hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マルチオミクス解析を基軸としたカブトエビの進化及び発生の分子基盤の解明

そこで私は2億年間ほぼ形態がかわらず"生きた化石"として知られているヨーロッパカブトエビTriops cancriformisに着目した.カブトエビの初期幼生は短時間に劇的な形態変化を遂げる.このように進化生物学的,発生生物学的に興味深い特徴を持つにも関わらず,分子生物学的な解析はほぼなされていない.そこでカブトエビのmiRNA及びmiRNA制御因子を同定し,これらを用いてモデル生物との比較解析を行うことで, miRNAの進化において新たな視点を提示することを目標とした.平成24年度までにカブトエビの6つの発生ステージ毎(卵, 1-4令,成体)に次世代シーケンス解析を行い,カブトエビの保存されたmiRNA及び新規miRNAを同定してきた.しかし,発生ステージ間におけるmiRNAの変動を次世代シーケンス解析で得られたデータを用いて定量的に比較することが困難であった.そこで平成25年度は外来性RNA配列をコントロールとして発生ステージ毎の次世代シーケンス解析を再度行うことで,定量的なmiRNAの発現パターンの比較が可能となった.また,これまでに次世代シーケンスによりカブトエビのゲノムDNA配列を得ていたが,平成25年度には配列のアセンブルを行うことでゲノムのドラフト配列を取得することができた.ドラフト配列を決定することで,信頼性のあるmiRNA前駆体及びmiRNA制御因子を推定することが可能となった.今年度中に(1)miRNA候補の予測,(2)Northern blotting法によるmiRNAの発現確認までを達成でき,おおむね順調に進展しているため.今年度中に(1)カブトエビの発生段階におけるNorthern blotting法を用いたmiRNAの発現確認,(2)次世代シーケンサーによるカブトエビのゲノムDNA配列の取得,(3)カブトエビのmiRNA候補配列がゲノムにコードされていること,また前駆体構造を取り得ることを確認するところまでを達成でき,おおむね順調に進展しているため.101種のカブトエビmiRNA候補のうち,Southern blottingを用いてmiRNAコード領域の配列を決定する予定である.この際Northern blotting法で発現が確認されたmiRNA候補から優先的に配列決定を行う.得られた配列情報からmiRNAの前駆体構造が予測されるmiRNA候補については,そのmiRNAの局在をWhole mount in situ hybridization法にて調べ,miRNAの機能を類推したいと考えている.同時にカブトエビ特異的なmiRNA候補の予測を行うことを検討している.現在までに多種間で配列が保存されているmiRNAをカブトエビにて同定している.今後はカブトエビ特異的なmiRNAを情報学的に予測し,Northern blotting法にて同定する予定である.最終的には発生特異的なmiRNAの局在をWhole mount in situ hybridization法にて調べ,miRNAの機能を類推したいと考えている.
動的応答性と光機能を有するナノゲルの構築とバイオイメージング

細胞はその表層である細胞膜上において、外部の化学的・力学的環境を認識している。本研究では、特定の細胞と周囲の環境との間に働いている「力」を可視化・定量するための「蛍光メカノセンサー」を開発し、細胞の力学応答のメカニズムを明らかにすることを目的とする。申請者はピレン・クマリンなどの蛍光色素を親水性多糖であるプルランや親水性高分子であるポリビニルアルコール(PVA)に修飾したポリマーライブラリーを作成した。スクリーニングの結果、得られたナノ粒子の一部は、分子内での色素同士の会合により吸収及び蛍光強度の変化や波長変化といった分光学的性質の変化を発現した。また、本研究では蛍光メカノセンサーの基盤材料として、金ナノ粒子が有用であると考えられたため、金ナノ粒子の専門家である米国マサチューセッツ大学のVincent M. Rotello教授の研究室に訪問し、共同研究を行った。金ナノ粒子を用いた材料では力学応答の発現には至っていないが、金ナノ粒子と蛍光タンパク質及び共役ポリマーをハイブリッドすることで、蛍光変化により細胞の状態変化をモニターすることのできるシステムを構築することができた。これにより、がん細胞の中で少数存在し、転移や薬剤耐性といった悪性化に寄与するがん幹細胞を通常のがん細胞と見分けることが可能となった。今後これらの材料に関して改良をすすめることで、細胞に働いている力や、細胞の状態を可視化するツールが開発できると期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。本研究では、ナノゲルへの光機能性分子の導入によって蛍光メカノセンサーを開発し、特定の細胞と周囲の環境との間に働いている「力」を可視化・定量し、細胞の力学応答のメカニズムを明らかにすることを一つの目的とする。また、同様にナノゲルへの光機能性分子の導入によってタンパク質検出材料の作製も目指す。本年度、申請者はポリマー側鎖への導入が容易なアミンやアセチレンなどの官能基をピレン・クマリン・BODIPYなどの蛍光色素に修飾した化合物群を合成した。これらの化合物を親水性多糖であるプルランの側鎖にHuisgen環化反応などによって導入した。得られたポリマーが、水中でナノ粒子を形成していることがDLSなどの評価から明らかとなった。また、本研究では力学応答による蛍光変化の実現が不可欠であるが、そのコンポーネントとして、金ナノ粒子が有用であると考えられたため、金ナノ粒子の専門家である米国マサチューセッツ大学のRotello教授の研究室に訪問し、研究を行った。そして、粒径の制御された金ナノ粒子の作製に成功した。また、PCAやLDAなどの多変量データ解析技術を習得することができた。有機合成やポリマー分子への色素導入がうまく進んだことから、合成ルートの確立ができたと言える。また、合成して得られたポリマーが、水中でナノ粒子を形成していることが明らかとなり、申請者の分子設計戦略が有効であることがわかった。得られたポリマーに対し、吸収・蛍光スペクトルを測定し、力学変化やタンパク質への応答について検討していく。その結果を元に、さらにマテリアルの最適化を行う。また、細胞接着モジュールなどの導入なども進めていく。
高齢社会に対応した福祉・経済社会システムの設計と評価

