hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
疼痛慢性化に伴う両側帯状回の活性化機構および下降性疼痛抑制系調節機構の解明

本研究では、坐骨神経部分結紮モデルマウスの左右側帯状回における機能的変化について検討した。二次元電気泳動により、結紮後28日の左右側帯状回では発現パターンの異なるスポットが見られた。そのスポットにはCRMPが含まれることが質量分析で示された。しかしながら、ウエスタンブロット法では、左右側帯状回でのCRMP-2およびpCRMP-2の発現量は変化がなかった。また、ストレスモデルラットの帯状回におけるmIPSCのピーク電流は減少傾向にあったが、左右側帯状回間での違いは見られなかった。疼痛などのストレス存在下では、帯状回における抑制機構が弱まり興奮伝達が起きやすい状態にある可能性が示唆された。本研究では、神経障害性疼痛モデル動物の左右の帯状回から中脳水道周囲灰白質へのシナプス伝達および調節機構を明らかにすることを目的としている。神経障害性疼痛は、脊髄後根神経節や脊髄後角における機能異常によりアロディニアが生じることが知られているが、最近では脳内での活動の変化が数多く報告されている。神経障害性疼痛モデルのfMRI像では、片側の末梢神経障害にも関わらず右左両側の帯状回が活性化していることから、両側の帯状回が活性化状態になることで疼痛の慢性化が強固なものになり、下降性疼痛抑制系の破綻を来している可能性がある。しかしながら、どのようにして片側の坐骨神経損傷により左右両側の帯状回が活性化状態になるのか。また、左右の帯状回から視床や下降性疼痛抑制系の神経核である中脳水道周囲灰白質への神経投射は互いを相殺する関係にあるのかについては明らかにされていない。そこで、本年度は坐骨神経部分結紮モデルマウスを作製し、左右の帯状回のどのようなタンパク質の発現変化が起きているかについて、二次元電気泳動法を用いて解析を行う計画を立てた。今回は、結紮後4週齢のマウスの左右の帯状回を用いて実験結果を比較した。その結果、タンパク質の分離は良くなかったが、コラプシン反応媒介タンパク質などの発現が変化している傾向が見られた。このタンパク質は神経の軸索伸長などに関与しており、末梢神経に障害を受けた場合に脳内の帯状回の神経細胞がタンパク質レベルで変化を起こしていることが示唆された。神経障害性疼痛モデル動物の脳内fMRI像では、片側の末梢神経障害にも関わらず右左両側の帯状回が活性化しており、両側の帯状回が活性化状態になることが報告されている。この両側帯状回の活性化状態が、疼痛の慢性化を強固なものにし、下降性疼痛抑制系の破綻を来している可能性が考えられる。そもそも、左右の神経細胞の活動に違いがあるのか。昨年度は、坐骨神経部分結紮モデルマウスを作製し、左右の帯状回のどのようなタンパク質の発現変化が起きているかについて、二次元電気泳動法を用いて解析を行った。このタンパク質は神経の軸索伸長などに関与しており、末梢神経が障害を受けた場合に脳内の帯状回の神経細胞がタンパク質レベルで変化を起こしていることが示唆された。一方、疼痛はいろいろなストレスを受けることで感受性が変化する。そこで、恐怖条件付けモデル動物や恐怖記憶消去モデルにおける左右帯状回の神経活動に差があるのかについて、電気生理学的手法を用いて検討した。その結果、恐怖記憶消去モデル動物では、左右帯状回II-III層の錐体細胞におけるGABAA受容体を介したトニック電流が僅かではあるが増強していた。しかしながら、左右差はなかった。このことから、帯状回では、ストレスを消去する際に左右帯状回II-III層の神経細胞が興奮しにくい環境を作っていることが示唆された。神経障害性疼痛における左右帯状回の役割について検討を行っている。昨年度は、左側の坐骨神経結紮による左右半球それぞれの帯状回におけるタンパク質発現量の変化について二次元電気泳動法を用いて検討し、コラプシン反応媒介タンパク質の発現量が異なる傾向にあるという結果を得た。しかしながら、タンパク質の分離の精度が良くないために確証が持てる結果を得たとは判断しにくい状態であった。また、左右の腰髄についてもタンパク質の発現変化についての検討では、これまでに坐骨神経を結紮した慢性疼痛モデルにおける腰髄ではミグログリアの増加やP2X4受容体の発現量の増加が知られているため、二次元電気泳動の実験でも同様の結果が得られるかを確認した。その結果、結紮側でのプロテインホスファターゼの減少は見られたが、すでに知られているP2X4受容体などの変化は捉えることができなかった。このような昨年度の結果を改善するために、現在も条件検討中である。一方、本年度は左右帯状回の神経活動についても検討を行った。今回は、ストレスを受けたモデル動物とそれを消去したモデルでの左右帯状回II-III層の錐体細胞における抑制性神経応答を解析した。

その結果、左右間での変化は見られなかったが、ストレス消去時にGABAA受容体を介するトニック電流の増強が見られ、帯状回II-III層で興奮が起きにくい状態に変化している可能性が示唆された。しかしながら、計画しているsiRNAを用いての実験まで届いておらず、研究の進行状況は遅れ気味と言わざるをえない。本研究は、神経障害性疼痛モデル動物における左右側帯状回から中脳水道周囲灰白質へのシナプス伝達および調節機構を明らかにすることを目的としている。昨年度では、坐骨神経部分結紮モデルマウスにおける左右側の帯状回に対して二次元電気泳動を行い、タンパク質の分離は良くなかったけれども、コラプシン反応媒介タンパク質などの発現が変化している傾向が見られた。このタンパク質は神経の軸索伸長などに関与しており、末梢神経が障害を受けた場合に脳内の帯状回神経細胞の軸索身長や軸索輸送が変化している可能性が示唆された。また、恐怖条件付けモデル動物や恐怖記憶消去モデルなどのストレスモデルにおける左右帯状回の神経活動に差があるのかについて検討した結果、恐怖記憶消去モデル動物では、左右帯状回II-III層の錐体細胞におけるGABAA受容体を介したトニック電流が僅かではあるが増強していた。そこで本年度は、左右側の帯状回におけるコラプシン反応媒介タンパク質の発現量の変化について、ウエスタンブロット法を用いて詳細に検討を行った。その結果、左右側間における発現量の変化は検出できなかった。また、正常マウスの帯状回との比較においてもコラプシン反応媒介タンパク質の発現量に変化は見られなかった。コラプシン反応媒介タンパク質は軸索輸送に重要なキネシンと結合し、軸索輸送を行っていることが知られている。そこで、Kif2aの発現量を検討した結果、左右側帯状回間での変化は見られなかったが、正常マウスの帯状回より神経障害性疼痛モデルマウスにおいて発現量が増加している傾向が見られた。このことから、神経障害による慢性疼痛の発症の一因として、帯状回を中心とした軸索輸送の活性化が示唆された。本研究では、坐骨神経部分結紮モデルマウスの左右側帯状回における機能的変化について検討した。二次元電気泳動により、結紮後28日の左右側帯状回では発現パターンの異なるスポットが見られた。そのスポットにはCRMPが含まれることが質量分析で示された。しかしながら、ウエスタンブロット法では、左右側帯状回でのCRMP-2およびpCRMP-2の発現量は変化がなかった。また、ストレスモデルラットの帯状回におけるmIPSCのピーク電流は減少傾向にあったが、左右側帯状回間での違いは見られなかった。疼痛などのストレス存在下では、帯状回における抑制機構が弱まり興奮伝達が起きやすい状態にある可能性が示唆された。これまでの疼痛研究では、慢性疼痛に対する脊髄後根神経節でのP2X受容体あるいはGABAA受容体の関わりやスライスパッチクランプ法を用いた帯状回における神経活動の変化を検討してきた。本年度は、左側の坐骨神経結紮による左右半球それぞれの帯状回におけるタンパク質発現量の変化について二次元電気泳動法を用いて検討し、コラプシン反応媒介タンパク質の発現量が異なる傾向にあるという結果を得た。しかしながら、タンパク質の分離の精度がもう一つ良くないために確証が持てる結果を得たとは判断しにくい状態であった。また、左右の腰髄についてもタンパク質の発現変化について検討を行った。
音響データロガーによるジュゴンモニタリングネットワークの構築

