hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
保健師のグローバル・コンピテンシーと教育プログラムの開発

その結果,「異文化を持つ対象集団の健康課題を捉える」「文化的特性から対象を理解する」「多様なコミュニケーション方法を活用する」「ヘルスケアにアクセスしやすい環境を整える」「国籍に関わらず健康的な生活を送る権利を擁護する」「健康に関わる海外の情報を収集する」の6つのカテゴリーが抽出された。日本社会において,民族的マイノリティにおける健康格差が顕在化してきている現状とそれに対応する保健師の対応が具体的に明らかとなった。特に,多様なコミュニケーションスキルを活用しながら,対象の有する文化に対応した支援を提供する能力(cultural competence)や社会的公正から対象の健康を支援できる能力(social justice/human rights)がより重要であることが示唆された。さらに,国内の健康課題を解決するために,海外の感染症等に関する動向にも敏感になる必要性が明らかとなった。平成29年度は,インタビュー調査で明らかになったコンピテンシーに対するデルファイ調査を予定していたが,予想以上にインタビュー調査対象者の確保が難しかったことから,経験年数等の選定条件を変更した。このことにより,倫理審査委員会の変更申請等で時間を要した。しかし,インタビュー調査の結果(一部)は国内学会にて発表し,公表している。今後,残りのデータを分析し,研究成果を論文化する予定である。本研究の目的は,グローバル社会に対応できる保健師に必要なコンピテンシーを明らかにし,その修得を目的とした教育プログラムを開発することである。本研究3年目に当たる本年度は,これまで実施した1在留外国人の支援経験をもつ行政保健師,2国際保健活動に従事した経験を持つ行政保健師へのインタビュー調査の結果を質的に分析するとともに,新たに3国際保健に精通し保健師と関わった経験のある保健医療専門職へインタビュー調査を実施した。合計9名の対象者から得られたデータを統合した結果,保健師に必要な実践能力として,「国際的動向から健康課題を予測する能力」「多様な文化的特性をもつ住民集団の健康課題をアセスメントする能力」「保健医療サービスを享受しやすい環境を整える能力」「文化的特性から対象をアセスメントする能力」「コミュニケーションバリアに対応する能力」「社会的公正から健康を支援する能力」の6つの能力が明らかとなった。これらの能力は,個人・集団・地域・国際社会のレベルに分類することができた。また,能力の前提として,「ポジティブ思考」「異文化への興味」「先入観や偏見を持たない」「保健師の果たすべき使命の認識」が抽出された。本調査から,社会のグローバル化は,地域の健康課題や保健師活動にも影響を与えていることが明らかとなった。しかし,これらは一部の保健師の実践能力に留まっている可能性があることから,今後保健師の能力開発の必要性が改めて示唆された。平成30年度は,インタビュー調査で明らかになったコンピテンシーに対するデルファイ調査を予定していたが,最後のインタビュー調査の実施時期が遅れたためデルファイ調査の実施に至らなかった。倫理委員会の承認は得られていることから,今後当該調査の実施,分析,研究成果の論文化を進める予定である。平成29年度は、引き続きインタビュー調査を実施する。
ロボットと人間が共存するための建築空間の計画要件

本研究は、実際の生活場面に相応しいロボット(自立移動が可能で、人との応答が可能な機械)の形状・動き方・設置位置、およびそれを可能にする建築空間の要件について実験的に求めたものである。実験の結果、(1)日常生活においてロボットと違和感なく共存できる生活場面とは何か、(2)ロボットを邪魔と感じない建築空間内の動作位置や待機位置とは何処か、(3)建築空間内を移動する誘導ロボットに追従する人間の歩行位置、その時の人のロボットへの注視特性について明らかにした。近年、高齢者介護や育児、防犯や家事の補助などの生活支援のために、ロボットを利用することへの期待が高まりつつある。そこで本研究では、ロボットと人間が共生するための建築計画上の基礎資料を得ることを目的とした。本年度は以下の2点について検討した。1)ロボットの類型化アニメに登場するロボットを、その形状と機能から類型化した。その結果、形状は主に「抽象-具象」の軸、機能は主に「娯楽-労働」の軸から類型化できた。また形状は、「抽象」「昆虫」「動物」「幼児」「成人」に区分できた。2)CG画像によるロボットと暮らす生活場面に対する違和感の評価実験生活場面の実写画像(10種類)に6種類のロボットを大きさを変えて合成し、生活場面としての「違和感」を評価させた。ロボットは上記の類型化をふまえて「箱型」「球型」「円盤型」「戦士型」「人間型」とした。その結果、(1)「屋外での場面」では違和感が高く、「喫茶室で談話の場面」では違和感が低いこと、(2)ロボットが大きいほど違和感が高いこと、(3)戦士型のロボットはいずれの大きさでも違和感が高いこと、(4)小さめの円盤型や球型のロボットはいずれの場面でも比較的違和感が低いことなどがわかった。コレスポンデンス分析の結果、生活場面は、(1)和室・洋室で2人で談話している場面、(2)ダイニングテーブルで食事をする場面、(3)リビング・ダイニングで1人でくつろぐ場面、(4)屋外での場面の4グループに大別された。また、違和感を感じるロボットは、(1)コミュニケーションが活発な場面では、箱型(大・中)、人間型(小)、(2)コミュニケーションが抑制された場面では、球型(大・中)、円盤型(大・中)、(3)プライバシーが強く求められる場面では、犬型(大・中・小)、球型(大・中)、(4)プライバシーがさほど求められない場面では、円盤型(大・中・小)、箱型(大・中・小)であることが明らかになった。本年度は,実物の市販ロボットおよび実験用制作ロボットを用いて,ロボットの形状・動き方に対する建築空間との適合性,人間の歩行特性との適合性等について明らかにした。結果の概要は以下である。■実験1:住宅での人間に対するロボットの適正位置に関する実験当初予定では,生活者のロボットへの期待感の有無による評価の差異を明らかにすることを目的としたが,これに人間とロボットとの距離の変数を加えて実験した。椅子座でくつろいでいる被験者が,周囲を移動するロボットに対して感じる煩わしさを2次元平面上の広がりとして計測した。また,そのときのロボットの適切な待機位置について尋ねた。実験の結果,遠ざかるよりも近づく方向の方が邪魔さ感が大きいこと,近い位置では縦移動が遠い位置では横移動の方が邪魔さ感が大きいことがわかった。また,待機位置は斜め前か横が好まれるという結果になった。■実験2:ロボットの形状・動き方と建築空間の適合性に関する実験各種の建築空間において実物のロボットを動かすことにより,ロボットの形状・動き方と建築空間との適合性について印象評価させた。実験の結果,「球型ロボット」の方が「人型ロボット」より建築空間に対する違和感が少ないこと,両ロボットとも「公園ベンチ」などの屋外空間では違和感が高く,「レストラン」や「オフィス室内」などの公共空間では違和感が少ないことなどが明らかになった。■実験3:案内ロボットに追従する人間の歩行特性に関する実験移動する箱型ロボットの後から追従する人間の歩行特性について分析した。ロボットに対する被験者の歩行特性には,真後ろを追従するパターンと斜め後ろを追従するパターンとが見られた。特に真後ろを追従した被験者は,ロボットの通過した軌跡の上をなぞるように歩く傾向が見られた。上記のうち,実験1と実験2については,日本インテリ学会大会において発表を行った。本年度は、研究期間の最終年度として、以下の2つの追加実験を行った上で、3年間の成果のりまとめを行うことを目的とした。■実験1:誘導ロボットに対する注視特性の分析:平成19年度は、非限定空間で誘導ロボットに追従歩行する人間の「歩行特性」について実験した。その結果、歩行特性にはロボットの真後ろを追従するパターンと、斜め後ろを追従するパターンがあり、特に真後ろを追従した被験者は、ロボットの通過軌跡をなぞるように歩く傾向があることが明らかになった。

