hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
絶対変位センサの除振装置への適用に関する研究

変位・速度・加速度を同時検出できることを特徴とする絶対変位センサの特性改善と,このボイスコイルモータ付きの空圧式除振装置への適用に関する研究である.フィードバック用センサとして活用できることを,1DOFおよび2DOFの空圧式除振装置を用いて示すことができた.変位・速度・加速度を同時検出できることを特徴とする絶対変位センサの特性改善と,このボイスコイルモータ付きの空圧式除振装置への適用に関する研究である.フィードバック用センサとして活用できることを,1DOFおよび2DOFの空圧式除振装置を用いて示すことができた.除振装置に代表される振動制御の向上を図るため,加速度センサに代えて絶対変位センサのフィードバック応用を計画した.平成20年度では,以下の3項目を実施した.1.絶対変位センサの周波数特性の改質:構造物の制振制御のために,絶対変位センサの帯域を0.5100Hz程度にする目標を立てた.そのため,(1)副振動のモデル化とこれに基づく副振動の抑制,(2)補助ループの追加を行い低周域の共振を抑えて帯域を拡大,という手段を講じ,結果として1100Hzの周波数帯域を平坦に周波数整形できた.2.除振装置に搭載可能な絶対変位センサの実現:除振台上に搭載する絶対変位センサとするために,専門メーカ2社に研究内容を説明した.しかしながら,試作の協力を得ることはできず,そのため,市販の地震計を購入のうえ,このメカニカル部分だけを活用して振動検出回路を自作して絶対変位センサに改造した.3.多軸の姿勢・振動制御系の構築:地震計2台を絶対変位センサに改造した.そのため,並進と回転運動の2軸を制御する除振装置の制御とならざるを得ない.研究室に保有する鉛直方向1軸の除振装置2台を機械的に結合する設計し,これを製作のうえ稼動させる準備を行なった.さらに,上記2に述べた自作の絶対変位センサを除振台に搭載し,同センサの出力に基づくフィードバックが安定にかかるか否かの予備実験を実施した.除振装置の振動制御の性能向上を図るため,加速度センサに代えて絶対変位センサのフィードバック応用を計画した.平成21年度では,以下の2項目を実施した.(1)除振台への絶対変位センサ実装鉛直用の絶対変位センサ2台の周波数特性を整形した.具体的に,190Hzの周波数の範囲で振動を検出できるようにした.続いて,1軸鉛直用の空気ばね除振装置2台を機械的に連結する設計を行い,鉛直方向並進運動と鉛直面内の回転運動の2自由度を有する空気ばね式除振装置(VCM付き)に改造した。これに提案の絶対変位センサを実装した.(2) 2軸の姿勢・振動制御系の構築2自由度空気ばね式除振装置に対しては,運動モードに基づく姿勢・振動制御系の実装が望ましい.この実現によって,提案の絶対変位センサが変位・速度・加速度の3振動を同時検出する特徴を活かせる.具体的には,Direct feedbackによる機械インピーダンスの操作である.平成21年度は,次年度の本格的な実機検証が可能なレベルまでの作業を完了させる計画であった.計画通りに,試作の絶対変位センサの基礎特性計測,除振台の安定な浮上までの調整作業,および除振装置の基礎特性の測定を完了させている.絶対変位センサの出力感度が低いため,3つのDirect feedbackの内,速度による機械インピーダンスの整形が不良という不具合はあるが,おおむね原理的な検証を終えることができた.次年度に向けて,絶対変位センサの検出帯域の拡大,フィードバック時の補償方法に対する改良点を見出すことができている.H21年度後半には2軸除振台に絶対変位センサ2台を搭載する装置の工事が完了していた.H22年度は,本格的な実機検証を行なえるレベルまで装置を安定に稼動させることを計画した.具体的に以下のことを実施した.(1)試作した2台の絶対変位センサの基礎特性計測:複数台の試作を踏まえて,特性ばらつきの原因を明らかにし,どのように特性をそろえる調整を施すべきかを感度解析の手法を用いて解析し,かつ実機を用いて検証した.(2)モード制御による空気ばね制御の安定化:試作した2台の絶対変位センサの合計出力6個を使って,2自由度除振装置に対するモード制御の効果を検証した.絶対変位センサが除振台に搭載されたとき,除振台の姿勢変動によって同センサの出力は揺動する.これが除振装置の姿勢に悪影響を及ぼすことがあってはならない.実機検証の結果,絶対変位センサに傾斜補正を入れていることに起因して,除振台への悪影響はない,つまりフィードバック用センサとして活用可能なことを実証した.(3)空気ばねとVCMを協働させた制御系安定化のための調整:上記(2)はアクチュエータとしてボイスコイルモータ(VCM)を用いたときの制振結果である.一方,VCMと並列につながる空気ばねは,除振台の質量を平衡位置に保持する駆動力を生成することが主な役割である。これも絶対変位センサの出力に基づいてフィードバック制御に使用した。すなわち,試作した絶対変位センサの出力を使って,VCMと空気ばねの両者を制御できることを示した.(4)フィードフォワード制御の適用(ダイレクト床振動フィードフォワードの実現):提案する絶対変位センサが,上記(2),(3)のようなフィードバックのみならずフィードフォワード制御にも活用できることを実機検証した.
若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進するサポートプログラムの開発と評価

