hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
情報結合構造の変化を考慮した群移動ロボットによる物体協調把持

2.得られた理論結果,実験結果の解析・考察・検討ここでは上記1で理論的に導出した制御則を用いて数値実験を行い,提案法の検証を行った.エージェントの変更や,把持対象の変化を考慮し,それに関するロバスト性や対処能力について検討を行った.3.得られた理論結果,実験結果の解析・考察・検討3年間に得られた制御理論に関する結果と実験検証結果を分析し,理論と制御系設計にフィードバックをかけ,更には研究成果をまとめ,国内外での研究発表と国際雑誌への論文投稿を行った.
悪性黒色腫に対する人血清アルブミン結合型微小管阻害薬の作用増強に係る基礎研究

進行期悪性黒色腫に対しては、化学療法、生物化学療法、放射線療法など複数のモダリティが試みられているものの、極めて予後不良である。本研究は、大部分の悪性黒色腫が有する抗チューブリン薬自然耐性に関して、詳細な分子機構を解明すると供に、BCL2 family阻害薬との併用療法を悪性黒色腫の新規分子標的治療と位置づけ、前臨床試験を展開した。人血清アルブミン結合型微小管阻害薬はBCL2阻害薬との相乗効果を示した。進行期悪性黒色腫に対しては,化学療法,生物化学療法,放射線療法など複数のモダリティが試みられているものの,極めて予後不良である.各種チロンシキナーゼ阻害薬が臨床応用されているがその効果は限定的であり,未だに抗がん薬の併用が行われている.我々は,悪性黒色腫の抗がん薬への薬剤抵抗性克服の研究を展開している.本研究では,悪性黒色腫が有する抗チューブリン薬耐性に関して、詳細な分子機構を解明すると共に、BCL2 family阻害薬との併用療法を悪性黒色腫の新規分子標的治療と位置づけ、前臨床試験を展開する。研究期間内に,1.抗チューブリン薬+ BCL2 family阻害薬の併用効果に関するin vivoでの検証,2.上記併用療法の個別化医療展開を目的としたバイオマーカーの探索を行う.上記の内容に関しては,現在論文を作成中であり投稿予定である.研究成果は順調に積み上がり,論文作成への道筋がついた.進行期悪性黒色腫に対しては,化学療法,生物化学療法,放射線療法など複数のモダリティが試みられているものの,極めて予後不良である.各種チロンシキナーゼ阻害薬が臨床応用されているがその効果は限定的であり,未だに抗がん薬の併用が行われている.我々は,悪性黒色腫の抗がん薬への薬剤抵抗性克服の研究を展開している.本研究では,悪性黒色腫が有する抗チューブリン薬耐性に関して、詳細な分子機構を解明すると共に、BCL2 family阻害薬との併用療法を悪性黒色腫の新規分子標的治療と位置づけ、前臨床試験を展開する。研究期間内に,1.抗チューブリン薬+ BCL2 family阻害薬の併用効果に関するin vivoでの検証,2.上記併用療法の個別化医療展開を目的としたバイオマーカーの探索を行う.悪性黒色腫細胞株における抗チューブリン薬誘導アポトーシスとその耐性に関わるpro-およびanti-apoptotic factorの同定を行い,BCL2阻害薬(ABT-737、ABT-263/Navitoclax)と抗チューブリン薬の併用が相乗効果を上げる事を明らかにした.また,ヌードマウス皮下にチューブリン剤耐性および感受性株のxenograftを形成させ,ABT-263(経口投与)および抗チューブリン薬(paclitaxel/ vincristine)の投薬を行い,相乗効果がある事を明らかにした.抗チューブリン薬については、アブラキサン(人血清アルブミン結合型微小管阻害薬)を使用したxenograftの実験で,BCL2阻害薬が相乗効果を示す事が明らかとなった.進行期悪性黒色腫に対しては、化学療法、生物化学療法、放射線療法など複数のモダリティが試みられているものの、極めて予後不良である。平成28年度の以降の研究計画に基づき,pro- (BH3-onlyタンパク質)に関する分野での解析を進める.皮膚科学次年度の研究経費において培養関連試薬が必要になるため.培養関連試薬として使用.
米国のパナマ運河返還に伴うパナマ共和国の政治・経済・社会的影響、安全保障への影響のシュミレーションに関する研究

パナマ運河及び運河地帯の米軍基地は、1999年12月31日米国からパナマ共和国に返還されたが、この変換に伴うパナマの政治・経済・社会的な影響並びにパナマ共和国の安全保障に対する影響について、返還前の返還後のシュミレーションを行ない、その変化における問題点、パナマ共和国の対応、わが国のパナマ共和国への協力について調査研究したものである。パナマ共和国は、中米における経済的中心の役割を果たしており、わが国にとってもパナマ運河利用では、米国に次ぐ第2位を占めており、パナマ運河の安全航行の確保は、わが国の経済にとっても重要な問題である。このパナマ運河の安全航行の確保に必要なパナマ共和国の政治・経済・治安情勢の調査分析を行なうとともに基地跡の開発計画の推進について、わが国の協力の方向性を確認し、外務省の中南米2課にも問題提起している。また、国連安全保障委員会事務局の中南米担当局長とパナマ共和国の安全保障について対論し、コロンビアのゲリラの出方が重要であることで意見の一致をみた。さらに、米軍基地跡地の開発振興計画を広く調査し、今後わが国の沖縄米軍基地跡の開発振興のあり方についての研究成果をあげることができた。パナマ運河及び運河両岸の米軍基地は、1999年12月31日にアメリカ合衆国からパナマ共和国に変還されたが、これをめぐるパナマ共和国の政治的、社会経済的影響及び安全保障の問題を調査研究したものである。今回の調査で、米軍基地の撤退に伴う64人のパナマ人の失業問題も一応解消し、基地跡の開発振興による経済活性化も軌道に乗りつつあるが、パナマ共和国とアメリカ合衆国との友好関係について、前政権と異なるスタンスを取っているため、必ずしも良好ではない。パナマ共和国の経済を左右するのは、アメリカ合衆国との友好関係で、今後の新政権の課題となっている。
歯面へ析出させた金属イオンによる接着力強化法:予備的検討

