hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
触覚受容器の動特性に着目した能動触センシングの力学的解釈

特に,機械受容器とその周辺構造からなるセンサ系の力学特性が動的条件下においていかに機能するのかを明らかにする.はじめに,皮膚構造と触覚受容器からなるセンサ系の動特性を考慮した指先の制御原理を解析する.次に対象を筋空間でのセンサ系へと展開し,上腕や下肢の運動をタスクとした運動制御特性の解析と実験的検証を進める.23年度は指先皮下の機械受容器とその周辺構造のモデルを導出し力学特性を考察した.一般に,皮下構造等の柔軟体のモデリングでは,モデルの複雑化とそのパラメータ推定が課題となる場合がある.他方,提案モデルでは,皮下構造の詳細に着目することで,外力による皮膚変形が簡便なメカニズムにより触覚受容器へ伝達される可能性を示し,これを簡便な力学モデルで表した.次に,研究対象を筋空間でのセンサ系へと展開し,人体の骨格筋構造のモデル化とパラメータ推定に取り組んだ.骨格筋構造に関する制御原理は,拮抗筋の内力を利用した筋張力の制御法として人工筋(SMAアクチュエータ)を利用した腱駆動ロボットを用い,位置制御,インピーダンス制御等に関してむだ時間を有する強い非線形系における制御原理の機能的検証がなされた.これと並行し,繰り返し学習制御とパラレルワイヤ駆動装置を利用した人体のパラメータ推定法を展開した.本手法は,逆ダイナミクスを用いずに関節空間の特性を動的推定できる.さらに,上腕や下肢運動における知覚と運動特性の解析を進めた.特に,片足立ち姿勢制御を例に基礎実験を進めた.従来までの成果では,足裏の機械受容器に無意識下で機械ノイズを印加すると,SRの効果により姿勢制御機能が向上することが確認されている.このことは前述の皮膚構造モデルからも考察できる.本年度は筋紡錘へと拡張し,無意識下で筋が受ける外乱の作用を調べた.1.皮膚と受容器の力学モデル:皮下構造等の柔軟体のモデリングでは,モデルの複雑化とそのパラメータ推定が問題となる場合がある.これまでの成果では,皮下構造等を簡便な力学モデルで記述しその作用を実験的に示した.ここでは,外力による皮膚変形に際して,機械受容器の周辺構造(真皮乳頭とコラゲン繊維)が触覚受容器への情報伝達に大きく寄与しており,ヒト固有の非線形な知覚特性の一因となり得る可能性を力学モデルと実験により示した.本知見を展開すれば,ヒトに近い特性の人工皮膚や点字デバイス等の各種触覚提示法の構築に際して有用な知見をもたらす可能があると想定される.2.身体の力学特性と制御,身体の力学パラメータ推定:筋空間での知覚と運動に関し,人工筋(SMA)を利用した腱駆動系により検証を進めた.ここでは,目標位置での内力を用いた制御法に関し,むだ時間を有する強い非線形系であるSMAでの有効性を示した.平成24年度は,腱収縮により生じる力学特性は腱配置により異方的に可変であることを示した.本原理は,知覚制御原理の解析に用いるとともに,腱の端点の配置を可変する機構の導入により剛性制御法へと拡張し,SMA拮抗駆動系におけるヤコビ行列を用いた位置と剛性制御法へと展開した.さらに,指先によるなぞり動作を例に,軌道追従時の予測機能を調べた.ここでは,骨格筋等の身体特性を考慮したモデル予測制御系を構築し検証を進めた.3.知覚と制御系:平成24年度は,皮膚構造における知覚原理を筋紡錘へと拡張し,片足立ち姿勢制御を例にその機能を調べた.ここでは,片足立ち姿勢制御に際して,無意識下で筋が受ける外乱の作用について様々な条件下において解析を進めた.
地域見守り組織における個人情報管理の現状と課題に関する研究

本研究は、高齢者が住み慣れた地域で安全に生活できる“地域見守り組織"の構築を目的に、大阪府下の地域包括支援センターに勤務する専門職、および地域見守り活動に参加する住民に、情報共有の現状についてアンケートとインタビュー調査を行い、また、個人情報保護法の特例申請に取り組んだ地域の視察を行ったものである。調査により、地域見守り活動における情報共有の現状が明らかになり、時間的・体力的・精神的負担が課題として挙げられた。課題解決には、情報共有ネットワークを活用する知識の習得が必要であることから、地域見守り活動に参加する住民への研修プログラムを作成した。認知症高齢者等が住みなれた地域で安全に生活を営むためには、市や地域包括支援センターと見守り組織が地域の情報を共有する必要があるが、個人情報保護法により情報の共有が困難となり、見守り活動に支障が出ている状況があった。本研究は、市や地域包括支援センターと見守り活動を行っている組織が、安心して情報を共有でき、要支援高齢者等が住み慣れた地域で安全に生活することを目的に、大阪府下の地域包括支援センターの専門職と見守り活動を行っている者にインタビューを行うこと。また、個人情報保護法の特例申請などに取り組んでいる地域の視察を通して、見守り組織の情報管理基準を提言すること、および見守り組織への情報管理研修プログラムの作成を目指すものである。平成24年度は、見守り活動を行っている者と地域包括支援センターに勤務する専門職にインタビューを行った。また、個人情報保護法の特例申請を行った地域の専門職4人に特例申請の経緯や情報の範囲、申請の評価と申請後の課題等についてインタビューを行った。その結果、見守り活動を行っているものが困っていることを明確にし、専門職が目指している地域づくりを構造化することができた。本調査により、見守り活動における情報の適切な共有と管理の在り方が明らかになることは、地域で生活する要支援高齢者のニーズ把握と適切なサービスの提供につながるため、平成25年度も継続して調査を行う予定である。高齢者が住みなれた地域で安全に生活を営むためには、市や地域包括支援センターと地域住民による見守り組織が、情報を共有しながら適時対応することが必要である。しかし、2005年の個人情報保護法の施行以降、情報共有が困難な状況があった。そこで、本研究は大阪府下の地域包括支援センターに勤務する専門職へのインタビュー、大阪府下247か所の地域包括支援センター専門職へのアンケート調査、地域見守り活動を行っている者へのグループインタビューおよびアンケート調査、個人情報保護条例を制定した地域の視察と専門職へのインタビューを行い、地域見守り活動に従事する者と活動を支援する専門職の双方から情報の共有状況を調査し、課題解決のためのプログラムを作成したものである。個人情報保護法制定から10年が経過した現在、共有による法律違反となるリスクを負うよりも情報共有だけでなく見守り活動を縮小した地域がある一方、情報共有のための研修など新たな工夫を取り入れ、情報ネットワークを発展させた地域もあり、情報活用には地域差が開いていた。活動を縮小した地域では、活動者と専門職が別々に情報収集しており、時間的・体力的負担と、タイムリーな介入への課題があった。また、情報ネットワークが発展した地域では、拒否や訴えられることの怖さ、人権尊重への疑問など、これまでの研修で解決されていない課題があり、活動者の精神的な負担と継続への意欲の減少につながっていた。そこで、調査結果を用いてグループワークを取り入れた研修プログラムを作成し、その反応を調査した。個人情報共有の課題を、活動者と専門職の双方から調査して作成した研修プログラムは、時間的・体力的・精神的負担を軽減させ、情報ネットワークに参加・参画できる人材育成であり、地域見守り活動の継続につながる。それは、高齢者が住みなれた地域で安全に生活を営める地域づくりにつながっていた。認知症等の要支援高齢者が住みなれた地域で安全に生活を営むために、市や地域包括支援センターと地域の見守り組織が連携して地域住民を見守ることが求められている。しかし、個人情報保護法の制定により、法施行以前に培われてきた情報ネットワークが機能していない状況が指摘され、見守り活動において情報の収集と提供が困難で、見守り活動に支障が出ている状況があった。本研究は、市や地域包括支援センターと見守り組織が安心して情報を共有でき、要支援高齢者等が住みなれた地域で安全に生活するとを目的に、大阪府下の地域包括支援センターの専門職と見守り活動をしている者へのインタビューおよびアンケートを行うものである。調査により、情報共有の現状と課題を明らかにし、見守り組織の情報管理基準を提言すること、および見守り活動への情報管理研修プログラムの作成を目指す。平成23度は、3地域で見守り活動をしている者へのグループインタビューを行い、8人の地域包括支援センターの専門職へインタビューを行い、また、アンケート調査を2地域30名に実施した。

