hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フレイルおよびサルコペニア予防のための骨格筋リモデリングと再生機構解明

サルコペニアは、高齢者の日常生活動作の制限、転倒骨折、フレイルなどと密接に関連し、医療のみならず介護予防の観点からも対応が求められているが、その病態はいまだ不明な部分が多い。一方、Notchシグナルは骨格筋の発生、細胞の分化・増殖、及びアポトーシスにおいて重要な役割を果たし、老化に伴いそのシグナル伝達の不活化が起こることが報告されている。骨格筋におけるNotchシグナル伝達の低下が報告はあるものの、サルコペニアへのCatK-Notchシグナルの関与については明らかにされていない。そこで9-12週齢の野生型マウス(♂、C57BL/6J)ならびにカテプシンK遺伝子欠損マウス(♂、CatKKO)の片側下肢骨格筋にカルジオトキシン(Cardiotoxin;CTX、20μM/0.2ml)を投与し、骨格筋障害を誘導し、これまで明らかにされていない障害後の骨格筋におけるカテプシンKの発現変化およびカテプシンKを媒介するNotch1の新たな活性化経路の解明のための検証を行った。しかし、当初の仮説に反し、障害後骨格筋でのCatK発現とNotch1活性化の亢進と反し、単球走化性蛋白質-1 (MCP-1)やトール様受容体(TLR)-2/-4発現上昇による炎症性マクロファージの浸潤、細胞死関連蛋白(caspase-3、cleaved caspase-8、the ratio of the BAX to the Bcl-2)の負の変化による骨格筋細胞のアポトーシスとともに、骨格筋修復・再生低下することを確認した。研究代表者は以前、老化促進マウスSAMP10における運動トレーニング(ET)の効果及びその機序に関する検討を行い、ETによる加齢に伴う筋肉機能及び構造変化(サルコぺニア)の改善効果についてその仕組みを明らかにしてきた。よって、次年度は、SAMP10マウスを使用し、カテプシンKーNotch1軸の変化およびその役割を解明していく。CatK-Notch経路の骨格筋細胞アポトーシス、増殖ならびに分化への関与と、さらにフレイル・サルコペニアに対する役割を明らかにすることを目的とし、野生型マウス(9週齢、♂、C57BL/6J)とCatKKOマウス(9週齢、♂)の片側下肢骨格筋にCTX投与による下肢障害モデルを作製し、CTX投与前、投与3日後、14日後にマウスの筋機能(握力、トレッドミル走行時間)の測定を行い、さらに下肢骨格筋を採取し生化学的な解析を行った。また、同様の下肢筋肉障害マウスの作製方法でカテプシンK選択的阻害剤投与を行い同様に比較した。CatKKOマウスで障害された骨格筋の機能改善を観察するとともに、カテプシンK阻害剤投与による骨格筋機能改善を明らかにした。以前の研究で、老化促進マウス(SAMP10)10月齢では既に骨格筋萎縮が存在していることを確認していることから、当該研究においても10月齢SAMP10を使用しCTXによる障害後の筋肉再生が低下し、Notchシグナルが低下しているかどうかを明らかにしていく。さらに加齢に伴うサルコペニア以外に過度の安静などにより引き起こされる廃用性骨格筋萎縮(カヘキシア)が二次性サルコペニアとして臨床で問題となっている。今後は、肺癌細胞株(Lewis lung carcinoma; LLC)を背部皮下に移植したカヘキシアモデルも用い、カテプシンKの関与について明らかにしていく。CatK-Notch経路の骨格

筋細胞アポトーシス、増殖ならびに分化への関与と、さらにフレイル・サルコペニアに対する役割を明らかにすることを目的とし、野生型マウス(9週齢、♂、C57BL/6J)とCatKKOマウス(9週齢、♂)の片側下肢骨格筋にCTX投与による下肢障害モデルを作製し、CTX投与前、投与3日後、14日後にマウスの筋機能(握力、トレッドミル走行時間)の測定を行い、さらに下肢骨格筋を採取し生化学的な解析を行った。また、同様の下肢筋肉障害マウスの作製方法でカテプシンK選択的阻害剤投与を行い同様に比較した。CatKKOマウスで障害された骨格筋の機能改善を観察するとともに、カテプシンK阻害剤投与による骨格筋機能改善を明らかにした。以前の研究で、老化促進マウス(SAMP10)10月齢では既に骨格筋萎縮が存在していることを確認していることから、当該研究においても10月齢SAMP10を使用しCTXによる障害後の筋肉再生が低下し、Notchシグナルが低下しているかどうかを明らかにしていく。さらに加齢に伴うサルコペニア以外に過度の安静などにより引き起こされる廃用性骨格筋萎縮(カヘキシア)が二次性サルコペニアとして臨床で問題となっている。今後は、肺癌細胞株(Lewis lung carcinoma; LLC)を背部皮下に移植したカヘキシアモデルも用い、カテプシンKの関与について明らかにしていく。
地域間格差の政治経済学:経済自由化によるアジア諸国の所得再分配機能の変容の分析

