hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ストレスシグナルの動的制御機構解明による創薬基盤の確立

本研究では、(1)ASKファミリー複合体による酸化ストレス応答機構の解明、(2)ASK3による浸透圧ストレス依存的両方向性細胞応答機構の解明、(3)SOD1/Derlin-1結合による小胞体ストレスならびに亜鉛ホメオスタシス機構の解明、(4)PGAM5切断制御を介したミトコンドリアストレス応答機構の解明。という研究代表者が独自に見出したストレス応答機構について分子レベルから個体レベルまでの解析を行い、ストレス応答の新たな分子基盤の解明と、創薬応用への基盤作りを行った。本研究は、細胞の機能維持に深く関わる4つの根源的なストレス(酸化ストレス、浸透圧ストレス、小胞体ストレス、ミトコンドリアストレス)と、研究代表者が世界に先駆けて明らかにしてきたそれらストレスの受容・認識の鍵となる分子群に焦点を当てながら、ストレス受容から細胞応答に至る一連のストレスシグナル分子機構の解明とそれに基づいた新たな創薬基盤の創成を目指している。本年度においては、本研究の解析対象の軸として据えた上述の4つの目標を達成するため、研究代表者が最も得意とする【1】生化学・分子生物学アプローチによる最先端のシグナル伝達分子機構解析、【2】各種ノックアウトマウスおよび病態モデルマウスを用いた病態生理学的解析を中心に据え、【3】低分子化合物スクリーニング並びに阻害剤開発、【4】分子結晶構造解析なども総動員して研究を行った。研究体制としては、研究代表者が全体を総括・運営し、目標ごとに設定された連携研究者が大学院生と共に共同で研究を進める従来の形を取り、以下に示す目標ごとの進捗が得られた。目標1:ASKファミリー複合体による酸化ストレス応答機構の解明目標2:ASK3による浸透圧ストレス依存的両方向性細胞応答機構の解明目標3:SOD1/Derlin-1結合による小胞体ストレスならびに亜鉛ホメオスタシス機構の解明目標4:PGAM5切断制御を介したミトコンドリアストレス応答機構の解明本年度においては、特に、細胞の機能維持に深く関わる4つの根源的なストレス(酸化ストレス、浸透圧ストレス、小胞体ストレス、ミトコンドリアストレス)に関与する分子の探索(ゲノムワイドsiRNAスクリーニング、結合分子探索など)のほとんどを完了させ、解析分子の絞り込みを行った。具体的には、1)酸化ストレスに関与するASK1、ASK2複合体の結合分子の同定と解析。2)低・高、両方の浸透圧ストレスにおいてASK3活性を制御する遺伝子の網羅的同定と解析。高浸透圧で形成されるASK3顆粒に含まれる分子の同定。3)小胞体ストレスを引き起こすSOD1/Derlin-1結合を制御する遺伝子の同定と解析。またその結合を阻害する低分子化合物の探索と同定。4)ミトコンドリアストレスで切断を受けるPGAM5の切断を担う分子の網羅的同定と解析などである。それぞれ妥当性のある遺伝子や低分子化合物が得られており、順調に解析が進んでいる。また、各ストレス応答が関与する病態モデル(ASK1欠損マウスを用いたがんの肺転移モデル、KLHDC10欠損マウスを用いた全身性炎症応答モデル、PGAM5欠損マウスを用いた代謝性ストレスモデル)や細胞応答(ASK3を介する細胞体積調節)の解析などについても注目分子の関与が示唆される結果が得られたことから、本年度のスクリーニングなどにおいて新たに同定した相互作用分子の関与について引き続き解析を行っていく。計画で提示した以下の4つの目標について、それぞれ概ね順調な進捗が得られた。【目標1】ASKファミリー複合体による酸化ストレス応答機構の解明:当初の計画通り、ASKファミリー複合体に含まれる分子の同定を行い、既にこの分子とASK1、ASK2との関係性の解析を始めている。ASKファミリー複合体に含まれる新たな分子の同定に成功していること、またこの分子が解析予定であったユビキチン修飾に関与するものであったため、今後も順調に解析が進むと考えられる。また、ASK1欠損マウスを用いたがんの肺転移モデル、KLHDC10欠損マウスを用いた全身性炎症応答モデルについて、時系列に沿った表現型のプロファイルを得ており、今後のより詳細な検討の基盤の構築ができた。【目標2】ASK3による浸透圧ストレス依存的両方向性細胞応答機構の解明:低・高、両方の浸透圧ストレスについてゲノムワイドsiRNAスクリーニングを終えて、候補遺伝子について解析を始めている。ASK3が浸透圧ストレス時の細胞体積調節に関与することも見いだしたため、候補遺伝子について今後解析すべき具体的な表現型を増やすことができた。【目標3】SOD1/Derlin-1結合による小胞体ストレスならびに亜鉛ホメオスタシス機構の解明:SOD1/Derlin-1結合を阻害する低分子化合物の候補が得られており、今後ALSモデルマウスへの応用を目指す手がかりを得ている。【目標4】PGAM5切断制御を介したミトコンドリアストレス応答機構の解明:PGAM5欠損マウスが代謝性ストレスに強いことを見いだした。また、PGAM5切断に関与する遺伝子のスクリーニングを完了しており、特定の候補の解析に進んでいる。本年度においては、引き続き4つの目標に関して順調に研究を進めた。【1:ASKファミリー複合体による酸化ストレス応答機構の解明】について、酸化ストレス時のASK1依存的な細胞死は、特殊なネクローシスに関わる分子も関与することを明らかにした。コンディショナルKOマウスを利用し、ASK1 KOマウスで観察されるがん転移の低下について、どの組織のASK1が関与するかを明らかにした。【2:ASK3による浸透圧ストレス依存的両方向性細胞応答機構の解明】