調査結果から、見守り活動の情報共有の現状と課題が抽出され、また見守り活動における情報保護に関する研修の必要性と求められている内容は明らかになりつつある。本調査により、見守り活動における個人情報の適切な共有と管理のあり方が明らかになることは、地域で生活する要支援高齢者のニーズ把握と適切なサービスの提供につながるため、平成24年度も継続して調査を行う。大阪府下20の地域包括支援センターに専門職への個別インタビューを依頼したが、人員の配置換えや所属長の推薦が得られなかったこと、または多忙な勤務状況の中でインタビュー依頼した個人の同意を得ることが困難な状況があったため、推薦の進行はやや遅れている。23年度は大阪府下の地域包括支援センターの専門職、および見守り活動を行っている者へ個別にインタビュー調査を依頼したことにより同意が困難な状況があった。また、研究者本人の業務との日程調整が困難で、進行はやや遅れている。大阪府下を7つの地域に分け、地域ごとにインタビューを依頼する。インタビューが困難な場合はアンケートを依頼し、地域見守り活動において情報有の困難状況や2005年以降の変化を調査する。さらに、個人情報保護法の特例申請などに取り組んでいる地域の視察を通して、見守り組織の情報管理基準を提言すること、および見守り組織への情報管理研修プログラムの作成を目指す。24年度は、大阪府下を7つの地域に分け、地域ごとに地域包括支援センターへ直接インタビュー依頼を行う予定である。また、日程調整が困難な場合はアンケートに切り替え、個人情報の取り扱い状況を調査する。さらに、アンケートで突起がある地域に関して、同意を取りアンケート後に電話等で聞き取り調査を依頼する。また、見守り活動を行うものへのインタビューの推進方策として、地域包括支援センターの専門職へ代表者に紹介を依頼し、インタビューへの不安感を下げる工夫を行う。引き続き大阪府下の地域包括支援センター専門職と見守り活動を行っている者へのインタビューを行うとともに、特例申請に取り組んでいる地域の視察を行う。さらに、大阪府下の地域包括支援センターにアンケートを依頼し、また研修プログラムを作成して数か所で研修を行う予定である。次年度は、引き続き、大阪府下全域へのインタビュー依頼と調査を行う予定である。また、計画どおり、個人情報保護に関する条例を出した3地域への視察と専門職へのインタビューを行う予定である。インタビュー調査の同意が困難な地域についてアンケート調査を並行して進めるが、大枠で研究方法に変更はなく、研究計画通り研究費を使用する予定である。
心的語彙部門の構造に関する言語学的・実証的研究

本研究では、人間のこころの中にある辞書(心的語彙部門)の構造とそこに記載されている語彙へのアクセス方法について、言い誤りを中心とする発話場面における言語的逸脱データを用いて解明が試みられた。まず、データベースの整備が行われ、従来行われていたカード記述にたよった逸脱データの収集から、デジタル・ビデオカメラを用いたマルチメディア的な収録の方法が検討され、現在データベースの構築が進行中である。次に、データの分析から得られたいくつかの知見をまとめてみたい。「からだ」が「かだら」になってしまうような音位転倒型の言い誤りの分析からは、(i)このタイプの誤りには、交換される要素間の音韻的特徴よりも、共通の母音を持つ隣接するモ-ラという環境的な要因が強く関わっていること、(ii)連続する2モ-ラの調音容易性が関わっている可能性が高い。つまり、前例では「らだ」という連続より「だら」という連続の方が自然であったために誤りが起こったとみることができる。この傾向を確認するため、両者の発話継続時間を測定する実験を行い、支持する結果を得た。以上の知見、および他のタイプの言い誤りとの頻度差の観点から、心的語彙部門を記述するモデルの候補として、相互活性化モデルを基本にモ-ラレベルと音声部門からのフィールドバックを加えた上で、モニター処理の及ばない限界として2モ-ラ分の単位を設定したモデルが提案された。さらに、形態的、語彙的誤りの分析では、短縮型の言い誤りに注目し、「こうちょう、きょうとう」が「こうとう」(前半の前半と後半の後半が混合する)になる下位タイプの方が、「どくそうたいせい」が「どくたい」(前半と前半と後半の前半が複合語縮約のように混合する)になる下位タイプよりも頻度が高く、より自然な造語過程ではないかという仮説が提案された。
パプア・ニューギニアにおける成人T細胞白血病の疫学調査