ジュゴンは草食性の海生ほ乳類(海牛類)で熱帯から亜熱帯の沿岸域に生息する。我が国の沖縄本島周辺はジュゴン生息の北限と言われており、同海域に生息するジュゴンは生物学上非常に重要な希少種である。このため、生息頭数の確認(環境省)、漁業による混獲の回避と餌場である海草群落の保護・培養(水産庁)等、国を挙げての対策が講じられている。しかし、既に沖縄海域では10頭未満の生息頭数と言われており、講じる対策の生物学的根拠の調査すら危ぶまれている現状である。我々はこうした緊急を要する事態に対して、ジュゴンの生態を直接観察可能なタイ国沿岸にフィールドを求めた。そして、特に漁業による事故死を未然に防止するためのジュゴンモニタリングシステムを、ジュゴンの鳴音を長期間記録する音響データロガーシステムによって構築することを目的とする。平成18年度には次の項目について研究を実施した。2006年11月にタイ国トラン県リボン島周辺海域において、AUSOMS-Dによるジュゴン鳴音の連続観測並びに海草藻場における摂餌痕(ジュゴン・トレール)の調査と摂餌音の連続録音を行った。合わせて、目視によるジュゴン観測を実施した。AUSOMS-Dの録音データ解析から、ジュゴン鳴音並びに摂餌音のモニタリングが可能であることが分かった。しかし、既に沖縄海域では50頭未満の生息頭数と言われており、講じる対策の生物学的根拠の調査すら危ぶまれている現状である。そして、特に漁業による事故死を未然に防止するためのジュゴンモニタリングシステムを、ジュゴンの鳴音を長期間記録する音響データロガーシステムによって構築することを目的とした。平成16年度においては、前年度にタイ国リボン島沖で録音したジュゴン鳴音データ(1テラバイト)からジュゴン鳴音を切り出すソフトウエアを開発し、その解析を行った。その結果、ジュゴンは頻繁に鳴音を発すること、ステレオ録音された鳴音からジュゴンの位置が測定出来ることが明らかとなった。これらの結果を踏まえ、音響データロガーの改良を行い、再びタイ国リボン島でのフィールド調査を実施した。加えて、人工飼育下のジュゴン鳴音と行動との関係を求めるために、鳥羽水族館において鳴音録音、ビデオ録画並びに行動観察を行い、鳴音と特定に行動に関係があることを見いだした。平成17年度には次の項目について研究を実施した。1.ジュゴン探知システムの改良既に開発済みのジュゴン鳴音自動録音装置(AUSOMS-D)の改良を行い大幅な小型化を実現した。2.ジュゴンの鳴音を利用した探知実験現地実験をタイ国トラン県タリボン島周辺海域で平成17年11月(雨期)並びに平成18年2月-3月(乾期)に行い、ジュゴンの鳴音録音と同時にジュゴンの餌場である海草藻場の連続観測を実施した。3.音響データの解析AUSOMS-Dから得られた連続記録からジュゴンの音声を抽出し、その到来方向からジュゴンの移動を推定するとおもに、計測誤差について評価を行った。また、海草藻場の連続観測から得られたジュゴンの摂餌の痕(ジュゴン・トレール)と摂餌音のデータ解析から、ジュゴンの摂餌生態を推定した。

平成18年度には次の項目について研究を実施した。2006年11月にタイ国トラン県リボン島周辺海域において、AUSOMS-Dによるジュゴン鳴音の連続観測並びに海草藻場における摂餌痕(ジュゴン・トレール)の調査と摂餌音の連続録音を行った。合わせて、目視によるジュゴン観測を実施した。AUSOMS-Dの録音データ解析から、ジュゴン鳴音並びに摂餌音のモニタリングが可能であることが分かった。
ｍＲＮＡ細胞内送達による不死化因子の導入と細胞移植治療への応用