そこで本年後は、限定空間(内法1500mmの廊下)で追従歩行する人間の「注視特性」について実験した。その結果、高さ300mmと高さ900mmの誘導ロボットを比較すると、高さ300mm程度の背の低いロボットが誘導するときには、ロボットに対する注視時間が増えてしまい、それよりも背の高いロボットに比べ周辺環境に対して十分な注意がいきわたらない危険な状況になっていることが明らかになった。上記2つの実験結果は、2008年度の日本ロボット学会において発表した。■実験2:建築空間内のロボットに対する心理生理評価実験:建築空間内を移動するロボットに対する人間の心理評価については、平成19年度に被験者の内省報告という主観指標を用いて実験を行い、一定の知見を得た。本年度は、同様の実験において被験者の生理量を計測することで、知見の客観性を高めることを目的とした。心拍数等の生理指標を用いて予備実験を行った結果、ロボットとの距離やロボットの移動速度との間に有意な相関は認められなかった。この結果から、ロボット評価に生理指標を用いる場合には、さらに詳細な検討が必要であることを確認した。■研究成果のとりまとめと公表:3年間の成果を研究実績報告書としてとりまとめた。これらの結果については、平成21年度に日本建築学会の論文として公表する予定である。
中学校教師が実践できる発達障害カウンセリングマニュアルの開発

本研究では、生徒本人、教師、スクールカウンセラー、大学生を対象とした多角的な調査から、中学校通常学級の発達障害やその傾向のある生徒の実態やニーズ、教育相談において求められるコンピテンシーについて検討する。それを基に、中学校通常学級に在籍する発達障害やその傾向のある生徒に関する教育相談について、中学校教師や教員免許取得を目指す学生が学びを深める『特別支援教育・教育相談における中学校教師が実践できる発達障害カウンセリングマニュアル』を開発する。
電気化学的手法による高配向型TiO_2ナノチューブアレイの創製と太陽光発電への応用

これまでの研究成果である低環境負荷および急速な陽極酸化法を実現する電気化学的プロセスを基礎として、自己組織化的に合成された低次元異方性ナノ構造酸化チタンナノチューブの形成プロセスの更なる最適化を行った。得られた材料について光機能や電気機能を精査すると共に、太陽電池光電極への応用を行った。急速陽極酸化法で作製したTNT粉末を用いてチタニア光電極をペースト法にて作製し、これを用いたDSSC発電特性を評価した。一方、対極の反応性はDSSCセル発電特性に大きな影響を与えることからPt電極析出方法を変えたPt対極の触媒(酸化還元)特性についてもサイクリックボルタンメトリーにて評価を行った。陽極酸化法TNT粉末を透明導電性(フッ素ドープ酸化スズ、FTO)ガラス電極上にコーティングした光電極とし、FTO上に電析Ptを用いた対極としてイオン液体を電解質としたセルで、AM1.5条件下で変換効率3.5%と、TNT使用DSSCとして良好な変換効率を示すことを確認した。一方、Ti箔表面に直接生成させたTNTバンドル(束)を用い、下地Ti膜を電極としてそのまま用い、対極のPt膜電極から光を入射する従来のDSSCとは異なる構成のDSSCを作製し、その光電変換特性を評価した。この結果、従来とは異なる背面入射法でも太陽電池として機能することを見いだした。この変換効率は0.88%と通常のDSSCに比較してまだ低いものの、開放端電圧やフィルファクターが酸化チタン光電極としては高い事を見いだした。これらの結果より、金属-酸化物光電極の接合性が良好なことや適切な熱処理による高結晶性が寄与していると考えられ、環境低負荷な溶液を用いて急速に金属表面へTNTを形成する本研究のプロセスおよび得られた材料の優位性が示された。特異な低次元異方性ナノ構造を持つ酸化チタンナノチューブ(TiO_2NT、TNT)について、陽極酸化法を基礎とした電気化学的プロセスを用いて自己組織化的に配向成長させると共に、その配向性やサイズ、物性を任意に制御させて多様なエネルギー変換デバイスへ応用するための構造化プロセス構築とその構造・機能解明を目的とした研究を行っている。初年度は陽極酸化法における制御因子として電解液組成や印加電圧などを精査し、その条件と構造の関連について調査した。配向型TNT合成には、金属チタンシートを原料とし、電解液として過塩素酸、リン酸アンモニウム、硫酸などの水溶液を選定し、2極式電気化学セルを用いて多様な電位により陽極酸化した。この結果、いずれの電解液でも長さ10μm、アスペクト比750:1以上の均一なナノチューブバンドルを基板に対して垂直に配向して合成することに成功した。更に、硫酸を用いた場合では長さ500nmのナノチューブが得られ、フッ素や塩素といったハロゲン成分を全く含まない系においても陽極酸化法で酸化チタンナノチューブを生成させることに初めて成功した。一方、フッ酸/硝酸の混酸によりTiシートを予備処理することで生成ナノチューブ長を更に増加できることを見出し、最大で50μm、アスペクト比1250:1以上のナノチューブバンドルを容易に且つ短時間に合成することに成功した。合成されたNTの電子顕微鏡観察の結果、合成直後のNTは外形40nm、内径10nmのアモルファスであることを確認した。更にこれらNTを熱処理したところ、450°C付近までにアナターゼ型に結晶化するものの、その形態に変化が無いことが判った。以上の結果から、容易に均一性の高いTNTアレイを合成するための基礎的プロセス条件最適化ができたことから、太陽電池電極やセンサーなど、多様なデバイスへの応用が期待された。初年度に引き続き、陽極酸化法を基礎とした電気化学的プロセスを用いて自己組織化的に低次元異方性ナノ構造を持つ酸化チタンナノチューブを配向成長させると共に、そのサイズや構造・物性を制御する構造化プロセス構築とその構造・機能解明ならびに光電変換デバイスへの適用を目的とした研究を行い、以下の成果を得た。1.2極式電気化学セルを用いた陽極酸化法の電解液組成や印加電圧などを引き続き精査し、塩化ナトリウム或いは過塩素酸溶液を用い、短時間に直径8-15nm、長さ10-35μmの高品位な酸化チタンナノチューブバンドルを生成させる条件を最適化した。2.得られた構造はアモルファスナノチューブであり、熱処理の結果480°C以上でアナターゼ型へと構造転移することを見出し、光学的バンドギャップエネルギーは熱処処理温度の上昇に伴い3.02から3.23eV(600°C)迄上昇し、700°C処理では再度3.09eV迄低下した。3.従来の電解質とは異なり、フッ素、塩素を全く含まない硫酸溶液などを用い、500nm以上のナノチューブアレイを合成させるプロセスを更に最適化した。特に、NaCl/Na2SiO3混合溶媒系での合成により、シリカ担持型ナノチューブを生成させることに成功した。4.得られたナノチューブを用い、透明導電性ガラス基板にブレード法により成膜するための条件を検討すると共に、導電性などの基礎評価を行った。5.得られたナノチューブをNa,Ca,Mg,PO3等のイオンを含む電解質に含浸させることで、水酸化アパタイト系無機結晶が良好に表面に生成することを見出し、本材料は光電変換材料だけでなく生体適合材料など、多様な分野へ応用できる可能性も見出した。

