hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＥＢウイルス由来小ＲＮＡ　ＥＢＥＲを介した自己免疫応答誘導の可能性の検討

シェーグレン症候群(SS)は乾燥性角結膜炎や口腔乾燥症などの症状を呈する自己免疫疾患であり、その発症にはEpstein-Barr (EB)ウイルスの再活性化が関与している事が推測されている。今回本研究ではEBウイルス感染細胞が持つnon-coding RNAであるEBERが、ヒト唾液腺上皮細胞において、TLRを介して様々なサイトカインを産生する事を確認した。また、マウスにEBウイルス感染細胞の核抽出液を投与し、自己抗体の発現を増強することを見いだし、さらにin vitroで作成したEBERでは、一般的なTLR3のリガンドであるpoly(I:C)に比べて高い抗体活性が認められた。EBウイルス由来RNAであるEBERがシェーグレン症候群の発症に関与しているか否かを検討する目的で、マウス免疫用のEBERレンチウイルスを増やした。しかしながら、レンチウイルスのタイターがなかなか上がらず、EBERの免疫を変更し、EBウイルス陽性B細胞株であるAkata細胞の核抽出液で免疫することにした。Akata細胞はIgGで架橋する事でEBウイルスの再活性化が誘導される。Akata細胞をIgGの存在下で24時間培養し、核抽出液を得た。7週齢のBALB-cマウスの雌にAkata細胞の核抽出液を8μgおよび40μgを不定期で投与した。投与後約2週間後に尾静脈から血液を採取し、抗マウスSSB/La抗体および抗ヒトSSB/La抗体の抗体価をELISA法にて測定し、自己免疫応答が惹起されるか否かについて検討を行った。コントロールにはAkata細胞から分離樹立したEBウイルス陰性のAkata2-2細胞を用いた。投与開始45日目までは、Akata細胞、Akata2-2細胞由来NEの8μg、40μgで差は認められなかったが、59日目から40μg投与群で抗ヒトLa抗体値に上昇が見られ始めた。しかしながら、Akata細胞NEとAkata2-2細胞NEとの明らかな差は認められなかった。Akata2-2細胞NE投与群で1個体について、非常に高い抗体価が得られたが、これは腹腔内投与の時に血管に入ってしまった可能性が考えられる。また初回投与開始115日目移行にはAkata細胞NE投与群に抗マウスLa抗体価の上昇が見られた。また、Epitope spreadingの可能性を考え、マウスおよびヒトSSA/Roの発現プラスミドを作成し、ELISA法の確立を試みたが、SSA/Ro蛋白の大腸菌細胞内でinclusion bodyを形成してしまい、現在蛋白の溶解化について検討を行っている。抗La自己抗体を検出するために、SSB/La蛋白、EBER RNA発現プラスミドを作成した。マウスSSB/La蛋白発現プラスミドはマウスの唾液腺組織由来RNAよりcDNAを合成し、PCR法で増幅した後、PCR産物をTベクターであるpGEM-T Easyvectorに組み込み、シークエンスを確認した。シークエンスでアミノ酸配列が合致したクローンからORFを切り出し、GST融合蛋白を発現させるためにpGEX-2Tプラスミドに組み換えた。ヒトSSB/Laについてはヒト唾液腺上皮細胞株であるHSY細胞からRNAを抽出し同様にGST融合蛋白発現ベクターを得た。それぞれのベクターを大腸菌に形質転換させたのち、大量培養しIPTGで蛋白発現を誘導させたあと、GST融合マウスSSB/la蛋白ならびにGST融合ヒトSSB/La蛋白を得た。これらの蛋白を96ウェルプレートに固相化し、ELISAの系を立ち上げた。両者の測定感度は0.0040.4μg/ml程度であった。また、マウスに免疫するためのEBERの発現プラスミドも作成を試みた。EBウイルス感染細胞のAkata細胞からRNAを抽出し、cDNAを合成後PCR法にてEBER1およびEBER2に特異的なプライマーを用いて増幅し、pGEM-Teasy vectorに組み込み、ORFを切り出してレンチウイルスベクターのRNAi-Ready pSIREN-Shutttleに組み込んだ。このレンチウイルスベクターを3T3細胞に遺伝子導入し、EBERレンチウイルスを得た。EBウイルス由来の小RNAであるEBER、あるいはEBウイルス由来DNAによる自然免疫系の活性化の可能性をin vitroで確認するために、ヒト唾液腺上皮細胞株のHSYおよびHSGについて、TLR3およびTLR9のプラスミドを遺伝子導入したTLR3,TLR9を恒常的に発現する細胞株を樹立を試みた。HSY、およびHSG細胞に発現プラスミドに組み込んだTLR3、およびTLR9をネオマイシン耐性遺伝子の入ったプラスミドを同時に遺伝子導入し、G418を800μg/mLの濃度で添加した培養液で培養し、薬剤耐性細胞株を得た。薬剤耐性細胞株について、RT-PCR法およびウェスタンブロッティング法によりTLR3、TLR9を発現している細胞株を確認した。

これらの細胞株を用いて、それぞれのレセプターのリガンドであるCpG、あるいはpoly(I:C)で刺激後、炎症性サイトカイン(IL-1,IL-6、TNF-α、IFN-γ)やBAFFなどの遺伝子発現について検討を行った。その結果、TLR9発現細胞において、CpG刺激をした際にBAFF、IL-1β、IL-6、TNF-αについて、増加する傾向が認められた。また、TLR3発現細胞にpoly(IC)を作用させた際には、TNF-αは増加傾向にあったが、他のサイトカインに関しては明らかな変化は認められなかった。また、生体内でのEBERの作用を検討するために、EBウイルス感染B細胞株のAkata細胞を抗IgG抗体を用いて、細胞膜上のIgGを架橋することでEBウイルスの再活性化を誘導し、この細胞の核抽出液を得て、BALB/cマウスへ投与した。その結果、Akata核抽出液投与群では自己抗体の発現増強が認められたが、唾液量の明らかな変化は認められなかった。さらに、in vitroで合成したEBERをNZW/Bマウスへ投与したところ、同様に自己抗体の産生が認められた。医歯薬学平成24年度に作成したEBERのレンチウイルスのタイターが十分に得られず、マウス投与する量を得るために様々な条件を変えて検討したが、現実的に量の確保がむずかしいと判断した。また、平成24年度に引き続き、EBウイルス感染B細胞株のAkataを用いた検討では、予想していた結果が得られなかった。SSB/La蛋白発現プラスミドの作成ならびにELISAの立ち上げは到達できた。EBER発現プラスミドの作成も完了し、プラスミド作成についてはほぼ達成できたものと考える。しかしながら、EBウイルス感染細胞から抽出した核抽出液を免疫したマウスにおいて、EBウイルス陰性の核抽出液と比較した場合に、EBウイルス特異的な反応が得られておらず、この点に関しては平成25年度に引き続き検討する必要があり、この点に関して、やや遅れている状況である。EBERをマウスに免疫するに十分な量を確保するために、in vitro転写キットを用いて検討を行う。また、EBER発現する遺伝子改変マウスを作成して、EBERがTLRを介した自然免疫を惹起し、自己免疫応答を誘導しうるか否かを検討する。さらに、in vitroではヒト唾液腺上皮細胞にTLR9,TLR3を恒常的に発現する細胞株を作出し、これにEBウイルス由来のDNAあるいはRNAを作用させたときのサイトカイン産生、ならびにBAFFの転写活性を検討することで、もし動物実験で予想通りの結果が得られなかった場合に、唾液腺局所でEBウイルスが引き起こしうるイベントを検証する。平成24年度に作成した、La/SSBおよびEBER発現プラスミドの確認を行い、それぞれのプラスミドからのタンパク、RNAの発現を確認する。La蛋白にはHAタグが連結されているので、抗HA抗体を用いて免疫沈降したあと、溶出用のHAペプチドを用いて、La-EBER複合体を精製、分離し、マウスに投与するまで、-80°Cで保存しておく。
ビタミンKの生体内動態に関する研究