CRISPR-Cas9によるノックアウト細胞の作成法を導入し、スクリーニングで得られたASK3制御に関わる候補分子について検証を行った。低浸透圧ストレスにおいてASK3を介するリン酸化ターゲットの一つとしてWNK4を見出し論文で報告した。【3:SOD1/Derlin-1結合による小胞体ストレスならびに亜鉛ホメオスタシス機構の解明】スクリーニングで得られたSOD1の構造変化に関与する候補分子の精査を行い、ALS関連遺伝子や亜鉛ホメオスタシス制御分子が含まれることを見出した。ASK1阻害剤であるK811、K812によってALSモデルマウスの症状が抑制されることを論文にて報告した。SOD1/Derlin-1の結合を阻害する低分子化合物を構造展開により改良し、投与によりALSモデルマウスの症状を改善することを確認した。【4:PGAM5切断制御を介したミトコンドリアストレス応答機構の解明】スクリーニングから得られたミトコンドリアのリン脂質代謝に関わる分子がPGAM5切断に関与することを明らかにした。PGAM5 KOマウスで個体レベルの代謝が亢進していることを示唆する結果を得て論文で報告した。以上のように各課題、計画に沿って分子機構や、病態モデルの解析を順調に進めた研究実績の概要で記載したように、全ての目標について網羅的スクリーニング等に基づくシグナル伝達経路の解明が順調に進んでいる。さらに、本研究期間の後半に解析予定であったマウスモデルなどを用いたin vivoレベルの解析について予定よりも早く着手できており、幾つかのテーマにおいては既に論文発表の段階まで進んでいる。これらの知見を踏まえた上でさらに踏み込んだ研究を進めることで、当初予定した目標を越えてより深い知見を得られるものと期待できる。本年度においても、引き続き4つの目標に分けてそれぞれ研究を進めた。【1:ASKファミリー複合体による酸化ストレス応答機構の解明】では、新たなASK1結合分子としてE3ユビキチン化酵素の基質認識分子を見出し、このE3がASK1の発現量制御に関わることを明らかにした。ASK1を制御するKLHDC10 KOマウスおいて、TNFα誘導性の全身炎症が緩和される一つの要因として炎症系細胞の細胞死が亢進していることを論文で報告した。低温ストレスによる細胞死が過酸化脂質を介してASK1を活性化し細胞死を引き起こす新たなシグナル伝達経路を見出した。【2:ASK3による浸透圧ストレス依存的両方向性細胞応答機構の解明】スクリーニングで得られた候補分子について、これまで以上に多くの分子についてsiRNAによる精査を行い妥当性の高い候補を絞り込んだ。特に、候補の中でも低浸透圧ストレスにおけるASK3上流分子としてある受容体に注目して解析を進めた。高浸透圧により形成されるASK3顆粒を細胞から単離することに成功し、構成因子の同定と解析を行った。【3:SOD1/Derlin-1結合による小胞体ストレスならびに亜鉛ホメオスタシス機構の解明】
C_4植物キビのミトコンドリアに存在するトランスロケーターの機能と発現の解析

本研究では,C_4植物の維菅束鞘細胞ミトコンドリアに局在し,C_4光合成代謝産物の輸送に関与しているトランスロケーターの同定,並びにその遺伝子発現様式や輸送特性を明らかにすることを目的としている.さらに,葉緑体などの他のオルガネラに存在するアイソザイムの探索も行い,その遺伝子発現様式や機能特性の比較も行う.(1)キビ緑葉を用いて維菅束鞘細胞で蓄積量の顕著なミトコンドリア膜タンパク質の検索を行っているが,部分アミノ酸配列の決定にまで至るような特異的な膜タンパク質の同定は行えていない.現在,既知のミトコンドリア輸送体を指標としてデータベースより,高等植物でのホモログの検索を行っている.今後はそのホモログをキビからクローニングし,発現解析等を行っていく予定である.(2)トウモロコシなどのNADP-マリックエンザイム型C_4植物においては,C_4光合成中間代謝産物であるリンゴ酸が葉肉細胞及び維菅束鞘細胞の葉緑体包膜間を移動するが,このリンゴ酸輸送に関わる輸送体は両光合成細胞の葉緑体で異なることが生化学的解析から明らかにされている.そこで,この葉緑体型リンゴ酸輸送体のcDNAをクローニングし,ミトコンドリアのリンゴ酸輸送体とともにその機能特性の違いを明らかにしようとした.その結果,葉肉細胞及び維菅束鞘細胞でそれぞれ特異的に発現し,葉緑体型2-オキソグルタル酸/リンゴ酸輸送体と相同性のある2種のcDNAクローンを単離することができた.両遺伝子とも葉組織で光誘導的に発現していた.現在,このcDNAを酵母で発現させ,再構成系を用いて輸送特性の差異を明らかにしようとしている.本年度購入した光ファイバー照明システムは,維菅束鞘細胞群の単離及び葉組織観察用の光学顕微鏡用切片作製時に使用している.本研究では,C_4植物の維管束鞘細胞ミトコンドリアに局在し,C_4光合成代謝産物の輸送に関与しているトランスロケーターの同定,並びにその遺伝子発現様式や輸送特性を明らかにすることを目的としている.さらに,他のオルガネラや細胞に存在するアイソザイムの探索も行い,その遺伝子発現様式や機能の比較を行う予定であり,本年度は以下のような成果が得られた.(1)キビ緑葉の基部から先端部にかけての各部位より維管束鞘細胞ミトコンドリア膜タンパク質を抽出し,電気泳動により膜タンパク質組成の変動を解析することで,葉細胞の分化に伴い蓄積する膜タンパク質の探索を行っている.また,維管束鞘細胞と葉肉細胞でのミトコンドリア膜タンパク質組成の差異も解析しており,差異の見られる膜タンパク質の部分アミノ酸配列の決定を行う予定である.(2)酵母あるいは他の植物で既にクローニングされているトランスロケーター遺伝子をデータベースで検索し,スクリーニング時のプローブに使用できるような保存配列が存在するか検討している.また,アラビドプシスで明らかになっている各種のトランスロケーター遺伝子をプローブとしたノーザン及びサザン解析により,キビにおいてもホモログ遺伝子が発現しているかどうかを解析している.(3)トウモロコシ葉緑体に局在する2-オキソグルタル酸/リンゴ酸トランスロケーターのCDNAをクローニングし,その発現の細胞・組織特異性及び光誘導性を調べた.その結果,このトランスロケーターは葉において光に誘導され発現することが明らかとなり,C_4光合成回路への関与が期待される.今後,組み換えタンパク質を調製し,その機能特性を明らかにしていく予定である.本年度購入したデジタルカメラは電気泳動パターンの解析に,パーソナルコンピューターはデータベースの検索及び塩基配列の解析に.核醗ブロッテイングシステムはノーザン及びサザン解析時に使用している.本研究では,C_4植物の維菅束鞘細胞ミトコンドリアに局在し,C_4光合成代謝産物の輸送に関与しているトランスロケーターの同定,並びにその遺伝子発現様式や輸送特性を明らかにすることを目的としている.さらに,葉緑体などの他のオルガネラに存在するアイソザイムの探索も行い,その遺伝子発現様式や機能特性の比較も行う.(1)キビ緑葉を用いて維菅束鞘細胞で蓄積量の顕著なミトコンドリア膜タンパク質の検索を行っているが,部分アミノ酸配列の決定にまで至るような特異的な膜タンパク質の同定は行えていない.現在,既知のミトコンドリア輸送体を指標としてデータベースより,高等植物でのホモログの検索を行っている.今後はそのホモログをキビからクローニングし,発現解析等を行っていく予定である.(2)トウモロコシなどのNADP-マリックエンザイム型C_4植物においては,C_4光合成中間代謝産物であるリンゴ酸が葉肉細胞及び維菅束鞘細胞の葉緑体包膜間を移動するが,このリンゴ酸輸送に関わる輸送体は両光合成細胞の葉緑体で異なることが生化学的解析から明らかにされている.そこで,この葉緑体型リンゴ酸輸送体のcDNAをクローニングし,ミトコンドリアのリンゴ酸輸送体とともにその機能特性の違いを明らかにしようとした.その結果,葉肉細胞及び維菅束鞘細胞でそれぞれ特異的に発現し,葉緑体型2-オキソグルタル酸/リンゴ酸輸送体と相同性のある2種のcDNAクローンを単離することができた.両遺伝子とも葉組織で光誘導的に発現していた.現在,このcDNAを酵母で発現させ,再構成系を用いて輸送特性の差異を明らかにしようとしている.本年度購入した光ファイバー照明システムは,維菅束鞘細胞群の単離及び葉組織観察用の光学顕微鏡用切片作製時に使用している.
途上国における非正規課程の教育に関する国際比較研究