本研究では、第1に高齢化社会に対応した福祉・経済社会システムの事例研究として、最も福祉水準が高い北欧のリーダー的存在であるスウェーデンを事例として取り上げた。ここでは、日本との対比もしながら、スウェーデンの1990年代改革を分析し、スウェーデンの福祉国家再生・発展における地方分権と協同組合の役割を検討した。第2に、高齢者福祉に関する地域モデルの構築に関し、具体的には宮城県の市町村の福祉財政に焦点を当て、介護保険制度における介護者の意識と実態に関する研究として、在宅サービス提供者に対するアンケート調査を行った。その結果、「介護の社会化」、「在宅サービスの市場化」などに介護者の意識が変化していること、介護サービスに関するニーズが変化していることなど、行動学の面から介護者の現状が明らかになった。第3に、福祉NPOの実態を調べるため、阪神高齢者・障害者支援ネットワークの事例を通してNPOにおける<市民的専門性>の形成について検討した。また、神戸のコミュニティ・ビジネスと社会的企業に関して、神戸市において、主として対人サービスを行うコミュニティ・ビジネスに関してフィールド・ワークを行った。その結果、神戸のコミュニティ・ビジネスが、幅広いソーシャル・キャピタルを基盤として成立している一方、行政委託への依存体質が強いことなどが明らかとなった。第4に、高齢社会における財政の役割を、財政社会学の観点から評価を行った。現代国家はいずれも憲法やその他の法律上では公共の福祉を尊重しているが、日本においては、福祉政策に適した財政システムと、現実の福祉政策との間に大きなギャップが存在する。こうした現象の説明として、新制度学派の説く制度の「補完性」原理は有益ではあるが、国家の相対的自律性を説明するには不十分である。ドイツ財政学から生じた「財政社会学」はこの点を既に指摘していた。深刻な財政危機が生じている現在の日本で、財政社会学の再評価は不可欠である。第5に高齢社会における世代間の不均衡の問題を定量的に検討するため、社会保障をはじめとした世代間の拠出、受給の状況、生涯純受給の格差について、所得再分配調査のデータに基づき世代会計の手法を援用して検討した。その結果、今後100年間の政府の財政収支を均衡させるためには、将来世代に現在世代に比して1.5倍あまりの一世帯当たり約4,900万円の追加的な負担が必要であるという結果も得られた。この世代間の格差を公平にするため、より早い時点で受益を削減する改革が将来世代に望ましく、2005年で改革する場合は、およそ35%の受益を削減すれば良いという結果が得られた。また2期間の世代重複モデルを用いて高齢化と財政政策、社会保障政策を動学的にシミュレートした結果によると、短期の減税、ベビーブーム世代の存在の中で高齢化、世代間所得移転政策の存在は、資本蓄積に大きくかつ長期のネガティブな効果を及ぼすことがわかった。

本研究では、第1に福祉国家の国際比較研究を進め、スウェーデンの1990年代改革を分析し、日本医療経済学会で報告した。医療サービスを提供する非営利・非政府部門組織として、韓国の医療生協を分析し、学会誌に論文を掲載した。またイギリスとスウェーデンにおける患者苦情処理システムについて論文を執筆した。第2に、高齢者福祉に関する地域モデルの構築に関し、具体的には、東北6県の市町村の福祉財政に焦点を当て、介護保険制度が及ぼした影響に関し、県や市町村の実務者に対するヒアリングやアンケート調査を行った。その結果、全体として保険料に見合った利用が進んでいないこと、また当初期待された民間事業者の参入に関しては都市部と郡部ではかなり大きな差異があることが判明した。第3に、介護保険導入後の福祉NPOの実態を調べるため、仙台市内でフィールドワーク調査を行った。福祉NPOが活躍している領域は多岐にわたっているが、介護保険下でボランティア志向の強いところと事業化志向の強いところに分化していく傾向が見られた。またコミュニティ福祉推進の担い手としてのNPOの可能性を確認することができた。第4に介護保険制度の介護報酬の効果・効率について、居宅介護サービスの動線コストの発生状況を中心に、宮城県内の自治体の調査を行い、訪問回数と採算報酬額における採算性と問題点について分析し、新コミュニティ構想のシステム設計を行った。第5に計算機実験等の手法を用いた高齢社会の計量モデルの準備を行うため、本年度は少子・高齢社会に関するアンケート調査を企画、実施し、500サンプル超の個票データを収集した。このデータにもとづき、福祉事業の定量的評価を行うための基礎的数値データと、マクロモデルに使用する基本的パラメタを得ることが出来た。(1)引き続きスウェーデンを研究対象としつつ福祉国家から福祉社会あるいは福祉体制への概念転換を検討した。また、イギリス、イタリアにおける医療、福祉分野の協同組合セクターについて調査を行った。東北地方の保健・医療協同組合の福祉領域での事業展開を調査した。(2)昨年度は介護保険導入後の東北地方における市町村の福祉財政について調査を行ったが、今年度は国民健康保険の財政問題の背景を明らかにするために、地域の医療、保険、福祉の変換について各種文献や統計資料を用いて調査した。国民健康保険の財政危機には、戦前に農山村の救済を目的に作られたこの保険が戦後になっても市町村を保険者とする体制を引き継いで皆保険化したために、サラリーマンの退職者が次々と国保に加入するという状況が生まれた、という事が関係している。また、介護保険が市町村を保険者とした理由は、それ以前に市町村中心主義が確立し、また財政状況から税ではなく保険方式に厚生省が転換せざるを得なかったことであることを解明した。(3)シェア方程式体系の動学モデルの統計的推定法を用い、政策変数のシェア変数への長期的な効果を明らかにするため、様々な政策シュミレーションとを行った。
多成分系リチウム塩水溶液の沸騰伝熱機構とマランゴニ効果の発現

