hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
２次元単層物質ヘテロ接合による光吸収層の第一原理計算による検討

第一原理計算により2次元層状物質等の新しい光吸収層代替材料を効率的に設計・探索することを目指して、3つのサブテーマに関して研究を行った。サブテーマ2「進化的アルゴリズムによる新物質の結晶構造探索」の成果として、11種類の新規3元系亜鉛窒化物半導体の予測が挙げられる。そのうち、直接遷移型のバンド構造、小さい電子・ホール有効質量等、半導体として有望な特性を有することが理論予測され、かつ構成元素に希少元素を含まないCaZn2N2について、予測された赤色発光等の電子・光学特性を実験を担当した共同研究者が実証することに成功している。(Nature Communications 2016)28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。既知および仮想的な2次元構造を有する化合物半導体について,電子物性と変換効率に関する高精度かつ系統的なシミュレーションを行い,太陽電池のための新しいヘテロ接合を提案することを目指して研究を遂行した.具体的な計画は次の通りである.1.第一原理計算による一連の物理量算出プロセスを自動化することにより,候補物質群について網羅的な物性評価を効率的に行う.得られた電子構造および光吸収係数に基づいて,エネルギー変換効率のシミュレーションを行う.これにより,変換効率を吸収層厚さの関数として系統的に算出し,その結果を参考に新規光吸収層材料の候補を決定する.2.候補物質の熱力学的安定性および格子振動に対する動的安定性を調べる.3.絞り込まれた候補について,さらに点欠陥形成とそれに伴うキャリア生成,ドーピング可能性を検討し,光吸収層材料としての性能を多角的に評価する.また,他の2次元構造物質との界面におけるバンドオフセットの計算を行い,太陽電池ヘテロ接合として高いポテンシャルを有する系を選定する.当年度は,第一原理計算に基づいたスクリーニングによる候補物質の選定と構造探索および安定性の評価を行った.まずICSDデータベースに存在する多様な2次元構造をプロトタイプとして選定し,様々な元素で置換した既知および仮想的な物質について網羅的な第一原理計算による電子物性評価を行った.その際,物性評価の各プロセスを自動化し,効率的にスクリーニングを実行した.そして,得られた候補物質について,遺伝的アルゴリズムにより安定構造を再探索した.既知および仮想的な化合物半導体について,電子物性と変換効率に関する高精度かつ系統的なシミュレーションを行い,太陽電池のための新しいヘテロ接合を提案することを目指して研究を遂行した.具体的な研究方針・手法は次の通りである.1.第一原理計算による一連の物理量算出プロセスを自動化することにより,候補物質群について網羅的な物性評価を効率的に行う.得られた電子構造および光吸収係数に基づいて,エネルギー変換効率のシミュレーションを行う.これにより,変換効率を吸収層厚さの関数として系統的に算出し,その結果を参考に新規光吸収層材料の候補を決定する.2.候補物質の熱力学的安定性および格子振動に対する動的安定性を調べる.3.絞り込まれた候補について,さらに点欠陥形成とそれに伴うキャリア生成,ドーピング可能性を検討し,光吸収層材料としての性能を多角的に評価する.また,他の物質との界面におけるバンドオフセットの計算を行い,太陽電池ヘテロ接合として高いポテンシャルを有する系を選定する.本年度は,第一原理計算に基づいたスクリーニングによる候補物質の選定と構造探索および安定性の評価を自動実行するためのプログラム開発を行った.まず結晶構造データベースにまとめられている多様な結晶構造をプロトタイプとして選定し,その構成元素を様々な元素で置換した仮想的な物質について網羅的な第一原理計算を自動で行う手法を開発した.一方で,遺伝的アルゴリズムにより安定構造を予測し,必要に応じて結晶構造を更新することで,最安定構造の予測精度を向上した.この手法を三元系窒化物半導体に応用し,様々な新物質を予測した.本年度はスクリーニングのためのプログラム開発に注力したが,このプログラムの予備的実行によって,三元系窒化物半導体に関する新物質探索の具体的な成果が得られた.これによって今後,探索空間を拡張し,より多様な新物質の探索を行うための指針が定められた.第一原理計算により2次元層状物質等の新しい光吸収層代替材料を効率的に設計・探索することを目指して、3つのサブテーマに関して研究を行った。(Nature Communications 2016)2次元構造特有の電子構造を有する物質を効率的にスクリーニングするための手法を着想でき,複数の物質を対象にその手法をテストすることができた.これにより,今後のスクリーニングを効率化できる.引き続き,第一原理計算に基づいたスクリーニングによる候補物質の選定と構造探索および安定性の評価のためのプログラム開発と応用を行う.とくに探索空間を広げたスクリーニングを効率的に実行するための手法を改善し,応用することで,より多様な新物質の探索を目指す.28年度が最終年度であるため、記入しない。前年度に引き続き,第一原理計算に基づいたスクリーニングによる候補物質の選定と構造探索および安定性の評価を行う.その際,状態図における競合相との全エネルギーの比較を行うことで,熱力学的安定性を評価する.得られた候補物質を対象に,エネルギー変換効率のシミュレーションを行い,光吸収層材料としての性能を評価する.
高齢者におけるアンチサッケードトレーニングに及ぼす頚部前屈姿勢の影響

