hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
感温性磁性体を用いた悪性腫瘍の低侵襲的温熱療法の研究

背景:手術不能進行肺癌に対して、現在行われているステント挿入やレーザー焼灼はいずれも出血・穿孔など重大な合併症の可能性を有している.一方、癌に対する温熱療法は非侵襲的であるが、マイクロ波・RF加温方式はともに脂肪・筋肉部などにhot spotが発生することが欠点となっている.また癌細胞は厳密な温度管理をしないと熱耐性が生じることも知られているが、現時点でその正確な温度制御は困難である.今回我々は、一定の温度(キュリー点:Tc)に達すると磁性が失われて発熱が停止する固有の物性値を有する感温性磁性体を用い、磁場による誘導加熱温熱療法を考案した.方法と結果:小型誘導加熱電源(Hot Shot 5kw【○!R】,Ameritherm Inc)、セラミック温度センサー、また人体応用可能なループ状コイルを用い、600Aの条件で1%寒天中にTc43°Cの感温性磁性体を注入し30分間の誘導加熱実験を行った.寒天中の磁性体は約5分でTc43°Cに達し、以後昇温はプラトーとなった.また注入量は500mgで十分な発熱効果が得られ、粒子径は40-150μmで安定した昇温効果が得られた.一方、注入部より2cm離れた部位での昇温は認めず局所加温が可能であることが確認できた.さらにマウスにおいても安定した温熱が得られた。結論:本研究はTc43°Cの感温性磁性体を用いて腫瘍内定温加熱を行える点が特色であり、かつ粒子径は約100μm前後と毛細血管・リンパ管から吸収されず、その後何回も非観血的低侵襲治療が行え、患者のQOL改善に大きく貢献することに意義があると思われる.本実験結果から、将来的には感温性磁性体を内視鏡下に腫瘍内に注入、体外より磁場を印可し誘導加熱させる温熱治療が臨床の現場においても実用化できる可能性が示唆された.背景:手術不能進行肺癌に対して、現在行われているステント挿入やレーザー焼灼はいずれも出血・穿孔など重大な合併症の可能性を有している.一方、癌に対する温熱療法は非侵襲的であるが、マイクロ波・RF加温方式はともに脂肪・筋肉部などにhot spotが発生することが欠点となっている.また癌細胞は厳密な温度管理をしないと熱耐性が生じることも知られているが、現時点でその正確な温度制御は困難である.今回我々は、一定の温度(キュリー点:Tc)に達すると磁性が失われて発熱が停止する固有の物性値を有する感温性磁性体を用い、磁場による誘導加熱温熱療法を考案した.方法と結果:小型誘導加熱電源(Hot Shot 5kw【○!R】,Ameritherm Inc)、セラミック温度センサー、また人体応用可能なループ状コイルを用い、600Aの条件で1%寒天中にTc43°Cの感温性磁性体を注入し30分間の誘導加熱実験を行った.寒天中の磁性体は約5分でTc43°Cに達し、以後昇温はプラトーとなった.また注入量は500mgで十分な発熱効果が得られ、粒子径は40-150μmで安定した昇温効果が得られた.一方、注入部より2cm離れた部位での昇温は認めず局所加温が可能であることが確認できた.さらにマウスにおいても安定した温熱が得られた。結論:本研究はTc43°Cの感温性磁性体を用いて腫瘍内定温加熱を行える点が特色であり、かつ粒子径は約100μm前後と毛細血管・リンパ管から吸収されず、その後何回も非観血的低侵襲治療が行え、患者のQOL改善に大きく貢献することに意義があると思われる.本実験結果から、将来的には感温性磁性体を内視鏡下に腫瘍内に注入、体外より磁場を印可し誘導加熱させる温熱治療が臨床の現場においても実用化できる可能性が示唆された.
5-アミノレブリン酸による蛍光ナビゲーションは頭頸部癌の切除精度を向上させるか？

5-アミノレブリン酸(ALA)は、生体内にも存在する天然アミノ酸であり、その代謝物であるプロトポルフィリンIX(PpIX)は腫瘍特異的に集積することが知られている。また、それが蛍光を発する特徴を有していることから、近年様々な領域の腫瘍における蛍光ナビゲーション手術に利用され、腫瘍の切除率や生存期間を改善させたと報告されている。本研究は、ALAが頭頸部癌の原発巣切除や頸部郭清においても有用であるかどうかを調べることを目的としている。初年度は、研究にあたって適切な市販の励起光照射機器が存在しないため、オーダーメイドで励起光照射機器の作成を行った。光源は安定した強度と波長の励起光を発することが求められるため、発光ダイオード(LED)を使用することとした。また、光源から近い部位で術野に照射することが必要なため、影を作らないよう照射光の光軸とレンズの方向をできるだけ一致させる目的で、リングフラッシュ型のLED機器を作成した。平成28, 29年度は、完成した励起光照射用LED機器を装着した超高感度デジタルカメラを使用し、HDMIケーブルで繋いだ手術室モニターでリアルタイムに術野所見を確認しながら口腔癌症例に対して術中イメージングを行った。しかしながら、期待されたような有意な蛍光検出は得られず、イメージングによる腫瘍の確認は困難であった。明らかな蛍光検出の得られない要因の一つとして腫瘍分化度が考えられたため、最終年度は低分化型扁平上皮癌症例を対象とすることとしたが、手術対象症例の中で分化度が適当な症例が得られなかった。これらから、少なくとも頭頸部癌の多くを占める中高分化型扁平上皮癌症例では、ALAによる蛍光ナビゲーション手術は実用的でない可能性があると考えた。5-アミノレブリン酸(ALA)は、生体内にも存在する天然アミノ酸であり、その代謝物であるプロトポルフィリンIX(PpIX)が腫瘍特異的に集積し、蛍光を発する。そのような特徴から、近年様々な領域の腫瘍における蛍光ナビゲーション手術に利用され、腫瘍の切除率や生存期間を改善させたと報告されている。今年度は、施設内倫理委員会承認および臨床研究保険の契約手続きまでに時間を要したため、保険契約の承認が下りたのが10月下旬となった。その後、研究実施用の機器を揃えるに当たって、当初予定していたLED機器が販売中止となっており、改めて機器の選定が必要となったが、適当なものを見つけることが困難であった。結局、一社よりデモ用のLED機器を借りた上で選択基準に合致した対象症例に研究を実施したのが、3月2日となった。研究は、LED機器にて術中に病変部へ青色光を当て、光学フィルターを装着した高感度カメラにて発せられた蛍光を検出する方法で行った。病変部より蛍光が捉えられることが分かり、特に合併症は認めなかったが、一方大きな問題点として、照射光の光軸とレンズの方向をできるだけ揃えないと、蛍光強度の変動が大きすぎるということが分かった。この知見を元に会社と相談して、現在、オーダーメイドでリングフラッシュ型のLED照射機器の作成を進めてもらっている。科研費交付後に施設内倫理委員会の申請を行ったが、当施設でも臨床研究を行う際には臨床研究保険との契約が最近必須となった。しかし、倫理委員会の承認には保険との契約が必要で、また保険との契約には倫理委員会の承認が必要と言われたため、手続きに混乱が生じて承認までに時間を要した。また、本研究の条件に合うLED機器が市販されておらず、条件にできるだけ近いものの選定に時間を要したため、まだ1症例のみにしか実施していない。今年度は、研究にあたって適切な市販の励起光照射機器が存在しないため、オーダーメイドで励起光照射機器の作成を行った。完成した励起光照射機器を使用して、10月31日に進行期舌癌症例に対して試験を行った。しかし、その中では期待されたような有意な蛍光検出が得られなかった。主な原因として、基礎実験では分化度の低い腫瘍の方がALAの集積が良好であったと報告されているが、本症例は中分化型腫瘍であったことを考えている。そのため、次の試験は低分化型腫瘍の症例に対して施行することを考えている。平成28年度中にはそれに適合した対象症例が得られなかった。

