hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乾田化地域における不耕起・冬季湛水田の土壌および透水・排水特性

なお,実測している地下水位によれば,夏は15cmより下がらず,冬は通常40cmくらいまで下がり,さらに乾燥が長く続くと60cmくらいまで下がる.したがってIV層以深は地下水位変動の影響を受けていたと考えられる.(2)土壌有機物強熱減量で比較したところ,慣行田では表面0cmから5cm全ての値が8%前後で推移していたのに対し,不耕起・冬期湛水田の表層は,田植え時にはさほど変わらないものの,6月から9%を超え,収穫後も1112%と高い値を示し続けた.この不耕起・冬期湛水田では無農薬・有機栽培が行われており,それが影響して藻類が大量に発生している.表層での土壌有機物量の増加にはそれが影響していると考えられる.昨年までの調査結果から,不耕起水田の一筆減水深が大きいことや,漏水量の面的バラつきが大きいことが明らかになった.これらは水田を表面から捉えたものであり,得られた結果についてより詳細に検討するためには,水田を土層から捉えることが必須である.そこで今年度は不耕起水田の土壌断面を把握し,区分された土層(層位)の土壌物理性を明らかにすることを目的とした.対象圃場はこれまで同様の茨城県河内町の不耕起水田である.湿性集積水田土で,母材は河川堆積物,地形は河川後背地平坦部である.この水田の不耕起部と畔畦付近の代かき部において土壌断面調査および採土を行った.なお,地下水位は,非稲作期に45cm程度である.土壌断面は,土壌構造の発達が極めて弱い第1層(作土層)は,不耕起部は6cm,代かき部では18cmだった.これは,それぞれ代かきによってこの深さまで土壌が撹拌されたことを示している.第II層はともに23cmまでで,代かき部は耕盤が見られるが,不耕起部では旧作土層,耕盤層ともに変化して,耕盤はなくなってきている.構造の発達は,弱い亜角塊状構造である.鮮明な膜状,糸根状斑鉄が非常に富み,酸化的環境ではあるが,不耕起部が厚い層なのは,根成孔隙の保存が原因であると考えられる.土壌の物理性は,不耕起部では,土壌断面に見られたのと同様に,土壌硬度においても耕盤を示すピークが見られなかった。また第III層以深では,代かき部より不耕起部の方が硬度が高かった.これには,根成孔隙の量の差が影響していると考えられる.また不撹乱土の飽和透水係数は,代かき部は秋に代かきしたばかりであるために低い値だったのに対し,不耕起部ではバラついた。また,耕盤に相当する深さや,それ以深の透水係数に高い値が見られた.これは,構造の発達や根穴,土性の影響が考えられるが,より詳細な検討を要する.
高齢者の熱中症予防に向けた住環境整備と住まい方に関する研究

高齢者の熱中症予防に向けた住環境や住まい方、日常生活習慣の課題を把握するため、夏期の日常生活環境下で実態調査を行った。高齢者および若齢者の人体周囲の温湿度を自動計測するとともに、温冷感・快適感・室温評価・許容度、さらに活動量を調査した。一部の被験者を対象とし、皮膚温の測定も実施した。暑熱対策や日常生活習慣、熱中症に対する意識は、自記式のアンケート調査により若齢や中年層との比較を行った。高齢者には、調査後に温熱環境測定結果を開示するとともに熱中症関連情報を提供し、意識や行動の変化を確認した。情報開示により一定の効果はみられたが、意識の定着のみでなく予防行動を実践するための工夫が必要である。平成25年度は事例数を増やすため、平成24年度と同様の内容(日常生活習慣・暑熱対策・熱中症に関するアンケート調査の集合法による実施、体組成・温冷覚閾値等の身体データ、人体周囲温湿度のモニタリングおよび温冷感・快適感等の主観申告)を、高齢男性12名、高齢女性12名の計24名分を追加測定した。さらに、高齢女性・若齢女性各6名の日常生活環境下における個人モニタリング(人体周囲温湿度・主観申告・皮膚温計測)を行った。2年の研究期間において、高齢者の夏期における日常生活環境下の温湿度環境の実態と住まい方、温冷感に関わる主観申告を詳細に分析するための事例数が概ね当初の計画通り揃った。温熱環境の実態調査からは、WBGTが警戒域以上で生活している時間が長いこと、主観評価調査からは、暑い環境を許容する傾向が強いことが示された。皮膚温変動の傾向については、今後詳細を分析する予定であるが、高齢者は若齢者と比較して躯間部の変動が大きい傾向がみられた。平成25年度冬期からは、季節による変動傾向を把握するための調査を事例的に開始し、平成26年度も引き続き測定する予定である。さらに、今後の介入内容の検討のため、日傘に着目した調査を実施した。日傘は女性が紫外線対策として使用するイメージが強く、男性の使用率は低いのが現状であるが、暑熱対策としての効果も大きく、熱中症弱者である高齢者の使用には効果が見込めると考えられる。使用実態や抵抗感に関する意識調査(N=184)および日傘使用による暑熱対策の有効性を検討するための被験者実験(N=10)結果より、使用の意義と推進にむけた課題の整理を進める予定である。近年、暑熱による健康障害、なかでも熱中症の発生が増加している。従来の職場や屋外での活動時における発生に加え、住宅内における発生率増加が著しく、その被害者の多くは高齢者である。本来、安全・安心が保障されるべき住宅内で痛ましい事故が多発している事態を受け、住環境・住まい方における問題把握と改善策を検討することが本研究の目的である。住環境の温熱・空気環境、温熱生理心理反応、睡眠環境、老齢看護の臨床、保健指導等を専門とする研究者を組織し、高齢者住宅における温熱環境実測、空調機器使用状況・住まい方・生活習慣の実態調査、活動量・生理反応の個人モニタリング等を分担して実施し、結果を総合的に分析することで環境改善と有効な予防的介入のありかたを提案したい。平成24年度は、高齢者住宅における環境実態把握と生理量モニタリングを行うという計画通り、8月に奈良市シルバー人材センターを通して協力を募り(男性15名・女性15名の計30名)、日常生活習慣・暑熱対策・熱中症に関するアンケートを集合法により実施した。体組成・温冷覚閾値等の身体データ、人体周囲温湿度のモニタリングおよび温冷感・快適感の主観申告も併せて取得し、健康に日常生活を送っている高齢者の日常生活習慣および生理・心理反応のデータを得た。被験者のうち、女性については睡眠時脳波測定と睡眠に関するアンケートを、男性有志については人体皮膚温測定と日常生活行動調査を依頼し、それぞれ若齢女性、若齢男性との比較検討を行った。本研究最終年度は、情報提供や実験参加による意識づけが与えた影響を検討するため、過去2年間と同様のアンケート調査項目に、実践できる熱中症対策の項目を追加し、再度アンケートを実施した(有効回答:51(男性25、女性26))。過去の結果に比べ、口渇感によらず定期的に水分を摂取する割合、暑熱対策としてエアコンを使用する割合、部屋の温湿度を確認する割合が増加した。一方で、熱中症が起こりやすい時期や、冷やすと効果的な身体部位の認知には差がみられなかった。熱中症対策として実践できる内容(複数回答)は女性の回答数が多く、男女差がみられ、知識の定着を促す情報提供のあり方、意識の変化を継続的な環境調節行動や適切な生活習慣に繋げる工夫が必要と考えられた。

