hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
覚醒剤投与マウス心臓における蛋白質発現の探索:覚醒剤乱用者の突然死診断への挑戦

覚醒剤(以下MA)乱用者の突然死の病態解明を目的として、MA長期投与による心筋組織における特異的な蛋白質発現と遺伝子発現を、動物モデルを用いて解析・同定し、法医実務応用への可能性を検討した。MA継続投与によって、プログラム細胞死(PCD)を生じうるmTOR経路が活性化していることが明らかとなった。また、心肥大関連遺伝子が増加していた。カリウムチャンネル関連遺伝子は、発現が減少していた。MAの長期投与はマウス心筋細胞の肥大、活動電位に影響を与えていることが示唆された。覚醒剤(MA)乱用者の突然死例において、法医剖検から有意な所見が得られることが少なくないために死因診断に苦慮することが多い。また,MA連用は心肥大等の多彩な心疾患を発症するが、その機序は未知である。そこで、MA継続投与マウスの心筋における分子病態を明らかにするためにProteome解析をおこなった。マウスに10mg/kgのMAを4週間連日投与し,最終投与30分後に心臓を採取した。心筋より蛋白質を抽出し、二次元電気泳動(pH4-7、12%PAGE)を行った。生理食塩水投与を対照とし、両者の泳動像比較にてMA群のみに認められるスポットを採取し、MALDI-TOF-MSにてスポット蛋白質の同定を行った。同定した蛋白質について、mRNA発現量はq-PCR法にて検討し、また、蛋白質量はウエスタンブロット法を用いて定量した。MA群に特異的に発現する蛋白質として、Interferon Regulatory Factor 4、Programmed Cell Death Protein 4、Cyclin A2、Death Associated Protein Kinase 2を同定した。これらのmRNA量を検討したところ、両群に差は認められなかったが、蛋白質量ではMA群にいずれも有意な増加が認められた。このように遺伝子発現量と蛋白質量に乖離が認められたが、その意義については明らかにできない。ところで、これら4種類の蛋白質の増加は直接的もしくは間接的にプログラム細胞死(PCD)を誘導することが知られている。我々は既にMA継続投与によってPCDを生じうるmTOR経路が活性化していることを報告している。本結果より、MA継続投与によりマウス心筋ではmTOR経路だけでなく、多種多様なカスケードが活性化され、PCDが誘導されることが推定される。今後、組織学的手法を用いてMA継続投与心筋におけるPCDの様態を明らかにしたい。覚醒剤(MA)乱用者の突然死例において、法医剖検にても有意な所見が得られることが少なくないために死因診断に苦慮することが多い。心筋より蛋白質を抽出し、二次元電気泳動を行った。MA群のみに認められるスポットを採取し、MALDI-TOF-MSにてスポット蛋白質の同定を行った。MA群に特異的に発現する蛋白質として、Interferon Regulatory Factor4、Programmed Cell Death Protein4、Cyclin A2、Death Associated Protein kinase2を同定した。薬剤性QT延長症候群を誘発するとされているクロルプロマジンの投与により発現の変化が認められているカリウムチャンネルの遺伝子について検討したところ、マウス心臓におけるカリウムチャンネル関連の4遺伝子は、いずれも対照群と比較し、その発現が減少していた。覚せい剤の長期投与はマウス心筋細胞の活動電位に影響を与えていることが示された。
サブクローラ型ロボットの移動時の自律水平制御

本研究の目的は,サブクローラ型ロボットが不整地を移動する際のサブクローラの角度制御方式を開発することである.本年度はその実現のために,(1)実ロボットの遠隔操作システムの開発とソフトウェア工学的検討,(2)そのロボットのシミュレーションモデルと不整地モデルの開発,(3)人間の不整地操作特性の解析を行った.(1)に関しては,このロボットは将来的に様々なデバイスやシステムと連携して動くことが要求されるため高い接続性が必要である.本研究ではロボットミドルウェアにOpenRTM-aistを導入し,それを達成した.そしてロボットの動作解析を行うための外部システムとして,操作と内部状態のログの保存するデータベースシステムと,動作の再生を行うシミュレーションシステムを開発した.また,UMLを用いてこの統合型システムのソフトウェア工学的な検討を行った.(2)に関しては,実環境だけでなくシミュレーションによるコントローラの学習や解析が必要不可欠である.そこでChoreonoidと呼ばれるロボットシミュレータを統合システムに導入し,その接続方式を開発した.ChoreonoidはOpenRTM-aistと親和性が高く,RTCと呼ばれる制御ソフトウェアの接続先を変えるだけで,実ロボットにもシミュレーションロボットにも使えるため,本システムの用途に適している.そして,我々のロボットモデルと代表的な不整地をモデル化し,実行できるようにした.(3)に関しては,不整地を標準的に表現するために,災害対応ロボットの標準試験法(Standard Test Method: STM)と呼ばれる手法とそのためのコースを導入し,試験を行った.具体的には我々が所持するSTM用のコースに加え,他の研究機関が所持するコース,さらにSTMに準拠したコースを含むロボット競技会に参加し,人間の操作特性を調査した.(1)実ロボットの遠隔操作システムの開発とソフトウェア工学的検討に関しては,様々な環境で運用可能な遠隔操作システムが完成した.これはロボット競技会であるWRC2018のインフラ・災害対応カテゴリーの災害対応標準性能チャレンジに参加し,トラブルなく最後まで競技に参加できた.そして人間の操作特性調査するために,この競技の最中のロボットオペレータ操作とそのときのロボットの内部状態を表すログを保存し,後からプレビューを行った.また,遠隔操作システムのUMLを用いてソフトウェア工学的な考察を行い,システムの脆弱性への対応も行った.これにより堅牢なシステムが完成し,自動制御への対応が完成した.(2)ロボットのシミュレーションモデルと不整地モデルの開発に関しては,我々のロボットと環境のシミュレーションモデルをChoreonoid上に開発した.これは今後の研究推進にとって重要であり,(A)開発するコントローラのロバスト性や極限状態での挙動をシミュレータ上で検証できるようになった,(B)様々な環境条件と初期条件での人工的なロボット制御データを生成することが可能になり,学習型のコントローラの開発が可能になった.また,我々のロボットモデルはオープンソースソフトウェアとして公開しており,WRC2018インフラ・災害対応カテゴリーのシミュレーション部門であるトンネル事故災害対応・復旧チャレンジのモデルにも採用されている.この部門にも参加し,シミュレータ上での不整地での挙動のデータを取得した.(3)に関しては,災害対応ロボットの標準試験法(Standard Test Method: STM)コースを用いて,試験を行った.またこれらのコースを参考に,不整地の幾何学的モデリングとサブクローラ型ロボット運動学の検討を行った.本年度の成果として,サブクローラ型ロボットを自動制御するためのソフトウェアシステムが完成した.今後の主たる課題は,サブクローラの自動制御方式の開発である.次年度以降は不整地として標準試験法のコースを対象とする.そして,これを(1)幾何学的に簡略に表現した原理モデルを対象に,サブクローラが満たすべき拘束条件を明らかにする.そしてそれを満たす制御器を構築する.その後,それを(2)シミュレータ上に表現した仮想モデルに適用し,原理モデルに表現したときに省略した要素,また三次元的運動や外乱が制御器に与える影響を調査し,ロバストな制御器を開発する.さらに,その結果を(3)実物体としての物理モデルに適用し,実環境で安全なロボットであるかを検証する.不整地のモデリングは標準試験法のコースを参考に,対称性,連続性,外乱性の観点から難易度を設定し,提案する制御器の安定性を議論する.まだ,重心位置などのロボットの機械的性質も安定性に影響を与えるので,複数のロボットを対象に検討を進める.本研究の目的は,サブクローラ型ロボットが不整地を移動する際のサブクローラの角度制御方式を開発することである.本年度はその実現のために,(1)実ロボットの遠隔操作システムの開発とソフトウェア工学的検討,(2)そのロボットのシミュレーションモデルと不整地モデルの開発,(3)人間の不整地操作特性の解析を行った.(1)に関しては,このロボットは将来的に様々なデバイスやシステムと連携して動くことが要求されるため高い接続性が必要である.本研究ではロボットミドルウェアにOpenRTM-aistを導入し,それを達成した.そしてロボットの動作解析を行うための外部システムとして,操作と内部状態のログの保存するデータベースシステムと,動作の再生を行うシミュレーションシステムを開発した.また,UMLを用いてこの統合型システムのソフトウェア工学的な検討を行った.(2)に関しては,実環境だけでなくシミュレーションによるコントローラの学習や解析が必要不可欠である.そこでChoreonoidと呼ばれるロボットシミュレータを統合システムに導入し,その接続方式を開発した.