現在,補綴装置の装着は歯科用セメントを用いて行われているが,最大の被着面である象牙質に対する接着力はいまだ不十分である.申請者は,接着性レジンのもつ歯科用合金に対する優れた接着性に着目し,象牙質自身に金属を析出させる歯質強化を行えば,歯質と金属ではなく,金屑イオンを介した象牙質と歯科用金属の接着というまったく新しい形で補綴装置を合着できるのではないかと考えた。さらに,析出した金属イオンによる抗菌作用も期待できると考え,象牙質表面へ接着に有効な金属イオンを析出させる研究に着手した.象牙質に対する金属による歯質強化法の開発及び検討1.接着性レジンと強い接着力を有するチタンイオンの象牙質表面への析出四塩化チタン,チタン酸テトライソプロピルやチタン錯イオンモノマーを中心に検討を行ったが,良好な結果は得られなかった。2.抗菌作用をもつ銀の牛歯象牙質表面への析出アンモニア性硝酸銀水溶液とホルムアルデヒドを用いて,牛歯象牙質に対し銀を析出させる試みを行い,銀の析出を認めた.さらに,水溶液の濃度と浸漬時間を変化させたときの銀の析出量を測定し,濃度-析出量曲線ならびに浸漬時間-析出量曲線を求めた.その結果,析出量は濃度ならびに浸漬時間に有意に依存していることが明らかとなった.臨床的見地からすると析出量が少なくとも,辺縁漏洩が少ない等の臨床上の利点があれば齲蝕発生リスクを低下させることができると考えられる.そこで、濃度ならびに浸漬時間を変えて金属を析出させた象牙質に歯科用金属を接着した試験片を用いて辺縁漏洩ならびに接着強さの検討を行った.その結果,最大の接着強さと最小の辺縁漏洩を示した試料は,銀の析出量が最大の試料ではないことが明らかになった.これは,銀析出量が多すぎると接着界面が脆弱になるためと思われた.今後は,本技法の臨床応用を可能にすべく,塗布するだけで接着に有効な被着面の得られる銀含有溶液の開発に取り組む予定である.現在、補綴装置を歯質にセメントを用いて合着させているが、最大の被着面である象牙質に対する接着力はいまだ不十分である。申請者は、接着性レジンセメントのもつ歯科用合金に対する優れた接着性に着目し、象牙質自身に金属を析出させる歯質強化を行えば、全く新しい概念として歯質と金属ではなく、擬似的に金属同士または金属イオンを介した象牙質と歯科用金属の接着という形で強固な合着や抗菌作用が期待できるのではないかと考え、その開発に着手した。象牙質に対する金属による歯質強化法の開発及び検討1.レジンセメントと強い接着力を有するチタンを牛歯象牙質に析出させる方法の開発及び検討四塩化チタンやチタン酸テトライソプ口ピルを中心について検討しているが,いまだ良好な結果は得られていない。これらの試薬とともにチタン錯イオンモノマーを主に検討予定である。2.抗菌作用をもつ銀を牛歯象牙質に対し析出させる方法の開発及び検討アンモニア性硝酸銀水溶液とホルムアルデヒドを用いて,牛歯象牙質に対し銀を析出させる試みを行った。若干の牛歯象牙質被着面の色調変化を認めたため,走査型電子顕微鏡SEMおよびエネルギー分散型X線分析装置(EDX)にて元素分析を行った結果,銀の析出を認めた。しかし,その析出量は非常に少なく,濃度や時間的検討が必要である。また,他の試験薬による析出も開発したい。開発できた方法にて接着界面の動態及び接着力の検討を行う予定であり,順次SEMおよびEDXにて元素分析を行う予定である。現在,補綴装置の装着は歯科用セメントを用いて行われているが,最大の被着面である象牙質に対する接着力はいまだ不十分である.申請者は,接着性レジンのもつ歯科用合金に対する優れた接着性に着目し,象牙質自身に金属を析出させる歯質強化を行えば,歯質と金属ではなく,金属イオンを介した象牙質と歯科用金属の接着というまったく新しい形で補綴装置を合着強できるのではないかと考えた。さらに,析出した金属イオンによる抗菌作用も期待できると考え,象牙質表面へ接着に有効な金属イオンを析出させる研究に着手した.象牙質に対する金属による歯質強化法の開発及び検討1.接着性レジンと強い接着力を有するチタンの牛歯象牙質表面への析出四塩化チタン,チタン酸テトライソプロピルやチタン錯イオンモノマーを中心に検討を行っているが、いまだ良好な結果は得られていない.理論的には還元できる試薬が見つかれば良いわけであるが,臨床に応用できる試薬を探すのは困難を伴っており,引き続き検討予定である.2.抗菌作用をもつ銀の牛歯象牙質表面への析出アンモニア性硝酸銀水溶液とホルムアルデヒドを用いて,牛歯象牙質に対し銀を析出させる試みを行い,銀の析出を認めた.しかし,その析出量はいまだ十分とはいえず今後析出量を増加させるために濃度や時間的検討が必要である.臨床的見地からすると析出量が少なくとも,辺縁漏洩が少ない等の臨床上の利点があれば齲蝕発生リスクを低下させることができると考えられる.よって,最終年度は金属を析出させた象牙質に歯科用金属を接着した試験片を用いて辺縁漏洩度や接着強さの検討を行う予定である。さらに,EDXを用いて析出した金属の元素分析を行う予定である.

現在,補綴装置の装着は歯科用セメントを用いて行われているが,最大の被着面である象牙質に対する接着力はいまだ不十分である.申請者は,接着性レジンのもつ歯科用合金に対する優れた接着性に着目し,象牙質自身に金属を析出させる歯質強化を行えば,歯質と金属ではなく,金屑イオンを介した象牙質と歯科用金属の接着というまったく新しい形で補綴装置を合着できるのではないかと考えた。さらに,析出した金属イオンによる抗菌作用も期待できると考え,象牙質表面へ接着に有効な金属イオンを析出させる研究に着手した.象牙質に対する金属による歯質強化法の開発及び検討1.接着性レジンと強い接着力を有するチタンイオンの象牙質表面への析出四塩化チタン,チタン酸テトライソプロピルやチタン錯イオンモノマーを中心に検討を行ったが,良好な結果は得られなかった。2.抗菌作用をもつ銀の牛歯象牙質表面への析出アンモニア性硝酸銀水溶液とホルムアルデヒドを用いて,牛歯象牙質に対し銀を析出させる試みを行い,銀の析出を認めた.さらに,水溶液の濃度と浸漬時間を変化させたときの銀の析出量を測定し,濃度-析出量曲線ならびに浸漬時間-析出量曲線を求めた.その結果,析出量は濃度ならびに浸漬時間に有意に依存していることが明らかとなった.臨床的見地からすると析出量が少なくとも,辺縁漏洩が少ない等の臨床上の利点があれば齲蝕発生リスクを低下させることができると考えられる.そこで、濃度ならびに浸漬時間を変えて金属を析出させた象牙質に歯科用金属を接着した試験片を用いて辺縁漏洩ならびに接着強さの検討を行った.その結果,最大の接着強さと最小の辺縁漏洩を示した試料は,銀の析出量が最大の試料ではないことが明らかになった.これは,銀析出量が多すぎると接着界面が脆弱になるためと思われた.今後は,本技法の臨床応用を可能にすべく,塗布するだけで接着に有効な被着面の得られる銀含有溶液の開発に取り組む予定である.
シロナガスクジラの保全に関する研究

