hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューカレドニアと周辺地域の先住民語の研究-ネク語、ティンリン語の記述を中心に-

大角翠(研究代表者)は前年度までのニューカレドニア、ヴァヌアツ、ブーゲンヴィルの現地調査で得られた資料を整理、分析し、この地域の社会言語学的実態について論文にまとめた(学会誌で発表の予定)。更に、各地域の個別言語の概略をふまえ、詳細な文法の記述と語彙集の編纂に取り組んでいる。ネク語は話者数が200人強の、極めて小さい言語であり研究記録もほとんどない。まだ話者が存在するうちに緊急の調査を行い、記録を残す必要がある。情報の不十分なところ、文法的に調査と洞察を要するところなどを整理し、平成17年8月9月、協力者(東京女子大学修士課程、辻笑子)を同行し、ワウェ部落で現地調査を行った。海外共同研究者の大西正幸、協力者のTherese Kemelfieldは10月にブーゲンヴィルの現地調査を行った。ワウェ部落ではウジェニー・ウインベ宅に滞在し、去年まで協力してくれたルイ・ウィンベの他、3名のインフォーマントを得てネク語の聞き取り他を行った。音韻、語彙リストの拡充、文法記述のための会話、ナレーションの録音等を行い、また、チバウ・カナク文化センターの調査に協力して、メア語の収集にも辻が立ち会った。昨年に引き続きジャクリーヌ・ド・ラ・フォンティネル氏等の現地の研究者と会合を数回持った。また、チバウ・カナク文化センターなどで文献資料の調査も行った。シドニー大学でもオセアニア資料の調査を行った。帰国後、文法現象の中でも幾つかの重要な面を中心にペーパーにまとめ、3月のオセアニア学会で口頭発表、4月のオクスフォード・神戸国際シンポジウムでポスター発表を行った。ティンリン語、ネク語の音声資料の文字化、記述、コンピューター入力作業は何度も直しを加えるなど、非常に困難を伴うものであり、海外共同研究者のBoucqueyによる辞書の仏訳も含め継続中である。本研究ではニューカレドニアと周辺地域の先住民語の記述、記録、出版を目指した。大角翠(研究代表者)は平成18年度は研究休暇を得て、ハワイ大学、ケンブリッジ大学、ロンドン大学(SOAS)、マックス・プランク研究所(ライプチッヒ)、ラ・トローブ大学で客員研究員としてニューカレドニア先住民語を中心としたオセアニア言語に関する研究、執筆活動、資料収集を行った。ハワイ大学ではブラスト教授他のオセアニア言語学者と研究協力を行い、危機言語ドキュメンテーショングループとも協力、SOASでは、Austin教授主導のELAP(消滅の危機に瀕した言語のドキュメンテーション及びアーカイブ活動)のワークショップに参加した。その他CNRS(パリ)、ケンブリッジLeverhulme発達人類学研究所の研究者との研究協力も行った。平成19年2月3月にはニューカレドニアのヌメアとワウェ部落でネク語の聞き取り等の言語調査を行った。収集された音声やテキストはコンピューターに入力され、それをもとに文法分析、辞書編纂が進められた。得られた知見はハワイ大学、ロンドン大学、マックス・プランク研究所、ベルリン大学、ラ・トローブ大学でのセミナー、講演で発表、9月にはランカスター大学での国際、統語構造学会でも発表した。本研究によって少数言語が密集し未知の部分を多く残すメラネシア地域の言語の一端が明らかにされた。
量子揺動による準安定状態の緩和機構の直接数値シミュレーションによる研究

格子の空間的構造のため、反強磁性ハイゼンベルク模型の基底状態がシングレットペアの敷き詰めで表わされる特殊な状態になっている例が多く見出されてきているが、それらの系で起こる基底状態相転移の様子を直接数値計算の方法で研究した。特に、強磁性鎖からなる梯子格子やイジング的異方性をもつ三角格子反強磁性ハイゼンベルク模型での古典的スピン状態と量子的スピン状態の間の相転移の性質を研究し、磁性非磁性相転移が起こることを発見しその特徴を明らかにした。さらには磁場中でのXY的異方性をもつ三角格子反強磁性ハイゼンベルク模型の新しい相の存在を古典モンテカルロ法で示し、それがエントロピー利得のためにおこる新しいタイプのものであることを明らかにした。さらにその相に相当する高磁場相が絶対零度の量子系にも存在することを確認し、相転移におけるエントロピー効果が基底状態での量子ゆらぎ効果と極めて類似していることを発見した。また、スピンの動的性質を直接シミュレーションする方法を指数積分解の方法を用いて開発し、一軸異方性をもつ磁性体の磁場逆転に伴う運動の解析を行ない、そこで起こる非断熱遷移の確率をランダウ・ジーナーの機構で解析することで、2つの安定な状態間のトンネル効果によるエネルギーギャップの大きさを評価する方法を提案した。さらにその方法で量子的ヒステリシス現象における段階的振舞いの起源も明らかにした。また、スピン三量体での縮退基底状態における外磁場の時間的変化の伝搬の様子の直接観察を行なった。
安全なコンクリート補強のための光ファイバセンサによる剥離検知技術に関する研究開発

