hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
精原幹細胞の自己複製と分化を調節する分子スイッチの同定

KIT受容体を発現しない分化不全精原幹細胞と野生型精原幹細胞の遺伝子発現解析により、精原幹細胞におけるKITの発現が精原幹細胞の未分化性の維持に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。野生型精原幹細胞と比較して分化不全精原幹細胞において発現量が低下し、精原幹細胞の分化に伴い速やかに発現量が減少する遺伝子として因子Xが同定された。精原幹細胞において因子Xの発現を減少させると分化が誘導される一方、過剰発現させた場合は細胞増殖が著しく阻害された。以上の結果から因子Xは精原幹細胞の自己複製と分化を調節する新たな制御因子であることが明らかとなった。精原幹細胞のコンディショナル発現系を構築するために、テトラサイクリン応答性転写因子(rtTA)を恒常的に全組織で発現するrtTAトランスジェニックマウスから精原幹細胞の長期培養系を確立した。このrtTA精原幹細胞へテトラサイクリン応答性プロモーター(tetOp)の下流に緑色蛍光タンパク質(GFP)を挿入したレポータープラスミドを遺伝子導入し、ドキシサイクリン(Dox)添加によるGFPの誘導発現を行った。しかし、その誘導効率ならびに発現量は著しく低いことが明らかとなった。テトラサイクリン誘導発現系は体性幹細胞において機能することが明らかにされているが、何らかの理由で精原幹細胞においては機能しない可能性が考えられた。野生型精原幹細胞において高発現し、精子形成不全マウス由来精原幹細胞において発現が低下している3遺伝子についてさらに解析を進めた。まず、siRNAによる遺伝子ノックダウン法により精原幹細胞における機能解析を行ったところ、3遺伝子中の1遺伝子のノックダウンにより、分化誘導が引き起こされることが明らかとなった。また、この遺伝子の精原幹細胞における高発現は、精原幹細胞の自己複製を促す増殖因子であるGDNFによって維持されていることが明らかとなった。さらに、マウス精巣においても精原幹細胞において特異的に発現していることが免疫組織化学的解析により明らかとなった。今回明らかとなった以上の性質は、この遺伝子産物が精原幹細胞の未分化状態の維持に関わる制御因子であることを示唆している。Kit受容体変異がある精子形成不全マウスの精原幹細胞と比較して野生型精原幹細胞において高発現していた遺伝子はDMドメインを有する転写因子であった。このDM転写因子は、生体内では精原幹細胞の前駆細胞であるゴノサイトから発現が認められ、精原幹細胞に移行していく過程で高発現を維持しているが、分化に伴い急激に発現が低下することが明らかとなった。精巣において精原幹細胞はZbtb16、Nanos2、Pou5f1、Gfra1、Retを発現する細胞集団として同定されるが、DM転写因子も同じ細胞集団において強く発現していることが明らかとなった。DM転写因子の発現パターンが既知の精原幹細胞マーカーと同様であったため、次に精原幹細胞におけるDM転写因子の機能解析を行った。そのためにまず、精原幹細胞へ安定的に外来遺伝子導入し高発現させる実験系を確立した。次にその導入遺伝子発現系を用いてDM転写因子を恒常的に過剰発現する精原幹細胞株の樹立を試みた。しかし、DM転写因子を過剰発現する精原幹細胞は安定株樹立のための薬剤選択過程でほとんど死滅することが明らかとなった。精原幹細胞はもともとDM転写因子を発現していることから、DM転写因子の発現量の増減が精原幹細胞の生存を制御している可能性が示唆された。DM転写因子の過剰発現が精原幹細胞にいかなる影響を及ぼすのかを調べるためにTet-Onテトラサイクリン誘導発現系を用いた精原幹細胞のコンディショナル発現系の構築を試みた。テトラサイクリン誘導発現系はES細胞や胎子線維芽細胞を含めてこれまで様々な細胞において機能することが明らかにされているが、精原幹細胞ではテトラサイクリン応答性転写因子のタンパク質レベルでの発現抑制がおこり、テトラサイクリン誘導系が機能しないことが明らかとなった。25年度が最終年度であるため、記入しない。幹細胞生物学昨年度の研究で抽出した遺伝子候補の中からさらに一つに絞り込むことができた点では順調に進んでいるが、当初予定したコンディショナル発現系が機能しない可能性があり、この点から予定よりやや遅れが認められるといえる。精原幹細胞の未分化状態の維持に関わる制御因子と考えられる遺伝子が抽出できたことから、強制発現系ならびにコンディショナル発現系を用いて本遺伝子が精原幹細胞の自己複製と分化を調節する分子スイッチとして機能するか検討する。しかし、rtTAトランスジェニックマウス由来精原幹細胞において、テトラサイクリン誘導発現系が機能しなかったことから、この原因検討を行う。rtTA

トランスジェニックマウスにおける何らかの潜在的な異常も考えられるため、トランスジェニックマウスを用いずに野生型マウスから樹立した精原幹細胞に外来性にrtTAを過剰発現させることによりテトラサイクリン誘導発現系が機能し得るか検証する。
ヒートパイプを適用した長距離送電用伝導冷却型超電導ケーブルの冷却特性に関する研究

