hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒト絨毛細胞浸潤抑制機構に関わる分子の単離とその生物学的機構の解析

本研究は、EVTに特異的に発現する分子を同定してその分化経路や分化制御機構を明らかにすると共に、得られた分子の情報を元に新しいEVTの機能を解明することをその目的とした。EVTを含むヒト絨毛膜細胞をBALB/cマウスに免疫してEVTに特異的に反応する単クローン抗体を免疫組織染色法により選別した。得られたマウス単クローン抗体のEVTにおける発現様式を免疫組織学的に検討した結果、EVTが母体側に浸潤するに従い異なる分子を発現し、EVTの分化に関連している可能性が示唆された。これらのマウス単クローン抗体の認識抗原を部分アミノ酸配列解析・cDNAパニング法により解析した結果、細胞骨格・細胞接着に重要な役割を果たすことが知られている既知の分子に加え、部分アミノ酸配列では未知の分子がEVTにおいて発現していることが明らかになった。この未知の分子(clone 5-23)に関しては現在その蛋白情報を含めて解析中である。以上、本研究によりEVTが母体に浸潤しその浸潤能が停止する過程において複数の分子を発現することが明らかになった。今後得られた分子のEVTにおける生理学的意義を検討することによりEVTの浸潤停止機構の解明を行う予定である。着床後、胚由来の絨毛細胞は絨毛上皮を構成するVillous trophoblast(VT)と、絨毛の先端部から母体脱落膜へ向かい最終的には子宮筋層にまで浸潤するExtravillous trophoblast(EVT)の2つの経路に分化する。現在確認されているEVTの機能として浸潤能が挙げられるが、その様式は癌細胞浸潤と類似していることが近年指摘されつつあるものの、EVTの浸潤は子宮筋層の1/3までに留まっており、子宮血管内への浸潤も含めその停止機構は未だ解明に至っていない。このEVTの機能とその制御機構の解明は、妊娠初期の着床障害から中期以降の周産期疾患の病態解析に大きく貢献すると考えられる。EVTを含むヒト絨毛膜細胞をBALB/cマウスに免疫してEVTに特異的に反応する複数の単クローン抗体を獲得した。これらのマウス単クローン抗体の認識抗原を部分アミノ酸配列解析・cDNAパニング法により解析した結果、従来よりEVTにおける発現が報告されている接着分子であるインテグリンα5及びMelanoma cell adhesion molecule(MCAM)がEVTに発現することが確認されたのに加えて、部分アミノ酸配列解析では未知の分子を認識するマウス単クローン抗体(mAb5-23)を獲得することが出来た。mAb5-23の認識
分子モーターの構造揺らぎを調べる超高速配向イメージング法の開発

モータータンパク質の構造変化と揺らぎを明らかにするため、金ナノ粒子をプローブとした超高速・高空間分解能の検出法を開発した。全反射型レーザー暗視野顕微鏡を用いた金コロイドの検出では重心解析により、10マイクロ秒の時間分解能かつ数nmの位置決定精度で運動を検出することに成功した。さらに、金ナノロッドをプローブとした超高速配向イメージング法を開発した。金ナノロッドは長軸・短軸方向に沿って散乱が偏光するため、散乱の強度や散乱パターンのイメージングにより、その配向を決めることができる。重心位置がほとんど変化しない微小な回転運動に対しても有効で、並進方向の揺らぎによる影響を受けずに、高い角度分解能でモータータンパク質の構造変化を検出可能であった。さらに、落斜型レーザー暗視野顕微鏡のデフォーカスイメージングにより、金ナノロッドの配向を10マイクロ秒の時間分解能かつ数度の角度分解能で検出することに成功し、ATP駆動回転分子モーターF1の回転子サブユニットγおよびトルク発生サブユニットβの構造変化と揺らぎを計測した。我々の方法は、蛍光や高速AFMを用いた従来の手法よりも時間分解能をずっと上げることが可能であった。また全反射型レーザー暗視野顕微鏡を用い、微小管上を歩くリニアモーターであるキネシンの片足に金コロイドを結合させてその動きを高時間・空間分解能で測定することに成功した。キネシンは微小管に片足が結合した状態でATPの結合を待つことが知られているが、結合していない浮いた足の揺らぎの大きさや方向性は明らかでなかった。観察の結果、金コロイドを標識した片足は微小管に沿って16ナノメートルずつ進むだけでなく、微小管に垂直な右方向にも大きく揺らぐことが明らかになった。この結果は、片足結合状態においてキネシンの浮いた足は常に右方向に揺らぐという構造異方性が存在することを示していた。24年度が最終年度であるため、記入しない。短軸25nm、長軸55nmの金ナノロッドをプローブとし、時間分解能10マイクロ秒でその異方性散乱を検出してその配向(XY平面に射影した角度)を計算する方法を下記の3種類確立した。1.全反射型暗視野照明において偏光エバネッセント光を用い、散乱強度の変化をモニターし配向を計算する方法。2.後方散乱型暗視野照明による散乱光を直交する偏光2成分に分けその強度比から配向を計算する方法。3.後方散乱型暗視野照明による散乱のデフォーカス像の点像分布関数の広がりから配向を計算する方法。また、回転モータータンパク質F1-ATPaseの回転子γサブユニット、およびトルク発生サブユニットβに金ナノロッドを結合させるための変異体を作製した。γサブユニットに結合させた金ナノロッドでは、上記3のデフォーカスを用いた方法から得られる点像分布関数の強度分布からその配向が直接求められることが明らかとなり、データ解析が迅速に行えることが明らかとなった。また、同程度のサイズの金コロイド粒子を用いた暗視野観察法よりも、回転している分子が容易に判別できるという利点が明らかとなった。βサブユニットに結合させた観察では、2つの配向状態を可逆的に遷移する様子が観察された。それぞれの状態の寿命はF1-ATPaseのATP加水分解活性と同程度であり、F1-ATPaseの触媒反応に伴うβサブユニットの構造変化が検出できていることが示唆された。10マイクロ秒の時間分解能での金ナノロッドの配向検出に成功した。

また、回転子γサブユニットの回転とトルク発生サブユニットβの構造変化に対応すると考えられる金ナノロッドの配向の変化をとらえることに成功した。これらの点から、おおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、配向を決定するデータ解析の迅速化を図る。また、2つのビームディスプレイサーを用い、散乱光を4つの成分に分けて測定可能な角度範囲を現在の0-90°から0-180°に広げる。さらにデフォーカス像から3次元の配向を決定する手法を検討する。
特別養護老人ホーム職員の適正配置とケア管理者育成のための教育プログラムの開発

