hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
胎児・新生児脳におけるアポトーシスと虚血性神経細胞死

生後10日目の新生仔ウィスター系ラットを麻酔、右頚動脈を永久結紮し、さらにナイロン糸を逆行性に上行大動脈に挿入し、その上、左の内頚・外頚動脈分岐部を脳外科手術用クリップではさみ脳虚血を作製した。本研究では2時間の虚血、再潅流24時間後の神経細胞の変化を検討した。(1)アポトーシス細胞検出のために、6μmの冠状断連続切片を製作しH.E.染色とTUNEL法にて比較検討した。前頭部切片のTUNEL法陽性細胞の頻度は、右大脳皮質・線条体で100%、左大脳皮質が20%、線条体が70%であった。頭頂部切片右大脳皮質・線条体で100%、視床で80%、海馬CA1が80%、CA3が60%、歯状回が60%であった。左脳ではそれぞれ50%、70%、60%、50%、0%、40%、であった。これらはH.E.染色にて変性を認めた部位とほぼ一致した。また前頭部切片の右線条体および頭頂部切片の右大脳皮質においては、ともにH.E.染色にて変性を認めた細胞の約80%がTUNEL法陽性であった。以上からこの変性細胞の主体がTUNEL法陽性であることがわかった。(2)TUNEL法で100%陽性細胞を認めた頭頂部切片右大脳皮質第5層の錐体細胞を透過型電子顕微鏡により検討した。核内ではクロマチンがいくつもの小さな凝集塊となり、これらの周りには核膜が存在せず、アポトーシス的な所見は認めなかった。核膜も一部断裂していた。細胞質内のミトコンドリア・粗面小胞体は著明に拡大・空胞化していた。細胞膜も断裂を来たしていた。以上の状態が同時期に存在し、この変化は電顕学的にはネクローシスであると考えられた。以前から、TUNEL法においては疑陽性の頻度が高く、確診には透過型電子顕微鏡による観察が必要といわれており、本研究のように虚血解除24時間後に多くの神経細胞が損傷をうける強い虚血負荷では変性の主体はネクローシスであることが判明した。生後10日目の新生仔ラットを麻酔し、右頸動脈を永久決紮し、さらにナイロン糸を逆行性に上行大動脈に挿入した。その上、左の内頸・外頸動脈分岐部を脳外科手術用クリップではさんで脳虚血を作製した。本研究では2時間後にクリップをはずして回復させる「2時間虚血モデル」を用いた。平成7年度は、2時間虚血終了24時間後にラットを屠殺し、ヘマトキシリン・エオジン(H&E)染色で一般病理学的変化を検討するとともに、アポトーシスの存在を検討するために、TUNEL法による染色を行なった。すなわち、6μmの切片を脱パラフィン後、proteinase Kによる前処置を行ない、terminal deoxytransferaseとビオチン化dUTPを添加し、さらにストレプトアビジンペルオキシダーゼを反応させ、DABで発色させた。H&E染色では右半球主体に広範な虚血性変化がみられ、右前頭・頭頂部新皮質では80%以上の細胞が変化を示していた。

海馬や線状体もそれぞれ約50%および80%の障害を受けていた。TUNEL法による検討では、右前頭および頭頂部の第3、5層において虚血性変化を示した大部分の細胞がTUNEL陽性であった。また線状体でも全神経細胞のうち50%以上がTUNEL陽性であった。またTUNEL陽性細胞は主に核が濃染した。多くの陽性細胞はH&E染色では、核が凝集したようにみえたが、一部核が小さく断片化をきたしたようにみえるものもあった。したがって、もしTUNEL陽性細胞がアポトーシス細胞を標識するものであるとするなら、従来、未熟脳において単に虚血性障害といわれていた細胞変化の大部分がアポトーシスに基づくものであることが判明した。生後10日目の新生仔ウィスター系ラットを麻酔、右頸動脈を永久結紮し、さらにナイロン系を逆行性に上行大動脈に挿入し、その上、左の内頸・外頸動脈分岐部を脳外科手術用クリップではさみ脳虚血を作製した。本研究では2時間の虚血、再潅流24時間後の神経細胞の変化を検討した。(1)アポトーシス細胞検出のために、6μmの冠状断連続切片を製作しH. E.染色とTUNEL法にて比較検討した。前頭部切片のTUNEL法陽性細胞の頻度は、右大脳皮質・線条体で100%、左大脳皮質が20%、線条体が70%であった。頭頂部切片右大脳皮質・線条体で100%、視床で80%、海馬CAlが80%、CA3が60%、歯状回が60%であった。左脳ではそれぞれ50%、70%、60%、50%、0%、40%であった。これらはH. E.染色にて変性を認めた部位とほぼ一致した。まず前頭部切片の右線条件および頭頂部切片の右大脳皮質においては、ともにH.E.染色にて変性を認めた細胞の約80%がTUNEL法陽性であった。以上からこの変性細胞の主体がTUNEL法陽性であることがわかった。(2) TUNEL法で100%陽性細胞を認めた頭頂部切片右大脳皮質第5層の錐体細胞を透過型電子顕微鏡により検討した。核内ではクロマチンがいくつもの小さな凝集塊となり、これらの周りには核膜が存在せず、アポトーシス的な所見は認めなかった。核膜も一部断裂していた。細胞質内のミトコンドリア・粗面小胞体は著明に拡大・空胞化していた。細胞膜も断裂を来たしていた。以上の状態が同時期に存在し、この変化は電顕学的にはネクローシスであると考えられた。以前から、TUNEL法においては疑陽性の頻度が高く、確診には透過型電子顕微鏡による観察が必要といわれており、本研究のように虚血解除24時間後に多くの神経細胞が損傷をうける強い虚血負荷では変性の主体はネクローシスであることが判明した。
経済的被害をもたらす子豚の呼吸器病ウイルスによる鼻咽腔および肺の病態解析

