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光周波数標準を用いた光時系の実現

本研究のテーマは光周波数標準を用いた高精度な時系(光時系: optical time scale)を構築し、光周波数標準が国際原子時(TAI)へ貢献可能な事を実証することである。光周波数標準としてYb光格子時計を用いることにした。また、連続運転発振器として、水素メーザーを用いることにした。光格子時計を基準に、水素メーザーを定期的にステアリングし、水素メーザーとTAIをリンクする。この方法により従来よりも高安定な時系の構築を目指す。本研究の課題の一つは、光格子時計の長期運転の実現である。光格子時計は多数の光源から構成される複雑な装置であり、長期運転が難しい。そのため、周波数安定化レーザーの堅牢性、レーザービームのアライメントの堅牢性の向上を行うことが重要である。昨年度では、光時系構築のためのYb光格子時計を新たに1台立ち上げて、不確かさ評価を行った。しかし、まだ長期運転できる装置には仕上がっていなかった。今年度は、昨年度に引き続き、装置改良を進め、長期運転に向けて大きく前進した。特に、レーザーのロックを自動で復帰する機構の開発に成功し、長期運転に必要なコア技術を得た。この技術に関しては、特許出願を行った。これまで、光格子時計は1日に数時間程度の運転を行う程度であったが、1週間に80%以上の稼働率で無人連続が可能であることを実証した。今年度に得られた結果は、国内学会、国際学会で発表した。また、論文投稿予定である。今年度は、主に光格子時計の長期運転に向けた様々な装置開発を行った。1)556 nmの2次冷却用光源を外部共振器型半導体レーザーからファイバーレーザーに交換した。2)光周波数コムのマルチブランチ化を行い、多数のレーザーをコムに安定化できるシステムを構築した。3)光周波数コムのロックを自動で復帰するリロック機構を開発した。4)光周波数コムとレーザーのオフセットロックのリロック機構を開発した。5)399 nm光によるオプティックスの損傷を低減するために、エンドキャップファーバー、オプティカルコンタクト偏光ビームスプリッタを導入した。6)リモートで時計の一部を制御、監視できるシステムを構築した。上記2), 3)は、レーザーの位相同期を自動復帰する機構である。光共振器へのロック等と違い、位相同期はキャプチャーレンジが狭く、ロックが外れやすいため、リロック機構の開発が急務であった。しかし、キャプチャーレンジが狭いために、リロックも困難であった。そこで今回、遅延線を使って、レーザー周波数位相同期のキャプチャーレンジ内にいるか否か判定する回路を開発し、リロックを可能にした。時計の不確かさを低減も進めた。昨年度の不確かさ評価では、光格子による光シフトに起因する不確かさが大きかった。光格子のポテンシャルの深さを下げることで、不確かさ低減が期待されたが、十分な数の原子をトラップできなかった。今年度は、1次冷却用レーザーの改良を行うことで、1次冷却で集められる原子数を増やすことに成功した。これにより、光格子ポテンシャルを低減することができ、光シフトの不確かさを10^-17レベルに低減した。今年度は1週間の連続運転を実証したが、さらなる長期運転を可能にするための改良を行う。今回、Yb原子蒸気の真空窓へのコーティングによる、レーザー光の透過率低減が、運転時間をリミットする要因になることが明らかになった。そのため、窓を加熱してコーティングを低減する機構を開発する予定である。連続運転が実証できたので、本研究の目標である国際原子時への貢献へあと一歩というところまできた。国際原子時へ貢献するためには、水素メーザーの周波数を数ヶ月間測定し、国際度量衡局に報告する必要があるが、今年度にこの測定をスタートさせる予定である。連続運転による水素メーザー周波数測定の他に、断続運転による測定も考えている。これは水素メーザーの周波数安定度が良いことを利用して、周波数がドリフトしない間は、測定を行わない方法である。現在、水素メーザーのシミュレーションを行っており、最適な測定頻度を検討している。不確かさは光格子によるシフト、黒体輻射シフトで制限されている。光格子によるシフトを現状よりも低減するためには、原子数の増大のほかに、原子温度の低減を考える必要がる。原子温度は、2次冷却の温度でほぼ決まっているが、ドップラー冷却温度よりも温度が高いため、低減の余地がある。黒体輻射シフトは、レーザー冷却に用いるアンチヘルムホルツに電流を流す時間が長く、そこから発生する熱が問題になっている。そのため、電流を流す時間を少なくする予定である。また、長期的にはクライオ環境下に原子を置くシステムを開発し、黒体輻射に起因する不確かさを下げる方法を検討中である。光周波数標準としてYb光格子時計を用い、また、連続運転発振器として、水素メーザーを用いる。光格子時計を基準に、水素メーザーの周波数の揺らぎを定期的にステアリングし、この水素メーザーとTAIを比較する。

そのため、周波数安定化レーザーの堅牢性の向上、システムの小型化および省電力化を行う必要がある。当研究所では、これまでYb光格子時計、Sr光格子時計を開発してきたが、光時系構築のために長期運転可能なYb光格子時計(3号機)を新たに開発することにした。平成29年度は、光格子時計の装置開発および、光格子時計としての動作確認を行った。まず、光格子中への原子の捕獲、時計遷移の観測に成功した。次に、時計の不確かさ評価、絶対周波数計測を行った。開発した光格子時計は数時間程度の連続運転をできるレベルになった。そして、1ヶ月程度にわたり毎日数時間の運転を行う事に成功した。平成29年度に得られた結果は、国内学会、国際学会で発表した。また、論文投稿予定である。光格子時計の開発と並行して、水素メーザーのステアリングのシミュレーションを行った。平成29年度は、主に光格子時計の長期運転に向けた装置開発を行った。光格子時計は、長期運転専用の部屋の中で構築し、部屋外から時計を監視、制御できるようにした。冷却用レーザー、光双極子トラップ用レーザー、時計遷移励起用レーザー等の光源5個すべてをEr添加光ファイバーコムを用いて周波数安定化した。狭線幅が要求される光源(冷却用光源、時計遷移励起光源)に関しては、狭線幅コムを用いて、高安定共振器に安定化した波長1064 nm狭線幅レーザーの線幅を位相ロック技術を用いて、各レーザーに転送することで線幅狭窄化を実現した。これらの工夫を行うことで、1日に数時間程度の運転を毎日行うことができるレベルになった。不確かさ評価では、光格子によるACシュタルクシフト、黒体輻射シフト、原子間衝突シフト、ゼーマンシフト、時計レーザーによるACシュタルクシフトなどを評価した。時計遷移の不確かさは、主に光格子によるシフト、黒体輻射シフトで制限される結果となった。光時系の構築というアプリケーションにおいては十分な不確かさを達成した。絶対周波数計測は、水素メーザーを中間発振器として用いて、TAIと比較することで行った。これは、将来、光格子時計を用いてTAIを校正するプロセスの逆のプロセスであり、この測定により現時点の比較精度の限界を知ることが重要である。現在は測定結果の解析を行っている。水素メーザーのステアリングのシミュレーションは、モンテカルロ法を用いておこなった。実際の水素メーザーの挙動に合うようにパラメータを選び、時系列データを乱数を使って生成した。この時系列データを用いて、仮想的に光格子時計によるステアリングを行った。この方法から、どの程度の頻度でステアリングを行うのが最適かを見積もることができる。現在は、シミュレーションで得られたデータと上記の実測データとの整合性を確認している。本研究のテーマは光周波数標準を用いた高精度な時系(光時系: optical time scale)を構築し、光周波数標準が国際原子時(TAI)へ貢献可能な事を実証することである。光周波数標準としてYb光格子時計を用いることにした。また、連続運転発振器として、水素メーザーを用いることにした。
「郡的世界」から国衙の支配への歴史的変遷に関する基礎的研究

