hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経細胞の新しい修復機序“脳の老朽化蛋白修復酵素の遺伝子解析"

蛋白質中の酸性アミノ酸残基に生じるメチル化反応は、メチル基転移酵素(Protein Carboxyl Methyltransferase; PCM)による可逆反応である。本酵素PCMは広く哺乳類に存在し、脳、睾丸と赤血球に活性が高く、ノーザンブロット分析でも本酵素の遺伝子は、脳と睾丸に多量に発現している。この酵素は、一部ラセミ化や脱アミド化を起こした老朽化蛋白を正常にもどし、その蛋白の蓄積を防ぎ、本来の機能蛋白に修復させる作用を持つ可能性が考えられている。今回の研究では、われわれがラットの脳と睾丸で決定したPCMcDNA配列をもとに、本研究者が独自に開発確立したcDNA分析法(nested RACE法)を用いて、ヒト赤芽球培養細胞から3種類の異なったPCMcDNAを単離同定し、2種類のアイソザイムが存在することも明らかになった。さらに、ヒトで決定したcDNAをもとに、ブローブをPCR(polymerase chain reaction)を利用して作成し、ヒトの老化現象の一種と考えられる白内障患者のレンズでの本酵素の発現を測定した。白内障患者では健常者に比較してPCM遺伝子の発現が顕著に低下(30-50%)していることも明らかにした。レンズの老化とも考えられる白内障でPCM遺伝子の発現が低下していることは、本酵素PCMは、細胞の老化および修復機序に強く関連している可能性が示唆された。
人的資本に関する実証研究

本研究は,明治時代の鉄道敷設が人的資本にどのような影響を与えたのかを考察する.通常歴史的インパクトの観察は困難だが,本研究ではデータの特性上,鉄道敷設のIntensity(輸送コストに与える影響など)を考慮することができ,より詳細な解釈が可能となる.仮説検証のための準備は主に以下の流れで行う.(1)紙媒体統計資料のデジタイズ,(2)鉄道データと市場データの結合,(3)鉄道と市場の距離測定.本研究は,明治時代の鉄道敷設が人的資本にどのような影響を与えたのかを考察する.通常歴史的インパクトの観察は困難だが,本研究ではデータの特性上,鉄道敷設のIntensity(輸送コストに与える影響など)を考慮することができ,より詳細な解釈が可能となる.仮説検証のための準備は主に以下の流れで行う.(1)紙媒体統計資料のデジタイズ,(2)鉄道データと市場データの結合,(3)鉄道と市場の距離測定.
インディアン・カジノ時代における先住民社会のエンパワーメントの諸相

本年度は、カジノ関連の基礎文献、統計資料の収集に加え、2019年3月には、2週間にわたり現地調査を行い、先住民カジノ産業が部族社会に与えた影響とカジノ産業に関する先住民社会の反応について明らかにした。具体的には、先住民カジノ産業の創設期から同産業の拠点となっているカリフォルニア州においてカジノ産業で大きな収益を上げる諸部族(カバゾン部族、ペチャンガ部族、アグア・カリエンテ部族、モロンゴ部族、トュールリヴァー部族、サンタ・ローザ部族)で資料調査、アンケート調査と聞き取り調査を行った。インタビューでは、特に、部族議会議員、長老者、スピリチュアル・リーダー、学生、女性を含めた部族成員を対象とし、カジノ産業での収益が保留地における教育、衛生・医療、雇用状況、生活環境全般に与えた影響、さらには、同産業が開始された以後の部族議会の運営方法、保留地内自治、部族アイデンティティの変容過程とその背景、カジノ産業に対する世代間、地域間の評価の差異などについて、部族政府、インディアン保健局部族支局、部族教育施設、部族言語センター、部族博物館、部族商業施設<コンビニ、ガソリンスタンドなど>、各家庭においてデータを収集した。また9月にはアメリカ史学会年次大会、4月、7月、12月にはアメリカ史学会例会、11月、1月には関西アメリカ史研究会例会に参加し、アメリカ先住民研究、アメリカ外交史研究、アメリカ社会福祉史研究に従事するアメリカ史研究者らとの幅広い意見交換を行った。本研究では、学務との兼ね合いで当初2度を予定していた現地調査が1度しか行うことができなかった。そのため、2度目の現地調査の際に1度目の調査内容を組みあわえて合わせて行うと共に、帰国後、メールやスカイプ等を利用して現地調査を補完した。図書購入や学会参加については、概ね予定通りに進捗した。今後は、カジノ産業と先住民社会を巡る政治的力学とその変容過程を明らかにする。特に、近年の先住民カジノ産業の成功に伴い、自治権やカジノ産業の利権を巡って、部族政府と地域政府との軋轢は高まり、その多くのケースが連邦司法判決に調停を求めている。そこで、1980年代から現代に至るまでにこうした三者関係(部族、州、連邦)を根本的に規定してきた司法判をを巡る議論を事例として、カジノ産業をめぐる連邦制、州権、部族主権とその関係、そこに生じる軋轢やポリティクス、さらには、州、連邦に対する現代の先住民パワーの諸相を考察する。本調査には、一次史料として裁判資料や関連する州、カウンティ、部族レベルでの調査資料、カリフォルニア州の先住民カジノ監視団体であるStand up for Californiaが提供する情報、全米インディアン・カジノ協会やカリフォルニア州インディアン・カジノ協会が提供する資料を用いる。加えて、州、カウンティのインディアン・カジノ政策担当者へのインタビューを適宜行う。以上の調査と分析により、最終的には部族、州(自治体)、国家といったアクターの立体的な相関関係の実態を明らかにする。そのため、9月と3月にそれぞれ3週間程度、ワシントンDCとカリフォルニア州において史料調査と聞き取り調査を行う。また5月に関西アメリカ史研究会で研究報告を行う。また本研究期間の最終年度に予定している研究成果の刊行(図書出版)の準備として、研究成果を論文としてJapanese American Studiesに投稿する予定である。

本調査には、一次史料として裁判資料や関連する州、カウンティ、部族レベルでの調査資料、カリフォルニア州の先住民カジノ監視団体であるStand up for Californiaが提供する情報、全米インディアン・カジノ協会やカリフォルニア州インディアン・カジノ協会が提供する資料を用いる。加えて、州、カウンティのインディアン・カジノ政策担当者へのインタビューを適宜行う。以上の調査と分析により、最終的には部族、州(自治体)、国家といったアクターの立体的な相関関係の実態を明らかにする。そのため、9月と3月にそれぞれ3週間程度、ワシントンDCとカリフォルニア州において史料調査と聞き取り調査を行う。また5月に関西アメリカ史研究会で研究報告を行う。また本研究期間の最終年度に予定している研究成果の刊行(図書出版)の準備として、研究成果を論文としてJapanese American Studiesに投稿する予定である。2018年度3月に実施した海外調査に使用した額は、次年度使用額として2019年度に記載する。
獲得免疫系における自己識別の起源と進化

