hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱電薄膜表面への反射防止構造の作製

本研究では,太陽光に対して高い反射率を有する熱電薄膜の表面に反射防止構造を作製し,その反射率を低減させた.更には,熱電薄膜発電モジュールの高温部表面に反射防止構造を付与し,均一な強度の光を照射した場合に,高温部と低温部の表面反射率の違いによりモジュール内に温度差が形成され,正の開放電圧が得られることを明らかにした.本年度は,前年度までに確立した微細加工プロセスを用いて,熱電薄膜表面に微細周期構造を作製し,擬似太陽光を照射したときの反射率を評価した.更に,その微細周期構造を評価用の熱電薄膜モジュールの高温部の表面に付与した.熱電薄膜表面に微細周期構造を形成するため,ガラス基板上にリソグラフィプロセスにより微細周期構造のレジストパターンを形成し,プラズマエッチングにより下地のガラス基板に転写した.続いて,その上から,Bi0.5Sb1.5Te3の熱電薄膜をスパッタ成膜し,規則化のための熱処理を行った.擬似太陽光(A.M.1.5)を45°の角度で照射したとき,周期2μmの周期構造を付与した熱電薄膜表面の反射率は約47%に低減することができた.熱電薄膜モジュールに均一な密度の光エネルギーを照射したとき,微細周期構造の有無による表面反射率の違いにより温度差が生成されると期待できる.生成される温度差を測定するため,熱電薄膜モジュールの高温部のpn接合表面に微細周期構造を形成し,擬似太陽光を照射したときのモジュールの開放電圧を測定した.測定用の熱電薄膜モジュールは,Bi0.5Sb1.5Te3(p型)とBi2Te2.7Se0.3(n型)の熱電薄膜素子をスパッタ成膜とリフト・オフプロセスによりパターニングし,15対のpn接合を直列に接続した.擬似太陽光を照射したとき,正の開放電圧が得られた.このことは,高温部として微細周期構造を付与したpn接合部の光吸収が,低温部の光吸収より大きくなったことを示唆しており,均一な光源を照射した場合においても熱電薄膜表面の反射率を制御することで温度差を生成することに成功した.本研究に関連する成果は,MEMSに関する国際会議や応用物理学会で発表するとともに,国際的な学術論文に投稿した.本研究では,太陽光に対して高い反射率を有する熱電薄膜の表面に反射防止構造を作製し,その反射率を低減させた.更には,熱電薄膜発電モジュールの高温部表面に反射防止構造を付与し,均一な強度の光を照射した場合に,高温部と低温部の表面反射率の違いによりモジュール内に温度差が形成され,正の開放電圧が得られることを明らかにした.太陽光を熱源とした熱電薄膜発電モジュールにおいて,熱電薄膜表面に形成した周期構造により反射率を制御して熱電薄膜の平面方向に温度差をつけるため,評価用熱電薄膜モジュールを作製した.更に,同モジュール表面に周期構造を付与するためのプロセスとして,ピコ秒レーザパルスに誘起される非線形光吸収をリソグラフィプロセスに適用した微細加工プロセスを提案し,加工基礎特性を評価した.これまでに開発されてきた,フェムト秒レーザパルスに誘起される非線形光吸収を半導体プロセスへ導入した微細加工プロセスは,立体表面上への微細構造形成に大変有用なプロセスであった.本研究では,その利点を熱電薄膜モジュールのpn接合部の段差上への周期構造形成に利用する一方で,大面積にパターニングが必要な熱電薄膜発電モジュールへの展開を可能にするため,フェムト秒レーザよりも安価に高出力が得られるピコ秒レーザを利用することでマルチビームによる構造形成の大面積化を目指し,非線形光吸収によるパターニングの検討を行った.SiO2基板上に塗布したレジストに波長1064nmのピコ秒レーザパルスを集光し,パターニング特性を調べた.i線用化学増幅型ネガレジストに集光したところ吸収はなく,ベイク処理・現像後にレジストパターンは形成されなかったが,photosensitizerとphotoacid generatorを加えて吸収端を長波長側へシフトさせたところ,非線形的な光吸収が生じ,回折限界以下の線幅を有するレジストパターンの形成に成功した.また,周期構造を付与してその効果を検証するための評価用熱電薄膜発電モジュールを作製し,特性評価を行った.Bi-Te系熱電薄膜をリソグラフィプロセスで形成し,モジュールの基本特性を評価した.これらの研究成果は,熱電及びMEMSに関する国際会議や応用物理学会で発表するとともに,国際的な学術論文に投稿した.当初の予定通り,ピコ秒レーザパルスを低NAレンズで集光した場合のシリカガラス基板上でのパターニング特性を調べた.一方,研究計画では,熱電薄膜上へのパターニングの際の反射光の影響を明らかにすることを優先し,評価用の熱電薄膜発電モジュールの作製は次年度に行う予定であったが,後者の方が前者に比べて進捗したため優先して学会発表,論文投稿を行った.レジストの光吸収端の調整によって,基本波長1064nmのピコ秒レーザパルスにおいて回折限界以下のパターンが形成される新たな知見が得られたが,フェムト秒レーザに比べてパルス幅が長いため光化学反応だけではなく,熱の影響が大きいと考えられる.今年度,熱電薄膜発電モジュール上にその微細周期構造を付与するためには,パターニング中の熱電薄膜からの反射光の影響が大きくなり,形成パターンへの影響が予測される.反射光のパターニングへの影響を低減するため,集光レンズ等光学部品を新たに導入して集光特性を検討する.反射光のレジストパターニングへの影響を低減するため,ピコ秒レーザパルスの集光特性を変えるための光学部品を導入する.
婦人科癌でのリンパ節転移評価におけるHPV遺伝子検索の臨床的意義の解明

子宮頸癌における予後因子として骨盤内リンパ節への転移の有無が重要であり、micrometastasisを把握する方法を新たに確立する事は、臨床上極めて意義深い。また、外陰癌(扁平上皮癌)においては、原発巣の拡がりよりも鼡径リンパ節への転移の有無が予後因子としてさらに重要である。Human Papilloma Virus(HPV)は、PCR法を用いた場合、子宮頸癌組織の80%以上で、外陰癌組織では50%程度に検出される。そこで我々は、この外因性oncogeneと呼べるHPV DNAに着目し、悪性化に関与しているHPV16,18,33型DNAを検出可能なnested-PCRの系を新たに確立した。これを用いて手術治療を行った子宮頸癌および外陰癌症例のうちpTNM分類でNO症例のパラフィン包埋組織を分析し臨床経過との比較を行うことで両癌におけるHPVのリンパ節転移マーカーとしての有用性を検討する。検討対象は、19701991年の外陰癌手術症例8例であり、臨床期分類0/IIIであった。原発巣のHPV検索において、HPV16,18,33型のうちどの型のHPVも検出できなかった。この理由として、ホルマリン固定による検体DNAのdamageが考えられるが、他方、8例の年齢分布は5880歳(平均年齢:63歳)と高齢であり、Parkらの報告によるように、60歳以上の外陰癌の発症に関してHPVの関与は否定的であることが示唆された。上述したように外陰癌の場合病態のHeterogeneityが発症年齢と深く関わっていることが示唆されたため、当初予定していた対象症例以外に拡大することが必要であると考えられる。子宮頸癌症例に対しても今後検索を進める予定である。また、子宮頸癌発症においてある種のHLAとの関連が報告されている。若年症例での検討も追加する予定である。
擬延性セラミックス基複合材料の損傷蓄積モニタリングによる寿命予測に関する研究