1)抗生剤投与が腸内細菌叢と糞便中ビタミンK含量に及ぼす影響NMTT基を有する抗生剤(CMZ)とNMTT基をもたない抗生剤(AZT)をそれぞれ新生児に投与して腸内細菌の菌種別定量測定と糞便中VK含量測定を同時に実施した。その結果、糞便中のVK_1は、非投与群と比べて投与群で減少が認められた。糞便中のVK含量の変動は、腸内細菌叢の構成と連動していた。2)切除肝組織中のビタミンK含量の測定成績肝切除術を施行された患者から得られた肝組織中のVK含量を測定した。手術前にメナキノン-4製剤を投与されていた患者の肝組織中のメナキノン-4含量は、いずれも高値で、薬剤として投与されたビタミンK_2(MK-4)がかなりの期間肝組織内に滞留していることが明らかにされたが他のVK同族体には有意の増加はみられなかった。一方、メナキノン-7は、食事摂取量、腸内細菌叢、肝障害の程度の影響を受けて大きく変動した。3)肝疾患患者でのビタミンK再利用能の検討ビタミンKエポキシドの測定系の確立により、肝疾患患者では軽症例でも肝のビタミンK再利用能が低下していることが示された。これらの再利用能は必ずしも従来の肝機能検査成績とは併行しなかった。4)わが国における未熟児・新生児へのビタミンK投与の現状に関する全国調査全国の新生児医療施設を対象とした平成7年度のアンケート調査で、100例を越える新生児ビタミンK欠乏症の報告があった。そこで、これらの症例に関して再度アンケートを送付し、詳細な背景を調査した。その結果、経口哺乳の確立が遅れたためにビタミンK製剤を出生後早期に投与できず、出血を来した例が8割を占め、現行の予防システムを再検討する必要が明らかにされた。1.抗生剤は腸内細菌叢の抑制とビタミンK(VK)代謝の阻害によりVKの生体内動態に影響を及ぼすと考えられているが、前者の臨床的意義については不明な部分が多い。そこでVKの需給に関してclitical stateにある新生児への抗生剤の投与がVKの出納に及ぼす影響を明らかにする目的でNMTTを有する抗生剤(CMZ)と、NMTTをもたない抗生剤(AZT)をそれぞれ新生児に投与して、腸内細菌の菌種別定量測定と糞便中VK含量測定を同時に実施した。その結果、糞便中のVK1は非投与群と比べて投与群で減少が認められた。メナキノン-4は非投与群とAZT投与群では日齢と共に増加が認められたがCMZ投与群では増加が認められなかった。一方、メナキノン-7は抗生剤投与群の一部の症例にのみ、検出された。これら糞便中のVK含量の変動は腸内細菌叢の構成と連動していた。2.肝切除術を施行された20例の患者から得られた肝組織中のVK含量を測定した。手術前にメナキノン-4製剤を投与されていた患者の肝組織中のメナキノン-4含量はいずれも高値であったが他のVK同族体には有意の増加はみられなかった。一方、メナキノン-7は食事摂取量、腸内細菌叢、肝障害の程度の影響を受けて大きく変動した。1)ビタミンK欠乏症患者と肝疾患患者ではビタミンKの吸収率の低下が認められた.吸収率の低下は胆汁うっ滞を示す検査所見と相関していたことから胆汁分泌不全が吸収率の低下の主因と考えられたが、ビタミンK欠乏症患者については症例が少なく十分な検討ができなかった。

2)ビタミンKエポキシドの測定系の確立により、肝疾患患者では軽症例でも肝の利用率が低下していることが示された。これらの再利用能は必ずしも従来の肝機能検査成績とは併行しなかった.3)手術時に採取した18例の生体肝組織の検討では薬剤として投与されたビタミンK_2(MK-4)がかなりの期間、肝組織内に滞留していることを明らかにした。また、同時に実施した研究で術前の経口摂取量が著減していた症例ではビタミンK_2と共にMK-6、MK-7の減少が観察された。4)全国の新生児医療施設を対象としたアンケート調査で、新生児期のビタミンKの予防投与が普及しているにもかかわらず、100例を越える新生児ビタミンK欠乏症の報告があった。このことはビタミンK利用不全例がかなりいることを示唆しており、今後、基礎的研究と併行して背景調査を実施し、成人ならびに新生児のビタミンKの至適投与方法を検討する予定である。1)加齢ならびに小児肝疾患がビタミンK再利用能に及ぼす影響の検討ビタミンK静脈内投与後の血清中ビタミンKエポキシド/ビタミンK比を測定することにより、間接的ながらビタミンKエポキシド還元酵素活性を測定しうることを我々はすでに報告たが、本年度は小児期の加齢に伴う生理的変動と共に、小児期肝疾患の影響を検討する計画を立てた。しかし、前者については健常小児への負荷試験であることから、本学倫理委員会の許可が得られず、実施できなかった。後者については治療のための投与という意義もあり、許可が得られたが、インフォームド・コンセントが難しく、なお検体を収集中である。2)切除肝組織中のビタミンK含量の測定成績-癌部と非癌部の比較-これまでの研究の延長として、切除肝組織中のビタミンK含量を測定した。本年度はとくに原発性肝癌でPIVKA-IIが増加する機序を明らかにする目的で、肝癌の手術時に得られた癌部、非癌部の肝組織と血清20組を材料にして、現在ビタミンK含量を測定中である。3)わが国における新生児・乳児ビタミンK欠乏性出血症の現況に関する全国調査結果平成7年度の全国調査で少なくとも100例を越える新生児ビタミンK欠乏性出血症と8例の乳児ビタミンK欠乏性出血症の報告があったので、これらの症例に関して再度アンケートを送付し、詳細な背景を調査した。その結果、経口哺乳の確立が遅れたためにビタミンK製剤を出生後早期に投与できず、出血を来した例が8割を占め、現行の予防システムを再検討する必要が明らかにされた。
急性膵炎における免疫細胞内シグナルとVIPの関与

