hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
構造制御による１次元遷移金属カルコゲナイドの機能開拓

本研究は、遷移金属カルコゲナイドナノチューブ(TMDC-NT)の構造制御技術の開発により均一かつ1次元性の高い(小直径かつ層数の少ない)TMDC材料を創出し、構造制御された1次元TMDC試料を用いてバルクや2次元系には無いユニークな機能を開拓することを目的としている。これまで市販のTMDC-NTを用いて物性研究を行ってきたが、市販試料には構造の不均一性の問題があり、特に大直径の試料の存在により、1次元化による機能向上は見出されていない。平成30年度は、本研究の最重要課題であるTMDC-NTの1次元性の向上、さらには得られた試料の機能開拓を目標とし、以下の研究を行った。まず、前年度開発したTMDC-NTの1つである二硫化タングステンナノチューブ(WS2-NT)の合成法の最適化を行った。硫黄供給を昇温後に固定し、構造変化を伴わない800度以下で硫化することによって、これまで問題となっていた試料のばらつきや構造変化を抑え、均一な試料の合成に成功した。平均直径20nm、平均層数9の試料が得られ、市販試料(平均直径120nm、平均層数30以上)に比べて、試料構造の大幅な低次元化に成功している。また、本手法を適用し、二セレン化タングステンナノチューブ(WSe2-NT)等、他のTMDC-NTの合成も可能であることを初めて見出した。さらに、トランジスタ構造により得られた試料の電気伝導特性を評価した。オンオフ比3桁以上の明確なトランジスタ動作を観測した。市販試料とは異なり、キャリアとしてホールのみが伝導するP型駆動を示した。この要因の一つとして、ナノチューブ内部空間に存在する酸化物の影響が挙げられる。合成試料では、市販試料と比べて層数が少ないため、ナノチューブ外壁の伝導層がナノチューブ内部の影響を強く受けると考えられ、今後内部空間を用いたキャリアドーピング等への展開が期待される。本研究は、遷移金属カルコゲナイドナノチューブ(TMDC-NT)の構造制御技術の開発により均一かつ1次元性の高い(直径の小さい、層数の少ない)TMDC材料を創出し、構造制御された1次元TMDC試料を用いてバルクや2次元系には無いユニークな機能を開拓することを目的としている。これまでTMDC-NTを用いた物性研究を行ってきたが、用いる試料には構造の不均一性の問題があり、特に大きい直径の試料の存在により、1次元化による機能向上は見出されていない。平成29年度は、本研究の基盤技術となる1次元TMDCの構造制御の確立を目標とし、構造分離を用いたTMDC-NTの均一化、ソルボサーマル合成を用いたTMDC-NTの1次元性の向上を行った。構造分離:非イオン性界面活性剤を用いることで、TMDC-NTの一つである二流化タングステンナノチューブ(WS2-NT)の安定な分散液を作製できることを発見し、遠心分離による試料構造の均一化を行った。遠心加速度の制御により、試料直径が制御できることを見出し、平均直径120 nmの原料から32 nmの試料を得ることに成功した。試料の平均層数は12層となり、試料の層数の低減に伴う光学遷移波長の変化を確認した。1次元化による電子構造の変化を反映したものと推察される。合成:より直径の小さいWS2-NTを得るために、ソルボサーマル法を用いた1次元性の高いWOxナノワイヤの合成を行った。得られたナノワイヤは、化学気相法により試料の1次元性を保持したまま硫化し、WS2-NTを得る。合成装置の立ち上げから行い、現段階で平均直径20 nmのWS2-NTの合成に成功している。既に開発した構造分離との組み合わせにより、1次元性の向上と均一化の両方を達成できると期待される。平成29年度は、本研究の基盤技術となる1次元TMDCの構造制御の確立を目標とした。既に構造分離を用いて、直径30 nm程度の均一なTMDC-NT試料を得ており、TMDC試料の均一化および1次元性の向上に成功している。また、低次元化による光吸収構造の変化も確認しており、当初の目標である1次元性を反映した機能開拓につながる構造制御を達成している。さらに、ソルボサーマル合成によって得られた試料を構造分離の原料として用いることで、更なる1次元性の向上も可能である。よって、研究は順調に進展しており、今後は当初の計画通りに、構造制御されたTMDC-NTを用いた物性研究を行う予定である。

硫黄供給を昇温後に固定し、構造変化を伴わない800度以下で硫化することによって、これまで問題となっていた試料のばらつきや構造変化を抑え、均一な試料の合成に成功した。平均直径20nm、平均層数9の試料が得られ、市販試料(平均直径120nm、平均層数30以上)に比べて、試料構造の大幅な低次元化に成功している。また、本手法を適用し、二セレン化タングステンナノチューブ(WSe2-NT)等、他のTMDC-NTの合成も可能であることを初めて見出した。さらに、トランジスタ構造により得られた試料の電気伝導特性を評価した。オンオフ比3桁以上の明確なトランジスタ動作を観測した。市販試料とは異なり、キャリアとしてホールのみが伝導するP型駆動を示した。この要因の一つとして、ナノチューブ内部空間に存在する酸化物の影響が挙げられる。合成試料では、市販試料と比べて層数が少ないため、ナノチューブ外壁の伝導層がナノチューブ内部の影響を強く受けると考えられ、今後内部空間を用いたキャリアドーピング等への展開が期待される。平成30年度は、前年度確立したTMDC-NTの構造制御技術の最適化と構造制御されたTMDC-NTの薄膜を用いた機能開拓を目標とし、以下の研究を行う。構造制御:平成29年度に探索した条件を基に、合成条件、分離条件のパラメータの最適化を行い、1次元性の高い試料に特化した技術の開発を行う。機能開拓:得られた均一な1次元TMDCを用いて、試料構造の異なる薄膜を複数作製する。また、それぞれの薄膜を用いて電気二重層トランジスタ(EDLT)によるキャリアドーピングを行う。これにより、構造・キャリア数をパラメータとした物性解明を行う。直径の小さいTMDC-NTにおいて向上すると期待されるキャリア易動度の構造依存性の解明、1次元物質において最大になると期待される熱電特性の解明を目指す。
理工系マルチメディア教材ソフトウェア開発のための仮想実験工房に関する研究

