hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
造血幹細胞機能および白血病発症におけるヒストン脱メチル化酵素JMJD3の機能解析

JMJD3はヒストンH3の第27番目のリジン(H3K27)を脱メチル化する酵素であり、ヒストン修飾を介した遺伝子発現の制御に関与するが、造血系における機能については不明な点が多い。研究代表者は、造血系におけるJMJD3の機能を明らかにする目的で、Jmjd3欠損マウスを作製した。JMJD3の欠損は定常状態の造血系には影響を与えなかったが、骨髄移植後の造血幹細胞またがん遺伝子を導入することによって得られる白血病幹細胞において、幹細胞機能の障害が認められた。JMJD3がH3K27の脱メチル化により細胞周期制御因子の発現を誘導し、増殖ストレス誘導後の幹細胞の細胞周期を制御していることを明らかにした。JMJD3はヒストンH3K27に対する脱メチル化酵素である。我々はJmjd3のコンディショナルノックアウト(cKO)マウスを作製し、Jmjd3欠失造血幹細胞は競合的骨髄移植おいて造血再構築能が低下していること、およびMLL-AF9融合遺伝子による白血病発症に抵抗性であること、を見いだした。その基盤となる分子機構を解明する目的で、コントロールおよびJmjd3欠失造血幹細胞からRNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いて網羅的な遺伝子発現解析を行なった。さらに、これらの遺伝子発現変化についてGSEA(gene set enrichment analysis)によるパスウェイ解析を行なったところ、Jmjd3欠失造血幹細胞はコントロール造血幹細胞に比較して細胞周期が有意に亢進していることが明らかとなった。そこで、細胞周期関連遺伝子に注目してその発現変化を定量PCRにより解析したところ、Jmjd3欠失造血幹細胞ではInk4a locusに存在するCDK阻害タンパク質(cyclin-dependent kinase inhibitor, CDKI)であるp16Ink4aとp19Arfの発現が有意に低下していることが見いだされた。さらに、JMJD3とH3K27me3に対する抗体を用いてChIP PCRを行ない、JMJD3はInk4a locusに直接結合していること、およびH3K27のメチル化レベルが低下していることも示された。これらの結果から、JMJD3は造血幹細胞においてInk4a locusに結合し、ヒストンH3K27を脱メチル化しp16INK4a、p19ARFの発現を亢進させ、replication stressおよびoncogenic stressにおいて造血幹細胞が過度に細胞周期に移行しない様に調節することにより幹細胞機能維持に寄与していることが示唆された。H28年度の目標としては、1)定常状態およびMLL-AF9導入による正常造血幹細胞とJmjd3欠失造血幹細胞における遺伝子発現プロファイルの比較検討、2)JMJD3欠失により発現変化を認める遺伝子についてJMJD3の直接標的遺伝子かどうかの検討、および3)同定された遺伝子が正常造血幹細胞維持および白血病抵抗性の原因であることの確認、の3つを提唱した。このうち、1)についてはコントロールおよびJmjd3欠失造血幹細胞を用いて網羅的遺伝子発現解析を行ない、Jmjd3欠失造血幹細胞において細胞周期が有意に亢進していることを見いだし、その原因としてp16Ink4aとp19Arfを同定した。2)については、JMJD3とH3K27me3に対する抗体を用いてChIP PCRを行ない、JMJ3はこれらの遺伝子座に直接結合し遺伝子発現を調節していることを確認した。これらの結果から、1)と2)についてはほぼ達成されたと考えている。3)については、p16Ink4aとp19ArfがJMJ3の直接標的であることが明らかとなったので、Jmjd3欠失正常造血幹細胞および白血病幹細胞にp16Ink4aとp19Arfを発現させ、Jmj3 cKOマウスで認められた表現型が回復するかどうかについて検討する予定である。申請者らは、ヒストンH3の27番目のリジン残基(H3K27)に対する脱メチル化酵素であるJMJD3のコンディショナルノックアウト(cKO)マウスを作製し、Jmjd3欠失造血幹細胞は競合的骨髄移植おいて造血再構築能が低下していること、およびMLL-AF9融合遺伝子による白血病発症に抵抗性であることを見いだした。これらの結果は、JMJD3は正常造血幹細胞の機能維持のみならず、がん遺伝子による造血細胞の腫瘍化に重要な働きをしていることを示している。本申請では、Jmjd3 cKOマウスを用いて、JMJD3がどの様な分子機構を介して正常造血幹細胞活性や白血病発症に関与しているかについて明らかにすることを目的とした。申請者らは、Jmjd3の欠損に伴い発現が変動した遺伝子群の網羅的な解析を行い、増殖ストレス誘導後の幹細胞においてJMJD3が細胞周期を制御していることを明らかにした。細胞周期関連遺伝子に注目してその発現変化を定量PCRにより解析した結果、Jmjd3欠損白血病幹細胞ではコントロールと比較して、CDK阻害蛋白質であるp16INK4aとp19ARFの発現量が低下していた。さらに、JMJD3の直接的な制御が関与しているのか検討する目的で、抗トリメチル化されたH3K27(H3K27me3)抗体を用いたChIP-PCRを行った結果、JMJD3の欠損に伴ったp16INK4aとp19ARFの発現制御領域のH3K27me3レベルの亢進が認められた。

これらの結果から、JMJD3はH3K27の脱メチル化を媒介し、p16INK4aとp19ARFの発現を正に制御することで、増殖ストレス誘導後の幹細胞の細胞周期を調節していることが明らかとなった。JMJD3はヒストンH3の第27番目のリジン(H3K27)を脱メチル化する酵素であり、ヒストン修飾を介した遺伝子発現の制御に関与するが、造血系における機能については不明な点が多い。研究代表者は、造血系におけるJMJD3の機能を明らかにする目的で、Jmjd3欠損マウスを作製した。JMJD3の欠損は定常状態の造血系には影響を与えなかったが、骨髄移植後の造血幹細胞またがん遺伝子を導入することによって得られる白血病幹細胞において、幹細胞機能の障害が認められた。JMJD3がH3K27の脱メチル化により細胞周期制御因子の発現を誘導し、増殖ストレス誘導後の幹細胞の細胞周期を制御していることを明らかにした。H29年度は、上記に記載した様にH28年度の目標3)であるp16Ink4aとp19Arf導入によるJmjd3欠失のレスキュー実験を引き続き行なうと共に、当初の予定である1)Jmjd3過剰発現系を用いた正常造血幹細胞機能維持および白血病感受性亢進の解析、2)MLL-AF9白血病に対するヒストンH3K27脱メチル化酵素阻害剤GSKの効果の検討、について検討することを予定している。H28年度の目標3)については、現在Jmjd3欠失造血幹細胞にレトロウイルスを用いて、または直接mRNAまたは蛋白質を導入することにより、p16Ink4aとp19Arfの発現を試みている。H29年度の1)については、すでに、Jmjd3コンディショナルノックイン(cKI)マウスは得られており、発現誘導後のJMJD3の高発現について確認し、造血系一般について解析を行なうと共に、造血幹細胞活性の変化、白血病感受性の変化について解析を試みる。H29年度の2)については、MLL-AF9による正常造血細胞の白血病化に成功しており、造血細胞の継代培養、コロニー樹立、免疫不全マウスへの移植による白血病発症について確認を終了している。これらのアッセイ系に様々な濃度でJMJD3に対する阻害薬として開発されたGSK(GlaxoSmithKline)-J1(GSK-J1)とさらに阻害効果が高いGSK-J4を投与し、in vitroおよびin vivoの両面からJMJD3阻害薬のMLL陽性白血病への治療応用の可能性について検討を行なう。分子細胞生物学
カルコゲナイドガラスにおけるTe-125メスバゥアー分光学的研究

