hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腫瘍微小環境によるがん細胞悪性変化の分子メカニズムの解明

このストロマ細胞を用い、抗がん剤に暴露したストロマ細胞としていないストロマ細胞をがん細胞と混和してマウスに移植すると、抗がん剤で暴露後のストロマ細胞の方ががんの成長を促進した。この機序に、ストロマ細胞の腫瘍内増殖は影響がないことが判明した。そこで抗がん剤暴露後に発現が亢進する分子の同定をPCRアレイで行なったところ、候補遺伝子が複数同定された。また昨年度に引き続き、リゾ脂質による腫瘍環境の変化についての解析を継続し、リゾ脂質X(仮名)は腫瘍血管内皮細胞のVE-Cadherinの細胞内局在に影響を与え、血管透過性に関わることが判明した。特にXと抗がん剤を併用した際に、抗腫瘍効果が増強することが判明した。がん細胞に直接作用する治療では、がん根治は困難を極めている。一方で、血管新生を標的とした治療薬の効果が臨床的に証明されてきており、がん組織の微小環境を標的とする治療法開発の重要性が唱えられている。しかし、血管阻害による低酸素・低栄養が、がんの悪性化を誘発する恐れについても議論されてきているのも事実である。このことから、腫瘍環境要因の質的変化に影響される、がん細胞形質変化の詳細な分子機序の解明、つまり、がん細胞と腫瘍環境細胞との細胞間相互作用の解明が、新規治療法開発にとって必要である。担がんマウスへの抗がん剤投与後に残存する間葉系細胞において、PDGFRβ陽性の発現が亢進することが明らかになり、抗がん剤投与前後で、PDGFRβ陽性細胞において発現する分子をサイトカインPCRアレイ解析で網羅的にスクリーニングした。その結果、がん細胞の転移に関わるとされる遺伝子の発現が亢進することが判明した。昨年までの研究で、がん幹細胞のニッチ形成に関与すると考えられる血管周囲のストロマ細胞としてPDGFRβ陽性細胞を株化し、この細胞において、がん幹細胞の抗がん剤抵抗性に関わることを本研究で解明したCD44の機能を解析した。その結果ストロマ細胞側のCD44がプロテアーゼを動員し、あるサイトカインを活性型に変換させることで、周囲のがん細胞の細胞死抑制を誘導していることを示唆する解析結果が得られた。前年度において、血管の成熟化を誘導する新規物質Xが発見されたが、その構造的に類似する物質を用いても、物質Xと同様に血管の成熟化が誘導でき、抗がん剤の腫瘍内送達性が改善することが判明した。従来の研究において、株化したSMAおよびPDGFRbetaを発現するストロマ細胞を低酸素環境で培養することで発現が亢進する分子を単離し、CD44を同定した。担がんモデルマウスにおいて、血管新生抑制剤を投与すると、血管数の減少とともに低酸素領域でのストロマ細胞におけるCD44の発現も亢進することが確認された。CD44ノックアウトマウスの担がんモデルからストロマ細胞株を樹立して、種々のがん幹細胞モデルにおいてCD44の有無においてがん幹細胞性の維持について試験管内で解析した。
睡眠中の、新生ニューロンの記録回路への組み込み

睡眠の記憶に果たす役割は明解でない。また、成体脳で新生するニューロンが記憶の固定化に果たすメカニズムも明らかでない。我々のこれまでの研究から、成体の海馬で新生したニューロンが睡眠中に興奮することが、恐怖記憶の固定化に必須であることを示すデータが得られた。そこで本研究を完成させるに当たり補助データを取得する過程で、幾つかの重要な知見が明らかになった。まず、恐怖記憶の固定化の過程を詳細に検討した所、恐怖学習から短い期間に、恐怖記憶の汎化が起こりやすいという事実が判明した。この事実に関し、単独でさらに掘り下げ、一つの論文として発表を行った。また、本課題の必須の要素技術である光遺伝学を使った恐怖記憶のリモートコントロール制御を完成させ論文発表を行った。これは本研究を発表する際に審査員の信用を得る上でも非常に重要と考えられる。さらに、睡眠中に新生ニューロンが果たす役割りについても検討を終了し、意外な表現形を発見した。現在論文を完成させるために、柳沢正史博士をはじめとして内外の専門家から多くの意見を取り入れながら進めており、最終的な大きな成果へと繋がると考えられる。現在、異る時期に生まれた新生ニューロンの機能差異、イメージングの最終実験を行っており、2016年度中の論文投稿を目指している。上記の通り、光遺伝学実験系が安定的に運用し、非常に意外な表現形を発見したことによる。
処分場浸出水中の微量物質へのプラスチックごみ収集・処理方式の影響に関する研究

本研究は,「処分揚浸出水中の微量物質へのプラスチックごみ収集・処理方式の影響に関する研究」と題して,処分場へ持ちこまれる廃棄物の質が,浸出水中に含まれる微量物質の種類や濃度にどのように影響するかについて調査したものである。産業廃棄物の処分場(管理型・安定型)ではND2,800μg/Lの濃度で検出された。安定型の処分場からも1件を除き,比較的高濃度で検出された。一方一般廃棄物の処分場からは,26μg/L8,400μg/Lの濃度で検出された。焼却残さ主体の処分場では,経年とともにビスフェノールA濃度が増加する傾向にあり,有機物を多く埋め立てた処分場では経年とともにビスフェノールA濃度が減少する傾向にあった。焼却残さ主体の処分場でのこの傾向は単に経年の影響であるのか,焼却技術の向上による有機物持ちこみの低下に原因があるのかは十分に検討する必要があるが,概して,浸出水中の有機物濃度の高い処分場の方がビスフェノールA濃度が高くなる傾向にあった。浸出水中のビスフェノールAはろ過や凝集のみでは除去できないことから,溶存体として存在し,フミン質などの卓越する有機物との結合も弱い状態で存在していると想定された。なお,浸出水の処理施設では生物処理によっておおむね除去され,活性炭やRO等の高度処理を経ればさらに濃度が低減し,1μg/L以下の濃度にまで処理が十分に可能であることが明らかになった。また,一方,新しい処分場では,焼却灰などに由来する塩類,鉛,アンチモン,モリブデンなどが比較的高い濃度で検出されることを明らかにした。本年度は、浸出水の調査、逆浸透による浸出水処理の性能調査、および生物処理/凝集方式の浸出水処理の性能調査をおこなった。浸出水調査は、東京湾中央防波堤処分場、栃木県クリンパークきぬ、フィリピン・サンマテオ処分場、東和(安定型)、桃神興産(安定型)にておこなった。また、ICP/MS法、およびICP/発光法による金属の定量に関しての手法の整理と得られた測定値に関する主成分分析などの手法の適用を試みた。浸出水の調査では、陰イオン、金属類(アルカリ金属、重金属など)、GC/MSで測定される中揮発性かつ疎水性の有機物、全有機物量、色度、E260などを分析した。得られた結果を整理すると、bis phenol Aは、やや古い処分場(安定型、管理型)やフィリピンの処分場では比較的高い濃度で検出されたが、新しい処分場(焼却残さ主体)ではほとんど検出されなかった。かわって、新しい処分場では、焼却灰などに由来する鉛、アンチモン、モリブデンなどが比較的高い濃度で検出された。逆浸透法では、分子量200以上の化合物は98%以上除去されていた。また、塩ごとの阻止率を既存のExtended Nernst Planck式による予測と比較した。プラスチック添加剤という点では、n-butyl benzenesulfonamideなどがやや古い処分場(安定型、管理型)から検出されたが、由来などは不明である。プラスチック添加剤、重金属の処分場中での挙動などを今後検討して行く予定である。廃棄物処分場の浸出水中に含まれる各種の有機系有害物質(ビスフェノールAなど)および重金属類を分析し、その水質測定結果を主成分分析で分析した。その結果、有機性成分を代表する成分と無機性成分を代表する成分の2つの主成分に分離できた。金属類の中には、鉛やすずのように有機系成分の高い処分場で高くなる元素もあった一方、アンチモンやモリブデンは、塩類とともに挙動しており焼却灰と関係していることがわかった。

