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酸化物薄膜トランジスタにおける巨大熱電能の電界変調と赤外線センサー応用

酸化物半導体SrTiO3単結晶上にトップゲート型薄膜トランジスタ構造を作製し、次にゲート電圧印加によって形成される極薄2DEG層の電子輸送及び熱電能Sを詳細に測定・解析した。その結果、(1)用いるゲート絶縁体として含水ナノ多孔質ガラス(CAN:H.Ohtaetal.,NatureCommun.1:118(2010);Adv.Mater.24,740(2012))が極めて有用であり、(2)含水ナノ多孔質ガラスにより極薄2DEGが誘起できるのはECBM>EH2の酸化物半導体であることを明らかにした。また、赤外線センサー特性を決定づける熱電特性についてバルク-人工超格子-電界誘起極薄2DEGの比較を行ったところ、体積キャリア濃度<3×1020cm-3では電界誘起2DEGとバルクの熱電特性は変わらないが、4×1020cm-3以上のキャリア濃度において極薄2DEGは人工超格子と同様にバルクの5倍の熱電能(=25倍の性能指数ZT2)を示し、赤外線センサーとして有用であることが分かった。本研究では、SrTiO_3薄膜を活性層とする薄膜トランジスタ(TFT)を作製し、ゲート電圧印加によって誘起される二次元電子(2DEG)層の巨大熱電能Sを利用した赤外線センサーの試作を目指している。具体的には、熱的ド・ブロイ波長λ_Dよりも薄い半導体極薄膜上にトップゲート型薄膜トランジスタを作製し、次にゲート電界印加によって形成される極薄2DEG層の電子輸送及び5を詳細に測定・解析し、さらに極薄2DEG層の赤外線センサー特性を調査する。H22年度はSrTiO_3とともに各種酸化物半導体を活性層として薄膜トランジスタを作製し、その熱電能の電界変調挙動を調べた。アモルファスInGaZnO_4やIn_2MgO_4、アナターゼ型TiO_2などの酸化物半導体薄膜を活性層としたTFTのS値電界変調挙動から、これらの半導体には本質的に構造のランダムネスが存在し、伝導帯下端に裾状態が存在することが分かった(Applied Physics Letters 2報に掲載)。裾状態が存在する薄膜では巨大熱電能は観測されなかった。また、SrTiO_3薄膜を活性層とした場合には、基板結晶の表面電位によって伝導電子の蓄積/掃き出しが起こることがわかってきた(論文投稿準備中)。すなわち、基板の表面電位が正の場合は、絶縁体のはずのSrTiO_3薄膜に電子伝導性があり、逆に表面電位が負の場合は、TFTとして大きなゲート電圧を印加しなければ電子伝導性が得られないことが分かった。SrTiO_3-TFTでは、基板結晶界面の電位差とゲート絶縁体にかかるゲート電圧の両方がSrTiO_3薄膜に印加されることになる。以上の結果を踏まえ、現在は表面電位がゼロに近い基板結晶上に作製したSrTiO_3薄膜の電子輸送特性を計測中である。本研究では、SrTiO3薄膜を活性層とする薄膜トランジスタ(TFT)を作製し、ゲート電圧印加によって誘起される二次元電子ガス(2DEG)層の巨大熱電能Sを利用した赤外線センサーの試作を目指した。具体的には、熱的ド・ブロイ波長λDよりも薄い半導体極薄膜上にトップゲート型薄膜トランジスタを作製し、次にゲート電圧印加によって形成される極薄2DEG層の電子輸送及びSを詳細に測定・解析し、さらに極薄2DEG層の赤外線センサー特性(=熱電特性)を調査した。H23年度までに、1ゲート絶縁体として含水ナノ多孔質ガラス(CAN: H. Ohta et al., Nature Communications 1: 118 (2010); Adv. Mater. 24, 740 (2012))が極めて有用で、2含水ナノ多孔質ガラスにより極薄2DEGが誘起できるのは伝導帯下端エネルギー>水素発生エネルギーの酸化物半導体であることを明らかにした。最終H24年度にはSrTiO3バルク単結晶を活性層とする薄膜トランジスタを作製し、赤外線センサー特性を決定づける熱電特性についてバルクー人工超格子ー電界誘起極薄2DEGの比較を行った。

その結果、体積キャリア濃度<3×10^20 /cm3では電界誘起2DEGとバルクの熱電特性は変わらないが、4×10^20 /cm3以上のキャリア濃度において極薄2DEGは人工超格子と同様にバルクの5倍の熱電能(=バルクの25倍の性能指数ZT2)を示すことが分かった。電界誘起2DEGは人工超格子のような超精密薄膜作製技術を必要としないので、赤外線センサーを作製するための簡便な手法といえるだろう。H23年度にゲート絶縁体(CAN)とSrTiO_3の相性が良いことが明らかにできた。H24年度にはSrTiO_3薄膜を活性層とする薄膜トランジスタを作製し、電界誘起極薄2DEG層の赤外線センサー特性を調査し、当初目的を達成する。24年度が最終年度であるため、記入しない。H23年度はゲート絶縁体である含水ナノ多孔質ガラスと酸化物半導体(単結晶、エピタキシャル薄膜)の相性を調査し、極薄2DEG層生成のポイントがE_<CBM>E_<H2>であることを明らかにした。最終H24年度にはSrTiO_3薄膜を活性層とする薄膜トランジスタを作製し、電界誘起極薄2DEG層の赤外線センサー特性を調査する。
フラーレンと有機金属錯体による高分子錯体超薄膜の作製とその機能評価

本研究では、フラーレンと有機金属錯体とによる高分子錯体を溶液中または気水界面上で合成し、この新規な高分子錯体超薄膜の作製をLangmuir-Blodgett法により検討した。また、光・電子デバイスへの展開のために、それらの薄膜の機能評価を行い、以下の結果を得た。1.新規高分子錯体の合成(1)フラーレンと金属フタロシアニンとによる新規錯体の合成を溶液還流法による試みた結果、難溶性の固体が析出し、これがフラーレンと金属フタロシアニンの組成比が2:1の錯体であることがわかった。(2)フラーレンと金属フタロシアニンの混合ベンゼン溶液等から単結晶の形成を試み、プレート状の黒色結晶が得られた。X線構造解析によって、単結晶であることが確認されたが、室温による測定のため結晶構造を決定するには至らなかった。2.フラーレン化合物及び高分子錯体の超薄膜化(1)フラーレン単体及び上記化合物を用いて超薄膜化を試み、その構造解析を可視紫外分光法等を用いて行った。錯体は溶液状態における安定性に乏しく、薄膜形成後は混合物と同様の吸収を示し、新たな電荷移動相互作用に起因する吸収等は確認されなかった。3.気水界面上の重合と薄膜化(1)同様に気水界面上で直接これらの高分子錯体を合成紙、得られた水面上単分子膜を積層することにより超薄膜の作製を試みた。得られた薄膜の構造は上記2項と同様の構造であった。4.超薄膜の機能評価(1)2、3項で得られた超薄膜の光導電性と電気伝導性の測定を行った。金属フタロシアニンの中心金属種を鉄、コバルト、パラジウムと変えて超薄膜を作製した結果、パラジウムによる薄膜は光導電性を示し、鉄、コバルトによるものは半導体特性を示した。これらの結果より、これらの超薄膜は単なるフラーレンと金属フタロシアニンの混合物ではなく、ある種のCT錯体を含んでいることが示唆された。
磁場下X線カメラで探る希土類低次元物質の外場敏感な電荷密度波

