hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性身体症候群にみられる病的疼痛と疲労の発症メカニズムの解析

その結果,CFSモデルのDRG末梢側の神経細胞体領域にTH(交感神経マーカー)線維の増加と,神経細胞体近傍へのTH線維の侵入が見られた.さらにDRGを採取しReal-time PCRを行った結果では,神経栄養因子であるBDNFとNT-3のmRNA発現の増加を認めた.テレメ-トリーシステムを用いたストレス負荷中の自律神経機能検査については測定が終了している.平成28年度で実施した研究で得られた結果をさらに詳細に進めることができた.また,CFSモデルのみならず,FMモデルにおいても固有感覚ニューロンとの関係を調査することができた.さらに,DRGニューロンに分布する交感神経線維の解析も順調に行うことができ,交感神経の発芽を引き起こす可能性のある神経栄養因子の発現増加を観察することができた.以上の結果が得られたため,おおむね順調に進展していると思われる.複合的持続ストレスを負荷するCFSモデルにおいて,ストレス期間を5日間から6日間に変更した結果,脊髄ミクログリアの活性化は後角に加え前角にも生じることが明らかとなった.前角ミクログリアが集積したニューロンは,NeuN陽性であったことから,α運動ニューロンであると示唆された.さらに,このNeuN陽性ニューロンは,ATF3陽性を示したことから,α運動ニューロンが過活動であることが示唆された.ヒラメ筋に逆行性神経トレーサーであるFluoroGold(FG)を注入したCFSモデルにおいて,前角のFG陽性ニューロンにミクログリアが集積していたことから,α運動ニューロンは,ヒラメ筋を支配するニューロンであることが示唆された.ヒラメ筋は,テレメートリーシステムによって測定した筋電図において,ストレス期間中優位に筋活動が亢進していたことから,筋活動を抑制する目的で,片足のみ足関節髄内釘固定術を行ったCFSモデルを作成した.その結果,非固定側はこれまでと同じように脊髄ミクログリア活性化およびDRGのATF3発現を認めたが,髄内釘固定術側は脊髄ミクログリアの活性化およびDRGのATF3発現を優位に抑制した.さらに,前脛骨筋の圧痛閾値を測定した結果,髄内釘固定側は非固定側に比べて優位に圧痛閾値が増加し,疼痛の減弱を認めた.CFSモデルにおいてテレメートリーシステムを用いて自律神経機能検査を行った.その結果,交感神経と副交感神経の両方の活動を反映するLFパワー値はストレス負荷4日目以降で低下し,副交感神経の活動を反映するHFパワー値はストレス期間中低下した.交感神経の活性度の指標となるLF/HFはストレス3日まで高値,4日以降は低値を示した.以上のことからストレス期間中の交感神経は,3日目までは過活動であり,4日目以降は活動が低下することが示唆された.今後は,自律神経機能検査を中心に実験をすすめ,交感神経系の関与について解析を進める.CFSモデルおよびFMモデルのテレメ-トリーシステムを用いた筋電図測定および自律神経機能検査については,データ収集は終了している.データの解析を詳細に行い,両モデルの比較を行う.ヒラメ筋の筋活動を抑制する目的で,片側足関節に髄内釘固定術を行い,筋の機械性痛覚過敏の改善が見られるかについて解析を行う.さらに交感神経系の疼痛への関与について解析をすすめる.
アルミニウム二次電池正極に用いる硫黄ドープ炭素材料の開発

アルミニウムは体積当たりのエネルギー密度が高く,資源量も豊富であることから,二次電池の新しい負極材料として注目されている。一方で,アルミニウム負極と組み合わせても遜色のない性能を発揮できる正極材料が存在しないことが課題の一つである。硫黄を正極に用いることでエネルギー密度の向上が期待されているが,解決すべき問題は多い。本研究では,硫黄系材料の開発を行い,高性能アルミニウム二次電池用正極の実現を目指す。
頭頚部癌に対するセリンプロテアーゼインヒビターを用いた遺伝子治療の研究

lacZ遺伝子を含むアデノウイルスベクター(Ad-lacZ)を用い、このLEKTI full length cCNAをベクターに組み込み、Ad-lacZ-LEKTIを作成した。腫瘍はヒト口腔扁平上皮癌由来のSAS,HSC-2,3,4を用いた。現在までに、Ad-lacZおよびAAV-lacZを用いてSASおよびHSC2,3,4細胞にLacZ遺伝子の導入が可能であることが確かめられている。これらの腫瘍細胞をチャンバースライドに播種し、24時間後Ad-lacZ-LEKTIを各種濃度で感染させ,さらに72時間培養後X-gal染色し遺伝子導入効率および,細胞毒性について検討し,至適投与濃度を決定した。またGCVも同様に様々な濃度で添加し、添加72時間後の生細胞数を計測した。その結果、遺伝子導入された細胞はX-galにて染色され、4種の細胞株における遺伝子導入効率はMOI=1で20%程度、MOI=10ではほぼ100%であった。細胞株におけるアデノウイルスの細胞毒性はMOI=100以上で細胞毒性を示した。また、GCVにおいては25μg/ml以上で細胞毒性を示した。同様の方法で腫瘍細胞を播種し24時間後,1にて決定した至適投与濃度にてAd-lacZ-LEKTIを感染させ、さらに72時間培養後生細胞数を計測し、細胞生存率を算定し、未処置群と比較検討した。その結果MOI=1での殺細胞効果は60%程度、MOI=10ではほぼ100%であった。4種の細胞株をそれぞれ培地1ml中に2×10^4個の割合でガラスボトムディッシュに播種し、24時間培養後Ad-lacZ-LEKTIをMOI=10で感染させた。感染24時間後10μg/mlのGCVを添加し、経時的にビデオ強化型微分干渉顕微鏡にて形態観察をおこなった。その結果GCV投与後24時間以内に導入した細胞は核濃縮、細胞縮小、細胞膜の小胞形成などアポトーシスを示す形態学的変化が観察された。現在までにlacZ遺伝予を含むアデノウイルスベクター(Ad-lacZ)およびアデノ随伴ウイルスベクター(AAV-lacZ)を用い、このセリンプロテアーゼインヒビターであるLymphoepitelial Kazal-type-related inhibitor(LEKTI)full length cDNAを両ベクターに組み込み、Ad-lacZ-LEKTIおよびAAV-lacZ-LEKTIの作成を行った。腫瘍はヒト口腔扁平上皮癌出来のSAS,HSC-2,3,4を用いた。またAd-lacZ、AAV-lacZを用いて、SASおよびHSC2,3,4細胞にLacZ遺伝子の導入が可能であることが確かめられている。これらの腫瘍細胞をチャンバースライドに播種し、24時間後Ad-lacZ-LEKTIを各種濃度で感染させ,さらに72時間培養後X-gal染色し遺伝子導入効率および細胞毒性について検討し,至適投与濃度を決定した。その結果、導入効率はMOI=1(MOI:細胞1個あたりのウイルス数)で20%程度、MOI=10ではほぼ100%であった。また、MOI=100以上で細胞毒性を示した。以上よりMOI=1,MOI=10を至適濃度とした。

