hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯肉縁下プラーク形成に関与するフソバクテリウムの共凝集分子の網羅的解析

Fusobacterium nucleatumは口腔バイオフィルム形成に重要な役割を果たしており、複数の共凝集因子を保有しているが全容解明には至っていない。本研究では、F. nucleatum ATCC25586株の外膜タンパク質であるfadAおよび抗FadA抗体を精製し標識することでF. nucleatumと共凝集する口腔細菌および共凝集因子を同定することを目的としている。まず、FadAタンパク質のC末端に6xHisタグが付与されるように、fadA増幅産物をpET-28b (+)にクローニングした。作製したプラスミドを大腸菌BL21に導入し、fadA遺伝子の発現を1 mMのIPTGにより誘導した。この発現タンパク質をコバルトレジンカラムで精製し、精製FadAタンパク質で4回ウサギを免疫して4週間後に全血採血を行い、血清を分離した。分離血清からProtein Gカラムを用いてIgG分画を精製した。また、Pull-downアッセイが正常に機能するかどうかを確認するためにF. nucleatumと高率に共凝集する口腔細菌を検索した。F. nucleatumは初期定着細菌であるActinomyces naeslundiiと強固に凝集し、Streptococcus属との共凝集では逆に凝集が阻害されることが明らかとなった。今後、A. naeslundiiとF. nucleatumとの混合菌液を用いてPull-downアッセイを行い、システムの検証を行う。効率的な口腔バイオフィルムの形成抑制や除去方法の確立には、F. nucleatumの共凝集作用によって形成される微生物コンソーシアムの解明と共凝集因子の網羅的解析などの基礎的なデータが必要であり、インフォームドコンセントを得た健康成人から採取した歯肉縁下プラークを用いてF. nucleatumと共凝集する口腔細菌を網羅的に同定する。外膜タンパク質であるFadAのポリクローナル抗体を用いて蛍光標識したF. nucleatumと共凝集する口腔細菌を回収する。これらの細菌群から抽出したDNAを用いてメタ16S rDNA解析を行い、どのような細菌群がF. nucleatumと共凝集しているのか明らかにする。無駄なく計画的に必要な物品を購入したため次年度使用額が生じたが、次年度の消耗品購入に有効活用する。
非線形振動子制御理論を用いた植物概日時計制御技術の構築

環境刺激を与える時刻と成長との関係性を明らかにするため、シロイヌナズナとレタスを用いて一定の明暗環境下において異なる時刻に温度刺激を繰り返し与える実験を行った。実験の結果、シロイヌナズナ・レタスともに一日当たりに受ける刺激の量が一定の環境においても、刺激を受ける時刻に依存して成長量が変化することが確かめられた。同様の環境において、ホタルの発光遺伝子を組み込んだ遺伝子組換えシロイヌナズナによる実験を実施し、時計遺伝子TOC1の発現パターンと成長との関係性を調査した。結果、細胞間の同期状態の指標である概日リズムの振幅と成長量との間に正の相関があることが明らかとなった。また、数値シミュレーションにより、環境の変化による概日リズムの振幅の変化が予測できることが分かった。以上の結果から、理論・シミュレーションにより栽培環境を設計し、植物の成長をコントロールできる可能性が示された。植物概日時計の同期特性に係る植物の内因的な要因について検証を行うため、シロイヌナズナの時計遺伝子の変異体および地上部と地下部を分離した植物体を用いて実験を行った。時計遺伝子PRR5、PRR7、PRR9の変異体を用いて2時間の暗期刺激に対する応答を計測した結果、それぞれの時計遺伝子の変異が植物の同期特性に異なる影響を及ぼし、二重の変異が与える影響はそれぞれの単独の変異の単純な加算とは異なることが明らかとなった。また、分離された植物体について温度刺激に対する応答を計測した結果、植物全体・地上部・地下部がそれぞれ異なる応答特性を示すことが分かった。以上の結果は、植物概日時計の同期特性における、遺伝子間・部位間の複雑な相互作用が存在することを示唆しており、より精密な植物概日時計の制御を実現する上での重要な知見が得られた。当初の計画通り、シロイヌナズナ・レタスともに植物の成長が環境刺激を受ける概日時刻に依存することを示すことができた。また、概日時計の細胞間同期と成長との間に関係性が存在することが示唆された。加えて、植物概日時計制御を実現する上で重要となる、概日時計の遺伝子・部位特異性に関する基礎的な性質を明らかにすることができた。以上の結果から、最終的な研究目標を達成する上で十分に研究が進んでいるということができる。今後の研究方策としては、2018年度の研究で得られた知見をもとに概日時計制御技術の高度化を目指す。まず、概日時計の同期状態と成長の関係について、より広範な条件において調査することで、この関係の一般性を確認するとともに、それらの関係式を導出する。これにより、概日時計の同期状態を植物の栽培環境設計の一つの指標とすることを目指す。遺伝子組換え体を用いた遺伝子発現計測が難しいレタスなどの品種においても、画像計測等を通して表現型に現れる概日リズムと成長との関係性を評価する。また、先行研究における非線形振動子制御理論を植物の概日時計制御に適用し、概日リズムの状態を観察する。これにより、理論の有効性を検証するととともに、概日時計制御の精度が植物の成長や生理に与える影響ついて観察する。

まず、概日時計の同期状態と成長の関係について、より広範な条件において調査することで、この関係の一般性を確認するとともに、それらの関係式を導出する。これにより、概日時計の同期状態を植物の栽培環境設計の一つの指標とすることを目指す。遺伝子組換え体を用いた遺伝子発現計測が難しいレタスなどの品種においても、画像計測等を通して表現型に現れる概日リズムと成長との関係性を評価する。また、先行研究における非線形振動子制御理論を植物の概日時計制御に適用し、概日リズムの状態を観察する。これにより、理論の有効性を検証するととともに、概日時計制御の精度が植物の成長や生理に与える影響ついて観察する。
「からだ」についてのイメージ知の再検討,そしてその再構想の試み