豚の呼吸器複合感染症は、PRRSが主となり、上記の複数の病原体が複雑に関与して肺病変を形成する。PRRSは主に経鼻感染し、初感染部位は鼻咽腔であるにも関わらず、豚の鼻咽腔病変を病理学的に解析されたものは極めて少ない。また、豚呼吸器複合感染症と豚インフルエンザウイルス感染についてはウイルス分離もしくは遺伝子検査が中心となり、病理学的解析が十分になされていない。このため本症の肺病変と豚インフルエンザウイルス感染との関連性については不明確である。宮崎県内の母豚規模約500頭の繁殖1農場において、豚インフルエンザウイルスおよびPRRSウイルス感染の実態調査を行った。8月11月にかけて、子豚(511週齢)の口腔液もしくは鼻腔スワブを2週間ごとに採材し、RT-PCRもしくはインフルエンザ検出キットを用いて豚インフルエンザウイルスの検出を行った。104検体中インフルエンザ陽性検体数は10検体であった。これらの内訳は、8月に3検体、9月に4検体、10月に1検体、11月に2検体であり、毎月検出された。10検体中2検体がPRRSウイルスも陽性であった。また、10検体中3検体で豚インフルエンザウイルスが分離された。これらのウイルス亜型はH1N1であった。その他に県内の他農場で鼻腔スワブ2検体より豚インフルエンザウイルスが分離され、その亜型はH1N1であった。本年度に分離された豚インフルエンザは合計5検体であった。前記の繁殖農場において11月に臍ヘルニアや歩行異常を示す豚6頭を剖検したところ、1頭の鼻腔スワブで豚インフルエンザが検出された。本例には鼻咽腔炎、気管炎、気管支間質性肺炎が認められ、細菌感染による病変は軽度であった。免疫組織学的検査にて鼻腔上皮、気管上皮、気管支上皮にウイルス抗原が検出された。このウイルス亜型はH1N1であった。本例は、PRRSウイルス陰性であった。今回の症例は明らかな呼吸器症状を示しておらず、不顕性感染と考えられた。鼻咽腔におけるPRRSの病変解析が遅れている。PRRSウイルスのin situ hybridizationが不安定になり、遺伝子の検出ができなかった。現在、原因を究明中である。研究目的は当初の予定通りで変わりはないが、野外サンプルでは病理学的解析に限界があるため、方法論の一部変更が必要になった。1)鼻咽腔におけるPRRSウイルスの増殖様式や鼻咽腔病変を解析する。2)今年度、偶然にも豚インフルエンザ感染豚を1例病理学的検索することができたが、ウイルス排泄期間が短く、不顕性感染が多いため、野外感染例を病理学的検索することは極めて難しい。そこでマウスを用いた豚インフルエンザ感染実験を行い、実験例と野外例の病変を比較・検討する。

2)今年度、偶然にも豚インフルエンザ感染豚を1例病理学的検索することができたが、ウイルス排泄期間が短く、不顕性感染が多いため、野外感染例を病理学的検索することは極めて難しい。そこでマウスを用いた豚インフルエンザ感染実験を行い、実験例と野外例の病変を比較・検討する。研究目的は当初の予定通りで変わりはないが、野外サンプルでは病理学的解析に限界があるため、方法論の一部変更が必要になった。次年度は豚インフルエンザ感染実験を行い、実験例と野外例の病変を比較・検討する予定である。
粥状動脈硬化発症機構に関する研究

平成2年度に引き続き,酸化LDL受容体の単離の実験を行っているが,マウスのマクロファージでは,その材料が得にくいことから,ウサギのマクロファージ,あるいはクッパー細胞に材料を変えて,まず酸化LDL受容体の諸性質の検討を行った。ウサギ腹腔マクロファージ及びクッパー細胞を用いた変性LDLのデダラデーション競合阻害実験の結果,酸化LDLだけに特異的な受容体は腹腔マクロファージに存在せず,クッパー細胞には存在することが明らかになった。そこで両細胞の膜蛋白で,酸化LDL及びセチルLDLを用いたリガンドブロッティングの実験で,それらの受容体の検索を行った。その結果,両細胞において,児玉らが精製したスカベンジャー受容体に相当すると考えられる約230KDaの蛋白及び約175KDaの蛋白がともに,酸化LDL及びアセチルLDLに結合することが明らかになった。さらに酸化LDLと特異的に結合し,アセチルLDLとは結合しない約140KDaの蛋白の存在がクッパー細胞で認められた。この蛋白はウサギ腹腔マクロファージには存在せず,酸化LDLに特異的な受容体である可能性が考えられるため,現在この蛋白の単離を試みている。平成3年度研究中に,LDLのみならずHDLみも酸化されること,さらに酸化HDLは泡沫細胞からのコレステロールeffux作用が消失することを発見し報告した(PNAS 1991 88p.6457)。本年度はさらにHDLがタバコ煙によっても変性修飾を受けること,さらにタバコ煙修飾HDLはやはりコレステロールeffux作用が消失すること,その際構造蛋白アポA-Iが重要であることを新たに見い出し検討中である。本年度酸化LDLの諸性質を検討している際に,その成分のうち,リゾフォスファチジルコリン(LSO-PC)が重要であることに気づき,LSO-PCの各種血管壁構成細胞への影響を検討した。主にマクロファージの泡沫化に本研究は焦点をあてているので,流血中の単球がいかにして血管壁へ侵入し,泡沫化するかという観点からのアプローチで,LSO-PCの内皮細胞への影響から検討した。結果として,単球の接着因子であるICAM-1の発現が誘導されること,さらに単球の走化因子であるMCP-1が発現誘導されることを新たに見い出し,その機序を検討している。つまり,この問題は大きなテーマであり,その発展が期待されるので,さらに国際共同研究のプロジェクトを組みたいと考えている。リポタンパクリパーゼについては,現在Chait博士と研究を継緒しているが,まだまとまった成果には至っていない。我々は、粥状動脈硬化発生機序についての研究を主に家族性高コレステロ-ル血症モデルWHHLウサギを用いて行っている。今年度は、抗酸化LDL抗体を用いてWHHLウサギ病変部に、酸化LDLの存在、およびその様式をChait博士と共同で検討し、病変部に、確かに酸化LDLが存在することを証明することができた。

また、抗LDL抗体を用いて同病変部を検索すると、LDLの存在様式が酸化LDLのそれとは異なることが明らかになった。さらに、抗酸化剤であるプロブコ-ル投与により、病変の抑制がなされた群と、薬剤非投与群のWHHLウサギの同一部位で、しかも病変が存在する部位に関して、抗マクロファ-ジ抗体、抗平滑筋細胞抗体を用いて、マクロファ-ジ、および平滑筋細胞由来の泡沫細胞の分布について検討したところ、プロブコ-ル投与群においては、マクロファ-ジ由来の泡沫細胞がほとんど存在しないことが明らかになった。このことは、プロブコ-ルがマクロファ-ジのリクル-トに関与している可能性を示唆するものである。本年5月号のArteriosclerosisに掲載予定である。さらにマクロファ-ジの泡沫化の機序については、1つはLDL受容体の変異型であるWHHLウサギ由来の受容体が、βーVLDLを取り込み、泡沫化することが明らかになった。これとは別に、酸化LDLはこれに特異的な受容体を介してマクロファ-ジを泡沫化するか、あるいは従来から言われているアセチルLDL受容体を介する両方の機序で泡沫化することを明らかにすることができ、現在この機序が他の細胞についても当てはまるか否か、またその取り込みの詳細につき、分子レベルで解析中である。平成2年度に引き続き、酸化LDL受容体の単離の実験を行っているが、当初考えていたより、その量が少なく、単離実験を続けている。現在、酸化LDLを^<125>Iで標識し、ウエスタンブロット法で、酸化LDL受容体が確認できるところまできている(分子量11万Dalton)。本年度もこの方向で単離を続ける予定である。さて、当初の研究計画通り、生体内、ことに動脈硬化巣に酸化LDLが存在することを確認し、1991年Arteriosclerosis and Thrombosis11巻に発表した。引き続き、同組織内にリポタンパクリパ-ゼが発現しているか否か、抗体及び_cDNAを用いて検討中である。さらに平成3年度研究中に、LDLのみならずHDLも酸化変性を受けることを発見した。酸化HDLは、その構造蛋白であるアポAIが、酸化により分断され、fragmentationを起こしていること、並びにHDLに比してより陰性荷電を帯びていることを確認した。HDLについては、本来、泡沫細胞からのコレステロ-ルのeffluxを促す作用があるが、本性質につき、酸化HDLで検討したところ、コレステロ-ルefflux作用が消失していることが明らかになった。この事実は、effluxに際し、アポAIが重要な役割を来すことを示唆し、さらに詳細な機序につき検討を加えている。この様に研究計画が順調に進んでおり、かつ研究中に新たなる知見が加わり、目的を達成できると確信している。
筋細胞における細胞骨格分子シンクロナイゼーションによる張力・機能発現連関-機械的刺激応答分子シャペロンを鍵因子として-