ビスフェノールAは、焼却灰を主体とする新しい処分場では検出濃度が低く、そのことを確認するために、東京都中央防波堤処分場で更に詳細な調査をビスフェノールAにしぼって行った。その結果、灰を主体とした埋め立て区域での検出濃度は、その他のごみを混合して埋め立てた処分場よりも低く、また、水処理工程では生物処理で十分に除去されうることをあきらかにした。また、ビスフェノールAの形態別分析の結果からは、粒子結合態や有機物結合態として存在するビスフェノールAは、全体の10%以下であり、浸出水中の主たる存在形態としては、溶存態としてこうした物質が存在していることが明らかとなった。また、処理技術としての逆浸透ナノろ過法に着目し、浸出水中に見出される各種有機系汚染物質の逆浸透・ナノろ過法による除去特性を調べた。その結果、分子量と除去率との大まかな対応関係、溶質ごとの除去特性などが明らかとなった。廃棄物処分場で生じる浸出水に含まれる有害物質を調査した。特に,その中でもビスフェノールAに着目し,存在形態,流出濃度に与える各種要因の検討を行った。その結果,ダイオキシンとは異なり,ビスフェノールAは,ある程度安定化した浸出水,有機分を多く含む浸出水,焼却残差のみを埋め立てた処分場の浸出水ともに,ほとんどSS分に吸着しておらず、溶存態として浸出水に存在していることがわかった。また,凝集での分離もできないことから,フミン質等の有機物とも結合していない状態で存在していることがわかった。ある同一処分場での1995年から2002年のビスフェノールA濃度の調査結果から、TOCや塩化物イオンとは流出濃度に相関が見られず、異なる流出特性を持っていた。不飽和土壌中の水分移動を記述する式によって,不飽和地盤中のビスフェノールAの移動をモデル化した。モデルでは,不飽和土壌中の水分をmobile zoneとimmobile zoneにわけて考察した。本研究のシミュレーションでは、ビスフェノールAの流出濃度は,遅延係数や降水量によって影響され,必ずしも降水量が多い時に希釈効果によって低くなるとは限らなかった。TOCや塩化物イオン濃度とビスフェノールAの挙動の差をモデルによって説明した。本研究のシミュレーションでは,mobile zoneのビスフェノールAの濃度は,プラスチックからの溶出よりもimmobile zoneからの物質移動の影響が大きかった。ビスフェノールAの流出濃度は、廃棄物層内に浸出水を貯留することにより増加することがわかった。この理由として、水位の増加にともなう飽和領域の増加によって、ビスフェノールAを溶出するプラスチックとの接触面積が増え、溶出量が増加することが考えられた。
部分手がかり抑制における検索抑制説と検索方略妨害説の検討

部分手がかり抑制とは、目的とする情報と一緒に覚えた情報を手がかりとすることで、何も手がかりがない場合よりもかえって情報の想起が悪くなる現象のことを言う。この現象の説明として、覚えるべき情報の関連性が低い場合には、手がかりとされた情報に注意が引きつけられることで検索抑制が関与し、覚えるべき情報の関連性の高い場合には、手がかりによって最適な検索方略が妨害されてしまうという要因が関与するということを実験的に明らかにした。本研究課題では、学習リストの一部の項目を検索手がかりとする部分手がかりが呈示されると、何も検索手がかりを与えずに自由再生を求めた揚合に比べて、その記憶成績が悪くなるという部分手がかり抑制効果の2つの解釈(検索抑制説と検索方略妨害説)について検討した。本年度は、この2つの解釈の妥当性に関して、テストまでの遅延によって、部分手がかり抑制効果の消失が認められるかどうかという点に着目した。すなわち、先行研究にしたがって、典型的なリスト学習を用いた上で、遅延時間の違いとして、直後再生だけではなく、遅延再生として最終再生(自由再生)を行い、部分手がかり抑制効果がどのような影響を受けるのかについて検討した。実験は3つの段階に分かれ、第1段階の学習段階では、1項目あたり2秒の呈示時間で、参加者に対して聴覚呈示を行った。この際、実験1ではリスト構造が関連のある単語からなる関連語リストを用い、実験2ではそれらの呈示順序をランダムに並べ替えることによって、無関連な単語からなる無関連語リストを用いた。その結果、直後再生においては、関連語リストであっても、無関連語リストであっても、部分手がかり抑制効果が認められたのに対して、最終再生においては関連語リストでは抑制効果が消失し、無関連語リストでは抑制効果が残存した。これらの結果は、検索抑制説よりも検索方略妨害説による解釈の方が妥当であることを示唆している。本研究課題では、学習リストの一部の項目を検索手がかりとする部分手がかりが呈示されると、何も検索手がかりを与えずに自由再生を求めた場合に比べて、その記憶成績が悪くなるという部分手がかり抑制効果の2つの解釈(検索抑制説と検索方略妨害説)について検討した。本年度も、昨年度に続き、この2つの解釈の妥当性に関して、テストまでの遅延によって、部分手がかり抑制効果の消失が認められるかどうかという点に着目した。すなわち、関連のある単語ばかりからなる関連語リストと、無関連な単語ばかりからなる無関連語リストの2種類を使い、直後再生だけではなく、遅延再生として最終再生(自由再生)を行い、部分手がかり抑制効果がどのような影響を受けるのかについて検討した。実験は、3つの段階に分かれ、第1段階の学習段階では、参加者に対して聴覚呈示を行った。この際、リスト構造が関連のある単語からなる関連語リストと、それらの呈示順序をランダムに並べ替えた無関連語リストを用いた。特に、今年度は、1項目あたり4秒の提示時間として、使用する部分手がかりの種類もランダムなものを設けて検討した。これらの結果は、検索抑制説と検索方略妨害説の両方の解釈が必要であることを示唆している。
いくつかの凸な物体による散乱