細胞移植では、疾患領域で虚血や炎症といった微小環境の劇的な変化が生じた結果、移植細胞に誘発される細胞死の経路も異なることが想定される。これまで、初代培養肝細胞の生着率を向上させるために、細胞死抑制因子Bcl-2 mRNAを用いていたが、移植環境によって最適な細胞死抑制因子を選定することが高い生着率に繋がると考えた。そこで、酸化ストレス、栄養枯渇、炎症分子といった複数の細胞死を誘発させるモデルを開発し、Bcl-2、XIAP、Survivin、HSP27、Aktといった因子による抗細胞死効果を検証した。XIAPやSurvivinはBcl-2より下流で機能し、HSP27やAktはBcl-2の上流で機能する。酸化ストレスにおいては過酸化水素処理を行なうことで、栄養枯渇においては、グルコース枯渇及び低酸素処理を行なうことで、炎症分子においてはTNF-αを処理することで、細胞死を誘発させた。細胞死抑制効果を検証した結果、細胞死抑制因子を導入することで、アポトーシスだけでなく、ネクローシスも抑制することができた。一方で、因子間の細胞死抑制効果には著明な差は観察されなかった。Bcl-2に関して、mRNAとpDNAの形で導入した場合、細胞死抑制効果は、pDNAと比較してmRNAで高いことが明らかとなった。これは、mRNAではその発現に核移行が不要であるため標的細胞の殆どに細胞死抑制効果が得られたと考えられた。一方で、pDNAを用いた場合では、少数の標的細胞にしか細胞死抑制効果が得られなったためと考えられた。続いて、細胞移植における細胞死抑制因子mRNA導入の有効性を検証するために間葉系幹細胞に対して、生着率について評価したところ、皮下移植において、細胞死抑制因子を導入することで、mRNA未導入群と比較して、有意に生着した。このことより、本システムは初代培養肝細胞だけでなく、他の細胞種にも展開可能であることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。初代肝細胞に対して抗アポトーシス因子Bcl-2発現mRNAを導入し生着率の改善を試みた。同所移植での生着率を定量PCR法にて評価したところ、Bcl-2導入細胞移植群はLuc mRNA導入細胞移植群や未導入細胞移植群と比べ有意に高い生着率を示した。Bcl-2は移植から生着までの細胞死を抑制することが示唆された。さらに、クッパー細胞の役割に着目した検討を行った。クッパー細胞を除去したところ、どの群も生着率が向上した。Bcl-2導入された細胞は移植直後のクッパー細胞による認識を回避する一方、mRNAによるBcl-2発現が持続する数日後以降も生着し、移植後1ヶ月後でも移植肝細胞からのALB分泌能が維持された。従って、移植された細胞は一度生着すれば、クッパー細胞の認識を回避する免疫寛容状態が成立することが示唆され、細胞移植効率の向上には移植後24hまでの免疫誘導の回避が重要であることが示された。移植細胞の機能を向上させる手法として3次元細胞塊(スフェロイド)が知られている。本システムの治療効果を向上させるため、スフェロイドに対してのmRNA導入条件を検討した。当研究室で開発された微細加工プレートを用いてスフェロイドを作製した。このスフェロイドに対し、当研究室で開発されたナノミセル、市販導入試薬リポフェクタミンとでmRNA発現効率を比較したところ、リポフェクタミンではスフェロイドが毒性により崩壊し、mRNA導入試薬として不適であった。一方、ナノミセルを用いた場合ではスフェロイドの形態を保ったまま高い発現が得られた。次に、スフェロイドへのmRNA導入効率について検証するために、GFP発現mRNAをCy5で蛍光標識し、取り込みと発現について共焦点顕微鏡にて観察した。その結果、ナノミセルはスフェロイド内部まで均一に浸透し、均一なGFP発現が得られた。今後、スフェロイドとの併用を試みる。抗アポトーシス因子の最適化についてはまだ検証中ではあるが、Bcl-2を用いて初代肝細胞の移植を試みたところ、生着率を向上することができた。さらに慢性肝炎モデルを作製し、肝へと移植を試みたところ、肝機能が未治療群と比較して回復し、その値は正常値と同程度となっていた。このことから、本システムは疾患治療に有望であることが示唆された。また、肝への同所移植では、臨床的に移植可能な細胞数は限られることから、本システムはその治療効果を底上げしうる手法である。このシステムをより発展させるために、移植細胞の機能を向上させるスフェロイドが挙げられる。当研究室で開発された微細加工プレートにて作製したスフェロイドに対して、mRNA導入を試みたところ、当研究室のナノミセルは、スフェロイドに均一にmRNAを発現させることが可能であった。これより、抗アポトーシス因子導入細胞移植とスフェロイドとの併用による治療効果の向上が見込まれる。平成28年度において、細胞移植治療のテーマにて複数学会に参加し、2度、学会賞を受賞していることから、本研究は注目度の高い研究であり、インパクトの大きいテーマである。研究計画では、in vitroのスクリーニングでとどまっていたが、平面培養ではあるが、本システムの有効性を実証できた。さらに、スフェロイドへのmRNA導入条件検討を終えていることから、当初の研究計画以上に進展していると考えている。

細胞移植では、疾患領域で虚血や炎症といった微小環境の劇的な変化が生じた結果、移植細胞に誘発される細胞死の経路も異なることが想定される。これまで、初代培養肝細胞の生着率を向上させるために、細胞死抑制因子Bcl-2 mRNAを用いていたが、移植環境によって最適な細胞死抑制因子を選定することが高い生着率に繋がると考えた。そこで、酸化ストレス、栄養枯渇、炎症分子といった複数の細胞死を誘発させるモデルを開発し、Bcl-2、XIAP、Survivin、HSP27、Aktといった因子による抗細胞死効果を検証した。XIAPやSurvivinはBcl-2より下流で機能し、HSP27やAktはBcl-2の上流で機能する。酸化ストレスにおいては過酸化水素処理を行なうことで、栄養枯渇においては、グルコース枯渇及び低酸素処理を行なうことで、炎症分子においてはTNF-αを処理することで、細胞死を誘発させた。細胞死抑制効果を検証した結果、細胞死抑制因子を導入することで、アポトーシスだけでなく、ネクローシスも抑制することができた。一方で、因子間の細胞死抑制効果には著明な差は観察されなかった。Bcl-2に関して、mRNAとpDNAの形で導入した場合、細胞死抑制効果は、pDNAと比較してmRNAで高いことが明らかとなった。これは、mRNAではその発現に核移行が不要であるため標的細胞の殆どに細胞死抑制効果が得られたと考えられた。一方で、pDNAを用いた場合では、少数の標的細胞にしか細胞死抑制効果が得られなったためと考えられた。続いて、細胞移植における細胞死抑制因子mRNA導入の有効性を検証するために間葉系幹細胞に対して、生着率について評価したところ、皮下移植において、細胞死抑制因子を導入することで、mRNA未導入群と比較して、有意に生着した。このことより、本システムは初代培養肝細胞だけでなく、他の細胞種にも展開可能であることが示唆された。抗アポトーシス因子Bcl-2発現mRNA導入にて初代肝細胞の生着率を改善できたことから、これからはスフェロイドシステムと併用した移植を試みる予定である。生着率の評価や治療効果の評価は確立したので、スフェロイド化することにより、平面培養と比べて、移植細胞の生着率の向上や移植による治療効果の向上が観察されるか検討する。また、移植における細胞死を防ぐ手法において、Bcl-2以外の因子も想定されるので、抗細胞死効果を簡便に検証するためのスクリーニング法を確立する。このスクリーニングに関して、実際には炎症や虚血といった環境に左右される複数の細胞死誘発経路が存在するため、複数の細胞死誘発アッセイを確立する。これらの結果をまとめ、論文を執筆する予定である。さらに、これまで初代肝細胞にて検討を行っていたが、より汎用性の高い骨髄性間葉系幹細胞を用いて同様の結果が得られるのか検証し、虚血性疾患といった疾患への細胞移植治療法として期待できるか検討する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
癌転移抑制因子CD82による口腔癌の細胞間接着制御機構の解析と臨床応用

