hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射光Ｘ線を用いた異常原子価遷移金属化合物の精密構造解析と秩序状態の直接観測

これらの結果は、ソフト化学反応によりCrの価数が3価より高価数になったことを示唆しており、ソフト化学手法を用いることで高価数状態のCr化合物が合成可能であることを示している。ソフト化学反応により合成したクロムスピネル化合物においても同様の結果を得ることに成功した。また、本研究の中心となる逐次構造相転移を示す層状物質CrSe2の構造物性研究においても成果が得られた。放射光粉末X線回折による構造解析の結果、1段階目の相転移においてCrの1次元的なクラスターが形成され、2段階目の相転移においてそのクラスターパターンが変化することが明らかになった。今後このクラスター形成の駆動力となる不安定性を明らかにすることで、CrSe2の構造相転移の起源およびCr4+という異常原子価のCrの役割を明確化できると考えている。単結晶の合成手法の検討と放射光X線回折測定を組み合わせてフィードバックをかけながら研究を進めることで、従来よりも純良な試料を得ることができた。今後より最適な合成条件を明らかにできれば、精密構造解析を行うことが可能な結晶性の良い単結晶試料を得られる可能性があると期待できる。また、放射光粉末X線回折測定を行うことで、CrSe2の2段階の相転移に伴う構造変化が明らかになりつつある。今後さらに単結晶X線回折測定とも組み合わせて、構造解析を行うことで、CrSe2の基底状態における電子状態が明らかになることが期待される。さらに、異常高価数のCrを含む化合物の電子状態を多角的に調べるため、新たにEXAFS測定やXANES測定に着手し、その解析を現在進めている。局所構造も含めて議論を進めることで、異常原子価化合物の電子状態がより明確になることが期待できる。このような成果を国内学会、アメリカ物理学会で発表し、さらに学術論文を執筆・投稿中である。これらのことを踏まえると、研究の進展はおおむね順調である。本研究課題は、異常原子価元素をもつ化合物の特異な電子状態および物性の起源を、放射光X線を用いた構造物性研究により、明らかにすることを目的としている。最終年度は、異常高価数のCr4+をもつ層状化合物CrSe2やそのアニオン置換試料の放射光X線回折測定、EXAFS測定およびその解析を推進し、本系の特異な多段階構造相転移の機構を解明した。CrSe2の放射光粉末X線構造解析から、本系の逐次構造相転移が、CrSe2層内のCrの直線型の三量体の逐次的な形成と、CrSe2層間のSe間の結合形成により特徴づけられ、さらに本系の逐次相転移がこれらの競合・協力現象により引き起こされることが明らかとなった。さらに層間のSe間の結合の強さを変化させるアニオン置換を行うことで、構造・磁性・伝導性を制御できることを見出した。本研究成果は、異常高価数のCrをもつ化合物においては、近接するCr間に加えてアニオン間にも強い相互作用が生じ、新奇な構造変化や磁気・伝導現象や新機能が誘起される可能性を示唆している。本プロジェクトの成果の一部は、米国物理学会誌、化学会誌に掲載され、さらに研究成果に関連した講演に招待されるなど評価されている。また、本研究で開拓した物質の試料提供も進めており、本研究で見出された異方原子価をもつ化合物の物理が、より発展していくことが今後期待される。このように、本研究では、物質合成と放射光X線を組み合わせた多角的な研究を推進することにより、異常高価数化合物の新しい側面を明らかにすることができた。まず、CrSe2およびS置換
円錐孔底ひずみゲ-ジを用いた初期応力測定法に関する研究

この研究は,簡便かつ経済的に初期応力状態を決定する新しい方法,即ち円錐状に仕上げたボ-リング孔底にモ-ルドひずみゲ-ジを接着し,オ-バ-コアすることによって,単一のボ-リング孔を用いて初期応力状態を決定する方法を提案し,現位置試験を通じてその実用化を確認したものである.得られた主な成果を以下に示す.1)測定法に関する成果a)境界要素法を適用して,円錐孔底形状に対する応力感度係数(単位応力のによって生じる円錐孔底壁面上のひずみ値)および先行探り孔を有する円錐孔底形状(改良型)に対する応力感度係数を精度よく求めた.b)最小2乗法を用いて,任意数の測定値に対する観測方程式を構成した.c)1つの円錐孔底でのひずみ測定から,測定地点の初期応力状態を精度よく決定することができた.2)測定機器および実施関連の成果a)クロスゲ-ジを6組埋設した12成分円錐形状ひずみゲ-ジセル(軟らかいモ-ルドゲ-ジ)を開発し,円錐孔底で簡便にひずみ計測をする方法を確立した.b)アンボンド加速度計を用いて,円錐モ-ルドゲ-ジセルの方向を確定するよ方法を考案した.c)円錐孔底仕上げ用のダイアモンドビットを開発し,その性能をテストし,実用化した.d)ボ-リング機械のスイベルを改良し,オ-バ-コアリング中でも連続なひずみ計測を可能とした.e)円錐孔底前方に小口径の先行探り孔を掘削し,孔底以奥の岩の状態を確認する方法を考案した(1)a)参照).この研究は,簡便かつ経済的に初期応力状態を決定する新しい方法,即ち円錐状に仕上げたボ-リング孔底にモ-ルドひずみゲ-ジを接着し,オ-バ-コアすることによって,単一のボ-リング孔を用いて初期応力状態を決定する方法を提案し,現位置試験を通じてその実用化を確認したものである.得られた主な成果を以下に示す.1)測定法に関する成果a)境界要素法を適用して,円錐孔底形状に対する応力感度係数(単位応力のによって生じる円錐孔底壁面上のひずみ値)および先行探り孔を有する円錐孔底形状(改良型)に対する応力感度係数を精度よく求めた.b)最小2乗法を用いて,任意数の測定値に対する観測方程式を構成した.c)1つの円錐孔底でのひずみ測定から,測定地点の初期応力状態を精度よく決定することができた.2)測定機器および実施関連の成果a)クロスゲ-ジを6組埋設した12成分円錐形状ひずみゲ-ジセル(軟らかいモ-ルドゲ-ジ)を開発し,円錐孔底で簡便にひずみ計測をする方法を確立した.b)アンボンド加速度計を用いて,円錐モ-ルドゲ-ジセルの方向を確定するよ方法を考案した.c)円錐孔底仕上げ用のダイアモンドビットを開発し,その性能をテストし,実用化した.d)ボ-リング機械のスイベルを改良し,オ-バ-コアリング中でも連続なひずみ計測を可能とした.e)円錐孔底前方に小口径の先行探り孔を掘削し,孔底以奥の岩の状態を確認する方法を考案した(1)a)参照).この研究は,円錐形状に仕上げたボ-リング孔底にひずみゲ-ジを接着した後オ-バ-コアすることによって,単一のボ-リング孔を用いて地山の初期応力状態を決定する方法を検討したものである。なお,オ-バ-コアリング方法としては,ボ-リング孔径と同じもの(同径オ-バ-コア法という)の可能性も検討した。研究成果の概要は以下の通りである。本年度の研究計画に従って研究を進め,次の成果を得た。1)円錐孔底形成のための技術の開発:円錐孔底状に仕上げるためのビットを試作し,室内及び原位置での試験により,技術の開発及び習得を行った。これはほぼ完成されている。2)オ-バ-コアリング技術の開発:特に同径オ-バ-コアリング技術について検討し,原位置試験によってその信頼性を確認した。3)モ-ルドひずみゲ-ジの開発と改良:円錐形状でモ-ルドひずみゲ-ジを開発試作した。室内試験を通じて改良を加え,中約50mmの小口径のものを開発し,原位置試験により実用性を確めた。4)ひずみゲ-ジ接着技術と位置確定:モ-ルドゲ-ジを用い,端末部に挿入棒脱着用のソケットを埋設した。鉛直方向には,挿入棒先端に高感度のアンボンド加速度計により確定する方法を開発した。なお,接着及び養生についても検討した。5)オ-バ-コアリングによって生じた測定ひずみから初期応力を求めるための変換行列の決定:これについては積分方程式法を適用して高精度の変換行列を決定した。なお,ここでは12成分測定に対して,最小2乗法を適用した。以上のように,本年度はほぼ計画通りの成果を得た。この研究は,簡便かつ経済的に初期応力状態を決定する新しい方法,即ち円錐状に仕上げたボ-リング孔底にモ-ルドひずみゲ-ジを接着し,オ-バ-コアすることによって,単一のボ-リング孔を用いて初期応力状態を決定する方法を提案し,現位置試験を通じてその実用化を確認したものである.得られた主な成果を以下に示す.1)測定法に関する成果a)境界要素法を適用して,円錐孔底形状に対する応力感度係数(単位応力のによって生じる円錐孔底壁面上のひずみ値)および先行探り孔を有する円錐孔底形状(改良型)に対する応力感度係数を精度よく求めた.