吸収冷温水機の吸収剤には無機塩類水溶液が用いられており,高濃度の水溶液と低濃度の水溶液間の濃度差を駆動力として冷熱を発生させている,低濃度となった水溶液を再び高濃度に戻すプロセスが再生器である.再生器中では沸騰現象が生じているが,ニ成分系塩類水溶液の沸騰現象を扱った研究例は少なく,水溶液の濃度は高くなると沸騰熱伝達特性が著しく低下することが知られている.しかしその基本的なメカニズムは未解明である.沸騰熱伝達を特徴づける要因の一つに発生気泡の挙動がある.その挙動を知ることは沸騰現象の素過程を見極めるために重要である.しかし不揮発性の溶質を含む水溶液の沸騰は溶質による沸点上昇や気液界面での溶質の濃縮など不確定要素を多く含む現象である.伝熱面〔固相〕に形成される気泡底部には,気相,液相および固相に接する三相界線が存在する.この三相界線近傍のメニスカスを有する薄い液膜内で急速な蒸発が生じ,その結果,気液界面に濃度勾配が発現し,気泡成長に大きく影響する.しかし観察の困難さから実験による考察はすくない.本研究は気泡底部に形成される三相界線近傍を透明伝熱面を用いて気泡の底面から観察することで,塩化リチウム水溶液の沸騰時に気泡成長における三層界線近傍の気泡構造が気泡挙動に影響する因子を明らかにすることを目的とした.その結果によると,水の沸騰に比べ,気泡成長後期から離脱までの挙動に違いが観察され,気泡表面上で表面張力勾配(濃度差マランゴニ)に起因する力が発生し,離脱気泡が伝熱面から引きはがされるようなリフティング共同が観察された.その影響を受けて,水の気泡成長に比べ,気泡成長の前期と後期における塩化リチウム水溶液の気泡成長速度は低下した.さらに,気泡成長速度の低下により,離脱気泡径は水に比べると小さくなる.また.塩化リチウム水溶液の気泡離脱頻度は気泡休止期間が水と比べて長くなるために低下した.吸収冷温水機の吸収剤には無機塩類水溶液が用いられており,高濃度の水溶液と低濃度の水溶液間の濃度差を駆動力として冷熱を発生させている,低濃度となった水溶液を再び高濃度に戻すプロセスが再生器である.再生器中では沸騰現象が生じているが,ニ成分系塩類水溶液の沸騰現象を扱った研究例は少なく,水溶液の濃度は高くなると沸騰熱伝達特性が著しく低下することが知られている.しかしその基本的なメカニズムは未解明である.沸騰熱伝達を特徴づける要因の一つに発生気泡の挙動がある.その挙動を知ることは沸騰現象の素過程を見極めるために重要である.しかし不揮発性の溶質を含む水溶液の沸騰は溶質による沸点上昇や気液界面での溶質の濃縮など不確定要素を多く含む現象である.伝熱面〔固相〕に形成される気泡底部には,気相,液相および固相に接する三相界線が存在する.この三相界線近傍のメニスカスを有する薄い液膜内で急速な蒸発が生じ,その結果,気液界面に濃度勾配が発現し,気泡成長に大きく影響する.しかし観察の困難さから実験による考察はすくない.本研究は気泡底部に形成される三相界線近傍を透明伝熱面を用いて気泡の底面から観察することで,塩化リチウム水溶液の沸騰時に気泡成長における三層界線近傍の気泡構造が気泡挙動に影響する因子を明らかにすることを目的とした.その結果によると,水の沸騰に比べ,気泡成長後期から離脱までの挙動に違いが観察され,気泡表面上で表面張力勾配(濃度差マランゴニ)に起因する力が発生し,離脱気泡が伝熱面から引きはがされるようなリフティング共同が観察された.その影響を受けて,水の気泡成長に比べ,気泡成長の前期と後期における塩化リチウム水溶液の気泡成長速度は低下した.さらに,気泡成長速度の低下により,離脱気泡径は水に比べると小さくなる.また.塩化リチウム水溶液の気泡離脱頻度は気泡休止期間が水と比べて長くなるために低下した.SOFC/μGTからの高温排ガスを有効利用する目的で三重効用吸収冷温水機の導入が検討されている.三重効用機器の開発には高性能な伝熱面や新吸収溶液の提案がなされているが必ずしも現状の問題点を打破するに至っていない.吸収溶液である臭化リチウム水溶液の沸騰伝熱特性はこれまでにも多くの研究例がある.しかしこれまでの研究は,高温再生器の熱的設計に必要な情報のみに着目しており,中熱流束から高熱流束(限界熱流束を含む)に至る各種濃度の多成分系リチウム塩類水溶液の沸騰物理に関する学術的かつ系統的な取組がなされていない.そこで本研究では,多成分系無機塩類水溶液を対象に,大気圧および加圧下での組成比と濃度を考慮した飽和プール核沸騰実験を行い,中熱流束の孤立泡域から高熱流束の合体泡域までの広い範囲の熱流束に対する沸騰挙動と沸騰素過程を実験的に把握し,その上で核沸騰域の伝熱特性,孤立泡域から合体泡域への遷移沸騰に対応した無次元整理式の作成を目的とした.・本年度は沸騰伝熱特性に関する基本的な沸騰素過程を明らかにした.そこで,リチウム系塩類水溶液の沸騰様相と沸騰伝熱特性を支配する溶液濃度の効果,伝熱面性状の効果,熱流束の効果等に注目し,沸騰熱伝達特性と沸謄様相の相関関係を単塩の塩化リチウム水溶について明らかにした.・

さらに,塩化リチウム水溶液の沸騰熱伝達特性を無次元整理するために,塩化リチウム水溶液の発泡点密度の影響と代表長さの検討を行い,沸騰熱伝達特性を支配する無次元パラメーターを決定した.その結果,得られた無次元整理式は全ての濃度と熱流速に対し,気泡発生域から核沸騰の遷移域までの範囲において平均誤差±18.5%内で推算できることを明らかにした.沸騰現象はその高い伝熱特性が得られることから,工業用の熱変換機器に多く用いられている,沸騰熱伝達特性を特徴づける重要なパラメーターは沸騰気泡の挙動であり,この気泡挙動を明らかにすることは沸騰現象の素過程を見極めるためにも重要である.そのため,沸騰に伴う気泡挙動に関する研究例は理論的にも実験的にも数多くなされているのが現状である.しかし例えば,不揮発性の溶質を含む水溶液の沸騰現象は溶質による沸点上昇や沸騰気泡の気液界面での溶質成分の濃縮など多くの不確定要素を含むためにその研究例は極端に少ない.本研究はこうした点に注目し,沸騰液体に塩化リチウム水溶液を選び,水溶液の沸騰現象をハイスピードビデオカメラで気泡挙動として記録し,その画像解析から,気泡挙動に及ぼす伝熱面過熱度と水溶液の濃度の効果,さらに気泡挙動と核沸騰熱伝達特性との関係を明らかにした.実験に用いた伝熱面は水平上向きの直径30mmであり,構造は厚さ0.2mmの薄金板を外径30mmの銅製の加熱円柱に拡散溶接してある.その表面性状は#500の窒化珪素粒を用いてサンドブラストして荒さを施した.試験液体は比較対象とした水と塩化リチウム水溶液の濃度9,43mass%の三種類とした.沸騰は大気圧下で行われ,また伝熱面熱流束の範囲は101450kW/m^2とした.以上のことから,塩化リチウム水溶液のプール核沸騰における気泡挙動に影響する,伝熱面過熱度と濃度の効果,気泡挙動と水溶液の沸騰熱伝達係数の関係を以下に明らかにした.(1)伝熱面過熱度の増加に伴い,離脱気泡径は減少し,気泡サイクル時間が減少した.(2)気泡休止期間の減少が気泡サイクル時間を減少させている.(3)塩化リチウム水溶液の熱伝達係数は気泡径,気泡休止期間および気泡発生点密度に大きく影響される.吸収冷温水機の吸収剤には無機塩類水溶液が用いられており、高濃度の水溶液と低濃度の水溶液間の濃度差を駆動力として冷熱を発生させている,低濃度となった水溶液を再び高濃度に戻すプロセスが再生器である.再生器中では沸騰現象が生じているが,二成分系塩類水溶液の沸騰現象を扱った研究例は少なく,水溶液の濃度は高くなると沸騰熱伝達特性が著しく低下することが知られている.しかしその基本的なメカニズムは夫解明である.沸藤熱伝達を特徽づける要因の一つに発生気泡の挙動がある.その挙動を知ること沸騰現象の素過程を見極あるために重要である.しかし不揮発性の溶質を含む水溶液の沸騰は溶質による沸点上昇伝熱面[固相〕に形成される気泡底部には,気相,液相および固相に接する三相界線が存在する.この三相界線近傍のメニスカスを有する薄い液膜内で急速な蒸発が生じ,その結果,気液界面に濃度勾配が発現し,気泡成長に大きく影響する.しかし観察の困難さから実験による考察はすくない.本研究は気泡底部に形成される三相界線近傍を透明伝熱面を用いて気泡の底面から観察することで,塩化リチウム水溶液の沸騰時に気泡成長における三相界線近傍の気泡構造が気泡挙動に影響する因子を明らかにすることを目的とした.その結果によると,水の沸騰に比べ,気泡成長後期から離脱までの挙動に違いが観察され,気泡表面上で表面張力勾配(濃度差マランゴニ)に起因する力が発生し,離脱気泡が伝熱面から引きはがされるようなリフティング共同が観察された.その影響を受けて,水の気泡成長に比べ,気泡成長の前期と後期における塩化リチウム水溶液の気泡成長速度は低下した.
生体細胞モデルである脂質二重膜への大気圧プラズマ照射と相分離構造発現の顕微鏡観察

