hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大都市近郊農村地域における居住環境整備計画の立案・評価に関する研究

<1.広域レベルでの立案プロセスのまとめ>___ー前年度において、市町村単位での混住化の視点からみた地域分類を行い地域特性を整理したが、今年度はそれらを踏まえて、地域類型ごとに市町村レベルでの居住環境整備の方向性を明らかにし、集落レベルでの整備を前提とした対象市町村選定の手順を示した。<2.集落レベルの課題の抽出と立案プロセスの開発>___ー集落レベルのアンケ-ト調査・聞き取り調査の分析結果から得られた(1)旧住民の「むら柄」と集落形態(いずれも新住民の受け入れ側の条件として)、(2)地域社会類型と新住民居住地形態(いずれも新旧住民の混在の条件として)、の以上2項目4類型をベ-スにして、集落レベルにおける居住環境計画立案のプロセスを作成した。即ち、それらによって対象集落の特性に適合した集落整備の進め方を試論的に示した。<3.立案手法に関する評価の調査>___ー集落レベルでの計画立案上の問題点を把握するために、集落地域整備法を事例にして、この法律に基づき集落整備計画(田園居住区計画・農業集落計画)を策定した全国の市町村の各担当者(約90名)を対象にアンケ-ト調査を実施した。アンケ-トの骨子は、(1)計画の発案から策定に至る過程における課題と問題点、(2)計画策定と集落住民側のコミュニティ形成との関係、(3)計画技術的な課題と問題点(新規宅地の立地選定・規模決定根拠、地域特性を考慮した整備手法等)、(4)本研究で設定した計画策定プロセスの課題と問題点、の以上4項目からなる。<4.評価調査の分析・立案手法の再構成>___ーアンケ-トの回収・分析は、現在進行中であり、本研究で試論的に設定した計画立案プロセスの有効性と問題点を考察した上で、本報告書に記載する予定である。はじめに、本研究に関連するいくつかの研究成果の収集・整理を行った。研究の具体的内容については、研究目的にそって以下の点を明らかにした。(1)広域レベルにおける居住環境整備課題の整理について広域的視点から、現行の法制度(都計法・農地法・農振法等)の整理を行った。次に、混住化を前提とした農村開発が、法制度上でどのように裏付けられているかを「広域レベル→市町村レベル」といった流れの中で整理した。具体的には、現行法の中から、地域整備の立案・策定にかかわる要点(プロセス)を引き出し、基本的なフロ-チャ-トの作成を行った。また、そのフロ-チャ-トに首都圏内各市町村において混住化に関する指標を分析した結果から得られた混住化類型をあてはめ、仮想フロ-チャ-トを作成した。(2)集落レベルにおける居住環境整備課題の整理についてはじめに、集落地域整備法より、集落整備の立案・策定にかかわる要点(プロセス)を引き出し、基本的なフロ-チャ-トを作成した。次に具体的な調査事例地を設定して、農林業センサスを中心とした既存統計資料による混住化しつつある集落の特性を整理し、また、独自にアンケ-ト及び聞き取り調査実施し、集落のコミュニティや居住環境等の視点から、混住化集落のプロトタイプを作成した。さらに、前述のフロ-チャ-トを作成した。今後は、実際の事業にあたった当事者(計画サイド・住民サイド・行政サイド)に、各レベルで作成したフロ-チャ-トについて、ヒアリングを実施し、問題点を修正した上で、フロ-チャ-トの改良版を作成したいと考えている。
ヒストンアセチル化とヒト白血病

急性骨髄性白血病に見られるt(8;21)転座により生じるAML1-MTG8融合遺伝子をマウス骨髄系細胞株L-Gに導入すると、L-G細胞の分化は阻害され増殖が著しく促進され、その分化阻害は本来のAML1遺伝子の主要産物であるAML1bを発現させることにより可逆的に回復されることから、AML1bには好中球に分化させる機能があり、AML1-MTG8はAML1bと拮抗して作用することによって白血病発症の原因となると考えられた。AML1-MTG8によるL-G細胞の分化阻害に関与する機能ドメインを同定し、この領域には、新規に同定したMTG8のファミリータンパク質MTGR1及びMTG16が結合することから、AML1-MTG8はMTGR1またはMTG16との複合体を形成して作用し、さらに、AML1-MTG8はMTG16及びMTGR1との結合を介してヒストン脱アセチル化酵素と複合体を形成して作用し、転写を抑制することを示した。また、転写因子AML1はヒストンアセチル化酵素p300(CBP)と複合体を形成して転写を活性化することを明らかにした。一方、急性骨髄性白血病で見られたt(8;22)転座について解析し、アセチル化酵素をコードするMOZ遺伝子がp300遺伝子と融合して融合ヒストンアセチル化酵素が発現することを明らかにした。急性骨髄性白血病に見られるt(8;16)転座により生じるMOZ-CBP融合遺伝子産物はAML1やp53による転写活性化を著しく阻害することを明らかにした。このように、白血病発症においてヒストンアセチル化の制御が重要であることが示された。急性骨髄性白血病に見られるt(8;21)転座により生じるAML1-MTG8融合遺伝子をマウス骨髄系細胞株L-Gに導入すると、L-G細胞の分化は阻害され増殖が著しく促進され、その分化阻害は本来のAML1遺伝子の主要産物であるAML1bを発現させることにより可逆的に回復される。このことから、AML1bには好中球に分化させる機能があり、AML1-MTG8はAML1bと拮抗して作用することによって白血病発症の原因となると考えられた。AML1-MTG8によるL-G細胞の分化阻害に関与する機能ドメインを同定し、この領域には、新規に同定したMTG8のファミリータンパク質MTGR1及びMTG16が結合することから、AML1-MTG8はMTGR1またはMTG16との複合体を形成して作用すると考えられた。さらに、AML1-MTG8はMTG16及びMTGR1との結合を介してヒストン脱アセチル化酵素と複合体を形成して作用し、転写を抑制することを示した。急性骨髄性白血病に見られるt(8;16)転座により生じるMOZ-CBP融合遺伝子産物はAML1やp53による転写活性化を著しく阻害することを示した。
平滑筋カルシウムマイクロドメインの破綻による病態形成機構の解明

