吸収分光法で解析した。データ解析は進行中であるが、界面での微細な構造や組成変化を示す結果が得られている。(4)放射光X線を用いてHf元素によるX線吸収強度を測定し、ナノ薄膜中のHf絶対量を求めることを試みた。これもデータ解析中であるが、%オーダーの正確さで薄膜中の物質量を定量することが可能であることが分かってきた。

X線反射率法などX線波長を基準として薄膜の膜厚を正確に決定することが可能である。しかし、実際の薄膜は厚さ方向に組成や密度が変化するために、正確な測定は容易でない。放射光を用いることにより、波長を変えて薄膜の吸収スペクトルや反射スペクトルを得ることが可能であるため、薄膜の深さ方向の構造を実験室測定よりより多くの情報を得ることができる。本研究では、放射光X線応用計測とともに実験室レベルの計測技術評価技術および精密薄膜作製技術を同時に進めることにより、ナノオーダーの薄膜・多層膜標準に直結する研究開発を行うことを目的とした。本年度は、作製した高精度試料台を用いて放射光による底角入射測定を継続するともに、前年度において半導体デバイスで重要なHigh-k薄膜(HfO2系の薄膜)を測定したが、エネルギー軸の校正に必要なデータが不足していたためそれらについて測定を追加した。また、新たに数十nm深さ方向に濃度分布のある試料の測定も試みた。具体的には、(1)エネルギー可変X線光電子分光による膜厚を変えたHfO2薄膜の測定においてエネルギー軸を校正するための測定を行い、光電子脱出深さを求めるのに必要なデータを得た。(2)HfO2薄膜のX線吸収スペクトルの解析を行い深さ方向の微細構造について検討を行った。X線吸収スペクトルは、入射角が0.1°程度ではX線は最表面で反射するため表面近傍の情報が得られる。入射角が臨界角を超えるとX線は内部に侵入し、基板界面での反射が影響するようになる。このように深さ方向について微細な分布が非破壊で分かるようになった。(3)X線吸収法により極浅イオン注入した試料の測定を行った。HfO2膜で示されたと同様、深さ方向について濃度分布の違いが観測でき、注入元素による局所的な結晶構造変化が見いだされた。