hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
災害科学の専門知を教養科目に集約する授業開発研究

本研究は、大学教育における新たな教養科目としての「災害科学」を、広範な災害科学関連領域の教員の授業をベースにしながら、教員と学生の双方の視点から、一般社会で役立つ知識となるような授業を開発・構築しようとするものである。前年度より、被災地訪問による課題発見・解決型のアクティブラーニング型のゼミの実践と教育効果の検証を中心に研究を展開している。今年度は、受講学生12名(男子8名、女子4名)を対象として、ゼミの開始前と終了後に、Sugiura et al.(2015)による災害を生き抜くために必要な8つの生きる力を測定するための質問紙による調査を実施した。なお、比較のために、他のゼミ(災害とは無関係のテーマで、グループワークを中心とするゼミ)の履修者14名に対しても、同時期に調査を行った。その結果、ゼミの種類に関係なく、学生たちの生きる力のうち、「問題に対応する力」「人を思いやる力」「人生を意味づける力」が有意に上昇し、「信念を貫く力」と「気持ちを整える力」が上昇する傾向が見られた。アクティブラーニングの効果がこうした変化に表れているものと推察される。また、前年度と今年度の当該ゼミを履修した学生の最終レポートを、学生の学習観の変化という観点で質的に検討したところ、学生がゼミによって新たな気づきや学習観を獲得していることが浮かび上がった。たとえば、主体的・能動的な学びや他者と共同することの意義、物事を多角的な視点で見ることの重要性、現場に行って体験することの重要性などが比較的多く言及され、机上での個人学習とは異なる学びの視点を得ているようである。また、震災や教訓を他地域や次の世代へ伝えることの必要性や決意を述べた意見も多く、「社会全体での学習」にまで目が向けられていることが明らかとなった。「災害の科学」の授業参観データの分析が遅れているが、その反面、アクティブラーニング型の授業実践と教育効果検証が進んでいる。アクティブラーニング型の授業実践と教育効果検証をさらに進める。当該授業実践へ授業参観から得られた知見をどのように導入できるか検討を行う。本研究は、大学教育における新たな教養科目としての「災害科学」を、広範な災害科学関連領域の教員の授業をベースにしながら、教員と学生の双方の視点を重視し、一般社会で役立つ知識となるような授業を開発・構築しようとするものである。ベースとなる授業として、東北大学全学教育科目「災害の科学」を取り上げた。この授業は、災害科学に関する広範な領域をカバーするオムニバス形式の授業であり、後期木曜5講時と金曜5講時に開講されている(前者は「災害の波及と対応」、後者は「災害の発生と被害」をそれぞれテーマとした異なる授業である)。この授業を、研究代表者と協力学生(各回1名5名)によって聴講し、ビデオ撮影を行った。また、各授業後に協力学生に授業に対するコメントを自由記述してもらった。さらにその後、自由記述内容をもとに、研究代表者を交えて授業内容についてのディスカッションを行った(ディスカッション内容は録音した)。コメントやディスカッションの内容は、授業として良かった点や悪かった点、一般教養として必要だと思った内容、さらに知りたかった点など、高等教育における教養科目として授業をデザイン・再構築していく上で必要と思われることが中心であった。今年度は、合計20コマの授業を聴講・録画し、協力学生のコメントやディスカッションデータを収集できた。収集データは現在分析中であるが、1つの授業としての良い点や改善点のみならず、オムニバス形式の授業のメリット・デメリットについても浮かび上がっており、また、学生が授業にどのようなことを期待しているのかも明らかになりつつある。また、授業デザインに向けて、代表者が担当する別の授業でアクティブラーニングを導入する試みを行い、その有効性の評価と問題点の洗い出しを始めている。分析対象とした「災害の科学」の20コマ分の授業に対する学生側の意見を収集でき、各授業においてどのような話題を取り上げるべきか、それをどのように伝えるのが有効か等について検討するためのデータが得られたため。また、他の授業内でグループディスカッションの導入を試み、そのメリットやデメリット、導入時の注意点が明らかになったため。前年度に引き続き、東北大学全学教育科目「災害の科学」の授業参観を行い、前年度はカバーできなかった領域の授業10コマを録画することができた。授業の分析は次年度以降に継続して実施する予定である。一方、授業開発に向けて、学生の主体的な学びをどのように導入するかを検討するため、被災地訪問による課題発見・解決型のアクティブラーニング型のゼミを共同実践し、その教育効果を検証した。受講学生21名(男子9名、女子12名)を対象として、ゼミの開始前と終了後に、Sugiura et al.(2015)が明らかにした災害を生き抜くために必要な8つの生きる力を測定するための34項目について、それぞれに対する意識(重要性判断と自信)を6件法で問うた。その結果、学生たちの生きる力に対する意識がゼミの前後で上昇したことが明らかとなった。

前後の調査の間、学生たちは当該ゼミ以外にもさまざまな教育を受け、経験を積んでいるため、これらの変化のすべてを本授業実践の教育効果に帰属させることはできないものの、ゼミを通じて学生たちは、震災や復興に関する基礎知識を獲得し、被災地を訪れ、被災者と交流し、グループワークによる課題発見・問題解決活動を行ったことを考慮すれば、本授業実践が学生たちの災害時の「生きる力」の重要性や自信の上昇に少なからぬ影響を及ぼしたものと推測できる。授業参観の記録の分析がやや遅れてはいるが、アクティブラーニング型の新たな授業実践を試み、その成果が得られたため。本研究は、大学教育における新たな教養科目としての「災害科学」を、広範な災害科学関連領域の教員の授業をベースにしながら、教員と学生の双方の視点から、一般社会で役立つ知識となるような授業を開発・構築しようとするものである。前年度より、被災地訪問による課題発見・解決型のアクティブラーニング型のゼミの実践と教育効果の検証を中心に研究を展開している。今年度は、受講学生12名(男子8名、女子4名)を対象として、ゼミの開始前と終了後に、Sugiura et al.(2015)による災害を生き抜くために必要な8つの生きる力を測定するための質問紙による調査を実施した。なお、比較のために、他のゼミ(災害とは無関係のテーマで、グループワークを中心とするゼミ)の履修者14名に対しても、同時期に調査を行った。その結果、ゼミの種類に関係なく、学生たちの生きる力のうち、「問題に対応する力」「人を思いやる力」「人生を意味づける力」が有意に上昇し、「信念を貫く力」と「気持ちを整える力」が上昇する傾向が見られた。アクティブラーニングの効果がこうした変化に表れているものと推察される。また、前年度と今年度の当該ゼミを履修した学生の最終レポートを、学生の学習観の変化という観点で質的に検討したところ、学生がゼミによって新たな気づきや学習観を獲得していることが浮かび上がった。たとえば、主体的・能動的な学びや他者と共同することの意義、物事を多角的な視点で見ることの重要性、現場に行って体験することの重要性などが比較的多く言及され、机上での個人学習とは異なる学びの視点を得ているようである。また、震災や教訓を他地域や次の世代へ伝えることの必要性や決意を述べた意見も多く、「社会全体での学習」にまで目が向けられていることが明らかとなった。「災害の科学」の授業参観データの分析が遅れているが、その反面、アクティブラーニング型の授業実践と教育効果検証が進んでいる。今年度は昨年度と異なる担当教員の授業の参観を行い、データを収集する。また、授業参観とは別に、授業デザインのための教材や素材を収集する。さらに、いかなる形でアクティブラーニングを導入すべきかの検討をさらに継続していく。授業参観データの分析を行い、効果的な災害教育カリキュラムの構築を試みる。また、アクティブラーニング型の実践を継続し、効果検証をさらに進めるとともに、上記の授業デザインとどのように融合させられるかを検討する。アクティブラーニング型の授業実践と教育効果検証をさらに進める。当該授業実践へ授業参観から得られた知見をどのように導入できるか検討を行う。録画した授業や教材として利用する動画の編集用パソコン一式を未購入のため。また、授業によっては参観協力学生数が目標数よりも少なかった日があったため。
ベニバナの系統解析と地域観光資源としての遺伝育種