本研究ではマラウイの初等学校における非正規課程の教育に焦点を当て、その実態と今後の展望を明らかにした。正規課程の授業外の教育である「補講授業(エクストラスクール)の開講」や「民営学校への通学(ダブルスクール)」などが隆盛になるなど、教員や保護者が様々な独自の反応を示していることが判明した。結果的に教員、保護者の公立学校離れが起きており、教育の質が断続的に低下する全体構造を明らかにすることが可能となった。本研究は、途上国における非正規課程の教育を対象として、マラウイとケニアの国際比較調査を実施している。本年度は2年計画の1年目であり、ケニアには2015年9月に2週間、12月に1週間、赴き調査を実施した(調査地:カジアド地区、キベラ地区)。マラウイには2016年に2週間の調査を実施した(調査地:リロングウェ地区、ゾンバ地区、チラズル地区)。今回の調査では、初等学校を対象にしているが、中でもケニアではスラムやへき地の子ども、マラウイでは障害児など、周辺化された子どもにとっての非正規課程の教育実態について調査を進めた。一言に「非正規課程の教育」と言ってもその内実は多様であり、複雑であることが判明している。また周辺化された家族であっても、各家庭の教育戦略に基づき、教育形態を選択していることが判明した。予定では、今年度は現地調査を2回実施する予定であったが、大阪大学人間科学研究科の澤村先生、国際基督教大学の西村先生からの支援、ご指導もあり、現地調査を3回に分けて実施することが出来た。また、マラウイでは十分なネットワークが構築されているが、ケニアでは不十分な準備状況であったが、上記2名の先生方が調査に同行して下さり、当初の予定以上に進展させることが出来た。本研究ではアフリカの初等学校における非正規課程の教育に焦点を当て、その実態と今後の展望を明らかにした。これまで、EFA (Education for All:万人のための教育)達成に向け、「無償化政策」など就学を促進する政策が優先的に導入されてきたアフリカでは結果的に、教育の量的拡大が急速に起こり、教育の質が低下したとされている。このような状況を受けて、ミクロレベルでは「補講授業(エクストラスクール)の開講」や「民営学校への通学(ダブルスクール)」など、教員や保護者が様々な独自の反応を示していることが判明した。特に、本研究ではアフリカの中でも最貧国のマラウイを対象に、正規課程の授業外の教育実態について調査し、その実態を明らかにした。非正規課程の教育実態を把捉することで、教育の質が低下する全体構造を明らかにすることが可能となった。非正規課程の教育と一言で言っても、その内実は多様であり、まずその区分作業から実施した。その上で公立学校の教員が如何に関わっているか現地調査の結果を基に明らかにした。教員が給与の高い無認可学校に異動するという「人材流失」だけでなく、有償の補講授業などに精を出し、正規課程の授業を疎かにするといった事例も確認された。また、2年目には、教員の異動、関わりだけでなく、保護者が如何に関わっているか、についても現地調査を基に、明らかにした。今回の現地調査では、教員、保護者の関わりから非正規課程の教育実態と正規課程の教育の質に影響を与える全体的な構造を明らかにすることを試みたが、今後は児童、生徒の観点からも調査を実施し、引き続き、当該研究を進展させる計画である。2年目となる2016年度には、現地調査の実施と合わせて研究発表、論文投稿など成果の公表も合わせて推進していく計画である。現地調査ではこれまで「どのような非正規課程の教育形態」があるのか、という分類が主だったが、今後は各家庭、地域において多様かつ複雑な教育形態を如何に戦略的に選別しているのか、という点を分析していく予定である。国際教育開発年度途中の夏季休業中に所属機関の異動が発生し、予定していた調査が遂行できなかったため前年度、予定していた調査分を今年度に充当させる計画である
鋳造注湯ガイドによるアルミ溶解作業の安全確保と効率化に関する研究