地球上最大の動物であるシロナガスクジラは絶滅危惧種として指定されているにも関わらず、彼らの生態についての情報はほとんど知られていない。本研究では、シロナガスクジラの保護に繋げるために、彼らの生態を理解することを目的とし、アイスランド・フーサビック湾にて野外調査を実施する。シロナガスクジラの詳細な生態を記録するために、クジラに動物装着型の記録計を装着し、得られたデータを解析する。漁業、観光、資源採掘など様々な人間活動の場面において、本研究で得られる成果はシロナガスクジラの保護に貢献できるものと考えている。
温室作物の光合成昼寝現象を引き起こす環境生理学的要因の動態解明と改善技術の確立

温室での作物生産において,日射量が豊富な晴天日であっても,正午前後の数時間にわたり光合成速度が低下する昼寝現象がしばしば発生する.昼寝現象は,光合成速度を通常レベルより低下させる生産上の大きなロスでありる.すなわち,昼寝現象を引き起こす要因を把握し,それを改善することが生産最適化において極めて重要である.そこで本研究は,目標1:昼寝現象の環境生理学的要因の内訳・影響度とそれらの動態を解明する,および目標2:葉面水噴霧によって昼寝現象の環境生理学的要因を回避・緩和する,を達成することで昼寝現象の改善技術を確立することを目的とする.目標1の取り組みにおいては,キュウリを対象に,実験室において光合成有効光量子束密度(PPFD)2000 &micro;mol m-2 s-1,気温25°C,大気飽差2.5 kPa,CO2濃度400 ppmの環境条件の下で,葉のガス交換特性,量子収率,水ポテンシャルの経時変化を計測した.計測開始2時間後から光合成速度は低下し続け,昼寝現象が観察された.低下の前半部では光阻害などの日機構的要因に,後半部では葉の局所的な水分ストレスによる気孔閉鎖(気孔的要因)によって光合成の低下が引き起こされたと考えられた.目標2の取り組みにおいては,噴霧器で葉面を濡らしたトマトおよび濡らしていないトマトを対象に晴天日の午前と午後において,代表者が構築した植物個体チャンバシステムでガス交換特性を評価した.濡らしていないトマトでは,気孔閉鎖を通して午後の光合成速度が午前より20%減少し,昼寝現象が観察された.一方,濡らしたトマトでは葉面への水噴霧による葉近傍の湿度上昇と葉温上昇の抑制により,過度な水分損失が抑制されて気孔開度も維持され,その結果,午後の光合成は午前と同程度であった.すなわち,昼寝現象を回避することが出来た.「研究実績の概要」で述べたように,本研究課題では2つの目標を掲げている(目標1::昼寝現象の環境生理学的要因の内訳・影響度とそれらの動態を解明する,目標2:葉面水噴霧によって昼寝現象の環境生理学的要因を回避・緩和する).目標1については,当初計画で実験室内の制御環境下において主要園芸作物(トマト,キュウリ)の光合成速度のほか,昼寝現象の要因になり得る気孔コンダクタンス(開度),水ポテンシャル,葉温,葉の糖濃度の経時変化を計測して,光合成速度の制限要因を調べることを予定していた.研究初年度においては,この計画をほぼ実行して期待する成果が得られた.目標2については,当初計画で葉面を濡らした際の湿度上昇と葉温低下による蒸散速度の抑制効果を,申請者らの独自の個体チャンバシステムで調べ,その蒸散抑制によって葉の水ポテンシャルと気孔コンダクタンスを高いレベルで維持できるのか調べることを予定していた.研究初年度において,この計画を実行し期待する成果が得られた.以上より,本研究について現在までの進捗状況を「概ね順調」と判断した.「現在までの進捗状況」で述べたように,研究初年度の進捗は順調に進めることが出来たので,次年度と予定通り以下の項目を実施する:すなわち,目標1については,温室内の変動環境下において光合成速度の昼寝現象を観察し,その複合的かつ動的な要因を明らかにする.さらに,昼寝現象の要因の影響度についても定量的な解析を試みる.その際,Grassi et al. (2005)のCO2拡散律速モデルを参考にする予定である.目標2については,濡れに伴う葉の膨圧変化が転流と葉内糖濃度に及ぼす影響の評価を試みる.すなわち,濡れによって水関係とくに膨圧がどのように応答するのかを計測し,さらに葉の収支に基づく転流モデル(Miyoshi et al., 2017)や安定同位体13Cを用いたトレーサ実験(Hidaka, Kitano et al., 2014)も援用して,膨圧,転流,糖濃度とそれらの相互関係を解析する.そして葉の濡れが,膨圧への影響を通して転流を増加させ,葉内糖濃度の過剰蓄積を回避できるのか調べる.温室での作物生産において,日射量が豊富な晴天日であっても,正午前後の数時間にわたり光合成速度が低下する昼寝現象がしばしば発生する.昼寝現象は,光合成速度を通常レベルより低下させる生産上の大きなロスでありる.すなわち,昼寝現象を引き起こす要因を把握し,それを改善することが生産最適化において極めて重要である.そこで本研究は,目標1:昼寝現象の環境生理学的要因の内訳・影響度とそれらの動態を解明する,および目標2:葉面水噴霧によって昼寝現象の環境生理学的要因を回避・緩和する,を達成することで昼寝現象の改善技術を確立することを目的とする.目標1の取り組みにおいては,キュウリを対象に,実験室において光合成有効光量子束密度(PPFD)2000 &micro;mol m-2 s-1,気温25°C,大気飽差2.5 kPa,CO2濃度400 ppmの環境条件の下で,葉のガス交換特性,量子収率,水ポテンシャルの経時変化を計測した.計測開始2時間後から光合成速度は低下し続け,昼寝現象が観察された.低下の前半部では光阻害などの日機構的要因に,後半部では葉の局所的な水分ストレスによる気孔閉鎖(気孔的要因)によって光合成の低下が引き起こされたと考えられた.目標2の取り組みにおいては,噴霧器で葉面を濡らしたトマトおよび濡らしていないトマトを対象に晴天日の午前と午後において,代表者が構築した植物個体チャンバシステムでガス交換特性を評価した.濡らしていないトマトでは,気孔閉鎖を通して午後の光合成速度が午前より20%減少し,昼寝現象が観察された.

