hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
CLV3プロセシングの解析

昨年度までの解析によってSOL1がCLE19前駆体のプロセシングに関与することが明らかになったが他のCLE前駆体のプロセシングへの関与は不明であった。先行研究によって、動物のSOL1ホモログであるカルボキシペプチダーゼEはポリペプチドのC末端アルギニン以外にリシンに対してもプロセシング活性を持つことが知られており、SOL1も同様の酵素活性を持つと予測された。さらに、CLE19以外のCLE前駆体の中にもC末端にアルギニンまたはリシンを持つものが複数存在しており、SOL1の基質として有力であると考えられた。そこで今年度はこれらのCLEペプチドのうちCLE20, CLE21について生化学的解析を行ったところ、SOL1がin vitroでC末端アルギニンに加えてリシンも除去する活性を持ち、CLE20またはCLE21の前駆体をプロセシングする活性を持つことを明らかになった。この結果から、SOL1が植物体内において、C末端にアルギニンあるいはリシンをもつ複数種のCLE前駆体のプロセシングに関わっている可能性が示唆された。次に、SOL1によるCLEペプチドのプロセシングが細胞内あるいは細胞外のどこで起こるかを明らかにするために、SOL1-YFPをNicotiana benthamianaで小胞体、ゴルジ体、トランスゴルジネットワーク(TGN)、エンドソームに局在する既知のオルガネラマーカーと一緒に一過的に発現させ共焦点顕微鏡で細胞内局在を観察した。その結果、SOL1-YFPは細胞内のドット状のオルガネラに局在し、TGNのマーカーとは一部が、エンドソームのマーカーとは高い頻度で共局在することが明らかになった。このことからSOL1が細胞内のエンドソームに局在し、SOL1によるCLE19のプロセシングもエンドソームで起こることが示唆された。これらの結果をまとめた論文はThe Plant Journal誌に掲載された。(抄録なし)・CLEペプチドのプロセシングにおけるSOL1の役割これまでの解析でsol1変異がCLE19過剰発現の効果を抑制することが明らかになっており、SOL1がCLE19プロペプチドのプロセシングに関わることが示唆されている。今回はSOL1がCLV3プロペプチドのプロセシングに関わりうるかを確認するためにCLV3に関して同様の実験を行った。その結果、野生型とsol1変異体の間でその効果には差が見られなかった。またCLV3-WUS経路との二重変異体の表現型の解析も行ったがsol1変異はCLV3-WUS経路の変異体の表現型に影響しなかった。これらのことからSOL1はCLV3のプロセシングに関わらないことが示唆された。・SOL1の精製と生化学的な活性の解析CLE19プロペプチドのアミノ酸配列からSOL1はC末端のアルギニンを切断する活性をもつと推測されることと、SOL1の動物のホモログであるCPEは実際にC末端のアルギニンを切断する活性をもつことから、SOL1のC末端のアルギニンに対する切断活性についての解析を行った。最初にSOL1をNicotiana benthamianaにおいて一過的に発現させ、精製した。その後で蛍光基質と反応させ、反応生成物であるを蛍光分光光度計を用いて検出した。その結果、SOL1を加えた反応系でのみ、反応生成物の蛍光が顕著に増加し、ポリペプチドのC末端のアルギニンを切断する活性をもつことが明らかになった。このことは植物体内においてSOL1がCLE19プロペプチドのプロセシングに関わることを示唆している。・CLE19プロペプチドに対するSOLIの活性の解析昨年度の研究でSOL1がin vitroでポリペプチドのC末端のアルギニンを除去する活性を持つことを明らかにしたが、今年度は化学的に合成したCLE19プロペプチドに対してSOL1がプロセシング活性を示すかどうかについての解析を行い、SOL1が実際にCLE19プロペプチドをプロセシングする活性を持つことを明らかにした。・C末端アルギニン除去型CLE19(CLE19AR)と全長CLE19過剰発現のsol1変異体への効果の比較上記の生化学的解析によってin vitroではSOL1がCLE19プロペプチドをプロセシングすることが明らかになったが、in vivoでのプロセシングに関与するかは不明である。そこでin vivoでもSOL1がCLEI9プロペプチドのプロセシングに関わるか明らかにするために、野生型とsol1変異体で初めからC末端のアルギニンを除去したCLEl9(CLElgAR)を発現させ、その効果を比較した。その結果SOL1がin vivoにおいてもプロセシングに関わり、またそのプロセシングがCLE19ペプチドの活性に必須であることが明らかとなった。・SOL1の発現部位の解析SOL1遺伝子の発現部位を明らかにするためにSOLlのプロモーター配列とGUSレポーター遺伝子を用いて解析を行った。その結果、根端のコルメラ細胞、若い本葉の基部で強いGUS活性が見られた。また、子葉や成長した本葉の基部でも弱い活性が見られた。一方で、側根原基や茎頂分裂組織では活性は見られなかった。これらの組織ではいくつかのCLE遺伝子が発現することが知られており、SOL1が様々な組織で発現し、CLE19以外のCLEのプロセシングに関わる可能性があることが示唆された。

先行研究によって、動物のSOL1ホモログであるカルボキシペプチダーゼEはポリペプチドのC末端アルギニン以外にリシンに対してもプロセシング活性を持つことが知られており、SOL1も同様の酵素活性を持つと予測された。さらに、CLE19以外のCLE前駆体の中にもC末端にアルギニンまたはリシンを持つものが複数存在しており、SOL1の基質として有力であると考えられた。そこで今年度はこれらのCLEペプチドのうちCLE20, CLE21について生化学的解析を行ったところ、SOL1がin vitroでC末端アルギニンに加えてリシンも除去する活性を持ち、CLE20またはCLE21の前駆体をプロセシングする活性を持つことを明らかになった。この結果から、SOL1が植物体内において、C末端にアルギニンあるいはリシンをもつ複数種のCLE前駆体のプロセシングに関わっている可能性が示唆された。次に、SOL1によるCLEペプチドのプロセシングが細胞内あるいは細胞外のどこで起こるかを明らかにするために、SOL1-YFPをNicotiana benthamianaで小胞体、ゴルジ体、トランスゴルジネットワーク(TGN)、エンドソームに局在する既知のオルガネラマーカーと一緒に一過的に発現させ共焦点顕微鏡で細胞内局在を観察した。その結果、SOL1-YFPは細胞内のドット状のオルガネラに局在し、TGNのマーカーとは一部が、エンドソームのマーカーとは高い頻度で共局在することが明らかになった。このことからSOL1が細胞内のエンドソームに局在し、SOL1によるCLE19のプロセシングもエンドソームで起こることが示唆された。これらの結果をまとめた論文はThe Plant Journal誌に掲載された。CLV3に関しては予想とは異なり、SOL1がプロセシングに関わらないことが示唆されたが、計画通りSOL1の生化学的な活性について明らかにし、植物体内においてもSOL1がCLE19のプロセシングに関わりうることが示されたため。今年度に行う予定だった解析を順調に終えることができ、その結果SOL1が実際にin vivoでもCLE19プロペプチドDプロセシングに関与することを明らかにできたため。またこれらの結果から今後の研究に更なる発展が期待できるため。今年度の研究によってSOL1がCLV3のプロセシングには関わらない一方でCLE19のプロセシングに関わることが示唆されたので、今後はCLE19に着目して研究を進めて行く。今のところSOL1がin vitroでC末端のアルギニンを切断する活性をもちCLE19のプロセシングに関わりうることを明らかにしたが、植物体内で実際にSOL1がCLE19のプロセシングに関わるかはまだ不明である。次年度以降は植物体内におけるSOL1の機能を明らかにするためにC末端アルギニン除去型のCLE19の過剰発現実験、合成CLE19ペプチドに対するSOL1の活性の有無の確認などの解析を行う予定である。またSOL1の発現部位の特定も行う。これらの解析を通して植物体内でのSOL1のCLEペプチドのプロセシングへの寄与について明らかにしたい。
バルーンアートをモチーフとした子供向け三次元モデリング教育システムの開発

