hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子欠損動物を基盤に展開する「栄養因子・ABC輸送体・運動器の相互連関解析」

本申請課題では、骨代謝に影響を及ぼすABCA1, ABCB4, ABCC5に重点を置きつつ、1骨・筋肉・脂肪の質と量を制御するABC輸送体の同定, 2ABC輸送体が制御する骨・筋肉・脂肪の質と量に影響を及ぼす栄養因子の同定, 3骨・筋肉・脂肪の質と量の制御における栄養因子とABC輸送体との連関の解明を行うことを目指した。そのために、本申請課題では、6, 12, 24, 48週齢のAbcb4遺伝子欠損マウスを対象にして、骨・筋肉・脂肪に対するAbcb4遺伝子の影響を評価した。骨については、マウスの後肢から脛骨および大腿骨を採取し、大腿骨を対象にして、長さおよび骨構造、骨形態を観察・解析した。筋肉については、マウスの後肢から前脛骨筋、腓腹筋、ヒラメ筋を採取し、体重当たりの湿重量を算出した。脂肪については、傍子宮脂肪、腎周囲脂肪、鼠径部皮下脂肪、肩胛骨間脂肪、後腹膜脂肪、副睾丸周囲脂肪、腸管膜脂肪を採取し、体重当たりの湿重量を算出した。また、飼料の摂取量および体重の変化も8週齢の時点から2週間毎に測定した。以上の実験を行った結果、Abcb4遺伝子欠損マウスの性別を問わず、12週齢までは、Abcb4遺伝子の欠損によって骨体積と骨塩量が有意に増加し、一方で骨密度が低下することを見出した。また、Abcc5遺伝子欠損マウスについては、性別を問わず、6, 12, 24, 48週齢全ての時点において、Abcc5遺伝子の欠損によって体重が減少することを見出した。また、メスマウスにおいては、Abcc5遺伝子の欠損によって骨体積と骨塩量が低下することを見出した。本申請課題では、骨代謝に影響を及ぼすABCA1, ABCB4, ABCC5に重点を置きつつ、1骨・筋肉・脂肪の質と量を制御するABC輸送体の同定, 2ABC輸送体が制御する骨・筋肉・脂肪の質と量に影響を及ぼす栄養因子の同定, 3骨・筋肉・脂肪の質と量の制御における栄養因子とABC輸送体との連関の解明を行うことを目指している。今年度は、Abcb4遺伝子欠損マウスとAbcc5遺伝子欠損マウスを対象にして、骨・筋肉・脂肪に対するそれぞれの遺伝子の影響を評価した。骨については、マウスの後肢から脛骨,大腿骨を採取し、骨構造と骨形態を観察・解析した。筋肉については、マウスの後肢から前脛骨筋,腓腹筋,ヒラメ筋を採取し、体重当たりの湿重量を算出した。脂肪については、マウスの体重および飼料の摂取量、運動量を8週齢の時点から2週間毎に測定した。また、解剖時には傍子宮脂肪,腎周囲脂肪,鼠径部皮下脂肪,肩胛骨間脂肪,後腹膜脂肪,副睾丸周囲脂肪,腸管膜脂肪を採取し、体重当たりの湿重量を算出した。Abcb4遺伝子欠損マウスにおいては、Abcb4遺伝子の欠損によって骨密度が上昇する可能性が見出された。また、Abcb4遺伝子の欠損によって体重が増加する傾向を見出し、その原因が肝臓の肥大に因る可能性を見出した。Abcc5遺伝子欠損マウスにおいては、Abcc5遺伝子の欠損によって体重が減少する傾向を見出した。動物の繁殖・維持を順調に行うことができ、骨・筋肉・脂肪にたいするABC輸送体遺伝子の影響を示すデータを順調に採ることができたため。今年度は、6, 12, 24, 48週齢のAbcb4遺伝子欠損マウスを対象にして、骨・筋肉・脂肪に対するAbcb4遺伝子の影響を評価した。マウスの性別を問わず、12週齢以上のマウスにおいては、Abcb4遺伝子の欠損によって大腿骨長が有意に延長することを見出した。また、12週齢までのマウスにおいて、性別を問わず海綿骨密度および骨体積が有意に増加することを見出した。Abcc5遺伝子欠損マウスについては、6,12, 24, 48週齢における検体数を揃えている途中である。本申請課題では、骨代謝に影響を及ぼすABCA1, ABCB

4, ABCC5に重点を置きつつ、1骨・筋肉・脂肪の質と量を制御するABC輸送体の同定, 2ABC輸送体が制御する骨・筋肉・脂肪の質と量に影響を及ぼす栄養因子の同定, 3骨・筋肉・脂肪の質と量の制御における栄養因子とABC輸送体との連関の解明を行うことを目指した。そのために、本申請課題では、6, 12, 24, 48週齢のAbcb4遺伝子欠損マウスを対象にして、骨・筋肉・脂肪に対するAbcb4遺伝子の影響を評価した。骨については、マウスの後肢から脛骨および大腿骨を採取し、大腿骨を対象にして、長さおよび骨構造、骨形態を観察・解析した。筋肉については、マウスの後肢から前脛骨筋、腓腹筋、ヒラメ筋を採取し、体重当たりの湿重量を算出した。脂肪については、傍子宮脂肪、腎周囲脂肪、鼠径部皮下脂肪、肩胛骨間脂肪、後腹膜脂肪、副睾丸周囲脂肪、腸管膜脂肪を採取し、体重当たりの湿重量を算出した。また、飼料の摂取量および体重の変化も8週齢の時点から2週間毎に測定した。以上の実験を行った結果、Abcb4遺伝子欠損マウスの性別を問わず、12週齢までは、Abcb4遺伝子の欠損によって骨体積と骨塩量が有意に増加し、一方で骨密度が低下することを見出した。また、Abcc5遺伝子欠損マウスについては、性別を問わず、6, 12, 24, 48週齢全ての時点において、Abcc5遺伝子の欠損によって体重が減少することを見出した。また、メスマウスにおいては、Abcc5遺伝子の欠損によって骨体積と骨塩量が低下することを見出した。前年度に引き続き、Abcb4遺伝子欠損マウスとAbcc5遺伝子欠損マウスを対象にして、骨・筋肉・脂肪に対するそれぞれの遺伝子の影響を評価する。骨については、マウスの後肢から脛骨,大腿骨を採取し、骨構造と骨形態を観察・解析する。筋肉については、マウスの後肢から前脛骨筋,腓腹筋,ヒラメ筋を採取し、体重当たりの湿重量を算出する。脂肪については、マウスの体重および飼料の摂取量、運動量を8週齢の時点から2週間毎に測定する。また、解剖時には傍子宮脂肪,腎周囲脂肪,鼠径部皮下脂肪,肩胛骨間脂肪,後腹膜脂肪,副睾丸周囲脂肪,腸管膜脂肪を採取し、体重当たりの湿重量を算出する。Abcb4遺伝子欠損マウスにおいては、Abcb4遺伝子の欠損によって「上昇した骨密度」および「増加した体重」と「肝臓の肥大」との関係を評価する。そのために、肝臓の肥大を抑制することができるウルソデオキシコール酸含有の餌を調製して、マウスに与える。引き続き、Abcb4遺伝子欠損マウスとAbcc5遺伝子欠損マウスを対象にして、骨・筋肉・脂肪に対するそれぞれの遺伝子の影響を評価する。骨代謝に影響を及ぼすことが見出されたAbcb4遺伝子については、Abcb4遺伝子欠損マウスの代表的な表現型「肝障害」に注目し、Abcb4遺伝子が骨代謝に影響を及ぼす分子機構の解明に挑む。実験動物の繁殖・飼育スペースの都合上、当初予定していた数よりも少ない数の実験動物を繁殖・飼育することになったため。実験動物の管理費用が動物の出産数に依存しているために1800円の残額が生じた。この残額については、次年度における実験動物の管理費用に充てる予定である。実験動物の繁殖・飼育のために使用する。
蛋白質のスローフォールディングにおける水の役割