今年度の研究実積は以下の四点に要約される。第一に東アジア三カ国(日本、タイ、中国)において、経済自由化により政府の地域間格差の介入政策にどのような変容が早られたかの分析結果を米国の二学会の全国大会で口頭発表したことが挙げられる。平成16年4月にシカゴで行われた中西部政治学会の年次大会と平成16年9月にシカゴで行われたアメリカ政治学会(APSA)で"Contested Forces?: Economic Openness and Political Responses to Regional Inequality in East Asia."と題し口頭発表を行い、発表原稿は学会のProceedingとして公表された。第二にこの論文をもとにカリフォルニア大学サンディエゴ校、ミドルベリーカレッジ、ニューヨーク州立大学バッファロー校、アリゾナ州立大学、トロント大学、ロンドン大学の政治学科に招待されてセミナーを行い、他大学の研究者との交流を深めたことがあげられる。第三にInternational Organization誌の第一ラウンドの査読を通過した日本の輸入急増に対する政策介入の変化の実証分析論文を、審査員と学会で得られたコメントを踏まえて改訂し再投稿したことである。第四として、日中貿易摩擦と日本の貿易政策での利益集団のロビー・陳情活動に関する二つの研究プロジェクトを開始したことである。この二つの研究プロジェクトは任期終了後も発展させていく所存である。平成14年度の研究実績は、研究計画で述べた(1)統計データの収集と分析、(2)分析結果の一部を日米の学会で公表という二つの目標を達成するものであった。具体的な実績は以下の二点である。第一に、アジア諸国の地域間格差がグローバライゼーションによりどのように拡大してきたかと各政府の補助金配分に関する統計を日・韓・タイ・中国の4カ国について収集しデータベース化を進めた。このデータベースは研究が一区切りついた時点でウエッブページ上に公開する予定である。第二の実績として、上記のデータベースを用いた分析結果の一部を日米3つの学会の全国大会で口頭発表した。代表的には、平成14年9月に行われたアメリカ政治学会(APSA)で"Contested Forces?: Globalization, Representation, and Distribution of Public Expenditures in East Asia."と題し口頭発表を行った。ここでは、計量的な手法とインタビューで得られた知見と合わせて、なぜグローバライゼーションによる地域格差の拡大に対し、東アジア諸国諸政府の政策的対応が異なるのかを(1)開放経済モデル、(2)与党議員支配モデル、(3)長期的なパトロン-クライアント関係構築モデルなどの政治経済的な仮説を用いて検証した。とりわけ、1991年以降民主化が進められたタイにおいて、なぜ貧困地域・農村部が与党議員と長期的なパトロン・クライアント関係を築くことができないのかを他の東アジア諸国との比較と政治的・制度的要因とあわせて検討した。このほかに平成14年11月に神戸市淡路島で行われた日本国際政治学会全国大会に於いて、「自由貿易体制下の選択的逸脱」という題目で口頭発表し、同英語版を平成15年2月末に行われた米国国際政治学会(ISA)で"Selective Disengagement from the Free Trade Order."として口頭発表した。この発表原稿も近日学会のProceedingsとして公開される予定である。これらの発表原稿は現在査読付の日米の学術誌に投稿すべく推敲・修正中である。本年度の科研費研究実績は昨年の現地調査で集めた一次資料・インタビューを分析しまとめた論文二本を国際学会(the International Studies Association)で発表し、その草稿を学術誌に投稿したことと、博士論文を本にするための改稿を行ったことの二点が主たるものである。具体的には、昨年収集したデータの計量分析のために、統計ソフトウエア(STATAヴァージョン8、Special Edition)と地理的情報システム(Geographical Information System;"ArcView8.3")を購入した。この二つのソフトウエアで、東アジア4カ国(日本、韓国、中国、タイ)の地方政府レベルで、経済的・政治的資源がどのように分配されているかを計量分析し、また視覚情報として捉えることができた。この分析結果をまとめ、the International Studies Associationの年次国際大会の「東アジア国家の再生はありうるのか」というパネルにおいて,"Contested Forces?Globalization, Representation, Redistributive Policy in East Asia"という題目で口頭発表した。この論文は学会の草稿集(Proceedings)として公表された。この論文を改稿し、日米の学術誌に投稿する予定である。また、東アジア諸国における地域間格差への政策介入類型と、その規定要因について論じた論文が、薬師寺泰蔵編の『創発する国際政治-第三の国際政治学の射程-』の一章として、平成16年度に出版される予定である。

第三にInternational Organization誌の第一ラウンドの査読を通過した日本の輸入急増に対する政策介入の変化の実証分析論文を、審査員と学会で得られたコメントを踏まえて改訂し再投稿したことである。第四として、日中貿易摩擦と日本の貿易政策での利益集団のロビー・陳情活動に関する二つの研究プロジェクトを開始したことである。この二つの研究プロジェクトは任期終了後も発展させていく所存である。
タンパク質GPIアンカーの生合成機構

GPIアンカー生合成経路のうち、未知の遺伝子とその働きを明らかにることを目的とし以下の成果を得た。i)生合成の第一ステップに働く酵素を活性を保持した形で精製することに成功し、前年度までに知られていた4成分に加えてさらに2つの成分が含まれていることを示した。このうち新規のPIG-Pをクローニングし活性に必須であることを証明した。もう一つはドリコールリン酸マンノース合成酵素の制御に働くDPM2であって、DPM2によって第一ステップの酵素系も制御されていることを証明した。ii)ドリコールリン酸マンノース合成酵素を活性を保持した形で精製し、DPM1,DPM2に加え新規のDPM3が含まれていることを示した。DPM3はDPM2によって安定化され、DPM3が触媒サブユニットのDPM1を安定化することを証明した。iii)第1のマンノースの転移酵素PIG-Mをクローニングしその転移が小胞体の内腔側で起こることを証明した。その結果第一のマンノースの直前のステップでGPI中間体が細胞質側から内腔側ヘフリップすることが示された。iv)第3のマンノースにエタノールアミンリン酸を付加するのに、我々がクローニングしたPIG-Oが働くこと、PIG-Oが以前クローニングしていたPIG-Fによって安定化されることを示した。V)GPIトランスアミダーゼの構成成分であるGAA1の遺伝子(GPAA1)を解析した結果、ヒトとマウスどちらも12のエクソンからなる約4kbの遺伝子であった。ヒトとマウスの遺伝子はそれぞれ染色体の8q24.3と15Eにマップされた。これら遺伝子のイントロン8の5'スプライス部位はATで、3'スプライス部位は、ヒトがAC、マウスがATであり、minor classのイントロンであった。トランスアミダーゼの2つの構成成分のうち、GPI8はシステインプロテアーゼの一群と相同性がある。ファミリー内で保存されているアミノ酸のうち活性に必須な残基を決定した。新規のGPIアンカー欠損変異株517におけるGPI生合成を調べ、この変異株は第1のマンノースの転移ができないことを証明した。この細胞を用いて、新規の生合成遺伝子PIG-Mをクローニングした。2.DPM3のクローニング精製したヒトドリコールリン酸マンノース合成酵素中にDPM1,DPM2以外に第3のタンパク質を見いだし、そのN末端配列を指標に遺伝子(DPM3)をクローニングした。3.GPIトランスアミダーゼの解析GPIトランスアミダーゼの構成成分であるGAA1の遺伝子(GPAA1)を解析した結果、ヒトとマウスどちらも12のエクソンからなる約4kbの遺伝子であった。トランスアミダーゼの2つの構成成分のうち、GP18はシステインプロテアーゼの一群と相同性がある。4.その他のステップの解析第1のステップに働くGPI1の機能を明確にするため、マウスGPI1を胚性カルシノーマF9細胞で破壊して解析した。その結果、GPI1は第1ステップに働くNアセチルグルコサミン転移酵素複合体を安定化させることがわかった。