生理量(皮膚温・心拍数)、活動量の実測については、高齢女性、若齢女性各1名を対象とし、夏期に同じ環境で行動を共にした条件で測定を行った。さらに、高齢男性1名を対象として四季を通じた測定を継続して行った。皮膚温については、過去2年間のデータを補足するため、若齢男性10名を対象として測定を行った。皮膚温の測定結果は、周囲環境の影響を受け、個人差が大きかったが、高齢者は若齢者と比較して部位別の温度差が小さく、躯幹部温度が低く、変動が大きい傾向があった。温熱環境と主観申告の関係は、高齢者は暑熱環境下にいる時間が長く、それを許容する傾向があった。就寝時の寝室環境が高温環境に維持されている事例もあり、自宅で過ごす時間が長い高齢者が、自身の体感にのみ頼る環境調節行動には注意を要する。今回の実測調査は日常生活環境下における継続的な測定であったため、被験者の負担を考慮し、日中の深部体温や発汗の測定を実施しなかったが、熱中症予防に向けた生活行動の提案に繋げるためには、把握する必要があると考えられた。住環境学平成24年度、平成25年度の2年間で、高齢男女54名のアンケート調査結果および人体周囲温湿度の個人モニタリングデータ、高齢男女12名、若齢男女12名の日常生活環境下における生理反応(皮膚温変動)データを取得できた。高齢被験者には測定結果を開示、報告するとともに、熱中症に関する情報提供を行った。平成24年度は、高齢者住宅における環境実態把握と生理量モニタリングを行うという計画通り、質問紙調査、住環境温湿度実測、脳波、皮膚温の連続測定データを取得した。昨年度実施した主な調査結果概要は以下の通りである。・高齢者の暑熱対策は、換気や扇風機や日射遮蔽が主で、積極的にエアコン(クーラー)使用をしない傾向にあり、日常生活環境が高温であってもそれを許容する傾向があった。熱中症に関する知識や対策の不十分さがうかがえた。・環境温度・周囲気温の連続測定調査結果では、高齢者の生活環境の実態が把握できた。WBGT値は総じて高い傾向がみられた。高齢者の温冷覚閾値測定結果から感覚機能の低下が示され、対策が望まれる。・高齢者の皮膚温変化は若齢者と異なる反応がみられた。胸部皮膚温の変化が大きい傾向があり、事例数を増やし、引き続き検討する。・高齢者の寝室の温熱環境は快適範囲より高いケースが多く、睡眠の質では高齢者は若齢者より有意に入眠潜時および中途覚醒時間が長く、エアコン使用時間との関係が確認された。平成24年度、25年度の高齢被験者を対象とし、生活習慣や暑熱対策に関するアンケート調査を実施し、情報提供や実験参加による意識付けが与える影響について検討する。さらに、夏期だけでなく季節を通じた個人モニタリングデータの事例測定を継続して行ない、冷暖房使用や着衣調整等の対策をコントールし、生理反応に与える影響を詳細に分析する予定である。平成26年度は研究最終年であるので、これまでのデータを総括する。高齢者の生活習慣・熱中症に関する知識について、今後は若齢者との比較が可能となるようデータの蓄積を図る。生理量については昨年度は男性皮膚温の経時変動データを取得できたので、今年度は女性の生理量データを取得する。昨年度の調査・実測データの解析と同時に効果的な介入の方法を検討し、必要に応じた追加調査を計画・実施する。消耗品の一部をすでに購入済みのもので代用したため。介入調査に関わる費用に充てることとする。
ハイブリッド離散化手法による不整形地盤構造物系の地震応答性状に関する研究

本研究は、地盤の地震時の応答性状の把握において、表層地盤の持つ形状の不整形性に注目して解析を行ったものである。まず、解析モデル化において、構造物の近傍の地盤領域は、幾何学的にも、物性の分布においても不規則なため、これを近傍地盤とし、それを取り巻く半無限遠の境界を持つ、一様なあるいは成層の遠地盤と区分する。解析手法として、前者には有限要素法を、一方、後者には境界要素法を採用するハイブリッド法を適用する。入射波には、平面波を仮定し、波動種別としてP波、SH波、SV波の実体波と、レ-リ波の表面波を考慮する。数値解析例Kは、半円形、半楕円形、逆台形の沖積層地盤を考え、その内部の物性分布のパラメ-タ解析を行った。続いて入射波の波長と形状特性値の比を変えた応答性状を調べた。以上より、不整形な表層地盤の震動特性が明らかになり、従来の成層地盤解析との差を指摘できた。地盤と構造物の動的相互作用解析では、サブストラクチャ法の概念から、地盤インピ-ダンスと基礎有効入力動の評価を行い、構造物との慣性連成解析をして行くための離散化手法を開発した。地盤のモデル化は軸対称なる次元体とし、フ-リエ級数展開を用いての3次元応答を評価する。上部構造物は、3次元有限要素モデルとする。入射波に平面波を仮定して、波動種別、入射角、基礎の特性値、周辺地盤の物性分布状態からパラメ-タ解析を実施し、構造物の応答性状を論じた。以上の2つの動的解析に共通して必要なクリ-ン関数の効果的な数値計算法を開発した。そこでは、成層地盤に対する直接剛性法を採り、波数領域解を求め、空間領域への逆変換を得ている。地盤と構造物の地震時の動的相互作用問題で、地盤の不整形性が長大構造物の応答に与える影響を調べることを目的とした研究で、昭和63年度は以下の事項を扱った。(1)半無限基盤内の地震波の伝播解析一様な半無限基盤上の表層地盤内の散乱波動問題を境界要素法から定式化した。間接法のうちのソース法では、実際の基盤面にとって代る仮想境界面に点加振状態を想定する。そして基盤面上の連続条件から未知強度係数を決定する。一方,直接法では基盤面上の境界積分方程式をコーシの主値積分から遂行している。(2)表層地盤内の波動特性国領域を一様と仮定した場合と不規則領域と仮定した場合のそれぞれの応答解析を行うため、境界要素法と有限要素法のハイブリッド解析法を重み付き残差法から、定式化した。そして表層地盤内の長大土木構造物の設計の観点から、波動の増幅および位相効果を調べた。(3)地盤-構造物系の動的相互作用剛体ケーソンおよび群抗基礎を対象に、地盤インピーダンス関数の評価を行った。前者の場合、間接境界要素法から定式化し、効率的な近似算定法を提案している。後者の解析では、有限要素法と境界要素法の結合法を採用している。モデル化はいずれも軸対称な3次元体とし、フーリエ級数解を求めている。本研究は、沖積地盤が水平でない、いわゆる不整形な基盤上の表層地盤として、地震時の震動性状を究明したものである。従来、地盤の震動解析では、水平な基盤を仮定して、その上の成層な表層地盤を対象としていた。

