hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近接・低歪み多重積層構造を適用した量子ドットレーザの高効率化に関する研究

量子ドットレーザは、低閾値、温度安定を持つレーザとして期待されている。しかしながら、光増幅率が少ないという問題がある。これまで高密度で高均一な量子ドット成長技術によって8cm-1の光増幅率を達成してきた。さらなる光増幅率向上を目指して、量子力学的相互作用による結合効果を利用した構造を検討してきた。この研究では、バリア層の違う構造をVSL法を用いて光増幅率を観測した。我々は、2重近接積層構造を提案した。この構造は、高い結晶品質を維持しながら強い量子力学的相互座用も持ち合わせる特徴を持っている。VSL法を用いた観測から、今回提案した2重近接積層構造が他の一般的な構造に比べて最も高い光増幅率を得た。量子ドットレーザは理想的なバンド構造を持つのにもかかわらず既存の量子井戸型レーザよりも性能は劣る。そこで本申請では、量子ドットレーザの性能を向上する為に、量子ドットの成長方法の改善ではなくバンド構造に着目する。(1)量子ドットの発光メカニズムに量子力学的効果を積極的に利用する構造を適用。(2)積層成長法において歪みを低減する構造を適用する。光増幅率の向上、高速変調、そして温度依存の少ない理想的な量子ドットレーザの実現を目指す。具体的には以下の3項目を明らかにする。{1}量子力学的結合効果を生み出す構造のシミュレーション, {2}積層量子ドットの成長, {3}量子力学的結合効果の評価及び光増幅率の測定,そしてレーザデバイスへの展開を図る。上記の目的の基、本年度は初年度として以下の取り組みを行った。1.量子結合効果を生み出す構造のシュミレーションを行い、量子力学効果を生み出す条件を予測することができた。しかしながら詳細な条件パラメータが必要になることが明らかになりそのパラメータを2年目以降の実験から適用する予定である。2.光増幅率及び半導体歪み効果を観測する測定装置の立ち上げと機器選定を行った。光増幅率を測定する観測装置については初期データをとれる状態であり、歪み効果を測定する装置については必要な機器については導入できたので2年目において立ち上げてる予定である。量子力学結合効果の理論計算においては、おおよその条件を求めることができたがより詳細な条件が必要出るとこも明らかとなった。実験装置立ち上げについては、歪み効果を観測する装置を立ち上げていく。そこで本研究は量子ドットレーザの性能を向上させるため量子ドットの成長方法の改善ではなくバンド構造に着目し改善を図る。(1)量子ドットの発行メカニズムに量子力学的効果を積極的に利用する構造を適用する。(2)積層成長方法において歪を低減する構造を適用ずる。光増幅率の向上、後続変調、そして温度依存の少ない理想的な量子ドットレーザの実現を目指す。具体的に以下の3項目を明らかにする。「1」量子力学的結合効果を生み出すシュミレーション、「2」積層量子ドットの成長、「3」量子力学的効果の評価及び光増幅率の測定そしてレーザデバイスへの展開である。上記目的のために本年度は以下の取り組みを行った。1・光増幅率及び半導体歪効果を観測する装置の立ち上げをおこなった。またその精度を向上するための調整をおこなった。歪によるHHとLHのエネルギー差を0.01eVの精度が可能になり、歪によるわずかなエネルギー差を見分けることに成功した。今後はその精度を生かして積層量子ドットの積層数と歪の関係について詳しく調べていくことが可能である。2.高密度量子ドットと低密度量子ドットサンプルを作成し、光増幅率の測定を行った。この結果より、サンプルの改善すべき点を明らかにすることができた。光増幅率を調べたところ低密度量子ドットの1個当たりの光学利得と高密度量子ドットのそれと比較した場合低密度量子ドットの光利得が高密度より約100倍程度優れていることが分かった。このことから高密度量子ドットの配置を最適化することにより現在の100倍程度の光増幅率が達成されることを示唆した結果となった。この効果も含めて近接・積層量子ドットの効果について調べる予定である。1.歪を計測する観測する装置の立ち上げ及び測定データの信頼性は向上させることができた。これについてはおおむね順調に進んでいる。2.サンプルせいさくについて、昨年度は量子ドットの密度の違うサンプルを観測することができた。この結果から密度向上と光増幅率の関係を明らかにすることができた。しかし、シュミレーション結果に基づくサンプル作成はまだできていない。これは、サンプル作成装置の不具合及び修理・調整のため当初計画より少し遅れている。「1」量子力学的結合効果を生み出すシュミレーション、「2」積層量子ドットの成長、3」量子力学的効果の評価及び光増幅率の測定そしてレーザデバイスへの展開である。

またその精度を向上するための調整をおこなった。歪によるHHとLHのエネルギー差を0.01eVの精度が可能になり、歪によるわずかなエネルギー差を見分けることに成功した。2.高密度量子ドットと低密度量子ドットサンプルを作成し、光増幅率の測定を行った。光増幅率を調べたところ低密度量子ドットの1個当たりの光学利得と高密度量子ドットのそれと比較した場合低密度量子ドットの光利得が高密度より約100倍程度優れていることが分かった。このことから高密度量子ドットの配置を最適化することにより現在の100倍程度の光増幅率が達成されることを示唆した結果となった。3.近接構造量子ドットと今回提案している2重近接積層量子ドットの比較より、2重積層量子ドットの方が約3倍優れていることが分かった。このことから、2重積層量子ドットでは歪による結晶品質低下の減少と波動関数の結合によるマテリアルゲインの増加の2つの効果を同時にもたらしているものと考えられる。量子ドットレーザは、低閾値、温度安定を持つレーザとして期待されている。しかしながら、光増幅率が少ないという問題がある。これまで高密度で高均一な量子ドット成長技術によって8cm-1の光増幅率を達成してきた。さらなる光増幅率向上を目指して、量子力学的相互作用による結合効果を利用した構造を検討してきた。この研究では、バリア層の違う構造をVSL法を用いて光増幅率を観測した。我々は、2重近接積層構造を提案した。この構造は、高い結晶品質を維持しながら強い量子力学的相互座用も持ち合わせる特徴を持っている。VSL法を用いた観測から、今回提案した2重近接積層構造が他の一般的な構造に比べて最も高い光増幅率を得た。当初の原案の通り、共同研究先である産総研の研究者と密に連絡を取り合って、理論計算で得た条件にて、半導体量子ドットの成長を行っていただく。実験装置の立ち上げを完了し、量子力学的結合効果の同定及び光増幅率の測定を行い、本研究の目標である、量子力学結合効果を利用した光増幅率の改善を目指す。来年度が申請の最終年である。これまで測定装置及び低密度・高密度のサンプルについては実験が進んでいるが、申請者が提案しているサンプル構造の製作は行っていない。これらについても早急に観測し、理論と実験が申請者の予想通り、光増幅率を向上させていくのかを検証していく予定である。半導体光物性カスタマイズした実験装置仕様の詳細な詰めを行った結果、当初より低価格で購入することが可能になったため、その差額の金額が生じた。旅費にかかわる経費を見直した結果、当初の予定より価格を低く抑えることができたので金額に差が生じた。また、備品の購入についても共同研究先の研究機関より装置利用について柔軟な対応を取っていただいた関係で、当初の購入備品以外の備品に振り分けるとこができた。今年度の使用予定額は変更しない。昨年度の差額の金額と今年度の当初予算を合算した使用計画を立てる。
自治体組織の動的意思決定構造の解明に関する研究

