hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
稲稈の三次元たわみ挙動解析と収穫機械の引起し性能改善への応用

レーザ測域計を用いて,穀稈の倒伏姿勢情報をリアルタイムでセンシングする技術を検討した。3種類の倒伏角(40°、62°、80°)の麦株を用いて室内実験を行い、各倒伏姿勢のプロファイルを前後左右の4方向から計測した。さらに、計測したプロファイルに基づき、傾斜角、歪度、尖度を算定し、倒伏姿勢を評価するための特徴量の抽出を試みた。コンバイン収穫時に精度の高い刈桿搬送制御を実現することを目標として,まずは,リアルタイムで麦桿の倒伏姿勢をセンシングする技術を室内実験により検討した。コンバインでの収穫作業を想定し,対象作物の上方に設置したレーザセンサを前進させながら,様々な倒伏姿勢の麦株の姿勢プロファイルを計測した。同時に,デジタルビデオカメラで撮影した実画像と比較し,計測精度の評価を行った。さらに,得られた姿勢プロファイルから刈桿搬送制御の際に不可欠となる倒伏姿勢の特徴量を抽出し,その有効性を検証した。その結果,倒伏の程度が顕著であった(40°程度)麦株については,高精度で倒伏姿勢が検出できたが,倒伏の程度が立毛に近づくにつれて(60°,80°),検出精度が低下した。また,特徴量については,倒伏角に加え,歪度,尖度の指標により,倒伏姿勢を分類し得ることカミ示唆された。様々な倒伏姿勢に対し高精度なセンシングを実現するためには,センサの角度設定が重要であるため,さらにデータを蓄積することにより,最適な設定値を決定する必要がある。コンバインの引起し性能の改善を図るためには,稲稈と引起し装置間の力学的相互作用の解明に加え,収穫時に稲稈が適切な姿勢を保つこと,すなわち,極端な倒伏を防ぐことが重要と考えられた.二年間に亘る現地調査により,倒伏が発生する水田においては,主として灌漑水による窒素の過剰供給が見られたことから,倒伏を防ぐための施肥設計に反映させることを目的として,灌漑水の窒素濃度をフィールドで簡易に把握するセンサー技術を開発した.稲の生育期間を通して,電気伝導度(EC)と無機態窒素濃度の関係を調査した結果,水系ごとに特徴のある施肥方法が,それらの関係に影響を及ぼしていることが分かった.さらに, ECに基づく無機態窒素濃度の推定式を水系ごとに作成し,その推定精度を検証した結果,窒素濃度の高い水域においては,開発センサー技術を実用し得ることが明らかになった.本研究が対象とする自脱コンバインによる穀稈の引き起こし性能は,作物の性状すなわち,収穫時の作物の倒伏の程度,また作物が有する物理的性質に左右される。この事実が,作業者に熟練した技術を要求すると共に,設計段階での機械の性能把握を困難にしている。以上の問題に対して,引き起こしタインー作物間の力学的相互作用を解明すると共に,引き起こしタインの自動制御を前提とし,作物の性状に応じた適切な引き起こし作用を提案することが本研究の目的である。本年度は稲株について,強制変位と作物稈反力の関係を,準静的条件下ではあるものの実験的に明らかにした。また,実験結果から作物の初期性状の違いにより穂部の慣性力に大きな差異が生じることが確認された事から,研究代表者らが提案している作物稈の力学モデルに基づき,作物の初期性状の影響を考慮し強制変位-作物稈反力の関係を予測するための,たわみに関する微分方程式を導出した。実測値との照合から,稈先端の剛性が非常に低い事から3次元的な動きが確認され,二次元の荷重-変位関係を表現する微分方程式を用いた解析結果と若干の差異が見られた。従って,3次元方程式の導出が今後の課題として示された.
東南アジア多雨林生態系の地球環境変化に対する応答

東南アジアの熱帯低地多雨林は,有機物蓄積量でも,一次生産速度においても,もっとも巨大な生態系である.この自然生態系は人間活動により急激に変貌しつつあり,さらに大気二酸化炭素濃度の上昇と気候変化に対応して生態系諸機能の加速的変化を遂げつつある.したがって,熱帯多雨林の変化過程を高い精度で追跡観測することは,地球環境の変化を予測していく上できわめて重要な課題である.本調査は,すでに典型的な気候極相である低地混交フタバガキ林および貧栄養な立地上に成立する内陸泥炭湿地林・ヒース林に設定されている永久調査区を対象として,森林動態パラメータの変化を観測し,熱帯低地多雨林における有機物空間パターンの変容過程を抽出することを目的とした.主なフィールド調査は,ボルネオ島南部中央カリマンタン州のヒース林と泥炭湿地林で実施した.同州都パランカラヤ市周辺に散在する保護区域内のヒース林と泥炭湿地林に設置した1ヘクタール規模の永久調査区を調査対象として,一連の環境・森林生態系調査を実施した.とりわけ,1997年のエルニーニョによる乾燥影響が把握できるデザインとなった.また,すでに1992年来設定している西カリマンタン州ランダック川中流部のスリンブの混交フタバガキ林の追跡データから,森林のギャップ動態・サイズ分布動態を再現するモデルを提出した.さらに,本研究では,マレーシア領サバ州のキナバル山の植生と,サラワク州での予備調査,またブルネイ領のタセック・マリンブン保護地における泥炭湿地林の調査区設営など,ボルネオ島の森林タイプを広くカバーする野外調査を実施した.これら永久調査区の同時追跡データによって,きわめて急速に進行している森林の人為的な衰退が,ボルネオ熱帯林のポテンシャルに及ぼしつつある影響が,今回のセンサスと今後のその継続によって的確に把握できるものと考えている.東南アジアの熱帯低地多雨林は,有機物蓄積量でも,一次生産速度においても,もっとも巨大な生態系である.この自然生態系は人間活動により急激に変貌しつつあり,さらに大気二酸化炭素濃度の上昇と気候変化に対応して生態系諸機能の加速的変化を遂げつつある.したがって,熱帯多雨林の変化過程を高い精度で追跡観測することは,地球環境の変化を予測していく上できわめて重要な課題である.本調査は,すでに典型的な気候極相である低地混交フタバガキ林および貧栄養な立地上に成立する内陸泥炭湿地林・ヒース林に設定されている永久調査区を対象として,森林動態パラメータの変化を観測し,熱帯低地多雨林における有機物空間パターンの変容過程を抽出することを目的とした.主なフィールド調査は,ボルネオ島南部中央カリマンタン州のヒース林と泥炭湿地林で実施した.同州都パランカラヤ市周辺に散在する保護区域内のヒース林と泥炭湿地林に設置した1ヘクタール規模の永久調査区を調査対象として,一連の環境・森林生態系調査を実施した.とりわけ,1997年のエルニーニョによる乾燥影響が把握できるデザインとなった.また,すでに1992年来設定している西カリマンタン州ランダック川中流部のスリンブの混交フタバガキ林の追跡データから,森林のギャップ動態・サイズ分布動態を再現するモデルを提出した.さらに,本研究では,マレーシア領サバ州のキナバル山の植生と,サラワク州での予備調査,またブルネイ領のタセック・マリンブン保護地における泥炭湿地林の調査区設営など,ボルネオ島の森林タイプを広くカバーする野外調査を実施した.これら永久調査区の同時追跡データによって,きわめて急速に進行している森林の人為的な衰退が,ボルネオ熱帯林のポテンシャルに及ぼしつつある影響が,今回のセンサスと今後のその継続によって的確に把握できるものと考えている.胸高直径-樹高間の相対生長関係ヒース林プロットP-1内のサブプロットF-07で生育するすべての樹種を込みにした胸高直径-樹高間の相対生長関係を西カリマンタン・スリンブの混交フタバガキ林および屋久島・小楊子のデータと比較した。他の2つの森林タイプと比較すると,ヒース林の樹高生長は直径生長にともないゆるやかな増加を示したが,生育初期における樹高がもともと他の森林タイプにくらべて高いため,胸高直径が約20cmまでの範囲においては同じ直径ならばヒース林の樹高のほうが他の森林よりも高いことが示された。この事は,ヒース林構成樹種が細長い外観をもっていることを示しており,この外観はヒース林の主要な特徴のひとつといえる。ヒース林における現存量の推定現在までのところ,インドネシアより届いた乾重測定用のサンプルを乾燥中である。サンプルの乾燥終了後,重量の測定をおこない幹,枝,葉の生重と乾重の比を算出する予定である。リターの分解過程98年2月から9月までの8ヶ月間に落下したリターの量はヒース林で3.85t/ha,泥炭湿地林で16.23t/haであり,泥炭湿地林のほうがはるかに高い値を示した。リターのコンポーネントのうちで最も差が顕著にあらわれたのは葉の重量であり,ヒース林で2.15t/ha,泥炭湿地林で14.22t/haであった.リターバッグを使った分解試験では,ヒース林ではTristania sp.の分解が最も早く,泥炭湿地林ではBuchanania sp.の分解が最もはやかった。この傾向はりターバッグのメッシュの大きさによって変化しなかった。

