hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管内皮細胞の力学的応答機構に果たすインテグリンの役割

本研究では,力学的刺激を受けた血管内皮細胞が形態変化を起こす過程を明らかにするため,アクチンフィラメントと細胞膜上で連結しているタンパク質であるインテグリンに注目し,新しいテクニックを導入することによって力学的刺激時のアクチンフィラメントやインテグリンの動きを観察,解析し,その役割を明らかにすることを目的とした.力学的刺激としては,流れによるせん断応力,基底膜の伸縮に伴う張力,静水圧を負荷し,下記の結論を得た.1.張力負荷刺激による細胞骨格の応答解析シリコーンゴム内に不均質なひずみ場が形成される薄膜を新たに作製して内皮細胞を播種し,細胞の応答を解析した.その結果,アクチンフィラメントの発達や核の位置が細胞内のひずみに依存している事が確認され,細胞自体がひずみを検知して細胞内で力学的バランスをとるように形態変化を起こしている可能性が示唆された.2.流れ負荷刺激時の細胞骨格およびインテグリンの応答解析内皮細胞に遺伝子ベクターを導入してせん断応力を与え,アクチンフィラメントとインテグリンの挙動について詳細な解析を行った.その結果,アクチンフィラメントに作用する力に反応してアクチンのダイナミックな変化が起こっていることが示唆された.続いて,葉状仮足の形成がみられ,アクチンフィラメントの形成にとって重要な働きをするインテグリンの移動と配置がマイクロチューブルを通して行われている可能性があることが明らかとなった.3.静水圧負荷による細胞骨格およびカドヘリンの応答解析内皮細胞は静水圧に対して敏感に応答し,細胞の重層化,アクチンフィラメントの特異な発達などが観察されている.そこで,細胞同士の接着に関与するタンパク質であるカドヘリンの形成に焦点を当てて検討した結果,カドヘリンの発現に静水圧が関与していることが明らかとなった.本研究では,力学的刺激を受けた血管内皮細胞が形態変化を起こす過程を明らかにするため,アクチンフィラメントと細胞膜上で連結しているタンパク質であるインテグリンに注目し,新しいテクニックを導入することによって力学的刺激時のアクチンフィラメントやインテグリンの動きを観察,解析し,その役割を明らかにすることを目的とした.力学的刺激としては,流れによるせん断応力,基底膜の伸縮に伴う張力,静水圧を負荷し,下記の結論を得た.1.張力負荷刺激による細胞骨格の応答解析シリコーンゴム内に不均質なひずみ場が形成される薄膜を新たに作製して内皮細胞を播種し,細胞の応答を解析した.その結果,アクチンフィラメントの発達や核の位置が細胞内のひずみに依存している事が確認され,細胞自体がひずみを検知して細胞内で力学的バランスをとるように形態変化を起こしている可能性が示唆された.2.流れ負荷刺激時の細胞骨格およびインテグリンの応答解析内皮細胞に遺伝子ベクターを導入してせん断応力を与え,アクチンフィラメントとインテグリンの挙動について詳細な解析を行った.その結果,アクチンフィラメントに作用する力に反応してアクチンのダイナミックな変化が起こっていることが示唆された.続いて,葉状仮足の形成がみられ,アクチンフィラメントの形成にとって重要な働きをするインテグリンの移動と配置がマイクロチューブルを通して行われている可能性があることが明らかとなった.3.静水圧負荷による細胞骨格およびカドヘリンの応答解析内皮細胞は静水圧に対して敏感に応答し,細胞の重層化,アクチンフィラメントの特異な発達などが観察されている.そこで,細胞同士の接着に関与するタンパク質であるカドヘリンの形成に焦点を当てて検討した結果,カドヘリンの発現に静水圧が関与していることが明らかとなった.力学的刺激を受けた血管内皮細胞が形態変化を起こす過程を明らかにするため,アクチンフィラメントと細胞膜上で連結している蛋白であるインテグリンに注目し,新しいテクニックを導入することによって流れおよび張力の刺激を与えた際のインテグリンの動きを観察,解析し,その役割を明らかにすることを目的とする.アクチンとGFP(Green Fluorescent Protein)の融合遺伝子,および接着班会合タンパク質であるFAK<Focal Adhesion Kinase)とRFP(Red Fluorescent Protein)の融合遺伝子を内皮細胞に導入し,アクチンフィラメントと細胞接着班を生細胞内で可視化し,流れ負荷に対するダイナミクスを詳細に観察した.流れ負荷装置は従来の平行平板型のものを使用し,2Paのせん断応力を負荷し、210時間にわたる広範囲の時間で実験を実施した.その結果,焦点接着班の伸長,出現・消失,スライド運動が観察され,これらが内皮細胞のリモデリングに関して重要な役割を果たしていることが示唆された.焦点接着班の伸長方向とアクチンフィラメントの発達方向に相関が見られ,構造的に強く連結している様子も観察された.また,培養内皮細胞局所に異なるひずみを負荷できる装置を製作し,これを用いた伸展負荷実験によりリモデリング現象を観察した.装置としては,シリコーン膜内に剛性の高いカバーガラスを埋入してガラスの近傍にひずみ勾配を生じさせ,1個の細胞内に不均一ひずみ場を作製した.その結果,細胞内における局所的なひずみ勾配によってストレスファイバの局所的な、発達と核の偏位が観察された.このことから細胞は不均質なひずみ場を敏感に感知し,それを細胞内局所のリモデリングに反映させている可能性が示された.力学的刺激を受けた血管内皮細胞が形態変化を起こす過程を明らかにするため,アクチンフィラメントと細胞膜上で連結している蛋白であるインテグリンに注目し,新しいテクニックを導入することによって流れおよび張力の刺激を与えた際のインテグリンの動きを観察解析し,その役割を明らかにすることを目的とする。