ウイルス感染に起因する成人T細胞白血病(ATL)は沖縄,南九州など暖流に接する沿岸に好発するという地域特異性を有している.また,その感染の成立には輸血や母子感染があり.そのほかフィラリア症など熱帯病に多くみられる吸血動物を媒介体としての感染も疑われていた.一方,最近は台湾にATLウイルス関連抗体陽性者がみつかってくると同時に,日本以南のパプア・ニューギニアは新たなATLウイルス高頻度の浸淫地域として注目を浴びてきた.したがって,同国についてもより詳細な調査・研究の必要性が論じられるようになってきた.日本ではすでに輸血用の血液中のATLウイルスの有無の検索に基づく予防処置は講じられていながら,諸外国ではATLウイルス蔓延に関する疫学調査はまだ充分になされていないため,何等の予防的処置は行われていない.そのような現状にあるパプア・ニューギニアでの疫学調査はATLウイルスの母子感染予防に開発中のATLワクチンの臨床応用にも対処出来る体制を作ることとひいては,世界的観点にたった広範な予防医学に貢献することを目的とする.ウイルス感染に起因する成人T細胞白血病(ATL)は日本においては沖縄,南九州など暖流に接する沿岸に好発するという地域特異性を有している.また,諸外国ではカリブ海地方,ならびに同地出身者に好発することが知られている.そのウイルス感染の成立には輸血や母子感染によることが明確になってきた.一方,昭和61年度の我々のパプア・ニューギニア調査でATLウイルス関連抗体(ATLA)陽性者が15.5%もの高頻度にみられることが判明した.この調査研究資料によると同国のATLAの地域分布は南部沿岸域や高地・山間部より北側沿岸域に高いことが知られ,より詳細なATLウイルス浸淫状況の把握が必要となってきた.本年度のより多数の検体・母集団にもとずく疫学調査では,パプア・ニューギニア全土についてのATLA陽性率は19.6%とさらに高い頻度を示した.高地(マウント・ハーゲン)と北側沿岸域(マダン)はそれぞれ15.8%および20.5%と差異はあまりみられなかったが,他の入手資料にもとずくと高地(ゴロカ)でわずか7.1%であったに反して,北側沿岸域ではマダンの33.8%,その隣の州ウエワクは34.1%と検体数の増加によりその差は明確にみられた.最近, ATLウイルスの感染様式の解明されるにしたがって,パプア・ニューギニアをATLウイルス汚染国を経由しての浸淫地域と考えるよりも,むしろ古い過去の人類移動にともなって同ウイルスが定着した可能性が高いといわれはじめている.これの解明にも現地人の移動や流入の少ない特定地域での調査研究を継続したい.ウイルス感染に起因する成人T細胞白血病(ATL)は沖縄,南九州など暖流に接する沿岸に好発するという地域特異性を有している.また,その感染の成立には輸血や母子感染があり.そのほかフィラリア症など熱帯病に多くみられる吸血動物を媒介体としての感染も疑われていた.一方,最近は台湾にATLウイルス関連抗体陽性者がみつかってくると同時に,日本以南のパプア・ニューギニアは新たなATLウイルス高頻度の浸淫地域として注目を浴びてきた.したがって,同国についてもより詳細な調査・研究の必要性が論じられるようになってきた.日本ではすでに輸血用の血液中のATLウイルスの有無の検索に基づく予防処置は講じられていながら,諸外国ではATLウイルス蔓延に関する疫学調査はまだ充分になされていないため,何等の予防的処置は行われていない.そのような現状にあるパプア・ニューギニアでの疫学調査はATLウイルスの母子感染予防に開発中のATLワクチンの臨床応用にも対処出来る体制を作ることとひいては,世界的観点にたった広範な予防医学に貢献することを目的とする.ウイルス感染に起因する成人T細胞白血病(ATL)は日本においては沖縄,南九州など暖流に接する沿岸に好発するという地域特異性を有している.また,諸外国ではカリブ海地方,ならびに同地出身者に好発することが知られている.そのウイルス感染の成立には輸血や母子感染によることが明確になってきた.一方,昭和61年度の我々のパプア・ニューギニア調査でATLウイルス関連抗体(ATLA)陽性者が15.5%もの高頻度にみられることが判明した.この調査研究資料によると同国のATLAの地域分布は南部沿岸域や高地・山間部より北側沿岸域に高いことが知られ,より詳細なATLウイルス浸淫状況の把握が必要となってきた.本年度のより多数の検体・母集団にもとずく疫学調査では,パプア・ニューギニア全土についてのATLA陽性率は19.6%とさらに高い頻度を示した.高地(マウント・ハーゲン)と北側沿岸域(マダン)はそれぞれ15.8%および20.5%と差異はあまりみられなかったが,他の入手資料にもとずくと高地(ゴロカ)でわずか7.1%であったに反して,北側沿岸域ではマダンの33.8%,その隣の州ウエワクは34.1%と検体数の増加によりその差は明確にみられた.最近, ATLウイルスの感染様式の解明されるにしたがって,パプア・ニューギニアをATLウイルス汚染国を経由しての浸淫地域と考えるよりも,むしろ古い過去の人類移動にともなって同ウイルスが定着した可能性が高いといわれはじめている.これの解明にも現地人の移動や流入の少ない特定地域での調査研究を継続したい.
ヒト・マラリア原虫の赤血球内寄生を支える膜分子基盤に関する研究

マラリア原虫の小胞輸送系について以下の結果を得た。(1)全ての真核細胞に備わっていると考えられる膜融合装置(SNARE複合体)の一つであるNSFのホモログ(PfNSF)が原虫で発現していることを見いだした。大変驚いたことに、PfNSFは原虫外にも存在しており、原虫外膜系と、原虫の病原性に重要な赤血球膜上のノブ状構造体(emp 1 and 2)の形成に関与することを示す結果を得た。成果は論文として発表した。(2)引き続き、免疫電子顕微鏡法によりemp 1とNSFが原虫の外側にある同じ小胞上に存在することを証明した。この結果により、確かに小胞輸送により赤血球膜上のノブ状構造体(emp 1 and 2)が形成されていることが強く示唆できた。(3)PfNSFのcDNAのクローン化に成功した。これを用いて昆虫細胞における発現系を構築し、その性質を明らかにしつつある。さらに、GFPとの融合タンパクを発現させ、原虫からのPfNSFの分泌の可視化実験を行っている(4)さらに、マラリア原虫のV-ATPase subunit cのcDNAクローン化に成功し、酵母で発現させた。予想通りPfV-ATPase subunitcは酵母のそれを相補した。原虫の膜タンパクを酵母の遺伝・生化学を用いて解析することが可能となった。論文は現在作成中である。
ハイブリッド型人工皮膚の人工胸腺としての展開