超好熱菌PCPと中温菌PCPのキメラタンパク質を作製し安定性やアンフォールディング速度について調べた。超好熱菌PCPと中温菌PCPの立体構造を比較すると、超好熱菌PCPのC末端領域にはαヘリックスが2本(α5とα6)あるが、中温菌PCPではヘリックスの一部がループ構造になっている。そこで、超好熱菌PCPの異常に遅いアンフォールディングはC末端構造の違いによると予想し、数種類のキメラタンパク質を作製し実験を行った。超好熱菌PCPの174-208残基を中温菌PCPにしたキメラでは大きく不安定化したが、174-183残基だけを中温菌PCPに変えたキメラでは不安定化の程度はかなり小さかった。また、174-208残基を中温菌PCPにしたキメラではアンフォールディング速度が著しく増加した。したがって、超好熱菌PCPの高い熱安定性と異常に遅いアンフォールディングはC末端に位置する174-208残基の構造によることが明らかになった。また、超好熱菌PCPのC末端半分に相当する113-208残基のフラグメントPCP(113-208)を作製し、NMRによってその特徴を調べた。その結果、PCP(113-208)はマイクロミリ秒で運動しておりコンフォメーション交換の状態にあることがわかった。次に、さまざまな濃度の尿素存在下でPCP(113-208)の^1H-^<15>N HSQCを測定し変性過程について調べた。スペクトル上で分離していた複数のピークについて強度と^<15>Nケミカルシフトをプロットしたところ、PCP(113-208)の尿素変性は非協同的で徐々に起こることが示された。以上の結果から、超好熱菌PCPのフォールディングでは、フォールディング初期にC末端半分だけがモルテングロビュール様の構造をもつ中間体(D1状態)となり、その中間体は非協同的な相互作用によって安定化されていることがわかった。1.スピンラベル法によるフォールディング初期中間体の研究:超好熱菌PCP-OSHの分子表面にシステイン残基を導入し常磁性のnitroxide基を共有結合させた。具体的には、PCP-OSHのR21C、K54C、K122C、H152C、E172C変異体を作製し、それぞれのシステイン側鎖にproxyl-MTS[(1-Oxyl-2,2,5,5-tetramethyl pyrrolidin-3-y1)methyl methanethiosulfonate]を反応させることでnitroxide基を導入した。Nitroxide基によるHSQCシグナルのブロードニングを観測したところ、PCP-OSHの中間体では、N末端半分とC末端半分でほとんど長距離相互作用が存在せず、それぞれが独立していることが明らかになった。2.超好熱菌PCPと中温菌PCPのキメラ蛋白質:中温菌Bacillus amyloliquefacients由来PCPは、超好熱菌PCPよりもフォールディングが速いことがわかっている。超好熱菌PCPと中温菌PCPの立体構造を比較すると、超好熱菌PCPではC末端構造にαヘリックス構造が多いが、中温菌PCPではαヘリックスが一部ループ構造となつている。そこで、C末端構造の違いが超好熱菌PCPのスローフォールディングの原因になっている可能性が高いと推測し、キメラ蛋白質を作製した。キメラ蛋白質は、1-173残基が超好熱菌由来PCP-OSHであり、174-213残基が中温菌PCP-OSHのアミノ酸配列となるように設計した。キメラ蛋白質を発現・精製しCDスペクトルによつて立体構造を調べると、pH7.0の条件ではキメラ蛋白質は超好熱菌PCP-SHと変化なかったが、pH2.0において立体構造が大きく不安定化されていた。したがって、超好熱菌PCPの高い安定性はC末端の構造に由来するものと考えられた。

スペクトル上で分離していた複数のピークについて強度と^<15>Nケミカルシフトをプロットしたところ、PCP(113-208)の尿素変性は非協同的で徐々に起こることが示された。以上の結果から、超好熱菌PCPのフォールディングでは、フォールディング初期にC末端半分だけがモルテングロビュール様の構造をもつ中間体(D1状態)となり、その中間体は非協同的な相互作用によって安定化されていることがわかった。
黄色ブドウ球菌のロイコシジンのファージ変換-宿主域決定機構の解明と疫学への応用-