一方,濡らしたトマトでは葉面への水噴霧による葉近傍の湿度上昇と葉温上昇の抑制により,過度な水分損失が抑制されて気孔開度も維持され,その結果,午後の光合成は午前と同程度であった.すなわち,昼寝現象を回避することが出来た.「研究実績の概要」で述べたように,本研究課題では2つの目標を掲げている(目標1::昼寝現象の環境生理学的要因の内訳・影響度とそれらの動態を解明する,目標2:葉面水噴霧によって昼寝現象の環境生理学的要因を回避・緩和する).目標1については,当初計画で実験室内の制御環境下において主要園芸作物(トマト,キュウリ)の光合成速度のほか,昼寝現象の要因になり得る気孔コンダクタンス(開度),水ポテンシャル,葉温,葉の糖濃度の経時変化を計測して,光合成速度の制限要因を調べることを予定していた.研究初年度においては,この計画をほぼ実行して期待する成果が得られた.目標2については,当初計画で葉面を濡らした際の湿度上昇と葉温低下による蒸散速度の抑制効果を,申請者らの独自の個体チャンバシステムで調べ,その蒸散抑制によって葉の水ポテンシャルと気孔コンダクタンスを高いレベルで維持できるのか調べることを予定していた.研究初年度において,この計画を実行し期待する成果が得られた.以上より,本研究について現在までの進捗状況を「概ね順調」と判断した.「現在までの進捗状況」で述べたように,研究初年度の進捗は順調に進めることが出来たので,次年度と予定通り以下の項目を実施する:すなわち,目標1については,温室内の変動環境下において光合成速度の昼寝現象を観察し,その複合的かつ動的な要因を明らかにする.さらに,昼寝現象の要因の影響度についても定量的な解析を試みる.その際,Grassi et al. (2005)のCO2拡散律速モデルを参考にする予定である.目標2については,濡れに伴う葉の膨圧変化が転流と葉内糖濃度に及ぼす影響の評価を試みる.すなわち,濡れによって水関係とくに膨圧がどのように応答するのかを計測し,さらに葉の収支に基づく転流モデル(Miyoshi et al., 2017)や安定同位体13Cを用いたトレーサ実験(Hidaka, Kitano et al., 2014)も援用して,膨圧,転流,糖濃度とそれらの相互関係を解析する.そして葉の濡れが,膨圧への影響を通して転流を増加させ,葉内糖濃度の過剰蓄積を回避できるのか調べる.代表者の所属機関が2018年6月にキャンパス移転を行い,それに伴って5月9月まで実験圃場を利用することが出来ない状況であった.限られた時間と場所での実験で,当初計画の目標は何とか達成することが出来たが,実験項目(計測項目)などが限られたため,予算の未使用がでた.前年度の実施できなかった実験項目は,2019年度の実験で行う予定である.すなわち前年度の未使用の予算も2019年度の実験で使用する予定である.
酵素制御機構に関する蛋白質工学的研究

1.好熱性細菌のLー乳酸脱水素酵素(LDH)遺伝子のクローニング、配列決定と大腸菌での大量発現高度好熱性細菌Thermas caldophilus GK24のLDHの遺伝子を大腸菌にクローニングして、そのDNAの塩基配列、及び蛋白質のアミノ酸配列を決定した。また、この遺伝子と大腸菌のプロモーター間の配列を改良して酵素の大量発現を行い、変異酵素を容易に得られる系を開発した。2.制御部位の解析本酵素のアミノ酸配列と化学修飾の結果を脊椎動物のLDHの結晶解析による立体構造を参照して解析し、脊椎動物LDHにおいて、アニオン結合部位といわれている部位が制御部位であることを明らかにした。3.部異特異的変異による変異酵素の取得とその制御特性の解析3.核磁気共鳴(NMR)を用いた酵素制御過程における蛋白質構造変化の解析TRNOEの手法をもちいて、酵素に結合した補酵素の立体構造の変化を測定し、補酵素のニコチンアミド環の立体配座を変化させる蛋白質構造変化の制御への関与を明かにした。高度好熱菌Thermus caldophilus GK24のL-乳酸脱水素酵素(LDH)は、フルクトース1,6-二リン酸(FBP)により活性化されるアロステリック酵素である。このLDHの遺伝子をクローニングし、塩基配列を決定した。これに基づいて、得られたLDHのアミノ酸配列は脊椎動物の非アロステリック型LDHのものと約40%相同であり、従って好熱菌LDHの立体構造は脊椎動物のものと類似していると考えられる。好熱菌LDHはアルギニン修飾試薬(2,3-ブタンジオンなど)による化学修飾により、FBP非依存性の活性酵素に変換され、FBPに脱感作した。酵素が脱感作したのは、アルギニンのグアニジル基が修飾されることによりその正電荷が消失したことによると考えられた。化学修飾したLDHをトリプシンで分解し、修飾されたアルギニンを含むペプチド断片を精製し、そのアミノ酸配列を決定した。その結果、修飾された残基は173番のアルギニン(Arg173)であることがわかった。Arg173は、脊椎動物のLDHでは陰イオン結合部位(クエン酸、硫酸イオンなどが結合する部位)を形成する残基の一つであることが知られている。以上のような実験事実に基づき、部位特異変異によるDNAレベルの塩基置換により、好熱菌のアロステリックLDHを非アロステリック型の酵素に変換することを試みた。その際、21塩基の合成オリゴデオキシヌクレオチドをプライマーとして用い、正電荷をなくし、残基の大きさと親水性を保持するよう、Arg173(CGG)→Gln173(CAG)の変異を誘起した。得られた変異LDHは、計画したようにFBP非衣存性の活性型酵素であった。現在、この変異酵素の速度論的パラメータについて検討している。また、酵素の大量生産については、大腸菌のlacプロモータより発現させることによりある程度成功しているが、SD配列を強いものにすることにより、さらに効率よく生産されるよう検討中である。1.好熱性細菌のl乳酸脱水素酵素(LDH)の部位特異的変異2.変異酵素の特性この制御部位には制御エフェクターであるフルクトース1,6ー二燐酸(FBP)が相互作用すると考えられているが, 173Kは元の酵素と同様な性質を有していたが, 173Q, 188FはFBP非存在下でも元の酵素のFBP添加時に似た特性を示し, 267Rでは低濃度のFBPでも活性化された.また173E, 256D, 267Qでは低い活性しか示さなかった.これはFBPの結合にはこの部位の正電荷が重要な働きをしていること, 173R, 188Hの正電荷の存在がこの酵素の正常な活性部位形成を妨げているものと考えられる.さらに, 256Dでは基質ピルビン酸に対する親和性が減り, 269Hでは最大速度が14倍に増加したことからこの領域は活性部位に密接な関係をもつものと考えられる.3.^1HーNMRのTRNOEによる酵素結合NADの構造の解析1.好熱性細菌のLー乳酸脱水素酵素(LDH)のアロステリック制御部位のヒスチジン残基の役割