表皮角化細胞(KC)が、インターフェロン-γ(IFN-γ)処理により胸線上皮細胞(TEC)と同様にT細胞分化誘導因子サイモポエチン(TP)を誘導できるかどうかを遺伝子レベルで検討した。次に、KCがIFN-γ刺激により、TPなどのT細胞分化因子を誘導できるかどうかを細胞組織工学的手法により構築したハイブリッド型人工皮膚において蛋白質レベルで検討した。その結果、以下のことが明らかとなった。1)表皮角化細胞におけるTPmRNAの発現IFN-γ刺激前ではKCのTPmRNAは発現していないが、IFN-γで8時間インキュベートしたKCではRT-PCRで増幅されたTPcDNAが認められた。また、TPγ用ブローブを用いてTPmRNAのノーザンブロットを行ったところ、TPmRNAがIFN-γ刺激8時間後に認められ、IFN-γ刺激20時間後には発現が弱まる傾向が窺われた。2)重層化した表皮角化細胞におけるT細胞分化誘導因子の誘導真皮線維芽細胞(FB)をコラーゲンゲル中に播種して培養した後、FB含有コラーゲンゲル(培養人工真皮)上にKCを単層に播種し、気液界面培養法などにてKCを重層化したハイブリッド型人工皮膚(Bell型人工皮膚)を調整し、500U/mlIFN-γ刺激による胸腺ホルモンなどのT細胞分化誘導因子の発現を免疫染色法により検討した。KCがIFN-γ含有培養真皮上で刺激された場合、T細胞分化因子TPIIの発現や細胞接着分子ICAM-1の発現を示すことが確認された。なお、真皮線維芽細胞だけではTPの発現はなかった。T細胞分化誘導因子サイモポエチンIIの活性サイトTP5(残基32-36)を含むテトラデガペプチド・フラグメントTP14(残基29-42)を抗原として、家兎にてTP14-Myoglobin結合体の抗血清を作製した。次にこの抗血清を精製してサイモポエチンIIの抗体を得た。植皮手術などで採取された余剰皮膚をOCT.Compound中にて凍結し、抗TP抗体を用いた免疫染色よりその発現を検討した。免疫染色法は間接アルカリフォスファターゼ法を採用した。ヒト皮膚は8/1000 inchの厚さで採取し、インターフェロン-γ(IFN-γ)IFN-γ処理は1.000U/ml濃度のIFN-γ含有培地を用いて減圧浸透法により皮膚の深部まで作用させた。さらに、抗ICAM-1抗体、抗IL-7抗体を用いて皮膚を免疫染色した。抗TP抗体を用いた免疫染色より、正常なヒト皮膚(Control 1)の場合、そのまま凍結した皮膚も37°C、5%CO_2下に24時間培地中でインキュベーションした皮膚もTP産生は認められなかった。また正常なヒト皮膚に減圧操作(Control 2)だけを加えてもTP産生の物理的刺激とはならなかった。これに対して、1,000U/ml濃度のIFN-γで処理した皮膚(Sample 1,2)では、著しいTP発現を認めた。同様に抗ICAM-1抗体を用いた免疫染色より、正常なヒト皮膚(Control 1,2)の場合には、表皮層においてICAM-1の発現は認められなかった。一方1,000U/ml濃度のIFN-γで処理した皮膚(Sample 1,2)では、表皮層において著しいICAM-1発現を認めた。抗IL-7抗体による免疫染色では、IFN-γ刺激をしない皮膚(Control)において基底膜周辺に極めて強い発色を認めた。皮膚においてIL-7が、IFN-γ刺激の有無に関わりなく構成的(constitutive)に存在していることが示唆された。
非鉛圧電体膜によるフレキシブル基板上での圧電発電

圧電体による圧電発電は、環境振動をエネルギー源して発電する技術であり、200Hz以下の共振周波数を有した圧電素子の作製が求められる。そこで、金属箔や有機材料といったフレキシブル基板上へ、圧電体膜を堆積させた"フレキシブル圧電素子"を作製することで、要求を満たすことが可能であると考えた。しかし、一般的に圧電体膜の作製温度は500°C以上であり、有機材料の耐熱温度より高い。そこで、300°C以下の低温で材料合成可能な水熱合成法に着目し、実際にフレキシブル圧電素子を作製し、その諸特性観測および特性向上を試みた。金属箔基板を用いた研究において、高いフレキシビリティを有した素子の作製に成功し、曲げても割れや剥離は確認されなかった。また、200Hz以下の共振周波数と発電特性の観測に成功した。さらに、300°Cでの熱処理と電界印加による分極処理を施すことで、発電量の増加を観測し、既往報告と同程度以上の発電密度を達成した。これより、水熱合成法を用いて作製したフレキシブル圧電素子は、振動発電への応用が可能であることを見出した。有機基板を用いた研究において、基板-電極層間の密着性の低さが問題となっていた。そこで、予め鑢を用いて基板表面を荒らすことで、アンカー効果による密着性の向上に成功した。また、有機基板上へ圧電体膜を直接堆積させ、その電気特性の観測に成功した。さらに、高いフレキシビリティも確認された。これより、水熱合成法を用いることで、耐熱性の低い有機基板上へも圧電体膜を直接作製することが可能であり、フレキシブル圧電素子としての可能性も見出した。以上より、本研究成果を通して、水熱合成法はフレキシブル圧電素子の作製に適した手法の一つであり、水熱製フレキシブル素子は発電応用可能であることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。(1)金属箔上への(KNa)NbO3膜の作製振動特性取得に向けて、水熱合成法を用いてカンチレバー形状の金属箔基板上への(KNa)NbO3膜作製を試みた。これより、再現性良く金属箔上へ(KNa)NbO3膜を作製することに成功した。また、片面にのみ(KNa)NbO3膜が作製されたユニモルフカンチレバーだけでなく、両面に製膜されたバイモルフカンチレバーの作製にも成功した。これは金属箔の両側面へ同時製膜したものであり、原料溶液中に基板を浸して製膜を行う水熱合成法の特徴を最大限に活かした方法である。また、エッチングや引き剥がしといったプロセスを必要としないため、従来のバイモルフカンチレバー作製法と比較して圧倒的に簡易的である。これにより、ユニモルフカンチレバーより2倍以上の振動特性向上が期待され、発電量の増加に繋がる。従来、水熱合成(KNa)NbO3膜は200°C以上で作製されており、耐熱性の低い樹脂上へ製膜する際、製膜温度の低温化が必要不可欠であった。そこで、初めに水熱合成法によりSrTiO3単結晶基板上へ100°C以下での(KNa)NbO3膜作製を試みた。これより初めて100°C以下での低温製膜に成功し、基板として使用可能な樹脂種の拡張に成功した。(3)材料開発水熱合成法(KNa)NbO3粉末の作製報告は多く行われているが、膜の作製報告は殆ど行われていない。また、化学反応を利用して製膜するため、他元素ドープ実現には製膜メカニズムを詳しく知る必要がある。そこで、水熱合成(KNa)NbO3膜の製膜メカニズムを明らかにすることを試みた。これより、膜組成は溶媒(KOH及びNaOH)の混合比よりも、溶質(Nb205)に対する溶媒の溶解度の影響を強く受けていることが明らかになった。よって、他元素ドープには慎重な原料選択が必要であることを見出した。圧電体膜を用いて振動発電を行う際には、『無毒な圧電材料,膜と基板を含むサンプル全体の高いフレキシビリティ』の二つが要求される。これらを満たすため、水熱合成法により(K, Na)NbO_3膜を金属箔や樹脂上へ作製することに着目している。そこで、本年度は以下の研究を試みた。・アニール効果調査水熱合成法は溶液中で圧電材料を製膜するため、不純物としてOH-やH_20を含み、特性低下を引き起こす。そこで、単結晶基板上に作製された(K, Na)NbO_3膜を様々な温度でアニール処理することで、不純物とアニール処理が各特性に与える影響を調査した。これより、300°C近傍を境に二種類のアニール効果を観測した。また、それぞれのアニール効果によって改善する特性が異なることを明らかにした。特に、最も不純物の影響を受け、発電量を含む全ての特性低下を引き起こすリーク電流においては、300°C以下の低温アニールによって大幅に改善することが分かった。この結果を応用することで、耐熱性が低く、高温アニール不可能な樹脂上においても、高い絶縁性が実現でき、各特性の向上が可能であると期待している。・振動特性調査これまで、水熱合成(K, Na)NbO_3膜による振動発電の報告は成されていない。

