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日本人学習者のためのドイツ語の否定表現研究

日本語とドイツ語の否定に関する用法や表現の違いを明確にし、日本人学習者にとって分かりにくい事柄を整理し、ドイツ語の否定表現を体系化した。とくにnichtの位置およびnichtとkeinの違いを実際の会話例にそって整理した。nichtの位置については「否定の適用範囲」と「否定の焦点範囲」という概念を用いることによって、分かりやすい説明をすることができた。まず、はじめにドイツ語の否定表現を統語論的な視点から整理した。とくに日本人学習者にとって理解が困難な、全文否定と部分否定の使い分けについて、ネイティブスピーカーの協力のもとに、実際の場面を想定したドイツ語表現を検証した。これによって否定の不変化詞nichtの位置の問題や、機能動詞、様態の副詞等を含む文成分の否定の問題について、整理することができた。次に、日本語との発想や表現の違いを中心に、ドイツ語の否定表現の特徴を研究した。日本語とドイツ語の違いについては、(1)高文脈言語と低文脈言語、(2)待遇表現と中立的な表現、(3)情意性と論理性、(4)否定と肯定による主張、に整理し、そもそも日本語とドイツ語の否定の意味や使い方の違いを、実際の会話表現に即して検証した。一例として、ドイツ語接続法の婉曲表現と日本語の敬語表現との相違が挙げられる。日本語では、自分と相手との関係から曖昧な表現や否定表現が好んで使われるのに対して、ドイツ語では、相手との関係というよりは、自分の意見をどの程度アピールしたいかによって、直接法、節読法I、IIの様々な表現が駆使される。このように両語の発想には根本的な相違があり、日本人学習者はまず、このことを理解しなければならない(これまでのドイツ語学習書は、この点を無視し、ドイツ語の文法解説のみを述べている)。以上のように両語の否定表現を比較検証することによって、日本人学習者には分かりにくい、ドイツ語の基本的な発想:すなわち、(1)曖昧な表現は避け、明確に自己を主張、(2)その場の条件や状況に応じた明確で厳密な表現、を整理することができた。なお本年度の研究成果は、日本独文学会西日本支部学会で発表した。ドイツ語の否定表現について、研究2年目にあたる22年度は、おもにドイツ語の否定詞nichtとkein使い分けを実際の会話例に即して分析し、(1)ドイツ的否定の発想(2)nichtとkeinの否定の特徴、について日本人学習者に分かりやすい形で把握・説明することを目指した。研究会ではnichtとkeinによる否定の特徴を以下の事例にそって分析した。1.ゼロ冠詞名詞の否定2.不定冠詞のついた名詞の否定3.数詞+名詞の否定4.ゼロ冠詞名詞と動詞からなる熟語の否定5.前置詞を伴ったゼロ冠詞名詞からなる述語の否定その結果、以下のような成果を得ることができた。1. nichtもkeinも「否定」の意味特徴をもつということでは共通しているが、nichtとkeinの両方が可能となる場合には、文意が異なってくることが多い。2. nichtとkeinの両方が可能な場合には、nichtには「訂正」の期待が大きい。3. keinによる否定は、一般的・原則的なことに関わる。4. nichtとkeinを正しく使い分けるには、形式的なルールを理解するだけでなく、具体的な状況のなかで理解する習慣をつけることが必要である。ドイツ語の否定表現について、研究3年目にあたる23年度は、否定詞nichtの位置による文否定と部分否定の境界の曖昧さを分析し、否定の適用範囲と焦点範囲という概念にそって次の項目に従い、nichtの位置の検証を行った。1.nichtを前置する副詞類について2.否定枠からの除外について3.目的語に対するnichtの位置について4.動詞の性質によるnichtの位置について5.文否定においてnichtを後置する副詞類について6.文否定においてnichtの前置、後置ともに可能な副詞類についてその結果、否定の適用範囲と焦点範囲という概念で説明することのメリットとして次の点にある。・副詞類をめぐるnichtの位置については、文否定と部分否定の問題が絡んで規則が煩雑であるが、終点範囲という概念を用いることにで説明が一義的となり、また文否定と部分否定の区別を持ち出す必要がなくなり、初心者にも分かりやすい。・長くなった目的格を否定枠から外して文末に後置する場合と2格目的語については、焦点範囲を用いた新しい説明でも例外と看做さなければならない。・コブラ動詞や述語動詞など動詞の性質に応じて対応する述語内容や目的語、前置詞句の前にnichtを置く場合については、まず学習者自身にこのような性質への理解が求められ、焦点範囲で説明しても難しいことに変わりはない。
異常通信の発生要因特定能力を備えた次世代ネットワークトモグラフィの開発

現代のインターネット社会はサイバー攻撃の深刻な脅威に晒されている.本プロジェクトは,ネットワーク上のトラヒックデータから異常通信発生のシグナル検出を目的としたネットワークトモグラフィを進化させ,異常通信の発生要因を特定する能力を備えさせることを目標としている.[Mardani et al.'13]は,特定の時刻にネットワーク上を流れる全ての通信に対して,送信元ノード(Origin)と送信宛ノード(Destination)を共有する通信毎にまとめられた同値類をODフローという.ODフローのトラヒック量の時間遷移データ行列(拡大ODフロー行列とよぶ)にPrincipal Component Pursuit (PCP)[Candes et al.'09]を応用することにより,拡大ODフロー行列の近似分解(拡大ODフロー行列=低ランク性が強い行列+スパース性が強い行列)を求め,異常通信のシグナルを顕在化させる戦略(ネットワークトモグラフィ)を提案していた.本プロジェクトではまず、分解モデルの一般化(スパースからグループスパースへ)を行うとともに、正常通信の拡大ODフローが時間軸方向に滑らかになる傾向が強い事実に注目し、この特徴を分解モデルに取り入れる方法を開発し,DDoS攻撃の発生検出能力を飛躍的に高める効果を実証した.この成果は国際会議(APSIPA ASC 2018年11月ホノルル開催)のネットワークトモグラフィに関するスペシャルセッション(研究代表者はスペシャルセッションの企画者)で研究発表を行い、専門家と活発な議論を行った。プロジェクトの初年度(2018年度)に研究成果を国際会議で発表することができた。また、さらなる進化を実現するために大学院修士課程2年生とともに、サイバー攻撃に対するネットワークトモグラフィ以外の防御技術についても発展動向の調査研究を進めている。ここで得られた知見は異常通信の発生要因特定機能の高度化に役に立つことが期待される。拡大ODフロー行列から拡大ODフローテンソルに一般化し、低ランクテンソル復元法[Gandy-Recht-Yamada '11]を応用した新たなテンソル分解により,多種多様なサイバー攻撃による異常通信(例:ワーム攻撃)の特徴を拡大ODフローテンソル上に顕在化させる問題に取り組む予定である。プロジェクトの計画を練り直した結果、初年度には周辺の技術動向も含めた文献調査が中心とする必要が高まったため、大きな出費の必要は生じなかった。2019年度はプロジェクトに参加中の大学院生の修士論文研究が本格化する時期でもあり、シミュレーション用コンピュータの購入や成果発表(学会発表,論文化)等に計画的に使用していく。
水系構造と流域動態に基づく水・土砂流出機構と災害環境に関する研究