b)最小2乗法を用いて,任意数の測定値に対する観測方程式を構成した.c)1つの円錐孔底でのひずみ測定から,測定地点の初期応力状態を精度よく決定することができた.2)測定機器および実施関連の成果a)クロスゲ-ジを6組埋設した12成分円錐形状ひずみゲ-ジセル(軟らかいモ-ルドゲ-ジ)を開発し,円錐孔底で簡便にひずみ計測をする方法を確立した.b)アンボンド加速度計を用いて,円錐モ-ルドゲ-ジセルの方向を確定するよ方法を考案した.c)円錐孔底仕上げ用のダイアモンドビットを開発し,その性能をテストし,実用化した.d)ボ-リング機械のスイベルを改良し,オ-バ-コアリング中でも連続なひずみ計測を可能とした.e)円錐孔底前方に小口径の先行探り孔を堀削し,孔底以奥の岩の状態を確認する方法を考案した(1)a)参照).
ナノテクノロジーを利用した革新的血管再生治療法の開発

前年度までに、PHD2のsiRNAによるノックダウンによって、マウス下肢虚血モデルの治療が可能になることが確認されたために、本年度は、HIF-1αを制御する他の因子に関して検討を行った。具体的には、前年度までの研究において転写因子Ying Yang 1(YY1)がHIF-1αを正に制御していることが確認されたために、本年度は、siRNAによるYY1のノックダウンに基づくがん治療の可能性に関して検討を行った。YY1は、がん細胞で過剰発現しており、p53の発現量を負に制御することが報告されており、siRNAによるYY1のノックダウンは、がんの分子治療の有効なアプローチとなりうる。研究の結果、低酸素でYY1を抑制することによりHIF-1□タンパク質の減少、HIF-1転写活性の低下及びHIF-1標的因子発現の減少がもたらされることが確認された。これらの結果は、低酸素状態でYY1がHIF-1□を制御することを示唆している。これに関して、免疫沈降によって、YY1とHIF-1□の直接的な相互作用も確認されている。一方、YY1に対するsiRNAを安定発現させたがん細胞を用いて肺転移モデルを作成したところ、YY1のノックダウンによってがんのコロニーが減少することが確認された。また、YY1のノックダウンによるHIF-1の抑制はp53非依存的であることも確認された。これらの結果より、YY1はp53に非依存的に悪性腫瘍に対して治療効果をもたらすことのできる有望な治療ターゲットになるものと考察された。本研究では、血管新生のキーファクターであるHypoxia Inducible Factor-1α(HIF-1α)のプロテアソーム分解を掌っているProlyl Hydroxylase Domain-2(PHD-2)をsiRNAでノックダウンすることによって、HIF-1αを安定化させ、HIF-1α下流のVEGF等の血管新生因子群の発現上昇を促すという新規コンセプトに基づくsiRNAを利用した血管再生治療を確立することを目指しているが、本年度は、培養細胞に対してPHD2-siRNA発現プラスミドを遺伝子導入することに伴う遺伝子発現変化を定量PCRによって評価した。マウス筋芽細胞C2C12細胞に対してnormoxiaおよびhypoxia条件下でFuGene6を用いて上記のプラスミドの遺伝子導入を行ったところ、co-transfectionしたhypoxia応答性プロモータ(5×HRE)を有するルシフェラーゼ発現プラスミドの遺伝子発現上昇が確認され、血管新生因子として知られるVEGF, Ang-1, HGF, FGF2に加え、グルコーストランスポーター1(Glu-1)、ヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)の遺伝子発現の上昇が確認された。これらの遺伝子発現上昇は、hypoxia条件下においてさらに顕著であることも明らかになった。さらに、VEGF,HGF,FGF2,HO-1,Ang-1の発現に関しては、Western blottingによるタンパク質レベルでの発現上昇も確認された。ここでHIF-1の下流遺伝子ではないFGF2の遺伝子発現が上昇したことは非常に興味深く、今後詳細なパスウェイの解明が必要である。以上の結果は、PHD2-siRNA発現プラスミドの導入が血管再生に非常に有効であることを示唆する結果であるものと考えられる。本研究では、血管新生のキーファクターであるHypoxia Inducible Factor-1α(HIF-1α)のプロテアソーム分解を掌っているProlyl Hydroxylase Domain-2(PHD-2)をsiRNAでノックダウンすることによって、HIF-1αを安定化させ、HIF-1α下流のVEGF等の血管新生因子群の発現上昇を促すという新規コンセプトに基づくsiRNAを利用した血管再生治療を確立することを目指している。本年度は、下肢虚血モデルを作成し、PHD2-siRNA発現プラスミドを局所i.v.投与によって虚血部位に遺伝子導入した後、経時的にレーザードップラー血流計による血流画像化を行なったところ、下肢における大幅な血流量の改善が認められた。そこで、このメカニズムを解明するためにin vivo実験で得られた組織片におけるVEGF,Ang-1,HGF,FGF2、グルコーストランスポーター1(Glu-1)、ヘムオキシゲナーゼ1(HO-1)の発現量をリアルタイムPCRおよびウエスタンブロッティングにより評価した。その結果、これらの遺伝子群の発現上昇が認められ、上記の下肢血流量の改善に寄与していることが示唆された。これらの結果は、PHD-2のノックダウンによって、血管新生だけでなく組織修復も促進される可能性を示唆するものと思われる。

