hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小胞体ストレスに対する小胞輸送システムによる防御機構の網羅的解析

小胞体(ER)ストレスに対する哺乳動物細胞の小胞輸送システムの応答とそのダイナミズムを明らかにするため、われわれが独自に開発した「セミインタクト細胞系」及び「細胞内タンパク質動態可視化技術」をカップルさせたアッセイ系を駆使し下記の結果を得た。細胞の脂質代謝に関わるABCトランスポータの一つABCA1とその変異タンパク質(QR)のGFP融合タンパク質を恒常的に発現しているHEK細胞株を樹立しそれらタンパク質の動態を可視化解析した。その結果、ABCA1は細胞形質膜へ輸送され機能するが、QRはER内腔に留まりERのERAD経路によってプロテアソーム分解されることを見いだした(プロテアソーム阻害剤存在下でのQRのアグリソーム形成)。興味深いことに、QRは特定の細胞外ストレス(還元剤添加など)により、ERAD系から逃れ、通常の小胞輸送経路に乗ってゴルジ体→形質膜へと輸送されることを発見した。しかも、この輸送は、通常の分泌タンパク質が利用するCOPII小胞を介してERからERGIC(ER-Golgi中間構造体)を経由してゴルジ体、形質膜まで運ばれた。このER→ゴルジ体小胞輸送とERAD経路の選択の制御因子をセミインタクト細胞系などを用いて調べたところ、small GTP結合タンパク質の一つでるARF1のGTP活性化フォームが増加することによりERAD経路から小胞輸送経路へのスイッチが行われることを見いだした。これらの結果は、ERストレスが今まで知られていたERAD経路やUPD経路を活性化するだけでなく、新しく小胞輸送の活性化によって蓄積したタンパク質を細胞外へ先ずは吐き出すという回避経路を併せ持つこと、その制御には、ARF1またはCOPIと言うゴルジ層板間やゴルジ体→ERの逆行輸送に関わるとされる分子が関わっていることを強く示唆した。
衛星データを導入した地盤液状化誘因広域逆推定モデルの構築

平成17年度では、昨年度の研究成果をもとに、さらにステップを進め「液状化危険箇所評価システム」を設計・構築した。(1)液状化危険箇所評価システムの構築(点から面推定を支援するトータルシステムの構築)液状化危険箇所評価図および誘因影響図に関する差画像上の情報を活用して(昨年度成果)、現地計測機器(貫入試験、土壌水分計、地震計等)を設置する場合の位置選定支援に関する検討を進めるとともに、これらの情報をトレーニングデータに反映させ、「点」から「面」への液状化危険箇所評価を支援できるトータルシステムの構築を進めた。本研究で提示した分析アルゴリズムを簡便な操作で実行できるように、操作性に優れたユーザーインターフェイス(GUI:Graphical User Interface)の設計・開発が主要課題となった。開発したシステムは、インターネット環境とスプレッドシート環境下で稼働する連携システムとなっており、「点推定から面推定」へと展開するトータルシステムとして、既往の研究には見られない「液状化危険箇所評価システム」を実現している。(2)誘因影響分析アルゴリズムの拡張前述したシステムの設計・開発に多くの時間を要したことから、当初予定であった以下の2つの課題については、現在も検討を進めている。次年度の関連学会で研究内容を引き続き整理・発表する予定である。(1)判別基準の感度分析:液状化未発生地ではあるが、液状化の危険性が高いと想定される箇所をトレーニングデータとした場合の誘因逆推定精度に関する検討(規範型評価)。(2)素因感度分析:液状化誘因逆推定問題における素因が及ぼす影響分析。(3)システム操作マニュアルの整備と研究成果のとりまとめ開発されるシステムを実際の事業計画等に適用していくために、平成16年度17年度にわたる2ケ年分の研究内容を報告書として取りまとめるとともに、システム操作マニュアルも整備するに至っている。本研究は「液状化危険箇所評価支援」を最終目的として、衛星データを適用した「液状化誘因逆推定アルゴリズム」を構築するものである。2ヶ年にわたる本研究は、以下の2つの検討項目に大別される。(1)平成16年度実施内容:共分散構造分析法を用いた液状化誘因逆推定モデルの構築(2)平成17年度実施課題:液状化危険箇所評価システムの構築1.実施内容:平成16年度の研究内容は、以下の3点に要約できる。(1)既往の研究調査:従来までの素因と誘因を扱った液状化危険箇所評価における問題を指摘した上で、液状化誘因広域逆推定の必要性と衛星データ導入の意義を示し、その適用方法を提示した。初年度の検討では、衛星データとして昼夜全天候観測が可能なマイクロ波映像レーダデータ(SARデータ)を使用した。(2)誘因逆推定モデルの構築:衛星データと各種地理情報等(素因)を「観測変数」とし、誘因情報(地震、地盤強度等)を画素単位では観測困難な「潜在変数」とした。液状化既発生地(教師データ)を従属変数とし、測定方程式から誘因の影響を逆推定するとともに「誘因影響図」を新たに提示した。この誘因影響図が本研究の特色である。(3)誘因影響分析:衛星SARデータの使用の有無に伴う「誘因影響図」を比較した結果、衛星SARデータを使用した場合には、モデル成立要件である適合度が高まるとともに、誘因逆推定精度の向上に寄与することが確認された。さらに、衛星SARデータの使用の有無に伴う誘因影響図上の違いを抽出した「差画像」を最終成果図として提示し、液状化誘因影響について「危険側・安全側」といった評価が展開できることを示した。実務で活用できる分析アルゴリズムを実現している。2.今後の展開:平成17年度は、以下の検討を進める予定にある。(1)誘因逆推定精度の向上と誘因逆分解の可能性検討(2)液状化危険箇所評価システムの構築(インターネット環境)平成17年度では、昨年度の研究成果をもとに、さらにステップを進め「液状化危険箇所評価システム」を設計・構築した。

(3)システム操作マニュアルの整備と研究成果のとりまとめ開発されるシステムを実際の事業計画等に適用していくために、平成16年度17年度にわたる2ケ年分の研究内容を報告書として取りまとめるとともに、システム操作マニュアルも整備するに至っている。
頭頚部癌の浸潤・転移におけるRho遺伝子の関与について

