hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
計算論的立場からの神経細胞集団の情報処理の解明

本研究は、「計算論的立場からの神経細胞集団の情報処理の解明」という題目のもとで、神経細胞集団の発火がどのように外界の刺激を符号化・復号化するのかについてその最適性を研究した。さらに雑音の確率構造がその最適性にどのような影響を与えるかについて、いくつかの異なる構造について統一的な神経場モデルを構築して研究した。また大脳基底核の細胞が、報酬信号を利用しつつ、自己組織化を通じて、効率の良い発火パターンを示せることをしめした。同時に、大脳基底核-大脳皮質回路による逐次的運動の学習・制御のモデルとして我々の提案した多重表現仮説が逐次運動の学習・制御に関するの脳回路の仮説として適していることを示し、その議論をまとめた。以上の研究により、細胞集団の特性を把握することができた。また、同時発火がどのような機能を持ちうるかについて、モデルの立場からの研究と、情報幾何を用いたデータ解析の立場からの研究を並行して進めた。情報幾何座標系を使うと、今まで観測不可能だった高次相関を実験データからきちんと定量的に測定できることになる。これにより、今まで不可能だった神経細胞集団の発火活動の高次相関が動物の意思決定にどれくらい関与しているのかが定量的にぎろんできるようになる。これについては、この数理的研究についての論文発表を行った。実際の実験データを用いて、我々の解析手法を検討し、その学会発表も行った。更に、そのデータ解析手法については今後の発展が大いに期待されていて、その一つの応用としてDNAマイクロアレイのデータ解析の手法としても適用できることを示した。
政治参加への「忌避態度」の研究-庶民へのオーラル・ヒストリーの試み

多くの民主主義諸国では、市民の政治離れが進んでいる。そもそも有権者の主体的な参加が民主主義の前提となっており、政治参加の後退は制度そのものの危機である。にもかかわらず、その原因について必ずしも十分な解明が進んでいるとは言えない。ましてや、効果的な処方箋は提供されていない。本研究では、概念ツールとしての「政治参加忌避態度(政治に関わりたくないという意識)」と、分析ツールとしての「一般市民に対するオーラル・ヒストリー」を用いて、主に世論調査結果に依拠したこれまでの知見を再確認・再検討すると同時に、新しい展望を得ようとした。「一般市民」に対するオーラル・ヒストリーが、当該研究の特徴の1つであるが、その意味でも、どの「市民」を対象とするのか、その客観性が重要な要件となる。そこで、人口規模にしたがい、5つの調査地点をランダムに抽出し、さらに地点ごとに電話帳より平均400の番号をランダムに選び、電話による調査協力依頼を実施した(輿論科学協会に業務委託)。いわゆる層化二段無作為抽出法の応用である。最終的には47名の回答者から有効な回答を得ることができた。そして、その郵送調査の分析をもとに、忌避態度の強度を主たる基準に置きつつ、また、地域性・性別・年齢などを考慮し、面接調査対象者を特定した。最終的には6名の個人(一般市民)が、インタビューに応じてくれることとなった。聞き取り調査(オーラル・ヒストリー)の結果、(1)「関わりたくない」という忌避態度・意識も、その「質」において個人差がきわめて大きい。(2)政治的な現象に対する認知は、その他の日常的な事象についての「理解」の仕方と相関が高く、個人内の整合性は高いことなどが判明した。有権者の「生の声」を聞くことの重要性を確認した。本研究では、概念ツールとしての「政治参加忌避態度(政治に関わりたくないという意識)」と、分析ツールとしての「一般市民に対するオーラル・ヒストリー」を用いて、「行き詰まり」状態にある政治参加研究に対して一定の突破口を提供することを目的としている。本年度は、電話による依頼をつうじて、郵送調査および面接調査に応じていただける研究対象者の特定を行った。今回は、人口規模にしたがい、5つの調査地点をランダムに抽出し、さらに地点ごとに電話帳より平均400の番号をランダムに選び、電話による調査協力依頼を実施した(輿論科学協会に業務委託)。現在、完了した47名からの郵送調査の分析を進めている。忌避態度の程度の強度を基準に、また、地域性・性別・年齢などを考慮しつつ、面接調査対象者を特定の予定。そして、統一地方選の直後から、具体的な聞き取りを実施する。

本研究では、概念ツールとしての「政治参加忌避態度(政治に関わりたくないという意識)」と、分析ツールとしての「一般市民に対するオーラル・ヒストリー」を用いて、主に世論調査結果に依拠したこれまでの知見を再確認・再検討すると同時に、新しい展望を得ようとした。そして、平成19年度には、複数の個人(一般市民)に対して聞き取り調査を実施した。その結果、(D「関わりたくない」という忌避態度・意識も、その「質」において個人差がきわめて大きい。(2)質問紙に対する回答において忌避態度が確認できる個人であっても、政治参加のモードによっては積極的である。(3)政治的な現象に対する認知は、その他の日常的な事象についての「理解」の仕方と相関が高く、個人内の整合性は高い。(4)政治的信頼・忌避態度などの測度として、世論調査で一般的に用いられている質問文についても、上記(1)・(3)などを考慮に入れ、その妥当性についてさらなる検討が必要であることなどが判明した。
分光法を応用した血中遊離DNA・無標識循環がん細胞解析によるがん診療支援システム

1.無標識非破壊物質分析法の一つであるラマン散乱分光法を用いて、血液、細胞、組織などの生体試料の無標識迅速質的評価法を確立することを目的とした。2.ラマン散乱分光法を用いた患者血清試料の無標識分析法の確立を目標に研究を行った。レーザー光源の波長、出力、照射時間を調整することで、血清中微量物質の破壊を抑制し、かつ有意なラマンスペクトルを取得することに成功した。患者の疾患により、スペクトルの散乱光強度に有意差があることを見出し、ラマン散乱分光法を用いた血清試料の解析により、疾患の診断が行える可能性を示した。3.ラマン散乱分光法を用いた細胞の無標識評価法の確立を目標に研究を行った。主に培養細胞を帯主として基礎データの蓄積を行った。1個の細胞全体からラマン散乱光スペクトルを取得し、細胞イメージングを行うためには約1時間程度の時間を要するため、短時間でラマン散乱光スペクトルを取得する技術的工夫が必要と考えられ、現在技術的改良を行っている。4.ラマン散乱分光法を用いた組織の無標識評価法の確立を目標に研究を行った。内視鏡的あるいは外科的に切除された組織を対象として、ラマン散乱光スペクトルの取得を試みた。レーザー光源の波長、出力、照射時間を調整することで、病変部と非病変部で異なるパターンのラマン散乱光スペクトルが取得できた。この成果をもとに、生体内でのリアルタイム組織診断技術の確立をめざして研究を進めている。1.ラマン散乱分光法を用いた患者血清試料の無標識分析法の確立において、順調に進展しており、あるいは一部においては計画以上に進展している。血清中微量物質の破壊を抑制し、かつ有意なラマンスペクトルを取得することに成功しており、患者の疾患により、スペクトルの散乱光強度に有意差があることを見出し、ラマン散乱分光法を用いた血清試料の解析により、疾患の診断が行える可能性を示した。2.ラマン散乱分光法を用いた細胞の無標識評価法の確立において、おおむね順調に進展している。主に培養細胞を帯主として基礎データの蓄積を行っているが、1個の細胞全体からラマン散乱光スペクトルを取得し、細胞イメージングを行うためには約1時間程度の時間を要するため、短時間でラマン散乱光スペクトルを取得するための技術的改良を行っている。3.ラマン散乱分光法を用いた組織の無標識評価法の確立を目標に研究において、順調に進展しており、あるいは一部においては計画以上に進展している。内視鏡的あるいは外科的に切除された組織を対象として、病変部と非病変部で異なるパターンのラマン散乱光スペクトルが取得できた。1.ラマン散乱分光法を用いた患者血清試料の無標識分析法の確立において、血清中微量物質の破壊を抑制し、かつ有意なラマンスペクトルを取得することに成功した。今後は、より多くの実臨床血清試料の解析を行い、解析の精度を高める。2.ラマン散乱分光法を用いた細胞の無標識評価法の確立において、1個の細胞全体から短時間にラマン散乱光スペクトルを取得し細胞イメージングを行うため、高速にラマン散乱光スペクトルを取得するための技術的改良を行う。3.ラマン散乱分光法を用いた組織の無標識評価法の確立を目標に研究において、内視鏡的あるいは外科的に切除された組織を対象として、病変部と非病変部で異なるパターンのラマン散乱光スペクトルが取得できた。より多くの実臨床組織試料の解析を進め、生体内でのリアルタイム組織診断技術を確立する。

