hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心疾患運動療法における心臓および末梢循環・代謝性調節機序に関する研究

慢性期心筋梗塞患者におけるATレベルの運動強度を用いた運動療法による運動耐容能の経時的変化につき検討した。心筋梗塞患者40例を対象として、ramp法によるトレッドミル心肺運動負荷試験を発症後1、3、6か月に施行し、AT、perk VO2を測定した。1)AT、peak VO2は、1、3か月で有意な増加を示し、それ以降には有意な変化は認められなかった。2)1、3、6か月をとおしてAT/peak VO2は約66%、ATレベルの心拍数は約110拍/分でほぼ一定であった。3)1-3か月のAT増加と有意な相関傾向にあったのは左心室瘤の合併の有無、1日総消費エネルギーおよび1か月のAT値であった。これらのことよりATレベルの運動療法が有用であること、左心室瘤の合併が運動耐容能の阻害因子となる可能性が示唆された。(2)心筋梗塞慢性期における運動療法による運動能力および心機能改善に関する検討心筋梗塞患者の運動療法による運動耐容能および心機能改善をATの経時変化における心係数(CI)、一回拍出係数(SI)の関与を中心に検討した。心筋梗塞患者25例を対象として、発症1、3か月にAT,CI,SIを測定した。なおCI,SIはCO2再呼吸法より心拍出量を求め算出した。1)発症1、3か月のCI、SIは増加傾向を示した。2)ATとCI,SIには正相関傾向が認められた。3)来院時に冠動脈内血栓溶解療法を施行した例、および左心室瘤の非合併例でAT,CI,SIの増加傾向が大きかった。これらのことより、心筋梗塞慢性期患者に対する運動療法で心臓因子による運動耐容能の改善要因が示唆された。(目的)本年度は慢性期心筋梗塞(OMI)患者リハビリテ-ションに対するATレベルの運動処方,およびその効果をATを含めた運動耐容能で判定し,OMIのリハビリテ-ションに対するAT処方の効果,およびAT規定因子について検討した。(方法)MIにて当科入院した患者のうち急性期リハビリテ-ションを終了した40例(平均55.7歳)を対象とした。(1)MI発症後1,3,6か月にトレッドミルによる心肺運動負荷試験を施行し,AT,peak VO_2の経時変化につき検討した。なお慢性期リハビリテ-ションは1か月時点のATレベルの歩行を中心とした運動とした。(2)1ー3か月のAT,peak VO_2の経時変化を1か月時点の呼気ガスデ-タ,安静時心機能として心系数(cardiac index:CI),心室瘤の有無,急性期のCK max値などから検討した。(3)対象者のうち12例につきMI発症1,3か月にCO_2再呼吸法による安静時,およびATの80%レベルの運動時心拍出量の測定を行い,ATと心拍出量の関連につき検討した。(結果)(1)ATとpeak VO_2の経時的推移:1,3,6か月におけるATの平均はそれぞれ14.3,15.9,16.5ml/min/kg,peak VO_2は20.4,23.9,24.6ml/min/kgでいずれも13か月で有意な増加を示した。1,3,6か月のATとpeak VO_2はいずれも正相関を示した。(2)ATの経時的推移に関与する因子:1か月のAT値は年齢と逆相関傾向を示した。安静時心機能のうちΔATに関与する因子としては1か月時点のAT値,心室瘤の有無などが挙げられた。(3)ATとCIの関係:1,3か月におけるCIはそれぞれ2.01±0.36,2.35±0.51

l/min/m^2で増加傾向を示し,ΔATとΔCIの間には正相関傾向が認められた。(総括)MI患者のATレベルのリハビリテ-ションでAT改善は13か月にみられたが,それ以降にはみられなかった。1か月時点の低ATの改善にATレベルのリハビリテ-ションは有効と考えられた。ATの増加には末梢効果の関与の他中枢効果の関与も推察された。【目的】心筋梗塞慢性期(OMI)の運動療法による運動耐容能の改善要因については,中枢効果と末梢効果の機序が考えられているが,中枢効果については一定の見解が得られていない.本研究は,運動療法の効果をanacrobic threshold(AT),心拍出量(CO),一回拍出量の経時的変化の検討から中枢効果の関与を推定することを目的とした.【対象】急性期リハビリテ-ションを終了し,慢性期にATレベルの運動療法を施行したOMI患者25人(男性19人,女性6人,平均62.4±10.35歳).【方法】1.AT測定法:トレッドミルによるramp負荷を施行し,ミナト社製RMー300,MGー360にて呼気ガスをbre ath by breath法により採取し,ATを決定した.2.CO測定法:Morgan社製MAGNAー88型によるCO_2再呼吸法により,安静時,1ヵ月時のATの80%レベルのVO_2によるエルゴメ-タ-による単一負荷にて施行した.3ヵ月後には1ヵ月とに同量の負荷量(watt)にて測定した.【結果】1.AT値,peak VO_2は1→3ヵ月で増加傾向を示した.2.ramp負荷開始からATまで,およびpeakまでの運動時間はいずれも延長した.3.安静時心係数(CI)は,1.9±0.4,2.2±0.5L/min/m^2と延長(p<0.05)し,80%ATレベルも3.8±0.9,4.0±0.8L/min m^2と増加傾向であった.4.一回拍出係数(SI)は,増加を示し,安静時に有意差(p<0.01)が認められた.5.ATとCI,SI間には,正の相関傾向があり,特に3ヵ月のATとSI間には安静時R=0.67,運動時0.78と正相関を認めた.6.心室瘤合併例では3ヵ月後のAT,CIは低く,また経時変化も小であった.【結語】OMIの運動療法による運動耐容能改善要因には,CI,SIの増加がその一因になっていることが考えられた.また,心室局所の収縮異常示し,運動耐容能を低下させるとされる心室瘤合併例においてAT,CI,SIの増加は小さく,運動療法の心臓因子による改善要因,すなわち中枢効果の存在が推察された.心筋梗塞慢性期(OMI)患者のリハビリテションによる運動耐容能および心機能改善を、anaerobic threshold(AT)の経時変化における心係数(CI)、一回拍出係数(SI)の関与を中心に検討した。対象はOMI患者25例(男性19例、女性6例、平均62.1歳)であり、全例に発症後1か月後に測定したATレベルの運動療法を施行し、発症3か月後に経時的にAT、peak VO2を測定し、効果を判定した。また同時期に二酸化炭素(CO2)再呼吸法による心拍出量(CO)測定を施行した。(1)ATは1、3か月でそれぞれ12.6,13.7ml/min/kg、peakVO2は19.3,20.8ml/min/kgと増加傾向を示した。(2)Ramp法による運動耐容時間は1、3か月でそれぞれ211.7,259.1secと有意に延長した。(3)CIは1、3か月それぞれ1.9,2.21/min/m2、SIはそれぞれ24.3,27.7ml/m2で両者とも増加傾向を示した。
ダム計画の争点となっているカバー率の統計的性質に関する研究

