hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯科用X線装置の品質管理機器の開発

歯科用X線装置の品質管理が手軽に行える安価でしかも高性能な測定器の開発を目的として,測定法を確立し,測定に必要なハ-ドウェアとソフトウェアを作製し,その性能について試験した.測定法については,エネルギ-依存性の少ない校正された電離箱線量計を用い,2種類のフィルタ-を透過したX線ビ-ムを照射線量で正しく測定できれば,理論から求めたX線スペクトルによって管電圧,反濾過,半価層が容易に推定できることを示した.しかし,実用上の検出器は,この他に,線量率波形,管電圧波形なども測定できることが望ましい.気体電離箱は応答が遅いのでこの目的には不適当であるが,原理上は応答速度の速い検出器ならばこれも可能となる.そこで,応答速度の速い検出器として蛍光体とフォトダイオ-ドの組合せからなる系について,これを検出器として用いたときの特性を調べた.その結果,希土類蛍光体とフォトダイオ-ドの系が感度,応答速度の点で,X線品質管理機器用検出器として最も優れた特性を持つことがわかった.またこの検出器でX線ビ-ムを計測し,その信号をアンプ増幅後,AD変換して,ラップトップパソコンのラムディスクに取り込み,解析を行ったところ,以下のことが明らかとなった.2種類のフィルタ-を透過したX線ビ-ムの信号強度比を分圧器で校正された管電圧の関数として表すと,管電圧50ー80kVでは信号強度比の対数と管電圧の間で近似的な直線関係が得られ,濾過の影響は僅かであった.また,電離箱線量計で校正した半価層厚さのフィルタ-を用い,種々の管電圧でフィルタ-有無の信号強度比を測定するとその比はほぼ一定値を示し,線質の影響を僅かしか受けなかった.そこでわれわれは理論計算から減弱デ-タを算出し,これを用いて反復法で測定時の総濾過や線質の影響を補正するプログラムを作成した.この補正により管電圧,半価層,総濾過の値が3%以内の近似値で得られた.歯科用X線装置の品質管理が手軽に行える安価でしかも高性能な測定器の開発を目的として,測定法を確立し,測定に必要なハ-ドウェアとソフトウェアを作製し,その性能について試験した.測定法については,エネルギ-依存性の少ない校正された電離箱線量計を用い,2種類のフィルタ-を透過したX線ビ-ムを照射線量で正しく測定できれば,理論から求めたX線スペクトルによって管電圧,反濾過,半価層が容易に推定できることを示した.しかし,実用上の検出器は,この他に,線量率波形,管電圧波形なども測定できることが望ましい.気体電離箱は応答が遅いのでこの目的には不適当であるが,原理上は応答速度の速い検出器ならばこれも可能となる.そこで,応答速度の速い検出器として蛍光体とフォトダイオ-ドの組合せからなる系について,これを検出器として用いたときの特性を調べた.その結果,希土類蛍光体とフォトダイオ-ドの系が感度,応答速度の点で,X線品質管理機器用検出器として最も優れた特性を持つことがわかった.またこの検出器でX線ビ-ムを計測し,その信号をアンプ増幅後,AD変換して,ラップトップパソコンのラムディスクに取り込み,解析を行ったところ,以下のことが明らかとなった.2種類のフィルタ-を透過したX線ビ-ムの信号強度比を分圧器で校正された管電圧の関数として表すと,管電圧50ー80kVでは信号強度比の対数と管電圧の間で近似的な直線関係が得られ,濾過の影響は僅かであった.また,電離箱線量計で校正した半価層厚さのフィルタ-を用い,種々の管電圧でフィルタ-有無の信号強度比を測定するとその比はほぼ一定値を示し,線質の影響を僅かしか受けなかった.そこでわれわれは理論計算から減弱デ-タを算出し,これを用いて反復法で測定時の総濾過や線質の影響を補正するプログラムを作成した.この補正により管電圧,半価層,総濾過の値が3%以内の近似値で得られた.私達の目標は、すべての歯科診療所と病院で簡単に歯科用X線装置の品質管理ができるように、安価でしかも高性能な測定器を開発し、普及させることである。測定すべき項目とその精度はJIS Z4701、4702に準拠して日本放射線機器工業会が定めた『X線診断装置の保守管理データブック』にあるX線出力試験の仕様を満たすものであることとした。1.このような測定器を製作する原理とそのコンピュータシミレーションの結果は、今年度に第29回日本歯科放射線学会総会にて「歯科用X線装置の管電圧、総濾過、半価層の迅速測定法」として発表した。そこで私達は濾過を受けたビームを照射線量で正しく測定できれば、理論から求めたX線スペクトルによって管電圧、総濾過、半価層が容易に推定できることを示した。2.実際の試作器では、管電圧と管電流波形の過渡的な変化に追従できるように、高感度な蛍光体と応答の早いフォトダイオードを組み合わせた検出器を用いる必要がある。気体電離箱は応答が遅いのでこの目的には不適当である。このため検出器の照射線量に対するエネルギー依存性の問題が避けられず、またこのような検出系では理論的な予想を立てにくい。