1)膀胱平滑筋Ca2+マイクロドメインを形成するジャンクトフィリン2の機能解析Ca2+シグナルは、細胞内の特徴的な形態や微小構造に基づいて形成される「Ca2+マイクロドメイン」において選択的に効率良く伝達される。本研究では、細胞膜と小胞体膜の間を架橋することで平滑筋Ca2+マイクロドメインを構築するジャンクトフィリン2(JP2)に着目した。これまで、JP2がBKCaチャネルとリアノジン受容体の機能的連関を促進させることで、平滑筋の筋緊張を抑制的に制御することを明らかにしてきた。そこで、筋収縮と弛緩に異常をきたす平滑筋病態との関連を調べるため、過活動膀胱(OAB)に着目した。OABモデルマウスとして下部尿路部分閉塞モデル(pBOO)を作製し、自由行動下での排尿頻度が偽手術群と比較して増加することを確認して実験に用いた。pBOOマウスの膀胱平滑筋におけるJP2のmRNAおよびタンパク質発現量を解析した結果、偽手術群と比較して有意に減少することを見出した。JP2が平滑筋の筋緊張を抑制的に制御することを踏まえると、OABでは膀胱平滑筋の筋緊張制御機構の一部が破綻していることが推測される。2)Ca2+クロックとイオンチャネルの機能連関による平滑筋ペースメーカーモデルの構築小胞体からの3型リアノジン受容体(RyR3)を介したCa2+遊離がペースメーカー電位発生と伝播に果たす役割を明らかにするため、Ca2+活性化Cl-チャネル(TMEM16A)を定常発現させたHEK293細胞に、RyR3を発現させて検討を行った。その結果、細胞内Ca2+濃度上昇に同期した膜電位の脱分極が観測され、ペースメーカー様のCa2+クロックとイオンチャネルの機能的な連関を再構築系で再現できた。末梢組織ペースメーカーの分子機構の解明および対象疾患の創薬研究において重要な知見となることが期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
国家類型という視点から西欧諸国のエスニック問題の分析

本研究では、いわゆる「エスニシティ」をめぐる社会問題を、国家の類型との関連で分析することをめざし、あわせて西欧諸国間の国家類型上の相違に着目した。国家類型論という点では、ビルンボーム、クラズナー、スコチポル等の議論を検討し、また具体的な西欧諸国のエスニック問題としては、移民(外国人)問題および地域主義の問題を分析対象とした。具体的な事例を知るために、他の識者のレクチャーをうけ、フランスの言語問題、カナダの言語・教育問題、南仏オクシタニーやスペインのカタロニアの言語・地域問題、イギリスのジプシー(トラベラーズ)問題等を学ぶ機会をもった。その過程で得た知見としては、同じ民族問題、地域主義といっても、それらが位置している国家の類型によって、その問題の顕現の仕方、主体の性格、適手の性格が相当異なるという点である。移民(外国人)問題の分析では、例えばフランスのそれが、テクノクラートによる行政・経営的課題の性格が強く、問題の位相も国家レベルに位置し、移民集団の自立性も弱くフランスへの同化圧力が強く、労働組合も、同じ労働者という点で共闘する傾向が強く、総じて移民とフランス人との住み分けが進行していない。これに対してイギリスでは、移民問題は政治問題の性格が強く、これに対応するのは政治家や自治体であり、問題そのものも分権化されており、各移民集団も中間集団として一定の自立性を保持している。またフランスに較べ住み分けの傾向が強い。この傾向は、移民の集中する大都市の移民分布とも関連している。また多数のカントンからなる連邦国家スイスでは、外国人問題は言語や宗教上のバランスの問題とも絡まった形で、スイスの国家理念を問うものとなっている。さらに外国人問題の発生の仕方自体が、国民発案・国民投票といったスイス政治システムを反映したものになっている。いずれにせよエスニシティ問題は国家類型との関係で分析することができる。
微少注入法を利用した精細胞分化のin vivo 実験系の確立と応用

本年度は、昨年度に確立した精巣内精細管/精巣上体管(マウスとラット)ヘの微小注入法を用いて、注入された抗体や薬物が生体内の生殖細胞や体細胞に結合できるか、それらがどんな影響を及ぼすのかなどについて形態学的解析を行った。さらに、精巣構成細胞への遺伝子DNA導入や雌性生殖管への微小注入実験を試みた。【1】抗体の注入:精子鞭毛表面と精巣上体主細胞を認識する単クローン抗体(mMC31とmMC81)を精巣上体管へ微小注入した。経時的に精巣上体を固定し、抗体の鞭毛表面や精巣上体分泌物への結合能について免疫組織化学的に検索した。その結果、精巣上体遠位部(尾部)精子のうち約60%の精子鞭毛表面にmMC31陽性反応を認めた。【2】薬物の注入:先体内部抗原を認識する抗体(mMN7など)やゴルジ装置の可逆的阻害剤Brefeldin Aを精細管内に濃度を変えて微小注入した。経時的に精巣を固定して光顕・電顕観察を行い、それらの先体形成に及ぼす影響を調べた。現在、得られたデータを詳しく解析している。【3】遣伝子DNAの導入:若齢動物の精細管にDNA-カチオン性脂質結合液(pCMV-beta-galプラスミドDNA)を微小注入した。経時的に精巣のX-gal染色を行い、遺伝子導入細胞の有無を調べた。現在のところ、陽性所見は得られていない。【4】卵管への微小注入:精子先体を認識する単クローン抗体(mMN9など)を雌マウスの卵管采へ微小注入し、直後に自然交配させた。腟栓確認後、開腹して着床の有無および胎児数を調べた。その結果、mMN9が生体内受精に影響を及ぼすことを示唆する所見を得た。今年度は、精巣内精細管ないし精巣上体管への微小注入法の確立、および注入実験の基礎的データの収集を行った。【1】微小注入法の確立:雄動物(ラット、マウス)を麻酔後、実体顕微鏡下で、精巣網ないし精巣上体近位部にマイクロピペットを用いて抗体や薬液を注入した。なお、注入の成否は注入液に生体色素を混ぜ、精細管ないし精巣上体管の色の変化を見て判断した。また、正確な注入量や注入圧は、設備備品として購入したマイクロインジェクター(エッペンドルフ社製No.5246)を用いて制御した。この手法により、目的とする雄性生殖管への確実かつ容易な注入が可能となり、所期の目的を達成した。【2】(1)抗体の注入:精子鞭毛表面抗原を認識する単クローン抗体(MC31)を動物の精巣上体管に注入した。24時間後に精巣上体の免疫染色を行い、抗体の到達細胞(部位)を調べた。その結果、精巣上体近位部(頭部)精子は抗体陰性、精巣上体遠位部(尾部)精子のうち約60%の精子鞭毛表面に抗体陽性反応を認めた。(2)薬物の注入:ゴルジ装置の可逆的阻害剤であるBrefeldin Aを成熟動物の精細管内に濃度を変えて注入した。現在、経時的に採取した試料の電顕観察を行い、その影響を調べている。(3)遺伝子DNAの導入:若齢動物の精細管および精巣上体管にDNA-カチオン性脂質結合液(pCMV-beta-galプラスミドDNA)を注入した。注入3日後に精巣および精巣上体のX-gal染色を行い、精細胞や周囲体細胞への遺伝子導入の有無を調べた。来年度は、今年度に蓄積されたデータの解析と追加実験を行う。【4】卵管への微小注入:

精子先体を認識する単クローン抗体(mMN9など)を雌マウスの卵管采へ微小注入し、直後に自然交配させた。腟栓確認後、開腹して着床の有無および胎児数を調べた。その結果、mMN9が生体内受精に影響を及ぼすことを示唆する所見を得た。
生体内で特異的に発現する歯周病細菌遺伝子の探索とその解析

病原細菌は特定の増殖条件下で、あるいは特に生体内で特定の遺伝子および蛋白を発現する。それは細菌の増殖および病原性に関わるものである。この研究では歯周病細菌Porphyromonas gingivalisとActinobacillus actinomycetemcomitansにおいて生体内で発現する特別な遺伝子や蛋白を探索し、その特徴を調べる目的で行なった。本研究の主な成果は以下のとおりである。1)P.gingivalisの53-kDaの外膜蛋白(Ag53)が、歯周病に罹患した多くの患者に強い体液性免疫反応を惹起する。3つの配列、RAAIRAS、YYLQおよびMSPARRがAg53の中の主なB細胞エピトープであると同定された。それはAg53に対して抗体反応の患者個々の差を反映するかもしれない。2)A.actinomycetemcomitansは線毛を生体内で発現し、それはこの細菌の歯および他の表面への付着に重要な役割を果たす。A.actinomycetemcomitansの43株の臨床分離株における主な線毛蛋白質をコードするflp-1遺伝子の塩基配列を比較した。flp-1蛋白質の塩基また蛋白配列は粘着性に関わるC-末端において高度に変異しており、この多様性のある株が病原性に関わるかもしれない。3)A.actinomycetemcomitansの増殖や病原性を制御するactXの上流領域からフェリチン様蛋白をコード化する2つの遺伝子を単離した。2つのフェリチン遺伝子は両シストロンのオペロンを構成し、そのmRNAの蓄積は好気条件下で増強された。従ってこのオペロンは細菌の酸素環境変化に対する適応において重要な役割を果たしていると思われる。病原細菌は生体内では様々な増殖環境(酸素濃度,栄養因子等)の変化に適応して増殖する。本研究は生体内で特異的に発現し,機能している遺伝子や蛋白を探索し,解析することを目的に行った。これまでの研究によって,生体内では病原細菌の増殖に不可欠である鉄の濃度が極端に少ないため,病原細菌は特殊な菌体蛋白を発現して鉄を獲得していることが明らかとなった。そこで,歯周病細菌Actinobacillusactinomycetemcomitans(Aa)の酸素濃度応答および鉄獲得系に着目して研究を進め,以下のような成果を得た。2)Aaの増殖環境における酸素濃度に対する応答において重要なセンサー蛋白として明らかにしたactX遺伝子の上流領域の解析を進めた結果,細菌菌体内に鉄を蓄積するために重要な働きをするフェリチン蛋白をコードする遺伝子を見出した。この遺伝子は2つの類似するフェリチン蛋白が並列に並んで発現するというAaに特徴的なものであった。フェリチン蛋白の発現は好気培養の方がその発現が上昇することから,鉄の蓄積だけでなく,酸素毒性の軽減にも働く可能性が示唆された。現在,AaのFur蛋白とフェリチン蛋白についてリコンビナント蛋白を精製し,結晶化してその立体構造解析を試みている。病原細菌は生体内では、好中球が有する活性酸素などの酸化ストレスや様々な感染防御機構の中で生存し、増殖して、その病原性を発揮する。本研究では生体の感染防御機構から回避し、歯周病原細菌が生息、増殖するために、生体内で特異的に発現し、機能している遺伝子や蛋白を解析することを目的に行ない、以下の成果を得た。1)生体内での鉄の蓄積および酸素毒性の軽減において重要な役割を果たしていることを明らかにした歯周病細菌Actinobacillusactinomycetemcomitansのフェリチン様蛋白(Ftn)およびDNA結合蛋白(Dps)についてポストゲノム研究の一環として、それぞれについてリコンビナント蛋白発現系を構築し、精製蛋白標品を得た。結晶化スクリーニングキットを用いて、Ftn蛋白およびDps蛋白の結晶を作成し、X線解析を試みた。

両蛋白も十二量体を形成しており、その中心に鉄を蓄積する構造を有していることが明らかとなった。より詳細なX線構造解析を英国シェフィールド大学の協力を得て進めている。
弦振動法による部材の応力測定法の研究