これまでの研究成果である低環境負荷および急速な陽極酸化法を実現する電気化学的プロセスを基礎として、自己組織化的に合成された低次元異方性ナノ構造酸化チタンナノチューブの形成プロセスの更なる最適化を行った。得られた材料について光機能や電気機能を精査すると共に、太陽電池光電極への応用を行った。急速陽極酸化法で作製したTNT粉末を用いてチタニア光電極をペースト法にて作製し、これを用いたDSSC発電特性を評価した。一方、対極の反応性はDSSCセル発電特性に大きな影響を与えることからPt電極析出方法を変えたPt対極の触媒(酸化還元)特性についてもサイクリックボルタンメトリーにて評価を行った。陽極酸化法TNT粉末を透明導電性(フッ素ドープ酸化スズ、FTO)ガラス電極上にコーティングした光電極とし、FTO上に電析Ptを用いた対極としてイオン液体を電解質としたセルで、AM1.5条件下で変換効率3.5%と、TNT使用DSSCとして良好な変換効率を示すことを確認した。一方、Ti箔表面に直接生成させたTNTバンドル(束)を用い、下地Ti膜を電極としてそのまま用い、対極のPt膜電極から光を入射する従来のDSSCとは異なる構成のDSSCを作製し、その光電変換特性を評価した。この結果、従来とは異なる背面入射法でも太陽電池として機能することを見いだした。この変換効率は0.88%と通常のDSSCに比較してまだ低いものの、開放端電圧やフィルファクターが酸化チタン光電極としては高い事を見いだした。これらの結果より、金属-酸化物光電極の接合性が良好なことや適切な熱処理による高結晶性が寄与していると考えられ、環境低負荷な溶液を用いて急速に金属表面へTNTを形成する本研究のプロセスおよび得られた材料の優位性が示された。
自然災害時の人道援助ロジスティクスにおける在庫モデルの開発

近年,自然災害の被災者への適切な支援物資輸送を目的とする人道支援ロジスティクスの重要性が高まっている。発災後,支援物資の需要量は大きな不確実性を有する。また,支援活動は発災後の応答段階だけでなく発災前の準備段階でも重要である。さらに,国内外のステークホルダーが様々な業務に携わることから,組織間の行動の調整も必要である。以上より,本研究では次の3つのモデルを開発した。(1)準備段階と不確実性のある応答段階の2段階支援物資拠点配置モデル。(2)ステークホルダーの関係と行動をエージェント・ベース・モデルによって表現する配送モデル。(3)応答段階の不確実性を考慮した支援物資発注理論モデル。研究実施計画のとおり,平成25年度は災害時における人道援助ロジスティクスのシミュレーションモデルを構築した.加えて,モデルを用いて,東日本大震災をケーススタディとした災害時の緊急支援物資配分計画について検討を行った.災害後には,救援活動に携わる多くの援助団体や支援物資輸送業者が互いの行動を調整せずに活動しており,それが救援物資の供給不足や供給過多など非効率な救援活動の原因となっていることが過去の国内外の災害事例から明らかになっている.そこで,エージェントベースモデルの理論を用いて,人道援助ロジスティクスの一つとして緊急支援物資配分計画モデルを構築した.配分費用の定式化においては,輸送費用だけでなく,避難所まで支援物資が届かず需要が満たされない状況を欠乏費用(Deprivation Cost)(Holguin-Veras et al., 2012)として考慮した.各避難所へ支援物資を配分する緊急度は,多基準分析の一つであるTOPSIS法を適用した.また,援助団体や輸送業者の活動を調整する「コーディネーション組織」がエージェントの一つとして存在すると仮定した.モデルの解法として列挙法と分解法を適用し,東日本大震災をケースとして分析した結果,列挙法では緊急度を考慮しなかったことで発災後初日と2日目で輸送費用が変わらないものの,分解法では緊急度を考慮し日によって輸送費用が変化することを示した.また,配分に用いるトラック数が増えるほど欠乏費用が低下し,緊急度による輸送費用の差も小さくなった.つまり,トラック配分数を増やすことで配分の緊急度を考慮する必要がなくなることを示した.この分析結果より,災害時の緊急支援物資配分計画の検討において,エージェントベースモデルの適用が有効なことを明らかにした.近年,自然災害の被災者への適切な支援物資輸送を目的とする人道支援ロジスティクスの重要性が高まっている。研究実施計画では,平成24年度は「在庫管理の問題点の同定とモデル化に必要な要因の整理」のみ実施する予定であった.しかしそれに加え,倉庫配置の現状が最適であるかどうかの検討も行った.以下,その検討結果を示す.国際連合世界食糧計画(WFP)は,自然災害発生時に被災者を支援する目的で,イタリア,ガーナ,アラブ首長国連邦,マレーシア,パナマにUnited Nations Humanitarian Response Depot(UNHRD)と呼ばれる倉庫を配置している.また,アジア,オセアニア地区は大規模災害の発生頻度が世界的にも高く,一災害あたりの被害者数は極めて多いことがインタビューや文献調査で明らかになった.そこで本年度は,自然災害の発生数とその被害者数が多いアジアとオセアニア地区を対象に,UNHRDの最適配置について検討した.定式化にはpメディアン法を用い,需要と距離に加え,人口,災害発生頻度を各国が有する自然災害に対する脆弱性として考慮した.分析の結果,地震,異常気象によって被災した大多数が中国で被害に遭っていることが分かった.中国に次いで被災者が多いのはインドとパキスタンで,地震による被害が多かった.また,オーストラリアにUNHRDの中間施設を設置すると,施設から需要地点までの最大距離を最小化することができる.中国に施設を設置した場合,施設から重要地点までの距離を最小化することが可能と分かった.現時点では,UNHRDの施設はマレーシアに設置されているが,本研究の結果から,現状の中間施設設置は最適でないことを示している。また,平成24年度は,研究実施計画では平成25年度に実施する予定であった倉庫内の在庫管理モデルについても部分的に検討を行った.来年度は,このモデルにさらに改良を加え,モデルを完成させる予定である.近年,世界各地で頻発している自然災害の増加により,被災者への救援物資輸送を目的とする人道援助ロジスティクス(Humanitarian Logistics)の重要性が高まっている。人道援助ロジスティクスでは,商業ロジスティクスとは異なり,災害発生前の準備段階と発災直後からの応答段階で,救援物資の在庫,需要と供給,配送ネットワーク等において多くの不確実性が存在する。そこで本研究では,複数の視点から不確実性を反映した人道援助ロジスティクスモデルを構築した。昨年度までの研究成果は次の3点にまとめられる。1不確実性により生じる人道援助ロジスティクスの課題の解明。

