hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電源電圧0.1V動作に向けたトランジスタの特性ばらつきの自己収束機構に関する研究

本研究の目的は,大規模集積回路(VLSI)の超低エネルギー化を目指し,超低電圧で動作するVLSIを実現するための挑戦的基礎研究を行うことである.動作電圧0.1Vという超低電圧下では,トランジスタの特性ばらつきにより一般に回路は正常に動作しない.そこでVLSIの安定動作を狙い,研究代表者が考案したストレス電圧印加による「しきい値電圧自己収束機構」を用いる.これは,電源線に高い電圧を短時間印加するだけで,自動的にトランジスタのしきい値電圧が一定値に収束するメカニズムである.昨年度は,ばらつきが小さいSOI基板上のスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)において,ストレス電圧を複数回に分けて印加し特性ばらつきを自己収束させる方法を提案した.本年度は,よりばらつきの大きなバルク基板上のSRAMにおいても本提案が有効であることを示すための実験を行った.SRAMセルは,トランジスタの特性ばらつきにより特に低電圧においてセルの安定性が劣化し,一部のビットではエラーが発生し情報を保持できなくなることが知られている.SRAMにストレス電圧を印加すると,しきい値電圧Vthがもともと低いトランジスタのVthがストレスにより上昇し,セルの安定性が「自己収束」する.バルクSRAMはばらつきが大きく不安定なセルが多数存在するが,1回のストレス電圧印加の場合に比べて,3回のストレス印加により,不安定なセルの安定性が大幅に向上する.一方,もともと安定なセルにおいては,3回に分けてストレスが印加されることによりストレスの向きがかわり,安定性の劣化が抑制される.実験の結果,情報保持エラーが発生する最低電圧を引き上げることができることを実証することに成功した.この自己収束機構により,SRAMセルを従来より低電圧で動作させることができることが明らかとなった.本研究の目的は,大規模集積回路(VLSI)の超低エネルギー化を目指し,超低電圧で動作するVLSIを実現するための挑戦的基礎研究を行うことである.動作電圧0.1Vという超低電圧下では,トランジスタの特性ばらつきにより一般に回路は正常に動作しない.そこでVLSIの安定動作を狙い,研究代表者が考案したストレス電圧印加による「しきい値電圧自己収束機構」を用いる.これは,電源線に高い電圧を短時間印加するだけで,自動的にトランジスタのしきい値電圧が一定値に収束するメカニズムである.今年度は,スタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)において,ストレス電圧を複数回に分けて印加し特性ばらつきを自己収束させる方法を提案した.SRAMセルは,トランジスタの特性ばらつきにより特に低電圧においてセルの安定性が劣化し,一部のビットではエラーが発生し情報を保持できなくなることが知られている.1回のストレス電圧印加では,不安定なセルは安定性が改善するが,もともと安定だったセルはストレスにより不安定になるという欠点があった.1024ビットのSRAMセルに続けて3回ストレス電圧を印加し自己収束させたところ,1回のストレス電圧印加の場合に比べて,より効果的に特性ばらつきを自己収束させることができ,その結果,SRAMセルの不安定性を改善し,情報保持エラーが発生する最低電圧を引き上げることができることを実測により実証することに成功した.この自己収束機構により,SRAMセルを従来よりより低電圧で動作させることができることが明らかとなった.SRAMにおける特性ばらつきの自己修復機能を,複数回のストレス電圧印加により,より効果的に行えることを実証するなど,研究計画はおおむね順調に進展している.本研究の目的は,大規模集積回路(VLSI)の超低エネルギー化を目指し,超低電圧で動作するVLSIを実現するための挑戦的基礎研究を行うことである.動作電圧0.1Vという超低電圧下では,トランジスタの特性ばらつきにより一般に回路は正常に動作しない.そこでVLSIの安定動作を狙い,研究代表者が考案したストレス電圧印加による「しきい値電圧自己収束機構」を用いる.これは,電源線に高い電圧を短時間印加するだけで,自動的にトランジスタのしきい値電圧が一定値に収束するメカニズムである.昨年度は,ばらつきが小さいSOI基板上のスタティックランダムアクセスメモリ(SRAM)において,ストレス電圧を複数回に分けて印加し特性ばらつきを自己収束させる方法を提案した.本年度は,よりばらつきの大きなバルク基板上のSRAMにおいても本提案が有効であることを示すための実験を行った.SRAMセルは,トランジスタの特性ばらつきにより特に低電圧においてセルの安定性が劣化し,一部のビットではエラーが発生し情報を保持できなくなることが知られている.SRAMにストレス電圧を印加すると,しきい値電圧Vthがもともと低いトランジスタのVthがストレスにより上昇し,セルの安定性が「自己収束」する.バルクSRAMはばらつきが大きく不安定なセルが多数存在するが,1回のストレス電圧印加の場合に比べて,3回のストレス印加により,不安定なセルの安定性が大幅に向上する.一方,もともと安定なセルにおいては,3回に分けてストレスが印加されることによりストレスの向きがかわり,安定性の劣化が抑制される.実験の結果,情報保持エラーが発生する最低電圧を引き上げることができることを実証することに成功した.この自己収束機構により,SRAMセルを従来より低電圧で動作させることができることが明らかとなった.ストレス電圧を印加する条件を最適化するとともに,スタティックランダムアクセスメモリの保持電圧以外の自己収束機構について,実測ベースの検討を進めていく.研究成果を投稿した国際会議が日本開催であったため,旅費が予想を下回り,次年度使用額が生じた.H30年度は海外旅費に充てる予定である.
トキソプラズマ原虫遺伝子破壊株を用いた宿主寄生機構の解明

