hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
HDL-アポAIの遺伝子発現と生体内代謝回転様式に関する研究

コレステロール負荷食下(n=4)に投与すると血清総コレステロールの著減、HDL-Cの有意な減少がみられ、アポAI FCR、合成率もそれぞれ0.546±0.017/day、14.76±7.1mg/kg/dayと低下した。これに1%プロブコール食をさらに添加すると(n=4)0.730±0.126/day、11.21±2.38mg/Kg/dayとFCRの増加、合成率の有意な低下がみられた。しかし、プラバスタチン、プロブコール共にアポAI mRNAレベルには影響を及ぼさなかった。[計画3]大腸菌(LN109株)由来ヒトプロアポAI(rh-MetプロアポAI)を合成、精製した。プラスミド、pアポAIはアポAI cDNAのfull lengthをEcoRIとBamHIの間に挿入した。ウサギアポAIは既に精製済みであるが、イモビラインドライプレ-ト(ph4-6)を用いて更に各アポAIイソ蛋白(プロアポAIも含む)に分離、精製を行った。高比重リポ蛋白(HDL)及びその主要蛋白であるアポ蛋白(アポ)AIは、動脈硬化発症の負の危険因子として注目を浴びている。HDL、アポAIは、組織に沈着したコレステロールを引き抜く、いわゆるコレステロール逆転送系を活性化させることが主要な役割であるが、今回それらの生体内での動態を観察した。[計画1]HDL代謝を変動させる種々の条件下(抗脂血薬、降圧薬、ホルモン薬投与前後)で、ウサギプロアポAI、アポAI、及びそのイソ蛋白の生体内代謝回転様式(異化率、合成率)の変化を検討した。0.15%プラバスタチンを0.5%コレステロール負荷食下(n=4)に投与すると血清総コレステロールの著減、HDL-Cの有意な減少がみられ、アポAIFCR、合成率もそれぞれ0.546±0.017/day、14.76±1.71mg/kg/dayと低下した。これに1%プロブコール食をさらに添加すると(n=4)0.730±0.126/day、11.21±2.38mg/kg/dayとFCRの増加、合成率の有意な低下がみられた。しかし、プラバスタチン、プロブコール共にアポAImRNAレベルには影響を及ぼさなかった。[計画2]大腸菌(LN109株)由来ヒトプロアポAI(rh-MetプロアポAI)を合成、精製した。ウサギアポAIはイモビラインドライプレート(ph4-6)を用いて精製した。rh-MetプロアポAIを^<125>Iで標識し家兎体内に注入し経時的に採血し、IEFのラジオオートグラフィからプロアポAI蛋白の代謝を観察したが家兎生体内で成熟型アポAIへの1:1の転換を確認した。[計画3]動脈硬化の危険因子として最近注入されているLp(a)も^<125>Iで標識し正常及びWHHL家兎に注目しその代謝率をみたがLDL-receptor欠損症のWHHL家兎ではLp(a)のFCRが低下した。[計画4]アポAI変異体を6種発見し(独,Dr.Assmann教授との共同)それぞれを^<125>Iで又それぞれのnativeのアポAIを^<131>Iで標識し家兎生体内へ注入したが、有意な代謝経路の差はみられなかった。
大型水チェレンコフ検出器の為のヘテロジニアス型事象再構成アルゴリズムの開発

本研究では計算科学に用いられるコンピュータ計算資源のうち、近年計算能力の向上が著しいGPU(Graphic Processing Units)と既存の計算資源であるCPU(Central Processing Unit)を併用したヘテロジニアスコンピューティングによって、大型水チェレンコフ検出器の為の事象再構成アルゴリズムを構築することを目的とした。ここで事象再構成とは、検出媒体である純水中において発生した素粒子反応の位置を、検出されたチェレンコフ光の情報から再構成することである。平成29年度の研究において、申請者らはGPUを用いた事象再構成アルゴリズムのプロトタイプを作成することに成功した。このプロトタイプは現在大型水チェレンコフ検出器解析に用いられているアルゴリズムより高速に動作した。しかしながら、事象位置の再構成の精度については劣るものであった。平成30年度の研究においては、CPU計算資源を用いた性能の改善を図った。本アルゴリズムではある事象に対する再構成位置は四次元の確率分布として得られる。この確率分布にベイズ統計で広く用いられるメトロポリス法を適用することで、四次元に拡がる確率分布のテールの影響を低減出来ることを示した。この手法では今後の発展として、GPUからの計算結果の読み出し時間の低減が期待される。素粒子物理学分野において、水チェレンコフ検出器にGPU/CPU解析を応用する試みは本研究が初である。本研究では目的とするアルゴリズムの開発について基礎となる技術の開発に成功した。また、今後の改良に向けてその課題を明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では科学計算に用いられるコンピュータ計算資源のうち、近年計算能力の向上が著しいGPU(Graphic Processing Units)と既存の計算資源であるCPU(Central Processing Unit)を併用したヘテロジニアスコンピューティングによって、大型水チェレンコフ検出器の為の事象再構成アルゴリズムを構築することを目的とする。大型水チェレンコフ検出器としては、日本国内で行われているスーパーカミオカンデ実験およびその次世代計画ハイパーカミオカンデ実験が著名である。本研究ではまた、これら実験の重要な研究対象である超新星爆発ニュートリノ事象観測について、事象再構成の高速化・高度化を目指す。平成29年度の研究により、申請者らはGPUを用いた事象再構成アルゴリズムのプロトタイプを作成することに成功した。本アルゴリズムは現在上記水チェレンコフ実験で用いられているアルゴリズムよりも高速に動作する。しかしながら事象位置の再構成の精度においては劣る。この点については今後のアルゴリズムの改良により改善が見込まれる。また海外グループとの協力により、汎用水チェレンコフ検出器シミュレーションWCSimと超新星爆発ニュートリノモデルを組み合わせた超新星爆発ニュートリノの検出シミュレーションデータが完成しつつある。計画の二年目である平成30年度においては、これらを用いてアルゴリズムの改善及び性能評価を進める予定である。素粒子物理学分野において水チェレンコフ検出器にヘGPUとCPUを組み合わせたテロジニアスコンピューティングを応用する試みは本研究が初であり、今後の発展が期待される。当初の計画通り、申請者らは平成29年度内にヘテロジニアスコンピューティングによる事象再構成アルゴリズムのプロトタイプの構築に成功した。また汎用水チェレンコフ検出器シミュレータWCSimを併用することで、この事象再構成アルゴリズムの性能評価を行い、本公募の新学術領域D01班主催の研究会・日本物理学会で成果発表を行った。アルゴリズム構築に用いる言語としては、プログラミングの容易さおよび資料の入手性を考慮し、当初予定していたC++/OpenCLからC++/CUDAに変更を行った。また、超新星爆発の計算モデルとWCSimを組み合わせた事象検出のシミュレーションデータについても、海外グループの協力により完成しつつある。これは当初の計画では平成29年度内の完成を予定していたものである。上記の状況を鑑み、本研究は概ね順調に進展していると判断する。本研究は概ね当初の予定通り順調に進展している。平成30年度においては引き続き事象再構成アルゴリズムの特性の確認、改善及び性能評価を進める予定である。性能評価には超新星爆発事象検出のシミュレーションデータを用いる予定であるが、事象再構成の高速性、時間的・空間的に隣接した事象の分離性などに着目し、より簡便なデータセットにより評価を行うことを検討する。
道徳の教科化に向けて, 児童の実態に合わせた道徳性を高めるための授業づくりの開発