これに関して、免疫沈降によって、YY1とHIF-1□の直接的な相互作用も確認されている。一方、YY1に対するsiRNAを安定発現させたがん細胞を用いて肺転移モデルを作成したところ、YY1のノックダウンによってがんのコロニーが減少することが確認された。また、YY1のノックダウンによるHIF-1の抑制はp53非依存的であることも確認された。これらの結果より、YY1はp53に非依存的に悪性腫瘍に対して治療効果をもたらすことのできる有望な治療ターゲットになるものと考察された。
力学的要因からみた椎間板代謝と変性の生理化学、とくにIGF-1受容とその分泌

proteoglycan合成促進作用を有するインシュリン様成長因子(以下IGF-1)を介した椎間板基質代謝調節機構を検討した。IGF-1のmRNAの発現の有無(in site hybridization法)より椎間板細胞がIGF-1の合成分泌能があるかどうかを、免疫組織化学染色により細胞膜表面のIGF-1受容体の存在を検証した。さらに椎間板の細胞培養系(in vitro)ならびに生体椎間板細胞(in vivo)の両者において比較検討し以下の結果を得た。1.椎間板髄核培養細胞(in vitro)においては髄核細胞よりIGF-1のmRNAが発現されていること、また細胞表面にIGF-1受容体が存在することが確認された。椎間板髄核の培養細胞はIGF-1添加にり基質合成は促進されることより、IGF-1のauto/paracrine機構を介した基質合成調節機構が存在することが世界で初めて実証された。2.生体椎間板(in vivo)では年齢によりIGF-1のmRNAの発現の差異を認めた。胎児牛椎間板脊索細胞ではmRNAの発現が活発に認められた。一方成牛椎間板ではin vitro培養細胞系ではmRNAは発現したが、in vivo髄核細胞ではほとんど認められなかった。以上よりIGF-1を介する椎間板の基質合成調節機構は成人期に比べて成長期により関与しているといえよう。椎間板の基質代謝調節機序は成長過程や細胞の環境変化に応じて複雑な様相を呈するといえる。今後は人腰椎の変性椎間板における基質代謝の実態解明が望まれる。
光機能化処理による低侵襲ショートインプラントシステムの開発

本研究の目的は、インプラントオーバーデンチャーに特化した低侵襲インプラントシステムを開発し、顎堤が高度に吸収した無歯顎高齢患者の機能回復を目指すことである。バイオメカニカル試験の結果より、試作チタンインプラントを光機能化することで骨-インプラント結合強度が有意に増大することが確認できた。また、その効果は逆トルク試験よりも押し込み試験において顕著にあらわれた。本研究の成果より、「最大の耐押し込み荷重、最小の耐トルク荷重」を特徴とする低侵襲ショートインプラントの開発にこの光処理機能化技術を応用できる可能性が示唆された。無歯顎患者に対するインプラントを支台としたオーバーデンチャーは、無歯顎高齢患者のQoL改善に大きく貢献することが期待される。平成24年度は、初年度に試作したスクリュー型インプラントサンプル(JIS規格第2種純チタン、寸法:D2.0×T0.6×L2.0×M1.2)を若齢ラットモデルならびに老齢ラットモデルの大腿骨に埋入し、バイオメカニカル試験として微小トルク計を用いた逆トルク試験を行い、骨-インプラント結合強度を定量的に評価した。その結果、いずれのラットモデルにおいても試作チタンインプラントを光機能化することで逆トルク値が有意に増大することが確認できた。本研究では、「最大の耐押し込み荷重、最小の耐トルク荷重」を特徴とする低侵襲光処理機能化ショートインプラントの開発を目指しているため、既に実験手法が確立されている押し込み試験以外にこの逆トルク試験の手法を確立できたことは大きな成果であった。さらに、若齢ラットモデルならびに老齢ラットモデルのそれぞれの大腿骨から採取した初代培養細胞を用いて、増殖能ならびに石灰化能をin vitroで分子生物学的に解析したところ、加齢によって骨髄由来の間葉系幹細胞の増殖能ならびに石灰化能が低下していることが確認できた。以上の結果より、光処理機能化技術は、骨代謝の低下した高齢者においても強固なオッセオインテグレーションを獲得することが大いに期待されることから、低侵襲光処理機能化ショートインプラントを臨床応用できる可能性が示唆された。平成25年度は、前年度に試作したJIS規格第2種純チタン製のスクリュー型インプラント(寸法:D2.0×T0.6×L2.0×M1.2)に加えて、骨内に埋入されるインプラント体部の長さが40%短いスクリュー型ショートインプラント(寸法:D2.0×T0.6×L1.2×M1.2)を試作してラットモデルの大腿骨に埋入し、埋入3週後に微小トルク計を用いた逆トルク試験を行った。さらに、押し込み試験にはインプラント体部は同じ形状のままでねじ頭のないスクリュー型インプラント(寸法:L2.0×M1.2)ならびにスクリュー型ショートインプラント(寸法:L1.2×M1.2)を用いて、埋入3週後に測定を行い、光処理機能化が骨-インプラント結合強度におよぼす影響についてそれぞれ比較検討を行った。その結果、いずれのバイオメカニカル試験においても試作チタンインプラントを光機能化することで骨-インプラント結合強度が有意に増大することが確認できた。また、その効果は逆トルク試験よりも押し込み試験において顕著にあらわれたことから、「最大の耐押し込み荷重、最小の耐トルク荷重」を特徴とする低侵襲ショートインプラントの開発にこの光処理機能化技術を応用できる可能性が示唆された。平成23年度は、本研究プロジェクトの初年度としてまずマクロなフィクスチャー形状の最適設計を行った。これは動物実験に使用するラットの匹数を最小限に減らすことが目的であり、ラット大腿骨モデルで行うバイオメカニカル試験に先立ち、樹脂製顎骨想定モデルに埋め込んだ各インプラントサンプルに対して、静的荷重試験を行うことで試作ショートインプラントの形状評価を行うものである。その結果、平成24年度以降に行う予定の動物実験に使用するインプラントをJIS規格第2種純チタンの小ネジ(寸法:D2.0×T0.6×L2.0×M1.2)に決定した。さらに、このチタンサンプルに対して、フッ酸と熱濃硫酸を用いた表面改質を行った。