本年度は,主としてインドネシア・中央カリマンタン州のヒース林と泥炭湿地林での調査観測を中心に行なった。また,おなじボルネオ島上の,マレーシア・サバ州のキナバル山国立公園とブルネイの低地林においても調査を行なった。1997年度から中央カリマンタンのヒース林にふたつの1haプロットを,泥炭湿地林にひとつのプロットを設置し,森林動態の継続観察,一次生産力の推定,構成樹種の構造特性の解析等をおこなってきた。中央カリマンタンのヒース林の現存量はふたつのプロットで209,215t/haであり,低地熱帯多雨林の約1/3に相当した。純一次生産速度は1213t/ha/yrであり,低地多雨林の約半分であった。アロメトリーの種間比較のためのサンプリング,測定を併せて進めた。幹体積-幹重,樹高-樹冠投影面積,地上部全重量-葉重などの関係において種間差がみられた。リター供給量を2年間にわたって追跡調査したところ,ヒース林で6.6t/ha/yr,泥炭湿地林で,5.3t/ha/yrだった。リターバッグによる分解速度推定も進め,泥炭湿地林で冠水する雨期に分解速度が遅いが,乾期ではヒース林と変わらないことがあきらかになった。泥炭湿地林には,呼吸根由来の冠水しない小丘状の微地形が発達する。優占樹種5種について,樹木分布と生残率の微地形依存性を観測した。実生も成熟木もともに小丘上に集中しており,小丘と窪地といった微地形と密接に関係していた。実生の死亡率は乾季よりも雨季,小丘よりも窪地で高かった。微地形は実生の死亡,成長,加入に相当の影響を与えていた。地球環境の変化を予測する目的で,ボルネオ島の熱帯多雨林はの変化過程の高い精度による追跡観測を進めた.本年度の調査は,ボルネオ島南部中央カリマンタン州のヒース林と泥炭湿地林,およびブルネイ領のタセック・マリンブン保護地における泥炭湿地林と近接する混交フタバガキ林において実施した.1992年来設定している西カリマンタン州ランダック川中流部のスリンブの混交フタバガキ林の追跡データから,森林のギャップ動態・サイズ分布動態を再現するモデルを提出した.樹木の生長と加入はパッチ内局所密度の関数として表わし,局所密度の効果は,対象個体から半径10メートル以内の,より大きい個体の基底面積を局所密度の指数とした.このシミュレーションモデルによる動的定常状態は,観測された森林構造ときわめてよく一致した.定常状態の森林被度と現存量は,ギャップ形成速度と樹木の最大生長速度の変化にもっとも影響されることが明らかになった.中央カリマンタン州のヒース林でのふたつの1ヘクタール調査地の解析から,樹種の微細な分布の違いが,微地形(標高と腐植層の厚さ)で説明されることが明らかになった.分布の違いを反映して,樹木の相対生長関係の違いが生じていることも明らかにした.また,このヒース林と,隣接する泥炭湿地林の継続観測の結果から,現存量の蓄積速度はかなり大きな時間的変動を示し,それが気象条件に対応していることがわかった(たとえば1997年のエルニーニョによる乾燥影響による,半年ほどの生長遅滞).
航空機産業と宇宙産業における後発国企業の成長メカニズムに関する国際比較研究