本研究は、日本と大陸間の海峡横断電力ケーブルに高温超電導ケーブルを適用する場合のボトルネックとなるケーブル長尺化に対して、ヒートパイプの超電導ケーブルへの適用の有効性を検証するものである。まず、ヒートパイプを適用したHTSケーブルの基本設計を行い、ヒートパイプの基礎実験と三次元有限要素法熱解析により、従来のHTSケーブルとの冷却特性の違い、長距離送電用ケーブルに適したヒートパイプの構成方法等について検討した。その結果、ヒートパイプの適用によりケーブルの等価熱伝導率が大幅に改善されること、ヒートパイプを最外相の銅安定化層とHTS層間に適用することでケーブル長を効果的に長くできること等がわかった。平成26年度は、まず三相同一軸型ケーブルの平衡モデルを用いて、通常の三相同一軸型ケーブルの熱特性、流体特性解析を行い、ケーブル内部の温度分布を解析した。その結果、冷媒の復路出口における温度がケーブル内部で最高となり、外側流路の冷媒の温度上昇を抑制することが冷却特性改善に有効となることがわかった。次に、三相同一軸型ケーブル導体部に、ヒートパイプと同様の構造、物性値、熱伝達特性を有する、常に65 Kとなるパイプを挿入した場合について解析を行った。その結果、外側流路の冷媒温度に影響を及ぼす熱をより効果的に吸収するには、ヒートパイプを可能な限り導体部の外側に設置すること、及び、熱伝導率が低く熱拡散の遅い絶縁層とは接触しないよう層間に設置することが望ましいことがわかった。以上より、c相のCu安定化層とHTS層との間にヒートパイプを挿入することが最適であるといえる。次に、ヒートパイプを適用した三相同一軸型超電導ケーブルについて伝熱解析および流体解析を行った。その結果、ヒートパイプを挿入することでケーブルの導体径が増加し、冷媒の圧力損失が増大するものの、ヒートパイプの冷却効果が発熱作用を上回り、ケーブル内部の冷却特性を改善できることがわかった。また、冷媒を安定的に供給できる最大距離は、従来の三相同一軸型ケーブルよりもヒートパイプを適用した場合の方が大きくなり、最適流量を少なくできることがわかった。次に、ケーブル外径に制約がない場合について検討したところ、断熱管の内径が大きくなるにつれ冷媒の圧力損失が減少し、冷却特性が改善されて最大距離が大きくなるものの、断熱管内径が160 mmを超えると内側流路の圧力損失が支配的となるため、最大許容ケーブル長を長くできないことがわかった。以上より、断熱管内径が大きい場合、内側、外側流路の圧力損失の合計が最小となるように設計することが望ましいといえる。平成27年度は、当初製作依頼を予定していたヒートパイプ製作業者の社内事情により、ヒートパイプの製作が不可能となり、対応業者の選定に時間を要した。このため、ヒートパイプを用いた伝導冷却型超電導モデルケーブルの製作を断念し、ヒートパイプ単体で熱特性を評価することに変更した。当初は、液体窒素中でヒートパイプに液体窒素を注入する予定であったが、ヒートパイプの耐圧の関係で製作が困難となり、直接窒素ガスを注入する方法に変更した。しかし、窒素ガスを注入する場合は、ヒートパイプ内の熱伝導蒸発面積の減少による部分的なドライアウトが生じる可能性があることから、注入する窒素ガス量の選定が重要となる。また、流路断面積が小さいと、蒸発した窒素ガスの流速が増加して液膜流れと蒸気流が不安定となり、液膜が逆流する可能性があるため、作動流体量に適した流路断面積を選定する必要がある。そこで、Tien等のフラッティング限界の理論を用いて、今回製作したヒートパイプの限界熱輸送量を解析した。その結果、製作するヒートパイプの限界熱輸送量が、ヒートパイプの傾斜角度の増加とともに対数関数的に増加することがわかった。また、ヒートパイプに窒素ガスを注入する場合、常温での注入量には限界がある。このため、ヒートパイプを冷却してから窒素ガスを注入することが望ましいが、冷凍機を用いてヒートパイプを冷却するにはバッファタンクが必要となり、現在所有している冷凍機システムの改造が必要となることから、液体窒素中で冷却することに変更した。しかし、液体窒素中で温度センサを用いて温度分布を測定したところ、蒸発した窒素ガスの対流や気化熱の影響により測定誤差が生じ、測定環境の改善が必要となることがわかった。以上の理由により、予定していた期間内に、ヒートパイプの熱特性を明確にするまでには至らなかった。本研究は、日本の将来のエネルギー確保に不可欠となる、日本と大陸間の低損失型海峡横断電力ケーブルに超電導ケーブルを適用する場合のボトルネックとなる、冷却可能距離の長距離化のブレイクスルーを目指す、ヒートパイプ用いた伝導冷却型超電導ケーブルの実現可能性の検証を目的とするものである。

平成26年度は、まず、ヒートパイプを適用した伝導冷却型超電導ケーブルの基本設計を行い、三次元有限要素法熱解析を用いて、従来の液体窒素冷却型ケーブルとの冷却特性の違いを明確にすることを予定していたが、実際に、三相同一軸型超電導ケーブルにヒートパイプを適用しない場合と適用した場合ついて伝熱解析および流体解析を行い、ヒートパイプを挿入することでケーブルの導体径が増加し、冷媒の圧力損失が増大するものの、ヒートパイプの冷却効果が発熱作用を上回り、ケーブル内部の冷却特性を改善できること、また、冷媒を安定的に供給できる最大距離は、従来の三相同一軸型ケーブルよりもヒートパイプを適用した場合の方が大きくなり、最適流量を少なくできることを明らかにすることに成功している。よって、現時点では、本研究は順調に進展しているといえる。今後は、ヒートパイプを用いたモデルケーブルを製作し、ケーブル長手方向の温度分布測定を通じて、ヒートパイプの高熱伝導性と実現可能性を検証するとともに、長距離送電用超電導ケーブルに適したヒートパイプの構成方法やケーブル断面構成方法を明確にしていく予定である。超電導応用平成27年度は、伝導冷却型超電導モデルケーブルにおける冷却特性試験に関して、以下の3点について検討する。まず、ヒートパイプを用いた伝導冷却型超電導モデルケーブルを設計・製作する。高温超電導テープ線(Bi2223テープ線またはYBCOテープ線)は、テープ構成や熱特性が大きく異なるため、両線材を用いたモデルケーブルを製作し、伝導冷却型超電導ケーブルに適した超電導テープ線を明確にする。なお、ケーブル長手方向の温度分布測定には低温用温度センサーを使用し、超電導テープ線表面および断熱層の内側・外側の温度測定を行う。そして、超電導テープ線の内側と外側(両者とも、絶縁テープを介して超電導テープ線に接触)、ケーブルの断熱層の内側にそれぞれヒートパイプを設置したケーブルを製作する。次に、高温超電導テープ線材料やスーパーインシュレーションの層数をパラメータとして、ヒートパイプを使用しない場合のケーブル長手方向の温度分布測定を行う。そして、ヒートパイプを適用したモデルケーブルにおいて、同様の試験を行い、ケーブル内の最高到達温度の比較を行う。また、モデルケーブルを、水平方向だけでなく、鉛直方向にも配置することで、ヒートパイプの熱伝達特性がモデルケーブルの冷却特性に及ぼす影響について検討する。次に、ヒートパイプの設置場所の異なるモデルケーブルを用いて冷却特性試験を実施し、ヒートパイプの設置場所がケーブル内の温度分布に及ぼす影響について検討する。なお、本試験でもモデルケーブルの設置方法(水平配置や鉛直配置)やケーブル断熱層の断熱特性をパラメータとして試験する。最後に、以上の実験結果と解析結果より、伝導冷却型超電導ケーブルに適したヒートパイプ構成方法やケーブル全体を超電導状態に維持できるケーブル長を明確にするとともに、ヒートパイプを適用した伝導冷却型超電導ケーブルの有効性の検証を試みる。当初はモデルケーブル作製用超電導線材の購入を予定していたが、超電導線材の製造企業が、他社からの受注品の製造に時間を要し、東北大からの発注分を年度内に納品できなくなったため(超電導線材を購入できなくなったため)。
肝芽腫組織からの幹細胞様細胞の単離と分化誘導モデルの作成

