hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
肝細胞癌症における血管増殖抑制因子とその受容体の同定

肝細胞癌は血管に富む病変であり、従来、診断、治療に際し、そのhyper-vascularityを利用した種々の方法が選択されてきた。近年、アンギオスタチンをはじめとする、毛細血管内皮細胞増殖因子に対して阻害作用を有するいくつかの因子が坦癌生体より同定され、その治療への応用を期し検討されている。また、同時にそれらの諸因子と血液凝固線溶系に関わる因子との関連性も指摘されている。既報のごとくにアッセイ系をくみアンギオスタチンの活性を確認した。次に、ラット初代肝細胞、及びヒト肝細胞癌由来の数種類のCell Lineの培養上清中のプラスミノーゲン分解酵素の存在、および抗毛細血管内皮細胞増殖作用を有するプラスミノーゲンのクリングル領域の存在を抗体を用いて検討したところHuh-7の培養上清中にアンギオスタチン様のプラスミノーゲン分解産物を認めた。しかし、その分子量は既報のものとはやや異なり、RT-PCRにて確認し。macrophage metalloelastaseの発現との相関は認めなかった。次に肝癌症例を中心とした肝疾患患者約70名より血漿を採取し、その血漿中のアンギオスタチンの有無を確認したところ、担癌患者の30%前後に認められた。同時に血液凝固線溶系の活性の指標として、TAT,PIC濃度を測定したが、これまでの症例数においてはTAT,PICとアンギオスタチンの有無との間に有意な相関は認められなかった。我々はアンギオスタチンの活性を確認後、肝癌症例を中心とした肝疾患における血中アンギオスタチンの有無と上記の諸因子の生成に影響を与る可能性を有する凝固線溶系の活性につき検討を行ったがその相関はみとめられなかった。1.患者血漿中におけるプラスミノーゲン分解産物の同定正常者、慢性肝炎、肝硬変、肝細胞癌の患者血漿の抗プラスミノゲン(クリングル1-3)の抗体を用いたウエスタンブロットによりある程度進行している肝細胞癌患者血漿にプラスミノゲン分解産物が存在していることが示され、また、上記の抗体を用いていることより、抗血管増殖作用を有していることが推測された。肝細胞癌の治療において、その量的な減少が確認されている。2.肝癌細胞によるプラスミノーゲン分解酵素の産生HepGII,HLF,Huh-7,Alexanderの4種類の培養肝癌細胞を用いて、プラスミノーゲン分解酵素の産生の有無を確認した。無血清培養液を用いて、各細胞より培養液中に放出されるタンパク質と標識されたプラスミノーゲン分子との反応を比較したところ、そのうちの1種類よりプラスミノーゲン分解酵素の産生があることが確認された。つまり、少なくとの1つの肝細胞癌由来の細胞が血液中においてアンギオスタチン産生作用を有することが推測されたのである。現在、上記において産生された分解プラスミノーゲン分子にアンギオスタチン作用があるかを検討中である。3.アンギオスタチンの精製人プラスミノーゲンとエラスターゼ(HNE)を用いて、プラスミノーゲン分解産物を得、分子量、抗プラスミノゲン(クリングル1-3)の抗体に対する反応より、アンギオスタチン分子と思われる分画を精製した。現在、精製された上記夕ンパクをもちいてアンギオスタチン様作用を確認した後、人毛細血管内皮細胞とのBinding Studyを計画している。リコンビナントアンギオスタチンの作成、及びその変異蛋白の作成はBinding Studyにおいて有意なる結果が得られた際に予定されている。

近年、アンギオスタチンをはじめとする、毛細血管内皮細胞増殖因子に対して阻害作用を有するいくつかの因子が坦癌生体より同定され、その治療への応用を期し検討されている。また、同時にそれらの諸因子と血液凝固線溶系に関わる因子との関連性も指摘されている。既報のごとくにアッセイ系をくみアンギオスタチンの活性を確認した。次に、ラット初代肝細胞、及びヒト肝細胞癌由来の数種類のCell Lineの培養上清中のプラスミノーゲン分解酵素の存在、および抗毛細血管内皮細胞増殖作用を有するプラスミノーゲンのクリングル領域の存在を抗体を用いて検討したところHuh-7の培養上清中にアンギオスタチン様のプラスミノーゲン分解産物を認めた。しかし、その分子量は既報のものとはやや異なり、RT-PCRにて確認し。macrophage metalloelastaseの発現との相関は認めなかった。次に肝癌症例を中心とした肝疾患患者約70名より血漿を採取し、その血漿中のアンギオスタチンの有無を確認したところ、担癌患者の30%前後に認められた。同時に血液凝固線溶系の活性の指標として、TAT,PIC濃度を測定したが、これまでの症例数においてはTAT,PICとアンギオスタチンの有無との間に有意な相関は認められなかった。我々はアンギオスタチンの活性を確認後、肝癌症例を中心とした肝疾患における血中アンギオスタチンの有無と上記の諸因子の生成に影響を与える可能性を有する凝固線溶系の活性につき検討を行ったがその相関はみとめられなかった。
生体分子の分子間相互作用における機械的力の大きさ測定