1研究内容と成果の概要(1)研究内容自分が担任している1年生の1クラスを基本クラスとして1年間を通して研究対象とし,ビデオ撮影やICレコーダーの録音による授業記録,授業後の感想やアンケート等を分析することで,児童が道徳の授業において,児童の道徳性がいつ,どんな原因で育成されるのかを調査した。また,基本クラスと児童の実態が違う他のクラスにおいて,発問や展開の仕方をそのクラスに最も合うと思われる方法にすることで,同じように道徳性を高められるという仮説を立て,授業を実施し比較検討した。(2)成果道徳の授業において,児童の道徳性が高まっていると思われる時,児童は活発に自分の意見を他に伝えようとする様子が見られる。また,ビデオ撮影によると「はっ」とした表情や大きなうなずき等に表れ,音声記録においては,「あっ」「そうか」「そうそう」「えー」「違う,違う」などのつぶやく様子が見られた。これらは,児童の感情が揺さぶられている時に自然と出てくる態度や声であり,道徳性の育成のためにはこのような感情の揺さぶりが必要であるとわかった。これらを引き起こす大きな要因として「教師の問い返し」「友達の意見」「教材への深い理解」「授業に意欲的に取り組むための工夫(話し合い活動や教具)」があげられる。比較検討するクラスで最適と思われる方法に変化させて授業を行ったところ,これらが見られる授業においては,本時の目標達成は,ほぼ同じように見られ,児童からも「楽しかった」という感想が得られた。2意義と重要性道徳の教科化をきっかけに,全国的に道徳の授業の在り方について意識が高まってきている。現在,道徳科の授業づくりについて色々な方法が検討されているが,児童が道徳性を育成でき,児童も教師も楽しめるような道徳科の授業づくりを行うために,これらの研究をさらに深めていく必要がある。
新規流路構造を持つ燃料極支持型ハニカム固体酸化物形燃料電池の三次元電流分布の解明

3x3の9本の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池を電解質、空気極をその支持体上に当研究室において塗布,焼成し作製した.燃料極流路と空気極流路本数の割合を変えたところ,空気極流路本数の増加により,体積出力密度の増加が見られた.また,電流電圧特性を比較したところ,従来型の電解質支持型のハニカムSOFCに比べ有望な体積出力密度が得られた.これは多孔質内に3次元的に燃料拡散が促進されるためと考えられる.有限要素法の適用による三次元水素分圧分布および電流分布解析からも,流路配置による3次元的燃料拡散挙動が示され,重要な設計因子が明確になった.3x3の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池を管状電気炉において,800-900°Cに加熱し,マスフローコントローラーにより種々の燃料極,空気極ガス供給条件を設定して,電子負荷器により所定の電流を取り出した.ハニカム多孔質燃料極支持体は,熱ゲル成形法によるハニカム多孔質燃料極支持体の一体成形実績のあるメーカーに依頼して製作し,電解質、空気極をその支持体上に当研究室において塗布,焼成し作製した.また,多孔質ハニカム燃料電池を保持するための治具,ガスシールおよび集電系の製作を行った.燃料極流路と空気極流路の割合を変えてハニカムSOFCを作製したところ,空気極流路本数の増加により,体積出力密度の増加が見られた.燃料極流路本数が多すぎると,燃料が上流部分で消費され,下流部分での燃料欠乏につながるためと考察した.また,多孔質燃料極支持体厚みの異なる燃料電池を作製し,電流電圧特性を比較したところ,多孔質支持体厚みが小さい場合に,従来型の電解質支持型のハニカムSOFCに比べ有望な堆積出力密度が得られた.一方で,多孔質支持体厚みが大きい場合に,発電性能が低下する傾向が得られた.これは燃料極流路上流側で,多孔質内に3次元的に燃料拡散が促進され,上流部分での電流が増えるものの,下流部分では燃料欠乏により,電流が減少するためと考えられる.有限要素法の適用による水素分圧および電流分布解析からも,以上の傾向が得られた.流路配置および多孔質支持体厚みによる,3次元的燃料拡散挙動がハニカムSOFC内の3次元燃料分圧および電流分布を決定することが示され,重要な設計因子が明確になった.流路配置および多孔質支持体厚みの違いによる,発電特性の違いが実測でき,これに有限要素モデルを適用して,3次元的燃料分圧および電流分布の違いを見積もることができた.ガス漏れ防止のためのガスシール作製に困難が伴ったものの,これを解決し計測にこぎつけた.今後,表面温度計測による3次元的電流分布の確認により,有限要素モデルの精度をさらに向上する必要がある.燃料極支持形ハニカムSOFCを管状電気炉で800-900°Cに加熱し,マスフローコントローラーにより種々の燃料極,空気極ガス供給条件を設定して,電子負荷器により所定の電流を取り出し計測を行った.ハニカム多孔質燃料極支持体は,熱ゲル成形法によるハニカム多孔質燃料極支持体の一体成形実績のあるメーカーに依頼して製作し,電解質、空気極を,塗布,焼成し,作製した.燃料極,空気極配置および多孔質燃料極支持体厚さを変えてハニカムSOFCを製作し,電流遮断法および電気化学インピーダンス分光法を適用し過電圧を調べたところ,燃料欠乏に伴って,平衡論的,速度論的に決定される燃料極ニッケル再酸化の進行を示す内部抵抗の増大の違いが見られた.これは,ニッケル触媒ネットワークの電子伝導抵抗の増大および触媒活性表面積の減少に起因する.これまでの本研究の電流電圧特性評価から得られている,燃料極流路本数が多すぎると,燃料が上流部分で消費され,下流部分での燃料欠乏につながる考察との対応が得られた.また,多孔質支持体厚みが大きい場合に,燃料極流路上流側で,多孔質内に3次元的に燃料拡散が促進され,上流部分での電流が増えるものの,下流部分では燃料欠乏する考察とも対応が得られた.有限要素法の適用による水素分圧および電流分布解析とも傾向が一致した.また,燃料欠乏によるニッケル再酸化と流路構成の関係に関する知見が得られ,化学的耐久性向上の観点からの流路配置設計の必要性が明らかになった.流路配置および多孔質支持体厚みの違いによる,過電圧の違いが実測でき,燃料欠乏の影響を明確にした.有限要素モデルによる3次元的燃料分圧および電流分布の違いとも傾向が合致し,信頼性が向上した.今後,表面温度計測による3次元的電流分布の確認により,有限要素モデルの精度をさらに向上する必要がある.3x3の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池(SOFC)を管状電気炉において,800-900°Cに加熱し,マスフローコントローラーにより種々の燃料極,空気極ガス供給条件を設定して,電子負荷器により所定の電流を取り出した.ハニカム多孔質燃料極支持体は,熱ゲル成形法によるハニカム多孔質燃料極支持体の一体成形実績のあるメーカーに依頼して製作し,電解質、空気極をその支持体上に当研究室において塗布,焼成し作製した.また,多孔質ハニカム燃料電池を保持するための治具,ガスシールおよび集電系の製作を行った.燃料極流路と空気極流路の割合を変えてハニカムSOFCを作製したところ,空気極流路本数の増加により,体積出力密度の増加が見られた.