そこで、金属箔上に製膜したサンプルを用いて振動特性を調査した。サンプルに応力を印加しても、割れや剥離は確認されず、小さな曲率半径を有していることが分かった。これより、基板種を広く用いられているSi等の単結晶から金属箔へ拡張することで、高いフレキシビリティの実現に成功した。また、加振させることで水熱合成(K, Na)NbO_3膜では初めて発電特性の観測に成功した。共振周波数は数百ヘルツオーダーと低く、環境振周波数に適していることも確認した。これより、金属箔上の水熱合成(K, Na)NbO_3膜は振動発電に適していることを明らかにした。圧電体による圧電発電は、環境振動をエネルギー源して発電する技術であり、200Hz以下の共振周波数を有した圧電素子の作製が求められる。そこで、金属箔や有機材料といったフレキシブル基板上へ、圧電体膜を堆積させた"フレキシブル圧電素子"を作製することで、要求を満たすことが可能であると考えた。しかし、一般的に圧電体膜の作製温度は500°C以上であり、有機材料の耐熱温度より高い。そこで、300°C以下の低温で材料合成可能な水熱合成法に着目し、実際にフレキシブル圧電素子を作製し、その諸特性観測および特性向上を試みた。金属箔基板を用いた研究において、高いフレキシビリティを有した素子の作製に成功し、曲げても割れや剥離は確認されなかった。また、200Hz以下の共振周波数と発電特性の観測に成功した。さらに、300°Cでの熱処理と電界印加による分極処理を施すことで、発電量の増加を観測し、既往報告と同程度以上の発電密度を達成した。これより、水熱合成法を用いて作製したフレキシブル圧電素子は、振動発電への応用が可能であることを見出した。有機基板を用いた研究において、基板-電極層間の密着性の低さが問題となっていた。そこで、予め鑢を用いて基板表面を荒らすことで、アンカー効果による密着性の向上に成功した。また、有機基板上へ圧電体膜を直接堆積させ、その電気特性の観測に成功した。さらに、高いフレキシビリティも確認された。これより、水熱合成法を用いることで、耐熱性の低い有機基板上へも圧電体膜を直接作製することが可能であり、フレキシブル圧電素子としての可能性も見出した。以上より、本研究成果を通して、水熱合成法はフレキシブル圧電素子の作製に適した手法の一つであり、水熱製フレキシブル素子は発電応用可能であることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の流れは(1)基板種の拡張,(2)膜構造の最適化(コンポジット化)の順で行い、並行して(3)材料開発を行う。(1)において、金属箔上では測定段階に入り、樹脂上への製膜も視野に入りつつある。また、(3)は他元素ドープに向けて、水熱合成法による多成分系の製膜メカニズムと組成制御のキーポイントが明確になりつつある。以上のことから、上記の区分とした。水熱合成(K, Na)NbO_3膜を金属箔上に作製することで、高いフレキシビリティの実現に成功している。また、実際に振動特性の観測にも成功し、振動発電サンプルとしての可能性を見出した。更に、製膜中に含まれる不純物とアニール効果の関係を明らかにし、300°C以下の低温処理が重要であることを見出した。コンポジット膜によるフレキシブル化には成功していないものの、最終目標に向けて順調に進展している。以上の理由で区分2とした。
メソ及びプロキラルジオールの不斉認識試薬の開発研究

sigma対称ジオールを不斉源として活用するため、sigma対称ジオールの新規な不斉非対称化法の開発を目的として、光学活性なスルホキシドを利用するアセタールの不斉開裂反応について検討を行った。置換基(Y)の構造を変え検討を行った結果、置換基(Y)が開裂反応進行に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。Yがメチル基やベンジル基の様にスルフィニル基のgamma位にプロトンを有する基の場合には容易に開裂が起り、反応の完結には2等量以上の塩基を要することが明かとなった。Yがプロトンを持たないフェニル基の場合には開裂反応は進行しなかった。以上のことから、ジアニオン中間体(I)の生成が反応進行のために必要であることが判明した。また、Yがベンジル基の場合に、開裂反応の選択性が高く、アセタール化で生じる両ジアステレオマ-のいずれからもジアステレオ選択的(72-88%d.e.)に、同じ開裂成績体が生成することが明らかとなった。一方、スルフィニルメチル基のコンホメーションが固定された基質(II)では、上記基質とは異なり、両ジアステレオマ-から異なる開裂体がほぼ一方的に(>98%d.e.)得られることが分かり、先の基質ではスルフィニルメチル基のコンホメーションがジアステレオマ-間で異なることにより、同じ開裂体が得られたことが明らかとなった。また、コンホメーションを固定化することにより、より選択的な開裂が起こる可能性があることが示唆され、今後の展開に重要な知見を得ることができた。なお、補助金は補助条件の通り、ガラス器具や試薬などの消耗品に使用した。
慢性腎臓病進展におけるDicerの役割解明と新規治療標的の探索

