hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東南アジア熱帯雨林における種子食性昆虫群集の長期動態と多様性の解明

植物の種子を餌資源としている昆虫(種子食性昆虫)による種子捕食は、植物種子の成熟・散布・生存へ与える影響を通じて、植物の世代更新に大きな影響を与えている。そのため、種子食性昆虫の群集動態やそれら各昆虫種の食性幅といった基礎的な生態情報を解明することは、森林を構成する植物群集の多様性や群集動態の理解にとって必要不可欠である。東南アジアの低地熱帯雨林では、数年に一度の不規則な間隔で、様々な科に属する植物が同調して繁殖を行う現象が観察される(一斉結実)。当地域で優占しているフタバガキ科樹種の大半は、一斉結実期にのみ繁殖を行うが、それらの種子の多くはゾウムシ、キクイムシ、小蛾類などの種子食性昆虫によって捕食されることが知られている。しかし、これらの昆虫類に関する生態はほとんど明らかになっていない。また、フタバガキ科以外の植物の種子を捕食する昆虫群集に関する研究は皆無に近い。本年度は、ランビルヒルズ国立公園とムル国立公園(マレーシア・サラワク州)で計4ヶ月の野外調査を行い、様々な分類群に属する植物種の果実から種子食性昆虫を採集した。これらの野外調査により、一斉結実期のみでしか発見されていなかった種子食性昆虫の生活史解明に繋がる貴重なデータが得られた(論文準備中)。フタバガキ科の果実は複数の種子食性昆虫に利用されることは知られていたが、各昆虫種の資源利用様式は不明な点が多かった。2013年の一斉結実期に採集した標本を分析・解析した結果、ゾウムシとキクイムシは同じ植物の種子を餌資源として利用していたが、種子を利用する時期が異なることによって、共存を可能としていることがわかった(論文投稿中)。また、連続的にフタバガキ科種子が生産された場合、キクイムシやゾウムシの一部の種による種子食害率が急激に増加することが明らかとなった(国際科学誌Ecological Researchに掲載済)。29年度が最終年度であるため、記入しない。植物の種子を餌資源としている昆虫(種子食性昆虫)による種子捕食は、植物の種子の成熟・散布・生存へ与える影響を通じて、植物の世代更新に大きな影響を与えている。そのため、種子食性昆虫の群集動態やそれら各種の食性幅といった基礎的な生態情報を解明することは、森林を構成する植物群集の多様性や群集動態の理解にとって必要不可欠である。本年度は、ランビルヒルズ国立公園、クバ国立公園、グヌン・ガディン国立公園の計3ヶ所(全てマレーシア・サラワク州)で合計5ヶ月間の野外調査を行い、様々な科に属する、一斉結実とは関係なく繁殖する植物(非一斉結実型植物)の種子から複数の種子食性昆虫を採集した。現在、今年度の野外調査と過去の一斉結実期に実施した野外調査で採集した種子食性昆虫標本を、DNAバーコーディング(DNA情報に基づいた昆虫の種同定方法)技術を用いて種同定し、データ解析を進めている。フタバガキ科の種子を餌資源としている昆虫間に見られる種子資源の利用様式の違いに関する研究成果を、2017年3月の日本生態学会東京大会で発表した。この内容は論文化し、国際的な学術雑誌に投稿する準備を進めている。当初予定していた調査地であるランビルヒルズ国立公園に加えて、クバ国立公園とグヌン・ガディン公園でも野外調査を実施することができ、目的であったフタバガキ科樹種以外の種子を捕食していた種子食性昆虫を複数種得られた。また、一斉結実期にフタバガキ科の種子から得られたキクイムシの一部はDNAバーコーディング技術を用いて種同定することが出来た。しかし、当初の予定よりも野外調査が長引いたことから、得られた昆虫の種同定を行う期間が短くなり、ゾウムシ類に関しては種同定が終わらなかった。本年度は野外調査による種子食性昆虫の採集が順調に進んだことから、次年度はゾウムシ類を中心に得られた昆虫の種同定に時間を費やすことができると考えられる。以上より、研究計画に一部の変更があったものの、おおむね順調に進んでいると言える。

しかし、これらの昆虫類に関する生態はほとんど明らかになっていない。また、フタバガキ科以外の植物の種子を捕食する昆虫群集に関する研究は皆無に近い。本年度は、ランビルヒルズ国立公園とムル国立公園(マレーシア・サラワク州)で計4ヶ月の野外調査を行い、様々な分類群に属する植物種の果実から種子食性昆虫を採集した。これらの野外調査により、一斉結実期のみでしか発見されていなかった種子食性昆虫の生活史解明に繋がる貴重なデータが得られた(論文準備中)。フタバガキ科の果実は複数の種子食性昆虫に利用されることは知られていたが、各昆虫種の資源利用様式は不明な点が多かった。2013年の一斉結実期に採集した標本を分析・解析した結果、ゾウムシとキクイムシは同じ植物の種子を餌資源として利用していたが、種子を利用する時期が異なることによって、共存を可能としていることがわかった(論文投稿中)。また、連続的にフタバガキ科種子が生産された場合、キクイムシやゾウムシの一部の種による種子食害率が急激に増加することが明らかとなった(国際科学誌Ecological Researchに掲載済)。これまで研究がおおむね順調に進展していることから、今後も当初の計画通りに研究を推進する。野外調査の期間は本年度よりも少なくし、これまでに得られている種子食性昆虫の種同定を進める。これまでのデータと合わせて解析を進め、得られた結果を国際的な学術雑誌へ投稿するとともに、学会発表も行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
アメリカ合衆国における技術・職業教育の教員免許の基準認定と外部評価の研究