2準備段階における救援物資拠点の配置について,全世界を対象にP-メディアン問題により決定的モデルとして定式化したモデルと,一国を対象に在庫費用と輸送費用を決定的・確率的モデルによって定式化した費用最小化モデルの構築。3応答段階の救援物資配送において,援助組織の資金援助から始まり,2次・3次物資集積拠点から配送業者が救援物資を避難所に届ける最終配送段階までの過程で,複数の関連主体がかかわる状況をエージェント・ベース・モデルによって表現するモデルの構築。TOPSIS法による各地区・避難所の救援緊急度の評価や,輸送費用に対する物資欠乏費用の割合を用いた社会的便益指標によって,関連主体の関係をモデル化した。平成26年度は,人道援助ロジスティクスの救援物資の発注に着目した。災害後のネットワークの途絶・混雑および需要量の急激な変化によってリードタイムと需要に大きな不確実性があることを背景に,発注点方式による在庫モデルにリードタイムと需要を確率変数として応用した理論モデルを構築した。数値実験では,発注量により物資欠乏費用が変化することを示した。交通計画・ロジスティクス研究実施計画において,平成25年度は「人道援助ロジスティクスのシミュレーションモデルの開発」を実施予定であり,その目標を達成した.平成26年度はシミュレーションモデルをベースにケーススタディを実施する予定であったものの,平成25年度中に東日本大震災を対象としてケーススタディを実施した.以上より,現在までに当初の予定を前倒ししていることから,「当初の計画以上に進展している」とした.研究実施計画では,平成24年度は「在庫管理の問題点の同定とモデル化に必要な要因の整理」を実施する予定で,それらの目標はインタビュー,文献調査を通じて達成した.平成25年度は,これらの要因をベースに,在庫管理モデルの開発を実施する予定である.しかし,平成24年度中に,前倒しで在庫管理モデルの開発に着手した.また,「研究実績の概要」で述べたとおり,UNHRDの施設配置が最適に行われているかの検討も行った.以上より,現在までに当初の予定を前倒ししており,かつ追加で分析をお行っていることから,「おおむね順調に進展している」とした.平成26年度は,平成25年度に構築したシミュレーションモデルに基づき,ケーススタディを追加的に行う.平成25年度で既にケーススタディを実施したが,災害は国や地域によって経済状況,インフラの整備レベル,被害の規模など事情が異なることから,異なる災害を対象にシミュレーションモデルを適用してモデルの汎用性を確認するとともに,災害時の物資配分計画の示唆を得る予定である.また,ケーススタディの結果を見ながら,モデルの改良も実施する予定である.平成25年度は,平成24年度に同定された要因に基づきHLにおける在庫管理モデルを開発する.なお,平成25年度に開発するモデルについては,平成24年度中に部分的に着手している.HLにおける在庫管理モデルは非常に複雑であり,作業が多くなるものと見込まれるため,研究分担者を一名加えてモデル開発を担当してもらうことになった.そのため,今年度も研究実施計画に沿って研究を遂行できる見込みである.
コンクリートプレキャストパネルを活用した腐食鋼矢板水路の保全・再生工法の開発

近年,鋼矢板の耐久性と腐食の関係が技術的課題として議論されている。本研究では,鋼矢板-コンクリート複合材による農業水利施設の保全・再生工法を開発した。実験的検討は,実環境での試験施工とともに,モデル試料により曲げ応力場における力学特性として評価した。曲げ特性は,変位測定とAEパラメータ解析に基づいて評価した。提案材料の力学特性は,モーメントを最大変位量と比較することにより定量評価することが明らかになった。AE発生挙動は,荷重-変位特性における破壊プロセスと相関することが明らかになった。実験的検討の結果,腐食鋼矢板に対するコンクリート被覆効果を定量的に評価することが可能となった。低平排水不良地域の農業用排水は,鋼矢板材を用いた水路形式が一般的である。鋼矢板材とは,金属製の土止め壁であり,重機による建設工事が困難な水田地域に代表される軟弱かつ過湿な湿地帯において多用されてきた。しかし,既存施設では建設後20年程度で金属腐食が顕在化し,孔食に伴う耐久性能の低下が顕在化する問題が近年明らかになっている。本研究申請では,既存施設の実態を考慮したコンクリートパネルを独自開発し,鋼矢板-コンクリート複合材の構築に基づく腐食鋼矢板水路の保全と再生を目的とした補修工法の開発を試みる。研究期間は平成28年度から29年度の2カ年間であり,試験施工結果を踏まえた「新たな水路再生工法」を提案する。平成28年度は,実環境において開発工法である鋼矢板-コンクリート複合構造の構築を試みた。試験施工は新潟県新潟市亀田郷地区山田排水路において試験施工を実施し,開発工法の有用性と耐久性を実証的に明らかにした。本研究課題に関する関連業績は論文3件および口頭発表5件を公表した。平成28年度は,試験施工による実証的検討を実施し,開発中の実構造物での工法適用と計測・評価を試みた。実証的検討の結果,腐食劣化が進行した既存施設において,開発工法の良好な適用性と十分な精度による計測・評価が可能であることが明らかになった。本研究では,既存施設の実態を考慮したコンクリートパネルを独自開発し,鋼矢板-コンクリート複合材の構築に基づく腐食鋼矢板水路の保全と再生を目的とした補修工法の開発を試みる。平成29年度は,平成28年度に構築した実環境での鋼矢板-コンクリート複合構造に関する実証的検証を試みた。関連業績は論文1件および口頭発表3件を公表した。成29年度の研究展開は,平成28年度に実施した試験施工区間を対象に既設鋼矢板材の腐食進行モニタリングを実施し,開発工法の腐食抑制効果を検証する.腐食進行モニタリングは自然電位法を用いる。非破壊検査工学本研究で使用する腐食モニター用計測装置・Giatec社XCell/スマート鉄筋腐食診断器の購入が3月に実施し,支払いが4月にずれ込んだため次年度使用額が生じた。研究進捗は申請通り進んでいるためすでに購入した上記機器は現地計測に用いている。平成29年度は更に研究を加速したいと希望している。
代数体の単数群の構造とその巡回拡大体の構成への応用