フィンランドのナーシングホームの管理者は、社会学や保健学の修士の学位を有し、かつ高齢者ケアの管理の経験者であったのに対し、本邦の特養管理者は職種が様々で、かつ必ずしも高齢者ケアの管理経験者でなかった。しかし、いずれの国においても管理者に求められる能力は類似していた。また、本邦の特養看護職の適正配置数は、入居者の重度化を反映して、法的基準の配置数では不足と回答した管理者が6割を占め、法的基準より23名増員配置していた。一方、法的配置数のままの施設では、入居者の医療的処置の必要な入居者を制限していた。以上のことから、特養管理者の在り方および看護職の適正配置数を見直す時期に来ているといえる。平成26年度は、福祉国家といわれるフィンランドにおける施設長の任にあるナーシングホームの管理者を対象に、施設の概要、管理者(施設長)の属性、ケア管理の実態とケア管理に求められる能力、管理者に必要な教育研修、看護職を中心とした職員の適正配置の捉え方などを面接調査し、結果を出すことであった。そこで、平成26年9月、研究分担者である河原畑尚美准教授と研究協力者である斎藤千穂(大学院生)とともに、本学と協定締結しているフィンランドタンペレ応用科学大学に出向した。そして老年看護学教授であるDr.Sirpa Salinに本研究の目的・方法などの説明を基盤に、上記調査の目的・方法を説明し、フィンランドにおける国立・公立・民間のナーシングホームを各々3ケ所(9ケ所)紹介してくれるよう依頼した。当初、この紹介を受けて、調査を実施する予定であった。しかし、1タンペレにあるナーシングホームの現状調査をすることにより、フィンランドのナーシングホームの現状が把握できること、2国立・公立・民間の34ケ所の施設長を対象にした調査で十分であることの助言とともに、3タンペレにおけるナーシングホームの施設長対象の調査の実施は、老年看護学教授の下で学修している大学院生を指導して調査者として活用できること、4フィンランド側の研究協力者の責任者として役割を果たしたいこと、さらに、5本研究は看護管理にも関わることから、看護管理学の教授の協力を得ることが適切と申し出を受け、同大学の看護管理学の教授であるDr.Hannele Laaksonenも研究協力者とした。そして、上記2名の教授と具体的な調査の対象施設・方法・内容、スケジュールなどを討議・検討して帰国した。現在、調査は終了し、Dr.Sirpa Salinが研究協力者の代表として、結果をまとめ、平成27年6月に報告書が提出される予定である。今年度は、本学と締結締結しているフィンランドのタンペレ応用科学大学の老年看護学と看護管理学の教授各1名を研究協力者に実施したタンペレのナーシングホーム4施設の調査結果の概要について、本学で報告会とそれに基づく討議を実施した。調査結果は、施設の概要、ケア管理者の属性と活動内容、求められる能力、ケア管理者が考える看護職の適正配置とその根拠等に関するものでああった。なお、この報告会と討議は、県内の高齢者ケア施設の看護職にも情報提供するために公開とした。調査の結果として、施設は公立・民間のナーシングホームやケア付き住宅で、ベッド数が110450床、女性が7O%を占め、ケアの必要性が高い入居者のホームであった。また、費用はいずれもタンペレ市と利用者の合同によるものであった。ケア管理者はいずれも年齢50歳代の女性の博士や修士の学位を有し、施設経験が1025年、現ナーシングホーム前の経験は看護師、研究者、在宅、施設のケアサービス管理者、牧師、神学校校長など多岐にわたっていた。ケア管理者としての必要な能力は、「対人関係と一般的・専門的知識」能力に加え、「顧客管理」「開発」「安寧・福祉の管理」を挙げていた。また,強い意志を有し、経営的・組織的・管理的な知識と技能等が必要と捉え、ケアの質的管理ために戦略的な計画と実践力が必要と答えていた。実践している職務内容は、「権限と責任」「開発と運用」「スタッフに対する責任」「投資家や委託業者および施設職員との会議への参加」であり、今後の展望として「適切な資源の運用」「サービス向上のための開発」「国際化や多文化的な能力」等を挙げていた。看護職の適正配置数は、国の規定によるものの、現実的には、ケア管理者の能力や介護職の実践能力によって、その適正数は異なると考えているというものであった。本研究は我が国の特別養護老人ホームにおいて、入居者が重度化しているにも関わらず看護職や介護職の配置数が老人福祉法の制定以来変更されていない現状に問題意識をもち、看護職・介護職の適正配置を探るものである。また、これらにはケア管理者のマネジメント能力が影響すると捉え、ケア管理者に必要な能力とその教育プログラムを開発を目的としている。そこで、まず福祉国家といわれるフィンランドのナーシングホームにおけるケア管理者の現状・教育背景、施設におけるケア提供体制、職員の配置数などを把握してヒントを得たい考えた。フィンランドのタンペレという一地域の4施設のナーシングホームとはいえ、国の政策下でナーシングホームが位置づけられていることから、今回、得られた結果は、フィンランドの現状を把握できたと考える。この調査は、本学と締結しているフィンランドのタンペレ応用科学大学の2名の教授を研究協力者に調査を依頼した。当初の予定では平成27年5月に報告書が作成される予定であったが、約1年遅れた。

そのため、今年度はこの結果を基に、我が国の福祉政策を鑑みながら、看護職や介護職の配置数およびケア管理者の職種やあり方の現状を調査し、目的に繋げたいと考えており、現在、調査項目の精選と、当初の方法論を強化すべきデルファイ法の導入を考えているところである。特別養護老人ホーム(以下、特養)における看護職のケア管理者育成のための教育プログラムを開発するために、昨年度実施した全国の特養の中で先進的取組みによってケアの質向上に成果を上げている看護管理者6名から得られた【ケア管理者に必要な能力】を精選した。その結果、構成された教育プログラムの教育内容は、大項目として、「ケアマネジメント能力向上の取組み」「特養の機能発揮への体制整備」「職務満足への体制整備」「リスク管理」「看取りの体制整備」「入居者の暮らしの継続を保障する体制整備」「自己研鑽への体制整備」の7項目であり、小項目は各々の大項目下、412項目として整理された。今後、これらの教育内容の効果的な教育・研修の方法や評価方法を検討する必要がある。また、特養看護職の適正配置数を検討するために全国の特養を対象に無作為層化抽出法によって選出した1,000施設の看護の責任者に調査した。その結果、140施設(回収率14%)の看護管理者から回答が得られた。入居者の平均要介護度は4.5、平均在所日数は3年3か月、最期の看取りの実施施設は9割を占め、看取り件数は1020名(平成27年度実績)の施設が多い傾向であった。看護職の日々の活動の大半は医療的処置に占められ、6割以上の特養看護管理者は、入居者のケアの質を担保するには法的配置数では不十分とし、法的配置数より23名増員して配置していた。一方、増員していない特養では法的配置数内で可能な範囲で医療依存度の高い入居者や看護職が必要なケアの入居者の数を制限していた。看護職の適正配置数として、10名の入居者に対し1名の看護職の配置が必要と回答した管理者が3割を占めた。在宅療養支援が推進されているが、特養を利用せざるを得ない高齢者のケアの質の担保のためには、1963年度の老人福祉法以来、見直されてこなかった特養看護職の適正配置数の見直しが必要である。フィンランドのナーシングホームの管理者は、社会学や保健学の修士の学位を有し、かつ高齢者ケアの管理の経験者であったのに対し、本邦の特養管理者は職種が様々で、かつ必ずしも高齢者ケアの管理経験者でなかった。しかし、いずれの国においても管理者に求められる能力は類似していた。また、本邦の特養看護職の適正配置数は、入居者の重度化を反映して、法的基準の配置数では不足と回答した管理者が6割を占め、法的基準より23名増員配置していた。一方、法的配置数のままの施設では、入居者の医療的処置の必要な入居者を制限していた。以上のことから、特養管理者の在り方および看護職の適正配置数を見直す時期に来ているといえる。研究協力者としてフィンランド側の代表者・責任者であるDr.Sirpa Salin老年看護学教授と2ケ月に1回の割合で、タンペレにあるナーシング゙ホーム4ケ所の施設長を対象とした調査の実施状況について、e-mailを活用して確認した。
多価イオンを用いたナノ構造の創成