大学教育の内容と方法の改善のなかで教員評価に基づいて適切な措置をとるため、ある基準による教員評価システムの改善充実が求められている。また国内において教員養成系大学で技術・職業教育の免許に関わるカリキュラムの内容、方法および評価は、認定課程の設置基準に基づいて行われている。そこで本研究では、教員養成系大学で技術・職業教育の免許に関わるカリキュラムの内容、方法および評価の自己点検を円滑に行うための基準認定の導入についての示唆を得るために、アメリカ合衆国の技術・職業教育の基準認定(アクレディテーション)の歴史的変遷から現在までを調査・研究を行った。この場合新しい教員養成の課程認定の自己点検を円滑に行うための基準認定の導入について、アメリカ合衆国の技術・職業教育のアクレディテーションの歴史的成立過程から調査をはじめ、現在行われているアメリカ合衆国における教育認定基準の意義と役割を明確にすることが目的であった。本調査報告では、アメリカ合衆国の技術・職業教育に関する基準認定に焦点をしぼり、ミシシッピーヴァリ技術教師教育会議(MVTTEC)に参加し、全米教師教育認証会議(NCATE)が発行しているガイドライン、技術教師教育会議の基準認定委員会(ACCTTE)が発行しているカリキュラムのガイドラインの内容を検討した。報告書では現在第3版のガイドラインの全訳を中心に、歴史的成立過程をたどるために技術教師教育会議年鑑およびその他の関連資料の調査も合わせて検討した。ImaST(Integrate Mathematics, Science, and Technology)の教科書は、現在18種類あり、さらにそれぞれに教師用、生徒用、生徒用ワークブックの3種類があるため、2年間で2人ですべてを翻訳、整理、分類し、内容の検討を行うことは困難であった。そこでIMaSTの概要、教育内容の特徴、18の教科書の目次、いくつかの教科書の全訳を公開用の報告書に掲載することとした。今後もImaSTに関する調査研究は続行する。研究の発表の経緯はつぎのようである。科研費受託以前の研究としては平成9年から10年までの9ケ月間の在外研究と帰国後の平成10年7月の日本産業技術教育学会での口頭発表2件がある。1件は、角和博が集めたIMaSTプロジェクトの教育活動の紹介し、もう1件は、有浦中学校の丹野到教諭が担当授業のなかで生徒にバーコードリーダーの製作を実践した結果を発表した。また12月には科学教育学会の分科会のひとつで共同発表を行った。平成11年度後半には、IMaSTの新たに8冊の6年生用の教科書が完成した。そのため平成11年11月9日から11日にはイリノイ州立大学で資料収集を行った。また11月28日には日本教科教育学会全国大会(兵庫教育大学)で森山助教授と角で2つの研究報告を行った。全教科書の目次や内容からIMaSTの教育内容を調べ、2001年7月の日本科学教育学会(静岡大学)で角が発表した。本研究は、生徒の問題解決能力の向上や科学的要素の育成をめざした国内における科学教育の見直しの一助となることを目的した。そのため18種類の教科書の内容を整理し、現行の国内の教科書との類似点と相違点を明確にすることで、国内における数学、理科、技術の統合学習のための教科書の作成の基礎資料のひとつとするものである。先に述べたように研究年度の最終段階として、一般公開用に報告書をまとめている。

本調査報告では、アメリカ合衆国の技術・職業教育に関する基準認定に焦点をしぼり、ミシシッピーヴァリ技術教師教育会議(MVTTEC)に参加し、全米教師教育認証会議(NCATE)が発行しているガイドライン、技術教師教育会議の基準認定委員会(ACCTTE)が発行しているカリキュラムのガイドラインの内容を検討した。報告書では現在第3版のガイドラインの全訳を中心に、歴史的成立過程をたどるために技術教師教育会議年鑑およびその他の関連資料の調査も合わせて検討した。
出血性ショック時の白血球接着に対する一酸化窒素(NO)発生剤の効果に関する研究

【背景】出血性ショックにおいて、返血時にNOドナーであるSNAP(S-nitroso-N-acetylpnicillamine)を投与すると、循環が維持され死亡率が低下することが報告されている(Symington PA Meth Find Exp Clin Pharmacol 14:789,1992)。この報告で小腸での好中球のマーカーエンザイムの集積がSNAP投与により抑制されることを示し、NOが好中球の組織への集積を抑制することにより保護的に作用したと予測している。しかしこれまで出血性ショックにおいて、NOドナー投与が微小循環、特に好中球の血管壁への接着・血管外遊走に影響を及ぼすか否かについて直接生体顕微鏡を用いて調べた報告はない。【目的】NOドナーSNPの白血球の血管壁接着、血管外遊走に及ぼす影響を調べる。【方法】対象:雄ラット(200-300g)28匹。麻酔:ペントバルビタール筋肉内投与、気管切開、人工呼吸。カニュレーション:総頚動脈、外頚静脈。測定項目:腸間膜静脈脈の血管径、血流速度、白血球のローリング数、吸着数、及び血管外遊走数、血圧(総頚動脈)。プロトコールI群(n=7)生理食塩水を投与し、脱血は行わずタイムコントロール(I)とする。II群(n=7)SNP(0.1μg/kg/hr)を投与し、脱血は行わずタイムコントロール(II)とする。III群(n=7)脱血により血圧を40mmHg台に1時間保ち返血。【結果】返血後の白血球の接着数、血管外遊走数はIV群でIII群に比して有意に少なかった。【結論】SNPは出血性ショック後の白血球接着、血管外遊走を抑制する。【背景】出血性ショックにおいて、返血時にNOドナーであるSNAP(S-nitroso-N-acetylpenicillamine)を投与すると、循環が維持され死亡率が低下することが報告されている(Syminton)。しかしこれまで出血性ショックにおいて、返血時にNOドナーを投与し、NOが微小循環、特に好中球の血管壁への接着に影響を及ぼすか否かについて生体顕微鏡を用いて調べた報告はない。【目的】SNPが白血球の血管壁への接着に及ぼす影響を調べることにより、SNPに抗ショック作用があるか解明する。【方法】対象:雄ラット(200-300g)21匹。測定項目:腸間膜静脈の血管径、血流速度、白血球のローリング数と接着数、平均動脈血圧(総頚動脈)。プロトコールII群(n=7)脱血により血圧を40mmHg台に1時間保ち返血【結果】III群(SNP_+ショック群)で返血後の白血球の接着数がII群(生食+ショック群)に比較して有意に少なかった。【結論】SNPは白血球の接着の抑制により抗ショック作用を有する可能性がある。【背景】出血性ショックにおいて、返血時にNOドナーであるSNAP(S-nitroso-N-acetylpenicillamine)を投与すると、循環が維持され死亡率が低下することが報告されている(Symington PA.Meth Find Exp Clin Pharmacol 14:789,1992)。

この報告で小腸での好中球のマーカーエンザイムの集積がSNAP投与により抑制されることを示し、NOが好中球の組織への集積を抑制することにより保護的に作用したと予測している。しかしこれまで出血性ショックにおいて、NOドナー投与が微小循環、特に好中球の血管壁への接着・血管外遊走に影響を及ぼすか否かについて直接生体顕微鏡を用いて調べた報告はない。【目的】NOドナーSNPの白血球の血管壁接着、血管外遊走に及ぼす影響を調べる。【方法】対象:雄ラット(200-300g)28匹。麻酔:ペントバルビタール筋肉内投与、気管切開、自発呼吸。カニュレーション:総頚動脈、外頚静脈。測定項目:腸間膜静脈脈の血管径、血流速度、白血球のローリング数、吸着数、及び血管外遊走数、血圧(総頚動脈)。プロトコールI群(n=7)生理食塩水を投与し、脱血は行わずタイムコントロール(I)とする。II群(n=7)SNP(0.1μg/kg/hr)を投与し、脱血は行わずタイムコントロール(II)とする。III群(n=7)脱血により血圧を40mmHg台に1時間保ち返血。【結果】返血後の白血球の接着数、血管外遊走数はIV群でIII群に比して有意に少なかった。【結論】SNPは出血性ショック後の白血球接着、血管外遊走を抑制する。
網膜グリア細胞及び脂肪幹細胞を用いた新しい網膜移植治療の開発

