hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
隔離水界および大規模野外操作実験によるコイの生態的役割・生態的影響の解明

捕食実験では,水槽(60L)内に,コイ1個体とユスリカ・ヌカエビ・メダカを定量入れ,24時間後にコイが捕食した個体数を計数した.実験の結果,ユスリカの捕食数に違いは認められなかったが,在来型によるヌカエビとメダカの捕食数は他と比べ有意に多かった.行動解析では,水槽とビデオを用いて,コイの定位行動,餌に対する行動および捕食者(木製のサギの嘴)に対する行動をそれぞれ数分間観察した.その結果,在来型は,他に比べて,深場や隠れ場の利用時間が長く,餌にアッタクするまでの時間が短く,また捕食者に対して逃避行動を示す時間が長かった.以上の結果から,在来型は,警戒心が強く,餌に対して積極的で,かつ肉食性が比較的高いという特徴をもつ一方,導入型やニシキゴイはこのような性質が弱く,家魚化の影響を強く受けていると推察された.茨城県霞ヶ浦から69匹のコイを捕獲し,個体ごとにその遺伝的特性を5つの核ゲノムSNPマーカーにおける交雑度(0-10スコア,0:純系導入型,10:純系在来型)によって評価した.同時に,生息場所と餌資源の利用の変化を調べるために,筋肉の炭素窒素安定同位体比(δ^<13>C,δ^<15>N)を測定し,交雑度との関係をしらべた.捕獲個体の中には遺伝的に純系な在来型は認められず,さまざまな交雑度を示す個体が含まれていた.それらの交雑度とδ^<15>Nには相関関係がみられなかったが,δ^<13>Cには,交雑度が高いほど低くなる線形関係が認められた.すなわち,遺伝的に在来型に近いものほど沖帯の食物網を利用する割合が高いことが示唆され,ぞれは,餌資源の利用割合を推定する混合モデル(IsoSource)によって確かめることができた.コイの利用する代表的な餌資源4つ(ユスリカ,プランクトン,テナガエビ,付着藻類)の同位体比を測定し,利用割合をモデルで推定したところ,在来型に近い遺伝的特性を示す個体は,沖帯のプランクトンやユスリカの利用割合が高く,沿岸の付着藻類の利用割合は低かった.これらの結果は,導入型との交雑によって,在来型に特有の機能的特性が失われることを示唆する.一方で,遺伝的にみて導入型に近いグループはδ^<13>Cのバラツキが大きく,機能的な異質性,すなわち,飼育品種に近いものから,野生化して野外環境に適応したものまで,機能特性の異なるものが混在していたと解釈できた.本研究は交雑を通した遺伝的な効果によって,在来型コイの機能的役割を変化させることも示唆された.今後,在来型個体群や淡水生態系の保全・再生を進めていく上で,さらなる基礎生態学的・遺伝学的な情報の蓄積に加え,コイを含む水産有用魚の無秩序な放流の見直し,純系在来型を親とした繁殖プログラムの確立など,総合的かつ長期的なマネージメントが望まれる.
細胞内シグナルを用いた肝再生医療

前年度までの研究で、STAT3によりMn-SODが誘導されることが明らかとなった。Mn-SODはミトコンドリアにおける02ラジカルを過酸化水素に還元する抗酸化酵素である。Mn-SODが実際に低酸素再酸素化(H/R)による活性酸素の発生を抑制しているかについて検討した。(1)初代培養肝細胞内での活性酸素を定量化する系の確立:H/R後に生じる細胞内活性酸素を可視化するため、肝細胞をDCFH一DA染色し、この螢光強度を測定し、活性酸素を定量化した。化学的に細胞内活性酸素を増加させる過酸化水素、AntimycinAにより螢光強度が増強することを確認した。次に、H/Rでは、コントロールに対し螢光度が有意に増加し、その傾向は低酸素時間が2時間より4時間のほうでより著明であった。このH/Rにより生じた活性酸素は抗酸化剤(Nアセチルシステイン)により有意に減弱した。2 STAT3による抗アポトーシス効果の解析近年、活性酸素によりCaspase9が活性化されアポトーシスが誘導される経路が明らかになりつつある。そこで、STAT3,Mn-SODによりH/R後のCaspase活性が変化するかをWestern blot法にて検討した。コントロール群では、CleavageされたCaspase3・9が検出され、STAT3・Mn-SODにより、H/R後のCaspase3活性が抑制されていることがわかった。3新たな知見STAT3によりMnSOD発現が誘導され、H/Rによる活性酸素を抑制し、Caspase3活性を抑制することでアポトーシスが抑制されるという機序が示された。初代ラット肝細胞をコラゲナーゼ灌流法を用いて分離・培養した。これに対し、STAT3を活性化させる代表的なサイトカインであるIL-6, Cardiotropin-1の投与、活性型Stat3(Stat3 Constitutive Active ; Stat3CA)遺伝子のアデノウィルスベクターによる導入によりStat3を活性化させた。この細胞に対し虚血再灌流のin vitro modelである低酸素再酸素化(HR)の負荷を加えた。培養液中のDNA断片を測定し、アポトーシスを評価した。IL-6, Cardiotropin-1投与及びSTAT3CA導入によるStat3の活性化により、HRによるアポトーシスはいずれもコントロール群に比し6070%に抑制された。
角化細胞間接着におけるデスモヨ-キンの機能の解析

デスモヨ-キンは最後に同定されたデスモソーム蛋白であり、その機能は全く不明であった。私どもはまずデスモヨ-キン特異的モノクローナル抗体を作成し、その抗体を用いてデスモヨ-キンcDNAを単離しそのアミノ酸配列を解析した。その結果、デスモヨ-キンは神経芽細胞腫の癌抑制遺伝子とされているヒトAHNAK遺伝子産物と同一であることが判明した。この蛋白は角化細胞でのみ細胞膜に移行しうるが他の細胞では主として核内に存在し細胞の増殖と密接に関係していると推測された。さらに私どもは6種の異なった培養角化細胞を用いてデスモヨ-キンの研究を進め、デスモヨ-キンがリン酸化蛋白であることを示し、そのリン酸化がチロシンに対するものであることを示した。またデスモヨ-キンの細胞膜への移行は蛋白リン酸化酵素Cにより制御を受けていることを明らかにし、デスモヨ-キンのリン酸化は角化細胞の細胞接着のみならずその分化・増殖・癌化などにも関与している可能性を示した。さらに私どもはFISH法とsomatic cell hybrid法を用いてこの遺伝子をヒト染色体11q12にマッピングした。さらに私どもは凍結超薄切片を用いた免疫電顕法を用いてデスモヨ-キンがヒト角化細胞においてデスモソーム内ではなくその周囲の細胞膜に局在することを明らかにした。私どもはまたデスモヨ-キンの細胞膜および核内への移行に関する分子内部位を明らかにする目的で、全長のデスモヨ-キンcDNAを用いてPCR法にてそのN末端・中央部・C末端部のcDNAを単離し有核細胞発現系ベクターpcDNAl/Ampに組み込んだ。今後このコンストラクトを種々の培養角化細胞にトランスフェクトしその部分蛋白の細胞内での分布を蛍光抗体的検索により検討しデスモヨ-キンの細胞膜および核内への移行に関する分子内部位を明らかにする予定である。
樹状細胞機能のアミノ酸依存性と肝癌患者における樹状細胞機能回復の試み

