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第二言語学習の視点からの中国語辞書の検証

2007年3月17日に『中国語辞書-これまでとこれから』と題する公開ワークショップを開催し(於明治大学),研究組織の構成員すべてが2006年度中の研究成果を報告した。そのテーマは本報告書の「研究発表」を参照。そして,このワークショップの参会者から,「誰もが関心を持ちながら,これまで学術的に取り上げられることのなかった話題に挑んだ」姿勢について高い評価を受けた。しかし同時に,参会者の多くから,1)辞書の検証・あるべき姿の提案のみではなく理想的な記述の具体例まで示してほしい,2)電子辞書も扱ってほしい,という要望を受けた。そこで,2年目は,「研究実施計画」に記載した項目のうちの幾つかに着手することを見あわせ(ただし研究の基礎となる資料は作成した),上記の要望に応えるべく前年度の研究を深化させた。その結果は次の通りである。山崎は,様々な事象についてオントロジーを構築し,それの辞書への応用について具体例を示した。三宅は,多様な多品詞語について統一した記述基準と記述例を提示した。遠藤は,重要な多機能語について認知言語学的視点から派生関係を明示するネットワークを構築して示した。電子辞書の検証のために新たに研究組織に加わった清原は,最新の電子辞書のすべてについて学習者の視点から検証を行い,学習ツールとしての電子辞書を目指すための具体例を示した。これらの成果は,第2回のワークショップ『辞書の未来・未来の辞書』(於関西大学,'08.3.9)で発表された。2007年3月17日に,研究代表者と研究分担者で,『中国語辞書-これまでとこれから』と題する公開ワークショップを主催し(於明治大学駿河台校舎),研究代表者と研究分担者がそれぞれ,06年度中の研究成果を報告した。報告のテーマは,次のとおりである。「動詞の用例と名詞の用例-辞書での品詞表示と提示すべき用例の関係について」(三宅),「学習者にとって有益な用例を漏らさないためのフレームを考える」(山崎),「中国語辞書における多義語の記述について」(遠藤)。また,ワークショップの内容をさらに充実させるため,中西千香氏(愛知大学)をゲストスピーカーとして招聘し,「辞書における動詞項目に如何なる前置詞情報を盛り込むべきか」というテーマで,上記3人とともに報告をしてもらった。各人の報告のあと,コメンテーターとして特に招聘した,中国語辞書編纂の経験者2名(東京外国語大学・依藤醇氏,愛知大学・荒川清秀氏)から,それぞれの報告についてコメントをしてもらい,その後,全員で討論を行った。このワークショップには,100人を越える参会者があり(参会者の中には,中国語学関係者,中国語教育関係者だけではなく,出版社の関係者も多く含まれていた。いかに,この話題に対する正面からの取り組みが待ち望まれていたかがわかる),参会者からは,「多くの人が関心を持ちながら,これまで学術的に取り上げられることのなかった話題に挑んだ斬新さ」「4人の報告者の報告が相互に有機的に関連しており,討論もポイントを外さず有意義だったこと」について,高い評価を与えられた。このワークショップの報告は,文章化し,論文集(『辞書のチカラ』(山崎・遠藤編2005)の続編)にする予定である。第一年目に行ったワークショップの参会者より,1)「辞書の検証」「あるべき姿の提案」のみではなく,理想的な記述の具体例まで示してほしい,2)電子辞書も扱ってほしい,という要望を多数受けた。これを受け,2年目は,「研究実施計画」に記載した項目のうち,形態素の自由/拘束,語彙の社会的レベル,方言/口語,などの研究課題に着手することを見あわせ(ただし,研究のための基礎資料は作成したので,今後,この研究テーマを継続することは可能である),上記の要望に応えるべく,前年度の研究を深化させた。その結果は,以下の通りである。山崎は,幾つかの分野の事象についてオントロジーを構築し,それを辞書の用例採択のためにどう使用するかについて,具体例を示した。

三宅は,動詞・名詞の兼類語(複数の品詞にまたがる語彙)のみではなく,形容詞・名詞,類別詞・名詞の兼類語などについても,統一した記述基準と記述例を提示した。遠藤は,幾つかの多機能語について,認知言語学的視点から派生関係を明示するネットワークを構築して示した。電子辞書の検証のために新たに研究組織に加わった清原は,最新の電子辞書のすべてについて,学習者の視点から検証を行い,言語学習のツールとしての電子辞書はどうあるべきか,改善の具体例を示した。これらの成果は,第2回のワークショップ『辞書の未来・未来の辞書』(関西大学,'08.3.9)で発表された。
スケレタル素反応モデルによる乱流拡散火炎の消炎および再着火機構の解明