脊椎動物で最も下等なヤツメウナギやヌタウナギなどの無顎類は、イムノグロブリン型の抗原受容体を持たず、leucine rich repeat(LRR)からなる抗原受容体variablelymphocyte receptor(VLR)を持ち、その遺伝子を哺乳類のV(D)J組み換えとは異なるゲノム再編成により多様化している。本研究課題では、免疫系における自己識別をその起源と進化の観点から解明することを目指し、VLR遺伝子再編成を解析した。その結果、遺伝子再編成が一方から開始する従来のunilateralモデルではなく、両側から開始するbilateralモデルが妥当であることが明らかとなった。獲得免疫系は、外界から侵人してくる病原体を特異的に認識・排除するために脊椎動物が持つ高度なシステムであり、ゲノム再編成により多様化される抗原受容体が重要な役割りを果たしている。軟骨魚類からヒトに至るまでの生物は、イムノグロブリン(Ig)型の抗原受容体の遺伝子をV(D)J組み換えにより再編成し、多様な抗原受容体を創り出している。一方、軟骨魚類より下等なヤツメウナギやヌタウナギなどの無顎類では、leucine rich repeat(LRR)からなる抗原受容体variablelymphocyte receptor(VLR)の遺伝子を、V(D) J組み換えとは異なるゲノム再編成システムによって多様化している。本研究課題では、現在のところ不明の点の多いVLR抗原受容体遺伝子系について、遺伝子再編成システムを解析し、免疫系における自己識別をその起源と進化の観点から解明することを目指す。ヤツメウナギに関してはゲノムの配列が明らかにされているが、ヌタウナギに関しては、数種のgermline LRRセグメントの配列しか明らかになっていない。今年度は、次世代シーケンサ一解析により昨年度に得た多数のgermline LRRセグメントの配列を解析し、germline LRRセグメントがVLR遺伝子にどのようにコピーされているのかについて解析した。また、再編成機構を明らかにするためVLR遺伝子の部分再編成体を多数単離し解析した。獲得免疫系は、外界から侵入してくる病原体を特異的に認識・排除するために脊椎動物が持つ高度なシステムであり、ゲノム再編成により多様化される抗原受容体が重要な役割りを果たしている。一方、軟骨魚類より下等なヤツメウナギやヌタウナギなどの無顎類では、leucine rich repeat(LRR)からなる抗原受容体variablelymphocyte receptor (VLR)の遺伝子を、V(D)J組み換えとは全く異なるゲノム再編成システムによって多様化している。ヤツメウナギに関しては、P. marinousゲノムの配列が明らかにされているが、ヌタウナギに関しては、数種のgermline LRRセグメントの配列しか明らかになっていない。今年度は、次世代シーケンサー解析により得られた多数のgermlineLRRセグメントの配列を解析した。その結果、一部のgermline LRRセグメントが2種類のVLR遺伝子(VLRAとVLRB)のいずれにも利用されていることが明らかになった。獲得免疫系は、外界から侵人してくる病原体を特異的に認識・排除するために脊椎動物が持つ高度なシステムであり、ゲノム再編成により受様化される抗原受容体が重要な役割りを果たしている軟骨魚類からヒトに至るまでの生物は、イムノグロブリン(lg)型の抗原受谷体の遺伝子をV(D)J組み換えにより再編成し、多様な抗原受容体を創り出している。一方、軟骨魚類より下等なヤツメウナギやヌタウナギなどの無顎類では、leucine rich repeat(LRR)からなる抗原受容体variablelymphocyte receptor(VLR)の遺伝子を、V(D)J組み換えとは全く異なるゲノム再編成システムによって多様化している。本研究課題では、現在のところ不明の点の多いVLR抗原受容体遺伝子系について、遺伝子再編成システムを解析し、免疫系における自己識別をその起源と進化の観点から解明することを目的とした。ヤツメウナギに関しては、P.marinousゲノムの配列が明らかにされているが、ヌタウナギに関しては、数種のgermline LRRセグメントの配列しか明らかになっていない。今年度は、次世代シーケンサ一解析により得られた多数のgermline LRRセグメントの配列を用いて、VLR遺伝子再編成のプロセスを解析した。その結果、VLR遺伝子再編成が定常領域の両側から開始するbilateralモデルと一致する結果を得た。これまで、遺伝子再編成が一方からのみ開始するunilateralモデルが一般に受け入れられてきたが、われわれの結果は、bilateralモデルが妥当なモデルであることを示している。免疫学平成24年8月9月に米国のグループから本研究に関連する重要な論文2報が発表されたため、実験計画の変更が必要になった。

そこで、10月初旬に実験動物(ヌタウナギ)を入手し、抗原受容体遺伝子の再編成について解析を進めることにした。しかし、頻繁な台風の襲来などの理由により動物の人手が遅れ、実際入手できたのは11月29日になったため、実験および学会発表のスケジュール変更が必要となった。次世代シーケンサー解析により得られた配列情報が多く、解析に時間がかかった。(i)ヌタウナギに新たに見いだされた第3のVLRに関して解析する。その結果を、これまで解析してきた2種のVLR(VLRA、VLRB)と比較する。(ii)未熟なリンパ球がどの様なVLR遺伝子を持つているのかについて解析する。例えば再編成中間体を持つものが多く存在するか、再編成に失敗した遺伝子を持つ細胞が多く存在するのか、あるいは自己抗原を認識するものが多く存在するのか等について検討し、リンパ球分化の過程で何らかの選別が起こっているかどうかを明らかにする。(iii)マウスやヒトでは、V(D)J組み換えによって出来上がった抗原受容体に問題があった場合、例えば自己成分に反応した場合、もう一度組み換えを起こして、可変領域を変化させるreceptor editingと呼ばれる現象が知られている。無顎類においても同様の現象があるかどうかを検討する。1次リンパ組織や末梢血から多数のリンパ球を分離し、それらのVLR遺伝子の構造を調べ、遺伝子再編成が終了した後にeditingを受け、可変領域が変化したVl,R遺伝子が実際存在するかどうかについて検討する。(i)ヤツメウナギにおいて、VLRA+リンパ球はエラの先端で、及びVLRB+リンパ球は腸内縦隆起で産生されていると考えられている。このような1次リンパ組織から未熟なリンパ球を取り出し、これらの中に自己成分に反応するVLRを発現する細胞が実際存在するかどうかを検討する。(ii)未熟なリンパ球がどの様なVLR遺伝子を持っているのかについて解析する。(iii)自己成分に反応するVLRは排除されるのかについて検討する。リンパ細胞の分化の過程で自己反応型のVLRが生じてしまった場合に、このような遺伝子を持つリンパ細胞を排除する仕組みがあるのではないかと予想される。1次リンパ組織と末梢血から分離された成熟リンパ球のVLR遺伝子に違いがあるかどうかを検討する。
コンタミレス超低温粉砕技術によるアンダー100nmナノ粉砕への挑戦