研究の目的は代数体の単数群の構造を相対単数という概念を用いて考察することである。相対単数とは部分体へのノルムをとると1の根になる単数のことである。相対単数を用いると、単数群のうちで部分体の単数で生成されるのはどれくらいかというような相対的な結果を得ることが期待できる。また、代数体の巡回拡大体の構成においては、代数体とそれをクンマー化した拡大体の間の単数群の相対的っな関係が必要になるので、そこに上で得た単数群の構造に関する結果を応用することが考えられる。昨年度まではアーベル拡大体の場合に研究を進めてきた。この場合は、単数群をガロア加群と見ると、相対単数の代数的特徴付けがきれいに書けて議論がうまくいく。従って、単数群の構造に関するいくつかの結果と、それらの巡回拡大体の構成への応用が得られていた。本年度の課題は、一般のガロア拡大体の場合を考えることであった。この場合は、ガロア群がアーベルとは限らないので、アーベルのときの方法はうまくいかない。そこで注目したのは、一般のガロア拡大体に対し成り立つエルブランの単数定理である。この定理と相対単数の関係を吟味して、相対単数の扱い方の手掛りを得ようと考えた。そして、実際、アーベル拡大体の場合に相対単数を用いてこの定理を証明することに成功し、同時に定理の主張が改良できることも示した。非アーベルの場合については、同様の問題を考えるとき必要になる有限群論の情報を明確にすることを主に行った。研究成果を論文等の形で発表するために科学研究費補助金で購入したプリンターを用いた(論文は投稿中)。また、科学研究費補助金を旅費に充てて出席したセミナー、研究集会などで他の研究者との情報交換が行えた。特に、有限群論に関して重要な助言を得ることができ、研究の進展におおいに役立った。
未知反応「嫌気的硫黄酸化」のメカニズム解明とリアクター内での反応制御への挑戦

本研究では、低温条件(15度)で、硫酸塩とともに乳酸、蟻酸、酢酸を炭素源として供給する5つの上向流嫌気性汚泥床(UASB)にて嫌気的硫黄酸化を起こす微生物の多様性について評価を行った。嫌気的硫黄酸化が、酸素、亜硝酸、硝酸、鉄という電子受容体の存在しないリアクター環境でも起きることを確認した。UASB内で観察される嫌気的硫黄酸化の生物多様性を網羅的に解析して、微生物の特定と硫黄酸化への寄与とを進めた。ユニークな現象である硫黄酸化反応は、5つの全てのリアクターで確認できた。また、リアクター底部では硫酸塩還元細菌が優先して存在していた。本研究では、申請者らの研究グループが初めて発見した新規な硫黄の反応である「嫌気的硫黄酸化反応」について、その反応機構の解明のために反応に関与する微生物の特定を行い、さらに分離培養を試みる。また、この新規な硫黄代謝反応の役割の解明およびリアクター内での制御を目指す。本年度は、ラボスケールのリアクターを複数設計・構築した。そして、これまでの研究で見出された嫌気的硫黄酸化反応が発生した条件を参考に、5本のラボスケールリアクターを同時に運転し、嫌気的硫黄酸化反応が起こり得るか再現性を評価した。流入基質には嫌気的硫黄酸化反応が確認されている乳酸を用いて実施した。流入基質のORPは-50+100 mVであり、リアクターの流出水は-230±30 mVであった。これまでに、嫌気的硫黄酸化反応が起きているORPに制御できた。それらリアクターにおいて、硫化物、硫酸塩濃度をリアクター高さ方向で分析をしたところ、リアクター下部で硫酸塩還元反応が起こり、リアクター中部で硫黄酸化反応が進行した。下水処理UASBリアクターで確認された嫌気的硫黄酸化反応とフィッティングを行ったところ、ほぼ同じ挙動を示した。実験に用いたリアクター5本全てで、その反応を確認できており、下水処理UASBリアクターで確認されている嫌気的硫黄酸化反応を再現することができた。また、リアクター汚泥を採取して、次世代シークエンサーを用いた微生物解析も実施したが、微生物の特定には至らなかった。反応を担う微生物を特定するために、安定同位体解析、分離・培養、ゲノム解析などの実施が必要である。研究実施計画に従って、ラボスケールリアクターを構築し、連続運転を行って、データを取得した。下水処理UASBリアクターで確認されている嫌気的硫黄酸化反応をラボスケールリアクターで再現することができた。そのため、研究全体としては、概ね順調に進展しているものと考えられる。本研究は、申請者らの研究グループが発見した新規な硫黄反応である嫌気的硫黄酸化反応について集積培養、その制御に関する知見収集を目的とする。嫌気的硫黄酸化反応とは硫酸塩がUASB下部で還元された後再度上部で酸化される現象であり、本研究室での硫酸還元菌の機能を利用した低温条件UASB(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket)の研究において発見した。この反応は水温17°C以下,ORPはー200ー300 mVの条件で,重炭酸イオンを供した状態で発生した。一連の研究では硫黄酸化細菌について系統学的解析を実施した例がなく,系統学的解析により硫黄酸化細菌の評価を行うことで関与微生物についての知見が得られると考えられる.本研究ではUASB内部で確認された硫黄酸化細菌について系統学的解析を行い,関与微生物の系統分類について調査した。16S rRNA遺伝子に基づく微生物解析の結果,UASB反応槽下部で硫酸塩還元の観察された汚泥床部分(底部から0.3m)におけるリアクターの細菌及び古細菌の平均検出率は,それぞれ94.1%,5.9%であった.また,UASB反応槽上部で硫化物の酸化が観察された汚泥床部分(高さ0.9 m)ではそれぞれ95.1%,4.9%であった.古細菌については,Methanobacteria綱及びMethanomicrobia綱が大半を占めていた.細菌については,UASB反応槽下部(0.3 m)では硫酸還元菌の多くが属すDeltaproteobacteria綱細菌が最も優占した(全リアクター平均44.6±12.2%)。UASB反応槽上部(高さ0.9 m)ではその割合は減少し(全リアクター平均27.5±5.1%)、Anaerolineae綱細菌の割合が増加(全リアクター平均29.2±1.7%)することが計測できた。反応を担う微生物を特定するために、次世代シークエンサーを用いた微生物解析、安定同位体解析、分離・培養、ゲノム解析などを実施する予定である。水環境工学安定同位体解析、ゲノム解析に使用する試薬や分析装置を購入する予定であったが、リアクターの運転が年度末に安定してきたため購入が遅れた。

年度末に購入を検討したが、今年度中に試薬や分析装置の納品ができなかったため、次年度に助成金を繰り越し、納品することにした。研究課題に対する予算計画の変更はなく、繰越金で、安定同位体解析、分離・培養、ゲノム解析に関連する試薬や分析装置を購入する予定である。
特発性間質性肺炎の病因、病態に関与する未知の遺伝子発現とその役割、機能