(イ)地方官衙遺跡出土木簡の事例収集に関しては、2018年12月までの情報を収集・整理し、最終年度に作成した報告書に「古代地方官衙遺跡と出土木簡一覧(稿)」を掲載することができた。また出雲国をフィールドとして考察を論文にまとめ、「郡的世界」の実像を解明するとともに、近年出土点数が増加する木簡の整理・解釈を試みることができた。ここではまた10世紀以降の木簡についても整理しており、その知見は報告書に「木簡と郡司・郡家の行方」という論文を執筆する上で、視点として資するものとなった。その報告書掲載の論文では、8・9世紀の地方官衙遺跡出土木簡の内容の特色と10世紀以降の木簡との対比を試み、今まで論究が不充分であった10世紀以降の出土木簡の様相と「郡的世界」から国衙の支配への移行の様態を考究することができた。(ロ)国衙運営の全体像を知る史料に関しては、『朝野群載』巻26などの入力を進めた。肥前・肥後・薩摩などについて、在庁官人・武士・相撲人の動向を検討し、個別事例を付加することができた。(ハ)国衙関係者・在庁官人表の補訂と個別事例の分析に関しては、報告書に「平安・鎌倉時代国衙関係者・在庁官人表(稿)」として集成・補訂の結果をまとめた。個別事例では上述の九州地域について分析を行い、合せて現地踏査も実施することができた。(ニ)木簡出土遺跡や国衙支配の場の踏査と資・史料の入手については、上述の九州地域に関連して、薩摩国府・国分寺や一宮、薩摩平氏の拠点となる加世田別符の踏査や尾張国府国分寺・一宮の踏査を行ない、特に前者については、論文作成の上で、大いにその知見が役立った。(イ)地方官衙遺跡出土木簡の事例集成に関しては、出雲木簡学会研究集会への参加や関係史料の収集を通じて、出雲・因幡・伯耆の木簡の釈文検討と現在までの史料収集を行った。また木簡出土遺跡と主な木簡に関するデータを入力し、次年度以降における作業継続の基盤を整えることができた。(ロ)国務運営の全体像を知る史料の校訂文作成と注解について、業務委託により時範記・半井家本医心方紙背文書、また清胤王書状の校訂文・入力を進めることができた。また『北山抄』巻10吏途指南のうち、「古今定功過例」について、本文校訂・訓読文作成・略註を試み、その成果を学術雑誌に発表するための準備を行った。(ハ)国衙関係者・在庁官人表の補訂と個別事例の分析に関しては、備前・備中の在庁官人の様相を再検討し、学術雑誌に論文を掲載することができている。また讃岐について検討を進め、いくつかの補訂を行った。その他、出雲・因幡・伯耆や安芸・美濃での現地調査に関連して、新たな史料を収集できたものもあり、それらの補訂に努めた。さらに半井家本医心方紙背文書の校訂と入力をふまえて、加賀・越中の検討を試みており、その過程で新たに判明した事例を補足し、両国について考える材料を整備することができた。(ニ)木簡出土遺跡や国衙支配の場の踏査と資・史料の入手という面では、安芸国分寺とその周辺、備前・備中の国府・国分寺、また出雲国府、美濃国分寺・国府などで踏査を実施し、国府の景観や一宮・寺院、在庁官人の拠点などとの関連を現地において確認することができた。安芸・出雲では木簡出土地の状況を木簡に関する史料の収集に努め、当該地域の様相を理解する上で、大いに得るところがあった。(イ)地方官衙遺跡出土木簡の事例集成に関しては、本年度の新出土木簡の情報を付加し、史料収集に努めた。また郡支配や「郡的世界」の構成・諸関係の理解に関わる郡符木簡の分析を行い、これを論文にまとめることができた。(ロ)国務運営の全体像を知る史料の校訂文と注解について、業務委託により土左日記、尾張国郡司百姓等解文、将門記、陸奥話記、新猿楽記などの校訂文を入力することができた。また昨年度から取り組んでいた「吏途指南」の「古今定功過例」について、共著の形で論文として刊行することができた。半井本医心方紙背文書に関しては、本年度にさらに研究を進め、次年度に論文として刊行できるように準備を進めた。(ハ)国衙関係者・在庁官人表の補訂と個別事例の分析に関しては、半井本医心方紙背文書の分析との関係で、加賀・越中の部分の補訂を完成させ、信濃や陸奥についても再検討の上、補訂を進めた。(ニ)木簡出土遺跡や国衙支配の場の踏査と資・史料の入手という点では、山口県長登銅山跡の木簡と遺跡を実地に調査し、一部釈文を訂正すべき点、その後の調査の進展などについて知見を得ることができた。国府とその周辺に関しては、豊前・豊後の国府・国分寺や一宮・周辺の有力神社などを踏査し、国務執行の場について理解を深めることができた。基礎史料の入力や注解については、本年度目標分は概ね達成できている。在庁官人表の補訂に関しては、いくつかの対象国について史料の再検討・収集を行う中で、表の完成に近づけるべく作業を進めることができた。