本研究の目的は、筋とくに横紋筋細胞の形態・動態・運動を決定する細胞骨格及びそれらのシャペロン分子αB-クリスタリン(αB)に注目し、両者を可視化し、細胞・分子の動的画像から分子シンクロナイゼーション様態を解析することである。昨年度は、三つの細胞骨格系が基本的に独自に調節されている筋芽細胞を中心に細胞動態、細胞骨格動態の可視化、機械刺激応答について解析した結果、微小管はαB-SE細胞(αB過剰発現細胞)で多くαBは微小管の安定化に関与しており、2)αB-AS細胞(αB発現抑制細胞)の運動速度はαB-SE細胞に比較して不安定であることを報告した。また細胞の動的解析から、3)機械的刺激に対する応答は細胞種、形態に特異的であるようにみえ、肝細胞や腎細胞に比較し筋芽細胞は分化前から運動性が低く、アクチンと微小管の間にtensegrityモデルのような緊張関係が強いことを報告した。本年度は、ヒトαB cDNAのN末にリンカーをはさみGFP(pEGFP-C1)-αB融合タンパク質を作成し、COS-7細胞に導入し、発現と局在を確認した。鶏8日胚より調整した心筋細胞に導入し、収縮とともに横紋状のパターンを形成する様子が観察された。またアクチン・チューブリンのGFP-融合タンパク質を心筋細胞に発現させ、その動態を観察した。収縮する細胞内でアクチンは横紋構造を示した。微小管は細胞の長軸方向に発達したが、心筋の収縮とともに一部横紋構造を形成した。「動(収縮)=機能」の粋である心筋細胞において、動態基盤を構成しているアクチン及び微小管のダイナミクスを生細胞で示すことができた。世界で初めて微小管の横紋形成を生きた細胞で示した。またαBのGFP融合タンパク質の細胞内での横紋様動態を示すことができた。今後、横紋構造の破壊・再構築機構を解析し、GFP融合タンパク質で可視化した横紋構造を可視化したい。本年度は、三つの細胞骨格系が基本的に独自に調節されている筋芽細胞を中心に細胞動態、細胞骨格動態の可視化、機械刺激応答について解析し、以下の結果を得た。1)αBと細胞骨格との関係:αBの微小管との局在の一致・微小管(MT)の脱重合抑制効果(in vitroでCa2+及びin vivoでMT脱重合促進剤NocodazoIeに対して)を確認した。Nocodazole処理した細胞の10分後残存した微小管はαB-SE細胞で多くαBは安定化に関与していた。2)顕微鏡下での細胞動態画像取得システムの確立とαB発現制御細胞応答比較:CCDカメラによりラット筋芽細胞L6E9細胞、マウスC6グリオーマ細胞にαBを遺伝子工学的に過剰発現/発現抑制したSE/AS(sense発現増強、anti-sense発現抑制)を作製し、動的特性及び細胞骨格調節試薬に対する応答を比較した。αB-AS細胞の運動速度はαB-SE細胞に比較して大きく不安定であった。この運動はNocodazole、CytochalasinD,BDMで減少した。3)細胞形態・細胞骨格・細胞運動と機械的刺激応答:顕微鏡ステージ上にコラーゲンコートしたシリコン薄膜上の細胞を210%伸張可能な伸張装置で伸張し応答を解析した。紡錘形の細胞は運動(移動)が少なく、伸張応答も少なかった。扇形の細胞は運動性があり、伸張に対して尾部の短縮などの応答が見られた。応答は細胞種、形態に特異的であるようにみえる。肝細胞や腎細胞に比較し筋芽細胞は分化前から運動性が低く、アクチンと微小管の間にtensegrityモデルのような緊張関係が強い。

微小管は細胞の長軸方向に発達したが、心筋の収縮とともに一部横紋構造を形成した。「動(収縮)=機能」の粋である心筋細胞において、動態基盤を構成しているアクチン及び微小管のダイナミクスを生細胞で示すことができた。世界で初めて微小管の横紋形成を生きた細胞で示した。またαBのGFP融合タンパク質の細胞内での横紋様動態を示すことができた。今後、横紋構造の破壊・再構築機構を解析し、GFP融合タンパク質で可視化した横紋構造を可視化したい。
超重力理論を用いた余剰次元模型におけるソリトンと超対称性の自発的破れ