同様の方法で腫瘍細胞を播種し24時間後,1にて決定した至適投与濃度(MOI=1,MOI=10)にてAd-lacZ-LEKTIおよびAAV-lacZ-LEKTIを感染させ、さらに72時間培養後生細胞数を計測し、細胞生存率を算定し、未処置群との比較を現在検討中である。細胞株におけるアデノウイルスの細胞毒性はMOI=100以上、またGCVにおいては25μg/ml以上で細胞毒性を示したため、至適濃度をMOI=1,10とした。腫瘍はヒト口腔扁平上皮癌由来のSAS,HSC-2,3,4を用いた。これらの腫瘍細胞を培地1ml中に5×10^4個の割合で24穴プレートに播種し、24時間後,培養後MOI=1,10にてAd-lacZ-LEKTIを感染させた。感染24時間後10μg/mlのGCVを添加し、72時間培養後生細胞数を計測し、細胞生存率を算定し、未処置群と比較検討した。その結果MOI=1での殺細胞効果は60%程度、MOI=10ではほぼ100%であった。4種の細胞株をそれぞれ培地1ml中に2×10^4個の割合でガラスボトムディッシュに播種し、24時間培養後Ad-lacZ-LEKTIをMOI=10で感染させた。感染24時間後10μg/mlのGCVを添加し、経時的にビデオ強化型微分干渉顕微鏡にて形態観察をおこなった。その結果GCV投与後24時間以内に導入した細胞は核濃縮、細胞縮小、細胞膜の小胞形成などアポトーシスを示す形態学的変化が観察された。
知的障害を持つ人の意思決定能力判定と代諾制度に関する研究

知的障害を持つ人は,認知機能が平均以下であるという障害の特徴と,強制的に社会的に保護された環境で生活していることから,生活のさまざまな領域において自由な選択権が制限されている.同意に関する一般的な法的原理は医療裁判の中で発展してきたが,平均以下の認知機能であっても意思決定可能な問題に対しては決定権が保証されなければならないことは広く認められている.知的障害を持つことだけで,あるいは障害の程度だけで,意思決定能力の欠如を推定することは許されないのである.とはいえ,障害のために意思決定能力に明らかな限界が認められる場合には,パレンスパトリエの原理に従うことになる.その場合の知的障害者における同意問題は,未成年者あるいは精神病患者の場合の問題と多くの共通点を持っている.しかし,知的障害者にはいずれとも異なる固有な特徴があるために,特別な議論が必要である.そこで本研究では,インフォームド・コンセントの先進国である米国の判例を中心に,(1)堕胎,(2)不妊手術,(3)養子縁組,(4)医学実験への参加,(5)医療上の処置,(6)任意入院,(7)性行為,7領域において,知的障害を持つ人の意思決定能力がどのような基準と手続きによって判定されているか,また能力が欠如していると判定された場合に,誰がどのような基準によって決定するのかを検証した.その結果,背景となる問題によって,また州によって意思決定能力の判定基準は異なり,また代諾の制度も異なることが明らかになった.たとえば,堕胎については判断基準も緩く,後見人による代諾も認められる傾向にあるが,不妊手術についてはいずれの場合も相対的に厳しくなる傾向がある.我が国でも今後ますます成人知的障害者の人権への配慮が要求されるようになると予想されることから,米国の判例を参考に,きめ細かい基準,制度作りを進めていく必要がある.知的障害を持つ人は,認知機能が平均以下であるという障害の特徴と,強制的に社会的に保護された環境で生活していることから,生活のさまざまな領域において自由な選択権が制限されている.同意に関する一般的な法的原理は医療裁判の中で発展してきたが,平均以下の認知機能であっても意思決定可能な問題に対しては決定権が保証されなければならないことは広く認められている.知的障害を持つことだけで,あるいは障害の程度だけで,意思決定能力の欠如を推定することは許されないのである.とはいえ,障害のために意思決定能力に明らかな限界が認められる場合には,パレンスパトリエの原理に従うことになる.その場合の知的障害者における同意問題は,未成年者あるいは精神病患者の場合の問題と多くの共通点を持っている.しかし,知的障害者にはいずれとも異なる固有な特徴があるために,特別な議論が必要である.そこで本研究では,インフォームド・コンセントの先進国である米国の判例を中心に,(1)堕胎,(2)不妊手術,(3)養子縁組,(4)医学実験への参加,(5)医療上の処置,(6)任意入院,(7)性行為,7領域において,知的障害を持つ人の意思決定能力がどのような基準と手続きによって判定されているか,また能力が欠如していると判定された場合に,誰がどのような基準によって決定するのかを検証した.その結果,背景となる問題によって,また州によって意思決定能力の判定基準は異なり,また代諾の制度も異なることが明らかになった.たとえば,堕胎については判断基準も緩く,後見人による代諾も認められる傾向にあるが,不妊手術についてはいずれの場合も相対的に厳しくなる傾向がある.我が国でも今後ますます成人知的障害者の人権への配慮が要求されるようになると予想されることから,米国の判例を参考に,きめ細かい基準,制度作りを進めていく必要がある.平成11年に公布された成年後見制度等関連四法により,平成12年度からはこれまでの禁治産制度が補助・保佐・後見の三類型の制度に改められた。この制度は主に高齢者の権利擁護の立場から発想されており,基本的には意思決定能力(コンピテンス)のある成人の自己決定を尊重することに主眼が置かれている。本研究では,まず近年急速な高齢化が進む成人知的障害者に対する制度の適用可能性を探った。その結果,成人知的障害福祉施設におけるヒアリング調査から,軽度知的障害の場合,十分な説明の下で財産管理や身上管理についてのインフォームド・コンセントが可能であり,成年後見制度の適用範囲にあることが示唆された。しかし,問題点として,現状ではインフォームド・コンセントのための意思決定能力判定基準が明確に定められていないため,どの領域でどの程度まで自己決定を尊重すべきか,恣意的な判断が下されがちであることが指摘された。そこで,文献研究に基づき,意思決定能力判定基準の試案作りを試みた。また,中・重度の知的障害の場合,実際の意思決定は成年後見制度が成立しても従来とあまり変化しないことも示唆された。障害者が意思決定能力欠如(インコンピテンス)と判定された場合の代諾の在り方は基本的にパターナリズムの原理によらざるをえない。本研究のヒアリング調査では身上管理等の問題に関して親権者による代諾が障害者自身の利益に反するように思われる事例が見出された。そこで,具体的な事例に基づき現状の問題点の解明を試みたが,知的障害者の権利擁護の立場から代諾の法理的基盤を再検討する必要があると考えられる。この点は,次年度の大きな課題として残された問題である。