Te-125メスバゥアー分光のγ線源であるI-125を用いて, CuIを調製し,種々のテルル化合物のTe-125メスバゥアースペクトルを測定し,本γ線源が本研究に有用であることを確かめた.次に,セレン中に微量のテルルを混ぜ溶融し,徐冷することにより結晶性セレンを,急冷することによりセレンガラスを得,その各々についてTe-125メスバゥアースペクトルを16°Kで測定した.その結果,セレンガラス中のテルルは,結晶性セレン中のテルルに比べ,メスバゥアースペクトルより求まる四極子分裂は大きく,異性体シフトは小さく観測され,セレンガラスの方がより分子性が強くなっている.すなわち,結晶からガラスに変化するに伴い,セレン鎖間の相互作用は減少することを明らかにした.この結果をさらに確めるために,本試料をモルデナイトなどの細孔中に閉じ込め,セレン鎖間の相互作用を完全に除去した系でメスバゥアースペクトルを測定したところ,四極子分裂はさらに大きく,異性体シフトはさらに小さく観測され,本結論が正しいことを立証した. (日本物理学会発表)二酸化テルルはガラス形成体として知られている.そこでLi_2O添加ガラスを調製し, Te-125メスバゥアースペクトルを16°Kで測定し,テルルの構造が結晶とガラスでどのように異なっているか調べた.セレンガラスの場合と同様,酸化物ガラスでも四極子分裂は増大し,異性体シフトは減少した.すなわち,ガラスではテルル原子の周りの酸素原子の配置はみだれ,非架橋酸素の存在が予想された.さらに分子性が強くなっているため,テルルー酸素間の原子間距離は短くなると予想されるが,これはX線散乱などの結果と一致している.(放射化学討論会発表)これらの研究結果については,目下論文にすべく執筆中である.Te-125メスバゥアー分光のγ線源であるI-125を用いて, CuIを調製し,種々のテルル化合物のTe-125メスバゥアースペクトルを測定し,本γ線源が本研究に有用であることを確かめた.次に,セレン中に微量のテルルを混ぜ溶融し,徐冷することにより結晶性セレンを,急冷することによりセレンガラスを得,その各々についてTe-125メスバゥアースペクトルを16°Kで測定した.その結果,セレンガラス中のテルルは,結晶性セレン中のテルルに比べ,メスバゥアースペクトルより求まる四極子分裂は大きく,異性体シフトは小さく観測され,セレンガラスの方がより分子性が強くなっている.すなわち,結晶からガラスに変化するに伴い,セレン鎖間の相互作用は減少することを明らかにした.この結果をさらに確めるために,本試料をモルデナイトなどの細孔中に閉じ込め,セレン鎖間の相互作用を完全に除去した系でメスバゥアースペクトルを測定したところ,四極子分裂はさらに大きく,異性体シフトはさらに小さく観測され,本結論が正しいことを立証した. (日本物理学会発表)二酸化テルルはガラス形成体として知られている.そこでLi_2O添加ガラスを調製し, Te-125メスバゥアースペクトルを16°Kで測定し,テルルの構造が結晶とガラスでどのように異なっているか調べた.セレンガラスの場合と同様,酸化物ガラスでも四極子分裂は増大し,異性体シフトは減少した.すなわち,ガラスではテルル原子の周りの酸素原子の配置はみだれ,非架橋酸素の存在が予想された.さらに分子性が強くなっているため,テルルー酸素間の原子間距離は短くなると予想されるが,これはX線散乱などの結果と一致している.(放射化学討論会発表)これらの研究結果については,目下論文にすべく執筆中である.
平田国学の再検討-篤胤・銕胤・延胤・盛胤文書の史料学的研究-

1.平田篤胤関係資料の整理・目録作成これまで総合的な調査がなされたことがない平田篤胤関係資料(東京都渋谷区代々木・平田神社に伝来し、本研究期間中に一部を除き国立歴史民俗博物館に譲渡された)について、すべてを調査・整理し、目録を完成させた。2.重要史料の翻刻・刊行平田篤胤関係資料のうち、今後の研究において基礎的史料として位置づけられる日記(文化13年明治4年)や明治初年の両親宛延胤書簡などについて翻刻作業を行い、それを『国立歴史民俗博物館研究報告』第122集、第128集に掲載した。また、日記に次ぐ重要度を持つ金銭出納簿についても翻刻・刊行準備を進めた。3.国立歴史民俗博物館での資料公開国立歴史民俗博物館では、特別企画「明治維新と平田国学」(平成16年)やフォーラムを開催し、展示・図録・講演会といった形で一般への普及・啓蒙をはかるとともに、同館所蔵に帰した資料のマイクロ撮影を進め、研究者に対する閲覧利用に供することとした。4.周辺資料の調査長野県・岐阜県・秋田県・千葉県など、主要な平田門人が存在した地域を調査し、門人側に残された関係資料の所在情報について収集を行った。また、国立歴史民俗博物館に寄託された幕臣出身の国学者・神道家秋山光條関係資料の調査・整理も実施した。1.平田神社所蔵史料の調査を、平成15年4月3日より、16年2月26日まで17回おこなった。史料を一点ごとに調べ、番号を付し、簡略目録を作成していく作業である。平成15年度においては、史料群ごとに分けて目録化していったため、<册子>、<盛胤><草稿>、<和装>、<書簡>、<版本>、<門人帳>、<軸物>、<物品>、<祝詞>といった史料群に即した分類名称をつけていった。2.平田神社から歴博に保管が移された史料に関しては、<册子>のうち270番代までと、<書翰>I途中まで、研究詳細目録を作成した。3.歴博に保管が移された史料をより詳しく研究し、平成16年1月14日より2月15日まで開催された歴博新収史料展において歴史展示として広く一般に公開した。その内容は、(1)平田塾と塾出版物、(2)平田国学と上総・下総、(3)鈴木重胤、(4)平田国学と大学校問題、(5)学神久延毘古像の5分野に該当するものである。4.幕末維新期の平田国学の地方へのひろがりを確認するため、8月8日より11日まで、飯田市立図書館、高森町歴史民俗資料館及び信州平田門人の有力メンバーの一人であった伊那郡大河原村の前島家の調査をおこなった。資料館には平田銕胤自筆書状が多く所蔵されており、本学神社の創建、平田国学書籍の普及、学習結社の組織化などの諸点において良質の史料であることが判明した。5.秋田県立図書館に相当数の平田国学関係史料が所蔵されており、それらが平田神社の史料とどのような関係にあるのかが不明だったため、11月28日から30日にかけて同館に出張し、内容を調査した。その結果判明したことは、目録で『篤胤自筆草稿」となっているものは、総て明治42年2月に図書館が平田家から購入した第一次草稿的性格の史料であること、他方同年9月に平田家が寄附したものは、総てが、やや清書本に近いが清書本までには完成してはいない篤胤著作の写本であることである。1.前年度までに、册子の270番代までと、<書翰1>の途中まで、研究詳細目録を作成したが、今年度は册子の後半部分、即ち408番まで(これで册子部分は完了)、和装本A、B、Cのすべて、草稿Aの136番まで終了した。また箱3の史料の袋詰めがなされていなかったので、この作業を終えた。