乱流拡散火炎は実用的に最も多く用いられている火炎であり,その基本的構造を解明することは極めて重要である.ところが燃焼は多くの物理的,化学的過程が複合する極めて複雑な現象であり,未だに十分な解明が行われていない.最近目ざましい発展を遂げている研究手法にコンピュータによる数値計算とレーザ計測技術による実験があるが,これらの手法にはいくつかの問題点が存在する.数値計算においては,乱流モデルの問題と化学反応機構の問題があるが,高次精度の風上差分法と,膨大な詳細素反応機構の重要な骨組みを取り出して構成されたスケレタル素反応モデルを採用することで対応した.一方,実験においては,高速現象に対する撮影および画像処理上の分解能の問題があるが,これまで蓄積した計測技術で対応した.このような手法に基づき,以下のような研究を行った.1.まず,スケレタル素反応モデルを用いて層流対向流拡散火炎の計算を行い,この反応モデルは十分な妥当性を有することを明らかにした.また,非定常計算も行い,詳細な消炎過程を明らかにした.2.次に,スケレタル素反応モデルによるTriple Flameの火炎構造に与える燃料と当量比の影響に関する計算を行い,二次元流れ場に対する本計算手法の妥当性を検証した.3.さらに,二次元乱流噴流拡散火炎の計算を行い,レイノルズ数をパラメータとして,誘起される乱れの強度を変化させ,火炎の消炎および再着火の様子を調べた.また,各素反応過程の役割について検討した.4.上記の数値計算に対応する実験として,現有のレーザ計測システムと高速度ビデオカメラにより,高速度・高分解能の計測を行った.乱流拡散火炎は実用的に最も多く用いられている火炎であり,その基本的構造を解明することは極めて重要である.ところが燃焼は多くの物理的,化学的過程が複合する極めて複雑な現象であり,未だに十分な解明が行われていない.最近目ざましい発展を遂げている研究手法にコンピュータによる数値計算とレーザ計測技術による実験があるが,これらの手法にはいくつかの問題点が存在する.数値計算においては,乱流モデルの問題と化学反応機構の問題があるが,高次精度の風上差分法と,膨大な詳細素反応機構の重要な骨組みを取り出して構成されたスケレタル素反応モデルを採用することで対応した.一方,実験においては,高速現象に対する撮影および画像処理上の分解能の問題があるが,これまで蓄積した計測技術で対応した.このような手法に基づき,以下のような研究を行った.1.まず,スケレタル素反応モデルを用いて層流対向流拡散火炎の計算を行い,この反応モデルは十分な妥当性を有することを明らかにした.また,非定常計算も行い,詳細な消炎過程を明らかにした.2.次に,スケレタル素反応モデルによるTriple Flameの火炎構造に与える燃料と当量比の影響に関する計算を行い,二次元流れ場に対する本計算手法の妥当性を検証した.3.さらに,二次元乱流噴流拡散火炎の計算を行い,レイノルズ数をパラメータとして,誘起される乱れの強度を変化させ,火炎の消炎および再着火の様子を調べた.また,各素反応過程の役割について検討した.4.上記の数値計算に対応する実験として,現有のレーザ計測システムと高速度ビデオカメラにより,高速度・高分解能の計測を行った.乱流拡散火炎は実用的に最も多く用いられている火炎であり,その基本的構造を解明することは極めて重要である.数値計算においては,高次精度の風上差分法と,膨大な詳細素反応機構の重要な骨組みを取り出して構成されたスケレタル素反応モデル(Skeletal Chemistry)を採用した.一方,実験においては,高速現象に対する撮影および画像処理上の分解能の問題をこれまでに蓄積した計測技術で対応した.このような手法に基づき,メタン・空気系の乱流拡散火炎の消炎および再着火機構を解明し,特に,消炎・再着火の発生条件を定量的に評価し,各素反応過程の役割を明確にした.1.まず,Skeletal Chemistryを用いて,実験結果および詳細な素反応機構による計算結果の蓄積がなされている層流対向流拡散火炎の計算を行い,消炎の発生条件を求め,従来の結果と対応させてその妥当性を検討し,本研究で用いたSkeletal Chemistryは十分な妥当性を有することを明らかにした.2.次に,Skeletal ChemistryによるTriple Flameの火炎構造に与える燃料の種類と濃度の影響に関する計算を行い,二次元流れ場に対する本計算手法の妥当性を検証した.さらに,二次元乱流噴流拡散火炎の計算を行い,レイノルズ数をパラメータとして,誘起される乱れの強度を変化させ,火炎の消炎および再着火の様子を調べた.また,各素反応過程の役割について検討した.上記1.および2.の数値計算に対応する予備的な実験を行った.乱流拡散火炎は実用的に最も多く用いられている火炎であり,その基本的構造を解明することは極めて重要である.ところが燃焼は多くの物理的,化学的過程が複合する極めて複雑な現象であり,未だに十分な解明が行われていない.最近目ざましい発展を遂げている研究手法にコンピュータによる数値計算とレーザ計測技術による実験があるが,これらの手法にはいくつかの問題点が存在する.

数値計算においては,乱流モデルの問題と化学反応機構の問題があるが,高次精度の風上差分法と,膨大な詳細素反応機構の重要な骨組みを取り出して構成されたスケレタル素反応モデルを採用することで対応した.一方,実験においては,高速現象に対する撮影および画像処理上の分解能の問題があるが,これまで蓄積した計測技術で対応した.このような手法に基づき,メタン・空気系の乱流拡散火炎の消炎および再着火機構を解明し,特に,消炎・再着火の発生条件を定量的に評価し,各素反応過程の役割を明確にした.1.前年度に開発した乱流拡散火炎の計算手法をさらに改良し,三次元流れ場への適用可能性を検討した.三次元計算では,実行時に大きな計算容量および計算速度が必要となるため,研究機関共同利用施設である大型計算機センターの並列型スーパーコンピュータを使用した.2.前項1.と平行して,計算コストの安い実用的な計算手法について検討した.このために燃焼反応モデルについて調査し,新しいモデルを構築した.3.上記1.および2.の数値計算に対応する実験として,現有のレーザ計測システムと高速度ビデオカメラにより,高速度・高分解能の計測を行った.
蛋白質リン酸化酵素PKNの構造と機能に関する研究

本研究においては、PKNと直接的、間接的に相互作用することによりシグナリングを制御している分子の同定を種々の方法を用いて行い、既知のシグナリング分子との関連も含めて、複雑なシグナリングネットワークの解明の一助とすることを目指した。以下に、得られた結果の概略を記す。1.PKNと相互作用する蛋白質の解析PKNは、アラキドン酸などの不飽和脂肪酸により特異的に活性化され、アミノ末端側の調節領域に特徴的な構造を持つ新規のタンパク質リン酸化酵素である。この酵素の生理的機能を探る一つの方法として、これと相互作用する分子の同定、解析を行った。その結果、細胞骨格の構築に重要な役割を担っていると考えられる低分子量GTP結合蛋白質RhoがPKNと直接GTP依存的に結合し、PKNの活性化を引き起こすこと、中間径フィラメントであるニューロフィラメントやビメンチンとPKNは直接結合し、またこれをリン酸化することによりニューロフィラメントの重合・脱重合を制御していること、α-アクチニンともPKNが直接結合すること、さらに卵巣癌、子宮癌や乳癌を伴う亜急性小脳変性症(Paraneoplastic cerebellar degeneration)の自抗体により認識される抗原としてクローニングされ転写因子としての機能が推測されるPCD17が、PKNと特異的に結合することなどを明らかにし、その結合領域、結合様式などを詳細に解析した。2.PKNの細胞内局在に関する解析PKNに対する特異抗体を用いてPKNの細胞内局在について解析したところ、通常の状態ではPKNは細胞質中に存在するのに対して、熱などのストレスにより速やかに核に移行することが明らかとなり、PKNは、遺伝子発現制御を含む核内でのイベントにも何らかの機能を持っている事が示唆された。以上の結果より、PKNが情報伝達機構において、かなり多機能な蛋白質リン酸化酵素として働いており、細胞骨格構築および細胞核機能のいずれにも、その情報伝達を制御する分子であることが期待される。今後、PKNの活性化機構の詳細な検討、および生理的基質蛋白質の探索を行うと同時に、相互作用する蛋白質の解析をさらに進めることにより、PKNの情報伝達機構における役割の解明を目指したい。1.PKNと低分子量GTP結合蛋白質Rhoとの相互作用に関する解析細胞骨格の構築に重要な役割を担っていると考えられる低分子量GTP結合蛋白質PhoがPKNと直接GTP依存的に結合し、PKNの活性化を引き起こすことを示し、Rhoの標的蛋白質の一つとしてPKNが機能している可能性を示した。PKNとRhoの結合について、酵母Two hybrid systemなどを用いて詳細に検討した結果、Rhoとの結合にはPKNのアミノ末端側領域中に存在するロイシンジッパー様配列が重要であることを明かにした。2.PKNと相互作用する蛋白質の解析PKNと相互作用する蛋白質を酵母Two hybridsystemによりスクリーニングすることにより中間径フィラメントであるニューロフィラメントとPKNは直接結合し、またこれをリン酸化することによりニューロフィラメントの重合、脱重合を制御していることを示した。さらに他の中間径フィラメントであるビメンチンともPKNは結合することから、PKNはこれら中間径フィラメントのダイナミックな動きを制御している可能性が示唆された。また、上記と同様な方法で、細胞骨格蛋白質アクチンの重合に重要な機能を持っているα-アクチニンともPKNが直接結合することを示し、その結合領域、結合様式などを詳細に検討した。3.PKNの細胞内局在に関する解析PKNに対する特異抗体を用いてPKNの細胞内局在について解析したところ、通常の状態ではPKNは細胞質中に存在するのに対して、熱などのストレスにより速やかに核に移行することが明かとなり、PKNは遺伝子発現制御を含む核内でのイベントにも何らかの機能を持っている事が示唆された。