燃料極流路本数が多く,燃料供給が分散しすぎると,燃料の上流部分での消費により下流部分での燃料欠乏につながるためと考察した.有限要素法の適用による水素分圧および電流分布解析からも,以上の傾向が得られた.流路配置による,3次元的燃料拡散挙動がハニカムSOFC内の3次元燃料分圧および電流分布を決定することが示され,重要な設計因子が明確になった.燃料極支持体流路配置を変え,実測による発電特性と有限要素モデルの電流分布を比較し,モデルの精度を向上させた.このモデルを用いて単セル当たりの流路本数(密度)を増やしたハニカムSOFCおよび,いくつかの燃料流路出口を閉塞することで,多孔質燃料極支持体内に強制対流を印加して,燃料のセル内三次元輸送を促進できるハニカムSOFCを提案し,低燃料供給量においても大幅な体積出力密度向上と電流分布,温度分布緩和を図るような,実用ハニカムSOFCの三次元電流・温度分布を評価した.また,実用上有望な高体積出力密度発電の可能性が示された.3x3の9本の流路を有する燃料極支持形ハニカム固体酸化物形燃料電池を電解質、空気極をその支持体上に当研究室において塗布,焼成し作製した.燃料極流路と空気極流路本数の割合を変えたところ,空気極流路本数の増加により,体積出力密度の増加が見られた.また,電流電圧特性を比較したところ,従来型の電解質支持型のハニカムSOFCに比べ有望な体積出力密度が得られた.これは多孔質内に3次元的に燃料拡散が促進されるためと考えられる.有限要素法の適用による三次元水素分圧分布および電流分布解析からも,流路配置による3次元的燃料拡散挙動が示され,重要な設計因子が明確になった.燃料極支持体厚さおよび流路配置を変え,多点温度計測手法によって,三次元温度分布を直接計測することで三次元電流分布を求め,有限要素モデルの精度を向上させる.また,電気化学インピーダンス分光法により燃料拡散抵抗を得て,有限要素モデルと比較する.以上の燃料濃度分布や燃料拡散抵抗と合致する有限要素モデルを用いて,これらを大幅に緩和,低減するような新規流路配置を有するハニカムSOFCの設計指針を得る.この指針により,単セル当たりの流路本数(密度)を増やしたハニカムSOFCおよび,いくつかの燃料流路出口を閉塞することで,多孔質燃料極支持体内に強制対流を印加して,燃料のセル内三次元輸送を促進できるハニカムSOFCを設計,製作して,低燃料供給量においても大幅な体積出力密度向上と電流分布,温度分布緩和を図り,三次元電流・温度分布評価を評価する.燃料極支持体厚さおよび流路配置を変え,多点温度計測手法によって,三次元温度分布を直接計測することで三次元電流分布を求め,有限要素モデルの精度をさらに向上させる.また,電気化学インピーダンス分光法により燃料拡散抵抗を得て,有限要素モデルと比較する.以上の燃料濃度分布や燃料拡散抵抗と合致する有限要素モデルを用いて,これらを大幅に緩和,低減するような新規流路配置を有するハニカムSOFCの設計指針を得る.この指針により,単セル当たりの流路本数(密度)を増やしたハニカムSOFCおよび,いくつかの燃料流路出口を閉塞することで,多孔質燃料極支持体内に強制対流を印加して,燃料のセル内三次元輸送を促進できるハニカムSOFCを設計,製作して,低燃料供給量においても大幅な体積出力密度向上と電流分布,温度分布緩和,さらには化学的耐久性向上を図り,三次元電流・温度分布評価を評価する.
超音波エラストグラフィを用いた抗がん剤投与後に生じる硬結の評価方法の確立