地方官衙遺跡出土木簡に関しては、木簡の現物調査を行うとともに、全国的な集成作業を基盤として、郡符木簡に関する論文をまとめることができた。現地踏査は予定の2回の機会を設けることができ、それぞれに今後の研究を進める上で、有用な知見を得ることができた。(イ)地方官衙遺跡出土木簡の事例収集に関しては、本年度の新出土木簡の情報を付加し、史料蓄積に努めた。発掘調査が進む肥前国杵島郡については、竹松遺跡などを巡検し、遺構や出土文字資料を中心とする遺物の観察を行い、知見を深めることができた。また畿内の郡司氏族について1011世紀の動向を整理し、譜第郡領氏族がなお基層社会を支える存在として存続している様子や朝廷とのつながり、武者の進出のあり方などについて考究し、論文にまとめた。(ロ)国務運営の全体像を知る史料の校訂文と注解については、業務委託により菅家文草、北山抄、高山寺本古往来、宇津保物語などの校訂文を入力することができた。半井家本『医心方』に関しては、今年度に論文としてまとめ、発表することができた。また周防国に関わる清胤王書状群の検討に着手しているが、そのまとめは次年度以降の課題となる。(ハ)国衙関係者・在庁官人表の補訂と個別事例の分析に関しては、伊賀、加賀・越中、因幡について検討を進め、伊賀と加賀・越中に関しては論文、因幡については単著を刊行し、その中で補足する知見を得ることができている。またその他の地域についてもいくつか史料を補訂し、表の完成に向けて作業を進めることができた。(ニ)木簡出土遺跡や国衙支配の場の踏査と資・史料の入手については、上述の長崎県大村市竹松遺跡、また史跡登録に向けて発掘調査が佳境を迎えている讃岐国府など、発掘調査の現地に臨み、遺跡の立地や景観、遺構・遺物の観察などを行うことができた。国府・国分寺に関しては、他に加賀・能登について調査し、国府と一宮や国分寺・国分尼寺などとの関係を調査する機会を得た。基礎史料の入力や注解に関しては、本年度目標分は概ね遂行できた。在庁官人表の補訂は、いくつかの知見を付加し、表の完成に向けた作業を蓄積することができた。地方官衙遺跡出土木簡については、情報の集積に努めるとともに、実地に現物観察を行い、釈文を確認するなどの作業を行うことができた。現地踏査は3回行い、それぞれに今後の研究を進める上で有益な見識を深めることができている。発掘調査が進む出雲・伯耆の事例を検討し、遺跡立地や木簡の実見を行う機会があり、知見を深めることができた。また郡司氏族の動向については、これまで見落としていた事例を追加し、最終年度の報告書刊行に向けた準備を進めることができた。なお、武蔵国入間郡の郡家とその支配の様相について、論考を発表することもできた。(ロ)国衙運営の全体像を知る史料に関しては、『万葉集』や『陸奥話記』『奥州後三年記』などの入力を進めた。奥州の様相に関連して、余五将軍平維茂に関する論文を発表し、武者の進出のあり方を整理した。(ハ)国衙関係者・在庁官人表の補訂と個別事例の分析に関しては、大和源氏の展開過程を整理し、畿内における国衙と武士の関係について知見をまとめることができた。また備後、周防、大隅、紀伊、近江などの国府巡検と関連して、各国の史料を見直し、いくつかの補訂を行った。大隅、また薩摩に関しては、次年度に論文をまとめるべく、準備を進めており、その基板形成を果たすことができている。(ニ)木簡出土遺跡や国衙支配の場の踏査と資・史料の入手にいては、上述の備後、周防、大隅、紀伊、近江の国府や一宮・国分寺などの景観を確認し、周防に関しては正庁の発掘調査を見学することができた。また出雲に赴く機会があり、風土記と現地の景観や出土文字資料の地点、郡家の立地状況などを調査することができ、この点については次年度に論文としてまとめるべく、準備を進めることができた。
X連鎖精神遅滞・αサラセミア症候群(ATR-X)の分子遺伝学的解析

症候性XMRの一つである、X連鎖精神遅滞・αサラセミア症候群(ATR-X)の日本人症例の集積を行い、24家系27例の症例を解析した。臨床的確診例18家系21例、疑診例6家系6例を対象とした解析の結果、24家系27例中、21家系24例で遺伝子変異を同定した。主要な2つの領域ADDドメインに12家系14例、helicaseドメインに3家系4例でミスセンス変異を同定した。また、一塩基置換によるスプライシング変異3家系3例、一塩基挿入によるフレームシフト、偽遺伝子の挿入によるスプライシング変異を各1例同定した。現時点で、確診例2家系2例、疑診例1家系1例では変異は同定されていな。遺伝子型とHbHの有無には相関はなく、その他の表現型は変異の種類による違いはなかった。HbHの有無に関わらず、高率にATRXの変異が同定されたことはATR-Xの臨床診断においてHbHは必須ではなく、特徴的な臨床症状から行われるべきであることを明らかにした。ATRXはX連鎖精神遅滞のひとつであり、女性保因者の存在は遺伝カウンセリングの観点から重要であるのみならず、遺伝子産物の生物学的意義を理解する上で重要である。これらの家系のなかで母親を含む女性保因者の解析を次の課題として取り組んだ。ATRX遺伝子変異を解析できた8名の母のうち、6名は保因者であった。のこりの2名は変異を持たず、患者における変異はde novo変異と考えられた。変異保因者女性は母と女性同胞を合わせて7名であった。この7名を対象にX染色体不活化解析を行ったが、多型情報などにより、4名の女性保因者において不活化解析が可能であった。解析できた4名のうち3名においてはX染色体不活化の偏り(Skewed)パターンであり、これまでの報告と一致した。しかし、軽度精神遅滞を有する母親においてX染色体不活化パターンの偏りを認めずnon-skewedパターンであった。この結果は精神遅滞を有する母においては変異をもつX染色体が不活化を逃れ、精神遅滞の原因となりうる可能性を示唆する。したがって、ATRX遺伝子変異が女性精神遅滞の原因となりうることを示すことができた。症候性XMRの一つである、X連鎖精神遅滞・αサラセミア症候群(ATR-X)の日本人症例の集積を進め、これまでに24家系27例の症例を集積することができた。現時点で、確診例2家系2例、疑診例1家系1例では変異は同定されていない。

遺伝子型とHbHの有無には相関はなく、その他の表現型は変異の種類による違いはなかった。HbHの有無に関わらず、高率にATRXの変異が同定されたことはATR-Xの臨床診断においてHbHは必須ではなく、特徴的な臨床症状から行われるべきであることを示す。このように本年度はゲノムDNAを用いた、遺伝子診断法を確立し、遺伝子型と表現型との関係を示すことができた。しかし、結果はかならずしもはっきりしたものではなく、遺伝子型と表現型の関係の解明には、症状のそろった典型例以外の症例を解析することが必要であることが明らかとなった。これまでの報告で非特異的X連鎖精神遅滞のなかにもATRX遺伝子変異が原因である例が存在することが示されている。より多くの患者の解析を可能とするために、現在、我々は、DHPLC法を用いたATRX遺伝子変異のスクリーニング法を開発中である。私たちは、ATR-X日本人症例の集積を進め、これまでに24家系27例の症例を集積し、臨床的確診例18家系21例、疑診例6家糸6例を対象とした解析の結果、24家系27例中、21家系24例で遣伝子変異を同定した。このようにATR-Xの分子遺伝学的診断の基礎を構築することができた。ATRXはX連鎖精神遅滞のひとつであり、女性保因者の存在は遺伝カウンセリングの観点から重要であるのみならず、遺伝子産物の生物学的意義を理解する上で重要である。これらの家系のなかで母親を含む女性保因者の解析を次の課題として取り組んだ。ATRX遺伝子変異を解析できた8名の母のうち、6名は保因者であった。のこりの2名は変異を持たず、患者における変異はde novo変異と考えられた。変異保因者女性は母と女性同胞を合わせて7名であった。この7名を対象にX染色体不活化解析を行ったが、多型情報などにより、4名の女性保因者において不活化解析が可能であった。解析できた4名のうち3名においてはX染色体不活化の偏り(Skewed)パターンであり、これまでの報告と一致した。しかし、軽度精神遅滞を有する母親においてX染色体不活化パターンの偏りを認めずnon-skewedパターンであった。この結果は精神遅滞を有する母においては変異をもつX染色体が不活化を逃れ、精神遅滞の原因となりうる可能性を示唆する。したがって、ATRX遺伝子変異が女性精神遅滞の原因となりうることを示すことができた。これらの結果からATRXはX染色体不活化の対象となる遺伝子であり、保因者女性ではX染色体の不活化を偏らせることで、発症を回避するメカニズムが示された。しかし、このメカニズムは完全ではなく、偏りが不十分な場合に女性においても精神遅滞を発症するリスクが存在する可能性が示唆された。
運動学習によって獲得した運動表象による他者運動情報処理