「からだ」について現在のわれわれがもっているイメージ・知は科学化医学化されている。この事態の淵源と見なしうるのは、近世初頭におけるデカルト的機械論であろう。デカルトはその機械としての人間のからだを詳細に描いている。その際にデカルトは、“De motu cordis"に提出されたハーヴェイの所説を利用しているが、実はハーヴェイ本人は、デカルト的なからだイメージをもってはいなかった。ハーヴェイは非機械論的な考えをもった人物だったのである。われわれはハーヴェイをデカルトを通さずに見て取ろうとしなければならない。それによって、われわれのからだイメージの由来と、それ以外のからだイメージの可能性も開かれてくるのである。医学化され機械とされたからだイメージ・知は、女性のからだにたいして最も強く影響を与えている。とりわけ女性が妊娠している際、その影響はいちじるしい。これは女性にとっていかなることなのであろうか。女性はそれを受け入れるのか。それとも、何かほかにこれに対応する道があるであろうか。「からだ」についての近代的で医学的なイメージが成立する際に、デカルトの諸説が大きな役割を果たしたことは疑いない。デカルトは、みずから動物解剖をも行い、その医学的所説は当時から本職の医者たちにも大きな影響を与えた。そこで本年度は、『人間論』に見られるようなデカルトの所説と、ほぼ同時代に生きた、解剖学者・生理学者であるウィリアム・ハ-ヴェイの説とを比較検討した。ハ-ヴェイは、一般に機械論的な見方の先駆者と考えられている。しかし実はそれは、デカルトというフィルターを通して得られた考え方であり、われわれは一般に、デカルトが理解したような姿で、ハ-ヴェイを理解していることが明らかになった。ハ-ヴェイ自身には、もっと複雑で豊富な「からだ」のイメージ・知が、敢えて言えばヴァイタリズム的な知が存在することが確認された。ここでおそらく次の問題となってくるのは、医学者集団のパラダイム形成がどのように行われたのか、あるいは、パラダイム間の葛藤を調査することである。また本年度は、現代の医学医療においてその必要性が喧伝されている「ケア」についての考察をも試み、北アメリカを中心として議論が高まっている「ケア倫理」を調査してみた。そこで言わば陰画として認識されたのは、「ケアの倫理」においては、正義や原理ではなく感情や共感が強く主張されているが、「からだ」があらわれてはこないということである。そこでは「からだ」はほとんど語られていない。伝統的な倫理思想とは異なるものとして、関係性や応答を重視するものとして提出されている「ケアの倫理」においても、「からだ」が言わば不在であることは、一種の驚きであった。本年度は、昨年度につづいてルネ・デカルトおよびウィリアム・ハ-ヴェイの調査読解を行いつつ、並行して、現代の現象学的な身体論の研究をも行った。これを通じて現時点で明らかになったと思われるのは、以下の事柄である。「からだ」についてのイメージは、今では、デカルトが描いたものを代表とするような、機械的なものになっている。このことは承認できるだろう。そこで立てるべき問は、どうしてそうした機械的イメージがこれほどまでに受け入れられているのかである。この問題に関して、現象学的なアプローチによって明らかになったのは、「からだ」の経験のされ方、あるいは、「からだ」のあらわれ方に、そもそも不在、消失(absence,disappearance)がつきまとうことであり、それを通じて「からだ」が公共化、客観化していることである。この事態は、特に女性の「からだ」について、とりわけその妊娠出産の時期に、顕著である。女性のからだは公開され、消失している。この角度から、本年度は研究的講義も行った。また、この事態は、日本が西洋医学を、すなわち蘭方の医学を移入したときに顕著にあらわれていた。蘭方医学は、日本人にとって、切り開き、あからさまに外に示すものであり、外に示されたものこそが、真なのであった。また蘭方医学の人体図に描かれる「からだ」は、抽象され構成された、誰のものでもない「からだ」であった。そして、そのようなからだこそが、真とされたのであった。

この作業を通じて知られたのは、一般に機械論的な生命観の最も早い持ち主とされているハーヴェイが、実に微妙で興味深い位置にあるということである。すなわち、なるほどハーヴェイにおいて、血液や血管から生命は剥奪され、心臓が前面に押し出される。つまり心臓中心主義とも表現できる事態が存する。けれども、それはアリストテレスの伝統である。また、なるほどハーヴェイにおいて、「からだ」に対する機械的な語彙の使用が見られるが、それは決して目立つものではない。デカルトが『人間論』において最初から機械的な構成を想定しているのとは異なる。さらに、こうしたハーヴェイの議論は、デカルトに比べれば、経験的・実験的な性格が強く、その意味では、人間の日常的な経験にも近いものである。われわれの日常的な「からだ」経験との近さという点で言えば、デカルトよりもハーヴェイの方が明らかにより近い。それにもかかわらず、もし現在われわれがデカルト的な「からだ」イメージを持っているとすれば、その理由は何なのだろうか。おそらくそれは「からだ」の「知性化」ということではないだろうか。「健康は病気になってからこそありがたみが分かる」とよく言われるが、むしろ、健康は病気になってから存在するのであり、病気でないときには存在しない。われわれはいつのまにか病気というところに立っているからこそ健康を知るのであり、いつのまにか変調というところに立っているからこそ、「からだ」を知るのである。その「変調」というところに、知性化あるいは医学化が現れてくるのである。
高齢者に対する社会福祉援助技術(ソーシャルワーク)の実証的研究

本研究は、介護保険制度の施行により変貌する高齢者に対する社会福祉援助技術を実証的に把握・分析し、その課題を明らかにすることを目的としている。初年度は居宅介護支援事業所の介護支援専門員(以下、CM)を対象にアンケート調査を実施し(N=154)、在宅要介護高齢者を支える援助技術の実践評価と阻害要因の析出を行った。その結果、発展的ケアマネジメントの実践が不十分であり、阻害要因としてCMのおかれた「劣悪な勤務環境」と「バーンアウト」の存在が判明した。また、困難ケースに対するCMの対応を明らかにし、必要な課題を検討した。2年目は、介護保険施設における相談員への全国調査を行い(N=484)、彼らの実践の現状を把握し、その構造と規定要因を析出した。その結果、介護老人保健施設では、相談員は主として入退所業務に忙殺されている一方、介護老人福祉施設の相談員は入所者の生活相談や施設の運営管理も含め多様な実践に従事していることが明らかになった。さらに、計画担当CMとの役割分担を含めた施設ケアマネジメントにおけるチームアプローチの実態を把握し、施設ケアマネジメントの評価とその規定要因の分析を行った。3年目にあたる本年は、12年目の調査データを統合し、在宅要介護高齢者を支援するCMと介護保険施設の相談員の業務とスキル、阻害要因、バーンアウトの比較検討を行った。阻害要因では、職務の範囲や権限が曖昧であることが共通課題であることが判明するとともに、居宅CMのバーンアウトが最も深刻であることが判明した。また、これらの数量的調査を補うため、居宅介護支援事業所・介護保険施設へのヒアリング調査を行い、制度の矛盾、サービス資源の不足、社会福祉援助技術および社会福祉援助専門職の位置づけの曖昧さなどが効果的な実践を阻んでいることが明らかになった。本研究は、介護保険制度の施行以降、変貌しつつある高齢者に対する社会福祉援助技術を計量的に把握・分析し、その実態や特性を明らかにするとともに、21世紀に求められる社会福祉援助技術のあり方を提起することを目的としている。研究初年度にあたる平成15年度においては、当該テーマに関する文献レビューを行い、論点および枠組みの検討を行った。この検討により、従来の社会福祉援助技術と介護保険のもとで制度化されたケアマネジメントの概念上および実践上の混乱が顕在化していることが明らかになった。こうした現状に鑑み、地域で実践活動に従事している介護支援専門員の業務分析調査を実施した。本調査は、東京近郊A県の委託をうけてA県社会福祉協議会が実施した介護支援専門員「専門課程」研修受講者154名に対する集合調査であり、34項目13領域にわたるケアマネジメント実践の達成状況を評価し、34項目7領域からなる阻害要因の影響力について検討を行った。その結果、介護保険制度に限定的な「基礎的ケアマネジメント」は概ね実施できているものの、権利擁護や地域資源の開発など社会福祉援助技術の一部をなす「発展的ケアマネジメント」の達成状況は低いレベルにとどまっていることが明らかになった。また、阻害要因では、時間不足に代表される「劣悪な勤務環境」とそれに伴う「バーンアウト」が多領域に及ぶケアマネジメント実践を阻害しているほか、基礎的ケアマネジメントでは「面接技術の未熟」、発展的ケアマネジメントでは「若年齢」であることが阻害要因になっていることが判明した。これらの研究成果については、第7回アジア・オセアニア国際老年学会(2003, 11.東京)で報告を行ったほか、『人文学報』(NO.349, 2004.3)において「介護支援専門員によるケアマネジメント-阻害要因の計量的分析-」として論文発表した。本研究は、介護保険制度の施行以降に変貌する高齢者に対する社会福祉援助技術(ソーシャルワーク)を計量的に把握・分析し、その実態や特性、及び課題を明らかにすることを目的としている。