[背景・目的]点滴治療後に発生する硬結部位は末梢静脈カテーテル挿入を避けられるため、繰り返しの治療が必要な抗がん剤投与中の患者にとって硬結は大きな問題であり、予防が必要である。しかし、確立された評価方法もなく、発生率や、実態も不明である。そこで、超音波診断装置(エコー)を用いて、実態調査をし、評価方法の確立を目指した。[結果・考察]都内大学病院の化学療法室で69名を対象に調査を行った結果、明らかな血管外漏出は1例もなかったが、次回治療日に17.4%に硬結が観察された。治療完遂後に生じた硬結と硬結のないケースにおいて皮下組織の硬さに統計的有意差はなかった。リスク要因は、年齢(OR,0.92;95%CI,0.86-0.98)と小さな血管径(OR,0.40;95%CI,0.16-0.98)であった。硬結と判定した看護師は全員が、その部位は穿刺対象から外れると答えた。しかし、硬結の有無に関係なく、皮下浮腫、血栓、血管壁の異常がみられるケースがあった。一方、硬結と判断されても疼痛も皮下組織の異常もないケースもあった。エコーを用いてカテーテル留置部位をアセスメントする有用性が示唆された。[研究の意義]抗がん剤投与後に生じる硬結を初めて超音波診断装置(エコー)を用いて形態、硬さを観察した研究である。硬結の有無に関係なく、皮下組織に異常(浮腫,血栓,血管壁の肥厚)の観察されたケースがあった。また一方で、硬結と判定されても痛みも皮下組織異常もなく、更に血管径も十分に大きく、カテーテル留置に適していると考えられるケースがあったことから、エコーを用いることで、硬結によりカテーテル留置の選択肢から外されてきた部位もカテーテル挿入の対象になりうる可能性があり、これまで硬結があるがゆえに、関節近傍や、手背などカテーテル留置に不適とされている部位に留置せざるを得なかったケースを減らせる可能性がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は抗がん剤の血管外漏出によって生じる硬結の評価方法の確立及び、硬結発症率の調査、さらに硬結形成の要因探索を行うことを目的とする。抗がん剤の血管外漏出は、潰瘍や壊死に至らないまでも血管及び、その周囲組織に変性をもたらし、硬結を生じることがある。一旦硬結が生じてしまうと、その血管を末梢静脈カテーテルの留置対象から除外し、硬結が消失するまで、留置に適していない血管にカテーテルを留置せざるを得ない。結果としてカテーテルの留置困難や、点滴中のトラブルが生じやすく、治療継続が困難になることが臨床的課題である。したがって、硬結が予防できることが望ましいが、硬結の大きさ、硬さの程度を評価する客観的な方法がないため、その発症率さえも不明である。そこで、超音波エラストグラフィを皮膚の表在組織に使用し、硬結の大きさ、硬さの描出手法の確立を行い、その発症率を調査するとともに、硬結形成の要因探索を行う。大学病院の外来化学療法室で94名の患者より同意を得て、調査を開始した。結果、69名の患者から、前回抗がん剤を投与した部位の超音波検査(Bモード、エラストグラフィ画像の取得)と従来の観察法(視診、触診)によるデータ収集を次回の外来時に行うことができた。薬剤投与中に明らかな血管外漏出を起こしたものはいなかった。しかし、次回外来時、看護師が硬結が生じていると判断した患者が13名いた。硬結が生じたもののうち1名以外はすべて女性であった。カルテから、患者属性、治療や血液データなどの情報も収集した。その結果、性別、乳がん、転移、などが硬結発症の有無と有意に差があることが明らかになった。今後さらなる解析を進める予定である。おおむね順調に進展している理由としては、当初の計画通り、超音波検査士からエラストグラフィを用いての硬結の描出手法のトレーニングが予定通り完了したこと、調査部署である大学病院の外来化学療法室スタッフの全面的な協力が得られたことが大きいと考えられる。

しかし、硬結の有無に関係なく、皮下浮腫、血栓、血管壁の異常がみられるケースがあった。一方、硬結と判断されても疼痛も皮下組織の異常もないケースもあった。エコーを用いてカテーテル留置部位をアセスメントする有用性が示唆された。[研究の意義]抗がん剤投与後に生じる硬結を初めて超音波診断装置(エコー)を用いて形態、硬さを観察した研究である。硬結の有無に関係なく、皮下組織に異常(浮腫,血栓,血管壁の肥厚)の観察されたケースがあった。また一方で、硬結と判定されても痛みも皮下組織異常もなく、更に血管径も十分に大きく、カテーテル留置に適していると考えられるケースがあったことから、エコーを用いることで、硬結によりカテーテル留置の選択肢から外されてきた部位もカテーテル挿入の対象になりうる可能性があり、これまで硬結があるがゆえに、関節近傍や、手背などカテーテル留置に不適とされている部位に留置せざるを得なかったケースを減らせる可能性がある。1.調査データの分析昨年度、超音波エラストグラフィを用いて、大学病院附外来化学療法室で抗がん剤治療を受けた69名分のデータを得た。また臨床看護師がどのように硬結を触診でアセスメントしているかを質問紙を用いて調査した。それらのデータを分析する2.論文執筆(1)明らかな抗がん剤の血管外漏出を起こした後に硬結となった部位をBモード及び、エラストグラフィで観察できたケース:超音波検査士に画像の見方を指導を受けつつ執筆中(2)硬結の実態とその要因分析:上記1で得られるデータをもとに、論文を執筆する(3)超音波を用いた抗がん剤投与後に生じた硬結の経時的変化の観察:毎週硬結部位を超音波で観察した。6週間経過後に触診では触れなくなった硬結部位を観察したデータをもとに執筆予定平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
分裂酵母を用いたRev蛋白及びRev蛋白結合因子の解析

Rev蛋白を分裂酵母内で発現させ、RRE配列を持つレポーター遺伝子から転写されたmRNAの核外輸送に与える影響を解析するため、分裂酵母においてRev蛋白を発現させるプラスミド及びレポーター遺伝子を構築した。レポーター遺伝子pDBal-lacZ2-RREは、スプライシングされなくて前駆体mRNAのまま該外輸送されるとlacZの読み枠と一致する(スプライシングされると読み枠がずれてlacZが発現しない)mRNAを産生する様に設計されている。まず、Rev蛋白を分裂酵母内で発現させ、Rev蛋白の細胞内における局在を調べたところ、分裂酵母内で発現されたRev蛋白は、動物細胞の場合と同様に、核内へと移行した。興味深いことに、共焦点レーザー顕微鏡にて、さらに核内での分布を調べたところ、Rev蛋白は酵母核の核小体側の核膜付近に、多量に局在していることが明らかとなった。この結果は、Rev蛋白と相互作用する因子が、酵母に於いては、核小体側の核膜付近に存在している可能性を示唆する。また、RRE配列を持たないレポーター遺伝子とRev蛋白発現プラスミドを同時に分裂酵母に導入し、Rev蛋白を発現させたときのX-galプレート上でのコロニー発色を解析したが、RRE配列を持たない前駆体mRNAは、Rev蛋白による核外輸送の促進を受けないことが判明した。今後、Rev発現プラスミドとpDBa1-1acZ1-RREレポータープラスミド(成熟mRNAが核外輸送されると発色する)を導入した野生型の分裂酵母を、突然変異誘発剤で処理し、RRE配列を持つにも関わらず、レポーター遺伝子からのmRNAがほとんどスプライシングされて、成熟mRNAとして細胞質へと輸送される変異株を、LacZによる発色の程度を指標としてスクリーニングし、Rev蛋白と相互作用する可能性のある因子を同定する予定である。
ナノ超伝導の新奇渦糸状態の相互作用