本研究では、生体分子間相互作用観察装置(水晶発振子デバイス)に外部から力を加えることのできる装置を組み合わせ、センサー上で形成させた生体分子複合体に外部から引っ張る力を加えたときの挙動を観察することを目的とし、(1)他の装置を組み込みやすいフロー型水晶発振子装置を開発した、(2)生体分子間相互作用において機械的に動く分子の例としてRNAシャペロンタンパク質Hfqの動力学解析を行い、生体分子間相互作用における機械的挙動の重要性を明らかにした。本研究は、生体分子間相互作用観察装置に外部から力を加えることのできる装置を組み合わせ、センサー上で形成させた生体分子複合体に外部から引っ張る力を加えたときの挙動を観察することを行い、機械的に動く複合体の力学特性を明らかにすることを目的とする。具体的には、分子間相互作用を観察しながら同時に生体分子複合体に磁場による張力を加えることのできる装置を開発を検討し、基板上で酵素などの挙動をモニターしながらメカニカルに動く分子の"力"を測定することを期待した。本年度は、アクセスしやすいように従来のバッチセル型とは異なるフローセル型に改良した生体分子間相互作用観察装置である水晶発振子装置を活用し、メカニカルに動く分子の例としてアミノアシルtRNA合成酵素のアミノアシル化反応の挙動や、RNA鎖の中で低分子化合物が結合すると構造変化することが知られているリボスイッチの構造変化の観察を行い、それぞれ水晶発振子基板上で反応が進行することや動力学解析ができることを確かめた。ただし、外部から力を加えるために分子に磁気ビーズを結合させ大きな電磁石で磁場をかける試みを行ったが、水晶発振子のシグナルが安定せず分子の挙動をモニターすることが困難であったため定量的な力測定の達成までには至らなかった。原因として観察装置と力印加装置が共に電磁気的であったためとも考えられたため、観察系を光学系の装置を用いることも並行して検討し、全反射顕微鏡を用いた生体分子の観察システムの構築を検討したところ、基板上の脂質二分子膜内の膜タンパク質が流動する様子を観察することができた。今後はこうした光学系観察装置と磁場発生装置を組み合わせることを検討する。本研究は、生体分子間相互作用観察装置に磁場発生装置を組み合わせ、センサー上で磁気ビーズを結合させた生体分子複合体に外部から引っ張る力を加えたときの挙動を観察することを行い、機械的に動く複合体の力学特性を明らかにすることを目的とする。具体的には、分子間相互作用を観察しながら同時に生体分子複合体に磁場による張力を加えることのできる装置を開発し、基板上での分子の挙動をモニターしながらメカニカルに動く分子の"力"を測定することを検討する。本年度は、磁場発生装置を組み合わせることのできる生体分子間相互作用観察装置の開発を行った。基板上の質量変化を振動数変化として検出することのできる水晶発振子マイクロバランス法を利用した生体分子間相互作用を質量変化として観察する装置を、水晶発振子基板上にアクセスしやすいように従来のバッチセル型とは異なるフローセル型に改良した。フローセル型水晶発振子装置でメカニカルに動く分子の挙動をモニターできることを確認するために、酵素反応としてDNAポリメラーゼの伸長反応の挙動やDNAリン酸化酵素のリン酸基付加反応挙動の観察を行い、それぞれ動力学解析ができることを確かめた。また、水晶発振子フローセル上に電磁石を取り付ける治具の開発と合わせて幾つかの電磁石を用意し発生する磁場の大きさと発熱との妥協点を検討した。一方、さまざまな大きさの磁気ビーズを入手し磁場により吸引が可能かどうか検討を行った。水晶発振子装置は、従来型ではバッチ式であり装置としては簡易で操作も容易であったが他のデバイスと組み合わせる上では自由度は低かった。開発が難しいと思われていたフローセル式の装置開発の目処がたったことから磁場発生装置との組み合わせに道筋をつけることができた。今後の課題として、水晶発振子装置と磁場発生装置との組み合わせた装置開発を検討するが、現在磁場発生装置の発熱が大きい点が問題点として上がっている。発生する磁場の大きさと発熱量は相関するため、必要とする発生磁場の大きさを見積もり不必要な発熱量の抑制を検討する、あるいは冷却装置の追加を検討する。23年度の研究費の実支出額として残額が生じているが、研究の推進上年度末に購入した物品があったため経費の執行が次年度になったためであり、研究費の使用計画には変更はない。
青森県における環境放射能動態解析の質的向上のための資料処理法の研究

環境放射能^<14>Cとトリチウムの動態解析を進展させるために、試料処理法について研究した成果の概要を述べる。1.炭素14年代測定においては、採取した試料からいくつかの化学処理を経てベンゼンが合成される。この試料処理には多大な労力を要するので、我々は炭化試料が溶融リチウム金属と直接反応して炭化リチウムを生成する新しい迅速工程を提案した。炭化試料からアセチレンガスを発生する収率は見かけ上、平均して52.5±1.5%と低かったが、次のアセチレンからベンゼンを合成する工程の収率は90%以上であった。この方法で得られた試料の^<14>C年代は同じ試料について従来の方法で得られている試料の年代と統計誤差1σに対応する年代変化の範囲で一致した。この方法は燃焼およびそれに続く炭酸塩化工程を含まないので、試料処理時間はかなり短縮される。この結果はRADIOISOTOPES誌(47巻、3号、1998)に発表した。2.近年、環境水中のトリチウム濃度は、しばしば使用しているシンチレーション計数装置の検出下限に近い、1Bq/1かそれ以下の値を示す。低トリチウム濃度を測定するために、我々は固体高分子膜を用いるトリチウム電解濃縮装置を開発した。得られたトリチウム回収率は体積減容率10倍において80%かそれ以上であった。この装置はいくらかの改良を加えた後、降水や沿岸海水等の環境水を濃縮するのに使用する予定である。3.上述した研究の外に、青森県六ヶ所地区で採取した農産物や海産物の^<14>C比放射能に関する論文を発表した。また、青森県東部地域で採取した環境水試料のトリチウム濃度について報告した。交付申請書に記載した研究目的を要約すると、青森県下における^<14>C年代測定や環境試料の^<14>C濃度測定および環境水中のトリチウム濃度測定の質的・量的向上をはかるために、試料処理法の改良研究を行うことである。そのために、平成7年度の研究実施計画に沿って研究を実施し、以下の結果を得た。1.^<14>C試料処理法としてストロンチウムカ-バイドを経由する方法では、カ-バイド生成とアセチレン発生を同一反応管で連続しておこなうように反応管の構造を改良した結果、収率が向上し、作業時間も短縮された。なお、この際、アセチレン発生作業時間が短い方が、収率が上昇する傾向がみられたので、この点に着目して、さらに、装置の改良を進めている。また、リチウムカ-バイドを経由するカ-バイド・アセチレン反応管を設計し、製作が完了した。今後、この反応管を用いたベンゼン合成をおこない、その特性を調べていく予定である。2.^<14>C炭素試料の不完全燃焼を押さえるために、流量計を取り付けて一定流量の酸素気流中で燃焼をおこない、かつ、銅とマンガンの混合酸化触媒を水冷して使用した結果、二酸化炭素生成収率が向上した。3.固体高分子電解質を用いた環境水の電解濃縮装置を試作した。発生ガスを一本のパイプから放出させる型の装置では、トリチウム回収率が、これまでに報告されている値よりも高い値を示しており、この点の確認を急いでいる。なお、電解装置はガスの放出部分を除いて閉鎖系としたため、試料水の蒸発や室内空気に含まれる水分の吸着により水量の変化がほとんどみられず、また、電解量は電子天秤によって重量変化として測定するようにしたため、測定精度が向上した。4.以上のほかに、本研究に関連した青森県における環境放射能動態解析の一環として、青森県六ヶ所地区で採取した農産物・海産物の^<14>C比放射能についてのノートを発表した。また、東通村のひば埋没林の^<14>C年代などについて考察した。1)_<14>C測定における試料処理法