1.張力負荷刺激による細胞骨格およびインテグリンの応答解析ウシ大動脈由来内皮細胞をシリコーン膜上に播種し, GFP-アクチン,RFP-FATのベクターを細胞内に導入して引張負荷実験を行った。ひずみ10%,1Hzでシリコーン膜を繰り返し伸張したところ,細胞自体は膜の伸びと直交する方向に配向し,アクチンフィラメント,FATも同様の配向を示した。これにより,シリコーン膜上で細胞の動的挙動を直接観察することが可能であることが示された。また,シリコーン膜上に不均一なひずみ場を形成したところ,同一細胞内でもひずみの大きい箇所でアクチンフィラメントの発達がみられ,かつ核の位置が高ひずみ側に偏っていることが観察された。2.流れ負荷刺激時の細胞骨格およびインテグリンの応答解析培養内皮細胞に流れによるせん断応力を負荷して,アクチンフィラメントが再配列し,同時にインテグリンの配置も変化する現象を詳細に観察した。昨年度の報告のように,インテグリンのスライド運動,伸張,出現・消失も明瞭に観察された。これらの結果から,流れの負荷に対して内皮細胞は,(1)デンスペリフェラルバンドの移動あるいは消失,(2)インテグリンの移動,出現・消失,(3)葉状仮足の形成,(4)インテグリンの回転と細胞の伸張(5)ストレスファイバの形成,の過程を経て形態変化を起こしていることが推察された。今年度は以下の3点について研究を行い,各結論を得た.1.張力負荷刺激による細胞骨格の応答解析シリコーンゴム内にカバーガラスなどの硬い物質を混入して薄膜を成型した.この膜に内皮細胞を播種し,1つの細胞に対して異なるひずみ場を与え,細胞の応答を解析した.その結果,同一細胞内でもひずみの大きい箇所で最初にアクチンフィラメントの発達がみられるとともに核の高ひずみ側への偏移が観察された.また,興味ある形態変化が観察され,形の不整さを表すtortuosity indexやarc indexといった指標を導入して解析を行った結果,細胞自体がひずみを検知して細胞内で力学的バランスをとるように形態変化を起こしている可能性が示唆された.2.流れ負荷刺激時の細胞骨格およびインテグリンの応答解析内皮細胞に,GFP-アクチン,RFP-FATのベクターを導入してせん断応力を与え,アクチンフィラメントとインテグリンの挙動について詳細な解析を行った.その結果,最初の現象として流れに直交するアクチンフィラメントの収縮とインテグリンの移動,それに伴うアクチンフィラメントの消失が観察された.すなわち,アクチンフィラメントに作用する力に反応してアクチンのダイナミックは変化が起こっていることが示唆された.続いて,葉状仮足の形成がみられ,アクチンフィラメントの形成にとって重要な働きをするインテグリンの移動と配置がマイクロチューブルを通して行われている可能性があることが明らかとなった.3.静水圧負荷による細胞骨格およびカドヘリンの応答解析内皮細胞は静水圧に対して敏感に応答し,細胞の重層化,アクチンフィラメントの特異な発達などが観察されている.
超音速高温気流中への燃料ガス噴射の最適化

次世代高速航空宇宙推進システムの形態として有望な、エア-ブリ-ジングエンジン組込型において最も困難な課題は、超高速気流中への燃料ガス噴射による確実な着火と保炎、短い燃焼距離、そして、少ない全圧損失の3条件を達成する噴射方法を探ることである。本研究では平行壁間の超音速流(マッハ数2)に対し、壁面フラッシュに設けた円型ソニックノズルから水素ガスを垂直噴射する実験を行い、衝撃波の発生やこれと干渉する境界層の剥離および気流と水素ガス噴流との混合拡散の様子を、シュリ-レン画像をはじめ光学的可視化や噴射孔近傍の静圧・濃度分布および下流位置の全圧損失・濃度分布などの計測結果を基に解析した。単一の噴射孔を用いた実験では、噴射圧に比例して上流の境界層剥離域が拡大し、噴流内部のバレルショックとマッハディスク構造も拡大した。また、下流全圧損失係数の流路断面プロファイルは、半値巾を用いれば噴射圧によらず一定となり、噴流の相似性が確認された。一方、2ケの噴射孔をタンデム配置し、両者の噴射圧の和を一定に保ちながら比率を変化させて同時噴射させた実験では、2孔の中間位置に静圧がほぼ一定、かつ、水素ガス濃度が極めて高い干渉領域が存在し、着火・保炎に有望な手掛かりを与えるものと判断された。さらに、噴射圧力比に対する下流全圧損失係数の傾向から、上流で弱い噴射を行うと損失が極小になる有利な状況も見出された。こうした結果は、噴射パタ-ンの工夫によって最適な噴射条件を実現できる可能性を示唆しており重要と考えられる。最後に、気流全温を約1000°Cまで加熱して行った実験結果では、水素ガスの自発着火が確認され、燃焼と静圧上昇との良い相関や、噴射孔直後流域への主流廻り込みの存在および下流バルクフレ-ムと呼ばれる大規模な火炎など、幾つかの特徴的な現象が見出された。以上の実験解析の他に、本研究では、直接シミュレ-ションモンテカルロ法による数値解析コ-ドを新たに開発し、噴流モデルにこれを適用した結果は、実験で得られた流れ場の構造の特徴を良く捕えていることが分った。超音速気流中へ壁面から垂直に燃料ガス(水素)を噴射するときの衝撃波パタ-ンおよび後流における混合拡散過程につき実験的な解析を進め、非燃焼時の流れ場に関しては解明をほぼ終えつつある。先づ、噴射孔近傍の衝撃波パタ-ンをシュリ-レン画像可視化し静圧分布との良好な一致を確認し、併わせて剥離位置やバレル衝撃波とマッハディスクの構造を量的に把握した。次に、テストセクション出口における全圧分布を計測し、噴射に伴う損失の大きさと拡がりに及ぼす噴射圧効果を調べた。さらに、壁面ならびに流路出口における系統的なガスサンプリングにより、ガスクロマトグラフィ-法を用いて燃料ガス濃度分布の計測を行いそれが全圧損失分布と強い相関を有する事実を見出した。以上を噴射孔を単一および二つ配列した環境の下で行い、燃焼時の着火と保炎に役立つことが期待される噴射孔近傍の再循環領域における燃料ガス濃度に対する差異を確認し、それが噴射孔直後の主流からのエントレインメント効果に起因することを示す顕著な静圧勾配の分布を見出した。これら成果は日本航空宇宙学会第31回航空原動機に関する講演会において発表された。

なお、来年度いよいよ開始される燃焼実験へ向けて、ノズルやテストセクションを耐熱材セラミックで製作することも終えており、現在レ-ザ-を利用した非接触光学測定システムの構築を着実に進めつつある。一方、数値解析の面ではLUーADI法に基づく差分コ-ドの適用を検討しており、TVDスキ-ムによる解の安定化や乱流モデルにつき詳細を調べている。セラミック超音速ノズルを含む新しいダクト系を用いて,主流全温を約1000°Cまで加熱上昇のうえ,燃料ガス(水素)を垂直噴射する実験を行った。主流マッハ数は1.8,噴射孔は壁面にフラッシュに設けた直径1.5mmの円孔を2ケ,間隔6mmで配置した。衝撃波や火炎の光学的可視化観察および圧力温度計測など実験デ-タの解析を通じて,(1)噴射水素ガスの自発着火が実現されること,(2)着火保炎に壁面境界層が大きな役割を果すこと,(3)燃焼反応と静圧上昇とが良い相関を示すこと,(4)円孔噴特に特徴的な噴射直後流領域への主流の廻り込み現象が存在すること,(5)燃焼器出口にバルクフレ-ムと呼ばれる広い混合拡散火炎が生じ,その着火温度は2次元スリット噴射よりも円孔噴射の方が低いこと,などが明らかになった。一方,数値計算による流れ場のシミュレ-ションに関しては,従来の連続体近似に基づくナビア・スト-クス運動方程式に依らない気体運動論に立脚した直接シミュレ-ションモンテカルロ法の解析コ-ドを開発した。この方法を平行流路内のマッハ数2の主流に対し壁面垂直噴射を行うモデルに適用して解析した結果,離脱衝撃波や噴射上流の別離領域と衝撃波さらに噴流内部のバレル衝撃波とマッハディスク構造など,上記の実験や既存計算により解析されている流れ場の特徴をすべて非常に良く説明できることが示された。本研究は,このように超音速燃焼の実現に向けての基礎研究として将来へ明るい展望を切開くことに成功した。
全斑晶分析計画-マグマ溜り境界層の構造と進化の解明