運動エネルギーが小さく(≦1keV)電離が極端に進んだ超多価イオンは、固体表面に入射させた際、表面近傍のナノメートル領域での構造変化・改質効果をもたらすことから、固体表面における原子分子操作技術、超微細加工技術開発への展開が期待される。本研究では、超多価イオン照射による原子レベルでの表面層構造変化の観測とその微視的機構の解析から、多価イオンを用いたナノテクノロジーの可能性を明らかにすることを最終的な目的とし、以下に述べる具体的研究課題に取り組んだ。1.多価イオン輸送系の改善2.プローブ法による多価イオン生成法の開発3.多価イオン照射による2次電子放出率計測に関する装置の開発これらの研究課題は、多価イオンを使って固体表面を改質・加工するための製造装置を開発するために、重要な要素技術課題である。今回の基盤研究の研究期間内では、多価イオンが実際に表面を修飾するための良い手段であることを示すまでには至らなかった。しかしながら、この研究は将来のナノデバイス技術に向けて、非常に研究価値のあるものと考えられ、今後の継続的な研究のための予算確保が望まれる。本研究では、電気通信大学レーザー極限技術研究センターに設置されている、電子ビーム型イオン源(Electron Beam Ion Source;EBIS)を用い、EBISで生成される多価イオンを多価イオン輸送系により多価イオン照射実験装置に導き、固体表面への照射実験などを行うが、今年度はその準備として、多価イオン輸送系の整備を行った。多価イオン輸送系は、静電偏向器、静電レンズ、磁気偏向器などで構成され、EBISで生成された多価イオンを、イオン種(荷電数)を選別して、しかもなるべくビーム強度を損なわずに、標的上に収束させる機能を持つ必要がある。このため、静電レンズ系において、低エネルギー領域の収束性を改善した。まず、シミュレーションにより最適の電極配置を探し、これに従った静電レンズ系を製作した。また、イオン源で生成し得るイオン主の範囲を広げる目的で、イオン化したい物質(主に金属)のプローブを僅かに電子ビームに接触させ、蒸発させることによって種イオンを供給する手法について、必要な装置の製作、および動作テストを行い、最終的にトリウムの超多価イオンを生成することに成功した。本研究では、多価イオン発生装置として、電気通信大学レーザー極限技術研究センターに設置されている、電子ビーム型イオン源(Electron Beam Ion Source;EBIS)を用い、EBISで生成される多価イオンを、多価イオン輸送系により多価イオン照射実験装置に導き、固体表面への照射実験などを行う。多価イオン照射実験装置では、原子的に清浄な半導体などの固体の表面を超高真空中に作成し、多価イオン照射前後での原子レベルでの表面層の構造変化を走査型トンネル顕微鏡で観察するとともに、多価イオンと固体表面との衝突により表面層で起こるさまざまな過程を解析するため、散乱イオン、脱離イオン、放出電子などの放出粒子を弁別し、さらに衝突時に放出される光子のエネルギーを同定する。本年度は、多価イオンの照射により表面から飛び出す散乱イオン、脱離イオン、放出2次電子を同時に計測し、2次電子放出の収率と散乱イオンの散乱角あるいは脱離イオンの電荷状態との相関を計測するためのシステムを開発した。2次電子放出の収率測定には試料や真空容器から20KV程度浮かせた半導体検出器を用いているため、光ファイバーを介した検出器の信号伝送系を構成した。
肝癌増殖抑制因子としてのビタミンKの分子機構と進行肝癌に対する有効性に関する研究

ビタミンKは肝癌細胞のDes-gamma-carboxy prothrombinの(DCP)産生を抑制していた。DCPは細胞表面受容体のMetからJAK-STAT系を介して癌細胞の増殖を刺激しており、肝細胞癌cell lineの増殖を1.5倍(Hep3B)及び2.1倍(SK-Hep1)亢進させた。Met及びSTATのsiRNAはDCPのシグナル活性化を抑制し、DCPの増殖亢進効果もそれぞれ80%,67%抑制した。することが判明した。ビタミンKの肝細胞癌増殖に対する、支援機構に関しては、DCPの血管内皮細胞に対する効果を検討した。DCPは血管内皮細胞の細胞増殖、及び細胞移動能をそれぞれ1.5倍及び2.2倍亢進させた。DCPの血管内皮細胞におけるシグナル伝達受容体は血管内皮細胞増殖因子受容体(VEGFR)であり、KDR inhibitor(VEGFR阻害剤)及び、MEK inhibitor(erk-MAPK(経路阻害剤)により阻害されることを確認した。これら検討の結果よりビタミンKの投与は、肝癌細胞自体の細胞増殖のみならず、肝癌の進展において肝癌細胞への栄養補給、酸素供給にとって重要な腫瘍血管の新生に貢献するDCPの産生を抑制することによって肝癌の進展を阻害する可能性が高いことが判明した。更に腹部Dyanmic CTと造影超音波検査を用いて肝細胞癌の臨床的特徴とその治療・予後との関連についての検討も行った。血流が多い肝細胞癌は、腫瘍系が大きい傾向が認められ、その臨床的特徴より、予後が不良になる傾向があることが判明した。肝細胞癌臨床検体の検討でも、DCP産生肝細胞癌は、組織上も血管新生が亢進している傾向が認められ、血管新生の強い肝細胞癌に対しては、ビタミンK投与をはじめとした治療によるDCPの産生低下が、血管新生を抑制する可能性が示唆された。することが判明した。本年度は主に、ビタミンKの肝細胞癌細胞の増殖に与える影響についての検討を行った。この検討の中で、ビタミンK自体に細胞増殖抑制効果が認められるとともに、更にビタミンKは肝癌細胞のDes-gamma-carboxy prothrombinの(DCP)産生を抑制することを見出した。DCPは細胞表面レセプターのMetからJAK-STAT系を介して癌細胞の増殖を刺激しており、[^3H]-サイミジン取り込み能、MTT assayを用いた細胞増殖能の評価では細胞増殖を亢進させることが判明した。DCPは肝細胞癌cell lineの増殖を1.5倍(Hep3B)及び2.1倍(SK-Hep1)亢進させた。ウエスタンブロットによる検討により、DCPはMetおよびSTAT3のリン酸化を引き起こし、Met-JAK-STATシグナル伝達経路の活性化が細胞増殖亢進作用を引き起こしていることを確認した。シグナル伝達についてはRNA干渉の技術を用いて更に確認し、Met及びSTATのsiRNAはDCPのシグナル活性化を抑制し、DCPの増殖亢進効果もそれぞれ80%,67%抑制することが判明した。ビタミンKはDCPの産生を抑制し、Hep3BのDCP産生を85%以上抑制し、その結果として細胞増殖能の低下をもたらし増殖能を約50%低下させていることを基礎的検討において証明した。よってビタミンKの肝細胞癌増殖抑制機構が臨床的にも望める可能性が高いことが示唆された。本年度は主に、ビタミンKの肝細胞癌増殖に対する、支援機構に関する研究を行った。申請者らの検討により、ビタミンK投与により肝細胞癌細胞からの産生の低下が引き起こされることが判明している、異常プロトロンビン(DCP)がある。