2.「平田家資料」約1万点の第一段階の整理(一点毎の棒目録作成)が完了したので、今年度は広く関係諸学界にその豊かな内容を知らせるため、2004年10月13日より12月5日まで、歴博において「明治維新と平田国学」展を開催した。この展示に焦点を合わせる形で、各メンバーが史料研究をおこなった。物資料を含め約500点の史料については、研究詳細目録の土台となる新たな知見を得た。展示に際し一点ごとに史料解題を作成したが、図録ではその一部しか示せなかったので、全解題を今年度末刊行の歴博『共同研究報告書-平田国学の再検討-(1)』に掲載した。3.上述の『共同研究報告書』には、今後の平田国学研究の基礎となる日記及び書状の翻刻をおこなった。構成は、(1)気吹舎日記、(2)両親宛平田延胤書状(明治元年1月3年3月)、(3)三河関係平田家宛書状、(4)「明治維新と平田国学」展出陳史料中重要史料・難読史料翻刻(80点)である。但し、気吹舎日記の内、今回翻刻できたのは文政期の部分であり、天保期及び幕末維新期の部分に関しては、平成17年度刊行予定の『共同研究報告書-平田国学の再検討-(2)』に掲載する予定である。4.平田門人に関しては、2004年8月下旬に長野県高森町歴史民俗資料館において片桐春一郎関係史料を、2005年2月下旬に長野県飯田市下伊那教育会において市村咸人収集史料の調査を共同でおこなった。各研究者においては、千葉県岬町の玉崎神社、秋田県立図書館、飯田市美術博物館、長野県辰野町小野の倉沢秀夫氏宅などで、平田国学関係史料の調査・撮影をすることができた。1.今年度に進行させた第一の事業は、平田家資料全約1万点の詳細目録の作成であった。平成16年度までに、冊子、和装本、草稿Aの部分は既に完成させてあるので、その継続として草稿のB、C、D、Eの部分を終了させた。分類は「草稿」となっているが、和装本も実際には多く、また『国書総目録』未所収のもの、異本に該当するものもあるので、作業は慎重に進めた。この部分が秋までに完成したので、続いて詳細目録がまだその1の途中までしか出来上がっていない「書翰」の続きの部分の目録作成にとりかかった。書翰においては、1点毎にまず差出人と受取人を確定した上で、全体を解読して適切な内容摘記を作らなければならず、最終的な作業として、それぞれの書翰の年を決める必要がある。資料整理の中でも最も困難な部分だが、今年度は1の途中から15までを完了させることができた。来年度に書翰の残り部分を仕上げることが可能となるならば、平田家資料の詳細目録の骨子がこれですべて出来上がることとなる。2.前年度は国立歴史民俗博物館の共同研究報告書の形で史料翻刻「平田国学の再検討(一)」を刊行することができたが、今年度は重要史料の残り部分、すなわち、(1)天保期の平田銕胤日記、(2)文政6年平田篤胤上京日記、(3)弘化元嘉永2年平田延胤日記、(4)嘉永3年安政6年平田延胤日記、(5)慶応24年平田延胤日記、(6)明治24年平田延胤日記、(7)明治3年3月以降在京都両親宛平田延胤書状の史料翻刻を行い、2006年3月末刊行の歴博研究報告第128集に「平田国学の再検討(二)」という形で活字化することができた。3.平田国学門人関係史料に関しては、上総国夷隅郡中原村の弓削春彦旧蔵蔵書目録、および江戸町奉行所同心で明治初年に没後門人となった秋山光條旧蔵蔵書目録を作成した。4.国立歴史民俗博物館での即日閲覧に向けて、同館の公費の援助を受け、平田家資料の頭からの悉皆マイクロ・フィルム撮影を進行させた。1.本研究の報告書として、平田篤胤関係資料(国立歴史民俗博物館所蔵分と平田神社所蔵分)の詳細目録を作成すべく、すべての資料を再点検しながら、既存の簡易目録に詳細な情報を追加し、目録記述を増やしていく作業を進めた。
視床下部AMPキナーゼによる摂食・代謝調節作用と肥満動物における異常