Thermus caldophilus GK24のLDHの制御部位のヒスチジン残基Hisー188の制御における役割を明らかにするために、この残基を部位特異的変位によりフェニルアラニンに置換した変異酵素を用いて活性のpH依存性を検討した。アルカリ側での活性の最大活性に対する相対活性の対数をpHにたいしてプロットした直線は、野生型酵素においてはフルクトース1.6ー二燐酸(FBP)添加時に傾斜が1単位増加するが、変異酵素においてはFBPの添加の有無にかかわらず、まったく変化しなかった。これはヒスチジン残基の解離による正電荷がFBPの結合に関与していることを明らかにしたものである。2.Argー173以外の活性化に関与しているアルギニン残基Argー173をグルタミンに置換した変異酵素をさらに2,3ーブタシジオンで修飾することにより、基質に対する親和性が増大することが見出された。グルタミン置換変異酵素では野生型酵素にみられたFBP活性化型構造変化がNMRのTRNOEで生じていないことから、活性化には少なくとも、2段階あることが示された。また、この処理により化学修飾されたアミノ酸残基がArgー216であることを解析し、この残基を部位特異的変異によりグルタミン酸に置換した酵素の基質親和性が増大したことから上記の結果を確認することが出来た。
神経成長因子(NGF)の細胞内情報伝達系と細胞内レドックス制御の関連

生体は活性酸素などの酸化ストレスにさらされているが、細胞はこれに対抗して細胞内酸化還元(レドックス)状態を還元状態に保持している。強度の酸化ストレスは細胞死を誘導することから種々の神経系疾患の原因と考えられており、レドックスによる細胞の「生と死」の制御機構の解明は基礎生物学・医学的に最重要課題の一つである。我々は、神経系モデル細胞株であるPC12細胞を用いた実験により、酸化ストレスが「死のシグナル」経路を介してアポトーシスによる細胞死を誘導すること、また神経成長因子(NGF)やRasの活性化はこの細胞死を特異的に抑制することを明らかにした。すなわち、細胞内情報伝達系とアポトーシス誘導機構とのクロストークにより細胞の「生と死」が制御されていると考えられた。さらに、興味深いことに還元剤(N-アセチルシステイン)によりNGFの細胞内情報伝達経路上のRasからMAPキナーゼカスケードへの情報伝達が阻害され、NGFによる神経分化が抑制されることが見いだされた。また、神経系細胞株であるアストロサイトーマU373を用いた実験により、還元剤はリポポリサッカライド(LPS)による転写因子NFkBやAP-1の活性化を抑制し、最終的にLPSによるインターロイキン-8の発現誘導を阻害することを見いだした。すなわち、細胞内レドックスは細胞の「生と死」を制御するのみならず、神経細胞の「分化」や外界シグナルに応答した「遺伝子発現」を制御することが明らかにされた。このことは、細胞内レドックスと細胞内情報伝達システムとのクロストークにより多様な細胞機能が制御されている可能性を示すものである。このクロストーク機構の解明により、細胞分化や細胞機能の新たな制御機構の解明がなされることが期待される。また酸化ストレスが関連する疾患の原因解明と治療法の開発やにも貢献すると考えられる。
淀み流中の乱流と素過程の研究(ヘリシティと引き伸ばし効果を中心として)

大きいスケールの流れ(線形流)の一つの代表例である淀み流を数値シミュレーションする.せん断流は回転と渦伸長の両効果を持つが,淀み流は後者のみで両流れを比較することにより,各々から系への影響を調べることが可能となる.また,これらの大きいスケールを伴う流れを大きい渦から小さい渦への作用のモデルと考えると,その時間変化を考えることは自然であり、乱流のモデルを構築する際にも貴重なデータとなる.今年度は,本科研費の研究で作成したスキームが三次元でも有効であり,淀み流の効果により非等方性が発達することを確認した.今のところ比較的小さい規模の計算しか行なっていないが,今後の大規模計算のためのパラメータチェック及び,解析用プログラムの開発がほぼ終ったところである.現段階のシミュレーションにおいても,一様乱流やせん断乱流において報告されているような微細渦構造が存在し,渦伸長のために非等方化することを確認した.この様な素過程を解明することは,乱流の間欠性を理解する上で重要なことである.また,非等方乱流の代表的理論であるRapid-Distortion-Approximationとの比較も行ない,定性的に一致することも分かった.これらの結果は,いくつかの研究会において途中経過として発表してきた.今後は,より大規模な計算を行ない統計的性質を調べ,既知の理論や数値計算の結果との比較を行なう.乱流場に現れる微細渦構造についても幾分明らかになってきたので,それをモデル化した流れのダイナミックスも調べる.また,今回のスキームを更に改良すると,時間に依存する一般の線形流のシミュレーションも可能になると考えられる.大きいスケールの流れ(線形流)の一つの代表例である淀み流を数値シミュレーションする.せん断流は回転と渦伸長の両効果を持つが,淀み流は後者のみで両流れを比較することにより,各々から系への影響を調べることが可能となる.また,これらの大きいスケールを伴う流れを大きい渦から小さい渦への作用のモデルと考えると,その時間変化を考えることは自然であり、乱流のモデルを構築する際にも貴重なデータとなる.今年度は,本科研費の研究で作成したスキームが三次元でも有効であり,淀み流の効果により非等方性が発達することを確認した.今のところ比較的小さい規模の計算しか行なっていないが,今後の大規模計算のためのパラメータチェック及び,解析用プログラムの開発がほぼ終ったところである.現段階のシミュレーションにおいても,一様乱流やせん断乱流において報告されているような微細渦構造が存在し,渦伸長のために非等方化することを確認した.この様な素過程を解明することは,乱流の間欠性を理解する上で重要なことである.また,非等方乱流の代表的理論であるRapid-Distortion-Approximationとの比較も行ない,定性的に一致することも分かった.これらの結果は,いくつかの研究会において途中経過として発表してきた.今後は,より大規模な計算を行ない統計的性質を調べ,既知の理論や数値計算の結果との比較を行なう.乱流場に現れる微細渦構造についても幾分明らかになってきたので,それをモデル化した流れのダイナミックスも調べる.また,今回のスキームを更に改良すると,時間に依存する一般の線形流のシミュレーションも可能になると考えられる.
マイクロセルを用いた腐食及び応力腐食割れの非破壊評価試験装置の開発

