hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
資源制限がもたらす植物の性表現決定機構の解明

本年は開花前日に採取した雄花および両性花について発現変化している遺伝子をRNA-seqにより網羅的に解析し、性表現決定に関わる候補遺伝子群を抽出した。gene ontologyのbiological process(生物学的プロセス)に基づいて解析結果を整理した結果、B1両性花で発現が高くなる遺伝子群に、胚嚢における卵細胞分化に関与する遺伝子群が含まれていたことから、解析の妥当性が評価できた。また、B3雄花で発現が高くなる遺伝子群には、ブラシノステロイド代謝過程および生合成に関与する遺伝子群、二糖類(スクロースなど)に応答する遺伝子群、デンプンの代謝および異化に関与する遺伝子群、窒素飢餓に対する細胞応答に関与する遺伝子群が含まれていた。したがって、B3花の性決定(花の雄化)には植物ホルモンの作用および栄養状態が関与していることが推測された。花の資源量測定に関する部分の進捗状況がやや遅れている。一方,環境制御室内での栽培により,野外環境以外でも実験材料を確保できる体制を整えることができたものの,栽培がやや遅れ気味である。2018年度はケツユクサを用いて、花序内で最初に咲く花(B1:両性花)の結実による子房の発達に資源(窒素およびリン)が分配され、花序内の資源不足が二番目に咲く花(B2)を雄花へ誘導するという仮説の検証を行った。2018年5月に兵庫県神戸市より採取し、岡山大学農学部圃場で栽培したケツユクサ10個体を使用して2018年7月後半から9月後半までの開花期間中に花序の採取を行った。花序内の器官は、B1およびB2の共通した基部である花柄、花序全体を基部から包む総苞、B1両性花の子房の3つに分けて評価を行った。B1両性花は受精のタイミングを統一するため、開花直後に強制他家受粉を行った(これを0時間後とする)。花柄および総苞はB1両性花の開花からB2が開花するまでの期間(72時間)において、0, 6, 12, 24, 48, 72時間後に採取した。B1子房は0, 1, 2, 3, 5, 7, 14, 21日後に採取した。採取後、各器官の窒素濃度およびリン濃度を測定した。これまでの研究により、B2の性はB1両性花の開花から24時間以内に決定することが明らかになっている。そのため、特にB1両性花の開花から24時間内の花序内の各器官における窒素濃度およびリン濃度の増減に着目して解析を行った。B1子房において時間経過に伴う窒素含有量およびリン含有量の増加が見られ、B1子房へ窒素およびリンが分配されていることが確認できた。一方で、花柄と総苞ではB1両性花の開花から24時間までに窒素濃度およびリン濃度のどちらも減少せず、B1開花時より増加する傾向が見られた。このことから、B1両性花の結実には花序外あるいは発達途中のB2つぼみから窒素およびリンが供給されることが示唆された。資源制限の有無について明らかになってきたが、さらに測定点数を増やすことが望ましいと判断されるため、進捗状況としてはやや遅れている。網羅的遺伝子発現解析についてはシーケンスデータの解析を終了させ、候補遺伝子について検討する。また、温度および日長の影響を排除するため、環境制御室でも栽培を行い、摘花実験による雄花の誘導とサンプリングを行う。成果のまとまったものから順次論文として公表する。環境制御室および圃場で実験に用いる植物の栽培を行い、摘花実験による雄花の誘導とサンプリングを行う。本年は花の性決定に関与すると考えられる個体内資源量の測定を行う。栽培個体数を増やして花数を十分に確保する。また、前年に行った網羅的遺伝子発現解析の結果とも合わせて考察を行い、成果をまとめて順次論文として公表する。前年度に十分な研究打ち合わせを行っていたため、スタート時に改めてキックオフミーティングを開く必要がないと判断し旅費に余裕が生じた。
ロボット制御における負荷分散問題に対する遺伝的アルゴリズムの構築方法と性能評価

現実的な規模のロボット制御則のスケジューリング問題に対して,遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorithm)を設計・適用することで,GAの特性を客観的に評価し,効果的なGAの構築方法,および,その利用方法を明らかにしている.ただし,本研究で得られたGAに関する多くの研究成果は,ロボット制御則のスケジューリング問題に限られたものではなく,工学的に意味のあるほかの最適化問題に対しても広く応用できるものである.そこで,本研究では,自律行動ロボットのプログラミング問題や,組合せ最適化問題の代表的なベンチマーク・テストである巡回セールスマン問題に対しても,同様に効果的なGAの構築方法を示した.(1)コード化方法:ロボット制御則のスケジューリング問題は,集合の分割問題に帰着できる.しかし,従来の分割問題に対するコード化方法は非常に冗長で,GAの探索効率を損ねるものであった.そこで,本研究では一つの表現型に対応する複数の遺伝子型を同値類と見做し,「順序変換」と呼ぶ手法により解空間と探索空間を一対一に対応させる新たなコード化方法を提案した.このコード化方法は,集団内のすべての遺伝子型を適当な標準形に変換することで冗長性を除く従来の手法とは異なり,コード化によって個々の表現型の持つ形質が失われる恐れがない.また,提案した同値類に基づくコード化方法を拡張し,分割問題のみならず,巡回セールスマン問題のような順序問題にも適用した.(2)遺伝演算子:対象とする問題固有のヒューリスティックを利用して,親の持つ望ましい形質を優先的に子へ継承させる交叉法「重み付きエッジ交叉」を提案した.さらに,幾つかの代表的な交叉法と比較して,提案した交叉法は局所探索能力に優れており,計算量においても遜色がないことを理論的に証明した.また,突然変異については,表現型に対する部分的な評価を遺伝子型における突然変異の発生位置に反映させるラマルク的確率を採用することにより,従来の一様確率に基づく突然変異に比べて収束性が大幅に改善されることを示した.(3)世代交代モデル:対象とする問題が複雑で規模が大きくなると,各個体の適応度の評価に膨大な計算時間を要するようになり,GAの構築においても探索効率の向上が重要な課題となる.そこで,解空間と探索空間において適切な距離関数を定義し,これらの距離を用いて個体集団の多様性を観察すると共に,交叉率などを適応的に制御することで,集団の多様性を維持しながらGAの探索効率を高める手法を提案した.現実的な規模のロボット制御則のスケジューリング問題に対して,遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorithm)を設計・適用することで,GAの特性を客観的に評価し,効果的なGAの構築方法,および,その利用方法を明らかにしている.ただし,本研究で得られたGAに関する多くの研究成果は,ロボット制御則のスケジューリング問題に限られたものではなく,工学的に意味のあるほかの最適化問題に対しても広く応用できるものである.そこで,本研究では,自律行動ロボットのプログラミング問題や,組合せ最適化問題の代表的なベンチマーク・テストである巡回セールスマン問題に対しても,同様に効果的なGAの構築方法を示した.(1)コード化方法:ロボット制御則のスケジューリング問題は,集合の分割問題に帰着できる.しかし,従来の分割問題に対するコード化方法は非常に冗長で,GAの探索効率を損ねるものであった.そこで,本研究では一つの表現型に対応する複数の遺伝子型を同値類と見做し,「順序変換」と呼ぶ手法により解空間と探索空間を一対一に対応させる新たなコード化方法を提案した.このコード化方法は,集団内のすべての遺伝子型を適当な標準形に変換することで冗長性を除く従来の手法とは異なり,コード化によって個々の表現型の持つ形質が失われる恐れがない.また,提案した同値類に基づくコード化方法を拡張し,分割問題のみならず,巡回セールスマン問題のような順序問題にも適用した.(2)遺伝演算子:対象とする問題固有のヒューリスティックを利用して,親の持つ望ましい形質を優先的に子へ継承させる交叉法「重み付きエッジ交叉」を提案した.さらに,幾つかの代表的な交叉法と比較して,提案した交叉法は局所探索能力に優れており,計算量においても遜色がないことを理論的に証明した.また,突然変異については,表現型に対する部分的な評価を遺伝子型における突然変異の発生位置に反映させるラマルク的確率を採用することにより,従来の一様確率に基づく突然変異に比べて収束性が大幅に改善されることを示した.(3)世代交代モデル:対象とする問題が複雑で規模が大きくなると,各個体の適応度の評価に膨大な計算時間を要するようになり,GAの構築においても探索効率の向上が重要な課題となる.そこで,解空間と探索空間において適切な距離関数を定義し,これらの距離を用いて個体集団の多様性を観察すると共に,交叉率などを適応的に制御することで,集団の多様性を維持しながらGAの探索効率を高める手法を提案した.本研究では、ロボット・アームの実時間制御に伴う膨大な制御則の計算処理を、適切な処理単位(タスク)に分割して、それらの処理に要する時間が最短となるような、複数のプロセッサへの配分方法を考える最適化問題に対して、遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorithm)の構成方法を提案すると共に、その実用性と有効性について多角的な評価を行った。以下に、本研究で提案した新たな手法と、得られた成果を示す。