本研究は,自治体職員の意思決定の前提をハーバート・サイモンの意思決定論を参考に明らかにしようと試みたものである。なぜなら,職員の意思決定は,行政の活動や行動の内容を規定するからである。判明した結果は以下の3点である。第1に,自治体職員は,通常業務の中で事業案を決定する場合に,「問題の影響や被害が大きいこと」,「課題対応への緊急性が高いこと」,「事業の成果が見込まれること」を特に重要視している。第2に,意思決定の要因数は3つか5つであり,職位が高いほど,一般職では勤続年数が短いほど,それぞれ要因数が増える傾向にある。第3に,職位が高いほど「トップなどの政治的意向に沿っていること」を重要視しているのに対し,職位が低いほど「予算確保が期待できること」を重要視している。第1に、先行研究における本研究の位置づけ。自治体の政策ないし予算における意思決定に関する先行研究のレビューを行った結果、意思決定に影響する要因を包括的に紹介する研究がほとんどで、本研究で想定している、少ない意思決定要因の特定、職位による階層別の意思決定要因、政策決定と予算決定時の要因の相違に関する研究は、散見する限り見当たらない。また、自治体の組織は行政活動主体であり、政策作成主体で自律性・自発性・社会性・反応性を持つ組織として位置づけた研究もみあたらなかった。以上の点から、研究の意義は確認できる。第2に、目的を明らかにするためのアンケート調査素案の作成。アンケートを作成するにあたり、県及び政令指定都市並びに一般市の3団体の職員(合計10名)の協力を得て、担当者、管理職はそれぞれ何を基準・根拠に政策ないし予算の意思決定を行っているかについてフリーディスカッションを行った。その結果、本研究では、当初、1政策の類似性回避、2政策作成・予算編成時の同調、3政策・財政方針の保持の三つを想定していたが、担当者レベルでは3は意識されていないことなどが判明し、さらに検討が必要となった。第3に、民間との比較による公務員の意思決定の特異性の有無の確認。少ない根拠で意思決定していることは、自治体の公務員組織特有のことか否かは、民間との比較をしなければならないことも、上記ディスカッションや企画及び財政等担当者ヒアリングで明らかとなったため、民間企業向けのアンケート案の作成も行った。やや遅れていると判断した理由は、以下の二つである。第1が、当初、民間企業抜けのアンケートは想定していなかったが、自治体組織の意思決定構造と特定していることから、比較研究が必要であると判断し、企業向けのアンケートも作成することとしたためである。第2に、アンケートの対象自治体数を増やすことを想定していたが、むしろ、自治体の種類(都道府県及び市町村)を分けて特定し、いくつかの自治体に限定し全職員を調査対象とするか、さらに検討が必要となったためである。1自治体における政策や予算作成時の意思決定に関する研究について、引き続き先行研究を確認したが非常に少ないことが判明した。また参考となる文献もほとんどないことが判明した。2自治体職員による意思決定は、どのような点に力点が置かれ行われているかを明らかにするために、昨年に引き続きアンケート調査の項目を検討し、暫定的に行くつかの自治体の職員の協力をいただき実施した。特に、職位の違いによって回答の違いなどの特徴があるか否かを中心に調査したが、質問文の作り方の影響もあり、差を確認することはできなかった。アンケート調査の項目を再度調整する必要が発生した。暫定的なアンケート調査の中で、財政規律が意思決定に非常に強い影響力を持つと思われたが、必ずしもそうではないことが浮かび上がってきた。3自治体職員の意思決定が民間企業の社員と同じか否かを明らかにするため、先に自治体で暫定的なアンケート調査をしたものと同じものを社会人大学院生の勤める企業の協力を得て実施した。しかし、企業では、社員が自治体のように予算編成や政策決定を毎年定期的に実施しているのではなく、ほとんどが前年度の踏襲に近い作業であるため、自治体と同じアンケートでは実態を把握することができなかった。また、WEBによるアンケート調査も検討したが、調査方法が異なるため、データ間比較が難しく、データの統合もできないため、アンケートに替えて聞き取り調査の可能性を検討することとした。遅れている理由は以下の通りである。1アンケート調査案を元に実際に自治体職員に試行したところ、担当部署によって選択肢が今一つ適合しないこと、事務系と技術系でも質問項目によって回答がしづらいなどの不都合が発生し、職員一律に調査をすることを前提としているため、その対応に苦慮している。2昨年、自治体の職員の意思決定の要因が特定されても、果たしてそれが職員固有の特徴か否かが判別できないため、上記暫定アンケート調査案を元に企業で試行したが、同じ内容では調査が十分有効に行い得ないことが明らかとなり、時間を浪費することとなった。3企業調査に協力を取り付けるのに時間がかかったしまった。自治体における政策形成時および予算編成時の意思決定を把握するため、先行研究および関連研究のレビューを継続したが、「政策の類似性回避」に関する研究は確認できなかった。一方、「政策作成・予算編成時の同調」と「政策・財政方針の保持」については、表現は異なるものの、意思決定過程に強く意識されているとする研究がいくつか見受けられた。しかし、以上の3つが意思決定で重要な位置を占めるか否かに関する研究は、確認できなかった。

