hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
糖尿病性心筋症の機能・形態画像による病態解明と治療効果に関する研究

糖尿病性心筋症(DMCM)の病因に心筋血流量が関与しているか否かを検討した。糖尿病例でLVEF<45%でDMCMと診断された5例、正常心機能例の糖尿病コントロール(DMc)12例を対象としてアンモニアPETを施行し、負荷・安静時心筋血流量(sMBF, rMBF),血流予備能(MFR)を測定した。また、心臓MRIからEDV, ESV,LVEFを測定した。DMCMのEDV, ESVはいずれもDMcに比べ有意に大、LVEFは有意に低値。sMBF、MFRは2群間で有意差なし。MFRは心機能との相関は無く、年齢と逆相関を示した。DMCMの病因として心筋血流量や血流予備能の関与はありそうもない。前年度の課題であった検者の被ばく低減に対する対策としてN13-アンモニアの投与時に周囲を遮蔽する鉛ブロックを作成し、実践に利用を開始した。心筋血流の定量評価を行うために前年度に引き続き正常ボランティアおよび糖尿病正常心機能患者(DM)を対象に安静時血流、アデノシン負荷(0.12mg/min x 6分間)の投与を行い、負荷時心筋血流を評価した。心筋血流はシーメンス社製の専用解析ソフトウェアを用いて解析した。前年度に施行した健常者を加えた3例の全健常者と糖尿病患者の結果を下記に示す。心筋血流は糖尿病患者ではMFR(心筋血流予備能)、corMFR(補正後心筋血流予備能)は正常者に比べ低下していた(症例が少なく統計処理は未施行)。また、全例において局所心筋血流のマップから均一な血流マップが得られた。糖尿病患者に施行された心臓MRI検査では全例で左室機能正常、ガドリニウム遅延造影は陰性であった。平成25年度は糖尿病コントロール(DMc) 10例、糖尿病性心筋症(DMCM)4例に対する検査を実施。全対象例DMc12例、DMCM5例について登録し、プロトコールに従い、アンモニアPET、心臓MRI検査を実施し解析を行った。[対象]糖尿病治療中(30-70歳)で、スクリーニングの心機能検査でLVEF<45%で冠動脈疾患を否定され、DMCMと診断された5例(57±12歳)、LVEF>50%以上の正常心機能例のDMc12例(58±10歳)を対象とした。[方法]アデノシン負荷、安静時アンモニアPETを施行し、負荷時心筋血流(sMBF),安静時血流(rMBF),血流予備能(sMBF/rMBF=MFR)を測定した。また、心臓MRIからEDV, ESV,LVEFを測定、造影による遅延造影像(LGE)の有無を検証した。[結果]2群間にBMI,糖尿病合併症数、糖尿病罹患年数、空腹時血糖値、LDL, HDL, TG, eGFR,高血圧合併率、高脂血症合併率に有意差を認めなかったが、HbA1cはDMc群でむしろ高値であった(6.88±0.72 vs. 8.90±4.41%; p=0.009)。MRIで測定されたDMCMのEDV, ESVはいずれもDMcに比べ有意に大、LVEFは有意に低値であった。LGEはDMCMで高率に認められた。sMBF、MFRは2群間で差を認めなかった(sMBF:2.54±0.50 vs. 2.20±0.77; rMBF: 0.86±0.16 vs. 0.87±0.17; MFR: 3.07±0.80 vs. 2.66±1.04)。MFRは心機能との相関は無く、年齢と逆相関を示した(p=0.02)。[結論]少数例の検討であるが、DMCMの原因として左室心筋血流量や血流予備能の関与は認められなかった。心筋血流PET検査を実施するためにN-13アンモニアの生成を試み、成功した。引き続き、心筋血流の定量評価を行うために正常ボランティアを対象に安静時血流、アデノシン負荷(0.12mg/min x 6分間)の投与を行い、負荷時心筋血流を評価した。本研究に用いたPET/CT機器の問題点として吸収補正用CT画像とPET画像の呼吸による位置ずれが問題であった。そこで今回のボランティアを用いて、(1)通常呼吸下によるリストモードCT撮像後の呼気相再構成、(2)被験者の自発的な呼気息止め撮像、

(3)呼吸同期下呼気相の撮像を実施した。(1)についてはPET画像との良好な一致を見たが、被ばく量が4mSvまで増加し、ルーティンの検査として施行するには問題があった。(2)の被験者の呼気息止画像ではCTとPET画像の位置情報の一致率がやや低下した。(3)の呼吸同期下での呼気相に合わせたスキャン画像はPET画像と融合画像上の優れた一致を見た。且つ、CTの被ばく量は約0.5mSvで今後の研究のプロトコールの一つとして採用された。心筋血流についてはシーメンス社製の専用解析ソフトウェアを用いて解析したところ安静時左室全体の血流0.9+/-0.1 mg/g/min,負荷時血流2.5+/-0.3 mg/g/minを得て、定量評価上、過去の報告とほぼ一致した。また、局所心筋血流のマップから均一な血流マップが得られた。しかし、検査を行う上で検査中の験者の被ばくの対応(遮蔽板が不十分)、負荷を行う上でのスペースの確保を得るため心電図などの機材の小型化などが問題点として挙げられた。適切な検査環境を得るために核種注入時の験者への被ばく低減の装備が必須と考えられた。健常者ボランティアの検査で負荷時の心筋血流量が過小評価されている可能性があり、ソフトウェアの検証や負荷薬剤の投与法、投与量の検討がなされたため、患者への適応が大幅に遅れた。この問題は方法論の修正により改善した。また、患者のエントリーにおいても、同意が取りにくいなどの理由で研究が遅延している。当研究は倫理委員会に申請していたが、審議に時間を要し、開始時期が大幅に遅れてしまった。また、開始後も検査環境の整備などが遅れたため年度末現在では研究対象のエントリーが行われていない状況である。現状では検査施行の環境は完全に整備されており、当院、糖尿病センターや循環器内科と共同で患者のエントリーを進めていく予定。研究環境を整備した上で正常者を対象とした研究をさらに2例施行。その後に糖尿病患者の対象者をエントリーして負荷心筋血流PETとMRI検査を実施する予定。負荷試験に用いるアデノシンやアンモニアの合成に使用する試薬を購入する。心臓MRI検査は他の画像センターに外注となり、1検査当たり約4万円の支払いに用いる。その他、記録媒体、学会報告や他の研究者との会議などの旅費、データ解析の補助員などへの人件費などに充てる。検査環境の整備として鉛の遮蔽板を設置。小型の心電図を購入し負荷試験中のモニタリングとして用いる。
保型形式・保型L関数・新谷関数の研究