本研究課題は、黄色ブドウ球菌のPVL変換ファージ群のゲノムデータ、並びに宿主菌株との関係の研究成果を基にPVL保有ファージの分子疫学的解析手法を確立し、ファージと宿主菌の疫学を体系的に解析することを目的として進められた。(a)臨床分離株におけるPVL変換ファージ群の解析とPCR scanシステムの構築:φPVL、φSLTに加え新たに3株のPVL変換/保有ファージの全ゲノムの塩基配列を決定し、「同一形態で調節・複製領域が異なる」PVL保有ファージの存在を確認した。これらの情報をもとにPVL産生株のゲノムを鋳型としたPCR scanの系を構築した。その結果PVL保有ファージ群を溶原化状態のままで分類する手法の基礎を築くとともに新たなPVL保有ファージの存在を示唆した。(b)PVL変換ファージ群型とそれらが溶原化している菌の型別との関係:φPVL、φSLTのattB配列を含むorfには株により多型が存在する。菌の疫学マーカーとしてレトロスペクティブな観点からコアグラーゼ型を、ファージの溶原化との関連からattB領域の多型を解析してPVLファージ型との関連を検討した結果、φPVL型、φSLT型はそれぞれ一定のコアグラーゼ型に集中すること、attB領域はファージの型によらず同じ形が約60%を占めることなどを見出した。(c)PVL変換ファージの感染と宿主の関係の解析:φSLT型ファージのS.aureusへの吸着に関与する因子である微量尾部蛋白質、ORF636を見出し、これが細胞壁に存在するリポテイコ酸の糖鎖部分を識別していることを明らかにした。(a)臨床分離株におけるPVL変換ファージ群の解析:φPVL、φSLT、φTurに加え、フランスのン症分離株由来のφ592、岡山で分離された臨床株由来のφ1057株のPVL変換/保有ファージの全ゲノムの塩基配列を決定し、解析した。これらのゲノム情報、及び現在までに決定されている黄色ブドウ球菌のファージのゲノム情報もとに、PCR scanのためのプライマーを設計し、研究協力者より収集されるPVL産生株について、そこに溶原化しているPVL変換ファージの分類を試みた。フランスおよび、岡山県で分離されたPVL産生分離株とも、φPVLグループ、φSLTグループのファージが溶原化していることが確認された。さらに、今回設定したプライマーで増幅されない物があることから、新たなPVL保有ファージの存在が示唆された。一方、日本株についてはこれらの菌株のコアグラーゼ型別や表現形(付着能、バイオフィルム形成能など)並びに溶原化部位(attB)の多型の解析を進めている。さらに、今回確認されたφPVL型のうち2株でPVL遺伝子を保有するファージ粒子が得られたが、現在まで感染する指示菌は得られていない。一方、上記新規ファージの確認を進めている。また、これまで単離したφSLT型ファージ群のうち、φTur/φSLT以外の宿主が極めて限定されている物については、ゲノムのDNA複製領域に幾つかの特徴的な共通配列を有していることを見出した。(b)ファージの感染と宿主の関係の解析:φSLT型ファージの微量尾部蛋白質ORF636がS.aureusへの吸着に関与する因子であることを解明した。S.aureusのファージにおいて、宿主吸着に関与する蛋白質を実験的に同定したのは初めてである。現在ORF636が認識するS.aureusの細胞表層成分を探索中である。溶原化部位の多型とファージの関係は、(a)のPCR scanにより、PVL保有臨床分離株で、あるattB型に偏る傾向が見受けられた。

この傾向とPVL保有株が特定の病巣から分離されることとの関係は解析中である。一方現在、attBにあたるORFの機能を解析するため、当該ORFの欠損変異株を作製している。(a)臨床分離株におけるPVL変換ファージ群の解析:φPVL、φSLT、を初めとする5株のPVL変換/保有ファージの全ゲノムの塩基配列を決定し、それらの情報もとに設計したプライマー群を用い、S.aureus PVL産生株のゲノムを鋳型としたPCR scanに系を構築した。その結果、φPVL、φSLTの各グループはさらにスキャンパターンにより細分化され、PVL保有ファージ群の溶原化状態における分類の基礎を築くことができた。また、コアグラーゼ型による疫学分類との相関を解析し、コアグラーゼ型とφPVLグループ及びφSLTグループの溶原化との間に一定の相関を見出した。現在、各PVL保有株のMLST型との関係の解析を進めている。感染組織によるコアグラーゼ型の偏りを考慮すると、黄色ブドウ球菌の菌株の表現系、感染場所、及び保有しているPVLファージの型別の間の相関が強く示唆された。ごく最近、市中獲得性MRSAが高率でPVLを保有していることが話題となっている。本研究によるS.aureusの疫学とPVLファージの多型による二重の疫学解析は、PVLを保有する市中獲得性MRSAの起源に迫る手法として威力を発揮する事が期待される。(b)ファージの感染と宿主菌の関係の解析:昨年度φSLTの微量尾部蛋白質であるORF636がS.aureusへの吸着に関与する因子であることを解明し、φSLTは感染しない株を含めて用いた全てのS.aureusに吸着する事から、感染しない株ではファージの吸着以降のステップで感染成立が阻害されていることを示した。今回、φSLTの指示菌であるRN4220についてトランスポゾンによりφSLT耐性の変異株を得た。さらにファージのプロモーター活性のアッセイ系を構築し、本変異株においてφSLTの後期転写が強く抑制されていることを見出した。
建築仕上げ材の質感表示のための評価指標の提案

内装計画における仕上がりイメージの相違を少なくする質感表示のための客観的指標を提案することを目的とし,白色のサンプルの試作および,反射指向特性の測定を行った。同時に,被験者を用いた視覚的質感の評価実験を行い,表面正常と質感評価の関連を検討した。これらの結果,質感のうち光沢と粗さの評価が反射指向特性と関連することを把握した。住宅などの内装計画における設計側と居住者側の仕上がりイメージの相違を少なくするため,視覚的質感をわかりやすく表示するための客観的指標を提案することを目的とする。最終的には,色彩における標準白色版に相当するような「標準テクスチャー板」をもとに,光沢スケール,粗さスケールといった指標を提案することを試みる。石膏や樹脂を用いてサンプルを試作しており,粗さに関する表面形状が精度よく再現できる見込みがたったことから,粗さスケールの検討を行い,サンプルの作成と評価指標としての反射指向特性の測定を行った。粗さを変化させた試料の測定にあたって,光源・測定部・試料台を自動で変角させる回転ステージを3軸組み合わせ,効率化をはかった装置で測定を行った。光沢を変化させた試料の測定にあたっては,偏光フィルターを入射面の平行方向および直角方向に設置し,鏡面反射成分と層内反射成分の割合が表面の平滑さや異方性との関連を整理した。また,被験者を用いた視覚的質感の評価実験を行い,試料を提示する角度に応じて質感がどのように変化するか検討した。その結果,光沢と粗さの印象には一定の関連がみられることが把握できた。内装計画における設計側と居住者側の仕上がりイメージの相違を少なくするため,仕上げ材や家具材の視覚的な質感をわかりやすく表示する客観的指標を提案することを目的とする。対象試料として,建材の表面のテクスチャーを樹脂にうつしとった試料を作成した。市販の建築仕上げ材のテクスチャーを樹脂で再現可能となったことから,同一色彩・同一素材で,テクスチャーのみが異なる試料を用いて視覚的質感の検討および反射指向特性の測定ができるようになった。ただし,着色剤を混ぜて試料色を変化させたところ,固着後の色度が安定せず,着色法にはさらなる検討が必要であることも示唆された。白色樹脂で作成したテクスチャーの試料を用いて反射指向特性を入射反射面内(2次元)で測定したところ,面内以外の方向にも反射していることが示唆された。そこで,測定装置に回転装置を付け加え,3次元反射指向特性の測定を行い,測手データを収集した。また,視覚的質感を空間の設計に応用するためには,数値や言語の尺度とともに画像等によって質感を表示する必要がある。そこで,居住空間を撮影した写真から画像処理を行い,輝度分布を表示することを試みた。その結果,輝度分布を用いることである程度の質感表現が可能であった。ただし,仕上げ材の粗さによって画像の解像度が足りない場合もあったことから,カメラ,モニター,印刷物などの解像度を検討する必要があることが示唆された。
血菅新生に関与する中性セラミダーゼの構造と機能及びその阻害剤の開発に関する研究