肝硬変を含む慢性肝疾患においては樹状細胞機能など免疫能の低下が報告されており、これは特発性細菌性腹膜炎などの感染症の合併につながったり、QOLの低下や生命予後の悪化につながると考えられ、更には肝細胞癌の発生,再発にも関与していると考えられる。したがって、こうした状況を打開していくためには、低下した免疫能を回復される種の方策が重要と思われるが、今回我々は樹状細胞機能の回復の上でアミノ酸が重要な役割を担っているという点に着目し、核腫アミノ酸、特に吻示唆アミノ酸の血球凝集阻止と樹状細胞機能における役割、そのメカニズムの検討を進めていくとともに、実際臨床の場面でどのアミノ酸が、あるいはどのアミノ酸の組み合わせが樹状細胞機能回復の上で有用であるかを、実際の肝硬変患者の末梢血から採取・誘導した樹状細胞を用いて検討し、臨床につなげていくことを目的とする。前年度の基礎検討により、分枝鎖アミノ酸が樹状細胞の生存と機能の療法に必要であることを見出した。特にバリンについては多くの生理作用を有していることが、表面マーカーの解析とリンパ球との混合培養といった点から明らかになった。平成18年度は、更にその細胞内での機序を明らかにするため、mTORなどの分子に着目して、そのシグナル伝達いった点から検討した。1.前年度確立した培養法を用いて、ヒト(健常者および肝疾患患者)より樹状細胞を分離して、様々なアミノ酸組成による培養を行うが、樹状細胞の成熟・分化の過程で、mTORや細胞内のリン酸化酵素の状態を、例えばP70 Kinase assayなどを用いて解析した。2.慢性C型肝炎におけるインターフェロンを受けている患者における樹状細胞について検討し、アミノ酸がこれらの患者の樹状細胞にいかなる作用を持つかを検討した。3.これらのアミノ酸投与による樹状細胞機能の回復がヒト肝癌の発症低下につながるかについて検討するための至適モデルの作成についての基礎検討をおこなった。ヒト末梢血単球より、アミノ酸非含有無血清培地を基本として、GM-CSF,IL-4,TNF-α添加下に、アミノ酸濃度を様々に調整したオリジナル培地での樹状細胞培養法を確立した。すなわち、報告にあるような成熟樹状細胞の表面抗原のパターンに合致する樹状細胞の培養が、この培地によっても可能であることを確認した。各種アミノ酸の内、分岐鎖アミノ酸は,樹状細胞の分化、成熟過程に重要な役割を有し、殊にバリンとロイシンの果たす役割が大きい。即ち、in vitroでこれらのアミノ酸を除去すると、樹状細胞の回収率が低下し、成熟化の指標となる細胞表面抗原であるCD83,CD86の表出が低下し、リンパ球刺激試験においても、アロT細胞の刺激能が低下する。また、ウェスタンブロットによる細胞内メッセンジャーの検討では、mTORが、特にバリンを除去したときに低下することも判明した。一方、肝癌患者を含む肝硬変患者に於いては、健常者と比較し、様々な血清中のアミノ酸濃度の変化を認めているが、肝予備能の低下が進むにつれて、特に分岐鎖アミノ酸濃度の低下が著しく、同時にアロTリンパ球刺激能の低下を認めるなど,樹状細胞機能の低下も観察され、アミノ酸濃度の低下と樹状細胞機能の低下の相関が示唆されるが、実際これら肝硬変患者の樹状細胞において、バリンの濃度を上昇させることにより、低下している機能の回復がある程度得られることも分かった。肝硬変を含む慢性肝疾患においては樹状細胞機能など免疫能の低下が報告されており、これは特発性細菌性腹膜炎などの感染症の合併につながったり、QOLの低下や生命予後の悪化につながると考えられ、更には肝細胞癌の発生・再発にも関与していると考えられる。

したがって、こうした状況を打開していくためには、低下した免疫能を回復される種の方策が重要と思われるが、今回我々は樹状細胞機能の回復の上でアミノ酸が重要な役割を担っているという点に着目し、核腫アミノ酸、特に吻示唆アミノ酸の血球凝集阻止と樹状細胞機能における役割、そのメカニズムの検討を進めていくとともに、実際臨床の場面でどのアミノ酸が、あるいはどのアミノ酸の組み合わせが樹状細胞機能回復の上で有用であるかを、実際の肝硬変患者の末梢血から採取・誘導した樹状細胞を用いて検討し、臨床につなげていくことを目的とする。前年度の基礎検討により、分枝鎖アミノ酸が樹状細胞の生存と機能の療法に必要であることを見出した。特にバリンについては多くの生理作用を有していることが、表面マーカーの解析とリンパ球との混合培養といった点から明らかになった。平成18年度は、更にその細胞内での機序を明らかにするため、mTORなどの分子に着目して、そのシグナル伝達いった点から検討した。1)前年度確立した培養法を用いて、ヒト(健常者および肝疾患患者)より樹状細胞を分離して、様々なアミノ酸組成による培養を行うが、樹状細胞の成熟・分化の過程で、mTORや細胞内のリン酸化酵素の状態を、例えばp70 Kinase assayなどを用いて解析した。2)慢性C型肝炎におけるインターフェロンを受けている患者における樹状細胞について検討し、アミノ酸がこれらの患者の樹状細胞にいかなる作用を持つかを検討した。3)これらのアミノ酸投与による樹状細胞機能の回復がヒト肝癌の発症低下につながるかについて検討するための至適モデルの作成についての基礎検討をおこなった。
帯電反転制御ナノ秒パルス大気圧空気プラズマによる高密度水酸基ラジカルの発生

