hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
虚弱高齢者のヘルスプロモーションにおける住民組織活動機能と看護介入に関する研究

1.研究経過本研究は住民主体で展開されている地域参加型機能回復訓練事業(以下Bリハ)の具体的な影響当事者の主観からとらえるとともに、活動を促進する要因を探求する中から、主催者住民の機能および保健師技能を明らかにし、今後増加する本事業への保健師の支援方法を検討する事を目的としている。初年度は、文献検討および当該事業担当保健師への個別インタビュー、利用者へのグループインタビューを実施した。2年目は、当該事業担当保健師へのインタビューを引き続き実施するとともに、利用者へのグループインタビュー結果の分析、サポート住民グループへのグループインタビュー結果の分析を実施している。また、研究の延長期間において当該保健師に対する最終インタビュー及び主催住民に対する追加インタビューを実施した。2.研究結果利用者である虚弱な高齢者に対するグループインタビューの結果からは、健康を確認し生活を再構築する機会などが見出された。支援者に対するインタビューの結果からは、地域での健康な生活を実現していく体験が見いだされた。担当保健師へのインタビューは全事業の調整役である一人の保健師に対して実施し、1)当該事業を地域の健康づくりの一環として位置づけること、2)活動が開始するまでの準備期間で地域の健康問題を住民に投げかけ共有すること、3)地域住民の出会いの場所と機会を提供すること、4)グループリーダーへのサポートなどが重要であると考えられた。1.研究究経過本研究は住民主体で展開されている地域参加型機能回復訓練事業(以下Bリハ)の具体的な影響当事者の主観からとらえるとともに、活動を促進する要因を探求する中から、主催者住民の機能および保健婦機能を明らかにし、今後増加する本事業への保健婦の支援方法を検討する事を目的としている。具体的に目標として「1.虚弱高齢者がBリハに参加する事で受ける影響を明らかにする。2.当該事業をサポートする住民組織の機能を明らかにする。3.当該事業をサポートする保健婦機能を明らかにする」とした。研究初年度である本年は、文献検討を中心として実施し、当事者へのインタビューは担当保健婦へのインタビューと利用者である虚弱な高齢者へのグループインタビューを実施しした。2.研究結果文献検討では、保健婦の具体的な介入方法に関する文献はほとんど見いだす事ができず、視点および組織の類型化などがある程度であった。主催者住民の機能に関しても同様な状況であった。住民利用者である虚弱高齢者に関しては、研究が進んでいる側面であり、特に「自己認識の変容・社会関係の拡大・健康増進」の3つが評価指標として重要である事が見いだされていた。担当保健婦へのインタビューは全事業の調整役である一人の保健婦に対して実施し、当該事業を地域の健康づくりの一環として位置づける事、活動が開始するまでの準備期間の役割が重要である事を見いだした。利用者である強弱な高齢者に対するグループインタビューは3月30日に実施予定である。3.次年度の予定主催者住民へのグループインタビューを4-5月に実施、利用者へのグループインタビューを6-7月に追加して実施する予定である。保健婦へのインタビューの手法に関しては検討中である。1.研究経過本研究は住民主体で展開されている地域参加型機能回復訓練事業(以下Bリハ)の具体的な影響当事者の主観からとらえるとともに、活動を促進する要因を探求する中から、主催者住民の機能および保健師機能を明らかにし、今後増加する本事業への保健師の支援方法を検討する事を目的としている。具体的に目標として「1)虚弱高齢者がBリハに参加する事で受ける影響を明らかにする。2)当該事業をサポートする住民組織の機能を明らかにする。3)当該事業をサポートする保健師機能を明らかにする」とした。昨年度は、文献検討を中心として実施した。また、当事者へのインタビューは、担当保健師らへのグループインタビューの結果をふまえ、当該事業担当保健師への個別インタビュー、利用者へのグループインタビューを実施した。2年目である今年度は、当該事業担当保健師へのインタビューを引き続き実施するとともに、利用者へのグループインタビュー結果の分析、サポート住民グループへのグループインタビュー結果の分析を実施している。また、当該保健師に対する最終インタビュー及び主催住民に対する追加インタビューを3月末に実施する予定である。

2.研究結果担当保健師へのインタビューは全事業の調整役である一人の保健師に対して実施し、当該事業を地域の健康づくりの一環として位置づけること、活動が開始するまでの準備期間で地域の健康問題を住民に投げかけ共有すること、地域住民の出会いの場所と機会を提供することが重要であると考えられた。利用者である虚弱な高齢者に対するグループインタビューの結果からは、健康を確認し生活を再構築する機会などが見出された。支援者に対するインタビューは3月末に実施予定である。
日常歯科臨床における切削粉塵に伴う院内感染防止に関する研究(第2報)歯科医療における飛沫感染対策に関する研究---空中浮遊菌および浮遊粉塵に対する『クリーンエリア装置』の性能効果---

本研究は、歯科診療時における歯牙切削・スケーリング等に伴い口腔内から飛散するエアロゾル(微生物粒子)の中に血液・唾液に混入した感染性の高い細菌・ウィルスが含まれている場合を想定した研究である。私達は口腔レンサ球菌を汚染の指標として、飛沫感染や歯科診療室内の空気環境汚染の可能性と評価法について検討してきた。一方、飛沫感染対策については、『口腔外バキューム装置』の臨床応用時の効果について検討してきた。その結果、空気を清浄化した空間で『口腔外バキューム装置』を併用することが、より効果的であることを明らかにしてきた。そこで今回は、歯科用に開発された『コンパクトクリーンブ-ス』内に、東京技研社製の『クリーンエリア装置』(空気清浄機内蔵)を備えて、その効果についてモデル実験を実施した。また、東京歯科大学病院歯科診療室・待合室・研究室の空中浮遊菌の分布を、歯種別割合で比較検討して、歯科医療施設における空中浮遊菌の動態を調査した。歯科診療時において、『クリーンエリア装置』は、天井部の送風口直下から患者の顔面付近の一定処理領域(30cm×30cm×150cm)を、0.3μm以上の粒子径の粉塵を清浄度class10,000/CF以下の清浄度の高い空気の支柱として存在させ、他の空間と明らかに清浄度の違う領域帯(空間)を形成した。そして、同装置は、設置スペースや歯科治療操作への簡便性を可能にした。また、歯科診療の中で非発塵作業を伴う静的処置(回転切削器具を用いない観血処置・手用スケーラーによるスケーリング処置・歯内療法処置など)に対しては、同装置の単独使用でも大きな除塵効果を示し、手術創面の感染防止に大いに役立つものと示唆された。しかし、発塵作業を伴う動的な処置(歯牙切削処置・超音波スケーリング処置など)に対しては、同装置の単独使用では、的確な除塵効果を得られず、切削粉塵を歯科診療室内にまき散らす可能性があるため、『口腔内および口腔外バキューム装置』の併用使用が、歯科診療室内の空気清浄化に必要不可欠なものと示唆された。また、α溶血性レンサ球菌が歯科診療室のみから特異的に見つかったことから、歯科診療により口腔レンサ球菌が、歯科診療室内に飛散・浮遊することが確認できた。今回の実験において、口腔レンサ球菌を飛沫感染ルートの指標としたことは、とても有効な手段であった。日常歯科診療において、私達歯科医師は、患者の血液・唾液に直接触れることが多く、歯牙切削およびスケーリング作業は、職業上必要不可欠なものである。これらの作業に伴い飛散する微生物粒子は、診察室内空気汚染および医療従事者への飛沫感染の可能性を含み軽視することは出来ない。そこで口腔内レンサ球菌を指標として、歯牙切削時および超音波スケーラー使用時の空気中に飛散する微生物粒子をアンダーセンサンプラー装置とMS培地を用い、歯科診療室内空気汚染の状況を調査した。