■幹細胞性sphere形成能を有する細胞群の単離および性状解析2例の肝芽腫組織サンプルを、肝芽腫部とその周囲の正常部の組織から採取し、幹細胞様細胞の分離法および長期培養条件の検討を行った。幹細胞に最適化した無血清培地を用いて、肝芽腫部から3種類、正常部から2種類の非接着性のsphere形成細胞を分離し、約5ヶ月から1年に渡る継続培養に成功した。また、樹立肝芽腫細胞HepG2より、各種の幹細胞特殊培地等の検討を行うことによって、sphere形成能を有する誘導性幹細胞様クローンを作製し、長期継続継代に成功した。これらの性状解析を免疫染色およびWestern Blottingによって行い、幹細胞マーカーとして報告が散見されるEpCAMが強陽性となったことが特徴的な所見であった。また、その他のがん幹細胞マーカーであるSOX2やOct3/4も弱陽性であることが確認された。■分化誘導モデルの作成と解析分離したsphere形成細胞の一部には、血清刺激によってcollagen IVコーティングプレートに顕著な接着性が誘導され、経時的に単層で増殖性の形態変化を示すことを確認した。又、Western Blottingによって、肝細胞マーカーが発現誘導されることを確認した。■動物移植モデルの検討sphere形成細胞のがん幹細胞の可能性の検証を行い、また、治療検討モデルとしても応用する目的で、樹立肝芽腫細胞HepG2より分離したsphere形成細胞のヌードマウス移植モデルを検討している。■幹細胞性sphere形成能を有する細胞群の単離12例の肝芽腫組織サンプルを、肝芽腫部とその周囲の正常部の組織から採取し、幹細胞様細胞の分離法および長期培養条件の検討を行っている。既に、幹細胞に最適化した無血清培地を用いて、肝芽腫部から3種類、正常部から2種類の非接着性のsphere形成細胞を分離し、約5ヶ月から1年に渡る継続培養に成功しているが、今後も適宜症例数を増やし、クローン化を検討していく.2樹立肝芽腫細胞HepG2より、各種の幹細胞特殊培地等の検討を行うことによって、sphere形成能を有する誘導性幹細胞様クローンを作製している。現在までに2クローンの分離に成功し、これらの性状解析をPCRおよびWestern Blottingによって行っている。■分化誘導モデルの作成と解析分離したsphere形成細胞の一部には、血清刺激によってcollagen IVコーティングプレートに顕著な接着性が誘導され、経時的に単層で増殖性の形態変化を示すことを確認している。又、Western Blottingによって、肝細胞マーカーが発現誘導されることを確認している。今後もその際の細胞形態の経時的変化の観察(タイムラプス顕微鏡による)、および種々の分子マーカーの発現様式の変動解析等により、幹細胞性、および非幹細胞性癌細胞の性状を詳細に解析していく。幹細胞性sphere形成能を有する細胞群の培養において、様々な培養条件を検討することによって、ユニークな各種クローンの分離が可能となった。さらなる効率的な増殖技術の獲得が出来れば、予定通り、プロテオミクスを用いた分子プロファイリングへスムースに移行できるのではないかと考えている。■継続して各種腫瘍組織、および樹立腫瘍細胞を用いて肝芽腫幹細胞の分離を行う。■分子発現プロファイリングの作成免疫染色および2次元Western Blottingによって、肝細胞マーカー(AFP, ALB, CK18, HNF4α等)、肝前駆細胞マーカー(CK19)、肝/癌/幹細胞マーカー分子群(CD44, CD90, Oct3/4, EpCAM等)などのマーカーの発現を解析し、分子発現プロファイルを作成する。また、本プロファイルにより分類した細胞グループを用いて、肝芽腫幹細胞から肝芽腫への誘導モデルを作成する。本モデルを用いて、翻訳後修飾を含めた定量的融合プロテオミクスを行い、大規模データマイニングと分子プロファイリングによって、特に分化誘導によって変動の顕著な分子シグナルを検出する。

これらの情報を用いてsphere細胞と分化誘導後接着細胞の性質の違いが、腫瘍細胞のどのような分化状態の変化に起因するものかを検討することで、肝芽腫の病態解析に繋げていく。又、これらの情報から、最も治療ターゲットとなる候補分子の絞り込みを行い、特異的阻害剤による性状変化を観察する。■動物移植モデルの検討単離したsphere形成細胞の動物移植モデルを検討することで、肝芽腫のがん幹細胞としての可能性の検証を行う。また、本モデルを用いて肝芽腫の治療モデルとして応用し、検出した治療ターゲット候補分子群の阻害剤などの効果の検証を行うことができるかを検討する。研究はおおむね順調に進んではいるが、平成29年度に予定していた実験の全てを行う事ができなかったため次年度への繰り越し金が発生した。実験の遅れについては、平成30年度4月からの実験補助員の投入等の措置により、取り戻す予定であるため、問題はない。
子どもの教育格差と就学前教育の質的保障