第1のマンノースにエタノールアミンリン酸を付加するステップに働くマウス遺伝子PIG-Nをクローニングした。GPIアンカー生合成経路のうち、未知のステップを明らかにることを目的とし以下の成果を得た。i)生合成の第一ステップに働く酵素を活性を保持した形で精製することに成功し、前年度までに知られていた4成分に加えてさらに2つの成分が含まれていることを示した。このうち新規のPIG-Pをクローニングし活性に必須であることを証明した。もう一つはドリコールリン酸マンノース合成酵素の制御に働くDPM2であって、DPM2によって第一ステップの酵素系も制御されていることを証明した。ii)ドリコールリン酸マンノース合成酵素を活性を保持した形で精製し、DPM1,DPM2に加え新規のDPM3が含まれていることを示した。DPM3はDPM2によって安定化され、DPM3が触媒サブユニットのDPM1を安定化することを証明した。iii)第1のマンノースの転移酵素PIG-Mをクローニングしその転移が小胞体の内腔側で起こることを証明した。その結果第一のマンノースの直前のステップでGPI中間体が細胞質側から内腔側へフリップすることが示された。iv)第3のマンノースにエタノールアミンリン酸を付加するのに、我々がクローニングしたPIG-Oが働くこと、PIG-Oが以前クローニングしていたPIG-Fによって安定化されることを示した。
層状媒質における弾性波伝播問題

3次元ユークリッド空間R^3において、平面x_3=0が界面なす、上半空間R_+^3下半空間R_-^3各々が均質な、即ち定数係数で与えられる弾性波の伝播を考えた。界面以外に単位衝撃を置くと、入射波、反射波、屈折波が現れるが、その他に側面波が現れる。この物理現象を波面集合として捉え、下から及び上からの評価を行った。波面集合とは、解の特異性としての位置とその特異性を出現させる方向を併せて記述するものである。この結果、下からの評価と上からの評価が一致し、この物理現象が必ず現れ、またこれ以外に現れなりことを、アチヤ-ボット-ゴールディングにより提唱された局所化の方法を用いて証明した。ところで界面に単位衝撃を置くとこの物理現象とは異なり、ある条件下ではストンリー波が現れる。この現象を波面集合として捉え、下からの評価と上からの評価が一致することも、同様の方法で証明した。これらの結果については、それぞれ論文としてまとめ、現在投稿中である。また、弾性波を時間に無関係な静的問題として捉え、特にSH波と呼ばれる解の滑らかさについても考察した。界面での不連続性があるため、R^3全体の解とみた時にどの位の滑らかさとなるかが問題となる。関数の正則性(滑らかさ)とフーリエ像の減衰性との関係を与える、ボホナーの定理を拡張した定理を用いることにより、界面での不連続性があるにも関わらず、R^3全体の解としてリプシッツ連続であることが証明された。この結果についても論文としてまとめ、現在投稿中である。双曲型方程式の1つである波動方程式の持つ特徴の1つとして、空間次元が3次以上の奇数であるとき,その基本解は空隙領域を持つという性質がある.これは物理的には,ホイヘンスの原理と呼ばる.これを拡張し、解の特異台,即ち無限回可微分関数となる点の集合の補集合は,一般化されたホイヘンスの原理として特徴付けられる.この解の特異台の位置とその方向を併せて記述するのが波面集合である.空間R^1_-において,下半空間R^3_-を第I媒質,上半空間R^3_+を第II媒質とし,それぞれラメ定数,密度定数で与えられる平面x_3=0が界面をなす媒質を考える.この層状媒質における弾性波の伝播は,2階対称双曲型方程式系に対する初期-界面値問題で記述される.特性方程式の根より,第I媒質では,P_1波とS_1波,第II媒質では,P_2波とS_2波が存在し,それぞれP波の方がS波よりも伝播速度の早い波である.単位衝撃を第I媒質に置いた場合,この混合問題のリーマン関数は,第I媒質では入射波に対応する基本解と反射波に対応する反射リーマン関数で,第II媒質では屈折波に対応する屈折リーマン関数で与えられる.この反射及び屈折リーマン関数の特異台の位置と方向を併せて波面集合として考え,その上からの評価を与えた.この結果,既に得られている下からの評価と一致し,本問題の波面集合の位置と方向が具体的に与えられた.側面波(全反射波及び全屈折波)に対する波面集合については,各々の媒質で伝播速度が1つずつの場合には第I媒質に1本だけ現れるのに対し,速度の大小関係がS_1<P_1<S_2<P_2の順であるとき,伝播速度が2つずつの弾性波の場合には,第I媒質に9本,第II媒質に2本と多く現れるのが特徴である。また,界面に単位衝撃を置いた場合には,界面波に対する波面集合が現れることも示された.3次元ユークリッド空間R^3において、平面x_3=0が界面なす、上半空間R_+^3下半空間R_-^3各々が均質な、即ち定数係数で与えられる弾性波の伝播を考えた。
新規チクングニアウイルス感染関連細胞性因子の機能解析

チクングニアウイルスはアフリカ、西南および東南アジア地域で頻発する発熱や筋肉痛、関節痛を主な症状とする蚊媒介性発熱性疾患であるチクングニア熱の原因ウイルスである。日本では媒介蚊の活動が活発な夏期に輸入症例を契機とした国内感染の発生に注意が必要である。現在のところチクングニアウイルスに対する予防薬や、ワクチンは開発されていない。本研究ではこれまでに同定できた新規チクングニアウイルス感染関連細胞性因子のウイルス感染増殖への関与のメカニズムの解明と、この細胞性因子を標的とした抗ウイルス低分子化合物等の開発のための足掛かりを得ることを目的とし研究を進める。
腎移植患者の日常診療におけるエベロリムスのＰＫ－ＰＤに関する基礎的評価

免疫抑制剤は生理機能、併用薬および遺伝的背景の影響により患者内・患者間で血中濃度が大きく異なる。そのため、定期的に血中濃度を測定し、患者個々に適切な投与量の調節が必要である。本研究で着目したエベロリムスは腎移植後の拒絶反応の抑制に対して新規に保険適用となった薬剤であり、かつ、血中濃度をモニタリングしながら投与量を決定することが推奨されている。しかし、臨床現場で汎用されている自動分析装置は簡便かつ短時間で測定可能である反面、抗原抗体反応を応用した測定法であるため実際の血中濃度と測定結果間で誤差が生じるおそれがある。また、エベロリムスの臨床使用においては目標血中濃度が示されているが、薬効とどのような相関があるかは不明である。そこで本研究では、腎移植後にエベロリムスが投与開始となった10症例を対象にエベロリムスの血中濃度測定に使用する自動分析装置の精度評価およびエベロリムスの血中濃度と薬効について検討した。エベロリムスの自動分析装置とLC-MS/MSを用いて、エベロリムス服用患者における血中濃度を測定したところ、良好な直線関係が認められた。この結果より、自動分析装置は臨床使用に可能であることが明らかとなった(第31回日本TDM学会・学術大会にて発表)。次に、エベロリムスの血中濃度と薬効に関して、免疫抑制効果の指標となる免疫担当細胞(CD4陽性細胞)数への影響を検討したところ、エベロリムスの血中濃度はCD4陽性細胞数と負の相関関係が認められた。この結果より、エベロリムスは血中濃度依存的な免疫抑制作用を示すことが示唆された。本研究により、臨床におけるエベロリムスの血中濃度測定は免疫抑制作用を推測する指標になり得ると考えられる。以上の結果を基に、今後は更なる症例の集積を行い、エベロリムスの血中濃度測定の有用性について検討を進める予定である。
ほ乳類脳細胞における受容器結合カリウムチャネルの解析