研究目的本校の実習工場では,フルモールド鋳造法によるアルミ鋳物表札を完成させている.鋳込み後の表札本体以外の湯口および湯溜まりは,高周波電気炉坩堝へ再溶解のため投入する.アルミ湯は比重が2.7と軽いので湯を押す圧力が弱く,鋳型への注湯の際に注湯量と鋳型内へ流れるアルミ流量のバランスが悪くなり,湯口上部であふれて湯溜まりが大きくなる傾向がある.実際に再溶解投入時に坩堝の外にはみ出した湯溜まりは,1)高周波誘導電流による感電の危険や,2)溶解時間が長引くことで実習時間を大幅に延長する結果となる.湯口部に注湯ガイドを設けて,坩堝内に投入可能な大きさにすることが本研究の目的である.研究手法本研究では,湯口の上部に注湯ガイドを設け,2種類の方法で実験を行う.実験A)3DCAD及び3DプリンタによりABS樹脂で〔中空円柱+中子用円柱〕を造形する.また,同様に中空角柱も造形する.中子はCO2法で製作する.アルミ及び鋳鉄鋳物による中空(円柱・角柱)ガイドを鋳造する.実験B)また,ステンレス板を折り典げて溶接した四角形状の内側に,耐熱1400°Cのセラミックファイバーを挿入した,ステンレスガイドを製作する.これら実験A)と実験B)2種類の注湯ガイドで実験を行い比較検討する.研究成果実験A)の鋳物ガイドの形状について,中空円柱と中空角柱形状の比較ではアルミと鋳鉄ガイド共に円柱直径の寸法,角柱対角線の寸法は,坩堝の開口部より小さく設計している.また,湯口のリサイクルでは,鋳込み実験の結果,アルミ溶融温度(650°C),鋳鉄(1350°C)の違いから,アルミガイドは湯との溶着により不可,鋳鉄ガイドは溶着しないため鋳鉄ガイドがリサイクル可能と判明した.実験B)のステンレスガイドは,内側のセラミックファイバーにより溶着は確認されなかった(取鍋内側と同じ効果がある).実験A)の鋳鉄製ガイドと実験B)は坩堝への投入には問題ないことが確認された.研究目的本校の実習工場では,フルモールド鋳造法によるアルミ鋳物表札を完成させている.鋳込み後の表札本体以外の湯口および湯溜まりは,高周波電気炉坩堝へ再溶解のため投入する.アルミ湯は比重が2.7と軽いので湯を押す圧力が弱く,鋳型への注湯の際に注湯量と鋳型内へ流れるアルミ流量のバランスが悪くなり,湯口上部であふれて湯溜まりが大きくなる傾向がある.実際に再溶解投入時に坩堝の外にはみ出した湯溜まりは,1)高周波誘導電流による感電の危険や,2)溶解時間が長引くことで実習時間を大幅に延長する結果となる.湯口部に注湯ガイドを設けて,坩堝内に投入可能な大きさにすることが本研究の目的である.研究手法本研究では,湯口の上部に注湯ガイドを設け,2種類の方法で実験を行う.実験A)3DCAD及び3DプリンタによりABS樹脂で〔中空円柱+中子用円柱〕を造形する.また,同様に中空角柱も造形する.中子はCO2法で製作する.アルミ及び鋳鉄鋳物による中空(円柱・角柱)ガイドを鋳造する.実験B)また,ステンレス板を折り典げて溶接した四角形状の内側に,耐熱1400°Cのセラミックファイバーを挿入した,ステンレスガイドを製作する.これら実験A)と実験B)2種類の注湯ガイドで実験を行い比較検討する.研究成果実験A)の鋳物ガイドの形状について,中空円柱と中空角柱形状の比較ではアルミと鋳鉄ガイド共に円柱直径の寸法,角柱対角線の寸法は,坩堝の開口部より小さく設計している.また,湯口のリサイクルでは,鋳込み実験の結果,アルミ溶融温度(650°C),鋳鉄(1350°C)の違いから,アルミガイドは湯との溶着により不可,鋳鉄ガイドは溶着しないため鋳鉄ガイドがリサイクル可能と判明した.実験B)のステンレスガイドは,内側のセラミックファイバーにより溶着は確認されなかった(取鍋内側と同じ効果がある).実験A)の鋳鉄製ガイドと実験B)は坩堝への投入には問題ないことが確認された.
ナショナリズムの知識人の社会学

本研究は近代日本におけるナショナリズムの知識人の諸言説の編制を追跡することを目的とする。本年度は、昨年度に『マス・コミュニケーション研究』と『社会学評論』に発表したナショナリズムについての理論的研究の成果をもとに、I自らの研究を日本政治思想史および社会学学説史の中に組み込む作業と、II近代日本におけるナショナリズムの中心的人物の言説の編制を追跡する作業に従事した。IIの具体的成果として、(1)福澤諭吉のナショナリズムについての言説について、近代日本における社会学的想像力とナショナリズムの始まりとの交錯を明らかにし、『年報社会学論集』に発表した。また、(2)前年度の丸山眞男についての研究成果を踏まえ、丸山の思想的課題の更なる探索者として藤田省三の言説の研究を展開している。これは、来年度6月に香港において開催されるACSの国際シンポジウムに成果を報告する予定である。あわせて、(3)吉見俊哉氏の日本における文化社会学の系譜を探るプロジェクトに参加し、戦前期においてドイツ観念論の系譜から導入された「文化」という概念のもつクリティカルな意味を明らかにした。これは、次年度に日本図書センターから公刊される予定である。当初、研究実施計画において示した「陸羯南と国粋主義」「後藤新平と衛生思想」「三木清と構想力」の資料の収集と分析を継続しており、今後、上述の、近代性との遭遇と文化の問題という視座から研究成果を報告する予定である。本年度に実施・発表した研究のうち、「海賊版としてのナショナリズム」では、ナショナリズムとメディアの関係性を論じつつ、主体-表象-起源から言説-技術-反復へと議論の位相をうつす必要かおることを論じた。「ナショナリズム研究における構築主義」は構築主義と言説分析がナショナリズムという問題に向かうときに直面する理論的課題を扱い、構築の論理の追跡を通じて構築の<外>に接近する必要があることを論じた。いずれも、本研究の重要な理論的視座となるものである。他方、本年度に実施・発表した研究のうち、「ナショナリズムの知識人--福澤諭吉と構成的権力」および「存在拘束性のナショナリズム--丸山眞男と知識社会学」は、本研究の分析編における第一の局面となる。福澤諭吉の諸言説を技術とグローバリゼーションの網の中に再配置することで、力能への志向と秩序への志向の緊張関係を見出した前者の研究は、ナショナリズムにおける啓蒙と工学の二つの契機へと分析の軸を定めるものである。丸山眞男のナショナリズムが、マンハイムの知識社会学が中心とする「存在拘束性」のテーゼに強く規定されたものであることを示した後者の研究は、作為や決断といった行為性からナショナリズムを考察する必要を訴えるものである。この分析編で開かれた分析の領野を、上述の理論的視座を通じて考察することが次年度の課題であり、「陸羯南と国粋主義」「後藤新平と衛生思想」「三木清と構想力」の三つの対象において、<作為>の理論とナショナリズムの交錯する地点を観察・記述・分析することをめざす。
言語の機械処理の前提となる理論言語学の研究

機械処理の支えとなる言語理論は、形式化された体系的なものであることを要する。また、高度の処理を目指せば、文脈構造や文章構造にまで立ち入った研究が必要である。かかる目標を設定してこの研究を行った。1.意味記述体系の構築。釈義表現の形式化を狙い、それの利用の際の論理系まで含めた形式体系の試作を、親族名およびその関連表現(名詞・動詞)の範囲で行った。一般化の見込みが立ったので、文意記述にまで拡張してゆく予定。文章展開と意味との関係についても予備的研究をした。2.文章の機械的生成。よい文章を対象にし、文章の各部に当てた、意図の構造という観点から、手紙文140種を分析した。これらについては、パラグラフ-システムによる文章生成用データベースを作成。また説明・報告・解説・論文に対しても、標準的な構造を抽出。次年度にデータベース化する。3.日本語のGPSG。日本文法の骨組として、助詞・助動詞を中心とした形態素の接続関係の形式的記述を行った。日本語の補語構造・付加構造の記述も精密化した。これらはプログラミング言語への翻訳の容易さを意識して記述してあり、次年度以降に機械化する予定。市販の機械翻訳システムで不十分な所が、形態素・構文論双方の観点から明らかになってきた。4.文脈構造に立つ言語理解。人間の言語(運用)能力の中でも文法知識や言語外知識に基づきテクスト・談話を柔軟に処理する能力は、注目に価する。かかる情報処理能力を解明する基礎として、間接照応の設定にかかわる日本語の推論事象の明確化を図った。命題の概念内容に基づく意味的推論と常識的・デフォールト的推論とが、先行詞と照応詞との認定のプロセスの文脈的基盤として重要なことを、明らかにした。
体細胞変異に伴う抗腫瘍免疫応答に対する新たな免疫編集機構の解析

