hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
世帯類型を考慮した自動車同乗交通行動の分析

1.研究の目的自動車同乗交通とは、ある人がその他の人の運転する自動車に乗せてもらい、何らかの交通行動を行うことである。本年度は、中学生以上の人に通勤・通学時における交通手段を調査した。対象地域は、愛知県の春日井市、小牧市で、一個建て住宅居住する256世帯を調査した。分析は、全ての交通手段に対する自動車同乗交通利用の比率等の分析と、世帯内における利用形態の分析を行った。2.全ての交通手段における自動車同乗交通利用分析通勤・通学時に自動車同乗交通を利用する方法は、(1)自宅近くの駅まで自動車に同乗し、その後鉄道を利用するもの、(2)直接職場、学校まで同乗するものに大別できる。しかし、同乗交通は常時利用できるものとは限らない。そこで、通常利用する交通手段と2番目に利用する交通手段の双方を回答していただいた。よって、(1)と(2)の方法を組み合わせると4つの形態に分類し、分析した。3.世帯内における自動車同乗交通利用分析世帯のライフサイクルステージ別に同乗交通の実施比率を集計すると、中学生や高校生の子供のいる世帯で多くなっている。また、そのときの運転は、母親(世帯主の妻)が行っている場合が非常に多い。4.まとめ同乗交通は、常時利用しない人でも2番目に利用する交通手段との認識が強く、また、その時の運転は世帯主の妻が担当する場合が多い。このことから、利用交通手段選択の際には、世帯の特性も考慮すべきである事がわかった。第3回中京都市圏パーソントリップ調査(1991)で得られたデータを用いて、自動車同乗交通データの抽出を試みた。発着時刻、発着地、発着施設が同一である世帯構成員間の自動車利用トリップ組合せを探し、その一方が運転者である場合に、運転者・同乗者間で自動車同乗交通行動が行われたと定義する方法(定義1)と、トリップの途中で同乗がある場合も考慮するために、トリップの出発側の条件と到着側の条件のどちらか一方だけが一致しているトリップ組合せを同乗と定義する方法(定義2)を考え、それぞれのデータを分析した。以下に、主な分析成果を示す。1)同乗トリップの交通目的...運転者と同乗者のそれぞれの交通目的構成比をみると、運転者には登校がほとんどなく、送迎を含む非日常的自由が同乗者より多い。同乗者には登校が現れる。定義1と定義2を比較すると、運転者・同乗者両者の出勤、運転者の非日常的自由、同乗者の登校において、定義2の方が多い。2)運転者と同乗者の関係...定義1、定義2ともに最も多い関係は女性2645歳が511歳を乗せて運転する場合である。また、男女間で同一年齢層同士の同乗関係が見られる。高齢者層に着目すると、女性2645歳の運転者が自分よりも年上の女性を同乗させる傾向がみられる。また、定義1では男性65歳以上の運転者が同年齢層の女性を同乗させている。3)夫婦間同乗分析...運転者が男性で同乗者が女性の組合せのうち、2645歳同士のものと4664歳同士のものを夫婦間同乗とし、定義1について分析した。全体としてはピークがほとんどなく、運転者と同乗者の目的が同じものがほとんどである。ただし、運転者、同乗者共に就業者の組合せの場合には、朝、夕にピークがある。
プラズマエッチングによる自己組織的ナノ構造形成過程の分析

DLCの酸素エッチングで表面にナノ構造が発現する原因としてCu製サンプルステージが酸素イオンによってスパッタされ、サンプル表面に付着することを分光測定などによって確認した。ステージのスパッタ不純物を抑制するカバーを取り付け、ナノサイズマスクが意図されたスパッタによってのみ制御されるよう装置を改良した。さらにRFプラズマCVD法によるDLC薄膜の成膜時にも4インチシリコンウエハーの表面のみがプラズマに照射されるよう装置に改良を加えた。またエッチング中に金属微粒子や尖鋭なナノサイズ突起構造から電界電子放出が期待されることから、意図的に電子放出を促進する効果を検証する目的で、エッチング中に紫外線レーザー照射を行った。DLCウィスカー形状の時間変化についてエッチング初期のナノ構造の発現と、その後エッチングが進む中での形状変化に区別してモデルを検討した。エッチング中のDLCウィスカーの形状変化については尖鋭な先端部がチャージアップしてイオンの軌道に影響し、先端部へのイオン照射が緩和されることにより、先端に対して底部で選択的にエッチングがすすむというモデルを提案した。エッチング初期にDLC表面にラフネスや微細な構造が発現するメカニズムについては、サンプルステージからスパッタされて付着したCuや意図して付着させたFe等のナノサイズマスク効果が必要であることが明らかとなった。紫外線レーザー照射効果についてはレーザーのパワー密度が放電のRFパワーに比べて微弱であったことなどにより顕著な効果は確認されなかった。エッチング中のナノ構造形成プロセスをモデル化し検証することを目的に、プラズマエッチングで発現するDLC薄膜表面のナノ構造を分析した。プラズマスパッタによる金属微粒子の付着とプラズマエッチングを組み合わせた実験装置を作製し、エッチングに用いる酸素RFプラズマの基本的な特性を測定した。アセチレンガスを原料としてRFプラズマCVD法を用いて、Siウエハ上にDLC薄膜を合成し、Niスパッタと酸素プラズマエッチングによりナノサイズのウィスカー形成に成功した。しかしNiスパッタがなくても繊細なDLCウィスカーが一面に形成されたことから、酸素プラズマによるDLCのエッチング過程についてさらに詳しく調査し、エッチングでナノ構造が形成されるメカニズムを考察した。高分解のSEM観察からウィスカー先端が円錐形状をしていることを見いだし、中央部分が細くくびれている形状から、先端部へのチャージアップによりシースで加速されたイオンの軌道が曲がるというモデルで説明できると考えた。作成したDLDナノウィスカーについてEDSによる組成分析、ラマン散乱分光による評価、電界電子放出特性の評価を行った。EDSでは微量な銅が検出され、エッチング中にステージがスパッタされている可能性が見いだされたが、ウィスカー形成に直接関与するものかどうかは結論できなかった。電子放出は確認されたが、最大許容電流値は1nA程度と小さかった。
固形がんの免疫逃避機構におけるオートファジーの意義