このサンプル表面をSEM観察することにより、酸処理チタンに特有の粗面が形成されていることを確認した。年度末には、予備実験として若齢ラットモデルの大腿骨に試作したインプラントサンプルを埋入し、バイオメカニカル試験としてトルク計を用いた逆トルク試験を行い、骨-インプラント結合強度を定量的に評価できることを確認した。本研究では、「最大の耐押し込み荷重,最小の耐トルク荷重」を特徴とする低侵襲光処理機能化ショートインプラントの開発を目指しているため、既に実験手法が確立されている押し込み試験以外にこの逆トルク試験の手法を確立することが重要である。インプラントサンプルをラット大腿骨に埋入する実験手技は既に確立していたため、今年度は逆トルク試験の安定した測定方法の確立に専念することができたため、期待通りの測定データを得ることができた。樹脂製顎骨想定モデルの作製に用いる樹脂に関して、理想的なものがなかなか見つからなかったため試作ショートインプラントの形状評価が十分に行えなかった。しかしながら、若齢ラットモデルを用いた予備実験では、期待通りの測定データを得ることができた。平成24年度は、若齢ラットモデルならびに老齢ラットモデル用いた逆トルク試験で一定の研究成果が得られたので、最終年度となる平成25年度はさらにスクリュー型ショートインプラントサンプルを試作し、押し込み試験ならびに逆トルク試験による骨結合能の評価を行う。また、3年間のプロジェクトから得られた知見と問題点について整理し、最終年度以降にさらに発展した内容を含む新規プロジェクトとして申請を行う準備をする。平成24年度は、若齢ラットモデルを用いて押し込み試験ならびに逆トルク試験による骨結合能の評価のための実験条件のしぼりこみを行う。また、必要に応じてインプラントサンプルの形状についても見直しを行う。最終年度に使用する予定の老齢ラットモデルはサンプル数を多く確保することが困難であるため、この若齢ラットモデルを用いた実験は特に重要である。今年度も概ね予定通りに予算を執行できたと考える。したがって、最終年度は申請時の予定通りに、消耗品として、動物実験用ラット、特注品インプラントサンプル、一般試薬などを購入する予定である。他には、研究成果を発表するための旅費に使用する予定である。次年度に使用予定の研究費は些少であるため、今年度は概ね予定通りに予算を執行できたと考える。したがって、次年度は申請時の予定通りに、消耗品として、動物実験用ラット、特注品インプラントサンプル、一般試薬などを購入する予定である。
大脳皮質視覚野の蛋白合成依存性長期増強に関する研究

昨年度に続き今年度も、NMDA受容体、L型Caチャネルという異なる経路を通って細胞内に流入したCaイオンが、fLTP、sLTPを誘発する際に賦活化する細胞内情報伝達系を同定することを試みた。protein kinaseの一種、serine-threonine kinaseの阻害剤staurosporineは、sLTPの誘発頻度を濃度依存的に低下させたが、fLTPの誘発頻度と大きさには影響を与えなかった。これに対し、protein phosphatase 1/2Aの阻害剤、calyculin A存在下では、fLTPはshort-term potentiation様の時間経過を示すようになり、誘発頻度は濃度依存的に抑制される傾向が見られた。また、protein phosphatase 2Bの阻害剤、FK-506も同様の効果を示した。さらにstaurosporine、calyclin A、FK506を、それぞれsLTP、fLTPの誘発後に投与してもLTPのmaintenanceは阻害されなかった。これらの結果から、1)NMDA受容体の活性化→Caの流入→protein phosphataseの活性化という経路がfLTPの誘発に、2)L型Caチャネルの活性化→Caの流入→serine-threonine protein kinasesの活性化→蛋白合成系という経路がsLTPの誘発に関与していると結論される。これらの結果を、1998年11月にロサンゼルスで開催された第28回北米神経科学会で発表した。今年度は、NMDA受容体、L型Caチャネルという異なる経路を通って細胞内に流入したCaイオンが、fLTP、sLTPを誘発する際に賦活化する細胞内情報伝達系を同定することを試みた。これに対し、protein phosphataseの阻害剤、calyculin A存在下では、fLTPはshort-term potentiation様の時間経過を示すようになり、誘発頻度は濃度依存的に抑制される傾向が見られた。また、staurosporine、calyclin Aを、それぞれsLTP、fLTPの誘発後に投与してもLTPのmaintenanceは阻害されなかった。これらの結果から、1)NMDA受容体の活性化→Caの流入→protein phosphataseの活性化という経路がfLTPの誘発に、2)L型Caチャネルの活性化→Caの流入→serine-threonine protein kinasesの活性化→蛋白合成系という経路がsLTPの誘発に関与していることが示唆される。
次世代MBR-超臨界水ガス化法による都市下水処理場のイノベーション

本研究では、次世代メンブレンバイオリアクター(MBR)-超臨界水ガス化法の開発を目的として実験的検討を行った。超臨界水ガス化においては、実下水処理場の余剰汚泥を用いて実験を行い、圧力25MPa、温度300°C600°C、汚泥濃度2wt%10wt%の条件において汚泥のガス化特性を測定し、各種反応条件の影響を明らかにした。反応温度の上昇及び反応時間の増加に伴い発生ガス(H_2,CH_4,CO_2)量は増大したが、COのみ反応時間の増加に伴い水性ガスシフト反応によると思われる減少を示した。また、反応系にNa_2CO_3又はNaOHを添加することによりH_2生成量が格段に増加することを確認した。下水汚泥と生ごみの共ガス化処理の可能性についても検討を行ったところ、両者の混合により、単独処理時よりもガス化率が向上することを確認した。温度500°C、圧力25MPa、反応時間30分、下水汚泥・標準生ごみ混合重量比3:7(含水率90%)の条件において、反応系にNiとK_2CO_3を添加することによりガス化率90%を達成した。この結果を用い、下水汚泥ガス化プロセス及びMBRも含めたシステム全体のエネルギー収支の検討を行った。一方で、超臨界水中における無機塩の析出により生成するin-situ触媒の挙動について実験的検討を行った。チタン粒子の存在する超臨界水中における物質収支の測定により、K,Na,Ca,Mgの硝酸塩、硫酸塩、炭酸塩、塩化物塩の挙動を明らかにした。無機塩の種類によってはチタンが強い還元的作用を示すことが確認され、下水汚泥の超臨界水ガス化に利用することにより、ガス化率の向上や、窒素分のNH_3としての回収が図れる可能性を示した。またMBR-超臨界ガス化のシステムとしてエネルギー自立となる設計条件について、汚泥含水率を下げることやMBRの送風倍率を下げることが特に重要であることなどが判明し、今後の技術開発にむけ重要な指針を得ることができた。
アレルギー疾患における気道粘膜IgAの役割