初年度に臨床研究保険の契約をしてからの研究開始となったため、当初から遅れが生じていたが、研究実績の部分でも述べたとおり、本研究の条件に合うLED照射機器が市販されておらず、デモ機を借用した上で会社と検討を重ねてオーダーメイドのLED照射機器を作成するまでに時間を要した。また、その機器を使用して試験を行ったところ、良好な結果が得られなかったため、次回の症例は結果が期待できるものを選ぶ予定である。これらの理由から、現在のところ計2症例のみの実施に留まっている。5-アミノレブリン酸(ALA)は、生体内にも存在する天然アミノ酸であり、その代謝物であるプロトポルフィリンIX(PpIX)は腫瘍特異的に集積することが知られている。また、それが蛍光を発する特徴を有していることから、近年様々な領域の腫瘍における蛍光ナビゲーション手術に利用され、腫瘍の切除率や生存期間を改善させたと報告されている。本研究は、ALAが頭頸部癌の原発巣切除や頸部郭清においても有用であるかどうかを調べることを目的としている。初年度は、研究にあたって適切な市販の励起光照射機器が存在しないため、オーダーメイドで励起光照射機器の作成を行った。光源は安定した強度と波長の励起光を発することが求められるため、発光ダイオード(LED)を使用することとした。また、光源から近い部位で術野に照射することが必要なため、影を作らないよう照射光の光軸とレンズの方向をできるだけ一致させる目的で、リングフラッシュ型のLED機器を作成した。昨年度と今年度は、完成した励起光照射用LED機器を装着した超高感度デジタルカメラを使用して、口腔癌症例に対して術中イメージングを行った。また今年度は、術野を撮影しているデジタルカメラ画像をリアルタイムで手術室モニターに映し出して、手術時に術者から所見がより確認しやすくなるように、適切なHDMIケーブルを購入した。しかしながら、現在のところ期待されたような有意な蛍光検出は得られていない。そのため、1年間研究期間の延長を申請した。昨年の実施症例において、有意な蛍光検出が得られなかった原因として分化度の比較的高い腫瘍であったことが推測された。そこで、術野を観察がしやすい口腔の低分化型癌症例を次の研究症例の候補としていたが、条件の合致した症例が得られず、舌の高中分化型扁平上皮癌症例1例に対して術中イメージングを施行したのにとどまった。その症例においても期待したような蛍光の検出は得ることができなかった。
がん幹細胞を標的とした重粒子線および温熱治療の基礎的研究

がんの治療効果向上には、「がん幹細胞」を制御することが重要である。がん幹細胞は普段分裂を停止しており、DNA修復能(NHEJ修復)と生存シグナル(Akt生存経路)が亢進しているため、通常の治療が効きにくく、再燃・再発・転移の原因になることが報告されてきた。これまでに我々は、温熱ではNHEJ修復を、重粒子線ではAkt生存経路を抑制することを見出してきた。また、固形腫瘍内の低酸素領域は、放射線や抗がん剤に抵抗性で予後不良の原因となることが問題視されている。一方、DNA二本鎖切断の指標として知られるγH2AX蛍光強度は、低酸素においてX線では顕著に減少したのに対して、炭素線および温熱では減少が顕著に抑えられることを明らかにしてきた。特に、重粒子線では飛跡に沿った大きなγH2AXフォーカス形成には低酸素の影響を受けにくいのに対して、周辺の小さなγH2AXフォーカス形成は、X線と同様に低酸素環境下で、減少することを見出し、X線治療よりも重粒子線治療や温熱治療は放射線抵抗性の低酸素細胞に対して、効率的にDSBを生成することから、有効であることを裏付けてきた。そこで、DNA損傷応答シグナルを阻害する市販の薬剤Aの有無による炭素線およびX線と43°C温熱の生存率曲線からD37を求め、常酸素下、炭素線は1.5、X線は1.9、温熱は1.2の増感比を得た。残念ながら、低酸素下でのデータを得るには至らなかった。最近、Lin28未分化誘導経路は胚性幹細胞で特異的に発現し、分化の際は発現減少することからヒト胚性幹細胞の未分化マーカーとして知られ、Akt生存経路を亢進してがん幹細胞化に関与することが報告され注目されている。そこで、Lin28未分化誘導経路を遺伝子操作したがん幹様細胞を利用して、重粒子線と温熱による治療効果の向上を目指して、がん幹細胞を標的とした殺細胞効果を高める方法を明らかにすることを目的とした。数あるがんの中でも、悪性黒色腫はX線抵抗性を有し、進行の早い難治性のがんとして知られている。悪性黒色腫G361, A2058, A375, SK-MEL5を用い、内在性Lin28の発現量の少ないG361およびSK-MEL5細胞に、Lin28未分化誘導経路を遺伝子操作した悪性黒色腫細胞を作製し、(1)がん幹細胞形質の確認(スフェア形成能)、(2)重粒子線による感受性をコロニー形成法で解析し、それぞれの親株と比較した。その結果、Lin28強発現の悪性黒色腫細胞はスフェア形成能が高く、X線に抵抗性であるものの、重粒子線には親株と比べても感受性に大きな違いは認められなかった。X線と比べて重粒子線のアドバンテージを示唆した。また、これまでに温熱の生物影響の基礎的研究をすすめ、温熱はNHEJ修復を抑制して、HR修復を阻害することで感受性が高まることを明らかにし、論文発表することができた。これまでに温熱の生物影響の基礎的研究をすすめ、温熱はNHEJ修復を抑制して、HR修復を阻害することで感受性が高まることを明らかにし、当初より早く、論文にまとめることができた。また、Lin28未分化誘導経路を遺伝子操作した悪性黒色腫細胞を作製し、(1)がん幹細胞形質の確認、(2)重粒子線の感受性を明らかにすることができ、これらの結果についても、当初より早く、論文を投稿することができた。一方、重粒子線および温熱では低酸素による感受性の修飾が少ないことが知られている。そこで今年度は、常酸素および低酸素環境下で、X線、炭素線照射および温熱処理し、DNA二本鎖切断の生成頻度を比較検討することを目的とし、in vitro実験およびin vivo実験で検討した。その結果、in vivo実験では傾向を確認するにとどまったが、in vitro実験ではγH2AX蛍光強度は、低酸素においてX線では顕著に減少したのに対して、炭素線および温熱では減少が顕著に抑えられることを明らかにした。特に、重粒子線では飛跡に沿った大きなγH2AXフォーカス形成には低酸素の影響を受けにくいのに対して、周辺の小さなγH2AXフォーカス形成は、X線と同様に低酸素環境下で、減少することを見出した。以上のことから、γH2AX蛍光強度がDSB量と比例すると仮定した場合に、X線治療よりも重粒子線治療や温熱治療は放射線抵抗性の低酸素細胞に対して、効率的にDSBを生成することから、有効であることを裏付けることができた。

