hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内殻励起子によるX線の共鳴非線形光学過程と協力的光放射

結晶の中で、如何なる電子状態が実現しているかを解明するのが軟X線固体分光学の目的である。特に価電子帯の情報を得る事が最も重要である。この目的の為に、従来から、光電子分光法が汎用されてきた。この方法は、軟X線で、固体内の価電子帯に居る電子を、固体外の真空中に叩き出し、その運動エネルギー分布から、価電子帯の性質を決定するものである。この分光法は、極めて有用な方法であるが、実際に、電子が固体内から表面を経由して真空領域を走り抜け測定器に到達せねばならず、その為に、色々と問題な点も存在する。このような理由から、最近、軟X線ルミネッセンス法が、提案されている。これは、光電子分光の場合と異なり、軟X線の一次光学過程ではなく、共鳴二次光学過程である。先ず、約100eV程度のエネルギーを持つ一次光で、内殻準位から、絶縁体の伝導帯へ電子を励起する。この励起で空になった内殻準位へは、伝導帯に励起された電子のみならず、価電子帯にいる電子も、軟X線を放出すれば遷移できる。従って、この放出光のエネルギー分布を調べれば、価電子帯の性質を決定する事ができ。しかし、簡単な二次光学過程の理論に基づきこの問題を考察すれば、価電子帯にいる全ての電子が等しく、空になった内殻準位へ遷移出来るのではない事が、直に解る。問題を単純にする為、軟X線の運動量を結晶運動量に比較して無視すると、伝導帯電子の運動量、内殻正孔の運動量、価電子帯電子の運動量は、全て運動量保存則から同じになる。更に、内殻正孔のエネルギーはその運動量に依存せず一定であるから、励起光のエネルギーが指定されると、共鳴条件から、上記3個の運動量が同時に定まってしまう。これでは、価電子帯にいる特定の電子のみが二次光を放出できる事になり、価電子帯全体に関する情報を得る事は覚束ない。ところが、幸いにも、固体結晶には、フォノン(格子振動)と呼ばれる擬ボ-ズ粒子が存在する。このフォノンが一回振動するのに要する時間(τ_p)は、軽原子からなる結晶と重原子からなる結晶とでは異なるが、凡そ、τ_p=10^<-14>10^<-12>秒、であり、そのエネルギーは軟X線のエネルギーから見て無視できる。しかも、フォノンは電子と同様に、様々な結晶運動量を取る。従って、内殻正孔とフォノン間に相互作用が働けば、内殻正孔は、殆どそのエネルギーを変えずに、運動量のみをフォノンに散逸し、運動量空間で均等に分布する事が出来る。この内殻正孔・フォノン相互作用を通じて運動量の散逸が終結した後であれば、価電子帯にいる全ての電子がほぼ等しく、空になった内殻準位へ遷移出来るので、放出光のエネルギー分布を調べれば、価電子帯全体に関する情報を得る事が可能となる。平成7年度は、以下の2点につき研究を行った。(1)ガリウム・ガ-ネット中で、X線と可視レーザー光との組み合わせによって起きるX線非弾性誘導散乱の理論的研究。(2)立方体ボロン・ナイトライド中の内殻励起子に共鳴する軟X線で誘起される共鳴ラマン発光の理論的研究。(1)は、高エネルギー物理学研究所のトリスタン主リング、及び入射蓄積リングを用いて現在進行中の実験に密接に関係する問題である。あるX線をガリウム・ガ-ネット中で、可視光と、エネルギーのより少ない別のX線に分解すると云う非弾性散乱過程を観測する事が目的であるが、この過程は通常では観測されない。可視レーザー光の入射強度を極端に上げ、誘導放射を起こし得る時のみ観測されると考えられている。本理論研究の結果によれば、ガリウム・ガ-ネット中の内殻励起子に共鳴するX線で励起すれば、十分観測可能な強度になると云う結論になり、これは、最近、並河らにより実際に観測された。(2)は、物質の価電子帯の情報を得る方法に関係した問題である。最近、光電子分光法より、価電子帯からの発光分光法のほうが、物質の価電子帯の情報を得るのに有利であると云う考えが提唱されているが、その根拠は、それ程明確ではない。この点を解明する為、立方体ボロン・ナイトライドを例にとった理論計算を行い、内殻励起子・格子結合がある時のみ、発光分光法が有利であると云う結論をえた。固体中の軟X線ルミネッセンスに関する理論を完成した。結晶の中で如何なる電子状態が実現しているかを解明するのが軟X線固体分光学の目的であが、従来は、この為、光電子分光法が汎用されてきが、極く最近は、軟X線ルミネッセンス法が提案されている。この励起で空になった内殻準位(以下、内殻正孔と呼ぶ)へは、伝導帯に励起された電子のみならず、価電子帯にいる電子も、励起光より少しだけ小さなエネルギーの軟X線を放出すれば遷移できる。従って、この放出光のエネルギー分布を調べれば、価電子帯の性質を決定する事ができる。

しかし、簡単な二次光学過程の理論に基づきこの問題を考察すれば、価電子帯にいる全ての電子が等しく、空になった内殻準位へ遷移出来るのではない事が、直に解る。問題を単純にする為、軟X線の運動量を結晶運動量に比較して無視すると、伝導帯電子の運動量、内殻正孔の運動量、価電子帯電子の運動量は、全て運動量保存則から同じになる。更に、内殻正孔のエネルギーはその運動量に依存せず一定であるから、励起光のエネルギーが指定されると、共鳴条件から、上記3個の運動量が同時に定まってしまう。これでは、価電子帯にいる特定の電子のみが二次光を放出できる事になり、価電子帯全体に関する情報を得る事は覚束ない。ところが、幸いにも、固体結晶には、フォノンと呼ばれる擬ボ-ズ粒子が存在する。このフォノンが一回振動するのに要する時間(τ_p)は、凡そ、τ_p=10^<-14>10^<-12>秒、であり、そのエネルギーは軟X線のエネルギーから見て無視できる。しかも、フォノンは電子と同様に、様々な結晶運動量を取る。従って、内殻正孔とフォノン間に相互作用が働けば、内殻正孔は、殆どそのエネルギーを変えずに、運動量のみをフォノンに散逸し、運動量空間で均等に分布する事が出来る。この内殻正孔・フォノン相互作用を通じて運動量の散逸が終結した後であれば、価電子帯にいる全ての電子がほぼ等しく、空になった内殻準位へ遷移出来るので、放出光のエネルギー分布を調べれば、価電子帯全体に関する情報を得る事が可能となる。結晶の中で、如何なる電子状態が実現しているかを解明するのが軟X線固体分光学の目的である。特に価電子帯の情報を得る事が最も重要である。この目的の為に、従来から、光電子分光法が汎用されてきた。この方法は、軟X線で、固体内の価電子帯に居る電子を、固体外の真空中に叩き出し、その運動エネルギー分布から、価電子帯の性質を決定するものである。この分光法は、極めて有用な方法であるが、実際に、電子が固体内から表面を経由して真空領域を走り抜け測定器に到達せねばならず、その為に、色々と問題な点も存在する。このような理由から、最近、軟X線ルミネッセンス法が、提案されている。これは、光電子分光の場合と異なり、軟X線の一次光学過程ではなく、共鳴二次光学過程である。先ず、約100eV程度のエネルギーを持つ一次光で、内殻準位から、絶縁体の伝導帯へ電子を励起する。この励起で空になった内殻準位へは、伝導帯に励起された電子のみならず、価電子帯にいる電子も、軟X線を放出すれば遷移できる。従って、この放出光のエネルギー分布を調べれば、価電子帯の性質を決定する事ができ。ところが、幸いにも、固体結晶には、フォノン(格子振動)と呼ばれる擬ボ-ズ粒子が存在する。このフォノンが一回振動するのに要する時間(τ_p)は、軽原子からなる結晶と重原子からなる結晶とでは異なるが、凡そ、τ_p=10^<-14>10^<-12>秒、であり、そのエネルギーは軟X線のエネルギーから見て無視できる。
食細胞走化性因子C5aとC5aレセプターの構造機能の研究

