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原料分子制御法によるAlNおよびAlGaN混晶の厚膜エピタキシャル成長

本申請研究では、原料分子を制御した新しい気相成長法により窒化物半導体の高品質基板結晶の実現を目的として、(1)石英反応管と反応しないAl原料の利用、(2)生成の自由エネルギー変化が大きく高温成長や高速成長が期待できるIn原料の利用により、高品質なAlN,InNおよびAlGaNの厚膜エピタキシャル成長に関する研究を行った。その結果、AlN,AlGaNおよびInNの高品質・厚膜エピタキシャル成長に成功した。窒化物半導体材料は深紫外領域から赤外領域までの広大なエネルギー領域をカバーする材料として、青紫色材料以外への応用に関しても世界的に注目されている。結晶品質そのものが新機能素子の実現や素子性能を決めてしまうと言っても過言ではない状況の中で、近年、高品質な自立基板結晶に関する研究に大きな注目が集まっている。現状では、コストの問題は残るがGaN基板結晶は市販されるに至っており、AlNに関する研究も多くなされておりAlN基板結晶の実現も近いと考えられる。一方、GaNやAlNと異なりInN結晶はその結合エネルギーが非常に小さく、このためにInN成長は低温および低成長速度の条件で行われているのが現状である。このために、InNの高品質バルク結晶の実現が強く望まれている。さらに、新機能素子実現の観点からGaNとAlNの混晶であるAlGaN基板結晶の実現も望まれている。本申請研究では、原料分子を制御した新しい気相成長法により窒化物半導体の高品質基板結晶の実現を目的とする。具体的には、(1)石英反応管と反応しないAl原料の利用、(2)生成の自由エネルギー変化が大きく高温成長や高速成長が期待できるIn原料の利用により、高品質なAlN, InNおよびAlGaNの厚膜エピタキシャル成長を目的とする。これまでの半導体結晶とデバイスの歴史を見るまでも無く、成長結晶そのものが新機能素子の実現や素子性能を決めてしまうと言っても過言ではない。このため、高品位なエピタキシャル層の実現のためには、高品質な自立基板結晶の実現が世界的に急務になっている。本研究では原料分子を制御した新しい気相成長法により窒化物半導体の高品質基板結晶の実現を目的とし、(1)石英反応管と反応しないAl原料分子を用いた高品質なAlNおよびAlGaNの厚膜エピタキシャル成長(2)生成の自由エネルギー変化が大きく高温成長や高速成長が期待できるIn原料分子を用いた高品位InNの厚膜エピタキシャル成長を、目指した。平成18年度に行った主な計画成果を以下に示す。1.既存のHVPE成長装置を改修し、原料供給比の制御によりGaNからAlNまでの結晶成長が可能な成長装置を構築してAlGaN成長が原料分子制御法HVPEで成長が可能なことを示すとともに、原料供給比と析出組成の関係を明らかにし、キャリヤガス中の水素分圧がAlGaN成長に大きな影響を与えることを示した。2.原料分子制御HVPE法により、高品質InNの高速成長に始めて成功した。平成19年度に装置の新設を計画している。4.既存のAlN成長HVPE装置を用いて、Si初期基板上への高品質AlN厚膜結晶の成長を世界で始めて実現した。5.AlN、AlGaNおよびInNの厚膜結晶の物性測定に加え、本研究で購入した新しい測定法としてラマン分光装置を導入し、測定の確立を行った。平成19年度の本研究分野の研究計画およびその成果について述べる。1.高品質AINの厚膜成長を目指す2.均一なAlGaN三元混晶の厚膜成長を目指す4.結晶評価成長作製した厚膜エピタキシヤル膜の物性評価を、X線回折、光吸収、CL測定、および昨年度経費でマップ部分のソフトを購入したPL測定、およびレーザーラマンを用いて結晶評価を行った。結晶品質そのものが新機能素子の実現や素子性能を決めてしまうと言っても過言ではない状況の中で、本研究では原料分子を制御した新しい気相成長法により窒化物半導体の高品質基板結晶の実現を目的として研究を進めている。具体的には、(1)石英反応管と反応しないAl原料の利用、(2)生成の自由エネルギー変化が大きく高温成長や高速成長が期待できるIn原料の利用により、高品質なAIN, InNおよびAIGaNの厚膜エピタキシャル成長を目的とした。平成20年度の本研究分野の研究計画およびその成果について述べる1.高品質AINの厚膜成長を目指す特に、成長温度、原料送入V/III比の確率を行うとともに、基板結晶からの剥離技術の確立を行った。

2.均一なAIGaN三元混晶の厚膜成長を目指す熱力学解析結果を元にして、AICl_3-GaCl系を用いた原料分子制御HVPE法により、気相-固相関係を明らかにするとともに、成長膜厚および析出組成の均一性が5%以内の均一成長に成功した3.熱力学解析成長シュミレーションによる最適な成長原料探索Si汚染の少ない原料分子の探索を熱力学解析により行った4.成長装置の改良より安定した成長を得るために、ヒータを購入し設置した。これにより、2インチで1500°Cまでの加熱が可能になった窒化物半導体材料は深紫外領域から赤外領域までの広大なエネルギー領域をカバーする材料として、青紫色材料以外への応用に関しても世界的に注目されている。近年、高品質な自立基板結晶に関する研究に大きな注目が集まっている。現状では、コストの問題は残るがGaN基板結晶は市販されるに至っており、AlNに関する研究も多くなされておりAIN基板結晶の実現も近いと考えられる。一方、GaNやAINと異なりInN結晶はその結合エネルギーが非常に小さく、このためにInN成長は低温および低成長速度の条件で行われているのが現状である。このために、InNの高品質バルク結晶の実現が強く望まれている。さらに、新機能素子実現の観点からGaNとAlNの混晶であるAlGaN基板結晶の実現も望まれている。本申請研究では、原料分子を制御した新しい気相成長法により窒化物半導体の高品質基板結晶の実現を目的とする。具体的には、(1)石英反応管と反応しないAl原料の利用、(2)生成の自由エネルギー変化が大きく高温成長や高速成長が期待できるIn原料の利用により、高品質なAlN, InNおよびAlGaNの厚膜エピタキシャル成長を目的とした。平成21年度は、平成20年度までに明らかにしたAlNおよびAlGaN成長に関する知見を元に、さらなる高品位厚膜結晶の成長を目指し研究を行った。主な、成果を下記に示す。(AlN)(1)超高温成長におけるフリースタンディング結晶の高品位化(欠陥密度の低減化)、(2)初期基板結晶の新しい剥離法に関する研究(AIGaN)(1)原料混合条件と組成均一性の関係、(2)高品質化(低欠陥化)の研究(InN)(1) InCl_3を高効率に生成する原料部反応系を備えたInN成長装置の構築、(2)熱力学解析による高速成長・高品位InNのHVPE成長条件の探索窒化物半導体材料は深紫外領域から赤外領域までの広大なエネルギー領域をカバーする材料であるため、紫外領域から赤外領域までの発光・受光が可能である。さらに、材料の大きなバンドギャップを利用した高耐圧の電子デバイス材料としても大きく注目されている。このような大きな特徴から、脱炭素社会や省電力のキーマテリアルでもある。素子性能は結晶品質そのものが機能や性能を決めてしまう言っても過言ではない状況であり、近年、高品質な自立基板結晶に関する研究に大きな注目が集まっている。現状では、コストの問題は残るがGaN基板結晶は市販されるに至っており、AlN基板結晶の実現も近いと考えられる。一方、GaNやAlNと異なりInN結晶はその結合エネルギーが非常に小さく、このためにInN成長は低温および低成長速度の条件で行われているのが現状である。このために、InNの高品質厚膜結晶の実現も強く望まれている。本科学研究費の最終年である平成22年度は、これまでの研究の総括として下記の研究を行った。なお、これらの成果は研究発表や研究論文にて行った。
阪神・淡路大震災後におけるNPOと地域コミュニティの相互作用過程の検証