1.新谷関数(村瀬篤氏,加藤信一氏との共同研究)分解型直交群のWhittaker-Shintani関数の明示公式の論文を完成した.一部は当研究開始以前に得られていたが,より包括的・統一的な結果となった.2.3次ユニタリ群上の保型形式(村瀬篤氏との共同研究)(1)原始的テータ関数による正則Eisenstein級数の展開を与え,その展開係数の代数性を示した.(2)U(1,1)からU(2,1)へのKudla liftについて,原始的テータ関数による展開を求めた.また,Hecke作用素との両立性についての別証を与えた.3.保型形式の構成(1)Kudla liftをJacobi形式からSO(2,4)へのOda liftのSU(2,1)への制限として捉えることにより,数多く具体例を(Taylor展開の形で)与えた.今後,3次ユニタリ群の保型形式環の構造決定に役立つと思われる.(2)定値直交群O(n)上の保型形式から作られるO(n+1,1)上のEisenstein級数のFourier展開を求める研究を開始した.非定数項の新谷関数よる記述を考察し,小さなnについては決定した.1.新谷関数(村瀬篤氏,加藤信一氏との共同研究)分解型直交群のWhittaker-Shintani関数の明示公式の論文を完成した.一部は当研究開始以前に得られていたが,より包括的・統一的な結果となった.2.3次ユニタリ群上の保型形式(村瀬篤氏との共同研究)(1)原始的テータ関数による正則Eisenstein級数の展開を与え,その展開係数の代数性を示した.(2)U(1,1)からU(2,1)へのKudla liftについて,原始的テータ関数による展開を求めた.また,Hecke作用素との両立性についての別証を与えた.3.保型形式の構成(1)Kudla liftをJacobi形式からSO(2,4)へのOda liftのSU(2,1)への制限として捉えることにより,数多く具体例を(Taylor展開の形で)与えた.今後,3次ユニタリ群の保型形式環の構造決定に役立つと思われる.(2)定値直交群O(n)上の保型形式から作られるO(n+1,1)上のEisenstein級数のFourier展開を求める研究を開始した.非定数項の新谷関数よる記述を考察し,小さなnについては決定した.1.3次ユニタリ群上の保型形式のFourier-Jacobi展開(村瀬篤氏との共同研究)3次ユニタリ群上の正則保型形式の数論的研究においては、新谷卓郎氏により導入された「原始的テータ関数」が重要な役割を果たす。前年度までに得られたテータ関数の局所理論を、大域的保型形式に適用する研究を行った。もっとも基本となるEisenstein級数に対し、原始的テータ関数によるFourler-Jacobi展開を求め、L関数の特殊値との関係を考察した。来年度以降は、上記の結果をより精密化するとともに、Kudla liftという一変数保型形式から来ている保型形式に対して考察する予定である。2.Kudla liftの再定式化(村瀬篤氏との共同研究)楕円保型形式から3次ユニタリ群上の保型形式へのKudla liftを詳しく調べるための準備を始めた。一つは、Kudla liftが直交群0(2,4)へのoda liftの制限と一致することに基づく考察であり、もう一つは、Jacobi形式(ユニタリ型)からのliftとしての構成である。原始的データ関数による展開を求めるために、この二つの方向を総合した形が必要になると思われ、来年度の課題としたい。1.Kudla liftのFourier-Jacobi展開(村瀬篤氏との共同研究)S.Kudlaは、U(1,1)上の正則尖点形式fに対し、U(2,1)×U(1,1)上のテータ核との積分をとることにより、U(2,1)上の正則尖点形式L(f)を構成し、Hecke環の作用と両立することを示している。今年度我々は、L(f)のFourier-Jacobi展開を明示的に求めた(昨年度までの研究成果である原始的テータ関数の理論に基づく)。また応用として、像L(f)が消えない条件がfの周期を用いて記述される。2.Jacobi型群上の新谷関数(村瀬篤氏との共同研究)3次ユニタリ群上の保型形式を原始的テータ関数を用いて展開する、近年の我々の研究を、ユニタリ群に付随したJacobi型の群上の保型形式及び新谷関数の視点から検討する作業を開始した。この見地からの研究にとって、indexを割る素数についてのJacobi型Hecke環の構造を調べることが基礎的であり、来年度の中心課題の一つとしたい。1.Kudla liftについて(村瀬篤氏との共同研究)Kudla liftがHecke operatorsの作用と両立することを、昨年度までに得られた原始的テータ関数によるFourier-Jacobi展開と、新谷氏によるrecursion formulaを用いて示した。これはKudlaのoriginal versionの別証にあたる。なお、この証明のために、U(1, 1)の指標付のHecke環についての考察も行った。

