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保存修復技法・思想の総合的研究：チェーザレ・ブランディ修復学の受容と現代性

さらに、被災文化財の保存修復をめぐる諸問題についての小論連載や、各美術館収蔵作品の光学調査など、新たな課題にも取り組み、それぞれについて成果を挙げたことは、大きな達成であると考える。2年目の充実した成果を生かし、3年目にはさらに国内外での活発な研究活動を行うことを予定している。研究の最終年度に当たる2016年度は、これまでの2年間の研究成果を広く国内外にて発表・公開することに重点を置いた。具体的には、西洋近代の保存修復分野における光学調査の活用と発展史を明らかにする試みの成果をマイクロ・ナノ啓発会第8回学術講演会の招聘講演において口頭発表したほか(「洗浄論争とオリジナル症候群(シンドローム):近代保存修復学と光学調査の射程」)、学会誌『表象』に学術論文「保存修復とX線の『暴力性』-キャサリン・ジルジュ《スザンナと長老達》をてがかりに」(『表象』第11号、2017年4月)を掲載するなどの実績を上げた。後者では、古色を作品の「生の痕跡」として残すことを目指してきた近代保存修復実践と、洗浄の是非と正当性を巡って各国で発生した論争の分析を下地として、現代における光学調査の活用法について論述した。また、チェーザレ・ブランディの思想の現代性をめぐる検討として、「ベルギーのブランディ」と称されてきたポール・フィリッポの保存修復思想と技法について通史的な整理を行い、イタリアとベルギーの間で1940年代以降に培われてきた保存修復をめぐる諸概念を分析した。これらの取り組みの成果として、愛知トリエンナーレ企画シンポジウムに登壇し「現代美術の保存と修復」のテーマで行った講演、新聞寄稿記事「保存修復は作品の『死』をどう扱うのか」(中日新聞2016年11月25日)などを挙げる。さらに、INCCA-ASIA(アジア現代美術保存修復協会)加盟諸国美術館の現代美術保存修復分野において、現在どのような修復技法が採用されているのか、その背景にいかなる理論の応用がみられるのかについて調査を実施し、イタリア・ベルギー二おける近代修復理論との相違について検討を進めた。ベルギーでの現地調査が現在ではまだ不足しているものの、充実した現地調査と資料分析を行っており、また、昨年度までの研究成果をまとめた書籍を出版できたことは、大きな達成であると考える。さらに、今年度には現代美術の保存修復とドキュメンテーションを主題とする国際シンポジウムの開催が見込まれており、そこにおいても1年目の研究成果が大いに活かされると考える。また、1年目の研究成果を秋に開催される「Monumental Treasures国際学会」において発表することも決定している。これまでの成果を基盤として研究を進める3年目では、ひきつづき現代の保存修復学の歩みに着目し、修復をめぐる技法と思想の連関をめぐる問題に深く切り込んでいく。チェーザレ・ブランディ研究にかんしては、修復学の著作のみならず網羅的な研究を行うことを計画している。具体的には、ベルギー王立文化財研究所開設
バイロンにおける黙示録的崇高の研究

本年度はByronの黙示録的崇高を主に18世紀の崇高美学の観点から捉えつつ、彼の革命思想や楽園思想と繋げる方向で研究を行った。具体的にはAddison、Shaftesbury、Dennis、Baillie、Burkeといった人々の著作に辺り、18世紀的崇高が彼の自己離脱の詩学に如実に影響を与えていることが判明した。Byronの革命観については、Guiccioli夫人やカルボナリ党のGambaの文献から検討し、イタリアでの具体的政治的活動とギリシアを楽園として凝視する態度が連動していることがわかった。また詩作品の検討により、革命観と楽園願望の接合の役目を果たしているのが黙示録における楽園奪還の力学であることも確認された。つまり初期のThe Corsair、Bride of Abydos、Laraにおける、秩序転覆の論理における革命的態度がByronのアルプス体験という崇高の影響を受けて、黙示録楽園希求へとロマン的な深度を深めたのである。ManfredやCainでは楽園は超次元的空間へと拡張された。Astarteとの叶わぬ愛の楽園への願望や、無限空間の楽園への憧れを示すCainの彷徨は、Byronの楽園脱地上化つまり黙示録的な次元への昇華と言えよう。Childe Harold ́s Pilgrimageではローマの廃墟描写と語り手の天上への憧れから、楽園は古代の過去、永遠の天へと拡張され、黙示録的重みが加えられている。Marino FalieroやSardanapalusは革命の詩であるが、それぞれ黙示録の詩相を帯びている。前者では最後の審判のラッパや天使、後者では壮大なる帝国の破滅が描かれているからだ。またDon JuanはByronのペルソナたるJuanが断片化された楽園を追い求める詩であり、この道行きこそが黙示録的願望の残滓なのであろう。Byronの楽園願望は詩的瞑想から具体的なギリシア遠征へと向かったのである。Byronの試作や生涯そのものが楽園探求の試みなのであって、黙示録的崇高とは楽園願望の表現形式の根幹であったのだ。
自治体による分権的インフラ整備の効率化に関する理論的研究

2018年度は災害リスクの下での政府の交通インフラ投資問題に関する、以下の二本の研究を遂行した。第一に、災害による交通インフラの途絶リスクが存在するもとで、2種類の代替的インフラの組み合わせからなる交通ネットワークへの最適投資について理論的に検討した。その結果、リスク回避選好を考慮した社会的厚生関数の下では、社会的最適投資が混雑料金収入と一致するというcost recovery theoremがネットワーク全体で成立せず、特に災害時にバックアップ機能を提供する安定的なインフラは、料金収入による独立採算の維持が困難であることが示された。この結論に基づき、いくつかの簡単な数値例や政策的な応用例を追加したのち、論文にまとめ、国際的査読誌に論文を投稿したところ、受理されて出版に至っている。第二に、独立な災害リスクに直面する隣接した2地域による、分権的意思決定の下で代替的なインフラの整備・供給について理論的に検討した結果、各地域は災害を回避するための投資を過剰に行う傾向があることが示された。すなわち、分権的意思決定の下では、地域間のバックアップ機能の相互供給は軽視され、自発的に災害を回避しようと試みるため、相互依存を高めるような中央政府の政策介入が必要となる。この論文は国際学会で理論的結果を報告したのち、いくつかの数値例の追加とモデルの拡張がなされたが、今後はさらなる計算の精緻化と統計データを用いた実証分析の追加が望まれる。初年度には、2本の理論研究の執筆を行ったが、1本に関しては海外学術誌に刊行済みであり、もう一本に関しても一定の結果が得られ、国際学会での発表等を実施している。また今年度の研究に向けて、災害リスクを適切に回避するインフラ投資メカニズムの開発を進めており、そのモデル構築を一部行うなど、ほとんど当初の計画通り計画が進行している。昨年度実施した研究のうち、各地域の分権的インフラ整備に関する研究をさらに進める。具体的には、昨年得られた基本的な解析結果をもとに、モデルへのいくつかのパラメータの追加と、数値シミュレーションを実施する。また、理論的な分析結果をサポートするようなデータの検索を行い、可能であれば実証分析を実施したのち一本の論文にまとめて投稿する。また、本計画の中心的な課題である、災害リスクを適切に軽減するための分権的インフラ整備メカニズム開発にも着手する。具体的には、Itoh and Mun (2018)で分析を進めているシャドー・トールに着目し、シャドートールによる自発的投資がどのようにリスク軽減をもたらすのかを中心に理論的分析を進める。さらに、不確実性の下での意思決定や便益評価について、基礎的な分権のサーベイを実施する。当初は初年度より数値計算を並行して進める予定だったが、全体の見通しを立てるため解析的な分析を優先して進め、本格的な計算は次年度に持ち越すこととなった。それにともない、コンピュータが必要となった時点で、可能な限り性能の高い最新モデルを安く入手するため、当初計画していた初年度のPC購入を見合わせ、次年度に持ち越すこととした。
生細胞イメージングによるＥＲＫ　ＭＡＰＫ経路におけるシグナル伝達動態の定量解析

