hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高速無線LANに適した知的信号処理系の試作研究

指向性アンテナと適応最尤系列推定器からなる知的受信系を計算機シミュレーションによって詳細に検討した.その結果,この受信系は同一チャネル干渉波の存在するマルチパス伝搬路において有効であることが分かった.さらに特性を向上させるために,指向性アンテナでは分離できない同一方向から入射する同一チャネル干渉波への対策について研究を行い,トレリス符号化同一チャネル干渉波キャンセラ(TCC)を考案した.続いて,このTCCの計算機シミュレーションによる特性改善の研究とDSPによる試作を行った.主要な成果を以下にまとめる。・指向性アンテナと適応最尤系列推定器からなる知的受信系を提案し,その計算機シミュレーションを行った.その結果,本受信系がマルチパスと同一チャネル干渉波対策として有効であることが明らかになった.・周波数利用効率を決定する同一チャネル干渉波耐性を更に高めるには,非線形同一チャネル干渉波キャンセラが有効であることを計算機シミュレーションによって明らかにした.・従来の非線形同一チャネル干渉波キャンセラでは,良好な特性が得られると期待される静的伝搬路においてむしろ特性が劣化する点を指摘し,その対策としてトレリス符号化変調が極めて有効であることを明らかにした.・トレリス符号化を用いた非線形同一チャネル干渉波キャンセラをDSPを用いて試作し,室内実験装置によってその優れた特性を明らかにした.・TCCのレイリーフェージング伝搬路における特性改善方法を研究し,アダプティブアルゴリズムの忘却係数の設定及びインタリーブが有効であることを明らかにした.ディインタリーブと統合されたTCC処理アルゴリズムはレイリーフェージング環境において極めて優れた特性を発揮した.以上,知的信号処理系の核心となる干渉キャンセラ部分をDPSを用いて試作し,実際に室内実験装置系に組み込み特性を確認した。サクターアンテナと適応最尤系列推定器からなる知的受信系の計算機シミュレーションを行ない、その特性を明らかにした。その結果から、同一チャネル干渉の非線形キャンセラの重要性が明らかとなった。そこで、新たにトレリス符号化同一チャネル干渉波キャンセラを考案し、計算機シミュレーションによる特性の確認とDSPによる試作を行なった。平成6年度に得られた主要な成果を以下にまとめる。・セクターアンテナと適応最尤系列推定器からなる知的受信系を提案し、その計算機シミュレーションを行なった。その結果、本受信系が遅延多重波、同一チャネル干渉波対策として有効であることを明らかにした。・周波数利用効率を決定する同一チャネル干渉波耐性を更に高めるには、非線形同一チャネル干渉波キャンセラが有効であることを計算機シミュレーションによって明らかにした。・従来の非線形同一チャネル干渉波キャンセラが、良好な特性が得られると期待される静的伝搬路においてむしろ特性が劣化する点を指摘し、その対策としてトレリス符号化変調が極めて有効であることを明らかにした。・トレリス符号化を用いた非線形同一チャネル干渉波キャンセラをDSPを用いて試作し、室内時実験装置によってその優れた特性を明らかにした。トレリス符号化を用いた場合に問題となる演算量に関して研究を行ない、干渉キャンセラに適した演算量削減アルゴリズムを明らかにした。また、変調方式に工夫を加えることによって特性を保ったまま演算量の削減が可能であることも明らかにした。セクターアンテナと適応最尤系列推定器からなる知的受信系の計算機シミュレーション結果を検討し,セクターアンテナでは分離できない同一方向から入射する同一チャネル干渉波対策を研究した.この対策としてトレリス符号化同一チャネル干渉波キャンセラ(TCC)を考案し,今年度は計算機シミュレーシンによる特性改善の研究とDSPによる試作の改良を行った.平成7年度に得られた主要な成果を以下にまとめる.・DSPを用いた室内実験の結果,サンプルタイミングが特性に大きな影響を与えることが分かった.

この対策を計算機シミュレーションによって検討し,数シンボルのずれ,1シンボル以内のずれのそれぞれを改善するアルゴリズムを考案した.これらの方式の特性改善効果を計算機シミュレーションによって確認した.・TCCのレイリーフェージング伝搬路における特性改善方法を研究し,アダプティブアルゴリズムの忘却係数の設定及びインタリーブが有効であることを明らかにした.ディインタリーブと統合されたTCC処理アルゴリズムはレイリーフェージング環境において極めて優れた特性を発揮した.・昨年度製作したDSPによるTCCは,ハードウエアの不完全性から特性劣化が大きかったが,今年度ハードウエアの改良を行い,計算機シミュレーションと良い一致をみた.以上,知的信号処理系の核心となる干渉キャンセラ部分をDSPを用いて試作し,実際に室内実験装置系に組み込み特性を確認した.今後,室内実験装置系を拡張し,ダイバーシチ受信などを適用する必要がある.
歯周病細菌によって産生されるインドールと歯周疾患の関連の解明

