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微分方程式の繰り込み群による分析

(1)伊東は金沢大学の田村助教授との共同研究において,低次元O(N)スピンモデルの相転移問題に新たな知見を加えることができた.これらのモデルでは相転移は起こらないと信じられているが,その厳密な証明は未だにない.伊東-田村は多段の繰り込み変換を用いて臨界逆温度の評価の改良に成功した.(2)寺本は斜面流のパルス状の解を分岐理論により捉えるため,ナビエ=ストークス方程式の自由表面問題を数学的の定式化し,対応する線形化問題の作用素が或る関数空間で解析的半群を生成することを示した.パルス解の相互作用を統計力学的に記述し乱流への遷移を解明することを伊東と構想している.(3)中脇のゲージ場研究に現れるantiderivativesの発散の困難も繰り込み群との関連付けが期待される.(4)島田は量子力学に現れるAharonov-Bohm効果の説明に用いられた作用素をスペクトル散乱理論の視点から数学的に詳しく解析した.この作用素の自己共役拡張をすべて決定することにより固有関数を完全に決めることができて,波動作用素,散乱行列,産乱振幅の表現が可能になり,Aharonov-Bohm効果の厳密な数学的説明が得られたことになる.(1)伊東は金沢大学の田村助教授との共同研究において,低次元O(N)スピンモデルの相転移問題に新たな知見を加えることができた.これらのモデルでは相転移は起こらないと信じられているが,その厳密な証明は未だにない.伊東-田村は多段の繰り込み変換を用いて臨界逆温度の評価の改良に成功した.(2)寺本は斜面流のパルス状の解を分岐理論により捉えるため,ナビエ=ストークス方程式の自由表面問題を数学的の定式化し,対応する線形化問題の作用素が或る関数空間で解析的半群を生成することを示した.パルス解の相互作用を統計力学的に記述し乱流への遷移を解明することを伊東と構想している.(3)中脇のゲージ場研究に現れるantiderivativesの発散の困難も繰り込み群との関連付けが期待される.(4)島田は量子力学に現れるAharonov-Bohm効果の説明に用いられた作用素をスペクトル散乱理論の視点から数学的に詳しく解析した.この作用素の自己共役拡張をすべて決定することにより固有関数を完全に決めることができて,波動作用素,散乱行列,産乱振幅の表現が可能になり,Aharonov-Bohm効果の厳密な数学的説明が得られたことになる.繰り込み群の微分方程式での応用としては解の長時間時間発展,パターンやウェーブフロントの形成,流体方程式の乱流の生成などの問題が典型的対象として上げられるが,我々の努力にも関わらずこの方面では多くの未解決の問題が残った.繰り込み群法は統計力学,力学系では強力な計算法であって,この方法を数学的にいろいろな側面から研究し,その基本的原則を確立し応用分野を広げることは重大な意味をもつ.この面において,低次元スピン系の相転移問題においていくつかの重大な知見を得ることが出来,またこのモデルに適した段階的block spin変換法の開発など将来的発展につながる幾つかの成果があった.(1)池部,島田は球面上にδ関数的potential V(x)=μf(x)δ(x^2-a^2)が有るときのSchroedinger作用素はμ→±∞でresolvent収束することを証明した.これは原子のα崩壊に関係している.さらに島田は量子力学の基本的現象である,Aharonov-Bohm効果をSchroedinger作用素の視点から研究し,固有関数展開定理を確立した.これを用いて時間依存の散乱理論と時間に依存しない定常的散乱理論を結び付けた.(2)寺本は円柱の回りの非圧縮性粘性流体の流れを円柱座標を用いて分析,初期値が定常解に十分近ければ時間的大城解の存在を証明した.さらに寺本-伊東は乱流の性質,特にエネルギーの散逸に関するKolmogorov則とそれからのづれをNavier-Stokes方程式から繰り込み群に基づいて導出しようとした.しかしこの方面では期間中にめぼしい結果は出なかった.(3)伊東は金沢大学の田村助教授とともにO(N)古典スピン系の繰り込み群による分析おこなった.第一段階としでこの系がrandom walks(乱歩)で表現できることから,さらにself-avoiding walkにまで改良されることを示した.第2段階としてモデルから得られる関数行列式det^<-N/2>(1+iGψ/√N),G=(一Δ+m^2)^<-1>,のψに関する可積分性を論じた.これによって2次元に於いて,O(N)spinモデルの臨界逆温度βc=T^<-1>_cに対して,βc>NlogNの形のdeviationの存在を確立した.変数のスケール変換により微分方程式で記述される物理系の特徴的性質を把握することが、微分方程式に繰り込み群の手法を導入する一つの目的である.この基盤研究(C)(2)では主として古典スピン系,ナビエ=ストークス方程式の分岐問題,量子力学の散乱問題,ゲージ場の量子化などをとりあげた.繰り込み群の手法が早くから取り入れられ発展をとげてきたスピン系の研究では,いくつかの成果を上げることができた.他の分野についても従来の関数解析的方法により一定の成果を上げているが,繰り込み群の手法により解のより詳しい漸近的性質を把握する段階には到達しておらず,この手法の数学的基礎付けを確立し応用分野を広げることがこれからの目標となろう.

(1)伊東は金沢大学の田村助教授との共同研究において,低次元O(N)スピンモデルの相転移問題に新たな知見を加えることができた.これらのモデルでは相転移は起こらないと信じられているが,その厳密な証明は未だにない.伊東-田村は多段の繰り込み変換を用いて臨界逆温度の評価の改良に成功した.(2)寺本は斜面流のパルス状の解を分岐理論により捉えるため,ナビエ=ストークス方程式の自由表面問題を数学的の定式化し,対応する線形化問題の作用素が或る関数空間で解析的半群を生成することを示した.パルス解の相互作用を統計力学的に記述し乱流への遷移を解明することを伊東と構想している.(3)中脇のゲージ場研究に現れるantiderivativesの発散の困難も繰り込み群との関連付けが期待される.(4)島田は量子力学に現れるAharonov-Bohm効果の説明に用いられた作用素をスペクトル散乱理論の視点から数学的に詳しく解析した.この作用素の自己共役拡張をすべて決定することにより固有関数を完全に決めることができて,波動作用素,散乱行列,散乱振幅の表現が可能になり,Aharonov-Bohm効果の厳密な数学的説明が得られたことになる.
体温調節における左右視床下部の機能的連関