ChoreonoidはOpenRTM-aistと親和性が高く,RTCと呼ばれる制御ソフトウェアの接続先を変えるだけで,実ロボットにもシミュレーションロボットにも使えるため,本システムの用途に適している.そして,我々のロボットモデルと代表的な不整地をモデル化し,実行できるようにした.(3)に関しては,不整地を標準的に表現するために,災害対応ロボットの標準試験法(Standard Test Method: STM)と呼ばれる手法とそのためのコースを導入し,試験を行った.具体的には我々が所持するSTM用のコースに加え,他の研究機関が所持するコース,さらにSTMに準拠したコースを含むロボット競技会に参加し,人間の操作特性を調査した.(1)実ロボットの遠隔操作システムの開発とソフトウェア工学的検討に関しては,様々な環境で運用可能な遠隔操作システムが完成した.これはロボット競技会であるWRC2018のインフラ・災害対応カテゴリーの災害対応標準性能チャレンジに参加し,トラブルなく最後まで競技に参加できた.そして人間の操作特性調査するために,この競技の最中のロボットオペレータ操作とそのときのロボットの内部状態を表すログを保存し,後からプレビューを行った.また,遠隔操作システムのUMLを用いてソフトウェア工学的な考察を行い,システムの脆弱性への対応も行った.これにより堅牢なシステムが完成し,自動制御への対応が完成した.(2)ロボットのシミュレーションモデルと不整地モデルの開発に関しては,我々のロボットと環境のシミュレーションモデルをChoreonoid上に開発した.これは今後の研究推進にとって重要であり,(A)開発するコントローラのロバスト性や極限状態での挙動をシミュレータ上で検証できるようになった,(B)様々な環境条件と初期条件での人工的なロボット制御データを生成することが可能になり,学習型のコントローラの開発が可能になった.また,我々のロボットモデルはオープンソースソフトウェアとして公開しており,WRC2018インフラ・災害対応カテゴリーのシミュレーション部門であるトンネル事故災害対応・復旧チャレンジのモデルにも採用されている.この部門にも参加し,シミュレータ上での不整地での挙動のデータを取得した.(3)に関しては,災害対応ロボットの標準試験法(Standard Test Method: STM)コースを用いて,試験を行った.またこれらのコースを参考に,不整地の幾何学的モデリングとサブクローラ型ロボット運動学の検討を行った.本年度の成果として,サブクローラ型ロボットを自動制御するためのソフトウェアシステムが完成した.今後の主たる課題は,サブクローラの自動制御方式の開発である.次年度以降は不整地として標準試験法のコースを対象とする.そして,これを(1)幾何学的に簡略に表現した原理モデルを対象に,サブクローラが満たすべき拘束条件を明らかにする.そしてそれを満たす制御器を構築する.
ギガトン・スケール二酸化炭素排出削減のための新炭素資源転換学