歯周病原細菌であるPorphyromonas gingivalis、Fusobacterium nucleatumおよびPrevotella intermediaのインドール産生機構を分子生物学的に明らかにする目的で、tnaA遺伝子の転写単位、転写開始地点の決定、トリプトファナーゼ(インドール産生酵素)の精製を行った。また、インドールはF.nucleatumのバイオフィルム形成を促進することが明らかとなった。さらに、その基質であるトリプトファンはインドールの基質としてのみならず、分解されなくても同菌のバイオフィルム形成を促進することが示唆された。本研究課題では歯周病細菌の産生するインドールと歯周疾患の関連を明らかにすることを目的にしている。本年度は、歯周病細菌のインドール産生メカニズムについて研究をおこなった。まず、代表的な歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalis W83株の全塩基配列から、大腸菌のトリプトファナーゼをコードする遺伝子tnaAのホモログを検索したところ、pg1401遺伝子が高い相同性を示した。同遺伝子をクロラムフェニコール耐性遺伝子と置き換えた変異株の粗酵素抽出物を得て、基質であるトリプトファンを加えてインドール産生能を高速液体クロマトグラフィーで分析したところ、変異株のインドール産生能が失なわれていたことが確認され、pg1401遺伝子はPorphyromonas gingivalis W83株のトリプトファナーゼをコードすることが明らかとなった。またその変異株に同遺伝子の導入したところインドール産生能は補完された。さらに、大腸菌の組み換えタンパク質としてTnaAを精製して、反応条件や基質特異性などの酵素学的性質を決定した。これらの実験結果を通して、歯周病細菌のインドール産生能に関する生化学的メカニズムの一端が明らかとなった。本年度は、歯周病細菌のインドール産生メカニズムとインドールがバイオフィルム形成に与える影響について研究をおこなった。代表的な歯周病細菌であるFuosobacterium nucleatum ATCC 25586株の全塩基配列から、大腸菌のトリプトファナーゼをコードする遺伝子tnaAのホモログを検索したところ、fn1943遺伝子が高い相同性を示した。大腸菌の組み換えタンパク質としてFn1943を精製して、トリプトファンと反応させその産生物はインドールであったことをHPLCで確認した。この所見からfn1943遺伝子はトリプトファナーゼをコードすることが明らかとなった。さらに、反応条件や基質特異性などの酵素学的性質を決定した。さらに、F.nueleatumのインドール産生量に比例してバイオフィルム形成が多くなることを共焦点レーザー顕微鏡で確認した。同菌のバイオフィルム形成は、外部から加えたインドールによっても増加した。本研究課題においては、歯周病細菌として知られているPrevotella種のインドール産生能について検討した。まず、Prevotella intermedia ATCC 25611の染色体DNAからトリプトファンからインドールを産生する酵素であるトリプトファナーゼをコードする遺伝子tnaAをクローニングして、その塩基配列を決定した。その結果、アミノ酸レベルにおいてP. intermediaのTnaAはEscherichia coliなどのTnaAより、同じ歯周病細菌であるPorphyromonas gingivalisのTnaAと高い相同性を示した。RT-PCR法を用いて、tnaA領域の遺伝子配置についても、P. gingivalisのそれと同様に、周辺遺伝子とオペロンを形成せず、単独で転写されることが明らかとなった。さらにP. inetrmediaのTnaAの組換え酵素を大腸菌から精製し、その酵素学的な性質を決定したところ、K_m=0.23±0.01mMであり、従来知られていたトリプトファナーゼの値と大差はなかった。このことから、基質であるトリプトファンの親和性は、従来報告のあるTnaAと同様であることが明らかとなった。一方で、k_<cat>=0.45±0.01s^<-1>であり、インドール産生能は従来知られていたTnaAよりも低いことが明らかとなった。次に、22種類の異なるPrevotella種のインドール産生能を調べたところ、P. intermediaを含めて6菌種の培養上清にインドールが含まれており、残りの16種からはインドール産生能が確認されなかった。サザンハリブリダイゼーション法にて、インドール産生能を有する6種類すべての染色体にはP. intermedia由来tnaAで作製したプローブと相同性のある遺伝子が認たが、インドール産生を有しなかったから得たDNAはP. intermedia由来およびFusobacterium nucleatum由来tnaA認で作製したプローブと反応しなかった。
汎用混合整数計画問題ソルバーの高速化に関する研究

本研究課題には,下記の3つの研究項目が設定されていた.それぞれに関して成果概要を述べる.1.数理計画分野における高速化アプローチに関する研究近年提案されたIntegral Basis Methodの実装と効果検証が,本研究課題における最優先課題であった.解くことが困難な整数計画問題のインスタンスに対しては,計算時間の多くが最適性の検証に費やされる.したがって,これまでと異なったアプローチにより最適性検証が高速に行えるようになれば,ソルバー全体の高速化に寄与するためである.本研究課題において,整数計画問題の特殊ケースとして,二次割当問題のIntegral Basis Methodによる最適性検証を実装した.また,整数計画問題のIntegral Basis Methodによる最適性検証の実装と,その高速化のための連続緩和問題の適用,および変数の選択規則に関して研究を行った.いずれも,いまだに改善の余地はあるが,決定的に高速化に貢献する状況には至らなかった.2.並列処理分野における高速化アプローチに関する研究整数計画問題の解法である分枝限定法の応用として,パンケーキグラフの直径計算の並列化をPCクラスタにおけるCondor/MWにより実現した.本実装において開発した並列化手法は,整数計画問題ソルバーの並列化にも適用可能である.本研究期間内には,ソルバー・ポータルを完成させるには至らなかった.理由は,高速なMIPソルバーの実現が期間内に行えなかったことによる.ただし,最高速のMIPソルバーを開発するための方針に関しては,概ねまとまっている.研究期間は終了したが,現実に解きたい大規模な問題も多いので,今後も開発に取り組んで行きたい.本研究課題には,下記の3つの研究項目が設定されていた.それぞれに関して成果概要を述べる.1.数理計画分野における高速化アプローチに関する研究近年提案されたIntegral Basis Methodの実装と効果検証が,本研究課題における最優先課題であった.解くことが困難な整数計画問題のインスタンスに対しては,計算時間の多くが最適性の検証に費やされる.したがって,これまでと異なったアプローチにより最適性検証が高速に行えるようになれば,ソルバー全体の高速化に寄与するためである.本研究課題において,整数計画問題の特殊ケースとして,二次割当問題のIntegral Basis Methodによる最適性検証を実装した.また,整数計画問題のIntegral Basis Methodによる最適性検証の実装と,その高速化のための連続緩和問題の適用,および変数の選択規則に関して研究を行った.いずれも,いまだに改善の余地はあるが,決定的に高速化に貢献する状況には至らなかった.2.並列処理分野における高速化アプローチに関する研究整数計画問題の解法である分枝限定法の応用として,パンケーキグラフの直径計算の並列化をPCクラスタにおけるCondor/MWにより実現した.本実装において開発した並列化手法は,整数計画問題ソルバーの並列化にも適用可能である.本研究期間内には,ソルバー・ポータルを完成させるには至らなかった.理由は,高速なMIPソルバーの実現が期間内に行えなかったことによる.ただし,最高速のMIPソルバーを開発するための方針に関しては,概ねまとまっている.研究期間は終了したが,現実に解きたい大規模な問題も多いので,今後も開発に取り組んで行きたい.整数計画問題ソルバーの高速化に関する研究を多面的に行った.各今年度の予定に対する実績をまとめる.1.数理計画分野における高速化アプローチに関する研究整数計画問題の主算法(Integral Basis Method)のサーベイ,実装を試みた.現状では,一般的な整数計画問題に対しては,先行研究として既に発表されている論文中に示されている性能に到達していない.そこで,二次割当問題に限定して解法を研究することを通じて,既存の解法の改善方法を含めた実装技術に関する知見を得ている.まだ,対外発表はないが,17年度中には成果をまとめられる.2.並列処理分野における高速化アプローチに関する研究並列処理としての高速化に関する研究は,PCクラスタ環境へ特化したスケーラビリティの高い負荷分散方式の開発・実装が本年度の課題であった.対象は混合整数計画問題ではないが,クラスタ利用技術に対する知見を得るため,パンケーキグラフの直径計算の並列化を試みている.パンケーキグラフの直径計算の並列実装は終了した.MIPソルバー・ポータルの設計・実装に関しては,実際に動作させるための環境構築を行った.研究代表者と同じ研究機関に属する並木研究室とのPCクラスタ共同利用環境をまず構築した.今後,学外からのアクセスをセキュアな状態で行えるようなシステムを構築予定である.整数計画問題ソルバーの高速化に関する研究を多面的に行った.各今年度の予定に対する実績をまとめる.1.数理計画分野における高速化アプローチに関する研究整数計画問題の主算法(Integral Basis Method)の実装を試みた.二次割当問題に限定して解法を研究することを通じて,既存の解法の改善方法を含めた実装技術に関する知見を得た.こちらの成果は論文としてとめた.また,そこで得た知見にもとづいた全0-1整数計画問題に対するIntegral Basis Methodの実装を行った.対外発表は研究会における発表のみで,論文としてはまだまとめられていない.最適性の保証だけでも,高速化に寄与できることを期待したが,現状では既存の解法とは比較にならないことが確認できた.しかし,改善の余地は多い.2.並列処理分野における高速化アプローチに関する研究PCクラスタ環境へ特化したスケーラビリティの高い負荷分散方式の開発・実装が本年度の課題であった.クラスタ利用技術に対する知見を得るため,パンケーキグラフの直径計算のConder/MWによる並列化を試みた.250台規模のPCクラスタにおける1月以上の連続稼動実績のあるシステムが構築できた.こちらは論文として1件発表した.MIPソルバーとしての実装は行えていない.
DNAメチル化プロファイルによる癌易罹患性の予測