血清中微量物質の破壊を抑制し、かつ有意なラマンスペクトルを取得することに成功しており、患者の疾患により、スペクトルの散乱光強度に有意差があることを見出し、ラマン散乱分光法を用いた血清試料の解析により、疾患の診断が行える可能性を示した。2.ラマン散乱分光法を用いた細胞の無標識評価法の確立において、おおむね順調に進展している。主に培養細胞を帯主として基礎データの蓄積を行っているが、1個の細胞全体からラマン散乱光スペクトルを取得し、細胞イメージングを行うためには約1時間程度の時間を要するため、短時間でラマン散乱光スペクトルを取得するための技術的改良を行っている。3.ラマン散乱分光法を用いた組織の無標識評価法の確立を目標に研究において、順調に進展しており、あるいは一部においては計画以上に進展している。内視鏡的あるいは外科的に切除された組織を対象として、病変部と非病変部で異なるパターンのラマン散乱光スペクトルが取得できた。この成果をもとに、生体内でのリアルタイム組織診断技術の確立をめざして研究を進めている。1.ラマン散乱分光法を用いた患者血清試料の無標識分析法の確立において、血清中微量物質の破壊を抑制し、かつ有意なラマンスペクトルを取得することに成功した。患者の疾患により、スペクトルの散乱光強度に有意差があることを見出し、ラマン散乱分光法を用いた血清試料の解析により、疾患の診断が行える可能性を示した。今後は、より多くの実臨床血清試料の解析を行い、解析の精度を高める。2.ラマン散乱分光法を用いた細胞の無標識評価法の確立において、1個の細胞全体から短時間にラマン散乱光スペクトルを取得し細胞イメージングを行うため、高速にラマン散乱光スペクトルを取得するための技術的改良を行う。3.ラマン散乱分光法を用いた組織の無標識評価法の確立を目標に研究において、内視鏡的あるいは外科的に切除された組織を対象として、病変部と非病変部で異なるパターンのラマン散乱光スペクトルが取得できた。より多くの実臨床組織試料の解析を進め、生体内でのリアルタイム組織診断技術を確立する。基礎データ取得段階において、顕微ラマン分光器のレンズ、カメラ、レーザー光源を、現有資産から流用したため、予算使用額が計画よりも少額となった。この後、より適した部品、物品を購入する計画であり、計画に基づき予算を執行する予定である。
ペプチド修飾デンドリマーを用いた変異p53タンパク質抗体作製法の開発

リシンデンドリマーを用いた多価抗原分子はエピトープと抗体の多重相互作用により、困難な抗体作製やワクチンとしての利用が検討されている。本研究では簡便に合成可能でかつ、強い疎水性と分子間相互作用をもつ芳香族ポリアミドデンドリマーの末端にペプチド鎖を導入した新しい多価抗原分子による新規抗体作製法の開発を行った。予備試験として、分子シャペロンの一種である熱ショックタンパク質(HSP10)を結合させたHSP10修飾デンドリマーを用いて抗HSP10抗体を用いた抗原抗体反応を行ったところ、未修飾のHSP10と同様にはっきりと活性を示した。芳香族ポリアミドデンドリマーに結合させたHSP10が分子の外側に提示されており、このデンドリマー骨格がペプチド担体として有効に機能することが確認できた。Boc基保護グリシンを4個もつデンドリマーに、変異p53タンパク質のホットスポット(R248Q)を含むペプチド鎖を結合させたペプチド修飾デンドリマーの合成を行った。アミノ酸を一つずつ結合させていく合成法から得られた最終生成物は互いに強く凝集し、特性解析が困難な生成物となった。一方、あらかじめ合成したペプチド鎖を結合させることでペプチド鎖が4本結合した生成物を主成分とするペプチド修飾デンドリマーの生成が確認できた。芳香族ポリアミドの強い疎水性、分子間相互作用にもかかわらず、ペプチド鎖の強い親水性のため生成したペプチド修飾デンドリマーは水溶性となった。GPC測定からペプチド修飾デンドリマーは水中で一部二量化していることが明らかとなった。合成したペプチド修飾デンドリマーを多価抗原としたウサギによる抗体作製を試みたが、毒性(おそらく不純物由来)により抗体作製には至らなかった。ペプチド修飾デンドリマーの定量的毒性評価と、より強い疎水性をもつペプチド修飾デンドリマーについて継続して検討中である。末端に多数のペプチド鎖をもつ芳香族ポリアミドデンドリマーを合成した。末端に8個カルボキシル基をもつ芳香族ポリアミドデンドリマーと、メチオニンまたはペプチド鎖を縮合剤(DBOP)を用いて結合させた。生成分子の構造は^1H,^<13>C NMR、MALDI-TOFマススペクトルにより確認した。メチオニンの場合、デンドリマー1分子あたり平均約8分子のメチオニンを結合させることができた。分子シャペロンの一種である熱ショックタンパク質(HSP10)を結合させた場合、1置換体が主成分で4置換体まで検出できた。HSP10修飾デンドリマーを用いて抗HSP10抗体を用いた抗原抗体反応を行ったところ、未修飾のHSP10と同様にはっきりと活性を示した。芳香族ポリアミドデンドリマーに結合させたHSP10が分子の外側に提示されており、このデンドリマーがペプチド担体として有効に機能することが確認できた。変異p53タンパク質のホットスポット(R248Q)を含むペプチド鎖を末端カルボキシル基デンドリマーと結合を試みた。MALDI-TOFマススペクトルから3置換体まで検出できたものの、平均置換度が低く、収量も少なかったため、抗原抗体反応は行わず、合成法を再検討した。置換度向上を目的として末端アミノ基をもつ芳香族ポリアミドデンドリマーを合成し、アミノ酸との選択的縮合を試みた。アミノ基4個もつデンドリマーと保護基をもつグリシンを縮合剤(DBOP)を用いて結合させると4個すべてが置換された分子が合成できた。再結晶後の生成物では^1HNMR、MALDI-TOFマススペクトルで置換不十分な成分は認められない。グリシンの保護基を除去し、変異p53タンパク質の変異部分を含むセグメントを結合させれば、置換度の高いペプチド修飾