1.成熟ほ乳類の脳細胞を単離培養する方法を開発した。パッチクランプ法はイオンチャネルの研究にとって極めて有用な実験方法である。しかし、この方法は単離細胞にのみ適用される。ほ乳類の脳細胞の単離は難しいので脳細胞に対するパッチクランプ記録は専ら胎児或いは新生児の脳細胞を培養したものが用いられてきたので、上記方法の開発は、今後のほ乳類脳細胞のイオンチャネルの研究に大きく寄与するものと思われる。2.電気生理学的実験における潅流液の急速潅流法に関しては、いくつかの報告があるが、いずれの場合も、複雑な実験設備を要し、汎用性に乏しい。そこで、私は簡単でしかも汎用性に富む潅流方法を開発した。この方法はパッチクランプ法を始めとして、種々の電気生理学的実験に応用出来る。本方法は、培養細胞などの、可動性の無い細胞を用いるような実験に特に役立つと考えられる。3.GABA_B受容器の活性化はシナプス終末における電位依存性カルシゥムチャネルを抑制する作用とシナプス後膜において、受容器結合カリウムチャネルを活性化するという二つの作用を引き起こすことが示唆されている。今年度は実験の進展上、カルシウムチャネルの制御機構をまず検討した。三種類のカルシウム電流が活性化および不活性化の性質などにより分離することが出来た。このうち、バクロフェン(GABA_B受容器アゴニスト)は、高い活性化域値を持ち、不活性化を示すタイプ(Nタイプ)のカリシウム電流を濃度依存性に抑制した。バクロフェンはNタイプの定常状態の不活性化曲線には影響を与えず、連発脱分極パルスによって引き起こされるNタイプカルシウム電流の時間経過にも胎んど影響を与えなかった。このような点よりGABA_B受容器活性化によるNタイプの抑制は、チャネルの活性化状態に依存しないことが示唆された。
診断治療戦略に向けた遺伝子型別肺腺癌のmicroRNA・mRNA統合発現解析

肺がんのうち約半数が肺腺がんである。日本人の肺腺がんでは約70%に相互排他的なドライバー遺伝子異常がみられるが、その中で最も頻度が高いものがEGFR変異である。一方、マイクロRNAはメッセンジャーRNAとの相互作用を介して発がん・がん進展において重要な働きをすることが知られている。これまで、ドライバー遺伝子異常に特徴的なマイクロRNA・メッセンジャーRNA間の相互作用を網羅的に調べた報告は少ない。そこで、本研究では、EGFR変異肺がんに注目し、EGFR変異肺がんに特徴的なマイクロRNAーメッセンジャーRNA相互作用による発がん・がん進展メカニズムを調べた。52例のEGFR変異肺腺がんと103例のEGFR非変異肺腺がんのマイクロRNA発現とメッセンジャーRNA発現をマイクロアレイにより網羅的に調べ、EGFR変異がんに特徴的に発現する19個のマイクロRNAと431個のメッセンジャーRNAを同定した。統合解析により、EGFR変異がんに特徴的なマイクロRNAーメッセンジャーRNAの相互作用を63ペア同定し、複雑なマイクロRNAーメッセンジャーRNA相互作用をネットワーク化した。その中には、MUC4と3つのマイクロRNA(miR-500a-3p, miR-502-3p, miR-652-3p)の相互作用が含まれていた。EGFR変異肺がんにおいて、これらのマイクロRNAはがん抑制性に作用するMUC4の発現を低下させることで、がん促進性に働いている可能性が示唆された。本研究の網羅的統合発現解析により同定されたEGFR変異肺がんに特徴的なマイクロRNA・メッセンジャーRNA間の相互作用は、EGFR変異肺がんの発がん・がん進展のメカニズムを理解する上で有用であると考えられる。将来的にはマイクロRNAをターゲットとする診断治療戦略に応用されることが期待される。・研究計画に記載の通り、肺腺癌手術検体のmicroRNAおよびmRNAのマイクロアレイによる網羅的遺伝子発現解析を施行している。具体的な実験は下記の通り行った。1肺腺癌手術凍結検体数十例からmicroRNAとmRNAを含むトータルRNAを抽出した(miRNeasy Mini Kit, QIAGEN)。2トータルRNAを定量し、RNAの質をチェックした(2100 Bioanalyzer, Agilent)。3上記のmicroRNAマイクロアレイ・mRNAマイクロアレイを用い、マイクロアレイスキャナ(G2565CA, Agilent)でスキャンした。4FeatureExtraction(Agilent)で発現量を数値化し、テキストファイルをGeneSpring(Agilent)にアップロードした。・今後、合計200例の肺腺癌のmicroRNA・mRNA網羅的遺伝子発現データを得る予定である。・肺腺癌200例のドライバー遺伝子異常・臨床予後を含む臨床病理学的データベースを作製した。当初の予定よりはやや少ないが、マイクロアレイによりmicroRNA・mRNAの網羅的遺伝子発現データを肺腺癌数十例から得た。また、解析する予定の肺腺癌約200症例のドライバー遺伝子異常・臨床予後を含む臨床病理学的データベースを作製した。・肺腺癌200例のmicroRNA発現レベルおよびmRNA発現レベルをマイクロアレイにより網羅的に調べた。Unsupervised clustering(教師なしクラスタリング)により、microRNAおよびmRNAそれぞれによって肺腺癌を分類した。microRNA発現およびmRNAによるunsupervised clusteringでは肺腺癌はいずれも3群に分類された。microRNAによって分類された3群およびmRNAによって分類された3群について特徴的な臨床病理学的特徴および分子病理学的特徴を明らかにした。・microRNAとmRNAが相互作用しうるものに限定して、各遺伝子変異型に特徴的に発現するmicroRNAおよびmRNAを抽出した。EGFR変異を有する肺腺癌と有しない肺腺癌で有意差をもって発現し相互作用しうる3個のmicroRNAと22個のmRNAを同定した。同様の解析によりALK融合遺伝子の有無によって発現が有意に異なり相互作用しうる5個のmicroRNAと71個のmRNAを同定した。ALK融合遺伝子をもたない肺腺癌において特徴的に相互作用するmicroRNAおよびmRNAの中には、肺非小細胞癌において悪性度と相関すると既報告のあるmicroRNAとmRNAが認められた。ALK融合遺伝子を持たない肺腺癌に特徴的に発現するこのmicroRNAは同定されたmRNAを抑制することにより発癌・癌進展に寄与していると考えられる。EGFR変異肺癌とKRAS変異肺癌の間で有意な差をもって発現し相互作用する1個のmicroRNAと1個のmRNAを同定した。同様の解析によりEGFR変異肺癌とALK融合遺伝子肺癌との間において5個のmicroRNAと125個のmRNAを、KRAS変異肺癌とALK融合遺伝子肺癌との間において4個のmicroRNAと18個のmRNAを同定した。・対象とする200例の肺腺癌の臨床予後を含む臨床病理学的データベースを作成した。・Unsupervised clustering(教師なしクラスタリング)により、microRNAおよびmRNAそれぞれによって肺腺癌を分類した。・microRNAとmRNAが相互作用しうるものに限定して、ある遺伝子変異型に特徴的に発現するmicroRNAおよびmRNAを抽出した。

