hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超高齢社会におけるコンパクトシティ政策と自治体経営に関する国際比較研究

急激な人口減少と超高齢化に直面する日本においては、都市構造の集約化を図り、老朽化・遊休化の進む上下水道や道路・学校施設の効果的な更新を行い、必要な建築物や既成市街地の更新を図らなければならないが、既成市街地の再整備や郊外部の開発抑制は、容易に進んでいない。そこで、本研究は、公共公益施設や公共交通の整備・更新状況、市町村合併の有無等、様々な要因との相関関係に留意しながら、コンパクトシティ化に先駆的に取り組んでいる都市や地区の人口動態を実証分析する。翻って、人口減少社会における都市構造の集約化戦略や中心市街地活性化対策等、コンパクトシティのあり方を実証的に明らかにし、人口減少社会における新しい行政システムのあり方を提示しようというものである。2018年度においては、急激な人口減少と超高齢化に直面する日本において、人口置換水準の2.07を超える合計特殊出生率を記録し、社会動態における人口減少にストップをかけることに成功している石垣市等の国内都市をモデル都市として実証分析を進めた。国勢調査人口・住民基本台帳人口・社人研(国立社会保障・人口問題研究所)人口データ・長期人口ビジョン等を活用しながら、モデル都市における人口動態を可能にしている機制と課題を指摘することができた。海外都市としては、ドイツ・フランスの各都市の現地調査・データ収集等を行った。ドイツの都市は、都市の基軸に軌道系交通を有し、地区詳細計画(Bプラン)によって地区単位の集約的な都市計画を実現している。一方、フランスは、2016年の合計特殊出生率が1.92となっており、近年、人口増加に成功している。2019年度以降、2018年度に収集したデータ等を基に日独仏の国際比較を進めることによって、今後の中心市街地活性化対策やコンパクトシティ政策のあり方を提言することが期待できる。当初計画よりも進展があったため、2019年度に行う予定であった海外調査を2018年度中に行うことができた。このことにより、2018年度中に、複数の海外都市の状況を調査することが可能になり、調査時期の違いによる状況変化の影響が軽減され、より正確に、複数の海外都市間の状況比較が可能になった。なお、海外の調査対象都市としては、当初、アメリカとドイツの都市を調査することを予定していたが、フランスは、2016年の合計特殊出生率が1.92となっており、近年、人口増加に成功していることに加え、日本と同じ単一国家であり、ドイツと同じヨーロッパに属しているため、各国間の制度比較が行いやすいこと等の理由から、ドイツとフランスの都市を調査することにした。具体的には、ドイツでは、シュテンダール市、ライプツィヒ市、ゾースト市、カールスルーエ市の各都市、フランスでは、マントノン市、シャルトル市、リヨン市、ナント市、アヴィニョン市の各都市において、現地調査を行った。2019年度では、データ分析を目的として、2018年度に収集した国内都市及び海外都市のデータを基に、さらなる課題を整理した上で、再度、国内都市の現地調査・データ収集を行い、収集したデータの分析等を行う。当初、2019年度に行う予定であった海外調査を2018年度中に前倒しで行うことができたため、海外調査のデータについて、時間をかけてより正確で詳細な分析を行うことが可能となる。2020年度では、成果とりまとめ・成果の公表を目的として、過去2年間に収集したデータを基に、国内都市における実証調査、各種学術誌への投稿や講演等の機会を通じた成果の公表等を行う。2018年度に当初計画よりも進展があったことにより、当初予定していた国内調査の規模を縮小することが可能となった。また、研究成果の公表等について、当初はパンフレット印刷を予定していたが、費用をかけず、より広く公表することを目的として、各種学術誌への投稿や講演等の機会を通じて行うこととしている。なお、本研究においては、研究代表者が研究の総括及び調査対象地域の基礎調査・分析、吉村氏が税収シミュレーションの分析、神山氏が税収シミュレーションの調査をそれぞれ行うが、研究分担者である吉村、神山両氏は、租税分野で多くの研究実績を有しており、税収シミュレーションについて、これまでの研究よりもより詳細な分析が可能となる。

ドイツの都市は、都市の基軸に軌道系交通を有し、地区詳細計画(Bプラン)によって地区単位の集約的な都市計画を実現している。一方、フランスは、2016年の合計特殊出生率が1.92となっており、近年、人口増加に成功している。2019年度以降、2018年度に収集したデータ等を基に日独仏の国際比較を進めることによって、今後の中心市街地活性化対策やコンパクトシティ政策のあり方を提言することが期待できる。当初計画よりも進展があったため、2019年度に行う予定であった海外調査を2018年度中に行うことができた。このことにより、2018年度中に、複数の海外都市の状況を調査することが可能になり、調査時期の違いによる状況変化の影響が軽減され、より正確に、複数の海外都市間の状況比較が可能になった。なお、海外の調査対象都市としては、当初、アメリカとドイツの都市を調査することを予定していたが、フランスは、2016年の合計特殊出生率が1.92となっており、近年、人口増加に成功していることに加え、日本と同じ単一国家であり、ドイツと同じヨーロッパに属しているため、各国間の制度比較が行いやすいこと等の理由から、ドイツとフランスの都市を調査することにした。具体的には、ドイツでは、シュテンダール市、ライプツィヒ市、ゾースト市、カールスルーエ市の各都市、フランスでは、マントノン市、シャルトル市、リヨン市、ナント市、アヴィニョン市の各都市において、現地調査を行った。2019年度では、データ分析を目的として、2018年度に収集した国内都市及び海外都市のデータを基に、さらなる課題を整理した上で、再度、国内都市の現地調査・データ収集を行い、収集したデータの分析等を行う。当初、2019年度に行う予定であった海外調査を2018年度中に前倒しで行うことができたため、海外調査のデータについて、時間をかけてより正確で詳細な分析を行うことが可能となる。2020年度では、成果とりまとめ・成果の公表を目的として、過去2年間に収集したデータを基に、国内都市における実証調査、各種学術誌への投稿や講演等の機会を通じた成果の公表等を行う。2018年度に当初計画よりも進展があったことにより、当初予定していた国内調査の規模を縮小することが可能となった。また、研究成果の公表等について、当初はパンフレット印刷を予定していたが、費用をかけず、より広く公表することを目的として、各種学術誌への投稿や講演等の機会を通じて行うこととしている。なお、本研究においては、研究代表者が研究の総括及び調査対象地域の基礎調査・分析、吉村氏が税収シミュレーションの分析、神山氏が税収シミュレーションの調査をそれぞれ行うが、研究分担者である吉村、神山両氏は、租税分野で多くの研究実績を有しており、税収シミュレーションについて、これまでの研究よりもより詳細な分析が可能となる。研究分担者の片山良太氏が、岩手県東京事務所職員研修会(2019年2月22日)において、本研究内容を活用し、「ドイツ・フランスにおける地方創生の取組」と題する講演を行った。
火山体深部構造の解析による活火山の潜在的活動度評価の試み