癌の浸潤能に関する研究がなされ、SnailやTwistといった新しい分子moleculeの発見によりシグナル伝達が少しずつ機構があきらかになっている。しかし上皮細胞が間葉組織的性質をもつ事によって細胞の形態を変え、浸潤や転移における役割を変える機構について研究した。私たちは細胞接着に関与するE-cadherinのプロモーター領域のメチル化が頭頚部癌に多くみられていることを確認した。さらに頭頚部癌には細胞運動に関係するRhoA遺伝子の発現亢進がよくみられることも報告した。今までEMTについて臨床的研究は全くない。頭頚部癌ではリンパ節転移も含め組織が得られやすい。そこで今回私たちが保有する頭頚部癌組織532検体を用いてEMTがどのように生じているか、そして臨床的検討も加えることによってEMT抑制が新しい癌治療になりうるか研究した。EMTに伴う変化には、E-cadherinの低下に伴いcytokeratinの発現低下がおこり細胞の線維細胞化、浸潤能や運動能の獲得がおこる。そこにはEMT遺伝子プログラムの発現亢進あるいは抑制が生じている。頭頚部癌の浸潤や転移について報告は少ない。局所は放射線治療に奏功しても遠隔転移で死亡することも多い。そこで頭頚部癌における転移に関係する遺伝子の発現について検討した。多くの遺伝子が転移に関係しているが、今回我々は細胞骨格に関与しているRho遺伝子の発現の程度と臨床因子との関係を調べた。Rho遺伝子はアクチンフィラメントの形成に深くかかわり、細胞の変形や形態の維持に携わり、細胞の運動を起こす遺伝子として知られている。Rho遺伝子にはA、B、Cと種類ががあるが、転移についてはRhoA遺伝子の関与大きいことがわかった。そしてその調節は転写レベルで制御されており、それらは癌のリンパ節転移との相関がみられた。さらにRhoA遺伝子の発現と関係する他の遺伝子との関係も調べた。PTEN(phaosphatase and tensin homolog)遺伝子の不活化との関係を調査中である。また最近報告されている上皮間葉組織移行にも関係していることを考え、Snai遺伝子とカドヘリンタンパクとの関連を調べた。RhoA遺伝子とカドヘリン発現とは何ら相関はなく、RhoA遺伝子の上皮間葉組織移行への関与はカドヘリンとは独立して生じていると推察された。そこでTwist遺伝子(上皮間葉組織移行への主たる経路に存在し、移行を調節していると考えられている)およびその前段階で働くSnail遺伝子との関係をしらべている。そして臨床経過とあわせることにより癌細胞転移との関係を調べ、正常な細胞運動との相違も研究している。癌の浸潤能に関する研究がなされ,SnailやTwistといった新しい分子moleculeの発見によりシグナル伝達が少しずつ機構があきらかになっている。しかし上皮細胞が間葉組織的性質をもつ事によって細胞の形態を変え,浸潤や転移における役割を変える機構について研究した。そこで今回私たちが保有する頭頚部癌組織532検体を用いてEMTがどのように生じているか,そして臨床的検討も加えることによってEMT抑制が新しい癌治療になりうるか研究した。EMTに伴う変化には,E-cadherinの低下に伴いcytokeratinの発現低下がおこり細胞の線維細胞化,浸潤能や運動能の獲得がおこる。
夏期アジアモンスーン季のバングラデシュにおける大気鉛直構造形成過程の解析

昨年度に引き続き、アジア夏季モンスーンの中でも最も多量の降水が見られるバングラデシュの首都ダッカにおいて、バングラデシュ気象局、およびバングラデシュ工科大学の研究者と協力して、レーウィンゾンデによる高層気象観測を実施した。観測は2001年6月27日から8月16日にかけて行われた。大気構造の日変化の解像を主要な目的として、1日4回観測を18日分、1日8回観測を2日分など、合計88回分の高層気象観測結果を得た。これらの高層気象観測と並行して気蒙局のさまざまなデータの収集を行った。特に、降雨レーダーデータや、3時間後との地上観測データなど、メソスケール現象、日変化を解像しうるデータに注意した。引き続き日変化にかかわるデータ解析を進めた。レーダーデータからは、典型的な対流活動の日変化パターンの一っを見出した。午前中から午後にかけてバングラデシュ南西部に離散的なレーダーエコーが卓越す乱一方、夜から夜半にかけてはバングラデシュ北東部に、組織化し、よく発達したレーダーエコーが見られる。レーウィンゾンデデータからは、ダッカにおける風の鉛直構造の日変化が得られ、上記のような対流活動の日変化とよく対応することがわかった。また、大気循環の日変化成分は、水蒸気を北へはこぶ役割を果たしていることが示された。これらの成果はISAM3にてすでに発表し、更に京都大学防災研究所年報にまとめる予定である。また、国内外の研究者と協力して、バングラデシュの大気現象にかかわるいくつかの論考を発表した。アジア夏季モンスーンの中でも最も多量の降水が見られるバングラデシュの首都ダッカにおいて、バングラデシュ気象局と協力して、レーウィンゾンデによる高層気象観測を実施した。観測は2000年6月29日から7月27日にかけて、5つの集中観測期間にわたって行われた。日変化の解像を主要な目的として、1日4回観測を9日分、1日8回観測を4日分など、合計70回分の高層気象観測結果を得た。これらの高層気象観測と並行して気象局のさまざまなデータの収集を行った。まず、50年間以上にわたる、3時間後との気温や風の地上観測データ、日降水量データなどを入手した。これらは、日変化を理解するうえでも、あるいはモンスーン気候システムの年々変動を理解する上でも貴重なデータである。さらに、4ヶ所の降雨レーダーデータを入手し、メソスケール現象の理解の上でも重要な基盤を築いた。現在、それらのデータに基づく解析を開始している。一方、昨年度の事前観測の結果を解析し、共通してみられ大気成層状況の日変化パターンを見出した。現地の早朝に下層の水蒸気量が最も増加し、その後昼間にかけて水蒸気量が急激に減少する傾向がある。NCEP/NCARの再解析データとの比較も行い、陸上と海上では日変化パターンが異なること、ダッカで観測されたパターンは陸上のそれと基本的に似通っているが、値にはかなりの違いが見られること。などが明らかになった。それらの結果を京都大学防災研究所年報に掲載、日本気象学会でも発表した。
精神科患者分類別看護問題・看護介入の開発とコンピュータープログラムの運用化の試み