この研究課題の許での研究の成果として、第一に挙げることは、2個の物体の散乱行列の極の分布関わる結果である。それは、物体の境界が解析的であるとの条件下において、散乱行列の極の分布の複素平面全体である種の一様評価を得たことである。これまでの散乱極の分布に関しては、C.Gerardの結果が最良であった。彼の結果は、任意のα>0にたいし、T_Z<αの範囲における散乱極の分布の情報は、|_Z|>C_αの範囲において有効であるというものであった。ここで、この定数C_αの評価は全く分からなかった。今回の研究において、この定数の評価について、C_α【<!_】C_εα^<(3+ε)>(ε>0)を示し得た。この証明の鍵となった事実は、周期軌道に収束する軌道の挙動を極めて正確に記述し得た事による。この挙動の正確な記述は、物体の個数が3以上の場合の考察においても、強力な働きをする。この働きのために、物体の個数が3個以上の場合の、ゼータ関数の記述を具体的に行うことを可能とし、ひいてはゼータ関数が複素平面全体に、有理型関数として解析接続できることを示す手がかりを与えるものである。このように、本研究において、これまで具体的な形が全く想像も出来なかったゼータ関数の具体的表現を可能にすることが出来たのは特筆すべき結果と言える。これまでの研究を基に、古典力学の運動に関するゼータ函数の絶対収束軸と、その近傍における極の分布を中心的に調べた。ゼータ函数の絶対収束軸を越えての解析接続の性質はこれまで全く知られていなかった。今回、絶対収束軸の座標が正である、との条件下ではあるが、ある正の幅をもった領域があって、そこにはゼータ函数の特異性はない、との結果を示すことが出来た。その中心的アイデアは、いくつかの凸な物体の外部における量子力学が持つ基本的性質に結びつけることである。量子力学の運動を表す生成作用素は自己共役である。これは、領域の如何に関わらず成立する基本的性質である。しかし、もし、古典力学の運動のゼータ函数が絶対収束軸に収束していくような極の列を持つならば、先に述べた量子力学の基本的性質と矛盾する事態が生じることを示すことになる。そのためには、ゼータ函数の具体的表示を与えることが不可欠であるが、この点の改良が上の重要な結果を生む原動力であった。以上のように、ゼータ函数の基本的性質の解明の第一段階に到達したとの感をもつが、今後は、ゼータ函数のより具体的な振る舞いを求めて研究の精度を上げる必要を感じている。
Rough集合理論とリサンプリング法による医療データベースからの知識獲得

従来の医療診断エキスパートシステムは、主として知識と推論が表層的であるという問題のために実用化が困難であった。この問題点を解決するために、"深い"知識・推論の導入が試みられてきたが、現在でもなお医学的な知識を詳細に表現できていない。このため、医師の管理しているデータベースから自動的に知識を抽出するための手法が機械学習の分野において研究されてきている。しかしながら、これらの手法が適用されているデータは無矛盾性が暗に仮定されており、確率的な知識を得ることは困難であった。本課題研究において、我々は平成6年度にデータベースの中に含まれている知識を抽出するrough集合理論を確率的知識が扱えるように拡張し、それに基づいてデータベースから鑑別診断ルールを獲得するシステムPRIMEROSE (Probabilistic Rule Induction Method based on Rough Set theory)を開発し、次いで平成7年度にこのシステムをベースとして、三種類の診断知識を系統的に自動獲得するシステムPRIMEROS-REX (Probablistic Rule Induction Method based on Rough Sets and Resampling Methods for Expert System)を開発した。これらのシステム開発後、実際の症例データベースによってこの性能を検討すると同時に、確信度の推定に関して、リサンプリング法を用い、推定手法のなかである問題領域で、どのようなものが最適化についてもあわせて検討した。結果として、当手法がきわめて効率的に三種類の診断規則を導出させることに成功した。しかしながら、問題領域によっては、これらの手法の中での最適な手法を決めることが困難である場合も存在した。平成6年度において、我々は複雑なパターンである医学的な専門家の診断知識を大規模なデータベースから抽出する方法を開発することを目的とし、最近注目をあびている帰納学習の方法(Rough集合理論)をより拡張し、診断知識を抽出し、その信頼度をresampling法にて評価するシステムPRIMEROSE及びPRIMEROSE2を開発し、10種類の中規模のデータベース、2種類の200症例以上の大規模データベースについてもシステムを評価した。これらの結果から次のような所見が得られた。1)データベースによって最適な信頼度の推定方法が微妙に異なること、つまり、あるデータベースでは平均して交叉検証法がよいのにもかかわらず、あるデータベースでは平均してブートストラップ法の方が推定方法として良いことがわかった。2)データベースの信頼度の推定方法に差がない場合は概してデータベースから得られる規則が簡単であることが多い。3)データベース内でも各サンプリングによって最適な信頼度の推定方法が微妙に異なることもありうるということがわかった。我々は当研究計画において実施した研究については、新たなリサンプリング方の評価を除いて、ほぼ完成した。さらに、これらの手法の完成とともに、リサンプリング法の評価法、機械学習の手法の評価法についての洞察を得、現在、その方法の完成を目指している。この手法の一部は、94年度のデータベースからの知識発見のワークショップ(KDD-94)において採択、発表され、きわめて先進的であると高い評価を受けた。今後、この手法についても研究を進めていく予定である。昨年度までは、データベースからの分類規則の導出アルゴリズムを開発し、実際に医療データベースに適用し、その性能について評価してきたが、本年度は分類規則のみならず、ある診断モデル上に実装される三種類の規則をデータベースから自動的に獲得するアルゴリズムを開発した。この診断モデルとしては、共同研究者の開発した頭痛及び顔面痛の診断を行うエキスパートシステムRHINOS(Rule based Headache and facial pain INformation Organizing System)のモデルを利用した。本システムでは医師の診断の過程には次の3つの診断論理が用いられているという診断モデルを立て、以下のような3種類のルールを専門家から獲得した。Exclusive ruleはある疾患を疑うのに必要な所見を集めたものであり、Inclusive ruleはいわゆる分類規則に対応し、このルールの条件部は、問診および身体所見で構成され、これを満足する患者が対応する患者が対応する疾患である確率が高くなるように設定されている。