C5aは補体第5成分,C5が微生物表面に形成されたC5転換酵素の作用で分解されてできる強力な走化活性を有するアミノ酸74残基よりなる塩基性のペプチドである。C5aは体内中でカルボキシペプチデースNの作用を受けてすみやかにC末端に存在するアルギニンがとれて,C5adesArgに変換され不活性化型となる。C5aの生物学的作用は,食細胞表面にあるC5aレセプターを通して起こる。本研究は当初C5aの生物学的作用を理解するためにC5aに対する種々のモノクローナル抗体を用いてエピトープマッピングを行い機能ドメインを明らかにすることとC5aレセプターのクローニングを目標とした。後者のC5aレセプターのクローニングは本研究がスタートしてまもなく他のグループより発表された(Nature349:614)ので,この報告書においては,主に種々のモノクローナル抗体をもちいてのエピトープマッピングについての結果に言及したい。抗C5a抗体のエピトープを明らかにするためにC5aのN末端とC末端の合成ペプチドを作成した。抗C5a抗体とC5adesArgの結合を合成ペプチドによる阻害実験により,抗C5a抗体の認識するエピトープを決定した。N末端のペプチドで阻害効果が見られる抗体は存在しなかった。一方,74番目のアルギニンを含む11残基のC末端ペプチドでも阻害効果が検出できなかった。ところがアルギニンを含まないC末端10残基ペプチドを用いると約半数の抗体で阻害効果が認められた。以上の結果は,C5aのある種のエピトープはC末端に存在しこのC末端を認識する抗体はアルギニンがはずれてはじめて反応するC5adesArgに対する抗体であることが明らかになった。以前より得られていた抗ヒトC5aモノクロ-ナル抗体のリガンドであるヒトC5aに対するエピト-プを正確に決めるために,合成ヒトC5aペプチド(N末端側1ー21,C末端側55ー74,58ー74,64ー74)あるいは,ブタC5aペプチド(C末端51ー74)を用いて,RIA法あるいは,ELISA法を施行した。ヒトC5a desargをサンドイッチアッセイで測定できるかどうかで種々の抗C5aモノクロ-ナル抗体は3グル-プに分かれていたが,そのうちの1グル-プはN末端あるいはC末端に対して全く反応性を示さなかった。しかし他の2グル-プはC末端のペプチドと反応することが判明した。おもしろいことにその反応性はC末端側10残基にしても保存されていたが,それはC末端のアルギニンを除いた時にはじめて反応性が現われるものだった。この順向はブタのC末端側ペプチドを用いても見られた。この2つのグル-プはヒトC5aに反応せずにヒトC5a desArgにのみ反応することはすでに知られていたが,C末端側のペプチドを使った実験から,確かにそれらのエピト-プはC5aのC末端側に存在し,C末端のアルギニンを除去した時にはじめてあらわれるということが,明らかになった。一般に10残基のペプチドは固有の3次構造をもつとは,考えにくいので,C末端のアルギニンが除去された時にC末端となるグリシンがモノクロ-ナル抗体のエピト-プに非常に重要と考えられた。しかもこれらのモノクロ-ナル抗体は糖鎖をエピト-プとしていない。(ヒトC5aは64番目のAsnに糖鎖が結合している)。他の1グル-プはC5aのコア-部分を認識していると考えられた。C5aは補体第5成分C5が微生物表面に形成されたC5転換酵素の作用で分解されてできる強力な走化活性を有するアミノ酸74

残基よりなる塩基性のペプチドである。C5aは体内中でカルボキシペプチデースNの作用を受けてすみやかにC末端に存在するアルギニンがとれて、C5a des Argに変換され不活性化型となる。C5aの生物学的作用は、食細胞表面にあるC5aレセプターを通して起こる。本研究は当初C5aの生物学的作用を理解するためにC5aに対する種々のモノクローナル抗体を用いてエピトープマッピングを行い機能ドメインを明らかにすることとC5aレセプターのクローニングを目標とした。後者のC5aレセプターのクローニングは本研究がスタートしてまもなく他のグループより発表された(Nature349:614)ので、この報告書においては、主に種々のモノクローナル抗体をもちいてのエピトープマッピングについての結果に言及したい。抗C5a抗体のエピトープを明らかにするためにC5aのN末端とC末端の合成ペプチドを作成した。抗C5a抗体とC5a des Argの結合を合成ペプチドによる阻害実験により、抗C5a抗体の認識するエピトープを決定した。N末端のペプチドで阻害効果が見られる抗体は存在しなかった。一方、74番目のアルギニンを含む11残基のC末端ペプチドでも阻害効果が検出できなかった。ところがアルギニンを含まないC末端10残基ペプチドを用いると約半数の抗体で阻害効果が認められた。
原発性アルドステロン症におけるバイオマーカーとしてのマイクロRNAの意義

原発性アルドステロン症は高血圧症全体の10%を占める二次性高血圧症である。特にPAの半数を占めるアルドステロン産生副腎皮質腺腫(はより重症度が高く、手術による治癒も期待できる事より、その臨床的意義は重要である。本研究では手術で得られたAPA腫瘍検体や患者血中のマイクロRNAを網羅的に解析し、原発性アルドステロン症におけるmiRNA検査を通じた病態の解明および診断マーカーとしての臨床応用を目指す。
エネルギー変換機能をもつ材料の構築に関する研究