トキソプラズマ原虫は寄生胞を形成しながら宿主細胞へと侵入し、そこで分裂・増殖する。dense granule proteinは虫体より分泌され、寄生胞内部の微細環境を整える働きをしていることから、原虫の宿主寄生機構に重要であると考えられるが、詳細は明らかでない。本研究では新規dense granule protein (GRA22)について、遺伝子破壊株を作製し、表現型を指標に機能解析を行った。その結果GRA22はトキソプラズマ原虫の宿主細胞からの脱出(egress)時機制御に関わるタンパク質であることが見出された。本研究はトキソプラズマ原虫の宿主寄生機構解明を目的とする。dense granule proteinは宿主細胞への寄生時に形成される寄生胞の内部へと分泌される一群のタンパク質で、原虫が生育する微細環境維持に関わる。言い換えれば、これらのタンパク質の機能解明は原虫の宿主寄生機構解明につながると言える。本研究では当教室で同定された新規dense granule protein(C2BP)に関して、C2BP遺伝子破壊株の表現型解析及び組換えC2BPタンパク質を用いた生化学的解析を行い、C2BPの機能解析を行った。表現型解析を行ったところ、電子顕微鏡による微細構造観察、マウス感染による病原性評価、原虫の増殖速度などにおいて有意差を認めることはできなかった。一方、11つの寄生胞あたりに含まれる虫体の数を継時的に計測すると、親株では感染24時間以降も増加をし続けるが、C2BP遺伝子破壊株では増加が抑えられた。2寄生胞内部に虫体が1匹のみ観察される寄生胞の割合を継時的に計測すると、親株では感染24時間以降も低い割合(10%以下程度)で維持されるが、C2BP遺伝子破壊株では再度増加した。これらの表現型はC2BP遺伝子破壊株に組換えC2BPタンパク質を発現させることで相補できたことから、C2BP遺伝子破壊によりもたらされた表現型と結論された。また、宿主細胞より脱出(エグレス)した虫体の割合を比較したところ、C2BP遺伝子破壊株は有意に高かった。これらの結果より、C2BP遺伝子破壊株は親株と比して、エグレスの時期が早くなっており、エグレスした虫体が周りの細胞に再感染したため、上記1、2のような表現型が観察されたと結論付けた。これらの結果をまとめ、エグレス時期制御に関わるタンパク質として、この新規dense granule protein(C2BP)をGRA22と命名し、論文発表を行った。本研究では当研究室で同定された新規dense granule protein (C2BP)に関して、C2BP遺伝子破壊株の表現型解析及び組換えC2BPタンパク質を用いた生化学的解析を行い、C2BPの機能解析を行った。昨年度までの研究により、GRA22がGRA6やGRA15などいくつかのdense granule proteinと相互作用することが示唆されていた。そこで、それらのdense granule proteinについても組換えタンパク質の作製、マウスへ免疫し、ポリクロナール抗体を作製し、それらを用いて、トキソプラズマ原虫感染細胞内におけるGRA22との相互作用の解析を行った。しかしながら、トキソプラズマ原虫感染細胞内におけるGRA22とその他のdense granule proteinとの相互作用は確認できなかった。研究期間全体を通した成果としては、トキソプラズマ原虫における新規のdense granule proteinを報告した。遺伝子破壊株を用いた表現型解析より、このdense granule proteinがトキソプラズマ原虫の宿主細胞からの脱出(egress)時機制御に関わるタンパク質であることを報告した。GRA22のegress制御機構を解析する目的で、GRA22と相互作用するdense granule proteinを探索したところ、GRA6やGRA15などいくつかのdense granule proteinがin vitro条件下では相互作用することが示唆されたが、トキソプラズマ原虫感染細胞を用いたin vivo解析では相互作用は見いだせなかった。GRA22のegress制御機構を明らかとするために、さらに生化学的な解析を進める必要がある。本研究により、トキソプラズマ原虫のegress制御機構に新規dense granule protein (GRA22)が関わることが明らかとなった。トキソプラズマ原虫の宿主寄生機構を解明するために、dense granule proteinや他のタンパク質に関し、さらに研究を進めて行く必要がある。本研究は、当初研究計画よりやや遅れていると判断する。GRA22以外のdense granule protein発現ベクターの作成、予備実験(タグの位置・免疫沈降の条件など)に想定以上の時間がかかってしまったことが原因と考える。今後、研究のペースを上げることでリカバリーする予定である。分子生物学生化学寄生虫学本年度の研究成果より、GRA6、GRA15など、いくつかのdense granule proteinがGRA22と相互作用していることが示唆された。

今後は、GRA6、GRA15などに関して、組換えタンパク質の作成、ポリクローナル抗体の作成、感染細胞内におけるGRA22とその他のdense granule protein(GRA6、GRA15など)との相互作用などの確認を行い、GRA22の生理機能を生化学的手法で明らかとしていく予定である。本研究おおむね順調に進展できていると判断する。その理由は、1計画していたC2BP遺伝子破壊原虫の表現型解析実験の大半を終了することができた。2組換えC2BPタンパク質をもちいた生化学的解析に関しては、研究計画より若干遅れているものの、おおむね予定通りである。3これまでに得られた知見をまとめ、論文発表することができた。上記13の理由により、本研究の達成度はおおむね順調であると判断した。当初の研究計画より研究の進展に遅れが出ているため、行う予定であった実験の一部に未だ実行できてないものがあり、予定より多くの研究費が未使用となっている。本研究はおおむね順調に進展している。そのため、研究計画を大幅に変更する必要はないと判断されるが、これまでの研究で気づいた問題点を改善する必要がある。これまで使用してきたC2BP遺伝子破壊株のバックグラウンドはRH株である。これは、取り扱いが容易く、広く世界中で用いられているトキソプラズマ原虫株であるが、マウスへの病原性が高い、細胞内でシストを形成し難いなどの特徴がある。今後、研究計画に沿って、マウス感染モデルを用いて病原性やシスト形成能などを解析していくためには、現在使用しているC2BP遺伝子破壊株では困難である。異なるバックグラウンドのトキソプラズマ原虫株(Pru株)を用いて、新たにC2BP遺伝子破壊株を作製し、今後の実験に使用していく予定である。今年度、実験予定であった研究で使用する予定である。また、実験時間短縮のためキットの購入や一部の生化学解析においては外注することも検討している。次年度は最終年度であるため、研究成果の公開(論文発表や学会参加など)に昨年度及び本年度よりも多めに費用を使用する予定である。研究推進の過程で使用中のC2BP遺伝子破壊株がマウスへの感染実験に適さないものであることが明らかとなってきた。そこで、マウスへの感染実験に適したトキソプラズマ原虫株をバックグラウンドに新たなC2BP遺伝子破壊株を樹立することにしたため、マウスへの感染実験など一部の実験が計画通り進行できなかった。新たに樹立したC2BP遺伝子破壊株を使用し、次年度にマウスへの病原性や生体内でのシスト形成能などを解析することを予定している。
直腸癌根治手術後の膀胱機能障害の予防に関する研究