本研究が提案されたのは平成15年11月ごろで「国土交通省河川砂防技術基準」改定直前である。当時考えた不確定要因は以下の通り降雨の確率分布形の選定、降雨継続時間の選定、実績降雨群の選定・継続時間の調整・引き伸ばし、流出モデルの不確定性、カバー率の選定である。1と2は計画雨量の算定、3、4と5は計画雨量から基本高水の算出に関係する。特に5のカバー率力が結果を直接左右するので広く議論されている。しかし、カバー率の統計的性質に関する研究は皆無に近い。本研究、「河川計画の争点となっているカバー率の統計的性質に関する研究」では、一級河川土器川を対象に、その計画雨量(325mm/日)から基本高水を算出する新しい手法を開発し、カバー率の統計的性質を調べた。この方法では、実績降雨群を用いる代わりに、実降雨データから得られたランダムカスケードモデルを用いて、日雨量が一定計画規模のハイエトグラフを多数発生し、流出解析を通じてそれに対応するピーク流量群を得ている。そして、様々な計画規模の雨量に対応するピーク流量群からピーク流量の確率分布形を導出している。この分布形が土器川の実測年最大流量のカナンプロットとよく一致している。また、この分布形から得たT年確率流量とT年確率雨量から求めたピーク流量群との比較からカバー率を算出している。一般に言われている0.5付近ではなく、大きい確率年ではカバー率が0.6前後で推移していることが明らかになった。本研究には、まだ不十分な点、たとえばランダムカスケードモデルパラメーターの定式化、総合化などの課題が残っているが、基本高水の算定法に一石を投じることができた。今後も基本高水の算定法における不確実性を減らし、より客観的な治水計画の確立のために研究を進めていきたいと考えている。平成16年度研究実績:1.降雨の統計的性質の抽出本年度では、降雪の影響を受けない香川県内のすべてのアメダス地点の10分間雨量データを用いて、10分雨量から20分雨量、20分雨量から40分雨量を求め、順次スケールアップし、前半の部分の占める割合の頻度分布の特性を抽出した。2.降雨強度の正確な測定AMeDASの雨量観測ネットワークは0.5mmの転倒枡雨量計を用いているために、少雨時の雨量時系列が寸断され、降雨強度と降雨継続時間に関する正確な情報が得られない。これを克服するために、本学環境システム棟屋上に、従来型の雨量計に合わせ、降雨強度計を設置し、雨量の正確な観測を行い、これらのデータに対しても1.と同様な処理を行っている。3.ランダムカスケードモデルの構築上記で得られた降雨の統計的性質から、少雨から豪雨までを表現できるモデルを構築した。4.3.のモデルを用いて河川流量の分布を算出する手法を提案し、香川県内にある一級河川土器河に適用した。その実用性を示した。5.3.のモデルを用いて従来の基本高水流量算定に使われているカバー率について初めて理論的に論じて、ある程度その統計的な振る舞いを把握した。
ビタミンB1の二形性(酵母型・菌糸型変換)調節因子としての役割

石油分解酵母Candida tropicalis Pk233株では、グルコースを炭素源とする半合成液体培地にエタノールを添加した培養で、高率に菌糸形成が誘導される。このエタノール添加培養と、無添加の酵母型増殖を示す対照培養との間での遺伝子発現の差異を利用し、サブトラクション法によって、パン酵母のチアミン合成遺伝子THI5と相同性の高いホモログ(CtTHI5と命名)がエタノール添加培養で特に発現が強い遺伝子として分離された。エタノール添加培養でのCtTHI5転写発現は、酵母の脱極性化の進む第一相で強く、菌糸の伸長が起こる第二相で微弱となった。第一相の増殖期にチアミンを培地に添加すると、その後の菌糸伸長に遅れを生じ、酵母型に近い短い菌糸が連鎖し枝分かれした菌糸体が形成された。この遺伝子を機能喪失させるため、URA3及びハイグロマイシン耐性の遺伝子を挿入させて遺伝子破壊を行ったところ、エタノール無添加培養でも細胞伸長が起こるようになり、またチアミンの類似物であるオキシチアミン添加によって、エタノール無添加培養で菌糸が形成されるようになった。そこで、CtTHI5の発現によるチアミン生合成は細胞伸長を第一相でむしろ抑制することにはたらいていることが示唆された。さらにこの遺伝子破壊株がチアミン要求性にはならないことから、この酵母には、CtTHI5以外にもチアミン生合成にはたらく同義遺伝子があることが示唆された。エタノール添加培養にバルブロ酸をさらに添加することにより、菌糸形成が抑制されることが新たに判明した。この菌糸形成の抑制は、すでに判明しているイノシトール添加の場合と同様に、第一相前半にこれらの薬剤を添加することによってもたらされ、チアミン生合成に先立ってイノシトールリン脂質生合成の調節系がはたらいていることが示唆された。バルブロ酸を添加したエタノール培養にチアミンをさらに加えると、菌糸形成の抑制が部分的に解除されることから、チアミンがこのイノシトールリン脂質生合成調節系にも関与する1因子であることが示唆された。二形性酵母Candida tropicalisのエタノール添加培養において誘導される菌糸形成過程で発現する遺伝子群のうち、チアミン生合成酵素をコードするCtnmt1についてその破壊株を作成する試みを行った。二倍体であるため、2つの相同な対立遺伝子を共に破壊する必要がある。先ず、すでに明らかにしてきたCtnmt1の塩基配列のうち開始コドンの上流60merの塩基配列とCtURA3遺伝子の片側30merの塩基配列をもったプライマー、及びCtnmt1終止コドン近くにある1227番目の塩基からはじまる60merとCtURA3遺伝子の一方の端30merの塩基がつながったプライマーを用いて、CtURA3を含むプラスミドDNAからPCR産物を得た。このPCR産物をウラシル要求性のSU-2株(ura3/ura3)にDNA形質転換させることにより、相同組換えによってこのPCR産物がCtnmt1遺伝子座の一方の対立遺伝子と置き換わったウラシル非要求性の形質転換体を得るのに成功した。もう一方のCtnmt1対立遺伝子を破壊するため、ハイグロマイシン耐性遺伝子とCtnmt1のORFの両外側を含むDNA断片を用い、ホモ接合のCtnmt1破壊株の作成を継続中である。他方、エタノール培養でのチアミンの菌糸伸長抑制効果は、微好気的な培養で最も高く、半嫌気的な培養ではチアミン添加の有無にかかわらず菌糸伸長は抑制された。