健康な若年者および高齢者を対象に、頚部前屈姿勢でのアンチサッケードトレーニングを3週間実施し、アンチサッケードのパフォーマンスおよびそれに関連した前頭葉機能に対する影響を検討した。両年齢群ともに、トレーニングにより、アンチサッケードのパフォーマンスは向上した。若年者では、前頭葉活動に対する頚部前屈姿勢でのアンチサッケードトレーニングによる相乗効果が認められた。高齢者では、アンチサッケードのパフォーマンスおよび前頭葉活動に対する、頚部前屈姿勢でのトレーニングによる相乗効果が認められた。若年者を対象に、頚部前屈姿勢でのアンチサッケードトレーニングを実施し、アンチサッケードのパフォーマンスおよびそれに関連した前頭葉機能に対する影響について検討した。被験者は、頚部前屈姿勢によるアンチサッケード反応時間の短縮が認められない健常若年者29名とし、彼らを以下の3群に分けた:頚部前屈姿勢(前屈角20度)にてトレーニングを行う群10名、下顎部を支持台に置いた安静頚部姿勢にてトレーニングを行う群9名、トレーニングを行わない群10名。中心固視点および4箇所の側方視標のうちの1つが1-3秒のランダムなタイミングで交互に点灯する視覚刺激を用い、30秒間のアンチサッケード課題を1日に20回実施した。トレーニングは、週3-5回、3週間に渡って実施された。トレーニングの前後に、安静頚部姿勢および20°頚部前屈姿勢の2つの姿勢条件にて、アンチサッケードにおける水平眼球運動、前頭前野の酸化ヘモグロビン濃度およびCzにおけるサッケード前陰性脳電位を測定した。3週間のトレーニングにより、アンチサッケードの反応時間および誤反応率は短縮および減少したが、頚部前屈姿勢でのトレーニングの特異的効果は認められなかった。酸化ヘモグロビン濃度およびサッケード前陰性電位は、頚部前屈姿勢でのアンチサッケードトレーニングによる特異的な変化が認められた。高齢対象者を念頭に入れた測定法およびトレーニング法についての検討とともに、若年者における頚部前屈姿勢でのアンチサッケードトレーニング効果について同定できた。脳賦活作用のトレーニングに新たな知見を加えることができたと考えられた。高齢者を対象としたアンチサッケードパフォーマンスと前頭葉活動に対するトレーニング効果、および頚部前屈でのトレーニングの特異的な効果について検討した。被験者は健康な高齢者30名とし、以下の3群に分けた:下顎部を支持台に置いた安静頚部姿勢にてトレーニングを行う群10名(NRT群)、頚部前屈姿勢にてトレーニングを行う群10名(NFT群)、およびトレーニングを行わない群10名(CON群)。NRTおよびNFT群は、30秒間のアンチサッケード試行を1日20ブロック、3週間に渡って実施した。トレーニング前後に、安静頚部姿勢および頚部前屈姿勢にてアンチサッケード課題中の水平眼球運動、Czにおける脳電位および近赤外線分光法による前頭前野における酸化ヘモグロビン濃度を測定した。NRTおよびNFT群において、反応時間、誤反応率およびサッケード前陰性電位のピークとスパイク電位の間の時間がトレーニング後に減少した。NFT群でのみ、トレーニング後に頚部前屈に伴う反応時間短縮が認められ、サッケード前陰性電位のピーク振幅のトレーニングに伴う有意な増大が両頚部条件において認められた。酸化ヘモグロビン濃度は、トレーニング前後ともにいずれの被験者群でもアンチサッケードの遂行に伴って増加した。NRTおよびNFT群ではトレーニング後にその増加量が小さくなる傾向が認められたけれども、トレーニングおよび頚部前屈姿勢の有意な影響は認められなかった。CON群では、トレーニング前後の測定値にいずれの変化も認められなかった。アンチサッケードのトレーニングがパフォーマンスを改善し、それに関連した神経経路を促通することが示された。さらに頚部前屈でのトレーニングでは、そのパフォーマンスと前頭葉活動に、小さいけれども相乗的な効果が認められた。ただし、これらのトレーニング効果は、アンチサッケードが自動的になるほど十分ではなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。
建築ストックの有効活用における専門家の機能とその教育に関する研究

本研究では、建築ストックの有効活用のビジネス化の動きが本格化し始めた時機を失することなく、それを時代の波頭として捉え、そこから専門家に求められる新たな機能を抽出することを目的とした。主には、国内において実際に行われた建築ストックの有効活用例を幅広く取り上げ、それらを主導した専門家を対象とした現地調査・聞取り調査等を行うことで、7つの重要な機能ー1生活する場から発想する、2空間資源を発見する、3空間資源の短所を補い長所を伸ばす、4空間資源を「場」化する、5人と場を出会わせる、6経済活動の中に埋め込む、7生活の場として評価するーを抽出・整理した。本研究は、空き家や空きビルに代表される日本の余剰建築ストックを有効活用することで、人々のより豊かな生活空間を実現する仕組み、とりわけ専門家に求められる新たな機能に着目する。具体的には、国の内外において実際に行われた建築ストックの有効活用例を主導した専門家を対象とした詳細且つ広範な調査に基づき、建築ストックの有効活用において求められる専門家の機能を抽出・整理するとともに、それに基づいた新たな専門家教育の内容を具体的に提案することを目的とする。平成25年度は主として以下のように研究を進めた。1昨年度の結果に基づく専門家に求められる機能の抽出・整理。昨年度の仮説に一つ機能を加え、新たな専門家の機能を「生活する場から発想する」、「空間資源を発見する」、「空間資源の短所を補い長所を伸ばす」、「空間資源を『場』化する」、「人と場を出会わせる」、「経済活動の中に埋め込む」、「生活の場として評価する」の7つから成るものとした。2上記の7つの機能を中心に、昨年度の聞取り調査等の内容を整理しまとめた。この成果に基づき「建築ー新しい仕事のかたち箱の産業から場の産業へ」と題する単行本の原稿を執筆し平成25年12月に出版した。3上記の取りまとめの内容に基づき、それを補強するために、昨年度聞取り調査等の対象とした15名の特徴的な活動形態を有する専門家に対する意見聴取を実施した。そして、この意見聴取の内容を記録としてとりまとめた。4上記の国内調査等と並行して、欧州での専門家教育の変化を把握するために、欧州4カ国4大学を訪問し、大学院教育の実態を調査するとともに、新しい専門家教育に関連する資料を収集し、整理した。5昨年度実施した工務店、住宅メーカー、不動産会社等を対象とした聞取り調査の結果を、比較的大規模なリノベーションの需要と供給の特性を中心に整理した。平成24年度は主として以下のように研究を進めた。1研究の枠組みの設定。ここでは仮説として、新たな専門家の機能を「生活する場から発想する」、「空間資源を発見する」、「空間資源の短所を補い長所を伸ばす」、「空間資源を『場』化する」、「人と場を出会わせる」、「経済活動の中に埋め込む」の6つから成るものとし、下記の調査,整理においては、この仮説としての機能分類を用いた。2関連文献・資料の調査による建築ストック有効活用事例の収集、および事例の整理と聞取り調査対象の選定。3選定した事例において中心的な役割を果たし特徴的な活動形態を有する専門家を対象とした聞取り調査(約30例)と、建築ストック有効活用事例の現地調査。現地調査においては、長野門前町、岡山問屋街、福岡市、熊本市、宇和島市、京都市、北九州市等において、特に地域の活性化と結び付いた形で展開される建築ストック有効活用を図った事例を対象とした。4平成22年度以降、国土交通省長期優良住宅先導的モデル事業(既存住宅改修部門)に採択され、先導的モデル事業を実施した工務店、住宅メーカー、不動産会社等(9社と5団体)を対象とした聞取り調査。ここでは、比較的大規模なリノベーションの需要と供給の特性を把握することを意図した。5以上の結果に基づく専門家に求められる機能の抽出・整理(次年度以降も継続)。1前年度に行った意見聴取の内容を整理し、まとめた。この成果に基づき、「場の産業実践論」と題する単行本の原稿を執筆し、平成26年7月に出版した。2新しい専門家の機能に着目した人材育成の先駆的な例として、松村も立上げ時から関与してきた「北九州リノベーションスクール」の教育・内容と効果を整理した。