山形県の県花でもあるベニバナの系統解析と遺伝的特徴の解明を行った。その結果、(1)ベニバナ属は、栽培ベニバナを含むグループと倍数性種を含む野生種のみからなる2グループに大別され、両グループ間は遺伝的に遠いこと、(2)山形県で栽培されている品種「最上紅花(もがみべにばな)」は、品種の中に遺伝的多様性が存在し、農家の自家採種によりそれが維持されていること、(3)アジアの栽培ベニバナは、東西の地理的分化が見られ、最上紅花は朝鮮半島由来の系統に遺伝的に近いこと、が明らかになった。平成21年度は、ベニバナ属の系統解析に関しては、新たに入手したCarthamus teniusとC.dentatusを加え、これまでに解析したベニバナ属13種・亜種・変種と合わせて、核のSACPD遺伝子及び葉緑体のtrnL-FIGS領域の塩基配列をもとに系統解析を行った。その結果、C.teniusは、他の2n=20のAゲノムをもつ二倍性種のクラスターに含まれたが、C.dentatusは、2n=20を持つにもかかわらず、Aゲノムのクラスター、倍数性種がもつX、Yゲノムのクラスターの3つのクラスターのルートに位置し、3ゲノムの祖先的な種であることが明らかになった。そこでC.dentatusのゲノムを、新たにZゲノムと命名した。葉緑体IGS領域に関しては、C.tenius、C.dentatusともにA型の遺伝子型をもっていた。山形県在来品種「最上紅花」の多様性に関しては、7月に山形県内の紅花栽培農家を訪れ、聞き取り調査を行った。その結果、最上紅花は、毎年、不連続的に背の高いもの、低いものが決まって現れ、また、純系選抜が進んでいなかったかつてほどではないものの、白花、とげなし、針状葉などの形態変異個体も畑の中によく現れるという情報が得られた。実際に、今回の調査でもそのような変異個体を畑の中に見ることができた。また、農家の畑から採集したサンプルを用い、10プライマーセットでAFLP解析を行ったところ、最上紅花の品種内に平均で、系統の異なる岡山紅花の2品種間の変異の半分程度の遺伝的変異が存在することがわかった。20年以上自家採種を続けている農家も含め、4軒の農家の畑ごとの違いはみられなかったが、通常の個体と形態変異のある個体が別のクラスターに分かれた。これらのことから、最上紅花は品種内に遺伝的多様性をもち、その多様性が形態の変異に影響を与えている可能性が示唆された。平成22年度は、ベニバナ属の系統関係に関して、キク科共通プライマーを用いた解析を行った。まず、公表されている6つのキク科共通プライマーからプライマーの選抜を行い、A39ならびにB12を用いることとした。両プライマーを用いた解析の結果、種間の系統関係について、これまで報告されているのと大きく異なるクラスタリングが得られたが、一部の配列がベニバナ属よりもアザミ属に近かったこと、同一の二倍体の系統を2回シークエンスしたところ異なる配列が得られたこと、倍数性種から1種類の配列しか得られなかったこと、などから、実験効率も含め問題があると考えられたため、次年度以降検証実験を行うこととした。最上紅花の多様性については、昨年度に引き続き、栽培の現地調査とサンプリングを行った。その結果、本年度も昨年度と同様、畑の中で形態レベルでの変異が観察され、さらに、サンプリングした個体のAFLP解析により同一の畑の中で昨年と同じ多型が観察された。これは、自家採種により畑の中に継続的に多様性が維持されるという在来品種の特徴を最上紅花が有していることを示している。最上紅花の遺伝的特徴に関しては、アジアのベニバナ48系統を用いたAFLP解析を行った。その結果、アジアのベニバナは、東アジアとそれ以外のアジア地域に大別され、サブクラスターレベルでも、おおよそ地域ごとに別れ、明確な地理的分化が見られた。最上紅花は、東アジアのクラスターに含まれ、その中でも朝鮮半島由来の系統と同じクラスターを形成した。このことから、最上紅花は朝鮮半島を経由して伝来したと考えられ、本研究課題の重要テーマの一つであった最上紅花の起源の解明について大きな成果を挙げることができた。また、最上紅花は品種内多様性があることが本研究で明らかになってているが、その品種内の違いは、系統間の違いよりは小さいことも明らかになった。平成23年度は、ベニバナ属の系統関係に関して、キク科共通プライマーA39を用いた解析を行った。その結果、ベニバナ属は、栽培種を含むBゲノム二倍性種のグループと、それ以外のAゲノム二倍性種と倍数性種のグループの二グループに大別できた。

この結果は、以前行った核遺伝子SACPD及び、葉緑体遺伝子間領域に基づく結果と一致しており、この系統関係が属全体の関係を反映していることが示唆された。また、六倍性種二種のゲノム構成に関しては、二種いずれともAXYの同じゲノム構成をもつ異質六倍体であることが示唆された。なお、A39は、ゲノムの数以上の種類の配列が各種から得られたことから、重複遺伝子であることが示唆されたが、種内の配列間の違いは小さく、種間の系統関係に大きな影響を及ぼすものではなかった。最上紅花の遺伝的特徴の解明に関しては、AFLP解析により、アジアのベニバナが東アジアとそれ以外の地域に大別され、最上紅花は、東アジアのグループ、特に、朝鮮半島由来のものに近いという結果が得られたことから、最上紅花の由来が朝鮮半島経由であることが強く示唆された。ISSR解析では、アジア全体のベニバナの系統関係については、AFLPと同様の結果を得たが、プライマー数が少なく、十分な多型が見られなかったため、地域ごとの系統関係については、AFLPの結果と異なる結果を示した。圃場での形質調査も行ったが、本年度は梅雨時期の集中豪雨の影響で、途中で枯死、あるいは生育不良となる個体が続出したため、十分な結果を得られなかった。しかし、全体としては、形態形質に地理的分化は見られない、開花日に関しては東アジアの系統が早い傾向が示唆された。また、花弁の重さ、花序の数、種子の千粒重は、生育条件の影響が大きく、遺伝率が低い、という結果が得られた。
小学生の日常運動と計算能力との関連