本研究は、炭素資源、とくに化石資源を原料とする「CO2低減型」、「カーボンニュートラル型」および外部からCO2を正味で取り込むでカーボンネガティブ型の電力と化学品を併産するプロセス=CCSやCCUに依存しないコプロダクションを提案し、その原理的・プロセスエンジニアリング的妥当性を検証すること、さらに、電力・化学品コプロダクション(CP)の波及シナリオを描くことを目標として実施している研究である。昨年度は、電力・化学品CPの原理的妥当性を定常プロセスシミュレーションによって明らかとする成果を得たが、これを踏まえて、本年度は、まず「より現実的なプロセスシミュレーション」を市販のソフトウェアであるAspen Plus上で行った。具体的には、SOFC、改質反応器(ガス化反応器)、シフト反応器、ガス分離器(分離膜)および熱交換器を構成要素とし、電力と合成ガス(後段のC1化学プロセスにおけるターゲット;低級オレフィン、低級アルコール、ベンゼン、酢酸、ギ酸あるいはシュウ酸を合成するためのガス)をアウトプットとするシミュレーションを、系内ガス圧力を110 barとして行った。その結果、ガス圧縮による動力消費を除けば、プロセス性能は、ガス組成の化学平衡や熱交換を考慮しなかった昨年度のシミュレーションとほぼ同等であったばかりでなく、水素と水蒸気を含むSOFC排ガスを改質器に直接供給あるいはリサイクルCO2とともに供給することによって熱損失と蒸気需要を小さくできること、すなわち水蒸気・CO2混合型改質が有効であることを示した。以上に加えて石炭やバイオマスを原料とする場合のカリウム触媒利用型ガス化を想定したプロセス検討も実施した。さらに、シュウ酸をC1合成の生成物とするCPは、製鉄やセメント、さらには化学品製造(石油化学代替)をすべてカーボンニュートラル化できる可能性も示した。化石資源からの電力・化学品CPに関する検討はシミュレーションや構成要素プロセスの基本仕様などと併せて計画通りに進捗している。シュウ酸をC1化学のプロダクトとすることによってCPを最低でもカーボンニュートラル化(原料:石炭、モード:発電効率最大の場合であっても)あるいはカーボンネガテイブ化(天然ガス、任意の発電効率)できることは昨年度に見出し、本年度もそれを確認したが、シュウ酸を有効活用する手段を見出した。シュウ酸水溶液は鉄鉱石を常温付近で溶解してシュウ酸鉄を生成し、溶液に日光を照射すると2価鉄(シュウ酸鉄II)に還元、さらにシュウ酸鉄IIを水素気流中で加熱すると400°C程度の低温で(水素の実質的消費なしに)鉄に還元できる。この鉄は電炉法による製鉄に供することができる。シュウ酸由来CO2がカーボンネガティブCPに供給し、CP電力を電炉に供給すれば、カーボンニュートラル製鉄が可能になる。さらに、セメント製造のコアである石灰石の脱炭酸による生石灰製造においては、脱炭酸とメタンの水蒸気・酸素改質を同一反応器にて行い(生石灰が触媒となる)、生成ガスからシュウ酸と他の基幹有機物を合成すればカーボンニュートラルが実現することも机上で明らかにした。これらを電力・化学品CPを合わせることによって基幹化学品を供給する石油化学は実質的に不要となる。すなわち、CO2排出量が大きい、4部門=電力・化学・製鉄・セメントを統合的にカーボンニュートラル化できる可能性を示すことができた。このシステムは研究開始当初には着想できなかったことであり、当初計画の想定を超えた成果である。今年度は研究の最終年度であるが、研究完了および「4産業部門=電力・化学・製鉄・セメントをカーボンニュートラル化する」システムの提案に向け、以下を実施する。(1)電力・化学品CPの詳細シミュレーション:反応速度、熱交換速度を考慮したより現実的なシミュレーションを通じてプロトタイプを提示するとともに、社会実装研究の課題を明示する。(2)電力・化学・製鉄・セメントをカーボンニュートラル化するためのトータルシステムを提示する。(2)電力・化学品CPおよびシュウ酸を鍵物質とする4産業のカーボンニュートラル化の波及効果をアセスメントし、社会的意義を示す。本研究は、6課題(1コプロダクションの基本概念提示,2要素プロセス(候補)決定,3プロセス・システムのシミュレーション(メタン,石炭,バイオマス,重質油),4コプロダクション性能提示、5経済環境性能評価,6社会的インパクト評価,7コプロダクション・モジュール(プロトタイプ)および研究開発課題の提示)から構成される。平成29年度は1、2および3(シミュレーションのプラットホーム構築と検証)の課題に取り組み、コプロダクションの基本概念が原理的に正しいことを物質収支と熱収支に基づくプロセスシミュレーションによって確認し、種々の炭素資源(天然ガス、石油、石炭、褐炭およびバイオマス)、酸化剤(CO2および水蒸気)および二次炭素資源(オレフィンとその誘導化合物、メタノール、数種の有機酸、エステル)の組み合わせによるCO2固定率(発電効率、熱電比の関数)や、化学エネルギー・電力を合わせた総合効率のバラエティを定量的に示すことができた。プロセスシミュレーションに関しては、当初のシステムシミュレータ(第一バージョン)は、炭素資源の吸熱型改質・ガス化(酸化剤=CO2あるいは水蒸気)が化学量論にしたがって100%進行するとの簡便な仮定をおいたものであったが、これを改良した第二バージョンでは、改質・ガス化温度を設定、反応が化学平衡に従うことを仮定するだけでなく、炭素の改質剤の比をより現実的な値(13)とし、さらに圧力に関しても同様に最大圧を0.5 MPaとするシミュレーションを実施し、第一バージョンに極めて近いシステム性能が得られることを示すことができた。

さらに、第二バージョンをさらに改良し、固体酸化物形燃料電池の排ガス(残留水素と水蒸気の混合ガス)を冷却せずにそのまま改質反応器に持ち込むCO2/水蒸気複合改質の考え方を導入した場合のシステム性能を諸操作因子の関数として示すことに成功した。平成29年度は、当初の計画通り、1コプロダクションの基本概念提示,2要素プロセス(候補)決定および3プロセス・システムのシミュレーション(メタン,石炭,バイオマス,重質油)の三つの課題に取り組み、当初目標としたシステムの概念実証をすることに成功した。さらに、当初の計画を超えて、現実的は反応操作条件を想定可能となるようにシミュレータを改良し、システム性能が原理的に得られる性能上限値とほぼ変わらないことを示すことができた。このように、本研究は、平成29年度終了時点では当初の計画を超えて進行している。加えて、システムを構成する要素技術である、固体酸化物形燃料電池、合成ガス分離(膜分離)、合成ガス触媒転換プロセス、プロセスシミュレーションの専門家(8名)との議論を重ね、それぞれの具体的なコンポーネント(現時点での最適コンポーネント)と課題抽出を行うことができた。本研究をベースとする具体的プロセス開発を目的とする研究を全国9機関の研究者と共同提案(NEDOエネルギー環境先導研究)したことも記しておく。本研究は、炭素資源、とくに化石資源を原料とする「CO2低減型」、「カーボンニュートラル型」および外部からCO2を正味で取り込むでカーボンネガティブ型の電力と化学品を併産するプロセス=CCSやCCUに依存しないコプロダクションを提案し、その原理的・プロセスエンジニアリング的妥当性を検証すること、さらに、電力・化学品コプロダクション(CP)の波及シナリオを描くことを目標として実施している研究である。昨年度は、電力・化学品CPの原理的妥当性を定常プロセスシミュレーションによって明らかとする成果を得たが、これを踏まえて、本年度は、まず「より現実的なプロセスシミュレーション」を市販のソフトウェアであるAspen Plus上で行った。具体的には、SOFC、改質反応器(ガス化反応器)、シフト反応器、ガス分離器(分離膜)および熱交換器を構成要素とし、電力と合成ガス(後段のC1化学プロセスにおけるターゲット;低級オレフィン、低級アルコール、ベンゼン、酢酸、ギ酸あるいはシュウ酸を合成するためのガス)をアウトプットとするシミュレーションを、系内ガス圧力を110 barとして行った。その結果、ガス圧縮による動力消費を除けば、プロセス性能は、ガス組成の化学平衡や熱交換を考慮しなかった昨年度のシミュレーションとほぼ同等であったばかりでなく、水素と水蒸気を含むSOFC排ガスを改質器に直接供給あるいはリサイクルCO2とともに供給することによって熱損失と蒸気需要を小さくできること、すなわち水蒸気・CO2混合型改質が有効であることを示した。以上に加えて石炭やバイオマスを原料とする場合のカリウム触媒利用型ガス化を想定したプロセス検討も実施した。さらに、シュウ酸をC1合成の生成物とするCPは、製鉄やセメント、さらには化学品製造(石油化学代替)をすべてカーボンニュートラル化できる可能性も示した。
白色雑音入力を用いた非線形緩和スペクトロスコピー