本研究は、地表面に出現する火山活動の根源である火山体深部のマグマの状態を明らかにし、それに基づいて火山の潜在的活動度の評価を試みようとするものである。本研究では、地下深部に存在するマグマの状態を捕捉するのに最も有力な手段である地震波を用いて、火山地域下の地殻及び上部マントル構造を求めた。即ち、東北大学の微小地震観測網、広域火山観測網の既設定常観測点と、新たに設置した臨時観測点とで、岩手山等の火山地域に稠密観測網を構成し、詳細な三次元地震波速度構造を求めた。その結果、東北地方の活火山直下にはP波及びS波の顕著な低速度域が存在すること、この低速度域は活火山直下の表層付近から、深くなるにつれやや西側に移動し、深発地震面近くの深部に迄達していること等、マグマの上昇経路を強く示唆する重要な知見が得られた。更に、例えば岩手山、秋田駒ヶ岳、秋田焼山等の活火山の集中している秋田県北東部地域では、深発地震面付近の深部から延びるP波及びS波の低速度域が地殻下部に至って二つに分岐し、そのうち主要な一方は岩手山等の活火山直下の地表面に迄達しているのに対し、枝分れした他の一方は地殻下部迄は達しているが地表面迄は届かずそこで消滅していること、そしてこの低速度域が消滅している地点は、第四紀の火山ではあるが現在は活動的でない森吉山の直下に対応していること等、詳細な構造が明らかになった。また地震波の減衰構造(Q構造)の上でも、活火山直下に低Q域が分布している等、地震波速度構造に対応した分布が得られた。本研究結果から、火山直下の地震波速度構造、減衰構造(Q構造)を詳細に知ることにより、火山の潜在的活動度を推定する可能性が確かめられたと考えられる。
ポリマーネットワーク間に結合点を有する相互侵入高分子網目ポリイミド膜の開発

本研究では、新しいコンセプトで構築される網目状高分子複合材料の開発を行った。本研究では、まず低分子化合物とポリイミド間に電荷移動錯体を形成させた。低分子とポリイミドの位置は、電荷移動錯体形成により自動的に決定され、交互に重なった層状構造になる。この膜内で架橋性分子により低分子を架橋させると、交互に重なっているポリイミドを覆うような形で低分子が架橋する。本研究では、従来の複合膜と異なる新しい複合膜の作製とその評価を行った。本研究では、電子供与性(ドナー)分子と電子受容性(アクセプター)ポリイミドにより形成される電荷移動(CT)錯体超分子構造体を、その構造を保持したままドナー分子を重合させることで、これまで報告されたことのないアプローチで、セミ相互侵入高分子網目(semi-IPN)構造の構築を試みた。CT錯体がどのような構造を膜内で形成しているのかを確認するために構造計算を行った。スルホン化ポリイミド(SPI)、ドナー分子として2,6-および1,5-ジヒドロキシナフタレン(2,6-DHN、1,5-DHN)を用いて評価したところ、CT錯体だけでなく、SPIとDHN間に分子間水素結合も形成しており、官能基のわずかな違いで得られる錯体構造が異なるという結果をもたらした。これらの結果から、ドナー分子間の架橋にはアルキル鎖長で5から6の架橋剤を用いると最適であると推測された。架橋反応はヘキサメチレンジイソシアネート(HD)、アジポイルクロリド(AC)を用いた。反応前後で膜の色が明らかに変化し、UVからも架橋前後でCT吸収が長波長側にシフトしている事が分かった。これは反応により錯体構造に変化が起こった事を示唆している。IRによる架橋確認を行ったところ、HD、AC共に反応生成物のピークを確認する事ができなかった。これは膜内に含まれる反応生成物の割合が低いこと、さらに膜表面に露出している生成物が少ないためと考えられる。プロトン伝導性を評価したところ、ACでは架橋前とほぼ同等の値を示した。これに対してHDでは大幅に低下した。これはSPIのスルホン酸とHDのイソシアネートが反応したためと考えられる。ドナー分子の架橋反応によりその膜物性を変える事が確認され、semi-IPNの作製法を提案できると考えている。現在、ビニル基を有するドナー分子も作製し、ラジカル重合によるSemi-IPNの作製を試みている。平成24年度は、電子供与性(ドナー)分子と電子受容性(アクセプター)ポリイミドをDMSO溶液中で混合し、膜化することにより、ドナーとアクセプターが交互に重なりあったCT錯体複合体を形成させた。この超分子複合構造を形成させる過程で、ドナー分子間を種々の官能基を有するスペーサーで重合させ、疑似セミ相互侵入高分子網目(Pseudo-semi-IPN)構造の構築を行った。このPseudo-semi-IPNは、一般的なsemi-IPNのように化学的架橋点を持った高分子網目構造とは異なり、Pseudo-semi-IPNは物理的な架橋点であるCT錯体を有する高分子網目構造である。この網目構造はこれまでに報告例がなく、その構造の構築と帰属が非常に重要となる。平成24年度は、CT錯体複合膜の作製条件を応用しPseudo-semi-IPN複合膜の作製を行った。ポリイミドとしてアクセプター性を持つナフタレンジイミド骨格を有し、溶媒への溶解性が高く、高分子電解質膜として一般的に用いられているスルホン化ポリイミドを用い、ドナー分子としてジヒドロキシナフタレンを用いた。このドナー分子をつなぐスペーサーとして、ドナー間距離に適した炭素鎖が6のヘキサメチレンジイソシアネート、アジピン酸クロリドを用いた。イソシアネートを用いた場合、福薄うの反応が進行するため、複数の結合状態を有する分子構造体が得られた。これに対してクロリドを用いた場合は、ヒドロキシル基との反応の進行によるエステル基のピークをFT-IRから確認できていない。しかしながら、CT膜で見られるドナー分子に由来するピークが消失していることから、クロリドとドナー分子が反応した可能性は示唆されている。現在、比較試料としてポリエステルを作製し、CT錯体形成もしくは分子内水素結合によるIRピークシフトの影響を評価している。本提案の目的として、以下の3つのテーマを挙げている。1.Pseudo-semi-IPN複合膜の作製、2.CT錯体が複合膜機能に与える影響の解明、3.高分子材料に応用可能な普遍的技術を提案。平成24年度はテーマ1と2に相当するCT錯体複合膜とPseudo-semi-IPN複合膜の作製に取り組んだ。IPN複合膜の作製では、アクセプター性を有するナフタレンジイミド骨格を持ち、溶媒への溶解性が高い高分子電解質膜であるスルホン化ポリイミドを用い、ドナー分子としてジヒドロキシナフタレンを用いた。