陸域からの土砂流出を把握することは、食糧や環境資源の基盤管理のために緊急かつ重要な課題である。本研究では開発の進む環太平洋地域の河川流域を対象として、流域の規模や形状、気象・地質特性、災害環境と土地利用の変遷について比較調査し、土砂流出速度との関係を明らかにした。高標高地域から海岸汀線までの数km^2から数万km^2の流域面積を対象とし、土砂生産(Source)から滞留、洪水による再移動・氾濫を経由して海洋への流出・堆積(Sink)に至るまでの土砂動態を解明した。研究対象地として、北海道の石狩川から九州の一ツ瀬川に至るわが国の河川流域だけでなく、オーストラリア、ニュージーランドおよび中国の河川流域についても資料収集し解析した。その結果、流域面積と勾配と降雨量の3要素によって、土砂の滞留時間と滞留規模(または輸送速度)がオーダーで異なり、微細土砂およびその流出速度も変化することが明らかになった。また、土砂動態の開水路実験によって滞留流出のモデル化も行った。水・土砂の流出規模と頻度に基づいて水辺生態系への影響も定量化した。これらに基づき、水系規模での水・土砂流出予測モデルが構築された。研究成果を公表するため、札幌において国際ワークショップを開催し、オーストラリア、ニュージーランド、アメリカ、中国、韓国、タイなどの東南アジア諸国での研究成果も合わせて公表し、将来の環太平洋地域での共同研究と災害防除の国際拠点構築に貢献した。また、中国においても、将来の共同研究構想を検討するためのワークショップを開催した。研究結果を普及するため単行本を企画し、本研究終了後に発刊する予定である。本研究では、変動する地球環境のもとでの自然災害の予知・予測、軽減・修復という立場から、流域という空間を単位として、その骨格にあたる水系構造の特徴から土砂生産-滞留-流送-沈殿という一連の土砂動態を明らかにした。国内研究打ち合わせ会議を2回(6月東京、2月札幌)開催し、研究計画方法について議論を行った。各分担者の対象とする試験流域についてそれぞれ北海道、東日本、西日本における流域区分(山地・中流域および扇状地・海岸域)ごとの水系構造解析と流域動態解析にもとづいて、水・土流出機構明のための流域空間スケールと時間スケールの意義を確認するとともに、流域特性定量化のための時空間スケール導入の方法について検討した。そして災害環境に強く影響する歴史的な人間活動と生態系変化に関わる流域動態特性は、とくに流域利用変遷史と深く関わっていること、また流出動態特性を示す土砂収支現象は土砂流出における滞留-流出現象の解明が基本となること、さらに山地から沿岸域までを含む新たな土砂収支モデル構築には流域時空間スケールの視点にもとづく水系構造・流域動態解析が必須であること、などが明らかとなった。また、初年度にあってはとくに、オセアニア(オーストラリア、ニュージーランド)における流域水系構造と流域動態の特性を定量化するために、これら海外研究者達との合同現地調査・ワークショップを開催した。そして、日本国流域との比較検討を行った。とくにオーストラリア(ピットン、ベガ、サラ、カン)・ニュージーランド(マンガオパロ、タプアロア)と日本国の諸流域との比較検討から、時間スケールの長大なオーストラリアとこれの短い日本・ニュージーランドとでは時間情報の用い方を代えるべきこと、流送物質と空間スケールについてはとくにサイズ別解析方法の構築が新たに必要であることなどが明らかになった。本年度は、既存調査資料の解析結果(平成12年度成果)、日本の各地域(北海道、東北、本州、九州)および環太平洋地域の代表的河川における調査結果(平成13年度成果)を体系的に整理した(本年度成果; Source-to-Sink Sedimentary Cascades in Rim Pacific Geo-systems参照)。

日本の河川としては、石狩川、沙流川、阿武隈川、大井川、姫川、梓川、一ツ瀬川を取り上げ、環太平洋地域の河川としては、Redwood Creek、Casper Creek(USA)、Waipaoa River、Waiapau River(New Zealand)、Bega River、Ringaroom Creek(Australia)、Mae Klong River(Thailand)、Putih River(Indonesia)などを取り上げた。土砂生産に寄与する流域の規模と特性、気象および地形・地質特性、災害環境と土地利用の変遷について調査分析を行った。その結果、降雨規模および地形・地質特性から流域面積10000km^2以上、河床勾配1/1000以下、年間降雨量1500mm以下の流域(北海道、東北、オーストラリア、タイ国)とそれら以外の流域とにおいて、土砂の滞留時間と滞留規模(または輸送速度)がオーダー規模で異なる事がわかった。また、環太平洋の多くの河川流域がおよそ150年以前に大規模な開拓によって、森林伐採、鉱山開発、輸送道路の開設など、地表面の生態環境が激変したことがうかがわれた。これによって、土砂生産速度が上がり、河床上昇や高水流量の増加など災害環境が、数十年という短期間のうちに変化したことが分かった。その変化の速度は、流域面積と降雨規模と密接な関係にあることが示唆された。次年度はこれを数量化し、予測モデルの構築を行う予定である。本年度は、日本列島の開発途上流域(石狩川、沙流川)、水田開発流域(阿武隈川)、激変動流域(大井川、姫川、梓川、一ツ瀬川)での、土砂生産に寄与する流域の水系規模と自然環境特性である気象・地形・地質特性、社会環境特性である土地利用の変遷と災害環境について調査分析を継続した。これに加えて、流域土砂流出の視点から、粗大粒径のみならず微細粒径の土砂についても、流量変化に対する振舞いとその土砂収支とについての調査解析を行った。また、水・土砂流出に伴う、水辺域の生態環境への影響についても検討した(結果解析のため、来年度より新メンバー参加が必須となった)。その結果、流域の面積・勾配と降雨量とによって、土砂の滞留時間と滞留規模(または輸送速度)がオーダー規模で異なるだけでなく、微細土砂の流出および微細土砂と粗大土砂との流出比率が、とくに水系構造によって異なることが明かとなった。このことは水系構造が、すべての土砂の流出過程に関係することを示唆しており、水・土砂災害の予知軽減において重要な新知見を提供するものと思われる。また、水辺生態系への影響が水・土砂流出の規模と頻度との関係で具体的に定量化された。以上の結果から、水系規模での水・土砂流出予測モデルが構築し得る見込みがたったことから、本研究において情報収集と現地調査を行ったオーストラリア、ニュージーランドはもちろん、アメリカや中国、韓国、タイなどの東南アジア諸国での研究成果も合わせて結果公表するために、国際ワークショップの企画とその準備を行っている(15年度6月予定)。
水素応答性ケミカルバルブセラミックメンブレンの開発研究