現在までに32例の骨盤内自律神経温存を考慮した直腸癌手術が施行できた。全温存は27例、部分温存は2例、非温存は2例であった。全温存例に、排尿障害症例はなかったが、部分温存例に一例、9ヶ月間残尿、と神経因性膀胱が発生し、非温存症例はすべて、自己道尿症例となった。自律神経刺激による膀胱内圧や尿道内圧測定に要する時間は、約15分と短縮されてきた。現在、10-40ボルトの神経刺激で反応が認められ、膀胱枝の内側枝の電気刺激で、8例中7例に膀胱収縮が確認され、圧測定できている。これらの神経刺激症例の内1例は、部分温存例であったが、術後の排尿障害は認められていない。骨盤神経のS3,S4の刺激でも最近の症例では膀胱収縮反応のあることがわかった。膀胱の外側枝の刺激では1例のみ反応がえられた。下腹神経の刺激では、膀胱収縮は無く、頚部括約筋の収縮反応が認められた。骨盤神経、骨盤神経叢および膀胱枝内側枝の刺激でも膀胱頚部括約筋内圧上昇例が、認められた。骨盤神経叢と骨盤神経の刺激で頚部括約筋内圧の低下する場合も観察された。以上、未だ症例数としては不十分であるが、膀胱収縮には骨盤神経のS3,S4から出る神経がもっとも関与していると推察され、膀胱枝の内側の膀胱三角に至る神経が、最重要な伝達神経であることが判明した。直腸に近い側の膀胱枝が重要であるという知見は、直腸の手術の際、考慮すべき重要な点であると考えられた。骨盤神経S3またはS4と骨盤神経叢と膀胱内側枝の連絡を保つことが膀胱収縮を温存し、直腸癌手術の際の弛緩性膀胱の発生を防止する方法であると考えられた。平成7年度は18例の神経温存による直腸癌手術が施行できた。手術中の神経刺激は5例のみである。現在、手術中、電気による神経刺激により実際に膀胱が収縮することを確認できた症例は、未だ3例のみである。ただし、ニューロステインによる神経の術中染色をも最近の症例には行い、神経線維の同定に役立てている。今までの所、術後1ケ月目の神経因性膀胱の発生は、片側温存を行った症例以外には認められていない。しかし、下腹神経から迪って腹膜翻転部の膀胱と直腸の方向に分かれる神経線維のどの分枝を刺激すると最もよく膀胱が収縮するのか、また何ボルトで刺激するのが最適であるかは、未だはっきりとは判明していないが、現在のところ、10-40ボルトの刺激で膀胱収縮による内圧上昇を認めている。この神経刺激操作は今の所約1時間近くかかっているため、手術時間に制約のあるpoor riskの症例には適用出来にくい。これが症例の集積を阻害している一因であるが、今後は積極的に症例を増やし、的確で短時間の神経同定と刺激操作法の確立が必須である。片側温存症例は、術後1年を経過した後、術後の残尿と尿の濁りが消失したが、本人が非常に神経質でもあった故、抗生剤の投与とともに精神安定剤の投与を必要とした。低位前方切除症例に対して、術前と術後の肛門内圧測定を実施している。これは、過去の低位前方切除の症例にも施行し、術後のQOLとも関連する排便後の残便感、不快感と肛門内圧、特に静止圧との関連性があることが判明した。

今後は術前の肛門内圧との関連性も調査し、手術術式、適応の決定の参考要因となりうるのかどうかを検討してゆきたい。平成8年度までに24例の神経温存による直腸癌手術が施行できた。手術中の神経刺激は8例であり、現在、手術中、電気による神経刺激により実際に膀胱が収縮することを確認できた症例は、5例である。全症例で術後一ヶ月目の神経因性膀胱の発生は、片側温存を行った1症例以外には認められていない。片側温存症例は、3症例あるが膀胱収縮を電気刺激で確認した2症例では残尿もなく、神経因性膀胱様症状の発症を認めていない。残尿を認めた一例は術後1年を経過した後、術後の残尿,と尿の濁りが消失した。今年度の最近の2症例で行った検索に於いて、骨盤神経叢から分かれた細い扇状の神経線維の内、膀胱の内下方に向かう神経分枝を10-40ボルトで刺激すれば膀胱収縮が起こりうる事が判明した。今の所、我々の方法で他の神経部位を刺激してもなんら膀胱収縮はおこらなかった。この事実は、症例数を重ねると更にはっきりとするが、重要な知見と考えられる。実際に膀胱収縮の起きる神経分枝は膀胱に分枝している枝の内、直腸に近い側と想定される為、直腸切除の範囲決定の際に機能温存との両立を実現する上で、この機能部位の詳細なマッピングは必須な情報であると考えられる。この神経刺激操作は、術者の熟練により少し短縮したが、それでも約40分近くかかっているため、手術時間に制約のあるpoorriskの症例には適用出来にくい。これが今もって症例の集積を阻害している一因であるが、積極的に症例を増やし、的確で更に短時間の刺激操作法の確率と神経同定および機能神経分枝のマッピングが今後必要とされる。現在までに32例の骨盤内自律神経温存を考慮した直腸癌手術が施行できた。全温存は27例、部分温存は2例、非温存は2例であった。全温存例に、排尿障害症例はなかったが、部分温存例に一例、9ヶ月間残尿、と神経因性膀胱が発生し、非温存症例はすべて、自己道尿症例となった。自律神経刺激による膀胱内圧や尿道内圧測定に要する時間は、約15分と短縮されてきた。現在、10ー40ボルトの神経刺激で反応が認められ、膀胱枝の内側枝の電気刺激で、8例中7例に膀胱収縮が確認され、圧測定できている。これらの神経刺激症例の内1例は、部分温存例であったが、術後の排尿障害は認められていない。骨盤神経のS3,S4の刺激でも最近の症例では膀胱収縮反応のあることがわかった。膀胱の外側枝の刺激では1例のみ反応がえられた。下腹神経の刺激では、膀胱収縮は無く、頚部括約筋の収縮反応が認められた。骨盤神経、骨盤神経叢および膀胱枝内側枝の刺激でも膀胱頚部括約筋内圧上昇例が、認められた。骨盤神経叢と骨盤神経の刺激で頚部括約筋内圧の低下する場合も観察された。以上、未だ症例数としては不十分であるが、膀胱収縮には骨盤神経のS3,S4から出る神経がもっとも関与していると推察され、膀胱枝の内側の膀胱三角に至る神経が、最重要な伝達神経であることが判明した。直腸に近い側の膀胱枝が重要であるという知見は、直腸の手術の際、考慮すべき重要な点であると考えられた。骨盤神経S3またはS4と骨盤神経叢と膀胱内側枝の連絡を保つことが膀胱収縮を温存し、直腸癌手術の際の弛緩性膀胱の発生を防止する方法であると考えられた。
災害時における保温調理システムの構築-健康維持を目指して-