今年度は低次元性によるCDW(電荷密度波)と希土類の磁気秩序が拮抗するRNiC2について、下記のような成果を上げた。1純良単結晶試料の作成R=Gd,Smなどに引き続き、これまで、ほとんど得られていなかったR=Y、Nd, Dy, Ho, Erについて良質の単結晶試料を作製した。これにより、例えば、低温での抵抗値もこれまでのものより大きく減少し、温度依存性も相転移転移温度が明瞭に示されるものになった。言い換えれば、これまでの結晶は、概して抵抗も高く、温度依存性も奇妙で、今回我々の得たものとは異なる。我々の作成したものは結晶解析などにより単結晶性が良いことを、またこれまでの作成した試料よりは結晶性が著しく良好になっていることを確かめている。先行文献の奇妙な温度依存性等についても、結晶品位の可能性もあり、我々の研究により、これまでのRNiC2で時々見られた矛盾や混乱は解消する可能性がある。そのことを意識し2-4についての研究を行った。2 CDW構造の構造解析RNiC2には2つのCDW(電荷密度波)が存在する。いわゆるCDW1についてはすでに構造解析がなされていたが、CDW2については、結晶性の問題もあり、これまで解析が進んでいなかった。YNiC2についてKEK-PFで低温単結晶構造解析を数回行い、電荷変調構造を明らかにした。3 CDW構造の電子構造解析上記で得られた原子位置をもとに電子構造を計算した。これにより、構造変調はフェルミ面にギャップを広げる効果を持っており、CDWであることが確定した。4 CDW構造の競合R=Y,Dy,Gdなどで、詳しい構造測定、物性測定をおこないCDW1とCDW2の二相は整合不整合転移を間にはさみながら、競合していることを明らかにした。良質単結晶の作成に予想より多くの種類にわたって成功したため、対応する物性データおよび構造データの測定に当初予定していた時間の1.5倍程度を要することになった。研究内容も1.5倍になっており内容は充実しているが、研究の取りまとめの時間はもう少し必要となった。来年最終年度であるので、これまでに作成を完了している良質単結晶を用いて研究を進め、本課題で新たに得られた知見を取りまとめる。今年度は、希土類低次元物質RNiC2において整合超格子構造の結晶構造と電子構造の研究を行った。RNiC2においては不整合超格子と整合超格子の二種類の変調構造が知られているが、これまで不整合超格子の研究が先行していた。抵抗測定や構造測定により、Rの軽希土類で出現する不整合超格子は電荷密度波(CDW)であることが確定していたが、Rの重希土類で観測される0.5 0.5 0.5の整合超格子の成因はわかっていなかった。PFの放射光を使用してイメージングプレートを用いて低温でYNiC2において超格子による衛星反射を観測した。その結果、衛星反射は温度降下とともに順調に増加し、構造転移が二次的であることがわかった。数千の反射を用いて放射光構造解析を行い、0.5 0.5 0.5の整合超格子の変調パターンを決定した。その結果、各原子の変位方向は不整合超格子の変位方向とほぼ同じであるが、変位量が2倍以上大きいことがわかった。超格子構造を含んだ電子構造計算では、フェルミ面上の状態密度は著しく減少しており、この整合超格子もCDWと見なせることがわかった。つまりRNiC2においては二種類のCDWが競合しており、半径の大きな軽希土類側では不整合CDW、半径の小さな重希土類側では整合CDWが優勢になることがわかった。さらに、RNiC2では磁気転移とCDWの相関が強いことをSmNiC2やGdNiC2でこれまでに明らかにしてきているが、他のRNiC2においても磁気転移温度以下で結晶構造が変化することが強く予期される。それを確かめるために、これまで最低到達温度が約5Kであった磁場中構造測定装置を冷却方法を改善し約2.5Kまでの冷却を新たに可能にした。10Tの励磁も可能であり、この系での今度の極低温構造物性や強磁場下構造物性測定に威力を発揮するものと思われる。この完成した装置を用いて今後研究を進めて行く。これまで未知であった希土類低次元物質RNiC2の整合超格子構造の詳細を放射光を用いて明らかにした。さらに自ら第一原理計算により電子構造まで計算を行い、整合超格子がCDWであることを明らかにした。これに加え、他に例のない2.5Kという極低温で10Tの磁場中構造測定装置を開発したことで、今後の本課題遂行において、当該物質の磁場中の構造物性、特に磁気秩序とCDWとの相関の研究が一段と進むと期待される。本研究の主力装置である、磁場中構造測定装置を改良し、極低温強磁場下でも安定動作を可能にした。昨年度は、冷却方法を改善し2.5Kの極低温測定可能な一号機を作成したが、熱流入を抑えるため薄肉材料を使用した。このため7T程度の磁場では安定して測定に成功し、磁場中でのCDW構造の撮影に成功したが、さらに強磁場では応力歪みでクライオスタットが変形し撮影が難しかった。このため本年度は設計を改良し、熱流入を抑えた状態でも、応力変形がすくないクライオスタットにし、10Tにおいても安定に測定できる装置の作成に成功した。