従来の分子ふるい機能を有する多孔質セラミックス膜に水素に対する化学反応性を付与し、水素分圧や温度条件に応答して開閉が可能なガス透過膜、即ちケミカルバルブメンブレンの開発を目的とした。化学溶液法を利用して、アモルファスシリカ系複合酸化物を合成して水素との反応性を調べた結果、一部の複合酸化物系は、250°C400°C付近で水素の消費と放出機能を発現できることを確かめた。このような水素に対する反応応答性を有する材料を、多孔質支持基材に製膜することで薄膜化して、そのガス透過挙動を調べた。その結果、水素雰囲気ではガス透過量が増加し、不活性雰囲気ではガス透過量が減少することを実験的に確かめることができた。従来の分子ふるい機能を有するシリカ系ミクロ多孔質セラミックス膜に水素に対する化学反応性を付与した多元素系アモルファス膜材料の合成に成功した。そして多孔質支持体上に薄膜化した開発材料のガス透過特性評価した結果、200°C以上の温度領域で水素分圧に依存して水素透過率が変化する膜の合成に成功した。このような特異な水素透過挙動は、従来の分子ふるい膜に水素親和性を有する遷移金属ナノ粒子を分散させた複合膜とは異なることが分かった。無機材料科学
シャッターゴーグルを用いた速球を見るトレーニングが動体視力と打撃に及ぼす効果

本研究は、シャッターゴーグルを用いた速球を見るトレーニングが動体視力と打撃に及ぼす効果を明らかにしようとした。シャッターゴーグルはメガネをかける要領で装着し、設定により一定の間隔でシャッターが切られることから、装着者は視界が遮られ見えにくくなっている。これまでの自身の研究で、超速球を見るトレーニングで動体視力が向上し打撃パフォーマンスが向上することを報告してきた。しかし超速球は危険を伴うことから、このシャッターゴーグルを利用することで、超速球でなくても速球を見るトレーニングが打撃パフォーマンスを向上させるのではと考えた。本研究の実験参加者は、大学で硬式野球部に所属し、インフォームドコンセントが得られた大学野球選手24名で、シャッターゴーグルを装着して速球を見る群、シャッターゴーグルをつけずに速球を見る群、何もしない群に分けてトレーニングを進めた。シャッターゴーグルの遮断に関する負荷設定は、あらかじめ行った予備実験で決定した。トレーニングは週3回4週間にわたって行った。トレーニングの評価は、バントパフォーマンステスト、スポーツビジョン測定、内省報告とした。このうちバントパフォーマンステストは、先行研究を参考に、ピッチングマシンから向かってくる時速140kmの速度のボールをバントすることにより行い、その成功率をトレーニング前後で求めた。スポーツビジョンテストはKVA動体視力などの評価を行った。また内省報告は、トレーニング前後でボールの見え方に関する参加者の意見をまとめた。その結果、トレーニング後のパフォーマンステストによるバントパフォーマンス成功率は、シャッターゴーグル装着群が最も高かったが、シャッターゴーグルを付けないで速球を見る群でもその効果は高かったことが明らかとなった。シャッターゴーグルの負荷を工夫することでその効果が変化するのではないかと考えられた。当初の予定では、1年目でシャッターゴーグルの負荷を決定するための実験に時間を要すると考えられていた。しかし予備実験で概ね効果がすぐに想定できたため、大学野球選手の理解を得て、3群に区分したトレーニング実験までを行うことができた。これは当初想定していたよりも明らかに進展しており、平成30年度は、これまでに得たトレーニング実験の結果を学会にて発表し、多くの研究者と議論することができた。上記のことから明らかに、当初の計画以上に進展しているといえる。これまでの研究において、シャッターゴーグルの効果は明らかになっているが、アスリートの動体視力や見る能力とパフォーマンスとの関係により、適切な負荷がどのあたりにあるのかという問題は、難しい課題である。引き続き、異なる負荷での効果を確認することが必要であり、また実践現場において、それぞれのレベルにあるアスリートがどのような負荷で、どのようにトレーニングを定着していくか明らかにしていくことが必要である。これは当初想定していたよりも明らかに進展しており、今回得たトレーニング実験の結果から、さらなる工夫をすることができる。

シャッターゴーグルの遮断に関する負荷設定は、あらかじめ行った予備実験で決定した。トレーニングは週3回4週間にわたって行った。トレーニングの評価は、バントパフォーマンステスト、スポーツビジョン測定、内省報告とした。このうちバントパフォーマンステストは、先行研究を参考に、ピッチングマシンから向かってくる時速140kmの速度のボールをバントすることにより行い、その成功率をトレーニング前後で求めた。スポーツビジョンテストはKVA動体視力などの評価を行った。また内省報告は、トレーニング前後でボールの見え方に関する参加者の意見をまとめた。その結果、トレーニング後のパフォーマンステストによるバントパフォーマンス成功率は、シャッターゴーグル装着群が最も高かったが、シャッターゴーグルを付けないで速球を見る群でもその効果は高かったことが明らかとなった。シャッターゴーグルの負荷を工夫することでその効果が変化するのではないかと考えられた。当初の予定では、1年目でシャッターゴーグルの負荷を決定するための実験に時間を要すると考えられていた。しかし予備実験で概ね効果がすぐに想定できたため、大学野球選手の理解を得て、3群に区分したトレーニング実験までを行うことができた。これは当初想定していたよりも明らかに進展しており、平成30年度は、これまでに得たトレーニング実験の結果を学会にて発表し、多くの研究者と議論することができた。上記のことから明らかに、当初の計画以上に進展しているといえる。これまでの研究において、シャッターゴーグルの効果は明らかになっているが、アスリートの動体視力や見る能力とパフォーマンスとの関係により、適切な負荷がどのあたりにあるのかという問題は、難しい課題である。今後は異なる負荷での効果を確認することが必要であり、また実践現場において、どのようにトレーニングを定着していくか明らかにしていくことが必要である。引き続き、異なる負荷での効果を確認することが必要であり、また実践現場において、それぞれのレベルにあるアスリートがどのような負荷で、どのようにトレーニングを定着していくか明らかにしていくことが必要である。今年度の研究計画は順調に進めることができた。今年度残った研究は、今年度に使用するよりも次年度行う研究計画にある、負荷が異なるトレーニングの効果において、必要経費が増える可能性があると考え、次年度の使用額に加えた。
ショウジョウバエをモデルとした生殖細胞形成機構の解析