小学校低学年の児童を対象として,コンピュータ内の仮想空間における三次元造形教育を支援するため,バルーンアートを題材とした子供向けモデリングソフトの開発を行った.このシステムでは,細長い風船にねじる,曲げる,ひねるなどの操作を加えて形状を作成する.子供が理解しやすいように,主要な造形機能はその内容を図示した大型のアイコンで表示している.また,操作ごとに異なる効果音を出すことで,操作の識別を容易にし,かつ,作業に飽きが来ないように工夫している.風船モデリングを造形教育に使うには,作った形を評価してより良い形に導く仕組みが必要である.そこで,児童が作った作品をお手本と比較し,一定の値より差が大きければ修正を示す矢印を表示するモジュールを追加した.この指示に従うことで,作品をバランスのとれた形に整えることが出来る.作成した形状をアニメーション動作させるモジユールも追加した.児童が作った作品各部分の長さに応じてアニメーション用の形状と動作を修正することで,作品に対応したアニメーションを生成する.動作の種類は評価に連動して切り替えることができる.試用実験により,システムの使い方は5分程度の説明と数枚の図解で難なく理解できることが確認できた.また,アニメーションは好評で,動きを見るために形を何度も作り変える様子が観察された.しかし,造形操作で元に戻すことが難しい状況になると,困った挙句,始めから作り直す場面が見受けられた.そこで,undo/redo機能を追加し,任意の時点までモデリング作業を戻すことが出来るように改良した.undoバッファには作業開始からの全ての操作履歴を保存するので,これを利用して,お手本の作成過程をコマ送りで表示する機能も追加した.また,ウインドサイズを大きくし,不要な機能を削ることで,作業領域を約2倍に拡大した.これらの改良により,使い勝手が大幅に向上した.小学校低学年の児童を対象として,コンピュータ内の仮想空間における三次元造形教育を支援するため,バルーンアートを題材とした子供向けモデリングソフトの開発を行った.このシステムでは,細長い風船にねじる,曲げる,ひねるなどの操作を加えて形状を作成する.子供が理解しやすいように,主要な造形機能はその内容を図示した大型のアイコンで表示している.また,操作ごとに異なる効果音を出すことで,操作の識別を容易にし,かつ,作業に飽きが来ないように工夫している.風船モデリングを造形教育に使うには,作った形を評価してより良い形に導く仕組みが必要である.そこで,児童が作った作品をお手本と比較し,一定の値より差が大きければ修正を示す矢印を表示するモジュールを追加した.この指示に従うことで,作品をバランスのとれた形に整えることが出来る.作成した形状をアニメーション動作させるモジユールも追加した.児童が作った作品各部分の長さに応じてアニメーション用の形状と動作を修正することで,作品に対応したアニメーションを生成する.動作の種類は評価に連動して切り替えることができる.試用実験により,システムの使い方は5分程度の説明と数枚の図解で難なく理解できることが確認できた.また,アニメーションは好評で,動きを見るために形を何度も作り変える様子が観察された.しかし,造形操作で元に戻すことが難しい状況になると,困った挙句,始めから作り直す場面が見受けられた.そこで,undo/redo機能を追加し,任意の時点までモデリング作業を戻すことが出来るように改良した.undoバッファには作業開始からの全ての操作履歴を保存するので,これを利用して,お手本の作成過程をコマ送りで表示する機能も追加した.また,ウインドサイズを大きくし,不要な機能を削ることで,作業領域を約2倍に拡大した.これらの改良により,使い勝手が大幅に向上した.風船モデリングシステムのプロトタイプを作成した.このシステムは,細長い風船にねじる,曲げる,ひねるなどの操作を加えて形状を作成する過程をシミュレートするものである.子供が理解しやすいように,主要な造形機能はその内容を図示した大型のアイコンで表示している.また,操作ごとに異なる効果音が出るようにすることで,操作の識別や飽きさせない工夫もしている.形状操作を簡単にするため,風船の形状はソーセージ型(円筒の両端に同じ直径の半球を繋いだ形状)としている.ただし,ひねりを加えた場合には実際と同様のつぶれた形状になるように置き換えを行う.この処理により造形途中での形状変形は最小限に押さえられるので,システムの応答性が向上する.このシステムでは,バルーンアートの基本である犬,ウサギ,キリン,ゴリラなどを作成することが出来る.次に,作品を評価するプログラムを実装した.このプログラムでは,作品各部の長さや角度をお手本とする形状のそれと比較し,差が一定の値より大きければ画面上にその部分と修正方向を表示するものである.この指示に従って形状を修正することで,作品をバランスのとれた形に整えることが出来る.ただし,実際の風船でも同じことが出来るように,長さの修正は禁止している.このプロトタイプを使ってインターフェースを評価する予備実験を行った.小学5年生3名と小学2年生1名に犬を作る課題を与えて,使い勝手を聞き取り調査した.その結果,全体としてはおおむね良好な結果を得た.現段階では操作性に問題があり,思ったように動かせない場合がある.2年生の被験者はこの点に不満があると指摘したが,5年生3名は変な動きをすることがゲーム的で面白いという意見で,インターフェースが悪いという指摘はなかった.