GFP発現マウス大腸癌細胞colon26細胞を足部皮下に接種し、所属リンパ節内の免疫細胞の発現様式、機能を検討するマウスモデルを作成した。このモデルにてmTOR阻害剤Temsirolimusにautophagy阻害剤クロロキンを併用することによって大腸癌抑制作用が増強されることをIn Vivoにて確認した。また、ヒト腹腔内から、強い免疫抑制作用を有する間葉系幹細胞の性質を持つ細胞を樹立、本細胞がHypoxia, Hypoglycemiaにて著明に抑制されることを確認した。以上の結果から、autophagy抑制ががん治療の新たなターゲットとなりうると考えられた。1.GFPを導入したマウス大腸癌細胞colon26細胞を作成し、同系のマウスへの足部皮下腫瘍作成モデルにて、所属リンパ節を採取し、その中の腫瘍細胞を同定するとともに、免疫細胞(リンパ球、抗原提示細胞)のphenotypeをFACSにて測定した。担癌マウスのリンパ節はコントロールマウスと比べ、CD11b+Gr1+のmyeloid derived suppressor cells (MDSC),およびCD19(+)B細胞の分画が59%120%程度に有意に増加しており、逆にCD3(+)CD4(+)のhelper T細胞の比率が約1/4に低下していた。しかし、CD4(+) CTLA-4(+)の制御性T細胞の比率には変化がなかった。2.ヒト腹腔内より浮遊細胞を分離、培養すると間葉系幹細胞の性質を持つ細胞が樹立され、TGF-b刺激によってmyofibroblastの形質を発現するようになることを確認した。この細胞の増殖は、Hypoxia, Hypoglycemiaにて著明に抑制され、その原因にautophagyが関与している可能性が考えられた。3.mTOR阻害剤Temsirolimusは三種の大腸癌細胞株CaR1, HT29, Colon26に対して有意な増殖抑制効果を有する事を確認した。このTemsirolimusにautophagy阻害剤クロロキンを併用すると、その抑制効果は有意に増強された。また、マウスの皮下腫瘍モデルにて、クロロキンの併用はTemsirolimusに効果を有意に増強することをIn Vivoにても確認した。さらに、バイオイメージング装置を用いた解析にて、腫瘍組織の微小血管密度がクロロキンの併用によって著しく低下していることが判明した。この事実から、クロロキンによるautophagy阻害が腫瘍内の血管新生阻害に関与する可能性が示唆された。GFPを導入したマウス大腸癌細胞colon26細胞を作成し、同系のマウスへの足部皮下腫瘍作成モデルを確立した。リンパ節から分離したCD4リンパ球を、CD3抗体CD28抗体を用いて刺激する実験系にて、低酸素,低栄養の影響を検討した。CD4(+)細胞の増殖は、0.1% O2条件で約50%、glucose除去条件で20%程度に有意に低下した。FACSを用いた細胞内サイトカインの測定では、IL-4産生細胞の比率は変化を認めなかったが、IFN-gの発現はglucose除去条件でほぼ完全に消失した。GPF-colon26細胞とCD14(+)脾臓細胞の共培養系でHypoxia, Hypoglycemiaの影響を検討しところ、colon26の細胞内取り込みは0.1% O2条件、glucose除去条件で約20%程度に低下した。この作用はオートファジー阻害剤3MAで抑制されたが、クロロキンでは抑制されなかった。腫瘍免疫に対する低酸素、低栄養の影響がIn vitroの細胞実験にて確認された。前年度の実験系にオートファジー阻害剤を加えるにより、免疫応答における各段階でのオートファジーの影響を検討する。また阻害剤の違いによりそのメカニズムを追求する。
大腸癌特異的な標的分子(ガンマ・セクレターゼ作用分子)の同定と臨床応用への展開

大腸癌および膵癌のタキサン系薬剤に対する感受性をガンマ・セクレターゼ(GS)複合体が酵素活性依存性および非依存性に制御していることを初めて明らかにした。酵素活性依存性経路はNotchシグナル非依存性である。興味深いことに、GS複合体はGS非依存性に細胞周期を制御している可能性が示された。得られた成果は、GS複合体が大腸癌および膵癌に対する新規の治療標的である可能性を明らかにした。本研究の主目的は、「Notch分子とは異なるγ-secretaseの作用分子」を同定し、新規の大腸癌特異的治療標的分子として臨床応用のレベルへ展開させることである。本年度の当初計画とその成果について報告する。1.γ-secretase作用分子の網羅的解析:1)大腸癌細胞を標的細胞とし、Taxane系薬剤単独、およびTaxane系薬剤+γ-secretase阻害剤で処理し、DNAアレイ解析を実施した結果、候補遺伝子として細胞周期関連遺伝子が多数抽出されたが、未だ、絞り込みには至っていない。しかし、ほぼ同様の作用が膵癌細胞の一部で認められることが判明(日本外科学会にて一部報告)し、DNAアレイ解析を実施。この両DNAアレイ解析結果より候補遺伝子の絞り込みを開始。2)各種阻害剤でTaxaneによるアポトーシスを増強する経路にAkt経路の関写が明らかとなり(AnticancerRes,2009),候補分子としての解析を始めた。3.細胞レベルでの検索:候補分子の絞り込みができなかったため、計画通りに進行しなかった場合の計画にしたがって、他の癌腫を検討し、膵癌細胞の一部に同様の機序が稼働していることを新たに見出し(日本外科学会にて発表)、並行して研究を遂行してきた。本年度の研究計画に沿つて成果を記載する。本年度の計画は、次の3つである。昨年度の結果を受けて、膵癌細胞を標的細胞としてDNAマイクロアレイを実施し、大腸癌同様、候補遺伝子として細胞周期関連遺伝子およびg-secretase関連遺伝子が抽出され、Taxane/DAPTの併用効果は大腸癌・膵癌の両者に共通した機序によることが強く示唆された。さらに、Taxaneによるアポトーシス抑制経路として、新たに、Hedgehog(Hh)経路およびPI3-K経路の関与を明らかにした(論文投稿中)。なお、PI3-K経路抑制、Hh経路抑制とDAPTの機序は細胞周期解析より異なることが示唆された。その結果、計4つのTaxaneに対する抗アポトーシス経路(g-secretase関連経路、Hh経路、MAPK経路、PI3-K経路)が明らかとなった。2.候補分子の選択(二つの新知見を得た):本年度は、Notchおよびg-secretase構成分子の遺伝子発現をRNA干渉法にてノックダウンする系を用いて、Taxane/DAPTによるアポトーシス増強が1)Notchシグナル非依存性であること、および2)presenillinl(PS1)とPS2の量的あるいは機能的バランスによってコントロールされている可能性を(PS1/PS2バランス)示唆するデータを得た(論文準備中)。現在、PS1/PS2のTaxane感受性制御の可能性を細胞周期に焦点を当て解析中である。3.組織レベルでの検索:上記2に示したように、PS1/PS2がTaxaneを含むG2/M期集積を示す薬剤に対する感受性をコントロールしているという重要な知見を得たため、その機序についての解析に焦点を当て研究中である。したがって、3.の計画は次年度に繰り越す。本年度は、昨年度新たに見いだしたガンマセクレターゼ(GS)複合体による膵癌細胞の細胞周期調節作用に焦点を当て、解析した。見いだされた新知見は次のようである。1.GS複合体構成因子のうち、Presenilin 2(PS2)は細胞周期促進的に働いており、ノックダウンにより、細胞周期はG0/G1に停止し、Taxaneを初めとする細胞周期依存性の抗癌剤の作用を著明に現弱させた。興味深いことに、この作用はGSの酵素活性非依存性であり、結果として、GS阻害剤の効果をも現弱させた。これら新たに見いだされた成果は、PS1が膵癌の増殖制御に関与している事を示唆しており、PS1の細胞周期制御機能を標的とした新たな治療法開発の可能性が示された。2.一方、PS2は、細胞周期抑制的に働いており、ノックダウンにより、細胞増殖は軽度促進した。このことは、PS1/PS2バランスが細胞周期制御に関与している事を示唆する結果を得た。3.GS複合体構成分子を順番にノックダウンする系により、細胞周期およびTaxane感受性に及ぼす影響を解析中であるが、Nicastrin(NCT)のノックダウンによりPS1/PS2同時ノックダウンと類似した細胞周期変化およびTaxane感受性変化を示すという興味深い結果を得た。これら成果の一部は、本年度論文投稿した。また、GS複合体が癌幹細胞の薬剤抵抗性や細胞周期停止に関与しているという新たなテーマが誕生した。さらに、我々の開発した半定量的蛍光免疫組織染色法を用いて、膵癌および大腸癌組織におけるPS1およびPS2発現を解析した。
模型肺による長期呼吸管理法の安全化に関する研究