これまで、ドライバー遺伝子異常に特徴的なマイクロRNA・メッセンジャーRNA間の相互作用を網羅的に調べた報告は少ない。そこで、本研究では、EGFR変異肺がんに注目し、EGFR変異肺がんに特徴的なマイクロRNAーメッセンジャーRNA相互作用による発がん・がん進展メカニズムを調べた。52例のEGFR変異肺腺がんと103例のEGFR非変異肺腺がんのマイクロRNA発現とメッセンジャーRNA発現をマイクロアレイにより網羅的に調べ、EGFR変異がんに特徴的に発現する19個のマイクロRNAと431個のメッセンジャーRNAを同定した。統合解析により、EGFR変異がんに特徴的なマイクロRNAーメッセンジャーRNAの相互作用を63ペア同定し、複雑なマイクロRNAーメッセンジャーRNA相互作用をネットワーク化した。その中には、MUC4と3つのマイクロRNA(miR-500a-3p, miR-502-3p, miR-652-3p)の相互作用が含まれていた。EGFR変異肺がんにおいて、これらのマイクロRNAはがん抑制性に作用するMUC4の発現を低下させることで、がん促進性に働いている可能性が示唆された。本研究の網羅的統合発現解析により同定されたEGFR変異肺がんに特徴的なマイクロRNA・メッセンジャーRNA間の相互作用は、EGFR変異肺がんの発がん・がん進展のメカニズムを理解する上で有用であると考えられる。将来的にはマイクロRNAをターゲットとする診断治療戦略に応用されることが期待される。当初の予定通り、合計200症例の肺腺癌のmicroRNA・mRNAの網羅的遺伝子発現データを得る。データ採取後、trainingセットにより遺伝子型の異なる肺腺癌に特徴的なmicroRNAおよびmRNAを抽出し、validationセットにより妥当性の検証を行う。また遺伝子型と組み合わせて、予後を含む臨床病理像と関連する発現プロファイルを抽出する。1肺腺癌約200例をtrainingセット(約120例)とvalidationセット(約80例)にランダムにわける。2まず、trainingセット約120例において、異なる遺伝子型(EGFR変異・KRAS変異・ALK融合・RET融合・ROS1融合・いずれの遺伝子異常もない)に特徴的なmicroRNAおよびmRNAをGeneSpringにより抽出する。3次に、validationセット約80例においても、trainingセットで抽出されたmicroRNA・mRNAが各遺伝子型に特徴であるかを確認する。4遺伝子型と組み合わせたデータ解析により、臨床予後やその他の臨床病理学的所見と関連するmicroRNAおよびmRNAをtrainingセットで抽出し、validationセットにより検証する。
大規模・異種の時空間データ融合による全国幹線道路ネットワークの脆弱・信頼性評価

非常に大きなデータ(ビックデータ)であり,エクセルやテキストファイルでは開くことすらできない富士通交通・道路データサービスの商用車プローブデータ(車両の時々刻々の移動軌跡データ)やETC2.0 (Electronic Toll Collection system, version 2.0)のプローブデータを,関係データベース管理システム(RDBMS: Relational DataBase Management System)を用いて,各車両の移動軌跡を把握する方法について検討を行った.具体的には各車両の離散時刻の車両位置の緯度経度データをつなぎ合わせて,その車両の移動軌跡を把握するために,それらプロットデータをL1ノルム正則化による回帰分析を行うことの適用可能性などを検討した.また,道路ネットワークのそれぞれのリンク内のプローブデータを集計する方法(リンク内の複数車両の複数の緯度経度プロットデータをどのように平均化するのかの方法)について検討し,各リンクの旅行速度を算出し,そのリンク旅行速度のwithin-dayやday-to-dayダイナミクスについて,時刻によって旅行速度がどのように変化するのか,変化しないのか,また,曜日によって旅行速度がどのように異なるのかなどについて検討した.また,混合効果モデルを用いて,プローブデータの車両間の運転特性の違いによる旅行速度推定上の誤差について検討を行い,プローブデータを用いて,旅行速度を衰退するためにはどれほどのプローブデータサンプルが必要なのかなどの検討も行った.当初の予定であったデータベースを用いた道路ネットワークの交通特性のwithin-day・day-to-dayダイナミクスの検討であった.平成30年度は,それらのみならず,各車両の移動軌跡を把握する方法について,各車両の離散時刻の車両位置の緯度経度データをつなぎ合わせて,その車両の移動軌跡を把握するために,それらプロットデータをL1ノルム正則化による回帰分析を行うことの適用可能性などの検討をおこなうとともに,道路ネットワークリンク内の複数車両の複数の緯度経度プロットデータをどのように平均化するのかの方法についての検討も行い,さらに,混合効果モデルを用いて,プローブデータの車両間の運転特性の違いによる旅行速度推定上の誤差について検討を行い,プローブデータを用いて,旅行速度を衰退するためにはどれほどのプローブデータサンプルが必要なのかなどの検討も行った.以上のように,当初の計画以上のことを行ったと判断した.プローブデータだけではなく,トラカンデータ(交通量カウント感知器データ)も融合して,より精度高く旅行速度を予約する手法の検討やそのようなデータがないような箇所でも適用可能にするために,確率ネットワーク交通均衡モデルを活用する手法の検討を行う.具体的には,確率ネットワーク交通均衡モデル上での最尤法によって導出することができるリンク交通量の多変量確率分布からそれら2つの異なったデータが同時に生起する確率が最大となるようにパラメータ等をチューニングを行う手法について検討する.災害・日常時の両方で信頼性の高い日本の幹線道路ネットワークはどのようなものであるべきであるのかを理論的かつ現実的に解明するために,ETC2.0や富士通商用車などのプローブデータ(交通ビックデータ)を活用する.プローブデータは自動車の時々刻々の位置情報のデータであり,自動車が走行している緯度経度のみならず,その走行速度なども分かる.プローブデータはエクセルやテキストファイルでは開くことすらできないほど大きなデータではあるものの,位置情報を記録するデバイスを付けた自動車の割合はかなり低いため,そこから得られた旅行速度などの情報には少なからずの誤差が生じる.このようにデータ量は大きいが,誤差があるデータであるため,誤差の補正などを施す必要があり,その基礎となる理論やモデルの開発が極めて重要である.本年度はそのための理論的な基礎モデルの構築を行った.また,プローブデータなどのエクセルやテキストファイルでは開くことすらできないほど大きなデータを使おうとすると,ベータベース化が必要である.データベース化されたプローブデータから旅行速度や旅行時間などの道路ネットワークの交通状況の把握などの分析を行うことが可能となる.可能であることと,実際に行うことができることは必ずしも同じではない.大量のデータから必要なデータをデータベース上で抜き取るPC作業には計算時間がかなりかかるため,その計算時間の削減方法などの検討も行った.研究の1年目として,今後研究を進めるための,基礎的な理論モデルの構築を行うことができた.また,エクセルやテキストファイルでは開くことすらできないプローブデータという交通ビックデータを扱うことができようになった.以上のように,研究の1年目として,今後研究を進めるための基礎を固めることができたため,上記のような評価とした.非常に大きなデータ(ビックデータ)であり,エクセルやテキストファイルでは開くことすらできない富士通交通・道路データサービスの商用車プローブデータ(車両の時々刻々の移動軌跡データ)やETC2.0 (Electronic Toll Collection system, version 2.0)のプローブデータを,関係データベース管理システム(RDBMS: Relational DataBase Management System)を用いて,各車両の移動軌跡を把握する方法について検討を行った.具体的には各車両の離散時刻の車両位置の緯度経度データをつなぎ合わせて,その車両の移動軌跡を把握するために,それらプロットデータをL1ノルム正則化による回帰分析を行うことの適用可能性などを検討した.