マグマ溜りの境界層の構造(温度・組成・粒度分布・結晶度・組織変化)とその進化を明らかにするために,降下テフラ中の全斑晶の累帯構造の形成過程を解析した。箱根火山を起源とする東京,軽石に含まれる斑晶鉱物は上位の層準ほど多く,マフィック鉱物も後期の噴出物ほど多い。斑晶鉱物のうち,斜方輝石,単斜輝石の累帯構造と晶出温度,ガラス包有物の組成から,高温,中間温度,低温の3つのマグマの存在と混合が判明した。これらのマグマは東京軽石噴火直前には,2層となって成層していた。噴火初期には,上位のマグマから噴出を始めた。高い噴出率のため,より低粘性の下位マグマが,粘性の高い上位のマグマに引き上げられ,火道中でマグマ混合が起こり,火口から放出された。次に,マグマ溜りの境界層そのものが結晶化した貫入岩体について,オマーン・オフィオライトの拡大軸ステージのマグマ溜まりルーフゾーンと,沈み込みステージの島弧深成岩体について調査した。ルーフゾーンは上位から粗粒ドレライト,ペグマタイト状ガブロ,塊状ガブロ,葉理構造を有するガブロから成る。メルトレンズの底で結晶化した塊状ガブロの集積結晶はマッシュの中に埋もれていく過程で圧密を受け,結晶の定向配列を獲得するとともに,粒間メルトが絞り出される。集積結晶の圧密・再配列の結果,閉鎖空間となった粒間にトラップされた残液からは結晶リムが晶出し,顕著な正累帯を形成した。一方塊状ガブロはメルトレンズ底部でマッシュに埋もれることなく,最後まで粒間のメルトがメルトレンズ本体と平衡を保った状態で固結したために,ほとんど累帯構造を形成しなかった。これに対して,島弧深成岩体は不均質で,結晶マッシュへの岩脈やシートの貫入とマグマ混合,マッシュの再溶融などの複雑な現象が長期間にわたって繰り返された。このような産状は赤城火山の湯ノ口軽石の噴出物の解析から推定されたマグマ溜りイメージと一致する。今年度は当初の予定どおり,赤城火山場ノ口軽石ならびに行川軽石,箱根火山東京軽石,ニュージーランドのタウポ火山タウポ軽石についての試料採集をほぼ完了した.また,オマーンオフィオライトのガブロについても調査・試料採集を行った.本研究では火山岩中の斑晶を用いてマグマ溜り境界層の結晶マッシュの実態を明らかにすることを目的としているが、その具体的なイメージを描くためには噴出物の解析のみならずマグマ溜りの境界層そのものが結晶化した貫入岩体についての知見も重要である,そこでかつての中央海嶺で形成された海洋プレートの一部が陸上に乗り上げたオマーン・オフィオライトにおいて,とくにマグマ溜まりのルーフゾーンの構造に注目して調べた.野外での観察を総合すると,ルーフゾーンは上位から粗粒ドレライト,ぺグマタイト状ガブロ,塊状ガブロ,薬理構造を有するガブロから成る.粗粒ドレライトは塊状ガブロと比べ斜長石の累帯構造が顕著なことと,両者の境界にペグマタイト状のガブロか挟まれていることから,前者はメルトレンズの天井部で、後者はメルトレンズの底で結晶化したと考えられる.従来の研究では海嶺下のマグマ溜りのメルトレンズが、深成岩体のどの部分に相当するのか不明であったが、今回の調査でこの点を明確にできた.また,岩脈および溶岩はいずれも無斑晶質であることから,次の2点が示唆される:

1)斑晶はこのようなドレライト組織をもったルーフゾーンでは生じない,2)たとえ集積層に代表されるな結晶マッシュがあっても,マッシュがメルトレンズの下にあってメルトときれいに分離している場合にはマグマ中に斑晶として取り込まれることはない.これらの点は斑晶に富んだ島弧火山のマグマ溜りの構造を考える上で重要な指針を与えるものと思われる.現在,新規導入した加熱ステージの調整中である.今後は赤城火山湯ノ口軽石ならびに行川軽石,箱根火山東京軽石オマーンオフィオライトのガブロ中の斑晶鉱物について,加熱ステージを用いた包有物の加熱-冷却実験を行い,均質化温度,生成物の組織決定などの解析作業を進める予定である.本研究では火山岩中の斑晶を用いてマグマ溜り境界層の結晶マッシュの実態を明らかにすることを目的としているが,その具体的なイメージを描くためには噴出物の解析のみならず,マグマ溜りの境界層そのものが固結した貫入岩体についての知見も重要である。そこで,昨年度に引き続きオマーン・オフィオライトの拡大軸ステージのマグマ溜まりルーフゾーンの調査と試料の分析を行った。また,沈み込みステージのマグマ溜まりの予察的調査と試料採集を行った。拡大軸ステージのルーフゾーンは上位から粗粒ドレライト,ペグマタイト状ガブロ,塊状ガブロ,葉理構造を有するガブロから成る。粗粒ドレライトは塊状ガブロと比べ,斜長石の累帯構造が顕著なことと,両者の境界にペグマタイト状のガブロが挟まれていることから,前者はメルトレンズの天井部で,後者はメルトレンズの底で結晶化したと考えられる。葉理ガブロの斜長石は均質なコアを持ち,リムでわずかに正累帯する。それに対して塊状ガブロの斜長石は均質である。両ガブロともに単斜輝石は緩やかに正ないしは逆累帯する。葉理ガブロの斜長石リムは13-30%の粒間メルトから晶出した。粗粒ドレライトの斜長石は顕著な正累帯をし,コアは塊状ガブロや葉理ガブロに比べ幅広い組成を有し,単斜輝石は65-75%の粒間メルトから晶出し,正累帯する。また葉片状の単斜輝石を有する粗粒ドレライトの斜長石コアは互いに連結したネットワークを形成し,単斜輝石は幅広い組成範囲と複雑な累帯構造を示す。このことは結晶分化では説明できず,斜長石のネットワーク間を様々な組成のメルトが自由に通り抜けることによって生じたと考えられる。一方,沈み込みステージの深成岩体は非常に不均質で,結晶マッシュへの岩脈やシートの貫入とマグマ混合,マッシュの再溶融などの複雑な現象が長期間にわたって繰り返された様子を読みとることができる。このような産状はまさに島弧火山のマグマ溜りに期待されるイメージと一致する。オマーン・オフィオライトの拡大軸ステージのマグマ溜まりルーフゾーンは上位から粗粒ドレライト,ペグマタイト状ガブロ,塊状ガブロ,葉理構造を有するガブロから成る。
気道狭窄におけるハイブリットステント留置の呼吸生理学的研究