このドナー分子をつなぐスペーサーとして、炭素鎖が6のヘキサメチレンジイソシアネート、アジピン酸クロリドを用いた。イソシアネートは、ドナー分子のヒドロキシル基だけでなくスルホン酸とも反応したため、膜内に複数の結合状態を有する複雑な架橋構造体が得られた。これに対して、クロリドを用いた場合は、イソシアネートのようにスルホン酸とは反応しておらず、可視スペクトルの結果も重合前のCT膜と比べ長波長側に吸収がシフトした。この結果から、重合反応によりCT膜から異なる分子パッキング状態になっていることが示唆される。また、CT膜でIRスペクトル中に見られるドナー由来のピーク(1604、1513cm-1)が消失していることから、クロリドとドナー分子が反応した可能性は示唆されている。ただ、反応の進行によるエステル基のピークをIRから確認できていない。現在、重合反応により、IRのピークがシフトしたことも考慮しその構造の帰属を行っている。また、比較試料としてドナーとクロリドによるポリエステルを作製し、ポリマーブレンドによるIRピークシフトの評価を試みている。CT錯体およびIPN形成による膜機能の影響は、少なくとも光学的な物性で明確に出ている。今後、機械物性と構造も考察し、膜機能の評価を進める。これまでに、IPN膜の作製を複数のスペーサーを用いて試み、膜として回収できる状態にある。今後は、現状不十分であるIRによる構造の帰属、IPN膜が示す各種部性(弾性率、伸び率、耐熱性、耐溶解性など)の評価を行う。構造の帰属と機能の評価を組み合わせ、構造と機能の関係をより詳細に評価する。これらの結果を踏まえ、スペーサーやドナー分子の組成比を調整することで機能のコントロールを試みる。さらに、IPN膜研究を拡張するため、IPN作製反応を行う溶液の濃度、その後の乾燥速度の影響、ドナー性が異なるナフタレン誘導体によるIPN複合膜の作製なども進める。また、必要に応じて目的に応じて最適な構造を有するドナー分子の合成も行う。これらの研究を進める上で考えられるのが、重合中に相分離などが起こるケースである。このような場合にもCT錯体構造を維持し、重合が進行している場合であれば、均一な膜による材料作製による物性評価に加えて、学術的な観点から相分離をおこした新たな複合体として評価を行う。さらに今後の展開を踏まえ、ポリイミド以外のポリマーやドナー分子、スペーサーを用いたケースも試み、一般性のある高分子改質法の開発に向けて研究を進める。該当なし
膵癌再発予防を目的とした新しい遺伝子治療法の開発

(方法)ヒト膵癌細胞培養株であるAsPc-1に対してIAB-1を投与し,一定時間の後に生細胞の割合を測定し,腫瘍増殖抑制効果につき検討した.またヌードマウスの肝臓にAsPc-1を移植,あるいは門脈内投与して肝転移モデルを作成し,IAB-1投与による,血行性転移抑制効果について検討した.また成犬を用いて膵頭十二指腸切除術(PD)を施行する際に,膵頭部から十二指腸下降脚,胃,および膵体尾部方向への動静脈経路をクランプした上で,胃十二指腸動脈(GDA)より色素を注入し,上腸管膜動脈(SMA)周囲のリンパ管へ色素が流れるかどうかにつき検討した.(結果)in vitroにおいて,IAB-1を投与されたAsPc-1では,24時間後の生細胞数がコントロール群の5分の1程度まで減少しており,IAB-1投与による腫瘍増殖抑制効果が認められた.この時腫瘍細胞内,および培養液中には,コントロールに比較して高濃度のIFNβが検出された.この培養上清を別のAsPc-1細胞に投与することにより同様の抗腫瘍効果を認めたことから,IAB-1投与により,遺伝子を取り込んだ癌細胞だけでなく近傍の細胞にも分泌されたIFNβを介して抗腫瘍効果を発揮することが示された.またヌードマウスを用いた肝転移モデルにIAB-1を投与することにより,腫瘍塊に対してある程度の抗腫瘍効果を認めた.この時,それぞれのヌードマウスには食欲低下や体重減少などの副作用は認められなかった.またPDを施行する際にGDAより色素を注入することにより,SMA周囲のリンパ管が染色された.(結語)IAB-1は膵癌に対する遺伝子治療製剤として,局所浸潤に対し有効であることが示唆された.また肝転移に対しても抗腫瘍効果を発揮すると思われた.またPD術中にGDAより製剤を動注することにより,術後リンパ管を介したリンパ節転移を抑制できる可能性が示唆された.(方法)ヒト膵癌細胞培養株であるAsPc-1に対してIAB-1を投与し,一定時間の後に生細胞の割合を測定し,腫瘍増殖抑制効果につき検討した.またヌードマウスの肝臓にAsPc-1を移植,あるいは門脈内投与して肝転移モデルを作成し,IAB-1投与による,血行性転移抑制効果について検討した.また成犬を用いて膵頭十二指腸切除術(PD)を施行する際に,膵頭部から十二指腸下降脚,胃,および膵体尾部方向への動静脈経路をクランプした上で,胃十二指腸動脈(GDA)より色素を注入し,上腸管膜動脈(SMA)周囲のリンパ管へ色素が流れるかどうかにつき検討した.(結果)in vitroにおいて,IAB-1を投与されたAsPc-1では,24時間後の生細胞数がコントロール群の5分の1程度まで減少しており,IAB-1投与による腫瘍増殖抑制効果が認められた.この時腫瘍細胞内,および培養液中には,コントロールに比較して高濃度のIFNβが検出された.この培養上清を別のAsPc-1細胞に投与することにより同様の抗腫瘍効果を認めたことから,IAB-1投与により,遺伝子を取り込んだ癌細胞だけでなく近傍の細胞にも分泌されたIFNβを介して抗腫瘍効果を発揮することが示された.またヌードマウスを用いた肝転移モデルにIAB-1を投与することにより,腫瘍塊に対してある程度の抗腫瘍効果を認めた.この時,それぞれのヌードマウスには食欲低下や体重減少などの副作用は認められなかった.またPDを施行する際にGDAより色素を注入することにより,SMA周囲のリンパ管が染色された.(結語)IAB-1は膵癌に対する遺伝子治療製剤として,局所浸潤に対し有効であることが示唆された.また肝転移に対しても抗腫瘍効果を発揮すると思われた.またPD術中にGDAより製剤を動注することにより,術後リンパ管を介したリンパ節転移を抑制できる可能性が示唆された.膵癌は消化器癌のなかでも最も予後不良な癌の一つであり,根治的外科手術を目指して拡大手術を行い,さらに術後に補助化学療法として放射線療法や化学療法を積極的に行っても,肝転移,局所再発,リンパ節転移などにより術後5年生存率はせいぜい20%にすぎない.今回我々は,膵癌に対する新規遺伝子治療法を開発する目的で,以下の実験を行った.1.ヒト膵癌培養細胞株であるAsPC-1にインターフェロンβ(IFNβ)発現ベクターを組み込んだリポソーム(IABP-1)を投与することで,時間の経過と共にAsPC-1にアポトーシスが誘導され,腫瘍増殖抑制効果が見られた.この時IABP-1の至適投与量を測定したところ,0.5μg/mlまでは濃度依存的に腫瘍増殖抑制効果が増強されたが,それ以上ではリポソーム自身による細胞毒性が認められた.2.AsPC-1に対しIABP-1を一定時間作用させた後に培養上清を回収し,別のAsPC-1に投与したところ,やはり明らかな腫瘍増殖抑制効果を認めた.このことから,IABP-1投与により細胞内で産生されたIFNβによる直接的な抗腫瘍効果に加えて,細胞外に排出されたIFNβにより周囲のIFNβ遺伝子非導入細胞にも抗腫瘍効果を発揮することが示された.以上より膵癌細胞に対してIABP-1は直接的,および間接的に抗腫瘍効果を示すことが明らかとなった.

