hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
局所応力場の微視的挙動に着目した安定・不安定すべりの発生過程

1.すべり様式に関する実験的研究:(1)ある断層面で固着-すべりが発生するには,その断層面粗さのパワー・スペクトルにコーナー波長λcが存在し,波長λがλ<λcではλ=λn;n2.5, λ>λcではλ=λm;m<1であることが必要条件である.また, λcは不安定すべりの規模を支配するスケール・ファクターの一つである.(2)不均一強度の断層面では強度の大きい部分が不安定すべりの発生とすべりの停止を支配する.(3)高速不安定すべりが発生する媒質と発生しない媒質からなる複合断層面では低速伝播の不安定すべりが発生する.2.固着-すべりにおける短周期波励起に関する実験的研究:(1)不安定すべりの最大すべり加速度,最大速度, fmaxと凝着領域内のすべり挙動との関係を明らかにした.(2)不均一強度分布の断層面でも, umax/vr〓Δτb/μが成り立つ.たヾし,分散は均一強度の場合に比べて大きい.ここで, umax, vr, Δτbとμは,それぞれ,最大すべり速度,破壊伝播速度,ブレイクダウン・ストレス・ドロップと剛性率である.3.発熱過程とエネルギー配分に関する実験的研究:(1)固着-すべりにおいて摩擦熱となるエネルギーQはQ/W=1-Δτ/τ1で表わせる. Wは装置によってなされた全仕事量, Δτは応力降下量, τ1は初期応力である.また,ガウジ発生量から見積もられる破壊エネルギーは全仕事量の0.1%以下である.(2)破壊エネルギーが粗さを考慮して得られる断層面の真の面積に比例することを示唆した.4.すべり過程のモデル化と数値実験:(1)試料内応力分布の数値シミュレイシォンにより,不安定すべり発生直前の断層面上の応力状態が推定された.(2)自然界の断層運動を把握するための新しい解析手法の開発をした.1.すべり様式に関する実験的研究:(1)ある断層面で固着-すべりが発生するには,その断層面粗さのパワー・スペクトルにコーナー波長λcが存在し,波長λがλ<λcではλ=λn;n2.5, λ>λcではλ=λm;m<1であることが必要条件である.また, λcは不安定すべりの規模を支配するスケール・ファクターの一つである.(2)不均一強度の断層面では強度の大きい部分が不安定すべりの発生とすべりの停止を支配する.(3)高速不安定すべりが発生する媒質と発生しない媒質からなる複合断層面では低速伝播の不安定すべりが発生する.2.固着-すべりにおける短周期波励起に関する実験的研究:(1)不安定すべりの最大すべり加速度,最大速度, fmaxと凝着領域内のすべり挙動との関係を明らかにした.(2)不均一強度分布の断層面でも, umax/vr〓Δτb/μが成り立つ.たヾし,分散は均一強度の場合に比べて大きい.ここで, umax, vr, Δτbとμは,それぞれ,最大すべり速度,破壊伝播速度,ブレイクダウン・ストレス・ドロップと剛性率である.3.発熱過程とエネルギー配分に関する実験的研究:(1)固着-すべりにおいて摩擦熱となるエネルギーQはQ/W=1-Δτ/τ1で表わせる. Wは装置によってなされた全仕事量, Δτは応力降下量, τ1は初期応力である.また,ガウジ発生量から見積もられる破壊エネルギーは全仕事量の0.1%以下である.(2)破壊エネルギーが粗さを考慮して得られる断層面の真の面積に比例することを示唆した.4.すべり過程のモデル化と数値実験:(1)試料内応力分布の数値シミュレイシォンにより,不安定すべり発生直前の断層面上の応力状態が推定された.(2)自然界の断層運動を把握するための新しい解析手法の開発をした.1.すべり様式に関する実験的研究:(1)固着一すべりが発生する断層面では表面粗さのパワースペクトルにコーナー波長【λ_c】が存在し、λ<【λ_c】では、λ=【λ^n】;n2.5,λ>【λ_c】では、λ=【λ^m】;m<1の関係があることを見出した。(2)断層面のうねり形状を人為的に制御した実験から、破壊伝播過程が断層面の平均法線応力が小さい場合には非一様になり、平均法線応力が大きい場合には一様になることを明らかにした。2.固着一すべりにおける短周期波励起に関する実験的研究:(1)高法線応力下の破壊伝播過程では断層面内の摩擦力の抵下と回復が極めて短時間に繰り返し起ることが明らかにされ、この過程が短周期波動の励起に寄与していること、また、その周期は断層面のうねりの波長に関与していることが示唆された。(2)局所的なダイナミック・ストレス・ドロップ,すべり量,すべり速度,破壊伝播速度と断層面の平均法線応力との関係を得た。3.発熱過程とエネルギー配分に関する実験的研究:(1)固着一すべりでの破壊エネルギーは全開放エネルギーの1%かそれ以下であり、極めて小さいことを明らかにした。(2)破壊エネルギーは粗さを考慮して得られる断層面の真の面積に比例していることが示唆された。4.すべり過程のモデル化と数値実験:(1)破壊伝播が高速である場合の破壊様式は破壊光端部の応力時間関数を単純な関数で近似して得られる結果とよく一致することを明らかにした。
日独比較による損益相殺の効果に関する研究