そこで、炭素源としてのグルコースをオレイン酸に変えた培養にエタノールを添加し、β酸化による絶対的な好気培養のもとで菌糸形成させたところ、チアミン添加による菌糸伸長の抑制効果はグルコースの場合に比べて菌濃度が高い時期にのみ見られることが判明した。こうした生理的実験から、チアミン添加の効果は、エタノール処理酵母の呼吸、あるいは酸化還元状態と関連していることが示唆された。今後は、Ctnmt1破壊株を用いてこの関連性を実証するつもりである。石油分解酵母Candida tropicalis Pk233株では、グルコースを炭素源とする半合成液体培地にエタノールを添加した培養で、高率に菌糸形成が誘導される。このエタノール添加培養と、無添加の酵母型増殖を示す対照培養との間での遺伝子発現の差異を利用し、サブトラクション法によって、パン酵母のチアミン合成遺伝子THI5と相同性の高いホモログ(CtTHI5と命名)がエタノール添加培養で特に発現が強い遺伝子として分離された。エタノール添加培養でのCtTHI5の転写発現は、酵母の脱極性化の進む第一相で強く、菌糸の伸長が起こる第二相で微弱となった。第一相の増殖期にチアミンを培地に添加すると、その後の菌糸伸長に遅れを生じ、酵母型に近い短い菌糸が連鎖し枝分かれした菌糸体が形成された。この遺伝子を機能喪失させるため、URA3及びハイグロマイシン耐性の遺伝子を挿入させて遺伝子破壊を行ったところ、エタノール無添加培養でも細胞伸長が起こるようになり、またチアミンの類似物であるオキシチアミン添加によって、エタノール無添加培養で菌糸が形成されるようになった。そこで、CtTHI5の発現によるチアミン生合成は細胞伸長を第一相でむしろ抑制することにはたらいていることが示唆された。さらにこの遺伝子破壊株がチアミン要求性にはならないことから、この酵母には、CtTHI5以外にもチアミン生合成にはたらく同義遺伝子があることが示唆された。エタノール添加培養に塩化リチウムあるいはバルブロ酸をさらに添加することにより、菌糸形成が抑制されることが新たに判明した。この菌糸形成の抑制は、すでに判明しているイノシトール添加の場合と同様に、第一相前半にこれらの薬剤を添加することによってもたらされ、チアミン生合成に先立ってイノシトールリン脂質生合成の調節系がはたらいていることが示唆された。
Th17細胞におけるJunBリン酸化の意義とその制御機構の解明

Th17細胞は、腸の恒常性維持といった有益な役割を持つ非病原性Th17細胞と自己免疫反応の誘導という生体にとって有害な病態を引きおこす病原性Th17細胞に分けられる。研究代表者らは、AP-1ファミリーに属する転写因子であるJunBが病原性Th17細胞の分化誘導に必須であるが非病原性Th17細胞の分化誘導には必要ない事を報告している。しかしながらその詳細な分子メカニズムはまだ明らかとなっていない。研究代表者は、非病原性、病原性Th17細胞の両方でJunBの発現量は同じであるにも関わらず病原性Th17細胞でのみJunBのリン酸化が起こる事を明らかにしている。そこでまずは、JunBのリン酸化を制御するキナーゼ及びその上流に位置するサイトカインの同定を試みた。その結果、複数のキナーゼ依存的に病原性Th17細胞でJunBがリン酸化される事を見出した。さらにIn vitroにおいて様々なサイトカインのJunBリン酸化への影響を検討し、JunBのリン酸化に必要なサイトカインを同定した。以上の結果より、JunBのリン酸化を制御するシグナル経路が明らかとなった。次に、JunBのリン酸化が生体内のTh17細胞の分化及び病原性への関与に与える影響を解析する為に複数のスレオニン残基をアラニン残基へと置換し、リン酸化機能を欠失させたJunBリン酸化部位遺伝子改変マウスを作製した。このマウス系統を用いて生体内における病原性Th17細胞の産生への関与を検討した。病原性Th17細胞依存的なモデルとして腸炎モデルを用いて解析を行った結果、予想外なことにJunBリン酸化部位遺伝子改変マウスで、より重度の体重減少が見られた。今後さらに解析を進め、JunBのリン酸化とTh17細胞の病原性の関係について明らかとする。既に目的のノックインマウス系統の作製も完了しており、現在、予定していた解析も順調に進んでいる。今後は、JunBリン酸化が病原性Th17細胞分化に与える影響及びその分子制御メカニズムの解析をJunBリン酸化部位遺伝子改変マウスを用いて行う。具体的には、腸炎を誘導したマウスの大腸より単離したT細胞の数やサイトカイン産生能を解析することでJunBのリン酸化が生体内においてTh17細胞分化に与える影響を明らかとする。さらにその詳細なJunBリン酸化の影響を検討するために単離したT細胞のシングルセルRNAシークエンスを行い、どのような細胞集団がJunBリン酸化によって影響を受けているかについて解析を行う。病原性Th17細胞分化制御におけるJunBリン酸化の役割を明らかにするためにJunBリン酸化部位遺伝子改変マウスと野生型のマウスよりそれぞれ単離したナイーブCD4 T細胞を病原性Th17細胞誘導条件下で活性化させ、RNAシークエンス法を用いて、網羅的遺伝子発現解析を行う事でJunBのリン酸化が遺伝子発現にどのように影響を及ぼすのかについて解析を行う。また、誘導した病原性Th17細胞を用いてJunBのリン酸化がそのDNA結合パターンにどのように影響するのかをクロマチン免役沈降(ChIP)シークエンス法を用いて明らかとする。必要があればBATF、IRF4、STAT3の解析も行う。これらの解析を通してJunBリン酸化による病原性Th17細胞分化制御メカニズムを明らかにする。

さらにその詳細なJunBリン酸化の影響を検討するために単離したT細胞のシングルセルRNAシークエンスを行い、どのような細胞集団がJunBリン酸化によって影響を受けているかについて解析を行う。病原性Th17細胞分化制御におけるJunBリン酸化の役割を明らかにするためにJunBリン酸化部位遺伝子改変マウスと野生型のマウスよりそれぞれ単離したナイーブCD4 T細胞を病原性Th17細胞誘導条件下で活性化させ、RNAシークエンス法を用いて、網羅的遺伝子発現解析を行う事でJunBのリン酸化が遺伝子発現にどのように影響を及ぼすのかについて解析を行う。また、誘導した病原性Th17細胞を用いてJunBのリン酸化がそのDNA結合パターンにどのように影響するのかをクロマチン免役沈降(ChIP)シークエンス法を用いて明らかとする。必要があればBATF、IRF4、STAT3の解析も行う。これらの解析を通してJunBリン酸化による病原性Th17細胞分化制御メカニズムを明らかにする。本年度は消耗品、試薬の購入が当初予定していたよりも少なかった。しかしながらRANseqやChIPseqなどを開始する次年度はより多くの多くの試薬、消耗品が必要となるため、本年度の余剰金は次年度に使用する。
摩擦の理論的研究