本研究は大形橋梁,大形構築物,露天作業機械類などのように大きい応力状態で長期間使用される部材の応力,変形などの測定を,精度の高いことを主体とせずに長期安定性を主眼として行うための新しい方法を見出すために行ったものである.この目的に適合する方法として具体的には変形を測定しようとする部分に2つの標点を設けてそこを両端の支点とするように金属線を張弦する.この弦の固有振動数は支点距離の変化によって変化するので,周波数測定を行うことによって変形,ひずみなどの測定を行おうとするものである.本研究の実施にあたり解明しておくべき事項として,この目的のためには弦振動における不純要素たとえば空気抵抗,弦の熱ぼう張,高調波成分などがどの程度に避けられないか,すなわち振動の物理学的純粋性がどの程度にまで要求されるか,それは実現可能であるかなどを挙げ,順次検討を加えた.また,支点の具体的形状,張弦力の微調節方法などについても検討した.その結果,第2年度において採用した新しい起振方法すなわち変更電流間の電磁力を利用する方法を用いて励振した振動は,その周波数が張弦力ないし支点間距離の変化に対して十分学理的に肯定できるものとなることを認めた.この振動は安定で再現性もよいので,周波数測定によって支点間距離の変化を十分に求めうるものと認めることができた.よって本研究の目的を達成することができたと考えられる.今後は弦の長期張弦によるクリープなど長期安定性と大気中の放置にもとづく腐食などの劣化についての検討が課題になると考えられる.本研究は大形橋梁,大形構築物,露天作業機械類などのように大きい応力状態で長期間使用される部材の応力,変形などの測定を,精度の高いことを主体とせずに長期安定性を主眼として行うための新しい方法を見出すために行ったものである.この目的に適合する方法として具体的には変形を測定しようとする部分に2つの標点を設けてそこを両端の支点とするように金属線を張弦する.この弦の固有振動数は支点距離の変化によって変化するので,周波数測定を行うことによって変形,ひずみなどの測定を行おうとするものである.本研究の実施にあたり解明しておくべき事項として,この目的のためには弦振動における不純要素たとえば空気抵抗,弦の熱ぼう張,高調波成分などがどの程度に避けられないか,すなわち振動の物理学的純粋性がどの程度にまで要求されるか,それは実現可能であるかなどを挙げ,順次検討を加えた.また,支点の具体的形状,張弦力の微調節方法などについても検討した.その結果,第2年度において採用した新しい起振方法すなわち変更電流間の電磁力を利用する方法を用いて励振した振動は,その周波数が張弦力ないし支点間距離の変化に対して十分学理的に肯定できるものとなることを認めた.この振動は安定で再現性もよいので,周波数測定によって支点間距離の変化を十分に求めうるものと認めることができた.よって本研究の目的を達成することができたと考えられる.今後は弦の長期張弦によるクリープなど長期安定性と大気中の放置にもとづく腐食などの劣化についての検討が課題になると考えられる.露天使用の大形構造部材応力の長期間にわたる静応力測定に適する新しい計測方法を開発することが本研究の目的で、当初の研究実施計画に沿って進めた研究実績は下記のようである。1.張弦されたステンレス鋼線の弦振動挙動には、物理学的に純粋な振動形態を示す領域と、それから逸脱して複雑な補正を施さなければ正確な挙動を表現できない領域とがあり、それらの境界を支配する要件はまだ十分明らかでない。しかし振動振幅に伴って変化する弦張力,線密度の不均一性,振動弦への空気抵抗,線の横断面積内での重心位置の非中心性などが及ぼす影響を考慮した結果、測定のための励振力の形をよく制御し、弦振幅を可及的に小さくして行うべきことの重要性が明らかとなった。2.当初ステンレス鋼線のもつ磁性を利用して振動加速度を得る励磁方式での計画を立て、その方式で進めているが、これと併せて要すれば弦に鉄片またはフェライトの小片,さらに磁化したフェライトの小片を固着しておき、励振用電磁石と弦との電磁結合を密にする考えも生じてきたので目下その双方について検討を行っている。フェライト磁石を用いる場合は電磁結合の有極性によって振動波形もその周波数も現在研究を行っている方法とは異なった特徴あるものとなるので、それによって本研究の目的のために良い効果が現われることを期待している。3.弦振動周波数の長期安定性については未だはっきりした見識が持てない状態である。弦について内部性外部性のあらゆる状態変化が振動周期に影響し得るから、問題の部材の応力以外のすべての条件が同一になるようにした比較用の標準弦との差を用いるいわゆる外部比較式の差動方式をとることが本研究の計測方法の主体になると考えている。
脊柱変形矯正手術における新しいシミュレ-ション法開発に関する研究

新鮮ヒト屍体腰椎標本を用いた力学試験によって脊柱のmotion segmentにおける粘弾性的材料特性を決定し、その結果を基に、非線形剛体バネモデル(discrete model)を作製した。このモデルに対し、各種力学試験(荷重負荷試験を行いモデルの精度を高めた。具体的には胸郭による剛性強化に対応できるようにモデルを改良(非線形バネを胸椎に追加)し、また個々の患者の有するmotion segmentの可撓性等の特性に対応できるようにモデルの補正を行った。2、脊柱変形に対する矯正手術シミュレ-ション脊柱側弯症の手術患者18名に対し、術前に2方向同時X線撮影により脊柱変形の3次元的計測を行った。この計測により、いままでのX線撮影法では困難であった3次元での脊柱変形の把握が可能となった。また、矯正手術の基礎デ-タを得る目的で、垂直牽引下での2方向同時X線撮影を行なった。これにより、実際の側弯カ-ブの動的特性の解析を行なった。これらの計測値を基に本構造解析プログラムによる手術シミュレ-ションを行った。シミュレ-ションの結果は手術結果とほぼ一致し、本研究による術後矯正の予測は可能と思われた。また、矯正手術に対する各種Instrumentation surgeryのシミュレ-ションを行ない、その矯正効果について基礎デ-タを得ることができた。新鮮ヒト屍体腰椎標本を用いた力学試験によって脊柱のmotion segmentにおける粘弾性的材料特性を決定し、その結果をもとに非線体剛体バネモデル(discrete model)を作製した。このモデルに対し力学試験(荷重負荷試験)を行いモデルの精度を高めた。具体的には胸郭による剛性強化に対応できるようにモデルを改良し、また個々の患者の有するmotion segmentの特性に応じモデルの補正を行った。2.脊柱変形に対する矯正手術シュミレ-ション脊柱側弯症の手術患者18名に対し、術前に2方向同時X線撮影により脊柱変形の3次元計測を行った。この計測により、今までのX線撮影では困難であった3次元での脊柱変形の把握が可能となった。この計測値をもとに本構造解析プログラムによる手術シュミレ-ションの結果は手術結果とほぼ一致し、本研究のモデルにより術後矯正の予測が可能と思われる。また、矯正手術に対する各種Instrumentationのシュミレ-ションを行い、その矯正効果について基礎デ-タを得るとともに、今後合理的かつ臨床的に最適な手術法の選択の確立に対する検討を行う。1、矯正2方向同時X線撮影脊柱側弯症に対する矯正手術の矯正効果を検討するのに際し、その変形カ-ブの持つ特性を調べる目的にて、垂直牽引下での2方向同時X線撮影を行い、3次元的解析を行なった。この計測により従来では、前額面のみで行われていた側弯カ-ブの可撓性の評価を3次元的に行なえた。16名に対し行ない、その結果Cobb角が大きくなるにつれて、脊柱の可撓性が小さくなり、特に回旋変形に対する可撓性は著しく小さくなることが示された。また、側弯が大きくなるにつれ、胸椎後弯の減少、椎体の回旋変形の増大が進行してくるため、その矯正手術に際しては側弯のみでなく他の変形に対しても矯正が必要となることが示された。2、脊柱側弯症に対する矯正手術シミュレ-ション合理的かつ臨床的に最適な手術法の選択を確立する目的にて矯正手術に対する各種Instrumentationのシミュレ-ションを行なった。18名に対し、hook,wiring,rod(distraction force)により現在施行される手術法の検討を行なった。本シミュレ-ションにて各手術法の矯正を比較した結果、矢状方向への矯正力が主として椎体の回旋変形矯正に関与していた。Segmental spinal instrumentationによる矯正ではsingle wiringにて十分な矯正力が得られた。
各種水域の乱流構造特性とその移動床問題への水工学的応用に関する研究