3.現在市販のQA機器(NERO等)についてその性能評価を行ったところ、(1)固有濾過の影響を受け、(2)その影響を小さくするために厚いフィルルターを用いているのでピーク付近の管電圧の情報しか得られず、(3)出力も低エネルギー成分がフィルタリングされてモニタできないという問題があることが明らかとなった。これらの点を改良するには少くともビームをモニタする3つの検出器が必要と考える。今年度の1の成果をふまえて、次年度には以上の2と3の問題を解決する実験とシミレーションを行う計画である。X線装置の品質管理機器として、照射線量率を速い応答で測定し、同時に管電圧波形を測定するために、蛍光体とフォトダイオ-ドの組み合わせからなる検出系について検討した。用いる蛍光体の発光スペクトルとフォトダイオ-ドの分光感度の関係や応答速度、X線の線質に対する検出系のエネルギ-依存性を調べた。蛍光体は数社のCaWO_4系と希土類系の増感紙およびZnS蛍光板を用いた。フォトダイオ-ドは分光特性の異なる浜松ホトニクス社製S2387、S1227、S1226を用いた。これらの組み合わせをテストするため、フォトダイオ-ドからの出力をアンプで増幅し、その信号をいったんデジタルカセットデ-タレコ-ダに記録して、オフラインでラップトップパソコンにてデ-タ解析をし、感度、エネルギ-依存性について評価した。また時間応答についてはアンプからの出力を直接ストレ-ジオシロスコ-プに取り込んで出力波形を評価した。その結果、いずれの組み合わせでも立ち上がりはX線出力に十分な速度で追従したが、最も応答特性が優れていたのは希土類増感紙とS2387フォトダイオ-ドの組み合わせであった。ZnS蛍光板は検出感度は優れていたが出力波形の裾の部分に残光の影響で歪が生じた。またCaWO_4系増感紙や他のフォトダイオ-ドでは感度が数分の1に低下した。どの検出系でも線量率依存性は見られなかったが、若干の線質依存性を示したため、実際の使用条件ではなんらかの線質補正を行う必要があり、それはビ-ムの十分な濾過で可能であると考えた。以上のことから、希土類蛍光体とフォドダイオ-ドの系はX線品質管理(QA)機器の検出器として十分な適性を持つと結論した。これらの結果に基いて次年度では、検出器とパソコンによるデ-タ処理系をアッセンブルし、QA機器としての全体の性能を検討する予定である。軽量可搬のラップトップパソコンを用いて,歯科X線装置の品質管理に重要な管電圧,半価層,総瀘過を算出するソフトウェアの開発を目的とした.これらのパラメ-タ-の算出に必要なデ-タは,2種類のフィルタ-を透過したX線ビ-ムの強度を蛍光体とフォトダイオ-ドの組合せからなる検出器で計測して得た.すなわち,検出器からの信号をフォトセンサアンプで増幅後,AD変換器でデジタル化して,パソコンのラムディスクに取り込んだ。デ-タ取り込みには市販のソフトウェアを利用した.得られたデ-タの解析によって,以下のことが明かとなった.全波整流X線装置で2種類のフィルタ-を透過したX線ビ-ムの信号強度比を分圧器で校正された管電圧の関数として表すと,管電圧50ー80kVでは信号強度比の対数と管電圧の間で近似的な直線関係が得られ,瀘過の影響は僅かであった.また,電離箱線量計で校正した半価層厚さのフィルタ-を用い,種々の管電圧でフィルタ-有無の信号強度比を測定するとその比はほぼ一定値を示し,線質の影響を僅かしか受けなかった.そこでわれわれは全波整流X線装置からの出力を理論的に計算し,その減弱デ-タを算出し,これを用いて測定時の総瀘過や線質の影響を補正するプログラムを作成した.このプログラムは,(1)公称瀘過値をもとにフィルタ-透過後のX線ビ-ムの実測信号強度比から第1次近似としての管電圧を算出し,(2)その管電圧と公称瀘過値に基づき,シュミレ-ションから半値層を予測,(3)この予測
スタチンによる象牙質再生と歯髄覆罩材への応用の可能性

[目的]歯科治療における歯髄組織の保存は、患歯の予後を左右する上で重要である。生活歯として歯を維持するためには、細胞レベルでの積極的な硬組織誘導能をもつ覆髄剤の開発が望まれるが、現在そのような効果を持つ覆髄剤はない。スタチン製剤は高脂血症の治療薬として用いられているが、最近硬組織に対して石灰化促進作用をもつことが報告されている。そこで、今回培養歯髄細胞を用いてスタチンの硬組織形成に対する影響を調べ、スタチンの覆髄剤としての可能性を分析した。[材料および方法]ラット歯髄細胞は、7週齢ウイスター系ラットから上顎前歯より歯髄を取り出した後トリプシンにて処理し分離した。ラット歯髄細胞は3,000cells/cm^2の密度で播種し、10%ウシ胎児血清添加EMEM培地にアスコルビン酸(50μg/ml)、β-グリセロリン酸(2mM)を添加した培地にて培養した。その後コンフルエントに達した4日目から上記培地にスタチン製剤であるシンバスタチンを1、2、5μMの濃度となるよう調整した培地に交換し、最長15日間培養を行った。シンバスタチンによる歯髄細胞への作用を調べるために、培養10日目に(1)ALP活性を測定し、(2)RT-PCR法にて骨基質蛋白であるオステオカルシン(OCN)及び骨形成因子BMP-2のmRNAの発現を調べた。(3)培養14日目に形成される石灰化結節の面積をvon Kossa染色することにより測定した。[結果](1)シンバスタチンはALP活性を濃度依存的に促進した。(2)シンバスタチンはOCNおよびBMP-2のmRNA発現を増強した。(3)シンバスタチンは高濃度添加実験群において石灰化結節形成を促進した。[結論]スタチンはラット歯髄細胞のBN形成を促進し、その過程でALP活性およびOCN、BMP-2の発現促進が認められた。このことから、スタチンには歯髄細胞の硬組織形成能を誘導する作用があることが示唆された。【目的】歯髄を保存することは、歯牙の寿命を延ばし、患者の口腔内環境に利益のあること考えられている。しかし、齲蝕治療や歯冠破折による露髄では歯髄の保存が困難であり、歯髄の除去療法が多く選択される。現在臨床で用いられている歯髄覆罩剤は硬組織形成能が少なく、歯髄保護の観点から積極的な硬組織誘導能を持つ新規の覆髄剤の開発が望まれている。一方、スタチン類は高脂血症の治療薬として用いられてきたが、最近の研究において硬組織に対して石灰化促進作用があることが報告された。そこで、スタチン類を歯髄の硬組織形成に応用することを目的として以下の実験を行った。【実験方法】ラット上顎切歯歯髄細胞を12穴、24穴プレートに播種し、アスコルビン酸、B-グリセロリン酸を含むE-MEM培地にて培養を行った。試薬はシンバスタチン(和光純薬)1.0 x 10-6M,2.0 x 10-6M,5.0 x10-6M,0 X 10-6M濃度(対照群)に調整し、培養細胞がコンフルエント後、実験期間中作用させた。解析は7、14日後石灰化のマーカーであるアルカリフォスファターゼ(ALP)活性について計測を行い、14日目にフォンコッサ染色により石灰化結節の数と面積について計測した。【結果】実験開始7日目より、ALP活性はシンバスタチンにより対照群と比較して有意に増加した。また、14日目においてもALP活性はシンバスタチン群で上昇し、その効果は2.0 X 10-6M濃度で最高であった。ラット歯髄細胞は10日ぐらいから対象群において石灰化結節が認められた。フォンコッサ染色された石灰化結節については個数、面積においてシンバスタチン投与群において、有意に上昇した。【考察】歯髄は間葉系由来の多様な細胞の集合組織であり、硬組織形成に関与する細胞も含まれているが、石灰化能に関する実験系は少ない。今回用いた歯髄培養法では、細胞のALP活性が高く、石灰化結節も認められるため、歯髄細胞の石灰化能に関する研究に適していると思われる。今回の実験結果からシンバスタチンによりALP活性が濃度依存的に上昇し、石灰化結節も増加したことから、シンバスタチンは歯髄細胞に対して硬組織形成亢進作用があることが示峻された。現在、硬組織形成に関与すると思われる遺伝子について、分子生物学的手法を用いて検索中である。