本研究は、阪神・淡路大震災を契機とするボランティア元年前後から今日に至る過程において、民間非営利組織(以下、NPO)と地域コミュニティや他組織がどのように相互作用し、組織や活動の特性が形成されてきたのかという点に基本的な問題関心をおいている。地縁組織を含むNPOを取り巻く多様な主体との関係、関連施策の与える影響などを明らかにすることは、同じ制度下にあって「なぜ地域によりNPOの特性が異なるのか」という問いに対する説明原理の導出につながると考えられる。本年度は、理論枠組みの検討(社会学・経済学)を継続するとともに、2016年度実施の兵庫県内全NPO対象の定量調査(有効回収数569、回収率27.7%)の分析を継続し、2017年度に新たに実施した神奈川県内全NPO対象の調査(有効回収数1,140、回収率33.7%)のデータクリーニングおよび分析を行った。この調査では、活動の内容と状況、組織運営、組織内外のネットワーク、組織風土などを訊ねており、基本的項目において兵庫・神奈川に大きな差がないことが確認される一方、活動分野やその多様性、ネットワーク構造などにおいて、相違も見られるなど、理論的見地からも新しい発見があった。当初の研究目的に達するのみならず、それを大きく超えて、地域間比較まで行うことができたのは大きな成果といえる。これら研究成果については、学会報告、論文執筆、その他発表を行っている。また、以上の検討や分析作業の場として「社会ネットワークと非営利組織研究プロジェクト」研究会を共催で行った。なお、アウトリーチ活動として、兵庫県調査については、県中間支援組織等の協力を得ることで、NPO法20年を契機に行われた地域フォーラム(兵庫県内4箇所)で報告を行う機会を持つことができた。報告書の形で研究成果を共有するとともに、今後の政策や活動実践の基礎資料として活用されることも期待できる。本研究の基本的な問題関心は、民間非営利組織(以下、NPO)と地域コミュニティが、「ボランティア元年」とされる阪神・淡路大震災の前後より今日に至る過程で、どのように相互作用してきたのかを跡づけることにある。地縁的な関係とNPOの相互作用の効果、地域関連施策の与える影響、NPOなどの中間集団のネットワーク形成過程などを明らかにすることは、「なぜ地域によりNPOの特性が異なるのか」という問いに対する、関係論・相互作用論的な説明を導出することにつながると考えられる。こうした問題意識をもとに、本年度は、主として資料収集・分析に基づく市民活動の歴史の検討、また社会学(社会ネットワーク論、社会運動論、福祉社会学、地域社会学等)に加え経済学(公共経済学、経済政策論、経済体制論等)の既存研究の検討から理論枠組みの精査を行った。前者についてはとくに1995年の震災時に至る過程で兵庫・神戸の市民活動がどのように展開してきたか(いわゆる「ボランティア元年」がどのように準備されたか)について、後者については、ヒューマンサービスやまちづくり分野における先行研究の検討から、次年度以降に予定している組織調査の分析フレームや仮説の検討を行った。また、この組織調査の実施を見据え、実査を行う対象や調査研究体制の準備もあわせて進めた。これらの検討・研究発表の場として「社会ネットワークと非営利組織ワークショップ」との共催で研究会を行った。このほか、研究成果の一部については書籍などの形でまとめた。当初予定にあったとおり、理論的な検討を深めることと調査準備の着手について実施できていると考える。他方、この過程で、鍵概念のひとつである「関係財」と従来の社会関係資本との関連など、理論的な側面でさらに検討を要する論点も出てきており、それらの深化については次年度以降に進めていきたいと考えている。また、調査実施については、その実施体制などの構築には着手しているが、より確実かつ効果的な調査を実施するために必要な準備が残されており、これらについては次年度に実施予定である。本研究の基本的な問題関心は、民間非営利組織(以下、NPO)と地域コミュニティがどのように相互作用しているかについて、その実態の把握と効果・影響について明らかにする点にある。とりわけ、「ボランティア元年」とされる阪神・淡路大震災の前後より今日に至る過程に着目する。NPOの特性を論じる際に、地域関連の施策や法制度のみならず、地縁関係や中間支援組織を含む地域ネットワークとNPOの相互作用を明らかにすることにより、「なぜ地域によりNPOの特性が異なるのか」という問いに対する、関係論・相互竿要論的な説明を導出することにつながると考えられる。本年度は、昨年度より継続して行っている、資料収集・分析に基づく市民活動の歴史の検討、社会学(社会ネットワーク論、社会運動論、福祉社会学、地域社会学等)と経済学(公共経済学、掲載政策論、経済体制論等)に依拠した理論枠組みの検討を行った。これらを踏まえ、実証的な調査の研究枠組みを構築し、兵庫県のNPO法人全数を対象とした質問紙調査を実施した。この実査にあたっては、複数回の研究会の開催に加え、学会のラウンドテーブルにおいて広く討議を重ねるとともに、当該地域のNPOの協力を得て実査を行うという地域調査の実施体制を構築することにより、精度の高い調査が可能となった。次年度おいてこれらの分析を行う予定であるが、研究の一部の成果については、上述の学会発表、書籍、雑誌記事などの形で一部発表を行っている。当初予定通り、理論的な検討を進めることにより調査実施に必要な分析枠組みの構築が可能となった。また実査に必要となる調査実施体制の構築も完了し、当該地域のNPOの協力を得る形で実査を終えることができた。