本研究では,従来別々に取り扱われてきた河川流砂,海岸標砂,湖沼域の底泥・底質の土砂輸送問題は,各種水域の境界条件下での乱流構造特性と砂粒子との相互作用に着目,その機構が明確になれば統一的に表示さわることを示した。すなわち境界条件が空間的に非一様である非定常流れのもとでの非平衡な移動床現象は,Pickーup rate,step lengthおよびmoving periodを構成要素とする確率モデルによって的確に表現され,その一般化されたモデルの枠組みが示された。粒子運動の駆動力となる流れとして,非定常開水路流,振動流・一方向流の芝存場,植相を有する流れ場,礫床流れ,粗度急変流れ等の乱流構造特性が実験的,数値解析的に検討され,境界条件と乱流構造特性の本質が浮彫りにされる形で簡単な近似・実験式によって表現した。こうした種々の流れ場での流砂の運動特性量は、砂粒が従う運動方程式の確定論的な解に,水流と壁面境界条件に内包される不規則性の効果を確率論的に考慮,付加することによって,力学的合理性と現象との対応性において整合性のとれた形で評価された。各パラメ-タは実験値との対応も良好であり、モデル化の妥当性が確認された。本研究では流砂機構や移動床過程に内存する遅れに注目,緩和過程という概念で,土砂輸送現象に現われる主要な非平衡現象の機構を明らかにした。こうしたシステム論的な立場からの緩和過程の記述は単に流砂に対してのみばかりではなく,水流の境界条件の時・空間的な変化に対する応答過程を記述でき,両者の担互作用系を簡潔に表現しえ,さらに複雑な条件下への対応性に富み,さらに発展する可能性を有していることも明らかになった。本年度の研究によって得られた成果は次の通りである。1.空間的に非一様、時間的に非定常な流れにおける移動床問題を扱うためには、従来より用いられている砂粒子の移動速度を無視した流砂の確立モデルでは不十分であることを指摘し、移動速度を考慮した確立モデルに発展させた。各種水域の流れ特性を考慮するこにより、この移動床モデルのフレ-ムワ-クで統一的に現象の記述が可能となるものと考えられる。2.種々の流量ハイドログラフの非定常開水路流の詳細な流れ計測を実施し、等流状態の流れ構造との差を明確にした。また、洪水流の波動特性を示すパラメ-タと流れの構造に及ぼす非定常性の効果を示すパラメ-タとの関係を実験的・理論的に明らかにした。3.非定常開水路流下における掃流的運動の特性量であるPick-up rateならびにStep Lengthの実験的検討を進め、等流状態におけるそれらとの差異を明らかにした。また、等流状態の水理量と流れの時間変化率が流砂量の変化に反ぼす影響を1.のモデルで理論的に検討し、その結果は実験値をよく説明しえた。4.植生を有する流れ場を植生層内の低速流と植生層外の高外流によって特徴づけられるせん断乱流とみなし、植生層内外の乱流構造の詳細な計測を行った。その結果、植生層境界面付近の乱流構造に及ぼす水面(圧力)変動の効果を先ず明確にした。次に、詳細な乱流計測にもとづいて、植生層を含めた流れの場全体のモデル化を試み、ほぼ乱流構造を再現できることを確認した。

1.流れが空間的に一様,時間的に非定常である一方向流・振動流芝存場における掃流砂運動に対して,移動速度で考慮した掃流砂の確率モデルを適用し,pickーup rate,掃流砂量の時間変化を明らかにした。この結果は室内水理実験の結果とよく一致し,提案されたモデルの妥当性が十分示された。2.掃流砂の確率モデルの構成要素であるpickーuprate,step length,移動時間をその力学機構に基づいた数値シミュレ-ションによって検討し,砂粒径,比重,無次元掃流力に対する関係を見い出した。その結果は流砂モデルへの組み込みを考慮し簡便な式形で表示された。3.粗度急変流れの遷移過程をレ-ザ-流連計にて詳細に計測し,底面から発達する内部境界層が2つの領域に分けられることを明らかにした。すなわち,新たな粗度に対応する流れが遷移状態にある領域(遷移領域)とこの粗度に対応する応答が見掛上完了した領域(擬似安定領域)の2領域の存在に初めて言及した。さらに従来より指摘されていた底面せん断応力のovershoot現象に及ぼす粗度,Froude数の効果についての知見を得た。4.透水性の高い浸透層とみなしうる植生層の内外に生じる低連流,高速流に特徴づけられるせん断乱流場の発達過程の実測を行った。その結果、遷移過程が境界面を通過する流れの構造によって流下方向に2つの領域に分けられることを見い出した。さらに、植生の形状抵抗を考慮したKーε乱流モデルを用いて,この流れ場を数値的に再現した。得られた結果は実験値を良好に説明し得た。本年度の研究によって得られた成果は次の通りである。1.掃流運動の初期移動を特徴付けるpickーup rateに及ぼす砂粒径,掃流力の変動,非定常流れの加速度の効果を粒子の河床からの離脱の運動方程式に基づき検討し,その効果を簡便な近似式で表現した。提案された式は従来の広範囲にわたる砂粒径のpickーup rateの実験値と良好な一致を示しその妥当性が確認された。さらに提案式は河床背面のような掃流力が空間的に変動する場に対しても有効であることが実験的に明らかにされた。2.掃流運動の流送過程を特徴付けるsteplengthとmoving periodを記述する枠組みを明かにし,掃流力の増加に伴い運動形態が滑動からsaltationに変化することを考慮してそれぞれに対応したLagrange的な数値模擬を行い掃流力の増加に伴うstep lengthの変化傾向を検討した。結果は平均値,変動係数とも実験値との対応は良好であった。さらに均質場を対象にした場合には確率論的な考察により,より簡単にその推定が可能であることを示した。3.pickーup rate,step lengthとmoving periodより構成される掃流モデルを河床背面,振動流・一方向共存場に適用,実験的に検討,非一様・非定常な流れ場での流砂モデルとしての妥当性を確認した。4.植生を有する流れ場における浮遊砂濃度分布の制移過程を,kーε乱流モデルと砂粒の拡散方程式により再現した。結果は室内水路実験の結果と良好な一致を示し,その有効性が認められた。さらに砂粒の質量拡散係数と流れの運動量拡散係数とのReynoldsアナロジ-に基づく簡便な浮遊砂の制移過程モデルを提案し,これも実験結果との対応は良好であった。
コーチング理論に基づく医療コミュニケーション教育法の確立