1.順列変換による個体の符号化:最適化問題に対してGAを適用する場合、その許容解は1つの個体として扱われるが、本研究では典型的な分割問題を対象とするため、巡回セールス問題など順序問題に対する従来のコード化方法が利用できない。そこで、「順序変換」という手法を用いた新たなコード化方式を提案した。2.重み付きエッジ交叉の提案: GAの主要な探索手法である交叉において、親となる個体が持つ望ましい形質を積極的に子孫へ継承する交叉法として、「重み付きエッジ交叉」を提案した。この交叉法は「エッジ交叉」において、対象とする問題固有の特性を各エッジの重みとして考慮する。また、計算実験によって、提案した「重み付きエッジ交叉法」は、従来の交叉法よりも収束性において優れていることを確認した。3.個体間の距離の定義と評価:分割問題における2の許容解の間に距離を定義すると共に、提案した許容解の距離が「距離の公理」を満たすこと、また、多項式の時間計算量で求められることを証明した。4.距離に基づくGAの挙動解析:世代の更新に伴う集団内の個体間の平均距離と、距離の標準偏差を測定することにより、交叉法の違いによるGAの挙動の特性を評価して考察を行った。また、許容解の距離に基づき、交叉率を適応的に調節することで、集団内の個体の多様性が維持されることを確認した。5.GAと分岐限定法の比較研究:実際的な規模の問題に対して、提案したGAと分岐限定法を適用し、GAでは分岐限定法よりも短い計算時間で、より優れた解が得られることを確認した。6.今後の展開:来年度は、交叉と共にGAの主要な探索手法である突然変位について研究を進める。現実的な規模のロボット制御則のスケジューリング問題に対して,遺伝的アルゴリズム(GA:Genetic Algorithm)を設計・適用することで,GAの特性を客観的に評価し,効果的なGAの構築方法,および,その利用方法を明らかにしている.ただし,本研究で得られたGAに関する多くの研究成果は,ロボット制御則のスケジューリング間題に限られたものではなく,工学的に意味のあるほかの最適化問題に対しても広く応用できるものである.そこで,本研究では,自律行動ロボットのプログラミング問題や,組合せ最適化問題の代表的なベンチマーク・テストである巡回セールスマン問題に対しても,同様に効果的なGAの構築方法を示した.(1)コード化方法:ロボット制御則のスケジューリング問題は,集合の分割問題に帰着できる.しかし,従来の分割問題に対するコード化方法は非常に冗長で,GAの探索効率を損ねるものであった.そこで,本研究では一つの表現型に対応する複数の遺伝子型を同値類と見做し,「順序変換」と呼ぶ手法により解空間と探索空間を一対一に対応させる新たなコード化方法を提案した.このコード化方法は,集団内のすべての遺伝子型を適当な標準形に変換することで冗長性を除く従来の手法とは異なり,コード化によって個々の表現型の持つ形質が失われる恐れがない.また,提案した同値類に基づくコード化方法を拡張し,分割問題のみならず,巡回セールスマン問題のような順序問題にも適用した.(2)遺伝演算子:対象とする問題固有のヒューリスティックを利用して,親の持つ望ましい形質を優先的に子へ継承させる交叉法「重み付きエッジ交叉」を提案した.さらに,幾つかの代表的な交叉法と比較して,提案した交叉法は局所探索能力に優れており,計算量においても遜色がないことを理論的に証明した.
局所的翻訳調節によるシナプス形成・可塑性制御メカニズムの解析