比較法研究により、ドイツ法においては、損益相殺(Vorteilsasugleichungあるいはcompensatio lucri cum damno)は、損害論の一部として議論されていることが確認できた。すなわち、ドイツ法において通説とされるDifferenztheorieにおいては、損益相殺はその根拠の一つとされたという歴史的経緯がある。その根拠とされたローマ法の法文が、今日の損益相殺の議論において適切であるかは疑問があるものの、その経緯を考えれば、損益相殺は、Differenztheorieの論理的帰結であるということができるのである(なお、我が国でも、損益相殺は差額説の論理的帰結であると説かれることもあるが、我が国の「差額説」の内容に疑問があり、にわかに賛成することはできない。)。損益相殺の効果として、遅延利息の取り扱いが問題となっているが、損益相殺を損害論において議論する以上は、遅延利息は生じないものと考えるのが自然である。この問題は、我が国の法学において損益相殺の位置づけを曖昧にしてきた帰結であると考えられよう。損益相殺を効果から検討すると、我が国の議論は、弁済の問題と損害額の算定の問題を峻別することなく、損益相殺の名の下で議論してきたことが分かる。自賠責や任意保険などの責任保険と社会保険ではその性質が異なると考えざるを得ず、今後はこの点に注意した議論が必要となろう。もっとも、社会保険と一口に言っても、災害補償を肩代わりする労働者災害補償保険のような制度もあり、さらに検討が必要になろう。具体的内容交付申請書記載のドイツの文献を精査するとともに、ドイツのフンボルト大学ベルリン及びルートヴィヒ・マクシミリアン大学ミュンヘンを訪問し、それぞれ、研究者と損益相殺に関して、意見聴取を行った。また、日本私法学会や日本交通法学会にも参加し、同時に、日本における学説及び実務の議論状況について、調査を行った。この調査の結果を踏まえて、「民事判例研究」(北大法学論集67巻5号328頁)を発表した。意義及び重要性交付申請書に記載の通り、損益相殺の母法は、ドイツ法である。ドイツでは、日本と異なり、損益相殺に関する議論が活発であり、判例の蓄積も、日本より相当進んでいる。そのため、ドイツにおける、研究者との意見聴取は、大いに有意義なものであった。この成果は、次年度以降の研究の基礎となるものであり、極めて重要性が高い。また、上記の「民事判例研究」は、いわゆる過労死における、民事損害賠償と労災保険給付の調整が問題となった最高裁判所大法廷平成27年3月4日判決民集69巻2号178頁に関するものである。この事件では、遅延損害金(債務者が、適時に、金銭債務を履行しないため、それによって、債権者に生じる損害をいう。)と、労災保険給付との調整が問題となった。従前、この問題について、最高裁判所は、労災保険給付を、まず遅延損害金に充当する旨の判決を下した。しかし、平成27年3月4日、最高裁判所は、従来の判断を覆し、遅延損害金と労災保険給付は調整されず、また、労災保険給付との間で損益相殺的な調整を行うべき損害との関係では、特段の事情がない限り、「損害は現実にはない」ものと評価すべき旨を判示した。これは、損益相殺と損害との関係を言及したものであり、損益相殺の議論をする上でも、特に注意する必要がある。その意味で、上記拙稿「民事判例研究」は、本研究の遂行に当たり、重大な意義を有する。ドイツの文献の精査やドイツにおける研究者からの意見聴取が順調に行われたため。反面、判例研究との関係で、日本法の研究に予定より時間と労力を割いたため、ドイツ法に関する研究は、当初の予定よりは遅れており、次年度以降も実施する必要がある。平成28年4月5日付け小職提出にかかる平成28年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書の平成29年度の研究実施権計画欄記載の通り、研究の重点を日本法に移した。そして、同欄記載の通り、損益相殺の効果を明らかにするためには、損害賠償法のみならず、関連する法分野についても知見を深める必要がある。そこで、小職は、障害年金に関する、最判平成29年10月17日民集71巻8号1501頁の判例研究を行い、名経法学40号に公表した。この判決は、公法に関するものであるが、実質的には、時効起算点が問題となっている。そのため、いわば公法の中に存在する私法が問題となった局面であるということができる。この異なる法規範の調整こそが、損益相殺の中心課題である。即ち、損益相殺が問題となる局面は、常に、何らかの法規範によって、被害者に利益を与えることが指示されている。一方で、損害賠償法規範は、被害者の利得禁止を指示しているとされる。2つの法規範が異なる指示を行っている場合、規範の劣後が問題となろう。もっとも、そもそも、損害賠償法規範が、全面的な利得禁止を命じているかは疑義が損する。全面的な利得禁止は、ドイツ法におけるDifferenztheorieにおいて提唱されたドグマであり、現在でも、ドイツ法の通説とはいうものの、損益相殺に関する学説はこれに従っておらず、大いに疑問がある。損害賠償法が、利得禁止ではなく、損害の回復を命じているとすれば、法規範の調整も、そこまで深刻なものではないであろう。該当年度の初めに、所属研究機関を変更し、研究環境が劇的に変化した。そのため、該当年度の前半は、研究の遅延が生じた。

しかしながら、まずは可能なことから実施するべきとの方針に基づき、【研究実績の概要】記載の通り、研究を行った。比較法研究により、ドイツ法においては、損益相殺(Vorteilsasugleichungあるいはcompensatio lucri cum damno)は、損害論の一部として議論されていることが確認できた。すなわち、ドイツ法において通説とされるDifferenztheorieにおいては、損益相殺はその根拠の一つとされたという歴史的経緯がある。その根拠とされたローマ法の法文が、今日の損益相殺の議論において適切であるかは疑問があるものの、その経緯を考えれば、損益相殺は、Differenztheorieの論理的帰結であるということができるのである(なお、我が国でも、損益相殺は差額説の論理的帰結であると説かれることもあるが、我が国の「差額説」の内容に疑問があり、にわかに賛成することはできない。)。損益相殺の効果として、遅延利息の取り扱いが問題となっているが、損益相殺を損害論において議論する以上は、遅延利息は生じないものと考えるのが自然である。この問題は、我が国の法学において損益相殺の位置づけを曖昧にしてきた帰結であると考えられよう。損益相殺を効果から検討すると、我が国の議論は、弁済の問題と損害額の算定の問題を峻別することなく、損益相殺の名の下で議論してきたことが分かる。自賠責や任意保険などの責任保険と社会保険ではその性質が異なると考えざるを得ず、今後はこの点に注意した議論が必要となろう。もっとも、社会保険と一口に言っても、災害補償を肩代わりする労働者災害補償保険のような制度もあり、さらに検討が必要になろう。概ね交付申請書記載の通り。ただし、今年度において、ドイツ法の研究が当初の予定より遅延しているため、来年度以降の、ドイツ法研究の比重は、交付申請書の記載よりも高まる見込みである。平成28年4月5日付け小職提出にかかる平成28年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書の記載に従い、研究を進める。経費の効率化を推進した結果、約2.2%の剰余が生じた。予算執行上の誤差である。翌年度分の助成金と合わせて、翌年度の研究目的のために使用する。剰余金は、誤差の範囲内であり、次年度の助成金と合わせて、次年度の研究のために支出する。
C型肝炎ウイルス表面蛋白の抗原性の分析と特異的抗原を使った感染予防と治療への応用