また,道路ネットワークのそれぞれのリンク内のプローブデータを集計する方法(リンク内の複数車両の複数の緯度経度プロットデータをどのように平均化するのかの方法)について検討し,各リンクの旅行速度を算出し,そのリンク旅行速度のwithin-dayやday-to-dayダイナミクスについて,時刻によって旅行速度がどのように変化するのか,変化しないのか,また,曜日によって旅行速度がどのように異なるのかなどについて検討した.また,混合効果モデルを用いて,プローブデータの車両間の運転特性の違いによる旅行速度推定上の誤差について検討を行い,プローブデータを用いて,旅行速度を衰退するためにはどれほどのプローブデータサンプルが必要なのかなどの検討も行った.当初の予定であったデータベースを用いた道路ネットワークの交通特性のwithin-day・day-to-dayダイナミクスの検討であった.平成30年度は,それらのみならず,各車両の移動軌跡を把握する方法について,各車両の離散時刻の車両位置の緯度経度データをつなぎ合わせて,その車両の移動軌跡を把握するために,それらプロットデータをL1ノルム正則化による回帰分析を行うことの適用可能性などの検討をおこなうとともに,道路ネットワークリンク内の複数車両の複数の緯度経度プロットデータをどのように平均化するのかの方法についての検討も行い,さらに,混合効果モデルを用いて,プローブデータの車両間の運転特性の違いによる旅行速度推定上の誤差について検討を行い,プローブデータを用いて,旅行速度を衰退するためにはどれほどのプローブデータサンプルが必要なのかなどの検討も行った.以上のように,当初の計画以上のことを行ったと判断した.これまでに引き続いて,構築を行う全国道路ネットワークに道路施設情報を加え,現実的かつ実務的に災害への脆弱性について検討する.非常に大きなデータであり,エクセルやテキストファイルでは開くことすらできない富士通商用車プローブやETC2.0プローブのデータベースを用いて,道路ネットワークの交通特性のwithin-day・day-to-dayダイナミクスの解明を行う.プローブデータだけではなく,トラカンデータ(交通量カウント感知器データ)も融合して,より精度高く旅行速度を予約する手法の検討やそのようなデータがないような箇所でも適用可能にするために,確率ネットワーク交通均衡モデルを活用する手法の検討を行う.具体的には,確率ネットワーク交通均衡モデル上での最尤法によって導出することができるリンク交通量の多変量確率分布からそれら2つの異なったデータが同時に生起する確率が最大となるようにパラメータ等をチューニングを行う手法について検討する.
GMS画像を利用した教材の開発

今年度はGMS画像受信装置から、教材作成のための画像処理データとして、フロッピーベースでのデータ集積、フロッピーベースで収録したデータの修正、それを用いた画像解析ソフトの開発などを補助金によって購入した設備を用いて行った。データ集積においては、1MBフロッピーデスクに1カ月31枚のデータが入るように工夫すると共に、このデータが一目で分かるように、1画面16枚の検索画像を作成した。画像データの修正では、おもに経緯線が立体画像表示や動画表示をするとき、疑似の階調値が表示されて見にくくなるため、これを削除して集積データとする処理を行った。現在1枚の画像を修正するのに1時間25分程必要とし、この処理に謝金を利用した。また、教材作成用画像処理ソフトの開発では、上記のデータを用いて雲構造認識の為の階調値別カラー表示や雲の立体表示などのプログラム、さらに、擾乱移動の認識のため東西、南北短冊形表示、熱帯低気圧等の移動経路や移動速度を認識するための重ね合わせ表示や動画表示、気候解析の為の平均図表示を開発した(1992年10月日本気象学会にて発表、福島大学教育実践センター紀要NO.22にて公表)。現在1年間を通したデータベースを作成するため画像の集積をおこなっている。また、こうしたデータを利用して、用意にビデオ教材を作成できるようになったが、むしろ、各現場にあるコンピュータをそのまま利用して、理科における情報教育の一例として実践できるよう解析ソフトのマニュアルや解説書を作成する必要があると考えている。
遺伝的ネットワークプログラミングを用いた人工脳のモデルに関する研究