日本における急性膵炎の有病数は年間約1万5千人であり、極めて予後の悪い重症急性膵炎患者は約2千人と推察され、うち約25%が死亡している。一方、Vasoactive intestinal polypeptide(VIP)受容体が単球等の免疫担当細胞に存在する事が判明しVIPの免疫応答および炎症反応への関与が示唆されている。しかし急性膵炎に対するVIPの作用の検討はない。本研究では、(1)VIPの治療効果の検討、(2)VIPの単球への関与、および(3)VIPの抗炎症作用機序解析を目的とし急性膵炎に対するVIPおよび2つの選択的VIP受容体アゴニスト(VPAC1およびVPAC2)の検討をした。1)VPAC1受容体アゴニストはマウス重症急性膵炎で血清アミラーゼ値を有意に低下したが、VPAC2アゴニストでは増加を認めた。組織学的にVIPおよびVPAC1アゴニストにて改善効果を認めたが、VPAC2アゴニストでは変化はなかった。VPAC1アゴニストはIL-6およびTNF-aを有意に低下した。以上より、VIPが形態学的および血清学的に膵炎進展を阻止する作用が示された。2)in vitroでは、VPAC1受容体およびVPAC2受容体のmRNAの単球での発現が認められた。LPS刺激下にてVIPは単球にのIL-6産生を低濃度にて抑制し、高濃度では増強する二相性を示した。VPAC1アゴニストはIL-6を濃度依存性に抑制し、VPAC2アゴニストでは濃度依存性の増強効果を認めた。TNF-aはVPAC1アゴニストのみが濃度依存性の抑制を示した。これよりVIPの膵炎進展阻止作用は主にVPAC1を介した単球での前炎症性サイトカイン産生抑制と考えられた。以上、VIP(主にVPAC1)が形態学的および血清学的に膵炎重症化進展を阻止し、その作用は主に単球でのサイトカイン産生抑制によるものであることを明らかにした(Pancreas 30(1):62-70,2005)。今後、急性膵炎の臨床面での治療薬として期待される。本研究ではVasoactive Intestinal Peptide(VIP)の免疫系を介した抗炎症作用を想定し、急性膵炎に対してVIPがその重症化にどの様に関与するのか、治療効果はあるのか、そうであればそのメカニズムはなにか、さらにVIP受容体にはVIP1受容体およびVIP2受容体のサブタイプが存在するため、両者の作用には違いがあるのかに注目して行っている。平成14年度ではマウス急性膵炎モデルに対するVIPの効果について検討した。まずVIPは予想通り組織学的にも酵素学的にも急性膵炎を軽快させた。またその作用はセクレチン受容体を介しておらず、VIP受容体のみを介することを証明出来た。もしVIPがセクレチン受容体を介して膵炎を改善しているならば、膵液分泌を亢進させる事だけで膵炎を改善させことが示唆され、臨床では急性膵炎時において膵刺激は回避すべきであり、VIP受容体のみを介して膵炎を改善させた事(特に組織学的に単球を中心とした炎症細胞浸潤の抑制が著明であった)は、VlPの免疫担当細胞へ作用し膵炎を改善した可能性が強く示唆され、平成15年度におけるVIPの免疫担当細胞への関与、およびVlPの免疫系を介した抗炎症作用のメカニズムの解析につながるものであり、本年度の結果は評価できるものと考えている。

更に、興味深い事に、マウス急性膵炎モデルに対するVlPの効果について、VIP1受容体選択的アゴニストは劇的に膵炎を改善させるのに対し、VIP2受容体選択的アゴニストは逆に膵炎を増悪させた。組織学的にはVIP2受容体選択的アゴニスト投与群では一部出血像を呈するものもあった。また、血清アミラーゼ値は著明高値を示し、炎症性サイトカインであるTNF-α値も同様の傾向を示した。現在、他のサイトカイン(IL-6,IL-10,MCP-1)についても検討しており、ここまでの結果を論文に執筆中である。また、第33回日本膵臓学会(平成14年9月4日、仙台)にて「マウス急性膵炎に対するVIPの効果」として発表した(膵臓17(4),388,2002)。現在まで、VIP受容体がリンパ球、単球、マクロファージなどの免疫系細胞に存在する事が明らかになり、VIPが免疫および炎症反応に関与する可能性が示唆されている。しかしながら急性膵炎に対するVIPの効果は現在までに検討されていない。このため我々は、急性膵炎に対するVIPおよび2つの選択的VIP受容体アゴニスト(VPAC1受容体アゴニストおよびVPAC2受容体アゴニスト)の作用について検討した。(方法)Balb/c雄性マウスに、セルレイン(Cn)(50μg/kg)を1時間毎に計4回腹腔内投与し、Cn初回投与5時間後にLPS(8mg/kg)を1回腹腔内投与する事により急性膵炎(Cn-LPS膵炎群)を作成した。また膵炎群では生理的食塩水を、治療群ではVIP、VPAC1受容体アゴニスト、VPAC2受容体アゴニスト、セクレチンを各々1個体あたり5nmol腹腔内投与(LPS投与の前後各30分時に各々1回)した。評価項目は、Cn初回投与7時間後における血清アミラーゼおよびサイトカイン値(TNF-α、IL-6、IL-10)、また24時間時における膵組織障害の程度を点数化し検討した。更にBalb/c雄性マウスの脾臓より採取した単球を5×10^5/mlに調整し、LPS刺激(100ng/ml)およびVIP、VPAC1受容体アゴニスト、VPAC2受容体アゴニスト(10^<-12>M10^<-6>M)のいずれかを添加後24時間培養し、上清中のサイトカイン(IL-6,TNF-αを測定した。また、単球におけるVPAC1受容体およびVPAC2受容体のmRNA発現についても検討をおこなった。(結果)VPAC1受容体アゴニストは血清アミラーゼ値を有意に低下したが、VPAC2受容体アゴニスト投与群では著明な増加作用が認められた。組織学的にVIPおよびVPAC1受容体アゴニスト投与にて改善効果が認められたが、VPAC2受容体アゴニストおよびセクレチン投与では有意な変化はみられなかった。VPAC1受容体アゴニストは上清中のIL-6およびTNF-αを有意に低下した。In vitroでは、VPAC1受容体のmRNAおよびVPAC2受容体のmRNAの単球における発現が明らかに認められた。LPS刺激下にて、VIPは単球によるIL-6産生を10^<-10>Mの濃度にて一旦抑制し、高濃度(10^<-6>M)では増強するという二相性のパターンを示した。VPAC
一人乗り電気自動車を対象とした不整地走行戦略の自動学習システムの研究