癌転移抑制因子CD82/KAI-1はカベオリン-1の存在下で細胞膜表面タンパクとの相互作用により生物学的活性を調節する。DPP4はフィブロネクチンと結合する2型細胞膜貫通型タンパク質で、DPP遺伝子ファミリーのメンバーとして知られており、接着分子として働き、細胞骨格構成成分を調節する。そこで本研究ではCD82発現に伴うDPP遺伝子ファミリー酵素の発現を検討した。ヒト肺非小細胞癌由来CD82低発現細胞株h1299にCD82遺伝子を導入し、CD82強制発現細胞株を樹立した。CD82導入株ではDPP遺伝子のほか浸潤転移関連蛋白の発現に変動がみられた。DPP9はCD82強制発現によって減少し、細胞骨格分画に局在する傾向がみられた。また、DPP9の減少によって細胞接着関連蛋白の発現が上昇した。DPP9は同じ酵素活性を有するDPP4遺伝子ファミリーの中でも機能が異なること、さらにDPP9は細胞骨格蛋白および細胞接着関連蛋白の発現と関連して癌浸潤・転移を制御していることが示唆された。癌転移抑制遺伝子CD82/KAI-1がc-Metと複合体を形成し、c-Metアダプター蛋白質の結合を阻害することにより癌細胞の遊走を抑制することが明らかにされていることから、CD82/KAI-1の発現に伴って細胞遊走に関与するシグナルが制御され、細胞運動関連酵素の発現も変動することが推察される。そこで本研究では、CD82低発現細胞株にCD82を遺伝子導入したh1229/CD82transfectantを用いてCD82発現に伴う増殖・転移関連シグナル伝達機構の変化を検討するとともに、CD82発現による浸潤転移関連酵素の変動をマイクロアレイで検討した。まず、CD82による遺伝子の挙動を網羅的に解析するためにマイクロアレイを行なった。CD82導入株では、蛋白質分解酵素であるジペプチジルペプチダーゼ(以下DPP)と結合するisomeraseやDPP4が高発現していた。一方、DPP9,MMP1,MMP-10に加え、TGF-β1とその受容体遺伝子の発現が抑制された。このように、CD82発現によってジペプチド加水分解酵素に変動がみられたことからアミノペプチダーゼの発現を検討した。Real timePCRでは、CD82発現によりDPP9の発現が抑制されたが、DPP4,8には有意な変動がみられなかった。酵素活性を比較すると、細胞抽出液の酵素活性の平均値はCD82導入株で有意に高値を示した。細胞質分画では有意な差は認められなかったが、膜分画ではCD82導入株で活性が有意に上昇した。この膜分画にDPP4が存在することから、この活性はDPP4活性である考えられた。現在までのDPPに関する報告と本研究をまとめると、CD82とc-Metの結合によって低分子量G蛋白質による細胞遊走が抑制されると共に、DPP4活性が上昇し、ケモタキシス、細胞間接着、細胞外基質分解活性が低下することが示唆された。今後、CD82と各酵素蛋白質の発現誘導経路、DPP8,9の細胞内局在とその役割について明らかにする予定である。転移抑制因子CD82/KAI-1がc-Metと複合体を形成し、c-Metアダプター蛋白質の結合を阻害することにより癌細胞の遊走を抑制することが明らかにされていることから、CD82の発現に伴って細胞遊走に関与するシグナルが制御され、細胞運動関連酵素の発現も変動することが推察される。そこで本研究では、CD82低発現細胞株h1299にCD82を遺伝子導入したh1229/CD82transfectantを用いてCD82の発現に伴うジペプチジルペプチダーゼIV gene familyとCaveolin-1の変動を検討した。樹立したCD82導入株ではDPP9のmRNAと蛋白の減少が見られたが、DPP4とDPP8ではわずかに減少がみられた。CD82をノックダウンしたCD82導入株におけるDPP4 gene familyの変動を検討したところ、CD82siRNA導入後48、72時間でDPP4とDPP8の発現は増加を認めたが、DPP9では減少し96時間で上昇した。CD82と複合体を形成するCaveolin-1をWestern blotで検討したところ、CD82導入株の細胞骨格分画に強発現を認めた。

次に3種類の認識部位の異なった抗体でDPP9の局在をWestern blotで検討したところ、CD82導入株において細胞骨格分画にN末端領域と触媒領域で著しい発現を認めた。一方、DPP4、DPP8の発現はすべての分画で有意な差は認められなかった。蛍光抗体染色ではMOCKのCaveolin-1とDPP9は主に細胞膜と細胞質に局在していたが、CD82導入株では特に細胞質に強発現していた。Western Blotの結果から、CD82発現によりCaveolin-1とDPP9が細胞骨格分画に強発現すると考えられる。本研究と現在までの報告をまとめると、CD82はDPP4発現を介してDPP9の発現を抑制し、E-cadherin、β-cateninnなどの発現を促進し細胞間接着を亢進させること、さらに、caveolin1とDPP9タンパクを細胞骨格分画に誘導することにより癌細胞遊走を抑制することにより癌の浸潤・転移を制御していることが示唆された。今後、CD82と各酵素蛋白質の発現誘導経路、Caveolin-1とDPP9の細胞骨格蛋白への関連とその役割について明らかにする予定である。申請者は癌転移抑制因子CD82低発現細胞株h1299にCD82遺伝子を導入したh1299/CD82 transfectantを樹立し、CD82がc-Metと複合体を形成して糸状突起や葉状突起の形成を阻害して癌細胞遊走を抑制することを明らかにした。これらの結果はCD82が癌細胞の浸潤転移を抑制している可能性を示唆しているが、CD82の発現による癌細胞浸潤転移酵素の変動については未だ明らかにされていない。一方、DPP4は細胞膜に存在する膜結合蛋白のCD26であり、生理活性物質のペプチドのN末端にあるX-AlaおよびX-Proを加水分解する膜結合蛋白である。本酵素は細胞外基質やケモカインなどの生理活性物質に作用することから、癌細胞の浸潤・転移や遊走に関与していることが示唆されている。最近、DPP4活性を有し、DPPIVと約60%の相同性を持つ新たなペプチダーゼ(DPP8,DPP9)がクローニングされDPP4遺伝子ファミリーとして分類され、その生理的役割が研究されつつある。そこで本研究では、h1299/CD82transfectantを用いてCD82の発現を伴うCaveolin-1と浸潤転移関連酵素の変動を検討した。その結果、CD82はDPP4発現を介して(1)DPP9の発現を抑制し、E-cadherin、β-cateninnなどの発現を促進乙細胞間接着を亢進させること、(2)さらに、caveolin-1とDPP9タンパクを細胞骨格分画に誘導することにより癌細胞遊走を抑制することによって癌の浸潤・転移を制御していることが示唆された。
RNA合成阻害を作用機序とする新規抗腫瘍薬3'-エチニルシチジンの分子標的の探索