「ボランティア元年」とされる阪神・淡路大震災(1995年)の前後より今日に至る過程で、民間非営利組織(以下、NPO)と地域コミュニティがどのように相互作用し、組織や活動が形成されてきたのかを跡づける点に本研究の基本的な問題関心がある。地縁的な関係とNPOの相互作用の効果、地域関連施策の与える影響、NPOなどの中間集団のネットワーク形成過程などを明らかにすることは、同じ国の制度下にあって「なぜ地域によりNPOの特性が異なるのか」という問いに対して、関係論・相互作用論的な説明の導出につながる。本年度は、昨年度実施した被災地域を含む兵庫県全NPOを対象とする調査(有効回収数569)の分析を進めた。本調査は、組織や活動に関する基本的なプロフィールに加え、組織内外のネットワーク状況について訊ねており、ネットワーク構造と組織特性の関連を導きうるものとなっている。この分析を行った上、研究チームによる研究会での検討を経て、学会発表、ラウンドテーブルを行った。成果については現在査読中で、さらに今後も研究成果を発表する予定である。さらに、年度後半においては、上記との比較の観点から、神奈川県のNPO法人全数を対象に同様の調査を共同で実施した。基本的な調査設計を継承するとともに、前回の結果も踏まえて新しい調査項目も設定し、当該分野の組織調査としてより精度の高いものになっている。調査実施は年度内に終了し、次年度にデータクリーニングやアフターコーディングを施した後、分析を行い、学会発表などでその成果を問う予定にしている。以上の検討・研究発表の場として「社会ネットワークと非営利組織ワークショップ」を共催で行った。また、社会学(社会ネットワーク論、社会運動論、福祉社会学等)、経済学(公共経済学、経済政策論等)の検討から理論枠組みの精査を行った。概ね実施計画通り進捗していることに加え、昨年度実施の調査が一定の規模で行えたため、その分析に多様な観点を持ち込むことができた。とくに、研究会への若手研究者の参加があることで、当初よりも分析枠組みが広がり、新たな視点を取り込むことができた。学会、ラウンドテーブルでの発表、査読誌への投稿などにつながった。こうしたことを受け、次年度より研究分担者を増員する予定となっている。さらに、共同で実施した神奈川県調査においては、当地の中間支援組織との調査実施体制を構築することができ、加えて神奈川県の調査協力を得られたことで、当該分野の調査としては高い回収率につながった。地域の関心の高さを示すとともに、調査研究の重要性や実施方法の理解に寄与したと考えられる。本調査を契機に研究ネットワークのさらなる広がりも考えられ、直接的な成果とは別に、中長期的な展開の可能性が見出されたことは大きな進展と考えている。本研究は、阪神・淡路大震災を契機とするボランティア元年前後から今日に至る過程において、民間非営利組織(以下、NPO)と地域コミュニティや他組織がどのように相互作用し、組織や活動の特性が形成されてきたのかという点に基本的な問題関心をおいている。
クラウドセンシングによる自己組織型電波伝搬モデル構築に関する研究