電子カルテの導入がもたらす利益は、ケアの質の向上、効率化、情報提供が挙げられるが、電子カルテの導入には、看護の臨床を明確に表現しうる共通言語を見出すことが必要不可欠である。現状で看護の標準用語として電子カルテに利用されているのが、看護診断分類、看護介入分類、看護成果分類である。看護診断分類とは、看護師のアセスメントの論理的帰結を表現した用語の分類であり、最も広く用いられているのは、北米看護診断学会(NANDA)である。看護介入分類とは、看護師の行う介入を分類したもので、Iowa大学で開発されたThe Nursing Intervention Classification(NIC)が一般的によく知られている。現在では、看護の現象を明確に表現しうる共通言語として、看護診断と、それによってなされた看護介入、期待される成果を示す、NANDA-NIC-NOCのリンケージを利用する試みが開始されている。本研究は、我が国の精神看護領域で活用可能な看護診断-看護介入リンケージを開発し、看護ケアの標準化として看護情報の共通利用性を確保するために、将来研究成果を活用してコンピュータープログラム化し、電子カルテ化に向けて検討することを目指して行った。研究方法としては、精神科看護領域で活用される看護診断・看護介入を文献から抽出し臨床で活用しやすいプログラム構造を検討しながら疾患別「精神科看護診断・看護介入リンケージ(原案)」を作成した。その後、事例を想定したシミュレーションを行いながら原案の洗練化を行っていった。さらにエキスパートナースを対象とした事例への適応に関する調査を行った。結果として、統合失調症、気分障害、アルコール依存症、摂食障害、境界性人格症、認知症の6疾患について『精神科看護領域における精神科看護診断-看護介入のリンケージ』とガイドラインを作成し現在臨床で試用を行っている。本研究は、患者の意思決定を尊重し、患者参画型医療を標準化した精神科看護問題・看護介入を開発し、その結果を看護ケアの標準化として看護情報の共通利用性を確保するために、コンピュータープログラム化して、その運用について検討することを目的としている。今年度は、精神科看護領域において、看護診断、看護介入、看護成果の関連性を検証するための第一歩として、1.精神科病棟に勤務をする看護者を対象として、NANDAの看護診断の活用についての方法に関する意見をアンケート調査中である。2.我が国独自の患者分類指標を開発するために、文献や実際の看護カルテの活用、聞き取り調査を行っている。いずれも、調査を発送したところである。今年度は、NANDA・NICの看護問題・看護介入リンケージを基盤とし、精神科看護の特殊性をいかし、臨床で活用できる『精神科看護領域における精神科看護問題・看護介入(案)』を作成するために、以下のことを行った。1.精神科看護の文献で用いられている看護診断ラベル・看護介入を抽出し、状態像や疾患を軸にNANDAについて比較検討し、これまでの調査から明らかになった精神科看護における看護問題・看護介入の活用の結果もふまえてNANDAを再構成した。2.1で再構成したNANDAごとにリンケージさせるNICの主要介入を精神科領域の特殊性をふまえて、文献や調査結果をもとに選択し、『精神科看護問題・看護介入(案)』を作成した。3.作成した『精神科看護問題・看護介入(案)』の妥当性に関して、データ収集し、分析を行っている。エキスパート看護師を対象に、13疾患ごとに急性期・慢性期・退院前の事例をとりあげて事例を用いたシュミレーションによる聞き取り調査を行っており、現在、データ収集・データ分析中。

平成16年度は、昨年度に引き続き、NANDA・NICの看護問題・看護介入リンケージを基盤とし、精神科看護の特殊性をいかし、領域で活用可能な『精神科看護領域における精神科看護診断-看護介入のリンケージ』を作成することを目的として取り組んでいる。平成15年度に研究者らが作成した『精神科看護領域における精神科看護診断-看護介入のリンケージ(案)』の妥当性に関して、エキスパートナースからデータを収集し、分析、リンケージ案を修正することを循環的に繰り返している。その結果、現段階で『精神科看護領域における精神科看護診断-看護介入のリンケージ(案)』の全体像は以下のような内容になっている。1)リンケージの流れは、患者さんの<看護問題の領域>を特定し、それから適切な<看護診断>を選択し、その看護診断がつけられた時によく使うと想定される<看護介入>を選択するという流れになる。2)看護問題は、どの疾患に対しても共通して想定される問題【共通問題】と、疾患ごとに想定される固有の問題【固有問題】の2つからなる。この2つの表をチェックすれば、その患者さんの看護診断と主な看護介入が簡単に早く選択できるよう作成した。3)疾患については、13疾患を想定したが、今回作成する看護介入のリンケージでは「統合失調症」「感情障害」「摂食障害」「アルコール依存症」の精神科で代表的な4疾患に絞ることにした。4)急性期から慢性期、退院までのどの時期の看護診断・看護介入も含むように作成した。このリンケージ作成のために、リンケージ枠の原案作成の後、研究者らによる事例を用いたシュミレーション調査、エキスパート看護師へのリンケージ枠についての調査、エキスパート看護師による事例を用いたシュミレーション調査を段階的に重ね、調査のたびにリンケージ案を修正し、1疾患につき合計5回の修正を加えている。現在も、このデータ収集・データ分析により、リンケージ案の修正を重ねている。電子カルテの導入がもたらす利益は、ケアの質の向上、効率化、情報提供が挙げられるが、電子カルテの導入には、看護の臨床を明確に表現しうる共通言語を見出すことが必要不可欠である。現状で看護の標準用語として電子カルテに利用されているのが、看護診断分類、看護介入分類、看護成果分類である。看護診断分類とは、看護師のアセスメントの論理的帰結を表現した用語の分類であり、最も広く用いられているのは、北米看護診断学会(NANDA)である。看護介入分類とは、看護師の行う介入を分類したもので、Iowa大学で開発されたThe Nursing Intervention Classification(NIC)が一般的によく知られている。現在では、看護の現象を明確に表現しうる共通言語として、看護診断と、それによってなされた看護介入、期待される成果を示す、NANDA-NIC-NOCのリンケージを利用する試みが開始されている。
抗線維化作用を有する新規化合物を用いた強皮症の治療開発

全身性強皮症において抗線維化作用を有する新規化合物HPH-15の効果についてin vivo、in vitroにおいて検討した。HPH-15は、2,6-ピリジンジカルボン酸とStert-ブチルシステアミンを反応させて得られるアミド化合物のカルボニル基部分をLawesson試薬でチオアミドに変換して得られる、分子量429.72の安定性の高い新規化合物である。ブレオマイシン誘導強皮症モデルマウスにおいて、HPH-15を28日間投与し真皮コラーゲン繊維の増殖抑制が見られたことを確認した。また、培養細胞を用いたスクラッチアッセイとウエスタンブロッティングでin vitroでの抗線維化作用を確認した。マウスの背部にブレオマイシンを皮下注射することで線維化を誘導したブレオマイシン誘導性強皮症モデルマウスにおいては連日HPH-15を内服させ、コントロール群に比して優位な皮膚厚の軽減がみられた。今後は、適切な濃度や毒性の評価(体重の変動など)について今後検討していく方針である。またin vitroでは、ウエスタンブロッティングでcola1α2の発現を濃度依存性に抑制した。その他fibronectineについても発現を抑制することを検証した。これらの研究結果からはHPH-15には抗線維化作用があることがin vivo、in vitroのいずれにおいても示唆された。今後、毒性の評価や作用機序についてさらなる検討をin vivo、in vitroの両面において行い、全身性強皮症の新規治療薬の開発へつなげていくことを目標とする。In vitro、in vivo共に検証ができ、学会発表への準備を考慮する段階まで進捗している。特にin vivoでの毒性の評価などを、より詳細に検討していく。HPH-15は、2,6-ピリジンジカルボン酸とS-tert-ブチルシステアミンを反応させて得られるアミド化合物のカルボニル基部分をLawesson試薬でチオアミドに変換して得られる、分子量429.72の安定性の高い新規化合物である。また、スクラッチアッセイとウエスタンブロッティングでin vitroでの抗線維化作用を確認した。マウスの背部に連日ブレオマイシンを皮下注射することで線維化を誘導したブレオマイシン誘導性強皮症モデルマウスにおいては連日HPH-15を内服させ、コントロール群に比して優位な皮膚厚の軽減がみられた。適切な濃度や毒性の評価(体重の変動など)について今後検討していく方針である。今後、毒性の評価や作用機序についてさらなる検討をin vivo、in vitoroの両面において行い全身性強皮症の新規治療薬の開発へつなげていければと考える。
音楽情報の潜在記憶特性に関する認知心理学的研究