HCVワクチンの開発には、中和抗体の誘導が不可欠である。最近、コンフォメイショナルエピトープをもった抗E2抗体には、交叉反応性があり強いウイルス中和作用のある可能性が示唆され、ワクチンエピトープの候補として注目されている。HCVの表面蛋白における抗原性の高い領域を三次構造の面からスクリーニングするため、HCV患者血清中抗E2抗体のコンフォメイショナルエピトープの特徴を検討した。方法は、HCV-H(ゲノタイプ1a)E2領域の種々の欠損または変異体をサイトメガロウイルスプロモーターのもとに発現するプラスミドを構築し、メラノーマ細胞にトランスフェクトした。2日後細胞を固定し、HCV(ゲノタイプ1b)患者血清を使って免疫蛍光染色し、血清中抗E2抗体の発現蛋白に対する抗体反応を測定した。その結果、患者血清18例中抗E2抗体陽性は12例(67%)であった。抗体陽性12例中10例においてaa406-aa644、2例においてaa406-aa643が、強い抗体反応を維持する最小の領域であることが同定された。これより、コンフォメイショナルエピトープがこの範囲であることが示唆された。糖鎖付着可能部位への変異導入の検討では、aa417、aa423、aa430、aa448、aa556、aa576、aa623の変異が抗体の反応に影響を与えた。特にaa423、aa430、aa448、aa576の変異は、抗体反応性を完全に消失させ、この部位の糖鎖が、抗体のエピトープ形成に強く関与していることが示された。以上のように今回、ゲノタイプ1aと1bに交叉反応性のある抗E2抗体のコンフォメイショナルエピトープの特徴を明らかにした。この結果はC型肝炎DNAワクチンの設計に重要なデータである。また、C型肝炎DNAワクチンのマウスに対する反応性の検討では、以上に述べられた範囲のワクチンを構築し、これを投与したところ、非常に良好な抗体反応が検出され、ワクチンとしての有用性が確認された。これらの成果は、今後の臨床応用に対して、大きな前進となったと考えられる。糖鎖付着可能部位への変異導入の検討では、aa448、aa556、aa623の変異が抗体の反応に影響を与えた。特にaa448の変異は、抗体反応性を完全に消失させ、この部位の糖鎖が、抗体のエピトープ形成に強く関与していることが示された。この結果は次年度に予定しているC型肝炎DNAワクチンの設計に重要なデータである。

特にaa423、aa430、aa448、aa576の変異は、抗体反応性を完全に消失させ、この部位の糖鎖が、抗体のエピトープ形成に強く関与していることが示された。以上のように今回、ゲノタイプ1aと1bに交叉反応性のある抗E2抗体のコンフォメイショナルエピトープの特徴を明らかにした。この結果はC型肝炎DNAワクチンの設計に重要なデータである。また、C型肝炎DNAワクチンのマウスに対する反応性の検討では、以上に述べられた範囲のワクチンを構築し、これを投与したところ、非常に良好な抗体反応が検出され、ワクチンとしての有用性が確認された。これらの成果は、今後の臨床応用に対して、大きな前進となったと考えられる。C型肝炎ウイルス(HCV)ワクチンの開発には、中和抗体の誘導が不可欠である。最近、コンフォメイショナルエピトープをもった抗E2抗体には、交叉反応性があり強いウイルス中和作用のある可能性が示唆され、ワクチンエピトープの候補として注目されている。前年度の検討により、HCVのシークエンスaa406-aa644が、強い抗体反応を維持する最小の領域であることが同定され、ゲノタイプ1aと1bに交叉反応性のある抗E2抗体のコンフォメイショナルエピトープの特徴が明らかになった。この結果を踏まえ、この領域を持ったHCV DNAワクチンをB型肝炎ウイルスにフィージョンさせた形で設計しマウスに投与した。この結果、(1)抗B型肝炎ウイルス抗体価は、市販の旧型ワクチンでは比較的早期に高値を示したが、その後すぐに低下した。一方、DNAワクチンでは抗体価が常に漸増し、高い持続性が期待された。(2)DNAワクチンは、ウイルス中和能のある抗HCV-E2抗体を持続的に誘導すると考えられた。また、誘導された抗体のサブクラスの検討からは、細胞性免疫も誘導することが示唆された。(3)このDNAワクチンは、B型、C型肝炎の両者のシークエンスを持ち、いずれの肝炎に対しても予防効果が期待できるため、臨床応用が期待される有効なワクチンであり、今後の実用化が強く期待される。
低タンパク食適応における腸内細菌の役割

哺乳類の腸内における窒素固定細菌の役割を純粋な形で検討するため、まず、窒素固定細菌を有するマウスモデルを構築した。また、国内メーカーと共同で、15Nガス曝露実験用インキュベーターを設計・開発を行った。本インキュベータにて3日間飼育した窒素固定細菌を保有するマウスと保有しないマウスの臓器(腸内容物、腸管、肝臓、体毛)を回収し、元素分析/同位体比質量分析計を用いて、窒素同位体比を測定した。その結果、腸内容物、腸管、そして肝臓において統計学的に有意な窒素同位体比の上昇が認められた。一方、体毛においてはそのような上昇は認められなかった。低タンパク食適応は、人類学において大きな意味を持つ事象の一つである。その一例として、パプアニューギニア高地人の低タンパク食適応があげられる。彼らのタンパク摂取量は現代栄養学の定める基準を下回るにもかかわらず、筋肉質な体型を維持している。この理由を解明するためにこれまで多数の栄養学的研究が実施されてきたが、明確な結論は出ていない。そこで本申請者は、「腸内細菌叢がヒトのタンパク質代謝にも関与している」という仮説をたて、申請者の専門とする細菌学的手法に加えて実験動物学的手法を応用して、この仮説の検証に取り組む。平成24年度では、ヒトから分離された窒素固定細菌の特性解析と遺伝子発現についての検討を行った。これまでに本申請者は、37°Cの温度環境においても窒素固定能を有する株を見出している。本年度では、窒素固定遺伝子を欠損させた株を作出した。窒素固定能欠損株は、今後の様々な実験におけるコントロールになると期待される。欠損株の作成の成功は、PCRによる遺伝子の有無、欠損領域の前後の遺伝子配列の解析、また無窒素培地上での生育の有無によって確認した。また遺伝子の数ならびに遺伝子の発現レベルを解析するための手段として、real-time PCRを用いた解析法を開発した。標的遺伝子は窒素固定遺伝子nifHとした。遺伝子発現レベルを解析する際に用いる内部標準として、ハウスキーピング遺伝子であるgyrAとgap遺伝子を用いた。また細菌の特性解析に加え、動物実験モデルの開発の予備的検討も行った。IQIマウスを用いた実験系において、良好な定着モデルを得ることができた。今後これらの知見をもとに、in vitroにおける解析に加え、in vivoにおける窒素固定細菌の働きを解析し、宿主の窒素代謝にどのような影響を与えているのかについて検討していく予定である。近年、腸内細菌と宿主との相互関係において様々な新知見が報告されている。特に腸内細菌による糖質の分解と宿主の栄養・代謝への寄与については数多くの研究がなされており、これまで不明瞭であった腸内細菌の働きが急速に解明されつつある。しかしながら、腸内細菌による窒素代謝とその宿主への影響についてはほとんど研究がなされていない。そこで本申請者は、「腸内細菌叢がヒトのタンパク質代謝にも関与している」という仮説をたて、これを検証する。より具体的な検討内容は以下の2点である。1哺乳類の腸内に存在する窒素固定細菌が窒素固定を行っているかどうか(哺乳類の腸内に窒素固定細菌が存在していることは知られている)。2窒素固定細菌によって固定された窒素を宿主が利用しているかどうか。これまでに、ヒトを含む哺乳類ならびに環境から分離された窒素固定細菌の特性解析を行った。その結果、37°Cの温度環境においても窒素固定能を高レベルで保持している株が多数存在していることを見出した。窒素固定細菌の遺伝的情報を得るため、窒素固定関連遺伝子クラスター全てについて遺伝子配列を解読・取得した。また得られた株の窒素固定能が、生物学的窒素固定に依存していることを確認するため、窒素固定遺伝子を欠損させた株を作出した。さらに発現レベルを解析するため、real-time PCRを用いた発現解析手法を開発した。加えて、動物実験モデルの開発も行った。無菌マウスを用いた実験系において、良好な定着モデルを得ることができた。菌を投与したマウスの腸から嫌気的にサンプリングした腸内容物に15Nガスを暴露した後、δ15Nを測定した。また宿主による取り込みを検討するため、ガス暴露用のインキュベータの設計・製作し、マウスの飼育を試みた。引き続き、腸内の窒素固定細菌が宿主の窒素代謝にどのような影響を与えているのかについて検討する。近年、腸内細菌の新たな働きについて数多くの知見が報告されている。これまでその詳細は明瞭ではなかったが、科学技術の進展とともに栄養・生理学的な働き、薬剤代謝への関与、さらには自己免疫疾患等への関与などが明らかにされつつある。また先年、宿主の食性と腸内細菌との間に関連性があることが示された。窒素固定を行う細菌の中には腸内細菌科に属するものが存在し、哺乳類や昆虫の腸内に生息していることが知られている。それらの窒素固定細菌が、昆虫の腸内において窒素固定を行っていることが実験的に示されているものの、哺乳類の腸内における窒素固定についての詳細はまだわかっていない。そこで本研究において、窒素固定細菌のみを有するマウスモデルを構築し、マウスの腸内で窒素固定が行われるか、また固定された窒素がマウスの組織に取り込まれるかどうかを、15Nガスを用いて検討した。窒素固定細菌を有するマウスの腸内容物において、窒素固定遺伝子nifHの発現を確認した。

