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教育センター等における科学教育推進のための教員研修プログラムの開発

研究実績は以下に簡略して示す.まず,教育センターの歴史的背景を俯瞰し,教育センターのシステムを考えるために,科学教育における全国の教育センターの組織構造について分析した.次に教育センターを中心としたパートナーシップの構築について論じた.教育センターを中心とした連携に,学校教育現場と大学,民間企業,地域の施設,さらにはNPO等が,どのように進められているかを明確にした.学術研究と実践研究の関係を考察した上で,教育情報や教育資料の収集について,大学からのセンターを通じた教員研修への提供やこれからの新しい教材開発の観点や評価法等を示した.近年,学校全体が危機管理に取組む必要が見られるため,科学や科学教育に関連した教育活動における危機管理についても論じた.「総合的な学習の時間」の素材としても活用が可能な「教材」について,その具体的な教材開発の観点や先行的な取組を示した.加えて,評価が重要な観点となりつつある中で情報教育・技術教育を中心としてメタ認知力の育成を目指した自己評価表の工夫を提示した.教育センターにおいて実施された実験,観察・野外観察などの具体的な研修プログラムやその実践方法を明確にした.自然体験や野外観察の重要性が指摘されるに従って,教員に対する野外研修の実施は注目され,これに応えるような「野外観察」を実践例から示した.「実験」は理科教育の中で重要な位置を占めるが,どのような観点から教材化し,それを教員研修に取り入れるかは,時代によって改善されていく必要がある.「自然体験」とともに「理科教育や技術教育で重視されている「ものづくり」に関する実践に裏付けられた教材開発について,科学と技術とのはざまでの取組をセンターの研修をもとに提示した.研究実績は以下に簡略して示す.まず,教育センターの歴史的背景を俯瞰し,教育センターのシステムを考えるために,科学教育における全国の教育センターの組織構造について分析した.次に教育センターを中心としたパートナーシップの構築について論じた.教育センターを中心とした連携に,学校教育現場と大学,民間企業,地域の施設,さらにはNPO等が,どのように進められているかを明確にした.学術研究と実践研究の関係を考察した上で,教育情報や教育資料の収集について,大学からのセンターを通じた教員研修への提供やこれからの新しい教材開発の観点や評価法等を示した.近年,学校全体が危機管理に取組む必要が見られるため,科学や科学教育に関連した教育活動における危機管理についても論じた.「総合的な学習の時間」の素材としても活用が可能な「教材」について,その具体的な教材開発の観点や先行的な取組を示した.加えて,評価が重要な観点となりつつある中で情報教育・技術教育を中心としてメタ認知力の育成を目指した自己評価表の工夫を提示した.教育センターにおいて実施された実験,観察・野外観察などの具体的な研修プログラムやその実践方法を明確にした.自然体験や野外観察の重要性が指摘されるに従って,教員に対する野外研修の実施は注目され,これに応えるような「野外観察」を実践例から示した.「実験」は理科教育の中で重要な位置を占めるが,どのような観点から教材化し,それを教員研修に取り入れるかは,時代によって改善されていく必要がある.「自然体験」とともに「理科教育や技術教育で重視されている「ものづくり」に関する実践に裏付けられた教材開発について,科学と技術とのはざまでの取組をセンターの研修をもとに提示した.全国の教育センターでの現職教員への科学教育推進システムを整理し、理科・情報等の研修に関する現状とその課題について、組織の変遷や研修内容より分析・検討した。本教育センターにおいて、科学教育について今日的な課題に対応する研修プログラムを開発(環境教育などの総合学習・野外学習・情報学習・実験実習)し、教員研修の中で一部実践を行った。野外学習では、小学校教員を対象として兵庫県三田盆地周辺の第三紀から第四紀の地質・地形についての研修を実施し、合わせてアンケート分析から、野外学習の問題点を明らかにし、その解決のための教材開発の視点を明確にした。環境学習については、中学校初任者研修の中で教員自らが「環境を考える」ための研修プログラムを作成し、センター近辺の浄水場と連携して、その効果的な地域教材を活用実践した。また、教員研修の中で科学・技術・社会の相互関連を考えるSTS教育を積極的に取り入れた。例えば情報に関しては、普通教科「情報」講習の中で、工業を中心とする専門学科の初任者研修の中で授業や教材開発を教員自身が取組めるプログラムを作成し、実施した。従来からセンターの理科研修の中で行われている物理・化学・生物・地学の教員向けの新しい教材と同時に科学史のような理科の中でも学際的な教材を開発した。加えて、技術系の民間企業体験研修や大阪府の環境教育施設を活用したモデルプログラム作成の中で、学校教育をめぐるパートナーシップの構築や方法についての実践研究を行った。研究実績は以下に簡略して示す.まず,教育センターの歴史的背景を俯瞰し,教育センターのシステムを考えるために,科学教育における全国の教育センターの組織構造について分析した.次に教育センターを中心としたパートナーシップの構築について論じた.教育センターを中心とした連携に,学校教育現場と大学,民間企業,地域の施設,さらにはNPO等が,どのように進められているかを明確にした.学術研究と実践研究の関係を考察した上で,教育情報や教育資料の収集について,大学からのセンターを通じた教員研修への提供やこれからの新しい教材開発の観点や評価法等を示した.近年,学校全体が危機管理に取組む必要が見られるため,科学や科学教育に関連した教育活動における危機管理についても論じた.「総合的な学習の時間」の素材としても活用が可能な「教材」について,その具体的な教材開発の観点や先行的な取組を示した.

加えて,評価が重要な観点となりつつある中で情報教育・技術教育を中心としてメタ認知力の育成を目指した自己評価表の工夫を提示した.教育センターにおいて実施された実験,観察・野外観察などの具体的な研修プログラムやその実践方法を明確にした.自然体験や野外観察の重要性が指摘されるに従って,教員に対する野外研修の実施は注目され,これに応えるような「野外観察」を実践例から示した.「実験」は理科教育の中で重要な位置を占めるが,どのような観点から教材化し,それを教員研修に取り入れるかは,時代によって改善されていく必要がある.「自然体験」とともに「理科教育や技術教育で重視されている「ものづくり」に関する実践に裏付けられた教材開発について,科学と技術とのはざまでの取組をセンターの研修をもとに提示した.
狂犬病ウイルスのG蛋白遺伝子解析に基づく野外ウイルスの感染環および病原性の解明