音楽情報の潜在記憶特性を明らかにするために,和音に焦点を当てた実験を行った.これまでの筆者の研究において,一度提示された和音は,その後,再認できなくても長調短調判断課題の成績がよいことが示されている(川口潤1995音楽情報の潜在記憶梅本尭夫(編)音楽心理学の研究ナカニシヤ出版).これは和音に対する反復プライミング現象である.そこで本研究では,和音のどのような特徴が反復プライミングを生起させているのかを明らかにすることをめざした.本年度は,和音の音色という知覚属性が影響しているかどうかを検討した.もし影響がみられれば,和音の潜在記憶には音色のような知覚属性を含めた情報が保存されていると考えられ,みられなければ知覚属性を越えたより高次な抽象化された情報が保持されていると考えられる.実験は学習段階とテスト段階とに分かれていた.学習段階での課題は提示された和音についての好悪定評であった.続くテスト段階では,被験者は瞬時提示された和音(100msec)が長調か短調かの判断を求められた.学習段階の和音とテスト段階の和音とは,音色が一致する場合(どちらもピアノ音)と一致しない場合(学習段階ではマリンバ,テスト段階ではピアノ)が設けられた.その結果,学習段階で提示された和音の方がテスト段階で初めて提示された和音よりも長調短調判断の成績がよく,しかも音色の違いによる効果はなかった.つまり,和音に関する反復プライミング効果が追認され,さらに反復プライミング効果には音色の影響が見られないことが明らかとなった.このような結果は,反復プライミングを支えている潜在記憶には,音色といった知覚レベルではなく,より高次な情報形態で保存されていることを示している.今後,和音のどのような特性が潜在記憶に含まれているのかを明らかにするとともに,他の音楽情報,特にメロディーがどのような記憶されているのかを検討していく予定である.音楽情報の潜在記憶特性を明らかにするために,和音に焦点を当てた実験を行った.これまでの筆者の研究において,一度提示された和音は,その後,再認できなくても長調短調判断課題の成績がよいことが示されている(川口潤1995音楽情報の潜在記憶梅本尭夫(編)音楽心理学の研究ナカニシヤ出版).これは和音に対する反復プライミング現象である.そこで本研究では,和音のどのような特徴が反復プライミングを生起させているのかを明らかにすることをめざした.本年度は,和音の音色という知覚属性が影響しているかどうかを検討した.もし影響がみられれば,和音の潜在記憶には音色のような知覚属性を含めた情報が保存されていると考えられ,みられなければ知覚属性を越えたより高次な抽象化された情報が保持されていると考えられる.実験は学習段階とテスト段階とに分かれていた.学習段階での課題は提示された和音についての好悪定評であった.続くテスト段階では,被験者は瞬時提示された和音(100msec)が長調か短調かの判断を求められた.学習段階の和音とテスト段階の和音とは,音色が一致する場合(どちらもピアノ音)と一致しない場合(学習段階ではマリンバ,テスト段階ではピアノ)が設けられた.その結果,学習段階で提示された和音の方がテスト段階で初めて提示された和音よりも長調短調判断の成績がよく,しかも音色の違いによる効果はなかった.つまり,和音に関する反復プライミング効果が追認され,さらに反復プライミング効果には音色の影響が見られないことが明らかとなった.このような結果は,反復プライミングを支えている潜在記憶には,音色といった知覚レベルではなく,より高次な情報形態で保存されていることを示している.今後,和音のどのような特性が潜在記憶に含まれているのかを明らかにするとともに,他の音楽情報,特にメロディーがどのような記憶されているのかを検討していく予定である.
高エネルギー核分裂片照射場でのウラン酸化物の損傷形成モデルの検証

高エネルギー核分裂片発生に伴うUO_2中の照射損傷プロセスについて、既存の損傷形成モデルが妥当かどうかを実験的に検証した。具体的には加速器を利用したイオンビーム照射実験基盤の整備、UO_2中の基礎的照射損傷データの取得、高エネルギー領域での損傷予測法の構築、高燃焼度領域で問題となるリム組織形成メカニズムの検証を行った。既存の損傷モデルの適用限界を示し、モデルの修正に考慮すべきプロセスを提示した。本研究で得られた成果を、査読付き論文、国際会議発表等を通じて公表した。本研究の目的は以下の通りである。高エネルギー核分裂片発生に伴うUO_2中の照射損傷メカニズムの検証を目標とする。具体的には加速器を利用したイオンビーム照射実験基盤の整備、UO_2中の基礎的照射損傷データの取得、高エネルギー領域での損傷予測法の構築、高燃焼度領域で問題となるリム組織形成メカニズムの検証を行う。核燃料の損傷評価・予測に必要な損傷形成モデルを提示することを目標とする。成果の内容は以下のとおりである。UO_2焼結体試料に対して電子的阻止能の異なる2種類の高エネルギーイオン(210MeV Xe^<+14>,100MeV Zr^<+10>)照射を行い、透過型電子顕微鏡を用いてイオンの軌跡に沿って形成される損傷領域(イオントラック)の直径が、それぞれ4.9nm,1.8nmであることがわかった。イオントラック形成に関与する電子系へのエネルギー伝達密度(電子的阻止能)が高い方が、入射イオンーつが形成する損傷領域(イオントラック)の寸法が大きいことが分かった。また、同じ電子的阻止能であっても、電気伝導度の低いCeO_2と比較すると、UO_2の方がより耐照射性が高いことも分かった。ガス原子を注入するための実験装置を整備し、予備的実験として模擬試料に注入実験を行うことが出来た。UO_2の照射損傷敏感性は、結晶構造により決定されるより、むしろ電気的物性により決定される可能性があることがわかった。また、材料中でのイオントラックの占有率の照射量依存性を記述する関数を構築することができた。今後はその占有率が材料劣化(物性変化)を引き起こす損傷効果を記述する関数系を構築し、実験的にその信頼性を検証する予定である。意義、重要性は、以下の通りである。高精度で照射損傷予測することは重要であり、本研究によって信頼性のある損傷形成モデルを提示することができれば、核燃料の燃焼損傷予測の観点から意義の高い成果になる。UO_2焼結体試料に対してイオントラックの寸法(入射イオン一つが形成する損傷領域)の電子的阻止能(イオントラック形成に関与する電子系へのエネルギー伝達密度)依存性を解析するに十分なデータを取得した。具体的には、高い電子的阻止能領域のイオントラックデータを取得するために、310MeVAu,150MeVAuをUO_2試料にイオン照射し、透過型電子顕微鏡を用いてイオントラックの直径を導出した。電子的阻止能に対して、イオントラック寸法が単調増加することが明らかになったとともに、いわゆるthermal spike modelから予測される挙動に従うことが分った。今年度の成果により、UO_2中においてイオン一つ一つが形成する損傷領域(イオントラック)の寸法が、電子的阻止能の関数として予測することが可能になった。今年度の成果の内容は以下のとおりである。UO_2焼結体試料に対して典型的な核分裂生成物であるXeイオンを、熱損傷なしに10^<16>ions/cm^2オーダーの高照射量領域まで照射し、照射試料の透過型電子顕微鏡観察を行った。その結果、特に高照射量領域での微細組織形成プロセスについて以下のことを明らかにした。(1)試料中にもともと存在する気孔が、照射方向に伸長する特殊な変形を起こす。