Disease ImageはInclusive ruleで肯定された疾患について、併発症の論理を用いて、併発の有無を検討するものでこれは所見の中で対応する疾患が起る可能性のあるものをorで結合させ列挙したものである。我々は本研究で上記のルールが集合論的な考えから形式化できることを発見でするとともに、これらが正確度と被覆度によって分類されうる確率的命題であることを明らかにした。この分類方法は簡単にアルゴリズム化することができ、我々はこのアルゴリズムに基づいて三種類のルールをデータベースから自動的に獲得する手法を開発し、実際の症例データベースによってこの性能を検討した。結果として、当手法がきわめて効率的に三種類の診断規則を導出させることに成功した。
都市再生におけるサスティナブル・デベロップメント実現のための計画制度に関する研究

本研究は、都市再生におけるサスティナブル・デベロップメントのあり方を明らかにすることを目的とし、都市計画、エネルギー計画、化学工学の分野から今後のサスティナブル・デベロップメントのあり方について議論した。研究を通して、今後のエネルギー・サスティナブルな都市づくりの実現には、ソフトを中心とした特定地域内での地区管理、エリア・マネジメントによる取組が必要であること、大都市の特にエネルギー需要の高いところでは、エネルギーの需要と供給を結ぶことの必要性の高いこと、また、これらを受けて、需給関係を実現化させるためのエネルギー配分を既存のシステムを超えて、建物間での熱融通、化学蓄熱によるエネルギー輸送の必要性の高いことが明らかとなった。これらサスティナブル・デベロップメトを実現する仕組みの導入には、都市計画が既存のシステムを超えて、計画づくりに関与していくことが求められる。技術部門は、我が国は世界各国の中でもトップランナーの地位を築いている。しかしながら、都市レベルで考えれば、二酸化炭素の排出権の売買を超えて、今後、われわれが自然との共存を図りつつ、豊かな都市生活を享受していくためにも、オフィス、住宅等での個別製品の買い替えによるエネルギー消費量の削減を待つだけではなく、積極的に、都市システムの中にエネルギー有効利用方策を導入していくことが、次世代に都市を引き継ぐためには必要といえる。結論として、以下の4点が今後の都市再生のなかで検討すべきこととまとめた。(1)必要エネルギー量の把握と地区に必要とされるエネルギー有効利用方策の実現(2)エネルギー需給のマッチング(3)地区に適したエネルギー技術の検討方法構築の必要性(4)サスティナブルな都市づくり実現のための都市計画ツール本研究は、都市再生におけるサスティナブル・デベロップメントのあり方を明らかにすることを目的とし、都市計画、エネルギー計画、化学工学の分野から今後のサスティナブル・デベロップメントのあり方について議論した。(1)必要エネルギー量の把握と地区に必要とされるエネルギー有効利用方策の実現(2)エネルギー需給のマッチング(3)地区に適したエネルギー技術の検討方法構築の必要性(4)サスティナブルな都市づくり実現のための都市計画ツール1都市再生のための計画と基準の現状東京湾岸エリアと周辺既成市街地における都市再生に着目し、いかなる事業が展開しているのか分析した。結果として、湾岸エリアでは、東京都心部に隣接した江東区などと横浜市MM21周辺地域では、比較的多くの開発が進行しているものの、千葉県ではそのような動向が小さく、実現への推進力の低いことが明らかとなった。2臨海部と既成市街地における低・未利用地の土地利用状況の調査分析東京都、神奈川県、千葉県のGISデータを用いて、低・未利用地(空き地、資材置き場、駐車場に該当するもの)を用途地域別、東京湾に隣接した市・区別に分析を行った。特に、工業系用途地域での空地の割合が、千葉県で東京から離れるほどに高くなっていた。しかし京浜工業地帯とその周辺都県ではこうした傾向は見られなかった。3都市インフラの状況の調査分析臨海部、周辺既成市街地における都市インフラの状況を明らかにした。特にサスティナブル・デベロップメントで重要な課題となるエネルギー有効利用のためのインフラ整備となる地域冷暖房について明らかにした。4都市再生エリアにみる地域類型化臨海部では、京浜工業地帯では海側から工業系・工業と他用途の混在、住居系という3層に分類されるものの、京葉工業地帯では、東京側から食品・物流系、石油化学系、重工業系という産業で分類の可能であることが明らかとなった。また、周辺既成市街地では、(1)汐留・六本木などの大規模再開発エリア、(2)大手町・丸の内・有楽町、横浜関内地区などの面的な新規プロジェクト進行地区という分類のできることが提示できた。5臨海部・既成市街地におけるエネルギー利用の実態調査とエネルギー有効利用の可能性に関する理論計算臨海部・既成市街地におけるエネルギー利用、排熱の実態から、今後のエネルギー有効利用の可能性を考察した。既存エネルギー有効利用技術をより活用した場合に加え、ケミカルヒートポンプ等の次世代エネルギーリサイクル有効利用技術導入の可能性について理論計算により検討した結果、京浜、京葉工業地帯の廃熱を都心部にて有効利用するシステムについて、省エネルギー効果、環境負荷低減効果、コスト削減効果が高いことが示された。1.先進事例の調査にみるサスティナビリティの実現方法

サスティナブル・デベロップメントの必要性は基礎自治体レベルで高く認識されているものの、計画システムの中に具体的にエネルギー有効利用を盛り込み、実現化しているところは見られないこと、都市計画とエネルギー政策との間に乖離のあることが明らかとなった。2.先進諸国にみるサスティナブル・デベロップメントの実現方法英国を対象に、資料分析、現地インタビュー調査を実施した。2003年の中央政府の方針を受け、新規開発でのエネルギー有効利用施設の設置が指導され、特に、1000m^2以上の大規模開発で再生可能エネルギーの活用が高く問われていること、ロンドンではそれが顕著に見られること、実現に際して行政間ネットワークによる情報交換等の行われていることが明らかとなった。ただし、ロンドンでは保全区域の指定の広いことから、地域冷暖房や太陽熱・太陽光を積極的に導入する方向性のあることが明らかとなった。3.既成市街地におけるエリアマネジメントを通したサスティナビリティ実現への取り組み既成市街地の中でエリアマネジメント活動を実践することにより、サスティナビリティ実現への取り組みを展開している代表的な5地域を選定し、環境・エネルギー対策(地域冷暖房、ごみリサイクル、ヒートアイランド対策など)・自然環境対策(屋上緑化、水、緑、風(風の道)など)、交通・物流対策(物流管理、駐車場管理、循環バスなど)の面から活動の実態を調査し、分析した。4.サスティナビリティ実現に向けた新技術を用いた実験的検討サスティナビリティ実現のためのエネルギーマネジメントの考え方を整理し、既存の地域エネルギーシステムのプラントの運転、需要家への供給などの実績データを用いて、エネルギーマネジメントを行うことによる一次エネルギー投入量の削減ポテンシャルを明らかにした。さらに、平成16年度に行った次世代エネルギーリサイクル有効利用技術による省エネルギー効果および環境負荷低減効果、コスト削減効果の理論計算結果より、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱に加えて化学蓄熱によるエネルギーリサイクル利用が有効であることがわかったため、新技術である化学蓄熱およびケミカルヒートポンプ機能を活用するエネルギーリサイクルに関する各種基礎実験を行った。その結果、廃熱回収-輸送-リサイクル利用のプロセスを1サイクルではなく繰り返し行えることが新たに示された。引き続き、スケールダウンした都市エネルギーシステム実験により、都市の省エネルギー効果および環境負荷低減効果、コスト削減効果を実証する。1.エリアマネジメントの実施による都市再生におけるサスティナブル・デベロップメントの実現エリアマネジメントを実施している地区を対象にした、サスティナブル・デベロップメントの実現方法について、既成市街地エリア、新規市街地エリアを含めて総論的に検討する。それを受けて、既成市街地であり地域・冷暖房システムも導入されている大手町・丸の内・有楽町地区を対象に、サスティナブル・デベロップメント実現のための要素を調査分析した。2.エネルギーの需給関係と分配方法の構築
HMGB蛋白を利用したポリグルタミン病治療開発のための基盤研究