発がん過程で、がんは抗腫瘍免疫応答から逃れるため免疫制御機構を巧みに利用している(「がん免疫編集」)。体細胞変異数が多いと異物として認識される抗原(ネオ抗原)も多いため免疫原性が高くがん免疫療法の効果が高いとされている。しかし予備検討で体細胞変異数が極端に多い場合には免疫応答が抑制され、特定の免疫抑制シグナルの遺伝子セットの発現が高いことを見出した。そこで本研究課題では体細胞変異数が極端に多いが免疫応答が抑制されている症例でのT細胞の実際のネオ抗原への反応や、原因シグナルやゲノム異常を明らかにし、従来の「がん免疫編集」に加えた新たな免疫編集機構の提唱を目指す。
ラットの空間記憶に及ぼすコリン系薬物の効果に関する生理心理学的研究

ラットの学習と記憶に脳内アセチルコリン系が深く関与していることは周知の事実であるが、その多くの知見はムスカリン性受容体に焦点をあてた実験結果から得られたものであった。そこで本研究では、もうひとつのアセチルコリン系受容体であるニコチン性受容体が学習行動に関与しているかいないかを明らかにすることを目的とした。近年、この領域では、モリス型水迷路における場所学習が実験課題として多用されているが、この課題は反応潜時が主要な指標となり、薬物が遊泳行動そのものに影響する可能性もある。そこで、空間弁別学習という新しい方法を導入し、選択の正確さという点から薬物効果を検討することにした。生後6週齢のラットにスコポラミン0.25、0.5、1.0mg/kgあるいはメカミラミン5、10mg/kgあるいは生理食塩水を毎日腹腔内投与し、連続5日間の習得訓練を行った。さらに、生理食塩水を投与したラットについてのみ、習得訓練終了後にこれらの薬物をランダムな順序で投与し、保持成績に及ぼす効果を検討した。その結果、習得訓練ではスコポラミンがほぼ用量依存的に正選択率を低下させたのに対しメカミラミンは明瞭な促進あるいは阻害効果を示さなかった。さらに、保持成績にはいずれの薬物も効果をもたらさなかった。したがって、モリス型水迷路における空間弁別学習を用いた場合には、アセチルコリン系神経のうちムスカリン性受容体のみが関与しており、ニコチン性受容体は選択の正確さにはかかわっていないことが示唆された。本実験ではこれらの薬物を単独投与して効果を調べただけであり、あわせて併用投与の効果も明らかにすることが必要となる。現在この点について実験を続行しているが、現在までに得られた知見からは、やはりニコチン性受容体の遮断は成績に何の影響も及ぼさないことが示唆されている。
Squeak eToyを用いたPBL教科書・指導書作成と高校情報科学教育への適用

筆者は,情報科学教育と問題解決学習(PBL)を有機的に融合した新しい高等学校の情報科学教育カリキュラムISEC-SeT(Information Science Education Curriculum Based on PBL with Squeak eToy)を2003年から開発してきた。ISEC-SeTでは,生徒自身が主体的に問題を発見してそれを定義・モデル化し(問題設定),その問題をコンピュータシミュレーションを用いて分析し,成果を「論文」などの形式にまとめ,発表することを学習目標としている。ISEC-SeTの最大の特徴は,プログラミング環境としてSqueak eToyを導入している点と,生徒が自分自身で問題を設定するPBLを行っている点にある。本研究では,これまでの授業実践で得られた教材をまとめ直して明晰な教科書を作成することと,カリキュラムの解説や授業を成功させるためのポイント等をまとめた指導書を作成することを目的とした。本研究でははじめにプロトタイプ版を作成し,高等学校の授業でこれを用いた(102月)。そして,授業観察や生徒の成果物の評価,アンケート調査等を用いて多角的な評価を行った。生徒(20名)は熱心に授業に取り組み,作成したプログラムやレポート等の成果物は全て到達目標を達成していた。このため,PBL教科書としての難易度は適当であったと考えられる。また,授業実践後に生徒アンケートを実施したところ,授業の満足度(5段階評価)の平均値は3.85(標準偏差0.65)であった。また生徒の自由記述の内容や他の教員へのインタビューから,改善点を検討した。これらの結果から内容を再編集し,教科書(約80ページ)と指導書(約130ページ),及び付属メディア(CD-R: Squeak eToy本体,生徒の成果物のサンプルを収録)を完成させた。
触覚・知覚・聴覚を持つ多自由度機械に宿る知能の解明