(2)5×10^<14>ions/cm^2から転位網の形成が確認できる。(3)1.5×10^<16>ions/cm^2の高照射量領域では、1重畳照射に伴う転位の非熱的移動を示唆する亜粒界組織が形成される。軽水炉燃料に見られる高燃焼度組織の主要な特徴である細粒化現象に関連して、転位網の再配置が結晶粒分割に至るいわゆる「結晶粒分割プロセス」が、合理的に高照射量での観察データを説明できることを明らかにした。意義、重要性は、以下の通りである。高精度で酸化物燃料の照射損傷を予測することは重要である。今年度の目標は、損傷領域が重畳する高照射量領域での微細組織形成モデルを検証することによって、合理的な予測モデルの枠組みを特定することである。本研究により、既存の損傷組織形成モデルのうち、結晶粒分割プロセスの可能性が高いことを強く示唆する観察データを得た。この成果により、高照射量での微細組織の形成に必要な要素(転位網、気泡密度、亜粒界の形成の有無など)を特定できた。予測モデルの枠組みを特定できたことで、今後の照射損傷プロセスの解明が効率的に進められることが本成果の意義である。
レーザーアブレーションプラズマ制御法による可視光活性・酸化チタン系光触媒の創成

本年度は(1)Tiターゲットのレーザーアブレーションを行うことにより生成される各種活性種の気相における時間的・空間的な挙動。(2)Tiターゲットに対向して置かれた基盤上に作製されたTiO_2膜の特性の、基板温度、気相条件に対する依存性の2点について研究を行った。(1)酸素雰囲気中でTiターゲットをレーザーアブレーションすることにより生成されたTi、Ti^+、TiO密度の時間的・空間的挙動を2次元レーザー誘起蛍光法による可視化診断した。その結果から、酸素雰囲気中ではTiの生成機構がTi^+と電子の再結合だけでなく、Ti^+の酸化反応生成物であるTiO^+からの解離性再結合反応があることが分かった。また、Ti^+の酸化反応が非常に早いこと、TiOの酸化反応がTiの酸化反応よりも早く、プルーム内のTiOラジカルの生成が気相における反応からではなく、アブレーションによって酸化されたターゲットから生成されているものが支配的であることが分かった。(2)酸素ガス圧0.05から0.1Torrにおいて、200から250°Cの低基板温度におけるアナターゼ型TiO2膜の成膜に成功した。作製した薄膜をXRD分析したところ、ガス圧0.05Torr、基板温度200°Cにおいてアナターゼ(101)の鋭いピークがみられた。また、同じガス圧においても基板温度を400°Cに加熱して成膜することにより、アナターゼ(101)のピークは見えなくなり、代わりにアナターゼ(004)のピークが大きくなることが分かった。このことから、本成膜法では基板の温度を制御することにより、膜の配向制御を行える可能性があることが分かった。
北方圏都市における公園・緑地計画特性に関する研究

研究成果は序章、第1章から第6章、終章としてまとめた。序章においては北方圏都市の自然環境特性を整理し計画との関係を検討した。第1章冬期レクリエ-ション需要と気象条件では、公園緑地利用のベ-スとなる冬期戸外レクリエ-ション活動の発生状況を把握し、季節感についても触れた。第2章冬期の子供の戸外遊び場では、小学2年生と5年生を対象としたアンケ-トから、夏期に比べて冬期の戸外遊び頻度や児童公園利用頻度がいかに減少するかを明らかにし,戸外遊びを活生化するための条件を検討した。第3章都心広場の利用と気象条件では、札幌市内の大通公園内の広場を事例として、利用観察と気象観測を行い、春期は夏期や秋期に比べて気象(気温や日照等)が利用行動により大きく影響することを明らかにした。第4章住宅地における街路景観と緑では、落葉期には緑視率が若葉期の20%程度まで減少する地区が多く、緑の増加が重要であることを示した。しかし,住宅意識調査からも植栽に際しては日照条件や季節感にも十分配慮する必要性が推察された。第5章緑地イメ-ジの季節性では落葉期の景観構成を検討する茎旋資料として、針葉樹林、落葉樹林、芝生園地の四季によるイメ-ジ変化を明らかにした。第6章海外北方圏都市の公園緑地特性では、北欧、カナダの都市における公園緑地状況を把握しそれらの特徴を整理した。終章では主として子供の遊び場、戸外スペ-スと屋内スペ-スとの関係についての計画課題を整理した。北方圏都市においては冬期の積雪や寒冷な気候などによって、戸外レクリエ-ション需要や公園緑地需要に大きな特徴がある。本研究はこれらの公園緑地計画の基礎になる諸特性を明らかにし、計画課題を整理する事を目的にしている。本年度は、1)冬期の戸外遊びと公園利用に関する調査、2)都心のオ-プンスペ-ス利用特性調査、3)北欧及び国内における関連資料の収集などを行った。結果の概要は次のようである。1)札幌市における小学2年と5年生児童が週に3日以上戸外で遊ぶ比率は秋期82%から冬期52%に減少する。また行動圏も短くなり、遊び場に占める公園の比率は41%から17%に著しく減少している。しかし、観察調査によると、一部の公園ではかなり高い利用もみられ、施設や立地の重要性を示唆している。また、戸外遊びの度合は父兄の遊びに対する態度にも強く影響されていることを明らかにした。2)戸外の休養スペ-スの季節別利用形態と微気象を札幌市の都心に位置する大通り公園において調べ、季節による利用数の変化や気温及び日照条件による芝生やベンチの選択性を明らかにした。今後は初春や晩秋期における利用傾向をより詳しく調査し、利用向上のための対策を検討したい。3)北欧都市については公園配置や広大な緑地システムの現況、クロスカントリ-コ-スその他のレクリエ-ション施設の充実などを明らかにした。今後は国内及びカナダの事例について調査分折を続ける予定である。都心広場の例として,札幌市大通り公園内広場の利用を取り上げ、気象との関係を調査し、次のような結果を得た。季節毎の利用をみると、春季が最も徹気象との関係が強く、特に平日では日射の影響が大であった。夏季もある程度の相関はみられたが、春季ほど強くはなく、秋季では、平日よりも休日の利用と実効温度との関係が強い傾向が示された。季節を通して、実効温度が10(°C)程度から急激に利用が増加する傾向が明らかとなった。緑地の風景写真を用いた心理テストによって、針葉樹林、落葉樹林、芝制地などのイメ-ジが季節によってどのように変化するかを調べた。