知的障害を持つ人は,認知機能が平均以下であるという障害の特徴と,強制的に社会的に保護された環境で生活していることから,生活のさまざまな領域において自由な選択権が制限されている.しかし,あらゆる場面でその権利が制限されるわけではなく,平均以下の認知機能であっても意思決定可能な問題に対しては決定権が保証されなければならない.知的障害を持つことだけで,あるいは障害の程度だけで,意思決定能力の欠如を推定することは許されない.知的障害者における意思決定能力判定の問題は,未成年者あるいは精神病患者の場合の問題と多くの共通点を持っている.しかし,いずれとも異なる知的障害に固有な特徴があるために,特別な議論が必要である.本研究では,インフォームド・コンセントの先進国である米国の判例を中心に,(1)堕胎,(2)不妊手術,(3)養子縁組,(4)医学実験への参加,(5)医療上の処置,(6)任意入院,(7)性行為,の7領域において,知的障害を持つ人の意思決定能力がどのような基準と手続きによって判定されているか,また能力が欠如していると判定された場合に,誰がどのような基準によって決定するのかを検証した.その結果,背景となる問題によって,また州によって意思決定能力の判定基準は異なり,また代諾の制度も異なることが明らかになった.たとえば,堕胎については判断基準も緩く,後見人による代諾も広く認められる傾向にあるが,不妊手術についてはいずれについても相対的に厳しくなる傾向がある.我が国でも今後ますます知的障害者の人権への配慮が要求されるようになると予想されることから,米国の判例を参考に,きめ細かい基準,制度作りを進めていく必要がある.
CeモノブニクタイトとTmモノカルコゲナイドの純良単結晶作製

CeP及びLaとの混晶系試料;La1-xCexPでCe濃度を2%,10%,50%,90%が用意された。特筆すべきことはこの全ての濃度の試料について明確にドハース効果が観測されたことである。このことは大変珍しく,唯一の例であろう。混晶系といえども結晶性のよいものが作成された。全濃度領域でドハース効果の情報が得られたことは,非常に有益であった。CePのドハース効果;ドハース効果によるこのCePのXz点の電子面とXy,Xx点の電子面の非等価性の検証は,とりもなをさずΓ8層の出現による異方的な電氣的四重極と電子の強い相互作用があることを示された。DySbのドハース効果;電気的四重極秩序によって構造相転移を示し,同時に磁気相転移も付随することで知られたDySbのドハース効果を測定した。観測されたXz点にある電子面の大きさは著しくちいさかった。TmTe;この物質は絶縁物で四重極秩序を示し,近藤効果も入らない純粋に四重極の振る舞いがみれる点で,典型物質になりうるという発見がなされた。磁場中比熱,帯磁率,三次の帯磁率,磁化,弾性定数の温度変化,等を全てセルフコンシステントに説明出来るモデルを確立した。
インプラント周囲に発現する骨タンパクはオッセオインテグレーションを促進できるか?

本研究は埋入されたインプラント周囲に発現する骨タンパク質をチタンにコーティングすることで、オッセオインテグレーションを促進できるかを検討するものである。本研究期間では、チタンに非コラーゲン性タンパク質であるオステオポンチン(OPN)、オステオカルシン(OCN)をコーティングした場合のコーティング効果と骨芽細胞(マウスセルライン、MC3T3-E1)を培養し、その接着、増殖、分化を検討した。さらに、ラットの脛骨を用いたin vivoモデルでの骨接触率の検討を行ったインプラントに各タンパクのコーティングを行い、免疫組織化学的な手法によってタンパクの吸着を確認した。接着に関しては、OPNでは初期に抑制傾向が認められたものの、その後の接着は促進される傾向にあった。OCNでは初期から促進傾向が認められたが、その後の接着はOPNほどの促進傾向は認められなかった。接着後の増殖では24、72時間後の細胞数をMTT Assayにて計測を行った。また、分化に関しては、ALP染色と細胞から分泌されるOCNの量を測定したが、その差は顕著なものではなかった。ラット脛骨へコーティングインプラントを埋入した動物実験モデルではインプラントを埋入し、2週間後に屠殺し、組織学的検討を行っている。(現在標本作製中)つまり、今回の実験系からは、以下の事項が確認、示唆された。1)OPNとOCNは細胞の初期接着を促進する傾向が認められた。2)接着後の細胞の増殖、分化に関しては、初期接着ほどの効果は認められなかった。これは、OPN、OCNのコーティング効果が弱くなることや、初期接着後のメディウム交換で、コーティングの効果を減弱させること、さらには、接着への影響を極力少なくするために2%FBSを添加したメディウムがその後の増殖や分化(分化の培養系では、1015%のFBSを添加したものを通常用いている)を通常のレベルで起こすことが出来なかったことがその一因として考えられた。3)in vivoの実験は現在、標本作製中なため、改めて報告を行う予定である。本研究期間では、チタンに非コラーゲン性タンパク質であるオステオポンチン(OPN)、オステオカルシン(OCN)をコーティングし、骨芽細胞(マウスセルライン、MC3T3-E1)を培養し、その接着、増殖、分化を検討した。つまり、今回の実験系からは、以下の事項が確認、示唆された。今回、増殖や分化に関しては我々の予想とは異なっていたため、今後はメディウム中のFBSの濃度を検討することと、その接着メカニズムの解明、さらにはin vivoの実験系を今後検討していく予定である。

これは、OPN、OCNのコーティング効果が弱くなることや、初期接着後のメディウム交換で、コーティングの効果を減弱させること、さらには、接着への影響を極力少なくするために2%FBSを添加したメディウムがその後の増殖や分化(分化の培養系では、1015%のFBSを添加したものを通常用いている)を通常のレベルで起こすことが出来なかったことがその一因として考えられた。3)in vivoの実験は現在、標本作製中なため、改めて報告を行う予定である。
二階の接触幾何学