また、同作業時の術者への微生物粒子による個人曝露量については、フェースガード(目)・マスク(口)・エプロン(胸)に飛散した口腔内レンサ球菌を、MS培地上にスタンプアガ-法を用い補集し、37度・48時間培養後、発生コロニーを計数し本邸した。さらに、臨床での実践的な飛沫感染対策として、口腔外バキューム装置の効果も併せて検討した。【結果】(1)歯牙切削時および超音波スケーリング時共に、歯科診療室内の空気中に容易に口腔内レンサ球菌が確認された。(2)口腔外バキューム装置の使用により、歯牙切削時および超音波スケーリング時共に90%以上の徐菌効果が認められた。(3)歯牙切削時は、超音波スケーリング時に比較して微生物粒子が広範囲に飛散しており、術者への個人曝露量も多い傾向が判明した。【評価】(1)環境のモニタリングの指標として用いた口腔内レンサ球菌は、歯牙切削時および超音波スケーリング時に発生する感染性浮遊粉塵による歯科診療室内の空気汚染状態を評価する上で有用であった。(2)口腔外バキューム装置は、その使用による徐菌効果は明らかであり、歯科診察室内の空気汚染の防止と共に、術者および介助者へ飛沫感染を防止する有効な手段と示唆された。(3)歯牙切削時および超音波スケーリング時には、微生物粒子が発生し、術者および介助者の顔面付近に飛散することが確認されたことから、接触感染のほかに飛沫感染の可能性も考えられ、各種飛沫感染を伴う疾患ならびに特殊感染症を有する患者の歯科診療に際しては、『クリーンブ-ス』や『口腔外バキューム装置』などの対策が必要と推察された。歯科医師は、日常の歯科診療において、歯牙切削・スケーリング等に伴う口腔内から飛散するエアロゾル(微生物粒子)の存在を忘れることは出来ない。これら微生物粒子の中には、血液・唾液に混入した感染能力のある細菌・ウイルスが含まれている可能性があり、医療従事者や他の患者に飛沫感染を引き起こしたり、診療室内の空気汚染の原因となる可能性がある。私達は、口腔内に特異的に存在する口腔レンサ球菌を飛沫感染経路の指標として、診療室内の空気汚染の可能性について研究を進め、その評価法について検討してきた。さらに、感染対策については、これまでの研究で『コンパクトクリーンブ-ス』ならびに『口腔外バキューム装置』を併用することが、より効果的であることが明らかになった。そこで今回は、歯科用に開発された『コンパクトクリーンブ-ス』内に東京技研社製の『クリーンエリア装置』を装備して、その効果についてモデル実験を行った。また、大学病院歯科診療室・待合い室・事務室との空中浮遊菌の分布を、微生物用アンダーセンサンプラー装置10-830型を用いて、血液寒天培地ならびにMS培地に生育した菌種を同定し、菌種別割合で比較検討した。『クリーンエリア装置』は、発塵作業をしない場合は、患者口腔付近の一定処理領域(30cm×30cm×150cm)を、0.3μm以上の粒子を清浄度class10.000/CF以下の外科手術室なみのクリーンな状態に保持することができた。しかし、切削作業を行う場合は、同装置の単独使用では同レベルを維持することは困難であり、口腔内および口腔外バキューム装置を併用することが必要であった。本研究において血液寒天培地ならびにMS培地に生育した菌種を同定した結果、歯科診療室では、口腔内由来と思われるα溶血性レンサ球菌が認められたのに対し、待合室・事務室では、同菌の存在は確認できなかった。
低温プラズマ中で生成される活性種の詳細調査とプラズマ医療実現に向けた基礎研究