しかし、長大な土木構造物が出現してくるに伴い、広域的な領域を対象にした場合、また波長の長い表面波を扱う場合、基盤面の不整形性は地盤の応答性状に影響してくるが、その定量的な評価を本研究の目的としているところである。なお、ここでは2次元問題としている。解析手法としては、サブストラクチャ法の概念から、地盤を一様あるいは成層な遠地盤と不規則な形状あるいは物性分布の近傍地盤に区分し、前者には地盤波の無限遠への逸散を忠実に表現できる境界要素法を、そして後者には不規則性を柔軟に取り入れることのできる有限要素法を適用する。つまりハイブリッド法を採用している。しかも、境界要素法では間接法(ソ-ス法)と直接法を採用し、両者の精度を比較・検討している。境界積分方程式に使用されるグリ-ン関数は、直接法では無限体に対する加振解であるスト-クス解および一様な半無限体に対するラム解である、一方、間接法では、一様ならびに成層状半無限体に対する加振解を使用している。解析対象モデルは、沖積層地盤の形状として、半円、台形、隋円形を基本として、それらの層状構造による地震波の伝播を調べている。入射地震波には、実体波であるP波、SH波、SV波の傾斜入射と、表面波であるレ-リ波を想定した。解析結果のまとめ方は、沖積地盤の地表面応答(変位)が自然地盤(遠地盤)状態と比較しての倍率で示している。そしてパラメ-タ解析から不整形な地盤の震動性状について、耐震工学上の有用な知見を得ている。
現代中国外交における認識・規範構造と現実行動の関係についての分析

報告者は従来、1949年の建国以来の中国外交を理論付けする作業を進めている。そのためには、中国が世界の秩序をどう認識していたかを明確にしなければならない。前年度までの報告者の研究に基づけば、先行研究は中国と社会主義国との関係を規定するロジックの変化を見過ごしているという欠点があった。建国当初の中国は、主権国家を中心とするウェストファリア体制が社会主義国間関係をも包摂しているとは考えていなかった。そのため社会主義国間の関係は、主として共産党を主体とする指導者間の話し合いを中心に行われ、結果として指導者間の個人的関係に大きく左右されることになった。これまでの研究は、指導者間の論争を細かく分析してはいたが、それを規定した中国指導者の世界認識とその変化については問題意識が希薄だった。報告者は、上述の問題を克服するために、従来の研究から視点を転換し、本年度は中国で社会主義国との実質的関係を担っていた中共中央対外連絡部(共産党の外交部に相当する)の工作内容の変化を調査した。社会主義国との関係を担う実働部隊となっていた彼らに光を当てることで、中国の指導者が各時期に実際にどのような命令を下していたかがわかるからである。対外連絡部の存在自体、70年代までは非公開で、現在もかつての活動についての資料は公開されていないため作業は困難を伴った。しかし個人的人間関係を利用したインタビューや内部資料の入手によって、その活動の輪郭を明らかにすることはできた。それによると、工作内容の転機は50年代半ばと70年代後半で、いずれの時期においても中国指導者の世界秩序観の転換が強く反映されていた。特に後者は兄弟党との関係を規定していたロジックを根本的に改める内容であり、82年の独立自主外交の提起が中国にとってはウェストファリア体制への全面的な参入を意味していたという報告者の従来の仮説が裏付けられる結果となった。
キチェ族における文化結合症候群の研究

1998年と1999年に、約2ヶ月間かけグアテマラ共和国モモステナンゴ県チュクルフユップ村、及びチマルテナンゴ県コマラパとパナバハル村を調査地とし、文化結合症候群スストに関する調査を行った。36名の呪医にインタビューし、スストは女性や子供に多く,増加傾向にあること、その中に肺炎などの身体疾患や分裂病などの精神疾患が含まれることが分かった。また、呪医によるススト患者11名の治療儀礼を観察記録した。コマラパにおいて、村の健康改善委員の協力を得て女性37名と男性20名のススト体験に関する面接調査を行った。その結果、女性でススト体験者群は21名(57%)、平均年齢30歳、20歳以下での体験者は67%と多く、結婚状況(未婚14%、既婚71%、死・離別14%)、修学年数(平均2年)、SDS(平均値35)などは、非体験者群と顕著な差はなかった。体験者群にマヤ語だけを話すと答えた人がやや多かった。一方、男性ではススト体験者は10%と少なかった。呪医はスストの原因を、超自然界の存在により魂を奪われた結果とした。一方村人は、川におちたり、転ぶといった偶発的な小事故を原因と従来考えていたが、今回は交通事故など近代的事物や内戦といった特殊な外傷体験がかなりの部分を占めていた。ススト体験者の2名に心気症を認めたが、他に精神障害や人格の偏りを認めず、やや伝統文化志向型の女性が多いと思われた。女性の社会活動への参加や自己主張が制限されており、女性の地位は低く、これらの状況から派生する慢性ストレスがスストを生じ、近年の急激な文化変容に対する不適応や内戦時の精神外傷体験がスストの増加をもたらしていると考えられた。呪医は典型的なススト患者を見事に癒し、村人を苦悩から解放し共同体に復帰させるリカバリー・システムは現在も機能していた。しかし、スストに身体疾患などが多く含まれるようになり対応策が急務と考えられた。1998年8月20から9月15日にかけて、グアテマラ共和国、モモステナンゴ県チュクルフユップ村、及びチマルテナンゴ県コマラバ村を調査地とし、文化結合症候群スストに関する実態調査を行った。両村において28名の呪医にインタビューし、スストは女性や子供にに多く、週に23名のススト患者を治療し,増加傾向にあること、その中に身体疾患や分裂病などの精神疾患が含まれることが分かった。また、呪医によるススト患者8名の治療儀礼を観察記録した。後村において、村の健康改善委員の協力を得て17歳から67歳の女性40名を対象にススト体験に関する聞き取り調査を行い、37名から回答を得た。その結果、ススト体験者群は21名(57%)、平均年齢30歳、20歳以下での体験者は67%と多く、結婚状況(未婚14%、既婚71%、死・離別14%)、修学年数(平均2年)、SDS(平均値35)などは、非体験者群と顕著な差はなかった。体験者群にエバンヘリコが、またマヤ語だけを話すと答えた人が多かった。