若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進するサポートプログラムを開発することを目的に研究を実施した。第1段階として、がん患者のエンパワーメントの概念分析を行った。その結果、がん患者のエンパワーメントは、「がん患者が、がん患者を取り巻く人々との間に構築されるパートナーシップとその相互作用の中で、患者自身のmotivationを契機に、自律的・主体的活動、問題対処能力の獲得、自己の内的strengthの自覚・強化を行うことによって、がんや治療、人生に対する思いをリフレーミングする能力を得るプロセスである。」と定義された。第2段階として、若年性乳がん患者の体験について質的分析し、これらの結果をもとに、第3段階として、若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進するサポートプログラムの構築を図った。」と定義された。本研究は、がん患者のエンパワーメント概念の性質を明らかにし、若年性乳がんの患者の現状を把握するために、若年性乳がん患者の身体的、心理社会的問題と対処行動を質的帰納的に明らかにする。この結果に基づき、若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進する看護援助方法をサポートプログラムとして考案、臨床適用し、評価を行うことを目的としている。今年度の目標は以下の2点とした。1.看護学領域におけるがん患者のエンパワーメントに関する研究の動向と課題の分析国内外の文献で検索可能な全年において、Web版医学中央雑誌Ver.4、PubMed、MedLine、CINAHLに掲載された原著論文または学術論文の形式が整っている論文を対象とした。「エンパワーempower」「エンパワーメントempowerment」「がんcancer」「患者patient」をキーワードとして検索した結果、国内文献9件、国外文献32件が抽出された。これらの論文のうち、がん患者のエンパワーまたはエンパワーメントについて論じられているものは、国内1件、国外6件のみであった。本研究で対象にならなかった多くの論文は、がん患者をエンパワーすることの重要性は述べているものの、具体的な内容についての記載がみられなかった。がん患者を対象にしたエンパワーメント現象の理解とエンパワーの方略を探究する必要性が示された。2.がん患者の「エンパワーメント」概念分析近年、がん患者を対象にしたエンパワーメントの必要性が示されているが、その概念は充分な検討がなされていない。よって、がん患者のエンパワーメント概念の性質を明らかにすることを目的に、Rodgersの概念分析の手法を参考に分析を行った。看護学、公衆衛生学、心理学、社会学領域で、「empower」「empowerment」「cancer」「patient」をキーワードに検索し、現在分析を進めている。本研究では、がん患者のエンパワーメント概念の性質を明らかにし、若年性乳がんの患者の現状を把握するために、若年性乳がん患者が抱える身体的、心理社会的問題と対処行動を質的帰納的に明らかにする。この結果に基き、若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進する具体的な看護支援方法をサポートプログラムとして考案、臨床適用し、評価を行うことを目的としている。1.「がん患者のエンパワーメント」概念分析がん患者におけるempowermentの構成概念と特性を明らかにすることにより、がん患者の支援を検討する上でのこの概念の有用性を検討することを目的として概念分析を実施した。まず、20002010年に発表された看護学分野、公衆衛生学分野、社会学分野、心理学分野、教育学分野における、empowermentに関する研究論文について、検索サイトを活用し検索を行った。次に、検索された文献の約20%にあたる文献に2次文献を追加し、計40文献を対象文献として、Rodgersの概念分析の手法を参考に分析を行った。その結果、がん患者におけるエンパワーメントの特性が明らかとなり、「がん患者におけるエンパワーメント」という概念は、がん患者の看護支援を検討する上で、有用な概念であることが示唆された。2.若年性乳がん患者の身体的、心理社会的問題と対処行動を明確化する。プログラムの構成要素を抽出するためには、まず、がん患者の若年性乳がん患者が抱えている身体的、心理社会的問題と対処行動を明らかにする必要がある。よって、プログラム開発の予備調査として、これらを明確化することが優先課題と考え、現在、調査及び分析を進めている。本研究の目的は、がん患者のエンパワーメントの性質を明らかにし、若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進する具体的な看護支援方法をサポートプログラムとして考案、臨床適用し、その評価を行うことである。初年度は、文献検討を行い、国内外の先行研究より、がん患者のエンパワーメントに関する研究の動向と課題及び、がん患者のエンパワーメント概念の性質について検討した。2年目には、若年性乳がん患者の抱える身体的、心理社会的問題状況について検討した。これらの研究で明らかになった結果を踏まえて、平成24年度は以下の2点に取り組んだ。1.若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進するサポートプログラム

原案の作成平成21年度及び平成22年度に実施した研究結果をもとに、プログラムの目標や構成要素と内容、介入時期等を検討し、サポートプログラム原案の構築に取り組んだ。サポートプログラム原案の作成や若年性乳がん患者に対する情報の提供などに必要であると考えられた視覚的な教材の作成に関しては、乳がん医療に関わる医師、看護師、がん看護研究者等の助言を得て作成し、内容の精錬を図った。2.作成したサポートプログラム原案の試行作成したサポートプログラム原案の試行に向けて、研究協力施設との連携と調整を図っている。作成したサポートプログラム原案については、試行後、対象となった若年性乳がん患者及びがん医療に関わる医師、看護師、がん看護研究者らと協議のうえで、プログラムの妥当性や実現性を検討し、修正を図っていく予定である。本研究は、がん患者のエンパワーメントの性質を明らかにし、若年性乳がん患者のエンパワーメントを促進する具体的な看護支援方法をサポートプログラムとして考案し、その評価を行うことを目的としている。これまで、文献検討を行い、国内外の先行研究より、がん患者のエンパワーメントに関する研究の動向と課題を明らかにした。次に、本研究の中心概念であるがん患者のエンパワーメントの性質について検討し、がん患者のエンパワーメントは「がん患者が、がん患者を取り巻く人々との間に構築されるパートナーシップとその相互作用の中で、患者自身のモチベーションを契機に、自律的・主体的活動、問題対処能力の獲得、自己の内的ストレングスの自覚・強化を行うことによって、がんや治療、人生に対する思いをリフレーミングする能力を得るプロセスである」と定義された。また、若年性乳がん患者の抱える身体的、心理社会的問題状況について検討し、これらの研究の結果を踏まえて、平成24年度及び25年度は、エンパワーメントを促進するサポートプログラムの作成に取り組んだ。がん患者のエンパワーメントの重要性については、これまで、多くの先行研究で述べられてきたが、その概念の構造と特徴を明確に示したものはなかった。本研究において、がん患者のエンパワーメントを定義できたことは意味深く、この概念を踏まえることにより、がん患者のエンパワーメントの本質を捉えたプログラムを作成することができるものと考える。今後は、考案したサポートプログラムを若年性乳がん患者に臨床適用し、その効果を検証することを目標に、さらに研究を進めていく予定である。サポートプログラム原案の作成については概ね順調に進展したが、サポートプログラム原案の試行については、対象者となる患者を十分に得ることができず、サポートプログラム原案の評価をするまでには至っていないため、やや遅れていると判断した。24年度が最終年度であるため、記入しない。
感受性と確信：PASによる初期体性感覚野と二次運動野の同期の調整

ポケットの中でケータイのバイブが鳴ったような気がする。そんな時、手を当ててみたり、耳を澄ませたりして感覚入力を増やすことで確信を高めようとする。確信が高まるとケータイを取り出すわけだが、いつ行動するかは人や状況によって異なる。これは、ある感覚入力の量がどの程度の確信につながるか、また、どの程度の確信で行動に移すのかが異なるためである。感覚から確信へ、確信から行動へ、という二つの意思決定の要素が、脳内でどのように調整されているのかを、脳活動計測・行動実験・指先への電気刺激と頭部への磁気刺激を組み合わせるPAS(paired associative stimulation)検査により明らかにする。
近距離地震における構造物-地盤系の挙動に関する研究