SO(n)上の保型形式から作られるSO(1, n+1)上のEisenstein級数のFourier展開を求める研究に着手した。ある種の平均が、直交群上の新谷関数を用いて記述されると言う具体的な予想を得るとともに、小さなサイズの場合に証明を与えた。一般的な設定での議論を次年度に行いたい。
健康関連QOL改善のための費用対効果について　～投資すべきは人材か？設備か？～

行政等が実施する健康運動教室の運営を、経営資源の投資先の違いによる費用対効果についてランダム化比較試験により検討した。レッスンを主とした人材投資型の健康運動教室と、マシントレーニングを主とした設備投資型の健康運動教室を同時に開催し、参加者の精神的健康度、自己効力感、身体的健康度等を調査した。レッスン型の健康教室の参加者は、精神的健康度が好転することが示唆された。本研究の結果は、健康運動教室を企画、運営する場合に、限られた経営資源を有効に投入し、目的に合致した適切な効果を得るために、健康運動教室の運営形態を決定する有効な資料となると考えられる。健康関連QOL(Quality of Life)改善のため、限りある資源を有効活用し最大の効果を得ることは、行政にとって非常に重要な視点である。少子高齢化、医療費高騰など地域行政が抱える健康問題は多様化し、対策は急務である反面、財政的には十分ではない。資源の有効活用が、健康施策に求められている。健康日本21(第二次)には、「社会環境の整備」が掲げられているが、これには設備だけでなく、組織や仕組みも含まれる。健康運動事業においては、健康運動設備投資だけでなく、人材、システムへの投資についても十分に考察すべきである。本研究の目的は、主に「人材へ投資」する健康運動教室と、主に「設備へ投資」する健康運動教室とを比較することにより、身体的健康指標だけでなく、精神的・社会的健康度の評価を加え、健康関連QOL改善のため、資源の投資先の違いによる費用対効果をランダム化比較試験により実証することである。本研究の目的を達成するため、上記に示した2種類の健康教室を実施するうえで、複数の行政担当者から、再度聞き取り調査を実施した。健康運動教室の目的として、精神的・社会的健康度の評価の重要性を再認識し、それらを重視した研究デザインに修正した。また、短期的な効果を求めるだけでなく、長期的な効果、つまり「行動変容」「健康意識の継続」の必要性から、継続的に調査が可能な研究デザインに修正した。また、上記指標の測定に関して、的確に対応できる指標を再選定した。あくまでも現場のニーズに対応できる研究成果を求めるため、再度実施した行政への聞き取りは、本研究の目的をより明確にした。平成28年度から実施する実際のスケールの健康運動教室は、行政機関のより充実した協力を得ることが可能となった。平成28年度当初より、計3クールに区分した健康運動教室を実施する。十分な準備期間ののち、実際のスケールでより実践に近い環境設定が可能となった。対象者募集に関しては、行政機関、民間施設、地域メディア等の協力のもと、研究目的を維持可能な十分なサンプルサイズの対象者を選定することができた。本研究のメインとなる健康運動教室の運営資金の投資方法の設定に関して、より実践に近い状況設定とすることが重要であるとの認識のもと、行政機関施設に交渉した結果、使用、環境設定等の快諾をいただいた。また、健康運動指導者においても、健康運動指導士会との交渉により趣旨を理解していただき、講師派遣が可能となった。健康運動教室実施期間、参加者を対象とする測定に関しては、選定項目の再検討、また計測実施の予行等も実施し、運営上問題はない。各機関の協力を得て、十分な環境設定の下、健康運動教室を実施し、測定が開始される。よって研究の進捗状況としては、おおむね順調に進展していると判断した。平成27年度は、研究対象とする健康運動教室実施の準備段階とした。行政担当者から、再度聞き取り調査を実施した。また、短期的な効果だけでなく、長期的な効果、つまり「行動変容」等の必要性から、継続的に調査が可能な研究デザインに修正した。平成28年度は、研究対象とする健康運動教室を実施した。約1年間にわたって、参加者のデータを継続的に収集した。平成27年度において、十分に時間をかけて研究デザインを修正したことにより、実施段階においては、十分なデータを収集することができた。平成29年度は、研究対象となる健康運動教室を継続的に実施する。短期的な効果だけでなく、長期的な効果について、継続的に調査を実施する。また、平成28年度に収集したデータを用いて、縦断的に解析し、結果報告を実施する予定である。行政担当者、現場担当者等から再度情報収集し、研究デザインを修正した。

これにより、行政等で実施している、実行動スケールの健康運動教室を開始する準備が整った。平成28年度は、研究対象とする健康運動教室を実施した。年度当初より、修正した研究デザインに合致した健康運動教室を実施した。約1年間にわたって、参加者のデータを継続的に収集した。十分な準備期間ののち、実際のスケールでより実践に近い環境設定が可能となった。対象者募集に関しては、行政機関、諸機関の協力により、十分なサイズの対象者数を選定することができた。また、本研究の核心である健康運動教室の運営資金の投資方法の設定に関しては、特に行政機関等から多大な協力を得ることができた。具体的には、実践に近い状況設定とするために、使用施設、使用環境設定に市立体育館内の施設を提供していただき、十分な環境設定が可能となった。また、健康運動指導者に関しては、県健康運動指導士会からの協力を得て、研究の趣旨を十分に理解していただき、講師派遣が可能となった。期間中、天候不順等によるトラブルにも遭遇したが、担当スタッフの協力により、年度内の教室を無事に終了することができた。また、データに関しても、予定通りすべてのデータを回収することができた。平成29年度は、研究対象となる健康運動教室を継続的に実施し、短期的な効果だけでなく、長期的な効果について、継続的に調査を実施する。また、収集したデータを用いて、縦断的に解析し、結果報告を実施する予定である。健康運動教室の運営、実施、またデータの収集は順調に進行している。また、データの解析も進行中であり、本年度中に一部のデータ解析結果を、学会等にて報告する予定である。よって研究の進捗状況としては、おおむね順調に進展していると判断した。限りある資源を有効活用し最大の効果を得ることは、行政にとって非常に重要な視点である。資源の有効活用が、健康施策に求められている。健康運動事業においては、健康運動設備投資だけでなく、人材、システムへの投資についても十分に考察すべきである。本研究の目的は、主に「人材へ投資」する健康運動教室と、主に「設備へ投資」する健康運動教室とを比較することにより、資源の投資先の違いによる費用対効果をランダム化比較試験により実証することである。経営資源の投資先のみを変えた2種類の健康運動教室を同時並行で開催し、参加者の動向・変化を追跡するシンプルな構成である。実際に行政機関等と協働し研究を進めるが、その背景には、研究結果を今後の健康施策に生かしたいという行政からの意向があった。初年度は、研究対象とする健康運動教室実施の準備段階とした。中間年度は、研究対象とする健康運動教室を実施し、参加者のデータを継続的に収集した。最終年度は、データの収集と解析を実施した。合わせて、最終年度も参加者の自主運営的な研究協力を得るとこができ、健康運動教室を継続的に開催し、長期的な効果についても、継続的に調査を実施することが可能となった。最終年度終了後も、継続的にデータを収集中である。
吸入麻酔薬による術後認知機能低下の機序に関する研究