本研究では、就学前教育や家庭環境が及ぼす子供の健康、意欲を含む教育格差への影響について、検証を行った。その結果、母親の就業継続や母乳育児の影響が有意な結果を得られなかった一方で、父親の育児参加が正の効果をもたらす事、お稽古事や家庭での過干渉(over-parenting)が、子供のemotional healthに負の影響を及ぼす事が明らかになった。また、幼稚園・保育所へのアンケート調査からは、幼稚園教諭・保育士が、期待賃金が低さから就業継続意欲を失っている可能性がある事、保護者の就学前教育や保育の質への要求は高いものの、幼児期の教育投資への支払い意欲は低いことなど、示唆に富む結果が得られた。本年度の主な目的は、保育の質と子どもの発達との関連についてのアンケート調査ならびに「21世紀出生児縦断調査」を用いた家庭環境と子どもの発達に関する検証である。(1)アンケート調査の実施1調査の依頼(4月7月):本調査は個人情報に関わる情報を網羅しているため、慎重かつ十分な準備が必要である。そのため、東広島市、札幌市、北海道私立幼稚園協会、東広島市立幼稚園連盟を直接訪問し、説明を行った。2調査票の作成(7月8月)前年度のパイロット調査や保育所ボランティアを通じて得た情報を元に、調査票を作成した。3実施と回収(910月)5データ・ベース化(1012月)6結果の発表(1月)専門家2名を招き、公開研究会を開催した。6調査の一次とりまとめ(3月)結果の概要をまとめ、雑誌に掲載した。施設長調査からは、保育士と幼稚園教諭との間に人的資本要因で違いがあることや、保育者に就業継続のモチベーションが失われている可能性などが、保護者調査からは、保育者のスキルや知識には不満を持つ一方で、保育料への支払い意志額は低いことなど、保護者の行動に矛盾があることなどが明らかになった。(2)公的統計ミクロデータを用いた検証「21世紀出生児縦断調査」の個票を用いて、家族構成の不安定化(fragile family)や親の就業状態や育児時間(parental resource)と、子どもの問題行動(behavioral problem)との関連について検証を行い、学会で発表した。分析の結果、出生時の父親不在、継父といった家族構成と、子どもの発達との間に因果関係は確認できなかった。また、母親の就業は、乳児期、学童期のいずれも、子どもの問題行動の誘因にななっていなかった。一方で、これまでほとんど着目されていなかった父親の育児参加については、有意な結果を得るなど、示唆に富む結果が得られた。(1)子どもの教育格差・貧困に関する研究1ワークショップ参加・データ分析(2012年6月):LIS(ルクセンブルグ所得研究)ワークショップ。貧困・格差の国際比較を行った。2セミナー参加・討議(2013年3月)コロンビア大学Applied Microeconomicsセミナー。学校選択と大学進学率に関する研究。SocialWork、FILM SCREENING。アメリカの育児・母親就業の世代間比較。(3)就学前教育・保育の質に関するアンケート調査(2012年度通年):調査実施に向け2012年中は広島市保育園連盟、全国私立保育園連盟、広島市・東広島市役所において、保育の質に関する研究動向・意義についての報告、意見交換を行った。さらに2013年1月、保育・就学前の質に関するワークショップを開催し、保育学(秋田教授)、発達心理学(松井教授)からの見解・情報を得た。最終的な調査項目は予備調査を行う広島大学附属幼稚園(東広島市・三原市)広島大学保育園(東広島市・広島市)園長、主任保育士らからの意見やアドバイスを得て作成した。平成26年度の主たる目的は、厚生労働省「21世紀出生児縦断調査」をもとに、子どもの問題行動に及ぼす要因の検証を行うことである。研究の成果は、10月にアメリカミシガン州に本部のあるハイスコープ主催の"3rd Annual. Conference for Early. Childhood Research and Evaluation(ポスターセッション;Ypsilanti, MI, USA)、日本応用経済学会(中央大学)、International Workshop:Gender, Care and State in East Asia(台湾大学、台北)、富山大学経済学部経済学セミナーで報告を行い、貴重な助言を得た。また、NPO団体より要請を受け、子どもの教育格差と経済拡大のメカニズムについての講演を行い、研究のアウトリーチにも取り組んだ(広がる子どもの貧困ー貧困の世代間連鎖と教育格差ー(於広島中区民文化センター、主催NPO法人ヒューマン支援ネット、共催キャリア支援プロジェクト彩・後援広島市社会福祉法人広島市社会福祉協議会公益財団法人広島市文化財団)。21世紀出生児縦断調査を用いて乳幼児期の生育環境と子供の発達(emotional health)の関連について実証分析を行い、"Does over-parenting make childrenhapy?"(共著:共同研究者松浦克己教授)としてまとめ、平成27年11月日本応用経済学会(於獨協大学、討論者:小葉武史教授)にて報告を行った。

また、幼稚園・保育所へのアンケート調査からは、幼稚園教諭・保育士が、期待賃金が低さから就業継続意欲を失っている可能性がある事、保護者の就学前教育や保育の質への要求は高いものの、幼児期の教育投資への支払い意欲は低いことなど、示唆に富む結果が得られた。平成26年度は、海外学会で2回、国内学会および研究会では2回、一般向け講演会で1回報告を行ったが、うち3件は招待によるものであり、当初の発表計画を上回るものであった。こうした学会・研究会を通じ、経済学のみならず、社会学、心理学、教育学、統計学といった分野から貴重な助言を得ることができたが、海外ジャーナル投稿サイトのシステムトラブルにより査読が遅れ、年度内にこれらの知見を論文として集大成するには至らなかった。応用ミクロ経済学平成27年度の主な研究計画は以下のとおりである。まず、ジャーナル投稿中の英語論文の修正を行い、掲載を目指す。また、平成26年度に研究分担者の協力を得て推計を(データは厚生労働省「21世紀出生時縦断調査」)論文として完成させ、ジャーナル投稿を行う。また、平成25年度に実施、公開研究会を経て報告書としてまとめたアンケート調査(「就学前教育・保育の質に関するアンケート調査」)についても、より精査された方法で再推計を行い学術論文としてまとめる予定である。また、研究分担者の役割については、当初予定していたものは全て終わっているため、平成27年度は分担者から削除し、連携研究者とする。連携研究者には必要に応じて分析手法などについての助言を依頼する予定であるが、本研究の遂行に大きく関わるものではない。現在までの達成度は、タイムスケジュール上では「やや遅れている」が、調査・研究内容については、「当初の計画以上に進展」している。項目別の詳細は以下のとおり。(1)アンケート調査実施:アンケート調査に関しては、関係機関の協力を取り付けるにあたり、当初の計画を上回る時間を要した。主な理由は、保護者の個人情報保護に関する問題である。事前の説明会では、研究目的・趣旨に大きな賛同を得たが、実施となると、保護者からの質問やクレームが来た場合の対応などへの不安から、最終的には協力できないとした団体がいくつかあった。しかし、交渉の過程では、保育、幼児教育の場で実際起きている問題や課題、保護者の意識や動向など観察することができ、保育者・施設長、保護者とのネットワークも構築することができた。また、同様に施設長調査と保護者調査のマッチングが個人情報の特定につながるとの懸念から、当初の調査項目を一部変更せざるを得なかったこと、調査対象地が札幌市まで拡大したことから、広島大学地域経済システム研究センターに協力を要請したことなども実施時期に影響した。しかし、中堅地方都市としては例外的に若年層の人口流入がある東広島市と、保育所不足と幼稚園の経営不振問題とを抱える札幌市との比較が可能となり、当初の計画を超える進展がみられた。
重症心身障害児の在宅ケアを支援するITシステムに関する調査・実証研究

「重症心身障害児」(以下,重症児と略す)とは重度の知的障害と重度の肢体不自由が重複した人たちである。全国の重症児数は約36,000名と推計されており,そのうち2/3の約24,000名が居宅で家族によってケアされている。本研究は,重症児施設と居宅を通信回線で接続し,在宅ケアを支援するITシステムを開発し,その有用性を実証することを目指した。本年度は,在宅重症児の実態調査結果を踏まえて在宅支援システムの機能を決定し,これを実現できるシステムのハードおよびソフト開発を行い,さらに,主として技術的問題を明らかにするための試験運用を行った。本在宅支援システムは以下の7つの機能から構成された:音声情報機能,画像情報機能,バイタル情報機能,モニタリング機能,遠隔操作機能,自動収集機能,データベース機能。試験運用フィールドにはIT利用の有効性が高い地域として,北海道旭川市にある北海道療育園(重症児施設)が在宅支援を行っている地域を選んだ。運用のプロトコルとしては,居宅システムのみでのバイタル測定を1日1回実施した。測定項目は血中酸素飽和度,脈拍数,呼吸数,体温,血圧,心電図の6項目であった。これらは6時間毎にセンターシステムから自動収集された。また,週1回,センター(北海道療育園)からの接続により医師の電話診療を行った。その内容は健康状態や疾患の診察,日々測定されたバイタルデータに関する診断,生活に関する指導・相談を行った。以下,明らかとなった技術的問題の概要を述べる。(1)もっとも大きな問題はバイタルデータの自動収集機能がほとんど稼働せず,また,電話診療が時々できないことがあった。(2)居宅システムの電源ケーブル,接続ケーブルが多く,居宅内でのトラブルの原因になりやすいとの意見がでた。(3)ISDN回線が有線接続のため,特に居宅システムを居室間ですら移動できなかった。無線LANや携帯電話を利用したモバイル化の必要性が示唆された。(4)居宅からセンター(重症児施設)へ接続するためのセンター側の受け入れ体制がなく,特に急変時を考えると是非とも整備を要請される課題であった。
携帯通信用腕時計型超薄型アンテナに関する基礎研究

