hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大口径Siウエハ対応の2003年実用one-stop加工機械及び中核技術の開発

本研究は,口径φ300mmのSiウエハを粗さがnm級,平坦度が0.25μm以下,しかもダメージフリーに加工することを目標とし,現行のラッピング,エッチング及びポリッシングの3工程をすべて研削加工に置き換えて,固定砥粒によるone-stop加工機械とその中核技術の開発および実用化を行った.本年度の研究成果が次のように要約できる.1.本加工システムは,下記の4つの中核技術を開発し,所期の目標を実現した.●ハイブリッド送り機構:延性モードの研削を実現する定切込み送り機構とポリッシングライク仕上げが可能な定圧切込み機構を混載して,NC制御により切り替えして,加工能率および加工歪みの最小化を両立した.●超磁歪を援用した位置決め機構:超磁歪材料の出力パワーおよび応答速度を活用して高出力・高分解能のアクチュエータを開発した.750kgfの荷重を0.6nmの精度で位置決め可能になり,Siのような硬脆材料の延性モード研削を実現した.上述のハイブリッド送り機構と合わせてRa<1nmの表面粗さを実現した.●超磁歪を援用したアライメント(姿勢制御)調整機構:同じ超磁歪アクチュエーターの駆動により,Siウエハに対して,3自由度,10^<-2>秒の精度で砥石がアライメントできる機構を開発した.それによって,中心部に中凹の形状と相殺して,高いグローバル・フラットネスを実現した.●加工液濾過・循環システム:このシステムは,加工部にクーラントを供給するだけでなく,恒温,クリーンな純水を加工局所に大量に与えることにより,加工環境の領域のみ,局所クリーンルーム化を実現した.2.工具の開発においては,極微粒ダイヤモンド砥石の設計・製作およびそのツルーイング・ドレッシング技術の開発を行った.1枚の砥石を用いて現行の1/6の加工時間で所期の目標値を達成した.さらに完全なダメージフリーを目指して,新たにChemo-Mechanical Grinding用砥石を開発し,転位密度を1/30まで低減した.3.プロセス技術の開発に関しては,システム・工具・工作物の剛性を考慮したシミュレーション手法を開発し,仕上げ面粗さと平坦度に対する影響を明らかにした.またインフィード研削の3次元モデルを構築し,砥粒軌跡とその密度の影響を理論的に解明し,仕上げ面粗さを最小化すると同時に,ウエハ平坦度を向上するために上記の姿勢制御機構に与える最適な調整値を算出した.以上の成果が認められ,精密工学会よりH13年度の学会賞が贈られた.Siウエハの加工工程が,インゴット引き上げ後パッケジングまで,回路パターンの形成以外はほとんど砥粒加工に依存している.デバイスの高集積化に対応すべく,φ300mm,φ450mmへのウエハの大口径化が進められているが,現行の定圧加工法式(ラッピングやポリッシング)による最終仕上げは,高平坦度の実現が困難とされている.本研究は,φ300mm口径のSiウエハを粗さがnm級,平坦度が0.25μm以下,しかもダメージフリーに加工することを目標とし,研削,ラッピング及びポリッシングまで含む3工程をすべて研削加工に置き換えて実現できるone-stop超加工機械とその中核技術の開発および実用化を行う.本年度の研究成果が次のように要約できる.1.超磁歪材料を用いて,送り精度5Å/stepの超精密位置決め中核技術の開発に成功した.巨大荷重500kgfに対して,1Åの分解能をoff-lineで実現した.2.同じ超磁歪材料を用いて2自由度の姿勢制御装置及びそのコントローラを開発した.φ300の加工域に対し±5μmのチルティングをX-ZおよびY-Z平面内で姿勢制御できる.3.φ300ウエハ仕様の超精密研削加工機本体の開発,製造および組立が終了した.初期のテストでは,Ra=1.7nmの結果が得られた.4.超磁歪の温度制御,加工液の供給・循環・清浄・恒温などその他周辺装置の開発はほぼ完了し,現在本体との接続及び最終調整を行っている.5.加工工具(ダイヤモンド砥石)および加工条件については,理論解析及びシミュレーションを行い,実加工における諸条件の最適化のための指針が得られた.6.評価装置として,硬さ計,3次元粗さ計,X線回折装置を導入した.またglobalなウエハ平坦度の測定については共同研究を精力的に行っている.口径の大きいSiウエハを使うと,集積回路がプリントされた素子の取れる数が増えることから,素子1個あたりのコストが下がる勘定になる.現行のΦ200mmウエハに比べて本研究対象となるΦ300mmウエハから,同じ工程で約3倍のDRAMを作ることができる.本研究は,Φ300mm口径のSiウエハを粗さがnm級,平坦度が0.25μm以下,しかもダメージフリーに加工することを目標とし,現在主流のラッピング,エッチング及びポリッシングの3工程をすべて研削加工に置き換えて,固定砥粒によるone-stop超加工機械とその中核技術の開発および実用化を行う.本年度の研究成果が次のように要約できる.1.昨年度で開発成功したオングストローム分解能を有する超精密位置決め・アライメント装置を搭載した超加工機械を完成し,超磁歪の温度制御,加工液の供給・循環・清浄・恒温などの周辺装置との最終調整が予定通り完了した.現在研削実験を行っているところである.2.φ300mmウエハに対して,昨年度で行った理論解析及びシミュレーションに基づいて実験を行った結果,Ra=1.0nm,global flatness=0.2μm/300という当初の目標を達成した.その成果を内外の学会に発表を行い,高い評価を得た.