今後,システムを改良する点で,操作しやすさだけを追及すべきではないとの知見を得たことは収穫であった.前年度に作成した風船モデリングシステムのプロトタイプに,3Dアニメーションを用いて作品の評価を提示するモジュールを追加した.風船モデリングシステムは,細長い風船に,ねじる,曲げる,ひねるなどの操作を加えて形状を作成する過程をシミュレートするものである.風船の形状はソーセージ型(円筒の両端に同じ直径の半球を繋いだ形状)だが,ひねりを加えた場合には実際と同様のつぶれた形状になるように置き換えを行っている.作品評価には2つの目的がある.1つは作品の良し悪しや修正方法を示すことで,よりバランスのいい作品を作るように指導することである.2つめは,形を直したいとかもっと別の形にしたいとかいった気持ちにすることで,モデリングシステムを繰り返し使うように仕向けることである.数値による評価と修正方法の画像提示は前年のシステムで実現できているので,本年度は,何度でもモデリングしたくなるように,作品を面白おかしく動かして見せる3Dアニメーションモジュールを作成した.アニメーションモジュールは作品を歩かせること.で形の評価を示す.お手本となる形状と動作をファイルとして与え,それぞれを作品の手足や胴の長さをパラメータとして修正することで,作品に対応したアニメーションを作成する.足の振り幅を例にあげると,足が短い場合には歩幅を一定に保つために振り幅を大きくする,胴が短い場合には足がぶつからないように振り幅を小さくする,といった修正が加えられる.これにより,形状のバランスが悪いと,ちょこまかとした歩き方になったり,のそのそした歩き方になったりする.また,形がお手本とほぼ一致する場合には駆け足する,作品のバランスが悪すぎる場合には数歩歩いて崩れてしまう,などのボーナス動作を用意することで,より正しい形を作るとか,わざと変な形にするなど,モデリングシステムを繰り返し使いたくなるような工夫も加えられている.前年度に引き続き風船モデリングシステムの改良を行った。また,より複雑な形状を作成するため,三次元操作インターフェースを設計した.前年度のシステムを用いて,小学校6年生と2年生を対象に試用実験を行った.その結果,システムの使い方は5分程度の説明と数枚の図解で難なく理解できることが確認できた.しかし,形状の修正では,通常の操作では元に戻すことが難しい状況になると,困った挙句,始めから作り直す場面が何回か見受けられた.そこで,従来のシステムにundo/redo機能を追加し,任意の時点までモデリング作業を戻ることが出来るように改良した.undo/redoは,それぞれ左向き/右向きの矢印ボタンで操作ウインドに表示され,ボタンを押すたびに操作が1つずつ戻る/進むように実装されている.この操作は一般のワープロなどと同じだが,undoバッファには作業開始からの全ての履歴を保存するように設計しているので,これを利用して造形過程を最初からアニメーション表示することも出来る.従って,システムでお手本となる形状を作ればその過程を簡単に映像で示すことが出来る.試用実験ではすぐに風船がが面からはみ出してしまうことも指摘された.
iPS細胞誘導における細胞特異的遺伝子による相互排他的な発現制御機構の解析

神経幹細胞用細胞(NPC)および肝臓系幹細胞(HPC)からのiPS細胞への誘導初期の遺伝子変化についてシングルセル解析を行い、遺伝子発現の関連性についてのマッピングを行った。その結果、NPC/HPCにとって重要な遺伝子と未分化細胞特異的な遺伝子の相関関係がクリアに示された。また、ヒストン修飾と併せて比較することで、遺伝子発現制御に重要な役割を持つ因子をリストアップすることに成功した。神経幹細胞様細胞(NPC)および肝臓系幹細胞(HPC)のiPS細胞誘導初期にシングルセルを単離し、その遺伝子発現量解析を行った。まずはこれまでの研究によりNPCおよびHPCにおいて中心制御因子として同定されたPax6、Hnf4aをそれぞれの細胞でのキーファクターとして検証を行うことで、遺伝子発現ネットワークマッピングを試みた。それぞれのキーファクターに対して正の相関、負の相関を示す遺伝子が20-40個程度ずつ抽出されたが、そのうち、正の相関を示す因子同士を抽出して互いをつなぐことで、遺伝子ごとのつながりの強さを含めたネットワークマップを描いている。一方興味深いことに、両方の細胞においてキーファクターと負の相関を示す遺伝子群にはNanogやPou5f1といった幹細胞マーカー遺伝子が含まれていた。これはPax6やHnf4aが各細胞において幹細胞マーカーと逆相関を示すという仮説を裏付ける結果であり、このシングルセルを用いた解析法が各細胞における重要因子の探索に有用であることを意味している。同時に細胞特異的なエピジェネティック状態を規定する因子を同定するため、NPCにおけるヒストンH3K27のアセチル化状態をES細胞およびHPCと比較し、NPC特異的な領域のモチーフ解析を行った。その結果、Active Protein 1(AP1)のターゲットとなるモチーフが多く含まれることを見出した。現在このことをもとにNPCからのiPS細胞分化誘導初期におけるJun-Fos遺伝子の重要性とその発現制御に関連する因子の探索を行っている。神経幹細胞用細胞(NPC)および肝臓系幹細胞(HPC)からのiPS細胞への誘導初期の遺伝子変化についてシングルセル解析を行った。それぞれの細胞において重要な役割を持つことが知られている転写因子を中心とした遺伝子発現の関連性についてのマッピングを行い、それぞれの遺伝子の発現における繋がりについて可視化した。これにより、各細胞の中心転写因子と正の相関、負の相関をする遺伝子群をわかりやすく図示できることに成功した。その結果、NPCで特に高発現する遺伝子群は分化誘導初期において協調的に発現減少し、一方iPS細胞やES細胞で顕著に発現する遺伝子群が増加傾向にあることが示された。また細胞特異的な遺伝子以外にも、遺伝子発現の制御に重要であることが知られているActive Protein(AP1)遺伝子の一つであるcJunがNPCおよびHPCで共通して、それぞれの細胞の中心転写因子と正の相関を示していることを見出した。実際、cJunの強制発現はNPCおよびHPCからのiPS細胞誘導において阻害的に働くこと確認している。さらに本研究で用いた細胞以外にヒト角膜上皮細胞においてもJUN遺伝子のiPS細胞誘導への阻害効果が確認されたことから、体細胞からの分化誘導において共通して重要な役割を持つことが強く示唆された。NPCおよびHPCにおいてはさらにcJun抗体を用いたChIP-seqアッセイを行い、cJunがEsrrbなどの未分化細胞マーカー遺伝子の制御モチーフ近傍に結合していることが確認された。以上のことから、シングルセル解析データを用いた遺伝子発現マップは、細胞特異的な発現制御のみならず多くの転写因子の機能の予測へと応用することが可能であることが示唆された。シングルセルを用いた遺伝子発現量解析においては、期待通りの成果が得られてきている。ただし、この結果をもとにした遺伝子発現ネットワークマップはやや煩雑になりすぎる点もあり、やや難航している。エピジェネティクスに関する研究に関しては、細胞の分化に重要となる因子とのかかわりが見えてきており、今後これを発展させるための下地ができつつあると考えている。幹細胞生物学引き続き、シングルセル解析の結果をもとにした遺伝子発現ネットワークのマッピングを試みる。現在マッピングに関しては難航している点もあるが、必要最小限の情報とそれに付随するデータとをうまく切り分ける手法を構築する。また、モチーフ解析から得られた結果をもとに細胞特異的なエピゲノム解析を進め、転写因子とその相互排他的な関係性を新たに見出し、その結果をフィードバックすることで遺伝子発現ネットワークマップをより意義のある形にまとめていく。今年度は、培養に必須となる試薬等をラボ内での共通試薬からまかなうことができ、また学会参加等での旅費の支出がなかったため、一部の研究費を次年度へと繰り越すこととなった。今年度の研究成果から、CRISPRライブラリーを用いた中規模のスクリーニングを行うことを計画しており、この分に必要となる実験試薬等に繰り越し分を充てることとする。
画像情報を利用した適応制御設計法と非線形モデルへの応用に関する研究