光ファイバに沿って変化するひずみを連続的に広範囲で計測できる分布型光ファイバセンサを用いて、コンクリート補強繊維シートの剥離検知技術を研究した。シート内に敷設した分布型光ファイバセンサにより、ひずみが一定値を示す場所を剥離箇所として検知することができた。当該箇所ではシートとコンクリート間で応力伝達がないためである。本研究ではセンサの実装方法を検討、実験による検証を行うとともに、シート界面の破壊モデルについても考察した。コンクリート表面に生したひび割れは、コンクリートと補強材の界面に局部的なせん断力を生じさせるため、補強材の剥離を引き起こす恐れがある。そこで、コンクリートひび割れ時に生じるひずみ分布変化を詳細に確認するために、高い位置分解能を有する分布型光ファイバセンサを表面に貼付した小型コンクリート試験体の引張試験を実施した。試験体中央部に生じたコンクリートひび割れの進展に応じて、光ファイバセンサでびずみ分布を測定した。その結果、今までにない高密度な測定によってひび割れ近傍のひずみ分布を明らかにし、ひずみの最大値や分布形状が、接着剤などの光ファイバセンサの設置方法に依存することを確かめた。また、ひび割れ部から光ファイバセンサ部へのひずみ伝達と、光ファイバセンサの位置分解能のそれぞれを考慮したひずみ分布モデルー提案し、小型試験結果によって本モデルの適用性を一部確認した。これらの結果は、FRPなどのコンクリート補強材に生じたひずみ分布測定結果から、ひび割れなどのコンクリート表面状態やコンクリート補強材の剥離などを推定するにあたって大きく寄与するものである。一方で、高い位置分解能を有する分布型光ファイバセンサ測定器の高度化に取り組み、測定器内部の基板を再設計するなどし、操作性の向上とともにひずみ測定精度の安定化をすすめた。さらに、FRP補強材への実装用光ファイバセンサの検討を行い、光ファイバセンサを織り込んだガラス繊維材料を設計、試作した。ガラス繊維シートそのものに、光ファイバセンサを織り込んだFRP補強シートを試作した。本シートによれば、光ファイバセンサに沿ったひずみ分布が計測できるため、1)シートの補強効果などを確認すること、2)剥離などの局部的な損傷をひずみ変化として検知すること、が期待できる。さらに、高い位置分解能を有する分布型光ファイバひずみ測定器による高密度なひずみ分布を測定すれば、3)シート界面の剥離破壊モデル(応力-変位モデル)を明らかにすること、が可能である。その性能検証のために、本シートで補強された小型コンクリート試験体を用いた引張試験を実施した。あらかじめ試験体コンクリート中央部には切り欠きを施したため、引張りによって切り欠き部から補強シートの剥離が生じた。補強シートのひずみ分布を、光ファイバセンサで約6mmの間隔で測定した。測定の結果、切り欠き部近傍に生じたシートの剥離を、一定のひずみ分布を示す範囲として検知することができた。また、光ファイバセンサによる高密度なひずみ分布から得られる剥離部の応力-変位モデルは、既往の研究による代表的なモデルと比較して妥当なものであった。これらの結果により、本シートの一定の性能を検証することができた。つまり、シートによる補強後にはその補強工法の検証手段として、地震直後などにはその補強健全性の確認手段として、寄与できる。さらには、得られた破壊モデルは学術的な意義に加えて、設計などへのフィードバックが期待できる。光ファイバセンサを用いたコンクリート補強モニタリング技術のさらなる展開を目的に,今までとは異なるセンサ設置手法を実験的に検証した。そのために,炭素繊維シートで補強された鉄筋コンクリート試験体(幅600×桁高600×長さ5,500mm)の4点曲げ試験に,光ファイバひずみセンサを適用した。センサの設置は,コンクリート表面に光ファイバセンサを仮固定した後,炭素繊維シートを付着させるための接着剤を利用して,シート施工とともに光ファイバセンサと試験体を一体化させる手法を採用した。非常に容易で施工性に優れている反面,シート密着のための脱泡ローラー作業の際にセンサに側圧がかかる点に注意が必要であることがわかった。曲げ試験では,試験体への荷重を段階的に増やしながら,ひずみゲージや変位計の計測とともに,光ファイバセンサによるひずみ分布計測を行った。その結果,試験体に生じた繊維シート破断を局所的なひずみ変化として捉えることができた。試験体の破壊モードがシート破断先行型であり,試験中にシート剥離は生じなかったが,光ファイバひずみセンサが異なる破壊モードに対しても有効であり,破壊モードの推定が可能であることが確認された。一方で,一部区間で光ファイバセンサの計測結果が不調であったため,設置手法には一部改善の余地があると考える。本実験を通じて,補強工とセンサ設置工を同時に行う本手法の一定の実用性が確認できたため,昨年度までに試作,検証した光ファイバセンサ織り込み済みシートの付着によるセンサ設置手法と合わせて,コンクリート補強のモニタリング手法の選択肢が広がったものとして意義がある。
細胞間情報伝達物質の遺伝子発現機構の細胞化学

細胞間情報伝達物質であるアミン、ペプチド、ステロイドの合成酵素および前駆体分子のmRNAの局在と各種実験によるそれらの変動を、半定量的in situハイブリダイゼ-ション法を用いて切片上で解析した。またmRNAからの翻訳物質を、それぞれの特異抗体を用いて免疫組織化学的に検索し、情報伝達物質の細胞内での貯留状態を数値化し、上記mRNA量との相関性の検討を試みた。さらに伝達物質の放出機序を電子顕微鏡を用いて形態学的観点から考察し、情報伝達物質の産生、輸送、分泌放出の各プロセス連関を明らかにした。これらのことから、情報伝達物質は、特定の刺激のよってまず放出がおこり、この分泌情報が細胞体での産生をひきおこすことが判明した。したがって、蛋白質をはじめとする伝達物質の細胞内での存在は、産生と放出の均衡関係によって決定されるもので、増減の有無から産生の亢進や低下を断定することは本質的でないことが示された。つまりmRNA量の変化を同時に測定しなければ、物質の細胞内貯留の生理的意義の解析にはならないことが明らかとなった。つぎに、情報伝達物質を産生、放出する細胞とその標的細胞の関係を、親和的結合様相という観点から検討した。方法としては、とくに脳室内や前眼房内に、情報伝達物質を産生する組織を移植する実験を行った。あらかじめ、宿主の情報伝達物質を薬物投与によって化学的涸渇状態にしておき、移植片からの細胞突起が時空間的にどのように伸長していくか観察した。これらの移植実験から、宿主側の受容体の発現の有無によって標的細胞と有機的連絡が決定されることが明らかとなった。ただ、これらの連結に、どの程度トロフィックな因子が作用しているのかについては今後の課題として残った。以上の研究は2年間におよんだが、初年度はおもに研究手技の確立に、次年度はそれらの応用についやされた。研究結果は国際学会での発表や欧米の一流雑誌で公表した。細胞間情報伝達物質である各種ペプチド(オキシトシン、バソプレシン、P物質、エンケファリン、CGRP、ニュ-ロペプチドY、ANP、BNP)およびアミン類(インド-ルアミン、カテコ-ルアミン)の、外的・内的環境変化に対する形態学的変動について、免疫組織化学法とin situハイブリダイゼ-ション法を用いて検索を進めた。まず、それぞれの情報伝達物質の分布を脳と脊髄(脊髄神経節を含む)において免疫組織化学的手法を用いて正確にマッピングした。とくに、ブタ脳から抽出された新しいペプチドであるBNPについて、ブタ脊髄の各レベルにおける分布差を、本年度購入した画像解析装置を使用して解析した。その結果、頚髄、胸髄、腰髄、仙髄、尾髄において顕著な分布差を認め、BNPの生理的意義を考察する上で重要な知見となった。次に、実験動物(おもにラット)を高張性食塩水負荷や絶水環境におき、水分代謝変動に伴う後葉ホルモンのmRNAの変化を観察した。浸透圧変化によって、視床下部・室傍核、視索上核のバソプレシンおよびオキシトシンmRNAは著しい増加を示した。しかし、免疫組織化学的には、オキシトシン、バソプレシン免疫陽性反応は、ともに減少傾向を呈した。このことから、浸透圧刺激によって、これらの物質の産生能は上昇したが、放出が産生を上まわったことが形態学的にとらえられた。さらに、脳移植実験を行い、縫線核セロトニンニュ-ロンの発現状態を細胞体および終末部において観察した。