視束前野・前視床下部(POAH)は体温調節においてその最高位の位置にあり、下位の調節系を統御していると考えられている。ところでPOAHは第3脳室によって左右に分かれている。それでは体温調節を"統御"する中枢が二つ存在して、しかもお互い独立に機能しているのだろうか。この問題を検討するために平成2年度は皮膚血管反応・寒冷暴露によるふるえが一側のPOAH加温でどのように影響されるかを検討した。先ずウレタン麻酔下でラットの一側POAH電極に高周波電流(500kHz)を通電して局所の温度をランプ状に上昇させたところ、左右の足底血管とも拡張した。その拡張閾値は同側の足底が低かった。またネンブタ-ル麻酔のラットを5°Cの環境温に暴露して安定したふるえの出現後に一側のPOAHを加温したところ、左右のふるえが全く同期して抑制された。以上の結果は体温調節の遠心性信号に左右間の連絡の有ることを示唆する。そこで平成3年度は左右のPOAH間の機能的な連絡の有無をニュ-ロンレベルで検討した。ウレタン麻酔下のラットを脳定位固定装置に固定し、左のPOAHを電気刺激したときの右POAHから細胞外記録したニュ-ロン活動がどのように影響されるか、またその反応と温度感受性の関係を検討した。記録した123個のニュ-ロン中24個が反体側刺激で促進、20個が抑制された。逆行性反応は観察されなかった。温度感受性と反応の間には相関は見られなかった。特に反応が強く見られたのは刺激電極と記録部位がPOAH内で対称の部位に位置したときであった。以上の反応は前交連及びその前部の切断で消失した。両側のPOAH間には多シナプス性の連絡が有ることが示唆された。種々のホメオスタシス維持に視床下部が重要な役割を果たしていることは言うまでもない。体温調節系においても視束前野・前視床下部(POAH)がその最高位の位置にあり、下位の調節系を統御していると考えられている。最近の研究によるとラットで一側の視床下部を電気刺激または加温すると同側の唾液線から強い分泌がおこるという。この結果は左右のPOAH間には(温熱性唾液分泌の調節に関しては)情報のやり取りの無いことを示唆する。それでは体温調節を“統御"する中枢が二つ存在して、しかもお互い独立に機能しているのだろうか。この問題を検討するために本研究では皮膚血管反応・寒冷暴露によるふるえが一側のPOAH加温でどのように影響されるかを検討した。2種類の実験を行った。1)皮膚血管反応ウレタン麻酔下でラットの左右POAHに高周波加温用の電極と温度測定用の熱電対が一体になったものを埋め込む。左右の後肢足底に皮膚血管反応の指標である皮膚温測定用の熱電対を装着する。一側のPOAH電極に高周波電流(500kHz)を通電して局所の温度をランプ状に上昇させたところ、左右の足底血管とも拡張した。2)ふるえネンブタ-ル麻酔下で実験1)と同様、左右のPOAHに電極を埋め込み、左右の大腿四頭筋に筋電図測定用の針電極をうめこむ。ラットを5°Cの環境温に暴露して安定したふるえの出現後に一側のPOAHを加温したところ、左右のふるえが全く同期して抑制された。以上の結果は体温調節の個々の調節反応毎に左右POAHからの遠心性信号の支配様式の異なることを示唆する。

種々のホメオスタシス維持に視床下部が重要な役割を果たしていることは言うまでもない。体温調節系においても視束前野・前視床下部(POAH)がその最高位の位置にあり、下位の調節糸を統御していると考えられている。ところでPOAHは第3脳室によって左右に分かれている。最近の研究によるとラットで一側の視床下部を電気刺激または加温すると同側の唾液線から強い分泌がおこるという。この結果は左右のPOAH間には(温熱性唾液分泌の調節に関しては)情報のやり取りの無いことを示唆する。それでは体温調節を"統御"する中枢が二つ存在して、しかもお互い独立に機能しているのだろうか。この問題を検討するために昨年度は皮膚血管反応・寒冷暴露によるふるえが一側のPOAH加温でどのように影響されるかを検討した。その結果、体温調節の個々の調節反応毎に左右POAHからの遠心性信号の支配様式の異なることを示唆する。本年度は左右のPOAH間の機能的な連絡の有無をニュ-ロンレベルで検討した。ウレタン麻酔下のラットを脳定位固定装置に固定し、左のPOAHを電気刺激したときの右POAHから細胞外記録したニュ-ロン活動がどのように影響されるか、またその反応と温度感受性の関係を検討した。記録した123個のニュ-ロン中24個が反体側刺激で促進、20個が抑制された。逆行性反応は観察されなかった。温度感受性と反応の間には相関は見られなかった。特に反応が強く見られたのは刺激電極と記録部位がPOAH内で対称の部位に位置したときであった。以上の反応は前交連及びその前部の切断で消失した。両側のPOAH間には多シナプス性の連絡が有ることが示唆された。
忌避性学習の長期保持機構におけるシナプス再編成の役割

ヨーロッパモノアラガイに味覚嫌悪学習を施すと,条件づけられる食物に対する嗜好性が低下する。我々はすでに,この学習成立の一因が咀嚼リズムを司るcentral pattern generatorへの調節細胞からの抑制の増強であることを示した。本研究では発生過程を追ってこの学習の成立を調べたところ,veligerの最終期で咀嚼運動の開始が確認され,孵化寸前に味覚嫌悪学習が成立することが分かった。しかし,それが長期記憶として保持されるには性成熟の直前まで待たねばならなかった。この学習行動に対する神経細胞の変化を組織学的に解析したところ,学習を獲得できる発生段階では,神経繊維の異常な収縮が起こっており,シナプスの再編成があると予想できた。また、学習を長期記憶化できる発生段階では,神経細胞数の莫大な増加が認められた。次に,central pattern generatorの調節細胞を蛍光染色して,長期記憶化時の形態を調べてみた結果,この細胞の形態はadultのものと全く同じであった。すなわち,長期記憶を得るためには重要な神経細胞の形態は整備される必要であった。一方,モノアラガイの神経細胞を初代培養しネットワークを作らせ,in vitro系での学習法を確立することも目指した。神経細胞の機能変化に伴って微細形態変化が起こっていると予想されるので,まず手始めに,初代培養した神経細胞の超微細構造を原子間力顕微鏡で観察することを努めた。細胞膜上の蛋白質や糖鎖のゆらぎを考慮すると,高さ方向は最低限40nmの分解能があることが分かった。また時間経過に伴って,シナプス領域での突起どうしの接近・反発,また成長円錐の伸長過程などが観察できた。現在,神経伝達物質など薬物投与時の超微細形態変化の観察を試みており,学習とシナプス形態変化との関連を明らかにされると考えられる。
乾癬の病態形成における皮膚T 細胞のクロマチン動態およびクロマチン修飾因子の役割

乾癬は慢性の経過をたどる皮膚炎症性疾患であり、その治療効果からもT17環境に偏った免疫学的異常が病態の一つと考えられている。本研究ではT細胞のクロマチン動態に着目し、クロマチンの構造およびDNAのヒストン修飾(アセチル化やメチル化)によって制御される遺伝子発現(エピジェネティクス)のメカニズムを解明し、乾癬の病態にせまる。
表面活性化接合を用いたp型ダイヤモンド/n型AlGaNヘテロ構造紫外発光素子