超低温粉砕(液体窒素中でのビーズ粉砕)を製薬産業における実際の製品開発に利用できる粉砕技術として提示することを研究目標とし,異物混入対策に取り組んだ.ビーズ素材として,常温・常圧下で昇華するドライアイス(固体二酸化炭素)を採用した.前年度に見い出した液体窒素中での粒状ドライアイス(ドライアイスビーズ)の取得方法,ドライアイスビーズによる液体窒素中でのビーズ粉砕過程とその機構,結晶サイズや形状の異なる3種類の薬物結晶(フェニトイン,イブプロフェン,フェキソフェナジン塩酸塩)での粉砕事例につき研究成果をまとめ,国際誌への論文掲載を行い,新規なコンタミレス・ナノ粉砕技術として公表した.製薬会社からの評判はすこぶる高く,いくつかの引き合いがあった.しかし本コンタミレス超低温粉砕を医薬品産業での基幹技術として適用するには,粉砕粒子が水中においてナノサイズ分散する機能を保持していない点が不十分であることも明らかとなった.そこで本年度では,その対策として水溶性添加剤(造粒品や結晶)を粉砕ビーズとして利用し,ビーズを分別せずに粉砕品とともに回収し,添加剤の溶解に伴い粉砕1次粒子へと自発的に分散させることを企図し,研究を遂行した.具体的には, 1)粉砕ビーズとして糖やセルロースの市販添加剤球形粒(ノンパレル,セルフィア)を用いた超低温粉砕の開発,並びに2)加圧ロールミルを用いた結晶混練法(Crystal kneading)によるビーズレス・ナノ粉砕技術の確立へと研究を発展させている.分散媒として液体窒素,粉砕媒体としてドライアイスを用いることで,ビーズからの異物混入を発生しないコンタミレス・ナノ粉砕技術を確立し,国際誌への掲載という形で公表することができた.製薬会社からの注目は高く,共同研究へ向けて協議中の案件もある.一方で,超難溶性薬物の溶解改善効果は目標までには達しておらず,継続して検討を進めているのが現状である.上記の「5.研究実績の概要」で示した1)市販添加剤球形粒を用いた超低温粉砕の開発については,必ずしも硬質でない添加剤粒を用いても液体窒素中では薬物結晶がサブミクロンシングルミクロン領域まで粉砕できることを見い出し,粒径・粉砕時間・撹拌速度等の条件を変動因子として設定した実験計画法にて最適条件の設定を図った.一方,2)糖や塩結晶による結晶混練法では,本年度の予算にて加圧ロールミルを新規に購入し,薬物結晶を塩類や糖類などの各種結晶とともに非水系分散媒に分散し,得られたペースト状の試料をロール隙間にて加圧粉砕した.水溶性高分子を配合した系では,薬物結晶の一部はサブミクロンサイズまで到達することを見い出した.分散媒としてグリセリン等の粘稠液体から得た粉砕物はペースト状を呈し,用事調製の軟膏剤としての適用を想定している.ただし,本研究課題のテーマである「アンダー100nmナノ粉砕」という目標にはいずれの方法でも達成しておらず,最終年度に取り組むべき課題が明らかになったものの,本研究はおおむね計画通りに進行していると捉えている.昨年度・本年度の研究遂行より課題として挙がった「アンダー100nmナノ粉砕」の達成へ向け,技術改良を図る.超低温粉砕では,これまで使用してきた回転盤による湿式撹拌法に加え,容器回転法,容器振動法を検討し,粉砕能力について評価する.通常,これらの装置は試料容器を密封した状態で運転するが,液体窒素の封じ込めができないため,圧力弁を備えた粉砕容器を自ら試作し,粉砕を遂行する。また空気中の水蒸気による結露対策も併せて検討する.運転に係る各種条件(回転速度・ビーズ仕込み量・粉砕時間・ビーズ径など)を調整し,更に微細な粉砕物の獲得を目指す.続いて,脆く粉々になり易いドライアイスや添加剤粒を粉砕ビーズとして用いた超低温粉砕の粉砕機構を解明するため,各種薬物結晶,及び各種ビーズの微小表面硬さをマイクロインデンテーション法にて測定する.この際、力学特性の温度依存性を評価するため,常温に加え液体窒素中での応力試験を実施し,医薬品粒子の低温脆性破壊,並びに各ビーズの超低温硬化特性を検証する.以上のように粉砕機構を力学的観点から解析し,一般には粉砕媒体として強度不足であると認識されるドライアイスビーズや添加剤粒でどのように粉砕が進行するかについて解明していく.結晶混練法に関しては,糖・塩結晶からなる粉砕系にドライアイスビーズを共存させ,薬物結晶の低温脆性を促し,より微細な処方・製法を探索していく.これらの取り組みを総括し,コンタミレス・アンダー100nm粉砕技術を製薬産業におけるプラットホーム技術へと成熟させていく.超低温粉砕(液体窒素中でのビーズ粉砕)を製薬産業における実際の製品開発に利用できる粉砕技術として提示することを研究目標とし,異物混入対策に取り組んだ。ビーズ素材として,常温・常圧下で昇華するドライアイス(固体二酸化炭素)を採用した.市販の円柱形ドライアイスペレットを液体窒素中に浸漬することで、自己破壊的に球形顆粒へと形状変換することを見い出し,粒状ドライアイス(ドライアイスビーズ)の取得方法を確立した.円柱形ペレットから球形ビーズへの形態変化をCCDカメラ付き顕微鏡システムにより経時的に撮影し,画像解析した.その結果,圧縮成形ペレットが元の(成形前の)粒状ドライアイスに復元する形成機構であること,その変態は瞬時(10秒以内)に完了することを解明した.また,得られたドライアイスビーズの低温撹拌下での形態変化を顕微鏡観察した.脆く