具体的には独のWECK社からテスト加工が依頼された.3.現在は,特に加工によるウエハunder surface damageやdislocationについて,前年度で導入したX線回折装置を使用して,評価をしていろところである.その結果を加工パラメータフィードバックして加工条件の最適化を行う.4.今までのダイヤモンド砥石を使った加工では,測定粗さがポリッシングと同等な値を得ることができたが,研削条痕がみられる.現在は工具メーカーと共同で新たにChemo-Mechanical Grinding用砥石を開発し,より完全な表面創成を試みている.5.平坦度の測定については,日米科学協力事業を発足して,"超大型半導体ウエハ形状のナノ計測に関する共同研究"を精力的に行っている,今年度には,第1回目の会合をState University of NYで開催され,基礎実験のデータの確認作業を行った.来年度には開発したプロトタイプを実機に搭載して,測定性能について精査する予定である.本研究は,口径φ300mmのSiウエハを粗さがnm級,平坦度が0.25μm以下,しかもダメージフリーに加工することを目標とし,現行のラッピング,エッチング及びポリッシングの3工程をすべて研削加工に置き換えて,固定砥粒によるone-stop加工機械とその中核技術の開発および実用化を行った.本年度の研究成果が次のように要約できる.1.本加工システムは,下記の4つの中核技術を開発し,所期の目標を実現した.●ハイブリッド送り機構:延性モードの研削を実現する定切込み送り機構とポリッシングライク仕上げが可能な定圧切込み機構を混載して,NC制御により切り替えして,加工能率および加工歪みの最小化を両立した.●超磁歪を援用した位置決め機構:超磁歪材料の出力パワーおよび応答速度を活用して高出力・高分解能のアクチュエータを開発した.750kgfの荷重を0.6nmの精度で位置決め可能になり,Siのような硬脆材料の延性モード研削を実現した.上述のハイブリッド送り機構と合わせてRa<1nmの表面粗さを実現した.●超磁歪を援用したアライメント(姿勢制御)調整機構:同じ超磁歪アクチュエーターの駆動により,Siウエハに対して,3自由度,10^<-2>秒の精度で砥石がアライメントできる機構を開発した.それによって,中心部に中凹の形状と相殺して,高いグローバル・フラットネスを実現した.●加工液濾過・循環システム:このシステムは,加工部にクーラントを供給するだけでなく,恒温,クリーンな純水を加工局所に大量に与えることにより,加工環境の領域のみ,局所クリーンルーム化を実現した.2.工具の開発においては,極微粒ダイヤモンド砥石の設計・製作およびそのツルーイング・ドレッシング技術の開発を行った.1枚の砥石を用いて現行の1/6の加工時間で所期の目標値を達成した.さらに完全なダメージフリーを目指して,新たにChemo-Mechanical Grinding用砥石を開発し,転位密度を1/30まで低減した.3.プロセス技術の開発に関しては,システム・工具・工作物の剛性を考慮したシミュレーション手法を開発し,仕上げ面粗さと平坦度に対する影響を明らかにした.
ヒト造精機能障害に関わる分子基盤の全容解明を目指した統合的ゲノム・エピゲノム解析

日本の特発性非閉塞性無精子症患者の全遺伝子エクソンの変異解析(エクソーム解析)や、精巣におけるエピジェネティック制御(DNAメチル化およびヒストン修飾)パターン分析などの多面的オミックス解析から、種々のタイプの変異(新生突然変異、エピゲノム変異、遺伝的リスクSNPなど)が蓄積する遺伝子が存在しうることが明らかになり、「不妊症ホットスポット遺伝子」候補を見いだした。また、ゲノムワイド関連解析から、健常日本人男性の精子運動率の個人差に関わる遺伝要因としてERBB4 (erb-b2 receptor tyrosine kinase4)遺伝子SNP (rs3791686)を新たに同定した。本研究の目的は、造精機能障害を伴う男性不妊症に関わる分子基盤の全容解明につながる知見を得ることである。本年度は、男性生殖機能に影響する遺伝要因に関する多面的な研究を行い、以下の知見を得た。1.遺伝疫学的手法により、4つのSNP(single nucleotide polymorphism)遺伝子座(rs7867029、rs12870438、rs7174015、rs724078)が日本人男性の生殖機能(精液検査値、有妊/不妊)に与える影響を精査し、新規知見を得た。また、全ゲノム関連解析手法を用いて、男性の生殖特性値の一つである精子運動率に影響を及ぼす遺伝要因をゲノム全域から探査し、日本人の精子運動率の個人差に関連する新規遺伝子座候補を見出した。3.性ホルモン結合グロブリン(sex hormone-binding globulin, SHBG)遺伝子SNPsと、血中テストステロン濃度ならびにSHBG濃度との関係につき遺伝疫学の観点から精査し、SHBG遺伝子SNPsは血中SHBG濃度変化を介して、日本人男性の血中テストステロン濃度に影響を及ぼし得ることを明らかにした。本課題の開始に必要であったヒトゲノム・遺伝子解析研究修正申請に対する機関承認も滞りなく得ることができ、初年度計画の主要部分は概ね順調に進んだ。その過程で、種々のタイプ(新生突然(de novo)変異、エピゲノム変異、遺伝的リスクSNPなど)の変異が蓄積する「ホットスポット遺伝子」の同定を目指す。本年度は、主として、Y染色体欠失などの染色体構造異常を認めない原因不明の非閉塞性無精子症患者(精子形成不全を伴う男性不妊症)由来ゲノムDNAを用いて、全エクソンシークエンシング(エクソーム解析)手法に基づき、疾患発症に関わるde novo責任変異の同定を目的とした研究に注力した。加えて、男性生殖機能に影響する遺伝要因に関する多面的な研究を行い、以下の知見を得た。1.特発性非閉塞性無精子症患者のエクソーム解析を実施し、遺伝子変異の推定有害度、日本人集団における頻度、遺伝子の発現組織などの情報も加味して、男性不妊症罹患者のみに認めるde novo変異を有する遺伝子群を明らかにした。加えて、それら遺伝子の精巣におけるエピジェネティック制御(DNAメチル化およびヒストン修飾)パターンを分析し、次年度の分析対象となる「ホットスポット遺伝子候補」遺伝子群の絞り込みを完了した。2.SNP(single nucleotide polymorphism)インピュテーションを伴う全ゲノム関連解析に基づき、遺伝疫学的手法から日本人男性の生殖機能(精液検査値、生殖関連ホルモン血中濃度)の個人差に関わる遺伝要因を探査し、特定の精液検査値、血中ホルモン濃度に影響を及ぼす新規SNP遺伝子座候補を複数見いだした。本年度の主要課題であった特発性非閉塞性無精子症患者のエクソーム解析から着実に成果を得ることができ、本年度計画は概ね順調に進んだ。本研究の目的は、多面的オミックス解析により男性生殖機能に影響する遺伝要因の探査を行い、造精機能障害を伴う男性不妊症に関わる分子基盤の全容解明につながる知見を得ることである。本年度は、研究の最終年度として、各種個別研究ならびに、これまでの研究成果を統合する研究を展開し、以下の知見を得た。2.日本の特発性非閉塞性無精子症患者の全遺伝子エクソンの変異解析(エクソーム解析)に基づき見いだした罹患者集団のみにde novo変異を認める遺伝子群につき、多面的オミックス解析(追加症例における候補遺伝子変異解析、遺伝子発現量解析、エピゲノム解析など)を行ったところ、種々のタイプの変異が蓄積する遺伝子が存在しうることが明らかになり、「不妊症ホットスポット遺伝子」候補を見いだした。次年度以降は、造精機能障害を伴う男性不妊症のゲノム・エピゲノム解析にも注力する。当初計画に従い、疾患発症に対する(1)新生突然(de novo)変異の影響、(2)精巣特異的なエピジェネティック変異の影響につき、次世代シークエンス技術を用いた網羅的解析から明らかにする。