研究成果の概要はつぎの通りである。研究代表者は線形有限型偏微分方程式系(ホロノミック系)の同値問題とその基本解による射影埋め込みの同値問題の対応を論じ、前者に対する背足の定理の応用として超幾何方程式系E(n,k)に対応する射影埋め込みの像がE(3,6)の場合を除いて、Grassmann多様体(Plucker embeddingの像)の一部とはならないことを示した。また、さらに、E.Cartanのいわゆる5変数論文の一般化を論じた。泉屋は準線形一階偏微分方程式の解曲面の特異点の分類を行い、また、空間次元一次元の場合のHamilton-Jacobi型方程式の粘性解のgenericな分岐の分類を行った。この場合、とくに、Hamilton関数が凸という条件を満たさない場合もあつかい、それは、初期条件から特性曲線の方法で解いた多価解の一部から選び出せるであろうと言うおおかたの予想とことなる結果を得た。清原は、可積分測地流を持つリーマン多様体のクラスとして「リウヴィル多様体」と「ケーラ・リウヴィル多様体」を定義し、その構造を詳細に調べた。又その同型類の一部を分類した。結果として多くの新しい例が含まれることを示した。又新しい「C-計量」の族を見いだした。石川はシンプレクチック多様体へのコランク1以下のアイソトロピック写像の空間に対するトム・マザー型の横断性定理を証明した。また、写像の分岐を表すある種の加群を用いて、アイソトロピック写像のシンプレクチック安定性とラグランジュ安定性のマザー型およびアーノルド型特徴付けを与えた。河澄は、超楕円写像類群の有限体上のコホモロジーを計算する新しい初等的な道具を開発した。また、リーマン面のモジュライ空間のコホモロジーの複素解析的ゲルファント・フクス・コホモロジーによる無限小的研究について概説し、併せて一般森田・マンフォード類の研究の95年秋までの現状を述べた。さらに、写像類群上の森田・マンフォード類の群コサイクルを顕わに求め、代数曲線のモジュライ空間の安定コホモロジーの「連続部分」を決定した。本研究の目的は、一未知関数n独立変数の二階偏微分方程式をJet空間の部分多様体として、幾何学的対象ととらえて、接触同値問題を核に、微分幾何学および特異点論の手法で研究することである。本年度は,つぎの2点について集中的に研究した。1.我々は、二階偏微分方程式系の接触同値問題をPD多様体の同値問題として定式化した。この問題に対しては、いわゆるReductionの課程が重要である。このReductionの課程を調べることによって、逆に我々は,有限次元単純Lie群Gを出発点としてGを接触自己同型として持つsystemを構成することが可能となった。E.CartanによるG_2モデル(例外単純リー環G_2を接触自己同型として持つ二階のsystem)の構成を他の例外単純リー環の場合にも拡張した。この部分は"G_2 geometry of overdetermined system of second order"と題する論文として発表準備中である。2.当初の予定にはなかったが、高階有限型微分方程式系の同値問題の超幾何微分方程式系の理論への応用を行った。これまで、線形の方程式系に対する背足豊氏の研究があった。その研究は、深さ1の単純階別Lie環γ=γ_<-1>【symmetry】γ_0【symmetry】γ_1とその表現ρ:γ→gl(S)が与えられた時、(γ,ρ)が定めるsymbolを持つ高階有限型微分方程式系に対する同値問題を扱っている。この同値問題が、解の定義される空間を線形独立な解によって射影埋め込みするとき、その像の射影同値問題と等価なことが、佐々木-吉田により指摘されていた。我々は,高階有限型微分方程式の定める幾何構造の接続に対するHarmonic Theoryを展開して,超幾何微分方程式系の解による射影埋め込みの像が一般的には,グラスマン多様体でないことを示した。

また、写像の分岐を表すある種の加群を用いて、アイソトロピック写像のシンプレクチック安定性とラグランジュ安定性のマザー型およびアーノルド型特徴付けを与えた。河澄は、超楕円写像類群の有限体上のコホモロジーを計算する新しい初等的な道具を開発した。また、リーマン面のモジュライ空間のコホモロジーの複素解析的ゲルファント・フクス・コホモロジーによる無限小的研究について概説し、併せて一般森田・マンフォード類の研究の95年秋までの現状を述べた。さらに、写像類群上の森田・マンフォード類の群コサイクルを顕わに求め、代数曲線のモジュライ空間の安定コホモロジーの「連続部分」を決定した。本研究の目的は、一未知関数n独立変数の二階偏微分方程式系をJet空間の部分多様体として、幾何学的対象ととらえて、接触同値問題を核に、微分幾何学および特異点論の手法で研究することである。本年度は,単純Lie環をその接触変換全体として持つ二階の系の内,特に例外型単純Lie環を無限小接触自己同型として持つ二階の系について,二階の過剰決定系のG_2-幾何学の研究としてまとめた。この問題の出発点は、E.Cartanによるつぎの発見である。すなわち彼は,次のoverdetermined systemRを不変にする無限小接触変換の成すLie環が例外型単純Lie環G_2であることを見いだした。RがG_2を無限小(接触)自己同型として持つことは,次の二つのstepで示される.(2) (X,D)の自己同型群がG_2であることをしめす。我々はこれまでのPD多様体の研究を通じて,上記の逆stepをたどる構成を可能とした。すなわち,すべての例外型単純Lie群Gに対して,Boothy typeの接触多様体J=G/Pをもとに,E.CartanによるG_2モデル(例外単純リー環G_2を接触自己同型として持つ二階のsystem)の構成を他の例外単純リー環の場合にも拡張した。この部分は"G_2geometry of overdeteminedsystem of second order"と題する論文としてまとめた。本年度の研究は、単純Lie環をその接触変換全体として持つ二階の系の内,特に例外型単純Lie環を無限小接触自己同型として持つ二階の系について,二階の過剰決定系のG_2幾何学の研究をまとめた。分担者泉屋は準線形一階偏微分方程式の解曲面の特異点の分類を行い、さらに空間次元一次元の場合のHamilton-Jacobi型方程式の粘性解のgenericな分岐の分類を行った。この場合、とくに、Hamilton関数が凸という条件を満たさない場合もあつかい、それは、初期条件から特性曲線の方法で解いた多価解の一部から選び出せるであろうと言うおおかたの予想とことなる結果を得た。さらに、6では、単独保存則の方程式のエントロピー解の衝撃波の生成、伝播、衝突を記述するための準備として幾何学的枠組みを構成し多価解の局所的分類を行った。とくに、次元に制限を付けずに標準形を求めた。
自己推進する微生物の運動に及ぼす壁面の流体力学的影響

べん毛を一本もつ単毛性細菌の一種であるビブリオ菌(Vibrio alginolyticus)は,べん毛の回転方向を時計方向と反時計方向に切り替えることにより,前進したり後退したりする。そして,ほぼ同じ軌跡をたどりながら直線的にジグザグに運動する。しかし,境界があるときには,その運動は変化し,円弧状に運動する。また,運動速度も前進と後退では異なり,後退運動速度の方が大きい。本研究では,壁面近くを泳ぐビブリオ菌の運動を境界要素解析した。その結果,ビブリオ菌の運動(速度と角速度)は,菌体とべん毛の軸線と壁面とのなす角(ピッチ角)に大きく左右されることが明らかになった。この影響は,前進と後退では異なり,前進運動時にはピッチング運動が安定であるのに対して,後退運動時には不安定となる。数値解析結果を総合的に判断して,前進,後退運動の非対称性を説明する模式図を描くことができた。前進運動では,ピッチング運動が安定であるため,細菌は壁面に対して平行に運動する傾向がある。このとき,壁面との間に一定の大きさの流体力学的干渉があるため,運動速度が小さくなる。しかし,後退運動では,ピッチング運動が不安定であるため,細菌は壁面に向かう運動か,壁面から離れる運動を行う。壁面に向かう運動のときには,べん毛と壁面の流体力学的な干渉が強くなり,軌跡が円弧状になるとともに,運動速度も大きくなる。壁面から離れる運動のときには,流体力学的な干渉が弱くなり,自由空間を運動しているのに近くなって運動速度が大きくなる。また,周毛性細菌に見られる前進時の円弧状運動に関して,菌体とべん毛の大きさの見かけ上の比が,単毛性細菌とは異なっていることが原因ではないかとの推測結果を得た。