一方村人は、川におっこちたり、転ぶといった偶発的な小事故を原因と従来考えていたが、今回は交通事故など近代的事物の他、内戦といった特殊な外傷体験がかなりの部分を占めるようになっていた。ススト体験者の内2名に心気症者を認めたが、その他に精神障害や人格の偏りを認めず、やや伝統文化志向型の女性が多いと思われた。二村では、女性の社会活動への参加や自己主張が制限されており、女性の地位は低く、こういった状況から派生する慢性ストレスがスストを生じ、さらに近年の急激な文化変容に対する不適応や内戦時の精神外傷体験がスストの増加をもたらしていると考えられた。しかし呪医の伝統治療は現在も有効で、苦悩から解放し共同体に復帰させるリカバリー・システムを作動させていた。1998年と1999年に、約2ヶ月間かけグアテマラ共和国モモステナンゴ県チュクルフユップ村、及びチマルテナンゴ県コマラパとパナバハル村を調査地とし、文化結合症候群スストに関する調査を行った。36名の呪医にインタビューし、スストは女性や子供に多く、増加傾向にあること、その中に肺炎などの身体疾患や分裂病などの精神疾患が含まれることが分かった。また、呪医によるススト患者11名の治療儀礼を観察記録した。コマラパにおいて、村の健康改善委員の協力を得て女性37名と男性20名のススト体験に関する面接調査を行った。その結果、女性でススト体験者群は21名(57%)、平均年齢30歳、20歳以下での体験者は67%と多く、結婚状況(未婚14%、既婚71%、死・離別14%)、修学年数(平均2年)、SDS(平均値35)などは、非体験者群と顕著な差はなかった。体験者群にマヤ語だけを話すと答えた人がやや多かった。一方、男性ではススト体験者は10%と少なかった。呪医はスストの原因を、超自然界の存在により魂を奪われた結果とした。一方村人は、川におちたり、転ぶといった偶発的な小事故を原因と従来考えていたが、今回は交通事故など近代的事物や内戦といった特殊な外傷体験がかなりの部分を占めていた。ススト体験者の2名に心気症を認めたが、他に精神障害や人格の偏りを認めず、やや伝統文化志向型の女性が多いと思われた。女性の社会活動への参加や自己主張が制限されており、女性の地位は低く、これらの状況から派生する慢性ストレスがスストを生じ、近年の急激な文化変容に対する不適応や内戦時の精神外傷体験がスストの増加をもたらしていると考えられた。呪医は典型的なススト患者を見事に癒し、村人を苦悩から解放し共同体に復帰させるリカバリー・システムは現在も機能していた。しかし、スストに身体疾患などが多く含まれるようになり対応策が急務と考えられた。
ベトナムにおける攪乱をうけたマングローブ林の更新動態の分子集団遺伝学的研究

マングローブは熱帯、亜熱帯の感潮帯に生育する樹木群で、その森林面積は世界全体で2億ヘクタールを占めるとされる。本調査ではベトナム戦争による攪乱後、天然更新によって回復しつつあるベトナムのマングローブ林において、その生態系の構造を調べ、更に分子集団遺伝学的方法を用いて構成樹木集団の遺伝的変異を解析し、環境適応の様子と、更新の動態を解明する。これにより、天然更新のメカニズムを最大限に利用したマングローブ林生態系の再生修復の方法を検討した。1.マングローブの更新動態については特にマングローブ根系の炭素蓄積の過程に注目し、北部Nam dinhおよびThai binhに調査区をもうけ、マングローブ林の土壌中の炭素量を測定した。その結果マンゴローブ林では多量の炭素が土壌中に蓄積されており、その量は潮汐頻度および林齢に大きく依存することが明らかになった。2.遺伝的変異量については北部Don rui, Xuan thuy、中部、Canh duong,南部Can Gio, Vinh loi, Ngochienでヒルギダマシおよびメヒルギの葉のサンプルを採集し、AFLPおよびマイクロサテライトマーカーを用いて遺伝的変異を解析した。ヒルギダマシについては変異量は他の地域と比較して少なかったが集団間の遺伝的分化の程度は大きかった。メヒルギは南部と北部で遺伝的に大きく異なり、北部の集団は西表島のメヒルギとの関連が見られた。また南部のものはボルネオのものと関連しており、それぞれ別種であると見なすのが妥当であると考えられた。遺伝的変異量は北部では大きく、南部では小さかった。また葉緑体にコードされるMatKを含む領域(全長3kb)の配列を、系統が離れておりまた移動に関する形質等が異なる三種(上記二種とヒルギモドキ)で、北部、中部、南部の集団について解析した。その結果、種によって集団間分化の状態や変異量に大きな違いがあることを明らかにした。本調査ではベトナム戦争による攪乱後、天然更新によって回復しつつあるベトナムののマングローブ林において、その生態系の構造を調べ、更に分子集団遺伝学的方法を用いて構成樹木集団の遺伝的変異を解析し、環境適応の様子と、更新の動態を解明する。これにより、天然更新のメカニズムを最大限に利用したマングローブ林生態系の再生修復の方法を検討する。1.生態生理学的研究生態観察プロットを、北部ベトナム紅河デルタ内のNamDinh地域に設定した。同地域内で、林齢、潮汐頻度、種組成の異なる5カ所を選び、20m×20mのプロットを合計5個設置した。各プロットで、樹種、直径、樹高の毎木調査を実施し、種組成と林分構造を解析した。また、各プロット内3カ所で、深さ1mまで10cmおきに土壌サンプル、根サンプルを採集し、炭素、窒素などの定量分析をおこなっている。以上の結果より、林齢、潮汐頻度、種組成などの各要因と、現存量、養分蓄積量との関係を比較検討し、マングローブ林の更新動態を解析中である。また、アビセニア属、ソネラチア属、キャンデリア属のマングローブ植物を愛媛大学構内の温室で栽培し、各樹種の生態生理特性についても解析中である。2.DNAの抽出と遺伝的変異の解析マングローブは熱帯、亜熱帯の感潮帯に生育する樹木群で、その森林面積は世界全体で2億ヘクタールを占めるとされる。

本調査ではベトナム戦争による攪乱後、天然更新によって回復しつつあるベトナムののマングローブ林において、その生態系の構造を調べ、更に分子集団遺伝学的方法を用いて構成樹木集団の遺伝的変異を解析し、環境適応の様子と、更新の動態を解明する。これにより、天然更新のメカニズムを最大限に利用したマングローブ林生態系の再生修復の方法を検討している。1.生態生理学的研究昨年度、北部ベトナム紅河デルタ内のNamDinh地域に設定した生態観察プロットで、昨年に引き続き、樹種、直径、樹高の毎木調査を実施するともに、3ケ所での炭素、窒素などの定量分析をおこなった。林齢、潮汐頻度、種組成などの各要因と、現存量、養分蓄積量との関係を比較検討し、マングローブ林の更新動態解析を継続している。また各樹種の生態生理特性についても解析中である。2.DNAの抽出と遺伝的変異の解析南部、中部、北部での標本採集を行いDNAの抽出を行った。得られたDNAを使って南部、北部の集団については3種(Kandelia candel、Avicenia maria, Luminitzera racemos)で葉緑体にコードされるMatKを含む領域(全長3kb)の配列決定を既に終えた。現在このデータを解析中である。中部の集団についても塩基配列決定を行う予定である。またAviceniaについてはAFLPを使って核の遺伝的変異についても調査し、現在そのデータを解析中である。理諭的研究として集団サイズの変動がある場合での遺伝的多様性について解析を行い、集団の有効サイズと遺伝的変異の関係を明らかにした。マングローブは熱帯、亜熱帯の感潮帯に生育する樹木群で、その森林面積は世界全体で2億ヘクタールを占めるとされる。本調査ではベトナム戦争による撹乱後、天然更新によって回復しつつあるベトナムのマングローブ林において、その生態系の構造を調べ、更に分子集団遺伝学的方法を用いて構成樹木集団の遺伝的変異を解析し、環境適応の様子と、更新の動態を解明する。これにより、天然更新のメカニズムを最大限に利用したマングローブ林生態系の再生修復の方法を検討した。1.マングローブの更新動態については特にマングローブ根系の炭素蓄積の過程に注目し、北部Nam dinhおよびThai binhに調査区をもうけ、マングローブ林の土壌中の炭素量を測定した。2.遺伝的変異量については北部Don rui, Xuan thuy、中部、Canh duong,南部Can Gio, Vinh loi, Ngochienでヒルギダマシおよびメヒルギの葉のサンプルを採集し、AFLPおよびマイクロサテライトマーカーを用いて遺伝的変異を解析した。ヒルギダマシについては変異量は他の地域と比較して少なかったが集団間の遺伝的分化の程度は大きかった。メヒルギは南部と北部で遺伝的に大きく異なり、北部の集団は西表島のメヒルギとの関連が見られた。また南部のものはボルネオのものと関連しており、それぞれ別種であると見なすのが妥当であると考えられた。遺伝的変異量は北部では大きく、南部では小さかった。また葉緑体にコードされるMatKを含む領域(全長3kb)の配列を、系統が離れておりまた移動に関する形質等が異なる三種(上記二種とヒルギモドキ)で、北部、中部、南部の集団について解析した。
ヒトの移動運動の速度を制御する神経機序の解明