4つの研修指定病院(仙台医療センター、みやぎ県南中核病院、東海大学病院、名古屋第二赤十字病院)で本研究は実施した。まず各病院の初期研修医オリエンテーションの場をかりて、説明会を実施し、51名の研修医から参加の同意を得た。6月21-22日に前年度募集した指導医16名を対象に、集合指導者研修を実施した。7月より研修医の医療コミュニケーション能力の評価、指導医による指導、再評価を実施し、対照群の研修医と合わせてデータ(評価票とアンケート)を収集した。本研究の目的である、コーチングを応用した教育方法を確立することと、医療コミュニケーション能力を測定する方法を確立するため、評価と同時に指導のツールとなる360度フィードバックを活用した。また360度フィードバックの結果に基づく医療コミュニケーション指導を導入しやすくするための工夫として、面談のテーマをあらかじめ設定した。多忙な指導医と研修医を対象としたため、評価票の回収率を高めるのに苦労したが、最終的に、指導前後の比較が可能なデータは20名の研修医から得ることができた。統計的有意ではなかったものの、研修会参加指導医に直接指導された研修医は、360度フィードバックにおける獲得点数が高い傾向があった。また各種アンケートも約50%回収でき、医療コミュニケーションが重要なテーマであること、360度フィードバックという他者評価が有用なこと、また評価のみならず指導のツールとしても活用できることが確認できた。本年度は平成20年度4月より開始する本研究に向けての準備をした。指導医へのコーチング研修会の具体的内容と、研究実施計画の最終調整のため、2度の研究者会議に加え、Eメールによる頻繁な意見交換を行った。コーチング研修会の研修プログラムは、研究者会議やEメールでの意見交換の結果を基に、株式会社コーチ・トゥエンティワンとの共同で作成した。作成した研修プログラムの試行として、宮城県仙台市にて、東北大学病院の指導医等を集めた上で、予備的な研修会を実施した。予備的な研修会には9名が参加し、本研修に向け改善すべき点等の意見を聴取した。さらなる見直しによる研修プログラムの改善を加えた上で、本研修会は平成20年6月の実施を決定した。また研修医の医療コミュニケーション能力の評価方法について検討を進め、12項目からなる360度フィードバック票を開発した。この評価票は医師のコミュニケーション能力を、自己および他者の両面より評価し、その結果から自身の医療コミュニケーションの特徴や弱点を知ることで、自身の医療コミュニケーションを自ら改善できるようにするためのものである。特に研修医の評価結果について指導医がコーチング理論に基づいて面談することにより、大きな成果があがることが期待される。平成20年度は、期待される成果を比較試験により検証する予定である。詳細な研究実施計画が完成したため、研究参加病院を募集。国立病院機構仙台医療センター、みやぎ県南中核病院、亀田総合病院、東海大学病院、名古屋第二赤十字病院の5施設の研究参加が決定し、平成20年4月からの本研究開始に向け、各病院との連絡調整や研究参加指導医の募集等の準備をした。
量子テレポーテーションの応用による連続量量子情報処理の実験的研究

本年度は、測定とフィードフォワードを用いた連続量の量子情報実験として、3つの研究を行った。まず、量子消去の実験、次に、線形増幅器の実験を行い、最後に、1モードのスクイーズ操作実験に戻り、それを時間領域での動作に移行させた。連続量の量子消去として、一般化された位置と運動量の間の不確定性関係を扱った。量子非破壊相互作用により生じたエンタングルメントに対して、適切な基底で測定を行ってフィードフォワードすることにより、純粋化されることを確かめた。これは、量子非破壊測定の観点からも解釈することができ、測定器に移った被測定状態の情報を消去することで、測定の反作用を打ち消したと考えられる。このような操作は、一方向量子計算に用いるエンタングルド状態の整形に必要であると考えられる。量子力学的な増幅器は、増幅の対象となるモードが1モードであっても、交換関係における無矛盾性の要請から、一般には補助モードが必要になり、相互作用の形を取る。2モード入力2モード出力の相互作用として、位相に関して一様な線形増幅器を実現した。また、増幅された出力をビームスプリッターで2つに割ることで、コヒーレント状態に対する近似的な量子複製を行った。ここまでの研究は、レーザー光のサイドバンドの極めて狭い帯域で定義される量子状態を扱ったものであった。それに対して、時間領域のスクイーズ操作実験ではこれを広帯域化し、時間的に局在した波束で定義される量子状態を扱った。このような量子状態の取り扱いは、光子検出器と整合性が良く、従って、将来的に非ガウス状態を扱う実験ができる可能性が有る。電子回路の広帯域化等の、個々の要素の変更だけではなく、光学系のフィードバック制御を行う時間と量子ゲートとして動作する時間を分割するなど、手法として新しいものを多く取り込んで実験を行った。量子テレポーテーションを応用した量子情報処理では、補助入力および測定基底の自由度を上手く使って量子状態を操作します。その中でもクラスター計算と呼ばれるものでは、測定基底の自由度のみを使って量子情報処理を行います。このクラスター計算のアプローチでは、行う操作に応じて異なるゲートを準備する必要が有るという従来の量子情報処理の困難の一つが解消されます。今年度に行った測定ベースの二乗位相ゲートの実験は、連続量クラスター計算(N.C.Menicucci et al.Phys.Rev.Lett.97,110501(2006))の1ステップとしても使われる、最も基本的な測定ベース量子情報処理のデモンストレーションになっています。入力と補助入力は量子非破壊ゲートを通してエンタングルし、エンタングルの片割れに行うホモダイン測定の位相を変化させることによって、出力状態に行われる操作を変更します。実験では、このゲートの非古典性の証明として出力状態のスクイージングまで観測できているので、来年度の初めにこの実験に関する論文投稿を予定しています。また、二乗位相ゲートの前段階の実験である、量子非破壊ゲートの論文を投稿して、Physical Review Lettersにアクセプトされました。こちらはFilipらによる理論的提案(R.Filip et al.Phys.Rev.A71,042308(2005))を実験的にデモンストレートしたものです。このゲートも広義の量子テレポーテーションを量子情報処理に用いた面白い例の一つです。連続量の量子隋報処理における加減算に当たる、2モードのゲートになっています。
ブラックシリコンの光機能の探求