悪性腫瘍の気道狭窄に対して気管支鏡を用いた呼吸器インターベンション(レーザー治療,ステント留置など)が行われている。ステント治療に用いられているステントの種類にはシリコンステントと金属ステントがある。前者は硬性鏡,前処置を要するが,安全かつ有用であり,gold standerdとなっている。これに対し,従来の金属ステントは留置の手技は比較的容易であるが,一度留置したら抜去・再留置できない,長期留置例でのステント破損などの欠点がある。近年,形状記憶合金ニチノールをポリマーでフルカバーした新しいステント,ハイブリットステントが開発された。悪性腫瘍による気道狭窄に対してハイブリットステントを留置し,その有用性を評価した。2006年3月から10例の高度悪性気道狭窄に対し,ハイブリッドステントを留置した。全例手術室でプロポフォールによる静脈麻酔下に行い,うち4症例はラリンジアルマスク挿管下に行った。症例の平均年齢は65.2歳,基礎疾患では肺癌が最多であった。気管に6個,左主気管支に4個,右主気管支に3個,右中間幹に1個,合計14個のステントを留置した。ほとんどの症例は留置直後から呼吸困難が有意に改善し,呼吸機能検査で改善が得られた。術中の合併症は認めなかったが,術後に腫瘍や肉芽によるステント断端の閉塞をそれぞれ1例ずつ認めた。また,1例は原疾患への治療後に気道狭窄が解除され,ステントを抜去できた。ハイブリットステントは悪性腫瘍による気道狭窄に対して安全に留置することができ,有用であり、将来有望なステントと考えられる。今後は拡張力を強化したタイプやテイパータイプ、Y字型のタイプが開発されており、様々な臨床例に対しての使い分けも可能となると思われる。現在使用されている気道ステントは,金属ステントとシリコンステントの2種類に大別される.既存の金属ステントは,留置手技は比較的容易であるが,一度留置したら抜去・再留置できない,長期留置例でのステント破損などの欠点がある.一方シリコンステントは,ステント自体の耐久性・形状保持力が高く,ステント抜去も比較的安全とされるが,硬性鏡の手技に習熟している必要がある.今回私たちが留置したSilmet Stentは金属疲労による破損などの既存の金属ステントの欠点を補い,抜去可能であるシリコンステントの持つ特性を生かした,新しいハイブリッドステントであり将来は良性気道狭窄への適応も期待される.対象.平均年齢は65.0歳(49-86歳).基礎疾患は9症例すべて悪性腫瘍.方法.全例手術室で全身麻酔下に行いうち4症例はラリンジアルマスク挿管下にて行った.結果.術中に合併症は認めなかったが,術後合併症として軽症の気胸2例,ステント位置移動2例,閉塞性肺炎1例,ステント両端の腫瘍・肉芽による狭窄1例を経験した.また,1症例は原疾患への治療後にステントを抜去することができた.術後評価として,各症例の自覚症状の改善度をVisual Analogue Scale(VAS;「愁訴なし」を0,「愁訴が最大の状態」を10と定義して自覚症状の程度を患者自身にスケールしてもらう),Hugh-Jones分類,Perfbrmance Status(PS)で評価した.VASに関しては9例中8例が改善し,Hugh-Jones分類では6例がステント留置直後から改善した.PSに関しては2例に改善が見られた.結語.今までの検討では,悪性腫瘍における中枢気道狭窄に対してSilmetStentは安全に留置でき,直後から呼吸困難の改善が得られ有用であった.

【背景】悪性腫瘍の気道狭窄に対して気管支鏡を用いた呼吸器インターベンション(レーザー治療,ステント留置など)が行われている。ステント治療に用いられているステントの種類にはシリコンステントと金属ステントがある。前者は硬性鏡,前処置を要するが,安全かつ有用であり,gold standerdとなっている。これに対し,従来の金属ステントは留置の手技は比較的容易であるが,一度留置したら抜去・再留置できない,長期留置例でのステント破損などの欠点がある。近年,形状記憶合金ニチノールをポリマーでフルカバーした新しいステント,ハイブリットステントが開発された。【目的】悪性腫瘍による気道狭窄に対してハイブリットステントを留置し,その有用性を評価した。【方法】2006年3月から10例の高度悪性気道狭窄に対し,ハイブリッドステントを留置した。全例手術室でプロポフォールによる静脈麻酔下に行い,うち4症例はラリンジアルマスク挿管下に行った。【結果】症例の平均年齢は65.2歳,基礎疾患では肺癌が最多であった。気管に6個,左主気管支に4個,右主気管支に3個,右中間幹に1個,合計14個のステントを留置した。ほとんどの症例は留置直後から呼吸困難が有意に改善し,呼吸機能検査で改善が得られた。術中の合併症は認めなかったが,術後に腫瘍や肉芽によるステント断端の閉塞をそれぞれ1例ずつ認めた。また,1例は原疾患への治療後に気道狭窄が解除され,ステントを抜去できた。【結語】ハイブリットステントは悪性腫瘍による気道狭窄に対して安全に留置することができ,有用であった。
相互依存性（ｉｎｔｅｒ―ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｙ）の哲学に基づく新たな人格論の構築