ノーベル物理学賞を受賞した青色発光ダイオード(LED)に代表されるように、窒化ガリウム(GaN)を主材料とした発光素子の開発は日本の研究機関によって牽引されてきた。現在では、光出力が4 Wを超える青色レーザダイオード(LD)が商用化されるに至っている。その一方で、フォトリソグラフィや医療用途での需要がある紫外光のUV-C波長(200280 nm)では、電流注入型LDは実現されていない。最も大きな障壁となっているのは、Al組成の高い窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)経由では正孔電流量が非常に小さいことである。つまり、電子の供給に対して正孔の供給は不十分であるために、従来のような発光再結合効率を実現することが難しい。これは、AlGaNのアクセプタは室温ではほとんど活性化されないためである。UV-C波長(200280 nm)で材料が透明であるには4.46.2 eVのバンドギャップが要求されるが、この範囲で10 S/cmを超えるような高い導電率は実現されていない。本質的な課題を解決するため、表面活性化接合を用いたダイヤモンド/AlGaNヘテロ構造を提案する。紫外領域で透明かつ高導電性を示すダイヤモンドは、p側クラッド材料として最適である。ただし、結晶構造や物質係数が異なるために、従来の結晶成長法では良質な結晶を得ることは難しかった。そこで、異種材料を室温で集積できる表面活性化接合を応用することで、高品質なp型ダイヤモンド/n型AlGaNヘテロ構造の実現を目指す。29年度の実施計画として、表面活性化接合を用いたダイヤモンド/AlGaN基板の作製に取り組むことを目的とした。具体的には、試料の機械強度特性、光学特性を評価し、フォトルミネッセンス強度を90%以上に維持しながら母材並の引張強度(>10 MPa)を得られる貼り合わせ条件を見出すことが第一の目標となる。本研究ではダイヤモンド/AlGaN接合の実現を目指し、プラズマ活性化接合装置を利用してAlN/AlN接合を初めて作製した。両面研磨サファイア基板の両面にスパッタ法で100 nm厚のAl極性AlNを成膜し、1700度3時間の高温熱処理した基板を実験に用いた。両面へのスパッタ成膜により基板の反り抑制が期待できる。10-4 Pa台まで真空引きをした後、窒素を流して120 Paで安定させ、RF出力500 Wで100 sプラズマを照射し、ウェハ表面を活性化した。その後、真空状態を維持しながら400kg、400 °Cの加重加熱でウェハ接合を行った。結果として2枚の基板が強固に接合されていることを確認できたため、AlN/AlN接合の光学特性評価を目的として190-2500 nmの光波長域における透過率測定を行った。薄膜内の光干渉により生じる周期フリンジを高速フーリエ変換することで膜厚を算出し、設計膜厚にほぼ等しい108 nmを得た。この膜厚と、AlNの屈折率の文献値をパラメータとして転送行列法から透過スペクトルを計算すると、実験結果をよく近似することができた。これはすなわち、ウェハ接合に起因する光吸収・散乱などが見られなかったことを意味しており、デバイス作製に向けて好ましい結果を得ることができた。バンド端近傍における透過率スペクトルからバンドギャップエネルギーを外挿することも可能であり、今回得られた値6.08 eVはバルク値6.03 eVにほぼ一致することがわかった。本結果は、AlN膜の良好な結晶性を示すだけでなく、ウェハ接合界面において強いバンドテイリングが誘起されないことを示す証左となる。29年度は主として、ウェハ接合技術および光学測定方法の確立に時間を費やした。30年度では接合したウェハの機械的強度を定量的に評価することを第一の目標とする。ダイヤモンドはビッカース硬度比でAlGaNの5倍以上硬いため、AlGaNよりも長いAr原子ビーム照射時間が予想される。表面処理方法や荷重量も含めて、ダイヤモンド/AlGaNの組み合わせに適切な条件を検討する。さらにウェハ接合したAlGaN量子井戸からの発光特性評価も同時並行で進める。申請者が所属する三重大学のグループは、浜松ホトニクスとの共同研究で250 nm帯AlGaN量子井戸を活性層とする電子線励起型LEDを報告しており、製品化もなされた。本申請研究ではこのAlGaN量子井戸の成長技術を転用する。Ar原子ビーム照射や加重工程により非輻射再結合中心が増大することが予想されるため、90%以上のフォトルミネセンス強度比を維持できる照射条件・加重条件を見出す。続いて、貼り合わせ界面のバンド構造を定量的に解明し、オーミックな電気特性を実現する。この知見をもとにp型ダイヤモンド/AlGaN量子井戸/n型AlGaNヘテロ構造を作製し、エレクトロルミネセンス(EL)の観測を目指す。初期検討としてn型AlGaN/n型AlGaNホモ接合の界面抵抗を評価した後、p型ダイヤモンド/AlGaN量子井戸/n型AlGaNヘテロ接合に取り組み、EL観測を目指す。量子井戸構造における懸念は、Ar原子ビームによる光学特性の劣化である。p型AlGaN表面保護層の導入が効果的であると考えているが、厚くなるほど導電性は低下するため、膜厚を適切に調整する必要がある。

ノーベル物理学賞を受賞した青色発光ダイオード(LED)に代表されるように、窒化ガリウム(GaN)を主材料とした発光素子の開発は日本の研究機関によって牽引されてきた。現在では、光出力が4 Wを超える青色レーザダイオード(LD)が商用化されるに至っている。その一方で、フォトリソグラフィや医療用途での需要がある紫外光のUV-C波長(200280 nm)では、電流注入型LDは実現されていない。最も大きな障壁となっているのは、Al組成の高い窒化アルミニウムガリウム(AlGaN)経由では正孔電流量が非常に小さいことである。つまり、電子の供給に対して正孔の供給は不十分であるために、従来のような発光再結合効率を実現することが難しい。これは、AlGaNのアクセプタは室温ではほとんど活性化されないためである。UV-C波長(200280 nm)で材料が透明であるには4.46.2 eVのバンドギャップが要求されるが、この範囲で10 S/cmを超えるような高い導電率は実現されていない。本質的な課題を解決するため、表面活性化接合を用いたダイヤモンド/AlGaNヘテロ構造を提案する。紫外領域で透明かつ高導電性を示すダイヤモンドは、p側クラッド材料として最適である。ただし、結晶構造や物質係数が異なるために、従来の結晶成長法では良質な結晶を得ることは難しかった。そこで、異種材料を室温で集積できる表面活性化接合を応用することで、高品質なp型ダイヤモンド/n型AlGaNヘテロ構造の実現を目指す。29年度の実施計画として、表面活性化接合を用いたダイヤモンド/AlGaN基板の作製に取り組むことを目的とした。具体的には、試料の機械強度特性、光学特性を評価し、フォトルミネッセンス強度を90%以上に維持しながら母材並の引張強度(>10 MPa)を得られる貼り合わせ条件を見出すことが第一の目標となる。本研究ではダイヤモンド/AlGaN接合の実現を目指し、プラズマ活性化接合装置を利用してAlN/AlN接合を初めて作製した。両面研磨サファイア基板の両面にスパッタ法で100 nm厚のAl極性AlNを成膜し、1700度3時間の高温熱処理した基板を実験に用いた。両面へのスパッタ成膜により基板の反り抑制が期待できる。10-4 Pa台まで真空引きをした後、窒素を流して120 Paで安定させ、RF出力500 Wで100 sプラズマを照射し、ウェハ表面を活性化した。その後、真空状態を維持しながら400kg、400 °Cの加重加熱でウェハ接合を行った。結果として2枚の基板が強固に接合されていることを確認できたため、AlN/AlN接合の光学特性評価を目的として190-2500 nmの光波長域における透過率測定を行った。薄膜内の光干渉により生じる周期フリンジを高速フーリエ変換することで膜厚を算出し、設計膜厚にほぼ等しい108 nmを得た。この膜厚と、AlNの屈折率の文献値をパラメータとして転送行列法から透過スペクトルを計算すると、実験結果をよく近似することができた。これはすなわち、ウェハ接合に起因する光吸収・散乱などが見られなかったことを意味しており、デバイス作製に向けて好ましい結果を得ることができた。バンド端近傍における透過率スペクトルからバンドギャップエネルギーを外挿することも可能であり、今回得られた値6.08 eVはバルク値6.03 eVにほぼ一致することがわかった。
創造産業クラスターの形成による都市・地域経済の再生に関する国際比較研究