少子化,理工系離れが叫ばれる昨今,高専をはじめとする高等教育機関を取り巻く環境は深刻化しつつある.このような背景の中,我々は,理工系離れを解消し,創造性豊かな教育を実践するために,マルチメディア活用の有効性について検討してきた.本研究では,マルチメディア活用の場を本校の正規の授業および卒業研究指導に限定し,教材設計などを通して有効性を検証した.本研究の主な成果は,次の2つである.1つは,能動学習のためのマルチメディア活用である.本研究では,本校の正規の授業料目を一例に取り,従来のような,教師が黒板を用いて学生に知識を数え込む授業ではなく,予め設定された課題について,学生が自発的に調べ,その内容を発表するという形態の授業を行なった.表現ツールを用いた発表や,発表に対する質問・意見を述べる手段として,マルチメディアを有効に活用し,普段は発表が不得意な学生や,質問ができない学生でも,気軽に発表・質問ができる場を提供することができるようになった.また,発表に対する評価では,マルチメディアの活用により,受講者の評価を計算機上で統計処理し,即座に評価分析を行うことも実現できた.これらの成果は,研究発表[3],[4],[5]としてまとめた.もう1つは,卒業研究におけるマルチメディア活用の試みである.遠隔高専間で協同研究を行う場合,電話・ファックス・電子メイルなどのメディアを用いたディスカッションには限界がある.本研究では,遠隔高専間で協同研究を行う場合に,実時間で討論を行うための手投として,マルチメディアをどのように活用すれば有効であるかについて検討し,実際にソフトウェアを開発してきた.これらの研究成果は,研究発表[6]としてまとめた.少子化,理工系離れが叫ばれる昨今,高専をはじめとする高等教育機関を取り巻く環境は深刻化しつつある.このような背景の中,我々は,理工系離れを解消し,創造性豊かな教育を実践するために,マルチメディア活用の有効性について検討してきた.本研究では,マルチメディア活用の場を本校の正規の授業および卒業研究指導に限定し,教材設計などを通して有効性を検証した.本研究の主な成果は,次の2つである.1つは,能動学習のためのマルチメディア活用である.本研究では,本校の正規の授業料目を一例に取り,従来のような,教師が黒板を用いて学生に知識を数え込む授業ではなく,予め設定された課題について,学生が自発的に調べ,その内容を発表するという形態の授業を行なった.表現ツールを用いた発表や,発表に対する質問・意見を述べる手段として,マルチメディアを有効に活用し,普段は発表が不得意な学生や,質問ができない学生でも,気軽に発表・質問ができる場を提供することができるようになった.また,発表に対する評価では,マルチメディアの活用により,受講者の評価を計算機上で統計処理し,即座に評価分析を行うことも実現できた.これらの成果は,研究発表[3],[4],[5]としてまとめた.もう1つは,卒業研究におけるマルチメディア活用の試みである.遠隔高専間で協同研究を行う場合,電話・ファックス・電子メイルなどのメディアを用いたディスカッションには限界がある.本研究では,遠隔高専間で協同研究を行う場合に,実時間で討論を行うための手投として,マルチメディアをどのように活用すれば有効であるかについて検討し,実際にソフトウェアを開発してきた.これらの研究成果は,研究発表[6]としてまとめた.本研究は、日本の理工系分野での創造性教育方法はどうあるべきかを模索ている。マルチメディアがその教育に重要な手段となり得ることを理論的・実践的に提案している。結論的には、教育者の立場からは学習者に刺激と場を提供することに注力し、教え込むと言う姿勢を極力排除することが重要である。一方、学習者は我慢して学習するのではなく、楽しみながら学習し、その中から問題を発見し解決する能力を普段から身に付けさせることに尽きる。この結論は、既論の学育論を基に導いた学育++論=学育+エディテイメント+マルチメディアの理論的構築から引き出されている。創造性には知恵(originality)と智慧(creativity)の2種類があり、知恵は、天才的人材の発掘が重要である(千里の馬の伯楽)。智慧は、凡人でも努力すれば身に付く創造性と位置付けできる。我々の研究は、この智慧なる創造性教育を高専教育において、どの様に理論を構築し実践するかに尽きる。実践方法としては、高専5年時の選択科目の中で、受講者全学生に個別課題を割当て、4年時までに習得した知識の延長線上でそれを調査し報告すると言う授業形態での試行である。そのために、従来の板書とOHP、紙メディア・アンケートを使っての上記実践体験をした学生の卒業研究によって、マルチメディアを駆使した場合の実践方法を検討した。如何に実空間でも板書とOHPでは、工学の核心表現と理解が困難な概念のうち実空間にあっても視点時間軸を掘り下げないと理解困難な概念をJava言語とハイパーテキストにより試作し、それをパソコンソフトPower-Pointと組み合わせれば可能であることが判明した。また、紙メディアからWWWのアンケートに切り換えれば、発表者への受講者コメントも授業終了時に即時集計され発表者への還元もスムーズであることが分かってきた。少子化,理工系離れが叫ばれる昨今,高専をはじめとする高等教育機関を取り巻く環境は深刻化しつつある.

このような背景の中,我々は,理工系離れを解消し,創造性豊かな教育を実践するために,マルチメディア活用の有効性について検討してきた.本研究では,マルチメディア活用の場を本校の正規の授業および卒業研究指導に限定し,教材設計などを通して有効性を検証した.本研究の主な成果は,次の2つである.1つは,能動学習のためのマルチメディア活用である.本研究では,本校の正規の授業科目を一例に取り,従来のような,教師が黒板を用いて学生に知識を教え込む授業ではなく,予め設定された課題について,学生が自発的に調べ,その内容を発表するという形態の授業を行なった.表現ツールを用いた発表や,発表に対する質問・意見を述べる手段として,マルチメディアを有効に活用し,普段は発表が不得意な学生や,質問ができない学生でも,気軽に発表・質問ができる場を提供することができるようになった.また,発表に対する評価では,マルチメディアの活用により,受講者の評価を計算機上で統計処理し,即座に評価分析を行うことも実現できた.これらの成果は,研究発表[3],[4],[5]としてまとめた.もう1つは,卒業研究におけるマルチメディア活用の試みである.遠隔高専間で協同研究を行う場合,電話・ファックス・電子メイルなどのメディアを用いたディスカッションには限界がある.本研究では,遠隔高専間で協同研究を行う場合に,実時間で討論を行うための手段として,マルチメディアをどのように活用すれば有効であるかについて検討し,実際にソフトウェアを開発してきた.これらの研究成果は,研究発表[6]としてまとめた.
流れ場の中の最短経路設計

