hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マツノザイセンチュウ病の発病のメカニズムに関する研究

以上のことからカルス組織を用いた場合も、線虫の寄生のごく初期にはそれが由来した植物の持つ特性が維持されており、線虫の増殖の難易もこの特性に支配されたものになっていたが、線虫の寄生活動後急速にこの特性は失われるようである。しかし、今後カルス組織への線虫の寄生活動を蛍光顕微鏡で観察する場合には、このような初期に維持されている寄生特性の違いが、何らかの形でとらえられると期待される。前年度までに実施した6種のマツ属樹種、ならびに他の3種の植物由来のカルス組織上での病原性マツノザイセンチュウと非病原性類縁種ニセマツノザイセンチュウの増殖比較実験の結果から、接種実験等で明らかになった個体レベルでの寄主と線虫の親和性はカルス上での増殖過程のごく初期に反映されていることが明らかになっていた。そこで、平成2年度は、抵抗性の異なる幾つかのマツ由来のカルス組織と、病原性を異にする2種3系統の線虫を各々組み合せて、スライド上に封入し、感染初期の寄主反応を経時的に追跡することを試みてきた。螢光顕微鏡で検出できる、クロロフィ-ル反応と、フェノリクスの蓄積の状態から、病原線虫と感受性マツ由来カルス組織の組み合せでは、感染后数日以内に寄主細胞の壊死が起ることが明らかになった。また、非親和性の組み合せでは、線虫の種類にかかわらず、(即ち、マツノザイセンチュウの非病原性系統でも、非病原性のニセマツノザイセンチュウでも)、ここでみられた寄主反応は、はるかに遅れて出現した。一方、岡山大学の奥等は抵抗性樹種が持つ、線虫の寄主体内移動阻害反応(抵抗反応の一種か?)が、高温条件(55°C)下で失なわれる事を報告しており、この点に着目して、高温条件にさらした抵抗性植物由来カルス組織の、病原線虫感染に対する反応を目下検討中である。このように、現在まで、微小カルス組織やプロトプラストを用いて、線虫感染後の寄主反応を比較検討中であるが、一定の観察条件の確立が未だ達成できないのが現状で、今後一年間にこれまでに出来上った手法を駆使して研究の完成を期する所存です。昨年度までの実験によりマツノザイセンチュウ(材線虫)が供試した数種類の植物カルス上でよく増殖することが明らかになったので、これ細胞レベルまで下げて寄主反応観察の手段にするべく多くの試行錯誤を繰り返したが、幾つかの難点があり、現在この実験は一時中断中である。一方、クロマツ、アカマツの苗木を用いる事により、材線虫感染部位に集積する物質の同定を試み、その役割の解明を目指した。その結果、材線虫感染部位にポリフェノ-ル系の物質が集積すること、中でも縮合型タンニンの蓄積が顕著であることが明らかになった。in vitroの実験系から、このタンニンが材線虫の増殖を抑制すること、またその行動に対して忌避的であることが判明し、マツ類生体内でも本来、侵入者に対して、抵抗性因子として機能することが伺われた。次に鉢植苗木に対して2段階の灌水条件を設定し、これらに材線虫を接種した後に生起する寄生反応を樹皮部と木部別に、接種点からの距離別に、各部位のタンニン量、含水率を指標として経時観察した。測定結果を各部位の線虫数との間で重回帰分析したところ各部位の線虫数と木部含水率の間に負の相関が見られ、線虫の活動と水分通導阻害の間に一定の因果関係が存在する事が示唆された。続いて材線虫を接種した苗木において、接種点からの距離別に、主軸各部における過酸化脂質量、ス-パ-オキサイド発生量、電解質漏出量を経時測定したところ、線虫接種後一定の期間を置いて、線虫数と相関を示すようになった。これらの実験結果は線虫感染後に防御反応として様々な生理的変化が生起し、最終的にはその反応が過剰であるために、細胞内容物の漏出をもたらし、仮導管狭窄部の閉塞に至る、病徴の進展経過を強く示唆するものとなった。
大都市における福祉ニーズと高齢者処遇の研究

本研究は、西日本の大都市(広島市、北九州市、福岡市)における福祉ニーズと高齢者処遇に関して調査研究を行い、以下のような成果を得た.1.老人意識類型のうちでは老人自意識型(自分では老人だと思っているが、他人に老人だと呼ばれることをいやがるタイプ)に社会関係量(フォーマル・グループ数)が一番多くみられ、人間関係量(インフォーマル・グループ数)については老人自律型(老人だと思っていないが、呼ばれても気にしないタイプ)が一番多くもっていた.大都市においては老人自意識型が多いのが特徴であった.2.呼び寄せ老人は、60歳後に移動した高齢者でみると、約2割近くみられた.この呼び寄せ老人は、純粋土着層(地元出身)や居つき層(住み着いて長期の住民)に比べると土着流動層や流動層に、女性より男性の方に多くみられ、都心より郊外の在住者に多くみられた.3.大都市の高齢者のエイジズムへの認知は、農山村の敬老型と違って貶老型(敬老精神も存在しないし、差別も存在しないというタイプ)という見方が主要タイプであり、姥捨て慣行への意識においても「当時としては仕方なかった」という現実是認型が農村部に比べてかなり高い(4人に1人)ことがわかった.4.大都市に住む高齢者の時間感覚は、仕事をもつ人、前向きに目標を持っている人において鋭いことがわかった.そして、元気な高齢差者ほど時間の早さが「気になる」ということもわかった。本研究は、西日本の政令都市北九州市、福岡市、広島市における福祉二ーズと高齢者処遇と研究を意図するもので、これまでの地方都市(宮崎市)、過疎(山口県東和町)で行ってきた高齢者殊遇の研究(成果は『高齢者ラベリングの社会学』(恒星社厚生閣)2000年2月で出版)の延長線上の研究である。今回は調査地設定と調査地の概況分析を行った。5市合併によって生まれた北九州市は産業都市である。鉄鋼を中心に栄えたが、重厚長大型の典型的な不況地域になっているため福祉二ーズも高齢者二ーズのウエイトが高い。それに対して福岡市と広島市は福岡市が九州の管理中枢都市、広島市が中国地方の管理中枢都市として発展途上の都市である。北九州市ほどの高齢化率も抱えていないし、高齢者福祉二ーズが高いわけではない。なかでも福岡市の場合、高齢者福祉より国際化や男女共同参加型都市形成の施策の方がウエイトが大きい(実際、福岡市が一番若い人口持っており、以下広島市、北九州市の順となっている)。調査では北九州市が八幡東区(尾倉地区)と小倉南区(企救丘)、福岡市が博多区(博多部)、東区の(名島)、広島市が中区(元町)と佐伯区(五日市)の6地点の小学校区・中学校区を対象に実施する予定である。三つの市のなかでそれぞれ二地域を選出して、そこでの高齢者の置かれた状況を分析することをめざしている。大都市といえどもインナーエリアの中で生活している高齢者と郊外区の新興地域での高齢者の置かれた状況は相当違った二ーズが現れていることがわかった。大都市は、若い人口を抱え、一方でインナーエリアなどでは深刻な高齢化が進んでいく。今後、聞き取りとアンケート調査を通して老人たち自身が「老い」をどのように捉えているか、他方で、地域社会や施設が老人をどのように処遇しているかを分析するつもりである。本研究は、西日本の政令都市北九州市、福岡市、広島市における福祉ニーズと高齢者処遇の研究を意図するもので、これまで筆者が地方都市(宮崎市)、過疎地(山口県東和町)で行ってきた高齢者殊遇の研究(成果は『高齢者ラベリングの社会学』(恒星社厚生閣)2000年2月で出版)の延長線上の研究にあたる。今回は、昨年の下準備を受けて、アンケートによる実態調査を実施した。調査地は、広島市では中区、佐伯区、北九州市では小倉南区、八幡東区、福岡市では博多区、東区である。調査にあたっては、三つの市とも中心部と郊外部の地区を選んだ。