ポリ袋を用いた個別調理を行う“パッククッキング"と保温調理を組み合わせた、“保温パッククッキング"は、食品中の抗酸化性やポリフェノール量、アスコルビン酸を保持し、また調理の消費エネルギー量を軽減させる調理法であることから、災害時に有用な調理法であることが実証された。しかし、連続して加熱をおこなうパッククッキングに比べて、根菜類の軟化に時間を要すること、また炊飯においては、保温調理のみだと食味が悪いことから、加熱時間を取ったのちに保温調理を行う必要があるなど、食材ごとの特徴を考慮した調理方法の改良が必要であることが示唆された。災害が長期にわたると救援物質の食品中で大半を占めるインスタント食品や缶詰、おにぎりなどが続くことによる被災者の栄養不足が問題となっている。本研究では、災害時に避難所や自宅で最低限の調理道具を用いて省エネルギーかつ安全で衛生的に食材を調理し、被災者の健康維持のために必要な栄養素が確保できる、ビニール袋を用いた保温調理システムの確立を目的としている。具体的には、1災害地での調理内容の調査および課題抽出2ビニール袋での保温調理における野菜・米・イモ類の栄養、抗酸化性、物性の分析、おいしさの評価3災害地で調理可能なメニューや献立の整備を行い、栄養価が高く災害地で簡単にできる調理システムを構築し、その普及を目指している。本年度は、1、2の野菜の栄養価、抗酸化性の測定を行うとともに、おいしさについての評価を行った。本年度は1の項目の災害地での調理内容の調査および課題抽出においては、阪神・淡路大震災、東日本大震災についての文献、書籍、行政の報告書からの災害時の状況把握、課題抽出を行った。現地での管理栄養士や行政からの聞き取り調査は電話インタビュー行った。2の項目のビニール袋での保温調理における野菜・米・イモ類の栄養、抗酸化性、物性の分析、おいしさの評価においては、本年度は実験条件の確立を行うとともに、各調理法(連続加熱ビニール袋有/無、保温調理(毛布、鍋帽子、発砲スチール)で調理を行った野菜(ダイコン、キャベツ、コマツナ)の抗酸化性(DPPHラジカル補足活性、ORAC値)、アスコルビン酸量、総ポリフェノールの測定を行った。官能評価の予備調査を実施した。以上のことから、「おおむね順調である」と評価した。本年度は、前年度に引き続き、文献や行政の報告書に加え被災地の災害支援に赴いた行政の管理栄養士より聞き取り調査を行った。また野菜(コマツナ)のゆで調理、ポリ袋を用いた連続加熱調理(パッククッキング)、ポリ袋を用い保温材(毛布、鍋帽子、発泡スチロール)で保温した保温調理(保温パッククッキング)等各種調理法による野菜(キャベツ・ダイコン)の抗酸化能(DPPHラジカル捕捉活性能、ORAC法によるペルオキシラジカル捕捉活性能)、アスコルビン酸、総ポリフェノール量の分析を行った。おいしさについては官能評価を行った。米においては、実験条件の確立を行うとともに、ゆで調理、パッククッキング、保温パッククッキング法による物性およびおいしさの評価を行った。野菜の抗酸化能においては、パッククッキングおよび保温パッククッキングともゆで調理と比較して有意に抗酸化能が保持されていた。さらにおいしさにおいても高い評価が得られた。また、保温パッククッキングは連続加熱(パッククッキング)と比較しても、抗酸化能、おいしさにおいては有意な差はみられなかったが、消費エネルギー量においては保温パッククッキングが有意に低く、さらに調理時間が長くなるほど高い効果がみられた。野菜やコメを用いた保温パッククッキングの手法の有用性が明らかとなった。今後は根菜類の分析を行い基礎データの蓄積を行う予定である。本年度は、課題の抽出においては、前年度に引き続き、文献や行政の報告書および被災地の災害支援に赴いた行政の管理栄養士より聞き取り調査を行った。訪問調査に関しては訪問先との時間的な都合をつけることが難しく、断念した。ポリ袋を用いた保温調理(保温パッククッキング)における、野菜(コマツナ)の抗酸化性、おいしさを前年度に確立した手法を用いて行った。米においては、実験条件の確立を行うとともに、連続加熱、パッククッキング、保温パッククッキング(毛布、鍋帽子、発泡スチロール)など各調理法による、物性およびおいしさの評価を行った。省エネルギーで調理できる「保温調理」とポリ袋を用いた個別調理できる「パッククッキング」を取り入れた“保温パッククッキング"の手法を開発し、その有用性について検討を行った。試料は根菜類(だいこん、にんじん)およびじゃがいもを用いて、保温材(毛布・発泡スチロール・保温調理カバー)で保温調理する“保温パッククッキング"と他の調理法(ゆで・パッククッキング)との比較を行った。抗酸化性(DPPHラジカル捕捉活性、アスコルビン酸、総ポリフェノール量)、破断強度および色差を測定し、官能評価を行った。結果として、じゃがいものDPPHラジカル捕捉活性及び総ポリフェノール量は、ゆでに比べ毛布による保温パッククッキングで有意に高い保持率を示した。根菜類の破断強度は、保温パッククッキング>パッククッキング>ゆでの順に低くなり、保温パッククッキングは、他の調理法に比べて硬い傾向がみられた。官能評価は、ゆで調理と比べて、パッククッキング、保温パッククッキングが総合評価で有意に高かった。前年度の実施した葉菜類と同様の結果が得られた。以上の結果により、保温パッククッキングはゆで調理と比べて、抗酸化性の保持率が高く、また官能評価による嗜好性もほぼ同等でありさらにまた消費エネルギー量もパッククッキング、ゆで調理に比べて有意に低いことから、災害時の利用できる、被災者および要配慮者の健康維持に有用な調理法であることが示唆された。

研究期間全体で得られた成果をもとにレシピを開発し、「保温パッククッキング」のリーフレット(B5サイズ・全8ページ)を作成した。また本手法の普及を目的とした講習会を、和歌山県栄養士会主催のJDA-DAT和歌山チームスタッフ研修会および奈良県北葛城郡夏期調理員研修会にて学校給食調理員、栄養教諭を対象に行った。今後も本手法の普及を目指す。ポリ袋を用いた個別調理を行う“パッククッキング"と保温調理を組み合わせた、“保温パッククッキング"は、食品中の抗酸化性やポリフェノール量、アスコルビン酸を保持し、また調理の消費エネルギー量を軽減させる調理法であることから、災害時に有用な調理法であることが実証された。しかし、連続して加熱をおこなうパッククッキングに比べて、根菜類の軟化に時間を要すること、また炊飯においては、保温調理のみだと食味が悪いことから、加熱時間を取ったのちに保温調理を行う必要があるなど、食材ごとの特徴を考慮した調理方法の改良が必要であることが示唆された。次年度においては引き続き1の項目についての調査の継続、2の項目においては引き続き、米、イモ類を用いて、ビニール袋保温調理を行い、物性の分析、おいしさについての官能評価を行う予定である。3においては、素材だけではなく2で測定した野菜やコメ、イモ類を組み合わせたメニューを考案していく予定である。次年度は、引き続き被災地における災害食に関する調査を継続するとともに、ジャガイモ、ダイコンおよびニンジンを用いて、各調理法による物性およびおいしさの評価を行う。さらに保温パッククッキング法を用いたレシピの開発を行う。次年度は最終年度にあたるため、結果をまとめて論文を作成するとともに国内外の学会にて発表する予定である。さらに研究成果をもとにリーフレットを作成し、HPにて公開するとともに、栄養士、調理師を対象に講習会を実施する予定である。調理科学新潟県、宮城県、福島県に赴き、災害支援での食事作りを担当した方々に訪問インタビューを行う予定であったが、先方とスケジュールが合わなかったことから本年度は電話インタビューのみで、訪問は次年度に延期した。またコロナマルチグレーティングマイクロプレートリーダSH-9000Lab (株)日立ハイテクノロジーズ)を購入予定であったが、本体価格が直接経費の予算を超過したことから購入を断念し、不所持の凍結乾燥機と卓上遠心機を購入した。被災地への訪問調査を文献および行政の栄養士に対するインタビューに変更したこと、および国際会議での発表を国内発表に変更したことから、旅費の支出が抑えられたため。次年度においては、引き続き分析を行うために分析機器および消耗品、食材購入に使用する。また、国内での学会発表の参加旅費および次々年度の実施予定内容である、リーフレットの作成、および調理講習会を実施するにあたって、教育方法の情報収集をするため、2016 Annual Conference Nutirition education andbehavior(サンディエゴ、アメリカ)への参加旅費に使用する。
知的障害者のグループホームに関する国際比較研究