microRNAが介する転写抑制は、発生、細胞増殖および細胞分化、アポトーシスまたは代謝といった広範な生物学的プロセスに重要な役割を担うことが知られているが、microRNAをプロセシングするRNaseIII酵素Dicerの慢性腎臓病における役割は不明である。申請者は血管周細胞特異的遺伝子改変マウスを用いて慢性腎臓病の病態進展における周細胞の役割を明らかにしてきた。本研究では腎臓のメサンギウム細胞、血管平滑筋、血管周細胞、間質線維芽細胞などの血小板由来成長因子(PDGF)受容体β(PDGFRβ)陽性細胞におけるDicerに注目し、CKDを「PDGFRβ陽性細胞におけるDicer-microRNAs異常病」として捉え、その細胞障害メカニズムを解明することによって、新規バイオマーカーおよび新規治療標的を探索することを目的としている。初年度はマウス腎線維芽細胞を用いてDicerのsiRNA導入によるノックダウンさせるin vitroの系を確立し、TGFβ投与による増殖能、遊走能、ミトコンドリア細胞機能、およびアポトーシスの評価を進めている。本学動物実験施設改修工事中のため、SPF環境下でのマウスの繁殖・交配が出来ない状況下にあるが、改修工事完了後速やかにin vivoの実験を進めるべく、PDGFR-CreERマウスおよびDicer1-floxedマウス購入の事務手続きを進めている。本学動物実験施設の改修工事中であり、SPFマウスの新規購入が難しい状況にあるため。今年度には動物実験施設の改修工事が終了し、SPF環境下でのマウスの繁殖・交配が可能となる予定であり、in vivoでの解析も進める予定である。本学動物実験施設が改修工事中で、SPF環境下での新規遺伝子改変マウスの購入が出来ない状況下にあり、次年度に遺伝子改変マウスを購入することにしたため。
ヒト肝細胞癌の化学療法時における耐性因子メタロチオネインの働きについて

1.外科的切除あるいは剖検によって得られた肝癌組織標本の癌部と非癌部組織からmRNAを抽出し、ノザンブロット法でメタロチオネイン(MT)イソ蛋白質(MT-1およびMT-2)mRNAの発現を観察した。癌部におけるMTmRNAの発現量は非癌部のそれよりも低い傾向を示した。また、癌部と非癌部組織の何れにおいてもMT-1mRNAの発現量はMT-2のそれよりも多く認められた。2.組織標本のMT蛋白質の発現を免疫組織学的に検討した。遺伝シレベルでの検討と同様に、癌部組織は非癌部組織と比較して発現が低い傾向が認められた。また、患者背景(特に抗癌剤投与の有無)とMT蛋白質の発現は相関している可能性が示唆さた。今後は癌の組織型による差異を明らかにする必要があると考えられた。3.切除された癌組織の初代培養細胞を用いて、肝癌細胞のMT発現量に術前の抗癌剤投与が与える影響を遺伝子ならびに蛋白質レベルで検討した。抗癌剤を術前投与された群と非投与群では抗癌剤とサイトカイン添加によるMTの発現はさほど差異が認められなかった。しかし、抗癌剤添加による初代培養細胞の生存率は抗癌剤の術前投与群が高い傾向を示し、MTが抗癌剤耐性因子として働いていることを示唆した。ただし細胞株により若干の相違が見出されており、MTイソ蛋白質の発現パターンが異なっている可能性が示唆された。以上の実験結果よりヒト肝細胞癌においてメタロチオネインが抗癌剤耐性因子として機能していることが実地臨床上でも示唆された。
胸腔鏡下の小開胸僧帽弁形成術における弁接合解析

目的)急性虚血性僧帽弁閉鎖不全モデルおよび腱索断裂モデルを形成し心臓内視鏡による弁接合状態と弁輪運動の解析を行った。弁輪運動の変化と弁接合状態の相関性を検討した。(方法)急性虚血性モデル:rabbit心臓を摘出し(n=5)、Krebs液により両側冠動脈を環流した。左房壁を完全切除し、僧帽弁輪の収縮拡大運動と弁接合状態を内視鏡を用い撮影記録しコンピュータにてトレースした。また内視鏡観察とこの計測を左冠動脈回施枝閉塞5分後、再潅流開始5分後に行った。腱索断裂モデル:雑種成犬(n=5)を用い人工心肺を還流し、心停止し、僧帽弁腱索を人工的に断裂した。逸脱弁に人工腱索〈ePTFE4-0糸)を縫着した後、Tyroid液を全身環流させ心拍動を再開させ、その後僧帽弁を心拍動下に観察した。人工腱索は左室内側から心外膜まで貫通させ長さを調整した。左房壁天井に内視鏡を挿入して僧帽弁の直視下観察を行った。結果と考察)急性虚血性モデル:左冠動脈回族枝を閉塞させると弁輪後尖側の収縮運動は著明に制限されMRを生じた。後尖弁輪収縮率(annular movement ratio : AMR)は正常では69±17%であったが、虚血時92±7%まで低下した(p<0.05)。fibrous trigon間の距離は虚血により障害されることはなく不変であった。両潅流後、弁輪運動は回復し、後尖弁輪収縮率は75±19%(p<0.05)までに回復し、MRの消失と弁接合面積の改善回復が認められた。急性虚血性MRのメカニズムとして、僧帽弁乳頭筋の機能不全、左室geometryの歪みといわれているが、僧帽弁後尖の収縮期求心性運動の低下が大きく関与していた。腱索断裂モデル:内視鏡下に人工腱索の長さを調整することにより、僧帽弁逆流の程度は著明に変化し逆流が最小になった時点で僧帽弁接合面積は最大値となった。この時相は収縮末期と同時期であった。腱索断裂によりMRをきたした僧帽弁の弁輪の動きは正常弁の弁輪運動より変化、変位しこれにより弁接合面積の減少をきたすことが判明した。近年、胸骨部分切開による僧帽弁疾患開心術は美容面、創痛軽減等の点からその低浸襲性が評価されつつある。しかしながら、視野がせまいため人工心肺のカニュレーションや形成方法などの技術面に問題をのこしているのが現状である。また僧帽弁前尖逸脱例においては弁再建範囲決定などの客観的な指標に乏しく術者の臨床経験にたよるところが大きいため残存逆流の頻度も高い。本実験の目的は、内視鏡を導入することにより術野の拡大を図り直視下観察下に小切開僧帽弁形成術の実践的検討を行うことである。

