hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物の性分化に伴って発現する遺伝子の解析

(2)雌と雄のゼニゴケ植物体から全DNAを単離し、これを鋳型として、ランダムな配列を持つ数種類のオリゴヌクレオチドプライマーでPCR増幅反応(RAPD)を行った。得られた雌または雄に特異的なDNA断片をクローン化し、配列を決定したところ、カルシウム依存性カルモジュリン非依存性タンパク質リン酸化酸素遺伝子を見いだした。続いて、得られたDNA断片が性特異的遺伝子をコードしているかどうかを、ゲノミックサザン法で検定したところ、両性ともに1コピー本遺伝子を有していた。PAPDでの差は、イントロン中の挿入・欠失によることが明らかになった。(3)雄性、雌性生殖器と栄養増殖する葉状体からmRNAを単離してcDNAを合成し、それぞれのcDNAを使って、サブトラクション法により生殖器に特異的なcDNAクローンを単離した。得られたクローンについて配列を決定したが、既知の遺伝子とは相同性を示さない、新規な遺伝子であった。ゼニゴケの雄培養細胞のYACライブラリーを作製することを試み、50750kbのインサートを持つYACクローンを23個得た。約50kbと約500kbの2種類のクローンをプローブに用いたFISHに成功した。しかし、YACのクローニングの効率が低いこと、そのままではシ-クエスができないことなどから、P1由来人工染色体(PAC)にベクターを変えてライブラリーを作製することにした。PACライブラリーの材料には雌雄の葉状体を用いた。現在までに20150kbのインサートを持つクローンを1000個程度得ている。約50kbのインサートを持つRACクローンをプローブに用いたFISHでシグナルが得られたため、残りのクローンの中から性染色体にヒットするクローンを探している。雌雄のゲノムの違いを検出するために、雌雄葉状体のゲノムDNAを鋳型にしてPAPD-PCRを行い得られたDNA断片の塩基配列を決定したところ、Ca^<2+>依存性タンパク質リン酸化酵素(CDPK)と相同性のある遺伝子が見つかった。雌培養細胞のゲノムにおいてCDPKの全塩基配列を決定したところ、6番目のエキソン(6A,6B)が重複して存在しており、これらをalternative splicingによって使い分けていると予想された。そこで、雌雄培養細胞、葉状体、生殖器官より抽出したmRNAを用いて、エキソン5と7の間をRT-PCRにより増幅してその塩基配列を決定した。すると、いずれの器官においてもエキソン6Aのみを持つmRNAと、エキソン6Bのみを持つmRNAが作られていることが確認され、実際にalternative splicingがおこなわれていることが明らかになった。雌性生殖器官と葉状体とのcDNAサブトラクションにより3種類の新規な遺伝子の断片が得られているほか、RNA fingerprintingによって多数の生殖器官特異的なcDNA断片を得ている。現在、これらのcDNA断片を含む全長cDNAクローンを単離するためmRNAを調製し、cDNAライブラリーの作製を試みている。
歯科接着剤への機能傾斜の付与方法に関する研究

歯科用接着剤・合着材のうち、グラスアイオノマーセメントのように高分子酸と固体分散成分からなる系においては、分散固体の沈降速度の差によって組成傾斜の発生が可能であることが示された。沈降成分の沈降速度差を調節する因子としては(1)媒質中の高分子の鎖の広がり、(2)高分子の濃度、(3)分散粒子のサイズ、が重要であることが確かめられた。今後このほかにも、異種フィラーが混在する場合、電解質が共存する場合、粘度を変化させた場合等についても実験を行った上で、これらの関数として沈降ひいては組成傾斜がどのような数式で表現されるかを検討することが課題として残された。また、当初計画しながら実現に至らなかった、荷電成分の電気泳動による組成傾斜付与とその確認についても、検討を続けたいと考えている。一方、研究の過程で副次的に以下のような成果も得られた。1)蛍光プローブを用いた高分子高次構造の解析:CD等で高次構造を容易に解析できるコラーゲンのようなタンパク質とは異なり、特徴的な発色団を持たないPAAのような高分子でも、蛍光色素を距離プローブとして導入することで、間接的ながら高次構造に関する情報を得られることを見出した。2)DSCの接着研究への幅広い応用:象牙質への接着における接着剤成分-コラーゲン相互作用を、コラーゲンの変性挙動から考察する手法を確立したのをはじめ、接着に関与する成分の熱物性変化から接着のプロセスを検討するにあたってDSCが有益な測定手段であることが明らかになった。3)自由度の高い自動滴定装置の作製:汎用のプログラミング言語を用いて、シリアルポートを持つイオンメータとオートビュレットをパーソナルコンピュータから簡単に制御できる全自動滴定システムを完成させた。このシステムは若干のプログラム変更でpHコントローラに転用することも可能である。歯科接着剤への機能傾斜の付与としては、成分の濃度勾配を与えることが最も現実的な方法であると考えられる。グラスアイオノマーセメントは高分子電解質であるポリアクリル酸を主成分とするため、電場勾配を与えることで一次元方向に一様な濃度を与えられる可能性が非常に高い。そこで現有の電気泳動装置を基本にこれを改造して電気泳動重合装置とするための設計を行った。次年度には完成、稼働の予定である。接着剤基本成分の硬化熱測定に先立ち、接着剤成分としてのポリアクリル酸と歯質コラーゲンが最適に相互作用する量的関係を明らかにするために、ポリアクリル酸存在下でのコラーゲンの構造転移温度および転移熱をDSCにより測定した。その結果、ポリアクリル酸濃度の増加に伴いコラーゲンの構造転移温度が上昇する挙動が見いだされた。ポリアクリル酸との複合化によりコラーゲンの熱変性に対する耐性が生じたと考えられる。DSCを用いて、硬化反応速度が低いと考えられる4°Cでポリアクリル酸にカルシウムイオンを添加した後、口腔内温度を想定した37°Cに温度ジャンプさせ、この温度での硬化反応の進行に伴う熱の測定を行い、再現性の確認を行った。ここで温度ジャンプに伴うdead timeは30秒程度の短時間であると見積られた。次年度には高分子成分の濃度傾斜方向での各点の組成を想定して、ポリアクリル酸、カルシウムイオンの濃度を系統的に変えて反応熱測定を行うとともに、市販のグラスアイオノマーセメントの硬化熱と比較する予定である。一方、赤外分光法によりポリアクリル酸カルボニルの状態変化からカルシウムイオン等による架橋の進行をモニターすることで硬化反応を調べることができると考えた。硬化開始後一定時間毎に、できるだけ同時に近い条件で組成傾斜試料の各点でスペクトル取得を行う必要があるため、顕微赤外分光の操作手順と測定条件について検討を行った。