流れの中の最短経路問題をボート航行距離方程式と呼ぶ偏微分方程式の境界値問題に定式化して解くことを提案した.また,曲面の場合にもボート航行距離方程式を与えた.そして,これらの方程式に対して,数値計算法を考案してきた.この定式化は流れが速いときには適用できなかったが,その場合に対応できるように,新たな常微分方程式の系を構築した.その方法は,マーカー粒子法を応用しだ方法である.この計算には法線方向を求める計算をしなければならないが,数値計算から求めると不安定性を示す.それに対して安定に計算できる独立粒子法を提案した.今回これらの成果を実際のデータへの適用を試みた.実際に、本物の海流データを入手し,適用を試みた.しかしながら,現状では我々が構築した方法を適用することは、難しいことが分かった.現状の海流データは今までで船が通ったところしか詳細なデータがなく,海全体を対象とし、最短経路を求めることは難しいとくことが判明した.これを克服するためには,海全体の海流データを必要とする.更に、今回は、別の角度からこの研究の応用を考えた.ボート航行距離を距離とするボロノイ図への応用を行い、それをボート航行距離ボロノイ図として定式化し、新たなボロノイ図の提案を行った.ボロノイ図とは勢力圏を表すもので、例えば,海で遭難が起こり,複数の港があるとき、どの港から救出船を出せば一番早く到達できるかという場合に役立つ勢力圏図となる.今までの研究では,流れの中の最短経路問題をボート航行距離方程式と呼ぶ偏微分方程式の境界値問題に定式化して解くことを提案した.また,曲面の場合にもボート航行距離方程式を与えた.そして,これらの方程式に対して,数値計算法を考案してきた.その方法が安定であるためには,ボートが流れよりも速くなければならなかった.これは,応用範囲の拡大をする上で,一つの障害であった.例えば汚染物質の拡がり予測などでは,流れの方が速い.また,曲面の場合には,勾配が大きくなるとうまくいかないという欠点があった.今回は,流れがボートより速くても,また,勾配が大きくても安定に計算できる新たな常微分方程式の系を構築した。その方法は,自由境界問題を解くためのマーカー粒子法を基にしている.境界をマーカーと呼ばれる粒子で近似し,その粒子を追跡する方法である.しかしながら,普通のマーカー粒子法は今回の問題に対してはうまくいかない.なぜなら,等距離曲線が特異性を持つからである.すなわち,最短経路を追跡する上でこの曲線の法線を必要とするが,法線の有限差分的近似では,特異性により不安定を起こすからである.今回,その克服のために,粒子の運動を表す微分方程式に対して,法線方向の変化を表す微分方程式を構築することにより,粒子を独立に計算できる方法を構築した.ボートの速さおよび流れ場が滑らかならば,最短経路自身には特異性がないので,安定に計算することができるのである.同様に,曲面に対する常微分方程式の系も構築した.流れの中の最短経路問題をボート航行距離方程式と呼ぶ偏微分方程式の境界値問題に定式化して解くことを提案した.また,曲面の場合にもボート航行距離方程式を与えた.そして,これらの方程式に対して,数値計算法を考案してきた.この定式化は流れが速いときには適用できなかったが,その場合に対応できるように,新たな常微分方程式の系を構築した.その方法は,マーカー粒子法を応用した方法である.この計算には法線方向を求める計算をしなければならないが,数値計算から求めると不安定性を示す.それに対して安定に計算できる独立粒子法を提案した.今回これらの成果を実際の問題への応用を試みた.流れがボートより速いという現象は汚染物質の拡散する現象で起こることなので,それがうまく計算できるかどうかを試みた.また,ボートの速さを火の拡がりやすさ,流れを風とすることで森林火災のシミュレーションを試みた.その他に,曲面に対する常微分方程式の系を構築したことを昨年報告したが,それが間違っていたが,その修正を行ない有効性を確認した.流れの中の最短経路問題をボート航行距離方程式と呼ぶ偏微分方程式の境界値問題に定式化して解くことを提案した.また,曲面の場合にもボート航行距離方程式を与えた.そして,これらの方程式に対して,数値計算法を考案してきた.この定式化は流れが速いときには適用できなかったが,その場合に対応できるように,新たな常微分方程式の系を構築した.その方法は,マーカー粒子法を応用しだ方法である.この計算には法線方向を求める計算をしなければならないが,数値計算から求めると不安定性を示す.それに対して安定に計算できる独立粒子法を提案した.今回これらの成果を実際のデータへの適用を試みた.実際に、本物の海流データを入手し,適用を試みた.しかしながら,現状では我々が構築した方法を適用することは、難しいことが分かった.現状の海流データは今までで船が通ったところしか詳細なデータがなく,海全体を対象とし、最短経路を求めることは難しいとくことが判明した.これを克服するためには,海全体の海流データを必要とする.更に、今回は、別の角度からこの研究の応用を考えた.ボート航行距離を距離とするボロノイ図への応用を行い、それをボート航行距離ボロノイ図として定式化し、新たなボロノイ図の提案を行った.ボロノイ図とは勢力圏を表すもので、例えば,海で遭難が起こり,複数の港があるとき、どの港から救出船を出せば一番早く到達できるかという場合に役立つ勢力圏図となる.
中小規模病院における医療安全教育のコンピテンシーの同定とアセスメントツールの開発

本研究は、中小規模病院の医療安全教育の実態とコンピテンシーの構造を抽出した。200床から20床までの病院を調査対象とした。分析対象は352施設である。医療安全教育到達目標49項目の到達度4段階評定を実施した。結果に基づき因子分析(主因子法、プロマックス回転)を行った。医療安全教育のコンピテンシーは「看護師としてのあるべき姿勢」「業務上の管理行動」「誤薬防止・患者誤認防止・転倒転落防止対策」「療養上のケアの安全対策」4因子を抽出した。α信頼係数は0.85以上であった。2013年、全国の2099床規模の病院に対して看護職者への医療安全教育の実態について調査を行った。回収は141施設であった。調査内容は昨年度実施したものと同様とした。結果は以下の通りである。平均病床数は61.9±21.7床、開設者は医療法人34.1%、公的医療機関16.8%、他の順であった。付属の教育機関のある施設は3.8%であった。平均看護師数は33.43±20.7、准看護師は10.3±6.6であった。病院独自の教育目標の設定率は30.6%であった。49項目の医療安全教育目標の達成状況を4段階評定で3.0以上を示したものは、19項目であった。得点が高い順に示すと、「血液製剤を適切に請求・受領・保管する3.43±.60)」「薬剤を適切に請求・受領・保管する(3.37±.64)」「守秘義務を厳守しプライバシーに配慮する(3.27±.70)」「褥瘡管理技術の安全対策ができる(3.23±.71)」「看護用品・衛生機材材料の整備・点検を行う(3.23±.69)」「インシデント事例や事故事例の報告を速やかに行う(3.21±.72)」等であった。得点の低い項目は順に、「自己評価及び他者評価を踏まえた自己の学習課題を見つける(2.47±.70)」「課題の解決に向けて必要な情報を収集し解決に向けて行動する(2.57±.70)」「学習の成果を自らの看護実践に活用する(2.64±.67)」等であった。今後、これらの構造について分析を進める。前年度の成果に関して国内外の学会で発表した。2012年、中小規模病院(200床100床)に対して看護職者の医療安全教育の実態を看護領域担当のGRMに調査を行った。分析対象は全国の200床100床の病院で同意の得られた211件である。調査内容は、病院の設置主体、認定や指定の評価、規模、リスクマネージャーの属性、医療安全教育の到達目標の有無、到達目標の49項目の設定の有無と到達度、安全教育研修58項目の研修実施の有無、研修の形態、到達状況を選択的回答で求めた。結果、平均病床数は149.3±32.2床であった。開設者は医療法人が52.9%であった。病院独自の教育目標は、79件(39.7%)が設定していた。49項目の医療安全教育目標の到達状況は、4段階評定で得点が3.0以上の項目は、19項目が該当した。得点が最も高い項目は「血液製剤を適切に請求・受領・保管する(3.4±0.7)」であった。ついで「薬剤を適切に請求・受領・保管する」「守秘義務を厳守しプライバシーに配慮する」「褥瘡管理技術の安全対策ができる」が続いた。得点が低い項目は、「自己評価及び他者評価を踏まえた自己の学習課題を見つける(2.5±0.7)」「学習の成果を自らの看護実践に活用する(2.5±0.6)」「課題の解決に向けて必要な情報を収集し解決に向けて行動する(2.6±0.7)」であった。今後、より高度な統計的分析と質的データに関して分析をすすめていく予定である。2014年は2年分けて調査した結果について統合して分析を進めた。20020床の中小規模病院に対する看護職者の医療安全教育の実態について報告する。結果:平均病床数は114.3±51.4床、平均看護師数は61.8±39.8人、准看護師は14.2±10.5人、GRMは平均年齢51.3±7.4歳、GRMの経験年数は1.7±0.4年であった。医療安全教育の到達目標として4段階評定で3点以上の項目は49項目中18項目であった。

