hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
稀少な染色体異常症を対象とした看護支援プラン構築に関する研究

今後看護職を対象とした調査を進め、看護の実態を明らかにし、稀少な染色体異常のある児や家族に対する看護の方策を打ち出していく。稀少な染色体構造異常症に対する看護支援方法を検討する目的で、疾患をもつ児の母親を対象とした半構成的面接調査を実施した。16名の母親から調査の協力が得られた。6名分のデータ分析の結果、29の概念および5つのカテゴリが生成された。出生後の早期において、母親の精神的な支えとなっていたのは本音を表出できる場の存在や、児のために一生懸命な医療者の姿、周囲の肯定的な言動であった。わが子への育児を模索する段階では、何らかの障害のある児の母親との交流や情報交換、母親に一人で育児を背負い込まなくても良いと感じさせる医療者および療育の専門職による支えが、育児の確立に大きく影響していた。1.稀少な染色体異常をもつ児の母親を対象としたインタビュー調査について:現在6名を対象に調査を実施しており、今後も継続する。2.国内外の先行文献レビューについて:先行文献やOMIN、琉球大学遺伝性疾患データベースを用いたレビューを実施した。今後、成果発表を行っていく。3.看護職を対象とした調査について:調査に関する倫理審査委員会の承認を得て、これから調査を実施する段階である。以上から、当初の研究計画に沿って、おおむね計画通りに進展している状況である。3の調査に関しては、倫理審査委員会の承認は得ているため、調査依頼を速やかに行い調査にとりかかる。1の調査はほぼ終了しているため、平行して分析を進める。遺伝看護学1.稀少な染色体異常をもつ児の母親を対象としたインタビュー調査について平成27年度もインタビュー調査を続けていく。稀少な疾患をもつ児の母親を対象としており、これまでも家族会を通して依頼しているが、十分に集まっておらず、今後は対象者数を確保するために工夫をする必要がある。具体的には、ホームページ等で情報公開している家族への依頼、これまでにインタビュー協力いただいた家族を通したスノーボールサンプリング法での依頼を考えている。2.国内外の先行文献レビューについて平成27年度にはレビュー結果の一部(8番染色体、22番染色体起因の疾患に関するレビューの結果)をISONG(国際遺伝看護学会)で発表する予定である。今後はレビューで得られた内容を、どのように看護の場で活用できる形にしていくかについて検討する必要がある。3.看護職を対象とした調査について平成27年度から調査を開始する。NICUおよび産婦人科病棟に勤務する看護職者を対象に調査を実施し、稀少な染色体異常のある児や家族への看護の実態を明らかにする。本研究において、次年度使用額が生じた理由は以下のとおりである。平成26年度中に実施できなかったケースのインタビュー調査の旅費として、使用する計画である。
ウェブリソースを利用した地理的近傍およびランドマークの分析

昨年度に引き続き、ウェブからの包括的な地域情報抽出の枠組みの開発を進めている。ウェブ文書から抽出されたランドマーク情報をカーナビゲーションシステムの地図表示に利用する研究を進めた。認知的に顕著なランドマークの情報の抽出し、地理情報システム(GIS)の情報と結合させることによって、既存のGISが持たなかった新しい情報を付け加えている。さらに、近年、利用が拡大しているウェブ上のローカル情報検索インタフェースにおける地図表示にランドマーク情報を統合し、より見やすい地図の表示を実現した。本年度はウェブからのランドマーク情報の抽出手法を発展させた他、取得されたデータに基づく実用的なアプリケーションの実装を行った。また、これらの成果を国際会議ならびに国内外のワークショップにて発表した。さらに、海外において関連する研究を進めている研究者グループと積極的な情報交換を行い、国際シンポジウムの開催に着手した。本研究の成果として、地域情報の受動的閲覧インタフェース「車窓」の開発を進めた。これは、従来、ユーザ側からの積極的な情報入力を必要としてきた既存のウェブ地域情報閲覧システムを発展させたものとして、最小限の操作で地域情報を閲覧できるようにしているシステムであり、幼少者やコンピュータ操作に不慣れなユーザ、あるいは娯楽として地域情報の閲覧を行いたいユーザの使用を想定している。このシステムを京都市内の小学校において、「総合的学習の時間」の授業に導入し、修学旅行のプラニングに使用した。電子情報空間上において都市の探訪を可能にさせる新しい情報提供システムとして、ランドマーク(認知的に顕著な目標物)ならびに、ディストリクト(特徴的な地域)を中心とした地域情報ナビゲーションシステムの実装を進めている。人間の都市空間認知において中核的な役割を果たすランドマークとディストリクトを、ウェブマイニングの手法を用いて抽出し、それに関連する意味情報を視覚的なインタフェース上で表示させることができる。人間の手で編集された既存のガイドブックあるいは地域ポータルサイトの持つ使いやすさを自動的に構築できる情報提供システムの実現に向けて、開発を行っている。現在までの実装では、ウェブクローラによって収集されたページ集合に対してマイニングアルゴリズムを適用し、特徴的なランドマーク、ならびにそのグラフ構造として表現されるディストリクトを抽出している。今後、さらに精密な抽出を行っていくために、ウェブページに対する自然言語解析手法の開発も進めた。結果として得られた電子情報空間における都市の姿、ならびに地域情報ナビゲーションシステムは、インターネットからの情報抽出に関わる国際会議、International Conference on Internet Information Retrieval 2003において発表された。また、韓国航空大学との国際的な提携に基づき、韓国の大半の人口が集まる京畿道を対象地域として、同様のシステムの開発が進められている。大量のウェブ文書から認知的に顕著なランドマークの情報の抽出し、地理情報システム(GIS)の情報と結合させることによって、既存のGISが持たなかった新しい情報を付け加えている。近年、GISの応用分野のひとつであるカーナビや歩行者ナビ、位置情報サービスといった一般消費者向けの利用が拡大しており、本研究によって付加される情報はこれらのサービスにおいて重要な役割を果たすものである。本年度はウェブからの認知的情報の抽出手法を発展させた他、ウェブから取得されたデータに基づく実用的なアプリケーションの実装を行った。さらに、海外において関連する研究を進めている研究者グループと積極的な情報交換も行っている。本研究の成果として、地域情報の受動的閲覧インタフェース「車窓」が開発された。このシステムを京都市内の小学校において、「総合的学習の時間」の授業に導入し、地域学習を進める際の支援を行なった。結果として、システムの機能等に関して生徒ならびに教師から高い評価を得た。さらに、地理空間における認知情報の特性を利用したナビーションシステムの開発を目的として、カーナビメーカーとの共同研究を進めている。
疾患バイオマーカーの高感度測定を支援する高性能変異抗体の効率的創製システム開発