本研究課題では、実験・理論・計算を複合的に用いた解析により、細胞の運命決定に重要なERK (extracellular signal-regulated kinase)経路をはじめとする細胞内反応ネットワークの動態を詳細に特徴付けることを目的にしている。27年度までに,生細胞蛍光イメージングを中心とした実験的手法により、ERK経路における応答特性を詳細に解析した。28年度は、これまでに得られた実験データや数値シミュレーションデータを、理論・計算を中心とした手法により詳細に解析した。特に、生細胞蛍光イメージングによって取得可能な1細胞解像度の時系列データを想定し、そのダイナミクスから背後にある反応ネットワークを推定する解析手法の開発を行った。具体的には、パーティクルスムーザーとL1正則化の手法をEMアルゴリズムの枠組みに取り込んだ手法を開発した。その結果として、人工データを用いた解析から、本手法では2-3 nodeのネットワークの構造と反応パラメータをほぼ正しく推定できることを確認した。非線形な反応を扱える点、生化学反応ネットワークにおける正則化の方法を定式化した点が本研究の特徴である。28年度が最終年度であるため、記入しない。細胞外シグナル調節キナーゼ(ERK)は、細胞増殖や分化、細胞死などの細胞運命決定を制御する。本研究では、ERKが外部刺激の増加に対してどのように応答するか、すなわちERKの応答関数を明らかにすることを目的として研究を行い、以下の結果を得た。1.上皮成長因子(EGF)刺激に対して、ERKの核移行がスイッチ応答(Hill係数> 4)を示すことを明らかにした。2. ERK核移行のスイッチ応答が、ERK自身のキナーゼ活性に依存していることを見出した。3.セミインタクト細胞へのERK核移行の再構成実験により、ERKのキナーゼ活性と核移行キネティクスの関係性を示唆した。非線形性な応答性には、ゆらぐ細胞外シグナルに対する曖昧さを取り除き、高感度な情報伝達を可能にするという有利な点がある。ERKの核移行において見いだされたスイッチライクな応答性は、細胞運命決定の制御というERKの機能を考えると合理的であると思われる。26年度までに、次に示す4点の成果が得られていた。1. ERKのリン酸化は増殖因子刺激の強度に対してほぼ線形に応答する。2.リン酸化に引き続いて起こるERKの核移行はスイッチ応答を示す。3. ERK核移行のスイッチ応答が、ERK自身の活性に依存している。4. ERKの活性に依存したERKの核移行の制御は、ヌクレオポリンを介したものである。これらの結果をもとに、27年度は以下に示す3点の新たな結果を得た。1. ERK核移行のスイッチ応答が、複数種類の刺激や細胞種で観察される一般性の高い現象であることを確認した。2.数理モデルを用いた解析から、ヌクレオポリンを介したERKの核移行制御はスイッチ様の核移行応答を生むメカニズムたりうることを示唆した。3.ヌクレオポリンの1つであるNup153のノックダウン実験から、ヌクレオポリンがERK核移行のスイッチ応答に重要であることを示した。平成27年度の研究目標は、1. ERK応答の数理モデル構築、2.ヌクレオポリンがERK応答に与える影響の解析、3.他の種類の細胞や増殖因子に対するERK応答の解析、の3点であった。1.に関しては、ODEベースのキネティックモデルを構築し、実験結果をよく再現する数理モデルの構築に成功した。2.については、ヌクレオポリンをsiRNAでノックダウンした際のERK応答を解析し、ERKのスイッチ応答にヌクレオポリンが重要であることを明らかにした。3.についても、HeLa細胞+ EGF刺激、PC12細胞+ NGF刺激の2条件を追加で解析した。以上のように、本研究はおおむね順調に進展している。平成26年度は研究目標は、(1) ERKの核移行応答の決定(2)阻害剤による応答特性変化の検討(3)セミインタクト細胞へのERK核移行の再構成の3点であった。(1)に関しては、生細胞蛍光イメージングにより、ERKの核移行が細胞外シグナルによってスイッチライクに誘導されることを明らかにした。(2)に関しては、MEK阻害剤、ERK阻害剤に対する核移行応答の変化を検討した。

ERKの核移行にMEKの活性は必須であり、ERKの活性はERKの核移行には必須ではないが、非線形な応答を示すために必要であることを見いだした。(3)に関しても、アッセイに必要なタンパク質の精製、およびセミインタクト化の条件検討を行い、ERKの核移行を再構成することに成功した。以上のように、本研究はおおむね順調に進展している。プロトタイプとしての数理モデルの構築には成功したが、未知の条件下での予測性能やモデル化手法には課題が残る。今後は、より高精度かつ尤もなモデルを取得し解析するための手法開発を行う。特に、本研究で観察されているような非線形なシステムを、限られた実験データから効率的に同定・理解する方法論を確立することを目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。セミインタクト細胞への再構成実験と質量分析を組み合わせることで、ERKの活性と核移行の関係性をつなぐ分子メカニズムを明らかにする。また、数理モデルを用いることで、平成26年度に得られた様々な実験的知見が定量的に説明できるのかを検討する。これらの研究により、ERKシグナル伝達システムの定量的な理解を目指す。
沖縄の老人福祉施設における高齢者のセクシュアリティに関する研究