1.前回、水素において、アルコール脱水素酵素(ADH)-酸化チタン(TiO_2)の光による酵素反応の制御を確立したが、今回、固定化酵素-半導体系の応用の拡大を図るために、馬肝臓由来のADH(HLADH)およびNADをTiO_2に吸着させ、HLADHの基質となるケイ皮アルコールを含む水飽和イソプロピルエーテル中、光照射下で脱水素反応を行った。TiO_2によるNADHのNADへの再生およびHLADHとの共役反応は効率よく行われており、また、TiO_2に吸着したHLADHやNADは有機溶媒中ではTiO_2表面付近の水層に局在するとともに安定化さて保持されていることが推定され、水素での反応に比べて補酵素などが有効に利用されていることが明らかとなった。(田中)2.生体筋肉に匹敵する収縮強度を持ち、収縮応答速度の早い人工筋肉材料の開発をめざしてポリアクリロニトリル(PAN)系ゲル繊維を作成した。このゲル繊維はpH変化の刺激により役13秒で伸縮応答し、その時発生する収縮強度は約20kg/cm^2に達し、人間並以上の力が作られた。さらにイオン強度との関係からその伸縮応答機構を調べ、金属イオン種の影響およびその濃度変化によって生体筋における収縮特性と動揺にPAN系ゲルも敏感に収縮応答することが確かめられた。(奥居)3.生体膜でのエネルギー変換機能をモデル化するために、生体膜由来タンパク質素子およびエネルギー代謝関連酵素と合成高分子担体とのハイブリッド化を通してこれらの素子の配向・分布・配列の制御を試みた。バクテリオロドプシンの配向固定化には電場の直接印加、パルス状の電圧付加などが効果的であった。膜由来の酸化還元酵素系の電極表面での構造化を行うために、グルコースオキシダーゼと電子媒体としてフェロセンを包括固定化したところ、CVメトリーでの電流値のグルコース濃度依存性が確かめられた。(功刀)1.前回、水素において、アルコール脱水素酵素(ADH)-酸化チタン(TiO_2)の光による酵素反応の制御を確立したが、今回、固定化酵素-半導体系の応用の拡大を図るために、馬肝臓由来のADH(HLADH)およびNADをTiO_2に吸着させ、HLADHの基質となるケイ皮アルコールを含む水飽和イソプロピルエーテル中、光照射下で脱水素反応を行った。(功刀)
がんに対する正しい知識・態度・意識の涵養を目指す小中学生向けがん教育教材の開発

幼児期に身につけた生活習慣は成人期に持ち越され、その内容によってはがんのリスクを高める行動に繋がる。本研究の目的は、学童の健康教育の歴史が長い英国・豪州のがん教育を参考に、小中学生向けの教材を開発する。両国では、効果的な教材の開発の為に保健医療省と教育省が連携している。英国では小児期の肥満が問題となり、保育園から食生活と運動習慣が健康教育に含まれている。気候のよい豪州では、屋外での活動は一般的であるが、皮膚がんのリスクが増加する為、紫外線への曝露を避けるように学校単位で指導される。どちらの国でも、学校単位でのHPV教育が効果的に行われている。現在、英国の教材を日本で使えるよう翻訳を進めている。本研究の目的は、学童の健康教育の歴史が長い英国・豪州を中心とした諸外国のがん教育を参考に、小中学校の児童・生徒向けの教材を開発することである。平成25年度の主な目的は海外のがん教育を実施している小中学校の現地調査とともに日本国内のがん教育の現状と課題に関する教員向けの調査を実施することであった。平成26年度の主な目的は前年度と同様海外のがん教育を実施している小中学校の現地調査とともに日本国内のがん教育の現状と課題に関する教員向けの調査を実施することであった。今年度の実績は次の通りである。1)研究代表者2014年12月にはイギリス北部のスコットランドにあるParkhill Primary SchoolとLundin Mill Primary Schoolの教員を訪問し、2014年度から導入された小学校低学年生を対象とした経鼻インフルエンザワクチンに対する健康教育・ワクチン実施などについて情報収集を行った。また、スコットランドの定期接種を担当するHeath ProtectionScotlandのKevin Pollockと打ち合わせをし、スコットランドでの副反応報告・副反応問題の対策方法ついて情報収集を行った。2)研究分担者の大島教授は2015年1月から3月にがん患者・体験者16名を対象にがん患者である親が子供に実際にどのようにがんを伝えているかを調査し、どのようにすればこのような懸念を解消することができるか検討した。3)平成27年2月に研究代表者はメルボン市にあるAustralian Hpv Vaccine Registryを訪問し、スコットランドと同様に副反応報告・副反応問題の対策方法ついて情報収集を行った。4)論文作成及び口頭発表も行った本研究の目的は、学童の健康教育の歴史が長い英国・豪州を中心とした諸外国のがん教育を参考に、小中学校の児童・生徒向けの教材を開発することである。平成27年度3月に、英国から2名、豪州から2名、国内から5名を招き、「子宮頸がん予防の戦略:検診とワクチン-教育と啓発による女性の認識向上を目指して-」というテーマで2日間に渡り、北海道大学フラテホールや北海道大学学術交流会館で国際シンポジウムを実施した。英国・豪州では導入前の啓発・教育・リスクコミュニケーション、実施中のワクチン登録によるリスク管理、HPVワクチンプログラム評価等を系統的に行っている結果、接種率が高く、副反応に関する大きな問題はないと分かった。その一方日本ではワクチン登録・リスクコミュニケーション・リスク管理は上手く機能してない為、HPVワクチン接種率は>70%から<1%までに急激したことが明らかになった(Hanley, Lancet 2015)。厚生労働省がHPVワクチンの積極的勧奨を再開していないため、本研究に関して学校の協力を得ることができずにいる。そのため、我々は英国の小中学生向けに作成されたがん教育に関する教材のいくつかを翻訳することにした。(理由)平成26年度には北海道のがん教育の現状と課題に関して小・中学生の教員向けに調査を実施する予定であった。しかしながら、HPVワクチンとの因果関係を否定できない持続的な疼痛が子宮頸がん予防ワクチンの接種後に特異的に見られたことから、平成25年6月14日に厚生労働省から国民に適切な情報ができるまでの間、定期接種を積極的に勧奨すべきではないと勧告が発表された。それを受けて、北海道教育委員会からHPVワクチンにかかわる調査を控えるように指示があったため、教員向けの調査を平成27年度に北見市だけで実施することとした。27年度が最終年度であるため、記入しない。応用健康科学(今後の推進方策)1)北見市のがん教育と課題に関する小・中学校教員向けの調査を実施する。2)患者・体験者16名を対象にがん患者である親が子供に実際にどのようにがんを伝えているかのデータを分析する。平成25年度には北海道のがん教育の現状と課題に関して小・中学生の教員向けの調査を実施する予定であった。

しかしながら、HPVワクチンとの因果関係を否定できない持続的な疼痛が子宮頸がん予防ワクチンの接種後に特異的に見られたことから、平成25年6月14日に厚生労働省から国民に適切な情報提供ができるまでの間、定期接種を積極的に勧奨すべきではないと勧告が発表された。それを受けて北海道教育委員会からHPVワクチンに関わる調査を控えるように指示があったため、教員向けの調査を平成26年度に実施することとした。27年度が最終年度であるため、記入しない。教員向けの検査がまだ開始していないため、調査費用は未使用である。1)北海道内のがん教育の現状と課題に関する小・中学生教員向けの調査を実施する。2)児童生徒を対象にフォーカスグループインタビューを実施する。3)2)の結果を踏まえて自記式質問紙調査を行う。4)国内外の調査結果の元にカリキュラムの位置づけ、教材の形態、入れるべき要素、使用するべきの場面を検討する。5)副教材・教案試作教員向けの検査でかかる費用として使用する。平成25年度には北海道のがん教育の現状と課題に関して小・中学生の教員向けの調査を実施する予定であった。成26年度に実施する小・中学生の教員向けの調査で使用する。
選択的COX-2と血管新生阻害剤の時間差投与による癌再発予防