DNAメチル化異常は癌組織のみならず非癌部組織でも認められます。そこで非癌部組織で観察されるDNAメチル化異常の情報をもとに、癌のかかりやすさを予測しようと考えました。癌組織で異常メチル化のため発現が低下している遺伝子を同定し、その異常メチル化の程度を背景粘膜で解析しました。潰瘍性大腸炎では、発癌に関連するDNAメチル化異常を非癌部組織で捉える事により、癌の易罹患性を予測する有用な指標となる事を示しました。さらに大腸癌ではDNAメチル化マイクロアレイを用いて、その発癌経路に関わるメチル化異常の違いを評価し、一連の発癌経路に関わる遺伝子の変化が癌と腺腫で共有されている事を明らかにしました。「研究の目的」本研究は、正常組織で観察される遺伝子修飾異常(DNAメチル化異常)の情報をもとに、癌のかかりやすさを予測しようとするものです。DNAメチル化異常は癌組織のみならず、非癌部組織でも認められるため、その情報を癌発症の予測や早期診断に利用します。具体的には、癌組織で異常メチル化のため遺伝子発現が低下している遺伝子を同定し、それらの遺伝子の異常メチル化の程度を背景粘膜でも検出します。背景粘膜の異常メチル化の程度と遺伝子発現の相関を解析し、異常メチル化の進行に伴い遺伝子の発現が低下していく過程を捉えられれば、それは発癌過程の段階的変化を表現していると考えられます。我々が独自に開発したDNAメチル化マイクロアレイ、発現アレイを用いる事により、網羅的に遺伝子異常、遺伝子修飾異常を捉えることが可能となり、分子生物学的な発癌プロファイルの作成が可能となります。それは発癌リスクのバイオマーカーとして有用性が期待されます。「研究実施計画」1、大腸癌癌部、非癌部のDNAメチル化異常を、我々が独自に開発したDNAメチル化マイクロアレイを用いて網羅的に検索し、癌部と非癌部で同じ変化を示す遺伝子断片を同定します。2、発現アレイで遺伝子発現の程度を評価し、Pyro Markでメチル化シトシン定量し、アレイの結果の検証を行います。本年度は、大腸癌とその前癌病変と考えられている管状腺腫を用いて、網羅的メチル化解析を行い、発がん過程に関与する127遺伝子を同定した。さらに癌組織では腫瘍内部、腫瘍先進部と腫瘍内数カ所を対象として、メチル化アレイ、発現アレイ解析を行った。本研究は、正常組織で観察される遺伝子修飾異常(DNAメチル化異常)の情報をもとに、癌のかかりやすさを予測しようとするものです。H26年度は、セントロメア領域のDNA脱メチル化異常により過剰発現してくるnon-cording RNAに注目しました。セントロメア領域は反復配列であるSatelliteα配列より構成され、そこから転写されるnon-cording RNAであるSatelliteαtranscript(SatA)により染色体の均等分配が司られます。胃癌・大腸癌細胞株に脱メチル化誘導を行うと、SatAが過剰発現し、正常な染色体分配に破綻を来す事が明らかになりました。さらに胃癌・大腸癌患者の非癌部組織でのSatA発現が担癌患者より高い事より、SatAはゲノムのダメージに関わっていると考えられます。H27年度は、大腸癌患者の臨床検体を用いてSatAが関わる標的染色体の同定を試みました。SatAが関わる染色体異常は、特定の染色体に集中して認められる事が分かりました。すなわち、SatAが亢進している症例では7,8,20番染色体で増幅が、14,15,18番染色体で欠失が高頻度に認められる一方で、SatAの発現亢進がない症例では染色体数の変化はほとんど認められませんでした。また、レンチウイルスを用いてSatAを乳腺上皮細胞のゲノムにインテグレイトさせたところ、8,20番染色体の長椀に増幅が認められました。8番染色体長椀には、癌遺伝子C-mycがコードされており、Satelliteαtranscriptを介する発がんのイニシエーションにかかわっていると考え検討を進めています。消化器外科大腸癌の発がん過程に関与する127遺伝子を同定した。腫瘍内のheterogeneityも考慮し、研究を発展させる消耗品価格の変動消耗品購入への繰り越し
膵癌間質細胞の表現型に基づく治療抵抗性機序解明と抗間質薬内包ナノカプセルの開発