今年度は、平成30年度に計画していた低酸素環境による重粒子線と温熱それぞれ単独でのDNA損傷への影響について明らかにすることを優先とした。がんの治療効果向上には、「がん幹細胞」を制御することが重要である。がん幹細胞は普段分裂を停止しており、DNA修復能(NHEJ修復)と生存シグナル(Akt生存経路)が亢進しているため、通常の治療が効きにくく、再燃・再発・転移の原因になることが報告されてきた。これまでに我々は、温熱ではNHEJ修復を、重粒子線ではAkt生存経路を抑制することを見出してきた。また、固形腫瘍内の低酸素領域は、放射線や抗がん剤に抵抗性で予後不良の原因となることが問題視されている。一方、DNA二本鎖切断の指標として知られるγH2AX蛍光強度は、低酸素においてX線では顕著に減少したのに対して、炭素線および温熱では減少が顕著に抑えられることを明らかにしてきた。特に、重粒子線では飛跡に沿った大きなγH2AXフォーカス形成には低酸素の影響を受けにくいのに対して、周辺の小さなγH2AXフォーカス形成は、X線と同様に低酸素環境下で、減少することを見出し、X線治療よりも重粒子線治療や温熱治療は放射線抵抗性の低酸素細胞に対して、効率的にDSBを生成することから、有効であることを裏付けてきた。そこで、DNA損傷応答シグナルを阻害する市販の薬剤Aの有無による炭素線およびX線と43°C温熱の生存率曲線からD37を求め、常酸素下、炭素線は1.5、X線は1.9、温熱は1.2の増感比を得た。残念ながら、低酸素下でのデータを得るには至らなかった。平成28年度に作製した細胞を用いて、(1)重粒子線+NHEJ阻害剤併用、(2)温熱+Akt阻害剤併用による感受性を、それぞれの親株と比較検討する。さらに、低酸素・低栄養状態での重粒子線および温熱処理によるDNA損傷生成量の比較検討を新たに計画することとした。なお、ポスドクが帰国したため、その対応策を検討する。初年度に作製した細胞を用いて、常酸素および低酸素環境での、(1)重粒子線+温熱併用、(2)重粒子線+NHEJ阻害剤併用、(3)温熱+Akt阻害剤併用による感受性を、それぞれの親株と比較することとする。また、他の薬剤についても併せて検討することとした。
ジョーンズタイプ不変量のヘガード理論への応用

3次元多様体を表わすヘガードダイアグラムをヘガード曲面上のリンクダアグラムと看做し、曲面Σと直線Rの積空間Σ×Rにおけるリンクの不変量から3次元多様体の位相不変量を得ることを目的とし、これまでの研究でΣ×Rにおけるリンクのジョーンズタイプ不変量F_L(A)を導入し種数1のヘガード分解をもつ3次元多様体のclassに対して3次元多様体の位相不変量を得た。一般の種数の場合、先ず、1)曲面上の自己同相写像及びバンドム-ブによるヘガードダイアグラムの変形に対する不変量(=ヘガード分解の同値不変量)を求め、さらにこの不変量から、2)3次元球面の種数1のヘガードダイアグラムの有限回の連結和によるヘガードダイアグラムの変形に対する不変量(=3次元多様体の位相不変量)を求めるという手順に基づいて本研究を進め、以下の成果を得た。(1)1)の曲面上の自己同相写像によるヘガードダイアグラムの変形に対する不変量と関連して、F_L(A)からΣが向き付けられた閉曲面のときΣ×Rにおけるリンクに対する同相不変量を得た。この結果は不変量F_L(A)の性質の良さを示している。(2)ヘガードダイアグラムに対応するΣ×Rにおけるリンクダイアグラムはhorizontally splittableである。これに関連してリンクの積とF_L(A)が値をもつ自由加群上の積を定義し積公式を得た。その過程で空集合も有向リンクと看做しbracket polynomialのnormalizationを行う必要が生じ、伴ってジョーンズタイプ不変量F_L(A)も修正した。F_L(A)では積公式は成り立たないが修正版では成り立つ。(3)研究手順1)のバンドム-ブによるヘガードダイアグラムの変形に対する不変量、及び2)については具体例の手計算結果の解析やコンピュタ-プログラムの作成等、研究継続中である。
ウシレトロウイルスの垂直伝播と分子疫学

BIVの世界的な分布状況は未だ不明な点が多い。そこで海外におけるBIVなどの感染状況を知るためにトルコやザンビアにおけるBIV及びBLVの疫学調査を行った。トルコでは採取した300検体の牛血清では12.3%がBIV陽性、1.6%がBLV陽性であった。またザンビアで採取した262検体では11.4%がBIV陽性であった。ザンビアでは血清反応で陽性を示した牛の末梢血リンパ球より、PCR法によりBIVのプロウイルスを検出した。さらにPCR法により得られたpol遺伝子領域の一部の塩基配列を決定したところ、既に報告されているアメリカや日本の株と97100%非常に高い相同性を示した。ザンビアの分離株間でのpol遺伝子の差異は2%以内であった。BIVのenv領域はpol領域にくらべ変異が大きく、解明が遅れている。そこで日本の4分離株について各種プライマーの組み合わせたPCR法によりenv領域の塩基配列を解析した。env遺伝子は保存領域C1C6、変異領域V1V6よりなる。これまでC2,V1,V2,C3の4つの領域(env全体の約45%)の遺伝子を明らかにした。V2領域では多くの欠損がみられた。env遺伝子の解析は引き続き実施する。
高電圧スクリーニング法によるセラミックスの高信頼性化に関する研究