擬延性セラミックス基複合材料の損傷過程の整理、寿命決定因子に関する知見の獲得を主目的に、アコースティックエミッション、デジタル画像相関法、電気抵抗測定等の多様な損傷モニタリング手法によりSiC/SiC複合材料の破壊メカニズムの評価を行ったところ、表面欠陥の形状、サイズが材料寿命を決定する上で必ずしも支配的でないことを示唆する結果を得た。また、織物効果に起因したエッジ効果を初めて明らかにした。本研究はデジタル画像相関(DIC)法、アコースティックエミッション(AE)測定、電気抵抗(ER)測定によりSiC/SiC複合材料の損傷許容性、強度異方性の解明を主目的とした。平成25年度はこれらの手法の適用性評価を行うと同時に、まずは短時間引張試験に絞って、SiC/SiC複合材料の破損蓄積過程の評価を開始した。その結果、DIC法においてパターン作製法の最適化検討により、局所的な損傷過程の可視化を実現し、特に、AE法を併用することで複合材料の負荷方位の違いに見られる損傷蓄積過程の細かな差異を特定することに成功した。具体的には、AE測定の結果、引張負荷方位が繊維長手方向と一致する場合は、比例限度応力以下から損傷蓄積が開始し、き裂発生後も応力-ひずみ曲線において線形的な振る舞いをすることが明らかになった。DIC法によりひずみ分布を特定したところ、同条件では局所ひずみスポットが相互に影響を及ぼしあい、マクロなひずみ帯を形成することが明らかとなった。これは、強い界面摩擦力や繊維の高い剛性を理由に、比較的弱いマトリックス部に損傷が集中したことによる。その結果、試験片全体の損傷密度が低く抑えられ、引張初期のコンプライアンスへの影響は限定的であったと考えられる。その後、負荷が増すことで繊維のすべりが開始し、非線形挙動に移行する。一方、繊維方位が負荷方位から離れる場合、繊維束に沿った剥離モードによるひずみ帯が顕在化した。このとき個々の繊維の剥離が複合材料の破断に直結するため、AEは破断時のみに検出された。一方、ER測定を損傷モニタリングに活用したところ、その変化は微小で、有意な損傷蓄積を検出するには至らなかった。このことは逆に、複合材料機能の損傷に対する優れた耐性を示唆する結果であり、本手法は損傷許容性の評価に活用できるものと思われ、引き続き検討を進めることが重要との結論を得た。平成26年度は、前年度までに個別に検討を進めたDIC法とAE法を併用することで複合材料の損傷蓄積過程の詳細を明らかにした。特に、非主軸引張試験に顕著なエッジ効果をその具体的メカニズムとともに明らかにした。具体的には、DIC法による表面損傷モニタリングとAE法による内部損傷モニタリングの併用により、き裂発生箇所の位置標定を行い、損傷蓄積過程の詳細を明らかにした。その結果、DIC法で得られた損傷マップに対応する形で、AEの発生を確認し、両モニタリング法による傾向の良い一致を確認した。DIC試験結果の解析の結果、非主軸引張試験において、繊維束に沿った剥離モードによるひずみ蓄積の様子を特定し、特に、試験片エッジ部でのひずみ集中が破壊に強く影響を及ぼしていることが示唆された。この影響は試験片幅が狭いほど顕著で、この場合、強度低下が懸念される結果を得た。ただし、AE試験結果より、初期の損傷蓄積はその多くは内部で生じていることが明らかとなり、ノッチ先端やエッジ部の応力集中は特に最終破断に影響を及ぼしうることが明らかとなった。本研究はデジタル画像相関(DIC)法、アコースティックエミッション(AE)測定、電気抵抗(ER)測定等によりSiC/SiC複合材料の損傷許容性、強度異方性の解明を主目的とした。平成27年度は特に、前年度までに検討を進めてきたノッチ感受性について、今年度は新たにセンターホールを有する試験片を用いて、その具体的メカニズムの解明を含めて、総合的な評価を進めた。その結果、これまで検討を進めてきた両端ノッチ試験片と同様に、センターホール付き試験片を用いた引張強度試験においても、SiC/SiC複合材料のAE検出強度、比例限度強度及び破断強度はいずれの場合もノッチ鈍感であることを確認した。特に、DIC解析結果より、センターホール端部での比較的顕著な応力集中を確認したが、応力の再分配により破壊が緩慢に進むことを視覚的に捉えることができた。また、繰り返し負荷試験により損傷蓄積の理解を進め、AEエネルギーの蓄積挙動との関係を明らかにし、寿命予測の基盤となる知見を得た。並行して、交流インピーダンスによるER法を適用し、損傷蓄積過程の評価を行った。その結果、AE蓄積挙動と同調して、繊維/マトリックス界面の損傷によるものと思われる電気抵抗の変化を捉えた。本結果より、実環境下で直接のAE計測が困難な場合のオプションとしての活用が十分期待できる見通しを得た。以上より、SiC/SiC複合材料は様々な表面欠陥に対して、応力集中が決してなくなることはないが、総じてノッチ鈍感であり、これらの表面欠陥があったとしても、破壊が加速的に進行するわけではないことを明らかにした。つまり、表面欠陥の有無が材料寿命を決定しないことを示唆する結論を得た。