膜型肺による長期呼吸管理の研究が結実し始め、臨床応用への機運が国の内外で高まってきた。本法は原理こそ開心手術のための人工心肺と同じで、装置としてはより単純であるが、数日数週に及ぶ応用面では、全く様相を異にする難しい問題があり、従来は、しばしば大出血を伴い多臓器不全を招いて患者が死亡することが多かった。我々は昭和63年度中に、体外循環回路内面にヘパリンボンディングを施した装置を使用してヤギその他による動物実験を反覆し、血液凝固能血小板数の推移、出血傾向などの面から検討を加え、ヘパリン節減効果と安全性を確認しえた。脱送血を円滑に行うための超薄壁スパイラルチューブの試作改良を指導し、一般に入手できるようにした。一方、体外循環中には血液が長時間にわたり光りに暴露されるので、その影響を調べるための装置を考案、発表し、光の生物学的影響につき注意を喚起しえた。1週間以上にわたる長期体外循環面、スムースに行う限り、肺に特別の病変を生じないことを証明しえた。かような動物実験により本法の安全化が確認された時点に、たまたま通常の人工呼吸法では死が迫った新生児呼吸不全症候群に遭遇したので本法を適用し、救命しえた。また、開心術後の低心拍出状態で循環の維持も困難であった患者に本法を応用し、従来はすべて死亡していたこの種の症例中から初めて2症例を救命しえ、本法が単に呼吸補助としてばかりでなく循環補助の意味でも極めて有効な生命維持装置たりうることを経験し、このように循環補助をも含めて実施する場合には、extracorporeal lung and heart assist:ECLHAと呼んで区別するのが良いであろうと国内のみならず海外での学会にも提案した。このような実績の上で、全国の呼吸不全対策研究者に呼びかけ、膜型肺による呼吸管理に関するワークショップを行い、本研究成果の伝達をはかった。
多様な送粉動物の利用における開花時刻の適応的意義

開花時刻のスクリーニング調査(150種)のデータを解析した結果、昼夜咲きつづける花の開花パターンは、クラスター解析によって明確な3タイプ(朝咲き、昼咲き、夜咲き)、もしくは5タイプ(未明咲き、日の出咲き、午前咲き、午後咲き、夜咲き)に分かれることがわかった。これらに加え、開花中に夜間だけ花を閉じる「開閉型」、朝と夕に2つの開花ピークをもつ「2山型」の存在も明らかとなった。さらに、種間比較をおこなったところ、開花時刻には強い系統的な制約がみられる一方で、しばしば近縁種間でも大きく異なる傾向もみられ、花の咲く向きや開花季節との間に強い相関関係を示すことが明らかになってきた。現在、これらの傾向を説明するため、多様な動物が異なる時間帯に訪れる数理シミュレーションを用いて、観察された開花パターンがそれぞれ進化的に有利になるための条件を探索し、観察データとの整合性を検討中である。長野県に自生するソバナの野外調査については、。共同研究者(神戸大・船本大智)が学振特別研究員に採用され、課題研究で数ヶ月間海外出張したため、ソバナの野外調査を担当できなかった。また申請者も、本計画の発展を目指して取得した国際共同研究強化の計画遂行のため、10月まで海外に滞在した。よって今年度は調査を断念し、来年度に持ち越すのが妥当と判断した。なお今回の調査は、年度間で基本傾向が同じことを示すためのもので、調査の中断に問題はない。開花時刻の種間比較データは、計画時の予想よりも興味深い、非常にはっきりとした傾向を示したものの、単純な予想からはうまく説明できない傾向も含んでいる。このため、観察されたパターンの解釈には、やや慎重を要すると感じた。幸い数理モデル解析の助けを得て、現在データを説明する新たな仮説がまとまりつつある。論文のインパクトはそれによって高まることが期待されるものの、発表時期は当初の予定よりもやや遅れている点は否めない。また本年度は、共同研究者(神戸大・船本大智)が学振特別研究員に採用され、課題研究で数ヶ月間海外出張したため、ソバナの野外調査を担当できなかった。まず、種間比較データの解析結果を、数理モデルの結果と合わせて考察し、論文にまとめて国際誌に掲載する。また、結果は少なくとも1つの国際学会、および2つの国内学会で発表することを予定している。また、本年度遂行できなかったソバナの野外調査(長野県)を、共同研究者(船本大智)の協力を得て再開する。数年にわたる調査結果は、本年度中にまとめて国際誌に発表する予定である。さらに卒業研究生(寺田昂平)の協力を得て、異なる送粉動物の間で、送粉効率にちがいをもたらす各種の形態・行動(口吻長、訪花時の姿勢、花粉持ち去り数、花粉持ち込み数、体表の異種花粉数、株内訪花数、株間移動距離、定花性)の差異を定量的に明らかにするための野外調査(茨城県)を実施する。この調査結果は、本年度中に2つの国内学会で発表することを予定している。船本大智(筑波大学学類生)の協力を得て、菅平高原および筑波に自生するツリガネニンジンの開花時刻、雄雌期への移行時刻、時刻にともなう蜜分泌の変化パターン、および昼と夜の間に花を訪れる昆虫相を調べた。また菅平高原の集団では、雌期において夜間のみ袋がけをした場合の結実率と昼間のみ袋がけをした場合の結実率を測定した。その結果、開花および雄雌期への移行時刻はいずれも夜1819時であった。蜜分泌速度は開花後の23時間が最も高く、2日目以降は夜に多く昼に少ないというパターンを維持しつつ、全体のレベルはしだいに減少した。また、大まかに昆虫相をくらべた場合、2つの調査地のいずれにおいても、昼間は双翅目(主にハナアブ類)がひんぱんに訪れ、夜間はもっぱら鱗翅目(ガ類)が訪花する傾向が強かった。さらに袋がけ実験の結果、昼夜いずれの訪花昆虫も、ほぼ同等の結実率をもたらすことがわかった。このように、ツリガネニンジンの花は昼に訪花するハナアブと夜に訪れるガの両方に、ほぼ同じくらい受粉されていることがわかった。現在、この内容をまとめた原著論文を執筆中である。こうした種レベルでの詳しい研究に加え、さまざまな植物の種間比較に向け、開花時刻をインターバル撮影によって調べるための技術の確率や、採集した訪花昆虫の分類・同定作業を可能にための道具や技術の整備もおこなった。これらの努力により、来年度以降に本格的なスクリーニング調査が開始できる準備がほぼ整った。昨年度に確立したインターバル撮影技術を用い、開花時刻の種間比較に向けたスクリーニング調査を本格的に開始した。初年度の調査で100種を越えるデータを採取し、昼夜咲きつづける花のおよそ2割の種が、夕咲き・夜咲きであることを明らかにしつつある。これらの花の中には、予想通り白い花弁や甘い花香といったガ媒花の特徴をもつものが多く含まれるものの、一方でツリガネニンジンのように、一見そうした特徴をもたないにも関わらず、日没後に花を開き、かつヤガ類にひんぱんに訪問される花もあった。