本研究では、非線形系に対する新しい制御設計モデルとして注目されているLinear parameter varying(LPV)モデルに、画像情報を組み込んだ新しい適応制御設計およびそのコントロールパラメータの調整アルゴリズムを導出するための基礎研究を目的として行ってきた。今回の非線形モデルには二輪行動型ロボットを用いた。今年度は画像処理関連では物体認識のアルゴリズム開発を行い、実験により有効性を確認した。また可変コントローラのために必要となる時変パラメータを対象にした調整則の開発を引き続き行い、以下の結果を得た。1)未知パラメータの変動を多項式近似により表し、この変動に関する内部モデルを組み込んだ新しい調整アルゴリズムの設計を提案した。昨年度はLMS型を対象とした手法であったが、今年度はRLSへ本手法を拡張した。2)RLSアルゴリズムに関する入力信号と安定余裕との関係式を導出し、数値シミュレーションにて確認を行った。シミュレーション結果から、従来方法に比べ、変動率が速いパラメータに関して十分な精度が得られることが確認できた。またLMS型で導出した安定余裕との関係も明らかにした。3)多項式近似によるパラメータ誤差が出力にどのような影響を与えるのかの解析解を導出し、シミュレーション結果との比較、検討を行い得られた結果の妥当性を検証した。4)提案する調整則を到来方向推定(DOA)などのパラメータ推定アルゴリズムとして使用し、通信分野への有効性を数値シミュレーションで確認した。今後の展開として、LPVモデルのような内部信号と相関がある場合への拡張および多項式以外の近似関数を使用した内部モデルの開発がある。本研究は、非線形モデルに対して有効な、画像情報を利用した適応制御設計法の開発を目的として研究を行ってきた。非線型モデルには、二駆動移動型ロボットを使用した。今年度は、LPVモデルで構築した数学モデルを対象とした適応制御則に使用可能と考えられる、新たな適応調整則の安定解析を中心に研究を行い、以下の結果を得た。・一昨年から研究を進めてきた、変動するパラメータの内部モデルをパラメータ調整則の中に組み込み、変動を陽に考慮した新たなパラメータ調整則において、調整則への入力と閉ループ系の安定性との関係を解析的に解くことに成功した。この結果、設計段階で、安定性を考慮した設計が可能となった。さらに、設計した調整則の安定余裕を数量で見積もることを可能とした。・調整則のパラメータの決定法について、一つの指針を与えた。これにより2次の内部モデルのほかに、3次の内部モデルが設計でき、次数変化と制御性能の評価を数値で比較することができた。本調整則は、移動体通信などで問題となっている、変動チャンネルに関するマルチパスの除去に使用する適応フィルタや適応同定則にも使用可能であることが、実験により確認された。また、最急降下アルゴリズムに基づいた設計法の他、繰り返し最小二乗法を用いた設計法にも拡張可能であることも明らかになり、シミュレーション実験にて有効性を確認した。今後の研究の展開であるが、画像情報を一台の固定カメラから入手する構成で、複数の移動ロボットが変化する環境に対応が可能となるモデルを、LPV表現を利用して構築し、今年度解析、開発した調整則を利用した非線型適応制御設計を行っていく予定である。
Thermodynamic basis of life: protein-carbohydrate interaction

本研究の目的は、種々の生化学的な現象に関わる基本的観点から、熱力学的および構造学的な炭水化物の相互作用の基盤を明確にすることである。糖を含む界面活性剤を用いて、可逆的かつ定量的な巻き戻しにより、膜貫通蛋白質を可溶化できることを世界で初めて原子レベルで実証した。脂質結合モジュールを用いて、膜孔形成毒素FraCへの炭水化物の結合を世界で初めて原子レベルで実証した。比較的特異性が低いHIV-1中和抗体による糖タンパク質エンベロープの認識機構を原子レベルで解明した。IgGのFc領域に結合した糖鎖末端のガラクトースは、IgGのエフェクター機能を調節することを見出した。
学習指導法についての教師が希望するメディア利用の特性～社会科の利用特性と教材化～

高度情報化社会が進展する中で,高機能情報端末の活用と併せてデジタル化された教材開発が求められるようになっている。児童の多様な学習に対応するためには市町村教育委員会で編集されている小学校社会科副読本について地域素材のデジタルアーカイブを活用しデジタル化を促進する必要がある。また,学習指導ではデジタルメディアだけではなく,印刷メディア,さらに体験や活動などの現実の活動も考慮しなくてはならない。小学校中学年の社会科では,主に自分たちの住む身近な地城の学習や県の産業等について学習していくが,現在,使用されている教科書では他県の事例が多く扱われており学習内容に沿わない状況になっている。そのため各地方自治休の市町村教育委員会においては教科書の内容を地域に置き換え地域教材を開発し,「社会科副読本」を編集し,学校に配布し利用させている。現在,教材のデジタル化が促進しデジタル教材の教育普及が広がりつつあるが,地域資料や地域教材をデジタルアーカイブとしてデータベース化しておくことで,教師が画像や動画等の地域素材を学習資料・教材して有効に活用したり,市町村教育委員会が「デジタル副読本」を編集にする際に利用したり改訂することが今後ますます容易となるであろう。教師による地城教材の開発を行う際に,地域資料のデジタルアーカイブを利用することにより教材作成の文援が可能となる。また,教師の開発した地域教材をもとにして地方白治体の市町村教育委員会では教科書に準拠した「副読本」を編集することが容易になるであろう。しかし,児童の多様な学習ニーズに対応するためには,印刷メディアだけではなくデジタル化を進める必要がある。「デジタル副読本」は印刷メディアのデメリットである情報量や動画や音声等の多様なメディアを包含することが可能となる。さらには,学習活動で使用する学習プリントや作業プリント等の印刷メディアもダウンロードできるようにしておくことで学習活動を支援することが可能となる。さらに,利用しやすくするためにはDVD教材としてのパッケージだけではなく, Webコンテンツとしてホームページを作成することにより全国的に沖縄の地城教材の利用者が増えるであろう。また,この「デジタル副読本」を活用した授業実践をデータベース化しておくことで,教師の教材研究や後の事例研究にも大いに役立つと考えられる。
多細胞組織に立体形状が作られる力学原理の数理