また、回収した腸内容物に15Nガスを暴露し、窒素固定能について検討したところ、窒素固定細菌を有しかつ嫌気的に回収した腸内容物に15Nガスを暴露した処理区において、有意な窒素同位体比(δ15N)の上昇が認められた。in vivo実験を行うため、15Nガス暴露用のインキュベータをメーカーとともに設計・開発した。本機を用いて窒素固定細菌を定着させたマウスを15Nガス存在下で飼育し、臓器(腸管、肝臓、体毛、腸内容物)を回収し、元素分析/同位体比質量分析計を用いて窒素同位体比について分析を行った。腸内容物、そして腸管と肝臓において有意なδ15Nの上昇が確認された。その一方で体毛においてはそのような差は見られなかった。今後より詳細な検討を行う予定である。窒素固定を行う細菌の中には腸内細菌科に属するものが存在し、哺乳類や昆虫の腸内に生息していることが知られている。窒素固定細菌が木材を主食と昆虫の腸内において窒素固定を行っていることを示す報告が近年なされた。これは昆虫の生態や窒素代謝に関する研究に新たな視点を供給するものになると考えられる。一方、哺乳類の腸内に存在する窒素固定細菌がどのような働きをしているのかについては現在わかっていない。これまでの検討において行ったことならびに明らかになったことを以下に記す。1哺乳類の腸内における窒素固定細菌の役割を純粋な形で検討するため、まず窒素固定細菌のみを有するマウスモデルを構築した。2マウスの腸内において窒素固定遺伝子は発現しているかどうかを調べるため、腸内容物における窒素固定遺伝子nifHの発現を確認した。3嫌気的雰囲気下で回収した腸内容物を15Nガスに暴露し、腸内容物内における窒素同位体比が上昇するかどうかを調べたところ、コントロール(窒素固定細菌を有さないマウス腸内容物内ならびに窒素固定細菌を有するが15Nガスを暴露していないマウス腸内容物)と比べて、有意な窒素同位体比の上昇が認められた。4in vivo実験を行うため、15Nガス暴露用のインキュベータを国内メーカとともに設計・開発した。5このインキュベータにて3日間飼育した窒素固定細菌を有するマウスの臓器(腸管、肝臓、体毛、腸内容物)を回収し、元素分析/同位体比質量分析計を用いて窒素同位体比を測定した。6その結果、腸内容物および腸管において、また肝臓において僅かではあるが有意な窒素同位体比の上昇が認められた。一方、体毛においては、そのような上昇は認められなかった。in vivo実験により、マウス腸内における窒素固定細菌の働きを検討することができた。データ解釈の精度を高めるため、詳細な検討を行う予定である。これまでの検討により、以下に記される項目が明らかになった。
数値流体解析法と最適化法の融合によるマイクロ反応場の精密設計

流路のサイズと形状が重要な設計変数となるマイクロ装置設計問題を対象に,数値流体解析法と最適化法を融合した設計支援システムを開発した。マイクロ流路圧力損失最小化のケーススタディを通して,開発した設計支援システムの有効性を確認した。また,物質移動促進を目的として電極に溝を掘ったマイクロ電解リアクタ(MER-GE)を提案し,その有効性を数値流体力学シミュレーションおよび実験により検証すると共に,開発した設計支援システムをMER-GEの溝形状パラメータ最適化問題に適用した。本研究は,研究開発が活発なマイクロ化学プロセスの実生産化に向けて,マイクロデバイスの設計法の確立を目指している。本科学研究費補助金申請の期間内での達成目標は,流路の"サイズ"と"形状"が重要な設計変数となるマイクロデバイス設計問題を対象に,数値流体解析法と最適化法を融合した設計支援システムを開発することと,開発システムを用いて得られた最適流路形状の有効性を実験的に検証することである。本年度得られた成果は以下の通りである。1.形状最適化を行うためのフレームワークの構築数値流体力学による設計法の問題点(=評価値を計算するために流れの支配方程式を解く必要があり,設計変数の数が増えるにつれ多大な計算時間を要する)を解決すべく,全ての設計変数に対する評価値の感度を2度の評価値の計算と同程度の計算負荷で求めることができ,多設計変数問題に有利である随伴変数法に基づく設計フレームワークを構築した。2.設計問題定式化,デバイス試作・実験設計モデル開発に向けて取り組んだシミュレーションによる特性解析を通して,反応成績の向上に繋がる様々な知見(例:流路構造・形状の工夫による流体混合効果)が得られた。また,望ましい流れ場を実現するデバイス設計問題の定式化に於いて,流れの支配方程式に対してラグランジュ関数を導入し,変分法により最適性の条件を導出して最適解を求めた。さらに,試作したデバイスを用いた実験を通して,次年度に向けての実験操作ノウハウを修得した。1)形状最適化を行うためのフレームワーク開発・拡張応答局面法に基づく最適化機能を昨年度開発した設計支援システムに追加し,大規模かつ複雑なモデルに基づく最適設計の効率化を可能にした。また,応答局面法の導入により,設計問題の最適点周りの評価値に対する感度を定量的に把握することが可能になった。2)設計モデルの開発,検証実験,モデルの精度向上マイクロ電解リアクタの効率化の鍵は物質移動促進であり,分子拡散のみに頼る従来の平行平板電極型マイクロ電解リアクタでは限界がある。本研究では,物質移動促進を目的として電極に溝を掘ったマイクロ電解リアクタを提案し,そのモデルを構築し,溝形状パラメータが反応成績に与える影響を解析すると共に,開発したシステムを用いて溝形状パラメータを最適化した。また,検証実験を通して設計結果の有効性を確認した。今後は,より実用的な展開を視野に入れて,リアクタの高スループット化,連続運転実験による安定性の評価にも取り組む予定である。
うつ病回復者の「状況構成」の変化の特徴