神経樹状突起へのmRNA輸送と局所的翻訳は、刺激依存的なシナプス修飾ひいては学習などの高次脳機能に必須の役割を担う。我々はこれまでに、RNA結合タンパク質RNG105がNa^+/K^+ATPaseサブユニットアイソフォームなどのmRNAを樹状突起へ輸送するのに必要であること、RNG105ノックアウトマウスではシナプス形成および神経ネットワーク形成が脆弱になること等を明らかにしてきた。本年度は、RNG105ノックアウトマウスの大脳皮質から神経細胞を培養し、その電気生理学的実験によってシナプス機能の変化について解析をおこなった。その結果、mIPSCは頻度、振幅、波形幅に野生型との差はなかった。mEPSCについても頻度および振幅に差はなかったが、波形幅が野生型よりも有為に狭くなることが明らかになった。RNG105ノックアウト神経では突起部に局在する興奮性シナプスが減少するのに対し、細胞体付近に局在する興奮性シナプスが増加するという分布変化が起きており、これがmEPSCの波形幅の減少の一因と考えられた。また別の原因として、RNG105はAMPA受容体調節因子のmRNAを結合していることがわかり、そのmRNAがノックアウト神経細胞の樹状突起で減少することにより、AMPA受容体の応答性に変化が起きた可能性が考えられた。本年度はさらに、RNG105のパラログであるRNG140の解析もおこなった。RNG140はRNG105と同様に脳に最も多く発現していたが、RNG105とは異なるRNA granuleに局在した。siRNAによるノックダウン実験では、RNGl05, RNG140 RNAiともに樹状突起の長さと枝分かれを減少させることがわかった。したがって、RNG105とRNG104は異なるmRNA複合体を形成するが、ともに樹状突起の発達・維持に関与すると考えられた。神経細胞の樹状突起(後シナプス)へのmRNA輸送と局所的翻訳は、シナプス形成・可塑性の基盤となる重要な細胞システムである。我々はこれまでの研究で、局所的翻訳における重要なRNA結合タンパク質としてRNG105を見いだした。RNG105は、Na^+/K^+ATPaseのサッブユニットアイソフォームをコードするmRNAの樹状突起への輸送に関わる。また、RNG105ノックアウトマウスの神経細胞では、興奮性シナプスの形成が脆弱になる。本年度の研究では、RNG105ノックアウトマウスの神経細胞において、Na^+/K^+ ATPaseの局所的な活性を蛍光顕微鏡を用いて測定する系を開発した。方法としては、大脳神経培養細胞内のNa^+濃度をNa Green蛍光指示薬を用いて蛍光イメージング・定量解析した。細胞外液のK^+濃度を変化させ,その時のNa^+濃度をモニターすることによって、細胞内の各々の場所におけるNa^+/K^+ ATPase活性の程度を定量することに成功した。その結果、RNG105ノックアウトマウスの神経細胞では、樹状突起特異的にNa^+/K^+ ATPase活性が低下していることが分かった。また本年度は、RNG105ノックアウトマウスの神経細胞におけるシナプス機能を、電気生理学的に測定する研究にも着手した。胎仔1匹1匹から個別に大脳神経細胞を培養し、mEPSCおよびmIPSCを測定する系の条件検討をおこなった。様々な培養法を試行し、mEPSCおよびmIPSCを測定できる系を確立することができた。今後この系を用いて、RNG105ノックアウトマウスにおいてシナプス伝達にどのような異常が生じているのかを解析することが可能になった。
CARS分光法によるビリルビンの光化学と新生児黄疸の光治療の機構に関する研究

1.ビリルビンの光化学:期間内に、ビリルビン(BR)の光照射による分子構造変化に関する直接的な知見は得られなかったが、これと密接な関係にあるビリルビンジメチルエステル(BRE)の溶媒による分子構造変化について、赤外吸収スペクトルおよび共鳴CARSにより次のことを明らかにした。BREは無極性の溶媒中ではピロール環およびピロリノン環のN-Hと側鎖のカルボキシル基との間で水素結合を形成しているため、疎水性の部分が分子の外側を向いた水に溶けにくい構造をとっている。これに対し、水素受容性の溶媒中では、溶媒分子と強い水素結合を形成するために、ピロール環とピロリノン環をつなぐC-CおよびC=C結合まわりで回転が起こり、親水性の基が分子の外側を向いた水に溶けやすい構造をとる。吸収スペクトルの比較から、BRの光照射による分子構造変化は、BREにおいて溶媒を無極性から水素受容性に変えたときの分子構造変化と類似したものと考えることができる。このことは、新生児黄疸の光治療はBRが光の照射により親水性の量が分子の外側を向いた水に溶けやすい構造に変化したため、体外に排泄される機構として理解される。2.ビリルビンの毒性の機構: BRの毒性はBRがミトコンドリアの膜と結合して、その呼吸機能を妨げるためと考えられる。血清アルブミンはBRと強く結合してBRの毒性をなくす働きをする。したがって、BRと血清アルブミンとの結合部位を知ることはBRの毒性の機構を解明する手がかりとなる。これまでの研究では牛血清アルブミンの場合、リジン残基-220とBRのカルボキシレート部の間の静電的な相互作用および疎水結合という説が有力である。本研究で測定したBR・血清アルブミン結合体の共鳴CARSは、BRのピロリノン環のC=Oと血清アルブミンとの間に水素結合が形成されていることを示している。
障害者の地域自立生活支援を担う支援者の能力開発と再教育プログラムに関する研究

本研究を通じ、(1)障害者支援施設において「福祉施設のミッション重視型組織改革」が必要であり有効に機能しうること、(2)最も障害が重い人々でも、「可能性開発」「生活保障」の視点を持ったシステム・社会資源構築を行うことで、地域生活の可能性が開けること、(3)障害者の地域自立生活支援の実現のためには自治体の障害福祉行政の担当者の資質の向上とエンパワメントも重要であること、が明らかになった。本研究では、地域移行の促進と地域自立生活支援を行う上で鍵となる支援者の資質の向上とエンパワメントを目的としたスタッフ教育のあり方を模索するために、次の2点を明らかにすることをメインテーマとしている。1,障害者の地域自立生活支援にどのようなスタッフ能力開発プログラムや組織変革が求められるか、を先進的通所施設の職員悉皆調査に基づき明らかにする。2,地域移行時に支援スタッフに求められる支援のあり方について、国内外の現地調査および文献調査に基づき、その論点や課題を明らかにする。研究1に関して2006年度は、2ヶ月に一度程度、ある障害者通所施設の職員会議や職員研修、日中活動支援の場などへの参与観察を行なうと共に、2006年度末には同施設の介護職員へのインタビュー調査(全22名)を行った。地域自立生活支援を行う先進的施設における、スタッフの能力開発上の課題(個人変革)と組織変革に関連したインタビューを行い、様々な論点から同問題を考察する材料を得られる事ができた。研究2に関して、2006年度はスウェーデンおよびオランダでの調査を行い、新たな支援のあり方に関する知見を得た。またスウェーデン調査の一部は、雑誌にその報告をまとめた。この一年間の両研究の現地調査や文献研究に基づき、セルフアドボカシーや権利擁護を基盤においた支援者変革や組織変革が大きな課題になっている、という作業仮説を構築するに至った。次年度以後、この作業仮説を検証するための、さらなる実態調査や文献研究を続ける予定である。(1)障害者の地域自立生活支援にどのようなスタッフ能力開発プログラムや組織変革が求められるか、を先進的通所施設の職員悉皆調査に基づき明らかにする。(2)地域移行時に支援スタッフに求められる「新しい『接し方』」やSelf Advocacy支援について、国内外の現地調査および文献調査に基づき、その論点や課題を明らかにする。研究1に関して19年度も、継続的にある障害者通所施設の職員会議や職員研修、日中活動支援の場などへの参与観察を行うと共に、同施設の介護職員への追加インタビュー調査(全13名)を行った。また18年度研究の成果を元に、19年度当初に当該施設に具体的な組織運営の改善の提案を行い、その内容を1年かけて検証するアクションリサーチの手法を取った。研究2に関して、19年度はスウェーデンでの調査を行い、当事者主体につながる支援のあり方に関して、その提唱者の一人への聞き取り調査も行った。また支援のあり方に大きな影響を与えるスウェーデンの障害者支援に関する法制度やその運用についても広範な聞き取り調査を行った。研究最終年となる20年度は、これまでの現地調査や文献研究に基づき、研究1に関しては具体的な「スタッフ能力開発プログラム」を試行的に実践し、その成果を論文にまとめる予定である。また、研究2に関連して、昨年度研究の過程で見えてきたstreet levelleadership理論の枠組みとの関連を、今年度学会発表や論文の形で整理してまとめ、両研究の成果として発表したい。本研究では、地域移行の促進と地域目立生活支援を行う上で鍵となる支援者の貸質の向上とエンパワメントを目的としたスタッフ教育のあり方を模索するために、次の2点を明らかにすることをメインテーマとしている。(1)害者の地域自立生活支にどのようなスタッフ能力開発プログラムや組織変革が求められるか、を先進的通所施設の職員悉皆調査に基づき明らかにする。研究1に関して20年度も、継続的にある障害者通所施設の職員会議や職員研修、日中活動支援の場などへの参与観察を行うと共に、今年度はフォーカスグループディスカッション(計4組12名)を行った。またこれまでの調査結果をまとめ、平成21年度に学会発表を行う予定である。研究2に関して、研究の柱の一つと位置づけたstreet levelleadership理論枠組みの検討の中から、地域自立生活支援を担う支援者の能力開発と再教育プログラムは、市町村自治体の障害福祉政策担当者にも有効であり、かつ求められている事が明らかになってきた。そこで、これまでの研究成果の知見を某に二つの県レベルでアクションリサーチを行い、その研究内容を国内学会で口頭発表し、続けて海外学会でもプレゼンテーションを行う等研究を深めた。また、それらの成果を1福祉行政職員のエンパワメント研修」として紀要論文としてまとめた。
LIMホメオドメイン蛋白質Xlim-1の活性制御機構の解析