この内容を、そのスクールの主導者とともに国際学会(International Association of Housing Science)の場で発表し、関係者と意見交換を行ったが、欧州にはこれに類する人材育成の仕組みは見出せていない。3上述の人材育成も含め、様々な新しい取組みを行っている各地域の実践者と研究者の間での情報交換の機会が必要であるとの認識に至り、関係する研究者と実践者が集う新しい学会の立上げ準備を進め、東京と北九州において計2回の関係者による会議と研究集会を企画・開催した。この結果を受け、平成27年度には新しい学会を立上げる予定である。建築学(建築構法、建築生産)当初、最終年度にとりまとめる計画であった新たな専門家の機能に関する整理を、2年度目である平成25年度に行い、その成果に基づいた単行本を出版し、広く世に問うことができた。そのことによって、広くこの整理に対するフィードバックを得ることができ、最終年度の成果をより社会に普及しやすいものにすることができると考えている。1当初計画していた研究の枠組みの設定については、新たな専門家の機能を「生活する場から発想する」、「空間資源を発見する」、「空間資源の短所を補い長所を伸ばす」、「空間資源を『場』化する」、「人と場を出会わせる」、「経済活動の中に埋め込む」の6つから成るものとし、以降の調査研究に用いることとした。2関連文献・資料の調査による建築ストック有効活用事例の収集、および事例の整理と聞取り調査対象の選定については当初計画通り進めた。3選定した事例において中心的な役割を果たし特徴的な活動形態を有する専門家を対象とした聞取り調査(約30例)と、建築ストック有効活用事例の現地調査。現地調査においては、長野門前町、岡山問屋街、福岡市、熊本市、宇和島市、京都市、北九州市等において、特に地域の活性化と結び付いた形で展開される建築ストック有効活用を図った事例を対象としたが、これは当初計画以上の事例を扱ったことになる。4平成22年度以降、国土交通省長期優良住宅先導的モデル事業(既存住宅改修部門)に採択され、先導的モデル事業を実施した工務店、住宅メーカー、不動産会社等(9社と5団体)を対象とした聞取り調査については、当初計画では来年度以降の調査に含まれたが、これを実施した。5以上の結果に基づく専門家に求められる機能の抽出・整理についても当初計画通り進んでいる。最終年度である平成26年度は、第一に25年度に実施した専門家に対する意見聴取の成果を取りまとめ、本研究で得られた新たな専門家の機能の内容を補強し、公表する。第二に、工務店等による比較的大規模なリノベーションの需要と供給に関して得られた知見を取りまとめ、公表する。第三に、国内外の建築教育等において、上述の新たな専門家の機能に関わる内容が教えられている例を調査・抽出し、その詳細を把握する。そして、それらの成果に基づき、新たな専門化教育体系案を策定する。平成25年度は、24年度に引き続き関連文献・資料の調査による建築ストック有効活用事例の収集を行う。得られた情報の整理作業の謝金を支出予定である。また、この成果に基づき、新たな事例の分類・整理と聞取り調査対象の選定を行い、選定した事例において中心的な役割を果たした専門家を対象とした聞取り調査を24年度と同様に行う。このため国内旅費の支出を予定している。
心室性頻拍の外科治療の研究

電気生理学的検査に基づいた心室性頻拍の直接手術は、不整脈の根治が可能であるため臨床的意義は極めて大きい。本研究では正確な心表面マッピングに頻拍の部位診断法の完成とともに、成功率が高く心筋に対する侵襲が少ない術式の完成をめざした。心室性頻拍の心表面マッピング法として15対の近接双極電極を有するマット形電極で電位を採取し、コンピューターで自動作図する方法を考案した。この装置を17例の臨床例に応用した。17例全例で頻拍中の最早期興奮部位の決定が可能であり、内4例(右室異形成2例、心筋炎1例、ファロー四微症1例)では頻拍中遅延電位が記録され頻拍がマクロリエントリーの回路を旋回して生ずることが推定された。この心表面マッピング所見に基づき頻拍の最早期興奮部位、リエントリー回路に直接手術を加え良好な結果が得られた。本装置が十分臨床に応用可能であることが明らかとなり、マット電極内の双極電極の数を25対、30対と増加した装置を開発、臨床に応用し、より詳細なマッピングが可能となった。さらに一心拍で心表面全体からのマッピングを終了できる心表面96点から電位を採取する心表面ネット電極を考案し迅速なマッピングが可能となった。心筋に対し侵襲の少ない術式として、より限局した手術が可能なレーザー波、マイクロ波を用いた手術を成犬の心表面からの照射を行い検討した。この結果レーザー波では高エネルギーのため手術時間を短縮できること、術中断層エコーで心筋の照射範囲を同定しつつできること、右心室であれば心表面から十分心内膜の照射を行いえることが確認された。またマイクロ波は凝固止血能に優れていた。しかし復温で伝導路の機能を回復させることができる冷凍凝固に比較し調節性に乏しい。
国際移動に伴う階層移動に関する国際比較研究