開発した温度制御可能なマルチガスプラズマを用いて,医療応用に向けた,活性種生成や殺菌効果,プラズマ装置の最適化,生体への影響を調査した。その結果,OHラジカルや一重項酸素の生成量が多い窒素,二酸化炭素のプラズマで高い殺菌効果が得られた。また,プラズマバブル水を発案し殺菌効果が確認された。さらに,3Dプリンタを用いて内視鏡に導入できるサイズのプラズマ装置の開発に成功した。そして,いずれのプラズマ装置で処理しても生体に対して毒性を示さなかった。近年,低温で殺菌効果や止血効果を示す大気圧低温プラズマが医療や食品の分野で注目されている。しかし,従来の装置ではプラズマのガス種やプラズマの温度に制限があるため,各種の作用機序解明は容易ではなかった。本研究では,申請者らが開発した,様々なガス種でプラズマが生成でき,温度制御が可能な大気圧低温プラズマを用いて発生される活性種を詳細に調査することで殺菌等のメカニズムを明らかにし,さらに,慢性的創傷や創部感染症等のための治療装置として実用化への指針を得ることを目的とする。当該年度では,プラズマの温度を20°Cと一定にし,活性種の測定や殺菌効果の検証を行った。その結果,プラズマによって生成される各活性種について,各種分光手法を用いて詳細な定性・定量測定を行い,酸素プラズマではオゾンが0.26 mM/min,二酸化炭素プラズマでは一重項酸素が0.18 mM/min,窒素プラズマではヒドロキシラジカルが0.26 mM/min生成される事を明らかにした。また,各種プラズマの殺菌効果について,二酸化炭素,窒素プラズマで高い殺菌効果が得られることを明らかにした。また,他のガス種と比較して,OHラジカルを多く生成する窒素プラズマは,一般細菌,真菌,抗酸菌,芽胞,ウイルスといった11種類の微生物数を115分の暴露で6桁減少させることを確認した。一方,他のガスと比較して一重項酸素を多く生成する二酸化炭素プラズマは,一般細菌や一部の真菌で上記と同等の効果であることを確認した。この殺菌に寄与する活性分子種を同定するため,菌液に抗酸化物質を添加し殺菌効果を調査した結果,一重項酸素とOHラジカルが殺菌に大きく寄与していることを明らかにした。また,平行して治療に特化したプラズマ装置の開発に着手し,金属の3Dプリンターで造形するための設計図を作成した。本研究では,申請者らが開発した,様々なガス種でプラズマが生成でき,温度制御が可能な大気圧低温プラズマを用いて発生される活性種を詳細に調査することで殺菌等のメカニズムを明らかにし,さらに,慢性的創傷や創部感染症のための治療装置として実用化への指針を得ることを目的とした。昨年度ではプラズマから生成される活性種を調査し,ガス種によって生成される活性種が大きく異なることが明らかになったため,当該年度では,プラズマによる殺菌効果の調査を行った。その結果,酸素プラズマで処理された溶液で,黄色ブドウ球菌,大腸菌,緑膿菌に対して高い殺菌効果が確認された。また,プラズマを照射した溶液は殺菌効力を20分程度保持することが確認され,その溶液の細胞毒性を調査したところ,ヒト繊維芽細胞に対して処理してもネクローシスを引き起こすことはなかった。さらに,げっ歯類へプラズマ照射した溶液を経口投与をしても,急性毒性や粘膜障害は確認されなかった。次に治療に特化したプラズマ源の開発のため,金属の3Dプリンターを用いたプラズマ源設計を行った。その結果,内視鏡の鉗子口にも導入できる直径3.5 mmのプラズマ源を造形することに成功した。また,そのプラズマを生体ブタの粘膜組織に照射しても急性毒性や組織の変性を引き起こすことはなかった。26年度において予定していた,様々なガス種のプラズマから生成される活性種の測定において,オゾンやOHラジカル,一重項酸素酸素,NOラジカル等を各種定量し,ガス種によって各活性種の生成量が異なることを確認した。また,プラズマによる殺菌効果のメカニズム解明において,各ガス種のプラズマによるの殺菌効果の検証を行った結果,活性種生成量と比較すると一重項酸素とOHラジカルが殺菌に大きく寄与していることを明らかにした。この研究成果は国内外の学会で発表し,プラズマ関連や医学関連の研究者から頂いた意見を反映して,活性種の生成過程や殺菌機序などの考察を深めることができた。また,平行して治療に特化したプラズマ装置の開発を行っており,金属の3Dプリンターを用いたプラズマ装置の開発にも着手している。現在存在する3Dプリンターの性能上,切削では不可能な造形や微小なサイズのものも作成可能であるため,今までに切削で作成した直径14 mmのプラズマ装置よりも,大幅に縮小できることが期待できる。現在,内視鏡の鉗子口に導入できるサイズを目標として,既に一部の部品を造形しており,造形後に簡単な切削や研磨を加えることで利用可能であることが明らかになっている。

これらの結果から次のステップである感染モデルを用いた動物実験や治療に特化したプラズマ装置の開発において大きな指針を得たため,研究目的の達成度について「おおむね順調に進展している。」と自己評価した。27年度が最終年度であるため、記入しない。プラズマ科学プラズマから生成される各種活性種の生成量やその殺菌効果が確認できたので,今後は感染モデルの動物を用いた殺菌効果の検証を行う。その際,処理方法は直接照射か,プラズマを導入した溶液を介した処理かを吟味する必要がある。また,処理部位も創部や炎症部を対象とする予定であるが,感染モデルが容易に作成できる胃内等を検討している。いずれにせよ,動物実験申請書の審査があるが,概ね順調に進行している。感染モデルの動物に対するプラズマ処理の評価方法は,処理の有無によって感染部位から細菌が検出されるか否かをPCRや寒天培地上の培養によって判定する。また,感染により病状を作成するため症状改善の有無の評価はサイトカインなどの生体応答を調査し,必要に応じて電子顕微鏡を用い,より詳細な細菌の観察を行う予定である。さらに,動物実験にて,平行してプラズマ処理の安全性調査を行う。これはプラズマを導入した溶液の口腔投与などにより処理し,一定回数投与した後に上記と同様に解剖して免疫染色やHE染色等で顕微的に評価する予定である。治療に特化したプラズマ装置の開発では,金属の3Dプリンターを用いて,直径3.7 mmの内視鏡の鉗子口に導入できるプラズマ源を開発する。既にCADソフトにて3Dデータを作成しているため,そのデータで出力されたプラズマ源を再度各種分光測定法や殺菌効果の検証によって評価し実用のレベルまで改良する予定である。
IL-15による新しい癌免疫療法の開発のための基礎的研究

IL-15の腫瘍や感染症での防御機構における役割を明らかにするために、マウスの癌性胸膜炎モデル、大腸菌感染症、サルモネラ感染症、さらに単純ヘルペス2型(HSV-2)感染症モデルにおけるIL-15の役割を検討した。IL-15の抗腫瘍効果を、Meth A胸腔内接種BALB/cマウスモデルを用いて、レコンビナントIL-15を投与する系で検討した。IL-15 100ngを腫瘍接種後3回投与した群では、コントロール群に比べて有意に生存率を高めた。胸腔内浸出細胞を用いたWinn assayでは、胸腔内浸出細胞からasialo GM1陽性細胞またはCD8陽性細胞を除去することによって抗腫瘍効果が減少した。このことからIL-15による抗腫瘍効果は、asialo GMl陽性のNK細胞とCD8T細胞がエフェクター細胞として働いていることが明らかとなった。HSV-2型感染症モデルにおいてIL-15 500ngを腹腔感染後、5日間連日投与すると、NK細胞、CD8T細胞の増加とHSV-2特異的CD4Thl細胞の活性化が認められ、強い抵抗性を賦与することができた。マウスの大腸菌感染症(E.coli.ATCC26)及びサルモネラ感染症(Salmonella choleraesuis,31N-1)での内因性IL-15の役割を明らかにするために、抗IL-15抗体投与マウスを用いて検討した。その結果、大腸菌感染症では、γδ型T細胞の増加が、サルモネラ感染症ではNK細胞の増加が、それぞれ阻害され、感染抵抗性が減弱した。
スギ高齢木の樹冠蒸散速度と水分生理状態