沖縄の老人福祉施設における高齢者の性に関わる問題についての対応を検討するための基礎資料を作成する事を最終目的として4つの研究課題に取り組んだ。その結果、保健学科学生を対象にした第1の研究では、男子学生、年齢の高い学生、看護コース学生、性体験のある学生の方がそうでない学生に比べ、高齢者の性に関する知識が多く、より積極的態度を示した。特別養護老人ホームのケアスタッフを対象にした第2の研究では、看護師は准看護師や介護士に比べ、高齢者の性に関する学習経験があるケアスタッフはそうでないスタッフに比べ、高齢者の性に対して肯定的イメージをもっていることが明らかになった。また、ケアスタッフにおける高齢者の性に関する知識、態度、イメージおよびそれらの相互関連を検討した第3の研究では、高齢者の性に関する学習経験がある者はない者に比べ、それに関する知識量が有意に多く、それに対する積極的態度を示し、肯定的イメージをもっていた。高齢者の性に関する知識量と積極的態度、知識量と肯定的イメージ、積極的態度と肯定的イメージの間にそれぞれ有意な関連性を認めた。最後に、高齢者の性に対する沖縄県老人福祉施設の認識と対応の実態調査の結果は、全国調査とほぼ同様であり、高齢者の性は肯定的に認識されていた。充実した性はQOL向上に役立つとし、性に関わる問題には高齢者の意思を尊重するなど理解ある対応が示された。しかし、性に関わる問題の発生率が全国に比べ若干高くなっている中にあって、高齢者の性の問題に対する教育や相談システムはまだ十分に整備されておらず、高齢者の性の問題に対しどのように取り組むべきか、具体的な検討をする段階にはまだ至っていないのが現状である。以上の結果から、高齢者看護および介護の専門教育現場においては性教育内容の検討と高齢者福祉施設においては高齢者の性の問題に対する相談システムの整備等検討していく必要性が示唆された。1.保健学科学生の「高齢者の性」に関する知識と態度の研究:保健学科学生133名を対象に基本属性との関連性を検討する目的で研究を行った。その結果、男性,年齢の高い学生,看護コース学生,性交体験のある学生,高齢者の介護経験のある学生,および「高齢者の性」について学習経験のある学生の方がそうでない者より知識度は高く,より寛容な態度を示した。また「高齢者の性」の学習経験のある学生は「高齢者の性」に関心をもち,学習の必要性を認識する割合が高かった。2.老人ホームケアスタッフにおける「高齢者の性」に関するイメージの研究:看護師は,准看護師や介護士に比べ「高齢者の性」に好意的なイメージをもっていた。年齢が高いスタッフや既婚者および結婚経験者,また「高齢者の性」についての学習経験があるケアスタッフは,そうでない者に比較し「高齢者の性」に好意的なイメージをもっていた。「高齢者の性」に関する教育内容の充実と,日々の看護実践における「性」の意識づけはケアスタッフの好意的なイメージ形成に影響することが示唆された。3.老人ホームケアスタッフにおける「高齢者の性」に関する知識,態度およびイメージの研究:老人ホームケアスタッフ204名を対象に高齢者の性に関する知識,態度,イメージの相関とそれらに関連する要因を検討する目的で研究を行った。その結果,高齢者の性についての学習経験の有無は知識,態度,イメージに大きく影響し,学習経験ありの者がそうでない者に比較し知識が有意に高く,寛容な態度とイメージを示した.また、高齢者の性に関する知識・態度・イメージの関連では,知識と態度(r=0.51),知識とイメージ(r=0.48),態度とイメージ(r=0.38)でそれぞれ有意な正の相関が認められた.

1.沖縄県の老人福祉施設における高齢者の性に関わる問題の実態調査高齢者にも性的欲求があり、直接的な性的接触(性交渉、肌の触れ合い)や間接的な関係(いたわり、愛情、異性との交遊等)を求めると理解されていた。施設入居者/利用者の性別で比較すると男性は女性に比べ性的欲求が高く、より直接的な性的接触を求めると理解されていた。高齢者の性の実現がQOL向上に影響するかどうかについては、性差は殆どなく肯定的に捉えられ、これらの結果は全国調査結果とほぼ類似していた。老人福祉施設での恋愛や性に関連する問題の発生率は、男性が女性に比べてやや高く全国調査の結果と同様であるが、全体的にはその発生率が全国調査より高く、軽費老人ホームで約7割を示したのは特記すべき点であろう。高齢者同士の恋愛や結婚等、性に関連する問題が施設で発生した場合、本人の自由意志を尊重し、なるべく認める対応は全国調査と一致し男女交際への理解度が高いことが推測される。しかし、そのような状況で家族(子供)が反対した場合、一般に高齢者が自立性を持つと考えられる施設においても、「本人(高齢者)の意見を尊重する」割合は全国調査に比べ低く、「本人と家族との意見を調整する」割合が全国調査に比べ高くなる傾向が認められた。また、高齢者の性の問題に対する教育や相談システムの設置は施設間格差があり全体的には3割以下に止まり、性に関する倫理規定の文書化も殆ど行われていない。沖縄県の老人福祉施設は高齢者の性について、QOLに関連する重要課題と理解しながらも、性に関連する問題にどのように取り組むべきか、具体的な検討をする段階にはまだ至っていないのが現状である。今後、高齢者の性に関する教育の充実と老人福祉施設における性相談システム・倫理規定の整備等検討していく必要性が示唆された。2.平成15年度研究実績を第5回国際看護科学学会で発表し、論文は民族衛生学会誌に掲載された。
オピオイドの心筋直接作用の細胞内作用機序

1)オピオイドの単離心筋細胞収縮、[Ca2+]iに及ぼす影響:担当金谷、中山a)モルヒネ、フェンタニルがラット単離心室筋細胞の収縮、[Ca2+]iに及ぼす影響を調べるため、それぞれに対する用量反応曲線を求めた。(金谷)b)それぞれの反応がオピオイド受容体を介するものであるかを調べるため、Wash outによる反応の回復、オピオイド受容体拮抗薬(naloxone)による作用の拮抗の程度を調べた。(中山)2)オピオイドの心筋直接作用におけるオピオイド受容体サブタイプの関与:担当金谷オピオイド受容体サブタイプ(μ,κ,δ)を介する作用を明らかにするため、それぞれの特異的拮抗薬(βFNA, nor-BNI, NTI)存在下でのオピオイドの心筋細胞収縮、[Ca2+]iに及ぼす影響を調べた。1.オピオイドの心筋直接作用におけるオピオイド受容体サブタイプの関与:担当金谷オピオイド受容体サブタイプ(μ,κ,δ)を介する作用を明らかにするため、それぞれの特異的拮抗薬(βFNA, nor-BNI, NTI)存在下でのオピオイドの心筋細胞収縮、[Ca^<2+>]_iに及ぼす影響を調べた。2.オピオイドの筋小胞体(SR)カルシウム動態に及ぼす影響:担当金谷、中山(1)単離心筋細胞でのSRCa^<2+>放出、取り込みを観察するため、オピオイド投与による[Ca^<2+>]_iの経時的変化を測定した。(金谷)SR Ca^<2+>放出、取り込みへの直接作用を観察するため単離したSR vesicleを用いATP投与により誘発されたSRへのCa^<2+>取り込み、caffeineにより誘発されたSRからのCa^<2+>放出を蛍光法を用いて観察した。(中山)1)オピオイドの単離心筋細胞収縮、[Ca2+]iに及ぼす影響:担当金谷、中山a)モルヒネ、フェンタニルがラット単離心室筋細胞の収縮、[Ca2+]iに及ぼす影響を調べるため、それぞれに対する用量反応曲線を求めた。(中山)1)心筋細胞の収縮と細胞内カルシウム([Ca^<2+>]i)の同時測定:担当金谷、関単離心室筋細胞は成熟ラット()心臓より酵素法を用いて分離した。心筋細胞収縮と[Ca^<2+>]iの同時測定のため、心筋細胞に蛍光色素(fura-2/AM,2μM)を37°Cで20分間負荷した。心室筋細胞を温度を一定(28°C)にしたチャンバーに入れ、Nikon TE300倒立式蛍光顕微鏡で観察した。単離心筋細胞は、HEPES-buffered saline(HBS)で持続的に灌流した。心収縮を誘発するため双極電極を用いて、0.3Hzで電気刺激を行った。単離心筋細胞の蛍光測定は2波長蛍光分析器(RF-D4012,ex.340/380;em.510nm)を用いて行った。[Ca^<2+>]iの測定は細胞を含まない既知濃度のCa^<2+>を含むbuffer中にfura-2(free acid)を入れ、その際の蛍光比により測定によって得られた蛍光比を[Ca^<2+>]iとして換算した。[Ca^<2+>]iと細胞収縮の同時測定のために、心筋細胞は同時に600nmの赤色光にさらし細胞長の変化をvideo edge detectorで観察した。細胞長の測定のためにvideo edge detectorを顕微鏡上でmicrometerを用いてキャリブレーションを行った。1オピオイドの単離心筋細胞収縮、[Ca2+]iに及ぼす影響:担当金谷、中山(1)モルヒネ、フェンタニルがラット単離心室筋細胞の収縮、[Ca2+]