ショウジョウバエ始原生殖細胞(極細胞)の発生プログラムは、卵形成過程で合成され、卵内の特定の領域(生殖質)に蓄積し、極細胞に取り込まれる母性因子の働きによって制御される。これまでに、極細胞の形成に関わる母性因子が多数単離されているが、その多くは、卵形成過程において生殖質の形成に関わる因子である。一方、胚発生過程において極細胞の形成・分化を直接制御する因子は、少数しか同定されていない。本研究では、新規生殖質因子の同定と、その分子機能解析を通して、生殖細胞発生プログラムの理解を進めることを目指す。まず、生殖質因子の一つで、極細胞形成に中心的役割を担うPgcの機能解析を進めた。前年度までに、Pgcが、極細胞でのmicroRNA(miRNA)の発現を抑制し、生殖質を構成する母性mRNAをmiRNA依存的な分解から保護していることを見いだしていた。従って、Pgcの機能の一つが、母性mRNAの分解を防ぎ、機能的な生殖質を維持することであると結論した。本年度は、以上の結果と考察をもとに、論文を作成、投稿した。また、新規生殖質因子の同定を目的とした遺伝学スクリーニングを行った。極細胞の形成・分化に関わる未同定因子の中には、卵形成過程初期で必須の機能を持つものがあると予想できる。このような因子の突然変異体は、卵形成不全を起こすため、従来の解析を免れてきたと考えられる。そこで、卵形成初期過程を正常に進行させた後に、卵形成中期以降でRNAサイレンシングを誘導する遺伝子ノックダウンスクリーニング系を構築した。本年度は、ストックセンターで維持されている短ヘアピンRNA発現系統、約1500系統を解析した。そして、遺伝子ノックダウンにより、極細胞の形成や分化に異常を示す系統を複数単離した。今後は、スクリーニングを続けるとともに、新規因子の候補について、個別に解析を進める計画である。27年度が最終年度であるため、記入しない。ショウジョウバエの生殖細胞は、発生初期に形成される、極細胞と呼ばれる細胞に由来する。極細胞の発生プログラムを制御する因子は、卵形成過程で合成され、卵後極の特殊な細胞質(生殖質)に蓄積し、極細胞へと取り込まれる。本研究では、生殖質を構成する因子の一つであるpolar granule component(pgC)の分子機能解析を進めている。pgcは、形成直後の極細胞での体細胞遺伝子発現抑制に必須の因子である。pgcの機能を欠いた極細胞は、生殖細胞へと分化することなく細胞死を起こすことから、pgcによる転写抑制が極細胞の維持に必須であることがわかっていた。しかし、転写抑制の破綻から、細胞死へと至る分子機序は依然不明である。これまでの研究からpgcの機能を失った極細胞では、生殖質を構成する母性mRNAが不安定化すること、また、複数のmicroRNA(miRNA)が異所的に発現することが明らかとなっていた。そこで、本年度は、主に遺伝学的手法を用いて、極細胞でmiRNAの発現を抑制することが、母性mRNAの安定化と極細胞の発生に重要であるのか検討した。具体的には、miRNA経路関連因子とpgcとの多重変異体を作成して、その表現型の解析を行った。その結果、pgcの機能を失った極細胞でmiRNA経路を抑制すると、一部の極細胞が細胞死を免れ、生殖細胞へと分化することを見いだした。さらに、これらの極細胞では、生殖質を構成する母性mRNAが安定化することを見いだした。これらの結果から、pgcの機能を失った極細胞では、異所的に発現した複数のmiRNAの働きによって、生殖質を構成する母性mRNAが分解されるために、生殖質が不安定化し、極細胞の細胞死が引き起こされると考えられる。以上の知見から、母性mRNAをmiRNAによる分解から保護することが、極細胞の確立過程で重要であることが予想された。多くの動物種において、生殖細胞の発生プログラムを指揮する因子は、卵形成過程で合成されて、卵内の特定の領域(生殖質)に蓄積し、生殖細胞へ取り込まれることが知られている。本研究では、ショウジョウバエの生殖質を構成する母性因子の一つであるpgcの分子機能解析を進めている。pgeは、生殖細胞(極細胞)中でのmRNA転写を胚発生初期に一過的に抑制する。前年度までの研究から、pgcによって、極細胞でのmicroRNA (miRNA)の発現が抑えられていること、そして、生殖質を構成する母性mRNAのmiRNA依存的な分解が妨げられていることを見いだしていた。これらの結果をふまえ、本年度は、極細胞の発生過程でmiRNAの発現を抑制することの重要性についてさらに検討を行った。pgcが発現を抑制しているmiRNAの中には、極細胞の確立過程に必須の母性因子であるnanos (nos) mRNAの3'UTR中に予想標的配列を持つものがあった。そこで、これら2種類のmiRNAの発現抑制が極細胞の正常な発生に必要であるのか検討した。miRNAの突然変異体の分与を受け、pgc突然変異体との多重変異体を作製し、多重変異体での極細胞の挙動を調べた。しかし、多重変異体においても、極細胞は機能的な生殖細胞に分化できなかった。この結果から、pgcによって極細胞での転写が抑制されているmiRNAが他にもあると考えられた。