擬延性セラミックス基複合材料の損傷過程の整理、寿命決定因子に関する知見の獲得を主目的に、アコースティックエミッション、デジタル画像相関法、電気抵抗測定等の多様な損傷モニタリング手法によりSiC/SiC複合材料の破壊メカニズムの評価を行ったところ、表面欠陥の形状、サイズが材料寿命を決定する上で必ずしも支配的でないことを示唆する結果を得た。また、織物効果に起因したエッジ効果を初めて明らかにした。平成26年度は、平成25年度に開発した損傷蓄積モニタリング法を活用し、詳細なき裂進展過程の評価を開始した。特に、アコースティックエミッション法とデジタル画像解析法を併用した擬延性セラミックス基複合材料の損傷蓄積位置の同定を行った。また、定量評価法としての適用性検討についても開始した。その結果、両手法により同定される破損位置に良い相関があることを明らかにし、具体的な破損メカニズムの理解が進んだ。一方、電気抵抗測定法の適用性に関しては、測定時の接触抵抗の問題もあり技術的な課題が残された。平成27年度において、インピーダンス法の適用も考慮し更に検討を進めることとしたが、一部、既にモノリシックSiCを対象に技術適用のための予備検討を開始した。以上より、幾つかの技術的課題は残るものの、全体としては、当初計画どおり研究が進展した。工学平成27年度は、当初計画どおり、これまでに開発した損傷蓄積モニタリング法を活用し、詳細なき裂進展過程の解明に向けた試験を継続する。特に、疲労サイクルにおける損傷モニタリングに注力する。また、種々の損傷モニタリング法の定量性について議論を深める。最終的に、寿命予測のためお解析モデルの基本となる考え方を提示し、成果報告としてまとめる。平成25年度は、高速度ビデオカメラとデジタル画像解析システムを併用した擬延性セラミックス基複合材料のき裂先端の局所ひずみ分布の測定技術の確立を目的とし、特にデジタル画像解析のための試験片表面へのパターン導入法の最適化に関する技術検討を行った。本期間において、パターン導入のためのスプレー法の最適化条件を決定し、十分な精度での測定を実現するに至った。また、アコースティックエミッション法や電気抵抗率測定等の他の手法の併用による損傷モニタリングにおいても、複合材料の破損分類に関する多くの知見が得られ、当初目的である試験準備・調整についてはほぼ終了した。一方、曲げ疲労負荷による予き裂導入法に関しては、再現性のあるき裂導入がやや難しく、引き続き最適化が必要である。海外出張旅費の額の確定に時間を要し、発生した残額について処理できなかったため。平成26年度は、当初計画どおり、平成25年度に開発した損傷蓄積モニタリング法を活用し、詳細なき裂進展過程の解明に向けた試験を開始する。特に、アコースティックエミッション法との併用による損傷蓄積過程の定量化を目指す。その際、まずは機械加工による巨視ノッチについて、モードIの破損モードによるき裂進展過程に関する基礎的知見を獲得する。並行して、予き裂導入法の最適化を進め、早い段階で再現性よく導入可能なき裂形状・サイズを決定することを目指す。
脊椎動物吸血性昆虫類における新規共生細菌の多様性,進化的起源,生物機能の解明

1.ニホンザルに寄生して吸血するサルジラミPedicinus obtususについて中腸胃部後半の上皮細胞内に局在するγプロテオバクテリアに属する新規な共生細菌を同定した。長野県地獄谷のニホンザル原名亜種でも、鹿児島県屋久島のヤクニホンザルでも,サルジラミは遺伝的にほぼ同一の共生細菌を保有していた。この共生細菌に暫定学名"Candidatus Puchtella pedicinophila"を提唱した。本研究成果は以下の論文として発表した。2.ヒトや家禽などに寄生して吸血するトコジラミ(南京虫)について、菌細胞に高度な局在を示す共生細菌がWolbachiaであることを明らかにした。人工飼料飼育系を用いた抗生物質処理や栄養添加処理を駆使して,この共生細菌がトコジラミの成長や繁殖に必須であること、その主要生物機能がビタミンB群の供給であることを証明した。ニホンザルに寄生するサルジラミPedicinus obtususについて、共生細菌の同定をおこなった。長野県地獄谷温泉のニホンザルMacaca fuscataおよび屋久島のヤクニホンザルMacaca fuscatayakuiから採集したサルジラミから細菌16S rRNA遺伝子およびGroEL遺伝子をPCR増幅、クローニング、塩基配列決定、分子系統解析をおこなったところ、γプロテオバクテリア内で独自の系統群を構成することがわかった。ヒト,チンパンジー、ゴリラから知られるヒトジラミ属Pediculus spp.やケジラミ属Pthirus spp.の共生細菌であるRiesia spp.とは系統的に全く異なり,類人猿のシラミ類と旧世界ザルのシラミ類の共生細菌は進化的起源が異なることが判明した。In situハイブリダイゼーションにより生体内局在を可視化したところ,幼虫期には中腸胃部の後半の上皮細胞内に局在するが,3令幼虫期に雌では側部卵管に移動して特殊化した共生器官であるovarial ampullaeを構成し,そこから卵巣内の卵に垂直伝達されることが示された。相対速度テストの結果,この共生細菌の系統では分子進化速度の上昇やAT含量の上昇がおこっていることが示された。これらの知見を総合して,サルジラミの共生細菌に新規な共生細菌として"Candidatus Puchtella pedicinophila"の暫定学名を提唱した。本研究成果はApplied and Environmental Microbiology誌に掲載受理された。
半正定値計画の組み合わせ最適化問題への応用

本年度に計画した研究目標は以下の通りであった.1.一般的な半正定値計画問題に対して開発した主双対内点法のプログラム計算効率を高める.2.0-1整数計画問題の数値解法の主要部分を構成する予定の半正定値計による緩和について,より効果のある緩和について模索する.3.半正定値計画による緩和と既存の手法である切除平面法または分枝限定組み合わせについて研究する.研究目標1に関しては,組合せ最適化問題から生ずる過疎で大規模な半定値計画問題を高速に解けるように,プログラムの改訂を行い,そのさまざまな組合せ最適化問題から生ずる半正定値計画問題に適用しその有効性を検証した.また,この段階で目標2に関しての計算実験もあわせて行った.プログラムをインターネットを通して公開した.目標1に関しては最初に計画した以上の成果をあげた.しかしながら,目標1の達成に時間がかかり,目標3に関する研究はあまり進まなかった.この主たる理由は目標2および3に関する研究の中途で,より大規模な半正定値計画問題を解くためのソフトウエアが必要であることが判明し,主双対内点法のより大幅な改定が必要になったためである.本年度に計画した研究目標は以下の通りであった.1.一般的な半正定値計画問題に対して開発した主双対内点法のプログラム計算効率を高める.2.0-1整数計画問題の数値解法の主要部分を構成する予定の半正定値計による緩和について,より効果のある緩和について模索する.3.半正定値計画による緩和と既存の手法である切除平面法または分枝限定組み合わせについて研究する.研究目標1に関しては,組合せ最適化問題から生ずる過疎で大規模な半定値計画問題を高速に解けるように,プログラムの改訂を行い,そのさまざまな組合せ最適化問題から生ずる半正定値計画問題に適用しその有効性を検証した.また,この段階で目標2に関しての計算実験もあわせて行った.プログラムをインターネットを通して公開した.目標1に関しては最初に計画した以上の成果をあげた.しかしながら,目標1の達成に時間がかかり,目標3に関する研究はあまり進まなかった.この主たる理由は目標2および3に関する研究の中途で,より大規模な半正定値計画問題を解くためのソフトウエアが必要であることが判明し,主双対内点法のより大幅な改定が必要になったためである.
直腸肛門奇形における骨盤底筋群ならびに神経・筋接合部の再生分化誘導療法の開発