ラット歯髄細胞は3,000cells/cm^2の密度で播種し、10%ウシ胎児血清添加EMEM培地にアスコルビン酸(50μg/ml)、β-グリセロリン酸(2mM)を添加した培地にて培養した。その後コンフルエントに達した4日目から上記培地にスタチン製剤であるシンバスタチンを1、2、5μMの濃度となるよう調整した培地に交換し、最長15日間培養を行った。シンバスタチンによる歯髄細胞への作用を調べるために、培養10日目に(1)ALP活性を測定し、(2)RT-PCR法にて骨基質蛋白であるオステオカルシン(OCN)及び骨形成因子BMP-2のmRNAの発現を調べた。(3)培養14日目に形成される石灰化結節の面積をvon Kossa染色することにより測定した。[結果](1)シンバスタチンはALP活性を濃度依存的に促進した。(2)シンバスタチンはOCNおよびBMP-2のmRNA発現を増強した。(3)シンバスタチンは高濃度添加実験群において石灰化結節形成を促進した。[結論]スタチンはラット歯髄細胞のBN形成を促進し、その過程でALP活性およびOCN、BMP-2の発現促進が認められた。このことから、スタチンには歯髄細胞の硬組織形成能を誘導する作用があることが示唆された。
土壌微生物が環境修復・浄化と植物養分循環に果たす役割

近代農業では肥料や農薬の多用により、自然環境や生態系が破壊され農作物が汚染され深刻な問題が生じている。そこで自然生態系と調和しながら持続的に行われる農業技術の開発や土壌微生物を利用した環境浄化や修復技術が注目されている。本研究はこれらの問題解明に実践的に取組んでいる日英との土壌微生物学者が協力して、土壌中の微生物バイオマスが養分循環と環境浄化・修復に果たす役割を共通の手法で総合的に解決し、持続的農業システムに対する具体的な提言を行うことを目的とする。そこで、平成13年6月12日から7月7日に、英国からDr. P. Brookes及びProf. Dr. A. G. O'Donnellが来日して、会議及び国内の研究者との交流を行った。その結果、土壤中で物質循環を担っている微生物バイオマスの果たす役割を定量的かつ総合的に解明する共通の認識を再度確認した。環境汚染の浄化及び修復技術を相互の協力により、新規技術開発ができた。次いで、本年度は昨年に引続き、相互の情報交換及び共通認識の再確認んため、次ぎの述べることを実施した。即ち、英国のロザムステット研究所で、平成13年9月24日から26日の3日間、日本から3名(金澤、河野、高木)出席して英国側と会議をもった。さらに、本研究の成果を上げるため、ニューキャッスル(Prof. D. O'Dnnell)、コベントリー(Prof. Dr. P. Harris)を訪れて、研究成果の確認を行い、研究成果の発表と纏めの最終確認した。そこで自然生態系と調和しながら持続的に行える農業技術の開発や土壌微生物を利用した環境浄化や修復技術が注目されている。本研究はこれらの問題解明に実践的に取組んでいる日英の土壌微生物学者が協力して、土壌中の微生物バイオマスが養分循環と環境浄化・修復に果たす役割を共通の手法で総合的に解析し、持続的農業システムに対する具体的提言を行うことを目的とする。そこで、本年度は研究開始の年度でもあるので相互の情報の交換および共通の認識を得るために次に述べることを実施した。即ち、英国のロザムステット試験場で、平成11年9月2324日の2日間、日本から5名(金澤、丸本、犬伏、河野、高木)出席して英国側と会議を持った。さらに、本研究成果の実を挙げるために会議の前後手分けして英国国内及びドイツの情報収集を行った。次いで、平成12年2月1718日に英国からDr.P.Brookesが来日して、会議を持った。その結果、土壌中で物質循環を行っている微生物バイオマスの果たす役割を定量的かつ総合的に解明するとの共通認識を具体的に確認した。次いで、その循環を制御している諸因子を検討し、環境汚染の浄化を司る共通手段の確立の基本的な合意ができた。本研究はこれらの問題解明に実践的に取組んでいる日英どの土壌微生物学者が協力して、土壌中の微生物バイオマスが養分循環と環境浄化・修復に果す役割を共通の手法で総合的に解決し、持続的農業システムに対する具体的な提言を行うことを目的とする。そこで、本年度は昨年に引続き、相互の情報交換および共通認識を得るために次に述べることを実施した。即ち、英国のロザムステット試験所で、平成12年7月19から22日の4日間、日本から2名(金澤、高木)出席して英国側と会議を行った。さらに、本研究成果の実を挙げるため、ドイツで情報収集を行った。次いで、平成12年11月12日から18に、英国からDr.P.Brookes、およびDr.J.C.Harrisが来日して、会議および国内の研究者との交流をおこなった。

その結果、土壌中で物質循環を担っている微生物バイオマスの果す役割を定量的かつ総合的に解明する共通の認識を再度確認した。環境汚染の浄化および修復技術を相互の協力により、新規技術開発を実施することの合意ができた。近代農業では肥料や農薬の多用により、自然環境や生態系が破壊され農作物が汚染され深刻な問題が生じている。そこで自然生態系と調和しながら持続的に行われる農業技術の開発や土壊微生物を利用した環境浄化や修復技術が注目されている。本研究はこれらの問題解明に実践的に取組んでいる日英との土壌微生物学者が協力して、土壌中の微生物バイオマスが養分循環と環境浄化・修復に果たす役割を共通の手法で総合的に解決し、持続的農業システムに対する具体的な提言を行うことを目的とする。そこで、平成13年6月12日から7月7日に、英国からDr.P.Brookes及びProf.Dr.A.G.O'Donnellが来日して、会議及び国内の研究者との交流を行った。その結果、土壌中で物質循環を担っている微生物バイオマスの果たす役割を定量的かつ総合的に解明する共通の認識を再度確認した。環境汚染の浄化及び修復技術を相互の協力により、新規技術開発ができた。次いで、本年度は昨年に引続き、相互の情報交換及び共通認識の再確認んため、次ぎの述べることを実施した。即ち、英国のロザムステット研究所で、平成13年9月24日から26日の3日間、日本から3名(金澤、河野、高木)出席して英国側と会議をもった。さらに、本研究の成果を上げるため、ニューキャッスル(Prof.Dr.O'Dnnell)、コベントリ-(Prof.Dr.P.Harris)を訪れて、研究成果の確認を行い、研究成果の発表と纏めの最終確認した。
超高分解能スピン分解光電子分光装置の開発とトポロジカル絶縁体の微細電子構造の研究