平成30年度は,2年間で収集したデータを整理し,学校毎に行った分析を参加者全体として整理し,マラソン週間の持久走中の心拍数の値から3群(心拍数が最大心拍数の80%以上,75%以上,75%未満)に分けて分析を試みた。学校の休み時間に4分間の持久走を実施する日と通常の休み時間の活動をする日の心拍数を測定し,その直後に算数の計算問題を解いてもらって,その正答率と計算スピードを測定するという試みである。その結果,持久走中の心拍数が高い児童群ほど,通常の休み時間の心拍数は低く,持久走中の心拍数が低い群の児童ほど,通常の休み時間の心拍数が高い傾向がみられた。また,群間に統計的な有意差は認められなかったが,休み時間(持久走か通常の休み時間)の直後に行った四則混合計算の計算スピードは,持久走中の心拍数が高い群ほど遅く,持久走中の心拍数が低い群ほど速い傾向がみられた。以上のことから,日常的に心拍数が高い児童ほど,持久走中の心拍数は低く,計算スピードも速くなっているため,日常的に休み時間に活発な児童(運動遊びをしている)ほど,計算能力も高い可能性が示唆された。また,平成30年度は,日常運動中の心拍数について,休み時間ではなく,体育の授業中の運動(持久走4分間)についての心拍数を測定した。5年生を対象に,体育の授業で実施されている持久走4分間の心拍数を測定した。その結果,143.4bpmであり,学校現場では,学校行事で行われる休み時間のマラソン週間の持久走においても,体育の授業中の持久走であっても,時間は限られているが,中程度の運動強度の運動刺激が与えられている活動が行われていることが明らかとなった。しかしながら,学力向上と体力向上の大規模な介入研究においては,一日当たりの運動時間が2時間程度と長いため,学力と体力の向上のためには,毎日体育の授業を行うなど,新しいカリキュラムの在り方を検討しなければならないのかもしれない。大阪府内にある小学校の協力を得て,各学校に在籍する4年生児童を対象として,朝学習時間(あるいは休み時間)に学校行事で行われているマラソン練習やなわとび習慣で行った運動中の心拍数を測定した。運動時間は,学校により異なるが,5分10分程度で休み時間内に行える程度であった。その結果,平均約160bpmという結果を得ることができ,日常的な学校行事で実施されている身体活動量はとても高いレベルであり,このような機会が多くなれば,児童の体力を向上させるのに効果的である可能性が示唆された。また,これらの運動が実施された日(運動日)の運動直後とこれらの活動が実施されなかった日(安静日)の直後授業はじめに,算数の計算課題に取り組ませた。「なるべく速く正確に解く」ことを意識させながら,各学年の教育課程に沿った計算ドリルの問題(さくらんぼ計算および小数の引き算)を課題として実施した。そして,計算課題の正答率と計算時間を測定した。その結果,運動日と安静日共に,継続していくことで計算時間が短縮される学習効果が認められたが,運動日と安静日を比較すると,回数を重ねた学習効果で,運動日の計算時間の方が短い結果が得られ,学校行事で行われている運動が,算数の計算能力に関連している可能性があることが認められた。この結果から,小学校で実施されているマラソン練習やなわとび練習などの学校行事は,体力を向上させるだけでなく,計算能力にも良い影響を与えている可能性があることが示唆された。当初の計画では,平成28年度は,心拍数測定機器の購入・機器の動作確認後,倫理委員会への申請,インフォームドコンセントの実施,被験者が日常的に心拍数を確認する習慣化,そして,算数の計算課題の作成と運動プログラムの作成による予備実験を計画していた。しかしながら,平成28年度中に,データの収集・分析を実施することができたので,進展していると言える。平成29年度も,大阪府内にある小学校の協力を得て,各学校に在籍する4年生児童を対象として,休み時間に学校行事で行われている持久走週間で行った運動中の心拍数を測定した。また,その直後の算数の計算問題の正答率と計算時間も測定した。一例をあげると,持久走の時間は,毎回4分間で,被験者の平均心拍数は4分間を通して約151bpmという結果を得ることができた。また,その被験者らの日常的な(持久走を実施しなかった日)休み時間(約15分間)の平均心拍数は,約128bpmであった。これは,測定機器をつけた児童が,心拍数の値が向上することに関心を持ち,身体活動を伴う遊びを行ったために高くなったと思われる。また,これらの身体活動運動直後の授業(3時間目)はじめに,算数の計算課題に取り組ませた。「なるべく速く正確に解く」ことを意識させながら,学年の教育課程に沿った計算ドリルの問題(四則混合計算)を課題として実施した。その結果,継続していくことで計算時間が短縮される学習効果が認められたが,持久走後と通常の休み時間後を比較すると,正答率・計算時間共に有意差は認められなかった。