現在ヌードマウスの肝臓内にAsPC-1を移植して肝転移モデルを作製し,IABP-1を局所投与することで,in vivoにおけるIABP-1の抗腫瘍効果につき検討を行っている.1.ヒト膵癌培養細胞株であるAsPC-1とMIAPaCa-2にインターフェロンβ遺伝子包埋リポソーム(IAB-1)を投与し、腫瘍増殖抑制効果、およびアポトーシス誘導効果につきそれぞれMTTアッセイおよびTUNEL法を用いて検討した。またそれぞれの培養液中に放出されたインターフェロンの濃度を定量するとともに別の膵癌細胞培養ボトル内に投与することにより、細胞外に分泌されたインターフェロンβが他の細胞におよぼす腫瘍増殖抑制効果、およびアポトーシス誘導効果についても検討した。その結果,IAB-1の投与により,AsPC-1,MIAPaCa-2のそれぞれにアポトーシスが誘導されること,さらに遺伝子導入細胞により産生され分泌されたインターフェロンβタンパクは培養上清中に分泌され,近傍の細胞に対して抗腫瘍効果を示すことが確認された.2.ビーグル犬を用いて、膵頭十二指腸切除を行う際に膵臓にパテントブルー染色液を経動脈的に投与し、膵周囲の組織やリンパ管、リンパ節への流入を確認した。3.ヌードマウスを全身麻酔科に開腹し肝表面にAsPC-1とMIAPaCa-2をそれぞれ移植して局所で腫瘍を増殖させた.この肝転移モデルを用いて、1週間後に再度開腹し,腫瘍にIAB-1を直接注入した場合における膵癌の腫瘍増殖抑制効果および肝転移抑制効果について検討した。その結果,IAB-1の投与により転移性肝腫瘍に対して腫瘍増殖抑制効果を示した.
ケミカルバイオロジーによる癌予防標的分子の網羅的同定と癌のテーラーメイド予防

多くの疫学研究や動物実験により、食品によるがん予防効果が示唆されてきたが、食品成分それぞれの直接の標的分子については、ほとんどわかっていなかった。今回、独自に開発したケミカルバイオロジーの手法を用いて、4つの代表的な食品成分について、結合タンパク質を網羅的に同定することに成功した。さらに、食品成分結合タンパク質のがん促進機能も複数発見し、食品成分による増殖抑制メカニズムを詳細に明らかにした。将来、食品成分結合タンパク質の発現量や遺伝子多型(個人差)の情報が、がんのテーラーメイド予防の実現に貢献することが期待される。本研究は、癌予防効果が見出されている食品成分について、食品成分が直接作用する蛋白(標的分子)をケミカルバイオロジーを用いて網羅的に同定し、癌予防効果の詳細な分子機構を明らかにしつつ、新規癌予防法の考案に役立つ新規細胞内分子機構も明らかにすることを目標としている。平成23年度では、代表的な食品成分である、赤ワインに含まれているレスベラトロール、ウコンに含まれているクルクミン、海草類に含まれているフコキサンチン、緑茶に含まれているカテキンのエピガロカテキンガレートの細胞内の標的蛋白を探索し、同定していった。始めに、種々の癌細胞株にこれらの食品成分を添加し、癌細胞の増殖への影響を検討した。そして、大腸癌細胞株HT-29に対して、レスベラトロールとフコキサンチンが増殖抑制効果を発揮し、前立腺癌細胞株PC-3に対して、レスベラトロール、クルクミン、エピガロカテキンガレートが増殖抑制効果を発揮することがわかった。次に、HT-29細胞およびPC-3細胞の細胞抽出液を作製し、またこれら食品成分を共有結合により固定化したナノ磁性ビーズを作製し、食品成分結合蛋白を探索した。そして、それら食品成分に結合する癌細胞内の蛋白として、それぞれ複数個の蛋白を発見した。さらに、レスベラトロールおよびフコキサンチンの結合蛋白に関しては、質量分析計を用いて同定することに成功しており、現在RNAi法を用いて、これらの結合蛋白と癌細胞の増殖との関係を調べている。クルクミンとエピガロカテキンガレートの結合蛋白に関しては、現在質量分析計での同定に取り組んでいる。本研究により、代表的な食品成分に直接結合する癌細胞内の蛋白が見出された。これら結合蛋白の更なる機能解析により、食品成分による癌予防効果の詳細な分子機構が明らかになり、より良い癌予防法の創出の手がかりとなると期待される。平成24年度までに、代表的な食品成分である、赤ワインに含まれているレスベラトロール、ウコンに含まれているクルクミン、海草類に含まれているフコキサンチン、緑茶に含まれているカテキンのエピガロカテキンガレートのがん細胞内結合蛋白の同定に成功している。そして、フコキサンチンとレスベラトロールそれぞれに結合する主な蛋白FBP1(fucoxanthin-binding protein 1)とRBP1(resveratrol-binding protein 1)に注力し機能解析を進めた。FBP1をsiRNAにより発現抑制すると、フコキサンチンの添加と同様に、大腸癌細胞において細胞周期制御蛋白が減少し、細胞周期停止が引き起こされた。さらに、FBP1の発現抑制により、フコキサンチンによる細胞周期停止効果が減弱することが確認された。また、RBP1をsiRNAにより発現抑制すると、レスベラトロールの添加と同様に、発がん促進経路が抑制され、前立腺癌細胞に細胞死が引き起こされた。さらに、RBP1の発現抑制により、レスベラトロールによる細胞死誘導効果が減弱することも確認できた。クルクミンに結合する主な蛋白CBP2(curcumin-binding protein 2)については、細胞死制御蛋白の転写後調節因子であることが報告されていた。本研究は、癌予防効果が見出されている食品成分について、食品成分が直接作用する蛋白(標的分子)をケミカルバイオロジーの手法を用いて網羅的に同定し、癌予防効果の詳細な分子機構を明らかにしつつ、新規癌予防法の考案に役立つ新規細胞内分子機構も明らかにすることを目標としている。本年度までに、代表的な食品成分である、赤ワインに含まれているレスベラトロール、ウコンに含まれているクルクミン、海草類に含まれているフコキサンチン、緑茶に含まれているカテキンのエピガロカテキンガレートの癌細胞内結合蛋白の探索と同定を行った。これらの食品成分をそれぞれ固定化したナノ磁性ビーズを作製し、癌細胞抽出液より複数の結合蛋白を精製・検出し、質量分析計により同定することに成功した。そして、フコキサンチンとレスベラトロールそれぞれに結合する主な蛋白FBP1(fucoxanthin-binding protein 1)とRBP1(resveratrol-binding protein 1)に注力し、機能解析を進めた。すると、癌細胞においてFBP1、RBP1それぞれをRNAi法により発現抑制すると、FBP1では細胞周期停止が、RBP1では細胞死が引き起こることがわかった。さらに、クルクミンに結合する主な蛋白CBP1(curcumin-binding protein 1)は、NF-kappaB経路を促進することが知られている蛋白であった。