しかし,境界があるときには,その運動は変化し,円弧状に運動する。また,運動速度も前進と後退では異なり,後退運動速度の方が大きい。本研究では,壁面近くを泳ぐビブリオ菌の運動を境界要素解析した。その結果,ビブリオ菌の運動(速度と角速度)は,菌体とべん毛の軸線と壁面とのなす角(ピッチ角)に大きく左右されることが明らかになった。この影響は,前進と後退では異なり,前進運動時にはピッチング運動が安定であるのに対して,後退運動時には不安定となる。数値解析結果を総合的に判断して,前進,後退運動の非対称性を説明する模式図を描くことができた。前進運動では,ピッチング運動が安定であるため,細菌は壁面に対して平行に運動する傾向がある。このとき,壁面との間に一定の大きさの流体力学的干渉があるため,運動速度が小さくなる。しかし,後退運動では,ピッチング運動が不安定であるため,細菌は壁面に向かう運動か,壁面から離れる運動を行う。壁面に向かう運動のときには,べん毛と壁面の流体力学的な干渉が強くなり,軌跡が円弧状になるとともに,運動速度も大きくなる。壁面から離れる運動のときには,流体力学的な干渉が弱くなり,自由空間を運動しているのに近くなって運動速度が大きくなる。また,周毛性細菌に見られる前進時の円弧状運動に関して,菌体とべん毛の大きさの見かけ上の比が,単毛性細菌とは異なっていることが原因ではないかとの推測結果を得た。
自己認識に関わるミラーニューロンシステム

本研究では,脳内における自己と他者の身体の認識のメカニズムと,頭頂連合野と運動前野のネットワークの役割を明らかにすることが目的である.脳は他者の行為を認識することが可能であるが,自己の身体のみならず他者の身体を認識するメカニズムを考える必要がある.我々は,自己の身体と他者の身体は共通の領域で表現されているのではないかと推測した.そこで,頭頂葉のVIP野の多種感覚ニューロンが,自己の身体だけでなく,他者の身体をコードしているかどうか調べた.その結果,自己の身体部位をコードすると考えられるニューロンが,他者の同一の身体部位上に鏡像関係に視覚受容野を持つニューロンが見つかった.これらのニューロンは,自己から見た他者の位置に関係なく,ある一定の身体の部位に視覚受容野が認められた.他者の身体に関わる視覚反応だと考えられる.これは,脳が他者身体の認識を自己の身体を参照して行っている可能性が示唆する.こうしたことは生理学的問題のみならず,他者認識の工学的モデルの構築にも重要であると考えられる.模倣の工学的モデル構築にも重要な知見であると考えられる.また,電気通信大学の阪口准教授らの主導のもとで共同研究を行い,頭頂葉のAIP野ニューロンの単一ニューロン活動のデータを用いて情報量解析を行った.AIP野では,手操作運動関連ニューロンがあり,それらの活動は視覚反応や運動に関わる活動によって異なるタイプが知られている.この研究では,AIP野の記録データを用いて時系列による情報量の変化を解析した.その結果,AIP野ニューロンのタイプによって,情報量のピークが異なる時間に現れることが明らかになった.AIP野のニューロンの活動が,時系列で異なる情報を処理することを示しているが,今後AIP野の周辺の領域や頭頂葉と結合のある運動前野のニューロン活動においても解析を進めることが重要である.本研究では,脳内における自己と他者の身体の認識のメカニズムと,頭頂連合野と運動前野のネットワークの役割を明らかにすることが目的である.頭頂葉のAIP野と腹側運動前野のF5を結ぶネットワークは,手操作運動に関わることが知られている.これまで,AIP野では,物体の三次元的な特徴に視覚性に反応するニューロンが見つかっている.F5において,Parma大学との共同研究の結果,対象物体を見たときに反応する活動が物体の特徴ではなくそれをつかむときの手の形に選択性を持つこと,また,これらの視覚性の反応を示すニューロンが,運動に先行した視覚から運動への変換過程に関すると考えられる活動を示すことが明らかになった.頭頂葉から送られた視覚情報に基づいた運動のプログラムの選択に腹側運動前野が関わり,その遠心牲コピーが頭頂葉へ返されることが示唆された.また,我々は自己の手の運動の視覚的なフィードバックに関わると考えられるニューロン活動を現在記録中である.頭頂葉において遠心性コピーが多種の感覚フィードバックと統合されることによって自己の身体の認識がおこなわれると考えられる.一方,脳は他者の行為を認識することが可能であるが,自己の身体のみならず他者の身体を認識するメカニズムを考える必要がある.我々は,自己の身体と他者の身体は共通の領域で表現されているのではないかと推測した.そこで,頭頂葉のVIP野の多種感覚ニューロンが,自己の身体だけでなく,他者の身体をコードしているかどうか調べた.その結果,自己の身体部位をコードすると考えられるニューロンが,他者の同一の身体部位上に鏡像関係に視覚受容野を持つニューロンが見つかった.自己の身体を参照して他者身体の認識を行う可能性が示唆される.こうしたことは生理学的問題のみならず,他者認識の工学的モデルの構築にも重要であると考えられる.本研究では,脳内における自己と他者の身体の認識のメカニズムと,頭頂連合野と運動前野のネットワークの役割を明らかにすることが目的である.脳は他者の行為を認識することが可能であるが,自己の身体のみならず他者の身体を認識するメカニズムを考える必要がある.我々は,自己の身体と他者の身体は共通の領域で表現されているのではないかと推測した.そこで,頭頂葉のVIP野の多種感覚ニューロンが,自己の身体だけでなく,他者の身体をコードしているかどうか調べた.その結果,自己の身体部位をコードすると考えられるニューロンが,他者の同一の身体部位上に鏡像関係に視覚受容野を持つニューロンが見つかった.これらのニューロンは,自己から見た他者の位置に関係なく,ある一定の身体の部位に視覚受容野が認められた.他者の身体に関わる視覚反応だと考えられる.これは,脳が他者身体の認識を自己の身体を参照して行っている可能性が示唆する.こうしたことは生理学的問題のみならず,他者認識の工学的モデルの構築にも重要であると考えられる.模倣の工学的モデル構築にも重要な知見であると考えられる.また,電気通信大学の阪口准教授らの主導のもとで共同研究を行い,頭頂葉のAIP野ニューロンの単一ニューロン活動のデータを用いて情報量解析を行った.AIP野では,手操作運動関連ニューロンがあり,それらの活動は視覚反応や運動に関わる活動によって異なるタイプが知られている.この研究では,AIP野の記録データを用いて時系列による情報量の変化を解析した.その結果,AIP野ニューロンのタイプによって,情報量のピークが異なる時間に現れることが明らかになった.AIP野のニューロンの活動が,時系列で異なる情報を処理することを示しているが,今後AIP野の周辺の領域や頭頂葉と結合のある運動前野のニューロン活動においても解析を進めることが重要である.
神経ステロイドはGABA受容体を介して緑内障性視神経症の発症を防御する