歯科用接着剤に機能傾斜を付与するには、硬化後の物性に傾斜を持たせるものと硬化速度などのプロセスに傾斜を持たせるものが考えられる。前者についてはフィラー粒子の密度勾配を設けることで、後者については接着性成分の濃度勾配を設けることで実現可能であると考えて本課題を計画・遂行している。グラスアイオノマーセメントには高分子酸が接着性成分として含まれており、電場中での高分子電解質の電気泳動により濃度勾配を設けることや、多分散の高分子酸を用いれば分子量分布を発生することが可能である。このような濃度、分子量の違いによって硬化速度が調整されると考え、泳動装置を引き続き設計・作成中である。一方、今年度はフィラー粒子の沈降による接着剤中の密度勾配発生を試みた。グラスアイオノマーセメントを想定し、種々の濃度・温度のポリアクリル酸中にダイヤモンドバーによる切削で調製した象牙質粉末を添加し、十分撹拌・懸濁させた後、分光光度計を用いて濁度の経時変化を記録した。なお、沈降粒子の溶解(脱灰)をさけるため、ポリアクリル酸は中和してpH7とした。ポリアクリル酸濃度が高いほど、温度が低いほど象牙質粉末の沈降は遅く、媒質の粘度が決定因子になっていると考えられるが、用いた粒子が多分散であったため、濁度の減衰曲線の解析は煩雑になった。これについては、ふるいを用いて粒度分布を狭くした粒子を用いることにより、濁度曲線の減衰過程(沈降速度)と粒径の関係を解析し、重力方向の密度分布を推定することが可能であるという見通しを得た。グラスアイオノマーを想定したこの系において、今後ガラス成分を添加して硬化させ、固体試料中のフィラー分布を顕微赤外分光法により確認する計画である。当初計画していた傾斜付与方法(電気泳動によりグラスアイオノマーセメントの高分子酸成分に濃度勾配を与える)を変更し、接着硬化体中のフィラー粒子密度を重力下または遠心力下で制御する手法で実験を進めた。まず重力下でフィラー粒子の沈降物性を、散乱光強度の経時変化測定から検討した。組成傾斜を形成するのに重要な沈降は遠心力、温度、添加物による粘度の調節によってコントロールされることが確かめられた。一方、高分子酸と金属イオンを溶液状態で接触させることで硬化(ゲル化)を進行させた。硬化特性の評価としては、種々の成分濃度、フィラー含有率の試料の硬化熱測定を行った。定温条件下での硬化に伴う発熱量の経時変化から、硬化反応過程を連続的に追跡する方法と、決められた時刻にサンプリングした試料について通常の示差走査熱量測定(DSC)を行って、ゲル状硬化物の熱物性をサンプリング時刻毎に比較する方法を試みた。装置の感度の制限により、後者の方法を採用した。DSC測定より、架橋された高分子ゲルは遊離の高分子酸とは異なる温度に吸熱ピークを示し、二つのピーク強度の比をとることにより架橋の進行度を評価できることがわかった。また、フィラーを分散させた高分子酸を遠心力作用下で金属イオンにより架橋させた硬化体について、遠心力方向にフィラー分布、硬化の進行度の傾斜がどのように形成されているかを顕微赤外分光法で解析した。
注意集中困難を中心としたコミュニケ-ション障害の早期診断と予後

コミュニケ-ション障害をもつ子どもの早期診断と治療教育の方法を明らかにするため、都立T病院の1か月児健診で導入した子ども約200名について縦断研究を行っている。現在研究は2年が経過し、対象児は1歳6か月から2歳に達した。これまで対象児に以下のような発達の評価を行ってきた。(1)1か月時点の追視検査(2)行動様式(気質)質問紙(3)新版K式発達検査(4)神経学的検査(5)生活環境調査((3)(5)は生後6か月から6か月ごとに実施)これまでに生後1か月での追視検査が運動障害の早期発見の手がかりとなることや、乳児期の気質と発達に関連があることが見い出された。今年度は生活環境調査によってとらえた居住環境と、子どもの運動発達。言語発達との関連について検討した。その結果、居住環境が直接子どもの発達に影響を及ぼすのではなく、親が子どもにどのよ馬な運動経験を与えているか、あるいはどのような言語経験をさせているかが重要であることが示唆された。また、環境要因とならんで重要な変数である気質も子どもの運動、言語の発達と関連があることが見い出された。すなわち、おとなしいとか活発であるといった子どものタイプによって発達に差が見られた。活発な子どもの方がおとなしい子どもよりも発達が早い傾向があった。
自閉症児のきょうだいへの個別家族支援計画(IFSP)を用いた教育的支援方法の開発

個別家族支援計画(以下、IFSP)の作成に関わる基本原則や様式、研究代表者(柳澤;2006)が考案した自閉症児・者のきょうだいへの教育的支援の段階表を踏まえて、一家族を対象に事例研究を行い、家庭でのきょうだいへの教育的支援の在り方を検討した。具体的には、自閉症児のきょうだいへの支援を視野に入れて母親支援を行うことにより、母親のきょうだいへの教育的支援に対する意識の変化とそのことできょうだいの自閉症である兄弟姉妹への関心や行動にもたらされる変化を時系列的に分析した。また、日常場面や設定した活動場面等での参与観察、家族への聞き取りから家庭でのきょうだいへの教育的支援に関わる項目(自閉症児ときょうだいの関係、きょうだいの理解の様相、家族構成員ときょうだい双方のニーズの関係性、自閉症児への対応と使用している支援ツール、きょうだいの発達的特徴、情報提供の在り方等)を抽出し、きょうだいへの教育的支援を目的としたIFSPを作成し、その使用の意義について検討した。本研究の結果、きょうだいの自閉症である兄弟姉妹に対する関心事項は、母親の問題意識に影響を受けることが示唆された。これより、母親への支援は、きょうだいを間接的に支援する可能性があると考えられる。また、きょうだいに自閉症である兄弟姉妹の示す行動やその意味の解釈の仕方、対応の仕方を映像で視覚的に示すことは、きょうだいの自閉症である兄弟姉妹に対する学びへの動機づけを高める手立てになると推察された。一方、きょうだいへの教育的支援を目的としたIFSPの使用は、日常、漠然と捉えられているきょうだいのニーズと家庭内での位置づけ、提供すべき内容と用いる教材、それらを使用することの効果等について親が考えを整理し、きょうだいへの家庭での対応方針を明確化するのに役立つと考えられた。初年度は,自閉症児のきょうだいへの家庭における教育的支援プログラムの開発に向けて,自閉症児とその家族への支援が先進的かつ体系的に実施されている米国ノースカロライナ州を訪問し、個別家族支援計画(Individualized Family Service Plan。以下,IFSPと記す)に関する資料収集と文献研究を行うことを目的とした。ノースカロライナ州立大学チャペルヒル校とその附属機関であるFrank Porter Graham Child Development Center及びChapel Hill TEACCH Centerを訪問し,IFSPに関する資料・文献の収集,家族支援に携わる教授,研究員などに聞き取り調査を行った。また,支援計画の作成会議にも参加した。それらの結果,本年度では下記の新たな知見と示唆が得られた。まず,支援計画作成へのきょうだいの参画については,専門家や支援者の意識が必ずしも肯定的であるとは限らなかった。また,自閉症児・者とその家族への支援が体系化されているノースカロライナ州であっても,自閉症児のきょうだいに特化した取り組みはなされていなかった。さらに,支援計画におけるきょうだいのニーズの位置づけ,支援計画作成の手続きやきょうだいへのアセスメント方法なども確立していないことが明らかとなった。一方,IFSPの作成にあたっては,(1)家族とのパートナーシップ,(2)家族の問題・関心の優先,(3)家族がもつ力を強化する,(4)専門用語ではなく家族のことばを使用するなどといった家族主体の原則に基づき実施することが重要であることが示唆された。次年度は,本年度の調査から得られた知見と研究代表者による従来の自閉症児・者のきょうだいへの教育的支援に関する知見を総合的に踏まえ,自閉症児のきょうだいへの教育的支援プログラム(試作版)を作成する。そして,ニーズのある家族を対象に支援計画を作成することを通して,きょうだいへの教育的支援プログラムの意義と問題点について検討を行う。
ペアリングに基づく超楕円曲線暗号に適した曲線に関する研究