2.PKNの細胞内局在に関する解析PKNに対する特異抗体を用いてPKNの細胞内局在について解析したところ、通常の状態ではPKNは細胞質中に存在するのに対して、熱などのストレスにより速やかに核に移行することが明らかとなり、PKNは、遺伝子発現制御を含む核内でのイベントにも何らかの機能を持っている事が示唆された。以上の結果より、PKNが情報伝達機構において、かなり多機能な蛋白質リン酸化酵素として働いており、細胞骨格構築および細胞核機能のいずれにも、その情報伝達を制御する分子であることが期待される。今後、PKNの活性化機構の詳細な検討、および生理的基質蛋白質の探索を行うと同時に、相互作用する蛋白質の解析をさらに進めることにより、PKNの情報伝達機構における役割の解明を目指したい。本研究においては、PKNと直接的、間接的に相互作用することによりシグナリングを制御している分子の同定を種々の方法を用いて行い、既知のシグナリング分子との関連も含めて、複雑なシグナリングネットワークの解明の一助とすることを目指した。以下に、得られた結果の概略を記す。1.PKNと相互作用する蛋白質の解析1)ビメンチンヒューロフィラメントの他に、普遍的に存在する中間径フィラメントであるビメンチンともPKNが結合かつリン酸化し、重合、脱重合を制御していることから、PKNがこれら中間径フィラメントのダイナミックな動きを制御している可能性が示唆された。卵巣癌、子宮癌や乳癌を伴う亜急性小脳変性症(Paraneoplastic cerebellar degeneration)の自己抗体により認識される抗原としてクローニングされているPCD17が、PKNと特異的に結合することを見出した。PCD17はその一次構造上の特徴から転写因子としての機能が予測されていたが、いわゆるOne hybrid systemにより、これが転写活性制御因子であることを実験的に示唆した。このことより、PKNが核内においても何らかの機能を有することが期待された。2.PKN基質蛋白質の解析PKNの生理的機能を知る上で、その特異的基質を検索することはきわめて重要である。我々は、種々の組織抽出液よりPKNが特異的にリン酸化する蛋白質の同定を試みている。今回はラット肝臓よりPKN基質となりうる新規の蛋白質を精製し、そのcDNAをクローニングし解析した。本蛋白質(MIPP65)はミトコンドリアNADH ubiquinone oxidoreductase 9 KDa subunit precursorと有意な相同性を示し、動物細胞中で発現させるとミトコンドリアに局在する事が明らかとなった。
細胞遊走及びサイトカイン産生を標的とした関節リウマチの新規治療薬開発の基礎的検討

我々は本研究において、接着分子からのシグナルを細胞内に伝達する作用を持つドッキング蛋白質Cas-Lのノックアウトマウスを使用してそのリウマチ発症における病態生理学的意義の解析を行った。Cas-Lノックアウトマウス(KO)にコラーゲンを投与して関節炎を誘導した場合、KOでは野生型マウスに比較して関節炎発症の遅延と重症度の低下が観察され、その原因として液性免疫及び細胞性免疫両方の低下が示唆された。我々はまた、抗菌作用のない新規マクロライド化合物を導出し、その炎症性サイトカイン抑制とコラーゲン誘導関節炎抑制効果を見出し、リウマチ発症に関与するThl7細胞への分化を抑制する可能性を明らかにした。1)β1インテグリン下流シグナル蛋白質Nedd9/HEF1/Cas-Lのノックアウトマウスを用いた関節炎モデルのサイトカイン産生、細胞遊走能を中心とした病態解析:我々は、ヒトT細胞において接着分子であるインテグリン刺激によりチロシンリン酸化される主要な蛋白としてNedd9/HEF1/Cas-L(以下Cas-L)を同定し、この蛋白質と関節リウマチとの関連を探求してきた。本研究において、Cas-Lノックアウトマウスを用いたコラーゲン誘発関節炎の解析から、同マウスでは関節炎の重症度が低下することを明らかにした。また、同マウスでは、血清中の炎症性サイトカイン(TNF-α, IL-6, IL-1β, IL-17A)の低下・抑制性サイトカイン(IL-10)の上昇が認められた。これらのサイトカインバランスの異常は、同マウスでの炎症の遅延と関節炎の軽症化の一因とも考えられる。2)マクロライド化合物ロキシスロマイシン新規誘導体5-Iの抗リウマチ作用とサイトカイン産生制御作用の解析:我々は、マクロライド化合物の免疫調節作用・抗リウマチ作用を報告してきた。本研究において、抗菌作用のない新規マクロライド化合物5-Iを導出し、その炎症性サイトカイン抑制とマウスコラーゲン誘導関節炎抑制効果を見出した。さらに、ヒトリンパ球を用いたマイクロアレイ解析の結果、5-I及びロキシスロマイシンは、Th17細胞への分化に重要な核内転写因子ROR&#61543;tの発現を抑制することを明らかにした。本研究では、β1インテグリン下流に位置するドッキング蛋白であるCas-Lのノックアウトマウスを使用してその関節炎発症機構における病態生理学的役割について解析を行い、これまでに下記の結果を得た。Cas-Lノックアウトマウス(KO)と野生型マウス(WT)にII型コラーゲンで関節炎(CIA)を誘導した場合、KOでは発症の遅延と重症度の低下が観察された。関節滑膜の病理学的所見では、炎症細胞浸潤、滑膜の増生・肥厚や骨破壊像を認めず、エックス線写真でも同様に、関節炎所見を認めなかった。この結果は、Cas-Lの生物学的機能として知られている遊走能及び接着能がKOでは低下していることによって生じた可能性が考えられた。KOとWTの血清中抗コラーゲン抗体価を測定した結果、KOでは抗体価が有意に低値であり、コラーゲン再刺激後の細胞増殖反応は低下していた。またKOにおいて二次リンパ器官におけるT・B細胞の機能異常が示唆された。KOとWTの間での骨髄細胞移植実験では、KO骨髄を致死量の放射線を照射したWTへ移植した群[KO→WT]と、WT骨髄を致死量の放射線を照射したKOへ移植した群[WT→KO]にCIAを誘導したところ、[KO→WT]では、[WT→KO]に比較して重症度の低下を認めた。この結果から、KOの関節炎発症には骨髄由来細胞が関与する可能性が示唆された。KOとWTの脾臓由来CD4陽性T細胞に対し、抗CD3抗体と抗CD28抗体およびfibronectinで共刺激を行い、その細胞増殖反応を評価した。この結果、抗CD3抗体/抗CD28抗体での共刺激ではKOの方で有意に細胞増殖反応が高値であった。逆に、抗CD3抗体/fibronectinでの共刺激系では、KOの方で細胞増殖反応が高値であった。Cas-Lが、抗CD3抗体/抗CD28抗体共刺激系に影響を与えている可能性が示唆された。本研究では、Cas-Lの関節炎発症機構における病態生理学的役割について解析を行うとともに、新規マクロライド化合物5-Iの炎症性サイトカイン抑制作用とコラーゲン誘導関節炎抑制効果について検討した。1) Cas-Lノックアウトマウス(KO)と野生型マウス(WT)にII型コラーゲンで関節炎(CIA)を誘導した場合、KOマウスでは発症の遅延と重症度の低下が観察された。2) KOマウスとWTマウスの血清中抗コラーゲン抗体価を測定した結果、KOマウスでは抗体価が有意に低値であり、コラーゲン再刺激後の細胞増殖反応は低下していた。