これは,通常の休み時間であっても15分間の身体活動時間があり,持久走週間の4分間走に近い運動量があった可能性が影響していると思われる。しかしながら,通常の休み時間における心拍数が高い群と低い群で比較すると,心拍数が高い群の方が計算時間が速い傾向が認められた。このことは,通常の休み時間での身体活動が,学習効果にも何らかの影響を与えていることを示唆するものである。したがって,小学校で実施されているマラソン週間や身体活動を伴う休み時間の日常的な遊びは,体力を向上させるだけでなく,計算能力にも良い影響を与えている可能性があることが示唆された。昨年度に引き続き,小学校の協力を得て,データ収集を行うことができたため。平成30年度は,2年間で収集したデータを整理し,学校毎に行った分析を参加者全体として整理し,マラソン週間の持久走中の心拍数の値から3群(心拍数が最大心拍数の80%以上,75%以上,75%未満)に分けて分析を試みた。学校の休み時間に4分間の持久走を実施する日と通常の休み時間の活動をする日の心拍数を測定し,その直後に算数の計算問題を解いてもらって,その正答率と計算スピードを測定するという試みである。その結果,持久走中の心拍数が高い児童群ほど,通常の休み時間の心拍数は低く,持久走中の心拍数が低い群の児童ほど,通常の休み時間の心拍数が高い傾向がみられた。また,群間に統計的な有意差は認められなかったが,休み時間(持久走か通常の休み時間)の直後に行った四則混合計算の計算スピードは,持久走中の心拍数が高い群ほど遅く,持久走中の心拍数が低い群ほど速い傾向がみられた。以上のことから,日常的に心拍数が高い児童ほど,持久走中の心拍数は低く,計算スピードも速くなっているため,日常的に休み時間に活発な児童(運動遊びをしている)ほど,計算能力も高い可能性が示唆された。また,平成30年度は,日常運動中の心拍数について,休み時間ではなく,体育の授業中の運動(持久走4分間)についての心拍数を測定した。5年生を対象に,体育の授業で実施されている持久走4分間の心拍数を測定した。その結果,143.4bpmであり,学校現場では,学校行事で行われる休み時間のマラソン週間の持久走においても,体育の授業中の持久走であっても,時間は限られているが,中程度の運動強度の運動刺激が与えられている活動が行われていることが明らかとなった。しかしながら,学力向上と体力向上の大規模な介入研究においては,一日当たりの運動時間が2時間程度と長いため,学力と体力の向上のためには,毎日体育の授業を行うなど,新しいカリキュラムの在り方を検討しなければならないのかもしれない。昨年度,計画以上に進展し,データ収集を行うことができたが,今年度は,被験者となる小学生の対象を拡大して,さらに多くのデータを収集することにより,より信憑性の高い結果になるように進めていく。引き続き,継続的なデータ収集と得られたデータに基づく学会発表および論文投稿を今年度に実施予定である。データ収集で,被験者の小学生には,謝金無で協力を得ることができたため,出費を抑えることができたため。データ収集を手伝って協力してくれる学生に対しての謝金として使用予定である。
歯科診療時に発生する感染性エアロゾルによる環境汚染の評価法と対策

歯牙切削時に飛散する血液,唾液を伴った粉塵粒子による診療室内空気汚染の状態を検討するために、実験的に歯垢培養液と歯牙切削粉塵を混合して環境気中に噴霧し、口腔レンサ球菌が口腔内由来の飛沫感染経路の指標となる可能性について研究を進めてきた。その結果歯科医師,歯科衛生士への飛沫状態と室内環境汚染の程度を明らかにした。さらに一連の研究の中で,歯科診療室内における空中浮遊菌の存在状態を知るために,空中浮遊粉塵を粒子径別に捕集し,歯科診療室の空中浮遊菌の種類とその割合について検討した。空中浮遊菌を血液寒天培地に捕集し,培養後に菌種を同定した結果,菌種グラム陽性球菌類は,全体の33%,グラム陽性桿菌類は37%,真菌は30%であった。これに対して,口腔レンサ球菌を選択的に検出できるMitis-Salivarius培地に空中菌を捕集した結果,グラム陽性球菌類は,全体の35%,グラム陽性桿菌類は23%,真菌は38%という結果を得た。また,口腔内由来と考えられるグラム陽性球菌類の中のα溶血レンサ球菌は,血液寒天培地では,全体の4.5%だったのに対し,MS培地では,全体の31%で約7培を検出した。さらにα溶血レンサ球菌を詳細に同定した結果,口腔内常在菌種が多数検出され,口腔内由来であることが明らかとなった。また,一般大気中において,α溶血レンサ球菌がわずかに検出されたという報告が過去にあったことから,コントロール群として,歯科診療室以外の空中菌を同じように検討した。その結果,診療室以外の場所では,α溶血レンサ球菌の検出はなかった。以上から,診療に伴う飛沫感染や診療室内環境の汚染のモニターとして,このような材料を利用可能にした意義は大きく,MS培地は血液寒天培地に比べて,取扱が容易で,歯科領域においては,一般的な培地であることから,歯科医師自身で,診療に伴う飛沫や汚染の程度の評価が可能である。口腔内由来の病原体による歯科医療従事者への飛沫感染の可能性を検討す目的で、口腔内レンサ球菌を環境モニタリングの指標として用い、実際の臨床の場で歯の切削時とスケーリング時に伴い発生するエアロゾルが歯科医師(術者)ならびに歯科衛生士(介助者)にどの程度曝露するのかを明らかにし、実践的な感染対策として、感染予防と空気清浄器の機能を兼ね備えたバキューム装置を実際に使用し、その効果についても検討した。歯の切削ではスケーリング時より口腔内レンサ球菌の飛散が多く,また粒子径は0.652.1μmの範囲に多く分布し、比較的小さいエアロゾルであった。さらに口腔外バキューム装置の有無による効果を比較すると、使用した場合は90%以上の除去効果を認めた。また術者および介助者への曝露量を部位別に検討した結果、術者ではスケーリング時はメガネに有意に高く,歯牙切削時ではマスクに多く付着した。介助者では歯牙切削作業の場合、術者と同程度であるが、スケーリング作業の場合、曝露量は少なかった。

以上のことから、口腔内レンサ球菌が診療室内気中に存在することが容易に確認することができ、また歯の切削およびスケーリング時に多くの口腔内レンサ球菌が飛散し,しかも歯科医師の顔面に飛散することは明らかで,感染性の疾患を持つ患者を診療する場合は飛沫感染の可能性は高いことが示唆された。したがって,口腔内レンサ球菌を歯科診療室における感染性環境汚染のモニターとして有用であることが明らかとなり、次年度の研究では、開業医院における作業環境状況を本法を用い把握し、歯科医院における感染性エアロゾルによる室内環境汚染と術者及び介助者への感染の可能性について検討する。すべてのデータから、歯科診療室の環境汚染に関する基準を提案する予定である。歯科医療施設における空気感染の実態調査を実施し,正確な情報を把握することにより、適切な院内感染防止が可能となると考えて,モデル実験を含め,口腔レンサ球菌を口腔内由来の飛沫感染経路の指標として,歯牙切削時に飛散する血液,唾液を伴った粉塵粒子による診療室内空気汚染の可能性について研究を進めてきた。その結果歯科医師,歯科衛生士への飛沫状態と室内環境汚染の程度を明らかにした。さらに一連の研究の中で,歯科診療室内における空中浮遊菌の存在状態を知るために,空中浮遊粉塵を0.5μmから10μmまで6段階の粒子径別に捕集し,歯科診療室の空中浮遊菌の種類とその割合について検討した。空中浮遊菌を血液寒天培地に捕集し,培養後に菌種を同定した結果,菌種グラム陽性球菌類は,全体の33%,グラム陽性桿菌類は37%,真菌は30%であった。これに対して,口腔レンサ球菌を選択的に検出できるMS培地に空中菌を捕集した結果,グラム陽性球菌類は,全体の35%,グラム陽性桿菌類は23%,真菌は38%という結果を得た。また,口腔内由来と考えられるグラム陽性球菌類の中のα溶血レンサ球菌は,血液寒天培地では,全体の4.5%だったのに対し,MS培地では,全体の31%で約7培を検出した。さらにα溶血レンサ球菌を詳細に同定した結果,口腔内常在菌種が多数検出され,口腔内由来であることが明らかとなった。また,一般大気中において,α溶血レンサ球菌がわずかに検出されたという報告が過去にあったことから,コントロール群として,歯科診療室以外の空中菌を同じように検討した。その結果,診療室以外の場所では,α溶血レンサ球菌の検出はなかった。以上から,診療に伴う飛沫感染や診療室内環境の汚染のモニターとして,このような材料を利用可能にした意義は大きく,MS培地は血液寒天培地に比べて,取扱が容易で,歯科領域においては,一般的な培地であることから,歯科医師自身で,診療に伴う飛沫や汚染の程度の評価が可能である。
小児気管支喘息における非侵襲性気道炎症検出方法の開発