殺菌や化学物質の分解に有効な水酸基ラジカル(OH)の大気圧非平衡プラズマによる高密度多量生成を目的として,本研究では交流電圧を重畳したナノ秒パルス放電における帯電反転制御法を開発し,その活性種(OH,オゾン,窒素酸化物)生成量の計測を行った.本研究の誘電体表面の電荷制御は,その電荷を輸送するナノ秒パルス放電の電流を増加させる効果と,交流電圧駆動の誘電体バリア放電より多くの電荷を誘電体表面に輸送し帯電させる効果であることが分かった.さらに,空気中の窒素・酸素分子の解離により生じるオゾンおよび亜酸化窒素(N2O)の濃度が,この二つの帯電制御効果と連動して起こることを実験的に初めて明らかにした.殺菌や難分解性化学物質の分解に効果的な水酸基ラジカルの,大気圧非平衡空気プラズマによる高密度生成を目的として,初年度は本研究の特色である交流電圧を重畳したナノ秒パルス大気圧空気放電装置を開発した.さらに,二年目に予定していたレーザー誘起蛍光法による水酸基ラジカルの計測(OH-LIF)および高速フーリエ変換型赤外吸収(FTIR)分光装置によるオゾン等の計測を行い,以下の知見が得られた.1.交流電圧を重畳したナノ秒パルス大気圧空気放電の電圧-電荷特性を計測し,交流を重畳することによりナノ秒パルス放電直後の蓄積電荷を反転させられることを実証した(帯電反転制御ナノ秒パルス大気圧プラズマ).また,通常のナノ秒パルス放電と比較して,帯電反転制御ナノ秒パルス大気圧プラズマではより多くの電荷が移動することがわかった.さらに,この電荷移動量がナノ秒パルスを重畳する交流の位相(パルス印加位相)に依存することを示し,本放電特有のパルス印加位相によるプラズマ生成活性種の制御が可能であることを示した.2.高速フーリエ変換赤外吸収分光(FTIR)計測より,酸素の解離から生じるオゾンはナノ秒パルスを重畳することでより効率よく生成され,本プラズマが酸素分子の効率的な解離に有効である可能性を示した.3.プラズマ装置に水を導入することで放電装置の外部に有意な量のOHラジカルが放出されていることがOH-LIF計測より明らかとなった.この放出されるOHラジカルの生成量もまたパルス印加位相に依存することを実験的に示し,水の解離もパルス印加位相に影響を受けていると考えている.以上のことから,帯電反転制御ナノ秒パルス大気圧プラズマは,特色ある放電制御因子であるパルス印加位相により酸素や水の解離量や効率を変化させ,大気圧非平衡空気プラズマによるプラズマ生成活性種の生成を制御できる可能性を示唆している.初年度に予定していた交流電圧を重畳したナノ秒パルス大気圧空気放電装置の開発および,放電の位相と同期したレーザー計測システムの開発は完了した.さらに,二年目に予定していたレーザー誘起蛍光法による水酸基ラジカルの計測,およびFTIRによるオゾンと亜酸化窒素の計測を既に開始しており,二年目に予定している水酸基ラジカルの空間分布計測と絶対密度計測,および水酸基ラジカルの高密度化に向けた準備が整っている.本研究では,殺菌や難分解性物質の分解に有効な水酸基ラジカル(OH)の大気圧非平衡プラズマによる高密度多量生成を目的としている.初年度に行った交流電圧を重畳したナノ秒パルス放電における帯電反転制御および活性種(OH,オゾン,窒素酸化物)生成量の評価法開発を基に,最終年度にオゾンおよび窒素酸化物の定量化を行うことで,帯電反転制御大気圧非平衡プラズマのラジカル生成への効果を実験的に検証し以下の知見を得た.1.本研究の誘電体表面の帯電制御は,その帯電電荷を輸送するナノ秒パルス放電の電流を増加させる効果と,交流電圧駆動の誘電体バリア放電より多くの電荷を誘電体表面に輸送し帯電させる効果があることを明らかにした.2.ナノ秒パルスを印加する交流高電圧波形における位相で制御できる上記の二つの帯電制御効果の発現が,結果として印加電源電圧・周波数の変化無しで実効的な放電電流・電力の制御を可能とすることを実証した.3.空気中の窒素・酸素分子の解離と共に生じるオゾンおよび窒素酸化物の濃度が,上記二つの帯電制御効果と連動して起こることを実験的に初めて明らかにした.本研究により,従来の大気圧非平衡プラズマの制御因子に加えて,ナノ秒パルスを印加する交流高電圧波形の位相という新たな大気圧非平衡プラズマの制御因子を導入することができた.これは活性種生成量を増加させる新たな手法であると共に,ナノ秒パルスを印加する位相制御だけで分子の解離とそれに伴うラジカル生成制御が実現できていると考えられ,活性種の濃度や組成を高速に制御し得る技術であることが分かった.本研究成果は国際学会の招待講演で報告し,現在論文誌に投稿中である.また,水の解離により生じるOHも生成量制御および生成量の増加が達成されていると考えられるが,同様に濃度が増加するオゾン等との反応のため,本研究で観測されたOH濃度変化は限定的であった.殺菌や化学物質の分解に有効な水酸基ラジカル(OH)の大気圧非平衡プラズマによる高密度多量生成を目的として,本研究では交流電圧を重畳したナノ秒パルス放電における帯電反転制御法を開発し,その活性種(OH,オゾン,窒素酸化物)生成量の計測を行った.本研究の誘電体表面の電荷制御は,その電荷を輸送するナノ秒パルス放電の電流を増加させる効果と,交流電圧駆動の誘電体バリア放電より多くの電荷を誘電体表面に輸送し帯電させる効果であることが分かった.

さらに,空気中の窒素・酸素分子の解離により生じるオゾンおよび亜酸化窒素(N2O)の濃度が,この二つの帯電制御効果と連動して起こることを実験的に初めて明らかにした.水酸基ラジカルの空間分布計測と絶対密度計測に向けた校正手法の確立と,FTIRで計測されるオゾンと亜酸化窒素の絶対密度校正を行う.これらは,様々な検出系と照らし合わせるまたは標準ガスを用いることで絶対密度の構成を行う予定である.それら化学種の生成メカニズムを検討し,放出されると水酸基ラジカルの高密度化を目指す.具体的には水酸基ラジカルの生成に重要と考えられる放電状態の特定を行い生成量の最適化を図る.放電特性評価のために,本研究では発光分光を行うが,ナノ秒単位の時間分解能力を要するため分光器を現在改良している.二年目に,帯電反転制御ナノ秒パルス大気圧プラズマの電荷移動に伴う発光スペクトルの診断を行い,水酸基ラジカルの高密度生成を試みる.一方で,生成された水酸基ラジカルはただちに周囲の別の活性種と反応するため,水酸基ラジカルと反応する窒素酸化物等の濃度を抑えることにより,生成した高密度水酸基ラジカルを輸送することを模索する.プラズマ科学
戦後東アジア綿業の勃興期に関する広域的研究、1940〜50年