本研究課題では,平坦な道路,起伏の大きな段差や数段の階段といった様々な走行状況に適した,一人乗り電気自動車(PMV)の動作手順(車輪と脚の行動の組合せの生成)を自動学習する手法の完成を目指している.H30年度は,この手法を完成させるために,H29年度から継続して次の2つ手法について検討した.1.PMVの周囲環境を三次元レーザースキャナ(以後,3D Lidarと記す)によりセンシングし,計測された三次元データによる周囲環境の把握手法2.獲得された周囲環境の三次元データから,脚を設置する場所の候補地点を自動発見する手法1.疎な三次元データ(点群データ)から,より密な三次元データ(点群データ)を生成するために,SRCNN(Super Resolution Convolutional Neural Network)という手法を用いることで,密な三次元データを生成することが可能であるという見通しを得た.SRCNNと類似の手法のSRGAN(Super Resolution Generative Adversarial Network)との性能比較を行った結果,SRCNNが高解像度画像を生成する性能が良いことが分かった.そのため,手法1に関してはSRCNNを利用することに決定した.2.の自動発見法に関しては,深層強化学習アルゴリズム(DQN, Double DQN)を用いて,まずは,平面上で2輪タイプの車輪型移動ロボットの自動走行が実現可能であるか検証した.その結果,自動走行するための動作手順を自動獲得することが可能であることを確認した.現有するGPUを搭載した高性能計算機を用いると,深層強化学習アルゴリズムにより簡略化したPMVの自動走行動作の獲得に多くの時間を要することが判明し,より高性能な計算機が必要であるという見通しを得た.H30年度に開発した手法1に関しては,3D Lidarから得られる点群データを解像度の低い画像のように扱い,SRCNNを利用することでデータを補間し空間分解能を向上するというものである.SRCNNとは,CNNの技術を用いて低解像の画像を高解像度の画像に変換する(超解像)手法である.この手法の検討を行う際に,類似の手法としてSRGAN(Super Resolution Generative Adversarial Network)との性能比較を行った結果,SRCNNが高解像度画像を生成する性能が良いことが分かった.そのため,手法1に関してはSRCNNを利用することに決定した.現在のところ,実装に用いる各種ライブラリ(深層学習用,画像取得用,結果表示用等)の準備は整っているが,この手法の提案システムへの実装はH30年度中に完了していない.しかし,現有するGPUを搭載した高性能計算機を用いて,SRGANの実装は完了しており,SRCNNの実装に関しては時間を要しないと考えている.本研究で開発予定の手法2に関しては,深層強化学習アルゴリズムを用いて,想定しているPMVの構造を簡略化した移動機構での動作手順の自動獲得は可能になっているが,階段を含めた平地以外の走行環境を踏破できる機構を有するPMVを用いた実装はまだ完成していない.階段を含めた平地以外の走行環境やPMVの移動機構や動力学計算を,計算機内で正確にシミュレートするソフトウェア(モデル表示用,衝突検出用,動力学計算用等)の準備は整っているが,実装する作業に時間を要しており,PMVや想定する環境を反映した実装が完了していない.本研究で開発予定の手法1の実装方法については,既に調査済みであるため,H31年度前半での手法1の実装の完成を目指す.実装が完了した後(H31年度後半)は,一定勾配の坂道環境,次に,平坦な通路と1つの段差を含む環境,最後に,平坦な通路と数段の階段を含む環境において,実装した手法により三次元の面データを生成して,その正確性について検証する.検証の結果,改善が必要であれば,その問題点を解決する方法について検討する.これらの学習方法を実装するための各種ライブラリは,使用するための準備は既に終わっており,これら複数のライブラリを組み合わせたソフトウェアを開発することで,提案システムを最終的に構築する予定である.本研究課題では,平坦な道路,起伏の大きな段差や数段の階段といった様々な走行状況に適した,一人乗り電気自動車(PMV)の動作手順(車輪と脚の行動の組合せの生成)を自動学習する手法の完成を目指している.H29年度は,この手法を完成させるために,次の2つ手法について検討した.1.PMVの周囲環境を三次元レーザースキャナ(以後,3D Lidarと記す)によりセンシングし,計測された三次元データによる周囲環境の把握手法.2.獲得された周囲環境の三次元データから,脚を設置する場所の候補地点を自動発見する手法1.に関して実装を進めていたところ,当初検討していた手法では,疎な三次元データ(点群データ)しか得ることができず,走行環境の正確な三次元の面データが得られないため,2.の手法を実現する上で不都合であることが判明した.そのため,より密な三次元データ(点群データ)を得た後,三次元の面データを生成する必要がある.最近の研究動向の調査の結果,3D Lidarから得られる疎な三次元データを,GAN(Generative Adversarial Network)という手法を用いることで,密な三次元データを生成することが可能であるという見通しを得た.2.の自動発見法に関しては,NEAT(NeuroEvolution of Augmenting Topologies)という手法を改良して,まずは,平面上で4輪タイプの自動車の経路内の自動走行が実現可能であるか検証した.ここで開発した手法では,オリジナルのNEATという手法に,従来からの強化学習法で用いられているような経験強化(失敗した経験を保持し,そのような行動を取らないようにする)の仕組みを取り入れた.