ノーマライゼーション、インクルージョン等の理念によって、知的障害者の援助は、本人の主体的な生活が出来る方向へ進められている。居住サービスにおいては、地域から隔離された入所施設で集団生活を余儀なくされていた時代が長く続いたが、20世紀後半には、欧米では脱施設化が進められ、スウェーデン、アメリカ合衆国のように、国全体があるいは州によって入所施設が廃止する国もあらわれてきた。日本では、入所施設の利用者数は10万人をこえる一方で、グループホームは地方自治体による運営補助が1978年、国による補助が1989年になされ、それ以後10年以上経過するが、グループホームの利用者数は1万人をこえた程度である。本年は、渡辺がアメリカ合衆国、島田がカナダ、三田がアメリカ合衆国、大島がタイ、バングラディッシュを訪れ知的障害者の居住サービスを中心に調査を実施した他、日本を訪問したスウェーデン、ウプサラ大学ケント・エリクソン研究員、英国ランカスター大学のエリッック・エマーソン教授と本研究のテーマについて討議を行った。スウェーデンでは、2000年秋現在、すでに200人程度の入所施設利用者がいるのみであり、英国でも過去には5万5千人いた入所施設利用者が5000人に減少しているなど、地域生活への移行は着実に進められている。現在は、これらのグループホーム等への地域生活者の「生活の質」についての調査研究が進められており、併せて、サービスに関する評価、サービスを改善するための方策研究が進みつつある。欧米の先進国において知的障害者の住居は、ノーマライゼーション等の理念を背景に1960,1970年代を境にして収容施設からグループホームを中心とする地域の普通の住宅へと変わりつつある。今年度は、初年度に当たるため収容施設からグループホームへの移行についてスウェーデン、米国、カナダ、オーストラリア、英国の基礎資料を国内で文献、インターネット等で収集し、今後の実地調査への体制を作った。また研究代表者が第一回目の実地調査を英国で行った。脱施設化は1970年代より引き続いて進められており地域移行の中心の住まいはグループホームであり、重度あるいは不適応行動を示す知的障害者にも地域移行への施策が進められている。人口10万人あたりの収容施設人口は、1970年代に米国90人、英国120人、スウェーデン140人程度であるが、1985年には40人50人へと減少し、その傾向は1990年にも続き50人以下となっている。日本では、1970年には約40人であるが以後、上昇し、1995年には倍の80人程度となっており、欧米の国々に比較して先進国の中で唯一施設入所者の数が増加している。英国の実地調査では、施設入所者数の統計を保健省発行のHealth and Personal Social Services Statistics for Englandによって把握した。施設収容者は1914年の約2千人から1950年代まではほぼ直線的に増加し55,000人となる。収容人数は1960年代後半まで続き、地域のグループホームが増加するにつれて減少し始めている。地域のグループホーム等の住居の利用者数および利用者の状況はHealthand Personal Social Services Statistics for Englandの年度統計書で得ることが出来た。英国ではより重度の問題行動などを有する入所者の地域移行のシステム全体をについて視察した。次年度から、本格的な実地調査を開始する。知的障害者の住居は、ノーマライゼーション等の理念を背景に収容(入所)施設からグループホームを中心とする地域の普通の住宅へと変わりつつある。今年度は、昨年度の英国に引き続き、アメリカ合衆国とスウェーデンでの実地調査を実施した。アメリカ合衆国は、主任研究者渡辺が7月28日より8月13日までミネソタ州立大学地域統合研究所およびイリノイ州立大学人間学部を訪問し、資料の収集及び研究打ち合わせを行った。その後、ミネソタ州立大学地域統合研究所の研究部長であるProf.Charlie Lakinが日本および発達障害研究所を訪問し、研究討議を行った。スウェーデンは、分担研究者大島正彦教授が9月29日より、10月9日までストックホルム知的障害者局を中心にモランデル共同研究者と研究討議を行った。

日本のグループホームの諸状況と比較し、アメリカ合衆国では、(1)グループホームから本人の運営による住居(supported living)が進められている。(2)入所施設から1人から3人の住居への移行が進んでいる。(3)グループホームの直接援助者転職率が高いために援助者の専門的な位置づけが行われつつある。スウェーデンでは、(1)グループホームが県から市町村へ移管され、入所施設の閉鎖が続いている。(2)グループホームは、個室を持つ状況から一軒の家の形態で4人が共同生活をする方向へ進んでいる。ノーマライゼーション、インクルージョン等の理念によって、知的障害者の援助は、本人の主体的な生活が出来る方向へ進められている。居住サービスにおいては、地域から隔離された入所施設で集団生活を余儀なくされていた時代が長く続いたが、20世紀後半には、欧米では脱施設化が進められ、スウェーデン、アメリカ合衆国のように、国全体があるいは州によって入所施設が廃止する国もあらわれてきた。日本では、入所施設の利用者数は10万人をこえる一方で、グループホームは地方自治体による運営補助が1978年、国による補助が1989年になされ、それ以後10年以上経過するが、グループホームの利用者数は1万人をこえた程度である。本年は、渡辺がアメリカ合衆国、島田がカナダ、三田がアメリカ合衆国、大島がタイ、バングラディッシュを訪れ知的障害者の居住サービスを中心に調査を実施した他、日本を訪問したスウェーデン、ウプサラ大学ケント・エリクソン研究員、英国ランカスター大学のエリッック・エマーソン教授と本研究のテーマについて討議を行った。スウェーデンでは、2000年秋現在、すでに200人程度の入所施設利用者がいるのみであり、英国でも過去には5万5千人いた入所施設利用者が5000人に減少しているなど、地域生活への移行は着実に進められている。現在は、これらのグループホーム等への地域生活者の「生活の質」についての調査研究が進められており、併せて、サービスに関する評価、サービスを改善するための方策研究が進みつつある。
高分子ゲルにおける超構造形成とその制御

