hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
知的財産分野におけるESPの教授法および教材開発に関する基礎研究

本研究プロジェクトでは、専門科目の教員と英語教員が連携し、知的財産分野における専門英語教育の教授法および教材開発のための各種研究を行った。具体的には、(1) Can-Doリストの策定:知的財産にかかわる職場で実際にどのような英語の能力が求められているのかを、アンケート調査を通じて明らかにし、学習項目として整理した上で、到達度別Can-Do Listを策定した。(2)ジャンル分析に基づくコーパス研究:英文特許明細書をもとにジャンル・コーパスを作成し、その言語的特徴を明らかにするための検索プログラムを開発した。また判例レヴューや特許明細書などのジャンル・テキストを談話分析および英語教育学の観点から分析した。さらに、知的財産分野の基本的な解説書(英文)を電子テキスト化し、知的財産分野に特化した語彙のパイロット調査を行った。(3)フィールド調査による素材収集と教材開発:ワシントン大学ロースクールおよび米国特許事務所、米国特許商標局に赴き、アカデミックな側面とプロフェッショナルな側面の両面から、知的財産分野で用いられている英語のリソースを収集した。なお収集した映像資料・音声資料・文字資料を、それぞれ教材として利用すべく、編集した。(4)「知的財産英語」のカリキュラム開発:大阪工業大学知的財産学部で開講している、「知的財産英語(基礎・応用)」に本研究プロジェクトの成果を反映させるべく、カリキュラムの開発を進めている。(継続)本研究プロジェクトでは、専門科目の教員と英語教員が連携し、知的財産分野における専門英語教育の教授法および教材開発のための各種研究を行った。(継続)本研究の目的は、知的財産分野において国際的に活躍できる人材を育成するために、ESP(専門分野別英語)の教授法を研究し、教材開発を行うことである。初年度は、研究基盤を整備するために、まず専門教員と英語教員の協同関係(コラボレーション)を確立し、以下の研究計画を実施した。(1)ニーズ分析専門教員の協力を経て、知的財産分野にかかわる職業人へのアンケートを実施した。現在その結果を整理・分析中であり、今後は分析結果に基づいて、知的財産英語に関する習熟基準(Can・Do・List)を策定する予定である。また、専門教員から見た知的財産英語のニーズについて、研究会での発表を行った。(2)ジャンル分析英文特許明細書のサンプルコーパスを作成し、キーワードによる検索ができるプログラムを開発した。この研究成果については、研究代表者が第10回国際語用論学会で発表した。また、ジャンル分析に基づいたESPのアプローチについて、研究分担者が研究論文の執筆ならびに研究発表を行った。(3)授業の体系化大阪工業大学における「知的財産英語」科目(基礎・応用)のシラバスを体系化し、基礎科目を英語教員、応用科目を専門教員がそれぞれ担当し、教育実践を行っている。また、次年度の実施計画へ向けて、現在以下の準備を行っている。(4)フィールド調査次年度は、ワシントン大学ロースクール、USPTO、米国特許事務所などを訪問し、現地での情報収集および教材リソースの収集を行う予定であり、現在各関係機関との調整を行っている。(5)教材開発(4)で収集したリソースのマルチメディア教材化へ向けて、ソフトウェア環境およびサーバー環境などの整備を行っている。1)ニーズ分析に基づくCan-Do Listの策定知的財産にかかわる職業には、弁理士をはじめ、特許事務所の職員、企業の知的財産部門の社員、特許翻訳者などがある。これらの職場で実際にどのような英語の能力が求められているのかを、アンケート調査を通じて明らかにし、学習項目として整理した上で、到達度別のCan-Do Listを策定した。2)知的財産分野の英語のジャンル分析とコーパス研究英文特許明細書をもとにジャンル・コーパスを作成し、その言語的特徴を明らかにするための検索プログラムを開発した。3)フィールド調査による素材収集と教材開発ワシントン大学ロースクールおよび米国特許事務所、米国特許商標局に赴き、アカデミックな側面とプロフェッショナルな側面の両面から、知的財産分野で用いられている英語のリソースを収集した。なお収集した映像資料・音声資料・文字資料は、それぞれ教材として利用すべく、編集作業を進めている。

4)「知的財産英語」のカリキュラム開発現在大阪工業大学知的財産学部では、専門基礎科目として「知的財産英語基礎」「知的財産英語応用」「ビジネス英語」の3科目を提供しているが、これらの科目を中心に本研究プロジェクトの成果を反映させるべく、カリキュラムの開発を進めている。
逆流性腎症における糸球体硬化機序とその早期発見・治療法に関する研究