在来の診断用抗体の機能を遺伝子操作により改善することが可能と期待されている。抗体を一本鎖Fvフラグメント(scFv)に変換し、ランダム変異を加えた後にファージ粒子の表面に発現させて多様性に富むライブラリーを作製し、「パンニング」により希少な改良型分子種を選択・単離する。しかし、その選択効率に難があり、必ずしも好結果が得られない。そこで、ファージ産生菌をクローニングする新しい原理に基づく選択・単離法を開発した。コルチゾールに対するscFvの変異体ライブラリーを作製し、本法により高親和力変異体の単離を試みたところ、従来のパンニングからは得られなかった高親和力変異体が得られ、その有用性が示された。疾患バイオマーカーを認識・捕捉する抗体は、その検査法を確立するうえで強力なツールになる。現在、診断用抗体は主にハイブリドーマ法で調製されているが、その機能を遺伝子操作により改善することができる。抗体のH鎖およびL鎖可変部の遺伝子にランダム変異を加えた後に一本鎖Fvフラグメント(scFv)の遺伝子に変換し、適当な宿主内で発現させて莫大な多様性をもつ変異scFvの「ライブラリー」を調製し、偶然に生成した改良型分子種を選択・単離する。その効率を高めるために、scFvを繊維状バクテリオファージ粒子の表面に発現させて「scFv提示ファージ」のライブラリーを作製し、ごく希少な改良型分子種を、大量に副生する「改悪分子種」から選別しつつ単離する。具体的には、目的の抗原を固定化した固相にファージライブラリーをまとめて反応させて、非特異的なファージを洗浄・除去した後に、特異的なファージを溶出・回収する(この手法を「パンニング」と呼ぶ)。以上の原理と実験系は既に確立され、天然の抗体を遥かに上回る変異抗体を創出しうる革新的な方法と期待されてきた。しかし、現実にはそのような水準に程遠い。パンニングによる改良型クローンの選別効率の悪さがその主因である。我々は、この問題を抜本的に解決するために、scFv提示ファージのクローニングと選択を同時に行う新たな方法を考案し、その確立を検討している。申請調書には理想的な方法を記載したが、その後、より実現性の高い方法に変更した。すなわち、ファージそのものではなく、これからファージを産生するヘルパーファージ感染菌の段階でマイクロウェルにクローニングして培養し、個々のウェル内に蓄積されたファージの目的抗原への結合能をELISAと同様の原理で検出するものである。この1年間に、種々の基礎検討を進めてきたが、その詳細は、以下の「現在までの進捗状況」の項に詳述する。ファージ提示変異抗体ライブラリーから疾患バイオマーカーを認識する高性能抗体を単離するうえで、在来の「パンニング」では限界があり、選択効率の抜本的な改革が切望される。そこで、改良抗体分子を提示するファージをデジタル検出する新規な選択・単離法の開発を進めている。現在、調書に記載した「方法I」のマイクロアレイの原理に基づく戦略の可能性を検討している。すなわち、変異抗体[(実際は一本鎖Fvフラグメント(scFv)]の遺伝子を導入した大腸菌ライブラリーにヘルパーファージを感染させた後に、感染菌の培養液を多数のマイクロウェルに分散・播種していく方法である。感染菌はウェル内でscFvファージを産生するが、目的抗原に特異的なscFvならば予めウェルにコーティングされた抗原に捕捉され、洗浄後に標識抗ファージ抗体により検出される。これまでに、陽性ウェルを特定するうえで十分な検出感度を得るために、(1)反応の場は96ウェルプレートであることが必要で、現状では384ウェルプレートでは不可能なこと、(2)1感染菌/ウェルで播種するのが理想的であるが、実際には約10感染菌/ウェルで播種する必要があること、(3)培養液を溶媒としても固相上の抗原とscFv提示ファージの間で抗原抗体反応が起こること、(4)1感染菌あたりの陽性ファージの産生量は大腸菌TG1/KM13ヘルパーファージの組み合わせが優れていること、などを明らかにした。また、固相上に捕捉されたファージの検出に必要なモノクローナル抗ファージ抗体をハイブリドーマ法により作製した。さらに、そのH鎖とL鎖の可変部遺伝子をクローニングしてscFv遺伝子を構築し、カイアシ由来のルシフェラーゼGLucの遺伝子と連結した。この遺伝子の産物である抗ファージscFv-GLucを用いる生物発光法により、10e6ビリオン/ウェルのファージを検出することができた。

具体的には、目的の抗原を固定化した固相にファージライブラリーをまとめて反応させて、非特異的なファージを洗浄・除去した後に、特異的なファージを溶出・回収する(この手法を「パンニング」と呼ぶ)。以上の原理と実験系は既に確立され、天然の抗体を遥かに上回る変異抗体を創出しうる革新的な方法と期待されてきた。しかし、現実にはそのような水準に程遠い。パンニングによる改良型クローンの選別効率の悪さがその主因である。我々は、この問題を抜本的に解決するために、scFv提示ファージのクローニングと選択を同時に行う新たな方法を考案した。昨年度は、申請調書に記載した原理をより現実的な方法、すなわち、ファージそのものではなくこれからファージを産生するヘルパーファージ感染菌をクローニングする方法に改良した。今年度は、多様性が比較的小さいscFv提示ファージのモデルライブラリーに本法を適用し、その有用性を検証した。その詳細は、以下の「現在までの進捗状況」の項に詳述する。ファージ提示変異抗体ライブラリーから高性能抗体を単離するうえで、在来の「パンニング」では限界がある。そこで、マイクロアレイの原理に基づいて改良抗体を提示するファージを「デジタル検出」する新規な単離法の開発を進めている。すなわち、変異抗体[一本鎖Fvフラグメント(scFv)]の遺伝子を導入した大腸菌ライブラリーにヘルパーファージを感染させた後に、感染菌を多数の96ウェルマイクロプレートに分散・播種する。感染菌はウェル内でscFv提示ファージを産生するが、scFvが目的抗原に特異的ならば予めウェルにコーティングされた抗原に捕捉され、我々が自作したルシフェラーゼ標識抗ファージ抗体により検出される。本選択法の有用性を評価するために、あえて多様性を制限した変異scFvの「ミニライブラリー」を構築した。先に、当研究室ではエストラジオール(E2)に対するscFv (scFv-wt)を、3段階のランダム変異を経て親和力(Ka)を150倍以上改善することに成功した。さらに、本変異体(scFv#m3-a18)に導入された11カ所のアミノ酸置換のうち4カ所が親和力の向上に重要であり、これらの置換のみを導入した変異体(scFv-4mut)も同様のE2結合能を示すことを明らかにした。そこで、この4カ所にそれぞれ6種のアミノ酸がランダムに出現するscFv遺伝子ライブラリー(scFv-4mutの配列も含めて1296種の変異体が出現しうる)を作製し、上記の選択法によりscFv-4mutと同等かそれ以上の親和力を持つクローンを従来よりも容易に得ることが可能かを検討した。その結果、競合ELISAにおいてscFv-4mutと同等の感度を示す(すなわち、scFv-4mutと同等の親和力を持つ)多数のクローンが一挙に得られ、現在開発中の選択法は有望と思われた。診断用抗体は,主にハイブリドーマ法で調製されているが,遺伝子操作により更に優れた結合能を持つ改変抗体が得られるものと期待される.適当な抗体を低分子量の一本鎖Fvフラグメント(scFv)に変換したのち遺伝子レベルでランダム変異を導入し,生じる多様な分子集団(ライブラリー)のなかから改良分子種を「パンニング」により選択し単離するものである.
昆虫の長距離飛行の分子的メカニズム:リポホリンとアポリポホリン・III:

二年間の研究によって、次の研究成果をあげた。1.アデイポキネテイツクホルモン(AKH)の作用部位は脂肪体の細胞膜のカルシウムチャンネルを開くことにあり,その結果,細胞外のカルシウムが細胞内に流入し,Ca・依存性のプロテインキナ-ゼを介して,リパ-ゼガ活性化され,その結果,TG→DGの加水分解反応が促進され,最終的にリポホリンによるDGの積み込みが促進される。2.昆虫の血糖であるトレハロ-ズはリポホリンによる脂肪体からのDGの積み込みを阻害する。したがって,正常状態では,DGの積み込みは起らず,長距離飛行のための燃料がセイブされることになる。飛行開始と同時に,トレハロ-ズレベルが急減し,DGの積み込みがはじまる。同時にAKHの分泌も開始され,DGの積み込みは一層促進される。3.AKHの作用によって,リポホリン(HOLp)は多量のDGを積み込み,より密度の低いLDLpとなるが,LDLpに積み込まれたDGの量は分るにより一定ではなく,最高1.5倍の範圍で変動する。また,これに伴って,結合するアポ-IIIの量も変動し,最低リポホリン1分子当り7分子から,最高14分子結合する。平均では約9分子結合する。また,LDLpの分子サイズの不均一性は分子間融合によることをさらに確認することができた。4.長距離飛行可能の昆虫として,トノサマバッタを,長距離飛行不能の昆虫として,ゴキブリをとりあげ,両者を分子レベルで比較した。その結果,ゴキブリではアポ-IIIを欠除しているばかりでなく,脂肪体のDGのレベルが極端に低いことが明かとなった。また,孤独相のバッタの脂肪体はきわめて貧弱であり,燃料であるTGの含相量は,個体当り静生相のそれの1/(100)以下であることが明らかとなった。本年度は研究上の大きな進展があり、次の2つの主要な成果をあげることができた。1.アディポキネティックホルモン(AKH)の作用機構について。AKHをバッタの脂肪体とインキュベ-トし、脂肪体中のDGのレベルが上昇するかどうかをしらべ、さらにこの脂肪体を再びバッタの血液とをインキュベ-トし、リポホリンによる脂肪体からのDGの取り込みにAKHが関与しているかどうかをしらべた。その結果,AKHは直接脂肪体に働き、脂肪体のDGのレベルを顕著に増大させること、このAKHの作用にはCaイオンが必須であり、したがってAKHの直接作用は、脂肪体の細胞膜におけるCaイオンの流入を促進させることにあり、その結果、lipaseが活性され、TGからのDGの生成が促進させると結論した。また、リポホリンによる脂肪体からのDGの積み込みには、AKHは全く関与していないことも明かにした。2.バッタにAKHを注射すると、High Density lipophorin(HDLp)がLow density lipophorin(LDLp)に変わることが明かになっているが、このLDLpの性質については、尚いつくかの不明の点が多い。本年度は、この中で最も基本的な問題である、LDLpに結合するアポ-IIIの量を正確に決定した。その結果、LDLp1分子に対して最高13分子、最低7分子のアポ-IIIが結合し、最も多くの場合、9分子のアポ-IIIが結合することを明かにした。また、LDLpは分子サイズがきわめて不均一になることも以前に報告したが、この不均一性は事実であり、この不均一性は、LDLp分子の分子間融合によって引き起されるという、我々の説を支持する多くの証拠を得ることもできた。

本年度はこの研究の最終年度であり,リポホリンの生理作用,とくに昆虫の長距離飛行に関連して,次のような重要知見がえられた。1.昆虫の血液糖であるトレハロ-ズはリポホリンによる脂肪体からのジグリセリド(DG)の積み込みを阻害する。この発見は次の観点からみて,きわめて重要である。即ち,DGが脂肪体中に存在する限り,このDGは自動的にリポホリンによって積み込まれると考えられてきた。もしそうならば,休止期においてもDGは絶えず脂肪体から消失し,長距離飛行のための燃料はいたずらに浪費されることになる。今回の発見によって,トレハロ-ズレベルが高いとき,DGの積み込みは押えられ,長距離飛行の開始に伴って,トレハロ-ズレベルが急速に低下すると,この阻害が解除され,DGの積み込みが開始されることになる。2.長距離飛行の分子的メカニズムをさらに解明するため,飛行可能な代表として,群生相のバッタを,不能な代表として,ブキブリと孤独相のバッタをえらび,飛行の可能,不可能が何に起因するかをしらベた。その結果,次のようなことが明白となった。ゴキブリの血液にはアポリポホリンーIIIが欠落しているだけでなく,脂肪体中のDGプ-ルがきわめて低い。また、孤独相のバッタでは,血液中にはアポリポホリンーIIIは存在するが,脂肪体そのものがきわめて貧弱であり,含まれるトリグリセリドの量は群生相のそれの1/(10)以下であり,したがって,一個体中に含まれるTGの量は孤独相では群生相の凡そ1/(100)以下であることが判明した。以上の結果は孤独相では長距離飛行に必要な燃料そのものが,欠乏していると断定できる。
複雑液体における協力現象-ミクロからメゾへの系統的アプローチ-

平成7年度に発足する重点領域研究「複雑液体における協力現象--ミクロからメゾへの系統的アプローチ--(複雑液体の物理)」を円滑に開始するために、平成6年夏に実施グループメンバーを中心として研究会を行い、平成7年1月には全体研究会を行った。複雑液体として対象とする、構成要素である分子の形状が複雑な液体、超臨界点で粒子密度に大きなゆらぎがある液体、異方的相互作用をもつ液体、粒子密度が高い液体などの、液体金属、溶融塩、高分子、液晶等の研究の現状と研究するべき方向をまとめ、これらを「複雑液体の物理」の研究としてどのようにまとめていくかを議論した。報告されたテーマは、高分子の相転移、可逆ゲル、液体金属の静的・動的構造、多成分液体の構造、臨界点近傍の構造揺らぎ、高分子の動力学、アモルファスのダイナミックス、水のダイナミックスなどであり、実験、理論およびシミュレーションのそれぞれの立場と相互間の協力関係などについて議論を行った。
教育用計算機の知的運用管理・利用者支援システムの構築