これらのセロトニン線維は、標的部位に応じた特異的分布パタ-ンを示して再構築された。細胞体内でのアミン合成発現については、縫線核組織を眼球前眼房内に移植した実験で解析した。縫線核ニュ-ロンにおけるチロシン水酸化酵素は、移植後3日目で発現していたが、セロトニンは、同時期においてモノアミン酸化抑制剤投与によってのみ発現していた。次年度は、これらについて半定量的解析を加える予定である。細胞間情報伝達物質であるアミン、ペプチド、ステロイドの合成酵素および前駆体分子のmRNAの局在と各種実験によるそれらの変動を、半定量的in situハイブリダイゼ-ション法を用いて切片上で解析した。またmRNAからの翻訳物質を、それぞれの特異抗体を用いて免疫組織化学的に検索し、情報伝達物質の細胞内での貯留状態を数値化し、上記mRNA量との相関性の検討を試みた。さらに伝達物質の放出機序を電子顕微鏡を用いて形態学的観点から考察し、情報伝達物質の産生、輸送、分泌放出の各プロセス連関を明らかにした。これらのことから、情報伝達物質は、特定の刺激によってまず放出がおこり、この分泌情報が細胞体での産生をひきおこすことが判明した。したがって、蛋白質をはじめとする伝達物質の細胞内での存在は、産生と放出の均衡関係によって決定されるもので、増減の有無から産生の亢進や低下を断定することは本質的でないことが示された。つまりmRNA量の変化を同時に測定しなければ、物質の細胞内貯留の生理的意義の解析にはならないことが明らかとなった。つぎに、情報伝達物質を産生、放出する細胞とその標的細胞の関係を、親和的結合様相という観点から検討した。方法としては、とくに脳室内や前眼房内に、情報伝達物質を産生する組織を移植する実験を行った。あらかじめ、宿主の情報伝達物質を薬物投与によって化学的涸渇状態にしておき、移植片からの細胞突起が時空間的にどのように伸長していくか観察した。これらの移植実験から、宿主側の受容体の発現の有無によって標的細胞と有機的連絡が決定されることが明らかとなった。ただ、これらの連結に、どの程度トロフィックな因子が作用しているのかについては今後の課題として残った。以上の研究は2年間におよんだが、初年度はおもに研究手技の確立に、次年度はそれらの応用についやされた。研究結果は国際学会での発表や欧米の一流雑誌で公表した。
新発想再生医療技術による完全自己組織大動脈弁の開発研究

大動脈弁用のバルサルバ洞を有する三葉弁形状を作製するのために、生体心臓弁の形状を忠実に再現できる3Dプリンターを用いて型を作った。型を2ヵ月間皮下に埋入することで、コラーゲンと線維芽細胞からなる完全に自家結合組織によるバイオバルブが得られた。拍動流循環回路を用いた生体外実験において、少なくとも10日間の優れた弁機能の耐久性が得られた。バイオバルブをヤギに心尖ー大動脈バイパス法で移植した。僅かな逆流で弁葉の動きはスムーズであった。1月後弁葉は滑らかで白く血栓形成は無かった。機能的で臨床応用の可能性を有する3次元形状心臓弁が設計した型を体内に埋入することで形成できた。作製する大動脈弁様組織体の機能、再生能力の評価【移植モデルの作製実験】約60kgの体重のヤギを用いると、成人とほぼ同程度の心臓生理状態が得られるため、モデル動物としてヤギを選択した。移植実験系として心臓から下降大動脈へと人工血管でつなぐ、Apico-Aorticバイパス術を用いることを第1選択として行った。本バイパス術は、既に人工心臓の移植実験で確立された方法であり、バイパス途中に作製した心臓弁組織体を挿入して移植を行った。一方、冠動脈再建が可能と判断されば、右図の様に大動脈弁置換の検討も行うことを検討したが、バイオバルブ作製基材の設計を必要としたため、本研究ではバイパスモデルに絞った。【移植後の弁の機能評価実験】移植直後の弁の動きは血管造影によって可視化して観察し、超音波、ならびに電磁流量計によって血流量を計測し、弁機能を経時的に調べた。また、所定期間毎に超音波エコーによって弁の動きを観察した。移植期間は研究期間内で最長3ヶ月間と設定した。移植時に得られた結果は鋳型の設計などにフィードバックさせ、完成度の向上につなげた。【再生の評価実験】移植後に試験物を摘出し、組織切片を作製し、病理学的は評価によって再生率を調べた。免疫染色によって細胞成分を同定し、心臓弁の構成細胞の存在比率、ならびに存在範囲を求めた。また、引っ張り試験などによって移植前後での力学的な性質の変化も併せて調べることができた。1生体の皮下組織内に高分子製の鋳型を1ヶ月程留置することで、自己組織からなる移植用組織体が自動的に得られる画期的な再生医療技術(生体内組織形成術)を利用した「肺動脈弁」の作製技術を踏まえて、臨床ニーズの高い「大動脈弁」の開発に発展させる。2耐圧性と耐久性を獲得するための鋳型の最適設計と抗血栓性設計を行い、移植実験によって自己組織化する再生能力を調べ、大動脈弁として臨床応用の可能性を追求する。研究1)「生体内組織形成術」で作製する大動脈弁様組織体の生体外力学的評価:3DCADソフト(Rhinoceros)を用いて設計し、3Dプリンタ(Projet HD3000)を用いて大動脈弁様組織体の作製用鋳型を作製した。鋳型内にはLED照射装置と電池を内蔵させ、体内において光照射できるようにした。鋳型を用いてヤギ皮下で大動脈弁様組織体を作製した。シリンジポンプと連動させた特注の水圧連続負荷内圧測定装置を用いて、破裂時の内圧値を計測し、生体動脈と同等の耐圧性を有することが分かった。市販の引っ張り試験機(RE2-33005B)を用いて、連続計測する歪みと応力の関係から弾性率を求め、生体動脈以上の強度を有することが分かった。国立循環器病研究センターが開発した補助人工心臓機能評価用の拍動流試験回路を導入して、加速試験を行い、37°Cの恒温槽内で、生理食塩水を流体として用いると、10日間の機能維持を認め、耐久性に優れていることが分かった。研究2)作製する大動脈弁様組織体の抗血栓性の評価:血液凝固実験にはビーグル犬の新鮮血中に大動脈弁様組織体を浸漬させ、37°Cに保つと、表面で血液凝固が起こったが、開発した水溶性アルガトロバンのコーティングによって、血液凝固を完全に押さえることができた。主要課題に関しては、計画通りの研究進行によってほぼ目的を達成し、現在投稿中を含め、多数の英文学術雑誌に発表することができ、さらに多数の特許申請に繋がったため。本研究は昨年度に引き続き当初の計画通り順調に進行しており、大きな問題点はなく、研究計画の変更は必要ない。最終年度では研究計画に従って、完成させた大動脈弁様組織体を用いて、ヤギなどに移植を行い、生体内での機能性、ならびに再生能力を評価していく。平成24年度の会計締切までの納品が遅れたため、年度内に会計処理をすることができずに余剰が生じた。