研究背景:気管支喘息の基本病態として気道の慢性炎症が重要であることには変わりないが、小児では成人に比べ気管支肺胞洗浄や生検などの侵襲的検査は困難であるため、小児における気道局所病態の知見は非常に少ない。研究目的:気管支喘息患児の気道炎症マーカーを、非侵襲的に検出することを前提に、呼気を過冷却・濃縮して固体(氷)として収集するシステムの開発と、氷中のマーカーを測定する技術の開発を目的とした。研究方法:呼気凍結チャンバーの開発:ドライアイス槽に金属製の呼気収集チャンバーをいれて、チャンバー内温度を-70°C以下に過冷却することにより呼気の収集が可能となった。呼気の収集量を増加させるため、管の改良を行った。呼気の回収・検体測定:この呼気凍結チャンバーを使用して呼気の回収を行い、気道炎症のマーカーの一つであるleukotriene E_4(以下LTE_4と略)を市販のKitを用いて測定した。研究結果:15分間の呼吸時間で回収した凍結呼気を溶解し約13mlの検体を採取できた。装置の改良後は20分間の呼吸時間で26ml採取できた。検査の協力を得られた患児50人(軽症重症)中、LTE_4を検出できたケースは10人で、その濃度は16.07441.166pg/15minであった。10人はいずれも軽症喘息であり、同時に測定した呼吸機能検査や気道過敏性検査からも軽症と判断される症例であった。研究考案:この研究において、呼気中のLTE_4が測定できた。更にチャンバーの改良により一層感度を高めることができた。LTE_4が気管支喘息の気道炎症に関わっており、特に軽症例での病態関与が示唆された。このことは軽症喘息における抗ロイコトリエン拮抗薬の有効性にも関連するかもしれないと考えられた。今後他の炎症性メディエイターの測定にも試み、非侵襲性でかつ高精度の気道炎症測定方法を確立したい。
捕獲岩の温度圧力情報から探る100ｍオーダーのリソスフェア構造

本課題では,捕獲岩が由来した深度を100mオーダーの解像度で決定できる地質圧力計の開発を目指した.リソスフェアは地球深部からもたらされる温度や流体の通り道として常に議論の舞台となっている.物理的観測によってその物質構造や流体の存在が間接的に推察されつつあるが,その検証や流体の実体,分布などを論じるには岩石構造を直接かつ精細に調べることが有用であろう.そこで我々は,捕獲岩に見られる流体包有物の残留圧力を利用し,捕獲岩の由来深度を精密に読み取ることにより,100mオーダーの解像度でリソスフェアの岩石構造を描き出すことに成功した.平成25年度は,高い波数分解能を持つ顕微ラマン分光分析システムの開発に専念した.本課題では,まず,市販されている比較的安価なレーザー光発振装置や分光器,検出器を導入し,それらを既存の顕微鏡に取り付けることにより,一体型装置に匹敵する性能を有する顕微ラマン分光分析装置を作成した.そして,検出器への焦点距離を調整することにより,取得スペクトルの波数分解能を大幅に精細化させた.この効用を定量的に説明する.一般的な分光分析装置によって取得できるスペクトル幅はおよそ1000 cm-1であるが,測定対象である二酸化炭素のスペクトル幅は約160cm-1であるため取得スペクトル領域に余裕がある.そこで本課題では分光装置内の焦点距離を180 cmまで延ばすことにより,取得スペクトル幅を187 cm-1まで狭め,従来より5倍高い波数分解能(0.22cm-1)を持つ装置に仕上げる.二酸化炭素のピーク幅は3cm-1程度であるため,この高い波数分解能はピーク位置誤差の低減に繋がり,流体圧力の決定精度を大幅に高めることができる.つまり,当地質圧力計の精度を飛躍的に高めることができる.当該分析装置は予定通り完成させることができており,性能も想定通りである.よって,次年度以降に予定している天然マントル捕獲岩に内在する流体包有物の流体密度の高精度測定を開始する環境が整った.平成26年度に行った研究作業を順に記す.1.捕獲岩の採取.本課題の地質圧力計は流体包有物の圧力を圧力指標に用いるが,そもそも流体包有物の内圧が外圧と平衡であったのか否か検証する必要がある.検証実験の内容は後述するが,その実験過程で天然の流体包有物が必要になるため,流体包有物に関する報告が多い秋田県一丿目潟や島根県隠岐の島町で捕獲岩を採取した.2.分光分析システムの開発(継続).昨年度から開始した高波数分解能ラマン分光分析装置の開発および改良を継続した.当初の想定通り,極めて高い波数分解能で分光分析を行えるようになった.例えば,二酸化炭素に見られる主要な2本のラマンピークの波数差を0.003 cm-1の精度で分析できるようになった.この波数差をCO2密度の測定精度に変換すると,およそ0.0009 g/cm3となる.この密度測定精度は従来の報告値より1桁改善されており,本研究で目指す100mオーダーのリソスフェア構造探査において十分適用できる水準に達したと言える.本作業の成果は国際雑誌に公表された(Takahata et al., 2014, Chemistry Letters).3.流体包有物の流体保持能力の検証(地質圧力計の確度検証1).地質圧力計の確度に影響する要素の一つとして,「輝石温度との同時性」問題が挙げられる.本研究で適用する地質圧力計は,流体包有物を構成する流体の相図に,流体密度と輝石温度を照らし合わせることで圧力を推定する方法である.そのため,輝石温度と流体密度双方が平衡状態になるタイミングにずれがあった場合は今回の地質圧力計が適用できない.そのため,まずは輝石温度の平衡状態を検証する研究作業を行った.作業方法自体は数値計算によるものであるが,鉱物中の元素濃度勾配から輝石温度の平衡状態を判断する指標を得た.本作業の成果は国際雑誌に投稿中である.本課題では,捕獲岩が由来した深度を100mオーダーの解像度で決定できる地質圧力計の開発を目指した.リソスフェアは地球深部からもたらされる温度や流体の通り道として常に議論の舞台となっている.物理的観測によってその物質構造や流体の存在が間接的に推察されつつあるが,その検証や流体の実体,分布などを論じるには岩石構造を直接かつ精細に調べることが有用であろう.そこで我々は,捕獲岩に見られる流体包有物の残留圧力を利用し,捕獲岩の由来深度を精密に読み取ることにより,100mオーダーの解像度でリソスフェアの岩石構造を描き出すことに挑んだ.最終年度となる今年度は,天然鉱物に見られる流体包有物を用い,実際に100mオーダーの解像度でホスト鉱物の由来深度を議論できるのかどうかに挑んだ.その結果,極めて精確にホスト鉱物の由来深度を決定できることを証明できた.その成果は総説として学会誌に公表した(山本ほか,2015).本課題では,捕獲岩が由来した深度を100mオーダーの解像度で決定できる地質圧力計の開発を目指した.リソスフェアは地球深部からもたらされる温度や流体の通り道として常に議論の舞台となっている.物理的観測によってその物質構造や流体の存在が間接的に推察されつつあるが,その検証や流体の実体,分布などを論じるには岩石構造を直接かつ精細に調べることが有用であろう.