うつ病回復者9名に半構成的インタビューを34回実施し、発病前から現在までの生き方の変更の有無とその内容を「状況構成」(Tellenbach、1976)の視点から明らかにした。「状況構成」とは、自分の健康や、恋人などの他者や、仕事など身の回りのことがらと関わる時のその人独自の関わり方のことであるその結果、対象者には状況構成の変化がみられ、共通点として、1)職業領域から自己領域へのシフト、2)対人関係からの撤退、3)ありのままの自分を吐き出せる「受けとめ」としての役割をとる人や環境が存在していたことが明らかとなった。うつ病の予防や回復には、本人の価値観や生き方の転換が必要であることが指摘されている。本研究の目的は、うつ病の回復過程における価値観や生き方の変化を「状況構成」という視点を用いて具体的に捉え、その特徴を明らかにすることである。「状況構成」とは、自己や他者、仕事など身の回りの事柄に対するそれまでの関わり方のことをさす。今年度の研究実績の概要は以下の通りである。1.うつ病者の復職支援を積極的に実施している精神科クリニックのグループワークに参加し、うつ病者のおかれておる状況や回復過程における状況構成の変化を観察した(継続中)。同時に、患者会の立ち上げに関与した。2.現在、対象者への個別インタビューにより、データを収集中である。今後の課題は、これまでの研究結果(以下3点)に基づき、新たに発見される「状況構成」の変化の特徴の有無を検証することである。1.仕事優先の生活から身体を含む自己と和解し、自分の健康や趣味を中心とした生活へ変化していた。2.職場やその他の対人関係を断っていた。3.ありのままの自分を吐き出せる「受け止め」としての役割をとる家族や職場環境が存在していた。本研究の目的は、うつ病の回復過程における価値観や生き方の変化を「状況構成」(Tellenbach、1976)の視点から具体的に捉え、その特徴を明らかにすることである。今年度は、うつ病患者を対象とした集団認知行動療法に1年間参加し、うつ病の回復過程の実態を観察した。さらに、うつ病回復者9名に半構成的インタビューを行った。インタビュー期間は約10カ月であり、1名につき3、4回実施した。得られたデータを質的に分析し、状況構成の軸と、《発病まで》《発病時》《現在》までの時間軸に分類し、過去のデータと照らし合わせながら「状況構成」の変化を分析した。その結果、対象者は、これまでの状況構成が通用しない状況で発症しており、回復過程において状況構成の変化がみられていた。変化の共通点として、1)職業領域から自己領域ヘシフトしていたこと、2)対人関係から撤退する期間が存在していたこと、3)ありのままの自分を吐き出せる「受けとめ」としての役割をとる人や環境が存在していたことが明らかとなった。以上より、看護援助の視点として、自己との和解を視野に入れ、身体性の回復を図ること、1人ひとりの状況構成を考慮した上で一体化していた領域から一旦引き離す必要があること、状況構成を脅かすことのない他者や環境の存在により状況構成が変化する契機となり得る可能性があることが示唆された。
マウス発生過程に必要とされる父親由来の遺伝子領域の解析

雄由来と雌由来の二つのゲノムが示すDNA多型を区別できるようなプロ-ブを用い、雄雌由来により異なるメチル化状態の判別を行った。BALB/CマウスとC3H/Heマウスとを両方の組合せで交配させ、F1マウスを作製した。それぞれ4匹の肝臓からDNAを抽出し、mo-2をプロ-ブとしてサザン法で解析した。制限酵素としてはSau3A-MboI系とHpaII-MspI系を利用した。Sau3A、MboIはGATC配列を認識し消化するが、Cがメチル化されていると前者は切断できないが後者はできる。同様に、HpeII,MspIはCCGG配列を切断するが、前者は二番目のCがメチル化されていると切断できない。Sau3Aでは全体で52本のバンドがみられた。52本のバンドの内、5本がSau3AとMboIで異なるバンドを示し、そのうち3本が多型性を示した。この3本が、メチル化を検討する対象となるものであるが、その中の2本が雄雌由来で異なるサイズを示した。すなわち、それらのバンドはBALB/Cマウスには見られ、C_3H/Heマウスには見られないが、F1ではBALB/Cがメス親由来の時にのみ検出される。MbaI消化の方にはこのバンドは見られないので、この断片はメチル化されていて、そのメチル化がメス親由来の場合にのみ見られるということを示している。次に、C3H/He-C57BL(B6)マウス系を用い、制限酵素はメチル化されていると消化できないHpaIIを用いた。同じF1マウスでもB6がオス親の場合のみバンドがみられる。このバンドはB6に見られ、またMspI消化物にも存在するので、B6由来であり、メチル化されていないことが分かる。この場合もメス親由来のDNA断片がメチル化されている。そこで、mo-2DNAの染色体上での位置を決定する目的で、CXSR1マウス系統を利用した。mo-2の分布とすでに位置が決定されているマ-カ-の分布とを比較すると、もっとも似ているものとして染色体2番のセントロメア-近傍に存在するHc遺伝子座が見つかった。
イネの葉原基分化を制御する遺伝的機構に関する研究