研究経過1)担癌患者の周術期のhumonalな環境の基礎データとしてCOX-2の影響下にある血管新生因子VEGFとその抑制因子endostatinを評価した.方法として胃癌の術前患者の血漿中よりELISA法にて両者を測定し(n=35),その進行度,臨床病理学的所見や腫瘍マーカーとの関連を分析した.その結果血漿中のVEGF,endostatin共stageに比例した上昇はなく特に後者は逆相関した.すなわちこれらの因子が全身的に癌の進展に関与する可能性は否定的と考えられた.より局所的な要因を確認するために現在,腫瘍中の各濃度を測定中である.2)in vitroの実験では胃癌細胞株や腹水癌細胞におけるCOX-2の発現とCOX-2inhibitor-JTE-522の細胞増殖とサイトカイン産生に及ぼす作用を検討した.RT-PCRではSTKM-1,MKN45とKATO3にCOX-2のは発現を認めたが,STKM-2とMKN28では認めなかった.JTE-522を添加した培養では細胞増殖に影響はなかったが,COX-2発現株ではDNAladder(apoptosis)が一部認められた.今回の検討では腫瘍細胞の量を変えて実験を繰り返したものの(各n=36,n=30)JTE-522による有意な延命効果はなかったが,JTE群でのみ生存例を認めた(約20%).研究経過1)担癌患者の周術期のhumonalな環境の基礎データとしてCOX-2の影響下にある血管新生因子VEGFとその抑制因子endostatinを評価した.方法として胃癌の術前患者の血漿中よりELISA法にて両者を測定し(n=35),その進行度,臨床病理学的所見や腫瘍マーカーとの関連を分析した.その結果血漿中のVEGF,endostatin共stageに比例した上昇はなく特に後者は逆相関した.すなわちこれらの因子が全身的に癌の進展に関与する可能性は否定的と考えられた.より局所的な要因を確認するために現在,腫瘍中の各濃度を測定中である.2)in vitroの実験では胃癌細胞株や腹水癌細胞におけるCOX-2の発現とCOX-2inhibitor-JTE-522の細胞増殖とサイトカイン産生に及ぼす作用を検討した.RT-PCRではSTKM-1,MKN45とKATO3にCOX-2のは発現を認めたが,STKM-2とMKN28では認めなかった.JTE-522を添加した培養では細胞増殖に影響はなかったが,COX-2発現株ではDNAladder(apoptosis)が一部認められた.今回の検討では腫瘍細胞の量を変えて実験を繰り返したものの(各n=36,n=30)JTE-522による有意な延命効果はなかったが,JTE群でのみ生存例を認めた(約20%).
代謝型グルタミン酸受容体遺伝子破壊マウスの作成と解析

本研究ではグルタミン酸受容体のうち、PI代謝を上昇し、キスカル酸に強く反応する代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1とmGluR5)の中枢神経系での機能を研究するため、これらのサブタイプと共役するGタンパク質Gqファミリー遺伝子(G11)および、Gqファミリーによって活性化されるホスホリパーゼCβ(PLC-β4)遺伝子のノックアウトマウスを作製、解析を行う。PLC-β4は網膜および小脳等で強い発現があり、特にその解析は興味深い。平成8年度までに、PLC-β4遺伝子の一部をneo-gpt遺伝子で置換したターゲティングベクターDNAをES細胞に導入し、得られた相同組換え体を用いキメラマウスを作製する。今後はキメラマウスを交配することにより、PLC-β4遺伝子ホモ欠損マウスを作製する。小脳プルキンエ細胞ではPLC-β4はmGluR1の下流に存在すると考えられ、mGluR1遺伝子欠損マウスとの表現型の比較、またmGluR1,PLC-β4二重欠損マウスの解析が興味深い。一方、活性化型のG11α遺伝子を小脳プルキンエ細胞特異的に発現させるトランスジャニックマウスを作製したところ、2つの独立な系統で運動失調を示すことがわかった。このトランスジェニックマウスの小脳は野生型に比べて小さく、プルキンエ細胞が殆ど観察されなかった。このことはPLC-β4の極端な活性化がプルキンエ細胞の脱落、ひいては小脳全体の発達の異常を引き起こしたと考えることができる。現在、このマウスでの活性化型G11α遺伝子の発現とプルキンエ細胞の発達との関係を検討中である。本研究では、グルタミン酸受容体のうち、PI代謝を上昇しキスカル酸に強く反応する代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1とmGluR5)の中枢神経系での機能を研究するため、これらのサブタイプと共役するGタンパク質Gqファミリー遺伝子(G11)および、Gqファミリーによって活性化されるホスホリパーゼCβ(PLCβ-4)遺伝子のノックアウトマウスを作成、解析を行う。PLCβ-4は網膜および小脳などで強い発現があり、特にその解析は興味深い。平成7年度はPLCβ-4遺伝子のゲノムDNAのクローニングおよび制限酵素地図の作成、ノックアウトベクターの作成を行った。また、PLCβ-4のショウジョウバエの相同遺伝子norpAで発見された温度感受性の変異(特に相同性の高いYドメインと呼ばれる領域で、セリンからチロシンへのアミノ酸置換がおこる)をマウスのPLCβ-4に導入するためのターゲッティングベクターも作成した。今後、ES細胞へのベクターDNAの導入、キメラマウスの作成、変異マウスの作成を行っていく。G11α遺伝子については現在ゲノムDNAのクローニングを行っている。一方、活性化型のG11α遺伝子を小脳プロキンエ細胞特異的に発現させるトランスジェニックマウスを作成したところ、一つの系統で運動失調を示すことがわかった。今後はこのトランスジェニックマウスのプルキンエ細胞を電気生理学的に解析する。また、すでに作成されているmGluR1やこれから作成するG11α、PLCβ-4遺伝子のノックアウトマウスとこのトランスジェニックマウスのかけ合わせによってできるマウスも解析したいと考えている。本研究ではグルタミン酸受容体のうち、PI代謝を上昇し、キスカル酸に強く反応する代謝型グルタミン酸受容体(mGluR1とmGluR5)の中枢神経系での機能を研究するため、これらのサブタイプと共役するGタンパク質Gqファミリー遺伝子(G11)および、Gqファミリーによって活性化されるホスホリパーゼCβ(PLCβ-4)遺伝子のノックアウトマウスを作製、解析を行う。PLCβ-4は網膜および小脳等で強い発現があり、特にその解析は興味深い。