本研究は近距離地震の特性と構造物-基礎-地盤系の応答同様2次構造物の応答に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。強い近距離地震の影響を低減するため鋼製のばねと粘性ダンパーによる方法を提言する。研究結果:ある地点での構造物において水平地震動のみを考慮すると非現実的な応答が導かれた。水平地震動はほぼ応答がなかったのに対して、鉛直地震動については最大応答が得られた。このことは構造物の塑性変形についても同じく言える。水平地震動と鉛直地震動のピークが同時に起こるとすると水平地震動による応答はより大きなものとなる。したがって、地震動を同時に考えることは特に柔軟な建物において必要である。地盤は僅かではあるが建物の応答の影響を低減する効果がある。しかし、2次構造物の鉛直応答においては100%までの増幅が観測された。結果として、建設の際には軟地盤と構造物との相互関係を考慮すべきである。2次構造物と構造部材との相互関係の影響は2次構造物と接地している部材と接地していない部材の振動が同じであろうが2次構造物の応答を増大させることができる。2次構造物と構造部材との関係は繊細な設備を設計する時にも大切である。ここで紹介した低減方法は水平方向だけでなく鉛直方向にも剛結した建物を動かすことができる。粘性ダンパーはこれらの動きを低減する。これらの建物の動きが建物部材の相対的な塑性変形を低減し、建物にかかる力も小さくすることができる。2次構造物の応答についても同様の低減効果が達成された。目的:本研究は、近距離地震の特性を検討し、近距離地震が構造物-基礎-地盤系の応答に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする三年間の研究であり、平成十一年度わその初年度にあたる.平成十一年度においては、近距離地震の特性に関する研究と基盤面を仮定した場合の構造物ならびに2次構造物の応答解析を行ない、特に以下の項目について検討した.1)構造物の応答に大きな影響を及ぼす鉛直方向地震動の特性の検討.2)地盤の影響がないと仮定した場合の構造物と2次構造物の応答の解析.本研究の主な結果は以下の通りである.鉛直方向の強地震動は構造部材の軸力を増幅させ、鉛直方向に励起された構造モードによって軸力が構造物内の特定の箇所において発生することがわかった.このような軸力は水平震動のみでは得られなかったものである.というのは水平地震動は水平モードしか励起しないためである.鉛直強地震動は構造物の部材に鉛直方向の強振動を引き起こすので、結果として、構造部材に取り付けられた2次構造物は鉛直方向に強く励起される.2次構造物と1次構造部材の相互作用がたとえ1次構造部材の振動には影響を及ぼさなくても、そのような相互作用によって2次構造物の応答は増幅されるのである.鉛直方向の地震動が構造物の応答特性に及ぼす影響は構造物の塑性変形の進展による影響よりも大きいものである.目的:本研究は、近距離地震の特性を検討し、近距離地震が構造物-基礎-地盤系の応答に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする三年間の研究であり、平成十二年度はその二年目にあたる.平成十二年度においては、2次構造物,基礎,周辺地盤を含む構造物系の応答解析を行ない、特に以下の項目について検討した.1)地盤-構造物の相互作用を有する構造物の応答に及ぼす近距離地震の影響に関する研究.2)構造物と2次構造物の相互作用に関する検討.本研究の主な結果は以下の通りである.地盤-構造物の相互作用によって,地盤中の波動場が形成される.そのような波動は伝播し,振動エネルギーの一部は打ち消し合う.

それゆえ,構造物は地盤の材料減衰に加えて,放射減衰の影響を受ける.また,構造物と地盤の相互作用の影響は,対象とする構造物の基礎の曲げ剛性に強く依存していることがわかった.2次構造物の応答の研究より以下のことが明らかとなった.たとえ2次構造物を支えるべき1次構造部材の振動が2次構造物の有無にかかわらずほとんど同じであっても,考えている2次構造物によっては,2次構造物と1次構造部材の間の相互作用の影響によって2次構造物の応答が大きくなることがある.目的:本研究は、近距離地震の特性を検討し、近距離地震が構造物-基礎-地盤系の応答に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする3年間の研究であり、平成13年度はその3年目にあたる.平成13年度においては、以下の項目について検討した。1)地盤-構造物の相互作用を考慮した2次構造物の非線形応答解析.2)構造物ならび2次構造物の現行の耐震設計基準の改訂に対する提言.本研究の主な結果は以下の通りである.地盤-構造物の相互作用を考慮した非線形解析から、特に柔構造物の場合、軟弱な地盤の影響を考慮すべきであることがわかった。なぜなら、鉛直方向の地震動を受けた場合、地盤が構造物の柱における鉛直方向の振動を強く増幅させ、それによって、2次構造物により強い励振力を引き起こすからである。構造物や構造物に付随する2次構造物の適切な耐震設計のためには、強い近距離地震の水平方向と鉛直方向の地震動を同時に考慮するべきであることがわかった。なぜなら、励起された水平ならびに鉛直方向の振動モードの間には相互作用があり、それが構造物の部材力を大幅に増加させるからである。また、2次構造物の振動をより現実的に決定する場合にも、軟弱地盤の影響を考慮すべきであることがわかった。
うつ病に対する運動療法の効果メカニズムに関する画像・精神薬理学的検討