本研究により、代表的な食品成分の直接の結合蛋白が複数見出され、それらには癌細胞において細胞周期促進や細胞死抵抗性、過剰炎症に関わる蛋白が見出された。これらの結合蛋白の更なる機能解析により、食品成分による癌予防効果の詳細な分子機構が明らかになり、より良い癌予防法の創出の手がかりとなると期待される。平成25年度までに、代表的な食品成分である、赤ワインに含まれているレスベラトロール、ウコンに含まれているクルクミン、海草類に含まれているフコキサンチン、緑茶に含まれているカテキンのエピガロカテキンガレートの直接の結合タンパク質の同定に成功している。そして、フコキサンチンとレスベラトロールそれぞれの結合タンパク質であるFBP1(fucoxanthin-binding protein 1)と(curcumin-binding protein 1)を介したクルクミンの作用機序の解析を行った。その結果、FBP1による細胞周期促進タンパク質の発現制御機構が明らかになり、論文投稿準備中である。RBP1に関しても、細胞死を制御している主要ながん促進経路を活性化していることが明らかになり、こちらは論文投稿をし、現在追加実験および論文改訂を行っている。さらに、クルクミン結合タンパク質CBP1の発現抑制とクルクミン添加によって引き起こるがん抑制作用が非常に一致したことから、クルクミンがCBP1を阻害することで、がん細胞に細胞死を誘導することが推察された。本研究により、代表的な食品成分の直接の結合タンパク質が複数見出され、それらにはがん細胞において細胞周期促進や細胞死抵抗性に関わるタンパク質が見出された。さらに、食品成分の作用機構における、それら結合タンパク質の重要性や、結合タンパク質が支配するがん促進メカニズムも複数明らかにすることができた。更なる機能解析により、食品成分を用いたより良いがん予防法の創出に貢献しえると期待される。26年度が最終年度であるため、記入しない。ケミカルバイオロジー26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画通り、4種の食品成分による癌の増殖抑制を確認し、それら食品成分の結合蛋白を見出すことに成功しており、さらに2種の食品成分に関しては、結合蛋白を質量分析計により同定することに成功している。代表的な4種類の食品成分について、それらの結合蛋白を同定し、フコキサンチン、レスベラトロール、クルクミンに関しては、結合蛋白それぞれのがん促進的に働く機能を見出している。また、これらの食品成分の作用における、結合蛋白の重要性も明らかにできている。研究計画通り、代表的な4種類の食品成分に対する結合蛋白を発見し、質量分析計により同定することに成功している。さらに、フコキサンチン、レスベラトロール、クルクミンに関しては、結合蛋白それぞれの癌促進的に働く機能を見出している。レスベラトロールとフコキサンチンに関しては、それらの結合蛋白をRNAi法により、癌細胞内において発現抑制し、結合蛋白と癌の増殖との関連を調べていく。
フェニルケトン尿症モデルマウスに対するアデノウイルスベクターを用いた遺伝子治療

重篤な知能障害をひきおこす先天性アミノ酸代謝異常症の代表的な疾患であるフェニルケトン尿症(phenylketonuria:PKU)に対する遺伝子治療法を確立することを自的として、PKUのモデルマウスを用いて検討を行った。ベクターとして、ヒトのフェニルアラニン水酸化酵素(phenylalanine hydroxylase:PAH)のcDNAを組み込んだE1・E3欠失非増殖型組換えアデノウイルスベクターを使用し、以下のような知見を得た。1)遺伝子導入に伴う宿主の免疫反応は、アデノウイルスベクターのみならず、外来遺伝子産物(すなわちヒトPAH蛋白)に対しても惹起されていることが明らかとなった。血清抗体価の上昇はいずれに対しても認められたが、肝細胞に対するCTL反応はむしろPAH蛋白によって引き起こされていることが示唆された。2)免疫反応は、免疫抑制剤FK506の投与によって効果的に抑えることが可能であり、遺伝子導入初期の14日間の投与が重要であった。3)遺伝子治療の効果を最大限に得るためには、PAHの補酵素であるテトラヒドロビオプテリン(BH_4)を投与することが必要であった。4)筋組織を標的とした遺伝子導入によっても、BH_4を補充することにより、血清フェニルアラニン値を正常化することが可能であった。このことは、肝外組織における「異所性遺伝子治療」が、PKUに対して有効であることを示唆しており、今後、PKUに対する遺伝子治療を考える上で重要な所見であると考えられた。フェニルケトン尿症(Phenylketonuria;PKU)のモデルマウスを対象に、非増殖型組換えアデノウイルスベクターを用いて遺伝子導入を行った。本年度は、まず、マウスのアデノウイルスに対する免疫反応を抑えるために、各種免疫抑制剤を投与して遺伝子治療への効果を検討した。FK506およびデオキシスパーガリンの投与では、いずれの薬剤によっても血清フェニルアラニン値正常化期間の著明な延長が認められた。しかしながら、ウイルスの反復投与は、FK506群でのみ抗体産生の抑制による治療効果が認められ、デオキシスパーガリンでは無効であった。次に、FK506の投与スケジュールを仔細に検討した結果、遺伝子治療開始後2週間の投与によって、連日投与と同等の遺伝子治療延長効果が認められることが判明した。治療効果の延長は、PKUマウスの色素欠乏症状を著明にしかも長期間改善し、また脱毛傾向にあった体毛を野性型と区別できないレベルに回復させた。次に、胎仔マウスへの遺伝子導入を行う目的で、βガラクトシダーゼ遺伝子を組み込んだアデノウイルスを、羊水中、胎仔腹腔および胎盤に投与して、βガラクトシダーゼ活性の臓器分布を検討した。その結果、羊水中投与では胎仔の皮膚・気道・消化管に、腹腔内投与では腹膜に、また胎盤内投与では胎盤内に活性が限局していた。したがって、胎仔の実質臓器への遺伝子導入には、循環血液中への投与などの、より侵襲の大きい方法が必要であると考えられた。重篤な知能障害をひきおこす先天性アミノ酸代謝異常症の代表的な疾患であるフェニルケトン尿症(phenylketonuria: PKU)に対する遺伝子治療法を確立することを目的として、PKUのモデルマウスを用いて検討を行った。