現在、雑種成犬を用い、腱索断裂による慢性僧帽弁閉鎖不全動物を作製している。左開胸下、左心房を露出しタバコ縫合を置き、左心房圧を測定しながらバイオプシー針を左心房に挿入し僧帽弁前尖腱索を切断し閉胸する。MRは心エコーにて程度を評価している。左心房圧が10-12mmHgになるよう切断腱索の数を調整している。今後、3ヵ月後に閉鎖不全弁の直視下観察を行う予定である。人工心肺装置を使用して、大動脈に送血カニューラを挿入し次に開胸してあらかじめ作製していた大量の人工栄養液(Tyrode液)を加温し酸素化して、大動脈より送り右房より脱血する。左房、左室側より内視鏡を挿入し僧帽弁運動を観察することにより、弁接合解析をより正確に評価できると考えられる。(方法)雑種成犬を用い上行大動脈送血、右房脱血により人工心肺を還流し、心停止し、僧帽弁逸脱弁に人工腱索を逢着した後、心拍動を再開させ、その後Tyroid液の還流により僧帽弁を心拍動下に観察した。人工腱索は左室内側から心外膜まで貫通させ長さを調整した。僧帽弁の可視化においては左房天井に8mmの人工血管を縫合しこれより内視鏡を挿入した。(結果)内視鏡下に人工腱索の長さを調整することにより、僧帽弁逆流の程度は著明に変化し逆流が最小になった時点で僧帽弁接合面積は最大値となった。この時相は収縮末期と同時期であった。(問題点と今後の課題)コンピューターによる面積トレーシングにより弁接合面積を実測し定量化することに成功したが、僧帽弁弁輪の動きは左心室長軸方向に拍動とともに変動し、複雑な3次元変位を伴うことにより、内視鏡面像からの面積定量に誤差を生じる場合があった。このため人工弁輪を縫着し、その弁輪にグリッドを表記しreferenceとして用い、面積測定を精密化させた。しかしながらトレース操作は徒手的であり、検者の判断におおきく左右される点に問題があった。僧帽弁閉鎖不全の慢性モデルは作成が困難で、初回術後心不全で死亡することがあり、一定の程度の逆流を作成することは困難であった。このため2期手術までの間隔が各データでまちまちとなった。今回の実験ではMRをきたした僧帽弁の弁輪の動きは正常弁の弁輪運動より変化、変位していることが示唆された。これにより2次的な弁輪拡張をきたすことが予想されたがその因果関係を究明することは興味深いと考えられた。今後は弁輪のみならず、左室側からの僧帽弁観測をおこない、腱索の収縮弛緩運動を観察することが課題であり、これは人工腱索の付着方法や長さ決定に影響を与える可能性がありこれを実験的に実証する意義があると考えられた。
ゼラチン質動物プランクトンを利用した新しい水産餌料の開発に関する研究

クラゲ類などのゼラチン質動物プランクトンは、天然海域において様々な魚類や甲殻類に餌として利用されていることが知られている。イセエビ・セミエビ類の幼生もゼラチン質動物プランクトンを食べていることが知られており、ウチワエビ類については人工飼育下でクラゲ類だけを食べて孵化から着底までの初期生活史を完了できることが明らかにされている。本研究では、ゼラチン質動物プランクトンが魚介類養殖用の餌料または飼料原料になり得るかどうかを、ウチワエビ類の幼生をモデルとして評価した。今年度は、人工餌料を食べた幼生の中腸線の動きをビデオカメラを用いて記録し解析した。人工餌料を食べた幼生は、ミズクラゲを食べた幼生と同様に中腸線内に消化細胞が分泌され、活発に動く様子が観察された。今年度は人工餌料をさらに改良し給餌したが、やはり幼生は摂餌するものの発育には至らなかった。生鮮餌料の利用においては、現在のところ人工的な大量生産が可能であるミズクラゲが最適である。人工的に飼育したミズクラゲの生化学成分を評価した結果、体を構成する水分は天然の個体と同等であることが分かった。しかし、脂質は天然のミズクラゲに比べて劣る傾向があったため、ミズクラゲの栄養強化を行い、脂質含量の高いミズクラゲを生産する方法を確立した。本研究を基課題とする国際共同研究加速事業において、高脂質ミズクラゲを幼生に給餌し、成長および生残への影響を評価する。さらに、他の栄養成分についても強化方法を開発する予定である。本研究では、クラゲ類などのゼラチン質動物プランクトンが魚介類養殖用飼料原料になり得るかどうかを、天然海域でクラゲ類などを食べて生活しているウチワエビ類幼生をモデルとして評価している。これまでに、クラゲ類を餌としてウチワエビ類の幼生が生残・成長できることは明らかになっていたが、そのほかのゼラチン質動物プランクトンがクラゲ類と同程度の利用可能性を有するかは確かめられていなかった。本年度はクラゲ類と同様に沿岸域で大量に出現することのあるクシクラゲ類に着目し、ウチワエビ類幼生への給餌試験を実施した。幼生は、クシクラゲ類に接触するとすぐに取りつき、摂食を開始した。発育後期の幼生にクシクラゲ類だけを与えて飼育した場合、クラゲ類だけを食べた幼生とほぼ同じ期間で脱皮し、生残率にも差は認められなかった。クラゲ類を用いる人工餌料と同じ作製方法によってクシクラゲ類を原料に人工餌料を作製した結果、ウチワエビ類の後期幼生がその人工餌料を摂食し、約1時間後には人工餌料由来の糞を排泄することを確認した。また、人工餌料に添加した可視化のための染料は幼生の中腸腺内にも認められた。一般にイセエビ・セミエビ類の幼生は栄養物の貯蓄・分解・吸収を司る中腸腺の開口部にろ過装置を有し、液状もしくは微粒子状の摂取物だけが中腸腺に送られる。このことから、本研究で作製した人工餌料は、正常に中腸腺へ送られて消化され得る可能性が示された。一連の摂餌行動はビデオカメラを用いて記録した。次年度に記録を解析することで摂餌に至るまでの時間や排泄にかかる時間等を明らかにする。一方、生鮮のクラゲ類やクシクラゲ類で観察されるような継続的な摂餌は認められず、幼生が与えられた人工餌料を完食するには至らなかった。本研究期間内に、人工餌料を摂食した幼生の栄養分析を実施する予定であるが、継続的に幼生が摂餌可能な人工餌料の作製に至っていないため、人工餌料摂食後の幼生試料をまだ得ていない。一方、餌料原料となるゼラチン質動物プランクトンの分析用試料は本年度中に確保した。次年度はこれらの生化学分析を実施する。幼生の人工餌料に対する摂餌行動はデジタルカメラやデジタルビデオを用いて記録した。ウチワエビ類の産卵期は年度末であり、現在は摂餌行動の記録を終えたところである。次年度の早いうちにビデオ記録を解析する。

人工的に飼育したミズクラゲの生化学成分を評価した結果、体を構成する水分は天然の個体と同等であることが分かった。しかし、脂質は天然のミズクラゲに比べて劣る傾向があったため、ミズクラゲの栄養強化を行い、脂質含量の高いミズクラゲを生産する方法を確立した。本研究を基課題とする国際共同研究加速事業において、高脂質ミズクラゲを幼生に給餌し、成長および生残への影響を評価する。さらに、他の栄養成分についても強化方法を開発する予定である。幼生が継続的に摂食できる人工餌料を得るために、当初計画した複数の方法で作製・給餌を試みる。幼生の発育段階を通じての長期飼育が目標であるが、それが難しい場合は異なる発育段階の幼生に人工餌料を与え、それぞれの嗜好性を評価する。ゼラチン質動物プランクトン試料の生化学分析を実施し、異なる生物間で各種栄養価を比較・評価する。さらに、それぞれのゼラチン質動物プランクトンを摂餌し生残・成長するウチワエビ類幼生の飼育記録と照らし合わせ、幼生の成長に有効と考えらえる要素を検討する。本年度購入予定であった機器類の設置場所の決定が遅れたために年度内に購入できなかった。次年度の早いうちに設置場所を決定し、当初の予定通り実験機器の購入に充てる。
光電子分光法を用いた極薄SiO2/Si界面の欠陥とアモルファス構造の研究