・ブラジルサンパウロ州立大学にて、G蛋白第333残基上に変異を持つ食虫コウモリより分離された狂犬病野外株を用いてのマウスへの筋肉・直接脳内接種試験を行い、これら野外株の発症率および致死率を調査した。また、これら第333残基変異株の完全長G蛋白推定アミノ酸配列を決定し、公開されている狂犬病野外株のG蛋白アミノ酸配列と比較した。第333残基変異株の抗原認識部位・糖鎖結合部位(Asn37・Asn247)およびSnake venom(neurotoxin)like regionにおいて変異が見られたが、これらは333変異株にのみ特異的ではなく、ほかのRV野外株、特にコウモリ分離RV株にも散見された。しかし、非病原性株であるRC-HL株の病原性復帰に関わると報告のある大164-210残基上の第168残基、遺伝子組み換え株の病原性増強に関わると報告のある第194残基上に、それぞれ168F、194Tの変異が見られた。・中国の狂犬病野外分離株9検体(イヌ分離株6検体、家畜分離株3検体)のNおよびG遺伝子の塩基配列を基に、食肉目分離狂犬病ウイルスの3つの遺伝子型(うち中国系統2、ブラジル系統1)を鑑別できるMultiplex RT-PCR法を確立した。・ブラジルサンパウロ州立大学にて、食虫・吸血コウモリ、キツネおよびイヌより分離された狂犬病野外株を用いてのマウスへの直接脳内接種試験を行い、これら野外株の神経毒性を確認した。・狂犬病野外分離株130検体(うちヒト11、ウシ27、ウマ2、ヒツジ2、ブタ1、イヌ12、ネコ5、キツネ8、吸血コウモリ16、食果コウモリ9、食虫コウモリ24、種不明コウモリ13)の完全長G遺伝子および推定アミノ酸配列を決定。これらウイルスゲノム配列のアライメントより、以下に示したモチーフ上に変異が認められた。(1)抗原認識部位上に見られる変異:RVに対する宿主の免疫誘導能に影響する可能性がある。(2)神経細胞のアセチルコリンレセプターに結合すると考えられている部位(第181-207残基)の変異:RVの神経親和性に影響する可能性がある。(3)食虫コウモリ分離株の1系統に見られる、第333残基の変異:RVの神経毒性および細胞間の拡散力を著しく減弱させる可能性がある。(4)糖鎖結合部位Asn37およびAsn247に見られる変異:細胞内におけるRVの糖蛋白発現量に影響を与える可能性がある。・中国の狂犬病野外分離株9検体(イヌ分離株6検体、家畜分離株3検体)の分子疫学的解析を行い、この地域においてはイヌがヒトのみならず家畜へも狂犬病を媒介していること、またこれらの株が東南アジア地域で分離された狂犬病ウイルスと遺伝子学的に近縁であることを明らかにした。
沈み込むスラブ物質の高温高圧下における弾性と融解関係の解明；地球内部の水のゆくえ

今年度は前年度に引き続き、超高圧下における鉄を含むブリッジマナイトの音速測定を行い、今までに報告されている数倍以上の圧力であるメガバール圧力下までの鉄を含むブリッジマナイトの弾性波速度の測定に成功した。鉄を含むブリッジマナイトは下部マントルに最も多く存在する鉱物であるが、従来の研究では鉄を含むブリッジマナイトのメガバール圧力下における音速測定は実験の困難さにより行われていなかった。本実験の音速測定結果を用い、実際の地球の地震波観測データと比較することで、下部マントルの鉱物学的モデルをより強く制約することができる。本研究では音速測定に加え、ブリッジマナイトの音速に対する鉄の効果を決めるため、透過型電子顕微鏡(TEM)-電子エネルギー損失分光法(EELS)装置を用いた高圧高温発生装置ダイヤモンドアンビルセル(DAC)の回収試料の鉄の量および価数の測定を試みた。鉄を含むブリッジマナイトのTEM-EELS測定はバイロイト大学バイエルン地球科学研究所で行った。その結果、鉄の濃度・鉄のスピン転移によりブリッジマナイトの音速が有意に変化することが明らかになった。現在、ブリッジマナイトの鉄の濃度およびスピン転移の効果を考慮に入れた下部マントルの鉱物学的モデルを検討しており、今までのところ下部マントルは上部マントルよりもSiに富むモデルがもっともらしいということが導き出された。上部マントルよりも下部マントルがSiに富むという結果は、地球の進化過程や地球の材料物質について大きな示唆を与える。Siが下部マントルに富むことで、現在のマントル対流は、従来考えられていたような一層対流とは異なる可能性が示唆される。また、地球の材料物質については、典型的なCIコンドライトとは一致せず、地球に特有のコンドライト(たとえばEarthコンドライトなど)を考える必要があることが示唆される。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの申請者の研究によって、最下部マントルまで安定な含水相であるδ-AlOOH相の弾性波測定を行うことにより、この相がマントル遷移層や最下部マントルで報告されている地震波不連続に寄与している可能性があることが示唆された。この結果は、国際学術誌であるJournal of Geophysical Research: Solid Earthに受理・掲載された。また今年度は、Brillouin散乱法を用いた超高圧下における鉄を含むブリッジマナイト(Mg-ペロブスカイト)の弾性波速度測定に着手した。この結果、今までに報告されている数倍以上の圧力下(実際の下部マントル最下部圧力)までの鉄を含むブリッジマナイトの弾性波速度の測定に成功した。ブリッジマナイトは地球の下部マントルの大部分を占める鉱物であり、本研究の実験結果であるブリッジマナイトの弾性波速度と実際の地球の地震波観測データとを比較するによって、下部マントルの鉱物学的モデルをより強く制約することができると考えられる。現在、ブリッジマナイトの弾性波速度に対する鉄の効果を決めるため、透過型電子顕微鏡(TEM)-電子エネルギー損失分光法(EELS)装置を用いて、回収試料のブリッジマナイトにおける鉄の量および価数の測定を試み、データを解析中である。今後は回収試料の鉄の価数・濃度測定をまとめることにより、ブリッジマナイトの弾性波速度に対する鉄の効果を決め、下部マントルの鉱物学的モデルを議論し、これらの結果を発表する予定である。東北大学理学研究科設置のBrillouin散乱測定装置とダイヤモンドアンビルセル高圧発生装置を用い、今までに報告されている数倍以上の圧力下での鉄を含むブリッジマナイトの弾性波速度測定に成功した。加えて、透過型電子顕微鏡(TEM)-電子エネルギー損失分光法(EELS)装置を用いた、回収試料のブリッジマナイトにおける鉄の量および価数の測定に着手した。ダイヤモンドアンビルセルから脱圧した試料を回収し、マニピュレータ付き集束イオンビーム(FIB)を用いて試料をTEM-EELS測定が可能な薄さまで薄膜化し、鉄の濃度および価数測定を行った結果、十分な精度のスペクトルデータを得ることができた。以上のFIB装置およびTEM-EELS装置は、ドイツのバイロイト大学バイエルン地球科学研究所に訪問し、宮島延吉博士、Sylvain Petitgirard博士、Dan Frost教授のご協力のもと使用させていただいた。