研究2年目にあたる本年度は、高齢者を支援する居宅介護支援事業者の介護支援専門員(ケアマネジャー)・ソーシャルワーカーが苦悩する「困難ケース」に着目し、欧米における先駆的な社会福祉実践や、介護保険施行以前および以後の高齢者福祉の領域における困難ケースに関する実践や先行研究を検討するとともに、昨年度に実施した介護支援専門員への調査を統計的に分析し、高齢者ケアマネジメントの実践における困難ケースの実態や規定要因の分析を行った。その結果、平均困難ケース数は、ケアマネジャーの担当ケースの約14%にあたり、困難ケースにおける問題特性では、高齢者の精神的問題や介護力の脆弱化による当事者サイドの意思決定能力の低下、サービス利用拒否などが特徴的であり、それらが重層化する傾向にあることが明らかになった。一方、援助者サイドの問題点として、当事者の意思決定が困難な場合の業務範囲の不明瞭さや、行政や他機関との連携が困難であることなどが判明した。このような困難ケースへの対応については、1)体系的な調査による実態把握、2)問題の重層性の認識、3)家族全体を視野に入れた包括的アプローチの採用、4)行政によるリーダーシップと関係機関との協働、5)予防的視点によるアプローチが必要であることを提起した。さらに、本年度は、介護保険施設(介護老人福祉施設および介護老人保健施設)における生活相談員・支援相談員のソーシャルワークおよびケアマネジメントの実態を計量的に把握・分析するために、全国の上記施設より1000施設を系統抽出し、11月に郵送調査を行い、481施設の相談員より回答を得た。現在、データを分析中である。本研究は、介護保険制度の施行により変貌する高齢者に対する社会福祉援助技術を実証的に把握・分析し、その課題を明らかにすることを目的としている。初年度は居宅介護支援事業所の介護支援専門員(以下、CM)を対象にアンケート調査を実施し(N=154)、在宅要介護高齢者を支える援助技術の実践評価と阻害要因の析出を行った。その結果、発展的ケアマネジメントの実践が不十分であり、阻害要因としてCMのおかれた「劣悪な勤務環境」と「バーンアウト」の存在が判明した。また、困難ケースに対するCMの対応を明らかにし、必要な課題を検討した。2年目は、介護保険施設における相談員への全国調査を行い(N=484)、彼らの実践の現状を把握し、その構造と規定要因を析出した。その結果、介護老人保健施設では、相談員は主として入退所業務に忙殺されている一方、介護老人福祉施設の相談員は入所者の生活相談や施設の運営管理も含め多様な実践に従事していることが明らかになった。さらに、計画担当CMとの役割分担を含めた施設ケアマネジメントにおけるチームアプローチの実態を把握し、施設ケアマネジメントの評価とその規定要因の分析を行った。3年目にあたる本年は、12年目の調査データを統合し、在宅要介護高齢者を支援するCMと介護保険施設の相談員の業務とスキル、阻害要因、バーンアウトの比較検討を行った。阻害要因では、職務の範囲や権限が曖昧であることが共通課題であることが判明するとともに、居宅CMのバーンアウトが最も深刻であることが判明した。
イスラム・バンクレント理論構築とムラバハ症候群の制度的解釈