調査対象者は、6579歳までの年齢の高齢者で、具体的には対象者を選挙管理委員会の協力を得て選管名簿から各地区500人、計1500人ほど選び出し、それを郵送法で調査した。回収率は54.5%(回収数845)であった。調査では、従来から研究してきた老人差別意識を分析するために、敬老精神の有無や「自分が老人になったか」や「老人と呼ばれて気にする」といった一連の老人意識調査項目を調べているし、それを支える主観的な自我意識(自我像調査項目)や客観的な社会構造や社会関係(性別、年齢別などのフェースシート、家族、近隣、友人関係、団体参加やインフォーマルネットワークなど)についても調べている。そして、今回は、制度的な高齢者差別の典型である退職制度についても調べた。つまり、退職後の主観的な処遇間や老人意識についても調べている。その他では、今回は、新たにエイジングと時間感覚の関連についても分析するために時間意識の項目、そして介護やボランティア参加意識なども入れて調査した。次年度は、今回のこの調査の分析と昨年度調べた地域研究とを結びっけ、『報告書』にまとめることに専念したい。本研究は、西日本の政令指定都市広島市、北九州市、福岡市3市における福祉ニーズと高齢者処遇と研究を意図するもので、これまでの地方都市(宮崎市)、過疎(山口県東和町)で行ってきた高齢者処遇の研究(成果は『高齢者ラベリングの社会学』(恒星社厚生閣)2000年2月で出版)の延長線上の研究である。調査は地域社会への関心度、社会関係・人間関係、老人線・老人観・老人差別、自我像、時間意識、退職意識、介護・老人ホームへの入居意識など68項目について行った。この調査で中心的に研究した分析箇所は、他の地域で実施した老人意識類型が大都市でどのような傾向を示すか、大都市の高齢者の退職意識がようになっているか、時間意識とエイジングがどのようになっているか、大都市の「呼び寄せ老人」の分析をしたことにある。今回の場合、都心と郊外の地域構造による分析と住民類型(純粋土着型、土着流動型、居つき層、ステップ層、流動層)から新たな分析も行った。(1)老人意識類型のうち老人自意識型に社会関係量(団体か加入数)が一番多くみられ、人間関係量(インフォーマル・グループ数)は老人自律型が一番多くみられた。老人自意識型に社会関係量が多くみられるのが大都市高齢者の特徴であった。(2)退職経験者は、全体の43.2%を占めた。退職意識では、「ゆとりができてよかった」(55.8%)という積極的評価がある反面、「退職制度は、非条理な制度」、「気が遠くなるほど、1日が長い」、「老け方が早くなった」も2割近くみられた。(3)呼び寄せ老人は、全体では3.4%しかみられなかったが、60歳後に移動した高齢者でみると、約2割近くみられた。土着流動層と流動層、女性より男性に多く、都心より郊外の在住者に多くみられた。
外部環境に関する事前知識に基づく歩行中の姿勢制御

立位中の前後の姿勢制御活動は、1.随意的に体幹を傾ける、2.上肢運動に先行して予測的・無意識的に行われる、というように、同様の運動制御コマンドが異なるコンテキストで行われる。本年度は、この異なるコンテキスト間で行われる姿勢制御活動の間で、運動学習機構が共通しているかあるいは独立しているかを調べる研究を行った。もしこれらの間で運動学習機構が共通しているとすると、あるタスクで学習された予測的な運動が他のタスクに般化することが期待される。本研究では、前後方向の姿勢制御が開始されると横方向に可動式のプラットフォームを移動させた。このプラットフォームの移動に被験者が慣れてくると、被験者は前後方向の姿勢制御タスクを行う際に予測的に横方向にも姿勢制御を行い、結果として前方に体を傾ける際には右斜め前に、後方に体を傾ける際には左斜め後ろへの姿勢制御を行うようになった。しかしながら、学習された姿勢制御は腕挙げのタスクには般化しなかった。これは、自発的かつ意識的な姿勢制御と腕挙上に伴う無意識的な姿勢制御が、独立した運動学習メカニズムを有していることを示唆している。臨床的には、意図的に体を倒すという動作と、ものを取るといった日常動作に付随して行われる姿勢制御とは運動学習機構が異なるため、その両方を訓練する必要があるということを示唆しており、臨床研究を行っている研究者や医師やセラピストに重要な示唆を与えた。異なるコンテキストで行われる立位中の姿勢制御活動に関わる運動学習機構について、予定通りの研究が行えた。また、この成果は国際学会で発表した。歩行中の外乱に対する姿勢制御を研究した成果は、現在論文を修正中であり、できるだけ早く論文として発表したい。(抄録なし)本研究は、従来は自動的・無意識的と思われていた歩行に関わる姿勢制御活動において、事前知識という高次脳機能が果たす役割を明らかにすることを最終的な目的とするものである。健常成人男性11名を被験者とし、歩行中いつ・どのような外乱が加えられるかを教示することにより、外乱に対する時間的・空間的事前知識を与えた上で、誘発される反射的筋活動を計測した。その結果、外乱のタイミングに関する事前知識を有していた場合、内側腓腹筋の筋活動開始までの時間が短縮する(タイミング知識なし:72ms、タイミング知識あり:57ms)というデータが得られた。この結果は、従来は自動的な結びつきが非常に強いため、潜時は変化しないと思われてきた反射的筋活動も、事前知識という高度な脳活動の影響を受けている可能性を示唆しており、非常に画期的である。ロコモーション課題中のワーキングメモリの役割について、当初は実験動物を対象とした研究を行う予定であったが、小型電極を用いた計測が予定通りには進まなかったため、ヒトを対象とした行動学的実験に切り替えた。その結果、通常23秒で失われる階段の高さに関する短期記憶が、事前のステッピング経験により510秒の間保持されることを示唆する有力なデータを得た。ここで用いた方法は、非侵襲的である上、教示から計測終了までが15分以内で終わるため、認知機能と運動機能に関する簡便な臨床的な応用も可能であると考えられる。現在、軽度認知機能障害患者を対象とした研究を続けており、今後の展開が期待される。本研究は、従来は自動的・無意識的と思われていた歩行に関わる姿勢制御活動において、事前知識という高次脳機能が果たす役割を明らかにすることを目的とした。前年度までに得られた、外乱のタイミングに関する事前知識を有していた場合に内側腓腹筋の筋活動開始までの時間が短縮する、という成果について国際学術会議(ECSS2012)にて口頭での発表を行った。また、通常23秒で失われる階段の高さに関する短期記憶が事前のステッピング経験により510秒の間保持される、という成果についてExp Brain Res誌に論文を発表することができた。実験実施計画では、「外乱に対する反射的筋活動は事前知識を踏まえた上でプレプログラムされている」という仮説を検証するため、国立身体障碍者リハビリセンター(所沢市)トレッドミルを用いた行動学的実験を年度前半に行う予定であったが、トレッドミルの故障により予定通りの実施はできなかった。そこで、肘関節に外乱トルクを発生させる装置を用いた事前知識が反射や反応時間に与える影響を調べる実験を行った。その結果、通常は250ms程度必要な視覚刺激に対する選択反応時間が、視覚刺激と同時に肘伸展外乱を与えると120ms程度まで短縮することが明らかとなった。また、立位中の異なるコンテキストで行われた姿勢制御問での運動学習機構について調べる実験、も行った。この結果、腕を前方に拳上する直前に行われる無意識的な後ろ方向への姿勢制御と、意図的に行う後ろ方向への姿勢制御では、全く異なる運動学習機構が関与していることを示唆するデータが得られた。この、異なるコンテキストで行われる類似した姿勢制御タスク間での運動学習機構については、来年度以降も研究を続けている予定である。