本年度はボーテックスのモジュライ空間について深く研究をした。ボーテックスはゲージ理論のソリトンであり、素粒子論・宇宙論・凝縮系物理などの分野で様々な重要な役割を果たすと考えられている。最も興味深い結果として、宇宙紐の組み換え確立がモデルの詳細に寄らず確立1で生じることを明らかにした。近年、宇宙の詳細な観測が行われ、宇宙空間に存在する揺らぎの起源や重力レンズ効果によってソリトンの直接観測が可能となると考えられており、この結果は実際の物理に対しても少なからず意義のあるものと考えられる。更に近年発見された、N=1超対称性をもつQCDにおける準安定で且超対称性を自発的に破る真空におけるソリトンの存在の可能性も調べた。ここでは超弦理論から予想される結果とそれに対応した超対称ゲージ理論から得られる結果が一致することを見て、この新しく発見された真空にはボーテックスが存在することを発見した。今年度の私の研究は超対称性を持つゲージ理論におけるソリトンについて系統的に調べ上げた。特にゲージ対称性が完全に破れるような特別な相、以下ではヒッグス相と呼ぶ、におけるソリトンについて詳しく調べた。ヒッグス相における特徴的なソリトンはコディメンジョン1のソリトンであるドメインウォール(壁)コディメンジョン2のボーテックス(渦糸)がある。近年、これら2種類のソリトンが超対称性ゲージ理論の中で果たす物理的な役割が明らかにされつつあり、私の研究では特にこれらのソリトンのモジュライ空間と呼ばれる可能なソリトン解の全体からなる空間について詳しく調べた。特に、私の研究で独創的な点は、モジュライマトリックスと呼ばれる行列を用いて解空間全体を調べ上げたことであり、このモジュライマトリックスによってドメインウォールの解空間がグラスマン多様対全体と等しく、またボーテックスのモジュライ空間はこのグラスマン多様対へのホロモーフィック写像全体からなることを突き止めた。さらにこのモジュライマトリックスの観点からボーテックスとドメインウォールのモジュライ空間が次元縮小によって自然につながることを示した。また、ボーテックスのモジュライ空間は長紐理論により予想されていたが、これが正しいことを超対称ゲージ理論の立場から直接確かめることに成功した。ボーテックスやドメインウォールの他に、ゲージ理論にはインスタントンやモノポールといった有名なソリトンが存在する。これらは通常ゲージ対称性が部分的に破れていない相に存在するが、これらをヒッグス相に入れると、凝縮系物理でよく知られたマイスナー効果により、それらから出る磁束はある一方向に絞られる。これらはモノポールとボーテックスの混合系と考えられるが、より一般的には、インスタントン、モノポール、ボーテックス、ドメインウォールの混合系が安定な状態で存在できることを示した。これらの混合系もモジュライマトリックスにより非常に自然に記述されることがわかり、そのモジュライ空間を明らかにすることに成功した。このほかにも、傾いたドメインウォールからなるドメインウォールネットワークの構成に成功し、特にそのジャンクションポイントには2種類のトポロジカルチャージが溜まることがわかった。一つは負の質量を持つ束縛エネルギーと考えられるが、もう一方は正の質量を持ち、これらは可積分系でよく知られたヒッチンシステムと密接に関係していることが明らかになった。
ファイバーを媒体とする自動化されたマイクロ分離分析システム

ファイバーを媒体とするマイクロ分析システムは、操作が簡単であるばかりでなく、分析後のクリーンアップを必要としないことから、システムの自動化が可能であると考えられる。また、試料前処理段階の抽出効率に関しても、細管中を試料が流れることから、媒体表面との接触面積が大きく、高効率の試料前処理が達成できる。更に、マイクロ化による環境に対する負荷の大幅な低減も最も重要なポイントである。有機溶媒使用量を数μL以下にできることから、分析に際しての環境負荷は最小化可能であり、また、スケールメリットと合わせて、時代に合った分離分析システムの開発が可能である。本研究は、上記のような分析システムのマイクロ化の視点に立ち、新規な概念に基づくファイバーを媒体して使用するマイクロ分離分析システムの構築を目的とするものである。平成15年度には具体的に以下のような研究成果が得られた。まず、フタル酸エステル類などに代表される環境汚染物質および三環系抗うつ薬などの薬物の微量分離分析に対して、分析システムの自動化、大量処理化について検討した。また、平成14年度の検討結果に基づき、コンピュータコントロールによるバルブ変換、送量コントロール、さらには分離システムのコントロールを可能にする総合分析システムを開発した。分離手法としては、ファイバーを分離媒体とするLC、CECおよびGCまでの幅広い分離分析手法について検討した。その結果、試料前処理ならびにその後オンラインで行う分離分析プロセスを含めた全分析プロセスにおいても、有機溶媒をほとんど使用しないマイクロ分析システムを開発し、微量の分析対象試料に対しても、高分離能で分離するとともに高感度で検出し得る高性能システムの構築に成功した。尚、上記の研究成果は、添付リストの学術論文のみならず国際会議における講演等を通して国内外に広く発表してきている。これまでの準備的な研究により、ファイバーを充填したキャピラリー管を抽出、濃縮媒体としたり、分離媒体としたりできることは、十分に確かめられてきている。このような状況で、考慮すべきことは、試料前処理や分離に選択性をいかに持たせるか、また、機能向上をいかにはかるか、そして最終目標である、低あるいは無溶媒使用のマイクロ分析システムの自動化をいかにはかるかである。このような視点から本年度は以下のように研究を遂行した。1)ファイバーに選択性を付加することさらなる選択性の向上のためには、ファイバーを担体として、表面に新しい高分子化合物をコートするか、構造の異なる、繊維状の高分子化合物をデザインし、合成することが不可欠である。前者に対しては、現在多くの高分子化合物がGC用の液相コート物質として、市販されていることから、これらをZylon繊維表面にコートし、抽出能力や分離能力を評価した。CEやCECでのファイバー充填キャピラリーの分離能力の評価に加えて、LCやGCでコートされた繊維状固定相の評価も行なった。一方、抽出、濃縮能力についてもSPE用の媒体として、フタール酸エステル類や各種薬物を対象としての評価を実施した。一方、新しい繊維のデザインと評価に関しては、高分子構造中のベンゼン環、アミノ基やカルボニル基などの極性基の寄与が選択性に大きく寄与することが判明し、分子構造による選択性の向上のために、立体的な構造の異なる高分子鎖を基本とする繊維の検討を開始した。2)システム化ファイバーを媒体とするSPEと分離システムの複合化を図り、CEC分離システムを構築した。SPE媒体としては、5mm以下の長さのファイバーを媒体として使用し、分離カラムとはバルブを介して直結することにより超高速分析への展望が開けた。全分析時間を数分以下とし、使用溶媒量をuL以下におさえることが可能となった。

有機溶媒使用量を数μL以下にできることから、分析に際しての環境負荷は最小化可能であり、また、スケールメリットと合わせて、時代に合った分離分析システムの開発が可能である。本研究は、上記のような分析システムのマイクロ化の視点に立ち、新規な概念に基づくファイバーを媒体して使用するマイクロ分離分析システムの構築を目的とするものである。平成15年度には具体的に以下のような研究成果が得られた。まず、フタル酸エステル類などに代表される環境汚染物質および三環系抗うつ薬などの薬物の微量分離分析に対して、分析システムの自動化、大量処理化について検討した。また、平成14年度の検討結果に基づき、コンピュータコントロールによるバルブ変換、送量コントロール、さらには分離システムのコントロールを可能にする総合分析システムを開発した。分離手法としては、ファイバーを分離媒体とするLC、CECおよびGCまでの幅広い分離分析手法について検討した。その結果、試料前処理ならびにその後オンラインで行う分離分析プロセスを含めた全分析プロセスにおいても、有機溶媒をほとんど使用しないマイクロ分析システムを開発し、微量の分析対象試料に対しても、高分離能で分離するとともに高感度で検出し得る高性能システムの構築に成功した。尚、上記の研究成果は、添付リストの学術論文のみならず国際会議における講演等を通して国内外に広く発表してきている。
食に焦点をあてた健康寿命環境促進要因指標の開発