AMPキナーゼ(AMPK)は、"metabolic sensor"の一つとして知られている。本研究において報告者は、室傍核AMPKが脂肪酸酸化を介して炭水化物食と高脂肪食の食餌選択の調節に関与することを見出した。AMPキナーゼ(AMPK)は、AMP濃度の上昇とAMPKK(calmodulin-dependent protein kinase kinase, CaMKKなど)によるリン酸化によって活性化し、グルコースや脂肪酸の利用、遺伝子発現、蛋白合成を調節することから、"metabolic sensor"の一つとして知られている。申請者は、本年度、マウス室傍核神経細胞に活性型AMPKを発現させると炭水化物食への嗜好性が亢進して過食となり、肥満することを見出した。また、その作用は室傍核における脂肪酸酸化が関与することを明らかにした。事実、室傍核において脂肪酸酸化が亢進しており、室傍核に脂肪酸酸化阻害剤であるetomoxirを投与すると炭水化物嗜好性が消失した。さらに、その作用はAgRP及びNPYによって引き起こされることを明らかにした。これと同様な変化は、マウスを絶食することによっても引き起こされた。マウスを一日絶食すると、室傍核においてAMPKが活性化するとともに脂肪酸酸化が亢進した。また炭水化物食に対する嗜好性が亢進していた。室傍核にetomoxirを投与すると炭水化物嗜好性が消失した。このことは、絶食のような生理的条件においても、室傍核AMPKが脂肪酸化を介して食餌嗜好性を調節することを意味する。AMPキナーゼ(AMPK)は、AMP濃度の上昇とAMPKK (calmodulin-dependent protein kinase kinaseなど)によるリン酸化によって活性化し、グルコースや脂肪酸の利用、遺伝子発現、蛋白合成を調節することから、"metabolic sensor"の一つとして知られている。申請者は、これまでに、マウス室傍核神経細胞に活性型AMPKを発現させると、炭水化物食への嗜好性が亢進して過食となり、肥満することを見出した。本年度は、これらの作用がKKay肥満動物において異常を来することを見出した。KKay肥満動物を絶食しても、室傍核におけるAMPK活性及び脂肪酸酸化が亢進しなかった。その結果、この肥満動物は、絶食した後の再摂食において、普通のマウスとは異なり高脂肪食を選択的に摂取した。一方、離乳して間もない肥満していないKKayマウスではこのような異常は部分的であった。このことから、肥満すると、二次的に室傍核AMPK-脂肪酸酸化調節機構に異常を来たし、その結果高脂肪食に対する嗜好性を高める可能性がある。AMPキナーゼ(AMPK)は、AMP濃度の上昇とAMPKK(calmodulin-dependentprotein kinase kinaseなど)によるリン酸化によって活性化し、グルコースや脂肪酸の利用、遺伝子発現、蛋白合成を調節することから、"metabolic sensor"の一つとして知られている。申請者は、これまでに、マウス室傍核神経細胞に活性型AMPKを発現させると、炭水化物食への嗜好性が亢進して過食となり、肥満すること、またその作用は室傍核における脂肪酸酸化が関与することを明らかにした。また、マウスを一日絶食すると、室傍核においてAMPKが活性化するとともに脂肪酸酸化が亢進し、炭水化物食を摂取した。さらに、KKay肥満動物においてこれらの作用に異常を来することを見出した。以上の研究実績に基づき、本年度は、高脂肪食を摂取させたマウスにおいて同様の異常が起こるかを調べた。また、高脂肪食を摂取させ肥満したマウス、KKay肥満マウスにおける室傍核における遺伝子発現の変化を調べた。その結果、高脂肪食を摂取し肥満したマウスにおいてもKKayと同様に室傍核においてAMPK活性と脂肪酸酸化が低下しており、絶食後の再摂食において高脂肪食を選択的に摂取した。さらに、高脂肪食で肥満したマウス、KKay肥満マウスともに、室傍核において脂肪酸酸化関連遺伝子の発現が低下していた。興味深いことに、室傍核においてGABAシグナルが亢進していることを見出した。このことがAMPK(活性を低下させる一因と考えられる。
中学生の食行動異常の実態と関連要因に関する大規模地域調査ー５年前と比較して

摂食障害は思春期発症の危険性が高く、拒食症や過食症といった典型的摂食障害に至らない食行動異常の増加が著しい。今回、首都近郊都市と地方都市の全中学生3割を対象に同一中学校において摂食障害診断質問紙ならびに日常生活における発症危険因子関連項目を用いたアンケート調査を行い、5年前の結果と比較し食行動の変動の背景を探った。その結果2都市間で変動に差が認められ、特に首都近郊都市において食行動異常の頻度が増加していた。その増加には日常生活のストレスの増加が密接に関連しており、また睡眠リズムの乱れの増加の関与も示唆された。さらに、今回の調査で食行動異常にはインターネット依存傾向の関与も明らかとなった。【調査の概要】首都近郊都市S市の全中学校(37校)から地域に偏りのない計10中学校(地域全中学生徒数の31.2%)の女子中学生全員を対象にアンケート調査を実施し、2376名(回収率98.6%)の回答を得た。今回は2010年に同様に実施した同市の同一中学校、同学年女子中学生全員に対するアンケート調査2069名(回収率78.5%)における身長・体重ならびに摂食障害診断質問紙(EDE-Q6.0日本語版)結果との変動を検討した。なお、中国地方都市K市も実施し、さらに両市の男子生徒の調査も実施済みであるが、解析は進行中である。したがって、今回はS市女子中学生のみの解析結果の概要を下記に示した。【結果の一部の概要】2010年と2015年を比較すると体格指数には変動はなかった。EDE-Q6.0の4因子(食事制限R、食事へのこだわりEC、体形へのこだわりSC、体重へのこだわりWC)で平均4点以上(臨床的問題あり)の割合は、R(1.4% vs 2.6%, p=0.000%)、EC(0.3% vs 1.1%, p=0.001)、SC(8.8% vs 12.5%, p=0.000) WC(6.5% vs 8.9%, p=0.002)と、それぞれ全て有意に増加し、また制御不能のむちゃ食い(週1回以上)も有意に増加していた(8.6% vs 10.5%, p=0.033)。ただし不適切な代償行為(月2回以上)である嘔吐や下剤乱用に差はなかったが(1.5% vs 1.4%, p=0.590; 0.9% vs 0.9%, p=0.831)、8時間以上の絶食(15日/月以上)は有意に増加(10.2% vs 12.9%, p=0.004)していた。【本年度の結論】この5年間で、S市における女子中学生の食行動異常は増加していると言える。S市のアンケート回収率が当初予定していた70%をはるかに超え、98%であった。摂食障害は思春期発症の危険性が高い。女子中学生の食行動異常とそれに関連する発症危険因子に関して、首都近郊都市Aと中国地方都市Bのそれぞれ同一中学校を対象に5年前と比較し、その変動の背景を探った。調査項目は摂食障害診断質問紙(EDE-Q6.0日本語版)、摂食障害発症に関連すると予想される日常生活上の諸因子、身長cm・体重kgであり、統計解析にはSSPS statisticsver.23を用いた。EDE-Qとは、Fairburn & Cooperによって開発された摂食障害構造化面接Eating Disorder Examination(EDE,1993)がベースの自記式質問紙(28質問項目)1食事制限Re、2食事へのこだわりEC、3体形へのこだわりSC、4体重へのこだわりWC、それにGlobal Score =(1+2+3+4)/4を項目として加えたものである。“臨床的問題あり"はGlobal Score4点以上とされている。同様に“過食や不適切な代償行動"の頻度も知ることが出来る。日常生活上の諸因子として、いじめなどの心理的因子、体形への批判、食事カロリーや体重・体形へのこだわり、体罰、家族関係など従来報告されている諸因子である。その結果、昨年度の報告に加えて、今年度は両都市間における女子中学生変動の差を検討した。その結果、2都市間で変動の傾向に差が認められた。具体的には、地方都市とは対照的に首都近郊都市においては食行動異常の頻度が増加しており、発症危険因子の変動と関連していた。特に、心理的ストレスの増強と共に睡眠リズムの問題の増加が顕著に関与している可能性が示唆された。結論としてこの5年間の女子中学生の食行動異常の増加には彼女らの心理的ストレスまた睡眠リズムの問題の増加が関与している可能性があることが明らかになった。2都市女子中学生の変動の統計的解析は終了し、国際学会、国内学会で結果を発表した。5年前の結果との比較検討を行い、研究概要に記したように興味ある結果を得た。しかしながら、インターネット利用状況との関連については未だ詳細な解析が終了していないので、結論には至っていない。一方、男子中学生の変動の統計的解析も終了しており、2017年度に発表予定である。また、H27年度(初年度)に参加した生徒の1学年上がった段階でのコホート調査を、H28年度において、該当の生徒全員を対象に行った。調査参加に同意した生徒は80%を超えており、データの収集は終了した。調査自体は順調に進捗しており、現在解析を進めているところである。