上部マントルよりも下部マントルがSiに富むという結果は、地球の進化過程や地球の材料物質について大きな示唆を与える。Siが下部マントルに富むことで、現在のマントル対流は、従来考えられていたような一層対流とは異なる可能性が示唆される。また、地球の材料物質については、典型的なCIコンドライトとは一致せず、地球に特有のコンドライト(たとえばEarthコンドライトなど)を考える必要があることが示唆される。現在、ブリッジマナイトの弾性波速度に対する鉄の効果を決めるため、透過型電子顕微鏡(TEM)-電子エネルギー損失分光法(EELS)装置を用いたダイヤモンドアンビルセルの回収試料の鉄の量および価数の測定を試み、データを解析中である。一つ目の回収試料に関しては議論に耐えうる量のデータが得られたと考えているが、二つ目の試料に関しては弾性波速度測定を行った点を狙っての測定ができていないため、再度鉄の濃度・価数測定を行う必要がある。これらの測定を行うために今年度中に再度バイロイト大学バイエルン地球科学研究所に訪問する予定である。それらのデータを解析し、回収試料の鉄の価数・濃度測定をまとめることにより、ブリッジマナイトの弾性波速度に対する鉄の効果を決定する。その後、下部マントルの鉱物学的モデルをマントルの対流が一層対流であるか二層対流であるか場合分けをして、どちらの説が妥当であるか議論する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
局所構造解析による地球惑星物質内希ガスの存在環境の決定

地球惑星物質に微量に存在する希ガスは、地球惑星物質の起源や履歴といった情報を与える重要な物質であるが、その希ガス原子が固体物質中にどのような状態で存在しているかはまだ明らかでない。本研究では地球惑星物質内における希ガスの存在状態を知るため、さまざまな鉱物試料におけるXAFSを用いた希ガス近傍局所構造解析を行った。これまで希ガスは不活性であり吸着によって鉱物表面あるいは粒界などに存在するとの考えが支配的であったが、本研究から希ガスは従来考えられていたよりも、強い相互作用によって格子間に存在することが分かった。地球惑星物質に微量に存在する希ガスは、存在量や同位体組成から、地球層構造進化や地球内部構造・隕石をはじめとする地球外物質の起源や履歴といった情報を与える重要な物質である。一方で、その希ガス原子が固体物質中にどのような状態で存在しているかはまだ明らかでない。地球惑星物質内での希ガス近傍の局所構造解析を目的に、本年度は以下の事を行った。(1)希ガス(Kr)を圧入した試料の合成を行った。昨年合成した試料も含め、天然鉱物にKrをドープした鉱物試料の他、KrをドープしたSiO_2を出発物質として高温高圧合成した高圧鉱物と、構造比較用のモデル物質として非晶質や吸着物質も用意した。(2)質量分析計を用いて、300°C1800°Cの温度領域において、合成した各試料の希ガス含有量、脱ガス温度、脱ガス量の測定を行った。(3)Photon Factory BL-12Cにて、KrのK吸収端近傍の蛍光XAFS測定を行った。結果、質量分析では複数のケイ酸塩試料で800°C以上の高温での脱ガスが検出された。特に、quartz, coesite, stishoviteのSiO_2組成の系列では、他の2鉱物より高圧相であるstishoviteで、より高い温度での脱ガスが観測された。蛍光XAFS測定では、wadselyiteまでの高圧鉱物においても、EXAFS信号が観測された。高い温度での脱ガスは、一般に不活性であると考えられている希ガスが,従来考えられていたような、物理吸着等の相互作用よりも強い相互作用によって存在する事を示唆するものであり、XAFSシグナルが構造を持つということは、Krが高圧鉱物内において、ある程度周期性のある局所構造を持つ事を示唆するものである。地球惑星物質に微量に存在する希ガスは、存在量や同位体組成から、地球層構造進化や地球内部構造・損石をはじめとする地球外物質の起源や履歴といった情報を与える重要な物質である。(1)、昨年度合成した希ガス(Kr)を圧入した試料の脱ガスパターンの測定を行った。実験は質量分析計を用いて、300°C1800°Cの温度領域で、脱ガス温度、脱ガス量を計測した。(2)、Photon Factory BL-12Cにて、KrのK吸収端近傍の蛍光XAFS測定を行った。(3)、(1)で得られた、温度-説ガス量の測定結果を元に、heat of adsoiption △Hを計算した。その結果、同じSiO_2組成の物質であっても、quartz、coesite、stishoviteの順で△H7は大きくなり、希ガスが脱ガスする際に要する熱量は、合成圧力が高ければ高いほど大きいことが分かった。また、stishoviteとolivineでは、脱ガスに80 kJ/mol以上の熱量を必要とすることがわかった。これまで、高圧鉱物内に希ガスは存在せず、表面吸着でしか存在し得ないという考えが支配的であったが、(3)の高圧鉱物ほど脱ガスに高い熱量を必要とするという結果は、希ガスが表面のみではなく格子中にも存在する可能性を示唆するものである。また、高圧鉱物の△Hの値からは、化学吸着と同等あるいはそれ以上の比較的強い相互作用でKrが鉱物中に取り込まれている可能性が考えられ、従来、不活性でありファンデルワールスカでしか物質と作用し得ないと考えられていた希ガスは、これまで考えられていたよりも強い相互作用で鉱物中に存在していると考えられる。(1)昨年度までに測定したKrを圧入した試料についてデータ解析を行った。

(2)希ガス元素のイオン半径による含有量依存性を比較するため、Krよりもイオン半径の小さいArについて、Krと同様にXAFS測定を試みた。実験はPhoton Factoly BL-11Bにて、高圧下において雌圧入或いはAr雰囲気下にて合成した鉱物試料の蛍光X線分析および転換電子収量法によるXAFS測定を行った。(2)で用いた試料は、1MPaと10MPaの圧力下にて加熱処理したオリビンの粉末及び単結晶、焼成過程Arをフローさせ作成した石英の多結晶体、隕石中の希ガス濃集物質Q及びAr含有量の比較的高い天然のプロゴパイト(Ar含有2-3ppm)であった。結果、オリビンではAr圧力による蛍光X線強度の違いは見られなかった。また単結晶か粉末かという試料形態の違いによるAr含有量の差異も見られなかった。最も多くArを含有すると考えられた石英の多結晶体からはArのシグナルは観測されず数ppmでさえも含有されないことが分かった。希ガスは格子中の隙間や粒界に存在するとする従来モデルでは、イオン半径が格子中の原子間距離よりも大きいKrと比べ、小さいArは多く含有されると予想されていたが、イオン半径による含有量の差異は明確にはみられなかった。
ケギン型構造を有するアルミニウム13量体の環境動態化学:生成と安定化