iに及ぼす影響を調べるため、それぞれに対する用量反応曲線を求めた。(金谷)(2)それぞれの反応がオピオイド受容体を介するものであるかを調べるため、Wash outによる反応の回復、オピオイド受容体拮抗薬(naloxone)による作用の拮抗の程度を調べた。(中山)2オピオイドの心筋直接作用におけるオピオイド受容体サブタイプの関与:担当金谷オピオイド受容体サブタイプ(μ,κ,δ.)を介する作用を明らかにするため、それぞれの特異的拮抗薬(βFNA, nor-BNI, NTI)存在下でのオピオイドの心筋細胞収縮、[Ca2+]iに及ぼす影響を調べた。1.オピオイドの心筋直接作用におけるオピオイド受容体サブタイプの関与:担当金谷オピオイド受容体サブタイプ(μ,κ,δ)を介する作用を明らかにするため、それぞれの特異的拮抗薬(βFNA, nor-BNI, NTI)存在下でのオピオイドの心筋細胞収縮、[Ca^<2+>]_iに及ぼす影響を調べた。2.オピオイドの筋小胞体(SR)カルシウム動態に及ぼす影響:担当金谷、中山(1)単璃心筋細胞でのSR Ca^<2+>放出、取り込みを観察するため、オピオイド投与による[Ca^<2+>]_iの経時的変化を測定した。(金谷)(2)SR Ca^<2+>放出、取り込みへの直接作用を観察するため単離したSR vesicleを用いATP投与により誘発されたSRへのCa^<2+>取り込み、caffeineにより誘発されたSRからのCa^<2+>放出を蛍光法を用いて観察した。(中山)
昭和ギス由来骨格筋乳酸脱水素酵素の立体構造解析に基づく低温適応機能の解明

本研究は南極海氷下に生息している昭和ギスの骨格筋乳酸脱水素酵素(lactate dehydrogenase=LDH)のX線結晶解析を行い、本酵素の低温適応機能の解明を目的としている。LDHは酸素が利用できない条件下でATPを産生する際に解糖系に必要なNAD^+の再生という重要な役割を果たしている。我々はこれまでに3つの異なる温度環境に生息する生物の骨格筋より単一のM型(筋肉型)LDHを精製した。その3つのLDHは南極海氷下に生息している昭和ギス、生息環境温度が季節により変化するコイと恒温動物であるウサギ由来である。昭和ギスLDHの酵素活性に低温環境に適応した温度特性がみられるか調べた結果、昭和ギスLDHは他のLDHと比較して、k_<cat>/K_mの至適温度が低く、低い活性化エネルギーを示し、大きなk_<cat>を有していることがわかった。しかし、1次構造からでは温度環境適応の要因となる明らかな構造的特徴を見出すことができなかった。本研究は高次構造の比較を行うために昭和ギスのLDHだけではなくコイのLDHのX線結晶解析も行い、温度環境適応の要因を探る。平成16年度(1)昭和ギスLDH及び複合体の結晶化LDHの結晶化はpH5.58.5、沈殿剤、温度の3つを加味してマイクロバッチ法を用いてスクリーニングを行った結果、いくつかの条件で結晶化観察された。(2)昭和ギスLDH及び複合体のX線回折測定(1)でできた結晶の不凍結条件を検討し、X線回折測定を行った結果、昭和ギスのLDHは2.8Å分解能が得られた。複合体の結晶の反射は得ることができなかった。(3)昭和ギス及びコイのLDHの結晶解析昭和ギスLDHについては昨年と同等のデータしか得られず、大まかな構造しか得られなかった。複合体にかんしては反射データが得られたいないため、解析できなかった。生物はいろいろな環境に適応し生命活動を営んでおり、遺伝子産物であるタンパク質、特に酵素もその環境に適応していることが多い。これらの極限環境に適応した酵素の機能や安定性と構造との関係を調べることにより、生物の環境適応に対して分子レベルでの知見が得られるばかりでなく、これをタンパク質工学的に応用することで人工的に、より有用な酵素を作成することが可能になると我々は考えている。本研究では食品等に酵素を利用することを視野に入れ、南極海氷下に生息している昭和ギスから生命活動に必要なエネルギーを産出するための酵素群の中から乳酸脱水素酵素(lactate dehydrogenase = LDH)を選んだ。この酵素のX線結晶解析を行い、本酵素の低温適応機能の解明を目的としている。まず、昭和ギスは以前南極の昭和基地周辺の海域で採取し、-80°Cで凍結保存したものを用いて、骨格筋を磨り潰し、抽出液で抽出。硫安による塩析を行い、活性のある分画を得る。アフィニティーのクロマトグラフィーを用いて精製した。電気泳動により精製の確認を行った結果、ほぼ単一の酵素が得られた。それぞれのLDHは結晶化に適切なタンパク質濃度(約10mg/ml)にするために遠心機を用いた限外ろ過で濃縮し、結晶条件はpH5.58.5、沈殿剤(塩、PEG)、温度の3つを加味してマイクロバッチ法を用いてスクリーニングを行った。その結果、いくつかの条件で微結晶を確認することができた。その中の1つの条件にできた結晶に関してX線回折測定を行った。その結果、正方晶系の結晶であったが、良い回折データは得られなかった。今後はさらなる結晶化条件の検討を行い、X線回折測定さらに構造解析につなげていく予定である。平成15年度(1)昭和ギス及びコイのLDHの結晶化LDHの結晶化はpH5.58.5、沈殿剤、温度の3つを加味してマイクロバッチ法を用いてスクリーニングを行った結果、いくつかの条件で結晶化観察された。(2)昭和ギス及びコイのLDHのX線回折測定(1)でできた結晶の不凍結条件を検討し、X線回折測定を行った結果、昭和ギスのLDHは2.8Å分解能、コイのLDHは2.3Å分解能のデータが得られた。