イスラム銀行が陥っている「ムラバハ症候群」の実態に、アジアのムスリム国(インドネシア、マレーシア、バングラデシュ、パキスタン)および湾岸諸国のケーススタディを加え、広範囲に亘る比較調査から分析の光を充てている。本研究の一つの貢献は、政府主導により、競合する一般商業銀行と競争できるようになるための「学習レント」機会を捕捉できたマレーシアやバーレーンのイスラム銀行が、収益性と安定性を確保できているのに比べ、そうしたレント捕捉機会がないまま、競争に晒されたインドネシアのイスラム銀行が、収益性と安定性を確保できず、同国のイスラム銀行による金融浸透度を著しく低い状況に留めていることを指摘した点である。2014年に発表した「イスラム・バンクレント」の概念(一般商業銀行が捕捉する収益に加え、イスラム銀行が直面する特有のリスクを吸収するために求められる追加の収益機会)をレビューするとともに、インドネシア、マレーシアにおけるイスラム銀行の収益構造について、データ収集および分析を開始した。当該年度は、加えて、イスラム・マイクロ金融、イスラム・ベンチャーキャピタルの抱える構造的問題とその課題について、イスラム・バンクレント理論の枠組みから考察し、論文を発表した。更に、「経済の金融化」「グローバル金融市場の脆弱化」について、イスラム金融の観点から、その問題と課題を整理し、学会で発表するとともに、論文を発表した。レント追求行動理論から、正義(Justice)追求行動について分析する政治経済学視点から展開した論文も別途発表した。インドネシアおよびマレーシアにおけるイスラム銀行と一般商業銀行との収益構造を分析するためのデータは概ね揃いつつあり、データ分析は順調に進んでいる。イスラム・バンクレント(イスラム銀行が評判・フランチャイズバリューを維持するために捕捉すべき超過利潤)理論の精緻化をはかるための実証研究を進めた。ムスリム人口の多いインドネシアを中心に、バングラデシュ、マレーシア、パキスタン及びGulf Cooperation Council (GCC)湾岸諸国におけるイスラム銀行と通常銀行とのパフォーマンス比較を行い、3つの論文にまとめた。多少の例外はあるものの、基本的に、バンクレント捕捉機会が大きいことと、市場シェアとの有意な因果関係があることが実証できた。アジア最大のムスリム人口を擁するインドネシアにおいて、イスラム銀行が占める市場シェアが著しく低い(5%未満)というパズルに対して、イスラム銀行の市場シェアが20%を超えるマレーシアとのイスラム銀行規制の違いに注目し、幾つかの仮説の検証を行った。マレーシアにおいては、イスラム銀行を育成するにあたり、一定の保護政策(一定のバンクレント捕捉機会の保護)を行ったのに対し、インドネシアでは、そうした学習レント捕捉機会をイスラム銀行に与えないままに、通常銀行との競争を促進したことが、イスラム銀行の育成機会を摘んでしまったとの仮説を、現地銀行からのヒアリングを含め、検証した。これらの研究成果の一部は、Routledge社から出版した「Banking and Economic Rent in Asia」の章として発表を行った。今後、インドネシアにおけるイスラム銀行ではムシャラカと呼ばれるエクイティファイナンスのポートフォリオが比較的大きい理由について分析を進める。これまでの現地調査からは、ムシャラカファイナンスの実態は、アセットベースのムラバハへのバックファイナンスとなっているケースがあることが窺え、その実態とメカニズムについて整理・分析を行う予定である。シンガポールおよびマレーシアを拠点に現地でのデータ収集および分析ができたため、当初の計画以上に進展している。最終年度にあたる平成29年度では、イスラム銀行が陥っている「ムラバハ症候群」の実態を、アジアにおけるムスリム国(インドネシア、マレーシア、バングラデシュ、パキスタン)のケーススタディにより明らかにし、加えて、湾岸諸国のケーススタディも取り上げることにより、国ごとのイスラム銀行の収益性および安定性について、広範囲に亘る比較分析を行うことができた。特に、政府・中央銀行の政策により、競合する普通銀行と競争できるようになるための「学習レント」機会を捕捉できたマレーシアやバーレーンのイスラム銀行が、普通銀行同様の収益性と安定性を確保できているのに比べ、そうしたレント捕捉機会がないまま、競争に晒されたインドネシアのイスラム銀行が、収益性と安定性を確保できず、同国におけるイスラム銀行による金融浸透度が著しく低い状況に陥っていることを、実態分析にて明らかにすることができた。この研究成果については、平成29年8月に、インドネシア大学主催の国際学会およびマレーシアの先端イスラム学研究所において、発表し、現地研究者との意見交換も行うことができた。この研究成果については(特に、ムラバハ症候群に対する安易な批判に対する批評、及びイスラム金融において禁止される「過度な不確実性」(ガラール)を巡る分析について)、Routledge社から出版した編書「Dilemmas and Challenges in Islamic Finance」のBook Chapterとして出版することができた。今後は、イスラムバンクレント(イスラム銀行が捕捉する収益機会)概念をさらに精緻化するとともに、その収益機会がどのようにイスラム銀行のリスクマネジメント向上に繋がっているのか、監督官庁によるガバナンスの問題も含め、展開していくことを計画している。インドネシア・マレーシアにおける、各イスラム銀行の資産負債状況、収益構造、シャリア遵守監視委員会の役割や国際基準への標準化など、現地関係者のヒアリングを本格化させる計画となっている。特に、2016年度後半に予定している研究専念サバティカル期間を利用し、シンガポールを拠点にデータ収集・分析を本格化させる計画となっている。

ムラバハ症候群(アセットベースの比較的リスクの低いファイナンスに特化する傾向)の解消策を議論するために、ムシャラカ等のエクイティファイナンスの動向およびその課題について分析を進め、加えて、イスラム銀行のガバナンスのあり方について研究を進めることを予定している。比較金融制度論インドネシアおよびマレーシアにおけるデータ収集作業の一部を当該年度ではなく、2016年度に繰り越したため、当該年度の執行は抑えられたものとなっている。加えて、サウジアラビアで予定されていたイスラム金融学会の参加を計画していたが、参加を見合わせたことも理由としては挙げられる。研究は予定通り遂行したが、少額の金額が残った。2016年度は、現地調査を本格化させる計画としている。特に、2016年度後半は、研究専念サバティカル期間を利用し、シンガポールを拠点に、研究を進める計画となっている。残額は、旅費の一部として使用する予定である。
周期的気泡注入による摩擦抵抗低減法の高効率化