知能ロボットの知能のメカニズムに迫る工学的アプローチの展開を目標に,本研究を展開してきた.研究のポイントは主に,次の通りである.(a)工学的アプローチによる知能ロボットの実現と,脳科学的・認知科学的理解の融合.(b)触覚・視覚・聴覚と多くのアクチュエータを持つ自由度の高い人間型ロボットの基本メカニズムの実現.(c)相関構造に基づく,感覚とアクチュエータのマッピングである.これらの目標に対して,研究成果は次の7つの項目分類することができる(それぞれ,報告書の各章に対応).[1]知能を持つ多自由度機械の原理と開発.[2]視覚・触覚・聴覚の実現.[3]多感覚の情報統合.[4]感覚と行動の統合.[5]学習による知能的行動の獲得.[6]脳科学による人間の知的行動の解明.[7]ロボットと人間の相互作用評価.(a)に対しては,[1],[6],[7]が深く関係し,(b)に対しては[2],[3],[4]が関係する,また(c)に対しては,[4],[5]が関係する.[1]知能を持つ多自由度機械の原理と開発においては,ロボットに対する新しい概念.工学と科学の接点としてのロボットに関する考察を行った.[2]では,個々の感覚情報処理の基礎技術について研究開発を行った.[3]では,それら複数のモダリティを統合利用する方法について研究開発をおこなった.[4]では,続合されたセンサ情報と,ロボットの動作を結びつける研究を行った.[5]では,相関構造抽出メカニズムとして主種の学習アルゴリズム等に注目し,知的に行動するロボットの原理に迫った.[6]では,脳科学的アプローチにより,ロボットと人間行動の比較を試み,[7]においては,認知科学的手法により,人と相互作用するロボットの評価に取り組んだ.本研究開発によって,当初の目的を十分果たせたかは疑問である.しかし,取り組んだ一連の研究は,ロボット工学と認知科学双方に,新たな経験と知識をもたらすものであり,その意味で,有意義な研究開発であったと確信している.知能ロボットの知能のメカニズムに迫る工学的アプローチの展開を目標に,本研究を展開してきた.研究のポイントは主に,次の通りである.(a)工学的アプローチによる知能ロボットの実現と,脳科学的・認知科学的理解の融合.(b)触覚・視覚・聴覚と多くのアクチュエータを持つ自由度の高い人間型ロボットの基本メカニズムの実現.(c)相関構造に基づく,感覚とアクチュエータのマッピングである.これらの目標に対して,研究成果は次の7つの項目分類することができる(それぞれ,報告書の各章に対応).[1]知能を持つ多自由度機械の原理と開発.[2]視覚・触覚・聴覚の実現.[3]多感覚の情報統合.[4]感覚と行動の統合.[5]学習による知能的行動の獲得.[6]脳科学による人間の知的行動の解明.[7]ロボットと人間の相互作用評価.(a)に対しては,[1],[6],[7]が深く関係し,(b)に対しては[2],[3],[4]が関係する,また(c)に対しては,[4],[5]が関係する.[1]知能を持つ多自由度機械の原理と開発においては,ロボットに対する新しい概念.工学と科学の接点としてのロボットに関する考察を行った.[2]では,個々の感覚情報処理の基礎技術について研究開発を行った.[3]では,それら複数のモダリティを統合利用する方法について研究開発をおこなった.[4]では,続合されたセンサ情報と,ロボットの動作を結びつける研究を行った.[5]では,相関構造抽出メカニズムとして主種の学習アルゴリズム等に注目し,知的に行動するロボットの原理に迫った.[6]では,脳科学的アプローチにより,ロボットと人間行動の比較を試み,[7]においては,認知科学的手法により,人と相互作用するロボットの評価に取り組んだ.本研究開発によって,当初の目的を十分果たせたかは疑問である.しかし,取り組んだ一連の研究は,ロボット工学と認知科学双方に,新たな経験と知識をもたらすものであり,その意味で,有意義な研究開発であったと確信している.当初の計画に従い、平成13年度では、皮膚センサの開発とヒューマノイドロボットの部分的な試作を行った。まず、皮膚センサとして、ヒューマノイドの全身を覆うための皮膚センサプロトタイプを試作した。半導体圧力センサとゲルを組み合わせたもので、高感度のセンサとして利用できることを確認した。次年度では、ロボットの全身を覆う皮膚センサに発展させるとともに、センサから送られてくる情報を瞬時に解析できるハードウェアシステム、通信プログラムを開発する予定である。一方で、人間と姿形が酷似したヒューマノイドロボットの開発も開始した。まず、骨組みであるが、人間の大きさに合わせた多数のモータからなる上半身の骨組みを作った。首には、3自由度、各腕には3自由度、眼球には2自由度が割り当てられており、簡単な人間のジェスチャを再現することができる。さらには、この骨組みの上に、多層シリコンの皮膚をかぶせ、人間と見かけの区別がほとんどつかない、上半身のヒューマノイドロボットを試作した。同時に、ロボットの知能そのものの研究も進めた。ATRで開発された日常活動型ロボットRobovieをさらに進化させたロボットを、製作依頼によって購入し、実験に用いた。実験では、ロボットと人間の違いに関する心理学的実験や、ロボットの知能レベルを推定する実験を行っている。次年度ではさらにこの研究を発展させると同時に、ヒユーマノイドを完成させ、ヒューマノイドを用いたさらに精緻な心理実験を行う予定である。

本研究の目的は,多数のセンサと多数のアクチュエータを統合して実現されるロボットにおいて,知的な行動を実現する仕組みを探るとともに,実際にロボットを作ることでその仕組みを検証することにある.この目的のため,本年度では,人間に酷似したアンドロイドを完成させるとともに,人間型ロボットにおける聴覚,触覚,視覚の統合に関する研究を行った.多数のセンサと多数のアクチュエータの統合において,人間のように柔らかい皮膚を持つアンドロイドは幾つかの利点を持つ.たとえば,ロボットの聴覚情報処理では,ロボットから発生するノイズがその大きな障害となっていたが、柔らかい皮肩で覆われたアンドロイドにはその問題がほとんどない.また,人間とふれあう行動を実現する上でも,その皮膚の柔らかさが重要である.さらに,その人間に酷似した身体は,人間の情報処理から得たヒントをもとに,ロボットの情報処理機能を実現するのに適している.本年度の研究成果をまとめると次のようである.アンドロイド総体の完成とそれを用いた視覚と聴覚の統合実験,人間と関わるロボットにおけるジェスチャを介したコミュニケーションの研究,視覚によるヒューマノイドロボットの制御,視覚による環境認識機能の研究.本年度は昨年度に引き続き,視覚と聴覚の統合,アンドロイドを用いた人間とロボットのコミュニケーションの研究,皮膚センサの研究開発を行った.予定したロボットの試作は終了しており,センサ等の改良を行いながら,人と関わるロボットの研究を行った.本研究で開発しているロボットの特長の一つは,視覚だけでなく感度が高く全身を覆う皮膚センサを有することである.この皮膚センサの改良を行い,耐久性と情報収集性能を向上させた.各々のセンサは,4つのポートを持ち,格子状のネットワークを構成する.この格子状のネットワークは自己組織化機能により,一部が断線しても情報をホストコンピュータに伝達する最適な経路を瞬時に確保でき,皮膚のように,多数のセンサから構成されるセンサネットワークには必要不可欠機能を提供する.この他,ロボットを構成するセンサに幾つかの工夫を施している.人とのコミュニケーションに関する研究では,ロボットを用いた視覚・聴覚の統合研究と,アンドロイドを用いた心理実験を行っている.視覚・聴覚を統合し,さらにそれらの情報からロボットを動作させる研究では,昨年度の研究をさらに発展させ,より安定した情報統合,より複雑な環境での情報統合とロボットの動作を実現した.アンドロイドを用いた実験では,多数の被験者を用いた印象評価を行い,コミュニケーションにおいて重要となるロボットの動作について,研究を行った.
心臓組織ライブイメージングを利用した動物モデルの不整脈発生メカニズムの包括的解析