4)筋組織を標的とした遺伝子導入によっても、BH_4を補充することにより、血清フェニルアラニン値を正常化することが可能であった。このことは、肝外組織における「異所性遺伝子治療」が、PKUに対して有効であることを示唆しており、今後、PKUに対する遺伝子治療を考える上で重要な所見であると考えられた。
長幹骨の内軟骨性骨化におけるレチノイン酸の機能解明

レチノイン酸は胚発生において重要な機能を担う。その分解酵素であるCYP26はレチノイン酸濃度勾配を胚の各組織に生じさせ、様々な器官のパターニングを制御している。しかしながら生後の組織レチノイン酸濃度分布については明らかにされていない。我々はCyp26b1が特異的に軟骨細胞で欠失しているCyp26b1 cKOマウスの解析から、増殖軟骨細胞の分裂が減少することで成長板が早期閉鎖を起こすことを明らかにした。またCyp26b1 cKOマウスにビタミンA欠乏食を与えることで表現型が軽減することを確認した。これらより生後の成長板増殖軟骨細胞においてレチノイン酸が重要な役割をはたしていることを明らかにした。平成23年度の研究実績に基づき、ひきつづきレチノイン酸が内軟骨性骨化に及ぼす影響の解析をおこなった。レチノイン酸分解酵素であるCyp26b1が増殖軟骨細胞特異的に欠損したCyp26b1 conditional knockoutマウス(cKOマウス)は生後2から3週齢にかけて長管骨成長板が限局的に早期閉鎖をおこすことが昨年度の研究で判明している。レチノイン酸はその濃度勾配によって精密に体軸形成などを調整することが知られており、このCyp26b1 cKOマウスの表現系が前述のような表現系を発現する要因として成長板内にもレチノイン酸の濃度勾配が存在するという仮説をたてた。解析方法としてレチノイン酸のレポーターマウスであるRARE-LacZマウスを用いて長管骨成長板内のレチノイン酸の分布を解析した。その結果、成長板内で増殖軟骨細胞から肥大軟骨細胞へと分化していく過程にレチノイン酸の濃度勾配が存在することをつきとめた。また成熟マウスではパラフィン包埋での標本作製には脱灰作業が不可欠であり、その操作により標本の抗原性が著しく失われるため、凍結非脱灰標本の作製方法である川本法を習得し、成長板内の上層、中層、下層よりmRNAを採取した。そのサンプルよりCol2・sox9・Ihh・Col10・MMP13などの軟骨マーカーの発現を解析した。その中からレチノイン酸に発現調整をうけている因子を探求する実験をおこなった。さらにレチノイン酸の濃度勾配んに反応して軟骨肥大化への分化を調整する新規遺伝子の探索を行った。平成23年度および平成24年度の研究実績でRARE-LacZレポーターマウスを用いて3週齢マウスの成長板軟骨にレチノイン酸濃度の勾配があること、軟骨特異的にCyp26b1を欠失させたCyp26b1 cKOマウスは3週齢の時点で成長板軟骨の早期閉鎖することをあきらかにしている。本年度の研究でCyp26b1 cKOマウスの軟骨成長板では野生型マウスと比較してレチノイン酸の濃度異常がおきていることをレチノイン酸レポーターを用いてreal time PCRを行うことで明らかにした。またCyp26b1 cKOマウスで成長板の早期閉鎖が起きるメカニズムを調べるためBrdUラベリングを行ったところ、野生型と比較して、Cyp26b1 cKOマウスで優位に増殖軟骨細胞の細胞増殖が低下していた。免疫染色をおこなったところCYP26B1蛋白の発現は増殖軟骨細胞に認めた。これらの現象によりレチノイン酸の過剰状態では、増殖軟骨細胞から肥大軟骨細胞へと分化する細胞数が減少することで成長板の早期閉鎖が起こることが示唆された。これまでの研究成果よりマウスにおいて胎生期幼少期の内軟骨性骨化ではレチノイン酸の厳密な濃度調整が重要であることを明らかにした。またCyp26b1 cKOマウスでみられた成長板の早期閉鎖は、ヒトにおいて乾癬や急性骨髄性白血病に対して使用するレチノイン酸製剤を児童に投与した際に長管骨の成長板の早期閉鎖が起きる副作用と同様の現象であり、そのメカニズムを解明するためのモデルとなりうる。レチノイン酸(RA)の分解酵素であるCyp26b1のノックアウト(KO)マウスでは肢芽発生、パターニングに異常をきたし四肢欠損、短肢症を認めることから四肢長幹骨の内軟骨性骨化にRAは深く関与している。しかしながらCYP26B1 KOマウスは高RAの全身影響から胎生致死であるため出生後の成長期にRAが内軟骨性骨化に及ぼす影響は明らかでない。そこでCyp26b1floxマウスを増殖軟骨細胞に特異的にCreリコンビナーゼを産生するCol11a1-Creマウスと交配してCyp26b1 conditional KO(cKO)マウスを作成し、四肢長幹骨の内軟骨性骨化におけるRAの果たす役割について解析している。平成23年度中はCyp26