背景:IgAは生体内において1日当たり最も大量に産生される免疫グロブリンであり、粘膜で重要な生体防御機構を形成していると考えられている。アレルギー疾患においては、抗原チャレンジ後、粘膜局所に抗原特異的IgAが増加することが報告されていることからも、アレルギー疾患におけるIgAの重要な役割が推測されるが、これまでアレルギー疾患における粘膜IgAの作用を系統的に研究した報告は見当たらない。近年、腸管上皮におけるIgAの新たな役割が明らかになる等、IgAが再び注目されており、本研究の成果はIgAの予防医学的または治療的臨床応用につながる可能性がある。目的: IgAによる気道上皮細胞に対する作用を解明することを目的とする。方法: IgA単量体、IgA単量体+抗IgA抗体による架橋刺激、sIgA(分泌型IgA)、各々による気道上皮細胞株BEAS-2Bに対する作用を解析した。サイトカイン産生レベルをqPCRおよびCBAで測定した。また、これまでに少なくとも4種類のIgAレセプターが同定されているが、気道上皮細胞を活性化するIgAの責任レセプターを明らかにするため、フローサイトメトリーで解析した。結果:IgA単量体およびIgA単量体+架橋刺激では、BEAS-2Bのサイトカイン産生能に影響を及ぼさなかった一方で、sIgAは濃度依存的にBEAS-2BのIL-6、IL-8、MCP-1、GM-CSFのmRNA発現およびタンパク発現を増強した。sIgAの作用は試せる範囲の濃度検討で、濃度依存的に増強した。レセプター発現を解析したところ、BEAS-2Bは遺伝子レベル、タンパクレベルで既知のIgAレセプターの一種、transferrin receptor (TfR/CD71)を発現しており、その他のレセプターの発現は認めなかった。TfRをSiRNAでノックダウンし、sIgAを作用させたところ、一部サイトカイン産生増強作用が抑制した。考察:sIgAはTfRを介した気道上皮細胞からのサイトカイン、ケモカイン産生能の増強により、呼吸器炎症を増悪する可能性が示唆された。これまでに、sIgAが気道上皮細胞株BEAS-2Bからのサイトカイン産生をmRNA、タンパクレベルで増強することを見出した。また、sIgAの作用機序の候補として、BEAS-2Bが既知のIgAレセプター、TfRを発現し、そのノックダウンでsIgAによるサイトカイン産生増強作用が減弱することも確認し、少なくとも一部TfRを介していることが明らかになった。一方で、IgA単量体および抗原による架橋刺激を想定した刺激は作用を示さず、sIgA特異的な反応であることが示唆された。ここまでの進捗は、ほぼ計画通りであり、次年度以降、臨床検体を用いた研究を開始する予定である。気道上皮細胞株BEAS-2Bを用いたin vitroの実験では、sIgAによるBEAS-2Bの強力な活性化作用が明らかになった。そこで、細胞株ではなくprimary気道上皮細胞で、本研究結果の再現性を確認する予定としている。また、当初の計画通り、臨床検体を用いた実験を予定している。すなわち、気管支喘息患者など呼吸器疾患の手術肺をIgAおよびIgAレセプター、TfRに対する特異的抗体で免疫染色し、その発現レベルと局在を明らかにする。そして、疾患の重症度やコントロール状況との関連性を解析する予定としている。

これまでに、sIgAが気道上皮細胞株BEAS-2Bからのサイトカイン産生をmRNA、タンパクレベルで増強することを見出した。また、sIgAの作用機序の候補として、BEAS-2Bが既知のIgAレセプター、TfRを発現し、そのノックダウンでsIgAによるサイトカイン産生増強作用が減弱することも確認し、少なくとも一部TfRを介していることが明らかになった。一方で、IgA単量体および抗原による架橋刺激を想定した刺激は作用を示さず、sIgA特異的な反応であることが示唆された。ここまでの進捗は、ほぼ計画通りであり、次年度以降、臨床検体を用いた研究を開始する予定である。気道上皮細胞株BEAS-2Bを用いたin vitroの実験では、sIgAによるBEAS-2Bの強力な活性化作用が明らかになった。そこで、細胞株ではなくprimary気道上皮細胞で、本研究結果の再現性を確認する予定としている。また、当初の計画通り、臨床検体を用いた実験を予定している。すなわち、気管支喘息患者など呼吸器疾患の手術肺をIgAおよびIgAレセプター、TfRに対する特異的抗体で免疫染色し、その発現レベルと局在を明らかにする。そして、疾患の重症度やコントロール状況との関連性を解析する予定としている。細胞株を用いた実験に必要な経費として、ほぼ計画通りに研究費を使用していたが、予想以上にデータが順調に揃ったため、44332円未使用分が生じた。しかしながら、次年度はprimary細胞を用いた、より不安定な実験を予定しており、初年度以上に試薬が必要になる可能性があると考えている。したがって、残金も試薬代として、次年度以降に用いる予定としている。
急性膵炎の重症度評価と新規治療法開発に関する研究

目的:重症急性膵炎の死亡率は低下しつつあるものの、急激に発症し死亡率が依然高い病態である。早期から適切な治療を実施するためには、簡便な単一項目での重症度マーカーによって、より早期の正確な重症度判定が可能になることが望まれている。また、重症急性膵炎の治療としては、急速輸液と早期の経腸栄養以外には確固たる有用性が示されておらず、死亡率改善のためには、新規の治療法が望まれている。1.単一項目による重症度判定マーカーの検討2.新規治療法の検討急性膵炎では初期の急速輸液と早期経腸栄養以外に明確な有効性を示し得たものはなく、死亡率改善のため有効な治療法が待望されている。新規治療としての抗凝固薬等の急性膵炎に対する効果を、いずれもAll Japanとして多施設で明らかにした。厚労省重症度判定の予後因子スコアの妥当性、膵炎の部位によって予後が異なること、十分な輸液の必要性、予防的抗菌薬投与によって真菌感染症が増加することなどいくつかの知見が明らかになった。また、蛋白分解酵素阻害薬の動注療法は死亡率の改善、膵感染の減少、外科的介入の減少に寄与しないことが明らかになった。一方、日本全国のDPCデータを用いて抗凝固薬(TMやAT)の重症急性膵炎に対する有用性を解析するためにデータを抽出し終えた。今後解析を実施する。1.単一項目による重症度判定マーカーの検討:日本全国の研究協力施設を募り、多施設研究を開始した。急性膵炎を対象に、診断日と翌日、また、感染が疑われた場合には、その日とその翌日に採血を行った。これらの検体を用いてIL-6、プロカルシトニン(PCT)、High Mobility Group Box 1(HMGB-1)、soluble CD14 subtype(sCD14ST)の測定を開始した。また、急性膵炎の重症度を厚生労働省重症度判定基準、およびAtlanta分類での重症度判定、SOFA score、死亡の有無などで評価し、データを蓄積中である。今後、これらのマーカーによって、重症度をどのように予測可能であるかを検討していく。3.前向き症例集積研究:All Japanで多数の施設との共同で急性膵炎症例の集積を行い、種々の治療法の有効性を評価を行うこととした。この前向き症例集積研究のため、登録システムを立ち上げ、登録項目を協議した後、参加施設の募集を開始し、キックオフミーティングも開催した。各研究課題に関して、順調に進んでいる。重症急性膵炎は、現在でも依然死亡率が高い良性急性疾患であり、重症度に応じた治療が必要である。しかし、重症度の評価には多数項目でのスコア計算や造影CTでの評価が必要であり、より簡便な単一項目で重症度判定が可能な臨床マーカーが望まれている。一方、死亡率改善のために、急性膵炎に対する有効な新規治療法も望まれている。急性膵炎ではDICを併発するが、抗凝固薬は微小循環改善とともに抗炎症作用もあり、急性膵炎そのものに対しても効果が期待できる。1.単一項目による重症度判定マーカーの検討日本全国の多施設(産業医科大学、東北大学、国立病院機構仙台医療センター、日本医科大学千葉北総病院、武蔵野赤十字病院、三重大学、岐阜大学、一宮市立市民病院、京都府立医科大学)との共同研究で、急性膵炎症例を登録し、これらのIL-6、PCT、HMGB-1、sCD14STの測定を行った。現在、これらの症例データを集計しつつあり、来年度には解析を行う予定である。2.新規治療法の検討単一項目による重症度判定マーカーの検討:多施設での検体の集積とそれらの測定も終了し、症例の臨床データの集積を行いつつある。新規治療法の検討:DPCデータから抽出すべき項目がほぼ定まり、今後、抽出、解析を行える段階である。今後解析を実施する。1.単一項目による重症度判定マーカーの検討:IL-6、PCT、HMGB-1、sCD14STの測定を進め、各施設の臨床データを集積する。場合によっては、各施設へ赴きデータ収集を行う。その後、各種マーカーが重症度をどのように予測可能であるかを検討していく。