砕けやすいイメージのドライアイスであるが,液体窒素中で数時間攪拌しても凹凸のある表面が削れてラウンド化する程度で,ビーズ自身の破壊や割断は発生せず,粉砕ビーズとしての適性を有していることを明らかにした.ドライアイスビーズによる液体窒素中でのビーズ粉砕の検討では,重質なジルコニアビーズと比較し,粉砕速度は緩徐なものの,46時間の撹拌により,1.5μm程度の平均径を有するサブミクロン粒子を得るに至った.また,粉砕効果を高めるための最適ビーズ径やビーズ量,最適運転条件を見い出した.加えて,これまでモデル薬物として適用してきたフェニトインに加え,結晶サイズや形状の異なる2種類の薬物結晶(イブプロフェン,フェキソフェナジン塩酸塩)へ展開し,同等の粉砕粒子径が得られることを証明した.こうして本研究で提示したコンタミレス超低温粉砕が,医薬品産業での利用価値があることを明示した.分散媒として液体窒素,粉砕媒体としてドライアイスを用いることで,ビーズからの異物混入を発生しないコンタミレス・ナノ粉砕技術の確立という大目標を達成するに至った.また,市販製品としては入手できない粒状ドライアイス(ドライアイスビーズ)の簡易な調製法を確立するとともに,生成ビーズ像を画像解析して粒径と形状を数値化し,その生成機構を解明することができた.更に,ドライアイスビーズの粉砕媒体としての適性を示し,従来法にはない新規な粉砕系(分散媒・ビーズ)による医薬品結晶の微粉砕技術を完成するに至った.しかし,粉砕粒子の粒子径の一部はサブミクロン領域(< 1μm)に到達するものの,シングルミクロン(110μm)の粒子も存在し,「粉砕粒子サイズとして平均粒子径が100nm以下で分布域全体が300nm以下,サブミクロン率100%」というアンダー100nmの目標には依然として達していない.次年度以降に取り組むべき課題が明らかになったものの,本研究はおおむね計画通りに進行していると捉えている.超低温粉砕(液体窒素中でのビーズ粉砕)を製薬産業における実際の製品開発に利用できる粉砕技術として提示することを研究目標とし,異物混入対策に取り組んだ.ビーズ素材として,常温・常圧下で昇華するドライアイス(固体二酸化炭素)を採用した.前年度に見い出した液体窒素中での粒状ドライアイス(ドライアイスビーズ)の取得方法,ドライアイスビーズによる液体窒素中でのビーズ粉砕過程とその機構,結晶サイズや形状の異なる3種類の薬物結晶(フェニトイン,イブプロフェン,フェキソフェナジン塩酸塩)での粉砕事例につき研究成果をまとめ,国際誌への論文掲載を行い,新規なコンタミレス・ナノ粉砕技術として公表した.製薬会社からの評判はすこぶる高く,いくつかの引き合いがあった.しかし本コンタミレス超低温粉砕を医薬品産業での基幹技術として適用するには,粉砕粒子が水中においてナノサイズ分散する機能を保持していない点が不十分であることも明らかとなった.そこで本年度では,その対策として水溶性添加剤(造粒品や結晶)を粉砕ビーズとして利用し,ビーズを分別せずに粉砕品とともに回収し,添加剤の溶解に伴い粉砕1次粒子へと自発的に分散させることを企図し,研究を遂行した.具体的には, 1)粉砕ビーズとして糖やセルロースの市販添加剤球形粒(ノンパレル,セルフィア)を用いた超低温粉砕の開発,並びに2)加圧ロールミルを用いた結晶混練法(Crystal kneading)によるビーズレス・ナノ粉砕技術の確立へと研究を発展させている.
グルカゴン分泌修飾におけるインクレチンGIPの役割の直接的解明

糖尿病・肥満状態におけるグルカゴン分泌修飾に関わるインクレチン;Glucose-dependent insulinotropic polypeptide(GIP)の役割を解明するために、基礎及び臨床両面からの研究を行った。基礎研究では、遺伝子改変によって組織特異的にGIP受容体を欠失させるマウスを作製し、その表現型を解析した。臨床研究では、とくに食後の血糖値上昇に関連するグルカゴン分泌にGIPが関わることを明らかにした。Cre-lox Pシステムを用いたコンディショナルGIP受容体欠損マウスとratinsulinプロモーター下Creトランスジェニックマウス(rip-Cre)とを交配させて作成した膵β細胞(beta)特異的GIP受容体欠損マウス(GIPRbeta-/-)の解析を行った。コンディショナルGIP受容体欠損マウスとratinsulinプロモーター下Creトランスジェニックマウス(rip-Cre)とを交配させて作成した膵β細胞(beta)特異的GIP受容体欠損マウス(GIPRbeta-/-)を作成した。野生型、GIPR-/-、GIPRbeta-/-マウスに通常食あるいは高脂肪食を給餌して摂食量、体重変化を追った。これらマウスに経口糖負荷試験を行い、血糖値、インスリン値、血中GIP値を比較検討した。コンディショナルGIP受容体欠損マウスをもとに作成された、膵β細胞(beta)特異的GIP受容体欠損マウス(GIPRbeta-/-)の耐糖能を糖負荷試験(OGTT, ivGTT)によって検討した。あわせ、膵島ホルモン発現の検討、膵島の組織学的解析をおこなった。膵β細胞における遺伝子欠損を行っていないコンディショナルマウス(Lox-GIPR(WT))を対照とするとともに、全身GIP受容体欠損マウス(GIPR-/-)とも同様の比較を行った。受容体欠損マウスでの耐糖能異常を確認し、in vivoでのインスリン等分泌プロファイルを評価したとともに、各々のモデルにおけるGIP分泌も解析し得た。さらに、2型糖尿病での内因性GIP分泌と負荷後グルカゴン分泌との関連について検討を加えた。2型糖尿病におけるインスリン分泌の顕著な低下が糖負荷経路によらず確認された一方、グルカゴン分泌においては正常耐糖能と2型糖尿病との間で糖負荷経路による差異が認められた。この負荷後グルカゴン分泌プロファイルには、インクレチンのうちGLP-1よりむしろGIPが関連していることが示唆された。2型糖尿病におけるグルカゴン分泌異常は以前よりよく知られているがその機序はまだ未解明なところが多く、なかでもこれまでGIPのグルカゴン分泌修飾に関する解析報告は少ない。本研究でその知見が得られつつあり、今後も手法も広げた検討をすすめる予定である。平成27年度は膵島機能の中でのインクレチン効果について臨床的観点を踏まえた分析を行った。インクレチン効果の定義は膵β細胞における経口負荷によるブドウ糖応答性インスリン分泌の増強であるが、この他にも経口負荷時における膵α細胞からのグルカゴン分泌の修飾(抑制)が、インクレチン作用の重要な視点であることが知られている。私たちはこの経口負荷後のグルカゴン分泌抑制が実際に十分でないことを報告した。また、インスリン分泌増強とグルカゴン分泌抑制の両者が関与する(gastrointestinally mediated glucose disposal)GIGDが糖尿病状態で低下していることをしめすとともに、GIGDの低下は経口負荷後早期のグルカゴンと有意な相関があることを明らかにした。グルカゴンはGIPによって分泌惹起されることが示されており、われわれの検討結果でも負荷後グルカゴン分泌とGIPとの関連が示唆されている。これらから糖尿病状態における糖処理能力の低下に関わる膵島機能にGIPによるグルカゴン分泌修飾の影響の有意性を示すことができた。グルカゴン分泌修飾におけるGIPの役割を明らかにすることが目的の本課題研究では、GIP受容体のコンディショナルノックアウトマウスをもとに膵β細胞特異的GIP受容体欠損モデルマウスを作製し、糖代謝異常時、肥満時のグルカゴン分泌修飾のGIPの役割を直接的に解明する手法を得た。また臨床的検討をあわせて、耐糖能異常(糖尿病状態)における経口栄養素負荷後の糖処理能力の低下にGIPをはじめとするインクレチンを介したグルカゴン分泌反応の修飾がおおきな役割をもっていることをしめした。これらの知見は糖尿病やその初期段階における有効な治療介入の探求に役立ち、そのことが将来の糖尿病の重症化抑制につながっていくことが期待される。解析対象マウスの膵島、インスリン分泌の表現型の問題について、RIP-Creマウスにおけるインスリン分泌表現型の影響が考えられたが現状下での結果を得た。あわせて、2型糖尿病における検討を加えた。医歯薬学遺伝子改変マウスの解析について、現在制約下のもとでの膵島表現型を検討した。また、2型糖尿病の負荷後分泌解析による手法によってもGIPのグルカゴン分泌修飾についての検討を行った。今後の方策として、同手法でもGIPの役割解明をすすめる。膵β細胞(beta)