神経変性疾患は、異常な高次構造をとる疾患タンパクが細胞内外に凝集し、正常な細胞タンパクの機能的あるいは量的な阻害を生じさせることで、発症につな。遺伝性脊髄小脳変性症、ハンチントン病など9種類以上の変性疾患を含む疾患グループである"ポリグルタミン病"においては、核に疾患タンパクが移行することが病態の上で必須であることがこれまでに分かっている。従って如何なる核タンパクの機能的・量的異常が起きているかを解析することが病態解明の重要な鍵となることが期待される。そこで、私たちは、ポリグルタミン病疾患タンパクを発現する神経細胞における可溶性核タンパクの変化を、網羅的にプロテオーム解析した。その結果、複数のポリグルタミン病に共通して、核内可溶性HMGBタンパクが減少することが明らかになった。HMGBタンパクはゲノムDNAの高次構造変換に必須であり、従って、DNA組み替え、損傷修復、転写などの核機能の上で重要な役割を果たしている。私たちは、ポリグルタミン病態における核内可溶性HMGBタンパク減少が、DNA損傷シグナルの増加と転写機能低下につながることを示すとともに、ショウジョウバエモデルにおいてHMGBタンパク量の回復が変性抑制につながることも明らかにした。以上の成果から、私たちはポリグルタミン病における新たな病態としてDNA損傷修復機能低下を提唱した。DNA損傷修復タンパクの遺伝子異常が早老症候群の原因であることを考え合わせると、ポリグルタミン病態は異常タンパク蓄積に引き続く二次的な老化促進とも考えられる。ポリグルタミン病は神経細胞の核内部に異常タンパク蓄積による封入体形成がおきる。この時に、周辺の正常核タンパクが全体としてどのような量的変動を示すかは、これまで全く知られていなかった。そこで、私たちはプロテオミクス解析を用いて正常核タンパクの変動を解析することにした。対象とするサンプルは、初代培養神経細胞(大脳、小脳、線条体)にアデノウイルスベクターで正常ならびに異常型のポリグルタミン蛋白(ハンチンチン、アタキシン1)を発現させ、これらを集めて核エキストラクトを調整した。これらには凝集した異常蛋白はほとんど含まれておらず、可溶性の核蛋白分画に相当している。これを2次元電気泳動にかけて解析を行い、如何なるスポットの発現が変化しているかを検索した。一方で、2次元電気泳動にあらわれるスポットについて質量解析を用いて同定を試みた。この結果、異なる初代培養神経細胞が2種類のポリグルタミン蛋白を発現する6種類の組み合わせに付いて、プロテオームデータを比較することが可能となった。結果として、私たちはどちらかのポリグルタミン蛋白に脆弱な神経細胞では、いずれもHMGB蛋白の減少が見られることを見い出した。さらに、HMGB蛋白の減少は細胞機能の異常と細胞死に相関し、また、HMGB蛋白の補充は差これらの障害を防ぐ作用があることを観察した。これらの実験結果からHMGB蛋白は新しい病態分子であり、治療開発のターゲットとなる可能性が示唆された。神経変性疾患は異常タンパクが細胞の内外に蓄積することが病理学的な特徴である。特にポリグルタミン病では核内に疾患タンパクが蓄積することが病態進行の上で不可欠と考えられている。一方で、近年の研究の進歩から、凝集体(封入体)は細胞にとって無害であり、むしろ保護的な作用を持つことが明らかになってきた。つまり、異常タンパクが凝集前に様々な正常タンパクとインタラクションして細胞機能を阻害することが変性の本質であることが明らかになってきたのである。私たちは、ポリグルタミン病異常タンパクが核の中で如何なる病的作用を起こしているかを明らかにするために、異常タンパクをアデノウィルスベクターで発現させた初代培養神経細胞から、可溶性核タンパクを分離精製して2次元電気泳動を行い、これをproteomics解析して可溶性核タンパクの変化を網羅的に解析した。結果として、複数疾患の病態に共通してDNA修復に必須なHMGBタンパクが減少すること、DNA損傷シグナルが神経細胞において亢進することを明らかにした(Qi et al., Nature Cell Biology)。

また、ショウジョウバエモデルにおいてHMGBタンパクを補正すると、変異ポリグルタミンタンパクによる複眼の神経変性を抑制できることを明らかにした。これらの結果は、神経変性が老化と同様なDNA損傷蓄積を主要な病態としていること、さらにある年齢からは、早老症などと同様な分子背景を持つことを示唆している。
赤潮原因藻類の鉄取り込みメカニズムの解明