10年程前に、土壌溶液中にアルミニウム化合物の中でも植物毒性が極めて高いケギン型構造を有するアルミニウム13量体が存在することが報告された。そこで、申請者の研究グループは、このアルミニウム13量体の環境化学的研究を展開することを決め、本科学研究補助金に応募した。本研究により以下の事が明らかになった。(1)アルミニウムはpH3付近ではアクアイオンであるが、pHが上昇するにつれて加水分解、重合し、pH4.5から5.5の間で存在できることを明らかにした。(2)アルミニウムとケイ酸は錯体を生成することが知られている。そこで、アルミニウム13量体の生成に及ぼすケイ酸の影響について調べたところ、極少量のケイ酸がアルミニウム13量体の生成を阻害することがわかった。一方、生成したアルミニウム13量体溶液にケイ酸を添加したところ、アルミニウム13量体は安定に存在した。このことから、土壌溶液中でケギン型アルミニウム13量体が生成するためには、局所的にアルミニウム濃度が高く、ケイ酸濃度が低い条件が必要であると予想される。(3)微生物の細胞膜モデルとみなすことが出来るキレート樹脂(Chelex-100:イミノジ酢酸基)にケギン型アルミニウム13量体の吸着挙動を調べたところ、その構造を保持して吸着することがわかった。また、このアルミニウム13量体を吸着したキレート樹脂を種々のpH(3-10)の溶液に浸して24時間反応させたところ、以外にもケギん型アルミニウム13量体は安定に存在できることが明らかになった。このことは、一旦生成したケギン型アルミニウム13量体が微生物(あるいはフルボ酸などの腐食物質)表面に吸着されれば、長期間安定に存在できる、あるいは移動できることを意味している。これはアルミニウムの環境動態化学にとってきわめて重要な知見である。【緒言】アルミニウムイオンやその加水分解化学種が植物や魚類に毒性を示すことは良く知られている。加えて、ケギン型を有するアルミニウム13量体(Al-13)の毒性が極めて強いこと、このAl-13が土壌溶液中に存在する可能性が指摘された。合成化学的にはAl-13が存在できる条件は極めて限定されていると考えられるが、土壌環境の王権におけるAl-13の生成と安定粂件を耕究することは環境科学上車要である。【結果と考察】(1)ポテンシオメトリーおよび27AlNMR法を用いてAl-13が生成するpH条件を調査した。pH3の塩化アルミニウム溶液(0.1M)に水酸化ナトリウム溶液(0.1M)をビウレットで滴下し、滴下量、pHと27AlNMRスペクトルを測定した。pHが33.7の間は6配位アルミニウムのピークのみが現れ、Al-13は生成しなかった。pH3.75付近より6配位のピークに加えてAl-13に特有な4配位のピークが出現した。このpH以上でpHが増加するにつれて4配位のピーク強度が増加した。一方、6配位のピーク強度は減少し、pH4.7付近で消失した。pH変化の結果も合わせて考察すると、pH3.75付近からAl-13が生成し始め、pH4.7付近でほとんどすべてのアルミニウムがAl-13になり、沈殿ができ始めるpH6付近まで安定に存在できるものと思われる。(2)Al-13の生成および安定性に及ぼすケイ酸の影響について調査した。pH4.25でAl-13を生成させ、その溶液に同じpHのケイ酸溶液を添加し、24時間以上放置した後27AlNMRスペクトルを測定した。その結果、一端Al-13が生成するとケイ酸が存在しても安定であることが分かった。一方、始めからケイ酸を加えておくとAl-13の生成が妨害された。Alに対して1/10以上のケイ酸が存在するとAl-13はほとんど生成しないことが明らかになった。
RNAi創薬の実現に向けたsystemic delivery systemの構築

特定のタンパク質の遺伝子発現を抑制可能な小さな2本鎖RNA(siRNA)は、次世代医薬品の有力候補として期待されている。しかし、siRNA全身投与による疾患治療を実現するには、siRNAデリバリーの技術開発が大きな課題となっている。そこで本研究では、siRNA全身投与によるがん治療を実現しうる新規のsiRNAデリバリーシステムを構築した。本システムを用いてがんの増殖を促すタンパク質の発現を抑制し、動物実験においてがん治療効果を明らかにした。本年度はまずmTORに対するsiRNAを設計し,選択的にmTORをノックタウン可能な配列を決定した。次にsiRNA導入に適したポリカチオンリポソームの処方スクリーニングを実施した。複数の候補高分子化合物をリボソーム化し,siRNA導入効率を評価した。その結果,dicetylphosphatediethylenetriaminer(DCP-DETA)を構成脂質としたポリカチオンリポソームに高いsiRNA導入効率を見出した。さらに,リポソーム膜表面にがん新生血管に標的化するためのペプチド結合PEG脂質を機能修飾し,担がんマウスにおいてがんに選択的に集積するsiRNAベクターの開発に成功した。一方でナノキャリア繰り返し投与時に誘導される免疫応答に関する研究を実施した。繰り返し投与時に血中からリポソームが速やかにクリアランスされるABC現象の機構解析を行い,本現象がT細胞非依存的なB細胞応答によって引き起こされることを明らかにした。mTORに対するsiRNAおよび新生血管標的化siRNA導入ベクターを用いることにより,ベクターに対する免疫応答制御ならびに血管新生抑制を機構とするがん治療効果が同時に達成されることが期待される。RNA干渉技術を難治性疾患の治療に繋げる上で、in vivoにおけるsiRNAデリバリーシステムの確立の重要性が一段と増している。本研究の目的は、siRNA全身投与によるがん治療を実現しうるsiRNAデリバリーシステムを開発することである。本研究では、免疫応答およびがんの増殖や血管新生などに関与するmammalian target of rapamycin(mTOR)をターゲット分子として選択し、がん治療を目指したsiRNAデリバリージステムの構築を試みる。近年度までに選択的にがんに集積性を示すsiRNAベクターの開発を行い、一方でsiRNAベクターを含むナノキャリアの繰り返し投与時に誘導される免疫応答(ABC現象)の機構解明を実施してきた。ABC現象とは、ナノキャリア繰り返し投与により、2回目以降に投与したナノキャリアが血中から速やかにクリアランスされる事象を指す。本年度は「治療標的細胞におけるmTORノックダウンの効果」ならびに前年度から継続して「ABC現象の機構解明」に関して研究を行った。まず、これまでに開発したsiRNAベクターにmTORに対するsiRNAを搭載し、血管内皮細胞増殖因子等で刺激したヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)にトランスフェクションした。その結果、新生血管のin vitroモデルとして用いた活性化HUVECにおいて効率的なmTORノックダウンが生じ、それによりHUVECの細胞増殖が有意に抑制された。一方、免疫不全マウス等を用いてABC現象に関する研究を行った。その結果、ABC現象は抗原特異性が低いIgM抗体が一過性に産生されることによって生じ、その際二ナノキャリアはTI-2抗原としてB細胞に認織されていることが示唆された。次年度は、mTOR-siRNAを全身性デリバリー技術によってがんに送達し、その有効性を明らかにする計画である。本研究では、免疫応答およびがんの増殖や血管新生などに関与するmammalian target of rapamycin (mTOR)をターゲット分子として選択し、がん治療を目指したsiRNAデリバリーシステムの構築を試みた。昨年度までに選択的にがんに集積性を示す新規siRNAベクターを開発した。一方でsiRNAベクターを含むナノキャリアの繰り返し投与時に誘導される免疫応答(ABC現象)の機構解明を実施した。本年度は、mTORの遺伝子発現を強力に抑制するカクテルsiRNA(3種のsiRNAを同時トランスフェクション)を設計し、その血管新生抑制効果について検討を行った。本課題研究で開発した新規ベクターを用いてカクテルsiRNAをヒト臍帯静脈血管内皮細胞(HUVEC)に導入したところ、低濃度で顕著な遺伝子ノックダウン効果が得られた。そして、mTORノックダウンによって血管内皮細胞の増殖抑制ならびに管腔形成阻害が生じ、その強力な抗血管新生効果が明らかとなった。また、新規ベクターに搭載したsiRNAをマウスに静脈内投与し、その体内動態をpositron emission tomography (PET)を用いて解析した。naked siRNAや対照ベクターに搭載したsiRNAと比較し、全身投与型ベクターに搭載したsiRNAはenhanced permeability and retention効果に繋がる長期血中滞留性を示した。さらに、がんの増殖に関与する3つの遺伝子、c-myc、MDM2、VEGFに対するsiRNAのカクテルを新規ベクターに搭載し、B16F10肺転移モデルマウスにおいてがん治療実験を実施した。その結果、siRNA全身投与によってB16F10細胞の増殖が抑えられ、優れたがん治療効果が得られた。
中世神道と密教の異端思想の関係に関する研究