本年度は、茎頂分裂組織の維持と葉序の決定に重要であるDEC遺伝子の遺伝子単離を目的とし解析を行った。10個程度の候補遺伝子の塩基配列を決定したところ、一つの遺伝子に終止コドンを生じる変異を発見した。また、γ線照射によって得られたdecと同じ表現型を示す変異体は、この遺伝子を含む大きなゲノム領域を欠失したアリルであることが明らかとなった。この遺伝子はこれまでに報告のない新規なタンパクをコードしており、機能を推察できるモチーフは存在しなかった。現在、この遺伝子がDEC遺伝子であるかを確認するため、この遺伝子を含むゲノム断片をdec変異体に導入し、表現型が戻るかどうかを確認している。また、この遺伝子の空間的発現をin situ hybridizationにより解析を行ったが、組織特異性は認められなかった。これらのことから、イネの茎頂分裂組織の維持と葉序の決定には、これまで明らかにされていない新しい因子が関与している可能性が高いと考えられる。葉の初期発生に重要な機能を持っSHOOT ORGANIZATION/SHOOTLESS (SHL/SHO)遺伝子群の解析においては、SHL/SHO遺伝子の下流で働くと考えられる転写制御因子について詳細な解析を行った。HD-ZIP III遺伝子はマイクロRNAによって制御され、葉の向背軸や分裂組織の形成に重要であると考えられているが、イネにおいてはSHL/SHO遺伝子の下流で働き、葉の形態形成に関わっていると考えられた。そこで、イネにおけるHD-ZIP III遺伝子やマイクロRNAの発現解析、形質転換体やsho/shl変異体を用いた解析から、イネの葉の形態形成におけるこれらの遺伝子の役割を考察した。昨年度得られた葉の形態形成に関わる変異体においては、表現型解析から葉の向背軸の極性に異常が認められ、またこの変異体の原因遺伝子の座上位置を決定した。本年度はまず、茎頂分裂組織の維持と葉序の決定に重要であるDEC遺伝子の遺伝子単離を目的とし解析を行った。DEC遺伝子は第12染色体の組換えが抑制されている領域に座乗しており、すでに3000を越える集団を用いてマッピングを行っているが、遺伝子の同定には至っていなかった。そこで領域内の候補遺伝子を全てピックアップし、配列を変異体と比較する手法に切り替え、解析をおこなった。その中には多数のトランスポゾンと思われる遺伝子があったが、これまで発生に関わると報告のある遺伝子は認められなかった。現在、アノテーションの情報などから、10個程度の候補遺伝子に絞り込み、それらの配列を決定しているが、変異の同定には至っていない。またdec変異体のアリル候補であった00T-γ-144変異体は、PCRの結果などから、DEC遺伝子を含む大きな領域に欠失があり、dec変異体のアリルであることが強く示唆された。一方、葉の形態異常や茎頂分裂組織の維持に異常を示すFSM突然変異体についてファインマッピングを行い、原因遺伝子を特定した。この遺伝子は細胞分裂に関係の深い遺伝子であった。イネの葉原基分化と茎頂分裂組織の維持に重要な機能を果たしているSHOとSHL遺伝子の解析においては、下流の制御因子であるホメオボックス遺伝子の発現を観察し、これらの遺伝子が葉の形態形成や茎頂分裂組織の維持に重要な役割を果たしていることを示した。また、この遺伝子と関わりの深いmicroRNAの組織での検出に成功し、SHL/SHO遺伝子、転写因子、microRNAの間の組織レベルでの関係を明らかにした。また、葉の分化速度を制御するPLA2遺伝子については、変異体の詳しい発生学的な解析により、葉の成熟という新しい制御過程に関わっていることが明らかとなった。
バンドオフセットモジュレーション型高性能透明導電性薄膜の作製

高性能透明導電性薄膜の開発に向け、ノンドープ酸化亜鉛(ZnO)とAlおよびMgのドーピングを施した酸化亜鉛(AZMgO)からなるモジュレーションドーピング構造の薄膜を作製し、そのバンド構造についてケルビンフォース顕微鏡(KFM)を用いて解析することで構造最適化手法の確立を目指した。作製した薄膜試料の劈開面およびイオンビームにより斜めに削り出した面をKFMにより観察し、多層構造とバンド構造の関係を調査した。薄膜試料を構成する各層のさらなる特性向上という課題は残されるものの、モジュレーションドーピング型透明導電性薄膜の構造設計最適化におけるKFMによる解析手法の有効性が示された。2層構造試料の重なり領域の解析により表面電位差のコントラストを確認することができたが、これらには膜厚さ方向の情報が重畳していることが示唆された。そこで劈開が容易なSi単結晶基板上に2層構造薄膜を堆積させ、その断面の直接観察を試みた。この方法によりSi基板/ZnO/ドーピングを施したZnO相においてMg添加に対応したコントラストを確認した。一方、多層積層構造膜の作製をZnO/AlドープZnO(AZO)を用いて試験的に開始した。それに先立ち、ZnO単層薄膜のドーピング量、成膜条件、ポストアニール条件に対する特性の変化について検証を行った。その結果、比較的高いRF電力と370Cにおけるポストアニールによって薄膜のキャリア密度および移動度が改善されることが分かった。ZnO/AZO多層構造では、それぞれの膜厚比および周期数を変化させそれらの電気特性および光学特性を調査した。これらの組み合わせによって電気特性は大きく左右され、各層を単純に並列接続した場合によりも良好な結果を示した条件においては、キャリア移動・キャリア生成の機構が機能しているものと考えられる。光学特性はすべての条件で概ね良好な値を示した。高性能透明導電性薄膜の開発を目的として、ノンドープ酸化亜鉛(ZnO)とドーピングを施した酸化亜鉛(AZMgO)からなるモジュレーションドーピング構造の薄膜を作製し、その電子構造をケルビンフォース顕微鏡(KFM)を用いて解析することにより構造最適化を行う技術の確立を目指した。多層構造の解析にはまず、ZnO/AZMgO 2層構造の重なり部位の観察から始め、次にSi基板上に堆積した多層膜構造の劈開面の分析を行った。最終年度にはさらなる分解能の向上を目指して、より先端の小さな(前年度まで使用の探針の1/2)プローブを用いてKFM測定を試みた。加えて、試料断面をイオンビームにより斜め方向に削り出して測定することで、多層構造界面付近をある程度まで詳しく観察することに成功した。得られた分解能の範囲内において、KFM測定により求められた仕事関数、光学スペクトル測定から見積もったバンドギャップ値、さらに紫外光光電子分光(UPS)測定の結果から予想されるイオン化ポテンシャルを用いて、多層構造におけるバンド構造の予想図を導いた。このバンド構造より、適切な多層膜構造が、特にキャリア移動層の厚さについて示唆された。作製された多層構造の電気特性は必ずしも本研究の最終目標に達するものではなく、多層膜を構成する各層のさらなる特性向上が課題として残されたものの、モジュレーションドーピング型透明導電性薄膜の設計最適化に対するKFMによる解析手法の有効性が示された。キャリア生成層・移動層それぞれに最も適した成膜条件を探りながら多元RFスパッタリングにより薄膜を形成し、界面におけるバンド構造を走査型プローブ顕微鏡の一種であるKFM(Kelvin Force Microscope)を用いて解析した。まず、ガラス基板上に堆積した上記多層構造および2層構造を斜め研磨したサンプルについてKFMによるイメージングを試みたが、設計した構造から斜め研磨面上で予想されるイメージを安定して得ることが出来なかった。次に、ZnO(ノンドープ) /Zn0.8Mg0.2O(Al2O3_2wt%)2層構造において上層を試料面積の半面のみ堆積させたサンプルにおい下層/基板境界上に上層が堆積した部位を観察した結果、形状像において下層のエッヂに対応すると思われる段差が確認され、これに対応して表面電位のコントラスト差が得られた。上層が同じ物質であっても異なる表面電位が観察されたことより、この試料に関しては下層の状態が反映されていることが示唆される。ZnOの電子親和力については約4.2eVと報告されている。また、実験で使用したKFMプローブは最表面にPtIrコート(Ir 5%)が施されており、その仕事関数は約5.65eVと考えられる。