さらにデータをふやすため、現在もこのスクリーニング調査を継続中である。また、船本大智(筑波大学学類生)の協力を得て、菅平高原に自生するツリガネニンジンの雌期において、夜間のみ袋がけをした場合の結実率と昼間のみ袋がけをした場合の結実率を測定した。その結果、受粉はほとんど夜間のガ類によって行われることがわかった。昼間の訪花昆虫は夜間の2倍もひんぱんに訪れるものの、結実にはほとんど貢献しなかった。昨年度は昼に訪花するハナアブも受粉に貢献するというデータが得られたものの、これはあくまでもガが花粉をすべて運ばず昼間も花粉が余っていた場合のみ起こる現象であるようだ。むしろ夜間のみ袋がけした花は、昼夜袋がけした花よりわずかに結実率が低かった。このことは、夕刻に開花し、夜間のみ蜜を分泌するというツリガネニンジンの性質は、夜間の昆虫の誘引だけでなく、昼間の昆虫を排除するための適応でもある可能性を示唆する。現在、この内容をまとめた原著論文を執筆中である。ツリガネニンジンの調査は、昨年度までの結果をさらに補強するデータを得ることに成功し、学会発表で優秀賞を受賞した。現在、開始当時考えていたよりも高い水準の国際誌への投稿原稿を準備中である。また、広範な種について開花時刻をスクリーニング調査する「種間比較」の計画についても、自身の先行研究で各植物種の開花季節がよくわかっている科博植物園の利を生かし、解析に耐えうる量のデータを急速に蓄積しつつある。この中には、予想以上に多くの夕咲き種・夜咲き種が含まれており、これまで知られなかった花の適応形質として非常に興味深い。とりわけ、マルハナバチ媒花と長く信じられてきた世界的に有名な某属の中にも、夕刻に開花しヤガがひんぱんに訪れる種を発見した。この種については、自生地でさらに詳しい生態を調べる予定である。以上の状況を総合的に判断すると、当初の計画以上に進展している、との評価が最も妥当と考えられる。前年度に引き続き、開花時刻の種間比較に向けたスクリーニング調査を継続した。新たな調査種の追加、およびデータ量が少ない種の再調査を予定通り遂行し、150種を越えるデータを採取した。その結果、昼夜咲きつづける花の開花パターンは、クラスター解析によって明確な4タイプ(朝咲き、昼咲き、夕咲き、夜咲き)に分かれることがわかった。加えて、従来は気づかれることのなかった、朝と夕に2つの開花ピークをもつ「2山型」の植物種の存在も明らかとなった。現在、系統を考慮した種間比較により、これらの開花パターンを説明する環境要因および他の形質との相関関係を解析中である。それと同時に、多様な動物が異なる時間帯に訪れる数理シミュレーションを用いて、観察された5つの開花パターンがそれぞれ進化的に有利になるための条件を予測し、観察データとの整合性を検討中である。また、神戸大学大学院生・船本大智の協力を得て、長野県に自生するソバナにおける開花時刻と蜜分泌の日周変化、昼夜の受粉結実量の調査を行った。その結果、同属種ツリガネニンジンと同様、ソバナの花は青紫色の花弁と釣鐘状の花冠という「ハナバチ媒花」の典型とされる花形質の組合せをもつにもかかわらず、その開花はもっぱら日没直後に起こること、蜜分泌は夜間に限られること、そして夜間のガ類による受粉結実量は相当量に達することを確認した。現在、データをまとめて次年度の計画を検討中である。
集積型有機発光デバイスの導波路自己形成技術による作製とμチップ型光学分析への応用