人工合成培地を用いた無菌培養実験により、赤潮原因藻類の増殖における鉄利用能の検討を行った。その結果、ノリ色落ち原因珪藻Eucampia zodiacusと有害渦鞭毛藻Cochlodinium polykrikoidesの利用鉄種と有機配位子の産生能を明らかにした。また、主要な赤潮藻8種の最小細胞内鉄含量を求め、現場海域における増殖可能な細胞密度と他種との競合における優位性を評価した。瀬戸内海沿岸域の調査研究では、有害赤潮藻類の細胞密度と溶存鉄濃度との間の相関性を示すことができた。本研究の目的は、赤潮原因藻類の未だ解明されていない鉄に関する基礎的な増殖生理研究について、多種の赤潮藻類に対する鉄取り込み機構の解明と実海域における鉄スペシエーションに関する研究を行い、赤潮藻類がどのようなメカニズムにより利用鉄種を取り込み、沿岸域において大量発生しているのかを明らかにすることである。本年度は、西日本沿岸域において優占種となるにも関わらず、無菌培養が困難であった有害珪藻Eucampia zodiacusと有害渦鞭毛藻Cochlodinium polykrikoidesに対して、増殖における鉄利用能の検討を行った。開発した人工合成培地を用いた培養実験により、対象藻種の利用鉄種と有機配位子の産生能を明らかにすることができた。また、人工合成培地での培養が困難であった有害渦鞭毛藻Karenia mikimotoiとその他の主要な赤潮藻3種について、鉄濃度を多段階に設定した増殖実験と鉄無添加培地中の潜在鉄濃度の測定により、各藻種の最小細胞内Fe含量と増殖の半飽和定数を示すことができた。これらの増殖生理学的特性から、現場海域における有害藻類の増殖の可能性と他種との競合における優位性を評価することができた。瀬戸内海沿岸域の水質調査については、広島湾(中部海域)と播磨灘(東部海域)における各層の海水サンプリングを月1回行い、植物プランクトン種組成と栄養塩濃度の季節変動を把握することができた。広島湾では、表中層での溶存態無機リン濃度とアルカリフォスファターゼ(AP)活性量との間に負の相関関係が認められ、とくに表層では植物プランクトン細胞密度とAP活性量との間に正の相関があることが明らかになった。播磨灘では、ノリ色落ち原因珪藻と栄養塩濃度との関係性を明らかにすることができた。本年度は、瀬戸内海東部海域におけるノリの色落ち原因珪藻Coscinodiscus wailesiiと有害ラフィド藻Heterosigma akashiwoの増殖に対する鉄要求性について検討を行った。人工合成培地を用いて多段階の鉄濃度に設定した増殖実験により、両種の最小細胞内Fe含量を示すことができた。これら両種と昨年度における他の4種の結果から、主要な赤潮藻6種について細胞サイズと最小細胞内Fe含量を比較し、現場海域における増殖可能な細胞密度と他種との競合における優位性を評価することができた。瀬戸内海沿岸域の水質調査については、昨年度に引き続き、広島湾(中部海域)と播磨灘(東部海域)における各層の海水サンプリングを月1回行い、植物プランクトン種組成の解析と化学的環境条件の分析により、各海域における優占種と栄養塩および鉄濃度の季節変動を把握することができた。また、年間を通した測定データの比較解析を行うことができた。広島湾では、6月表中層においてH. akashiwoが高密度に発生し、溶存鉄濃度との関連性が示唆された。播磨灘では、微量金属の濃度分布を明らかにすることができた。とくにノリ漁期におけるノリの色落ち原因珪藻Eucampia zodiacusの細胞密度と溶存鉄濃度との間に、沿岸底層において負の相関性があることを示すことができた。本研究では、1.鉄利用における取り込みメカニズムの解明、2.実海域における優占種と鉄濃度との関連性の把握、の2つの研究を並行して行っている。1については、新たに主要な赤潮藻2種について増殖の動力学的解析を実施し、鉄の要求量を詳細に示すことができた。しかしながら、当初予定していた増殖過程とシデロホア(鉄と強い親和力を持つ有機配位子)濃度の関係解明については、鉄制限培地における培養の不調により検討が遅れている。また、シデロホア産生の検出についても検討種数を追加できておらず、次年度の課題となった。2については、各海域における定期的な採水調査を予定通り進行でき、優占する植物プランクトン種と栄養塩や鉄などの化学的環境条件の分析に取り組み、それらの関係性を明らかにすることができた。とくに海水中の鉄濃度を長光路フローセル搭載の分光光度計を用いてフェロジン法にて全サンプルを測定できており、各海域における溶存鉄の分布を初めて示すことができた。また、当初予定していた溶存鉄濃度の分析に加えて、播磨灘においては親生物元素であるニッケルや銅などの微量金属についても分布を明らかにすることができた。以上から、総合的にみて研究はやや遅れていると判断した。各地の沿岸環境に多大な影響や被害を及ぼす赤潮の発生に対して、原因プランクトンの増殖機構を解明することは非常に重要である。

赤潮を形成する植物プランクトンの増殖過程において、鉄は必須の微量栄養元素として広く知られており、その重要性は国際的に認識されるようになってきた。しかし、多くの赤潮原因種は培養が困難であり、かつ微量鉄の取り扱いも難しく、増殖に対する鉄の要求量や利用能など十分に解明されていないのが現状である。そこで本研究では、多種の赤潮藻類に対する培養実験と実海域における鉄分析に関する研究により、赤潮藻類がどのようなメカニズムにより利用鉄種を取り込み、沿岸域において大量発生しているのかを解明するための研究を実施した。本年度は、ミドリムシ類のEutreptiella gymnasticaと珪藻類のDitylum brightwellii、有毒渦鞭毛藻類のAlexandrium tamarenseの増殖に対して、人工合成培地を用いた培養実験により鉄要求性の検討を行った。A.tamarenseに関しては無菌培養法の更なる改良が必要と判明したが、他の2種については最小細胞内Fe含量と増殖の半飽和定数を示すことが出来た。さらにE. gymnasticaにおいては利用鉄種と有機配位子の産生能についても明らかにすることができた。これまでの結果から、主要な赤潮藻8種について細胞サイズを考慮した比較検討を行い、現場海域における増殖可能な細胞密度と他種との競合における優位性を評価することができた。また、瀬戸内海沿岸域(広島湾と播磨灘)における採水調査を月1回行い、植物プランクトン種組成と鉄など微量金属濃度の季節変動の把握を実施した。その結果、播磨灘沿岸底層でのノリ色落ち原因珪藻Eucampia zodiacusの細胞密度と溶存態の鉄、マンガン、亜鉛濃度との間の相関性を示すことができた。人工合成培地を用いた無菌培養実験により、赤潮原因藻類の増殖における鉄利用能の検討を行った。その結果、ノリ色落ち原因珪藻Eucampia zodiacusと有害渦鞭毛藻Cochlodinium polykrikoidesの利用鉄種と有機配位子の産生能を明らかにした。また、主要な赤潮藻8種の最小細胞内鉄含量を求め、現場海域における増殖可能な細胞密度と他種との競合における優位性を評価した。瀬戸内海沿岸域の調査研究では、有害赤潮藻類の細胞密度と溶存鉄濃度との間の相関性を示すことができた。本研究では、1.鉄利用における取り込みメカニズムの解明、2.実海域における優占種と鉄の関連性の把握、の2つの研究を並行して行っている。1については、当初予定していた鉄利用能の検討に加えて、増殖の動力学的解析も実施して鉄の要求量を詳細に示すことができた。赤潮藻類によるシデロホア(鉄と強い親和力を持つ有機配位子)産生の検出は、検討した藻種数が当初の予定より少なく、次年度の課題となった。2については、海水中の鉄濃度を長光路フローセル搭載の分光光度計を用いてフェロジン法にて測定する予定であったが、長光路フローセルの不調により分析が遅れている。しかし、各海域における定期的な採水調査は予定通り進行でき、優占する植物プランクトン種と栄養塩などの化学的環境条件の分析に取り組み、それらの関係性を明らかにすることができた。以上から、総合的にみて研究はおおむね順調に進展していると判断した。
進化的キャパシターによる遺伝的多様性維持機構の検証