加齢および個体サイズの増大にともなう樹木の水分生理特性の変化を明らかにする目的で、樹高成長が頭打ちの状態にある100年生(樹高16.3m、胸高直径35cm、推定葉量17.4kg、平均年樹高成長量10cm/yr)と旺盛な樹高成長を示す10年生(5.0m、7cm、3.9kg、70cm/yr)のスギ造林木を供試木として、樹冠蒸散速度、葉の木部圧ポテンシャルおよび樹液流速度を測定した。得られた結果は、以下の通りである。1.樹冠蒸散量を水蒸気圧飽差で除して求めた樹冠コンダクタンスは、100年生では、水蒸気圧飽差の増大に対して緩やかに低下したのに対して、10年生では急激に低下した。単位葉量あたりで比較すると、水蒸気圧飽差が小さい時には100年生の方が明らかに小さかったが、水蒸気圧飽差が大きくなるにともなってその差は小さくなった。2.樹液流速度と葉の木部圧ポテンシャルから、土壌から葉までの通水抵抗を求めた。通水抵抗は、両供試木とも土壌の水ポテンシャルの低下にともなって増大した。100年生より10年生の方が、土壌の水ポテンシャルの低下にともなう通水抵抗の増加率が大きかった。3.両供試木の通水抵抗を単位葉量あたりで比較すると、100年生の方が、植物体に由来する通水抵抗が大きかった。したがって、土壌が湿っていて水ポテンシャルが高いときでも、100年生の供試木では、10年生に供試木に比べてより大きな樹体の通水抵抗に逆らって水を引き上げなくてはならず、そのために常に樹冠コンダクタンスが低く抑えられていると考えられた。4.以上の結果から、樹高成長が頭打ちになった老齢木では、非同化器官の増大による純生産量の減少だけでなく、気孔閉鎖による光合成速度の減少によって総生産量自体も減少している可能性を示唆した。1.東京大学千葉演習林菖蒲沢試験地(36林班C10)の尾根部に生育する90年生スギ造林木2個体を供試木とした。供試木は、樹高1617m前後で、最近の年樹高成長量は、1020cm/年と小さかった。2.供試木の周りに測定用鉄塔を設置した。供試木のうちの1本を樹冠蒸散速度測定木とし、通気用ファン、通気用パイプ、樹冠を円筒状に覆う蒸散測定用ダクトから成る樹冠蒸散速度測定システムを設置した。ダクトへの通気量は、26^3/分とした。供試木の葉量は、樹冠長と生枝下高直径の積を変数とする回帰式から、約17.6kgと推定された。3.夏期に、葉の木部圧ポテンシャルと個葉の蒸散速度の測定を行った。夜明けの前の葉の木部圧ポテンシャルは、約-3-4MPa程度と、30年生前後の同樹高の個体での値と大差なく、85年生の樹高30mの個体(-5-7MPa)に比べると高い値であった。樹冠蒸散速度は、日中、大気飽差の増大にともなって急激に低下した。4.11月の晴天日および曇天日に樹冠蒸散速度を測定した。曇天日は、日射量の変化に対応した日変化を示し、午前と午後で、日射量と樹冠水蒸気拡散コンダクタンスとの対応関係に違いはみられなかった。

一方、晴天日では、同じ日射量の場合に、午前に比べて午後は明らかに樹冠水蒸気拡散コンダクタンスが小さい傾向が得られた。30年生造林木の樹冠蒸散速度の日変化では、午後における樹冠水蒸気拡散コンダクタンスの低下は明瞭でなかったことから、高齢で、樹高成長速度の頭打ちが顕著な造林木では、水ストレスによる気孔閉鎖にともなう光合成速度の低下が日中に顕著になるものと推測された。加齢および個体サイズの増大にともなう樹木の水分生理特性の変化を明らかにする目的で、樹高成長が頭打ちの状態にある100年生(樹高16.3m、胸高直径35cm、推定葉量17.4kg、平均年樹高成長量10cm/yr)と旺盛な樹高成長を示す10年生(5.0m、7cm、3.9kg、70cm/yr)のスギ造林木を供試木として、樹冠蒸散速度、葉の木部圧ポテンシャルおよび樹液流速度を測定した。得られた結果は、以下の通りである。1.樹冠蒸散量を水蒸気圧飽差で除して求めた樹冠コンダクタンスは、100年生では、水蒸気圧飽差の増大に対して緩やかに低下したのに対して、10年生では急激に低下した。単位葉量あたりで比較すると、水蒸気圧飽差が小さい時には100年生の方が明らかに小さかったが、水蒸気圧飽差が大きくなるにともなってその差は小さくなった。2.樹液流速度と葉の木部圧ポテンシャルから、土壌から葉までの通水抵抗を求めた。通水抵抗は、両供試木とも土壌の水ポテンシャルの低下にともなって増大した。100年生より10年生の方が、土壌の水ポテンシャルの低下にともなう通水抵抗の増加率が大きかった。3.両供試木の通水抵抗を単位葉量あたりで比較すると、100年生の方が、植物体に由来する通水抵抗が大きかった。したがって、土壌が湿っていて水ポテンシャルが高いときでも、100年生の供試木では、10年生の供試木に比べてより大きな樹体の通水抵抗に逆らって水を引き上げなくてはならず、そのために常に樹冠コンダクタンスが低く抑えられていると考えられた。以上の結果から、樹高成長が頭打ちになった老齢木では、非同化器官の増大による純生産量の減少だけでなく、気孔閉鎖による光合成速度の減少によって総生産量自体も減少している可能性を示唆した。
三元混合有機層を用いた透明太陽電池の開発

本研究では、可視光領域の光吸収を極力抑えた高効率な透明有機薄膜太陽電池の開発を目的としている。このためには、有機層の高い可視光透過性と高エネルギー変換効率という相反する要求を両立させることが必要となる。そこで、発電層に3元混合層(ベースとなるバルクヘテロ型有機半導体層に対して適切な分子をドーピングした層)を用いる手法に取り組んでいる。当該年度は3元混合層のベースとなるバルクヘテロ層の最適化、バルクヘテロ層上への透明電極形成技術の確立、および、ドーピングによって期待される効果を確認するための測定装置開発を進めた。まず、ベースとなるバルクヘテロ層に関しては、いくつかの低バンドギャップポリマーの組み合わせについて、上部に金属電極を用いた不透明太陽電池を作製し、光透過率とエネルギー変換効率の関係について検討を行った。その結果、透過率を確保するために100 nm以下の膜厚とした場合でも、ある程度のエネルギー変換効率を維持できることが確認できた。ただし、上部に透明電極を形成する場合には、50 nm以下の膜厚の素子作製は非常に困難を伴った(歩留まりが大幅に低下した)。また、当初の予定では、上部透明電極としてカーボンナノチューブシートを用いる予定であったが、形成過程における120 °C程度の加熱によって、大幅に性能が劣化してしまう発電層があった。これらの結果をもとに、次年度はドーピング効果についての検証、および上部透明電極の形成方法の見直しを行っていく予定である。また、装置開発についても、必要となる装置の導入及び動作確認を実施し、目的通りの性能を発揮できる見込みであることがわかった。当該年度の当初の目標は、低バンドギャップポリマーのみで、エネルギー変換効率3%、可視光透過率60%以上の透明太陽電池の作製すること、およびドーピング効果検証のための測定システムの完成であった。数値目標については、目標が未達(現在のところ、エネルギー変換効率は2%、可視光透過率33%)となったが、3元混合層のベースとなるバルクヘテロ層用材料の選定はおおむねめどがついた。また、測定装置開発については、ほぼ当初の予定通りに進捗している。上部電極形成法については、若干の見直しが必要となることが予想される。有機層の作製条件の最適化について引き続き検討していく。バルクヘテロ層へのドーパント効果については、整備した測定装置を用いて、当初の期待通りの効果が挙げられるかの検証を進めていく。また、上部透明電極の形成手法の確立については、カーボンナノチューブ以外の材料についても検討を行うことも視野に入れて進めていく。薬品の効率的な使用などで若干の残額が生じた。次年度で有効に活用する予定である。
経済の長期的関係の変化の統計的推測