この改良により、この系での安定した極低温強磁場構造物性測定が可能になった。また、希土類低次元物質RNiC2において整合および不整合超格子構造の結晶構造と電子構造の研究を行った。RNiC2においては不整合超格子と整合超格子の二種類の変調構造が知られているが、GdNiC2においては、磁場下の物性変化と不整合超格子波数変化が謎であったが、抵抗測定や開発した磁場中構造測定装置さらにはPFの放射光を使用した構造測定により、反強磁性ポテンシャルの影響により超格子波数が変化し、その結果として大きく抵抗が変化することを明らかにした。またNdNiC2では極低温強磁場下での抵抗減少に関連し、当該領域でのCDWの変化を撮影し始めている。さらにRNiC2においては、純良単結晶による超格子構造解析と超格子を含めた電子構造を行い、整合超格子下でフェルミ面付近での状態密度の減少を見出し、これまで知られていた不整合CDWだけでなく、整合波数の超格子もCDWとみなせ、CDW-CDW競合が起こっていることを示した。このほか、二種類のCDWが存在するRTe3について、系統的に単結晶作成を進め、すでにGdTe3、TbTe3、DyTe3などで良質の単結晶を得て、既に極低温輸送特性測定をおこなっている。極低温磁場中構造測定装置が安定に使用できるようになった。今まで謎であった、GdNiC2の磁場下での物性変化、超格子波数変化の詳細とその機構を解明した。また他のRNiC2のCDW構造物性についても知見の進展があった。来年度本格的に構造物性研究予定のGdTe3、TbTe3、DyTe3などで良質の単結晶を得て、既に極低温輸送特性測定をおこなっている。今年度は低次元性によるCDW(電荷密度波)と希土類の磁気秩序が拮抗するRNiC2について、下記のような成果を上げた。1純良単結晶試料の作成R=Gd,Smなどに引き続き、これまで、ほとんど得られていなかったR=Y、Nd, Dy, Ho, Erについて良質の単結晶試料を作製した。これにより、例えば、低温での抵抗値もこれまでのものより大きく減少し、温度依存性も相転移転移温度が明瞭に示されるものになった。言い換えれば、これまでの結晶は、概して抵抗も高く、温度依存性も奇妙で、今回我々の得たものとは異なる。我々の作成したものは結晶解析などにより単結晶性が良いことを、またこれまでの作成した試料よりは結晶性が著しく良好になっていることを確かめている。先行文献の奇妙な温度依存性等についても、結晶品位の可能性もあり、我々の研究により、これまでのRNiC2で時々見られた矛盾や混乱は解消する可能性がある。そのことを意識し2-4についての研究を行った。2 CDW構造の構造解析RNiC2には2つのCDW(電荷密度波)が存在する。いわゆるCDW1についてはすでに構造解析がなされていたが、CDW2については、結晶性の問題もあり、これまで解析が進んでいなかった。YNiC2についてKEK-PFで低温単結晶構造解析を数回行い、電荷変調構造を明らかにした。3 CDW構造の電子構造解析上記で得られた原子位置をもとに電子構造を計算した。これにより、構造変調はフェルミ面にギャップを広げる効果を持っており、CDWであることが確定した。4 CDW構造の競合R=Y,Dy,Gdなどで、詳しい構造測定、物性測定をおこないCDW1とCDW2の二相は整合不整合転移を間にはさみながら、競合していることを明らかにした。
光形態形成関連タンパク質複合体の解析

COP1結合タンパク質の解析1.COP1と相互作用するタンパク質の候補CIP1についての解析を行なった。CIP1は、COP1タンパク質をビオチン化で標識して得られたクローンで全体的にはcytoskeleton様の構造を持っていた。このタンパク質は、COP1タンパク質とcoiled-coil間で相互作用していることがわかった。またこの相互作用は、CIP1に特異的で対照として用いたmyosin typell,myosin typeIVは、COP1と結合しなかった。CIP1タンパク質の発現は、明暗の2つの条件で育てたArabidopsisの芽生えを用いたウエスタンブロットの結果、両条件で変化がみられなかった。しかし細胞内局在を調べた蛍光抗体法によってCIP1タンパク質は、COP1の核と細胞質の分配が起こる胚軸細胞や子葉細胞では細胞質中でネットワーク構造を形成しているのに対して、分配の起こらない根の細胞では、細胞質中に散在していることがわかった。このことはCIP1タンパク質の局在がCOP1の分配に関与しているのではないかということが考えられた。2.COP1と相互作用するタンパク質のほかの候補の1つCIP7について解析を行なった。COP1タンパク質にFlaqエピトープを結合して、CIP7と一緒にreticulocyte lysateのin vitro系でメチオニンで標識しながら発現した後、Flaqに対する抗体で沈降を行なった。沈澱物をPBS+0.05%NP-40で洗浄した後、電気泳動で共沈物を解析した結果、弱くではあるが相互作用が観察された。さらにCOPタンパク質をアイソトープ^<32>Pで標識した後、GSTに結合したCIP7タンパク質をグルタチオンカラムに結合してCOP1タンパク質がこのカラムに結合するかを調べた。この結果、COP1タンパク質はGSTのみでは、カラムに結合しないが、GST-CIP7には、結合することが分かった。CIP7の発現を種々の光条件で調べた。その結果、暗黒下で育てた芽生えを明所に移した後、経時的にその発現量を測定すると光照射後20分で発現が観察されなくなることが分かった(山本義治氏、Yale大学、Xing-Wang Deng研との共同研究による)。このことから作業仮説としてCOP1タンパク質の核から細胞質への移動は、CIP7タンパク質の消失に起因しているのではないかということが示唆された。
構造物および構造物内の機器装置・配管系の振動制御に関する研究

研究成果の概要を各項目に要約して示す。1.大地震時の超高層建築物の応答振動を、アクティブマスダンパ(AMD)およびパルス的推進力によって制御、抑制するための効果的制御方法およびその振動抑制効果について、理論的ならびに実験的に研究、検討した。特に、断層近傍の衝撃波の激震(神戸海洋気象台記録NS1995)に対するAMDによる制震効果についても、検討し良好な成果をみた。2.木質構造物モデル(半鋼接フレーム構造)を設計・製作し、その振動性状、地震応答特性を振動台実験および理論的解析によって研究、検討した。建物全体の骨組配置、床剛性をも考慮した地震水平力に対する有効な方策を追求するための資料、成果を得た。3.新しいタイプの配管系用および機器免震装置用として。3種類の弾塑性ダンパおよび2種類のハイブリッドダンパを開発した。弾塑性ダンパはV形状の弾塑性曲げ変形をりようしたもの、およびラックとピニオンを利用して金属棒を連続塑性曲げ変形または弾塑性ねじり変形させるタイプのものであり、これらの弾塑性ダンパは微小変位時においても減衰性能を有することおよび耐久性に優れていることが特長である。ハイブリッドダンパは一定の強さの希土類磁石と振動状況に応じて強さが変化する電磁石を併用したタイプのもの、および希土類磁石による磁気減衰と圧電アクチュエータによる可変摩擦力を併用したタイプのものであり、希土類磁石のみの場合よりも制振効果が高いことが確認された。また、円弧はりと希土類磁石を用いた免震テーブルを試作し、その免震性能を地震応答実験と解析によって確認した。以上の研究成果を論文にまとめ、第11回世界地震工学会議(1996年7月)、日本建築学会論文集、日本機械学会論文集などに発表した。高度情報化された現代の建築構造物では,強震時に対する耐震設計および建物内機器装置に対する機能低下の防止対策は極めて一般的なこととなっている。本研究では,機器装置,配管系および構造物を対象として,実用的で制振効果の高い制振装置を開発し,その制御方法を確立することを目標としている。有効な制振制御方法に基づいた新しいタイプのアクティブ,セミアクティブおよびパッシブ方式の制振装置を試作し,機器装置モデル,配管モデルおよび建物モデルを用いた性能実証試験,地震応答解析によって性能評価をしようとするものである。平成7年度に得られた成果を以下に要約する。1.現在使用されているアクティブ,セミアクティブおよびパッシブタイプの制振装置に関しての系統的・網羅的な調査を行い,機構種別,減衰特性,振動数特性,制御法則等を詳細に検討した。2.機器-免震装置モデル,配管系モデル,建物連成系モデルの設計を行った。地震応答解析によって,実用的で制振効果の高い,機器装置,配管系,構造物における制振装置として,新しいタイプのアクティブ,セミアクティブおよびパッシブ方式の制振装置・方式の検討を開始した。3.パッシブダンパとして,希土類磁石を用いた磁気ダンパ,ベローズ式の水ダンパ.鋼材等の薄板の連続曲げを利用した弾塑性ダンパの開発し,減衰性能の確認実験を開始した。4.超磁歪アクチュエータ,圧電アクチュエータを用いたセミアクティブ摩擦ダンパを開発するために予備解析を行い,良好な制振効果が得られた。また,減衰性能の確認実験を準備中である。5.最適制御理論,H∞制御理論を用いた制御系設計および各種ダンパの最適配置について考察を行った。機器装置,配管系,構造物等に有効な制御方法を現在検討中である。1.配管系用および免震装置用のダンパ(ボールねじ式ダンパ、弾塑性-摩擦ダンパなど)および免震テーブルを考案・設計し、それらの振動抑制効果を地震応答実験と解析によって確かめた。