ワイヤグリッドモデルを用いたモーメント法を用いて板状・線状アンテナを解析する際、Z行列の要素が可逆性を満足するように展開ダイポールの位置を自動的にシフトさせ,放射電力+損失電力が正確に全入力電力となるようにし,電力収支が数学的に取れるようにした改善した。これにより,従前の放射界を全立体角にわたり積分することなく放射効率を計算できるようになり,効率の計算時間の大幅な短縮が図れた。あわせて,予め同一Z行列要素を判定するアルゴリズムを検討し,要素の計算時間を従前の数%以下となるようにした。更に,アンテナ構造の対称性を加味することで,Z行列の逆演算の計算時間の短縮を行った。以上の改善により,大規模な計算が必要となる「小型・薄型アンテナ」の数値解析がワークステション上でも可能となった。整合の取れた小型・薄型アンテナについて,Wheeler法による放射効率の測定および数値シミュレーションを行うとともに、解析的に得られる効率と比較・検討を試みた。数値解析およびシミュレーションの結果について,アンテナ導体の導電率を純銅の導電率の約1/10と仮定することで,測定データにほぼ一致することが確認できた。さらに,測定値にみられる局所的な落ち込みについてもこのシミュレーションにより確認され,この落ち込みがWheeler法自体に内在する問題点の一つと考えられることが分かった。これについては今後検討を要するものと思われる。またZ行列が可逆性を満足することに着目して,腕時計大の4足ループアンテナについて,モード解析を行い,インピーダンスおよびパタンに関してモード依存度を調べた。その結果,インピーダンスを合成するのには多数のモードを必要するのに対して,パタンは数個のモードによって合成されていることが分かった。
未遂犯における実行の着手要件の研究―実務上使用可能な具体的基準の提案

本研究課題は、全体として次の3段階を予定している。(a)不能犯論も実行の着手論も同じ危険概念の問題であるという伝統的理解を見直す。(b)実行の着手時点は危険以外に理論的にどのような要素によって画され得るかを検討する。(c)その検討結果を踏まえて、様々な犯罪類型において実行の着手時点はどのように画されるのか、具体的な判断基準を提示する。このうち、(a)段階については本研究課題開始以前から既に検討を開始していたが、本研究年度初年度1年間の研究により、当初の見通しどおり、不能犯論も実行の着手論も同じ危険概念の問題であるという伝統的理解には理由がないとの研究成果を得るに至った。既にまとまった研究成果たり得ると判断したため、この部分については研究成果の公表を開始した。具体的には、東京大学の紀要に既に連載を開始しており、この連載は研究年度2年度目以降も継続される予定である。さらに、(a)段階の研究成果を踏まえ、既に(b)段階及び(c)段階の研究も進めている。これらの段階の研究については、未だまとまった成果を得るには至っていないが、一つの素材として様々な犯罪類型のうち詐欺罪を選択し、同罪における実行の着手の具体的基準についての研究を進めた。詐欺罪を選択したのは、近時重要な最高裁判例が出たためであり(最判平成30・3・22刑集72巻1号82頁)、同判例については、東京大学の判例研究会において、判例評釈という形で研究報告を行った。上述の(a)(b)(c)の大きく3段階を予定している研究計画において、研究年度初年度中に(a)段階についての研究成果を得ることができ、かつ、研究成果の公表をも開始することができている。さらに、(a)段階で得た研究成果が当初の見通しどおりであったため、(b)段階及び(c)段階の研究についても計画どおりに進めることができている。研究年度2年度以降も(a)段階の研究成果の公表を継続する。(b)段階及び(c)段階についても引き続き研究を進めていく。(b)段階及び(c)段階については、実行の着手についての一般論の研究((b)段階)を踏まえつつ、個別の犯罪類型についての具体的基準((c)段階)に進むという大まかな方針に変更はないものの、研究年度初年度に詐欺罪の実行の着手についての研究を行った結果、個別の犯罪類型についての具体的基準についての研究((c)段階)が一般論の研究((b)段階)に示唆をもたらす可能性もあるとの見通しを得たため、(b)段階の研究が終了するまで(c)段階には進まないといった形で両者を截然と区切り過ぎるのは適切でないと考えるに至っている。したがって、研究年度2年度には実行の着手の具体的基準について、一般論の検討と個別の犯罪類型に関する検討とをバランスよく進める方針である。

したがって、研究年度2年度には実行の着手の具体的基準について、一般論の検討と個別の犯罪類型に関する検討とをバランスよく進める方針である。洋書を購入したところ、発注は研究年度初年度中であったものの、配達に時間を要し、所属研究機関への到着が4月となったため。当該使用額については、当該洋書の購入に充てられる。
DNA結合性たんぱく質によるDNAの高次構造変換