本研究では、国際移動に伴う階層移動に関する国際比較研究として、ブラジル人移民を主たる事例に、日米比較研究を行った。分析の結果、日本におけるブラジル人はアメリカにおけるブラジル人と比較して、社会経済的な上昇移動が困難な状況におかれていることが明らかになった。とりわけ、移民のホスト社会への同化・適応が、移民の所得にどのような影響を及ぼすか、確認すると、日本の方が、その効果が非常に小さいことも明らかになった。受け入れ社会における労働市場の構造が、移民の社会経済的地位達成と大きな関連があることが、比較を通じて明らかになった。国際移動に伴う階層移動研究を行うに際し、本年度は、データ収集とその基礎分析を行った。日本側のデータについては、すでに、静岡県磐田市から特別に在住外国人生活実態調査の個票データの特別利用が許可されていたため、それを用いた分析を行った。その分析の成果については、以下の内容で学会報告を行った。本年度は、さらに、国際移動と関連する階層移動研究の方法論について検討を行った。その成果について以下の学会で報告を行うとともに、学会への参加を通じて情報収集をあわせて行った。さらに、本研究の最終的な対象地域とは異なるが、日本も含めた東アジア地域を例に、階層移動の国際比較の方法論について、検討を行い、その成果を以下で報告した。竹ノ下弘久「東アジア諸国における世代間移動の国際比較」日本社会学会テーマセッション『東アジアの階層モデルの可能性』、立命館大学、京都、2006年10月本年度は、研究の初年度であるため、国際比較に伴う階層移動の日米比較を実施するに際し、さまざまな情報収集を行うために、カリフォルニア大学バークレー校を訪問し、ジョン・リー教授から、日米比較研究実施に際しての専門的知識の提供を受けた。また、カナダのモントリオールにて開催されたアメリカ社会学会に参加することで、アメリカの階層、エスニシティ、国際比較について情報収集を行った。今年度は、磐田市だけでなく静岡県浜松市からも、市が行う在住外国人調査のデータ利用の許可が得られた。調査資料は、電子化されていなかったため、データ入力やデータクリーニングを他の業者に委託する形で、行った。浜松市の調査データについては、本年度は、データの整備に時間を要したため、本格的な浜松データの分析は、次年度以降に行う予定である。前年度に実施した国際移動に伴う階層移動に関する基礎分析をふまえ、本年では国際移動と階層移動との関係について本格的な分析を行った。日系ブラジル人のなかには、ブラジルの帰国後の経済的な再適応の困難さから、日本とブラジルを頻繁に行き来する人たちがいる。頻繁な国境を越える移動は、近年トランスナショナリズみという理論的潮流の中で、肯定的な評価を得ているが、日系ブラジル人の社会経済的地位に対していかなる影響を及ぼしているだろうか。静岡県磐田市で集められたブラジル人を対象とする調査データを用い、計量分析を行った。その結果、頻繁な越境移動は、かれらの所得や正規雇用への移行に否定的な影響を及ぼしていることが、明らかになった。これは、従来のトランスナショナリズムの議論に再考を捉す結果である。こうした本研究の分析結果については、次の論文にまとめた。すでに本論文は、2007年11月に提出し、印刷に向けての編集殻階にある。また本論文に関連する報告を、2007年12月にオーストラリア社会学会で行い、Referred Proceedingsとして、報告内容は刊行された。そして、日系ブラジル人の人的資本、労働市場セクター、越境移動の所得に及ぼす効果について比較検討し、その成果を日本社会学会で報告した。さらに、国際移動と階層移動の国際比較のための方法論的な検討を行い、「階層移動の国際比較に関する階層カテゴリーの構成」と題する論文にまとめ、刊行した。本年度の後半では、国際移動と階層移動の日米比較を行うために、アメリカのセンサスの5%個票データの会析に着手した。そのなかで、同じブラジル人移民であっても、受入国がアメリカと賃本で異なることで、受け入れ後の労働市場への編入過程がどのように異なるか、分析を行っている。最終的な成果報告は、次年度に行う予定である。本研究課題では、ブラジル人移民を事例に、国際移動に伴う階層移動についての国際比較研究を行い、受け入れ社会の構造が移民の地位達成にいかなる影響を及ぼすか明らかにする。本年度は、これまでの研究の総決算として、ブラジル人移民の階層移動に関する日米比較研究を行い、その成果を米国スタンフォード大学で開催された国際社会学会社会階層部会にて報告した。そこで報告したペーパーは、現在海外の著名な移民研究の学術雑誌に投稿し、現在審査中である。データ分析においては、両国のブラジル人移民だけでなく、比較のために日本人や白人も分析対象とした。分析の結果、次の諸点が明らかになった。第1に、労働市場の分断性という点で、アメリカよりも日本の方が強く、ホスト社会への同化、適応に伴う地位達成が日本のブラジル人ではより困難である。

第2に、学歴の労働市場での収益率はアメリカの方がはるかに高く、日本ではブラジル人の学歴は所得を高める効果が非常に小さい。第3に、国家の移民政策の観点では、日本では、日系ブラジル人の入国が非常に容易であることが、国際移動の費用を低減させ、結果としてアメリカのブラジル人よりも人的資本の低い者の入国を促している。このように、移民政策、受け入れ社会の労働市場の構造、学歴と労働市場との関係が、日米におけるブラジル人の地位達成のあり方に大きな相違をもたらしていることが明らかになった。さらに、上記テーマと関連して、日本のブラジル人移民の社会関係資本が、かれらの日本での地位とどう関係するかについても検討し、これについても学会報告を行った。
海面上での乱流変動法による物質・エネルギーフラックス自動計測システムの開発

1.まず,海面上での乱流変動法による物質・エネルギーフラックス自動計測システムの開発のために,これまで基礎研究として行ってきた,動揺する船舶の上で見かけの風速成分から動揺成分を補正して真風速成分に変換して,渦相関法を適用する手法の再検討を行った。2.その結果をふまえて,海洋科学技術センターの海洋地球観測船「みらい」の観測航海に乗船て,動揺補正手法の改良と得られたデータから自動的に動揺補正を行って,乱流フラックスをリアルタイムに計算するためにプログラムを作成した。これは従来,航海終了後に得られた乱流データからバッチ処理で行っていた計算を現場で自動的に行えるようにしたもので,国内ではもちろん初めてのシステムとして画期的なものである。3.物質フラックスの1つとして,二酸化炭素フラックスを渦相関法で直接測定することを試み,平成14年度よりリアルタイム処理の中で定常的に運用することができるようになった。これはこれまでの大気と海との二酸化炭素濃度をそれぞれ測定して,その濃度勾配にある経験定数を乗じてフラックスを推定する手法に比べると格段に精度の高い方法である。これは世界的にも初の試みで,各方面から非常に注目されつつある。4.これまでに蓄積されたデータについて,まずデータの品質を選別した。観測条件が適当でない場合,また計測器のノイズ等が大きい場合を削除して,良い品質のものを選別する,いわゆる「品質管理」に重点をおいた解析を行った。この条件設定には様々な試行錯誤を繰り返しながら,また,陸上観測で行われている手法も参考にしながら進めてゆき,ほぼ実用的なものにまとめることができた。5.次のステップへの展開として,この乱流変動法の結果をより確実なものにするために,クローズドパス渦相関法,プロファイル法,スペクトル法などとの併用についても研究を行った。海面上での乱流変動法による物質・エネルギーフラックス自動計測システムの開発のために,これまで基礎研究として行ってきた,動揺する船舶の上で見かけの風速成分から動揺成分を補正して真風速成分に変換して,渦相関法を適用する手法の再検討を行った。そのために2001年11月から12月にかけて,海洋科学技術センターの海洋地球観測船「みらい」の観測航海に乗船して、動揺補正手法の改良と得られたデータから自動的に動揺補正を行って,乱流フラックスをリアルタイムに計算するためにプログラムを作成した。これによって,乗船している研究者は時々刻々変化する乱流フラックスの変化を直接現場で見ることができるようになり,臨機応変の観測体制がとれることになる。また,これによって乱流フラックスのエキスパートが乗船していない場合でも,他の研究者が容易にフラックスについての情報をえることができるようになるので,今後の様々な船への応用面が大きく拡がったことになる。また,本航海中に物質フラックスの1つとして,二酸化炭素フラックスを渦相関法で直接測定することを試み,約1ヶ月間にわたって連続的にフラックスデータを得ることができた。この成功を機に上記の自動観測システムに取り込むことを次年度の研究主題とする。海面上での乱流変動法による物質・エネルギーフラックス自動計測システムは,昨年度に骨組みが出来上がった。これを用いて船上での自動観測を5月から連続的に運用して,種々の問題点や改良すべき点について調査した。