平成8年度はPLCβ-4遺伝子の一部をneo-gpt遺伝子で置換したターゲッティングベクターDNAをES細胞に導入し、得られた相同組換え体を用いキメラマウスを作製した。今後はキメラマウスを交配することにより、PLCβ-4遺伝子ホモ欠損マウスの作製する。小脳プルキンエ細胞ではPLCβ-4はmGluR1の下流に存在すると考えられ、mGluR1遺伝子欠損マウスとの表現型の比較、またmGluR1,PLCβ-4二重欠損マウスの解析が興味深い。一方、活性化型のG11α遺伝子を小脳プルキンエ細胞特異的に発現させるトランスジェニックマウスを作製したところ、2つの独立な系統で運動失調を示すことがわかった。このトランスジェニックマウスの小脳は野生型に比べて小さく、プルキンエ細胞が殆ど観察されなかった。このことはPI代謝の極端な上昇がプルキンエ細胞の脱落、ひいては小脳全体の発達の異常を引き起こしたと考えることができる。現在、このマウスでの活性化型G11α遺伝子の発現とプルキンエ細胞の発達との関係を検討中である。
不定比複合酸化物をベースとした固体電解質の高温電気化学特性とその工学的応用

鋳鉄用Mgセンサーを開発することを目的として最終年度は普通鋳鉄(FC250)と球状化黒鉛鋳鉄(FCD450)中のMgの活量測定を試みた。Mgイオン伝導体であるMg_<0.8>Al_2O_<4-δ>を鋳鉄に直接浸漬する電池型のMgセンサーを構成した。標準極は空気を流すことで酸素とスピネルの表面との平衡を利用してMgの活量を制御した。測定極は鋳鉄であり、鋳鉄中のMgの活量を純Mgや球状化剤(Mg-Fe-Si-Ca)を添加することで変化させた。球状化黒鉛鋳鉄(FCD450)を用いた実験では電解質であるスピネル界面にCe-Ca-Si-Ti-O相が形成されており、再現ある起電力が得られなかった。一方、普通鋳鉄(FC250)では数千秒間、0.91.2Vの安定した起電力が得られ、純Mgを添加した際200mVの起電力変化が観測された。しかしながら、その後Mgを添加しても起電力の著しい変化は見られなかった。測定後には炉内にMgOの粉末が大量に付着しており、鋳鉄中にはMgはほとんど溶解していないことがわかった。本研究から得られた起電力より普通鋳鉄中に溶け込んでいるMgの活量は1×10^<-5>5.3×10^<-6>であることがわかった。不定比マグネシウム・アルミネートスピネルをプローブとした鋳鉄中のMgセンサーを実用化するには鋳鉄中の不純物とスピネルとの反応を防ぐ必要がある。本年度は鋳鉄以外の金属中のMgの活量測定を試みた。標準極は溶融Al-Mg合金、測定極は溶融Alとしてスピネルに生ずる起電力を測定した。測定極に純マグネシウムを添加しても著しい起電力の変化は見られなかった。これはAl内の酸素ポテンシャルが極めて低く、スピネルにMgイオンだけでなく電子伝導性が発現しているためであると考えられる。鋳鉄用Mgセンサーを開発することを目的として初年度は年次計画に従いマグネシウム・アルミネートスピネルを電解質として鋳鉄中のMg活量と、酸素ガスと電解質との平衡で決まるMgの活量によって生じる起電力の測定を行った。1773Kにて起電力測定を行った結果、Mgを投入前は400mVの起電力が観測された。鋳鉄にマグネシウムを投入直後、電池に生じた起電力は約20mV上昇した。しかしながら、鋳鉄に電解質であるマグネシウム・アルミネートスピネルを浸漬して1時間程度で起電力は著しく減少した。実験後の試料についてXRD測定を行った結果、電解質であるスピネルが鋳鉄と反応しており、その反応生成物によって起電力が著しく低下したことが考えられる。また、同実験と同時に安定化ジルコニアを用いた酸素センサーにて鋳鉄中の酸素分圧を測定した結果、マグネシウム投入前後で大きな変化は見られなかった。このことから、マグネシウムを投入した際に見られた起電力の応答は鋳鉄中のマグネシウム活量が変化したことに起因していると考えられる。次にセンサーの標準極を検討するためマグネシウム・アルミネートスピネルを電解質としてFe-FeOの平衡酸素分圧と電解質の平衡で決まるMg活量と、酸素ガスと電解質との平衡で決まるMgの活量によって生じる起電力の測定を行った。1273-1473Kにて起電力測定をおこなった結果、安定した起電力が得られた。しかしながら、標準極のFe-FeOの平衡酸素分圧と測定極のガスの酸素分圧によって生ずる起電力より大きな起電力が生じた。実験後の試料においてXRD測定を行った結果、標準極にFe、FeO以外にスピネルとFeOとの反応物が生成しており、この反応性生物とFe-FeOの平衡によって決まる酸素分圧によって起電力が生じていると考えられる。以上に示したように年次計画に従って実験を行ったが新たにスピネルと鋳鉄との反応などの問題点が明らかになった。鉄用の酸素センサーと同様にマグネシウムセンサーも短時間でセンシングを終了する消耗型センサーの形で用いる方向で開発を進める必要があることがわかった。

測定後には炉内にMgOの粉末が大量に付着しており、鋳鉄中にはMgはほとんど溶解していないことがわかった。本研究から得られた起電力より普通鋳鉄中に溶け込んでいるMgの活量は1×10^<-5>5.3×10^<-6>であることがわかった。不定比マグネシウム・アルミネートスピネルをプローブとした鋳鉄中のMgセンサーを実用化するには鋳鉄中の不純物とスピネルとの反応を防ぐ必要がある。本年度は鋳鉄以外の金属中のMgの活量測定を試みた。標準極は溶融Al-Mg合金、測定極は溶融Alとしてスピネルに生ずる起電力を測定した。測定極に純マグネシウムを添加しても著しい起電力の変化は見られなかった。これはAl内の酸素ポテンシャルが極めて低く、スピネルにMgイオンだけでなく電子伝導性が発現しているためであると考えられる。
超分子デバイスを用いた胃癌の転移診断と光線力学療法の効果に関する研究