コンピュータとインターネットの急激な社会への普及により,教育現場への計算機利用の需要は大きくなりつつある。情報教育あるいは計算機を利用した教育においては,マルチメディアや分散協調による教授・学習システムとともに,計算機システムの管理技術や,利用者間あるいは利用者と管理者間のコミュニケーション技術が重要となる。教室への計算機の普及は,教育現場において多数のパーソナルコンピュータ(以下「PC」)と計算機シネットワークステムの管理業務が発生する。常時授業を行えるだけのPCやネットワークを正常に稼動させるには,綿密な保守作業と障害対処が必要である。しかしながら,保守・障害対処は現状では専門的な技能と多大な手間を要する。計算機を配置した教室はそれを管理する施設に集中するのではなく,利用者の利便性を考慮して分散配置されることが多いため,計算機の利用状況や稼動状況を把握するのは容易ではない。そこで本研究では,ネットワークを介して計算機の利用状況や稼動状況に関する情報を採取し,そのログ情報を自動的に分析し,計算機の利用状況や稼動状況を視覚化した情報を管理者に提供するとともに,異常事態を自動検出し管理者に通知するシステムを構築した。具体的には,PCからホスト計算機に対して稼動状況の情報を通知するクライアント・サーバモデルに基づくシステムを構築した。また,取得した動作状況のログを統計的手法によって分析し、同一教室内に設置されたPCの中で利用の状況に特異性のあるものを障害のおそれのあるものとして管理者に通報する機能を実装した。さらに,管理者がPCの状況を把握するのを支援するものとして,利用者から管理者への簡易的な障害報告機構を実装した。また,教育用計算機,特にWBTシステムの利用者支援のためのシステムとプログラムを構築した。大学などの教育機関において、講義などで利用するパーソナルコンピュータ(以下「PC」という)を常時正常に動作する状況に保つことは重要であるが、そのようなPCが遠隔地にあるキャンパスの複数の教室や、校舎内の多数に場所に分散して設置してある場合、その利用状況や障害発生の様子を管理者が把握することは難しい。我々はこの問題への対処としてネットワークを介してPCの利用状況や稼動状況に関する情報を採取し管理者に情報提供するシステムを構築していたが、その実装は特定の運用環境のもとでホスト計算機の提供するサービスに依存したものであった。本年度は、このシステムの構成を、PCよりホスト計算機に向かって稼動状況の情報を通知するクライアント・サーバ型のモデルに基づくものに改善し、一般的な運用で利用可能なものとした。また、取得した動作状況のログを統計的手法によって分析し、同一教室内に設置されたPCの中で利用の状況に特異性のあるものを障害の惧れのあるものとして管理者に通報する機能を実装した。さらに、管理者がPCの状況を把握するのを支援するものとして、利用者から管理者への簡易的な障害報告機構を実装した。障害発見は現在は統計的な手法を用いているが、今後はパターンマッチやデータマイニングの分野の手法を導入して検出の精度を向上させる予定である。また、利用者の障害報告機構をログの分析と連動させて、利用者の支援によって障害発見の精度を向上させる機構を実現する予定である。

計算機を配置した教室はそれを管理する施設に集中するのではなく,利用者の利便性を考慮して分散配置されることが多いため,計算機の利用状況や稼動状況を把握するのは容易ではない。そこで本研究では,ネットワークを介して計算機の利用状況や稼動状況に関する情報を採取し,そのログ情報を自動的に分析し,計算機の利用状況や稼動状況を視覚化した情報を管理者に提供するとともに,異常事態を自動検出し管理者に通知するシステムを構築した。具体的には,PCからホスト計算機に対して稼動状況の情報を通知するクライアント・サーバモデルに基づくシステムを構築した。また,取得した動作状況のログを統計的手法によって分析し、同一教室内に設置されたPCの中で利用の状況に特異性のあるものを障害のおそれのあるものとして管理者に通報する機能を実装した。さらに,管理者がPCの状況を把握するのを支援するものとして,利用者から管理者への簡易的な障害報告機構を実装した。また,教育用計算機,特にWBTシステムの利用者支援のためのシステムとプログラムを構築した。
言語普遍的オノマトペをつくるには：音象徴の言語普遍性と言語固有性

オノマトペにおける音と意味との関連を調べるため、「移動様態」で歩いたり走ったりしている動画を英語話者と日本語話者に見せ、新しいオノマトペを産出させ、大きさや速さについても評定を行わせた。その後、産出された音声の音素における音素性について分析を行った。日本語・英語で普遍的に用いられていたのは遅い動きに対する鼻音だけであった。一方、同じ音素性を日英で逆の特徴に用いることもあった。このように、日本語話者と英語話者の音ー意味の対応づけでは,言語の普遍性よりも特異性が顕著であった。これはオノマトペが、音素や語彙という各レベルにおいて、個別の言語体系の中で身体化され用いられていることの証左であるといえる。本年度は、刺激作成の予備実験として「動き」と「音」との関係・組み合わせを調査するため、日本語にない曖昧母音を子音と組み合わせた音声を英語母語話者に発音してもらうことにより、日本語話者・英語話者双方にとって新規な音声刺激を作成し、日本語母語話者・英語母語話者・日本語を母語とする3歳児の3群において、動きの大きさや滑らかさと子音の構音特性との関係について調査した。先行調査と同様に有声・無声と動きの大きさについては3群ともに顕著な関連性を見出すことができたが、その他の特性についてはさらに詳細な分析を要する結果となった。本年度は、大人に対し、「動き」と「音」の評価に関する調査について予備実験を進め、提示刺激の調整と実験装置の準備も行った。また、コーパスデータよりオノマトペ表現を抜き出し、発話する幼児の月齢とオノマトペ表現の品詞との間の関係を分析した。並行して乳児の音象徴性理解の萌芽がどのぐらいの月齢にまで遡るのか調べるべく、生後6カ月児を対象に脳波測定研究を実施した。具体的には、音象徴的に適合した新奇語と図形の組み合わせ(例:「きぴ」+尖った図形)を提示した場合と、不適合な組み合わせ(例:「きぴ」+丸みを帯びた図形)を提示した場合の生後6カ月児の反応の違い(すなわち音象徴への感受性)を脳波測定により調べた(11ヶ月児を対象にした調査は既にAsano, Imai, Kita, Kitajo, Okada, & Thierry, 2015などにて報告済みである)。5名(男児2名、女児3名)に対し行った本年度の調査と昨年度に行った事前調査の結果とを合わせ、事象関連電位(ERP)、振幅変化、位相同期の三つの観点から解析を進めている。ERPの結果からは、生後6カ月の時点ですでに音象徴への感受性が存在すること、そしてこの6カ月児の反応には、同様の刺激に対する11カ月児の反応(Asano, et al., 2015)と共通の部分と、異なる部分の両方が含まれている可能性が明らかになった。振幅変化や位相同期解析の結果が揃い次第、総合的に考察し、論文執筆に取りかかる。ただし、継続して調査を進めるため、期間延長の申請を行った。本年度までの研究により、サピアによって提示された音象徴性に基づき、構音構造において母音の大きさが大きい「ア」音が大きな動きに、母音の大きさが小さい「イ」音が小さな動きに対応づけられるという仮説を提唱し検討を進めた。さらに、ケーラーにより提唱された言語普遍的なブーバキキ効果に観られる言語普遍性を検討した結果、多くの言語において動きの滑らかさと共鳴音性(母音、流音、鼻音)との間に顕著に共通した特徴が観られた。その一方で、言語特異的な特徴についても認められた。第一に日本語の「ハ」行/「バ」行/「パ」行の音のように歴史的に複雑な音素交代を繰り返してきた音については、普遍的な言語傾向とは異なる傾向が観られた。次に、日本語の「ウ」音と英語における[u]のように音声学的に異なる言語音に対しては異なる音象徴性が付与される傾向があった。さらに、言語間において同一の音に対して、逆の音象徴性を示す結果も観られた。つまり、音と動きの特徴との組み合わせが言語普遍的に同一軸をなす一方で言語特異的に軸の逆位置に布置されるという現象として現れたことになり、複雑な組み合わせの構造を有していることを示している。調査刺激の作成が順調に進んでおり、次年度に本調査を開始する。期間延長の申請を行い、本年度の大人に関する調査に加え、翌28年度は子どもについても調査・分析を行う予定であり、継続して調査を進めるため、本年度は旅費を節約した。招待講演2016年9月19日:主体的学びとは何かー発見、創造、修正の循環とそれを促す教育大東文化大学「アクティブ・ラーニング推進講座・学習理論講座」講演