LIMホメオドメイン蛋白質Xlim-1の活性制御機構の解析を行うため、Xlim-1の標的遺伝子候補であるgsc遺伝子のプロモーターアッセイの系を用い、野生型Xlim-1とLdb1および他の転写困子との相互作用を検封した結果、オ-ガナイザー特異的ホメオドメイン蛋白質Otx2とLdb1がそれぞれXlim-1と共働的にgscプロモーターを活性化し、かつ3者の共存で活性はさらに増大することを見い出した。gscプロモーターの領域-492にはXlim-1の主要な結合部位が3つあり、そのうちの2つはアクチビン応答配列のDE,PEと一致し、他の1つはそれらの上流にある配列でUE(upstream element)と名付けた。UEあるいはDEに変異を導入したが、XLim-1,Ldb1,Otx2による活性化は部分的にしか減少しないことより、複数の結合部位がプロモーター活性に関与していると考えられる。一方、GscはXlim-1,Ldb1,Otx2によるgscプロモーターの活性化を抑制し、また腹側中胚葉に発現するホメオドメイン蛋白質PV.1(Vent1)もその活性化を抑制することを見い出した。GscとOtx2とはDNA結合配列は同じであることより競合的に働くと考えられる。以上の結果は、gscがオ-ガナイザー(背側中胚葉)に特異的に発現することをうまく説明できる。即ちオ-ガナイザーに発現するXlim-1,Ldb1,Otx2によりgscの発現が維持され、gscによる自己抑制はOtx2により競合され得る。一方、腹側中胚葉にはPV.1が発現しておりgscの発現が抑制される、と考えられる。このように転写因子間の胚発生における相互作用に関し興味深い知見を得ることができた。
癌の治療に応用可能な完全ヒト型モノクローナル抗体および免疫複合体の開発

抗体療法は癌に対する新たな標的治療薬として注目され、最近では抗体工学の分野が飛躍的に成長している。我々が開発したヒトモノクローナル抗体(Mab)は完全ヒト型抗体産生マウス(KM mouse)を用いて作製され、ヒトに対する抗原性が少なく、頻回投与にても異種タンパクによる抗体産生は起こらない特徴を有する。本研究期間中には以下の新たなMabを作製し、臨床応用へ向けての検討を行った。1.HMMC-1(human monoclonal antibody against mullerian cancer)は子宮体癌細胞株を免疫原として作製され、子宮体癌や卵巣癌に特異性が高く、in vitroでは補体依存性細胞障害活性を示すことが判明している。HMMC-1の認識抗原を検索したところ婦人科癌で特異的に発現する糖鎖抗原であった。子宮体癌の臨床手術検体においても、本抗体を用いた免疫組織化学の検討では、原発腫瘍より転移腫瘍により強い反応性を示した。さらにこの抗体は抗腫瘍効果を有し、我々が確立したin vivoのリンパ節転移マウスモデルでは、子宮への同所性移植によって形成された原発性腫瘍からの転移性後腹膜リンパ節腫瘍に対して抗体投与による抗腫瘍効果を認めた。以上よりHMMC-1抗体がリンパ節転移に対して抑制的に機能していることが確認された。3.ヒトhCG(human chorionic gonadotropin)を免疫原としてMabを作成したところ、LHなどと交差反応を示さずintacthCGを認識抗原分子とするMab 8-1Aを樹立した。今後の研究では本抗体がhCGの機能に対して抑制効果を有するか検討する必要がある。今後は各抗体の特異性および抗腫瘍効果の検討を行ない、臨床応用へ向けて検討を進めることとする。現在、各種疾患に対する抗体療法が注目されている。これまで開発されてきた抗体は少なからずマウスなどのヒト以外に由来するアミノ酸配列が含まれ、異種タンパクに対する抗体産生の問題から頻回投与には限界があったが、現在開発中の抗体は最新の遺伝子工学によって作製された完全なヒト抗体を産生するマウスを使うもので、抗腫瘍活性を有するヒトモノクローナル抗体(Mab)が得られれば臨床応用が期待できる。さらに、抗原決定基の解析により新たな癌の生物学的特性が解析できる可能性がある。そこで、完全ヒト型抗体産生マウス(KM mouse)を用いヒトMabの作製を試みた。いくつかのヒトMabが得られている中で子宮体癌と卵巣癌細胞に対する抗体に関して解析を行った。前者については、抗原分子がヒトにおいてその局在がきわめて限局しているextended core-1構造を有するO-glycanであることを明らかとし、本糖鎖構造が癌に存在することを世界で初めて報告した。また、子宮体癌だけでなく卵巣癌やその他の婦人科癌にも高い特異度で反応するばかりでなく、抗体が反応する子宮体癌細胞に対して補体依存性細胞障害活性(CDCC)を有することも判明した。また、後者は、卵巣癌の各組織型に特異度は低いものの反応率が約80%と高く、抗体認識分子に関する生化学的解析の結果、N-またはO-glycanの両者に共通する糖鎖構造であると推測された。さらに抗体の機能としては、卵巣癌細胞と腹膜中皮細胞との接着を阻害する活性があることが判明し、卵巣癌の腹膜播種を抑制する可能性が示唆された。さらに、これらのヒトMabの癌細胞抑制効果を検証する目的で、リンパ節転、腹膜播種に関する同所性移植マウスの動物モデルを開発した。現在、がんを始めとする各種疾患に対する抗体療法が注目されていることから、抗腫瘍活性を有する完全ヒト型モノクローナル抗体(hMab)が得られれば臨床応用が期待できる。これまでに作製したhMabについて本年度は以下の知見を得た。