本研究では、光回路基板に集積作製可能なポリマー導波路型の微細光源を作製する技術の開発を行った。微細光源の作製には自己形成活性導波路技術を応用した。チップ上に異なる発光波長帯を持つ導波路型光源を直列に作製することで、広帯域の白色光源を実現した。また、二光束干渉露光により分布帰還形の共振器構造を作り込むことで、単一波長発振型のレーザ素子を作製した。さらに,集積型広帯域光源を用いたチップ上ラベルフリー光学分析の検討を行った。本研究では分析手法として過渡吸収分光法に着目し,厚膜フォトレジストを用いたチップ型光学分析システムの試作を行った。本研究では、通常は光学ベンチ上で行われるべき様々な光学評価・分析を簡易チップ上で実現することを目指し、有機材料による「微細光源」を光回路上へ集積作製する技術を確立することを目的としている。研究初年度では、これまでに開発を行ってきた自己形成活性導波路技術を発展させ、集積型光源デバイス作製技術の確立を目指した実験を行った。主に広帯域発光型光源素子と単一波長発振型レーザ素子の集積作製技術について検討した。まず、広帯域発光型素子の検討結果について述べる。厚膜レジストSU-8を用い、酸化膜付シリコン基板上にマイクロ流路とポリマー導波路が集積された微細加工パターンを作製した。この基板をプラットフォームとし、異なった発光帯を持つ色素がドープされたプラスチック導波路の直列接続構造を、自己形成活性導波路技術により一括作製した。SU-8導波路へ可視光領域全体に広がる広帯域発光が結合されることを確認した。また、この広帯域白色光をプローブ光として、マイクロチップ上の微量検体に対する吸収測定が可能であることを確認した。一方、単一波長発振型レーザ素子に関しては、分布帰還(DFB)型のレーザキャビティ構造を作製するために、まず、ロイドミラー法による干渉露光系の構築を行った。このために、低出力のHe-Cdレーザ光源を学内で入手した。実際に作製した自己形成活性導波路にDFB構造の作製プロセスを施し、このサンプルからの発光を高スペクトル分解能測定システムにて評価した。この評価システムでは新たに購入した高感度CCD検出器を既存の高分解能分光器と組み合わせて用いている。評価を行った結果、発振は観測されたが横マルチモード伝搬に起因して発振モードは複数となってしまった。そこで自己形成活性導波路のコア径を小さくしていったところ、伝搬モード数の低減により発振モード数が抑制されていくことが確認できた。本研究では、通常は光学ベンチ上で行われるべきさまざまな光学評価、分析を簡易なマイクロチップ上で実現することを目指し、有機材料による微細光源を光導波路やマイクロ流路などで構成される光回路上へ直接集積作製し、その原理検証を行うことを目的とした。前年度までの研究では、自己形成活性導波路技術により作製される導波路型の広帯域発光微細光源を集積化したポリマーマイクロチップを作製し、過渡吸収測定によるオンチップラベルフリー計測が可能であることを実証していた。今年度は、課題であった光源の出力強度を改善するために、プレート型の光源素子をマイクロチップ上に搭載することを検討した。分析チップの作製はシリコーン樹脂へのモールド転写技術により行い、3つの波長帯の微細光源とマイクロ流路を集積化させた。作製した光源の発光特性を評価しところ、光励起により発生する導波出力光の外部量子効率は2%以上と見積もられ、可視領域をカバーする広帯域な分析光源として機能することを確認した。また、シリコーン樹脂は十分な透明性を持っており、マイクロチップ上での光導波路として十分機能することを示した。実際にこのマイクロチップをによるオンチップ過渡吸収測定を試験した。クロロフィル分子を測定対象として観測したところ、この物質系特有の遷移信号が観測された。以上の結果より、色素ドーププラスチック導波路が光学分析チップ上での微細プローブ光源として機能することを実証した。本研究では、通常は光学ベンチ上で行われるべき様々な光学評価・分析を簡易チップ上で実現することを目指し、有機材料による微細光源を光回路上へ集積作製する技術を確立することを目的としている。前年度は、これまでに開発を行ってきた自己形成活性導波路技術を発展させることによる集積型光源デバイス作製技術の確立に注力し、広帯域発光型光源素子と単一波長発振型レーザ素子の集積作製を行った。その成果を受けて今年度では、実際にその光源素子を搭載したポリマー導波路型の光学分析チップを試作し、ラベルフリーの分光測定技術への応用を検討した。ポリマー導波路は厚膜レジストであるSU-8をフォトリソグラフィで微細加工することにより作製した。これにより、酸化膜付シリコン基板上に光導波路とマイクロ流路の集積化を行った。

このチップ上に自己形成活性導波路による広帯域微細光源を集積作製した。光源素子の発光、及び導波路への光結合特性を評価したところ、400700nmの可視光領域全体を網羅する発光が観測され、光導波路内でのプローブ光源として用いることが可能であることを示した。さらに、クロロフィルをテストサンプルとしたオンチップ光誘起吸収分光を検討した。クロロフィルのDMAc溶液をマイクロ流路内に充填封入し、パルス駆動の紫外発光ダイオードを光源素子及びテストサンプルに同期的に照射した。光源素子にドープされている発光色素はナノ秒オーダーの発光寿命を持っているため、光源素子からはパルス状の広帯域発光が出力される。これにより、光励起下における透過光測定が可能となる。測定の結果、光励起ラジカル状態にあるクロロフィル分子特有の遷移信号が観測され、光作用長を増加させることにより高感度化できることを示した。また、励起光パルスの時間幅を変化させることにより、励起状態から基底状態への緩和時間測定が可能であることも示した。交付申請書で述べていた通り、自己形成活性導波路技術をベースとしたプラスチック導波路直列接続型の広帯域発光光源、及びDFB型のレーザ発振光源を達成した。さらに、広帯域発光光源を実際にマイクロチップ上に集積作製し、吸収測定型の光学分析が可能であることも実証した。しかしながら、導波路コア径は当初の目的である10umまでは達成できておらず、特にDFB型単一レーザ発振光源の達成に向けての課題である。25年度が最終年度であるため、記入しない。交付申請書で述べていた通り、生体物質であるクロロフィルをテストサンプルとして、ラベルフリー計測の一つの手段である光誘起吸収(PIA)測定を実証した。また、変調分光型、ポンプ・アンド・プローブ型のいずれにおいてもPIA信号強度の時間応答特性評価が原理的に可能であることを示した。また、単一モード発振型の自己形成活性導波路素子もコア径の微細化により達成することができており、おおむね当初計画が達成できていると言える。一方、ポンプ・アンド・プローブ型でのPIA測定ではプローブ光パルスに対しては小さいデューティでの測定が必要となるため、自己形成活性導波路による集積型光源では出力光強度が不足であることがわかった。この解決のためには、この光源素子のドープ色素を再検討して高輝度化を目指すか、光源素子のデザインそのものを再検討することが必要であると思われる。今年度開発に成功した集積型の広帯域発光光源を用い、光励起状態の電子状態評価などの高度光学分析への展開を図る。また、自己形成活性導波路の単一波長でのレーザ発振を達成するために、シングルモードでの伝搬が可能なサイズでの素子作製を実現する。これまでは、導波路作製光源の導入ポートとして光ファイバにこだわってきたが、対物レンズ系を用いた空間照射のよる露光系を検討する。最終年度である次年度は、オンチップ光誘起吸収測定の最適化に重点をおく。まず、現状の問題となっているプローブ光強度不足に関しては、自己形成活性導波路にドープする色素を再検討するとともに、コア径の大きな導波路として作製することを検討する。
小型脳活動・血流計測CMOSイメージングデバイスによる脳血管障害回復過程の解明