大東文化大学板橋キャンパス広島県教育委員会(9月9日)広島県の今後の幼児教育の施策についてー認知科学からの提言広島県庁教育委員会社会科学引き続き予備調査の分析を行うとともに、作成した調査刺激を用いて本調査を進める。継続して調査を進めるため、期間延長の申請を行い、子どもの使用するオノマトペについても追加調査をするために、費用が必要となるため。調査にあたり必要な謝金が大幅に少なく、翌年度の調査において使用予定である。調査実施のための実験補助のため、およびデータの分析補助のための費用として使用予定である。次年度実施する調査において、調査補助のための人員が確保できており、謝金として使用予定である。『英語教育』連載2015年4月号2016年3月号「ことばを学ぶメカニズム」第1回第12回エッセイ:ことばがもたらす「自由」と「権利」の認識月刊経団連9月号エッセイ『時の調べ』(2014年9月)
脱北女性の「脱北過程経験」と韓国社会への適応に関する社会学的考察

本研究は、北朝鮮を離れて韓国に定着した脱北女性の脱北過程の特徴を明らかにすることを目的に、韓国に在住する20代40代の脱北女性のライフヒストリー調査を実施した。その結果、近年、脱北女性の脱北動機は、より安定的な生活や自由を求めたり、子供の将来への期待といった動機の多様化が窺えた。また、中国への一時的な出稼ぎを目的とする従来の脱北形態から、最初から韓国行きを目的とする脱北の目的地への変化が見られた。その背景には、北朝鮮内における韓国社会への認識の変化とともに、すでに韓国に定着した脱北者からの情報及び経済的なサポートが存在する。本研究の目的は、脱北女性の「脱北過程経験」が彼女らの家族関係や韓国社会への適応にどのような影響を与えているかについて、当事者への対面聞き取り調査を通じて明らかにすることにある。今年度は、韓国と日本における北朝鮮及び脱北者に関する書籍や資料の収集、第1回目の韓国在住の脱北女性への対面聞き取り調査、調査で得られたデータの分析及び論文の作成という作業を行った。その結果、韓国在住の女性脱北者の脱北動機において、従来の政治的理由や生活の困難に還元できない脱北動機の多様化が窺われた。具体的には、より安定的な生活や行動の自由を求めたり、子供の将来を考慮したりしたことを理由にする脱北が現れているのである。こうした脱北動機の多様化が見られる中で、特に「直行」の登場は注目に値する。従来の脱北は、生活の困窮を動機とし、韓国へ至る過程においては長期の中国滞在が典型とされていた。だが「直行」と呼ばれる脱北は、当初から韓国行きを目的としているがゆえに、中国滞在はごく短期間である。その背景には、北朝鮮の一部において韓国社会の認識の変化がみられることに加えて、すでに韓国に脱北をしている家族から北朝鮮に残された家族に伝えられる情報がインパクトを持って受け入れられている実態がある。その意味で脱北過程における「直行」の登場は、脱北という人的移動の動向に大きな変化をもたらす端緒となる可能性があることが明らかになった。また、韓国社会への適応に関しては、北朝鮮から韓国へ「直行」で脱北する者の中には、すでに脱北に成功して韓国に定着している家族による呼び寄せの場合が多いため、家族への支援によって韓国社会に適応しやすい側面が窺えた。しかし一方では、韓国に対する過剰な期待を持ち、中国で不法滞在者として苦労の経験がなかったため、韓国社会への失望感をより強く抱き適応に困難が生じる場合も存在したのである。本研究の課題は、脱北女性の複雑な家族関係を背景とする「脱北過程経験」が彼女らの韓国社会への適応にどのような影響を与えているかを、当事者への対面聞き取り調査を通じて明らかにすることにある。今年度は、書籍・文献・資料の収集とまとめ、インタビュー・データの整理と分析、学会・研究会への参加及び発表を行った。データの分析は、1北朝鮮出国前、2北朝鮮出国後の中国において、3韓国入国後、の3つのフェイズにおける脱北女性の家族形成に注目した結果、以下のような結論に導かれた。第二に、脱北女性における結婚の戦略性が見られた。つまり、彼女らは経済的安定や韓国社会への定着を求めて、韓国男性との結婚を手段として用いていたのである。一方、経済的安定よりも心理的安定を求めて脱北者同士の結婚を望む傾向が近年の若い脱北女性を中心に表れていた。その背景には、結婚への危機感を意識し始めた脱北男性が従来の家父長的な態度を改めるように変化したこともあげられる。以上のように、脱北女性の「脱北過程経験」と家族形成の特徴を理解することが、彼女たちの韓国社会への適応に重要な手がかりになっていることが確認できた。今後、より詳細な分析を通じて、既存の韓国社会における脱北女性への断片的な支援を克服し、より状況即応的かつ総合的な支援確立の途を構想していく予定である。平成26年度に予定されていた資料の収集や脱北女性の当事者への聞き取り調査を行い、その分析が順調に遂行され、論文にまとめることができたから。27年度が最終年度であるため、記入しない。家族社会学平成27年度には、現地(韓国)調査のための打ち合わせ、第1回目の対面聞き取り調査の補足、第2回目の対面聞き取り調査、データのテキスト化・整理・分析、得られた成果の発表、論文の作成を行う予定である。
受動・能動型測器搭載の衛星観測データを活用した雲の３次元構造と微物理過程の解明