本研究は、「創造産業」に注目し、そのクラスター形成による「都市・地域経済の再生」を軸に新しい都市経済政策のあり方を検討するものであり、イギリス・オランダ・シンガポールなどの事例を取り上げて比較分析し、創造産業クラスターの形成プロセスの特徴を明らかにすることによって、日本の都市・地域における創造産業クラスター形成のための条件を析出した。「創造産業」の特徴は、独創性のある芸術文化のコンテンツを創造するか、その応用と普及のプロセスに関わる産業であるという点であり、供給サイドから見ればコンテンツを創造するクリエイターとそれを消費者や市場と結びつける編集者、そして経営の専門家という多様な人的知的資源を必要とする先端的な知的集約産業である。一般の産業クラスターと比較した創造産業クラスターの特徴は(1)クラスターを形成する主体間のネットワークの質的な内容、特に「暗黙知」のやり取りやそのスピルオーバーのプロセスが重要となり、(2)クラスターを形成する企業間の取引において、人と人との信頼関係に基づく非金銭的な取引の重要性が大きくなり、それゆえ、(3)経済的側面のみならず、都市や地域の文化的文脈や制度的厚みが重要となるということである。したがって、創造産業クラスター形成のためには、(1)コンテンツを創造するクリエイターと視野の広い編集者やプロデューサーを育成するための文化的インキュベーション施策が中心的位置を占め、(2)「暗黙知」のやり取りにふさわしい創造的環境の形成と一体となった産業支援策が必要となり、(3)都市固有の文化的文脈を踏まえた市場と評価軸の確立が重要となる。まず第1に、創造産業及び創造産業クラスターの定義に関する、A.プラットやD.スロスビーらの国際的な議論を踏まえて、イギリス政府の「創造産業報告書」やアメリカの「創造経済論」などにおける統計的整理を参考にしながら、わが国における「創造産業」の定量的分析を進める前提として概念的定義を明らかにするための作業を行った。第2に、公表されている経済統計を利用するのみならず、関連する業界資料などを駆使して日本における創造産業の定量的大きさを明らかにするための集計作業を行った。第3に、創造産業及び創造産業クラスターの定性的特徴を明らかにするために、音楽産業やデジタルコンテンツ産業、放送業界などの代表的な創造産業に関する研究者や実務家を招いて合計10回の研究会を行い、討論を重ねた。第4に、創造産業クラスターによる都市経済の再生に関する国際比較研究として、ニューヨーク、イタリア・ボローニャ、ロンドン、アムステルダム、バルセロナなど海外の注目される都市や国内では東京都、大阪市、京都市、名古屋市、横浜市、神戸市さらには木曽福島町、湯布院町など、大都市と地方都市、小都市の代表的ケースについてヒアリング調査を行い、統計データを収集した。第5に、海外共同研究者の協力を得て、創造産業クラスターにおける集積の要因、その類型、政策的介入の有効性に関する国際シンポジウムを開催して、比較研究を進めた。第1に、前年度に引き続き、創造産業及び創造産業クラスターの定義に関する、A.プラットやA.スコットらの国際的な議論を踏まえて、イギリス政府の「創造産業報告書」やアメリカの「創造経済論」などにおける統計的整理を参考にしながら、わが国における「創造産業」の定量的分析を進める前提として概念的定義を明らかにするための作業を行った。第4に、創造産業クラスターによる都市経済の再生に関する国際比較研究として、ニューヨーク、イタリア・ボローニャ、ロンドン、モントリオール、バルセロナなど海外の注目される都市や国内では東京都、大阪市、京都市、仙台市、横浜市、神戸市さらには木曽町、綾町など、大都市と地方都市、小都市の代表的ケースについてヒアリング調査を行い、統計データを収集した。

第5に、A.プラットら海外共同研究者の協力を得て、創造産業クラスターにおける集積の要因、その類型、政策的介入の有効性に関する国際シンポジウムを開催して、比較研究を進めた。第1に、前年度に引き続き、創造産業及び創造産業クラスターの定義に関する、A.プラットやA.スコットらの国際的な議論を踏まえて、イギリス政府の「創造産業報告書」やアメリカの「創造経済論」などにおける統計的整理を参考にしながら、わが国における「創造産業」の定量的分析を進める前提として概念的定義を明らかにするための作業を行った。第2に、公表されている経済統計を利用するのみならず、関連する業界資料などを駆使して日本における創造産業の定量的大きさを明らかにするための集計作業を行った。第3に、創造産業及び創造産業クラスターの定性的特徴を明らかにするために、音楽産業やデジタルコンテンツ産業、放送業界などの代表的な創造産業に関する研究者や実務家を招いて合計7回の研究会を行い、討論を重ねた。第4に、創造産業クラスターによる都市経済の再生に関する国際比較研究として、イタリア・ボローニャ、モントリオール、上海、ソウルなど海外の注目される都市や、国内では東京都、大阪市、京都市、仙台市、横浜市、札幌市さらには、金沢市、柏市、木曽町など、大都市と地方都市、小都市の代表的ケースについてヒアリング調査を行い、統計データを収集した。第5に、A.スコットら海外共同研究者の協力を得て、創造産業クラスターにおける集積の要因、その類型、政策的介入の有効性に関する国際シンポジウムを開催して、比較研究を進めた。第6に、3年間の研究成果を報告書に取りまとめるべく、総括的な研究会を2月に開催し、成果のとりまとめを行った。
ノロウイルスの遺伝子多様性調査のための診断技術開発