本研究ではヒトの移動運動の速度を制御する神経機構の特徴解明のため、特に筋活動制御に関する神経機構の解明を目的に研究を行ってきた。本年度は、脊髄、大脳皮質、それぞれのレベルにおける歩行時の筋制御機序に関して脳波と筋電図を用いた研究を行った。昨年度までに、脊髄歩行回路による速度制御における、ヒトと動物の間の高い共通性を見出した(Yokoyama et al, 2017, Proc Roy Soc B)。今年度においても、これまで動物にしか存在しないと考えられてきた、歩行一周期中に脊髄の神経活動が上部から下部へ徐々に移っていく神経メカニズムがヒトの脊髄にも存在する可能性を示唆する結果を得た(Yokoyama et al, 2017, Physiol Rep)。歩行時には、脳は一個一個の筋を個別に制御するのではなく、筋シナジーという複数筋のまとまった活動を一つの単位として制御していることが示唆されている。歩行走行の速度変化に応じて、動員される筋シナジーの種類が異なることを2016年に我々のグループが報告した(Yokoyama et al. 2016. Sci Rep)。そこで、今年度は大脳皮質がどのように歩行中の筋シナジーの制御に関与するかを検討した。そのために、脳波から筋シナジー活動を推測する脳情報デコーダを作成した。結果として、脳波情報から筋シナジー情報が推測可能なことを明らかにした。さらに、脳波から個々の筋活動を推測した場合に比べ、筋シナジーを推測した場合の方が推測精度が高かった。この脳情報デコーダの推測精度の違いは、大脳皮質は個々の筋を制御するというより、筋シナジーレベルで歩行時の筋活動を制御することを示唆している。これまでの結果を踏まえると、ヒトは他の動物と似た脊髄歩行回路を有し、その脊髄回路の活動を大脳皮質が変調させることで幅広い速度の移動運動が生成されると示唆される。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究はヒトの移動運動(歩行走行)の速度を制御する神経機構の特徴解明を目的としている。本年度は以下2点を実施した。1)ヒトの移動運動の神経機構を評価するために、複数の筋から取得した筋活動に対し統計的手法(非負値行列因子分解)を用いることにより歩行の基本動作パターンを制御する神経モジュールを抽出した。遅い歩行から速い走行(0.3 m/sから5.0 m/s)における筋活動を計測し、47の速度帯に分割し、モジュールを抽出した。さらに、各速度で抽出されたモジュールの特徴を定量的に比較するためにクラスター分析を用いた。結果、走行と歩行のモジュールで大きなクラスター分かれ、さらに遅い歩行と速い歩行もサブクラスターとして分割された。このことにより、歩行と走行はもちろん、遅い歩行と速い歩行の間においても筋制御様式が異なることが明らかとなった。2)上記の速度上昇に伴う歩行神経機構の遷移に関するメカニズムを明らかにするために今後は脳波による皮質活動の測定を予定している。本年度においてはそのための予備実験を行った。従来、脳波計測中に被験者が動くと著しいアーチファクト(ノイズ)が混入するため、歩行動作中の脳波計測は行われてこなかった。しかしながら、近年考案された脳波から動作由来のアーチファクト成分のみを統計的に取り除く解析アルゴリズムを応用することで、歩行中でも脳波計測が可能であることを確認できた。また、解析プログラム作成、実験環境の整備、被験者のリクルート網の構築など研究の下準備を行った。歩行、走行の筋活動制御様式の移り変わり関しては研究をほぼ完了した。クラスター分析とギャップ統計値を用いたクラスタ数判断方法により、懸念であった広範囲の速度で抽出されたモジュール間の比較を実施した。また、今後の脳波計を用いた研究のための予備実験は完了し、来年度初めから本実験が遂行可能である。当該年度は以下2点を実施した。1)「歩行走行の速度制御を司る脊髄神経機構」:前年度の研究により、歩行と走行では使われる脊髄神経モジュールが異なること、さらに歩行においては遅い歩行と早い歩行でも神経制御様式が異なることが明らかとなっていた。当該年度はこの研究のうち、神経モジュールそのものの速度依存性を報告した研究が英科学誌Scientific Reportsに報告した。次に神経モジュールの速度に依存した変化が脊髄運動ニューロンへ与える影響を検討した研究が英科学誌Proceedings of the royal societyB: Biological sciencesに報告した。2)「大脳皮質による歩行走行の速度制御」:上記の脊髄レベルの研究に加えて、歩行速度制御に大脳がいかに関与しているかを調べるために脳波を用いた研究を進めた。そこで、ノイズ混入を最小限にするために、被験者の動作に付随した計測機器の振動を防ぐ処置、頭皮と電極の密着度を高める処置を行い、歩行中でも脳波信号を計測可能な実験環境整備をおこなった。次に、近年考案された、脳波から動作由来のノイズ成分のみを統計的に取り除く解析アルゴリズムを応用することで、歩行時のアーチファクトを減少させることに成功した。次にヒトの移動運動における皮質と筋活動の関係を検討のために、計測した脳波と筋電図から皮質-筋間の同期的神経活動(脳波筋電図コヒーレンス)を推定するプログラムを作成した。