ヒト胃癌細胞株を用いて、腹膜転移モデル、見張りリンパ節転移モデルを確立し、ラクトソームICGを用いた転移診断、あるいは光線力学療法について検討した。その結果、いずれもラクトソームICGが転移組織に選択的に集積すること、光線力学療法により腫瘍縮小効果、予後改善効果を認めることを証明し、いずれの結果も英文論文に掲載された。悪性腫瘍組織は、正常組織に比べて血管壁の透過性が亢進しており、数十から数百nmの小孔を有し、リンパ系の構築が未発達であるために、高分子物質が集積し滞留しやすくなる(EPR効果)。我々は高分子ミセル化ICG (ICGm)を開発し、EPR効果を利用した転移診断法と光線力学療法の治療効果を検討した。今年度はマウスおよびラット腹膜播種モデルを確立した。マウスの実験では、ヌードマウスを用いて、胃癌細胞(MKN45)を100000細胞/5mlを腹腔内投与することで、胃癌腹膜播種モデルの作成が可能であった。これらにICGミセルを静脈注射した際には、800nmの励起により、腹膜播種にICGミセルが特異的に集積していることを示した。またこのモデルに経皮的に800nmのレーザーを用いた光力学療法を施行すると、播種組織が有意に縮小し、予後延長を認めた。したがって実験的に胃癌腹膜播種に対するICGミセルを用いた光線力学療法が有用であることを証明した。現在、これらの実験結果をまとめて、論文投稿中である。またラット腹膜播種モデルでは、ヌードラットを用いることで、マウス投与量の約10倍の腫瘍細胞を腹腔内に投与した際に6-8週後には腹膜播種が出現することを証明した。現在はこれらの細胞の縮小効果をルシフェラーゼ活性で評価すべく、ルシフェラーゼ活性を有するMKN45を用いて同様の実験を計画している。またラットでは3mm径の腹腔鏡を使用することで、腹腔内の観察が可能であり、これらのシステムを利用してラット腹膜播種モデルに対して腹腔鏡からの光線力学療法を予定している。今年度はマウス腹膜播種モデルを確立し、実際にICGミセルが播種巣に特異的に集積することを証明した。さらに、このマウスに腹壁からのPDTを行うことによって、予後の改善を認めることを示した。以上から、実験動物をヌードラットに変更し、実際の腹腔鏡治療を行うこととした。最終的には臨床試験を視野に入れ、研究に邁進したい。悪性腫瘍組織は、正常組織に比べて血管壁の透過性が亢進しており、数十から数百nmの小孔を有し、さらにリンパ系の構築が未発達であることから高分子物質が集積し停滞しやすくなる(EPR効果)。我々は高分子ミセル化ICGを開発(ICGm)し、EPR効果を利用した転移診断法と光線力学療法の治療効果を検討した。その結果、マウス腹膜播種モデルでは、腹膜播種結節に一致したICGの蛍光を検出することに成功し、腹壁からの光線力学療法により、腹膜播種の縮小とともに生命予後の延長を証明し、これがCancer Science誌に掲載された。また胃癌リンパ節転移モデルでも同様に転移リンパ節のみにICGが集積し、これに光線力学療法を加えることで転移リンパ節内のアポトーシスを促進し、腫瘍増大によるリンパ節の増大抑制効果を証明した。この結果についてはAnnls of Surgical Oncology誌に掲載予定である。消化器外科今年度はマウスおよびラット腹膜播種モデルを確立した。マウスの実験ではICGミセルを用いた光力学療法によって予後延長を認め、実験的にその有用性を証明し、現在論文作成中である。マウスを用いた実験は今年度で終了し、次年度には、ラット腹膜播種モデルを用いて腹腔鏡を使用した光力学療法の効果を確認する予定である。ラット腹膜播種モデルを用いて腹腔鏡を使用した光力学療法の効果を確認する予定であり、その方法論が確立した場合には、臨床研究を視野に入れた研究を行いたい。実験動物をヌードラットに変更し、実際の腹腔鏡治療を行うこととした。新規ラット実験に関して、基礎実験を行っていたことから、予算を削減して実験を行った。次年度以降はこれらを使用し、実験計画をたてたいヌードラット購入に充当し、論文作成、英文校正等に使用する予定実験に伴う人件費学会出張
運動技能修得のデザイン原則を用いた、筋力トレーニング指導者育成eラーニングの開発

加齢に伴う筋肉の減少は、寝たきり高齢者の増加、ひいては医療費・介護費の高騰につながる。欧米では運動の専門家が、高価なエクササイズマシンを使って筋力トレーニングを指導し、高齢者の筋肉を増加させ、寝たきりの予防に効果をあげている。しかし、多大なコストがかかるという課題もある。翻って超高齢社会を迎え、対象となる高齢者が多く、予算も指導者も限られている我が国では、低コストの筋力トレーニングプログラムと指導者育成法の開発が求められている。そこで本研究では、1既に応募者がその効果を検証・発表している「高齢者の筋肉増加に資する、自分の体重を負荷にした筋力トレーニング」を、地域住民、保健師、看護師、介護士など運動の「非」専門家でも指導できるよう育成するeラーニングを、運動技能修得に共通するデザイン原則を取り入れて開発、2筋力トレーニングを地域、病院、介護施設などに広く普及させ、我が国の高齢者の寝たきり、ひいては医療費・介護費削減に貢献することを目的とする。初年度の2018年度は、これまで実施してきた対面型研修のeラーニング化するにあたって、内容の精査・整理を行った。学習カリキュラムは、著書「高齢者の筋力トレーニング(講談社、2013)」を基に開発し、筋トレの生理学、疾病時の種目選択、モチベーションの高め方、継続の支援法など12のユニットに分割する。各ユニット学習後の確認テストに合格すれば、次のユニットへ進めるようにした。筋トレ実技の習得方法は、すでに応募者が看護技術(運動技能)修得にあたって開発したデザイン原則を活用し、開発した。育児のため想定外の予定がはいることがあるものの、おおむね順調に進展していると考える。2018年度の開発した内容をもとに、専門家によるエキスパート評価を経てeラーニングプロトタイプを作成し、指導者候補に形成的評価を実施する。2018年度はコンテンツの分析を中心に実施ししたため。2019年度は謝金、学会発表に関わる旅費など執行予定。
NPO関与による市民参加型港湾整備事業の進め方について