1.子宮体癌、卵巣癌に特異性が高くin vitroで子宮体癌培養細胞に対して補体依存性細胞障害活性を呈するMab HMMC-1 (human monoclonal antibody against mullerian carcinoma-1)のリンパ節転移に対する効果の検討を行ったところ、転移部位ではHMMC-1の反応性が原発巣より増加していた。さらに体癌のリンパ節転移マウスモデルを確立し、HMMC-1認識抗原の高発現株および低発現株を子宮に同所移植した結果、HMMC-1高発現細胞はリンパ節に転移巣を形成するのに対して、低発現細胞は形成しなかったことからHMMC-1認識抗原分子のリンパ節転移への関与が示唆された。以上より、本hMabがリンパ節転移に対して抑制的に機能することが期待される。抗体医療は癌に対する新たな標的治療薬として注目され、最近では抗体工学の分野が飛躍的に成長している。我々が開発したヒトモノクローナル抗体(Mab)は完全ヒト型抗体産生マウス(KM mouse)を用いて作製され、ヒトに対する抗原性が少なく、頻回投与にても異種タンパクによる抗体産生は起こらない特徴を有する。MabのなかでもHMMC-1抗体は抗腫瘍効果を有することが判明しており、早期臨床応用を目途としてその効果を検証した。婦人科癌の予後不良因子であるリンパ節転移に対してHMMC-1抗体は腫瘍縮小効果を示すことを確認した。子宮体癌の臨床手術検体における本抗体を用いた免疫組織化学的検討では、原発腫瘍より転移性腫瘍により強い反応性を示した。さらに我々が確立したin vivoのリンパ節転移マウスモデルでは、子宮に同所性移植した原発性腫瘍からの転移性後腹膜リンパ節腫瘍に対して抗体投与による抗腫瘍効果を認めた。さらに、この抗腫瘍効果は現在子宮体癌に対するキードラッグの1つであるドキソルビシン投与よりも強かった。以上よりHMMC-1抗体がリンパ節転移に対して抑制的に機能していることが確認された。さらにリンパ節転移を標的とする新たな抗体作製を試みている。リンパ節転移を高頻度に形成する子宮体癌細胞株Hee-1Aを免疫原としてKMマウスを免疫し、樹立したhybridomaをHec-1Aとの反応性によってスクリーニングしたところ、現在6つのクローンが候補となっている。さらに、転移リンパ節を特異的に認識する抗体を選別するために原発巣および転移巣における免疫組織化学的反応性の相違に着目して検討している。今後は各抗体の特異性および抗腫瘍効果の検討を行ない、婦人科癌のリンパ節転移に対して抗腫瘍活性を有する新たな抗体の選別を進めることとする。
DNA分析によるサラセミア症の病態解析と遺伝子の制御研究

1.鎌状赤血球症ーαサラセミアー2症の遺伝子増幅法(PCR)による病態解析:SicklingTestが陽性の患児の末梢血液検査、ヘモグロビン(Hb)分析、Hb構造解析、Hb合成試験の結果からHb Sーαサラセミアー2症と診断した症例の末梢血液白血球から得たDNAを解折し、Hb Sへの遺伝子変換とαサラセミアの原因を遺伝子レベルで解明した。患児とその両親のDNAとβ鎖グロビン領域(1.7kb)をPCRにかけ増幅DNAを得、M13ファ-ジベクタ-に組み込み、1本鎖DNAを調整後、dideoxy法で塩基配列を決定した。この結果、患児ではβ6位がGAG(Glu)→GTG(Val)へ変換したHb Sのみが確認され、両親ではHb Sのヘテロが確認された。またHb合成試験からαサラセミアが疑われたので、サザンブロット法で遺伝子解析を行った結果α_2とα_1遺伝子間の3.7kbの塩基対の欠損であるαサラセミアー2(ーα^<3.7>/αα)が患児と父親に見いだされた。従って本患者はHb S(ホモ体)とαサラセミアー2との合伴症であることが明らかになった。最近は外国人居住者が増加して、日本人には見られないが外国人にはよくみられる血液異常の判定も必要になっている。2.PCR法による異常血色素の構造解析:異常Hbの蛋白構造異常はグロビン鎖遺伝子の塩基配列の変異によって引き起こされるものである。貧血の原因が不安定異常Hbである場合異常Hbのタンパク質分析は困難である場合が多い。Hb Koln症やα鎖異常であるHb Hirosakiを患者のDNAをPCR法で増幅し、遺伝子解析を試み異常Hb遺伝子の変異を明からにした。PCR法を応用した血色素異常症の解析は、蛋白分析が困難な場合においても有効なので検査診断医学分野における重要な解析法となっている。サラセミアや異常Hb症は日本人にはまれであるとされてきたが、この1年間だけでサラセミア17例、異常Hb75例の異常の実態(遺伝子異常)が明らかにされた。1.鎌状赤血球症ーαサラセミアー2症の遺伝子増幅法(PCR)による病態解析:Sickling Testが陽性の患児の末梢血液検査、ヘモグロビン(Hb)分析、Hb構造解析、Hb合成試験の結果からHb Sーαサラセミアー2症と診断した症例の末梢血液白血球から得たDNAを解折し、Hb Sへの遺伝子変換とαサラセミアの原因を遺伝子レベルで解明した。
CVDー高圧複合プロセスによる機能性材料の創製