3) KOマウスとWTマウス間での骨髄細胞移植実験では、KOマウス骨髄を致死量の放射線を照射したWTマウスへ移植した群[KO→WT]と、WTマウス骨髄を致死量の放射線を照射したKOマウスへ移植した群[WT→KO]にCIAを誘導したところ、[KO→WT]では、[WT→KO]に比較して重症度の低下を認めた。KOマウスとWTマウスの脾臓由来CD4陽性T細胞に対し、抗CD3抗体と抗CD28抗体およびインテグリンリガンドで共刺激を行い、その細胞増殖反応を評価した。この結果、抗CD3抗体/抗CD28抗体での共刺激ではKOマウスの方で有意に細胞増殖反応が高値であった。逆に、抗CD3抗体/インテグリンリガンドでの共刺激系では、KOマウスの方で細胞増殖反応が高値であった。4) KOマウスでは、血清中の炎症性サイトカインの低下・抑制性サイトカインの上昇が認められた。5)本研究では、抗菌作用のない新規マクロライド化合物5-Iを導出し、その炎症性サイトカイン抑制とマウスコラーゲン誘導関節炎抑制効果を見出した。さらに、ヒトリンパ球を用いたマイクロアレイ解析の結果、5-I及びロキシスロマイシンは、Thl7細胞への分化に重要な核内転写因子ROR-gammatの発現を抑制することを明らかにした。リウマチ学課題1)および課題2)で得られた知見をまとめ、それぞれについて現在投稿論文を準備中である。化合物スクリーニング系の開発、及びベクター注入系の開発が遅滞している。ベクター系については、Cas-L shRNAiのレンチウイルス、miRNA発現レンチウイルス、shRNAi発現レトロウイルス等多数を作成した。今後、in vitro, in vivoでの導入効果及びCas-L発現抑制効果を指標に選定を進めていく。Cas-L dominant negative発現系については、ベクターの構築に不備があることが判明したため(pME-IRES-GFPに組み込んであるが、IRESの前にCas-L遺伝子由来のtermination & poly A付加シグナルが残っており、GFPの発現が低下することが明らかとなった)、再構築を検討している。化合物スクリーニング系については、Two-hybrid系は既に持っているが、Cas-Lにチロシンキナーゼを加えたThree-hybrid系の構築が未だなので、その確立が急がれる。1)サイトカインバランスの異常からCas-Lノックアウトマウスでは、Th17, Tregなどへの細胞分化の異常を伴う可能性を考え、脾細胞、罹患関節へ遊走しているリンパ球の表面マーカー解析を行うとともに、Tリンパ球のpopulation異常が認められた場合は、in vitroでのTh17, Tregへの分化誘導実験で検証するとともに、Cas-Lノックアウトマウス及び野生型マウスのコラーゲン誘導関節炎罹患関節(骨・軟骨・滑膜)を用いたマイクロアレイ解析を行い、その結果も併せて遺伝子を絞り込み、定量PCR解析で検証する。2)5-I及びロキシスロマイシン(Rox)によるROR-γtの抑制作用を解析するため、転写活性アッセイにより検討する。また、細胞に、ROR-γtとそのレポーターを導入する実験系を用いて検討を行う。
舌運動の器用さの神経機構:覚醒動物の大脳体性感覚皮質における多細胞活動の同時記録