若年ラットでは全身麻酔(セボフルラン)のみでも手術侵襲が加わっても空間学習能力は落ちなかったが、高齢ラットでは全身麻酔のみでも手術侵襲が加わっても全く学習効果は得られなかった。一方、セボフルラン麻酔直後、及び7日後の大脳皮質及び海馬において、変性した神経細胞が観察された。また、麻酔7日後には大型の核と豊富な細胞小器官を含む内皮細胞から構成される、内腔が狭小である血管が観察された。これらの血管は構造的特徴から、新生血管であることを示している。麻酔直後及びシャム群でこれらの血管は観察されなかったことより、血管新生はセボフルランによる神経細胞障害を修復するために誘導されたものと推測した。【背景】研究分担者である病理学者の川村公一が、他大学に転出することが予定されたため、急遽、研究の順番を変更し、セボフルラン麻酔後の脳の微細構造の変化の研究を優先した。【方法】SDラット(9週齢)を3%セボフルランで6時間麻酔後、ペントバルビタール麻酔下にて0.1Mカコジル酸バッファー(pH7.4)で全身灌流し、2%グルタルアルデヒド/0.1Mカコジル酸バッファーにて灌流固定した。脳の大脳皮質および海馬を細切し、透過電子顕微鏡用試料を作製後、日立H-7650型電顕を用いて観察した。セボフルランを投与しないラットの脳を対照群とした。【結果】セボフルラン投与後、大脳皮質および海馬では血管周辺を取り巻くグリア細胞が膨化し、内腔が狭小化した血管が多数確認された。また血管周囲腔には、細胞質内に各種の電子密度の顆粒を含む細胞も観察された。さらに重度の核萎縮を伴う変性細胞が多く存在した。【結語】セボフルラン麻酔後、大脳皮質、海馬において、細胞質内にセボフルランと推測される高電子密度の顆粒が多数観察された。また血管周辺部微細構造の顕著な変化が認められ、変性した細胞も多く存在した。1、認知機能を電気生理学的に示すため、興奮性シナプス後電位(EPSP)の長期増強(LTP)の測定を行った。コントロール(無麻酔)およびセボフルラン麻酔2日後のラットの脳を摘出し以下のことを行った。海馬スライスを29-30°Cで95%O2, 5%CO2でバブリングする。ベースラインの反応を10秒毎にとる。最高値の40%のEPSPスロープとなるよう刺激強度を調節する。LTPは歯状回の分子層に2極のタングステン電極を通して100Hzの刺激により得る。シーターバースト刺激前後のフィールドEPSPとそれぞれのEPSPから求めた振幅とスロープの時系列変化をパソコンで表示する。セボフルラン麻酔2日後のラットではコントロールラットに比べ、LTP inductionが抑制されていることが数例示されたが、まだ技術的な困難さのためばらつきが大きい。2、高齢ラットが存在するため、高齢ラットにセボフルラン麻酔し、水迷路を用いた空間認知機能を見た。最近、高齢ラットにセボフルラン麻酔を行っても空間認知機能は障害されない(1, 4, 12週後)との報告があった(Anesthesiology 117: 1091-1101, 2012)。しかし我々が麻酔後1週間の認知機能を見た研究ではyoung adultでは認知機能低下は見られなかったが高齢ラットでは明らかに認知機能低下が見られ、Anesthesiology誌の結果と異なっていた。高齢者では全身麻酔後に認知機能低下が長期間に及ぶが、その原因が麻酔薬によるものか手術侵襲によるものか明らかではない。そこで若年ラット(生後9週)と高齢ラット(20-26カ月)をそれぞれ3群(対照群、手術を行わない全身麻酔群、全身麻酔下に手術を行う群)に分けた。対照群以外のラットは33%酸素下に2%のセボフルランを1時間吸入させた。尻動脈にカニュレーションして連続的に血圧、心拍数をモニターした。全身麻酔下の手術は脾臓摘出術を行った。対照群は何も処置しなかった。全身麻酔後あるいは全身麻酔下に手術を行った後、2日目から8日目までモーリスの水迷路で学習能力を測定した。対照群では、若年ラットと高齢ラットともに日を追うごとに学習効果(島にたどり着くまでの時間の短縮)が見られ、若年ラットと高齢ラットに差が見られなかった。若年ラットにおいては、「対照群」、「手術を行わない全身麻酔群」、「全身麻酔下に手術を行う群」ともに、日を追うごとに学習効果が現れ3群間に差はみられなかった。一方、高齢ラットでは「手術を行わない全身麻酔群」、「全身麻酔+手術」群ともに7日間連続して学習させても、全く効果がみられなかった。以上より、若年ラットでは全身麻酔のみでも手術侵襲が加わっても学習能力は落ちなかったが、高齢ラットでは全身麻酔のみでも手術侵襲が加わっても、全く学習効果が得られなかった。以上の結果から高齢者における認知機能低下の原因が、麻酔薬によるものか手術侵襲によるものか明らかとはならなかった。しかし、少なくとも麻酔薬が関与していることは言えると思われた。平成25年度の研究でセボフルラン麻酔直後に大脳皮質、海馬に置いて血管周囲微細構造の顕著な変化、及び変性した細胞が認められた。今年度はセボフルラン投与7日後における脳の微細構造につい調べ、セボフルラン麻酔直後と比較した。【方法】