次年度にて処理を行う予定である。また、当初の計画通りに次年度には、大動脈弁様組織体を作製するための、鋳型の材料代などの消耗品費や移植実験用の動物購入飼育費が主となる計画である。また、研究成果の発表のための学会出張費などの旅費や実験補助員への謝金も見込んでいる。
自家蛍光の測定に基づく無侵襲な組織障害判定システムの構築

本研究の目的は培養細胞(in vitro)から胃粘膜(in vivo)まで共通して認められるフラビン,ニコチン酸,ポルフィリンを含む補酵素が酸素代謝伴って蛍光性を変化させるという現象を利用し、観察するだけで,無侵襲に,鋭敏に,客観的に組織・細胞内酸化還元状態を測定するシステムを構築する事であった。研究期間内に達成すべき目標として下記の2項目を掲げた。i)本研究によって構築される生体の自家蛍光測定システムを利用して,活性酸素による細胞障害を自家蛍光の測定によって無侵襲に,観察するだけで,鋭敏に判断する新しい細胞毒性試験法を確立する.ii)非ステロイド性鎮痛解熱剤(NSAIDs)は消化性潰瘍病変の主な原因の一つとされている.本研究によって構築される生体の自家蛍光測定システムを利用して,ラットのNSAIDs起因性胃粘膜障害と自家蛍光の関係を明らかにする.i)期間内にラット正常胃粘膜由来培養細胞RGM1の活性酸素による障害をMTT法,NR法によって検討し,同時に障害に伴う細胞の自家蛍光量の変化を倒立顕微鏡・高感度カメラ・画像処理装置によって構成されたシステムによって測定た。この結果細胞障害と自家蛍光とのあいだに強い相関があり,自家蛍光の測定は無侵襲な細胞毒性試験となりうることを示した。ii)上記システムの倒立顕微鏡を実体顕微鏡に置き換えることによって小動物観察用のシステムを構築し,非ステロイド性鎮痛解熱剤による胃粘膜障害と胃粘膜自家蛍光との関係検討した結果細胞の系と同様に,自家蛍光量と胃粘膜傷害とのあいだには強い相関があることを示した。本研究者によって樹立されたラット正常胃粘膜由来培養細胞RGM1の活性酸素による傷害をMTT法、NR法細胞毒性試験によって検討した。一方、傷害に伴う細胞の自家蛍光量の変化を倒立顕微鏡・高感度カメラ・画像処理装置によって構成されたシステムによって測定した。この結果、細胞傷害と自家蛍光との間には正の相関関係があり、蛍光量の定量が細胞傷害の測定に有用であることが示された。この結果はJournal of Gastroenterology誌上に発表予定である(印刷中)。これは無侵襲に蛍光観察するだけで細胞傷害度が判断できる新しい細胞毒性試験法の確立を示唆するものである.また急性胃炎の重要な因子とされる非ステロイド性鎮痛解熱剤(NSAIDs)の服用と胃粘膜蛍光について、ラット実験モデルによる検討から、傷害された胃粘膜には特徴的な蛍光物質の出現を認めることを明らかにした。この結果はThe Journal of Japan Society for Laser Medicine誌上に発表予定である(印刷中)。
液晶メカニクスを用いた液晶材料の新規応用分野の開拓

本研究では入力あるいは出力に流動を含む場合にターゲットを絞り,液晶材料を用いたこれまでに無い全く新しいデバイスの開発を目指す。具体的には,(1)流動→液晶分子配向場の変化→電磁場(2)熱エネルギー→液晶分子配向場の変化→流動の2つについて理論計算および実験の両面からアプローチを行い,液晶材料を用いた高精度力学センサーおよび熱エネルギーを用いた液晶アクチュエータの開発可能性を示した。具体的には,本科研費交付期間内に(1)流動→液晶分子配向場の変化→電磁場(2)熱エネルギー→液晶分子配向場の変化→流動の2つについて理論計算および実験の両面からアプローチを行い,液晶材料を用いた高精度力学センサーおよび熱エネルギーを用いた液晶アクチュエータを開発する。平成19年度は液晶材料の物性値。平板間距離,せん断速度および平板面での配向処理強度をパラメータとして,平行平板間せん断流れによる巨視的分極についての数値シミュレーションを系統的に行い,流動によって誘起される液晶の巨視的分極を最適に利用できるパラメータの組み合わせの探究を行った。シミュレ-ションにはLeslie-Ericksen連続体理論を用い,非定常解析を行った。シミュレ-ションを広範囲のパラメータにわたって行うために,高速ワークステーション(申請設備)を使用した。その後,シミュレーション結果を基にして,実験装置および液晶材料の仕様について調査した。スパッタリング装置(現有設備)および配向膜処理装置(現有設備)を用いて作成した2枚の電極および配向膜付ガラス板,レーザー光源およびフォトディテクタを配置する,液晶材料をガラス板間に注入し,上部ガラス板を移動させることにより液晶にせん断流れを与えた。せん断流れによって生じる分極を光学的および電気的に測定する。また,現存する液晶材料はディスプレイ用に開発されたものがほとんどである。そのため,シミュレーション結果より,本研究に最適な液晶材料を同定した。以上の研究結果より,流動により液晶分子配向場を変化させ,電磁場の発生へとつなげる方法を確立した。本研究では入力あるいは出力に流動を含む場合にターゲットを絞り,液晶材料を用いたこれまでに無い全く新しいデバイスの開発を目指す.具体的には,本科研費交付期間内に(1)流動→液晶分子配向場の変化→電磁場(2)熱エネルギー→液晶分子配向場の変化→流動の2つについて理論計算および実験の両面からアプローチを行い.液晶材料を用いた高精度力学センサーおよび熱エネルギーを用いた液晶アクチュエータを開発する.平成20年度は液晶材料の温度を変化させた場合の,等方相-ネマティック液晶相転移に伴って液晶材料中に出現する分子配向場の欠陥構造についての数値シミュレーションを行うとともに,シミュレーション結果の確認のための実験を行った.シミュレーションにはMarrucci-Grecoポテンシャルを適用した土井理論を用い,対となる配向欠陥を発生させた後の非定常解析を行った.シミュレーションを広範囲のパラメータにわたって行うために,高速ワークステーション(申請設備)を使用した.その後,シミュレーション結果の確認のために実験を行った.液晶材料である5CBにポリスチレン微粒子を混入したのち,等方相-ネマティック相転移温度以上に熱した後,液晶相が安定となる温度まで冷却し,発生した配向欠陥の挙動と液晶材料中に分散されたポリスチレン微粒子の運動を観察した.実験より,配向欠陥の挙動とともに微粒子が運動することが確認された.シミュレーション結果と実験結果を総合して,液晶分子の配向欠陥の挙動を利用して,例えばマイクロマニピュレータのような新しい液晶デバイスが開発可能であるとの知見を得た.
Web 2.0の活用法による学習者のSLAと学習動機の効果に関する研究