本研究課題は、世の中に存在する多数の無線端末を無線観測装置としてクラウド連携し、集約した情報を基に、周波数共用性能を飛躍的に改善させる自己組織的な電波伝搬モデル化構築技術の確立を目的として研究活動を行った。これらの研究を通して、多数の端末を用いた無線環境観測・統計化技術の検討、観測結果の集約による電波伝搬モデル化技術の検討、実証実験による精度評価を行い、将来の持続的な無線通信技術の発展のための周波数資源確保の基盤技術を確立した。本研究課題は、有限の資源である無線資源を複数システム・端末で有効的に共有する際に、周波数共用性能を飛躍的に改善させるためのクラウドセンシングによる自己組織型電波伝搬モデル構築を目指して、以下を実現する。1.多数の端末をクラウド連携することで実際の無線環境を精度よく把握する技術の確立、2.連携して得た無線環境情報を元に場所依存の電波伝搬モデルを自律的に高い精度で構築、3.クラウドセンシングによる電波伝搬モデル化の実証実験により有効性と精度を確認する。平成27年度はこれらの目標に対して、以下の研究を進めた。1つ目として、無数のPeer-to-Peerリンクが分散的に混在するネットワークを対象に、各通信結果の情報を蓄積することで任意の送受信位置での電波伝搬特性を予測する手法を検討した。異なるリンク間の電波伝搬特性の空間相関に着目し、クリギング法を用いることで距離減衰およびシャドウイングによる伝搬減衰量を推定する手法を提案した。2つ目として、通信状態が変化するプライマリ送信機が多数存在する環境下において、多端末の観測値をデータベースに蓄積し、観測値から送信機状態を識別する手法について検討した。観測値を時系列データとみて、通信チャネルの統計情報から観測値の確率分布を仮定し、隠れマルコフモデルを適用することで、通信機の状態変化を識別した。最後に、多数小型端末をセンサーと見なし無線環境を収集するシステムを対象に、端末側で発生する誤差を含んだ観測情報をデータベース側で補正するキャリブレーション技術を検討した。誤差にはランダム性を有する誤差や端末固有のオフセット値を想定し、EM法に基づく反復法による多数端末毎の誤差を一括推定する手法を提案した。予定した実装作業の一部について、利用する学習アルゴリズムをより精度の高いものに変更したことにより、計算機シミュレーションを再度やり直す必要が生じ、予算の年度繰り返しをお願いしたが、研究活動は想定以上に進捗があり、順調に進んでいる。本年度は研究開発の2年目として以下の研究を進めた。一つ目の検討として、観測データに間の関係性を特徴量として抽出・活用することで無線環境データベース高精度化を図った。本検討では、ニューラルネットワークの一種である自己組織化マップに観測情報を逐次的に学習させ、その特徴量の一部が出力結果として得られる性質を利用しデータベース構築手法について検討を行った。数値シミュレーションにより、簡易な計算を逐次的に行うことで高次情報の抽出や、データベース情報の精度改善が行えることを明らかにした。二つ目の検討として、電波伝搬の中区間変動要素における高い周波数相関性に着目し、無線環境の統計情報を周波数軸上で補間することで、観測チャネル数を削減した上での複数チャネルの高精度な無線環境認識を図った。5GHz帯無線LANの信号を用いた観測実験により、平均受信信号強度及びシャドウイング変動の高い周波数相関を確認した。また、観測データを用いて端末固有の観測誤差を確認し、その補償法として昨年度に検討したEM法に基づく反復法によるキャリブレーション手法について実測値をもとにその有効性の検証を行った。三つめの検討として、前年度に提案した無線分散ネットワーク向けの電波伝搬特性予測手法に関する検討結果を踏まえ、高効率な通信パラメータ設計について検討した。テレビ放送局のようなユーザとの周波数共用環境を想定し、周波数の二次利用者である無線分散ネットワークシステムの送信電力設計法を検討した。従来は二次利用者側の電波伝搬特性の予測誤差が一次利用者の通信品質に大きく影響を与えるという問題があったが、電波伝搬変動の分散値を過大に推定することで、一次利用者の通信品質を一定に保ちつつ自身の周波数利用機会が確保できることを明らかにした。当初の計画通り研究は進捗しており、理論的な面と実証的な面でバランスよく研究が進んでいる。平成29年度は、前年度までに実施したスマートフォンを用いたクラウドセンシング端末の実装と電波伝搬データベースのモデル化および自己キャリブレーション機能の理論的な検証をもとに、実証実験を中心として提案手法の有効性の検証を行い本研究開発課題の総括を行った。一つ目の課題として、「課題1ー3:クラウドセンシング端末自己キャリブレーション技術の検証」の検討を行った。本研究では、端末の状態による観測値への影響を自己キャリブレーションする手法の検討を行っているが、本年度はフェージング環境におけるデータに対して、メッシュ化したエリア上で補償を行い精度改善を図る手法を提案しその評価を実施した。二つ目の検討として、「課題2ー1:クラウドセンシングを活用した自己組織的電波伝搬モデル化手法の考案」および「課題2ー2:電波伝搬モデルの空間および周波数相関性の検証」として、課題2ー1で構築した電波伝搬モデルを利用し、課題2ー2で同一のモデルが適用できる空間的な広がりおよび周波数的な広がりについての検証を行った。ここでは、実際の無線LAN端末を使い、屋内および屋外で空間および周波数相関を導出したうえで、モデリングを行うことで、観測間隔を開けた場合でも精度の高い環境予測ができることを実証した。最後に、「課題3.クラウドセンシングを用いた自己組織的電波伝搬モデル化実証実験」として、無線LANおよびITS車車間通信環境に置いて取得したデータを基に、伝搬伝搬予測精度の確認を行った。

3年間の活動を通して、通信端末で観測した情報を基に、電波伝搬モデルを構築するための基盤技術を、理論面、計算機シミュレーションおよび実証実験を通して確認することができた。本研究課題は、世の中に存在する多数の無線端末を無線観測装置としてクラウド連携し、集約した情報を基に、周波数共用性能を飛躍的に改善させる自己組織的な電波伝搬モデル化構築技術の確立を目的として研究活動を行った。これらの研究を通して、多数の端末を用いた無線環境観測・統計化技術の検討、観測結果の集約による電波伝搬モデル化技術の検討、実証実験による精度評価を行い、将来の持続的な無線通信技術の発展のための周波数資源確保の基盤技術を確立した。クラウドセンシングによる自己組織型電波伝搬モデル構築に向けて着実に基礎技術の研究開発を進めており、平成28年度には実験を伴ったより実用的な研究にも取り組み始めている。実証実験と理論検討両面から実際の電波伝搬モデル化に寄与できる研究成果を目指して継続的に研究活動を進める予定である。2年間の研究活動は順調に推移し、要素技術としての研究が固まってきている。平成29年度は最終年度として、本研究課題の有効性を確認するため、総合的な特性評価と実証実験による実環境データを用いた性能確認を進める予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。移動通信29年度が最終年度であるため、記入しない。
抗HIV/抗CD3ハイブリッド抗体によるAIDS治療法の開発

CD3に対するモノクローナル抗体(mAb)とHIVのgp120に対するmAbとでBifunctional anti-body(BFA)を作成し、これを末梢血リンパ球に結合させて、HIV感染細胞と混合培養すると、感染細胞の排除が極めて効率よく起こることを昨年度迄の成果として示した。そこで患者の治療にも実用化しうるBFAの作成をめざし、患者から分離したHIVの細胞表面抗原に対するmAbの探索を行った。その結果、HIVのgp41に対するmAbであるIV-1-4G6及びIV-1-3-3が野生株HIVとして分離したHIV_<SKMT>及びHIV_<ISKR>の感染細胞に反応することがわかった。HIV_<IIIB>感染細胞にも弱く反応したがHIV_<GUN>には反応しなかった。従って、gp41に対するmAbは全てのHIV-1の反応するわけではないが、gp120に対するmAbよりはstrain specificityがはるかに広いと考えられた。そこでmAbのIV-1-4G6やIV-1-3-3とCD3に対するmAbであるUCHT-1とでBFAを作成した。これらのBFAで感作したリンパ球をHIV感染患者由来の野生株ウイルスであるHIV_<SKMT>を感染させた細胞に作用させてみた。その結果、gb41に対するmAbとCD3に対するmAbとで作成したBFAも、感染細胞に対するリンパ球の細胞障害反応を誘導することができることが認められた。すなわち^<51>Crで標識したHIV_<SKMT>感染細胞をBFAで処理したリンパ球と混合培養を6時間行い、反応後上清に遊離した^<51>Crを測定し、特異的細胞障害が起こっていることを確かめた。同様の実験をHIV_<ISKR>感染細胞を用いて行っても特異的細胞障害反応が認められ、gp41に対するmAbのbroad specificityがBFAを介した細胞障害反応でも認めることができた。従って、数種類のmAbのパネルを用意することで、多くのHIV株をカバーできると予測される。
分子系の極微構造反応の計測とダイナミクス