得点が高い項目は、「血液製剤を適切に請求・受領・保管する」「薬剤を適切に請求・受領・保管する」「インシデント事例や事故事例の報告を速やかに行う」「守秘義務を遵守しプライバシーに配慮する」「褥瘡管理技術の安全対策ができる」「看護用品・衛生材料の整備・点検を行う」「看護行為によって患者の生命を脅かす危険性もあることを認識し行動する」「清潔・衣生活援助技術の安全対策ができる」「患者・家族が納得できる説明を行い、同意を得る」「規定に沿って適切に医療機器・器具を取り扱う」等があげられた。医療安全教育の研修内容58項目の到達状況として4段階評定で3点以上の項目は[インシデントレポート」「組織としての報告システム」「褥瘡管理技術の危険性と安全対策」の3項目のみであった。看護職員の医療安全教育は到達目標を設定し様々な項目に関して実施していた。しかし、医療安全教育の研修内容の到達度は全般的に低い傾向を示した。医療安全管理者は看護職員全体の到達度を高めることに苦慮していることが示唆された。看護学本年度は対象病院を20床から99床までの範囲として調査を実施できた。数量データの分析まで進んでいる。また、昨年度行った調査結果を国内外の学会で発表することができた。前年度に一般病院を対象に行った看護領域の医療安全教育のコンピテンシーの構成要因を抽出するために作成した質問紙を基に調査を実施した。対象は200床から100床の中規模病院とした。同意の得られた211施設から回答が得られた。分析はデータ入力と内容の傾向を見るための解析まですすめられた。平成26年度は最終年度となる。昨年度実施した質的データの分析を進めるとともに、2回に分けて実施した内容を統合して中小規模病院の医療安全教育の実態について分析を進める。2013年は調査対象を100床から20床までの小規模病院にターゲットを当てる。全国の2000件を調査規模とする。調査内容は、2012年に実施した調査内容と同様とする。調査の準備が済み次第実施する。今年度は、このデータを中心に分析をすすめる。研究が進展し研究成果発表のため、前倒し請求を行ったが、国際レートの換算や旅費の算出などの微調整が入り、少額の余剰となった。次年度の向けての学会活動費として使用する計画である。該当なし
津波波源の再検討-不均質断層運動の津波初期波形への影響-

津波発生原因の多くは地震による海底地殻変動に起因していると言われ、津波波源形状を地震より推定した断層モデルで与える方法が提案されてから、地震津波の再現計算に多くの成果が上げられている。しかし、この断層モデルは一様なすべり量をもつ単一もしくは2個程度の矩形断層で近似されており、大規模断層運動を説明するには不十分であることが最近指摘されている。そこで本研究では、まず、過去のイベントを例に不均質な効果が津波初期波形に及ぼす影響を把握し、従来の波源モデルでは説明できなかった津波挙動解明の基礎とした。特に証言や映像が数多く残っている1983年日本海中部地震津波を扱い、その実際の証言と数値モデルとの矛盾点を明らかにし、証言を説明できる新たな波源モデルを提案した。北断層には副断層を仮定し、南断層には非地震性の変位過程を設けた点に特徴がある。これは地震学で注目されているAseismic Eventの解明に貢献できるものである。また、不均質断層が津波波形に及ぼす影響を分散性や検潮記録分解能の点に注目して評価した。地震以外の原因による津波の発生として1883年クラカタウ噴火津波を例に、その発生機構を解明した。これは予想される最大規模の噴火による津波である。ここではカルデラ形成を仮定し、その発生時の数値振動除去や初期波形などの問題点を解決し、最も可能性のある発生メカニズムであることを示した。以上、いずれも現在の津波波源モデルの見直しとその改善方法を主眼としたものである。1.資料収集に関しては,すでに,1960年チリ地震,1964年アラスカ地震,1990年マリアナ海溝地震に関する資料は終了した.さらに4年度には検討対象として最新のデ-タが整備されている1983年の日本海中部地震を新たに取り上げて収集を実施する.2.数値計算による不均質性効果の評価に関して,初期段階として海底地形効果が入らない水平床での検討を新しいインバ-ジョン方法の開発とともに行った.インバ-ジョン方法には,線形重回帰モデルによる最適化の方法を反復はぎとり方法があり,両者の適用性を比較検討した.来年度に,破壊開始時間の違いを考慮した非ブロック型の津波波形インバ-ジョン手法を開発する.従来のインバ-ジョン手法はブロック型の単位変動量を与えて解析しているが,このブロック型の形状は津波の伝播計算の精度を低下させる危惧がある.そこで単位変動量を滑らかなものとし,かつ線形重ね合わせも容易に出来る形状とする.3.1990年マリアナ海溝地震津波の解析に関しては,海底津波計記録及び周辺海域での検潮記録の整理し,これらの波形を説明できる波源モデルを提案した.特に海溝に沿った地点での波形の変化を実測値と数値計算値を比較し,分散効果に問題があることを指摘した.その結果は海岸工学論文集第38巻にまとめられている.アメリカのNOAAからデ-タも入手できる予定があり,さらに解析を進める.津波発生原因の多くは地震による海底地殻変動に起因していると言われ,津波波源形状を地震波より推定した断層モデルで与える方法が提案されてから,地震津波の再現計算に多くの成果が上げられている.しかし,この断層モデルは一様なすべり量をもつ単一もしくは2個程度の矩形断層で近似されており,大規模断層運動を説明するには不十分であることが最近指摘されている.そこで本研究では,まず,過去のイベントを例に不均質な効果が津波初期波形に及ぼす影響を把握し,従来の波源モデルでは説明できなかった津波挙動解明の基礎とした.特に証言や映像が数多く残っている1983年日本海中部地震津波を扱い,その実際の証言と数値モデルとの矛盾点を明らかにし,証言を説明できる新たな波源モデルを提案した.