これらの項目が意思決定の重要な点か否かを確認するためのアンケート調査案を、組織の内部(方針、ルール)、組織の外部(国や圧力団体など)、職員個人資質の3分野に分けて質問を用意し、これらの中から再度「政策の類似性回避」「政策作成・予算編成時の同調」「政策・財政方針の保持」の重要性を相対比較を試みた。その結果、分散が激しく、必ずしも3つに集約することができなかった。質問内容を再検討する必要が明らかとなった。民間企業に勤める人と公務員の意思決定が同じか、それとも異なるのかを明らかにするために、民間の場合、新規の事業を作成するケースに関わる人がが少ないこと、業種によってその差が激しいことなどから、自治体との共通性を保持するためには予算編成に限定することが望ましいことが明らかとなった。なお、昨年の段階では、Webによるアンケート調査は同じ調査にすることができないことや、たとえ実施してもデータ統合が困難出ることなどから断念したが、予算編成に限定した調査であるならば、比較可能でると想定されるため、次年度の課題とした。(理由)計画当初設定たい「政策の類似性回避」「政策作成・予算編成時の同調」「政策・財政方針の保持」の具体的意味内容が多様にあることや、民間との比較を通じて公務員の特質を浮き彫りにしようとするあまり、質問事項を特定できない。予算編成過程における意思決定を把握するための準備として、近隣の自治体に協力を得て聞き取り調査を行い、そこから編成過程が異なるケースが多く、意思決定のレベルを合わせることが難しい。以上のように、想定したことを予備調査で確認を繰り返すことが多いことが遅延の理由である。本研究は,自治体職員の意思決定の前提をハーバート・サイモンの意思決定論を参考に明らかにしようと試みたものである。なぜなら,職員の意思決定は,行政の活動や行動の内容を規定するからである。判明した結果は以下の3点である。第1に,自治体職員は,通常業務の中で事業案を決定する場合に,「問題の影響や被害が大きいこと」,「課題対応への緊急性が高いこと」,「事業の成果が見込まれること」を特に重要視している。第2に,意思決定の要因数は3つか5つであり,職位が高いほど,一般職では勤続年数が短いほど,それぞれ要因数が増える傾向にある。第3に,職位が高いほど「トップなどの政治的意向に沿っていること」を重要視しているのに対し,職位が低いほど「予算確保が期待できること」を重要視している。111月までにアンケートの作成と実施(自治体の種類ごと分け、特定部門の全職員を対象)とまとめ2アンケート実施団体等の職員に対するヒアリングの実施(担当、係長、課長等の職位を分けて各10人程度)とまとめ110月に自治体向けのアンケートを実施する。現在のところ、3団体からの協力を取り付けている。12月には集計し、結果をまとめる。2企業のアンケートの代わりに聞き取り調査を8月に行う。合わせて、データ統合の問題はあるが、WEBによるアンケート調査も行い、公務員との違いを参考として確認するデータとする。11月をめどにまとめる。3自治体職員の聞き取り調査を行う。担当、係長、課長の3クラスに分けて実施する。1月をめどにまとめる。4『政策と調査』(埼玉大学社会調査研究センター
火星探査飛行機用低レイノルズ数、高マッハ数プロペラの研究

低レイノルズ数(10の3乗のオーダ)、高マッハ数(翼端で0.5程度)で作動するプロペラ性能を、3つの風洞を用いた実験、数値計算による解析によって調べ、その設計法を検討した。主な得られた知見は以下の通りである。(1)高レイノルズ数で用いられるブレード形状設計方法が、当該レイノルズ数でも有効である。(2)当該レイノルズ数で高い最大揚抗比を持つ翼型を提案した。(3)低レイノルズ数における翼型性能に対するマッハ数の効果は、プラントルグラワート則で評価される効果よりも小さい。(4)低レイノルズ数で高効率を有するプロペラブレードのアスペクト比は、高レイノルズ数においてよりも小さい。連携研究者である東北大学浅井圭介教授の所有する火星大気風洞において、10の3乗から4乗間のレイノルズ数、0.7以下の広いマッハ数で三角翼型の性能試験が行われ、高い性能が確認された。この翼型データと10の5乗程度のレイノルズ数において有効性が確認されているAdkinsとLiebeckの方法を用いて、飛行速度50m/s時に0.36Nの推力を発生するプロペラブレードを設計した。レイノルズ数は6000程度、ティップマッハ数は0.5で作動する。推力の値(0.36N)は、宇宙科学研究所で現在、検討が進められている火星飛行機に必要な推力の6分の1である。(現在の案では、飛行機は6発のプロペラを持つ予定である。)このプロペラの性能を市販のCFD解析ソフトで解析した。さらに、宇宙科学研究所の惑星環境風洞において、上記のレイノルズ数の約2倍のレイノルズ数、約3分の1のマッハ数で性能試験を行った。(推力、トルク、効率)について、設計値、CFDによる値、風洞実験による値は、それぞれ(0.46N,0.069Nm、60%)、(0.56N,0.074Nm)、(0.54N,0.081Nm、61%)であった。1000のオーダの低いレイノルズ数、0.5を超える高いマッハ数で作動する火星飛行機用プロペラについて、3つの風洞(大阪大学風洞、東北大学火星大気風洞、宇宙科学研究所惑星環境風洞)を用いた実験、数値計算力学による解析によって調べた。その結果、得られた知見は以下の通りである。(1)低レイノルズ数での翼型データと高レイノルズ数で用いられるアドキンス・リーベックの方法によって、60%程度の高効率の火星飛行機用プロペラの設計が可能である。(2)東北大学のグループによる風洞実験によれば、上記レイノルズ数における翼型性能に対するマッハ数の効果は、高レイノルズ数において良く知られるプラントルグラワート則で評価される効果より小さい。(3)低レイノルズ数で高い揚抗比を持つ翼型を採用することで、高効率のプロペラが得られる。その様な翼型では最大揚抗比が得られる迎角で前縁剥離渦が安定に存在し、前縁剥離渦直下の翼面に働く吸引力は主に揚力方向を向いており、抗力への寄与は小さい。最大翼厚比が5%、最大翼厚比位置が前縁から30%の翼型がこの条件を満たすので、この翼型を基準としキャンバをつけ、後縁を厚くした翼型を提案した。この翼型では、上記三角翼型よりも高い最大揚抗比が得られた。(4)アドキンス・リーベックの方法では考慮できない後退角、上反角をプロペラブレードに付加すると前縁剥離渦から繋がるトレーリングボルテクスが翼上面に存在することになる。このことによって、プロペラ性能が変化する。しかし、これまでの研究では、プロペラの効率を大きく高める後退角、上反角は見つかっていない。(5)最大効率が得られるプロペラブレードのアスペクト比には最適値が存在する。アスペクト比が大きいことによる誘導抵抗の減少と、アスペクト比が小さい(コード長が大きい)ことによるレイノルズ数増加による形状抵抗の減少のトレードオフによる。アドキンス・リーベックの方法を用いて設計した複数のプロペラについて、大阪大学の風洞、宇宙科学研究所の惑星大気風洞で性能試験を行った。(アドキンス・リーベックの方法は、火星飛行機用プロペラほど低いレイノルズ数での設計に使用されてきておらず、その適用の有効性は明らかにされていない。)前者では火星より高いレイノルズ数での測定を行い、後者では風洞内の圧力を下げ火星でのレイノルズ数(1000のオーダのレイノルズ数)で測定を行った。宇宙科学研究所の惑星大気風洞は近年、圧力を下げての測定に使用していなかったため、その測定精度チェックのため前者の測定も行った。両者での測定結果に矛盾は見当たらず、惑星大気風洞での性能試験の有効性が確認できた。