もしこれらの間で運動学習機構が共通しているとすると、あるタスクで学習された予測的な運動が他のタスクに般化することが期待される。本研究では、前後方向の姿勢制御が開始されると横方向に可動式のプラットフォームを移動させた。このプラットフォームの移動に被験者が慣れてくると、被験者は前後方向の姿勢制御タスクを行う際に予測的に横方向にも姿勢制御を行い、結果として前方に体を傾ける際には右斜め前に、後方に体を傾ける際には左斜め後ろへの姿勢制御を行うようになった。しかしながら、学習された姿勢制御は腕挙げのタスクには般化しなかった。これは、自発的かつ意識的な姿勢制御と腕挙上に伴う無意識的な姿勢制御が、独立した運動学習メカニズムを有していることを示唆している。臨床的には、意図的に体を倒すという動作と、ものを取るといった日常動作に付随して行われる姿勢制御とは運動学習機構が異なるため、その両方を訓練する必要があるということを示唆しており、臨床研究を行っている研究者や医師やセラピストに重要な示唆を与えた。実験動物を対象とした実験は上手くいかなかったものの、予定していた通り、国内およびカナダでの実験を行い、来年度の発表が可能であると思われる質のデータを得ることができたため。前年度に実施した研究の成果を論文および国際学会における口頭発表で発表することができた。また、機材の故障により予定通りの実験ではなかったものの、新たな実験を発案・実施することができた上、それを発展させることにより来年度以降の成果が期待できるため。前年度に引き続き、異なるコンテキストで行われる類似した姿勢制御タスク間での運動学習機構について研究を進める。実験は、東京大学総合文化研究科(駒場キャンパス)および教育学研究科(本郷キャンパス)にて行う。異なるコンテキストで行われる立位中の姿勢制御活動に関わる運動学習機構について、予定通りの研究が行えた。また、この成果は国際学会で発表した。歩行中の外乱に対する姿勢制御を研究した成果は、現在論文を修正中であり、できるだけ早く論文として発表したい。24年度以降はヒトを対象とした研究に集中する。事前知識が反射的筋活動に与える影響について、大きな音でプローブするStartReactという手法を用いて検証する。23年度に得たデータを国内外の学会に発表し、そこで得られたフィードバックを参考に学術誌に投稿する予定である。研究にあたっては、姿勢制御機構に詳しい受入研究者に加えて、運動学習機構に詳しい外部の研究者の指導も受けつつ行う予定である。(抄録なし)
室温動作可能な高性能の金属スピントランジスタの実現

本研究ではPtの結晶構造が異なるCo/Ptバイレイヤー構造を用い、Ptの結晶性によるスピン軌道トルク(spin orbit torque: SOT)の測定を行った。MgO基板の結晶方位を制御することでエピタキシャル成長されたCo/Pt(Co/Pt(S))と多結晶構造を持つCo/Pt(Co/Pt(P))を成膜することができ、また低磁場及び高磁場におけるハーモニック測定法を行うことでSOTを定量的に評価した。Co/Pt(S)では磁場に対し非対称成分を持つホール電圧が観測され、Co/Pt(P)では殆ど観測されなかったことからPtの結晶性に起因していると考えられる。従って本研究で行ったPtの結晶性によるSOTの測定から、Ptをエピタキシャル構造にすることで結晶性に起因する新たなホール効果(CHE)が実験的に導かれた。またCHEは磁化状態に影響を及ぼすことから、CHEを考慮した上でSOTを評価する必要があり、その導出方法を構築した。更にCHEは結晶方位に依存することから、SOTを結晶性により制御できる可能性が挙げられ、Co/Pt(S)における磁化反転の測定はその可能性を強く示唆している。本結果は、結晶性を利用することでSOTを変調できる新たな方法を提案しており、その定量的に評価方法を構築した研究として重要な意義を持つ。以上の研究は非常に高い評価を受け、本研究者東北大学マルチディメンジョン物質理工学リーダー養成プログラムから最優秀学生賞を受賞した。また11月に開催された国際学会にて発表され、Best Poster Awardを受賞した。本内容は結晶性を利用することでSOTを変調できる新たな方法を提案していることから次世代のメモリデバイスの開発として重要な意義を持ち、現在論文化及び特許出願を進めている。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の研究成果としては、Ptの結晶性によるスピン緩和メカニズムを明確にしたことと、その成果に基づいて室温において結晶性によるスピン軌道トルクを定量的に評価したことが挙げられる。まず、Ptの結晶性によるスピン緩和メカニズムから説明を行う。代表的なスピン緩和メカニズムとしてElliott-Yafetメカニズム(EYメカニズム)とD'yakonov-Perel'(DPメカニズム)が挙げられる。EYメカニズムでは不純物や格子欠陥などの散乱に起因するメカニズムである。一方DPメカニズムは界面におけるポテンシャル差によってスピン緩和が生じる。従来まで金属では散乱に基づいたEYメカニズムが支配的であると考えられてきた。しかし本研究者らは極低温でPtの結晶性によるスピン緩和を調べることで、単結晶のような散乱が抑制される系ではDPメカニズムが支配的であることを解明した。以上の研究成果は本年度のPhysical ReviewLettersに掲載された。また、以上の成果を応用し、室温における結晶性によるスピン軌道トルクの測定を行った。本研究者らはPtの結晶性が異なるPt/Coの垂直磁化膜の成膜に成功し、ハーモニック測定及び磁化反転測定を行うことで、各試料におけるスピン軌道トルクの定量的な評価することができた。その結果、単結晶のPt/Co構造では界面における結晶性が改善され、界面における非対称性から起因するスピン軌道トルクが大変増幅される結果が得られた。本研究は室温で行われたことと共に、巨大なスピン軌道トルクを用いると小さい電流を流すことで磁化反転が得られることから、磁気記録デバイスへの応用が期待される。11月に開催された国際学会にて発表され、その物理メカニズムをより正確に解明し論文としてまとめる予定である。本研究課題を学術振興会へ申請した当時の目標としては、本年度にエピタキシャルPt薄膜の電界による制御及び電界効果スピンホール効果デバイスの作製であり、第2年度目に室温動作可能な金属スピントランジスタの作製に取り組む予定であった。