若年者の摂食障害の低年齢化が進んでいる。近年は拒食症や過食症といった典型的摂食障害に至らない食行動異常の増加が著しい。同一地域の中学生を対象としたアンケート調査を2010年と2015年に2回行い、その変動を探った。この研究結果を踏まえ、今年度はインターネットの急速な普及ならびに睡眠リズムの乱れとの関連を探った。首都近郊都市の全中学校から調査に同意した10校(全生徒数の32.1%)の全生徒を対象に摂食障害診断質問紙(EDE-Q6.0)28項目と鶴田らが開発したインターネット依存傾向測定尺度(2014年)項目の内、精神的依存状態因子と長時間利用因子の15項目、また日常生活における睡眠関連項目を加えたアンケート調査を実施した。回答に不備のない約3,800名(男1,800名、女2,000名)を解析した。その結果、臨床的に摂食障害傾向を示す者をそれ未満の者と比較すると、有意に遅い就寝時刻、短い睡眠時間、また長いインターネット使用時間であった。インターネット使用者を対象に、摂食障害傾向を従属変数に、インターネット依存傾向を独立変数にロジスティック回帰分析を行いオッズ比値[Exp(B)]を求めたところ、精神依存因子の「インターネットが使えないと孤独を感じてしまう」などの精神的依存、また長時間利用因子のが抽出された。性差ならびに学年を比較すると、女子がインターネット依存傾向の割合がより高く、また学年が上がるごとに同様の傾向が認められた。中学生における食行動異常とインターネット依存傾向ならびに睡眠リズムの乱れには、密接な関連が認められた。摂食障害は思春期発症の危険性が高く、拒食症や過食症といった典型的摂食障害に至らない食行動異常の増加が著しい。今回、首都近郊都市と地方都市の全中学生3割を対象に同一中学校において摂食障害診断質問紙ならびに日常生活における発症危険因子関連項目を用いたアンケート調査を行い、5年前の結果と比較し食行動の変動の背景を探った。その結果2都市間で変動に差が認められ、特に首都近郊都市において食行動異常の頻度が増加していた。その増加には日常生活のストレスの増加が密接に関連しており、また睡眠リズムの乱れの増加の関与も示唆された。さらに、今回の調査で食行動異常にはインターネット依存傾向の関与も明らかとなった。S都市女子中学生の変動の統計的解析は終了したが、今年度はK都市女子中学生の解析も進め、都市間での比較検討、さらには両都市の男子中学生におけるデータの解析をH27年度と同様に進める。また5年前の結果との比較検討を行い、時代変化の影響の検討をさらに行う予定である。また、H28年度、H29年度は、H27年度のアンケート調査に参加した中学生全員に対し、その1年後、2年後のそれぞれ調査に同意した生徒にコホート調査をすすめる予定である。今年度(H29年度)においては、初年度調査に参加した生徒のコホー調査の2年目の調査を実施する。その調査結果を基に、統計解析をさらに進め、5年前の調査との比較検討ならびに食行動変化の要因を個々人を対象に探る予定である。そうすることで、初年度で明らかになった特異的な日常生活ストレス要因との関連、インターネット利用状況との関連など、より具体的に明らかにする予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。心身医学29年度が最終年度であるため、記入しない。
第1回国勢調査個票資料の調査収集

1本研究では、わが国における第1回国勢調査(1920=大正9年)の際に、広島県が「予習調査」と称して、実際の調査に用いられたものと全く同じ個票を印刷、調査直前に全県ですべての住民に記入させていた事実に着目し、県下各市町村におけるこの個票資料の残存状況を調査すると共に、可能な範囲でその収集も行うことを目的とした。2調査は、以下のようにして実施された。第一に、旧安芸郡に属するすべての市町村に対し、電話による資料所在の問い合わせを行った。第二に、広島県立文書館に所蔵されている、旧広島県史による市町村行政資料所在調査の記録(昭和40年代中頃)を、同館のご厚意により閲覧できたので、このなかから関係資料の有無をチェックし、全県域にわたる調査の第一着手とした。第三に、こうした調査の中で資料の所在が明らかになった地点のうち、旧深名郡山野村(現福山市)に関して、試験的に現地調査を実施した。以上の調査の結果、次のようなことが明らかになった。第一に、福山市、神辺町など、県内15以上の市町村に、国勢調査もしくは工場票、会社票、農業基本調査、戸数割賦課のための所得調査など、各種の個票類や、調査の実施過程が判明する行政文書が保存されていた。第二に、山野村にて試験的な現地調査を実施した結果、同村には、大正9年の国勢調査の個票こそ発見されなかったが、第2回目の大調査年である昭和5年の国勢調査に際して、広島県が実施した予習調査の記入済み個票、戸数割所得調査薄(複数年次)、工場票、農業基本調査の個票(複数年次)などが、ほぼ完全な形で保存されていることが判明した。これらは、いずれも資料的価値の高いものであるが、特に昭和5年国勢調査の予習調査は、原爆によって県の行政資料が破壊されたためもあり、これまでその存在すら知られていなかったものである。また、特定の地域においてではあるが、複数の調査の個票が、ほぼ同一の調査対象について利用できることの資料論的、経済学的意義は、きわめて大きいものといえる。第三に、山野村資料の一部に関しては、マイクロフィルムによって資料を入手した。
嚥下モニターを用いた、至適嚥下調整食提供システムの探索

非侵襲的嚥下モニタ法を用い嚥下-呼吸協調を評価し、明らかな嚥下障害が無い患者でも嚥下の前後に吸気が生じる異常パターン(I-SW/SW-I)の頻回出現がCOPD増悪予測因子であると報告した。既報で対象となった京都大学医学部附属病院に通院中のCOPD患者65名について初回評価後3年後の予後は14名が死亡・頻回増悪・通院不能/在宅移行など予後不良であった。さらに追跡不能例を除き再評価候補は46名。うち同意を得た25名で再評価を行った。初回評価時のI-SW/SW-I出現頻度は、3年後予後不良患者で有意に高く、協調異常陽性(出現頻度25%以上)例が有意に多かった。慢性閉塞性肺疾患に限定されているが、嚥下時の吸息頻度に加え、肺生理学的視点と発声発語器官の運動学的視点から検証を進めている。上記については、一定の見解が得られた。特に肺機能と嚥下機能の関連については、重要なデータが得られている。嚥下モニターで得られた、検査食別の嚥下前後の吸息頻度と肺機能、発声発語器官の機能との関連を検証する。また、嚥下調整食別の嚥下動態を比較することにより、嚥下動態の差異を明らかにする。また、データ検討の後に、介入の方向性を再考する。データ測定は計画通り終了したため、解析後は速やかに国政的に影響力のある学術誌に論文投稿する。国際学会に参加予定であったが、業務との兼合いで調整が着かず不参加とした。31年度9月19日21日に開催されるヨーロッパ嚥下医学会にて、「呼吸と嚥下の整合性」に関連する情報収集および討論を予定している。また、頭頚部の姿位調整等に使用する物品購入を検討している。
心筋代謝と神経体液・免疫性因子による心室リモデリングの解明