細胞膜の基本構造である脂質二重膜に対して誘電体バリア放電(DBD)処理を行い,その挙動を詳細に観察することで,プラズマと生体との相互作用の解明を目指した。本年度は主として,脂質二重膜に与えるDBD照射の影響を検討した。得られた主な結果は以下の通りである。(1)脂質二重膜に与えるDBD照射の影響の蛍光顕微鏡観察前年度に引き続いて,脂質二重膜へDBD照射実験を行い,DBD照射前後の脂質二重膜表面の様子を蛍光顕微鏡により観察した。観察結果より,DBD照射後に形成される欠陥の数密度は照射時間によって増大した。このことから,プラズマ照射が脂質二重膜に対して持続的に影響を及ぼしていることが明らかとなった。また,DBD装置のArガス吹き出し口からの距離によって脂質二重膜の欠陥領域の増分に違いが見られた。Arガス吹き出し口からの距離によってDBDの特性に空間依存性があることが示唆された。(2)欠陥形成メカニズムの検討DBD処理によって脂質二重膜上に欠陥が形成される要因として,活性酸素種(O2-,OH,NOなど)の影響が考えられるため,緩衝液中での活性酸素種の反応などから生成されると考えられるHNO3の添加実験を行った。緩衝液(700 μL)中の脂質二重膜に対してHNO3(13.0 mol/L)を徐々に添加した。HNO3添加前後の脂質二重膜の蛍光顕微観察により,HNO3を2 μL(緩衝液中のHNO3濃度:7.4 nmol/L)を添加することで,DBD処理と同様に脂質二重膜上に黒い斑模様の欠陥を形成することができた。この結果より,緩衝液中に含まれたNO3-による脂質分子の酸化が,DBD処理による欠陥形成の要因の一つであることが示唆された。25年度が最終年度であるため、記入しない。細胞膜の基本構造である脂質二重膜に対して誘電体バリア放電処理を行い,その挙動を詳細に観察することで,プラズマと生体との相互作用の解明を目指した。今年度は新規誘電体バリア放電型大気圧プラズマ装置の開発,脂質二重膜形成法の確立,脂質二重膜に与えるプラズマの影響の蛍光顕微鏡観察を行った。(1)新規大気圧プラズマ装置の開発プラズマ以外の要因が脂質二重膜に与える影響を極力抑えるために,冷却水の循環により電極の加熱を抑え,プラズマが安定して維持できる新規プラズマ装置を設計・作製した。また,下部石英電極に試料設置用プールを設けることで,脂質二重膜の形成から大気圧プラズマ照射,分析までを電極上で行うことができる構造を考案し,これを採用した。(2)脂質二重膜形成法の確立脂質二重膜形成法としてベシクル融合法を用いた。これは水中で脂質分子が自発的に形成するベシクル(球状の脂質二重膜)を親水性基板に付着させ,融合,開裂,展開などのプロセスを経て平面脂質膜を自己形成させる手法である。脂質二重膜を構成する脂質分子にはジオレオイルフォスファチジルコリン(DOPC)を採用し,蛍光顕微鏡観察用に蛍光色素ラベル脂質(Rb-DOPE)を混合した。(3)脂質二重膜に与えるプラズマの影響の蛍光顕微鏡観察以上の新規大気圧プラズマ装置および脂質二重膜を用いて,大気圧プラズマ照射実験を行い,プラズマ照射前後の脂質二重膜表面の様子を蛍光顕微鏡により観察した。観察結果より,プラズマ照射後の脂質膜表面に斑模様状の欠陥形成を確認した。

この斑模様状の欠陥は長時間経過(3000 s)しても移動せず,脂質二重膜の特徴である側方拡散性を阻害することが示唆された。今回のプラズマ照射条件では,膜全体の32%に斑模様状の欠陥が形成された。平成24年度当初に掲げた研究計画の3項目を実施することができたため。平成24年度に得られた研究成果のうち,プラズマ照射によって脂質二重膜に欠陥が形成されるメカニズムの解明に今後数ヶ月を要すると思われる。本研究課題申請時には,相分離構造を有する脂質二重膜を形成して,その膜に対してプラズマ照射することを平成25年度の中心的な研究課題として計画していた。この課題については連携研究者と十分協議のうえ,連携研究者・研究協力者の助けを仰ぎながら進めることとする。25年度が最終年度であるため、記入しない。
インド都市スラム家計における貧困動態とその次世代教育への影響