本年度の研究により得られた成果は、以下の通りである。1.一変量時系列データの長期従属性の変化に関する、新たな検定手法を確立した。前年度導出したLM検定統計量に加え、局所最適検定の漸近分布を導出し、検出力の特性を明らかにした。中でも特に独創的な点は、2次元の局所パラメータの設定方法の提案が挙げられる。2.上記検定問題に関する複数の検定方法を比較し、次の結果が得られた。(1)局所最適検定は理論的には優れた検定であるが、有限標本では帰無仮説の下でのサイズが歪みやすいため、実証分析への応用は望ましくない。(2)線形トレンドがないモデルではLMタィプの検定が優れている。(3)線形トレンドのあるモデルでは、非定常過程から定常過程への変化の検出に関しては、LMタイプの検定が優れているが、定常過程から非定常課程への変化の検出では、LMタイプの検定と先行研究の検定が優れている。3.多変量時系列モデルにおけるグレンジャーの長期因果性の新たな検定方法を確立した。4.共和分行列の部分行列の階数の検定方法を開発した。グレンジャーの長期因果性の新たな検定方法を行うには、ある分散行列の階数を知る必要があった。この階数は共和分行列およびその直行行列の部分行列の階数に依存するが、この階数の検定方法を新たに開発し、その漸近分布を求めた。結果は大きく二つに分けることができる。(1)データが線形トレンドを含まない場合には、検定統計量は漸近的にカイ2乗分布に収束する。(2)。線形トレンドを含む場合には漸近分布はカイ2乗分布で上から押さえられる。本年度は、一変量時系列モデルに関する構造変化に焦点を絞り、研究を進めた。先行研究のサーベイ調査の結果、単位根の構造変化に関する研究が未開拓分野であることが判明、これに関する検定方式の導出を試みた。すなわち、定常モデルから単位根モデル、もしくはその逆方向への構造変化の検定を分析したのである。AR(1)モデルで考えれば、ARパラメータが1から1未満の値に、もしくは、その逆方向へ変化を検出する検定統計量の導出を行った。このようなパラメータの変化は、見かけ上、定数項・トレンドのシフトに似ており、このような構造変化の検定方法の導出は非常に有用であると考えられる。具体的には、AR(p)モデルを想定した上で、上記仮説に対するLM検定統計量を導出し、帰無仮説及び局所対立仮説下での漸近分布を求めた。また、有限標本特性に関しては、行列演算言語ソフトGaussを用いて分析を行った。その結果、"demeand version"と呼ばれる検定統計量が、望ましい有限標本特性を持つことが判明した。また、日本のマクロ経済データの分析を行ったところ、為替レートは単位根過程から定常過程へ、また、失業率はトレンド定常過程から単位根過程へ変化している疑いがあることが分かった。これらの結果は、"Detection of Structural Change in Long-Run Persistence in a Univariate Time Series"という表題の論文にまとめられ、現在、海外雑誌に投稿中である。(2)。
膀胱癌の浸潤機構におけるinvadopodiaの意義と治療応用

本年は、ポドプラニン分子と相互作用する分子の探索を行った。これまでの結果から、ポドプラニン分子の発現が膀胱癌細胞の移動能、浸潤能に影響を与えている可能性が示唆されたため、細胞表面に発現する他の分子と相互作用するものと考えた。ポドプラニン分子は糖鎖付加部位が多く、ムチン様の性質を持つため他のムチン型タンパク質と細胞表面で相互作用する可能性が考えられたため、免疫沈降法を用い相互作用タンパク質の解析を行ったが、特定の分子を絞り込むには至らなかった。一方、生体内においてポドプラニンが膀胱癌の転移に関与するかについてヌードマウスを用いた癌転移モデルにより検討を行った。ヌードマウスの尾静脈よりヒト膀胱癌細胞株YTS-1を注射し、肺における腫瘍結節の有無を確認する実験を行った。用いた細胞は、これまでに作製したポドプラニン高発現YTS-1細胞株とポドプラニン低発現細胞株を用いた。癌細胞注射後、4週間で肺を摘出し、肺の重量およびブアン固定後に肺の腫瘍結節数を算出したところ、ポドプラニン高発現株を移植したマウスにおいて、肺の総重量および結節数の増加が認められた。以上の結果は、ポドプラニンが生体内において膀胱癌の浸潤を促進する可能性が示唆された。ポドプラニンが転移および浸潤に関与する可能性は高まったが、ポドプラニンの膀胱癌における分子メカニズムは未だ不明な部分が多く、相互作用するタンパク質を含め更なる解析が必要であると考えられた。本年は癌細胞浸潤におけるポドプラニンの役割を検討した。筋層浸潤膀胱癌細胞株YTS-1, T24および筋層非浸潤膀胱癌細胞株KK47を用いて以下の実験を行った。ポドプラニンのタンパク質発現をウェスタンブロッティング法により確認したところYTS-1, T24, KK47の順に発現が低くなることを確認した。この結果から筋層浸潤能の高い細胞にポドプラニンが高発現すると考えられた。ポドプラニン遺伝子発現をpCas9プラスミド導入によりゲノムDNA改変を行うことで抑制したYTS-1と親株のYTS-1、ポドプラニン遺伝子を過剰発現させたT24と親株のT24を用い移動能を比較したところ、ポドプラニン発現の高い株において移動能が亢進した。さらに、ポドプラニンの糖鎖修飾と血小板凝集との関連を検討した。ポドプラニンはリンパ管内皮細胞マーカーとしても知られるが、癌細胞においては血小板凝集に関与することが報告されていることから、膀胱癌においても血小板凝集に重要な役割を担うと推測された。そこでコア2糖鎖構造を形成する酵素をsiRNAを用いて抑制すると、ポドプラニン分子量の減少が確認され、確かにポドプラニン上にコア2糖鎖構造が存在する可能性を示唆するデータを得た。さらにポドプラニン上のコア2糖鎖構造の減少により血小板凝集により分泌されるサイトカイン量が有意に低下することを確認した。以上の結果より、膀胱癌の浸潤・転移においてポドプラニンが関与する可能性が示唆された。本年度は、ポドプラニンの役割について検討を行ってきたが、invadopodiaとの関連については検討が不十分であった。ポドプラニンの糖鎖修飾の影響を確認し、またポドプラニンが癌移動能に関与することが確認できた点はおおむね予定どおりである。invadpodiaとポドプラニンの関与についての検討が不十分であることが本年度はやや遅れていると判断した点である。ポドプラニンがinvadopodia形成に与える影響について、更なる検討を行う。さらに、本年度ではポドプラニン遺伝子の高発現株、低発現株を樹立できたため、マウスへの異所性および同所性移植を行い、生体内での役割も検討する。ポドプラニンの細胞内相互作用分子として細胞骨格を制御するタンパク質との相互作用が報告されており、膀胱癌細胞においても同様の機構が存在しているかを確認する。
ミトコンドリアゲノムの分子系統解析に基づく尾索動物の進化経路の再検討