北断層には副断層を仮定し,南断層には非地震性の変位過程を設けた点に特徴がある.これは地震学で注目されているAseismic Eventの解明に貢献できるものである.また,不均質断層が津波波形に及ぼす影響を分散性や検潮記録分解能の点に注目して評価した.地震以外の原因による津波の発生として1883年クラカタウ噴火津波を例に,その発生機構を解明した.これは予想される最大規模の噴火による津波である.ここではカルデラ形成を仮定し,その発生時の数値振動除去や初期波形などの問題点を解決し,最も可能性のある発生メカニズムであることを示した.以上,いずれも現在の津波波源モデルの見直しとその改善方法を主眼としたものである.
言語聴覚士のための言語機能訓練教材の開発と訓練支援システムの構築

失語症患者にとって言語機能を回復させるための訓練は欠かせないものであり,言語機能訓練のスペシャリストが言語聴覚士である。本研究は言語聴覚士の業務負担の軽減を目的として,タブレット端末に言語機能訓練システムを開発した。言語機能訓練システムは,カルテアプリと7つのリハビリアプリで構成される。本システムを1年以上試用した3つの施設にアンケートを行い,教材の不足や操作性について改善が必要であることが判った。一方,患者が楽しんでリハビリを行っているという報告や,認知症患者にも利用したいとの要望があり,発展性が見込まれる研究成果を得た。研究を遂行するための研究環境(言語聴覚士との連携、実証実験を行う機器の導入、Androidアプリケーション開発技術の学習環境)を整備した。研究環境の整備により、計画に沿った研究を行えている。また、言語聴覚士との定期的な打合せを行い、研究成果の動作検証や、実際のリハビリへの試験的導入を果たした。研究成果の普及を目的として勉強会を実施し、2名の言語聴覚士が参加した。また、研究会において口頭発表を1回、ポスターによる発表を1回行った。言語聴覚士が行う言語機能訓練の円滑化および効率化を目的として、言語機能訓練教材をAndroidタブレット端末に一括集約し、さらに患者の訓練スケジュール、訓練内容および訓練結果をデータ保存するアプリケーションを開発した。具体的には、Androidタブレット端末上に「リハビリアプリ」と「カルテアプリ」を実装した。従来は患者個別のリハビリ用教材を物理的に用意していたが、Androidタブレット端末上に電子的に教材を用意することが可能となり、利便性を大きく向上できた。「リハビリアプリ」の開発について、言語聴覚士と仕様検討を重ね、優先度の高い機能を優先して開発し、2種類の「絵合せアプリ」、「呼称アプリ」、「音声記録・再生アプリ」を作成し、研究協力者である言語聴覚士により動作検証を行っている。なお、それぞれのアプリはリハビリ時の各種情報を記録する。「カルテアプリ」については「スケジュール管理機能」、「訓練内容記録機能」「訓練結果記録機能」を実装した。「リハビリアプリ」で記録したデータを「カルテアプリ」で呼び出し、実施したリハビリの種類や効果を視覚的に分かりやすく表示できた。平成25年度の研究環境の整備により計画に沿った研究を行えている。平成26年度は、研究成果の普及を目的として学会および海外のシンポジウムにおいて口頭発表を3回、ポスターによる発表を2回行った。国内での口頭発表後、研究内容に関する問い合わせが複数あり、現在、共同研究者を含め4つの施設で研究成果の検証や、実際のリハビリテーション(リハビリ)への試験的導入を果たした。平成25年度は、4種類の「リハビリアプリ」と「カルテアプリ」を開発した。従来は物理的に用意ししていたリハビリ教材や記録用紙を電子的に提供することで、利便性を大きく向上できた。平成26年度は「リハビリアプリ」の改善・拡張と、Androidタブレットでリハビリ教材を作成する「問題作成アプリ」を開発した。また、利用者向けマニュアルを整備した。昨年度までに開発した4種類のリハビリアプリは1つのアプリとしてプログラムを作成していたが、新たなリハビリアプリの開発に支障が出た。そこで、4つのリハビリアプリに分離し、リハビリアプリを自動的に識別してパッケージ化する「ランチャーアプリ」を開発した。それにより新たなリハビリアプリの開発が容易となり、今年度は「長文呼称アプリ」を開発できた。また、パソコンの操作が苦手な方でもリハビリ教材を簡単に作成したい、という要望があり、Androidタブレットで画像作成と問題作成を容易に行える「問題作成アプリ」を開発し、試験的な導入ながら高い評価を得ている。本システムはリハビリ教材を電子化することにより、より多くの方に利用しやすいリハビリ環境を提供したいと考えている。失語症のリハビリにはイラストや画像を使用することが多いため、二次配布可能なイラストが不可欠である。そこで、平成26年度は二次配布可能な24種類のイラストを作成し、本システムに搭載可能な420余りのリハビリ教材パッケージも作成した。平成25年度および平成26年度の研究環境の整備により計画に沿った研究を行えている。平成27年度は,研究成果の普及を目的として学会およびフォーラムにおいて,口頭発表を1回,ポスターによる発表を2回,展示会への出展を行った。加えて,ワークショップを2回実施し,延べ40名余の参加者に研究成果を公開した。また,平成26年度の5つの施設に加え,平成27年度は新たに3施設に開発したシステムの試験的導入を行い,そのうちの6施設が現在も継続的に試用している。本システムを1年以上試用した3つの施設にアンケートを行い,利用者の立場からみた研究成果の分析を行った。その結果,教材の不足や操作性について改善点が必要であることが判った。一方で,患者が楽しんでリハビリを行っているという報告や,認知症や発達障害の患者にも利用したいとの要望があり,発展性が見込まれる研究成果を得た。平成26年度までに5種類のリハビリアプリ(絵合せ,絵カード,呼称,音声記録・再生アプリ,長文),カルテアプリ,ランチャーアプリ,問題作成アプリを開発ならびに改良を行い,利便性と保守性を高めた。平成27年度は新たに2種類のリハビリ(書字,絵画配列)を開発し,さらにカルテアプリの大幅な機能追加を行った。また,試用した方々からのアンケートを元にアプリのカスタマイズを行い,実際のリハビリに試験的に導入できる完成度となった。平成27年度は長野県言語聴覚士会の導きにより,ドロップレット・プロジェクト(http://droplet.ddo.jp/)のシンボル(イラスト)の利用許可をいただき,約1400のシンボルを教材に導入できた。