d波長伝導体とs波超伝導体を組み合わせたdドットと呼ぶ超伝導複合体間の相互作用が、そこで生じる半整数自発磁束によって距離や方向に依存する特異なものになることを明らかにし、それを利用して、dドットを配置することで新しい論理デバイスを構築できることをギンツブルグランダウ方程式を利用したシミュレーションで立証し、さらにその動作速度がピコ秒になり次世代の論理デバイスの候補になることを示した。d波超伝導体の微小超伝導体において、エネルギーギャップ内のオーダーパラメーターのノード方向の準粒子状態が、超伝導体内に閉じ込められる為に特異な変調構造を持つことを、ボゴリューボフドジャン方程式を解くことで示した。この結果は、変調を受けた準粒子状態が磁束間の相互作用を変化させ、磁場下での磁束構造に影響を及ぼすことを意味している。非対称な超伝導ネットワークにおいて、電流による磁束の運動に整流効果(ラチェット)があることを、1次元の有限要素法を用いたギンツブルグランダウ方程式のシミュレーションで示した。特に、交流電流をかけた場合には、転移点近傍では直流電圧が生じることを示した。この結果は、超伝導ネットワークの形状による、磁束の制御の可能性を示している。磁場下でのランダムな超伝導ネットワークにおける渦糸構造を調べ、磁場を増加した場合の磁化過程に特異な構造が生じることを示した。これは、多孔性の超伝導体のモデルとして考えており、特異な磁束構造は磁束のピン留めによる臨界電流の向上等の応用につながる。自発的半整数量子磁束が生じるd-dotと呼ばれるs-波超伝導体とd-波超伝導体の複合体の間の相互作用を2成分Ginzburg-Landau方程式を有限要素法を用いて数値的に解くことによって調べた。正方形のd-dotに関しては、距離と方向を変化させて、反強磁性的な相互作用と強磁性的な相互作用が生じる領域を調べた。この相互作用を元に、時間依存Ginzburg-Landau方程式を解くことによってシミュレーションを行い、d-dotを一列に並べ、端のd-dotの状態を外部電流によって反転すると、次々と隣り合ったd-dotの状態の反転が生じる結果を得た。この結果はd-dotを用いた回路の構成につながる。等方的s-波の微小超伝導体では、正方形の形状の場合に、連続モデルのBogoliubov-de Gennes方程式を有限要素法を用いて数値的に解くことで、安定な渦糸構造を微視的なレベルから求めた。転移温度直下では、現象論的なGinzburg-Landau方程式を解いたように磁束の値が量子磁束の2倍の巨大磁束が現れる結果を得た。また、そのときの磁束まわりの準粒子構造が単一量子磁束の場合と異なる結果を得た。異方的ナノ超伝導体をタイトバインディングモデル上で超伝導対称性の空間変化を取り入れたBogoiubov-de Gennes方程式を数値的に解くことで、超伝導対称性の形状に依る変化を調べ,菱形のd-波超伝導体においては、サイズがコヒーレンス長の10倍程度の大きさになると,s+idという時間反転対称性を破った状態が生じる結果を得た。微小な超伝導ネットワークに対して、正方形状の簡単なネットワークに対して、外部磁場下で、磁束量子がネットワーク中に入った状態で、外部電流を正方形に対して非対称な位置に導入することで、電流の向きにより磁束の運動が対称的に動かないというラチェット効果を生じる結果を得た。

この結果は、変調を受けた準粒子状態が磁束間の相互作用を変化させ、磁場下での磁束構造に影響を及ぼすことを意味している。非対称な超伝導ネットワークにおいて、電流による磁束の運動に整流効果(ラチェット)があることを、1次元の有限要素法を用いたギンツブルグランダウ方程式のシミュレーションで示した。特に、交流電流をかけた場合には、転移点近傍では直流電圧が生じることを示した。この結果は、超伝導ネットワークの形状による、磁束の制御の可能性を示している。磁場下でのランダムな超伝導ネットワークにおける渦糸構造を調べ、磁場を増加した場合の磁化過程に特異な構造が生じることを示した。これは、多孔性の超伝導体のモデルとして考えており、特異な磁束構造は磁束のピン留めによる臨界電流の向上等の応用につながる。
心筋虚血再灌流障害におけるプレコンディショニングとSOCS3欠損の役割の検討

我々は心筋虚血プレコンディショニングと心筋虚血再灌流障害におけるJAK-STAT経路の制御因子であるSOCS3の役割について研究を行っている。SOCS3はSTAT3により発現が誘導される標的遺伝子のひとつである。STAT3が活性化を受けると心保護に働くと同時に、SOCS3の発現が誘導され生存シグナルは強い抑制を受けてしまう。心筋炎等の病態ではこのSOCS3を欠損させる事でSTAT3活性化が増強され心保護が強く働き心筋障害が抑制される事が知られている心筋虚血プレコンディショニングは、心筋が長時間の虚血に至る前の段階で、心筋を複数回短時間の虚血にさらす事で起こる心筋保護作用として知られている。急性心筋梗塞に対する緊急血行再建術が広く行われる現在は術後慢性期の心不全が増加傾向にありいかにこれを減らすかが重要な課題で、そのために心筋虚血プレコンディショニングが重要な役割を果たしている可能性がある。我々はマウス心筋虚血プレコンディショニング再灌流モデルを作成し、その障害の評価、メカニズム解析を行った。また心筋特異的SOCS3欠損マウスにても同モデルを作成し野生型と比較、検討を行った。我々の研究結果では、心筋虚血プレコンディショニング後の心筋細胞でSTAT3の活性化を認め、JAK-STAT経路の活性化を確認する事ができた。しかしその活性化は一過性であった。心筋虚血プレコンディショニング後に心筋虚血再灌流障害を加えたところ、野生型マウスでは障害が抑制されておりプレコンディショニングによって見られた一過性のJAK-STAT経路の活性化による効果と考えられた。一方、心筋特異的SOCS3欠損マウスではさらに30%程度障害が抑制されていた。これは心筋特異的SOCS3欠損が心筋虚血プレコンディショニングの効果を増強し心筋虚血再灌流障害を抑制する事を示唆する結果であった。我々は心筋虚血プレコンディショニングと心筋虚血再灌流障害におけるJAK-STAT経路の制御因子であるSOCS3の役割について研究を行った。心筋虚血プレコンディショニング後の心筋細胞ではSTAT3の活性化を認め、JAK-STAT経路の活性化を確認する事ができた。また心筋虚血プレコンディショニング後に心筋虚血再灌流障害を加えても野生型マウスでは障害が抑制されており、心筋特異的SOCS3欠損マウスではさらに障害梗が抑制されていた。臨床応用について検討をしている。しかしSOCS3を安全に効率よく心筋特異的に欠損または発現を低下されるには非常に高度な技術が必要であった。SOCS3遺伝子のShort hairpin RNA (shRNA)を各々4クローン入手し、それをPlatE細胞に遺伝子導入をする事によってshRNAのレトロウイルスを作成してこれをNIH3T3に感染させ安定発現株を作成した。これらをマウスに投与しSOCS3の発現を抑制する事は可能であったが、他臓器への影響が完全に無い事を証明できず、心筋以外にも作用している可能性があった。これについてはデリバリーシステムの再考が必要であり、現在検討中である。心筋虚血プレコンディショニングは、心筋が長時間の虚血に至る前の段階で、心筋を複数回短時間の虚血にさらす事で起こる心筋保護作用として知られている。また心筋虚血プレコンディショニング後に心筋虚血再灌流障害を加えても野生型マウスでは障害が抑制されており、心筋特異的SOCS3欠損マウスではさらに障害が抑制されていた。今後は臨床応用について検討をしている段階であるが、SOCS3を安全に効率よく心筋特異的に欠損または発現を低下されるには非常に高度な技術が必要であった。心筋炎等の病態ではこのSOCS3を欠損させる事でSTAT