Sd/Sd系heterozygotesマウスの繁殖コロニーを樹立し、予定交配によりhomozygotes胎仔を作成した。作成したマウスの95%以上は直腸肛門奇形を有しており、再現性のある疾患モデルマウスとして本研究の主たる対象とした。作成した鎖肛マウス胎仔における筋原基ならびに分化誘導分子の発現検索を免疫組織化学的手法にて行った。即ち、採取した胎仔を4%paraformaldehyde溶液にて固定、液体窒素で凍結させクリオスタットにて矢状断あるいは水平断に薄切、連続凍結切片とした。ここで筋細胞系の特異的マーカーとして抗α-isoactin、desmin、cytokeratinの各抗体、および各筋分化誘導因子に対する各特異抗体を用いて免疫組織抗体法を施行し、光学および蛍光顕微鏡下に観察した。また遺伝子レベルにて筋細胞の分化特性を検討するため、各MRF分子の特異的配列を含む塩基配列をvector plasmidに導入し、antisense、senseプローブをともにdigoxygeninにて標識した。各日齢の疾患モデルマウス胎仔凍結切片につき、各プローブを用いてhybridizationの上、抗digoxygenin抗体の局在を可視化するべく、また胚whole mount ISHでは胎生9.511.5日の胎仔をメタノール処理後0.2%glutalaldehyde/4%paraformaldehydeにて固定、各プローブ存在下に70°Cにてovernight振盪しながらhybridizationさせる。洗浄後抗digoxygenin抗体を加えDAB発色した。その結果、本症における直腸肛門機能障害に強い相関を有する骨盤底筋群の発生について、筋分化誘導転写因子(myoD, MRF4, Myf5, myogenin)および神経・筋接合部の形成に関与する分子(synaptophysin, agrin等)の発生動態の検索にて確立した直腸肛門奇形マウスの病態が、本症における括約筋群ならびに神経筋接合部の発生障害に強く関与している状況が明らかになった。鎖肛マウスにおける間葉系幹細胞の単離ならびに筋芽細胞への分化誘導に取り掛かった。直腸肛門領域からの細胞を胚操作にて取りだして培養の上、各因子の特異的塩基配列をプラスミドベクターに組み込み培養した細胞に導入しその細胞の性状に関する筋原性自家移植細胞としての適正の検索を行った。直腸肛門奇形マウスにおける骨盤底筋の発生に関する解析として、Sd/Sd系ミュータントならびにレチノイン酸処理奇形誘発マウス胎仔における骨盤底筋群の発生解析を行った。1.Sd/Sd系ならびにRetinoic acid処理マウス胎仔の作成と子宮からの摘出2.先天性鎖肛モデルマウス胎仔における筋組織、筋分化誘導因子(MRFs)及び神経・筋接合部の発生動態の解析採取した胎仔を直ちに4%paraformaldehyde溶液にて固定し、液化窒素にて凍結させクリオスタットにて矢状断ないし水平断にて薄切、連続切片とし、ここで筋細胞系のマーカーとして抗α-isoactin、desmin、myosin heavy chainの各抗体、筋分化誘導転写因子(myoD, MRF4,Myf5,myogenin)および神経・筋接合部の形成に関与する分子(agrin, synaptophysin等)に対する各特異抗体を用いて蛍光抗体法ならびに酵素抗体法にて染色を施行、光学/蛍光顕微鏡下に観察した。

これらの実験系の確立により、鎖肛モデルマウスにおける骨盤底筋群の発生研究が系統的に解析可能であることが確認された。Sd/Sd系heterozygotesマウスの繁殖コロニーを樹立し、予定交配によりhomozygotes胎仔を作成した。作成したマウスの95%以上は直腸肛門奇形を有しており、再現性のある疾患モデルマウスとして本研究の主たる実験対象とした。これら作成した鎖肛マウス胎仔における筋原基ならびに分化誘導分子(MRFs)の発現検索を免疫組織化学的手法にて行った。採取した胎仔を直ちに4%paraformaldehyde溶液にて固定し、ドライアイス粉末で凍結させクリオスタットにて矢状断あるいは水平断に薄切そ、連続凍結切片とした。ここで筋細胞系の特異的マーカーとして抗α-isoactin、desmin、cytokeratinの各抗体、および各筋分化誘導因子に対する各特異抗体を用いてABC法ならびに蛍光免疫染色を施行し、光学および蛍光顕微鏡下に観察した。また遺伝子レベルにて筋細胞の分化特性を検討するため、各MRF分子の特異的配列を含むcDNAをSP6/T7/T3 promotorを有するpGEM vector plasmidにサブクローニングし、antisense、senseプローブをともにdigoxygeninにて標識した。各日齢の疾患モデルマウス胎仔凍結切片につき、各プローブを用いてhybridizationの上、抗digoxygenin抗体の局在を可視化するべく、また胚whole mount ISHでは胎生9.511.5日の胎仔をメタノール処理後0.2%glutalaldehyde/4%paraformaldehydeにて固定、各プローブ存在下に70°Cにてovernight振盪しながらhybridizationさせる。洗浄後抗digoxygenin抗体を加えDAB発色した。その結果、本症における直腸肛門機能障害に強い相関を有する骨盤底筋群の発生について、筋分化誘導転写因子(myoD, MRF4,Myf5,myogenin)および神経・筋接合部の形成に関与する分子(synaptophysin, agrin等)の発生動態の検索にて確立した直腸肛門奇形マウスの病態が、本症における括約筋群ならびに神経筋接合部の発生障害に強く関与している状況が明らかになった。続いて、鎖肛マウスにおける間葉系幹細胞の単離ならびに筋芽細胞への分化誘導に取り掛かった。直腸肛門領域からの細胞を胚操作にて取りだして培養の上、各因子の特異的塩基配列をプラスミドベクターに組み込み培養した細胞に導入しその細胞の性状に関する筋原性自家移植細胞としての適正の検索を開始した。これら作成した鎖肛マウス胎仔における筋原基ならびに分化誘導分子の発現検索を免疫組織化学的手法にて行った。
発達障害のある大学生のための包括的なプランニング力支援プログラムの開発と実践