中世神道の特質は、仏教教理や中国思想を摂取、融合してその教理を成り立たせていることにある。本研究は、そのなかでも密教、特に立川流などの中世密教の異端思想との関わりを注目した。院政期以降顕著になった、密教の諸流への細分化傾向のなかより、「左道」「邪流」と後世に指弾される性愛主義的内容を含む「異端」説が勃興する。一方、時期を同じくして、密教の神解釈というべき両部神道が形成されていく。本研究では資料の収集と整理・分析を通じてその関係を明確化しようとした。調査地は、多くの中世神道資料を蔵する真福寺(名古屋市)、県立金沢文庫(横浜市)をはじめ、随心院(京都市)、猿投神社(豊田市)、善通寺(善通寺市)、檀王法林寺(京都市)・勧修寺(京都市)、国立公文書館(東京都)、妙法院(京都市)等であった。調査上、特に注目したのは、胎内五位・十月図説や神道灌頂などで、これらは、神道と密教的性愛思想の結びつきが顕著にあらわれるものであった。さらに、中世神道の所説は、その秘説的性格にも拘わらず、中世を通じて広範に拡がり、寺院内部や神道流派・修験道ばかりでなく、歌道・芸能・卜占・医学・兵法等の諸学・諸道の理論書や作法書のなかに広く導入された。従って、本研究における調査対象は、これらにも及ぶこととなり、諸分野の研究成果を有機的に結びつけることによって、より広い文化史的見地からの解明を目指すものとなった。特に和歌と神道との関係については、中世においては密教が介在することで、より複雑な展開を見せることを明らかにした。以上の個別的成果は、複数の研究発表や研究論文によって公表した。その結果、中世神道と密教の異端思想が、両者が踵を接して登場したのは単なる偶然ではなく、中世における密教の日本土着化という共通の傾向のなかから立ち現れたのであり、単に思想的傾向が似通っているというだけではなく、実際に、これらの思想を保持する人々も重なりあうことが明らかになった。本年度は基礎作業として、各地の寺院・文庫・図書館へ、定期的かつ継続的な資料採訪を行った。今回の経費で購入したデジタルカメラ、PCを用い、複写・撮影を進めた。主たる調査地は、善通寺(善通寺市)・随心院(京都市)・真福寺文庫(名古屋市)・檀王法林寺(京都市)・勧修寺(京都市)等であった。調査対象は、中世神道典籍と密教の異端思想(立川流)に関わる資料を中心としつつも、密教・天台等の聖教や諸学・諸道関係資料(漢学・卜占・兵法・医学等)にも及ぼした。そのなかで、特に集中的に調査・撮影したのは、神道灌頂や中世の神観念に関連する資料と、胎内五位図・十月図説など密教的性愛思想の影響を受けた神道書・兵法書・歌学書等であった。中世の神観念・中世神道に関わる資料として、『妙覚心地祭文』の伝本を調査収集した。今回の経費を使って茨城大学で購入した『大日本国開闢本縁私鈔』はその一伝本である。また随心院所藏本については、翻刻と解題を発表した(荒木浩編『小野随心院所

藏の密教文献・図像調査を基盤とする相関的・総合的研究とその探求』)。さらに、収集した神道灌頂の資料に基づき、「神道灌頂の世界」と題する研究発表を行った(シンポジウム「境界と文化創造-東アジアの中の日本(古代・中世の人・神・仏)」名古屋大学大学院国際言語文化研究科、2005年3月4日)密教的性愛思想に関わる資料としては、『石室』『三十七尊配位鈔』『田夫愛染法』『伊勢仏神伝記』等の伝本の写真を収集、順次翻刻及び解読の作業を行っている。このうち『田夫愛染法』に関わる論文を執筆した(「田夫愛染法をめぐって」)。本年度も、前年度に引き続き、各地の寺院・文庫・図書館へ、定期的かつ継続的な資料採訪を行った。デジタルカメラ、PCを用い、複写・撮影を進めた。主たる調査地は、善通寺(善通寺市)・随心院(京都市)・真福寺文庫(名古屋市)・勧修寺(京都市)・国立公文書館(東京都)・県立金沢文庫(横浜市)・妙法院(京都市)等であった。調査対象は、前年度同様、中世神道典籍と密教の異端思想(立川流的性愛思想)に関わる資料を中心としつつ、弘法大師信仰、宝珠信仰等に関わる資料についても調査した。また周辺する諸学・諸道関係資料(漢学・卜占・兵法・医学等)についても、関連性があると認められるのについては、できるだけ調査・収集に努めた。このようにして、前年度より蓄積されつつある資料については、順次整理を進めている。特に、密教の異端思想と中世神道との関係を示す重要資料たる『石室』『三十七尊配位鈔』『伊勢仏神伝記』等については、次年度に作成される報告書の中核となるものであるので、伝本の系統的収集及び翻刻・解読の作業を行っている。また、神道灌頂に関する印信や次第書・談義書についても収集、整理を進めた。今年度に公表した研究成果としては、金沢文庫の調査に基づき「称名寺の中世神道聖教-特に伊勢神宮に関する伝書をめぐって」(『説話文学研究』40)を発表した。また、真福寺善本叢刊『伊勢神道集』の「神道簡要」「高宮盗人侵入怪異事」「元応二年高宮御事」、続神道大系『習合神道』の「神代卷秘決」解題の執筆に際して、調査の成果を大いに活用した。本年度も、前年度に引き続き、各地の寺院・文庫・図書館への資料採訪を行った。調査地は、善通寺(善通寺市)・妙法院(京都市)等であった。調査対象は、前年度同様、中世神道典籍と密教の異端思想(立川流的性愛思想)に関わる資料を中心とした。同時に周辺する諸学・諸道関係資料(漢学・卜占・兵法・医学等)についても、関連性があると認められるのについては、できるだけ調査・収集に努めた。このようにして、蓄積された資料を基にして、報告書作成に向けて整理を進めている。報告書は、密教の胎生思想の神道説への流入を示す諸資料に基づく研究論文と、中世神道及び立川流に関わる資料の紹介・翻刻・影印になる予定である。今年度に公表した研究成果としては、「祝詞と和歌-中世神道をめぐって」(和歌をひらく・第4巻『和歌とウタの出会い』岩波書店)、「書評佐藤弘夫著『起請文の精神史-中世世界の神と仏』『神国日本』」(『日本思想史学』38)、『真福寺善本叢刊第二期3中世先徳著作集』所収の「真言付法纂要抄」「顕密最極口決」の翻刻・解題がある。
プロジェクションマッピング機能を利用した頸部リンパ節可視化システムの構築