デンドリマーの合成が可能である。リシンデンドリマーを用いた多価抗原分子はエピトープと抗体の多重相互作用により、困難な抗体作製やワクチンとしての利用が検討されている。本研究では簡便に合成可能でかつ、強い疎水性と分子間相互作用をもつ芳香族ポリアミドデンドリマーの末端にペプチド鎖を導入した新しい多価抗原分子による新規抗体作製法の開発を行った。予備試験として、分子シャペロンの一種である熱ショックタンパク質(HSP10)を結合させたHSP10修飾デンドリマーを用いて抗HSP10抗体を用いた抗原抗体反応を行ったところ、未修飾のHSP10と同様にはっきりと活性を示した。芳香族ポリアミドデンドリマーに結合させたHSP10が分子の外側に提示されており、このデンドリマー骨格がペプチド担体として有効に機能することが確認できた。Boc基保護グリシンを4個もつデンドリマーに、変異p53タンパク質のホットスポット(R248Q)を含むペプチド鎖を結合させたペプチド修飾デンドリマーの合成を行った。アミノ酸を一つずつ結合させていく合成法から得られた最終生成物は互いに強く凝集し、特性解析が困難な生成物となった。一方、あらかじめ合成したペプチド鎖を結合させることでペプチド鎖が4本結合した生成物を主成分とするペプチド修飾デンドリマーの生成が確認できた。芳香族ポリアミドの強い疎水性、分子間相互作用にもかかわらず、ペプチド鎖の強い親水性のため生成したペプチド修飾デンドリマーは水溶性となった。GPC測定からペプチド修飾デンドリマーは水中で一部二量化していることが明らかとなった。合成したペプチド修飾デンドリマーを多価抗原としたウサギによる抗体作製を試みたが、毒性(おそらく不純物由来)により抗体作製には至らなかった。ペプチド修飾デンドリマーの定量的毒性評価と、より強い疎水性をもつペプチド修飾デンドリマーについて継続して検討中である。
超低線量CT灌流画像による低被曝化と急性期、慢性期脳虚血における脳血流定量解析

本研究の目的は、脳虚血性疾患の血行動態解析法であるCT灌流画像(CTP)の画質の向上、検査被曝の低減、更に低線量条件下における定量性向上を図ることである。昨年度、我々はCT用ファントムと脳梗塞患者に対しmultislice CTによる低線量撮影を行い、企業と共同開発した量子ノイズ除去フィルタを適用することで、約40%の信号雑音比の向上に成功した。本年度は低線量撮影下の画像処理過程における定量性に影響を与える種々の因子の特性を検討し、逆畳込積分アルゴリズムの最適化を試みた。同一データを複数の逆畳込積分アルゴリズムで解析し、その結果をSPECTと比較した。以上の結果より、量子ノイズ除去フィルタとblock-circulant SVDを組み合わせることで、CTPの被曝低減と定量性向上が可能となると考えられた。量子ノイズ除去フィルタを適用した画像では、頭部CT、ファントムともに同一線量で約2倍、1/2線量でも約1.5倍のS/N比、C/N比を得ることができた。視覚的には、1/2線量で撮影しフィルタを適用した頭部CTでも、白質、灰白質の良好なコントラストが得られ、ノイズが減ったため、コントラストは通常の頭部CTよりも良好で、初期虚血変化も極めて明瞭に描出することが可能であった。また、低線量で撮影したCT灌流画像でも、極めて良好な脳血流マップを作製でき、MR灌流画像やSPECTの結果とも良好な対応が得られた。
変声期の自己受容と表現を支える児童合唱団の機能と役割

「声変わり」は第二次性徴のひとつであるが、音楽活動を積極的に行ってきた子どもたちにとっては音楽とのかかわりを左右する極めて重大な出来事である。変声期前後の音楽学習については指導法や教材開発は進んでいるものの個人とコミュニティの関係から変声を受容する過程を詳細に検討した研究は未だに少ない。本研究では、合唱活動に積極的にかかわる変声期前後の男子児童生徒に着目し、歌声の変容を音声解析という科学的アプローチと子ども自身が変化をどのように語るかという質的アプローチを組み合わせることによって、変声期前後の自己受容の過程を捉え、そこに及ぼす合唱団というコミュニティの役割と教育的機能を明らかにする。
先端技術企業における会計システムの進化に関する研究

本研究の目的は組織変化論等において蓄積されてきた進化論を援用した分析枠組みを、管理会計の変化に対して適用し、これを「進化的フレームワーク」として体系化することを第一の目的として行っている。このために、多様な社会理論を基礎として行われてきた管理会計変化の先行研究における知見を包摂しつつ、かかる分析枠組みを洗練・強化することを目指して研究を遂行している。本研究によって得られた経験的データから、特定の計算構造を変化研究の対象として同定した時に、機能的要請(何のために計算構造をりようするのか)、手続き(どのように計算構造を利用するのか)、そして適用可能な関係状況(どのような状況に対してその管理会計技法を適用できるのか)という、管理会計の知識を構成する他の要素と計算構造が結び付けられることにより、特定の管理会計技法が形成されていることが明らかとなった。他方で、このような変化の動因として、人的行為者の戦略的意図のみならず、他の要因(例えば経路依存性など)が重要な役割を果たす場合もあることが示された。今後は、このような研究成果を広範なデータと照合することにより、分析枠組みをさらに洗練させる必要がある。また、リアルタイムでの参与観察等を通じたより詳細なデータに基づく経験的研究が必要となる。平成19年度は、予定された研究期間の初年度として、主にフィールドワークによるデータ収集を行った。聞き取り調査を中心として、京都などに本拠地を置く複数の先端技術企業についての調査に相対的に多くの研究資源を投入した。上述の調査に関する体系的な成果の公表は平成21年度を予定しているが、その成果の一部は本年度の学会において公表した。そこでは、村田製作所における管理会計システムの進化過程を明らかにするとともに、かかる進化が単純な事前合理的意思決定に基づくものだけでなく、経路依存的で創発的なものであることを示した。また、このような視点が、従来の伝統的な歴史研究にもたらす貢献について検討した。今後、順次、学術誌等においても公表予定である。また、並行して、欧米における管理会計変化論及び組織変化論の先行研究のレビューを継続して行っている。そこで析出された課題は、組織的現象の中での管理会計の特殊性に基づいて、会計システムの変化を捉える理論的枠組みの不十分性である。いくつかの先行研究の枠組みを拡張する形で、この問題を解決することを次年度以降の課題としている。以上のような成果を踏まえて、次年度は主として収集したデータを理論的に考察するための枠組みに関する研究に注力する予定である。平成20年度は引き続き(株)村田製作所、(株)日本電産、キヤノン電子(株)他について、国内の製造・販売子会社に赴いて、聞取・資料調査によりデータの収集を行った。グローバルな経済環境の悪化に伴い、各企業の業績が低迷する中で、当初予定されていた調査を十分に実施することはできなかったため新規のデータ収集は困難を極めたが、過去に収集したデータに基づいた分析を行い、この成果を国外の管理会計分野における学会で報告している。このため、理論的・概念的研究、とりわけ文献調査に基づく網羅的な先行研究のサーベイ調査を重点的に行った。そこでは既存研究を進化的フレームワークに基づいていくつかのカテゴリーに分類し、その貢献と問題点を明らかにしている。この成果を踏まえて、平成21年度以降の調査においては、管理会計変化プロセスにおける管理者(人的行為者)の役割を、歴史研究、リーダーシップ論、企業家論などの基礎のもとに再考することを予定している。
表面構造及びそのドメイン構造と表面電気伝導の制御