本研究では、航空機関連企業と宇宙関連企業のイノベーション創出や成長プロセスを把握するとともに、企業により成長に差が生じた要因を考察した。具体的には、ブラジルのエンブラエル、カナダのボンバルディアの航空機企業のイノベーション創出メカニズムや成長プロセスの分析を昨年に引き続き行った。さらに、自動車産業から航空機産業に参入した本田技研工業と、中国航空工業集団公司(AVIC)の子会社を通じて買収されたシーラス・エアクラフトの発展プロセスについて研究も行った。その際、先行研究を整理し、各研究の貢献と限界を評価し、インタビュー調査などで一次データを収集しながら、分析枠組みを提示した。宇宙産業に関する研究は、文献研究やインタビュー調査を行うににとどまったため、今後も継続して研究を行っていく。航空機産業研究において、戦後から現在にいたる長期間の企業レベルの戦略行動を分析した研究はほとんど行われておらず、また、本研究の対象である100席以下の航空機であるビジネスジェット機やリージョナル機に焦点を当てた研究はさらに少ないのが現状である。これまでの研究において、航空宇宙産業に参入する各国企業の戦略行動の国際比較研究を行い、既存の研究では十分に取り組まれてこなかった課題に取り組むことができた。本研究は後発国の航空機産業と宇宙産業の国際競争戦略に関するものである。当該分野は、自動車産業や電子機器産業等に比べるとその研究蓄積が少ない。それゆえ本研究は分析の空白地帯となっている領域に光を当てる研究と位置づけられる。研究代表者はこれまで日本、カナダ、ブラジルの航空機産業の発展に関する研究を行ってきたが、航空機産業は技術力以外にも、宇宙開発との兼ね合い、政治的要因、経済的要因など様々な要因を考慮しなければ、その発展プロセスは解明できない。そこで本研究では航空機産業のみならず、宇宙産業にも焦点をあて研究を掘り進めてきた。また、航空機産業と宇宙産業の成長メカニズムを、日本、カナダ、ブラジル、インド、中国の企業を対象にして実証的に明らかにすることを目的としている。研究対象国を広げることにより、より地域や国の政策による相違点や類似点が明らかになると考えられる。平成27年度は、ブラジルと中国の宇宙産業について調査を行った。両国は1990年代から共同で衛星プロジェクト進めており、両国はコラボレーションによりイノベーション創発能力を取り込みながら成長していることが観察できた。平成28年度以降も、ブラジル、中国の航空宇宙産業についてさらに研究を進めるべく、日本、カナダ、インドの宇宙航空機産業へと研究対象を広げる予定である。また、航空宇宙関連のサプライヤーデータ・ベースを構築し、サプライヤーマネジメントについても考察する。一般的にデータが入手困難と言われる、ブラジルや中国の航空宇宙産業に関する調査を進めることができたため。本研究は、航空機産業と宇宙産業における後発国企業の成長メカニズムに関する国際比較研究である。具体的には、日本、カナダ、ブラジル、インド、中国の航空宇宙産業の国際比較研究を行っている。航空宇宙産業は、技術力以外にも、政治的要因、経済的要因など様々な要因を考慮しなければ、その発展プロセスは解明できない。そのため、本年度は、各国の企業の内部要因だけではなく、各国政府の経済政策や、防衛政策などを重点的に調査した。また、インドの宇宙産業の発展に貢献しているインド宇宙研究機関(ISRO)と航空宇宙関連企業について、その設立経緯、海外企業との提携などについても調査した。インドは2017年2月に世界最多である人工衛星104基を搭載したロケットの打ち上げに低コストで成功し、技術を進歩させている。各国の航空宇宙政策と日本国内には文献の少ないインドの航空宇宙産業について調べることができたため。昨年度は、インドの宇宙産業の発展に貢献しているインド宇宙研究機関(ISRO)とアントリクス社について、その設立経緯、海外企業との提携などについて調査を行ったが、本年度は、カナダ、日本、ブラジルの航空宇宙産業を中心に調査を行った。カナダの航空機産業は欧州のエアバス、ブラジルの航空機産業はボーイングとの関係を深めている。しかし、宇宙産業においては、両国とも多国間と共同開発を推進している。また、各国ともベンチャー企業の参入が見られるが先発国に比べるとまだその数は少ない。政府による開発支援や資金援助だけでなく、宇宙関連に関する柔軟な法の整備、ベンチャーキャピタルなどからの資金流入を促進する法整備などが各国とも課題となっていることが分かった。各国の航空宇宙政策について詳しく調べることができているが、インタビュー調査は先方の日程調整などに時間がかかり、当初の予定より遅れている。

これまでの研究において、航空宇宙産業に参入する各国企業の戦略行動の国際比較研究を行い、既存の研究では十分に取り組まれてこなかった課題に取り組むことができた。今後も、ブラジル、中国の航空宇宙産業についてさらに研究を進めるだけでなく、日本、カナダ、インドの宇宙航空機産業へと研究対象を広げる予定である。また、航空宇宙関連のサプライヤーデータ・ベースを構築し、各国企業のサプライヤーマネジメントについても考察する予定である。今後もインドの航空宇宙産業についてさらに研究を進めるだけでなく、日本、ブラジル、カナダ、中国の航空宇宙関連組織に調査を行う。最終的には、全ての調査結果に基づき、後発国における航空機・宇宙産業の発展モデルを構築し、報告書を作成する。中国の航空宇宙産業についてまだ十分に調査ができていないので、今後さらに研究を進める。また、インド、日本、ブラジル、カナダの航空宇宙産業についてもさらなる調査を進める。2018年度が最終年度であるため、全ての調査結果に基づき、後発国における航空機・宇宙産業の発展モデルを構築し、報告書を作成する。当初予定していた海外調査が、先方の都合で延期となったため、次年度に繰り越した。海外出張が先方の都合で期間内にできなかったため。2017年度に予定していたインタビュー調査が、インタビュー先機関の都合により実施できず、調査に要する旅費等の未使用額が生じた。2018年度にインタビュー調査が実施できることになったため、そのための旅費に使用する。前年度に延期となったインタビュー調査を実施する。2017年9月に調査のため海外出張を行う。
哺乳類発想ベクターと毒素遺伝子の利用による検討-神経栄養因子受容細胞の特異的破壊の試み

高齢化社会に向けて、アルツハイマー病や脳梗塞などが原因で生じる痴呆症への対策が切望されている。最近、神経細胞間の情報連絡にたずさわるシナプス機構や、神経細胞の維持や発達に関与すると考えられている成長因子の多くが分子レベルで明らかにされてきた。そこで我々は、これらの分子を遺伝子レベルで任意の神経細胞内に導入することで、老化に伴い失いかけてきた分子を補うことができると考えた。近年、遺伝子治療が注目されているが、幾つかのウイルスベクターが利用されてきている。しかしながら、ヒトへの感染性を持つウイルス主体につくられていたり、癌化に関与する可能性があるウイルスが主体につくられており、安全性においてはいまだ未発達の段階である。我々が試みている遺伝子導入法はすでに神経細胞以外の培養細胞レベルにおいて導入可能であり、任意の遺伝子の発現に成功している。また、直接ラット、マウスの肝臓内への遺伝子導入にも成功しており、B型肝炎の構成成分のひとつであるエンベロープ蛋白質をコードする遺伝子を我々の方法により肝臓内へ導入したところ、B型肝炎モデル動物の作製に成功した。肝臓への導入においては組織レベルで毒性はほとんど見られなかった。この遺伝子導入法を、脳内への遺伝子導入に適応できるように改良し、脳内の目的の領域に任意の遺伝子を導入し発現させることめざすのが本研究の目的である。本研究では以上の目的のための基礎研究として、ラット、マウス脳内の任意の神経核内に外来遺伝子を導入し発現させる系を作ることを目的とした。導入遺伝子は、発現細胞を組織学的に確認しやすいように大腸菌由来のβ-galactosidase遺伝子を利用する。導入方法は、基本的にはプラスミドと核蛋白質を共に封入したリポソームと細胞融合能をもつ不活性センダイウイルスを利用し、ラット海馬から得たprimary cultured cellsへ遺伝子を導入し、系を改良した。特に、導入効率を上げるために、リポソームの作成方法を工夫し、7週齢以降(成獣)のラット、マウスの様々な神経核内にβ-galactosidaseの発現がみられるかどうか確認した。その結果、ラット脳内において外来遺伝子の神経細胞内発現可能な方法を新たに考案した。現在各種の神経栄養因子が見つかっているが、それらの作用については極めてヘテロジーナスであり、多種の培養細胞内増殖、分化、突起伸展等多様な作用を有すると言われ、その作用の実体についてはきわめて曖昧なままで置かれている。これらの微量因子の作用を調べる一つの方法はジーンターゲッティングによってその産生を断つことが考えられるが、このような発生分化に重要な物質の場合、実験動物が成長して生まれてくることは期待できず、必ずしも有効な方法とは言えない。従って発生するある段階で任意な時期に任意の部位でこの物質を必要とする神経細胞のみを特異的に破壊することができれば、脳の形態形成、神経のネットワーク構築などの現象をさらに明確に検討できるようになろう。我々は平成4年度までに神経成長因子に細胞毒を架橋することによって特異にその受容細胞を破壊できることを示した。しかし、蛋白質どうしの架橋は多くの同一ロットの架橋物を得ることが難しい。さらに未反応の細胞毒素が不必要に残存し、データの明解さを損なう恐れがある。従って今回の目的は哺乳類細胞において発現する発現ベクターに毒素遺伝子を組み込み、これを栄養因子と架橋することによって細胞内導入を試みる。