平成3年度,4年度および5年度の研究において以下の結果および知見を得た.1.腎機能障害を伴う逆流性腎症例では光顕所見の結果から糸球体濾過量の低下は糸球体硬化病変,一部は尿細管と連結していない糸球体の存在および尿細管・間質病変の結果であると推測される.2.残存微少変化糸球体に対する主に過剰負荷によると推測される糸球体肥大化現象の存在を定量的に証明した.3.硬化病変形成に関与する細胞外基質(とくにIII,V型コラーゲン)の糸球体硬化部やボウマン氏嚢との癒着部に存在することを免疫染色にて確認した.4.進行性腎機能低下例は尿蛋白排泄量の増加を伴う.また,尿蛋白の質的分析の結果,糸球体硬化病変(とくに分節性硬化)の形成例では糸球体性蛋白尿であるアルブミンや高分子蛋白(γグロブリン)の排泄が増加し,間質病変の進行例では尿細管性蛋白尿(低分子蛋白尿)の排泄増加が認められる混合性蛋白尿である.5.血清クレアチニン値の逆数を腎機能の指標として経過観察した結果,とくに治療せずに自然経過を観察した症例と食事療法(低蛋白・低燐食)に加えて少量のアンギオテンシン変換酵素阻害剤を併用した症例において経年的腎機能低下を比較すると,自然経過例に比して治療例では腎機能の低下程度が有意に軽微である.また,経過観察中平均血圧が低下した群と不変あるいは上昇した群の比較では,平均血圧低下群が不変あるいは上昇群に比して1/血清Crの傾きが有意に緩除である.平成3年度,4年度および5年度の研究において以下の結果および知見を得た.1.腎機能障害を伴う逆流性腎症例では光顕所見の結果から糸球体濾過量の低下は糸球体硬化病変,一部は尿細管と連結していない糸球体の存在および尿細管・間質病変の結果であると推測される.2.残存微少変化糸球体に対する主に過剰負荷によると推測される糸球体肥大化現象の存在を定量的に証明した.3.硬化病変形成に関与する細胞外基質(とくにIII,V型コラーゲン)の糸球体硬化部やボウマン氏嚢との癒着部に存在することを免疫染色にて確認した.4.進行性腎機能低下例は尿蛋白排泄量の増加を伴う.また,尿蛋白の質的分析の結果,糸球体硬化病変(とくに分節性硬化)の形成例では糸球体性蛋白尿であるアルブミンや高分子蛋白(γグロブリン)の排泄が増加し,間質病変の進行例では尿細管性蛋白尿(低分子蛋白尿)の排泄増加が認められる混合性蛋白尿である.5.血清クレアチニン値の逆数を腎機能の指標として経過観察した結果,とくに治療せずに自然経過を観察した症例と食事療法(低蛋白・低燐食)に加えて少量のアンギオテンシン変換酵素阻害剤を併用した症例において経年的腎機能低下を比較すると,自然経過例に比して治療例では腎機能の低下程度が有意に軽微である.また,経過観察中平均血圧が低下した群と不変あるいは上昇した群の比較では,平均血圧低下群が不変あるいは上昇群に比して1/血清Crの傾きが有意に緩除である.平成3年度は既に保存されている逆流性腎生検症腎組識を対象に研究を進めた結果,以下の成績を得た.1.非可逆性進行性病変である糸球体硬化病変(巣状分節性硬化:3/13例,巣状球状硬化:4/13例)を高率に認めた.従来,発見率が低いとされる巣状分節性硬化は連続切片による検索を併用する事により見逃しを軽減できた.2.画像解析装置を用いて,微少変化糸球体のサイズ(ボウマン腔面積,糸球体係蹄面積)を計測し、同一年齢対照小児腎糸球体サイズ(微小血尿,微少変化型ネフロ-ゼ症候群)と比較するとネフロン数減少による残存糸球体への過剰負荷による,あるいは,未確認の成長因子による糸球体肥大化現象の存在を定量的に証明した.ボウマン腔面積/糸球体係蹄面積比は対照群に比して,有意に低いことから糸球体高血圧を反映するのではないかと考えられる.3.硬化病変形成に関与する細胞外基質(とくにIII,V型コラ-ゲン)の糸球体硬化部やボウマン氏襄との癒着部に存在することを免疫染色にて確認した.これらの産生亢進を刺激・調節する因子に関する検討は今後の課題である.4.尿蛋白分析(高速液体クロマトグラフィ-,SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動法,セルロ-スアセテ-ト膜電気泳動法)の結果、糸球体硬化病変の形成例では糸球性蛋白尿であるアルブミンや高分子蛋白(γグロブリン)の排泄が増加し,間質病変の進行例では尿細管性蛋白尿(低分子蛋白尿)の排泄増が認められた.平成4年度は既に保存されている逆流性腎症(以下RN)腎生検組織,蛋白尿と臨床検査成績を対象に研究を進めた結果,以下の成績を得た.

1.画像解析装置を用いて,尿細管萎縮と間質線維化領域を計測し観察面積に対する比率(T-I change,tubulo interstitial change,%)で表すと,生検時の腎機能(Ccr,内因性クレアチニンクリアランス)と負の相関を示した(N=14,r=0.823,y=-0.678x+56.63,p<0.01).糸球体硬化程度や糸球体肥大程度と腎機能との相関度より強いことを示したこの結果は採取された標本の範囲では観察できない硬化あるいは無機能糸球体が存在する事を推測させる.実際,硬化を認めない糸球体の連続切片による観察では尿細管の連結がみられないatubular glomeruliが観察されることがある.2.腎病理学的に類似の像を呈すRNと巣状糸球体硬化症(以下FGS)の蛋白尿を比較検討した.セルロースアセテート電泳法ではRNがFGSに比してアルブミン/γグロブリン比が有意に高値である.SDS-ポリアクリルアミド電泳法ではRNがFGSに比してアルブミン比率,アルブミン/4万以下低分子蛋白比が有意に低値で,4万以下の低分子蛋白の排泄量が有意に多い.液体クロマトグラフィーによる分析ではRNがFGSに比してアルブミン比率,アルブミン/α1酸性蛋白比が有意に低値である.蛋白尿分析ではRNではFGSに比してアルブミン比率が低く,低分子蛋白・陰性荷電蛋白(例えばα1酸性蛋白)をより多く含むことが示された.3.腎機能の経時的低下を血清クレアチニンの逆数(1/Cr)でプロットしその相関近似直線の傾きを比較すると,低蛋白食に少量のACE阻害剤を併用した群(N=3)では経過観察だけで無加療の群(N=3)の傾きに比して有意に低値である.観察期間が比較的短期間であるので長期的予後の判断は不明であるが,腎機能低下率を軽減させ得る可能性がある.平成5年度は腎機能低下を伴う小児期発症の逆流性腎症例(9例,男女比=6/3,Ccr;754ml/min/1.73m2,平均観察期間;5.4年)を対象に進行性腎機能障害の臨床的危険因子の解明を模索し,以下の結果を得た。1.尿蛋白量(早朝尿の尿蛋白量/尿クレアチニン)腎機能を血清クレアチニン値の逆数(1/血清Cr)で表すと尿蛋白量と有意の負の相関を認める(腎機能の低下とともに尿蛋白排泄量が増加する)。1/血清Crの経時的変化の一次回帰直線の傾き(勾配)が緩徐な群(進行緩徐群;5例,DELTA1/Cr<0.05/年)と進行群(4例,DELTA1/Cr≧0.05/年)に分けると,進行群では進行緩徐群に比してアルブミン(分子量6.7万)排泄が少なく,高分子(6.7万以上)および低分子蛋白尿(4万以下)の排泄が有意に多い(進行群では非選択性の蛋白尿である)。3.蛋白制限食,高血圧・蛋白制限食が遵守されている群(4例)ではそうではない群(5例)と比して1/血清Crの傾きが有意に緩徐である。・経過観察中平均血圧が低下した群(4例)と不変あるいは上昇した群(5例)の比較では,平均血圧低下群が不変あるいは上昇群に比して1/血清Crの傾きが有意に緩徐である。・蛋白制限食下で血圧正常群(3例)と非制限食下で高血圧群(3例)の比較では,前者が後者に比して1/血清Crの傾きが有意に緩徐である。
独立後インドネシアの住民区分過程における、華人の法的・社会的地位の変遷