我々は既に高電圧印加により、機械的に弱い部材を抜き取る高電圧スクリーニング法を提案し、いくつかの系で実証している。本研究では、応力分布の異なる機械強度試験(三点曲げ、四点曲げ、二軸曲げ)を用い、その機械強度と絶縁破壊強度の相関について検討し、高電圧によるスクリーニングの試験方法依存性について知見を得た。絶縁体試料としてチタニアセラミックスを用いた。市販粉末を一軸加圧により、直方体および円筒形に成型後、1400°C、3h焼成によりバルク試料を得た。ダイヤモンドカッターおよび手研磨により、4×12×0.3mm3およびφ=14mm,t=0.3mmの薄片試料を作製し、前者は三点曲げおよび四点曲げ試験に、後者は二軸曲げ試験に用いた。それぞれの場合について試料片を120枚作製し、半数でスクリーニング前の機械強度と絶縁強度の分布を測定し、30%の試料が絶縁破壊するスクリーニング電界を求めた。これを残りの試料に印加してスクリーニングを行い、絶縁破壊しなかった試料について機械強度分布を求め、スクリーニング前の分布と比較した。スクリーニング前の機械強度の平均値は三点曲げ:188MPa、四点曲げ:128MPa、二軸曲げ:77MPaとなり、有効体積が大きくなるにつれ平均強度が減少することを確認した。スクリーニング前後の四点曲げ強度分布から、スクリーニングにより、低強度側が高強度よりにシフトし、強度分布が小さくなることがわかった。応力によるスクリーニング(保証試験)の理論線と比較すると、高電圧スクリーニングの結果はスクリーニング前と応力スクリーニングの中間に位置することがわかった。応力スクリーニングとの関係を三点曲げと四点曲げで比較すると、後者に対する高電圧スクリーニングがより応力スクリーニングに近いことがわかった。これは四点曲げの最大応力範囲が三点曲げに比べて大きく、高電圧スクリーニングの電界により近いためであると思われる。報告者らは既に、機械破壊同様にセラミックスの微細構造に依存する絶縁破壊に着目し、電気的方法による機械強度分布の評価法を提案している。この研究では、機械的に弱いものは、絶縁強度も弱い、すなわち、部品個々の相関を示唆する結果が得られている。本研究ではこれをさらに発展させ、機械的に弱い部材を電気的手法により取り除く、電気的スクリーニング法を確立することを目的としている。セラミックス材料の信頼性を確保するため、脆弱部材を取り除く、スクリーニングが必要であるが、超音波、放射線を用いた方法では装置が大がかりになる上、スクリーニングの効果も充分とはいえない。本研究では、測定の簡便な電気的方法により取り除かれた部材の強度分布を取り除く前のものと比較し、スクリーニングの効果を評価する。応力印加方法(曲げ、二軸、引っ張り)によりその効果がどの様に変化するかを検討し、それぞれに対しどの程度の信頼性向上がもたらされるかを明らかにした。電気的手法としては、多くの構造用セラミックスが絶縁体であることを考慮し、絶縁破壊を用いる。今回のモデル実験では試料調整が容易なチタニアセラミックスを用いた。通常のセラミックス法により燒結体を作製し、薄板状試料片を一条件当たり200個用意する。これを100個ずつ2組に分け、一方で機械破壊強度測定と絶縁破壊強度測定を行い、もう一方に一定の電界を印加し、絶縁破壊した試料片を取り除き残った試片の機械強度を測定した。後者の機械強度をスクリーニング後の機械強度とし、スクリーニング前の前者の機械強度と比較することによりスクリーニングの効果を判定する。以上を試験法のモードを各種変化させて行い、電気的スクリーニング法の適用条件を総合的に評価した。その結果、引っ張り方向に垂直に亀裂が生成しているような場合に、スクリーニングが有効であることがわかった。
ブタ、ニワトリの回腸粘膜細菌叢からのイムノバイオティクスの探索と利用

豚、鶏の回腸末端に付着している細菌を単離し、乳酸生成菌468株のライブラリーを作成した。これとは別に、16S rRNA遺伝子のRT-PCRクローンライブラリー法による回腸粘膜付着菌叢解析を行ったところ、7週齢の子豚、14日齢以降の幼雛でCandidatus Arthromitusが検出され、成長に伴って消失することが示された。IL-1βの産生刺激を指標に上記ライブラリーから2菌株を選び、子豚への投与実験を実施したが、飼養成績に有意差はみられず、血液中のIL-1β濃度も試験区間で差がなかったことから、投与菌株の効果は明確には示されなかった。ブタ回腸粘膜から得られたセグメント細菌の16S rRNA遺伝子約1500bpの配列を決定した。チャンキー種ブロイラーの初生雛を用い、成長段階での回腸粘膜にセグメント細菌が生存しているかどうかを調査した。回腸末端粘膜のTotal RNAを用いたRT-PCRでの検出では、ふ化後1日齢でのセグメント細菌の検出はなかったが、7, 14, 21, 28日齢で調査した個体(各日齢4羽)からセグメント細菌が認められた。次いで16S rRNA遺伝子約1500bpの配列を決定し、ブタセグメント細菌の配列と共に最尤法による系統解析を行った。ブタ、ニワトリの配列は他の動物種から得られているセグメント細菌と大きな1つのグループを形成するが、動物種間で独立した枝に分岐することが明らかになり、動物種特異性を反映していると考えられた。チャンキー種を用いて同様の実験を反復したところ、ふ化後7日齢までにセグメント細菌は検出されず14日齢では検出された。上記の結果からセグメント細菌の回腸への定着には個体間で差があることが示唆された。セグメント細菌の感染経路を明らかにするために、ブタにおいては初乳、脾臓、腸間膜リンパ節、ニワトリにおいては鶏卵および残存卵黄中のセグメント細菌の存在について調査した。初乳、脾臓中にセグメント細菌は検出されなかったが、腸間膜リンパ節での検出が認められた。セグメント細菌定着に対する抗生物質の影響を知るために、LWD交雑種25日令離乳子ブタ12頭を抗生物質投与の有無により2区に分け2週間の給与試験を行った。実験終了後に回腸末端、脾臓、腸間膜リンパ節を採取し、各臓器中の細菌叢の解析を行った。その結果、抗生物質を投与しなかった6頭中4頭にセグメント細菌が検出されたが、抗生物質を投与された子ブタでは6頭中1頭にとどまり、セグメント細菌が抗生物質に弱いことが示唆された。生後12日、26日、49日、ならびに約180日(110Kg)のブタの回腸を採取し、粘膜に付着している細菌をMRSおよびGAM培地で単離し、菌を精製後16S rRNA遺伝子を用いて菌種の推定を行った。6週齢のニワトリ(チャンキー)から回腸を採取し、粘膜に付着している細菌を同様に単離、菌種の推定を行った。また、採取した回腸粘膜から総RNAを抽出し、RT-PCRにより16S rRNA遺伝子を増幅後、クローンライブラリーを作製した。1個体当たり48クローンをランダムに採取し、配列を解読して菌叢の推定を行った。RT-PCRによるクローンライブラリーの解析では、離乳前の子ブタ回腸からClostridium disporicum、C. perfringensがそれぞれ15%、13%(解析数160、3頭)検出されたが、離乳後49日齢では、マウスやラットでIgA産生を刺激すると考えられているCandidatus Arthromitusが解析した個体(45頭)の60%から検出され、全解析数(1960)の25%を占め、最優勢であることが示された。本事業で構築したライブラリーの菌株が、宿主の免疫系を賦活化するかを確認するため、腸間膜リンパ節から調整した細胞と菌株の共培養を行い、培地中のサイトカイン濃度を測定した。菌株は飼料発酵調製用の7菌株と、ブタ回腸パイエル板および粘膜から採取した3菌株を用いた。菌株培養液を加熱処理後、2×10の8乗cell/20ulになるように調整し共培養に用いた。IL-10については菌株間で濃度に有意な差は見られなかったが、IL-1βはL. sakei SG171(調製用菌株)とL. oryzae SG293(調製用菌株)で、他の菌株よりも有意に濃度が上昇した。