・周期ポテンシャルと不純物があるときの2次元モデルの摩擦の振る舞いを数値的に調べた。このモデルは薄膜超伝導体中の磁束格子のモデルでもある。不純物が最大静摩擦力を小さくする場合があること、不純物があっても、運動状態では格子にある種の準長距離秩序があること等を示した。その秩序は運動に対して横方向には速度に依らず存在し、そのため運動状態でさらに横向きに力を加えても、運動の方向は変わらないという横方向ピン止めが起こる。速度の増加と共に、この準長距離秩序の典型的な長さは増大し、それにより、動摩擦力や横方向ピン止め力は特異な振る舞いを示す。特に後者の速度依存性は非単調になるが、これはデイスコメンシュレート構造の変化によると考えられることを明らかにした。・CDWの巨視的量子トンネル現象と考えられる非線形電気伝導が実験で観測されている。測定が2端子法で行われていることに注目し、この方法でトンネル電流が観測されるためには、電極近傍およびバルクのCDWの両方がトンネルによって動かねばならず、前者の過程はCDWのボルテックスリング、後者はキンク-アンチキンク対の生成によると考えることにより実験で観測されているトンネル電流の電場依存性と試料依存性が説明できることを示した。・2種類の量子ラチェットにおける流れと仕事を計算し、これらの系の流れは熱浴との相互作用の結果生じた新しい量子効果であることを示した。・整合CDWにおける不純物の効果を議論し、それにより量子トンネルが起こりやすくなることがあることを示した。1,2つの物体間の摩擦の問題を1次元モデルに基づいて調べ、乱れの影響や特異なピン止め効果を議論した。まず、乱れの効果を数値的に調べ、乱れがない場合に存在する最大静摩擦力が0の状態は乱れに対して不安定であり、乱れがあると常に有限の最大静摩擦力が現れることを示した。この振る舞いは電荷密度波の不純物ピン止めの理論により良く説明される。さらに摩擦力の速度依存性を摂動論により調べ、構造との関係を議論した。また、フォノンの振動数に現れるギャップの大きさが物質の弾性定数の関数として見た場合、フラクタル的な振る舞いを示すことがあることや、ある有限の領域内で最大静摩擦力が0になるなど特異なピン止め効果が現れることを見いだした。これについては現在投稿準備中である。2,非対称周期ポテンシャル中の粒子が交流外力や雑音のもとで自発的な流れを生じる系はラチェットと呼ばれ、分子モーターの機構やマイクロマシーンでのモーターとして注目を集め、精力的な研究が行われている。通常、摩擦は運動を妨げるものだるが、ラチェットでの流れは摩擦があって初めて現れるもので、ここでは摩擦が運動を引き起こす。これまでの研究では系は古典力学に従うとして行われてきたが、我々は量子力学に従った運動を行う量子ラチェットを提案してその運動を調べた。まず、オン-オフを繰り返す非対称ポテンシャル中の、熱浴と相互作用する粒子の運動を密度行列の方法により調べ、この系での流れが熱浴との相互作用の結果生じる新しいタイプの量子効果であると考えられることを示した。また、一定の非対称ポテンシャル中で交流外場を受けているラチェットの問題も、経路積分の方法により調べた。この場合、熱浴との相互作用はCaldeira-Leggetにならって取り入れている。この場合にも、系は自発的流れを生じることがわかった。1, 2つの物体間の摩擦の問題を2次元モデルに基づいて調べ、乱れの影響や特異なピン止め効果を議論した。2次元の場合、滑る方向と結晶軸の関係が問題となる。我々はまず、乱れが無い場合に注目し、上記の効果を数値実験により調べた。その結果、摩擦力は滑る方向と結晶軸の間の角度の函数として極めて複雑な振る舞いをすることがわかった。さらに乱れの効果、運動状態での原子位置の相関についても調べた。2,電荷密度波のピン止めと電場によるそのはずれは固体中の摩擦現象の典型例の一つである。

これまで、整合電荷密度波の格子によるピン止め、不整合密度波の不純物による密度波のピン止めなどは議論されてきた。しかし現実の整合密度波系でも不純物は存在する。我々は不純物ポテンシャルが一つある場合の整合電荷密度波の電場によるピン止めのはずれを例にとってこの問題を調べた。その結果、不純物ポテンシャルの存在のより、ピン止めのはずれが起こりやすくなる場合があることがわかった。1次相転移などでの核形成の問題の理論的研究は一様な系において行われてきた。しかし、系の中の不純物などの非一様性が核形成確率を増大させる効果は、様々な場合に現れると考えられる。今の問題はこのような問題ともつながる。3,有機擬2次元系において、スピン密度波の運動によると考えられる非線形伝導が観測されてきたが、そこでの謎の一つはその有効質量が電荷密度波とほとんど変わらないということである。最近、これらの系のスピン密度波相において電荷密度波がたっていることの証拠が実験的に観測された。これにより有効質量の問題は解決するが、次の問題はどのようにしてスピン密度波と電荷密度波の共存状態が可能かというものである。我々は格子の自由度まで考慮に入れた2次元拡張ハバードモデルに基き、そのような共存相が現われることを示した。・周期ポテンシャルと不純物があるときの2次元モデルの摩擦の振る舞いを数値的に調べた。このモデルは薄膜超伝導体中の磁束格子のモデルでもある。不純物が最大静摩擦力を小さくする場合があること、不純物があっても、運動状態では格子にある種の準長距離秩序があること等を示した。その秩序は運動に対して横方向には速度に依らず存在し、そのため運動状態でさらに横向きに力を加えても、運動の方向は変わらないという横方向ピン止めが起こる。速度の増加と共に、この準長距離秩序の典型的な長さは増大し、それにより、動摩擦力や横方向ピン止め力は特異な振る舞いを示す。特に後者の速度依存性は非単調になるが、これはデイスコメンシュレート構造の変化によると考えられることを明らかにした。・CDWの巨視的量子トンネル現象と考えられる非線形電気伝導が実験で観測されている。測定が2端子法で行われていることに注目し、この方法でトンネル電流が観測されるためには、電極近傍およびバルクのCDWの両方がトンネルによって動かねばならず、前者の過程はCDWのボルテックスリング、後者はキンク-アンチキンク対の生成によると考えることにより実験で観測されているトンネル電流の電場依存性と試料依存性が説明できることを示した。・2種類の量子ラチェットにおける流れと仕事を計算し、これらの系の流れは熱浴との相互作用の結果生じた新しい量子効果であることを示した。・整合CDWにおける不純物の効果を議論し、それにより量子トンネルが起こりやすくなることがあることを示した。
源氏物語古写本の画像データベース化と別体諸写本の位相に関する研究