気泡を用いた摩擦抵抗低減手法の高効率化を目指し,流れの理解と効率的な制御をもたらす計測手法の開発を行った.気液二相チャネル流れを用いた基礎実験により,注入した気泡がクラスター化する要因を気泡の2体干渉の観点から調べた.超音波を用いて気泡ならびに流れの変遷をモニタリングする手法を考案し,実験室レベルで使用可能なプロトタイプを製作した.また,これを実際の船舶に使用する際の問題点について検討した.気泡注入による船体摩擦抵抗低減法の高効率化をはかる研究を行った.この技術では船底境界層中に注入された気泡が流体摩擦抵抗を生み出す乱流構造を変化させることで抵抗が低減されるが,その効果が安定しないこと,および気泡注入のために大きな動力が必要であることから実用化に至っていない.本研究では,気泡注入を周期的にすることで低減効果の安定化と注入気泡量の低減を目指した.最適な気泡注入周期を決定するための基礎研究として,水平チャネルに気泡を注入した場合に下流で形成されるクラスタ(気泡の集合)の定量化とその時空間発展を計測した.固定点で撮影した気泡画像に平滑化処理を施すことで,クラスタをボイド率(検査体積における気泡の割合)の時空間関数として表すことに成功した.得られた関数を時空間でフーリエ変換することで,流れのレイノルズ数を変化させた場合のクラスタの変化を定量的に表した.また,クラスタ形成に関して気泡の二体間干渉に注目し,注目気泡に対する最近接気泡の振る舞いを気泡径ごとに統計的に調べることで,気泡がクラスタ化する初期過程を明らかにした.気泡クラスタ形成の時空間発展を調べるために,レールに載せた高速度ビデオカメラを気泡の移流にあわせて動かし撮影を行うラグランジュ計測を行った.解析の自動化が不十分であったため十分な統計量を得ることができなかったが,クラスタにおける気泡の取り込みや離脱を定量的に表すことに成功した.周期的な気泡注入を実現するための装置開発を試みたが,気泡径の分散が大きく目指す装置の開発には至らなかった.解決する手法として気泡注入口を流れ方向に並べ注入を行う手法を考案した.実船実験を想定した,超音波を用いた流れの診断装置の構想を練り,実現のための基礎実験を行った.気泡を用いた摩擦抵抗低減手法の高効率化を目指し,流れの理解と効率的な制御をもたらす計測手法の開発を行った.気液二相チャネル流れを用いた基礎実験により,注入した気泡がクラスター化する要因を気泡の2体干渉の観点から調べた.超音波を用いて気泡ならびに流れの変遷をモニタリングする手法を考案し,実験室レベルで使用可能なプロトタイプを製作した.また,これを実際の船舶に使用する際の問題点について検討した.本研究の主な目的は,これまでに研究が行われてきた気泡による摩擦抵抗低減手法に対し,注入気泡を断続的・周期的にすることにより高効率化することである.研究は,周期的な気泡注入がどのようなメカニズムにより,より効果的な摩擦抵抗低減をもたらすかを明らかにする「解明」のフェーズと,どのように最適な気泡注入を行うかの「最適化」のフェーズがあり,それらを平行して進めている.「解明」のフェーズに関しては,移流する気泡群のクラスター形成に関する基礎的な実験調査を行い,種々の条件(流れのレイノルズ数やボイド率)に対するクラスター化の特徴を,過去の研究成果も含めてマッピングすることに成功した.これらに気泡群周りの流れの情報(流れの乱流化など)を加えることにより,統一的なメカニズムの解明につながると考えている.上記の研究に加え,既存の実験チャネルを改造し,購入した撮影中の移動が可能な高精度の高速度カメラを組み込んだ計測システムを構築した.これを用いることにより,研究を継続する次年度には移流する気泡群周りの流れ計測が可能になると考えている.そのほか,超音波流速分布計を用いた流れと自由界面との同時計測システムの開発も進めており,計測の不確かさなどまだ改善点が多いものの,将来的なシステムに組み込むプロトタイプとしては成功を収めた.各項目では進展内容が前後するが,時間のかかるシステム開発も進んでおり,達成度はおおむね順調であると考えている.また,研究の進展に伴い予定外の新しい小研究テーマも派生し,研究の幅が広がっていると考えている.これまれに得られた成果を踏まえ,さらなる低減メカニズムの解明に努めるとともに,室内実験用の計測システムから実用的なシステムへの発展を試みる.基礎研究部分については研究成果を論文にまとめ,研究期間終了時には英文紙への論文投稿を進める予定である.
最古級魚竜類の産出年代の特定

魚竜類は、三畳紀に出現してジュラ紀に大繁栄し、白亜紀のなかばに絶滅した海棲爬虫類である。高度に水棲適応した種を含み、収斂進化の典型例として知られている。三畳紀前期に陸棲爬虫類のいずれかが水棲に適応したと考えられており、最古級の化石は中国、日本、ロシア、タイなどの三畳紀前期のスパシアン期の地層から見つかっている。しかし、これら産出年代の詳細については必ずしも十分に明らかにされていない。本研究では、ロシア極東地域、三陸海岸地域、タイ南部地域のスパシアン期アンモナイトの高精度年代層序の確立により、魚竜類の産出年代を特定し、水棲適応の過程を明らかにする上で重要な年代データを提供する。
ソマトスタチンによるニワトリヒナ独自の脳内摂食促進機構の解明

本研究では、脳に存在するソマトスタチンがニワトリヒナの摂食を促進することを明らかにした。ソマトスタチンの摂食促進作用には少なくともソマトスタチン2、3および5受容体が関与していることを見出し、また視床下部を介していることを明らかにした。さらに、ソマトスタチンの作用は成長ホルモン、プロラクチンおよび摂食促進ペプチドであるニューロペプチドYと関係があることを示唆した。これらの結果は、鳥類の脳内摂食促進機構の解明に寄与するものである。効率的家禽生産には幼雛期の摂食行動の解明が不可欠とされている。ところが、ニワトリヒナの脳内摂食調節機構は哺乳類とは明らかに異なるため、鳥類独自の脳内摂食調節機構の解明が必要である。本研究では、ソマトスタチンが鳥類独自の摂食促進機構を担っている可能性があると考え、その摂食促進作用機序と鳥類独自の機構を解明すること目的とした。まず、ソマトスタチンを中枢または末梢に投与した後の摂食行動を調べたところ、中枢に投与した場合にのみヒナの摂食を促進したことから、ソマトスタチンの作用は中枢性のものであることを確認した。また、ソマトスタチン受容体アゴニストを中枢投与したところ、ソマトスタチン受容体2、3および5レセプターがソマトスタチンの作用に関係していることが明らかとなった。なお、ソマトスタチンを中枢投与しても血中成長ホルモン濃度に変化が見られなかったことから、ソマトスタチンの作用は成長ホルモンとは関係ないことを見出した。さらに、ソマトスタチンの作用部位を明らかにするため、ソマトスタチンを視床下部に直接投与する実験を行ったところ、ヒナの摂食が促進された。以上のことから、ソマトスタチンの作用は視床下部に作用して摂食行動を刺激していると考えられる。次いで、ニューロメジンBおよびCがヒナの摂食調節に関わっていることを見出した。今後、これらの神経ペプチドとソマトスタチンの関係について調べる予定である。本研究では、ソマトスタチンがニワトリヒナ独自の摂食促進機構を担っている可能性があると考え、その摂食促進作用機序を解明することを目的としている。昨年度の研究によりソマトスタチンの摂食促進作用には成長ホルモンが関与していないことを見出したが、両者の関係をより詳細に調べるために、成長ホルモン受容体欠損ニワトリヒナにソマトスタチンを中枢投与した後の摂食量の変化を調べた。予備実験の段階ではあるものの、ソマトスタチンは成長ホルモン受容体欠損ニワトリヒナの摂食行動を促進することを見出した。この摂食促進作用は野生型よりも強力だったことから、ソマトスタチンと成長ホルモンとの間に関係がないとは未だ言い切ることはできず、今後の研究が必要であると考えられる。次いで、ソマトスタチンの摂食促進作用と関わりのある摂食調節因子の探索を開始した。内分泌学的な手法により、ソマトスタチンを中枢投与すると血中プロラクチン濃度が減少することを見出した。さらに、同じくヒナの摂食促進因子であるプロラクチン放出ペプチドにも同様の作用があることを見出した。このことから、ソマトスタチンの摂食促進作用はプロラクチン放出ペプチドと関係がある可能性が考えられた。また、ヒナにおける未知の脳内摂食調節因子を探索したところ、新たにニューロメジンB、C、Sの3種を見出すことができた。次年度はこれらの因子とソマトスタチンの関係を分子生物学的に調査することが課題である。本年度は、ソマトスタチンの摂食促進神経ネットワークを分子生物学的手法で明らかにすることを中心に研究を進めた。まず、ニワトリヒナの各組織におけるソマトスタチンとソマトスタチン受容体1・2・3・4・5のmRNA発現部位をRT-PCR法で調べたところ、いずれも脳に多く発現していることを明らかにした。さらに、卵用種ヒナとブロイラーヒナの間脳のソマトスタチンmRNA発現量をリアルタイムPCR法で調べたところ、同mRNA発現量が絶食により有意に増加したことから、脳内ソマトスタチンはニワトリヒナの摂食を促進している可能性が強く示唆された。さらに、ソマトスタチンの摂食促進作用に関わる摂食調節因子を明らかにするため、まず成長ホルモン受容体欠損ニワトリヒナを対象とした遺伝子発現の調査を実施した。その結果、成長ホルモン受容体欠損ニワトリヒナの全脳におけるソマトスタチンmRNA発現量は野生型よりも有意に高いことを見出した。さらに、欠損ヒナでは脳内グレリンと成長ホルモン放出ホルモンmRNA発現量が高かった。さらに、ソマトスタチン脳室内投与後に血中インスリン濃度が低下することを明らかにした。以上のことから、ソマトスタチンの摂食促進作用が成長ホルモン、グレリン、成長ホルモン放出ホルモンそしてインスリンと関係していることが示唆された。