2018年度は、以下、研究1及び研究2を行った。1研究1:2017年度に実施していた研究1の継続として、発達障害学生が、大学生活に必要なライフスキル項目の網羅的リストアップによる課題分析表の作成を行った。スキルは700項目となりいったん全ての項目をカテゴリー化して課題分析表の試案を作成した。この試案を用いていて発達障害学生8名(2名は休学による中断)を協力者として面接し(6ヵ月間、平均3回低度)、具体的な生活場面のエピソードを含めてチェックを行った。さらにASD(自閉スペクトラム症)学生と、ADHD(注意欠如多動症)学生との傾向の差が大きく、また大学環境や支援体制による要因と修業困難の関連も大きいことが明らかとなったため、追加として地域・規模の異なる他大学の2学生に面接を行った。その結果から、協力者の困難が明白であるカテゴリーと項目を確定させた。2研究2:プランニング力支援プログラムの開発に着手した。多職種からのヒアリングとして作業療法士1名、大学職員3名、ケースワーカー1名を実施した。また他大学2校の取組の情報を収集し参考にした。研究1での面接データから、修業スキルと研究1で得られたスキルのマッチングを作成した。成果としては、修業スキル及びライフスキルの遂行には、大学の人的環境であるサポーターの力量的側面と、発達障害学生の援助要請スキル(被援助者認知含む)が大きな要因となっていることが明確となった。さらに、プログラムの提供の方法として、ICT(タブレット、PC、スマートフォン)の活用やその他のツールの活用も含めて情報収集や、協力学生との面接での活用の試行を行ったことで、知能検査・認知検査の結果を活用したツール選択がプログラムの重要な因子であることを見いだした。平成30年度の研究の予定は、研究1及び研究2である。研究1:平成29年度に行った発達障害学生のプランニング力のアセスメント結果を活かして、発達障害学生のプランニング力に関わるスキル項目の収集、検証、確定を行うことであったが、予定通り達成することができた。研究協力者については、当初予定していた10名のうち2名(勤務大学の学生)の中断があったが、規模・地域をかえて大学生2名から追加協力を得ることができ、困難の大きいADHD(不注意優勢状態)学生のデータを多く得ることができたため、さらに信頼性の高い結果を得ることができた。項目の厳選については、予定よりも時間を要し、研究協力学生1名につき、平均3回の面接をお願いした。しかしながら項目の確定に至ることができた。研究2:プランニング力支援プログラム開発としては、予定通り、支援者(多職種)の面接を行うことができた。一方で、予定していなかった因子が出現したことで、研究協力者の面接データやエピソードの分析が必要になったが、研究スケジュールには影響がない。以上より、研究課題はおおむね順調に進展している。◯2019年度は研究2:プランニング力支援プログラム開発を進める。研究1で得られたライフスキルの課題分析表を元に、蓄積したテーマ別ワークやスクリプトの整理とともに、ワークのリストアップとカテゴリー化を行う。その際、修業スキルとライフスキルのマッチングの見直しを行いつつ、遂行を可能にする大学の人的環境であるサポーターの力量的側面と、発達障害学生の援助要請スキル(被援助者認知含む)の要因分析を行う。また、プログラムの提供の方法としてのICT(タブレット、PC、スマートフォン)の活用やその他のツール活用も含めて検討する。途中、学会発表を行い、研究方法や方向の修正等を行う。◯2019年度以降として、プログラムの妥当性・信頼性の検証を行い、ワークブックを作成する。ワークブック作成については、実施方法(提供方法)の検討が必要であることが研究によって明確になったため、支援者のコーチングと併用してワークを実施できるような方法について、支援者のヒアリングを追加しつつ実施する。◯これまで研究協力者であった8名(勤務大学の学生)のうち3名が卒業により中断となるが、新に3名の研究協力者を得ることができた。◯研究分担者のうち2名が研究期間中に他大学に異動となった。研究の協議の工夫が必要となったが、他大学の状況の把握や大学別の支援体制の検討には有益な情報の収集が可能となった。平成29年度の研究は、発達障害学生の修学困難となる要因の一つである、実行機能の障害に起因するプランニング力の基礎的研究、及び事例分析によるプランニング力の実態の整理を中心に行った。1)予備研究及び2)研究1「プランニング力のアセスメント」である。1)予備研究1文献研究:青年期の発達障害の、プランニング力をはじめとする実行機能に関わる基礎研究を、文献研究により行った。ほとんどが海外論文・書籍であるため、共同研究者が分担し精読した。また、高齢期や高次機能障害で使われる、標準化された実行機能検査等の項目や構成について研究し、青年期もしくは発達障害を対象とした研究への使用可能性について検討した。2事例の後方視的分析:発達障害学生の過去の事例を数例精選し、面接記録や他のフィールドノーツを後方視的に分析し、プランニング力に起因する困難について整理した。3障害学生支援・学生相談実践実績、特にプランニングに関わる支援を行っている大学を選定:早稲田大学障がい学生支援室(発達障害専門分室)の視察調査を行った他、AHEAD JAPANに参加して他大学の実践のヒアリングや情報交換を行った。2)研究1発達障害学生のプランニング力のアセスメントによる分析

1定型発達学生の学生生活における課題分析として、定型発達学生100名(長崎大学在学生14年生)への、予備研究を元に作成した、大学生活の様々な場面を想定した質問紙調査を行った。その上で、10名への半構造化面接を行い、データの質的分析を行い、大学生活に必要なプランニング力の項目収集を行った。これらの結果を基に課題分析表の作成を行ったが、現在も作成中であり、継続して行う予定である。2発達障害学生のプランニング力のアセスメント:発達障害学生10名(長崎大学在学生14年生)の面接によりエピソードの収集、知能・認知発達検査の実施とメンタルヘルス検診結果情報の統合を行った。平成29年度の研究の中心は予備研究及び研究1として発達障害学生のプランニング力のアセスメントについてである。具体的には第1の目標として、予備研究により、発達障害の青年期における実行機能の基礎的理論を研究し、プランニング力を含めた実行機能の理論的枠組みを作成した。さらに定型発達学生100名(14年生)に対し質問紙調査を行い、さらにそのうちの10名に対して半構造化面接を行い、具体的な大学生活のライフスキルについてこれらのデータを得ることができた。目的は大学生活に必要なプランニング力の項目を収集し課題分析表を作成することにあったが、面接のみを念頭に置いた当初計画よりも拡充した研究となっている。現在はこのデータを元に課題分析表の作成をおこなっている。さらに第2の目標としては、発達障害学生10名(14年生)を対象として継続した面接を行うことであったが、対象数は現在のところ9名であるが、特に大学生活を中心としたエピソードの収集を詳細に行い、可能な範囲でのGPA推移の参照、メンタルヘルス検診結果を統合することができ、既存ツールやスクリーニング尺度を活かしたテストバッテリーの構成(知的・認知発達、実行機能検査結果等)と実施を継続していることから分析に時間を要しているが、研究の進展としては順調である。第3の目標である支援ニーズに焦点化したプランニング力の評価については、当初計画より平成30年度までかけて実施する予定であったため、計画通りである。一方で、発達障害学生を研究対象とし、障害種ごとの分析は予定していなかったが、研究の進捗状況より、実行機能、特にプランニング力と大学における修業には大きな関連があることが明確になりつつあるため、ADHD(注意欠如多動症)学生に焦点化した分析も必須であることがわかりつつある。よって研究の発展も見込まれており、概ね順調に進展していると言える。2018年度は、以下、研究1及び研究2を行った。1研究1:2017年度に実施していた研究1の継続として、発達障害学生が、大学生活に必要なライフスキル項目の網羅的リストアップによる課題分析表の作成を行った。スキルは700項目となりいったん全ての項目をカテゴリー化して課題分析表の試案を作成した。この試案を用いていて発達障害学生8名(2名は休学による中断)を協力者として面接し(6ヵ月間、平均3回低度)、具体的な生活場面のエピソードを含めてチェックを行った。さらにASD(自閉スペクトラム症)学生と、ADHD(注意欠如多動症)
イオンチヤネル・受容体群の「膜上直接相互作用」によるシナプス伝達の調節機構