環境ストレス下において、どのような発生過程の緩衝機構が働いているのかを明らかにすることは、進化的キャパシターが担っていると考えられている、遺伝的変異の蓄積、解放のプロセスを理解する上で、重要である。本研究では、複数のキイロショウジョウバエの第三染色体上に存在するHeat Shock Protein(HSP)遺伝子を材料として、1)FAを指標とした発生過程の緩衝機能に対するHSP間の相互作用ネットワークの構築と、2)温度、栄養といった、異なる環境ストレス下における、これらの遺伝子座の複合的な効果を評価することで、環境ストレス特異的な"Genetic Canalization"機構が存在するのかどうかを検討することを目的として、研究を行っている。平成20年度には、DrosDelプロジェクトにより、ゲノム上の任意の位置に欠失を引き起こすことを目的に作成された欠失系統作成キットを用いて作成した、それぞれ異なるHspの欠失を含む7つの欠失系統を用いて、ストレス条件下における発生過程の安定性の評価を行った。発生過程の不安定さを有意に増大させる欠失も見い出されHsp遺伝子が発生過程の緩衝機構として機能している可能性が示唆された。その実験結果をまとめて、現在学術雑誌への投稿準備を進めている。また、作成した欠失系統および、各Hspに対応したRNAi系統について、ターゲットとするHsp遺伝子の発現レベルを定量する実験を進めている。平成19年度には、DrosDelプロジェクトにより、ゲノム上の任意の位置に欠失を引き起こすことを目的に作成された欠失系統作成キットにより、それぞれ異なるHspの欠失を含む7つの欠失系統を作成した。その内、分子シャペロンとしての機能を持っており、温度、栄養など、様々な環境ストレスで発現量が増加することが知られているHsp70Baの欠失を含むDf(3R)ED5579を用いて、ストレス実験を行い、Hsp70Baの欠失が発生プロセスの安定性に与える影響を評価した。その結果、欠失が有意に発生過程の不安定さが増すことが分かり、Hsp70Baが発生過程の緩衝機構として機能している可能性が示唆された。また、作成した欠失の確認、欠失系統間の親和性などのチェックも行っており、各Hspに対応したRNAi系統を含めた、全系統を用いたストレス実験の準備を進めている。
農民の自力水田開発によるナイジェリアケッビ州の稲作革命に関する学術調査

2019年1月ー2月、若月はナイジェリア国立農業機械化センター(NCAM)の協力の下で、Kebbi、Niger、Kanoで予備調査を実施した。又、NCAMのKasali所長とAdemiluyi副所長とともにAbujaの日本国大使館を訪問し梅津臨時代理大使等6名と意見交換を行い、本科研への支援を依頼した。本科研の第一歩は、Google Earth画像により推定された、ナイジェリアKebbi州の氾濫原(総面積約50万ha)で2010-2019年で、農民の自力水田開発や整備が数万ha以上の規模で実現したことを、現地調査と農民へのヒヤリングで確認することにある。ただこの地域は外務省の渡航情報第3レベル(渡航中止勧告)なので、日本人による直接の現地確認は断念した。本予備調査では安全を確保しながら、現地調査を実施する方法を見出ことを目的とした。幸いNCAMチームはKebbi州全域(ナイジェリアの大部分の他州も含む)で、農業農村開発省(FMARD)の業務として水田農業の普及活動を実施中であるので、現地確認はこのNCAMチームに依頼した。NCAM現地調査隊(リーダーAdemiluyi)のスマートフォンの位置情報を、NCAM本部のあるイローリンに滞在する若月がパソコン上のGoogle Earth画像情報と比較して、電話とメール等でコミュニケーションしながら現地調査隊のターゲット地域を絞り込むという方法で実施した。この結果Google Earth画像解析で最も顕著に自力水田開発が推定されたKebbi州のSuruとSangelu地域の氾濫原約2万haの予備的な現地調査が実施でき、約3000ha規模の、農民による自力(内発的)水田開発を確認できた。サブサハラアフリカ諸国の中で過去10年で最も稲増産が著しく、しかもその増産の主要因が農民による自力水田開発と整備によると推定される、ナイジェリアKebbi州での現地調査法に目途がついたため。予備的な成果であるがKebbi州における内発的な水田開発と整備が数万ha以上に達することが、現地調査により確認できた。2019年のFAOSTATによれば直近の2016ー17年のSSAの平均籾生産は3139万トン、2006ー07年は1465万トンで、過去10年で2倍以上の1674万トン増加した。この増加の42%(699万トン)はNigeriaであった。ついでMaliが10.2%(171万トン)、UR Tanzaniaが9.9%(166万トン)、Cote d'Ivoire 8.5%(142万トン)、Guinea 4.9%(82万トン)増加した。この5ケ国でSSA全体の増加量の75.5%を占めた。Madagascarはこの間減少した。ナイジェリアの増産が突出している。この突出的な増加に貢献したのがナイジェリアの北部5州のJigawa、Kebbi、Sokoto、Zamfara、Kano州の乾季稲作の推進であった。増加量699万トンのうちの20ー30%がKebbi州の貢献と推定される。Kebbi州は他の北部4州のような政府主導による5000 ha以上の大規模灌漑地は無い。ほとんどが無数の農民による小規模であるが政府灌漑地を遥かに超える規模の内発的(自力)な灌漑水田開発地であり、SSAの稲作革命を先導していると考えられるからである。ナイジェリアに置いてはKebbi州以外のSokoto、Niger、Kaduna、Kano、Zamfara、Jigawa等の北部州で、NCAMのSawah Technologyチームと連携して、初年度で確立した方法によって、現地調査を実施する。これによりKebbi Rice Revolutionの学術的評価を行う。2019年度では水田仮説1を英国の歴史的農業革命の基盤となったEnclosureと対比するため、その故郷の地Norfolkでの現地調査を実施する。治安面からの制約により水田仮説2の実証に関係する以下の現地調査は、規模においてはKebbi州にはるかに及ばないが農民による自発的な水田開発整備が行われているガーナサイトで実施する。内発的発展論についての農村社会経済学的現地調査はガーナのKumasi周辺のSawah Project sitesにて行う。又、水田仮説2に関する作物学的な現地調査と微生物学的現地調査もKumasi周辺で実施する。NCAM