特異的GIP受容体欠損マウス(GIPRbeta-/-)の膵島における表現型の問題が明らかとなったため。作成過程の遺伝子改変時に何らかの影響が生じていることが考えられる。平成26年度検体解析が平成27年度初期となったため。作製モデルマウスとコントロールマウスとの間での表現型差異を解消する方法をこころみる。また、現状での膵島表現型の解析をすすめる。予定の解析を平成27年度に施行して使用させていただく予定。
シナプス長期増強に着目した不安を形成する新たな神経分子機構

前帯状回は、情動の形成に重要な役割を果たす大脳皮質であり、不安に関与することがヒトイメージングで明らかになっている。その一方、シナプスレベルでの解明は不明な点が多い。我々は、前帯状回におけるシナプスの長期可塑性、特に興奮性シナプスの神経終末における長期増強が不安様行動に重要であることをこれまでに明らかにしてきた。中でも、慢性疼痛モデルマウスは、不安様行動を惹起することが示されている。慢性疼痛の持続的な痛み入力と不安を含めた負の情動は相互に作用しているため、痛みの感覚と負の情動はそれぞれ複雑に働く問題がある。次の疑問は、痛みが急性期から慢性期に進行して維持される時期と不安様行動が憎悪していく時間的な関係をシナプスレベルで明らかにすることである。従って、本年度の研究は、前帯状回のシナプス前長期増強の形成を慢性炎症モデル作製後の初期と中期、神経損傷モデルの中期と後期のそれぞれの時期で調べることを本研究の目的とした。実験には、完全フロインドアジュバンドをマウスの左後肢に投与した炎症性モデルの初期と中期、そして、総腓骨神経を結紮した神経損傷モデルの中期と後期を用いた。各モデルの各時期において前帯状回の興奮性シナプス前終末の長期増強の形成を調べるために、脳スライス標本からホールセルパッチクランプ記録を行った。その結果、慢性炎症性の初期では、長期増強は観察されなかった。一方、慢性炎症の中期では、長期増強が形成された。神経損傷モデルの中期は、長期増強が認められなかったが、後期は長期増強が形成された。さらに、長期増強の仕組みを調べると、各モデルで長期増強が発生するメカニズムが異なることが分かってきた。以上の結果は、種類の異なる疼痛モデルは時期に応じて異なるシナプス可塑性を前帯状回において形成する可能性を示しており、このシナプス可塑性が、不安様行動の増悪と関係があると推測している。本年度の研究で明らかとなった「前帯状回のシナプス前終末における長期増強の形成は、種類の異なる疼痛モデルとその経過時期に依存する。そして、長期増強を形成するメカニズムは時期によって異なる。」は、当初の予想に反した結果であった。なぜなら、疼痛学研究で広く用いられる完全フロインドアジュバンドの投与による炎症モデルと末梢神経の神経損傷による疼痛モデルは、両モデルとも慢性疼痛モデルとして広く知られているからである。本研究の結果から、種類の異なる疼痛モデルにおける、前帯状回のシナプス前長期増強の形成が異なる仕組みが明らかになると、侵害刺激から痛みが慢性化していく過程において、不安が憎悪していく過程が分かる。また、慢性疼痛の時期に特異的な不安の仕組みが前帯状回長期可塑性の観点から明らかになっていくと考える。本年度までの研究から、前帯状回の興奮性シナプス前終末における長期可塑性の形成は、慢性疼痛モデルの種類とその経過時期に依存する。そしてこの長期可塑性のメカニズムが時期によって異なることが明らかになってきた。今後は、この長期可塑性が形成されるメカニズムが、各疼痛モデルの種類と時期によって異なる仕組みをシナプスレベルで明らかにしていく。特に、シナプス長期可塑性の形成とpaired pulse ratioの違い、そして興奮性シナプス伝達のシグナリングに着目して研究を進める。前帯状回は情動的な側面、中でも不安に関わる大脳皮質である。シナプスレベルは、前帯状回のシナプス前長期増強が不安様行動を形成するシナプス可塑性であることをこれまでに明らかにしてきた。従って、本研究課題では、前帯状回皮質におけるシナプス前終末における長期増強に着目し、前帯状回シナプス前長期増強の分子機構を調べることを本研究の目的とした。このシナプス前長期増強は神経伝達物質であるグルタミン酸の放出を促進することから、この神経伝達物質の放出を制御する機構が、長期増強における分子機構の解明につながると考えた。特に、タンパク質の分解に関わるユビキチンプロテアソームシステムに着目して研究を行った。プロテアソームの阻害薬であるMG-132の灌流投与は、前帯状回のシナプス長期増強の導入を抑制した。この結果から、プロテアソームがシナプス前長期増強を制御していることが示された。さらに、ユビキチンリガーゼE3の1つであるSCRAPPERの遺伝子改変マウスを用いて、SCRAPPERがこの長期増強に関わっているかを調べた。その結果、SCRAPPER欠損マウスは、シナプス前長期増強を抑制した。これらの結果から、不安のシナプス可塑性である前帯状回のシナプス前長期増強は、ユビキチンプロテアソームシステム中でもSCRAPPERを介したシナプス可塑性であることが明らかとなった。これらの結果は、The Journal of Neuroscienceに掲載された(Koga et al., J Neuroscience 2017)。当初研究計画に基づき、ユビキチンプロテアソーム、なかでもSCRAPPERが前帯状回のシナプス前長期増強の形成を制御していることが明らかとなった。また、関連する論文発表も進んでいる。