本研究では、人格であること(personhood)についての私たちの理解を、他者や環境への依存性に着目することで更新することを目指した。現象学、フェミニズム、ケアの倫理、当事者研究などの議論を吟味した結果、とりわけ、人格であることにとっての構成的契機として、個々人の身体ニーズの反映としての住まい(ホーム)の経験が主題化され、その経験の意味が考察された。同時に、その研究によって、自己の同一性の意識などの特定の認知能力によって特徴付ける見方の問題点が明らかになり、その問題の倫理学的・政治哲学的含意の検討がなされた。成果は、日本語・英語・ドイツ語で執筆された諸論文において発表された。平成二五年度は、(1)前年度の「相互依存性の哲学」の調査・研究の成果を臨床的に裏付ける作業と、(2)現在特に英語圏で盛んな障害や疾患の哲学のサーヴェイ調査を行った。(1)については、国内の「当事者研究」と呼ばれる障害や疾患の当事者による自己研究に関する調査を、このテーマに関連する各種の催しや会議への参加および出版物のサーヴェイを通じて進めた。(2)については、まずは生命倫理学における人格概念の批判的検討を進めた。P.シンガーおよびJ.マクマハンといった功利主義者のパーソン概念に対して、認知障害をもつ子どもの親の立場から彼らに批判するE.キテイの議論を中心に研究した。障害と疾患の哲学についてはOxford University Pressの「International Perspectives in Philosophy and Psychiatry」シリーズの一部に取り組んだ。平成二四年度の本研究は、相互依存性やケアの概念を軸として、フェミニズム、病/障害の哲学、現象学、政治哲学を取りまとめることに特徴があった。平成二五年度の本研究は、これらの概念を深く考察するために、国内の当事者研究や家族の立場からの問題提起など、より現場に密着した立場からの研究や問題提起を取り込むことができた。平成二四年度は「相互依存性の哲学」の調査・研究を進めた。その研究・調査は、(1)主要文献と応答論文のサーヴェイ調査による理論的原理の抽出、(2)その理論的背景の解明の二段階で進められた。(1)I.ヤング、N.フレーザーらのフェミニストの論者における依存概念の議論と、E.キテイ、M.ヌスバウムらの病/障害の哲学の研究に取り組んだ。彼女たちによる依存概念への注目は、自律性の理念に一面的に依拠した道徳理論、福祉政策論、政治思想の問題点を指摘し、他者への依存者や依存者へのケア提供者が社会的に孤立したり資源の分配において不利になったりしない政治体制の構想に結びついている。(2)そこで、福祉や分配についての現代政治理論の研究に従事した。特に上記の論者が原則的に意見を共有する功利主義批判の理解を深めるべく、B.ウィリアムズやJ.ロールズなど、代表的な功利主義批判者の著作に取り組んだ。(3)なお、上記の議論を、研究代表者の従来の専門領域である現象学に関連づけることも試み、M.ハイデガーの「気づかい」の概念とケアの関係、また、E.フッサールやM.メルロ=ポンティの哲学を理論的基盤として最近盛んになってきたフェミニズム現象学と上記論者の政治哲学の関係を研究した。平成二四年の本研究は、フェミニズム、病/障害の哲学、政治哲学、現象学といった多様な研究領域をケアや相互依存性の概念を軸にして取りまとめたが、このような成果は従来の研究には見られなかったものである。本研究の意義と重要性は、ケアや相互依存性の哲学という一つの理論的核を抽出したこと、この観点に基づいて大局的な視点を得たことにある。平成二六年度は、平成二四年度と二五年度の研究を総合し、「相互依存性の哲学に基づく新たな人格論」の成果を発表するための作業に取り組んだ。昨年度の研究実施状況報告書「今後の研究の推進方策等」で予告した通り、この作業においては「フェミニズム現象学」の立場に依拠した理論的考察が中心となった。当研究では、(1)平成二四年度に相互依存性やケアに関する政治哲学・倫理学の研究を行い、(2)平成二五年度には国内の当事者研究の検討を中心にその臨床的裏付けを進めた。平成二六年度には、(1)について、(a)独語論文が公刊された(Das Zuhause als uebersehener Ortdes Denkens: Eine feministische-phaenomenologische Perspektive, in Polylog-Zeitschrift fuer interkulturelles Philosophieren 31)。また、(b)フェミニズム現象学の政治哲学の立場から現代倫理学の争点の一つである男女間の格差是正について学会発表を行った(第36回日本現象学会ワークショップ「〈男女共同参画〉と現象学」提題)。

(2)については、統合失調症の人々の当事者研究で知られる北海道浦河市のべてるの家に関する英語書籍の翻訳に参加した(中村かれん著『クレイジー・イン・ジャパン:べてるの家のエスノグラフィ』医学書院)。哲学・倫理学研究計画通り、相互依存性の哲学の臨床的裏付けを進めることができた。その成果は、(1)国内の当事者研究に関する研究に関するものと、(2)現代の倫理学における人格概念の扱いに関するものに大別される。(2)(A)第七二回日本哲学会の公募ワークショップ「「理性をもつ動物」とは誰か?「人格」概念への現象学的アプローチー」で、P.シンガーとJ.マクマハンに対するE.キテイの批判をM.シェーラーやM.ハイデガーという古典現象学の概念装置を用いて解釈する発表を行った。(B)これに関連する内容を含む英文のコメンタリー論文が公刊された("Commentary: On Crosssing the Line betweenHuman and Nonhuman: Human Dignity Reconsidered")以上のようにおおむね順調に研究は進んでいる。現在の障害と疾患の哲学に関するサーヴェイ調査・研究は、当初の研究計画に従い、平成二六年度も継続して行う。なお、相互依存性の中で構成される人格の概念を提出する発表を日本哲学会または日本倫理学会で行うことが平成二四年度内に計画されていたが、これについては平成二五年度の日本哲学会大会で行うことが決定している。平成二六年度は、研究計画の予定通り、その前半に、障害と疾患の哲学の研究を完了させ、後半では、三年間で得られた知見を総合し、相互依存性の哲学に基づく新たな人格概念を最終的に構築していく。その成果を論文にまとめることが第一の目標である。この概念的作業は、これまでの研究成果から明らかになった通り、特にフェミニズムと現象学の出会いによって可能になるものであり、最終年度の研究は、「フェミニズム現象学」の立場の明確化と紹介というかたちもとる。平成二五年度は、予定通り、まず前半に、相互依存性の哲学の臨床的裏付けの作業に入る。特に国内において、さまざまな障害をもつ当事者が自らの体験や生を共同で研究する障害当事者研究と呼ばれる研究実践が広がっているが、その実践と知が、相互依存性の哲学に対してもつ意義を見定める。その際、文献研究だけでなく、障害当事者研究を実践する障害当事者であり研究者である人たちとの学術的対話を実現させていく予定である。後半では、これも当初の予定通り、相互依存性の哲学を「新たな人格論の構築」へと展開し、その理論を最新の議論状況の中で提示していくために、特に英米分析系の心の哲学において盛んになってきた精神疾患の哲学を調査研究する。このタイプの議論においては、人格が満たすべき条件を神経科学などの知見を基づいて正確に規定しようとする傾向があるが、この議論が原則的に前提している「自己の同一性の意識」という人格存在の条件規定を「相互依存性の哲学」と比較考察し、正確に評価する。該当なし
セカンドメッセンジャーとしての活性酸素の役割の確立