従来の腐食・応力腐食割れ(SCC)試験法では困難であった、腐食及びき裂の発生・進展機構を定量的に評価する非破壊評価法の開発を行った。開発した手法は、曲げ負荷を与えた薄板試験片上の液滴に隙間を設けたカバーグラスを置くことで、ビデオマイクロスコープによる高倍率表面観察及び、高感度アコースティック・エミッションの同時計測により、SCCの発生・進展のその場観察を行ない、SUS304鋼を対象に加工硬化及び溶体化処理のき裂発生時間、き裂進展速度、き裂進展機構の解析を可能にした。加工硬化したSUS304鋼を対象に、高倍率のビデオマイクロスコープを用いて液滴内部に発生する腐食進展観察及び、近距離音場におけるAE計測を用いて、液滴腐食進展過程のその場観察と進展過程評価を行い以下の結果を得た。液滴上部にカバーグラスを置くことで、腐食の発生から進展の挙動が400倍の高倍率ビデオマイクロスコープで観察できた。AE計測では、AE波形の周波数スペクトラムより4つのTypeに分類でき、異なる割れモードが存在する可能性がうかがわれた。腐食進展過程は、累積AEエネルギとウェーブレット解析によるピーク周波数の関係により6つのStageに、ビデオマイクロスコープ観察により4つのZoneに分けられた。腐食生成膜の成長及びAEには漸増期及び、活性期と不活性期があり、腐食生成膜の成長期は、AEの漸増期または不活性期であり、Type III及びType IVのAEがほとんどであった。腐食生成膜の成長期の前は、AEの活性期としてType I又はType IIのAEが多く検出された。断面観察より、蛇状腐食は、表面割れを有する皮付きピット周辺において腐食変質層及び縦割れが表面下に広がり、この領域が横割れにより他の表面割れを有する皮付きピットと合体することで形成された。Type I及びType IIは縦割れまたは横割れ進展に、Type IIIは電気化学的な信号に、Type IVは皮付きピットを結合する横割れに対応している可能性があり、今後の電気化学的な計測との対応が求められた。研究の目的は、NIMSで開発された液滴腐食・SCC試験法を基礎として、アコースティック・エミッション(AE)及び光学顕微鏡によるモニタリング機能を付加することで、マイクロセル型腐食・SCCの非破壊試験法を確立することである。研究実施計画は、まずNIMSで開発されたMgCl2液滴と薄板を用いた腐食・SCC試験方法を対象に、液滴内の腐食・SCCの進展過程のAE及び光学顕微鏡により連続的にモニタリングを行うことで、腐食ピットの発生・進展及び、応力腐食割れの発生から進展を検出可能な装置を試作する。次にこの装置を用いて、ステンレス鋼(SUS304、SUS316L)やNi基合金を対象に組成、熱処理、加工履歴、残留応力、表面性状などによる影響やSCC感受性を短時間で再現性よく定量的に評価できる手法を開発することを目標とする。当該年度に実施した研究の成果として、液滴腐食試験時に確立したビデオマイクロスコープ(VMS)によるカバーグラスを用いて液滴内部を高倍率で観察する手法を板曲げSCC試験法に応用して、き裂進展のその場観察とAE計測を行い、SCCのAE源の同定を行った。用いた材料はSUS304加工硬化材であり、板曲げにより応力を付加した試験片の引張り面に液滴を設け、その表面にカバーグラスを0.4mmのギャップに設定して置くことで、SCC試験時の液滴内部のVMS観察を可能にした。AE変換子は、長さ100mm板の両端に設置し液滴内部で発生するAEを板波として検出した。VMSにより観察されたき裂進展長さと累積AE事象数の関係において、AE事象の急増点はき裂進展初期に見られたが、き裂進展と直接の相関がみられなかった。SEM観察により、SCCの起点となったピット内に酸化物の割れが見られた。これまでの腐食ピットのAE及びVMS、SEM観察結果では、主なAE源は皮付きピット周りの腐食変質層の割れやピット内の酸化物の割れと考えられた。しかし、今回のSCC試験においてはき裂進展時にAEが検出されなかったこと、SCCの起点となったピットは皮付きピットではなく開口ピットであったことから、主なAE源はピット内の酸化物の割れではないかと考えられた。研究の目的は、NIMSで開発された液滴腐食・SCC試験法を基礎として、アコースティック・エミッション(AE)及びビデオマイクロスコープ(VMS)によるモニタリング機能を付加することで、マイクロセル型腐食・SCCの非破壊試験法を確立することである。研究実施内容は、液滴と薄板を用いたSCC試験方法を対象に、液滴内の腐食・SCCの進展過程のAE及びVMSにより連続的にモニタリングを行う手法を開発し、腐食ピットの発生・進展及び、応力腐食割れの発生から進展を観察可能な装置を試作した。組成、熱処理、加工履歴、残留応力、表面性状などによる影響やSCC感受性等を定量的に評価する材料評価法を開発するために、ステンレス鋼を対象にき裂進展機構及びAE発生機構の解明を行った。

SUS304の加工硬化材及び溶態化処理材を対象にき裂発生と進展挙動及き裂進展速度を求めた。両者ともき裂は連続的に進展したが、加工硬化材のみAEが不連続に検出され、AE源はき裂の特定部位から発生する水素バブルであった。加工硬化材のAE源の機構を解明するため、X線CTによるき裂性状の断層観察及びクロスセクションポリッシャー(CP)を用いたき裂断面観察、並びナノインデンテーションによる板厚方向の硬さ分布計測を行い、SCCき裂の3次元形状及び組織性状の評価を行った。き裂先端は、加工硬化材及び溶体化処理材とも表面ではなく内部であり、SCCは接液面外から進んでいた。進展き裂では、溶体化処理材ではき裂表面にピットが見られ、加工硬化材ではき裂面内にピットが見られた。表面における硬さは、加工硬化材が溶態化処理材の2倍であったが、板厚方向の硬さ分布ではいずれも表面近傍と板厚中央に大きな差は見られなかった。以上より、マイクロセルを用いたSCC進展挙動のAEとVMSによるその場観察手法とその有効性が示された。研究の目的は、NIMSで開発された液滴腐食・SCC試験法を基礎として、アコースティック・エミッション(AE)及びビデオマイクロスコープ(VMS)、腐食電位によるモニタリング機能を付加することで、マイクロセル型腐食・SCCの非破壊試験法を確立することである。研究実施計画は、まずNIMSで開発されたMgCl2液滴と薄板を用いた腐食・SCC試験方法を対象に、液滴内の腐食・SCCの進展過程をAE及び光学顕微鏡等により連続的にモニタリングを行うことで、腐食ピットの発生・進展及び、応力腐食割れの発生から進展を検出可能な装置を試作する。次にこの装置を用いて、ステンレス鋼(SUS304、SUS316L)を対象に材料の組成、熱処理、加工履歴、残留応力等や、腐食電位によるSCC感受性、き裂進展速度を定量的に評価できる手法を開発する。当該年度に実施した研究の成果として、ビデオマイクロスコープ(VMS)によるSCC試験のその場観察手法が確立できた。加工硬化材(A材)及び溶体化処理材(B材)ともき裂発生後はほぼ連続して進展し、き裂発生時間及び進展速度は、A材では45-82ks、3.2-4.7x10-6m/ks、B材では344-358ks、2.1-3.8x10-6m/ksであった。AEは、A材のみで断続的検出され、B材ではほとんど検出されなかった。試験中の高倍率観察によりA材で検出されたAEは、発生したき裂の中から吹き出す水素バブルに対応した。X線CTにおいて、A材及B材ともき裂性状は検出できなかったが、B材では主に表面開口ピットが、A材では内部ピットが観察された。SCCの断面SEM観察において、A材ではX線CTで観察された内部ピットがAE発生位置に多く見られ、き裂内のピットに蓄積した水素がバブルとして吹き出したものがAE源であると考えられた。東日本大震災の被害がつくば市内の当研究施設に及び、震災復旧作業に時間をとられた。25年度が最終年度であるため、記入しない。液滴SCC試験時のAE及びVMSによるその場観察法が確立でき、SCCの発生点、き裂進展速度をAE及びVMSで評価することができた。SUS304のSCCの主なAE源として、き裂内部に発生したピットに堆積した水素がバブルとして吹き出したものであることがほぼ同定できた。
高分子薄膜被覆に基づく高性能化学センサの開発