幹細胞の特性を有する網膜グリア細胞および脂肪細胞の新しいドナー細胞としての可能性を探求するために、これらの細胞をもちいてマウスに網膜移植を行った。その結果、宿主網膜に強固に生着し神経細胞様の突起を伸展させたドナー細胞を網膜外層に観察することが出来た。この細胞は主に扁平な細胞体と突起の伸展を有しており、網膜アストロサイト様の特徴を有していた。この結果から、網膜グリア細胞および脂肪細胞は網膜移植における新しいドナー細胞に成り得る可能性が示唆された。一方、網膜外層に比較して網膜内層で観察することが出来たドナー細胞は少数であったこと。このことから、今回用いた2つのドナー細胞はグリア系の細胞に分化しやすい傾向にある事が示唆された。研究の目的:ヒト成塾網膜神経細胞は自己増殖能を殆ど有さない。そのため、種々の網膜疾患によって引き起こされる網膜障害は永久的な視力障害を生じる事になる。これらの障害に対して、網膜移植治療は最も有用な治療法である。しかし、網膜移植には未だ有用なドナー細胞が存在しないのが現状である。そのため、新しいドナー細胞の開発は非常に重要な課題である。そこで今回我々は、幹細胞の特性である分化能と再性能を併せ持つ網膜グリア細胞と脂肪細胞に着目し、これらが網膜移植を行う際の新しいドナー細胞に成り得るかどうかを検討した。研究実施計画:移植効率を向上させるために宿主マウスの網膜をグリアトキシンで処理した後、網膜グリア細胞および脂肪細胞を経静脈的及び網膜下に移植を行い、その生着率を検討した。研究の成果:経静脈的移植では、グリア細胞および脂肪細胞移植共に、少数のドナー細胞が宿主網膜及び網膜下で観察された。また、突起伸展を有し生着を示唆するドナー細胞は認められなかった。網膜下移植においては、網膜下及び網膜内に多数のドナー細胞を観察する事が可能であったが、その多くは移植片として網膜下及び網膜内に一塊として観察され、突起伸展を有さず宿主網膜との生着を示唆する所見は認められなかった。しかし、脂肪細胞移植をした群では、網膜表層において少数のドナー細胞は突起伸展を示し宿主網膜との生着を示唆する所見が得られた。その細胞形態は脂肪細胞とは全く異なっており、網膜表層に存在するアストロサイトと類似していた。本研究より、脂肪細胞がアストロサイトに分化し得る新しい知見が得られた。そのため、種々の網膜疾患によって引き起こされる網膜障害は永久的な視力障害を生じる。しかし、網膜移植の有用なドナー細胞は未だ存在しない。よって、新しいドナー細胞の開発は、現在網膜移植治療の最重要課題となっている。そこで今回我々は、幹細胞の特性である分化能と再性能を併せ持ち採取が簡便な脂肪細胞に着目し、これらが網膜移植の新しいドナー細胞に成り得るかどうかを検討した。研究実施計画:マウスから採取した脂肪細胞をコラゲナーゼ処理した後、網膜下又は硝子体腔内に脂肪細胞を移植しその生着率を検討した。研究の成果:硝子体腔内投与および網膜下移植どちらの移植経路においてもドナー細胞を網膜内に観察する事が可能であった。そして、硝子対腔内の移植方法がより多くの生着細胞を観察する事が可能であり、生着細胞の一部は、網膜表層において突起伸展を示し、脂肪細胞とは細胞形態はまったく異なる別の細胞に分化していた。その細胞形態は網膜表層に常在するアストログリア細胞と類似していた。次にグリア細胞特異的抗体であるGFAP抗体を用いた免疫組織化学法を行った所、移植した脂肪細胞はグリア細胞特異的物質を発現しており、脂肪細胞がアストログリア細胞に分化しる事が判明した。一方、網膜神経系の細胞へ分化した移植脂肪細胞はほとんど観察できなかった。以上より、脂肪細胞はグリア細胞への分化能を有している事が本研究から明らかとなった。
心不全におけるKv1.3およびKCa3.1がエフェクターT細胞分化に果たす役割

人口動態統計による死因年間推計では心疾患19万3000人、脳血管心疾患10万7000人、合わせて年間30万人が心血管疾患により死亡している。超高齢化社会となり心不全の割合は増加し、虚血性心疾患や心血管疾患の予後に心不全管理は重要な問題となっている。本研究では心不全の病態機序や管理に重要なT細胞免疫記憶、エフェクターT細胞(Teff)分化増殖、TeffであるヘルパーT細胞(Th)や障害性T細胞(CTL)、炎症性サイトカインの関与について検討している。したがって、心不全患者ではT細胞が活性化しており、Th1とともにCD8+CTLが心不全の発症、増悪に関与している可能性が示唆された。なかでもTeffの存在割合が高いことの理由として、T細胞上のKv1.3発現が亢進しているためと考えられた。1.慢性心不全の重症度における炎症所見およびT細胞サブセットの変化2.慢性心不全患者におけるT細胞メモリー分画の異常心不全患者では炎症性サイトカインを産生するTEMRAが多いことより、コントロール群に比しTCMよりTEMやTEMRAが増加していると考えられ検証した。その結果、心不全患者ではCD4+T細胞、CD8+T細胞ともにTEMおよびTEMRAが著名に増加していた。また、T細胞上にはKv1.3とKca3.1の二つのKチャネルが存在し、TEMではKv1.3が多く、TCMではKca3.1が多いことが知られている。心不全患者の病状を規定するTh1、Th17、CD8+CTLなどのTEMRAが多く存在する機序として、Kv1.3発現増加によるT細胞のエフェクター機能獲得が亢進していると考え、NYHA重症度によるKv1.3、Kca3.1発現を検討した。その結果、CD4+T細胞、CD8+T細胞ともに心不全患者では重症になるにつれCCR7-Kv1.3+TEMが増加していた。一方、CCR7+Kca3.1+TCMの増加は認められなかった。さらに、パッチクランプによりT細胞上のK電流を測定し、心不全患者のT細胞上に発現するKチャネルの確認を試みた。パッチクランプによるK電流の測定結果からは、心不全患者はコントロールに比較してKv1.3が多く、Kca3.1が少ない傾向にあることが明らかとなった。また、活性化したTeffではZap70の亢進が観察され、Kv1.3との関連が示唆された。前年度までの研究結果を総括し不十分な点を踏まえ、以下の研究を行う。1.慢性心不全群におけるT細胞のKv1.3チャンネルによるエフェクター作用増強:心不全患者ではT細胞の活性化と重症度に応じ、Kv1.3の発現上昇、TEM(CCR7-CD45RA-)、Teff (CCR7-CD45RA+)増加、すなわちTh1、Th17、CD8陽性CTL産生サイトカインが増加していた。Kv1.3の発現上昇と機能活性化が共に重要であることを、パッチクランプ法で心不全およびコントロールCD4T細胞、CD8T細胞におけるKv1.3およびKca3.1チャンネル電流を詳細に解析検討する。3.治療抵抗性の心不全患者におけるT細胞KV1.3およびKCa3.1異常の検討:Remodelingを来たした虚血性拡張型心筋症、治療抵抗性の拡張型心筋症、肥大型心筋症の拡張相、弁膜症性心筋症においてKv1.3およびKCa3.1の異常が認められるのか、末梢血CD3細胞のKV1.3およびKCa3.1のSNPを認めるか解析する。また、心筋生検を行った患者の心筋組織を免疫染色行いKv1.3+T細胞、KCa3.1+T細胞の浸潤の有無とphenotypeを同定する。人口動態統計によると、死亡原因に占める虚血性心疾患および心不全の割合が増加している。本研究では、虚血性心疾患や心血管疾患の予後を規定する心不全の病態に重要な炎症性サイトカイン、エフェクターT細胞(Teff)の分化増殖や免疫記憶、ヘルパーT細胞(Th)サブセットや障害性T細胞(CTL)の関与について解析した。1.慢性心不全患者におけるサイトカインと臨床所見の検討:心不全患者(HF群)末梢血では、BNP、hsCRP、炎症性T細胞サイトカインIL-2、IL-6、IL-17、IFNγが高値で、Teffの活性化、特にTh1、Th17、CTLの活性化が慢性心不全の病態を増悪する体液性因子の一つと考えられた。3.電位依存性K+チャンネル(Kv1.3)阻害剤のエフェクターT細胞への影響:T細胞受容体(TCR)刺激により活性化状態となるとKv1.3はTEM細胞で発現亢進し、膜電位やCa2+シグナルの制御に寄与する。そこで、HF群のPBMCを特異的KV1.3阻害薬PAP-1、または非特異的KV1.3阻害効果のある抗不整脈剤アンカロンで処理したところ、活性化したTeffであるTh1、CD8+CTLの発現減少が認められ、心不全のTeff機能亢進にKv1.3が重要であると考えられた。