これにより,リハビリ教材パッケージが充実し,言語聴覚士の負担を低減できると期待している。また,次年度以降も長野県言語聴覚士会と連携する予定である。失語症患者にとって言語機能を回復させるための訓練は欠かせないものであり,言語機能訓練のスペシャリストが言語聴覚士である。本研究は言語聴覚士の業務負担の軽減を目的として,タブレット端末に言語機能訓練システムを開発した。言語機能訓練システムは,カルテアプリと7つのリハビリアプリで構成される。本システムを1年以上試用した3つの施設にアンケートを行い,教材の不足や操作性について改善が必要であることが判った。一方,患者が楽しんでリハビリを行っているという報告や,認知症患者にも利用したいとの要望があり,発展性が見込まれる研究成果を得た。平成26年度は研究計画に掲げた「音声記録機能および音声再生機能」「スケジュール管理機能」「訓練内容記録機能および訓練結果記録機能」「言語聴覚士とのネットワーク構築」をすべて達成できた。失語症のリハビリは患者の状態に合わせた教材が必要となるため、リハビリ教材の作成が重要になる。そこで、当初の計画にはない、Androidタブレット上でリハビリ教材を作成できる「問題作成アプリ」を開発した。また、教材の電子化を行ったことによりリハビリ教材の共有化が有効であると考え、二次配布可能なイラストを作成した。これらの成果により、本システムの利用と導入の敷居を下げることができたと考えている。計算機工学,教育工学,福祉情報工学平成27年度は研究成果の普及と改善を目的として、平成26年度にシステムを貸与した施設へのアンケートを実施する。また、アンケートやヒアリングを元に「リハビリアプリ」の新規開発を進め、「カルテアプリ」の機能強化を行う。さらに、研究協力者を増やす活動として言語聴覚士のコミュニティへの参加と、研究状況や研究成果を公開するウェブサイトを立ち上げる。平成25年度は研究目的に掲げた「カード表示機能」「文字入力機能」「音声記録機能」「音声再生機能」「スケジュール管理機能」「訓練内容記録機能」「訓練結果記録機能」のうち、「文字入力機能」を除く6つの機能について実現できた。「文字入力機能」については、研究協力者である言語聴覚士との仕様検討を重ね、他の機能に比べて優先度が高くないと判断し、優先度の高い機能の実現に注力した。当初予定していた謝金の時間数が減ったこと、また、消耗品の価格が低下したこと、などによるものである。平成26年度は引き続き「リハビリアプリ」と「カルテアプリ」の開発を行う。また、研究成果の普及と改善を行うため、言語聴覚士のコミュニティに加えていただき、研究協力者を増やす活動を行う。門外漢である我々が言語聴覚士のコミュニティに参加するには制約も考えられるが、研究協力者の所属する医療法人金上仁友会介護老人保健施設ゆうゆうホームの理解を得て活動する予定である。
高度質量分析技術を用いたアジア有機エアロゾルの生成・消滅過程の研究

エアロゾル質量分析計(AMS)により得られたアジアの大都市(東京、広州、北京)におけるデータの解析とそれに関連する実験を行った。AMSの質量スペクトルや粒径分布から有機エアロゾルに関する多くの情報を引き出す方法を考案し、これに基づいてアジアの無機・有機エアロゾルの生成・消滅過程の研究を行った。夏季の北京において無機・有機エアロゾルが領域スケールで多量に生成され、それらが低気圧の通過に伴って広域へ輸送されていることが明らかになった。(1)吸湿特性に応じた有機エアロゾルの新しい分類手法の開発吸湿成長チェンバーとエアロゾル質量分析計(AMS)を融合して、エアロゾルを吸湿特性で分類する手法の開発を行った。当初は熱勾配法で水蒸気の過飽和状態を生成する予定であったが、静電分級法とAMSの分級特性を効果的に活用すれば、ナフィオン管を用いたシステムでも実現可能であることを見出した。平成19年度後半と平成20年度前半に新しいシステムの技術検討を行い、その試作機を開発した。(2)有機エアロゾル質量スペクトルの高精度抽出アルゴリズムの開発AMSの質量スペクトル特性を評価するために、様々な標準粒子を用いた室内実験を行った。その結果、アルカリ金属(Na、K、Rb、Cs)は他成分に比べて電子イオン化の効率が非常に高いため、これらの元素を微量でも含む粒子が存在する場合には、有機物の定量において大きな干渉となることを見出した。この実験結果を踏まえて、AMSの質量スペクトルから有機物ピークを高精度で抽出する方法を考案した。この結果については現在国際誌に投稿中である。(3)アジア大都市の有機エアロゾル濃度変動とその吸湿特性の研究2006年7-9月に中国の広州・北京で得た最新のデータについて、上記(2)で開発したアルゴリズムに従って解析し、無機・有機エアロゾル粒径別組成の時間変動を調べた。気象データや衛星観測データと組み合わせ、エアロゾル濃度の時間変動とその支配要因を明らかにした。(4)3次元モデルを用いたアジア大都市の有機エアロゾル生成・消滅メカニズムの定量化3次元化学輸送モデル(CMAQ)を用いて有機エアロゾルの濃度を再現するための準備を行った。有機エアロゾル計算スキームとして最新のモジュールであるMADRID2を導入し、テスト計算を実施した。(1)吸湿特性に応じた有機エアロゾルの新しい分類手法静電分級法・ナフィオン管による加湿システムとエアロゾル質量分析計(AMS)を融合させて、エアロゾルを吸湿性で分離測定する装置を構築した。室内実験および外気観測の結果から、有機物由来のm/z44信号が、硫酸塩とともに親水モードの粒径に多く存在することが分かった。これらの知見に基づき、親水/疎水モード有機エアロゾル分類法を考案した。(2)アジア大都市の有機エアロゾル濃度変動とその吸湿特性2006年7-9月に中国の広州・北京で得たデータの解析を行った。広州・北京いずれにおいても、光化学プロセスの進行に伴って硫酸塩と含酸素有機エアロゾル(00A)が非常に高濃度になることが分かった。また、同時に行われた吸湿タンデム静電分級器による測定結果との比較から、光化学プロセスを受けたエアロゾルが高い吸湿性を示すことが明らかになった。(3)3次元モデルを用いたアジア大都市の有機エアロゾル生成・消滅メカニズム3次元化学輸送モデル(CMAQ-MADRID2)、排出インベントリ、気象データを用いて東京における有機エアロゾル濃度の再現を行った。モデルで計算される二次有機エアロゾルは観測された含酸素有機エアロゾル(00A)と良い相関を示したが、モデルは観測値を大幅に過小評価した。この要因として、高分子量の揮発性有機化合物の寄与が大きい可能性を提唱した。また、同様のモデルを用いて北京における有機エアロゾル濃度の再現を行った。ここでも東京と同様の過小評価が見られたが、北京では排出インベントリの不確定性が大きな要因であることが示唆された。
高次捕食者の生息適地を評価する機構論モデルの構築と将来予測への応用