加えて、(3)種々のタイプ(de novo変異、エピゲノム変異、遺伝的リスクSNPなど)の変異が蓄積する「ホットスポット遺伝子」の同定を指向した多面的ゲノム・エピゲノム研究を実施するとともに、ヒト造精機能障害に関わる遺伝子群のゲノム・エピゲノム的特性を解明する。次年度は、主として、Y染色体欠失などの染色体構造異常を認めない原因不明の非閉塞性無精子症患者(精子形成不全を伴う男性不妊症)由来ゲノムDNA等を用いて、全エクソンシークエンシング手法に基づき、疾患発症に関わるde novo責任変異の同定を目的とした研究を展開する。次年度は、造精機能障害を伴う男性不妊症において、種々のタイプ(de novo変異、エピゲノム変異、遺伝的リスクSNPなど)の変異が蓄積する「ホットスポット遺伝子」の同定に注力する。当初計画に従い、(計画1)前年度までの研究により見いだしたde novo変異を有する遺伝子群を「ホットスポット遺伝子候補」として、次世代シークエンス技術を用いて、追加症例に対する更なるゲノム変異解析を行い、候補変異の絞り込みを行う。加えて、精巣特異的なエピジェネティック変異の影響につき、次世代シークエンス技術を用いた解析から明らかにする。(計画2)計画1で統計学的に有意な変異蓄積を認める責任候補遺伝子については、男性不妊症の遺伝的リスクに関わる可能性を評価するために、非閉塞性無精子症を患者群とした症例対照関連解析を実施する。種々のタイプの変異が蓄積する「ホットスポット遺伝子」の可能性および造精機能障害を伴う男性不妊症の発症への寄与度などを精査することで、責任候補遺伝子の遺伝学的特性を明らかにする。29年度が最終年度であるため、記入しない。ゲノム医科学29年度が最終年度であるため、記入しない。
亜鉛トランスポーター ZIP10によるBCRシグナル制御機構の解明

申請者は、亜鉛トランスポーターが輸送する亜鉛イオンがシグナル因子として機能し(亜鉛シグナル)、骨軟骨代謝や免疫応答に深く関わることを明らかにしてきた。亜鉛の欠乏症は重篤な免疫機能の低下を引き起こすことが知られているが、亜鉛や亜鉛トランスポーターがどのように免疫系を制御しているのか、その分子機序は明らかにされていない。本申請研究は、免疫系の一つの柱である抗体産生に関わるB細胞において高い発現を示す亜鉛トランスポーターZIP10に注目し、B細胞特異的にZIP10を欠損したマウスを構築することによってその機能を解析した。ZIP10欠損マウスでは末梢の成熟B細胞の減少が認められ、それが関与する抗原特異的な抗体産生能が減弱していた。また、ZIP10を欠損したB細胞の寿命は野生型と比較して短く、この表現型はB細胞内因性の異常に起因していることが判明した。成熟B細胞の生存や抗体産生能はB細胞受容体(BCR)シグナルによって制御されていることが知られている。ZIP10欠損B細胞では、BCR刺激依存的な細胞増殖能の低下が認められ、BCRシグナル伝達の異常が確認された。興味深いことに、予想に反して、ZIP10欠損B細胞ではBCRシグナル伝達の中心的な役割を果たすSrcファミリーキナーゼLYNの活性化がBCR刺激後に亢進しており、この原因の一つとしてLYNの制御因子であるCD45の脱リン酸化活性が減弱していることがわかった。すなわち、今回得られた結果は、ZIP10がBCRシグナル伝達における新規のレギュレーターであり、CD45の活性を介してシグナル強度を調節することによって、B細胞の機能を制御していることを明示するものである(論文投稿準備中)。本研究は、第八回トランスポーター研究会年会優秀発表賞および第86回日本生化学会大会鈴木紘一メモリアル賞の表彰を受けた。
全固体リチウム金属電池の高エネルギー密度化に向けた電極/電解質界面の構築

等方静水圧プレス(CIP)を用いたLi金属/Li3PS4電解質の界面構築を検討した。CIPを用いることにより、界面抵抗を大幅に低減することができた。次に、CIPで構築した界面において100°Cで対称セルを評価したところ、25°Cのときと比べてセル抵抗の大幅な減少およびLi溶解析出特性の向上を観測した。さらに、Au薄膜をLi金属/ Li3PS4電解質界面に挿入して100°Cで定電流サイクル試験を行ったところ、1.3 mA cm-2の高電流密度、6.5 mAh cm-2の高容量での溶解析出が可能であることを見出した。このAu薄膜を有するLi金属を負極とし、LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2活物質を正極に用いた全固体Li金属セルは、有機電解液を用いた現行のLiイオン電池のエネルギー密度に近い226 Wh kg-1(セル外装と集電体の重量を除く)の値を達成した。Li3PS4ガラス電解質を、ガラス転移点付近(170oC)でホットプレスしたところ、粒界や空隙が低減した成形体を得られた。また、室温成形でも静水圧プレスと一軸プレスを組み合わせることで粉末成形体表面近傍の粒界や空隙を低減できることを見出した。このような成形体にLi金属を貼り付け、全固体対称セルの評価を行ったところ、室温一軸プレス成形体よりも高電流密度で短絡しにくいことを明らかにした。Li金属に対して化学的に安定なハロゲン化リチウムをLi金属/硫化物固体電解質界面に用いることを検討した。真空蒸着により作製したLiF薄膜が界面に挿入された全固体Li金属対称セルは、100°Cにおいて0.89 mA cm-2の電流密度で溶解析出が可能であることを明らかにした。また、Li3PS4-LiI系ガラス電解質をLi金属との界面形成に用いることで100°C、1.25 mA cm-2の条件で3000時間以上安定に溶解析出できることを見出した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
塩味、酸味の受容体の単離と機能解析