H30年度は、上皮組織の高次の折り畳み構造の形成過程を明らかにすることを目的に、折り畳み構造の特徴である折り畳みの皺パターンと皺の空間スケールの決定について、組織周囲の物理的環境と細胞活動の力学的影響を検討した。一般に、成長する上皮組織には、弾性エネルギーが蓄積されるため、座屈による面外変形が生じることが予想される。まず、3Dバーテックスモデルにより、成長する上皮組織の多細胞力学シミュレーションを行った結果、このような座屈による面外変形が生じることを確認した。したがって、高次の座屈モードの発現が高次の折り畳み構造の形成と関連していると考えられた。そこで、次に、上皮組織の面外変形が周囲組織の物理的な接触によって抑制されることを考慮するため、面外変形に対する復元力を3Dバーテックスモデルに導入した。本モデルを用いてシミュレーションを行った結果、成長する上皮組織には、高次モードの座屈により、皺のように、陥入が短い波長の繰り返しとして見られる折り畳み構造が自発的に形成されることがわかった。さらに、細胞分裂の配向下では、平均して分裂軸に垂直に折り畳みが生じることがわかった。H31年度に、定量的な関係を解析し、国際英文誌に投稿する予定である。また、本計画研究の発展として、新たな共同研究を展開し、収れん伸長における細胞移動のメカニズムに迫った。実験生物学とバーテックスモデルを用いた数理モデリング・シミュレーションの融合により、細胞個々に発生する収縮力の強弱が、時間的に変動するだけでなく、ある位相差で振動することが、物理的に接し合う多細胞ネットワーク内の細胞移動の効率化に重要であることが示された。本成果を国際英文誌において発表した。高次の折り畳み構造の形成メカニズムの一つとして、座屈の高次モードが関連していること、折り畳みの特徴的な皺パターンには細胞分裂の配向が関連していることが示唆された。これらにより本年度の研究計画を達成できた。さらに、共同研究においても、新しい成果が生まれており、多細胞ネットワーク内の細胞配置換えメカニズムについて、査読付き英文誌に共著発表している。次年度は、コンパクトな折り畳み構造を特徴づける皺パターンに関して、定量的な解析を行い、面外変形抑制と細胞分裂配向がどのように重要であるかを数理的に明らかにする。このため、多細胞力学シミュレーションによって得られた折り畳み構造から空間スケールの特徴量を抽出し、面外変形抑制の剛性や細胞分裂配向との関係を検討する。さらに、付属肢の成虫原基に見られる実際のマクロな折り畳み構造と折り畳み構造を展開したときに得られる立体形状との関係について、明らかにする。このため、多細胞力学シミュレーションによって得られた折り畳み構造を、皺パターンごとに分類し、これらを計算機シミュレーションによって、実際に展開することにより、展開前の折り畳み構造と展開後の立体形状との関係を検討する。これらにより、複雑でマクロな折り畳み構造の形成における力学的な仕組みの一つとして、面外変形抑制下の細胞シートの座屈と細胞分裂配向性による皺パターンの決定が重要であることを明らかにすることができると期待される。器官・組織の3D形態形成における普遍的な力学原理のひとつを明らかにすることを目的とし、上皮シートの折りたたみを基本変形によって理解することを目指している。上皮シートが立体的な組織に変形するためには、組織の面外への変形(面外変形)が必要不可欠であることから、面外変形に、どのような力学条件が必要であり、その力学条件は細胞のどのような活動によって実現可能であるかを明らかにする必要がある。本年度は、3Dバーテックスモデルを用いた力学シミュレーションによって、2次元シート状の収縮細胞の配置パターンに応じて、シートの面外変形の方向や形成される組織の形を調べた結果、シンプルなルールによって、陥入の方向を頂端側・基底側に変化させられること、複数の折りたたみ構造を作れることがわかった。加えて、シートの面外方向に管構造を作る仕組みの1つとして、細胞分裂の方向性と増殖領域のパターンが重要であることを新たに見出した。これら2つの知見を合わせることにより、領域内で扱う成虫原基の折りたたみに関して作業仮説の1つとなるシミュレーションを行うことができるようになった。細胞シート内の頂端収縮する細胞配置に関する空間的パターンと面外変形方向について、シミュレーションを行い、面外変形方向を規定するシンプルなルールの1つを見出すことができ、初年度の計画目標を達成することができた。さらに、新たに、管構造を作る仕組みの1つとして、細胞分裂の方向性と増殖領域について、知見を得ることができた。本年度は、大きく2つの課題に進展があった。1つ目として、昨年度からの継続課題である上皮シートにおける収縮細胞の配置パターンと折り畳み形状との関係について、実験系班員と連携した力学シミュレーションにより、神経管形成の力学原理における細胞形状の変化、細胞移動の重要性について明らかにした。この成果を英文誌に公表した。また、組織変形の基本となるシンプルな変形ルールの組み合わせによって、複雑な折り畳み形状を説明しうることが、ルールベースのシミュレーションから明らかとなった。ルールベースシミュレーションのためのプログラムをインターネット用ブラウザでも実行できるよう開発し、実験系班員との共同研究に資するよう公開を行った。