3活性化が増強され心保護が強く働き心筋障害が抑制される事が知られている心筋虚血プレコンディショニングは、心筋が長時間の虚血に至る前の段階で、心筋を複数回短時間の虚血にさらす事で起こる心筋保護作用として知られている。急性心筋梗塞に対する緊急血行再建術が広く行われる現在は術後慢性期の心不全が増加傾向にありいかにこれを減らすかが重要な課題で、そのために心筋虚血プレコンディショニングが重要な役割を果たしている可能性がある。我々はマウス心筋虚血プレコンディショニング再灌流モデルを作成し、その障害の評価、メカニズム解析を行った。また心筋特異的SOCS3欠損マウスにても同モデルを作成し野生型と比較、検討を行った。我々の研究結果では、心筋虚血プレコンディショニング後の心筋細胞でSTAT3の活性化を認め、JAK-STAT経路の活性化を確認する事ができた。しかしその活性化は一過性であった。心筋虚血プレコンディショニング後に心筋虚血再灌流障害を加えたところ、野生型マウスでは障害が抑制されておりプレコンディショニングによって見られた一過性のJAK-STAT経路の活性化による効果と考えられた。一方、心筋特異的SOCS3欠損マウスではさらに30%程度障害が抑制されていた。これは心筋特異的SOCS3欠損が心筋虚血プレコンディショニングの効果を増強し心筋虚血再灌流障害を抑制する事を示唆する結果であった。新たなshRNAクローンの作成を行う方針としている。また全く新しいデリバリーシステムについても併行して検討中である。我々は虚血心筋の膜透過性が亢進している事を利用して生体レベルで高分子ナノミセルによる薬剤・遺伝子のデリバリーシステムについても検討しており、これについても研究を進める。新たなデリバリーシステムとして、shRNAクローンの作成を行う事を検討している。また他にも全く新しいデリバリーシステムについても併行して検討中である。物品購入費の差額。物品購入日の差額。次年度に使用する。
海水中の無機塩類との相互作用による難分解性溶存有機物の形成に関する研究

本年度は、海水中の溶存有機物に対し、無機塩類と分離した際に生じる生化学的な特徴の変化を確認するための実験を主として行った。1限外ろ過法とキレート交換樹脂の組み合わせによる高分子態溶存有機物の分離昨年検討を重ねてきた限外ろ過法による海水中の高分子溶存有機物の脱塩・濃縮回収法と、キレート交換樹脂による有機物結合態の多価無機イオンの置換・除去法の組み合わせにより、海水中の高分子溶存有機物から無機イオンとの相互作用を完全に取り除くことを試みた。その結果、限外ろ過法により分子量1kDa以上として回収された高分子画分に対し、キレート交換樹脂による処理を行ったところ、その中に含まれる分子量10kDa以上の巨大分子画分の存在割合には変化が認められなかった一方、1-10kDaの中間サイズ画分についてはその約40%が分子量1kDa以下の低分子画分に変化することが確認された。この結果は、海水中の高分子画分の中に、共有結合で構成された比較的大型の高分子化合物と、低分子のフラグメントが多価イオンの架橋によってつながって構成されている比較的中型サイズの化合物の2つのタイプが存在していることを示唆している。特に後者については、多価イオンによる架橋構造自体が微生物分解に対する抵抗性を示す大きな要因になっている可能性が考えられ、今後引き続き分解実験によってそのメカニズムの検証を行っていく予定である。2逆浸透ろ過法と電気透析法の組み合わせによる低分子溶存有機物の分離海水中の低分子溶存有機物については上記の方法では完全に無機イオンと分離することが困難であるため、新たに逆浸透ろ過法と電気透析法の組み合わせによる分離法を試みた。この方法による脱塩効率は95%であったが、脱塩を行った画分と行わなかった画分に対し、海洋細菌群集による分解過程の違いを検討したところ、脱塩しなかった場合、低分子有機物の炭素濃度にはほとんど変化が見られなかったのに対し、脱塩を行った画分については1週間で約10%の減少が認められた。この結果は、低分子溶存有機物についても無機イオンとの相互作用による難分解化のメカニズムが存在することを示唆しており、今後引き続き脱塩効率をさらに上げた場合の分解性の変化について検討を行っていく方針である。本年度は、海水中の溶存有機物を共存する多量の無機塩類と分離するための手法の開発が主目的であり、その中でも特に以下の2点について中心に検討を行った。1限外ろ過法による巨大分子、高分子の画分の分離・濃縮法現在、海水中の溶存有機物のサイズによる分離は、分画分子量1,000(MW:1kDa)の限外ろ過膜を使った方法が最も一般的であり、MW:1kDa以上の画分を一括して高分子として回収しているが、実際にはこの中には様々なサイズの分子が存在する可能性がある。そこで沿岸海水を飲料に、分画分子量30k,10k,1k Daの3種類の限外ろ過膜を連続して使用することにより、巨大分子(>30kDa),高分子(10-30kDa)中程度分子(1-10kDa)へ分離する方法を検討した。その結果それぞれの画分について、50-60倍、10-15倍3倍に濃縮・脱塩された後、定量的に回収される(操作のマスバランスで96-103%)ことが明らかとなった。2キレート交換樹脂カラム法による有機物結合態の多価無機イオンの置換、除去法キレート交換樹脂として海水中の微量元素の濃縮などに用いられるバイオラッド社のChelex100を選んだ。始めに、操作過程における樹脂からの有機物の溶出を最小限に抑えるため樹脂の洗浄方法を検討し、最終的に炭素で2μM、窒素で0.4μMのバックグランドまでクリーンアップ可能な方法が確立された。次に、濃縮された1kDa以上の高分子を本樹脂カラムに通過させた場合の回収率を検討したところ約90%であり、定量的に処理可能であることがわかった。