CVD法で作られたBーNーSiを10GPaまでの高圧、2000°Cまでの高温条件で処理した結果、ダイヤモンド類似の窒化ほう素(すなわち立方晶:zーBNと略記)をベ-スとする高硬度、高靭性複合セラミックスが得られた。BーNーSi原料には3種類準備した。また、参考に乱層構造の窒化ほう素(tーBN)も準備した。先の3種はtーBN/aーSi_3N_4(3.52wt%)、tーBN/aーSi_3N_4(10.6wt%)、tーBNーβーSi_3N_4(10.6wt%)であった(aはアモルファス)。zーBNが生成する圧力条件は7GPa以上を要するが、これは4種の試料について大差ない。一方、温度条件は4種の間で異なり、しかもグラファイト型窒化ほう素(gーBN)またはβーSi_3N_4の結晶化および析出温度と近いことがわかった。例えば、7GPaにおいては、tーBN/aーSi_3N_4(10.6wt%)からzーBNが生成する温度は1600°Cで、この条件はgーBNとβーSi_3N_4が出現する温度と全く等しいが、tーBN/aーSi_3N_4(3.52wt%)では1400°Cである。これらの条件をこえる領域ではおおむね焼結体が得られた。その組織はzーBNの2次粒子が特異な形状を有する高次組織をなすものがあり、コンポジットを作りあげている。微小ビッカ-ス硬度は最高60GPaを記録した。そしてヤング率(570GPa)はzーBN(700GPa)に近く、破壊靭性値(5.5MPam^<1/2>)はβーSi_3N_4のそれ(6MPam^<1/2>)に近い。本研究で運用するCVD/高圧複合プロセスは、材料創製の新しい手段であり、新しいタイプのセラミックス・コンポジットを作ることが可能である。
歯周病原性細菌の宿主細胞内侵入と歯周組織破壊機構の分子生物学的解析

歯周病は,複数の細菌により引き起こされる感染性の疾患である.中でも,グラム陰性偏性嫌気性桿菌であるPorphyromonas gingivalisが,歯周疾患の主たる病原菌であることは,多くの研究者の一致する見解である.P.gingivalisは,菌株により異なる病原性を示すと推測されていたが,臨床的ならびに実験的証拠に乏しかった.申請者は,P.gingivalisの宿主への定着・付着にもっとも関与すると考えられている線毛をコードする線毛遺伝子(fimA)が,5型に分類され,2型線毛を有するP.gingivalisが歯周病の進行度・重篤度と強い相関を示すことを明らかとした.細胞内侵入性を示す病原性細菌の多くは,エンドソーム内に封入され,細胞内で消化される.近年,一部の病原細菌がエンドソームを経ずに直接細胞内質に取り込まれるようなZipperモデルも提唱されている.本研究では,この2型線毛を有する菌の細胞への付着・定着機構を明らかとするため,インテグリン強発現細胞株を樹立して線毛タンパクとの結合について解析した.α5β1インテグリン(フィブロネクチンレセプター)あるいはαvβ3インテグリン(ビトロネクチンレセプター)を強発現したCHO細胞に精製したリコンビナント線毛あるいは菌体の付着を確認した.その結果,本菌の宿主細胞への付着は,線毛とフィブロネクチンを介した結合だけでなく,線毛とインテグリン鎖直接の結合が認められた.歯周病原性細菌であるPorphyromonas gingivalisは骨の破壊に関与していることが明らかとされている.この骨吸収にはP.gingivalisの産生する種々の因子,特に内毒素であるリポ多糖による炎症性サイトカインの産生が重要であることが示されている.しかし,骨細胞にこれらの菌体から産生物が直接骨の破壊を誘導するのかについては検討されていない.本研究では,骨芽細胞にP.gingivalisが感染した場合の骨芽細胞の反応について解析を行った.骨芽細胞にP.gingivalisを感染させるとreceptor activator of nuclear factor kappaB ligand(RANKL)のmRNA発現が上昇した.炎症性サイトカインであるIL-6も同様に誘導されたが,オステオプロテグリン遺伝子の発現は認められなかった.P38の阻害剤であるSB230350,MEK1/2の阻害剤であるPD98059,PI3キナーゼの阻害剤であるウオルトマニンの添加ではRANKL遺伝子の発現は抑制できなかった.そこで,感染細胞でのNF-Kbの動態を解析したところ,その文化費亜認められなかった.しかし,AP-1阻害剤であるクルクミンの添加により,RANKL遺伝子の発現上昇は阻害された.そこで,AP-1活性化に関わるシグナル因子をさらに解析したところ,AP-1を構成するc-Junのリン酸化が認められ,さらにc-FosのAP-1認識配列に対する結合が認められた.P.gingivalisのもう一つの主要な病原因子であるアルギニン特異的プロテアーゼ,あるいはリシン特異的プロテアーゼの欠損株ではこのようなAP-1の活性化は認められなかったことから,骨破壊に関与するRANKLの発現は,P.gingivalisのプロテアーゼによるAP-1の活性化が必要であることが明らかとなった.歯周病は,複数の細菌により引き起こされる感染性の疾患である.中でも,グラム陰性偏性嫌気性桿菌であるPorphyromonas gingivalisが,歯周疾患の主たる病原菌であることは,多くの研究者の一致する見解である.P.gingivalisは,菌株により異なる病原性を示すと推測されていたが,臨床的ならびに実験的証拠に乏しかった.申請者は,P.gingivalisの宿主への定着・付着にもっとも関与すると考えられている線毛をコードする線毛遺伝子(fimA)が,5型に分類され,2型線毛を有するP.gingivalisが歯周病の進行度・重篤度と強い相関を示すことを明らかとした.細胞内侵入性を示す病原性細菌の多くは,エンドソーム内に封入され,細胞内で消化される.近年,一部の病原細菌がエンドソームを経ずに直接細胞内質に取り込まれるようなZipperモデルも提唱されている.本研究では,この2型線毛を有する菌の細胞への付着・定着機構を明らかとするため,インテグリン強発現細胞株を樹立して線毛タンパクとの結合について解析した.α5β1インテグリン(フィブロネクチンレセプター)あるいはαvβ3インテグリン(ビトロネクチンレセプター)を強発現したCHO細胞に精製したリコンビナント線毛あるいは菌体の付着を確認した.その結果,本菌の宿主細胞への付着は,線毛とフィブロネクチンを介した結合だけでなく,線毛とインテグリン鎖直接の結合が認められた.
血清脂質を規定する遺伝的要因とライフ・スタイルの交互作用に関する分子疫学的研究

兵庫県宍粟群H-Y地区の20-80歳代の集検受診者のうちから、インフォームド・コンセントの得られた男女672人を対象に血清LDLコレステロールレベルの個人間変動に及ぼすライフ・スタイル因子及び遺伝的因子の影響を定量的に検討した。まず、研究の第一段階として、672人の中から175人をランダムに抽出し、これらの対象から全員静脈採血をした。血清LDLコレステロールを測定した。さらに、白血球を精製して、DNAを取り出し、PCR法にてアポ蛋白B遺伝子のXba1及びEcoR1の2つの制限酵素断片長多型(RFLP)を測定した。ライフ・スタイルについては、栄養摂取量(24時間思い出し法)、過去一年間における喫煙、飲酒、労働・身体活動レベルの調査を行った。ライフ・スタイルと遺伝的因子は血清LDLコレステロールレベルの個人間変動をどの程度説明できるのかを重回帰モデルで解析した。血清LDLコレステロールの個人間変動には男女とも遺伝的因子よりもライフ・スタイルの寄与が大きかった。ライフ・スタイル因子の総寄与率は男9.4%、女5.7%で、遺伝的因子の寄与率は、男1.3%、女1.6%にすぎず、統計学的に有意とはならなかった。ライフ・スタイルに関する4因子のうちでは、食事性因子の寄与率が最も大きく、男4.5%、女4.4%で、性差はほとんど認められなかった。喫煙習慣(男のみ)も2.3%の寄与率を示した。飲酒の寄与率は、男1.5%、女1.2%であったが、有意にはならなかった。現時点で、本集団において、血清LDLコレステロールレベルのコントロールを行う場合には、遺伝子多型を分析するよりも個人のライフ・スタイルをできるだけ正確に把握するのが望ましいと言えよう。
高等学校数学科における「授業研究コミュニティ」の形成に関する研究