ラット新生仔心室筋および心筋線維芽細胞を用い、活性酸素の細胞内のメディエータとしての働きについて検討を行った。心室筋細胞をアンジオテンシンIIで刺激すると、3種のMAPキナーゼが活性化された。このうち、JNKとp38MAPKは活性酸素に依存して活性化されたのに対し、ERKの活性化は活性酸素産生を阻害しても影響を受けなかった。そこで、JNKを例に、アンジオテンシン受容体刺激がどのような経路でJNK活性化を引き起こしているのか詳細に検討した。その結果、三量体Gタンパク質のG_<12>ファミリーに属するG_<α12>とG_<α13>がアンジオテンシン受容体によって直接に活性化され、続いて低分子量Gタンパク質RhoさらにRacが活性化され、NADPHオキシダーゼ活性が増加し活性酸素産生が促進することが明らかになった。活性酸素産生の阻害はアンジオテンシン受容体を介した心肥大応答に関与していたことから、活性酸素がJNKおよびP38MAPKの活性化を制御することで関節的に心肥大応答に関わっていることが示された。一方、心筋の線維芽細胞は、NFATなどの活性化を介してサイトカインなどの産生が生じ、心臓の線維化に関わっているとされている。線維芽細胞をアンジオテンシンで刺激すると、活性酸素依存性に転写因子NFATの転写活性が促進された。しかし、NFATの核内への移行には活性酸素は関与していなかった。詳細な解析を行い、G_<α12>とG_<α13>を介して産生した活性酸素がJNKの活性化に関与していること、またJNKはNFATが働く際に必要な他の転写因子の活性化を引き起こしていることが明らかになった。これらの結果から、G12ファミリーに属する三量体Gタンパク質が活性酸素産生を制御していること、さらに活性酸素がMAPキナーゼとくにJNKの活性化に関与していることが明らかになった。活性酸素は細胞内の様々なタンパク質や脂質またはDNAなどを非特異的に修飾しその機能を失括させるものと考えられてきた。また、細胞の寿命が細胞内の活性酸素量によって影響されることなどから、老化などをはじめとする疾患の原因ともいわれている。しかし、細胞膜上の受容体を刺激した時に生じる少量の活性酸素が細胞内のシグナル伝達物質として働いていることが報告されるようになり、活性酸素の正の役割も考慮に入れる必要が指摘されている。しかしながら、すでにセカンドメッセンジャーとしての地位を確立するためには、ターゲットとなる分子を明らかにする必要がある。本申請では、活性酸素のセカンドメッセンジャーとしての役割を確立するために、活性酸素のターゲット分子を明らかにし、その分子がどのような修飾を受けると、機能変化が生じ細胞応答に影響を与えるのかを明らかにすることを目的とした。ラット新生仔心室筋を用い、はじめに、活性酸素の除去が生理応答に影響することを確認した。活性酸素の除去は、酵素をアデノウイルスを用いて発現させる方法を、また低分子化合物を用い活性酸素の生成を阻害する方法の2つを用いた。いずれの方法においても、心臓の肥大に慣用しているとされるアンジオテンシンII受容体を刺激したときのMAPキナーゼの一種JNKのみの活性化が抑制された。JNK活性化までの経路を解析すると、活性酸素は膜に存在するNADPHオキシダーゼが低分子量Gタンパク質のRacによって活性化されているためであることが明らかとなった。しかしながら、現時点ではNADPHオキシダーゼから生成した活性酸素がどの分子を修飾しているのか明らかにできていない。

今後、質量分析の手法を用いてターゲット分子の同定を行おうと考えている。活性酸素はこれまでの細胞を傷害する作用の他に細胞内のメディエータとして働きうると提唱されてきた。そこで、ラット新生仔心室筋および心筋線維芽細胞を用いて検討を行った。心室筋細胞をアンジオテンシンIIで刺激すると、3種のMAPキナーゼが活性化された。このうち、JNKとp38MAPKは活性酸素に依存して活性化されたのに対し、ERKの活性化は活性酸素産生を阻害しても影響を受けなかった。そこで、JNKを例に、アンジオテンシン受容体刺激がどのような経路でJNK活性化を引き起こしているのか詳細に検討した。その結果、三量体Gタンパク質のG_<12>ファミリーに属するG_<α12>とG_<α13>がアンジオテンシン受容体によって直接に活性化され、続いて低分子量Gタンパク質RhoさらにRacが活性化され、NADPHオキシダーゼ活性が増加し活性酸素産生が促進することが明らかになった。活性酸素産生の阻害はアンジオテンシン受容体を介した心肥大応答に関与していたことから、活性酸素がJNKおよびp38 MAPKの活性化を制御することで関節的に心肥大応答に関わっていることが示された。一方、心筋の線維芽細胞は、サイトカインなどの産生を引き起こし心臓の線維化に関わっているとされている。線維芽細胞をアンジオテンシンで刺激すると、活性酸素依存性に転写因子NFATの転写活性が促進された。しかし、NFATの核内への移行には活性酸素は関与していなかった。詳細な解析を行い、G_<α12>とG_<α13>を介して産生した活性酸素がJNKの活性化に関与していること、またJNKはNFATが働く際に必要な他の転写因子の活性化を引き起こしていることが明らかになった。これらの結果から、G_<12>ファミリーに属する三量体Gタンパク質が活性酸素産生を制御していること、さらに活性酸素がMAPキナーゼとくにJNKの活性化に関与していることが明らかになった。
ポジトロンCTによる糖代謝画像の消化器癌質的診断と癌化学療法効果評価への応用

腫瘍細胞の高い糖要求性を利用してグルコースの非生理学的アナログであるFluorine-18-2-deoxy-D-glucose(FDG)とポジトロンCT(PET)で腫瘍画像を作ることができる。このFDG-PET腫瘍画像の消化器癌化学療法の分野への応用の基礎的研究として、ヌードマウス移植可ヒト腫瘍をモデルとして腫瘍のFDG摂取率と組織分化度の関係を検討したところ組織学的分化度の低い腫瘍ほどFDG摂取率が高くその背景にヘキソキナーゼ活性が関係することが分かった。また抗癌剤投与後のFDG腫瘍集積性は抗癌剤効果を反映し形態学的変化に先行して変化すること、抗癌剤を減量したときにも抗癌剤効果を鋭敏に反映することを結果として得られ、FDG-PET腫瘍画像が癌の質的診断や化学療法効果評価へ有用であり事が示唆された。臨床的には、胃癌患者25例で81%の陽性率を得た。また、膵癌患者でFDG-PET腫瘍画像とは相関しなかったが、消化器癌全体でFDG腫瘍集積性の変化と抗癌剤効果はよく相関している結果を得た。しかしいずれも症例数が少なく症例の集積が必要と考えられた。また、術後大腸癌腹部リンパ節転移患者でCTよりFDG-PETが抗癌剤投与中の臨床経過をより的確に反映した症例を経験し症例報告を行った。術後食道癌縦隔リンパ節・肝転移患者で抗癌剤治療前後をCT含む各種画像診断とFDG-PETで経過観察し、部検所見との対比ができた症例も経験し症例報告した。この症例において、CTでははっきり病変と認識できなかった小病変を全身用FDG-PETで把握できその臨床的変化も正確に反映していたことが部検時の検討から明らかになった。この症例は、全身病変を有することの多い抗癌剤投与対象となる進行癌における治療効果の経過観察に全身用PETが有用である事を示していると考えられた。腫瘍細胞の高い糖要求性を利用してグルコースの非生理学的アナログであるFluorine-18-2-deoxy-2-fluoro-D-glucose(FDG)とポジトロンCT(PET)で腫瘍画像を作ることができる。このFDG-PET腫瘍画像の消化器癌化学療法の分野への応用の基礎的研究として、以前に移植胃癌モデルで抗癌剤投与後のFDG腫瘍集積性は抗癌剤効果を反映して形態学的変化に先行することを報告したが(J Nucl Med 1997)、更に若干のデータの追加をしてCYRIC Annual 1997に報告した。また投与抗癌剤投与量を変えた時のFDG腫瘍集積性のdose-responseを検討しているところだが、抗癌剤低用量で抗癌剤効果予測ができる可能性を示唆する結果が得られそうである。臨床的には、術後大腸癌腹部リンパ節転移の患者でCTよりFDG-PETが抗癌剤投与中の臨床経過をより的確に反映した症例を経験しClin Nucl Medに報告した(in press, 1999.4掲載予定)。また術後食道癌全身転移患者で1年間にわたり全身用PETで抗癌剤治療経過を追えた患者も経験したので学会報告した。全身に転移のあることの多い癌化学療法を行う患者には全身用のポジトロンCTは非常に有用であるが、まだ世界的にもこうした症例の集積は少ないので積極的に集めているところである。更に現在PET診断では盲点となっている胃癌を中心とした消化器癌のPET像を集積中で、胃癌症例に関して15例集まったところである。25例程度集まったところでまとめる予定である。