リチウムと炭酸ガスの反応によるアセチレン化リチウムの生成について、反応管の温度を調節することによって、生成収率が80%程度まで向上することを確認した。さらに、炭化試料とリチウムの直接反応によってアセチレン化リチウムを生成する方法を試みた。この方法によるアセチレン化リチウムの生成収率は、現在、約50%であるが、化学処理工程において炭化試料の燃焼、炭酸塩の生成が省略されるため、従来の方法よりも総合収率は向上し、作業日数も短縮される。2)トリチウム電解濃縮法試作した電解濃縮器を用いて、電解電流5Aで濃縮実験をおこない、体積減容倍率10倍のとき、トリチウム回収率が80%を越えることを確認した。さらに、電極面積を増やし、発生ガスを分離して放出できる濃縮器を試作し、電解電流10Aでの濃縮が可能となった。ただし、投入電力の増加によって試料水温が上昇するので、水槽内の熱媒体の温度ではなく、試料水温を測定して、これをフィードバックすることにより一定化する方式を試みている。また、今後、負電極材料と回収率の関係、投入電力の軽減、濃縮器の2台同時動作実験を計画している。3)青森県における環境放射能動態解析青森県における降水および環境水のトリチウム濃度について、19901993年に調査した結果を八戸工業大学紀要等に発表した。それによると、降水のトリチウム濃度は春季にやや高く、秋季にやや低い傾向を示した。また調査地域の環境水は4つのグループに大別できることが判明した。平成9年度は主として^<14>C炭化物試料の迅速処理法について研究をおこなった。炭化物資料と金属リチウムの真空中での直接反応によって、アセチレン化リチウムを作成することが可能であり、得られたベンゼンを試料として測定した^<14>C年代は同一試料について、従来の方法によって作成した試料についての年代値と計数誤差1σに対応する年代値の範囲で一致することを確かめ、第34回理工学における同位元素研究発表会で発表を行い、その内容をRADIOISOTOPES誌に投稿して受理されている。(47巻3号に掲載決定)その後、本方法の日常の試料処理に適用していく中で、反応管の加熱温度の調整によって、反応収率を約50%から約60%に上昇させることが可能となった。また、リチウム金属は炭素よりも酸素との反応を優先的に行うことが実験的に判明し、酸素の導入に注意を払うことによって、リチウム金属の消費量を減らすことが可能となった。これらの結果については、第35回理工学における同位元素研究発表会で報告する予定である。固体高分子電解質膜を用いた環境水の電解濃縮については、濃縮装置の型によって回収率に差が出ることが明らかになった。そして、この点を考察することによって高効率電解装置の設計指針をある程度把握できたので、今後、これらの経験を踏まえてさらに改良を行っていく予定である。
母語に活かす英語ライティング指導-マルチコンピテンス理論の検証を目指して-

Cook(2001)は外国語習得においては、外国語を学ぶことにより母語の力も伸ばすことができる、すなわちマルチコンピテンスとなりうると説いている。本研究では、英文ライティングを学ぶことにより、日本人の学習者が英文が本質的に内包している「論理的文章構成」を体得し、英文ライティングで培った論理的思考力や表現力がマルチコンピテンスとして学習者の能力の一部となり、それが必要に応じて母語、すなわち日本語での作文においても可能であることを、中学生と大学生の英語と日本語のライティングサンプルから示した。本研究では、Cook(2001)の唱えるマルチコンピテンス理論の日本の英語教育現場での検証を目的とするものである。Cookは外国語習得においては、外国語を学ぶことにより母語の力も延ばすことができる、すなわちマルチコンピテンスとなりうると説く。本研究では、英文ライティングを学ぶことにより、日本人の学習者が、英文が本質的に内包している「論理的文章構成」を体得し、英文ライティングで培った論理的思考力や表現力がマルチコンピテンスとして学習者の能力の一部となり、それが必要に応じて母語、すなわち日本語での作文やプレゼンテーション力へも転移が可能であるという仮説の実証を試みることを目的としている。22年度は本研究者がサバティカルでイギリスで研究する機会を得たので、理論的、文献研究のみならず、このマルチコンピテンス理論の提唱者であるCookと何度か膝を交えて協議することができたことが収穫であった。また、実証研究としては、大学及び中学校において日本語作文、及び英文ライティングのサンプルを採ることができた。実証授業として、中学校及び大学の授業において、英文構成法に焦点を当てた授業を展開した。そこで得られたデータ分析から、学生たちは単に英文構成という面で上達しただけでなく、日本語の文章においてもより説得力のある文章を書くために、英文構成でよくつかわれるレトリックを使用している点が見られた。したがって、英文構成法がマルチコンピテンスとして学習者の中に形成されたのではないかと考えら得る。これらの結果を分析し、学会で発表するとともに、論文にまとめた。論文は2本査読付きで採用され、23年度出版される予定になっている。Cook(2001)は外国語習得においては、外国語の能力を伸ばすことばかりに焦点を当てるのではなく、外国語を学ぶことにより、母語の力も延ばすことができる、すなわちマルチコンピテンス(multi-competence)となりうると説く。本研究では、英文ライティングを学ぶことにより、日本人の学習者が、英文が本質的に内包している「論理的文章構成」を体得し、そして、英文ライティングで培った論理的思考力や表現力がマルチコンピテンスとして学習者の能力の一部となり、それが必要に応じて母語、すなわち日本語での作文やプレゼンテーション力へも転移が可能であるという仮説の実証を試みるものである。昨年度は理論的研究をするとともにCook自身とこの研究につき、じかに話し合う機会を2回得ることができた。また、実証研究として、中学生に英語のパラグラフ・ライティングを指導し、その成果を英語のライティングの成果で見るだけでなく、英語の作文指導の前後で日本語作文にどのような変容が現れるか分析した。その結果、中学生は英語のパラグラフ・ライティングを会得しただけでなく、日本語の作文においてもより論理的で説得力のある文章が書けるようになった。この結果は論文として発表した。大学生に関しても、essay writing,ことにargumentative wrtingにフォーカスして2学期間指導し、Toulmin Modelの用語を使って分析したところ、英語の作文においても、また日本語の作文においても、論理が整い、より説得力のある文章が書けるようになった。このことは、国際学会で発表し、今論文にまとめているところである。これらの結果から、英語のライティング指導により、論理的文章構成に関して、学習者の中にマルチコンピテンスが創出されたと結論づけることができると考える。
InAsヘテロ接合を用いたメゾスコピックデバイスとその応用