本研究では心不全の病態機序や管理に重要なT細胞免疫記憶、エフェクターT細胞(Teff)分化増殖、TeffであるヘルパーT細胞(Th)や障害性T細胞(CTL)、炎症性サイトカインの関与について検討している。したがって、心不全患者ではT細胞が活性化しており、Th1とともにCD8+CTLが心不全の発症、増悪に関与している可能性が示唆された。なかでもTeffの存在割合が高いことの理由として、T細胞上のKv1.3発現が亢進しているためと考えられた。1.慢性心不全の重症度における炎症所見およびT細胞サブセットの変化2.慢性心不全患者におけるT細胞メモリー分画の異常心不全患者では炎症性サイトカインを産生するTEMRAが多いことより、コントロール群に比しTCMよりTEMやTEMRAが増加していると考えられ検証した。その結果、心不全患者ではCD4+T細胞、CD8+T細胞ともにTEMおよびTEMRAが著名に増加していた。また、T細胞上にはKv1.3とKca3.1の二つのKチャネルが存在し、TEMではKv1.3が多く、TCMではKca3.1が多いことが知られている。心不全患者の病状を規定するTh1、Th17、CD8+CTLなどのTEMRAが多く存在する機序として、Kv1.3発現増加によるT細胞のエフェクター機能獲得が亢進していると考え、NYHA重症度によるKv1.3、Kca3.1発現を検討した。その結果、CD4+T細胞、CD8+T細胞ともに心不全患者では重症になるにつれCCR7-Kv1.3+TEMが増加していた。一方、CCR7+Kca3.1+TCMの増加は認められなかった。さらに、パッチクランプによりT細胞上のK電流を測定し、心不全患者のT細胞上に発現するKチャネルの確認を試みた。パッチクランプによるK電流の測定結果からは、心不全患者はコントロールに比較してKv1.3が多く、Kca3.1が少ない傾向にあることが明らかとなった。また、活性化したTeffではZap70の亢進が観察され、Kv1.3との関連が示唆された。H28年度は、H27年度研究結果を総括し不十分な点を検討すると伴に以下の研究を進める。1.慢性心不全群におけるT細胞のKv1.3とCa2+活性化K+チャンネル(KCa3.1)の機能解析:静止状態ではKv1.3およびKca3.1は低発現であるが、TC刺激により活性化するとKv1.3はTEM細胞で発現亢進し、膜電位やCa2+シグナルの制御に寄与する。HF群でエフェクター機能が亢進していたTeffでのKv1.3およびKCa3.1チャンネル電流をパッチクランプ法で解析する。3. Kv1.3およびKCa3.1阻害剤のTeffおよび免疫シナプスへの影響:HF群で活性化していたTeffや免疫シナプスが特異的KV1.3およびKCa3.1阻害剤で抑制されるか検討する。PBMCを特異的KV1.3阻害剤PAP-1、またはKCa3.1阻害剤またはTRAM-34で処理後、TCR刺激を加え、パッチクランプでK+電流の減少に伴い、TN、TCM、TEM、TEMRA、CD4+Thサブセット、CD8+サブセットの発現やサイトカイン産生量を解析する。また、シナプス形成にも変化を認めるか共焦点レーザー顕微鏡で観察する。次年度の研究費の使用計画:研究費は研究遂行に必要な消耗品、人件費、旅費などに本年同様適切に使用する。前年度までの研究結果を総括し不十分な点を踏まえ、以下の研究を行う。
Adhalin欠損症における筋細胞死発症機構の細胞生物学的研究