機能局在型GNPは全体のタスクを解くために、タスクの分割を行い、分割されたタスクに対応するサブGNPにより構成される。全体のタスクを重要度指標により自動的に分割する方式、および、調整ノードによりサブGNPを自動的に獲得するための方式の検討を行った。具体的には、重要度指標を用い、GNPの判定結果を処理に直接影響させることで、GNPによるタスクの選択を行い、適切に現在のタスクを切替えることで、全体のタスクを分割する方式と複数の調整ノードのグループによって分割されたタスクに対応する複数のサブGNPを構成するための方式を組み合わせた機能局在型GNPの基礎検討を行い以下のことを明らかにした。重要度指標付きGNPにより、状況に応じて必要な機能を選択することで現在のタスクの選択を行い、調整ノード付きGNPの複数の調整ノードにより、選択されたタスクに対応するサブGNPを一つのGNP内に複数構築でぎること示し、機能局在型GNPの有用性を明らかにした。このことは、重要度指標を用いて、GNPの判定結果を処理に直接影響させることができるため、GNPによる選択が容易に行えるようになることと、従来のGNPが1つのスタートノードを持ち、1つのスタートノードから遷移が開始されると、GNP内を遷移し続けるのに対し、調整ノード付きGNPでは、複数の調整ノードを持ち、一定の遷移が行われると次の調整ノードに強制的に遷移することにより実現されている。この研究成果は、国際会議CEC2007、SICE2007で発表を行い、国内会議では第17回FANシンポジウムで発表を行った。機能局在型GNPにおいて、機能の切換えは重要な課題のひとつである。そのため、機能切換え専用のGNPを重要度指標付きGNPを用いて開発した。重要度指標付きGNPでは、重要度指標を用いて、GNPの判定結果を処理に直接影響させることができるため、GNPによる選択が容易に行えるようになる。このことにより、状況に応じて必要な機能を選択することのできるGNPを開発し、その有用性を明らかにした。この研究成果は、情報処理学会論文誌に掲載されている。また、1個のGNP内に複数個の機能を実現させる方法を開発するために、GNPに調整ノードを導入し、その基礎的な検討を行い以下のことを示した。本来のGNPが1つのスタートノードを持ち、1つのスタートノードから遷移が開始されると、GNP内を遷移し続けるのに対し、調整ノード付きGNPでは、複数の調整ノードを持ち、一定の遷移が行われると次の調整ノードに強制的に遷移する。そのため、調整ノード付GNPでは、従来のGNPに比べ、多くのノードが活性化でき、性能も向上する。
酸化ストレス強度依存的な細胞死パターンシフトの解析

本研究では、細胞が酸化ストレスという刺激を受けた際の細胞死について解析している。酸化ストレスとは細胞内の抗酸化作用と活性酸素種のバランスが、活性酸素種よりに崩れた状況を指しており、その状況に細胞が置かれると細胞死という細胞が死ぬ現象が誘導されることが知られている。酸化ストレスによる細胞死は様々な疾患との関わりが指摘されており、その分子メカニズムの解明はそれらの治療戦略の策定の基礎となりうると考えられる。本研究では特に細胞死の形態、すなわち細胞膜の破綻を伴わないアポトーシスと呼ばれる細胞死か、細胞膜の破綻を伴うネクローシスという細胞死かについて重点的に解析している。
微分幾何学に現れる変分問題の解析的側面の研究

コンパクト4次元多様体上のヤング・ミルズ接続の流れの方程式の弱解の構成を行なった.その結果として,コンパクト4次元多様体上のヤング・ミルズ接続の流れの方程式は,時間に関して大域的な弱解を持ち,その解は時間空間の中で有限個の点を除いて滑らかであることがわかった.また,3次元ユークリッド空間上のヤング・ミルズ・ヒッグス場の流れの方程式に関しても考察を行なった.この研究に関しては,以下のような結果を得た.3次元ユークリッド空間上のヤング・ミルズ・ヒッグス場の流れの方程式の滑らかな解の正則性に関する指標として,ユークリッド空間の無限遠点として捉えられる2次元球面上のある種の積分が小さい限り,その解は滑らかに延長できる.この性質は,コンパクト多様体上の非線形放物型方程式では良く知られている性質であるが,コンパクトでない空間上の方程式に関しては,全く新しいタイプの結果で,無限遠点へのエネルギーの集中という現象を観察することができた.以上の研究はすべて慶応義塾大学理工学部の前田吉昭氏と名古屋大学工学部の小薗英雄氏との共同研究である.コンパクト4次元多様体上のヤング・ミルズ接続の流れの方程式の弱解の構成を行なった.その結果として,コンパクト4次元多様体上のヤング・ミルズ接続の流れの方程式は,時間に関して大域的な弱解を持ち,その解は時間空間の中で有限個の点を除いて滑らかであることがわかった.また,3次元ユークリッド空間上のヤング・ミルズ・ヒッグス場の流れの方程式に関しても考察を行なった.この研究に関しては,以下のような結果を得た.3次元ユークリッド空間上のヤング・ミルズ・ヒッグス場の流れの方程式の滑らかな解の正則性に関する指標として,ユークリッド空間の無限遠点として捉えられる2次元球面上のある種の積分が小さい限り,その解は滑らかに延長できる.この性質は,コンパクト多様体上の非線形放物型方程式では良く知られている性質であるが,コンパクトでない空間上の方程式に関しては,全く新しいタイプの結果で,無限遠点へのエネルギーの集中という現象を観察することができた.以上の研究はすべて慶応義塾大学理工学部の前田吉昭氏と名古屋大学工学部の小薗英雄氏との共同研究である.
先天性無痛無汗症患者における高親和性神経成長因子受容体(TrkA)遺伝子の解析