うつ病患者に対する運動療法の効果メカニズムを画像、精神薬理学的な観点から検討した。うつ病群(12名)では、運動療法により、抑うつ状態は有意に改善し、NOx(P<0.05)、MHPG(P<0.01)は、有意に増加した。BDNF、HVA、血液生化学検査、血圧、BMI、腹囲に有意な変化はなかった。脳画像検査は1名のみの施行だが、脳血流が改善した。抑うつ状態の改善度と運動療法開始前のBDNF、NOx、MHPG、HVAの値の相関はなく、運動療法の効果的な対象者をみつける予測因子とはならなかった。健常人(37名)では、HVAは有意に減少したが(P<0.05)、BDNF、NOx、MHPG、血液生化学検査、血圧、BMI、腹囲は変化しなかった。脳画像検査は行えなかった。本研究は、うつ病患者に対する運動療法の効果メカニズムを画像および精神薬理学的な観点から検討するものである。具体的には、以下について明らかにする。(1)運動療法により、成長因子(BDNF,VEGF,IGF-1)が増加するのか?(2)運動療法により、eNOS活性や血中一酸化窒素代謝産物が増加し、血管内皮機能が改善し、脳血流は改善するのか?(3)運動療法による血液生化学的データ(中性脂肪、総コレステロール、LDLコレステロール、HDLコレステロール、血糖値、HbA1c等)や血圧の改善、BMI、腹囲の減少は精神症状の改善と関連するのか?(4)運動療法が効果的な人を生物学的マーカーにより予測できるか?(5)MetSはうつ病の危険因子か?本研究にあたり、当大学の倫理委員会にて、「うつ病に対する運動療法の効果メカニズムに関する精神薬理学的検討」として承認を得ており、産業医科大学神経・精神科およびメンタルヘルス外来を受診したDSM-IVの大うつ病性障害軽度中等度の診断基準を満たす患者のうち、研究に関して書面で同意を得られた者を対象に運動療法として、ウォーキングプログラムを実施し、HAM-Dによる精神症状の評価、血圧、BMI・腹囲測定.採血および画像検査(MRI、SPECT)を行った。現在、上記各種バイオマーカーの測定を行っている最中である。今後、本研究を継続して遂行することで、症例を増やし関連を明らかにしていく予定である。(1)運動療法により、成長因子(BDNF,VEGF,IGF-1)が増加するのか?(2)運動療法により、eNOS活性や血中一酸化窒素代謝産物が増加し、血管内皮機能が改善し、脳血流は改善するのか?(3)運動療法による血液生化学的データ(中性脂肪、総コレステロール、LDLコレステロール、HDLコレステロール、血糖値、HbA1c等)や血圧の改善、BMI、腹囲の減少は精神症状の改善と関連するのか?(4)運動療法が効果的な人を生物学的マーカーにより予測できるか?(5)Metsはうつ病の危険因子か?本研究にあたり、当大学の倫理委員会にて、「うつ病に対する運動療法の効果メカニズムに関する精神薬理学的検討」として承認を得ており、産業医科大学神経・精神科およびメンタルヘルス外来を受診したDSM-IVの大うつ病性障害軽度中等度の診断基準を満たす患者のうち、研究に関して書面で同意を得られた者を対象に運動療法として、ウォーキングプログラムを実施し、HAM-Dによる精神症状の評価、血圧、BMI・腹囲測定、採血および画像検査(MRI、SPECT)を行った。さらに、コントロールとして健常人に対しても同様の評価を行った。(1)運動療法により、抑うつ状態が改善し、脳由来神経栄養因子(BDNF)が増加するのか?(2)運動療法により、血中一酸化窒素代謝産物(NOx)が増加し、血管内皮機能が改善し、脳血流は改善するのか?(3)運動療法により、血中カテコラミン代謝産物は変化するのか?(4)運動療法による血液生化学的データ(中性脂肪、総コレステロール、LDLコレステロール、HDLコレステロール、血糖値、HbA1c)や血圧の改善、BMI、腹囲の減少は抑うつ状態の改善と関連するのか?(5)運動療法が効果的な人を生物学的マーカーにより予測できるか?

本研究にあたり、当大学の倫理委員会にて、「うつ病に対する運動療法の効果メカニズムに関する精神薬理学的検討」として承認を得ており、産業医科大学神経・精神科およびメンタルヘルス外来を受診したDSM-IVの大うつ病性障害軽度中等度の診断基準を満たす患者のうち、研究に関して書面で同意を得られた者を対象に運動療法として、ウォーキングプログラムを実施し、HAM-Dによる精神症状の評価、血圧、BMI・腹囲測定、採血および画像検査(MRI、SPECT)を行った。さらに、コントロールとして健常人に対しても同様の評価を行った。対象者(うつ病患者12名、健常人28人)に対する運動療法を施行し、精神症状、血圧、BMI、腹囲、採血などの評価は、当初の予定どおり行えているが、画像検査については、倫理的な観点(SPCRTの場合は被爆する)から施行出来ていない者が多い。24年度が最終年度であるため、記入しない。画像評価については今後も施行できない可能性もあり、その他の生物学的指標(BDNF,VEGF,IGF-1、血中一酸化窒素代謝産物など)を中心に解析をすすめ、データをまとめていく。
骨盤底機能障害を予防する助産ケアのプログラム開発

近年は、出産の高齢化が深刻化している。出産の高齢化は、骨盤底筋機能低下が問題となっている。産後の骨盤底機能障害では、尿失禁に関する調査が多い。しかし、骨盤底機能障害は尿失禁だけではない。従って、尿生殖三角の特定部位だけではなく、肛門三角も含めた骨盤底筋全体の総合的な骨盤底機能障害を解明する必要性がある。近年、超音波検査を活用し、肛門括約筋裂傷の画像が比較的容易に診断できるようになった。近年では、超音波装置を活用できる助産師が増加している。本研究は、学際的なチーム編成を行い、urogynecology的な観点や理学療法的な観点を融合させ、新しい助産ケアのプログラム開発を試みる。
人工知能モデルを適用した交通管制支援のための交通現象診断モデルの構築