2.地震による超高層構造物の振動を、アクティブマスダンパおよびパルス的推進力によって抑制する際の制御方法と振動抑制効果について、理論的ならびに実験的に検討した。3.木質構造物モデルを設計・製作し、その振動性状を地震応答実験と解析によって確かめた。以上の研究成果を論文にまとめ、第11回世界地震工学会議(1996年7月)、超磁歪材料に関する国際会議(1996年11月)などで発表した。
準結晶中の転位

準結晶中にはバーガース・ベクトルが4次元以上の高次元格子の格子並進ベクトルであるような転位を定義することができる。このような転位は、実空間の格子変位による通常の歪に加えて実空間に直交する補空間方向の格子変位による歪(フェイゾン歪)を伴う点で準結晶に固有な全く新しいタイプの構造欠陥である。本補助金によって、このような転位の性質を明らかにする目的で以下の研究を行った。まずAl-Pd-Mn系正20面体準結晶(i-Al-Pd-Mn)およびAl-Ni-Co正10角形準結晶(d-Al-Ni-Co)の塑性変形実験を行った。いずれも降伏後に準結晶に特徴的な加工軟化が観測された。熱活性化解析の結果、温度に依存する転位のdragging応力を仮定することにより種々の温度でのデータが統一的に解釈できることを示した。また準結晶中転位の動力学的性質に重要な役割を果たすフェイゾンの構造や性質を調べた。具体的には、i)STMによるフェイゾン欠陥の観察、ii)高温で導入される熱平衡フェイゾンの比熱測定による研究、iii)高温で動くフェイゾンを高温高分解能電顕その場観察法により調べる研究を行った。i)では、d-Al-Ni-Co正10角形準結晶中の凍結したフェイゾン欠陥の構造をSTMにより観察した。ii)ではi-Al-Pd-Mn、d-Al-Cu-Coの高温比熱をDSC法で測定した。500°C以上の高温で比熱の値がデュロン・プティの値である一原子当り3k(kはボルツマン定数)からはずれて上昇し、800°Cで5kに達した。このような異常な比熱の上昇はフェイゾンの熱的励起によると解釈できる。このときの比熱の上昇分からエントロピー変化を計算し、従来から行われている計算機シミュレーションの結果と比較検討した。iii)では高温でのフェイゾンのゆらぎを世界で初めて電子顕微鏡で直接観察することに成功した。準結晶は1984年にその存在が確認された新しいタイプの秩序構造物質であり,その構造は準周期的並進秩序によって特徴づけられる.この特徴のために準結晶構造が一般に4次元以上の高次元空間の結晶格子をその部分空間である3次元空間に射影することによって記述できることが数学的に示される.このことを用いてバーガース・ベクトルが高次元格子の格子並進ベクトルであるような転位を準結晶中に定義することができ,実際にこのような転位が種々の準結晶中に見出されている.このような転位は,実空間の格子変位による通常の歪に加えて実空間に直交する補空間方向の格子変位による歪(フェイゾン歪)をともなう点で準結晶に固有な全く新しいタイプの構造欠陥である.

本研究ではこのような準結晶中の転位の基本的性質を明らかにする目的で単結晶試料を用いた種々の方位での系統的な圧縮試験,導入された転位組織の電子顕微鏡観察,X線トポグラフィー実験等を行っている.本年は特にAl-Pd-Mn系正20面体準結晶の単結晶試料をブリッジマン法で作成し,700°C850°Cの温度範囲での圧縮試験を行った.降伏後に加工軟化が見られた後に数10%の歪領域で加工硬化が見られた.種々の温度,歪量で応力緩和実験を行い,それらのデータに対して熱活性化解析を行った.温度に依存する転位のdragging応力を仮定することにより種々の温度でのデータが統一的に解釈できることがわかった.この転位のdragging応力は転位にともなうフェイゾン場によって生ずると解釈できる.準結晶は1984年にその存在が確認された新しいタイプの秩序構造物質であり、その構造は準周期的並進秩序によって特徴づけられる。この特徴のために準結晶構造が一般に4次元以上の高次元空間の結晶格子をその部分空間である3次元空間に射影することによって記述できることが数学的に示される。このことを用いてバーガース・ベクトルが高次元格子の格子並進ベクトルであるような転位を準結晶中に定義することができ、実際にこのような転位が種々の準結晶中に見出されている。このような転位は、実空間の格子変位による通常の歪に加えて実空間に直交する補空間方向の格子変位による歪(フェイゾン歪)を伴う点で準結晶に固有な全く新しいタイプの構造欠陥である。本年度は昨年度に引き続きAl-Pd-Mn系正20面体準結晶およびAl-Ni-Co系正10角形準結晶の塑性変形実験を行った。Al-Pd-Mn系においては降伏後に準結晶に特徴的な加工軟化が起こったのち歪量数10%から加工硬化が起こることを明らかにした。また、熱活性化解析の結果、温度に依存する転位のdragging応力を仮定することにより種々の温度でのデータが統一的に解釈できることを示した。また本年度は準結晶中転位に特有なフェイゾン歪に関する基礎的な研究も行った。フェイゾンが原子レベルで動く様子を高温高分解能電子顕微鏡その場観察法により世界で初めて直接観察することに成功した。またフェイゾンの導入によると思われる比熱の異常な上昇を見出した。この上昇分からフェイゾンによるエントロピーの増分を見積もり従来計算機シミュレーションで示されていた値と大体一致することを示した。準結晶中にはバーガース・ベクトルが4次元以上の高次元格子の並進ベクトルであるような転位を定義することができる。本補助金によって、このような転位の性質を明らかにする目的で以下の研究を行った。まずAL-Pd-Mn系正20面体準結晶(i-Al-Pd-Mn)およびAl-Ni-Co正10角形準結晶(d-Al-Ni-Co)の塑性変形実験を行った。いずれも降伏後に準結晶に特徴的な加工軟化が観測された。熱活性化解析の結果、温度に依存する転位のdragging応力を仮定することにより種々の温度でのデータが統一的に解釈できることを示した。また準結晶中転位の動力学的性質に重要な役割を果たすフェイゾンの構造や性質を調べた。具体的には、i)STMによるフェイゾン欠陥の観察、ii)高温で導入される熱平衡フェイゾンの比熱測定による研究、iii)高温で動くフェイゾンを高温高分解能電顕その場観察法により調べる研究を行った。i)では、d-Al-Ni-Co正10角形準結晶中の凍結したフェイゾン欠陥の構造をSTMにより観察した。ii)では、i-Al-Pd-Mn、d-Al-Cu-Coの高温比熱をDSC法で測定した。500°C以上の高温で比熱の値がデュロン・プティの値である一原子当たり3k(kはボルツマン定数)からはずれて上昇し、800°Cで5kに達した。このような異常な比熱の上昇はフェイゾンの熱的励起によると解釈できる。このときの比熱の上昇分からエントロピー変化を計算し、従来から行われている計算機シミュレーションの結果と比較検討した。
函数解析と調和解析の総合的研究