楕円曲線とペアリングを用いて構成できる暗号のうち、特に完全準同型暗号と呼ばれる暗号に注目して研究を行った。完全準同型暗号は、復号化関数が加算・乗算の両方と可換になるような暗号であり、近年急速に発展しているクラウドコンピューティングにおけるプライバシー保護などに効果的に応用できるため、効率的なものの構成が望まれている暗号の一種である。完全準同型暗号の構成は30年来の未解決問題であったが、2009年にGentryが最初の完全準同型暗号を実現した。その後現在までにいくつかの異なる構成方法が提案さているが、Gentry暗号を含めていずれも実用に適すると思われる速度で実装可能なレベルには至っていない。その意味で、新たな完全準同型暗号の実現や、既存の完全準同型暗号の高速化は、今後の発展が期待される重要な研究領域である。2010年にFreemanは、ある仮定の下では復号化関数が加算と一回の乗算と可換になるような暗号系を構成できることを示し、その具体例としてordinaryな楕円曲線とペアリングを用いた暗号系を提案した。私はこの暗号系の暗号文を圧縮する方法を提案し、圧縮率や各演算の計算量への影響を埋め込み次数ごとに考察した。本圧縮法の圧縮率は埋め込み次数のみに依存し、実用を想定した範囲では暗号文を最大9パーセント程度短くすることができる。また、圧縮と伸張に必要な計算は暗号化や復号化の速度に殆ど影響を及ぼさないことと、圧縮後の暗号文同士の加算が圧縮前と比べて僅かに速くなることが理論的に導かれた。なお、本結果は2012年1月30日から2012年2月2日まで石川県で開かれた「2012年暗号と情報セキュリティシンポジウム(SCIS2012)」で発表した。効率的かつ既存の各種攻撃に対して安全な超楕円曲線暗号方式を実現するために、ヤコビ多様体が超特異かつ定義体上単純になり、更に埋め込み次数がある程度大きくなるような超楕円曲線の構成を目指して研究を進めている。特に、指数計算法という攻撃に対して弱くない低種数の超楕円曲線のうち、未解決の部分が多い種数3の曲線に注目して研究した。まずは私が以前構成した種数3の超特異超楕円曲線について、そのヤコビ多様体の単純性をフロベニウス写像の特性多項式を計算することによって考察した。特に素体上定義されたものを考察したが、定義体上単純なものは見つからなかった。しかし研究を進める中で、そもそも定義体が素体の奇数次拡大の場合は目的の曲線を見つけることが極めて難しいことがわかった。そこで、以降は定義体が素体の偶数次拡大の場合に限って考察し、埋め込み次数の候補も予め絞られるようなアプローチを取ることにした。新たな考察ではWeil Descentという手法を使って目的の超楕円曲線を構成することを試みている。この手法を用いた先行研究としてはRubinとSilverbergによる理論的考察や、Diemによる主に超特異でない場合の構成が知られている。現在は、理論的に構成可能とされている埋め込み次数を持つ超特異超楕円曲線を実際に構成するべく、研究中である。関連研究の最新動向調査活動として、暗号や数論応用に関するシンポジウムに参加した。特に民間研究所の方々との議論を通して実用に近い場でのニーズの把握に努めた。これらを通して取り入れた情報は今後の研究テーマに反映させる予定である。
バナッハ空間における直交分解とその数学的諸分野への応用