疑似リンパ節を内包した立方体ファントムを作成しCT検査を行い、三次元的な位置情報を得て、ファントムにプロジェクションマッピングを行って正確性を検証する。疑似リンパ節を内包した頸部形態の曲面立体ファントムに拡大し、郭清後の摘出物への投影を可能にするために曲面の三次元位置情報を二次元に変換するプロトコルを作成する。これらの結果を基に同意が得られた患者に臨床応用を行い、システムの有用性を検討する。
動脈硬化促進因子受容体への結合蛋白に着目した動脈硬化抑制療法の検討

本研究では,動脈硬化を増悪させる1型アンジオテンシンII(Ang II)受容体(AT1受容体)に結合する低分子蛋白(AT1 receptor-associated protein; ATRAP)に焦点を当てて,分子生物学的・発生工学的手法によるATRAP発現制御細胞・動物を用いてのATRAPによる動脈硬化の改善効果の分子機序について解析するとともに,重症動脈硬化症に対するLDLアフェレシス療法による長期的動脈硬化改善の分子機序へのATRAPの関与についての解析も行い,組織・細胞でのATRAP制御を介した,重症動脈硬化性疾患に対する新規分子標的治療法開発の可能性について検討した.本研究では,動脈硬化を増悪させる1型アンジオテンシンII(Ang II)受容体(AT1受容体)に結合する低分子蛋白(AT1 receptor-associated protein; ATRAP)に焦点を当てて,分子生物学的・発生工学的手法によるATRAP発現制御細胞・動物を用いてのATRAPによる動脈硬化の改善効果の分子機序について解析するとともに,重症動脈硬化症に対するLDLアフェレシス療法による長期的動脈硬化改善の分子機序へのATRAPの関与についての解析も行い,組織・細胞でのATRAP制御を介した,重症動脈硬化性疾患に対する新規分子標的治療法開発の可能性について検討した.組織局所でのレニン-アンジオテンシン系(R-A系)のAT1受容体系の過剰活性化は動脈硬化性疾患の発症・進展に深く関与している.本研究では,動脈硬化を増悪させる1型アンジオテンシンII(Ang II)受容体(AT1受容体)に結合する低分子蛋白(AT1 receptor-associated protein; ATRAP)に焦点を当てて,分子生物学的・発生工学的手法によるATRAP発現制御細胞・動物を用いてのATRAPによる動脈硬化の改善効果の分子機序について解析するとともに,重症動脈硬化症に対するLDLアフェレシス療法による長期的動脈硬化改善の分子機序へのATRAPの関与についての解析も行い,組織・細胞でのATRAP制御を介した,重症動脈硬化性疾患に対する新規分子標的治療法開発の可能性について検討した.1)発生工学的手法を用いた全身性・血管特異的ATRAP過剰発現モデルおよびATRAP欠損モデルでの動脈硬化病態の検討では,発生工学的ATRAP発現制御マウスを用いて,圧負荷,Ang II負荷,高食塩食負荷,高脂肪食負荷,カフによる血管障害負荷などの病的刺激を加え,動脈硬化性病変の発症・進展に与える影響について検討した.2)重症動脈硬化症に対するLDLアフェレシス療法による長期的動脈硬化改善の分子機序へのATRAPの関与についての検討では,本先進医療の対象を維持血液透析中の従来治療抵抗性閉塞性動脈硬化症患者に限定した上で,デキストラン硫酸カラムを用いたLDLアフェレシスによる内皮細胞活性化療法を以下の条件をすべて満たす場合に,説明と患者の文書同意取得後に施行した.そして,LDLアフェレシスの長期的な治療効果について血管機能を解析するとともに,患者白血球での遺伝子発現解析やin vitroの培養細胞レベルでの検討を行い,新規知見を報告した.本研究では,研究協力者の横浜市立大学医学部・附属病院教員2名および横浜市立大学医学研究科大学院生1名による協力のもと,『AT1受容体情報伝達系の病的刺激による過剰活性化に対する内在性抑制機序を担う受容体結合分子』として機能している可能性があるATRAPに着目して,以下の検討を行った.(1)発生工学的手法を用いた全身性・血管特異的ATRAP過剰発現モデルおよびATRAP欠損モデルでの動脈硬化の病態の検討,(2)重症動脈硬化症に対するLDLアフェレシス療法による長期的動脈硬化改善の分子機序へのATRAPの関与についての検討.(1)発生工学的手法を用いた全身性・血管特異的ATRAP過剰発現モデルおよびATRAP欠損モデルでの動脈硬化病態の検討では,まず,gain-of-function strategyとして,作製済みの全身性ATRAP高発現マウス,および現在作成中の血管平滑筋特異的ATRAP高発現マウスを用いる.また,gene targeting法を用いてATRAPの機能上重要なエクソン3, 4, 5を欠失させることにより全身性ATRAP欠損マウスを作製した.発生工学的ATRAP発現制御マウスを用いて,圧負荷,Ang II負荷,高食塩食負荷,高脂肪食負荷,カフによる血管障害負荷などの病的刺激を加え,動脈硬化性病変の発症・進展に与える影響について検討した.(2)重症動脈硬化症に対するLDLアフェレシス療法による長期的動脈硬化改善の分子機序へのATRAPの関与についての検討では,対象を維持血液透析中の従来治療抵抗性閉塞性動脈硬化症患者に限定した上で,デキストラン硫酸カラムを用いたLDLアフェレシスによる長期的な治療効果について血管機能を中心に解析した.組織局所でのレニン-アンジオテンシン系(R-A系)のAT1受容体系の過剰活性化は動脈硬化性疾患の発症・進展に深く関与しており,動脈硬化性疾患の発症・進展において,Ang II=動脈硬化増悪因子,AT1受容体=動脈硬化増悪因子受容体として捉えることができる.研究代表者らは,これまでにAT1受容体に直接結合する低分子蛋白(AT1 receptor-associated protein; ATRAP)は,細胞や組織表面に存在するAT1受容体の細胞内取り込み(internalization)を持続的に促進し,AT1受容体情報伝達系に対して抑制的に作用し動脈硬化性疾患を改善できる可能性を明らかにした.その結果を受けて,国内外の学術学会および国内外の学術雑誌に研究成果を発表している.25年度が最終年度であるため、記入しない。