昨年度の研究実施状況として大きく分けて「スピン検出器の高効率・高安定化」、「トポロジカル絶縁体薄膜の電子状態の膜厚依存性の観測」の以上2点が挙げられる。以降ではこの2点について概要を示す。1年目には、高分解能スピン分解光電子分光装置の開発を行い、スピン分解時のエネルギー分解能として5 meVの高分解能化を達成したがVLEED型スピン分析器の強磁性薄膜ターゲットの作製および磁化反転機構の改良により、高効率・高安定で動作するスピン分解測定が可能となった。MgO上の鉄薄膜の作製条件を調整することで高品質なターゲットが得られた。排気系の強化及び重点的なベーキングによりVLEED測定槽の高真空化を達成した。走査毎に強磁性薄膜ターゲットの磁化反転を可能とするシステムを構築した。標準試料としてビスマス薄膜を用いてスピン分解ARPES測定を行い、有効シャーマン関数として0.14の、高効率かつ高安定で動作するスピン検出器を実現した。建設した装置を用いてトポロジカル絶縁体Bi2Se3薄膜の電子状態の層数依存性について系統的に測定して、トポロジカル相転移や次元性の変化に伴う電子状態を観測した。量子井戸構造の準位が膜厚によって変動することで二次元のトポロジカル絶縁体-通常の絶縁体間の相転移が理論的に予測されているため、層数を制御させて作製した薄膜のARPES測定を行った。その結果、相転移に伴う変化を示唆する価電子帯の電子状態の変化を観測した。さらに厚い層数では二次元-三次元のクロスオーバーを示唆するディラック錐同士の混成-非混成の変化を観測した。27年度が最終年度であるため、記入しない。超高分解能スピン分解光電子分光装置の開発の鍵となるVLEED型スピン検出器と電子偏向器を製作し、電子エネルギー分析器と接続してスピン分解測定システムを構築した。分解能を下げる要因である、漏洩磁場をミューメタルシールドにより遮蔽し、また検出器内部の電極表面処理を行った。また、ターゲット位置に電子ビームが収束するように、電子偏向器の位置や電子レンズパラメータを最適化した。装置建設・改良と並行して、強磁性体薄膜ターゲットの作成を行った。MgO上に鉄薄膜を作成し酸素処理を施した薄膜をターゲットとして用いることで、高スピン検出効率をもち、かつ真空中で二週間以上の安定なターゲットとして使用できることを見出した。VLEED検出器に強磁性体薄膜ターゲットを組み込み、標準試料としてAuのスピン分解ARPES測定を行い、スピン分解時の分解能を評価し、5meVの高分解能化が実現した。電子状態の研究については、建設した超高分解能スピン分解光電子分光装置を用いてトポロジカル絶縁体Bi2Se3薄膜のバンド構造、フェルミ面を決定することに成功した。また、薄膜の層数を厚い領域から薄い領域まで制御することで三次元トポロジカル絶縁体から二次元トポロジカル絶縁体へのクロスオーバーが期待されるため、膜厚を変化させた試料を作成し電子状態の決定を行った。薄い領域では表面と裏面に現れたディラックコーン同士が混成しギャップが開いていることを明らかにし、クロスオーバーに起因した電子状態の変化を観測した。本研究では、スピンに依存した電子状態を高精度で決定するために超高分解能スピン分解光電子分光装置の開発を行った。その結果、従来のスピン分析器と比較し測定の高効率化とエネルギー分解能の向上を実現した。またトポロジカル絶縁体薄膜の作成に成功したので、完成した装置を用いて膜厚に依存した微細なスピン構造の変化を観測・議論することが可能となったため順調に進展していると考えられる。

いくつかの物質・厚さ・表面処理を施した薄膜を作成し、研究室所有のモット検出器を用いて評価を行い、高スピン検出効率をもち、かつ真空中で長時間安定なターゲットの作成条件を見出す。最終的にスピン分解時の分解能として1 meVを目指す。完成した装置を用いて、トポロジカルクリスタル絶縁体の超高分解能スピン分解測定を行い、結晶面に依存した表面電子状態のフェルミ面形状や、ディラック錐の波数位置、スピン偏極度を完全決定し、その特異な物性と電子状態の関係を明らかにする。真空槽内で試料に一軸圧力を印加できる機構を製作し、圧力によってバルクバンドギャップを制御してトポロジカル-非トポロジカル量子相転移を引き起こし、その際の表面電子状態やスピン偏極度とバルクバンドギャップの大きさの圧力依存性について明らかにする。さらに、鏡映対称性によって保護された表面状態をもつトポロジカルクリスタル絶縁体SnTeにおいて、圧力印加により鏡映対称面数を二枚から一枚に変化させ、その際ディラック錐の数が四つから二つに変化するかどうかを観測し、圧力による表面状態のキャリア制御の可能性について研究する。また、トポロジカルクリスタル絶縁体SnTeをベースとした新規超伝導体(In, Sn)Teのスピン分解ARPESを行い、特異な超伝導電子状態とスピン偏極ベクトルの関係について明らかにし、この物質が結晶のもつ鏡映対称性に立脚したトポロジカルミラー超伝導体の可能性を検証する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒューマノイドの構成要素解析に基づく身体構造構成法の解明と全身動作制御への応用

ヒューマノイドは人の身体構造に適した環境で人の代わりに様々なタスクを行える身体動作機能が求められるが,従来研究では求められる多数の動作機能を一つの身体構造に統合できないという課題があった.本研究では身体構成要素のモデル化と性能の定量化に基づいたヒューマノイドの身体構造の解析と設計により,要求される動作機能(特に人と同程度の関節のトルク追従性・角度追従性・出力/重量比)を達成できるヒューマノイドの身体構造の構成法を明らかにする.さらに実際に設計・製作したヒューマノイドを用いて従来のヒューマノイドで不得手とされる動的な動作や環境と多点で多様に接触する動作を達成できるような全身動作制御法を解明する.ヒューマノイドは人の身体構造に適した環境で人の代わりに様々なタスクを行える身体動作機能が求められるが,従来研究では求められる多数の動作機能を一つの身体構造に統合できないという課題があった.本研究では身体構成要素のモデル化と性能の定量化に基づいたヒューマノイドの身体構造の解析と設計により,要求される動作機能(特に人と同程度の関節のトルク追従性・角度追従性・出力/重量比)を達成できるヒューマノイドの身体構造の構成法を明らかにする.さらに実際に設計・製作したヒューマノイドを用いて従来のヒューマノイドで不得手とされる動的な動作や環境と多点で多様に接触する動作を達成できるような全身動作制御法を解明する.
局所樹状細胞によるアトピー性皮膚炎病熊制御の分子機構