高分子・液晶などのソフトな物質系ではその外力に対する応答が容易に非線形となるために、非線形緩和スペクトロスコピーがダイナミックス測定法として有用でであることに着目して、我々は制限波電場入力を用いた周波数域非線形緩和測定法の開発・研究を進めてきた。しかし、この方法では非線形のスペクトルの全貌を得るためには周波数を変化させて測定を繰り返す必要があり、また、電場強度の高次応答による低次応答への影響を取り除くためにスペクトルの入力電場振幅依存性を測定する必要があるために、一回の測定に多くの時間を要する難点がある。本研究ではこれに代わってWienerによる白色雑音入力に対する非線形の応答理論に基づき、入力信号として白色雑音電場を用いることによって、広い時間スケール・広い周波数範囲での多時間応答関数および非線形緩和スペクトルのリアルタイム測定の実現を目指し、疑似白色雑音入力を用いた非線形緩和スペクトル測定システムの開発を行った。さらに、開発されたシステムを用いて、非線形回路および強誘電性液晶の非線形スペクトルの測定を行った。非線形回路の場合には線形・非線形いずれの緩和スペクトルも極めて短時間の積算の結果、良好なスペクトルを得ることができたが、強誘電性液晶の非線形スペクトルはFFTの分解能の不足等のために、長時間の積算にもかかわらず、不完全なスペクトルしか得られなかった。さらに、本研究では、周波数域非線形電気光学スペクトロスコピーを開発し、強誘電性・反強誘電性液晶に適用することでそのダイナミックスに関して新たな知見を得ることに成功した。以上のように本研究では、新たに開発された非線形緩和スペクトロスコピーを実際のシステムに適用することにより、その物性診断法としての有用性を示すことができた。本年度は以下に述べるような白色雑音電場入力を用いた電気的非線形緩和スペクトル測定システムの開発を行なった。ランダムバイナリジェネレータ(CG-742)から発生させた2値ノイズを遮断周波数100kHzのロ-パスフィルタ(SR-4BL)を通して得られる擬似白色雑音電場を試料に印加し、試料からの出力電流信号(または電気変位応答)を低雑音の演算増幅器で電圧信号に変換、増幅した後、高分解能のFFTアナライザ(R9211B)で検出する。同時に入力、出力の時系列信号およびその複素フーリエ変換スペクトルはGPIBを介してパーソナル・コンピュータ(P5-166)に転送された後、多時間応答関数および非線形緩和スペクトルの計算が行われる。Wienerのn次多時間応答関数は原理的には、過去のn個の時間点における入力信号の積と出力信号スペクトルの周波数成分の積をとることによりn個の時間変数の関数として得られ、これを多重フーリエ変換すればn次の非線形緩和スペクトルが求められる。本研究ではFFTアナライザ上でのフーリエ変換により得られた入力信号スペクトルのn個の周波数成分と出力信号スペクトルの周波数成分の積をとることによりn次の非線形緩和スペクトルの各周波数成分を直接求めるアルゴリズムを用いて、多くの時間とメモリーを要する相関関数の計算を介さずに、低次から高次までの非線形緩和スペクトルを効率よく求める手法を実現した。本年度はさらに非線形素子を用いて作成した非線形電気回路に本測定システムを適用してシステムの評価を行なったところ、大きな印加電場に対して強い非線形性が生ずる場合でも白色雑音法を用いれば多数回の積算を行なうことにより線形緩和スペクトルが精度よく求められることがわかった。高分子・液晶などのソフトな物質系ではその外力に対する応答が容易に非線形となるために、非線形緩和スペクトロスコピーがダイナミックス測定法として有用であることに着目して、昨年度に引き続き、疑似白色雑音入力を用いた非線形緩和スペクトル測定システムの開発を行なった。また、開発されたシステムの評価を行なうために非線形回路および強誘電性液晶に対して、広い周波数範囲での非線形緩和スペクトルのリアルタイム測定を行なった。

この際、測定に用いた疑似白色雑音信号の各周波数成分の振幅が時間的に大きく変動したため、各回での振幅で規格化したスペクトルを積算して測定を行なった。この結果、非線形回路の場合には線形・非線形いずれの緩和スペクトルも極めて短時間の積算により、良好なスペクトルを得ることができた。一方、強誘電性液晶の場合には非線形スペクトルは長時間の積算にもかかわらず、不完全なスペクトルしか得られなかった。これは、線形成分に比して非線形成分が小さい場合には雑音信号のパワースペクトルの時間的な変動が大きいことやFFTのビット分解能が測定精度の限界を制限したためであると考えられる。さらに本年度は、液晶のダイナミックスを感度良く測定する方法として、その光学的異方性が大きいことを利用した周波数域非線形電気光学スペクトロスコピーを開発し、強誘電性・反強誘電性液晶に適用することでそのダイナミックスに関して新たな知見を得ることに成功した。以上、本年度は新たに開発された非線形緩和スペクトロスコピーを実際のシステムに適用することによりその物性診断法としての有用性を示すことができた。
性暴力を受けた女性への看護ケアに関する研究