平成30年度は,前年度に開始したノロウイルスの組換えウイルスを検出するPCR法の最適化を継続し、ノロウイルスの員電子グループI(GI)について、急性胃腸炎のコホート研究を行っているフィリピンとペルー、および宮城県内の症例研究より採集された便検体のうち、リアルタイムPCR法(プライマー:COG、プローブ:RIN)でノロウイルスGIが陽性であった175検体と、陰性であった検体からランダムに選択した141検体の相補的DNAをプライマーセット4871F/GISKR(801nt)を用いたPCR法で増幅した。このPCR法で陽性であった検体についてはサンガー法にてシークエンスを行い、ポリメラーゼとカプシド領域の遺伝子型をそれぞれ同定した。同様に、一般に遺伝子型の同定に広く用いられているプライマーセットGISKF/GISKR(330nt)を用いてPCR法を行い、比較対照とした。リアルタイムPCR法を基準とした4871F/GISKRによるPCR法の感度は81.1%、特異度は98.6%であった。ウイルス濃度が高い検体に限定すると、感度は96.4%であった。一方、GISKF/GISKRの検体全体での感度は91.3%で4871F/GISKRよりも高く、特異度は100%であった。4871F/GISKR陽性であった検体のシーケンスでは、カプシド領域に基づいた遺伝子型9種類全てを検出できた。さらにカプシド領域とポリメラーゼ領域双方の遺伝子型が124検体(87.3%)で同定され、組み換えの検出に活用できることが確認され、プライマーセット4871F/GISKRは、GISKF/GISKRに比べて感度が低かったが、カプシド領域とポリメラーゼ領域の遺伝子型を一度にタイピングできるという特性を持ち、組み替えウイルスの検出に有用なプライマーセットであると考えられた。各種シーケンサーの改良や他の研究者によるシーケンシングの新たな知見を踏まえ、予定していた遺伝子解析方法によるデータの精度とコストについてシーケンサー機器を再検討する必要が生じたが、年度内にこれを十分検討し、従来の計画である一分子リアルタイムシーケンサーによる解析を終了することができなかった。平成30年度は研究代表者の所属機関内で学部生のカリキュラム改定の移行期であったため、教務業務がに一時的に急増し、研究遂行に影響した。このため、次年度への研究機関の延長を申請した。前年度までに開発したノロウイルスの組換えウイルスを検出するプライマーセットを用い、ノロウイルスが陽性で遺伝子型がサンガー法により確認されている検体を用いて一分子リアルタイムシーケンス法の最適化を行う。サンガー法で検出された遺伝型の確認を行い、サンガー法で検出されなかった遺伝子型の混合感染の有無について遺伝子配列情報の解析を行い、次世代シーケンシングによるノロウイルス混合感染の解析方法の検討を行う。さらに、ノロウイルスの混合感染の有無が、宿主側の背景因子の違いにより差があるかどうかについて比較検討を行う。ノロウイルスの組み替えウイルスを検出するPCR法の検討のため、従来サンガー法で広く使われているポリメラーゼとカプシド領域の一部をそれぞれ別々のプライマーセットで検出する系ではなく、同じセグメント上にポリメラーゼとカプシド領域の一部が増幅されるように設計したプライマーセット(4766F/GIISKR)を用いて、ノロウイルス遺伝子グループII(GII)陽性であった保存検体(フィリピンの臨床検体)におけるポリメラーゼとカプシドの遺伝子型(P-type, C-type)の解析を行った。その結果11種類の異なるP-typeとC-typeの組み合わせが検出され、この結果をもとに、異なる遺伝子型からそれぞれ数検体ずつを選び、米国食品医薬品局のプロトコール(Parra G, Plos Pathogen, 2017)を参考に、ウイルス遺伝子の全長をPCR法で増幅し、そのうち増幅産物が得られた9検体を用いてDeep Sequencingを施行した。ウイルス遺伝子の全長を増幅するためには検体中の遺伝子量が比較的多いことが条件となることが明らかであったため、混合感染の検出にはより感度が高い前述のプライマーセット(4766F/GIISKR)を用いて59検体のDeep Sequencingを行った。ノロウイルスの遺伝子グループI(GI)についても、プライマーセットの候補のうち、最も感度が高いと考えられるものを1セット選出し、国内、ペルーで得られたGI陽性の保存検体を用いてプロトコールの最適化を行うと共に、フィリピンのコホート研究から得られた保存検体を用いて一般にカプシド領域の遺伝子型の特定に使用されているプライマーセットとポリメラーゼとカプシド領域の一部を含むプライマーセットにおける感度、特異度を比較した。平成29年にノロウイルスの全ゲノム解析に関する論文を発表した米国食品医薬品局との情報交換により、Deep Sequencingによる全ゲノム解析を実施したが、シーケンス前の検体調整に必要な試薬の輸入と最適化に時間がかかったため、当初の予定にあった一分子シーケンシングの開始まで至らなかった。また、一分子リアルタイムシーケンシングの方法に関して、当初計画していた外部委託では不確定要素が多く、一検査当たりの経費が安価な機器を使用してシーケンスを施行しつつプロトコールの最適化を行うこととした。フィリピン、ペルーでの検体確保については順調であるが、日本国内の検体採取が一施設の症例研究によるため、検体数が十分に確保されていない。