ヒトEGFレセプター遺伝子のプロモーター領域にある6組のピリミジン・クラスターのうち3組は各々SP^1結合配列と重複あるいは隣接している。また残りの3組のうち1組はステム・ループ形成可能配列内に、他の2組はこれらの特殊な配列とは無関係に散在している。このプロモーター領域の下流にCAT遺伝子を結合したプラズミドpERCATを鋳型とするin vitro転写系において、精製SP^1因子及びDNAの様々な構造を識別するモノクローナル抗DNA抗体をプローブとして、蛋白質の結合に因るその周辺のDNAの高次構造の変換と鋳型活性への影響を検討した。その結果、1.SP^1因子はその結合配列が線状pERCAT上あるいは超らせんpERCAT上にあってもほぼ同程度結合したが、超らせんDNAの転写をより強く促進した。2.pERCATにSP^1因子が結合していても隣接するピリミジン・クラスターに5H4抗体のFab分画は結合したが、転写にはなんら影響しなかった。3.5H4のFab分画をpERCATのピリミジン・クラスターに先に結合させるとSP^1因子は隣接する結合配列に結合しなかった。それとともにin vitroでの転写反応をも促進しなかった。4.DNAの高次構造を識別するモノクローナル抗DNA抗体に関しては、その反応特異性を検討中のものも含めて、(1)単鎖DNAと反応、(2)単鎖DNA及び2重鎖DNAと反応、(3)ポリデオキシピリミジンと反応、(4)ステム・ループDNAと反応、(5)ブロム化ポリ(dG-dC)及びN-アセトキシ-2-アセチルアミノフルオレン処理のポリ(dG-dC)と反応、ならびに(6) bent配列GGC (A_5N_5) _5A_5CGGと反応、の6種類の抗体を産生する細胞をそれぞれ数株ずつ樹立した。結合特異性のまだ明かでない抗体の性質を調べるとともに、今後これらのモノクローナル抗DNA抗体を用いてDNAの高次構造変換と生物学的機能との関係の解明に努力してゆきたい。ヒトEGFレセプター遺伝子のプロモーター領域にはピリミジンclusterとSp1因子結合配列が重複ならびに隣接して存在しています.このプロモーターをCAT遺伝子の上流にもつプラズミドpERCAT1をもちいて,ビリミジンclusterに特異的に結合するモノクローナル抗DNA抗体(5H4)とSp1因子がプロモーター活性にどのように影響するかをCAT遺伝子の発現とpromoter extension法による転写反応により調べました.5H4抗体のFab分画をpERCAT1に結合させた後でin vitro転写反応を行うとSp1因子を添加しても,転写促進効果は認められませんでした.5H4が結合したため, Sp1因子が鋳型DNAに結合できなくなったのか,あるいはSp1因子は結合しているが転写促進因子として機能していないのか現在検討中です. Sp1結合配列が線状DNA内にあっても,超らせん閉環状DNA内にあっても, Sp1因子は同程度結合しますが,超らせん閉環状DNAの転写をより強く促進しました.この結果はDNA結合蛋白質の機能発現に鋳型NDAの高次構造が重要な役割をもっていることを示唆していると思われます.ヒトEGFレセプター遺伝子のプロモーター領域にある6組のピリミジン・クラスターのうち3組は各々Sp1結合配列と重複あるいは隣接している。

また残り3組のうち1組はステム・ループ形成可能配列内に、他の2組はこれらの特殊な配列とは無関係に散在している。このプロモーター領域の下流にCAT遺伝子を結合したプラズミドpERCATと精製Sp1因子との結合に対する抗ピリミジン・クラスター抗体(5H4)の拮抗作用について調べた。5H4抗体は高分子のIgMであるので、反応にはそのFab分画を用いた。その結果、1.pERCATにSp1因子が結合していても隣接するピリミジン・クラスターに5H4のFab分画は結合した。2.PERCATのピリミジン・クラスターに5H4のFab分画が先に結合すると、後から加えたSp1因子は結合しなかった。これは昨年度の研究結果、5H4で処理したpERCATを鋳型とするin vitro転写系ではSp1因子を添加しても転写の促進効果が認められなかったことと合致している。5H4のFab分画によりSp1因子の結合個所がカバーされたためか、あるいはFab分画の結合によりその周辺の高次構造が変化したためにSp1因子が結合できなくなったのか現在検討中である。昨年度調製できなかった抗ZDNA抗体については、ブロム化ポリ(dG-dC)とN-アセトキシ-2-アセチルアミノフルオレン処理のポリ(dG-dC)に高い結合能を持つと同時に未処理のポリ(dG-dC)には10^<-2>以下の反応性しか示さない抗体を産生する細胞9株を樹立した。さらに化学合成したステム・ループDNAを抗原として、単鎖DNAならびに2重鎖DNAには反応しないがステム・ループDNAと反応する抗体を産生する細胞4株を樹立している。また化学合成のG-G-C-(A_5-N_5)_5-A_5-C-G-Gを抗原としてポリdA-ポリdTとは反応しないが抗原のDNA断片には高い結合能をもつ抗体の産生細胞8株を2回目のクローニングで得ている。
シリカ担持配位子をプラットホームとする遷移金属触媒の集積化と有機合成への応用

かご型ホスフィンSilica-SMAPを用いる触媒反応の開発を進めるとともに、その設計概念を拡張して、遷移金属と1:1型錯体を選択的に形成する新しい固相担持ホスフィンとしてシリカ3脚担持ホスフィンSilica-3p-TPPおよびポリスチレン3点架橋ホスフィンPS-TPPを開発した。これらのホスフィンはSilica-SMAPと比べて、低コストで合成でき、構造の多様化が可能であるなどの利点を有している。塩化アリール類の各種クロスカップリングやsp3-C-H結合のホウ素化反応に対してその有用性を確認した。25年度が最終年度であるため、記入しない。固相担持触媒は反応生成物との迅速分離が可能であること、反応空間における位置を規定できることなどから、複数の反応を時間的・空間的に結合させる集積化有機合成に有用である。我々が開発したシリカ担持モノホスフィンSilica-SMAPは、遷移金属種と厳格に1:1の関係で錯形成し、個々の錯体ユニットが空間的に分離される。結果、Silica-SMAP-遷移金属系は高度配位不飽和種を効果的に発生させるのに有用であり、様々な反応に高い触媒活性を示す。本研究では、Silica-SMAPを利用して、異種金属を同一表面に固定化し、第1段階の生成物が第2段階の基質となるドミノ触媒反応を実施することを計画した。上記計画を実施するための準備研究として、最近開発したSilica-SMAP-遷移金属錯体触媒による芳香族化合物のオルト位選択的ホウ素化反応をさらに拡張し、脂肪族sp3-C-H結合のホウ素化反応を開発した。具体的には、トリアリールホスフィン型の新規シリカ担持かご型ホスフィンSilica-TRIPを配位子とするRh触媒によりアミド、ウレア、2-アミノピリジンの窒素隣接位のsp3-C-H結合ホウ素化が進行することを見出すとともに、Silica-SMAP-Ir触媒による2-アルキルピリジンのsp3-C-H結合ホウ素化反応を開発した。また銅触媒ーヒドロシランによるα,β-不飽和カルボニル化合物の共役還元にもSilica-SMAPが有用であることも明らかにした。固相担持ホスフィンー遷移金属触媒によるC-Hホウ素化反応が脂肪族sp3-C-H結合のホウ素化反応にも適用可能となったことは予想以上の成果である。一方、固相担持触媒をフロー反応系に適用する検討がまだ実施できていない。固相担持触媒をフロー反応系に適用する研究に着手し、反応時間の短縮や触媒回転数の向上などによってその有用性を実証する。これらの研究を実施するため、多孔質シリカ担体の再検討、高分子固定化触媒の開発などを実施する。
被災地の「環境復興」を促す社会科学的研究－持続可能・自立的地域社会モデルの構築－