私たちは、プラズモン光ピンセットの弱点を克服する新しい方法論を開発した。それは、表面にナノ構造を有する固体基板の利用である。ケイ素(Si)単結晶基板とチタン(Ti)結晶基板をドライエッチングで表面処理すると、Si基板の表面にはナノニードル構造を、Ti基板の表面にはナノカラム構造を容易に大面積に形成できる。このナノ構造による屈折率の空間勾配と多重散乱効果により、入射光電場を表面近傍に増強できる。このようなナノ構造基板を用いて、私たちは高性能光ピンセットを開発した。それぞれをNASSCA光ピンセット、NASTiA光ピンセットと呼ぶ(Nanostructured Semiconductor-Assisted (NASSCA) and Nanostructured Ti-Assisted (NASTiA) Optical Tweezers)。これらの光ピンセットはプラズモン光ピンセットよりも強固・安定な捕捉ができることが明らかとなった。さらに、微粒子の大量捕捉もNASSCA光ピンセットでは実現できた。この二つを比べると、直径500 nmのラテックスビーズに対し、安定な捕捉に必要な光強度は、NASTiA光ピンセットはNASSCA光ピンセットよりも、約十分の一となった。つまり、NASTiA光ピンセットは優れたナノ物質マニピュレーションのツールである。このような性能の機構は現在、FDTD計算で解析中である。このような光ピンセットの利点は上記の他にも挙げられる。まず、ナノ構造を担う物質(Si、Ti)の電子の実励起を必要としないために、幅広い波長の光を利用することができる(ブロードバンド)。また、熱の影響を無視できるので、光強度を一気に増大でき、強い光圧を発生させられる。私たちは現在まで、このような新型光ピンセットを用いて、水溶液中の鎖状高分子やDNAの安定な光捕捉に成功しつつある。ナノ物質の大量捕捉は、その結晶作製にも応用できるかもしれない。このように、全く新しい光ピンセットが、光マニピュレーション化学を開拓できる可能性が示唆された。(1)高効率捕捉の実証:水に分散した蛍光染色ポリスチレンビーズ(d= 500 nm)を捕捉対象とした。この分散液をブラックシリコン基板とカバーガラスで挟み、試料セルとした。倒立顕微鏡に捕捉用のレーザービーム(λ= 808 nm)と蛍光励起用のレーザービームを同軸で導入し、試料溶液に集光した。暗視野蛍光画像並びに蛍光スペクトル測定により、ビーズのミクロな運動を詳細に解析した。捕捉用レーザービームの光強度(I;ブラックシリコン表面上での値)を徐々に高くしていくと、I= 30 kW/cm2付近でビーズの安定な捕捉が確認された。ブラックシリコン基板がない状態や、ブラックシリコン基板を平滑なガラス基板に置き替えて同様の光捕捉を試みたところ、I= 800 kW/cm2以上でも光捕捉は確認されなかった。これより、ブラックシリコン基板が光捕捉を強力に支援することが明らかとなった。捕捉の力(stiffness)を微粒子のtrackingから評価したところ、プラズモン光ピンセットの10倍の強度を持つことがわかり、本手法が強力な微粒子捕捉法であることが実証された。(2)新現象の発見:本手法によりナノ粒子を100ヶ以上大量に捕捉できることがわかった。また、平滑なシリコン基板を対象実験に用いると、極めて対照的に単一微粒子を捕捉出来ることがわかった。また、本手法によりDNAや鎖状高分子も効率よく捕捉出来ることがわかった。そして、チタン基板でもナノ構造を付与すると光捕捉を強力に支援することも明らかにした。(1)ソフトマター分子系の光捕捉本研究で開発したNASSCA、NASTiA光ピンセットは、未だポリスチレン微粒子に対してのみ、捕捉挙動の詳細が明らかとなっている。DNAや鎖状高分子、ゲル微粒子、リポソームなど、諸分野で重要な研究対象となっているソフトマター簿粒子系に対し、その捕捉挙動の詳細(特徴、機構など)を明らかにする。(2) FDTDシミュレーションによる貴行為の定量解析・解明本研究で発見されたNASSCA、NASTiA光ピンセットの機構やナノ構造最適な設計指針を得るには、電場強度分布のコンピュータシミュレーションが必須である。現在、FDTDシミュレーションに着手している。最終年度は、このシミュレーションを駆使し、NASSCA、NASTiA光ピンセットの全貌を解明する。私たちは、ナノ物質に対する自由度の高い捕捉と空間操作法の確立を目指し、「プラズモン光ピンセット」に関する研究を展開してきた。確かにプラズモン光ピンセットは、優れたマニピュレーションツールである。しかし、特にナノ物質が小さくなればなるほど、超えるべきハードルは少なくないことがわかってきた。そこで、私たちは、比較的平易に、かつ大面積に微細構造を付与した光機能性物質を探索してきた。このような要求を満たす物質として、ナノニードルが集積した表面構造を有するケイ素結晶板(=ブラックシリコン)に着目した。このようなナノ構造はシリコンウエハをドライエッチングするだけで簡単かつ大面積で得られる。このブラックシリコンではナノニードルのため屈折率の急勾配が発生し、反射率を著しく低下させる。さらに、多重散乱の効果により、入射光電場を表面近傍にて数倍程度は増強させる働きを持つ。そこで、このブラックシリコンを基板とし、シリコンの光吸収が少ない近赤外光を照射して微粒子の捕捉を試みた。その結果、捕捉能の増強が確認され、熱効果の影響も全く無視できることがわかった。捕捉の“握力"はプラズモン光ピンセットを凌駕することも示唆された。

すなわち、本方法は全く新しい高性能な光ピンセットになる可能性が高い。この方法論をNano-Structured SemiConductor-Assisted (NASSCA)光ピンセットと呼び、その特徴を明らかにしつつある。(1)高効率捕捉の実証:水に分散した蛍光染色ポリスチレンビーズ(d= 500 nm)を捕捉対象とした。この分散液をブラックシリコン基板とカバーガラスで挟み、試料セルとした。倒立顕微鏡に捕捉用のレーザービーム(λ= 808 nm)と蛍光励起用のレーザービームを同軸で導入し、試料溶液に集光した。暗視野蛍光画像並びに蛍光スペクトル測定により、ビーズのミクロな運動を詳細に解析した。捕捉用レーザービームの光強度(I;ブラックシリコン表面上での値)を徐々に高くしていくと、I= 30 kW/cm2付近でビーズの安定な捕捉が確認された。ブラックシリコン基板がない状態や、ブラックシリコン基板を平滑なガラス基板に置き替えて同様の光捕捉を試みたところ、I= 800 kW/cm2以上でも光捕捉は確認されなかった。これより、ブラックシリコン基板が光捕捉を強力に支援することが明らかとなった。捕捉の力(stiffness)を微粒子のtrackingから評価したところ、プラズモン光ピンセットの10倍の強度を持つことがわかり、本手法が強力な微粒子捕捉法であることが実証された。(2)基板ナノ構造、微粒子サイズの依存性:ブラックシリコン表面のナノニードルは、エッチング処理時間の増加とともに高くなる。NASSCA捕捉能のブラックシリコン構造依存性を明らかにすべく、エッチング処理時間が15, 30, 45分(ニードルの高さ200, 400, 600 nm)のブラックシリコンを用いた。その結果、500 nmポリスチレンナノ粒子の光捕捉において、ニードル高さ400, 600 nmのブラックシリコンを用いると高い捕捉効率を示した。一般に光捕捉は、捕捉対象物の粒径にも大きく依存する。そこで、粒径の異なるポリスチレン粒子の光捕捉(直径200, 500, 1000 nm)を行ったところ、1000 nmのナノ粒子が最も効率良く捕捉されることがわかった。私たちは、プラズモン光ピンセットの弱点を克服する新しい方法論を開発した。それは、表面にナノ構造を有する固体基板の利用である。ケイ素(Si)単結晶基板とチタン(Ti)結晶基板をドライエッチングで表面処理すると、Si基板の表面にはナノニードル構造を、Ti基板の表面にはナノカラム構造を容易に大面積に形成できる。このナノ構造による屈折率の空間勾配と多重散乱効果により、入射光電場を表面近傍に増強できる。このようなナノ構造基板を用いて、私たちは高性能光ピンセットを開発した。
FIBマスクレス選択成長による極微半導体デバイス構造のその場形成に関する研究