本研究では,首都高速道路において発生する交通事故を起因とする交通渋滞流を,リアルタイムで検知するための交通現象診断モデルの構築を,ベイジアンネットワークを適用することにより試みた.具体的には,首都高速道路4号上りの代々木入口付近の交通状況の発生確率を過去の車両感知器データを学習することにより推定し,検知対象期間における車両感知器データを用いて,交通事故状態の検知を試みたものである.その結果,約40%程度の検知率であることを確認し,検知する現象の定義が異なるため直接的な比較は困難であるが,既存研究との検知率と同等の精度であること確認をし,今後のモデルの精度向上のための課題を整理した.また,交通状況検知対象区間の拡大をし,高速道路ネットワーク全体における交通状況を加味したモデルの構築が求められる.本研究では,今後の交通管制システム高度化に資するために,大規模で長期的に観測された各種交通情報を組み合わせることにより交通現象診断モデルの構築を行った.具体的には,ベイジアンネットワーク技術を活用し,対象とする道路区間において発生する事象間の因果関係をネットワーク化し,交通事故や渋滞等が発生する確率を発生原因となる要因間の条件付き確率として推計するモデルの構築である.条件付き確率は,高速道路上で蓄積されている車両感知器データから交通量,交通密度,速度の傾向を学習し推計するものとした.なお,ベイジアンネットワークの事象間の因果関係については,Zhangらが構築したモデル構造を参考に構築した.構築したモデルを用いて本年度は,モ構築したモデルによる交通事故による渋滞状況検知の精度検証を行った.構築した交通現象診断モデルの適用には,首都高速道路でも事故発生件数が比較的多い4号線上り方面の区間とした.交通量,交通密度,速度,突発事象の有無のデータは,首都高速道路上に多く設置されている車両感知器のデータを用いた.本研究では,2006年6月2007年3月に収集されたデータを用いた.なお,ベイジアンネットワークにて各事象の発生確率を推定するための学習には2007年2月までのデータを,モデルの精度検証用データには2007年3月のデータを用いることとした.モデル検証の結果,交通事故による渋滞の検知率は約40%程度であった.これは,検知する事象の定義等によって直接の比較は難しいものの,既存の研究において首都高速道路の交通事故検知に関する研究結果と同程度であった.今後,より検知の向上させる為に,予測時点の状況をより加味できる変数の導入や,ベイジアンネットワークに導入する変数の離散化の方法を変える等の工夫をする必要がある.本研究では,首都高速道路において発生する交通事故を起因とする交通渋滞流を,リアルタイムで検知するための交通現象診断モデルの構築を,ベイジアンネットワークを適用することにより試みた.具体的には,首都高速道路4号上りの代々木入口付近の交通状況の発生確率を過去の車両感知器データを学習することにより推定し,検知対象期間における車両感知器データを用いて,交通事故状態の検知を試みたものである.その結果,約40%程度の検知率であることを確認し,検知する現象の定義が異なるため直接的な比較は困難であるが,既存研究との検知率と同等の精度であること確認をし,今後のモデルの精度向上のための課題を整理した.また,交通状況検知対象区間の拡大をし,高速道路ネットワーク全体における交通状況を加味したモデルの構築が求められる.平成23年度の研究実績は,交通管制官の経験則を生かした交通現象診断モデルの構築のために必要となる情報の収集と整理を行い,平成24年度に実施するモデル構築のための基礎的な知見を整理した.具体的には,交通管制官へのヒアリング調査を中心に,研究対象である首都高速道路ならびに高速道路の動的な交通管理方策の先進国である欧州の交通管理者・交通管制官へのヒアリングを通じて,交通管制官の経験則や意思決定プロセスについて整理した.また,モデル構築のためのデータ,ソフトウェアの準備を行った.特に,欧州(オランダ(National Traffic Control Center),イングランド(Highway Agency),スペイン(Catalan Traffic Service))では,わが国ではまだ実施されていない交通混雑時における路肩の解放や速度規制の動的な制御手法が既に実装されており,その視察を行った.また,交通管制官らへのヒアリングを通じて,密に設置された車両感知器から得られる速度データの利用方法と自動化された交通管理方策の実施手順に関して情報収集を行い,本研究で構築を目指す交通現象診断モデルの入出力をどうのように設定方法について,基礎的な知見を得ることができた.また,首都高速道路においても,交通管制官より,交通管制官の育成方法から実際の業務までの概略ならびに意思決定プロセスの概略を紹介いただいた.今後,発生する自称ごとに意思決定プロセスを整理し,交通現象診断モデルの骨格を作成する必要がある.上記に加えて,首都高速道路における速度データと事故を含む突発事象のデータの整理を行い,交通現象診断モデルの構築時に適用するベイジアンネットワークのソフトウェアの実装を行った.また,本モデルの適用を行うための交通流シミュレーションの構築の準備も行った.本研究は研究計画書通り順調に進んでいると判断できる.平成23年度では,1(蓄積データの整理),2(首都高速道路交通管制官・道路管理者へのヒアリング調査),3(交通現象診断モデルの構築)であり,1は既に研究協力者である割田博博士(首都高速道路勤務)の協力により,車両感知器の速度データならびに事故を含む突発事象の履歴データを提供いただいている.2についても,首都高速道路の交通管制官とのヒアリング調査を実施し,それに加えて,交通管理方策の先進国である欧州三国の交通管制官とのヒアリング調査を通じ,作成すべきモデルの構造を決定するための基礎的な情報収集を行った.

なお,首都高速道路の交通管制官とは今後もヒアリング調査を継続することで協力体制を確認している.また,3については,ソフトウェアの利用準備を行い,データの収集も完了していることから,実際にモデルの構築に向けた準備を進めている.ただし,モデルの構造は,交通管制官の日々の業務の流れと密接に関連することから,前述した通り,2に関連するヒアリング調査を継続して実施し,より精緻なモデルを構築するための議論を研究協力者である割田博博士とも進めている状況である.なお,モデル構築を決定する議論は,平成24年度の研究計画にも盛り込まれており,議論を引き続き行いながら,今後,交通現象診断モデルの構築を進めていく.よって,既に実装済みデータ等を用いて,平成24年度ではモデルの構築の完了ならびにその適用を行う流れとなっており,研究の達成度は(2)概ね順調に進展していると判断した.平成24年度では,交通現象診断モデルを構築・決定し,得られたモデルを用いて,突発事象発生時の交通現象の解析ならびに欧州で行われているような動的な交通管制手法の検討と交通流に与える評価を行う予定である.まず,交通現象診断モデルの構築では,突発事象発生後に交通渋滞がどの程度発生するのか,旅行時間がどの程度変化するのかを確認する.また,交通状況に異常が発生した場合に,ベイジアンネットワークの特性を生かしてその原因を推定する.そこらから得られる予測結果ならびに推定結果から,モデルの再現性を確認する.それにより,本研究で提案する交通現象診断モデルの再現性を検証しながら,モデル構造の決定をするものとする.研究計画書内5(交通現象診断モデルを用いた交通現象解析)では,以下の視点で分析を行う.1)突発事象発生時の交通状況について整理を行う.2)突発事象発生時からの交通現象(交通量,旅行時間,渋滞量)がどのように変化するかを整理する.3)どのような交通状況下においてどのような事故や事象がどの程度の影響を交通状況に与えるか.
鼻粘膜過敏性の成立機序:T細胞の関与と治療へのアプローチ

鼻粘膜過敏性の成立へのT細胞の影響を検討した。ヒスタミンに対する鼻粘膜過敏性と鼻粘膜への好酸球浸潤の増加は、Th2に富むオバルミン感作CD4+T細胞を移入することで、CD4+T細胞欠損マウスにおいても肥満細胞欠損マウスにおいても認められた。オバルミン特異的Th1細胞をオバルミン感作マウスに移入しても鼻粘膜過敏性亢進は改善しなかった。このことから好酸球、肥満細胞は鼻粘膜過敏性の誘導には必ずしも必要とせず、Th1ではなくTh2サイトカインが強く誘導に関与している可能性が示唆された。追加検討として、急性のRSウイルス感染は、感染後のオバルミン感作への反応を増強し、また、あらかじめ感作したマウスの鼻粘膜過敏性を強く亢進する。このような感染マウスにおいてはTh1サイトカインだけでなく、Th2サイトカインの産生が鼻粘膜過敏性成立に関与していると思われる。しかしながら、鼻粘膜に多量にIL-10を発現するIL-10トランスジェニック(TG)マウスでの検討では、RSウイルス経鼻感染後の気道でのウイルス増殖は非TGマウスに比べ有意に抑制された。IL-10はTh2サイトカインに属し、抗炎症作用を有することが知られているが、IL-10はこのような条件下では、ウイルス防御と鼻粘膜過敏性の軽減に寄与する可能性が示唆された。このように、T細胞により誘導された鼻粘膜の過敏性亢進、反応性亢進には様々な機序が関与している可能性がある。アレルギーモデルマウスを作成し、磁気ビーズ法により感作CD4陽性T細胞を分離し、無感作のCD4欠損マウス、T細胞、B細胞を欠損するSCIDマウス、肥満細胞欠損マウスに経静脈的に細胞移入した。そして卵白アルブミンあるいはヒスタミンにより点鼻誘発し、鼻粘膜の知覚過敏性、血管透過性への影響、好酸球浸潤の程度を無感作のCD4陽性T細胞移入マウスと比較することで、感作CD4陽性T細胞の意義について検討した。その結果、無感作のCD4欠損マウスに感作CD4陽性T細胞を移入した群ではヒスタミンに対する過敏性の亢進、血管透過性の亢進が獲得され、好酸球浸潤も増加した。SCIDマウスに感作CD4陽性T細胞を移入しても同様の結果であった。肥満細胞欠損マウスに感作CD4陽性T細胞を移入したところ、ヒスタミン過敏性は亢進し、鼻粘膜中の好酸球数が有意に増加していた。このことから肥満細胞の関与がなくとも鼻粘膜の過敏性自体は獲得されることが示唆された。オバルミン感作Th1クローンをあらかじめオバルミンで感作したマウスに細胞移入した結果、鼻粘膜の好酸球の減少は認められたが、抗原点鼻による鼻症状、ヒスタミンに対する感受性ともに変化は認められなかった。これらのことから、Th2に富む感作CD4陽性細胞の移入により鼻粘膜の過敏性は獲得されるが、その場合肥満細胞は必ずしも必要ではない可能性が示唆された。。好酸球の増加を促すことで確かに過敏性が獲得されているが、一方でTh1細胞の移入では好酸球は減少したが過敏性に改善はなく、好酸球以外に他の因子の関与も考えられ、単にTh1の亢進をはかるだけでは過敏性も含め症状の改善は認められない可能性を示唆するものと考えられた。