港湾は市街地に近い貴重な水辺空間であることから,近年になって疲弊した工業地帯の再生の一方策として,水辺空間の市民への解放が行われてきている.これらの事例では,市民参加型でみなとづくり(港湾整備)を進める方法が全国各地で進められようとしている.市民参加型みなとまちづくりでは,市民と行政との仲立ちを行うNPO(非営利組織)活動の存在が注目されている.しかし,このNPO活動は歴史が浅く,NPOの組織や活動のあり方,行政や市民との関わり方,活動の運営方法(活動資金調達や業務契約など)等々,港湾整備におけるNPOの関与方法は未だ確立されていないのが実態である.そこで,本研究は,市民参加型港湾整備(みなとづくり)におけるNPO活動の役割を明確にし,NPO活動が関与した市民と行政のパートナーシップによる港湾整備の進め方のあり方を検討することを目的とした.本研究では,まず既往研究のレビューと全国のみなとまちづくり事例を収集した.続いて,全国のみなとまちづくりを実施しているNPOに対する役割と課題に関するアンケート調査と,関係行政機関に対するヒアリング調査を実施した.その結果,NPOはみなとまちづくりにおいて行政と市民のパイプ役を確実に果たしていることを明らかにした.その一方で,NPOは人材不足,資金不足,信頼性の担保などに関する課題があることを明確にした.今後,みなとまちづくりにおけるNPO活動をスムーズに進めるには,NPOの業務執行機能を強化し,NPOの信頼性を高めることが必要であることに言及した.港湾は市街地に近い貴重な水辺空間であることから,近年になって疲弊した工業地帯の再生の一方策として,水辺空間の市民への解放が行われてきている.これらの事例では,市民参加型でみなとづくり(港湾整備)を進める方法が全国各地で進められようとしている.市民参加型みなとまちづくりでは,市民と行政との仲立ちを行うNPO(非営利組織)活動の存在が注目されている.しかし,このNPO活動は歴史が浅く,NPOの組織や活動のあり方,行政や市民との関わり方,活動の運営方法(活動資金調達や業務契約など)等々,港湾整備におけるNPOの関与方法は未だ確立されていないのが実態である.そこで,本研究は,市民参加型港湾整備(みなとづくり)におけるNPO活動の役割を明確にし,NPO活動が関与した市民と行政のパートナーシップによる港湾整備の進め方のあり方を検討することを目的とした.本研究では,まず既往研究のレビューと全国のみなとまちづくり事例を収集した.続いて,全国のみなとまちづくりを実施しているNPOに対する役割と課題に関するアンケート調査と,関係行政機関に対するヒアリング調査を実施した.その結果,NPOはみなとまちづくりにおいて行政と市民のパイプ役を確実に果たしていることを明らかにした.その一方で,NPOは人材不足,資金不足,信頼性の担保などに関する課題があることを明確にした.今後,みなとまちづくりにおけるNPO活動をスムーズに進めるには,NPOの業務執行機能を強化し,NPOの信頼性を高めることが必要であることに言及した.港湾は市街地に近い貴重な水辺空間であることから,近年になって疲弊した工業地帯の再生の一方策として,水辺空間の市民への解放が行われてきている.これらの事例では,市民参加型でみなとづくり(港湾整備)を進める方法が全国各地で進められようとしている.市民参加型みなと・まちづくりでは,市民と行政との仲立ちを行うNPO(非営利組織)活動の存在が注目されている.しかし,このNPO活動は歴史が浅く,NPOの組織や活動のあり方,行政や市民との関わり方,活動の運営方法(活動資金調達や業務契約など)等々,港湾整備におけるNPOの関与方法は未だ確立されていないのが実態である.そこで,本研究は,市民参加型港湾整備(みなとづくり)におけるNPO活動の役割を明確にし,NPO活動が関与した市民と行政のパートナーシップによる港湾整備の進め方のあり方を確立することを目的としている.本年度は,既往研究のレビューを行うとともに,全国のみなとまちづくりおよびNPOによる交通まちづくりの事例を収集した.また,収集した事例を,事業目的や行政との関わり方,プロジェクトの進め方,財源確保方法,組織形態などの視点から整理した.その結果,みなとまちづくりにおけるNPOの役割をある程度明確にすることができた.来年度は,引き続き事例の整理を行うとともに,いくつかの事例に対してヒアリング調査を実施し,NPOが関与した場合の効果を特定し,NPO関与による港湾整備のあり方について検討することを試みる.港湾は市街地に近い貴重な水辺空間であることから,近年になって疲弊した工業地帯の再生の一方策として,水辺空間の市民への解放が行われてきている.これらの事例では,市民参加型でみなとづくり(港湾整備)を進める方法が全国各地で進められようとしている.市民参加型みなとまちづくりでは,市民と行政との仲立ちを行うNPO(非営利組織)活動の存在が注目されている.しかし,このNPO活動は歴史が浅く,NPOの組織や活動のあり方,行政や市民との関わり方,活動の運営方法(活動資金調達や業務契約など)等々,港湾整備におけるNPOの関与方法は未だ確立されていないのが実態である.そこで,本研究は,市民参加型港湾整備(みなとづくり)におけるNPO活動の役割を明確にし,NPO活動が関与した市民と行政のパートナーシップによる港湾整備の進め方のあり方を検討することを目的としている.本年度は,昨年度に引き続き,既往研究のレビューと全国のみなとまちづくり事例を収集した.さらに,全国のみなとまちづくりを実施しているNPOに対する役割と課題に関するアンケート調査と,関係行政機関に対するヒアリング調査を実施した.その結果,NPOはみなとまちづくりにおいて行政と市民のパイプ役を確実に果たしていることを明らかにした.その一方で,NPOは人材不足,資金不足,信頼性の担保などに関する課題があることを明確にした.
神経突起伸長におけるPLCdelta3の生理機能の解明

Phospholipase Cd3(PLCd3)はイノシトールリン脂質代謝において二種の主要なセカンドメッセンジヤー(IP3, DAG)を産生する酵素であり、神経組織に多く発現が見られる。我々は子宮内エレクトポレーションによりマウス胚にて大脳皮質におけるPLCd3の発現をノックダウンすると大脳皮質発生時に見られる神経細胞の移動が阻害されることを見出した。更に小脳顆粒細胞や神経芽腫細胞の分化過程でPLCd3をノックダウンすると神経突起の伸長が阻害されることを明らかにした。1. PLCδ3の神経突起伸長に必要な部位の同定分化時のPLCδ3の神経突起伸長活性に必要な部位を同定する目的で、PLCδ3をノックダウンしたNeuro2a細胞(PLCδ3KD細胞)にPH、C2ドメイン各々を欠損したPLCδ3変異体を導入した結果、ノックダウンによる神経突起伸長の阻害はこれらの変異体によりレスキューされなかった。またPIP_2分鯉に関与する触媒残基の変異体(H393A)を発現させた場合では、突起伸長の阻害が見られ、恒常的活性化変異体(CA)を導入した場合は著しく突起の伸長が亢進した。以上の結果よりPLCδ3による突起伸長活性にはPIP2分解活性が重要であることががされた。2.神経突起伸長を担うRhoA上流及び下流シグナル経路の解明血清除去による分化に伴い、PLCδ3依存的にRhoAの発現量は減少するが、そのメカニズムについては不明であった。コントロール細胞及びPLCδ3KD細胞においてプロテアソームの阻害剤であるラクタシスチンやMG132で処理したところ、RhoAの発現レベルは変化しなかった。そこでリアルタイムRT-PCRにより転写レベルでの制御について解析した結果、分化誘導後のコントロール細胞ではRhoA mRNAレベルは減少していたのに対して、PLCδ3KD細胞ではRhoA mRNA量の減少は見られなかった。以上の結果よりPLCδ3は転写レベルでRhoAの発現量を負に制御することにより神経突起伸長に関与することが明らかとなった。またPLCδ3KDによる神経突起伸長阻害効果はRhoキナーゼの特異的阻害剤であるY-27632処理により抑制された。即ちPLCδ3DRhoA発現量を負に制御し、Rhoキナーゼを介した下流のシグナル伝達経路を抑制することにより神経突起伸長に関与することを明らかにした。1.小脳及び大脳皮質におけるPLCδ3/RhoAシグナルによる神経突起伸長機構の解析PLCδ3は小脳や大脳皮質に多く発現が見られる。小脳より顆粒細胞を調製し、PLCδ3を一過的にノックダウンすると分化誘導時における神経突起の形成が阻害されることを明らかにした。また大脳皮質発生過程におけるPLCδ3の役割を明らかにする目的で、子宮内エレクトロポレーション法により胎生14日目においてPLCδ3をノックダウンすると、大脳皮質板層形成時における皮質ニューロンの移動が抑制されることを見出した。また大脳皮質層における神経細胞の移動は神経突起伸長の阻害に起因する可能性が示唆された。Neuro2a細胞を用いた解析により、分化特異的にPLCδ3はRhoA活性を低下させることを昨年度に明らかにしている。大脳皮質板形成時の神経細胞の分化においてはRhoA活性が低下することが既に報告されており、現在大脳皮質ニューロンの分化時においてPLCδ3のノックダウンがRhoA活性に及ぼす影響について解析を行っている。2.神経突起伸長に関わるPLCδ3結合蛋白質の同定質量分析法によりFLAG-PLCδ3を発現させたNeuro2a細胞を用いてPLCδ3結合蛋白質を探索した結果、IQGAP1が同定された。IQGAP1は、アクチンフィラメントの構築を制御することにより神経細胞の分化や神経突起伸長を制御することが知られている。IQGAP1はPLCδ1には結合しないことからPLCδ3特異的な神経細胞の分化誘導シグナルに関与する可能性が高い。現在、PLCδ3/IQGAP1相互作用の神経機能における生理的意義を明らかにする目的でPLCδ3/IQGAP1の相互作用部位を同定すると共に結合部位に基づくペプチドやsiRNA等を用いた機能阻害実験を行っている。
ケミカルプロセスによるメモリー用強誘電体薄膜の作製と特性評価