また,前年度は運動量と熱エネルギーフラックスまでの項目であったが,今年度は物質輸送としての二酸化炭素フラックスの自動観測を組み込むことができた。これは世界的にも初の試みで,各方面から非常に注目されている。観測システムの改良について,ハード的な面では湿度変動計として用いていた機種の光源寿命が短く,年間の連続使用に耐えられるものでなかったので,二酸化炭素変動も同時に測定できる新しい機種に更新した。これによって,少なくとも1年間はセンサーの交換を行うことが不要になり,連続観測システムの完成に大きなステップとなった。また,地球温暖化気体として非常に重要な二酸化炭素フラックスを連続測定できるようになり,これも飛躍的な進歩であった。2002年11月から12月にかけて,海洋科学技術センターの海洋地球観測船「みらい」の観測航海に乗船して,これまでに見出された問題点について現場で改良を行った。これは研究協力者としての大学院生の成果である。この結果,時々発生していた自動収録システムのエラーによる緊急停止を回避することができるようになった。これらの成果のもとに自動観測システムで多量に取得したデータについて,適切な品質管理を行って有効なものと削除すべきものとを客観的に区別できるように仕上げることを,最終年度の研究主題とする。海面上での乱流変動法による物質・エネルギーフラックス自動計測システムは,昨年度に引き続いて,海洋科学技術センターの海洋地球観測船「みらい」で稼動している。今年度は「みらい」の航海が南半球一周航海となっているため,通常では取得できない貴重な海域のデータを取得することができた。これまでに蓄積されたデータについて,まずデータの品質を選別した。観測条件が適当でない場合,また計測器のノイズ等が大きい場合を削除して,良い品質のものを選別する,いわゆる「品質管理」に重点をおいた解析を行った。この条件設定には様々な試行錯誤を繰り返しながら,また,陸上観測で行われている手法も参考にしながら進めてゆき,ほぼ実用的なものにまとめることができた。この品質管理は主にオフラインでデータ解析した結果を中心に行ったが,航行中の船上でのリアルタイム処理の中で,オフライン処理に相当する結果を速報値として得ることも試行的に行っている。このリアルタイムデータについても,オフラインデータと対比しながら,その有用性・品質について検討を行い,オンラインプログラムの改良を図った。これらのデータ処理の後に,海域ごと・季節ごとの海面フラックスの変動について,バルク法との対応も含めて考察した。また,クローズドパス渦相関法についても並行して検討を重ね,時定数の補正を行うことで現行のオープンパス渦相関法を補完する可能性に目途がついた。これらの研究成果を総合的にまとめるとともに,次のステップへの展開として渦相関法の結果をより確実なものにするために,プロファイル法,スペクトル法などとの対比を行うべく,準備を進めている。
大腿骨頭壊死症における骨頭圧潰メカニズムの解明

荷重負荷の大きな骨頭外側の境界域(壊死領域と健常域との境界部)である分界部外側端における骨壊死修復反応が骨頭圧潰(陥没)発生に重要であるという観点の元、早期壊死骨頭における骨芽細胞の活動度を骨SPECT/CT融合画像(核医学の機能・代謝画像とCTの解剖学的位置・形態情報を位置ずれなく同時に表示することができる)を用いて評価した。結果、壊死発生から骨頭圧潰前までの早期骨頭において、骨芽細胞活性は次第に増強し、その最大活性の場は骨頭前方から外側へと移動することが示唆された。また、骨SPECT/CT像は壊死と骨折を明瞭に反映することを示し、大腿骨頭壊死症と脆弱性骨折の鑑別に有用であることを報告した。特発性大腿骨頭壊死症において、骨頭圧潰は予後に重大な影響を与えるが、圧潰のメカニズムは未だ不明である。我々は、荷重負荷の大きな骨頭分界部外側端における骨壊死修復反応が骨頭圧潰発生に重要であるという観点の元、特に同部における骨形成が圧潰に及ぼす影響を明らかにすることを目的に研究を行っている。骨頭圧潰のメカニズムを探るためには、圧潰前の骨頭における病理組織学的検索が理想であるが、症状がない患者の骨頭標本を得ることは倫理的に不可能であるため、これまでの多くの研究では圧潰後の骨頭を検索してきた。本研究では、核医学の機能・代謝画像とCTの解剖学的位置・形態情報を位置ずれなく同時に表示することができるSPECT/CTを用いて、圧潰前の骨頭を含む早期壊死骨頭における骨芽細胞の活動度を評価した。骨SPECT/CT融合画像における骨頭内の最大カウント値をとる部位を同定し、最大カウント値を小転子遠位端高位の骨幹部Axial断面の平均カウント値で除した比(カウント比)でuptakeの程度を評価した。Stage 1では骨頭前方に最大カウント値を示す傾向にあった(11/12股)。一方、Stage 2および3Aでは骨頭外方に最大カウント値を認める傾向にあった(5/6股、5/5股)。また、Stage2骨頭ではStage1骨頭と比べて統計学的有意に高いカウント比を呈していた。以上より、壊死発生から骨頭圧潰前までの早期において、骨芽細胞活性は次第に増強し、その最大活性の場は骨頭前方から外側へとshiftすることが示唆された。本研究結果は骨頭圧潰のメカニズムを明らかにする上で基盤となる重要なものであり、世界最大の放射線学会である北米放射線学会(RSNA)に採択され発表した。本研究課題では、荷重負荷の大きな壊死骨頭分界部外側端における骨壊死修復反応が圧潰発生に重要であるという観点の元、早期壊死骨頭における骨芽細胞の活動度を評価した。骨SPECT/CT融合画像における骨頭内の最大カウント値をとる部位を同定し、最大カウント値をreference領域のカウント値で除したカウント比でテクネシウムの集積を評価した。Stage1では骨頭前方に最大カウント値を示す傾向にあり、Stageが進むにつれて骨頭外方に最大カウント値を示す傾向にあった。また、Stage2骨頭ではStage1骨頭と比べて有意に高いカウント比を呈していた。以上より、壊死発生から骨頭圧潰前までの早期において、骨芽細胞活性は次第に増強し、その最大活性の場は骨頭前方から外側へと移動することが示唆された。本研究結果をまとめた論文は、核医学英文誌であるNuclear MedicineCommunicationsに掲載された(2014)。近年、大腿骨頭壊死同様に骨頭圧潰をきたす疾患として、大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折という病態が知られるようになってきた。同骨折は、病期や骨折の程度によっては保存的に治癒する可能性があり、鑑別診断が重要とされている。本研究課題では、骨壊死と骨折という全く異なる病態を反映しうる診断ツールとしてSPECT/CTに着目して有用性を評価した。圧潰後の大腿骨頭壊死症におけるSPECT/CT像は、壊死部である無集積領域の周囲に旺盛な修復反応を反映した高集積領域が取り囲む特徴的な像を呈した。一方、大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折のSPECT/CTでは骨頭圧潰部を中心に高集積を呈した。以上より、SPECT/CTは両者の鑑別の一助となる可能性が示唆された。本研究結果をまとめた論文は、核医学英文誌であるClinical Nuclear Medicineに掲載された(2015)。股関節疾患SPECT/CTを用いた研究は予定通りに進行し、現在は骨頭壊死同様に骨頭圧潰を来す大腿骨頭軟骨下脆弱性骨折との鑑別に関して検討中である。