取り込んだ細胞はそれ自身の蛋白合成機能のために自殺に追い込まれるわけである。栄養因子については神経成長因子および線維芽細胞成長因子を中心に検討し、これらの神経維持作用を中心に証明する。このことは引いてはアルツハイマー病など老化の疾患の治療に役立つと考える。細胞導入法として、成長因子とHigh Mobility Group(HMG)蛋白を結合させこれとHMGのプラスミッドへの結合性を利用して、プラスミッド・成長因子コンプレックスを形成させる。これを脳内へ注入して、ラットのアセチルコリン細胞が特異的に破壊されるかどうかを検討する。プラスミッド・成長因子コンプレックスはすでに作成した。方法としてHMG蛋白と成長因子をCDI法によって架橋した。このような架橋物はプラスミッドとの結合能は失われていなかった。この架橋物はin vivoでの遺伝子導入に使用かどうか次年度に検討する。高齢化社会に向けて、アルツハイマー病や脳梗塞などが原因で生じる痴呆症への対策が切望されている。最近、神経細胞間の情報連絡にたずさわるシナプス機構や、神経細胞の維持や発達に関与すると考えられている成長因子の多くが分子レベルで明らかにされてきた。そこで我々は、これらの分子を遺伝子レベルで任意の神経細胞内に導入することで、老化に伴い失いかけてきた分子を補うことができると考えた。近年、遺伝子治療が注目されているが、幾つかのウイルスベクターが利用されてきている。しかしながら、ヒトへの感染性を持つウイルス主体につくられていたり、癌化に関与する可能性があるウイルスが主体につくられており、安全性においてはいまだ未発達の段階である。我々が試みている遺伝子導入法はすでに神経細胞以外の培養細胞レベルにおいて導入可能であり、任意の遺伝子の発現に成功している。また、直接ラット、マウスの肝臓内への遺伝子導入にも成功しており、B型肝炎の構成成分のひとつであるエンベロープ蛋白質をコードする遺伝子を我々の方法により肝臓内へ導入したところ、B型肝炎モデル動物の作製に成功した。肝臓への導入においては組織レベルで毒性はほとんど見られなかった。この遺伝子導入法を、脳内への遺伝子導入に適応できるように改良し、脳内の目的の領域に任意の遺伝子を導入し発現させることめざすのが本研究の目的である。本研究では以上の目的のための基礎研究として、ラット、マウス脳内の任意の神経核内に外来遺伝子を導入し発現させる系を作ることを目的とした。導入遺伝子は、発現細胞を組織学的に確認しやすいように大腸菌由来のβ-galactosidase遺伝子を利用する。導入方法は、基本的にはプラスミドと核蛋白質を共に封入したリポソームと細胞融合能をもつ不活性センダイウイルスを利用し、ラット海馬から得たprimary cultured cellsへ遺伝子を導入し、系を改良した。特に、導入効率を上げるために、リポソームの作成方法を工夫し、7週齢以降(成獣)のラット、マウスの様々な神経核内にβ-galactosidaseの発現がみられるかどうか確認した。
「持続可能性」の彫琢：エクアドル、ボリビア、コロンビアの比較研究

本研究は、持続可能性の現況把握を目的とした経済、社会、自然環境の計量が、どのような活動を伴いながら特定の現実を形づくっていくのかを、アンデス地域の具体的事例にもとづいて解明することを目的としている。本年度は特に、エクアドル国のヤスニ国立公園に埋蔵する原油を採掘せずに地中に留めることで地球温暖化抑止に貢献しようとするヤスニITTイニシアチブ(2007)に着目し、政治生態学、生態経済学などによる先行研究をふまえて、人類学の立場から独自の分析を試みた。イニシアチブは国際社会からの経済的見返りを求める枠組みとして提起されたが、そのことが「原油を採掘しないこと」の価値を数量化する多種多様な価値計量を導きだしてきた。ところが、国際社会からの寄与は政府提案の目標額に達せず、国内的にも継続をめぐって係争中である。研究代表者は人類学の立場から、とくに贈与論とフェティシズム論を援用しつつイニシアチブをめぐる論点を整理しなおし、ポスト石油体制を先取りする革新的提案としてのその潜在的な可能性を分析した。その成果にもとづき、平成31年2月17日から3月29日に実施したエクアドル国での研究滞在では、アンディナ・シモン・ボリバル大学院大学(キト市)およびクエンカ大学(クエンカ市)で招待講演し、現地の生態経済学者、政治生態学者、環境学者などから有益なフィードバックを得ることになった。滞在中、大統領の命でイニシアチブの素案作成にあたった政治家、イニシアチブに対する多基準評価を実施した経済学者、国連開発計画との交渉にあたった当事者にインタビューを実施したほか、本イニシアチブをきっかけに組織されたNGOで参与観察を実施し、今後の具体的調査・研究項目の選定のための情報を収集した。本研究は当初、エクアドル、ボリビア、コロンビアでの持続可能性計測の比較を意図したものであったが、交付金額が申請金額を大きく割り込んだため上記三国にそれぞれ滞在して研究を実施することは断念せざるをえず、際立った取り組みをしているエクアドル国を戦略的に選定し、優先的に研究にあたることとした。さらに、研究代表者はエクアドル国での調査が初めてであることから、平成30年度は、持続可能性計測のうち内外の高い関心を集めてきたヤスニITTイニシアチブをめぐって実施されてきた計測に対象を限定して取り組んだ。あらかじめ準備した独自の分析を携えて研究機関を訪問し、講演の機会を得、今後の研究のための研究連携関係を形成したほか、持続可能性計測にあたった生態経済学者、政治生態学者との意見交換、国連開発計画との交渉にあたった政府関係者のインタビュー、ヤスニITTイニシアチブをきっかけとして組織された全国レベルのNGOで参与観察も実施することができ、今後の研究の基盤形成に成功した。以上から、本研究はこれまでのところおおむね順調に進捗していると考える。平成30年度に実施したヤスニITTイニシアチブをめぐっては、自然科学者(生態学者、環境学者)との情報交換・研究連携の模索、経済計画省、環境省などの公文書館での調査が不充分ないし未着手であり、これらについて継続して実施する。また、ヤスニITTイニシアチブを、エクアドルにおけるより広い持続可能性計測の取り組みのうちに位置付けることを試みる。他方、これまでの調査で明らかになりつつある事項として、持続可能性計測手法や単位を異にする計量結果の総合手法が、地理的隣接性とは関連しない国際的ネットワークを介して流通していること、しかもたとえば生態経済学の思考を共有する研究者、研究機関等のネットワークと、各種企業による持続可能性報告書の作成とトレンドセッティングとの関連するネットワークのあり方が大きく異なるなど、持続可能性計測をめぐる複数のネットワークが濃淡をもって不均一かつ多様に拡がってることがあげられる。こうした様相のより正確な実態把握および複数のネットワークの競合や対立関係の分析に、文献参照関係の調査、組織的連携の在り方の調査、ネットワークのハブとなる国際組織や企業でのインタビューや参与観察を通じて取り組む。