3Dの英語学習ゲームを用いて,デジタル・ゲームからの多種かつ多量のフィードバックが,学習者の能力と自律性における動機付け因子に肯定的な効果があるか,また,多種かつ多量のフィードバックが,その他の要素,例えば学習動機が低いもしくは学習動機がないESL大学生の継続的なゲームの実行,タスクへの興味,タスクの価値,タスクを行う努力に肯定的な効果があるかを調査した。4つの実験条件を設定し,多様な量のフィードバックを用いた。つまり,最も少量のフィードバックから最も多量のフィードバック(統制群は,実際の教室で行った),ビデオ・オンデマント・モジュール(VOD), 2Dのフラッシュ・ゲームを使ったブレンド型の学習(blended learning)モジュール(2Dゲーム),及び3Dの学習ゲーム(3Dゲーム)である。分散分析の結果によると,学習者の自信,自律性,継続的なゲームの実行,タスクへの興味におおけるフィードバックの肯定的な効果について,統計的に有意な結果が出た。自由回答記述からは、2つの顕著な傾向がみられた。つまり、学習者は後日もゲームをしたいと思っており、3Dゲームでも英語が学べることに驚いたというものだった。この研究により,多種かつ多量のフィードバックを行う英語ゲームは,学習態度や学習動機が低い学習者の態度や動機に変化をもたらす可能性があるという結果を得た。幾つかの3Dゲームエンジンやバーチャルスペースを比較した後、Caspian Learning社が開発したThinking Worldsバージョン3.1(http://www.thinkingworlds.com)を導入しWeb2.0モジュールを作成する事で合意した。該当ゲームエンジンはSCROM対応となっており、ウェブ上又はLMS Moodleでの展開が可能である。以下のゲームデザイン方針に重点を置き、ファンタジーの世界で繰り広げられるアバターの冒険シナリオが設定された。(1)学生の為のオン・デマンド情報(2)学習者がより主体となるインターアクションの場(3)学習者の自律アドベンチャーRPGゲームを実験デザインとして使用した。この学習用ゲームは、常にフィードバックを得ながらステージを繰り返し、自分に合ったペースで習得していけるようにデザインされている。そしてゲームのコンテンツは、TOEICのリスニングが基となっている。LMS Moodleの支援の下ウェブ上で展開する3Dゲームのデザインと制作に必要なハードウェアとソフトウェアの調達と設定を含んだ作業が、初年度の主な研究内容となった。その内容には必要な3Dデザインソフトが導入された3Dデザインの制作スペースの設置や、オーディオ録音用ハードウェアやオーディオ編集ソフトのセットアップが含まれる。ゲームの初期版が完成したので、現在試験操作に取り組んでいる。この試験操作は来年度まで引き続き実行していく予定である。言語的に似た内容を他のモジュールで使用する為、最初に3Dモジュールに取り組むという事で意見が揃った。その反面、3Dゲームに比べ2Dモジュールと印刷版はデマンドは低い為、作成は断然スムーズになるであろうと考えられる。自己決定理論に基づき、第2言語としての英語習得へ学生の興味を増すべく、英語の集中訓練が可能な3Dの学習環境を作成した。オーサリング・ツールを使用し、3DアドベンチャーRPGの形式とした。このRPG型英語学習環境には、英語習得のためのゲームデザインが盛り込まれている。つまり、学生は3DのRPG的世界において、自身のアバターを動かし、英語の会話を聞きながらさまざまなタスクをこなし、フィードバックを得てゴールに到達することになる。学生の英語学習に対する興味を増大させるという目的について測定を行ったところ、以下の結果を得ることができた。対象者は英語学習に対してモティベーションが低く、英語力も不充分な学生(185名)である。コンピュータ室でRPG型英語学習教材に60分取り組んでもらった。RPGプレイ中のビデオ、プレイ中に「ヘルプボタン」を押したタイミングと回数のデータ、プレイ後のアンケートと短いインタビューを分析に用いた。アンケート項目には、「興味」「ゲームの上手さ」「フィードバックの有効性」「直感的操作性」、さらに「またこのRPG型教材をやってみたいか」などがある。要素分析は23項目において実施され、適切な項目の振り分けの結果、「興味」「上手さ」「フィードバック」に対して4項目ずつ、「直感的操作性」に対して3項目、「またやってみたいか」に対して1項目の、計16項目が最終的に残った。

「興味」を従属変数として重回帰分析を行ったところ、「ゲームの上手さ」「フィードバックの有効性」が1%以下の水準で有意との結果が得られた。先行研究に照らして考えると、「RPGにおける各タスクが上手くできる」という感覚を増し、即時的/継続的なフィードバックを与えることで、モティベーションの低い学生に対して英語への興味を引き起こすことが可能であるとわかった。3Dの英語学習ゲームを用いて,デジタル・ゲームからの多種かつ多量のフィードバックが,学習者の能力と自律性における動機付け因子に肯定的な効果があるか,また,多種かつ多量のフィードバックが,その他の要素,例えば学習動機が低いもしくは学習動機がないESL大学生の継続的なゲームの実行,タスクへの興味,タスクの価値,タスクを行う努力に肯定的な効果があるかを調査した。4つの実験条件を設定し,多様な量のフィードバックを用いた。つまり,最も少量のフィードバックから最も多量のフィードバック(統制群は,実際の教室で行った),ビデオ・オンデマント・モジュール(VOD),2Dのフラッシュ・ゲームを使ったブレンド型の学習(blended learning)モジュール(2Dゲーム),及び3Dの学習ゲーム(3Dゲーム)である。統制群のフィードバック量は,最小レベルのフィードバックであり,教師とのやり取りや学習者同士のペア活動も最小限に制限された。それに対して,3Dゲーム群は,オーディオ,ビジュアル,テキスト,グラフィックなど多種かつ多量のフィードバックをすべてのゲーム内インターアクションで得た。すべての群において,調査参加者は,ゲーム前,ゲーム後の英語テストを受験し,学習体験に関する自由記述問題に回答し,また上記の変数を測定するためのオンライン上の6段階リッカート尺度調査に答えた。分散分析の結果によると,学習者の自信,自律性,継続的なゲームの実行,タスクへの興味におおけるフィードバックの肯定的な効果について,統計的に有意な結果が出た。フィードバックの量が上昇する程、自律性、ゲームの継続的な実行、タスクへの興味も統計的に有意に上昇することが明らかとなった。さらに、ゲーム前後のテストによると、実験群の方が統制群よりも同等かもしくは統計的に有意に平均値が上昇した。自由回答記述からは、2つの顕著な傾向がみられた。つまり、学習者は後日もゲームをしたいと思っており、3Dゲームでも英語が学べることに驚いたというものだった。この研究により,多種かつ多量のフィードバックを行う英語ゲームは,学習態度や学習動機が低い学習者の態度や動機に変化をもたらす可能性があるという結果を得た。このような英語ゲームは、学習者を心理的に引き込み、さらなる学習のためのゲームを継続して行うように促す潜在的な可能性がある。
シンボリック・データ・アナリシスの研究