(3)昭和ギス及びコイのLDHの結晶解析ツノザメのLDHの構造を基に(2)で得られたデータの構造解析を行った結果、昭和ギスのLDHについてはデータが悪く、大まかな故造しか得られなかったが、コイのLDHは良好な結果が得られた。(4)コイのLDHの基質アナログ及び補酵素との複合体の結晶解析コイの複合体について(1)(3)を行い結果、3.0Å分解能の構造解析の良好な結果が得られた。本研究は南極海氷下に生息している昭和ギスの骨格筋乳酸脱水素酵素(lactate dehydrogenase=LDH)のX線結晶解析を行い、本酵素の低温適応機能の解明を目的としている。LDHは酸素が利用できない条件下でATPを産生する際に解糖系に必要なNAD^+の再生という重要な役割を果たしている。我々はこれまでに3つの異なる温度環境に生息する生物の骨格筋より単一のM型(筋肉型)LDHを精製した。その3つのLDHは南極海氷下に生息している昭和ギス、生息環境温度が季節により変化するコイと恒温動物であるウサギ由来である。昭和ギスLDHの酵素活性に低温環境に適応した温度特性がみられるか調べた結果、昭和ギスLDHは他のLDHと比較して、k_<cat>/K_mの至適温度が低く、低い活性化エネルギーを示し、大きなk_<cat>を有していることがわかった。しかし、1次構造からでは温度環境適応の要因となる明らかな構造的特徴を見出すことができなかった。本研究は高次構造の比較を行うために昭和ギスのLDHだけではなくコイのLDHのX線結晶解析も行い、温度環境適応の要因を探る。平成16年度(1)昭和ギスLDH及び複合体の結晶化LDHの結晶化はpH5.58.5、沈殿剤、温度の3つを加味してマイクロバッチ法を用いてスクリーニングを行った結果、いくつかの条件で結晶化観察された。(2)昭和ギスLDH及び複合体のX線回折測定(1)でできた結晶の不凍結条件を検討し、X線回折測定を行った結果、昭和ギスのLDHは2.8Å分解能が得られた。複合体の結晶の反射は得ることができなかった。(3)昭和ギス及びコイのLDHの結晶解析昭和ギスLDHについては昨年と同等のデータしか得られず、大まかな構造しか得られなかった。複合体にかんしては反射データが得られたいないため、解析できなかった。
東アジア笑話比較研究

本年度は江戸噺本に見える笑話13,000話及び朝鮮漢文笑話集の1,000話、さらに中国歴代笑話集に見える11,000話との比較研究を行い、その成果を計5回の学会発表及び4本の論文掲載を通して公表できた。まず、韓国での学会発表および論文投稿を通して、江戸噺本に見える東アジア共通笑話の類話新資料を紹介し、韓国学界に江戸噺本の資料的価値および日本文学を含めた日中韓比較研究の必要性を提起した。また、日本における学会発表などを通して、同じく朝鮮資料を視野に入れた東アジア笑話の比較研究の必要性を提示した。その結果、日韓両国の研究者たちに相手国の笑話資料に対する関心が芽生え、共同研究のきっかけが作られたのは何よりの成果と言えよう。すなわち、これまで日中笑話の比較研究を行ってきた日本の研究者たちから、朝鮮笑話を新たに研究の対象に加えた東アジア笑話の共同研究への参加の呼び掛けがあったのである。また、今年中、琴の研究の成果が日本の説話文学研究者たちにも紹介されるようになり(『説話文学研究』第四十七号、掲載決定。平成二十四年七月刊行予定)、琴の博士論文をまとめた著書『東アジア笑話比較研究』(監修:小峯和明、著:琴榮辰、勉誠出版、上半期出版予定)が近いうちに刊行される予定である。同書の執筆期間中、特別研究員奨励費の助成を受け、必要な資料の収集および整理がスムーズに出来たことはもちろん言うまでもなく、今後、採用期間中に発表した諸論文をまとめ、来年度中に刊行(仮称:『東アジア笑話の方法と位相』監修:小峯和明、著:琴榮辰)することを目指している。
性分化関連遺伝子群の発現とその相互調節機構の解明