2逆浸透ろ過法と電気透析法の組み合わせによる低分子溶存有機物の分離海水中の低分子溶存有機物については上記の方法では完全に無機イオンと分離することが困難であるため、新たに逆浸透ろ過法と電気透析法の組み合わせによる分離法を試みた。この方法による脱塩効率は95%であったが、脱塩を行った画分と行わなかった画分に対し、海洋細菌群集による分解過程の違いを検討したところ、脱塩しなかった場合、低分子有機物の炭素濃度にはほとんど変化が見られなかったのに対し、脱塩を行った画分については1週間で約10%の減少が認められた。この結果は、低分子溶存有機物についても無機イオンとの相互作用による難分解化のメカニズムが存在することを示唆しており、今後引き続き脱塩効率をさらに上げた場合の分解性の変化について検討を行っていく方針である。
遺伝性ムコ多糖症のろ紙血液を用いた新生児マススクリーニング法の開発とその展開

我々とセントルイス大学及び生化学工業との共同研究で、ケタラン硫酸(KS)に対して特異的に反応する特殊抗体を作成した。この抗体をサンドイッチELIZA法に応用して、グルコサミノグリカン(GAG)を測定するキットを作成した。本キットを用いて、ムコ多糖症IVA型(モルキオ病)患者の、ケラタン硫酸尿中濃度と血中濃度を測定した。患者から提供された尿のサンプルは68名、ろ紙血は45名であった。尿サンプルの提供者は、年齢は1-65歳で、うち重症型患者は56名、軽症型患者は12名であった。尿中KS濃度は、患者、健常者とも年齢によって変化があり、1-5歳の群で最高値をとった。患者の尿中KS濃度はコントロールと比べ約50倍の値をとり、さらに、重症型患者は、軽症型患者の6.7倍の高値となった。ろ紙血サンプルの提供者は、年齢は1-65歳で、重症型は36名、軽症型は9名であった。血中KS濃度も、患者、健常者とも年齢によって変化があり、年齢はやや高い6-10歳の群で最高値をとった。患者の血中KS濃度は、年齢を合わせて比較するとコントロールに比べて8倍の高値をとり、さらに、重症型患者は、軽症型患者の1.5倍の高値となった。本測定法を用いれば、本邦で行われている新生児マススクリーニングで使用されているろ紙血液を用いた、MPS IVA患者の同定は可能であり、かつ、患者の生命予後を大きく左右する臨床型の推定も可能であると考えた。昨年、我々とセントルイス大学及び生化学工業との共同研究で、ケラタン硫酸(KS)、ヘパラン硫酸(HS)、コンドロイチン硫酸(CS)、デルマタン硫酸(DS)に対して特異的に反応する特殊抗体を作成した。この抗体を用いてサンドイッチELIZA法を応用して、グルコサミノグリカン(GAG)を測定するキットを作成した。本キットを用いて、岐阜大学と大阪市立大学、国立成育医療センターで経過観察中のムコ多糖症(MPS)患者および健常人の血漿とろ紙血から抽出した血漿を材料として検討した。研究結果:患者と正常人の血漿を検体として、キットを用いてムコ多糖,KS,HS,CS,DSの測定を行った。患者の内訳は、ムコ多糖症II型が16例、IVA型8例、III型が2例である。まず、KSの測定では、全ての型で正常人に比べ、明らかな高値をとった。HSでは、MPS患者が高値をとる傾向があった。DSでは、MPS患者と正常人で差を認めなかった。次に、ろ紙血から抽出した血漿での測定結果と、血薬から直接測定した結果を比較したところ非常に強い相関を認めた。このことからろ紙血から抽出した血漿でのKS測定でMPSマススクリーニングが可能となると考え、正常人のろ紙血の検体数を増やし検討した。正常人での血中ムコ多糖は新生児期は低く、年齢を重ねると増加し、成人期以降は減少していく傾向がある。そこで新生児を含めた年少児の血漿KSの測定を集中的に施行したところ、少数ながらも測定値の重なりがあり、偽陽性や偽陰性の発生が危惧された。考察、結論:本研究で使用したムコ多糖測定キットは、従来の測定法に比べ簡便でその有用性は高いと考える。しかし、本キットのみでは、一部で偽陽性偽陰性を生じる可能性がある。今後は、さらに本キットによるスクリーニングに他の検査を併用して、精度の高いスクリーニングを構築しなければならない。
水素サイクルによるケミカルフリー高品位半導体基板創成プロセスの開発