なお、ソマトスタチンを脳室内投与した後の血糖値と血中遊離脂肪酸濃度を調べたが、両者には有意な変化は見られなかったことから、ソマトスタチンは栄養素の代謝とは関係がないと考えられる。
エピプラキンは腫瘍悪性度を調節するか?

エピプラキンを発現低下させたHeLa細胞で、細胞の遊走能がどう変化するかを調べた。その結果、EPPKlowHeLaでは、Eカドヘリンの発現量、分布は変化せず、アクチンの細胞内局在が変化した。ビメンチンは、細胞骨格が、放射状に配向せず、核周囲に局在する傾向が見られた。細胞運動能は亢進した。マウス・エピプラキンのC末端側の3つのドメイン(GFP-EPPK-3B)を導入したHeLa細胞では、運動能が低下した。GFP-EPPK-3Bは、時間経過とともに、他の部位へ移動した。エピプラキンは自己免疫性表皮下水疱症の自己抗原として同定されたプラキンファミリー分子の一つであるが、その動的機能を探るべく、エピプラキン欠損マウス(EPPK-/-)を作成した。その創傷治癒過程を電子顕微鏡で観察した結果、ケラチンの発現様式は野生型マウスと変わらなかったが、エピプラキン欠損マウスでは、ケラチン線維が細くなり、細胞全体にびまん性に分布する傾向を認めた。この結果、この分子は表皮細胞に機械的ストレスが加わる際、ちょうど傘の骨格のようにケラチン線維を束ねて補強すると考えられた。またエピプラキン欠損マウスでは、皮膚の創傷治癒過程において表皮細胞の遊走が早くなることが判明した。今回エピプラキン発現低下させたHeLa細胞(EPPKlowHeLa)では、細胞の遊走能、増殖能がどう変化するかを調べた。その結果、EPPKlowHeLaでは、Eカドヘリンの発現量、分布などには変化が見られなかったが、アクチンの細胞内局在が変化し、細胞接着斑の低下が見られた。ビメンチンについても、エピプラキン欠損マウスの創部表皮細胞と同様に、細胞骨格が、放射状に配向せず、核周囲に局在する傾向が見られた。細胞運動能について、微速度顕微鏡撮影装置で観察した結果、運動能の亢進が認められた。増殖能については、対照と比較してEPPKlowHeLaでは、明らかな細胞増殖能の増加は認められなかった。マウス・エピプラキンのC末端側の3つのドメイン(GFP-EPPK-3B)を導入したHeLa細胞では、運動能の低下が認められた。この導入細胞では、GFP-EPPK-3Bが細胞の辺縁あるいは細胞突起に局在し、時間経過とともに、他の部位へ移動した。このことは、細胞運動時、ケラチンとともにエピプラキンはダイナミックに移動し、おそらく細胞内シグナルを介してその情報がアクチンに伝えられ、細胞運動を調節していることが示唆された。この結果、この分子は表皮細胞に機械的ストレスが加わる際、ちょうど傘の骨格のようにケラチン線維を束ねて補強すると考えられた(Ishikawa, et al, J Dermatol Sci,2010)。またエピプラキン欠損マウスでは、皮膚の創傷治癒過程において表皮細胞の遊走が早くなることが判明した(Goto, et al Mol Cell Biol, 2006)。本研究では、エピプラキン発現低下させたHeLa細胞(EPPKlowHeLa)では、細胞の遊走能、増殖能がどう変化するかをまず調べた。エピプラキン欠損、あるいは減少した場合、何故運動能の亢進が認められるのか、その詳細なメカニズムを探る方向に研究がシフトしたためである。そのメカニズムを探るべく、種々の細胞内シグナル伝達阻害剤添加実験、Stat3シグナルに着目して、そのリン酸化などの変化を見たが、有意な結果は得られなかった。エピプラキンB-domainの過剰発現細胞ではコントロールと比較し、細胞運動能が低下するか否かを検討する。

さらに計画通り(1)基底細胞癌、有棘細胞癌、悪性黒色腫の病理組織、あるいはその細胞やHela細胞におけるエピプラキンの発現の検討、(2)各種有棘細胞癌、悪性黒色腫細胞、Hela細胞でエピプラキンの発現を抑制、亢進させた後の遊走能、増殖能の検討、(3)遊走能亢進が正常に復するエピプラキン最小ドメインの検討、(4)腫瘍細胞におけるエピプラキン結合蛋白質の同定を行うエピプラキンの発現、抑制の検討の際に使用するエピプラキン抗体の精製時に使用する精製用のカラム、各種細胞でのエピプラキンの発現を抑制する際のSiRNA、その他一般試薬に対して使用する。エピプラキン抗体精製用のカラム、100,siRNA合成、100、その他一般試薬・培養用試薬・器具、700、計900(単位千円)
波形データ処理システムによる歯根膜の力学特性の解明と機能回復