半導体デバイスの急速な集積化、微細化にともないデバイスサイズおよび物理現象がいわゆるメゾスコピック領域に入るようになった。これまで、極低温において実証されてきた様々な量子効果などが現実的な環境(温度)でも発現し、それに基づくメゾスコピックデバイスの高温動作の実現を目指すため、これに適した材料系であるインジウムひ素(InAs)を用いたヘテロ接合を利用したメゾスコピックデバイスの基礎検討を行った。まず、量子ドット構造の製作方法を検討し、歪InAsヘテロ接合を先に形成する方法では成長の際に発生する面内歪の分布に起因する個々のドット間の量子準位のバラツキをそのまま保存してしまうこと、また自然形成法を用いた場合GaAs加工面上にInAsドットを規則的かつ選択的な1次元配列が可能であることが明らかとなった。次に、InAsヘテロ接合系においてスプリット・ゲートを用いた量子細線を作製し、明瞭な量子化コンダクタンスを液体窒素温度(80K)で観測した。これは、有効質量が小さい、サブ・エネルギー準位間隔が広い、量子閉じ込めエネルギーが大きいなどのインジウムひ素(InAs)特徴を反映したものと考えられる。また、ランダムに分布した自然形成InAs量子ドットの帯電効果を擬1次元細線の電流電圧特性によりモニターするデバイス(GaAs/AlGaAs HEMT)を作製・評価した結果、一つ一つのドットの帯電効果による擬1次元量子細線電流のしきい値シフトや、同一ドットに最大6個までの電子が束縛されることなどがわかった。次に高性能InAsチャンネルHEMTの新しい構造を検討し、プラチナゲートを用いて表面反応させることによりInAsチャンネルHEMTの特性が大幅に改善できること、またInPに格子整合した、歪InAsを挿入したInGaAs/AlInAsHEMT(InAsチャンネルHEMT)においてAlInAsショットキー接合に代えて、p^+ゲートによる歪InAs挿入InGaAs/AlInAsHEMTのゲート電流特性が改善でき、かつAlInAsショットキー接合を用いた歪InAs挿入InGaAs/AlInAsHEMTと全く同等なDC特性が、様々なゲート長のデバイスで確認できた。さらにInAsチャンネルHEMT構造において超伝導材料として鉛合金薄膜を用いて超伝導近接効果を利用した超伝導弱結合において超伝導電流を観測し、2mVのIcRn積を得た。このことは超伝導近接効果デバイスとしてのInAsチャンネルHEMT構造の有効性を示している。最後に、InAsを用いた二重障壁共鳴トンネルダイオード構造への応用として、バリスティックな電子のエネルギースペクトルをInAs/AlSb二重障壁共鳴トンネルダイオード構造により観測し、多数のフォノンレプリカを直接観測し、またInPに格子整合した、歪みInAs/AlInAs二重障壁共鳴トンネルダイオード構造にプレウェルを付与した構造では、得られた共鳴トンネルダイオード特性において大幅なピーク電流値の改善を確認した。また量子ドットが埋め込まれた共鳴トンネルダイオード構造においてドットの帯電効果による大きなヒステリシスを伴う電圧電流特性が室温で観測された。最後に、InAsを用いた二重障壁共鳴トンネルダイオード構造への応用として、バリスティックな電子のエネルギースペクトルをInAs/

AlSb二重障壁共鳴トンネルダイオード構造により観測し、多数のフォノンレプリカを直接観測し、またInPに格子整合した、歪みInAs/AlInAs二重障壁共鳴トンネルダイオード構造にプレウェルを付与した構造では、得られた共鳴トンネルダイオード特性において大幅なピーク電流値の改善を確認した。また量子ドットが埋め込まれた共鳴トンネルダイオード構造においてドットの帯電効果による大きなヒステリシスを伴う電圧電流特性が室温で観測された。研究機関の変更にともない、研究計画に一部の修正が生じた。アンチモン系の材料による研究を断念し、より安定した材料系である砒素系による歪IsAs層量子井戸構造に集中して研究を進めることにした。本年度の研究実績の概要を以下に示す。(1)理想的なショットキー特性とIsAs並みの低い有効電子質量を備えたヘテロ接合を確立するため、InP基板に格子整合したInGaAs/AlGaAs系ヘテロ接合に歪InAs層を挿入した量子井戸構造について基礎的検討をした。分子線エピタキシ-を用いて歪InAs層量子井戸構造の結晶成長技術を検討し、臨界膜厚よりわずかに薄い歪IsAs薄膜を挿入した量子井戸構造で、良好な電気的特性を得た。(2)上記の成果を基礎として、歪InAs層量子井戸構造のウェーハ上に、通常のフォト・リソグラフィー技術を用いて量子ドット・アレーを形成した。約2000Å角、厚さ40Åのディスク状に閉じこめられた電子正孔対からの強い発光を観測し、その波長が、0次元閉じこめを反映して、短波長側にシフトしていることを確認した。(3)以上の成果を基礎として、歪InAs層量子井戸構造による量子細線を作製し、ポテンシャルの揺らぎによるクーロン振動を観測した。前年度に引き続き、InAs中の低い有効電子質量を利用して高温での量子効果を目指してヒ素系による歪InAs層ヘテロ接合を用いた量子井戸構造でのメゾスコピックデバイスの研究を進めた。本年度は、AlGaAs系特有の低いショットキー障壁の特性を改善するためpn接合ゲートを用いた構造を結晶成長し、電子線描画により微細加工を施したメソスコピックデバイスの作製を進める一方、GaAs上の自然形成InAs量子ドットの作製およびそのデバイス応用を中心に研究を進めた。(1)AlGaAs系特有のショットキー電極からのリ-ク電流を低減し、広い電圧領域で特性を評価できるようにするため、pn接合ゲートを用いた構造の結晶成長技術を確立し、メソスコピックデバイスの作製上の問題点を解決し、電子線描画による微細加工を含めたデバイスプロセス技術を完成した。(2)リソグラフィーを用いた加工技術と歪を利用したInAs量子ドットの自然形成技術の組み合わせにより、(111)B GaAs加工基板上へのInAsドットの任意
超微粒子の利用に適した気-固反応装置の開発

将来、微粒子とガスの反応装置として、各種の工業で利用される可能性のある粉粒流動層内での微粒子のホールドアップ、微粒子の層内からの飛び出しと粉体物性や操作条件との関係を調べてみた。粉粒流動層とは粗い媒体粒子をガスで流動化しているところへ数10μm以下の微粒子を連続供給し、粗い媒体粒子とともに流動化した後、微粒子のみをガスと共に装置外へ流出させるプロセスである。本研究では定常状態での微粒子の層内での重量および単位時間あたりの微粒子の流出量を測定することによって、層内でのホールドアップおよび飛び出し速度定数を求めた。層内での微粒子のホールドアップおよび微粒子の飛び出し速度定数に影響する因子は、微粒子の粒子径と付着性、空筒基準ガス速度、媒体粒子の粒子径などであった。層内での微粒子のホールドアップは微粒子の粒子径が小さくなるほど、また、空筒基準ガス速度が小さくなるほど、微粒子の供給速度が大きくなるほど大きくなることがわかった。一方、微粒子の飛び出し速度定数は微粒子の粒子径が大きいほど、また、ガス流速が大きいほど大きくなることがわかった。また、微粒子の飛び出し速度定数は媒体粒子の粒子径やその密度によっても大きく影響することがわかった。特に数10μm以下の微粒子の飛び出し速度定数は従来の粒子径が40μm以上の粒子径の粒子の場合の逆の傾向となることがわかった。
Phenobubから見たカルデラ噴火直前のマグマだまり