慢性心不全患者で1H-MRSを用いて心筋代謝の指標として、心筋クレアチンレベルを測定した。その結果、心筋クレアチンレベルは心不全重症度に従い低下し、左室機能低下や心室リモデリングと相関を認めた。さらに、心筋クレアチンレベルの低下した患者は有意に心臓血管事故が多かった。したがって、MRSを用いた心筋代謝の測定は臨床的に有用である可能性が示唆された.犬心不全モデルを用いたプロテオーム解析では、心不全で20スポットにおいて有意な変動が認められ、中でもalpha Bcrystalline, heat shock protein (HSP) 27,HSP20が増加しておりsmall HSPsのリン酸化が心室リモデリングの進展に関与していることを報告した.心不全診断、重症度評価、予後、心室リモデリングの評価として有用であるBNP濃度が腎臓機能の影響を受けるか否かを366人の患者において冠状静脈洞と大動脈でBNP濃度を測定、同時に計測した血行動態と腎臓機能などを用いて多変量解析した。その結果、クレアチニンクリアランスが60ml/min以下の患者では、心臓からの分泌量が同じでも血中濃度は腎臓からの排泄低下の影響を受けて約2-3倍に上昇することを明らかにした。したがって、BNP濃度を評価するときには同時に腎臓機能を会わせて評価する必要があることが明らかになった(J Am Coll Cardiol.200647:582-586).さらには、NT-proBNPとBNPの有用性の比較を、慢性心不全と安定狭心症で評価した(Eur J Heart Failure,2007;,Circ J,2007).さらには、メタボリック症候群の重要な因子であるアデイポメクチン濃度が、慢性心不全で上昇して心不全患者予後指標として有用であることを、我が国の患者を対象として初めて報告した(EurHeart J,2007,in press).慢性心不全患者で1H-MRSを用いて心筋代謝の指標として、心筋クレアチンレベルを測定した。したがって、BNP濃度を評価するときには同時に腎臓機能を会わせて評価する必要があることが明らかになった(J Am Coll Cardiol.200647:582-586).さらには、NT-proBNPとBNPの有用性の比較を、慢性心不全と安定狭心症で評価した(Eur J Heart Failure,2007;,Circ J,2007).さらには、メタボリック症候群の重要な因子であるアデイポメクチン濃度が、慢性心不全で上昇して心不全患者予後指標として有用であることを、我が国の患者を対象として初めて報告した(EurHeart J,2007,in press).拡張型心筋症による心不全患者でtumor necrosis factor α(TNFα)を冠状静脈洞と大動脈で測定した結果、TNFαは心臓で産生されていることがあきらかになり、その産生量と左室容積が正相関し、左室駆出率と逆相関することが判明した。左室リモデリング抑制作用と予後改善作用があるカルベジロール投与前後での検討では、TNFαの心臓での産生低下にしたがい心機能は改善した。従って、拡張型心筋症による心不全患者で炎症性サイトカインであるTNFαは心不全進展に重要である可能性が明らかになった(Eur J Heart Fail. 6:173-80:2004)。心不全患者を対象としたトラセミドとフロセミドの非無作為オープン群間比較試験であるTORIC試験(Torasemide in chronic heart failure : results of the TORIC study. Eur J Heart Fail. 2002. 4:507-513)において、トラセミド群(n=788)がフロセミド群(n=599)に比べ、総死亡率、心臓死が有意に低いことが報告された。ループ利尿薬にであるトラセミドに抗アルドステロン作用がある可能性も指摘されており、この研究でも2群間では血清カリウム濃度はトラセミド群で保持されていた。そこで以前に報告したスピロノラクトンの抗アルドステロン作用(J Am Coll Cardiol 2000;36:838-44)と同様に、今回トラセミドの心臓におけるアルドステロンの取り込みに及ぼす影響をフロセミド群(n=30)と比較したところ、トラセミド群(n=30)において心臓におけるアルドステロンの取り込みは有意に抑制された(J Am Coll Cardiol 44:2252-2253,2004)。

この結果は、TORIC試験におけるトラセミドの予後改善効果に、抗アルドステロン作用(心臓における)が関与している可能性が示唆される。また、トラセミドの抗アルドステロン作用には用量依存性があることが示唆された。14人の慢性心不全患者で1H-MRSを用いて心筋代謝の指標として、心筋クレアチンレベルを測定した。その結果、心筋クレアチンレベルは心不全重症度に従い低下し、左室機能低下や心室リモデリングと相関を認めた。さらに、心筋クレアチンレベルの低下した患者は有意に心臓血管事故が多かった。したがって、MRSを用いた心筋代謝の測定は臨床的に有用である可能性が示唆された(Circ J. 2005;69:711-6).犬心不全モデルを用いたプロテオーム解析では、心不全で20スポットにおいて有意な変動が認められ、中でもalpha B crystallin, heat shock protein(HSP)27,HSP20が増加しておりsmall HSPsのリン酸化が心室リモデリングの進展に関与していることを報告した(J Card Fail 2006;12:77-84)。心不全治療薬ANP持続投与(1週間以内)が慢性心不全患者に対する心室リモデリング抑制に重要な影響を及ぼすアルドステロンやエンドセリン-1濃度を有意に抑制すること、さらに1週間以上の慢性投与ではセカンドメッセンジャーの上昇の減弱によりANPの心臓保護作用が減弱する可能性を報告した(J Cardiovasc Pharmacol 2005 46:513-518)。心不全診断、重症度評価、予後、心室リモデリングの評価として有用であるBMP濃度が腎臓機能の影響を受けるか否かを366人の患者において冠状静脈洞と大動脈でBNP濃度を測定、同時に計測した血行動態と腎臓機能などを用いて多変量解析した。その結果、クレアチニンクリアランスが60ml/min以下の患者では、心臓からの分泌量が同じでも血中濃度は腎臓からの排泄低下の影響を受けて約2-3倍に上昇することを明らかにした。したがって、BNP濃度を評価するときには同時に腎臓機能を会わせて評価する必要があることが明らかになった(J Am Coll Cardiol. 2006 47: 582-586)。慢性心不全患者で1H-MRSを用いて心筋代謝の指標として、心筋クレアチンレベルを測定した。したがって、MRSを用いた心筋代謝の測定は臨床的に有用である可能性が示唆された.犬心不全モデルを用いたプロテオーム解析では、心不全で20スポットにおいて有意な変動が認められ、中でもalpha B crystallin, heat shock protein (HSP)27,HSP20が増加しておりsmall HSPsのリン酸化が心室リモデリングの進展に関与していることを報告した.心不全診断、重症度評価、予後、心室リモデリングの評価として有用であるBNP濃度が腎臓機能の影響を受けるか否かを366人の患者において冠状静脈洞と大動脈でBNP濃度を測定、同時に計測した血行動態と腎臓機能などを用いて多変量解析した。
サイト選択蛍光分光法による生体物質の動的性質の研究