本研究の目的は、不整脈発生モデルを用い生体・組織・細胞・分子レベルまでの包括的なデータを取得・解析することにより、不整脈の発生メカニズムを理解しシミュレーション可能な量的な因子の集合として記述することである。一般的手法に加え、組織イメージングで細胞間相互作用、伝導性を検討する。これまでに不整脈モデル動物(家族性拡張型心筋症(DCM)マウスモデル、Ca2+過負荷モデル)を用いて、不整脈発生の機序を検討してきた。ヒト遺伝性DCMの突然死を良く再現するDCMモデルマウスの心臓の経時変化を調べた。DCMモデルマウスは、若齢(01か月)では心拡張は示すものの不整脈原性・心不全性の変化は少なく致死率も低かったが、2か月齢では不整脈頻度と致死率が上昇した。3か月になるとうっ血性心不全と著明な心拡張を呈する個体が高頻度に出現した。またDCM病態の進行はアンジオテンシン受容体拮抗薬により著しく抑制された。これらの事は、遺伝性DCMの進行には複数の病態ステップがあり、各ステップの致死の危険率が大きく異なること、病態の進行は薬剤や環境要因に大きく影響されることを示す。心電図、異所性自動能解析、電流解析、イオンチャネルの遺伝子および蛋白発現解析および構造解析の結果を総合すると、DCMではカリウムチャネルの発現抑制が段階的に進行することが不整脈や突然死を惹起し、また一部は細胞・組織構造変化と密接に関係することが示された。これらの統合的なデータはシミュレーションの材料として有用であると考えられる。Ca2+過負荷モデルについては、Ca2+ waveのパターンと心筋細胞間の伝導性について調べた。Ca2+ waveは細胞間を伝わらないがCa2+イオン自体はギャップジャンクションを通って伝わると考えられた。RyR2を発現するモデル細胞系を構築しCa2+遊離パターンがどのように変化するか検討している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、不整脈モデルを用いて不整脈の発生メカニズムを包括的に理解する事である。即ち(1)細胞内Ca^<2+>および膜電位データ、蛋白、遺伝子発現解析、生体データ等を系統的に取得し、複数種類の不整脈モデルの不整脈発生メカニズムを検討、(2)また不整脈メカニズムを阻害剤などによって実験的に検証することにより、(3)不整脈発生のスキームを構築し、(4)シミュレーション解析によって検証する。このうち、我々の主要な目的は1-3までを包括的に行うことである。本年度は3種類の病態モデル「Ca^<2+>過負荷モデル」「拡張型心筋症(DCM)マウスモデル」「睡眠時無呼吸症候群(SAS)モデルラット(間歇的低酸素(IH)下で飼育)」を準備し、各種のデータ取得を計画した。DCMモデルマウスの研究では、DCMの経時的進行を調べることにより、種々のリモデリングの過程のうち、同時に起こる複数のK^+チャネルの減少がDCM突然死に密接に関与することを見出した(Suzuki et al,In press)。また、DCMには突然死および心不全の二つの主要な病態があるが、これを同一のマウスモデルから再現し別個のグループとして解析できることを示した(Sugihara et al投稿中)。SASモデルラットは3-6週間のIH処置後に解析を行った。SASモデル動物の心臓は右心肥大の兆候はあるものの不整脈の発生には至らなかった。一方で、虚血再灌流時の低酸素抵抗性が亢進していたので、現在その理由について検討している。Ca^<2+>過負荷モデルでは、Ca^<2+>と膜電位の同時測定により、興奮収縮連関異常の原因解析を行ったところ、Ca^<2+>過負荷時の興奮収縮連関異常がみられた。リアノジン受容体(RyR2)安定発現HEK細胞を用いた検討により、RyR2チャネル調飾機構の鯵析を進めている(生理学会大会、シンポジウム発表)。

これらの統合的なデータはシミュレーションの材料として有用であると考えられる。Ca2+過負荷モデルについては、Ca2+ waveのパターンと心筋細胞間の伝導性について調べた。Ca2+ waveは細胞間を伝わらないがCa2+イオン自体はギャップジャンクションを通って伝わると考えられた。RyR2を発現するモデル細胞系を構築しCa2+遊離パターンがどのように変化するか検討している。24年度が最終年度であるため、記入しない。DCMモデルおよびCa2+過負荷モデルのデータ解析が比較的順調に進んでいる。一方、SASモデルに関しては、間欠的低酸素により不整脈発生が認められなかった。しかし、いくつか興味深いリモデリングが心筋に認められたので、その解析を行っている。DCMモデルおよびCa2+過負荷モデルに関してはそのまま研究を進める。一方、SASモデルは、健常ラットから作成すると不整脈を起こさないので、成人病を模し糖尿病や高血圧などの病態動物を用い、間欠的低酸素が不整脈を起こすか検討する。また、右心肥大や筋原繊維のリモデリングは認められるので、不整脈の除外条件が得られ、これも良いシミュレーションモデルとなると考えている。
アカエイの生殖腺形成に関する組織生理学的解析から迫る軟骨魚類の子宮内性分化

サメやエイは、それらを知らない人間がいないほどメジャーな存在である。しかしサメ/エイが属する軟骨魚類の生理機構に本格的に切り込んだ研究は、国内外を見渡しても限られている。本研究では、胎仔を母胎内の子宮にて養育する卵胎生の繁殖様式を持つアカエイを用いる。具体的にはアカエイの子宮内で発達する胎仔を用いて、発生に伴う生殖腺や外部生殖器の性分化過程を組織/分子学的手法を用いて解析する。これらの解析を通じて、軟骨魚類も哺乳類と同様に「子宮内」にて個体の性分化が起きているのかを明らかにする。
プラズマ・ナノ科学による金属級シリコン原料から高品質ナノワイヤシリコンの直接創成