ヒトは他者の運動を観察している時、どのようにすればその運動が自己の運動として実現できるかどうか、その方略を理解することができる。これは、他者運動に関する視覚的情報を、自己の運動制御に関する脳内メカニズムを利用して処理することで、その運動を行うのに必要な運動指令を計算しているからだと考えられている。このように、自己の運動を生成する機能のみならず、他者運動に関する視覚情報の処理にも関わっている脳内メカニズムを、ミラーシステムと呼ぶ。本研究は、ミラーシステムによる他者運動の視覚情報処理が、ある運動を学習した結果獲得した自己の運動表象(自己の運動を生成するための神経ネットワーク)に応じて変化するのか、その可能性を検証することを目的とする。本年度は、ミラーシステムの活動の大きさが観察している運動に応じて異なる可能性があったため、視覚運動適応学習実施前にミラーシステム活動の運動特異性の有無についての検証を行った。ミラーシステムの活動度合いの指標には、経頭蓋磁気刺激(Transcra mialnagnetic stimulation ; TMS)によって第一背側骨間筋(First dorsal interosseous ; FDI)から導出した運動誘発電位(Motor evoked potential ; MEP)の振幅を用いた。視覚刺激には示指の間欠的な屈曲-伸展運動と、示指の内転-外転運動の2種類の映像を用いた。被験者が映像を観察している最中に一次運動野に対してTMSを与え、得られたMEP振幅について条件間の比較を行った。FDIが主動筋として作用する内転-外転運動を観察している最中は、屈曲一伸展観察時に比べてMEP振幅が大きくなる様子が伺えた。この結果はミラーシステム活動の運動特異性の存在を示唆しており、視覚運動適応学習時に用いる視覚映像の運動主動筋とMEP導出筋を適切に選択する必要性があることがわかった。予算の都合上、申請時に予定していた機材の購入ができず、全般的な実験計画の見直しが必要となった。データ収集に努め、対外的成果報告を行う。また、スポーツや医療の現場への応用を視野に対外的情報発信を続けていく。本年度は交付内定通知が年末まで遅れたため、実験に関連する機材や物品の購入、実験環境の整備に多くの時間を費やした。したがって、当申請研究の計画に沿った実験には現状、取り掛かることができていない。また、交付された研究費では当初予定していた主要装置を購入することができなかったため、研究計画を大幅に見直し、当初の目的に則した形で別の実験を考案している。
農村計画への社会学的アプローチに関する実証的基礎研究

事例研究地の宮崎県東諸県郡綾町は、各種事業の導入によって多面的な農村振興策を展開してきた。本研究では、24年間に亙って町長を務めた郷田実氏による、町長主導型の農村振興策の企画立案・実施過程を分析しながら、一方で住民参加の実態を自治公民館活動を中心に把握し、さらに振興施策に対する町民の評価を探るために、中学生と町民のアンケート調査を行った。その主な結果の概要は、以下の通りである。1.行政施策の企画・立案、実施・展開過程町長主導型の計画実施は、町民あげての支持を得たものもあったが、多くの施策は、「議会全員反対」の中での苦汁の説得が続いた。しかし、各種補助事業の積極的な導入の一方で、町長期総合開発計画を策定し、「三づくり運動(明るい町づくり。健康づくり。意識づくり)」という基本政策を、確実に展開させて来ている。2.まちづくりへの住民参加過程郷田町政のもう一つの特徴は、住民の自治活動の推進である。区長制度の廃止によって、自治公民館活動を推奨し、町民の自治意識の高揚を図りながら、行政課題への要望を汲み上げ、宮崎県の「あすをきづく人づくり運動」の実践モデルとして表彰されるに至った。3.住民の行政施策に対する評価綾中学校全校生徒346名と、町内4集落の住民約400名のアンケート調査を実施した結果、同様の調査を行った山形県高畠町と比較して、生徒・住民共に行政評価は、綾町の方が高畠町よりも高く、特に、自然生態系の保全意識にその傾向が顕著に現れた。1.農村計画に関する文献研究農村計画に関する社会学的文献、及び農業経済学、農業工学、環境工学等の分野における文献を収集し、我が国における農村計画研究の現状認識を深めた。その結果、農村計画にとって重要な側面である政策決定過程、特に行政施策の形成と住民参加、及び政策に対する住民の評価に関する研究が僅少であることが判明した。2.中山間地域における農村計画の事例研究中山間地域における農村計画の事例研究の調査対象地として、宮崎県東諸県郡綾町、及び山形県東置賜郡高畠町を選定し、行政施策の展開と住民の自治活動のあり方についての資料収集、及びリ-ダ-のオピニオン調査を行なった。綾町は昭和41に町長に就任した郷田実氏の卓抜した行政手腕によって、「自然生態系重視の地域振興」を具現している数少ない農村の一つである。区長制の廃止によって住民の自治活動を振興しようとする自治公民館制度は、「綾方式」と呼ばれる程の社会的評価を得るに至っている。過疎化に歯止めをかけた行政施策に対する住民の評価も高く、集落単位の自治公民館活動も着実に根付き始めている。一方高畠町は有機農業運動の地域的展開がみられ、地区公民館を中心として農業を核とした地域振興に向けた住民の自主的な研修組織が形成されている。以上2つの事例研究を通して、農村計画における住民参加に対して、公民館を中心とした社会教育活動の意義が大きいことが明らかとなった。3.今後の研究計画住民の農村計画に対する意識構造の分析をより深めるために、集落単位に住民の意識調査を企図している。特に世帯主及び小・中学生の意識を両地区で比較検討し、地域特性との関連への認識を深めたい。健康づくり。
省電力ヘテロジニアス・セルラネットワークにおける通信品質保証技術