本研究を通じ、戦後東アジア各地における綿業の勃興が、決して個々の孤立した地域の動きではなく、広域的かつ相互連関的な動きであったことが明らかになった。戦間期に上海とその周辺地域で活躍していた綿業経営者の一部は、戦後、香港と台湾に新たに綿業が発展する上で決定的な役割を果たした。日本からの繊維機械輸出が持った意味、また各地の当局が持っていた綿業振興という共通の政策志向なども再評価されなければならない。本年度は4年に1度の国際経済史学会の開催年に当たっていたため、2006年8月にフィンランドのヘルシンキで開かれた同学会に出席して報告し、中国、香港、イギリス、アメリカなどの研究者と議論を交わし、本研究テーマに関しても認識を深めることができた。また国内においては中国企業史研究会が中心になって開いたワークショップに主催者の1人として参画し、上海、天津、香港、台北、アメリカなど世界各地の中国企業史研究者と研究の現段階について広い視野の中で討論し、新たな知見を得ることができた。なおこのワークショップの成果は、2007年4月、『中国企業史研究の成果と課題』として刊行される運びになっている。一方、史料収集面では次のような成果を得ている。まず日本国内のアジア経済研究所、東洋文庫、国会図書館などに所蔵されている文献を対象に、1940年代中国・香港・台湾における綿業の動向を報じた雑誌類(『日本紡績月報』、『台湾銀行季刊』、Far Eastern Economic Reviewなど)の記事から史料を集め、その整理を進めた。2007年3月には杭州の浙江省図書館古籍部でも予備的な史料調査を行った。また浙江大学で開かれた江南地域の近現代史を総合的に考察する研究プロジェクト打合会議の際、江蘇省の無錫を中心に綿紡績業の歴史を調査する計画を中国側研究者に説明し、彼らの理解を得た。そのような研究活動を基礎に、2006年10月には東京大学教養学部で開催されたシンポジウムで中国語によって、また2007年1月には大阪大学で開催されたグローバル・ヒストリーに関するワークショップで英語によって中間的な研究成果の報告を行い、とくに後者の内容は論文にまとめ公表した(後掲Development of Cotton Industry in Postwar Hong Kong and Taiwan)。2006年に上海、天津、香港、台北、アメリカなど世界各地の中国企業史研究者と研究の現段階について広い視野の中で討論したワークショップの成果を、中国企業史研究を共同で進めている友人たちとまとめ、2007年4月、中国企業史研究会編『中国企業史研究の成果と課題』として刊行した。史料収集面では前年度に引続き日本国内のアジア経済研究所、東洋文庫、国会図書館などに所蔵されている文献を中心に史料収集を進めるとともに、2007年8月末、上海近郊の工業都市無錫において、1940年代から70年代にかけ綿紡績業の企業経営に直接携わった関係者から、聞取り調査を行うことができた。また2007年9月には杭州の浙江省図書館古籍部で史料調査を行った。さらに戦後台湾の綿紡績業については、中央研究院近代史研究所文書館がインターネット上に公開している当時の公文書を中心に史料収集を進めている。本年度は3年間の研究成果を総括する意味を込め『20世紀中国経済史の探究』をまとめた。同書には研究代表者がこの3年間に学会で発表したか、あるいは活字化した5つの報告を掲載しており、本研究課題の解明を進める上で重要な諸問題がとりあげられている。すなわち第1章「戦後東アジア綿業の発展:香港と台湾の場合」では1945年から1955年頃までの東アジア経済に大きな意味を持った国境を越えた綿業の発展過程について、とくに香港と台湾における綿業の勃興に注目しながら論じた。続く第2章「戦時重慶の綿紡績業と国民政府」はやや時期をさかのぼり日中戦争期における中国内陸地域の綿業を考察している。経済発展の論理を探る上では、企業制度の検討が欠かせない。中国綿業の発展とも密接に関係するこの問題を第3章「企業管理公司の再検討」で取りあげた。第4章「中国の工業生産指数、1912-49年」は20世紀前半における工業生産指数を改訂する作業の最新バージョンである。綿業がその主軸に位置している。また最後の第5章「戦時経済から戦後経済への転換:その試みと挫折」は、この時期の中国経済全体の動向を鳥瞰した論稿である。本書は、各章とも日本語に加え中国語または英語で執筆された文章を付し、国外に研究を発信するための配慮が払われており、関係諸分野の研究者200人以上と国会図書館本館をはじめ内外の主な図書館、研究機関等に配布した。また2008年8月には在華日系企業の歴史に関する国際ワークショップで「在華日資紗廠紡織生産設備以及其継承(在華紡技術の評価と継承をめぐって)」を、2009年3月にはグローバル・ヒストリー研究に関する国際会議で「戦後東アジア綿業の展開:中国内陸地域綿業の発展を中心に」を報告し、それぞれの出席者との間で有益な議論を深めることができた。
頭部伝達関数の高速計測法に関する研究