本年度は、〈MS-DOS〉マシンだけでなく、〈マックOS〉の環境でも利用可能な、古写本の画像データベースを目指した。また、大量の画像データを収録するために、ビデオカメラを活用した作業を導入した。いずれも、当初の予定通りの成果が得られたと思う。特に、Macintoshを活用した画像データベースは、従来の〈MS-DOS〉マシンによる煩雑な作業を飛躍的に改善でき、精度の高い画像が短時間に収集ができた。Macintoshで作成した画像データを〈MS-DOS〉マシンで検索表示できるようにすれば、応用範囲はもっと広がることであろう。ただし、各画像資料の所蔵者の承認が得られていない現在は、画像データの一般への公開は今しばらくはできない状態である。当面は、『源氏物語別本集成』(伊井春樹・小林茂美・伊藤鉄也共編、おうふう)刊行のための資料整理に役立つデータベースとして、今後とも大いに活用していきたい。なお、データベースを活用した『源氏物語別本集成』作成過程に関連して、〈「国文学とコンピュータ」シンポジウム(第5回)〉(平成5年12月9日於・国文学研究資料館)のパネル討論で、パネラーの立場から本研究の成果の一部を例示して報告を行なった。さらには、古写本の影印文字を収録していく中で、字母データベースにも着手した。これは、変体仮名の元の漢字を明確にすることによって、写本の書写者や諸本間の影響関係や、書写された時代を知る資料となるように思われるものである。写本の映像資料と共に、この字母も、新たなデータベースとして育てていきたい。本研究における、本文と実体と詳細な情報や資料は、源氏物語別本諸本の位相の探究のみならず、他の作品や人文系の分野にも重要な情報となって活用されていくことであろう。
転写因子過給機構を備えた遺伝子発現システムの開発とDNAワクチンへの応用

CMVプロモーター内に転写因子結合モチーフ(NF-κB、AP-1、C/EBP、CIITA、IRF、ISRE)をタンデムに5-7個連結した配列を挿入した。これらをプラスミドDNAに組み込み、下流にレポーター遺伝子(Luc、SEAP、LacZ)を挿入した。対応する転写因子の発現プラスミドを作製(NF-κB、c-Fos、c-Jun、C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγ、C/EBPδ、C/EBPε、CIITA、IRF3、IRF7)した。レポータープラスミドと転写因子発現プラスミドを組み合わせて細胞にトランスフェクトし、レポーターアッセイを行い、良好な組み合わせを検討した。HEK293細胞においては、どの組み合わせも野生型CMVプロモーターと比べ強力にレポーター遺伝子の発現を増強した。筋肉細胞株C2C12ではAP-1結合モチーフを7個x3(AAA)組み込んだCMVプロモーターとc-Fos/c-Jun発現プラスミドの組み合わせが強力にレポーター遺伝子の発現を増強した。肝細胞株Hepa1.6ではC/EBP結合モチーフを5個x3(CCC)組み込んだCMVプロモーターとC/EBPδプラスミドの組み合わせが強力にレポーター遺伝子の発現を増強した。実際に、生体内に筋注エレクトロポレーション法を用いてプラスミドを導入した場合にどの組み合わせが免疫原性増強に有効であるか検討するため、二重プロモーターベクター(抗原遺伝子と転写因子遺伝子を共発現させるベクター)を構築してマウスに投与した。AP-1結合モチーフを挿入したCMVプロモーターによる標的遺伝子発現カセットと、AP-1を共発現させることで、ヒトSEAP遺伝子の長期持続発現(6ヶ月以上)が確認された。また、ISREを挿入したCMVプロモーターは、従来型CMVプロモーターと比べて、強い免疫原性が得られた。これらのことからさまざまな転写因子結合モチーフを挿入したCMVプロモーターを用いることで、標的遺伝子産物に対する免疫原性を調節することが可能であることが示唆された。CMVプロモーター内に転写因子結合モチーフ(NF-κB、AP-1、C/EBP、CIITA、IRF)をタンデムに5-7個連結した配列を挿入した。実際に、生体内に筋注エレクトロポレーション法を用いてプラスミドを導入した場合にどの組み合わせが免疫原性増強に有効であるか検討するため、二重プロモーターベクター(抗原遺伝子と転写因子遺伝子を共発現させるベクター)を構築している。

CMVプロモーター内に転写因子結合モチーフ(NF-κB、AP-1、C/EBP、CIITA、IRF、ISRE)をタンデムに5-7個連結した配列を挿入した。これらをプラスミドDNAに組み込み、下流にレポーター遺伝子(Luc、SEAP、LacZ)を挿入した。対応する転写因子の発現プラスミドを作製(NF-κB、c-Fos、c-Jun、C/EBPα、C/EBPβ、C/EBPγ、C/EBPδ、C/EBPε、ClITA、IRF3、IRF7)した。レポータープラスミドと転写因子発現プラスミドを組み合わせて細胞にトランスフェクトし、レポーターアッセイを行い、良好な組み合わせを検討した。HEK293細胞においては、どの組み合わせも野生型CMVプロモーターと比べ強力にレポーター遺伝子の発現を増強した。筋肉細胞株C2C12ではAP-1結合モチーフを7個x3(AAA)組み込んだCMVプロモーターとc-Fos/c-Jun発現プラスミドの組み合わせが強力にレポーター遺伝子の発現を増強した。肝細胞株Hepal.6ではC/EBP結合モチーフを5個x3(CCC)組み込んだCMVプロモーターとC/EBPδプラスミドの組み合わせが強力にレポーター遺伝子の発現を増強した。実際に、生体内に筋注エレクトロポレーション法を用いてプラスミドを導入した場合にどの組み合わせが免疫原性増強に有効であるか検討するため、二重プロモーターベクター(抗原遺伝子と転写因子遺伝字を共発現させるベクター)を構築してマウスに投与した。AP-1結合モチーフを挿入したCMVプロモーターによる標的遺伝子発現カセットと、AP-1を共発現させることで、ヒトSEAP遺伝子の長期持続発現(6ヶ月以上)が確認された。また、ISREを挿入したCMVプロモーターは、従来型CMVプロモーターと比べて、強い免疫原性が得られた。これらのことからさまざまな転写因子結合モチーフを挿入したCMVプロモーターを用いることで、標的遺伝子産物に対する免疫原性を調節することが可能であることが示唆された。
国際認証を踏まえたカリキュラム改正が学生の学力や態度にあたえる影響