あわせてCFDによる解析も行った。設計値、測定値、CFDによる計算値の一致は良好で、アドキンス・リーベックの方法が火星飛行機用プロペラの設計に使用可能であることが分かった。アドキンス・リーベックの方法が翼型性能データを利用していることからも明らかな様に、高い効率を持つ火星飛行機用プロペラを設計するためには、低いレイノルズ数で高い揚抗比を持つ翼型を選択することが必須である。そこで、火星でのレイノルズ数、すなわち1000のオーダのレイノルズ数で高い揚抗比を持つ翼型をCFDを用いて探索した。高い揚抗比が期待された翼型について、その性能を東北大学浅井圭介教授の持つ火星大気風洞において確認した。さらに、この翼型を持つプロペラ1を試作した。また、CFD解析によって、翼の後退角が推力を大きくすることが分かった。大きな推力はプロペラのコンパクト化を可能にする。火星飛行機はカプセルに収納し火星まで運ばれるために、コンパクト化が必要とされる可能性がある。CFDによって、大きな推力を発生すると予想された後退角を持つプロペラ2を試作した。火星飛行機用プロペラの設計のために必要な全作業、すなわち「アドキンス・リーベックの方法によるプロペラの設計、宇宙科学研究所の惑星環境風洞でのプロペラ性能試験、東北大学の火星大気風洞での翼型性能試験、CFDによるプロペラの性能評価」を行い、全ての作業を問題なく進められることを確認できた。次年度以降、高効率のプロペラを設計する準備が整った。よって、おおむね順調に進展していると言える。25年度が最終年度であるため、記入しない。火星飛行機用プロペラの設計方法が確立しつつある(成果1)。平成25年度に残された風洞試験によって、本設計方法が有効であると判断できる状況である。さらに、プロペラの効率を高める翼型形状の提案に成功し、後退角がプロペラのコンパクト化を可能にすることを示した(成果2)。当初の計画では(成果1)を予定していたが、(成果2)は予定を超える成果である。東北大学の火星大気風洞で取得した翼型性能、及びアドキンス・リーベックの方法で設計したプロペラについて、宇宙科学研究所惑星環境風洞、大阪大学の風洞での実験、CFD解析によって、設計性能を確認する。また、CFD解析によって、プロペラ性能を向上させる翼型、平面形を探索する。提案された翼型、平面形でのプロペラ性能は、東北大学の火星大気風洞での翼型性能試験、宇宙科学研究所惑星環境風洞、大阪大学の風洞での実験で確認する。今後は、平成24年度に試作した2種類のプロペラの性能を宇宙科学研究所の惑星環境風洞で測定し、その性能を確認する。設計時に予定された性能が確認された場合、火星でのレイノルズ数領域で作動するプロペラの設計方法の有効性が示されたと判断する。また提案した低レイノルズ数翼型をプロペラに取り入れることで高効率化が図れること、後退角をつけることでコンパクト化が可能になることも確認できる。追加の研究として、(A)非巡航時のプロペラ性能の評価。(B)主翼とプロペラの干渉について、風洞試験及びCFD解析。(C)プロペラのカプセルへの収納方法の検討。を行う。
硫酸化糖鎖とその断片化による二面性炎症調節作用の解明とアレルギー性皮膚炎症の制御

外用剤として皮膚に処方されるヘパリン類似物質などの硫酸化糖鎖は抗炎症作用を有するとされているが、一方で、急性炎症分野の研究からは硫酸化糖鎖の断片が炎症を惹起する鍵分子になり得ると報告された。薬として頻用される硫酸化糖鎖が炎症に対して起炎症・抗炎症という二面性作用を示すための構造基盤を解明することにより、ヘパリン類似物質を安全に使用するための構造上の必要条件を見出したい。さらに、糖鎖切断とそれに伴う警告因子の産生を人為的に阻害することにより、特にステロイド薬でコントロールできない皮膚疾患における炎症反応を抑制するための手立てを探索したい。
高齢老人の骨折予防に関する看護的研究-日常生活行動と重心動揺・骨密度の経時的変化との関係-

【目的】転倒による骨折予防の看護介入を明らかにする目的で、入院高齢者の日常生活行動のうち歩行状態、重心動揺および骨密度の1年間の変化と転倒との関係や、骨折に至る転倒について分析した。【研究方法】対象は、入院中の75歳以上の高齢者のうち骨密度を経年的に2回測定できた67名(男7名、女60名、平均年齢84.1±5.5歳)である。方法は、調査期間中の転倒について、転倒場所、時間、転倒者の意図や動作、転倒による損傷などの内容を把握した。期間中に転倒した32名を転倒群、転倒しなかった35名を非転倒群として、歩行状態、重心動揺、骨密度の1年間の変化および性、年齢、疾患、痴呆、過去の転倒や骨折経験、握力を比較検討した。また、期間中に転倒により骨折した高齢者8名25転倒場所については、同一患者において骨折に至った9転倒場所と骨折に至らなかった16転倒場所の特徴を比較検討した。【結果の概要】1)1年間の変化について転倒群と非転倒群を比較すると、移動方法には差がないものの転倒群に歩行可能な者が多く、1年後には低下した者が多かった。重心動揺面積は調査開始時、1年後ともに転倒群が大きく有意差をみとめた。骨密度には差がなく、いずれも低値であり骨粗鬆症の危険が高かった。なお、両群とも1年後の重心動揺面積は大きくなり、骨密度は低下していた。他の要因としては、転倒群では、痴呆の者、調査開始前の転倒や骨折経験ありの者、握力の少ない者が多かった。2)同一患者における骨折の有無別転倒の比較では、骨折に至る転倒の特徴としては、体調不良などその日の変化をみとめる場合の通常は可能な行動時や、通常は補助具を使用して歩行している者の独歩など能力以上の行動時の転倒で骨折に至る傾向が見られた。骨折に至らない転倒の特徴としては、通常から不安定だが継続的に行なっている移乗などの動作時に繰り返している転倒では骨折に至らない傾向が見られた。
カルバゾール骨格を組み込んだポルフィリン多量体の構築