その結果、冬季は一般に好感性や親しみ感が減少する傾向にあるが,中には積雪が自然感を高めより好まれる例もみられた。落葉樹林の落葉期は明るさや広さを感じさせるが、緑地周辺の建築物等が目立つようになると自然イメ-ジを低下させ全体評価も低下する場合が少なくなかった。また、周囲の樹林や芝生と調和した園路の存在は視線を誘導し、好感性や利用志向を高めていた。冬季の戸外遊び場について、積雪地域の札幌市と比較するため、室積地の苫小牧市を取り上げ小学2年と5年生を対象にアンケ-ト調査を行った。その結果は、両市ともほヾ類似した外戸遊び状況であることを示していたが、一部積雪の多少によると考えられる、遊び内容や遊び場に対する不満等の相違が見い出された。研究成果を、1)冬期レクリエ-ション需要と気象条件、2)子供の冬期戸外遊び場、3)都・広場の利用と気象条件,4)住宅地における街路景観と緑、5)緑地イメ-ジの季節性、6)海外北方圏都市の公園緑地特性に分けて整理した。
花粉誘導眼瞼周囲皮膚炎に対するMIFの病因的役割の解明

花粉刺激は,MIF Tgマウスにおいて結膜と眼窩周囲皮膚への好酸球浸潤を亢進し,Th2型サイトカインの発現を顕著に増加した.マウス皮膚線維芽細胞へのMIFの添加は,eotaxinの発現上昇を誘導した.さらに,MIFとIL-4またはMIFとIL-13の共刺激は,線維芽細胞からのeotaxin発現を相加的に亢進した.このとき,CD74siRNA導入を行うとMIFによるeotaxin発現誘導およびMIFとIL-4またはIL-13の共刺激によるeotaxin発現誘導が減少したことから,線維芽細胞上のCD74細胞膜受容体を介する経路が関与すると示唆された.花粉刺激は,MIF Tgマウスにおいて結膜と眼窩周囲皮膚への好酸球浸潤を亢進し,Th2型サイトカインの発現を顕著に増加した.マウス皮膚線維芽細胞へのMIFの添加は,eotaxinの発現上昇を誘導した.さらに,MIFとIL-4またはMIFとIL-13の共刺激は,線維芽細胞からのeotaxin発現を相加的に亢進した.このとき,CD74siRNA導入を行うとMIFによるeotaxin発現誘導およびMIFとIL-4またはIL-13の共刺激によるeotaxin発現誘導が減少したことから,線維芽細胞上のCD74細胞膜受容体を介する経路が関与すると示唆された.花粉皮膚炎は,花粉症に伴い皮膚の痒みを訴える疾患であり,眼窩周囲や頬部の露出部に皮膚炎を認める.マクロファージ遊走阻止因子(macrophage migration inhibitory factor:MIF)は多彩な生物学的作用を有する炎症性サイトカインの一つである.本研究では,花粉によるアレルギー性結膜炎と,それに伴う眼窩周囲炎(花粉皮膚炎)の発症機序へのMIFの関与について検討した.MIF過剰発現(Tg),MIF欠損(KO)および野生型(WT)マウスに,ブタクサおよびスギ花粉特異的アレルギー性結膜炎と眼窩周囲皮膚炎を誘発させ,発症モデルマウスを作製した.MIF Tgマウスにおいて,花粉刺激は結膜および眼窩周囲皮膚への好酸球浸潤を亢進した.また,ブタクサ花粉刺激によるMIF,eotaxin,IL-4,IL-5,IL-13の発現は,WTに比べてMIF Tgマウスで顕著に増加した.一方,IFN-γの発現は,すべてのマウスにおいて変化を認めなかった.また,マウス皮膚線維芽細胞へのMIFの添加は,eotaxinの発現上昇を誘導した.さらに,MIFとIL-4またはMIFとIL-13の共刺激は,線維芽細胞からのeotaxin発現を相加的に亢進した.このときCD74siRNA導入を行うと,MIFによるeotaxin発現誘導およびMIFとIL-4またはIL-13の共刺激によるeotaxin発現誘導は減少した.以上の結果から,MIFの全身性の過剰発現は,花粉皮膚炎において局所的にTh2型サイトカインの発現を高め,炎症部位への好酸球浸潤を促進することがわかった.また,MIFはIL-4またはIL-13と共に線維芽細胞に作用し,eotaxinの発現と産生を誘導すると考えられ,これには線維芽細胞上のCD74細胞膜受容体を介する経路が関与することが示唆された.MIF Tgマウスにおいて,花粉刺激は結膜および眼窩周囲皮膚への好酸球浸潤を亢進した.また,ブタクサ花粉刺激によるMIF,eotaxin,IL-4,IL-5,IL-13の発現は,WTに比べてMIF Tgマウスで顕著に増加した.一方,IFN-γの発現は,すべてのマウスにおいて変化を認めなかった.また,マウス皮膚線維芽細胞へのMIFの添加は,eotaxinの発現上昇を誘導した.さらに,MIFとIL-4またはMIFとIL-13の共刺激は,線維芽細胞からのeotaxin発現を相加的に亢進した.このときCD74siRNA導入を行うと,MIFによるeotaxin発現誘導およびMIFとIL-4またはIL-13の共刺激によるeotaxin発現誘導は減少した.以上の結果から,MIFの全身性の過剰発現は,花粉皮膚炎において局所的にTh2型サイトカインの発現を高め,炎症部位への好酸球浸潤を促進することがわかった.また,MIFはIL-4またはIL-13と共に線維芽細胞に作用し,eotaxinの発現と産生を誘導すると考えられ,これには線維芽細胞上のCD74細胞膜受容体を介する経路が関与することが示唆された.皮膚科学研究は当初の計画通り順調に進んだため,初年度の研究成果は2013年に第63回日本アレルギー学会秋季学術大会にて発表することができた.初年度に加えて今年度の成果も含めた総括的な内容の学会発表を予定している(2014年インターフェロン・サイトカイン学会にて).さらに,論文としてまとめた研究成果の国内外の各種関連雑誌において発表・配信することを目指す.なお,現在国際雑誌に投稿中である.物品の納入が年度区切りで間に合わないため.進捗状況に影響はない.
リモートセンシングを導入した同時多発型斜面崩壊誘因影響分析手法の開発