今後は、臨床検体(手術時の切除骨頭)を用いて骨頭分界部にかかる応力を検討し、分界部外側端における応力分布と圧潰メカニズムとの関連を検討する予定である。設備備品費としてあげていた、データ管理用ノートパソコンおよび画像データ保存用ハードディスクをまだ購入していないため。また、臨床検体を用いた研究で使用する免疫組織染色用試薬などの消耗品を購入していないため。予定通り、データ管理用ノートパソコンと画像データ保存用ハードディスクを購入予定。また、次年度より臨床検体を用いた研究を開始予定であり、その際には必要となる試薬等を購入する予定である。
線条体微小梗塞後の運動機能回復機序の解明

大脳基底核の一部である線条体は虚血に脆弱で、影響を受けやすく梗塞を起こしやすい部位である。線条体は脳梗塞の中でも中大脳動脈アテローム血栓性梗塞や多数のラクナ梗塞(微小梗塞)を引き起こす部位であり、それら血管障害の後遺症として認知障害や歩行障害などの運動障害や脳血管性パーキソニズムなどを発症する。それら後遺症のリハビリは、海馬の障害に比べて困難なことが問題となっている。近年の研究により、線条体は海馬などに比べ、運動療法を長期間必要とすることが分かってきたが、未だ線条体梗塞からのリハビリのメカニズムに関する研究は少ない。本研究では、線条体の微小梗塞モデル動物の作製と、後に起こる神経細胞の病的変化に注目し、組織学的、電気生理学的手法で測定し解明を試みる。本年度は安定したモデル動物の作製と、その組織変化の観察を中心に行った。脳虚血モデルは、全脳虚血モデルと局所脳虚血モデルに分けられるが、全脳虚血モデルは脳血流減少の程度が強く、短時間の一過性虚血により選択的脆弱性を有する細胞群に神経細胞死を引き起こす。一方、局所脳虚血モデルは、閉塞血管の支配領域に従って脳梗塞となり病態の進行は速やかでヒトの脳梗塞のモデルであるとされているので、本研究においては局所脳虚血モデルマウスを作製し、組織学的な変化の測定を行った。組織学的な変化としては、脳虚血時間を数段階に分け、虚血により引き起こされる梗塞部位の大きさの変化と、主にペナンブラ領域とその周辺部位における細胞数及び受容体数の変化を測定した。動物は5-10週齢のC57BL/6マウスを用いた。脳虚血モデルは、局所脳虚血モデルマウスを作製した。線条体に多く存在する中型有棘細胞と行動選択に深く関わるとされるコリン作動性神経細胞の数、及びそれらの神経細胞が持つ受容体の分布を調べた。今年度得られた結果から、局所脳虚血モデルにおける梗塞部位の大きさの変化、ペナンブラ領域とその周辺部位における細胞種及び受容体の変化の様子が見えてきたので、当初の計画通り、次年度はトレッドミル運動による機能改善を図った場合の変化と、受容体の作動薬、拮抗薬を用いて線条体の梗塞後の変化を促進することができるか検討する。また、今年度は中大脳動脈結紮法によりモデル動物を作製したが、より安定的で局所の梗塞モデル作製のために、次年度以降Photothrombosis法による局所脳虚血モデルマウスを作製も試みる。今年度は、中大脳動脈結紮法によりモデル動物を作製する事に集中したため、Photothrombosis法に必要になる光学ランプ等を購入する必要がなかったが、より局所のモデルを作製するため、次年度以降に光学ランプ等を購入する。
人間の高次脳機能を育む手書き活動に関する調査研究

本調査研究は、文字を手書きする活動と脳の活性化との関係について調査し、文字を手書きする活動の、教育の場における価値を科学的に評価しようとすることを目的とした。そのために、2つの生活介入調査(4週間)と一つの書字習慣調査(12週間)を行い、下記のような構成の報告書を編集発行した(H18.3.31発行予定)。序(鈴木)§1ニュースの聞き取り調査に関する報告(鈴木・林・生田)§2朗読の聞き取り調査に関する報告(鈴木・林・生田)§3「手書き指数」算出のための基礎調査に関する報告(鈴木・林)§4本調査研究の価値と展望∫1国語教育における価値と展望(浜本)∫2書写教育における価値と展望(久米)∫3脳科学における価値と展望(川島)研究組織結果としては、今回の調査では介入期間が短く、また被験者数が統計的に不十分であったために、文字を手書きする活動がそれ以外の認知機能を向上させるという点については認められなかった。しかしながら、いくつかの点で、私たちの仮説の正当性を裏付けるデータが出ている。書字を用いた生活介入を大学生などを対象にして長期間続けることは、本調査研究の規模では不可能であるため、将来は、横断的なコホート研究を行うべきであろう。その基盤として、書字の習慣を指数化する方法である「手書き指数」を開発していくことが有効であると考える。
難治性根尖性歯周炎におけるEpstein-Barrウイルスの再活性化に関する検討