我々は,独自に開発したラットex vivo緑内障実験モデルを用いて,眼圧上昇時にGABAA受容体作用型神経ステロイド(Allopregnanolone,AlloP)とNMDA受容体作用型神経ステロイド(24S-Hydroxycholesterol,24SH)は,網膜神経節細胞において生成されることを明らかにした。さらに, AlloPと24SHは眼圧上昇時に神経保護的に作用し,AlloPと24SHを同時投与した場合,単独投与した場合と比較して,より効果的に神経保護効果を得られることが明らかとなった。AlloPと24SHは,緑内障神経保護薬として有用である可能性がある。24S-HCが本ラットex vivo緑内障モデルにおいて神経傷害的に作用するのか、神経保護的に作用するのかを決定するため、培養液中に24S-HCを添加して、無添加群と比較した。24S-HC無添加群では、10 mmHgおよび35 mmHgでは形態学的変化は認められなかったが、75 mmHgでは網膜神経節細胞の軸索の腫脹が認められた。しかし、24S-HC(1 μM)添加群では、75 mmHgにおいて軸索の腫脹は認められなかった。CYP46A1合成阻害薬であるvoriconazoleを培養液中に添加して加圧すると、いずれの圧においても網膜傷害を認めた。voriconazoleによる網膜傷害は、培養液中に24S-HCを投与することで抑制された。また、voriconazoleによる網膜傷害はグルタミン酸受容体拮抗薬によって抑制されたことから、voriconazoleによる網膜傷害はグルタミン酸受容体を介した興奮毒性と考えられた。また、GABA受容体作用型神経ステロイドAllopregnenoloneが、TSPO、5-alpha-reductase Type 2を介して網膜内で生成されることを確認した。研究は概ね順調に進行している。ラットex vivo緑内障モデルにおいて、グルタミン酸受容体作用型の神経ステロイドである24S-Hydroxycholesterol(24S-HC)が、神経保護的に作用することを決定した。また、CYP46A1合成阻害薬であるvoriconazoleによる網膜傷害はグルタミン酸受容体を介した興奮毒性であることを明らかにした。さらに、GABA受容体作用型神経ステロイドAllopregnenoloneが、TSPO、5-alpha-reductase Type 2を介して網膜内で生成されることを確認できた。GABAA受容体作用型NS(Allopregnanolone, AlloP)とNMDA受容体作用型NS (24S-Hydroxycholesterol, 24SH)について,正常ラット分離加圧標本をもちいたex vivo加圧実験を行い,以下13の検討を行ない,「神経ステロイドは神経伝達物質受容体を介して緑内障性視神経症の発症を防御する」ことを検証した。1眼圧上昇時,各NSが網膜に発現することを確認する。2GABAA受容体作用型NSは,加圧負荷時に神経保護性に作用するか否かを明らかにする。3NMDA受容体作用型NSは,加圧負荷時に神経傷害性に作用するか否かを明らかにする。1.正常ラット分離加圧標本の作成正常ラットを用いて,眼球分離標本を作成する。加圧実験は,眼球分離標本を独自に開発した閉鎖型加圧実験装置を用いて30°C,24時間加圧した。2.加圧によって網膜内に発現するNS量の測定加圧負荷によって網膜内に発現するAlloPと24SHの量を,ELISA,蛍光免疫組織染色法,液体クロマトグラフ-タンデム型質量分析計(LC/MS/MS)で調査した結果,網膜内のAlloPと24SHの発現量は,加圧によって圧依存性に増加することが明らかになった。3.加圧負荷時のNSの作用の検討加圧負荷時のNSの作用が,神経傷害性か,神経保護性か明らかにする為に,培養液中にAlloPと24SHを添加して加圧した結果,AlloPと24SHは加圧障害に対して神経保護的に作用することが明らかとなった。一方,培養液中に各NSの合成阻害薬を投与して加圧すると,組織傷害が誘導された。グルタミン酸受容体に対する拮抗薬をNS合成阻害薬とともに培養液中に投与して加圧すると,神経傷害が抑制されたため,グルタミン酸興奮毒性の関与が明らかとなった。科学研究費によって助成いただいている本研究は概ね順調に進んでおり,これまでの研究結果を以下の2論文として発表することができた。来年度の研究も予定通り計画できる見込みである。平成29年度は,以下の3点に焦点を絞って研究を進めた。1)眼圧上昇時の神経ステロイド(NS)誘導のメカニズムの解明。眼圧上昇時にGABAA受容体作用型NS(AlloP)とNMDA受容体作用型NS (24SH)は、共に網膜神経節細胞(RGC)において生成される。中枢神経における報告から,神経細胞におけるNSの誘導は,NMDA受容体の刺激と関係していると考えられる。我々は,眼圧上昇時(75 mmHg)にNMDA受容体拮抗薬を投与して,AlloPと24SHの生成が抑制されることを明らかにした。NSの誘導はNMDA受容体の刺激による可能性がある。2)眼圧上昇時のAlloPと24SHのSynergic効果。眼圧上昇時にAlloPと24SHがNMDA受容体を介して同時に生成され,神経保護的に作用する。