1.性暴力について看護者の認識とその変化要因に関する調査研究目的:看護婦の性暴力に関する認識とその変化要因に関して明らかにし、看護ケアの方向性を探る。研究方法:平成8年度から継続している学習グループを計5回の学習会を開催し、そのうち1回は部外者によりファシリテーターを行い「性暴力被害者への看護の役割」に焦点をあてる「フォーカス・グループ・ディスカッション」を行い質的に分析を行った。また、学習グループ主催で、1回の看護婦対象にした講演会を開催し、参加者よりアンケートへの回答を得た。結果:「フォーカス・グループ・ディスカッション」においては、性暴力被害者の実態を理解するならば、被害者を見逃すことが少なく、最小限でも現実的なケアできる、という結果であった。講演会では、看護系雑誌に学習会主催という広告を出し、30名の看護婦が出席。地域は神戸から東京在住者であった。被害者へのケアに関する悩み、被害者経験を有する者もおり、看護ケアを積極的に推進するニーズが高かった。2.医療機関における性・暴力被害者の受け入れ実態調査研究目的:医療機関における性・暴力被害者の受け入れ状況につい実態を把握する。研究方法:前年度の調査票を簡略化し、回収率を上げ、東京都2区にて医療機関の実態をより正確に把握する。警視庁のデータとのつき合わせをする。研究結果:3年間フォローしてきた東京都の2つの区における病院外来診療部、医療機関400箇所を対象に調査票を配布した。前年度は回収率25%であったが、今年度は35%と若干の伸びが見られた。医療機関における性・暴力被害者受け入れ状況は、警視庁報告より多いことがわかった。また詳細な事例報告の中には、ドメスティックバイオレンス(夫やパートナーからの暴力)の割合が7割をしめていた。今後とも実態を把握することの必要性がある。3.医療機関における性暴力被害者への看護マニュアルの開発学習グループを中心に当該病院において実現可能なマニュアルを作成中である。マニュアルの評価も今後の課題として残るところである。本年度の実施結果としては、3段階のプロセスを経て研究の基礎作りを行うことができた。以下に段階ごとに結果をまとめる。1)国内・海外の文献調査:女性への性暴力の現状と社会的な取り組みについて、コンピューターでの文献検索、各種女性センター、国際関係連絡機関などを通じて収集し、分析検討を行った。その結果、欧米においては1970代以降「性暴力」という概念が問題提起され、その後実証的な報告も徐々に増加し、被暴力女性が心身に受けた障害が分析され、適切なケアやカウンセリングの方法論に発展しつつある。国内の文献では、1990年代に入り、ようやく女性学関連領域で関心をもたれてきているが、その実証的なデータは非常に少ない。しかし、被暴力女性を支援する民間団体やシェルターからの事例報告、自助グループの会報を収集でき、同時に国内ではこうした資料が実態を知る手がかりになっている状況であることがわかった。2)東京都s区における産婦人科外来および救急外来での実態調査:2ヶ所の病院において過去1年間の外来記録により性暴力を受けた女性来院者を調べたところ、該当する患者は数名であった。それらの事例を検討したところ、受入れ側の看護・医療側に「性暴力」についての理解が乏しい場合に、記録にもまた医師や看護婦にも「被暴力女性」と認知され難いことがわかった。同様な事がこれらの病院を管轄する警察での聞き取り調査でも明らかになったことから、支援者の認識が今後のケアや対策に影響する可能性が示唆された。3)性暴力についての看護者の認識とその変化要因:b病院外来の5人の看護婦を対象に1年間で計6回の「性暴力をうけた女性へのケア」について学習会を開催し、2回毎に面接をした。その結果、「強姦神話」を根強く持つ間は「性暴力」を受けた女性と外来で遭遇しても、本人の訴えを疑い否定することがあるが、自分の偏見に気ずくと外来で被害者をキャッチし受容しやすくなる事がわかった。今後は、被害状況と被害者からの声やニーズを把握し、事実の実証的な解明とともに、外来部門における看護者の認識についてさらに数と範囲を広げて調査し、性暴力を受けた女性へのケアの内容とシステムの検討と介入を探求する必要性がある。1)性暴力についての看護者の認識とその変化要因:研究目的:前年度結成した学習グループのフォローアップを行い、看護婦の性暴力についての認識の変化とその変化要因について引き続き分析する。研究方法:今年度も2ヶ月に一回、計6回の学習会を実施した。その中の1回は、当該地域の産婦人科医から、性暴力被害者の事例の紹介の紹介と医師としての被害者についての認識に焦点を当てたfocus group disscussionを行い、テープ録音の承諾を得て逐語に再現し質的な分析材料とした。また、グループ学習に継続的に参加者b病院外来勤務経験者の4名の看護婦を対象に中間面接を行った。結果(1)性暴力被害者についての学習メンバーの認識の変化に、最も影響を与えたプログラムは強姦救援センターのスタッフからのスーパーバイズであった。それまで、学習メンバーは強姦神話について知ってはいたが学習者自身もそれらを持ち、それゆえ被害者を見過越してきた可能性がある。(2)学習メンバーは、性暴力の本質について理解を深める中で、日々の臨床経験において被害者に積極的に出会い、自信をもって話を聞いたり、ケアをしたりできるようになってきた。

(3)学習メンバーにとって、継続的な学習会は、性暴力被害者とそのケアについて視点を広げ、思考や認識を深めるだけでなく、ネットワークの拡大にもつながっていった。今後の研究の方向としては、このグループ学習の結果をふまえて、一般的な性暴力被害者への看護ケアに関する看護婦や医療従事者への教育プログラムとその効果を検討する必要がある。この結果は学会に投稿中である。2)東京都2区における医療機関での実態調査:研究目的:医療機関における性暴力被害者・被暴力女性の受け入れの実態を明らかに疫学に被害者の実態を記述する。また、医療機関の医師の被害者に関する認識を明らかにする。研究方法:医師、看護婦へのヒアリングを行い、かつ女性問題研究グループの不特定多数の女性への実態調査の報告を参考にして調査票を作成した。過去の文献では、この種の調査は日本では全くされていない。調査対象は診療所、病院の医師とした。調査票は、医師が身体的な傷害の訴えに隠されている性・暴力被害を把握できるように工夫されており、これによって被害者の実態をある程度の正確性をもって把握することができる。研究結果:1)の学習メンバーの勤務経験があるb病院の管轄地域である2つの特別区において、1998年3月末に眼科・耳鼻科・皮膚科の単科以外の診療所312ヵ所と病院38ヵ所の医師を対象に調査票を郵送で配布した。現在回収率は1割程度であり、医師の性・暴力被害者の認識によって、被害者把握が異なる傾向がみられる。また、性暴力被害者の事例報告は少数であるが深刻な身体的な外傷が報告されている。一方で、被害者の治療や相談に関して必要性は認めるものの、具作的な対策までの動きは希薄である。今後の返送分のデータ分析を行い実態を明確化すること、また、この結果を踏まえて、調査票の再検討を行い、別な地域、あるいは特定の専門科を選択するなどの方向で大規模な調査を実施する必要性がある。1.性暴力について看護者の認識とその変化要因に関する調査研究目的:看護婦の性暴力に関する認識とその変化要因に関して明らかにし、看護ケアの方向性を探る。研究方法:平成8年度から継続している学習グループを計5回の学習会を開催し、そのうち1回は部外者によりファシリテーターを行い「性暴力被害者への看護の役割」に焦点をあてる「フォーカス・グループ・ディスカッション」を行い質的に分析を行った。また、学習グループ主催で、1回の看護婦対象にした講演会を開催し、参加者よりアンケートへの回答を得た。結果:「フォーカス・グループ・ディスカッション」においては、性暴力被害者の実態を理解するならば、被害者を見逃すことが少なく、最小限でも現実的なケアできる、という結果であった。講演会では、看護系雑誌に学習会主催という広告を出し、30名の看護婦が出席。地域は神戸から東京在住者であった。被害者へのケアに関する悩み、被害者経験を有する者もおり、看護ケアを積極的に推進するニーズが高かった。2.医療機関における性・暴力被害者の受け入れ実態調査研究目的:医療機関における性・暴力被害者の受け入れ状況につい実態を把握する。研究方法:前年度の調査票を簡略化し、回収率を上げ、東京都2区にて医療機関の実態をより正確に把握する。警視庁のデータとのつき合わせをする。
ベトナム水田域における収量・品質向上と両立した環境配慮型水・物質管理の提案と実践