講義時間の短縮前後で学生の学力がどのように変化したかを確認した。対象となった10の講義成績の平均点合計や共用試験において、新・旧カリキュラム学生の成績に有意な差を認めなかった。講義時間の短縮により学習環境に対する学生の望みについては、よりポイントが明確になる講義が新・旧がカリキュラムにおいて重要視されており、かつ新カリキュラムにおいて要望が強くなることが明らかになった。地域参加型臨床実習が地域研修医の増加につながるかを確認した。1年限りの結果にはなるが現時点では地域における研修医数増加に寄与しないことが明らかになった。本研究では、授業時間90分から60分に短縮したうえで総授業時間を2/3に短縮することが学力低下を引き起こすかを確認しするとともに、短縮授業がどのように学生に受け止められるかを調査することを目的としている。初年度である平成26年度は学力調査およびアンケートによる学生の意識調査を中心に行った。〇学内の各種試験成績について90分授業を受けた学生の成績と60分授業を受けた学生の成績をT検定により比較し、学力の変化を確認した。その結果、授業ごとに差はみられたものの多くの教科にて不変あるいはやや学力向上との結果を得た。学内試験では、年ごとに試験の難易度が一定でない可能性があるため、共用試験機構による医学系CBTの能力値の比較も行った。その結果、平均点では90分授業60.6に対し60分授業は58.8と若干90分授業において高い能力値となったものの、P値0.31であり両者に差がないとの結果になった。〇授業時間の短縮について学生がどのように考えているかを確認するためのアンケート調査を2年次6年次生を対象に行った。アンケートはコンジョイント分析の手法を用いた。質問項目としては1)授業を担当する教員の数2)熱意が現れるような授業であるか3)授業のポイントを強調するか4)授業時間(60分、90分)5)能動型授業であるかとした。60分授業を受けている学生の結果、1)担当教員は少ないほうがよい(重要度値6.67)2)熱意がある方がよい(重要度値26.67)3)ポイントは強調してほしい(重要度値53.33)4)60分授業のほうがよい(重要度値6.67)5)受動型授業がよい(重要度値6.67)という結果になった。この傾向は90分授業を受けた学生でも同様であった。つまり、学習者は授業において重要なポイントが強調される熱意のある授業を望んでおり、これらに比べると授業時間はあまり重要と考えていないことがわかった。また、90分授業よりも60分授業を望んでいることもわかった。学生の学力については90分授業で行われた旧カリキュラム2年分と60分授業で行われた新カリキュラム2学年分の比較を行うことで調査した。具体的には、2015年4月までに実施された講義のうち、この4学年に対し同一の主任担当教員の下で行われた講義の学期末の成績および共用試験機構で行われるCBTの結果がどのように変化したかT検定により検定した。対象となった10の授業のうち6の授業において60分授業を受けた学生の成績が90分授業を受けた学生より有意に向上しており、1つの講義では低下していた。10教科の平均では60分・90分授業の間に有意な差を認めなかった。学生の学力が低下しなかったのには、講義の60分化に伴い学生が集中力を持続しやすくなったことが大きく影響していると考えられ、例えば120分間の授業を行うときには、60分毎に休息を入れるべきであることを示唆している。授業時間短縮により、学生が望む授業環境が変化したかについて、コンジョイント法を用いて調査を行った。その結果、学生は授業時間に関係なく教員がリズミカルな話し方をすることを強く望んでいた。また90分授業を受けた学生に比し、60分授業を受けた学生は教員がポイントを明確にして授業を行うことを望むことが分かった。これは、講義時間短縮に伴い学生がよりわかりやすい講義を求めていることを示唆するとともに、講義時間の短縮に教員が十分対応できず、講義のポイントがわかりにくくなっていたケースがあった可能性がある。授業時間の短縮については、順調に結果が出そろっており、現在雑誌投稿中である。一方で、当初予想したよりも授業時間の短縮により学力が低下する授業が少なく、学力低下が起こった理由について一般化するのが困難であった。この状況は、学術研究としては望ましくないもののカリキュラム上は好ましい状態であり、得られた結果は授業担当者へのフィードバックには役立った。講義時間の短縮前後で学生の学力がどのように変化したかの調査を行った。学生の学力については旧カリキュラム2年分と新カリキュラム2学年分の比較を行うことで調査した。具体的には、平成27年4月までに実施された講義のうち、この4学年に対し同一の主任担当教員の下で行われた講義の学期末の成績および共用試験機構にて行われるCBTの結果がどのように変化したかをT検定により検定した。対象となった10の講義成績の平均点合計では、旧カリキュラムの合計707点に対し新カリキュラムでは合計727点であり、有意な差を認めなかった。CBTについては、新・旧カリキュラム学生の成績に有意な差を認めなかった。以上の結果より、授業時間を90分から60分60短縮し、全体の授業時間を2/ 3程度としても全体の成績は悪化しないと結論付けた。

授業時間短縮について学生に対し行ったインタビューおよびコンジョイント分析では、授業時間が短縮されると学生はよりポイントが明確になるような授業を望むことが明らかになった。最終年度は主に地域参加型臨床実習が学生に与える影響についての調査を行った。実習を地域参加型にすることにより、学生はより病院の雰囲気を重要視し、より多くの病院をマッチング登録する傾向がみられた。また、地域内にて実習を行う学生数は変化しなかったが、これまでとは違い比較的小規模な病院を希望する学生の数が増加した。今後は、この傾向の継続性について観察するとともに、何が学生の選択に作用しているかをマーケチングの視点から明らかにしていきたい。講義時間の短縮前後で学生の学力がどのように変化したかを確認した。対象となった10の講義成績の平均点合計や共用試験において、新・旧カリキュラム学生の成績に有意な差を認めなかった。講義時間の短縮により学習環境に対する学生の望みについては、よりポイントが明確になる講義が新・旧がカリキュラムにおいて重要視されており、かつ新カリキュラムにおいて要望が強くなることが明らかになった。地域参加型臨床実習が地域研修医の増加につながるかを確認した。1年限りの結果にはなるが現時点では地域における研修医数増加に寄与しないことが明らかになった。本研究の目的は、〇「授業時間を2/3としたことが学生の学力にあたえる影響」〇「教育者・学生の60分授業に対する意見」〇「実習先病院の特徴が、学生の知識・態度に与える影響」を明らかにすることであった。このうち「授業時間を2/3としたことが学生の学力にあたえる影響」については、ほぼ影響しないとの結論に達しつつある。また、「教育者・学生の60分授業に対する意見」についても、当初の予定を変更してコンジョイント分析の手法を用いたことで、学生が何を望んでいるかに加え、「どの程度の強さ」で望んでいるかを明らかにすることができた。平成28年度は当初の計画通り、研修医の数や病院の規模が学生の質向上にどのような影響を与えるか、質・量の両面から調査を行う。さらに、多くの研究成果が双方向授業や反転授業が学生のモチベーションを引き出す効果的な授業であると報告しているが、今回対象とした授業にはこうした方略を取り入れている授業は含まれていなかったことから、現在の講義にこれらを取り入れる等授業方式が変更になるときに、学生が考える好ましい学習環境がどのように変化をしていくかを明らかにしたい。医学教育当初の計画では、この「何をどの程度の強さで望んでいるか」はフォーカスグループインタビューを用いて行う予定であったが、コンジョイント分析によりある程度の結果が得られたことを受け、インタビューの目的を少し変更し、なぜ学力低下が起こらなかったかを明らかにできればと考えている。また、本年度から教育協力病院(35施設)において臨床実習が開始になるため、当初の予定通り実習先病院の特徴が学生の知識態度に与える影響を明らかにしていきたい。加えて、学生の考え・希望を理解する上でコンジョイント分析が有効であったことから、本年度の意識調査においてもこの手法を継続していく予定である。授業時間を60分に短縮したにもかかわらず、当初予定したほどの学力低下が認められなかった。
子宮頸部非扁平上皮癌に対する新たな治療法確立の試み