滞在中、大統領の命でイニシアチブの素案作成にあたった政治家、イニシアチブに対する多基準評価を実施した経済学者、国連開発計画との交渉にあたった当事者にインタビューを実施したほか、本イニシアチブをきっかけに組織されたNGOで参与観察を実施し、今後の具体的調査・研究項目の選定のための情報を収集した。本研究は当初、エクアドル、ボリビア、コロンビアでの持続可能性計測の比較を意図したものであったが、交付金額が申請金額を大きく割り込んだため上記三国にそれぞれ滞在して研究を実施することは断念せざるをえず、際立った取り組みをしているエクアドル国を戦略的に選定し、優先的に研究にあたることとした。さらに、研究代表者はエクアドル国での調査が初めてであることから、平成30年度は、持続可能性計測のうち内外の高い関心を集めてきたヤスニITTイニシアチブをめぐって実施されてきた計測に対象を限定して取り組んだ。あらかじめ準備した独自の分析を携えて研究機関を訪問し、講演の機会を得、今後の研究のための研究連携関係を形成したほか、持続可能性計測にあたった生態経済学者、政治生態学者との意見交換、国連開発計画との交渉にあたった政府関係者のインタビュー、ヤスニITTイニシアチブをきっかけとして組織された全国レベルのNGOで参与観察も実施することができ、今後の研究の基盤形成に成功した。以上から、本研究はこれまでのところおおむね順調に進捗していると考える。平成30年度に実施したヤスニITTイニシアチブをめぐっては、自然科学者(生態学者、環境学者)との情報交換・研究連携の模索、経済計画省、環境省などの公文書館での調査が不充分ないし未着手であり、これらについて継続して実施する。また、ヤスニITTイニシアチブを、エクアドルにおけるより広い持続可能性計測の取り組みのうちに位置付けることを試みる。他方、これまでの調査で明らかになりつつある事項として、持続可能性計測手法や単位を異にする計量結果の総合手法が、地理的隣接性とは関連しない国際的ネットワークを介して流通していること、しかもたとえば生態経済学の思考を共有する研究者、研究機関等のネットワークと、各種企業による持続可能性報告書の作成とトレンドセッティングとの関連するネットワークのあり方が大きく異なるなど、持続可能性計測をめぐる複数のネットワークが濃淡をもって不均一かつ多様に拡がってることがあげられる。こうした様相のより正確な実態把握および複数のネットワークの競合や対立関係の分析に、文献参照関係の調査、組織的連携の在り方の調査、ネットワークのハブとなる国際組織や企業でのインタビューや参与観察を通じて取り組む。
キネシンの細胞内物質輸送における分子機構の解明を目指した化学修飾法の開発

本研究では、細胞内の物質輸送を司るキネシンの動きをコントロールしながら、キネシンの相互作用タンパク質を網羅的に解析することを目的とし、相互作用タンパク質の網羅的化学修飾法の開発とキネシンの運動を制御する手法の開発を行った。具体的には、酸化・還元状態に応じて標的タンパク質との反応性(求電子性)をスイッチングできる反応剤の候補を見いだすことに成功した。また、キネシンの動きを光で制御できる阻害剤を見出し、これを利用して光制御型キネシンを構築することに成功した。本研究では、モータータンパク質キネシンと輸送物質との複雑で微弱なタンパク質間相互作用を、網羅的かつ共有結合的に化学修飾するための反応基の開発を目的としている。これを達成するため、既存のタンパク質の化学修飾法にはない、新たな反応性スイッチング機構を導入した反応基の開発を行った。より具体的には、酸化還元状態における求電子性の違いを利用した反応基を検討している。当該年度において、設計した反応基を化学合成し、タンパク質に対する反応性の検討を行ったところ、酸化還元状態で大きく反応性の異なる反応基を見出した。ある程度の化学修飾が確認できたが、反応性が不十分なため、今後はより高活性な反応基を見出す必要がある。また、反応基の開発の他に、キネシンへの特異的な化学修飾を行うために必須なリガンド分子の開発を行った。新規リガンド分子の評価は、精製キネシンと微小管を用いたin vitro motility assayにより行った。既存の報告では、IC50でmM程度のアフィニティであったリガンド分子を、キネシンの結晶構造を基に、精密にチューニングすることでmicroMのアフィニティまで向上させることに成功した。この新規リガンド分子に化学修飾のための反応基を導入し、精製タンパク質系において化学修飾反応を行ったところ、相互作用タンパク質である微小管(チューブリン)への化学修飾が確認できた。これは、本研究を進めるにあたり、非常に重要な知見となる。概要に示したように、反応基の開発とキネシンの高親和性リガンド分子の開発に成功した。これを利用し、精製タンパク質系においてキネシンの相互作用タンパク質(チューブリン)への化学修飾を確認できた。基盤となる反応基の開発が本研究の最も重要な課題の1つであり、ある程度達成出来たと考えている。キネシンは生体内で機能しているモータータンパク質の一種であり、ATPを加水分解することで得られる化学エネルギーを利用して、微小管上を運動する。細胞内において、キネシンは、オルガネラや膜タンパク質などの能動的な輸送を担っており、記憶や神経軸索輸送など重要な生命現象に深く寄与している。本研究では、モータータンパク質キネシンの動きを制御し、それらが運搬している荷物タンパク質を網羅的な化学修飾法によって解析するものである。これまでに、キネシンの動きを可逆的に制御するために、低濃度でも十分に機能する光制御型阻害剤を開発することに成功している。平成29年度は、この新規阻害剤をキネシンに対し、アフィニティ化学修飾することで、タンパク質レベルで動きを制御できる光制御キネシンの開発に成功した。より具体的には、アゾベンゼン型阻害剤に対し、キネシンとの共有結合形成部位としてクロロベンジル基を導入したアゾベンゼン型阻害剤は、キネシンとアフィニティ駆動で求核置換反応を起こし、阻害剤修飾キネシンが得られた。これを精製することで、キネシンの動きを可逆的に光でOFF/ON制御できるキネシン分子の開発に成功した。さらに、網羅的化学修飾のための新規反応基を開発するため、NAD+/NADHのようなピリジニウムイオン/ジヒドロピリジン間の酸化還元状態変換(反応性スイッチング)に着目した反応基の検討を行った。新たに見出した反応基を用いると、標的タンパク質をアフィニティ駆動で化学修飾できることが確認できた。これを利用し、キネシン相互作用タンパク質を網羅的に化学修飾する手法を開発するための基盤技術を確立する。また、今回得られたキネシンの活性制御法を、他のモータータンパク質へと拡張することも並行して行う。今後は反応性をさらに向上させた反応基の開発を行う。開発した反応基に種々の置換基を導入することで反応性を最適化する。また、既に開発した反応基を利用し、相互作用タンパク質を網羅的に化学修飾するための検討も進める予定である。生物有機化学
樹木病害の病徴進展におけるエチレンの役割