本研究は、代表者が高橋渉氏との共同研究で、2009年にヒルベルト空間での直交分解をバナッハ空間に拡張することに成功したことを基に、バナッハ空間での線形非拡大射影の像が収束するための条件を導いた。線形非拡大射影は確率論における条件付き期待値に相当する。バナッハ空間での線形非拡大写像の半群は、確率的な摂動のある力学系の分布の変化を表現することにも利用され、これについては、岩田氏との共同研究としてSpringer Proceedings in Mathematics & Statisticsに掲載された。また、解析的数論におけるゴールドバッハの予想に関する成果も得られた。本研究は、バナッハ空間の直交分解を利用して、バナッハ空間の構造を明らかにすることを目的にしている。本年度は、直交分解を線形射影の収束定理に応用した研究を本田が中心に行い、その結果を1月にタイで催された国際研究集会The Ninth International Conference on Nonlinear Analysis and Convex Analysis (NACA2015)で川田と本田が指導している修士の院生と本田が講演し、国内外の多くの著名な数学者たちから関心を持たれ多くの助言を得た。この結果は条件付き期待値の収束定理に応用することができ、確率論への応用など今後の発展の余地を残している。また、9月に函館で催された先端経済分析研究会(CASE 2014)に本田が出席し、数理経済学などへの応用に関し情報を収集し、10月に京都大学数理解析研究所で催された解析的整数論の研究集会に川田が出席し、情報収集に努めた。年度当初には予期していなかった大学内の業務が多くなり、研究集会への出席などを控えざるを得なかった。ただし、論文の出版など、一定の成果は得られたため、「やや遅れている」とした。本年度は、直交分解を確率過程を表すマルコフ作用素の半群における分解定理に応用した研究を本田が中心に行い、その結果を、7月に大阪府立大学で催された国際研究集会The 22nd International Conference on Difference Equationsand Applications(ICDEA2016)において、岩田氏(気象大学校、東北学院大学)との共同研究として、8月に新潟で催された国際研究集会The fifth Asian conference on Nonlinear AnalysisandOptimization (NAO-Asia 2016)において、本田の単独研究として発表した。これらの研究集会では、国内外の研究者、特に数学の応用分野の研究者と情報交換をすることができた。今回発表した結果は、確率的な摂動を含む力学系の解析に、Jacobs-de Leeuw-Glicksbergの分解定理を応用したSineの結果を参考に、実、複素バナッハ空間の両方で、Sineの結果の拡張を試みた。SpringerProceedings in Mathematics & Statisticsの特別号への掲載が受理されている。さらに、川田が数論を中心とした研究を行い、京都大学数理解析研究所講究録別冊にその成果が「Goldbach問題--- 3つの素数の和について」として出版された。現段階での研究を発表した結果、特に応用分野の数学者から助言を得ることができ、今後の研究計画の参考になったため。さらに、川田が数論を中心とした研究を行い、L. Zahaoとの共同研究が投稿中である。また、数学セミナー,2017年6月号に「3つの素数の3乗の和の話」、数理科学,2017年9月号に「ゴールドバッハ予想と円周法」として論文が掲載された。現段階での研究を発表し、多くの数学者から助言を得た。今後の研究方針を明確にすることができた。研究分担者との協力の下、これまでの研究成果をより発展させるため、線形写像の半群の理論を、より一般の非線形写像を含む半群の理論へ拡張していくことを目指す。また、27年度から続く、確率論への応用も試みる。今までに収集した情報を基に、川田氏の協力の下、以下のような研究計画を実施する。バナッハ空間の構造をみるためには、非拡大射影の像となり得る集合の性質を明らかにすることは有用であるが、一般にこのときの射影は非線形写像となる。よって、射影が線形写像に近くなる条件をつけた上で、直交分解の応用を試みる。関数解析初年度、次年度と収集した情報を基に、川田氏との協力の下、以下のような研究方針を実行したい。バナッハ空間での線形射影の収束定理は、確率論などでは条件付き期待値の収束定理に相当し、多くの応用も考えられる分野である。今回、その足がかりとなる成果が得られたので、より精密な結果を導くとともに、その発展も試みたい。国内外の研究集会に出席し、多くの数学者と交流することができた。

このことにより、現段階での研究の位置づけを確認することができ、今後の研究の方針を再確認するとともに、有用な情報を多く入手することができた。年度当初には予期していなかった大学内の業務が多く、研究集会等への出席を見合わせたため。今年度は2つの国際研究集会に参加し、時間的余裕ができなかったため。昨年度は参加予定の国際研究集会が年度末近くに開催され、そのために少し多めに予算を残していたため。27年度の研究成果の発表など、国際研究集会に出席のための旅費等に充当する。研究成果発表のための旅費や学会参加費、発表のためのノートパソコン費等に使用する。昨年度に入手した情報を元に、さらに試行錯誤を加え、新しい成果の構築に取りかかりたい。知己を得た研究者と、より専門的な交流を重ね、次年度に開催予定の研究集会でその経過を報告する予定である。特に次年度は今年度の研究に引き続き以下の分野の研究を計画している。(1)バナッハ空間の直交分解とdeLeeuw-Glicksberg分解定理を用いた非可換線形非拡大半群における分解定理を、できるだけ少ない条件下で成り立つように改良できないか研究を重ねたい。今年度、多くの研究者より非常に関心が持たれ助言を受けたので、amenable半群への拡張が可能かどうか試みる予定である。(2)バナッハ空間の直交分解や近年発展著しい非線形射影の結果を用いることで、線形非拡大射影に対する新たな研究手法が開発できる。特に条件付き期待値が強収束する必要十分条件を求めたい。これは確率論等、多くの数学分野にも反映できる研究である。昨年度の研究成果が受理されれば、発表、報告する機会も増えるためその費用に当てる予定。今年度は研究費の使用が遅れ、また、選定に手間取ったため、予定のパソコン購入が次年度にずれ込むこととなった。本年度末に注文、次年度納入となってしまったため次年度使用額が生じてしまった。次年度は、パソコン購入に加え、今年度できなかった国内外の研究者との情報交換や討論を行うとともに、文献収集やその整理を行うために科学研究費を使う予定である。さらに、この研究に興味を持っている他大学の研究者との研究打ち合わせや情報交換のため、また、本研究で得られた成果を国内外で公表するための旅費に科学研究費を使う予定である。
プラズマCVD法によるアモルファスセラミックス薄膜の合成と評価

本研究は, Si系アモルファスセラミックス薄膜に引き続き,優れた性質が期待できるB(ボロン)を含むB-C-N系アモルファスセラミックス薄膜をプラズマCVD法により400°C以下の低温で合成し,その基礎的な性質の解明を目的とする.本年度は,二成分系であるB-N系およびB-C系の組成,微細構造(XRD, SEM, TEM),熱的性質,強度,光学的性質(IR, VIS, UV吸収スペクトル;光学的バンドギャップ)等について明らかにした.1)BNy膜B_2H_6-N_2-H_2系ガスを原料として生成したBNy膜に対するH_2流量の影響は, BNy膜ではH_2ガス流量の増加と共に析出速度および膜中の窒素含有量が増加することが分かった.この結果と,膜の赤外線吸収スペクトルの測定結果から,水素流量の増加は,系の反応を促進し,膜の窒素含有量の増大に効果のあることが明らかになった.これらの膜は,いずれもX線的にアモルファスであり, yが1以上の膜は生成せず,膜の光学的バンドギャップは窒素含有量と共に連続的に4.9eV(y≒1)まで増大できることが分かった.また,化学的安定性はyの減少と共に低下した.2)BCx膜BCx膜に関しては, B_2H_6-CH_4-H_2系ガスから,ほとんど全組成域に亘る範囲でアモルファスBCx膜が生成出来ることが分かった.但し,ビッカース硬度や析出速度等にはB_4Cに相当する組成域でいずれもピークが見られた.また,光学的バンドギャップは, xの増加と共に増大し, 1.53, 5のeVの広い範囲で変化できることが分かった.本研究は, Si系アモルファスセラミックス薄膜に引き続き,優れた性質が期待できるB(ボロン)を含むB-C-N系アモルファスセラミックス薄膜をプラズマCVD法により400°C以下の低温で合成し,その基礎的な性質の解明を目的とする.本年度は,二成分系であるB-N系およびB-C系の組成,微細構造(XRD, SEM, TEM),熱的性質,強度,光学的性質(IR, VIS, UV吸収スペクトル;光学的バンドギャップ)等について明らかにした.1)BNy膜B_2H_6-N_2-H_2系ガスを原料として生成したBNy膜に対するH_2流量の影響は, BNy膜ではH_2ガス流量の増加と共に析出速度および膜中の窒素含有量が増加することが分かった.この結果と,膜の赤外線吸収スペクトルの測定結果から,水素流量の増加は,系の反応を促進し,膜の窒素含有量の増大に効果のあることが明らかになった.これらの膜は,いずれもX線的にアモルファスであり, yが1以上の膜は生成せず,膜の光学的バンドギャップは窒素含有量と共に連続的に4.9eV(y≒1)まで増大できることが分かった.また,化学的安定性はyの減少と共に低下した.2)BCx膜BCx膜に関しては, B_2H_6-CH_4-H_2系ガスから,ほとんど全組成域に亘る範囲でアモルファスBCx膜が生成出来ることが分かった.但し,ビッカース硬度や析出速度等にはB_4Cに相当する組成域でいずれもピークが見られた.また,光学的バンドギャップは, xの増加と共に増大し, 1.53, 5のeVの広い範囲で変化できることが分かった.
受・発光負性抵抗スイッチング素子の開発研究