2.新規治療法の検討:TMやATなどの抗凝固薬の重症急性膵炎に対する効果を、全国の急性膵炎のDPCデータを抽出し、検討する。また、可能であれば、それ以外の治療法の有効性についてもDPCデータを用いて検討する。3.前向き症例集積研究:All Japanで多数の施設との共同で急性膵炎症例の集積を進める。さらに多数の施設の参加を促すとともに、参加施設との会合を開催し、研究の改良点を定期的に検討する。単一項目による重症度判定マーカーの検討:平成30年度は、多施設の症例の臨床データを集積し、行いつつある。新規治療法の検討:平成30年度は、DPCデータから抽出すべき項目を決定し、データを抽出し、解析を行う。少額であるが、本年度使用できなかった費用があるため、次年度の検体測定費用に使用する。検体測定等の費用が若干安く支出できたため。
ゼブラフィッシュ創薬：ダイアモンド・ブラックファン貧血モデルを用いた化合物の探索

ゼブラフィッシュのダイアモンド・ブラックファン貧血モデルを用いた化合物のin vivo検証系を構築した。(1)RPS19遺伝子ノックダウン胚を用いた化合物のスクリーニングを行なった。(2)薬物代謝のin vivo実験系としてバイオラベリング法を開発した。(3)CRISPR-Cas9システムによりRPS19遺伝子に変異のあるゼブラフィッシュを作製した。この変異体は48時間胚の発生段階で重度の貧血を示した。(4)毒性試験では長期投与により致死率が増加する化合物を確認した。本研究では、ゼブラフィッシュのノックダウン胚を用いることによるin vivo化合物スクリーニング法の確立に挑戦した。リボソームタンパク質(RP)S19遺伝子は、ヒトの先天性の赤芽球低形成であるダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の原因遺伝子と言われているが、DBAは発症機序の解明は進展しておらず、また、新たな治療法の開発は難しい状況にある。私達は、モルフォリノアンチセンスオリゴ(MO)でゼブラフィッシュのRPS19遺伝子の発現を抑制することにより、脊椎動物で初めてDBAモデルの開発に既に成功している。本研究においてDBAモデルを用いin vivo化合物スクリーニングのパイロット実験を行った結果、(1)一細胞期におけるインジェクションは約2時間で約350個が可能であり、24時間胚に化合物を処理する操作では一度に約90種類を行うことができた。また、化合物処理を始めて24時間後に血球数の回復の程度を顕微鏡下で評価することが可能であった。モデル生物の作成から貧血の回復を見せる化合物の候補を選抜するまで約3日と、ロースループットながらも効率良く行うことができた。さらに、(2)薬物代謝のin vivo実験系の開発に取り組み、25種の化合物について、ゼブラフィッシュの初期発生胚の飼育水中に排出される代謝産物を測定した。この時、薬物代謝に関わる既知の遺伝子をMOを用いてノックダウンし、WTの代謝産物のパターンと比較した。これにより代謝酵素の活性および能力について、in vivo解析を行う事ができた。化合物スクリーニングシステムを構築するためのパイロット実験は順調に進展しており、将来のDBA治療に有効な医薬品の開発に向けた化合物の同定に効果的であると評価している。一方、創薬のみならずDBAの発症機序を解明するためには代謝産物を解析する実験系の構築は必要であり、そのためのin vivo解析系の構築に成功したことから、本研究課題は「おおむね順調に進展している。」と言える。そのために、リボソームタンパク質(RP)S19遺伝子の発現抑制により引き起こされる血球数の低下を指標としたパイロット実験を行った。RPS19遺伝子はヒトの先天性の赤芽球低形成であるダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の原因遺伝子として報告されている。DBAは発症機序の解明は進展しておらず、新たな治療法の開発は難しい状況にある。これまでに私達は、モルフォリノアンチセンスオリゴ(MO)でゼブラフィッシュのRPS19の発現を抑制することにより、脊椎動物で初めてDBAモデルの開発に成功した。そこで本研究では、血球数を回復させる化合物を選抜する方法について検討し、さらに、薬物代謝のin vivo実験系の確立に取り組んだ。28年度はスクリーニングの過程では複数の化合物を選抜するために、全ての化合物を40μMの濃度で用い、一次スクリーニングでは胚3個、二次スクリーニングでは胚20個を試験した。三次スクリーニングでは再現性と有効な濃度について検討するために、胚20個を用いて10nMから80μMの濃度を試験した。その結果、(1)約600種類の化合物ではDBAモデルの表現型が悪化する一方で、血球数の回復に有効な化合物は、当初の100分の1程度(400nM)の低濃度で効果が得られる可能性があった。(2)MOによるRPS19ノックダウン胚は表現型に個体差が出る傾向があり、バイアスを吸収するために試験数を増やす必要性があることが問題点としてあがった。そこで、CRISPR-Cas9システムによるゲノム編集に着手した。DBA治療に有効な医薬品の開発に向け、造血回復をみせる化合物の候補を選別できたことから、ゼブラフィッシュを用いたシステマティックなin vivo化合物スクリーニング法の構築は順調に進展していると言える。一方、より効率的にゼブラフィッシュによる創薬を進めるためには安定した表現型を得る必要があり、そのためのCRISPR-Cas9システムによるゲノム編集に着手した。以上より本課題は「おおむね順調に進展している。」と判断した。本課題では、ゼブラフィッシュの疾患モデルを用いることによるin vivoスクリーニング法の確立に挑戦した。リボソームタンパク質(RP)S19遺伝子はヒトの先天性の赤芽球低形成であるダイアモンド・ブラックファン貧血(DBA)の原因遺伝子として報告されているが、DBAの発症機序は不明であり、新たな治療法の開発は難しい状況にある。これまでに私達は、モルフォリノアンチセンスオリゴ(MO)でゼブラフィッシュのRPS19の発現を抑制することにより、脊椎動物で初めてDBAモデルの開発に成功している。そこでパイロット実験として、MOによるRPS19遺伝子ノックダウン胚の血球数を回復させる化合物のスクリーニングを行なった結果、(1)血球数の回復に有効な化合物は、400nMで効果が得られる可能性があった。