本研究課題では,ヘテロジニアス・セルラネットワークHetNet(マクロセルに小セルがオーバーレイ配置される複数階層セルラネットワーク)の無線システム構築技術に関して,ユーザ端末の要求通信品質を適切に提供しつつ省電力動作が実現可能なシステム制御手法を,上下両リンク通信を対象にして確立することを目的とした.平成30年度は,平成29年度に引き続いて下リンク通信を対象として,ユーザ端末の要求通信品質保証と省電力動作が可能な基地局動作モード(アクティブ/スリープ)制御およびユーザ端末セル選択制御の各制御手法の研究を進めた.平成30年度においては新たに,キャリアアグリゲーション(CA)技術の適用を考慮した各制御手法について注力した.ここでは,CA通信における各基地局の重要度を,基地局動作モード(アクティブ/スリープ)制御の制御条件に新たに導入した制御方式について研究を進めた.具体的には,当該アプローチに関して机上での理論検討による制御方式の考案を実施し,その後,考案方式の性能を計算機シミュレーションにより評価した.評価結果より,考案方式はCA通信における各基地局の重要度を基地局動作モード制御で考慮しないこれまでの方式に比べ,システム特性が向上することが明らかとなった.研究成果の公表に関しては,平成29年度までの研究成果が国外論文誌に掲載され,また,平成30年度の研究成果は国際学会に投稿済み(現在査読中)である.本研究課題では,ヘテロジニアス・セルラネットワークHetNet(マクロセルに小セルがオーバーレイ配置される複数階層セルラネットワーク)の無線システム構築技術に関して,ユーザ端末の要求通信品質を適切に提供しつつ省電力動作が実現可能なシステム制御手法を,上下両リンク通信を対象にして確立することを目的とする.平成28年度は,ユーザ端末の要求通信品質保証と省電力動作が可能な基地局動作モード制御,ユーザ端末セル選択制御,およびチャネル選択制御の各制御手法の研究を下リンク通信を対象に進めた.ここでは,基地局の動作モード(稼働[ON]/停止[OFF])の切り替え設定の条件に,接続ユーザ端末の通信品質保証の可否を新たに加えた基地局動作モード制御について具体的に研究を行った.また,ユーザ端末の接続セル選択技術については,ユーザ端末の要求通信品質を考慮したセル領域拡張制御を具体的に実施した.実際にはこれらの制御技術について机上での理論検討による制御手法の考案を実施し,その後,これらの考案手法の特性評価を,計算機シミュレーションにより実施した.その結果,本手法は通信品質を考慮しない従来方式よりシステム特性が向上することが明らかとなった.本研究成果は,国内学会にて公表されており,また,国際学会で公表予定(掲載決定)である.平成28年度は,当初,研究内容として,通信品質保証と省電力動作の両方を同時に達成可能とする1基地局動作モード制御技術,2ユーザ端末の接続セル選択技術,および3通信チャネル選択技術を設定していた.実績として,1,2の研究項目に多くの時間を費やし,3の項目を十分に進めることができなかったが,次年度に予定していた下りリンク通信での具体的な制御技術についての検討も進めることができた.したがって,上記の状況から,当初計画通りには研究進捗しなかったものの,全体の状況としてはおおむね順調に進展していると判断できる.本研究課題では,ヘテロジニアス・セルラネットワークHetNet(マクロセルに小セルがオーバーレイ配置される複数階層セルラネットワーク)の無線システム構築技術に関して,ユーザ端末の要求通信品質を適切に提供しつつ省電力動作が実現可能なシステム制御手法を,上下両リンク通信を対象にして確立することを目的とする.平成29年度は平成28年度に引き続き,下リンク通信を対象に,ユーザ端末の要求通信品質保証と省電力動作が可能な基地局動作モード制御,ユーザ端末セル選択制御,およびチャネル選択制御の各制御手法の研究を進めた.平成29年度においては新たに,基地局動作モード制御とユーザ端末セル選択制を統合したアプローチに関して,ユーザ端末へのチャネル(通信帯域)割当を帯域等分割割当から所要帯域幅割当に変更して,具体的に研究を進めた.実際には当該アプローチに関して机上での理論検討による制御方式の考案を実施し,その後,考案方式の特性評価を計算機シミュレーションにより実施した.その結果,考案方式は通信品質を考慮しない従来方式よりシステム特性が向上することが明らかとなった.本研究成果は,国内学会および国際学会にて公表されており,また,国外論文誌に掲載予定(採録決定)である.平成29年度では,当初予定の研究内容として,基地局動作モード制御技術,ユーザ端末セル選択制御技術,およびチャネル選択制御技術を上りリンク通信において実施することであった.しかしながら,前年度期間において実施したこれらの制御技術の下りリンク通信に対する研究から更なる検討が必要である状況となったこと,および,移動通信システムのトラヒック需要が下りリンク通信に偏っており,下りリンク通信性能がシステム性能を支配する傾向にあることから,本研究のターゲットを下りリンク通信に絞ることとし,引き続き平成29年度も下りリンク通信を対象に研究を進めた.したがって,上記の状況から,研究計画の変更があったことから当初計画通りには研究は進捗しなかったものの,全体の状況としてはおおむね順調に進展していると判断している.本研究課題では,ヘテロジニアス・セルラネットワークHetNet(マクロセルに小セルがオーバーレイ配置される複数階層セルラネットワーク)の無線システム構築技術に関して,ユーザ端末の要求通信品質を適切に提供しつつ省電力動作が実現可能なシステム制御手法を,上下両リンク通信を対象にして確立することを目的とした.平成30年度は,平成29年度に引き続いて下リンク通信を対象として,ユーザ端末の要求通信品質保証と省電力動作が可能な基地局動作モード(アクティブ/スリープ)制御およびユーザ端末セル選択制御の各制御手法の研究を進めた.