本研究は、同時多発型・斜面崩壊危険箇所評価支援を目的として、リモートセンシングを導入した誘因広域逆推定アルゴリズムを構築し、その活用方法を示したものである。研究成果は以下の2つの項目に大別される。1平成24年度:斜面崩壊形態別(表層崩壊、深層崩壊、地すべり)・誘因逆推定アルゴリズムの構築、2平成25年度:源頭部斜面崩壊危険箇所評価支援を目的とした誘因逆推定アルゴリズムの構築。構築したアルゴリズムを通して得られる「誘因影響図(誘因逆推定図間の差画像:感度分析)」を用いれば、複数の崩壊形態間の誘因影響を同時に分析でき、同時多発型・潜在危険斜面の広域推定支援策の一つとして寄与できることを示した。1)斜面崩壊形態別・誘因逆推定アルゴリズムの構築と誘因影響図の提案(平成24年度)初年度は、新潟県中越地震を誘因として発生した「表層崩壊、深層崩壊、地すべり」(旧山古志村)を対象として検討を進めた。検討内容は、以下の2点に要約できる。1誘因逆推定図間の一対比較方法の限界を指摘した上で、崩壊形態別に作成される誘因逆推定図を擬似カラー合成した「斜面崩壊形態別・誘因影響分析図」を提案した。2「相関色温度」を指標として導入し、カラー合成時の誘因逆推定図の組合せ事象を決定するとともに、斜面崩壊形態別・誘因影響分析図上の発色の違いに基づけば、複数の崩壊形態間の誘因影響を同時に分析でき、同時多発型・潜在危険斜面の広域推定支援に寄与できることを示した。2)源頭部斜面崩壊危険箇所評価支援を目的とした誘因逆推定アルゴリズムの構築(平成25年度)平成25年度は、局所的集中豪雨を誘因として発生した「源頭部斜面崩壊」(広島県庄原市)を対象として検討を進めた。1「源頭部、斜面中腹部、崩壊土砂堆積域」といった3種類の領域を教師データとする考え方を提示した。教師データに対する的中率、モデル適合度検定、誘因逆推定図間の非類似性分析(数量化IV類)を通して、モデル成立上の必要条件が確認された。2さらに、教師データ別・誘因逆推定図間の違いを明確にするために「感度分析図」を作成した。この感度分析図を用いれば、「源頭部、斜面中腹部、崩壊土砂堆積域」といった土地性状の違いに伴う誘因影響の違いが明確となり、源頭部斜面崩壊に関わる誘因影響分析支援策の一つとして役立つことを示した。本研究は、斜面崩壊危険箇所評価支援を目的とし、衛星リモートセンシングデータ(以下、衛星データ)と各種地理情報を併用して「斜面崩壊誘因影響図」を作成し、その実用性を示すものである。研究は2ヶ年で実施し、衛星データと各種地理情報を素因(説明変量)とし、既崩壊領域を教師データ(目的変量)として、斜面崩壊連鎖誘因逆推定手法を構築する。さらに、誘因影響分析を簡便な操作で実行できるように、操作性に優れたユーザーインターフェイス(GUI:Graphical User Interface)を備えた誘因影響分析システムを構築する。初年度にあたる平成24年度の研究成果は、以下の3項目にまとめられる。1「潜在危険斜面の斜面崩壊形態推定支援策」として、斜面崩壊形態別評価図間の差分処理(一対比較)ではなく、むしろ合成処理であることを指摘した上で、誘因逆推定図を擬似カラー合成し、これを「斜面崩壊形態別誘因影響図」として提示した。2相関色温度を用いて,誘因逆推定図をBGRプレーンに割り当てる際の組合せ事象を決定する考え方を提示した。斜面崩壊形態別誘因影響図上の発色の違いに基づけば、複数の崩壊形態間の誘因影響を同時に分析できることを確認している。3さらに,斜面崩壊形態別誘因影響図とこれに対する一般解釈表を併用すれば、斜面崩壊形態を異にする同時多発型潜在危険斜面の広域推定支援に寄与できることを示した。当初の計画どおり、斜面崩壊形態別に作成される3種類の誘因逆推定図をカラー合成した「誘因影響図」を提示し、その有用性を示した。この誘因影響図の提案が本研究の目標の一つでもある。誘因影響図上の色情報によって、「表層崩壊型、深層崩壊型、地すべり型」といった崩壊形態別・誘因影響の違いを一目で把握・分析できることを示している。カラー合成処理時の誘因逆推定図の組み合わせ問題、カラー合成処理によって作成される誘因影響図の解釈問題についても検討した。

これらの結果は、関係学会に発表するに至っている(査読付き論文2件(英文1件、和文1件)、講演論文集3件、学会口頭発表3件)。初年度の研究をベースとして、さらに、斜面崩壊形態別に逆推定誘因間の相互分析アルゴリズム(数量化IV類)を提案し、誘因影響図上の情報の有用性について、さらに分析を進める予定にある。これらの検討においても初年度の研究内容が役立つことになる。平成25年度の課題は以下のとおりであり、当初の計画どおりとなる。(1)システム設計と開発:平成24年度に開発した誘因逆推定手法を活用できるようにすべく、スプレッドシート環境下(インターネット含む)で稼働する「斜面崩壊誘因影響分析システム」を構築する。本研究で提案する斜面崩壊形態別・誘因逆推定図のカラー合成画像、すなわち「誘因影響図」上の情報を利用して、現地計測機器(サクション、土壌水分計、温度計等)を設置する場合の位置選定支援に関する検討を進める。これらの情報を教師データに反映させ、「点」から「面」への崩壊危険箇所評価を実施できるシステムの構築へと展開する。誘因影響図を作成するまでの一連の処理を簡易な操作で実行できるように操作性に優れたユーザーインターフェイス(GUI:Graphical User Interface)を設計・開発することが検討課題となる。(2)適用事例の蓄積:適用事例の蓄積も並行して進めている。平成22年7月16日に広島県庄原市を襲った集中豪雨によって発生した同時多発型源頭斜面崩壊を教師データとし、誘因逆推定精度について検討も進め、平成25年度も引き続き検討する。源頭部斜面崩壊に関する教師データの感度分析結果が整理される。これらの検討を通して、データセットを継続して蓄積する上で発生する問題も整理される。(4)システム操作マニュアルの整備と研究成果のとりまとめ本研究を通して開発されるシステムを実務において運用できるように、平成23年度24年度にわたる2ケ年分の研究内容を報告書に取りまとめるとともに、システム操作マニュアルを整備する。(1)消耗品費(素因データを蓄積する記憶媒体、誘因逆推定図等の各種出力結果を出力する上でのインクカートリッジ、専用用紙等)(2)国内旅費(学会発表旅費、論文投稿費等)(3)謝金(高分解能衛星データの処理、数値地形モデルから各種素因情報を作成する等、本研究を遂行する上でコンピュータ処理を要する。データ入力・処理の補助として学生への謝金)(4)その他(衛星データ、昨年同様、SARデータあるいは光学センサーデータ)
吸血性節足動物ゲノムに組み込まれた微生物由来遺伝子の検出とその機能的意義の検証