さらに、(2)薬物代謝のin vivo実験系の構築に取り組んだことにより、バイオラベリング法の開発に至った。また、(3)CRISPR-Cas9システムによりRPS19遺伝子に変異のあるゼブラフィッシュを作製し、RPS19遺伝子ホモ変異体は48時間胚で重度の貧血を示すこと、および、RPS19遺伝子のmRNAの発現量が減少していることを確認した。加えて、(4)化合物が個体に与える影響を検証するための毒性試験の方法について検討し、30個の野生型の胚を化合物存在下で10日間の飼育することにより、特定の化合物において、急性の毒性は無いものの飼育期間に依存した発生阻害が胚の致死につながることが観察された。これらのことより、本課題はゼブラフィッシュDBAモデルを用いた化合物の造血効果のin vivo検証系を構築し、毒性を評価できる系を確立したと言える。ゼブラフィッシュのダイアモンド・ブラックファン貧血モデルを用いた化合物のin vivo検証系を構築した。(1)RPS19遺伝子ノックダウン胚を用いた化合物のスクリーニングを行なった。(2)薬物代謝のin vivo実験系としてバイオラベリング法を開発した。(3)CRISPR-Cas9システムによりRPS19遺伝子に変異のあるゼブラフィッシュを作製した。この変異体は48時間胚の発生段階で重度の貧血を示した。(4)毒性試験では長期投与により致死率が増加する化合物を確認した。スクリーニング法を検討する過程で用いた化合物の一部はDBAモデルの貧血が改善される可能性があった。引き続きスクリーニングを行うと共に、第一段階の検定で成績の良かった化合物について再現性を検証する。CRISPR-Cas9システムを用いたゲノム編集では、DBA患者で比較的、高頻度に起きるRPS19遺伝子の変異を最初のターゲットとして進める。分子生物学ゼブラフィッシュの飼育を研究室のメンバーで補うことにより飼育のための補助員を新たに雇用しなかったこと、および、解析に関する試薬と器具を再利用することにより消耗品費の負担が少額で済んだことによる。学会参加に関する費用について学内資金の支援を受けたため、当該研究課題の旅費を使用しなかった。また、実験を進めるための試薬・器具類などの消耗品について、実験系のスケールを小規模化したため負担が少額で済んだ。消耗品は、実験を進めるための一般的な試薬・器具類の購入が必要となる。旅費は、国内外の学会で成果を発表し評価を受けるために使用する。謝金は、研究を効率的に進めるためにゼブラフィッシュの飼育を行う実験補助員を1名雇用する。実験を順当に進めるために、試薬と器具などの消耗品および物品の購入が必要となる。旅費は、国内外の学会で成果を発表し意見を広く受けるために用いる。
角度分解熱膨張測定による強相関電子系の研究

異方的超伝導、多極子秩序やいわゆる「隠れた秩序」などの新奇な秩序状態を探る新たな研究手段として、230mKから40Kまでの温度範囲における磁場角度分解熱膨張測定装置を開発した。開発した膨張計では、膨張計の取り外しをせずに試料交換を簡単に行うことができ、どのような形状の試料も測定可能である。膨張計の相対感度は1mmに対してΔl/l=10^<-10>より良く、高感度である。この装置を用いて行った2つの強相関電子系HoSbとCeRu_2Al_<10>の実験結果について報告する。初年度は角度分解熱膨張測定装置の開発を行った。角度分解熱膨張測定システムは,スプリットペア型超伝導マグネット(最大磁場8テスラ),ソープション式ヘリウム3冷凍機,冷凍機用回転機,熱膨張計からなる。本年度前半は,この装置を設置する実験スペースとして総合研究棟1階ベンチャービジネスラボラトリー極限環境先進材料評価システム装置室内の改修工事を行った。またスプリットペア型超伝導マグネット,ソープション式ヘリウム3冷凍機の入札を行い,翌年1月末に納入された。ヘリウム3冷凍機(Oxford社製)は試料を最低温度230mKまで冷却することができ,無負荷の状態では230mK以下の温度を90時間以上保持できることを確認した。スプリットペア型超伝導マグネットは,励磁用電源の初期不良により2ヶ月近い修理期間を費やしたあと戻ってきた。またヘリウム3冷凍機をコンピュータ制御の回転機構により回転させる冷凍機用回転機は,現在メーカーに改良をしてもらっているところである。したがって,すべての装置が揃い次第,動作チェック,測定試験を随時行う予定である。今年度は年度末まで装置が揃わなかったため,その間に立方晶系希土類化合物の単結晶試料育成を行った。その結果,高周波誘導炉を用いてNdCu_4Ag, SmCu_4Ag, PrCu_4Agの純良単結晶試料育成に初めて成功することができた。今後はこれらの試料の角度分解熱膨張測定を行う予定である。昨年度に引き続き角度分解熱膨張測定の装置開発を行った。昨年度は冷凍機を軸回転させるローテーターのコントロールが上手くいかなかったため,新たに別のコントローラーを購入しなおした。これによって精密に冷凍機を回転させることができ,回転速度を自由に設定できるようになった。実際,最低温度250ミリケルビンで動作確認を行ってみたところ,ローテーター動作中においても発熱も小さく温度は比較的安定して回転させることができた。そのあと実際に膨張計を取付け籠状物質CeRu_2_Al_10_の予備実験行ってみた。この物質は斜方晶型の結晶構造をもち,T_0_=27Kで磁気転移を示す。この物質のCeイオン間距離は5.2Åと大きいにもかかわらず,転移温度がかなり高いことから単純な磁気転移ではないことが予想されている。この物質に磁場を印加するとc軸方向にのみH*3テスラ付近で相転移らしき異常が見られる。この異常の起源を探るため,H*の磁場角度依存性を調べてみた。熱膨張の方向はb軸,磁場はac面内に印加して角度分解熱膨張測定を行った。その結果,c軸からa軸方向に傾くにつれて転移磁場が生急激に上昇することが分かった。今後は他の方向についても詳しく調べてみる予定である。最終年度では、本研究で開発した角度分解熱膨張測定装置を用いて、主にCeRu_2Al_<10>とHoSbの2つの希土類化合物の研究を行った。(1)CeRu_2_AL_<10>はT_O=27Kで伝搬ベクトルk=[100]、磁気モーメントがc軸方向を向いた反強磁性秩序(A相)を示す。またA相では、c軸方向においてのみ磁場H=^*3Tで1次のメタ磁性転移(A-B転移)が起きる。本研究では、磁場角度分解磁歪測定によって0.3KにおけるH^*の磁場方向依存性を詳しく調べた。磁場の向きをc軸からa軸方向に変化させると、H^*の値は急激に増大しc軸近傍で発散傾向を示すことが分かった。一方c軸からb軸方向に磁場の向きを変化させると、H^*はわずかに増加しただけであまり変化せず、b軸とc軸のあいだの磁場方向でA-B転移は消失した。このH^*の磁場角度依存性は、高磁場相(B相)での反強磁性モーメントが磁化容易軸のa軸方向ではなく、磁化困難軸であるb軸方向に向いていると仮定すると自然に理解できることが分かった。またCeをLaで置換すると、恥濃度5%でA-B転移が突然消失した。このことはA-