X線光電子分光スペクトルならびにX線吸収端極近傍微細構造スペクトルを測定し詳細に解析することで,各種の面方位を持つSi基板上に熱酸化で形成した膜厚1nm程度のSi酸化膜の物性およびアモルファス構造を評価した.誘電率,密度,架橋O原子の結合角θSi-O-Si,組成遷移層の構造などはSi基板面方位によって異なることが示唆された.これらのことから膜厚が1nm程度に薄くなるとSi酸化膜はアモルファス構造といっても一様では無く,Si面方位の構造の影響を受けて変化すること,その結果物性が異なること,これらのことがゲートSi酸化膜の信頼性に大きく関わる膜中欠陥密度の違いを生むことが示唆された.p型Si(100),Si(110), Si(111)基板上に膜厚1.21.3 nmのSiO2極薄膜をドライ酸化で形成した.これら試料のSi 1s光電子スペクトル,Si 2p光電子スペクトル,Si KLLオージェ電子スペクトルを放射光施設SPring-8で測定した.得られたスペクトルのピークエネルギーから,SiとSiO2の緩和エネルギーの差ΔRを算出したところ,ΔRはSiO2/Si(100) < SiO2/Si(110) < SiO2/Si(111)の順に大きくなる事を見いだした.このことは,SiO2の光学的誘電率がこの順に小さくなっていること,すなわちアモルファスSiO2膜の物性が下地Si結晶の面方位に依存して変化することを示唆している.次に,これら試料のSi K端XANESスペクトルを放射光施設UVSORにて全電子収量法で測定した,その結果,SiO2のSi K端XANESスペクトルの吸収強度のX線入射角度依存性が,SiO2/Si(100)よりSiO2/Si(111)の方が大きいことを見いだした.このことは,1 nm程度のSiO2極薄膜は完全なアモルファス構造ではなくSi基板の面方位を反映したなんらかの原子構造が存在することを示唆している.p型Si(100)、Si(110)、Si(111)基板上に膜厚1.2-1.3nmのSiO2薄膜をドライ酸化で形成した。これらの試料の価電子帯スペクトルと内殻準位Si1sスペクトル, Si2pスペクトル, O2SスペクトルをX線光電子分光法で、KLLオージェスペクトルをAES電子分光法で、SiK端の吸収端近傍微細構造をX線吸収透過法で測定した。その結果、Si(111)基板上に形成したSiO2膜は他の基板上に形成したSiO2膜と較べて価電子帯と内殻準位O2Sのエネルギー差が小さくなっていること、また推定した光学的誘電率が僅かに小さいこと、構造遷移層に結晶性が残っている事などが分かった。上記のエネルギー差はSiO2酸化膜を特徴づけるランダムネットワーク構造のSi-O-Si結合角を反映することをこれまでに明らかにしていることを踏まえると、Si(111)面の原子構造を反映してSiO2/Si(111)界面近傍に存在する構造遷移層の原子配列はSi-O-Si結合角が小さいという特殊性を有することを示唆している。p型Si(100)、Si(110)基板上に膜厚0.8 nmと1.0 nmのSiO2薄膜をドライ酸化で形成し、これら試料の価電子帯スペクトルと内殻準位Si lsスペクトルをX線光電子分光法で測定した。膜厚1.0 nmのスペクトルから膜厚0.8 nmのスペクトルを、Si基板に起因するスペクトルで規格化して差し引いた差分スペクトルを、それぞれの基板のSiO2構造遷移層のスペクトルとして求めたところ、構造遷移層スペクトルに基板面方位による僅かな違いが現れた。16 eV付近のスペクトル強度がSi(110)の方がSi(100)よりも小さいことが分かった.上記の強度差はSiO2酸化膜を特徴づけるランダムネットワーク構造のSi-O-Si結合角を反映するものと予想して分子軌道計算で考察した。計算では、Si-O-Si結合角を130-144度と変化させて局所部分状態密を求め、それに硬X線の光イオン化断面積を掛けることで理論スペクトルを作成した。理論スペクトルは、Si-O-Si結合角度増加に伴い16eV付近のスペクトル強度が減少した。この理由は、Si-O-Si結合角を増加させるとSi 3s - O 2pxの原子軌道の重なりが大きくなり、一方Si 3s - O 2pzの重なりが小さくなり、これにより16 eV付近のスペクトルを構成する軌道間のエネルギー間隔が広がった(半値幅が大きくなった)ためと分かった。解析結果と計算結果を比較することで、SiO2/Si(110)界面近傍に存在する構造遷移層の原子配列は、Si(110)面の原子構造を反映してSiO2/Si(100)界面近傍に存在する構造遷移層よりSi-O-Si結合角が大きいということが明らかになった。X線光電子分光スペクトルならびにX線吸収端極近傍微細構造スペクトルを測定し詳細に解析することで,各種の面方位を持つSi基板上に熱酸化で形成した膜厚1nm程度のSi酸化膜の物性およびアモルファス構造を評価した.誘電率,密度,架橋O原子の結合角θSi-O-Si,組成遷移層の構造などはSi基板面方位によって異なることが示唆された.

これらのことから膜厚が1nm程度に薄くなるとSi酸化膜はアモルファス構造といっても一様では無く,Si面方位の構造の影響を受けて変化すること,その結果物性が異なること,これらのことがゲートSi酸化膜の信頼性に大きく関わる膜中欠陥密度の違いを生むことが示唆された.Si基板にドライ酸化で形成したSiO2極薄膜内の正孔トラップ密度がSi基板面方位に依存して異なるという初期の知見を,新たに極薄SiO2膜の緩和エネルギーのSi基板面方位依存性でも確認できた.このように確認できた極薄SiO2極薄膜の物性の違いを招く原因を明らかにする上で,XANESのSi K端吸収強度の角度依存性の測定が有効であることを新たに見いだして,本研究に用いる手法を強化できた.成果をロシアで開催された国際ワークショップ,ならびに秋期および春期の応用物理学会で発表した.これまで明らかにしたSiO2/Si(111)界面近傍の酸化膜の原子配列の特殊性について、第一原理計算によるSi-O-Si結合角度の推定とXPS時間依存測定によるSiO2酸化膜トラップ密度の推定を行う。XPSを用いたSiO2薄膜の価電子帯スペクトルと内核準位O2sスペクトルを測定する.また第一原理分子軌道計算を行い,価電子帯と内核準位のエネルギー差が測定データを再現するSi-O-Si角度を求め,アモルファスSiO2の原子構造の特徴を抽出する.