研究は各分担者を中心とするセミナ-を核として進められた。12月に研究集会「調和解析セミナ-」が行われ8つの講演がなされた。今年度に得られた成果の概要はつぎの通りである。1.多様体上の調和解析に関して、(1)狭義凸領域上の調和関数にたいするハルナックの定理を完成、(2)狭義凸領域のバ-グマン計量に関するマルチンコムパクト化が位相的コムパクト化に一致することを示した。(3)境界をもつコムパクト多様体上の退化楕円型作用の調和測度についてのいくつかの結果が得られた(新井仁之)。2.偏微分方程式に関する研究としては、実関数論的手法をシュレジンガ-方程式の理論に適用し、(1)固有値の漸近挙動を調べた、(2)その際基本的役割を果たすフェファ-マン・フォンの不等式の証明の簡素化をあたえた(立沢一哉)。(3)双曲型方程式の解をフ-リエ・マルチプライヤ-の理論を用いてある種の結果を得た(杉本充)。3.群上の関数解析に関して、(1)リ-スの定理を可換群上の群代数にたいして示した(山口博)、(2)等質空間上の変換群に関する開写像定理を得た(越昭三)。4.非可換調和解析にかんして、C^*-因子環の順序構造、テンソル構造を研究し、同型でない因子環は2個以上存在することを示した(斉藤和之)。5.「調和解析セミナ-」においてウエ-ブレットに関する発表がいくつか有り、2.(2)においてウエ-ブレットの性質が利用されること、フラクタル集合の調和解析にウエ-ブレットを用いた研究の中間報告(坂光一)がされるなどウエ-ブレットの研究が今後の課題として提示された。
沖縄ヤンバル地域の亜熱帯林における伐採活動の影響評価

沖縄島北部ヤンバル地域に広がる亜熱帯性常緑広葉樹林では,数多くの固有種を含む複雑な生態系が形成されている。しかしながらこの地域の森林では,戦後から現在にかけて大規模な伐採や開発が実施されてきた。そこでまず,これらの伐採・開発が地域の生態系に与えた影響を評価するため,第二次大戦中から現在に至る4時期の空中写真データを整備した。空中写真はデジタルオルソフォトに加工し,地理情報システム(GIS)上で判読を行った。その結果,1944年度の写真からは,集落背後の山腹を畑地に転換している様子が見て取れた。また比較的大きな河川沿いでは,海岸線から23kmのところまで伐採が行われている様子が伺えた。1972年度と1977年度の写真からは,林道網が発達し,中央部の山地でも伐採活動が活発化したことが読み取れた。また,なだらかな尾根上を舌状に畑地化する様子も広く見受けられた。2001年度の写真からは,この地域の森林植生が回復しつつあることが見て取れたが,一方で農地開発による大面積裸地も出現していた。また,この地域の森林を管理する上で,立地環境に基づいたゾーニングは不可欠と考えられた。そこで本研究では,50年以上破壊的撹乱を受けていない二次林を対象とし,平均勾配,有効起伏量,露出度,傾斜の4つの数量的地形因子を用いて,地形が林分構造に与える影響を把握した。その結果,尾根地形では幹密度は高いものの個体サイズが小さくなり,林分全体での材積は有意に少なくなっていた。一方,谷地形では幹密度は低くなったが,個体サイズは大きくなり林分材積も多くなっていた。山腹地形はそれぞれ中間程度の値を示した。このように地形に沿った林分構造の違いが確認され,ヤンバル地域での木材生産に適した立地環境の情報も集積された。沖縄島北部ヤンバル地域の森林は,戦後から現在にかけて大規模な伐採が実施されてきた。過去の空中写真からは,皆伐やそれに近い択伐が広域にわたり実施されていたことを確認できた。また農地開発が森林に及ぼした影響も大きいと思われた。1970年代には,東西に湾に持ち,地形的にボトルネックになっている塩屋-平良ライン(通称S-Tライン)付近で森林の耕地化が進み,ライン以北と以南でヤンバルの森林が分断されている様子が伺えた。そしてその後は国頭村を中心に林道開発が進み,生態系へ大きな負荷を与えている様子も見て取れた。また,琉球大学与那フィールド内の多点調査区をGPSにより測位し,各調査区の露出度(Topographical Exposure Index)をGIS上で求めた。露出度とは,ある点から水平方向を見わたした際に一定半径の円内で360度中何度が開けているかを集計した,尾根と谷を表現する指標である。すると,戦後の大規模伐採後の森林回復パターンは,尾根や谷で大きく異なることが明らかになってきた。1980年と2000年に実施された多点調査の結果を一定の露出度ごとに集計すると,第1優占種であるイタジイは,どのような地形でも胸高断面積合計(ΣBA)が全樹種のΣBAの約50%を占めるが,第2優占種のイジュは谷でΣBAが高くなっていることが明らかになった。また有用樹種のイスノキは,尾根でΣBAが高くなっていた。一方,樹高に着目すると,谷では尾根より平均して約2m樹高が高くなっていた。島嶼のため風の影響を受けやすく,地形も複雑なヤンバル地域の森林では,森林植生はその地形に大きく依存することが示唆された。
鳥類における囀り学習メカニズムのアンチセンスDNA法を用いた解析