強誘電体メモリーは、高速・高密度であるとともに不揮発性であることから、近年、大きな関心を集めている。金属アルコキシドを原料とするゾル-ゲル法は、組成の制御性や均一性の点で、この種のメモリー用強誘電体薄膜の作製法としてきわめて有望である。本研究は、ゾル-ゲル法によるメモリー用強誘電体薄膜の作製プロセスの検討と生成物の特性評価を目的として行ったものであり、以下のような成果を得た。(1)アセチルアセトンで化学修飾したZrとTiのブトキシド、および酢酸鉛三水和物を原料として、PZT薄膜の作製プロセスを開発した。この際、酢酸鉛のエタノールに対する溶解度は、モノエタノールアミンを用いることにより増加することを見いだした。得られた薄膜は、700°Cで熱処理することによりペロブスカイト単一相となり、良好な強誘電性を示した。(2)PZT薄膜における知見を基に、硝酸ランタンを原料としてPb_<1-x>La_x(Zr_<0.65>Ti_<0.35>)_<1-x/4>O_3系薄膜を作製した。700°Cの熱処理により組成ずれのない、均質な組成分布を有する強誘電体薄膜が得られた。さらに、得られた薄膜の特性と膜厚の関係を明らかにした。(3)モノエタノールアミンで安定化したBi-エトキシドとアセチルアセトンで化学修飾したTi-ブトキシドを原料として、Bi_4Ti_3O_<12>強誘電体薄膜を作製し、特性と作製条件の関係を明らかにした。(4)β-ジケトンで化学修飾したゲル膜にπ-π遷移に対応する紫外線を照射すると、ゲル膜の酸やアルコールに対する溶解度が変化することを見いだした。さらにこの現象を利用すると、ZrO_2やTiO_2薄膜、およびこれらを基礎とする強誘電体薄膜の微細加工ができることを実証した。(5)各種のメチルトリアルコキシシランの加水分解過程を明らかにするとともに、ゾル-ゲル法によるSiO_2薄膜の高温・高湿雰囲気中での特性変化を明らかにした。近年、強誘電体とトランジスタを組み合わせた強誘電体メモリーが大きな関心を集めている。このようなメモリー用強誘電体薄膜の作製法として、ケミカルプロセスス、特にゾル-ゲル法は非常に有望である。本研究は、ゾル-ゲル法によるチタン酸塩およびジルコン酸塩系強誘電体薄膜の作製プロセスの確立と、メモリー用強誘電体としての特性評価を行うことを目的として行ったものであり、以下のような知見を得た。(1)酢酸鉛、硝酸ランタン、およびZrとTiのブトキシドを出発原料として、(Ph,La)(Zr,Ti)O_3(PIZT)強誘電体薄膜の作製プロセスを検討した。ZrとTiのブトキシドをアセチルアセトンで化学修飾し、モノエタノールアミンを用いて酢酸鉛のエタノールへの溶解度を高めることにより、大気中のコーティングで透明性の高い薄膜が得られた。(2)PLZT薄膜を700°Cで30分間熱処理することにより、ペロブスカイト単一相となった。膜厚が減少するにつれて残留分極は減少し、抗電場は増加した。このような挙動は、薄厚の減少とともに結晶子のサイズが小さくなることに起因することを明らかにした。

(3)アミン類を含むBi-エトキシドのエタノール溶液と、アセチルアセトンで化学修飾したTiのブトキシドを原料として、Bi_4Ti_3O_<12>強誘電体薄膜を作製した。出発原料の濃度を比較的低くし、加水分解後のエージング時間を長くすることにより、500°Cの熱処理でBi_4Ti_3O_<12>単一相が得られた。(4)β-ジケトンで化学修飾したZrおよびTiのアルコキシドを原料として得られるゲル膜に紫外線を照射すると、キレート結合が解離し、ゲル膜の特性が大きく変化することを見いだした。このような紫外線照射による膜特性の変化とエッチングプロセスを組み合わせると、酸化物薄膜の微細加工が可能であることを実験的に明らかにした。近年、強誘電体薄膜とトランジスタを組み合わせた強誘電体メモリーが大きな関心を集めている。このようなメモリー用強誘電薄膜の作製法として、ケミカルプロセス、特に金属アルコキシドを原料とするゾル-ゲル法は非常に有望である。本研究は、ゾル-ゲル法によるチタン酸塩およびジルコン酸塩系強誘電体薄膜の作製プロセスの確立と、得られる薄膜の特性評価を行うことを目的として行ったものであり、以下のような知見を得た。(1)アセチルアセトンで化学修飾したZrとTiのブトキシド、および酢酸鉛と硝酸ランタンを用いてPbZr_xTi_<1-x>O_3系(x=0-0.65)、Pb_<1-x>La_x(Zr_<0.65>Ti_<0.35>)_<1-x/4>O_3系(x=0-0.09)薄膜を作製するための条件を明らかにした。特に水和酢酸鉛は、モノエタノールアミンを用いることによりエタノールに可溶化し、これらの薄膜の簡便な原料となることを実証した。(2)Pt基板上に形成したこれらの薄膜は、空気中700°Cで熱処理することにより、ペロブスカイト単一相となり、強誘電特性を示した。また、組成ずれはほとんど見られなかった。(3)PbZr_xTi_<1-x>O_3系薄膜では、誘電率はxと共に増加し、x=0.5付近で極大値800を示した。Pb_<1-x>La_x(Zr_<0.65>Ti_<0.35>)_<1-x/4>O_3系薄膜では、Laの添加により誘電率が急激に大きくなり、x=0.09で2000以上となることを見いだした。膜厚1mumの薄膜ではリーク電流は10^2nA/cm^2程度であるが、膜厚が減少することにより大きく増加した。(4)アセチルアセトン、またはベンゾイルアセトンで化学修飾したZrおよびTiのアルコキシドから得られるゲル膜に紫外線を照射すると、beta-ジケトンは一次過程で光分解されることを明らかにした。さらに紫外線照射により、ゲル膜は酸あるいはアルコールに不溶化することを見いだし、この現象はエレクトロニクス用薄膜の微細加工に応用できることを明らかにした。