IL-12/IL-23p40は、SG171、SG293、L. plantarum TO1002(調製用菌株)、L.plantarum Lq80(調製用菌株)およびL. salivarius T2(回腸粘膜菌株)で有意に上昇した。したがって、これらの菌株が腸管免疫系を刺激しサイトカイン分泌を促進することが確認された。そこで、L. oryzae SG293、L. sakei SG171の2菌株について、動物実験により投与効果を確認することとした。25日齢で離乳したLWD交雑種10頭を用い、菌株の投与の有無により1区5頭に分け、3週間の菌株投与試験を行った。培養菌株はPBSで洗浄後、2×10の10乗cell/頭になるように調整して1日1回投与した。また、抗菌性飼料添加物を含まない試験飼料を飽食になるように給与した。L. oryzae SG293およびL. sakei SG171の投与により飼養成績(日増体量と飼料効率)に有意差は見られなかった。試験期間中に下痢の発生が見られたが、頻度に両区で差は見られなかった。血液中のIL-1β濃度も試験区間で差がなかったことから、投与2菌株の効果は、動物試験においては明確には示されなかった。家畜栄養学ブタだけでなく、ニワトリにおいても免疫の発達に重要な役割があると考えられるセグメント細菌の存在を明らかにし、遺伝子系統樹から同一菌種であっても動物種特異的であることを示した。セグメント細菌が優性に存在するのは幼若期に限られていることから免疫機能の発達に不可欠な菌であることが考えられる。また動物種に固有であることから、飼料や飼育環境から動物の体内に入ると考えるよりも、親から垂直伝搬すると考えることが妥当なため、ブタにおいて初乳、ニワトリにおいては残存卵黄中の検出を試みたが成功には至らなかった。セグメント細菌の伝搬を明らかにすることは、幼若動物への細菌感染経路の推定にも結びつくと考える。ブタ、ニワトリの生育ステージごとに回腸粘膜を採取し、MRS培地生育菌(乳酸生成菌)を482株、GAM培地による嫌気性菌を115株単離精製し、ライブラリーを作製、保存した。また、同試料を用いてRT-PCRによる16S rRNA遺伝子ライブラリーを作製、配列を解析し、回腸粘膜に付着し宿主に対して活性を持つと考えられる菌叢を明らかにした。乳酸桿菌では、Lactobacillus agilis, L. johnsonii, L. reuteri, L. salivariusがイムノバイオティクスとして有力と考えられる。また、嫌気性菌では、マウスやラットの回腸に生息し、宿主の免疫賦活を行うと考えられるCandidatus Arthromitus(セグメント細菌)と相同性の高い配列(95%)が高頻度に存在することが明らかになった。現在までにブタにセグメント細菌が存在することを示した論文は、電子顕微鏡を用いた1つだけであり、16S rRNA遺伝子レベルでは存在を確認できていなかった。本データはブタ回腸にもセグメント様細菌が存在する可能性を遺伝子レベルで明らかにした最初の知見であると考える。セグメント細菌は培養できないため、本菌をイムノバイオティクスとして用いることは難しいが、他の粘膜付着菌との相互関係や給与飼料条件等、セグメント細菌が増殖する要因を明らかにできれば、今までとは異なったイムノバイオティクスを提案出来る可能性があると考えられる。現在実施しているイムノバイオティクス候補菌と回腸との共培養で得られた試料の免疫関連遺伝子発現解析と、セグメント細菌の有無による免疫関連遺伝子発現解析を終わらせる。候補菌と回腸との共培養も継続して実施する。その結果を基に子ブタに投与する菌株を選び、離乳子ブタへの投与を行う。
高度なループ自動並列化技術の開発とベクトル化との統合

実施した研究成果の要点は,次の通りである.1)入力言語をPythonのサブセット言語として設計.2) Z3ソルバと統合した静的解析とコード変換器のプロトタイプを実装.3) C++を対象としたコード生成器のプロトタイプを実装.4)リダクションループのSIMD化性能の予備実験を実施.第1--3の点によって,本研究の基盤となる先行研究[Sato & Iwasaki '11]の自動並列化技術を,現代的な言語であるPython上に移植する準備が整った.先行研究では,C言語向けのコンパイラ基盤であるCOINSを使って自動並列化を実装していたが,本研究では入力言語をPythonサブセットに設計することで,自動並列化の研究に必要十分でありながら,よりコンパクトな基盤に移行することができた.Python上に基盤を構築したことで,Z3ソルバと統合が進み,静的解析も容易に実装できるようになった.これによって,当初の計画よりも,新しい並列化技術の実装と検証の効率が高められた.第4の点によって,最終的に目指すベクトル化の技術的課題を特定できた.現代のCPUのSIMD拡張命令によってベクトル化(つまりSIMD化)したときの性能は,CPUの世代に大きく影響を受け,非SIMD化コードを比較して遅くなることは珍しくなかった.特にリダクションループについては,SIMD化自体の有無も含めて,柔軟に変更できるような性能移植性の高いコード生成が必要になることが分かった.当初の計画と違って,新しい自動並列化技術を開発する前に,旧来のCOINSを使わずに,Python上の基盤を新しく開発することにした.対象言語をPythonサブセットに設計したことで,想定よりもコンパクトに作ることができ,Z3ソルバとの統合も進み,今後の研究を加速させる準備ができた.結果として,当初の計画とは異なる進行ではあるものの,概ね順調である.準備したPython上の基盤に基づいて,新しい自動並列化技術を開発していく.実施した研究成果の要点は,次の通りである.1)入力言語をPythonのサブセット言語として設計.2) Z3ソルバと統合した静的解析とコード変換器のプロトタイプを実装.3) C++を対象としたコード生成器のプロトタイプを実装.4)リダクションループのSIMD化性能の予備実験を実施.第1--3の点によって,本研究の基盤となる先行研究[Sato & Iwasaki '11]の自動並列化技術を,現代的な言語であるPython上に移植する準備が整った.先行研究では,C言語向けのコンパイラ基盤であるCOINSを使って自動並列化を実装していたが,本研究では入力言語をPythonサブセットに設計することで,自動並列化の研究に必要十分でありながら,よりコンパクトな基盤に移行することができた.Python上に基盤を構築したことで,Z3ソルバと統合が進み,静的解析も容易に実装できるようになった.これによって,当初の計画よりも,新しい並列化技術の実装と検証の効率が高められた.第4の点によって,最終的に目指すベクトル化の技術的課題を特定できた.現代のCPUのSIMD拡張命令によってベクトル化(つまりSIMD化)したときの性能は,CPUの世代に大きく影響を受け,非SIMD化コードを比較して遅くなることは珍しくなかった.特にリダクションループについては,SIMD化自体の有無も含めて,柔軟に変更できるような性能移植性の高いコード生成が必要になることが分かった.当初の計画と違って,新しい自動並列化技術を開発する前に,旧来のCOINSを使わずに,Python上の基盤を新しく開発することにした.対象言語をPythonサブセットに設計したことで,想定よりもコンパクトに作ることができ,Z3ソルバとの統合も進み,今後の研究を加速させる準備ができた.結果として,当初の計画とは異なる進行ではあるものの,概ね順調である.準備したPython上の基盤に基づいて,新しい自動並列化技術を開発していく.当初の計画において,本年度に購入を予定していた計算機が,所属の移動に伴う計算機環境の変化によって,急いで購入する必要がなくなった.来年度以降に購入時期をずらすことで,より新しい計算機を購入するように予定を変えた.旅費について,研究調査のための国際会議出張は,他の研究費で賄った.その分を来年度以降の在外研究の旅費に充てるように予定を変えた.
戦略的産業政策:不確実性下の技術開発における共同研究