DCPの肝癌綱胞進展に関する検討を行い、その血管内皮細胞に対する効果を検討した。DCPは血管内皮細胞の細胞増殖、及び綱胞移動能をそれぞれ1.5倍及び2.2倍亢進させることが解明された。更に、その後の解析で、DCPの血管内皮細胞におけるシグナル伝達受容体は血管内皮細胞増殖因子受容体(VEGFR)であり、その下流シグナルは、phospholipase-C-gammaからerk-MAPKを介することも解明された。これらシグナル伝達経路は、それぞれ特異的inhibitorである、KDR inhibitor(VEGFR阻害剤)及び、MEK inhibitor(erk-MAPK経路阻害剤)によりblockされること、更に、VEGFRのsiRNAでもblockされることを確認した。このことより、ビタミンKの投与は、肝癌細胞白体の細胞増殖のみならず、肝癌の進展において肝癌細胞への栄養補給、酸素供給にとって重要な腫瘍血管の新生に貢献するDCPの産生を抑制することによって肝癌の進展を阻害する可能性が高いことが判明した。本年度は、特に肝細胞癌の臨床的特徴とその治療・予後との関連についての検討を行った。肝細胞癌の血流評価には、腹部Dyanmic CTと造影超音波検査を用いた。特に新規超音波検査用の造影剤であるソナゾイドを用いて、肝細胞癌の血管新生の状態とその予後との関連についての検討を行った。その結果、血流が多い肝細胞癌は、腫瘍系が大きい傾向が認められ、その臨床的特徴より、予後が不良になる傾向があることが判明した。前年度までの評価で、Des-gamma-carboxy-prothrombin(DCP)産生性の肝細胞癌では、vascular endothelial growth factor受容体(VEGFR)のシグナルが亢進し、血管新生を引き起こすことが判明している。これらのシグナル伝達経路として、DCPからの細胞表面受容体はVEGFRの一つであるKDRであり、その下流のシグナルは、phospholipase-C-gammaを介してMAPKを刺激することであることを確定した。このシグナルの活性化によって、血管内皮細胞の細胞増殖と細胞移動を共に亢進させることを確定した。肝細胞癌臨床検体の検討でも、DCP産生肝細胞癌は、組織上も血管新生が亢進している傾向が認められ、血管新生の強い肝細胞癌に対しては、ビタミンk投与をはじめとした治療によるDCPの産生低下が、血管新生を抑制する可能性が示唆された。
炎症性サイトカイン関連遺伝子変異マウスを用いて歯周組織破壊と再生の機序を解析する

今年度は次のような実験を行い、以下の結果を得た。1.TNF受容体欠損マウスの骨格の解析TNF receptor type I(TNFRI)およびTNF reptor type II(TNFRII)の各受容体ノックアウトマウス及び両受容体ノックアウトマウスを米国Jackson Laboratoriesから購入し当大学で繁殖させ、実験に用いた。TNFRIノックアウトマウスではレントゲンで骨量が増加している所見がみられたので、pQCTにより解析した所、TNFRIノックアウトマウスの骨量はTNFRIIノックアウトマウス及び野生型マウスより骨量が多い事が判明した。現在、組織学的にこれらのマウスの骨を解析中である。2.TNF受容体欠損マウスにおける骨再生機構の解析TNFRIノックアウトマウスにおける骨再生は,TNFRIIノックアウトマウス及び野生型マウスより促進している可能性を示唆する所見が得られた。3.TNF受容体欠損マウスにおける異所性骨形成能の検討筋肉内にBMPを移植すると移植部に異所性骨形成が誘導される。この実験系を用いてTNF受容体欠損マウスにおける異所性骨形成能を解析した。その結果、TNFRIノックアウトマウスにおける異所性骨形成は,TNFRIIノックアウトマウス及び野生型マウスより効率良く起こることが示唆された。4.TNF受容体欠損マウスより骨芽細胞様細胞株を樹立する試みTNFRIノックアウトマウス,TNFRIIノックアウトマウス及び両受容体ノックアウトマウスの新生仔頭蓋冠より骨芽細胞様細胞を分離し,継代培養を繰り返し,不死化細胞株の樹立を試みている。5.IL-1alphaまたはIL-1beta欠損マウスを東京大学医科学研究所の岩倉教授より供与していただき、現在各マウスを繁殖中である。1.歯周病モデルの作成2.TNF受容体欠損マウスTNFreceptor type I(TNFRI)およびTNFreceptor typc II(TNFRII)の各受容体ノックアウトマウス及び両受容体ノックアウトマウスを米国Jackson Laboratoriesから購入したが、入荷の時期が予定より大幅に遅れたために、現時点ではこれらのマウスの歯周組織破壊に関する十分な解析が進行していない。現在までに以下の実験を行った。TNFRI欠損マウスの大腿骨に歯科用エンジンで直径2mmの円形の骨欠損を作成し、骨再生の過程を野生型マウスと比較して形態学的に解析したが、骨再生過程には大きな差がみられなかった。また、新生仔TNFRI欠損マウスの頭蓋冠から骨芽細胞様細胞を分離し、TNFRI欠損骨芽細胞様細胞株の樹立を試みている。TNRFII及びTNFRI/TNFRII欠損マウスは現在繁殖中である。3.IL-1alphaまたはIL-1beta欠損マウスを東京大学医科学研究所の岩倉教授より供与していただき、現在各マウスを繁殖中である。4.正常マウス胎児長管骨の器官培養系を用いてin vitroにおける骨吸収評価系を確立するための基礎実験を検討中である。
複素減衰モデルの実現による長周期構造物の地震時応答変位・加速度同時低減への挑戦