SDラット(9週齢、n=3)を2%セボフルランで2時間麻酔した。7日後ペントバルビタール麻酔下にて0.1Mカコジル酸バッファー(pH7.4)で灌流し、2%グルタルアルデヒド/0.1Mカコジル酸バッファーにて灌流固定した。脳の大脳皮質および海馬を細切し、透過電子顕微鏡用試料を作製後、日立H-7650型電顕を用いて観察した。セボフルランを投与しないラットの脳をシャム群(n=3)とした。【結果】セボフルラン投与7日後の大脳皮質および海馬において、投与直後と同様、重度の核萎縮を伴う変性した神経細胞が確認された。また、血管壁基底膜とグリア細胞間隙に細胞質内に各種の電子密度の顆粒を含むFGP細胞(Fluorescent Granular Perithelial cell)も観察された。7日後の両領域では更に、大型の核と豊富な細胞小器官を含む内皮細胞から構成される、直径数ミクロンの末梢血管が多数観察された。これらの血管は、内腔が狭小であるという新生血管の構造的特徴を有していた。血管新生は障害された血管周囲細胞の内側でも確認された。シャム群ではこれらの神経細胞変性および血管新生は観察されなかった。【結語】セボフルラン投与7日後の大脳皮質および海馬において、セボフルラン投与直後と同様に核萎縮を伴う変性した神経細胞が認められた。血管新生は、セボフルランにより変性したこれらの細胞を修復させるために起こったものと推測した。若年ラットでは全身麻酔(セボフルラン)のみでも手術侵襲が加わっても空間学習能力は落ちなかったが、高齢ラットでは全身麻酔のみでも手術侵襲が加わっても全く学習効果は得られなかった。一方、セボフルラン麻酔直後、及び7日後の大脳皮質及び海馬において、変性した神経細胞が観察された。また、麻酔7日後には大型の核と豊富な細胞小器官を含む内皮細胞から構成される、内腔が狭小である血管が観察された。これらの血管は構造的特徴から、新生血管であることを示している。麻酔直後及びシャム群でこれらの血管は観察されなかったことより、血管新生はセボフルランによる神経細胞障害を修復するために誘導されたものと推測した。脾臓摘出術を行うと、炎症・免疫系に様々な変化が起こる可能性があるため、炎症・免疫系に変化を与えない手術を選択し、手術方法を確立する必要があるため。麻酔科学大腿骨を骨折しワイヤーを入れて治癒させる手術の方法が確立されたので、今後研究は進展するものと考えている。電子顕微鏡による吸入麻酔後の微細構造の変化の研究を優先したため、当初予定していた吸入麻酔薬の濃度の相違による認知機能の変化の相違の研究ができなかった。1、興奮性シナプス後電位(EPSP)の長期増強(LTP)の測定技術がまだ安定しておらず、データのばらつきが大きい。2、学習・記憶行動の評価のための恐怖条件付け文脈学習のコンピュータ処理をまだ十分習得していない。大腿骨を骨折しワイヤーを入れて治癒させる手術の方法が確立されなかったので、ラットの使用数が予定より減少したため。当初、最初に予定していた吸入麻酔薬の濃度の相違による認知機能の変化の相違の研究をまず行いたい。すなわち、低濃度の吸入麻酔薬そのもの、および浅麻酔下での手術侵襲が認知機能低下を長期化させるという仮説を明らかにしたい。
森林土壌圏における微生物動態に立脚した多様な有機物の分解呼吸プロセスの解明