III-V族化合物半導体のマスクレス選択成長技術は、光・電子集積回路などの次世代デバイス開発に有用であると考えられる。本研究では、Snのドーピング濃度を増やしたSn high doped-Ga LMIS(液体金属イオン源)を用いGaAs選択成長を行い、抵抗率、ホール効果測定などによりドーピング濃度やキャリアタイプがどのようになるかを詳細に調べた。その結果、実験条件により、p型やn型のGaAsが成長できることが分かった。これを用い、GaAsのpn接合デバイスを世界で初めて、リソグラフィー技術なしに、マスクレスで形成できた。本年度は、GaAs半導体のマスクレス選択成長におけるSnドーピングの研究を主に行った。具体的には、成長層のキャリア濃度を1.0×10^<18>cm^<-3>以上にすることを目的とし、従来よりSnのドーピング濃度を増やしたSn high doped-Ga LMISを用いてn型GaAs選択成長を行い、抵抗率、ホール効果測定などによりドーピング濃度効果を確認した。まず、Sn:Gaを1.5×10^<-4>:1のモル比で混合したSn high doped Ga LMISの充填を行い、作製したLMISを用いて約50×800μmのライン上に選択成長させ、抵抗率を測定した。抵抗率の入射エネルギー依存性を調べたところ、50eVの抵抗率が最も悪く、100eV以上では抵抗率が1桁程度良くなった。これは以前行なった低モル比の結果とは違う傾向であり、入射エネルギーが100eV以上の時にはノックオン効果が起こり、成長層にSnが多く取り込まれ、抵抗率が改善されたと考えられる。次に、入射エネルギーが50eVと100eVで約500×500μmの正方領域に成長させ、各As_4背圧においてAFM、ホール効果測定により成長層の評価を行なった。室温ホール効果測定では、50eVの時にはキャリアタイプはp型を示した。100eVの室温ホール効果測定の結果としては、As_4背圧によってキャリアタイプが異なった。その中でAs_4背圧が高い時には、キャリアタイプはn型を示し、キャリア濃度が1.0×10^<18>cm^<-3>以上の成長層の作製に成功したIII-V族化合物半導体のマスクレス選択成長技術は、光・電子集積回路などの次世代デバイス開発に有用であると考えられる。本年度も、GaAs半導体のマスクレス選択成長におけるSnドーピングの研究を主に行った。具体的には、Snのドーピング濃度を増やしたSn high doped-Ga LMISを用いGaAs選択成長を行い、抵抗率、ホール効果測定などによりドーピング濃度やキャリヤタイプがどのようになるかを詳細に調べた。実験にはSn:Gaを1.5×10^<-4>:1のモル比で混合したSn high doped Ga LMISを用いた。このLMISを用いて、入射エネルギーが50eVと100eVで約500×500μmの正方領域に成長させ、各As_4背圧においてAFM、ホール効果測定により成長層の評価を行なった。これを詳細に調べるため、p型、n型になるビームの加速電圧、成長中のAs_4背圧の最適条件を求める、更なる実験を行った。その結果p型としては、加速電圧50eV、As_4背圧2×10^<-6> Torr、n型としては、加速電圧100eV、As_4背圧4×10^<-6>Torrの条件が最適であることが分かった。この技術を、集積化マイクロデバイスに応用するために、pn接合のその場作製を行った。本研究では2つの方法により選択的なpn接合の作製を試みた。まず、pn接合(1)の作製では、n-GaAs(100)基板上にp-GaAs層を選択的に成長させることで選択的にpn接合を作製した。次に、pn接合(2)の作製では、S.I.GaAs(100)基板上にn-GaAs層を選択成長させ、その上にp-GaAs層を成長させることで、選択的にpn接合を作製した。I-V測定により作製したサンプルは整流性を示すことが明らかになり、Sn-Ga FIBの照射領域にのみ選択的にpn接合が形成されていることを確認した。昨年度、Snのドーピング濃度を増やしたSn high doped-Ga LMISを用いGaAs選択成長を行い、抵抗率、ホール効果測定などによりドーピング濃度やキャリアタイプがどのようになるかを詳細に調べた。

その結果、実験条件により、p型やn型のGaAsが成長できることが分かった。これより、SnはGaAs中で両性不純物として働くことが初めて見いだされた。そこで、本年度は、GaAs半導体のマスクレス選択成長において、従来より、両性不純物としての実績があるGeドーピングの研究を主に行った。最初にGe:⇔aを、1×10^<-4>1のモル比で混合しIII族源となるGe doped Ga LMISの作製を行い、FIB装置に装填した。まず、入射エネルギーEi、As_4背圧P_<As4>、成長温度Tsを変化させてGb-GaAsをライン状に選択成長させ抵抗率を調査した。実験はP_<As4>=0.72×10^<-6>Torr、Ts=450600°Cで、Ei=50200eVのGe-Ga FIBによってS.I.GaAs(100)基板上に約50×800μmの領域に選択成長させた。その結果、全ての条件において抵抗率はundopedGaAS層の280[Ω・cm]より低減しGeドーピングの効果が確認できた。入射エネルギーが増加すると抵抗率は増加した。これは入射エネルギーが高くなることによりスパッタリング率の上昇による結晶性の悪化によるものと考えられる。次にEi=30100eV、P_<As4>=0.72×10^<-6>Torr、Ts=600°Cとし約300×300μmの正方領域に選択成長させ、ホール効果測定により成長層の評価を行った。ホール効果測定の結果、全ての条件でキャリアタイプはp型を示した。これは、Ge原子がAsサイトに多く入りアクセプタとして機能したためと考えられる。今回n型GaAsは得られなかったが、今後ドープ量を変化することで、実現できるものと予想している。