これまではAlloPあるいは24SHを単独で作用させてきたが,AlloPと24SHを同時に作用させた方が生理的な状態に近く,より効果的な神経保護効果を得られる可能性があり,この点を調査した。その結果,眼圧上昇時において(75 mmHg),単独投与(AlloP,24SH)では神経保護効果が得られなかった濃度(100 nM)に着目して,100 nM AlloPと100 nM 24SHを混合投与すると,十分な神経保護効果を得られた。3)in vivo緑内障実験モデルの導入。生後60日令のSDラットの右眼前房内に直径6 μmのマイクロビーズを注入し,in vivo緑内障実験モデルの作成に成功した。左眼前房内へは生理食塩水を注入して,コントロールとした。右眼の眼圧は30 mmHg以上,約3週間持続した。右眼の線維柱帯には6 μmのマイクロビーズが充満し,3週間後、RGC数、視神経有髄線維の軸索数は共に約40%減少した。現在,AlloPと24SHの緑内障神経保護薬としての有用性を検証している。我々は,独自に開発したラットex vivo緑内障実験モデルを用いて,眼圧上昇時にGABAA受容体作用型神経ステロイド(Allopregnanolone,AlloP)とNMDA受容体作用型神経ステロイド(24S-Hydroxycholesterol,24SH)は,網膜神経節細胞において生成されることを明らかにした。さらに, AlloPと24SHは眼圧上昇時に神経保護的に作用し,AlloPと24SHを同時投与した場合,単独投与した場合と比較して,より効果的に神経保護効果を得られることが明らかとなった。AlloPと24SHは,緑内障神経保護薬として有用である可能性がある。ラットex vivo緑内障モデルにおいて、神経興奮抑制型のGABA受容体に作用する神経ステロイドであるAllopregnanolone (AlloP)が、神経保護的作用することを確認する。さらに、AlloPがTSPO agonistによって生成増強され、TSPO antagonistによって生成抑制されることを証明する。TSPO agonistが緑内障モデルにおいて神経保護的に作用する可能性を検討する。グルタミン酸受容体作用型の神経ステロイドである24S-Hydroxycholesterol(24S-HC)とGABA受容体作用型神経ステロイドAllopregnenoloneは、ともに加圧によって網膜内で生成される。両者はNMDA型受容体を介したストレス応答である可能性について、グルタミン酸受容体拮抗薬を用いて検索したい。そして、両者が神経保護的に協調して作用する可能性について検討する予定である。平成29年度は,以下の3点に焦点を絞って研究を進めて行く予定である。1)眼圧上昇時の神経ステロイド誘導のメカニズムの解明眼圧上昇時にGABAA受容体作用型NS(AlloP)とNMDA受容体作用型NS (24SH)は、共に網膜神経節細胞において生成される。これまでの中枢神経における報告から,神経細胞におけるNSの誘導は,NMDA受容体の刺激と関係していると考えられる。そこで,眼圧上昇時にNMDA受容体拮抗薬を投与して,AlloPと24SHの生成が抑制されるか否かを検討する予定である。
メコン川流域国における急速なモータリゼーションから子どもの命と健康を守る

子どもの健全な発育には日常の身体活動が欠かせないが、ラオスではその機会がモータリゼーションによって奪われてきた可能性がある。本研究では首都ビエンチャン市内の中学生431人を対象に調査を行い、推奨身体活動量を満たしている生徒は少なく(9%)、過体重・肥満の生徒が多い(20%)ことを明らかにした。また、過体重・肥満の生徒ほど減量の意思があるにもかかわらず、より不活動の状態にあることを明らかにした。一方、近隣環境と身体活動に大きな関連はみられなかった。ラオス都市部の子どもにおいては身体活動量が低く、過体重・肥満者が多いことから、近隣環境の如何を問わず、身体活動量を上げる取り組みが不可欠である。子どもの健全な発育に日常的な身体活動は欠かせない。しかし、本研究対象国のラオスにおいてはその機会がモータリゼーションに伴う道路交通環境の悪化によって奪われてきた可能性がある。本研究ではそうした環境が子どもの身体活動にどのような影響を及ぼしているかを検証する。具体的には、中高生を対象に質問紙調査、身体測定、加速度計を用いた身体活動量の測定を行う。今年度は現地研究協力者とデータ収集や標本抽出について討議するとともに、質問紙の妥当性を検証し現地語版を作成した。子どもの健全な発育には日常的な身体活動が欠かせない。途上国では慢性疾患が主要な健康問題となりつつあり、身体活動の機会奪回は今日的課題といえる。本研究では子どもを取り巻く環境が身体活動にどのような影響を及ぼしているかを検証する。今年度はビエンチャン市内の中学校に在籍する生徒を対象に質問紙調査、身体計測、加速度計を用いた身体活動量の測定を行った。質問紙は、生徒の基本属性、近隣環境、身体活動、食習慣に関する内容で、当該分野の国際プロジェクト(International Physical Activity and the Environment NetworkならびにGlobal School-Based Student Health Survey)に準拠した。調査手順は、まずラオスの共同研究者が生徒に、生徒とその保護者宛ての依頼状、質問紙、同意書を教室で配布し、調査の趣旨と手順を説明した。依頼状には調査への参加は任意で、回答しなくても不利益が生じないこと、同意の撤回はいつでもできることを明記した。生徒とその保護者には書面で同意を求めた。同意が得らえた生徒には質問紙を提出してもらい、各自の身長と体重を着衣のまま計測した。身体計測に際しては、あらかじめ研究補助員にトレーニングを実施した。加速度計は数に限りがあったため、無作為に抽出したクラスの生徒に配布し、1週間着用するよう求めた。現在、データのクリーニングを行っているところである。自記式質問紙にはデータの欠損が散見されるため、その対処について検討中である。加速度計で得られたデータについては、身体活動の強度別に活動時間を評価・検討する準備をしているところである。現地の人びとの協力により調査が順調に進んだ。緒言:子どもの健全な発育には日常生活の身体活動が欠かせない。本研究では子どもを取り巻く近隣環境が身体活動にどのような影響を及ぼしているかを検証した。結果:対象者431人のうち、20%が過体重か肥満、91%が身体不活動(中等度以上の身体活動を1日60分以上行う日が週5日未満)の状態にあった。過体重・肥満の生徒ほど減量の意思があったが、より不活動の状態にあった。活動的な生徒は不活動の生徒と比べ、近隣環境の景観がよいと認識していたが、その他の近隣環境の特徴に対する認識に違いはなかった。バイク・自動車で通学している生徒は、徒歩・自転車通学している生徒と比べ、自宅から学校までの距離や交通量の多さが徒歩・自転車通学の妨げになると答えていた。加速度計を正しく装着した生徒48人のうち、推奨身体活動量(中等度以上の身体活動を1日60分以上行う)を満たしていた生徒はわずか1名であった。考察:市内中心部の中学生においては身体活動量が極めて低く、その一方で過体重・肥満者が多いことから、近隣環境の如何を問わず、身体活動量を上げる取り組みが喫緊の課題といえる。現地の都合がつかずプレテストを行うことはできなかったが、それ以外はおおむね順調に進んでいる。現在、収集したデータのクリーニングを終えたところで、これから分析にあたる。その結果を論文にまとめるとともに、それを政策提言に結び付ける。国際保健学データ収集の準備はすでに整っている。

今後はデータ収集を行う現地の学校とスケジュールを調整し、今年度中にデータ収集を完了する予定である。対象者の一部の参加が得られなかったため、謝金などの剰余があった。現地(ラオス)とのスケジュールの調整がつかず、調査を延期したため。調査補助の謝金に充当する。今年度は現地(ラオス)で調査を実施するため、その費用に充当する。
磁場を用いた臍帯血由来間葉系幹細胞の長期凍結保存法の確立