大脳中心後回の一次体性感覚野(SI)の外側部は、口腔や顔面の各部位からの感覚入力を受け、その処理を行っている。SIの口腔再現領域とその後方の頭頂連合野から同時記録された神経細胞のペアーは、触刺激受容中もしくは連続舌運動課題を遂行中に、様々な相関度をもって活動した。この結果は、脳の局所領域が、刺激の時間経過や連続舌運動の経過をモニターするのに都合の良い構成になっていることを示している。舌を器用に動かすしくみ(舌運動の巧緻的制御機構)について、その大脳皮質神経機構を解明するため、舌運動時における体性感覚野微小領域の細胞群の活動様式を調べることを目的とする。無麻酔覚醒状態のマカクザルの大脳一次体性感覚野において、以下の電気生理学的実験を行う。まず口腔粘膜、舌筋等からの体性感覚入力(触覚、筋伸展に関する感覚情報など)を受けている脳領域(口腔再現領域)に局在する複数の神経細胞から同時記録を行う(複数細胞同時記録)。そしてこれらの細胞が、様々な舌運動を組み合わせた課題をサルが自発的に遂行する際に、どのような活動パターンを示すか解析し、どのように感覚情報や運動指令の情報を統合しているのか明らかにする。本年度は、まず実験に必要な備品、消耗品を発注、購入するなど実験環境を整えた。それと並行して、すでに先行する1頭で得られているデータに関して、数値解析的な処理を試し、その妥当性に関して検討した。すなわち、一次体性感覚野の口腔再現領域から同時記録されたニューロン間で、スパイク発射のパターンを比較してその違いを定量化するものである。まず、各スパイク列をガウス関数で畳み込み、同時記録されたスパイク列間で内積を計算した。次に発火頻度による影響を極力除外するため、スパイク数を元のデータに合わせ、発火時間をランダムにした疑似スパイク列を作り、この疑似スパイク列間で同様に内積を計算した。最後に、このシミューレーションを100回繰り返して得られた平均値と標準偏差をもとに、元のスパイク列と疑似スパイク列との乖離度をz-scoreで表現した。この指標は、スパイク列間の発火パターンの異同を簡便に表現する方法として有用であると考えられた。今年度はまず、舌運動タスクを行わせるための装置の製作に着手した。今年度購入した物品は主に、装置を自作するためのものであり、アクリル板、ネジ類、バネ、電子部品、工作用具などである。膨大な時間をかけてまで自作する利点は、製作費用の問題以外に、一旦作ってしまえば装置の改良が容易であるということである。タスクは当初、二重のスライドドアを異なる方向に舌で開けたのち、その前方にある報酬を舌尖ですくい取るものであった。しかしながら、試作の過程で、2枚目のドアを途中まで開けて舌を差し入れてしまうことがわかったので、さらに3枚目を追加し、2枚目を最後まで開けた時のみ、ばね仕掛けで3枚目が開くよう機構部分を工夫した。このような自発的な連続動作においては、受動的に触刺激を受容する場合と違い、舌運動タスクの各トライアル間で、発火パターンが多様に変化することが予想される。データ解析としては、ある特徴的な発火パターンが出現するニューロンと全く生じないニューロン、などといった分類をすることが望ましい。このためには、トライアル全体をまとめて平均化するのではなく、スパイク列を時系列パターンにもとづきクラスター分けする数値解析が必要になる。これを実現するため、先行論文のアルゴリズムを参照の上、数値計算システムScilab上で、神経スパイク列の発火パターンをクラスター分けするためのスクリプトを作成し、疑似スパイク列を用いたシミュレーションで正常に動作することを確認した。このクラスタリング手法は、事前にクラスター数を設定する必要がなく、最適なクラスター数も決めてくれるという利点を有する。ヒトの摂食、構音では異なる舌運動を連続的に制御することが必要となるが、その神経機構は明らかではない。大脳中心後回の一次体性感覚野(SI)とその後方領域は、刻一刻と変化する舌の状態をモニターし、運動の制御や認知に役立てているものと考えられる。特に、SI後方部とそれに隣接する連合野は、前頭葉の運動関連領野との相互連絡があるため、感覚情報に依存しないニューロン活動がみられる可能性がある。この点を明らかにするためには、動物に、ある程度規格化された連続舌運動課題を学習させニューロン活動を記録する必要がある。本研究では、まず課題に必要な装置を製作した上で、Macaca fuscataに連続舌運動課題を学習させた。舌運動課題は、方向の異なる2枚のスライドドア(上下・左右)を連続的に開け前方の報酬を舌尖で取るものである。まず、試作装置を実験者が手に持ち動物の顔面に近づけ予備訓練を行うと同時に、最適なドアの大きさやその取っ手の形状について検討した。最終的な操作パネルを製作した後、頭部固定下での訓練を進めた。操作パネルを90度ずつ回転させてドアの操作方向を変え4種類の課題とした。

予備訓練が奏功し、頭部固定下での習得は順調であり、約2週間で4種類すべての課題について習熟し、パネルの向きを頻繁に変えても的確に連続動作を行うようになった。1試行の最短遂行時間は約1.5秒であり、開始信号、最初のドア操作開始、2番目のドア操作開始、報酬タッチ、閉口、の時間間隔は、それぞれ約0.5, 0.4, 0.4, 0.2秒であった。課題を学習させた後、記録実験を開始し、データ収集を行った。同時記録された複数ニューロンは、しばしば、連続舌運動の異なる相で活動していた。このような構成は、脳の局所領域が舌運動課題の時間経過をモニターする上で都合がよい。実験動物は、ナショナルバイオリソースプロジェクトから提供を受けた。自作の実験装置や、データ解析用スクリプトがほぼ完成したことにより、今後は必要に応じて速やかに改変し対応することが可能となり、実験効率の大幅な向上が見込めるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。完成した実験装置を用いた記録実験を本格化すると同時に、データ解析用スクリプトを用いたデータ解析を、並行して進める。現時点で予想される問題点については、これらを考慮したうえで、実験装置や、解析スクリプトの改良を行っている。今後、実験データを精査した上で、必要な改良を行っていく。
肝温虚血再灌流におけるpreconditioningのメカニズムについて

様々な臓器において、preconditioningによる虚血再潅流後の臓器保護作用が報告されているが、そのメカニズムはいまだ明らかではない。その分子生物学的メカニズムを明らかにするため、preconditioningによるpohosphatidylinositol 3-kinase (PI3 kinase)/Akt-signaling survival pathwayのAktの活性化について検討した。予備実験において我々は、全肝虚血を行うために、2週間前に皮下に脾臓を固定することで門脈の鬱血を防ぎ、70分間の肝虚血を行った。この結果、Aktはpreconditioningにより再灌流後に著しいリン酸化を起こすことを見い出し、Transplantation Proceedingに発表した。しかしながら、再灌流後の生存率などのデーターに安定性がなかったため、70%の肝虚血モデルに変更し、以下の結果を得た。Balb/c miceを用いた10分間の虚血と10分間の再灌流によるpreconditioningを行い、その後、90分間の肝虚血を行った。Akt proteinと、そのリン酸化タンパクを各時間ごとにWestern blot法で測定したところ、preconditioningを行ったグループでは行わなかったグループに比べ、再灌流後30分で著しい活性化を認め、3時間後まで持続することがわかった。90分間の肝虚血により血清中のalanine aminotransferase (ALT)は著しく上昇し、肝組織は病理学的にも著しいダメージを受けていた。Preconditioningを行うことでALT値、組織学的傷害は著しく低下し、術後7日目の生存率も33%から73%にまで改善した。Preconditioning後のWortmanninの投与によりpreconditioningによる保護作用は消失し、ALT値、組織学的傷害はpreconditioningを行わなかったグループと同程度にまで戻り、生存率は40%と低下した。In vitroで虚血再灌流傷害におけるAktの活性化の重要性を確認するため、Hep G2細胞を用い、dominant active Akt1 expression vector、negative Akt1 expression vectorをtransfectionした。虚血状態に4時間置いた後、正常培養状態に戻すことで再灌流を行った。再灌流4時間後.細胞の生存率を検討したところ、dominant active Akt1 expression vectorをtransfectionしたHep G2細胞は、虚血再灌流に対する耐性を獲得していることがわかった。これらの結果は、マウス肝臓においてPI3 kinase/Aktpathwayは、preconditioningの臓器保護作用の形成に不可欠なものであることを示していた。Akt pathwayは虚血再灌流傷害に対する遺伝子治療、薬物治療の一つの重要なターゲットになると思われる。【方法】Balb/Cマウスを用い、肝温虚血再潅流前のpreconditioning(-)とpreconditioning(+)の群に分けた。preconditioningは10分間の全肝虚血、10分間の再潅流、温虚血は90分間、その後再潅流を行った。