現地調査隊(リーダーAdemiluyi)のスマートフォンの位置情報を、NCAM本部のあるイローリンに滞在する若月がパソコン上のGoogle Earth画像情報と比較して、電話とメール等でコミュニケーションしながら現地調査隊のターゲット地域を絞り込むという方法で実施した。この結果Google Earth画像解析で最も顕著に自力水田開発が推定されたKebbi州のSuruとSangelu地域の氾濫原約2万haの予備的な現地調査が実施でき、約3000ha規模の、農民による自力(内発的)水田開発を確認できた。サブサハラアフリカ諸国の中で過去10年で最も稲増産が著しく、しかもその増産の主要因が農民による自力水田開発と整備によると推定される、ナイジェリアKebbi州での現地調査法に目途がついたため。予備的な成果であるがKebbi州における内発的な水田開発と整備が数万ha以上に達することが、現地調査により確認できた。2019年のFAOSTATによれば直近の2016ー17年のSSAの平均籾生産は3139万トン、2006ー07年は1465万トンで、過去10年で2倍以上の1674万トン増加した。この増加の42%(699万トン)はNigeriaであった。ついでMaliが10.2%(171万トン)、UR Tanzaniaが9.9%(166万トン)、Cote d'Ivoire 8.5%(142万トン)、Guinea 4.9%(82万トン)増加した。この5ケ国でSSA全体の増加量の75.5%を占めた。Madagascarはこの間減少した。ナイジェリアの増産が突出している。この突出的な増加に貢献したのがナイジェリアの北部5州のJigawa、Kebbi、Sokoto、Zamfara、Kano州の乾季稲作の推進であった。増加量699万トンのうちの20ー30%がKebbi州の貢献と推定される。Kebbi州は他の北部4州のような政府主導による5000 ha以上の大規模灌漑地は無い。ほとんどが無数の農民による小規模であるが政府灌漑地を遥かに超える規模の内発的(自力)な灌漑水田開発地であり、SSAの稲作革命を先導していると考えられるからである。ナイジェリアに置いてはKebbi州以外のSokoto、Niger、Kaduna、Kano、Zamfara、Jigawa等の北部州で、NCAMのSawah Technologyチームと連携して、初年度で確立した方法によって、現地調査を実施する。これによりKebbi Rice Revolutionの学術的評価を行う。2019年度では水田仮説1を英国の歴史的農業革命の基盤となったEnclosureと対比するため、その故郷の地Norfolkでの現地調査を実施する。治安面からの制約により水田仮説2の実証に関係する以下の現地調査は、規模においてはKebbi州にはるかに及ばないが農民による自発的な水田開発整備が行われているガーナサイトで実施する。内発的発展論についての農村社会経済学的現地調査はガーナのKumasi周辺のSawah Project sitesにて行う。又、水田仮説2に関する作物学的な現地調査と微生物学的現地調査もKumasi周辺で実施する。2018年度10月から研究開始であったので、現地調査は最難関のナイジェリアKebbi州での予備調査に留めた。
BKBO超伝導体の粒界トンネル接合を用いた超高周波電磁波検出素子の開発

バイクリスタル基板上に作製されたBa_<1-x>K_<x1>BiO_3(BKBO)粒界接合はSIS(超伝導体-絶縁体-超伝導体)構造を持つジョセフソントンネル接合となる。その応用として,金属超伝導体よりり超伝導ギャップエネルギーの大きいことを利用した,従来より高い周波数にも対応可能な超高周波電磁波用の高感度検出器が考えられる。本研究は,BKBO粒界トンネル接合を用いた超高周波電磁波検出用SISミキサ-の開発を目的とし,基板の低誘電率化,接合特性の改善,接合の集積技術の開発(高周波回路)に関する研究を行った。1.低誘電率基板上への薄膜成長技術の確率:高周波応用に必要な低誘電率基板上への薄膜成長技術の確立を目指してMgO(比誘電率10)基板上への製膜技術の研究を行った。高誘電率基板であるSrTiO_3(STO)基板に比べてMgO基板上に良質のBKBO薄膜を成長させるのは難しいため,基板処理,バッファ層の使用などを検討した。基板処理については,スパッタリング装置内で製膜前にin-situで行う基盤の熱処理が有効であることを見い出し,STO基板上のものとほとんど同じ特性の薄膜を得ることができた。また,バッファ層として最初に高基板温度で短時間BKBOを成長させた後,通常の成長温度で製膜することにより(100)MgO基板上に(100)配向の結晶性の良いBKBO薄膜が得られた。2.接合特性の検討: STO基板上の接合の特性を検討した。接合の障壁中の電磁波速度は他の材料による接合の値よりも1桁程度小さいことから,基板の誘電率の影響が示唆され,低誘電率基板の必要性が確認された。3.高周波回路の検討:超高周波検出器応用の基礎実験を行うための電磁波回路について接合のほかアンテナ等の構成要素の設計も含めて検討を行った。我々のグループでは,バイクリスタル基板上のBi_<1-x>K_xBaO_3(以下BKBOと略す)薄膜内部に人工的に導入された結晶粒界を絶縁層として利用し,酸化物超伝導体では世界で初めてSIS(超伝導体-絶縁体-超伝導体)構造を持つジョセフソントンネル接合を作製した。BKBO粒界トンネル接合の応用として重要と考えられるのは,金属超伝導体より超伝導ギャップエネルギーΔの大きいことを利用した従来より高い周波数にも対応可能な超高周波電磁波用の高感度検出器である。このような検出器は電波天文分野などでその開発が強く要望されている。本研究は,BKBO粒界トンネル接合を用いてTHz領域までの超高周波電磁波検出用SISミキサ-を開発することを目的とした。本研究の研究開発課題として、(1)基板の低誘電率化,(2)結合特性の改善,(3)接合の集積技術の開発,があるが,まず本年度は主に(1)について研究を行った。本年度得られた知見を以下に述べる。1.低誘電率基板上への薄膜成長技術の確立:BKBOはSrTiO_3基板上では良質な薄膜が得られるが,SrTiO_3は誘電率が高くて高周波応用には使えないため、低誘電率基板上への薄膜成長技術の確立を目指してMgO(比誘電率=10)基板上への製膜技術の研究を行った。SrTiO_3基板に比べてMgO基板上に良質のBKBO薄膜を成長させるのは難しく,このため,基板処理,バッファ層の使用などを検討した。その結果,スパッタリング装置内で製膜前にin-situで行う基板の熱処理が有効であることを見い出した。特に,基板加熱時に必ず酸素を含むガスを導入しておくことが重要であることがわかり,SrTiO_3基板上のものとほとんど同じ特性の薄膜を得ることができた。2.接合特性の検討:SrTiO_3基板上に作製した接合の特性について検討し,諸パラメータの評価を行った。3.高周波回路の検討:超高周波検出器応用の基礎実験を行うための電磁波回路について検討を行った。