研究目的を達成するために、カルデラ形成噴火(姶良カルデラ形成噴火)に伴う前駆プリニー式噴火(大隅降下軽石)、および山体崩壊によりトリガーされたプリニー式噴火(セントへレンズ火山1980年噴火)の堆積物について野外調査とサンプリングを行った。サンプリングは、一回の噴火においても噴出順序を意識して、細かく層序区分し、それぞれについてサンプリングを行った。基本情報として、火砕物の粒度分析および、見かけ密度の測定を行った。見かけ密度測定は、8から16ミリの粒子を選択して行った。これらの粒子を樹脂に包埋後切断し、軽石断面の発泡および結晶組織を、電子顕微鏡を用いて観察し組成画像を大量に取得した。組成画像の画像解析により、斑晶量、発泡度(Matrix-bubbleおよびPhenobubble)を定量化した。その結果、いずれの噴火でもPhenobubbleは有意に存在することが確認できた。セントへレンズ1980年のプリニー式噴火では、時間とともに斑晶量が減少し、発泡度が増加していることが明らかになった。また、軽石の見かけ密度は、斑晶量と負の相関があり、Phenobubble量と正の相関があることがわかった。姶良カルデラ形成の前駆プリニー式噴火(大隅降下軽石)では、斑晶量は時間とともにわずかに増加するものの、Phenobubble量や発泡度は顕著に変化しないことが明らかになった。また、軽石の見かけ密度は、Phenobubble量と負の相関があることがわかった。7000年前の鬼界カルデラの幸屋降下軽石・火砕流堆積物及び火山灰堆積物を、薩摩半島および大隅半島にて連携研究者と協力してサンプリングを行った。降下堆積物及び火砕流堆積物についてはそれぞれ3層に分けて、火山灰層に関しては一層として行った。サンプルを現地で観察した結果、Phenobubが確認できる層があったが、各層にPhenobubを含む軽石がどのぐらいの割合で含まれているかは、今後の研究で明らかにする予定である。実施計画では、阿蘇カルデラや阿多カルデラの形成噴火による軽石のサンプリングや、これまでに収集していた姶良カルデラ形成噴火による軽石のサンプル、さらに今年度収集した鬼界カルデ形成噴火による軽石サンプルについての分析を行う予定であったが、キャンパス移転の影響で予定通り行えなかった。その代り、この年度は、野外調査の日程調整や分析装置の状況に左右されない気泡の合体に関する理論的研究を行った。気泡の合体の理論は、気泡サイズ分布がべき分布になるような場合や、エアロゾルの合体理論を応用したものが多かった。これらの理論は、マグマ中の合体過程に適応できないので、より現実的な気泡合体過程を理解するための理論が必要である。そのための最も基本的理解は、気泡核形成によって生成される単分散な気泡サイズ分布が、ほとんど相対運動しない気泡同士の合体によってどのように巨大な気泡が形成されていくかを定量的に知ることだ。そこで、Massota et al (2014) Contr. Mineral. Petrol.で発表された、その場観察実験による気泡合体過程のデータを説明するモデルを考察し、気泡サイズ分布が指数分布になることを明らかにした。導出されたサイズ分布の用いることで、天然や実験の気泡組織において合体過程がどの程度働いている推定できることがわかった。キャンパスの移転のために野外調査や分析に時間をとることができなかった。キャンパス移転のため分析装置を計画通り使用することができなかった。手持ちのサンプルであるセントへレンズ火山1980年噴火のブラスト堆積物とプリニアン堆積物について組織解析を行った。この噴火では、マグマが噴火直前に火道浅部にまで上昇し潜在ドームを形成していたことがわかっている。山体崩壊により発生したブラスト堆積物は、この潜在ドームを形成する過程と山体崩壊による急減圧を受けた際の発泡過程の両方を岩石組織として記録している。また、それに続くプリニアン噴火による堆積物は、潜在ドーム下の火道内を埋めていたマグマの発泡過程を岩石組織として記録している。両サンプルについて、マグマが地表付近にまで上昇する際に駆動力となった浮力の源であるPhenobubを分析することで、マグマ上昇の駆動力の定量的評価に役立てる。結果を以下に述べる。ブラスト堆積物:Phenobubは存在しない。潜在ドームを形成した際に、その場での脱ガスが十分進行し、マグマ上昇の駆動力としての気泡が消失したからであろう。冷却によって生じたであろうマイクロライトと2次発泡による気泡が確認できた。プリニアン堆積物:Phenobubは存在する。Phenobubは、噴出の後期よりも前期に多く存在している。このことにより、火道の上部の方に上昇駆動力としての気泡がより多く存在していたことがわかった。当該年度は、地球惑星科学部門長・専攻長・学科長として組織の運営に携わったために、計画通りに研究を実施できなかった。特に、十和田火山とイタリアの火山へ調査は実行できなかった。本年度は、インドネシアの複数のカルデラ形成噴火を対象とした。