本特定領域研究は平成16-18年度の領域研究として採択され,3年間にわたり86研究課題が連携して研究を展開し基盤研究を展開してきた。その結果,各研究課題の研究のみならず,多くの班内・班間の領域内共同研究を生み出すことができた。平成19年度はこの3年間の領域研究で生まれた成果のとりまとめ作業を行った。具体的には,研究成果報告書として下記の3冊の発行を行い,領域研究者や外国人を含む領域アドバイザーに配布した。1.成果報告書(その1研究課題別成果報告書):339ページ計画研究課題は3年間,公募研究課題は2年間の各研究課題の研究成果をA4サイズ2ページの文章(和英)とA4サイズ2ページ図表(英文)によりまとめた。2.成果報告書(その2共同研究成果報告書):130ぺージ領域内の共同研究65件の研究成果を共同研究成果報告書としてまとめた。3.成果報告書(その3成果発表リスト):247ページ各研究課題の代表者および分担者による本領域研究に関する論文全1235報・総説解説220報・著書183件・国際会議発表1192件・特許41件の全リストを成果発表リストとしてまとめた。加えて,本領域研究の若手研究者により「極微構造若手の会」が組織され研究会を行ったが,その内容をレポートにまとめ,「極微構造若手の会」発行の冊子体として出版した。(成果報告書その2付録)また,別途この成果を世界に向けて発信するための英文書を出版するための準備を行った。本特定領域研究においては、不均一系化学反応の新しい計測法の開発とそれを駆使した反応ダイナミクスの解析を目指す研究者の叡智18計画研究を集めてA01班「単一細胞反応計測」、A02班「固液界面反応計測」、A03班「活性表面構造ダイナミクス」、A04班「有機結晶構造ダイナミクス」の4つ組織的研究チームを作り、連携して研究を展開している。本年度は領域全体の研究推進を図るため、次の活動を行った。○領域研究の活動および成果の公表平成16年10月2日に第1回公開シンポジウムを、平成17年2月2-3日に第2回公開シンポジウムを行った。第1回シンポジウムでは、本領域研究の研究構想の公開および計画研究班代表者4名による発表を行い、参加者150名を集めた。また第2回シンポジウムでは参加者136名のもと、計画研究代表者による研究計画発表および本年度成果報告に加え、一般からのポスター発表50件も行い、領域メンバー以外の研究者との研究ディスカッションも行うことができた。他にもWEBホームページの公開、ニュースレター、研究報告書(本年度活動報告書)、名簿の発行を通し、領域研究の活動および成果の公表を行った。○研究推進および評価平成16年10月2日と平成17年2月2日に総括班会議を開催し、今後の研究推進の方針を議論するとともに今年度の研究成果に対して日本人評価委員より助言受けた。また11月には外国人評価委員の一人であるP.F.Barbara教授を招へいし、国際競争力の観点から本特定領域研究の研究推進について討論を行った。総括班と同日には計画研究代表者による計画班会議を行い領域全体の研究推進方針の徹底を行った。またA01班とA02班においては、それぞれ11月4日と11月20日に班会議を行い、班内の情報交換および共同研究の推進を図った。○領域専用のサーバー内データベースを作成し、領域内研究者間での情報の共有および情報交換を行っている。本特定領域は「不均一系化学反応の新しい計測法の開発とそれを駆使した反応ダイナミクスの解析」を目指し、領域全体を[A01項目:単一細胞反応計測][A02項目:固液界面反応計測][A03項目:活性表面構造ダイナミクス][A04項目:有機結晶構造ダイナミクス]の4項目に分け、総括班および計画研究18課題で平成16年度に研究を開始した。本年度からは公募研究68課題が加わり全86課題グループ研究を展開している。○領域研究の活動および成果の公表全体会議およびシンポジウムの開催:第3回シンポジウム(平成17年7月1-2日北海道大学)を非公開で開催し、本研究領域の推進方法の確認と全研究課題の研究計画の発表を行った。また平成18年1月27-28日には仙台にて第4回シンポジウムを開催し、本年度の研究成果発表会を公開シンポとして行った。その他:平成18年1月にはニュースレターNO.2を発行するととともに、ホームページを通して随時研究成果を公開している。○研究推進および評価総括班会議の開催:平成17年7月1日に第3回総括班会議を開催し、今年度研究推進の方針に関する議論するとともに、評価委員より推進方法についての助言を頂いた。また平成18年1月27日には第4回総括班会議を開催し、平成18年度の活動方針についても議論を行った。評価の実施:総括班評価委員には第3回・第4回シンポジウムに参加頂き、班員の研究内容に関するコメントを頂戴し、各班の研究推進に反映させている。領域内共同研究の推進:66件の班内共同研究および16件の班間共同研究を企画し、さらに推進するために、各班による班会議を行った。領域の若手研究者による「極微構造反応若手の会」