ヒノキ漏脂病におけるエチレン生成を解析するために、ヒノキ漏脂病との関連が指摘されている3種の菌類をヒノキ苗木に接種し、その後のエチレン生成の測定を行った。その結果、接種時期により傷害樹脂道形成の程度には大きな差があった。また、これらの菌類の接種によるエチレン生成の増加はわずかであった。また、野外においてエチレンを測定する手法を確立するため、本年度購入したエチレンアナライザーのカラム条件およびトラップ法の検討を行った。通常のガスクロマトグラフとの比較の結果、エチレンアナライザーを改造し、カラムに活性アルミナを用いることにより、分解能はFIDに劣るものの、水素を用いずに野外で迅速なエチレン分析が可能であることが分かった。マツ材線虫病におけるエチレン生成を明らかにするため、アカマツ切枝を用いて線虫の接種後のエチレン生成を測定するとともに、線虫の初期移動を検討した。その結果、初期のエチレン生成に関わるとみられる線虫の移動能力は、線虫のサイズによって異なることが明らかにされた。また、エチレン生成を阻害すると言われているSTSおよびPPOHの切枝への濃度別処理、エチレン発生剤であるエスレルの処理をクロマツ切枝に対して行った。STSは、エスレルによるエチレン生成の一部を抑制する場合がみられたが、PPOHはマツに対しては効果が認められなかった。
Th17細胞の病原性を決定する転写制御機構の解析

本研究では、自己免疫反応に関与するヘルパーT細胞の分化制御機構を理解するために、IL-23サイトカインによる病原性Th17細胞誘導機構を調べた。まず、Th17細胞においてIL-23刺激により発現が増加する遺伝子として、転写因子HLX-1を見出した。T細胞特異的HLX-1ノックアウトマウス(HLX-1 TKOマウス)の解析により、HLX-1はTh17細胞におけるいくつかのTh17誘導性遺伝子の発現に関与することが示された。さらに、HLX-1 TKOマウスは、実験的自己免疫性脳脊髄炎の症状の緩和が認められた。これらの結果は、HLX-1が病原性Tヘルパー細胞の分化に関与することを示唆する。本研究では、自己免疫疾患に深く関与するIL-23依存病原性Th17細胞の分化制御機構を理解することを目的として、IL-23刺激により発現が増強される遺伝子の探索を行ない、転写因子IL-23TF1を見出した。In vitroにおいて誘導した各種effector CD4 T細胞サブセットの解析の結果、IL-23TF1はTh1とTh17において特異的に誘導され、Th17におけるその発現がIL-23により増強されることが示された。また、Th17レポーターマウスを用いた解析より、in vivoにおいて誘導されたTh17においてもIL-23TF1の高い発現が認められた。さらに、既知のTh1、Th17分化制御転写因子のノックアウト細胞を用いた解析により、IL-23TF1はTh1においてはSTAT4に、Th17においてはSTAT3に依存し発現誘導されることが示された。続いて、IL-23TF1の生理的意義を解明するために、IL-23TF1のT細胞特異的ノックアウトマウス(IL-23TF1 T-KOマウス)の作製を行った。IL-23TF1 T-KOマウスのT細胞の発生に異常は認められず、脾臓、リンパ節において、野生型マウスと同程度のCD4およびCD8 T細胞が確認された。現在、このIL-23TF1 T-KOマウスを用いた解析を開始しており、今後IL-23TF1のTh17分化における意義およびその制御メカニズムを明らかにすることを目指す。本研究では、自己免疫反応に関与するTh17細胞の分化制御機構を理解することを目的として、IL-23サイトカインによる病原性Th17細胞誘導機構の解明を試みた。まず、マイクロアレイ解析により、Th17細胞においてIL-23刺激により発現が増加する遺伝子として、転写因子HLX-1を見出した。HLX-1はTh1の分化に関与することが示唆されているが、その作用機構およびTh17細胞における役割は全く分かっていない。Th1およびTh17細胞におけるHLX-1の発現は、STAT4とSTAT3にそれぞれ依存していた。HLX-1のTh1およびTh17細胞における役割を明らかにするために、T細胞特異的HLX-1ノックアウトマウス(HLX-1 TKO)。HLX-1 TKOマウスより単離したナイーブCD4 T細胞をTh1およびTh17分化誘導条件で培養したところ、野生型マウスの場合と同様のTh1(IFN-g産生細胞)とTh17細胞(IL-17産生細胞)が誘導された。しかしながら、これらの細胞のマイクロアレイ解析を行った結果、Th1およびTh17細胞で誘導されるいくつかの遺伝子発現の減少が認められた。HLX-1 TKOマウスに、MOGペプチドを免疫し、EAEを誘導したところ、誘導後後期において有意な症状緩和が認められた。これらの結果は、HLX-1が病原性Tヘルパー細胞の分化に関与することを示唆するものである。現在、HLX-1によるT細胞分化制御のメカニズムの解析を行っている。計画通り、IL-23TF1のノックアウトマウスの作製に成功し、IL-23TF1の機能を解明するための強力な実験材料を得た。免疫学今後はIL-23TF1のノックアウトマウスを用いて、IL-23TF1のTh17およびTh1分化における機能および、作用メカニズムの解明を目指す。具体的にはin vitroで分化誘導するTh1およびTh17においてIL-23TF1により制御される遺伝子群を、マイクロアレイ解析および、クロマチン免疫沈降解析により明らかにする。さらにin vivoの解析として、IL-23TF1 T-KOマウスの実験的自己免疫疾患(EAE)への感受性をコントロールマウスの場合と比較する。さらにその際のTh1およびTh17の挙動を調べ、IL-23TF1の自己免疫疾患における役割を明らかにする。端数(20円)です。20円の端数が発生しましたが、2015年の予算と合わせて有効的に活用いたしたいと思います。
医療保健福祉分野における超領域的多職種間教育の短・長期的教育効果の評価尺度の作成