アトピー性皮膚炎(AD)におけるTh2優位な免疫応答の開始を規定する分子機序は明確ではない。本研究ではAD皮膚局所の樹状細胞(DC)による免疫制御機構を明らかにすることを目標とした。その端緒として昨年度、tape strippingとアレルゲン(OVA)経皮感作を基調とするADモデルを用いて皮膚局所DCサブセットの検出系を確立した。更に本モデルの感作24時間後にリンパ節(LN)に遊走したOVA-loadedDCの殆どがmyeloid DCである一方でLangerhans細胞を含まないこと、またそれらが比較的未成熟な分化状態を維持したままであることを示した。本年度は、OVA感作24時間後におけるLN DCの抗原提示能とTh2skevVing能を調べた。まずOVA感作DC刺激に伴うT細胞応答を確かめたところ、対照のLNや脾臓由来の初代DC、あるいはsaliRe感作DC刺激と同等のT細胞活性化を認めた。続いて本系でのT細胞priming後にanti-CD3lanti-CD28抗体にて再刺激した際のサイトカイン産生を調べたところ、予想外にもOVA感作DC刺激によるIL-4/IFN-y産生が共に著しく減退していることが判明した。同様の結果は対照のsaline感作DC刺激下においても認められた。以上の結果から、経皮感作24時間後のLNDCにはTh2 skewing能が認められないこと、更にtape strippingによるmechanica linjuryがDCのinstructive phenotypeを変調させている可能性が推察された。今後は経皮感作後のどの時期のDCがTh2 skeWing能を示すのかを追跡すると共に、当該責任DCサブセットを同定すべく更に解析を進めたい。また感作直後のLNDCがThl1Th2以外のヘルパーT細胞サブセットを誘導する可能性についても検証する予定である。本年度では、アレルゲン経皮感作を基調とするアトビー性皮膚炎(AD)モデルにおける局所樹状細胞(DC)サブセットの検出および機能検定系を確立することを目指した。まず、従来in vivoプライミングされたDCの追跡に用いられる蛍光(FITC)標識抗原(FITC-OVA)を用いて経皮感作を行い、24時間後に皮膚所属リンパ節に遊走したFITC^+CD11c^+ DCをFACSにて検出したところ、その割合は2%前後と低い上に蛍光シグナルも弱く、本ADモデルにおける皮膚局所DCを追跡する上でFITCは不向きであることが判明した。そこで用いる標識色素など感作諸条件に検討を加えた結果、光安定性に優れたAlexaFluor 488標識OVAを用いて再現よく当該Alexa^+CD11c^+ DCを検出できる条件を確立できた。本系にて、経皮感作24時間後には所属リンパ節DCのうち、実に約15%もの細胞がAlexa^+となっていることがわかった。続いて本ADモデルの感作初期におけるAlexa^+ DC遊走の経時変化を追跡したところ、アレルゲン感作12時間後にはその割合がピークに達することが明らかとなり、72時間後においても当該DCの検出が充分可能であった。感作24時間後におけるリンパ節Alexa^+ DCサブセットを粗分類した結果、大半がCD11b^+ミエロイド系DCであること、一方興味深いことに、その中に、表皮の主要DCであるCD207^+ランゲルハンス細胞が全く含まれていないことが判明した。更に本Alexa^+ DCのCD86陽性率は6-7割程度に留まっており、顕著な割合の皮膚局所DCがアレルゲンを取り込みながらも、未成熟な分化状態を保ったまま所属リンパ節へと遊走してきている可能性が示唆された。
初期日本近代哲学における「無」の思想の研究(解釈学的存在論の観点から)

本研究は、初期日本近代哲学の西田哲学に代表される「無」の概念が、解釈学的に地平融合、影響作用史的過程を踏まえた西洋哲学の概念的衣装を纏うことによってこそ日常的に積極的意味を持つ必然性を考察することを試みた。それは無という概念の我々日本における位置の独自性の確認になると共に、無の普遍的存在様態の解明にもつながるのであって、ハイデガーとガダマーに学んで開発した解釈学的存在論を応用する試みでもある。本研究は、解釈学的存在論の方法を深め、明確化しながら進められたために、当初予定されていた初期日本近代哲学という歴史的概念の検討は十分に行われなかった。むしろ、この研究は初期日本近代哲学の採用した「無」の哲学という立場が西洋哲学の解釈学的哲学の中からある必然性を持って出来したということを理論的に深めるという思弁的側面のみについて行われた。それは萌芽的研究という当初の申請領域の性格上やむを得なかった。第1章の論文では、日本近代哲学が西洋哲学と日本思想の伝統が出会ったときに経験した地平融合のあり方を解釈学的に考察した。第2章では、地平融合に際しては無の概念が不可欠の要素として要請されることを明らかにした。第3章では、西洋哲学の無の概念がハイデガー哲学によって限界に達し、西田哲学の無の概念がそれを凌駕がする可能性を持つこと、しかし、一方では、西田哲学も解釈学的存在論によってさらに高次の存在概念によって捉え返される必然性があることを明らかにした。第4章では、地平融合に伴う痛みの問題を論じ、痛みを死の問題から無の自覚につなげ、「無」の哲学が存在論に必然であること、それが同時に解釈学的に行わなければならないこと、「無」の哲学を持つ我々の地平に優位性のあることが論じられる。総じて、日本近代哲学に於ける「無」の思想は決して単に反西洋的であったり、日本の伝統思想の流れの結果であったりするだけではない。それは解釈学的存在論の立場からすれば、そもそも存在論として必然的に出来するべくして生じたと言えるのである。明治期の日本の哲学思想がアカデミズム、民間を問わず、無の概念をどのように評価していたか、ヨーロッパ哲学の無を単なる否定と見る存在の論理をどのように評価したかを調べなければならない。まず今年度は交付された研究費を使って、これらに関する資料を収集することに努めた。その結果、初期の日本哲学者、在野の思想家たちを集めた叢書、西田幾多郎と同時代の哲学者、思想家の全集などが古書店において見つけられ、購入された。また、東京大学、東北大学、京都大学の旧帝国大学の図書館に対し調査旅行を実施し初期の諸帝国大学の哲学教授たちの西洋哲学を伝えた姿勢を、当時の外国人教師の動向をも含めて、伺える史料を探した。その一方、解釈学的存在論の観点を確立するための研究にも取り組んだ。そして、生の動態的性格をそのものに即して解明しようとする、解釈学的哲学の存在論として可能性を、無の概念を積極的な内容を持つものとして捉え返すことによって、西田哲学を通して見直す論文を所属学科紀要に発表した。また、西洋哲学の中での解釈学理論を代表する哲学者のハイデガ-が中期の著作で論じる無の概念と、西田の日本的無の概念を解釈学の方法論の中に位置付けつつ比較して、西田の無の概念の優位性と限界とを明らかにした研究発表をも行った。