膵癌微小環境において重要な役割を担う膵星細胞を細胞接着に関わるCD146やCD51に着目し、膵癌切除標本における発現解析を行うと、膵星細胞でのCD146の発現は予後と負の相関を、CD51の発現は正の相関を示した。また、培養実験や動物実験によって、膵星細胞におけるCD146の発現は腫瘍の悪性度に抑制的に作用する一方で、CD51は促進的に作用した。また、抗間質薬としてPirfenidoneやCalpeptineに着目し、これらを用いた治療実験をXenograftモデルで行った。これらの薬剤は、腫瘍内の線維化や膵星細胞の量的な減少を介して、抗腫瘍効果を発揮し、膵癌治療に有用となる可能性が示唆された。本研究の目的は膵癌における癌間質相互作用、特に、膵癌における化学療法抵抗性の主導的な役割を果たしていると考えられる特定の間質細胞群の存在に注目し、これをターゲットとしたさらなるcharacterizationとその機能・機序を解明し、その制御を目的としたドラッグデリバリーシステム(DDS)の開発を行ことである。本年度は以下のことを明らかとした。まず初めに、ヒト膵癌切除標本から10種類以上の膵星細胞を樹立した。樹立した膵星細胞と膵癌細胞株とを間接共培養すると膵癌細胞の遊走・浸潤能は増強し、さらに膵星細胞の培養上清の膵癌細胞への添加実験でも同様の結果を得た。次に、膵星細胞の集団の中でも特に膵癌の悪性度に影響を及ぼす集団のphenotypingを細胞表面マーカーに着目して行った。その結果、CD146をノックダウンした膵星細胞と膵癌細胞を間接共培養すると、対照群と比較して有意に膵癌細胞の遊走・浸潤能が増強することが判明した。この作用を媒介する因子の同定を現在行っているところである。また、膵癌切除組織の免疫組織化学染色では、間質におけるCD90低発現かつSMA低発現の群が、その他のものと比べて予後が良好であることが分かった。このことはCD90低発現群が癌の悪性度を高めていることを示唆するものであり今後はその他の細胞表面マーカーを含めて治療ターゲットとして最適な細胞集団の特定を行っていく予定としている。さらに、免疫組織化学染色などの結果より各表面マーカーごとの異なる癌間質相互作用の分類をすすめ、その細胞集団が膵癌細胞の化学療法治療抵抗性に与える効果を解析していく準備段階にある。本研究の目的は、癌間質相互作用において中心的な役割を担う、活性型膵星細胞の機能を明らかとしそれらを標的としたドラッグデリバリーシステム(DDS)の開発を行うことである。本年はまず、活性化膵星細胞のCD51の発現に着目した。ヒト膵癌切除標本においてCD51の発現を免疫組織化学染色法にて評価を行うと、膵癌細胞での発現は予後に影響しないが、間質細胞でのCD51の高発現群は有意に予後不良であることがわかった。RNA干渉によってCD51の安定的に発現を抑制する膵星細胞を作成し、ヌードマウスの皮下に膵癌細胞と共移植を行うと、腫瘍サイズが縮小し、腫瘍内部の間質成分が減少することが示された。これらの結果から、膵星細胞におけるCD51の発現は癌間質相互作用において腫瘍促進的な作用を有し、治療標的の一つとなることが示された。また、癌間質相互作用を標的とした治療薬として、カルパインの阻害剤であるカルペプチンに着目した。In vitroでカルペプチンは膵星細胞の増殖、遊走、浸潤能を濃度依存的に阻害した。また、カルペプチンで前治療を行った膵星細胞の上清を膵癌細胞に添加すると、膵癌細胞の遊走・浸潤は抑制されることがわかった。In vivoでヌードマウスの皮下に膵癌細胞と膵星細胞を共移植し、カルペプチンを腹腔内に投与して治療を行うと、腫瘍径と細胞外基質の減少を認めた。これらの結果からカルペプチンは膵癌間質を標的とした治療となり得ることが示された。これらの結果により膵星細胞を標的とした治療の有用性が示されたが、膵星細胞を特異的に治療対象とするDDSの構築にまでは至らなかった。医歯薬学化学療法抵抗性の解析に適したヒト膵星細胞および膵癌細胞株の選択にあたって、その解析に最も適した細胞選択に難渋した。ヒト膵星細胞は均一な細胞集団ではなく、ヘテロな機能を持った細胞の集団である。我々は、この膵星細胞におけるヘテロな機能発現が、ギャップジャンクションの発現の差異による可能性を推察している。この可能性を検討するために、数種の細胞表面マーカーに着目し、膵星細胞の集団中でも特に悪性度の高い集団を同定する研究を進めた。

現在、数種類の表面マーカーにより分取することで、異なる癌間質相互作用と及ぼす膵星細胞を分類することに成功しており、その膵星細胞における差異を検討する準備段階にある。既に膵癌由来間質細胞と膵正常組織由来間質細胞を比較したマイクロアレイも施行し、それぞれに特異的な分子を同定している。これらの解析結果より新たな癌関連間質細胞特異的表面マーカーを選択し、手術切除組織からその細胞分画の純化へと作業を進める。膵癌細胞は手術切除標本のバルク組織をコラゲナーゼ処理で単一細胞レベルまで分離し細胞浮遊液をソートし採取するが、これがうまくいかない場合には膵癌細胞株を利用する。研究計画に若干遅れが生じているため。研究の遂行に必要な主要装置(リアルタイムPCR,蛍光顕微鏡、遺伝子導入装置、バイオアナライザー、ナノドロップ、FACS機器など)は既に研究室内に設置されている。この他の機器(セルソーター、透過型電子顕微鏡、DNAシークエンサー、共焦点レーザー顕微鏡など)については学内の研究支援センターなどにおいて利用可能であり、研究の遂行に支障はない。このため研究経費において新たな設備備品の購入は不要である。消耗品として、shRNA/レトロウイルス作成キット(40万円)、siRNA実験器具(10万/2年目)などの購入を経費として計上している。また、研究成果の中間発表の場として国内学会(1-2回/年を予定)の旅費を10-20万円予定している。
地域再生に向けた中間支援型組織としてのグラウンドワークの普及・定着条件の研究