GaAsp^+基板上にn型層を成長後、基板裏面にオーミック電極をAu-Znを用いて形成し、n層上に約6nmのシリコン窒化膜を形成、さらにアルミニウムのドット状電極を付けた構造により負性抵抗スイッチング素子の試作を行ない、オフ状態とオン状態とをもつ特性を実現した。試作した素子は、スイッチング電圧1525V、電流0.52mA、オン電圧約6Vであり、オンとオフの電圧差が大きくとれるものの、オン電圧がまだ高く、オフ時の電流の低減も必要である。スイッチング電圧は、n形成長層が厚くなるに従って増す傾向にあり、本試作素子のスイッチング電圧は、表面の空乏層の拡がりとn層の膜厚によってほぼ決定されていることがわかった。これは、試作した素子のスイッチングが、表面空乏層がp^+層に達する電圧で決まる、いわゆるパンチスルーモードで行われていることを示している。電流-電圧測定と発光強度測定を同時に行なうことにより、負性抵抗領域においては、他の領域と異なり、電流の増加に対して発光強度が増倍的に増加する現象が観測され、この点に関し、発光スペクトルの詳細な測定を直流駆動およびパルス駆動によって行い、発光ピーク強度及び発光ピーク波長の電流依存性においても負性抵抗領域で特異な振る舞いを観測した。これは、中性n領域における電子密度の負性抵抗領域における急激な増加と、表面空乏層で加速されたキャリアの急増に起因していると考えた。試作した素子は、光照射によってスイッチング電圧が下がる特性を有している.従って、光信号によって素子をスイッチオンする光トリガスイッチング動作が可能である.素子をパルス電圧駆動しパルス状に光照射を行なうと、光照射の無い時はオフのままで、光が照射されたときだけオン切り換わって電流が増加し、素子が発光するという基本動作を実現した.GaAsp^+基板上にn型層を成長後、基板裏面にオーミック電極をAu-Znを用いて形成し、n層上に約6nmのシリコン窒化膜を形成、さらにアルミニウムのドット状電極を付けた構造により負性抵抗スイッチング素子の試作を行ない、オフ状態とオン状態とをもつ特性を実現した。試作した素子は、光照射によってスイッチング電圧が下がる特性を有している.従って、光信号によって素子をスイッチオンする光トリガスイッチング動作が可能である.素子をパルス電圧駆動しパルス状に光照射を行なうと、光照射の無い時はオフのままで、光が照射されたときだけオン切り換わって電流が増加し、素子が発光するという基本動作を実現した.スライボート法の液相成長装置を製作、この装置を用いてp^+GaAs基板上にn層を成長させ、p^+n接合を形成可能とした。成長法としては温度差法を用いたが、成膜膜厚の分布はあるものの成長時間にほぼ比例した成長が可能となった。なお、成長層のキャリア密度は約4×10^<16>cm^<-3>である。トンネル層として窒化シリコン膜をプラズマCVD法により成膜した。その成膜速度は、再現性良く約13nm/分である。まず、GaAsのn形基板上に薄い窒化シリコン膜を付けたMIS型の素子を製作し、窒化シリコン膜厚と電流の立ち上がり電圧の関係は約6.4V/10nmとなり、これにより窒化シリコン膜厚を選択した。GaAsへのオーミック電極作成については、Au-Zn合金をソースとした蒸着と450°Cでの熱処理によりほぼ良好な電極作成が可能となった。これらの結果を踏まえて、作成したGaAs-p^+nダイオード基板のp^+側にオーミック電極を付け、n側に窒化シリコン膜によるトンネル層を成膜し、さらにその上にAl電極をつけてMISS型の素子を試作した。この素子では、スイッチング電圧1535V、電流720mAなる負性抵抗特性が得られているが、オン状態での電圧が10V以上と高く、この電圧をより小さくすることが不可欠で、さらにオフ状態での電流もより小さくする必要がある。この問題の解決のためには、トンネル層の膜厚や成長したn層の膜厚の最適化、リーク電流の低減化等の対策を講じていかなければならないと考えている。なお、トンネル層の材料として多結晶シリコン膜を用いての試作も併行して行っているが、再現性が悪く検討中である。GaAsでのp^+n接合の成長,プラズマCVDシリコン窒化膜のトンネル層形成時間の最適化,電極形成条件の検討など、製作プロセスを素子の試作を通して確立してきた結果,数多くの試作素子でスイッチング動作を実現した。