根尖病巣(63例)のうち、50例が歯根肉芽腫であり、そのうち38例(76%)でEBV DNAが確認された。9例の歯根肉芽腫に対して6例にEBER mRNAおよびLMP-1タンパク発現細胞が観察された。歯根肉芽腫9例中6例からPolpylomonas endodontalisが検出され、その培養上清から高濃度のn-酪酸が検出された。EBV感染細胞にこの培養上清を添加したところ、有意にZEBRAの発現が上昇した。以上の結果から、歯根肉芽腫にEBVが感染しており、歯根肉芽腫に感染したP. endodontalisが産生するn-酪酸によってEBVが再活性化することが明らかとなった。1.供試試料:歯根嚢胞と臨床診断された患者40名から、根尖病巣組織を摘出した。また、埋伏智歯抜去時に健常歯肉10例を採取した。2.病理組織学的検索:ヘマトキシリンーエオジン重染色を行ったところ、40例中32例に扁平上皮とコレステリン空隙を認めず、結合組織中に幼弱な毛細血管と多数の炎症性細胞浸潤を認め、歯根肉芽種と診断し、本研究に供した。また、健常歯肉10例を染色した結果、重層扁平上皮を認め、上皮直下の結合組織に少量の円形細胞浸潤を認めた。3.real-time PCR法による定量的なEBV DNAの検出:(検量線の作製)EBVからDNAを抽出後EBVのコピー数を算出し、1X10の2乗から1X10の7乗コピーまで10倍ずつ段階希釈したものを準備した。その後、EBV特異的PCRプライマーを用いてreal-time PCR法を行い、片対数グラフを用いて検量線を作製した。(歯根肉芽種中のEBV DNAの定量)歯根肉芽種からDNAを抽出し、段階希釈したEBV DNAと同時にreal-time PCR法を行った。検量線を元に歯根肉芽種中のEBVのコピー数を算出したところ、32例中25例(78.1%)にEBV DNAを検出し、そのコピー数は平均8688.01であった。なお、健常歯肉10例を同様に検索したところ、全ての試料でEBVは検出されなかった。4.in situ hybridization法によるEBV-encoded small RNA (EBER)の検索:(リボプローブの作製)EBER mRNAを制限酵素で消化したのち、100bp程度の断片を取り出し、T3およびT7 RNAプロモーターを有するベクターに結合させた。このベクターに対してジゴキシゲニン-dUTP存在下でT3またはT7ポリメラーゼを作用させ、ジゴキシゲニンを標識したリボプローブを回収した。これを用いて次年度はin situ hybridization法を行い、EBER発現細胞の検索を行う。難治性根尖性歯周炎患者の根尖病巣63例を外科的に摘出し、2分割したのち一方を用いて5マイクロのパラフィン切片を作製した。ヘマトキシリンーエオジン染色を行い、歯根肉芽腫と診断した40例を本研究に供試した。40例の歯根肉芽腫を2分割した他方からDNAを抽出し、Epstein-Barr virus (EBV)の存在をreal-time PCR法で検出した結果、32例(78.1%)でEBVを確認した。また、EBV(1X10の6乗コピー)を10倍ずつ段階希釈し、real-time PCR法によりEBVの検出を行ったのち、検量線の作成を行ったところ、32例中のEBVのコピー数は平均8688.01であった。EBVは唾液中にも存在しているため、根尖病巣を外科的に摘出した際、唾液に触れることで唾液中のEBVに感染してしまった可能性がある。そのため、EBV感染した際発現し、EBV感染の指標とされるEBV encoded small RNA(EBER)に着目し、in situ hybridization法によるEBER陽性細胞の特定を行った。その結果、歯根肉芽腫中のB細胞および形質細胞の細胞質に強いEBER mRNA発現を認めた。また連続切片を使用し、EBV感染により発現するlatent membrane protein-1(LMP-1)の免疫組織化学的検索を行ったところ、同様にB細胞および形質細胞で発現を認め、その局在はEBER mRNA発現細胞と同様な場所に認められた。なお、完全埋伏智歯を抜去する際得られた歯肉を健常コントロールと同様に検索したところ、炎症性細胞数は少なく、EBER mRNAおよびLMP-1タンパク発現を認めなかった。以上のことから、難治性根尖性歯周炎患者の歯根肉芽腫には78.1%にEBVが感染しており、B細胞および形質細胞に主に感染していることが確認された。本研究を申請する前に予備実験を行い、歯根肉芽腫6例からEBVのDNAを検出していたため、EBVが炎症性細胞に感染している可能性が高いことを確認していた。また、EBVの感染を確認する手法として、申請者が熟練し現在までに頻回に行ったことがあるin situ hybridization法を選択したため、予定通りのスケジュールで研究を遂行することができた。【EBVの再活性化に関する検討】潜伏期のEBVが再活性化するとZEBRAが発現されるため、ZEBRAの発現を検索することが再活性化の有無を知る指標となる。

そこで、Porpyromonas endodontalisがEBVを再活性化するかどうかを以下のように検索した。1P. endodontalisの培養上清中の短鎖脂肪酸量を高速液体クロマトグラフィーを用いて定量したところ、P. endodontalisの培養上清中では酪酸が最も高濃度に産生されており、その濃度は23.38±3.67mMであった。以下、酢酸(18.95mM)、プロピオン酸(9.40mM)、乳酸(0.94mM)、サクシニル酸(0.61mM)および葉酸(0.36mM)の順に検出された。2歯根肉芽種からDNAを抽出し、real-time PCR法を用いて歯根肉芽種中のP. endodontalisおよびEBV量を定量したところ、P. endodontalisは66.7%、EBVは全ての歯根肉芽腫で検出されたが、その発現頻度に相関性は認められなかった。なお、陰性コントロールとして用いた健常歯肉組織を同様に検索したところ、P. endodontalisおよびEBVは検出されなかった。3Daudi細胞(バーキットリンパ腫由来B細胞)にP. endodontalisの培養上清または市販の酪酸を添加して培養し、western blot法でZEBRAの発現を検索したところ、P. endodontalisの培養上清または市販の酪酸濃度依存的にZEBRAの発現が認められた。根尖病巣(63例)のうち、50例が歯根肉芽腫であり、そのうち38例(76%)でEBV DNAが確認された。9例の歯根肉芽腫に対して6例にEBER mRNAおよびLMP-1タンパク発現細胞が観察された。歯根肉芽腫9例中6例からPolpylomonas endodontalisが検出され、その培養上清から高濃度のn-酪酸が検出された。EBV感染細胞にこの培養上清を添加したところ、有意にZEBRAの発現が上昇した。以上の結果から、歯根肉芽腫にEBVが感染しており、歯根肉芽腫に感染したP. endodontalisが産生するn-酪酸によってEBVが再活性化することが明らかとなった。試料の採取が順調にすすみ、40例のサンプルが供試できたため、計画的に研究を遂行することができた。研究の手技については、申請者がこれまで行ってきた病理組織学的、分子生物学的手法を中心に行ったため、試料の解析を行う上で問題が発生することがなく、適切に検索することができた。本研究申請時の計画内容に変更はなく、本年度はEBVの再活性化のメカニズムを解明するため、再活性化に関与するヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)阻害剤との関連について検索する予定である。HDAC阻害剤の中でも、特にn-酪酸に注目し、難治性根尖性歯周炎の根管から有意に検出される細菌との関係について検索する。細菌はCandida albicans、Enterococcus faecaisおよびPorphyromonas endodontalisを検索の対象と考えている。歯内療法本年度は、難治性根尖性歯周炎患者試料の約80%からEBV DNAを検出することができた。しかし、EBVが感染しているかどうかは未だに不明である。次年度はEBV感染の有無、および感染細胞の同定を行うことを目的とし、EBV感染の指標とされているEBV-encoded small RNA (EBER)の解析を行うことを予定している。研究遂行に必要なプラスチック器具(ピペットチップ、6000円相当)を購入するには十分な予算が残っていなかっため。次年度の研究費と合わせて、ピペットチップ等の実験器具や試薬を購入予定である。
反強磁性薄膜材料の電子波による研究