もう一つの研究の主題は、多次元のシンボリック・データに埋もれた「巨視的観点から幾何学的に薄い構造」を発見可能な、特徴選択法の確立であった。平成910年度の研究で、「多次元のシンボリック・データが関数構造に従うならば、そのデータは幾何学的に薄い構造を有する」という、直感的に明らかなしかも単純な原理に基づいて、真に有効な特徴組を選択的に探し出す方法を提案した。この方法は、ニューラルネットワークによる関数同定などを行う前に適用可能であり、極めて実用性の高い方法である。実際、平成10年4月Luxembourgで開催された国際会議KESDA-98において一部の成果を発表したが、データ・マイニングのエンジンとして利用できることから注目された。今後、これらの方法をさらに充実・発展させる予定である。平成9年度における研究の主題は、識別問題(Classification problems)における特徴選択法(feature selection algorithm)の確立であった。効果的な特徴選択法においては、識別に貢献する重要な特徴群の発見と、これらの特徴に基づいた各類別概念(パターンクラス)の記述の一般性が、同時並行的に評価できなければならない。この目的のために、相対近隣グラフ(Relative Neighborhood Graph)および相互近隣グラフ(Mutual Neighborhood Graph)とよぶグラフの概念を利用してきたが、パターンクラスの相対的構造によっては、真に有用な特徴のみを選択することができない場合があった。今回、パターンクラス間の構造を捉えるクラス間相互近隣グラフ(Interclass Mutual Neighborhood Graph,IMNG)とよぶ新たなグラフを定義し、このグラフの性質を利用して、上記同時並行的評価が可能になった。この結果、パリティー問題(XOR問題)に冗長な特徴を付加した特徴選択問題など、特徴選択問題として難しいとされている各種問題に対しても、所望の能力が得られるようになった。今後、新アルゴリズムの高速化をはかるとともに、一般的なデータ・マイニングのエンジンの一つとして利用する考えである。
メトキシフェニルチオメタンを利用したワンポット多段階反応

限られた化石燃料を有効利用し,省資源・省エネルギーを指向した有機合成反応により有益な化合物を合成する技術は,現代だけでなく21世紀という未来を創造するために必要な技術であり,人類が今の文明社会を維持していくには必要不可欠である。そこで省資源・環境保護を指向した有機反応の開拓,およびその反応を利用した生理活性物質の合成を試みた。スルホンは有機合成反応に最も重要な素反応である炭素-炭素結合を構築することが可能である。また,必要な炭素骨格を構築した後に,容易に除去することも可能である。スルホンのこの性質を利用してフェノールのワンポット合成反応を試みた。フェノールは古くから知られている生理活性物質の1つであり,高い活性を示す抗生物質やHIV活性を示すエイズ治療薬のリード化合物としても期待される化合物群である。また,ワンポット反応は合成中間体を単離精製する事により,従来段階的に行っていた反応を中間体を一切取り出すことなく一気に行うことが可能であり,省資源・省エネルギーを容易に実現できると考えた。定法によりβ-ケトスルホンと種々のエノンとを調製後,塩基性条件下にてこれらを反応させた。反応はスムーズに進行し,目的とするフェノールが良好な収率で得られた。また,出発原料のスルホンやエノンに様々な置換基を導入したところ,それぞれ対応する置換フェノールが得られた。いずれの反応も,期待した炭素-炭素結合生成,それに続く脱離反応がスムーズに進行した。今年度は、フェノール類の合成を検討した。フェノール誘導体は、高い活性を示す抗生物質やHIV活性を示すエイズ治療薬のリード化合物としても期待される化合物群である。まず始めにメトキシフェニルチオメタンを出発原料とし、ワンポット反応という手法を用いることによりフェノール類の合成を検討した。ワンポット反応という手法は複数の反応を一気に行う有機合成法であり、省資源・省エネルギー型有機合成反応の開発には非常に有効である。出発原料のメトキシフェニルチオメタンはクロロメトキシメタンとチオフェノールから容易に調製できることがわかった。これまでの合成法はジメトキシメタンとチオフェノールをモレキュラーシーブス存在下にて撹拌することで行っていたが、この方法では長時間の加熱が必要であった。一方、我々はチオフェノールのナトリウム塩を用いてこの反応を行うことでより短時間で反応を完結させることに成功した。この化合物を出発原料とし、ホルミル化、Robinson環化、脱離反応を行うことによりフェノールを合成することが可能である。続いて、これら一連の反応を素反応に分解し、個々の反応について最適化を行った。反応条件を種々検討したところ、Robinson環化・脱離反応はスムーズに進行し低収率ではあるものの目的とする化合物が得られた。一方、最初の反応であるホルミル化は各種ホルミル化剤を用いたが、副生物が多く収率の改善は現時点では達成できていない。来年度は、引き続きこれらの問題点に取り組むとともに、スルフィドをより脱離能の高いスルホンに変換し同様の反応を検討する予定である。
高専文科系学科における情報化人材育成のためのイントラネット構築体験システムの開発

本研究は,近年めざましいITの発展を背景とした企業における情報化人材不足の問題,および教育機関における情報処理教育の現状分析にもとづいて,今日的な情報化人材ニーズに対応するための情報処理教育の試みとして,イントラネット構築体験の学習システムを提示しようとするものである。十分に整備されたコンピュータ・ネットワーク環境の下でおこなわれる従来型の情報処理教育では,コンピュータの有効な活用という側面に教育の主眼がおかれているため,システム構築や環境設定といった今日的な情報化人材ニーズに対して適切かつ柔軟に対応することができないと考えられる。したがって,本学習システムは,実際に企業等の現場でイントラネット環境の構築・運営・管理をおこなうことのできる実践的な技術や知識を習得することを目的として,学生から参加者を募り協調学習(cooperative learning)の形態をとりながら研究開発を展開した。本学習システムの教育効果の詳細については今後の評価を待たねばならないが,本学習システムはインターネット・イントラネットに関する知識と技術を持ち合わせ,企業からの情報化人材ニーズに応えることのできる人材の育成に成果が期待できるものである。また,多くの大学・高専における情報処理教育に本学習システムは導入・応用することが可能であると考えられる。もちろん,このような情報処理教育の取り組みを持って直ちに企業が要求するIT能力を十分に養成できるわけではない。情報化人材の問題はそれ自体多面的なアプローチを要するものであり,短期的な取り組みで解決できることには限りがあることは確かである。本学習システムの教育効果の評価や現行の情報処理教育との連携,カリキュラム上の問題等,中長期的かつ継続的な取り組みが不可欠である。本年度は,企業情報システムの変容過程とその背景や影響を研究調査し,その分析結果に基づいてイントラネット構築体験システムを開発する意義を考察した。そして,同システムの企画・設計および一部構築作業をおこなった。まず,企業におけるイントラネットの導入と活用の現状分析を文献研究と実態調査によっておこない,イントラネット環境ではそれを構築・運用する専門スタッフと実際に利用する業務スタッフとの境界が融合化しつつあることを明らかにした。つまり,イントラネットの下では営業や購買,会計などの業務スタッフにも情報技術への造詣が少なからず求められているのである。したがって,そこから生まれる情報化人材ニーズに適切に応えることのできる人材を育成する情報処理教育が必要になるといえ,本研究を遂行する意義を確認した。つづいて,このような研究成果に基づいてイントラネット構築体験システムの企画・設計作業をおこない,イントラネットの基本的な構成技術と特徴について検討した。すなわち,イントラネット技術の進歩は目覚ましいが,その基本的なアーキテクチャはほぼ安定期に入ったとみてよく,ここでは学内に本研究用ネットワークを構築し,サーバとして運用するコンピュータの初期設営までを達成した。また,これらネットワークおよびシステムの構築・設定作業自体が本研究の主眼である体験学習の一環を意味しているため,学生から若干名の参加者を募り協調学習(cooperative learning)の形態をとりながら進めた。なお,イントラネット構築体験システム全体の具体的な構築および各種ネットワークソフトウェア等の詳細設定は,引き続き次年度におこなう計画である。
マウス接触光過敏症におけるサプレッサーT細胞およびサプレッサー因子の免疫学的研究