オバルミン特異的Th1細胞をオバルミン感作マウスに移入しても鼻粘膜過敏性亢進は改善しなかった。このことから好酸球、肥満細胞は鼻粘膜過敏性の誘導には必ずしも必要とせず、Th1ではなくTh2サイトカインが強く誘導に関与している可能性が示唆された。追加検討として、急性のRSウイルス感染は、感染後のオバルミン感作への反応を増強し、また、あらかじめ感作したマウスの鼻粘膜過敏性を強く亢進する。このような感染マウスにおいてはTh1サイトカインだけでなく、Th2サイトカインの産生が鼻粘膜過敏性成立に関与していると思われる。しかしながら、鼻粘膜に多量にIL-10を発現するIL-10トランスジェニック(TG)マウスでの検討では、RSウイルス経鼻感染後の気道でのウイルス増殖は非TGマウスに比べ有意に抑制された。IL-10はTh2サイトカインに属し、抗炎症作用を有することが知られているが、IL-10はこのような条件下では、ウイルス防御と鼻粘膜過敏性の軽減に寄与する可能性が示唆された。このように、T細胞により誘導された鼻粘膜の過敏性亢進、反応性亢進には様々な機序が関与している可能性がある。
IIーVI化合物超格子のMBE成長とその結晶学的・光物性的研究

短波長可視光領域で動作する光・電子デバイス、特に半導体レ-ザ-を開発するための基礎となる高い量子閉込め効果を示すIIーVI化合物半導体超格子をMBE成長法により作製することを目的とする。これに対する有力な候補として、ZnSeとそれよりバンドギャップの大きいIIaーVIb化合物のCaSeとの組合せによる多重量子井戸構造超格子を取り上げ、その作製を試み、結晶学的・光物性的評価を行った。GaAs(100)基板上に先ず第1層(バッファ層)ZnSeを成長させ、次いで第2層CaSeまたはZnCaSe、さらに第3層ZnSeを成長させ、第2層の単結晶化の条件を検討した。基板温度は350420°Cの間で変化させた。X線ディフラクトメ-タ法および2結晶回折法による観測の結果、CaSeの単結晶化(岩塩型)が確認された。ZnCaSeの場合ではCaSeと同様岩塩型の単結晶であることが示され、岩塩型からzincblende型に変化した様子は認められなかった。次にGaAs基板上のZnSeバッファ層上に、ZnSeとCaSe(またはZnCaSe)の各100層から成る超格子層を作製した。超格子層の1層の厚さはZnSeおよびCaSe(またはZnCaSe)のいずれも約80Aとした。このZnSe/ZnCaSe超格子構造の光吸収測定を行うため、GaAs基板結晶とZnSeバッファ層を選択エッチングによって除去した。光吸収特性測定の結果、ZnSeの急峻な吸収端付近に、2×10^4cm^<ー1>程度の吸収係数をもつ、明瞭な吸収ピ-クが現れた。250Kに到る温度まで明瞭に観察され妥当な温度シフト特性を示すことから、この吸収ピ-クは励起子による可能性が大であると考えられるが、実験続行中である。
成人T細胞性白血病腫瘍細胞の制御性T細胞としての特性についての研究