樹木から脱落した落葉などの有機物は、環境の変化に応じた土壌微生物による分解作用を受けて、分解呼吸として大気へのCO2放出そして溶脱として水とともに土壌へ炭素を流出する。そのため森林土壌においては、有機物の供給量と炭素の放出量(分解呼吸量)・流出量(溶脱量)のバランスによって、土壌炭素蓄積量が決定される。本研究では、落葉層の炭素の放出量(分解呼吸量)と流出量(溶脱量)の季節変化を定量的に評価するために、両者の観測を可能としたチャンバーを用いて、1年をとおした分解呼吸量の連続測定と溶脱量の定期観測を行った。チャンバーは下部に雨水を貯水できるタンクを備え、下部タンクとつながったパイプを通して水を回収する構造で、同じ落葉サンプルからの分解呼吸量と流出量の測定を同時に行うことができる。落葉層の分解呼吸量は、自動チャンバーを用いた連続観測によって1時間ごとの測定を行った。落葉層の溶脱量は、林内雨(N=4)と落葉層透過水(N=5)の溶存炭素量の差から求められた。分解呼吸は、落葉層の湿潤ー乾燥サイクルに応じて増減した。降雨時の分解呼吸はピークを示し、そのピークの大きさは温度に応じた季節変化を示した。落葉層の溶脱量は分解初期や夏期において高い傾向にあるが明瞭ではなかった。一方で、落葉層の溶脱量は採水量と正の関係を示し、降水量に応じて落葉層から炭素が流出することが明らかになった。1年を通して実測された値の積算値である年間の分解呼吸量は、52.42 gC m-2であり、溶脱量は2.17 gC m-2であった。そのため、年間の落葉炭素収支において、初期落葉重量に対し、分解呼吸量として21.2%、溶脱量として0.9%の炭素が放出・流出することが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。分解呼吸は、時々刻々と変化する環境要因(気温や降水量)に応じて変化する。また、分解呼吸のポテンシャルは、分解に伴う分解基質の変化(特に質)の影響を受ける。これら分解呼吸の応答特性は、その主体である微生物の動態に起因するものである。そこで、京都府南部に位置する山城試験地(暖温帯林)において、微生物の動態に基づいた分解呼吸速度の季節変化を評価するため、優占するコナラの落葉層を対象に野外での分解呼吸速度と環境要因の連続観測に加え微生物バイオマスの測定を行った。微生物バイオマスの測定に関しては、赤外線ガスアナライザーを用いた測定装置を構築することによって、短時間での多サンプルの観測を可能にした。その結果、落葉の分解呼吸速度は温度に応じた季節変化したのに加え、降雨による落葉層の湿潤ー乾燥サイクルに応じた短期的な変動を示した。分解呼吸速度をもとに算出された月別の落葉分解量は、温度が高く降水量の多い7月に大きく、温度の低い冬期に小さかった。一方、重量あたりの分解呼吸速度は、同じ温度帯域にもかかわらず春に高く、秋に低いといった季節的なヒステリシスを示した。さらに、SIR法によって測定された微生物バイオマス指標もまた同様の挙動を示したことから、分解呼吸速度は環境要因だけでなく微生物バイオマスの影響を受けていることがわかった。本研究成果は、分解呼吸を主体とする微生物動態と環境・基質変動との関係性を明らかにすることを可能にする。今年度は、相対的に質の変化の大きな落葉に着目し、分解呼吸ー微生物動態の季節変化に関するデータを取得することができた。現在、より難分解性である土壌の層別での分解呼吸の連続測定をおこなっており、多様な有機物と分解呼吸ー微生物動態との関係性を明らかにすることができると考えている。分解呼吸は、環境要因(温度・水分)や基質特性(化学的・物理的)による影響を受けて変動する。森林特有の多様な有機物の分解呼吸プロセスを評価するため、基質特性の異なる土壌層の上層(A層)と下層(B層)を対象に、野外での分解呼吸速度と環境要因の連続観測を行い、基質特性の異なる土壌の分解呼吸の環境応答性を明らかにした。基質特性の異なる有機物の分解呼吸の環境応答性を調べるために、土壌のA層とB層を対象とした。各土壌層の分解呼吸の連続測定に加え、並行して土壌水・林内雨の溶存炭素動態についても観測を行った。分解呼吸と溶存有機炭素の両者の観測を、同じ土壌を用いてできるようにするため、分解呼吸の測定チャンバーの下部に土壌水を貯留できるようにデザインした。土壌水や降水は、月ごとの回収を行った。各土壌層の分解呼吸速度は、温度の変化に応じて日周変化を示した。B層と比べると有機炭素を多く含むA層の分解呼吸速度の日周変動は明瞭であった。また、降雨による土壌水分の湿潤ー乾燥サイクルに応じて日平均分解呼吸速度は増減した。A層のフラックス強度はB層のおよそ3倍程度であった。林内雨とB層の溶存有機炭素量は似たような値を示した。A層の溶存有機炭素量は、B層の約2倍であった。引き続き、連続観測を行い分解呼吸ー環境応答性のデータを蓄積する。最終的に土壌サンプルを回収し化学分析(炭素量)を行うことで、土壌の炭素収支を求めることが可能である。今年度は、基質特性の異なる土壌を対象に、分解呼吸の環境応答性を評価することができた。

システムの設置が予定より遅れたので、分解呼吸の観測は1年に満たない。季節を通した分解呼吸の変動特性を調べるために、引き続き観測を行い、データを蓄積する必要がある。炭素収支を定量するため、土壌の化学分析(炭素量)を行う予定であったが、観測を継続しているため次年度に行う。樹木から脱落した落葉などの有機物は、環境の変化に応じた土壌微生物による分解作用を受けて、分解呼吸として大気へのCO2放出そして溶脱として水とともに土壌へ炭素を流出する。そのため森林土壌においては、有機物の供給量と炭素の放出量(分解呼吸量)・流出量(溶脱量)のバランスによって、土壌炭素蓄積量が決定される。本研究では、落葉層の炭素の放出量(分解呼吸量)と流出量(溶脱量)の季節変化を定量的に評価するために、両者の観測を可能としたチャンバーを用いて、1年をとおした分解呼吸量の連続測定と溶脱量の定期観測を行った。チャンバーは下部に雨水を貯水できるタンクを備え、下部タンクとつながったパイプを通して水を回収する構造で、同じ落葉サンプルからの分解呼吸量と流出量の測定を同時に行うことができる。落葉層の分解呼吸量は、自動チャンバーを用いた連続観測によって1時間ごとの測定を行った。落葉層の溶脱量は、林内雨(N=4)と落葉層透過水(N=5)の溶存炭素量の差から求められた。分解呼吸は、落葉層の湿潤ー乾燥サイクルに応じて増減した。降雨時の分解呼吸はピークを示し、そのピークの大きさは温度に応じた季節変化を示した。落葉層の溶脱量は分解初期や夏期において高い傾向にあるが明瞭ではなかった。一方で、落葉層の溶脱量は採水量と正の関係を示し、降水量に応じて落葉層から炭素が流出することが明らかになった。1年を通して実測された値の積算値である年間の分解呼吸量は、52.42 gC m-2であり、溶脱量は2.17 gC m-2であった。そのため、年間の落葉炭素収支において、初期落葉重量に対し、分解呼吸量として21.2%、溶脱量として0.9%の炭素が放出・流出することが明らかとなった。落葉に加え土壌の層別での分解呼吸の連続測定と微生物バイオマス測定を実施し、多様な有機物と分解呼吸ー微生物動態との関係性を明らかにする。引き続き分解呼吸速度の連続観測を行い、データを蓄積する。最終的には土壌サンプルを回収し、化学分析(炭素量)を行うことで土壌炭素収支を求める予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
単分子膜リソグラフィによる微細加工・微細組立