健康寿命の指標としてHRーQOLの尺度を用いて、労働者約3,000人を対象に健診結果とHRーQOLとの関連について調査を行った。また、その結果、本研究が仮説として考えていた健康生成要因とHRーOOLは関連が認められたこと、健診結果の良好なものはHQーQOL得点も高いことなどが検証された。介入研究を行う前に、健康寿命の指標としてHRーQOLにて、健康生成要因との関連についてつきとめた。健康寿命促進要因について検証されたことから、当初予定していた指標の作成に向けて前進している。今後、食内容とHRーQOLとの関連について、調査し、この結果等をもとに健康寿命環境促進指標を作成していく予定である。本研究では食に焦点をあてながら、健康寿命環境を促進・阻害する要因を明らかにし、これを評価する指標を作成することを目的としている。本研究初年度である今年度は健康寿命に関する国内外の文献レビューと実態調査に協力いただく機関との打ち合わせや調査に係る準備を中心に取り組んだ。実態調査の段階では、食行動に関連すると仮説する心理社会的要因(Sense of coherence、生きがい意識、ソーシャルサポート)と食行動や健康的な食事を送るうえでの態度との関係について、中心に分析する予定であったが、先行研究等により、食生活を反映し、生活習慣病との関与が深く、健康状態を測る客観的指標として血液の総脂肪酸についても着目することとした。研究調査協力について、協力依頼機関と何度も打ち合わせをし、健康寿命の定義においても協議を重ねた。平成30年度は、健康寿命環境促進要因について食に焦点をあて、心理社会的要因と血液指標等多角的な視点から、健康寿命の関連因子について明らかにすることを目指す。平成30年度の調査対象は20歳以上の者で対象者数は約3、000人とする。研究計画の予定通り、平成31年度の市町への介入研究を行う。そのため、平成30年度は健康寿命促進または阻害要因の実態を明らかにし健康寿命環境促進要因指標の作成に向けた基礎的な知見を得るために準備を行い、研究協力への賛同をいただいた機関において現在質問紙調査票を配布したところである。本研究が目指す健康寿命環境促進要因指標の作成するための実態調査に着手できていることから、おおむね順調に進展していると思われる。現在着手している質問紙を回収後に健康寿命促進関連要因について、統計学的手法を用いてまとめ、介入研究に向けた具体的な計画を慎重に計画し、準備をしていく。介入研究の前に、健康寿命関連要因について質問紙調査により明らかにする。食内容とHRーQOL調査を行わなかったため、これに係る経費の支出がなかったため。
分裂組織におけるメチオニン生合成制御の分子機構

CGS第1エキソンの制御が変化した変異株を分離するため,[CaMV35Sプロモーター]-[CGS第1エキソン(野生型もしくはmtol-l変異型)]-[GUS]の融合遺伝子を持つトランスジェニック・シロイヌナズナの戻し交雑を行い,エチルメタンスルホン酸による突然変異誘起処理を施してM2種子を得,GUS活性を指標とした変異株のスクリーニングを行った.また,より効率的なスクリーニングを可能とするため,[CaMV35Sプロモーター]-[CGS第1エキソン(野生型もしくはmtol-l変異型)]-[GFP]を作製し,戻し交雑を行った.これまで,一過的発現系を用いてCGS遺伝子の第1エキソンの機能解析行ってきたが,本研究で得られたトランスジェニック株を用いることにより,より直接的な実験が可能となった.GUSレポーターの株とGFPレポーターの株についてCGS第1エキソンが野生型の場合とmtol-l変異型の場合とで4通りの掛け合わせを行い,F1植物でのレポーター活性を調べた結果,cisに働く,即ち互いに相手のレポーター活性に影響しないことが示された.また,野生型株のカルス培養を用いた実験で,メチオニン添加に応答して約500塩基短いCGS mRNAが出現することを報告しており,短いバンドのメチオニン添加後のキネティクスからCGS mRNA分解の中間体である可能性を指摘した.[CaMV35Sプロモーター]-[CGS第1エキソン(野生型)]-[GUS]の融合遺伝子を持つトランスジェニック・シロイヌナズナで,GUS遺伝子をプローブとしたノザン解析を行ったところ,メチオニン添加に応答して約500塩基短いバンドが検出された.このことは,この短いバンドがCGS第1エキソンの機能によって生じることを示しており,中間体である可能性を支持している.CGS第1エキソンの制御が変化した変異株を分離するため,[CaMV35Sプロモーター]-[CGS第1エキソン(野生型もしくはmtol-l変異型)]-[GUS]の融合遺伝子を持つトランスジェニック・シロイヌナズナの戻し交雑を行い,エチルメタンスルホン酸による突然変異誘起処理を施してM2種子を得,GUS活性を指標とした変異株のスクリーニングを行った.また,より効率的なスクリーニングを可能とするため,[CaMV35Sプロモーター]-[CGS第1エキソン(野生型もしくはmtol-l変異型)]-[GFP]を作製し,戻し交雑を行った.これまで,一過的発現系を用いてCGS遺伝子の第1エキソンの機能解析行ってきたが,本研究で得られたトランスジェニック株を用いることにより,より直接的な実験が可能となった.GUSレポーターの株とGFPレポーターの株についてCGS第1エキソンが野生型の場合とmtol-l変異型の場合とで4通りの掛け合わせを行い,F1植物でのレポーター活性を調べた結果,cisに働く,即ち互いに相手のレポーター活性に影響しないことが示された.また,野生型株のカルス培養を用いた実験で,メチオニン添加に応答して約500塩基短いCGS mRNAが出現することを報告しており,短いバンドのメチオニン添加後のキネティクスからCGS mRNA分解の中間体である可能性を指摘した.[CaMV35Sプロモーター]-[CGS第1エキソン(野生型)]-[GUS]の融合遺伝子を持つトランスジェニック・シロイヌナズナで,GUS遺伝子をプローブとしたノザン解析を行ったところ,メチオニン添加に応答して約500塩基短いバンドが検出された.このことは,この短いバンドがCGS第1エキソンの機能によって生じることを示しており,中間体である可能性を支持している.
特発性尿細管性蛋白尿症の遺伝子異常の解明