これまでの研究でマウス及びラット由来の中性セラミダーゼは、形質膜表II型糖タンパク質として存在すること、また、形質膜表層でセラミドを代謝することでなスフィンゴシン、スフィンゴシン1-リン酸(SIP)量を調節することを明らかにしている。本研究では、ゼブラフイッシュ初期発生系を用いて、本酵素が脊椎動物の初期発生にどのような機能を持つかを明らかにすることを目的としている。ゼブラフイッシュの中性セラミダーゼ(znCD)をアンチセンスモルフォリノオリゴにより特異的にノックダウンすると初期発生、特に血管系及び心臓の形成に顕著な異常を引き起こすことを見いだした。血管内非細胞にEGFPを発現するトランスジェニックゼブラフイッシュを用いた解析によって、znCDノックダウン胚では体節間血管は間腔を形成せず、背側大動脈の血管内皮細胞は正常に配列しないことが分かった。さらに、heart tubeの伸長遅延、心筋細胞の配列の乱れといった心臓形成不全を起こしていることが分かった。このようなznCDノックダウン胚の表現型は、S1P受容体S1p_1のノックダウン胚でも同様に観察された。以上の結果は、znCDはS1Pシグナリングを介して血管や心臓等の循環器系の発生に重要な役割を果たしていることを示している。ワカメメカブから精製した中性セラミダーゼの構造をNMR, MS等を用いて解析した結果、本化合物は分子内に酸アミド結合を持ち、セラミドとほぼ同じ骨格を持つことが明らかになった。セラミダーゼは生体内のセラミド、スフィンゴシン、スフィンゴシン1-リン酸(S1P)量を調節することで細胞内のシグナル伝達系を制御する酵素である。本研究では、主として以下の2つの主題について研究を行った。(1)中性セラミダーゼによる血管形成のメカニズムの解析ゼブラフィッシュの中性セラミダーゼ(znCD)をアンチセンスモルフォリノオリゴにより特異的にノックダウンすると初期発生、特に血管系及び心臓の形成に顕著な異常を引き起こすことを見いだした。また、S1P受容体のノックダウン胚でも同様の表現型を示すことを見いだし、本酵素はS1P受容体を介したシグナル伝達系を制御し、血管や心臓の形成に重要な働きをしていることを明らかにした。また、血管内皮細胞に特異的なプロモーターを連結したGFPを発現するトランスジェニックゼブラフィッシュを用いて血管内皮細胞の3次元的構築の時間経過を詳細に検討したところ、znCDノックダウン胚では血管内皮細胞の移動、秩序ある配列に顕著な異常を呈することを見いだした。(2)中性セラミダーゼの阻害剤の開発中性セラミダーゼの特異的阻害剤を天然物からスクリーニングし、ワカメメカブに強力な阻害効果を持つ低分子有機化合物(WM)を見いだした。乾燥ワカメメカブ10kgからほぼ均一なWMを単離し,その構造をNMRおよびMSで解析した。WMの酵素の阻害様式を詳細に検討したところ、ほ乳動物から細菌にいたる全ての中性セラミダーゼを強力に阻害すること、その阻害様式は競合阻害であることが明らかになった。その阻害比活性(モル当たりの阻害活性)は、現在、セラミダーゼの阻害剤として知られるD-MAPP,スフィンゴシン等を遥かに凌ぐ。セラミドに類似した化合物を化学合成し、セラミダーゼの阻害活性を測定したが、WMを凌ぐものは見いだせていない。これまでの研究でマウス及びラット由来の中性セラミダーゼは、形質膜表II型糖タンパク質として存在すること、また、形質膜表層でセラミドを代謝することではスフィンゴシン、スフィンゴシン1-リン酸(S1P)量を調節することを明らかにしている。ゼブラフィッシュの中性セラミダーゼ(znCD)をアンチセンスモルフォリノオリゴにより特異的にノックダウンすると初期発生、特に血管系及び心臓の形成に顕著な異常を引き起こすことを見いだした。

血管内非細胞にEGFPを発現するトランスジェニックゼブラフイッシュを用いた解析によって、znCDノックダウン胚では体節間血管は間腔を形成せず、背側大動脈の血管内皮細胞は正常に配列しないことが分かった。さらに、heart tubeの伸長遅延、心筋細胞の配列の乱れといった心臓形成不全を起こしていることが分かった。このようなznCDノックダウン胚の表現型は、S1P受容体S1P_1のノックダウン胚でも同様に観察された。以上の結果は、znCDはS1Pシグナリングを介して血管や心臓等の循環器系の発生に重要な役割を果たしていることを示している。ワカメメカブから精製した中性セラミダーゼの構造をNMR, MS等を用いて解析した結果、本化合物は分子内に酸アミド結合を持ち、セラミドとほぼ同じ骨格を持つことが明らかになった。
医療機関の言語景観　―外国人患者への言語対応の現状―

本研究では、言語景観の観点からみた医療機関の多言語化の現状、また日本語が話せない患者への言語対応、そして日本在住の外国人の医療機関に対する言語ニーズの把握を目的として調査を行った。その結果、医療機関において言語表示の多言語化はほとんど進んでおらず、その言語景観は主に日本語による単語表示から成り立っているということがわかった。同時に、少数ではあるが一部の医療機関では多言語での充実した対応が行われていることもわかった。また、外国人が母語表示を希望する表示媒体は、看板や施設内の表示よりも、診療や治療に直接関わってくる薬の説明や問診票など、紙ベースの情報が多いことが明らかになった。多言語表示と外国人患者への対応を調査するために現地調査と医療機関職員へのインタビューを実施した。期間は2012年9月から2013年3月まで、関東地方を中心に24の医療機関を対象とした。また、日本の医療機関との比較対象として積極的に外国人患者を受け入れている韓国、ソウルにある2病院とタイ、バンコクにある2病院を調査対象とした。日英のバイリンガル表示の標準化・日本語だけで院内表示をしている医療機関は半数を下回った。外国人患者がほとんど来ない医療機関でも日英の表示をしており、医療機関の言語景観は単言語表示から多言語表示の萌芽期にさしかかっていると考えられる。地域性の反映・積極的に多言語表示をしている、特に英語以外の言語を使用している医療機関にはその地域性に特性があった。日系ブラジル人のコミュニティが近隣にある埼玉のA病院ではポルトガル語の表記が院内のあちこちにみられた。また、神奈川県のB病院は日系ブラジル人や中国残留孤児やその家族が多く住んでいる地域にある。この病院では8言語表記をスタンダードとしていた。外国人患者に対応する部署・積極的に外国人対応を行っている医療機関には特別な部署がある場合が多い。外国人を積極的に受け入れているソウルとバンコクの4機関にはそのような部署があり、受付から診療まで母語で対応することが可能である。また、対応可能な言語も4から9言語と多様である。日本で外国人対応の部署があるのは3機関であった。言語は、英語、英語と中国語、ポルトガル語と限られており、その部署では診察まですることはできない。共通の傾向・総合受付(受診科振り分けをする場所)と外来には、多言語対照表・多言語問診票などがあったが、活用されていない場合が多い。初年度と次年度には医療機関の多言語表示、外国人患者への対応について調査を行った。今年度は日本在住の外国人を対象に、受診行動や言語表示に対するニーズに関する質問紙調査を実施した。434人から協力を得たが、その内訳を出身国別にみると中国134人、韓国107人、ベトナム143人、モンゴル50人、男女別では男49%、女51%、日本滞在期間の平均は1年6か月であった。日本滞在期間中に、付き添いまたは受診などで医療機関を訪れた経験のある者は183人であった。医療機関の選択理由としては、128人(医療機関への訪問経験者の70%)が「家、または職場の近くだったから」と答えた。外国人患者は言葉の壁や習慣の違いなどから周囲の人々や所属機関からの推薦や紹介によって選択しているのではないかと予測したが、立地条件などの利便性を優先させていることがわかった。しかしながら、日本人患者と同様に受診行動を行っているわけではない。昨年度までの医療機関に対する調査で、外国人患者は日本語が話せる付き添いを伴って医療機関を訪れるケースが多いとの回答が多かったが、外国人患者に対する調査でも同様の傾向が明らかになった。受診の際に「日本人」に付き添ってもらった人は25人(医療機関への訪問経験者の14%)、「日本人ではないが日本語が堪能な人」に付き添ってもらった人は78人(43%)であった。また、「医療通訳がいたら利用したいか」との問いには、「無料であれば利用したい」が291人(全回答者の67%)、「有料であっても利用したい」が68人(16%)と答え、83%が医療通訳の利用を希望していることがわかった。言語景観に関する項目(母国語表示、または英語表示の必要性)では、最も母語表示の希望が多かったのが「薬の説明書」で274人(63%)、次に「問診票」で230人(53%)であった。看板や院内案内図などの母語表示よりも、紙ベースの書類などの母語での提示を望む傾向があることがわかった。平成23年度の研究目的は質的調査を用いて医療機関の外国人に対する言語対応と多言語化の実態を把握することである。関東地方にある2000か所の医療機関を対象に質問紙を配布し340の医療機関にご協力いただいた。