腫瘍細胞の高い糖要求性を利用してグルコースの非生理学的アナログであるFluorine-18-2-deoxy-2-fluoro-D-glucose(FDG)とポジトロンCT(PET)で腫瘍画像を作ることができる。このFDG-PET腫瘍画像の消化器癌化学療法の分野への応用の基礎的研究として、すでに移植胃癌モデルで抗癌剤投与後のFDG腫瘍集積性は抗癌剤効果を反映して形態学的変化に先行することを報告した。(J Nucl Med,1997.CYRICAnnual 1997,1998.)また投与抗癌剤投与量を変えた時のFDG腫瘍集積性のdose-responseを検討して、抗癌剤低用量で抗癌剤効果予測ができる可能性を示唆する結果が得られており、投稿準備中である。臨床的には、術後大腸癌腹部リンパ節転移の患者でCTよりFDG-PETが抗癌剤投与中の臨床経過をより的確に反映した症例を経験し報告した。(Clin Nucl Med,1999)また術後食道癌全身転移患者で1年間にわたり全身用PETで抗癌剤治療経過を追えた患者も経験したので投稿準備中である。全身に転移のあることの多い癌化学療法を行う患者には全身用のポジトロンCTは非常に有用であるが、まだ世界的にもこうした症例の集積は少ないので積極的に集めているところである。更に現在PET診断では盲点となっている胃癌を中心とした消化器癌のPET像を集積中で、胃癌症例に関して25例集まったところで結果をまとめる予定である。腫瘍細胞の高い糖要求性を利用してグルコースの非生理学的アナログであるFluorine-18-2-deoxy-D-glucose(FDG)とポジトロンCT(PET)で腫瘍画像を作ることができる。このFDG-PET腫瘍画像の消化器癌化学療法の分野への応用の基礎的研究として、すでに移植胃癌モデルで抗癌剤投与後のFDG腫瘍集積性は抗癌剤効果を反映し形態学的変化に先行して変化することを報告した。(CYRIC Annual 1997,1998)また同移植モデルを用いて抗癌剤投与量を変えたときのFDG腫瘍集積性のdose-responseを検討したところ、より低用量の抗癌剤投与時でもFDG腫瘍集積性は効果を反映して変化し、抗癌剤低用量での抗癌剤効果予測に応用できる可能性を示唆する結果が得られ、現在投稿準備中である。臨床的には、術後大腸癌腹部リンパ節転移患者でCTよりFDG-PETが抗癌剤投与中の臨床経過をより的確に反映した症例を経験し報告した。(Clin Nucl Med,1999)更に術後食道癌縦隔リンパ節・肝転移患者で抗癌剤治療前から死亡に至る1年間にわたりCT含む各種画像診断とFDG-PETで経過観察し、剖検所見との対比ができた症例を経験した。この症例において、CTでははっきり病変と認識できなかった小病変を全身用FDG-PETで把握できその臨床的変化も正確に反映していたことが剖検時の検討から明らかになった。全身病変を有することの多い抗癌剤投与対象となる進行癌における治療効果の経過観察に全身用PETが有用である事を示す1例として投稿準備中であるとともに、今後もこうした症例を積極的に集めようとしているところである。また、昨年に引き続きPET診断で盲点となっている胃癌のPET像を集積中で現在24例集積終了、30例で画像解析をまとめるべく準備中である。
血管内皮細胞増殖因子(VEGF)による血管透過性亢進作用の機序-血管内皮細胞を用いた研究-

〔目的〕申請者らは、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)によるマウス皮膚の血管透過性亢進作用に内因性一酸化窒素(NO)が関与することを報告した(第92回日本薬理学会関東部会発表;1995年)。本研究ではVEGFの作用機序の解明を目的として、誘導型NO合成酵素(iNOS)および塩基性アミノ酸トランスポーター(CAT)のup regulationが含まれる可能性について、血管内皮細胞およびマウス皮膚を用いて検討した。CATはNOSの基質であるアルギニンの細胞内への取り込みに関与し、誘導型のCAT-2は、血管平滑筋細胞をサイトカインにより刺激すると、iNOS等と共に共誘導されることが最近報告されている。〔方法〕ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を用いた。HUVECは常法により培養し、サブコンフルエント時に、VEGF130ng/mlを0.54時間作用させた。比較として腫瘍壊死因子(TNF-α)についても調べた。薬物処理後、総RNAを抽出し、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT-PCR)にてiNOSおよびCAT-2の遺伝子発現について調べた。マウス皮膚については、VEGF110ng/site皮下注射12時間後の注射部位皮膚の総RNAを抽出後、同様にiNOSのRT-PCRを行った。VEGFの比較としてエンドトキシン(LPS)400μg/site s.c.2時間について調べた。〔結果〕(血管内皮細胞)CAT-2については、TNF-α130ng/mlの124時間処置によりmRNAレベルの有意な増加が認められた。VEGF処置の影響については現在研究中である。(マウス皮膚)マウス皮膚のiNOSmRNAレベルは、LPSにより増加が認められ、VEGFでは増加傾向が認められたが、再現性等について研究中である。
強誘電HfO2による急峻スロープFETの低消費電力回路と混載FeRAMの設計実証