平成8年度に報告したように、我々は、特発性間質性肺炎(IIP)の肺組織に特異的に発現していると考えられる13種類と正常コントロールのみに発現していると考えられる7種類のmRNAのcDNAを得た。本年度は、まず、シークエンシングにより、これらのcDNAの塩基配列を決定した。そして、得られた塩基配列に対し、National Center for Biotechnology Information (NCBI)、米国のBLAST searchを利用し、ホモロジー検索を行った。その結果は、重複もあったため、既知の蛋白5種、遺伝子配列のみ登録されており機能が明らかにされていないもの9種、これまでまったく未知の遺伝子と考えられるもの5種であった。既知のものとして、フィブロネクチン、XP-G factor (DNA repair gene)のmRNA発現が正常肺のみに認められ、インターフェロンガンマ、CD63、チトクロームbのmRNA発現がIIP肺のみに認められた。遺伝子配列のみ登録されているものとしては、正常肺にMitochondorial gene、IIP肺にLTR、ADP、ATP carrier proteinとホモロジーの高いmRNA発現が認められた。今後、既知の蛋白については抗体を用いたELISA法などにより、また、その他については、cDNAをプローブとしたNorthern blot法により、IIPとその他のびまん性肺疾患の経気管支肺胞洗浄や肺生検組織などで検討を進める予定である。IIPの病因、病態解明のため重要であると考えられたものに関して、遺伝子レベルの解析に加え、遺伝子導入による発現蛋白の解析、抗体の作成などを行い、臨床への応用を目指す。開胸あるいは胸腔鏡下肺生検によって組織学的診断がusual interstitial pneumonia(UIP)と確定した間質性肺炎症例5例の生検肺組織および、正常コントロールとして肺癌の5症例の切除肺の正常部分よりtotal RNAを抽出した。得られたRNAより相補的DNA(cDNA)を作成し、T12A,T12G,T12T,T12Cの4種類のsense primersと10basesのantisense primer5種類を用い〔^<35>S〕dATP存在下にpolymerase chain reaction(RCR)をおこないDiferential Display法による発現mRNAの検討をおこなった。PCR産物はポリアクリルアミドゲルにて泳動しそのバンドパターンを検討した。10サンプルにそれぞれ20通りの計200種類のPCR産物にそれぞれ3060個の異なるmRNAが増幅されていた。この結果は今回の検討にて数千種類のmRNAを増幅し得たと考えられた。これらを詳細に比較検討した結果、間質性肺炎症例のみに特異的に発現しているバンド13種類、正常コントロールのみに特異的に発現しているバンドすなわち間質性肺炎症例において発現が低下していると考えられるもの7種類を選択した。これらポリアクルリアミドゲルより抽出、PCRによる再増幅をおこなった後、ベクターに組込み、大腸菌に導入しクローンニングをおこなった。これらのクローニングされた発現遺伝子の一部はシークエンシグをおこなった。今後全てのクローニングされた遺伝子の配列を決定し、その解析検討を当初の計画に沿っておこなう。
帷幄上奏制度の実態研究-帷幄上奏データベースの作成

1.国立文書館所蔵の太政官文書「諸官進退」明治412年および「明治十三年公文録官吏進退」に含まれる任免書類を悉皆調査し、決済手続きの変遷をたどることで、武官人事権の所在を確認した。さらに文書に含まれる帷幄上奏書のデータベースを作成した。2.1878年12月に最初の帷幄上奏による人事が発令されるまでは、将校人事はすべて太政官三職=内閣の決済を要した。しかし、それ以降は、陸軍将校に職務を課す場合には、参謀本部長と陸軍卿連署の帷幄上奏によって天皇の決済を受け、太政大臣との内閣の人事権は形式的な事例交付に限られることになった。いっぽう同じ武官人事でも将校の任免については従来同様、陸軍卿の上申にもとづいて太政大臣が天皇に上奏し、将校人事の複線化が生じた。3.太政官文書の決済手続きの変遷からいえば、1877年8月以前は天皇と内閣は一体の関係にあり、太政官の決済から独立した天皇の決済行為そのものが存在しなかった。太政官決裁文書への天皇決裁印の押印がはじまるのは、1877年9月以降のことであった。4.以上の事実は、なぜ参謀本部の創設=統帥権の独立が1878年の末にはじまったのかという昔からある疑問に、新たな方向から解答を考える可能性を示している。なぜなら、統帥権独立の前提条件とも言うべき「天皇の親裁」そのものが1877年9月にはじめて実現したのであり、それ以前にはその条件がなかったからである。参謀本部の創設は「天皇の親裁」が出現したことで加速された「天皇親政」をめぐる政治状況への、軍部とくに陸軍の反応、つまり陸軍の「天皇親政運動」の産物と見なすことができる。今年度は明治4年8月明13年12月末までの、太政官官吏任免関係書類(国立公文書館所蔵『官吏進退』)を検索し、文武の勅戻任官の人事に関する決裁手続がどのように変遷していったのかを調査し、明治11年12月に始まる武官の人事に関する帷幄上奏の例をデータベース化した。この調査の結果、以下の事実が確認できた。(1)国立公文書館に現存する太政官公文書の中でもっとも古い帷帷上奏書は明治十一年十二月二六日付の日付をもち、陸軍少将野津道貫に陸軍始諸兵隊指揮長官を命ずる、陸軍卿西郷従道、参謀本部長山県有朋連署の奏書であることが確認できた。(2)それ以前は奏任官以上の武官の任免と勅任官の将校の職課命免はすべて、太政官正院(大臣・参議)で決裁され、天皇の裁可を仰いでおり、武官人事における統師権の独立がみられなかったことを再確認しえた。帷幄上奏制度が始まって以降も奏任以上の武官の任免は太政官正院決裁・上奏の手続きによっており、帷幄上奏の対象となったのは職課命免(補職)の範囲に限られていた。今年度は、惟幄上奏書の登場の前提となる天皇決裁太政官文書の起源とその様式の変遷について調査した。なぜならば、明治11年12月以降に出現する惟幄上奏書の様式は文書学的には明治11年6月7日付の奏請書(奏請者は三条太政ぢ甚、岩倉右大臣、案件は「陸軍仰山有明砲兵支敵為見学

大坂表出張之儀」)と初出とする天皇決裁文書の様式がそれ以降も保持され、惟幄上奏書として内閣(大臣)上奏書と分離された後も継続したととらえられるからである。そして、文書学的にきわめて重大な事実であるが、内閣(太政大臣)の奏請者に天皇が決裁印を捺印する(天皇の決裁印が捺印された文書の出現する)のは、明治10年9月以降の現象なのである。それ以前には天皇の決裁文書なるものそれじたいが存在しないのである。今年度は太政官文書の中の『官付原案』原本第一第十四(明治四年明治十年)に収録されている太政官の重要決裁文書の様式の変化を調査し、文書学的には天皇の親裁は明治六年の太政官職制変革でその実現がめざされるが、挫折し、ようやく明治10年9月になって定着する。これは明治10年9月7日付の「謹奏内閣参朝公文奏上程式」によって定式化された文書決裁方式にもとづくものである。文書学的には天皇の万機親裁は明治10年9月からはじまったものである。今年度は武官人事以外の分野で、帷幄上奏がいつからはじまったのかを明らかにするため、防衛防衛研修所所蔵の旧陸軍省文書を調査した。以下の点を確認することができた。1.軍隊の移動・交代が参謀本部長の帷幄上奏を天皇が裁可して発令された最初の例は、明治12年6月12日の軍令であった。その内容は、沖縄派遣の熊本鎮台兵の交代、鹿児島派遣熊本鎮台兵の帰営、福岡へ熊本鎮台兵一大隊の分屯を西部監軍部へ命じたものである。これが帷幄上奏による軍令であったことは、「陸軍省日誌」の記述と「参謀本部歴史草案」の説明によって確認できた。2.各鎮台、近衛が実施する行軍演習は、明治12年までは各鎮台・近衛からの演習実施の伺に対して、陸軍参謀局長と協議の上、実施指令を出していたが、明治12年10月以降、参謀本部長が、各鎮台・近衛の計画を上奏し、天皇の裁可を仰いだうえで陸軍卿に移して下令する方法がとられるようになった。3.すでに明らかにしたように、明治12年には武官に職務を命ずることが天皇の軍令大権のカテゴリーにくみいれられており、明治12年は天皇が軍隊を直率する体制が名実ともに進展する画期的な年であった。
ヒトES細胞由来肝細胞の分化誘導法確立と細胞移植における有用性の検討