本研究は、高い経済成長と貧困削減のスピードの鈍化する傾向のみられるインドにおいて2007/08年に調査した首都デリーのスラム家計を2012年に再調査することにより、生活水準の変化とその子供の教育について検証した。スラム世帯においては全体的に生活水準が上昇し、子供の就学率も上昇した。生活水準の上昇は、同時にスラム世帯の経済格差を生み、それによって子供の就学する学校にも影響を及ぼしたと考えられることを議論した。本研究は、近年著しい経済成長を遂げるインドにおいて、都市スラム家計の生活水準変化とその次世代教育への影響について分析することを目的としている。とくに、研究代表者が2007-08年に調査した首都デリーのスラム家計を2011-12年に追跡調査し、5年間の消費・所得を含めた生活水準の変化とその子供たちの就学状況、学校選択への影響に焦点を当てる。平成22年度は本研究の初年度にあたり、主に以下の成果があった。1.現地での予備調査:2011-12年度の調査に向けたスラム全体および家計調査票の検討。2.全国標本調査(National Sample Survey : NSS)の分析:前回のスラム調査(2007-08年度)と同じ年に実施された教育ラウンドの個票データ分析(デリーのみ)を行い、スラム調査の結果との比較を行った。その結果、就学率に関してはデリー全体(88.6%)とスラム(68.1%)で大きな差がみられ、とくに8歳をピークに就学率が下降する点がスラムの特徴として浮かび上がった。男女、カースト間の有意な差は見られず、宗教間の就学率の差がみられるという傾向は、デリー全体とスラムの子供に共通していた。また、就学していない最大は、スラムでは教育費の負担であるのに対し、デリー全体では勉強への興味を持てないことであるという違いがみられた。近年、都市部では小学校から私立に通う子どもが増加していると指摘されるが、スラムではそうした子供は少ない。これらのスラムの子供の就学の特徴が引き続きみられるかどうか、その原因は何かを探ることができるような質問を2011-12年度の調査に含めることにしたい。本研究は、近年著しい経済成長を遂げるインドにおいて、都市スラム家計の生活水準変化とその次世代教育への影響について分析することを目的とする。インドでは、高い経済成長の陰で都市部の所得不平等化が一層進み、農村からの労働移動の増加と雇用の伸びの影響などから都市の貧困者数は増加の一途をたどっている。本調査では、研究代表者が2007-08年に調査した首都デリーのスラム家計(417世帯)を2011-12年に追跡調査し、5年間に消費・所得を含めた生活水準にどのような変化が起こったのか、またそれが子供たちの就学や労働にどのような影響を与えたかに焦点を当てるものである。2012年のスラム世帯の再調査は、前回調査世帯の約3分の2にあたる世帯を追跡できた。残りの世帯は前回調査世帯と同じスラム地域(または再定住地域)から世帯構成数と社会階層(カースト)の似た世帯を選んで調査し、全417世帯の調査を完了した。調査終了後に家計調査の対象外のスラム地域でNGOの協力によってフォーカス・グループ・ディスカッションを実施した。2012年のスラム世帯再調査では、前回調査世帯の3分の2にあたる世帯を追跡できた。残り3分の1の世帯は前回調査世帯と同じスラム地域から世帯構成、社会階層(カースト)の似た世帯を選び、全417世帯の調査を終えた。世帯調査終了後に調査対象地域外のスラム地域においてNGOの協力をもとにフォーカス・グループ・ディスカッションを実施した。過去5年間における教育制度の変化、具体的には義務教育法の導入や留年制度の廃止などがスラム世帯にどのような影響を与えたかについて理解を深めることができた。当初の予定通りスラム世帯を調査した。24年度が最終年度であるため、記入しない。データの分析をさらに進め、英語査読付きジャーナルに投稿する。
共鳴ラマン分光法による無傷ミトコンドリア中のチトクロム酸化酵素の反応追跡

ミトコンドリア用に改良した酵素反応追跡用人工心肺装置を用い、ミトコンドリア中のチトクロム酸化酵素(CcO)とO_2との反応を時間分解共鳴ラマン分光法により追跡した。酸素化型、パーフェリル型、フェリル型の反応中間体について、可溶化酵素に対応するバンドを観測した。すなわち、ミトコンドリアにおいて571cm^<-1>に現れるバンドが^<18>O_2により544cm^<-1>に同位体シフトを示すことから酸素化型反応中間体のFe-O_2伸縮振動に帰属した。次に観測される804,785cm^<-1>付近のバンドも^<18>O_2により、764,750cm^<-1>に低波数シフトを起こしたことから、パーフェリル型およびフェリル型のFe=O伸縮振動に帰属した。これらの反応中間体の振動数すなわち配位構造は可溶化CcOと比較して、大きな違いは見られなかった。しかし、酸素化型反応中間体は、バンドの強度は0.4,0.6,1.4msの順に減衰していくものの、1.4msにおいても観測された。一方、可溶化CcOにおいてはこの時間領域では酸素化型反応中間体は観測されない。このことから、ミトコンドリア膜中においては、反応中間体の寿命が長いことが示唆された。また、ミトコンドリアにおいてヒドロキシル型を検出すべく3msまでの領域まで測定したが、観測されなかった。よって、これ以降の時間領域で生成していると考えられる。したがって、ヒドロキシル型の出現が可溶化酵素に比べて遅いことがはっきりした。また、高波数領域においては、反応開始後約0.5msにおいて、ヘム骨格のν_4モードに由来するバンドが1371cm^<-1>から1377cm^<-1>に高波数シフトを起こした。これは、中間体のうち酸素化型の生成によると考えられるが、これは可溶化酵素における以前の結果と矛盾しない。これらの結果より、これまで単離したCcOにおいて議論されてきた反応中間体が、実際のミトコンドリア中でも確かに存在することが明らかとなった。したがって、生理的条件における酸素活性化反応の理解が深まった。ブタ由来心筋のミトコンドリアを用い、ミトコンドリア中におけるチトクロム酸化酵素(CcO)の反応中間体の構造変化を時間分解ラマン分光法を用いて追跡した。まず、人工心肺装置*をミトコンドリア用に改良した。それを用いて、積算時間の増大によるS/N比の向上を図った。また、ラマン散乱の励起には423nmのレーザーを用いた。可溶化CcOにおいて、571cm^<-1>,804cm^<-1>,785cm^<-1>に出現する酸素化型,パーフェリル型,フェリル型に由来するバンドをミトコンドリア中においても観測することに成功した。現在のところ、これらのバンドの振動数は可溶化CcOと大きな違いは見られていないものの、寿命は若干長くなる傾向が見られており、今後詳細に検討する予定である。予備実験の段階では、804cm^<-1>と785cm^<-1>のバンドは分離できていなかったが、測定方法の改良によりミトコンドリア中でもこの2つの中間体を異なるバンドとして観測することに成功し、それぞれの中間体の存在を確認することができた。また、ヒドロキシ型中間体は現在のところ観測されていないが、測定を行った時間領域は反応開始後2msまでであり、これ以降の時間領域でヒドロキシ型中間体が生成していると考えられる。以上の結果から、酸素の還元反応における反応中間体がミトコンドリア中でも生成することが確認された。これは、これまで可溶化CcOで議論されてきた酸素還元機構が生体内においても実際に起こっていることを支持する結果となった。

また、高波数領域においては、反応開始後約0.5msにおいて、ヘム骨格のν_4モードに由来するバンドが1371cm^<-1>から1377cm^<-1>に高波数シフトを起こした。これは、中間体のうち酸素化型の生成によると考えられるが、これは可溶化酵素における以前の結果と矛盾しない。これらの結果より、これまで単離したCcOにおいて議論されてきた反応中間体が、実際のミトコンドリア中でも確かに存在することが明らかとなった。したがって、生理的条件における酸素活性化反応の理解が深まった。
化学遺伝学とマルチモーダル計測による霊長類の柔軟な記憶想起ネットワークの解明