ポルフィリンは広いパイ共役系を有する大環状化合物であり、可視領域に強い吸収帯を示す色素である。一方で芳香環の縮環により共役系が拡張したポルフィリンは、吸収が長波長シフトすることで近赤外領域での吸収が可能である。近赤外光は人体に無害であることから光線力学療法への応用が期待されている。カルバゾールがベンゾ縮環したピロールであることに着目し、我々はカルバゾールを出発物質として新規な縮環ポルフィリノイドの開発に成功した。このカルバゾールポルフィリンは4つのベンゾ縮環のため強い近赤外吸収を示す。本研究ではカルバゾールを組込んだ新規ポルフィリノイドやその多量体を合成することを目的としている。本年度は昨年度合成した含カルバゾールイソフロリンのパラジウム錯体の成果に関する学会発表を行った。このパラジウム錯体は反芳香族性ポルフィリンに特徴的な弱い近赤外吸収を示した。NICS計算の結果弱い反芳香族性化合物であることがわかった。興味深いことに固体状態で比較的強い近赤外吸収を示した。DFT計算の結果、固体近赤外吸収は分子間の電荷移動に基づく遷移であることが示唆された。また我々が開発した固体発光性BODIPYに軸不斉ビナフチルユニットを導入することで新規キラルBODIPYの合成を行った。ルイス酸としてジエチルアルミニウムクロリドを用いたところ、高い収率で種々のキラルBODIPYの合成に成功した。これらは溶液中だけでなく固体状態でも円偏光発光を示した。BODIPY類縁体に関して固体円偏光発光を示す初の例である。本年度はカルバゾール骨格を組込んだBODIPYの開発に成功した。興味深いことに固体発光も示した。結晶構造解析により得られた結晶のパッキングと発光の性質の関連性についても明らかにし、論文への掲載が決まった。また新規BODIPY二量体の合成にも成功している。本年度カルバゾール骨格を組込んだ新規BODIPYの開発に成功した。当初想定していなかった固体発光も示し、結晶構造との相関まで明らかにすることができた。また新規BODIPY二量体の合成にも成功し、本年度は順調である。本年度はカルバゾールポルフィリン二量体を合成し、二量体内における電子的性質相互作用について明らかにした。架橋部位や架橋スペーサーに依存し、特にカルバゾール部位をチオフェンで架橋した二量体において強い電子的相互作用が発現した。この結果はOrg. Lett.に掲載されSynfactsにも取り上げられた。また固体発光を示すカルバゾールBODIPYの開発も行っており、置換基効果および二量化における光物性の変化について明らかにした。ホウ素上の置換基効果を調査したところ、アルキンを導入した色素が固体状態でエキシマー発光することがわかった。また二量化したものは共役系の拡張により長波長シフトし、固体状態で赤色発光を示した。本年度はカルバゾールポルフィリン二量体に関する結果がOrg. Lett.に掲載されSynfacts誌にも取り上げられた。また固体発光を示すカルバゾールBODIPYの開発も順調に進行している。本年度は含カルバゾールイソフロリンのパラジウム錯体を合成し、芳香族性と近赤外吸収特性について調査した。

3種類のパラジウム錯体を合成し、構造をX線結晶構造解析により明らかにした。結晶パッキングにおいて積層構造を形成することを確認した。これらは反芳香族性ポルフィリノイドに特徴的な弱い近赤外吸収を溶液中で示した。さらに固体では分子間相互作用により比較的強いで近赤外吸収を示した。この結果はChemPlusChemに掲載された。また固体発光を示すカルバゾールBODIPYの開発も行っており、ホウ素上の置換基効果および二量化における光物性の変化について明らかにした。これらの結果はそれぞれOrg. Biomol. Chem.に掲載されInside Cover Pictureとして採用された。本年度は含カルバゾールイソフロリンの研究結果がChemPlusChemに掲載された。また固体発光を示すカルバゾールBODIPYの開発も順調に進行している。ポルフィリンは広いパイ共役系を有する大環状化合物であり、可視領域に強い吸収帯を示す色素である。一方で芳香環の縮環により共役系が拡張したポルフィリンは、吸収が長波長シフトすることで近赤外領域での吸収が可能である。近赤外光は人体に無害であることから光線力学療法への応用が期待されている。カルバゾールがベンゾ縮環したピロールであることに着目し、我々はカルバゾールを出発物質として新規な縮環ポルフィリノイドの開発に成功した。このカルバゾールポルフィリンは4つのベンゾ縮環のため強い近赤外吸収を示す。本研究ではカルバゾールを組込んだ新規ポルフィリノイドやその多量体を合成することを目的としている。本年度は昨年度合成した含カルバゾールイソフロリンのパラジウム錯体の成果に関する学会発表を行った。このパラジウム錯体は反芳香族性ポルフィリンに特徴的な弱い近赤外吸収を示した。NICS計算の結果弱い反芳香族性化合物であることがわかった。興味深いことに固体状態で比較的強い近赤外吸収を示した。DFT計算の結果、固体近赤外吸収は分子間の電荷移動に基づく遷移であることが示唆された。また我々が開発した固体発光性BODIPYに軸不斉ビナフチルユニットを導入することで新規キラルBODIPYの合成を行った。ルイス酸としてジエチルアルミニウムクロリドを用いたところ、高い収率で種々のキラルBODIPYの合成に成功した。これらは溶液中だけでなく固体状態でも円偏光発光を示した。BODIPY類縁体に関して固体円偏光発光を示す初の例である。引き続きカルバゾール骨格を組込んだポルフィリンやBODIPYの開発を行う。これまでに開発した固体発光を示すカルバゾールBODIPYに関する学会発表・論文発表を行う。また新たな色素の開発を行う。これまでに開発したカルバゾールBODIPYに関する学会発表・論文発表を行う。原料として用いる試薬が国内の試薬会社で製造未定となったため年度内に購入できなかった。ほぼ計画どおりに予算を使ったが、繰り越し金が発生した。基金のため、繰り越し金を0円にする調整をしなかった。ほぼ計画通りに予算を使用したが、繰越金が発生した。基金のため繰越金を0円にする調整をしなかった。残額は学会発表や論文発表のための経費として使用する予定である。
免疫チェックポイント阻害薬による内分泌障害：臨床像から発症機序に迫る

本研究では、免疫チェックポイント阻害薬に特有な有害事象(irAE)の中でも頻度の高い内分泌障害について、診療に役立つ所見を提供し、さらには発症機序の解明を目指す。京都大学医学部附属病院の診療データを解析し、甲状腺機能異常、下垂体機能異常、1型糖尿病それぞれの特徴を明らかにする。また我々の先行研究において、甲状腺機能異常を発症した方が生命予後が良い傾向が見られており、「甲状腺と癌の共通抗原に対する自己抗体が産生される」という仮説に基づき、各臓器に対する新規の自己抗体を探索する。
金属ナノ微粒子触媒作用と半導体光触媒作用のシナジー効果