平成30年度においては新たに,キャリアアグリゲーション(CA)技術の適用を考慮した各制御手法について注力した.ここでは,CA通信における各基地局の重要度を,基地局動作モード(アクティブ/スリープ)制御の制御条件に新たに導入した制御方式について研究を進めた.具体的には,当該アプローチに関して机上での理論検討による制御方式の考案を実施し,その後,考案方式の性能を計算機シミュレーションにより評価した.評価結果より,考案方式はCA通信における各基地局の重要度を基地局動作モード制御で考慮しないこれまでの方式に比べ,システム特性が向上することが明らかとなった.研究成果の公表に関しては,平成29年度までの研究成果が国外論文誌に掲載され,また,平成30年度の研究成果は国際学会に投稿済み(現在査読中)である.平成29年度以降は,平成28年度の研究事項をさらに高度化するとともに,当該年度に殆ど進めることができなかった項目である3通信チャネル選択技術について研究を進めていく.これらの研究は下りリンク通信を対象に実施する.研究方法は,当年度以降も平成28年度と同様に,机上理論検討による各種制御方式の考案と,計算機シミュレーションによる特性評価が主体となる.シミュレーション規模の増大が予想されるため,シミュレーション環境を増強する予定である.研究成果発表については,国内学会の大会や研究会,さらには国際学会において研究成果発表を進める.平成30年度は,前年度に引き続き,下りリンク通信を対象に,これまでの研究事項をさらに高度化する方向で研究を進め,基地局動作モード制御技術,ユーザ端末セル選択制御技術,およびチャネル選択制御技術の3要素を統合したHetNet制御技術の確立を目指す.研究方法は,当年度以降も平成29年度と同様に,机上理論検討による各種制御方式の考案と,計算機シミュレーションによる特性評価が主体となる.シミュレーション規模の増大が予想されるため,シミュレーション環境を増強する予定である.研究成果発表については,平成30年度は研究期間の最終年度であることから積極的に展開し,国内外の学会大会や研究会,さらには論文誌での研究成果発表を進める.当初予定していたシミュレーション用ワークステーションが予定価格より安価で入手購入できたためである(予定:80万->実際60万).平成29年度の物品購入費用又は研究成果発表のための旅費に利用する計画である.
日本語話者のための朝鮮語学習文法の開発

この学習文法は、日本人学生のため、日本で朝鮮語の基礎を学んだ日本人研究者が、文法書の形式で、日本語話者に必要な文法項目と文法形態を選択し、それらの性質を詳しく説明し、朝鮮語の全体像と構造、運用のための規則を述べたものである。背景には、1945年まで日本人が朝鮮半島で現地の人々と接触し、作り上げ蓄積してきた朝鮮語学、研究者自身が朝鮮語を運用する際にぶつかった問題と解決法、1980年代以降に韓国での外国語としての韓国語教育での成果、1990年代以降の中国での朝鮮語教育の中で蓄積された文法知識を取り入れた。これにより日本で必要な知識を学び、現地での運用を通じ効率よく正確な朝鮮語を身につけうる。今年度の研究は(イ)平成24年度までに個別になされた研究成果の共有(ロ)学習文法の原稿(たたき台)の記述の基本形式の決定(ハ)たたき台とする原稿の作成(ニ)たたき台原稿の検討と修正(ホ)用例採集の継続(ヘ)韓国での新資料の収集と話し言葉の用例の補完的採集をおこなった。(イ)研究成果の共有はこれまでの研究で見つかった韓国の学校文法の長所と弱点、中国の学習文法の限界について共通の認識を持った。(ロ)と(ハ)では記述の基本形式は助詞、語尾、形式名詞について簡潔に定め、例文を10例づつあげたたたき台原稿を作成した。(ニ)原稿の検討のため、研究会を6回開催し、文法形式の説明と例文が適切か、例文と説明に矛盾はないかなどを確かめ、修正箇所と修正の文案を決めた。(ホ)用例の収集は2012年と2013年のベストセラー順位10までと理系の人気書籍を10点、計30点を入手し、そこから用例を補完した。(ヘ)韓国にはそれぞれが個別に出むき、記述の問題点について解決法を探った。話し言葉の用例収集は現地での調査も有効であるが、雑本や俗な雑誌、新聞から採取するほうが、効率的とわかり、雑誌、雑本、新聞、ビラなどを集め主にそれらを材料に用例を収集した。今年度末までに語形成、名詞、代名詞、動詞の一部、終結語尾、補助語幹、連体形語尾、接続語尾、形式名詞とそれを含む表現、補助用言についてたたき台原稿の作成が終了し、うち終結語尾、補助語幹、連体形語尾、接続語尾、形式名詞とそれを含む表現について研究会で検討を加え、修正した。文法原稿の構成は、形態論がかなりの部分を占めることになるが、体言については原稿を書き上げ、文法形式については用言語尾と格助詞の部分の作成を終えた。名詞は名詞の種類、形態の交替、機能、造語法、数詞は数詞の種類、形態の交替、機能、代名詞は種類、形態の交替、機能を詳しく述べた原稿を作成した。文法形式は、用言語尾を終結語尾、接続語尾、連体形語尾、挟み込み語尾に分け、解説を加え例文を配置した原稿を作成した。朝鮮語は用言語尾が発達しているのでより精査が必要であるが、ほぼ完成したと言ってよい。検討会は予定と異なった。2回は原稿について検討を加えたが、後半は北朝鮮の学校文法の精査、古語の扱いなどに費やした。これは韓国の学校文法と北朝鮮の学校文法の説明が異なるため、日本人の学生に異説として紹介すべきものか、切り捨ててもよいものかを検討した結果、異説の紹介は必要最小限にとどめることにした。計画当初は古語を対象としていなかったのであるが、古語が問題となったのは、韓国の時代劇がテレビで日常的に放送されている以上、古語の解説もある程度は含めるべきでないかという問題が生じたからである。時代劇を実際に見て調べたところ、語彙は古い事物を表す単語が多く含まれているが、文法形式で古語が出てくるのは主に終結語尾で、接続語尾などはほとんど現れておらず、終結語尾で若干触れることにした。2015年度の韓国での話し言葉についての調査はそれぞれが行い、特に紀行文や新刊本に出てくる意味があいまいな単語について調べた。現地調査では同時に資料とする新刊本の入手につとめた。27年度は草稿の不備を補うための研究をおこなった。研究会は8月8日(土)、10月24日(土)、11月28日(土)の3回行った。8月は品詞論、10月は統語について原稿を検討し、それぞれ草稿の検討にあてた。11月は全体の章立てと節の分割について意見を交わし、ドイツ式に細かく分けてナンバリングで体系化するか、フランス式にセクションを羅列するかで、意見が分かれ、調査検討の結果ナンバリング方式が体系化の面で優れているという結論となった。例文については、解釈が十分でない箇所が見つかり、韓国人研究者に尋ねても納得の行く回答が得られず、休暇を利用し、韓国で現地での調査をおこなった。ソウルを中心とした首都圏の事実を描写した例文の解釈に問題は見つからなかったものの、例文の中には農業、林業、漁業のいわゆる第一次産業に従事する人たちの生活を描写した文があり、これらに解釈に不十分な点が少なからず見つかった。一例だけ挙げると、黄海沿岸では魚を捕るときの魚の呼称は方言で言い、市場に売るときは標準語に言い換える習慣があり、その習慣を知ることで文の解釈が変わった。これらの例文は、ほぼ訂正、削除、交換を終えた。