7月に、Sumbawa島のTamboraカルデラ、AD1815噴出物(DRE体積37-45 km3)とLombok島のSalamasカルデラ、AD1257噴出物(DRE体積31-34 km3)、3月にSumatora島のTobaカルデラのYTT(Youngest Toba Tuff、0.074Ma、DRE体積2700 km3)とJava島のIjenカルデラ(300 ka - 50 ka、DRE体積不明)の調査とサンプリングを行った。TamboraとSalamasのサンプリングでは、カルデラ形成火砕流噴火の前駆プリニー式噴火の降下火砕堆積物に関しては、各phaseに関してそれぞれ等間隔サンプリングを行った。火砕流堆積物に関しては、層の上部・中部・下部についてサンプリングを行った。Tamboraカルデラについては、堆積物層序と解釈の再構成し、従来火砕流起源と考えられていた堆積物がラハール堆積物であることなどを明らかにした。また、および全岩化学組成、結晶組織と発泡組織を分析を実施し、極めて均一なマグマだまりであることが分かった。Salamasカルデラについては、粒度分析と火砕物粒子の見かけ密度を決定し、それに基づいて各粒子についての降下時間を推定した。Tobaカルデラについては、現地調査でYTTの産状とサンプリングを行った。Ijenカルデラに関しては、主としてカルデラ形成後のカルデラ内に発生したスコリア丘からの火砕物の調査を行った。平成28年度、地球惑星科学部門長・専攻長・学科長として組織の運営に携り、計画通りに研究を実施できなかったことが影響している。さらに、インドネシアからの留学生の受け入れなど諸般の事情から、インドネシア火山を本研究の対象とすることに変更したので、その調査や分析のための時間を必要としている。研究目的を達成するために、カルデラ形成噴火(姶良カルデラ形成噴火)に伴う前駆プリニー式噴火(大隅降下軽石)、および山体崩壊によりトリガーされたプリニー式噴火(セントへレンズ火山1980年噴火)の堆積物について野外調査とサンプリングを行った。サンプリングは、一回の噴火においても噴出順序を意識して、細かく層序区分し、それぞれについてサンプリングを行った。基本情報として、火砕物の粒度分析および、見かけ密度の測定を行った。見かけ密度測定は、8から16ミリの粒子を選択して行った。これらの粒子を樹脂に包埋後切断し、軽石断面の発泡および結晶組織を、電子顕微鏡を用いて観察し組成画像を大量に取得した。組成画像の画像解析により、斑晶量、発泡度(Matrix-bubbleおよびPhenobubble)を定量化した。その結果、いずれの噴火でもPhenobubbleは有意に存在することが確認できた。セントへレンズ1980年のプリニー式噴火では、時間とともに斑晶量が減少し、発泡度が増加していることが明らかになった。また、軽石の見かけ密度は、斑晶量と負の相関があり、Phenobubble量と正の相関があることがわかった。姶良カルデラ形成の前駆プリニー式噴火(大隅降下軽石)では、斑晶量は時間とともにわずかに増加するものの、Phenobubble量や発泡度は顕著に変化しないことが明らかになった。また、軽石の見かけ密度は、Phenobubble量と負の相関があることがわかった。層序と伴にPhenobubの存在度がどのように変化していったかを調べる。そのためにはサンプルの粒度分析、洗浄、粒子サイズの選定、および粒子ごとの内部構造の観察をサンプルごとに行う必要がある。
外来治療を受けるがん患者を支える家族の悩みや負担に関する実態調査

広島県内のがん診療連携拠点病院9施設の外来で治療を受けているがん患者の家族(患者が主たる支援者と認知している者)1048人に調査票を配布し、663通の返信を得た(回収率:63.3%)。家族が抱える悩みとして最も多かったのは「患者の今後の治療や将来について(34.3%)」、つづいて「患者の痛みや副作用等の身体的苦痛(31.9%)」、3番目は「患者の不安や恐怖など精神的苦痛(14.4%)」であった。負担については、「なし」と回答した家族が最も多く(31.0%)、つづいて「収入、治療費、貯蓄などの経済的なこと(22.2%)」であった。平成21年度は、申請時に提出した研究計画について再検討を行い、外来治療を受けるがん患者の家族の悩みや負担だけでなく、悩みや負担を抱える家族のQOL(生活の質)がどのような状況にあるのかについても明らかにすることを目的に加えることとした。QOLについては、信頼性と妥当性が検証された既存の尺度を使用し、客観的に評価できることを目指すと共に、脳血管疾患患者の家族や高齢者のQOLと比較することもできるよう、幅広く使用されている尺度を選択することとした。その結果、「WHO QOL 26」がその目的を達成するためには妥当であると考えられたため、転載使用許可を得た後、「WHO QOL 26」を質問項目に加えた構成的質問紙を作成した。その後、広島県内のがん診療連携拠点病院10か所に研究の協力を依頼し、広島大学病院、県立広島病院、広島赤十字・原爆病院、広島総合病院、呉医療センター、東広島医療センター、尾道総合病院、福山市民病院、市立三次中央病院の9か所から研究協力の同意が得られた。平成22年3月より、外来治療を受けるがん患者を支える家族が、どのような悩みや負担を抱え、その悩みや負担に対して、どのように対処しているか、また悩みや負担を軽減させるために必要だと思うことについて具体的に明らかにすること、さらに、がん患者を支える家族のQOLについても明らかにすることを目的に調査を開始した。対象者は、調査協力施設の外来で治療を受けているがん患者の家族(患者が主たる支援者と認知している者)とし、患者と家族に研究の目的と趣旨、返信をもって同意とみなすことを説明し、了解の得られた患者と家族に、返信用封筒付きの構成的質問紙を配布して横断調査を実施し、平成22年11月末に調査を終了した。広島県内のがん診療連携拠点病院である広島大学病院、県立広島病院、広島赤十字・原爆病院、広島総合病院、呉医療センター、東広島医療センター、市立三次中央病院、福山市民病院、尾道総合病院、9施設の外来で治療を受けているがん患者の家族(患者が主たる支援者と認知している者)もしくは患者1048人に調査票を配布し、663通の返信を得た(回収率:63.3%)。患者が回答していた5通を除いた658通を分析対象とした(有効回答率:62.8%)。性別は男性217人(33.0%)、女性437人(66.4%)、無回答4人(0.6%)であった。平均年齢59.51歳(SD13.07)で、患者との続柄は、「配偶者」が最も多く466人(70.8%)、つづいて「子ども」125人(19.0%)、「親」26人(4.0%)などであった。就業状況について、「常勤」199人(30.2%)、「非常勤・臨時雇用」83人(12.6%)、「専業主婦」210人(31.9%)などであった。経済満足度について、「とても充分」と評価した対象者が14人(2.1%)、「充分」79人(12.0%)、「まあまあ充分」241人(36.6%)、「あまり充分でない」212人(32.2%)、「まったく不充分」102人(15.5%)、無回答10人(1.5%)であった。健康状態について、同年代の人と比べて「悪い」と評価した対象者は191人(29.1%)、「だいたい同じ」328人(49.8%)、「良い」135人(20.5%)であった。家族が抱える悩みとして最も多かったのは「患者の今後の治療や将来について」226人(34.3%)、つづいて「患者の痛みや副作用等の身体的苦痛」210人(31.9%)、3番目は「患者の不安や恐怖など精神的苦痛」95人(14.4%)、4番目は「なし」45人(6.8%)、5番目は「収入、治療費、貯蓄などの経済的なこと」

31人(4.7%)であった。負担については、「なし」と回答した家族が最も多く204人(31.0%)、つづいて「収入、治療費、貯蓄などの経済的なこと」146人(22.2%)であった。以上のことから、経済的問題を抱えながら、患者の対応に苦慮している家族の姿が明らかになった。
拡張した身体と環境の相互作用の脳内表現