ゲノムデータベース上に公開されているツェツェバエ(Glossina morsitans morsitans)のスキャホールド配列情報を用いて、ハエゲノム内に組み込まれた微生物由来遺伝子の検出を試みた。ゲノム配列を5 kb長に断片化し、全ゲノム情報が公開されている微生物(細菌・真菌群)のゲノム配列と共に一括学習型自己組織化地図マップ法(Batch-Learning Self-Organizing Map, BLSOM)により解析した。その結果、ツェツェバエ由来配列の約5%(67,654配列中3,901配列)が微生物由来配列と共にクラスタリングされ、微生物から水平伝播によって伝わった遺伝子候補として検出された。それらの外来遺伝子候補の由来微生物を門レベルで分類したところ、フィルミクテス門、プロテオバクテリア門、バクテロイデス門の細菌群が上位を占め、特にフィルミクテス門は全体の約半数を占めた。先行研究では、ツェツェバエの共生細菌として知られるWolbachia属細菌の短い遺伝子断片(16S rRNA遺伝子、fbpA遺伝子、wsp遺伝子)がハエゲノム内に取り込まれていることがPCR法により偶発的に発見されている(BMC Microbiol. 2012)。一方、本研究では、5 40 kbの長い遺伝子断片が外来遺伝子候補としてゲノム配列の約5%で検出された。この結果は、ツェツェバエのゲノム進化において、共生微生物からの遺伝子資源の獲得が大きな役割を持つことを示唆している。現在、検出された外来遺伝子候補の両端の配列からその信頼性評価を行っており、タンパク質データベースを照合した機能予測解析により機能的遺伝子の特定を試みている。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
「原子層を動かす」技術に基づく二次元ナノ構造の構築

本研究では、「原子層を動かす(スライドさせる)」技術を利用し、様々なナノ構造の作製を実証してきた。特に、スライドプロセスにより、層状カルコゲナイド原子層結晶の接触構造、積層構造、持ち梁構造の作製、および原子層の分割などを実証してきた。これらの知見は、層間相互作用の変調可能な積層へテロ構造や、また格子不整合ファンデルワールス接触系における超潤滑性の研究のための理想的な系を提供すると期待される。平成27年度は、「動く原子層」としてのWS2, MoS2等の遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)原子層の結晶を、化学気相成長法によりグラファイトや窒化ホウ素のへき開面に成長させた。ここで、グラファイトや窒化ホウ素は、原子レベルで平坦かつ清浄な基板として利用している。特に、TMDC原子層の、サイズ、結晶形状、層数の制御を目指した成長条件の検討を行った。具体的には、自作の化学気相成長システムを用い、硫黄ガスと遷移金属酸化物(WO3, MoO3、等)をアルゴンガスで反応部に輸送し、基板上で結晶成長を行う。この時、グラファイトや窒化ホウ素それぞれの基板について、硫黄や金属の供給量や流路の分離、成長温度等についての条件検討を行ってきた。また、ナノマニピュレーションシステムを用いて、原子層のスライドに関する実験を進めた。具体的には、タングステン等の金属の短針をTMDC結晶に接触させ、水平方向に動かすことで異なるTMDC結晶との接触、積層が可能なことを見出してきた。また、結晶に局所的な歪みを導入することにも成功した。歪みについては、ラマンや発光マッピングを利用して確認し、局所的なバンドギャップの制御に適用可能であることを実証した。また、グラファイト基板の外まで結晶を押し出すことで、中空に浮いた状態でWS2原子層を保持することも可能となる。このような浮いた原子層は、基板上と比較し、強い発光スペクトルを示すことなどを確認した。遷移金属ダイカルコゲナイドに関する成長技術の改良、および原子層をスライドさせた構造制御にも成功し、研究が順調に進展しているといえる。平成28年度は、二硫化タングステンや二硫化モリブデン等の遷移金属ダイカルコゲナイド原子層の結晶の合成手法の改善および、光学顕微鏡下で利用可能な簡易なマニピュレーションシステムの構築を進めた。初期の実験に用いた電子顕微鏡観察を行いながら探針を操作する手法では、電子線によって試料がチャージアップし多量の不純物が原子層表面に吸着する。この不純物が、原子層のスライドを阻害し、また物性に影響を与える点が課題であった。この課題を解決するために長焦点かつ高倍率のレンズを利用可能な光学顕微鏡観察を選定・導入し、電子線による不純物の少ない環境で安定に操作可能なことを確認した。また、振動の少ない環境での実験を行うための実験系の整備を進めてきた。光学顕微鏡観察下では、空間分解能が電子顕微鏡より劣るため、操作や観察をスムーズに進めるためには10マイクロメートル以上のサイズのグレインを利用することが強く望まれる。この課題の解決に向け、遷移金属ダイカルコゲナイド原子層のグレインサイズの向上を目指し合成条件の改善に取り組んできた。特に、塩化ナトリウム等の試薬を原料供給の補助剤として用いる化学気相成長法に着目し、試薬の種類や温度等の各種条件検討を進めてきた。最適な条件下では、補助剤を用いない場合と比べ、シリコン基板上などで低温かつ非常に再現性良く均一な二硫化タングステンや二硫化モリブデン結晶が合成が可能なことを確認した。動く原子層としての遷移金属ダイカルコゲナイドに関する成長技術が順調に進展している。また、原子層のスライドが可能な簡易なシステムも構築でき、研究が順調に進展しているといえる。平成29年度は、二硫化タングステン(WS2)や二硫化モリブデン(MoS2)等の遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)原子層の結晶の新規合成手法の開発、原子層転写システムの構築、および光学顕微鏡下での原子層スライドの実証などを進めた。特に、光学顕微鏡観察下では、空間分解能が電子顕微鏡より劣るため、操作や観察をスムーズに進めるためには10マイクロメートル以上のサイズのTMDC結晶のグレインを利用することが強く望まれる。合成手法の開発については、前年度の知見を活かし塩化ナトリウム等の塩を補助剤として利用する手法を、有機金属原料を利用した化学気相成長に適用してきた。新たな合成装置や成長条件の改良を進め、グラファイトや窒化ホウ素フレーク上で、10マイクロメートル程度の単層のMoS2やWS2のグレインを収率良く合成することに成功した。これは、従来の酸化物原料では困難であり、有機金属原料を利用した特徴といえる。さらに、低温かつ連続的な合成が可能であるため、成長した単層WS2の上に、格子定数の異なるTMDC原子層である単層二セレン化タングステン(WSe2)を成長させることにも成功した。このような積層型のヘテロ構造は、格子不整合性、界面の清浄性、および原子レベルでの凹凸のない平坦な構造を持つことから、層間の摩擦が非常に小さいことが期待される。従って、このような格子不整合系積層ヘテロ構造において原子層をスライドさせることで、新たな二次元ナノ構造の作製や、原子層同士の摩擦・吸着の基礎物性の解明などへの展開が期待される。