そこで、既存のmiRNAデータベースを参照して、nosmRNAの分解に関わる可能性があるmiRNAを選び出し、現在、これらのmiRNAがpgcによる転写抑制を受けているのか調べている。生殖細胞におけるmiRNA経路の抑制は、脊椎動物の初期胚においても報告されており、生殖質を持つ多くの動物種で保存された分子機構であることが予想される。ショウジョウバエの始原生殖細胞(極細胞)形成過程は、卵形成過程で合成されて卵内の特定の領域(生殖質)に蓄積し、極細胞へと取り込まれる母性因子によって制御される。本研究では、生殖質構成因子の一つであるpgcの分子機能解析を行っている。Pgcは、極細胞におけるmRNAの転写を胚発生初期に一過的に抑制している。本年度は、Pgcによって転写抑制を受ける遺伝子として、胚発生初期に体細胞で発現を開始する複数のマイクロRNA(miRNA)遺伝子を同定した。前年度までの成果と合わせ、Pgcは、複数のmiRNAの発現を極細胞中で抑制し、生殖質を構成する母性mRNAのmiRNA依存的分解を防いでいることが明らかとなった。生殖細胞におけるmiRNA経路の抑制機構は、脊椎動物の初期胚においても報告されており、生殖細胞の特質を維持する機構として普遍的であると予想された。また、極細胞形成過程を制御する新規生殖質因子を同定するための、遺伝子ノックダウンスクリーニングを開始した。現在までに、極細胞の形成過程を直接制御する生殖質因子は、ごく少数しか単離されていない。その理由として、未同定因子の多くは、卵形成過程初期から生殖系列細胞で機能していることが予想される。このような因子の突然変異体は、卵形成不全を起こし、その機能を欠いた卵を産まないため、従来のスクリーニングから免れてきたと考えられる。このような因子を同定するため、卵形成の初期過程を正常に進行させた後に、卵形成過程中期以降でRNAサイレンシングを誘導する遺伝子ノックダウンスクリーニング系を立ち上げた。そして、予備的スクリーニングを行い、スクリーニングの有効性について評価した。その結果、計画した方法によって、極細胞形成異常を示す系統を単離できることが明らかとなった。ショウジョウバエ始原生殖細胞(極細胞)の発生プログラムは、卵形成過程で合成され、卵内の特定の領域(生殖質)に蓄積し、極細胞に取り込まれる母性因子の働きによって制御される。これまでに、極細胞の形成に関わる母性因子が多数単離されているが、その多くは、卵形成過程において生殖質の形成に関わる因子である。一方、胚発生過程において極細胞の形成・分化を直接制御する因子は、少数しか同定されていない。本研究では、新規生殖質因子の同定と、その分子機能解析を通して、生殖細胞発生プログラムの理解を進めることを目指す。まず、生殖質因子の一つで、極細胞形成に中心的役割を担うPgcの機能解析を進めた。前年度までに、Pgcが、極細胞でのmicroRNA(miRNA)の発現を抑制し、生殖質を構成する母性mRNAをmiRNA依存的な分解から保護していることを見いだしていた。従って、Pgcの機能の一つが、母性mRNAの分解を防ぎ、機能的な生殖質を維持することであると結論した。本年度は、以上の結果と考察をもとに、論文を作成、投稿した。また、新規生殖質因子の同定を目的とした遺伝学スクリーニングを行った。
ＥＳ細胞における染色体構造の安定性を担保するヘテロクロマチン形成機構

平成30年度は、以下の研究を実施した。(1) HP1の完全欠損における細胞分裂異常の解析(2)細胞周期進行に関わるタンパク質群とHP1の相互作用解析クロマチンの構造は、ヒストンの修飾や、それに結合するタンパク質などによって制御される。heterochromatin protein 1 (HP1)は、ヒストンH3の9番目リジンのトリメチル化(H3K9me3)に結合し、クロマチンの凝集に関わるタンパク質である。これまでの研究から、HP1は正常な細胞分裂の進行に必要な因子であると考えられてきたが、その具体的な役割はあまり明らかにされていない。そこで今回の研究は、細胞分裂におけるHP1の役割の解明を目的とした。「HP1はクロマチンの高次構造を制御し、細胞分裂時に染色体の整列や分離を正常に保つ」ことを仮説とし、HP1の完全欠損細胞(TKO細胞)の表現型を調べた。その結果、HP1 TKO細胞は、染色体数のばらつきがみられた。また、細胞分裂時において、染色体の整列異常や、分離の遅延など多くの異常がみられた。コヒーシンやAurora kinase Bといった細胞分裂に必要なHP1結合タンパク質が、HP1の欠損とともに減少することが明らかとなった。また、H3K9me3は、セントロメア近辺(ペリセントロメアと呼ばれる部位)に多く観察され、HP1TKO細胞では、この領域のH3K9me3がみられないことも明らかになった。以上のことから、HP1は、(1)コヒーシンやAurora kinase Bを伴ってクロマチンに結合する、(2)染色体を凝集させ、構造を安定にする、ことにより、細胞分裂を正常に進行させることが考えられた。本研究の最終目標は、ES細胞における染色体の安定性はどのように保たれ続けるかを明らかにすることである。そのために、細胞分裂に必須なタンパク質であるHP1に着目し、そのホモログ全てを完全欠損させたES細胞を作製した。今年度の研究から、HP1の完全欠損細胞は、細胞分裂に重篤な影響を及ぼすことで、細胞死を引き起こすことが明らかになった。加えて、HP1は細胞分裂の進行に関わるタンパク質と結合することで、それらのタンパク質を安定化することが明らかになった。これらの結果は、本研究を前進させるものであり、おおむね順調に進展していると評価できる。今年度の研究結果から、HP1は、コヒーシンやAurora kinase Aといった細胞周期の進行に必須なタンパク質と結合し、それらタンパク質を安定化すると考えられた。そこで次年度以降は、HP1が何をすることで、細胞周期が正常に進行するのか、その具体的なメカニズムの解明を試みる。具体的には、(1)HP1によって安定化される細胞周期調節タンパク質の網羅的同定、(2)それらタンパク質に対するHP1の作用の解明、を目指す。(1)HP1を誘導的に完全欠損できるES細胞を用いて、HP1欠損前後でタンパク質の量が変化する核内タンパク質を、質量分析により同定する。同定されたタンパク質に対するgRNAを設計し、CRISPR/Cas9システムを一過的に発現させ、knock-outしたときの表現型を調べる。そのなかで、細胞分裂の進行に影響がみられるタンパク質を次の解析の候補とする。(2)1で得られた候補の発現ベクターおよび抗体を用意する。HP1欠損後の、それら候補タンパク質の挙動を調べる。シクロヘキシミドやMG132などのタンパク質合成阻害剤や、分解阻害剤を用いて、HP1はどのレベルでそれらタンパク質を安定化するかを明らかにする。得られた候補タンパク質がクロマチン結合タンパク質であった場合、ChIP-seq法を用いて、クロマチンのどの領域に結合するか、HP1と同じ領域に存在するかを調べる。以上のことから、HP1は他のタンパク質とどのように相互作用することで、細胞分裂の正常な進行に関わるのかを明らかにする。