塩味や酸味の受容体遺伝子の単離、同定とその機能を解析する目的で本研究を始めた。塩味と酸味の受容体に関しては生理学的にはアミロライド感受性陽イオンチャネルの特性を有すると考えられているため、味蕾が豊富に分布するラット有郭乳頭よりcDNAライブラリーを作製し、アミロライド依存性陽イオンチャネル遺伝子ファミリーと相同性を有する遺伝子のスクリーニングを行った。その結果、これらのcDNAの中で、酸味受容体遺伝子(MDEG1)を同定した(Nature,1998,395:555-556)。さらに酸味受容体イオンチャネルの他のサブユニットのcDNAをクローニングするためにラット有郭乳頭cDNAライブラリーをスクリーニングし、酸味受容体イオンチャキルを形成する新たなサブユニットとしてMDEG2を同定した。MDEG2に対する抗体をウサギで作成し、免疫組織化学法により詳細な局在を検討したところ、MDEG2はMDEG1と同一味蕾細胞に共存して発現していることが分かった。次にMDEG2をMDEG1と同時にアフリカツメガエル卵母細胞に発現させた系を用いて膜電位固定法により電気生理学的に機能を解析したところ、MDEG2がチャネル全体の脱感作を調節するサブユニットであることを証明した。さらに、ポイントミューテーションによるMDEG2のアミノ酸残基の人工的置換実験の結果、第二膜貫通部位のグリシン残基をフェニルアラニンに置換すると、その他のチャネルの特性を全く変えることなくMDEGイオンチャネルの脱感作現象が完全に消失することが分かった。一般に味覚では順応という現象があり、同じ味覚刺激に一定の時間さらされていると、その味覚に対する感受性が低下してくる。MDEG2サブユニットはMDEG酸味受容体チャネルの脱感作を調節することから、酸味応答の順応を調節するサブユニットであると考えられた。また、実験結果からMDEG2の構造の中でも481番目のグリシン残基が、チャネルの脱感作や順応に、重要なアミノ酸残基であることを明かとした。その結果、数個のクローンが得られ、これらの全てのcDNAからcRNAを作製し、アフリカツメガエル卵母細胞に微量注入しそれぞれの蛋白を強制発現させて、voltage clampを用いて電気生理学的にその特性を解析した。その結果、これらのcDNAの中で、塩味の受容体と考えられるものは存在しなかったが、一つのクローンがpHが酸性になると開くアミロライド感受性の陽イオンチャネルであることを明かとした。このチャネルの特性は、従来から考えられている酸味受容体の特性と非常によく一致していた。またこのクローンの詳しい分布をin situ hybridization法を用いて解析したところ、味蕾にのみ限局して発現していた。このクローンの全塩基配列を明らかにしたところ、最近、脳から単離されたMDEGと同一のものであった。さらにこのクローンの味蕾での詳しい局在を検討するため、ウサギを用いて抗体を作製し、免疫組織化学を光学顕微鏡及び電子顕微鏡を用いて行ったところ、この蛋白は、味蕾でも味覚受容細胞と考えられているIII型細胞の細胞膜に局在していることを明らかにした。

これらの結果を考え合わせると我々がラット有郭乳頭のcDNAライブラリーから単離したこのクローンは、酸味受容体遺伝子であると考えられた(Nature,1998,395:555-556)。塩味や酸味の受容体遺伝子の単離、同定とその機能を解析する目的で本研究を始めた。平成10年度に我々は酸味受容体をコードする遺伝子がMDEG1であることを明らかにした。さらにこの酸味受容体遺伝子(MDEG1)をアフリカツメガエル卵母細胞に発現させた系を用いて、酸味センサーとして、酸味修飾物質を解析した。科学的にはプロトンが酸味呈示物質と考えられプロトンの濃度(pH)によって酸味の強度が変わると考えられているが、実際にヒトの味覚では多くの有機酸が無機酸に比べると、同じpHでもより強い酸味を示すことが知られているので、各種有機酸をこの系を用いて解析した。pH5.0の塩酸による応答と比較すると、pH5.0でクエン酸、酢酸、アジピン酸、フマール酸、コハク酸、リンゴ酸が、より強い応答を示した。これらの結果より、この酸味受容体遺伝子が単にpHのセンサーではなく、各種有機酸によってその応答が増強する機能を有していることを明らかとした。また、同様にアフリカツメガエル卵母細胞発現系を用いて、酸味受容体遺伝子の応答を抑制する物質として、セリンプロテアーゼのニューロプシンを同定した。トリプシンなどの他のプロテアーゼでは、この酸味受容体に対する修飾機能は認められなかった。ニューロプシン分子のプロセッシングを受ける前のプレ体では、この酸味受容体に対する機能修飾は全く認められず、プロセッシングを受けた後の活性型のニューロプシンがpH5.0で酸味受容体の応答を抑制した。この抑制機構はリバーシブルで投与したニューロプシンをバッファーで洗い流すとその抑制効果も消失した。塩味や酸味の受容体遺伝子の単離、同定とその機能を解析する目的で本研究を始め、酸味受容体をコードする遺伝子がMDEG1であることを初年度に明らかにした。本年度は酸味受容体イオンチャネルの他のサブユニットのcDNAをクローニングするためにラット有郭乳頭cDNAライブラリーをスクリーニングし、酸味受容体イオンチャネルを形成する新たなサブユニットとしてMDEG2を同定した。MDEG2に対する抗体をウサギで作成し、免疫組織化学法により詳細な局在を検討したところ、MDEG2はMDEG1と同一味蕾細胞に共存して発現していることが分かった。次にMDEG2をMDEG1と同時にアフリカツメガエル卵母細胞に発現させた系を用いて膜電位固定法により電気生理学的に機能を解析したところ、MDEG2がチャネル全体の脱感作を調節するサブユニットであることを証明した。さらに、ポイントミューテーションによるMDEG2のアミノ酸残基の人工的置換実験の結果、第二膜貫通部位のグリシン残基をフェニルアラニンに置換すると、その他のチャネルの特性を全く変えることなくMDEGイオンチャネルの脱感作現象が完全に消失することが分かった。
電界吸収型光変調器に基づく全光スイッチ及び波長変換デバイスの研究