本研究では、外耳道入り口に置いた小型スピーカから放射した計測信号を、頭部の周囲に置いた複数のマイクロホンで受けることにより、多点の頭部伝達関数(HRTF: head-related transfer function)を同時計測するシステムを構築した。この高速HRTF計測システムを用いると、多数位置のHRTFを15秒以下で計測できた。そして、このシステムを用いて、頭部を回旋させた状態のHRTF、頭部の近くから離れた位置までのHRTF、頭部近傍のメッシュ状の空間位置のHRTFを計測し、接近・遠離音像や文字軌跡の移動音像を再生するバイノーラル信号を合成できた。平成25年度は、100 Hzから20 kHzまでの帯域で、48箇所のHRTFを15秒以内で計測する相反則に基づいたHRTF計測システムを構築し、その性能を検証した。その結果、65536点のOATSP信号を2回以上平均加算すすれば、金田らが提案する一定のSN比を確保するインパルス応答測定法を用いなくても、直接法で計測したHRTFと比較しても十分なS/NでHRTFが計測できることがわかった。これより、最短5.5秒でHRTFを計測できることがわかった。この高速HRTF計測システムを用いて、従来の直説法では計測が困難であった、頭部を回旋させた状態の水平面HRTFを計測した。頭部回旋角θとHRTFの振幅スペクトル|HRTF(ω)|に出現するスペクトルノッチ周波数N0の関係を調べた。その結果、真正面位置におけるHRTFのN0は0.7 1.7 kHzに出現し、測定耳を音源と同側方向に回旋させるほどN0は高くなることがわかった。また、このスペクトルノッチは胴部がない場合に消失することから、その成因は肩からの反射であることも確認した。また、高速HRTF計測システムを用いて、従来の直説法では計測が困難であった、頭部中心から放射状に延びる水平面直線上のHRTFを多点同時計測し、近接場における距離とHRFTの関係を調べた。その結果、0.5m以下の近接場においては距離によって数kHz以上のHRTFの振幅スペクトルが大きく変化することを明らかにした。平成26年度は、前年度に構築した相反法に基づいたHRTFの高速計測システムを利用して、以下の成果を得た。1.水平角30度ごとの頭部中心から放射状に延びる水平面直線上0.05 mから1.0 mまでのHRTFを測定し、そのHRTFデータベースを作成した。また、それらのHRTFを用いて合成したバイノーラル信号を再生すると接近遠離音象が聴こえること、実音源を移動した音を聴いたときと同じように前方斜め方向の移動音は頭部近傍で音像が特異的な動きをすること、この頭部近傍における音像の特異的な動きは超近接場における両耳間レベル差(ILD)が遠隔場のILDと異なることに起因することを明らかにした。2.水平角10°ごとの水平面における遠隔場と近接場のHRTFを測定し、HRTFデータベースを充実した。それを用いて合成音刺激を作成し、モノラル受聴時の水平面音像定位実験の準備を行った。3.受聴者の頭部近傍でメッシュ状の位置におけるHRTFを測定する準備を行った。また、その過程で、室内反射波が大きい場合には、受聴者の頭部の前方、側方、後方で直線移動させた音源に対する音像は直線移動せずに曲がることを明らかにした。平成27年度は、相反法に基づいたHRTFの高速計測システムを利用して、以下の成果を得た。1.前年度に測定した水平角10°ごとの水平面における遠隔場のHRTFを用いて、高域周波数のHRTFのスペクトル的特徴を精査し、モノラル受聴時に頭部運動した場合に音像が動くのは、頭部運動に伴って水平角に対応するスペクトル的特徴が変化するためであることがわかった。耳介形状に起因するHRTFのスペクトル的特徴は正中面の音像定位のキューとして知られているが、両耳間時間差と両耳間レベル差という両耳情報が利用できないモノラル受聴時には、それは水平面の音像定位のキューとなる。2.受聴者の正面300 mmにおける500×500 mmの平面上の7×7座標のHRTFを相反法で測定した。計測した7×7座標のHRTFを補間して61×61座標のHRTFを算出し、それらを白色雑音に畳み込むことによって、筆順に従って音像が動くひらがな移動音をバイノーラル合成した。合成バイノーラル信号を再生したひらがな移動音では、筆順どおりに文字を描く音像を知覚できたが、縦方向の移動音の移動幅がラウドスピーカを移動したときの音象移動幅に比べて小さく、「さ」や「か」などの斜や縦の画がつぶれていた。この合成バイノーラル信号を用いてひらがなの認識実験を行った結果、平均正答率は75%であった。

当初計画どおり、頭部全周位置や頭部近傍の任意位置におけるHRTFを15秒以内で計測するシステムを用いて、いくつかの条件でHRTFを計測してデータベースを作成するとともに、それらのHRTFを用いて合成バイノーラル音を作成し、音像定位実験に用いることができるようになったため。音響学当初計画どおり、平成27年度は、さらに受聴者数を増やしていくつかの条件でのHRTFを測定し、HRTFデータベースを充実させるとともに、それらのHRTFを用いて合成したバイノーラル信号を聴覚ディスプレイで再生した音像が所望の位置に定位することを確認する実験を行う。当初計画のとおり、直接法と同等の帯域幅で、頭部全周位置のHRTFを15秒以内で計測するシステムを構築する。そして、そのシステムで計測したHRTFと直接法で計測したHRTFと比較し、相反法によるHRTF計測システムの性能を検証したから。また、その計測システムを用いて、従来の直接法では計測が困難であった条件でのHRTFも計測できることを確認したから。当初計画どおり、平成26年度は様々な頭部条件でのHRTFを計測し、接近遠離音や受聴者の近傍でメッシュ状の空間位置を移動する音像を合成するためのHRTFデータベースを作成する。平成27年度は、そのHRTFデータベースを用いてバイノーラル音を合成し、聴覚ディスプレイで再生した音像が所望の位置に定位することを検証する。
遺伝性血管性浮腫におけるブラジキニン分解酵素活性の解析と疾患概念の確立

遺伝性血管性浮腫(HAE)と他の血管性浮腫を比較し、HAEでは発症年齢、家族歴、浮腫の出現場所が特徴で、初診時の病歴聴取の重要性を示していた。また、診断に際しC4濃度の測定がスクリーニングに最適で、確定診断にはC1-INH活性の測定が重要であることが明らかになった。171名のHAE患者の検討では、診断の遅れが浮き彫りになり、生命を脅かす重症例の存在や、QOLの低下、治療薬の選択肢がないことが明らかになった。BK分解酵素群の活性に発作時の特徴が発見され、発作の出現機序の一部が解明でき、重症度判定や、個々の患者に合った治療薬の選択の根拠になる可能性が見いだせた。本邦では350人程度のHAE患者が診断されている。順天堂医院にHAE専門外来を開設したことにより、HAE患者が集積し、現在42名のHAE患者の診療にあたっている(うち5名は平成26年度に増加)。血液サンプルは、インフォームド・コンセントの上で採取し、12検体を保存することができた。2)HAE患者の検討1.本邦における遺伝性血管性浮腫(HAE)患者171名の臨床データを得ることができた。血管性浮腫(AE)の家族歴は76%に認め、11%の症例にHAEの発作による窒息死を起こした血縁者がいた。また、初発症状出現からHAEの診断までは平均で13年が経過しており、認知度が低く重症例が存在する疾患であることが分かった。AEの発作による患者の生活の質への影響は大きく、発作による欠席欠勤、入院が多く見られた。一方発作時の治療にC1-inhibitor製剤が用いられたのは、47%程度の症例で、治療法の浸透も低かった。これらの結果は、欧州アレルギー臨床免疫学会での発表でポスター賞を授与し、論文はAnn Allergy Asthma Immunolに掲載することができた。2.HAE患者20名32検体(非発作時:18検体、発作時:14検体(非腹痛発作/腹痛発作=8/6))と健常人の血清を採取し冷凍保存した。対象患者には、3回の非発作時血清を採取した1名、2回の非発作時血清を採取した1名、1回の非発作時血清と2回の発作時血清を採取した1名、1回の非発作時血清と1回の発作時血清を採取した3名、3回の発作時血清を採取した1名、2回の発作時血清を採取した2名が含まれていた。前年度に確立した測定法を用い、BK分解酵素であるneprilysin(NEP)、angiotensin-converting enzyme(ACE)、carboxypeptidase N(CPN)、dipeptidyl peptidase-4(DPP-4)、aminopeptidase 1 (APP1)、aminopeptidase 2 (APP2)の酵素活性を測定した。また、全患者の血清C4・C1-inhibitor・C1q値を測定し、酵素活性の結果と比較検討した。1.欧米諸国では、HAE患者の臨床データが集約・蓄積されていて、詳細な検討結果から新薬の開発にもつながっている。今回我々は本邦で初めてHAEの臨床像を明らかにし、世界に向けて情報を発信できた。国際的にも評価を受け、今後の医療環境の充実に重要なエビデンスとなった。2.基礎的実験については、試行錯誤の末に、ブラジキニン分解酵素群の測定系が確立できた。患者血液の採取数は目標数に達しなかったが、希少疾患であるため限界と考えられる。3.HAE with normal C1-inhibitor症例については、現在のところ発見されていない。平成28年度は、遺伝性血管性浮腫(HAE:hereditary angioedema)における血管性浮腫の発作の出現機序について、ブラジキニンの代謝からみた最終的な実験のまとめと結果の発表を中心に活動した。HAE患者のAE発症の機序には最終的にブラジキニンが関与している。ブラジキニンは数種類の分解酵素により速やかに失活する。本研究のテーマである分解酵素の活性測定には、新鮮な血液の採取が必要であると同時に、検査結果の信頼性を高めるために可能な限り一括測定を行うことがのぞましい。現在患者検体は12検体であるが、40検体を採取した時点での測定を目標としたい。BK分解酵素群のうちaminopeptidase P(APP)の測定系確立が遅れている。HAE患者の臨床像が明らかとなり、基礎的研究の進捗にも成果が得られたため、さらに深い検討を進める。最終年度の研究方針は次の二点である。