学術振興会に当初届け出たテーマである「インドネシア華人の法的・社会的地位の変遷」に沿って、特に本年度は、前年度のインドネシア西カリマンタン州およびジャカルタにおける現地調査に基づいてアウトプットを行った。西カリマンタン州の華人は、インドネシア独立(1945年)以前から独立性が高く、インドネシア独立後も彼らはインドネシア国家と直接には関わりない生活を送っていた。彼らのうちのエリート層においては、むしろ自らを中国人と位置付ける傾向が顕著であった。そのような彼らがインドネシアという国家の存在を強烈に意識する契機となったのが、1967年に起きた西カリマンタン内陸部からの華人追放事件であった。これについて、前年度の調査で多くの新しい情報が集まったので、これをもとに論文を執筆した(業績蘭参照)。この事件はスハルト政権成立の契機となった1965年9月30日事件の余波が西カリマンタンに及んだ事件とされている。マレーシア、インドネシアの国壌地帯で活動していたマレーシア領サラワクの華人主体の共産主義ゲリラを討伐するために、彼らを援助しているとインドネシア軍部に目された内陸部の華人が追放され、沿岸部のポンティアナックやシンカワンといった都市に集住させられた。私の論文は、これまで詳細が明らかになっていなかった当該事件におけるインドネシア軍人の関与について具体的に跡付けるものであった。また西カリマンタン華人のインドネシア独立後の歴史を包括的に記述した博士論文の草稿がほぼ完成した。それに含まれる内容は次である。(1)インドネシア独立後1950年代の西カリマンタン華人の動向。(2)スハルト体制の華人同化政策下での、西カリマンタン華人とインドネシア国家との駆け引き。(3)追放事件以降、生活の糧を求めて西カリマンタンからジャカルタ、あるいは海外に西カリマンタン華人が拡散していった過程。(4)華人の政治参加が盛んになったスハルト後の時期に起きた、西カリマンタン華人の政治分野への進出の過程。これらが内容である。当初の研究予定では、インドネシア華人の法的・社会的地位の変遷を包括的に研究することを掲げていた。しかし実際には地域によって土地の文脈が異なり、この目標をすべて本年度中に達成することは困難であった。しかし、西カリマンタン華人社会がたどった変容については、長期にわたるフィールド調査が可能であったために、ほとんど先行研究で知られていないことについても、様々な種類の資料を組み合わせることにより記述可能になった。西カリマンタンというマレーシア領サラワクと隣接している場所を研究することによって、インドネシアという国家概念(ネイション)の枠組みを相対化することを目指す。西カリマンタン華人の歴史を研究する中で痛感したのは、彼らの中では、これまで華人研究で通説となってきたような中国志向、インドネシア志向といったもの、あるいは「華僑(中国志向)から華人(現地志向)へ」といった理解の枠組みでは捉えられないような非常にフレクシブルな動きが存在するという点である。彼らは、自分たちが持つ文化的、経済的、属地的紐帯を資源として利用して、インドネシア国内外に活躍の場を拡大してきたのである。この彼らの性向に注目することで、現在においてますます顕著になっている、人間の帰属意識、あるいは自己定位の複雑性を描き出すことを試みたい。これまではインドネシアを中心として調査を行ってきたが、これからは隣国マレーシアや、西カリマンタンからの多くの移住者が居住する台湾、香港などに調査地を広げ、一国家の研究だけでは止まりえない、人間の活動領域の拡大を反映していると思われる西カリマンタン華人のさまざまな地域への拡散について研究したい。独立後インドネシアにおける西カリマンタン州(ボルネオ島西部にあるインドネシアの1州)華人の法的・社会的地位について分かったことは次である。1960年代以降、ボルネオ島はマレーシアとインドネシアの2国に明確に区分され、両国はそれぞれ国民統合を推し進めていく。その過程で、国境のあるボルネオ島は、両国の国民統合へ異を唱える人々を制圧するために国軍の管理下に置かれた。民族の地位についての話し合いの上に独立したマレーシアは、国内の騒擾をほとんど経験せず比較的安定した発展を遂げることができた。これとは対照的にインドネシアは、独立後、民族をめぐる争いは絶えなかった。この国内の騒擾を収めるために国家の敵としての共産主義者が必要とされたと見てもあながち間違ってはいないと思う。1965年政変以降、インドネシア国家は、共産主義中国の後ろ盾があるとして華人を共産主義者と同一視した。華人は国軍によって抑圧、監視された。彼らはインドネシア国民として扱われなかったのである。またそのような弾圧を加えるインドネシア国家に対して、西カリマンタンの華人は、憎しみは覚えるが、決してその一員という意識は無かった。ただ、軍の強権的な施策によって、インドネシア人として生きることを思想注入され、その結果、弾圧を受けた世代の次の世代においては、インドネシア人として生きることの他に選択肢は無いということになった。このようにして、華人はいやおうなく、インドネシア国家の中に組み込まれたのだが、ポストスハルト期(1998-)に入って、華人が政治参加をするようになると、インドネシア人であるということに消極的な世代に代わり、それに積極的な意義を見出し、インドネシア人であることをベースにして活動し、しかも華人という出自を利用して、中国と結びつきを作っていくという動きが出てきている。

学術振興会に当初届け出たテーマである「インドネシア華人の法的・社会的地位の変遷」に沿って、特に本年度は、前年度のインドネシア西カリマンタン州およびジャカルタにおける現地調査に基づいてアウトプットを行った。西カリマンタン州の華人は、インドネシア独立(1945年)以前から独立性が高く、インドネシア独立後も彼らはインドネシア国家と直接には関わりない生活を送っていた。彼らのうちのエリート層においては、むしろ自らを中国人と位置付ける傾向が顕著であった。そのような彼らがインドネシアという国家の存在を強烈に意識する契機となったのが、1967年に起きた西カリマンタン内陸部からの華人追放事件であった。これについて、前年度の調査で多くの新しい情報が集まったので、これをもとに論文を執筆した(業績蘭参照)。この事件はスハルト政権成立の契機となった1965年9月30日事件の余波が西カリマンタンに及んだ事件とされている。マレーシア、インドネシアの国壌地帯で活動していたマレーシア領サラワクの華人主体の共産主義ゲリラを討伐するために、彼らを援助しているとインドネシア軍部に目された内陸部の華人が追放され、沿岸部のポンティアナックやシンカワンといった都市に集住させられた。私の論文は、これまで詳細が明らかになっていなかった当該事件におけるインドネシア軍人の関与について具体的に跡付けるものであった。また西カリマンタン華人のインドネシア独立後の歴史を包括的に記述した博士論文の草稿がほぼ完成した。それに含まれる内容は次である。(1)インドネシア独立後1950年代の西カリマンタン華人の動向。(2)スハルト体制の華人同化政策下での、西カリマンタン華人とインドネシア国家との駆け引き。(3)追放事件以降、生活の糧を求めて西カリマンタンからジャカルタ、あるいは海外に西カリマンタン華人が拡散していった過程。(4)華人の政治参加が盛んになったスハルト後の時期に起きた、西カリマンタン華人の政治分野への進出の過程。これらが内容である。当初の研究予定では、インドネシア華人の法的・社会的地位の変遷を包括的に研究することを掲げていた。しかし実際には地域によって土地の文脈が異なり、この目標をすべて本年度中に達成することは困難であった。しかし、西カリマンタン華人社会がたどった変容については、長期にわたるフィールド調査が可能であったために、ほとんど先行研究で知られていないことについても、様々な種類の資料を組み合わせることにより記述可能になった。西カリマンタンというマレーシア領サラワクと隣接している場所を研究することによって、インドネシアという国家概念(ネイション)の枠組みを相対化することを目指す。西カリマンタン華人の歴史を研究する中で痛感したのは、彼らの中では、これまで華人研究で通説となってきたような中国志向、インドネシア志向といったもの、あるいは「華僑(中国志向)から華人(現地志向)へ」といった理解の枠組みでは捉えられないような非常にフレクシブルな動きが存在するという点である。彼らは、自分たちが持つ文化的、経済的、属地的紐帯を資源として利用して、インドネシア国内外に活躍の場を拡大してきたのである。
ガングリオシド及びその類縁体の系統的大量合成法の開発と構造活性相関