企業や政府は戦略的な動機に基づいて研究開発を行うが、経済主体間の相互依存度が強まる中、財市場や研究開発投資における競争状態、即ち市場構造、は技術開発成果にどのように影響を与えるであろうか。企業が研究開発投資を行うとき、技術開発の上で規模の経済を活用する、あるいは技術のスピルオーバーを回避しようと戦略的に共同研究を行うことは珍しくない。しかし利害の異なる主体が協力関係を形成しても、非対称情報がX-非効率を引き起こしかねない。また技術開発には不確実性があるため、効率的な投資戦略が不可欠である。希少な資源をどのように配分して効率的な技術開発を行うか、また効率的な技術開発には何が必要か、といった資源配分あるいは効率性改善の問題に直面する。一方、研究開発が生み出す知識・技術は公共財の特性を持つため、研究開発活動を市場に委ねるだけでは効率的な資源配分は実現しない。市場の失敗を補うためにはどのような仕組みが必要であろうか。市場構造と技術開発投資と技術政策の相互関係を、不完全情報を仮定して体系的に考察する必要がある。しかし、従来の研究では不確実性や非対称情報を仮定したうえで、市場構造と企業の技術投資戦略を包括的に研究しているものは非常に少ない。そこで本研究では、不確実性や非対称情報を仮定し、マクロ的な技術政策やマイクロ的な多国籍化する企業の投資戦略について以下のように考察した。1.企業の技術投資、対外投資戦略や政府の技術政策に関する理論的な先行研究のサーベイ2.資源制約下、多国籍企業のR&D投資と直接投資の投資戦略を内生化してモデルを構築した3.技術の不確実性と組織内の非対称情報を仮定し、市場構造と開発成果の関係を考察した企業や政府は戦略的な動機に基づいて研究開発を行うが、経済主体間の相互依存度が強まる中、財市場や研究開発投資における競争状態、即ち市場構造、は技術開発成果にどのように影響を与えるであろうか。1.企業の技術投資、対外投資戦略や政府の技術政策に関する理論的な先行研究のサーベイ2.資源制約下、多国籍企業のR&D投資と直接投資の投資戦略を内生化してモデルを構築した3.技術の不確実性と組織内の非対称情報を仮定し、市場構造と開発成果の関係を考察した本研究の初年度はサーベイを中心に行うことを目的としていたため、80年代以降の先行研究の論点の整理を行った。R&Dを扱う研究は広範囲に渡るため、本研究の目的に添って戦略的なR&Dや協同研究組織の分析をとり入れた論文を中心にサーベイし、(1)明らかにされたこと、(2)政策含意及び現実との整合性、(3)残された問題および、(4)疑問点などについて整理した。これにより、生産とR&D投資活動の相互関係、さらに参入企業間の寡占的振る舞いによる相互作用を同時に考慮せねばならず、モデルの仮定や前提条件に依存するといった寡占モデルの弱点が、技術(知識)の外部性を考慮するとことで強まり、モデルの一般化の困難さを再認識した。しかしこれらの論文で扱われる協同研究組織は専ら欧米に見られるタイプの形態であり、80年代盛んにもてはやされた日本の協同研究組織・組合とは、組織運営形態は極めて異なる。後者は実証的に我が国においても、精力的かつ深い研究が沢山なされてきた。これとは対称的に、たとえば協同研究組合などの組織を、組織形態や日本的な労働慣行といった社会制度まで含めた視点で理論分析を行っているものは極めて少ないといえる。さらに、企業のR&D投資活動はもはや一国内で完結するものではなく、海外直接投資や技術提携など国境を超えた戦略的な企業活動、あるいは政策についての分析は不可欠であるが、この点についても研究が十分になされているとはいえない。これらの問題点を克服するようなモデルを構築すること、またそのようなモデルを用いて、たとえば、80年代の日本半導体産業の成功が産業、貿易政策が戦略的だったからか、組織内部のあるいは制度そのものの特性が、組織のパフォーマンスの違いをもたらすのか、今後の研究で再検証する必要がある。本年は本プロジェクトの折り返し点であり、今後の研究方向を確定する作業を中心に行った。