1.HT1080細胞、L929細胞を用い、タイプIIFNによってECydに対する感受性が変化するか検討した結果、タイプIIFNを前処理すると、ECydの殺細胞効果が増強された。この効果は、作用機序の異なる他の抗がん剤、ara-C、FUdR、GEM(gemcitabine)では認められず、ECydに特異的だった。このことは、ECydが他の抗がん剤とは異なる新しい作用機序を有して入ることを意味する。従って免疫系を間接的に活性化するIFNと、ECydの併用により、難治性の固形がんに対して有望な化学療法剤となると期待する。2.ECydの代謝活性化酵素であるuridine/cytidine kinase 2(UCK2)をコードするuck2遺伝子におけるEcydの薬剤応答性に関与するSNPの解析を行った。Celera社およびNCBIデータベース間で認められた22箇所のSNPの箇所について、ヒト由来がん細胞のECydsensitive株およびresistant株の両細胞株間のgenotypeを比較したところ、これらSNPの中にECydresistanに関与すると考えられるものはなかった。また、遺伝子産物の質的変化に直接影響するexon-ihtronjunctionおよびexon領域におけるSNPを探索した結果、exonにおいてアミノ酸変化を伴うcSNPとアミノ酸変化を伴わないsilentSNPが検出された。このSNPsがheteroであったことよりその関与に関して更なる研究が必要である。さらに、遺伝子の転写レベルを調節し発現に量的変化をもたらすpromoter領域の解析を行った結果、3箇所においてSNPが認められた。今後、培養癌細胞で確認されたuck2遺伝子のSNPについて、がん細胞の数を増やして解析を進めると共にSNPとpromoter活性との関係についても解析を行なう。
Analyzeを組み入れた継続的教育改善システムの開発

本研究ではPDCAサイクルに代表されるような継続的教育改善について「Analyze」という概念を取り入れてさらなる効果的な教育改善を行うことを目的とする。手法は授業のアンケートなどで得られたデータについて効果的な「解析」を行うことで改善に必要な成分を抽出して改善に役立てる。本研究において多変量解析を用いて効果的な改善方法を提案し、その有効性について検証した。より質の高い教育を行うために,多くの教育機関が継続的教育改善システムを取り入れている.アンケートを実施して改善につなげるが,集計されたデータをグラフ化するなどの評価をするだけでは,改善に必要な「要素」を見つけにくいことも多いために,より多くのデータの収集・保管を行って対処するケースが多いのが現状である.したがって,本研究の目的はアンケート結果に統計学という根拠に基づいた解析(Analyze)を適用して,解析結果から迅速・確実に改善に必要な「要素」を抽出して効率よく改善できる新しい継続的教育改善を構築することである.今年度実施した内容は以下のとおりである.1.多分野にわたる解析手法の適用および有効性の確認3つの教育機関に解析を適用して必要な要素を見つけ出して有効性を確認した.これにより実験科目だけではなく,座学などの科目でも十分に利用できることが示唆された.そして他の教育機関の授業においても改善要素が抽出できたということで,本手法が広範囲に利用できることが確認できた.2. GUIシステムの開発これまで申請者が開発した統計学によるアンケートの解析プログラムはCUI形式なので,使いやすさの面で改良するためにGUI化に取り組んだ.現在はデータの入出力と解析アルゴリズムの一部まで出来るようになっており,平成21年度までには完成となる予定である.3.各教育機関と意見交換(担当者:野崎)沖縄県内および他県の教育機関と意見交換を行いながら,あらゆるユーザーに使いやすいシステムの設計を行った.現在では多くの教育機関が継続的教育改善を行っており、特にPDCAサイクルに基づいて改善を行っている。しかしながらサイクルを循環させるためには多数のデータを取得しなければならず、より効率化する必要がある。本研究では、授業改善で代表的に行われているアンケートの結果をデータとしてとらえ、多変量解析を用いて効率的に継続的教育改善が行えるシステムを構築することを目的とする。本年度はAnalyzeシステムにおいて、GUI化を行うことができた。GUI化したシステムは複数のOSで動作することができるので、実用化に近付いたと考えることができる。このシステムは教育現場の方にも分かりやすい言葉を用いているので、使いやすいものであると考えているが、解析結果の解釈方法についてはまだ改善の余地があるので、引き続き現場の方の意見も取り入れながら改善を行う予定である。そして実験データの取得依頼をした教育機関は新たに高専から1校を食わせて、高専以外の教育機関から大学と高校の教育機関にもご協力をいただいた。大学ではデータを取得して解析結果を得ることができ、授業改善に役立ちそうだという感想をいただいた。高校は、沖縄県内の離島の高校でサンプル数のお酢yくない倍の実験として協力いただいた。高校は高専や大学のような高等教育機関とは年間スケジュールが異なるために、今年度は打ち合わせを行い、本格的なデータ取得は平成22年度に行うことになった。そしてこれまでのアンケート結果は授業改善を中心に行われるものであったが、計算方法を工夫することで、各学生へのフィードバックを行えることも可能にして、教員と学生の両方について改善ができることを示した。従来の継続的教育改善システムに対して統計学に基づいた解析を取り入れた新しい計測的教育改善を構築することが本研究の目的である。最大のメリットは改善に必要な成分を迅速・確実に抽出して効率よく改善できる点である。主成分分析を用いて得られた新たな評価指標を用いることで、これまででは得られなかった改善に必要な成分が迅速に得られることが特徴である。今年度はこれまでの研究成果を踏まえて、これまで用いてきた主成分分析による改善方法が適切かどうか現場の教員の意見と綿密に照らし合わせながら検証した。昨年度までは大学・高等専門学校で協力をいただきながら研究を実施したが、今年度は高校でも本格的に協力していただいて研究を実施した。さらに本手法の具体的な応用の一つとして改善が容易ではない、授業にまじめに取り組んでいるものの成績の向上が見られない生徒の改善について主成分分析を用いて従来では分からなかった改善方法を提案することができた。新たに得られた結果では改善のために生徒が何をしなければならないということが生徒自身が気づいていない項目を明らかにすることができ、授業の担当教員および課外活動で指導している教員のコメントと慎重に照らし合わすことで検証することができた。そして現場で容易に解析ができるようにプロトタイプとしてのGUIベースでのOSに依存しないソフトウエアを開発した。主成分分析を用いるためには線形代数の知識が必要なため多くの現場の教員に利用してもらうためにはそのような知識を必要としなくてもソフトが利用できるようにソフトウエアの開発の設計が必要であり、開発したソフトウエアはできるだけ容易に扱えるようにした。
認知神経学に基づく英語読字障害学習リハビリテーション開発