最近の研究によりDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)で欠損しているdystrophinはいくつかの細胞膜糖蛋白と複合体(dystrophin-糖蛋白複合体;DGC)を形成している事が明らかにされた.DGCの構成要素の一つであるα-dystroglycanは基底膜の主要構成要素であるlamininと結合することから,DGCはlaminin-receptorとして筋細胞-基底膜間の接着に関与し,この接着の破綻がDMDの発症につながると推定されている。一方DGCの別の構成要素であるadhalinの欠損はDMDと同程度に重症の筋ジストロフィーを引き起こす.そこで我々は,adhalin欠損症において,DGCの異常が筋細胞-基底膜間の接着の破綻を来たし,これが筋細胞死,筋ジストロフィーの発症をもたらすとの作業仮説を立て,この仮説の証明を通じてadhain欠損症を含むいくつかの筋ジストロフィーに共通の発症の分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った.本年度は,subunit特異的抗lamininモノクローナル抗体を用いadhalin欠損症患者生検筋におけるlaminin subunitの発現を検討した.日本人で初めてのadhalin欠損症患者2例を報告したが,この2例ではM鎖,B1鎖,B2鎖からなる筋型lamininであるmerosinのB1鎖が高度に減少していた.adhalin欠損症には遺伝的多型性がある事が知られている.そこでB1鎖の減少がadhalin欠損症患者全例に見られるのか,またB1鎖の減少はB1 homologueの過剰発現を伴うか否かを検証するため,日本人3例を含む人種を異にする8例についてB1 homologueであるS鎖の発現をふくめ共焦点レーザー顕微鏡を用いて検討した.その結果B1鎖の減少は全例ではなく進行期の症例にのみ人種に関係なく見い出され,すべてS鎖の過剰発現を伴っていた.この結果はadhalin欠損症でlamininの発現異常があり,laminin-DGC間相互作用の異常が発症に関与している事を示唆する.すなわち前述の作業仮説を支持する結果であった.最近の研究によりDuchenne型筋ジストロフィー(DMD)で欠損しているdystrophinはいくつかの細胞膜糖蛋白と複合体(dystrophin-糖蛋白複合体;DGC)を形成している事が明らかにされた.DGCの構成要素の一つであるα-dystroglycanは基底膜の主要構成要素であるlamininと結合することから,DGCはlaminin-receptorとして筋細胞-基底膜間の接着に関与し,この接着の破綻がDMDの発症につながると推定されている。一方DGCの別の構成要素であるadhalinの欠損はDMDと同程度に重症の筋ジストロフィーを引き起こす.そこで我々は,adhalin欠損症において,DGCの異常が筋細胞-基底膜間の接着の破綻を来たし,これが筋細胞死,筋ジストロフィーの発症をもたらすとの作業仮説を立て,この仮説の証明を通じてadhain欠損症を含むいくつかの筋ジストロフィーに共通の発症の分子機構を明らかにすることを目的に研究を行った.本年度は,subunit特異的抗lamininモノクローナル抗体を用いadhalin欠損症患者生検筋におけるlaminin subunitの発現を検討した.日本人で初めてのadhalin欠損症患者2例を報告したが,この2例ではM鎖,B1鎖,B2鎖からなる筋型lamininであるmerosinのB1鎖が高度に減少していた.adhalin欠損症には遺伝的多型性がある事が知られている.そこでB1鎖の減少がadhalin欠損症患者全例に見られるのか,またB1鎖の減少はB1 homologueの過剰発現を伴うか否かを検証するため,日本人3例を含む人種を異にする8例についてB1 homologueであるS鎖の発現をふくめ共焦点レーザー顕微鏡を用いて検討した.その結果B1鎖の減少は全例ではなく進行期の症例にのみ人種に関係なく見い出され,すべてS鎖の過剰発現を伴っていた.この結果はadhalin欠損症でlamininの発現異常があり,laminin-DGC間相互作用の異常が発症に関与している事を示唆する.すなわち前述の作業仮説を支持する結果であった.
DPP-4阻害薬関連類天疱瘡における発症機序の免疫学的解析

水疱性類天疱瘡は高齢者に好発する自己免疫性水疱症で、17型コラーゲン(BP180)に対する自己抗体によって発症する。最近糖尿病治療薬のジペプチジルペプチダーゼ-4(DPP-4)阻害薬(グリプチン製剤)内服中に発症した類天疱瘡の報告が相次いでおり、我々はDPP-4阻害薬関連水疱性類天疱瘡を何らかの事由が加わり自己抗体産生が起こり発症すると考えており、実際の自己免疫疾患発症に至る全過程を明らかに出来る貴重な疾患発症モデルととらえ検討を行っている。1)DPP-4阻害剤関連水疱性類天疱瘡の検体収集を継続している。特に発症時の検体に重点を置いた。2)DPP-4阻害薬関連水疱性類天疱瘡の臨床的特徴、血清抗体価、単球の数的変動等を検討しながらバイオマーカーの測定を継続している。3)末梢血単核球を用いてフローサイトメトリーを実施、継続中である。4)DPP-4阻害薬関連水疱性類天疱瘡の症例を集積し病態と治療経過を解析し、DPP-4阻害薬関連水疱性類天疱瘡への対応を検討するために、日本皮膚科学会専門医主研修施設および専門医研修施設において2016年1月1日から同年12月31日までの間に水疱性類天疱瘡と診断された患者を対象として、全国調査を行なった。結果を解析中である。1)臨床検体の蓄積を行ないながら、バイオマーカー、フローサイトメトリーを実施している。2)全国調査の解析の段階に入った。蓄積した臨床検体の解析を行なう。また全国調査の解析を終了する。1)DPP-4阻害剤関連水疱性類天疱瘡の検体収集を行った。2)DPP-4阻害薬関連水疱性類天疱瘡の臨床的特徴、血清抗体価、単球の数的変動等を検討しながらバイオマーカーの測定を開始した。3)末梢血単核球を用いてフローサイトメトリーを開始した。4)DPP-4阻害薬関連水疱性類天疱瘡の症例を集積し病態と治療経過を解析し、DPP-4阻害薬関連水疱性類天疱瘡への対応を検討するために、日本皮膚科学会専門医主研修施設および専門医研修施設において2016年1月1日から同年12月31日までの間に水疱性類天疱瘡と診断された患者を対象として、全国調査を開始した。患者は水疱性類天疱瘡とし、その中でDPP4阻害薬内服の有無を問うた。一次調査で本調査への参加の有無を問い、参加意志表明の施設に調査票および情報提供のために必要な書類を送付した。2018年5月31日を登録締切日とし、その後集計する予定である。ただし、各施設の倫理委員会開催日などのため、締切日は一部の施設で延長する予定である。1)臨床検体の蓄積を行い、フローサイトメトリーを開始する段階に入った。2)バイオマーカー測定を行った。(継続中)3)全国調査を実施中である。結果を解析中である。H29年に蓄積した臨床検体を用いてさらに血清学的およびフローサイトメトリーでの検討をすすめていく。H30に全国調査の結果検討を行う。

また全国調査の解析を終了する。おおむね計画どおり進行しているが、フローサイトメトリー開始時期がやや遅れたため、次年度使用が生じた。次年度使用額は平成30年度交付額とあわせて、フローサイトメトリーに使用する抗体を購入予定である。検体の集積、検体の血球分離を集中して行っていたため、抗体使用量などが比較的少なかった。次年度交付額と合わせて抗体やバイオマーカー測定キット購入にあてる予定である。
耐代謝性ペプチドミミックの高立体選択的合成