p^+GaAs基板上に成長したn形層のキャリア密度は約1x10^<16>cm^<-3>であり、シリコン窒化膜トンネル層は約6nmの素子が良好であった。試作した素子の特性は、スイッチング電圧1525V、電流0.52mA、オン電圧約6Vであり、オンとオフの電圧差が大きくとれるものの、オン電圧がまだ高く、オフ時の電流の低減も必要であると考えている。また、スイッチング電圧は、n形成長層が厚くなるに従って増す傾向にあり、本試作素子のスイッチング電圧は、表面の空乏層の拡がりとn層の膜厚によってほぼ決定されていることがわかった。電流-電圧測定と発光強度測定を同時に行なうことにより、負性抵抗領域においては、他の領域と異なり、電流の増加に大して発光強度が倍増的に増加する現象が各素子で観測され、加速されたキャリアが関与していると考えているが、素子動作を考えるうえで特にこの負性抵抗領域での動作を詳細を検討する必要がある。試作した素子は、光照射によってスイッチング電圧が下がる特性を有している。従って、光信号によって素子をスイッチオンする光トリガスイッチング動作をすることができる。素子をパルス電圧駆動し、チョッパを用いてパルス状に光照射を行い、光照射の無い時はオフのままで、光が照射されたときだけオン切り換わって電流が増加し、素子からの発光強度も増すという動作を実験的に確認できた。これによって外部からの光でスイッチオンし、オンすると素子が発光するという目的とした基本特性を実現できた。昨年度までの研究により、素子の試作条件についてほぼ決定したが、今年度は、素子チップを小さく切り出すために基板をラッピングと化学エッチングにより薄くする工程を追加した。この工程による基板結晶へのダメ-ジも懸念されたが、導入以前との差は見られなかった。p^+-GsAs基板上のn層の条件のうちキャリア密度と膜厚とを変化させて、素子の電気的特性及び発光特性がどのような影響を受けるかについて実験的に検討した。スイッチング特性が得られるためには、表面の空乏層の拡がりが重要でキャリア密度と膜厚の両方に左右される。オフ領域における電流値は、キャリア密度の高い方が少なく、発光強度はキャリア密度の高い方が強く、厚いものほど強くかつ飽和せずに発光した。これは、n層の薄い場合、p^+領域からn層に注入した正孔が発光再結合せずに表面側に到達してしまう正孔の割合が増加することによると考えられる。電流0-電圧測定と発光強度測定を同時に行なうことにより、負性抵抗領域においては、他の領域と異なり、電流の増加に対して発光強度が増倍的に増加する現象が昨年度観測され、その原因を探るため、発光スペクトルの詳細な測定を直流及びパルス駆動によって行い比較した。発光ピーク波長及び発光ピーク強度ともに、負性抵抗領域において変化割合が急変する特異な振る舞いが直流駆動で見られ、これは、負性抵抗領域において中性のn層の電子密度が急増することと表面空乏層で加速されるキャリアも急増することに関与していると考えている。
進化型システムに基づく適応学習型最適化法の開発とVLSI実装設計への応用

本研究は,VLSIの配置配線問題のように解の品質と求解の高速性が要求される問題に対応するために,評価関数曲面の構造に基づいて解の探索過程を適応的に調整する適応学習型最適化法の開発を目的とする。VLSIの配置配線問題ように大規模かつ複雑な評価関数曲面を有する問題に対しては,最適化の過程で評価関数の構造に関する情報を収集・蓄積し,この情報に基づいて解の探索過程を適応的に調整することが,解の品質向上および計算時間短縮に有効であると考えられる。本研究では,生物進化を模擬した遺伝的アルゴリズムに基づく適応学習型最適化法を開発した。遺伝的アルゴリズムは,解の状態を遺伝子コード化し,有益な部分解を交叉を用いて組み合わせることにより,高品質の解を効率よく探索できる。しかし,実際的な問題に応用した際には,理想的な遺伝子コード化および交叉法を見出すことは容易ではない。本研究の特徴は,解の探索過程そのものを遺伝子情報として付加し,観測された評価関数曲面の特徴に応じて探索過程を適応的に最適化する機能を,遺伝的アルゴリズムに導入する点にある。その結果,問題毎に人手で遺伝子コード化および交叉法を調整することなしに,また問題の規模およびモデル化に依存することなく,高品質の解を効率的に求められるようになると考えられる。具体的には次の点に関して検討した。1.遺伝的アルゴリズムに評価関数曲面の構造を遺伝情報として蓄積する機能を加えることにより,探索過程を適応的に最適化する適応学習型最適化手法を構築した。2.評価関数曲面の構造情報を収集する手法,これを遺伝子コード化する方法,この遺伝情報を効率的に利用する交叉法を検討した。3.開発手法を配置配線問題に応用し,有効性を示した。本年度は,評価関数曲面の構造に基づいて解の探索過程を自律的・適応的に調整する適応学習型最適化法の開発を目的に,具体的には次の2点に関して研究を行った。1.基礎的研究これまでの研究で開発を進めてきた遺伝的アルゴリズムに,評価関数曲面の特徴に関する情報を遺伝情報として蓄積する機能を加えるための手法を検討し,その理論的解析を行った。与えられた問題の性質に応じて探索過程を適応的に最適化する方法を検討し,その理論的解析を行った。以上の二つの機能を組み合わせることで,適応学習型最適化法を構築し,その理論的解析を行った。2.アルゴリズムの開発評価関数の構造を効率的に遺伝子にコード化する方法を検討し,その具体的なアルゴリズムを構築した。蓄積された情報の有用性に応じて必要な情報を適応的に取捨選択するための交叉法を検討し,その具体的なアルゴリズムを構築した。以上の二つのアルゴリズム組み合わせることで適応学習型最適化法の具体的なアルゴリズムを構築した。構築したアルゴリズムに基づき,適応学習型最適化法を計算機上で実行できるような,シミュレーション実験システムを開発した。適応学習型最適化法のシミュレーション実験システムを利用して,まず比較的単純な問題として,二次割当問題等のベンチマーク問題において,開発した適応学習型最適化法の基礎的な性能評価を行った。本年度は,評価関数曲面の構造に基づいて解の探索過程を自律的、適応的に調整する適応学習型最適化法の開発を目的に,具体的には次の2点に関して研究を行った。1.開発手法の改良生物の免疫系でみられるランダム的な遺伝子組み替え交叉法を導入する方法を検討し,その理論的解析を行った。ランダム的な遺伝子組み替え交叉法を実現するための,具体的なアルゴリズムを構築した。開発したアルゴリズムを,適応学習型最適化法のシミュレーション実験システムに導入した。シミュレーション実験システムを利用して,まず,比較的単純な問題である二次割当問題巡回セールスマン問題等のベンチマーク問題において,アルゴリズムの改良の効果を検証した。

ランダム的な遺伝子組み替え交叉法の効果として期待される探索領域の拡大および解集団内の遺伝的多様性の維持により,開発手法の解の品質面での性能向上をはかった。2.実データへの応用開発手法を実際的な配置配線問題に応用し,既存の最適化手法による結果と比較することにより,その優位性を検証した。具体的にはVLSIレイアウト設計における標準的な問題であるフロアプラン設計問題,標準セル配置問題,および概略配線問題などを取り上げた。評価関数として,チップ面積最小化に加えて高速動作化、低消費電力化に関する項の導入することで,より現実的なVLSI設計における開発手法の有効性を検証した。具体的な配置配線問題のデータとして,一般的に用いられている大規模なベンチマークデータを利用することで,既存の他手法との比較を容易にした。
鳥類脳キメラを用いた幼雛期エネルギー代謝調節ネットワークの解明