脳機能低下時や脳機能回復過程における血流変化が及ぼす影響を解明するために、自由行動実験で使用可能な超小型脳機能測定デバイスの開発を行った。本年度は長期間の脳表脳機能測定を目的とし、新手法を用いた超小型脳機能測定デバイスの開発を行った。本研究成果より、脳血流と脳活動、および行動の関連メカニズムの解明が期待できる。今後メカニズムの解明が進めば、脳血管障害治療に大きく貢献できると考える。脳血流と脳機能計測を同一デバイス上で実現する生体埋め込みCMOSイメージングデバイスの開発を行った。本デバイスには、光学イメージングのためにCMOSイメージセンサを搭載し、コンタクトイメージング法により、脳表における血管および脳機能情報を取得する。研究成果として、埋植型デバイスを試作し脳機能計測実験を行ったことを報告する。2色のLED光源(緑色光LEDと赤色光LED)を搭載した生体埋め込みCMOSイメージングデバイスを試作し、麻酔下にあるマウスを用いて同一デバイス上で脳血流と脳活動の2種類の計測を行った。試作では、2色LEDの光源を搭載したイメージングデバイスの作製を行った。さらに、搭載LED(赤と緑)の交互点灯制御と検出された脳血流と脳活動の情報を自動的に分別する制御システムの開発を行うために、マイコンを使用した小型制御システムとMATLABによる解析システムの作製を行った。実験では、2色のLED光源を交互に点滅させることにより、一台のデバイスでマウス脳表において、脳刺激前後の血流測定および脳機能測定を行った。緑色光LED(波長525 nm)を用いることで血流計測、赤色光LED(波長605 nm)を用いることで脳機能計測を行った。動物実験でも、局所脳虚血モデル動物を作製するための手法として、Photo thrombosis法を習得し、光ファイバー光源を用いて局所脳虚血を引き起こすことに成功した。本研究に含まれる動物実験については、研究計画を奈良先端科学技術大学院大学動物実験委員会に提出し、承認を得ている。本学の動物実験の適正な実施に資するための基本指針に従っている。脳血流と脳機能計測を同一デバイス上で実現する生体埋め込みCMOSイメージングデバイスの開発が順調に進んでおり、制御プログラムおよび解析プログラムの作製も順調である。さらに、マウスを使った脳機能計測実験を行い、Photo thrombosis法による局所脳虚血モデルの作製にも成功している。研究計画を予定通り遂行しており、研究成果は論文および学会発表として発表している。研究では、自由行動実験においてマウスの脳における血流と脳機能の同時計測を実現する小型生体埋め込みデバイスを開発し、血流変化が引き起こす脳機能低下過程の観察、血流回復による脳機能回復メカニズムの解明を行う。2色のLED光源を搭載した生体埋め込みCMOSイメージングデバイスは同一デバイス上で脳血流と脳活動の2種類の計測を可能とすることにより、行動実験中の小形動物において脳血流と脳活動の関係の解明を実現する。本年度は、前年度に開発した小型生体埋め込みCMOSデバイスを用いて、(1)脳血流と脳機能を同時に計測システムの開発を行った。制御システムにマイクロコンピューターを用い、搭載LED(赤と緑)の交互点灯制御と検出された脳血流と脳活動の情報を自動的に分別する制御システムを完成させた。次に、(2)脳血流と脳機能計測を同一デバイス上で実現する生体埋め込みCMOSイメージングデバイスを使い、脳表における血流と脳機能活性の測定を行なった。さらに、この実験ではPhoto thrombosis法により虚血した脳部位周辺の血流と脳活動の関係を観察した。今後の展開として、麻酔下の脳虚血モデルマウスで虚血前後の大脳皮質感覚野における感覚刺激応答を計測する。次に、脳虚血モデルマウスを使用し、行動実験中の虚血部位周辺の血流と脳活動を観察する。得られたデータから脳血管障害による行動への影響とその時の脳状態を調べる。血栓溶解治療による脳機能回復と行動回復の過程についても観察を行う。平成29年度に目指していた脳血流と脳機能を同時に計測する制御システムの構築と局所脳虚血部位の血流計測と脳機能計測実験に成功している。研究計画を予定通り遂行しており、生体埋め込みCMOSイメージングデバイスによる脳機能計測の研究成果により学会発表を行なった。次年度はPhoto thrombosis法により虚血した脳部位周辺の血流と脳活動の関係を観察する。具体的には、(1)麻酔下のモデルマウスで行い、虚血前後の大脳皮質感覚野における感覚刺激応答を計測する。虚血による脳機能障害の状態を計測するため、1次体性感覚野の後肢領域に生体埋め込みCMOSイメージングデバイスを設置し、2色光源による多機能イメージングを行う。(2)局所脳虚血モデルマウスにデバイスを埋め込んだ状態で、行動実験中の脳機能と血流の関係を観察する。その後、血栓溶解治療による脳機能回復と行動回復の過程を観察する。次年度は、行動実験中の生体埋め込みCMOSイメージングデバイスによる脳機能計測を行う。

(1)行動実験を用いた虚血部位周辺の血流と脳活動の観察、(2)血栓溶解治療による脳機能回復と行動回復の過程の観察、について研究を進める。
微細脳神経・血管の四次元計算機モデルに関する研究

近年注目を集めている「デジタルツイン」といわれる現実世界にあるものをデジタルで正確に再現し、正確なシミュレーションや状態把握を可能にする技術の脳神経科学への適応に関する基盤研究を行った。今までのインシリコメディスンとの違いは、特に個別症例に対応した生体のデジタルモデルの構築とその四次元可視化を目指した点にある。デジタルモデル化したものは大脳、脳幹、脳神経、脳血管、脳神経束であり、これらからなる融合三次元モデルを用いた脳血液循環の四次元可視化シミュレーションを実現した。これにより個々の症例の脳循環疾患の病態の把握と治療に寄与することが期待される。申請者らが開発した医用画像処理手法を用いて本研究の基礎となる脳神経、脳幹、小脳、大脳、脳血管を融合した3次元形状可視化モデルを3例の医用画像データから作成した。特に、末梢の脳血管の形状は約2mm程度の微細血管まで描画できる多面体モデルとし、そのうち1例では拡散強調画像データをもとにしたトラクトグファフィによる神経束モデル(現状ではボクセル)を作成した。これらの異なる複数のモデルを融合した精密な融合3次元脳多面体モデルを作成し可視化することで、脳表面の脳回毎の立体的位置毎の機能解析を容易とすることができた。さらに、脳表面の脳回と脳血管の分布と神経束の関係について1例の症例をもとに融合3次元モデルを作成し、立体的かつ対話的脳機能解析の基盤となる可視化モデルを作成した。1例についてはNeXus-32を用いて測定した。これをもとに、大脳表面の脳回の位置毎の3次元空間での脳波の時間変化の測定を可能とし、大脳表面の脳回構造と神経線維束と脳波の周波数特性の変化の対応について解析可能な相関性大脳マッピング手法を考案した。具体的には、計算機内の3次元空間の中に脳波電極の位置を設定し、直下の脳回を可視化することで、脳波特性と脳回が有する機能との関連性を明らかにすることができ、個別症例と脳の標準的な機能局在との違いを比較可能とした。これらの微細融合3次元形状モデルと神経細胞の代謝の生理的計算機モデルについてNeuroMLの中のlevel 1のMorphMLという神経系のモデル記述標準形式を用いた神経系の構造表現の融合3次元画像へのマッピングについての検討を行った。上記の成果と関連した英文原著論文5編を発表し、特許2件を申請した。1)MRI検査結果を解析し,拡散テンソル画像の精度向上と必要に応じて脳神経からの神経束とその関連神経繊維,大脳脳表の3次元形状モデルの向上を行う手法を開発した。精度の高いデータ取得に必要なMRI検査データから脳神経の走行を既存の解剖学的構造に矛盾しない走行の精度を向上させる方法としてROIの設定法を開発した。2)大脳と脳動脈,脳静脈の3次元形状モデルを作成し,流体力学を用いた脳循環3次元可視化モデルを試作した。3)脳幹と脳幹部動脈,顔面神経核及び神経線維,神経束の3次元形状可視化モデルを作成し,脳腫瘍増大時の顔面神経核や神経線維の変異シミュレーションを作成した.4)脳神経活動の測定によるテンソル画像による神経束の評価:誘発電位の測定についてはADC解像度が24ビットでEEG unipolarチャンネルでサンプル精度は2048サンプル/秒で時間解像度が1ms以下の計測システムで6名脳波データを取得した。解析システムを用い課題体験時間とそれに対応した大脳活動が高い部位の経時的変化の相関性についてBioTrace softwareによる時系列解析を行った.5)脳形状データと神経束と脳活動部位の3次元マッピングについて被験者データ間の課題に対する活動パターンの類似度と特異度について検討をおこなった.上記の成果として英文原著論文5編を発表し,特許1件を出願準備中である.1)脳神経回路モデルの研究開発:拡散テンソル画像及び既知の神経回路情報を基に脳神経回路をモデリングできるツールを開発した。脳内の解剖学的領域をコンポーネントとして定義し、コンポーネット間を有向グラフで接続し、接続した有向グラフを興奮性と抑制性の二つの活動性について定義可能とした。作成した神経回路はNeuroMLで出力可能とし、再利用や拡張、編集可能なツールとした。特にNeuroMLで定義されている複数のXSDのうち、神経回路などのネットワーク情報を定義するLevel3で定義されるNetworkMLに準拠し、稼働環境はMac OSX及びWindows10の両方で可能とした。このツールを用い海馬体と扁桃体を中心としたPapez回路とYakoblev回路についてNeuroMLの中のNetworkMLを用いた脳神経回路のモデリングに関する研究開発を行った。2)脳の生理機能モデルの1つである脳環流モデルの研究開発:MRI及びMRAデータから脳及び動脈、静脈の形状モデルを作成し、微細血管の脳実質内への環流点を形状から設定し、脳実質をボリュームメッシュとし、動脈の場合には血液が脳内に流入し、静脈の場合には流出する形状モデル化手法を開発した。これらを基に脳腫瘍患者のMRIとMRAから作成した形状モデルを流体解析ソフトウエアにインポートし、動脈圧を収縮期血圧115mmHg,拡張期血圧を70mmHg,静脈環流圧を70mmHg、心拍数70/分とし、血液成分に近い流体(密度1050Kg/m3,粘性0.003Pa-s)を仮定した脳環流シミュレーション法を開発した。