これは来年度中に印刷される予定である。来年度は、今年度に収集された資料による分析と考察を重ね、日本の思想的伝統という地平と西洋哲学という地平との融合の具体的姿が、西田が構築した哲学のキーワードである無という場所において明かになってくる見通しである。本年度は、昨年度に引き続き初期日本哲学界の動向をうかがわせる資料収集を続けた。そのために、京都大学、石川県宇ノ気町西田幾多郎記念館、東京大学図書館を訪れ、西田の蔵書、読書傾向などを調べた。特に西田における漢学的教養と人生問題に関する西洋哲学的感心との接点が注目された。これが地平に依拠しつつ生きる時代を理解しながらそれを適用して時代に影響を与えるという影響作用史の日本近代哲学発展史における具体的姿である。それを明らかにするために、解釈学理論と無の関係についての研究を進めた。今年度は特に、解釈学理論そのものに属する無の理論への転化可能性を追求した。それが「無としての地平」というテーマである。日本近代哲学が西洋哲学の受容によって西田哲学、京都学派に至る無の理論を確立した過程を解釈学的に説明するため、解釈学理論も無の理論を取り込んでいなければならない。さもないと日本近代哲学を内在的に捉え直すことにならないからである。解釈学的無の論理の代表者はハイデガ-だが、前年度の研究を受け、今年度はハイデガ-が十分自身で語れなかった無の生起、無が無として現れること(Nichten)の概念を使って、解釈学的経験の制約である地平が単に存在者として現存在の存在の制約であるばかりでなく、無として生起するもの(Nichtendes)として存在者を制約することを明らかにした。その意味で存在者は理解されたものとして単に存在者であるのではなく、無として生起するもの(無者)でもある。解釈学が存在者を無者としても捉え、現存在の動態的世界が半ば存在者、半ば無者であるならば、日本近代哲学の無の論理は絶対弁証法などという独自の論理衣装をまとう必要がなく、解釈学に翻訳され得ると言える。来年度は、具体的に明治期の近代化の過程で西洋哲学がどの様に日本の精神風土という地平の上に受容され、西洋哲学が自覚することのなかった「無としての地平」を自覚することができたのか、その理由を明らかにしたい。本年度も、初期日本近代哲学の資料収集をした。その上で、西周、井上円了らの初期日本近代哲学者たちが西洋哲学の形面上学的性格を、西洋哲学輸入の初期の段階からきちんと見極めていたことを確認した。周知の通り、それまでの日本思想史には、ギリシャ起源の哲学のような形面上学は存在しない。例えば、井上円了が「形質なきものの学」を哲学と呼んでいるが、どこまでそれの「正しい」理解ができていたかは推測困難である。ただ、西周が哲学という用語を西洋における東洋の儒学に相当するものとして使用したという事実、また、明治の哲学界、あるいは哲学的論壇において論理、道徳、宗教等が、伝統的思想、宗教界からの批判をも念頭に置きつつ中心的位置を占めていたことは、形質なき形面上的存在者が人の生き方との関連で理解される傾向があったことを意味することは疑えない。言いかえるとそれは人生を導く何らかの「超越」として実感されていたと言える。それが無形の超越として、結局形面上学的究極実態である無として哲学的に純化される過程には、明治の西洋的教養を積み始めた知識人特有の自我、主体の自覚が重要な役割を果したと考えられる。
周閉経期女性における男性ホルモンの果たす役割についての検討

周閉経期女性における中性脂肪やHDL-Cなどの脂質代謝の変化および血圧の変化には,エストロゲンだけではなく,遊離テストステロンやbioavailableテストステロンを含め男性ホルモンが関与している可能性が示唆された。また,周閉経期においてアディポネクチンやレプチンはU字型や逆U字型パターンを示し,これらの変化にテストステロンが関与していることが明らかとなった。さらに,周閉経期女性においてホルモン補充療法を施行した場合,経口投与,経皮投与いずれのレジュメにおいてもDHEA-Sの有意な低下がみられ,エストロゲンは視床下部・下垂体・副腎系に関与していることが示された。1.横断的検討として、のべ1161例の女性を対象に周閉経期を月経状況とFSHレベルから7群に細分化し、男性ホルモンを中心とする内分泌パラメーター(テストステロン、DHEA-S、SHBG、LH、FSH、エストラジオール)、脂質代謝および骨代謝パラメーター、肝機能、腎機能などの動態を明らかにした。脂質代謝パラメーターおよび骨代謝パラメーターは、一すべて閉経後になってから変化するのではなく、変化を示す時期に違いがみられることが明らかとなった。2.インスリン抵抗性関連因子のうち、アディポネクチンは周閉経期にU字型を示し、時期によってはテストステロンと逆の相関を示した。このことは高分子アディポネクチンについても同様の傾向であった。3.骨代謝関連因子として、スクレロスチンに焦点をおいて測定した。キット間の差がみられることから、測定キットを変えて妥当性を検証した。これまでに得られた結果から、スクレロスチン周閉経期の初期に一過性の増加を示したが、その後は大きく変化しなかった。4.両側卵巣摘出前後の状態を周閉経期と比較して動脈硬化関連パラメーターであるIL-8、MCP-1、IL-7の動態を測定し、現在男性ホルモンの変化との関係について解析中である。5. HRTによる男性ホルモンの変化として、DHEA-S、テストステロン、遊離テストステロン、SHBGの動態を検討した結果、DHEA-Sが低下する可能性がみられた。レジメンによる比較では、経口結合型エストロゲン(CEE)ならびに経口エストラジオール(E2)はいずれも投与3ヵ月後にSHBGは増加し、その後はほぼ一定であった。一方、経皮E2については有意な変化がみられなかった。また、経口でのSHBGの変化はアンチトロンビンIII(ATIII)の低下と有意な関連を示したが、経皮E2ではSHBGの変化はみられないがATIIIは低下した。これらの変化は男性ホルモンの変化と関連しなかった。ホルモン補充療法(HRT)中の男性ホルモンの変化について、経口群ではDHEA-Sは有意に低下し、SHBGは有意に増加し、bioavailable T (bT)は低下する傾向を認めた。経皮群では、DHEA-Sは有意に低下し、総テストステロン(TT)およびbTは低下する傾向を認めたことから、投与ルートの差によって男性ホルモンの動態に違いがみられることが明らかとなった。男性ホルモンと脂質・糖代謝については、free T (fT)およびbTは収縮期および拡張期血圧ともに有意な正の相関を認め、TT、fT、bTは中性脂肪と有意な正の相関、HDL-Cと有意な負の相関を認め、周閉経期女性における脂質代謝や血圧の変化にはTT、fT、bTが関係し、エストロゲンだけではなく、テストステロンも関与している可能性が示唆された。また、周閉経期におけるレプチンの動態を検討し,レプチンは希発月経の段階でピークを示したのち閉経後は低下し,fTやbTと有意な正の相関関係、SHBGと有意な負の相関関係を示した。周閉経期におけるhigh androgenicityとレプチンとの間に何らかの関係を有することが明らかとなった。骨代謝に関係するスクレロスチンは月経が不規則となった段階ですでに増加し,閉経後もさらに増加し、骨形成抑制作用のあるスクレロスチンがこの時期に増加していることが相対的な骨形成低下を引き起こし,骨密度低下に関係している可能性が考えられた。周閉経期における肝機能の変化については、ASTとALTは周閉経期で異なる動態を示し,メタボリック症候群と関連するとされるAST/ALT比は不規則月経の段階で低く,その変化のパターンは中性脂肪と逆であった.AST, ALT, AST/ALT比からみると、メタボリック症候群の発症はすでに周閉経期の時期から関与している可能性が示された。生殖内分泌学1.研究実施計画にそって、横断的研究について周閉経期の各対象者の数に偏りがみられるものの対象女性のリクルートは順調に行われており、測定も順調に行われている。ただし、スクレロスチンの測定については、キット間で測定値にばらつきがみられたことから、同一検体で測定するなど妥当性を検証するために時間とキットを要している。