地域住民・NPO・企業・行政のパートナーシップを構築することで、多様な地域再生活動を展開する「中間支援型組織」としてのグラウンドワーク組織の普及・定着に関する研究を行った。このなかで、グラウンドワークが農村を含めた全国各地においていかに活動を展開し、地域住民、地域企業等の参加を組織し、環境改善および雇用創出を通じて地域の持続的活性化へと結び付けてきたのか、その構造を明らかにし,特に弱い経済条件の地域におけるグラウンドワークの更なる普及・発展の条件を明らかにした。英国および日本におけるグラウンドワークの実践地域を訪問調査し、現代におけるグラウンドワーク運動の傾向、中間支援組織の機能、その運用方式について考察した。英国グラウンドワークについては、そのテーマが環境改善から環境を扱いつつも社会改良に力点が移動していること、ボランティア運動というよりも可能な限り地域経済活性化に寄与する運動に、移行してきていることが確認できた。このことについては、日本においても地域間の社会的格差が拡大している現状を踏まえ、農山村の過疎化地域や、都市部における「新しい貧困」の問題に果敢に関与してゆく方向が、グラウンドワークへの期待をになう重要な方向であることが確認できた。さらに日本における地域づくりにかかる地域主体間のパートナーシップの形成とその運用に関するアンケート調査及び現地詳細調査を実施し、とりわけ農村地域における地域パートナーシップ形成手法には、地域の実情の応じたいくつかのパターンが存在することを見出した。日本における中間支援型組織としてのグラウンドワークの普及条件については、昨今の世界的な経済危機等を背景として、英国におけるグラウンドワークUKの豊かな経験を踏まえ、かつ日本におけるモデル的なグラウンドワーク組織(グラウンドワーク三島、グラウンドワーク福岡等)の普及活動の成果を整理し、教訓となる事項を整理することができた。以上、初年度として所期のレベルの研究成果を上げることができ、第2年度における研究活動を活発に展開しているところである。平成21年度においては、前年度の成果を受け、日本各地における中間支援型組織による多様な主体の共同事例を分析把握するため、(財)グラウンドワーク協会と協議のうえ50団体を選んで、パートナーシップの形成実態を把握するためアンケート調査を実施した。この結果から、市民団体、行政、企業による多様な組織間の共同のあり方のモデル的なアプローチを明らかにすることができた。また、グラウンドワークが地域における社会的企業を支援することが今後ますます重要な責務となることから、英国の農村地域における社会的企業の実態と、それを地域において支援する中間支援型組織による多様な主体の共同事例の調査を実施した。この結果、英国においては、中間支援型組織及び地域におけるパートナーシップを前提とした社会的企業を支援する制度的整備が進展していること、中間支援型組織の運営には、高いミッションと豊かな能力を有するリーダーの存在を確保する社会的条件があることなど、日本においてグラウンドワークが社会的企業支援を行う上で参考になる多くの知見を得ることができた。本研究の中間的な総括と成果の普及等を兼ねて、長野県飯田市と新潟県上越市の2地区において、地元の住民、活動団体や行政者とともに、公開ワークショップを実施した。ここでは、現実的なグラウンドワーク実践手法と支援策について活発な論議が展開し、最終年度の研究成果取り纏めに向け、有益な情報を得ることができた。以上のように、本研究の目的の達成に向け、平成21年度においても円滑な調査研究を実施することができた。本科研最終年度にあたる平成22年度においては、前2年間の成果を受け、内閣府の「緊急雇用対策」におけるグラウンドワーク(GW)組織の活用と「GW普及」の効果について調査し、雇用創出に向けたGW普及・起業支援カリキュラムとその効果の評価を行った。この結果から、衰退の著しい中山間地域を対象としてGWシステムを導入することで、地域資源を活用した特産物の製造販売など民間的なものだけではない、産業おこしおよび公的サービスといった面での雇用の創出が可能であることが示唆された。また、GWの「中間支援組織」としての機能の解明に向けて、GW三島、GW西神楽、GW寒河江の3地域における具体的な「中間支援組織」としての実績評価とその活動手法の解明を行った。各団体とも、地域住民・NPO・企業・行政のパートナーシップを構築することで多様な事業を展開し、地域における社会的企業の支援に取り組んでいることが明らかとなった。さらに、GWが地域における「ニーズとシーズの擦り合わせ」を行っていく過程を解明することで、具体的な活動手法を類型化することができた。本研究の最終的な総括と成果の普及等を兼ねて、静岡県三島市と北海道旭川市西神楽の2地域において、公開ワークショップおよびシンポジウムを実施した。三島市においては、GW三島の20年間にわたる活動状況報告およびGW-住民間のパートナーシップ形成に関して意見を出し合い、住民参加型環境保全活動の普及・定着条件を取りまとめた。西神楽においては、高齢化の進んだ農村地域におけるGW西神楽と地域との関わりを討論することで、農村地域における新たな雇用創出に向けた提言を行うことができた。以上のように、本研究の目的の達成に向け、平成22年度においても円滑な調査研究および成果報告を実施することができた。
脳の高次機能の計算論的および実験的研究

重点領域研究の総括班としての活動は以下の通りである。1.総括班会議の開催。合計4回の班会議を開催し,研究計画の立案シンポジウムおよびワ-クショップの計画実行,研究交流の企画を行った。さらに下部組織として実行委員会をもうけ,計画の実行に当らせると共に,研究成果の交流をはかり研究を推進するために,実点領域ニュ-スレタ-を刊行し,NO.1からNO.4までを発刊した。2.夏のワ-クショップ:研究を推進するため蓼科高原において,8月2830日の3日間,「脳の高次機能」をテ-マとするワ-クショップを開催した。班員を含め合計150名を越す参加者があり,脳の高次機能研究の戦略をめぐって,多くの研究発表と活発な討論が行なわれた。3.第1回シンポジウムの開催:脳の高次機能の研究成果を公開する目的で,京都教育文化センタ-において,「脳とニュ-ラルネット」と題するシンポジウムを開催した。参加者は300名にものぼり,たいへんな盛況であった。なお,本シンポジウムにおける講演の一部は,成果の一部として公開される予定である。4.冬のワ-クショップ:夏に比べてより実質的な研究交流を行う目的で,1月1618日の3日間,蔵王温泉において冬のワ-クショップを開催した。参加人員は約50名で,実質的な討議が深夜におよぶまで行なわれた。
高精度・高能率な大面積ＮＣ加工のための多電極型大気圧プラズマ発生装置の開発

半導体デバイスは現代の生活には必要不可欠となっているが、その低消費電力化や高速動作化をデバイスの微細化によって実現する事は困難となりつつある。SOI(Silicon on Insulator)ウエハと呼ばれる、シリコン基板・埋め込み酸化膜層・シリコン薄膜層の三層の構造を持つ半導体用基板が開発され、優れた特性を持つ。しかし、一方でデバイスを作製するSOI層に高い膜厚均一性が要求される。本研究では、これを高能率に解決する手法として犠牲酸化法を採用し、多電極型大気圧プラズマ発生装置を考案し開発を行った。当初の研究計画に則り、薄膜電極の検討および装置の試作と実証実験を行った。この手法により、将来的にさらに高い加工分解能が要求されても十分に対応可能であると考える。今後、SOIウエハに限らずどのような半導体材料においても今後はウエハの大口径化が進むと思われる。したがって、大口径化する試料に対して一括加工を行うためには更に多数の電極を敷き詰める事が要求され、同時に加工分解能向上のためには電極サイズを小さくすることも要求される。そこで、このような大面積化と加工分解能向上を目指し、新たに考案した薄膜電極とそれを用いて行った数値制御実験も行った。これにより従来の技術より簡便、安価、かつ操作性の優れた、非常に加工安定性の高い手法となった。メッキの必要な厚みや形状は電磁気学的に計算することで最適化した。この装置を用いて数値制御加工を行ったところ、従来の10分の1の時間でSi薄膜層の膜厚のばらつきをナノオーダーの制度で改善することに成功した。この結果が示す通り、本研究で提案する手法は高能率な超精密加工を実現する手法であることを証明した。28年度が最終年度であるため、記入しない。今日では我々の生活に不可欠となっている半導体デバイスであるが、現在、その性能向上をデバイスの微細化によって実現する事は困難となりつつある。これを解決する為に考案されたSOIウエハは、優れた特性を持つ反面、デバイスを作製するSOI層に高い膜厚均一性が要求される。今年度行ったこととしては、プロセスガスを適当に選択する事で他の手法への応用の検討、多電極型大気圧プラズマ発生装置の開発に先立ち、対辺間14 [mm]の六角形の電極面を持つ7つのアルミ製電極を用いて装置を試作と実験である。そこで、このような「大面積化・加工分解能向上」を目指し、新たに考案しためっき膜型電極とそれを用いて行った数値制御実験も行った。自ら考案しためっき型電極を採用することで従来の技術より簡便、安価、かつ操作性の優れた、非常に加工安定性の高い手法となった。これにより、将来的にさらに高い加工分解能が要求されても十分に対応可能であると考える。この装置を用いて数値制御加工を行ったところ、Si薄膜層の膜厚のばらつきがP-V値:2.84nmだったものが、0.86nmまで改善することに成功した。この結果が示す通り、本研究で提案する手法は1nm以下の非常に高い加工精度を実現する手法であることを証明した。本研究は予定に比べて概ね順調に進展していると思われる。まず、加工の高空間分解能かを達成した。大気圧プラズマの局在性を保つ最小の電極の大きさを検証し、後に試作する加工装置の電極の形状を決定することができた。検証にあたり、電場解析と熱流体シミュレーションを通してプラズマ発生領域の検討は非常に困難であったが、微小単電極装置を試作し、プラズマを発生させSi表面を酸化し、形成した酸化膜の膜厚を測定することで単位酸化痕を明らかにし、電極底面の形状と比較することで課題を解決することができた。最終的に、確実に電極直下のみでプラズマを発生させ制御できる大きさを決定し、それに基いて装置の試作を行った。また、加工の高スループット化においても大きな進展があった。従来は電極と試料の間に誘電体板を挟む構造を採用していたが、それもやめることで電極と試料の間のギャップをかなり近づけ装置レイアウトの自由度が増したため、大きく酸化速度を向上させることができた。また、プラズマ診断の手法を取り入れることで添加ガスの組成とラジカル密度、電子密度、試料温度などのパラメータの関係を明らかにしたいと考えていたが、この点は今後取り組むべき点として残っている。また、加工試料は半導体材料を想定していることから、種々の酸化条件での酸化膜の表界面をAFMやTEMなどで観察し表界面に与えるダメージを考察したところ、原因の分からない自己組織化によると考えられる模様の発現を確認し、今後の新たな研究課題として期待できるものと考えられる。SOI(Silicon on Insulator)