2.ブラジキニン分解酵素群の活性測定結果の比較検討と、臨床症状を加味した意義を検討して発信する。免疫学1)患者血清の確保:患者血清の確保は目標の40例に到達するよう、一般外来や救急外来での採取を徹底する。さらに患者ごとの発作時と非発作時の検体も集める。3)検体測定:非発作時と発作時の患者検体を用いてBK分解酵素群の活性測定を行い、クロスセクショナルな検討と継時的な検討を行う。4)その他:全国から集まるHAE患者の情報から、本邦のHAE患者の特徴を海外と比較検討する。C1-INHに異常の見られないHAE III型(現在HAE with normal C1-inhibitorと呼ばれている)の存在を明らかにし、AE発症機序へのBK分解酵素群の活性を検討する。4)次年度の研究費の使用計画:物品費については、主にHAE患者の型分類のための外注によるC1-INH抗原測定(保険適応外)と、酵素活性測定のための試薬など消耗品、コンピュータの購入に充てる。旅費については、国内学会(アレルギー学会・日本補体学会)、国際学会(European Academy of Allergy, asthma and Clinical Immunology 2015))への参加・発表の経費に充てる。また、研究成果を医学雑誌へ発表する際の論文掲載費も捻出予定である。ブラジキニン分解酵素群の活性測定法の開発に必要な物品が予想よりも少なく済んだため、当該助成金に余剰が生じた。患者検体の集積を待ち、条件を一定にした一回の測定で結果を出す必要があるため、測定時に必要な経費が使われていない。最終年度は、測定結果の再検討のために再度物品が必要となる可能性と、得られた結果の解析に書物やコンピュータソフトなどの購入が必要となるため、平成28年度助成金と合わせて使用する予定である。次年度は、患者検体の集積もおわり、確立された実験系で測定を行う。
見えない光を用いた生物のニッチの開拓と多様化‐光地球生物学の創成‐

藻類は多種類の紫外線吸収物質(MAAs)を様々な含有量で含んでいる.有藻性キサンゴ科サンゴにもMAAsは含まれるが,藻類ほど多様性は高くない.無藻性キサンゴ科では,MAAs以外の光吸収物質が多様である.有藻性サンゴであるキクメイシモドキは,MAAsを生合成している可能性が高く,黒色骨格色素はプロトポルフィリン類である.今回検討した生物は,生息場に特有な光環境下で光関連分子を合成し,効率的な紫外線対策や光合成活動を行っている.さらに,プロトポルフィリン類を含有し,細菌類に対する防御機構を備えている場合がある.本結果は,生物が特殊なニッチの開拓をするための生化学的な変化の一側面を示している.1.オキツノリを含む6種の藻類について,素抽出物の紫外吸収スペクトルならびに,海洋生物の光合成関連分子(紫外吸収物質)である,マイコスポリン類およびクロロフィル類を文献記載の方法(LC/MS)に従って分析した.2.同様の分析を造礁性六射サンゴを用いて行った.3.既知物と質量分析値が一致するものが確認されたが,一致しない成分も多数確認された.光吸収物質の成分構成は多様であることが示唆される.4.来年度は,既知物以外の成分の解析と同定を進め,光吸収分子の多様性や種間での相同性を分子レベルで議論する予定である.分析した藻類ならびに六射サンゴ中の,主としてマイコスポリン類の成分が明らかになり,光吸収物質の多様な成分構成が指摘できたため.今年度の研究では,紫外線照射量が極めて高い,潮間帯のタイドプールなどで特異的に生息する「造礁性イシサンゴ:Oulastrea crispata(キクメイシモドキ)」の軟体部と骨格部に注目し,紫外線吸収物質(MAAs)と黒色色素の検討を行った.キクメイシモドキ軟体部のUV吸収強度測定,高速液体クロマトグラフィー(HPLC),液体クロマトグラフィー質量分析(LC-MS),核磁気共鳴(NMR)測定を通じて,軟体部から複数のMAAsが検出された.共生藻を欠く白化したキクメイシモドキ軟体部からもmycosporine-glycineが確認されたことから,キクメイシモドキ自らが紫外線吸収物質を生合成している可能性が高い.一方,黒色骨格色素は,サンゴ個体同士の境界部である「壁部」,個体内部の「隔壁外側周辺部や内縁部」,個体中心の「莢部」で顕著である.色素の沈着は,骨格の成長速度が相対的に遅い箇所で差別的に生じている.また,黒色骨格から色素を抽出し,NMR測定,HPLC,LC-MSで解析した結果,含有物質はプロトポルフィリン類と判明した.キクメイシモドキは,汚泥が堆積しやすい極浅海域環境で特徴的に生息するために,多種のMAAsを合成することで「紫外線対策」や「共生藻の効率的な光合成活動」を可能にしている.さらに,骨格にプロトポルフィリン類を含有することで,病原性細菌類に対する防御機構を備えている可能性が考えられる.本結果は,生物が特殊なニッチの開拓をするための生化学的な変化の一側面を示している.藻類は多種類の紫外線吸収物質(MAAs)を様々な含有量で含んでいる.有藻性キサンゴ科サンゴにもMAAsは含まれるが,藻類ほど多様性は高くない.無藻性キサンゴ科では,MAAs以外の光吸収物質が多様である.有藻性サンゴであるキクメイシモドキは,MAAsを生合成している可能性が高く,黒色骨格色素はプロトポルフィリン類である.今回検討した生物は,生息場に特有な光環境下で光関連分子を合成し,効率的な紫外線対策や光合成活動を行っている.さらに,プロトポルフィリン類を含有し,細菌類に対する防御機構を備えている場合がある.本結果は,生物が特殊なニッチの開拓をするための生化学的な変化の一側面を示している.未特定成分を含め,試料数を増やして光吸収分子の解析と同定を進め,その多様性や種間での相同性を分子レベル・系統レベルで議論していく.地球生物学分析機器の故障のため解析が進まない事例があったため.設備の充実を図るとともに,早急に成分の解析と同定を進めていく.
耐障害性・耐災害性と回復力を有する大規模無線LAN認証連携基盤に関する研究