研究代表者は不飽和アジリジンとパラジウム触媒により、申請者独自開発の[H-C(CN)_2-OR](MAC反応剤)が、ペプチド結合-CONH-を-CH=CH-に置き換えた物質を高い位置および立体選択性で合成できる事を発見し、その反応の最適化や基質の違いによる選択性等の検討を行った。この結果得られる化合物は、タンパク製剤等のアミノ酸やその連続構造を耐代謝性のある化学構造に部分的に置き換えることのできるペプチドミミックへの合成応用が考えられる。初年度に、アジリジン環のシス・トランスの基質を使い分けると、相対立体化学の異なる化合物が得られることがわかったが、アジリジンの窒素上の保護基が、4-toluenesulfonyl基(Ts基)であったため、相対配置のどちらが得られているのかが、判明しなかった。またトランスのアジリジンからの反応収率が低く、立体選択性にも問題があった。そこで次年度では、Ts基を2,4,6-trimethylbenzene-sulfonyl基(Mts基)に置き換えて再検討した。その結果、Ts基保護のトランスアジリジンでは、主生成物の立体選択性がやや低かった(構造の不明な副生成物が混ざった)のに対し、Mts基では、シス・トランスのどちらのアジリジンからも高立体選択的な反応が観察でき、反応収率も著しく改善した(>99%以上)。以上のように、窒素上の保護基を変えることにより、わずかに問題として残っていた点を解決した。またここで得られた生成物は過去の報告による既知化合物との比較により、相対立体配置を確定できた。こうした生体分子を有機化学的に改変する技術は、ポストプロテオミクスにおいて重要な基盤のひとつとなる可能性がある。タンパク製剤のアミノ酸やその連続構造を部分的に置き換えることのできるペプチドミミックによって、その置換体は、耐代謝性が高まったり、微妙な立体配座のずれにより基質特異性が向上して薬効を高まったり副作用が抑制されたりできる可能性を持つ。申請者は不飽和アジリジンとパラジウム触媒により、申請者独自開発のMAC反応剤[H-C(CN)_2-OR]が、ペプチド結合-CONH-を-CH=CH-に置き換えた物質を高い位置および立体選択性で合成できる事を発見し、その反応の最適化や基質の違いによる選択性等の検討を行った。パラジウム触媒として、ジベンジリデンアセトンパラジウム錯体に数種類の三級ホスフィンの組み合わせを用いて検討を行ったところ、コーンアングルの小さなトリメチロールポスファイトが最も高い選択性と化学収率を与える事がわかった。アジリジン環のトランス体は、ジベンジリデンアセトンパラジウム錯体/トリメチロールポスファイト触媒系でMAC反応剤と反応し、高収率で1つのジアステレオマーを与えた。一方、アジリジン環のシス体は、対応するトランス体からの生成物とは異なるジアステレオマーを主生成物として与えた。このとき、炭素-炭素二重結合はともにトランスのものを用いた。これにより、このパラジウム触媒反応は、基質の立体化学を選ぶ事で、望むどちらのジアステレオマーも選択的に合成できる事がわかった。アジリジン環のトランス体の高い立体選択性に対して、対応するシス体は2つの異性体が無視できない率で生成した。ただし、トランス体から得られた主生成物とこの2つの異性体は一致しないため、π-アリル中間体のα位-γ位の炭素-炭素結合生成反応の位置異性体あるいは炭素-炭素二重結合の幾何異性体等と考えている。

研究代表者は不飽和アジリジンとパラジウム触媒により、申請者独自開発の[H-C(CN)_2-OR](MAC反応剤)が、ペプチド結合-CONH-を-CH=CH-に置き換えた物質を高い位置および立体選択性で合成できる事を発見し、その反応の最適化や基質の違いによる選択性等の検討を行った。この結果得られる化合物は、タンパク製剤等のアミノ酸やその連続構造を耐代謝性のある化学構造に部分的に置き換えることのできるペプチドミミックへの合成応用が考えられる。平成18年度にアジリジン環のシス・トランスの基質を使い分けると、相対立体化学の異なる化合物が得られることがわかったが、アジリジンの窒素上の保護基が、4-toluenesulfonyl基(Ts基)であったため、相対配置のどちらが得られているのかが、判明しなかった。またトランスのアジリジンからの反応収率が低く、立体選択性にも問題があった。そこで平成19年度では、Ts基を2,4,6-trimethylbenzene-sulfonyl基(Mts基)に置き換えて再検討した。その結果、Ts基保護のトランスアジリジンでは、主生成物の立体選択性がやや低かった(構造の不明な副生成物が混ざった)のに対し、Mts基では、シス・トランスのどちらのアジリジンからも高立体選択的な反応が観察でき、反応収率も著しく改善した(>99%以上)。以上のように、窒素上の保護基を変えることにより、わずかに問題として残っていた点を解決した。またここで得られた生成物は過去の報告による既知化合物との比較により、相対立体配置を確定できた。こうした生体分子を有機化学的に改変する技術は、ポストプロテオミクスにおいて重要な基盤のひとつとなる可能性がある。
キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素の触媒機能解析と高性能微生物触媒の創製

キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)は、酢酸菌に特徴的な産業的に重要な細胞膜酵素である。本研究ではGLDHの特異な触媒機能を理解して機能を向上させることを目指した。本研究より以下の成果を得た。(1)触媒機能の異なる2菌株のGLDHの一次構造を比較し、その原因がPQQ酵素の特徴的なプロペラ構造W1およびW2にあることを示した。(2)酢酸菌における異種発現系を構築し、GLDHの異種発現を実現した。(3)他のキノプロテインと一次構造を比較解析して、補酵素PQQの結合性を高めた変異体酵素を作製した。これらは5ケトグルコン酸生産等のGLDHが寄与する酸化発酵の向上に繋がると期待される。キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)は、Gluconobacter属酢酸菌の細胞膜にみられる特徴的な酵素であり、L-ソルボース発酵の鍵酵素として機能するなど産業的に重要性の高い酵素である。本研究課題では、GLDHの特異な触媒機能を遺伝子およびタンパク質レベルで理解するとともに、得られた情報にもとづいて操作することでGLDH機能を高めた新規な「酸化発酵系」を創出することを目指している。本年度は、下記2点を実施し、以下のような成果を得た。1. GLDH過剰発現系の構築:前年度構築した発現系では野生株よりも活性が劣ることが判明し、酵素精製およびその後の解析には不適であった。そのため、細胞膜酵素の過剰発現に実績のある酢酸菌由来プロモーター、Pgo1068, Pgox0264, Pgox0452を利用した発現系を構築した。プロモーターの改変により、野生株の2倍程度のGLDHの発現量の上昇を確認した。2.他のキノプロテインとの一次構造の比較解析と変異体酵素の作製:補酵素PQQの結合安定性に関わるアミノ酸残基を決定するために、PQQの結合が安定な酢酸菌GDHとキレート剤の影響を受けやすい大腸菌GDHとの一次構造比較により、十数箇所のアミノ酸残基の関与を予測し、当該部位の部位特異的置換を行った。シーケンス解析の結果、任意の箇所に変異を導入できていることを確認した。変異の影響を細胞膜レベルで検討中である。キノプロテイン・グリセロール脱水素酵素(GLDH)は、Gluconobacter属酢酸菌の細胞膜にみられる特徴的な酵素であり、L-ソルボース発酵など産業的に重要性の高い酵素である。本年度は遺伝子工学的解析を進め、以下のような成果を得た。1. GLDHの一次構造の比較解析:触媒能の異なる2菌株のGLDHの一次構造を比較するために、それぞれのGLDH構造遺伝子sldBAをクローニングし較した。両者のアミノ酸配列は、触媒サブユニットSldAで88.5%、細胞膜貫通サブユニットSldBで84.9%という、同属菌株間では比較的低い相同性を示した。SldAでの相違点はN末端領域に特に集中しており、特にPQQ酵素の特徴的なプロペラ構造を形成するW1-W2間、およびW2内部に大きな違いが確認された。したがって、この部位の相違点がGLDHの酵素学的性質の相違をもたらしている可能性が示唆された。2. GLDH発現系の構築:変異体GLDHの評価系を構築するために、まず酢酸菌を宿主としたGLDH発現系を準備した。内在GLDHの影響を排除するために、sldAの破壊株を作製し、これを宿主として、それぞれの菌株の構造遺伝子を発現ベクターを用いて破壊株へ導入した。細胞膜画分での解析の結果、野生株と同様、酵素学的性質の違いが確認できたことから、これらの性質の違いは上記1で確認された一次構造の違いに起因することが明確となった。計画に掲げているGLDH構造遺伝子のクローニングはすでに完了しており、一次構造の比較解析を完了した。計画にはGLDHの精製を行う予定にしていたが、微生物の大量培養設備および酵素精製環境の不備があり、現在まで完了できていない。そのため、環境整備と並行して、今年度予定であったGLDHの発現系を前倒しにして実施することで対応し、全体的な計画は大きな遅延なく進展している。今後は発現させた2つの野生型酵素の酵素学的特徴の比較解析などタンパク質レベルでの解析を行い、GLDHの触媒機能を明らかにしていく。1.発現させた野生型酵素を精製し、基質特異性の調査、金属イオン要求性、キネティクス解析を実施し、各酵素の特徴の違いを明確にしていく。