本研究の最終目標は、ES細胞における染色体の安定性はどのように保たれ続けるかを明らかにすることである。そのために、細胞分裂に必須なタンパク質であるHP1に着目し、そのホモログ全てを完全欠損させたES細胞を作製した。今年度の研究から、HP1の完全欠損細胞は、細胞分裂に重篤な影響を及ぼすことで、細胞死を引き起こすことが明らかになった。加えて、HP1は細胞分裂の進行に関わるタンパク質と結合することで、それらのタンパク質を安定化することが明らかになった。これらの結果は、本研究を前進させるものであり、おおむね順調に進展していると評価できる。今年度の研究結果から、HP1は、コヒーシンやAurora kinase Aといった細胞周期の進行に必須なタンパク質と結合し、それらタンパク質を安定化すると考えられた。そこで次年度以降は、HP1が何をすることで、細胞周期が正常に進行するのか、その具体的なメカニズムの解明を試みる。具体的には、(1)HP1によって安定化される細胞周期調節タンパク質の網羅的同定、(2)それらタンパク質に対するHP1の作用の解明、を目指す。(1)HP1を誘導的に完全欠損できるES細胞を用いて、HP1欠損前後でタンパク質の量が変化する核内タンパク質を、質量分析により同定する。同定されたタンパク質に対するgRNAを設計し、CRISPR/Cas9システムを一過的に発現させ、knock-outしたときの表現型を調べる。そのなかで、細胞分裂の進行に影響がみられるタンパク質を次の解析の候補とする。(2)1で得られた候補の発現ベクターおよび抗体を用意する。HP1欠損後の、それら候補タンパク質の挙動を調べる。シクロヘキシミドやMG132などのタンパク質合成阻害剤や、分解阻害剤を用いて、HP1はどのレベルでそれらタンパク質を安定化するかを明らかにする。得られた候補タンパク質がクロマチン結合タンパク質であった場合、ChIP-seq法を用いて、クロマチンのどの領域に結合するか、HP1と同じ領域に存在するかを調べる。以上のことから、HP1は他のタンパク質とどのように相互作用することで、細胞分裂の正常な進行に関わるのかを明らかにする。
統一選抜制度が地域間人的資本格差へ与える影響：制度設計理論に基づくミクロ実証分析

政府が高等教育に投じられる資源が限られている場合、これを有用かつ公平に配分するためにはどのような入学者選抜制度が最適だろうか。従来は学校が独自に選抜を行う学校分権型制度が一般的であったが、近年多くの国々で受験者の学校選好や成績などに基づき国家レベルで各学校への入学者を決定する統一選抜制度が導入されている。これらの選抜制度については、市場設計分野で理論的な分析が進んでいるが、実際の制度変化の影響についての実証研究は少なく、さらにその長期的な効果は解明されていない。本研究では、そのような統一選抜制度が日本で導入されていたことに着目し、関連データを収集し短期的・長期的な影響について実証研究を行う。
mRNA不安定化因子TIS11のストレス顆粒への局在に関する研究

近年、多くの疾患が様々なストレスによって引き起こされることから、細胞のストレス応答機構を探ることは、ストレスに対する生体防御機構を知るうえで重要な研究課題である。細胞のストレス応答反応の一つとして、細胞に対して熱ストレス・ミトコンドリア機能障害・酸化ストレス・UV照射などのストレスを与えると、ストレス顆粒と呼ばれる凝集体が細胞質に形成されることが知られている。我々は、ストレスの種類に応じてTIS11がストレス顆粒に局在することを初めて発見し、ストレス顆粒内でTIS11がmRNA不安定化因子として機能していることを報告した。近年、多くの疾患が様々なストレスによって引き起こされることから、ストレスそのものが疾患発症の直接的な原因となっていることが多く、細胞のストレス応答機構を探ることは、ストレスに対する生体防御機構を知るうえで重要な研究課題である。最近、細胞のストレス応答反応の一つとして、細胞に対して熱ストレス・ミトコンドリア機能障害・酸化ストレス・UV照射などのストレスを与えると、ストレス顆粒(stress granule)と呼ばれる凝集体が細胞質に形成されることが報告され、その生理的意義が注目されている。申請者は、最近、熱ストレス条件下においてTIS11がストレス顆粒に局在することを初めて見出している。今回、TIS11が熱ストレスやミトコンドリア機能障害ではストレス顆粒へ局在するが、一方、酸化ストレスではストレス顆粒へ局在しないことを見出した。そして、このストレスの種類に依存したTIS11のストレス顆粒への局在は、p38シグナル伝達経路の活性化の有無によって制御されることを明らかにした。さらに、p38シグナル伝達経路の活性化によるTIS11のリン酸化状態の変化によって、TIS11のストレス顆粒への局在が規定されることを証明した。また、TIS11のストレス顆粒への局在にはmRNA結合能を有するZn^<2+>フィンガードメインが重要であることを発見し、TIS11がin vitroでmRNA分解作用を持つことから、ストレス顆粒内でTIS11がmRNA不安定化因子として機能している可能性を提唱した。TIS11ファミリー分子であるTIS11、TIS11bおよびTIS11dは、熱ストレスやエネルギー枯渇ストレスにおいてストレス顆粒へ移行したが、一方、酸化ストレスにおいてはストレス顆粒へ移行しないことが判明した。これらの知見から、TIS11ファミリー分子はストレスの種類に応じてストレス顆粒へ移行することが判明した。また、TIS11、TIS11bおよびTIS11dはいずれも分子内にzincfinger領域を有しており,zincfinger領域が熱ストレスやエネルギー枯渇ストレスにおけるストレス顆粒への移行に必要であることが判明した。一方、酸化ストレスでは、いずれのTIS11ファミリー分子も14-3-3蛋白質と結合し、zinc finger領域のストレス顆粒移行活性が抑制されることが示唆された。mRNA不安定化因子であるTIS11ファミリー分子は、zincfinger領域を介してストレス顆粒に蓄積されている未翻訳mRNAと結合し、ストレス顆粒に局在することが示唆された。さらに、mRNA不安定化能を有するTIS11ファミリー分子はストレス顆粒に蓄積されたmRNAの分解系に関与している可能性が示唆された。ストレス顆粒の形成は生体内のストレス防御機構の一つであると考えられているので、TIS11ファミリー分子は生体がストレスに曝された際に重要な防御分子として機能していることが示唆された。細胞は環境ストレスに応答して,細胞質にストレス顆粒と呼ばれる凝集体を形成することが知られている.以前に我々は,mRNA不安定化因子であるTIS11及びそのファミリー分子であるTIS11bとTIS11dのストレス顆粒への局在を見出している.今回,TIS11ファミリー分子のストレス顆粒への移行に対する14-3-3タンパク質の役割について調べた.TIS11ファミリー分子の野生型あるいは変異型をコードするcDNAを組み込んだGFP融合タンパク発現ベクターを作製し,COS7細胞に遺伝子導入した.16時間後に細胞に対して,熱ストレス,酸化ストレス,エネルギー枯渇ストレスを与え,ストレス顆粒のマーカー分子であるTIA-1の局在を指標として,TIS11ファミリー分子の細胞内局在を解析した。TIS11ファミリー分子の全長は,熱ストレスやエネルギー枯渇ストレス条件下でストレス顆粒に局在したが,酸化ストレス条件下では局在しなかった.また,TIS11ファミリー分子の欠失変異体のストレス顆粒への移行を解析したところ,TIS11ファミリー分子のZn^<2+>フィンガー領域は,酸化ストレス条件下でもストレス顆粒移行活性を示した.しかし,C末端領域とZn^<2+>フィンガー領域を含む欠失変異体が,酸化ストレス条件下においてストレス顆粒移行活性を示さなかったことから,C末端領域にストレス顆粒移行活性を抑制する領域の存在が考えられた.