本研究の目的は蛋白質の内部運動がその機能に果たす本質的な役割に関する知見を得ることにある。具体的には、色素分子を含む蛋白質に対し、申請者が開発してきたサイト選択蛍光分光を行い、蛋白質の内部運動を反映する低振動数モード、活性中心である色素分子のサイトのエネルギー分布、色素分子と蛋白質の相互作用の強さなどを求め、色素-ポリマー系での結果と比較考察し、蛋白質の特異性の解明を試みる。今回、機能中心である、色素分子の違う二種類の置換(Zn,Mg)ミオグロビンとZn-プロトフォルフィリンをDMF,DMSO、グリセリン(体積比1:1:2)にいれた試料に対し、実験をおこなった。我々の研究から色素-ポリマー系では、WDOSの横軸をピーク波数の値で規格化すると、形状は殆ど一致することがわかっている。しかし、ミオグロビンに関してはだいたいの傾向は似ているものの、ピーク波数より高周波数領域に置いて急激な落ち込みをしめし、また、150cm^<-1>付近の振動モードの強度がつよく現われるのが特徴としてあげられる。150cm^<-1>付近の振動モードはZn-置換ミオグロビンでは146cm^<-1>に現われ、Mg-置換ミオグロビンでは160cm^<-1>に現われる。しかしながら、Zn-置換ミオグロビンの色素分子であるZn-プロトフォルフィリンをDMF,DMSO、グリセリン(体積比1:1:2)にいれた試料に対しては殆どその強度が弱くなり、見分けができなくなっている。これらの結果から、この振動モードはプロトフォルフィリン中の中心金属と蛋白質の内部運動との相互作用によるものと見られる。ミオグロビンは動物の筋肉中に含まれ、酸素の貯蔵および運搬の機能を果たす蛋白質である。実際、酸素を離したり、くっつけたりするのは中心金属であるFeであり、上記の振動モードはその機能と蛋白質の内部運動を結びつける重要なモードであることがわかる。今後、この振動モードをプローブとしてより筋肉や細胞等よりマクロな生体物質での研究を進める予定である。
均一過ヨウ素酸酸化による新規セルロ-ス誘導体の調製とその物性

水溶性メチロ-ルセルロ-スの分解過程を利用したセルロ-スの新しい過ヨウ素酸酸化法を用いると、均一反応で、わずか10時間で酸化率80%以上の生成物が得られ、反応過程で著しい重合度低下も生じない。この方法で得たジアルコ-ルセルロ-ス(DAC)は、熱圧締によりフイルム化することが可能であり、また、これを出発物質にしてセルロ-スに対すると同様の反応で、種々の新しい誘導体を導き得る可能性がある。そこで、本研究では、均一過ヨウ素酸酸化法を用いて、高開裂率(高酸化率)の2,3ージアルコ-ルセルロ-ス(DAC)を調製し、その粘弾性を、セルロ-スと対比して検討した。動的力学測定の結果、110Hzでー70°C、および112°Cにピ-クを示す緩和過程を見いだした。第1の過程は、誘電緩和とも関係し、セルロ-スにおけると同様にメチロ-ル基の運動によると見なされた。一方、第2の過程に匹敵する過程はセルロ-スに存在せず、これはグルコピラノ-ス環のC_2ーC_3結合の開裂によって生じたものであり、主鎖のミクロブラウン運動によると考えられた。応力一伸度測定から、DACのガラス転移点は80°Cと推定され、これより高温側(112°C)で伸度は200%に達した。さらに、ジアルコ-ルセルロ-スを出発物質としてオリゴオキシメチレンエ-テル基を持つ誘導体(diーOAc)を調製し、セルロ-スから得たもの(COAc)とその粘弾性を比較した。セルロ-ス系誘導体の特徴は、主鎖と分離してあらわれる側鎖のミクロブラウン運動は同時に生じていることが明らかとなった。これらのことから、過ヨウ素酸酸化によるC_2ーC_3間の切断にともなって、力学的にはグルコピラノ-ス環の特徴が消滅し、従来と全く異なるセルロ-ス系材料が得られていることが分かった。セルロ-スおよびその誘導体は、一般に、かさ高いグルコピラノ-ス環を主鎖の繰り返し単位に持つことにより、大枠においてその物性を規制されている。グルコピラノ-ス環を開環することにより、主鎖の運動単位を分子寸法の小さい基に変換することができれば、従来のセルロ-スと根本的に異なる物性の発現が期待される。過ヨウ素酸酸化はセルロ-スの2、3位炭素間を選択的に開裂する点でこの目的に適する。本年度は著者らの開発した均一過ヨウ素酸酸化法を用いて、まず、高開裂率の2、3ージアルコ-ルセルロ-ス(以下DACと呼ぶ)を調製し、その熱特性を検討して流動温度付近で熱圧締し、フィルム試料を製作した。得られたDACフィルムについて温度ー190°Cから200°C、周波数3.5から110Hzにわたって動的粘弾性、周波数30Hzから100MHzにわたる誘電測定、室温から200°Cの範囲で引張試験を行った。動的粘弾性測定の結果、110Hzでー70°C、および112°Cにピ-クを示す緩和過程を見いだした。応力ー伸度測定から、DACのガラス転移点は80°Cと推定された、これより高温側で伸度は200%に達した。

セルロ-ス系誘導体の特徴は、主鎖と分離してあらわれる側鎖のミクロブラウン運動は同時に生じていることが明らかとなった。これらのことから、過ヨウ素酸酸化によるC_2ーC_3間の切断にともなって、力学的にはグルコピラノ-ス環の特徴が消滅し、従来と全く異なるセルロ-ス系材料が得られていることが分かった。2,3ージアルコ-ルセルロ-スにおいてはグルコピラノ-ス環のC_2、C_3間の結合が切断されていて、これを出発物質とすると、セルロ-スにおけると同様の反応で様々な新しい誘導体を導き得る。本年度は、ジアルコ-ルセルロ-スの構造を赤外線吸収スペクトル、およびX線回折を用いて明らかにするとともに、ジアルコ-ルセルロ-ス側鎖にオリゴオキシメチレンエ-テルアセテ-ト基を導入した新規のアセテ-ト(diーOAc)を調製し、セルロ-スに同じ側鎖を導入したもの(COAc)との差異を主に動的粘弾性測定結果に基づいて検討した。COAcについてIOOHZのオ-ダ-で、3種類の緩和過程が観測され、それらを高温側からα、βおよびγと名付けると、それらはそれぞれ主鎖のミクロブラウン運動(α)、側鎖のミクロブラウン運動(β)、および側鎖オキシメチレン基の運動(γ)に基づくと考えられた。一方、diーOAcについては2種の過程が認められ、そのうち、低温側の過程はCOAcのγ過程と同じ温度・周波数域に生じ、側鎖オキシメチレン基の運動によると考えられた。高温側の過程はCOAcのβ鎖域に現れ、主鎖と側鎖のミクロブラウン運動を同時に含む緩和過程であるとみなされた。COAcで主鎖と側鎖のミクロブラウン運動が分離して観測され、diーOAcでそれらが同時に生じる理由は、COAcの場合、主鎖の運動単位となる分子セグメントの寸法と側鎖のそれとが大きく異なっているのに対して、diーOAcではグルコピラノ-ス環の開環により、両者の分子寸法が類似してきたためと考えられた。
光パルス同期化学気相成長法による高効率薄膜太陽電池作成に関する研究