遺伝子変異動物hpgマウスを用いてGnRH不在下における性分化関連遺伝子群とStARの発現変化について個体発生学的に解析した.また,胎生期内分泌攪乱化学分子負荷による性分化への影響をStARと性分化および生殖内分泌関連遺伝子群の個体発生学的な生体・分子レベルでの発現パターン解析から遺伝子相互の関係を探ることにより遺伝子ネットワーク全体のしくみと構造を明らかにし,性分化の過程でのステロイドホルモンの産生調節機構の解明を試みた.その結果,アクチビンおよびPMSGの投与は,FSH作用のみならず,強力なLH作用によりライディッヒ細胞の増生を促進してテストステロン合成,さらにセルトリ細胞の活性化により造精機能を回復させた.GnRH分泌の機能的性差はGnRHニューロン活性の性差に起因することが示され,その活性の性差は生後初期ステロイドに影響されることが明らかになった.ゴナドトロピン分泌の制御は,生殖器よりもより低濃度のエストロゲン様物質で影響を受けることが示された.さらに,雄マウスの妊孕能はStAR発現と密接に関わっており,内分泌攪乱物質がStARに与える影響の重要性が示唆された.StAR結合タンパク(SBP)はStARと結合し,ステロイドホルモンの産生を促進することが判明した.SplとSF-1が相互作用して,ヒトStARのプロモーター活性を調整することを明らかにした.発達期の神経系における性的二型性にはアポトーシス制御機構が関与し,その機序に新たな知見を加えるとともに,ヒトを含めた哺乳動物の脳の性分化機構の解明に重要な基礎的知見を提供した.個体発生的にStARタンパクの発現は胎齢13.518.5日において雄に優位であった.以上,StARを中心に生殖腺の分化および性分化制御カスケードの一端を明らかにした.また,エストロゲンの脳の性分化に対する分子メカニズムを示すことができた.遺伝子変異動物hpgマウスを用いてGnRH不在下における性分化関連遺伝子群とStARの発現変化について個体発生学的に解析した.また,胎生期内分泌攪乱化学分子負荷による性分化への影響をStARと性分化および生殖内分泌関連遺伝子群の個体発生学的な生体・分子レベルでの発現パターン解析から遺伝子相互の関係を探ることにより遺伝子ネットワーク全体のしくみと構造を明らかにし,性分化の過程でのステロイドホルモンの産生調節機構の解明を試みた.その結果,アクチビンおよびPMSGの投与は,FSH作用のみならず,強力なLH作用によりライディッヒ細胞の増生を促進してテストステロン合成,さらにセルトリ細胞の活性化により造精機能を回復させた.GnRH分泌の機能的性差はGnRHニューロン活性の性差に起因することが示され,その活性の性差は生後初期ステロイドに影響されることが明らかになった.ゴナドトロピン分泌の制御は,生殖器よりもより低濃度のエストロゲン様物質で影響を受けることが示された.さらに,雄マウスの妊孕能はStAR発現と密接に関わっており,内分泌攪乱物質がStARに与える影響の重要性が示唆された.StAR結合タンパク(SBP)はStARと結合し,ステロイドホルモンの産生を促進することが判明した.SplとSF-1が相互作用して,ヒトStARのプロモーター活性を調整することを明らかにした.発達期の神経系における性的二型性にはアポトーシス制御機構が関与し,その機序に新たな知見を加えるとともに,ヒトを含めた哺乳動物の脳の性分化機構の解明に重要な基礎的知見を提供した.個体発生的にStARタンパクの発現は胎齢13.518.5日において雄に優位であった.以上,StARを中心に生殖腺の分化および性分化制御カスケードの一端を明らかにした.また,エストロゲンの脳の性分化に対する分子メカニズムを示すことができた.日常生活の中で環境ホルモンとして実際に曝露される機会が多く,作用発現部位が異なるBPA(濃度(1)5mg/kg/day,濃度(2)100mg/kg/day),DEHP(濃度(1)1mg/kg/day,濃度(2)100mg/kg/day)およびTCDD(濃度(1)20ng/kg,濃度(2)2μg/kg)の3つの化学物質を代表として実験に用い,マウスの胎子・新生子期にこれらを曝露し,性成熟過程における雄マウスの脳内ステロイドホルモンレセプター遺伝子の発現変化ならびに生殖腺への影響を性成熟過程である2,4,6週齢で組織学的・分子生物学的に解析し,単独投与と複合投与の場合を比較検討した.その結果,脳重量はBPA単独投与群および複合投与群の4週齢で有意に低下した。2週齢において脳内ARはControl群と比較してDEHP投与群で有意に増加し、BPA単独投与群、TCDD単独投与群で増加、複合投与群で低下傾向が認められた。4週齢のAR、ならびに2、4週齢のERαではいずれの投与群においても低下し、とくに4週齢のBPA単独投与群、複合投与群においてERαの低下は有意なものであった。6週齢においてはAR、ERαともに低下する傾向を示した。一方,生殖腺においては単独投与・複合投与を含めたすべての投与群において,免疫組織学的および分子生物学的解析によって,内分泌攪乱化学物質の影響が確認された.低濃度単独曝露および低濃度複合曝露の場合,性成熟過程で最も強くその影響が確認された.

この時,低濃度単独曝露の場合は,精巣のARおよびStARタンパク質の減少に対して代償的に各々の遺伝子の発現が増強することが確認されたが,低濃度複合曝露では精巣のARおよびStARタンパク質の減少と同時に,各々の遺伝子発現の低下が認められ,ステロイドホルモン産生系とその遺伝子発現ともに抑制を受けている可能性が示唆された.性成熟期に達すると低濃度複合曝露では精巣AR遺伝子の発現が依然低値を示し,低濃度単独曝露の場合より強い影響を受けていることが示唆された.ラットの脳は周生期の性ステロイドホルモン作用により性特異的に分化し,脳内には形態学的な性差が認められる性的二型核が形成されていく.この性的二型核の存在によって性特異的な脳機能が獲得される.視索前野には,大きさと神経細胞数が雄よりも雌に優位なAVPvN-POAと雌よりも雄に優位なSDN-POAが存在する.AVPvN-POAおよびSDN-POAの形成にはアポトーシスによる細胞死が深く関与するが,その制御メカニズムの詳細は明らかにされていない.本研究では,神経系のアポトーシスに性差が認められる新生仔期ラットのAVPvN-POAとSDN-POAにおけるアポトーシスの分子機構およびその性差を検証することを目的として,PD1雌雄ラットのAVPvN-POAおよびPD8雌雄ラットのSDN-POAにおける活性型Caspase-3発現の免疫組織化学的解析とBcl-2ファミリー分子発現のウェスタンブロット解析を行った.その結果PD1のAVPvN-POAには活性型Caspase-3発現細胞が雌よりも雄において有意に多く,PD8のSDN-POAに存在する活性型Caspase-3発現細胞は雄よりも雌において有意に多かった.さらに,活性型Caspase-3と神経細胞マーカー(NeuN)の蛍光免疫二重染色の結果,活性型Caspase-3は神経細胞に発現していることが分かった.以上のことから,発達期のAVPvN-POAおよびSDN-POAでは,Caspase-3の活性化によって神経細胞のアポトーシスが誘導されるシグナル経路が存在し,かつ,この経路によって引き起こされる神経細胞のアポトーシスには性差があることが示された.Caspase-3の活性を調節するBcl-2ファミリー分子(Bax,Bcl-2,Bcl-Xl,Bad)の発現の性差を調べた結果,PD1のAVPvN-POAを含むPOA領域ではBc1-2,Bc1-xLおよびBadの発現に性差はみられなかった.また,Bax発現は雄よりも雌において有意に多かった.PD8のSDN-POAにおいては,Bax発現が雄よりも雌において有意に高く,Bcl-2の発現は雌よりも雄において有意に多かった.Bcl-xLおよびBadの発現には性差は認められなかった.以上の結果から,SDN-POAでは,Caspase-3の活性化を促すBaxとそれを抑制するBcl-2の発現の性差によって,Caspase-3活性化を介した神経細胞のアポトーシスの性差が生じることが示唆された.一方,PD1のAVPvN-POAにおけるCaspase-3活性化の性差はBax,Bcl-2,Bcl-xL,Badの発現に起因しているのではなく,他のBcl-2ファミリー分子の関与やミトコンドリア経路以外の経路を介したCaspase-3活性調節によって生じている可能性が考えられた.【緒言】ラットの生殖腺の機能は視床下部から分泌される性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)によって制御されている.雌特有の分泌様式であるGnRHサージはGnRH産生神経細胞(GnRHニューロン),GnRHに直接投射している視
ストレングスに焦点をあてた生活習慣病予防保健指導プログラムの開発