公衆無線LANや、大学等のキャンパス無線LAN(eduroam等)は、社会の重要なインフラになりつつあることから、日常的なネットワーク混雑・途絶や、自然災害等被災時の避難所においても、限られた範囲で安定に利用できる必要がある。このような要求に応えるためには、利用者認証の基盤となる認証連携システムにおいて、認証及びセキュリティ維持のモデルや、機関間の信頼形成・維持、ポリシー調整などのモデルを学術的、理論的に導き、実用的なシステムを設計する必要がある。本研究では、世界規模の次世代無線LAN(ホットスポット)の実現のために、耐障害性・耐災害性と回復力を有する大規模無線LAN認証連携基盤を開発する。
ヒト胎盤トロフォブラスト幹(TS)細胞の樹立と分化過程における分子機構に関する研究

本研究では、本研究ではヒト胎盤トロフォブラスト幹(TS)細胞を分離、細胞特性を明らかにし、マウスTS細胞株と比較した。またヒトTS細胞株の樹立を目的とした。その結果、ヒト及びマウスのTS細胞の相違点があきらかとなり、ヒトTS細胞株の樹立を進めている。これらの成果は、ヒト胎盤の発生、機能に関する基礎研究に必要であると同時に、今後生殖医療や再生医療ゲノム創薬、薬物毒性評価などの方面で臨床応用可能である。【具体的内容】本年度はヒトTS細胞の分離法とその特性についての解析を行った。1)初期胎盤絨毛組織より酵素処理および濃度勾配法を用いて栄養膜細胞を分離した後、Hoechst染色しFACSで約1%に存在するSP (side population)細胞を分離した。2)この細胞群はFACSおよび免疫染色で表面抗原マーカーCD44,CD54陽性、CD45,CD29弱陽性、CD31,AC133陰性でTS細胞の特性を示した。3)RT-PCR法にて、マウスTS細胞と比較し、TS細胞特異的発現のみられる(EOMES, CDX2)の発現が著しく亢進していることが判明した。【意義】今後生殖医療、再生医療への新たな技術開発や胎盤蛋白、酵素の精製、分離や薬剤の胎盤への影響など幅広く正確な情報を提供でき、トランスレーショナル、リサーチの基盤へと発展させることが可能である所に本研究の意義がある。【重要性】ヒトTS細胞は、ヒト胎盤の発生、機能に関する研究に必須で極めて重要である。本研究ではヒト胎盤トロフォブラスト幹(TS)細胞を分離、細胞特性を明らかにし、マスTS細胞株との比較をする。【具体的内容】1、ヒトTS細胞の分離;人工妊娠中絶施行例より初期胎盤絨毛を摂取。酵素処理および濃度勾配法を用いて栄養膜胞を分離した後、Hoechst染色しFACSでSP(side population)細胞を分離。免疫染色で表面抗原マーカーCD44, CD54陽性、CD45, CD29弱陽性、CD31, AC133陰性でTS細胞の特性を示した。RT-PCR法にて、マウスTS細胞と比較し、TS細胞特異的発現のみられる(EOMES, CDX2)の発現が著しく亢進していることが判明した。2、ヒトTS細胞の樹立;胎盤SP細胞は、マウスTS細胞と同様の条件で培養し、コロニー形成を確認した。境界明瞭な上皮様細胞を現在単離培養中である。今後は安定な細胞株を維持するためには、10-20代の継代培養が必要であり、特性の変化がないことも確認しなければならない。【意義】今後生殖医療、再生医療への新たな技術開発や胎盤蛋白、酵素の精製、分離や薬剤の胎盤への影響など幅広く正確な情報を提供でき、トランスレーショナル当リサーチの基盤へと発展させることが可能である所に本研究の意義がある。【問題点や変更点】期間内に十分な結果が得られなかった点は、ヒトTS細胞株の機能活性、分化に伴う分子機構の解明を行うことである。変更点は、胎盤SP細胞は未分化を維持するため、Bmil遺伝子をレンチウイルスを用いて細胞内感染させずに、マウスTS細胞と同様の条件で培養した点である。
非晶質ジルコニアバッファ層の創製