研究課題を多方面から解析するため、研究代表者が主導した「広汎子宮全摘出術を行った子宮頸癌IB-IIB期6003例の多施設後方視的検討」において、組織亜型の観点から臨床病理学的因子と現行診療、臨床的研究課題との関連について検討した。IIB期714例を対象とした検討の結果、病理学的に傍組織浸潤を認めた症例は400例(56%)であり、深部間質浸潤、複数個の骨盤内リンパ節転移陽性、脈管侵襲および体部浸潤が傍結合組織浸潤の独立予測因子であり、各々のOdds比は、3.922、3.266、2.333および1.656であった。IIB期の5年無病生存率(5-yr DFS)は57.2%であったが、組織亜型、病理学的リスク因子などによりIIB期においても治療成績が大きく異なっていた(Eur J Sur Oncol 2019)。術前化学療法(NAC)を受けた子宮頸癌IB2- IIB期684例(扁平上皮癌511例、非扁平上皮癌173例)のうち、扁平上皮癌に比して非扁平上皮癌においてタキサン製剤・プラチナ製剤併用化学療法が用いられており(53.8% vs. 20.7%)、組織亜型に関わらず、タキサン製剤・プラチナ製剤併用化学療法以外のNACレジメンと治療成績に明らかな差はなかった(J Clin Med 2019)。子宮頸癌IB-IIB期5620例を対象とした解析では、傍結合組織浸潤、深部間質浸潤、卵巣転移および骨盤内リンパ節転移陽性(孤発、複数個)が傍大動脈リンパ節(PAN)転移の独立予測因子であり、各々のOdds比は、1.65、2,61、3.10、5.39および33.5であった。PAN再発の独立危険因子として、傍結合組織浸潤、脈管侵襲、卵巣転移および骨盤内リンパ節転移陽性(孤発、複数個)が挙げられ、各々のOdds比は、1.67、1.95、2.60、2.49および8.11であった(J Gynecol Oncol 2018)。子宮頸癌IB-IIB期の多施設検討の結果から、組織亜型に基づく臨床病理学的側面から子宮頸癌IB-IIB期に対する現行診療の課題について、3本の論文化を行ったが、論文発表準備に時間を要した。がんゲノム診療の国家プロジェクトが2019年度から臨床実装される。2018年度、東北大学病院でも共通手順に則った血液検体、手術検体(OCT包埋検体)の集積に多くの診療科が参画し、クリニカルバイオバンク事業が漸く軌道に乗った。同時に、集積した手術検体、血液検体を用いたクリニカルシーケンス(情報解析など)をパイロット研究として品質検証を行っているが、各部門の業務手順を確認しながらであり、クリニカルシーケンスの品質保証に時間を要した。パイロット研究で情報解析の品質が保証された後、子宮頸部扁平上皮癌、通常型腺癌および胃型腺癌の手術検体(OCT包埋、パラフィン包埋検体)の情報解析を予定しており、検体リスト確定、核酸抽出、臨床情報リストの作成などを進めている。前述通り、クリニカルバイオバンク・クリニカルシーケンスの体制整備は完了し、クリニカルシーケンスの品質保証も概ね完了した。卵巣癌検体を用いたパイロット研究では高品質の情報解析を行うことが可能であることが示された。最終年度は子宮頸部扁平上皮癌、通常型腺癌および胃型腺癌の情報解析を行い、研究課題の論文化を目指す。研究代表者が行った、子宮頸部非扁平上皮癌IB2, IIA2, IIB期53例を対象とした術前化学療法の有効性および安全性を評価した第II相試験に付随した、組織亜型別のドセタキセル/カルボプラチン併用化学療法の感受性を検討した成績を論文化した。通常型内頸部腺癌(20例)に比して、粘液性胃型腺癌(13例)の化学療法奏効率は有意に低く(85.0% vs. 46.2%, p=0.048)、5年全生存期間も有意に不良であった(90.0% vs. 36.9%, p< 0.001)。本研究課題に関連する、「子宮頸癌IB-IIB期に対する手術療法と化学療法との集学的治療戦略」の妥当性を検討するために、骨盤内リンパ節転移陽性子宮頸癌IB-IIB期1,074例を対象とした術後化学療法の有効性を放射線療法と後方視的に比較検討し、再発形式は異なるものの、ハイリスク子宮頸癌IB-IIB期に対する術後化学療法は放射線療法と同等の治療成績を示す可能性を報告した。さらに、再発中リスク子宮頸癌IB-IIB期555例を対象とし術後療法による治療成績について後方視的に検討し、術後化学療法が再発中リスク子宮頸癌に対する有用な治療戦略となる可能性を報告した。本研究の遂行に必須である、クリニカルバイオバンク・クリニカルシーケンスの施設内体制整備をクリニカルバイオバンク部門長として担当し、2018年2月16日に「がんゲノム中核医療拠点病院」の承認を得た。高い品質管理の下、試料(手術検体)の集積、クリニカルシーケンスにより得られたゲノム情報と診療情報を統合解析する体制が整い、本研究を遂行する体制が整備された。

子宮頸癌IB-IIB期に対する標準的治療法は、手術療法(広汎子宮全摘出術)と根治的放射線療法であり、手術療法に関しては、術後再発リスクを評価して、再発中・高リスク症例に対しては術後放射線療法を追加する。しかしながら、局所療法である手術療法と根治的放射線療法を同一時期に施行する意義、費用対効果、術後合併症によるQOLの著しい低下、治療後の合併症に対する医療費、治療後のトータルヘルスケアなどを勘案し、子宮頸癌IB-IIB期に対する「手術療法と術前/術後化学療法との集学的治療」の有用性は検討されている。したがって、子宮頸癌に対する化学療法感受性は治療戦略立案上、最も重要な因子であり、がんゲノム医療の実装を目指す国家的プロジェクトが本格稼働した現況では、子宮頸癌において組織型別の化学療法感受性を検討する本研究課題は重要な意義を有する。まず、「手術療法と術前/術後化学療法との集学的治療」の妥当性を多施設共同研究により検討し、2本の論文化を行った。さらに、臨床第II相試験の付随研究として、本研究課題である「子宮頸部胃型粘液性癌の化学療法低感受性」について論文発表を行った。3本の関連論文発表作成に時間を要した。がんゲノム医療実装化に不可欠である、クリニカルバイオバンク・クリニカルシーケンスの院内体制整備にもかなりの時間を要した。加えて、臨床研究に関する個人情報(ゲノム情報を含む)の取扱い、臨床研究法施行に際し、本研究の実施計画書改訂、院内臨床研究倫理審査工程の改訂整備にも時間を要した。研究課題を多方面から解析するため、研究代表者が主導した「広汎子宮全摘出術を行った子宮頸癌IB-IIB期6003例の多施設後方視的検討」において、組織亜型の観点から臨床病理学的因子と現行診療、臨床的研究課題との関連について検討した。IIB期714例を対象とした検討の結果、病理学的に傍組織浸潤を認めた症例は400例(56%)であり、深部間質浸潤、複数個の骨盤内リンパ節転移陽性、脈管侵襲および体部浸潤が傍結合組織浸潤の独立予測因子であり、各々のOdds比は、3.922、3.266、2.333および1.656であった。IIB期の5年無病生存率(5-yr DFS)は57.2%であったが、組織亜型、病理学的リスク因子などによりIIB期においても治療成績が大きく異なっていた(Eur J Sur Oncol 2019)。術前化学療法(NAC)を受けた子宮頸癌IB2- IIB期684例(扁平上皮癌511例、非扁平上皮癌173例)のうち、扁平上皮癌に比して非扁平上皮癌においてタキサン製剤・プラチナ製剤併用化学療法が用いられており(53.8% vs. 20.7%)、組織亜型に関わらず、タキサン製剤・プラチナ製剤併用化学療法以外のNACレジメンと治療成績に明らかな差はなかった(J Clin Med 2019)。子宮頸癌IB-IIB期5620例を対象とした解析では、傍結合組織浸潤、深部間質浸潤、卵巣転移および骨盤内リンパ節転移陽性(孤発、複数個)が傍大動脈リンパ節(PAN)転移の独立予測因子であり、各々のOdds比は、1.65、2,61、3.10、5.39および33.5であった。PAN再発の独立危険因子として、傍結合組織浸潤、脈管侵襲、卵巣転移および骨盤内リンパ節転移陽性(孤発、複数個)が挙げられ、各々のOdds比は、1.67、1.95、2.60、2.49および8.11であった(J Gynecol Oncol 2018)。子宮頸癌IB-IIB期の多施設検討の結果から、組織亜型に基づく臨床病理学的側面から子宮頸癌IB-IIB期に対する現行診療の課題について、3本の論文化を行ったが、論文発表準備に時間を要した。がんゲノム診療の国家プロジェクトが2019年度から臨床実装される。2018年度、東北大学病院でも共通手順に則った血液検体、手術検体(OCT包埋検体)の集積に多くの診療科が参画し、クリニカルバイオバンク事業が漸く軌道に乗った。
気相拡散支配面積選択成長による窒化物半導体集積多波長光源