本研究では、移動制限と餌資源制限が、いかに高次捕食者の分布に影響を与え、それが分布予測モデルに影響するかを明らかにした。とくに、里山の高次捕食者であり絶滅危惧種となっているサシバを対象に、解像度の高い分布データを収集し、統計モデルを用いた移動制限の定量化、地域特性を組み込んだ生息適地モデルの構築、餌資源の季節動態の地域間での違いを明らかにした。これらの結果をもとに、生息適地モデルの時空間外挿についての転用可能性や、餌資源動態の地理的変異の重要性について議論した。(1)高次捕食者である鳥類を対象に、過去の分布状況を考慮しながら生息環境の保全および再生の重要地域を特定することを目的に、減少の著しい絶滅危惧種を対象に過去および現在の分布を整理し、場所ごとの「喪失種リスト」を作成した。また、鳥類の分布予測の際の環境条件として利用するために、全国スケールで植生図を土地利用に変換するための、凡例の標準化を実施した。(2)距離依存の移動分散と不均一な環境下での生残を考慮した繁殖分布パターン変化の確率モデルを構築し、高次捕食者サシバを対象にパラメータ推定を行った。その結果、サシバは渡りに象徴される高い飛翔力を持つにもかかわらず、繁殖地は25年で20km程度しか拡大していないことがわかった。また、生残確率に関連が深い要因として水田と森林の境界長が採用され、サシバが複合環境を好むという既存の知見と矛盾ない結果が得られた。(3)餌資源依存型で高次捕食者であるサシバを対象に、繁殖北限域である岩手と繁殖南限域である福岡において給餌特性について調査した。利用する餌資源量に関しては、CCDカメラを設置した巣における給餌動物の記録、種または分類群の同定、推定重量を計測した。岩手は給餌回数、給餌重量ともに両生類の割合が高いのに対し、福岡は昆虫類・多足類の割合が高く、総給餌量が岩手よりも低いために、繁殖効率が低いことが明らかとなった。今後想定される温暖化によって、繁殖南限域でのサシバの繁殖成績がさらに悪化することが懸念される。(4)サシバの減少が著しい島根県において、調査候補地を選定することができた。高次捕食者の生息適地の地理的差異と共通性を解明するため、里山の猛禽サシバの生息適地モデルを作成した。対象は、国内の分布中心(栃木、千葉)と周辺(岩手、福岡)である。その結果、サシバの在確率に対し、林縁は4地域を通して重要であることが分かった。一方、広葉樹林の重要性は、分断化が進んだ千葉で高く、北限で森の広い岩手で低いなど、餌生物量や開発程度の違いが、生息適地の地理的差異を生じさせていると考えられた。サシバの生息地適を明らかにするため、サシバと餌生物の分布などを、千葉と福岡で調べた。千葉では、農地整備の進んだ場所でカエルの密度が低かった。また、福岡の二毛作地帯では、カエルがほとんど生息していなかった。これらの地域でもサシバは広く分布していることから、草地に生息するバッタなどに依存している可能性があり、これが、上述した生息適地の地理的差異に関係していると考えられた。日本における繁殖鳥類の分布変化を移入と生残の結果としてとらえる統計モデルにより、生残率に対する気候や土地利用の効果、および移入率に対する距離の効果を同時推定した。推定値を用いて、現在の環境条件が不変という仮定の下で将来の分布域変化のシミュレーションを行ったところ、多くの鳥類種は分布拡大することが予測された。高次捕食者である猛禽類については、サシバやクマタカなど分布拡大する種が多い一方で、イヌワシは急速に分布域が縮小し、100年後には分布面積が1/10-1/100になることが予測された。また日本各地で繁殖するサシバの羽のサンプルを収集し、DNA解析を実施した。その結果、全国に広く分布するタイプと西日本に特異的に出現するタイプに分かれた。農耕地を利用する猛禽類の環境利用の違いについては、大潟村干拓地におけるチュウヒは、ヨシ原の周辺の採草地、ヨシを積極的に利用し、営農された水田等を避ける傾向が認められた。●鳥類繁殖分布データから推定した生残確率の環境依存性の種間差を形質で説明する統計モデルを構築した。観測誤差と系統関係によるばらつきを考慮した一般化最小二乗法により、動物食の鳥類は水田の減少に脆弱であり、コロニー性の鳥類は都市化に対して有利であることが明らかとなった。●サシバの分布域北部から南西部にわたる5地域(岩手、栃木、千葉、愛知、福岡)における繁殖巣の分布情報を収集して景観スケールの生息適地モデルを構築するとともに、その地域間転用可能性を検討した。地域区分は、主にサシバが利用する餌生物メニューの既存情報にもとづき、分布南西部、中心部、北部の3地域に分けた。その結果、サシバの生息確率は、これらの地域を通して農地と接する林縁と正の関係をもっていた。一方、生息確率と広葉樹林および草地の関係は、北の地域ほど正の関係が弱くなるという傾向が認められた。このような地域差が生じた要因として、カエルやバッタなど餌生物の生息密度や発生時期の地域差、および北部のノスリなどとの競争が関係していると考えられた。

●岩手県におけるサシバの育雛期間である5月下旬から7月上旬において、サシバの主要な食物であるトウキョウダルマガエル、ニホンカナヘビ、ヘビ類は、育雛期間内に発生ピークがあり、十分な発生がみられた。その一方で、昆虫類の中で比較的給餌動物として利用されるトンボ亜目成虫は、7月上旬に発生がみられた。今後、地球温暖化により給餌動の発生消長が早期化した場合、繁殖北限域における本種の繁殖成績に影響を及ぼす可能性が懸念された。1)猛禽類サシバの分布中心に位置する千葉北部を対象に、サシバの分布と主要な餌生物の分布調査を行い、トウキョウダルマガエルとサシバの繁殖分布のあいだに正の相関があることを明らかにした。また、猛禽類サシバの分布北限周辺の東北(青森西部、青森東部、岩手南部)、分布中心に位置する関東(千葉北部)、分布西部の北九州(福岡)で野外調査を行い、同種の繁殖分布と餌生物の分布や発生時期との関係を調べた。その結果、サシバの主要な餌生物であるカエル類の発生時期が、分布中心の関東にくらべて東北で遅れていること、同じ東北地方でも、サシバの分布北限以南にくらべて分布域外でさらに遅くなっていることが明らかになり、この餌生物の生息密度や発生時期の違いが生息適地モデルの地域差を説明すると考えられた。2)サシバの繁殖北限域における繁殖の制限要因は、食物資源の育雛期間における発生量と発生時期とのマッチングの有無であると考えられる。サシバの繁殖域と非繁殖域を含む岩手県と青森県の計7ヵ所において、両生爬虫類、昆虫類(バッタ類)の発生消長を調査した。その結果、サシバの繁殖に必要な食物資源にかかわる要因は、1育雛期間中に大型カエル類が十分に発生すること。2育雛期間の前半に大型カエル類の発生ピークがあること。35月下旬の育雛期間初期段階には既に大型カエル類が発生していること。4トカゲ類(ニホンカナヘビ)が生息していること。57月下旬以降に昆虫(バッタ類)の発生量が増加することであり、以上の項目のうちいずれかひとつでも満たしていない場合には食物資源という観点において個体群レベルでのサシバの繁殖には不適であり、繁殖地として選択されない傾向にあると考えられた。3)鳥類繁殖分布データから推定した繁殖地移住距離の種間差を形質で説明する統計モデルを構築した。その結果、飛翔力の高い渡り鳥で繁殖地移住距離が短いことが明らかとなった。本研究では、移動制限と餌資源制限が、いかに高次捕食者の分布に影響を与え、それが分布予測モデルに影響するかを明らかにした。とくに、里山の高次捕食者であり絶滅危惧種となっているサシバを対象に、解像度の高い分布データを収集し、統計モデルを用いた移動制限の定量化、地域特性を組み込んだ生息適地モデルの構築、餌資源の季節動態の地域間での違いを明らかにした。これらの結果をもとに、生息適地モデルの時空間外挿についての転用可能性や、餌資源動態の地理的変異の重要性について議論した。鳥類全体で生息適地の変化などが推定できたこと、高次捕食者のサシバで生息適地の地域差やそれをもたらす要因が推定できたことなど、比較的研究は順調である。27年度が最終年度であるため、記入しない。生態学気候や環境変動下で生物の将来の分布予測を行うには、分散距離(分散制限)を推定する必要がある。統計モデルを拡張することで、それが可能になると思われる。高次捕食者サシバの分布制限要因をさらに解明するには、分布の北限を超えた未分布域での餌条件を把握する必要がある。高次捕食者の分布予測および環境変動の影響評価という最終目標に向けて、研究を順調に進めている。
非晶質材料の光誘起構造変化とレーザーアブレーション測定による評価