近年のインターネット通信量の増加により、高速・大容量といった特長をもつ光ファイバ通信の重要性がますます高まっている。光ファイバ通信システムでは、光信号の高速化に向けての研究が進められているが、光信号のオン・オフを電気的に制御する現在の方式ではその高速化に限界があるため、今後は光信号を光で制御する全光スイッチや全光波長変換が重要になってくると考えられる。全光波長変換素子においては、さらに光信号波形を再生することが求められている。全光スイッチや波長変換を構成するデバイスには非線形性が必要であり、これまで、半導体光増幅器、電界吸収型光変調器や光ファイバを用いた研究が進められている。この中で、電界吸収型光変調器は、小サイズ、高速・低電圧動作が可能などの優れた特長を有している。そこで本研究では電界吸収型光変調器を用いた全光スイッチ・波長変換の開発に取り組んだ。今年度は前年度までに開発した、InGaAlAs多重量子井戸電界吸収型光変調器の電界吸収特性・相互光変調特性の偏波依存性を利用した非線形偏波面回転現象を用いて、25dBの消光比を有し、わずかな入力光強度の変化に対して大きな出力光変化を実現する光信号波形再生機能の一部を実現した。さらに10GbpsのRZ入力光信号に対して動的波長変換動作を実証し、アイ開口を観測した。また、非線形偏波面回転現象を用いた全光波長変換において、消光比の増大、及び、必要な入力励起光強度を下げるための、InGaAlAs多重量子井戸吸収層の量子井戸幅・歪の設計を行い、入力励起光強度を7dB下げることが可能であることが見積もられた。現在、引き続き実証を試みている。これらの研究成果は2005年度において2件の国際会議にて発表し、2006年度に1件の国際会議にて発表予定である。近年のインターネットの爆発的な普及により、高速、大容量といった特長をもつ光通信の重要性がますます高まっている。光通信システムでは、光信号の高速化に向けての研究が進められているが、光信号のオン・オフを電気的に制御する現在の方式ではその高速化に限界があるため、今後は光信号を光で制御する全光スイッチや全光波長変換が重要になってくると考えられる。今年度は有機金属気相エピタキシャル成長法を用いてInGaAlAs多重量子井戸電界吸収型光変調器の作製プロセスを確立し、波長1550nmにおいて3Vの逆バイアス電圧で18dBの消光比(静特性)を達成した。作製したInGaAlAs電界吸収型光変調器の、全光相互位相変調特性を測定し、静特性において5dBmという比較的低入力光パワーで全光スイッチングに必要なπ位相シフトが確認された。また全光相互位相変調の波長依存性を用いて、一つのInGaAlAs多重量子井戸電界吸収型光変調器において、静特性で15dBmの入力光で30dB消光比をもつ全光波長変換を達成し、また10Gbsの高速光信号に対しても全光波長変換を達成した。これらの研究成果は1件の国際会議にて発表し、2件の国際会議にて発表予定である。
高齢者の金融取引における自己決定支援の法的枠組みについての研究

近年、長寿化とライフスタイルの変化等により、高齢者に係る金融サービスのあり方や成年後見制度における監督機能が問題となっている。高齢者等の認知能力の低下を補助する成年後見制度の見直しが必要であり、普通の生活を送るための金融取引の整備や支援のあるべき姿が求められる。本研究は、高齢者本人の自己決定を尊重しつつ、財産管理や身上保護に係る金融取引を支援するために必要な法的枠組みを理論・実務面から明らかにすることを目的とする。地域ネットワークを活用した社会的脆弱者層への法的保護や、金融取引の安定化のための具体的な解決策を示し、実践する筋道をつけることが本研究のゴールである。
有機塩素化合物の生物的脱ハロゲン化に関する研究

偏性嫌気性細菌Desulfitobacterium sp.Y51株はテトラクロロエチレン(PCE)を最終電子受容体として強力に脱塩素化してトリクロロエチレン(TCE)を経てcis-ジクロロエチレン(cis-DCE)を生成する。この反応はエネルギー生成系が共役しておりハロゲン呼吸と称される。本課題では以下の研究を行った。1.Y51株のPCEデハロゲナーゼ酵素を精製、抗体を取得した。ついで本酵素がペリプラズムに局在することを明らかにした。3.PCEデハロゲナーゼ遺伝子(pceA/pceB)近傍の遺伝子をクローン化した。その中に本遺伝子クラスターの転写制御遺伝子と考えられるpceRが存在した。pceR遺伝子はPCE/TCEと結合してpceAB遺伝子の転写を促進すると考えられる。4.cis-DCEによる転写阻害に関しては、市販のcis-DCE中に不純物質として存在する著量のクロロフォルムが関与していた。1μMの極低濃度のクロロフォルムを添加して培養するとpceAB遺伝子を含む約6.6-kbDNAが高頻度(80%以上)に欠失した。また、クロロフォルムはY51株野生株の生育を著しく阻害するが、欠失株の生育を阻害しなかった。5.上記の研究と並行してPCEを完全にエチレンまで脱塩素化する微生物コンソーシアを取得した。このコンソーシア中にはDehalococcoides属細菌の存在が認められた。本年度は先に分離した偏性嫌気性細菌Desulfitobacterium sp. Y51株について以下の項目を検討し、新たな知見を得た。1.Y51株の特性:本菌は無機培地と酵母エキス(0.2%)に50mMピルビン酸ナトリウムを炭素源、電子供与体、5mMフマール酸ナトリウムを電子受容体として、この種の硫酸還元菌としては極めて良好に生育し、OD_<600>で0.6まで増殖した。また、PCE(テトラクロロエチレン)及びTCE(トリクロロエチレン)を最終電子受容体としてエネルギーを獲得する脱ハロゲン呼吸を行うことを明らかにした。2.PCEデハロゲナーゼ酵素の精製と性質:Y51株を大量培養し、PCEデハロゲナーゼを精製した。本酵素は酸素に高い感受性を示し、精製は困難であったが、最終的に単一バンドまで精製した。本酵素の分子量は58kDaであった。次いでN-末端と内部アミノ酸配列を決定した。本酵素はPCEをTCEを経てcis-ジクロロエチレンへと脱クロル化するが、更に諸種のクロロエタン類に対しても脱クロル化した。3.PCEデハロゲナーゼ遺伝子のクローン化:上記アミノ酸配列を基にオリゴプライマーを合成し、PCRを行い、PCEデハロゲナーゼ遺伝子(pceA)の一部を増幅し、ついで、これをDNAプローブとして最終的にpceAを含む2.8kbDNAを取得した。PceAの塩基配列から本酵素にはN末端にシグナル配列があり、タンパク質の折りたたみに関与するTat配列とFe_4S_4結合部位が存在した。前年度は強力なtテトラクロロエチレン(PCE)脱ハロゲン化偏性嫌気性菌Desulfitobacterium sp.Y51株からPCE脱ハロゲン化酵素(PCEデハロゲナーゼ)遺伝子(pceA)をクローニングし、その構造を明らかにした。本年度は本遺伝子の大腸菌での発現、抗体の取得、抗体を用いた酵素の局在性、pceA遺伝子の発現誘導に及ぼす諸種のクロロエテン類の影響、さらに新たに分離したPCE脱ハロゲン化菌T37株の性質等について以下の研究成果が得られた。1.Y51株からクローニングしたpceA遺伝をpETベクターに連結して大腸菌に導入、発現を試みた。その結果、PCEデハロゲナーゼはHisタグのついた状態で発現が認められた。しかし、PCEに対する酵素活性はなかった。本酵素を精製し、兎を免疫して抗体を得た。この抗体を用いて本酵素のY51細胞での局在性を検討した。