雲は地球表層のエネルギー収支・水循環を決める上で重要な役割を担う.また,大気や海洋と複雑に相互作用しており,関連する物理プロセス・メカニズムの定量的な評価が求められている.特に,雲の放射効果を介した雲特性および雲の3次元的な分布と海面水温の相互作用について,熱帯から中緯度にかけて幅広く,衛星観測データを用いて物理的なプロセスを解明することを本研究の目的としている.(1)熱帯における対流雲と派生するカナトコ雲の3次元的分布と海面水温の関係について,能動型測器を用いて解明した.従来は雲レーダーのみを用いていたが,ライダーを複合的に利用することで,光学的に薄い雲の実態を把握することができた.また,有効半径や雲氷量などの雲微物理特性の3次元的な分布および海面水温依存性も評価した.これは研究計画1年目の前期に沿うものであり,成果は学会にて発表されている.(2)夏季北太平洋において特徴的な海面水温前線と下層雲の関係を,季節変動・経年変動・北太平洋東部と西部の違いなど様々な時空間スケールに着目して衛星観測データ解析を行った.下層雲変動に伴う海洋亜表層の変動も評価し,大気海洋相互作用についても考察を行った.本成果は論文に投稿中である.(3) (2)と関連した内容として,短時間スケールでの下層雲変動の実態把握とメカニズムの理解を目的とした解析も行った.衛星観測日平均データおよび大気再解析データを用いることで,下層雲の短周期変動とそれに伴う水蒸気場・相対湿度場の変動が明らかとなった.本成果は投稿準備中である.研究計画で1年目前期に行うことを予定していた対流雲の解析は前年度から順調に進行し,学会発表も行った。また,1年目の後期は、衛星観測データとアルゴフロートを利用して下層雲と海面水温との関係を評価し,論文を投稿した.さらに,下層雲の変動メカニズムの成果も同時に得ることができ,論文も投稿準備中であることから,概ね計画通り順調に進行していると言える。2年目の前期は,1年目に引き続き,時間差を考慮した下層雲と海面水温の詳細な関係を解明するため,より長期の変動について解析を行う.また,1年目に得られた下層雲変動のメカニズムの詳細を数値モデルを用いて検証する予定である.雲は地球表層のエネルギー収支・水循環を決める上で重要な役割を担う.また,大気や海洋と複雑に相互作用しており,関連する物理プロセス・メカニズムの定量的な評価が求められている.特に,雲の放射効果を介した雲特性および雲の3次元的な分布と海面水温の相互作用について,熱帯から中緯度にかけて幅広く,衛星観測データを用いて物理的なプロセスを解明することを本研究の目的としている.(1)熱帯における対流雲と派生するカナトコ雲の3次元的分布と海面水温の関係について,能動型測器を用いて解明した.従来は雲レーダーのみを用いていたが,ライダーを複合的に利用することで,光学的に薄い雲の実態を把握することができた.また,有効半径や雲氷量などの雲微物理特性の3次元的な分布および海面水温依存性も評価した.これは研究計画1年目の前期に沿うものであり,成果は学会にて発表されている.(2)夏季北太平洋において特徴的な海面水温前線と下層雲の関係を,季節変動・経年変動・北太平洋東部と西部の違いなど様々な時空間スケールに着目して衛星観測データ解析を行った.下層雲変動に伴う海洋亜表層の変動も評価し,大気海洋相互作用についても考察を行った.本成果は論文に投稿中である.(3) (2)と関連した内容として,短時間スケールでの下層雲変動の実態把握とメカニズムの理解を目的とした解析も行った.衛星観測日平均データおよび大気再解析データを用いることで,下層雲の短周期変動とそれに伴う水蒸気場・相対湿度場の変動が明らかとなった.本成果は投稿準備中である.研究計画で1年目前期に行うことを予定していた対流雲の解析は前年度から順調に進行し,学会発表も行った。2年目の前期は,1年目に引き続き,時間差を考慮した下層雲と海面水温の詳細な関係を解明するため,より長期の変動について解析を行う.また,1年目に得られた下層雲変動のメカニズムの詳細を数値モデルを用いて検証する予定である.
熱遮蔽コーティングの測定応力を用いた剥離の定量的評価手法

本年度は前年度に確立した近接場光学による応力測定法により、多結晶Al_2O_3及び遮熱コーティング材料中の高空間分解能応力測定を行った。1.近接場光を用いた多結晶Al_2O_3の局所応力分布測定近接場標準プローブ、及び偏光プローブを用いて、結晶粒オーダーの空間分解能で多結晶Al_2O_3の表面の蛍光測定を行った。これにより、100nmの空間分解能で多結晶Al_2O_3の結晶方位分布と応力分布の同時測定を実現した。<具体的な成果>(1)Al_2O_3試料表面の結晶粒ごとに、蛍光のRピークの強度分布は大きく異なることが明らかになった。これを基に、蛍光強度分布から各結晶粒の[0001]方位同定法を確立した。(2)近接場偏光プローブを用いた分析によって、標準プローブの2倍の角度精度で[0001]方位同定が可能であることが明らかになった。(3)蛍光の波数シフトからAl_2O_3試料表面の応力分布が明らかになった。得られた応力分布は、結晶異方性により生じる熱応力分布と良い一致を示した。よって、試料表面に発生した応力は、熱応力を反映したものであると考えられた。2.熱遮蔽コーティング材料の高空間分解能局所応力測定熱遮蔽コーティング材料中にμmオーダーの厚さで生成するAl_2O_3系酸化物層の局所応力分布を測定した。<具体的な成果>(1)Al_2O_3層が厚く形成されたものほど平均の応力値は高くなり、Al_2O_3層の凹凸により局所応力集中の発生が認められ、応力が0に近い場所で剥離発生の傾向があった。(2)Al_2O_3層の局所的応力と組織及び健全性との関係から、巨視的平均応力値による遮熱コーティング材料の定量的損傷評価が可能であることが明らかになった。本年度は近接場光学を用いて多結晶Al_2O_3内部の応力を数100nmの空間分解能で測定する手法を開発した。1.近接場光を用いた応力測定法の空間分解能の評価多結晶Al_2O_3試料の部分的にAuを蒸着し、試料表面に蛍光発生領域と非発生領域を形成した。この試料の蛍光測定を行い、蛍光発生領域の変化に伴う蛍光強度の変化から、近接場光測定の空間分解能を評価した。<成果及び得られた知見>(1)空間分解能は近接場プローブの開口径の増加に伴い、線形的に増加することが分かった。(2)最小で150nmの空間分解能でのAl_2O_3の応力測定が可能であることを実証した。2.近接場光の偏光特性を利用したAl_2O_3結晶方位同定法の提案単結晶Al_2O_3の近接場光による蛍光測定により、近接場光の偏光方向とAl_2O_3結晶方位との関係が、蛍光スペクトルに及ぼす影響を調べた。<成果及び得られた知見>(1)蛍光スペクトルのピーク強度はAl_2O_3の[0001]方向と励起電場方向との角度に強く依存することが明らかになった。(2)蛍光ピークの形状からAl_2O_3の[0001]方位を決定する方法を提案した。(3)Al_2O_3の蛍光発光特性の異方性を利用した任意の方向の応力成分の測定法を確立した。3.近接場光照射下でのAl_2O_3の応力算出法の決定単結晶Al_2O_3とガラスの接合し、Al_2O_3表面の熱応力を利用することにより、近接場光照射時の応力と蛍光のピーク波数シフトの関係を明らかにした。<成果及び得られた知見>接合体のAl_2O_3表面の蛍光測定から、ピーク波数シフトと応力の関係は、レーザー照射系で得られた関係と一致していることが分かった。従って、近接場光を用いた応力測定の際、レーザー照射系で求められている応力と蛍光ピーク波数シフトとの関係を直接利用し、応力を算出できることが明らかになった。