そこで我々は,捕獲岩に見られる流体包有物の残留圧力を利用し,捕獲岩の由来深度を精密に読み取ることにより,100mオーダーの解像度でリソスフェアの岩石構造を描き出すことに成功した.本課題で平成26年度に予定していた研究作業はほぼ全て実施できており,その成果は国際雑誌に掲載(3報)・投稿中(1報)と,順調に公表されつつある.平成26年度に予定していた研究作業のうち,まだ成果が十分でないもの(人工流体包有物の作成)については,その作成装置の設計および設置環境整備をほぼ終えているため,平成27年度早期に実施できると考えている.27年度が最終年度であるため、記入しない。マントル化学最終年度となる今年度は,初年度に採取した捕獲岩の薄片を作製し,本課題で開発した高波数分解能顕微ラマン分光分析装置によって流体包有物の流体密度(圧力)を測定する.また,電子線プローブマイクロアナライザー(代表者の所属機関に設置)によって試料の主要元素組成を分析し,捕獲岩の最終平衡温度を推定する.得られた流体密度と平衡温度を流体の状態方程式に組み込むと,捕獲岩の最終平衡圧力が得られる.つまり捕獲岩の由来深度が得られる.一般的な測定機器によって得られる由来深度の誤差は3ー4km程度が限界であるが,導入する分光装置を用いれば,その高い波数分解能によって,リソスフェアの諸構造を100mオーダーの空間分解能で議論できるであろう.本課題で平成25年度に予定していた研究作業は,高い波数分解能を有する顕微ラマン分光分析装置の作成である.高価な部品を組み合わせる必要があったため,その調達に時間が掛かったが,年度内に組み上げることに成功した.性能の確認も行った.天然由来の鉱物に内在する二酸化炭素流体包有物を用い,その流体密度の測定精度を確認したところ,従来装置による測定精度より5倍程度良い値が得られることが確認できた.この成果については既に原著論文として投稿できる段階に達しており,当初の計画通りに進行できていると考えられる.27年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度に実施する予定であった研究作業の一部が今年度にずれ込んだため,その遂行に必要な予算が必要であるため.27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はまず,天然マントル捕獲岩の採取を行う.本課題の地質圧力計は流体包有物の圧力を圧力指標に用いるが,そもそも流体包有物の内圧が外圧と平衡であったのか否か検証する必要がある.検証実験の内容は後述するが,その実験過程で天然の流体包有物が必要になるため,流体包有物が多いと言われる愛媛県松山市と島根県隠岐の島町の捕獲岩を採取する計画を立てている.これらはリソスフェアの諸構造を探るための試料としても用いる.次に,流体包有物の流体保持能力の検証を進める.捕獲岩が地表付近まで運び上げられた時,流体包有物は周囲と比べて過剰な圧力を有しているため,流体が拡散過程やクラックを通して流出する可能性が考えられる.そこで申請者らは捕獲岩噴出状況の再現実験を8日間行い,その流体保持能力を確認した(Yamamoto et al., 2011Eur. J. Mineral.).しかし,捕獲岩の冷却期間を考慮すると数十日間の再現実験が必要であるため,雰囲気調整可能な管状加熱炉(代表者現有機器)を用いて検証を試みる.今年度行う研究作業のため,適切に使用する.27年度が最終年度であるため、記入しない。当該課題の研究作業の中で,次年度にまたがる研究計画を記しているもの(密度標準流体包有物の作成)があるため,その作業を完遂させるための経費として次年度に使用できる額を確保した.次年度にまたがる研究作業(密度標準流体包有物の作成)のために使用する.
抗接着分子抗体によるEAEの発症抑制に関する研究

抗接着分子抗体の一つである抗VLA-4抗体を用いて能動実験的アレルギー性脳脊髄炎(EAE)の発症抑制効果について検討した。(1)Lewis ratにモルモット脊髄ホモジェネートを抗原として急性EAEを作成、感作日を0日として臨床症状をスコア化して観察した。未治療EAE群は平均10.4日で発症、13.1日で症状のpeakを示した後28日目までに回復した。EAEの脊髄病変部の浸潤リンパ球はmemory CD4T細胞(CD3+、CD4+、CD8-、CD45RC-)が優位となり、末梢血リンパ球と比較してVLA-4発現量の増加傾向がみられた。(2)未治療EAE群と同様に感作を行い、抗ラットVLA-4抗体(1mg/匹/日)をinduction phase(感作後1-3日)またはeffector phase(感作後8-10日)に腹空内投与して臨床スコアを観察した。同日程で等量の生食水または他種単クローン抗体(OX-7)を投与し、対照群とした。抗VLA-4抗体はeffector phase投与時にEAE発症を遅延(平均13.8日、対照群は未治療群と有意差無し)し、臨床症状も軽症化したが、induction phase投与時の発症抑制効果は明らかでなかった。(3)未治療EAE群では、発症時に末梢血リンパ球減少、CD3、CD4、CD4+CD45RC+(naive CD4)細胞の減少がみられた。抗VLA-4抗体をeffector phaseに投与すると、これらの変化は軽減する傾向にあったが、対照群と比して明らかなT細胞亜分画の有意差は得られなかった。従って、抗VLA-4抗体はラットEAEのeffector phaseを抑制し、その効果は末梢血より中枢神経病巣へのeffector細胞の移動を阻害する事によると考えられた。
スフェロイド型脂肪由来幹細胞を用いた変形性関節症治療の開発