尾索動物の複数ミトコンドリアゲノムの全塩基配列の決定を行い、一次配列とそれ以外の高次情報に基づいて分子系統解析を行い、尾索動物の進化経路を明らかにすることを試みた。5種の尾索動物ミトコンドリアゲノムの全塩基配列を決定し、そのゲノムの多様性(遺伝子構造、コードする遺伝子の種類等)を明らかにした。また、分子系統解析から、タリア綱とホヤ綱腸性目の近縁性を示唆した。本年度は、尾索動物の内タリア綱より2種、ホヤ綱腸性目管鰓亜目から1種のミトコンドリアゲノムの全塩基配列の決定を行った。また、管鰓亜目、タリア綱、オタマボヤ綱について、それぞれ複数種のミトコンドリアゲノムの部分配列を決定し、引き続き全塩基配列の決定を進めている。これまでに得られた尾索動物ミトコンドリアゲノムにコードされた蛋白質遺伝子の一次配列に基づく分子系統解析は、18S rRNA遺伝子に基づく分子系統解析結果と同様、ホヤ綱が大きく二つのグループ(腸性目と壁性目)に分かれて、多系統群であること、腸性目にタリア綱が近縁である可能性を支持している。18S rRNA遺伝子の解析では進化速度が極端に速くなっており、分子系統解析に含める上で困難であった腸性目無管亜目の配列も、ミトコンドリアゲノムでは多の系統群に比べて進化速度が速くないことから、特にホヤ綱とタリア綱の系統関係について、ミトコンドリアゲノムのデータを用いることで、より信頼性の高い解析が可能であろうと考えられた。一方、解析途上のオタマボヤ綱のミトコンドリアゲノムについては、その特徴が他の尾索動物ミトコンドリアゲノムと大きく異なっており、より詳細な解析を行うことで、ミトコンドリアゲノムの構造の進化について、新たな視点が得られることが期待できる。尾索動物全体の系統進化の理解の上で重要であるグループ(種)を選択し、ミトコンドリア(mt)ゲノムの全塩基配列の決定を行い、その一次配列とそれ以外の高次情報に基づいて分子系統解析を行い、尾索動物の進化経路を明らかにすることを目的として、研究を行った。1.20種以上の尾索動物について、cox1遺伝子、cob遺伝子のPCRによる増幅と塩基配列の決定を試みた。そのうち、全8種の尾索動物について、mtゲノムの全領域のPCRによる増幅を行った。ホヤ綱腸性目管鯉亜目ユウレイボヤ科ムネボヤ亜科に属するRhopalaea sp.について、そのmtゲノムの全塩基配列を決定した。その結果、ムネボヤ亜科はユウレイボヤ科ユウレイボヤ亜科(Ciona intestinalis等を含む)と近縁ではなく、むしろ無管亜目に分類されるべきであることが示唆された。また、Rhopalaea sp. mtゲノムは尾索動物の標準的な遺伝子構成(13蛋白質、2rRNA、24tRNA遺伝子)を持つが、既知のmtゲノムの遺伝子構造とは大きく異なっていた。また、他の種類については、現在その塩基配列の決定を順次行っている。2.前年度mtゲノムの全塩基配列が得られたタリア綱サルパ目のRitteriella pictetiの塩基配列の再確認を行った。その結果、13,314塩基対の環状ゲノムであり、ATPase subunit 8 (atp8)遺伝子を欠くことが明らかとなった。atp8遺伝子を欠く事は、同属のサルパRitteriella amboinensisのmtゲノムと同様であったが、遺伝子配置は大きく異なっている。また、尾索動物mtゲノムの中でもRitteriella属の一次配列の進化速度が非常に速いことが明らかとなった。3.得られた配列を用いて、順次分子系統解析を進めている。
鎖末端定序性官能基化ポリマーの精密合成とサブ10nm相分離構造形成

本研究では、一連の新規ビニル化合物、1,1-二置換アルケン類の単独重合性の検証を行い、その1:1アニオン付加反応を利用することで、鎖末端に定序性ユニットを有する末端官能基化ポリマーの合成を検討した。具体的には、リビングポリスチレンやリビングポリイソプレンなどのポリマーアニオンと低重合性ビニル化合物である1,1-ビス(2-ピリジル)エチレン(Py2E)および一連の1,1-ジフェニルエチレン誘導体、1,1-ビス(4-(1-アダマンチルカルボニル)フェニル)エチレン(Ad2E)などの付加反応を検討した。いずれの化合物も求核性の強いアニオンリビングポリマーを直接用いると、ピリジン環やカルボニル基に対して副反応が起こることが明らかとなった。これに対して、一度1,1-ジフェニルエチレン(DPE)との1:1反応を行い、求核性を低下させたDPEアニオンを用いた場合には、副反応無く、ポリマーアニオンとPy2EやAd2Eとの1:1付加反応が定量的に進行し、末端に1ユニットのみが導入できることを確認した。また、Py2Eの場合には、対カチオンを選択することで1,1-ビス(4-シアノフェニル)エチレン(CN2E)との連続的なアニオン付加反応が進行し、DPE-Py2E-CN2Eの3連子ユニットを定量的に有するポリスチレンが定量的に得られることを見出した。さらに、Py2EとAd2Eは求核性の低いエノラートであるメタクリル酸tert-ブチルのリビングポリマーアニオンとも定量的に反応し、鎖末端に二つの2-ピリジル基またはアシル基を導入できることを明らかにした。二つの電子求引性基により、Py2EおよびAd2Eの求電子性は大きく向上し、逆に生成したPy2EアニオンまたはAd2Eアニオンの求核性が低下していることを見出した。平成29年度は、一連のビニル化合物の単独重合性の検証、鎖末端や鎖中に定序性ユニットを有する官能基化ポリマーの合成を検討した。具体的には、1)リビングポリスチレンやリビングポリイソプレンなどのポリマー鎖末端アニオンとビニル化合物(1,1-ビス(2-ピリジル)エチレン(Py2E)および1,1-ビス(4-(1-アダマンチルカルボニル)フェニル)エチレン(Ad2E))の付加反応を検討した。いずれの化合物も求核性の強いリビングポリマーを直接用いると、ピリジン環やカルボニル基に対して副反応が部分的に起こることが明らかとなった。一方、一度1,1-ジフェニルエチレン(DPE)によって1:1反応を行い、求核性を低下させたDPEアニオンに変化させた場合には、Py2EやAd2Eとの1:1付加反応が定量的に進行し、末端に1ユニットのみが導入できることを確認した。また、Py2Eの場合には、対カチオンを選択することで1,1-ビス(4-シアノフェニル)エチレン(CN2E)との連続的なアニオン付加反応が進行し、DPE-Py2E-CN2Eの3連続ユニットを有するポリスチレンが定量的に得られることを見出した。さらに、Py2Eは求核性の低いエノラートであるメタクリル酸tert-ブチルのリビングポリマーアニオンとも定量的に反応し、鎖末端に二つの2-ピリジル基を導入できることを明らかにした。二つの電子求引性の2-ピリジル基によってPy2Eの求電子性は向上し、逆に生成したPy2Eアニオンの求核性は低下していると考えられる。これほどの大きな反応性の変化は当初は予期しておらず、本挑戦的研究課題の初年度における大きな研究成果となっている。平成29年度は概要に記載した通り、1,1-ビス(2-ピリジル)エチレン(Py2E)および1,1-ビス(4-(1-アダマンチルカルボニル)フェニル)エチレン(Ad2E)という新規ビニル化合物の反応性の検証を行い、適切な条件下で反応を行うことで鎖末端に1ユニットのみを定量的に導入できることを見出した。さらに他の非重合ビニル化合物との逐次的なリビングアニオン付加反応を行うことで、鎖末端に定序性ユニット(3連子)を有する官能基化ポリマーの合成にも成功した。もう一つの計画である定序性オリゴマーの合成については、他の1,1-ジフェニルエチレン誘導体のジアニオンを用いて、3種の官能基、フェノール性OH基、エチニル(アセチレン)基、シアノ基を順番に有する6量体オリゴマーを合成することを試み、現在構造の解析中である。このオリゴマーの合成研究と、引き続くカップリング反応による定序性高分子の合成については、原料の非重合性ビニル化合物の大量合成を行っている。合成した鎖末端定序性ポリマー溶液のキャストを行い、ミクロ相分離構造が形成されるか検証を開始している。以上の進捗状況から、平成29年度の研究はおおむね順調に進んだと判断している。