マウスES細胞と同様に、肝細胞成長因子(HGF)やActivinAなどの投与に加えて、マウス胎仔肝由来間葉系細胞との共培養を組み合わせることで、ヒトES細胞においても高度な肝機能を有する肝細胞様細胞へ分化誘導が可能であることを示した。さらに、ヒトiPS細胞においても肝細胞様細胞への分化誘導が可能であることを示した。また、肝障害に対する細胞移植において分化段階がより高度であるほうが治療効果が高いことも示した。1.ヒトES細胞由来未分化内胚葉細胞の安定的分化誘導法の確立。昨年度までに作製した、AFPプロモーター下にGFPおよびハイグロマイシン耐性遺伝子を発現する遺伝子改変ヒトES細胞を用いて種々の培養条件下で分化誘導を施行し、フローサイトメーターを用いたGFP発現細胞の出現頻度の検証に基づき、ヒトES細胞由来AFP産生細胞の至適分化誘導条件を決定した。各分化誘導条件により出現する細胞に対してRT-PCRにより各種未分化および分化マーカーの発現を検証すると共に多重免疫染色により個々の細胞に対する分化状態を同定した。2.ヒトES細胞由来初期肝細胞の分離。上記を踏まえて決定した分化誘導法により分化させたヒトES細胞由来AFP産生細胞を、GFP発現を指標に蛍光励起セルソーターを用いて分離することを試みたが、viabilityが著しく低下したため薬剤選別を利用して分離した。分離細胞に対してRT-PCR,多重免疫染色を施行し、ヒトES細胞由来AFP産生細胞の単離を確認した。ヒトES細胞由来初期肝細胞の成熟化。1)非共培養系成熟化法単離したヒトES細胞由来AFP産生細胞を種々の増殖因子添加培地により培養すると共に、コラーゲンIおよびマトリゲルコーティング培養皿で培養した。2)共培養系成熟化法マウスES細胞由来初期肝細胞に対する分化誘導活性を既に確認済みであるマウス胎仔肝由来Thy1陽性間葉系細胞を分離し、単離したヒトES細胞由来AFP産生細胞と共培養した。また、再生医科学研究所において樹立された3株のマウス胎仔肝由来Thy1陽性間葉系細胞株とも共培養し、各種肝細胞分化マーカーに対するRT-PCR,多重免疫染色を行うと共に、アンモニア除去能などの機能解析を行いヒトES細胞由来AFP産生細胞の成熟化を検証した。1.ヒトES細胞由来肝細胞の分化度判定。1)ヒトES細胞由来分化細胞における発現遺伝子の網羅的解析平成20年度までに施行した分化誘導研究の結果獲得した様々な分化段階に相当すると考えられるヒトES細胞由来肝細胞からmRNAを抽出し、マイクロアレイによる発現遺伝子の網羅的解析を行ない、それぞれの分化段階に対するマーカー遺伝子発現の変化を検証した。2)ヒトES細胞由来肝細胞の機能解析分化誘導したヒトES細胞由来肝細胞に対して、アンモニア除去能、アルブミン合成能、CYP活性などを評価し、分化誘導された肝細胞の機能解析を行うことでヒトES細胞由来肝細胞の機能を正常肝細胞と比較検証した。2.ヒトES細胞由来肝細胞の細胞移植。1)疾患モデルマウスの確立。本研究では異種間の移植になるためレシピエントマウスに免疫拒絶反応が起きないトランスジェニックマウス(NOD-SCIDマウス)に対してCCL4や2-AAF投与による肝硬変モデルの確立を検討した。一方、大量肝切除モデル(90%肝切除)との合併による急性肝不全モデルなども確立可能かどうか検討したが、有用な疾患モデルマウスの確立には至っておらず、現在も検証を進めている。肝疾患に対するヒトES細胞誘導肝細胞移植による治療を行う上で問題となってくるのは、(1)ES細胞からの効果的な分化誘導法の確立と、(2)治療効果の検討である。(1)に関しては、in vitroでのES細胞の肝細胞への分化誘導において、共培養を行わずにOncostatinMとActivinAを用いた分化誘導法にて肝細胞様の細胞に誘導できることがわかってきたが、成熟肝細胞に匹敵する肝細胞機能を持つ細胞への分化はまだ確立していない。我々の研究では、マウス胎仔肝由来の間葉系細胞とヒトES細胞を共培養することで、より高度な肝細胞機能を持つ細胞へと分化させることに成功した。また、我々の研究では倫理面や免疫の問題でES細胞より優れているヒトiPS細胞に関して、ES細胞同様にOncostatinMとActivinAなどを用いて、肝細胞様細胞へと分化させることに成功した。また、iPS細胞の中でもコロニー間で肝細胞により分化しやすいものとそうでないものがあり、このコロニー間のエピジェネティックな違いを調べることで、より効率的に肝細胞へ分化するコロニーを選別できることを示した。(2)に関しては、ESまたはiPS細胞を分化誘導して移植を行う際に、移植細胞の分化段階による治療効果の違いが問題となる。これに関して、我々は、成熟肝細胞・胎仔肝細胞・ES細胞由来内胚葉細胞を急性肝障害モデルマウスに同じ条件で細胞移植し、その生存率を比較検討する実験を行い、より分化した細胞のほうが治療効果が高いことを示した。この研究から、ES/iPS細胞を肝細胞に分化誘導し細胞移植する際には、より肝細胞へ成熟化させた細胞を使用するほうが、治療効果を高めることが示唆された。
ガス導入プラズマ電力シーケンス制御による低誘電率フッ化炭素絶縁膜異種構造積層堆積