1、対象:鈴木の診断基準(1992年)を満たし、母親の尿中β_2-microglobulinが軽度高値を示す特発性尿細管性蛋白尿症の患者4家系を対象とした。正常女性50名をコントロールとした。2、方法:患者、その母親、兄弟とコントロールの末梢血から白血球を採取し、genomic DNAを抽出した。4家系の患者それぞれについて腎尿細管のクロライドチャンネルCLCN5の12のエクソンをPCR法にて増幅し、DNAシークエンスを行った。異常の見られたエクソンにつては患者の母親、兄弟、コントロールについて同様の方法で増幅した。(2)制限酵素を用いた解析によりいずれの母親にも患児に見られた変異と同一の変異を有していた。(3)4家系に見られたCLCN5遺伝子の変異は正常コントロールには見られない固有の変異であった。4、考察:私共はわが国の特発性尿細管性蛋白尿症が英国のDent病の初期像である可能性を指摘していたが、遺伝子解析の方法により母親の尿中β_2-microglobulinが軽度高値を示す特発性尿細管性蛋白質尿症が遺伝子異常の点でDent病と同一の疾患であることが明らかとなった。5、今後の方向:来年度はより多数例の患者のCLCN5遺伝子の解析を行う。母親の尿中β_2-microglobulinが高値でない症例のCLCN5遺伝子異常の有無についても明らかにする。1.対象:鈴木の診断基準を満たす特発性尿細管性蛋白尿症の患者8家系を対象とした。2.方法:患者、その母親、兄弟とコントロールの末梢血から白血球を採取し、genomic DNAを抽出した。8家系の患者のCLCN5遺伝子のすべてのエクソンをPCR法にて増幅し、DNAシークエンスを行った。異常の見られたエクソンについては患者の母親、兄弟、コントロールについて同様の方去でDNAを増幅した。(2)制限酵素あるいは変異に相補的なoligoDNAprobeを用いた解析により、患者の母親にも患者と同一の変異を確認した。4.考察:昨年度の報告で私どもはX染色体性の遺伝形式が推定される特発性尿細管性蛋白尿症はDent病と同一の疾患であることを報告した。今回の検討で、2名の患者に検索した範囲内ではCLCN5遺伝子の異常を同定することができなかった。この事実は本症の一部がCLCN5遺伝子の異常によらない可能性を示唆する。5.今後の方法:より多数例の本症患者の解析を通じて、本症におけるCLCN5遺伝子異常の頻度を明らかにする。本年度は新たな特発性尿細管性蛋白尿症患者においてクロライドイチャネル5遺伝子(CLCN5)の異常の有無を解明し、患児の母親の尿中β2-microglobulin(β2-m)値が本症のCLCN5の異常の予測となりうるかを目的とした。鈴木の暫定的診断基準を満たす6家系の患者のCLCN5を従来の方法で解析した。さらに、これまでに検索した30家系のCLCN5異常の有無と母親の尿中β2-m値との関係を比較検討した。R704XとR516Wはすでに私どもが以前に報告したCLCN5の変異と同一で、codon516と704はCLCN5におけるmutational hot spotsと推定された。特発性尿細管性蛋白尿症は臨床遺伝学的にも単一疾患でなく、母親の早朝尿β2-m値は複数の病因が推定される本症においてCLCN5異常の存在を推定する上で有用な指標であると結論した。
HBV複製におけるエピジェネティクス制御機構の解明と新規抗ウイルス療法の開発

本研究ではB型肝炎ウイルス(HBV)複製の鋳型であるcccDNAからのエピジェネティクス転写制御機構の解明を行った。cccDNAのヒストンアセチル化によりHBVプレゲノムRNAの転写が誘導され、複製が亢進することが明らかとなった。さらにデキサメタゾンにより誘導されるHBV複製にもヒストンアセチル化酵素、特にGCN5によるエピジェネティックな機序が関与しており、GCN5阻害剤によるHBV増殖抑制の可能性が示された。B型肝炎ウイルス(HBV)は一度感染が成立すると薬物療法による駆除はほぼ不可能であることが知られており、HBV駆除を目指した新規抗ウイルス療法の開発が強く望まれている。近年HBVの複製の鋳型であるcovalently closed circular DNA(cccDNA)が宿主のヒストンタンパクによりクロマチン様構造を呈した状態で核内に安定に存在し、cccDNAからのプレゲノムRNAの転写がヒストンのアセチル化やメチル化などのエピジェネティックな制御を受けているという報告がなされ、注目を浴びている。本研究ではHBV複製におけるエピジェネティクス制御機構の解析とエピジェネティクス関連薬剤のHBV複製への影響の検討を行う。まずHBVの複製過程におけるエピジェネティクスの関与を特にアセチル化の観点から検討するために、HBV DNAを導入したヒト肝癌細胞株HepG2.2.15をヒストン脱アセチル化酵素(histone deacetylase; HDAC)阻害剤であるTrichostatin-A (TSA)で刺激し、pregenomic RNA (pgRNA)の転写を検討したところ、HBV pgRNAの転写の亢進を認めた。さらに、cccDNAのヒストンの修飾状態をchromatin immunoprecipitation (ChIP) assayで解析したところ、cccDNAヒストンH3/H4のアセチル化が亢進していた。今後はヒストンアセチル化の詳細なメカニズムの解明と他のHDAC阻害剤やHAT(Histone acetyltransferase)阻害薬のHBV複製に対する影響を検討する。B型肝炎ウイルス(HBV)は一度感染すると薬物療法による完全な駆除はほぼ不可能であることが知られており、HBV駆除を目指した新規抗ウイルス療法の開発は焦眉の急である。HBVの複製の鋳型covalently closed circular DNA(cccDNA)が"minichromosome"と呼ばれる宿主のヒストンタンパクによりクロマチン様構造を呈した状態で核内に存在し、ウイルス複製に重要なcccDNAからのpregenomic RNA (pgRNA)の転写がヒストンのアセチル化やメチル化などのエピジェネティックな制御を受けていることが知られている。一方で免疫抑制剤の一つであるグルココルチコイド投与によるHBV増殖にも、cccDNAヒストンのエピジェネティックな修飾が関与している可能性がある。本研究ではHBV複製におけるエピジェネティクス制御機構の解析とグルココルチコイドのHBV複製への影響、さらにはヒストン修飾の検討を行う。前年度の検討で、HBV DNAを導入したヒト肝癌細胞株HepG2.2.15をヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるTrichostatin-A(TSA)で刺激し、pgRNAの転写を検討したところ、HBV pgRNAの転写は亢進した。さらに、cccDNAのヒストンの修飾状態をchromatin immunoprecipitation (ChIP) assayで解析したところ、cccDNAヒストンH3/H4のアセチル化は亢進していた。同様の検討をグルココルチコイドの一つであるデキサメタゾン投与下で行ったところ、TSA刺激と同様にHBVの転写上昇とcccDNAヒストンH3/H4のアセチル化が認められ、エピジェネティックな機序が関与している可能性が考えられた。今後はその詳細な機序を解析し、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤などのHBV複製に対する影響を検討する。グルココルチコイドにより誘導されるHBV複製過程においても、ヒストンアセチル化などのエピジェネティクスが関与していることが明らかとなったため、今後はそのアセチル化を誘導する酵素など、その機序の詳細を検討していく。さらに今後はヒストン脱アセチル化酵素阻害剤などのHBV複製に対する影響も検討する。以上のように本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。本研究ではB型肝炎ウイルス(HBV)の複製の鋳型covalently closed circular DNA(cccDNA)からの転写のエピジェネティクス制御機構の解明とグルココルチコイドのHBV複製への影響の検討を行った。前年度の検討では、HBV DNAを導入したヒト肝癌細胞株HepG2.2.15をグルココルチコイドの一つであるデキサメタゾンで刺激したところ、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるTrichostatin-A(TSA)による刺激と同様にHBVの転写上昇とcccDNAヒストンH3/H4のアセチル化が認められ、エピジェネティックな機序の関与が示唆された。その機序を検討したところ、デキサメタゾンはヒストンアセチル基転移酵素(Histone acetyl transferase; HAT)であるGCN5、PCAF、CBPをpgRNAの転写が開始されるコア・プロモーター領域へ誘導することがわかった。さらにHAT阻害剤であるCPTH2(GCN5阻害剤)、Garcinol(PCAF/p300阻害剤)、C646(p300/CBP阻害剤)の作用を検討したところ、CPTH2はデキサメタゾンにより誘導されたHBV転写を減弱させた。以上よりcccDNAはヒストンのアセチル化というエピジェネティクス制御機構によりHBV pgRNAの転写が誘導され、複製が亢進することが明らかとなった。さらにデキサメタゾンにより誘導されるHBV複製にもHATの分子群、特にGCN5によるエピジェネティックな機序が関与しており、GCN5阻害剤によるHBV増殖抑制の可能性が示された。