ガングリオシドは分子中にシアル酸を含むスフィンゴ糖脂質の総称である。この化合物は動物細胞膜に主に局在しており、細胞間認識にもとづく様々な生物学的現象に関与している。ガングリオシドはおもにオリゴ糖鎖の特定の位置にシアル酸がαーグリコシド結合し、還元末端部分にセラミドがβーグリコシド結合している。この場合、各成分にはそれぞれ分子多様性があり、天然界から純粋に単一化合物を得ることは困難であると共に、多量に得ることは不可能である。しかしながら、最近ガングリオシドガウイルス、微生物、毒素・ホルモン等の受容体機能をもつことや、がんの転位、感染の際、サイトカイン類の刺激により血管内細胞に一時的に発現するレクチンがシアリル糖鎖を認識し、転位、感染が成立したり、その結果さまざまな病気が引きおこされる。これらの現象を解明するためには、ガングリオシド類の合成が必要不可欠である。昨年までに、我々はガングリオシド合成上の未解決問題点であったシアル酸のαー配糖体の合成を解決し、ガングリオシドの系統的分合成の可能性を示した。本年はこの方法を更に一般化するために、シアル酸のチオグリコシドをルイス酸存在下オチフェノ-ルあるいはメチルチオトリメチルシランと反応させることにより、一度に大量得ることができた。これをグリコシルドナ-に便に、ガラクト-ス、ラクト-ス誘導体とアセトニトリル中でジメチルメチルチオスルフオニウム・トリフレイト(DMTST)またはNーヨ-ドこはく酸イミド(NIS)をプロモ-タ-に用い縮合することによりシアル酸のαーグリコシドを大量に合成することに成功した。ついで、シアリルガラクト-スのチオグリコシドを合成し、これをドナ-に用い、再び各種の糖鎖に縮合することで、目的とするシアリル糖鎖とし、セラミドをβーグリコシドで導入し、各種のガングリオシドの分合成に成功した。
細胞培養技術への応用を指向した機能性ハイドロゲル薄膜の合成とその評価

スルホベタインおよびホスホベタインタイプのメタクリル酸系双性イオン高分子ブラシを市販のポリスチレンシャーレ表面に合成し、超親水性の細胞非接着表面を構築した。その表面で進行するプラズマ誘起反応をESRおよびXPSにより解析した結果、プラズマ照射によるメタクリル酸系高分子の脱エステル化反応とそれに伴う主鎖切断反応の進行が示唆された。その知見を基に、細胞非接着性高分子ブラシ表面への所定の細孔径を有するマスクシートを介したプラズマ表面処理を実施し、選択的に細胞が集合する領域をアレイ状に配列することで、サイズが制御されたスフェロイド様の細胞塊が培養可能な機能性細胞培養基板表面を構築した。本研究は汎用細胞培養基材であるポリスチレンシャーレを基板として、その表面でのスフェロイド状細胞培養を可能にする機能性ハイドロゲル薄膜の合成に関するものである。平成27年度は、その高分子が高い保水効果と双性イオン構造により高い生体適合性を有することが報告されている[(2-methacryloyloxy)ethyl]dimethyl-(3-sulfopropyl)ammonium hydroxyde(MEDSAH)をモノマーに用い、ポリスチレン表面からの原子移動ラジカル重合(ATRP)による高密度高分子グラフト層(高分子ブラシ)の合成条件を確立するとともに、その特性を評価した。まず、ATRP条件の最適化により、乾燥状態での厚さとして約80nmまでの範囲でMEDSAH高分子ブラシ膜厚の制御が可能であることを明らかにした。そして、その表面の生体適合性の指標となる親水性とタンパク質吸着性について、膜厚の依存性に着したところ、親水性はセシルドロップ法による静的水接触角として、約30nmまでの膜厚で急激に低下し、それ以上の膜厚では10°未満の超親水性を示した。一方、その表面へのタンパク質吸着性については、10nm未満の膜厚においても高い抑制効果が認められた。これらの結果は、MEDSAH高分子ブラシへのタンパク吸着抑制効果は、単にMEDSAH高分子ブラシ高い親水性のみに基づくものではなく、MEDSAHの分子構造にも起因することを示唆するものであった。予定では、複数の生体適合性高分子ブラシの構築を目標としていたが、平成27年度は、従来のポリスチレン基板表面へのATRP開始剤法が再現性に乏しいことが明らかとなり、その改善に時間を要し、モノマーにMEDSAHを用いた高分子ブラシの作成とその評価のみとなった。一方で、MEDSAHを用いた検討により、再現性高いATRP開始剤導入法の確立することができたため、この遅れはすぐに挽回できるものと考えている。本研究は、ポリスチレンを基板とするスフェロイド状細胞培養用基板の開発を目的に、生体適合高分子ブラシからなるハイドロゲル薄膜を合成するとともに、プラズマ表面処理によるその表面の機能化を行うものである。ポリスチレン基板表面に合成するハイドロゲル薄膜として、前年度までに合成したpoly[2-(methacryloyloxy)ethyl dimethyl-(3-sulfopropyl)ammonium hydroxide] (PMEDSAH)の高分子ブラシに加え、poly(2-hydroxyethyl methacrylate)(PHEMA)およびpoly(2-methacryloyloxyethy phosphorylcholine)(PMPC)の高分子ブラシの合成条件を確立した。各表面への細胞接着性を評価したところ、いずれの高分子についても、30nm程度の極薄膜ブラシ層でも強い細胞接着抑制効果が確認できた。次に、それら高分子ブラシ表面へのプラズマ表面処理効果について、化学構造をX線光電子分光スペクトル(XPS)、そして、プラズマ誘起ラジカルの構造を電子スピン共鳴スペクトル(ESR)により解析した。XPSの解析結果より、短時間のプラズマ表面処理により、いずれの高分子ブラシにおいてもエステル側鎖の脱離の進行が示された。また、ESRの解析結果より、PMPCでは、側鎖の脱離後、生成したラジカルに起因する逐次的な主鎖切断反応に伴う主鎖切断型ラジカルのみが観測されたのに対し、PMEDSAHおよびPHEMAでは、それ以外のラジカルも複数種検出され、エステル基の違いによるプラズマ反応特性の違いを明らかにした。これらの結果は、各高分子ブラシへのプラズマ表面処理により、側鎖構造に依存した細胞との相互作用が発現する可能性を示唆している。当初の予定であった各種生体適合性高分子からなる高分子ブラシのプラズマ反応特性を解析することができた。一方、生体分子間相互作用解析装置BIACOREを用いて、高分子ブラシおよびその表面へプラズマ表面処理した表面へのタンパク質吸着特性を定量的に評価する予定であったが、調製した試料の測定への適用が困難であったため、代替法を確立する必要があり、種々検討い、水晶振動子マイクロバランス(QCM)での評価系確立ができたが、その結果、本検討項目は進捗がやや遅れた。全体的には、研究の最終年度(平成29年度)に向け、計画通りおおむね順調に進めることができている本研究は、ポリスチレン(PS)を基板とするスフェロイド状細胞培養用基板の開発を目的に各種生体適合性高分子ブラシからなるハイドロゲル薄膜の合成とそのプラズマ表面処理による機能化を行うものである。前年度までに、PS基板表面にタンパク質吸着抑制効果の高いpoly([2-(methacryloyloxy)ethyl]dimethyl-(3-sulfopropyl) ammonium hydroxide)(pMEDSAH)およびpoly(2-methacryloyloxyethy phosphorylcholine) (pMPC)の高分子ブラシ合成条件を確立し、また、それら高分子ブラシへの短時間プラズマ表面処理により、容易に側鎖官能基が分解することを明らかにした。