Preconditioning前後、温虚血後15、30、120分、再潅流後15、30、60、120分後に肝生検を行い、Aktの発現量と、そのリン酸化量をWesten Blottingで調べた。また、Preconditioningの肝虚血後の生存率に与える影響(各群n=10)と、Aktのリン酸化阻害剤(wortmannin)の影響を調べた。【結果】preconditioning(-)の群において、Aktは温虚血前には生理的な弱いリン酸化を認めたが、温虚血によりそのリン酸化は消失した。再潅流により温虚血前のリン酸化状態を回復した。一方、preconditioning(+)の群においては、温虚血中のリン酸化の消失は同じく認めたが、再潅流により直後(15分)から著しいリン酸化の増強を認めた。虚血後の生存率は、preconditioningを行うことで30%から70%へ改善された。しかしながら、wortmanninを虚血後に投与することでpreconditioningの効果は消失し、生存率は30%に低下した。Wortmanninの単独の毒性を調べるため、60分虚血群に投与したが生存率は100%であり非投与群と変わりがなかった。【総括】肝温虚血再潅流時におけるpreconditioningのメカニズムとして、再潅流後のapoptosisの阻害が関与しているとする報告がなされている。これは、Aktを通したシグナルである可能性が示唆された。Balb/Cマウスを用い、虚血(90分間温虚血)再潅流時におけるpreconditioning(10分間温虚血、10分間再潅流)の肝保護作用とリン酸化Aktの関係を検討したところ、preconditioningにより、再潅流直後からAktの著しい活性化が起こり、Aktリン酸化阻害剤投与により生存率からみたpreconditioningの肝保護作用が消失することが判明した。この研究をさらに詳しく検討するために、虚血再潅流後の血清、肝組織(HE染色)を行い、肝臓障害を血清酵素学的(GPT)、病理学的(肝壊死)について調べたところ、IP群(preconditioning群)ではI群(preconditioningを行わなかった群)に比べ著しく肝障害が軽減されていた。これの肝保護作用は、IP群にWortmannin投与するより消失することがわかった。
ものづくり活動による地域連携キャリア教育システムの開発

本研究は、工学系大学が実施している「ものづくり」教育支援活動を地域人材育成のためのキャリア教育プログラムとして発展させることを目的として行われた。研究では全国の工学系国立大学で行われている「ものづくり」教育支援活動の実態を調査したほか、地域の小中高校生に計測制御・ロボット教材を使用した「ものづくり」キャリア教育講座を実施し教育効果の検証と課題を明らかにした。さらに、「ものづくり」キャリア教育活動を普及させるため、小学校から大学までの教育活動で使用できる汎用教材の開発と指導者用テキストの作成を行い具体的な教育カリキュラムの提言を行った。本研究は、全国の工学系大学・学部が行っている「ものづくり」教育活動を研究対象とし、様々な取組や仕組み(テーマ、対象、内容)を調査し、人材育成の観点より効果の検証を行うこと、ロボット教材によるキャリア教育をテーマとした教材開発を行い、小中高校の教育カリキュラムに活用できる人材開発教育システムを構築すること、を目的とする。本年度は初年度として、「ものづくり」教育活動による「キャリア教育システム」開発の計画期間と位置づけ、全国の実態調査活動を行ない、以下の実績が得られた。1.実態調査活動:「ものづくり」教育活動の実態を把握するための各大学の発信情報(Web情報、活動報告など)を基にサンプリング調査を行った。その結果、小中高校生を対象とした「ものづくり」教育活動は、主に地域貢献活動の一環として行われていることが明らかになった。活動テーマ・内容に関しては、理科教育・ものづくり活動を題材としたものが多いが、実態は科学マジック的な一過性的イベントが主であることが分かった。なお、総合学習、キャリア教育を志向したものは調査した範囲中では見当たらなかった。2.ヒアリング調査の実施:全国各地を8ブロック(北海道、東北、関東、中部、近畿、中国、四国、九州)に分け、北海道、関東、中国、九州の各ブロックについて、実態調査結果に基づき特徴ある取組に対して、ヒアリング調査を行った。調査では、実施組織、具体的なテーマ、対象者、活動内容の精査を行った。その結果、特徴ある「ものづくり」教育活動は、対象校・対象者の教育カリキュラムに配慮した活動、大学・学問分野への教育内容の接続性を考慮した活動、いずれかの特徴を持っていること、方法論的観点から「ものづくり“を"教える」活動と「ものづくり“で"教える」活動に区分けできることが明らかになった。なお、平成27年度も引き続き調査活動を行う予定である。本研究は、工学系「ものづくり」教育活動を研究対象とし、テーマ、対象、内容と効果を精査するとともに、ロボット教材によるキャリア教育をテーマとした教材開発を行い、学校現場で総合学習、キャリア教育として活用できる教育カリキュラムを開発する。本年度は下記の研究活動を展開した。1.活動実態の精査:前年度に引き続き「ものづくり」教育活動の実態を各大学のホームページを中心に調査を行うとともに、特徴ある取組に対して、ヒアリング調査を行った。その結果、小中高校生を対象とした工学系「ものづくり」教育活動は、地域貢献を標榜した科学マジック講座、特定分野への動機付けを目的としたプレ大学講座、大学教育としてのPBL活動のいずれかに分類されることが分かった。本研究で標榜する総合学習、キャリア教育を志向し地域の教育現場の課題改善を目的とする活動は調査範囲では見当たらなかった。2.アンケート調査の実施:ロボット教材を使用した場合の効果を予測するため、静岡県浜松市内の小中高等学校教員・生徒に対してアンケート調査を実施した。その結果、ロボット教材を使ったプログラミング学習は全ての児童・生徒の興味を喚起させることができ、学校教育の補完(トライ&エラーの繰り返しによる学習内容の理解・応用、忍耐・集中や努力、達成感・有用感など)、総合学習・PBL学習的要素(空間認知能力、言語力、論理的思考を育む教育)、キャリア教育的要素、教科横断的要素が含まれ、学校現場でも必要性が認識されていることが分かった。なお、実施にあたり指導者不足、安価な教材・カリキュラムを考えるための適切な指導書がないことが問題点として明らかになった。3.教材開発:小中高校で利用できる安価なロボット基板の設計・試作、指導者用参考資料の電子書籍化を行った。平成28年度も引き続き教材開発を行い、具体的な教育カリキュラムの開発に着手する予定である。本研究では、主に工学系大学・学部で展開されている「ものづくり」教育活動を研究対象とし、3年の研究期間で、全国で展開されている活動状況の把握、大学教育プログラムとして体系化するための準備作業、カリキュラムの開発を年次ステップアップ的に行っている。本年度は、3年間の研究活動の2年目であり、「ものづくり」教育活動による「キャリア教育システム」開発の実施準備期間と位置づけ、全国の活動実態を精査することができた。また、地域の小中高等学校を対象にロボット教材によるキャリア教育システムの構築・整備に関するアンケート調査を実施し、カリキュラムの優位性と実施するにあたっての問題点を把握することができた。さらにロボット基板の設計・試作を行い教材開発に着手することができ、おおむね本年度の目的を達成することができた。本研究は、「ものづくり」教育活動を地域のキャリア教育プログラムとして確立させることを目的として以下の研究活動を行った。全国の工学系大学が行っている小中高校生を対象とした「ものづくり」教育活動の実態を調査した。活動は地域貢献を標榜した科学マジック講座、特定研究分野のプレ大学講座、大学生のためのPBL講座に分類され、キャリア教育を目的とした講座は存在しないことが明らかになった。また、地域の小中高校生にIT教材を使用した「ものづくり」講座を実施しアンケート調査を行った。講座はロボットをテーマにすることにより、全ての生徒の興味を喚起できること、キャリア教育のみならず教科横断総合学習として位置づけられることを明らかにした。