初年度の先行研究のサーペイに基づき、研究の主たるキーワードを「R&D投資、技術のスピルオーバー、協力・非協力的な研究組織、技術戦略、多国籍企業、技術政策」に絞り、今後は、以下の3つの視座でモデルの構築を図る。1最適な技術政策戦略的な産業政策を規範的に分析する。ミクロレベルで、企業あるいは産業における市場での相互依存関係を導出し、その上でマクロ的な技術政策による政策効果を分析する。2多国籍企業の技術戦略:「対外技術戦略:直接投資と技術提携-垂直統合と水平的協力関係」大小問わず大方の企業が多国籍化する可能性を有する今日、対外技術戦略は企業の命運を分ける。例えば、協力関係を前提とする技術提携(=水平的協力関係)には直接投資(=垂直統合)やライセンス契約と異なり技術の漏出の可能性があるため企業の提携インセンティブは小さくなる。ところが現実に水平的な技術提携は珍しいことではないにもかかわらず、協力関係を定式化した分析は極めて少ない。そこで、組織の問題には立ち入らないで、技術スピルオーバーの可能性を仮定し企業の最適な対外技術戦略の特性を導出したい。3共同研究の組織形態日本の企業、組織形態は同条件にある欧米企業のものとかなり異なった要素が多いといわれる。各国固有の企業文化や組織慣行要素が、企業の壁を越えて行われる水平的、垂直的統合のパフォーマンスにどうに作用するか明らかにしたい。特に、我が国の研究組織形態の実例を意識し、市場では寡占的なライバル同士である企業が協力的にR&D活動を行う場合、成否を分ける共通の「組織理念」は何であるのか。また、寡占産業における「共存共栄=独占レントの分配の動機」を仮説としてモデル化したいと考えている。企業の活動がもっぱら国境を越えて行われ、また企業の統合や連携が国際的な規模で行われる今日である。このような経済環境の下で企業の共同研究の実現可能性がどのように影響を受けるのか、またどのような市場条件が共同研究のあり方を規定するのかを分析することが本研究の主題である。一方、多国籍化を図る企業が、技術開発(R&D)投資や対外戦略をどのように決定するのかも考察しなくてはなるない。そこで今年度は主として後者に焦点を合わせて、多国籍企業の技術戦略に注目してモデル分析を行った。そして「多国籍企業の投資戦略:技術開発と直接投資」をまとめ、資本に制約を持つ多国籍企業が寡占的な市場に進出する時、最適な技術および投資戦略がどのように決まるのか考察した。本モデルでは多国籍企業の対外戦略は輸出と直接投資であり、全ての企業は完全情報の下で工程革新的な技術開発を行うが、参入企業にとって技術開発投資が戦略的代替か戦略的補完かが、多国籍企業の技術開発投資に依存して内生的に決まる。多国籍企業の最適な技術開発投資は輸出費に依存するが、その最適な投資戦略は技術開発と直接投資を同時に行うことである。また、ホスト国の貿易障壁の高さが両国の技術格差に与える影響も考察したものである。しかし本年度の研究では、企業の技術戦略の選択肢の一つであり、共同研究の一形態である「技術提携」の分析を行っておらず、来年度への継続課題として残っている。1.多国籍企業は経営戦略の側面から論じられることが多く、その行動原理が理論的考察の対象になったのはそれ程昔ではない。一方国際的に行動する企業について、不完全競争を前提とした国際貿易や戦略的貿易政策などの枠組みで非常に多くの研究がなされてきたが、多国籍企業の投資戦略と技術戦略を同時に考察したモデルは少ない。
18～19世紀東アジアの自他認識の変容と翻訳語ネットワークの研究

本研究は、19世紀後半を中心とした学術用語(日本漢語)=翻訳語の生成と自他認識の変容、ナショナリズムの形成の問題、朝鮮総督府による『朝鮮史』編纂の問題などについて、思想史的に明らかにしようとするものである。植民地支配をも射程に入れて日韓思想史を18世紀に遡って検討できたこと、またそのための共同研究ネットワークが確立されたことが本研究の最大の成果であった。研究第一年目にあたる本年度は、『朝鮮史』研究会を新たに組織し、20世紀初頭期、植民地時代朝鮮における近代日本学術の展開について、基本的諸問題の整理に努め、1819世紀の自他認識の変容と翻訳語ネットワークについて検討するための課題の摘出を行った。この研究会には、本学教員の他、韓国高麗大学校からも研究者を招聘して、当該テーマに関わる韓国側学術の動向について報告を依頼し、意見交換を行った(研究会は全体で合計4回開催)。また、既に組織されている東アジア思想文化研究会においては、朝鮮王朝後期思想史・清朝思想史研究の現況把握を行い、徳川思想史との共時的展開のための課題を整理した(合計10回開催)。これらに基づき、単著『自他認識の思想史』の刊行(2008年11月、有志舎)を行ったほか、韓国語版での『東アジアの自他認識』刊行準備(2009年4月刊行予定、ソウル論衡社)、『東アジアの思想と文化』2号刊行(2009年3月)、『季刊日本思想史』刊行準備(2010年3月刊行予定、ぺりかん社)を行った。同時に東アジア宗教文化学会(2008年8月釜山東義大学校で開催)、東アジア若手研究者合同研究発表会(2009年2月中国北京日本学研究センターで開催、これには本科研費は用いていない)にそれぞれ副会長・基調講演者として参加し、本テーマに関わる報告・韓中研究者との意見交換を実施した。以上から、当該テーマの東アジアにおける最新の研究現況が明らかとなり、今後の研究課題が明確となった。科研費はこれらの研究推進のための書籍購入・外国旅費・研究者招聘に用いられたが、所期の目的を十分に達成したと考えている。研究第二年目にあたる本年度は、『朝鮮史』研究会の活動を引き続き継続し、20世紀初頭期、植民地時代朝鮮における近代日本学術の展開について、史料の蒐集と分析、日韓の研究者の招聘と研究会の開催、意見交換を行い、1819世紀の自他認識の変容と翻訳語ネットワークについて論文執筆を行った(2010年6月、『季刊日本思想史』76号として刊行決定)。研究会の詳細は以下のとおりである。2009/5/22金仙煕氏(韓国高麗大学校)「韓国国定『国史』教科書にみる日韓関係の記述」、7/17共同発表会、7/25高吉嬉氏(山形大学)「旗田巍と朝鮮史研究-<在朝日本人二世>のアイデンティティと日朝友好」、11/6共同研究会「日本思想史学会のパネルセッションの報告、夏季史料調査報告」、11/20三ツ井崇氏(同志社大学)「植民地期朝鮮におけるハングル運動研究の現状と課題」、2010/1/16柳美那氏(韓国国民大学校)「植民地時代朝鮮の儒教について」、1/22共同研究会、1/30木村直也氏(産業能率大学)「幕末・維新期の朝鮮進出論」。また、既に組織されている東アジア思想文化研究会においては、徳川思想史に遡っての課題を整理した。これらに基づき、韓国語版での『東アジアの自他認識』を刊行した(2009年6月刊行、ソウル論衡社)。この他、『東アジアの思想と文化』2号を刊行した(2009年7月)。同時に東アジア宗教文化学会大会(2009年8月北海道大学で開催)、日本思想史学会大会(2009年10月東北大学で開催)等において、「植民地朝鮮における他者表象--『朝鮮史』編纂と近代学術知」と題するパネルセッションを実施した。研究最終年にあたる本年度は、『朝鮮史』研究会の活動をまとめ、1819世紀の自他認識の変容と翻訳語ネットワークについて論文執筆を行った(2010年6月『季刊日本思想史』76号として刊行)。これと並行して、収集史料の分析・意見交換を進めるために以下のように研究会を開催した。4月23日哲培「慶基殿「『太祖御真奉安』の歴史的考察」/5月14日仇玉卿「中国学界における日本研究の中の『近代化論』」/5月21日金泰勲「イデオロギーと希望」/6月4日〓貴得「日本キリスト教の朝鮮伝道」/6月11日金政槿「韓国における最近の『実学』研究動向」/7月9