細胞を膜画分、細胞質画分およびペリプラズム画分に分け、タンパク質を抽出、SDS-PAGEに供した。PceA抗体を用いたウェスタン解析からPceAデハロゲナーゼはペリプラズム画分に認められた。2.次にPceAデハロゲナーゼの発現に及ぼす諸種のクロロエテンの影響を検討した。トリクロロエチレン(TCE)を添加して培養した時に高いPceAデハロゲナーゼ活性が認められた。一方、シス-1,2-ジクロロエチレン(cis-DCE)添加ではPceかっせAデハロゲナーゼ活性が全く認められなかった。そこでm-RNAを抽出し、ノーザン解析を行ったところ、TCE添加で高いpceA-m-RNAの転写発現が認められた。一方、cis-DCE添加培養ではpceA-m-RNAの転写が認められなかった。すなわち、pceA遺伝子の発現はTCEにより転写レベルで誘導されること、逆にcis-DCEによりその転写が強く阻害されることが明らかとなった。PCEでも誘導が認められたが、TCEに比べてやや微弱であった。さらにPceA抗体を用いたウェスタン解析の結果はノーザン解析に結果と一致していた。3.新たに分離したT37株はPCEをY51株と同様にcis-DCEへと脱クロル化したが、その活性はY51株と比べてやや弱かった。しかし、その脱ハロゲン能はY51株より安定であった。本菌は16SrDNAの解析からDesulfitobacterium fraperiiと同定した。偏性嫌気性細菌Desulfitobacterium sp.Y51株はテトラクロロエチレン(PCE)を最終電子受容体として強力に脱塩素化してcis-ジクロロエチレン(cis-DCE)を生成する。この反応はハロゲン呼吸と称される。前年度はY51株のPCEデハロゲナーゼ酵素を精製、抗体を取得し、本酵素の細胞内局在性をあきらかにした。また、トリクロロエチレン(TCE)の添加により本酵素が転写レベルで高度に誘導され、cis-DCEにより阻害されることを明らかにした。本年度は以下の成果が得られた。1.PCEデハロゲナーゼ遺伝子(pceA/pceB)近傍の遺伝子をクローン化し、本遺伝子クラスターの転写に関与する遺伝子を特定した。即ち、本遺伝子クラスターの上流に存在するpceR遺伝子産物がエフェクターであるTCEと結合してpceAB遺伝子の転写を促進することが判明した。2.前年度報告したcis-DCEによる転写の阻害現象について更に検討した。まず、市販のcis-DCE中に著量のクロロフォルムが含まれていることが判明した。次に1μMの極低濃度のクロロフォルム添加培養でpceAB遺伝子を含む約6.6-kbDNAが高頻度(80%以上)に欠失することがわかった。また、クロロフォルムはY51株野生株の生育を著しく阻害するが、欠失株の生育を阻害しなかった。3.PCEを完全に脱塩素化して10日間でエチレンを生成する微生物コンソーシアを取得した。このコンソーシア中には16SrDNA解析からDehalococcoides属細菌の存在が認められた。
気象モデルとニューラルネットワークによる強風時の列車運行支援システムの開発

19年度は18年度の研究成果をオンラインに適用し,リアルタイムで強風の発生を予測する手法の開発を行った.リアルタイムで強風の発生を予測するために現地観測値および気象庁による全球モデルによる予測値、メソスケール気象モデル、マイクロスケール気象モデルを統計的に組み合わせることにより短期予測の精度を改善するシステムを構築した.本研究では従来使われてきた統計的手法において、モデルパラメータを気象条件別に自動的に判別する手法を構築する手法を提案し、強風が発生しやすい気象条件を明らかにし、強風の発生を確率的に予測する手法の開発を行った.具体的には、気象庁の観測データからクラスター分析によって気象条件を自動的に判別する手法を開発した.従来ヨーロッパで提案されてきた気象条件を自動的に判別する手法では低気圧の停滞と通過を判別することができなかったが,本研究では従来の手法に加え,気圧の1日の中での変動成分を新たなパラメータとして採用することにより、従来の手法に比べて高精度な気象条件の分類が可能となり,従来の予測手法に比べて高精度な風速の予測手法が可能となった.現在鉄道の運行規制は,規制区間内の1地点から数地点における観測風速に基づいて行われている.この手法には,観測点で発生する強風イベントを確実に捉えることができるという利点があるが,観測地点以外での強風は捉えることができないという課題がある.そこで本研究では,観測と気流解析の長所を組み合わせることにより,1地点の観測値から規制区間内における任意地点の瞬間風速・風向を予測し,運行を規制する手法を提案するとともに,転覆限界風速が風向角による変化を考慮した場合の規制風速の発生確率および防風柵を設置した場合の低減効果を定量的に評価した.18年度はまず,1地点の観測値と気象庁やヨーロッパ中期気象予報センターが提供する客観解析をもとにしたメソスケール気象モデルおよび風況予測モデルによる気流解析結果を組み合わせることにより,鉄道沿線の任意地点の風速を定量的に予測する手法を開発した.その結果,1地点の観測から風速が急激に増大する強風イベントを再現することも可能であるとともに,年間の風速別出現頻度も精度よく予測できることを実測データと比較することにより確認した.また,運行規制区間をサブ区間に分割し,局所風況を考慮した運行規制風速の推定手法を提示すると共に風向および防風柵の効果を考慮した年間の運行規制風速の発生確率を評価し,以下の結論を得た.(1)地点間の風速の相関を考慮した運行規制風速の推定手法は,比較した3手法の中で最も観測結果と適合することが分かった(2)風向と防風柵を考慮した評価手法を用いる場合には,運行規制風速の発生時間は風向を考慮しない場合により30%減少し,また防風柵を考慮することにより更に減少することが明らかになった.19年度は18年度の研究成果をオンラインに適用し,リアルタイムで強風の発生を予測する手法の開発を行った.リアルタイムで強風の発生を予測するために現地観測値および気象庁による全球モデルによる予測値、メソスケール気象モデル、マイクロスケール気象モデルを統計的に組み合わせることにより短期予測の精度を改善するシステムを構築した.本研究では従来使われてきた統計的手法において、モデルパラメータを気象条件別に自動的に判別する手法を構築する手法を提案し、強風が発生しやすい気象条件を明らかにし、強風の発生を確率的に予測する手法の開発を行った.具体的には、気象庁の観測データからクラスター分析によって気象条件を自動的に判別する手法を開発した.従来ヨーロッパで提案されてきた気象条件を自動的に判別する手法では低気圧の停滞と通過を判別することができなかったが,本研究では従来の手法に加え,気圧の1日の中での変動成分を新たなパラメータとして採用することにより、従来の手法に比べて高精度な気象条件の分類が可能となり,従来の予測手法に比べて高精度な風速の予測手法が可能となった.
職場と教育現場のためのポジティブメンタルヘルス推進プログラムの開発と展開