本研究では、まず、試料となる反強磁性単結晶薄膜を作製した。この薄膜は、電子線の入射方向、即ち、膜面にほぼ垂直な方向にすべてのサイトのスピンがそろっている結晶面を持つ必要がある。この試料を用い、200kV電界放出形透過電子顕微鏡を使って電子回折斑点中の異常を検出することを目的とした。当初、反強磁性体である、酸化ニッケル単結晶を用いたが、この結晶には、スピンが反平行に並ぶであろう(110)面が、3種類あり、観察面を対応する面に合わせる事が容易ではなかった。そこで、強磁性層と非磁性層を交互に積層した金属多層膜[Co(4nm)/Cu(0.9nm)]_<20>でその磁気特性から強磁性層中の磁化が反平行に積層していると思われる試料の断面を観察したのだが,超格子の周期が約5nmと少し長すぎたため,電子回折で十分に回折波を分離できなかった。また、Co層のさらに薄い[Co(2nm)/Cu(0.7nm)]_<20>の試料を作製し断面観察した。しかしながら、予想されたビームのスプリット(4x10^<-4>rad位か)は観察されなかった。[Co(2nm)/Cu(0.7nm)]_<20>では、約40%の磁気抵抗効果が観察されているのだが、同じ試料を電子線ホログラフィで断面からCo層の磁化状態を観察したところ、24周期のCo層が平行配列した上で、交互に並んでいるのが観察された。これはCo相内に、磁区構造が存在するためであろうと考えられる。従って、回折ビームのスプリットは予想よりもさらに小さく、今回は分離が不可能であったものと思われる。残念ながら本研究では電子回折による反強磁性配列の観察に成功しなかったが、試料の磁化に影響を与えない、磁気シールド対物レンズと、1x10^<-6>rad以上の平行性を持った電子線、および、50m以上のカメラ長を用意する事ができれば、必ずしも不可能ではないと考えている。従来、反強磁性体の磁気構造の研究は、中性子回折によるものが中心で、一部X線回折を用いても行われていた。しかし、微小な試料の局所的な情報を得るためには、電子顕微鏡が優れていることは言うを待たない。反強磁性体の電子回折では、磁性による電子の偏向のため、回折点の分離が起こる可能性がある。そこで、電子顕微鏡による反強磁性体研究の可能性を探るのが本課題の目的である。酸化ニッケル(NiO)の単結晶は、NaCl型の面心立方格子を組み、同一の(111)網面内の磁性原子のスピンは互いに平行になっている(容易面)。いくつかの数値を仮定する必要はあるが、[110]方向から見た酸化ニッケルの1つの{111}網面上の磁束密度は約0.2Tと推測される。従って、厚さ100nmの試料では、200keVの電子線が14x10^<-5>rad偏向されるものと予想できる。また、磁性原子が隣接する面毎に反転したスピンをもっているため、二倍周期の磁気単位胞を持つといえ、それに対応した回折が起こる可能性もある。本研究ではまずバルクのNiO単結晶から断面が(110)になるように薄片を切りだし、イオン研磨法により電子顕微鏡用薄膜試料を作製した。この試料を平行度1x10^<-6>rad以下の高干渉性電子線による制限視野電子回折により観察した。しかし現在までに明瞭な回折斑点の分離、あるいは、倍周期を示すような特別な回折斑点は見つかっていない。その理由としては以下のようなことが考えられる。(1){111}面には4通りあるが、ある<111>方向から観察されるのは、その内の2面だけである。従って、元々観察方向に、スピンが揃っていなかったのかもしれない。(2)試料を薄片化した時に、バルクの時とスピンの配列が変わったか、試料表面に対し、垂直方向に向いてしまったのかもしれない。そこで、次年度以降、試料内のスピンを観察可能な{111}面内で、試料表面に平行になるように、強制的に配列させることを考えている。従来,反強磁性体の磁気構造の研究は,中性子回折によるものが中心で,一部X線回折を用いても行われていた。しかし,微小な試料の局所的な情報を得るためには,電子顕微鏡が優れていることは言うを待たない。反強磁性体の電子回折では,磁性による電子の偏向のため,回折点の分離が起こる可能性がある。そこで,電子顕微鏡による反強磁性体研究の可能性を探るのが本課題の目的である。前年度はバルクのNiO単結晶から断面が(110)になるように薄片を切りだし,イオン研磨法により電子顕微鏡用薄膜試料を作製した。この試料を平行度1x10^6rad以下の高干渉性電子線による制限視野電子回折により観察したが明瞭な回折斑点の分離,あるいは,倍周期を示すような特別な回折斑点は見つかっていない。その理由として,観察している(111)面で必ずしもスピンが反平行に並んでいないことが考えられた。

そこで,近年巨大磁気効果(GMR)を示すとして注目されている金属磁性多層膜が,ある条件では,隣り合う各強磁性層が反平行の磁化を持つことに注目し,そのような多層膜の作製を目指した。現在,磁化測定では反平行に磁化が並んでいると思われる試料Si/SiO_2/Fe5nm(Co1.5nm/Cu0.9nm)_<20>/Cu5nmが作製できている。目下,その断面試料を作製し,電子線ホログラフィにより各層の磁化方向を確認中である。同時に断面試料の電子線回折を観察したが,層数が高々20層と少なく,また,電子顕微鏡像で観察した層の境界が完全な平面ではないことなどからCo/Cuの層状構造による回折斑点はまだ得られていない。本研究では、まず、試料となる反強磁性単結晶薄膜を作製した。この薄膜は、電子線の入射方向、即ち、膜面にほぼ垂直な方向にすべてのサイトのスピンがそろっている結晶面を持つ必要がある。この試料を用い、200kV電界放出形透過電子顕微鏡を使って電子回折斑点中の異常を検出することを目的とした。当初、反強磁性体である、酸化ニッケル単結晶を用いたが、この結晶には、スピンが反平行に並ぶであろう(110)面が、3種類あり、観察面を対応する面に合わせる事が容易ではなかった。そこで、強磁性層と非磁性層を交互に積層した金属多層膜[Co(4nm)/Cu(0.9nm)]_<20>でその磁気特性から強磁性層中の磁化が反平行に積層していると思われる試料の断面を観察したのだが,超格子の周期が約5nmと少し長すぎたため,電子回折で十分に回折波を分離できなかった。また、Co層のさらに薄い[Co(2nm)/Cu(0.7nm)]_<20>の試料を作製し断面観察した。しかしながら、予想されたビームのスプリット(4x10^<-4>rad位か)は観察されなかった。[Co(2nm)/Cu(0.7nm)]_<20>では、約40%の磁気抵抗効果が観察されているのだが、同じ試料を電子線ホログラフィで断面からCo層の磁化状態を観察したところ、24周期のCo層が平行配列した上で、交互に並んでいるのが観察された。これはCo相内に、磁区構造が存在するためであろうと考えられる。従って、回折ビームのスプリットは予想よりもさらに小さく、今回は分離が不可能であったものと思われる。残念ながら本研究では電子回折による反強磁性配列の観察に成功しなかったが、試料の磁化に影響を与えない、磁気シールド対物レンズと、1x10^<-6>rad以上の平行性を持った電子線、および、50m以上のカメラ長を用意する事ができれば、必ずしも不可能ではないと考えている。