この改良したNEAT法により,経路内を自動走行するための動作手順を自動獲得することが可能であることを確認した.本研究で開発予定の手法1については,当初は3D Lidarから得られた点群データを統合して,その大量の点群データを用いることを想定していた.しかし,このままでは点群データの密度が疎であるため,三次元の面データを生成する際に曖昧さが生じてしまう.より正確な三次元の面データを生成するためには,密な点群データが必要である.そこで,H29年度後半に,3D Lidarからの点群データと同時取得されるカメラからの画像データを基に密な点群データを生成するという発想を得た.現在のところ,実装に用いる各種ライブラリ(深層学習用,画像取得用,結果表示用等)の準備は整っているが,この手法の実装はH29年度中に完了していない.本研究で開発予定の手法2に関しては,想定しているPMVの構造を簡略化した移動機構での動作手順の自動獲得は可能になっているが,階段を含めた平地以外の走行環境を踏破できる機構を有するPMVを用いた実装はまだ完成していない.階段を含めた平地以外の走行環境やPMVの移動機構や動力学計算を,計算機内で正確にシミュレートするソフトウェアが必要である.現在のところ,実装に用いる各種ライブラリ(モデル表示用,衝突検出用,動力学計算用等)の準備は整っているが,これらのライブラリを利用して,実装する過程で時間を要している.本研究課題では,平坦な道路,起伏の大きな段差や数段の階段といった様々な走行状況に適した,一人乗り電気自動車(PMV)の動作手順(車輪と脚の行動の組合せの生成)を自動学習する手法の完成を目指している.H30年度は,この手法を完成させるために,H29年度から継続して次の2つ手法について検討した.1.PMVの周囲環境を三次元レーザースキャナ(以後,3D Lidarと記す)によりセンシングし,計測された三次元データによる周囲環境の把握手法2.獲得された周囲環境の三次元データから,脚を設置する場所の候補地点を自動発見する手法1.疎な三次元データ(点群データ)から,より密な三次元データ(点群データ)を生成するために,SRCNN(Super Resolution Convolutional Neural Network)という手法を用いることで,密な三次元データを生成することが可能であるという見通しを得た.SRCNNと類似の手法のSRGAN(Super Resolution Generative Adversarial Network)との性能比較を行った結果,SRCNNが高解像度画像を生成する性能が良いことが分かった.そのため,手法1に関してはSRCNNを利用することに決定した.2.の自動発見法に関しては,深層強化学習アルゴリズム(DQN, Double DQN)を用いて,まずは,平面上で2輪タイプの車輪型移動ロボットの自動走行が実現可能であるか検証した.
スマートフォン等によるメディア・マルチタスキング習慣と認知発達の関係

スマートフォンや携帯電話が小中学生の間にも広く普及し、学力や認知発達に及ぼす影響が懸念されている。スマートフォンや携帯電話は、電源が入った状態で常に身近に置いている場合が多く、勉強等の何らかの活動をしている時であっても通知音やバイブレーション(友人からの連絡等)に注意を奪われるケースが頻繁に起こりうる。また、勉強しながらメールやSNSにメッセージを打ち込む等、活動の種類や対象を頻繁に切り替えるマルチタスキング状態を誘発しやすい。実際に先行研究からは長時間のスマートフォンや携帯電話の使用がマルチタスキング状態を導き、認知機能に悪影響を及ぼす可能性が示唆されている。しかし、その背後にある心理学的・神経科学的メカニズムはまだよく分かっていない。本研究は、青年期前期(中学生)と青年期後期(大学生)のサンプルを対象とした質問紙調査・心理実験・脳機能計測実験を通して、そのメカニズムを解明しようとするものとして計画された。本年度は、青年期の間にスマートフォンや携帯電話の使用パターンやマルチタスキング習慣および生活習慣(食事・睡眠・運動)・学習習慣(勉強時間・勉強法)・自己制御等の心理特性がどのように変化するかを調べることを目的として、大学生および中学生を対象とした大規模な質問紙調査を行うことを予定していた。そのため調査実施に必要な情報の収集や分析に使用するソフトウェア等の整備、調査実施の際に利用するインターネット調査会社の選定や教育委員会への説明等を始めていたが、その矢先に急遽研究代表者が所属機関を退職して科研費による助成対象外の研究機関に移動することとなったため、当研究課題は廃止することとなった。
日本型コミュニティ放送の成立条件と持続可能な運営の規定要因

1992年に制度化されたコミュニティ放送局は、2016年代に入り300局を超えた。それらは、地域の地理的環境や文化的・社会的・政治的・経済的背景に適応すべく多様な運営スタイルで放送が担われている。しかし共通しているのは災害対応への期待が高いことである。特に2011年以後は「基幹放送」としてその責任が重くのしかかる。国際的なコミュニティラジオが「コミュニティの所有、運営、非営利非商業」と定義されていることに対し、日本のコミュニティ放送は、資源動員、法人形態、ジャーナリズムや番組審議会等、独自の成立条件を形成してきた。本研究では長期のフィールドワークと日本初の悉皆調査によってそれらを明らかにした。年間を通じて、臨時災害FM局の立ち上げ後、限定的な期間におけるその後の持続可能な運営方法の開発、期間終了後続行のための路程の類型化、市民参加型の運営主体の構築手法などに関するパターン作成を行い、当事者や実践者の求めに応じて情報提供を主にトヨタ財団2011年度研究助成プロラム「災害とコミュニティラジオ-地域を越えたコミュニティメディアの支援システム構築をめざして」(研究代表金山智子)の調査に行い、報告については本研究との棲み分けを明確にしながら協働した。2年後に被災地臨時災害FMほか、全国コミュニティFM(270局)への質問紙調査を行うため、コミュニティメディアの意義を調査するためにふさわしい質問内容を検討するための対面調査を始めた。特に原発立地県や島しょ部のコミュニティFMについて調査を行った。本研究分担者・協力者が立ち上げ支援や運営協力に関係した南三陸、大槌、名取、山元、亘理、南相馬等、臨時災害FM局の支援の過程から、臨時災害FMの在り方や住民参加に関する問題点を現地で実践者と協働して検討した。総務省、JCBA担当者との懇談を要請し、コミュニティFMの現状に関するヒアリングを企画したが、日程が取れず、2013年度に行うこととした。年度末には、海外事情にも目を配りコミュニティFM、市民メディア概念を整理し、研究の前提となる定義をまとめるための研究会を実施し、国際的に取り組まれているデジタルストーリーテリングの手法で表現活動へのコミュニティメディアへの市民参加の営みの意義と、北海道のコミュニティFMを対象とした評価指標作成についての研究報告会を開催した。全国調査を見据えて、沖縄・東北・北海道在住の新たな研究者を探索し、新年度から共同研究を行うこととなった。24年度は、北海道全コミュニティ放送の公共性指標について研究した北郷裕美の調査を共有し、全国調査に応用する可能性について検討した。日本のコミュニティ放送は、これまで経営状況を中心とした5年おきの再免許交付を唯一「評価基準」としてきたが、コミュニティ放送がどのような役割を果たし、その成果をどのように評価し、その評価にコミュニティがどのように関わるかについて検討してこなかった。北郷氏はそこにスポットライトを当て研究を続けており、日本型のコミュニティ放送の規定要因を明らかにする上で重要な指摘を行ってきており、25年度も継続する。また、金山智子氏はトヨタ財団の財源を用い、臨時災害放送局の被災後の活動調査を率い、「復興FM」の概念を提言、科研費調査メンバー(金山智子、松浦さと子、日比野純一、宗田勝也、松浦哲郎)が同調査に参加したこともあり、日本マスコミュニケーション学会年次大会ワークショップで科研費を用いて報告を行った。日比野純一は、「災害とラジオ」のテーマでインドネシアの研究調査を行っており、インドネシアのコミュニティラジオのネットワークの中心メンバーを本科研費を用いて東北の臨時災害局に案内し、火山噴火や津波等の自然災害の多い同国の制度化に提言を行った。同国の訪問団は、龍谷大学でインドネシアの災害時のコミュニティラジオがボランティアによって多くの局が立ち上がるものの、住民の支持がない局が持続できない問題に直面しており、日本の制度化に学んでゆかれた。しかし、住民の署名によって免許交付がなされるコミュニティのオーナーシップについては日本も学ぶべきことがあると感じられた。ほかに、金山智子は奄美大島等の島嶼部調査を、松浦さと子は原発立地県のコミュニティジャーナリズムについて,小川明子も東海地域の調査を行った。また、福島からの避難者とともに研究集会を行い、女性の参加について検討した。日本におけるコミュニティ放送局は300局を越えた。東日本大震災後、臨時災害放送局が被災地で活躍したことからその必要性が広く認識され、各地で開局の気運が高まっている。防災や減災に一定の役割を果たすことはもちろん、復興期においても被災した人々を地元方言で励まし、コミュニティの再生を促進する効果が明らかになった。また福島では原発事故後の線量放送など、生活安全上の関心に応え、エネルギーの地産地消への地元の意欲を鼓舞している。被災地、離島、中山間地等、ラジオを必要とする地域ほど、経済的、人的資源にも恵まれず、放送運営や経営のノウハウが確立されていない局も多く、コミュニティ放送の設立のハードルは高い。制度的にも免許交付更新の条件は厳しいために、その持続可能性については、コミュニティ放送にとって恒常的な悩みとなっていることも確認された。海外で通念とされている非営利放送やボランティアの参加は、日本では少数派である。そして、コミュニティ局運営への参加や、地域連携、広告資源以外の収益開拓は、一部の局にしか実行されていないこともわかってきた。また、原発再稼働をはじめ議論の分かれる地域課題について、禍根を残さない議論や番組制作は困難とされ、報道に取り組む局も少なく、過激な政治的・宗教的表現に対する警戒から、コミュニティ放送が地域課題を解決するためのコミュニケーションを創るに至っていない局があることも原発立地件調査で確認した。