2つ目として、実験系班員との連携により、成虫原基の周囲組織から受ける反力を考慮するため、3Dバーテックスモデルをさらに進化させた。新しい3Dバーテックスモデルを用いた力学シミュレーションにより、折り畳み形成には、上皮シートの周囲組織の力学的な拘束が重要である可能性が示唆された。成長する上皮シートは、周囲組織から受ける反力によって、自発的な折り畳みが生じること、その反力の大きさに応じて、折り畳み構造の波長が変化することが明らかとなった。実験系班員と連携した力学シミュレーションの推進により、神経管形成に見られる陥入(面外変形)から始まる管腔形成において、細胞形状の変化・細胞移動の重要性を明らかにし、英文誌に公表した。さらに、成虫原基に見られる複雑な折り畳み構造が自発的に形成されるための力学原理のひとつの可能性を示唆することができた。これらにより、本年度の研究計画を達成することができた。さらに、実験系班員との共同研究に資する新しいルールベースのシミュレーションモデルを開発・公開することができた。器官・組織の3D形態形成における普遍的な力学原理を明らかにすることを目的とし、上皮シートの折りたたみを基本変形によって理解することを目指している。上皮シートが立体的な組織に変形するためには、組織の面外への変形(面外変形)が必要不可欠であることから、面外変形に、どのような力学条件が必要であり、その力学条件は細胞のどのような活動によって実現可能であるかを明らかにする必要がある。昨年度に引き続き、頂端収縮の細胞配置に関するプレパターンが存在する場合の上皮組織の折り畳みについて、研究を深化させ、面外変形方向の決定における力学原理について、査読付き英文誌に発表した。また、プレパターンが存在しない場合についても、成長する上皮組織に自発的な折り畳みが生じる際に現れる皺の配向性(以下、パターン)が、どのような細胞活動により形成されうるのか、3Dバーテックスシミュレーションにより検討を行った。シミュレーションにより、上皮組織に形成された折り畳みの間隔(波長)の解析結果から、折り畳みは、座屈として捉えることができる力学的現象であると考えられた。そこで、折り畳みのパターンの決定には、上皮シートに生じる力場の異方性が重要であると考えられた。異方性をもたらす細胞活動として、平面内細胞極性によって生じうる細胞分裂軸の配向が考えられたため、細胞分裂軸の配向性をシミュレーションに考慮することで、形成された折り畳みのパターンを解析した。その結果、細胞分裂軸(分裂後の娘細胞の配置方向)に垂直に、折り畳みの皺が形成されることがわかった。このことから、折り畳みのパターンの決定には、細胞分裂軸の配向性が重要である可能性が示唆された。頂端収縮する細胞配置に関するプレパターンが存在する場合の上皮組織の変形について、面外変形の方向決定の力学原理を明らかにし、査読付き英文誌に公表した。
C型インフルエンザの疫学におけるNS遺伝子の重要性

本邦での1980年以降のC型インフルエンザウイルスは、HE遺伝子の塩基配列から3つの系統のウイルス[山形/81系統、愛知/81系統、ミシシッピー/80(MS/80)系統]が共存しつつ蔓延している。我々の以前の解析から、1992年までの分離株のNS遺伝子は系統樹上2つのグループ(A,B)に分類でき、1985年以降の新しい分離株の同遺伝子はBグループに所属することが分かっている。これはBグループのNS遺伝子を獲得したリアソータントだけが生き残っていることを示唆しており、C型ウイルスの拡がりにNS遺伝子が最も重要な因子である可能性がでてきている。今年度は昨年に引き続きこの可能性を碓信させる以下の成績を得た。1.1996年と98年に山形市において、2度にわたるC型インフルエンザの流行を初めて捉えることができた。分離された33株は全て山形/81グループの抗原性をもつ同一のウイルスであった。このウイルスがこれまでのC型ウイルスより、はるかに拡がりのよいウイルスであると確信し遺伝子解析を行ったところ、PB2、PB1、HE、M、NS遺伝子は山形/81系統のHE遺伝子をもつpig/北京/81様ウイルスから、P3、NP遺伝子はMS/80様ウイルスからもらったリアソータントであった。NS遺伝子はすべてBグループに属していた。2.20年前に本邦で分離された後、全く姿を消していた神奈川/76系統のHE遺伝子をもつC型ウイルスが1996年の宮城県で1株みつかった(宮城/9/96)。宮城/9/96はHE遺伝子こそ神奈川/76系統であるが、残り6つの内部遺伝子は当時流行していた上記の山形/81系統の内部遺伝子をそのまま受け継いだリアソータントであった。NS遺伝子は神奈川/76がAグループなのに対し、Bグループのものになっており、拡がりのよい内部遺伝子を獲得したことにより再出現してきたものと考えられる。本邦での1980年以降のC型インフルエンザウイルスは、ヘムアグルチニン・エステラーゼ(HE)遺伝子の塩基配列から3つの系統のウイルス[山形/81系統、愛知/81系統、ミシシッピー/80(MS/80)系統]が共存しつつ蔓延している。我々がおこなった194792年に分離された34株のC型分離株のNS遺伝子の系統樹解析から、NS遺伝子は2つのグループ(A,B)に分類でき、HE遺伝子はどの系統に属するにせよ、1980年以前の古い分離株のNS遺伝子はAグループに、1985年以降の新しい分離株の同遺伝子はBグループに所属することがわかっている。この知見は、BグループのNS遺伝子を獲得したリアソータントだけが生きのこっていることを示唆する。換言すれば、「C型ウイルスのヒト社会での拡がりやすさを規定しているもっとも重要な因子は、NS遺伝子産物(NS1,NS2)である」可能性が浮上してきたことになる。そこで今年度は未解析の最近(1993年以降)の分離株の解析を行った。1993年以降、併せて63株のC型ウイルスが山形市と仙台市で分離されている。抗HE単クローン抗体による抗原解析によれば、山形/81抗原グループが51株、愛知/81抗原グループが3株、MS/80抗原グループが9株である。これらの分離株から山形/81系統9株、愛知/81系統1株、MS/80系統9株を選びNS遺伝子の塩基配列を決定し系統樹の作成を行った。その結果、AグループのNS遺伝子をもつ株が3株(宮城/7/93、宮城/4/96、宮城7/96)みつかったが、残り16株のNS遺伝子はBグループに所属していた。BグループのNS遺伝子をもつ株が優位にヒト社会で広がっていることを実証することができたものと考えている。

宮城/9/96はHE遺伝子こそ神奈川/76系統であるが、残り6つの内部遺伝子は当時流行していた上記の山形/81系統の内部遺伝子をそのまま受け継いだリアソータントであった。NS遺伝子は神奈川/76がAグループなのに対し、Bグループのものになっており、拡がりのよい内部遺伝子を獲得したことにより再出現してきたものと考えられる。
酵母の窒素取り込み機構の解析および排水処理酵母の窒素蓄積量の強化とその利用