しかし、低温において行われたスピン緩和メカニズムの研究で結晶性による違いが明らかに得られ、室温での応用性を確かめるため第2年度の研究を先に行うことにした。研究実績の欄で記述したように、Ptの結晶性がことなるPt/Co垂直磁化膜の成長に成功し、実際室温におけるスピン軌道トルクの測定まで行うことができた。交流電流による異常ホール効果および電流による磁化反転を用いて測定を行うことで、結晶性によるスピン軌道トルクを定量的に評価することに成功した。その結果、単結晶PtからなるPt/Coの垂直磁化膜では界面における非対称性から起因するスピン軌道トルクの影響によって多結晶Ptの構造と比較し大変強調されるという結果が得られた。本年度の研究は全て室温にて行われたことと共に、スピン軌道トルクを有する垂直磁化膜構造は次世代のメモリデバイスとして応用性が高いことから考えると、以上の成果は研究課題である'室温動作可能な高性能の金属スピントランジスタの実現'の達成に密接な関係があると期待される。従って、年次計画の順序が変更されてはいるが最終研究課題に向けては今年度の研究がは期待通り進められていると判断される。29年度が最終年度であるため、記入しない。これからの研究推進方向としては、以下の2つの計画を主な課題として進めて行く予定である。1結晶性によるスピン軌道トルクのメカニズムの解明これまでの研究で、低温だけではなく室温においてもスピンの振る舞いが結晶性によって大きな違いを示すことが分かった。特にPt/Co垂直磁化膜単結晶成長された場合は、規則正しく揃った界面の影響で構造の非対称性から起因するスピン軌道トルクが大変強調される結果が得られた。非常に興味深い現象ではあるが、デバイスへの応用に繋げるためにはまずその物理的なメカニズムを正確に理解する必要があると考えられる。従って、今年度のはじめは結晶性によるスピン軌道トルクのメカニズムの解明に向けて研究を行う予定である。具体的には、単結晶の試料において電子が進行する角度に依存するスピン軌道トルクを調べる。もし結晶性によるメカニズムが存在するのであれば、その電子が感じるポテンシャル差は結晶構造によって異なるためスピン軌道トルクの角度依存性が観測されると予想できる。既にこの測定のための試料は用意されており、前期まで測定することを目標にする。2室温動作可能なスピントロニクスデバイスの作製1までの研究で結晶性によるスピン軌道トルクのメカニズムが解明されれば、界面構造を設計することでスピン軌道トルクを制御することが可能になると予想される。従って、その時点まで得られた研究成果を組み合わせることで、室温で動作するモデルを作製することを目標とする。1の研究で得られる結果(メカニズム)によってモデルが異なる可能性が高いが、現時点ではメモリデバイスとして応用できる磁化反転を用いたモデルをベースとして提案することを考えている。
ラット肝移植におけるextracellular matrixの発現及び分布

本研究を進めるにあたり、大前提となるのがラットにおける肝移植モデル作成のテクニックの完成である。研究開始前の予想通り、本年度の研究期間の相当期間をそれに費やした。その結果、非拒絶群であるACI系同志の肝移植モデル2例、急性拒絶反応群群であるACI系ラットをドナー、Luis系ラットをレシピエントとした肝移植モデル4例を作成することができた。急性拒絶群は平均して術後6日目に拒絶反応により死亡した。死亡直後に肝組織を採取し、Fibronectine、Tenascin、Laminin、Desmin、α-ActinおよびH-Eを用いて染色した。非拒絶群も急性拒絶群に合わせ、術後6日目に肝組織を採取し、同様の抗体を用いて免疫染色を行った。Fibronectineを用いた染色では、非拒絶群、急性拒絶群とも中心静脈領域を中心とした色素の沈着が著明であったが、両者の発現に大きな差異は認められなかった。Tenascin染色では、非拒絶群、急性拒絶群ともうまく染色されず、抗体の見直しが必要と考えられた。Laminin染色では急性拒絶群でシヌソイド領域が濃く染色され、非拒絶群の同領域に比べ,陽性と認められる細胞が多かった。Ito cellに対する抗体であるDesminは急性拒絶群において非拒絶群に比し、シヌソイド領域で濃染し、強拡大では突起を出している細胞も観察された。シヌソイド領域でDesminで染色される細胞はIto cellであることが既に示されており、急性拒絶反応時においてIto cellが強く発現していることが確認された。α-ActinはIto cellがtransformした、いわゆるmiofibloblast like cellに対する抗体であるが、これもDesmin同様急性拒絶群においてシヌソイド領域で濃染しており、急性拒絶反応時におけるIto cellの発現が強く示唆された。今後の課題として、検体数をさらに増やすこと、肝移植後1日目、3日目の肝組織に対し同様の染色を行い、経時的な変化を検討すること、CollagenIV、マクロファージ等に対する抗体を用いて染色を行い、Ito cellの発現とExtracelllar Matrixとの関係につき、更なる検討を進めていくこと等が挙げられる。
はく離を伴う物体の乱流後流中に形成される複合三次元組織構造の解明とその制御