金属を担持したNb205の特性を調べる為に,まず,Nb205上でのアルコール光酸化反応の反応機構を明らかにする必要がある。UV/VISスペクトル,作用スペクトル測定,FT-IRスペクトル,ESRスペクトルおよび速度論解析により検討した.反応の経路は,まずNb205光触媒に暗中にてアルコールが吸着し,アルコキシド種を生成するすることを主にFTIRスペクトルにより明らかにした.これに光照射を行なうと,Nb205光触媒表面に生成した表面錯合体が光活性化され脱水素がおこりアルキルラジカルを生成する事が分かった。このアルキルラジカルは100K程度の低温では安定に存在するが,室温では不安定で即座にカルボニル化合物へと変換される.これに伴い還元されたNb205が酸素によって再酸化されることで,触媒サイクルが回ると考えられる.分子状酸素の反応への関与の様式が明らかとなった。また,速度論解析により,アルコール光酸化反応における律速段階は,生成物の脱離段階であることがわかった.反応温度を上げる事により,速度を増加させる事ができる。さらに,アルコールの吸着により生成した表面錯合体は,Nb205自身のバンドギャップより長波長側の光を吸収し活性化され反応を進行させることができることが分かった.この知見をもとに,パラジウムの効果について調べた。パラジウムは,生成物の脱離を促進する事がわかったが,逆に,特定のカルボニル化合物により,表面がブロックされてしまい,失活も早い。パラジウム自身の触媒活性も,光照射による熱で加速されており,シナジー効果が達成されているようである。
ベイズ推定によるモニタリング時の定量的破損確率・リスク評価手法の検討

本研究は構造ヘルスモニタリングシステムのCBM手法としての実用化のため、逆問題解析等での損傷評価において、損傷寸法等の構造状態だけでは無く構造信頼性の定量指標として,破損確率を定量的に算出する手法の確立を目的とし研究を実施した。平成30年度は前年度検討の継続と共に,(1-2)破損確率を低減する損傷同定手法の検討を中心に、(2)RBMへの適用の試行を行った。損傷評価の結果に基づき保全を行う場合,事故発生につながると想定される損傷寸法(以下,破損発生損傷寸法)よりも小さい損傷では損傷を見逃しても破損は発生せず,また破損発生損傷寸法を大きく超える損傷では,多少の過小評価を行った場合でも十分大きな損傷と評価するため,これらの範囲の誤御評価は結果に大きな影響を及ぼさない。モニタリングでの誤評価による事故発生等を未然に防ぐには,その中間領域の損傷評価精度を向上させることが重要となる.そこで本研究では,モニタリングデータから損傷程度ではなく,破損発生確率をベイズ推定により定量評価する手法の構築を行った。また構築手法にて,直接破損発生確率を評価することで,構造リスクを軽減するには,発生率の高い小損傷および作用外力により異なる破損確率上昇の精度が重要であることを明らかとした。本研究では,過小評価による事故発生の事故リスク,過大評価による不要な検査発生の経済リスクの二つにリスクを分割した。小損傷の誤評価が結果として補修対応の閾値を引き上げてしまい,経済リスクだけでなく事故リスクの上昇につながるため,特に小損傷の評価精度が重要であることを明らかにした。また,実環境での腐食評価データでの状態評価および工学的リスクの時間的推移評価を実施し,同様に小損傷の評価精度を重視した評価をすることが,将来のリスク軽減につながることを明らかにした。本研究は構造ヘルスモニタリングシステムのCBM手法としての実用化のため、逆問題解析等での損傷評価において、損傷寸法等の構造状態では無く、破損確率を定量的に算出する手法の確立を目的とし研究を実施している。平成28年度は(1-1)ベイズ推定を用いた真の損傷寸法の発生確率推定および破損確率評価法の検討、(1-2)破損確率を低減する損傷同定手法の検討、(2)RBMへの適用試行の検討を行った。(1-1)としては、汎用の統計データ解析言語であるR上に提案するベイズ推定を用いた破損確率定量評価法の実装を行った。また、電気抵抗変化法による複合材料平板の層間はく離同定へと適用し、提案手法および構築したシステムにより、破損確率が評価可能であることの確認を行った。結果、外力より想定される破損開始寸法近傍をより下側の評価結果を得た場合から破損確率が上昇し、損傷寸法の増大に伴い増加、飽和することが確認され、本手法により有効に破損確率が評価可能であることが確認された。(1-2)は、提案手法による破損確率評価の損傷評価法へのフィードバックをおこなう物である。適用対象では、全損傷寸法領域の評価精度を均等に向上させるのでは無く、上記の破損開始寸法近傍の損傷評価精度を重点的に上昇させることで、全体のリスクが低減することが確認された。(2)は実用化のための検討で有り、本年はリスクを経済リスク・安全リスク二つに分割し、同一の安全リスク下において、経済リスクを低減する手法の検討を行った。研究計画に示したよう、本研究は(1)常時計測に基づく許容外損傷を安全な損傷と推定する確率の評価およびそれに基づく破損確率評価法の構築、(2)破損確率評価を用いたリスクベース保全計画の検討(3)破損確率を低減する損傷評価手法の検討、以上3つの課題について検討を行っている。平成28年度は(1)を重点的に行い、システム構築および実験的な損傷同定問題への適用から提案手法および構築したシステムの有効性検討を行った。システムはR言語にて構築し、(i)逆問題解析による損傷評価(ii)ベイズ推定による真の損傷寸法発生率の推定(iii)残留強度分布の推定(iv)限界状態関数法による破損確率評価を行うアルゴリズムの構築を実施した。なお、破損モードは座屈損傷を想定し、作用外力としては15mmの層間剥離が生じた場合に50%の確率で(下側1%で14.5mm)で破損するよう定義した。結果、評価誤差もあることから9mm程度の寸法から破損確率が上昇し、15mm程度で急上昇、17mm近傍でほぼ100%に飽和することが確認された。結果提案手法による破損確率評価が有効に機能することが確認できている。また多くの損傷評価法では、損傷が小さい場合から非常に大きい場合までの全領域で評価誤差を低減することが主眼となっているが、(3)の検討に適用した結果、破損確率を低減するには、全領域では無く、特定の領域の高精度化が重要であることが確認された。なお(3)に関しても(1)で構築したシステムを活用した検討を開始しており、ケーススタディから評価法が有効に機能し、それぞれの検討へ進行可能であることが確認できている。平成29年度は前年度検討の継続と共に,(1-2)破損確率を低減する損傷同定手法の検討、(3)他の損傷同定手法への展開の検討を行った。