読字障害が疑われる児童に対して、読字レベル( A.一文字レベル、B.単語レベルC.文章レベル、D.読解レベル)、書字レベル(A.書字、B.表記レベル、C.文法レベル、D.作文レベル)に分けて症状レベルを明らかにした。英語読字障害が疑われる児童には、研究分担者の北らが作成した「日本児童向けdyslexia評価法」を活用し、英単語読字障害スクリーニングとして試行中である。この際には、英語での言語環境が異なり習っている語彙数なども英国児童とは日本児童は明らかに異なっており、日本児童の語学学習到達などを考慮に入れたスクリーニング検査を新たに作成している。さらに、スクリーニングを実施した児童には合わせて英単語概念認知の発達を調べる英単語読字反応時間検査を施行し、両者の相関を検討し日本児童の英単語認知発達を明らかにした。上記の何らかのつまずきが見出された読字障害児童に対しては、より客観的な文字認知検査として、日本語での読字障害の合併の有無を検索するため、小学生の読み書きスクリーニング検査(STRAW)、聴覚性記憶検査、音韻意識検査、音読検査を実施し、各言語間での読字障害の出現頻度を比較した。一方認知リハビリテーションの一つとして経頭蓋電気刺激(tDCS)装置を購入し、まずは成人例の読字障害や不安症に対してパイロット的にtDCSを実施したが、特に問題となる症状はでていない。文字読字課題を作成し、その前後でのtDCSを実施するプログラムを作成し成人での試行を増やしている。また読字時での脳波での脳機能評価も実施し、局在性の脳活動の減少を確認した。平成31年3月13日に研究代表者と研究分担者が集い研究班会議を開催し、本年度の成果について発表ならびに意見交換を行った。今年度目標とした日本児童向け英語読字障害スクリーニングテストの完成ができていない。経頭蓋電気刺激(tDCS)も成人例での試行を増やしているが、読字障害を有する児童への臨床応用には至っていない。英語読字障害児童の簡便な検出法として、日本児童に適したスクリーニング検査法を作成し、国内での普及を図る(北、杉田)。初年度に検出された英語読字障害児童に対して、英語読字中での脳波検査を実施し、日本語読字障害、英語読字障害児童での脳波活動低下部位を精査する(松澤)。比較のため同年齢の正常コントロールとして、検査ボランティアを募り、両者での脳内賦活部位の差異を脳波や近赤外線を用いて解明する。同時に、英語読字障害児童に合った個別教育的治療プログラムを開発する(ホーン)。日本語dyslexia個別支援教育に経験を有する宮寺が英語教育の大井らと協議し、効果的な英語読字障害指導実践法を開発する。特に視覚からの情報処理に異常が認められる際には、聴覚を通じた治療法を選択して教育にあたるなど、視覚的ならびに聴覚的ルート双方を補完する教育支援方法を確立する。一方、病態機序を明らかにするため、発達性読字障害に対する視覚認知や音韻処理過程の異常の有無も合わせて調査する(鈴木)。さらに脳波活性低下部位の検出結果を参考に、読字機能を高めるため対象児童にtDCSをパイロット的に実施する(杉田、松澤、小宮山)。tDCSの実施にあたっては、前年度成人で実施してきた実績を基に、まずは中高生の読字障害児を対象に実施する。特に英語読字障害児童で活性低下が指摘されている左頭頂側頭部を中心に刺激する。効果判定のために、読字反応時間検査前に2mAのtDCSを25分実施する。合わせて、読字障害の障害部位を迂回させ代償機能を高めるための英語読字支援機器を作製する(飯塚)。特に英語読み上げ機能を完備した日本児童向け医療工学的学習支援機器を、本研究では作製する。読字障害を中心とする学習障害の機能改善を主眼とし、学校現場で実践可能な“学習リハビリテーション"の国内樹立の魁とする。読字障害が疑われる児童に対して、読字レベル( A.一文字レベル、B.単語レベル、C.文章レベル、D.読解レベル)、書字レベル(A.書字、B.表記レベル、C.文法レベル、D.作文レベル)に分けて症状レベルを明らかにした。英語読字障害に関しては、ロンドン大学教育研究所で実施されているdyslexia screening testsを参考に日本人向けの英単語読字障害スクリーニングテストを作成中である。この際には、英語での言語環境が異なり、習っている語彙数なども英国児童とは日本児童は明らかに異なっており、日本児童の語学学習到達などを考慮に入れたスクリーニング検査を新たに作成している。これを用いて、千葉大学医学部附属病院に通院中の英語読字障害児に対してスクリーニング検査を実施した。これに合わせて英単語概念認知の発達を調べる英単語読字反応時間検査を施行し、両者の相関を検討し日本児童の英単語認知発達を明らかにした。上記の何らかのつまずきが見出された読字障害児童に対しては、より客観的な文字認知検査として、日本語での読字障害の合併の有無を検索するため、小学生の読み書きスクリーニング検査(STRAW)、聴覚性記憶検査、音韻意識検査、音読検査を実施した。文字読字課題を作成し、その前後でのtDCSを実施するプログラムを作成して成人で試行中である。

また読字時での近赤外線での脳機能評価も実施し、局在性の脳血流量の減少を確認した。平成30年3月22日に分担者が集い研究班会議を開催し、本年度の成果について発表ならびに意見交換を行った。今年度目標とした英語読字障害スクリーニングテストの完成ができていない。経頭蓋電気刺激(tDCS)も成人例でパイロット的に実施できているが、読字障害児用の治療プログラムは実施できていない。読字障害が疑われる児童に対して、読字レベル( A.一文字レベル、B.単語レベルC.文章レベル、D.読解レベル)、書字レベル(A.書字、B.表記レベル、C.文法レベル、D.作文レベル)に分けて症状レベルを明らかにした。英語読字障害が疑われる児童には、研究分担者の北らが作成した「日本児童向けdyslexia評価法」を活用し、英単語読字障害スクリーニングとして試行中である。この際には、英語での言語環境が異なり習っている語彙数なども英国児童とは日本児童は明らかに異なっており、日本児童の語学学習到達などを考慮に入れたスクリーニング検査を新たに作成している。さらに、スクリーニングを実施した児童には合わせて英単語概念認知の発達を調べる英単語読字反応時間検査を施行し、両者の相関を検討し日本児童の英単語認知発達を明らかにした。上記の何らかのつまずきが見出された読字障害児童に対しては、より客観的な文字認知検査として、日本語での読字障害の合併の有無を検索するため、小学生の読み書きスクリーニング検査(STRAW)、聴覚性記憶検査、音韻意識検査、音読検査を実施し、各言語間での読字障害の出現頻度を比較した。一方認知リハビリテーションの一つとして経頭蓋電気刺激(tDCS)装置を購入し、まずは成人例の読字障害や不安症に対してパイロット的にtDCSを実施したが、特に問題となる症状はでていない。文字読字課題を作成し、その前後でのtDCSを実施するプログラムを作成し成人での試行を増やしている。また読字時での脳波での脳機能評価も実施し、局在性の脳活動の減少を確認した。平成31年3月13日に研究代表者と研究分担者が集い研究班会議を開催し、本年度の成果について発表ならびに意見交換を行った。今年度目標とした日本児童向け英語読字障害スクリーニングテストの完成ができていない。経頭蓋電気刺激(tDCS)も成人例での試行を増やしているが、読字障害を有する児童への臨床応用には至っていない。英語読字障害児童の簡便な検出法として、日本児童に適したスクリーニング検査法を作成する(北、杉田)。初年度に検出された英語読字障害児童に対して、我々が開発した読字反応時間検査中に脳波検査を実施し、日本語読字障害、英語読字障害児童での脳波活動低下部位を精査する(松澤)。比較のため同年齢の正常コントロールとして、検査ボランティアを募り、両者での脳内賦活部位の差異を脳波や近赤外線を用いて解明する。同時に、英語読字障害児童に合った個別教育的治療プログラムを開発する(ホーン)。日本語dyslexia個別支援教育に経験を有する宮寺が英語教育の大井らと協議し、効果的な英語読字障害指導実践法を開発する。特に視覚からの情報処理に異常が認められる際には、聴覚を通じた治療法を選択して教育にあたるなど、視覚的ならびに聴覚的ルート双方を補完する教育支援方法を確立する。
高速光電子分光による熱力学温度測定