ポジティブメンタルヘルスプログラム開発のために必要な情報・知見を収集するため、創元社セミナー「スコーレ」等に参加し、ポジティブメンタルヘルスの推進に役立つ心身技法(マインドフルネス、センサリーアウェアネス、座禅、フェルデンクライス、フォーカシング、TRE等)についての理解を深め、プログラムへの活用方法を検討した。さらに、これまでに作成したプログラムでの工夫や成果などを、神戸学院大学土曜公開講座「ポジティブメンタルヘルス:やる気と元気を引き出すコミュニケーション」や、日本産業カウンセラー協会関西支部月例会「働くあなたの大事なことは?ポジティブメンタルヘルスのためのフォーカシング」、大阪府・協会けんぽ共催「女性のための健活セミナー」等で広く社会に向けて発信し、フィードバックを求めた。また、メキシコで開催された第28回フォーカシング国際会議にて、「How to Weave in Focusing Essence to Mental Health Workshops」と題してワークショップを行い、ポジティブメンタルヘルス推進プログラム作成時に配慮すべきこと、実際のワークの組み立て方やファシリテーションの工夫などについて発表し、その場で参加者に体験してもらい、フィードバックを得た。加えて、ポジティブメンタルヘルスで重視する「強み」を伸ばすことの意義について、渡部昌平編『ライフキャリア:人生100年時代の私らしい働き方』(2019)金子書房に寄稿し、ポジティブメンタルヘルスの構成要素の一つであるレジリエンスをコミュニティにおいて展開していくためのマニュアルである「Reaching Resilience」(パトリシア・オミディアン博士著)の翻訳チームを組織し、翻訳および監訳を担当した。本書は金子書房より出版予定である。2016年に母が闘病の末に死去し、相続をはじめとする諸々の手続きに忙殺されたこと、またその後、一人暮らしとなった高齢の父の生活のサポート、介護に大幅に時間を取られているため。また、昨年度は研究分担者が台湾に1年間、在外研究に出たため、予定していた大学での調査が行えなかったため。海外での実施例などを検討し、日本文化において有効な方策をさらに検討したうえで、中小企業を対象にプログラムを実施し、効果を検証する。個人と組織の「強み」に着目し、エンパワメントを目的とする「ポジティブメンタルヘルス」を職場と学校教育において促進するために、本年度はまず、文献調査を行った。内外の文献を収集し、ポジティブメンタルヘルスについて現在の研究や実践報告をレビューし、課題について検討した。ポジティブメンタルヘルス推進にあたっては、「一つの価値観」や「単一の方向性」を全員に押しつけるというリスクも考えられる。そのような事態を避けるためには、個人のライフキャリアにおいて、その人が今、何を大事にしているかという「価値観」を尊重し、今ここの時点での「よい生き方」を支援することが重要であることを指摘した。研修を通じて、ポジティブメンタルヘルスに関心のある産業保健スタッフ(保健師・看護師等)と協働していくため、希望者を募ってメーリングリストを開設し、相互の情報共有のためのプラットフォームを設立した。また実践においては、これまでに実施したポジティブメンタルヘルス研修の実践をまとめ、学会にて報告した(土井、2016)。さらに、イギリス、ノッティンガム大学を訪問し、Dr, David Murphy氏(Associate Professor, Dep. of Education)をはじめとする現地研究者とディスカッションを行い、「個人を尊重する」ことと「ポジティブメンタルヘルス」を両立していくための助言を得た。また、ノッティンガム大学大学院においてポジティブメンタルヘルスをテーマとしたフォーカシング・ワークショップを実施し、大学院生からのフィードバックを得ることができた。平成28年2月末に母が死去し、その看病・死亡後の手続き・片付け、また残された父の介護等に忙殺されたため。平成29年度においては、ポジティブメンタルヘルスを巡る内外の研究動向について、文献調査および国内外の学会・研究会等における研究者との情報交換を通じて分析を行った。結果、多くの実証的・量的研究が行われており、また具体的な実施報告も増加していることが分かった(土井、2017)。しかしながら、行われているメンタルヘルス研修・プログラムの内容は認知的な学習を主体とするものや、特定のゴールを設定し、そこに到達することを目的としているものが大半であり、体験型の学習はきわめて少ない。実際に「変化」が継続的なものとして現場や個人に根付くためには、知識を獲得するだけでは不充分であり、体験を通じた学習が必須である(土井、2018)。そこで、研究代表者の専門とするフォーカシングのみならず、多様な技法をプログラムに盛り込み、研修のバリエーションを増やすため、内外の心身技法(マインドフルネス、姿斉、Tension Releasing Exercise、ヨガ、フェルデンクライス、野口整体等)について実際に体験しつつ検討した(土井、2017&2018)。そこで学んだ成果を実際の研修プログラムに組み込み、参加者のフィードバックを求め、プログラムをさらに洗練させていくことを予定している。さらに、広くコミュニティにポジティブメンタルヘルスを浸透させるため、Patricia Omedian(医療人類学者)によるコミュニティ・ウェルネスのマニュアル(Reaching Resilience: A Training Manual for Community Wellness)の翻訳権を取得、翻訳出版に向けて作業を進めている。2016年2月に母が半年の闘病の末に死去、その看病およびその後、残された高齢(82歳)の父の介護、ならびに相続などの手続き、実家の整理などに引き続き多大な時間と労力を必要としたため。また、共同研究者が急遽、職場の都合により在外研究の年度が繰り上がり、2017年度は台湾の台東大学に1年間、滞在することになり、関西大学で行う予定であった実施項目を2018年度以降に延期せざるを得なくなったため。