接触光過敏症(CPS)は遅延型アレルギーの一型とされている。我々は免疫担当細胞間相互作用およびH-2遺伝子ハプロタイプの明らかなマウスにおいて実験的CPS誘導法を確立した。方法は、マウス剃毛腹部に光感作物質であるTCSA塗布、長波長紫外線(UV-A)照射を連続2日間行い、5日目に耳介にTCSA塗布、UV-A照射し、24時間後にその腫脹の程度を計測する。1:CPS抑制に関与する細胞の抗原特異性および表面形質の決定2、3日前に、中波長紫外線(UV-B)で感作部位を照射したマウスを、TCSA-UV-Aで光感作すると惹起反応は抑制された。感作不成立マウスの脾細胞【10^8】個を正常マウス尾静脈より注入したのち、光感作してもCPSは成立しなかった。これは、脾細胞中に感作成立を抑制する抑制細胞が存在すると考えられた。抑制細胞を含んだ脾細胞を、、モノクローナル抗Thyl、抗Lyl、抗LyZあるいは、抗L3/T4抗体および補体でそれぞれ処理し、抑制能を調べた結果、抑制細胞は、L3T【4^+】Lyl、【2^-】T細胞であることが判明した。同様の抑制T細胞が感作不成立マウス胸腺中にも存在した。2、抑制因子の抽出:抑制T細胞を含んだ脾細胞、胸腺細胞をfreeze-thawingにて破壊、遠沈後、上清を得た。既述した如くマウスを感作しつつ、この上清を連続5日間静注し、6日目に光惹起したところ反応は抑制された。さらに、感作第1日目から、惹起日までの6日間を、前後3日間に分けて、それぞれ上清を注入したマウスでは、前3日間注入群のみ惹起反応が抑制された。したがって、上清中には、おそらく抑制T細胞由来と思われるacting afferen-limb抑制因子が存在すると考えられた。さらに、抑制因子はモノクローナル抗Ia抗体アフィニティカラムに吸着されることより、Ia産物と共通のエピトープを持つことが示された。UV-B照射による免疫機能障害の一因に抑制T細胞誘導があるといえる。
細胞性粘菌の細胞分化過程におけるPKAによる細胞型特異的な遺伝子発現調節機構

粘菌の予定胞子細胞、予定柄細胞それぞれの細胞型への分化過程においてcAMP依存性プロテインキナーゼ(PKA)を活性化できない変異株(以下それぞれをpsp-Rm,pst-Rm株と略記)を親株として外来DNAの導入による挿入突然変異法を用いてこれらの株の変異形質を回復するサプレッサー変異株の単離を試みた。現在までにpsp-Rm,pst-Rm株に外来DNA導入した形質転換株をそれぞれ約5000クローンをスクリーニングしたが、目的の変異株は未だ得られていない。また、米国ベイラー医科大学との共同研究で、PKAと相互作用するタンパク質遺伝子を酵母two-hybrid法によってスクリーニングし、6種の遺伝子を同定した。これらは既知の遺伝子に有意な相同性がみられず、新奇の遺伝子であった。現在これらの遺伝子の破壊株を作成し、形態観察およびマイクロアレイ法を用いた遺伝子発現プロファイリングにより表現型の解析を行っている。ドミナントネガティブ型に改変したcAMP依存性プロテインキナーゼ(PKA)調節サブユニットを胞子あるいは柄細胞の前駆細胞(予定胞子細胞、予定柄細胞)で特異的に発現させるベクターを粘菌細胞に導入し、それぞれの細胞型への分化過程においてPKAを活性化できない変異株(以下それぞれをpsp-Rm,pst-Rm株と略記)を得た。これらを親株として外来DNAの導入による挿入突然変異法を用いてこれらの株の変異形質を快復するサプレッサー変異株の単離を試みた。現在までにpsp-Rm,pst-Rm株に外来DNA導入した形質転換株をそれぞれ約1000クローンをスクリーニングしたが、目的の変異株は未だ得られていない。psp-Rm,pst-Rm株は正常な子実体を形成できないため、当初顕微鏡による形態観察を変異株のスクリーニング指標に用いていたが、より多くの形質転換株をスクリーニングするために、プールした形質転換体をまとめて発生させ、これを界面活性剤処理して生き残ってくる胞子をサプレッサー変異株の候補として選抜する方法を検討し、確立した。現在この方法でのべ1000クローンの形質転換株のスクリーニングを行っている。
人工IV族半導体の形成と光・電子物性制御