(1-2)は,提案手法による破損確率評価の損傷評価法自体へのフィードバックをおこなう物である.すなわち提案手法では,特定の評価誤差を有する損傷評価手法を用いた場合に,その評価結果から現状の破損確率を評価する手法であるが,本検討では破損確率を低減するための損傷評価法自体の改善の検討を行った.(1-1)の検討では,損傷評価結果よりその評価誤差に起因する破損発生確率を定量評価する手法の構築を行った.損傷の評価結果に基づき保全を行う場合,想定される破損発生寸法よりも小さい損傷では破損は発生せず,また破損発生寸法を大きく超える損傷では,多少の過小評価を行った場合でも十分大きな損傷と評価するため,これらの範囲の誤御評価は結果に大きな影響を及ぼさず,評価結果の誤差による破損の発生を軽減するにはその中間領域の損傷評価精度を向上させることが重要となる.本年度の検討では,特定領域の学習データ数を増大させ,その領域の評価精度を改善する重点回帰法を用いた破損隔離低減法の検討を行った.本年度の検討では,1ピーク型の重み関数を用いることで,破損発生寸法より,さらに小さい領域にピークを設定することで,破損確率を低減可能であること明かとした.(3)では本年度は深層学習法の深層学習法の提案手法への適用を行い,提案手法の汎用性を明らかとした.研究計画に示したよう、本研究は(1-1)常時計測に基づく許容外損傷を安全な損傷と推定する確率の評価およびそれに基づく破損確率評価法の構築、(1-2)破損確率を低減する損傷同定手法の検討(2)RBMへの適用試行(3)他の損傷同定法への展開、以上3つの課題について検討を行っている。平成29年度は(1-2)を重点的に行い、損傷評価誤差では無く破損確率を低減する損傷評価法について検討を行った.また,(1)の継続とおよび拡張として(3)を行い,深層学習を用いた損傷評価法の検討及び同損傷評価法を用いた場合の破損確率評価手法の構築及び有効性の検討を行った.前者の検討では前年同様座屈損傷を想定し、作用外力としては15mmの層間剥離が生じた場合に50%の確率で(下側1%で14.5mm)で破損するよう定義した。破損確率低減のため,特定の領域の評価誤差を低減する評価法としては,学習時に特定の領域の学習点数を増加させる重点回帰法を用いた.結果、破損確率が上昇する評価結果9mmよりも小さい5mm近傍の損傷評価誤差を低減することが,破損確率を低減させ,結果経済リスクを低減することを明らかとした.なお,本研究ではリスクを事故リスク・経済リスクの二つに分割し,事故リスク一定化での経済リスクの低減の検討を行った.両リスクは特定の損傷寸法以上の評価を得た際に補修をすると仮定した場合に,それぞれ事故が生じる確率,不要な補修を生じる確率とし,それぞれ特定損傷寸法以下の任意の評価結果の発生率とその際の破損確率の積の和, (1-破損確率)と評価結果の発生率の積の和とした.また後者の検討では,深層学習による層間はく離同定の検討を行い,前者と同様の領域の重点化を行うことで,同様の効果を得られることを確認した.また,(2)の検討として実機を想定し,影響度の異なる複数の損傷モードが発生しうる場合について検討を行っている.本研究は構造ヘルスモニタリングシステムのCBM手法としての実用化のため、逆問題解析等での損傷評価において、損傷寸法等の構造状態だけでは無く構造信頼性の定量指標として,破損確率を定量的に算出する手法の確立を目的とし研究を実施した。平成30年度は前年度検討の継続と共に,(1-2)破損確率を低減する損傷同定手法の検討を中心に、
人工デザイン膜タンパク質を用いた受容体の細胞外領域認識抗体作製法の開発

前年度に作製した、ループ部分と膜貫通ヘリックスの間にスペーサーを挿入することで膜貫通ヘリックスを人工的に延長し、ループ部分が膜から露出しやすくした改変ヒスタミン受容体H1 (HRH1)をマウスに免疫し、細胞外領域抗体の誘導を評価した。免疫した人工デザイン抗原は、3アミノ酸残基のフレキシブルリンカーを膜貫通ドメインと細胞外ループの間にそれぞれ挿入したSpacer inserted HRH1と、膜貫通ドメインの細胞外側の末端3アミノ酸を反復することで膜貫通領域を伸張したElongated TM HRHの2種である。改変HRH1 2種をコムギ無細胞膜タンパク合成系を用いて調製し、それぞれ1mgの免疫抗原を得た。各抗原をそれぞれ3頭のマウスに2週おき計4回の免疫と採血を行い、マウス抗血清に含まれるポリクローナル抗体を解析した。Western blotとBiLIA法(ビオチン化プロテオリポソームとAlphaScreenを用いた相互作用解析)では、Spacer inserted HRH1抗血清、Elongated TM HRH抗血清のいずれもが野生型ヒトHRH1に反応した。次いでHRH1を一過性発現させたHek293A細胞を用いたFACS解析を実施したところ、Spacer inserted HRH1抗血清、Elongated TM HRH抗血清のいずれもが細胞外領域に結合した。このことは、膜貫通領域を延長した人工膜タンパク質を免疫することで、狙い通りに細胞外領域に結合する抗体を誘導できたことを示している。最後に、血清から精製したポリクローナル抗体がHRH1の阻害活性を有するかどうかをラジオリガンドアッセイを用いて評価した。抗血清をProtein Gセファロースとゲル濾過にかけてポリクローナル抗体精製した。HRH1とトリチウムラベルしたH1リガンドの結合反応に精製したポリクローナル抗体を添加し、ラジオリガンド結合量を測定したが、抗体添加による阻害活性を確認することはできなかった。GPCRの細胞外側領域に結合する抗体を効率的に取得するための人工デザイン抗原の作製を行った。ヒスタミン受容体HRH1を基にした人工デザイン抗原を2種類作製した。一つはヒトのHRH1細胞外側領域と、マウスのHRH1細胞内領域の配列をもつキメラ抗原である。内側領域を免疫動物であるマウスの配列にする事で免疫寛容によって内側配列に対する抗体が誘導される事を抑制し、結果的に外側認識抗体の生産が促される事を期待する抗原である。キメラ抗原の立体構造が正しく折りたたまれているかどうか、培養細胞を用いたSheddingアッセイで確認した。キメラHRH1を発現させたHek細胞にヒスタミンで刺激を加えるとGタンパク質の応答がみられた事から、キメラ抗原は機能的であることが確認された。もう1つはヒトの細胞外領域(ループと膜貫通領域の外側)がタンデムに繋がった細胞外領域抗原である。こちらはGPCRとしての構造・機能は損なわれるが、細胞外ループを抗原として効果的に提示できると期待される。作製したコンストラクトを用いて、コムギ無細胞系を用いて抗原タンパク質の大量調製を行った。野性型HRH1,キメラHRH1,細胞外ループHRH1の3種とも、コムギ胚芽抽出液1mLあたり1mg以上の高い生産効率で合成できる事を確認した。無細胞合成をスケールアップし、それぞれの抗原を数mg調製し、免疫に用いた。無細胞合成した野性型及び人工デザインHRH1抗原をマウス10匹ずつに免疫し、抗血清を得た。現在、抗血清の解析を進めている。計画で予定していた人工デザイン抗原の構築、無細胞系を用いた合成テストを完了した。数mgの免疫抗原を大量生産し、マウスへの免疫を実施した。計画していたスケジュール通り実験を遂行できている事から、概ね順調に進展していると言える。前年度、無細胞合成ヒスタミン受容体H1 (HRH1)の野性型及び人工デザイン抗原2種を免疫したマウス血清をWestern blotting、フローサイトメトリーなどを用いて解析した。野性型抗原とキメラ抗原を免疫した個体ではHRH1に対する抗体が検出された。しかし抗原HRH1のN末端を切除すると結合しなくなったことから、誘導されたのはHRH1のN末端に結合している抗体であり、ループやポケット領域に結合する抗体は誘導されていなかった。一方で、細胞外領域抗原を免疫した個体ではHRH1に対する抗体は誘導されなかった。人工膜タンパク質の局所構造が大きく崩れ、抗原として機能しなかったものと考えられた。以上の結果を受け、新たな抗原デザインに着手した。HRH1の立体構造モデルと脂質二重膜の厚さを考慮した結果、HRH1のループ領域は非常に短く、ほぼ脂質膜に埋まっていることに着目した。膜貫通ヘリックスを人工的に延長し、ループ部分が膜から露出しやすくするデザインを検討した。基本コンセプトとして、ループ部分と膜貫通ヘリックスの間にスペーサーとなるアミノ酸を1から5残基挿入した。デザインした人工膜タンパク質を無細胞合成し、ラジオリガンドアッセイによりリガンド結合能を評価した。1残基及び3残基のスペーサーを挿入した人工デザインHRH1は野性型と同等以上の結合能を示した。一方で、5残基のスペーサーを挿入したHRH1は結合活性が著しく低下した。RI標識していないリガンドとの競合実験で、人工デザインHRH1とラジオリガンドの結合が特異的であることを確認した。ラジオリガンドアッセイの結果から、結合能を有する人工デザインHRH1を2種選定し、免疫に供するため、無細胞合成により1 mgの抗原を調製した。