本研究は、固体中の電子エネルギー分布の光電子分光測定を原理とした温度計測技術の開発を目的とする。平成29年度では以下の研究を実施した。1新規電子エネルギー分析器の開発本研究で開発する電子エネルギー分析器は、出射スリットを設けず、エネルギーの違う電子を空間的に分散させ、イメージセンサーを用いて分散位置を強度測定する。本エネルギー分析器では、半球電極入射部及び出射部の空間電位を理想的な球状電極が作る空間電位にするために、半球電極入射部及び出射部に複数個の櫛状の電極アレイを設け、内側半球電極から外側半球電極に連続的に変化する電位に対応させた電圧をかけられる構造を持たせた。さらに、フェルミ準位近傍のエネルギー範囲の電子を位置検出でスペクトル分解するためには、検出するエネルギー範囲において静電レンズ部における色収差を極力小さくする必要がある。そこで、現在、4極子型電極を静電レンズに導入し、色収差を補正するためにシミュレーションを行っている。2光電子スペクトルにおけるブロードニング関数の導出本研究では、エネルギー分解能を変数としてもつガウス関数とローレンツ関数を線形結合させたブロードニング関数と熱力学温度を変数にもつフェルミ・ディラック分布関数を畳み込み積分した関数をフェルミ準位近傍の光電子スペクトルにフィッティングすることにより、液体窒素冷却温度領域で熱力学温度とエネルギー分解能の同時決定に成功した。決定した熱力学温度は、試料ホルダーの温度センサーの値と比べ1K差程度のよい一致をみた。しかし、他の温度領域では未だ10K程度の違いがある。熱力学温度の決定精度を高めるためには、光電子スペクトルにおけるブロードニング関数を詳しく調べる必要がある。そこで、高速フーリエ変換を利用して測定された光電子スペクトルから、ブロードニング関数を導出する計算を行い、関数の形状を算出することに成功した。現在まだ熱力学温度計測に特化した電子エネルギー分析器の開発が完成していない。フェルミ準位近傍のエネルギー範囲の電子を位置検出でスペクトル分解するためには、検出するエネルギー範囲において静電レンズ部における色収差を極力小さくする必要があるからである。そのため、現在4極子型電極を静電レンズに導入し、色収差を補正するためにシミュレーションを急ピッチで進ませている。光電子スペクトルから熱力学温度を決定する技術は大いに進捗があった。液体窒素冷却温度領域において、センサー温度にほぼ一致する熱力学温度決定に成功している。しかし、更なる高精度化には、光電子スペクトルにおけるブロードニング関数を詳細に調べる必要がある。現在高速フーリエ変換を用いて、測定されたスペクトルからブロードニング関数を導出する研究をおこなっており、進捗がある。平成30年度では以下の2項目についてさらに研究を進める。(1)4極子電極の導入による電子エネルギー分析器の色収差の補正これまで製作された電子エネルギー分析器の基本構造に加え、静電レンズ部における色収差を補正するために、4極子電極を導入するための設計開発を行う。(2)高速フーリエ変換によるブロードニング関数の導出フェルミ準位近傍の光電子スペクトルはフェルミ・ディラック分布とブロードニング関数が合成されている。センサー温度値を仮定してフェルミ・ディラック分布を決め、光電子スペクトルとフェルミ・ディラック分布のそれぞれのフーリエ変換の比を取り、逆フーリエ変換することで原理的にブロードニング関数が導出可能である。本研究は、表面局在の熱力学的温度を測定可能な、非接触かつ目盛り校正不要な温度計測技術、すなわち、固体中の電子エネルギー分布の光電子分光測定を原理とした温度計測技術の開発を目的とする。平成28年度は、新規電子エネルギー分析器の開発と熱力学温度決定のためのブロードニング関数の導出の研究を行った。新規電子エネルギー分析器の開発では、半球電極部位を通過する電子の分散を位置検出して計数測定する。そのためには半球電極部位に入射する電子を静電レンズで収束させる必要がある。FD分布を構成する範囲のエネルギーの電子を等しく収束されるための色収差の小さい電子レンズ系を組む必要がある。計算機シミュレーションを行い、色収差を抑えた静電レンズの設計と製作を行った。光電子スペクトルから熱力学温度を決定するためには、熱力学温度Tを変数としてもつFD分布関数にエネルギー分解能ΔEを偏差として持つ統計分布関数を畳み込んだ関数をスペクトルにフィッティングする必要がある。他の温度センサから独立した熱力学温度計測技術を実現させるためには、1つの光電子スペクトルから2つの変数TとΔEを同時決定させる必要がある。液体窒素温度領域における光電子分光スペクトルに対し、試料ホルダー温度と一致する熱力学温度決定に成功したが、室温領域および液体ヘリウム冷却温度領域では、決定された温度と試料ホルダー温度には大きな差が見られた。温度決定精度の向上のためには、エネルギー分解能ΔEを偏差として持つ統計分布関を仮定するのではなく、より現実的なブロードニング関数を導出する必要がある。そこで、各温度領域での光電子スペクトルのフーリエ変換、熱力学温度Tを仮定したFD分布のフーリエ変換、それらの比を逆フーリエ変換することでブロードニング関数を導出する研究を始めた。温度領域でのブロードニング関数の違いを明らかにしていく。新規電子エネルギー分析器の開発において、静電レンズの設計時に半球電極部位との接合性に問題があることが発覚し、急遽これまで開発してきたエネルギー分析器に追加加工を余儀なくされた。そのために、検出部の開発が遅れてしまった。