平成30年度は,前年度に開始したノロウイルスの組換えウイルスを検出するPCR法の最適化を継続し、ノロウイルスの員電子グループI(GI)について、急性胃腸炎のコホート研究を行っているフィリピンとペルー、および宮城県内の症例研究より採集された便検体のうち、リアルタイムPCR法(プライマー:COG、プローブ:RIN)でノロウイルスGIが陽性であった175検体と、陰性であった検体からランダムに選択した141検体の相補的DNAをプライマーセット4871F/GISKR(801nt)を用いたPCR法で増幅した。このPCR法で陽性であった検体についてはサンガー法にてシークエンスを行い、ポリメラーゼとカプシド領域の遺伝子型をそれぞれ同定した。同様に、一般に遺伝子型の同定に広く用いられているプライマーセットGISKF/GISKR(330nt)を用いてPCR法を行い、比較対照とした。リアルタイムPCR法を基準とした4871F/GISKRによるPCR法の感度は81.1%、特異度は98.6%であった。ウイルス濃度が高い検体に限定すると、感度は96.4%であった。一方、GISKF/GISKRの検体全体での感度は91.3%で4871F/GISKRよりも高く、特異度は100%であった。4871F/GISKR陽性であった検体のシーケンスでは、カプシド領域に基づいた遺伝子型9種類全てを検出できた。さらにカプシド領域とポリメラーゼ領域双方の遺伝子型が124検体(87.3%)で同定され、組み換えの検出に活用できることが確認され、プライマーセット4871F/GISKRは、GISKF/GISKRに比べて感度が低かったが、カプシド領域とポリメラーゼ領域の遺伝子型を一度にタイピングできるという特性を持ち、組み替えウイルスの検出に有用なプライマーセットであると考えられた。各種シーケンサーの改良や他の研究者によるシーケンシングの新たな知見を踏まえ、予定していた遺伝子解析方法によるデータの精度とコストについてシーケンサー機器を再検討する必要が生じたが、年度内にこれを十分検討し、従来の計画である一分子リアルタイムシーケンサーによる解析を終了することができなかった。平成30年度は研究代表者の所属機関内で学部生のカリキュラム改定の移行期であったため、教務業務がに一時的に急増し、研究遂行に影響した。このため、次年度への研究機関の延長を申請した。平成29年度に行った全ゲノム解析のプロトコールの感度が想定よりも低かったため、これまで行っていたRNAの抽出方法を変更し、感度の向上を目指す。また、全ゲノムシーケンスから得られたデータと、4766F/SKRによるデータを比較し、異なる遺伝子型の検出率を比較する。一分子リアルタイムシーケンス法については精度の問題があることが知られており、次世代シーケンシンサー(第二世代)で行った塩基配列データとのクオリティの違いを比較検討する。また、異なる背景を持つ検体としてフィリピンの検体に加えて、ペルー、日本国内の臨床検体を加えて混合感染、組み替えウイルスの感染割合などが地域や背景因子によって異なるかについて検討を行う。GI陽性検体についてもGIIと同様に全ゲノムの増幅を行い、Deep Sequencingによる全ゲノムの解析、4766F/SKRによる混合感染の検出を行うためのプロトコールの最適化を進め、報告をまとめる。日本国内での検体数確保のため、新たな施設での検体採取を施行する。
滑膜肉腫起源細胞の同定・腫瘍幹細胞モデルの樹立と新規治療標的の探索

本研究にて我々は、転移・再発に密接に関与する滑膜肉腫幹細胞の維持、制御機構の解明を目指して、滑膜肉腫に特異的なキメラ遺伝子産物であるSS18-SSXに腫瘍幹細胞を濃縮するスフィア形成群中でのみ結合するタンパク質群の同定、検証を行った。プロテオミクス的解析により、PARP1及びNPMをはじめとする26の結合タンパク候補が同定され、これらはいずれも核内で転写調節に関与するタンパクであり、滑膜肉腫幹細胞特異的な転写制御の存在が示唆された。Ink4a/Arf KOマウス及びInk4a/Arf KO/SS18-SSX1 TG (以下KO/TG)マウスの大腿骨から骨髄細胞を分離し継代培養を行った.陰性対照のInk4a/Arfヘテロマウス由来の骨髄細胞は概ね10継代前後で細胞老化に陥り増殖を停止したが, KO及びKO/TGマウス由来の骨髄細胞は20継代を経ても増殖能を維持しており,計4匹由来の充分に継代を経た骨髄間葉系細胞株(KO: 4L, 7L, KO/TG: 16R, 18L)を樹立した.得られた上記細胞株を4時間トリプシン処理し,その後メチルセルロース上で培養する事でsphereを形成させ、pick upする事でMuse細胞の樹立を行った(以下4L-M, 7L-M, 16R-M, 18L-M).KO/TG由来とKO由来のMSC及びMuse細胞の増殖能,コロニー形成能を比較解析した所,有意な差は見られず, TG由来細胞のSS18-SSX1の発現量を調べた結果, mRNAレベルでの発現は見られるものの,タンパクレベルでの発現は検出感度以下であった.悪性形質転換を来すのに十分な発現誘導がかかっていないことが考えられたため以降は4L, 7L, 4L-M, 7L-Mにレトロウィルスを用いてSS18-SSXを導入し解析を行った所,いずれのラインにおいてもSS18-SSXを過剰発現すると細胞老化が惹起され増殖停止に陥ることが判明した.ウィルスを段階的に希釈し発現量の調整を試みた所,細胞老化は回避されたが,いずれもSS18-SSXの発現が低く悪性形質転換を来していなかった.さらに低発現クローンに複数回SS18-SSXの導入を行ったクローンでは, SS18-SSXの発現量の上昇は見られたものの,陰性対照に比して細胞増殖能,コロニー形成能の有意な上昇を認めなかった.Ink4a/Arf KOマウス及びInk4a/Arf KO/SS18-SSX1 TGマウス(以下KO/TG)から不死化骨髄間葉系初代培養細胞の樹立を行ったが、KO/TG由来細胞で増殖能、コロニー形成能の有意な亢進を認めなかった。KO/TG由来細胞のSS18-SSX1の発現量を調べた結果、悪性形質転換を来すのに十分な発現誘導がかかっていないことが考えられた。以上の結果から悪性形質転換の有無がヒトとマウス由来の細胞起源、種差に起因する可能性を考慮して、ヒト滑膜肉腫細胞株の幹細胞培養系を用いて腫瘍幹細胞の性状解析を行う方針とした。ヒト滑膜肉腫細胞株FUJIを幹細胞培養し、スフィア形成群で非形成群に比べ幹細胞性遺伝子の発現が充分に亢進する詳細な条件設定を行った。同条件ではSS18-SSX2の発現亢進も見られ、種々の腫瘍においてその機能欠失が腫瘍の発生や悪性度に関与し、幹細胞性の維持にも関与することが知られているSW/SNF複合体の構成サブユニットの発現亢進も見られる事が判明した。そのため我々は免疫沈降法と質量分析計を用いて、スフィア形成群と非形成群におけるSWI/SNF複合体構成サブユニットの変動及びスフィア形成群特異的なSS18-SSX結合分子の同定を試みた。スフィアを形成した細胞群と、陰性対照として通常培養条件下で培養した群をサンプルとして、アフィニティ精製を行い、質量分析計による結合分子の同定を行った。約100の分子が同定されたため、分子量やシークエンスカバレージの高さ,各種データベースのアノテーションを参考に絞り込みを行い、幹細胞性の制御・維持に関わる可能性が考えられる26の候補分子を抽出した。予想に反して同定された100の分子及び絞り込みを行った26の候補分子の中にSWI/SNF複合体の構成サブユニットは含まれていなかった。前年度までにヒト滑膜肉腫細胞株であるFUJIを幹細胞培養し、免疫沈降法と質量分析計を用いて、スフィア形成群と非形成群におけるスフィア形成群特異的なSS18-SSX結合分子の同定を試みた。種々の手法により絞り込みを行ったところ、幹細胞性の制御・維持に関わる可能性が考えられる26の候補分子が抽出された。最終年度はこれらの候補分子が実際にSS18-SSXと結合しているかどうかの検証を行った。候補分子中のPARP1及びNPMは293Tを用いたSS18-SSX2一過性過剰発現の実験系において結合が確認された。