有限長円柱や円錐・球などのはく離を伴う三次元物体の後流中には,異なった周波数を有する多様な形態の乱流組織構造が形成され,物体に作用する変動流体力や空力騒音に大きな影響を与える.本研究は,はく離を伴う物体として有限長円柱と薄い円板翼を用い,その乱流後流中に形成される三次元大規模乱流組織構造の詳細を解明した.得られた結果を要約すると以下のようになる.(1)有限長円柱の後流組織構造後流に形成される三次元組織構造を測定・解析した結果,複雑な乱流後流中には大別して次の3種類の形態の三次元大規模乱流組織渦構造が重畳して混在することが確認された.すなわち,(1)低周波数成分(先端成分):円柱の先端から生じる,比較的低周波の縦渦状組織渦,(2)中間周波数成分(中央成分):円柱先端からスパン中央にかけた領域から流出するヘヤピン状の組織渦,(3)高周波数成分(根元成分):円柱スパン中央部から根元にかけた領域から流出し,二次元円柱からの放出渦列に類似した三次元組織渦.(2)有限長円柱の後流には,上記の3種類の代表的な組織渦のみならず,その中間的な形態と周波数を有する極めて多様な組織渦構造が複合して混在する.従って,一見すると極めて複雑な後流構造を呈しているかのように観察される.(3)円板薄翼の後流構造広い迎え角範囲において円板翼の後流流れを定量化し,以下の結論を得た.(1)非失速状態の典型的な後流渦構造である後引き渦型の縦渦構造では,その時間的変動に組織性は100200HZ付近の広い周波数範囲の変動を伴うが,明瞭なピークは現れない.(2)失速状態の後流として典型的なリング渦構造では,特定の周波数にピークを有する組織的変動が生じ,その卓越周波数はリング渦の高さを代表長さとしたストロハル数にて0.190.22程度である.有限長円柱や円錐・球などのはく離を伴う三次元物体の後流中には,異なった周波数を有する多様な形態の乱流組織構造が形成され,物体に作用する変動流体力や空力騒音に大きな影響を与える.本研究は,はく離を伴う物体として有限長円柱と薄い円板翼を用い,その乱流後流中に形成される三次元大規模乱流組織構造の詳細を解明した.得られた結果を要約すると以下のようになる.(1)有限長円柱の後流組織構造後流に形成される三次元組織構造を測定・解析した結果,複雑な乱流後流中には大別して次の3種類の形態の三次元大規模乱流組織渦構造が重畳して混在することが確認された.すなわち,(1)低周波数成分(先端成分):円柱の先端から生じる,比較的低周波の縦渦状組織渦,(2)中間周波数成分(中央成分):円柱先端からスパン中央にかけた領域から流出するヘヤピン状の組織渦,(3)高周波数成分(根元成分):円柱スパン中央部から根元にかけた領域から流出し,二次元円柱からの放出渦列に類似した三次元組織渦.(2)有限長円柱の後流には,上記の3種類の代表的な組織渦のみならず,その中間的な形態と周波数を有する極めて多様な組織渦構造が複合して混在する.従って,一見すると極めて複雑な後流構造を呈しているかのように観察される.(3)円板薄翼の後流構造広い迎え角範囲において円板翼の後流流れを定量化し,以下の結論を得た.(1)非失速状態の典型的な後流渦構造である後引き渦型の縦渦構造では,その時間的変動に組織性は100200HZ付近の広い周波数範囲の変動を伴うが,明瞭なピークは現れない.(2)失速状態の後流として典型的なリング渦構造では,特定の周波数にピークを有する組織的変動が生じ,その卓越周波数はリング渦の高さを代表長さとしたストロハル数にて0.190.22程度である.はく離を伴う物体として有限長円柱と薄い円板を用い,その乱流後流中に形成される三次元大規模乱流組織構造の詳細を解明し,組織構造を制御することにより,その流体力学的特性の改変を試みる.本年度の研究経過および得られた結果をまとめると以下のとおりである.(1)実験装置および供試模型の製作・・・実験には既存のゲッチンゲン型回流風洞を用い,有限長円柱を置くための地面板を設置した.供試模型としては,5種類のアスペクト比を有する外径30mmの円柱と厚さ1mm,直径90mmの円板を準備した.(2)回転熱線ヨーメータの開発・・・単一の傾斜熱線プローブを,その軸まわりにマイクロ・ステピング・モータで回転させ,信号を小型スリップ・リングを介して熱線流速計に導く形式の回転熱線ヨー・プローブおよび,その回転機構から構成される回転熱線ヨー・メータ・システムを開発し,その精度試験を行った.精度試験には内径50mmの円管内乱流を用いたが,時間平均速度分布,時間平均レイノルズ応力(6成分)分布とも,十分満足できる精度の計測が可能であることを確認した.(3)FFTによる後流速度変動・圧力変動の組織性の検討・・・

供試モデル後方流れ場の速度変動を熱線流速計を用いて,また,後流の静庄変動を小型静圧管に埋め込んだ圧力センサーを用いて検出し,FFTを用いた分析を行うことによって,供試模型後流域に形成される三次元乱流組織構造に起因する組織性変動速度,変動圧カの周波数および強度の三次元分布を求めた.そめ結果,有限長円柱,円板いずれの後流中にも,明らかに組織性を有すると判断できる変動成分が存在していることが確認できた.はく離を伴う物体として有限長円柱と薄い円板翼を用い,その乱流後流中に形成される三次元大規模乱流組織構造の詳細を解明した.得られた結果を要約すると以下のようになる.1有限長円柱の後流組織構造後流に形成される三次元組織構造を測定・解析した結果,複雑な乱流後流中には大別して次の3種類の形態の三次元大規模乱流組織渦構造が重畳して混在することが確認された.すなわち,(1)先端成分:円柱の先端から生じる,比較的低周波数を有する縦渦状の組織渦,(2)中央成分:先端からスパン中央にかけた領域から流出するヘヤピン状の組織渦,(3)根元成分:円柱スパン中央部から根元にかけた領域から流出する二次元円柱からの放出渦列に類似した三次元組織渦2円柱後流には,上記の3種類の代表的な組織渦のみならず,その中間的な形態と周波数を有する極めて多様な形態の組織渦構造が複合して混在するため,一見すると極めて複雑な後流構造を呈しているかのように観察されるものであることが確認された.3円板薄翼の後流構造広い迎え角範囲において円板翼の後流流れを定量化し,その渦構造を明らかにした.その結果,(1)非失速状態の後流渦構造は,典型的な後引き渦として知られる縦渦構造をとり,その時間的変動に組織性はほとんど現れない.(2)失速状態の後流はリング渦構造をとり局所的に組織性が現れるが,その変動は十分小さい.
日本伝統音楽学習のためのデジタルコンテンツの開発