b1+/-、CYP26B1-flox、Col11a1-Creマウスの交配・繁殖を行い、安定してCyp26b1 cKOマウスを繁殖することに成功した。Cyp26b1 cKOマウスは胎生到死ではなく、胎生期出産前後の時期においては野生型と比較しても明らかな表現系異常は見いだされなかった。cKOマウスは生後3週頃より野生型と比較して低身長になり、中顔面の低形成を呈するようになった。RAの影響により長管骨や頭蓋底の内軟骨性骨化異常がおきていることが示唆された。組織学的検査では脛骨近位成長板軟骨が中央部に限局した早期閉鎖を呈していた。この変化は4週齢頃からおこり、閉鎖部位は生後1年でも中央部に限局したものであった。軟骨成長板は増殖軟骨細胞層の増殖が抑制されており、成長板軟骨細胞は肥大化する方向へ高RAが誘導していることが示唆された。またcKOマウスに見られる表現系異常はビタミンA欠乏食を給餌することで救済されたことから、生体内でRAが内軟骨性骨化に重要な役割を果たしていることが判明した。昨年度に明らかにしたCyp26b1の増殖軟骨細胞特異的cKOマウスが生後3週齢程度で成長板の限局性早期閉鎖を起こす表現系について、引き続き形態学的解析を行うとともに、そのメカニズムに関しての検討を開始した。野生型マウスとCyp26b1 cKOマウスの成長板を形態学的に比較検討した。レチノイン酸のレポーターマウスであるRARE-LacZマウスを用いてガラクトシダーゼ染色をおこなった。また長管骨成長板よりmRNAを採取してリアルタイムPCRを行うことで、レチノイン酸が軟骨組織で高濃度になった際に生じる増殖・分化制御のメカニズム解明に焦点を当てた。現状としての実験達成度は上記のごとくであり、本研究はおおむね順調に進展していると考える。平成23年度にCyp26b1+/-マウス、CYP26B1 floxマウス、Col11Enh-Creマウスの研究を遂行するにあたり必要なマウス系統を維持し、それらを交配することにより、目的である増殖軟骨細胞特異的にCyp26b1がKOされているcKOマウスを作製し、安定的に供給できる体制を築いた。Cyp26b1 cKOマウスではKOマウスにみられるような胎生期の四肢の形態異常は認められなかったが、出生3週頃より明らかな頭蓋顔面の成長異常(中顔面低形成、咬合不全)、低身長・低体重などの表現系異常が現れてきた。当初の実験計画の予定通り、全身形態を詳細に観察して、四肢・長幹骨や肋骨、その他の部位において表現型の有無を確認した。骨格標本をcKOマウスで作成し、四肢長管骨長の計測やX線撮影、サフラニンO染色、トルイジンブルー&アルザリンレッド染色を行い軟骨形成および内軟骨性骨化による骨形成の異常を解析した。四肢長管骨長は3週齢頃より野生型マウスと比較して優位にcKOマウスで短縮しており、組織学的検査よりその原因は成長板軟骨の中央部に限局的にみられる成長板早期閉鎖であった。またCyp26b1をノックアウトしたことにより組織が高RAになったことが表現系異常の原因であることを示すため、ビタミンA欠乏食を給餌することによりcKOマウスの表現系異常の救済実験を行ったところ、完全ではないが部分的な救済を確認した。さらに免疫化学的
計量構造と位相構造

(1)酒井は多様体の計量構造と位相構造に関連して、種々の幾何学的不変量の間に成り立つ幾何学的不等式について考察を続けている。特に2次元球面S^2上非負ガウス曲率のリ-マン計量に対して面積Area(S^2,g)と直径Diam(S^2,g)に関する等径不等式を取り扱った。A.D.AlexandrovはArea(S^2,g)/Diam(S^2,g)^2【less than or equal】π/2であり,等号成立は平担なユ-クリッド円板のdoubleの場合であると予想した。これに関してArea(S^2,g)/Diam(S^2,g)^2<0.985πを示した。最良の結果を得るためには(S^2,g)の計量gの対称化を考える必要があると思われる。そのために(S^2,g)を面積の等しい2つの円板Dに分け、境界からの距離の最大値d^*を考えて、等径不等式を回転領域の場合に帰着させようとした。特に(D,g)が実解析的であり、非負のガウス曲率を持ち、境界が凸の場合にArea(D,g)/(d^*)^2の評価を得た。これは境界からの距離関数のレベルとその長さの変化を詳細に調べることによる。(2)初等幾何学でSteinerの定理と呼ばれる問題「3角形ABCの点Pに対してAP+BP+CPの最小値をとる点を求めよ」がある:LA,LB,LC<2π/3ならば内点PでLAPB=LBPC=LCPA=2π/3をみたすものが唯一つ存在しこれが最小値を与える。頂点のうち一つの角が2π/3以上ならこの頂点が最小値を与える。さて酒井は野田隆三郎・森本雅治との協同研究でこの問題をアダマ-ル多様体(完備単連結非正曲率多様体)のn(【greater than or equal】3)個の異なる点からの距離の和を最小にする問題に拡張して上記を一般(3)最近のリ-マン幾何学の発展は目覚ましいものがあるが、それについて解説した適当な和書がなかった。そこでリ-マン幾何学における大域的な概念の解説と、特に比較定理と呼ばれる手法と、その曲率と位相,等同不等式とスペクトル幾何への応用について解説した書物を書いた。
電子構造・フォノン分散の精密制御に基づく環境調和型熱電材料の創製