平成7年度1)アクリル酸と長鎖アルキル基を有するアクリル酸エステルの共重合体ゲルを合成した。得られたゲルの構造を広角・小角X線回折装置を用いて解析し、超構造形成における疎水性の役割を評価した。(長田)2)ゲル中の水の融点・転移熱・誘電率などをDSC・購入したの微少熱量測定装置・LCZメータによって測定し、ゲルの網目によってつくられる静電ポテンシャルの場における水の諸特性変化を実験的に評価した。同時にゲルの静電ポテンシャル場をコンピュータを用いた理論計算によってシミュレートし、極性側鎖・水分子間の相互作用と超構造形成過程との関係を理論的に解析した。(ぐん)平成7年度1)アクリル酸と長鎖アルキル基を有するアクリル酸エステルの共重合体ゲルを合成した。(ぐん)
新しくコルモゴロフ複雑度の概念を応用した流体混合測度と乱流遷移測度とその応用研究

流体混合の進行過程と変動が増加する乱流遷移過程に対して、流体速度信号の時系列変化の複雑度を求めた。噴流と周囲流体間の混合層、平板を過ぎる流れと平板間の摩擦によって形成される速度の遅い境界層、そして円管内部の流れに適用した。混合層では混合過程と乱流遷移過程の進行を定量的に表示することができた。平板境界層と円管内流れでは従来の指標による判断をほぼ支持した。加えて乱流遷移完了後も従来の指標では区別できない乱流領域内部の複雑さを区別することができた。新しくコルモゴロフ複雑度の概念を流体混合の測度研究分野に導入し、混合層の流れや円管合流部における微細な流体混合過程、さらに自由せん断流の乱流遷移過程を解明しその応用についても研究する目的で、まず実際のデータを得るために、混合層流と円管流の速度を測定した。実験装置は混合層流は既存のものを使用し、円管流は枝管部を太いものに改造した。計測器具には、熱線風速計とX型熱線プローブを用い、流れ方向および垂直方向の速度成分を得た。混合層では、さまざまな下流位置と垂直位置において測定した。円管では主管と枝管の流れどうしの混合を軸方向、半径方向、円周方向へ追跡するために、さまざまな軸、半径及び円周方向位置において測定した。次に、熱線風速計にて取得した速度データをA/D変換してwindowsパソコンに取り込み、この速度の時系列データをパソコンで7z形式で圧縮し、近似コルモゴロフ複雑度と正規圧縮距離NCDを求めた。NCDの計算に用いる速度データXとYには以下の3種類を用いた。1.異なる位置間の、流れ方向変動速度uどうし。2.同じ位置における、流れ方向変動速度uとその時間微分係数du / dt。3.同じ位置における、流れ方向変動速度uと垂直方向変動速度v。これらによって複雑さが下流に広がる様相を定量化し、もっとも適切な組合せを見出した。以上の成果を、第4回噴流後流剥離流に関する国際会議、日本流体力学会年会、日本機械学会年次大会、日本機械学会流体工学部門講演会及び日本機械学会中国四国支部総会講演会で発表した。混合層流と円管流の速度時系列データを測定して、このコルモゴロフ複雑度を求めた前年度に引き続き、平成26年度では、速度時系列データから画像ファイルを作成した。この画像には流れ方向変動速度uと垂直方向変動速度v間の変動速度をu-v平面上で点散布したものを採用した。これら画像ファイルの近似コルモゴロフ複雑度AKと正規化圧縮距離NCDを求めたが、速度時系列データ自体のAK,NCDに比べると乱流遷移過程中での変化が単調にならず、遷移測度としては問題があることが明らかになった。ついで、新しい流れ場として平板境界層の自然遷移過程に対して速度時系列データの測定を行って、AKとNCDを求めた。これより以下の5項目が明らかになった。1.コルモゴロフ複雑度に基づく乱流遷移進行の客観的な判断は,従来の変動速度や間欠係数による判断をほぼ支持した。2.変動速度やその時間微分係数のAKは、間欠係数では区別できない乱流領域内部の複雑さを区別することができた。3.変動速度とその時間微分係数のAK分布の類似性から、複雑さの微分に関する類似性が示唆された。4.乱流組織構造ではAKは小さく,組織構造の熱線信号は外見上ランダムであるが,コンピュータ表現のアルゴリズムの長さは短いという意味で,アルゴリズム的に組織的であることがわかった。5.乱流と非乱流間では、変動速度よりも変動渦度の方に複雑さの差異がより表れた。以上の成果を、論文にまとめて日本機械学会論文集に掲載し、日本流体力学会年会、日本機械学会流体工学部門講演会及び日本機械学会中国四国支部講演会で発表した。最終年度の平成27年度は,円管流の助走部境界層内の乱流遷移過程に対して複雑さを解析した.噴流を流れに垂直に周期的に噴出し,それによって発生させた孤立乱流塊領域の不規則変動速度の,一定位相を満足する周期的なデータに対して,圧縮を行って近似コルモゴロフ複雑度AKと正規化圧縮距離NCDを求めた.その結果以下のことが明らかになった.1.不規則変動速度のAKの変化は,不規則変動速度自身や間欠係数の変化と完全には一致しないが,孤立乱流塊が平板境界層乱流斑点型である間は大まかには合い,コルモゴロフ複雑度に基づく乱流遷移進行の客観的な判断は,従来の間欠係数による判断をほぼ支持する.このようにこれまで混合層と平板境界層の乱流遷移過程で確認されてきた事実が円管助走部境界層でも確認された.2.下流に進んで孤立乱流塊が円管発達流の乱流スラグ型になると,乱流塊外で間欠係数や不規則変動速度が小さくても,AKやNCDが大きい領域が壁面近くで存在して,変動の複雑度を反映する.3.不規則変動速度のAKやNCDを用いることにより,間欠係数では区別できない乱流領域内部の複雑さを区別することができる.以上の結果を論文にまとめて日本機械学会論文集に掲載し,日本流体力学会年会及び日本機械学会中国四国支部総会講演会で発表した.このように,混合層,平板境界層,円管助走部の乱流遷移過程に対して複雑さを解析することによって,乱流遷移過程における複雑さの進展の様相を解明することができた.流体混合の進行過程と変動が増加する乱流遷移過程に対して、流体速度信号の時系列変化の複雑度を求めた。