日本伝統音楽は、おおむね「日本伝統音楽の全体概要」「雅楽」「声明」「能楽」「尺八楽」「箏曲」「琵琶楽」「浄瑠璃」「歌舞伎」に分類できる。本研究では、上記のうち、とくに学校教育の音楽の授業で取り扱うことが多い、「箏」を用いた音楽と「三味線」を用いた音楽に関係する資料を収集し、それらをデジタルコンテンツ化した。デジタル化は、PPTと音声合成ソフト、Flashを用いる方法によるもので、加えてコンテンツの自動読みあげができるようにした。なお邦楽演奏家による実演も撮影して、コンテンツに加えた。本研究では、公立浜松楽器博物館と演奏家の協力を得て、日本伝統音楽のデジタルコンテンツ(とくに動画)の収集・撮影を行い、1学校教育関係者(とくに音楽教育)への提供と、2作成したデジタルコンテンツをもとにPPTとFlashを組み合わせたデジタル教材を作成する。これらデジタルコンテンツは、音楽教育における日本音楽学習の補助教材、自己学習教材として有効に活用できるとともに、海外の日本伝統音楽研究者の研究に寄与することになる。平成25年度においては、学校教育の音楽教師82名(平成25年7月25日)に対してアンケートを実施し、次の三点を明らかにした。小中学校の音楽教育の場においては、1児童生徒における日本音楽の実技指導は筝82%、三味線14%、尺八4%であり、筝が実技指導の中心的な楽器になっている。2多くの音楽教師は三味線の実技指導を導入したいと考えているが(より日本的な楽器であるため)、楽器の不足とともに指導法が不明なため指導法に関する資料(データ)を必要としている。3実技指導等ができない楽器や音楽ジャンル(例:文楽等)ほど動画等の補助教材を必要としている。また日本音楽学習で必要とする具体的なデジタルコンテンツの内容について聞き取り調査をした。コンテンツ内容の上位四点として、1楽器の構造、2歴史、3奏法、4日本音楽の全体像と楽器等との関係性が挙げられた。これらの結果を反映して、平成25年度では、箏に焦点を絞り、公立浜松楽器博物館との協働のもと、演奏家の協力をえて動画(楽器の構造、歴史、演奏者による実演)を撮影し(420分)、それらデータを編集したうえで、PPT等で汎用性をもつWav形式とAVI形式に変換した(合計45分:外注)。そのうでえPPTデータを読み上げソフト(SofTalk)を用いて自動化を試み、箏学習で自己学習や教師の指導用として活用できるデジタル教材を作成した。日本伝統音楽は、おおむね「雅楽」「声明」「能楽」「尺八楽」「箏曲」「琵琶楽」「浄瑠璃」「歌舞伎」に分類できる。本研究の二年間では、上記の各芸能において、とくに学校教育の音楽の授業で取り扱うことが多い、「箏」を用いた音楽と「三味線」を用いた音楽に関係する資料を収集し、それらをデジタルコンテンツ化し、教材化を試みた。デジタル化は、PPTと音声合成ソフト、Flashを用いる方法によるもので、コンテンツの自動読みあげができるようにした。これら作成されたデジタルデータとその教材は、音楽教師の日本伝統音楽指導に寄与する。とくに箏と三味線の演奏技法については、演奏する「手の動き」がわかるように動画を作成したため、中学生等の楽器学習の実際の場でも活用が可能となる。また本研究において次の内容も実施し、具体的な知見を得た。平成25年度においては、学校教育の音楽教師82名に対してアンケートを実施、日本伝統音楽の学習においてどのような内容が必要かを明らかにした。その結果、伝統音楽の各分野について「音楽史」「音楽特性」「使用楽器」「奏法解説」「実演」「海外文化からの影響」「受容層」「現代との関係性」等の項目をコンテンツに加える必要があることがわかった。平成26年度においては、作成したデジタルコンテンツとその教材化を、効率よく作成するための「PPTによる教材制作」「映像編集」「オーサリング」という一連の作業手順方法を開発した。音楽教育平成25年度で作成した「筝」のデジタルコンテンツとそれをもとにしたデジタル教材(PPTデータを読み上げソフト(SofTalk)によって作成)では、「楽器の内部の構造」「楽器の発音システム」「琴と箏との違い」「アジアの箏類と日本の箏との違い」「生田流と山田流の奏法と楽曲の違い」等を取り入れた。実演については演奏家(富山清仁氏)の協力のもと、とくに楽器への姿勢等を重視した動画・静止画を作成し、それらデータをPPT等で汎用性をもつWav形式とAVI形式に変換し(変換については外注)、そのうえPPTデータを読み上げソフト(SofTalk)を用いて自動化を試みた。これらの教材は、教師の指導用補助教材として活用できるよう考慮した。そのうえで、音楽教育関係者にデータの教育的有効性について確認をし、好評価を得ることができた。なお、平成25年度中に予定していた三味線のデジタルコンテンツ開発については、予算の都合上、平成26年度に実施することとした。

平成25年度で作成した「筝」のデジタル教材と同様に、平成26年度では「楽器の内部の構造」「三味線の分類」「歴史(とくに三線との関係、三味線音楽の派生とその後の流れ)」「地歌の実演」等をデジタルコンテンツ開発とデジタル教材化する。あわせて学校教育で必要とする「日本伝統音楽の全体像(概要)」「雅楽」「声明」「能楽」「地歌箏曲」「琵琶楽」「尺八楽」「浄瑠璃」「歌舞伎」「民謡」の各項目において、無償で活用できる画像を収集し、本研究の深化を狙う。予定していた演奏家への謝金等が少なく済んだこと、またH25年度に予定していた三味線音楽に関するデータ作成の一部をH26年度で外注する予定があるため、予算を平成26年度に繰り越した。平成26年度で、三味線の動画データをビデオで撮影したのち、PPTデータで活用できるAVIデータに変換するため、専門業者に外注する。また関係データの収集のために、データを所持する研究機関等への出張等を予定している。あわせて関連学会での発表を予定している。
もやもや病における拡散MRIの臨床的意義確立