内容は医療機関の属性、外国人に対する言語対応の実態、言語景観の現状の三項目からなる。外国人患者とのコミュニケーションで困った経験の有無については受付で34%が、診察において31%が、薬局に置いては13%が「よくある」または「時々ある」と答えている。しかしながら、言語景観における多言語化は進んでいない現状がわかった。問診票に使用されている外国語は英語が17、中国語が2、韓国語が1、ポルトガル語が3と非常に少ない。パンフレットにおいては英語が10、その他の言語が各1である。看板、院内案内図、各部屋の表示では、いずれも英語が25から30と紙媒体よりは多いが、その他の外国語は1つあるか皆無である。最後にインターネットのホームページに使用している言語は英語が19、中国語が8、韓国語が3、ポルトガル語が1という結果であった。言語景観の観点からは顕著な多言語化は観察できず、外国人患者の言語ニーズへの積極的な対応はみられなかった。言語景観調査と同時に外国人患者の来院時の様子と医療者の対応を調べている。受付、診察では200を超す医療機関で「患者が日本語のできる友人や通訳と来院する」と述べている。また、約150の機関で「患者の日本語が堪能なので日本語で対応」「日本語でゆっくりと丁寧に対応」していると述べている。この結果から、外国人患者自身の医療現場でのコミュニケーションにおける積極的な対応と、外国語だけでなく対応言語としての日本語の存在がうきぼりになった。今後の質的研究において、これらの結果と多言語化の進まない言語景観との関係を明らかにしていきたい。当初の研究計画ではより数多くの訪問調査を予定していた。しかしながら、「多言語での対応はしていない」「外国人患者に対して積極的な対応はしていない」などの理由で訪問調査への協力を得られないケースが多く、わずか24の医療機関への調査に留まった。調査対象の数は少なくなってしまったが、医師、看護師、薬剤師、事務職員、通訳など多くの協力者から日本の医療機関での言語サービスの現状や今後の理想的な外国人対応のヒントとなる有益な情報を得ることができた。また、調査対象を海外に広げ、メディカルツーリズムや多言語対応の現状を把握することができた。平成23年度の調査では医療機関の言語対応の現状を広く把握することを目的として位置づけ質的調査を行った。アンケート調査の回収率が2割以下であったが、言語景観研究において340もの施設から調査協力を得られたものは例がなく貴重な調査結果といえる。医療機関の言語対応と言語景観の現状の傾向を把握することができ、本年度の調査の目的を達成することができた。次年度は外国人患者の立場から日本の医療機関の言語サービスを中心とした対応について調査する。日本在住の外国人にアンケート調査を実施し、医療機関を利用した際によかったこと、または困った経験などを収集し、外国人患者の言語ニーズを明らかにする。これまでの医療機関への調査と外国人の言語ニーズをすり合わせることによって、日本の医療機関における理想的な言語サービスを明らかにする。今後2年間も当初の予定通りに計画を進める。平成24年度は医療機関を訪問し現地調査を実施する。言語景観の観察と医療機関へのインタビュー調査によって言語景観の特徴と問題点を明らかにする。平成25年度は医療機関の言語ニーズを外国人の視点から明らかにする。
級数展開によるスピン統計系の相転移の研究