本研究ではニワトリ脳原基移植技術を用いて個体のエネルギー代謝調節の全容を掴むことを目的とした。当該年度は、(1)脳原基移植に供試する鶏種の策定ならびにそれら幼雛期代謝特性解析、(2)それら鶏種間における脳原基移植を試みた。(1)用いる鶏種として卵用鶏(Momiji:MJ)および肉用鶏(Chunky:CH)を選定した。孵化10日齢(P10)まで慣行飼育し、ヒナの体重(BW)、飼料摂取量(FI)を計測し、飼料効率(FE)を算出し比較した。P0におけるBWは鶏種間で差はみられなかったが、その後、CHのものがMJにくらべ高く、FIおよびFEについてはCHのものはMJにくらべて高かった。P0およびP10の全脳、肝臓、筋肉重量について比較したところ、全脳および肝臓重量はCHのものはMJにくらべ高かった。筋肉重量についてはP0では両者間に差はみられなかったもののP10ではCHのものが高かった。血漿Glucose、Triacyl glycerol、Free Fatty AcidおよびGlycerol濃度については鶏種間に差は示さなかったが、P0におけるCHのinsulin濃度はMJに比べ高く、AdrenalinおよびNoradrenalin濃度は低値を示した。P10ではCHの血漿AdrenalinおよびNoradrenalin濃度がMJに比べて低値を示した。そして、P0およびP10において経口ブドウ糖負荷試験(OGTT)を行ったところ、糖負荷後のCHの血漿グルコース濃度は両ステージともにMJに比べ低値を示すことが明らかとなった。脳原基移植について、当該年度は両鶏種間の脳全体あるいは前脳+間脳の組合せで移植を試みた。その結果、前脳+間脳の組合せの脳キメラ鶏が作出された。以上のことから、(1)CHはMJにくらべ孵化後の増体は早く、それら関連形質は顕著に異なること、(2)孵化直後のGlucoseに対する感受性はCHのものがMJに比べて高いことが明らかになり、(3)脳と体の形質が異なる鶏個体の作出ならびに解析が可能になった。今後は脳キメラ鶏作成率を高めることにより、脳移植技術を利用した組織間代謝ネットワークシステムの解析が期待される。
市街地における火災旋風予測手法の構築

本研究は,火災旋風の発生メカニズムを解明するとともに,火災旋風の危険性を定量的に予測するモデルの構築を行い,大都市大震災時に想定される同時多発火災による火災旋風の被害を軽減化する対策の検討に資することを目的としている。本年度は,昨年度に引き続き,火災旋風の基礎的性状や発生条件の定性的,定量的な把握を目的とし,(無風下での)模型実験を系統的に行い,併せて,火災旋風が発生した際における挙動を把握するための実用モデルの構築を目指した。下記に本年度得た知見を記述する。i)火災旋風の発生メカニズムの実験的解明:旋回火炎の内部は,ガス濃度が非常に高くなったことを勘案すると,外気の巻き込みが容易になる火炎上方において,完全燃焼に至ることが分かった。旋回火炎の発熱速度は循環値の増大に伴い,設定発熱速度に近づき,また安定した旋回火炎形成時は燃焼効率が高くなった。無次元循環値がおよそ0.94[-]を上回ると旋回火炎へと遷移することが分かった。平均温度分布350°Cにおける高さに対し,1.3倍を乗ずれば,旋回火炎の平均火炎高さが予測可能である。火炎内部では流体の粘性の影響により,流速は線形的に増加することが分かった。また,0.035m以降は旋回の遠心力により最大流速部分が衝立方向へ遷移するが,衝立近傍では粘性の影響により流速は0に漸近することが分かった。ii)火災旋風のモデリング:本研究では火災旋風の発生から衰退までを表現するモデルを提案し,その試算として,旋風の発展と衰退までを表現するモデルを示した。本計算では,模型実験からモデルへ拡張するためのパラメータをいくつか使用したが,未だ仮定によるものが多く,今後,種々の条件に関しての実験を行い,有効な知見を多く得る必要があり,改良の余地はあるが,火災旋風の発生から衰退までを表現するモデルとしては十分実用に耐え得るものである。本研究では,火災旋風の発生メカニズムを解明するとともに,火災旋風の危険性を定量的に予測するモデルの構築を行い,大都市大震災時に想定される同時多発火災による火災旋風の被害を軽減化する対策の検討に資することを目的としている。火災旋風に関する研究は発生メカニズムに関しては知見が乏しく,系統的・定量的な検討を行われていない。また,ある程度定性的な知見は既往の研究で得られているものの十分な結果とは言い難い。本年度は,(無風下での)模型実験を中心に下記に示す検討を行った。i)文献調査:国内外の火災旋風に関連した既往研究の調査を行い,旋風の発生メカニズムに関する情報源を整理した。ii)実験的解析:無風下で火災旋風の模型実験を行い,(1)火源の大きさ(発熱速度),(2)建物(模型)配置・形状等のパラメータを系統的に変化させることで,火災旋風の性状・発生条件を定性的・定量的な把握を行った。具体的には,旋回火炎の高さ,温度に加え,PIVシステムを用いて旋回流速を計測し,結果として火源周辺の(衝立)高さ・火源と周辺(衝立)との距離が大きくなる程,また衝立間の間隔(隙間幅)が小さくなる程,火炎高さは高くなる傾向を得た。iii)数値計算による解析:CFDを利用して実験の再現を試みた。本研究では,CFDの中でも汎用的なコードであるFDSを利用した。結果として,実験結果とは一致しているとは言い難いものの,定性的には,類似した結果を得た。
断層面の不均一性と地震発生過程に関する実験的研究