これまでに,成人もやもや病患者25名,健常成人8名のMRI検査を行った。患者のうち8名はPET検査をおこなっており,全員で神経心理検査・アンケート検査を行った。本研究においては,1健常人と患者の比較,2患者の神経心理検査結果との比較,3PET検査との比較の3点を行ってきた。各項目について現状の研究実績を報告する。1健常人と患者の比較:健常人と比較して,もやもや病患者では拡散MRIから計算される神経細胞密度(intracellular volume fraction)の低下および樹状突起・軸索の散らばり(orientation dispersion)の低下が生じていることが確認された。脳血流障害が存在するが本人拒否などの理由で未治療な患者ほどその傾向が強く,慢性虚血による神経細胞密度の低下,神経ネットワーク構造の単純化が生じていることが示唆された。無症候な患者や症状出現後間もない若年患者ではこの傾向は弱く,健常人と比較し大きな差がない症例もあり,罹患期間や重症度が影響していると考えた。2患者の神経心理検査結果との比較:知能指数や性格検査の協調性項目と神経細胞密度,樹状突起・軸索の散らばりには相関があることが示唆された。WAIS知能指数のなかでは処理速度の指標(processing speed index)が強い相関を示しており,もやもや病により脳の広範囲に慢性的な影響があることが原因と考えている。3PET検査との比較:拡散MRIの神経細胞密度,軸索・樹状突起の散らばりとPETによる酸素代謝量には相関がみられた。いっぽう拡散MRIによる血流評価とPETによる脳血流の相関は芳しくなく,撮像条件や解析方法に改善の余地があると考えた。症例数は順調に集まっているが,もやもや病は疾患の中でも多様性がある(無症候・虚血症状あり・脳出血後)こと,拡散MRIが年齢性別の影響を受けることから,より優位な結果を得るためにはより多くの症例蓄積が必要である。当該年度末までに患者49名、健常人22名が本研究に参加した。拡散MRI(NODDI)とPETの相関、神経心理検査の相関、また拡散MRI(IVIM)とPETの相関について成果が得られ、現在左記についての3本の論文を投稿中(査読中)である。なお具体的な成果は以下の通りである。1拡散MRI(NODDI)とPET:脳血流障害の程度、脳酸素代謝障害の程度と脳微細構造障害には有意な相関が得られ、脳血流障害により神経細胞密度が低下、ネットワーク構造の単純化が生じ、ネットワーク構造単純化と脳酸素代謝が相関することがわかった。2拡散MRI(NODDI)と神経心理検査:神経細胞密度の低下、ネットワーク構造単純化と神経心理検査の点数低下が相関することが見いだされ、とくに情報処理速度と白質神経細胞密度の低下の相関が強いことがわかった。3拡散MRI(IVIM)とPETの相関:拡散MRI(IVIM)のパラメーターとPETの脳血流パラメーターは有意な相関を示し、無侵襲に脳血流障害を検出できる可能性が示唆された。症例数においても結果解析においても順調に経過している。ただし拡散MRI(IVIM)に関しては技術的限界が世界的に他研究者らの手によって明らかになってきたため、現時点では汎用性のある撮像法にすることは難しい見込みである。引き続き症例を蓄積し,いまだgold standardが確立していない拡散MRI解析方法についても検討を重ねる。研究費による出張での学会発表において,術前後の変化についての質問が多数寄せられた。このため本研究参加後に当院で脳血行再建術をうけた患者については,術後再度の研究協力を依頼し,術前後の比較も検討していくことにした。症例数は増えたものの、様々な交絡因子(年齢性別以外の教育歴、罹患機関、合併症など)の検討には不十分である。健常人・患者ともさらに症例数を増加し、この点を解決していきたい。研究者の一次的な健康上の理由により国内学会出席・出張を1回中止したため次年度使用額が生じた。現在健康状態は回復しており研究継続に支障はない。次年度使用額は健常研究者のMRI撮影費用に充てる予定である。
胆管内超音波検査及び内視鏡的乳頭拡張術による胆道癌の早期診断及び進展度診断

胆管切除標本による水槽内実験によりIDUSで描出される胆管壁構造の解析を行った結果、内側低エコー層は筋層を含む繊維層、外側高エコー層は漿膜下脂肪組織に相当し、報告した。EBS前、1ヶ月後、1年後で内視鏡下に細径圧トランスデューサーを乳頭から挿入し、乳頭筋の基礎圧、最大収縮気圧、収縮頻度を比較検討し、EBS前後の乳頭機能の評価を行った。1年後も乳頭機能に有意の差は認められず、EBS後も乳頭機能が保たれている事が示唆された。現在、投稿準備中である。3) IDUSによる胆道癌の進展度診断。肝外胆管癌手術例(n=43)において、漿膜浸潤93%、膵実質浸潤91%、右肝動脈浸潤98%、門脈浸潤95%、胆管周囲リンパ節転移74%の正診率であり、報告した。4) IDUSで描出された胆管小病変の確定診断。IDUSで描出された胆管小病変に、経皮的胆道鏡による確定診断を行い比較検討し報告したが、現在ではより低侵襲的な経乳頭的生検の精度が向上した。ESTを行う事なくEBS下に経乳頭的生検を行う事で低侵襲下を図ったが、ガイドワイヤ留置法の開発でさらに安全性が向上した。投稿準備中である。5) EBSの安全性の確立。150人の総胆管結石患者にEBSによる採石を行い、結石除去率96%、合併症として軽度膵炎6%であった。膵炎予防に0.1% Epinephrineの乳頭散布とENBD留置を施行しており、他施設と異なり重症膵炎例がない。投稿準備中である。1)胆管内超音波検査(Intraductal ultrasonography:IDUS)で描出される胆管壁構造の解析。胆管切除標本による水槽内実験によりIDUSで描出される胆管壁構造の解析を行った結果、内側低エコー層は筋層を含む繊維層、外側高エコー層は漿膜下脂肪組織に相当し報告した。2)内視鏡的乳頭拡張術(Endoscopic balloon sphincteroplasty:EBS)前後の乳頭機能の評価。3) IDIUSによる胆道癌の進展度診断。投稿準備中である。
フラックス制御スパッタによる高品質酸窒化物の創製と新概念光スイッチへの応用