噴流と周囲流体間の混合層、平板を過ぎる流れと平板間の摩擦によって形成される速度の遅い境界層、そして円管内部の流れに適用した。混合層では混合過程と乱流遷移過程の進行を定量的に表示することができた。平板境界層と円管内流れでは従来の指標による判断をほぼ支持した。加えて乱流遷移完了後も従来の指標では区別できない乱流領域内部の複雑さを区別することができた。混合層流と円管流の画像ファイルを作成し、その複雑さ解析を行い、知見を得ることができた。新しい流れ場として平板境界層の自然遷移過程に対して速度時系列データの測定を行い、知見を得ることが出来た。以上の成果を、論文にまとめて日本機械学会論文集に掲載し、日本流体力学会年会、日本機械学会流体工学部門講演会及び日本機械学会中国四国支部講演会で発表することができた。工学混合層流ではノズル出口に板を取り付け、これを垂直方向に振動させる。これによって垂直方向の混合を促進させる。この状態で速度測定や可視化を行う。平板境界層においては、画像データの解析を行う。また乱流フラクタル構造との関連を調べる。以上の成果を、日本機械学会や日本流体力学会の講演会などで発表し、論文を投稿する。混合層流と円管流の速度測定は順調に進行した。混合層流は実験装置を改造する必要がなく、円管流は枝管部を太いものに改造できた。計測器具も、計画通り熱線風速計とX型熱線プローブを用い、流れ方向および垂直方向の速度測定ができた。混合層流、円管流とも、計画通りさまざまな位置において測定ができ、データの複雑さ解析も順調に進行した。NCDの計算に用いる速度データの組み合わせも計画通り3種類を用い、もっとも適切な組合せとして、異なる位置間の流れ方向変動速度uどうしを用いると、乱流遷移の進行を定量的に表示することができることが明らかにできた。以上の成果を、第4回噴流後流剥離流に関する国際会議、日本流体力学会年会、日本機械学会年次大会、日本機械学会流体工学部門講演会及び日本機械学会中国四国支部総会講演会で発表することができた。混合層流と円管流においては、時系列データから画像ファイルを作成して、この複雑さ解析を行って、数値ファイルとの複雑さとの関連を調べる。さらに平板境界層の実験を行い、乱流遷移過程に対して速度時系列データの測定を行って、近似コルモゴロフ複雑度と正規圧縮距離NCDを求める。以上の結果を日本機械学会講演会などで発表し、論文を投稿する。購入した物品(熱線流速計)が平成26年2月28日納入されたが、この時点で費用が発注時の業者見積額より少額であったため。熱線流速計を購入し、また熱線流速計センサなどの消耗品を購入する。また学会発表の旅費や論文掲載料に使用する。
レックリングハウゼン病の遺伝に関する研究

神経線維腫症は全身に多発する神経神経線維腫,カフェ・オ・レ斑と呼ばれる褐色斑のほかにも中枢神経病変,眼,骨の病変などのみられる常染色体優性の遺伝性疾患である。本症は,きわめて発生頻度の高い疾患であり,我国には4万人程度の患者がいるものと推定されている。また,本症患者にみられる症候は多彩であり,個々の患者にみられる症状の程度の差も著しい。これまで神経線維腫症には,臨床的に幾つかの病型があるものと考えられていたが,遺伝子研究の結果,現在では少なくとも古典的なレックリングハウゼン病(神経線維腫症1,neurofibromatosis 1,NF1)と,家族性両側性に聴神経腫瘍のみられる神経線維腫症2(neurofibromatosis2,NF2)との2型があることが明らかとなった。NF1の遺伝子は17番染色体の長腕の17q11.2に座位し,NF2遺伝子は22番染色体長腕の22q12に座位する。NF-1遺伝子はneurofibrominと名付けられる蛋白をつくり,それはras蛋白を不活性化するGAP(GTPase activationg protein)と同様の働きを有することが明らかになった。また,NF-2遺伝子がコードする蛋白は,merlinと呼ばれ,細胞骨格と細胞膜を接着する蛋白に類似している。NF1患者の遺伝子変異を明らかにすることは容易ではない。その理由は,NF1遺伝子は350kbpと巨大であり,エクソンが60あるからである。これまで行われてきた方法では,検索された症例のうち,ほぼ半数にしか変異を見出すことができなかった。われわれは,さらに迅速かつ簡便に,しかも確実にNF1遺伝子の変異を確認する方法を開発した。NF2遺伝子については,多発性神経鞘腫症患者にみられる腫瘍の細胞DNDにNF2遺伝子の変異を高率に認めることがあることから,両者は同一の疾患であることを報告した。神経線維腫症には幾つかの病型がみられるか、古典的レックリングハウゼン病は神経線維腫症1(neurofibromatosis,NF1),両側性聴神経腫瘍を有するものはNF2と分類されている。NF1の遺伝子は1990年にクローニングされ、その後に全塩基配列が明らかにされた。NF1遺伝子には59のエクソンがある。われわれはこれらのエクソンについて、PCR-SSCP法を用い40例のNF1患者の遺伝子の検索を行ったが、変異の認められた症例はエクソン44のcDNA 7712から7720までの9bpの欠失と2bpの挿入により7bpのフレームシフトを起こした1例のみであった。これは遺伝子が約350kbpと巨大なためであり、さらにイントロンを含めた検索を行う必要がある。一方、NF2の遺伝子は1994年にクローニングされ、22q12に坐位することが明らかになった。遺伝子産物はmerlin(meosin-ezrin-radixin-like protein)と命名され、この蛋白は細胞骨格関連蛋白と相同性がみられる。われわれは聴神経腫瘍がみられず、皮膚や脊髄などに神経鞘腫が多発する疾患(神経鞘腫症)について、22番染色体上のDNAマーカーを用いsout-hern法で検索したところ、NF2遺伝子を含むプローブで神経鞘腫の3/7に対立遺伝子の欠失を認めた。さらに欠失の認められた神経鞘腫症3例のうち2例にgerm lineにもNF2遺伝子の変異がみられ、神経鞘腫症はNF2と同一疾患であると結論した。