いずれの化合物も求核性の強いアニオンリビングポリマーを直接用いると、ピリジン環やカルボニル基に対して副反応が起こることが明らかとなった。これに対して、一度1,1-ジフェニルエチレン(DPE)との1:1反応を行い、求核性を低下させたDPEアニオンを用いた場合には、副反応無く、ポリマーアニオンとPy2EやAd2Eとの1:1付加反応が定量的に進行し、末端に1ユニットのみが導入できることを確認した。また、Py2Eの場合には、対カチオンを選択することで1,1-ビス(4-シアノフェニル)エチレン(CN2E)との連続的なアニオン付加反応が進行し、DPE-Py2E-CN2Eの3連子ユニットを定量的に有するポリスチレンが定量的に得られることを見出した。さらに、Py2EとAd2Eは求核性の低いエノラートであるメタクリル酸tert-ブチルのリビングポリマーアニオンとも定量的に反応し、鎖末端に二つの2-ピリジル基またはアシル基を導入できることを明らかにした。二つの電子求引性基により、Py2EおよびAd2Eの求電子性は大きく向上し、逆に生成したPy2EアニオンまたはAd2Eアニオンの求核性が低下していることを見出した。平成30年度は、引き続き1,1-ジフェニルエチレン誘導体に加えて、α-アルキル置換スチレンやN,N-ジアルキルメタクリルアミド、N,N-ジアルキル-α-フェニルアクリルアミド、α-フェニルアクリル酸エステルなどの低重合性ビニル化合物の連続付加反応による鎖末端定序性ポリマーの合成を検討する。目標としては、4,5連子を制御することである。さらに、その結果を踏まえて、定序性ユニットのみから構成されるオリゴマーを合成する。その定序性オリゴマー同士のカップリング反応を利用して、シーケンスを制御した定序性高分子の合成を行う。最後に鎖末端(鎖中)定序性官能基化ポリマー(またはポリマーブレンド)をキャストすることにより、サブ10nmオーダーの高い規則性と配向度を持つミクロ相分離構造を、バルクおよびポリマー薄膜最表面において構築する。
拡張現実感による同行者提示が移動行動に与える影響

移動の際には周囲の環境と調和した情報提示が重要であり,同行者/伴走者(パートナー)の存在は移動方向・速度の提示や動機付けの手段として有用であるが,その見た目や振る舞いがユーザのパフォーマンスにどのように影響を与えるかは明らかになっていない.本研究では,共に移動するパートナーを視覚的に提示することが方角および速度の提示に有効と考え,拡張現実感によるバーチャルなパートナーの提示が歩行およびジョギングの行動変容を促進する,という仮説を検証することを目的とする.このパートナーの見た目がランナーの体験にどのように影響を与えるか実験を行なった.被験者はジョギングでグラウンドを繰り返し周回しながら、スマートグラスに表示されたパートナーを観察した.視覚刺激は走る動きをする男性キャラクタ(全身表示条件),走る動きをするキャラクタの手足のみを表示したもの(手足のみ表示条件)、何も表示しない(非表示条件)、の三条件で比較実験を行った.その結果、非表示条件に対して全身表示条件および手足のみ表示条件の場合に主観的な負荷指数が低くなる傾向が観察された.また被験者によってはキャラクタのケーデンスに合わせるように走ってしまったり、常に視野の中央に表示されるキャラクタを実世界で接地して走っているかのように頭部姿勢を変更したりすることがインタビューによって報告された.これらの結果は屋外のジョギングにおいてもバーチャルパートナーの存在によって、パフォーマンスの変容を促すことを示唆した.屋外のジョギングで利用できるバーチャルパートナーの表示方法を開発した.それに基づき,ジョギングの体験の変化を検証する実験を行ない,妥当性の高い結果を得た.初年度に引き続き,バーチャルパートナーの見た目や振る舞いがジョギング体験に与える影響を検証する.特に新規性効果(Novelty effect)を排除し,スマートグラスだけでなくスマートウォッチなどのデバイスも比較条件に取り入れ,実験を行う.またこれらで得られた成果を国内外の学術会議や学術論文誌にて発表する.移動の際には周囲の環境と調和した情報提示が重要であり,同行者/伴走者(パートナー)の存在は移動方向・速度の提示や動機付けの手段として有用であるが,その見た目や振る舞いがユーザのパフォーマンスにどのように影響を与えるかは明らかになっていない.本研究では,共に移動するパートナーを視覚的に提示することが方角および速度の提示に有効と考え,拡張現実感によるバーチャルなパートナーの提示が歩行およびジョギングの行動変容を促進する,という仮説を検証することを目的とする.このパートナーの見た目がランナーの体験にどのように影響を与えるか実験を行なった.被験者はジョギングでグラウンドを繰り返し周回しながら、スマートグラスに表示されたパートナーを観察した.視覚刺激は走る動きをする男性キャラクタ(全身表示条件),走る動きをするキャラクタの手足のみを表示したもの(手足のみ表示条件)、何も表示しない(非表示条件)、の三条件で比較実験を行った.その結果、非表示条件に対して全身表示条件および手足のみ表示条件の場合に主観的な負荷指数が低くなる傾向が観察された.また被験者によってはキャラクタのケーデンスに合わせるように走ってしまったり、常に視野の中央に表示されるキャラクタを実世界で接地して走っているかのように頭部姿勢を変更したりすることがインタビューによって報告された.これらの結果は屋外のジョギングにおいてもバーチャルパートナーの存在によって、パフォーマンスの変容を促すことを示唆した.屋外のジョギングで利用できるバーチャルパートナーの表示方法を開発した.それに基づき,ジョギングの体験の変化を検証する実験を行ない,妥当性の高い結果を得た.初年度に引き続き,バーチャルパートナーの見た目や振る舞いがジョギング体験に与える影響を検証する.特に新規性効果(Novelty effect)を排除し,スマートグラスだけでなくスマートウォッチなどのデバイスも比較条件に取り入れ,実験を行う.またこれらで得られた成果を国内外の学術会議や学術論文誌にて発表する.ジョギング時のパフォーマンスを詳細に計測するためのモーションキャプチャシステムを購入予定だったが,そのシステムを用いた実験の実施を次年度以降にシフトしたことにより,未だ購入していないため。次年度は実験被験者への謝金、国際会議参加や学術論文誌への投稿経費、モーションキャプチャやヘッドマウントディスプレイの購入などのために使用する。
近赤外光利用を可能にする新規アップコンバージョン光エネルギー生成・回収法の開発