ウエハと呼ばれる、シリコン基板・埋め込み酸化膜層・シリコン薄膜層の三層の構造を持つ半導体用基板が開発され、優れた特性を持つ。しかし、一方でデバイスを作製するSOI層に高い膜厚均一性が要求される。本研究では、これを高能率に解決する手法として犠牲酸化法を採用し、多電極型大気圧プラズマ発生装置を考案し開発を行った。当初の研究計画に則り、薄膜電極の検討および装置の試作と実証実験を行った。この手法により、将来的にさらに高い加工分解能が要求されても十分に対応可能であると考える。今後、SOIウエハに限らずどのような半導体材料においても今後はウエハの大口径化が進むと思われる。したがって、大口径化する試料に対して一括加工を行うためには更に多数の電極を敷き詰める事が要求され、同時に加工分解能向上のためには電極サイズを小さくすることも要求される。そこで、このような大面積化と加工分解能向上を目指し、新たに考案した薄膜電極とそれを用いて行った数値制御実験も行った。これにより従来の技術より簡便、安価、かつ操作性の優れた、非常に加工安定性の高い手法となった。メッキの必要な厚みや形状は電磁気学的に計算することで最適化した。この装置を用いて数値制御加工を行ったところ、従来の10分の1の時間でSi薄膜層の膜厚のばらつきをナノオーダーの制度で改善することに成功した。この結果が示す通り、本研究で提案する手法は高能率な超精密加工を実現する手法であることを証明した。今後は大気圧プラズマによって形成される酸化膜の形状分布という観点から電極間隔の検討を行う。これによって、多電極型装置を開発する際の一般的な設計指針を得ることができると期待される。さらに、高周波を制御するためのより簡便なスイッチング機構を考案していく。これによって、本技術は実用化に向けて大きく前進することになる。将来的な高加工分解能化にも耐えることができる。さらに、大面積用の誘電体バリア放電によるプラズマ発生装置の設計・試作を行う。酸化した試料は反射分光法によりウエハ全面の酸化膜分布を観察し、電力や電源周波数依存を調べる。これにより、大面積で安定して均一に大気圧プラズマを発生させることが可能な条件を決定する。ラジカル密度や発光スペクトルを観察することでプラズマの状態を明らかにし、安定した大面積大気圧プラズマを実現する。同装置を用いて、ウエハ自身の厚み調整加工を試みる。また、本加工装置のプラズマエッチングへの適用可能性を検証する。他材料に関しては、難加工機能材料であるSiCやGaNをターゲットとして考えており、これらに対してもウエハの厚み調整加工が適用可能かどうか検証する。難加工材料に対する超精密なウエハ厚み調整加工法につながることが期待される。医療系の高分子材料の固着や表面修飾などにもプラズマは広く用いられており、安価で高スループットな加工が登場することが期待されているため、本技術が医療分野へ応用可能であることも検討している。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ウシ主要組織適合遺伝子によって規定される牛白血病発症の危険性と抵抗性の摘発方法

ウシの難治疾患である牛白血病ウイルス(BLV)による白血病発症と、ウシMHC(BoLA)遺伝子群の中で、最も多型に富むDRB3との相関性を再解析した。まず、BLV感染牛(未発症健康、持続性リンパ球増多症(PL)、地方病性牛白血病)のBoLA-DRB3の塩基配列を決定した。その結果、BoLA-DRβ鎖の中でも特に多型が集中しているβ1ドメインの特定のアミノ酸配列の違いが発症牛と未発症健康牛の間に見いだされた。71,74,77,78位のアミノ酸がリジン/アルギニン,グルタミン酸,アルギニン,バリンである対立遺伝子を少なくとも一有する個体の頻度は、発症牛およPL牛に比較して未発症健康牛で高かった。一方リジン^<71>,アラニン^<74>,スレオニン^<77>,タイロシン^<78>であるアミノ酸をコードする対立遺伝子をホモ接合で有する個体の頻度は発症牛およびPL牛で高かった。従って、リジン/アルギニン^<71>,グルタミン酸^<74>・アルギニン^<77>,,バリン^<78>あるアミノ酸をコードする対立遺伝子を有する固体がBLVによる白血病発症に対して抵抗性である可能性が示された。さらに、このような抵抗性に関与する対立遣伝子は、制限酵素PstIおよびDraIII認識配列を持たないが、一方他の対立遺伝子は何れかの酵素の認識配列を含むことを利用したPCR-RFLP法を確立した。最終的に、BoLA遺伝子がBLVによる白血病発症の感受性を規定するかを、BLVの高度感受性実験動物ヒツジを用いて検証中した。則ち、ヒツジのOLA-DRB1領域の塩基配列を解析後、白血病発症に対して抵抗性及び感受性が予測される2群を選別した。各個体をBLVで攻撃しウイルスの増殖、免疫応答、発症の有無を解析した。その結果、BoLA-DRβ鎖の中でも特に多型が集中しているβ1ドメインの特定のアミノ酸配列の違いが発症牛と未発症健康牛の間に見しだされた。71,74,77,78位のアミノ酸がリジン/アルギニン,グルタミン酸,アルギニン,バリンである対立遺伝子を少なくとも一有する個体の頻度は、発症牛およびPL牛に比較して未発症健康牛で高かった。従って、リジン/アルギニン^<71>,グルタミン酸^<74>アルギニン^<77>,,バリン^<78>あるアミノ酸をコードする対立遺伝子を有する固体がBLVによる白血病発症に対して抵抗性である可能性が示された。さらに、このような抵抗性に関与する対立遺伝子は、制限酵素Pst1およびDraIII認識配列を持たないが、一方他の対立遺伝子は何れかの酵素の認識配列を含むことを利用したPCR-RFLP法を確立した。最終的に、BoLA遺伝子がBLVによる白血病発症の感受性を規定するかを、BLVの高度感受性実験動物ヒツジを用いて検証中である。