1.室温に保ったSi(111)-√3×√3-Ag表面上にさらにAg原子を蒸着すると、2次元ガス相を形成して表面電気伝導度を著しく高めることを昨年度見いだした。今年度は、その機構を解明することができた。つまり、2次元ガス相のAg原子が電子を基板表面に供出し、√3×√3-Ag表面超構造の表面電子準位バンドにその電子が入り、その結果、その表面電子準位バンドを介した伝導度が向上するのである。表面空間電荷層でのキャリア密度は、逆に減少していた。このように、表面上の吸着原子によって表面電子状態にキャリアがド-ピングされ、電気伝導度が向上するという現象の発見は世界的にも始めてである。2.Si(111)-√3×√3-Ag表面にAuを蒸着した時に形成される√21×√21表面は非常に高い表面電気伝導度を示すが、STM観察、光電子分光の結果と考え合わせ、構造と電気伝導特性を考察した。その結果、新しく分散の大きい表面電子準位バンドが形成され、その中のキャリアによって伝導度が増大していることがわかった。表面電子準位バンドによる電気伝導の存在を確認したのでは、世界的にも始めてである。1.複数のマスクパターンによるマスク蒸着が可能で、液体窒素温度まで冷却可能なRHEED試料ホルダーを製作した。また、作成した表面に脱着可能な、電気特性の測定のための4端子プローブも取り付けた。これによって、表面構造とそのドメイン構造が良く制御された試料を作ると同時に、その電気特性の測定もその場で行えるようになった。その結果、例えば、Si(111)7×7清浄表面ドメインとSi(111)-√<3>×√<3>-Agドメインの境界をまたいで電流・電圧特性を測定すると、奇妙な特性を示した。その現象の解釈はまだ明らかでないが、たしかにドメイン境界が電気特性に著しい影響を及ぼしていると考えられる。2.室温に保ったSi(111)-√<3>×√<3>-Ag表面上にさらにAg原子を蒸着すると、2次元ガス相を形成して表面電気伝導度を著しく高めることを見いだした。さらに、蒸着を続けて2次元ガス相が臨界濃度を越えると、3次元Ag安定核が形成され、それによって2次元ガス相の濃度が減少し、表面電気伝導度もそれに従って減少することを見いだした。このように、電気伝導度の実時間測定により、吸着原子のダイナミクスを追跡できることがわかった。3.低温STM走査トンネル顕微鏡(STM)観察を可能とし、これによって、低温に保ったSi(111)-√<3>×√<3>-Ag表面上にさらにAgを蒸着した時に形成される√<21>×√<21>および6×6構造の原子像観察を行ない、構造モデルを得た。特に、√<21>×√<21>相は非常に高い表面電気伝導度を示すが、STM観察の結果と考え会わせ、構造と電気伝導特性を考察したが、詳しくは現在検討中である。つまり、2次元ガス相のAg原子が電子を基板表面に供出し、√3×√3-Ag表面超構造の表面電子準位バンドにその電子が入り、その結果、その表面電子準位バンドを介して伝導度が向上するのである。2.Si(111)-√3×√3-Ag表面にAuを蒸着した時に形成される√21×√21表面は非常に高い表面電気伝導度を示すが、STM観察、光電子分光の結果と考え会わせ、構造と電気伝導特性を考察した。

その結果、新しく分散の大きい表面電子準位バンドが形成され、その中のキャリアによって伝導度が増大していることがわかった。表面電子準位バンドによる電気伝導の存在を確認したのでは、世界的にも始めてである。
劣モジュラ最適化による機械学習モデルとアルゴリズムの研究

近年,劣モジュラ最適化という組合せ最適化の手法が,機械学習などの分野で注目されている.本研究では,劣モジュラ最適化と機械学習への応用について研究し,以下のような成果を得た.1.これまでの「曲率」と呼ばれる指標にもとづく近似比評価を改善し,離散凸性にもとづいた新たな近似比評価指標とアルゴリズムを開発した.2.辞書学習と呼ばれる圧縮センシング・機械学習の問題に対して,新しい組合せ的なアルゴリズムを与えた.2016年度は,「実際の性能を予測できる新たな近似比評価指標」と「複雑な制約に対する高速な近似アルゴリズム」に取り組んだ.具体的な成果として,単調劣モジュラ関数とM(ナチュラル)凹関数の和で与えられる劣モジュラ関数の最大化に対し,前者の項は1-1/e近似,後者の項は最適値を達成する多項式時間近似アルゴリズムを開発した.このアルゴリズムを応用することで,既存研究で主に扱われてきた指標である曲率(curvature)に基づく近似比評価を一般化することに成功した.これにより,従来手法では,1-1/eより良い近似比評価を与えられなかった関数についても,近似比評価を改善することができる.提案アルゴリズムは,連続貪欲法と呼ばれる手法にM凹関数の凹閉包(concave closure)を組合せたものである.この連続貪欲法では,緩和解を離散解に丸める過程において,M凹関数の凹閉包の値を保存するような丸めアルゴリズムが必要となる.これに対して,既存のマトロイド制約に対するスワップ丸めを一般化した丸めアルゴリズムを開発した.これらの成果を取りまとめ,国際会議へ投稿する予定である.また,劣モジュラ最適化と機械学習に関連した成果として,整数格子点上の非単調劣モジュラ関数最大化に対する1/2近似アルゴリズムと,多目的単調劣モジュラ最大化に対するリグレット比最小化アルゴリズムを得た.これらの成果は国際会議AAAI 2017に採択され,2017年2月に口頭発表を行った.研究計画の予定通りに「実際の性能を予測できる新たな近似比評価指標」と「複雑な制約に対する高速な近似アルゴリズム」の両方に対して成果が得られたため.前年度からの研究に引き続き,2017年度は「単調劣モジュラ関数最大化を用いた疎性モデル」の開発に取り組んだ.成果として,辞書選択(dictionary selection)と呼ばれる圧縮センシング・機械学習の問題に対して,ロス関数の制限強凸性を利用した組合せ的近似アルゴリズムを開発した.辞書選択における目的関数は劣モジュラ関数とは限らない.従来,非劣モジュラな目的関数に対しては,劣モジュラ比(submodularity ratio)と呼ばれる指標で近似比評価がなされてきた.対して,本手法では制限強凸性に注目することで,劣モジュラ比を用いずに近似アルゴリズムを与えた点が新しい.また,これらの結果をオンライン最適化の設定に拡張することにも成功した.本成果は機械学習系国際会議に投稿中である.加えて,2017年10月に筑波大学で行われたRAMPシンポジウムにて,「整数格子点上の劣モジュラ最大化と近似アルゴリズム」の題で招待講演を行った.近年,劣モジュラ最適化という組合せ最適化の手法が,機械学習などの分野で注目されている.本研究では,劣モジュラ最適化と機械学習への応用について研究し,以下のような成果を得た.1.これまでの「曲率」と呼ばれる指標にもとづく近似比評価を改善し,離散凸性にもとづいた新たな近似比評価指標とアルゴリズムを開発した.2.辞書学習と呼ばれる圧縮センシング・機械学習の問題に対して,新しい組合せ的なアルゴリズムを与えた.上述の得られた成果については国際会議等に投稿する予定である.次年度は,研究計画にある通り「単調劣モジュラ関数最大化を用いた疎性モデル」について研究を行う.29年度が最終年度であるため、記入しない。組合せ最適化29年度が最終年度であるため、記入しない。
肺癌EGFR compound mutationにおけるアレル特異性と薬剤感受性