本年度は、高分子ブラシ表面を細胞培養基材として応用すべく、まず、高分子ブラシの安定性を評価した。高分子ブラシは、PBS中において、その密度が低下している可能性が示唆された。一方、高分子ブラシの密度低下は、そのタンパク吸着抑制効果にはほとんど影響しないことが示唆された。そこで、PS表面に合成したpMEDSAHおよびpMPCブラシ表面において、直径100μmの細孔を有するマスクを介してプラズマ照射を行い、プラズマ照射部位と非照射部位のパターニングを行い、本基板表面でのHepG2の培養実験を実施した。HepG2はプラズマ照射部位にて細胞塊を形成し、3次元で長期的に培養可能であった。このとき細胞集合体のサイズは、プラズマ表面処理の際に施したマスクの細孔径により制御可能であった。また、プラズマ非接着部位における細胞接着抑制効果は、2週間以上継続した。本結果は、高分子を基板とする簡便なスフェロイド細胞アレイ調製の基礎となるものであり、今後、培養細胞の機能についても解析を進める予定である。スルホベタインおよびホスホベタインタイプのメタクリル酸系双性イオン高分子ブラシを市販のポリスチレンシャーレ表面に合成し、超親水性の細胞非接着表面を構築した。その表面で進行するプラズマ誘起反応をESRおよびXPSにより解析した結果、プラズマ照射によるメタクリル酸系高分子の脱エステル化反応とそれに伴う主鎖切断反応の進行が示唆された。その知見を基に、細胞非接着性高分子ブラシ表面への所定の細孔径を有するマスクシートを介したプラズマ表面処理を実施し、選択的に細胞が集合する領域をアレイ状に配列することで、サイズが制御されたスフェロイド様の細胞塊が培養可能な機能性細胞培養基板表面を構築した。新しく確立した方法により調製したATRP開始剤修飾ポリスチレン基板を用い、生体適合高分子として利用が期待されているpoly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate、hydroxyethyl methacrylate、2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholineの高分子ブラシを合成するとともに、タンパク質非吸着性および細胞非接着性を含めた表面物性評価を行う。また、平成27年度に構築したMEDSAH高分子ブラシも含め、それら高分子ブラシへプラズマ表面処理をした時の高分子反応特性を解析する。プラズマ反応特性は、X線光電子分光スペクトル測定と電子スピン共鳴スペクトル測定から、プラズマ照射により惹起される高分子構造の変化から評価する。また、原子間力顕微鏡を用いたプラズマ表面処理により惹起されるモルフォロジー変化にいても評価する。それらの結果を総合的に分析することで、細胞非接着性を有する高分子ブラシ表面へのプラズマ表面処理による細胞のスフェロイド形成に適した微小空間の構築を目指す。平成28年度の検討で、各種高分子ブラシへのプラズマ表面処理効果がある程度解明することができた。
バースト的シグナルを含む新しい重力波データ解析手法の開発