なお汎用教材と指導者用テキストの整備が課題であり、最終年度に下記の研究活動を行った。1.汎用教材の開発:小中高校生から大学生までが利用できるIT教材をオープンソース資源のみを使って設計、製作した。教材はAVRマイコンを搭載した計測・制御基板で構成され、プログラミングは高級言語とグラフィカル言語にも対応させた。また、樹脂筐体と組み合わせ走行型ロボットに進化できる設計とした。2.テキストの整備:IT教材の仕様と自作方法,活用法を解説した指導者用テキストを作成した。テキストには授業計画の策定に役立つようIT分野の基礎知識(デジタルの概念、計測・制御の基礎、プログラミング技法)も網羅した。3.教材の検証:小中学生を対象に製作したIT教材を用いた「ものづくり」教育講座を実施し教材検証を行った。IT教材の利用は小学生にはグラフィカル言語、中学生以上にはグラフィカル言語と高級言語の併用が効果的であることが明らかになった。本研究で開発したIT教材、テキストは市教育委員会と連携のもと小中学校の理科、技術科教員に配布した。今後は教員研修会等でカリキュラムの普及改善等に努める予定である。本研究は、工学系大学が実施している「ものづくり」教育支援活動を地域人材育成のためのキャリア教育プログラムとして発展させることを目的として行われた。研究では全国の工学系国立大学で行われている「ものづくり」教育支援活動の実態を調査したほか、地域の小中高校生に計測制御・ロボット教材を使用した「ものづくり」キャリア教育講座を実施し教育効果の検証と課題を明らかにした。さらに、「ものづくり」キャリア教育活動を普及させるため、小学校から大学までの教育活動で使用できる汎用教材の開発と指導者用テキストの作成を行い具体的な教育カリキュラムの提言を行った。本研究では、主に工学系大学・学部で展開されている「ものづくり」教育活動を研究対象とし、3年の研究期間で、全国で展開されている活動状況の把握、大学教育プログラムとして体系化するための準備作業、カリキュラムの開発を年次ステップアップ的に行っている。本年度は、3年間の研究活動の初年度であり、「ものづくり」教育活動による「キャリア教育システム」開発の計画期間と位置づけ、全国の実態調査を展開し、全国的な傾向を把握することができた。また、全国各地を8ブロック(北海道、東北、関東、中部、近畿、中国、四国、九州)に分け、北海道、関東、中国、九州の各ブロックの中で特徴ある取組(室蘭工業大学、宇都宮大学、群馬大学、島根大学、鳥取大学、岡山大学、熊本大学)に対して、ヒアリング調査と教育効果の検証を行うことができ、おおむね本年度の目的を達成することができた。本研究は、工学系「ものづくり」教育活動を地域のキャリア教育プログラムの一つとして確立させる点に特色がある。
ヘテロ残留線反射と全反射減衰による,ワイドギャップ半導体堆積薄膜の結晶品位評価