我々は、成人T細胞性白血病/リンパ腫(ATL)患者の末梢血及び皮膚病変から腫瘍細胞であるCD4^+CD25^+T細胞を分離し、制御性T細胞としての機能を調べた。その結果、腫瘍細胞群では制御性T細胞の特異的マーカーであるCTLA-4およびFoxp3を強く発現する症例が認められたものの、その機能は認められなかった。そこで同じCD28ファミリーの1つで、主に抗原提示細胞上に発現する2種類のリガンド、programmed cell death(PD)-ligand 1,2(PD-L 1,2)を介して、T細胞の反応を負に制御するPD-1に着目した。我々は、10名のATL患者における末梢血CD4^+ならびにCD4^+CD25^+T細胞表面のPD-1、PD-L1,2の発現をフローサイトメトリー法で解析した。その結果、正常人と比較して、患者群におけるCD4^+, CD4^+CD25^+T細胞上のPD-1の発現が正常人に比較して有意に増加していた。次にATL患者の末梢血単核球を抗CD3抗体で3日間刺激したところ、正常人に比べて増殖能の低下を認め、特にPD-1発現患者で顕著であった。しかしこうした増殖能の低下はPD-1/PD-L 1の中和抗体を添加しても、増殖能の回復は認められなかった。以上の結果は極めて慢性的にHTLV-1感染を生じているCD4^+T細胞はPD-1を発現した、いわゆる疲弊状態であり、これが患者の免疫不全状態にっながっている可能性を見いだした。しかし、PD-1/PD-L1 pathwayを遮断しても機能は回復されない可能性も示唆された。成人T細胞性白血病/リンパ腫(ATL)腫瘍細胞は制御性T細胞(Treg)と同じ表面マーカー(CD4^+CD25^+)を有するが、Treg活性があるかどうかは未解決である。一方で、cytotoxic Tlymphocyte associated antigen-4(CTLA-4)はTregに特異的なマーカーの一つである。そこで我々は、ATL患者19例について腫瘍細胞上のCTLA-4、Foxp3発現とTreg機能の有無を検討した。末梢血単核球(PBMC)中のCD4^+CD25^+細胞上に発現するCTLA-4、あるいはCD4^+細胞上に発現するFoxp3をフローサイトメトリーで解析したところ、白血化した2例で正常人に比べてCTLA-4の高い発現を認めた。また4例の皮膚腫瘤中の腫瘍細胞でも同様に高発現されており、その内1例はFoxp3を高発現していた。皮膚凍結切片を用いた免疫組織染色法では、10例中5例で腫瘍細胞にCTLA-4の発現を認めた。次に、患者および正常人PBMCを分離し、抗CD3/CD28抗体共刺激下に培養したところ、ATL患者CD4^+CD25^+細胞は培養12時間後に正常人に比べ、有意にCTLA-4の発現増強を認めた。しかし、その培養上清中のIL-10値は正常群と同等であった。最後にATL細胞のTreg機能の有無を確認するため、末梢血中の腫瘍細胞が25%以上存在する患者2名とそれ以下の患者2名からimmunomagnetic beadsを用いてCD4^+CD25^+細胞を分離した。また、皮膚に腫瘤を形成する2症例より浸潤腫瘍細胞を準備した。そして、これら腫瘍細胞がアロ抗原に対する混合リンパ球反応試験における患者CD8^+T細胞増殖に及ぼす効果を検討した。その結果、正常人より得られたCD4^+CD25^+細胞はCD8^+T細胞増殖を有意に抑制したが、ATL患者のCD4^+CD25^+細胞および皮膚浸潤腫瘍細胞はCD8^+T細胞の増殖を抑制しなかった。以上より、ATL腫瘍細胞は白血化したり活性化状態ではCTLA-4を強く発現するものの、Treg機能は有さないことが示唆された。以上の結果は極めて慢性的にHTLV-1感染を生じているCD4^+T細胞はPD-1を発現した、いわゆる疲弊状態であり、これが患者の免疫不全状態
多核種磁気共鳴法による脳機能分子イメージングの開発と脳神経疾患への適用

「目的」磁気共鳴脳機能分子イメージングの種々の技法を独自に開発・実用化し、脳機能の解明と脳神経疾患の解析に応用する研究を行う。検討対象は、"神経細胞の再生"と、神経細胞自身に対する自己・非自己認識に関係する"免疫系の特異性と脳機能や病態との関連"についての解析である。「方法・結果」長年来培ってきた独自の技術で以下の方法を開発・改良して、種々の多核種磁気共鳴脳機能分子イメージング法を発展・実用化させた。(1)まず、マンガン増感磁気共鳴画像法(Mn-enhanced MRI)による脳機能分子イメージング法の開発と実用化を行った。即ち、(1)神経細胞興奮時のCa^<2+>チャンネル開口に依存した神経賦活を検出する手法、(2)神経細胞とグリアに取り込ませ、細胞の形態と機能を反映した高分解能画像を取得する技法、(3)軸索輸送による神経線維走向を画像化する技法、などである。(2)次いで、抗原抗体反応を検出するための高分子とそれにMR感受性物質(Fe,Gd)を結合させたComplexの開発の検討を行い、実験動物体内動態を画像化する技術的検討を行った。(3)また、腫瘍免疫特異性反応リンパ球にMR感受性物質を呑食させる基礎的技術開発を行った。(4)更に、超高速化学シフト画像法と2次元MRS法を用いて、神経細胞特有のアミノ酸(NAA、Glutamate等)の分布を画像化する方法を改良し、神経細胞の代謝活性・特異性を画像化する方法を検討した。(5)従来のMR技法の改良をも行った。(1)拡散強調テンソル画像法の精度を高め、神経線維の再生時の方向性を画像化した、(2)血管内水分子をtracerとする非侵襲的脳血流画像法にて、神経細胞再生と脳血流量変化の関係を解析する方法を開発した。(3)fMRIの精度を高めた。以上のように、脳活動を分子レベルで解析できる磁気共鳴脳機能分子イメージング法の技術的検討を行い、ニューロン再生や免疫特異性の解明をin vivo動物実験で行いうる技術を開発・実用化した。「目的」我々の開発してきた種々の多核種磁気共鳴法技術を元に、磁気共鳴脳機能分子イメージングの種々の技法を開発・実用化し、それらを用いて次に述べる脳機能の解明と脳神経疾患解析への応用の研究を行う。即ち一つは、"神経細胞の再生"であり、もう一つは、神経細胞自身に対する自己・非自己認識に関係する免疫系の特異性と脳機能や種々の病態との関連についての解析である。「方法・結果」本年度は、以下に示すような種々の多核種の磁気共鳴法を用いた磁気共鳴脳機能分子イメージング法を開発すると共に、実用化に向けての基礎研究を行った。(1)マンガン増感磁気共鳴画像法(Mn-enhanced MRI)による以下のような脳機能分子イメージングの技法を開発した。(1)神経細胞興奮によるCa^<2+>チャンネル開口に依存した神経賦活を検出する手法、(2)神経細胞およびグリア内に取り込ませ、細胞の形態および機能を反映した高分解能画像を取得する技法、(3)軸索輸送による脳組織内神経線維のトレーシングを可能にする技法、である。(2)水分子の細胞内外の出入りを高速microimagingと拡散強調画像法の技術の結合にて描出して神経細胞興奮画像を得る方法の基礎的開発を行った。