神経線維腫症には幾つかの病型がみられるが、古典的レックリングハウゼン病は神経線維腫症1(neurofibromatosis1, NF1),両側性聴神経腫瘍を有するものはNF2と分類されている。NF1の遺伝子は1990年にクローニングされ、その後に全塩基配列が明らかにされた。NF1遺伝子には59のエクソンがある。われわれにはこれら全てのエクソンについて、特異的プライマーを設定してPCR法を行い、さらに21M13、M13RP1ユニバーサルプライマーを用いてsize-sift assay,SSCP法、magnetic beadsを利用したdirect sequence法で遺伝子変異の解析を行った。患者本人の承諾を得た上で、20例のNF1患者の遺伝子の検索を行ったが、10例に変異が認められた。10例では変異を見いだすことができなかったが、これは遺伝子が約350kbpと巨大なためであり、さらにイントロンを含めた検索を行う必要がある。一方、NF2の遺伝子は1994年にクローニングされ、22q12に坐位することが明らかになった。われわれは聴神経腫瘍がみられず、皮膚や脊髄などに神経鞘腫が多発する疾患(神経鞘腫症)について、患者本人の承諾の上でsouthern法で検索したところ、NF2遺伝子を含むプローブで神経鞘腫の7例中3例に対立遺伝子の欠失を認めた。さらに欠失の認められた神経鞘腫症3例のうち2例にgerm lineにもNF2遺伝子の変異がみられ、神経鞘腫症はNF2と同一疾患であると結論した。神経線維腫症は全身に多発する神経神経線維腫,カフェ・オ・レ斑と呼ばれる褐色斑のほかにも中枢神経病変,眼,骨の病変などのみられる常染色体優性の遺伝性疾患である。本症は,きわめて発生頻度の高い疾患であり,我国には4万人程度の患者がいるものと推定されている。また,本症患者にみられる症候は多彩であり,個々の患者にみられる症状の程度の差も著しい。これまで神経線維腫症には,臨床的に幾つかの病型があるものと考えられていたが,遺伝子研究の結果,現在では少なくとも古典的なレックリングハウゼン病(神経線維腫症1,neurofibromatosis 1,NF1)と,家族性両側性に聴神経腫瘍のみられる神経線維腫症2(neurofibromatosis 2,NF2)との2型があることが明かとなった。NF1の遺伝子は17番染色体の長腕の17q11.2に座位し,NF2遺伝子は22番染色体長腕の22q12に座位する。NF-1遺伝子はneurofibrominと名付けられる蛋白をつくり,それはras蛋白を不活性化するGAP(GTPase activationg protein)と同様の働きを有することが明らかになった。また,NF-2遺伝子がコードする蛋白は,merlin(meosin-ezrin-radixin-like protein)を呼ばれ,細胞骨格と細胞膜を接着する蛋白に類似している。NF1患者の遺伝子変異を明らかにすることは容易ではない。その理由は,NF1遺伝子は350kbpと巨大であり,エクソンが60あるからである。これまで行われてきた方法では,検索された症例のうち,ほぼ半数にしか変異を見出すことができなかった。われわれは,さらに迅速でかつ簡便に,しかも確実にNF1遺伝子の変異を確認する方法を開発した。
カーボンナノチューブ・ピーポット物質の創製と物性評価

さまざまな金属内包フラーレンをドープしたピーポッドを合成し、それぞれのピーポッドにおける、金属原子の電荷数を電子エネルギー損失分光法(EELS)によって調べた。Sc_2@C_<84>(I)、Ti_2C_2@C_<78>、La@C_<82>、La_2@C_<80>、Ce_2@C_<80>、Sm@C_<82>(I)、Gd@C_<82>、Gd_2@C_<92>をドープしたピーポッドについて測定をおこなったところ、どの場合もSWNTsに取り込まれることによる金属原子の価数変化は観測されなかった。つまり、ScとTi、Smは+2価、その他の金属原子は+3価のままで変化しない。これは、金属、半導体といったSWNTsの性質にも全く依存しない。フラーレンに内包される際には電子をケージへと渡す金属も、さらにSWNTsにつつまれる場合には何の反応もしないことがわかった。フラーレンを内包したことによる電子状態の変化は、電子輸送物性にも反映された。種々のピーポッドをチャンネルとして用いた電界効果型トランジスタ(FETs)を作製し、その電子輸送特性を調べた。まず、フラーレンをドープしていない空のSWNTをもちいたFETsでは、ゲートに負の電圧をかけるとソース・ドレイン電極間に電流が流れた。逆に正の電圧をかけても電流は流れなかった。これはSWNT-FETsがp型半導体であることを示している。一方、種々のフラーレンを内包したピーポッドでは、正負どちらの電圧をゲートにかけても電流が流れ、p型、n型の両方の特性が現れることがわかった。フラーレンを内包したピーポッドの基礎的電子物性を系統的に明らかにし、実際にデバイスを製作して半導体特性評価をおこなった。その結果から、ピーポッドがナノエレクトロニクス素子として非常に有用であることを示した。これら一連の研究は世界に先駆けておこなわれたもので、高く評価されている。今後は、電極とピーポッド界面での接触問題など、詳細なメカニズムの解明が急務である。カーボンナノチューブ(SWNT)あるいは2層カーボンナノチューブ(DWNTs)に内包させ、新規のナノチューブ・金属内包フラーレンのハイブリッド物質(通称、ピーポット)を創製した。また、フラーレン以外の分子、例えばDNA分子を内包したピーポットの合成も行った。この場合、SWNTsでは1次元的に、MWNTsでは3次元的に金属内包フラーレンをチューブ内部の空間に内包することができる。また、新規なデバイスの創出に貢献するには、高純度のカーボンナノチューブが必要となる。このためには、名大グループが開発したゼオライトをテンプレートとして用いた気相化学蒸着法(CCVD)法により、高純度の単層、2層、多層カーボンナノチューブの合成法の研究を行った。特に、直径が細く、バンドルを作るDWNTの高純度合成に成功した。また名大グループが開発してきたゼオライトを利用したCCVD法における反応メカニズムの解明を行った。本メカニズムを合成反応に反映し、物性を制御した高純度CNTの合成とデバイス上へのCNT in situ合成を検討すことが可能となった。さらに名大グループが、独自に開発したパルス・アーク放電法を用いて、SWNTsと同等の構造均一性と細さ、ならびにMWNTsの層間相互作用と機械・化学的耐久性を兼ね備えた、DWNTsを創製することに成功した。

この新規CNTsの特性を生かし、SWNTsでは得られない高性能トランジスターや、高分解能AFM探針の作成に成功した。本研究は、新規カーボンナノチューブとピーポットの創製、評価、電子物性の実験的研究である。主な重要な結果は、2層カーボンナノチューブと金属内包フラーレン・ピーポットなどを新規カーボンナノチューブ物質の高純度合成に成功し、電界効果型トランジスターなどの電子デバイスへの応用に世界に先駆けて成功したことである。新規ナノチューブ物質、特に2層カーボンナノチューブ(DWNT)の高純度かつ高純度の合成を、名古屋大学グループが独自に開発したゼオライト基盤を用いた化学気相蒸着(CCVD)法を用いて実現した。特に、直径が細く、バンドルを作るDWNTの高純度合成に成功した。また、最近、名大・東レの共同研究グループが開発した、メゾポーラスシリカをテンプレートとするCCVD法で更に高品質のDWNTの創製を行った。さらに、名大グループが過去10年の間に創製してきた、各種の金属原子を内包したフラーレン(金属内包フラーレン)を、単層カーボンナノチューブ(SWNT)あるいは多層カーボンナノチューブ(MWNTs)に内包させ、新規のナノチューブ・金属内包フラーレンのハイブリッド物質(通称、ピーポット)を創製することにも成功した。更に、カーボンナノチューブに各種の金属内包フラーレンを内包した、ナノ・ピーポットを合成した。特に、テルビウムやガドリニウム金属内包フラーレン・ピーポットでは、内包された金属原子のリアルタイムでのダイナミックスを高分解能TEMで追跡することに、世界に先駆けて成功した。テルビウム金属原子がフラーレンから離れ、フラーレンとカーボンナノチューブが作る内部空間を彷徨う様子を実験的に観測することにも成功した。