我々は、ATP受容体チャネルP2X_2のポアのイオン選択性等の性質が、細胞膜上での発現密度に依存して劇的に変化することを先に報告した。この知見は、発現状況とATPに依存してP2X_2受容体チャネルに著しい構造変化が起こることを示唆するが、現時点でP2X_2受容体チャネルの構造は全く明らかにされていない。P2X_2の構造とその状況依存的変化を知るというゴールに向けて、我々は、P2X_2蛋白のレコンビナント精製と単一粒子構造解析を行った。まず、P2X_2のN-もしくはC-末端にFLAG tagを付加したコンストラクトを作成し、ツメガエル卵母細胞を用いた電気生理学的解析により、正常な機能を持つことを確認した。その後、cDNAをバキュロウイルスベクターに組み込み、昆虫細胞Sf9に感染させ、免疫細胞化学的に細胞膜上での蛋白発現を確認した。大量スケールでの感染Sf9細胞を回収し、膜画分を50mMdodecyl-beta-maltosideを含む溶液で可溶化し、FLAG抗体を含むゲルによりアフィニティ精製した。SDS-PAGEの銀染色により単一のmajor bandを確認した後、ゲル濾過により精製した。その精製産物を用い、グルタルアルデヒドで架橋後、non-denatureゲルにて電気泳動したところ、主たるバンドのサイズからP2X_2蛋白が3量体であることが示された。さらに、ATP投与後、同様な実験を行うと3量体のバンドが上方にシフトした。このシフトは、GTPやアデノシンの投与や、架橋後のATP投与によっては見られなかったため、リガンド結合により、易動度が変わるような構造変化が起こることが示唆された。精製産物のピーク分画を用い、酢酸ウランにより負染色して電顕撮影したところ、単一蛋白粒子像が観察された。単粒子構造解析の手法により、P2X_2蛋白が3量体であることが確認され、また、大きな細胞外領域を持つ逆ピラミッド状の構造をしていることが明らかになった。
第二高調波発生による高感度検出をめざした電極表面吸着分子によるイオン認識場の創製

本研究の目的は,電極-溶液界面にホスト分子の自己組織化単分子膜を構築し,ゲスト分子との相互作用により生じた界面分子の配向変化を,ゲスト分子の検出法として応用しようとしたものである.具体的にはゲスト分子として生体中での複雑な変化をするリン酸イオン系を検出対象とし,検出法として界面選択的な分光法である表面第二高調波発生を採用した.得られた実績は,以下の通りである.1.界面に吸着する機能をもったホスト分子としてN-(1-anthraquinonyl)-N-octylthiureaを設計し,新規合成した.この分子が金単結晶表面に吸着・自己組織化することを確認した.2.上記の物質が電極表面において可逆的に酸化還元すること,ならびにリン酸二水素イオン存在下で電気化学的応答が見られることを確認した.3.レーザー光を水溶液/金単結晶電極上に照射し,発生する第二高調波を検出する装置を開発し,リン酸二水素イオン存在下で第二高調波の強度が増大すること,ならびに界面におけるホスト分子の対称性が大きく変化することを見い出した.13の実験事実より,新規合成したホスト分子が界面においてリン酸二水素イオンと錯生成し,表面における配向変化を誘起することが明らかとなった.また誘起された配向変化により,水溶液中のリン酸二水素イオンが電気化学的検出のみならず配向状態変化に鋭敏な分光法,表面第二高調波発生を検出に用いて検出可能であることが確認された.上記の手法は分子の認識手法として全く新しい手法である.また水溶液中では従来大量に存在する水分子のために非常に困難であった水素結合を用いたイオン認識が,界面という環境および配向変化という手段を用いて容易に可能になった例としても意義がある.今後より適切な分子設計により,高感度,高選択的なアニオンセンサーとしての応用展開が期待できる.電極表面に吸着し、アニオンを認識するHost-Guest系はこれまでほとんど報告例がない.本研究は電極表面において特異的な疎水性環境を構築することにより,従来困難であった水溶液系におけるアニオン認識を実現し、非対称な環境に鋭敏な第二高調波発生により高感度検出を目指すものである.研究一年度目の本年度は,電極表面に吸着し,リン酸などのアニオンを認識する物質系を構築するとともに、第二高調波発生による界面におけるアニオン認識メカニズムの基礎検討を行った.アニオンを認識し電気化学応答を持つ分子としてN-(1-anthraquinonyl)-N'-octylthiourea(Host 1)を新規開発した.種々のアニオン水溶液に対する上記分子の金単結晶電極上での電気化学応答を測定したところ,リン酸2水素イオン溶液中でのみ,表面吸着種に特有の,酸化・還元が対称的なサイクリックボルタモグラムが得られアニオンとの錯生成により表面に秩序構造をもった自己組織化膜が形成されたことが示された.Ti:Sapphireレーザーの基本波(波長750nm)を金単結晶電極表面に照射し、発生する波長375nmの第二高調波を検出するシステムを構築し,上記電極界面Host-Guest系の解析に利用した.Host1:リン酸2水素イオン系ではHost1:過塩素酸系と比較して約5倍の強度の第二高調波が検出され,表面における秩序構造形成がリン酸2水素イオンにより促進されていることが明らかとなった.以上、研究一年度目において,第二高調波発生によるアニオン認識・検出が可能であるHost-Guest系の電極表面への構築を達成した.研究2年度目においてはより高感度な検出を第二高調波により目指すとともに,高選択的な分子を設計し、電極表面に総合的なアニオン認識場を構築することを目指す.本研究の目的は,電極-溶液界面にホスト分子の自己組織化単分子膜を構築し,ゲスト分子との相互作用により生じた界面分子の配向変化を,ゲスト分子の検出法として応用しようとしたものである.具体的にはゲスト分子として生体中での複雑な変化をするリン酸イオン系を検出対象とし,検出法として界面選択的な分光法である表面第二高調波発生を採用した.得られた実績は,以下の通りである.1.界面に吸着する機能をもったホスト分子としてN-(1-anthraquinonyl)-N-octylthiureaを設計し,新規合成した.この分子が金単結晶表面に吸着・自己組織化することを確認した.2.上記の物質が電極表面において可逆的に酸化還元すること,ならびにリン酸二水素イオン存在下で電気化学的応答が見られることを確認した.3.レーザー光を水溶液/金単結晶電極上に照射し,発生する第二高調波を検出する装置を開発し,リン酸二水素イオン存在下で第二高調波の強度が増大すること,ならびに界面におけるホスト分子の対称性が大きく変化することを見い出した.13の実験事実より,新規合成したホスト分子が界面においてリン酸二水素イオンと錯生成し,表面における配向変化を誘起することが明らかとなった.また誘起された配向変化により,水溶液中のリン酸二水素イオンが電気化学的検出のみならず配向状態変化に鋭敏な分光法,表面第二高調波発生を検出に用いて検出可能であることが確認された.上記の手法は分子の認識手法として全く新しい手法である.また水溶液中では従来大量に存在する水分子のために非常に困難であった水素結合を用いたイオン認識が,界面という環境および配向変化という手段を用いて容易に可能になった例としても意義がある.今後より適切な分子設計により,高感度,高選択的なアニオンセンサーとしての応用展開が期待できる.
共創的芸術実践が効果をもたらす仕組みに関する社会学的・認知科学的研究