最終年度となる平成30年度は、本研究目的である「ストレングスに焦点をあてた生活習慣病予防保健指導プログラム」で用いるストレングスアセスメントシートの作成と評価を行った。前年度までは、生活習慣病予防のための健診受診者の生活習慣及び主観的健康管理能力と本人のもつ力(ストレングス)との関連の明確化や、受診者と保健指導者側双方がストレングスに焦点をあて生活習慣の改善に活かせるような保健指導ツールとして「ストレングスアセスメントツール」の内容と活用方法についての検討を行った。その結果、健診受診者の生活習慣や主観的健康管理能力とストレングスとの間には正の相関関係が認められた。また、保健指導プログラムに用いるストレングスアセスメントシートについては、保健指導者への調査(グループインタビュー)から、ストレングスアセスメント項目の内容や項目数、アセスメントシート(案)のレイアウトや活用方法についての意見を得た。平成30年度は、前年度までの結果をもとに、ストレングスアセスメント尺度(16項目版)の作成と特定保健指導へのモデル活用による評価を実施し、個別保健指導に用いるストレングスアセスメントシートを完成させた。また、保健指導者側が自己の保健指導をふり返る評価に用いるツールとして、ストレングスアセスメント項目(36項目版)を取り入れたストレングスアセスメントシートとマニュアル作成を行った。さらに、生活習慣病は若い年代からの予防が重要となることから、看護大学生を対象とした追加調査を行い、生活習慣や主観的健康状態とストレングスに関する項目としてソーシャルサポート、看護教育へのモチベーションの実態とその関連を明らかにした。本研究の目的は、地域住民のもつ力や強さ(以下、ストレングス)に焦点をあてた生活習慣病予防保健指導プログラムを開発することである。平成27年度は、第一段階「ストレングス概念の明確化」のために、1ストレングス測定尺度(Strengths Measurement Scale;SMS)を用いた国内外の調査に向けた準備と、2類似概念“レジリエンス"との比較・検討によるストレングス概念の枠組み構築を行った。まず、SMSを用いた国外調査の準備として、本研究者と研究分担者でフィンランドに出向き、研究協力者(看護学を専門とする研究者)とディスカッションを行った。研究計画(案)を示し、研究目的の共有と対象者、調査方法等について話し合った。帰国後は、その内容を踏まえた研究計画書の修正、研究説明文書及びアンケート用紙の英語版への翻訳、本研究者所属の倫理審査委員会への申請を行い承認を得た。国内調査の準備としては、対象者の背景を広めたSMSアンケート調査の実施について、特定保健指導を実施している機関の保健師に意見をもらい、被扶養者も対象に含めた調査へと研究計画の見直し・修正を行った。類似概念“レジリエンス"との比較・検討によるストレングスの概念枠組みの構築については、本研究者らが実施した、平成26年度児童福祉問題調査研究事業研究課題名「レジリエンス概念による育児支援確立のための育児支援ニーズ及び支援状況に関する調査研究」で明らかになったレジリエンスの内容と、SMS開発時に明らかになったストレングスの内容を比較・検討し、二つの類似概念の位置づけを考察することでストレングスの概念枠組みの構築を行った。当初は、平成27年度に、保健指導対象者の自己評価尺度であるストレングス測定尺度(SMS)を用いた調査を国内外で実施し、保健指導対象者のもつストレングスの特徴からストレングスアセスメントの項目を抽出する計画であった。しかし、国外の調査については、フィンランドの研究協力者との意見交換を踏まえた研究計画書の見直し・修正、さらに、双方の確認・修正の上での合意が必要になったため、調査実施は平成28年度へと予定を変更した。国内の調査においては、実際に現場で保健指導に携わっている保健師の意見を踏まえて、新たに調査対象に被扶養者を加えるよう計画を見直した。健診の待ち時間を利用した調査が可能であり、次回平成28年度の健診時に協力を得られることになった。以上のように、SMSを用いた国内外での調査に関しては、専門家・実践家の意見をもとに計画を見直し修正を加えることができた。そのため、当初の予定より研究課題の進捗状況は遅れることになったが、調査をスムーズに効果的に実施するためには準備段階が重要であり、今後につながる必要な過程であったと考える。また、当初の計画では、上記の調査結果から明らかになったストレングスの特徴も踏まえて、ストレングスアセスメントシートの項目を抽出する予定であった。このことについては、調査は平成28年度に実施することになったが、当初予期していなかった、類似概念“レジリエンス"の概念との比較・検討により、ストレングスの概念枠組み構築ができ、根拠のあるストレングスアセスメント項目の抽出が可能となった。平成28年度は、地域住民のもつ力や強さ(以下、ストレングス)に焦点を当てた生活習慣病予防保健指導プログラムの開発過程として、1.保健指導対象者のもつストレングスの特徴の明確化、2.保健指導者が保健指導に用いるストレングスアセスメントシートの作成に取り組んだ。具体的には、ストレングス測定尺度Strengths Measurement Scale(以下、SMS)を用いた国内でのアンケート調査の実施、ストレングスアセスメントシート(SAS)原案の作成及び保健指導者を対象としたグループインタビューによるSAS原案の改良を実施した。SMSを用いた調査は20歳以上65歳未満の成人1,000人を対象に実施した。健診機関の協力を得て、人間ドック及び特定健康診査(被扶養者)等の受診者に無記名自記式アンケート調査を実施した。

アンケート項目は、当初計画していた基本属性、生活習慣、行動変容ステージ、主観的健康管理能力尺度8項目(5段階評価)、SMS36項目(5段階評価)に加え、過去1年間の生活習慣改善の有無とその内容、他者からの生活習慣(食事・運動)改善の勧めの有無(他者とは誰か:選択制)、定期的な健診・がん検診の受診の有無、SMS簡易版16項目を追加した。追加項目の検討においては、先にフィンランドで成人を対象に実施された生活習慣に関する同様のアンケート調査の項目を基に、本調査後に国際比較分析ができるように項目を厳選・追加した。また、SASのグループインタビューの結果よりSMS簡易版を作成する必要性がでてきたことより、新たに研究者間でSMS簡易版(16項目)を作成し、その信頼性と妥当性を検証するために追加項目として設定した。SASの作成では研究者間でSAS原案を作成し、3回に分け計14人の保健指導者を対象にグループインタビューを実施しSAS原案についての改良案について討議・検討した。平成28年度に実施したストレングスアセスメントシート(SAS)の開発過程において、グループインタビューに参加した保健指導者の共通した意見として、SASを構成するストレングス項目が36項目と多く保健指導場面で活用するのは難しいという意見が得られた。そこで、SMS簡易版を作成する必要性が生じ、同時に進めていたストレングス測定尺度(SMS)を使用した国内でのアンケート調査にSMS簡易版(案)16項目を追加しその妥当性・信頼性を検証することになった。このSMS簡易版(案)を作成するにあたり共同研究者らとの協議を重ねたためアンケート調査開始が遅れ、データー収集期間が平成29年3月まで延長された。平成29年度は、本調査結果を基にデーター分析を進め、妥当性・信頼性が確保されたSMS簡易版を含めたSAS完成版を作成する予定である。SASの作成では、参加協力を得た保健指導者(保健師、看護師)の所属が、企業か行政かによっても、SASの使用に関するニーズが違っていることが明らかになった。使用ニーズとして3つのパターンが見出された。一つ目は、健康づくり場面でSMS36項目の自己評価によりタイプ分けを提示するもので、自分らしい健康づくりに活かしてもらうことを目的とする。二つ目は、企業での健診後の保健指導場面で、SMS簡易版を自己評価することで、自身の生活習慣改善目標設定に活かすことを目的とする。三つめは、行政での生活習慣病予防の保健指導場面で、保健師がストレングス視点をもち、保健指導の振り返りをするために用いることを目的とする。当初、SAS案をもとに保健指導での活用方法について意見を交わし、改良して一つの完成版を作成する予定であったが、様々な保健指導場面に応じたSASの開発の必要性が明らかになったことから、まず分析結果の整理をしてから目的に応じたSASの改良に移ることになった。平成29年度は、生活習慣病予防保健指導プログラムに用いるストレングスアセスメントシートの完成に向け、前年度に行った二つの調査の分析を行った。
ストカスティックコンピューティング回路のための高位合成手法に関する研究