先天性無痛無汗症(CIPA)は、温覚と痛覚さらに発汗機能が欠如している常染色体劣性遺伝の疾患である。これまで、CIPAの遺伝的原因は不明であつた。神経成長因子(NGF)は、胎児期の感覚神経や交感神経ニューロンの神経突起の伸展や生存維持に働くことが知られている神経栄養因子の一つである。TRKAは、チロシンキナーゼ活性をもち、NGFの高親和性受容体である。最近、TRKA遺伝子について、人為的に変異を起こさせたノックアウトマウスが報告された。このマウスの表現型は、無汗症以外はヒトのCIPAと酷似している。そこで、我々は両者が同一の遺伝的異常を背景におこるのではないかと推察し、血族結婚のある家系において、CIPA患者のTRKA遺伝子変異の有無を検討した。3家系で、それぞれ、TRKAのチロシンキナーゼドメインをコードする遺伝子領域に、欠失・スプライス異常・ミスセンス変異が認められた。すなわち、症例KI-01では、1726番目の1塩基(C-1726)が欠失していた。また、エクアドルの症例では、イントロン-15のスプライス供与部位3番目の塩基AがCに変異し、エクソン-15およびその一部が欠失するようなスプライシングの異常が起こっていた。さらに、KI-02においては、1795番目の塩基GがCに変化することにより、TRKA蛋白質の571番目のグリシンがアルギニンへ置換していた。いずれの症例でも、両親は正常と異常の両形質を持つヘテロ接合体であった。以上の結果は、CIPAが、TRKA遺伝子の変異により起こることを示すばかりでなく、ヒトにおいては、NGF-TRKAのシステムが、温・痛覚の発達だけでなく、発汗による体温調節の確立にも重要な役割を果たすことを示唆する。さらに、その他の神経栄養因子およびそれぞれの受容体の遺伝的異常により神経系の発生・分化の異常が生じる可能性を示す。先天性無痛無汗症は、常染色体性劣性遺伝型式をとり、その原因は不明である。この疾患の原因を明らかにするために、神経成長因子受容体遺伝子(TrkA)を取り上げ、検討してみた。正常者および患者のリンパ芽球から遺伝子DNAとmRNAを抽出し、これらをテンプレートにして、PCR法やRT-PCR(reverse transcriptase PCR)法により、各遺伝子フラグメントを増幅した。これを、プラスミドベクターにサブクローニングした後、塩基配列を決定し、患者に遺伝子変異が存在するかどうか検討した。我々が最初に診断したCIPA患者について調べたところ、変異が認められた。しかしながら、この患者は複合ヘテロ接合体であることが予想された。そこで、明らかな結果を得る目的で、両親に血族結婚のある症例を選び出し、TrkA遺伝子について調べてみた。この症例は、弟もCIPAに罹患していた。TrkAのC-末端645bpをコードするcDNA領域をRT-PCR法により増幅したところ、患者では498bpと404bpのDNAが得られた。一方、コントロールでは645bpのDNAが増幅された。弟では、患者と同様の結果が得られた。両親では、患者で認められた2本のDNAとコントロールと同一サイズのもの、合計3本が増幅された。患者で得られた2本のDNAは、TrkA遺伝子の1個のエキソンとその一部をそれぞれ欠失していた。

患者の遺伝子DNAについて、エキソン-イントロン接合部の塩基配列を調べたところ、欠失するエキソンの3'側イントロンの3番目の塩基Aが、Cに置換されていた。また、患者およびその家族を調べることにより、この変異について、患者と弟はホモ接合体であり、両親はヘテロ接合体であることが示された。患者では、イントロン内の遺伝子変異によりスプライシングの異常が起こり、5'側のエキソンとその一部が欠失すると考えられた。本研究により少なくとも一部の症例ではTrkA遺伝子に異常があることが明らかになった。先天性無痛無汗症(CIPA)は、温覚と痛覚さらに発汗機能が欠如している常染色体劣性遺伝の疾患である。これまで、CIPAの遺伝的原因は不明であった。神経成長因子(NGF)は、胎児期の感覚神経や交感神経ニューロンの神経突起の伸展や生存維持に働くことが知られている神経栄養因子の一つである。TRKAは、チロシンキナーゼ活性をもち、NGFの高親和性受容体である。最近、TRKA遺伝子について、人為的に変異を起こさせたノックアウトマウスが報告された。このマウスの表現型は、無汗症以外はヒトのCIPAと酷似している。そこで、我々は両者が同一の遺伝的異常を背景におこるのではないかと推察し、血族結婚のある家系において、CIPA患者のTRKA遺伝子変異の有無を検討した。3家系で、それぞれ、TRKAのチロシンキナーゼドメインをコードする遺伝子領域に、欠失・スプライス異常・ミスセンス変異が認められた。すなわち、症例K1-01では、1726番目の1塩基(C-1726)が欠失していた。また、エクアドルの症例では、イントロン-15のスプライス供与部位3番目の塩基AがCに変異し、エクソン-15およびその一部が欠失するようなスプライシングの異常が起こっていた。さらに、KI-02においては、1795番目の塩基GがCに変化することにより、TRKA蛋白質の571番目のグリシンがアルギニンへ置換していた。いずれの症例でも、両親は正常と異常の両形質を持つヘテロ接合体であった。以上の結果は、CIPAが、TRKA遺伝子の変異により起こることを示すばかりでなく、ヒトにおいては、NGF-TRKAのシステムが、温・痛覚の発達だけでなく、発汗による体温調節の確立にも重要な役割を果たすことを示唆する。さらに、その他の神経栄養因子およびそれぞれの受容体の遺伝的異常により神経系の発生・分化の異常が生じる可能性を示す。
シランプラズマ中Si微粒子の凝集過程に関する研究

本研究は,シランプラズマ中のSi微粒子の凝集過程を明らかにすることを目的として行った.得られた成果は以下の通りである.1)シランガスプラズマ中の微粒子の成長は核発生・初期成長期,急速成長期,成長飽和期の3段階からなる.2)急速成長は微粒子同志の凝集により生じており,その成長速度は熱運動による凝集速度に比べて最大2桁程度速い.3)微粒子のサイズ分散は極めて狭い.4)放電周波数を増加すると微粒子は早く発生し,その密度は高いが,凝集速度,飽和サイズは減少する.5)放電電圧,自己バイアス電圧を増加するほど,またγ効果の顕著な材料を高周波電極に用いるほど,凝集速度と飽和サイズが増加する.6)微粒子が発生する高周波電極シース端領域では,正電荷を持つ微粒子が存在する可能性がある.7)凝集の結果として微粒子密度がイオン密度よりも十分低くなると,ほとんどの微粒子は負に帯電するため,微粒子の成長が飽和する.8)得られた結果は,提案した微粒子の帯電凝集モデルによって説明できる.以上のように,微粒子の凝集過程を制御するための指針を得ることができた.本研究は,シランプラズマ中のSi微粒子の凝集過程を明らかにすることを目的として行った.得られた成果は以下の通りである.1)シランガスプラズマ中の微粒子の成長は核発生・初期成長期,急速成長期,成長飽和期の3段階からなる.2)急速成長は微粒子同志の凝集により生じており,その成長速度は熱運動による凝集速度に比べて最大2桁程度速い.3)微粒子のサイズ分散は極めて狭い.4)放電周波数を増加すると微粒子は早く発生し,その密度は高いが,凝集速度,飽和サイズは減少する.5)放電電圧,自己バイアス電圧を増加するほど,またγ効果の顕著な材料を高周波電極に用いるほど,凝集速度と飽和サイズが増加する.6)微粒子が発生する高周波電極シース端領域では,正電荷を持つ微粒子が存在する可能性がある.7)凝集の結果として微粒子密度がイオン密度よりも十分低くなると,ほとんどの微粒子は負に帯電するため,微粒子の成長が飽和する.8)得られた結果は,提案した微粒子の帯電凝集モデルによって説明できる.以上のように,微粒子の凝集過程を制御するための指針を得ることができた.