複素減衰は変形振幅が一定であれば速度に依存しない減衰力を発揮する減衰のモデルであるが,非因果性のために厳密に物理的に実現することはできない.しかしながら,既往研究では近年社会的な関心を呼んでいる長周期構造物の地震動対策に有用であることが分かってきている.本研究課題では,複素減衰を因果的かつ物理的に実装する方法・装置を提案し,長周期地震動の脅威に晒されている長周期構造物の地震動対策に資する技術を提案する.複素減衰は変形振幅が一定であれば速度に依存しない減衰力を発揮する減衰のモデルであるが,非因果性のために厳密に物理的に実現することはできない.しかしながら,既往研究では近年社会的な関心を呼んでいる長周期構造物の地震動対策に有用であることが分かってきている.本研究課題では,複素減衰を因果的かつ物理的に実装する方法・装置を提案し,長周期地震動の脅威に晒されている長周期構造物の地震動対策に資する技術を提案する.
高血圧性心肥大におけるトランスフォーミンググロースファクターβの役割

申請者は自然発症脳卒中易発症高血圧ラット(SHR-sp)を用いて平成6年度に以下の結果を得た。1)12週齢SHR-spで既に心筋内冠動脈中膜の肥厚とその周囲の線維化および心筋細胞の肥大を認め、12週間のアンギオテンシンIIレセプターIアンタゴニストによる治療でこれらの改善と間質の線維化の出現の抑制を認めた。アンギオテンシンIIレセプターIアンタゴニストと同程度降圧する量のヒドララジンでは間質の線維化の出現の抑制のみを認めた。2)12週齢SHR-spにおいて冠動脈予備能の低下を認めるも、拡張能障害はなかった。ヒドララジン治療および無治療24週齢SHR-spでは冠動脈予備能の低下と拡張能障害ともに認められたが、アンギオテンシンIIレセプターIアンタゴニスト治療群では冠動脈予備能の改善と拡張能障害の出現の抑制が認められた。3)当研究助成金によって購入した循環冷却恒温装置を用いて、心筋ミオシンアイソフォームの変化を測定し以下の結果を得た。ヒドララジン治療および無治療24週齢SHR-spで心筋ミオシンアイソフォームがα鎖からβ鎖優位に変化していた。12週齢SHR-spでは形態学的に心筋細胞の肥大は認めるも、心筋ミオシンアイソフォームの割合に変化なかった。また、アンギオテンシンIIレセプターIアンタゴニストは心筋ミオシンアイソフォームの割合の変化を抑制した。以上より、SHR-spにおいて心筋細胞の病的肥大、間質の線維化、血管周囲の線維化および心筋内動脈中膜の肥厚を分離することができ、これらの因子の冠動脈予備能や拡張能障害への関与を明らかにできる実験系を確立した。4)当研究助成金により上記の実験で得られたRNAを用いて、TGF-βgeneの発現をNorthern blot法で検討したが、各群間で差が認められず、TGF-βの上記変化への関与は現時点では証明し得ていない。フィブロネクチンの発現は現在検討中である。
三次元咬合診査法を応用したCAD/CAMシステムの開発

シリコーンバイトの上下顎咬合面を直接非接触形状計測し,コンピュータ上で解析する三次元咬合診査法の開発,および健常者の咬頭嵌合位における咬合接触および咬合面形態の評価基準の設定を試みた.被験者として,顎口腔系に自覚的他覚的に異常を認めず,臼歯部に齲蝕および修復処置のない健常有歯顎者5名を選択し,被験歯は上顎第一小臼歯,上顎第二小臼歯,上顎第一大臼歯および上顎第二大臼歯各10歯,計40歯とした.各被験者から咬頭嵌合位の咬合状態を印記したシリコーンバイトを採得した.非接触三次元形状計測装置(SURFLACER VMS-250R,UNISN社製)を用いて,シリコーンバイトの形状計測を行った.上顎咬合平面を基準平面として,基準座標を設定した.上下顎歯間距離60μm以下の領域を咬合接触域として,シリコーンバイトイトの三次元構築データから,咬合接触域に含まれる計測点を抽出した.咬合面上で1つの計測点が占める面積と咬合面に対する法線方向を表示する,面積ベクトルを算出した.咬合接触域の傾斜方向を表現するために,前頭面観における側方的な傾斜方向(以下,Lateral angleとする)と,矢状面観における前後的な傾斜方向(以下,A/P angleとする)の2つのパラメータを用いた.上顎臼歯咬合面において,60%以上の接触率を持ち,かつ1点以上接触している部位を高頻度接触部位とした.高頻度接触部位およびLateral angle,A/P angleのピーク値あるいは一様な分布を示す場合にはその中央値から推定した,健常者の上顎臼歯における出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示した.以上のことから,三次元咬合診査法を用いて健常者の咬頭嵌合位における咬合接触状態を三次元的に解析し,上顎臼歯において出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示すことができた.シリコーンバイトの上下顎咬合面を直接非接触形状計測し,コンピュータ上で解析する三次元咬合診査法の開発,および健常者の咬頭嵌合位における咬合接触および咬合面形態の評価基準の設定を試みた.被験者として,顎口腔系に自覚的他覚的に異常を認めず,臼歯部に齲蝕および修復処置のない健常有歯顎者5名を選択し,被験歯は上顎第一小臼歯,上顎第二小臼歯,上顎第一大臼歯および上顎第二大臼歯各10歯,計40歯とした.各被験者から咬頭嵌合位の咬合状態を印記したシリコーンバイトを採得した.非接触三次元形状計測装置(SURFLACER VMS-250R,UNISN社製)を用いて,シリコーンバイトの形状計測を行った.上顎咬合平面を基準平面として,基準座標を設定した.上下顎歯間距離60μm以下の領域を咬合接触域として,シリコーンバイトイトの三次元構築データから,咬合接触域に含まれる計測点を抽出した.咬合面上で1つの計測点が占める面積と咬合面に対する法線方向を表示する,面積ベクトルを算出した.咬合接触域の傾斜方向を表現するために,前頭面観における側方的な傾斜方向(以下,Lateral angleとする)と,矢状面観における前後的な傾斜方向(以下,A/P angleとする)の2つのパラメータを用いた.上顎臼歯咬合面において,60%以上の接触率を持ち,かつ1点以上接触している部位を高頻度接触部位とした.高頻度接触部位およびLateral angle,A/P angleのピーク値あるいは一様な分布を示す場合にはその中央値から推定した,健常者の上顎臼歯における出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示した.以上のことから,三次元咬合診査法を用いて健常者の咬頭嵌合位における咬合接触状態を三次元的に解析し,上顎臼歯において出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示すことができた.本年度は,シリコーンバイトの上下顎咬合面を直接非接触形状計測し,コンピュータ上で解析する三次元咬合診査法の開発,および健常者の咬頭嵌合位における咬合接触および咬合面形態の評価基準の設定を試みた.被験者として,顎口腔系に自覚的他覚的に異常を認めず,臼歯部に齲蝕および修復処置のない健常有歯顎者5名を選択し,被験歯は上顎第一小臼歯,上顎第二小臼歯,上顎第一大臼歯および上顎第二大臼歯各10歯,計40歯とした.各被験者から咬頭嵌合位の咬合状態を印記したシリコーンバイトを採得した.非接触三次元形状計測装置(SURFLACER VMS-250R,UNISN社製)を用いて,シリコーンバイトの形状計測を行った.上顎咬合平面を基準平面として,基準座標を設定した.上下顎歯間距離60μm以下の領域を咬合接触域として,シリコーンバイトイトの三次元構築データから,咬合接触域に含まれる計測点を抽出した.咬合面上で1つの計測点が占める面積と咬合面に対する法線方向を表示する,面積ベクトルを算出した.咬合接触域の傾斜方向を表現するために,前頭面観における側方的な傾斜方向