これらの抗原による細胞外ループ抗体誘導を評価するため、マウスへの免疫を準備している。フローサイトメトリーなどを用いたマウス抗血清の評価を完了したこと、新たなコンセプトに基づく細胞外ループ伸長HRH1抗原デザインを考案し、ラジオリガンドアッセイを用いて人工HRH1抗原の活性評価を行ったことなどから、概ね順調に進展していると言える。前年度に作製した、ループ部分と膜貫通ヘリックスの間にスペーサーを挿入することで膜貫通ヘリックスを人工的に延長し、ループ部分が膜から露出しやすくした改変ヒスタミン受容体H1 (HRH1)をマウスに免疫し、細胞外領域抗体の誘導を評価した。免疫した人工デザイン抗原は、3アミノ酸残基のフレキシブルリンカーを膜貫通ドメインと細胞外ループの間にそれぞれ挿入したSpacer inserted HRH1と、膜貫通ドメインの細胞外側の末端3アミノ酸を反復することで膜貫通領域を伸張したElongated TM HRHの2種である。改変HRH1 2種をコムギ無細胞膜タンパク合成系を用いて調製し、それぞれ1mgの免疫抗原を得た。各抗原をそれぞれ3頭のマウスに2週おき計4回の免疫と採血を行い、マウス抗血清に含まれるポリクローナル抗体を解析した。Western blotとBiLIA法(ビオチン化プロテオリポソームとAlphaScreenを用いた相互作用解析)では、Spacer inserted HRH1抗血清、Elongated TM HRH抗血清のいずれもが野生型ヒトHRH1に反応した。次いでHRH1を一過性発現させたHek293A細胞を用いたFACS解析を実施したところ、Spacer inserted HRH1抗血清、Elongated TM HRH抗血清のいずれもが細胞外領域に結合した。このことは、膜貫通領域を延長した人工膜タンパク質を免疫することで、狙い通りに細胞外領域に結合する抗体を誘導できたことを示している。最後に、血清から精製したポリクローナル抗体がHRH1の阻害活性を有するかどうかをラジオリガンドアッセイを用いて評価した。抗血清をProtein Gセファロースとゲル濾過にかけてポリクローナル抗体精製した。HRH1とトリチウムラベルしたH1リガンドの結合反応に精製したポリクローナル抗体を添加し、ラジオリガンド結合量を測定したが、抗体添加による阻害活性を確認することはできなかった。次年度は、免疫したマウス抗血清の解析を進め、外側認識抗体の誘導の有無をFACS、Western blotting, AlphaScreenなどを用いて確認する。細胞外領域に結合する抗体が確認できた場合、抗体の機能解析を実施する。また、再度免疫を行い、モノクロ抗体の取得を検討する。細胞外領域に結合する抗体が誘導されていなかった場合、抗原デザインの変更、または免疫動物の変更などを検討する。最終年度は、新たにデザインした人工HRH1抗原をマウスに免疫し、細胞外ループ結合抗体の誘導をフローサイトメトリーなどを用いて評価、確認する。細胞外領域に結合する抗体の誘導が確認された場合、シェディングアッセイなどを用いて抗体の機能解析を実施する。
アモルファスシリコンの極薄膜内における電子の挙動とそのデバイスへの応用

本研究では、まず、アモルファスシリコンを用いたトランジスタの活性層膜を極めて薄くすると、(1)電流径路の断面績の減少、(2)光路長の減少による光吸収の減少、(3)表面再結合の増加による光励起キャリヤ数の減少、および(4)量子効果による光吸収係数の減少により、洩れ電流が著しく減少できることだけではなく、単位ゲート電極面積当たりの局在準位密度が減少するので、動作電流が大きくなることを、初めて指摘した。次に、現実的な局在準位分布を仮定した理論解析により、アモルファスシリコンを10nm以下に超薄膜化すると移動度の増加が起きると予測した。また、裏面の電気的特性が極めて大きな影響をおよぼすことを指摘した。次に、従来のプラズマCVD法を用いて、超薄膜アモルファスシリコントランジスタを試作してその特性を評価した。その結果、膜厚が20nm程度以上では、理論予測と一致した傾向を示すが、20nm以下の膜厚では、動作電流が急激に減少することが明らかとなった。理論と実験との不一致の原因は、アモルファスシリコン膜が島状に堆積したことに基づくと考えた。そして、この解決策として、まずアモルファスシリコンの核を大量に作ってから、高品質アモルファスシリコン膜を堆積するという2段階堆積法を提案し、理論的解析により、本方法の有効性を明らかにした。さらに、実験的にも、全膜厚が14nmでも大きな動作電流が得られる事を実証し、5nmの膜厚のトランジスタが動作することも確かめた。また、超薄膜では、界面の重要性が相対的に高まるので、良好な界面を実現できる低温熱酸化法を考案した。そしてこれらを総合して、自己整合形トランジスタが実現した。また、超薄膜化が電荷結合デバイスの性能を向上させることなども明らかにした。