水田地域における温室効果ガス抑制のための水管理手法の実践が広域に展開されることが喫緊の課題である.この課題解決のために,農業水利末端地区のレベルにおいて,ハード対策として分水工整備によるブロックローテーションシステムを導入し,同時に,ソフト対策として水管理組織による分水工管理の仕組みを組み合わせることを試みた.これによって,メタン放出抑制効果を有する間断灌漑(Alternative Wetting and Drying: AWD)が,効率的に実現できると考えた.実証試験の結果を踏まえ本年度は,イネの生育と収量安定に必要な湛水深管理を考慮した上で,湛水深,土壌の酸化還元電位,メタン放出量の実測値から,メタン放出抑制のための具体的なAWD管理のあり方を提示した.対象地はベトナム紅河流域の低平地水田地区である.2017年の冬春作(26月)と夏秋作(79月)における地区内6圃場での湛水深と深さ5,15,30 cmの土壌の酸化還元電位の経時変化,および1週間間隔でのメタン放出量の測定結果を用いた.その結果,冬春作では,36日間非湛水状態が保たれるとメタン放出がゼロに近くなること,非湛水状態後の湛水状態が916日連続的に維持されると再放出が生じることがわかった.また,夏秋作では,降雨が多いため,非湛水期間を設けても酸化還元電位が上昇しづらく,メタン放出が抑制されなかった.田植え後や出穂期を含む前後の期間には湛水状態を保つことが収量安定にとって重要であることと中干しと収穫前の落水を考慮すると,AWDとして非湛水状態を36日間設定する回数は冬春作の場合3回であることが明らかになった.ここで提示することができた水管理スケジュールは水管理者が分水工管理を行うにあたって利用可能と考えられる.また,農家にとっても,水管理組織による組織的水管理に対する理解を深める上で有効と考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。ベトナムの水環境研究所IWE(Institute for Water and Environment)と協力し,フンウェン省キムドン県フーティン地区の低平地水田地域に調査地区を設定した.温室効果ガスの削減と節水を目指した水管理を提案するために,地区を(1)従来型水管理区,(2)弱乾燥型水管理区,(3)強乾燥型水管理区の3つの区に分けて,水路に設置した水門の管理によって水管理の制御を実施した.各区には2圃場ずつ観測圃場を設けて,湛水深,土壌水分量,圧力水頭,地温を経時観測するとともに,1週間間隔でのチャンバー法による温室効果ガスの採取を行い,同時に手動で酸化還元電位を測定した.さらに,コメの高品質化を目指して,ケイ酸肥料の投入効果を明らかにするための圃場試験を実施し,収量とケイ酸含量を測定した.本年度の観測結果の概要は以下の通りである.1.水管理組織による水門の管理を計画どおりに実施し,理想的な水管理状況にすることが難しいことがわかった.これは降雨による影響が大きい.これに対しては,ベトナム側との協議の結果,降雨の影響もあるが,田面水の水位に応じて計画通りの水門操作を徹底することで同意した.2.メタンは比較的乾燥している冬秋作よりも比較的雨の多い夏秋作で4倍程度その発生量が多い.亜酸化窒素の発生量は非常に少ない.発生メカニズムと水管理の関係を明らかにするために,水管理による土壌の酸化還元電位への影響を詳細に調べる必要がわかった.3.水管理の違いによる温室効果ガス発生抑制効果は明確でない.チャンバーの数を2倍にして観測することとした.また,水管理操作の徹底が不可欠であることを共有した.4.イネの栽植密度を低下させ,ケイ酸を元肥と追肥で与えることにより,イネのケイ酸含量が増加し,品質向上を期待することができる.収量が低下しないような適切な栽植密度の決定が課題である.当初予定していた主な計画は,(A)調査地区を3つの水管理区に分けて,小型堰による水管理を行うこと,(B)各水管理区ごとに設けた観測圃場での水と物質に関する測定を,冬春作と夏秋作について行うこと,(C)ケイ酸管理に関する圃場試験を行い,収量やケイ酸含量を比較すること,(D)現地研究者,水管理者,農家,行政担当者と結果について議論して,研究計画に反映させること,としていた.(A)については,小型堰が水門に変更されたが,調査を開始することができた.水門管理の影響は降雨の影響によって現れにくかったが,水管理者は調査を意識して管理を行うことができていた.(B)については,観測圃場を各区に2つずつ設置して,測定を開始した.温室効果ガスの採取と分析は順調に行われた.湛水深は測定が確実になされたが,センサーの不調により,土壌水分量や地温の欠測が多かった.これについては,2月の訪問時に現地研究者とともにセンサーの確認と交換を行った.(C)については,試験を順調に実施し,ケイ酸管理についての知見を得ることができた.(D)については,6月,11月,2月に訪問して,現地研究者と水管理者と研究の進捗と方向性について打合せを行った.農家や行政担当者との議論はIWE側で行っている.以上の状況からほぼ計画に沿った状況となっていると判断した.

アジア水田地域での「収量・品質向上と両立する環境配慮型節水管理」のあり方を提案することを大きな目的とし,具体的には,温室効果ガスの排出抑制と節水に有効と考えられる間断灌漑技術(AWD: Alternate Wetting and Drying)を地区レベルで実践するために,水管理組織による水路内小型ゲートの管理の可能性を検討した.加えて,収量と品質向上のための適切なケイ酸管理に関する実証試験を行った.現地調査では,ベトナム紅河流域の低平地水田地域において,一地区を,AWDを行わない従来型水管理区,弱い乾燥状態にするAWD実施区,強い乾燥状態にするAWD実施区の3つの区に分割し,個々の圃場レベルでの農家に水管理に任せるのではなく,水管理組織が水路内に設置した複数の小型ゲートの管理を行うことによる水配分の制御が可能かどうかを検討した.また,各区に観測圃場を設定し,湛水深,土壌水分量,メタン・亜酸化窒素の発生量,酸化還元電位などの現地測定を行った.ケイ酸管理に関しては,複数条件下での圃場試験を行って収量や登熟歩合への影響を測定した.その結果,地区レベルの間断灌漑管理は,必ずしも初めに想定した湛水深にならないことが明らかになった.これは,ゲートの管理による地区内の水の流れを管理者が把握しておらずゲート管理が試行錯誤であったこと,地区内水田圃場の標高が不均一であること,気象要因(とくに降雨量)に湛水深が影響されることが原因と考えられる.ゲート管理による地区内水位の制御に関してのモデル化,ゲート管理のマニュアル化が必要であることが確認された.ただし,AWDにより非湛水状態が長期化した場合には,メタン発生量が抑制された.ケイ酸管理の実証試験より,ケイ酸施肥条件下では,栽植密度の低下による1株あたり収量が増加する傾向がみられた.最適な栽植密度は慣行よりも低い可能性があることが示された.本調査対象地では,冬春作と夏秋作のコメの二期作を行っており,3年間にわたって計6作期のデータを得ることができた.得られた観測データより,湛水深と温室効果ガスの影響因子である土壌の酸化還元電位との関係,酸化還元電位と温室効果ガス(とくにメタン)の関係を明らかにすることができた.これらの関係から,メタン発生抑制を意図する場合,非湛水状態になってから次の灌水までの期間は少なくとも46日間より長くすることが望ましいことが導かれた.ケイ酸管理については,ケイ酸施用を行うと,収量が最大となる栽植密度が推定できることが明らかになった.なお,これらの成果は,平成29年12月12日にベトナムハノイのVAWR(Vietnam Academy for Water Resources)において開催された研究者,行政,水管理組織を交えたシンポジウムにおいて,共同研究者であるIWE(Institute for Water and Environment),キタイ設計(株)とともに発表した.同12月13日には,現地観測を行った地区において,農家ミーティングを行い,成果を報告するとともに,環境配慮型水管理の重要性をアピールした.
早期食道腺癌・接合部腺癌の蛍光プローブによる検出に関する多施設共同研究