2.野生型酵素や他のキノプロテインとの一次構造の違いに着目し、部位特異的変異を導入し、その効果を調べる。特に、金属イオン要求性に着目して、PQQ結合性の安定化を図る。培養試薬等の一般試薬類、界面活性剤等の酵素精製関連試薬の購入のための物品費が主な用途となる。また、研究成果は日本農芸化学会や日本生物工学会で発表する予定であり、学会参加のための旅費を計上する。
気相合成ダイヤモンド薄板の機械的性質の評価

申請者らが開発したアーク放電プラズマジェットCVD装置により直径20mm,厚さ1.2mmの気相合成(CVD)ダイヤモンド薄板を合成し,このダイヤモンド薄板を用いて切削バイトを作製した.まず,合成されたCVDダイヤモンド薄板をYAGレーザにより切断し,3mm×3mmのチップを得た.次に,このチップ表面をYAGレーザ照射により最大表面粗さ3μmまで平坦化を行った.その後,熱化学反応を利用したダイヤモンド研磨装置によって,刃先を形成する3面を研磨し,先端の丸み半径0.5μmの刃先に仕上げ,シャンクにろう付けをして切削バイトを作製した.この切削バイトを用い,アルミニウム合金を被削材として,エアスピンドルを備える超精密研削加工機を切削加工に流用して切削実験を行った.切削実験は,切削速度380m/min,切り込み3μm,送り速度7.5μm/rev,切削液に灯油を用いた.比較として,同形状に作製した天然ダイヤモンド切削バイトについても同条件で切削実験を行った.切削距離24kmまで切削を行った結果,逃げ面摩耗は天然ダイヤモンド切削バイトより優れ,すくい面摩耗についてはほぼ同等であった.摩耗の形態については,逃げ面およびすくい面ともCVDダイヤモンドと天然ダイヤモンドでは同様であった.摩耗量の相違については,刃先を形成する3面の結晶面方位をX線回折により検討し,CVDダイヤモンド切削バイトの方が逃げ面では摩耗しにくい(111)面で構成されていることがわかった.以上の結果より,CVDダイヤモンドは天然ダイヤモンドと比較しても十分な機械的強度を有し,超精密切削バイトとして用いることができることを明らかにした.申請者らが開発したアーク放電プラズマジェットCVD装置により直径20mm,厚さ1.2mmの気相合成(CVD)ダイヤモンド薄板を合成し,このダイヤモンド薄板を用いて切削バイトを作製した.まず,合成されたCVDダイヤモンド薄板をYAGレーザにより切断し,3mm×3mmのチップを得た.次に,このチップ表面をYAGレーザ照射により最大表面粗さ3μmまで平坦化を行った.その後,熱化学反応を利用したダイヤモンド研磨装置によって,刃先を形成する3面を研磨し,先端の丸み半径0.5μmの刃先に仕上げ,シャンクにろう付けをして切削バイトを作製した.この切削バイトを用い,アルミニウム合金を被削材として,エアスピンドルを備える超精密研削加工機を切削加工に流用して切削実験を行った.切削実験は,切削速度380m/min,切り込み3μm,送り速度7.5μm/rev,切削液に灯油を用いた.比較として,同形状に作製した天然ダイヤモンド切削バイトについても同条件で切削実験を行った.切削距離24kmまで切削を行った結果,逃げ面摩耗は天然ダイヤモンド切削バイトより優れ,すくい面摩耗についてはほぼ同等であった.摩耗の形態については,逃げ面およびすくい面ともCVDダイヤモンドと天然ダイヤモンドでは同様であった.摩耗量の相違については,刃先を形成する3面の結晶面方位をX線回折により検討し,CVDダイヤモンド切削バイトの方が逃げ面では摩耗しにくい(111)面で構成されていることがわかった.以上の結果より,CVDダイヤモンドは天然ダイヤモンドと比較しても十分な機械的強度を有し,超精密切削バイトとして用いることができることを明らかにした.本年度は,アーク放電プラズマCVD法によりダイヤモンド薄板を合成し,表面を熱化学反応を利用した研磨装置によりに研磨して平滑なダイヤモンド薄板を作製し,超精密切削バイトへ適用することでその機械的性質の評価を行った。このことにより,気相合成ダイヤモンドの摩擦摩耗特性が評価できる。ダイヤモンド薄板の合成は,アーク放電プラズマジェットCVD装置により行った。そして,合成されたダイヤモンド薄板をYAGレーザにより切断することにより,3×3mm,厚さ1.2mmの薄板を作製した。合成されたダイヤモンドは表面の凹凸が激しいため,超精密切削バイトへ適用するには表面をできるだけ平滑に研磨する必要がある。そこで,薄板の表面を熱化学反応を利用したダイヤモンド研磨装置により研磨し,刃先形状に成形した。この研磨装置により3nmRaの平滑な表面を得ることができる。また,鋭利な刃先が成形できるようにダイヤモンドの摺動方法について検討し,装置の改良を行った。刃先形状に成形した気相合成ダイヤモンド薄板をモリブデン上にろう付けして切削工具を作製した。切削実験には空気静圧軸受,空気静圧スライダによる加工機を用い,被削材にはアルミニウム合金(JISA5083)を使用した。同形状の刃先に成形した単結晶ダイヤモンド工具との比較実験より,気相合成ダイヤモンド工具刃先の摩耗の進行具合は単結晶ダイヤモンド工具とほぼ同様であることがわかった。そして,被削材の仕上げ表面の観察から,気相合成ダイヤモンドは超精密切削加工用工具として十分使用可能であることがわかった。申請者らが開発したアーク放電プラズマジェットCVD装置により直径20mm,厚さ1.2mmの気相合成(CVD)ダイヤモンド薄板を合成し,このダイヤモンド薄板を用いて切削バイトを作製した.まず,合成されたCVDダイヤモンド薄板をYAGレーザにより切断し,3mm×3mmのチップを得た.次に,このチップ表面をYAGレーザ照射により最大表面粗さ3μmまで平坦化を行った.その後,熱化学反応を利用したダイヤモンド研磨装置によって,刃先を形成する3面を研磨し,先端の丸み半径0.5μmの刃先に仕上げ,シャンクにろう付けをして切削バイトを作製した.