B転移がLa不純物に非常に敏感であることを示しており、フェルミ面が関与した相転移であることを示唆している。(2)金属間化合物HoSbは立方晶NaCl型の結晶構造を持ち、5.4Kで反強磁性転移を示す。この秩序状態に外部磁場を印加すると1次相転移によって新しい秩序状態が現れる。この磁場誘起秩序相の存在は30年以上前に報告されていたが、未だその起源については明らかになっていない。そこで我々は磁場誘起秩序相の起源を探るため、純良単結晶試料育成の極低温磁化測定を行い、磁気相図を詳細に調べた。その結果、[110]と[111]方向では磁場誘起秩序への転移温度が磁場とともに顕著な増大傾向を示すことがわかり、磁場誘起相は反強四極子秩序である可能性が高いことが明らかとなった。また[100]方向では磁場誘起相は1つではなく3相に分かれており、さらに新しい秩序状態が現れている可能性があることも明らかにした。
メソフェーズ系電子材料における分子の動的階層秩序制御と電荷輸送機能に関する研究

π電子共役系を分子中心に有するディスコチック液晶は高速の電荷移動度を示しうる液晶性半導体として近年の有機エレクトロニクス研究の一つの興味深いカテゴリーとして活発に研究されている。このディスコチック液晶性半導体について、電荷移動の高速化に向けた新たな取り組みとして分子間相互作用によるカラム構造の動的制御に関する研究を行なった。周辺長鎖にペルフルオロアルキル鎖を導入したディスコチック液晶やn型半導体として期待されるトリシクロキナゾリン液晶のカラムナー相について電荷移動度を明らかにし、動的状態変化が与える電荷移動度への影響を考察した。中でも後者ではn型ディスコチック液晶系有機半導体では最速の10^<-2> cm^2V^<-1> s^<-1>オーダーの電子移動度を示し、かつ同程度のホール移動度を持つ両極性半導体であることを見いだした。更に、前者の系における特徴的な自発的分子配向性について表面エネルギーの観点からその機構を解明した。π電子共役系を分子中心に有するディスコチヅク液晶は高速の電荷移動度を示しうる液晶性半導体として近年の有機エレクトロニクス研究の一つの興味深いカテゴリーとして活発に研究されている。このディスコチック液晶性半導体について,昨年に引続きμ-オキソ2量体の電荷移動度の挙動解明を行なうとともに電荷移動の高速化に向けたカラム構造の制御を目的とした新規フタロシアニン化合物の合成と液晶性の解明を行なった。また,新たに静電的相互作用導入による効果を検討するためイミダゾリウム塩を骨格に含む棒状液晶を用いてTime-of-Flight(TOF)法による電荷移動度の評価を試みた。フタロシアニンケイ素錯体のμオキソダイマー液晶の自発的配向挙動と電荷移動度の検討では,概ねホメオトロピック配向を取る自発的配向性を示し,それに対する電荷移動度は液晶性半導体に特徴的な温度に対してほぼ一定の温度特性を示すとともにそのオーダーは10^<-3>10^<-4>cm^2V^<-1>s^<-1>でμ配位子の形と相互作用に対する依存性を見出した。新規化合物系では,新たにフタロシアニンの8本の周辺側鎖中にペルフルオロアルキル基を導入した系を合成,それらがフルオロアルキル鎖に依存する液晶性を示すことを見出した。これは昨年度検討の同トリフェニレン系とは異なる挙動であり,また相当するフタロシアニンアルコキシ鎖誘導体とも異なる液晶性として注目される。更に,静電的相互作用の効果を今後検討する上で,系内にイオン性部位を持つ液晶性化合物の電荷移動度計測の可否について検討を行った結果,系内にイミダゾリウム塩を含む棒状液晶系で,イオン性部位を含む場合であっても比較的良好な過渡光電流波形が得られ,その電荷移動度はスメクチックA相において10^<-3>cm^2V^<-1>s^<-1>に及ぶ高速電荷移動度が観測されることを見出した。これはイミダゾリウム塩を含む化合物の最初の電荷移動度計測結果であり,イミダゾリウム塩そのものとの関係について興味が持たれる。このディスコチック液晶性半導体について、新たに電荷移動の高速化に向けたカラム構造の制御を目的とした新規フタロシアニン化合物の合成と液晶性の解明を行なった。また、新たに静電的相互作用導入による効果を検討するためイミダゾリウム塩を骨格に含む棒状液晶を用いてTime-Of-Flight(TOF)法による電荷移動度の評価及びそのモデルとなる液晶性イミダゾリウム塩を合成、その電荷移動挙動の解明を試みた。フタロシアニンの8本の周辺側鎖中にペルフルオロアルキル基を導入した系は、電荷移動度計測の為相当量の合成を行ない、その精製を行なった。これらの化合物サンドイッチ型セルに対するTOF法という点では透明点が高すぎることから熱プレス法によるセル作製をこころみたがドメインが一様にできる状況は困難で結果として電荷移動度を算出できる過渡光電流波形が得られなかったものの電子物性測定に必要な純度に精製する手法は確立できた。更に、液晶性半導体における静電的相互作用の効果を検討する上で、系内にイオン性部位を持つ液晶性化合物としてイミダゾリウム塩を含む

棒状液晶系のTOF法による電荷移動度を実施したが、加えて電極界面での電気化学的反応を抑えた条件での測定を行なうためのブロッキング層を有する新たなセルを試作、単純な液晶性長鎖アルキルイミダゾリウム塩をモデル化合物として電荷移動度の計測を実施、10^<-5>cm^2V^<-1>s^<-1>オーダーのイオン伝導的移動度を得たことから先の液晶系で観測された10^<-3>cm^2V^<-1>s^<-1>オーダーの高速電荷移動度は電子的キャリヤ輸送にフェニル基が関与していることを示した。また、新たにn型半導体として期待されるトリシクロキナゾリン液晶のカラムナー相について電荷移動度の計測に成功、本材料がn型ディスコチック液晶系有機半導体では最速の10^<-2>cm^2V^<-1>s^<-1>オーダーの電子移動度を示すだけでなく、同時に同程度のホール移動度を持つ両極性半導体であることも見いだした。