参加施設のうち、北海道大学病院(当院)、恵佑会第2病院、北見赤十字病院、渓和会江別病院、市立函館病院から、新規症例を登録し、EP-HMRGによる蛍光イメージングを行った。前年度までに行った症例と合計し、21症例の登録となった。全症例に対し、免疫染色を行い、病理学的所見とイメージング所見との対比を行った。結果、21病変中20病変でEP-HMRG散布後数分以内に腫瘍部に一致して経時的に増強する緑色の蛍光がみられた。腫瘍部位に放射線照射歴のある1例はDPP-IVの発現はみられず、蛍光も観測されなかった。扁平上皮下に病変が進展する症例では、扁平上皮表層に癌腺管が開口する部位において点状の蛍光が良好に確認され、早期食道腺癌、および接合部腺癌で、表層に癌病巣が露出する領域で、蛍光イメージングが癌の検出に有用であることを示唆する結果であった。病変部と背景の蛍光の差を示す、CRB(Cancer/Background ratio)を算出したところ、背景に完全型腸上皮化生を豊富に持つ症例において低い値を示し、視覚的には周囲とのコントラストが得られづらく、蛍光イメージングによる検出の有用性が劣ることがわかった。原因は、完全型腸上皮化生腺管にもDPP-IVが発現する病理学的特徴によるものであった。接合部腺癌におけるDPP-IVを用いた蛍光イメージングの感度、特異度、正診率はそれぞれ85.7%、85.7%、85.7%であった。2018年度は、途中経過での学会報告を行い、また、21症例の結果を論文化している参加施設からの症例登録が研究開始当初に想定されたよりも少なく、当初予定していたよりも少ない症例数での検討となった。次年度は国内学会の主題や海外学会で発表予定である。また、論文投稿予定である。参加施設のうち、北海道大学病院(当院)、恵佑会第2病院、北見赤十字病院、渓和会江別病院、市立函館病院から、13症例の新規症例を登録し、EP-HMRGによる蛍光イメージングを行った。前年度に行った症例と合計し、18症例の登録となった。そのうち、病理結果と未染標本が得られた12症例までの免疫染色を行い、病理学的所見とイメージング所見との対比を行った。結果、12病変中10病変でEP-HMRG散布後数分以内に腫瘍部に一致して経時的に増強する緑色の蛍光がみられた。蛍光が観察された10例は病理学的にも病変部にDPP-IVの発現が確認された。一方、非癌領域においても、腸上皮化生腺管にDPP-IVが発現しており、癌部と非癌部に蛍光の差が得られづらく、腸上皮化生が豊富な胃粘膜を背景とする病変では、癌部に蛍光が観測されても周囲とのコントラストが得られづらく、蛍光イメージングによる検出の有用性が劣ることがわかった。病変部に蛍光がみられなかった2例中1例は、放射線照射後の症例、もう1例はpor2優位の残胃の症例であった。これらは病理学的にもほとんどDPP-IVは発現していないことがわかり、放射線照射後の症例や癌の組織型によっても蛍光が観測されない可能性が考えられた。、参加施設からの症例登録が研究開始当初に想定されたよりも少なく、症例収集にやや時間がかかっている。次年度も同様に症例を蓄積し、検討する。

現時点で一定の傾向が得られてきたため、もし当初の目標としていた30症例に満たない場合でも結果をまとめる方向とするか、検討する。次年度は国内学会の主題や海外学会で発表予定である。また、論文投稿予定である。経費の節約によって生じた101322円は、次年度の10月の学会出席による出張費に充てる。経費の節約により15740円の差額が生じた。来年度に繰り越し、海外学会および国内学会、論文校正などに充てる。
イオン照射による超磁歪材料薄膜の磁歪特性に及ぼす微細組織と残留応力の影響

超磁歪材料薄膜は、従来から真空蒸着法やプラズマプロセスにより作製されており、薄膜の微視的構造、内部応力、磁歪特性の間には密接な関係があることが経験的に知られているが、プラズマ中におけるイオンの挙動を捉えにくく、イオン照射やイオン衝撃が磁歪特性へ及ぼす影響について系統的な研究は行われていない。本研究は、イオン照射及びイオン衝撃が超磁歪R-Fe(R:Sm,Tb)薄膜の微視的構造、内部応力、磁歪特性へ及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。成膜後のイオン照射がR-Fe(R:Sm,Tb)薄膜の微視的構造と内部応力及び磁歪特性へ及ぼす影響について検討した。低イオン流束(1.5x10^<14>ions/cm^2・s)のArイオン照射を行った結果、R-Fe(R:Sm,Tb)薄膜の表面に照射損傷層が形成され、その結果、薄膜全体に塑性変形が生じ、圧縮の内部応力が増加することを見出した。正磁歪材料のTb_<36>Fe_<64>薄膜の場合、圧縮の内部応力の増大が垂直磁気異方性を増加させるため、磁歪感受率が減少することがわかった。これに対し負磁歪材料のSm_<27>Fe_<73>薄膜の場合、圧縮の内部応力の増大は面内磁気異方性を増加させるため、磁歪感受率が増加することがわかった。一方、高イオン流束(5.0x10^<14>ions/cm^2・s)でArイオン照射を行った結果、照射に伴う試料表面のアニーリング効果により内部応力が緩和され、垂直磁気異方性が減少することを見出した。その結果、正磁歪材料の磁歪感受率を増加させる結果になった。以上のように、成膜後のイオン照射によって、R-Fe(R:Sm,Fe)薄膜の磁歪特性を制御することが可能であることをはじめて明らかにした。本研究でDCマグネトロンスパッタリング法を用いてナノクリスタルを含む非晶質構造のR-Fe(R:Sm,Tb)薄膜を作製した。
半導体ヘテロ接合におけるバンド不連続量の人工的制御