しかも、ヘイトスピーチのような番組が一部で放送され、放送の水準や内容について住民が関与できない放送局も少なくなく、果たして住民の参加や運営が果たされているかといえば、一部の局を除いてパブリックアクセス、ジャーナリズムに対する意欲は低い。本研究グループでは、そのような背景におけるコミュニティ放送の公共性に関する評価指標の設定について研究したメンバーは研究書を発表した。1992年に制度化されたコミュニティ放送は、当初JCBA(日本コミュニティ放送協会)に、大多数局の情報が把握されていたが、近年、JCBAに属さない局も多くなり、日本のコミュニティ放送の全体像や各放送局が抱えている課題などを掌握することが困難となっている。NPO(非営利経営)の放送局や、経営困難回避戦略のノウハウ共有目的の放送局は、ネットワークを構築し、相互に情報共有はするものの連携機会も限られ、日本のコミュニティ放送の全体像を把握する機関もなく、ただ総務省が既存のJCBAを業界代表として扱い、そのほかの多くの声が聞かれることなく継続してきた。また国際的には「コミュニティの所有、運営によるコミュニティのための非営利非商業のラジオ」と定義されたコミュニティラジオとは、アイデンティティの上で多くの局が連動することができずにいる。そこで、本研究会では、3年間フィールド調査を積み重ね、最終年に日本初の全国質問紙調査を実施し、日本型コミュニティ放送はその定型の無さこそが特徴的であることを実証した。設立の経緯や母体、組織者やコミュニティの環境により、法人形態、運営方法、財源、番組制作手法もそれぞれの局が独自に決定し、ただ黒字経営になることが求められて5年おきの免許更新審査を経てきたのである。さらに、日本型コミュニティ放送の大きな特徴は(自然)災害を予定して設立されている、ということである。臨時災害局は被災地に柔軟に設立できるが、一方2011年にコミュニティ放送が基幹放送にカテゴライズされたことから、さらに防災への責任が重くなり、義務的な提出書類が増加し、小さな放送局では充分対応しきれなくなっている。今後、持続可能な運営方法が充分に検討され、地域の責任を果たすために、多くの市民を巻き込む議論が必要とされており、今後の研究継続は不可欠と感じている。1992年に制度化されたコミュニティ放送局は、2016年代に入り300局を超えた。それらは、地域の地理的環境や文化的・社会的・政治的・経済的背景に適応すべく多様な運営スタイルで放送が担われている。しかし共通しているのは災害対応への期待が高いことである。特に2011年以後は「基幹放送」としてその責任が重くのしかかる。国際的なコミュニティラジオが「コミュニティの所有、運営、非営利非商業」と定義されていることに対し、日本のコミュニティ放送は、資源動員、法人形態、ジャーナリズムや番組審議会等、独自の成立条件を形成してきた。本研究では長期のフィールドワークと日本初の悉皆調査によってそれらを明らかにした。
概日リズムから解き明かす植物の発生・分化の基本原理

概日時計は24時間周期の外部環境変化に対応するための仕組みである。植物の概日時計は、光周性花成やバイオマスへの関与が知られている一方で、概日時計の発生・分化への関与はこれまで知られていない。くわえて、概日リズムを失った時計変異体においても発生・分化に顕著な表現型は報告されていないことから、これまで発生・分化における概日時計の影響はそれほど考慮されてこなかった。しかし、様々な傍証から植物の細胞分化においても何らかの形で概日時計が関わっている可能性が強く示唆されている。私たちは葉肉から維管束への分化誘導系および1細胞解析系を用いて、細胞運命決定における概日時計の役割を明らかにすることを目的とし研究を行った。【形質転換体の作出】分化マーカーのレポーター系統の作出を行い、ほとんどの系統ではT2もしくはT3まで進んだ。時計変異体および野生型におけるレポーターの発現パターンから細胞運命決定における概日時計の役割を明らかにするための基盤が整備された。【概日時計による維管束分化メカニズムの解明】前年度までに概日時計の変異体では維管束分化が誘導されないことを示した。今回、時計変異体による維管束分化の阻害は葉肉→維管束幹細胞への脱分化阻害の結果であり、維管束幹細胞→維管束細胞への分化が阻害されているbes1変異体とは異なる制御メカニズムであることを見出した。これにより、これまでのBES1を介した概日時計制御の仮説を見直した。【シロイヌナズナにおける1細胞解析】前年度までに確立したシロイヌナズナにおける1細胞解析系を用いて、4時間おき5日間にわたる時系列データのサンプリングを行った。逆転写およびその後のqPCR解析による予備実験は概ね良好であったため、大規模なRNAーseq解析のための準備を進めている。27年度が最終年度であるため、記入しない。私たちは葉肉から維管束への分化誘導系および1細胞解析系を用いて、細胞運命決定ににおける概日時計の役割を明らかにすることを目的とする。今年度は、系の確立に加えて関連因子を新しく発見するなど、いくつかの重要な進展があり、計画通りに進んでいる。今後は確立した系を用いて、1細胞トランスクリプトーム解析を実行し、仮説の検証を行っていく。
動物ヘルペスウイルスの吸着・細胞内侵入機構の解析