1共創的芸術活動を検討するために必要な論点を整理した論考「アートと社会を語る言葉」を出版した(共編著『ソーシャルアートラボ』水曜社、2019年)。この論考では、アートとは何か、アートにおけるコミュニケーションがどのように行われているかを最新の社会学や認知科学の知見をもとに整理し、一般に言われる「アートの力」や「アートの価値」について再考した。2包括的な社会づくりに貢献する共創的芸術活動の評価に関する論考を、タリン(エストニア)で開催された国際文化政策学会(ICCPR)で発表を行った。評価については、次年度にも継続して研究する予定である。3文化庁との共同研究とも連携し、省庁自治体職員,事業実施団体・中間支援組織職員、個人事業主・アーティスト、専門家など23人にインタビュー調査を実施した。(共同研究の成果としては、編著『はじめての“社会包摂×文化芸術"ハンドブック』を2019年3月に刊行した。)4上記123を発展させる形で、共創的芸術活動の効果をもたらす仕組みに関する発表を12月の共創学会で行った。その内容をさらに深めた内容の論文が、共創学会誌(創刊号)に掲載される予定である(2019年5月刊行予定)。「芸術活動における共創の再考:創造とエンパワメントのつながりを探る」と題された論文は、複数の人たちが関わる芸術活動における創造への関わり方やプロセスを再考した上で、「創出」と「語りなおし」に着目し、創造とエンパワメントの関係を探ることを目的にしている。結果として、個々の参加者が生かされる創造の方法を「創出」し、その方法で創造を行うことできた場合、「語りなおし」の契機が生まれ、創造とエンパワメントが両立することが示された。関連する他の研究プロジェクトとも連携させながら、成果を着実に論考にまとめ、出版に結びつけている。これまでの研究成果についてまとめ、論文等で公開する予定である。【研究目的】21世紀に入り、アーティストが一般参加者と作品やパフォーミングアーツを創造する共創的芸術実践の機会が増えている。本研究は、事例報告を収集・分析すると同時に、近年大きな発展を遂げている認知科学の成果と文化社会学の知見を統合的に活用しながら、いくつかの個別事例を詳しく調査することで、共創的芸術実践が個人や社会に効果をもたらす仕組みの理解を深める。特に実践に「参加」すること、芸術「表現」に携わること、成果が「表象」として社会に示されることによる効果を一旦分けて考え、概念モデルによって段階的に示すことで、共創的芸術実践を行う独自の意義や効果が生み出される仕組みを詳らかにすることを目的とする。【2016年度】本年度の研究実績は2つに大別される。1つめは、4月の熊本大地震発生後の芸術文化活動に関する調査である。当初の予定では、共創的実践に関する基礎調査を実施することになっていたが、地震発生を受け、臨機応変に対応する必要があると考え、地震に関連した共創的実践を含む様々な芸術文化活動に関する情報収集に努めた。この調査は、筆者がこれまで行ってきた東日本大震災後の芸術文化活動に関する研究の発展とも位置づけられる。また、収集された情報の分類方法についても検討し、コード定義やカテゴリー定義を行った。収集された記事は、この分類方法に従い、分類整理された。2つめは、当初の計画に沿った内容である。福岡、宮古島、イギリスなど国内外での共創的芸術実践の事例調査を開始した。イギリスでは学会発表も行い、研究協力者との意見交換も行った。国内の研究協力者とも、これまでの調査結果に基づき意見交換を実施し、今後の研究の方向性について協議した。また「共創学会」の設立にも発起人として加わった。共創学会は2017年3月に設立記念大会を開催し、4月1日に正式に発足した(発足後は理事に就任)。「研究実績の概要」に記したように、熊本地震の発生に伴い若干の計画変更があったが、初年度としては、おおよそ予定通り進んでいる。1札幌国際芸術祭における「さっぽろコレクティブオーケストラ」(SCO)のフィールドワークを実施し、場づくり、ファシリテーション、芸術的利益と社会福祉的利益の関係について考察した。SCOは、音楽経験や能力にかかわらず、小学生から18歳までの誰もが参加できる即興音楽オーケストラである。SCOには、学校で居場所を見つけにくい子どもや、発達障害を抱える子どもなども数多く参加していたが、目標はあくまでコンサートを成功させることで、「音を生き生きとさせる」ことだった。実際、ワークショップ、コンサートのプログラミング、ファシリテーションでは、「音を生き生きとさせる」ために何ができるかが徹底して追求されていたが、今回の調査からは、「音を生き生きとさせる」という芸術的な価値を高める行為が、「子ども達が生き生きと振る舞えるようになるようにする」という社会福祉的な価値を高める行為と密接に結びついていることがわかった。2共創、記憶、エンパワメント、価値などの概念を整理した上で、共創的芸術実践が効果をもたらす仕組みについてモデル化した。共創については、単に複数の人がいっしょに創造ことを意味するのではなく、非言語の身体的コミュニケーションがのびのびと行われる中で、自分が能動的に動いているのか受動的に動いているのかがわからなくなる状態において、自分のものとも他人のものとも判然としない新しい何かが生み出されていく状況と定義できる。このように捉えると、記憶の再編や社会的価値、エンパワメントとの関わりが理論的に説明できるようになる。