組織:1月28日16:30より東北大にて第1回研究会を開催し、30名余の若手研究者が集まり、本領域研究の今後の展開についても議論を行った。本特定領域は「不均一系化学反応の新しい計測法の開発とそれを駆使した反応ダイナミクスの解析」を目指し、領域全体を[A01項目:単一細胞反応計測][A02項目:固液界面反応計測][A03項目:活性表面構造ダイナミクス][A04項目:有機結晶構造ダイナミクス]の4項目に分け、平成16年度は総括班および計画研究18課題で領域研究をスタートし、平成17年度は公募研究68課題、平成18年度は公募研究66課題とともに領域研究を展開してきた。本年度は領域最終年度にあたり、メンバーの研究推進状況の評価とそれに基づく最終目標達成に向けての一層の推進を図った。また領域内の班内・班間共同研究の推進に力を入れた。主な活動は下記の通りである。1.研究評価○平成18年6月に行った第5回公開シンポジウムに外国人評価委員(6名)を招待し、国内の評価委員(4名)とあわせ10名の評価委員より、メンバー全員の成果発表に対する助言をもらった。○平成18年10月に行った第6回公開シンポジウムでは、第5回公開シンポジウム時の評価委員からのコメントをもとに個々の研究が進められているかの確認および助言を行った。○平成19年1月に行った第7回公開シンポジウムでは、主に年度当初の研究計画に沿った研究が進められているか、またその達成度について確認を行った。2.領域内共同研究の推進個々の研究課題だけでなく、班内・班間共同研究の推進を奨励し、第6回および第7回公開シンポジウムの発表時には必ず領域内の共同研究の成果の発表を行った。3.研究成果の公開○平成18年6月、10月、平成19年1月の3回の公開シンポジウムは広く一般に公開して開催した。また名誉教授のみならず高校教諭、サイエンスライター、民間企業技師長の方々に参加してもらい意見を頂いた。○ニュースレターNo.3の発行や領域のホームページを作成し、領域研究の主な成果を広く公開した。本特定領域研究は平成16-18年度の領域研究として採択され,3年間にわたり86研究課題が連携して研究を展開し基盤研究を展開してきた。その結果,各研究課題の研究のみならず,多くの班内・班間の領域内共同研究を生み出すことができた。平成19年度はこの3年間の領域研究で生まれた成果のとりまとめ作業を行った。具体的には,研究成果報告書として下記の3冊の発行を行い,領域研究者や外国人を含む領域アドバイザーに配布した。1.成果報告書(その1研究課題別成果報告書):339ページ計画研究課題は3年間,公募研究課題は2年間の各研究課題の研究成果をA4サイズ2ページの文章(和英)とA4サイズ2ページ図表(英文)によりまとめた。2.成果報告書(その2共同研究成果報告書):130ぺージ領域内の共同研究65件の研究成果を共同研究成果報告書としてまとめた。3.成果報告書(その3成果発表リスト):247ページ各研究課題の代表者および分担者による本領域研究に関する論文全1235報・総説解説220報・著書183件・国際会議発表1192件・特許41件の全リストを成果発表リストとしてまとめた。加えて,本領域研究の若手研究者により「極微構造若手の会」が組織され研究会を行ったが,その内容をレポートにまとめ,「極微構造若手の会」発行の冊子体として出版した。(成果報告書
間葉系幹細胞から心筋細胞への分化過程に於けるイオンチャネルの機能発現機序の検討

本研究は、幹細胞から心筋細胞へ分化誘導する過程で心筋細胞としての機能を獲得していく経過およびその機序を解明する事を目的とした。特に、細胞の分化、増殖やその他種々の機能に重要な働きをし、且つ心筋細胞の興奮-収縮に必要不可欠な細胞内Ca^<2+>に注目し、そのシグナル伝達系が分化の過程でどのように発現し機能を獲得して行くのかを検討した。本申請課題であるヒト間葉系幹細胞から心筋への誘導法は未だ困難であり本研究機関内では成功しなかった。従って、本研究の目的を達成するために既に分化誘導法が確立しているマウスの胚性幹(ES)細胞を用いての検討も行っており、以下の結果を得ることが出来た。未分化のES細胞では細胞膜のCa流入経路はstore-operated Ca entry (Isoc)が主であり、電位依存性Caチャネルは遺伝子的にも全く発現は認められなかった。心筋分化の初期(4-6日)でT-type Caチャネルの発現と機能が見られ始め、L-type Caチャネルの発現は遅れて分化の中期(10日)頃認められ始めその後心筋に分化すると共に電流が増大した。細胞内Ca放出機構は未分化の時期にはリアノジン受容体は機能しておらず、IP3受容体からのCa放出が主であったが、心筋分化誘導の初期からリアノジン受容体の機能的発現が認められた。一方、細胞膜のNa-Kポンプは心筋タイプであるα-1はmRNA及びポンプ機能ともに未分化ES細胞には認められないが、分化の初期から発現が開始し、分化とともに増大して行った。Na-Ca交換機構の心筋タイプのNCX1はES細胞に既に発現していたが、心筋へ分化の過程でmRNAの発現量増加に伴い、交換機能も増大して行った。しかし、Na-KポンプとNa-Ca交換機構両者の機能的協関は分化の中期以降に成立することが判明し、両者の機能的協関には両蛋白の発現の他未知の因子の関与していることが示唆された。本年度は、骨髄由来の間葉系幹細胞(Mesenchymal Stem Cell:MSC)を培養し分化誘導させる前の非興奮性細胞としての機能の検討を行った。特に、細胞の分化、増殖やその他種々の機能に重要な働きをする細胞内のCa^<2+>に注目し、細胞膜Ca^<2+>流入経路、細胞外への汲み出し機構を明らかにすることが出来た。これらの成果は論文として発表した(Cell Calcium 2003)。しかし、間葉系幹細胞から,心筋への誘導は非常に困難で、数を重ねて実験を繰り返しているが未だ成功していない。これを確立するためのヒントを得るために胚性幹細胞(マウス)(ES細胞)から心筋への分化誘導の検討を行った。Cardiac α-action promoter GFP標識心筋前駆細胞を作成するために、クローニングを行い、この遺伝子をES細胞に発現させた。Leukemia inhibitoryfactor:LIFを培養液から,除去して培養をすると、4-5日後にはGFP蛍光を発する細胞が認識され始め、約2週間後にはこれらGFP蛍光発色細胞群の拍動が認められ始め、心筋への分化誘導を確立することが出来た。GFP蛍光発色をパイロットとして心筋前駆細胞を分化経過の各ステージで収集し、分化過程における細胞機熊調節機構の発現様式、機序の検討を1)遺伝子/蛋白解析,2)細胞内カルシウム蛍光測定,3)イオンチャネル電流記録等により行った。特に心筋細胞の機能に非常に重要な役割を果たすNa-Kポンプの機能的発現の詳細を解明することが出来、現在論文として投稿中である。未分化ES細胞にはNa-Kポンプが機能しているが、心筋への分化とともにその活性が増強していた。これらの機能に関与しているNa-Kポンプの遺伝子のタイプが分化の初期にはalpha 1が主であるが心筋での機能に重要な役割を果たすalpha 2は分化の4日ごろの初期から遺伝子の発現が認められ始め、その機能は分化とともに増強していることを明らかにすることが出来た。本研究で、マウスのES細胞からの分化を明らかに出来たが、人のMSCから心筋への分化誘導は未だ成功しておらず、今後引き続き研究を続ける必要があると考える。

一方、細胞膜のNa-Kポンプは心筋タイプであるα-1はmRNA及びポンプ機能ともに未分化ES細胞には認められないが、分化の初期から発現が開始し、分化とともに増大して行った。Na-Ca交換機構の心筋タイプのNCX1はES細胞に既に発現していたが、心筋へ分化の過程でmRNAの発現量増加に伴い、交換機能も増大して行った。しかし、Na-KポンプとNa-Ca交換機構両者の機能的協関は分化の中期以降に成立することが判明し、両者の機能的協関には両蛋白の発現の他未知の因子の関与していることが示唆された。
集積の経済のミクロ的基礎に基づいた政策評価手法の開発