本年度は、前年度に見出したフェルミ準位近傍に狭バンドギャップを形成するτ1相に重点を置き、熱電特性の向上に向けた材料組成の最適化を試みた。アルミニウムとシリコンの組成調整のみで、p型とn型の作り分けも可能であることから、実用化に有利な材料系である。精密組成調整により、室温から200°Cまでの温度域での出力特性の向上に成功した。コンビナトリアルバルク合成に関しては、大温度勾配、低速度条件下における一方向凝固を実施し、初期組成を変化させることにより、化学組成の異なるτ1相の単相試料を作製することに成功した。また、同相が包晶反応により生成すると結論づけた。さらに、平衡試料の長時間アニールおよびマルチプル拡散対法を併用し、同相のFeリッチ側の組成範囲・平衡関係を確認した。熱電特性としては、一方向凝固法により作製した組成傾斜試料を使用して、熱拡散率ならびに電気伝導率の組成範囲を効率的に決定した。コンビナトリアル薄膜合成に関しては、これまでに、Al-Fe-Si薄膜の組成制御技術の確立、薄膜熱電特性評価の充実化、ならびに、これを用いた当該薄膜材料特性の評価・解析を実施した。マグネトロンスパッタ成膜において、強磁性体であるFeを大量かつ組成制御して薄膜を作製するのは難しい。我々は、独自に設計した新型のマグネトロンスパッタカソードを作製し、これらの課題をクリアした。フレキシブル化のためには、高分子フィルムなどへのデバイス作製が有効であるが、これには、高温アニールプロセスが使用できない。そこで、常温成膜した薄膜材料を出発として中温域昇温時における熱電性能の評価を実施し、650800K領域に性能が向上する変化点が存在することが明らかとなった。また、その変化点は組成の違いにより移動することがわかった。本研究課題の最終目標に合致する材料系としてAl-Fe-Si系新規材料を見出し、p型およびn型それぞれにおいて最適な組成を見出しつつある。また、高い特性を得るための最適な合成プロセスの確立にも成功した。計画通りτ1相の単相試料の作製にも成功し、化学組成の異なる単相試料の作り分けも順調に進んでいる。存在組成範囲の決定はまだ完了していないものの着実に進展しており、マルチプル拡散対法の利用により加速的進捗が期待される。熱電特性は、バルク組成傾斜試料を利用したハイスループット法による測定も開始しており、多方面からのキャラクタリゼーションが完成する見込みが立った。マグネトロンスパッタ成膜においては、強磁性体であるFeを大量かつ組成制御して薄膜を作製するのは難しい。これにより、様々な化学組成を有するAl-Fe-Si系薄膜の合成が可能になり、組成・組織の最適化が一層進むと考えられる。以上の研究成果から判断して、全体としては「おおむね順調に進展している。」と評価できる。最終年度においては、以下の課題に注力して研究を遂行し、研究プロジェクトのまとめを行う。(1)Al-Fe-Si系3元系化合物の性能向上:昨年度までに得た知見を活かし、引き続き、電子構造およびフォノン分散の制御により、電気伝導率・ゼーベック係数・熱伝導率の最適化を行う。併せて、プロセスの最適化を行い、既存のアーク溶解法以外に、高周波溶解法、ガスアトマイズ法、直接焼結法などを試み、材料特性のプロセス依存性を調査する。(2)組成傾斜バルク試料合成と評価:一方向凝固法により作製したAl-Fe-Si組成傾斜バルク材料を用いて、引き続き熱電特性のマッピング測定を進め、詳細な組成依存性を明らかにすることにより、組成最適化を完了する。また、単相化バルク試料を作製し熱電特性の測定を行い、マッピング測定で得た最適値を確認する。(3)コンビナトリアル薄膜合成と評価:Al-Fe-Si系熱電材料のさらなる性能向上を目的として、昨年度までに新型のマグネトロンスパッタカソードを独自に開発し、それをNINSが有するコンビナトリアルスパッタコーティングシステムに導入することにより、安定してAl-Fe-Si系薄膜熱電材料の組成を変化させることに成功した。最終年度は、この材料創製基盤を活用し、組成・結晶構造・配向性の異なる当該薄膜材料をコンビナトリアル的に合成し、さらには、それらの熱電特性を評価することにより、高い熱電性能が期待される組成・結晶構造・配向性に関する知見を獲得し、この高性能熱電薄膜サンプルの創製が再現性良く行なえる成膜技術の確立を目指す。本年度は主に、Al-Fe-Si三元系化合物に焦点を当て、高い電気出力因子を得る条件を満たす材料を第一原理状態密度計算からスクリーニングを行った。その結果、フェルミ準位近傍に狭ギャップを形成する化合物としてtau1相を見出した。報告されている状態図から目的相の生成域を確認しながら、熱電物性の組成依存性を調査した。tau1相はFe濃度を一定としてAlとSiが20at.%程度置き換えることが可能である。この柔軟な組成幅を利用することで、化学ドーピングを必要とせずにpn制御が可能であることを明らかにした。この実験事実は、発電モジュールを設計する際に、極めて有利に働く。また、比較的大きな出力因子が200°C以下の温度域で得られ、エネルギーハーベスティング用の構成素子として極めて有望である。一方、最適組成の決定に向けて、組成傾斜試料の一方向凝固法による作製条件を探索した。

その結果、大きい温度勾配と小さい移動速度の条件下でブリッジマン法により一方向凝固させると、組成傾斜試料が作製された。作製試料の分析結果から、tau1相ならびにtau3相の単相領域を生成することに成功した。この領域を切断抽出すれば、これらの相の単相試料が得られ、精密な熱電特性の測定が可能となる。さらに、コンビナトリアルスパッタコーティングシステムを用いて、組成の変化した薄膜サンプルの作製を試みた。組成解析の結果、スパッタレートの関係からFeの含有量が不足する傾向があることが判明した。これは、Feが強磁性体であることが要因であり、Feのスパッタレートを大幅に増大させる目的で、新型のマグネトロンスパッタカソードの作製を行った。次年度では、このカソードを用いてFe含有量の向上を目指すと共に、高い熱電性能が期待される組成や結晶構造、配向性を調べるために、薄膜サンプルの創製が再現性良く行える成膜技術の確立を目指す。本研究課題で着目する材料の一つであるAl-Fe-Si三元系化合物において、研究目的に合致する新材料を発見し、また、そのバルク特性を明らかにしつつある。既に報告されているように、非常に複雑な状態図を形成する系ではあるが、一方向凝固法を用いることにより、目的相の単相試料作製に成功し、その生成過程を明らかにした。不純物の混入の無い単相試料の作製により初めて真の物性を明らかにすることが可能になる。また、薄膜試料に関しても、コンビナトリアルスパッタコーティングシステムを用いた成膜条件の確立に向けて研究が着実に進展している。以上の研究成果から、当初研究計画と照らし合わせても、「おおむね順調に進展している」と判断できる。本年度は、前年度に見出したフェルミ準位近傍に狭バンドギャップを形成するτ1相に重点を置き、熱電特性の向上に向けた材料組成の最適化を試みた。アルミニウムとシリコンの組成調整のみで、p型とn型の作り分けも可能であることから、実用化に有利な材料系である。精密組成調整により、室温から200°Cまでの温度域での出力特性の向上に成功した。コンビナトリアルバルク合成に関しては、大温度勾配、低速度条件下における一方向凝固を実施し、初期組成を変化させることにより、化学組成の異なるτ1相の単相試料を作製することに成功した。また、同相が包晶反応により生成すると結論づけた。さらに、平衡試料の長時間アニールおよびマルチプル拡散対法を併用し、同相のFeリッチ側の組成範囲・平衡関係を確認した。熱電特性としては、一方向凝固法により作製した組成傾斜試料を使用して、熱拡散率ならびに電気伝導率の組成範囲を効率的に決定した。コンビナトリアル薄膜合成に関しては、これまでに、Al-Fe-Si薄膜の組成制御技術の確立、薄膜熱電特性評価の充実化、ならびに、これを用いた当該薄膜材料特性の評価・解析を実施した。マグネトロンスパッタ成膜において、強磁性体であるFeを大量かつ組成制御して薄膜を作製するのは難しい。我々は、独自に設計した新型のマグネトロンスパッタカソードを作製し、これらの課題をクリアした。フレキシブル化のためには、高分子フィルムなどへのデバイス作製が有効であるが、これには、高温アニールプロセスが使用できない。