本研究では,研究協力者の横浜市立大学医学部・附属病院教員2名および横浜市立大学医学研究科大学院生1名による協力のもと,『AT1受容体情報伝達系の病的刺激による過剰活性化に対する内在性抑制機序を担う受容体結合分子』として機能している可能性があるATRAPに着目して,以下の検討を行う.(1)発生工学的手法を用いた全身性・血管特異的ATRAP過剰発現モデルおよびATRAP欠損モデルでの動脈硬化の病態の検討,(2)重症動脈硬化症に対するLDLアフェレシス療法による長期的動脈硬化改善の分子機序へのATRAPの関与についての検討.25年度が最終年度であるため、記入しない。
ピルビン酸キナーゼアイソザイム遺伝子の転写とスプライシングの制御機構

1,ピルビン酸キナーゼ(PK)L遺伝子の転写制御領域のL-IIに結合する熱安定な核タンパク質を精製し,NF1ファミリーに属するNF1LとNF1/Red1であることを明らかにした。これらの転写因子はHNF4とほぼ同じ配列に結合し,HNF4に拮抗的に作用した。しかし,L-IIと同じような機能をもつS14遺伝子のアクセサリーエレメントにはNFlファミリーのタンパク質のみが結合したので,NF1ファミリーのタンパク質が炭水化物応答性に関与することが示唆された。2, PKL遺伝子の転写制御領域のL-III(炭水化物応答性領域)に結合するラットの転写因子のcDNAクローニングを酵母のワンハイブリドシステムを用いて行い,Hexが単離された。HexはL-IIIに直接に作用する転写因子ではなかったが,PKL遺伝子のL-IやL-IIに作用するHNF1やHNF4の活性を上げることが認められた。しかしその意義や機構は不明である。Hexは肝細胞の分化や分化状態の維持に関与している可能性が示唆された。また,Hexは転写抑制因子であることを明らかにし,その抑制ドメインを同定するとともに,ホメオドメインはDNA結合に関与することを示した。3, PKL遺伝子の転写制御領域のL-IIIに結合するラットの転写因子をラット肝臓の核抽出液から精製した。精製標品はSDSポリアクリルアミドゲル電気泳動で26と24kDaの大きさを示し,これらはUVクロスリンク法によりいずれもL-IIIに特異的に結合することが判明した。また,両タンパク質とも熱不安定でや,抗体との反応性からUSFではないことが示された。4,PKM遺伝子の転写制御領域(ボックスA,B,C)の全プロモーター活性に対する貢献度を検討した結果,ボックスBとCが重要な役割を演じていることが明らかになった。ボックスAとBにはSp1ファミリーのSp1やSp3が,ボックスCにはNF-Yが結合することが明らかになった。1)ピルビン酸キナーゼ(PK)L遺伝子の炭水化物応答性転写制御領域を構成するL3に結合する転写因子のcDNAクローニングを酵母のワンハイブリッドシステムを用いて行った.一次スクリーニングの結果、複数のクローンが得られたので,さらに解析中である.2)PKL遺伝子の転写制御領域のLIIは多価不飽和脂肪酸応答性を有し,HNF4やNF1が結合するが,核受容体スーパーファミリーのPPARも結合することが考えられたので,トランスフェクションアッセイで検出した.しかし,PPARは転写活性に何の影響も与えなかった.3)PKM遺伝子の転写制御領域を構成するC領域にはNFYが結合することが示唆された.現在,NFYと相互作用することが知られているZhx1の効果を調べている.1,ピルビン酸キナーゼ(PK)L遺伝子の転写制御領域のL-III(炭水化物応答性領域)に結合するラットの転写因子のcDNAクローニングを酵母のワンハイブリドシステムを用いて行い,2クローンを単離した。両クローンは3非翻訳の長さを除いて同じ配列を有しており,翻訳配列はマウスやヒトでクローニングされているホメオボックスタンパク質と極めて類似していた。したがって,両クローンはラットHexと考えられた。Hexは肝臓で強く発現しているので,その発現を種々の条件下で測定したところ肝細胞の分化や分化状態の維持に関与している可能性が示唆された。

また,Hexは転写抑制因子であることを明らかにし,その抑制ドメインを同定するとともに,ホメオドメインはDNA結合に関与することを示した。2, PKM遺伝子の転写制御領域(ボックスA,B,C)の全プロモーター活性に対する貢献度を検討するために,PKM遺伝子の-287までを含むレポーター遺伝子の各々の領域に単独あるいは種々の組み合わせでミューテーションを導入し,その活性を検討した。ボックスA,ボックスB,ボックスCを単独でミューテーションさせた場合には,それぞれ19%,42%,48%の活性低下が認められた。また,これらのボックスを組み合わせてミューテーションさせた場合にはボックスBまたはボックスCがミューテーションされていれば約60%の活性低下が認められた。したがって,ボックスBとCが重要な役割を演じていることが明らかになった。次に,これらのボックスに結合する転写因子の同定をゲルシフト法で行った。その結果,ボックスAとBにはSp1ファミリーのSp1やSp3が,ボックスCにはNF-Yが結合することが明らかになった。
非平衡ビスマス・鉄系酸化物への光磁気記録材料への応用