本研究では,表面上に精密に形状や位置が制御された突起(アスペリティ)が多数配置された高分子ゲルを作成し,同種ゲル同士のスティックスリップ摩擦実験を行った.用いたゲルは,突起がない場合に摩擦不安定性を示さなかったが,突起を配置することで,突起対の接触・破断を伴うすべり弱化を示し,その結果,スロー地震のようなゆっくりとしたすべりだけでなく,通常の地震に類似した速いすべりを発生することがわかった.また,それらのすべりは共存し,時期によって同じアスペリティがゆっくりとすべったり,速くすべったりすることもわかった.さらに,すべりの規模とすべり継続時間との関係を調べたところ,プレート境界地震にみられるような,ゆっくりすべりと通常の地震の二極化が起こるのではなく,あるところでゆっくりすべりから速いすべりに遷移することが確認された.これらの現象は,すべり弱化における,準静的すべりと不安定すべりの遷移に対応し,すべり弱化の際の応力降下の(負の)傾きとシステムの実効的な剛性率の競合によって発生することが示唆された.これは,2次元半無限均質媒質における突起対の接触・破断を考慮した準動的シミュレーションによって検証が行われており,スティックスリップサイクルにおけるすべり弱化とシステムの実効的剛性率との競合が本質的であるとの考えが証明されている.このように,本研究によって,これまで考慮されていなかった,アスペリティの接触・破断素過程を考慮したシンプルな実験系の構築によって,通常の地震とゆっくり地震とをつなぎ,かつ統一的に理解するための重要な例を提示することができた.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。1.摩擦実験装置の製作:ゲル材料同士を接触・摩擦させ,地震サイクルを観測するための実験装置を構築した.2.ゲル材料の選定および表面凹凸を付与したゲル-ゲル摩擦実験:十分な強度をもったゲル材料の選定を行った.その結果,シリコーンゲルがもっとも適していることが分かった.次に,シリコーンゲルの表面に対して,金型からの転写により凹凸を付与した.ゲル形状としては,奥行き方向を薄くした擬2次元系の試料を作成した.形状,配置,密度などの設定を行い,さまざまな凹凸表面を作成した.3.可視光による応力場・固着状態推定方法の実装:ゲル表面あるいはその近傍に多数のマーカーを配置し,PIV解析することによって変位場を求める手法を開発した.また,得られた変位場から,静的グリーンテンソルを用いて,インバージョン解析から応力場を推定する枠組みを構築した.また、全反射照明法を用いた真実接触状態の可視化については現在検討中である.4.弾性波を用いた断層面固着状態のモニタリングに関する予備実験:ゲル表面にインパルス入力された弾性波がゲル-ゲルの接触面を透過・散乱する様子を,マーカー粒子の変位場を画像解析することによって計測した.接触面の固着状態を推定する手法については,検討中である.実験装置の開発については,剛性の問題やノイズの混入などの問題に直面したが,最終的にはほぼクリアできた.また,試験片ゲル材料の選定,地震サイクルの予備実験,可視化手法の開発については,当初計画していたスケジュールで順調に進んだ.まだ学術雑誌に投稿できるような十分なクオリティをもつ成果は出ていないが,翌年度に向けての準備はおおむね完了している.本研究では,表面上に精密に形状や位置が制御された突起(アスペリティ)が多数配置された高分子ゲルを作成し,同種ゲル同士のスティックスリップ摩擦実験を行った.用いたゲルは,突起がない場合に摩擦不安定性を示さなかったが,突起を配置することで,突起対の接触・破断を伴うすべり弱化を示し,その結果,スロー地震のようなゆっくりとしたすべりだけでなく,通常の地震に類似した速いすべりを発生することがわかった.また,それらのすべりは共存し,時期によって同じアスペリティがゆっくりとすべったり,速くすべったりすることもわかった.さらに,すべりの規模とすべり継続時間との関係を調べたところ,プレート境界地震にみられるような,ゆっくりすべりと通常の地震の二極化が起こるのではなく,あるところでゆっくりすべりから速いすべりに遷移することが確認された.これらの現象は,すべり弱化における,準静的すべりと不安定すべりの遷移に対応し,すべり弱化の際の応力降下の(負の)傾きとシステムの実効的な剛性率の競合によって発生することが示唆された.これは,2次元半無限均質媒質における突起対の接触・破断を考慮した準動的シミュレーションによって検証が行われており,スティックスリップサイクルにおけるすべり弱化とシステムの実効的剛性率との競合が本質的であるとの考えが証明されている.このように,本研究によって,これまで考慮されていなかった,アスペリティの接触・破断素過程を考慮したシンプルな実験系の構築によって,通常の地震とゆっくり地震とをつなぎ,かつ統一的に理解するための重要な例を提示することができた.今年度構築した実験系を用いて系統的な実験を行い,スティックスリップの素過程の詳細な観察や応力・ひずみ場の可視化などを通して,室内実験における地震発生サイクルの特徴づけに関する研究を行っていこうと考えている.より具体的には,表面凹凸によって誘起されるスティックスリップの集団挙動に関する実験や,弾性波を用いた固着状態推定手法の摩擦実験系への統合,試験片に流体を注入することで,流体移動による固着状態や地震活動への影響を評価する実験研究などを予定している.また,研究の総括として,学術雑誌へ投稿するほか,ホームページ上に成果を公表するなどのことを行いたい.28年度が最終年度であるため、記入しない。
悪性脳腫瘍幹細胞を用いた脳腫瘍動物モデルの確立と治療

今回、我々は、CD133、Nestin陽性である悪性脳腫瘍幹細胞の分離、培養を行い、その性状を分析した。さらに、Nestin陽性腫瘍細胞特異的に増殖するヘルペスウイルスの調整をおこなった。現在、新たな動物腫瘍モデルの作成、ヘルペスウイルスの治療効果については検討中であるが、腫瘍幹細胞に対する治療研究は、脳腫瘍治療の新たな展開に必要な研究であると考える。1)悪性脳腫瘍幹細胞の分離手術で摘出された悪性脳腫瘍細胞を初代培養し、増殖してきた細胞をAthymic mouseの皮下に注入し腫瘍を形成してくるものを培養した。増殖能力と腫瘍形成能力を持った細胞を分離した。こうして現在脳腫瘍幹細胞と考えられている細胞が樹立できたと考えている。次はCD133をマーカーとして分離していく方針である。また、Nestin、GFAP等のマーカーについても分析を行う予定である。2)制限増殖型ヘルペスウイルス(rQNestin34.5)の調整既に開発済みであるが、今後はよりウイルスタイターを挙げるために、ウイルス産生細胞の培養条件、ウイルス精製の際のウイルス分離条件等を改良し、ヘルペスウイルスについては準備が整っている。1)の実験で得られた培養腫瘍細胞を用いて抗腫瘍効果を検討している。全培養細胞については行えていないが、今後は行っていく予定である。4.研究成果(1)悪性脳腫瘍幹細胞の分離手術で摘出された悪性脳腫瘍細胞を初代培養し、sphereを形成する細胞を回収し、増殖してきた細胞をAthymic mouseの皮下に注入し腫瘍を形成してくるものを培養した。再現性があり、現在脳腫瘍幹細胞と考えられている細胞が樹立できたと考えられた。(2)制限増殖型ヘルペスウイルス(rQNestin34,5)の調整既に開発済みであるが、ウイルスタイターを挙げるために、ウイルス産生細胞の培養条件、ウイルス精製の際のウイルス分離条件等を改良した。1)の実験で得られた培養腫瘍細胞を用いて抗腫瘍効果を検討した。WST1 assayを行い、腫瘍細胞生存率を分析したところ、十分な抗腫瘍効果が得られた。また、増殖型ウイルスの細胞内での増殖状況をvirus replicatltion assayを行い検討したところ、より有意な増殖の差を得た。(4)悪性脳腫瘍幹細胞を用いた動物モデルの作成マウスの脳に定位的に1)の実験で得られた腫瘍を注入した。しかるべき後に脳標本を作製し、腫瘍の生着、増殖様式を分析したが、現在十分な結果が得られていない。今後、細胞数、注入する前の条件、などを変えることにより、生着についての実験を行っていきたい。また、In vivo動物モデルを用いたウイルスの抗腫瘍効果の検討については、脳腫瘍幹細胞モデルの作成後に行う予定である。治療実験は準備段階であるが、腫瘍幹細胞に対する治療研究は、脳腫瘍治療の新たな展開に必要な研究であると考えている。