4資本に基づく「環境復興」が被災地における持続的な復興に寄与しうるのかについて、社会科学融合研究を進めた。先行研究のサーベイ、社会経済統計を用いた分析、ヒアリング調査、ウェブアンケートを組み合わせて研究を行った。結果として、復興感では従来の行政の復興計画で重視されている物的・人的資本だけでなく、自然資本なども含めた復興を人々が重視することが明らかとなった。さらには、被災地の社会関係資本としての復興支援を行なうNPOが設置した復興拠点に対する利用意図を示す人々が多かった。これらの結果から、被災者に対する拠点設置と情報提供が効果的に実施さされば利用が増加し、「環境復興」に役立つことが示唆された。平成25年度の研究において、災害復興における持続可能な復興の在り方(環境復興)を検討するために、岩手県をケースとして、後方支援に携わっている各セクター(自治体・NPO)の職員・スタッフに対するヒアリング調査を行った。ヒアリング調査の結果、(1)県レベルでの震災後の復旧・復興策について、進捗状況はがれきの撤去については平成25年度末の段階でほぼ完了している一方、資本ストックの復旧に着手していること、また雇用や住民の転居による被災地の空洞化の問題が課題となっていることが明らかになった、(2)自治体レベルでの震災後の復旧・復興策について、後方支援拠点として遠野市が機能した理由は、歴史的に遠野市と沿岸被災地の間でヒト・モノの交流があったことに加え、震災前の段階で遠野市の後方拠点構想による協定作りが進められていたことなど、沿岸自治体との間で社会関係資本の構築が大きく機能したことが明らかになった、(3)NPOレベルでの震災後の復旧・復興策について、遠野市の震災復興支援NPOである「まごころネット」を対象にヒアリングした結果、震災直後の復旧段階から現在の復興段階へ支援の内容やそこで必要となる人材について変わりつつあること、さらにはそれらを支える資本(物的、人的、自然資本)とそれらをつなぎ合わせる社会関係資本をどのように構築していったかが明らかになった。このほか災害からの復興について、(1)環境復興の考え方について、環境汚染からの地域再生の姿を考えた「環境再生」研究の先行研究との対比での検討、(2)被災地の自治体の主要社会経済指標から、自治体の持続可能性についての考察、以上2点のの研究を進めた。26年度の研究では、被災地における復興の現状について、行政ならびにNPOなど民間組織における支援方策の概要と課題、さらには被災地における社会関係資本の構築に関する取組について、現地でのヒアリング調査を中心に進めた。研究においては社会関係資本ならびにレジリエンス関連の先行研究を、経済学・社会心理学・政策学の観点から再検討した。そのうえで、被災自治体(26年度では岩手県大槌町・釜石市)の行政・NPO関係者へのヒアリング調査を行うために、特に被災地における社会関係資本の構築に関してどのような対策が行われているか、また被災者の自主的な再建における取組とその支援に関する対策に関して情報収集すると同時に、上記の項目に関する質問項目の検討を行った。ヒアリング調査は平成26年9月・平成27年3月の二回にわたって行われた。このなかで大槌町役場・釜石市役所・大槌たすけあいセンター・遠野まごころネットへヒアリング調査を行った。調査の結果、被災地の復興政策における重心が住宅地整備から街並みの復興に移りつつあること、仮設住宅における高齢者などの孤立を防止するための生活支援員やNPOとの連携による支援についての現状を整理し、これらの支援活動の効果について行政とNPOや支援の受け手の間での認識のずれの可能性を見出した。また、NPOにおける被災地支援は、被災者間の社会関係資本の構築、特に被災者間のつながりを生み出すコミュニティの場の創出や「なりわい」の創出、高齢者や障がい者などの自立支援のための交流の場や就労支援に関する取り組みを調査し、その現状と課題を明らかにした。そのうえで、被災地を対象にした社会調査を27年度に行うための準備を行った。27年度の研究実績として、[1]岩手県でのソーシャルキャピタルが人々の復興感に及ぼす影響に関するweb調査の実施、[2]東北三県(岩手・宮城・福島)の被災地におけるソーシャルキャピタルと人々の復興感に及ぼす影響に関するweb調査の実施、[3]災害復興におけるソーシャルキャピタルとレジリエンスに関する経済学的研究、[4]「環境復興」と社会的ネットワークの影響に関する社会心理学的研究、以上四点が挙げられる。[1]は平成27年6月、[2]は平成27年11月末に実施した。これらの調査結果から、復興の満足度について、沿岸部の人たちの方が不満を持っていることが統計的に有意な結果が得られた。具体的には、「道路や建物などの生活インフラの再建」「雇用や教育などの機会の整備」「普段の生活に戻れたという実感」だけでなく、「海や里山の保全などの自然環境」も内陸部より沿岸部の方が不満であることが示された。一方、「近所づきあいなどの地域における人とのつながり」は有意な差は見られなかった。このことから、インフラ整備と震災復興との関係性について、沿岸部の人々は内陸部に比べ、弱い否定的、もしくは弱い肯定的意見が強いことが統計的に明らかになった。この成果は、上記[4]としてまとめられ、28年7月の第31回国際心理学会議(ICP2016;2016年7月24日ー29日,横浜)で報告する予定である。また、災害復興と地域のレジリエンス、ソーシャルキャピタル・環境再生の議論から「環境復興」の定義に関して、渡邉聡(2016)「被災地域における復興プロセスとソーシャル・キャピタルの効果」(『鈴鹿大学紀要CAMPANA』

No.22,p. 93-106)としてまとめた。4資本に基づく「環境復興」が被災地における持続的な復興に寄与しうるのかについて、社会科学融合研究を進めた。先行研究のサーベイ、社会経済統計を用いた分析、ヒアリング調査、ウェブアンケートを組み合わせて研究を行った。結果として、復興感では従来の行政の復興計画で重視されている物的・人的資本だけでなく、自然資本なども含めた復興を人々が重視することが明らかとなった。さらには、被災地の社会関係資本としての復興支援を行なうNPOが設置した復興拠点に対する利用意図を示す人々が多かった。これらの結果から、被災者に対する拠点設置と情報提供が効果的に実施さされば利用が増加し、「環境復興」に役立つことが示唆された。26年度の研究までで被災地における復興策の行政ならびにNPO等の民間組織における取組の状況とその推移に関してヒアリング調査などを通じて明らかにしてきた。またそのなかで、復興段階における被災地での課題の変化を把握することができた。そのうえで、27年度実施するインターネット調査、ならびに被災地でのアンケートの準備を進めてきている。被災地でのアンケート調査の実施に関しては、大槌たすけあいセンターの協力を得ることについて、これまでのヒアリング調査と意見交換により、関係者との間に十分な信頼関係を形成し、内諾を得ている。環境・資源経済学27年度の研究では、被災地における二つの調査を軸に進めていく。一つは、被災地住民を対象にインターネットアンケートによる無作為抽出法による調査である。こちらの調査では現在までの復興感と社会的関係資本の関連を中心に調査項目を作成しており、より包括的に現状までの被災地復興とコミュニティ再生の関係に関して明らかにする。もう一つは、大槌町を対象に被災者に対するインタビュー調査を実施する。この調査では、上述のインターネット調査の結果を示し、被災者の復興感ならびに社会関係資本の状況を聞き取りによって把握する。これら二つの調査結果と、これまで集約してきた研究成果をもとに、被災地における復興段階における対策の課題について、最終成果報告の形でまとめる。研究一年目に計画していた被災地の第一回現地調査について、調査に入るまでの先行研究のサーベイと調査対象の選定について25年度末に行ったため当初の計画からはやや遅れている。これらは年度末までにほぼ終えているので、26年度中に調査を実施することを計画しており、26年度中に当初の計画通りに終えられると考えている。次年度使用額が生じた理由は、25年度で実施を予定していた現地調査一回分が調査予定先との都合が合わず行われなかったためであり、26年度の実施計画はおおむね予定通り進んでいる。平成26年度においては「4資本、特に社会関係資本から見た復興段階における後方支援のあり方モデル」として研究を進めていく。
コアシェルヘテロ接合ナノワイヤへの位置制御ドーピングによるキャリア輸送制御