ジュウシマツ♀成鳥に同種♂の囀りをプレイバックして脳内zenk遺伝子の発現を誘導した後、脳からAGPC法によりトータルmRNAを調製分離し、ランダムプライマーを用いたRT-PCR法によりcDNAを作成した。その後、5'RACE法、3'RACE法、direct sequencingにより、ジュウシマツzenk cDNAのアミノ酸コード領域を全て含む1549bpの塩基配列を決定した。決定されたジュウシマツzenkの塩基配列は、ヒト,マウス,ゼブラフィッシュのegr-1とそれぞれ68.1%,67.1%,66.3%の相同性が認められた。上記の過程で決定した塩基配列を基に、翻訳開始点付近を標的部位としてアンチセンスODNを設計し、生体内で分解されにくく毒性も低いphosphorothionate-ODN (S-ODN)のアンチセンスS-ODN、FITC標識したアンチセンスS-ODN、対照のセンスS-ODN(リバース配列S-ODN)を入手した。これらのS-ODNをジュウシマツ脳内に微量注入し、一定時間後に脳を固定して組織学切片を観察したところ、FITC標識したアンチセンスS-ODNのニューロンへの取り込みは確認されたが、取り込んだニューロンの分布域が狭く、アンチセンスS-ODNによるZENKタンパクレベル上昇抑制の有無は厳密に判定できなかった。HVJ-リポソーム法を用いた実験では、カチオンタイプタイプHVJ-リポソームに封入したアンチセンスS-ODNはアニオンタイプよりも広い範囲のニューロンに取り込まれ、ZENK陽性細胞数がより少なくなる傾向がみられた。ジュウシマツ成鳥の頭部への慢性カニューレ装着法、定量化すべき行動応答、防音箱内での実験方法の検討を行い、ペリスタポンプよりもディスポ浸透圧ポンプを用いる方が有効であることが示唆された。ジュウシマツ成鳥の頭部に慢性カニューレを装着し、大脳NCM領域へアンチセンスS-ODNを注入した後に同種♂の囀りを繰り返しプレイバックする行動実験を試みたが、ZENK発現抑制の行動に与える影響については明確な定量的データは得られなかった。1.アンチセンスDNA法適用の準補1:zenk遺伝子の塩基配列決定まず、ジュウシマツ♀成鳥に同種♂の囀りをプレイバックして脳内zenk遺伝子の発現を誘導した後、この脳からAGPC法によりトータルmRNAを調製分離し、ランダムプライマーを用いたRT-PCR法によりcDNAを作成した。その後、5'RACE法、3'RACE法、direct sequencingにより、ジュウシマツzenk cDNAのアミノ酸コ-ド領域を全て含む1549bpの塩基配列を決定した。2.アンチセンスDNA法適用の準備2:標的部位の検討とアンチセンスODNの設計上記の過程で決定した塩基配列を基に、アンチセンスDNA法適用の標的部位を検討する。まず、翻訳開始点付近を標的部位として、まず16merと18merのアンチセンスオリゴヌクレオチド(アンチセンスODN)を設計した。この時、生体内で分解されにくく毒性も低い誘導体のphosphorothionate-ODN(S-ODN)を採用し、アンチセンスS-ODN、FITC標識したアンチセンスS-

ODN、対照としてセンスS-ODN(リバース配列のS-ODN)を入手した。次に、これらのS-ODNをジュウシマツ脳内に微量注入し、一定時間後に脳を固定して組織学切片を観察したところ、FlTC標識したアンチセンスS-ODNのニューロンヘの取り込みは確認されたが取り込んだニュ一ロンの分布域が狭く、アンチセンスS-ODNによるZENKタンパクレベル上昇抑制の有無は厳密には判定できなかった。今後は、アンチセンスDNAの投与量や投与方法を検討すると共に、標的部位のさらなる検討も進める予定である。1.アンチセンスDNA法適用の準備3:アンチセンスODN投与法の再検討まず、昨年度に決定したジュウシマツzenk塩基配列とアンチセンスDNA標的部位に基づいて1618merのアンチセンスオリゴヌクレオチド(アンチセンスODN)を設計し、アンチセンスS-ODN(S-ODNは生体内で分解されにくく毒性も低い誘導体のphosphorothionate-ODN)、FITC標識アンチセンスS-ODN、対照のセンスS-ODNとスクランプルS-ODNを入手した。次に、これらのS-ODNをジュウシマツ脳内に微量注入して一定時間後に脳の固定・組織学切片の観察により、ニューロンに取り込まれたS-ODNの経時変化を調べたところ、S-ODNがニューロンへの取り込まれ、数日間細胞内に留まることがは確認された。また、アンチセンスS-ODNのニューロンへの取り込み効率を上げるためにHVJ-リポソーム法(カチオンタイプとアニオンタイプ)を用いて同様の実験を行ったところ、アニオンタイプHVJ-リポソームに封入した18merアンチセンスS-ODNよりもカチオンタイプHVJ-リポソームに封入した18merアンチセンスS-ODNの方が取り込んだニューロンの広がりが大きく、ZENK陽性細胞数が少ない例がみられた。今後は、さらにアンチセンスDNAの投与量・投与方法、標的部位を検討し、効率よく安定したzenk発現抑制(ZENKタンパクレベル上昇抑制)効果が得られるよう手法の確立を目指す予定である。2.アンチセンスDNA法による機能解析1:囀り受容時に発現するzenkジュウシマツ成鳥の頭部に慢性カニューレを装着し、大脳NCM領域へアンチセンスS-ODNを注入した後に、同種♂の囀りを繰り返しプレイバックする、という行動実験の準備として、慢性カニューレの選定と装着法、定量化すべき行動応答の選択、防音箱内での実験方法の検討を行った。その結果、注入用ペリスタポンプよりもディスポ浸透圧ポンプを用いる方が有効と判断された。(1)アンチセンスDNA法適用の準備:アンチセンスODNの設計と投与法の再検討まず、前年度までに決定したジュウシマツzenk塩基配列を基にアンチセンスDNA標的部位に基づいて18mer20merのアンチセンスオリゴヌクレオチド(アンチセンスODN)を数種類設計し、アンチセンスphosphorothionate-ODN(S-ODN)、FITC標識アンチセンスS-ODN、対照のセンスS-
視覚的・聴覚的振動刺激を利用した魚類・鳥類の環境認知能力に関する研究

本研究は、生物が持つ視覚的・聴覚的振動刺激の知覚機能を手がかりに、魚類と鳥類の環境認知の特徴を探ろうとするものであった。キンギョを被験体とした研究では、16年度には傾線の傾角弁別閾を測定し、垂線に対して右下がりでも左下がりでも、10度であることを明らかにした。また、従来の装置の欠点を克服するための装置の設計・発注して作成した。17年度には、傾線弁別における傾線弁別における傾角方略と傾向方略の分離を試みた。また、新装置を実際に使用して有効性を検討し、改良を加えた。18年度では、さらなる改良を加え、この装置による訓練の効率を検討した。水平・垂直縞模様弁別訓練を実施しところ、10匹中3匹の被験体で弁別が可能となった。また、これらの被験体に、傾角45゚/90゚刺激対の弁別訓練を実施したところ、2匹が弁別可能であった。これらの結果は、本装置においても魚類の傾線弁別を可能にすることを示すとともに、更なる改良として、刺激の傾角を変更する場合に、小段階で行う必要があることを示唆するものであった。セキセイインコを被験体としたさえずり知覚の中枢を、Zenkタンパク質の免疫染色法を用いて特定しようとした研究では、16年度にはメスで後頭部高次聴覚領域NCMにあること、17年度には前頭部高次聴覚領域NFにはないこと、18年度には大脳尾側部高次聴覚領域において音声刺激によって反応する部位が確認されたこと、NCM、CMM領域が他のSongbirdと同様に高次聴覚領域と考えられることを示した。また、メスのセキセイインコのコールという音声信号の知覚部位が、オスのセキセイインコ大脳尾側部にあるNCMとC囲領域であり、ここがコールに反応する部位であることを示した。キンギョを被験体とした研究では、装置の開発を行った。一つの改良点は、携帯型ポケットコンピュータ(PDA)を利用して刺激材料を提示する方策を採用したことである。デスクトップ型パソコンで刺激(さまざまな傾向・傾角の縞模様)を作成し、PDAに移植することで、コンピュータ処理された図形を提示できるようにした。またこれを可能にするためには、従来用いてきた装置では対応できず、新たな水槽・装置が必要となった。これらの作成も、順調に完了した。これらによって、刺激の位置の設定が刺激の抜き差しをせずに可能となり、将来の動画刺激の実験も可能となった。これらの装置の完成させる一方で、魚類についてはキンギョを被験体とし、従来の装置を用いながら、さまざまな角度の傾きを持つ視覚振動刺激(白黒縞模様)を用いることによって、キンギョの傾き弁別能力を明らかにする研究をさらに進めた。特に、キンギョの斜線弁別を、斜線の傾角(水平に対する角度)は同じでありながら、傾向を逆にする刺激を用いて弁別訓練を行い、傾向情報のみでも斜線弁別が可能であることが明らかとなった。鳥類を被験体とした研究では、インコ・オウム目に属するセキセイインコの音声コミュニケーション行動を、神経行動学的に解析した。雌のセキセイインコを防音箱の中に入れ、同種の雄のSongを聞かせ、認知的情報処理を行っている脳の部位を検討した。特に前脳に焦点を絞り、最初期発現遺伝子Zenkの産生物であるZENKタンパク質(ZENK)の発現を指標として検討した結果、fields L1 and L3,caudomedial neostriatumに、ZENKの発現が観察された。