当初は、Uscnのキットで測定していたが、再現性に乏しく、またcoefficient variation(CV)も大きかったことから、現在はBiomedicaのキットに変更して測定を行っている。Biomedicaのキットを用いた結果では再現性も良く、CVも数%であることから本キットで検討することとし、現在測定を開始している。2.両側卵巣摘出前後での女性のリクルートについては、もともと両側卵巣摘出術をうける症例が多くないことから、少し時間を要している。3.ホルモン補充療法(HRT)による検討については、HRTを必要とする女性が多くないこと、本邦女性は症状があってもHRTに対して消極的であることから、対象者のリクルートに時間を要している。しかし、全体的には本研究はおおむね順調に進展していると思われる。1.横断的研究について解析に必要な症例数が確保できた段階で、男性ホルモンとの関係を検討するための解析を行う。両側卵巣摘出前後女性ならびにHRTを施行する女性については症例のリクルートに努め、測定についても順次行う。また、周閉経期女性ならびに両側卵巣摘出前後女性において、縦断的検討を行う。2. HRT施行による種々のパラメーターについて、レジメン毎の検討を行う。特に、経口CEEと経口estradiolとの違い、経口estradiolと経皮estradiolとの違い、通常量と低用量といった投与量による違いに焦点をおいて検討し、男性ホルモンとの関連を検討する。3.周閉経期におけるIL-8、MCP-1、IL-7の変化について、男性ホルモンの変化との関連について検討する。4.乳癌治療に用いられるアロマターぜ阻害剤やタモキシフェンについて、自然閉経と同様にエストロゲンは低下するが、男性ホルモンの動態について検討し、脂質や糖代謝パラメーターや骨代謝パラメーターとの関係を明らかにする。5.基礎研究として、成熟期のメスラットを用いてTやDHEA-Sを種々の濃度で投与し、血管内皮におけるMCP-1やIL-8mRNAの発現レベルを検討する。
人工変異により高度に活性化されたP450導入酵母による毒物特異的分子変換システム

NO合成酵素のアゾ色素分解反応を調べた。人工的に合成されたアゾ化合物は繊維産業、食品、化粧品など多くの分野に利用されている。しかし、いくつかのアゾ化合物は安定で分解し難く、環境汚染物質になっている。又、ジメチルアミノアゾベンゼンなどは体内で還元されるとラジカルが生成し、それがDNAと相互作用して強い発ガン活性を示す。我々は、脳において重要な働きをする一酸化窒素(NO)を合成する酵素、一酸化窒素合成酵素(NOS)、がアゾ化合物を分解する可能性を調べた。電子吸収スペクトルでメチルレッドのアゾの吸収を追跡した。メチルレッドのアゾの440nm付近の吸収スペクトルはNOS/NADPH/Ca^<2+>カルモデュリンを添加することにより急速にその強度が減少した。この生成物をガスクロマトグラフィー質量分析計を用いて同定した所、メチルレッドのアゾ結合が分解してできる化合物ジメチルフェニレンヂアミンが検出された。このことより、NOSはメチルレッドのアゾ結合を分解し、その回転数は1分当たり130であると評価された。このNOSによるアゾ分解反応はNADPH,Ca^<2+>,カルモデュリンのどれが欠けても進行しなかった。又、ヘムへの阻害剤であるシアンを添加しても反応は影響されなかったが、フラビンの阻害剤であるジフェニレニアイオドニウムを添加すると反応は完全に阻害された。このことより、アゾの分解に必要な電子はNADPH還元酵素ドメインから到達することが示唆された。このことは、ヘムドメイン及び還元酵素ドメインのいくつかの変異体を用いても確かめられた。さらに、電子共鳴スピンスペクトルを用いて、メチルレッドのアゾ還元に伴って生成する窒素ラジカルを検出することが出来た。1.ラット肝臓由来のシトクロムP4501A2のcDNAをパン酵母であるSaccharomyces cerevisiaeに導入した。このパン酵母が環境汚染の主な原因になっているトリクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタンなどハロエタン類を分解する能力があるかを調べた。その結果、かなりの高い効率で分解することが明らかになった。又、酵母破砕液であるミクロゾーム分画は酵母自身よりも高い反応効率をしめした。多くの反応は還元的脱ハロゲン化反応であり、酸素がない条件下の方が高い反応活性をしめした。2.シトクロムP4501A2の分子表面及び活性部位と推定される部位に存在するアミノ酸を他のアミノ酸へ変換した変異体を含むパン酵母を、各種ハロエタン類の還元的脱ハロゲン化に適用した所、いくつかの変異体ではその活性が野生型の20倍にも達することが明らかになった。3.シトクロムP4501A2の精製した変異体を用いて、還元的脱ハロゲン化反応を詳細に調べた。アルコール反応系への添加により反応活性は40倍にも増加した。又、重水を添加したり、pHを変化させると反応活性が大きく変化した。これらの結果より、反応活性場におけるプロトンの寄与が大きいことが示唆された。4.環境汚染物質の一つであるアゾ色素の分解にはシトクロムP4501A2は有用ではなく、むしろNADPH-シトクロムP450還元酵素が極めて効率良くアゾ色素を分解することが明らかになった。ハロエタン、PCBなど化学発癌を引き起こす環境汚染物質を代謝、解毒するために、遺伝子工学的手法を用いて、薬物、毒物の代謝を司るネズミ肝臓P4501A2をパン酵母に発現させた。P4501A2の野生型は酸素が少ない条件下でヘキサクロロエタンの脱塩素化を効率良く触媒した。