(以下,Lateral angleとする)と,矢状面観における前後的な傾斜方向(以下,A/P angleとする)の2つのパラメータを用いた.上顎臼歯咬合面において,60%以上の接触率を持ち,かつ1点以上接触している部位を高頻度接触部位とした.高頻度接触部位およびLateral angle,A/P angleのピーク値あるいは一様な分布を示す場合にはその中央値から推定した,健常者の上顎臼歯における出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示した.以上のことから,三次元咬合診査法を用いて健常者の咬頭嵌合位における咬合接触状態を三次元的に解析し,上顎臼歯において出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示すことができた.シリコーンバイトの上下顎咬合面を直接非接触形状計測し,コンピュータ上で解析する三次元咬合診査法の開発,および健常者の咬頭嵌合位における咬合接触および咬合面形態の評価基準の設定を試みた.被験者として,顎口腔系に自覚的他覚的に異常を認めず,臼歯部に齲蝕および修復処置のない健常有歯顎者5名を選択し,被験歯は上顎第一小臼歯,上顎第二小臼歯,上顎第一大臼歯および上顎第二大臼歯各10歯,計40歯とした.各被験者から咬頭嵌合位の咬合状態を印記したシリコーンバイトを採得した.非接触三次元形状計測装置(SURFLACER VMS-25OR,UNISN社製)を用いて,シリコーンバイトの形状計測を行った.上顎咬合平面を基準平面として,基準座標を設定した.上下顎歯間距離60μm以下の領域を咬合接触として,シリコーンバイトイトの三次元構築データから,咬合接触域に含まれる計測点を抽出した.咬合面上で1つの計測点が占める面積と咬合面に対する法線方向を表示する,面積ベクトルを算出した.咬合接触域の傾斜方向を表現するために,前頭面観における側方的な傾斜方向(以下,Lateral angleとする)と,矢状面観における前後的な傾斜方向(以下,A/P angleとする)の2つのパラメータを用いた.上顎臼歯咬合面において,60%以上の接触率を持ち,かつ1点以上接触している部位を高頻度接触部位とした.高頻度接触部位およびLateral angle,A/P angleのピーク値あるいは一様な分布を示す場合にはその中央値から推定した,健常者の上顎臼歯における出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示した.以上のことから,三次元咬合診査法を用いて健常者の咬頭嵌合位における咬合接触状態を三次元的に解析し,上顎臼歯において出現頻度の高い咬合接触域の位置および傾斜方向を示すことができた.
時空間情報をもつデータベースからの頻出パターン発掘アルゴリズムの研究

情報通信社会基盤の発展と,それにともなうデータ収集技術の進展により,データベース,データウエアハウスに格納されるデータ量は飛躍的に大きくなっている.大規模なデータから発見的な手法を用いて有用なパターンを発掘するデータマイニング技術は,データから未知の頻出パターンを発見し,その知見をビジネスに有効利用したいというニーズに支えられながら発展し,様々な分野で応用されている.マイニング対象のデータベースには,住所などの空間的な位置を示す属性,および,日付や時刻などの時間を示す属性が含まれていることが多い.従来のマイニング技術は,こうした時空間データを単なる文字列,あるいは数値,として扱い,時空間データが本来持っていた時間的,空間的な意味を充分に利用していなかった.本研究では時空間データを含むデータベースから時間や空間,あるいは時空間の相互関係に関する頻出パターンや最適値を発見するための新技術の開発を目標としている.我々は,これまで「空間的な頻出パターン」,「時系列パターン」発掘のための効率的なアルゴリズムを開発してきた.本年度はGPSやセンサーネットワークへの応用技術に主眼を置いた研究開発を行った.具体的にはGPSやセンサーデータの位置情報がもつ誤差のデータマイニングアルゴリズムを応用した補正技術を実装した.我々の実験では(補助的なセンサーを使わず)モバイル端末のみを使ったシステムとしては高い精度を持つ位置情報の獲得ができることを確認できた.位置精度高めたことで,新たなアプリケーションへ応用が可能になるが,これに基づく時空間パターンをつかった新たなアプリケーションの開発は今後の課題となっている.また,これと同時に個人情報保護技術の研究を開始し,これらも今後の発展が期待できると考えている.情報通信社会基盤の発展と,それにともなうデータ収集技術の進展により,データベース,データウエアハウスに格納されるデータ量は飛躍的に大きくなっている.大規模なデータから発見的な手法を用いて有用なパターンを発掘するデータマイニング技術は,データから未知の頻出パターンを発見し,その知見をビジネスに有効利用したいというニーズに支えられながら発展し,様々な分野で応用されている.マイニング対象のデータベースには,住所などの空間的な位置を示す属性,および,日付や時刻などの時間を示す属性が含まれていることが多い.従来のマイニング技術は,こうした時空間データを単なる文字列,あるいは数値,として扱い,時空間データが本来持っていた時間的,空間的な意味を充分に利用していなかった.本研究では時空間データを含むデータベースから時間や空間,あるいは時空間の相互関係に関する頻出パターンや最適値を発見するための新技術の開発を目標としている.我々は,これまで空間的な頻出パターンの効率的な発掘アルゴリズムを開発してきたが,2004年度は,それを発展させ,時間の経過とともに推移するパターン発掘のアルゴリズムの研究を進めた.具体的には,データベース中に存在する任意の2事象の間に,その他のどんな事象が,どのような順序で発生すると,その2事象の発生が最大化されるかという点に着目した最適化問題をとく効率的なアルゴリズムを開発した.情報通信社会基盤の発展と,それにともなうデータ収集技術の進展により,データベース,データウエアハウスに格納されるデータ量は飛躍的に大きくなっている.大規模なデータから発見的な手法を用いて有用なパターンを発掘するデータマイニング技術は,データから未知の頻出パターンを発見し,その知見をビジネスに有効利用したいというニーズに支えられながら発展し,様々な分野で応用されている.マイニング対象のデータベースには,住所などの空間的な位置を示す属性,および,日付や時刻などの時間を示す属性が含まれていることが多い.従来のマイニング技術は,こうした時空間データを単なる文字列,あるいは数値,として扱い,時空間データが本来持っていた時間的,空間的な意味を充分に利用していなかった.本研究では時空間データを含むデータベースから時間や空間,あるいは時空間の相互関係に関する頻出パターンや最適値を発見するための新技術の開発を目標としている.我々は,これまで空間的な頻出パターンの効率的な発掘アルゴリズムを開発してきたが,本年度は,前年度,実装した「時系列パターン」のアルゴリズムを,実際のPOSデータに適応した.データマイニングへの注目が集まっている反面,個人情報保護への関心も高く,近年は個人レベルでの購買履歴データをマイニングへ利用することが構造的に難しくなっているが,我々の手法は,個人データでなく集計されたからPOSデータから時系列パターンを発見できる手法としても利用できる.この成果は,データ解析コンペティションにおいて発表し,審査員特別賞を受賞した.また,本年度は,近年,注目を集めているセンサーネットワークへの応用についてフィージビリティスタディーを開始した.情報通信社会基盤の発展と,それにともなうデータ収集技術の進展により,データベース,データウエアハウスに格納されるデータ量は飛躍的に大きくなっている.大規模なデータから発見的な手法を用いて有用なパターンを発掘するデータマイニング技術は,データから未知の頻出パターンを発見し,その知見をビジネスに有効利用したいというニーズに支えられながら発展し,様々な分野で応用されている.マイニング対象のデータベースには,住所などの空間的な位置を示す属性,および,日付や時刻などの時間を示す属性が含まれていることが多い.従来のマイニング技術は,こうした時空間データを単なる文字列,あるいは数値,として扱い,時空間データが本来持っていた時間的,空間的な意味を充分に利用していなかった.本研究では時空間データを含むデータベースから時間や空間,あるいは時空間の相互関係に関する頻出パターンや最適値を発見するための新技術の開発を目標としている.我々は,これまで「空間的な頻出パターン」,「時系列パターン」発掘のための効率的なアルゴリズムを開発してきた.本年度はGPSやセンサーネットワークへの応用技術に主眼を置いた研究開発を行った.