(3)生体高分子材料学の研究者との共同で、抗原抗体反応を検出するための高分子とそれにMR感受性物質(Fe, Gd)を結合させたComplexの開発の検討を行い、実験動物体内動態を画像化する技術的検討を行った。また、腫瘍免疫特異性反応リンパ球にMR感受性物質を呑食させる基礎的技術開発を行った。(4)超高速化学シフト画像法と2次元MRS法を用いて、神経細胞特有のアミノ酸(NAA、Glutamate等)の分布を画像化する方法を改良し、ニューロンの代謝活性・特異性を画像化する方法を検討した。(5)これらの脳機能分子イメージングに加えて、次の従来のMR技法をも改良を行った。(1)拡散強調テンソル画像法で、神経線維の再生時の方向性や連絡性を画像化した、(2)血管内の水分子をtracerとする非侵襲的脳血流画像法を得て、神経細胞再生と再開通脳血流量変化の関係を解析する方法を改良した。以上のように、脳活動を分子レベルで解析できる磁気共鳴脳機能分子イメージング法の技術的検討を行い、ニューロン再生や免疫特異性の解明をin vivo動物実験で行いうる基礎的地盤を形成した。「目的」磁気共鳴脳機能分子イメージングの種々の技法を開発・実用化し、脳機能の解明と脳神経疾患解析の研究を行う。対象は、"神経細胞の再生"と、神経細胞自身に対する自己・非自己認識に関係する"免疫系の特異性と脳機能や病態との関連"についての解析である。「方法・結果」昨年度開発した種々の多核種磁気共鳴脳機能分子イメージング法を発展・実用化させた。(1)マンガン増感磁気共鳴画像法(Mn-enhanced MRI)による脳機能分子イメージング法を実用化した。(1)神経細胞興奮時のCa^<2+>チャンネル開口に依存した神経賦活を検出する手法、(2)神経細胞とグリアに取り込ませ、細胞の形態と機能を反映した高分解能画像を取得する技法、(3)軸索輸送による神経線維走向を画像化する技法、である。(2)抗原抗体反応を検出するための高分子とそれにMR感受性物質(Fe,Gd)を結合させたComplexの開発の検討を行い、実験動物体内動態を画像化する技術的検討を行った。(4)超高速化学シフト画像法と2次元MRS法を用いて、神経細胞特有のアミノ酸(NAA、Glutamate等)の分布を画像化する方法を改良し、神経細胞の代謝活性・特異性を画像化する方法を検討した。(5)従来のMR技法の改良をも行った。(1)拡散強調テンソル画像法の精度を高め、神経線維の再生時の方向性を画像化した、(2)血管内水分子をtracerとする非侵襲的脳血流画像法にて、神経細胞再生と脳血流量変化の関係を解析する方法を開発した。(3)fMRIの精度を高めた。以上のように、脳活動を分子レベルで解析できる磁気共鳴脳機能分子イメージング法の技術的検討を行い、ニューロン再生や免疫特異性の解明をin vivo動物実験で行いうる基礎的基盤を形成した。
段階投資型半導体生産ラインを実現するプロセスガス解離完全制御プラズマプロセス技術

次世代グローバルネットワーク時代を支える圧倒的な情報処理能力を有する少量多品種カスタムLSIを高効率量産する経済性に優れた小規模段階投資型生産ラインを実現するために半導体製造装置に課せられる要件として、高度なプロセスを高速に行える以外に、優れた汎用性を有すること、全ての微細化世代に対応すること、機差が無く完全な再現性を有することが挙げられる。本研究において、我々がこれまで開発してきたマイクロ波励起プラズマ装置に2段シャワープレート構造を新たに導入した画期的なプラズマプロセスの開発を行った。マイクロ波で励起したKr/O_2プラズマの低電子温度拡散プラズマ領域にSiH_4ガスを導入しシリコン酸化膜のCVD成膜を行った。その結果、界面準位密度が4×10^<10>eV^<-1>cm^<-2>、絶縁耐圧12MV/cm以上を示す、熱酸化膜とほぼ同等の電気的特性を持つ酸化膜の形成に成功した。また、LSIデバイスの更なる微細化・高速化・高機能化を実現するため、BEDマグネトロンプラズマを用いてSiO_2絶縁膜エッチング技術の開発を行い、Xeを用いた低電子温度プラズマにより原料ガスの過剰解離を抑えることでキャリアの不活性化は完全に抑制できることを明らかにした。また、Cリッチで結合エネルギの大きいC_5F_8ガスを用いることで対レジスト選択比20を実現し、同時に0.08μmまでマイクロローディング効果なくエッチング可能であることを示した。小規模生産ラインでは、極めて短い時間にパージガスとプロセスガスの置換あるいはプロセスガス組成を瞬時に切り替えるガス供給システムが求められる。本研究において、ガス供給にガス圧力制御流量制御方式を採用し、また排気ポンプ2次側に流すパージガス流量を瞬間的に制御し排気速度を同時制御することで、2秒以内でチャンバガス圧力及びガス組成を安定化させることに成功した。現在半導体・液晶用プロセス装置に使われているターボ分子ポンプやバックポンプはプロセスが行われている数十数百mTorrの圧力領域において排気能力が低く、大量のガスを流す必要のある高速プロセスには適していない。本研究において、ポンプのローターを不等リード、不等傾斜角スクリュー構造にすることにより粘性流域から分子流域にわたり高い排気能力を有する新しいバックポンプを開発した。このポンプは反応性生物の堆積がなく、メンテナンスフリーで小型で低消費電力であるため小規模生産ラインに最適である。本年度は、我々がこれまで開発してきたRLSA(Radial Line Slot Antenna)を搭載したマイクロ波プラズマ装置に2段シャワープレート構造を新たに導入した画期的なプロセス装置の開発を行った。

本装置は、高密度で非常に電子温度の低いプラズマをマイクロ波によって生成し、プラズマの拡散領域に格子状シャワープレートを設置してプロセス用ガスをウェーハに向かって放出することにより、プロセスガスの過剰解離を適度に抑制した理想的なプロセスを実現するものであり、上述した要請を全て満たしうる唯一のプラズマ装置である。既存の3次元立体化クラスターツールに搭載可能なコンパクトなエッチング用チャンバを製作し、プラズマの詳細な評価と、Ar/C_4F_8/CO/O_2ガスを用いたシリコン酸化膜エッチングプロセスの開発を行った。本装置の実現にあたっては、格子状シャワープレートの導入によりウェーハ周辺のプラズマ密度が大幅に減少することが危惧されていたが、シミュレーション通り、7割程度の減少であることが判明し、十分実用に耐えうるプロセス速度が得られることが明らかになった。荷電粒子の衝突によるシャワープレートの加熱が最後に残された課題であるが、スパッタによる重金属の汚染等の問題は全くなく、格子状シャワープレートの設計論の確立まで後一歩のところまできている。さらに、マイクロ波供給部の構造を最適化することにより、これまでのマイクロ波励起プラズマ装置で問題になっていた異常放電やプラズマ不安定性を完全に除去することに成功した。現在、本装置を用いてシリコン酸化膜のエッチングプロセスの最適化を行っている最中である。次世代グローバルネットワーク時代を支える圧倒的な情報処理能力を有する少量多品種カスタムLSIを高効率量産する経済性に優れた小規模段階投資型生産ラインを実現するために半導体製造装置に課せられる要件として、高度なプロセスを高速に行える以外に、優れた汎用性を有すること、全ての微細化世代に対応すること、機差が無く完全な再現性を有することが挙げられる。本年度は、我々がこれまで開発してきたRLSA(Radial Line Slot Antenna)を搭載したマイクロ波プラズマ装置に2段シャワープレート構造を新たに導入した画期的なプロセス装置の開発を行った。さらに、マイクロ波供給部の構造を最適化することにより、これまでのマイクロ波励起プラズマ装置で問題になっていた異常放電やプラズマ不安定性を完全に除去することにより成功した。