本年度は、非空間的視覚短期記憶課題を学習させ、15O-H2O PETにて課題関連活動マップを得たマカクザルに対して、ウィルスベクター法により眼窩前頭皮質の活動部位に両側性に抑制性DREADDを遺伝子導入した。DREADDの発現を約7週間待った後、DREADDアゴニストをプローブとして用いたPETを行い、遺伝子導入した抑制性DREADDが実際に眼窩前頭皮質の活動部位に十分量発現している事を確認した。確認の後、上記の課題を課し、DREADDアゴニストの投与条件と非投与条件との間で課題成績の比較を行った。その結果、DREADDアゴニストの投与により、記憶負荷に依存して課題成績が有意に低下する事が明らかになった。一方、抑制性DREADDが脳活動に及ぼす影響を調べるために、第一次体性感覚野(SI)の手指領域に抑制性DREADDを遺伝子導入したマカクザルにおいて、DREADDアゴニストの投与時と非投与時とで手指への体性感覚刺激に対するSIの神経活動を機能的MRIにより比較した。その結果、DREADDアゴニストの投与によって、DREADDが発現しているSI手指領域の体性感覚応答が有意に減弱する事を確認した。本年度は、予定していた通り眼窩前頭皮質の活動部位に対する抑制性DREADDの遺伝子導入を実施し、DREADDアゴニストをプローブとして用いたPETにより、DREADDが正しい脳部位に十分量発現している事を確認した上で、DREADDアゴニストの投与によって記憶課題成績の有意な低下が生じる事を明らかにした。またfMRIによる体性感覚応答の計測を用いて、抑制性DREADDによる神経活動の低下を確認した。従って、研究計画は概ね順調に進展していると言える。今後は、眼窩前頭皮質に発現させたDREADDに対するアゴニスト投与による記憶課題成績低下の背景にある脳活動の変容を捉える為、DREADDアゴニストの投与条件と非投与条件の両方で15O-H2O PETによる脳活動計測を実施し、DREADDの発現部位である眼窩前頭皮質や、発現部位から神経投射を受け、なおかつ課題関連活動を示した下側頭皮質等の神経活動が、DREADDアゴニストの投与によってどのように変容するかを明らかにする。さらに、下側頭皮質の活動部位から電気生理学的手法によりニューロン活動を計測し、DREADDによる眼窩前頭皮質の抑制の前後で同一ニューロンの課題関連活動を比較する事で、PETによりマクロレベルに調べた上記の脳活動変容の実体をニューロンレベルで捉え、眼窩前頭皮質の抑制による視覚記憶ネットワークの作動変容をマルチスケールに理解する。本年度は、まずマカクザルに非空間的な視覚短期記憶課題を学習させた。この課題では、試行の最初に呈示される見本図形についての記憶を保持し、遅延期間の後に呈示される2つの選択図形のうち、見本図形と同じもの選ぶと正解として報酬が得られる。用いる図形は全部で30種類とし、それらを繰り返し呈示する事で、呈示図形に対する親近性のみでは課題を解けないようにすると共に、これらの図形についての長期記憶が形成されるようにした。課題訓練の完了後、15O-H2O PETによる脳血流計測を用いた全脳の機能マッピングを行った。ここでは、記憶課題における遅延期間の長さに依存した活動を示す脳領域を同定する為、2種類の遅延期間で課題を行わせた。遅延期間のみが異なる同一課題の2つの条件間で脳活動の差分を算出する事で、呈示図形に対する視覚応答や図形選択時における手の到達運動等に関わる活動をキャンセルし、記憶関連活動のみを抽出した。その結果、遅延期間が長い方の条件において有意に強い活動を示す領域として、非空間的な視覚短期記憶において重要な役割を果たす事が知られている下側頭皮質と、その領域との間に双方向性の解剖学的結合を持ち、下側頭皮質の制御に関わると考えられる眼窩前頭皮質の両領域が得られた他、認知的負荷に応じた活動を示す事が知られている前帯状皮質においても記憶関連活動が認められた。また抑制性DREADDの効果を確認する為、マカクザルの機能的MRIにより左手人差し指の体性感覚刺激による第一次体性感覚野(SI)の活動領域を導出し、ウィルスベクター法により抑制性DREADDを遺伝子導入した。DREADDの発現をPETにて可視化、確認した後、DREADDアゴニストCNOを投与し把持課題を行った所、右手人差し指を用いた把持能力は正常なまま、左手人差し指を用いた把持能力のみが一過性かつ選択的に低下する事が確認された。本年度は予定していた通り、記憶課題の訓練を完了し、15O-H2O PETによる脳血流計測を用いた全脳の機能マッピングを行い、非空間的な視覚短期記憶に関わる有意な活動を示す領域として、眼窩前頭皮質と前帯状皮質、及び下側頭皮質を特定することができた。また抑制性DREADDの機能および動作を確認する為に体性感覚を用いたテストを行い、抑制性DREADDによってマカクザルにおいて行動レベルの障害が生じる事が確認された。これにより、次のステップである記憶課題における活動部位への抑制性DREADDの遺伝子導入に進む事ができる事から、本研究課題の進捗はおおむね順調であると言える。DREADDの発現を約7週間待った後、DREADD

アゴニストをプローブとして用いたPETを行い、遺伝子導入した抑制性DREADDが実際に眼窩前頭皮質の活動部位に十分量発現している事を確認した。確認の後、上記の課題を課し、DREADDアゴニストの投与条件と非投与条件との間で課題成績の比較を行った。その結果、DREADDアゴニストの投与により、記憶負荷に依存して課題成績が有意に低下する事が明らかになった。一方、抑制性DREADDが脳活動に及ぼす影響を調べるために、第一次体性感覚野(SI)の手指領域に抑制性DREADDを遺伝子導入したマカクザルにおいて、DREADDアゴニストの投与時と非投与時とで手指への体性感覚刺激に対するSIの神経活動を機能的MRIにより比較した。その結果、DREADDアゴニストの投与によって、DREADDが発現しているSI手指領域の体性感覚応答が有意に減弱する事を確認した。本年度は、予定していた通り眼窩前頭皮質の活動部位に対する抑制性DREADDの遺伝子導入を実施し、DREADDアゴニストをプローブとして用いたPETにより、DREADDが正しい脳部位に十分量発現している事を確認した上で、DREADDアゴニストの投与によって記憶課題成績の有意な低下が生じる事を明らかにした。またfMRIによる体性感覚応答の計測を用いて、抑制性DREADDによる神経活動の低下を確認した。従って、研究計画は概ね順調に進展していると言える。今後は、同定された記憶課題における活動部位のうち、眼窩前頭皮質の活動部位に対して、ウィルスベクター法により抑制性DREADDを遺伝子導入する事で、眼窩前頭皮質の活動部位を抑制した際の課題成績の変化を調べると共に、15O-H2O PETを用いて、眼窩前頭皮質を抑制した際の全脳における記憶関連活動、及び領域間機能的結合の変容を調べる。さらに、下側頭皮質における神経活動を電気生理学的に調べ、眼窩前頭皮質の抑制の前後でそれを比較する事により、眼窩前頭皮質から下側頭皮質へのトップダウン信号の実体をニューロンレベルで捉え、視覚記憶を支える前頭葉ー側頭葉間大域ネットワークの作動を明らかにする。今後は、眼窩前頭皮質に発現させたDREADDに対するアゴニスト投与による記憶課題成績低下の背景にある脳活動の変容を捉える為、DREADDアゴニストの投与条件と非投与条件の両方で15O-H2O PETによる脳活動計測を実施し、DREADDの発現部位である眼窩前頭皮質や、発現部位から神経投射を受け、なおかつ課題関連活動を示した下側頭皮質等の神経活動が、DREADDアゴニストの投与によってどのように変容するかを明らかにする。さらに、下側頭皮質の活動部位から電気生理学的手法によりニューロン活動を計測し、DREADDによる眼窩前頭皮質の抑制の前後で同一ニューロンの課題関連活動を比較する事で、PETによりマクロレベルに調べた上記の脳活動変容の実体をニューロンレベルで捉え、眼窩前頭皮質の抑制による視覚記憶ネットワークの作動変容をマルチスケールに理解する。
クロストリジウム感染症治療薬を指向したマクロライドの全合成と抗菌力発現機構の解明