2.熱遮蔽コーティング材料の高空間分解能局所応力測定熱遮蔽コーティング材料中にμmオーダーの厚さで生成するAl_2O_3系酸化物層の局所応力分布を測定した。<具体的な成果>(1)Al_2O_3層が厚く形成されたものほど平均の応力値は高くなり、Al_2O_3層の凹凸により局所応力集中の発生が認められ、応力が0に近い場所で剥離発生の傾向があった。(2)Al_2O_3層の局所的応力と組織及び健全性との関係から、巨視的平均応力値による遮熱コーティング材料の定量的損傷評価が可能であることが明らかになった。
トロンボキサンA2受容体αおよびβのG12ファミリー蛋白制御機構の解析

TXRのR60L変異体はmild breeding disorderを引き起こす。京都大学成宮教授より供与された、TXR-αR60L、βR60L cDNAを、C端がG蛋白サブクラス特異的なGs hybridと共にCOS細胞に共発現し、TXA2アゴニストであるU46619を処理してcAMP産生を測定した。共導入したLacZ遺伝子にて補正された結果からTXR-αR60LはR60Lの変異の導入によってGq,G14,G16に対するcAMP応答性は残存するがG12ファミリーに対するcAMP応答性は消失した。このことがらR60Lの変異によりTXRはG12ファミリーへの共役能を失う可能性が示唆された。(2)TXR-α,βのG12ファミリーとの共役前年度にGs hybridを用いた実験より、TXR-αはG12,G13と、βはG13のみ共役しTXRのC末端欠損体TXR-Ctrを用いた実験よりTXR-βのC末端にはG12との共役を抑制する領域が存在する可能性が示唆された。この実験を元に今年度はTXR-βのC端領域のみを含むプラスミドTXR-β-Ctailを構築しその共役抑制機能を検討した。TXR-αをGs/12あるいはGs/13と共にCOS細胞に発現させU-46619刺激したところ、濃度依存的にcAMPの上昇が見られた。さらにTXR-β-Ctailを共発現したが、Gs/12とGs/13を発現させた細胞の間で差異が見られなかった。また、TXR及びc-Jun-N-terminal kinase(JNK)を共発現させ内在性のG12に対するTXR-β-Ctailの共役抑制効果を測定したが、TXR-β-Ctailの抑制効果は観察できなかった。TXR-β-Ctailの抑制効果が検出できなかった原因としては、この蛋白が適切なfoldingができずに抑制効果を示せなかった可能性、あるいは適切な細胞内局在ができずに抑制効果を示せなかった可能性などが考えられる。今後は、TXR-β-Ctailの高次構造も考慮に入れつつ測定法に改良を加えさらに探究していく予定である。Kunnel法にてトロンボキサンA2受容体TXR cDNA(京都大学成宮教授より供与)のαとβアイソフォームに共通なN端部分の最後に停止コドンを導入し、TXRのC末端スプライス部分を欠失した変異TXR(TXR-Ctr)プラスミドを作成した。TXR-α,TXR-β、および、作成したTXR-Ctrをそれぞれ、C端がG蛋白サブクラス特異的なGs hybrid Gs/12、Gs/13と共にCOS細胞に共発現し、TX2AアゴニストであるU46619を処理してcAMP産生を測定した。共導入したLacZ遺伝子にて補正された結果からTXR-αはG12およびG13と、TXR-βはG13のみと共役することが推測された。また、TXR-CtrはG12,G13両方と共役することが推測された。このことは、TXR-βのC端領域にG12との共役を抑制する機能が内在することが示唆される。(2)JNK活性の測定G12やG13の活性型変異体がJNK(c-Jun N-terminal Kinase)を活性化することが知られている。そこで、TXR-αおよびTXR-βの安定発現CHO細胞株を用いて、U-46619刺激によるJNK活性を測定した。HA-JNK cDNAをG12あるいはG13と共に細胞に共発現し、抗HA抗体で免疫沈降して、精製c-JunN端蛋白に対するリン酸化能を放射性ATPを用いて測定した。その結果、TXR-α,TXR-βのどちらの細胞株においても、vectorを導入した場合とG12およびG13を導入させた場合のどちらもU-46619刺激によるJNK活性が誘導されたが、これらに有意差が見られなかった。これは、細胞内で内在性のG12およびG13がJNK活性の誘導に充分な程度、飽和しているためであろうと思われる。今後は、測定法に改良を加えると共に、G12あるいはG13のいづれか一方を欠除する細胞を用いて、さらに探究していく予定である。

この実験を元に今年度はTXR-βのC端領域のみを含むプラスミドTXR-β-Ctailを構築しその共役抑制機能を検討した。TXR-αをGs/12あるいはGs/13と共にCOS細胞に発現させU-46619刺激したところ、濃度依存的にcAMPの上昇が見られた。さらにTXR-β-Ctailを共発現したが、Gs/12とGs/13を発現させた細胞の間で差異が見られなかった。また、TXR及びc-Jun-N-terminal kinase(JNK)を共発現させ内在性のG12に対するTXR-β-Ctailの共役抑制効果を測定したが、TXR-β-Ctailの抑制効果は観察できなかった。TXR-β-Ctailの抑制効果が検出できなかった原因としては、この蛋白が適切なfoldingができずに抑制効果を示せなかった可能性、あるいは適切な細胞内局在ができずに抑制効果を示せなかった可能性などが考えられる。今後は、TXR-β-Ctailの高次構造も考慮に入れつつ測定法に改良を加えさらに探究していく予定である。
半導体超構造における電子のスピンコヒーレンスとその制御