本研究では、保健医療福祉専門職養成課程24年生の3年間にわたる階層的IPEプログラムの教育効果を検討した。作成した日本語版IPES・RIPLSを用いて縦断的調査を実施した結果、該IPEプログラム中のIEPS・RIPLSの変化様態は同一であり、IEPS・RIPLSいずれもプログラムが進行するにしたがって有意に高値を示した。以上のことから、同プログラムの教育効果についての一般化可能性が補償されたとともに、同実習の過程に伴って専門職アイデンティティおよびIPEに対する態度の構築が進んだことが明らかとなった。1.既存のIPE評価尺度(英文)の日本語版の作成2.日本語版IPE評価尺度の妥当性の検討1項で作成した該評価尺度を実際のIPEプログラムの教育効果評価尺度として使用し、その構成概念妥当性を検討した。まず、「関連職種連携実習」における教育効果を検討した。該カリキュラムは最終学年の学生を対象とし、臨床実習を中心に構成された国際医療福祉大学IPEプログラムの1つである。10週間に渡る同プログラム中、該評価尺度により4回の評価を実施した結果、他学科学生との協同学習(RIPLS)、自職種の理解(IEPS)のいずれに関しても実習期間中を通じて学習が獲得されていることが明らかとなった。次に「関連職種連携論」における教育効果を検討した。該カリキュラムは第2学年の学生を対象とした国際医療福祉大学IPEプログラムの1つである。該カリキュラム履修者983名に対して、両評価尺度を使用して教育効果を測定した。結果に関しては現在解析中である。3. IPEコンピテンシーの検討評価尺度の検討と同時進行して、評価基準となる学生が獲得すべきIPEにおけるコンピテンシーについても研究班メンバーを中心としたタスクフォースを組織して検討を開始した。1.日本語版IPE評価尺度の妥当性の検討:平成26年度に作成した該評価尺度を実際のIPEプログラムの教育効果評価尺度として使用し、その構成概念妥当性を検討した。具体的には、は最終学年の学生を対象とし、臨床実習を中心に構成された国際医療福祉大学IPEプログラムの1つである「関連職種連携実習」を対象としてその教育効果を検討した。平成26年度に続き平成27年度の同プログラムにおいても、10週間に渡る同プログラム中、該評価尺度により4回の評価を実施した結果、他学科学生との協同学習(RIPLS)、自職種の理解(IEPS)のいずれに関しても実習期間中を通じて学習が獲得されていることが明らかとなり、年度による差異はないことが明らかとなった。また、第2学年の学生を対象とした国際医療福祉大学IPEプログラムの1つである「関連職種連携論」履修者983名に対して、両評価尺度を使用して教育効果を測定した。結果として協同学習(RIPLS)に関しては学生の所属に関係なく該カリキュラムによりポジティブな教育効果が得られているが、自職種の理解(IEPS)に関しては所属学科により差異が生じることが明らかとなった。2. IPEコンピテンシーの検討とIPEコンピテンシー評価尺度:評価尺度の検討と同時進行して、評価基準となる学生が獲得すべきIPEにおけるコンピテンシーについても研究班メンバーを中心としたタスクフォースを組織して作成した。3. IPE経験者に対する質的研究:IPE経験者(卒業生)に対して聞き取り調査を実施した。同調査内容より質問紙を作成し、サンプルサイズを拡大してIPE評価尺度の妥当性に関する質的研究を実施する。計画していた日本語版IPE評価尺度を作成し(9-1項)、実際のIPEプログラム履修者に対して同評価尺度を使用してその妥当性検討に着手した(9-2-(1)項)。加えて、新しくIPEコンピテンシーとその評価尺度を作成した。本年度は同コンピテンシーと日本語版IPE評価尺度をIPEプログラム履修者に同時に実施し、その構成概念妥当性を検討する。またIPE評価尺度の妥当性に関する質的研究に関しても、IPE経験者(卒業生)に対して聞き取り調査を実施した。同調査内容より質問紙を作成し、サンプルサイズを拡大してIPE評価尺度の妥当性に関する質的研究を実施するとともに上記量的研究内容との統合を図る。以上のように一部研究計画を前向きに変更して研究を実施したものの、特に質的研究に関して一部計画が遅延している事実を考慮し、達成度を「やや遅れている」とした。1. IPEコンピテンシーおよび教育評価方法の作成本学の専門職種間教育(IPE)プログラムは学部24年生をそれぞれ対象とする座学の関連職種連携論、学内演習の関連職種連携ワーク、臨地実習の関連職種連携実習で構成されている。これらIPEプログラムを学ぶ学生が獲得すべきIPEにおけるコンピテンシーについて、研究班メンバーを中心としたタスクフォースを組織して作成し、報告をまとめた(下井, 2016)。同コンピテンシーを元に教育評価方法としてルーブリックを作成し、実際の教育(IPC実習)に運用を開始した。コンピテンシーにもとづくルーブリックに関して、現在、論文(査読付き総説)を作成し投稿した。2.日本語版IPE評価尺度の妥当性の検討前述のIPEプログラムのうち学部4年生(薬学部は5年生)が対象となる関連職種連携実習を履修した学生に対して、複数の先行研究で使用されている"Interdisciplinary Education Perception Scale (IEPS)"と"Readiness for Interprofessional Learning Scale (RIPLS)"を実施。現在、平成25年から平成28年度の4年間の(n=513)が蓄積した。