EGFR活性化型変異陽性肺がんはチロシンキナーゼ阻害薬(TKI)に感受性を示す。しかしTKI治療後約1年で再発する症例が多く、治療抵抗性機構としてEGFR遺伝子に新たにT790M変異が加わることが知られている。このようにEGFR遺伝子の複合型変異は、活性化型変異にTKI治療による耐性変異が付加して生じると考えられてきた。しかし我々は、EGFRの複合変異にはさまざまな変異の組み合わせがあり、TKI治療歴のない症例にも認められることを発見した。本研究では、TKI治療歴のない肺腺がんに生じたEGFR複合変異に着目し、変異のアレル特異性とTKI感受性の関係およびがん化への寄与を探る。
ｂｅｔａ－Ｃａｔｅｎｉｎ／Ｓｏｘ２／ｐ６３シグナルの肺上皮分化・腫瘍原生制御解析

Wnt/β-cateninシグナルおよび関連因子のうちSox2は小細胞癌で、Sox9は扁平上皮癌、腺癌、大細胞癌において、p63は主に扁平上皮癌で、Notch1は腺癌に発現が高く、それぞれの肺癌亜型の腫瘍原性への関与が示唆された。次に、VA10の3D培養からBIOが細胞極性に貢献することを示し、Wnt3a+EGFの共刺激がspheroidコロニーからの顕著な細胞伸長を誘導することから細胞の増殖・分裂を促進することが示唆された。ChIP解析においてβ-cateninがSox2プロモーター領域に結合ぜず、他の間接的機構によりSox2発現を抑制している可能性が示唆された。[目的]我々はβ-catenin/Sox2系が発達肺気道上皮の分化に重要であることを報告した。本研究ではβ-cateninとp63/Sox2/Sox9/Notchの気道上皮分化における制御機構を明らかにすることを目的とする。[方法]p63発現ヒト株化気管支基底細胞(VA10)の3次元培養法を確立し、Wnt/β-catenin系、胎児肺発達関連因子およびsiRNAによるp63遺伝子発現阻害とVA10分化との関連につき病理組織学的、免疫組織化学的解析を中心に行った。マトリゲル中でVA10を各刺激因子の存在/非存在下で3次元培養、観察し、14日目で停止後、ゲルの凍結切片を作成し、H.E.染色、免疫染色を行った。[結果]VA10は非刺激下でspherecolonyを形成し、扁平な構成細胞と辺縁平滑なコロニー形態を呈した。BIO(GSK-3阻害剤)、Wnt3a刺激によるWnt/β-catenin系活性下で、構成細胞の立方化とコロニー外方へのbuddingも観察された。p63発現は外側配列細胞に見られ、ヒトの気管支の基底部がコロニー外側に、内腔側がコロニー内部に向かうような極性を持ちながらinvolculin陽性の角化傾向を伴った内側の上皮へ分化する形態を認めた。FGF-10はヘパリン存在下でVA10膨大化とコロニー外方への無秩序なbuddingを誘導した。siRNA-p63遺伝子発現阻害では淡明細胞質を有する細胞の膨大化も見られた。[展開]平成25年度は、VA10誘導細胞の分化解析、及び、ChIPアッセイ法によるβ-catenin/Sox2/p63の直接的結合性の解析を行い、β-cateninの気道上皮分化制御機構の解明を目指す。また、肺癌細胞、組織での各因子の発現解析から、肺癌の発生、分化、維持機構への関連についても考察を行う。最後に、最終的な実験結果の総括を行う。[目的]我々はWnt/β-cateninシグナル系が発達肺気道上皮の分化に重要であることを明らかにした。本研究では気道上皮および肺癌細胞におけるp63/Sox2/Sox9/Notch発現を中心にWnt/β-cateninシグナル系の気道上皮分化制御機構および肺癌への関与を明かにすることを目的とする。[方法]平成25年最終年度は、まず、前年度に確立したヒト株化気管支基底細胞(VA10)の3次元培養法を用い、肺発達関連重要因子Wnt3a, FGF10, EGF刺激によるVA10のsphere形成に及ぼす細胞動態の解析を行った。次に、株化肺癌亜型細胞よりRNAを抽出、cDNAを作成し、Real-Time qPCR法により各亜型間における、Sox2/Sox9/Notch遺伝子発現の比較解析を行った。さらに、BIO処理VA10よりDNAを回収し抗β-catenin抗体によるChIPアッセイを行った。[結果]VA103次元培養において、Wnt3a, FGF10(Heparin存在下でのみ有効), EGFいずれの刺激でもVA10細胞のshort buddingが誘発された。また、Wnt3a/EGFの共刺激でbuddingが長く顕著であり、走化能および分裂能に重要な影響を及ぼすことが確認できた。Real-Time qPCR解析で、Sox2は小細胞癌、腺癌に、Sox9は腺癌、扁平上皮癌、大細胞癌に、Notch1は腺癌、大細胞癌に発現が高い傾向が見られ、それぞれの肺癌亜系の癌化、増殖への関連が示唆された。BIO処理VA10細胞抽出DNAからの抗β-catenin抗体によるChIPアッセイではDNA断片化処理条件決定を行い現在Sox2プロモーター領域を中心に解析を継続進行中である。[目的]p63発現気管支基底細胞は気道上皮の幹細胞であるが、その維持・分化機構を明らかにすることは先天性肺疾患の病因解明や、肺傷害からの再生医療に重要であると考えられる。