慢性疼痛の持続的な痛み入力と不安を含めた負の情動は相互に作用しているため、痛みの感覚と負の情動はそれぞれ複雑に働く問題がある。次の疑問は、痛みが急性期から慢性期に進行して維持される時期と不安様行動が憎悪していく時間的な関係をシナプスレベルで明らかにすることである。従って、本年度の研究は、前帯状回のシナプス前長期増強の形成を慢性炎症モデル作製後の初期と中期、神経損傷モデルの中期と後期のそれぞれの時期で調べることを本研究の目的とした。実験には、完全フロインドアジュバンドをマウスの左後肢に投与した炎症性モデルの初期と中期、そして、総腓骨神経を結紮した神経損傷モデルの中期と後期を用いた。各モデルの各時期において前帯状回の興奮性シナプス前終末の長期増強の形成を調べるために、脳スライス標本からホールセルパッチクランプ記録を行った。その結果、慢性炎症性の初期では、長期増強は観察されなかった。一方、慢性炎症の中期では、長期増強が形成された。神経損傷モデルの中期は、長期増強が認められなかったが、後期は長期増強が形成された。さらに、長期増強の仕組みを調べると、各モデルで長期増強が発生するメカニズムが異なることが分かってきた。以上の結果は、種類の異なる疼痛モデルは時期に応じて異なるシナプス可塑性を前帯状回において形成する可能性を示しており、このシナプス可塑性が、不安様行動の増悪と関係があると推測している。本年度の研究で明らかとなった「前帯状回のシナプス前終末における長期増強の形成は、種類の異なる疼痛モデルとその経過時期に依存する。そして、長期増強を形成するメカニズムは時期によって異なる。」は、当初の予想に反した結果であった。なぜなら、疼痛学研究で広く用いられる完全フロインドアジュバンドの投与による炎症モデルと末梢神経の神経損傷による疼痛モデルは、両モデルとも慢性疼痛モデルとして広く知られているからである。本研究の結果から、種類の異なる疼痛モデルにおける、前帯状回のシナプス前長期増強の形成が異なる仕組みが明らかになると、侵害刺激から痛みが慢性化していく過程において、不安が憎悪していく過程が分かる。また、慢性疼痛の時期に特異的な不安の仕組みが前帯状回長期可塑性の観点から明らかになっていくと考える。次年度に向け、投射選択的なシナプス前長期増強の形成とその制御機構の解明を計画通りに進めていく予定である。本年度までの研究から、前帯状回の興奮性シナプス前終末における長期可塑性の形成は、慢性疼痛モデルの種類とその経過時期に依存する。そしてこの長期可塑性のメカニズムが時期によって異なることが明らかになってきた。今後は、この長期可塑性が形成されるメカニズムが、各疼痛モデルの種類と時期によって異なる仕組みをシナプスレベルで明らかにしていく。特に、シナプス長期可塑性の形成とpaired pulse ratioの違い、そして興奮性シナプス伝達のシグナリングに着目して研究を進める。前所属機関において購入予定であった機器があったが、異動に伴い現所属機関では早急に購入する必要性がなかったため。次年度において、電気生理学的解析の消耗品の購入に使用する予定である。
回転する障害物をよぎる非圧縮性粘性流体の方程式の解析

本研究では,非圧縮性粘性流体の運動を記述するNavier-Stokes方程式の初期値境界値問題の解の存在と正則性を扱った.まず,3次元外部領域を占める流体の運動について,障害物が固定軸のまわりを回転する場合を考察した.この場合,従来の研究によって知られているのは,Borchersによる弱解のみであり,その一意性は不明である.適当な変数変換によって固定外部領域上の問題にかき直すと,係数が無限遠で増大する移流項をもつ線型偏微分作用素が現れる.はじめに,同次Dirichlet境界条件を伴うこの偏微分作用素に対して,L^2空間上での強連続半群の生成,楕円型正則性評価及び分数巾の評価を示した.上で存在が示された半群は,解析的半群とよばれる良いクラスには属さない.しかし,その半群の少し弱い意味での平滑性及びt=0の近くでの評価を証明し,これを有効に用いることにより,H^<1/2>の滑らかさをもつ初期関数に対して,Navier-Stokes方程式の一意解を時間局所的に構成した.また,障害物の回転角速度が時間により変化する問題に対しても,同様な結果を得た.次に,Navier-Stokes方程式の弱解の正則性を考察した.流体が占める領域について,上で扱った外部領域の他に,全空間,半空間及び有界領域のいずれかとする.空間3次元以上の場合,構成された弱解の滑らかさは不明であるが,弱解の滑らかさが示されるクラスはSerrin等により調べられてきた.しかし,L^∞(0,T;L^n)に属する弱解の滑らかさは,現在までのところ未解決である.Kozono-Sohrは,その部分的解答として,弱解u∈L^∞(0,T;L^n)の各時刻での左からのL^n値の跳びが小さければ,uはt>0で滑らかとなることを示した.本研究では,彼らとは異なるアプローチによって簡単な別証明を与えると共に,付加条件を少し弱いものに改良した.非圧縮性粘性流体の運動は,Navier-Stokes方程式の初期値境界値問題によって記述される。この問題を,3次元空間の中のcompactな障害物の外部領域において考察する。本研究では,障害物が一定角速度で固定軸のまわりを回転する問題を扱った。変数と未知関数の変換によって固定外部領域における問題にかき直すと,係数が無限遠方で増大する移流項をもつ線型偏微分作用素が現れる。この作用素は,その係数の非有界性のため,既存の一般論は適用されない。まずはじめに,上の偏微分作用素を同次Dirichlet境界条件のもとでL^2空間において実現した作用素がもつ重要で基本的な性質,具体的には楕円型正則性を与えるa priori評価と分数巾の評価,および強連続半群の生成を証明した。これらの成果は,雑誌"Analysis"の審査を受け,掲載が決定している。次に,この半群の平滑性およびt=0の近くでの評価を証明した。この半群は解析的半群とよばれるクラスに属さないので,少し弱い意味での平滑性が示された事自体,興味深い。さらに,t=0の近くでの評価を有効に用いて,Navier-Stokes方程式の一意解を時間局所的に構成した。この結果は,初期関数に対するやや強い条件のもとで,1998年の数理解析研究所講究録において発表されたが,その後、半群および非線型項の評価をさらにsharpにすることにより,内部問題のFujita-Katoと同じクラスの初期関数に対して証明された。この洗練された成果は,当科学研究費により渡航した1998年10月のカナダでの国際研究集会において発表された。また,そのfu11 paperは投稿中であり,現在審査を受けているところである。当問題に対する従来の研究によって知られていたのは,Borchersによる弱解のみであり,その一意性は不明である。本研究の特色は,通常のNavier-Stokes方程式と質の異なる問題に対して,はじめて一意解を構成した点にある。今後の研究課題は,上の半群のt→∞での減衰評価を求めた上で,この一意解を時間大域的に延長することである。本研究では,非圧縮性粘性流体の運動を記述するNavier-Stokes方程式の初期値境界値問題の解の存在と正則性を扱った.まず,3次元外部領域を占める流体の運動について,障害物が固定軸のまわりを回転する場合を考察した.この場合,従来の研究によって知られているのは,Borchersによる弱解のみであり,その一意性は不明である.適当な変数変換によって固定外部領域上の問題にかき直すと,係数が無限遠で増大する移流項をもつ線型偏微分作用素が現れる.はじめに,同次Dirichlet境界条件を伴うこの偏微分作用素に対して,L^2空間上での強連続半群の生成,楕円型正則性評価及び分数巾の評価を示した.上で存在が示された半群は,解析的半群とよばれる良いクラスには属さない.しかし,その半群の少し弱い意味での平滑性及びt=0の近くでの評価を証明し,これを有効に用いることにより,H^<1/2>の滑らかさをもつ初期関数に対して,Navier-Stokes方程式の一意解を時間局所的に構成した.また,障害物の回転角速度が時間により変化する問題に対しても,同様な結果を得た.