歯根膜の材料学的、生体力学的挙動については、いまだ十分理解されているとは言えない。我々は、歯周疾患等により歯根膜が損傷を受けた際の代用歯根膜、さらには人工歯根への応用開発をめざし研究を進めており、これまで材料力学的性質を検討するため波形データ処理システムを用いて生体力学的モデル実験を行って来たが、実際の天然歯のデータには欠けていた。本年度は、年齢の異なる男女ヒト前歯の減衰振動特性を検討した。得られた波形は、前年度までに確立した波形処理システムおよびマックスウェル粘弾性モデルを用いて解析した。被験者として10代-40代の男女を選び、上顎前歯切端部にインパルスハンマ(平成5年度備品)により衝撃を加え、発生した振動特性を歯牙に取り付けた超小型加速度変換器で関知し、ストレンアンプに導き、AD変換後、パーソナルコンピュータと波形処理ソフトによりCRT上に表示、解析を行った。また、臼歯部の測定は困難であったため、歯牙膜型用人工歯を用い、同様の解析を行った。ヒト前歯振動特性波形は、男女間、年齢差によらず類似した傾向を示した。臼歯部も前歯と余り変わらない波形が得られた。また、FFTアナライザー(平成6年度備品)を用いることにより両波形の相互作用が理解でき、これら各データは、マックスウェル粘弾性モデルで近似できることがわかった。なお、コラーベン人工歯根膜およびアパタイト・コラーゲン複合体を用いた測定では、人歯データと類似した波形特性が得られた。このように、コラーゲン膜の組成や形態を工夫すれば天然歯根膜の挙動に近付けられる目処がついた。今後は、本研究で確立した波形データ処理システムを利用し、人工歯根膜開発に貢献したいと考えている。
脈絡膜血管新生の水溶性高分子による薬物ターゲティング

昨年度にin vivoにおいて研究したモノクローナル抗体を用いた能動的ターゲティングに関して報告した.本年度は昨年同様に抗体の標的として新生血管内皮細胞に発現するインテグリンαvβ3を選択し、カルボキシデキストランにマイトマイシンC(MMC)を多数結合させ、conjugate(MMCD)を作製した。さらにMMCDに抗インテグリン抗体(mAb)を結合させてimmunoconjugate(MMCD-mAb)を作製した。またコントロールとして抗サイトケラチン抗体をMMCDに結合させたもの(MMCD-irrelevant Ab)も作製した。ラットレーザー脈絡膜新生血管(CNV)モデルに対する効果をMMCD静注群、MMCD-irrelevant Ab静注群、MMCD-mAb静注群で比較検討したところ、MMCD-mAb投与群で有意な新生血管抑制効果を認めた.この結果は、ラットCNVのように血管漏出の少ないCNVに対しては、高分子修飾による薬剤集積効果だけでは不十分で、さらなるモノクローナル抗体修飾により新生血管選択性を向上させることで新生血管抑制効果が期待できることを示している。人間のCNVにおいてはいわゆるoccult typeのCNVは血管漏出が少なく、このタイプのCNV症例に対してモノクローナル抗体を用いた能動的ターゲティングを応用すれば治療効果が期待できる可能性がある。また血中の半減期や生理活性の低下の問題により薬剤としては生体での効果が得られにくい生理活性ポリペプチドまたはタンパクの受動的ターゲティングの方法として、研究分担者である田畑が金属配位結合を利用したシステムを開発している。このシステムは薬物複合体作製時のペプチドの失活が少なく、手法が簡便であるという点で優れている。これを利用して血管新生抑制作用を有するインターフェロンβ(IFNβ)の家兎実験的CNVへのターゲティングについて昨年に引き続き本年度も研究した。IFNβを亜鉛イオン存在下でジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)を結合させたデキストラン(DTPA-Dex)水溶液と混合すると、配位結合を介して薬物複合体を形成した(IFNβ-DTPA-Dex)。家兎実験的CNVモデルに対する抑制効果をIFNβ-DTPA-Dex静注群、IFNβ単独投与群で比較検討したところ,IFNβ-DTPA-Dex静注群で有意な血管新生抑制作用を認めた。CNVに対するタンパクのドラッグデリバリーシステムは未だ報告されておらず、この成果は非常に意義のあるものと考えられる。本年度は脈絡膜血管新生に対する水溶性高分子を用いた2種類のターゲティング方法に関して研究を行い、各々成果が得られた。ひとつは、血管新生抑制剤であるTNP-470を水溶性高分子であるポリビニルアルコール(PVA)に結合させた薬物複合体を用いた受動的ターゲティング法である。まず培養ヒト謄帯静脈内皮細胞を用いて、複合体の増殖抑制効果を確認した。次に家兎の脈絡膜血管新生モデルを用いて、蛍光標識したPVAを静脈内投与し、PVAの脈絡膜血管新生部位への集積効果を確認した。最後に、家兎の脈絡膜血管新生モデルに対する抑制効果を複合体投与群、TNP-470単独投与群、PVA単独投与群と比較検討した結果、明らかな血管新生抑制効果を認めた。

もうひとつの方法として、モノクローナル抗体を用いた能動的ターゲティング法を検討した。この方法は脈絡膜新生血管に比較的特異的に発現すると考えられるエンドグリン(CD105)を認識するモノクローナル抗体に薬物と水溶性高分子の複合体を結合させた免疫複合体を使用し、より特異的に脈絡膜新生血管にターゲティングするものである。加齢黄斑変性患者からの外科的脈絡膜新生血管膜摘出標本を用いて、新生血管におけるCD105の免疫活性を評価した。また、サルの脈絡膜血管新生モデルで、血管新生部位と他の組織とのCD105の免疫活性の違いを比較検討した。その結果、CD105は脈絡膜新生血管に比較的特異的に発現していることが明らかになった。次にCD105に対するモノクローナル抗体をマイトマイシンCとPVAとの複合体(PVA-MMC)に結合させた免疫複合体(mAb-PVA-MMC)を作成した。培養ヒト謄帯静脈内皮細胞に対する増殖抑制効果をPVA-MMCと非特異的抗体との免疫複合体(IgG-PVA-MMC)とで比較検討した結果、mAb-PVA-MMCの特異的増殖抑制効果が明らかとなった。本年は昨年度にin vitroにおいて研究した抗体を用いた能動的ターゲティングに関して生体で効果を発揮出来るかを動物モデルを用いて検討し、また、生理活性を有するペプチドのデリバリーのため、最近、研究分担者らが開発した受動的ターゲティングについて、眼科領域への応用が可能であるかを検討した。一つ目の抗体を用いた能動的ターゲティングであるが、抗体の標的としては、使用する実験動物であるラットとの交叉性が確認できており、血管新生現象において何らかの役割を果たしている可能性を注目されているインテグリンαvβ3を選択した。カルボキシデキストランにマイトマイシンC(MMC)を多数結合したもの(MMCD)を作製し、このMMCDと抗インテグリン抗体(mAb)を結合させた(MMCD-mAb)。次に、ラット網膜へのレーザー光凝固により誘発した脈絡膜新生血管モデルにおいて、MMC単独静注群、MMCD-mAb静注群で比較検討した結果、MMCD-mAb投与群に明らかに血管新生抑制効果を認めた。もう一つの実験として、血中の半減期や生理活性の失活の問題により薬剤としては生体での効果が得られにくいサイトカインを代表とした生理活性ポリペプチドまたはタンパクの受動的ターゲティングの方法として、最近、田畑らが開発した金属配位結合を利用したシステムは、薬物複合体の作製時のペプチドの失活が少なく簡便であるという点で優れていると考えられる。このシステムを利用して、血管新生抑制作用を有すると考えられるインターフェロンβ(IFNβ)の脈絡膜血管新生部位へのターゲティングについて研究した。IFNβは、亜鉛イオン存在下でジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA)を結合させたデキストラン(DTPA-Dex)
感覚処理特性に着目した自閉スペクトラム症の早期発見と支援