大きな磁気光学効果で応用面で期待されるビスマス置換希土類鉄ガーネット(Bi_x:R_<3-x>Fe_5O_<12>)は(完全置換時x=3の時にtheta_F=-6.4×10^<-4>deg/cm)、x>2で系は非平衡となり通常の方法では成膜は非常に困難である。本研究は新しい成膜法であるレーザーアブレーション法をこの物質に適用し、非平衡相作成を試みるものである。当研究経費で購入したKrF-excimer-laserを利用して下記の様に様々に条件を変化させて成膜を試みた。得られた膜の測定は当研究費により購入した振動試料型磁力計、X線装置、ファラデー回転角測定装置、Electr on Probe Micro Analyzer(EPMA)等を利用して行った。また計算機によるアブレーション機構の研究も行ってきた。この結果以下のような結果が得られた。【.encircled1.】希土類の影響:膜内に於けるBi原子の分布は、ターゲット中における希土類(Gd)原子との混合比に大きく依存し、x=3では膜内で不均一組成となる事が判明した。x=2では組成は非常に均一なものとなった。【.encircled2.】酸素分圧の影響:膜作成時に於ける酸素分圧により各膜中に於けるBi量は、同一ターゲットを利用したときでも大きく異なり、酸素分圧が低いとBi量も減少傾向にあることを見い出した。またガーネット相の出現に最適な酸素分圧が20mTorr近傍にあることを見い出した。【.encircled3.】上記条件下ではガーネット相は結晶化せず、アモルファス状態にあることが解った。しかし大気中、630°Cでのアニールにより上記の膜が結晶化し、x=1.46のビスマス置換ガーネット相が得られた。この置換量はレーザーアブレーション法としては現時点で最大のものである。現在の薄膜作成技術の世界的な進捗状況を鑑み、レ-ザ-アブレ-ション法による薄膜作成技術の確立が急がれるため、申請では次年度となっていたエキシマレ-ザ-一式を初年度に於いて購入することにした。そこで平成2年度ではこのエキシマレ-ザ-アブレ-ション装置に関する調査、研究を精力的に行ない、機種の選定、購入を行なった。この調査により、世界的にみてレ-ザ-アブレ-ション法についてはその薄膜生成機構についての基礎的なデ-タが未だ不十分であるため、ビスマス鉄ガ-ネット(BIG)を構成する各元素についてのアブレ-ションを行い、それぞれの薄膜の生成機構に関する基礎的なデ-タを現在蓄積中である。具体的には構成元素の一つである鉄についてアブレ-ションを行ない、ファラデ-ヒステリシス曲線を測定し、ある作成条件下(パルス繰り返し周波数15ー60Hz、エネルギ-密度0.4ー1.15J/cm2)では角型特性が得られる事等を見いだした。この角型特性を示す薄膜については、その単位膜厚当りのファラデ-回転角θFは、膜の中心部よりも周辺部の方が大きいことが分かった(θF(中心)3.4deg/μm,θF(周辺)6.6deg/μm)。この膜については比較的結晶性が良いことがX線構造解析により確かめられた。また上記薄膜について光磁気効果による評価を行なうために光弾性モジュレ-タ-を用いた分解能0.01度の測定系を作成した。BIG膜の磁区、及び磁壁構造については、磁区構造観察により、10nsecのパルス磁場によりストライプ磁区をチョッピングすると、直径の異なる微少バブル磁区が存在し得ることを見いだした。短波長エキシマレ-ザ-を使ったレ-ザ-アブレ-ション法による薄膜作成技術は未だ模索状態にある。この技術をビスマス鉄ガ-ネット(BIG)慢膜に応用するにあたっては、先ずBIGを構成する各元素についてアブレ-ションを行ない、その基礎的なデ-タの蓄積、基礎的技術の確立が急務であるため現在これらのデ-タの蓄積にあたっている。具体的には、平成2年度に於いて構成元素の1つである鉄についてアブレ-ションを行ない、ファラデ-ヒステリシス曲線の測定を行ない、作成条件によっては、(1)角型特性が得られること、(2)膜の周辺部の方がファラデ-回転角が大きいこと等を見いだした。これらの原因を突明するために本年度は引き続いて鉄薄膜の作成、評価にあたった。特に得られた鉄薄膜の磁性評価には、本研究費によりVSM(試料振動型磁力計・本体)の機種選定、購入を行ない使用した。作成条件[レ-ザ-波長248nm、繰り返し周波数130Hz、エネルギ-≦400mJ、真空57×10^<-5>Torr中]に於いて、以下の結果が得られた。(3)繰り返し周波数が高くなると膜厚は減少する傾向にある(1Hz=〉30Hzで1300A=〉900A)。(4)繰り返し周波数が高くなるにつれて飽和磁化は大きくなる(1Hz=〉30Hzで100emu/cm^3=〉1600emu/cm^3)。X線回折により、低周波(13Hz)の領域では酸化鉄(Fe_3O_4,γーFe_2O_3等)の膜が成長し、高周波(1030Hz)の領域では純鉄が成長していることが判った。

パルス間隔が長くなると酸化が進むのは、Fe堆積中に酸化が起こるためと考えられる。以上の事から、短波長レ-ザ-を使ったアブレ-ション法は非常に反応性が高く、BIG薄膜などの多元素系化合物の作成には最適であるととの推論が出来る。今後BIG慢膜作成を進める基礎デ-タが充分蓄積された。前年度まではレーザーアブレーション法をビスマス鉄ガーネット(BIG)に応用するに当たって、BIGの構成元素についてアブレーションを行い、アブレーション機構について基礎的なデータを蓄積してきた。本年度はこれらの基礎的データを基に実際にBIG薄膜の作成にとりかかった。BIG成膜に先立ち、作成が比較的容易と考えられるビスマス置換ガドリニウムガーネット膜の作成を試みた。ターゲットには組成の異なる物を数種類用いた(以下Bi:Gd:Fe=x:3-x:5と記述する)。これらのターゲットについて次のような条件でアブレーションを行なった。真空度:1×10^<-4>[Torr]、基板:カバーグラス、及びGGG基板、基板温度:320°C、波長248nm、総ショット数18kshots。結果は以下の通りである。a)結晶性:x<1.5のターゲットを使用して作成した薄膜はX線回折によるとアモルファス状であった。xが2.7を超えると回折パターンに数本の鋭い線が現れ、結晶性がよくなった事を示した。これらの線はBi_2O_3,γ-Fe_2O_3,BiFeo_3等によると考えられるが、帰属する事が出来ない新しい相も現われた。b)磁化測定:x<1.5の薄膜については飽和磁化20emu/cm^3程度の等方的膜であった。Bi量の増加に伴い角型ヒステリシスループが得られ、x=3の薄膜については飽和磁化が200emu/cm^3と見積られた。c)ファラデー回転角測定:x<1.5の薄膜のファラデー回転角は0.12×10^3deg/cmと非常に小さいが、Bi量の増加とともにこの回転角も大きくなり、x=3の薄膜では1.0×10^4deg/cmになった。現在の所、x=3の薄膜について非平衡BIG相が出現しているとは考え難いが、上記(a)の新しい相の存在等、BIG薄膜作成に当たって非常に有望であると考えられる。大きな磁気光学効果で応用面で期待されるビスマス置換希土類鉄ガーネット(Bi_x:R_<3-x>Fe_5O_<12>)は(完全置換時x=3の時にtheta_F=-6.4×10^<-4>deg/cm)、x>2で系は非平衡となり通常の方法では成膜は非常に困難である。本研究は新しい成膜法であるレーザーアブレーション法をこの物質に適用し、非平衡相作成を試みるものである。当研究経費で購入したKrF-excimer-laserを利用して下記の様に様々に条件を変化させて成膜を試みた。得られた膜の測定は当研究費により購入した振動試料型磁力計、X線装置、ファラデー回転角測定装置、Electr on Probe Micro Analyzer(EPMA)等を利用して行った。また計算機によるアブレーション機構の研究も行ってきた。この結果以下のような結果が得られた。【.encircled1.】希土類の影響:膜内に於けるBi原子の分布は、ターゲット中における希土類(Gd)原子との混合比に大きく依存し、x=3では膜内で不均一組成となる事が判明した。x=2では組成は非常に均一なものとなった。【.encircled2.】酸素分圧の影響:膜作成時に於ける酸素分圧により各膜中に於けるBi量は、同一ターゲットを利用したときでも大きく異なり、酸素分圧が低いとBi量も減少傾向にあることを見い出した。