本研究ではB型肝炎ウイルス(HBV)複製の鋳型であるcccDNAからのエピジェネティクス転写制御機構の解明を行った。cccDNAのヒストンアセチル化によりHBVプレゲノムRNAの転写が誘導され、複製が亢進することが明らかとなった。さらにデキサメタゾンにより誘導されるHBV複製にもヒストンアセチル化酵素、特にGCN5によるエピジェネティックな機序が関与しており、GCN5阻害剤によるHBV増殖抑制の可能性が示された。まずHBVの複製過程においてヒストンアセチル化などのエピジェネティクスが関与していることが明らかとなったため、今後はそのアセチル化を誘導する酵素など、詳細なメカニズムの解明へと歩を進めていく。これまでの結果からHAT(Histone acetyltransferase)阻害薬がHBV複製を抑制する可能性があり、今後検討を重ねていく。本研究に必要な細胞株や試薬などは既に準備できており、本研究課題はおおむね順調に進展していると考える。本研究に必要な細胞株や試薬などは既に準備できており、今後は迅速にさらなる解析を進める。肝臓本研究に必要な細胞株や試薬などは既に準備できている。一部の解析は既に開始しており、今後は迅速にさらなる解析を進める。また今後の解析に用いる臨床検体の採取のため、当院でB型肝炎患者を診察している医師、及び肝癌治療を行なっている医師に再度協力をお願いした。予想よりも少ない物品費で今年度の課題が達成できたため。次年度の試薬購入などに使用する。
新規代替フロン類が地球温暖化に与える影響の解明

本研究では、人為的に大気中に放出される代替フロンの大気中における反応速度定数、反応生成物の同定と定量、地球温暖化係数などを明らかにすることを目的とした。実験には、波長可変真空紫外レーザー誘起蛍光分光法やフーリエ変換赤外分光法を用いた。具体的には、(1)イソブチルアルデヒド及びピバルアルデヒドと塩素原子との295Kにおける反応速度定数を、それぞれ(1.15±0.31)×10^<-10>、(1.33±0.25)×10^<-10>cm^3molecule^<-1>s^<-1>と決定した。アルデヒドは、代替フロンや揮発性有機物の光酸化反応の中間生成物として大気中で生成する。さらに、アルデヒドとCl原子との反応からアシル化合物が生成する分岐比を初めて計測し、それぞれ0.81±0.08、0.85±0.10と決定した。さらに、(2)CF_3O_2ラジカルとNOとの大気化学反応で生成するCF_3ONO_2の収率を世界で初めて決定することに成功した。その収率は(1.67±0.25)%と大変小さく、CF_3O+NO_2の生成経路が主要であることが明らかにされた。代替フロンの酸化過程で生じるCF_3O_2ラジカルの反応過程については未解明な部分が多く残されていたが、本研究によって、CF_30NO_2はCF_3O_2ラジカルのリザーバ分子としては重要ではないことが示された。次に、(3)代替フロンHFC-152a(CH_3CHF_2)とOHラジカルとの反応速度定数(295K)を(3.08±0.43)×10^<-14>cm^3molecule^<-1>s^<-1>と決定した。この結果、HFC-152aの対流圏寿命は1.8年と見積もられた。また赤外吸収スペクトルの計測からHFC-152aは1150cm^<-1>付近に強い赤外吸収があり、地球温暖化係数はCO_2の680倍(20年積算)になることが明らかとなった。平成15年度は、アルデヒド化合物の大気化学反応や、N_2OやO_3等の温室効果気体の太陽光分解過程について詳細な研究を行った。本研究では、スモッグチャンバー/フーリエ変換赤外分光法を用いて、イソブチルアルデヒド及びピバルアルデヒドと塩素原子との295Kにおける反応速度定数を、それぞれ(1.15±0.31)×10^<-10>、(1.33±0.25)×10^<-10>cm^3molecule^<-1>s^<-1>と決定した。また、これらアルデヒドと塩素原子との反応生成物であるアシル化合物は、大気中においてO_2により酸化されると考えられる。そこで、一時生成物のアシル化合物とO_2との反応に関してさらなる実験を行い、アルデヒドとClの反応からアシルが生成する生成分岐比を、それぞれのアルデヒドについて0.81±0.08、0.85±0.10と求めた。一方、N_2OおよびO_3の紫外光分解反応についても、新しい知見を得た。成層圏大気の窓領域(190-220nm)におけるN_2Oの光分解反応では、真空紫外レーザ誘起蛍光分光法により、電子基底窒素原子N(^4S)の生成を見出した。すなわち、N(^4S)+NOの生成チャネルが、成層圏における新しいNOのソースとして無視できないことを初めて定量的に示した。大気モデル計算により、成層圏オゾンの定常濃度が影響を受け、20-50kmの高度において、最大1%程度減少することが分かった。オゾンの光分解反応については、生成する電子励起酸素原子O(^1D)の量子収率を、光分解波長193-225nmにおいて測定した。その結果、NASA/JPL(米国航空宇宙局/ジェット推進研究所)が大気モデルに推奨している値(0.90)よりも、有意に小さな値であることが分かった。