本研究では、半導体ナノワイヤを利用した次世代高移動度トランジスタ用チャネル実現のための研究を実験および理論の両面から行った。超並列計算機の京を利用したオーダーN法第一原理計算により、約3万原子からなるSi/GeおよびGe/Si内部の電子状態を明らかにした。計算で得た知見に基づき高真空CVD装置により、急峻な界面を持つSi/GeおよびGe/Siコアシェルナノワイヤの成長制御および位置制御ドーピング技術を確立し、コアシェルヘテロ接合を構築することで不純物散乱のない高移動度チャネルが実現できていることを実験的に初めて実証した。本研究では、京などの超並列計算機を利用した大規模第一原理計算による知見を活かして、SiとGeのコアシェルナノワイヤを利用した高移動度チャネルを実現することが目的である。初年度は、4タイプの異なるコアシェルナノワイヤの成長条件の最適化を超高真空化学気相堆積装置を利用して行った。コア部分に関しては、Siの場合は500-600°C、Geの場合には280-320°Cの範囲での低温成長を実現した。更にコア/シェル界面において急峻な界面を得るために、できる限りシェル形成温度を低温に保つようにした。その結果、Geシェルは500°C、Siシェルは700°Cでの低温成長を実現できた。界面のミキシング状態を高分解能TEMおよびEDXにより調べた結果からは低温成長にも関わらず、シェル層の結晶性は高く、急峻な界面形成を示唆する結果が得られた。一方、オーダーN法第一原理計算プログラムCONQUESTを用いた研究としては、Si/GeおよびGe/Siコアシェルナノワイヤの約4千-3万原子を含んだ系についての大規模第一原理計算を実現した。具体的には、直径6nmの結晶コア、2nmのシェル層で覆われたコアシェルナノワイヤに対して第一原理計算による構造最適化を行い、内部の応力分布を明らかにした。また、コアシェルナノワイヤ内部の応力分布はコアシェルナノワイヤの形状に強く依存することも明らかにした。これらは、オーダーN法第一原理計算プログラムCONQUESTを利用したナノワイヤ系での初めての成果であり、世界最大規模の第一原理算によって初めて可能になった研究といえる。また、Siナノワイヤの表面は一般的に酸化膜で覆われているが、その酸化膜構造を古典分子動力学計算を用いて作成した。作成された構造は実験結果と矛盾ない構造であり、現在オーダーN法第一原理計算への適用を進めているところである。本研究では、京などの超並列計算機を利用した大規模第一原理計算による知見を活かして、次世代高移動度トランジスタ用チャネルを実現することが目的である。具体的には、SiとGeのコアシェルナノワイヤ構造を利用することで、不純物のドーピング領域とキャリアの輸送領域を完全に分離し、不純物散乱を抑制できるチャネルを実現する。これまでに、4タイプの異なる(n-Ge/i (intrinsic)-Si、p-Si/i-Ge、i-Ge/p-Si、i-Si/n-Ge)コアシェルナノワイヤを超高真空化学気相堆積(CVD)装置により成長し、その成長およびドーピング条件の最適化を行うことで、コアシェルナノワイヤの構造制御と位置制御ドーピングを実現できた。コアドーピングに関しては、PドープGeナノワイヤは300°C、BドープSiナノワイヤは400ー500°Cで成長条件を最適化した。シェルドーピングの最適条件は、n-Ge層は500°Cで、p-Si層は700°Cであった。更に、i-Ge/p-Siコアシェルナノワイヤにおいて、実験的に初めてi-Ge層内にホールガスが形成されていることの完全な検出および実証を達成できた。本成果は、高電子移動度トランジスタ(HEMT)の構造を1次元のコアシェルナノワイヤ内部に確かに構築できたことを示しており、不純物のドーピング領域とキャリアの輸送領域を完全に分離し、不純物散乱を抑制できるチャネル実現の第一歩といえる。理論パートからは、開発を行なっているオーダーN法第一原理計算プログラムCONQUESTを用いてSi/GeおよびGe/Siコアシェルナノワイヤの大規模第一原理計算を行なった。これまでに、コアシェルナノワイヤ内の原子数が約4千-3万原子を含んだ系までの大規模第一原理計算を実現できている。更に、コアシェル内部の応力の状態および内部の電子状態に関しての興味深い新しい知見を得ている。現在までに、実験および理論両面において、当初の研究計画書に記載したほぼ全ての内容を達成できている。研究実績概要にも記載したように、実験のパートに関しては、1)4タイプの異なる(n-Ge/i-Si、p-Si/i-Ge、i-Ge/p-Si、i-Si/n-Ge)コアシェルナノワイヤの構造制御、2)コアシェルナノワイヤ中のコア/シェル層それぞれへの位置制御ドーピング、3)i-Ge/p-Siコアシェルナノワイヤにおいて、実験的に初めてi-Ge層内にホールガスが形成されていることの完全な検出および実証までできている。特に3)の結果は高電子移動度トランジスタ(HEMT)の構造を1次元のコアシェルナノワイヤ内部に確かに構築できたことを示す初めての実験結果であり、本基盤研究Aでの重要な目標の1つを既に達成できたといえる。一方、理論のパートに関しては、1)オーダーN法第一原理計算プログラムCONQUESTを利用し、Si/GeおよびGe/Siコアシェルナノワイヤ構造(約4千3万原子系)に対する構造最適化計算に成功し、2)Si/GeおよびGe/Siコアシェルナノワイヤ内部の応力分布の計算およびは応力分布の表面構造依存性について明らかにすることに成功している。