本研究では、拡張された身体と環境との相互作用の脳内表現を明らかとすることを目的として、人工的な介入によって身体と環境の関係がどのように変化していくのかに着目し研究を進めた。これまでの研究では、両手に数十から数百ミリ秒の時間差のある刺激を提示してその時間順序を判断する課題を、切断肢の患者が義手を装着した状態と義手を装着していない状態で実施し、切断肢患者が触覚刺激を切断肢の断端ではなく、義手の先端への刺激として知覚していることと、その知覚には視覚情報が重要であることを示唆する結果を得て、その内容について論文にまとめ発表した。本年度は、健常者と切断肢患者を対象として、ラバーハンド錯覚課題を、通常の触覚刺激などを提示することで錯覚を生じさせる手法ではなく、自身の筋活動により運動補助装置を操作することで錯覚を生じさせる手法にて調査した。その結果、手関節とロボットの関節が同じ向きに動くin-phase条件で身体所有感が運動補助装置に拡張し、異なる向きに動くout-of-phase条件ではこの効果は小さくなることが確認された。この際、運動主体感も運動補助装置に拡張した。さらに健常者では、in-phase条件にて知覚される手の位置が運動補助装置に近づく現象(proprioceptive drift)が確認された。これらの結果を論文にまとめ発表した。その神経基盤について詳細な調査を行うために、動物における身体性拡張に関する実験系を開発してきており、これまでマウスの尾にラバーハンド錯覚と類似の錯覚が生じることを報告した。この系において免疫組織実験および電気生理実験をすすめ、免疫組織実験において多感覚ニューロンがこうした神経基盤の候補となることなどを見出した。また研究代表者の異動に伴い、獨協医科大学においてもマウスのスパイク計測など電気生理実験を行う環境を構築した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、人工的な介入によって身体と環境の関係がどのように変化していくのかに着目し研究を進め、拡張された身体と環境との相互作用の脳内表現を明らかとしていく。本年度は、「自己の身体性」を手掛かりとし、「自己の身体の認識」から「自己と環境の関係の認識」に至るまでの脳内情報表現を明らかとするための心理物理実験を行った。まず、切断肢患者を対象として、義手に対する身体性の評価を試みた。腕を交差させて左右の手指を刺激すると時間順序判断の逆転が生じることが知られており、この時間順序判断課題を切断肢患者に対して行い、データの蓄積を進めた。また、生体信号で制御可能なインテリジェント運動補助装置を用いたときの身体性の評価のために、健常者および切断肢患者を対象としてラバーハンド錯覚課題を用いた実験を行った。評価には、その装置をどれだけ自身の身体と認識しているかを示す身体所有感(sense of ownership: SO)と、どれだけ自分で動かしていると認識しているかを示す運動主体感(sense of agency: SA)を用いた。その結果、SOとSAがその装置に対して拡張したことが示唆され、成果を発表した。動物実験では、ヒトのラバーハンド錯覚課題を参考として開発した行動実験課題を用いて、マウスにおける身体性拡張の神経基盤を調査した。身体部位とダミーを同期して刺激しつづけた後に灌流固定し、即時遺伝子c-fosおよびarcに対する免疫染色を実施したところ、ホームケージにいた統制群に比べて後部頭頂皮質に発現が限局する傾向が見られた。健常者や切断肢患者を対象とした心理物理実験を進め、切断肢患者の義手へ身体性の拡張が生じている可能性を示唆する結果等を得ている。また、動物実験についてもデータの蓄積を進めることが出来た。研究は、心理物理、神経画像さらには動物実験を統合的に行う。心理物理実験としては、前腕切断者を対象として、義手等人工物に対する身体性の拡張を評価した。健常者では、腕を交差させて左右の手指を刺激すると時間順序判断の逆転が生じることが知られており、この課題を前腕切断者に適用した。その結果、前腕切断者が義手を装着した状態で腕を交差し、健側の指先および義手の先端を刺激され時間順序判断を行った場合には、義手を装着せずに健側の指先及び切断端を刺激された場合に比べ、判断の逆転が大きいことが示され、これを発表した。このことは前腕切断者が、義手の先端に提示される触覚刺激を、断端ではなく義手の先端が刺激されているものとして知覚していることを示唆している。また、生体信号で制御可能なインテリジェント運動補助装置に関しても、切断肢患者を対象としたラバーハンド錯覚課題を用いた実験について、さらなるデータの蓄積と解析を進めた。また神経画像研究では、腕の姿勢の変化に伴い、左後部頭頂皮質と右前頭前皮質との機能的結合が変化することを見出したこれまでのデータをまとめ論文発表した。動物実験としては、ヒトのラバーハンド錯覚課題を参考として開発した、マウスの尾を対象とする行動実験についてまとめて論文発表した。また、このラバーテイル錯覚課題を行った後に還流固定し免疫染色を行う実験も続け、データを蓄積した。さらに、本課題において電気生理実験を実施するための環境構築を進めた。

ヒトを対象とする心理物理実験等についてはこれまでのデータをまとめた論文が採択され、さらに動物実験についても行動実験をまとめた論文が採択されたことなどから、当初計画以上に進展していると判断した。本研究では、人工的な介入によって身体と環境の関係がどのように変化していくのかに着目し研究を進め、拡張された身体と環境との相互作用の脳内表現を明らかとしていく。これまでの研究では、両手に数十から数百ミリ秒の時間差のある刺激を提示してその時間順序を判断する課題を、切断肢の患者が義手を装着した状態と義手を装着していない状態で実施し、腕交差時に生じることが知られている時間順序判断の逆転の程度は義手を装着した場合の方が大きいこと、切断肢患者が触覚刺激を切断肢の断端ではなく義手の先端への刺激として知覚し、さらにこれらの知覚が視覚情報に影響されることを見出し発表した。また、ブレインーマシン・インターフェイス関連技術の研究を進めるとともに、開発した筋電制御インテリジェント運動補助装置を用いた際の身体性を評価した。健常者と切断肢患者を対象として、ラバーハンド錯覚課題を、通常の触覚刺激などを提示することで錯覚を生じさせる手法ではなく、自身で運動補助装置を操作することで錯覚が生じさせる手法にて調査したところ、身体所有感と運動主体感が運動補助装置に拡張することが示唆された。さらに、その神経基盤について詳細な調査を行うために、動物における身体性拡張に関する実験系を開発し、マウスの尾にラバーハンド錯覚と類似の錯覚が生じることを見出し発表した。またこの系において免疫組織実験を進めるとともに、電気生理実験の立ち上げを進め、計測を開始した。心理物理実験については当初計画通り進んでおり、また動物実験についても電気生理実験の計測が可能となったことから、おおむね順調に進展していると判断した。本研究では、拡張された身体と環境との相互作用の脳内表現を明らかとすることを目的として、人工的な介入によって身体と環境の関係がどのように変化していくのかに着目し研究を進めた。これまでの研究では、両手に数十から数百ミリ秒の時間差のある刺激を提示してその時間順序を判断する課題を、切断肢の患者が義手を装着した状態と義手を装着していない状態で実施し、切断肢患者が触覚刺激を切断肢の断端ではなく、義手の先端への刺激として知覚していることと、その知覚には視覚情報が重要であることを示唆する結果を得て、その内容について論文にまとめ発表した。本年度は、健常者と切断肢患者を対象として、ラバーハンド錯覚課題を、通常の触覚刺激などを提示することで錯覚を生じさせる手法ではなく、自身の筋活動により運動補助装置を操作することで錯覚を生じさせる手法にて調査した。その結果、手関節とロボットの関節が同じ向きに動くin-phase条件で身体所有感が運動補助装置に拡張し、異なる向きに動くout-of-phase条件ではこの効果は小さくなることが確認された。この際、運動主体感も運動補助装置に拡張した。さらに健常者では、in-phase条件にて知覚される手の位置が運動補助装置に近づく現象(proprioceptive drift)が確認された。これらの結果を論文にまとめ発表した。
反応性スパッタリング法による超硬質多元系窒化物薄膜の高精度組成コントロール