申請者はこれまでに,確率論的に近似演算を行うストカスティックコンピューティング(SC)回路の要素設計技術に関する研究を行ってきた.本研究では,目的に応じた高品質なSC回路を合成するための高位合成手法を提案し,容易かつ低コストにSC回路を設計可能な計算機支援設計環境を構築する.具体的には,最適SC回路アーキテクチャ探索手法,最適パラメータ探索手法,高速回路シミュレーション手法,の3つの手法を2年間で提案し,最終年度の3年目にこれらを統合して新しい設計環境を構築し,その有効性を評価する.申請者はこれまでに,確率論的に近似演算を行うストカスティックコンピューティング(SC)回路の要素設計技術に関する研究を行ってきた.本研究では,目的に応じた高品質なSC回路を合成するための高位合成手法を提案し,容易かつ低コストにSC回路を設計可能な計算機支援設計環境を構築する.具体的には,最適SC回路アーキテクチャ探索手法,最適パラメータ探索手法,高速回路シミュレーション手法,の3つの手法を2年間で提案し,最終年度の3年目にこれらを統合して新しい設計環境を構築し,その有効性を評価する.
GaN系混晶の物性評価と青色半導体レーザーの研究

室温で連続発振する窒化物系の短波長半導体レーザはは実現したとはいえ、あまりにも高い転位密度とその影響調査、クラッド層の問題、p型層の問題、など性能向上に向けて解決するべき問題が山積している。本研究は、窒化物のこれらの問題を解決し、青色半導体レーザの基礎を作ることを目的としたものである。具体的には、GaPNの成長とその物性評価、p型GaNの研究、昇華法による厚膜、及びバルクGaNの結晶成長とその上へのMOCVDによるホモエピタキシ-、さらに半導体レーザの実現を目指した研究を進め、以下の成果を得た。1.GaPNの成長に関する研究:本研究により、青色領域で発光する結晶がこの材料としては初めて達成された。成長条件の最適化より、その組成は非常に敏感に条件により変化することが判明した。2.昇華法による厚膜、及びバルクGaNの結晶成長に関する研究:昇華法により数十数百ミクロン程度のGaN厚膜と、数百ミクロン数ミリメートル程度のバルクGaNを結晶成長する技術を確立した。また、基板上に選択的にバルクGaNを結晶成長することに成長し、デバイイスプロセスを可能とした。3.MOCVD法によるInGaN結晶成長の研究:MOCVD法によりサファイア基板の上に成長した結晶の構造評価を行い、InGaNの組成が不均一であることを見い出してその形成メカニズムを明らかにした。4.ホモエピタキシャル成長に関する研究:昇華法により成長したバルクGaN結晶の上にMOCVD法により、GaN及びGaN/InGaNダブルへテロ構造の成長を行い、その成長の様子がサファイア基盤上のものと非常に異なることを明らかにした。以上の研究により、レーザをバルクGaN結晶を用いて作成する場合の基礎を確立したと言える。窒化ガリウム(GaN)など、ワイドギャップ窒化物半導体は緑から紫外にわたる波長領域での発光素子あるいは、高温で動作する電子素子用材料として注目を集めている。本研究では、窒化物半導体(GaN,AlN等)と他のIII-V族半導体(GaAs,GaP)との混晶を取り上げ、それらの成長と物性評価をすることを目的とした。これらの材料は、結晶成長が困難であることからほとんど研究されていない。ところが、この物質は、ワイドギャップ半導体としての興味だけでなく、窒素原子が他のV族原子(As,P等)と比べて非常に大きな電気陰性度を持つため、極めて特殊な性質を持っている。最近の我々の計算では、GaNとGaPの中間の広い組成領域でそのバンドギャプエネルギーが負(半金属)になることが予想され、またそれらのヘテロ接合はいわゆるタイプIII(電子のエネルギー正孔のそれより小さい)となることが分かった。これまでの研究ではGaPにごく近い組成を持つ混晶しか得られていなかった。そこで無秩序混晶の代わりに秩序混晶を成長した。これはGaNとGaPの極薄膜を交互に成長したもので、電子はこれらの層を自由にトンネルするのでマクロスコピックには混晶に近い性質が得られる。原料ガスの交互供給による混晶成長、及びGaP/GaN超格子の作製を行い、結晶を評価した。混晶の組成制御が当初予想していたより困難であることが分かったが、GaNに近い組成を持つGaPNの成長に成功し、波長400-600nmで発光する結晶が、この材料としては初めて得られた。他の材料では達成できない特性を示す可能性があるので、これからの新材料としてさらに研究を進めてゆく予定である。室温で連続発振する窒化物系の短波長半導体レーザは実現したとはいえ,あまりにも高い転位密度とその影響調査、クラッド層の問題、p型層の問題、など性能向上に向けて解決するべき問題が山積している。

本研究は、窒化物のこれらの問題を解決し、青色半導体レーザの基礎を作ることを目的としたものである。具体的には、GaPNの成長とその物性評価、p型GaNの研究、昇華法による厚膜、及びバルクGaNの結晶成長とその上へのMOCVDによるホモエピタキシ-、さらに半導体レーザの実現を目指した研究を進め、以下の成果を得た。1、GaPNの成長に関する研究:本研究により、青色領域で発光する結晶がこの材料としては初めて達成された。成長条件の最適化より、その組成は非常に敏感に条件により変化することが判明した。2、昇華法による厚膜、及びバルクGaNの結晶成長に関する研究:昇華法により数十数百ミクロン程度のGaN厚膜と、数百ミクロン数ミリメートル程度のバルクGaNを結晶成長する技術を確立した。また、基板上に選択的にバルクGaNを結晶成長することに成長し、デバイスプロセスを可能とした。3、MOCVD法によるInGaN結晶成長の研究:MOCVD法によりサファイア基板の上に成長した結晶の構造評価を行い、InGaNの組成が不均一であることを見い出してその形成メカニズムを明らかにした。4、ホモエピタキシャル成長に関する研究:昇華法により成長したバルクGaN結晶の上にMOCVD法により、GaN及びGaN/InGaNダブルヘテロ構造の成長を行い、その成長の様子がサファイア基板上のものと非常に異なることを明らかにした。以上の研究により、レーザをバルクGaN結晶を用いて作成する場合の基礎を確立したと言える。