本研究の目的は、脂肪由来幹細胞を関節内に局所投与し、変形性関節症に対する予防あるいは治療に対する有効性を組織学的および分子細胞学的に検討することである。抗炎症作用および組織修復能がある脂肪由来幹細胞を関節内に局所投与し、その骨軟骨修復に対する有用性を検討する。本研究の方法として、まずLewisラットの膝で変形性膝関節症モデルを作製する。次に同種のGFP導入ラットから分離培養した脂肪由来幹細胞を精製培養し、関節内に局所投与するが、細胞レベルおよび細胞塊(スフェロイド)の関節注射とシート状にしたものを貼付して、関節内の硝子軟骨および内側半月板の修復に対する影響を検証する。
バキュロウイルスによるモディファイアー分子利用機構の解析

モディファイアー結合機構は、タンパク質の分解、輸送、機能変換などを通して生体内の様々なイベントに関わっており、重要な役割を担っていることが知られている。本研究は、ウイルス感染機構の解明を目指し、モディファイアー結合機構に関わるバキュロウイルスの遺伝子を同定し、その機能がどのようにウイルス感染に関わるのかを調べることを目的として行われた。前年度までに、BmNPVのRINGフィンガータンパク質が、RINGフィンガー領域依存的なユビキチンリガーゼE3として機能しうることを明らかにした。そこで、その中の一つであり、ウイルスのDNA合成や転写制御に関連すると考えられている、IE2について更に詳細な解析を試みた。まずウェスタン解析によって、ウィルス感染細胞におけるIE2の発現を経時的に追ったところ、IE2は感染後2時間から発現され、24時間までに徐々に減少・消失することが明らかになった。そこで、プロテアソーム阻害剤MG132をウイルス感染細胞に処理し、ウェスタン解析を行ったところ、ユビキチン化を示すIE2の移動度の変化が見られた。このことから、IE2の消失はプロテアソームを介した分解によるものであると考えられた。一方、共焦点レーザー顕微鏡観察により、感染細胞の核内でIE2が形成するfoci(点状構造)が感染後12時間までに消失することが分かった。このfociの一部がウイルス複製領域(IE1局在領域)に隣接していることから、この特徴的な局在は感染に重要であると考えられた。そこで、感染細胞にMG132を処理し観察したところ、通常より拡大したfociを形成したことから、IE2はここに蓄積するものと考えられた。また、IE2のE3活性を欠失させた変異体であるRING領域変異体を、細胞にトランスフェクションした場合にも、MG132処理の際と酷似したfociの拡大が見られた。以上より、IE2のE3活性が自身の発現消長および細胞内局在を調節していることが明らかになり、これによってウイルス複製を制御することが示唆された。本研究は、ウイルス感染機構の解明の一助となるべく、モディファイアー結合機構に関わるバキュロウイルスの遺伝子を同定し、その機能がどのようにバキュロウイルス感染に関わるのかを調べることを目的としている。近年、RINGフィンガーモチーフを持つタンパク質が、モディファイアーリガーゼとして機能する例が多数報告されている。一方、バキュロウイルスの一種であるカイコ核多角体病ウイルスBmNPVは、推定136の遺伝子を持つが、そのうちの実に6つがRINGフィンガータンパク質をコードしている。そこで本年度は、BmNPVにコードされる6つのRINGフィンガータンパク質(IAP1,ORF35,IAP2,CG30,IE2,PE38)がモディファイアーリガーゼ(E3)、特に、タンパク質分解シグナルなどとして良く知られるユビキチン化に関わるユビキチンリガーゼとして機能するかどうかについて重点的に解析した。まず、ユビキチン化のための偽基質としてマルトース結合タンパク質(MBP)を用い、6つのRINGタンパク質をMBPとの融合タンパク質(MBP-RING融合タンパク質)として大腸菌で発現させた。次に、E3アッセイのために、ウサギ網状赤血球系やユビキチン化因子の再構成系などのin vivoの系を用い、MBP-RING融合タンパク質がユビキチン化されるかどうかについて解析を行った。その結果、IAP2,IE2およびPE38はZnイオン依存的にユビキチン化能を示し、ユビキチン結合酵素であるUbc4/5と協調して機能することが明らかになった。また、点変異実験によって、これらのユビキチン化能はRINGフィンガー依存的であることが示された。
近地地震を対象とした広帯域地震記録のインバージョンによる初期破壊過程の研究

91年度に,横浜市立大学の広帯域地震計観測網(4地点)が稼動を開始し,地震波データが飛躍的に増大した。また,データ解析の手法においても大きな進展があり,いわゆる準リアルタイム解析が可能になった。本研究期間中,およそ80個の近地地震について波形のインバージョンを行い,断層メカニズム,地震モーメント(Mo),および,破壊継続時間(τ)を求めた。解析した地震のモーメントはMo=3×10^<20>9×10^<25>dyn.cmの範囲にわたる。解析結果から得られる知見は以下の様である。(1)MwとMnの整合性:モーメントマグニチュード(Mw)と防災科学技術研究所の微小地震観測網で決められるマグニチュードMnはバイアス無しで良く一致する。(2)Moとτの関係:単発地震の多くは,第1近似的に,三角形型の震源時間関数で与えられることがわかった。またこの三角形の底辺τと地震モーメントMoとの間にはMo/τ^3=一定の関係が成りたつこと,右辺の一定値は深い地震で1×10^<24>dyn.cm/s^3浅い地震で1×10^<23>dyn.cm/s^3であることがわかった。一方,多くの場合,震源時間関数がほぼ等脚の三角形で与えられることから,三角形の初期勾配はMoτとなることがわかる。このことは,地震の大きさがかなり初期の段階で決まっていることを示唆している。(3)Mo/τ^3の深さ依存性・地域依存性:(1)プレート境界地震とプレート内地震の間には応力降下の系統的な差はない。(2)浅発地震の応力降下は小さい。しかし深さ40km以深では,応力降下はほぼ一定であり,顕著な深さ依存性は認められない。(3)小田原近傍では周辺に比べて局所的な高い応力降下が認められる。研究の初年度にあたり,デ-タの収集とプログラムの開発に重点を置いた。具体的には,まず,近地地震に対する地震波のインバ-ジョンプログラムを作った。その際,地震記録の特性を生かし,広帯域の震源時空間関数を得ることに力点を置いた。一方,防災科学技術研究所の広帯域地震計(STS地震計)で記録された地震について,震源の位置やメカニズム(微小地震観測網のデ-タを利用)を基に,デ-タを整理した。このうち,1990年8月5日の小田原地震(M5.1)については,本震だけでなく,前震,余震の記録もとれたので,この地震群について震源関数を系統的に調べた。その中で,低い応力降下を伴った前震が本震の破壊を誘発したこと,余震の応力降下は,通常の場合と違って,本震の応力降下と同程度のままであることなどを見いだした。また,記録の高ダイナミックレンジ性を生かして,本震の初動付近を拡大することにより,本震の初期破壊時に顕著な相を見い出した。そして,それが前震の破壊域と本震の主破壊とを結びつける引金的小破壊から出た波である可能性を指摘した。初年度に引続き,近地地震のデ-タ収集・整理を行うとともに,それらの解析を行った。今年度は,とくに横浜市立大学の広帯域地震計観測網(4地点=横浜・高尾・箱根湯本・千葉)が稼動を開始したため,地震波デ-タが飛躍的に増大した。また,デ-タ解瀬の手法においても大きな進展があった。震源が浅い場合には地震動に与える構造の影響が大きく,その評価にあたっては波動論的な扱いが必須である。