ZrO_2の組成改質により優れた非晶質高温安定性の実現についてゲート絶縁膜の材料選択に当たって結合のイオン性の観点に基づき,低誘電率のSiO_2やAl_2O_3を用いない高誘電率非晶質ゲート絶縁膜実現を目指すために,ZrO_2-Ta_2O_5系非晶質薄膜の高温安定性について検討した.RTA処理による代表的な組織変化をTa0at%(ZrO_2),Ta10at%, Ta20at%, Ta30at%, Ta40at%, Ta50at%に対して行い,結晶化の有無を組成に対してプロットした状態図を作成した.この状態図より以下のことが明らかとなった.(1)ZrO_2の結晶化温は500°C以下であった.(2)Taの固溶によって結晶化温度を最高で900°Cまで向上可能であった(50at%).(3)Ta40at%以上でZrSiOに匹敵する800°Cという高温安定性を示すことが明らかとなった.この結晶化温度の組成依存性を考えるため,固溶体における結合のイオン性を検討する.一般に,非晶質酸化物は結合のイオン性,より本質的には酸素の配位数に応じて3つのグループに分類できる.共有性の強いCRN型構造では3次元ネットワーク構造を持ちSiO_2に代表される最も安定な非晶質構造である.しかし,イオン分極の寄与が小さく誘電率が小さいという欠点を持っている.一方,多くの高誘電率材料はイオン性が強くRCPと呼ばれる非晶質構造を持つが,誘電率が高いものの非晶質安定性が低いという問題を抱えている.つまり両者はトレードオフの関係にある.そこで両者の中間の構造であるMCRN型構造と呼ばれるグループが注目されてきた.この構造は結合のイオン性が47-67%,Oの配位数2-3で特徴づけられる.ZrO_2-Ta_2O_5系で約39at%以上の組成に対し結合のイオン性が67%未満となりMCRN構造になると考えられる.よってTa_2O_5の固溶によってZrO_2はMCRN型構造の非晶質となり,ZrO_2単相よりも高い非晶質安定性が得られたと考えられる.種々の電子・光学セラミック薄膜をSiウエファ上に堆積させ,優れたデバイス特性を引き出すためのジルコニアバッファ層について検討した.特に,i容量-電圧(C-V)特性におけるヒステリシス解消,ii界面準位密度低減,iiiリーク電流の低減を実現するため.申請者らはジルコニアバッファ層の非晶質化を目指した.まず,PLD法によってp-Si(001)ウエファ上に室温成膜した非晶質YSZ(8mol%Y2O3ドープ),非晶質YTaSZ(8mol%Y2O3-Ta2O5混合ドープ)バッファ層を堆積し,透過型電子顕微鏡中で高温その場断面TEM観察法によって結晶化温度をリアルタイムで評価したところ,YSZバッファ層は約300°Cで結晶化が開始したのに対し,YTaSZバッファ層は580°C以上で初めて結晶化が起こった.つまり,Taのドープによって結晶化温度が約280°Cも向上したことになる.Taはイオン半径が小さすぎるためジルコニア結晶に大きな歪みをもたらすため,本来ジルコニア結晶中に安定には固溶できないのであるが,Yと共存しYとTaが周期的に固溶するために強く歪んだ正方晶の結晶構造をとる.よって,この様な固溶元素によって結晶に導入される歪みが大きい程,結晶化のための活性化エネルギーが増大し,高温での非晶質ジルコニアの安定性が増大することが明らかになった.本成果より,Yをさらに大きな希土類元素,Laで置換することでさらに格子歪みが増大し,結晶化温度の更なる向上が期待される.次年度は,この方針に基づいてLa-Ta混合ドープジルコニアバッファ層について検討し,結晶化温度上昇の観点から組成や成膜条件の最適化を行う.次世代のSi-CMOSデバイスのためにはSiO2に代わる高誘電率ゲート絶縁膜の開発が急務である.本研究では,ZrO_2を組成改質することによって,優れた非晶質高温安定性の実現について検討した.イオンビームスパッタリング法によってp-Si(001)ウエハー上に室温成膜した非晶質ZrO2,非晶質LaTaSZ(3070mol%La_2O_3-Ta_2O_5混合ドープ)非晶質LaTaO_4薄膜を堆積し,赤外線ランプアニール炉で大気中400-1000°Cで60秒間急速加熱処理を行った.各処理温度での薄膜ナノ構造を高分解能透過型電子顕微鏡で評価したところ,以下の事実が明らかとなった.無添加のZrO_2薄膜は,400-500°Cの間で結晶化が起こり,非晶質層の高温耐熱性が低いことを示している.30

mol%La_2O_3-Ta_2O_5混合ドープの場合,700-800°Cまで分相化せずに均質な非晶質相を維持できた.800°C以上で結晶化が起こり,多結晶化した.50mol%La_2O_3-Ta_2O_5混合ドープの場合,900°Cまで非晶質相を維持できたが,700°C以上において非晶質のままTaの偏析が起こり,数nmの粒子が析出した.70mol%La_2O_3-Ta_2O_5混合ドープの場合,700°Cまで均質な非晶質相を維持できたが,800°C以上で相分離あるいはボイドの発生が起こった.LaTaO_4薄膜では,相分離温度,結晶化温度共に更に低下した.X線回折分析の結果,ドープ量が50mol%未満ではZrO2ベースの固溶体,50mol%以上ではYTaO4ベースの固溶体になっており,ちょうど50mol%付近では両者の混合相が結晶化することが明らかになった.以上の結果は,La_2O_3-Ta_2O_5混合ドープ量が30-50mol%付近にLa-Ta-Zr-O系非晶質ゲート絶縁膜の最適組成の存在を示唆している.ZrO_2の組成改質により優れた非晶質高温安定性の実現についてゲート絶縁膜の材料選択に当たって結合のイオン性の観点に基づき,低誘電率のSiO_2やAl_2O_3を用いない高誘電率非晶質ゲート絶縁膜実現を目指すために,ZrO_2-Ta_2O_5系非晶質薄膜の高温安定性について検討した.RTA処理による代表的な組織変化をTa0at%(ZrO_2),Ta10at%, Ta20at%, Ta30at%, Ta40at%, Ta50at%に対して行い,結晶化の有無を組成に対してプロットした状態図を作成した.この状態図より以下のことが明らかとなった.(1)ZrO_2の結晶化温は500°C以下であった.(2)Taの固溶によって結晶化温度を最高で900°Cまで向上可能であった(50at%).(3)Ta40at%以上でZrSiOに匹敵する800°Cという高温安定性を示すことが明らかとなった.この結晶化温度の組成依存性を考えるため,固溶体における結合のイオン性を検討する.一般に,非晶質酸化物は結合のイオン性,より本質的には酸素の配位数に応じて3つのグループに分類できる.共有性の強いCRN型構造では3次元ネットワーク構造を持ちSiO_2に代表される最も安定な非晶質構造である.しかし,イオン分極の寄与が小さく誘電率が小さいという欠点を持っている.一方,多くの高誘電率材料はイオン性が強くRCPと呼ばれる非晶質構造を持つが,誘電率が高いものの非晶質安定性が低いという問題を抱えている.つまり両者はトレードオフの関係にある.そこで両者の中間の構造であるMCRN型構造と呼ばれるグループが注目されてきた.この構造は結合のイオン性が47-67%,Oの配位数2-3で特徴づけられる.ZrO_2-Ta_2O_5系で約39at%以上の組成に対し結合のイオン性が67%未満となりMCRN構造になると考えられる.よってTa_2O_5の固溶によってZrO_2はMCRN型構造の非晶質となり,ZrO_2単相よりも高い非晶質安定性が得られたと考えられる.