有限格子法は2次元統計系の高温展開・低温展開を計算する上で最も有効な方法であるが,3次元系ではダイアグラム法を圧倒するものではなかった.平成12年度に研究代表者・有末は北里大学・藤原俊朗助教授と共同で,有限格子法の新しいアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムを用いれば,イジング模型の高温展開をダイアグラム法や従来の有限格子法に比べて圧倒的に高次まで計算することが可能となる.実際有末は藤原俊朗と共同で,平成1213年度にこのアルゴリズムを用いて3次元イジング模型の比熱を,温度の逆数について従来の26次から46次に,さらに平成15年度に50次にまで拡張した.また,有限格子法のこの新しいアルゴリズムを応用して,平成14年度に3次元イジング模型の帯磁率の高温展開を従来のダイアグラムによる方法で求められた温度の逆数の23次から32次にまで拡張することに成功した.平成15年度は,この新しいアルゴリズムを応用して,新たに3次元イジング模型の2次モーメント相関距離を,温度の逆数について32次までまで求めた.計算は平成12年度・13年度に購入した計算機と京都大学基礎物理学研究所の計算機・筑波大学計算物理学センターの超並列計算機を併用して実施した.新しく得られた相関距離の級数を14年度に得られていた帯磁率の級数と組み合わせることで,3次元イジング模型の相転移点を7桁の精度で決定することが出来,最新の大規模数値シミュレーションの結果が正しいことを示した.また,この模型の帯磁率の臨界指数を5桁の精度で求めることが出来た.この値は,他の様々な手法によるこの臨界指数の計算に比べて最も精度が高いものである.有限格子法は2次元統計系の高温展開・低温展開を計算する上で最も有効な方法であるが,3次元系ではダイアグラム法を圧倒するものではなかった.平成12年度に研究代表者・有末は北里大学・藤原俊朗助教授と共同で,有限格子法の新しいアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムを用いれば,イジング模型の高温展開をダイアグラム法や従来の有限格子法に比べて圧倒的に高次まで計算することが可能となる.実際有末は藤原俊朗と共同で,平成1213年度にこのアルゴリズムを用いて3次元イジング模型の比熱を,温度の逆数について従来の26次から46次に,さらに平成15年度に50次にまで拡張した.また,有限格子法のこの新しいアルゴリズムを応用して,平成14年度に3次元イジング模型の帯磁率の高温展開を従来のダイアグラムによる方法で求められた温度の逆数の23次から32次にまで拡張することに成功した.平成15年度は,この新しいアルゴリズムを応用して,新たに3次元イジング模型の2次モーメント相関距離を,温度の逆数について32次までまで求めた.計算は平成12年度・13年度に購入した計算機と京都大学基礎物理学研究所の計算機・筑波大学計算物理学センターの超並列計算機を併用して実施した.新しく得られた相関距離の級数を14年度に得られていた帯磁率の級数と組み合わせることで,3次元イジング模型の相転移点を7桁の精度で決定することが出来,最新の大規模数値シミュレーションの結果が正しいことを示した.また,この模型の帯磁率の臨界指数を5桁の精度で求めることが出来た.この値は,他の様々な手法によるこの臨界指数の計算に比べて最も精度が高いものである.スピン統計系の高温展開・低温展開において有限格子法は強力でしかも計算機に適した方法である.この方法では,無限系(熱力学的極限)の自由エネルギーは,展開次数で決まる一定サイズ以下のすべての有限サイズ格子の自由エネルギーの展開を使ってそれらの線形結合で与えられる.したがって問題はそのような有限サイズ格子での分配関数の正確な計算に置き換えられる.この方法は、2次元スピン系では他のダイアグラムによる展開方法と比べて圧倒的に有利であるが,3次元スピン系では従来,ダイアグラムによる展開方法とほとんど同じ次数までしか計算できていなかった.これは有限サイズ格子での分配関数の計算において,すべてのスピン配位を勘定していたためである.平成12年度において有末は北里大学の藤原俊朗氏と共同で,有限格子法の新しいアルゴリズムを開発した.この研究の中で両者は,従来勘定されていた配位の大部分が実は相殺して落ちてしまい,最終的な自由エネルギーの展開係数に効くのは極めて小数の配位に限られることを見出し,その様な小数の配位だけから計算した分配関数を使って正確な展開を得る方法を発見した.この方法は一般の3次元スピン系の高温展開・低温展開の展開次数を従来のものから2倍以上の次数にまで拡張することを可能にする.実際有末と藤原は,この新しいアルゴリズムを用いて3次元イジング模型の自由エネルギー(およびその微分から得られる比熱)の高温展開を計算し,従来の24次までの展開を44次にまで拡張した.得られた比熱の展開級数から,2次相転移点における比熱の臨界指数について従来より1桁以上精度の高い値(誤差1%)を得た.(論文執筆中)有限格子法は2次元統計系の高温展開・低温展開を計算する上で最も有効な方法であるが,3次元系ではダイアグラム法を圧倒するものではなかった.平成12年度に研究代表者・有末は北里大学・藤原俊朗助教授と共同で,有限格子法の新しいアルゴリズムを開発した.

このアルゴリズムを用いれば,イジング模型の高温展開をダイアグラム法や従来の有限格子法に比べて圧倒的に高次まで計算することが可能となる.実際有末は藤原俊朗と共同で,平成12年度にこのアルゴリズムを用いて3次元イジング模型の比熱を,従来の温度の逆数について26次から44次にまで拡張した.平成13年度には,有限格子法のこの新しいアルゴリズムを応用して,3次元イジング模型の帯磁率の高温展開を計算した.この量め高温展開の従来の最高次はButera達(平成12年)によってダイアグラムによる方法で求められた温度の逆数の23次であったが,我々はこれを30次まで拡張することに成功した.計算は平成12年度・13年度に購入した計算機と京都大学基礎物理学研究所の計算機・筑波大学計算物理学センターの超並列計算機を併用して実施した.新しく得られたこの級数の解析から,3次元イジング模型の相転移点を7桁の精度で決定することが出来た.これは,大規模数但シミュレーションの結果と同じ精度である.また,この模型の帯磁率の臨界指数を5桁の精度で求めることが出来た.この値は,他の様々な手法によるこの臨界指数の計算に比べて最も精度が高いものである.(論文執筆中)有限格子法は2次元統計系の高温展開・低温展開を計算する上で最も有効な方法であるが,3次元系ではダイアグラム法を圧倒するものではなかった.平成12年度に研究代表者・有末は北里大学・藤原俊朗助教授と共同で,有限格子法の新しいアルゴリズムを開発した.このアルゴリズムを用いれば,イジング模型の高温展開をダイアグラム法や従来の有限格子法に比べて圧倒的に高次まで計算することが可能となる.実際有末は藤原俊朗と共同で,平成12年度にこのアルゴリズムを用いて3次元イジング模型の比熱を,温度の逆数について従来の26次から44次にまで拡張した.また,平成13年度には,有限格子法のこの新しいアルゴリズムを応用して,3次元イジング模型の帯磁率の高温展開を従来のダイアグラムによる方法で求められた温度の逆数の23次から30次にまで拡張することに成功した.本年度は,これらの計算を拡張し,3次元イジング模型の比熱を,温度の逆数について50次まで,また帯磁率について32次にまで拡張した.計算は平成12年度・13年度に購入した計算機と京都大学基礎物理学研究所の計算機・筑波大学計算物理学センターの超並列計算機を併用して実施した.新しく得られたこの級数の解析から,3次元イジング模型の相転移点を7桁の精度で決定することが出来,大規模数値シミュレーションの2つの矛盾する結果の一方が正しいことを示した.また,この模型の帯磁率の臨界指数を5桁の精度で求めることが出来た.この値は,他の様々な手法によるこの臨界指数の計算に比べて最も精度が高いものである.有限格子法は2次元統計系の高温展開・低温展開を計算する上で最も有効な方法であるが,3次元系ではダイアグラム法を圧倒するものではなかった.平成12年度に研究代表者・有末は北里大学・藤原俊朗助教授と共同で,有限格子法の新しいアルゴリズムを開発した.
海外直接投資を通じた国際分業の進展と貿易構造・国内産業構造の変化に関する研究