具体的にはGPSやセンサーデータの位置情報がもつ誤差のデータマイニングアルゴリズムを応用した補正技術を実装した.我々の実験では(補助的なセンサーを使わず)モバイル端末のみを使ったシステムとしては高い精度を持つ位置情報の獲得ができることを確認できた.位置精度高めたことで,新たなアプリケーションへ応用が可能になるが,これに基づく時空間パターンをつかった新たなアプリケーションの開発は今後の課題となっている.また,これと同時に個人情報保護技術の研究を開始し,これらも今後の発展が期待できると考えている.
量子熱電効果の非平衡物理と熱駆動ナノデバイスの開拓

磁場中での量子熱電現象を解明すべく、理論および実験を行った。(1) Biに関して、フォノンドラックを考慮したネルンスト係数の導出、(2)金属-半導体接合面での整流効果の予言、(3) GaAs/AlGaAsの磁場中電子温度勾配下のネルンスト電圧の測定、(4)試料中での温度分布・電位分布を正確に求める輸送方程式の計算機シミュレーション法確立、(5) Biナノワイヤのホール電圧・ネルンスト電圧の測定の研究成果があった。温度勾配を駆動力とする量子効果の系統立てた研究は、理論・実験とも未開拓である。そこで、温度勾配が引き起こす熱流による新しい量子輸送現象(量子熱電効果)を探索し、それらを系統的に記述できる非平衡理論を構築することを研究目的とした。我々の研究方針として、新奇な熱量子効果を示す物理現象を提案し、理論的に解明する。さらに提案した熱量子効果現象の実証実験を行う。具体的な量子熱電効果の現象として、磁場中接合界面の非対称ポテンシャル系、そして、相互作用がある系という以下の場合である。(1)磁場中の量子熱電効果(量子ネルンスト効果)(2)スピン軌道相互作用系での量子熱流輸送現象磁場中での量子熱電現象を解明すべく、理論および実験を行った。本年度の、第一の成果は、ビスマスにおける量子ネルンスト効果の新理論の構築の成功である。昨年度我々が二次元電子系を使い予言していたネルンスト係数の理論値と、1997年のBehnia(仏)グループによるビスマスの実験データとの間には定量的な相違があった。この相違を克服するべく、キャリアとフォノンの相互作用によるフォノンドラッグの効果を考慮してネルンスト係数を計算し、フィッテングパラメーターなしで定性的かつ定量的にも実験と一致する結果を得た。次に、独自にネルンスト係数測定を行うための二つの実験システム開発を行い、予備計測を行えるようになった。一つ目の実験システムは、4.2K付近で4テスラまでの磁場中のビスマススのネルンスト係数の測定を行うものである。この装置では、前述の実験で不十分な物性値を得ることを目的にした。もう一つ装置では、量子ホール系の電子温度勾配下におけるネルンスト係数の測定を行えるようになった。これは、ビスマス以外での物質で、量子ネルンスト効果を新しく探し出すことを目的としたもので、量子ホール効果の実験でよく用いられるGaAs/AlGaAs単一ヘテロ接合二次元電子系試料を用いている。本年度、ネルンスト係数の測定が行えるようになった。第二の成果として、金属-半導体接合面で作られる非対称なポテンシャルを伝導する熱流の解析を行うための基礎研究として、接合界面を通した集団的電荷輸送の非平衡グリーン関数による解析を行った。本研究により、従来の数値計算では扱えなかった定常状態での輸送特性を計算し、整流作用の抑制を再現するとともに、電荷分布の計算からそのメカニズムを解明した。昨年度、フォノンドラッグ効果を考慮したビスマスにおける量子ネルンスト効果の新しい理論の構築を行った。2005年の我々の理論ではネルンスト係数の理論値と、2007年のBehnia(仏)グループによるビスマスの実験データとの間には定量的な相違があった。そこで、新しい理論では、キャリアとフォノンの相互作用によるフォノンドラッグの効果を考慮してネルンスト係数を計算し、フィッテングパラメータなしで定性的かつ定量的にも実験と一致する結果を得ていた。本年度は、昨年度の成果に修正を行い、Physical Review B 80(2009)075313として発表した。この論文は、Editors' Suggestionに選ばれ、世界的に評価された。また、ネルンスト効果の実験研究として、GaAs/AlGaAs二次元電子系の量子ホール領域における電子温度勾配下のネルンスト電圧の測定を行った。この量子ホール系では、ビスマスとは異なり熱伝導を担うのは格子振動ではなく電子のみである。それゆえ、温度勾配下における電子系のみのネルンスト係数の計測が行える特徴がある。GaAs/AIGaAs二次元電子系のネルンスト係数およびゼーベック係数を得ることができた。本結果は、国内外の会議で発表を行った。さらに、GaAs/AIGaAsでのネルンスト係数の測定において、予想外の磁場依存性が観測された。これは、試料中で温度と電位が想定外の分布をしているからではないかと考えている。そこで、試料中の温度・電位分布を正確に求めるため、電流および熱流の輸送方程式の数値計算の検討を行った。その最初の計算結果を、International Conference on Computational Physics 2009 (CCP2009)で発表を行った。昨年度までの研究成果として、量子ホール状態にある半導体に、磁場を印可しかつ温度勾配を与える実験を行い、各種輸送特性を実験により測定を行った。この実験の特徴は、フォノンとキャリアーの相互作用が弱いため「フォノンドラッグ」(フォノンの伝搬によるキャリアーを引きずるような現象)がほとんど影響しないことが挙げられる。このため、キャリアーの輸送特性のみを測定できることが期待されていた。