○具体的内容本研究では、「窒素を高蓄積する排水処理酵母の育種」により、「高濃度有機性排水からの効率的な窒素除去方法の開発」を目的としている。・三角フラスコ培養での窒素除去・蓄積成分の解析前年度には排水処理酵母や飼料用酵母に応用して、窒素蓄積能強化株を作成し、焼酎粕排水での能力評価を行った。本年度はその成果を日本醸造協会誌に誌上発表した。焼酎粕排水を用いたフラスコ培養での予備試験の結果、pHを弱酸性域に維持することにより、有機物除去量が増加することを見出した。そこで、酵母の窒素蓄積成分の解析は、もう一つの課題であるリアクターを利用した半回分連続処理試験で行った。焼酎粕排水の処理において、酸を添加することにより酵母の至適pHである5付近に維持することによって、有機物及び窒素除去量の増加を期待し、リアクターを用いた半回分式連続試験によって、実際にその効果を確認した。記検討によって、大量の酵母が生産されるため、飼料一般成分および、アミノ酸組成について解析した。その結果、pH調整の有無による飼料一般成分に与える影響はなかったが、硫酸添加によるpHを調整した酵母は、含硫アミノ酸であるメチオニン含量がpH無調整の3倍に増加していた。以上の成果について、SpringerPlusに誌上発表し、JSPS-PDの研究計画の課題は、全て当初以上の成果としてまとめることが出来た。○意義・重要性バイオエタノール生産の本格化に伴い、その蒸留排水の排出量が飛躍的に増加することが予測される。このような高濃度有機性排水は、下水処理などの活性汚泥法では処理が出来ず、またメタン発酵等の嫌気的処理では、窒素が除去できない。本研究が完成することによって、これらの問題解決につながる。初年度から研究計画が前倒しで検討できていたため、二年目には最終年度の計画であった、実排水での連続処理試験についての基礎データを蓄積することが出来ていた。そこで、本年度は当初の研究計画では想定していなかった、「pH調整が処理に与える影響」の検討を行うことが出来、さらにその効果によって、当初には想定していなかった、メチオニン含量が増加するという有用効果を発見することが出来た。(抄録なし)○具体的内容本研究では、「窒素を高蓄積する排水処理酵母の育種する」ことを目標とし、高濃度有機性排水からの効率的な窒素除去方法の開発を目的としている。本年度では、「S. cerevisiaeの窒素代謝関連遺伝子の窒素蓄積に与える影響調査」と「排水処理酵母からの窒素高蓄積変異株の取得」の二点を具体的目標として検討を行ってきた。その成果の概要を以下に示す。実験室酵母S288c株を用いて、窒素濃度に応答して窒素取り込みを制御する系が働く条件を検討した。その条件を基にDNAマイクロアレイ解析による窒素取り込みを制御している候補遺伝子を検索し、実験室酵母BY4741株の非必須遺伝子破壊株セットを用い、候補遺伝子の破壊による窒素蓄積への影響評価を行った。その結果からさらに候補遺伝子を選抜し、S288c株を用いて選抜した遺伝子を破壊し、再現性を調査したところ、URE2遺伝子の破壊株では、増殖が悪くなるものの、窒素蓄積量が1.2倍に増加した。得られた情報を基に、遺伝子組換えを用いない手法で、酵母の窒素蓄積量を強化する手法を開発した。・排水処理酵母からの窒素高蓄積変異株の取得窒素源の種類に対する窒素除去量と増殖性等を指標に、高濃度有機性排水の処理に有用な酵母を選抜した。プレート上のコロニーの形態変異や高窒素条件下でのプロテアーゼ活性を指標に、排水処理酵母の窒素蓄積量を向上できることを確認した。本年度では、「S.cerevisiaeの窒素取込み機構の解明」と「排水処理酵母からの窒素高蓄積変異株の取得」の二点を目標として検討し、以下の概要の成果を得た。前年度開発した塩化メチルアミン耐性変異株の選抜手法で取得したS. cerevisiaeの窒素高蓄積変異株について、遺伝子配列解析を行うことによって、URE2遺伝子に変異が入っていることを確認した。この結果から窒素蓄積制御系に与える影響について考察し、これまでの成果をBioscience, Biotechnology, an Biochemistry(BBB)に誌上発表した。・排水処理酵母からの窒素高蓄積変異株の取得前年度開発した塩化メチルアミン耐性変異株の選抜手法を、排水処理酵母H. anomalaIFO0963株および飼料酵母C. utilisIFOI086株に応用し、それぞれから窒素高蓄積変異株の取得に成功した。一方、担子菌系の酵母では、本方法が適用できなかったので、新たにプロテアーゼ活性を指標にする選抜方法を開発し、葉面酵母P. antarcticaから窒素高蓄積変異株の取得に成功した。実際の排水である焼酎粕排水で処理試験を行ったところ、取得変異株は親株に比べて121.3倍の窒素を除去した。

また、飼料酵母C. utilisの排水処理で得られた菌体については、豊富なタンパク質源の飼料、酵母エキスとなることを確認した。○意義・重要性バイオエタノール生産の本格化に伴い、その蒸留排水の排出量が飛躍的に増加することが予測される。このような高濃度有機性排水は、下水処理などの活性汚泥法では処理が出来ず、またメタン発酵等の嫌気的処理では、窒素が除去できない。本研究が完成することによって、これらの問題解決につながる.○具体的内容本研究では、「窒素を高蓄積する排水処理酵母の育種」により、「高濃度有機性排水からの効率的な窒素除去方法の開発」を目的としている。・三角フラスコ培養での窒素除去・蓄積成分の解析前年度には排水処理酵母や飼料用酵母に応用して、窒素蓄積能強化株を作成し、焼酎粕排水での能力評価を行った。本年度はその成果を日本醸造協会誌に誌上発表した。焼酎粕排水を用いたフラスコ培養での予備試験の結果、pHを弱酸性域に維持することにより、有機物除去量が増加することを見出した。そこで、酵母の窒素蓄積成分の解析は、もう一つの課題であるリアクターを利用した半回分連続処理試験で行った。焼酎粕排水の処理において、酸を添加することにより酵母の至適pHである5付近に維持することによって、有機物及び窒素除去量の増加を期待し、リアクターを用いた半回分式連続試験によって、実際にその効果を確認した。記検討によって、大量の酵母が生産されるため、飼料一般成分および、アミノ酸組成について解析した。その結果、pH調整の有無による飼料一般成分に与える影響はなかったが、硫酸添加によるpHを調整した酵母は、含硫アミノ酸であるメチオニン含量がpH無調整の3倍に増加していた。以上の成果について、SpringerPlusに誌上発表し、JSPS-PDの研究計画の課題は、全て当初以上の成果としてまとめることが出来た。本研究が完成することによって、これらの問題解決につながる。創意工夫によって当初の計画より早く、本年度の最終目標である「窒素の蓄積が増加させる方法の開発」にたどり着くことが出来た。このため、予算と時間の余裕を作り出すことが出来たので、次年度の計画であったアウトリーチ活動や排水処理の現場視察等も前倒しして行うことが出来た。前年度から研究計画が前倒しで検討できていたため、本年度計画の最重要課題である「高窒素蓄積排水処理酵母の取得」が予定より早く行うことが出来た。そして、その成果をさらに進展させて「高窒素蓄積飼料酵母の取得」と「新規な窒素の蓄積量が増加させる方法の開発」という、当初の予定していた計画以上の成果が得られた。また、次年度の計画であった、実排水での連続処理試験についての基礎データを蓄積することが出来た。初年度から研究計画が前倒しで検討できていたため、二年目には最終年度の計画であった、実排水での連続処理試験についての基礎データを蓄積することが出来ていた。
表面テクスチュア構造を有するミルキーZnO系透明導電膜の開発