一般的に、エンベロープウイルスでは宿主細胞への吸着・侵入反応には糖蛋白が関与するとされている。標準的なヘルペスウイルスであるヒト単純ヘルペスウイルスでは少なくとも11種の糖蛋白が同定されており、これらが複雑なカスケードを形成して細胞内に侵入し、感染が成立するものと考えられている。一方、動物のヘルペスウイルスでは未同定の糖蛋白も少なくなく、23の糖蛋白に関して個々の機能が推定されているのみで、それらによるカスケード反応は全く不明であった。そこで本研究では、ウシヘルペスウイルス1型(BHV1)の主要糖蛋白であるgIIIおよびgIV発現組み換え体バキュロウイルス(gIII-およびgIV-BV)感染昆虫細胞と自然宿主であるウシ由来の細胞との相互作用ならびにBHV1精製粒子による溶血活性を調べることによりBHV1吸着・侵入反応の解析を行なった。gIII-およびgIV-BV重感染細胞では両糖蛋白ともに原形質膜上に発現し、これらの重感染昆虫細胞あるいはgIII-BV感染昆虫細胞はウシ由来細胞に吸着することが分かった。これらをpH5.5に暴露したところ、gIII-およびgIV-BV重感染昆虫細胞は37C、25時間でウシ由来細胞と高頻度に融合し、一部は巨細胞を形成した。一方、gIII-BV単独感染昆虫細胞ではほとんど融合反応は認められなかった。gIV-BV単独感染昆虫細胞では何れの条件下でも吸着・融合反応は認められなかった。組み換え体ウイルス感染昆虫細胞のウシ由来細胞への吸着・融合は、gIIIを認識するウイルス吸着阻止単クローン抗体ならびにヘバリンによって阻害された。また、gIVを認識する中和単クローン抗体では吸着反応の阻害は認められなかったが、酸性条件下での膜融合は著しく抑制された。エンベロープウイルスは原形質膜表面(中性域)あるいはエンドソーム内(弱酸性)で膜融合を起こすことにより細胞質内に侵入すると考えられている。そこで、BHV1精製粒子を用いて膜融合活性の指標である溶血活性を調べたところ、本ウイルスではpH5.65.3で溶血反応が認められた。これまでのところ単クローン抗体による阻害は認められていないが、本成績はBHV1がエンドソーム内で侵入する可能性を示している。以上の成績から、BHV1はgIIIを介して宿主細胞に吸着した後にエンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれ、エンドソーム内の弱酸性環境下でgIVが膜融合を起こすことにより細胞質内に侵入する可能性が示された。
リーダーシップの反照としてのフォロワーシップの経験と継承

本研究は、上司の下で組織目標に向けて取り組む際のフォロワーシップと、それと同時に自らがリーダーとして率いている部下に対するリーダーシップとの関係を、組織の能率性という観点から明らかにしようとするものである。いわゆる有能な中間管理職は、リーダーとして組織を率いながら上司の直面する課題の解決にフォロワーとして役割を担うという二重の機能を果たしているはずであることから、上司と部下からそれぞれに評価される特質や振る舞いを検証していくことで、同一人物に並存するフォロワーシップとリーダーシップの関連を分析していく。平成30年度は、リーダーシップ論の中で展開されているリーダーシップとフォロワーシップを取り上げて、それぞれの議論が中間管理職をどのように捉えているのかを整理し、論文にまとめた。同論文においては、リーダーとフォロワーの関係性の中の相互作用からリーダーシップもフォロワーシップも生じるのであれば、組織内の上司-部下の関係の中でフォロワーとして上司のリーダーシップを認識するという問題と、自らが発揮していると思っているリーダーシップを部下が認識するという問題とが複層的に生じるものとして整理することで、リーダーシップもフォロワーシップも組織の文脈に埋め込まれたものとして解釈が期待されることが指摘された。また、リーダーシップとフォロワーシップを同時に担うことは、公式組織における中間管理職に限らず、安定した組織構造を持たないまま一丸となって協働するチームでも見られることから、階層組織ではないところでもリーダーシップを反照したフォロワーシップというものが課題となり得ることが指摘された。研究課題の初年度として、フォロワーシップを発揮する中間管理職が、自らに託された組織の長としてリーダーシップを発揮するとき、同一人物に並存するフォロワーシップとリーダーシップにはどのような関連が見られるのだろうか、という問いに対し、フォロワーシップに注目したリーダーシップ研究を整理することで、今後の具体的な研究調査の視点を得られた。また、民間企業において中間管理職に位置する人物を対象に予備的なインタビューを行い、リーダーシップを発揮する場面とフォロワーシップを発揮する場面とを必ずしも意識的に関連付けられるものではないことが確認でき、今後の調査を行うことの実践的な意義を確認している。さらに、組織論研究者との討議からは今後の研究調査にあたって援用可能な先行研究等について示唆を得て、学術的な貢献についても検討を重ねることができた。今年度の研究をもとに、今後はインタビュー調査とアンケート調査を行う。インタビュー調査については、フォロワーシップとリーダーシップの二重の機能を持つ中間管理職に対するインタビューのみならず、その上司と部下にも聞き取り調査を行い、事業組織内の上司ー本人ー部下の3階層におよぶインタビューを実施することで、中間管理職の自己認識にとどまらない、統一人物に併存するフォロワーシップとリーダーシップの関係を確認する。上記のインタビュー調査では対象とできる人数や組織の範囲に限界があると考えられることから、聞き取り内容をもとに蓋然性を検証するためのアンケート調査を実施していく予定である。以上の研究手法を用いることで、中間管理職に代表されるフォロワーシップとリーダーシップの二重の機能を担う人物に着目して、その両機能が反照的に用いられているか否かを、組織能率への寄与という観点から明らかにしていく。発揮されるリーダーシップは、その個人が上長に対して行っているフォロワーシップを反照するものなのか、反照していないとすれば上長に対する態度と部下に対する態度が異なることになるが、それでも組織能率を高めることに寄与するのか、といった二重の機能と組織との関係を本研究は明らかにしていく。