異なる禁制帯幅を有する半導体を積層したタンデム構造を有した太陽電池の変換効率向上のためには、禁制帯幅が2.O eV/1.42eV/1.05eV/0.67eVの4接合を実現する必要がある。本研究では、4接合の第3セル用の材料として少数キャリア寿命の長い高品質なInGaAsNの実現を目指している。結晶の高品質化のため、これまでにケミカルビームエピタキシャル成長装置を立ち上げ研究を行ってきた。本申請課題においては、結晶成長中の表面への吸着種の表面からの離脱や原子の結晶相への取込を、結晶成長中の表面にパルス光を照射することにより制御し、さらに良質なlnGaAsN系材料が得られる成長技術を実現することにある。本課題の初年度は、各原料ガスの供給と同期して成長中の基板表面に短パルス光を照射できるように装置を改造した。具体的には、基板ホルダにより下向きに支持された基板表面に光が照射できるよう、装置下部に光光源を設置した。さらに、ガス供給や成長圧力を制御するソフトに改造を加え、原料ガスの供給に同期させるなど、所望のタイミングで基板表面に短パルス光を自動的に照射できるようにした。その結果、制御性良く成長中の基板表面に短パルス光を照射できるようになった。次に、成長中の光照射の堆積膜への影響を調べた。光照射時間と中断時間をそれぞれ1-2秒、30数秒程度にした場合、窒素濃度が増加し不純物濃度が低下した。さらに、照射間隔と中断間隔を1-2分とする事により、膜中の窒素濃度が0-1%程度の間で周期的に変化した薄膜を形成することができた。原料供給量を変える事無く膜中の組成制御の可能性を示しており、量子構造等の作製に対して光照射が有効であることが示された。さらに、このとき炭素や水素の濃度も10^<16>scm^<-3>程度まで低下しており、残留不純物濃度低減にも有効であった。タンデム構造を有した太陽電池の変換効率向上のためには、禁制帯幅が2.0eV/1.42eV/1.05eV/0.67evの4接合を実現する必要がある。結晶の高品質化のため、これまでにケミカルビームエピタキシャル成長装置を立ち上げ、トリエチルガリウム、トリエチルインジウム、トリスジメチルアミノアルシン、ジメチルヒドラジンなどの有機金属を原料として使用し、基板表面近傍での化学反応を利用した薄膜堆積に関する研究を行ってきた。今年度は、さらに良質なInGaAsN結晶を実現することを目的として、各原料ガスの供給と同期して成長中の基板表面に短パルス光を照射できるように装置を改造した。具体的には、基板ホルダにより下向きに支持された基板表面に光が照射できるよう、装置下部に短パルス光光源を設置した。これにより、成長中の表面の状態を変えることができ、その結果として成膜種あるいはドーピング分子の表面での吸着過程、分解過程、表面分子の離脱過程などを制御できる可能性がある。

来年度は、短パルス光照射が、InGaAsN結晶中に残留する不純物量や結晶性、電気的特性に与える影響を明らかにし、InGaAsN結晶のさらなる高品質化、さらには高効率4接合タンデム太陽電池の実現を目指す。GaAsにInを9%、Nを3%添加したInGaAsNは、変換効率40%以上の超高効率4接合太陽電池(禁制帯幅2.0eV(InGaAs)/1.42eV(GaAs)/1.05eV(新材料)/0.67eV(Ge)))用の第3セル材料として期待されている。しかし、現状のInGaAsNは少数キャリア拡散長が短いために、期待される高い変換効率の実現には至っていない。結晶性が悪い原因の1つとして、少数キャリア再結合中心として働く格子間Nの存在が挙げられる。また、結晶中の不純物も残留キャリアや再結合中心の原因となるため、これらも低品位の原因と考えられる。今年度は、CBE(Chemical beam epitaxy)法を用いてGaAsNの結晶成長を行い、不純物の原因となる分子種の脱離、結晶性の改善を目的として、結晶成長中にハロゲンランプ光のパルス照射を行なった。この時、Gaの原料としてはトリエチルガリウム、Asとしてはトリスジメチルアミノアルシン、Nとしてはモノメチルヒドラジンを使用した。実験の結果、パルス光照射によりGaAsN膜のXRD半値幅が252arcsecから193arcsecに減少し結晶性が向上した。また、ランプ照射により、GaAsN回折ピーク位置が照射しなかった場合と比較して高角度側(0.0856°)となった。これはランプ光照射により、格子間Nが減少し格子位置Nが増加したためであると考えられる。今回の成長条件下では、基板温度が上昇すると窒素濃度は低下する。しかし、得られた結果においては、光照射により格子位置窒素濃度が増加した。すなわち、光照射は熱以外の寄与を結晶成長にもたらした。今後、光照射の影響を詳細に調べ、良質な結晶成長、さらには、高効率4接合タンデム太陽電池の実現を目指す。我々は化学ビームエピタキシー(CBE)法によって高品質のGaAsN製膜を目指している。CBE法は高真空中でガス原料を用いて製膜を行う方法である。これまでに、基板温度400°C程度の比較的低温で製膜を行う事で、窒素濃度が数%でX線回折のピークが鋭い良質の結晶が得られる事を見出している。しかしこの温度で作製した膜中には炭素や水素が10^<18>cm^<-3>程度、残留不純物として含まれており、残留キャリア濃度も10^<18>cm^<-3>程度と高い。残留不純物の低減には製膜中に原料の分解を促進する事が必要である。本研究では、原料の分解反応を促進するために製膜中に光照射行った。光源はハロゲンランプを用い、光照射は断続的に行った。光照射時間と中断時間をそれぞれ1-2秒、30数秒程度にした場合、N濃度の増加と不純物濃度が低下した。さらに、照射間隔と中断間隔を1-2分する事により、膜中の窒素濃度が01%程度の間で周期的に変化する事を見出した。これは不純物低減と直接の関係はないが、原料供給量を変える事無く膜中の組成制御の可能性を示しており、光照射が量子構造等の作製においても有効であると考えられる。さらに、このとき炭素や水素の濃度も10^<16>cm^<-3>程度まで低下しており、残留不純物濃度低減にも有効である事が示された。