平成4年度までに,GaAs/AlAs界面にSi原子を挿入する方法ではバンド不連続量は制御困難であることを示したが,本年度はその原因について検討した。GaAs中に挿入されたSi原子は,3原子層程度にわたって分布してしまう。このような構造においては,Si層により形成されるダイポールの大きさは,Si原子が正確に2原子層を占める場合(1.6eV)の10分の1程度になってしまいう。これはSi原子の占めるサイトを制御することの重要性を示す。次に,ヘテロ界面の両側に,それぞれp形およびn形のδドーピングを行い,バンド不連続量を制御する方法を検討した。まず,GaAs(311)A面上にSiをδドープした試料をMBE成長すると,基板温度が480度よりも高温ではp形に,それよりも低温ではn形になることを明らかにした。これは,GaAs(311)A面上のMBE成長によりサイトを制御してSiを挿入できることを示している。さらにこれを応用し,GaAs(311)A基板上にGaAs/AlAsヘテロ構造をMBE成長し,ヘテロ界面の両側にSiδドーピング層を設け,基板温度を変化させることにより,p形とn形のδドーピング層を挿入し,バンド不連続を変える実験を行なった。XPS測定により,2層のδドーピング層を有するヘテロ接合において,実質的なバンド不連続量が約0.7eV程度変化していることがわかった。本研究では,以上述べたように,現在の結晶成長技術では,ヘテロ界面に単一の挿入層を入れるだけでは不十分であるが,2回に分けて挿入層を形成し,その成長条件を工夫することにより,バンド不連続の制御が可能であることを示した。分子線エピタキシャル成長(MBE)と直結された分析室において、GaAs/AlAs及びGaAs/InAsへテロ構造について、光電子分光法(XPS及びVPS)を行ない、次の知見を得た。1.GaAs/AlAsヘテロ構造における価電子帯バンド不連続量(△Ev;これはヘテロ構造におけるGa及びAlの内殼準位のXPS測定による求められる。)は、界面の結晶面方位に依存せず0.44eVである。これは、ヘテロ界面でのダイポ-ルの大きさが面方位によって変化されないことを示す。2.一方、AlAs/GaAs/AlAsダブルヘテロ構造における挿入層のGaAs中でのGa原子の内殼準位のエネルギ-をXPSにより調べると、界面の近傍(界面の両側で11A^^°以上)でシフトを呈し、バンド不連続を形成するのに、その11A^^°余りの領域を要し、さらに、その中にダイポ-ルを形成することが示された。3.GaAs/InAs系において、転位発生の臨界膜厚である2分子層のヘテロエピタキシ-を行なった、GaAs/InAsにおいて内殼準位のXPS測定を行ない、、バンド不連続量を調べた。GaAs基板上及びInAs基板上に成長した試料で、△Evは、主として価電子帯の分裂の効界により、約0.7eVの差がある。GaAs/AlAsヘテロ界面にSiを02原子層挿入することにより、△Evを見かけ上0.4eV変化させることができる。ところが、Si挿入層の成長時にAs安定化面とした場合とGa安定化面の場合で、△Evが同一の値となり、理論的に予測されるダイポ-ルの寄与とは合わない。これは、結晶成長時に、GaーSi及びGaーAsのボンドを自在に制御することが困難であるために、同じ方向のダイポ-ルしか形成できないためと考えられる。

また、GaAs/SiAsのUPS(今年度導入した紫外光源を使用)による、Siを蒸着あるいは挿入したGaAs中のバンド曲がりが問題であることがわかり、上記の見かけのバンド不連続に対し、測定試料中でのバンド曲がりの効果を加味することが必要であることが判明した。GaAs1AlAsヘテロ界面にSi等の異種原子層を挿入してバンド不連続を制御するためには、挿入された原子の占める格子位置を精密に制御することが必要である。本研究においては、GaAs1Si1AlAs系におけるバンド不連続量の光電子分光法による測定、ならびに、挿入Si原子の生成する界面ダイポールの大きさ(バンド不連続の変化量)のセルフコンシステントな理論計算を行なった。次の結果が得られた。1.GaAs(100)面、Ga安定化(100)面、(110)面、及び(311)A面上に成長されたAlAs1SIlGaAs構造において、光電子分光法により測定されたバンド不連続量はSi層の膜層が増加するのにしたがって減少する。一方、理論計算によるダイポールはGa安定化面では(As安定化面とは逆に)バンド不連続を上昇させ、(110)面ではほとんどダイポールが生成されないことが予測されている。これは界面のSi原子が単にドナー不純物としてのみ寄与していることせ示す。2.さらに、Si原子が挿入された層に正確にドープできなかった場合をシミュレートして、GaAs上のAs面の半分、Ga面の全部そして界面のAs面の半分をSiで置換したヘテロ構造に生成される、Si原子によるダイポールの大きさが、Ga面とAs面を精密に占めた場合の約8分の1となることがわかった。これは、バンド不連続の制御のためにはSiの格子位置の制御が必要であることを示す。Siの格子位置を制御するため、成長条件によりp形及びn形に制御してSiドーピングを行なえるGaSs(311)A面の利用を試みた。GaAs(311)A面にSiドープp形GaAs,Si8ドーピング(恐らくn形)及びAlAsをMBE成長し、バンド不連続の変化を調べた。これによりバンド不連続の制御を最大0.2eV実現できたが、p形とn形の割合によってはバンド曲がりを抑さえられず、両者のドーピング密度の調節が重要であることがわかった。平成4年度までに、GaAs/AlAs界面にSi原子を挿入する方法ではバンド不連続量は制御困難であることを示したが、本年度はその原因について検討した。GaAs中に挿入されたSi原子は3原子層程度にわたって分布してしまう。このような構造においては、Si層により形成されるダイポールの大きさは、Si原子が正確に2原子層を占める場合(1.6eV)の10分の1程度になってしまう。これは、Si原子の占めるサイトを制御することの重要性を示す。次に、ヘテロ界面の両側に、それぞれ、p形およびn形のδドーピングを行い、バンド不連続量を制御する方法を検討した。まず、GaAs(311)A面上にSiをδドープした試料をMBE成長すると、基板温度が480度よりも高温ではp形に、これよりも低温ではn形になることを明らかにした。これは、GaAs(311)A面上のMBE成長により、サイトを制御してSiを挿入できることを示す。さらに、これを応用し、GaAs(311)A基板上にGaAs/AlAsヘテロ構造をMBE成長し、ヘテロ界面の両側にSi δドーピング層を設け、基板温度を変化させることにより、p形とn形のδドーピング層を挿入し、バンド不連続を変える実験を行った。