1新規電子エネルギー分析器の開発本研究で開発する電子エネルギー分析器は、出射スリットを設けず、エネルギーの違う電子を空間的に分散させ、イメージセンサーを用いて分散位置を強度測定する。本エネルギー分析器では、半球電極入射部及び出射部の空間電位を理想的な球状電極が作る空間電位にするために、半球電極入射部及び出射部に複数個の櫛状の電極アレイを設け、内側半球電極から外側半球電極に連続的に変化する電位に対応させた電圧をかけられる構造を持たせた。さらに、フェルミ準位近傍のエネルギー範囲の電子を位置検出でスペクトル分解するためには、検出するエネルギー範囲において静電レンズ部における色収差を極力小さくする必要がある。そこで、現在、4極子型電極を静電レンズに導入し、色収差を補正するためにシミュレーションを行っている。2光電子スペクトルにおけるブロードニング関数の導出本研究では、エネルギー分解能を変数としてもつガウス関数とローレンツ関数を線形結合させたブロードニング関数と熱力学温度を変数にもつフェルミ・ディラック分布関数を畳み込み積分した関数をフェルミ準位近傍の光電子スペクトルにフィッティングすることにより、液体窒素冷却温度領域で熱力学温度とエネルギー分解能の同時決定に成功した。決定した熱力学温度は、試料ホルダーの温度センサーの値と比べ1K差程度のよい一致をみた。しかし、他の温度領域では未だ10K程度の違いがある。熱力学温度の決定精度を高めるためには、光電子スペクトルにおけるブロードニング関数を詳しく調べる必要がある。そこで、高速フーリエ変換を利用して測定された光電子スペクトルから、ブロードニング関数を導出する計算を行い、関数の形状を算出することに成功した。現在まだ熱力学温度計測に特化した電子エネルギー分析器の開発が完成していない。フェルミ準位近傍のエネルギー範囲の電子を位置検出でスペクトル分解するためには、検出するエネルギー範囲において静電レンズ部における色収差を極力小さくする必要があるからである。そのため、現在4極子型電極を静電レンズに導入し、色収差を補正するためにシミュレーションを急ピッチで進ませている。光電子スペクトルから熱力学温度を決定する技術は大いに進捗があった。液体窒素冷却温度領域において、センサー温度にほぼ一致する熱力学温度決定に成功している。しかし、更なる高精度化には、光電子スペクトルにおけるブロードニング関数を詳細に調べる必要がある。現在高速フーリエ変換を用いて、測定されたスペクトルからブロードニング関数を導出する研究をおこなっており、進捗がある。液体窒素温度領域における光電子分光スペクトルに対し、試料ホルダー温度と一致する熱力学温度決定に成功したが、室温領域および液体ヘリウム冷却温度領域では、決定された温度と試料ホルダー温度には大きな差が見られた。温度決定精度の向上のためには、エネルギー分解能ΔEを偏差として持つ統計分布関を仮定するのではなく、より現実的なブロードニング関数を導出する必要がある。
エレクトロルミネッセンス測定による金属および半導体のアノード酸化に関する研究

本研究は金属および半導体のアノード酸化にともなうEL現象の測定を試み、EL現象とアノード酸化物皮膜の成長過程および皮膜の欠陥構造との関連性を調べることよりアノード酸化物皮膜のその場測定手法としての有用性を検討することを目的として計画された。研究内容は、以下の項目からなっている。1.KNO_3を含むエチレングリコール溶液中でのp型Siのアノード酸化とEL挙動2.p型Siのアノード酸化挙動およびEL挙動にたいする塩化物イオン添加の影響4.酸化物皮膜で覆われたNbおよびTiのK_2S_2O_8を含むNaCl水溶液中でのカソード分極にともなうEL挙動研究項目1および2については、p型Siのアノード酸化物皮膜(SiO_2)の成長およびその欠陥構造とEL挙動が密接な関係があり、ELスペクトルからSiO_2皮膜中のトラップ準位およびSiO_2/Si界面の準位等の情報が得られる可能性のあること,ならびに塩化物イオンによるSiO_2皮膜の破壊にELが敏感に応答することからEL挙動から皮膜の破壊をモニターできることが明らかにされた。また、研究項目3から金属のアノード酸化にともなうEL挙動の再現性が前処理により大きく左右されること、特にエメリー紙による機械研摩の際にSiC等が不純物として表面に残りEL源となることが示唆された。さらに、研究項目4では、金属の種類および酸化物皮膜の作成法(アノード酸化と熱酸化)でカソード分極によるEL挙動が異なることから皮膜の欠陥構造および半導体的性質の相違を評価できることが示唆された。以上のように本研究は当初の研究計画の内容をほぼ達成することができた。1.KNO_3を含むエチレングリコール溶液中でのp型Siのアノード酸化とEL挙動2.p型Siのアノード酸化挙動およびEL挙動にたいする塩化物イオン添加の影響3.Na_2SO_4水溶液中でのNbのアノード酸化とEL挙動におよぼすNb前処理の影響4.酸化物皮膜で覆われたNbおよびTiのK_2S_2O_8を含むNaCl水溶液中でのカソード分極にともなうEL挙動研究項目1および2については、p型Siのアノード酸化物皮膜(SiO_2)の成長およびその欠陥構造とEL挙動が密接な関係があり、ELスペクトルからSiO_2皮膜中のトラップ準位およびSiO_2/Si界面の準位等の情報が得られる可能性のあること,ならびに塩化物イオンによるSiO_2皮膜の破壊にELが敏感に応答することからEL挙動から皮膜の破壊をモニターできることが明らかにされた。1.暗箱、石英光学窓付きの電気化学セル、分光器、フオトンカウンタ-、ライトチョッパ-、パ-ソナルコンピュ-タ-を組み合わせたエレクトロルミネッセンス自動計測系を作成した。2.KNO_3を含むエチレングリコ-ル溶液中でp型Siの定電流アノ-ド酸化ならびに定電位アノ-ド酸化にともなう発光スペクトルの測定をおこなった。発光スペクトルは350nmと670nmにピ-クを持ち、そのピ-ク強度はいずれも30V以上で、アノ-ド酸化電位の増加とともに急激に増加する結果が得られた。各発光ピ-ク強度の対数とアノ-ド酸化電位のー1/2乗との間には直線関係が成立した。この関係はZnS等の半導体発光素子にみられるように発光が高電場で加速された電子の衝突による発光中心のイオン化と、その後の再結合によるものであることを示唆する。所定の電位まで定電流アノ-ド酸化後、定電位に保持するとアノ-ド電流および各発光ピ-ク強度は、ともに時間に逆比例して減少する結果が得られた。3.エチレングリコ-ル溶液中に塩化物イオンを添加すると、定電流アノ-ド酸化の際、350nmの発光ピ-ク強度に比べ、670nmのピ-ク強度が増加することが確認された。しかし、塩化物イオンを0.1M以上添加するとアノ-ド酸化皮膜は破壊され、それと同時に発光強度は急激に減少した。アノ-ド酸化皮膜は、SiO_2と考えられ、SiO_2への塩化物イオンの侵入により、670nmの発光中心となる不純物準位がSiO_2のバンドギャップ内に形成されることが示唆される。4.以上の結果より、エチレングリコ-ルの酸化によりSiO_2の伝導帯に注入された電子がSiO_2の高電場により加速され、発光中心に衝突し、発光中心をイオン化した後、再結合する発光機構が考えられる。なお、350nmにピ-クを持つ発光はSiO_2の伝導帯電子が下地Siの伝導帯へ落ちることによるものと推定される。