コミュニティベースのサンプル(N=2,400)を対象に、1) 3歳で得られた感覚処理特性の指標が横断的・縦断的にASDの診断を予測するか否か、2) 3歳で得られた感覚処理の指標が5歳時点のASDの症状や生活適応とどのように関連するかを明らかにする。これらの知見から、3)早期介入の指標となる感覚処理の特徴を提案するとともに、4)その特徴に応じた介入方法の指針について提案することを目的に研究を行う。
高機能光集積回路を目指した半導体基板上への鉄ガ-ネット結晶成長に関する研究

光アイソレータと半導体レーザを集積化するために、InP基板上に磁気光学材料・希土類鉄ガ-ネット(YBi)_3Fe_5O_<12>(Bi : YIG)を結晶成長させる技術を開発することが本研究の目的である。二つの結晶の格子定数差を克服することが最大の課題であり、このために格子定数がBi : YIGの1/2であるBaF_2を中間層に用い、InP上に結晶成長したBaF_2上にBi : YIGを成長することを検討した。研究内容と得られた成果を次に要約する。1.BaF_2中間層の結晶成長条件の最適化真空蒸着法により,(111)InP基板上に(111)BaF_2層の最適な結晶成長条件の探索を行った。主に成長速度と基板温度を制御し、基板温度140°Cでラザフォード後方散乱法によるチャネリング収率6%という、単結晶基板に近い良好な結晶性を有するBaF_2中間層を形成することができることを明らかにした。また、140°Cという低温で成長することで、InP基板に対するダメ-ジがほとんどないことが明らかになった。対向ターゲット式スパッタリング法を用いて、希土類鉄ガ-ネットBi : YIG(111)をBaF_2上に成長させることを試みた。スパッタターゲットの組成、基板温度、スパッタリング中O_2-Arガス分圧などの条件を制御し、格子定数1.24nmのBi :YIGが成長できる条件で実験を行ったが、BaF_2上にBi : YIGを結晶成長させることはできなかった。原因として、Bi : YIGとBaF_2の熱膨張係数が大きく異なることが考えられる。Bi : YIGとBaF_2の間に歪緩和層を導入するなどの工夫を加えることが必要であると結論される。光アイソレータと半導体レーザを集積化するために、InP基板上に磁気光学材料・希土類鉄ガ-ネット(YBi)_3Fe_5O_<12>(Bi:YIG)を結晶成長させる技術を開発することが本研究の目的である。二つの結晶の格子定数差を克服することが最大の課題であり、このためにBaF_2を中間層に用い、この上にBi:YIGを成長することを検討する。本年度の研究内容と得られた成果を次に要約する。1.BaF_2中間層の結晶成長条件の最適化真空蒸着法により、(111)InP基板上に(111)BaF_2層の最適な結晶成長条件の探索を行った。また、140°Cという低温で成長することによって、InP基板に対するダメ-ジがほとんどないことが明らかになった。2.格子定数1.24nmを有するBi:YIG結晶成長条件の探索対向ターゲット式スパッタリング法によって、希土類鉄ガ-ネットBi:YIG(111)の結晶成長を行った。BaF_2上に成長させるために、Bi:YIGの格子定数を1.24nmに制御する必要がある。予備実験として、スパッタターゲットの組成、基板温度、スパッタリング中のO_2-Arガス分圧などの条件を変化させてGd_3Ga_5O_<12>基板上に結晶成長を行い、最適成長条件を探索した。

その結果、化学量論的組成よりFeリッチなスパッタターゲットを用いることによって、基板温度450500°Cで所望の格子定数を有するBi:YIGを成長させることができた。15EA07:次年度において、InP基板上に成長したBaF_2上でBi:YIGを結晶成長させる条件を探索する。光アイソレータと半導体レーザを集積化するために、InP基板上に磁気光学材料・希土類鉄ガ-ネット(YBi)_3Fe_5O_<12>(Bi:YIG)を結晶成長させる技術を開発することが本研究の目的である。二つの結晶の格子定数差を克服することが最大の課題であり、このために格子定数がBi:YIGの1/2であるBaF_2を中間層に用い、InP上に結晶成長したBaF_2上にBi:YIGを成長することを検討した。研究内容と得られた成果を次に要約する。1.BaF_2中間層の結晶成長条件の最適化真空蒸着法により、(111)InP基板上に(111)BaF_2層の最適な結晶成長条件の探索を行った。主に成長速度と基板温度を制御し、基板温度140°Cでラザフォード後方散乱法によるチャネリング収率6%という、単結晶基板に近い良好な結晶性を有するBaF_2中間層を形成することができることを明らかにした。また、140°Cという低温で成長することで、InP基板に対するダメ-ジがほとんどないことが明らかになった。対向ターゲット式スパッタリング法を用いて、希土類鉄ガ-ネットBi:YIG(111)をBaF_2上に成長させることを試みた。スパッタターゲットの組成、基板温度、スパッタリング中のO_2-Arガス分圧などの条件を制御し、格子定数1.24nmのBi:YIGが成長できる条件で実験を行ったが、BaF_2上にBi:YIGを結晶成長させることはできなかった。原因として、Bi:YIGとBaF_2の熱膨張係数が大きく異なることが考えられる。Bi:YIGとBaF_2の間に歪緩和層を導入するなどの工夫を加えることが必要であると結論される。