研究目的ルミナミシン(1)は北里研究所の大村らによって、Streptomyces sp. OMR-59株の培養液から抗嫌気性菌活性を示す新規天然物として見出された。1は、クロストリジウム属が引き起こす偽膜性大腸炎等の治療薬のリード化合物として期待されている。さらに、1は三環性酸素結束シスデカリンーマクロライドの特異な構造を有している。そこで、研究代表者は、1の創薬展開を最終目標として設定し、その基盤研究となる1の合成経路の確立を目指す。また、確立した合成経路から導かれる誘導体合成を通じて構造活性相関の解明を試みる。研究成果まず、1の効率的かつ誘導化が可能になる全合成経路の確立を視野に入れ、課題の一つである三置換オレフィンを含む10員環ラクトンの構築を試みた。前年度までに三置換オレフィンを含まない10員環ラクトンの合成を達成したため、本年度は三置換オレフィンの構築を目指した。すなわち、三環性酸素結束シスデカリンと中央部ユニットをカップリングしたケトン体から三置換オレフィンを構築すべく検討を行った。ケトンに対してメチルリチウム等による求核付加を検討したところ、未反応の原料が定量的に回収された。この原因としてケトンのエノール化が懸念されたため、塩基として作用しにくく求核性を向上させるランタノイドを利用することとした。種々検討の結果、塩化ランタン(III)ビス(塩化リチウム)錯体とメチルリチウムを用いて調製した求核種が目的のカルボニル基に付加することを見いだした。その後、得られた第三級アルコールに対してバージェス試薬を用いた脱水反応条件に付したところ、所望の三置換オレフィンとエキソオレフィンの混合物を収率59%で得た。今後、本結果を基盤にして1の三置換オレフィンを含む10員環ラクトンの構築を行い、当初の目的の全合成を目指す。ルミナミシン(1)は、Streptomyces sp. OMR-59株の培養液から抗嫌気性菌活性を示す新規天然物として見出された。1は(A)14員環ラクトン内の無水マレイン酸と共役したエノールエーテル(合成完了)、(B)6-6-6三環性酸素結束シスデカリン骨格(合成完了)、(C)これら二つのユニットを結ぶ高歪み10員環ラクトン(合成未完了)、の極めてユニークな構造を有している。1の標的細菌であるClostridium difficileは、偽膜性大腸炎の原因菌である。現在その治療薬はあるものの、耐性菌の出現などの問題から新たな抗嫌気性菌薬の開発が期待されている。このような背景のもと、研究代表者は、高歪み10員環ラクトン構築を鍵とした1の全合成、誘導体合成を通じ、構造活性相関の解明と嫌気性菌に対して高活性な化合物の創製を目指し研究に着手した。研究代表者は、平成28年度には、三環性酸素結束シスデカリン骨格を含む三置換オレフィン10員環ラクトンの構築を目指した。アルデヒド基を有する三環性酸素結束シスデカリン骨格に対して、まず分子間での三置換オレフィンの構築を試みた。すなわち、Juliaカップリング、アルキルリチウムを用いた求核攻撃をアルデヒド基を有する三環性酸素結束シスデカリン骨格に対して試みたが、所望の反応は進行しなかった。これは、高い立体障害の影響で、ネオペンチル位に存在するアルデヒドに求核剤が近づけなかったためと考察した。そこで、アルデヒド基の活性化を期待し、酸性条件下、ジアゾを用いたロスカンプ反応を試みたところ、分子間のカップリング反応が進行し、所望のケトン体が得られた。現在、このケトン体を三置換オレフィンへ導くと共に10員環ラクトンへの変換を検討している。現在までに、研究代表者は、ルミナミシンの部分構造である三環性酸素結束シスデカリン骨格と14員環ラクトン内の無水マレイン酸と共役したエノールエーテル骨格の構築を完了した。そこで、ルミナミシンの全合成に向けて、平成28年度では三環性酸素結束シスデカリン骨格を含む三置換オレフィン10員環ラクトンの構築法を種々検討した。しかしながら、予想以上に酸素架橋シスデカリンを含む10員環ラクトンの構築が難しく、現在までにその構築が達成できていない。そのため、上記の進捗状況であると判断した。研究目的;現在、感染症治療の問題点の一つに嫌気性菌に対して有用な治療薬が少ないことがあげられる。このような中、ルミナミシン(1)は嫌気性菌(特にクロストリジウム属)選択的な抗菌作用を有することが判明し、偽膜性大腸炎等の治療薬のリード化合物として期待されている。さらに1は、三環性酸素結束シスデカリンーマクロライドの特異な構造を有している。従って、研究代表者は(A)の前例のない構造の効率的かつ実用的な全合成法の構築と構造活性相関の解明。(B)1の活性が、シスデカリン部分の類似天然物の活性とは異なる活性を示す現象の解明。(C)構造単純化体の創製。の三点を目的に研究を行うこととした。研究成果;まず、1の効率的かつ誘導化が可能になる全合成経路の達成を目指した。すなわち、大環状エノールエーテルマクロライド2と三環性酸素結束シスデカリン3に分割し、合成後半に収束的に中央部の10員環を構築する経路を考案した。これまでの研究で、2と3の合成は完了し、それぞれグラムスケールでの供給を可能にした。