a-Si:Hの光劣化を抑制することを目的に、KCN溶液(溶媒:エタノール、0.1M)+クラウンエ一テル(18-クラウン6-エ一テル,0.2M)混合溶液中でa-Si:Hを処理した。4分間KCN処理した年a-Si:Hは40時間の光照射に対して、光導電率、暗導電率とも劣化が観測されなかった。KCN処理時間を変えたa-Si:HのLD TOF-MS解析を行ったところ、欠陥密度を示唆するアブレーションしきい値(E_<th>)が徐々に増加し、3-4分間で最もE_<th>が高いことが分かった。また、LD-TOF-MS及びSIMS測定の結果、CN^-を意味するmass26のシグナルが処理時問と共に増加することが確認された。これらの結果は、KCN処理によってa-Si:H中のダングリングボンドを新たに終端した配位性の強いCN^--が、光照射によるダングリングボンドの発生を抑制したと考えられる。2.酸化物、窒化物、ZnSのLD TOF-MS解析LD TOF-MSで得られたマススペクトルはSIMSでのものとほぽ同等であったため、LD TOF-MSを用いて不純物の同定にも使えることが分かった。これを利用して、酸化物ZnOターゲットめ高純度化への洗浄方法を確立することができた。レーザーアブレーションによる薄膜作製を考えた場合、むしろLD TOF-MSの方が基板に到達する飛来種の解析には向いている手法と言える。p型ZnO作製のためGaN,AINをLD TOF-MS測定したが、co-dopeとして働くGaN_2,AlN_2飛来種を確認することができなかった。ZnSのLD TOF-MS測定でZnS分子状飛来種があることが確認された。通常MOCVDやMBEではZn,Sの蒸気圧が高いため、300°C以下に抑えられていた基板温度をレーザーアブレーションでは800°Cまで高めることができた。レーザー脱離飛行時間型質量分析(LD TOF-MS)による各種無機材料の構造・物性評価という新しい手法の開発を目的として研究を行ってきた。今年度対象とした無機材料は、紫外固体レーザー材料として期待されるZnOと太陽電池として期待される水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)であった。1. a-Si:H材料熱膨張係数の異なる基板上にa-Si:HをプラズマCVDで堆積した。a-Si:Hとの熱膨張係数差が大きいほど閾値が減少することがわかった。熱歪みによるストレスがa-Si:H薄膜に影響を与えていると考えられる。また、レーザーアブレーションで作製したa-Si薄膜は、最適基板温度で高い光感度が現れ、また基板温度上昇に伴い閾値の増加が確認された。現在計算との対応も検討している。2. ZnO材料水熱合成単結晶ZnOを試料として、2次イオン質量分析法(SIMS)で得られた結果とTOF-MSで得られた結果を比較した。両方のプロセスでのフラグメンテーションがほぼ同じであることと各種フラグメンツの強度がほぼ比例関係にあることから、TOF-MSがSIMSと同様に高感度な分析ツールとして使用できることが確認された。そこで、レーザーMBE法で用いたZnOバルクターゲットを分析した結果、分子線エピタキシー(MBE)法では存在しないZnOのピークが明瞭に観察された。

レーザーMBE法では通常のMBE法とは異なり、すでに酸素と結合している分子状の前駆体が、薄膜堆積に寄与していることが分かった。またZnOターゲット中に含まれる不純物量を目安にTOF-MS解析で選別したターゲットを用いて、n型キャリアー濃度の低い高品質なZnO薄膜の作製というブレークスルーを行うことができた。又単結晶ZnO+c,-c面の閾値等の違いについても検討した。a-Si:Hの光劣化を抑制することを目的に、KCN溶液(溶媒:エタノール、0.1M)+クラウンエーテル(18-クラウン6-エーテル,0.2M)混合溶液中でa-Si:Hを処理した。4分間KCN処理したa-Si:Hは40時間の光照射に対して、光導電率、暗導電率とも劣化が観測されなかった。KCN処理時間を変えたa-Si:HのLD TOF-MS解析を行ったところ、欠陥密度を示唆するアブレーションしきい値(E_<th>)が徐々に増加し、3-4分間で最もE_<th>が高いことが分かった。また、LD-TOF-MS及びSIMS測定の結果、CN^-を意味する質量26のシグナルが処理時間と共に増加することが確認された。これらの結果は、KCN処理によってa-Si:H中のダングリングボンドを新たに終端した配位性の強いCN^-が、光照射によるダングリングボンドの発生を抑えたと考えられる。2.酸化物、窒化物、ZnSのLD TOF-MS解析LD TOF-MSで得られたマススペクトルはSIMSでのものとほぼ同等であったため、LD TOF-MSを用いて不純物の同定にも使えることが分かった。これを利用して、酸化物ZnOターゲットの高純度化への洗浄方法を確立することができた。レーザーアブレーションによる薄膜作製を考えた場合、むしろLD.TOF-MSの方が基板に到達する飛来種の解析には向いている手法と言える。p型ZnO作製のためGaN,AlNをLD TOF-MS測定したが、co-dopeとして働くGaN_2,AlN_2飛来種を確認することができなかった。ZnSのLD TOF-MS測定でZnS分子状飛来種があることが確認された。通常MOCVDやMBEではZn,Sの蒸気圧が高いため、300°C以下に抑えられていた基板温度をレーザーアブレーションでは800°Cまで高めることができた。