InGaN/GaN多重量子井戸の選択成長において,幅100μm以上の広幅マスクを用いて製膜種の気相拡散効果を有効活用し,発光波長の面内変調を可能にした.その背後にあるメカニズムをGaN,InN,InGaNバルク膜の選択成長の解析を通して明らかにした.さらに広範囲の発光波長変調を狙い,c面GaN上に成長した6角錐表面に出現する非極性面にInGaN/GaN量子井戸を成長する手法を考案し,それを利用した多色発光LEDの試作に成功した.InGaN/GaN多重量子井戸の選択成長において,幅100μm以上の広幅マスクを用いて製膜種の気相拡散効果を有効活用し,発光波長の面内変調を可能にした.その背後にあるメカニズムをGaN,InN,InGaNバルク膜の選択成長の解析を通して明らかにした.さらに広範囲の発光波長変調を狙い,c面GaN上に成長した6角錐表面に出現する非極性面にInGaN/GaN量子井戸を成長する手法を考案し,それを利用した多色発光LEDの試作に成功した.H20年度に発見した,InGaN選択成長におけるIn取り込み機構をより詳細に解析し,高In組成のInGaN量子井戸を用いた選択成長により,可視光領域をカバーする大きな発光波長シフトを実現することを目指した.InGaN井戸におけるIn組成が,選択成長領域近傍の気相に存在するIn前駆体の濃度分布には依存せず,GaNの成長速度のみに依存するという前年度得た新たなメカニズムを検証・拡張するため,リアクタへのIn原料(trimethyl-indium ; TMIn)の供給量を大きく変化させた際の,すなわち,気相のIn前駆体濃度の絶対値を大幅に増加させた際のIn取り込み量の変化を観察した.その結果,InGaN井戸中のIn組成は,Ga原料(trimethyl-gallium ; TMGa)に対するTMInの分圧比を増やすことにより増加でき,InGaN井戸からの発光波長の長波長化を達成できた.しかし,このような状況であっても,選択成長領域内部における有意なIn組成変調効果は観察されず,InGaN/GaN多重量子井戸成長における発光波長の空間変調効果は,依然として成長速度に依存した井戸幅の変化によるものであることが明らかになった.このように,InGaAsP系でみられた組成変調による発光波長の空間変調は,InGaN/GaN系では用いることが困難であるという見通しを得た.一方,上記の現象に対する成長温度の変化は十分に検証できておらず,今後成長温度の低温化により成長領域内のIn組成変調を達成できる可能性が残っている.従来用いてきたc面サファイア基板上のGaNテンプレートを用いつつ,InGaN井戸における量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)の効果を低減するため,選択成長したGaN六角錐の斜面({11-22}面)上にInGaN/GaN多重量子井戸を成長する戦略をとった.GaN六角錐の成長には成長条件の精緻な制御が必要であり,c面上の成長に比べて低温かつ低V/III比のもとでの成長条件を確立した.また,六角錐の成長は反応器内壁の状態により敏感に依存するため,反応容器のクリーニングを頻繁に行うなど成長環境の厳密な制御が再現性ある実験のために必須であることが判明した.さらに,後にInGaN井戸の厚さを面内で制御するために選択成長マスクの幅を変調しているのだが,これによりGaN六角錐の成長が異なるため,成長の速い幅広マスクに囲まれた六角錐まで綺麗に結晶成長するべくGa原料の分圧を低下させて全体的にGaNの成長速度を落とす必要があった.以上のようにして形成したGaN六角錐の上にInGaN/GaN多重量子井戸を成長したのだが,c面に比べて表面モフォロジーが悪化しやすく,再現性のある平坦な結晶成長が可能な条件を得るために成長速度の微調整を入念に行った.その結果,GaN六角錐の斜面にInGaN/GaN多重量子井戸を形成し,カソードルミネッセンスによって400500nm領域に発光を得ることに成功した.ただし,{11-22}面はc面((0002)面)に比べてInGaN層へのInの取り込み効率が悪く,500nmよりも長波長側の発光を得ることはできなかった.六角形パターンを施したサファイア基板上のGaNテンプレートに対してGaN六角錐のピラミッド成長を行った.その上にInGaN/GaN多重量子井戸を成長し,これまでに達成してきたc面(平面)上の成長に比べてピエゾ電界による量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)の効果を低減することで,長波長側への発光波長制御範囲の拡張を狙った.GaN六角錐の<0001>方向への成長速度が六角錐を囲むマスクの幅に依存する様子を観察した結果,すでに取得している六角錐成長条件における製膜種の横方向気相拡散長(D/k_s)を用いて予測される成長領域の気相製膜種濃度と<0001>方向への成長速度は比例することがわかった.これは,六角錐のように特異的な形状を持つ構造であっても,各面における成長速度のマスクパターン依存性は,従来提唱してきた製膜種の気相拡散モデルで説明できることを示す結果である.つぎに,GaN六角錐の斜面({11-22}面)にInGaN/GaN多重量子井戸を成長した.量子井戸からの発光をカソードルミネッセンスで観察したところ,六角錐を囲むマスク幅の増大にともなって発光波長が長波長側にシフトするという,従来c面に成長したInGaN/GaN多重量子井戸と同様の傾向を示した.