しかしながら、現在までに効率的な10員環構築が困難であるため、研究代表者は三置換オレフィン含有高歪み10員環ラクトンの構築を目指すこととした。以前に開発した合成経路に従いアルデヒドを有する三環性酸素結束シスデカリン4と1の上部を簡略化したヨウ素体5を調製した。種々検討した結果、5にt-BuLiを作用させ、4に対して求核攻撃を行ったところ所望のカップリング体を収率良く得ることができた。得られたカップリング体をセコ酸に導いた後、椎名ラクトン化の反応によって望みの10員環を得ることに成功した。10員環構造は、二次元NMRによって確認した。本研究によって、三環性酸素結束シスデカリンと10員環ラクトンをはじめて結合させることに成功した。今後、三置換オレフィンの構築を経て、ルミナミシンの全合成の達成を目指していく。当初の予定では、ルミナミシンの全合成経路の確立を達成しているはずだったが、三環性酸素結束シスデカリンとルミナミシンの上部とのカップリング及び10員環構築に想像以上の時間がかかってしまった。したがって、やや遅れていると判断した。研究目的ルミナミシン(1)は北里研究所の大村らによって、Streptomyces sp. OMR-59株の培養液から抗嫌気性菌活性を示す新規天然物として見出された。1は、クロストリジウム属が引き起こす偽膜性大腸炎等の治療薬のリード化合物として期待されている。さらに、1は三環性酸素結束シスデカリンーマクロライドの特異な構造を有している。そこで、研究代表者は、1の創薬展開を最終目標として設定し、その基盤研究となる1の合成経路の確立を目指す。また、確立した合成経路から導かれる誘導体合成を通じて構造活性相関の解明を試みる。研究成果まず、1の効率的かつ誘導化が可能になる全合成経路の確立を視野に入れ、課題の一つである三置換オレフィンを含む10員環ラクトンの構築を試みた。前年度までに三置換オレフィンを含まない10員環ラクトンの合成を達成したため、本年度は三置換オレフィンの構築を目指した。すなわち、三環性酸素結束シスデカリンと中央部ユニットをカップリングしたケトン体から三置換オレフィンを構築すべく検討を行った。ケトンに対してメチルリチウム等による求核付加を検討したところ、未反応の原料が定量的に回収された。この原因としてケトンのエノール化が懸念されたため、塩基として作用しにくく求核性を向上させるランタノイドを利用することとした。種々検討の結果、塩化ランタン(III)ビス(塩化リチウム)錯体とメチルリチウムを用いて調製した求核種が目的のカルボニル基に付加することを見いだした。その後、得られた第三級アルコールに対してバージェス試薬を用いた脱水反応条件に付したところ、所望の三置換オレフィンとエキソオレフィンの混合物を収率59%で得た。今後、本結果を基盤にして1の三置換オレフィンを含む10員環ラクトンの構築を行い、当初の目的の全合成を目指す。研究代表者は、研究計画に記載したように、引き続き3置換オレフィン含有高歪み10員環ラクトンの構築法を種々検討していく。さらに、10員環構築後、1の上部である14員環ラクトン内の無水マレイン酸と共役したエノールエーテル骨格を構築し、天然物1の合成経路確立を行う。
真空紫外光を用いる光化学気相蒸着の研究

真空紫外光を用いて有機金属化合物の金属の内穀電子を励起すると,金属イオンが選択的に極めて効率よく生成する。本研究では,このような選択的かつ高効率な金属イオン生成の最適条件を求め,真空紫外光を用いた半導体製造プロセスにおける効率の高い化学気相蒸着(CVD)の方法を開発することを目的とする。2年間の期間で次のような研究を行なった。1。本研究を行なうためには,高強度高収束性の単色真空紫外光源が必要であり,それには分光器に光を導く前置光学系が重要である。そのために新たに非ガウス光学に基づく収差補正型の高反射ミラ-システムを設計製作し,分子科学研究所極端紫外光実験施設のBL3Bビ-ムラインのTEPSICOーII装置に装着した。新たに製作した高反射ミラ-システムは従来のものに比べて飛躍的に光強度が増大し,研究効率が著しく向上した。2,種々の有機金属化合物において,最も外のd内殻イオン化後には金属イオンとモノメチル金属イオンが生成し,解離パタ-ンは混成軌道を用いて説明できることが示された。3,中心金属の深い内殻を励起するとカスケ-ドオ-ジェが起こり多価イオンが生成し,リガンドの内殻を励起するとKVレオ-ジェが起こり2価イオンが生成するというような励起サイトに依在した解離過程が観測された。4,三メチルアルミニウムのAl:2P内殻付近においてアルミニウムイオンを含むイオン対の生成が増大することが見いだされた。1。真空紫外光を用いて有機金属化合物の金属の内殻電子を励起すると、金属イオンが選択的に極めて効率よく生成する。本研究ではこのような選択的かつ高効率な金属イオン生成の最適条件を求め、真空紫外光を用いて半導体製造プロセスにおける効率の高い化学気相蒸着(CVD)の方法を開発することを目的とする。さらに生成した金属イオンを基板のモデルとなる分子と衝突させ蒸着のモデルの研究を行う。報告者は昨年度以前既に四メチル鉛などのd内殻準位からの光イオン化によって起こる解離過程を研究し、興味ある予備的知見を得ている。本年度は次のような研究を行った。1.本研究を行うためには、高強度高収束性の単色真空紫外光源が必要であり、それには分光器に光を導く前置光学系が重要である。そのために新たに非ガウス光学に基づく収差補正型の高反射ミラ-システムを設計製作した。新たに製作した高反射ミラ-システムは従来のものに比べて飛躍的に光強度が増大し、研究効率が著しく向上した。2.三メチルアムミニウムなど一部の有機金属分子の気体の内殻電子を励起し、光イオン化効率曲線を用いて、金属イオンが選択的に生成する際の光エネルギ-やイオン引き出し電圧などの最適条件を求めた。アルミニウム金属の2P内殻付近においてアルミニウムを含むイオン対の生成が増大することが見い出された。同様の傾向のトリメチルガリウムにおいてガリウム金属の3P内殻励起の際にも現れる。真空紫外光を用いて有機金属化合物の金属の内殻電子を励起すると,金属イオンが選択的に極めて効率よく生成する。本研究では,このような選択的かつ高効率な金属イオン生成の最適条件を求め,真空紫外光を用いた半導体製造プロセスにおける効率の高い光化学気相蒸着(CVD)の方法を開発することを目的とする。本年度は次のような研究を行なった。1.メチルアルミニウムセキスイクロライドではアルミニウムの2P内殻のエネルギ-よりも高いエネルギ-の光を照射しても光イオンー光イオン同時計数スペクトルにピ-クがあらわれず,2価イオン化が起こっていないことが示唆された。又2P内殻より高エネルギ-側では生成するAlMe^+/Al^+イオン化が増加する。この分子中にはアルミニウム原子が2個あり,そのまわりの環境が異なる。

しかし,このような環境の差による内殻エネルギ-のシフトもしくは解離パタ-ンの変化などは観測されなかった。2.N,Oービストリメチルシリルアセトアミド中にはケイ素原子が2個あり,そのまわりの環境が異なる。しかし,光イオン化効率曲線にあらわれるSi:2P内殻イオン化のピ-クは1つであり,環境の差による内殻エネルギ-のシフトもしくは解離パタ-ンの変化などは観測されなかった。以上の2分子において,環境の差による内殻エネルギ-のシフトもしくは解離パタ-ンの変化などが観測されない理由は,環境の差が小さくシフトが小さいか,我々の装置のエネルギ-分解能が小さいかのいずれかである。この点は今後検討を要する。