そこで,C末端領域に存在する14-3-3タンパク質の結合モチーフに変異を加えたところ,ストレス顆粒移行活性阻害が阻止された.以上のことから,酸化ストレス条件下において14-3-3タンパク質はTIS11ファミリー分子のC末端領域に結合し,ストレス顆粒移行活性を阻害することが示唆された.
意味と形を考慮した3次元モデルの比較と検索

3次元モデルは,機械設計,CG画像制作,医療,あるいはゲームなどの分野で広く用いられる.本研究課題では,爆発的に数が増えつつある3次元モデルを,その形状および形状に付随する意味の類似性で比較し,検索し,分類して整理する技術の開発を行った.本課題の主な成果としては,姿勢変化や変形を伴う3次元モデルを検索する手法,および,3次元モデルに意味ラベルとしてのテキストタグを自動付与し検索する手法の開発があげられる.3次元モデルは,機械設計,CG画像制作,医療,あるいはゲームなどの分野で広く用いられる.本研究課題では,爆発的に数が増えつつある3次元モデルを,その形状および形状に付随する意味の類似性で比較し,検索し,分類して整理する技術の開発を行った.本課題の主な成果としては,姿勢変化や変形を伴う3次元モデルを検索する手法,および,3次元モデルに意味ラベルとしてのテキストタグを自動付与し検索する手法の開発があげられる.本年度の我々の主要な研究成果は以下の2つであった.(a)形状変形に強い検索手法:多視点からの2次元画像に基づいた多数の局所特徴量の集合と,これらを効率よく統合する手法を組み合わせ,姿勢変化や形状変形に強い3次元形状の比較・検索手法を提案・評価した.この手法は,42視点から得た深さ画像から多数(1500程度)の局所特徴を得る.これらの局所特徴はBag-of-features法によって1特徴ベクトルに統合し,比較の際の計算量を下げた.実験的評価の結果,幾何的には単純だが大きな姿勢変化があるモデルに対しては,既存の手法を大きく上回る検索性能を得た.我々はまた,本手法の計算の手間を改善する目的で,SIFT特徴抽出のGPUによるストリーム並列処理化などを導入し,大幅な高速化に成功した.(b)形の持つ意味と意図への適応:既存の適合度フィードバックを用いた「意味的」検索手法は単一の検索セッションにおける意図を反映するが,適合度フィードバック開始前の初期検索結果が悪いという欠点がある.そこで我々は,半教師付き学習を用いた複数意味カテゴリの事前一括学習と,多様体ランキングを用いた検索者の意図のオンライン学習を組み合わせた,高度に適応的な検索手法を提案した.我々は,複数意味カテゴリと意図との組み合わせの効果を,Princeton Shape Benchmarkデータベースを用いて実験的に評価した.その結果,まったく学習なし(特徴量を直接利用)では37%程度の検索精度なのに対し,複数カテゴリの半教師付き学習を施した初期検索(適合度フィードバック開始前)で58%,さらに,3回の適合度フィードバック反復の後には90%を超える,高い検索精度を得ることができた.本年度の我々の主要な研究成果は以下の2つであった.1.姿勢変化に強い検索手法の高精度化・高速化:我々は前年度,2次元画像に基づいた局所特徴量群と,これらを効率よく統合する手法を用い,姿勢変化や形状変形に強い検索手法を提案した.本年度は,この手法に,高精度化のための局所特徴サンプル方法の変更や距離計算の変更,高速化のための特徴抽出へのGPU並列処理の導入,等,多数の改良を加えた(BF-DSIFT法).その結果,2010年3月に行われた国際的な3次元モデル検索コンテストSHREC 2010の姿勢変化モデル(Non-Rigid 3D)部門で1位(同着),一般剛体モデル(Generic 3D Warehouse)部門で2位の成績を収めた.3次元モデルからの特徴抽出の制約から,姿勢変化モデル部門の手法は一般剛体モデルには適用できないことが多い.我々は同一の手法で異なる2部門で上位の成績を収めたことは特筆できる.2.単一視点からの深さ画像による検索:3D TVコンテンツの検索やロボットナビゲーション等の目的で,単一視点から得た深度情報をもとに3次元モデルを検索する要求がある.我々は,上記のBF-DSIFT法に変更を加えた手法で国際的な3次元モデル検索コンテストSHREC 2010の深度スキャン(Range Scan)部門で1位の成績を収めた.3.自動タグ付けを用いたテキストによる検索:3次元モデル検索のクエリは3次元モデルのことが多いが,欲するモデルに十分に類似した3次元モデルが得られないことが多い.クエリの利便性を高めるためにはテキストによるクエリが望ましいが,3次元モデルにはテキストタグが付いていないのがふつうである.そこで,タグを持つ小数の教示例のタグ(意味ラベル)を形の類似性でタグの付いていないモデルに伝播する手法を提案した.本年度の主な研究成果は以下の2つである.1.面上の距離でパラメタ化した局所特徴:姿勢変化や大域変形を伴う3次元形状モデルの形を比較する新たな手法を提案し評価した。従来法では,メッシュモデル面上の多数の注目点について,その点を中心とした距離場を熱等の拡散などを模擬して計算し,その距離場の分布からその注目点の局所特徴を求める.しかし,こうして求めた拡散距離場のみによる従来の局所特徴では,細かい幾何形状の差を捉え,比較することができない.提案手法では,注目点での局所幾何特徴と,注目点での拡散距離場から求めた特徴とを組み合わせて用いる.これにより,距離場のみから特徴を求める場合に比較して,より高い検索性能を得ることができた.

本手法を用いて3次元モデル検索の国際コンテストSHREC 2011のNon-Rigid 3D部門に参加し,上位の成績を収めた.2. 2次元スケッチによる検索のベンチマーク作成:本研究では,2次元スケッチの例示による3次元モデルの検索手法の開発と,そのような検索の性能を定量的に評価するためのベンチマークの作成と公開を目指す.これまで,3次元モデルを例示する検索手法が多かったが,現実には例示できる3次元モデルが無い場合が多い.そのような場合には2次元スケッチをクエリとした検索が有効である。本研究では,変形に対する不変性も考慮したスケッチによる検索の手法を開発する.さらに,本研究では,描画の具体度や詳細度をコントロールした,2次元スケッチによる3次元モデル検索のベンチマークの作成・公開を目指す.このようなベンチマークは研究の進展に不可欠であるが,これまで存在しなかった.本年度は,単一視点からの描画で検索するベンチマークを作成した.現在はその公開の準備中である.
授業録画ビデオテープの分類カテゴリーの設定と検索システムの開発