本研究ではIoT向けセンサノードデバイスにおける集積回路の飛躍的な超低消費電力化に向けたトランジスタおよびメモリ技術の研究開発を行った。トランジスタについては、0.2V以下で動作する負性容量トランジスタの設計指針を明確にし、また実際に試作・実証を行い急峻サブスレショルド特性を実現するとともに、動作原理に関する新しい物理メカニズムの提案を行った。メモリについては、待機時の消費電力を極限まで抑える不揮発性SRAMを設計・試作、動作実証に成功した。トランジスタ・メモリともに強誘電体HfO2薄膜を用いたところが特徴であり低コストな低消費電力デバイスの実現性・有用性を示した点で工学上重要な成果を上げた。本研究ではIoT向けセンサノードデバイスにおける集積回路の非連続的な超低消費電力化に向けたデバイス・回路技術の研究開発を行っている。特にCMOS技術と整合性のある強誘電性HfO2を用いたロジック・メモリデバイスの設計・試作・実証を行う。本年度の研究業績は以下の通りである。(1)強誘電性HfO2ゲート絶縁膜を用いた負性容量トランジスタ(NCFET)の設計:ナノワイヤ型NCFETのモデリングに成功し、ゲート長とナノワイヤピッチの設計制約の下、エネルギー効率の指標となる電流オンオフ比がフィンFET型NCFETに比べて2倍程度大きくなることを示した。また過渡特性とモデリングにより強誘電性HfO2のNCFETの動作速度について初めて実験的に調査を行い、1-10MHzの領域でヒステリシスを抑えた動作が可能であることを示した。(2)トランジスタの待機時リーク電流に対するMCU消費電力のベンチマーク:IoTデバイスにおいてはアクティブ率の低い間欠動作が主となることを考慮し、ロジックトランジスタ・メモリセルの待機時リーク電流とMCUの消費電力について調査した。1MHz動作で1mWの消費電力を目指すためには待機時リーク電流を10pA/セルまで抑制することが必要であることを明らかにした。(3)強誘電性HfO2キャパシタを集積した不揮発性SRAMの試作・実証:(2)の結果を鑑みて、IoTデバイスで最重要なデバイスは不揮発なワーキングメモリであると結論づけ、CMOSプロセスと整合性の高い強誘電性HfO2キャパシタを集積した不揮発性SRAMの設計・試作を行い、電源オフ時前にデータをストアし、電源回復時にデータをリストアする動作を実証した。これにより待機時リーク電流を限りなくゼロに近づけることが可能となる。各研究計画項目について、その進捗状況を説明する。(1) NCFET/FeFETのコンパクトモデリング・パラメータの抽出:NCFET/FeFETのコンパクトモデリングについてはフィン型、ナノワイヤ型まで拡張しており順調に進んでいる。(2) NCFET/FeFETの回路設計と従来MOS回路との比較・ベンチマーク:待機時オフ電流に注目したNCFET/FeFETと従来MOSFET回路のマクロ的なベンチマークを行うことに成功し、順調に進んでいる。(3)セルレベルでのFeRAM回路の設計・試作・実証:(2)の知見に基づき、不揮発性SRAMの重要性を認識、今年度強誘電性HfO2キャパシタを集積した不揮発性SRAMのプロトタイピングに成功し機能性を実証した。そのため、前倒しで進んでいる。(1)強誘電体HfO2の過渡特性のマルチドメインモデルによる再現:2016年度に実験的に得られた強誘電体HfO2の過渡特性および負性容量の測定結果を再現するためのマルチドメインモデルを構築、高い再現性を実証した。このモデルはLandau-Khalatnikov方程式にドメイン間の相互作用を導入することでシングルドメインでは再現できない詳細な特性の再現に成功した。国際会議1件発表済み、国際論文1件掲載済み。(2)強誘電体の分極反転によるMOSFETのサブスレショルド特性への影響の実験的検証:金属/強誘電体/金属/絶縁膜/半導体の構造をもつトランジスタを設計・試作した。従来の負性容量トランジスタ(NCFET)の理論に基づいて設計すると急峻スロープ特性は得られなかったが、リーク電流と分極反転の組み合わせにより急峻スロープ特性を観測した。またサブスレショルド特性における分極反転の影響を、ゲートリーク電流をモニタリングすることで検証できることを提案した。この結果はこれまで報告されてきたNCFETの動作原理に対する新しい見解を示すもので学術上重要である。国際会議1件予定、国際論文2件投稿。(3)強誘電体HfO2を用いた強誘電体トンネル接合メモリ素子(FTJ)の実証:5nm以下の極薄強誘電体薄膜の材料開発に成功し、金属/強誘電体/半導体の構造をもつFTJメモリ素子を試作、トンネル抵抗比で30以上の特性を実現した。またマルチレベルセルとしての動作特性も確認した。この結果は、FTJメモリセルが大容量ストレージクラスメモリとして期待されるだけでなく、ニューロモルフィックコンピューティングなどのハードウェアAIへの応用も可能であることを意味し、工学上重要である。国際会議1件予定、国際論文1件投稿予定。

トランジスタ・メモリともに強誘電体HfO2薄膜を用いたところが特徴であり低コストな低消費電力デバイスの実現性・有用性を示した点で工学上重要な成果を上げた。各研究計画項目について、その推進方策を説明する。(1) NCFET/FeFETのコンパクトモデリング・パラメータの抽出:昨年度の過渡特性のモデリングでは強誘電性HfO2がシングルドメインであると仮定していたが、精度の高いモデリングにはシングルドメインでは限界があることを認識した。そこで今年度は強誘電性HfO2についてマルチドメインモデルを導入して、NCFETおよびメモリセルの動作速度を正確に見積もる。(2) NCFET/FeFETの回路設計と従来MOS回路との比較・ベンチマーク:(1)で述べたように、マルチドメインモデルを導入してNCFETのモデルを刷新するので、この新しいモデルに基づき改めて回路性能のベンチマークを行う。(3)セルレベルでのFeRAM回路の設計・試作・実証:昨年度実証した不揮発性SRAMは強誘電性HfO2キャパシタを用いた回路である。今年度は現在プロセス開発を進めているNCFETを試作しその回路設計・実証を目指す。集積ナノエレクトロニクス
ASEANにおけるインクルーシブ教育と社会構築の課題―ベトナムを軸とした比較研究

本研究は「ASEANにおけるインクルーシブ教育と社会構築の課題ーベトナムを軸とした比較研究」をテーマに、国連・障害者権利条約(CRPD)に従ってASEAN(東南アジア諸国連合)における障害者施策、インクルーシブ教育と社会構築への具体的方策を海外研究協力者の協力を得て現地調査を踏まえ提示することである。特に著しい経済成長で中進国(中所得国)に到達したベトナムを軸に比較研究を行い、ASEANにおける障害者施策の専門家養成(教員養成、社会福祉士養成等)と障害者の自立と就労、社会参加に関わる課題解決に向けた提起を行う。ASEAN加盟国10カ国において名目GDP中位に位置するベトナムを軸に比較検討する。