ZnOはノンドープであってもある程度のn型伝導を示すことから、フェルミ準位は伝導帯の直下に存在すると仮定した場合、KFMプローブとの仕事関数差は単純な計算では1eV以上になるが、本測定においては表面電位の絶対値としてこれに近い値は観測されなかった。これに関しては界面準位の影響などさらなる調査が必要と考えられる。SPMによる電子状態評価と並行して、ZnO薄膜のキャリア密度および移動度に対するRF出力の影響について調査した。キャリア密度についてはRF出力70W付近にて、一方、移動度はRF出力90W以上で良好な結果が得られた。Si基板上に作製した多層膜試料のKFMによる劈開面観察によって、各層の表面電位差に対応するコントラストを得ることができた。また、Alドープ/ノンドープZnO多層膜を各層の厚さと周期数をパラメータとして数種類試作し、その特性を評価する段階に至っている。界面付近の分析のためにななめ研磨試料を使用したが、層構造の断面に乱れが生じており、この手法による分析が困難であると判断した。そのため、厚さの異なる上層を持つ二層構造を形成し、その重なり領域の分析を行うことにより、現在特性評価を続けている。多層膜界面のKFM測定に関しては、界面付近の微小領域での情報が必要であり、今後はさらなる測定条件の最適化を試み詳細な解析を行う。多層膜の作製では、Mg含有量とバンドオフセットの関係を調査し、最適なキャリア生成層の成膜条件を調査する。また、KFM測定の結果から各層の最適厚さを予測し、優れた透明導電性の発現を試みる。2層構造の特性評価から得られた情報を用いて最適なキャリア生成・移動領域の厚さ、周期数をデザインしたうえで多層構造の成膜を行う。キャリア生成層は十分なオフセットおよびキャリア量を供給する条件で薄く、移動層については移動度が高く且つキャリア濃度が十分な範囲の厚さで多層構造を構築することが高性能導電膜を得るための指針と考えられる。得られたデータを蓄積するとともに、その解析結果、およびシミュレーションによる知見をフィードバックしながら「ドーパントの種類とドーピング量」、「キャリア生成領域の厚さ」、「キャリア移動領域の厚さ」等の鍵となるパラメータを変えて薄膜堆積実験を繰り返し、より高性能な透明電導膜を得るための条件を追求する。前年度に引き続き行う薄膜の堆積実験では、いくつかのパラメータを変化させて数多くの試料薄膜を堆積させ、作製した試料の電気特性および光学特性を分析試験するというサイクルをとる。その過程の中でターゲット用酸化物粉末と高純度スパッタリングガス、および薄膜を堆積させる基板が必要となる。一方、薄膜の電子構造解析には走査型プローブ顕微鏡を使用する。各装置の使用料およびSPMカンチレバー等の付随する消耗品が必要となる。また、超高真空装置の運転・維持には常にメンテナンスが必要で、配管部材・銅ガスケットなどの各種真空部品が必須である。成膜実験ではいくつかのパラメータを変化させて数多くの試料薄膜を堆積させ、作製した試料をその都度分析試験するというサイクルをとる。なお、薄膜の光学特性を詳細に把握するためには、試料基板には紫外から近赤外まで透過率に優れた石英板を使用する。薄膜の電子構造解析には走査型プローブ顕微鏡を使用する。
直接給電法による完全埋込型FESシステムに関する研究

本年度は,昨年度までに実現してきた直接給電法FESの要素技術を統合し,システム全体の機能を得ることができるハードウェアを実現することを目標とした.その上で,特に解決しなければいけない課題は,インプラント素子の受電系に関する設計であった.前年度までに実現したインプラント回路の要素技術を統合し,そのインピーダンスを測定したところ平均で約2.4kΩであったが,瞬時値としては約800Ωから約4.8kΩと大きな変動があることが確認された。ここで,体内回路はディジタル回路で多く構成されており,電圧変動が生じると回路の誤作動,シャットダウンなど不安定な動作をする可能性がある.しかしながらシンプルな非接触エネルギー伝送系は負荷に対して受電電圧が変動することから,この回路を安定的に動作させることが難しかった.そこでこれを解決するために,新たな共振系を設計法とともに提案した.これにより,負荷変動に対しする電圧変動が安定し,回路負荷に足して40%程度であった負荷電圧変動値は7%程度まで低減することができた.これにより,負荷変動によらず安定的に駆動できる受電系の設計に成功した.また,全要素を統合し,システム全体で駆動させることに成功した.これにより各要素技術の妥当性と実用性を総合的に判断することができた.また,要素技術が多い本研究では各要素の検討に偏り全体像のイメージがつきにくいところがあったが,本研究員の成果により一つのたたき台としての実機が実現された.これにより,本研究の成果は今後の研究推進に大きな影響を与えている.以上より,直接給電法によるFESシステムの今後の進展に大きく寄与する成果と言える.本年度は,直接給電法を実現するための広範囲励磁システムと体外通信システムについて,その原理を提案し,実現した.1.広範囲励磁システム四肢関節の駆動を妨げることなく四肢全体に埋め込まれた刺激素子を励磁するためには,関節部をまたいだ複数個のコイルから体外励磁システムを構築することが望まれる.しかし,これらのコイル間には結合が生じており,コイルの相対的な位置変化に伴って結合係数も変化する.結合の変化は共振条件を乱すため,体内素子への安定的な給電が困難になる.これを解決するために,コイルの開放状態を電気的に作り出し,これを時分割で制御することにより結合如何によらず安定給電することに成功した.2.体外通信システム体内埋込コイルと体外用コイルは寸法比が大きく異なるため,その結合は非常に小さい.これを補うために埋込コイルにはフェライトコアを用い,磁化容易軸方向に給電・通信磁場を発生させている.このため,体外コイルから発生する給電・通信磁場は同軸方向に発生させる必要があるが,体外励磁コイルと体外通信コイルの結合が大きすぎる場合,給電磁場により通信系に大電流を誘導し回路を破損する可能性がある.これを解決するため,給電コイルと低結合を保ったまま同軸に磁束を発生させる通信コイル形状を提案し,体外コイル内部全体での通信,給電を可能にした.本年度は,直接給電法を実現するための給電磁場中通信に関して,高速化を図る新たな方式を提案した.また,正確な刺激を補償するための双方向通信システムの開発を行った.1.給電磁場中通信体外励磁コイルとの適合を考慮した結果,先行研究では関節間の1肢体(上腕や前腕など)について2つの通信コイルを用いる.また,この通信コイル間の干渉を無効化するために時分割による通信を行っていたが,これでは通信速度を半分まで低下させてしまう.そこで本研究では,キャリアに位相差をつけて通信することにより,2つの通信コイルを同時にドライブして通信させることに成功した.これにより,今まで通信速度を半減させることなく通信することを可能にした.また,コイルの改良およびフィルタ・復調回路改良にも着手し,給電磁場中において体外から体内素子へ60kbpsの通信に成功している.2.双方向通信システムより安全な通信を行うためには体外から体内素子への通信(feed forward)だけではなく,体内素子から体外への通信(feedback)を行うことも重要である.これに向けて,まずfeed forward用としてのみ検討されていた回路の改良を行った.具体的には,体外側の復調回路用にフィルタ回路を付加,またfeed forward用ドライブ回路とfeedback用受信回路を切り離すために,1のコイルを更なる改良を加えて送受信可能な体外コイルを構築した.体内素子においては,送受信を1ポートで行う回路部が未実現であったが,PICおよび3-state-bufforを用いることによりこれを実現した.以上のシステムを用いて,57.6kbpsによる広範囲双方向通信に成功している.本年度は,昨年度までに実現してきた直接給電法FESの要素技術を統合し,システム全体の機能を得ることができるハードウェアを実現することを目標とした.その上で,特に解決しなければいけない課題は,インプラント素子の受電系に関する設計であった.前年度までに実現したインプラント回路の要素技術を統合し,そのインピーダンスを測定したところ平均で約2.4kΩであったが,瞬時値としては約800Ωから約4.8kΩと大きな変動があることが確認された。ここで,体内回路はディジタル回路で多く構成されており,電圧変動が生じると回路の誤作動,シャットダウンなど不安定な動作をする可能性がある.しかしながらシンプルな非接触エネルギー伝送系は負荷に対して受電電圧が変動することから,この回路を安定的に動作させることが難しかった.そこでこれを解決するために,新たな共振系を設計法とともに提案した.