授業録画ビデオテープは、全国の教育系大学・学部で制作・管理され、現在精力的に収集され、いくつかの大学・学部ではライブラリーとして体系的に保存・管理されつつある。これらのビデオテープは、教育に関する臨床的・実践的・実証的研究に不可欠な資料である。とりわけ授業分析・設計に関する研究、教科教育および教育実習の改善研究にとって貴重な素材として位置づけられ、その価値がますます高まりつつある。本研究はつぎの課題で研究を遂行した。1)分類カテゴリーの設定:授業録画ビデオテープには原則として"授業の指導案"を添付することとし、(a)そこに、授業に関する基本事項、(b)授業を特徴づける枠組、(c)さらにビデオテープの種別を設定する。したがって、データファイル構成としては、3次元構造をもつ分類力テゴリーを開発し、その試案の段階で、テープライブラリーをもつ3つの大学・学部の研究者と情報交換を行うとともに、専門家に対し意見をもとめ、分類カテゴリーの再構成をはかった。2)検索システムは、(ア)分類カテゴリー・システムにもとづく基本データ管理(イ)検索の2つのモジュールから構成され、マイクロコンピュータによるシステム開発を行った。3)検索システムの開発試行をふまえて、検索の適切性の視点から分類カテゴリー、とくに授業を特徴づける枠組について再検討する。あわせて、他の教育系大学・学部の研究者の協力を得て実験試行した。4)上記、1)、2)の分担課題にふまえ、検索システムのアセスメントと改善点(システムの柔軟性,拡張性,利用,流通等の視点)を明らかにし、総合的評価とシステムの再構築をはかった。
ナノメーターサイズトンネル磁気抵抗素子の作製とクーロンブロッケイド

・前年度に確立した作製プロセスを用いて高品質強磁性単一電子素子(FM-SED)の試料を作製した.超高真空スパッタ装置(現有)を用いてTMR素子膜を作製し(本経費で申請したターゲットを使用),これを電子線描画装置(共同利用)とArミリング装置(現有)を用いて微小ギャップを有する二つの電極に加工した(申請した電子線レジストを使用).次にこのギャップを橋渡しするようにTiのナノ細線を形成し(申請した蒸着母材を使用),これをハードマスクとして上からArミリングを行った.この結果,幅20nm,長さ200nmの極微小TMR素子を有するFM-SEDが形成された.ヘリウム希釈冷凍機(東北大学大野研究室所有)を用いて温度範囲10mK室温を実現し,単一および二重接合を有するFM-SEDの抵抗値(R)およびTMR比の温度依存性を調べた.単一接合では温度の低下に伴いRとTMR比が増加したが,2K以下では一定値を示した.一方,二重接合では2K以下でもこれらの値は増加し続けた.以上から理論通りに二重接合の系のみでCoulomb blockade現象が発現することが確認された.・極低温下においてFM-SEDの諸特性を評価し,しきい値電圧以下においてTMR比の増大現象を観測した.極低温下(10-50mK)においてバイアス電圧を数μV-数mVまで変化させ,RおよびTMR比のバイアス電圧依存性を調べた.単一接合ではバイアスを数μVまで下げてもRとTMR比に変化は見られなかったのに対し,二重接合では約400μVをしきい値としてRおよびTMR比が急激に増大した.特にTMRの増大率は通常値の10倍以上であり,これらは従来の理論では説明できない新しい現象が関与している可能性がある.・独自に考案したプロセス技術を用いて強磁性単一電子素子を作製した.強磁性層/絶縁層/強磁性層で構成されるTMR接合膜をSi基板上に積層させ,この多層膜を電子線リソグラフィとArミリングにより二つの電極の形に微細加工した.その後,電極間に配置した金属細線をマスクとして,ArミリングによりTMR接合膜に転写することで,最小で幅20nm,長さ500nmという極めて小さなTMR接合を有する強磁性単一電子素子を作製することに成功した.この結果,従来は困難であった様々な構成のTMR接合膜(例としてMgO絶縁層を用いた高磁気抵抗変化率を示すTMR接合)を強磁性単一電子素子に加工することが可能になった.・微小トンネル磁気抵抗素子評価装置を用い,作製した強磁性単一電子素子の諸特性を評価した.波形発生器,ロックインアンプ,低ノイズ電流プリアンプを組み合わせることで,高抵抗試料用の評価装置を構築した.さらに,この測定系と低温物性測定装置を用いて強磁性単一電子素子の抵抗値の磁場依存性,および電流電圧特性を測定した.この結果,測定温度450mKにおいて単一電子トンネルに起因する非線形な電流電圧特性が観測された.・強磁性単一電子素子にゲート構造を付与し,「強磁性単一電子トランジスタ」を作製した.前述の微細加工プロセスを応用して,強磁性単一電子素子の中間電極近傍にゲート電極を設けた「強磁性単一電子トランジスタ」を作製した.また多数の試料の効率的な作製が行えるように作製プロセスを最適化し,単位基板あたりの試料数を従来の三倍に増やすことに成功した.さらに単一電子トンネルをより明瞭に観測するために必須のマイクロ波フィルタを微細加工にて作製し,極低温試料ホルダーに組み込んだ.・前年度に確立した作製プロセスを用いて高品質強磁性単一電子素子(FM-SED)の試料を作製した.超高真空スパッタ装置(現有)を用いてTMR素子膜を作製し(本経費で申請したターゲットを使用),これを電子線描画装置(共同利用)とArミリング装置(現有)を用いて微小ギャップを有する二つの電極に加工した(申請した電子線レジストを使用).次にこのギャップを橋渡しするようにTiのナノ細線を形成し(申請した蒸着母材を使用),これをハードマスクとして上からArミリングを行った.この結果,幅20nm,長さ200nmの極微小TMR素子を有するFM-SEDが形成された.ヘリウム希釈冷凍機(東北大学大野研究室所有)を用いて温度範囲10mK室温を実現し,単一および二重接合を有するFM-SEDの抵抗値(R)およびTMR比の温度依存性を調べた.単一接合では温度の低下に伴いRとTMR比が増加したが,2K以下では一定値を示した.一方,二重接合では2K以下でもこれらの値は増加し続けた.以上から理論通りに二重接合の系のみでCoulomb blockade現象が発現することが確認された.・極低温下においてFM-SEDの諸特性を評価し,しきい値電圧以下においてTMR比の増大現象を観測した.極低温下(10-50mK)においてバイアス電圧を数μV-数mVまで変化させ,RおよびTMR比のバイアス電圧依存性を調べた.単一接合ではバイアスを数μVまで下げてもRとTMR比に変化は見られなかったのに対し,二重接合では約400μVをしきい値としてRおよびTMR比が急激に増大した.特にTMRの増大率は通常値の10倍以上であり,これらは従来の理論では説明できない新しい現象が関与している可能性がある.