本研究では,電子ー正孔がクーロン相互作用で結合した準粒子「エキシトン(励起子)」をキャリアとするトランジスタを,新材料(ZnO)x(InN)1-x(以下ZION)により実現することを目的としている.H29年度の成果は以下の2点に集約される.1) InN-rich組成を有するZION歪量子井戸の実現とフォトルミネッセンスの観測:H28年度までに,サファイア基板上に,(ZnO)0.98(InN)0.02組成を有するZION量子井戸を形成することに成功した.なお,サファイア基板と上記ZION膜の間には約18%の格子不整合が存在するが,代表者が発見した結晶成長モード「逆Stranski-Krastanov (SK)モード」が,上記量子井戸の実現を可能にした.H29年度は,本研究で開発した「高精度フラックス制御スパッタ」装置を用いてZION形成時のフラックス制御を行うことで, (ZnO)0.7(InN)0.3の化学組成比を有するZION歪量子井戸の形成に成功した.具体的には,電子サイクロトロン共鳴を利用したラジカル源を重畳し,さらに,研究協力者が有するラジカル密度の絶対値計測技術を用いることでフラックス制御を行った.また,上記量子井戸にレーザ照射を行ったところ,強い青色(2.8 eV)発光を観測することに成功した.2)「逆SKモード」を用いたSi基板上への高品質ZnO結晶成長:エキシトンデバイスとSi CMOS回路との混載のためにはZIONをSi上に形成する必要があるが,十数%の大きな格子不整合が問題となる.そこでH29年度は,上記「逆SKモード」をSi基板上に展開し,高品質結晶成長を試みた,その結果,Si基板上に作製したZnO膜の(002)面ロッキングカーブ(XRC)の半値幅は2.92°から0.49°まで大幅に減少し,面外配向性の劇的な向上に成功した.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。H27年度はエキシトントランジスタの実現に向け,(ZnO)x(InN)1-xの高品質結晶成長を行った.成果は以下の2点に集約される.1.「不純物添加結晶化法」による高品質(ZnO)x(InN)1-xの作製と新規結晶成長モードの発見研究代表者オリジナル技術である「不純物添加結晶化(IMC)法」により,結晶性・表面平坦性に優れたナノ結晶(ZnO)x(InN)1-xをサファイア基板(格子不整合18%)上に作製することに成功した.また,上記IMC法を用いると,格子不整合系のヘテロエピタキシャル成長において,結晶成長が3次元島状成長から2次元成長へ移行する新しい結晶成長モードをとることを発見した.上記成長様式をとるメカニズムについては,定性的に次のように考えられる.まず,固溶度が低い不純物が導入されると,結晶成長が阻害されることより極微細な結晶粒が高密度に形成され,粒界での歪み緩和が生じる.これにより,歪みエネルギーの蓄積による転位発生が抑制され,完全度の高いナノ結晶粒からなるエピタキシャル膜が形成される.その後,不純物の導入を停止することで,ナノ結晶粒を起点にした2次元成長が開始する.今後は,上記結晶成長モードを利用し,サファイア基板上への単結晶(ZnO)x(InN)1-xの作製を試みる.2.フラックス制御スパッタリングによる(ZnO)x(InN)1-xの高品質成膜:(ZnO)x(InN)1-xの高い結晶完全性を得るためには,上述の単結晶成長技術に加え,化学組成の精密制御が必須である.H27年度は,気相中でのラジカル密度の絶対値計測を行い,酸素原子・窒素原子供給量を精緻に制御することで,化学量論組成を有する(ZnO)x(InN)1-xを実現した.具体的には,真空紫外吸収分光法により成膜雰囲気中の酸素・窒素原子密度の絶対密度を計測するとともに,プラズマ中の発光分光分析を行い,酸素・窒素原子の生成レートおよびそれらの膜成長表面での反応確立を導出することで化学組成の精密制御を実現した.本研究では,半導体中の電子・正孔対「エキシトン」をキャリアとする新原理の光スイッチ「エキシトントランジスタ」を新材料(ZnO)x(InN)1-xにより創出することを目的とし,1)高精度フラックス制御スパッタリングによる(ZnO)x(InN)1-xの高品質成膜, 2)エキシトントランジスタの動作実証, 2)エキシトン輸送メカニズム解明,の3項目について研究を行っている。研究代表者が独自に考案した「不純物添加結晶化(IMC)法」と,「フラックス制御スパッタリング」により,現在までに項目1)を達成している。さらに,格子不整合系のヘテロエピタキシャル成長において,結晶成長が3次元島状成長から2次元成長へ移行する新しい結晶成長様式を見出し,高格子不整合基板上においても高品質単結晶成長が可能であることを示した.H28年度以降は,項目1)で得られた高品質(ZnO)x(InN)1-x膜からなる歪み量子井戸を形成し,エキシトン流の生成ならびにスイッチング動作実証を行うことで,項目2および3の早期達成を目指す.H28年度はエキシトントランジスタの実現に向け,代表者発見の新規結晶成長モード「逆SKモード」による(ZnO)x(InN)1-

x(以下ZION)の単結晶成長と,得られた単結晶ZION膜からのフォトルミネッセンス測定を行った.成果は以下の2点に集約される.1.新規結晶薄膜成長モード「逆SKモード」によるZION単結晶成長H27年度までに,各構成元素の供給量を高精度に制御する「高精度フラックス制御スパッタリング」装置を開発し,化学量論組成を有する低欠陥ZION膜の作製に成功した.H28年度は,さらに代表者発見の新規結晶成長モード「逆SKモード」を利用することで,サファイア基板上へのZION膜の単結晶成長を行った.格子不整合度の大きいヘテロエピタキシーでは,従来,SKモードとVWモードの2つの結晶薄膜成長モードが報告されているが,どちらのモードにおいても最終的に3次元島状成長となるため,単結晶膜の作製は困難である.代表者が発見した「逆SKモード」は,SKモードとは逆に,結晶薄膜成長が3次元島状成長から2次元成長に遷移するモードである.この逆SKモードを用いることで,サファイア基板上へのZION単結晶成長を実現した.2. ZIONからのフォトルミッセンス観測エキシトントランジスタ動作実証のためには,レーザ照射によるエキシトン生成と,エキシトン再結合よる発光の観測が不可欠である.H27年度は,ZION井戸層がZnO障壁層に対してコヒーレント成長した量子井戸を形成し,光照射によりエキシトンが生成されることを示唆する結果を得た.本年度は,上述の「高精度フラックス制御スパッタリング」ならびに「逆SKモード」を利用した,ZnO障壁層上へのZIONの高品質単結晶成長を行い,ZIONからの強い青色ならびに緑色発光を観測することに成功した.本研究では,半導体中の電子・正孔対「エキシトン」をキャリアとする新原理の光スイッチ「エキシトントランジスタ」を新材料(ZnO)x(InN)1-xにより創出することを目的とし,1)高精度フラックス制御スパッタリングによる(ZnO)x(InN)1-xの高品質成膜, 2)エキシトン流の生成・制御,3)エキシトントランジスタの動作実証,の3項目について研究を行っている.研究代表者が見出した新規結晶成長モード「逆SKモード」と,「フラックス制御スパッタリング」により,現在までに項目1)を達成している.さらに,ZION井戸層がZnO障壁層に対してコヒーレント成長した量子井戸を形成し,光照射によるエキシトンの生成ならびに,再結合によるフォトルミネッセンス(強い青色,緑色発光)の観測に成功した.H29年度以降は,上述の量子井戸を用いてトランジスタを作製し,エキシトン流の生成ならびにスイッチング動作実証を行うことで,室温動作型エキシトントランジスタの早期実現を目指す.本研究では,電子ー正孔がクーロン相互作用で結合した準粒子「エキシトン(励起子)」をキャリアとするトランジスタを,新材料(ZnO)x(InN)1-x(以下ZION)により実現することを目的としている.H29年度の成果は以下の2点に集約される.1) InN-rich組成を有するZION歪量子井戸の実現とフォトルミネッセンスの観測:H28年度までに,サファイア基板上に,(ZnO)0.98(InN)0.02組成を有するZION量子井戸を形成することに成功した.なお,サファイア基板と上記ZION膜の間には約18%の格子不整合が存在するが,代表者が発見した結晶成長モード「逆Stranski-Krastanov (SK)モード」が,上記量子井戸の実現を可能にした.H29年度は,本研究で開発した「高精度フラックス制御スパッタ」装置を用いてZION形成時のフラックス制御を行うことで, (ZnO)0.7(InN)0.3の化学組成比を有するZION歪量子井戸の形成に成功した.
リズム聴覚刺激による歩行学習の促進・保続効果と神経生理学的背景の解明

歩行持久力の低下のある有疾患者に対して、歩行学習を臨床応用するためには学習課題の時間を短縮する必要がある。そのため、本研究課題では、歩行の学習効果を促進する目的で使用するフィードバック方法として、歩行対称性の改善にエビデンスのあるリズム聴覚刺激に着目し、リズム聴覚刺激を用いた歩行学習の促進効果を神経生理学的背景とともに明らかにする。さらに、リズム聴覚刺激を用いた歩行学習の持続効果を検討するために、直後の即時効果のみでなく日内・後日の保続効果も明らかにする。