複数年度の学生に対してIPE評価尺度による教育効果を検討することで、同プログラムの一般化可能性を検討することができるようになった。また、平成29年2月15日付「科学研究費助成事業補助事業期間延長承認申請書」に記載したとおり、本研究の対象を単年度のIPEカリキュラムから前述の24年生を対象とした全3IPEカリキュラムへと変更した。昨平成28年をもって平成26年から3年間のカリキュラムの追跡調査が終了した。現在、いずれの研究についても鋭意データ解析をすすめており、今年度中に論文化する予定である。IPEコンピテンシーおよび教育評価方法(ルーブリック)の作成については一定の成果に至った。また計画していた日本語版IPE評価尺度の妥当性の検討は順当に進行し、本年度中にデータ解析とともに論文作成に至る予定である。しかし研究計画にある質的研究に関しては、上記量的研究を優先させたため計画通りに進捗していない。このため達成度を「やや遅れている」とした。まず、IEPSとRIPLSの日本語版を作成した。次に作成した日本語版IPES・RIPLSを用いて、階層的IPEプログラムの教育効果の縦断的調査を実施した。平成2628年度、および2729年度の2つの期間で、それぞれのIPEプログラムに参加した合計261名の学生のデータセットを解析した。結果として、3年間のIEPS・RIPLSの変化様態は両期間で類似していた。また、IEPS・RIPLSいずれも2・3年次では変化せず、4年次に有意に高値を示した(η2=0.08-0.15)。このことから、同カリキュラムの教育効果について学年・学生に依存しない一般化可能性が認められた。また、最終学年のIPEプログラムの教育効果は高く、2・3年次のIPEプログラムは最終学年のIPEプログラムに対するレディネス形成に大きく影響していることが示唆された。次に高い教育効果が認められた最終学年のIPEプログラムについて、平成2528年度の4年間の合計531名分のデータセットを解析した。結果として、RIPLS、IEPSいずれについても実施年度による差はなく(η2=0.02-0.04)、実習過程が進行するにしたがって高値となった(η2=0.08-0.11)。以上のことから、同プログラムの教育効果についての一般化可能性が補償されたとともに、同実習の過程に伴って自他職種理解および多職種協働に対する態度の構築が進んだことが明らかとなった。本研究では、保健医療福祉専門職養成課程24年生の3年間にわたる階層的IPEプログラムの教育効果を検討した。作成した日本語版IPES・RIPLSを用いて縦断的調査を実施した結果、該IPEプログラム中のIEPS・RIPLSの変化様態は同一であり、IEPS・RIPLSいずれもプログラムが進行するにしたがって有意に高値を示した。以上のことから、同プログラムの教育効果についての一般化可能性が補償されたとともに、同実習の過程に伴って専門職アイデンティティおよびIPEに対する態度の構築が進んだことが明らかとなった。
シリコンナノフォトニクス回路実現のための超低損失光NEMS技術の基礎研究

水素アニール処理における,処理条件依存性を定量的に評価した。また空間周波数解析により,短周期の凹凸成分ほど平坦化されることを明らかにした。Silicon on Insulator (SOI)基板から製作した,櫛歯静電アクチュエータとSi細線導波路を水素アニール処理した。アニール温度を900度程度に下げることで,微細構造の形状を維持したまま,側壁の凹凸を除去することができた。リング共振器を櫛歯静電アクチュエータで可動させる微小共振器を製作し、水素アニール処理による側壁荒れの低減を達成した。Siナノフォトニクス回路にチューナブル機能やスイッチング機能は不可欠である。可動構造を有するMicro/Nano Electromechanical Systems(MEMS/NEMS)デバイスはこれらの機能を実現でき,実用化段階で顕在化する問題を今から持続的に挑戦的萌芽研究として行うことは非常に有意義である。そこで,表面粗さを原子レベルまで低減する技術により,Siナノフォトニクス回路に適した低損失光MEMS/NEMSデバイスを実現すること,および,極めて滑らかな曲面を持つ,低損失なSi細線導波路および微小共振器フィルタを実現することを,本研究の目的とする。本年度は真空高温水素アニール処理の条件出しを行った。さらに,MEMSアクチュエータ(静電櫛歯アクチュエータ)とSi細線導波路を製作した。以下に,成果の要約を示す。1.真空高温水素アニール処理の条件出し幅400nmのSi細線導波路を製作し,導波路側壁の平坦化を施すための真空高温水素アニール処理の条件出しを行った。条件出しは,主に,温度(9001300°C),圧力(<500Torr)および時間のパラメータに対して行い,試作したSi細線導波路の表面粗さが真空高温水素アニール処理により低減されたことを電子顕微鏡観察により確認した。2.Si細線導波路とMEMSアクチュエータの製作ナノフォトニクス回路と整合するアクチュエータを実現するために,超小型のアクチュエータを製作した。製作は,Si細線導波路やフォトニック結晶の製作に使われるSilicon on Insulator(SOI)基板を用い,Si細線導波路と同一基板上に一括製作した。ドライエッチング後の矩形導波路は側壁が荒れている。真空高温水素アニール処理により,側壁が平坦化された導波路や表面荒れが低減された楕円断面のSi細線導波路を製作することができた。Siナノフォトニクス回路や,それを動的制御するためのMEMSアクチュエータは,通常のMEMS構造体よりも微細である。構造寸法のスケールダウンとともに表面荒れがデバイス特性に大きく影響してくる。そこで,表面粗さを原子レベルまで低減する技術により,Siナノフォトニクス回路に適した低損失光MEMS/NEMSデバイスや,極めて滑らかな曲面を持つ低損失なSi細線導波路を実現することを研究の目的とする。本年度は,Si深堀エッチング装置を用いて製作したSi貫通格子の壁面を利用して,様々な条件で水素アニール処理を行い,表面粗さが最も低減される条件を探った。さらに,昨年度製作した静電櫛歯アクチュエータやSi細線導波路デバイスの側壁荒れを低減するための適切な水素アニール処理条件を探った。1.Si貫通格子の側壁面を用いた水素アニール処理の条件出し水素アニール処理前後における,Si表面粗さのガス種依存性(アルゴンと水素の混合ガス,純水素ガス,純アルゴンガス,超高真空),ガス流量依存性,圧力依存性をAFMやレーザ顕微鏡で定量的に評価し,どの条件で表面粗さが最も低減されるのか探った。さらにFFT解析により表面凹凸形状を空間周波数成分で表した結果,短周期の凹凸成分ほど平坦化されることを明らかにした。2.櫛歯静電アクチュエータとSi細線導波路の水素アニール処理Silicon on Insulator(SOI)基板から製作した,櫛歯静電アクチュエータとSi細線導波路を水素アニール処理した。このとき,微細構造の大まかな形状を維持したまま,側壁の凹凸を除去する条件を探った。バルクSiの表面凹凸を除去するときに用いた水素アニール条件では,構造自体が蒸発してしまった。アニール温度を900度程度に下げることで,側壁の凹凸を除去することができた。

本年度は、可動Si細線リング共振器を作製し、それを水素アニール処理することにより、リング共振器の表面荒れを除去し、デバイスの低損失・高効率化を行った。また、製作したリング共振器に適した水素アニールの条件を求めた。以下に,成果の要約を示す。(1)可動Si細線リング共振器の製作デバイスはSilicon On Insulator(SOI)ウエハ上に製作した。トップSi層にアクチュエータやリング共振器を製作し、BOX層のSiO_2を犠牲層としてエッチングすることで自立構造とした。まず、SOIウエハにレジストをスピンコートして電子線描画装置で描画し、デバイスパターンを描画した。次に、高速原子線加工装置でトップSi層をエッチングして、レジストのパターンを転写した。続いて、O_2プラズマアッシング装置を用いてレジストを除去した後、サンプルを劈開することで光を入射するための導波路の端面出しを行った。さらにRCA洗浄によりサンプル表面の有機物を取り除いた後、水素アニール処理を行った。最後に、気相フッ化水素酸エッチングで犠牲層をエッチングし、自立構造を形成した。(2)水素アニール処理による表面荒れの除去水素アニール条件出しの際に最もラフネスを除去することができた条件を参考に水素アニール処理を施した。SEM観察の結果、加工側面のラフネスが除去されたことが確認できた。