脳腫瘍患者の実データを用いた検討を行い、Navier-Stokes方程式とAdvective-diffusive方程式を解法として用い脳腫瘍周囲の脳血流環流低下を4次元可視化シミュレーションにより可視化した。1)脳神経回路モデルの研究開発:拡散テンソル画像及び既知の神経回路情報を基に脳神経回路をモデリングできるツールを開発した。脳内の解剖学的領域をコンポーネントとして定義し、コンポーネット間を有向グラフで接続し、接続した有向グラフを興奮性と抑制性の二つの活動性について定義可能とした。作成した神経回路はNeuroMLで出力可能とし、再利用や拡張、編集可能なツールとした。特にNeuroMLで定義されている複数のXSDのうち、神経回路などのネットワーク情報を定義するLevel3で定義されるNetworkMLに準拠し、稼働環境はMac OSX及びWindows10の両方で可能とした。このツールを用い海馬体と扁桃体を中心としたPapez回路とYakoblev回路についてNeuroMLの中のNetworkMLを用いた脳神経回路のモデリングツールと可視化ツールを開発した。2)脳の生理機能モデルの1つである脳環流モデルの研究開発:MRI及びMRAデータから脳及び動脈、静脈の形状モデルを作成し、微細血管の脳実質内への環流点を形状から設定し、脳実質をボリュームメッシュとし、動脈の場合には血液が脳内に流入し、静脈の場合には流出する形状モデル化手法を開発した。これらを基に脳腫瘍患者のMRIとMRAから作成した形状モデルを流体解析ソフトウエアにインポートし、動脈圧を収縮期血圧115mmHg,拡張期血圧を70mmHg,静脈環流圧を70mmHg、心拍数70/分とし、血液成分に近い流体(密度1050Kg/m3,粘性0.003Pa-s)を仮定した脳環流シミュレーション法を開発した。微細な脳神経や血管の形状モデルの作成:微細な脳神経の形状モデル化を行う上で既存手法では脳幹外の脳神経束を開始点として選択しトラクトグラフィを作成し、形状データ化する手法がとられている。本研究では、開始点を指定するテンソルイメージにMRIT1画像を重ね合わせることで脳幹内の微細な神経束走行を脳幹内の神経核や神経束が走る領域などの微細構造を開始点として既存手法よりも精密に指定してトラクトグラフィを表示できるツールを開発した。NeuroMLをもとにした神経細胞変性過程のモデル化:神経細胞や神経核、視床や扁桃体や海馬、大脳の各領域をコンポーネントとして定義し、その間の関係を刺激系と抑制系刺激に分けて有向グラフを用いて神経回路をモデル化し、NeuroML形式で出力できるソフトウエアツール(NeuroComponent Editor)を開発した。これを用いてDefault Mode Networkや脊髄視床路等の神経回路モデルを作成した。神経血管の形状モデルと神経細胞変性過程の統合シミュレーションプラットフォーム技術開発:既存の神経系の統合シミュレーションは、ボトムアップ方式で神経細胞とシナプスを中心として作成する2次元モデルがほとんどである。
炭化ケイ素-高密度ゲルマニウムナノドット積層構造の形成と量子ドットレーザへの応用