本研究では、○光-分子強結合反応場の構成要素となるナノオブジェクト(金属・誘電体等)を、○リソグラフィ技術に基づくトップダウン微細加工プロセスによって○μmnmの精度で自在なパターン形状に成形した反応サイト上へ、○反応サイトの化学的相互作用を推進力としてナノオブジェクトを精密配置する、意図的な設計に基づく自在な形状を有する光-分子強結合反応場を構築する微細加工・微細組立技術の研究をおこなった。本計画研究では、○光-分子強結合反応場の構成要素となるナノオブジェクト(金属・誘電体等)を、○リソグラフィ技術に基づくトップダウン微細加工プロセスによって○反応サイトの化学的相互作用を推進力としてナノオブジェクトを精密配置する、意図的な設計に基づく自在な形状を有する光-分子強結合反応場を構築するための微細加工・微細組立技術を開発する。さらに、本特定領域研究で蓄積される光-分子強結合場に関する知見を基に、○強結合場の局所性を利用した高分解能光リソグラフィ技術の開発に挑む。本計画研究では、3つのサブテーマについて研究を進めた。(1)光微細加工研究室独自の光微細加工技術である真空紫外(Vacuum Ultraviolet Lithography, VUV-L)マクロ加工技術の、光強結合場構築への対応を目指し、プロセス条件の見直しと改良を実施した。まず、光学的応用のため必要不可欠な透明基板へ対応するため、透明導電性基板へのSAMレジスト被覆およびVUVパターニングの実験をおこなった。ITO基板へのSAM被覆プロセス条件を確立し、VUV露光条件を最適化した。シリコン基板とくらべると表面の平滑性が劣るため、マスクの密着度が悪くややパターンがぼけることがわかったが、5μm程度のラインパターン転写では問題無いことがわかった。次に、平坦性の高いシリコン基板でのVUV露光条件の最適化を行い、0.5μm程度のサブミクロンSAM膜パターンを形成できるようになった。このVUVマイクロパターン化SAMをテンプレートに、金ナノ粒子配置の予備実験を行い、パターン上に金のナノ粒子を自在に配置するための基礎的なデータを収集した。(2)ナノプローブ微細加工原子レベルで平滑なSAMレジストを用い、プローブ描画条件の最適化を行い、15nm前後の微細ラインをある程度の再現性で描画できるようになった。このプローブ描画パターンをテンプレートに、金ナノ析出実験を行い、加工線幅20nmレベルの金ナノ構造を構築できることを確認し、光強結合反応場構築のための要素技術として有望であることを確認した。(3)光強結合場リソグラフィ技術を開発するための第一ステップとして、可視光応答性のある単分子膜レジスト(ニトロフェニルSAM)の被覆プロセスを開発し、さらに、このSAMが実際に可視光によって露光できることを確認した。金属超微粒子のように大量かつ高精度に合成可能なナノオブジェクトを、光-分子強結合反応場の構成ユニットとして機能させるためには、ナノオブジェクトを固体基板上に正確に配置することが必要不可欠である。本計画研究では、トップダウン型の微細加工技術による構造構築支援を効果的に自己組織化と組み合わせることで、意図的な設計に基づく自在な形状を有する光-分子強結合反応場を構築するための微細加工・微細組立技術を開発する。(1)光微細加工研究:室独自の光微細加工技術である真空紫外(Vacuum Ultraviolet Lithography, VUV-L)マクロ加工技術の、光強結合場構築への対応を目指し、プロセス条件の見直しと改良を実施した。まず、光学的応用のため必要不可欠な透明基板へ対応するため、石英基板へのSAMレジスト被覆およびVUVパターニングの実験をおこなった。さらに、ITO基板,石英基板,シリコン基板上へ、それぞれ、構築したSAMマイクロパターンを化学機能テンプレートとして、金ナノ粒子を配置する実験を行った。その結果、0.3-0.5μmというサブミクロンレベルの線幅で、金ナノ粒子配置構造を構築できることを実証した。また、ひとつのフォトマスクからポジ型・ネガ型両方の金ナノ粒子集積パターンを、自在に作り分けるプロセスを確立した。(2)ナノプローブ微細加工:原子レベルで平滑なSAMレジストを用い、10nmクラスの細線加工が安定的にできるようになったので、プローブ描画細線上に金ナノ粒子を配置する実験を行い、金ナノ粒子1次元配列を作製することに成功した。(3)光強結合場リソグラフィ:局所的増強場を形成する機能を持つフォトマスクとして使用することを目的に、金ナノ構造を有するフォトマスクを試作した。本計画研究では、トップダウン型の微細加工技術による構造構築支援を効果的に自己組織化と組み合わせることで、意図的な設計に基づく自在な形状を有する光_分子強結合反応場を構築するための微細加工・微細組立技術を開発する。