新しい重力波解析手法として,Hilbert-Huang Transform (HHT)の適用可能性を詳しく調べた。はじめに,HHTの重要な要素であるempirical mode decompositionに含まれるパラメータについて,重力波解析に対する最適値を求めた。これを元に,超新星などからのバースト重力波探査のためのalert systemを構築する手法を明らかにした。さらに,コンパクト連星合体からの重力波解析において,インスパイラル・フェーズの重力波だけでなく合体後に放射される重力波に対してもHHTが有効であることを明らかにした。Hilbert-Huang Transform (HHT)を用いた重力波のデータ解析では,Empirical Mode Decomposition (EMD)やEnsemble EMD (EEMD)の計算の際に使用するいくつかのパラメータを決定しなければならない。そこで,サイン・ガウス波形のデータとガウス的ホワイト・ノイズを用いて,最適パラメータの決定を試みた。ここでは,サイン・ガウス波形の周波数が一定の場合と時間的に線形に変化する波形(いわゆるチャープ信号)を用いた。特に,HHT解析により計算された瞬時周波数(instantaneous frequency IF)について,線形関数および2次関数でのフィッティングを行い,EMDやEEMDのパラメータをいろいろと変えた場合に,どの程度の精度で注入した信号の周波数を再現できるかを調べた。また,用いるパラメータごとの計算に必要なCPU時間も加味して,データ解析で最適なパラメータを見いだすことができた。さらに,連星中性子星の合体の際に放射される重力波について,数値相対論の結果得られた波形データとTAMAなど実際のノイズデータを用いて,波形解析,特に連星中性子星の合体フェーズとリングダウン・フェーズのIFの時間変化を捉える精度の解析に着手し始めた。現段階で,ある程度精度良くIFを捕捉できることが判明してきたが,さらに詳細な考察が必要である。さらに,この成果を元に,バースト重力波捕捉のalert-system構築法を改良し,HHT法を用いたexcess amplitude法を開発した。これにより,signal-noise ratio SNR=10の場合,重力波信号を取り逃す割合false dismisalrateが4×10^{-5},偽のalertを発する割合false alarm rateが1×10^{-4}とすることが可能であることを示した。この解析は,計算時間は十分短いため,real timeに実行可能であり,実際の重力波検出システムに組み込みが可能である。また,連星中性子星の合体の際に放射される重力波に関して,数値相対論のシミュレーションよって得られた重力波波形に対してHHT法を適用し,inspiral phaseのチャープ信号はかなりの高精度でとらえることができ,さらに振幅が小さなring-downphaseの重力波についても十分な精度で解析可能であることを示した。具体的には,10Mpcの距離で起こったイベントで10%程度の誤差で振動数の時間変化を求めることができた。すなわち,matched filter法では解析が困難なring-down phaseの詳しい解析を行い,重力波の観測により中性子星の状態方程式の情報を明らかにすることが可能であるということである。これは,重力波のデータ解析にHHT法が広く適用可能であることを示しており,学術的な意義は大きなものである。1. Hilbert-Huang Transform (HHT)を用いた重力波データ解析のための計算コードを作成した。現行のPCサーバに対して最適化を行うとともに,MPIライブラリを用いた並列化にも成功し,十分高速で,精度よい計算が可能なコードとすることができた。また,GPGPUの装置も購入し,これを用いて,さらなる高速化の可能性を追求するための準備を行った。2.この計算コードのなかでは,Empirical Mode Decomposition (EMD)およびEnsemble EMD (EEMD)に関連するいくつかのパラメータを決める必要がある。これは,解析する信号データの性質に依存するが,まず,単純なサイン・ガウス波形データとガウスノイズを用いて,パラメータ決定手法を探った。その結果,パラメータを変化させて,ノイズを含む時系列データから元の波形データをどの程度再現できるかということと,その計算に要する時間を定量的に比較することにより,最適パラメータが決定できることを明らかにした。3.前項の研究を実行している中で,HHTを用いて,詳しい重力波の解析だけでなく,重力波捕捉の早期警戒システム(alert system)を構築できる可能性があるのではないかという新たな知見が得られた。これは,大きなノイズを含む観測データにHHTを実行してノイズをある程度除去し,そのデータの振幅がある閾値以上に大きくなれば重力波到来の可能性があるものとして警報を発令し,HHTやmatched filterなどによるより詳しい(時間のかかる)解析をするとともに,電磁波など他の手段による観測も開始するというシステムである。前項と同様の信号とノイズデータを用いて,alert systemの第一段階として,十分に高速で効率よいものが構築可能であることを明らかにした。EMD, EEMDのパラメータ決定の研究は,おおむね予定どおり完了し,学会や国際研究集会などで成果発表を行った。

また,これまでの研究成果をまとめた論文を現在投稿中である。alert system構築に関する研究も,現時点までの研究成果をとりまとめて論文作成の準備中である。さらに,数値相対論のデータを用いたデータ解析は,数値相対論に関する研究グループなどとの議論を通じて新たに見いだした研究手法であり,本研究のさらなる広がりが期待できるものである。以上のことから,おおむね順調に進展しているものと判断した。計算コードの作成の基本的な部分については,計画どおり順調に研究が進んでいる。その中でも,計算コードの並列化については,MPIによる並列化までがほぼ完成して十分な計算速度を達成できたことは,当初計画以上の進展である。EMDの最適パラメータのサーチについては,計画していた部分は順調に進んでいるが,最終的な最適パラメータの決定には,宇宙の重力波源から予測されるシグナルと実際の観測装置のノイズデータを用いる必要がある。予想シグナルについては,いくつかのデータを準備している段階であり,また,日本のレーザー干渉計型重力波観測装置であるKAGRA (LCGT)が現在建設中であり,そのデータが得られ次第,我々のサーチに取り入れる準備は整えられている。以上のことから,これについては,当初の計画どおりおおむね順調に進んでいる。いっぽう,「統計処理プログラムの作成」に関しては,やや遅れている。これは,当初計画にはなかったが,より重要で緊急度の高い,alert system構築への可能性追求を優先したためであり,次年度に持ち越すこととした。なお,HHTを用いたalert system構築の可能性が明らかになったことは,当初計画以上の新しい知見として重要な成果であり,全体として,当初計画以上に進展しているものと評価した。alert system構築に関して,統計的な議論を追加して,最終的な成果を発表する。特に,ROC曲線や周波数-振幅を用いて,大きなノイズを含む観測データの中に重力波が含まれる可能性の有無をどの程度まで絞り込むことができるかを議論する。必要に応じて,HHTと他の解析手法を組み合わせた,2段階,3段階のalert systemの構築を考察する。また,中性子星やブラックホールのコンパクト星の連星合体の際の重力波について,数値相対論により得られたデータを用いて,時間-周波数や時間-振幅の解析におけるHHTの有効性について議論し,実際に重力波が観測された際に重力波源の物理的性質を明らかにしていく方法を追求する。その際に,数値相対論の研究で世界をリードしている京都グループなどとの連携を進める。
虚弱高齢者の転倒予防・移動能力の維持向上を目的とした足指機能への介入効果の検証