我々はWntシグナル系β-cateninがSox2発現を負に制御することにより発達肺気道上皮の分化を制御する重要な因子であることを明らかにしたが、メカニズムの詳細は不明である。本研究ではβ-cateninとp63/Sox2/Sox9/Notch発現を中心にその気道上皮分化制御機構を明らかにすることを目的とする。[方法]当該平成23年度は、p63発現ヒト株化気管支基底細胞(VA10)を用い、BIO(GSK-3阻害剤でβ-catenin分解を抑制)の非処理、処理(0.5μM, 1.0μM)下にRNAを抽出、cDNAを作成し、LightCycler Nano (Roche、当該年度予算で購入)を用いReal Time-qPCR法で各遺伝子発現の解析を行った。[結果]BIO処理下でβ-catenin破砕複合体Axin2、および、核内転写複合体Lef1の遺伝子発現が有意に亢進し、Wnt/β-cateninシグナル系の活性化を確認した。このBIO処理、Wnt/β-cateninシグナル活性下で幹細胞マーカー、p63、Sox2、Notch1遺伝子発現は有意に減少し、逆に、Sox9遺伝子発現は亢進した。誘導β-catenin発現がこれら遺伝子発現変位を誘導することからVA10の幹細胞としての分化を制御している可能性を示した。[展開]次平成24年度は、VA10三次元培養法を用い、Wnt/β-cateninシグナル活性下でVA10の分化傾向を解析するとともに、ChIPアッセイ法によりβ-cateninと各因子の直接的結合性の検討と結合領域の解析を行い、β-cateninの気道上皮分化制御機構の詳細を明らかにする。まず、細胞レベル、特にVA10 (p63発現ヒト株化気管支基底細胞)の2次元培養においてβ-catenin誘導発現状態における、Sox2, Sox9, p63, Notch遺伝子発現との関連をRT-qPCRにて解析を行い、β-cateninと各因子間の発現制御機構につき考察を行える段階まで来ている。また、VA10の3次元培養法を確立することに成功し、実際にこれら各因子のVA10の分化に与える影響をこの系を使って検索できるシステムを確立できた。H24年度に購入した遺伝子導入装置もp63遺伝子発現阻害のためのp63-siRNA導入のために有効に活用ができており、p63の肺上皮分化における機能解析も期待できる状態にあると考えられる。今後、癌細胞や組織でのこれら因子の発現の意義解析は残るものの、H25年度にこれらの解析は行う予定にしており、以上のような理由から、判定は、(2)おおむね順調に進展している、と自己評価した。当該平成23年度は、先にVA10細胞を入手できたためこの細胞を使ったWnt/β-cateninシグナル活性化による関連遺伝子発現のReal Time-qPCR解析を中心に行った。よってトランスジェニックマウスを使った解析を後に回すこととなり当初の計画と違って順番が入れ替わったが、遺伝子解析自体は順調に行え、有益な結果が得られた。また、当該年度予算で購入したReal Time-qPCR解析用の機器であるLightCycler Nanoも目的通りに有効に活用できた。以上の理由により判定は、(2)おおむね順調に進展している、と自己評価した。
弦理論におけるT-双対性

ボアッソン・リーT(PLT)-双対性は通常のT-双対性の一般化であり、これによって標的空間が等長対称性を持たない場合でも、ドリンフェルト対と呼ばれる異なる標的空間上に等価な模型を構成することができる。今年度は、チェコ工科大学のHlavaty氏、Snobl氏と共同でPLT双対性を念頭に置きつつ境界条件を解析し、互いに双対な標的空間が、必ずしもドリンフェルト対の同じリー代数分解に属する必要がないことを発見した。このとき正準変換は通常のPLT変換から変更を受けるが、我々はこれを用いて糊付け行列の双対、あるいは多重対変換性を導き、これらの写像の無矛盾性を解析した。この仕事は現在投稿中であるが、eprintとして既にarXiv:0706.0820[hep-th]に発表されている。また、基研の木村哲士氏と共同で、曲がった空間上のN=4超対称量子力学を考え、そこでの微分演算子、及び対応する超対称電荷を定義し、その妥当性を確かめ、最終的には捩率を持つ多様体の場合に拡張することを試みている。これに成功すれば、超弦理論のフラックスを含むコンパクト化に対して、有用な道具立てを与えると期待される。通常のT-双対性の一般化であるポアッソン・リーT(PLT)-双対性の下で、開弦の世界面上における境界条件がどのように変換するかを解析した。最初にT-双対性の一般化として提案された非可換T-双対性は、二度繰り返しても元の共形場理論に戻らず、双対性変換として解釈するのは困難であった。この点を改善する変換として導入されたのがPLT-双対性で、以下に述べるような性質を持っている。通常のT-双対性は、二次元非線形シグマ模型が有する対称性、即ち時空に対する等長対称性をゲージ化することにより得ることができる。これに対して一般化であるPLT-双対性では、これが二つの時空がドリンフェルト・ダブルと呼ばれるペアを構成するための条件に緩められる。このとき二つの時空は完全に同じ条件を満たし、双対変換は完全に対称的となっており、通常のT-双対性を特殊な場合として含んでいる。研究分担者は、以前N=1超対称非線形シグマ模型が記述する開弦の理論において最も一般的な境界条件を分類し、これがD-ブレインを特徴づける糊付け行列と呼ばれる行列を用いて定式化できることを示した。本研究ではこの結果を用い、境界条件の適当な部分集合に対して正準変換としてのPLT双対性を行った際に、対応する糊付け行列の変換性を具体的に求めた上で、共形不変性が自動的に保たれることを示した。このことは共形対称なD-ブレインは、PLT双対性の下でやはり共形対称なD-ブレインと対応づけられることを意味している。これらの結果は2005年3月に行われたニセコ冬の学校や、東京大学理学部で行ったセミナーで発表され、近日中に論文として投稿される予定である。ポアッソン・リーT(PLT)-双対性は通常のT-双対性の一般化であり、これによって標的空間が等長対称性を持たない場合でも、ドリンフェルト対と呼ばれる異なる標的空間上に等価な模型を構成することができる。今年度は、ロンドン・インペリアルカレッジのR.Reid-Edwards氏と共同でボゾン弦のPLT双対変換を考察し、世界面上の境界条件がどのように変換されるかを詳しく解析した。特にある条件の下では、境界条件の変換が自動的に共形不変性を保存し、双対な模型も共形不変となっていることを証明した。また同時にD-ブレインを特徴づける糊付け行列の変換性を導き、いくつかの例に対して具体的な写像を構成し、議論した。更に、京都大学数理解析研究所のT.Logvinenko氏と共同でドリンフェルト対のポアッソン構造とD-ブレイン上のシンプレクティック構造の間の関係を明らかにした。これらの結果は次欄最初に挙げた文献として出版し、国際会議Strings 2006でのボスター発表、及び基礎物理学研究所、ミラノ大学、チェコ工科大学等のセミナーで発表した。また、チェコ工科大学のHlavaty氏、Snobl氏と共同でPLT双対性を念頭に置きつつ境界条件を解析し、互いに双対な標的空間が、必ずしもドリンフェルト対の同じリー代数分解に属する必要がないことを発見した。この仕事は現在出版準備中であるが、既にウプサラ大学のセミナーで発表している。