これに対し,震源が深い場合には,観測波形からも予想されるように,波線論的な扱いが可能である。この場合,計算時間がはるかに短いだけでなく,観測点ごとの地盤構造の扱いが容易である。これらを考慮して,浅発地震用と稍深発・深発地震用の2つのプログラムを開発した。これにより,地震波解析の能力が飛躍的に高まり,いわゆる準リアルタイム解析が可能になった。これまでおよそ40個の近地地震について波形のインバ-ジョンを行い,断層メカニズム,地震モ-メント(Mo),および,破壊継続時間(τ)を求めた。近地地震については観測網4地点のうち2点以上の記録が使用可能であれば,十分信頼できる解が得られ,波形インバ-ジョンの威力が示された。解析した地震のモ-メントはMo=3×10^<20>9×10^<25>dyn.cmの範囲にわたる。この範囲で深さ50km以深の地震について見ると,ほぼMoτ^3の比例関係が成り立つことがわかった。浅い地震についても,ばらつきは大きいが,同様の比例関係があることが示された。モ-メントと破壊継続時間の平均的な関係が得られると,今度は逆に,特異な地震(高応力または低応力を伴う地震)の検出ができる。こうして,1990年8月5日の小田原地震,91年11月19日の東京湾直下の地震が,異常に高応力降下を伴ったこと,逆に92年1月5日の三浦半島直下の地震(マントルウェッジ内)は異常に低応力降下を伴っていることなどがわかった。
資源戦略に基づく太陽電池用硫化物半導体の探索

太陽電池の光吸収層として適した光学特性を有する硫化物半導体薄膜の光・電子物性について調べた。硫黄粉末量、反応温度を変化させた粉末試料を作製し、真空蒸着法で薄膜した試料について光学顕微鏡を用い表面の平坦性の良い作製条件を見出した。硫化すず(SnS)薄膜はバンドギャップ1.30-1.36 eV、アーバックエネルギー0.5-1.2 eVであり、ミッドギャップ領域に弱光吸収を示した。ミッドギャプ吸収は400°C程度の熱処理により2%以下に減少した。熱処理により局在準位密度が減少し、キャリア移動度が大幅に向上が生じている可能性があり、400°C程度の熱処理が膜の高品質化に有効である。今年度は2元系試料の中で表面平坦性に優れ、太陽電池の光吸収層として適した性質を示した硫化すず(SnS)薄膜を中心に研究を行なった。出発原料の作製手順として、反応容器にすず粉末と硫黄粉末を封入し、硫黄蒸気雰囲気でSnS粉末を形成する。得られたSnS粉末を真空蒸着することで高品質なSnS薄膜を作製した。硫黄粉末量、反応温度を変化させた粉末試料を作製し、真空蒸着法で薄膜した試料について光学顕微鏡を用い表面の平坦性の良い作製条件を調べた。作製した薄膜試料に対して欠陥準位密度の低減するため200°Cから400°Cの熱処理を施した。上記の試料に対して、分光透過率、電気伝導、熱起電力、サブギャップ光吸収の各種測定を行ない、光学バンドギャップ、電気抵抗率、多数キャリアなどの基礎物性を調査した。特に熱起電力の測定から熱処理によるゼーベック係数の増加を見出した。ゼーベック係数の絶対値の増加はキャリア密度の減少と対応する。電気抵抗率の熱処理温度依存性と結び付けて考察すると、熱処理によりキャリア移動度の大幅な向上が生じている可能性がある。キャリア移動度の大幅な向上は前年度に観測したギャップ内準位の大幅な減少と対応しており、300°C程度の熱処理が膜の高品質化に有効であることが裏付けられた。平成25年度は太陽電池光吸収層として適した特性をもつ硫化すず(SnS)薄膜の高品質化を目指し、薄膜形成後の硫黄ガス熱処理を中心に研究を行なった。出発原料の作製手順として、反応容器にすず粉末と硫黄粉末を封入し、硫黄蒸気雰囲気下でSnS粉末を形成する。得られたSnS粉末を真空蒸着することでSnS薄膜を作製した。平成24年度の研究結果より、作製したSnS薄膜には高密度の欠陥準位が存在することがわかっている。そこで欠陥密度の低減を目指し、硫黄ガス熱処理を行なった。種々の条件で硫黄ガス熱処理を施した試料について、分光透過率、ラマン分光、電気伝導、熱起電力、サブギャップ光吸収の各種測定を行ない、光学バンドギャップ、電気抵抗率、多数キャリアなどの基礎物性を調査した。熱起電力の測定から硫黄ガス熱処理によりゼーベック係数が減少する傾向を見出した。ゼーベック係数の絶対値の減少はキャリア密度の増加に対応する。電気抵抗率の変化とあわせて考察すると、硫黄ガス熱処理によりキャリア濃度が増加した可能性がある。硫黄ガス熱処理と真空中熱処理では電気的性質が異なる傾向を示すことから、結晶化と硫黄組成の変化がキャリア特性に大きな影響を与えることがわかった。熱処理および硫黄ガス熱処理を組み合わせることでキャリア特性を制御でき、太陽電池の光吸収層として適した薄膜の形成が可能である。今年度は2元系試料(Cu2S、SnS、Ag2S)の作製を行なった。真空蒸着装置を使用し、2種類の方法で硫化物薄膜を作製した。一つ目の方法は金属膜を高圧硫黄蒸気熱処理により硫化するものである。この手法では各種硫化物薄膜(Cu2S、SnS、Ag2S)の作製に成功した。二つ目の方法は反応容器に金属粉末と硫黄粉末を封入し、硫黄蒸気雰囲気で硫化物粉末を形成する。得られた硫化物粉末を真空蒸着することで硫化物薄膜を得る方法である。この手法ではCu2SとSnS薄膜の作製に成功した。Ag2Sの場合、金属光沢の薄膜が形成されたため、蒸着の過程で硫黄が脱離したものと考えられる。硫黄粉末量、反応温度を変化させ試料を作製した。光学顕微鏡で試料表面を観察たところ、硫化物粉末を蒸着し作製した試料の表面の平坦性が良好であった。代表的な結果として硫化物粉末の真空蒸着により作製したSnS