文法現象や形態の説明の基本は定まっているが、説明の用語に難解なものが使われているため、利用者として想定している大学2,3年生には、言語学を学んだ者でないと理解できないと思われる箇所が見つかった。これらについては、奉職中の大学での2,3年生の講義に試用し、学生に意見を聞きながら、修正しており、春学期中に試用を終えるつもりである。これらの修正が終わり次第、今回の研究で開発した文法を公表し、研究の目的を達成する。この学習文法は、日本人学生のため、日本で朝鮮語の基礎を学んだ日本人研究者が、文法書の形式で、日本語話者に必要な文法項目と文法形態を選択し、それらの性質を詳しく説明し、朝鮮語の全体像と構造、運用のための規則を述べたものである。背景には、1945年まで日本人が朝鮮半島で現地の人々と接触し、作り上げ蓄積してきた朝鮮語学、研究者自身が朝鮮語を運用する際にぶつかった問題と解決法、1980年代以降に韓国での外国語としての韓国語教育での成果、1990年代以降の中国での朝鮮語教育の中で蓄積された文法知識を取り入れた。これにより日本で必要な知識を学び、現地での運用を通じ効率よく正確な朝鮮語を身につけうる。人文学7月までに草稿全体を書き下ろすことにまず全力を注ぐつもりである。原稿の検討と修正は、分担者に草稿を配布し、9月末までに加除添削を行ってもらい、10月と11月に改稿し、12月に例文を母語話者によるチェックにかけ、その後に、項目索引、相互参照のための参照記号を入れる。原稿の完成の後は公開の方法について検討する。今年度は、全体の作業のなかで最も困難と予想された助詞、語尾、形式名詞の記述の3つに時間を費やした。この山が越せるかが、今後の文法記述の速度を決めるであろうという予測であったが、改善の余地を残すものの、原稿がほぼできあがった。この面においては順調であるといえる。ただし、現地調査の面では計画のおよそ2/3程度しか実行できず、このため例文の補完作業がやや遅れている。この理由は、韓国での調査に関わる費用の研究費の使用についての会計ルールが出発前の説明と実際の運用がことなったため、この問題の解決なくして現地調査で満足のゆく成果が得れないと判断し、現地調査を2度延期したためである。このためおおむね順調と評価した。残額が生じた理由は、矢野の場合は、助成金額以上の金額を使って研究を遂行し、事務に領収書等を提出しているが、何らかの行き違いにより処理されず、残額が生じたものである。研究分担者の残額が大きいのは、熊本を予定していた研究会が開かれなかったこと、原稿の作成の時期がずれ、調査の対象が明確化できず、現地調査を中断したためである。例文採取の過程で従来の説とは異なる用法が散見され、これらの事象を本研究では補足的な説明にとどめるか、従来の見解を改めるべきものかという問題が生じている。これを解決するため先行研究のより幅広い調査が必要となるが、国際的に情報を交換することで解決の大筋はみえると予測している。これ以外は研究計画調書の研究計画・方法で述べたとおりに推進できると考えている。現在既に、調査対象が明確になっており、また原稿の不備点も浮かび上がっているので、長期の現地調査で不明な箇所の解決をはかるつもりであり、その費用に充てる。また原稿の完成とともに、直接に面と向かって細かな討論が必要となり、その旅費に充てる。平成26年2月に韓国での現地調査および資料収集の旅行を行ったところ、精算時に、研究費の使用の会計ルールが出発前の説明と実際の運用がことなり、研究協力者への支払いなどで支障がでた。この問題の解決なくして現地調査で満足のゆく成果が得れないと判断し、春休みに予定していた現地調査を延期し、それに伴う研究会も延期したため差額が生じた。
真性抵抗性との比較解析によるイネいもち病圃場抵抗性機作の解明

イネいもち病圃場抵抗性の機作解明のため、圃場抵抗性遺伝子Pi34の単離、および遺伝子・細胞レベルで真性抵抗性遺伝子との抵抗性反応の比較解析を行った。遺伝子発現抑制により相補性が確認されたPi34候補遺伝子OMG02は、2個のエクソンからなる機能未知遺伝子であった。いもち病菌感染時のPi34保有系統における抵抗性反応を真性抵抗性と比較した結果、葉鞘表皮細胞では真性抵抗性遺伝子を保有する系統と同様の反応を示した。一方、葉身における活性酸素蓄積パターンは接種24時間後では真性抵抗性と類似性を示したが、48時間後では異なった。非切断葉鞘接種法を用いて、いもち病菌の菌糸伸展様式、イネの細胞死頻度および活性酸素生成を罹病性品種「コシヒカリ」、圃場抵抗性遺伝子Pi34が導入されたコシヒカリ同質遺伝子系統(以下Pi34-NIL)、真性抵抗性遺伝子Pibが導入されたコシヒカリ同質遺伝子系統(以下Pib-NIL)間で比較した。接種36時間後の付着器下イネ細胞へのいもち病菌の侵入はPib-NILでのみ有意に低下した。一方、被侵入イネ細胞おける菌糸の分岐および隣接細胞への伸展は、「コシヒカリ」でのみ観察され.Pi34-NILおよびPib-NILでは観察されなかった。また、Pi34-NILおよびPib-NILでは、接種後120時間経っても菌糸の分岐および伸展は観察されなかった。接種30時間後におけるPib-NILおよびPi134-NILの付着器下イネ細胞の細胞死頻度は同程度を示し、「コシヒカリ」よりも有意に高かった。付着器下イネ細胞における活性酸素の生成も細胞死と同様の傾向を示した。このことから口場抵抗性遺伝子Pi134はいもち病菌の侵入を抑制しないが、侵入を許した後は真性抵抗性遺伝子Pibと同様の反応を示すことが明らかになった。運鎖解析および遺伝子発現解析により特定したPi34候補遺伝子のうちの1つについて、cDNAの部分配列333bpを導入したRNAi用バイナリベクターをPi34保有品種に形質転換し、36個体の候補遺伝子発現抑制個休を得た。このうちの12個体にいもち病菌を葉鞘接種し、接種72時間後に付着器直下のイネ細胞の反応について、vector control個体(以下vc個体)と比較した。その結果、発現抑制個体では付着器下イネ細胞で侵入菌糸の分岐や隣接細胞への菌糸伸展が観察された。一方vc個体では、1個体を除き菌糸の分岐・伸展は観察されなかったことから、本候補遺伝子はいもち病抵抗性に関与していると考えた。圃場抵抗性の機作の解明のため、種々のいもち病抵抗性反応シグナルの上流に存在すると考えられている活性酸素蓄積について、真性抵抗性および圃場抵抗性のそれぞれ蓄積パターンの特徴づけを行った。真性抵抗性と圃場抵抗性は感染初期においては共通する蓄積様式を示し、感染後期においては異なることを明らかにした。そこで、活性酸素蓄積を表現型の指標として感染過程における時間を区切り、真性抵抗性遺伝子痔わと圃場抵抗性遺伝子Pi34を保有するコシヒカリ同質遺伝子系統それぞれに対し、親和性菌および非親和性菌を接種し、感染初期および後期においてSuperSAGE法による網羅的遺伝子発現解析を行った。Pi34候補遺伝子について、種々の5'-RACE法によるcDNA取得を試みたが、特異的な増幅産物を得ることができず、完全長cDNAを用いた相補性検定に至らなかった。そこで候補遺伝子が高発現するサンプリング条件の検討を行っている。また、ゲノミックDNAによる相補性検定のため、Pi34候補遺伝子を含む60kbのAscIフラグメントをBACクローンCh21I21より切り出し、TACベクターに導入したゲノミックコンストラクトの作成を行った。しかし、TACベクターの廊oIサイトへのクローニングは成功しなかった。そこで、他の制限酵素を用いて候補遺伝子をクローニングするため、Ch21I21の制限酵素地図を作成した結果、適当な制限酵素サイトが存在しないことが明らかになった。このため、pCMBIAベクターを用いてSau3AIで部分消化したサブゲノミックライブラリーの作成を行っている。22年度に作出したPi34候補遺伝子の発現抑制個体から得たT1個体について、いもち病菌を葉鞘接種した結果、抵抗性が低下していることが観察できた。このことより、本候補遺伝子がいもち病抵抗性に関与し、発現抑制効果はT1で保持されていることを確認した。圃場抵抗性の機作の解明のため、圃場抵抗性遺伝子Pi34と真性抵抗性遺伝子Pibを保有するコシヒカリ同質遺伝子系統それぞれに対して親和性菌および非親和性菌を接種し、SuperSAGE法を用いて感染24時間後における網羅的遺伝子発現解析を行った。