本研究の目的は、集積の経済のミクロ的基礎を踏まえた次善の費用便益手法を確立することである。そのために、交通投資を組み込んだ都市集積の空間経済モデルを構築し、差別化された財の市場において発生する間接便益の理論的分析を行うとともに、実際の評価に用いる推計手法の研究を行った。差別化された財の種類が固定されているケースでは、間接便益は価格マークアップを用いて表現できる。差別化された財の種類が変化するケースはより複雑であり、場合によっては、追加的な便益がマイナスになることも考えられる。本研究では、(1)交通投資を組み込んだ都市集積の空間経済モデルにおける次善の便益評価に関する理論的分析と(2)差別化財についての価格のゆがみとバラエティーのゆがみを定量的に推定する統計手法の開発の2つを行い、次に、(3)開発した統計手法を実際のデータに適用し、主要なパラメータの実証的推定を行う。さらに、(4)以上の3つの成果を踏まえて、具体的な事例についての政策シミュレーションを行うこととしている。23年度は、(1)と(2)を実施し、(2)の統計手法の準備ができ次第、(3)の実際のデータを用いた推定を始める計画であった。これらのうち、(1)の次善の便益評価理論についての研究は大幅に進捗し、3本の英文研究論文をまとめた。(2)の統計手法の開発については、研究途上であり、次年度もバラエティーに関するゆがみの大きさを推定する手法の検討を継続する。(3)実際のデータを用いた推定については、推定に用いるデータの探索を行っている。そのために、交通投資を組み込んだ都市集積の空間経済モデルを構築し、次善の便益評価に関する理論的分析を行うとともに、実際の評価に用いる統計手法の研究を行った。理論的分析については、23年度、24年度にほぼ完成し、2本の研究論文が国際学術誌に掲載された。また、統計手法の開発については、生産面における集積の経済について、集計生産関数を用いる手法と価格マークアップの推計による手法とを検討した。消費面における集積の経済については集計生産関数を用いることができないので、その代わりに地価や住宅価格を用いる手法を検討した。これらの研究成果を基礎に、交通投資の幅広いインパクトと称して集積便益の計測に関する先駆的な取り組みを行っている英国の例をとりあげ、彼らの推計手法の批判的検討を行った。我々が得た結論は、英国の手法は大筋において理論的に正当化できるが、いくつかの理論的及び統計的問題点をもっていることである。第一に、集積便益と労働力率増加便益について他都市への悪影響を無視しており、これが過大評価をもたらしている。第二に、労働者の流入や労働化率の増加にともなって公共サービスの費用が増加する可能性があり、これが無視されている。第三に、消費面における集積便益の推計は困難である。さらに、鍵となるパラメータの推定においてもいくつかの困難がある。第一に、価格マークアップ自体の推定については、限界費用が観察可能でないので、直接的な推定が困難である。第二に、財の種類が可変であるときには、財の種類に関するマークアップの推定も必要であるが、これは原理的に難しい。第三に、集計生産関数の推定についても、大都市に能力の高い労働者が集まる傾向があることがバイアスをもたらしている可能性が大きい。この研究では、1交通投資を組み込んだ都市集積の空間経済モデルにおける次善の便益評価に関する理論的分析と、2差別化財についての価格のゆがみとバラエティーのゆがみを定量的に推定する統計手法の開発の2つを行い、次に、3開発した統計手法を実際のデータに適用し、主要なパラメータの実証的推定を行う。さらに、4以上の3つの成果を踏まえて、具体的な事例についての政策シミュレーションを行うこととしている。1の次善の便益評価理論についての研究はほぼ完成し、2本の研究論文が国際ジャーナルに掲載された。2の統計手法の開発については、生産面における集積の経済について、集計生産関数を用いる手法と価格マークアップの推計による手法とを検討した。4交通投資の政策評価シミュレーションについては、これまでの理論的研究から、CGEモデルのような一般均衡モデルを構築しなくても、便益評価が可能なことが明らかになった。統計手法の開発にやや手間取っているが、事前の便益評価に関する理論的分析が大幅に進捗したことから、おおむね順調であると判断している。25年度が最終年度であるため、記入しない。事前の便益評価に関する理論的分析がほぼ完成し、その他の分野について順調に進捗している。24年度は、次善の便益評価理論についての研究の精緻化と論文の仕上げを行うとともに、統計手法の開発については、バラエティーに関するゆがみの大きさを推定する手法の検討を継続する。

実際のデータを用いた推定については、推定に用いるデータの探索及び整備を行う。交通投資の政策評価シミュレーションについては、シミュレーション手法の開発にとりかかる。25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度は、次善の便益評価理論についてのこれまでの研究成果を実際の交通投資評価にどう使うかについての研究を行う。統計手法の開発については、消費面における集積の経済に関して地価や住宅価格を用いる手法が具体的に適用可能かどうかを検討し、実証的推定につなげていく。交通投資の政策評価シミュレーションについては、これまでの理論的研究から、CGEモデルのような一般均衡モデルを構築しなくても、便益評価が可能なことが明らかになったので、その手法を具体的な事例に適用する。
マクロファージーディライブド ケモカイン発現樹状細胞を用いた抗腫瘍ワクチンの開発