産業や企業の国際化に関する指標やデータベースを利用し、以下のようなテーマで論文をまとめ、国内外の学会等で発表した。また、数本の論文を学術雑誌等に投稿中である。(1)国際化が企業のパフォーマンスに与える影響経済産業省の企業別データと産業別の国際化指標を組み合わせ、統計分析を行った。国内企業が外国企業に買収された場合、被買収企業のパフォーマンスが向上するかどうかについて、前年度の研究を発展させ、サンプルバイアスをできるだけ回避する分析手法を用いて実証分析を行った。国内企業に買収された場合よりも、外国企業に買収された場合のほうがパフォーマンス向上効果が大きいことが示された。また、日本よりも賃金の安い国からの輸入増加や、国内企業の海外生産の拡大が、国内の中小企業に与えた影響についても、実証分析を行った。低所得国からの輸入浸透度や海外生産比率の高い産業では、国内中小企業の雇用や売上の成長率が低い傾向が見られたが、そのような産業の中でも資本集約度や生産性の高い企業は雇用や売上の減少をある程度回避できているという結果を得た。さらに、日系海外現地法人の収益性に関する分析では、特に中国における現地法人について、現地販売比率が高いと収益性が低いという関係を見出した。しかし、中国では近年、規制緩和や諸制度の整備が進展しつつあり、近年に限れば、現地販売率が高い企業の収益率は必ずしも低くはなかった。(2)海外へのアウトソーシングの進展が国内労働需要に与える影響貿易統計と産業連関表を利用し、各産業における海外へのアウトソーシングの進展を計測した。日本では、サービス産業よりも製造業で、特に1990年代後半以降海外アウトソーシングが増加している。回帰分析の結果によると、海外アウトソーシングや海外への生産移転は、高卒労働者の需要を減少させ、中卒と大卒労働者の需要を増加させる効果があった。本年度は、詳細な産業別・企業別データを整理し、いくつかの予備的な数量分析を行った。研究実績は以下の通りである。(1)日本の貿易統計を整理・加工することにより、1980年2003年までの産業連関表基本分類別・貿易相手国別に輸出入データを作成した。そして、各産業における輸入浸透度や、アジア諸国や低所得国からの輸入比率などの指標を整理し、特に90年代に入ってアジアの中・低所得国からの輸入が大幅に増加していることを示した。(2)国内経済や産業構造の変化をみるため、国内産業に関するデータを整理した。まず、対日直接投資の現状を産業別に整理するため、総務省『事業所・企業統計調査』の集計結果に基づいて国内における外資系事業所・企業の従業者数を詳細な産業別にまとめた。1996年から2001年の期間に、特にサービス業で外資系事業所の労働者数が大きく増加していた。また、国内における労働需要の変化を見るため、『国勢調査』の集計結果に基づいて産業別・職種別の労働者数データを整理した(1980年2000年)。米国などの研究では、海外生産や輸入の増加などによって単純労働者から技能労働者への労働需要のシフトが起きているという結果があるが、日本については今のところそのような変化ははっきりとは見られない。(3)経済産業省の『企業活動基本調査』、『海外事業活動基本調査』の企業別データを利用し、海外からの仕入や海外生産の増加、輸入品との競合度といった要因が、企業の国内での雇用や売上高どのような影響を与えているのか、数量的に分析した。アジア諸国からの仕入の増加は国内雇用を減少させる傾向がみられたが、売上に対しては有意な影響は与えていなかった。また、輸入品との競合度の高い産業では雇用・売上高ともに減少傾向にあったが、そのような産業に属する企業のうち、生産性や研究開発集約度の高い企業では売上の減少が比較的少なかった。本年度は、詳細な産業別・企業別データを整理と、そのデータを利用して、下記の研究実績を行った。(1)日本の貿易統計を整理・加工することにより作成した1980年2003年までの産業別・貿易相手国別に輸出入データを利用し、産業内貿易の指標や輸出入結合度等の貿易指標を整理し、特に90年代以降、アジア諸国との間で垂直的な産業内貿易(品質の異なる同種の財の相互貿易)が増加していることを示した。さらに、このような貿易パターンの変化が、国内の資本労働比率や労働需要にどのような影響を与えたかを、産業別データを利用して計量的に分析した。日本の貿易に体化された生産要素量の変化を見たところ、日本は物的資本や熟練労働集約的な財をより多く輸出する方向に特化パターンが変化した。また、マクロ経済全体の資本労働比率と熟練労働比率の上昇過程において、そのほとんどが産業間効果(要素集約度が高い産業の拡大)よりも産業内効果(各産業内の要素集約度の上昇)に帰せられることが分かった。これは、産業間貿易よりもむしろ産業内貿易を通じて国際分業が進んだ可能性があることを示唆している。さらに、回帰分析の結果、国内の熟練労働シフトに対して特にアジアとの垂直的産業内貿易の進展が大きな正の影響を与えていることが示された。(2)経済産業省の『企業活動基本調査』の企業別データを利用し、目本国内における外資系企業の活動規模の把握と外資系の参入が企業の生産性に与える影響等について分析した。製造業について、日本企業と外資系企業のパフォーマンスを比較したところ、外資系企業の方が全要素生産性が高い上、収益性も高く、総じてパフォーマンスが良かった。

そして、外資系企業の方が資本労働比率や研究開発集約度も高く、その結果を反映してか、労働生産性や賃金率も高かった。さらに、外国企業は日本企業を買収する際に、生産性や収益性が比較的高い企業を買収先として選択する傾向も見られた。産業や企業の国際化に関する指標やデータベースを利用し、以下のようなテーマで論文をまとめ、国内外の学会等で発表した。また、数本の論文を学術雑誌等に投稿中である。(1)国際化が企業のパフォーマンスに与える影響経済産業省の企業別データと産業別の国際化指標を組み合わせ、統計分析を行った。国内企業が外国企業に買収された場合、被買収企業のパフォーマンスが向上するかどうかについて、前年度の研究を発展させ、サンプルバイアスをできるだけ回避する分析手法を用いて実証分析を行った。国内企業に買収された場合よりも、外国企業に買収された場合のほうがパフォーマンス向上効果が大きいことが示された。また、日本よりも賃金の安い国からの輸入増加や、国内企業の海外生産の拡大が、国内の中小企業に与えた影響についても、実証分析を行った。低所得国からの輸入浸透度や海外生産比率の高い産業では、国内中小企業の雇用や売上の成長率が低い傾向が見られたが、そのような産業の中でも資本集約度や生産性の高い企業は雇用や売上の減少をある程度回避できているという結果を得た。さらに、日系海外現地法人の収益性に関する分析では、特に中国における現地法人について、現地販売比率が高いと収益性が低いという関係を見出した。しかし、中国では近年、規制緩和や諸制度の整備が進展しつつあり、近年に限れば、現地販売率が高い企業の収益率は必ずしも低くはなかった。(2)海外へのアウトソーシングの進展が国内労働需要に与える影響貿易統計と産業連関表を利用し、各産業における海外へのアウトソーシングの進展を計測した。日本では、サービス産業よりも製造業で、特に1990年代後半以降海外アウトソーシングが増加している。回帰分析の結果によると、海外アウトソーシングや海外への生産移転は、高卒労働者の需要を減少させ、中卒と大卒労働者の需要を増加させる効果があった。
窒化物半導体への希土類元素サイトセレクティブドーピング技術の開発