地域在住高齢者や要介護高齢者の足指機能は、歩行時のバランス能力と密接に関係する。高齢者の転倒を予測する因子ともされている。この足指機能の代表的な評価に、足指把持力と足指圧迫力がある。足指把持力の測定は、足指で地面を掴む動作で実施するが、外反母趾などの変形があると測定できない。また、バランスを崩さないように姿勢を保持しようとする際に観察される足指の運動は、足指を床面に押しつける動きである。この、実際場面で観察される足指を床面に押し付ける圧迫力(足指圧迫力)を計測し、その妥当性と有用性について検討した。まず、足指圧迫力の測定方法を検討した。足指圧迫力は、足部中足骨周辺をベルトで固定することで足指の力を発揮しやすくなること、測定値の再現性が高くなることを確認した。また、足指が十分に力を発揮するには前足底部に荷重感覚が入力されないと筋力を発揮しづらいことを確認した。足趾把持力と足指圧迫力は、どちらがより有用な評価法であるかを検討した。要介護高齢者を対象に検討した結果、足指把持力と足指圧迫力はいずれも身体機能評価として有用であること、妥当性に差はないことを確認した。次に、地域在住高齢者の転倒経験と足指圧迫力との関係を分析した。その結果、転倒リスクが高い者は、足指筋力を発揮するまでの時間が遅延し、足指筋力を瞬発的に発揮できずに筋力を安定的に発揮できなかった。その他に、身体機能が低下している者ほど足指圧迫力は低値を示し、足指圧迫力の低下は加齢による影響よりも身体機能の低下に伴う影響を多く受けていた。また、足指圧迫力は健常高齢者と要介護高齢者では、関係する身体機能の内容が異なっており、体力や身体機能のレベルによって、足指圧迫力の影響度合いが変化していた。要介護高齢者のような身体機能が低下した者は、足指機能に介入する必要があることが明らかとなった。足指機能は、高齢者のバランス能力や転倒予防において重要な要因のひとつである。足指筋力を実際に測定してみると、外反母趾のような足指の変形が原因で計測を実施できないことを経験する。この足指機能を測定できない原因は、測定器の構造にあると考えた。足指機能は、日常で観察される動きに近い方法で捉えることが望ましい。姿勢を保持するときに、足指は床面に押し付けられる。この床面に押し付ける力を計測できる測定器を「ひずみゲージ」を用いて開発した。これまで、計測の対象外とされてきた足指に変形がある者や足指の巧緻性が低下した者でも、足指機能を計測することが可能となった。次に、若年者や健常な高齢者を対象に、信頼性と妥当性が確保される測定方法を検討した。新たに開発した測定器は、プレートに荷重される圧をセンサーで捉えて電圧で感知する方法を採用している。このことから、プレートに体重を負荷すると測定値が増加してしまう。値には、足指筋力ではない要素が含まれてしまう。そこで、測定姿位は座位とし、体幹を前後に動かさずに実施することとした。測定値は、高い再現性が得られ(ICC1,1=0.87-0.94)、系統誤差の存在は確認されなかった。測定誤差の程度(MDC95=3.3)も、臨床応用可能な範囲であることが確認された。また、地域在住高齢者の足指機能と、過去一年間の転倒経験との関係を調査した。転倒あり群の足指圧迫力は、転倒なし群よりも低下していた。最大値に到達する時間も、転倒あり群の方が転倒なし群よりも遅延していた。さらに、転倒あり群は、筋力発揮時や脱力時に測定値が上下に乱れて安定しなった。対して、転倒なし群の測定値は、滑らかに筋力を発揮し、また脱力も滑らかであった。足指機能は、地域在住高齢者の転倒と関わりがあることが確認できた。申請書の計画通りに研究は進行している。測定器の開発、測定方法の検討と信頼性の確認、測定誤差の程度の検証が済んだ。また、2年目の計画であったバランス能力および転倒経験との関連についての研究にも着手することができた。足指機能の評価には、足指把持力と足指圧迫力がある。足指把持力と足指圧迫力のどちらがより身体機能評価として有用なのか、要介護高齢者を対象に検証した。要介護高齢者の足指把持力および足指圧迫力が強いほど、各身体機能は高かった。また、要介護高齢者の足指把持力および足指圧迫力は、各身体機能との関連の程度に差は認められなかった。このことから、要介護高齢者の足指機能評価法として、足指把持力および足指圧迫力いずれの評価法も要介護高齢者の身体機能の評価法として有用であることが確認された。また、評価の実施方法の違いから、足指に変形などを有する率が高い高齢者には、足指圧迫力の方が安全に計測できる可能性が指摘された。次に、足指圧迫力の有用性を検証するために、健常若年者、健常高齢者、虚弱高齢者を対象に、足指圧迫力と各身体機能の関連を検討した。身体機能が低下するにしたがって、足指圧迫力と関わりのある身体機能は少しずつ異なることが確認された。

各対象群の足指圧迫力に影響を及ぼす身体機能は、共通して筋力と立位バランス能力を反映する指標と関わりがあることが確認された。このことから、足指圧迫力は筋力や立位バランスを反映する指標であることが明らかとなった。足指圧迫力は、要介護高齢者の身体機能評価として有用であることが確認された。足指機能や今回考案した足指機能の評価法は、評価法として適切な手法なのかを検証をすすめている。申請時には、虚弱高齢者のみを対象としていたが、対象の範囲を拡大して健常若年者や健常高齢者も対象に追加して調査を実施している。このことから、足指機能の評価を実施する適切な範囲が明らかになると考えている。地域在住高齢者や要介護高齢者の足指機能は、歩行時のバランス能力と密接に関係する。高齢者の転倒を予測する因子ともされている。この足指機能の代表的な評価に、足指把持力と足指圧迫力がある。足指把持力の測定は、足指で地面を掴む動作で実施するが、外反母趾などの変形があると測定できない。また、バランスを崩さないように姿勢を保持しようとする際に観察される足指の運動は、足指を床面に押しつける動きである。この、実際場面で観察される足指を床面に押し付ける圧迫力(足指圧迫力)を計測し、その妥当性と有用性について検討した。まず、足指圧迫力の測定方法を検討した。足指圧迫力は、足部中足骨周辺をベルトで固定することで足指の力を発揮しやすくなること、測定値の再現性が高くなることを確認した。また、足指が十分に力を発揮するには前足底部に荷重感覚が入力されないと筋力を発揮しづらいことを確認した。足趾把持力と足指圧迫力は、どちらがより有用な評価法であるかを検討した。要介護高齢者を対象に検討した結果、足指把持力と足指圧迫力はいずれも身体機能評価として有用であること、妥当性に差はないことを確認した。次に、地域在住高齢者の転倒経験と足指圧迫力との関係を分析した。その結果、転倒リスクが高い者は、足指筋力を発揮するまでの時間が遅延し、足指筋力を瞬発的に発揮できずに筋力を安定的に発揮できなかった。その他に、身体機能が低下している者ほど足指圧迫力は低値を示し、足指圧迫力の低下は加齢による影響よりも身体機能の低下に伴う影響を多く受けていた。また、足指圧迫力は健常高齢者と要介護高齢者では、関係する身体機能の内容が異なっており、体力や身体機能のレベルによって、足指圧迫力の影響度合いが変化していた。要介護高齢者のような身体機能が低下した者は、足指機能に介入する必要があることが明らかとなった。研究計画に沿って、慎重に研究を進めていきたい。また、研究メンバーと進捗状況を確認しながら実施していく。これまで実施してきた研究結果を公開していく。毎月、研究メンバーと意見交換を行う機会を設けて、研究の進捗状況を確認しながら、研究結果のまとめていきたい。購入予定であった計測機器の分析用のパソコンをまだ購入していないことや、購入した機器や出張旅費を安価に抑えられたことが理由である。旅費がパック料金により安価に抑えられたこと、業務の都合により予定していた学会への参加ができなかったことがあげられる。これから、データ整理と分析にかかわる費用の支出を予定している。また、今年度は研究成果の報告を実施することになっている。成果報告の研修会の開催や成果報告に必要な費用を助成金から使用していく予定である。申請した研究計画通りに、研究の進捗状況に応じ、計測機器の購入や研究打ち合わせの出張旅費、成果発表に必要な経費を順次を申請する予定である。
双結晶法を用いた半導体結晶転位の特性評価と機能開拓