我が国の高等学校数学科においては,依然として,数学的に考える態度の育成よりも,与えられた問題の正解を導けるようにすることを優先する授業が少なくない。この背景には,一教師の志だけでは打開できない構造的な問題がある。本研究は,このことに対して,生徒の学びの改善のための校内や地域での教員の協働性を基盤とする,how to learn型の授業研究を行う「授業研究コミュニティ」を形成することでアプローチする。すなわち,本研究の目的は,高等学校数学科に,数学的に考える態度の育成を目標とする「授業研究コミュニティ」を形成するとともに,その形成要件やプロセスを明らかにすることである。
高性能EB-PVDコーティングの応力と強度評価

ガスタービンの高温燃焼と高信頼性を目的として基板を回転して電子ビーム物理蒸着(Electron Beam-Physical Vapor Deposition)法で成膜したジルコニア遮熱コーティングの応力と強度評価について研究を行った.EB-PVDによるジルコニア遮熱コーティングは複雑かつ強い配向組織のために,従来のX線応力測定法が適用できない.回転しない場合は,基材に垂直方向に<111>の優先方位をもつ柱状晶であり,5rpm,10rpmおよび20rpmでは基材に垂直方向に<100>の優先方位をもつ柱状晶であった.特に,回転成膜した場合は,羽毛状の形態をし,(111)面がピラミッドの4面をなして成長する.このような配向膜の残留応力測定方法を確立するために,X線回折装置を改良して側傾法試料台に面内回転装置を試作して,面内方向の残留応力測定を可能にした.また,高エネルギー放射光を利用して,面外方向の残留ひずみを測定した.これらの結果をあわせて,EB-PVDジルコニア遮熱コーティングの3次元の残留応力分布を解析した.これらの結果から,回転成膜をしないジルコニア膜は,大きな圧縮残留応力によりコーティングの破壊が促進されること,回転成膜速度が0,5,10,20rpmの順で圧縮残留応力が低下することが明らかとなった.1273K,200時間の高温酸化させた残留応力も解析し,圧縮残留応力の低下および焼結の影響が確認された.一方,熱サイクルをに伴う内部応力の変化挙動も解明した.その結果,熱サイクルによる内部応力の変化を基板回転法により低減できることも5rpmおよび10rpmの熱サイクル実験から得られ,より高強度・信頼性の成膜の可能性が明らかとなった.ガスタービンの高温燃焼と高信頼性を目的として基板を回転して電子ビーム物理蒸着(Electron Beam-Physical Vapor Deposition)法で成膜したジルコニア遮熱コーティングの応力と強度評価について研究を行った.EB-PVDによるジルコニア遮熱コーティングは複雑かつ強い配向組織のために,従来のX線応力測定法が適用できない.回転しない場合は,基材に垂直方向に<111>の優先方位をもつ柱状晶であり,5rpm,10rpmおよび20rpmでは基材に垂直方向に<100>の優先方位をもつ柱状晶であった.特に,回転成膜した場合は,羽毛状の形態をし,(111)面がピラミッドの4面をなして成長する.このような配向膜の残留応力測定方法を確立するために,X線回折装置を改良して側傾法試料台に面内回転装置を試作して,面内方向の残留応力測定を可能にした.また,高エネルギー放射光を利用して,面外方向の残留ひずみを測定した.これらの結果をあわせて,EB-PVDジルコニア遮熱コーティングの3次元の残留応力分布を解析した.これらの結果から,回転成膜をしないジルコニア膜は,大きな圧縮残留応力によりコーティングの破壊が促進されること,回転成膜速度が0,5,10,20rpmの順で圧縮残留応力が低下することが明らかとなった.1273K,200時間の高温酸化させた残留応力も解析し,圧縮残留応力の低下および焼結の影響が確認された.一方,熱サイクルをに伴う内部応力の変化挙動も解明した.その結果,熱サイクルによる内部応力の変化を基板回転法により低減できることも5rpmおよび10rpmの熱サイクル実験から得られ,より高強度・信頼性の成膜の可能性が明らかとなった.初年度においては,高性能EB-PVDコーティングの成膜方法と成膜による結晶構造の変化を解析した.Ni基耐熱超合金基材面に,CoNiCrAlYを減圧プラズマ溶射し,さらにナノコーティング技術によりボンドコート面を処理した.その上に,ジルコニアを電子ビーム物理蒸着法により成膜した.基材を固定した場合,また毎分5,10および20回転した場合において,成膜特性が異なった.特に,基材を固定では膜厚方向に<111>配向するコーティングを示したが,回転成膜法では<100>配向が現れた.次いで,本研究のように強い優先配向を持つジルコニア膜の応力測定方法について研究した.応力測定に適した測定方法を見つけるために,極点図,背面反射X線写真,SEM観察などを行い,配向特性と応力評価に利用できるX線回折条件の検討を行った.回転成膜法では,<100>方位が+/-20度程度コーティング厚さ方向に傾いていた.その結果,側傾法で133+331回折を利用して2点法により,表面の面内方向の残留応力が評価できた.また,高エネルギー放射光によりコーティング内部の残留応力分布を測定するための測定条件および測定方法について検討を行った.本研究テーマは,高輝度光科学研究センターの課題として採択され,高エネルギーX線によるひずみスキャニング法についても試みることができた.これまで,強い配向膜のひずみスキャニング法は試された例はなく,本実験により測定条件を検討したところ,72keVのX線によりジルコニアの(111)および(600)回折については,残留応力測定に利用できる可能性が高かった.