このことから、同種のSongに特異的に応答するニューロンの存在が、視床-終脳系聴覚伝導路のこれらの部位で明らかとなった。本研究は、生物が持つ振動刺激の知覚機能を手がかりに、それぞれの動物種の環境認知の特徴を探ろうとするものである。キンギョの研究では、白黒縞模様を用いて、これまでに垂線に対する右下がり斜線の角度弁別閾が10度であること、斜線弁別のために傾角方略が使えないにもかかわらず、傾向方略だけで斜線の弁別が可能であることを示してきた。17年度はさらにデータを重ね、垂線に対する角度弁別閾は、左下がりでも10度であることを示した。一方で、従来使用してきた装置には改良すべき点もあった。一つには、刺激提示枠が長方形であり、提示刺激が縞模様としての刺激になったのか、その刺激と枠との関係で複雑に成立するさまざまな視覚手がかりだったのか、といった刺激統制の難しさがあった。二つ目には、刺激の位置交代を、刺激の抜き差しによって行わなければならなかった。これらの点を改良するために、昨年に液晶表示を利用した新装置を開発した。今年はこの装置の有効性、その装置での適切な刺激の作成を行い、新装置でも縞模様弁別が可能であることを示した。鳥類の研究では、セキセイインコを被験体にさえずり知覚の中枢機構の解明をテーマとしている。雌セキセイインコによるさえずり知覚には後頭部高次聴覚領域NCMが関係するが、前頭部高次聴覚領域NFの役割は不明である。鳥のさえずり知覚には高次聴覚領域から神経入力を受ける高次発声領域が関与しているとする報告がある。NCMに比べ、NFは発声領域と近接しているので、さえずり知覚に関係している可能性がある。そこで、ニューロンの活性化指標になるZenkタンパク質の雄のさえずり刺激による発現を2つの領域間で比較したところ、NFには有意なZenkタンパク質の発現が認められなかった。雌セキセイインコによるさえずり知覚にはNFは関与していない可能性がある。(鳥類の研究では、北里大学医学部・生理学教室・佐藤亮平氏の協力を得た。)本研究は、生物が持つ視覚的・聴覚的振動刺激の知覚機能を手がかりに、それぞれの動物種の環境認知の特徴を探ろうとするものであった。本年度は、3年計画の最終年度に当たり、これまでの研究の補足的研究と研究の全体的まとめを行った。キンギョを被験体とした研究では、16年度に設計・発注して作成されたPDAを利用した新装置について、17年度に実際に使用して不都合が生じた点を改良し、本年度では、さらなる改良の必要性とこの装置による訓練の効率を検討するために、さまざまな傾角を持つ縞模様の視覚弁別訓練を実施した。その結果、弁別点での通路の確保を、刺激の上下から刺激の下方に別途通路を設けることなど、新たな改良が必要となった。このように改良した装置を用いて水平・垂直縞模様弁別訓練を実施したところ、3匹の被験体で弁別が可能となった。これらの被験体に、傾角45°/90°刺激対の弁別訓練を実施したところ、2匹が弁別可能であった。これらの結果は、刺激の傾角を変更する場合に小段階で行う必要があることを示唆するものであった。セキセイインコを被験体とした研究では、知覚レベルに関与するニューロンの検知に有力な方法とされるZenkタンパク質の免疫染色法を用いて、オスの高次聴覚関連領域を探索した。その結果、dNCM、vNCMとL2とでは異なる音声情報処理が行われていることが推論された。大脳尾側部高次聴覚領域において音声刺激によって反応する部位も確認され、NCM、CMM領域が他のSongbirdと同様に高次聴覚領域と考えられた。
新規コロニーアッセイ法による腎臓前駆細胞の単離と誘導

Sallファミリーは種を越えて保存されたZincフィンガー蛋白である。我々はマウスSall1を発生期腎臓から単離し、この遺伝子が腎臓前駆細胞集団である後腎間葉に発現すること、このノックアウトマウスは腎臓を欠損することを見いだした。さらにSall1の遺伝子座にGFPを導入したマウスを作製し、腎臓前駆細胞集団である後腎間葉が光ることを確認し、さらにそこで発現する遺伝子群を同定している。本計画は、Sall1を使って、腎臓前駆細胞を同定する確実で信頼できる系を確立しようとするものである。まず後腎間葉を解離して、Wnt4を発現するフィーダー上で培養すると、一個の細胞からコロニーが形成され、糸球体や尿細管など多系統の分化マーカーを発現することを見いだした。次いでSall1-GFPノックインマウスの後腎間葉細胞からは、GFPを強発現する分画からのみコロニーが形成された。さらにこのGFPを発現する後腎間葉細胞を再凝集させ器官培養すると,3次元立体構造を再構築できた。またSall1ノックアウトマウスからのコロニーは、分化や数は正常だがサイズが減少していた。これらの結果から、Sall1を強発現する間葉細胞分画に腎臓前駆細胞が存在し、Sall1はその増殖に関与していることが示唆された。このアッセイ系をフィーダー細胞が不要なように改善することを試みたが、未だ成功していない。これはフィーダーからWnt4以外の因子が供給されているためと考えられる。今後このアッセイは腎臓前駆細胞が分化していく際の系譜決定の解析に役立つと考えられ、組織や切片のレベルでしか検討されていなかった腎臓形成が、単一細胞レベルで解析できるようになる可能性を秘めている。初年度は、以下のことを明らかにした。1)後腎間葉を解離して、Wnt4を発現するフィーダー上で培養すると、一個の細胞からコロニーが形成され、糸球体や尿細管など多系統の分化マーカーを発現することを見いだした。2)Sall1-GFPノックインマウスから、GFPを発現する後腎間葉細胞を単離し、コロニーを形成させたところ、GFPを強発現する分画に前駆細胞が存在することが明らかになった。さらに、GFPを発現する後腎間葉細胞を再凝集させ器官培養すると,3次元立体構造を再構築できた。またSall1ノックアウトマウスからのコロニーは、分化は正常だが小さく、増殖が低下していることが示唆された。3)Wntの下流では、Rac, JNKなどのnon canonical経路が働いていることが判明した。よってこのシステムは腎臓細胞の運命決定の解析に役立つと考えられ、今後、このアッセイ系をフィーダー細胞が不要なように改善することを計画している。
戦後国鉄における中間管理者層の形成と行動に関する研究:1945年〜1970年