GaN, ZnOおよびZnMgOの薄膜結晶におけるヘテロ残留線の斜入射赤外反射と表面ポラリトンの全反射減衰を実験的に調査し,結晶の品質を評価した.いずれの薄膜結晶もMOCVDまたはMBEによってサファイアの結晶基板上に堆積成長させたものであり,GaNはおよそ2μm, ZnOは0.51μm, ZnMgOは0.10.2μmの厚みとなっている.本研究により,サファイア基板との界面近くでGaN結晶に大きな格子ひずみが残っており,そのひずみが膜厚方向で大きく傾斜していることが初めて定量的に明らかになった.さらにこの傾斜性は直径2インチのディスクの中心部と周辺部とで異なることが判明した.この傾斜性の場所依存性を詳しく調査して格子ひずみの度合いと深度のマッピングを明らかにした.他方,ZnOでは格子ひずみは膜内でほとんど傾斜していないが,薄い膜では膜全体にほぼ一様に強いひずみを受けていることが分かった.その上,膜厚を問わずキャリア電子がサファイア基板との界面近くの狭い層に閉じ込められているらしいこともプラズモンの性質より分かった.さらにx<0.5のZn_<1-x>Mg_xO/ZnO/Sapphireについても同様の調査を行ったところ,Zn_<1-x>Mg_xO層とZnO層の界面にも縮退電子層が形成されていることが強く示唆された.これは産総研でのHall測定の結果を支持するものである.このような性質と対照的に,ZnOをCVD成長させるとモフォロジーが一変し,メソスコピックな島状結晶が得られる.しかもc軸の値が0.001nmだけ異なるポリタイプが現れる.顕微赤外反射特性を調査した結果,赤外屈折率にも違いのあることが判明した.以上の結果より,GaNではより効率の高い光ダイオードの作成に向けての課題が明示でき,ZnOについてはp-n接合を作成する上で克服すべき問題が浮き彫りになった.GaN, ZnOおよびZnMgOの薄膜結晶におけるヘテロ残留線の斜入射赤外反射と表面ポラリトンの全反射減衰を実験的に調査し,結晶の品質を評価した.いずれの薄膜結晶もMOCVDまたはMBEによってサファイアの結晶基板上に堆積成長させたものであり,GaNはおよそ2μm, ZnOは0.51μm, ZnMgOは0.10.2μmの厚みとなっている.本研究により,サファイア基板との界面近くでGaN結晶に大きな格子ひずみが残っており,そのひずみが膜厚方向で大きく傾斜していることが初めて定量的に明らかになった.さらにこの傾斜性は直径2インチのディスクの中心部と周辺部とで異なることが判明した.この傾斜性の場所依存性を詳しく調査して格子ひずみの度合いと深度のマッピングを明らかにした.他方,ZnOでは格子ひずみは膜内でほとんど傾斜していないが,薄い膜では膜全体にほぼ一様に強いひずみを受けていることが分かった.その上,膜厚を問わずキャリア電子がサファイア基板との界面近くの狭い層に閉じ込められているらしいこともプラズモンの性質より分かった.さらにx<0.5のZn_<1-x>Mg_xO/ZnO/Sapphireについても同様の調査を行ったところ,Zn_<1-x>Mg_xO層とZnO層の界面にも縮退電子層が形成されていることが強く示唆された.これは産総研でのHall測定の結果を支持するものである.このような性質と対照的に,ZnOをCVD成長させるとモフォロジーが一変し,メソスコピックな島状結晶が得られる.しかもc軸の値が0.001nmだけ異なるポリタイプが現れる.顕微赤外反射特性を調査した結果,赤外屈折率にも違いのあることが判明した.以上の結果より,GaNではより効率の高い光ダイオードの作成に向けての課題が明示でき,ZnOについてはp-n接合を作成する上で克服すべき問題が浮き彫りになった.GaNおよびZnOの薄膜結晶における光学フォノンによるヘテロ残留線の斜入射赤外反射と表面ポラリトンの全反射減衰を実験的に詳しく調査し,得られたデータのシミュレーション解析を行ってそれらの結晶の品質を評価した.いずれの薄膜結晶も光ダイオードを作成する目的でそれぞれMOCVDおよびMBEによってサファイアの結晶基板上に堆積成長させたものであり,GaNはおよそ2μm,ZnOは0.51μmの厚みとなっている.昨年度までの研究よりサファイア基板との界面近くでGaN結晶が大きな不整ひずみを持っていることが分かっていたが本年度の研究により,そのひずみが膜厚方向で大きく傾斜していることが初めて定量的に明らかになった.さらにこの傾斜性は直径2インチのディスクの中心部と周辺部とで異なることが判明した.他方,ZnOでは結晶の不整ひずみは膜内でほとんど傾斜していない.しかし厚さが0.5μm程度の薄い膜では膜全体にほぼ一様に強いひずみを受けていることが分かった.その上,膜厚を問わずキャリア電子がサファイア基板との界面近くの狭い層に閉じ込められているらしいこともプラズモンの性質より分かってきた.以上の結果より,GaNではより効率の高い光ダイオードの作成に向けての課題が明示でき,ZnOについてはp-n接合を作成する上で克服すべき障害の実態が浮き彫りになった.

これらの成果は次ページに記載の論文に加えて,第66回応用物理学会学術講演会において"ZnO/Sapphireの斜入射ヘテロ残留線反射II"(講演予稿集No.1,p.219)および"斜入射赤外反射によるGaN/sapphireの傾斜結晶性の評価"(講演予稿集No.1,p.289)と題して発表し,また平成18年3月の第53回応用物理学関係連合講演会において"a面サファイア基板に成長させたZnO薄膜の斜入射ヘテロ残留線反射"(講演番号22a-ZH-5)と題して発表予定である.さらに,日本金属学会九州支部平成17年度合同学術講演会,第20回熊本県産学官技術交流会,第111回日本物理学会九州支部例会等においても多数の講演発表を行った.LEDまたはLDのために作成されたGaNとZnOの薄膜結晶におけるヘテロ残留線の斜入射赤外反射スペクトルを実験的に詳しく調査し,得られたデータのシミュレーション解析を行ってそれらの結晶の品質を評価した.GaNはMOCVDによりサファイア基板上に,またZnO結晶はMBEおよびCDVによってサファイアまたは石英基板上に堆積成長させたものである.昨年度までの研究よりGaN結晶がサファイア基板との界面近くで格子不整ひずみを伴っており,そのひずみが膜厚方向で大きく傾斜していることが定量的に明らかになった.さらにこの傾斜性が直径2インチのディスクの中心部と周辺部とで異なることが示唆されていた.本年度はこの傾斜性の場所依存性を詳しく調査して格子不整ひずみの度合いと深度のマッピングを明らかにした.他方,MBE成長のZnOでは結晶の格子不整ひずみは膜内でほとんど傾斜していないが,厚さが0.5μm程度の薄い膜では膜全体にほぼ一様に強いひずみを受けていることが明らかになった.その上,膜厚を問わずキャリア電子がサファイア基板との界面近くの狭い層に閉じ込められているらしいこともプラズモンの性質より分かった.さらに本年度はx<0.5のZn_<1-x>Mg_xO/ZnO/Sapphireについても同様の調査を行い,Zn_<1-x>Mg_xO層とZnO層の界面にも縮退電子層が形成されていることを見出した.縮退電子層が高い易動度を持つことがHall測定より示唆されることより,高易動度トランジスタデバイスヘの応用が提案されており,今回のわれわれの結果はHall測定の結果を支持するものである.このような性質と対照的に,ZnOをCVD成長させるとモフォロジーが一変し,メソスコピックな島状結晶が得られる.しかもc軸の値が0.001nmだけ異なるポリタイプが現れる.顕微赤外反射特性を調査した結果,新しいポリタイプはこれまでに知られているウルツ鉱結晶での値よりもおよそ4%高い赤外屈折率を示すことが判明した.これらの成果は次ページに記載の原著論文に加えて,第67回応用物理学会学術講演会(平成18年秋季)において2件の講演で発表し(講演予稿集No.1,30a-C-4,30p-ZE-18),また日本物理学会2007年春季大会で1件発表した(日本物理学会講演概要集62巻1号,18pZB9)その他,日本金属学会九州支部日本鉄鋼協会九州支部平成18年度合同学術講演会,第21回熊本県産学官技術交流会等においても多数の講演発表を行った.