本研究では、三重項ー三重項消滅に基づくフォトン・アップコンバージョン(TTA-UC)における新規エネルギー生成・回収法の開発に取り組んでいる。増感剤分子と発光体分子によって構成される従来のTTA-UCシステムには、増感剤分子の系間交差や増感剤分子から発光体分子への三重項エネルギー移動といった三重項増感過程におけるエネルギー損失により、アンチストークスシフト(UCによるエネルギー変換幅)が制限されるという課題が存在していた。さらに、近赤外光を効率的に利用可能な増感剤がないため、UCが可能な波長範囲が制限されているのが現状である。これらの課題を解決し、大きなアンチストークスシフトを伴うTTA-UCを実現するためには、新規三重項増感機構に基づくTTA-UCシステムの開拓が必要であった。近年、新規の三重項増感剤として半導性の無機ナノ結晶が注目を集めている。無機ナノ結晶を用いた系では、従来の機構で存在していた増感剤分子の系間交差に伴うエネルギー損失がないため、大きなアンチストークスシフトを伴うUCの実現が期待できる。当研究室では、ペロブスカイトナノ結晶がTTA-UCシステムにおける三重項増感剤として機能することを見出し、緑色光から青色光へのUCの観測に成功していた。本年度は、ペロブスカイトナノ結晶を用いた系を報告例の少ない可視光領域から紫外光領域へのUCに展開するとともに、トランスミッター分子を用いた表面修飾によりUC特性が向上するという先行研究の知見の一般性を示した。ナノ結晶の合成条件や各成分の励起エネルギー準位の検討を重ねた結果、大きなアンチストークスシフト(>0.6 eV)を伴う青色光から紫外光へのUCを実現し、同波長範囲において最高水準のUC効率を達成した。本年度は、増感剤としてペロブスカイトナノ結晶を用いることにより、三重項増感過程におけるエネルギー損失を縮小したTTA-UCシステムを構築し、大きなアンチストークスシフトを伴うUCの実現に成功した。この機構は紫外光・近赤外光領域を含む様々な波長範囲に展開可能な一般的方法論となるため、近赤外光利用を可能とするシステムの開拓において一つの大きな進展であるだけでなく、次世代のTTA-UCシステムの重要な設計指針を与え得る成果である。したがって、本研究課題の進捗状況はおおむね順調であると考える。上記のペロブスカイトナノ結晶を増感剤として用いたTTA-UCシステムは、様々な波長範囲に展開可能な一般的方法論となり得るが、実用化には固体系への展開やUC効率の更なる向上が必要である。今後は、アモルファス性発光体分子を用いて固体系への展開を図るとともに、UC効率の向上のためナノ結晶から発光体分子への三重項エネルギー移動を高効率化する条件を明らかにする。さらに、現状のTTA-UCシステムにより生成したUCエネルギーを回収・利用するシステムの構築について検討を重ねる。本研究では、三重項-三重項消滅(TTA)に基づくフォトン・アップコンバージョン(TTA-UC)における新規エネルギー生成・回収法の開発に取り組んでいる。従来のTTA-UCシステムには、三重項増感過程におけるエネルギー損失により、変換される波長の幅(アンチストークスシフト)が縮小されるという本質的な課題が残されている。そこで本年度は、これらの課題を解決し、近赤外光から可視光への大きなアンチストークスシフトを伴うTTA-UCを実現するため、増感剤フリーTTA-UCという新規コンセプトの実証を試みた。近赤外光から可視光へのTTA-UCを実現するにあたり、発光体分子が基底状態(S0)から励起三重項状態(T1)へと直接励起されるS0-T1吸収に着目した。S0-T1吸収によって発光体分子のT1が生成される機構では、増感剤分子が関与する系間交差や三重項エネルギー移動といったエネルギー損失過程を一切含まないため、大きなアンチストークスシフトを伴うTTA-UCの実現が期待される。一般的にS0-T1遷移はスピン禁制であり、効率的にTTAを起こすために十分な濃度のT1を生成するには非常に高強度の励起光が必要となるが、ハロゲン原子で修飾された芳香族分子では重原子効果により禁制が緩和され、比較的低強度の励起光でS0-T1吸収が起こることが知られている。以上を踏まえ、アルゴン雰囲気下で石英セルに封入したブロモ置換アントラセン誘導体やブロモ置換ペリレン誘導体の結晶に近赤外光を照射したところ、可視光領域にUC発光が観測された。UC発光の発光寿命や励起光強度依存性などの評価から、観測されたUC発光がS0-T1吸収に基づく増感剤フリーTTA-UCによるものであることが明らかとなった。本年度は、ブロモ化した発光体分子の単成分結晶においてS0-T1吸収に基づく増感剤フリーTTA-UCが実現可能であるということを見出し、大きなアンチストークスシフト(> 0.9 eV)を伴う近赤外光から可視光へのUCの観測に成功した。この成果は、本研究の目的である近赤外光利用を可能とする新規機構の開拓において一つの大きな進展であるだけでなく、幅広い有機発光材料の研究において新たな分子設計指針を与える重要な知見となり得る。