次に,Navier-Stokes方程式の弱解の正則性を考察した.流体が占める領域について,上で扱った外部領域の他に,全空間,半空間及び有界領域のいずれかとする.空間3次元以上の場合,構成された弱解の滑らかさは不明であるが,弱解の滑らかさが示されるクラスはSerrin等により調べられてきた.しかし,L^∞(0,T;L^n)に属する弱解の滑らかさは,現在までのところ未解決である.Kozono-Sohrは,その部分的解答として,弱解u∈L^∞(0,T;L^n)の各時刻での左からのL^n値の跳びが小さければ,uはt>0で滑らかとなることを示した.本研究では,彼らとは異なるアプローチによって簡単な別証明を与えると共に,付加条件を少し弱いものに改良した.
震源断層から一貫して捉えた地盤・基礎・長大構造物系の応答評価とその予測法

研究成果をまとめると以下のようになる。「震源から地盤・基礎・構造物系の応答挙動の全てが、応力・歪レベルで一貫して分析できるミクロモデルを開発した。このようなモデルの開発によって、事前に与えられた地震動に対する基礎・構造物の応答挙動にのみに着目して、耐震設計や耐震診断を実施している現状から、震源特性や地震波伝播過程等に起因する入力地震動の不確定性および基礎・構造物系の応答に関する不確定性を統一的な手順により総合的に考慮し、最適な構造形式の選定・耐震設計・耐震診断を実施するという本来の地震時現象を再現した方法に移行できる展望が得られたものと考えられる。」具体的研究成果の内容は以下のようである。(1)震源から基礎・構造物応答に至る物理過程を部分解析法によって定式化し、基礎・構造物の非線形地震応答解析に必要な厳密な運動方程式と物理量を明らかにした。(2)震源断層パラメターの平均値とぱらつきが、断層面積と応力降下量の2つのパラメターの関数として与えられることを示し、評価式を提案した。(3)地盤反力が全て応力・歪レベルのミクロモデルによって構成される非線形地盤反力モデル(非線形ウインクラモデル)を提案し、ファイバー要素法を使った地盤と基礎の非線形動的相互作用モデルを開発した。(4)これらを統合し、震源から地盤・甚礎・構造物系を一貫して捉えて構造物の非線形応答挙動を予測するためのモデルの特性を調べるために、震源断層を含む地盤・基礎・構造物系の地震応答解析例を示した。全体系の応答に影響する、震源断層特性、地震波伝播特性、地盤と基礎の非線形動的相互作用特性、基礎・上部構造物特性が、応力・歪レベルのミクロモデルによって構成されるモデルを開発することができ、これらの不確定性と応答の関係が調べられる状況を実現した。震源断層近傍の構造物に対しては、運動学的断層モデルと水平成層地盤モデルを組み合わせた理論的方法から地震動を合成し、連続高架橋が断層線と平行に建設される場合と、断層を横断する場合の2つのケースにおける連続高架橋の応答特性を調べた。その結果、断層線平行の場合、連続高架橋は、地震波の波長(断層破壊伝播速度x地震波周期)にしたがって蛇のように横方向に曲がりながら応答していること、断層横断の場合においても、地表に断層上端が出現するケースを除くと、表層地盤の効果により連続高架橋を破壊させないような設計は可能であること、がわかった。震源断層から遠方の構造物に対しては、統計(確率)論的グリー関数法やハイブリッドグリーン関数法を用いて、断層パラメターや断層から建設地点までの地盤構造・物性値の不確定性が地短周期地震動に与える影響を調べ、これらの不確定性を考慮した設計用入力地震動の選定方法を数値計算例として示した。基礎の並進・回転と上部1質点系の3自由度非線系モデルを用いて、基礎の並進と回転運動と上部構造物の非線系挙動の関係を調べた。基礎の非線系応答特性が上部構造物の応答に与える影響が大きいこと、入力地震動の影響が大きいことなどがわかったが、これらを整理するまでには至っていない。剛性マトリックスによる震源断層を含む地震波動場並びに任意の動的加重による地盤波動場の計算方法を整理し、その利用性を調べた。その結果、地震波動場や地盤の波動場の計算が剛性方程式を解く問題に集約でき、逆解析によって地盤の地下構造を推定できる方法に展開できることが確かめられた。

基礎の非線系応答特性が上部構造物の応答に与える影響が大きいこと、入力地震動の影響が大きいことなどがわかった。1)構造物の建設地点にこれまで地震観測点が設置されていない場合を想定し、建設地点の地震動を推定する簡易な方法として、建設地点周辺の地震動観測点の記録と、両地点の常時徴動観測記録(いつでも簡易に計測できる利点がある)を使って未観測点の地震動記録を推定する方法を開発し、宮崎県内の地震観測点の記録と常時徴動観測記録を用いて、方法の妥当性を調べた。その結果、推定精度として、フーリエ振幅が0.52倍以内の範囲で推定できることを示すことができた。2)地盤・基礎・長大構造物の非線形動的相互作用を考慮し、かつ全体系の非線形地震応答解析を応力-歪レベルでモデル化(ミクロなモデル化)するために、土部構造物で多用されているファイバー要求法によって地盤と基礎の非線形動的相互作用をモデル化する方法を開発した。そして、この新しい地盤と基礎の非線形動的相互作用モデルを全体系の解析プログラムの中に組み込んで、非線形地震応答解析を実施して、基礎周辺地盤の地震時反力分布の時刻歴波形や上部構造物の応答波形の関係を調べた。その結果、地盤と基礎の非線形動的相互作用を考慮することの設計上の利点等を示すことができた。3)運動学的断層モデルにおける震源断層パラメター間の関係とそのばらつきを整理し、応力降下量、断層滑り速度、立ち上がり時間、断層面積などの予測方法を示した。4)津波が沿岸護岸や堤防に与える影響を理論と実験で調べた。その結果、越流する津波に関する数値計算結果と模型実験結果はよい一致をすることが確かめられた。
天然産クロロフィルを利用した機能性超分子構造体の構築