ポジティブメンタルヘルスプログラム開発のために必要な情報・知見を収集するため、創元社セミナー「スコーレ」等に参加し、ポジティブメンタルヘルスの推進に役立つ心身技法(マインドフルネス、センサリーアウェアネス、座禅、フェルデンクライス、フォーカシング、TRE等)についての理解を深め、プログラムへの活用方法を検討した。さらに、これまでに作成したプログラムでの工夫や成果などを、神戸学院大学土曜公開講座「ポジティブメンタルヘルス:やる気と元気を引き出すコミュニケーション」や、日本産業カウンセラー協会関西支部月例会「働くあなたの大事なことは?ポジティブメンタルヘルスのためのフォーカシング」、大阪府・協会けんぽ共催「女性のための健活セミナー」等で広く社会に向けて発信し、フィードバックを求めた。また、メキシコで開催された第28回フォーカシング国際会議にて、「How to Weave in Focusing Essence to Mental Health Workshops」と題してワークショップを行い、ポジティブメンタルヘルス推進プログラム作成時に配慮すべきこと、実際のワークの組み立て方やファシリテーションの工夫などについて発表し、その場で参加者に体験してもらい、フィードバックを得た。加えて、ポジティブメンタルヘルスで重視する「強み」を伸ばすことの意義について、渡部昌平編『ライフキャリア:人生100年時代の私らしい働き方』(2019)金子書房に寄稿し、ポジティブメンタルヘルスの構成要素の一つであるレジリエンスをコミュニティにおいて展開していくためのマニュアルである「Reaching Resilience」(パトリシア・オミディアン博士著)の翻訳チームを組織し、翻訳および監訳を担当した。本書は金子書房より出版予定である。2016年に母が闘病の末に死去し、相続をはじめとする諸々の手続きに忙殺されたこと、またその後、一人暮らしとなった高齢の父の生活のサポート、介護に大幅に時間を取られているため。また、昨年度は研究分担者が台湾に1年間、在外研究に出たため、予定していた大学での調査が行えなかったため。ポジティブメンタルヘルス研修に組み込むことのできる体験型のワークを、フォーカシング以外のものにも拡大し、研修のバリエーションを増やすため、多様な心身技法についてさらに検討を行う。ポジティブメンタルヘルスの理論的研究、特に「組織の活力」と「個人の満足」のバランスを取るためにポジティブ心理学とperson-centeredapproachをどのように組み合わせるかについて整理を行う。また、ライフキャリアの視点から、特に働く女性の価値観の変遷を明らかにし、ポジティブメンタルヘルス研修に活かすための調査を行う。
層状第二種超伝導体κ-(BETS)2FeBr4について,実験的に得られている温度磁場相図を理論的に再現した。この物質では低磁場中の超伝導に加え,強磁場中でも磁場誘起超伝導が生じることが発見されている。また低磁場では超伝導と反強磁性長距離秩序が共存していることが知られている。この物質に対して,Jaccarino-Peter機構を反強磁性超伝導体に拡張した理論(拡張JP機構)を適用し,磁場誘起超伝導の臨界磁場から見積もったモデルパラメーターに基づいて低磁場での超伝導の上部臨界磁場を計算したところ,実験データをほぼ定量的にほぼ再現できた。このことから,拡張JP機構がこの物質で実現していると考えることができる。この機構によれば,物質によっては低磁場での超伝導の上部臨界磁場がパウリ常磁性極限をはるかに超えた値にまで増大することが可能である。またκ-(BETS)2FeBr4においてFFLO状態が可能であるかどうかを,理論的に予測した。その結果,磁場誘起超伝導相ではFFLO状態は起きにくいが,低磁場の超伝導相ではFFLO状態が起きる可能性があることが分かった。この結果は,臨界磁場の実験データと矛盾しない。重い電子系の超伝導体UPd2Al3において,超伝導の対称性と対形成相互作用の微視的起源を調べた。この物質の磁気構造では面内の対形成が妨げられ,面間の対が形成されることを指摘した。さらに,このような磁気構造を安定化させる反強磁性的な交換相互作用は,面間のスピン1重項超伝導の対形成相互作用として働き,そのような対であれば,面内のフェルミ面の分裂によって妨げられないことを示した。これらの結果は,熱伝導度と核磁気共鳴の実験データと矛盾していない。重い電子系の反強磁性超伝導体CePt_3Siにおいて,パウリ常磁性極限を大きく越える上部臨界磁場が観測されている。熱伝導度の実験から超伝導秩序変数は水平ラインノードをもつと考えられるが,このことと,磁気構造から面間対のスピン一重項の可能性がある。核磁気共鳴のナイトシフトは下がらないが,これはRashba型のスピン軌道相互作用によって説明できる。本研究ではこの物質の上部臨界磁場を理論的に説明することができた。有機物超伝導体κ-(BETS)_2BrCl_4では磁場誘起超伝導相と低磁場の超伝導相の両方が観測されている。本研究ではこの相図を定量的に理論的に再現することができた。有機物超伝導体(TMTSF)_2Xに関連して,準一次元超伝導体における電子フォノン相互作用による超伝導を調べ,この物質に適切なパラメータ値に対して,フェルミ面上でノードのないスピン3重項超伝導が再現され得ることを示した。有機物ビフェロセン錯体における自発的な対称性の破れのない秩序相間の新奇な相転移を説明・再現する新しい理論的模型を提案した。自発的対称性の破れのない相転移としては,液相気相転移が知られているが,これは無秩序相関の相転移である。これに対して,本研究で扱った相転移は秩序相関の相転移であり,その点において全く異なっている。層状第二種超伝導体κ-(BETS)_2FeBr_4について,実験的に得られている温度磁場相図を理論的に再現した。ここで、BETSとは,bis(ethylenedithio)tetraselenafulvaleneのことである。この物質では,Konoikeらによって,二つの方向(結晶軸のa軸とc軸の方向)の面平行磁場(伝導性の良い面に平行にかけた磁場)について,低磁場中の超伝導に加え,強磁場中でも磁場誘起超伝導が生じることが発見されている。
また低磁場では反強磁性も生じており,超伝導と反強磁性長距離秩序が共存していることが知られている。この物質に対して,Jaccarino-Peter機構を反強磁性超伝導体に拡張した理論(拡張Jaccarino-Peter機構)を適用し,磁場誘起超伝導の臨界磁場から見積もったモデルパラメーターに基づいて低磁場での超伝導の上部臨界磁場を計算すると,実験データを定量的にほぼ再現できることを示した。このことから,拡張Jaccarino-Peter機構がこの物質で実現していると考えることができる。この機構によれば,反強磁性の交換相互作用の強さが,局在スピンと伝導電子の間の近藤交換相互作用の強さと同程度のときに,低磁場での超伝導の上部臨界磁場が,非常に高く,場合によってはパウリ常磁性極限をはるかに超えた値にまで増大することが可能である。またκ-(BETS)_2FeBr_4においてFulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov状態(FFLO状態)が可能であるかどうかを,理論的に予測した。その結果,磁場誘起超伝導相ではFFLO状態は起きにくいが,低磁場の超伝導相ではFFLO状態が起きる可能性があることが分かった。この結果は,臨界磁場の実験データと矛盾しない。これらの結果については,現在投稿中である。重い電子系の超伝導体UPd_2Al_3において,超伝導の対称性と対形成相互作用の微視的起源を調べた。この物質では面内で強磁性に秩序した層が反強磁性に重なった磁気構造の長距離秩序と超伝導が共存している。このような磁気構造では面内の対形成がフェルミ面の分裂によって妨げられ,面間の対が形成されていると考えられる。さらに,このような磁気構造を安定化させる反強磁性的な交換相互作用は,面間のスピン1重項超伝導の対形成相互作用として働き,そのような対であれば,面内のフェルミ面の分裂によって妨げられないことを示した。このことから,この物質では,面間のスピン1重項超伝導が有望と考えられ,その場合,水平ラインノードと呼ばれる秩序変数の面に平行な零点の集合が生じることになるが,この結果は,熱伝導度と核磁気共鳴の実験データと矛盾していない。