臍帯血由来間葉系幹細胞の分離培養・増殖が不十分で凍結保存をすることが困難であった。そこで、脂肪由来間葉系幹細胞にて研究を行った。細胞を増殖させた後、最終到達温度、植氷時間、磁場強度がMSCsの生存に及ぼす影響について検討を行った。細胞の凍結保存には、凍結保存液として10%ジメチルスルホキシド(DMSO)含有凍結保存液およびDMSO非含有凍結保存液を使用し、プログラムフリーザーにてそれぞれ一次冷却を施した後、-150°Cの超低温フリーザーに保存した。細胞を7日間凍結保存した後、解凍し、生存細胞数の算定を行った。また、解凍後48時間培養した後の増殖細胞数についても同様に算定した。また、間葉系幹細胞の長期凍結保存を検討するために、ラット由来骨髄由来間葉系幹細胞を急速凍結と磁場を利用した凍結保存(最終到達温度-30°C、植氷時間15分間、磁場強度0.1mT:CAS群)を3年間凍結保存した後、解凍し、生存細胞の算定を行った。また、解凍後1週間、2週間培養した後の増殖細胞数についても同様に算定した。その結果、以下のことが明らかとなった。1.DMSO群、非含有DMSO群のいずれにおいても、最終到達温度-30°C、植氷時間15分間、磁場強度0.1mTの条件が、凍結したMSCsの最も高い生存率と増殖能を示した。DMSO群では細胞生存率が約85%、細胞増殖能が約101.43%といずれも高い値を示した。2.急速凍結群とCAS群では細胞生存率は49%、89%と大きくCAS群が高い生存率を示した。また細胞増殖能においても1週間後では、63%、131%、2週間後で164%は294%とともにCAS群が高い増殖能を示した。以上のことから磁場を用いたMSCの長期凍結保存がさまざまな治療における有用性が強く示唆された。
全固体型単層カーボンナノチューブエレクトロクロミック素子の開発

本研究では、レアメタルフリーの全固体型電気化学素子を実現することを狙いとして、近年応募者が成功した単層カーボンナノチューブ(SWCNT)カラー薄膜の色制御技術を発展させ、その基礎物性を解明するとともに、液体を用いない全固体型SWCNTエレクトロクロミック素子への展開を行うことを目標として研究を行った。イオン液体にトリブロックポリマーを混合させることによるゲル化を行うことにより、電解質を液体系から固体系へと変えた。その結果、イオンゲルを用いた場合においても可逆的な色変化が可能であることを明らかにした。その結果、全固体型SWCNTエレクトロクロミック素子の作製に成功した。また、紫外領域の光吸収の制御に向けて、-40度まで冷却して吸収測定を明らかにする系を自作し、低温において光電気化学測定を行うことで、電気化学反応を抑制しつつ吸収変化を明らかにすることを達成した。紫外領域にはブロードな吸収帯(U-band)が存在するが、低温における光電気化学測定により、(6,5)SWCNT薄膜のUV領域の吸収が、可逆的な膜電位依存性を示すことを明らかにした。このことは、π-π*遷移由来の寄与がU-bandに存在していることを示唆している。しかし、キャリア注入によるブロードニングは殆ど起こっていない為、Fano機構によるブロードな光吸収形成の寄与は小さいと考えられる。直径1.4nmの金属型や半導体型SWCNTにおいては吸収帯の変化と共に新しい吸収帯が出現することから、キャリア注入が光吸収構造に与える影響は、SWCNTのカイラリティによって大きく異なることが示唆されている。このように、全固体型のエレクトロクロミック素子の開発に成功すると共に、透明性改善への道筋を明らかにした。また、紫外領域の光吸収の制御に向けて、ー40度まで冷却して吸収測定を明らかにする系を自作し、低温において光電気化学測定を行うことで、電気化学反応を抑制しつつ吸収変化を明らかにすることを達成した。本研究は、レアメタルフリーの全固体型電気化学素子を実現することを狙いとして、研究代表者が成功した単層カーボンナノチューブ(SWCNT)カラー薄膜の色制御技術を発展させ、その基礎物性を解明するとともに、液体を用いない全固体型SWCNTエレクトロクロミック素子への展開を行うことが目標である。良好な色変化・安定性・応答速度を示す素子を創製することが目標である。今年度は、はじめに、二端子で駆動することを試みた。作用電極、対極に金属型SWCNT

薄膜を用いて、イオン液体を利用して電荷の注入を行い、両極ともに色変化をさせることに成功した。市販の単三電池3本を直列につなげることで駆動できることを明らかにした。また、SWCNT内部に束縛された分子に対しても電荷注入可能かどうかの検討を行い、SWCNT内部に束縛されたカロテノイド色素分子の電荷制御も可能であることを明らかにした。素子構造の固体化を目指して、イオン液体からイオンゲルをもちいて実験を進め、イオンゲルを用いても色変化が可能であることを明らかにした。高純度精製SWCNTの電気化学ドーピングに関しての基礎物性解明については、内包分子のドーピングが可能であることを明らかにし、順調に進展している。今年度中に、イオンゲルを用いた全固体型エレクトロクロミック素子を実現する予定であったが、動作の検証にとどまり、成果報告にまで至らなかった。イオンゲルを用いた研究をさらに促進する必要がある。・全固体型SWCNTエレクトロクロミック素子に向けて、イオンゲルを用いた素子開発を行う。ポリマー基板上に金属型SWCNT薄膜を形成させ、それを電極として利用する。電解質にはイオンゲルを用いる。金属型SWCNT電極・イオンゲル・金属型SWCNT電極という3層構造を形成させ、電極間に電圧を加えることで色変化が可能かどうか検証を行う。イオンゲルに関しては、紫外光によってゲル化が起きる素材を用いる。得られた試料に対して、応答速度や繰り返し耐久性を明らかにする。色変化の鮮やかさを改善させる為、金属型SWCNTの更なる高純度精製を行う。薄膜形成におけるバンドル化が鮮やかさを劣化させる要因の一つである為、薄膜形成の際には、孤立分散性を高める為、現状ではTritonで分散させた溶液を利用して薄膜形成を行っているが、コール酸などの分散性の良い界面活性剤や、カルボキシメチルセルロースなどのポリマーで分散させた状態で薄膜形成を行うことを検討し、色変化の鮮やかさの改善を行う。・SWCNTにおける電気二重層形成を詳しく調べる為、高純度に精製を行ったC60分子内包SWCNTに対して電気化学測定を行い、内包C60分子のドーピング特性を明らかにする。今年度においては、分離精製や素子開発に対して主として研究を行い、本研究を最も効率良く成功させる為に必要な研究の進め方を検討した結果、分光実験等に利用する予定であった光学備品の購入を今年度は行わなかった。次年度の研究費は、エレクトロクロミック素子の動作検証に必要となるソースメータや、1μ帯におけるラマン測定に必要となる光学備品の購入に充てる予定である。