則ち、ヒツジのOLA-DRB1領域の塩基配列を解析後、白血病発症に対して抵抗性及び感受性が予測される2群を選別した。各個体をBLVで攻撃しウイルスの増殖、免疫応答、発症の有無を解析している。ウシの難治疾患である牛白血病ウイルス(BLV)による白血病発症と、ウシMHC(BoLA)遺伝子群の中で、最も多型に富むDRB3との相関性を再解析した。まず、BLV感染牛(未発症健康、持続性リンパ球増多症(PL)、地方病性牛白血病)のBoLA-DRB3の塩基配列を決定した。その結果、BoLA-DRβ鎖の中でも特に多型が集中しているβ1ドメインの特定のアミノ酸配列の違いが発症牛と未発症健康牛の間に見いだされた。71,74,77,78位のアミノ酸がリジン/アルギニン,グルタミン酸,アルギニン,バリンである対立遺伝子を少なくとも一有する個体の頻度は、発症牛およびPL牛に比較して未発症健康牛で高かった。一方リジン^<71>,アラニン^<74>,スレオニン^<77>,タイロシン^<78>であるアミノ酸をコードする対立遺伝子をホモ接合で有する個体の頻度は発症牛およびPL牛で高かった。従って、リジン/アルギニン^<71>,グルタミン酸^<74,>アルギニン^<77>,,バリン^<78>あるアミノ酸をコードする対立遺伝子を有する固体がBLVによる白血病発症に対して抵抗性である可能性が示された。さらに、このような抵抗性に関与する対立遺伝子は、制限酵素PstIおよびDraIII認識配列を持たないが、一方他の対立遺伝子は何れかの酵素の認識配列を含むことを利用したPCR-RFLP法を確立した。最終的に、BoLA遺伝子がBLVによる白血病発症の感受性を規定するかを、BLVの高度感受性実験動物ヒツジを用いて検証中した。各個体をBLVで攻撃しウイルスの増殖、免疫応答、発症の有無を解析した。
iPS細胞由来の原始下部消化管幹細胞を用いた培養下発がん研究系の開発

複雑な発がん過程を、正常細胞からの確率的な変化過程として捉え、in vitro環境下で実験的に再現可能かどうかを検証することが本研究の目的である。そのため、iPS細胞として樹立され、既に原始下部消化管幹細胞にまで分化誘導されていると推定される細胞集団に対して長期培養を試み、維持培地による長期培養に成功した。さらに、53継代培養後の細胞において、5 Gyの放射線照射を行ったところ、細胞分化マーカーや腸上皮細胞のマーカーの減少及び、上皮間葉変換した細胞集団を得ることに成功した。現在、細胞における腫瘍性変化の検証を進めている。本研究は複雑な発がん過程を、正常細胞からの確率的な変化過程として捉え、in vitro環境下で実験的に再現可能かどうかを検証するものである。iPS細胞として樹立され、既に原始下部消化管幹細胞にまで分化誘導されていると推定される細胞集団を長期培養すること(平成26年度の達成目標)、さらに各種の変異誘発処理(化学発がん剤投与/放射線照射など)を行うことで、生体外培養環境下での発がんを、腫瘍学的各種実験が遂行可能なレベルの確率で起こしうる系を作成すること(平成27年度の達成目標)を目的としている。さらにこの培養実験系に各種の環境因子処理を加える事で、発がん確率を有意に下げること(平成27年度の達成目標)が可能か、の検討を行う。平成26年度では、まず連携研究者の研究室で原始下部消化管株細胞にまで分化過程を進めた細胞集団の分与を受け、通常培養条件や一部改変した条件下での長期培養を行った。その結果、2ヶ月以上の長期維持に成功した。維持培地におけるFBSなど生存に必須の因子を2因子明らかにした。長期維持による細胞分化度を評価するためのLRP5/6等のマーカーを3つ選別した。また、長期間の培養中、継代を重ねると形態変化が観察されたが、これらに於ける発がん事象を確認する実験系の確立がまだ不十分なまま本年度が終了した。<目的>本研究は複雑な発がん過程を、正常細胞からの確率的な変化過程として捉え、in vitro環境下で実験的に再現可能かどうかを検証するものである。平成27年度では、引き続き原始下部消化管株細胞にまで分化過程を進めた細胞を長期培養したが、コロニー作成やポリープ類似な立体構造の構築といった培養細胞形態観察レベルにおいては、腫瘍性変化を認めなかった。また、接触依存性増殖阻害や免疫不全動物への細胞移植ができないことなど、細胞はがん化していないことを確認した。より高頻度/高確率に人為的処理下での発がん事象を起こすべく、放射線照射による確率向上を目的に、53経代培養後の細胞において、5 Gyの放射線照射を行った。その結果、照射5ヶ月後より、紡錘形の明らかな細胞形態変化が見られ始めた。その為、前年度に選別した細胞分化マーカーを検討した所、非照射細胞と比べHES1の著明な低下が観察された。腸上皮細胞のマーカーであるCDX2、腸幹細胞マーカーであるLGR5も低下したが、c-Mycやcyclin D1などのWnt/beta-cateninシグナル伝達の下流の因子は変動が無かった。また、上皮マーカーであるCEACAM1やCDH1の低下を認めた。そのため、現在、上皮間葉変換に関わる分子挙動を検索すると同時に免疫不全動物への細胞移植による腫瘍性の評価を進めている。平成26年度の達成目標(マイルストーン)は1)分化誘導済みの原始下部消化管幹細胞集団を分与・入手後、まずは一ヶ月以上の長期維持の達成2)培養条件や、組成や環境を一部改変した環境下で長期培養した時に、発がん事象が確認できる事、である。以下に各項目の達成度と課題(遅れている理由)を述べる。1)2ヶ月以上の長期維持を達成した。長期維持による細胞分化度を評価するためにLRP5/6等のマーカーを選別し、現在経時的にRNAサンプルを回収中である。また、3次元における形態変化評価および分化のpositive controlサンプルを得るためにAir-liquid interface culture (半乾燥3次元培養法)を習得した。2)長期間の培養中、継代を重ねると形態変化が観察される。これらに於ける発がん事象を確認する実験系の確立がまだ不十分である。分化誘導済みの原始下部消化管幹細胞の接触依存性増殖阻害や免疫不全動物への細胞移植ができない事など、いくつかの現時点に於ける細胞の非腫瘍性は確認している。