本研究は、スパッタリング時のグロー放電の発光分光分析をプラズマのプロセスモニタとして積極的に利用することで、2源反応性スパッタリング法による(Ti,Al)NやTiCNなどの多元系窒化物薄膜作製を高精度化することを目的とした。そのため、グロー放電発光の分光スペクトルをコンピューターに取り込み、波長365mmに見られるTiの発光強度信号が一定となるように窒素導入量を制御するPEM(Plasma Emission Monitor-ing)法が可能な2源反応性スパッタリングシステムを構築した。この装置を用いて、(Ti,Al)N、TiCN薄膜、およびその構成要素であるTi-N、Al-N、Ti-C、C-N薄膜の作製を行った。3元系窒化物の場合は、Ar分圧および2つのターゲットへの投入電力比は一定とし、種々の窒素分圧下で薄膜を作製した。その結果、(Ti,Al)N薄膜については、Arガス圧およびTi、Al各ターゲットへの投入電力を一定とした条件下で窒素ガス分圧を増加させていくと、分圧が低い領域で投入電力比から予想される組成よりAlリッチな薄膜が成長する現象を確認した。このことは、TiおよびAlと窒素分子の反応性が異なることに起因していると考えられる。また、Ti : Al=40 : 60程度とAlリッチになってもNaCl型の結晶構造を維持できることも明らかとなった。一方、TiCN薄膜について、Arガス圧およびC/Ti電力比を一定として窒素分圧を変化させて実験を行った結果、C組成は窒素分圧の増加とともに一旦減少した後増加する現象が認められた。これは、Cターゲットの窒素による化学スパッタリングによって生じているものと推察された。また、膜内のC量が多い場合、窒素を添加することによって非晶質の薄膜が成長するようになることが明らかとなった。本研究は、スパッタリング時のグロー放電の発光分光分析をプラズマのプロセスモニタとして積極的に利用することで、二源反応性スパッタリング法による(Ti,Al)N、(Ti,Zr)NやTiCNなどの多元系窒化物薄膜作製を高精度化することを目的としている。本年度は、まず、二源反応性スパッタリング装置を用いてTi-N、Al-N、C-N、Ti-Cなどの多元系窒化物の要素となる化合物薄膜の作製を行った。その際、投入電力、ガス分圧などをパラメータとしてグロー放電プラズマの発光スペクトルも同時に測定した。この結果、Ti、Al、N_2、Arについては発光ピークが確認され、投入電力などの条件に伴ってピーク強度が変化することが明らかとなった。一方、C原字については発光ピークは認められず、発光によってC組成のコントロールを行うことは難しいことが明らかとなった。また、グラファイトターゲットについては窒素雰囲気とすると他の元素とは逆に成膜速度が大きくなるという特異な現象が認められた。これらの成果については、1998年金属学会春期および秋期大会において口頭発表した。また、(Ti,Al)N薄膜については、種々の投入電力、窒素ガス流量の条件下で成膜を試みた。その結果、Arガス圧およびTi、Al各ターゲットへの投入電力を一定とした条件下で窒素ガス流量を増加させていくと、流量が少ない領域で投入電力比から予想される組成よりAlリッチな薄膜が成長する現象を確認した。また、Ti:Al=40:60程度とAlリッチになってもNaCl型の結晶構造を維持できることも明らかとなった。発光強度信号を用いたプロセス制御の実現は、平成11年度の課題である。

本研究は、スパッタリング時のグロー放電の発光分光分析をプラズマのプロセスモニタとして積極的に利用することで、2源反応性スパッタリング法による(Ti,Al)NやTiCNなどの多元系窒化物薄膜作製を高精度化することを目的とした。そのため、グロー放電発光の分光スペクトルをコンピュータに取り込み、波長365nmに見られるTiの発光強度信号が一定となるように窒素導入量を制御するPEM(Plasma Emission Monitoring)法が可能な2源反応性スパッタリングシステムを構築した。この装置を用いて、(Ti,Al)N、TiCN薄膜、およびその構成要素であるTi-N、Al-N、Ti-C、C-N薄膜の作製を行った。3元系窒化物の場合は、Ar分圧および2つのターゲットへの投入電力比は一定とし、種々の窒素分圧下で薄膜を作製した。その結果、(Ti,Al)N薄膜については、Arガス圧およびTi、Al各ターゲットへの投入電力を一定とした条件下で窒素ガス分圧を増加させていくと、分圧が低い領域で投入電力比から予想される組成よりAlリッチな薄膜が成長する現象を確認した。このことは、TiおよびAlと窒素分子の反応性が異なることに起因していると考えられる。また、Ti:Al=40:60程度とAlリッチになってもNaCl型の結晶構造を維持できることも明らかとなった。一方、TiCN薄膜について、Arガス圧およびC/Ti電力比を一定として窒素分圧を変化させて実験を行った結果、C組成は窒素分圧の増加とともに一旦減少した後増加する現象が認められた。これは、Cターゲットの窒素による化学スパッタリングによって生じているものと推察される。また、膜内のC量が多い場合、窒素を添加することによって非晶質の薄膜が成長するようになることが明らかとなった。