このような背景のもと本研究グループで行ったネルンスト電圧などの測定結果は、従来の熱電半導体研究で用いられるような単純な試料中の温度勾配・電位分布では説明できない振る舞いを示した。そこで、我々は、試料中での温度分布・電位分布の「歪み」を正確に求めるため、輸送方程式の計算機シミュレーションを行った。このシミュレーションのアルゴリズムは、試料をメッシュ状に切り、そのメッシュ点上での温度・電位を、輸送方程式から導かれる非線形ポアソン方程式を数値的に解くというものである。この際、実験状況に応じた境界での温度・電位を与えると、試料中の温度・電位分布が求められるようになっている。本年度は、この一連のシミュレーションコードを完成することができた。さらに、このシミュレーションコードを用いて、測定実験で肝となる加熱領域(電流を流してジュール加熱による熱源部)を模した長方形状のシミュレーション領域で、磁場中で電流を流した場合、局所的に周辺の部分より温度が下がる部分が生じることを発見することができた。この技法は、試料全体を含む領域に拡張することで、測定実験のネルンスト電圧の振る舞いを説明できることが期待できるものである。本年度の二つの研究課題として、1.量子ホール状態での磁場中かつ温度勾配化における二次元電子系の輸送現象を実験および計算機シミュレーションによる解明を目指した。昨年度までに、試料を部分系に分け、各部分で輸送方程式を数値計算するというシミュレーションコードの開発を行ってきた。その計算コードを修正・改良を加え、実際の実験を想定した磁場の値や温度勾配などをいろいろ変えたシミュレーションを行った。特に、磁場中で長方形状の半導体両端に電位差を加えた場合、試料中に電流及び熱流が流れ、Ettingshausen効果が起こり、両端の熱浴よりも試料中の内部で温度が低くなる冷却現象が確認された。このシミュレーション結果は、現実のゴ次元半導体試料を用いた実験で起きるネルンスト電圧測定時の出力の理論からのずれが、上記半導体試料中の温度勾配によるものであるという推測の裏付けとなるものである。次に二つ目の課題である2.ナノワイヤー構造をもつ熱電半導体の量子輸送現象について、実験および理論での進展があった。実験においては、まずビスマスのナノワイヤーにおいて試料作成・測定系の開発を完成し、ワイヤーの長手方向の電気特性のみならず、ワイヤーの垂直方向に磁場をかけた場合のホール電圧もしくはネルンスト電圧の測定が可能になった。さらに、ワイヤーの直径を変えた試料を作成し、ナノワイヤーの磁場中での輸送係数の直径依存性を計測できるようになった。特に本研究で作成したワイヤーは他のグループで作成されたより長手方向が十分長いことが特徴である。そのため両端の温度勾配依存性が正確に測定できるものと評価されている。一方、理論においては、かつて行った磁場中での三次元ビスマスバルクのフォノンドラッグ効果の計算を、ナノワイヤー系に適応すべく改良を行った。これにより、ナノワイヤーでのフォノンドラッグを取り入れた理論計算の基盤を確立できた。
単結晶フェライト垂直磁化膜を用いたナノドットアレイの形成とテラビット記録への応用

(1)単結晶六方晶フェライト薄膜が500600°Cと低温で高速形成可能であることを明らかにした。厚さ100nm以上の膜の場合は、単結晶基板上エピタキシャル成長し単結晶薄膜得ることは常識である。しかし、磁気記録媒体用20nm以下の超薄薄膜の場合は、高温で基板元素は膜中に拡散し、薄膜の磁気特性は著しい悪化することは実験より明らかにした。そこでわれわれは、高純度超薄薄膜得るため、Pt,Pd,Al_2O_3,SiNなど下地層を用いて、実験を行いました。その結果により、Pt,Pd下地層を用いて、高純度超薄薄膜得ることは可能と示しました。今まで、垂直磁気異方性を持つ単結晶フェライト薄膜は高価のサファイヤ単結晶基板上でしか形成することできないですが,われわれは、安価であるシリコンウェーハー上でも単結晶のフェライト薄膜の形成は成功した。(2)集束イオンビームリソグラフィ技術を用いて、ナノドットアレイを形成ための条件明らかにした。六方晶フェライト薄膜の表面わずか0.5nmを削ることによる、その下の20nmぐらいの薄膜は完全に非磁性になることは明らかにした。少量のGaイオン照射による、ナノドットアレイの加工することはできた。(3)計算機シミュレーションによって、磁気的振る舞いを解明する。ナノドットアレイに関する磁化反転のシミュレーションを行いました。ドットあいた距離によって、単結晶ドットアレイの磁化反転は明らかに依存していないことは明らかにした。この結果により次世代のテラビット超高密度記録が可能であることを実証した。そこでわれわれは、高純度超薄薄膜得るため、Pt, Pd, Al_2O_3, SiNなど下地層を用いて、実験を行いました。その結果により、Pt, Pd下地層を用いて、高純度超薄薄膜得ることは可能と示しました。今まで、垂直磁気異方性を持つ単結晶フェライト薄膜は高価のサファイヤ単結晶基板上でしか形成することできないですが,われわれは、安価であるシリコンウェーハー上でも単結晶のフェライト薄膜の形成は成功した(2)集束イオンビームリソグラフィ技術を用いて、ナノドットアレイを形成ための条件明らかにした。