本研究は、国鉄における中間管理者層がどのように形成され、どのような行動様式をとることになったのかを歴史内在的に解明しようとするものである。この作業を行うに当たって本研究は、中間管理者層が経営組織の内部における自らの地位や役割を可能な限り高め、且つそれを維持するために、最高管理者層及び一般労働者層との間に、ある種の集団的な取引を行ない、そのなかから昇進慣行を始めとする独特な行動様式を形成してきた側面を重視する。そして、(1)縦割の系統構造、(2)キャリア組とノン・キャリア組との分業構造、(3)ノン・キャリア組のなかでの選抜構造が、そのような取引を可能とさせる背景要因であったという仮設に立つ。国鉄は、多様な事業を含む鉄道業務を網羅的かつ体系的に組織・運営するために、比較的早い時期から総務、経理、運輸、保線、工作、建設などの縦割り別に多段階の組織を編成する系統別組織形態をとってきた。この系統は、キャリア組、ノン・キャリア組を問わず、他系統に対して自分の利害関係を主張・拡大するための折衝二取引の母体となると同時に、その結束力を維持・強化するためのキャリア組とノン・キャリア組との日常的な取引の場となる。国鉄は、官僚化の進展のなかでキャリア組とノン・キャリア組とを区別し、互いの分担を明確にする組織構造を発展させてきた。キャリア組は全国幹部として主に政策にかかわる意志決定を担い、ノン・キャリア組は地方幹部として主にその政策の現業機関への展開とその具体的な執行を担当する。この分業構造は、キャリア組の数が非常に少ない側面と相侯って、ノン・キャリア組の発言力を一定程度以上に維持させる基盤となる。国鉄は、最高管理者層になり得るキャリア組の数を制限することによって、キャリア組自身のポストを安定化するとともに、ノン・キャリア組の上層移動のチャンスを広げる政策をとってきた。そして、ノン・キャリア組のなかで更に少数のエリト層を比較的早期に選抜することによって、彼らに比較的に安定的な地位を保障するとともに、それから排除された多数のノン.・エリトにも上層移動のチャンスを与える政策をとってきた。このような政策は中間管理者の内部階層を多様化し、それぞれの階層が一定程度の交渉力をもちながらも互いの牽制によって一定の枠以上にははみ出ないようにする効果があった。ある種の庇護移動とトーナメント移動を組み合わせたこの独特な選抜構造のなかからノン・キャリア組のエリト層を頂点とする中間管理者層の重層的な取引様式が形成されたのである。本研究は、(1)現業機関-管理局-(支社)-本社各レベルの管理者の出自と養成・

昇進の実態、(2)各レベルの管理者相互間の関係と各々の内部関係の実態、(3)縦割-横割、現業-指導の絡み合う国鉄組織の形態とその変化、(4)各レベルの管理者の経営観と労使関係観、を重点的に分析することを通じて、戦後国鉄の中間管理者層がどのように形成され、どのような行動様式をとることになったのかを実証しようとするものである。本社及び幾つかの地方の人事関係のエキスパートと、昇進類型別に各管理者グループを代表し得るような人たちを対象に行った予備的な聞き取り調査の結果、次のような知見が得られた。1、本社採用(いわゆるキャリア組)とその他(いわゆるノン・キャリア組)との関係1)通説はキャリア組の「特権」的な地位を強調する傾向があったが、実際はキャリア組とノン・キャリア組は権限と情報において複層的な構造をなし、その関係は地方毎に異なっている2)ノン・キャリア組の内部においては出自を異にするグループ乃至個人間に能力主義的な選抜が行われると同時に、様々なインフォマール組織が情報と人事をめぐるパワー・ポリティクスに影響を及ぼしている2、非現業と現業との関係1)非現業への登用が、管理者としてのキャリア・パスに重要な節目となっている2)現業に対する非現業の「指導」が、スペシャルな意味合いとゼネラルな意味合いを併せ持つのが、管理者のキャリア・パスに大きな影響を及ぼす3、系統の存在全般的に縦割的な組織構造=系統の論理が強く働いており、系統間の調整の必要性と人事部の権限・役割が相関関係を有する本研究は、国鉄における中間管理者層がどのように形成され、どのような行動様式をとることになったのかを歴史内在的に解明しようとするものである。この作業を行うに当たって本研究は、中間管理者層が経営組織の内部における自らの地位や役割を可能な限り高め、且つそれを維持するために、最高管理者層及び一般労働者層との間に、ある種の集団的な取引を行ない、そのなかから昇進慣行を始めとする独特な行動様式を形成してきた側面を重視する。そして、(1)縦割の系統構造、(2)キャリア組とノン・キャリア組との分業構造、(3)ノン・キャリア組のなかでの選抜構造が、そのような取引を可能とさせる背景要因であったという仮設に立つ。国鉄は、多様な事業を含む鉄道業務を網羅的かつ体系的に組織・運営するために、比較的早い時期から総務、経理、運輸、保線、工作、建設などの縦割り別に多段階の組織を編成する系統別組織形態をとってきた。この系統は、キャリア組、ノン・キャリア組を問わず、他系統に対して自分の利害関係を主張・拡大するための折衝=取引の母体となると同時に、その結束力を維持・強化するためのキャリア組とノン・キャリア組との日常的な取引の場となる。国鉄は、官僚化の進展のなかでキャリア組とノン・キャリア組とを区別し、互いの分担を明確にする組織構造を発展させてきた。キャリア組は全国幹部として主に政策にかかわる意志決定を担い、ノン・キャリア組は地方幹部として主にその政策の現業機関への展開とその具体的な執行を担当する。この分業構造は、キャリア組の数が非常に少ない側面と相俟って、ノン・キャリア組の発言力を一定程度以上に維持させる基盤となる。国鉄は、最高管理者層になり得るキャリア組の数を制限することによって、キャリア組自身のポストを安定化するとともに、ノン・キャリア組の上層移動のチャンスを広げる政策をとってきた。そして、ノン・キャリア組のなかで更に少数のエリト層を比較的早期に選抜することによって、彼らに比較的に安定的な地位を保障するとともに、それから排除された多数のノン・エリトにも上層移動のチャンスを与える政策をとってきた。このような政策は中間管理者の内部階層を多様化し、それぞれの階層が一定程度の交渉力をもちながらも互いの牽制によって一定の枠以上にははみ出ないようにする効果があった。