光合成は地球最大のエネルギー変換システムであり、光合成初期過程における光エネルギーの捕集・伝達・変換という極めて重要な役割を担っているのは、クロロフィル(Chl)と呼ばれる色素分子である。高等植物などのアンテナ部では、Chl色素分子がタンパク質と特異的に相互作用すること(色素-タンパク複合体を形成すること)で巧妙に配置され、超高速・高効率なエネルギーの伝達を行っている。一方、光強度の極めて低い環境でも生息できる緑色光合成細菌では、クロロゾームという特殊なアンテナ系がその機能を担っている。クロロゾームにはバクテリオクロロフィル(BChl)-c,d,eと呼ばれる分子が含まれており、これらのBCh1分子がタンパク質の補助なしにJ型の自己会合体を形成することで、クロロゾームは光捕集アンテナとして機能している。このJ会合体の超分子ナノ構造は現在でも未確定であるが、ロッド状や(ラメラ)シート状であると想定されている。このような自己会合体を形成しうるモデル分子を天然産のChl-aから調製した。特に下記の点は特筆される1モデル分子に様々なエステル鎖を導入できた。213^l位のオキソ基の代わりにシアノメチレン基でも構わないことを明らかにした。これらのモデル分子を様々な環境でその巨大J会合体を構築させた。モデル化合物の会合体は、直径2,5もしくは10nmのロッド状(もしくはファイバー状)の超分子ナノ構造を構築しやすいことを、原子間力顕微鏡(AFM)や走査・透過型電子顕微鏡で明らかにした。この超分子構造体のアスペクト比は200以上になり、ゲラニルゲラニル基を導入したものでは、直径5nmで長さが6μmにも及ぶもの(アスペクト比が1200)も見られた。クロロゾームにはバクテリオクロロフィル(BChl)-c,d,eと呼ばれる分子が含まれており、これらのBChl分子がタンパク質の補助なしにJ型の自己会合体を形成することで、クロロゾームは光捕集アンテナとして機能している。このような自己会合体を形成しうるモデル分子を天然産のCh1-αから調製した。特に下記の3点は特筆される:1)モデル分子に様々な長さのアルキル鎖を導入できた;2)3^1位の水酸基の代わりにアミノ基でも構わないことを明らかにした;3)13^1位のオキソ基の代わりにジシアノメチレン基でも構わないことを明らかにした。長鎖アルキル基を導入したモデル化合物の会合体は、直径5nmのロッド状(もしくはファイバー状)の超分子ナノ構造を構築しやすいことを、原子間力顕微鏡(AFM)や電子顕微鏡で明らかにした。さらに、このJ会合体を透明電極(ITOなど)上に修飾することで光電流を得ることができ、色素増感太陽電池のような光応答性のナノデバイスを創製すこともできた。

天然産のクロロフィルを修飾することで、クロロゾーム型の自己集積能を有するモデル分子の構築することを初年度は目指していたが、当初の予定通りモデル分子の合成に首尾よく成功し、クロロゾーム様のJ型の自己会合体を調製することができた。さらに、二年目に行う予定であった超分子構造体の制御に、導入アルキル鎖の長さを変化させることで成功し、そのナノ構造を明らかにすることにも成功した。初年度で合成することに成功したモデル分子を利用して、超分子構造を規制した会合体の構築とそれによる光応答性機能材料の創製を目指す。
SOI構造におけるシリコン結晶薄膜中の欠陥評価

本研究では,SOI(Silicon on Insulator)構造におけるシリコン結晶薄膜の電気的評価技術を確立し,その結晶膜中の欠陥と界面準位の物性を解明することを目的としている。本研究の実績概要は以下の通りである。1.過渡電流DLTS法から、欠陥の情報を得るための検出原理を構築し、エネルギー準位、欠陥密度を算出する手法を導いた。2.測定計のノイズ対策を充分に施し、高感度過渡電流DLTSシステムの開発を実現させた。3.電流DLTSを市販の金添加p^+nダイオードに適用した。これにより、電流DLTSは容量DLTSと同程度に欠陥の評価に有効であることを示した。4.SOS(silicon on sapphire)基板に対して、電流DLTS法を適用した。得られたシグナルの幅は広く、多数の欠陥準位から構成されていると考えられる。その主要な欠陥準位は、Ec-0.123eVおよびEc-0.333eVである。また、容量DLTSではこの様な信号は観測されないので、薄膜の電気的欠陥評価には、電流DLTSが非常に有効である。本研究では,SOI構造におけるシリコン結晶薄膜の電気的評価技術を確立し,その結晶膜中の欠陥と界面準位の物性を解明することを目的としている。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。1.SIO構造におけるシリコン薄膜の欠陥評価として、電流DLTS法に注目し、その有効性を検証するために、電流DLTS評価装置の試作を行った。制御用タイミング信号発生およびデータ取り込み方式を検討した上で,本研究経費で購入した米国ケースレ-社の高速電流アンプ(428型)を現有の欠陥評価システムに付加し,計測システムとしての最適化をはかった。特に、パルス電圧の印加方式、パルス電圧印加直後発生するノイズの対策等に,十分な対策を施した。その結果、容量法に比べて測定が難しいとされてきた電流DLTS法も、十分なノイズ対策とサンプリング時間を速くすることにより、有効な評価法になりうることを示した。ここで開発した信号処理方法はテクニカルレポートとして公表予定である。2.この電流DLTSシステムの有効性を確かめるために、Auを含むシリコンp^+n接合ダイオードに対して,電流DLTS(deep level transient spectroscopy)と容量DLTSの比較検討を行った。その結果、測定が最も難しいと思われた禁止帯中付近の欠陥(具体的にはSi中の金欠陥)でも、高感度で測定できるようになった。こうして、SOI試料への電流DLTSの適用は今年度中に着手できる見通しがたった。次年度は、SIO構造の1つであるSOS構造の1つであるSOSに対して,上述の過渡電流分光法を適用し,その欠陥の詳細な特性づけを行う。更に,界面準位の定量的評価を試みる。本研究では,SOI(Silicon on Insulator)構造におけるシリコン結晶薄膜の電気的評価技術を確率し,その結晶膜中の欠陥と界面準位の物性を解明することを目的としている。1.SOI構造におけるシリコン薄膜の欠陥評価として、電流DLTS(Deep Level Transient Spectroscopy)法に注目し、その有効性を検証するために,電流DLTS評価装置の試作を行った。この電流DLTSシステムを、Auを含むシリコンp^+n接合ダイオードに適用した。その結果、測定が最も難しいと思われた禁止帯中央付近の欠陥(具体的にはSi中の金欠陥)でも、高感度で測定できるようになった。結論として、電流DLTSは、欠陥に捕らえられているキャリアの放出過程を速い時間変化(時定数:1ms以下)で検討することにより、評価法として有効に活用できることを明らかにした。2.SOSウエハに電流DLTS法を適用して、ブロードな信号が観測された。これらの信号は、容量DLTSでは観測できないことより、SOI構造における欠陥評価に、電流DLTS法が非常に有効であることを示した。信号解析は次年度に行う計画である。次年度は、SOI構造として、SOS、SIMOX、貼り合わせウエハを研究対象とし、上述の過渡電流分光法を適用し,その欠陥の詳細な特性づけを行うこととする。更に,3種類のウエハ特性の比較により、欠陥形成の機構を検討し、欠陥・界面準位の制御に関して指針を得る。