薄化シリコン(Si)ウエハを利用してTSVにより三次元デバイスを構築するためには、デバイス動作中のデバイス層への不純物拡散を防止する必要がある。このため、薄型ウエハの裏面には、極薄の不純物ゲッタリング層が求められる。提案する加工法に用いる原子状水素は、Siに対してエッチング効果を持つほか、欠陥を生成する因子となることが知られている。そこで本年度は、被加工物であるSiへのプラズマ曝露条件を制御し、極薄高密度欠陥層の形成手法の開発を試みた。まずプラズマ処理時の基板温度を高温化し、欠陥密度の増大を図った。その結果、発生欠陥数は温度上昇とともに増加するものの、Siバルク内部深くでの欠陥生成も著しくなるため、基板温度の高温化は、極浅高密度欠陥層の生成には不適であることが明らかとなった。そこで、基板温度を室温とし、Si表面近傍に形成される高密度水素含有層のエッチングを抑制するため、プロセスガスの強制供給を停止すると、表面近傍に集中的に欠陥が導入された高密度欠陥層の形成が確認できた。一方、ガス供給の無いまま基板温度を上昇させるとナノコーン状のSiが高密度に形成され、そのナノコーンのバルク内はほぼ無欠陥であることが明らかとなった。この形成されたSi表面は、光反射率がほぼゼロであり、太陽電池や光反射防止層として有用なブラックSiとなっており、水素のみの加工で、そのような機能表面が実現可能であることを発見した。さらに、表面近傍のみへの高密度欠陥層の形成を目指して、パルスプラズマの適用を行った。その結果、Si表面から200nm以内の深さに、高密度に欠陥が生成された層を形成することに成功した。また1次元のみであるが、基板走査により本加工法の拡張性も検証できた。本研究プロジェクトの推進により、水素のみを用いて、無欠陥加工、極薄欠陥層の導入、傾斜屈折率をもつ表面形態の創成法が確立された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、高密度水素プラズマによる、A:加工条件と加工特性の相関解明、B:プロセス雰囲気不純物が加工特性に与える影響、ならびにC:ストレスリリーフ特性の解明に取り組んだ。まず、基板ステージ温度を、低温側は液体窒素温度、高温側は300°Cまで昇温し実験を行った。その結果、基板ステージ温度を0°C±10°Cで設定した場合、最もエッチングレートが高くなることが分かった。これより高温側では、急激にエッチングレートが低下するものの、低温側では、エッチングレートの低下度合いは顕著では無く、液体窒素温度においても、およそ1割程度減少するのみであることが明らかとなった。また、エッチング後のSi基板の表面粗さは、7um/min以上のエッチング速度が得られる条件では、Ra=0.4-0.6 nm程度であるものの、基板温度を160°Cに設定し、エッチング速度を低下させると、表面粗さがRa=2.0nm以上に増加した。この表面粗さが大きくなる傾向は、例えばガス流量を変化させ、同じ加工深さの試料を作製した場合、エッチング速度が低い低流量でのエッチング条件でも観察された。そこで、これらの試料の表面近傍の結晶性を透過電子顕微鏡により比較したところ、低流量化によりエッチングレートを低下させて表面粗さを増大させた試料では欠陥の生成が観察されないものの、高温化によりエッチングレートを低下させた試料では、顕著なバルク欠陥の生成が確認され、温度が重要なパラメータである事が明らかとなった。また低温エッチングでは、水素ガスの露点が、エッチングレート、ならびに表面粗さに与える影響が大きいことが明らかとなった。さらに、Siのエッチング基礎特性を調べる中で、加工現象の比較のため金属をエッチング対象に選択し実施したところ、水素プラズマにより金属が加工される現象を新たに発見した。当初計画で本年度目標とした解明すべき事項(水素プラズマ加工の基礎特性の解明、水分が加工特性に与える影響、さらには加工変質層除去や応力除去の可否)について、大凡その目標は達成されており、一部計画を前倒しして取り組んでいる事項も存在する。また新たな加工現象の発見にもつながった。このため、研究は順調に進展していると判断する。本加工法において水素ガスの循環・再利用は、材料の消耗コストを低減するために非常に重要な要素であり、水素を循環再利用するに当たっては、雰囲気中不純物がシリコンの加工特性に与える影響を明らかにすることは重要である。このため、本年度は、水、窒素、ならびにシランがシリコンの加工特性に与える影響を調査した。この調査を進めるに当たり、超微量の水分を水素中に添加するための装置を考案・製作した。開発した装置を利用することで、不純物レベルが1 ppbの水素に対して、4 Paから6×10-3 Paの範囲で水分を添加することに成功した。本装置を用いて微量な水分添加を行った水素によりシリコンを加工すると、水素雰囲気中の水分分圧が1.5×10-2 Paを上回ると、水分分圧の上昇に対して加工速度が微減し、0.2 Pa以上では、水分分圧の上昇とともに急激に減少する傾向が見られた。このことから、加工雰囲気中の水分分圧としては、0.2 Pa以下に抑制する必要があることが分かった。得られたシリコン加工面の表面粗さは、水分分圧が6×10-2 Paのとき最小となり、Ra=0.64 nmとなった。

一方、水分分圧を極力低減した雰囲気下で加工を行うと、表面粗さは予想に反して増大しRa=50 nmに達すること、さらに加工面上に逆ピラミッド型のテクスチャー構造が出現することを新たに発見した。6×10-2 Pa以上の水分分圧においてその上昇とともに表面粗さが粗大化するのは、加工面上に形成される酸化物がエッチングマスクとして作用するためであることが明らかになった。また、加工特性に与える残留シランの影響は、シラン濃度が0.05%以上となるまでエッチングレートの低下は見られ無いことが明らかとなった。以上の検討により、水素循環を行うに当たり、必要となる雰囲気条件が解明された。本年度の当初計画は、本手法に対して水素の循環利用を適用することである。この計画に基づき、本手法の水素の循環再利用が可能か否か?、また再利用を行うためにはどの程度の雰囲気中の不純物が許容されるか?について解をえるための研究を実施し、循環利用は水素不純物の条件をクリアすることで可能で有り、それを実現するための具体的な数値が明らかになった。また、研究過程において、太陽電池への応用上非常に有用な逆ピラミッド状の加工面が、薬液を一切用いること無く得られることが新たに発見されるとともに、加工面の大面積化に向けた研究も進捗している。従って、研究は概ね順調に進展していると判断している。薄化シリコン(Si)ウエハを利用してTSVにより三次元デバイスを構築するためには、デバイス動作中のデバイス層への不純物拡散を防止する必要がある。このため、薄型ウエハの裏面には、極薄の不純物ゲッタリング層が求められる。提案する加工法に用いる原子状水素は、Siに対してエッチング効果を持つほか、欠陥を生成する因子となることが知られている。そこで本年度は、被加工物であるSiへのプラズマ曝露条件を制御し、極薄高密度欠陥層の形成手法の開発を試みた。まずプラズマ処理時の基板温度を高温化し、欠陥密度の増大を図った。その結果、発生欠陥数は温度上昇とともに増加するものの、Siバルク内部深くでの欠陥生成も著しくなるため、基板温度の高温化は、極浅高密度欠陥層の生成には不適であることが明らかとなった。そこで、基板温度を室温とし、Si表面近傍に形成される高密度水素含有層のエッチングを抑制するため、プロセスガスの強制供給を停止すると、表面近傍に集中的に欠陥が導入された高密度欠陥層の形成が確認できた。一方、ガス供給の無いまま基板温度を上昇させるとナノコーン状のSiが高密度に形成され、そのナノコーンのバルク内はほぼ無欠陥であることが明らかとなった。この形成されたSi表面は、光反射率がほぼゼロであり、太陽電池や光反射防止層として有用なブラックSiとなっており、水素のみの加工で、そのような機能表面が実現可能であることを発見した。さらに、表面近傍のみへの高密度欠陥層の形成を目指して、パルスプラズマの適用を行った。その結果、Si表面から200nm以内の深さに、高密度に欠陥が生成された層を形成することに成功した。また1次元のみであるが、基板走査により本加工法の拡張性も検証できた。本研究プロジェクトの推進により、水素のみを用いて、無欠陥加工、極薄欠陥層の導入、傾斜屈折率をもつ表面形態の創成法が確立された。研究は順調に推移しており、新たな加工現象も発見された。