太陽電池の性能向上と製造コストの削減を目的として、本研究では、危険な毒性原料ガスを用いる事無く、シリコンなどの半導体薄膜の形成を可能とする大気圧プラズマ化学輸送法を用いて、ナノワイヤシリコン(NW-Si)薄膜を形成するための必要条件を見出した。とりわけ、NW-Si薄膜をプラズマ中で作製するためには、触媒の種類、原子状水素のエッチング作用の抑制、さらにはSi系前駆体フラックスの最適化が必要であることを明らかにした。また、リモート型プラズマ化学輸送法を用いて金属級シリコンを原料に用いたNW-Siの形成に成功した。本研究では、これまで申請者が開発してきた高密度・高圧水素プラズマによる独自の薄膜形成法を発展させ、エネルギー・資源的な無駄の多い従来の精製法(例:ジーメンス法)や成膜プロセス(例:CVD法)を経ずに、廉価な金属級Si(MG-Si)原料から高品質NW-Siを廉価に形成する技術の確立を目的としている。とりわけ本年度は、APECT法によるNW-Siの成長条件の検討と形成NWーSiの構造評価、さらにはNW-Siの成長触媒となるテンプレート金属ナノ粒子の形成法に関して検討を加えた。具体的にはNW-Siの成長条件を検討するため、膜厚10nmの金薄膜が付着したSi基板を用いて、NW-Siが形成される成膜条件(プラズマ生成条件、基板温度)を検討した。現段階では、現有装置の性能上の上限である400°Cを筆頭に300°C、200°Cに基板温度を設定し、200Torr、100%水素雰囲気中でAPECT成膜法を試みた。その結果、基板温度を300°Cまで低下させた場合でも、局在したプラズマの境界部においてNW-Siの成長が確認された。この対比実験としてボンベSiH4の供給による300°Cでの熱CVDを試みたが、一切NW-Siの成長は確認されず、プラズマの存在がNW-Siの低温成長に大きく寄与していることを明らかにした。またTEM観察より形成したNW-Siは結晶化していることが分かった。一方、テンプレートナノ金属粒子を構成する触媒元素として、Auに比べてSi太陽電池の特性に与える影響が小さく廉価な金属元素を用いることを目的として、InおよびSnを選定し、本研究で用いている高圧力の水素プラズマを用いて、これらの金属ナノ粒子を極めて高速に形成する新たな形成法を開発した。本研究では、これまで代表者が開発してきた高密度・高圧水素プラズマによる独自の薄膜形成法(APECT法)を発展させ、エネルギー・資源を多消費する従来の精製法や成膜プロセス(例:CVD法)を経ず、廉価な金属級Si(MG-Si)原料から高品質NW-Siを形成する技術の確立を目的としている。昨年度の結果を踏まえ、本年度は、APECT法によるプラズマ内部でのNW-Siの成長条件の確立、新たに作製したリモート型電極の採用によるNW-Si形成の高速化の検討、さらにはウェット法を用いたNW-Si形成条件の検討を行った。プラズマ内部でのNW-Siの成長を実現するため、金属触媒の元素の違いによりNW-Siが呈する成長様式の違いに着眼し、これまで用いてきたAuに代えて、Al触媒を用いたNW-Siの成長を試みた。前者は、成長時に気(Vapour)-液(Liquid)-固相(Solid)を経るVLS成長を呈し、後者は成長温度を適宜選択することにより液相を経ない気相-固相-固相(VSS)成長を実現できる。その結果、Alを用いてVSS成長を誘起した場合、Au触媒では確認できなかったプラズマ内でのNW-Si成長が実現され、APECT法によるNW-Si成長では用いる触媒の種類が重要であることが明らかとなった。これは、VLSモードを呈する触媒を用いた場合、先端に存在する液相触媒中へ原子状水素が過剰溶解し、触媒粒子が蒸発・破壊されるためと推察される。また新たに作製したリモート型電極および加熱機構を用いて、NW-Si成長に成功した。本手法によれば、SiH4+H2を用いた熱CVD、H2+SiH4を用いたリモートプラズマCVDに比較してNW-Siの成長が大幅に促進されており、本手法の有効性が実証できた。またウェットプロセスを用いたNW-Siの成長条件を確立し、成長条件と形成NW-Siの形状の相関を明らかにした。昨年度までの研究成果を踏まえ、本年度は、原子状水素のエッチング作用を抑制すること、成長様式の自由度を向上させること、高品質なNW-Si(シリコンナノワイヤ)の成長を比較的大きな成膜面積で実現することの全てが併存可能なプロセスへの発展を目指し、プラズマによるガス生成プロセスとNW-Si成長プロセスを分離したリモート型APECT法の適用を試みた。成長パラメータとして水素濃度、基板温度等を変化させNW-Siの成長を検討した。プラズマ生成部と成長基板の距離を数cmまで近づけたリモート型の実験系においては、プラズマから供給されるSiHxラジカルの供給量がNW-Siの形成可否に重要な因子となることを示し、過剰なSiHxが供給される条件ではNW-Siが600°C以下の基板温度では形成されないことが分かり、NW-Siの低温成長に必要なSiフラックス条件を同定した。この知見を基に、SiHxの供給量をHe希釈により抑制したところ、水素濃度10%以下で高い束密度を有するNW-Siの形成に成功した。また、水素濃度3%でも高密度NW-Siが、得られることが分かり、爆発限界以下の水素雰囲気でNW-Siの形成が実現可能なことを明らかにした。

また数cmの距離で実施するリモート方式では、プラズマ中の水素から放射される真空紫外線が、NW-Siの成長に重要な働きをしていることを示唆する結果を得た。さらに、金属級Siを原料に用いてリモート型APECT法を試み、直径50nm以下の高密度NW-Siの形成に成功した。このNW-Siの成長は、異種基板上でも確認され、とりわけGe基板上ではヘテロエピ成長した単結晶NW-Siの形成を確認した。また本成果の一部は、国際会議にて高い評価を受けポスター賞(excellence)を受賞する栄誉を受けた。太陽電池の性能向上と製造コストの削減を目的として、本研究では、危険な毒性原料ガスを用いる事無く、シリコンなどの半導体薄膜の形成を可能とする大気圧プラズマ化学輸送法を用いて、ナノワイヤシリコン(NW-Si)薄膜を形成するための必要条件を見出した。とりわけ、NW-Si薄膜をプラズマ中で作製するためには、触媒の種類、原子状水素のエッチング作用の抑制、さらにはSi系前駆体フラックスの最適化が必要であることを明らかにした。また、リモート型プラズマ化学輸送法を用いて金属級シリコンを原料に用いたNW-Siの形成に成功した。本研究では、廉価な金属級Siを原料に用い、高純度・高品質なナノワイヤSi薄膜(NW-Si)の形成を可能にするプロセスの開発を目指している。本年度の目標として、APECT法によるNW-Siのプラズマ内での成長条件の確立と、その成長速度の高速化を実現すること、さらにはNW-Siによる金属除去機能の探索のため、ウェットプロセスによるナノ構造Siの作製条件の確立を開始することを設定していた。前者に関しては新たに開発したリモート電極を用いて昨年度に比較して高速化が実現され、また非常に反応性の高いプラズマ中でも金属触媒を適切に選択することでNW-Siの成長が可能であり、その理由についても解明できている。さらには、研究の過程で当初予期せぬ成長手法が明らかとなっている。一方、後者に関しては、ウェットプロセスによるNW-Siの形成条件は、概ね明らかとなっているが、形成されたNW-Siからの不純物除去プロセスの検討が残されているため、若干の遅れがあると言えるが、全体として俯瞰した場合、ほぼ予定どおりに遂行できていると評価される。27年度が最終年度であるため、記入しない。材料科学本研究では、高密度・高圧水素プラズマによる独自の薄膜形成法により、エネルギー・資源的な無駄の多い従来の精製法や成膜プロセスを経ずに、廉価な金属級Si(MG-Si)原料から高品質NW-Siを廉価に形成する技術を確立するため、今後は、1NW-Siを利用したMG-Si精製技術の原理実証、さらには2APECT法で得られるNW-Siの配向制御法の検討と物性評価を主眼においた研究を推進する。具体的には、項目1に関し、本年度確立したウェットプロセスによるNW-Siを利用し、そのナノサイズ物質からのBやPなどの水素化揮発性不純物の除去プロセスの確立を目指す。例えば、真空中、ならびに水素雰囲気中での熱脱離、水素プラズマ処理による方法、プラズマ酸化を利用した手法、さらにはウェットプロセスによる手法などを試み、BおよびP濃度の変化を調査する。これによりNW-Siの直径と除去処理後のSi中不純物濃度をバルクSi中のものと比較し、ナノサイズ化の効果が出現する領域を検証する。