本研究では、従来の半導体量子構造と新たに創生されつつある強磁性半導体との融合構造に基礎を置き、そこでの(1)電子のスピンコヒーレンスの顕示と外場による制御、(2)核スピンや磁性イオンとの相互作用の解明と制御、さらに(3)スピンに依存する電子・光物性を活用した新しいデバイスの作製を目的として研究を進め、以下のような成果を得た。1.強磁性半導体(In,Mn)Asをチャネルとする電界効果トランジスタ構造を作製し、その正孔密度のゲート制御を確認した。さらに、正孔濃度を変化させることにより、温度を一定に保ったまま、磁性を制御することに初めて成功した。2.低温分子線エピタキシ法によって、自然界には存在しない閃亜鉛鉱型CrSbをGaAs上にエピタキシャル成長させることに成功し、それが室温で強磁性体であることを明らかにした。3.強磁性半導体(Ga,Mn)Asをベースとする(Ga,Mn)As/(Al,Ga)As/(Ga,Mn)As3層構造を作製し、巨大磁気抵抗効果やトンネル磁気抵抗(TMR)など、磁気エレクトロニクスデバイスに応用されている現象を全て半導体で構成されたデバイスにおいて観測した。特に、TMRでは100%を超える大きな磁気抵抗比を得た。4.(110)変調ドープGaAs/AlGaAs量子井戸構造を作製し、時間分解ファラデー回転測定によってスピンコヒーレンス時間を調べたところ、共鳴スピン増幅を観測し、低温でスピン位相緩和時間が10ns程度であることを確認した。さらに、レーザーパルスによって生成されたスピン偏極電子と核スピンの相互作用の共鳴現象を観測した。本研究では、従来の非磁性半導体量子構造と、新たに創生されつつある強磁性半導体との融合構造に基礎を置き、そこにおける(1)電子のスピンコヒーレンスの顕示と外場によるその制御、(2)核スピンや磁性イオンとの相互作用の解明と制御、(3)スピンに依存する電子・光物性を活用した新しいデバイスのプロトタイプの作製、を目的とし、・スピンの注入、輸送、記憶などの機能を有する半導体ヘテロ超構造及び強磁性半導体融合構造の設計と作製、・半導体中のキャリアスピンと核スピンあるいは局在スピンとの相互作用の解明と制御、及び・外部電磁界によるキャリアスピン状態の制御について研究を進めてきた。本年度の主な成果は以下の通りである。・強磁性半導体(In,Mn)Asをチャネルとする電界効果トランジスタ構造を作製し、高濃度p型の(In,Mn)Asのキャリア密度のゲート制御を確認した。さらに、キャリア濃度を変化させることにより、温度を一定に保ったまま、磁性(強磁性転移温度)を制御することに初めて成功した。・InGaAsをバッファー層とし、強磁性半導体(Ga,Mn)Asに圧縮歪を加えて磁化容易軸を面と垂直方向に向けた(Ga,Mn)As/(Al,Ga)As/(Ga,Mn)As3層構造を作製し、巨大磁気抵抗効果やトンネル磁気抵抗など、磁気エレクトロニクスデバイスに応用されている現象を全て半導体で構成されたデバイスにおいて観測した。・(110)面方位に形成したGaAs/AlGaAs量子井戸に電子を変調ドーピングすることにより、室温で10nsを超える極めて長い電子のスピン緩和時間を観測した。また、このn型変調ドープ(110)GaAs/AlGaAs量子井戸のスピンダイナミクスを時間分解ファラデー効果測定によって調べ、レーザーパルスによって生成されたスピン偏極電子と核スピンの相互作用の共鳴現象を観測した。本研究では従来の(非磁性)半導体量子構造と、新たに創生されつつある強磁性半導体との融合構造に基礎を置き、そこにおける(1)電子のスピンコヒーレンスの顕示と外場による制御、(2)核スピンや磁性イオンとの相互作用の解明と制御、さらに(3)スピンに依存する電子・光物性を活用した新しいデバイスのプロトライプの作製を目的として研究を進めている。

(1)強磁性/非磁性半導体トンネル接合におけるスピン偏極電子注入p型強磁性半導体(Ga,Mn)Asとn^+-GaAsからなるスピンエサキダイオードを作製し、(Ga,Mn)Asの価電子帯から非磁性GaAsの伝導帯へのバンド間トンネルを用いてスピン偏極電子の注入を行った。スピンエサキダイオードのn^+-GaAs側に形成した非磁性半導体発光ダイオードの偏光を測定したところ、明瞭なヒステリシスが観測され、ゼロ磁場でのスピン偏極電子の電流注入を世界ではじめて確認した。偏光度の大きさは従来のスピン偏極正孔注入の5倍であった。(2)核スピンとの相互作用の解明と制御電子スピンのコヒーレンスが非常に長い(110)面GaAs/AlGaAs量子井戸構造に注目し、電子スピンと核スピンの相互作用ダイナミクスを時間分解ファラデー回転測定によって調べた結果、高い核スピン分極率と共鳴現象を観測し、半導体量子井戸構造において全光核磁気共鳴が可能であることがわかった。(3)室温強磁性ハーフメタルCrSbの開発低温成長時における非平衡表面層を利用することによって、自然界には存在しない閃亜鉛鉱型CrSbをGaAs上にエピタキシャル成長させることに成功し、それが室温で強磁性体であることを明らかにした。本研究では、従来の(非磁性)半導体量子構造と、新たに創生されつつある強磁性半導体との融合構造に基礎を置き、そこにおける(1)電子のスピンコヒーレンスの顕示と外場による制御、(2)核スピンや磁性イオンとの相互作用の解明と制御、さらに(3)スピンに依存する電子・光物性を活用した新しいデバイスのプロトタイプの作製を目的として研究を進めている。本年度の主な成果は以下の通りである。(1)強磁性/非磁性半導体ヘテロ接合におけるスピン偏極電流注入p型強磁性半導体(Ga, Mn)Asから非磁性半導体GaAs/InGaAs発光ダイオード構造へのスピン注入において、端面から得た発光偏光度は(Ga, Mn)Asと井戸層の間のスペーサ層厚に依存せずほぼ1%であったのに対し、光学遷移の選択則を適用できる基板側からの発光の偏光度を測定したところ、スペーサ層厚を20nmまで薄くすると偏光度が7%まで増大することがわかった。一方、(Ga, Mn)Asの価電子帯から非磁性GaAsの伝導帯へのバンド間トンネルを用いたスピン偏極電子注入では、発光偏光度はスペーサ層厚に依存しないことがわかった。これらの結果は、電子・正孔のスピン緩和時間の長短により定性的に理解できる。(2)キャリアスピンと核スピンとの相互作用の解明と制御ドーピング方法やキャリア濃度の異なる(110)面GaAs/AlGaAs量子井戸構造を作製し、時間分解ファラデー回転測定によってスピンコヒーレンス時間を調べた。変調ドープ構造では共鳴スピン増幅を観測し、スピン位相緩和時間が10nsを超えていることを確認した。また、電子スピンと核スピンの相互作用ダイナミクスを調べ、低磁場で動的核スピン分極の磁化・緩和過程を観測した。