本研究では、まずCO_2およびO_2などを選択的に検知するための薄膜被覆電極を作製し、その特性評価を行った。ビニル置換基およびアミノ基を有するタ-ピリジン4'ーアクリル誘導体を合成し、その重合膜を作製しCO_2触媒還元能を調べた。低い過電圧でCO_2還元反応が進行することがわかった。センサとして最適な膜を探索するため、反応機構の解明および反応生成物を同定するための新しい計測システムを作製し測定を行った。CO_2の還元生成物としてギ酸およびCOが生成することを見い出した。コレステロ-ル検出など他の体液成分検出のための新しい二層高分子膜被覆電極型のセンサ素子を作製し、その特性を詳しく検討した。このセンサは、炭素電極表面にコバルトのアミノフェニルポルフィリン錯体の高分子薄膜が固定され、次にコレステロ-ルオキシダ-ゼ膜が固定され作製されたものである。センサの電流応答はコレステロ-ルの0.1から0.5mMまでの濃度範囲で直線関係を満足し、センサとして動作していることがわかり、人間の血清に含まれるコレステロ-ルを検出できることも実験により例証された。炭素電極にポリ(N,Nージメチルアニリン)などの荷電性薄膜を被覆したセンサ素子を作製し、ド-パミン,1ーノルエピネヒリン,およびDLー3,4ージヒドロキシフェニルアラニンなどの陽イオンを含む混合液からカテコ-ルアミン類など神経伝達物質を高選択的に検出できるセンサ素子を例証した。さらに、上記のようにして作製したセンサ素子について、高速液体クロマトグラフィ-/フロ-インジェクションアナリシスシステムの検出素子およびin vivo測定用センサとしての特性評価を行った。特性の応答反応機構の解明、センサの耐久性、in vivo測定の可能性を調べるために、反応生成物の検出は重要であり、そのためのガス分析計の一部を購入し検出システムを作製し反応生成物の検出を行った。さらに、上記膜および類似膜を被覆した水晶発振子電極を作製し、膜と被検知物質との相互作用およびセンサ動作時のイオン、溶媒および膜の形態変化を"Inーsitu"測定した。本研究は、高分子薄膜被覆に基づく新しいアンペロメトリックおよびポテンショメトリックセンサ素子の開発を目的とする。種々のセンサを作製し、その特性および応答機構を電気化学的手法により調べその特性の最適条件を明らかにする。さらに、高速液体クロマトグラフィ-/フロ-インジェクションアナリシス(FIA)システムの検出素子としての特性評価を行う。また、水晶発振子を基板とした金属薄膜電極を作製し、センサ基板としての特性向上を行う。以下、本年度の研究成果の概要を記す。まず微小炭素電極上に酸化還元触媒能を有するコバルト-ポルフィリン錯体の電解重合膜を被覆し、さらに外層膜としてグルコ-スオキシダ-ゼ(GOx)固定化アルブミン膜を積層被覆した全固体型アンペロメトリックグルコ-スセンサを作製した。このセンサは酵素反応で消費される酸素量よりグルコ-ス濃度を求めるものであり、そのFIA検出素子としての特性評価を行ったところ、種々のグルコ-ス濃度に対して再現性の良い電流応答を与え、その95%応答速度は数秒以下で敏速であった。直線応答領域は、全血中のグルコ-ス濃度を検出できる領域にあり、血清試料についても良い応答性が得られた。

また内層膜として、過酸化水素の還元反応に対して触媒能を持つルテニウム錯体含有クレ-を用いたFIA検出素子を作製し特性評価を行った。この素子もグルコ-スの検出素子として用いることができることを見い出した。次に神経伝達物質として重要なカテコ-ルアミン類の検出素子の作製と特性評価を行った。カチオン交換能を有するフレミオンポリマ-、アニオン交換能を有するポリ(ジアルキルアニリン)電解重合膜被覆電極を作製し、アニオン性およびカチオン性被検出物質に対する検出の選択性を評価した。荷電膜は選択性に対して有効であるのみならず、蛋白質の吸着防止に対しても有効であり、優れたFIA検出素子の特性を得ることができた。本研究は“電極表面の高分子による修飾法"を適用して作製した有機薄膜被覆電極を高感度高選択性センサへ応用するための基礎研究である。以下本年度検討の行われた実験系について記述する。(1)タ-ピリジン誘導体を配位子とするコバルト錯体の高分子薄膜電極を作製し、非水溶液および水溶液中におけるCO_2の電極還元触媒能について検討した。4^'ースチリルー2,2^':6^',2"ータ-ピリジンを配位子とした錯体系ではCo(II/I)対の酸化還元電位に相当する-0.68(V対飽和カロメル電極)でCO_2の還元触媒能を示し、同一錯体の場合より0.76V正電位側でCO_2を還元できることがわかった。また重合可能な官能基であるアミノ基を有するタ-ピリジン誘導体も合成し検討している。(2)電極/ポルフィリン電解重合膜/酵素から成る全固体型のコレステロ-ルセンサを作製しその特性評価を行った。また、神経伝達物質として重要なカテコ-ルアミン類の検出素子の作製と特性評価を行った。カチオン交換能を有するフレミオンポリマ-、アニオン交換能を有するポリ(ジアルキルアニリン)電解重合膜被覆炭素電極を作製し、アニオン性およびカチオン性被検出物質に対する検出の選択性を評価した。これらの荷電膜は選択性に対して有効であるのみならず、蛋白質の吸着防止にたいしても有効であり、優れたFIA検出素子の特性を得ることができた。(3)フェロセン修飾シロキサンポリマ-を電子メディエ-タに用いたグルコ-スオキシダ-ゼ含有カ-ボンペ-スト電極を作製した。この電極はグルコ-ス濃度に依存する再現性の良い電流応答を与え、フロ-インジェクション分析(FIA)測定においては100mMまでの濃度範囲で直線関係を与えており、グルコ-スセンサ-及び、FIA検出素子として有用であることがわかった。本研究では、CO_2およびO_2などを選択的に検知するための慢膜被覆電極を作製し、その特性評価を行った。前年度は、ビニル置換基を有するタ-ピリジン4′ーアクリル誘導体を合成し、その重合膜を作製しCO_2触媒還元能を調べたので、本年度はさらにアミノフェノ-ル基をもつ錯体を合成し、その錯体薄膜のCO_2還元触媒能を調べた。アミノ基を導入すると著しく触媒能力が向上し、低い過電圧で反応が進行することがわかった。センサとして最適な膜を探索するため、反応機構の解明および反応生成物を同定するための新しい計測システムを作製し測定を行った。CO_2の還元生成物としてギ酸およびCOが生成することを見い出した。コレステロ-ル
インターネットを利用する半導体気相エプタキシャル成長用熱力学解析システムの構築