本研究は、抵抗率3×10^<-4>Ωcm以下の高性能な表面テクスチュア構造を有するいわゆるミルキーZnO系透明導電膜を大面積基板上に、350°C以下の低温で作製出来る技術の開発を目指している。具体的には、可視光域でのヘイズ率を2090%の範囲で制御でき、しかも近赤外域での拡散透過率が85%以上を有するAl添加ZnO系ミルキー透明導電膜の成膜技術を確立することである。これまでのところ、CVD法と直流マグネトロンスパッタ法の両者で成膜した。得られた知見は以下の通りである。先ず、CVD法では、1)Znソースとして亜鉛アセチルアセトネート、酸素ソースとして水もしくは過酸化水素が適していることを突き止めた。さらに、膜の低抵抗化を達成するために、ドーパントとしてAlの導入が不可欠であり、Alアセチルアセトネートを採用し、350°Cの低温基板上に7×10^<-3>Ωcmを達成出来た。その時、85%以上の平均可視光透過率を実現した。また、ヘイズ率は500nmで62%まで制御することが出来た。一方、直流マグネトロンスパッタ法では、ガス圧80Paという高圧力の下で2段階成膜というプロセスを採用する事によって、1)200°Cという低温基板上に抵抗率4×10^<-4>Ωcm、平均シート抵抗3.2Ω/□、ヘイズ率16%と、単層膜の場合に比べて大幅に性能の向上を図ることができた。以上の結果から、CVD法では実用レベルに近い特性を実現出来たが、今後、抵抗率をさらに低くする工夫が必要である。スパッタほうではAl導入量をを2%までの範囲で制御することにより低抵抗化と近赤外域での光透過率を制御できることが分かった。本研究の目的は、安価なAIドープZnO(AZO)透明導電膜、並びにその成膜技術に関する申請者らの研究成果をベースとして、抵抗率3×10^<-4>OMEGAcm以下の高性能なミルキーAZO透明導電膜を大面積基板上に、350°C以下の低温で作成する直流マグネトロンスパッタ成膜技術を確立、実用化することである。本年度は150mmphi(6")ターゲットを使用して、50mm×50mm以上の基板上に成膜速度40mm/min以上で、ミルキーで、抵抗率5×10^<-4>OMEGAcm以下で、可視光拡散透過率85%以上の特性を有し、薄膜太陽電池(特にCuInSe_2;CIS)用透明電極への応用を目指しAZO膜のAlドープ量の最適化並びに350°C以下の低温基板上への成膜を行い以下の結果を得た。(1)AlドーパントとしてAl_2O_3を用い、ドープ量02.0wt%の範囲で膜表面がテクスチュア構造を有するミルキーな膜が得られた。(2)ドープ量00.75wt%ではディスク状、1.02.0wt%ではピラミッド状テクスチュアを有するグレインの大きな膜が得られた。(3)Al_2O_3ドープ量0.75wt%、膜厚3mumにおいて、ポスト水素アニール処理により5×10^<-4>OMEGAcm、拡散透過率80%以上、波長1300nmでは同50%以上を実現できた。(4)Al_2O_3ドープ量0.75wt%において、基板全面(ターゲット直径比で66%以上の範囲)で均一な抵抗率分布と1.5OMEGA/□という低いシート抵抗を実現できた。(5)Al_2O_3ドープ量0.75wt%で作製した膜において、200°Cまでの大気中熱処理に対しても安定であった。

(6)スパッタガスに水素を添加することにより基板温度200°Cで作製したAZO膜の抵抗率分布を制御することができた。(7)スパッタガス圧を30Paまで上昇させて成膜した場合では基板全面に89×10^<-4>OMEGAcm台の比較的低い抵抗率を実現できた。本研究の目的は、安価なAlドープZnO(AZO)透明導電膜、並びにその成膜技術に関する申請者らの研究成果をベースとして、抵抗率3×10^<-4>Ωcm以下の高性能なミルキーAZO透明導電膜を大面積基板上に、350°C以下の低温で作成する直流マグネトロンスパッタ成膜技術を確立、実用化することである。本年度は150mmφ(6′′)ターゲットを使用して、110mm×20mmの基板上に、ミルキーで、抵抗率5×10^<-4>Ωcm以下で、可視光拡散透過率85%以上の特性を有し、薄膜太陽電池(特にCulnSe_2;CIS)用透明電極への応用を目指しAZO膜のAlドープ量の最適化並びに350°C以下の低温基板上への成膜を行い以下の結果を得た。(1)AlドーパントとしてAl_2O_3を用い、ドープ量2.0wt%のZnO:Al焼結体ターゲットを使用し、ターゲットに対して平行に配置されたコ-ニング7059ガラス基板上に基板温度200°C、スパッッタガラスとして純Arを用い、最大スパッタガス圧120Paまでの範囲で成膜を行った。その結果、0.8Paで成膜したZnO:Al膜を除けば高ガス圧下で作製した全ての膜において表面テクスチュア構造を有するミルキーな膜が得られた。(2)得られた膜の電気的特性の点では、ガス圧6080Pa付近において抵抵抗率を有するミルキーZnO:Al膜が実現できることが分かった。得られた最低抵抗率は目標値には達しなかったがほぼ基板全面にわたって1×10^<-3>Ωcmの均一な電気的特性を有する膜が実現できた。(3)上記の結果得られた膜の抵抗値は目標に対して約1桁高めであった。今後、スパッタ条件を再吟味する必要がある。今回は装置の状態が必ずしも良好ではなかったので、その点も含め再度検討したい。