この切削バイトを用い,アルミニウム合金を被削材として,エアスピンドルを備える超精密研削加工機を切削加工に流用して切削実験を行った.切削実験は,切削速度380m/min,切り込み3μm,送り速度7.5μm/rev,切削液に灯油を用いた.比較として,同形状に作製した天然ダイヤモンド切削バイトについても同条件で切削実験を行った.切削距離24kmまで切削を行った結果,逃げ面摩耗は天然ダイヤモンド切削バイトより優れ,すくい面摩耗についてはほぼ同等であった.摩耗の形態については,逃げ面およびすくい面ともCVDダイヤモンドと天然ダイヤモンドでは同様であった.摩耗量の相違について,刃先を形成する3面の結晶面方位をX線回折により検討し,CVDダイヤモンド切削バイトの方が逃げ面では摩耗しにくい(111)面で構成されていることがわかった.以上の結果より,CVDダイヤモンドは天然ダイヤモンドと比較しても十分な機械的強度を有し,超精密切削バイトとして用いることができることを明らかにした.
高速スイッチング電源用のInPパワーショットキ整流ダイオードの試作

本研究の目的は、高速スイッチング電源用のパワーショットキ整流ダイオードの最適構造を設計し、InPパワーショットキ整流ダイオードの試作を行うことにある。スイッチング電源を小型化、軽量化していくためには、変換効率と変換周波数を高めることが重要な課題である。そのための整流ダイオードとして現在は数百KHzレベルのSiショットキダイオードが使われ、高周波化の要求には対応が難しくなってきた。化合物半導体のInPは、Siに比べて、1)電子移動度が高い、2)逆方向電流が小さい、3)ブレークダウン電界が高い性質を持っている。高周波電源用の整流ダイオードを実現する可能性がある。本研究では、はじめにスイッチング電源の動作条件に応じて高速スイッチング電源用のInpパワーショットキ整流ダイオードの最適構造を設計した。耐圧40Vを設計基準として、次のダイオードの最適構造を得た。ダイオードのエピタキシャル層の厚さは0.2um、エピタキシャル層のキャリア濃度は3×10^<16>/cm^3,ショットキ障壁値約0.4eVである。ダイオードの整流可能最高周波数は約10MHzであることがわかった。次に実際にnpパワーショットキ整流ダイオードの試作を行った。Au-Ge-Ni合金系を用いて低抵抗のオーミックコンタクトの形成が可能であることがわかった。また、電気化学プロセスの最適化を行い、InPショットキダイオードを作成しその特性を評価した。Inpショットキ高周波整流ダイオードに必要な基本特性を得た。以上によって、高速スイッチング電源用のInpパワーショットキ整流ダイオードの実用化に向けた設計と試作の基本データをつくった。高速スイッチング電源用のInPパワーショットキ整流ダイオードの最適構造を設計した。また、InPパワーショットキ整流ダイオードの試作を行った。以下に本研究で得られた成果の概要を記す。1)高速スイッチング電源用のInPパワーショットキ整流ダイオードの最適構造を設計した。ダイオードのエピタキシャル層の厚さは0.2um、エピタキシャル層のキャリア濃度は3x10^<16>/cm3,ショットキ障壁値0.4eVである。2)以上の最適構造を用いてInPパワーショットキ整流ダイオードの高速動作特性を解析した。3)実際にnPパワーショットキ整流ダイオードの試作を行った。ショットキ整流ダイオードの直列抵抗を低減するために、ダイオード基板のオーミックコンタクト抵抗を最小することが不可欠である。350°Cで5分間ア-ニリング方法で低抵抗のAu・Ge・Ni合金系オーミックコンタクトを得た。本研究は、高速スイッチング電源用のパワーショットキ整流ダイオードの最適構造を設計し、高速スイッチング電源用のInPパワーショットキ整流ダイオードの試作を行った。1)ショットキ整流ダイオードの整流効率と周波数限界のトレイドオフ関係を明らかにした。耐圧40Vを設計基準として、最高整流効率(90%以上)のダイオードの最適構造は次のとおりである。エピタキシャル層の厚さは0.2um、エピタキシャル層のキャリア濃度が3x10^<16>/cm^3、ショットキ障壁値約0.4eVである。2)ショットキ整流ダイオードの直列抵抗を低減するために、ダイオード基板のオーミックコンタクト抵抗を最小することが不可欠である。

350°Cで5分間アーニング法を用いて低抵抗のAu-Ge-Ni合金系オーミックコンタクトを得た。3)その場電気化学プロセスの最適化を行い、InPショットキダイオードを作製しその特性を評価した。界面での損傷発生及び酸化物形成を抑制して理想に近い(n=1)ショットキ接合を形成した。また、パワーショットキ整流ダイオードの最適設計に必要な広範囲のショットキバリア値を制御性よく実現できた。4) InPショットキ高周波整流ダイオードに必要な基本特性(耐圧や接合容量値)を得た。以上によって、高速スイッチング電源用のInPパワーショットキ整流ダイオードの実用化に向けた設計と試作の基本データをつくった。
新実験昆虫エビガラスズメの研究の現状と発展可能性に関する調査研究

本研究はエビガラスズメの実験昆虫化から10年を経た現在の研究の現状を調査し、今後の発展可能性を探る目的で企画された。本年度は以下の調査研究を行った。まず、平成17年8月29日から8月30日まで、信州大学繊維学部において第1回目の研究打合会を行った。8月29日午後は、霜田政美、東政明、および安藤規泰の3名にこれまでの研究成果の発表をお願いした。発表会は公開とし、学生や他の研究者、約50名の参加を得た。翌8月30日は今後の研究打ち合わせと来年度以降の研究協力体制について討議した。次に米国ワシントン大学のLynn M.Riddiford、James W.Truman両教授および比留間潔弘前大学教授を招聘し、平成18年1月28日に東京都千代田区有楽町の蚕糸会館において日米Joint Seminarを開催した。研究グループからは木口憲爾、神崎亮平、片岡宏誌、白井孝治が研究の近況と今後の問題点等を発表した。日本全国から約40名の参加者があり、7名の研究発表とともに、活発な討論を行った。なおRiddiford教授、Truman教授は信州大学繊維学部においても1月25日にセミナーをして頂き、繊維学部の学生を中心に約50名の来聴を得た。3月8日から3月11日まで大韓民国を訪問し,Ho-Yong Park博士およびKwang-Youl Seol博士と会談し、韓国における昆虫の研究の現状について情報を交換した。最後に3月31日に研究計画通り、日本蚕糸学会の大会終了後にグループ研究会を行う予定である。すでに3名の講師の先生に講演をお願いしている。講演者は今西重雄、市川敏夫および濱野国勝である。今後、以上の結果をもとに、これまでの成果をまとめ、1冊の本にまとめ、出版する予定で、研究グループの各位、さらにRiddifordおよびTruman両教授からも快諾を得ている。