プラズマでフッ化炭素C_8F_<18>分子を分解し電力機器や集積回路の電気絶縁用非晶質フッ化炭素膜を合成した。プラズマ電力が低いと原料分解が進まず分子鎖間の結合が疎な膜ができた。疎膜は従来の高電力で合成した結合が密な膜より耐熱性が低いが低誘電率となり電力損失や電気信号伝達遅延の低減が期待される。また疎膜上に密膜を合成する際の熱による膜の波状化現象を見出した。波状膜下にできる隙間も低誘電率化に有効と期待される。異種構造膜堆積技術確立のための基礎実験として、1.材料ガス封切環境下一定プラズマ電力における材料ガス解離進行に伴う堆積膜変化の観察、および、2.堆積時のプラズマ電力を変化させた異種構造膜の積層、の2様の実験を行なった。実験1では材料ガス解離の進行に伴い、初期堆積膜は低解離度分子、後期堆積膜は高解離度分子により堆積されるため、このプロセスを反復して膜を2層積層することにより2層間に第1層後期堆積膜と第2層初期堆積膜が接する境界ができる。異なる解離度の分子による堆積膜の境界は走査型電子顕微鏡観察による断面観察で容易に識別された。層毎の膜厚測定が容易になることから、多層積層時の下層の収縮等膜厚変化識別が可能となった。その検討結果は研究発表欄に記した電離気体現象国際会議論文で公表し、深さ方向の組成分析などで初期堆積膜と後期堆積膜の質的差異が不連続な変化として捉え易くなる可能性を指摘した。実験2では、低電力堆積膜(低解離度分子による堆積膜)上に高電力堆積膜(高解離度分子による堆積膜)を積層した際、上層膜厚を0.2μm程度まで薄くすると上層が波打ち波状膜が形成されることを見出した。低解離度分子で堆積した下層は分子構造上側鎖が少なく耐熱性・接着性が低いため、上層堆積中の熱で流動化し上層の面に沿う方向の膨張を妨げないことが波状膜形成要因であると推定された。本考察は電気学会全国大会で発表した。また、2008年電離気体中原子分子過程欧州物理会議での発表が採択された。波状膜構造は研究目的である空隙形成による誘電率低減に有効と見られる。また、膜表面積増加に伴い電子捕獲力が向上すれば絶縁性向上にもつながることが期待される。非晶質フッ化炭素誘電体膜(CF膜)異種構造の作り分けと積層を目指し、大分子量直鎖状分子C_8F_<18>を材料とするプラズマCVDによるCF膜堆積実験を行った。CF膜の構造を変える手段としてCF膜堆積時のプラズマ電力を変化させCF膜積層を試みたところ、低プラズマ電力で堆積したCF膜上に高プラズマ電力で1分程度の短時間、膜厚0.2μm以下でCF膜を堆積すると上層のCF膜が波状化し、その下に空隙が生じることが見出された。空隙の形成は計画の主目的の一つであるCF膜の誘電率低減につながるものと期待される。波状化の要因は下層CF膜の低耐熱性と上層CF膜の高耐熱性にあり、次のような説明が考えられる。低プラズマ電力では材料分子の解離が進行せず大分子のままCF膜が堆積され、鎖状分子間の側鎖結合が少なくなる。続く高プラズマ電力での堆積では解離が進行することにより分子間結合が密となり耐熱性の高いCF膜が形成される。上層CF膜堆積中、プラズマからの加熱により下層CF膜の結合が緩み上層CF膜と基板との接着性が失われると、上層CF膜が膨張しようとする際の応力の逃げ場として波状化が起こる。この説明は、上述の2層積層CF膜(波状化する前の状態)の上に遮蔽物を設置して再びプラズマCVDを行いプラズマからの熱だけを伝えた場合も波状化が起こったこと、また、ホットプレートによる加熱実験の結果、低プラズマ電力堆積CF膜の融点は250°C前後、高プラズマ電力堆積の融点は350°C前後と、高プラズマ電力で堆積したCF膜の方が耐熱性が高かったことに合致する。空隙をより微細に形成し均一化を図るため、上層のCF膜厚がより薄くなるよう高プラズマ電力での堆積時間を短くしたところ、波状構造の繰り返し周期をそれまでの2μm程度から500nm程度にまで縮めることができた。プラズマCVD法により非晶質フッ化炭素誘電体膜(CF膜)をSi基板上に堆積する際、プラズマ電力の大小により原料のC_8F_<18>直鎖状分子の分解度を変え、CF膜の構造や特性がどう変わるかを調べた。また、CF膜積層時のプラズマの熱の影響を検討した。

CF膜堆積時のプラズマ電力を従来の標準200W(電力密度2W/cm^3相当)から20W(0.2W/cm^3)まで低くするにつれ、CF膜の比誘電率が下がる傾向が見ちれた。プラズマ電力20Wで堆積したCF膜についてエリプソメータによる屈折率測定結果から算出した比誘電率は平均約2.4で、1.92.7の範囲にばらついていた。原料のC_8F_<18>分子の分解が進まず元の直鎖分子形状をある程度保った成膜前駆体がCF膜を形成することでF原子を多く含み誘電率が低くなると考えられる。比誘電率2.65程度とされる既存の低誘電率材料より低い比誘電率が得られることがある点は有望である。ばらつきをなくし低誘電率を安定的に再現するためのプロセス改善が課題として残されている。次に、堆積時間を変えて堆積したCF膜をX線光電子分光法により分析し、CF膜内の化学結合の様子と耐熱性との相関関係を調べた。プラズマ電力100Wにおいて堆積時間30秒と短時間で堆積したCF膜は炭素原子間のC-C結合に起因する束縛エネルギー285eVにおけるピークが弱く、融解温度は310°Cと耐熱性が低かった。堆積時間を3分、5分と長くするとC-C結合が次第に増え、融解温度も350°C、400°Cと上昇した。プラズマからの影響(加熱)を受ける時間が長くなることでF原子の脱離が起こると考えられる。この結果は低電力ではC_8F_<18>分子の分解が進まないため分子鎖間の結合が疎になるとの説明にも合致する。堆積時の基板温度の測定結果から、基板温度制御の必要性が示唆された。
細胞内シグナル分子EGFR, Ras活性化の1分子可視化解析

これまでの研究により、私は生細胞中で、低分子量Gタンパク質Rasが活性化するのを1分子可視化することに成功した。実際には、YFP-Rasを発現した細胞に蛍光標識BodipyTRを結合させたGTPを顕微注入し、その細胞をEGFで活性化する。このとき、YFP-RasにBodipyTR-GTPが結合する瞬間を、1分子FRET法で検出した。この結果、活性化される前のRasはリン脂質と同じような速い拡散運動をしているが、活性化したRasはシグナル複合体を形成し、膜骨格フェンスに囲い込まれる効果が大きくなって拡散運動が劇的に、しかし、一時的に減少することが見出された。すなわち、Rasの活性化にともなってシグナル分子複合体が形成されるが、.1秒程度の寿命で分解してしまうことが分かった。このように、シグナル伝達はパルス状に生起し、短寿命のシグナル分子複合体がこれを担うことが示唆された。各素過程がデジタル的に生起する方が(数分間の活性化という風にアナログ的に起こるよりも)、その細胞での分子全体の挙動の制御が容易であること、いつも分子はOFFにしておいて、一瞬だけONにする方が誤作動しても危険が少ないこと(Rasはがん遺伝子産物)などの点で有利であることが考えられる。また、パルス状のシグナルは、細胞が環境の変化に次々と素早く対応するために、その間の運動停止は、局所的、あるいは極性をもつシグナルの誘起にとって重要かもしれない。このとき、YFP-RasにBodibyTR-GTPが結合する瞬間を、1分子FRET法で検出した。すなわち、Rasの活性化にともなってシグナル分子複合体が形成されるが、1秒程度の寿命で分解してしまうことが分かった。