Eu添加窒化物半導体は電流注入により希土類イオンを励起できるため、希土類イオンの有する超狭線幅や発光波長の温度安定性を有する新たな概念のデバイスの実現が期待できる。しかしながら,結晶中に取り込まれたすべてのEuイオンが発光に寄与するわけではないため,発光効率の低下を引き起こす.これはEuイオンが取り込まれた際にEuイオン周囲の結晶構造が母体材料からのエネルギー輸送効率や発光効率に大きく影響を及ぼすためである.本研究では,Mg共添加技術を見出し,Eu周囲の局所構造を制御し発光効率の向上を実現した.Eu, Mg共添加GaNをPL評価したところ,^5D_0-^7F_2遷移に対応した3つの発光ピークを観測した.Mg増大に伴い発光ピークは622.3nmから620.3nmへとシフトし,最適なMg濃度において発光強度はMg無添加の試料に比べ20倍の強度が得られた.また最適化された試料においてPL温度特性から見積もられた発光効率は77%であった.これらの結果からMg共添加は選択的に発光サイトを制御し,5D0準位からの非発光成分を抑制する効果があることが示唆された.希土類(Eu)添加窒化物半導体は、電流注入により希土類イオンを励起できるため、希土類イオンの有する特異な特徴を活用することができる。希土類イオンからの発光は母体材料に生成された電子正孔対の再結合エネルギーの移送を受けた内殻電子の電子遷移に基づくため、超狭線幅や発光波長の温度安定性、利得狭帯による超低閾値の新たな概念のデバイスの実現が期待できる。しかしながら、結晶中に取り込まれたEuイオンからの発光は周囲の原子配置(サイト)により励起効率・発光効率が異なるために、取り込まれた全てのEu元素が発光に寄与するわけではない。本研究では、高効率発光を実現する特定の発光サイトにEu元素を取り込むための技術開発を行うことを目的とする。希土類元素半導体における発光サイト制御技術の手段としてこれまでに共添加技術が有効であることが示されてきていたが、Eu添加GaNにおいてはどのような材料の共添加が有効であるのかは明らかにされていなかった。研究代表者らはMg共添加がEu3+からの発光強度の増大に寄与していることを見出した。低温と室温の比から発光効率を見積もったところ、Mg濃度が最適化されたサンプルにおいて77%と非常に高い値が得られ、Eu添加GaNの光デバイスへの応用の有望性が確認された。またEu濃度依存性にも着目し、発光サイトの変化や発光強度について調べたところ、Mg共添加したサンプルではEu濃度に依らず発光強度が一定であることが見出された。この結果はEu濃度とMg濃度の関係性が発光強度を決めている可能性を示唆した。Eu添加GaNを活性層としたLEDを作製したところ、一般的なGaN系LEDと同じ立ち上がり電圧3V付近の整流性が観測され、室温・肉眼において明るい赤色発光を観察した。またMg共添加により発光強度が添加していないサンプルと比較して、数倍程度まで増加する傾向が得られた。しかしながら,結晶中に取り込まれたすべてのEuイオンが発光に寄与するわけではないため,発光効率の低下を引き起こす.これはEuイオンが取り込まれた際にEuイオン周囲の結晶構造が母体材料からのエネルギー輸送効率や発光効率に大きく影響を及ぼすためである.本研究では,Mg共添加技術を見出し,Eu周囲の局所構造を制御し発光効率の向上を実現した.Eu, Mg共添加GaNをPL評価したところ,^5D_0-^7F_2遷移に対応した3つの発光ピークを観測した.Mg増大に伴い発光ピークは622.3nmから620.3nmへとシフトし,最適なMg濃度において発光強度はMg無添加の試料に比べ20倍の強度が得られた.また最適化された試料においてPL温度特性から見積もられた発光効率は77%であった.これらの結果からMg共添加は選択的に発光サイトを制御し,5D0準位からの非発光成分を抑制する効果があることが示唆された.希土類(Eu)添加窒化物半導体は発光線幅が狭く発光効率が高いため、高効率・低消費を実現する発光デバイス材料として魅力的である。希土類元素半導体における発光サイト制御技術の手段としてこれまでに共添加技術が有効であることが示されてきていたが、Eu添加GaNにおいては何が有効となるのか明らかにされていなかった。我々はMg共添加がEu3+からの発光強度の増大に寄与していることを見出した。詳細な光学特性評価から発光強度の増大の要因を調べたところ、Mg共添加により高効率な発光を実現する発光サイトにEu元素が選択的に取り込まれているためであることを明らかにした。またEu添加GaNを活性層に用いたLEDを作製し発光特性を評価したところ、素子の明瞭な整流特性が観測された。発光特性を調べたところ、Eu3+起因の非常にシャープな線幅をもった赤色発光が観測された。

本研究の目的は、高効率発光を実現するためにEu添加GaNにおいて発光サイト制御を実現するための基礎技術の開発を行うことを目的としている。これまでの研究において、成長モードが結晶中へのEu元素の取り込みに影響を与えることを明らかにしていたが、結晶成長の困難さから顕著な発光強度の改善には至っていなかった。本研究において、p型GaNの成長条件の模索の過程において、Mg共添加がEu添加GaNからの発光強度を増大させる効果があることを見出した。詳細な光学特性評価からMg共添加が発光サイト制御に寄与しており、その結果として発光強度の増大に強く寄与していることを明らかにした。まさにこれが当初計画していた発光サイト制御を実現するためのキーテクノロジーであり、本研究において達成すべき基盤技術であると言える。但し、現時点における発光特性はMg添加量に対してのみの1方向からの検討に過ぎないため、希土類添加半導体を用いた高性能発光デバイスを実現するためには、Eu濃度や成長温度、供給量比などの最適化を進める必要がある。平成23年度の研究成果により、本研究の目的である発光サイト制御への大きな足がかりを作ることに成功した。平成24年度においては前年度に開発したMg共添加技術を中心として、研究を進める。一般に発光強度のEu濃度依存性は濃度消光があるために、最適なEu濃度が存在する。しかしながら、Mg添加した状態ではその最適点は異なると考えられるため、成長温度やV/III比などの最適化を進めながら更なる高効率化を目指していく。またデバイス化を考えた際には、光励起下での最適点とは異なってくる可能性もあるため、その要因を明らかにしつつ、Mg添加技術を利用したデバイスの高性能化も同時に進めていく。今年度の研究は結晶成長が中心となるため、これに必要な基板(サファイア基板上GaNテンプレート)や原料(Ga、Al、Eu)、薬品などの消耗品の購入に加え、Eu濃度を調べるための外部委託によるSIMS分析等に使用する予定である。また昨年度の研究成果を発表するための国内外旅費や論文出版費に当てる予定である。