1)脊髄レベルにおいての歩行・走行の筋活動制御様式の移り変わり関しては研究をほぼ完了した。特筆すべき実績として、当該年度に国際学術誌に2本の論文が掲載された。2)大脳皮質レベルの研究では、歩行走行中の皮質活動を計測するために脳波計測を予定しており、動作中ノイズ処理が急務であった。この問題は、近年考案された脳波から動作由来のアーチファクト成分のみを統計的に取り除く解析アルゴリズムを応用することで、歩行時のアーチファクトを減少させることに解決した。さらに、皮質-筋間の同期的神経活動(脳波筋電図コヒーレンス)解析プログラムの作成もほぼ完了した。以上2点の大きな進展があった。本研究ではヒトの移動運動の速度を制御する神経機構の特徴解明のため、特に筋活動制御に関する神経機構の解明を目的に研究を行ってきた。本年度は、脊髄、大脳皮質、それぞれのレベルにおける歩行時の筋制御機序に関して脳波と筋電図を用いた研究を行った。昨年度までに、脊髄歩行回路による速度制御における、ヒトと動物の間の高い共通性を見出した(Yokoyama et al, 2017, Proc Roy Soc B)。今年度においても、これまで動物にしか存在しないと考えられてきた、歩行一周期中に脊髄の神経活動が上部から下部へ徐々に移っていく神経メカニズムがヒトの脊髄にも存在する可能性を示唆する結果を得た(Yokoyama et al, 2017, Physiol Rep)。歩行時には、脳は一個一個の筋を個別に制御するのではなく、筋シナジーという複数筋のまとまった活動を一つの単位として制御していることが示唆されている。歩行走行の速度変化に応じて、動員される筋シナジーの種類が異なることを2016年に我々のグループが報告した(Yokoyama et al. 2016. Sci Rep)。そこで、今年度は大脳皮質がどのように歩行中の筋シナジーの制御に関与するかを検討した。そのために、脳波から筋シナジー活動を推測する脳情報デコーダを作成した。結果として、脳波情報から筋シナジー情報が推測可能なことを明らかにした。さらに、脳波から個々の筋活動を推測した場合に比べ、筋シナジーを推測した場合の方が推測精度が高かった。この脳情報デコーダの推測精度の違いは、大脳皮質は個々の筋を制御するというより、筋シナジーレベルで歩行時の筋活動を制御することを示唆している。これまでの結果を踏まえると、ヒトは他の動物と似た脊髄歩行回路を有し、その脊髄回路の活動を大脳皮質が変調させることで幅広い速度の移動運動が生成されると示唆される。当初の計画においては、次の研究予定として運動学的な手法により神経モジュールの特徴を掘り下げる予定であったが、より直接的に神経活動を計測できる脳波計を用いた研究への変更を考えている。従来、脳波計測中に被験者が動くと著しいアーチファクト(ノイズ)が混入するため、歩行動作中の脳波計測は行われてこなかった。しかしながら、独立成分分析をもちいて動作由来のアーチファクト成分を統計的に取り除く解析アルゴリズムにより、歩行中でも脳波計測が可能であることの確認がとれている。
新規な分子空孔の設計に基づく含カルコゲン元素相乗系化合物の創製

生体内では、複数の高周期典型元素の相乗効果が機能の発現に重要な役割を果たしている例が多く見られる。しかし、高周期典型元素相乗系化合物の中には、人工系では二量化や不均化、自己縮合などを起こしやすいために不安定な化学種が多くある。本研究では、このような化学種を安定化するための反応場として独自に設計したナノスケールのボウル型分子キャビティを開発し、元素相乗系化合物の中でも高周期カルコゲン-ヘテロ元素間の結合を含む高反応性化学種の合成、構造、および反応性について検討することを目的とした。S-ニトロソチオール(RSNO)は、生体内において一酸化窒素の貯蔵・運搬に関わる重要な化学種であり、多くの研究がなされている。しかし、人工系では通常不安定であり容易に分解するため、その化学的および物理的性質については未解明の部分が多い。特に、システイン残基由来のS-ニトロソチオールのモデルとして最も適切な一級アルキル置換体は分解を起こしやすく、従来研究が困難であった。今回、独自に開発したボウル型立体保護基をを活用することで、安定な一級アルキル置換S-ニトロソチオールを合成・単離し、その結晶構造を明らかにすることに成功した。また、このS-ニトロソチオールは、既知のS-ニトロソチオールの中で最も高い熱安定性を有することがわかった。これらの結果から、従来の定説に反し、2分子間での分解過程が抑制された条件化では、S-N結合解離エネルギーが最も大きいと理論計算により予測されている一級アルキル置換S-ニトロソチオールが、三級アルキル置換体やアリール置換体に比べて熱的に安定であることが実証された。本研究では、このような化学種を安定化するための反応場として独自に設計したナノスケールのボウル型分子キャビティを開発し、元素相乗系化合物の中でも高周期カルコゲン-ハロゲン間の結合を含む高反応性化学種の合成、構造、および反応性について検討することを目的とした。ハロゲン化セレネニルのうちヨウ化セレネニル(RSeI)は非常に不安定であり、速やかにジセレニドおよびヨウ素へと不均化するため、反応性の解明は従来困難であった。今回、ボウル型立体保護基を有する安定なヨウ化セレネニルを用い、酵素反応の観点から重要なジョードフェノールとセレノールの反応機構について検討した。その結果、ジョードフェノールのケト型異性体ヘセレノールが求核攻撃する機構が示唆された。また、システインやセレノシステインのモデルとしては、一級アルキル基をもつチオールやセレノールが最も適切と考えられるが、立体保護効果の低い一級アルキル基を用いた活性種の安定化は従来困難であった。今回、官能基から離れた周縁部がかさ高くなっているボウル型分子の特徴を活用し、新規な一級アルキル立体保護基を開発した。この置換基をもつヨウ化スルフェニルを安定な結晶として合成・単離し、一級アルキル基をもつヨウ化スルフェニル(RSI)としては初めて、結晶構造解析に成功した。
古代の鉛調整加工技術に関する考古学的研究