しかし抽出した26の候補分子のうち、PARP1及びNPMを除く複数の分子では上記の実験系でSS18-SSX2との結合ができず、非特異的な結合を呈する分子が多数存在することが考えられ、再度免疫沈降の条件の厳密化を行い、FUJI及びSYO-1の2種の滑膜肉腫細胞株で質量分析計によるSS18-SSX結合分子の同定、絞り込みを実施中である。さらに後述する滑膜肉腫幹細胞の性状解析、造腫瘍能の評価に用いるshRNA安定発現株作製のための予備的検討として、我々が世界に先駆けて報告した滑膜肉腫幹細胞マーカーであるCXCR4とその基質であるCXCL12をターゲットとしたコマーシャルベースのパッケージング済みレンチウィルス粒子を購入し、ノックダウン効率を検討したところ、充分な発現抑制効果が得られることが明らかとなった。今後はFUJI及びSYO-1を用いて内在性のPARP1及びNPMとSS18-SSX2とのスフィア形成群での結合確認を行うとともに、滑膜肉腫幹細胞の性状解明とそれに伴う新規治療法の創出を目指し、幹細胞性との関連の検討、候補遺伝子特異的なshRNA安定発現株の作成、NOD/SCIDマウスへの皮下移植により、in vivoでの幹細胞性の喪失、治療効果について検討する。本研究にて我々は、転移・再発に密接に関与する滑膜肉腫幹細胞の維持、制御機構の解明を目指して、滑膜肉腫に特異的なキメラ遺伝子産物であるSS18-SSXに腫瘍幹細胞を濃縮するスフィア形成群中でのみ結合するタンパク質群の同定、検証を行った。プロテオミクス的解析により、PARP1及びNPMをはじめとする26の結合タンパク候補が同定され、これらはいずれも核内で転写調節に関与するタンパクであり、滑膜肉腫幹細胞特異的な転写制御の存在が示唆された。上記の理由から、マウス幹細胞モデルの樹立を一旦保留とし、ヒト滑膜肉腫細胞株FUJIを用いた幹細胞培養系を用いて解析を行う事とした。FUJIを用いることでマウス幹細胞モデルの樹立で必要であった悪性形質転換能の評価は不要となり、また以前の研究から幹細胞培養系によるNOD/SCIDマウスでの造腫瘍能の亢進など一連の幹細胞性の評価は完了しているため解析時間の短縮が可能となった。さらに幹細胞培養系におけるスフィア形成群と非形成群のcDNAマイクロアレイを用いた網羅的な遺伝子発現比較解析は、以前の研究で既に行い、CXCR4などスフィア形成群で発現が亢進し滑膜肉腫幹細胞を濃縮し得る細胞表面マーカーの探索が終了していることから今回の検討では免疫沈降法と質量分析計を用いて、スフィア形成群と非形成群におけるSWI/SNF複合体構成サブユニットの変動及びスフィア形成群特異的なSS18-SSX結合分子の同定を試みた。その結果、スフィア形成群で特異的にSS18-SSXに結合し幹細胞性の制御・維持に関わる可能性が考えられる26の候補分子を抽出した。平成27年度は当初の計画通り後述する方策を施行し、候補分子の解析を行う事で本研究課題の目的である滑膜肉腫幹細胞の性状解明とそれに伴う新規治療法の創出を目指す。上記の通り概ね研究計画の達成度は当初の予定通りと考えている。実験病理学現在は候補分子のうち幹細胞制御との関連が高いと考える分子の免疫沈降法による結合確認を行っており、今後はSS18-SSXとの結合が報告されている分子群が本実験系で同定されるかどうかの検証実験や、BRG1、BAF47特異抗体によるアフィニティ精製による結果との比較、またアフィニティ精製の条件をさらに厳密にすることで候補分子のさらなる絞り込みを行うと同時に、クロマチン免疫沈降法と次世代シークエンサーを用いた滑膜肉腫幹細胞特異的にSYT-SSXにより転写調節をうける遺伝子群の同定を予定している。上記実験系で同定された候補分子に対するsiRNAを作製し、コロニー形成アッセイによる増殖抑制効果、幹細胞培養条件でのスフィア形成能の低下、及びRT-PCR法を用いたNanog、Oct3/4等の幹細胞性遺伝子の発現低下等を指標として幹細胞性の喪失の有無を検討する。
長野県における成立期小学校社会科のカリキュラム開発

本研究の目的は,長野県にける成立期小学校社会科のカリキュラム開発の実態の解明であった。1年目は,1945年から1948年にかけての長野県内の公民教育と社会科実践の実態に関わる史料を収集し,分析した。2年目は,1949年から1953年にかけての長野県学習指導要領の編纂過程に関わる史料を収集し,分析した。その結果,信濃教育会教育研究所が文部省教科書局や実験学校と連携して社会科のカリキュラム開発を推進したことが明らかになった。本研究は,文部省教科書局とその実験学校の役割に着目し,長野県における成立期小学校社会科のカリキュラム開発の実態を明らかにすることにある。本年度は,3つの作業を進め,次の研究成果をあげた。(1)長野県における社会科の導入過程を解明すべく,信濃教育会,郡教育会関係史料を収集,複写,整理して分析した。その結果,信濃教育会が中心に進めた新教育研究会,公民教育発表会等と青木誠四郎を中心とする文部省関係者との関係,1947年4月に設立された信濃教育研究所に所属する研究員が,郡の教育会と結びつきながら社会科研究を推進させたことが明らかになった。(2)1948年以降,信濃教育会が進めた『小学校社会科学習帳」の編纂過程の解明のため,信濃教育会関係史料を収集,整理,分析した。その結果,教科書編纂における長野男子附小の社会科担当教官や戦前の教科研究との関係の中で進められたことが明らかになった。研究成果は,平成26年度中に,雑誌論文と学会発表で報告する予定である。本研究は,文部省教科書局との関係の中で,社会科実施を推進した長野県における成立期小学校社会科のカリキュラム開発の実態を解明することを目的としている。そこで,本研究では,(1)県内における公民科から社会科への展開過程の解明,(2)信濃教育会による小学校社会科学習帳(1948)の編纂の解明,(3)1948年以降に信濃教育研究所と長野県教育委員会が進めた長野県版社会科学習指導要領の編纂の解明,という3点の研究課題を掲げた。本年度は,研究課題(3)について,1『長野県カリキュラム実験試案社会編』(1949)の編纂と内容構成の解明,2『改訂版長野県カリキュラム試案社会編』(1950)の編纂と現場実践への影響の解明,に取り組んだ結果,次の2つの研究成果を得た。(1)『実験試案』(1949)は,信濃教育研究所に県内の小中学校から昭和24年度研究委員として派遣された教員が中心となって進められた。その際,セパレート・カリキュラムかコア・カリキュラムかが議論となり,昭和22・23年度研究委員の研究成果と文部省教科書局とコア・カリキュラム連盟に所属する学者からの指導内容を踏まえて編纂作業が進められた。(2)『改訂版』(1950)の編纂は,長野県教育委員会が指定した34校の実験学校(うち17校が小学校)による5ヶ月間の実験評価の成果と青木誠四郎による指導に基づいて行われた。その結果,『実験試案』(1949)では不十分であった能力表,要素表,学年目標が明確なものになり,各単元の指導計画を加えたものへと修正された。現場では,『改訂版』(1950)の単元一覧表と指導計画の形式が主に参考にされた。一方で,後に,実験学校の指定に対し,学校独自のカリキュラム開発を中断せざるを得なかったという評価をしている学校も存在した。26年度が最終年度であるため、記入しない。社会科教育学26年度が最終年度であるため、記入しない。長野県の成立期社会科の実施において大きな役割を果たした信濃教育会,郡教育会,長野県内で文部省教科書局から実験学校に指定された学校等の取り組みに関わる新史料を多く発掘できた。これにより,先行研究での成果をさらに進展させるための見通しが立ったため。本年度明らかにした信濃教育研究所の研究員による社会科研究が,郡レベルで学校のカリキュラム開発を促進し,かつそれが郡の教育会における社会科カリキュラム開発に影響を与えたことが明らかになった。こうした動向は,1948年から信濃教育会と長野県教育委員会が中心となって取り組んだ長野県版社会科学習指導要領編纂の基盤となっていく。以上を踏まえ,平成26年度は,(1)長野県版社会科学習指導要領の編纂過程,(2)長野県版社会科学習指導要領の内容的特徴,(3)長野県版社会科学習指導要領の県内の現場実践への影響,の3点について解明したい。それにより,当時の県内の社会科カリキュラム開発の一端が解明されるであろう。
MBE法による青色発光用格子整合混晶へのアクセプタ添加の研究