次年度は,高エネルギー残留応力測定方法の確立,高温酸化したEB-PVD膜の残留応力測定をめざす.さらに,これらの基礎に立ち,高温熱サイクル測定も達成する予定である.ガスタービンの高温燃焼と高信頼性を目的として基板を回転して電子ビーム物理蒸着(Electron Beam-Physical Vapor Deposition)法で成膜したジルコニア遮熱コーティングの応力と強度評価について研究を行った.EB-PVDによるジルコニア遮熱コーティングは複雑かつ強い配向組織のために,従来のX線応力測定法が適用できない.回転しない場合は,基材に垂直方向に<111>の優先方位をもつ柱状晶であり,5rpm,10rpmおよび20rpmでは基材に垂直方直に<100>の優先方位をもつ柱状晶であった.特に,回転成膜した場合は,羽毛状の形態をし,(111)面がピラミッドの4面をなして成長する.このような配向膜の残留応力測定方法を確立するために,X線回折装置を改良して側傾法訟料台に面内回転装置を試作して,面内方向の残留応力測定を可能にした.また,高エネルギー放射光を利用して,面外方向の残留ひずみを測定した.これらの結果をあわせて,EB-PVDジルコニア遮熱コーティングの3次元の残留応力分布を解析した.これらの結果から,回転成膜をしないジルコニア膜は,大きな圧縮残留応力によりコーティングの破壊が促進されること,回転成膜速度が0,5,10,20rpmの順で圧縮残留応力か低下することが明らかとなった.1273K,200時間の高温酸化させた残留応力も解析し,圧縮残留応力の低下および焼結の影響が確認された.一方,熱サイクルをに伴う内部応力の変化挙動も解明した.その結果,熱サイクルによる内部応力の変化を基板回転法により低減できることも5rpmおよび10rpmの熱サイクル実験から得られ,より高強度・信頼性の成膜の可能性が明らかとなった.
低速電子線用多元系窒化物蛍光体の創製とその発光特性制御に関する研究

発光スペクトルおよびXRDパタンを測定してシリコンがAlN:Euの発光やEuの固溶における役割を検討した。シリコンはEuがAlN結晶に固溶することを促進し、不純物の減少と発光強度の向上に重要な役割を果たした。EXAFSとHAADF-STEM分析手法を用いてAlN:Eu,Siの局部構造を解明した。AlN:Eu,Siの局部構造としてはウルツ鉱AlNの層間にEuとSiからなる層が挿入した構造をとることが分かった。一方、開発された白色LED用窒化物蛍光体(La-Si-O-N:Ce^<3+>,β-sialon:Eu^<2+>, AlN-SiC:Eu^<2+>,γ-alon:Mn^<2+>)のバンド構造の制御や表面修飾を行い、電子線励起発光特性を調べた。その中、緑色β-sialon:Eu^<2+>や青色AlN-SiC:Eu^<2+>が優れる発光特性を示す、電子線励起デイバスへの応用を期待される。本提案では、次世代の薄型テレビであるフィールドエミッションディスプレイ(FED)で必要とされる、数百kVの電圧で駆動する低速電子線で励起できる蛍光体を開発する。従来の蛍光体は、酸化物や硫化物系で研究開発されてきたが、耐久性と発光効率を両立するものは少なく、FEDを商品化するための問題となっていた。申請者らは、AlNやサイアロンをホストとした蛍光体の研究で実績があり、多元化によるバンドエンジニアリングにより導電性を付与するとともにホスト結晶の発光イオンの配位環境を制御して、FED用途の赤、緑、青色蛍光体を開発することを目的とする。本年度はケイ素がAlN:Euの発光やEuの固溶における役割を検討し、AlN:Euの発光機構を解明することを試みた。一方、Ce^<3+>ドープしたLa-Si-O-N系蛍光体を合成し、さらにその電子線励起特性を測定した。以下に研究の概要を示す。(1)ケイ素の添加による不純物が減少してAlN:Euの発光強度が増加することを示した。ケイ素はEuがAlN結晶に固溶を制御する上で重要な役割を果たしていると考えられた。(2)TEM像ではAlN結晶のc軸方向に積層欠陥が見られた。格子像に対応して電子線回折でもc軸方向にストリークが見られ、積層欠陥が不規則配列していた。この積層欠陥位置にEuが存在していると考えられた。ちなみに、XANES法ではEuは2価で存在することが分かった。(3)La-Si-O-N:Ce系青色蛍光体は結晶構造による発光スペクトルや輝度が異なり、バンド構造、配位環境、局所構造および導電性などが発光特性に影響を与えると考えられた。その中、La_3Si_8O_4N_<11>:Ceは441nmで発光してシャープなスペクトルを見られ、劣化も少なく、FEDへ応用が可能である。本研究では、次世代の薄型テレビであるフィールドエミッションディスプレイ(FED)で必要とされる、数百kVの電圧で駆動する低速電子線で励起できる蛍光体を開発する。申請者らは、AlNやSi-Al-O-N系化合物をホストとした窒化物蛍光体をバンドエンジニアリングにより導電性を付与するとともにホスト結晶の発光イオンの配位環境を制御して、FED用途の赤、緑、青色蛍光体を開発することを目的とする。20年度に引き続き、開発された白色LED用窒化物蛍光体のバンド構造を制御するため、バンドギャップエンジニアリングを活用し、電子線励起発光強度を高めることを目指す。本年度では、下記通りの研究実績の概要を示す。2)ケイ素源として炭化ケイ素や窒化珪素がAlN:Eu^<2+>に添加し、ケイ素の役割や発光強度を検討した。ケイ素の添加による不純物が減少し、さらに紫外側の発光が抑えられ、AlN:Euの発光強度が向上することを示した。ケイ素はEuがAlN結晶に固溶や安定な積層欠陥の生成を制御する上で重要な役割を果たしていると考えられた。まだ、AlN-SiC固溶体が形成され、炭化ケイ素は窒化珪素よりAlN結晶に固溶しやすいことが分かった。本研究では、次世代の薄型テレビであるフィールド

エミッションディスプレイ(FED)で必要とされる、数百kVの電圧で駆動する低速電子線で励起できる蛍光体を開発する。申請者らは、AlNやSi-Al-O-N系化合物をホストとした窒化物蛍光体をバンドエンジニアリングにぶり導電性を付与するとともにホスト結晶の発光イオンの配位環境を制御して、FED用途の赤、緑、青色蛍光体を開発することを目的とする。22年度に引き続き、開発された白色LED用窒化物蛍光体のバンド構造や電性導を制御し、電子線励起発光強度を高めることを目指す。本年度では、下記通りの研究実績の概要を示す。1)AlN-SiC固溶蛍光体を高温合成し、電子線励起特性を検討した。SiCがSi_3N_4と同じようにSi源を提供し、EuはAlNに固溶することが促進された。ただし、SiCがSiC_3N_4よりAlNに固溶しやすく、AlN:Eu蛍光体の発光強度が増加することが示した。一方、AlN-SiC固溶体が幅広い範囲に生成し、蛍光体組成の制御が相対的容易になってきた。2)AlN:Eu^<2+>金蛍光体の局所構造を解明した。ウルツ鉱AlNの層間にEuとSiからなる層が挿入した構造をとることが分かった。Euは積層欠陥として存在することも確認した。3)β-sialon : Eu^<2+>蛍光体の電子線励起特性。β-sialon:Eu^<2+>蛍光体は優れた緑色蛍光体として白色LEDへの応用が注目された。β-sialon : Eu^<2+>粒子表面に沈殿法によるIn203がコーティングされ、蛍光体の電導性の向上を図った。そして、電子線励起下での発光強度が5倍になることが示した。