また、大腸がん発がんの初期過程で変化するWnt/&#61538;eta-cateninシグナル伝達系をレポーター遺伝子発現系によって評価する実験系を立ち上げた。がん予防学項目11に示したように、分化誘導済みの原始下部消化管幹細胞集団の長期培養実験系の確立は順調に進んでいるが、これらに於ける発がん事象の確認方法を引き続き確立する必要がある。このため、i)コロニー作成やポリープ類似な立体構造の構築といった培養細胞形態観察レベルの肉眼視確認やii)大腸がん分子マーカー発現iii)大腸がん発がんの初期過程であるWnt/&#61538;eta-cateninシグナル伝達系のレポーター遺伝子発現系による評価を計画している。ポリープ類似な立体構造の構築といった培養細胞形態観察のためには、Air-liquid interface cultureが利用できると考えている。iii) TOP/FOPレポーター遺伝子アッセイによりWnt/&#61538;eta-cateninシグナル伝達系の発現がどのように分化誘導済みの原始下部消化管幹細胞において変化するかを現在検討中である。十分に検討できたならば、Tcf/LEF転写調節配列の下流にGFP蛍光蛋白質を組み込んだレポータープラスミドを作成する予定である。平成27年度からはより高頻度/高確率に人為的処理下での発がん事象を起こすべく、化学発がん剤投与/放射線照射による確率向上を試みる予定である。またこれと共に、がん化学予防剤などの添加によって逆に発がん事象頻度減少が可能かどうか(発がん予防が可能かどうか)の検証も行っていく。項目11に示したように、現在までの達成度は、やや遅れている。遅れた分(発がん事象の確認)の使用予定額を平成27年度に用いる事により十分に遅れは取り戻せると考えている。本研究は発がん再現培養実験と発がん事象確認実験よりなっており、本年度も並立的な研究費を使用することが推測されるが、進展や検証内容に依って、その使用用途は幾分変動することが予想される。各実験項目遂行に必要な実際の試薬や消耗品の利用度合に応じて、柔軟に経費を使用していく予定である。尚、使用計画において、「設備備品費」、「旅費」、又は「人件費•謝金等」の経費が全体の90%を超えることは無い。使用計画としては、培養関係経費(332,398円)を予定している。
ナノ構造制御による巨大負熱膨張物質の開発

高度に微細化した半導体製造や光通信の場では、わずかな熱膨張でさえも命取りにる。このため温めると縮む、負熱膨張物質を用いたゼロ熱膨張複合体の開発が求められている。我々のグループでは、負熱膨張物質の母物質としてBi3+0.5Bi5+0.5Ni2+O3という特異な価数状態を持つペロブスカイトBiNiO3に着目している。そのNiサイトを一部Feで置換したBiNi1-xFexO3が、常圧下での加熱によりBi3+(Ni,Fe)3+O3への転移を起こし、Ni2+→Ni3+の酸化によりペロブスカイト構造の骨格を造るNi-O結合が収縮するため、既存材料の3倍の負熱膨張を示す事を報告してきた。しかしながら、転移が一次的であることに起因した温度ヒステリシスが実用上の問題となっている。本研究では、BiNi1-xFexO3のもつ温度履歴解消のためのドメイン設計を行うことを1つの目的として研究を進めた。電子エネルギー損失分光を用いてNiの価数を調べることにより、電子回折では困難であった低温相と高温相の区別に成功した。さらに、in-situホルダーを用いて試料を液体窒素温度に冷やすことで、室温ではNiの価数が3価であったドメインが、2価へと変化することも見出した。サイト間電荷移動メカニズムによる新しい負熱膨張物質を開発することを目的として、種々のBi(Pb)-遷移金属元素の組み合わせの酸化物の合成を行った。その過程で、PbとCoが共に電荷不均化した新しいペロブスカイト型酸化物PbCoO3を合成し、その構造を明らかにすることにも成功した。また、常誘電相への転移に伴い負熱膨張を示すBiFeO3について、その強誘電性を制御することを目的として、Feサイトを一部Coで置換したBiFe1-xCoxO3の諸特性を調べる過程で、BiFe1-xCoxO3に弱強磁性と強誘電性が共存することを見出している。適切な基板を選択することで、両秩序の共存したBiFe1-xCoxO3薄膜の作製にも成功した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、温度可変ホルダーを用いたin-situ TEM観察により、転移の際のドメイン構造変化のダイナミクスを明らかにすることで、BiNi1-xFexO3のもつ温度履歴解消のためのドメイン設計を行うことを目的としている。今年度は室温における体積の大きな低温相と体積の小さな高温相の分布およびドメイン構造を調べた。電子回折では困難であった低温相と高温相の区別を、電子エネルギー損失分光を用いることにより成功した。また、BiNi1-xFexO3のドメイン構造解析と並行して、サイト間電荷移動メカニズムによる新しい負熱膨張物質を開発することを目的として、種々のBi(Pb)-遷移金属元素の組み合わせの酸化物の合成を行った。これまでに困難であった低温相と高温相の共存状態をTEMを用いて確認することに成功していることから、研究は順調に進展していると考えている。

サイト間電荷移動メカニズムによる新しい負熱膨張物質を開発することを目的として、種々のBi(Pb)-遷移金属元素の組み合わせの酸化物の合成を行った。その過程で、PbとCoが共に電荷不均化した新しいペロブスカイト型酸化物PbCoO3を合成し、その構造を明らかにすることにも成功した。また、常誘電相への転移に伴い負熱膨張を示すBiFeO3について、その強誘電性を制御することを目的として、Feサイトを一部Coで置換したBiFe1-xCoxO3の諸特性を調べる過程で、BiFe1-xCoxO3に弱強磁性と強誘電性が共存することを見出している。適切な基板を選択することで、両秩序の共存したBiFe1-xCoxO3薄膜の作製にも成功した。今年度は、BiNi1-xFexO3について温度可変ホルダーを用いたin-situ TEM観察により、そのドメイン構造変化のダイナミクスを明らかにする。その情報を合成にフィートバックすることで、温度履歴のないドメイン設計を試みる。また、PbCoO3およびPbCrO3について、BiNiO3の経験を生かし元素置換による負熱膨張物質化を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。