本研究では当初、T細胞を呼び寄せるケモカインを樹状細胞に産生分泌させ、樹状細胞がT細胞に抗原提示するステップを増強させることを考え、その腫瘍免疫への応用をめざした。そして、T細胞の遊走を刺激するケモカインとして、macrophage-derived chemokine(MDC、別名stimulated Tcell chemotactic protein-1、STCP-1)を取り上げ、MDCを樹状細胞内で発現させるために、MDCを発現する組換えアデノウイルスベクター(AdMDC)を準備した。しかし、研究を進めていく過程において、このようなケモカインは内因性に樹状細胞が産生しているものであり、むしろ腫瘍組織へ異所性に発現させた方が、その抗腫瘍効果が高まるのではないかと考えた。そこでこの仮説をin vivoで検証するために、マウス大腸癌細胞やマウス悪性黒色腫細胞を用いて、マウス皮下腫瘍モデルを作製した。これらの腫瘍にAdMDCを投与し、腫瘍細胞にMDCを発現させたところ、コントロールに比し有意に腫瘍の増殖が抑制された。そして、腫瘍へのAdMDC投与により、腫瘍特異的な細胞障害性T細胞が宿主内で誘導されているることが、CTLアッセイでわかった。さらに、このAdMDCによる抗腫瘍効果は、CD8の欠損マウスでは消失したことから、抗腫瘍効果における細胞障害性T細胞の重要性が裏付けられた。また、AdMDCを投与した腫瘍を免疫組織染色法で調べてみると、腫瘍内にCD8^+T細胞の集積が認められた。以上のことから、AdMDCを腫瘍内で発現させると、腫瘍に細胞障害性T細胞が呼び寄せられ、抗腫瘍効果が誘導されると考えられ、MDCの腫瘍内発現は腫瘍免疫療法として有用であることが示唆された。樹状細胞(以下DC)は、T細胞を通じて抗原特異的な免疫反応を引き起こしている抗原提示細胞である。DCは全身の末梢組織にて異物を貧食し、リンパ組織へ遊走した後に、その表面に抗原を提示しT細胞を刺激することにより、抗原特異的な免疫反応を惹起している。この際、抗原を直接T細胞に提示するために、DCはさまざまなサイトカインを産生分泌し、T細胞をDC自身へ呼び寄せている。Macrophage-derived chemokine(MDC、別名stimulated Tcell chemotactic protein-1、STCP-1)もそのようなCCケモカインの一種である。そこで本研究では、MDCをDC内で強発現させると、DCはより効果的にT細胞を呼び寄せるようになるという仮説を立て、抗原提示能力が増強されたDCの抗腫瘍ワクチンへの応用を検討している。本年度ではまず、MDCを強発現させたDCの抗腫瘍効果をin vivoで評価するために、マウス悪性黒色腫細胞B16-F10、マウス大腸がん細胞Colon-26、マウスLewis肺がん細胞をそれぞれ用いて、皮下腫瘍モデルの作製を行った。そして、マウスGM-CSF(granulocyte macrophage colony stimulating factor)とマウスIL-4(interleukin-4)を用いて、マウス骨髄細胞よりDCを調製した。次に、使用するDC数が多すぎれば、MDCを強発現させていないDCであっても、抗腫瘍効果を発揮すると考え、細胞数を変えたDCを上記の皮下腫瘍に投与することにより、抗腫瘍効果を失う最大のDC数を決定した。今後、これらの実験条件を用いて、MDCを強発現させたDCの抗腫瘍効果を検討し、さらにその抗腫瘍効果のメカニズムを明らかにしていく予定である。
階別リ-環の幾何学

1.対称空間の研究.a)擬ケ-ラ-アフイン対称空間のC^nの領域としての実現の可能性(金行).Kε型の擬ケ-ラ-単純既約対称空間(7つある)に対してコラニ・ウオルフ理論の拡張を階別リ-環を用いて行い,この種のアフイン対称空間のある稠密開集会はジ-ゲル領域に似た領域として実現できることを示した(前年度の研究の続き).b)コンパクト対称空間の構造の研究(長野).コンパクト対称空間内の極地と子午空間について詳細な研究を行った.c)互いに可換な対合で定義されるアフイン対称空間達の研究(長野).半単純群Gの,互いに可換な2つの対合が与へられた時,それらの各々と可換なカルタン対合が存在する.これら3つの対合から得られる13個の対称空間達の幾何学的関係を調べた。2.等質シンプレクティック多様体の研究(金行).多様体M上のシンプレクティック構造と互いに横断的な2つのラグランジュ的葉層構造の組をM上のパラケ-ラ-構造という.我々はリ-環内の双極化と弱双極化という概念を導入し,それらにより等質なパラケ-ラ-構造が記述できることを示した。又半単純階別リ-環から等質パラケ-ラ-多様体を自然に構成し,かやうなパラケ-ラ-多様体の同変コンパクト化をつくった。このコンパクト化の軌道構造を調べることが今後の問題である。3.実単純階別リ-環の分類(金行).金行ー浅野による分類論(1988)を用いて第2種の単純階別リ-環の分類を具体的に行った(46個ある)。この結果は田中昇・J.H.Chengによる結果を含む。4.強擬凸超曲面をもつ複素曲面の研究(加藤).5.カラビ・ヤウ多様体の研究(並河).楕円的纖維化をもつ3次元カラビ・ヤウ多様体とある種のコンパクト非ケ-ラ-多様体との関係を調べた。
狙撃エタノール注入と遺伝子治療の組み合わせによる肝細胞癌の総合的治療

経皮的エタノール注入療法の改良として、治療後病変にチタン合金マーカーを置くことにより、治療後病変と新たな病変の区別ができないか動物を用いた実験を行っている。チタン合金を用いると超音波、CTでは非常に判別しやすい事がわかってきており、今後は合併症の検討などが必要と考えている。肝癌遺伝子治療に関する研究は、腫瘍特異的プロモーターにより自殺遺伝子(HSV-tk)を発現する組み換えアデノウイルスを構築し、細胞レベルの解析を行った。AFP遺伝子上流エンハンサーに上流200bpのプロモーターを接続した領域(AFPe/p)をAFP産生細胞特異的遺伝子発現に用い、以下の組み換えアデノウイルスを作製した。(AdCAtk:非特異的CAGプロモーターでtk遺伝子発現、AdCAlacZ:CAGプロモーターでlacZ遺伝子発現、AdAFPtk:AFPe/pでtk遺伝子発現、AdAFPlacZ:AFPe/pでlacZ遺伝子発現)。各細胞にAdAFPlacZを感染させX-gal染色を行うと、AFP産生株では非常に効率よく遺伝子導入されるが非産生株では遺伝子は発現しない。自殺遺伝子をもつAdAFPtkを感染させるとAFP産生株はGCV濃度依存性に死滅するが、非産生株の細胞増殖に影響はなかった。AdCAtkを感染させるとすべての細胞が死滅する事から、AdAFPtkはAFP産生細胞特異的に効率よく殺すことが明らかとなった。ウイルス感染細胞を非感染細胞と混合しGCV存在下で培養しBystander Effectを調べたところ、感染細胞が10%存在すればすべての細胞が死滅し、強力なBystander Effectがみられた。現在、肝癌動物モデルを用いてウイルスの腫瘍縮小効果・副作用について検討している。