また、基研の木村哲士氏と共同で、曲がった空間上のN=4超対称量子力学を考え、そこでの微分演算子、及び対応する超対称電荷を定義し、その妥当性を確かめ、最終的には捩率を持つ多様体の場合に拡張することを試みている。これに成功すれば、超弦理論のフラックスを含むコンパクト化に対して、有用な道具立てを与えると期待される。
母胎間シグナルトランスミッターの構造解析

胎盤母体側と胎児側を架橋する情報伝達装置の存在を検証した。栄養膜間質にGFAP陽性線維を認めた。そこで、神経堤細胞マーカーであるHKX-1の免疫染色を行い、多数の陽性細胞が検出された。この結果は、血液胎盤関門がグリア性関門である可能性を示唆する。神経堤由来GFAP陽性線維の胎盤全体における局在を解析するために、我々が開発した組織透明化プロトコルであるRAP法を用いて胎盤組織の透明化を試みた。その結果RAP処理したサンプルではより強い陽性シグナルが得られることを確認した。このように、ホールマウント蛍光免疫染色とRAP法を組み合わせた胎盤のホールマウント・イメージング法の基礎がおおむね確立された。母体環境に起因する胎児のエピゲノム変化を、出生後の慢性疾患の形成素因とする仮説(胎児起源仮説、DOHaD)は、病因形成の新しい概念として注目されている。我々が同定した母胎児間シグナルリレー(母体LIF-胎盤ACTH-胎児LIF)による胎児の発生調節機構(Simamura et al, 2010)は、DOHaD仮説を検証するうえで重要なモデルである。このモデルにおいて母胎間シグナルの伝達を効率よく行うための組織構築が胎盤に存在することが予想されていた。本研究課題では、我々が開発してきた超広視野、高倍率観察が可能な共焦点レーザー顕微鏡ベースの画像取得装置を用いて、胎盤絨毛間腔(母体側)と絨毛血管(胎児側)をダイレクトに架橋する情報伝達装置の存在を証明する。具体的には、以下の内容について検討を行う。1.深部観察を可能とする胎盤組織の透明化プロトコルを確立する。2.胎盤に存在するアストログリアおよび神経幹細胞に対してGFAP免疫染色を施し、陽生細胞の全体像を描出する。3.脂溶性カルボニアン色素DiIを用いて、絨毛間腔と毛細血管を架橋する突起のトレースを試みる。すなわち、順行性標識、逆行性標識を行った後に、DiI標識した胎盤を透明化し、共焦点スキャナにて観察する。4.上記方法にて架橋構造を描出することができた場合、薄切した連続切片の透過型および走査型電子顕微鏡観察を行う。5.妊娠マウスにgp130過剰刺激(poly I:C、LPS等)状態を引き起こすことで、架橋構造に一致して、リン酸化STAT3が過剰に検出されることが期待される。これを免疫染色することで、シグナル伝達経路の可視化を行う。本研究により得られる成果は、血液胎盤関門に関する新たな解釈の提案につながる。本研究の遂行において、広範囲かつ深部観察を可能とする胎盤の組織透明化は非常に有効である。しかしながら、これまで報告された組織透明化技術では、胎盤は十分に透明にはならない。そこで、我々は独自の組織透明化プロトコルを検討し、胎盤の深部観察が可能な透明度が得られるプロトコルをほぼ確立した。このプロトコルでは、AlexaやFITCおよび各種蛍光タンパク質の活性も維持され、単光子共焦点レーザー顕微鏡でも2mmまでの深部観察が可能である。ただし、DiIについては、局在を維持することができないため、現在のプロトコルでは対応できておらず、更に改良が必要である。我々が想定している母胎間の架橋構造は、絨毛間腔に蓄えられる母体血から受け取ったシグナルに反応して、架橋構造から絨毛毛細血管内にセカンドメッセンジャーが放出されるモデルであり、神経内分泌系と酷似する。胎盤のmesenchymal stem cellsは、絨毛の血管内皮だけではなく、ニューロンとアストログリアへの分化能も有していることから、胎盤絨毛内での存在が知られているGFAP陽性細胞に注目して形態学的解析を行った。すなわち、薄切した妊娠13.5日のマウス胎盤を、抗GFAP抗体を用いて免疫染色し、共焦点レーザー顕微鏡にて観察した。その結果、母体側である絨毛間腔に面する合胞体性栄養膜および間腔内部に突出するように並ぶドット状のGFAP陽生構造物が確認された。Zスキャンおよび三次元再構築はまだ行っていないが、内腔に認められるドット状のGFAP陽生構造物は、合胞体性栄養膜から伸びる細胞質性の突起である可能性が高い。平成28年度には、以下の内容について検討を行った。(1)深部観察を可能とする胎盤組織の透明化プロトコルの検討を行った。その結果、着色が強い胎盤組織を効率よく脱色し、十分な透明度が得られるプロトコルを確立することができた。また、このプロトコルで有効な蛍光核染色法についても検討を行い、使用可能な色素(propidium iodide)を選定することができた。(2)胎盤をグリア線維性酸性蛋白質(GFAP)に対する得意抗体を用いて免疫染色細胞を行った。