日宋炯穆「植民地朝鮮における朝鮮新宗教の規制の論理とその背景」/7月16日許智香「通翻訳の歴史的考察」/7月24日石椿「『ジェンダー・バックラッシュ』の視点からみる女性政策」/11月5日申載弘「郷歌研究の意義と展望」/11月15日殷暁星「近世日本における「六諭」の運用」/11月19日李泳秀「韓国地方自治体外交の展望」111月22日沈煕燦「崔南善における普通の欲望と破綻」11月29日朴正〓「朝鮮世祖初期における女真人懐柔」Andres Perez Riobo「一六・一七世紀におけるキリシタン殉教者の動機とその経緯」柳采延「朝鮮後期における通信使行の三使選抜」肖〓「近世の民衆生活における『善書』」金津日出美「呼びかける《朝鮮》からの声」/12月3日仇玉卿「西川如見における自他認識の一考察」/12月10日樊敏麗「一九世紀後半期日本知識人の中国観」/12月17日〓貴得「日本組合教会の朝鮮伝道における一考察」/1月14日肖〓「明末清初の善書運動について」/1月21日宋炯穆「普天教の教義とその成長要因について」/1月27日崔官「日本における壬辰倭乱」。この他、『東アジアの思想と文化』3号を刊行した(2010年10月)。同時に「宗教と社会」学会大会(2010年6月立命館大学)、韓国日本学連合会第8回国際学術大会(2010年7月、韓国南ソウル大学校)等で研究成果の発表を行った。以上から、所期の目的を十分に達成したと考えている。科研費はこれらの研究推進のための書籍購入・外国旅費・研究者招聘に用いられた。
磁性ヘテロ接合の巨大なスピン軌道相互作用現象の解明と革新的な磁化制御技術の確立

スピンホール磁気抵抗効果を利用し、5d遷移金属のスピンホール角の大きさを調べた結果、スピンホール角は5d遷移金属の構造に大きく依存し、多くの材料でアモルファス構造が大きな値をもつことがわかった。また、スピンホール磁気抵抗の温度依存性からスピンホール角を正確に決めるためには、強磁性金属層への縦スピン吸収を考慮しなければならないことを明らかにした。さらに、電流誘起有効磁場のベクトル分解測定とその温度依存性から、非磁性/強磁性界面におけるスピンミキシングコンダクタンスが特異な値を持つことがわかった。さらにこの界面では、物質の組み合わせによってジャロシンスキー守谷相互作用を制御できることがわかった。本年度は磁性へテロ構造における電流誘起有効磁場の評価方法を確立した。有効磁場を求めるには、磁性へテロ構造を使って作製したホールバーに交流電流を印加し、発生するホール電圧の基本波と第2高調波の印加磁場依存性を調べる。これまでは、この方法を用いた有効磁場の測定方法は垂直磁化膜にのみ適用可能であった。また、ホール電圧に異常ホール効果以外の電圧(例えばプレーナーホール効果による電圧)がのると、その取り扱いが難しくなり、有効磁場を正確に導出できない課題があった。本年度は、ホール電圧にプレーナーホール効果が上乗せされた場合に有効磁場を正確に求める方法を確立し、また、面内磁化膜でも有効磁場を測定する手法を見出した。まず、異常ホール効果とプレーナーホール効果が共存する場合のホール電圧を計算し、解析解を求めた。次にLandau-Lifshitz-Gilbert方程式に電流誘起有効磁場の項を入れ、交流電流を印加した際の磁化の変化によるホール電圧を数値計算で求めた。近似解は数値計算とよく一致しており、実験との比較に利用できることがわかった。次に得られた解析解を使って実験で得られたホール電圧をフィティングし、有効磁場を求めた。その結果、得られた有効磁場は他の手法(磁化反転に必要な閾値電流の外部磁場依存性から求めた有効磁場)とほぼ同等の値が得られた。この手法を利用して、様々な積層構造における電流誘起有効磁場測定が可能となった。本年度は薄膜へテロ構造における電流誘起有効磁場の温度依存性と積層構造依存性から、スピンホールトルクの定量評価を行った。薄膜へテロ構造にはTa/CoFeB/MgOとTaN/CoFeB/MgOを用いた。ホール電圧の基本波と第2高調波の印加磁場依存性から電流誘起有効磁場の温度依存性を測定した結果、縦有効磁場(Slonczewskiトルク)と横有効磁場(Field-likeトルク)の温度変化が異なることがわかった。測定温度をあげると、縦有効磁場が減少するのに対し、横磁場はexponential的に増加した。理論モデルとの比較から、これらの結果はTaやTaNからCoFeB層に進入するスピンの透過率の温度依存性に起因していることを見出した。また、薄膜へテロ構造において、積層構造の組み合わせによって、界面で発現するジャロシンスキー守谷相互作用を制御できることがわかった。強磁性体にCoFeBを用い、その下地層に重遷移金属であるHf、Ta、TaN、Wを用いると、ジャロシンスキー守谷相互作用の大きさと符合が変化した。特にW/CoFeBでは大きなジャロシンスキー守谷相互作用が誘起され、CoFeB内に旋回性の統一された磁区構造が発現することを見出した。本年度は、重金属層/強磁性層/酸化物層の3層から成る薄膜へテロ構造において、スピンホール磁気抵抗効果を利用して重金属層のスピンホール角の大きさを見積もった。薄膜へテロ構造の重金属層には5d遷移金属のHf、Ta、W、Re、強磁性層にはCoFeB、酸化物層にはMgOを用いた。スピンホール磁気抵抗効果の測定と解析の結果、スピンホール角は重金属層の構造に大きく依存することがわかった。特に各元素が電気抵抗率の大きいアモルファス構造をとるとき、スピンホール角が大きくなることが明らかになった。各元素がアモルファス構造をとったときのスピンホール角はHfが0.11、Taが0.10、Wが0.23、Reが0.07であった。また、W/CoFeB/MgOにおけるスピンホール磁気抵抗の温度依存性は、強磁性層のスピン分極率の温度依存性を仮定することで説明できることがわかった。この結果、スピンホール磁気抵抗からスピンホール角をより確度良く見積もるためには、強磁性層のスピン分極率に依存する「縦スピン吸収効果」をモデル計算に含めることが重要であることを明らかにした。薄膜へテロ構造におけるスピンホールトルクの定量評価や、ジャロシンスキー守谷相互作用の積層構造依存性などを明らかにしているため、おおむね順調に進捗している。27年度が最終年度であるため、記入しない。

電子スピン物性、磁性今後は従来の遷移金属以外の物質も取り込んだ様々な薄膜へテロ構造に関する評価も行っていく。構造反転対称性が破れた多層構造や導電性酸化物などを含む積層構造を中心にスピンホールトルクの定量評価やラシュバ効果の有無などを調べる。膜測定手法を確立し、磁化が面内、面直どちらの方向を向いた場合でも電流誘起有効磁場の見積もりが可能となったため、今後の研究を予定通り実施できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度に予定していた消耗品(ターゲット、基板など)が当初予定より長い期間維持できたため。積層構造などを変えて有効磁場の温度依存性や電界効果、界面垂直磁気異方性などの界面電子状態との関連などを調べる。平成26年度に予定していた消耗品(ターゲット、基板など)の購入。平成26年度も人件費が必要となるため。ポスドク研究員の人件費(2名分)とスパッタターゲットなどの消耗品費等。