インタビュー調査については、フォロワーシップとリーダーシップの二重の機能を持つ中間管理職に対するインタビューのみならず、その上司と部下にも聞き取り調査を行い、事業組織内の上司ー本人ー部下の3階層におよぶインタビューを実施することで、中間管理職の自己認識にとどまらない、統一人物に併存するフォロワーシップとリーダーシップの関係を確認する。上記のインタビュー調査では対象とできる人数や組織の範囲に限界があると考えられることから、聞き取り内容をもとに蓋然性を検証するためのアンケート調査を実施していく予定である。以上の研究手法を用いることで、中間管理職に代表されるフォロワーシップとリーダーシップの二重の機能を担う人物に着目して、その両機能が反照的に用いられているか否かを、組織能率への寄与という観点から明らかにしていく。発揮されるリーダーシップは、その個人が上長に対して行っているフォロワーシップを反照するものなのか、反照していないとすれば上長に対する態度と部下に対する態度が異なることになるが、それでも組織能率を高めることに寄与するのか、といった二重の機能と組織との関係を本研究は明らかにしていく。今年度実施した予備的なインタビュー調査において、遠方での実施がなく、またインタビュー協力者に謝金の受け取りを謝絶されたこと等により次年度使用額が生じたが、今後予定しているインタビューにおいては当初の計画通りこれらの経費支出が予定されていることから、翌年度分として請求した助成金と合わせて、研究遂行のために使用していく。
消化管間葉系肉腫におけるGPX4阻害剤の有効性とそのメカニズムの解明

GISTに対するイマチニブ治療においては、投与中止後の腫瘍増大・再発が必発であり治療の終了が困難であるといった臨床上の問題点が浮き彫りになっている。その背景として、イマチニブ治療下のdormancyな遺残腫瘍(Persister cell)がイマチニブ治療の中止を困難にするとともに耐性細胞の供給源となっていることが考えられる。今回我々は、in vitroにおいてGIST細胞株に一定期間イマチニブを投与することで遺残細胞モデルを培養し、その特性を免疫学的手法・生化学的手法を用いて解析するとともに、遺残細胞におけるGPX4阻害剤の効果とそのメカニズムに関しても解析を行う。
光子モード制御を用いたＥｕ添加ＧａＮ赤色ＬＥＤの高輝度化

本年度は1「Eu添加GaNの発光メカニズムの解明」と、2「微小共振器を用いたEu添加GaN赤色LEDの発光強度増大とそのメカニズムの解明」に取り組んだ。具体的な内容を以下に示す。1Eu添加GaNの発光強度を増大させる指針を得るためには、発光メカニズムに対する深い理解が不可欠である。前年度、通常は解析されない時間分解フォトルミネッセンスの立ち上がり成分に注目し、Eu添加GaNの発光メカニズムに基づいた解析式を導出・適用することでエネルギー輸送過程の解明に成功した。また、解析で得られた値より、Euの発光遷移確率(W_Eu)が発光過程のボトルネックであることが判明した。今年度は、成長条件を変化させた試料の解析を行うことで、Eu添加GaNの発光メカニズムのさらに詳細な理解を試みた。その結果、Eu添加GaNの発光効率と発光強度は、GaNからEuへのエネルギー輸送レート、GaN母体での非輻射遷移レート、Eu発光サイト数、W_Euなどにより決定されることを、初めて定量的に明らかにした。2微小共振器中では光の状態密度が変調されることで、発光遷移確率や発光の結合モード定数の増大が期待される。そこで、前年度は導電性AlInN/GaN DBRの成長条件を確立し、微小共振器構造を有するLEDを作製した結果、4.6倍の積分発光強度増大に成功した。そこで今年度は、微小共振器構造を有するLEDに対して詳細な解析を行った。結果として、GaNと空気界面の臨界角以下の発光成分が増大したために、光取り出し効率が向上したことが確認された。これは、時間領域有限差分法による計算結果とも、定性的に一致した。積分発光強度は4.6倍の増大、発光遷移確率は1.06倍の増大であったため、光取り出し効率は4.3倍の増大に成功した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は最終目標である「発光遷移確率増大に伴ったEu添加GaN赤色LEDの高輝度化」に不可欠な要素技術の確立を行った。得られた知見は下記の通りである。1薄膜p型GaNを有するLEDの作製表面プラズモン共鳴(SPR)を用いて発光遷移確率を制御する際に重要となるのが、金属膜と発光層との距離である。SPRの効果は金属膜から離れるにしたがい減衰するため、40 nm程度の距離で金属と発光層を配置する必要がある。しかし、p型GaNのキャリア濃度が低いために一般的なGaN系LEDはp型GaNの膜厚が100 nm程度必要となる。そこで、我々はIII属原料を交互供給し、原料の拡散を促すことで通常よりも高いキャリア濃度を有するp型GaNの成長を実現した。この高キャリア濃度p型GaNを20 nm成長したLEDを作製したところ、従来のLEDと比較しても遜色のない特性のLEDの作製に成功した。2高速成長AlInNを用いた反射率ブラッグ反射鏡(DBR)の作製AlInNはIn組成が18 %の時にGaNと格子整合するためDBRの作製に用いられる。しかし、成長速度がGaNと比較して極めて遅いため高反射率のDBRの作製には多大な時間を要する。そこで、我々は原料ガスの供給方法を工夫することで遅い成長速度の原因となる原料同士の反応を抑制し、従来の報告の約2倍の成長速度を実現した。この高速成長AlInNを用いてDBRを作製したところ、Euの発光波長で反射率99.0 %を有するDBRの作製に成功した。3微小共振器を用いたEu添加GaNの発光強度増大微小共振器中では光の状態密度が変調されるため、発光遷移確率や発光の結合モード定数の増大が期待される。そこで、2で述べたDBRを下部反射鏡に、誘電体DBR(反射率98.7 %)を上部反射鏡に用いた微小共振器中にEu添加GaNを作製したところ、約13倍の発光強度増大に成功した。当初の計画では一年目に薄いp型GaNを有するLEDの作製を行い、二年目に高速成長AlInNを用いたDBRの作製を行う予定であったが、上述したように一年度目ですでに二年目までの実験計画を遂行できたため当初の計画以上に進展していると考えられる。1Eu添加GaNの発光過程の定量的解析手法の確立Eu添加GaNの発光強度を増大させるためには、発光メカニズムに対する深い理解が不可欠である。GaNからEuイオンへのエネルギー輸送は非発光過程である上に、時定数が小さい過程と考えられてきたために詳細な検討は未だされていない。そこで、時間分解フォトルミネッセンスの立ち上がり成分を解析することで、エネルギー輸送過程の解明を試みた。励起後なだらかに発光強度が増大し、そこから減衰する振る舞いをモデルを立てて解析した結果、実験結果を精度よくフィッティングできた。また、解析で得られた値より、Euの発光遷移確率が発光の律速過程であることが判明した。よって、発光強度増大のためにはEuの発光遷移確率増大が最重要であることがわかった。2微小共振器を用いたEu添加GaN赤色LEDの発光強度増大これまで未解明であったEu添加GaNの発光過程を評価する方法を独自に提案し、Euの発光遷移確率が発光強度のボトルネックであることを定量的に解明した。