その結果、圃場抵抗性で真性抵抗性よりもより強く発現誘導あるいは抑制されるタグをそれぞれ584個、130個、真性・圃場抵抗性に共通して感染により同程度発現誘導・抑制されるタグをそれぞれ21個、8個、圃場抵抗性でのみ恒常的に発現するタグを17個得た。Pi34候補遺伝子について、5'-RACE法を用いて完全長cDNA配列を取得した。また、本候補遺伝子の発現抑制個体の葉身に親和性いもち病菌を噴霧接種してリアルタイムPCRによる遺伝子転写量と表現型を解析した結果、接種24時間後の本候補遺伝子の転写量は減少し、抵抗性程度も低下したことから、本候補遺伝子がいもち病抵抗性に関与することが確認された。ゲノミックDNAを用いた候補遺伝子の相補性検定については、遺伝子を含むBACクローンのインサートを制限酵素Sau3AIで部分消化したサブゲノミックライブラリーを用い、現在形質転換コンストラクトを作成している。候補遺伝子のcDNAの取得が出来なかった。また、候補遺伝子の上流配列がシークエンス難読領域であったためプロモーター領域のdeletion constructの構築が計画通り進まなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。いもち病菌感染過程における葉身細胞の活性酸素蓄積において、真性砥抗性と圃場抵抗性間の差異が明らかになったため、解析組織を葉身に絞って抵抗性関連遺伝子群の挙動を明らかにする。また、候補遺伝子の完全長cDNA未取得に関しては、プライマー設計の検討を進めると共に、候補遺伝子が高発現する条件を検討する。候補遺伝子のプロモーター領域は難読配列であったためPCR法によるdeletion constructの構築が出来なかった。そこで、Sau3AIで部分消化したサブゲノミックライブラリーによって相補性検定とプロモーターのdeletion assayを行い、問題を解決する。
選択MOVPEによる結晶成長制御手法の確立とモノリシック光集積回路作製への応用

本研究は、InGaAsP系化合物半導体をベースとしたモノリシック光集積回路を効率よく作製するための基礎技術として、MOVPEプロセスにおける選択成長現象を有効に活用することを目標とした。MOVPEプロセスにおいて、化合物半導体結晶板上にシリコン酸化膜など、絶縁性の被膜を部分的に作製すると、絶縁被膜の上には結晶成長が一切起こらず、結晶基板上にのみエピタキシャル成長をする。このとき、結晶表面積と絶縁被膜表面積のローカルな比によって結晶表面での成長速度並びに化合物組成に変化が生じる。これを面積選択性と呼び、積極的に活用すると、絶縁被膜(マスク)を通常のリソグラフィによりパターニングするだけで、アクティブな発行素子、受光素子、ならびに光導派路などを一回の結晶成長により作製できる。この技術を高度に活用するために、本研究では、MOVPEプロセスにおける気相及び表面での反応過程解析を検討した。昨年度は、特定の条件でMOVPEリアクター内でのプレーンな基盤表面上への製膜速度分布、組成分布を解析し、熱流体解析ソフト(CFD)によるシュミレーションと比較して反応機構の検証を行った。その結果、通常の条件ではIII族組成分布、成長速度分布を良好に再現でき、モデルの妥当性を確認できた。しかし、特にV族組成に関しては実験結果を再現できない点があり、基板上でのV元素の吸着・脱離が基板上に成長する半導体の組成に影響を受けている可能性があった。これを検証するため、今年度はエミッションIR分光法による成長表面の吸着種観測を試みたが、基盤ヒータまわりからの迷光などにより、有効な測定はできなかった。そこで、成長速度を半減させ、組成と成長速度の変化を検討してみたところ、従来用いていた反応モデルと速度データでは再現できないほど、組成に変化が現れた。これに対して、モデルの再検討を行い、表面での非線形な速度式を導入することが必要であることがわかった。また、面積選択成長を行った際に、プレーンな基板上に成長したエピタキシャル膜と組成が異なることもわかり、In系の製膜種が表面拡散・気相拡散が遅いために分布を持つことで理解できた。これらの知見を基に、面積選択成長によるモノリシック光集積回路の作製技術を高度化することが可能となった。本研究は,InP,GaAsなどの化合物半導体結晶を,MOVPE(有機金属原料ガス気相成長法)により作製する際に,シリコン酸化膜で表面を部分的に覆うと酸化膜に覆われたところには結晶が成長せず,結晶面にのみ成長するという選択成長反応を活用し,デバイス作製への応用を検討するものである。今年度は,上記結晶成長機構の詳細を検討するために,シリコン酸化膜のない,プレーンな基板表面上への成長速度,組成などを予測するシミュレーションを主として検討した。その結果,InGaAsなどの4元混晶の場合でも,製膜速度を予測可能な反応機構と速度式を得ることができた。特に3族元素の振る舞いについては,反応温度依存性,濃度依存性を含めて,プロセスの予測をかなり正確に行うことが可能であった。しかし,5族元素に関しては,組成を定量的に予測することができず,反応機構の詳細を再検討する必要があった。そこで,分光エリプソメトリを用いたその場観察により,5族元素(AsおよびP)吸着,脱離に関する情報を求め,吸着速度式を得ることができた。