これにより,負荷変動に対しする電圧変動が安定し,回路負荷に足して40%程度であった負荷電圧変動値は7%程度まで低減することができた.これにより,負荷変動によらず安定的に駆動できる受電系の設計に成功した.また,全要素を統合し,システム全体で駆動させることに成功した.これにより各要素技術の妥当性と実用性を総合的に判断することができた.また,要素技術が多い本研究では各要素の検討に偏り全体像のイメージがつきにくいところがあったが,本研究員の成果により一つのたたき台としての実機が実現された.これにより,本研究の成果は今後の研究推進に大きな影響を与えている.以上より,直接給電法によるFESシステムの今後の進展に大きく寄与する成果と言える.
高移動度を持つ多結晶シリコン薄膜のガラス基板上への作製および精密制御技術の開発

高性能大面積シリコンデバイスの実現を目指して、大面積化の容易なガラス基板上へ高移動度多結晶シリコンを作製する方法および、その結晶性・移動度の改善法について検討した。初年度はSiF_4を原料ガスとしてマイクロ波プラズマエンハンストCVD法を用いて、250360°Cという低温で(220)、(400)配向性を制御してガラス基板上に多結晶シリコン薄膜を作製できること、特に(400)配向膜の構造が単結晶ライクで優れていることを見出した。しかし、移動度に関しては約4μmの膜厚の(220)配向膜で13cm^2/Vsの比較的高い移動度を達成したが、(400)配向膜では7cm2NSに過ぎなかった。これは(400)配向膜では粒界のダングリングボンドを終端して不活性化させるのに十分な原子状水素が存在しないためと考えられた。本年度は、このような作製技術を、アモルファスシリコン薄膜太陽電池の作製プロセスに使われている容量結合型VHFプラズマCVD法に応用し、大面積・大量生産の可能な技術の確立と、さらに高度な構造制御技術の確立を目指した。その結果、マイクロ波プラズマと同様にSiF_4/H_2混合ガスを原料とすることで(220)、(400)配向構造を制御できることが分かった。さらに、堆積速度を向上させるために少量(SiH_4/SiF_4<<0.1)のSiH_4を混合することが効果的であること、H_2/SiF_4比を高くし、SiH_4流量を極力下げることで150°Cでも83%の結晶化率の多結晶シリコンを成長できること、さらに50°Cの基板温度においても微結晶化はするが62%の比較的高い微結晶シリコンを成長できることが分かった。これらの膜について、PH_3ドープを施し、ドーピング濃度を変えてHall効果を測定した結果、(400)配向膜では電子濃度の増加に伴いHall移動度が増大し、10^<20>/cm^3で10cm^2/Vsの移動度が実現できた。これは、粒界のダングリングボンドが形成するミソドギャップ準位がPドーピングによってかくされ、粒界における伝導特性の劣化が押さえられた結果と考えられる。10^<20>/cm^3という高ドープ条件では不純物散乱により移動度が低くなるため、10cm^2/Vsという移動度も、粒界準位を減少させてさらにドーピング濃度も低くすれば、さらに高い移動度が実現できると期待される。この実現を目的として、現在、膜成長過程で10-100nmの膜堆積と水素処理を繰り返す「水素パッシベーション処理」を試みており、これにより暗伝導度の低下と光伝導度の改善が見られることまでは確認できた。SiF_4を原料ガスとして用いたマイクロ波プラズマエンハンストCVD法を用いて200400°Cという低温で比較的結晶性の良い、また、200nmの大きな粒径の多結晶シリコン薄膜を作製できることはこれまで報告されているとおりである。本研究では、まず、ガラス基板上に直接結晶性の良い多結晶シリコン薄膜を作製することを検討した。そのため、結晶性の良い種結晶の作製とその上への成長の二段階で堆積条件を最適化する「二段階成長法」について検討した。種結晶作製温度を、ガラス基板を使える上限の360°Cとして、10nmのアモルファスリッチシリコン層堆積と水素プラズマ処理を繰り替えずLayer-By-Layer法を用いて、ガラス基板直上から結晶性が良く粒径の大きな種結晶多結晶シリコン層を作製できることを見出した。さらに、その上に種結晶作製よりもSiF_4/H_2流量比を下げることにより、Layer-By-Layer法を使わずに基板温度を280°Cまで下げても、結晶性を損なわずに種結晶上に多結晶シリコン薄膜をエピタキシャルライク成長させられることがわかった。ただし、成長温度280°C以下では急激に結晶性が低下するため、デバイスを作製するのに好ましい<250°Cまで成長温度を下げるためには今後の検討が必要である。また、このようにして作製した膜は、最大で20cm^2/Vsという、CVD法で作製した多結晶シリコン薄膜では非常に大きな値であった。Ha11移動度の膜厚および温度依存性から、薄膜表面の結晶粒内では50cm^2/V/sという高移動度を持つことがわかり、粒界構造と薄膜の微構造の最適化によってさらに移動度をあげられることが示唆された。さらに、種結晶の作製条件によっては、成長温度250°Cで強く(100)に配向し、結晶化率100%の非常に高品質な膜が作製できることが明らかになった。