主生成物は脱離反応でできたテトラクロロエチレンと置換反応でできたペンタクロロエタンであった。Vmax値は1.3min-1であり、これはNADPH酸化速度と同じであった。P4501A2のヘム活性部位に存在すると推定され、P450すべてに良く保存されたThr319をAlaに変異した変異体が、ヘキサクロロエタンの脱塩素化をどう触媒するかを調べた。その結果、酸素が存在しない条件下での再構成系の実験では、ヘキサクロロエタンの脱塩素化のVmax値は12であり、野生型のそれに比較して9倍もの上昇が観測された。このThr319Ala変異は脱離反応生成物/置換反応生成物の比を5倍上昇させた。さらに、興味あることには、NADPH酸化速度は野生型に比較して2倍程度しか上昇していなく、反応に利用された電子が再利用されている可能性が示唆された。P4501A2の野生型の反応速度は鎖状アルコールを添加することにより、22倍もの著しい上昇が観測された。又、生成物の構成比も著しく変化した。これらの結果より、本系がハロエタンの脱塩素化に利用できる可能性が示唆された。ハロエタン、PCBなど化学発癌を引き起こす環境汚染物質を代謝、解毒するために、遺伝子工学的手法を用いて、脂肪酸を代謝し、薬物、毒物の代謝を司るネズミ肝臓P4501A2に類似した活性部位を保持したBacillus megaterium由来のP450BM3の酸化反応ドメインと、ネズミ脳由来の一酸化窒素合成酵素(NOS)の還元酵素ドメインより構成されるキメラ酵素を大腸菌に発現させた。このキメラ酵素の反応のon/offをカルシウム/カルモデュリンの添加/除去で調節しようとする試みである。このキメラ酵素は低スピン型として精製された。本来の基質であるアラキドン酸の添加により高スピン型に変化し、その解離定数は5μMであり、もとのP450BM3への結合力とは差がなかった。しかし、パルメチル酸やラウリル酸はキメラ酵素には結合しなく、P450BM3で見られなかった基質選択性がキメラ酵素では観測された。カルシウム/カルモデュリンの添加により、NOSではチトクロムc還元速度は10倍増加するが、キメラ酵素の場合5倍増加した。プテリン又はカルシウム/カルモデユリンの添加によりNADPH酸化速度は増加した。NADPH添加によるヘムの還元速度はアラキドン酸の存在下、存在しない場合よりも増加した。以上の結果は、この新しく構築されたキメラ酵素では、環境汚染物質の代謝、解毒に関係するNADPHからの電子伝達が、カルシウム/カルモデュリンで制御されるkとが見い出された。本系がハロエタンの脱塩素化に利用できる可能性が示唆された。NO合成酵素のアゾ色素分解反応を調べた。人工的に合成されたアゾ化合物は繊維産業、食品、化粧品など多くの分野に利用されている。しかし、いくつかのアゾ化合物は安定で分解し難く、環境汚染物質になっている。又、ジメチルアミノアゾベンゼンなどは体内で還元されるとラジカルが生成し、それがDNAと相互作用して強い発ガン活性を示す。我々は、脳において重要な働きをする一酸化窒素(NO)を合成する酵素、一酸化窒素合成酵素(NOS)、がアゾ化合物を分解する可能性を調べた。電子吸収スペクトルでメチルレッドのアゾの吸収を追跡した。
構造制御した有機強誘電体薄膜によるフレキシブル焦電型赤外線センサの創成

焦電型赤外線センサの感度向上には、赤外線感受部の低熱容量化により、熱の逃げを抑える手法が有効的である。本研究では、低温成膜が可能な有機強誘電体を用いることで、低熱容量なフィルム基板上への成膜を可能としてきた。数十μm膜厚のフィルム基板上に有機強誘電体薄膜を形成することで、基板材料・センサ部ともに低熱容量であり、有機材料の特徴でもあるフレキシブルなセンサ開発を行ってきた。しかし、基板への熱拡散による感度、応答性の低下を完全に抑えるまでには至っておらず、さらなる基板フィルム膜厚の薄膜化による感度向上を目指すと同時に、特性を最大限に引き出すために基板を持たない自立構造の作製の検討を行った。焦電材料はスピンコートにて簡便に成膜可能なフッ化ビニリデンー三フッ化エチレン共重合体P(VDF/TrFE)を用いた。P(VDF/TrFE)スピンコート膜を剥離する手法により、膜厚100nm数μmの自立薄膜の作製手法を考案し、作製した自立薄膜素子におけるセンサ感度ぐ応答性を評価した。本年度は特に、薄膜化による影響を考察するため、シグナルだけでなくノイズの測定も行うことで、センサのS/N比の指標である比検出能D^*を評価した。フィルム基板(PEN:25μm)上に作製した素子と比較し、D^*において1桁以上の向上が見られた。素子部を自立薄膜とすることにより、赤外線感受部の熱容量を低減することで最大感度のみでなく、応答性も向上し、人感センサとして必要とされる1-10Hzの周波数帯域での大幅な感度向上に成功している。また、自立薄膜構造とすることで、単一の熱要素の仮定による考察が可能となり、応答性の指標となる熱時定数を見積もったところ、500nmの素子で0.013s、1200nmで0.026s、3500nmで0.085sと算出され、応答速度が膜厚に比例することを実証した。一般的には、シリコンのバックエッチング等の手法により、基板を薄膜化させることで、素子全体の熱容量を抑えて高感度化を実現している。焦電材料はスピンコートにて簡便に成膜可能なフッ化ビニリデン-三フッ化エチレン共重合体P(VDF/TrFE)を用いた。P(VDF/TrFE)スピンコート膜を剥離する手法により、膜厚100nm数μmの自立薄膜の作製手法を考案し、作製した自立薄膜素子におけるセンサ感度、応答性を評価した。フィルム基板(ポリエチレンナフタレートPEN:25μm)上に作製した素子のセンサ特性と比較すると、自立薄膜では全周波数域において電圧感度が高く、特に高周波側では1桁以上の感度向上が見られた。

また、自立薄膜構造とすることで、単一の熱要素の仮定による考察が可能となり、応答性の指標となる熱時定数を見積もったところ、500nmの素子で0.013s、1200nmで0.026s、3500nmで0.085sと算出され、応答速度が膜厚に比例することを実証した。焦電型赤外線センサの高感度化を目的として、センサ構造の最適化を行った。感度、応答性低下の原因であった基板への熱の逃げを最小にすべく、基板をもたない自立構造の作製手法を考案し、そのセンサ評価を行った。その結果、感度の大幅な向上だけでなく、人体検出に必要な110Hz帯における感度低下を抑えることにも成功し、当初の予定以上の成果を得ることができている。今後は、焦電係数の高いフッ化ビニリデン低分子量体(VDFオリゴマー)を焦電材料として用いることで、さらなる感度の向上を目指す。今までの研究にて、フッ化ビニリデン-三フッ化エチレン共重合体をテンプレートとしてVDFオリゴマーを成膜することで、分子の構造・配向制御、強誘電性の発現に成功している。その結果をもとに、VDFオリゴマー/P(VDF/TrFE)自立膜を作製することで、大幅な感度向上を目指す。