気相エピタキシャル成長法は化合物半導体の素子作成に不可欠な技術であり、現在、有機金属気相成長法(MOVPE)、ハロゲン気相成長法(VPE)および分子線エピタキシー法(MBE)が工業的にも用いられている。これらの気相成長エピタキシャル成長において、成長速度や成長結晶の組成などの基礎的な知見を前もって得ることは、研究開発のみならず結晶成長装置の設計上からも非常に重要である。この目的のため、本研究では世界中の研究者や開発者がインターネットを通じて自由に計算できる「インターネットを利用する半導体気相エピタキシャル成長用熱力学解析システム」の構築を行った。このシステムは、研究者個々の結晶成長条件をWebを通じて入力し、グラフとして可視化された結果をWebを通して得ることが可能なシステムである。最終年にあたる本年度は、特に、高速計算サーバを導入するとともに計算アルゴリズムおよび可視化表示ソフトウェアーに改良を加え、青色発光素子材料として世界的に注目されているInGaN,AlGaN,AlInN混晶のMOVPE成長の熱力学システムの再構築を行ない、高速に表示が可能なようにした。具体的な成果を下記に示す。(1)熱力学平衡計算アルゴリズムに改良を加え、計算が破綻することなく解が得られるようにした。(2)上記アルゴリズムにより、高速に計算が出来るようにした。(3)可視化ソフトウェアーの改良により、高速な線画を可能にした。(4)平衡分圧の表示を可能にするとともに、各実験パラメータ(計算条件)を自由に選択可能とした。気相エピタキシャル成長法は化合物半導体の素子作成に不可欠な技術であり、現在、有機金属気相成長法(MOVPE)、ハロゲン気相成長法(VEP)および分子線エピタキシー法(MBE)が工業的にも用いられている。この目的のため、本研究では世界中の研究者や開発者がインターネットを通じて自由に計算できる「インターネットを利用する半導体気相エピタキシャル成長用熟力学解析システム」の構築を行った。本年度は、特に、高速計算サーバを導入し、青色発光素子材料として世界的に注目されているInGaN混晶のMOVPE成長の熱力学システムの構築を行った。1.高性能な高速計算サーバを導入し、インターネットとのリンク部分であるCGIの構築を行うとともに計算プログラムの改良を行った。その結果、アクセススピードおよび計算時間の短縮に成功した。2. InGaNのMOVPE成長の計算システムを新しく開発し、本Webにて運用を開始した。3. InN,GaN,AlNニ元結晶およびGaAlN,InAlN三元混晶の解析システムの開発を行った。Webサーバによる運用は来年度を予定している。4.平衡分圧や相図のカラー表示プログラム開発の開発に着手した。さらに、熱力学解析計算部分とのリングが容易な設計として、今後の多種多様な結晶成長用計算に対処できるようにした。これらの気相成長エピタキシャル成長において、成長速度や成長結晶の組成などの基礎的な知覚を前もって得ることは、研究開発のみならず結晶成長装置の設計上からも非常に重要である。この目的のため、本研究では世界中の研究者や開発者がインターネットを通じて自由に計算できる「イシターネートを利用する半導体気相エピタキシャル成長用熱力学解析システム」の構築を行った。本年度は青色発光素子材料として世界的に注目されているInGaN混晶のMOVPE成長の熱力学システムの構築を行った。

具体的な成果を下記に示す。・高性能な高速計算サーバを導入し、インターネットとのリンク部分であるCGIの構築を行うとともに計算プログラムの改良により、アクセススピードおよび計算時間の短縮に成功した。・InGaNのMOVPE成長の計算システムを新しく開発し、本Webにて運用を開始した。・InN,GaN,AlN二元結晶およびGaAlN,InAlN三元混晶の解析システムの開発を行った。平衡分圧や相図のカラー表示プログラム開発の開発に着手した。さらに、熱力学解析計算部分とリンクが容易な設計として、今後の多種多様な結晶成長用計算に対処できるようにした。気相エピタキシャル成長法は化合物半導体の素子作成に不可欠な技術であり、現在、有機金属気相成長法(MOVPE)、ハロゲン気相成長法(VPE)および分子線エピタキシー法(MBE)が工業的にも用いられている。これらの気相成長エピタキシャル成長において、成長速度や成長結晶の組成などの基礎的な知見を前もって得ることは、研究開発のみならず結晶成長装置の設計上からも非常に重要である。この目的のため、本研究では世界中の研究者や開発者がインターネットを通じて自由に計算できる「インターネットを利用する半導体気相エピタキシャル成長用熱力学解析システム」の構築を行った。このシステムは、研究者個々の結晶成長条件をWebを通じて入力し、グラフとして可視化された結果をWebを通して得ることが可能なシステムである。最終年にあたる本年度は、特に、高速計算サーバを導入するとともに計算アルゴリズムおよび可視化表示ソフトウェアーに改良を加え、青色発光素子材料として世界的に注目されているInGaN,AlGaN,AlInN混晶のMOVPE成長の熱力学システムの再構築を行ない、高速に表示が可能なようにした。(1)熱力学平衡計算アルゴリズムに改良を加え、計算が破綻することなく解が得られるようにした。(2)上記アルゴリズムにより、高速に計算が出来るようにした。(3)可視化ソフトウェアーの改良により、高速な線画を可能にした。(4)平衡分圧の表示を可能にするとともに、各実験パラメータ(計算条件)を自由に選択可能とした。