平成15年度の研究成果は、大きく分けて次の3つの項目に分けられる。(1)良質な緩和SiGe疑似基板作製に関する研究、(2)歪みSiおよびGeチャネルトランジスタの試作と評価、(3)SiGe量子構造の発光特性の評価、(4)Si中のN原子原子層ドーピング、である。(1)においては、イオン打ちこみを行ったSi基板上のSiGe薄膜エピタキシャル成長について評価し、イオン打ち込みによって、平坦でありながら、薄くかつ緩和率の高いSiGe疑似基板を作製できる技術の確立に成功した。(2)では、歪みSiチャネル素子は高移動度を有しているが、チャネル端の自由表面による応力緩和が素子を微細化することによりチャネル全体に及ぶと考えられるため、微細素子では歪みSi薄膜が示す高キャリア移動度が達成されない懸念がある。我々は、実験的に、メサ構造の両端部近傍では歪み緩和が起こっていること、またメサ構造の歪み分布が素子サイズに大きく依存すること、さらにシミュレーションにより、バンド構造が大きく変化することを見出し、今後の素子設計の基礎データを得た。(3)では、SiGe量子構造と並んでSiベース発光材料として期待されている鉄シリサイドの発光とSiGe量子構造の発光との比較を行った。両者の発光強度および温度特性はほぼ同じであり、化合物半導体の発光強度に比べると3桁から4桁低いことがわかった。実用化を考えた場合、SiGe量子構造および鉄シリサイド材料の更なる改善が必要であることが示された。(4)では、N原子層形成si(100)表面上において、500°Cという低温でのCVD法によりSi薄膜がエピタキシャル成長することを見いだし、3nm間隔の多層N原子層ドーピング構造を実現した。また、Si(100)基板非加熱下での低エネルギーECR Arプラズマ支援により、原子層オーダでのSiエピタキシャル成長制御を実現するとともに、Si薄膜の結晶性劣化要因はArイオン打ち込みによるダメージであることを見いだし、Siエピタキシャル薄膜の高品質化を実現した。本研究で得られた成果については、平成16年度の「成果とりまとめ」において、ワークショップおよび成果報告冊子の作成を通してまとめる予定である。低温Si層を緩衝層として用いることにより、Si(100)基板上にSiGeの良質な歪み緩和薄膜を成長する技術を確立した。この手法により作製したSiGe上に、歪みGe膜をチャンネルとするp型の変調ドープ構造を成長したところ、室温における世界最高正孔移動度を実現した。この正孔移動度は、チャンネル幅に強く依存し、界面ラフネス散乱と、歪み緩和による転位発生との競合から、最適なチャンネル幅が存在することが明らかになった。Si上にGeを積層したときの成長様式を、Geを二層積層した構造からの発光を利用して検討した。その結果、Geの成長様式は下地のGeが島状成長をしている場合、Siスペーサ層を介して伝播する歪み場により大きく影響を受けることが明らかとなった。二層目のGeが、島状成長に遷移する臨界膜厚および濡れ層の膜厚は、一層目のGeが島状成長をしている場合は、大きく減少する。また二層目のGe島の密度は、一層目と比較して3倍程度に増加する場合があることが観測された。これは、表面における歪み場の効果と、混晶層の形成による島形成の障壁エネルギーの低下の両面から検討している。異種原子層を任意に配置した人工IV族半導体を形成するためには、異種原子層を形成したSi(100)基板上においてもSiをエピタキシャル成長させる必要がある。450°C以下の低温・高分圧のCVD条件下において、NやPの原子層形成Si表面上でのSi薄膜の成長過程を調べ、Siがエピタキシャル成長する条件を見い出した。Si酸化初期課程を記述する自己触媒反応モデルを提案し、圧力・温度条件により大きく変化する酸化モードの統一的記述に成功した。同モデルは、ナノ構造形成過程の記述にも有効であると期待される。ホスフィン室温飽和吸着と水素熱脱離を交互に繰り返して表面リン被覆率をデジタル的に制御する「リン吸着デジタル制御法」を開発し、高密度化を目的とするN型ドーピング機構解明の基礎技術を確立した。モノメチルシランを原料に用い、従来より約200°C低い温度である900°Cにおいて、Si(100)基板上3C-SiC単結晶薄膜形成に成功した。この手法により作成したSiGe上に、歪みGe薄膜をチャンネルとするp型の変調ドープ構造を成長したところ、室温における世界最高正孔移動度を実現した。本年度は作製したp型の変調ドープ構造を利用した電界効果型トランジスタの作製を行い、その動作評価を行った。作製した電界効果型トランジスタの実効移動度を評価したところ、従来のSiの電界効果トランジスタの移動度に比べ、約2桁という飛躍的な移動度の向上を実現することに成功した。Si上にGeを堆積させたときの成長様式を調べるために、スペーサー層を介したGe層を2層から10層積層させた構造からの発光測定および原子間力顕微鏡測定を行った。その結果、Ge層の成長様式は、下地のGe層が島状成長している場合、Siスペーサー層を介して伝播する歪み場によって大きく影響を受けることを確認した。特に、Siスペーサー層が非常に薄い場合には、歪み場の影響がより強くなるために、積層構造において従来報告されている横方向の自己組織化がまったく観察されないという新しい現象を観察した。

また、量子ドットとしての応用を鑑み、サイズの小さなGe島を成長することを目的として、低温における成長についても検討した。その結果、低温で成長させたGeのサイズは小さくなり、密度も大きくなることがわかった。さらに、この手法を積層構造と組み合わせることで、高温成長においてもサイズの小さいGe島が得られた。SiGeCにおけるボロンおよびリンのドーピングについても検討を行った。その結果、C濃度の変化によって、不純物原子の活性化度が変化することを系統的に捉えることができた。平成13年度で得られた成果は、大きく分けて次の様に分類される。(1)超平坦SiGe仮想基板の作製(2)SiGe材料の電気伝導における基礎物性の評価(3)歪みGeチャネル変調ドープ電界効果型トランジスタの作製と評価(4)SiGe量子構造を有するSiGe/Siブラッグ反射鏡微小共振器における発光特性の評価(5)SiGeバルク成長技術の開発。(1)においては、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法を駆使することにより、Si基板と同程度の超平坦SiGe仮想基板作製技術の確立に成功している。この技術については、特許申請が行われている。(2)においては、組成30%の緩和SiGe薄膜中における、正孔移動度のボロン不純物濃度依存性について詳細に調べた。この基礎物性データは、物性の更なる理解およびデバイス設計において今後大いに役立つものである。(3)では、分子線エピタキシー法を駆使して、歪みGeチャネル変調ドープ構造を作製し、ホ-ル測定における室温での正孔移動度が、2000cm2/Vsという記録的なデ-タを得ている。また、この構造を利用した電界効果型トランジスタの作製も行い、高い実行移動度を有するトランジスタの作製にも成功している。(4)においては、90%という記録的な反射率を有するSiGe/Siブラッグ反射鏡の作製およびそれを用いた微小共振器における発光の変調に成功している。(5)では、独自の手法による、SiGeバルク成長技術の確立に成功しており、今後、このバルク結晶からSiGe基板を作製し、新規SiGeデバイス作製へとつなげていく予定である。平成14年度の研究成果は、大きく分けて次の4つの項目に分けられる。(1)良質な緩和SiGe疑似基板作製に関する研究、(2)歪みGeチャネルトランジスタの試作と評価、(3)SiGe混晶における電気伝導物性値の確定、(4)GeSiC量子ドットの発光特性の評価、である。(1)においては、イオン打ちこみを行ったSi基板上のSiGe薄膜エピタキシャル成長について評価し、イオン打ち込みによって、薄くかつ緩和率の高いSiGe疑似基板を作製できることがわかった。この技術については、特許出願を行っている。また、薄いアモルファスGe層を成長したSOI基板をアニールすることによって、SiGe-on-Insulator基板を作製する技術についても検討を行った。これは、歪みエンジニアリングとSOI基板の両者の優れた特性を生かしたトランジスタ開発につながると考えている。