代替フロンの酸化過程で生じるCF_3O_2ラジカルの反応過程については未解明な部分が多く残されていたが、本研究によって、CF_30NO_2はCF_3O_2ラジカルのリザーバ分子としては重要ではないことが示された。次に、(3)代替フロンHFC-152a(CH_3CHF_2)とOHラジカルとの反応速度定数(295K)を(3.08±0.43)×10^<-14>cm^3molecule^<-1>s^<-1>と決定した。この結果、HFC-152aの対流圏寿命は1.8年と見積もられた。また赤外吸収スペクトルの計測からHFC-152aは1150cm^<-1>付近に強い赤外吸収があり、地球温暖化係数はCO_2の680倍(20年積算)になることが明らかとなった。
表面制御された超高効率InGaAs/InP太陽電池の研究

1. InGaAs表面には、高密度の表面準位が存在し、その最小値が10^<12>cm^<-2>eV^<-1>台であることが判明した。太陽光強度に相当する程度の光キャリアを励起した場合、表面再結合速度が10^5am/s程度となり、パッシベーション膜のないInGaAs表面では、再結合速度が極めて大きいことが判明した。2. InAlAsをInGaAs上に連続的に結晶成長することにより、界面準位密度はInGaAs表面に比べ2桁程度減少する。これより、InAlAs薄膜は太陽電池表面の再結合速度を減少させる表面層として極めて有効であることが判明した。3. AIGaAs/GaAs界面に比べて、InAlAs/InGaAs界面は成長中断による界面の劣化が極めて小さいことが明らかになり、この系を用いると太陽電池プロセス中の界面の特性劣化を比較的小さく抑えることが可能となることが判明した。4. GaAs(100)基板上に、約10^<10>cm^<-2>の面密度、水平方向の大きさ約500Å、高さ約50ÅのInAsドットを形成することに成功した。これは、面積比にして約25%のInAs層を形成したことになり、高濃度ドープ層をフォトリソグラフィや化学エッチングを用いることなく部分的に形成することが可能であることが示された。5. GaAs(111)B基板表面を間隔4μmでマトリックス状にエッチピットを形成し、そのエッチピットの底に選択的にInAsドットを形成することに成功した。また、V溝状に加工した基板上には、V溝の底と頂上もしくは壁面の中央に選択的にInAsドットを形成することに成功した。これらの技術を用いて、電極下に選択的にドープ層を形成することが可能となり、その面密度も6×10^6cm^<-2>以下、面積比0.1%のものが得られる可能性が示された。現有のMBE装置を用い、InGaAsエピタキシャル層を形成し、表面準位分布の評価を真空中で行った。さらに、InGaAs上にInAlAsを形成し、そのヘテロ界面における準位分布をフォトルミネセンス表面準位スペクトロスコピ法を用いて評価した。その結果、以下のような新たな知見を得た。1.InGaAs表面には、高密度の表面準位が存在し、その最小値が10^<12>cm^<-2>eV^<-1>台であることが判明した。太陽光強度に相当する程度の光でキャリアを励起した場合、表面再結合速度が10^5cm/s程度となり、パッシベーション膜のないInGaAs表面では、再結合速度が極めて大きいことが反面した。2.InAlAsをInGaAs上に連続的に結晶成長することにより、界面準位密度はInGaAs表面に比べ2桁程度減少する。3.AlGaAs/GaAs界面に比べて、InAlAs/InGaAs界面は成長中断による界面の劣化が極めて小さいことが明らかになり、この系を用いると太陽電池プロセス中の界面の特性劣化を比較的小さく抑えることが可能となることが判明した。表面再結合速度を減少させるための構造として、電極下の半導体表面のみに高濃度ドープ層を有する「ポイントコンタクト構造」が有効であると考えられる。これを、できるだけ簡易に作製する手法の1つとして、Stranski-Krastanow(SK)成長モードの利用が考えられる。

本年度は、基礎的検討として基板材料をGaAsとし、以下の結果を得た。1.GaAs(100)基板上に、約10^<10>cm^<-2>の面密度、水平方向の大きさ約500Å、高さ約50ÅのInAsドットを形成することに成功した。これは、面積比にして約25%のInAs層を形成したことになり、高濃度ドープ層をフォトリソグラフィや化学エッチングを用いることなく部分的に形成することが可能であることが示された。2.GaAs(111)B基板表面を間隔4μmでマトリックス状にエッチピットを形成し、そのエッチピットの底に選択的にInAsドットを形成することに成功した。また、V溝状に加工した基板上には、V溝の底と頂上、もしくは壁面の中央に選択的にInAsドットを形成することに成功した。これらの技術を用いて、電極下に選択的にドープ層を形成することが可能となり、その面密度も6x10^6cm^<-2>以下、面積比0.1%のものが得られる可能性が示された。
In-Situ法による新超電導線材の開発研究

前年度に引き続き、核融合炉用マグネットに実用可能な【Nb_3】Sn超電導線材をInSitu法よって作製するための開発研究を進め、以下のような結果を得た。1. InSitu線材の臨界電流Jc(H)が12T以上の高臨界領域で急激に低下する特性を改善するため、添加元素効果が永田によってひき続き追求された。今回はCaOルツボを用いた高周波溶解法でCu-30W%NbにTa5%を添加することによって、Jc(H=15T)を一桁程度上昇させて【10^4】A/【cm^2】の高臨界電流値を得ることに成功した。2.大線経で交流損失の小さなInSitu線材開発のために多芯構造の長尺線材の加工条件を追求していた八十濱は、2種類の線材の構造設計および細線加工を試みた。第1は301本のCu-Nb素線と91本のSn素線を組み込んだ多芯撚線構成のもの、第2はCu-23W%Nbのingotの中芯にSnを導入した單芯同心円構造のものである。前者は9mm経細線段階で破断を生じたが、後者は0.87mm経までの長尺細線化に成功した。1.1mm経段階の部分試料についての測定の結果、Jc(H=8T)=【10^5】A/【cm^2】を得た。3. Jelly-Roll型InSitu線材はSnの内部拡散行程が短かくて【Nb_3】Sn生成反応が迅速容易であること、大線経線材の製作工程の簡単経済性から将来性が見込まれているが、渦巻き複合構造のため加工条件が厳しい。青木、小野寺は種々の試行実験を行った結果、細線加工法についての幾つかの経験則を得て、長尺線材の試作を現在進めている。またInSitu線材に共通の問題としての【Nb_3】Sn micro-tilament間の超電導結合の機構を解明するために、tilament間のCuの核スピン磁気緩和時間をspin-echo法で観測する実験を行った。その結果、tilament間に介在するCuが実際に超電導状態になってJc(H)を支える結合の役を果しており、さらにそれが高磁場印加によって弱化してJc(H)の低下を起すことが判明した。