胎盤全視野にわたる高倍率観察を行ったところ、胎盤組織中にGFAP陽性を示す長い突起状構造物が走行していることを見出した。現在、この突起の起点と終点を明らかにするため、3次元的画像解析を行っている。本研究により得られる成果は、血液胎盤関門に関する新たな解釈の提案につながる。(1)本研究の遂行において、広範囲かつ深部観察を可能とする胎盤の組織透明化は非常に有効であると期待される。しかしながら、これまで報告された組織透明化技術では、胎盤は十分に透明にはならない。この点については、我々が開発した組織透明化プロトコルを用いて、2mm程度の厚切り切片であればほぼ全層観察が可能であることが分かった。蛍光観察において免疫染色と共に核染色を用いることが望ましいが、我々の方法を含むこれまでの組織透明化プロトコルでは、組織透明化処理後の画像解析に耐えられる核染色像を維持することが困難であった。この問題に対して、核染色の色素をDNAに固定する方法について検討を行った。その結果、色素の種類にもよるが、白金製剤を使用することで、DNA二重鎖にとりこまれた蛍光色素を強固に固定できることが分かった。(2)絨毛間腔に面する合胞体性栄養膜および間腔内部に突出するように並ぶドット状のGFAP陽生構造物について、さらに詳細な観察を行った。GFAP染色を施したマウス胎盤をCV7000 (Yokogawa)を用いて全エリアの高倍率タイリング撮影を行い、膨大な数の取得画像から全画面を再構築し、GFAP陽性構造物の全体像を描出することができた。その結果、GFAP陽性構造物は数百ミクロン以上の非常に長い突起状の構造を呈しており、labyrinthine trophoblastsの間質を長い距離にわたって走行していることが明らかとなった。現在、突起の起始と停止について解析を進めている。(3)DiI染色を維持できる透明化プロトコルを確立することはできていない。昨年度までの研究によって、GFAP陽性突起は非常に長い距離にわたって胎盤内を走行していることが予想されるため、XY面の広視野観察に加えて、Z方向の深部観察が要求される。我々が同定した母胎児間シグナルリレー(母体LIF-胎盤ACTH-胎児LIF)による胎児の発生調節機構は、DOHaD仮説を検証するうえで重要なモデルである。このモデルにおいて母胎間シグナルの伝達を効率よく行うための組織構築が胎盤に存在することが予想される。本研究課題では、胎盤絨毛間腔(母体側)と絨毛血管(胎児側)をダイレクトに架橋する情報伝達装置の存在を証明する。平成29年度には、以下の内容について検討を行った。(1)我々が独自に開発してきた組織を短時間で透明化するプロトコル(RAP法)が確立し、論文公表に至った(Sci Rep, 2018, in press)。(2)胎盤絨毛間腔と毛細血管を架橋する突起を脂溶性カルボニアン色素DiIを用いて蛍光標識した後に、RAP法を用いて胎盤全体を透明化し、架橋構造の全容のホールマウント解析を行うことが可能か検討した。その結果、RAP法に含まれる界面活性剤によりDiIが溶出してしまうため、現行のRAP法をDiI標識法に適用することができなかった。
大直径ウエハエッチング用円環スロットアンテナ形マイクロ波プラズマの発生法の開発

半導体素子の生産性の向上や、次世代のULSI製作において必要とされる高密度かつ大口径な低気圧プラズマを均一に発生させるために、円環スロットアンテナとリング状永久磁石を使用した新しいプラズマ発生方法の開発を試みた。平成6年度ではアルゴンガスを使用してプラズマ発生波の確立、およびプラズマ諸量の観測を行い、開発中の装置が大口径プラズマの発生に有用であることを示した。平成7年度では実際のエッチングに仕用されるSF6ガスを用いて実験を行い、以下のことを明らかにした。1.シリコン基板を用い、0.6mTorr2.2mTorrの圧力範囲におけるエッチングレートの空間分布の観測を行った結果、マイクロ波注入電力200Wガス圧力1.4mTorrの条件で、円環スロットアンテナからの距離14cmの位置において直径26cmの範囲で160nm/nim±2.5%の均一なエッチングが実現できることが明らかになった。2.基板設置台に負の直流バイアス電圧を印加することによりエッチングレートの向上を試みた結果、-150Vのバイアスにより約400n/minのエッチングレートが得られた。またバイアス電圧を印加してもエッチングレートの均一性は維持されていたことから、本研究で開発した装置は実際のプロセスに十分に適用できると考えられる。3.SF6プラズマのプラズマ諸量の空間分布を測定し、1および2で得られたエッチングレートの空間分布と比較検討を行った結果、荷電粒子の空間構造はエッチングレートの空間構造と余り相関がないことが明らかになった。またエッチング基板断面のSEW写真から、本装置内で行われているエッチングは等方的であることも示されていることから、発生したSF6プラズマ中には多くのラジカル種が存在していることが推察される。次世代超LSI製作において必要とされる高密度かつ大口径な低気圧プラズマを均一に発生させるために、円環スロットアンテナとリング状永久磁石を使用した新しいプラズマ発生方法の開発を試みた。現在までにアルゴンガスを使用して実験を行い、以下のような結果を得た。1.プラズマ発生法の確立直径30cmの真空容器内に高密度・均一プラズマを発生するため、円環スロットアンテナとリング状永久磁石の配置の最適化を行った。その結果、円筒容器上部に内径26cmの円環ストットアンテナを設置し、その側部に2つの磁石の同極を1mmの厚さのスペ-サを挟み固定したリング状磁石を、スロットアンテナの直下にECR磁界を発生させるような位置に設置すると均一なプラズマを効率よく発生できることが分かった。2.プラズマ諸量の把握1で構築した装置を用いて圧力1mTorr、注入電力200Wでプラズマを発生させた場合、スロットアンテナより13cm離れた地点に、直径30cm、電子密度10^<11>cm^<-3>の均一(±3%以内)な高密度プラズマが発生していることを確認した。また、容器内における電子及びイオンの密度分布を測定し、発生したリング状ECRプラズマが拡散してゆく様子も観察している。更にECRポイント付近では電子のエネルギー分布が二温度のMaxwell分布となっていることを見い出した。3.エッチングプラズマとしての評価本装置で得られるプラズマのエッチング用プラズマとしての有用性を検討するため、プラズマ中イオンの速度分布の測定を行った。その結果、本装置内でイオンはECRプラズマのそれと異なり、等方的な運動をしていることが判明した。これは装置周辺部で発生した高密度プラズマが均一化される際、拡散が支配的であることを示していると考えられる。

平成6年度ではアルゴンガスを使用してプラズマ発生法の確立、およびプラズマ諸量の観測を行い、開発中の装置が大口径プラズマの発生に有用であることを示した。平成7年度では実際のエッチングに使用されるSF_6ガスを用いて実験を行い、以下のことを明らかにした。1.シリコン基板を用い、0.6mTorr2.2mTorrの圧力範囲におけるエッチングレートの空間分布の観測を行った結果、マイクロ波注入電力200W、ガス圧力1.4mTorrの条件で、円環スロットアンテナからの距離14cmの位置において直径26cmの範囲で約160nm/nim±2.5%の均一なエッチングが実現できることが明らかになった。2.基板設置台に負の直流バイアス電圧を印加することによりエッチングレートの向上を試みた結果、-150Vのバイアスにより約400nm/minのエッチングレートが得られた。またバイアス電圧を印加してもエッチングレートの均一性は維持されていたことから、本研究で開発した装置は実際のプロセスに十分に適用できると考えられる。3.SF_6プラズマのプラズマ諸量の空間分布を測定し、1および2で得られたエッチングレートの空間分布と比較検討を行った結果、荷電粒子の空間構造はエッチングレートの空間構造と余り相関がないことが明らかになった。またエッチング基板断面のSEM写真から、本装置内で行われているエッチングは等法的であることも示されていることから、発生したSF_6プラズマ中には多くのラジカル種が存在していることが推察される。平成6年度からの開発研究において、本研究で提案した原理に基づく大口径プラズマ装置のスケールアップは、円環スロットアンテナの大きさとリング状永久磁石の位置を最適化することにより容易に実現された。この事実は、今後より一層のスケールアップの要求に対しても本装置が対応可能であることを示唆していると思われる。