平城宮跡出土8世紀代冶金関連遺物・遺構を網羅的に分析・検討し、古代の鉛等の冶金関連技術を追究した。その結果、平城宮南東隅の鉛冶金・銅冶金・鉄鍛冶の各工房、内裏・第二次大極殿院東外郭東方の一画での鉛銅冶金・銅冶金・金加工・鉄鍛冶の工房あるいは冶金業種の存在を確認し、飛鳥時代ならびに平安時代の技術との差異あるいは共通性を明らかにした。これにより、古代律令国家中枢部での、鉛を始めとする非鉄金属冶金手工業の様相の一端が判明した。(1)本研究では、従来、製品の分析のみでは明らかでなかった、古代の中央官営工房における鉛調整・加工技術について究明することを目的とする。すなわち(1)奈良時代の平城宮内の工房における鉛の精錬技術、精製技術、熔解技術の有無およびその内容と時期的変遷過程、(2)平城宮内の工房における鉛と銅製品あるいはガラス製品などとの関連性、(3)7世紀後半の飛鳥池遺跡に見られる鉛関連技術との比較検討を通じた平城宮内工房に見る鉛関連技術の特質と成立過程の解明、さらに可能な限り、(4)平城宮内工房における鉛関連技術と平安時代の鉛関連技術との比較検討を行い古代中央官営工房における鉛関連技術の地方への拡散の実態を明らかにすること、である。(2)本研究を進める上で必要な分析・検討作業は、まず、(1)平城宮内の工房に関わる冶金関連遺物から鉛関連遺物を抽出し、考古学的に分類すること、(2)それら遺物を理化学的に分析し、そのデータと考古学的な分類とを併せて総合的に検討して標本化すること、(3)平城宮内の工房出土遺構とそれら遺物との関連性を検討すること、(4)同じく平城宮内の工房跡出土銅製品あるいはガラス製品などの鉛に関連する遺物を抽出すること、(5)それらを理化学的に分析し、鉛との関連性を調査すること、(6)以上のことから得られるデータを総合的に検討して、平城宮の工房における鉛関連技術の内容を明らかにしていくことである。その上で、(7)史料に記載のある鉛釉(鉛ガラス)の製法や、飛鳥池遺跡で明らかとなった鉛ガラスの製法および「石吹法」などとの比較検討を進める。最後に、(8)平城宮工房の技術と平安時代の鉛関連技術との比較検討を可能な限り行う。平城宮東南隅出土冶金関連遺物について再検討を行った。今年度は主として平城宮第32次・32次補足調査出土の冶金関連遺物を対象として分析を進め、いかなる業種の冶金関連工房が存在したかを追究した。冶金関連遺物出土状況を分析した結果、これらの冶金関連遺物は多くが第32次補足調査区内工房ないしその北側の工房から投棄されたものと考えられた。これらの冶金関連遺物には鉄塊などの鉄関連遺物、熔結銅などの銅関連遺物、鉛滓などの鉛関連遺物、炉壁・坩堝などの冶金関連土製品、砥石等の冶金関連石製品、その他の遺物がある。冶金関連遺物の詳細な分類と自然科学的分析からは、奈良時代末から平安時代初めに、平城宮東南隅において鉄鍛錬鍛冶、銅精製ないし精錬、鋳銅、鉛調整加工に関わる作業あるいは操業が行われたと推定される。すなわち、この時期、平城宮東南隅には複数業種の冶金工房が存在していたと考えられ、ほかに漆刷毛が第32次補足調査で溝SD4100から出土していることから、冶金と冶金以外の漆工との複合冶金工房でもあった可能性が高い。しかし非冶金業種の一つであるガラス工は伴っていないと考えられる。鉄鍛冶工房は東南隅でも北半部に存在する可能性が高く、南半部は鋳銅ならびに鉛調整加工関連工房が主体と考えられる。鋳銅には銅の精製ないし精錬が伴う可能性がある。重要な点は、銅の精製ないし精錬の技術は飛鳥池遺跡(7世紀後半)において認められる技術が奈良時代にも長く継承されていた痕跡が窺える。鉛関連技術については、平城宮東南隅ではガラス製造坩堝が発見されておらず、ガラス坩堝による方鉛鉱の直接熔解・鉛ガラス製造と副産物としての金属鉛の生成は行われていないので、7世紀後半の技術様相とは異なることが予想されるという重要な結果が得られた。平城宮東方基幹排氷路SD2700出土冶金関連遺物について再検討を行った。今年度は主としで平城宮第172次調査出土の冶金関連遺物を対象として分析を進め、いかなる業種の冶金関連工房が存在したかを追究した。冶金関連遺物出土状況を分析した結果、これらの冶金関連遺物は多くが西隣の第70次調査で検出した工房と関連する可能性が高いことが判明した。

これらの冶金関連遺物には鉄塊等の鉄関連遺物、熔結銅等の銅関連遺物、鉛関連遺物、炉壁類、坩堝等の土製品、焼礫等、その他の遺物がある。これら冶金関連遺物の詳細な分類と自然科学的分析結果から、8世紀中頃から後半にかけて、内裏・第二次大極殿院東外郭南半東方の一画において、鉄鍛錬鍛冶、鋳鉄、鋳銅、鉛銅合金加工、銅精製ないし精錬に関わる作業が行われたと推定された。ここには複数業種の冶金工房が存在していたと考えられ、ほかに冶金と冶金以外の漆工との複合冶金工房の可能性もある。また、僅かながら玉作を伴う可能性も認められた。今回新たに湾曲羽口の存在を確認し、平城宮内の工房においても湾曲羽口が使用されていたことが実証できた。従来の研究ではその使用は認められてこなかったが、本研究により、8世紀後半に平城宮内で使用されていたことが明らかとなった。湾曲羽口は7世紀後半の一大官営工房である飛鳥池工房でも使用されており、官営工房における同一技術の継続性を想定できる大きな成果が得られた。平城宮第二次大極殿院・内裏東外郭出土冶金関連遺構・遺物について再検討を行った。今年度は主として平城宮第33・70次調査出土の冶金関連遺構・遺物を対象として分析を進め、いかなる業種の冶金関連工房が存在したかを追究した。これらを分析した結果、推定宮内省北東部を中心として、第二次大極殿院東外郭北半部に、鉄鍛錬鍛冶・鋳銅・金加工業種が存在することが判明した。これらの冶金関連遺物には板状鋳鉄(?)片等の鉄関連遺物、熔結銅等の銅関連遺物、炉壁類、取瓶等の土製品、その他の遺物がある。また、冶金関連遺構の分析結果から、推定宮内省北東部の一画に設置された掘立柱建物の工房では、まず鋳銅業が実施され、その後、鉄鍛錬鍛冶が行われたことが明らかとなった。なお、平成21年度の研究で確認された鉛銅合金加工については、今回は確認できなかった。今回新たに金加工用取瓶の存在を確認し、平城宮内の工房においても金の熔解加工が行われていたことが実証できた。従来の研究ではその具体的な用具について全く不明であったが、本研究により、8世紀後半に平城宮内で使用されていた取瓶の実態が明らかとなった。これにより、7世紀後半の初期官営工房である飛鳥池工房で使用された金熔解坩堝との比較検討が可能となり、官営工房における金加工技術の変遷過程を明らかにする上で非常に大きな手がかりが得られた。これは、律令期における鉛も含む非鉄金属調整加工技術の実態解明に寄与する大きな成果といえる。古代において鉛は、鉛ガラスの製造や金・銀の精製あるいは銭貨を構成する金属成分としてなど、多方面で利用されている。本年度分析・検討対象とした平城宮第70次出土金加工坩堝(取瓶)は、このうち金の精製に関わる可能性が考えられるものとして極めて重要な資料である。この坩堝(取瓶)は直径約9cm、高さ約4.3cm、厚さ1.21.4cmの小型椀形で、内面に暗紫黒色の熔結付着物とともに、器壁に食い込むかのような直径約0.5mm球形金粒が認められるものである。この金粒の存在から、これが金の加工に強く関わることは確実といえるが、金粒と周囲の付着物を詳細に分析した結果、金・銀・銅・亜鉛・鉛・鉄などが検出され、主として金と銅の加工に用いられたものと推定できた。このことから、この坩堝(取瓶)の用途は(1)金の熔解、(2)銅と金の合金溶解、(3)金の熔解と銅の熔解の個別併用、(4)金の精製の4つの可能性が考えられた。この坩堝(取瓶)は8世紀後半以降(天平宝字年間以降)に比定され、平城宮の内裏東外郭から第二次大極殿院東外郭にかけての地区に設置された官営工房で用いられていたものである。鉛を用いて銀を精製する灰吹法については山田慶児氏が8世紀末に日本に伝来したと指摘しており、それはおそらく灰吹炉を伴う技術であったと考えられる。
「超音速原料ビーム技術」と「原子層成長技術」を用いる異種材料接合技術の研究