転位は、そのコア領域において局所的に大きなひずみを有しており、さらにはしばしば電気的中性条件の局所的な崩れを伴うため、バルクと異なる特異な電子構造を形成する。その結果、半導体材料において、転位は材料特性に大きな影響を与えることが知られている。本研究では、半導体における転位の特性を系統的に調査するため、双結晶法を用いて所定の転位構造を作製し、その特性の評価を試みるとともに、その結果に基づいた半導体の転位機能開拓に挑戦している。H30年度では、昨年度ZnOの双結晶研究で得られた成果を元に、主としてII-VI型化合物半導体の転位の機能について研究を行った。化合物半導体の転位は、転位コア近傍の局所ひずみのため、バルクと比較してより小さなバンドギャップを有することが明らかとなった。このバンドギャップの低下は材料中に存在する電子のみならず材料を通過する光にも影響を与えると考えられた。そこで、変形により、化合物半導体に多数の転位を導入したところ、バンドギャップの低下のため、光吸収係数が大きく変化することが分かった。バンドギャップは半導体の基本的な物性の1つであり、半導体材料を利用する上で極めて重要な指標である。したがって、本研究で得られた転位によるバンドギャップ低下の研究結果は、今後の半導体分野の研究に大きな影響を与えるとともに、光吸収という転位の新たな機能を開拓した点で意義深いと考える。本研究成果を元に、半導体の転位機能のさらなる応用展開が期待される。結晶性半導体材料において,転位は電子構造上の特異点となりうるため半導体としての機能特性をしばしば低下させる.そのため,結晶性半導体においては転位密度低減の研究が数多くなされてきた.その一方で,転位が本当に悪い物性を発現するのか否かについては不明な点が多い.実際,転位にはバーガースベクトルや極性など様々なタイプが存在し,どの転位が半導体の特性を悪化させているのか分かっていない.そこで,本研究では,結晶方位制御を施した半導体結晶の基板2枚を直接接合により一体化させて得られる「双結晶」の接合界面を利用して,酸化物半導体における転位の構造と電気伝導特性を評価することに挑戦する.H29年度は主としてZnOおよびSrTiO3を対象に双結晶作製を試み,形成された接合界面の構造解析を行った.ZnOではb=1/3<2-1-10>のbasal転位が形成されるように{2-1-10}面のOFF基板を作製し,それら2枚を接合することで小傾角粒界を作製した.作製された粒界の電子顕微鏡観察から,basal転位が2つのショックレータイプの部分転位に分解していることが明らかとなった.分解構造の特徴として,(0001)面に沿ったグライド型の分解構造をとっていた.これはZnOにおいてbasal転位がグライド型であることを初めて発見した結果となった.この結果については第一原理計算によりエネルギー的な検討を行った.(0001)面の積層欠陥エネルギーが{2-1-10}面の積層欠陥エネルギーよりも低いことが,ZnOがグライド型の分解構造を取る原因であると推察された.さらに,SrTiO3についても小角粒界の作製に成功した.現在,構造解析を進めているところである.【半導体双結晶の作製状況】代表的な酸化物半導体である,ZnOおよびSrTiO3について双結晶の作製を試みた.小傾角粒界を有するZnOのa面双結晶についてはこれまで作製されたことがなかったが,温度と荷重を制御することで,規則的なbasal転位列からなる小傾角粒界の作製に成功した.一方SrTiO3について,従来作製されてきたSrTiO3双結晶では接合界面のSrが欠損しやすい問題があった.これに対して1000°Cでの接合および1500°Cでのポストアニールを行うことで,Sr欠損の問題の少ない,エネルギー的に安定な粒界を有するSrTiO3双結晶の作製に成功した.【転位構造解析の状況】ZnOは代表的な半導体材料でありながら,最も安定な転位であるbasal転位の構造はこれまで不明であった.本研究では,双結晶法によりbasal転位列を人工的に形成することに成功した結果,先進顕微鏡法によりその転位構造を解析することが可能となるとともに,第一原理計算から特徴的な分解構造の起源を解明することにも成功した.SrTiO3についても{001}面および{011}面に沿った小傾角粒界を人工的に作製することに成功した.現在のところ,従来から知られている[001]転位や[011]転位に加えて,大きなバーガースベクトルを有する巨大転位が形成されていることが確認している.そこで,その詳細な構造解析を進めている.転位は、そのコア領域において局所的に大きなひずみを有しており、さらにはしばしば電気的中性条件の局所的な崩れを伴うため、バルクと異なる特異な電子構造を形成する。

化合物半導体の転位は、転位コア近傍の局所ひずみのため、バルクと比較してより小さなバンドギャップを有することが明らかとなった。このバンドギャップの低下は材料中に存在する電子のみならず材料を通過する光にも影響を与えると考えられた。そこで、変形により、化合物半導体に多数の転位を導入したところ、バンドギャップの低下のため、光吸収係数が大きく変化することが分かった。バンドギャップは半導体の基本的な物性の1つであり、半導体材料を利用する上で極めて重要な指標である。したがって、本研究で得られた転位によるバンドギャップ低下の研究結果は、今後の半導体分野の研究に大きな影響を与えるとともに、光吸収という転位の新たな機能を開拓した点で意義深いと考える。本研究成果を元に、半導体の転位機能のさらなる応用展開が期待される。【様々な双結晶の作製と先進電子顕微鏡法による構造解析】H29年度にSrTiO3の双結晶作製に成功したので,作製する小傾角粒界のタイプを広げて,さらに構造解析を進める.具体的には傾角やねじれ角の異なる双結晶を作製し,その構造解析を行う.また,転位の物性の起源を調べる際には,その原子・電子構造を調べることも重要となる.そこで,先進電子顕微鏡法により転位コア近傍の結合状態を調べる.【半導体転位の電気的特性評価】小傾角粒界を双結晶法で作製した場合,粒界では同種の転位が規則的に並ぶことになる.そこで,粒界の電気伝導特性を測定することで,転位1本当たりの物性の抽出が可能となる.また,転位列と垂直方向に電気伝導特性を測定することで,転位をまたぐ伝導の特性についても評価できる.そこで,小角粒界を有するSrTiO3双結晶を利用して,転位電気伝導特性を評価し,その電気伝導メカニズムを解明していく.また,ねじりを有した転位の電気伝導特性についても評価し,特異な転位構造が電気伝導特性に与える影響も評価する.さらに,還元処理や異種元素添加による,転位物性の変化の抽出についても挑戦する.実験が順調に進み,今年度購入予定の試料が減少したために次年度使用額が生じた.研究成果を論文化する際に印刷費が必要と見込まれるため,生じた次年度使用額は論文投稿費用に利用する予定である.