本研究は,GaAs基板上に,ワイドギャップIIーVI族半導体ZnSe及びZnSSe(格子整合混晶)をMBE成長させる際に,アクセプタ添加を試みたものである。MBE成長の原料として,Zn,Se,ZnSを用いている。アクセプタとしては,これまでの研究でNとLiが有望と考えられるので,NH_3あるいは金融Liを原料として,NあるいはLiの添加を試みた。成長層の特性は主としてフォトルミネッセンスにより評価した。1.N添加;成長中にNH_3を導入すると,PLスペクトルにはI_1^S線,DAペア発光があらわれ,Nがアクセプタとして添加されていることがわかる。しかし,NはZnSeには比較的容易に添加されるが,ZnSSe混晶には添加されにくいことが明らかになった。その一方,FA発光の強度はZnSSe混晶の方が強く,結晶性は格子整合混晶の方が優れていることが示されていた。成長層はかなり高抵抗で,P形かどうかは確認できなかった。2.Li添加;ZnSeにまず基核温度340°CでLiを添加した。PLスペクトルから,Liがアクセプタとして添加されていることが示されたが,添加量が多くなると,ZnSeの膜厚が薄くなることがわたった。このことと,ZnSSeに340°CでLiを添加すると,S組成が大きくなることを考えあわせると,LiはSeが固相中にとり込まれることを妨げている(LiがSeと反応してSeを表面から脱離させる)ものと推定される。基板温度250°Cではこのような膜厚の減少は観測されなかった。250°CでI_1^S発光が最も強くなるLiセル温度は218°Cで,340°Cの最大値より強い発光が得られた。ZnSSeにLiを添加すると,添加量が少なくてもI_1^S発光が強く,結晶性の改善あるいはLi添加効率の向上があるものと考えられる。Li添加ZnSeとCl添加ZnSeで接合を作ると,良好な整流性を示し,CーV特性から,10^<16>1cm^3程度のP形が得られていると結論された。
三次元マイクロ流路チップを高速プロトタイプするマスクレス光造形技術

昨年度までに、改造液晶プロジェクタを利用したマイクロパターンおよびポリ(ジメチルシロキサン)(PDMS)製マイクロ流路を作製するための条件の最適化、その応用を行った。今年度は、より実用的なマイクロ流路の作製を可能とするために、XY軸ステージを利用してサンプル台平面位置を制御し、大面積にわたるマイクロパターンの露光、およびそのパターンをモールドとしたマイクロ流路の作製を検討した。g線ネガ型フォトレジストをスピンコート、プレベイクしたカバーガラスをサンプル台の上に載せ、液晶プロジェクタからのパターン可視光を2分間照射した後、XY軸ステージでサンプル台を移動させ、繰り返し露光を行った。このカバーガラスをポストベイク、現像し、マイクロ流路のマスターを作製した。PC画面上でマスクイメージを12分割して、XY軸ステージで精密にサンプル台を動かしながら12回露光することで、より大きな面積のマイクロパターンを得た。マスクイメージを分割露光した境界線を顕微鏡により観察し、分断あるいは極端なズレがないことを確認した。このマスターの上に流し込んだPDMSプレポリマーを熱硬化・剥離し、カバーガラス上に載せ、PDMS製マイクロ流路を得た。流路内部に液体を満たし、漏れのないマイクロ流路を作製することを確認した。この手法を用いることで、マイクロ流路が集積された、より実用的なチップの設計・作製への応用が期待される。1.マイクロ構造体を作製するための条件最適化パーソナルコンピュータ(PC)画面上でデザインしたマイクロパターンの白黒画像データを液晶プロジェクタに転送し、パターン光をサンプルステージに縮小投影して、可視光によるウレタンアクリレートの重合を行った。走査型電子顕微鏡や反射型レーザー共焦点顕微鏡で観察したところ、PC画面に描画したとおりの形状で、高アスペクト比の架橋ウレタンアクリレート製マイクロ構造体が得られることを確認した。2.マイクロ構造体をマスターとしたポリ(ジメチルシロキサン)(PDMS)膜の作製架橋ウレタンアクリレート製マイクロ構造体のマスター上でPDMSプレポリマーを熱硬化し、PDMSを剥離することで、PDMSスタンプを得た。これをPDMSやガラス、ポリスチレン製培養皿の上に乗せ、マイクロ流路を形成することができた。また、マスター上にPDMSプレポリマーをスピンコート、熱硬化することで、微細な穴をもつPDMS膜を作製することができた。3.マイクロ構造体をマスターとしたPDMSスタンプの作製とマイクロパターニングPDMSスタンプとポリスチレン製培養皿でマイクロ流路を形成し、その流路内に細胞接着性タンパク質であるフィブロネクチン(FN)溶液を送液することで、表面パターニングした。その後、播種したウシ血管内皮細胞(BAEC)は、FNが吸着したドメインのみ選択的に接着・伸展した。4.PDMSレプリカ膜の積層化法の最適化2.で得られたPDMSスタンプおよびPDMS膜を精度よく積層化し、三次元的にマイクロ流路ネットワークを作製するための条件の最適化を今後検討していく。