異なる格子定数や異なる極性を持った半導体間の接合、大きく物性の異なる絶縁体-半導体、半導体-金属などの異種材料間接合技術にたいする基礎研究を目的として進めた。異種材料を接合するヘテロ成長を良好に行うために、成長初期段階において成長核発生や成長前駆体の表面拡散過程などを厳密にコントロールする必要がある。ヘテロ界面を良好に作製するためには、これら成長パラメターを自由に独立にコントロールすること、場合によっては従来成長法では設定が不可能なパラメター値まで大幅に変化させてヘテロ界面形成の最適条件を決定すること重要であった.この考え方を具体的に進めるために二つの技術「超音速原料ビーム技術」と「原子層成長技術」を用いた。超音速原料分子ビーム技術を用いることにより、従来技術では不可能であった成長前駆体の表面拡散過程を他の成長条件とは独立にコントロールすることができた。これにより、通常の成長法に比べて三桁以上の高密度で核生成が可能になった。超音速原料分子ビーム技術を用いることにより、ヘテロ界面作製に有効な成長核発生を所望の濃度で有用な成長核のみを発生させ、ヘテロ成長の出発点にすることができた。所望の成長核を生成後、原子層成長(パルスジェットエピタキシー)を用いて均一な膜成長を行った。原子1層オーダーで成長を制御し、異種材料のヘテロ界面の生成に必要な原子層成長の持つ極めて平坦な膜を成長させすばやく表面を被覆し層状成長を開始することができた。さらに(1)転位の制御や歪の緩和を原子1層単位で作製して行くことにより効果的に行うことができ、(2)低温成長が極めて容易であるといった特徴を、ヘテロ界面形成に効果的に用いて成長を行うことができた。以上の基礎的な研究成果を、半導体異種接合、半導体・金属接合の作製に応用することにより、きわめて良質な異種材料接合を実現することができた。III-V族結晶GaAsとIV族結晶Si間のヘテロ成長技術の研究を進めた。最初にSi上に極めて高品質でナノオーダーの急峻な界面を持つGaAs結晶の成長に関する基礎研究を行った。まずヘテロ界面における成長前駆体の動的な挙動を明らかにするために、マイクロ秒オーダーでパルス化した各種のガリウム有機金属分子および砒素有機金属分子をSi(001)結晶表面に照射してその反応メカニズムと成長核発生のメカニズムを明らかにした。研究した多くのガリウム有機原料分子は、0.1eV以下の低入射エネルギーで殆どSi(001)結晶表面上に捕獲されるが再び脱離するというtrapping/desorptionモードを示し、0.1eV以上の入射エネルギでは急速にSi表面での捕獲確率は減少し、1eVでは全くSi表面では捕獲されないという挙動を示した。しかしながら数種のガリウム有機金属分子では、入射エネルギーが4eVを越すと表面にガリウムのクラスタが出現し、入射エネルギーの増加とともにその密度の急激な増加が生じるのを発見した。AFMによる観測から有機金属分子の1種類は入射エネルギー5.5eV密度で10^<14>cm^<-2>に迫る超高密度を観測することができた。これは原料分子の高エネルギー化により原料分子とSi結晶表面原子との直接反応により多量の成長核が形成されたものである。このようにして作成した超高密度核を持っSi表面上に原子層エピタキシーによりGaAsエピタキシャル成長を行った。最初の数原子層で既に極めて平坦なGaAsの成長が行われたことがやはりAFMの測定から明らかとなった。

超音速原料ビーム技術により高密度成長核発生した後、原子層エピタキシーの特徴を活かした結晶成長を連続して行うという界面形成プロセスがGaAs/Si系異種材料成長に極めて有効であることを明らかとすることができた。化合物結晶GaAs, InAs, GaP基板上に格子定数の異なる異種材料を原子層成長により作製する技術の研究を行った。原子層成長の核心は、成長がある原子層数で自動的に停止する「自己停止機構」にあり、この機構が異種材料間の接合界面の形成過程で働くか否かを明らかにしてその問題点を解析することは、本研究の目的である「原子層単位で界面制御する異種接合技術」の開発に極めて重要な課題である。このような目的を持って具体的な材料系としてGaAs/GaP系、GaAs/InAs系を選択し研究を進めた。原子層成長法はパルスジェットエピタキシー法を用い、Ga、In、As、Pにはそれぞれ有機金属原料トリメチルガリウム(TMGa)、トリメチルインヂウム(TMIn)、トリスヂメチルアミノ砒素(TDMAAs)、トリスヂメチルアミノ燐(TDMAP)を用いた。選択した材料GaAs、GaP、InAsはいずれも同種の基板(つまりGaAs、GaP、InAs基板)の上で、原子1層で停止する自己停止機構をもった理想的な原子層成長が行われる条件を見出すことができた。しかしながら異種材料接合を目指した原子層成長においては、材料系の種類により様々な成長形態が出現した。GaAs基板上のGaP結晶の成長およびInAs基板上のGaAs結晶の成長は広い成長条件下で極めて理想的な自己停止機構が発現した。一方GaAs基板上のInAs結晶の成長およびGaP基板上のGaAs結晶の成長では、自己停止機構を満足する成長条件は極めて狭く限られた領域であった。成長結晶の詳細な評価および成長メカニズムの解析から、格子定数の違いからくる界面歪みエネルギー、および界面に発生するミスフィット転位の導入による歪み緩和が異種材料接合に本質的な役割を持っていることを明らかにした。これらの研究結果を基礎に絶縁膜をも含む新しい異種材料接合系への発展を図ってゆく。引き続き化合物半導体結晶GaAs,InP基板上に格子定数の異なる異種材料を、hyperthermal source beam技術により表面初期の成長核を制御した後引き続いて原子層成長技術を用いて成長する技術の開発を進めた。この結果、このようなプロセス技術により、基板結晶の格子定数と大きく異なる格子定数を持つIn_xGa_<1-x>AsやIn_xGa_<1-x>PをGaAs,InPやSi基板の上に原子層成長させ、原子層オーダーで表面が滑らかな結晶を成長させることができた。とくに通常の表面処理では成長がまったく行われないか、異常成長してしまう材料システムにおいてもhyperthermal source beamによる成長核を用いる作成技術は極めて有効に働いた。この結果は、今後の研究計画として予定している半導体表面上の金属材料の成長、金属表面上の半導体材料の成長、半導体表面上の絶縁体材料などの成長技術に有力技術として応用可能であることを示す。