本研究課題は、Si基板をベースとした高効率赤外発光デバイスの作製を目指し、炭化ケイ素(SiC)半導体中に埋め込まれた高密度ゲルマニウム(Ge)ナノドットの配列制御とその多層構造の形成を目的とする。具体的にはSi基板表面での有機ゲルマン化合物の反応により形成される炭素拡散層であるSic(4×4)表面の歪み構造を利用し高密度Geナノドットの形成を行うこと、ならびにナノドット形成層をワイドギャップ半導体であるSiCキャップ層で覆いキャリア閉じ込め構造を形成、その構造を積層し多層Geナノドット層からなる発光デバイスを作製することを目標として研究を行った。平成21年度の研究成果は以下の通りである。(1) Si(001)-2°off基板上でのモノメチルゲルマン(MMGe)の反応により600°Cの条件において平均径9nm、密度9×10^<11>cm^<-3>のナノドットの形成を実現した。またX線光電子分光(XPS)測定によるSi 2p_<3/2>のSi-C結合成分とGe3d_<5/2>のGe-Ge結合成分の強度比、及び走査型トンネル顕微鏡(STM)による表面モフォロジー測定をもとにドーム構造モデルで解析した結果、表面には平均ドット径9nm、ドット高さ2.7nmの2.4:1の割合でSiC及びGeドットが形成されていることが分かりこれまで二層モデルで解析した構造に比べGeドットの密度は低いことが分かった。(2)高密度Ge・SiCナノドット上に低温でSiおよびSiCキャップ層を形成することでキャリアの閉じ込め構造を作製し、その発光特性を評価した。低温PL測定を行った結果、両サンプルにおいてSi-TOフォノンレプリカの低エネルギー側1.04eV付近にGeナノドットに由来すると考えられる発光ピークを確認した。またワイドギャップであるSiCによりキャップされた構造からはSi層にキャップされた構造よりも強い発光が観測され、大きなバンドギャップ差によるキャリア閉じ込め効果がより強く現れていることが推察された。本研究課題は、Si基板をベースとした高効率赤外発光デバイスの作製を目指し、炭化ケイ素(SiC)半導体中に埋め込まれた高密度ゲルマニウム(Ge)ナノドットの配列制御とその多層構造の形成を目的とするものである。具体的にはSi基板表面での有機ゲルマン化合物の反応により形成される炭素拡散層であるSic(4x4)表面の歪み構造を利用し高密度Geナノドットの形成を行うこと、ならびにナノドット形成層をワイドギャップ半導体であるSicキャップ層で覆いキャリア閉じ込め構造を形成、その構造を積層し多層Geナノドット層からなる.発光デバイスを作製することを目標として研究を行った。平成20年度の研究成果は以下の通りである。さらに反応時の基板温度を10秒の周期で低温と高温を繰り返しMMGeの吸着と凝集(結晶化)の繰り返しを短時間で行なうパルス核発生法によりドット密度1.3×10^<12>cm^<-2>、平均ドット径6nm(ドット径の標準偏差1nm)の高密度でばらつきの少ない均一なナノドットの形成に成功した。またX線光電子分光(XPS)測定によるSi 2p_<3/2>のSi-C結合成分とGe3d_<5/2>のGe-Ge結合成分の強度比をもとに二層モデルで解析した結果、表面には約2 : 1の割合でSiC及びGeドットが形成されていることが分かった。(2)高密度Ge・SiCナノドット上に低温でsiおよびSiCキャップ層を形成することでキャリアの閉じ込め構造を作製し、その発光特性を評価した。

またX線光電子分光(XPS)測定によるSi 2p_<3/2>のSi-C結合成分とGe3d_<5/2>のGe-Ge結合成分の強度比、及び走査型トンネル顕微鏡(STM)による表面モフォロジー測定をもとにドーム構造モデルで解析した結果、表面には平均ドット径9nm、ドット高さ2.7nmの2.4:1の割合でSiC及びGeドットが形成されていることが分かりこれまで二層モデルで解析した構造に比べGeドットの密度は低いことが分かった。(2)高密度Ge・SiCナノドット上に低温でSiおよびSiCキャップ層を形成することでキャリアの閉じ込め構造を作製し、その発光特性を評価した。低温PL測定を行った結果、両サンプルにおいてSi-TOフォノンレプリカの低エネルギー側1.04eV付近にGeナノドットに由来すると考えられる発光ピークを確認した。またワイドギャップであるSiCによりキャップされた構造からはSi層にキャップされた構造よりも強い発光が観測され、大きなバンドギャップ差によるキャリア閉じ込め効果がより強く現れていることが推察された。
ミケーネ社会からポリス社会への構造転換に関する統合的研究

本研究は、古典期におけるギリシア文明の基盤となったポリス社会が前2千年紀のエーゲ海宮殿社会からどのような構造転換を遂げることによって形成されたのかという問題について、東地中海の全域を視野に収めることにより、文字史料と考古学的証拠の双方から実証的に検討したものである。研究の第一段階では、線文字B粘土板文書の研究史を再検討する作業を通じて、一般に想定されているミケーネ社会とポリス社会の断絶について、線文字Bとアルファベットとの関係など、多くの局面で再検討の余地があることを明らかにした。また、初期鉄器時代については、クレタ島やエウボイア島の集落遺跡における最新の知見をサーベイすることにより、ポリスの形成の背景にあったローカルな集落の再編成の過程を追求した。これらの知見のもと、最終年度には、西方植民市やエジプトにおける傭兵の定住地に関する考古学的証拠を現地調査を通じて再検討することにより、初期鉄器時代から前古典期における東地中海の構造変動のなかにポリスの形成プロセスを再定位し、植民市建設と傭兵の定住を通じた人の移動の活発化と新たな世界の広がりこそが、ポリスの形成と発展を促したもっとも重要なコンテクストであることを指摘した。これらの研究成果については、その一部を海外のコロキアムや招待講演等で報告するとともに、一般向けにも単著の形でまとめ、ポリス形成期に関する最先端の研究成果を社会に還元することを試みた。線文字B粘土板文書の分析と考古学的データの分析とを統合的に展開することによって、ミケーネ社会からポリス社会への構造転換の動態を明らかにするという本研究プロジェクトの主旨に即して、本年度は粘土板がミケーネ時代の宮殿においていかに機能していたのかという問題に中心的にとりくんだ。具体的には、葉状粘土板と頁状粘土板という外的形態の相違と、表意文字と表音文字の併用状況に着目することによって、粘土板の使用実態の背景には、これに関わる人々のリテラシーの問題が存在していたことを明らかにした。この研究成果については、まもなく公刊される予定の古代世界におけるリテラシーに関する論文集に公表する予定である。さらに、アルファベットの起源に関するウッダードの近著を参照することによって、あたかも完全に断絶しているように見える線文字Bとアルファベットとのあいだに、キプロス音節文学を介した連続性が存在した可能性を検討した。アルファベットが線文字Bに遡るギリシア語正書法の伝統を踏まえてキプロスで成立したことを主張するウッダードの研究は、アルファベットの起源問題にとどまることなく、本研究がその課題としているミケーネ社会からポリス社会への構造転換のプロセスの解明にも大きく関わってくることが明らかになった。また、これと並行して、ミケーネ時代から古典期にかけての遺跡に関する最新の考古学的情報をまとめて、共著書として刊行するとともに、本研究の課題をより大きな文脈に位置づけるために、新書の形で古代ギリシア史の諸問題を社会に問いかける試みも行った。本年度は、平成16年度に得られたミケーネ時代の社会構造に関する基本的な知見を踏まえた上で、さらに最新の知見を収集することにより、ミケーネ時代から初期鉄器時代への構造転換について研究した。研究の中心課題は、集落組織の構造の変化であり、この点を明らかにするために、クレタ島のカヴーシ(カストロ、ヴロンダ、アゾリア)、メッセニアのニホリア、エウボイア島のレフカンディ、ロドス島のヴルリアのデータを相互に比較検討した。そこからは、これらの不安定な集落が初期鉄器時代にポリスへと発展することなく廃絶されることの背景に、集落組織の再編成をともなうローカルな動きがあり、それがポリス社会の基本構造の確立にも関与しているとの見通しを得た。この点については、今後さらに検討を続ける必要性がある。平成17年度には、上記の作業と並行して、東地中海の状況を視野に収めるために、キプロス島とエジプトについても史料の収集を行った。とくに、エジプトにおいては、現地調査の過程で、キオス産アンフォラが早い段階でエジプト内陸部にも浸透していることを突き止めた。