共創的芸術実践では、一般の参加者が自分のやりたいようにすることができ、かつ他の人に対しても制約をかけず、誰もがやりたいようにできる状態が確保され、その結果、みなが協働して新しい表現を生み出すのに携わることができる状況をいかにデザインできるかが鍵となることがわかった。共創的芸術実践が効果をもたらす仕組みについての理論的整理を行い、概念的モデルとして提示することができた。1共創的芸術活動を検討するために必要な論点を整理した論考「アートと社会を語る言葉」を出版した(共編著『ソーシャルアートラボ』水曜社、2019年)。この論考では、アートとは何か、アートにおけるコミュニケーションがどのように行われているかを最新の社会学や認知科学の知見をもとに整理し、一般に言われる「アートの力」や「アートの価値」について再考した。2包括的な社会づくりに貢献する共創的芸術活動の評価に関する論考を、タリン(エストニア)で開催された国際文化政策学会(ICCPR)で発表を行った。評価については、次年度にも継続して研究する予定である。3文化庁との共同研究とも連携し、省庁自治体職員,事業実施団体・中間支援組織職員、個人事業主・アーティスト、専門家など23人にインタビュー調査を実施した。(共同研究の成果としては、編著『はじめての“社会包摂×文化芸術"ハンドブック』を2019年3月に刊行した。)4上記123を発展させる形で、共創的芸術活動の効果をもたらす仕組みに関する発表を12月の共創学会で行った。その内容をさらに深めた内容の論文が、共創学会誌(創刊号)に掲載される予定である(2019年5月刊行予定)。「芸術活動における共創の再考:創造とエンパワメントのつながりを探る」と題された論文は、複数の人たちが関わる芸術活動における創造への関わり方やプロセスを再考した上で、「創出」と「語りなおし」に着目し、創造とエンパワメントの関係を探ることを目的にしている。結果として、個々の参加者が生かされる創造の方法を「創出」し、その方法で創造を行うことできた場合、「語りなおし」の契機が生まれ、創造とエンパワメントが両立することが示された。関連する他の研究プロジェクトとも連携させながら、成果を着実に論考にまとめ、出版に結びつけている。1年めに国内外の様々な研究ネットワークを構築することができたので、それらを活用しながら研究を進めていく。海外での学会発表も行う予定である。特に今年度は、共創的実践を通じて異なる効果が生まれる仕組みやパターンを表す概念モデルの作成に努める。実践事例のフィールドワークを継続しつつ、概念モデルをさらに精緻化させるとともに、モデルを社会一般に伝えるためのデザイン・ツールを開発し、社会実装する。具体的には、誰に向けて、何を、どの段階で提供するのが一番効果的かをニーズ調査を実施し、検討する。また、やってしまいがちな誤解や思い込みの例をビジュアライズし、考えるヒントやキーワードの解説と連動させる工夫をする。暫定版については、11月に開催される日本文化政策学会のフォーラムで取り上げ、意見を求める。なお、5月にはエストニアで開催される国際文化政策学会でも発表する予定である。これまでの研究成果についてまとめ、論文等で公開する予定である。未使用額は8,307円である。
強誘電体・高誘電率材料を用いた機能性デバイスの試作とロジック回路への応用

本研究では、強誘電体を用いて、同一デバイスでNANDとNORの両方の論理機能を実現し、これらを電気的に切り替え可能で、かつ不揮発性のメモリ機能を有する論理機能可変型の新しいロジックゲートを提案した。このロジックゲートを試作するために、まず使用する強誘電体SrBi_2Ta_2O_9(SBT)および高誘電率材料SrTa_2O_6をゾルゲル法により成膜し、電気的特性を評価した。これらの実験結果を基に、NANDとNORを電気的に切り換えるためのロジックゲートを種々のデバイスパラメータを検討して設計した。次に設計したロジックゲートの動作を回路シミュレータSPICEによりシミュレーションし、入出力特性において、設計値通り約2.4Vのしきい値シフトが得られることを明らかにした。これにより、入力を適切に選べば同一デバイスを用いながら、NANDとNORの2つの論理機能が強誘電体の分極により切り換え可能なことを明らかにした。さらに、提案したロジックゲートを試作するためのマスクパターンを設計・作製し、高誘電率材料と強誘電体を集積化するためのプロセス技術を検討した。試作を進めたが、高誘電率材料SrTa_2O_6の成膜時のゲート領域へのダメージによりロジックゲートの完全な動作確認までは至っていない。しかし、強誘電体と高誘電率キャパシタを集積化したゲート部を別に作製したMOSFETのゲートと接続して、強誘電体の分極により論理しきい値がシフトできることを実験的に明らかにした。
迅速骨結合性と上皮歯肉付着性を有するインプラント表面処理法の開発

インプラントの歯肉貫通部における上皮歯肉の付着性を検討するため、マウス由来の歯肉上皮細胞(GE1)を用い、初期接着および細胞増殖を調べた。塩化カルシウム水熱処理チタンは、未処理チタンと比較して、GE1細胞の初期接着が有意に高いという結果が得られた。また細胞増殖関しては、未処理チタンの方が若干高い値を示したが、有意な差は認められなかった。したがって、塩化カルシウム水熱処理はチタンインプラントの歯肉貫通部において歯肉付着性を向上できることが示唆された。チタンは、優れた耐食性、生体適合性を有することから、歯科用インプラント材料として利用されている。しかしながら埋入初期の骨結合不良、あるいは上皮歯肉の付着不良によるインプラント周囲炎の発症は、埋入後の予後不良を招き、埋入インプラントの撤去の要因となっている。本研究では、埋入初期および長期埋入後のインプラントと骨の界面組織の観察、骨結合強度の測定、上皮歯肉の付着状態の検討を行うことによって、優れた骨伝導性、骨結合性、上皮歯肉付着性を発現するチタンインプラントの表面改質処理法を開発、および理想的な特性を有するインプラントの実用化を目的として実験を行った。インプラントの歯肉貫通部には付着歯肉の線維性細胞が最初に接着する必要があるため、マウス以来の線維芽細胞にて接着試験を行ったところ、塩化カルシウム水熱処理チタンは、未処理チタンと比較して、線維芽細胞の接着が有意に低いという結果が得られた。塩化カルシウム水熱処理チタンの骨芽細胞の接着は、未処理チタンに比べ有意に高いという結果がすでに得られていることから、骨埋入部のインプラント-骨の結合状態として、線維性組織の接着は行われず、骨が直接結合するということが明らかになり、塩化カルシウム水熱処理は、骨埋入インプラントとしては理想的な表面処理であることが明らかとなった。骨埋入部のインプラントー骨の結合に関しては線維性組織の接着は行われず、骨芽細胞の接着が優先的に生じることから骨結合強度の向上には優れた処理であるが、上皮歯肉に関しては繊維性細胞の接着が低いことから、歯肉貫通部における歯肉の接着には本処理はあまり有利ではない可能性が示唆された。インプラントの歯肉貫通部における上皮歯肉の付着性を検討するため、マウス由来の歯肉上皮細胞(GE1)を用い、培養開始から0.5、1、2、5、7時間後の初期接着および培養開始から24、48、72、96時間後の細胞増殖を調べた。塩化カルシウム水熱処理チタンは、未処理チタンと比較して、歯肉上皮細胞(GE1)の初期接着が有意に高いという結果が得られた。歯肉上皮細胞(GE1)の初期接着が有意に高いことから、歯肉貫通部におけるインプラントと歯肉の付着性向上が期待でき、口腔内病原菌あるいは刺激物質が上皮下に侵入するおそれが減少する可能性が示唆された。