(1)光微細加工研究:室独自の光微細加工技術である真空紫外(Vacuum Ultraviolet Lithography, VUV-L)マイクロ加工技術による、金ナノ粒子集積構造体の形成をおこなった。金ナノ粒子が離散した構造作製についてはほぼ完成した。さらに、金ナノ粒子が密集した構造の形成に着手した。(2)ナノプローブ微細加工:100nm以下の線幅で金線多重同心円構造を作製し、その光機能を検証した。この構造は、周辺から中央へと光を集光する機能があることが確認できた。さらに、この集光機能にプラズモンカップリングを取り入れた構造の形成に着手した。(3)光強結合場リソグラフィ:ニトロ基の光還元反応を光励起下で起こすことに成功し、その原理を用いた単分子膜の光パターニング実験に着手した。本研究では、自己組織化の弱点を克服した自由度と精度の高い微細加工・微細組立技術を提供し、光-分子強結合場の機能をマイクロデバイス化するための基盤プロセス技術を開発し、強結合場の応用研究展開に資することを目的とした。具体的には、自己集積化単分子膜(Self-Assembled Monolayer,SAM)を、リソグラフィ技術によってパターニングし、微細オブジェクトを精密空間配置するテンプレートに用いる手法について、実験的研究を行った。言い換えれば、自己組織化の場をSAMとリソグラフィによって空間的にプログラミングすることで、より正確かつ自在なオブジェクト配置の実現を目指した。○VUNマイクロ加工によるsub-μmスケール金ナノ粒子配列構造形成の研究:1μmを切るsub-μmレベルのVUV微細加工技術を確立した。アルミナナノホールマスクを用いることで、加工に用いたVUV光の波長172nmに近い、200nmの微細加工に成功した。○プローブナノ加工プロセスによる金ナノ構造形成:加工線幅をナノ粒子直径(20nm)と同程度まで微細化することによって、ナノ粒子の1次元配列を形成することに成功した。共有結合(Si-C結合)を介した金ナノ粒子のシリコン基板への固定化:反応前に金ナノ粒子を水面上に展開しナノ粒子の最密充填LB膜を形成してから基板上に転写し反応-固定化するプロセスを開発した。○ニトロフェニル基単分子膜の強結合場光還元:金ナノ粒子内に誘起された局在プラズモン場によって、ニトロフェニル基からニトロアミノ基への光還元反応が促進できるとを示し、単分子膜レジストによるプラズモンナノリソグラフィの可能性を示した。
現代フランス文学における〈歩行〉の批評性と創造性

歩行が批評性や創造性を生み出しうるのは、何にも縛られず自由に行き先を定めうるためだと考えうる。散歩や遊歩のもつ自由を裏面から評価することを目指し、今年度は特に経路が定められた移動に焦点を絞って考察した。ジュリアン・グラックの紀行文『狭い水路』は、ボートでエヴル川をたどる旅を記した書物である。舟旅においては、自ら主体的に動く自由が奪われているために、つまり、徹底的な受け身の状態を強いられるがために、外界からの呼びかけに敏感にならざるをえない。実際、グラックは次のように記している。「信頼のこもった切迫感をもって「呼びかけられる」という感情は我々にとって、白鳥、漕ぎ舟、石の飼い桶など、不動の水面をすべっていくお伽噺の素朴な小舟のなかに宿っているのだ」。風景からの「呼びかけ」を感受するには、猛スピードで過ぎ去る自動車は言うまでもなく、自由意志で行き先を選べる徒歩ですら適しておらず、流れのまま小舟で運ばれなければならないのである。この一節において「お伽噺」や「素朴」といった語によって含意されているのは、大人の理に勝った思考を捨ててこそ、風景からの「呼びかけ」に感応できる、という認識なのである。主体的な個人として能動的に動くのではなく、子供の受け身な姿勢で、到来する景色からの働きかけに素直に応じなくてはならないのだ。このような受け身の舟旅、外界からの「呼びかけ」に感応しやすい舟旅に対し、歩行や散歩は外界といかなる関係をとり結んでいるのか。来年度は、ジャック・レダの散文詩などを題材に考察を続ける予定である。歩行のもつ自由を評価するために経路の定まった旅に考察を集中したため、歩行そのものの考察がまだ軌道にのっていない。レダ『パリの廃墟』『街路の自由』など、歩行そのものを主題とするテクストの分析を開始してはいるものの、いまだまとまった成果物を発表する段階には至っていない。歩行をテーマとするテクスト、具体的には、レダ『パリの廃墟』、ペレック『眠る男』、ルソー『孤独な散歩者の夢想』等の考察・分析を進めるとともに、経路の定まった移動を描くフィクションの代表例として、パリ・ローマ間の鉄道旅行を描いたビュトール『心変わり』の分析も同時に進め、歩行のもつ批評性・創造性を具体的に明らかにしたい。
１４世キリスト教霊性における神化思想の受容と展開：エックハルトとゾイゼを中心に

本研究は、聖書的・教父的伝統を有する神化思想(Theosis)が、14世キリスト教霊性史においてどのように受容され展開したかを、主に、エックハルトと、その弟子ゾイゼのテキストに基づいて明らかにする。西方キリスト教における神化思想の伝統の忘却が、エックハルト研究に致命的な欠陥をもたらしたという問題認識に立ちつつ、本研究では、エックハルトとその弟子ゾイゼのテキストを中心に、14世紀西方キリスト教世界において、どのように神化思想の伝統が脈々と受容され、いかなる思想展開を遂げたのかを解明する。
p53・p21を分子標的とした癌の新規治療手段の開発

ヒストン脱アセチル化阻害作用を有するSodium Butyrate(NaB)による癌細胞老化誘導を解析した。様々な子宮体癌及び卵巣癌細胞は1-2μM NaB処理により増殖が完全に抑制された。S期細胞の減少及びG0/G1期集積を認め、35日間の処理により細胞老化が激しく誘導された。NaB処理によりp53非依存性p21蛋白の発現が誘導された。p21蛋白発現に伴い、pRbは脱リン酸化フォームヘシフトした。これらの癌細胞ではp16・CDKインヒビター発現を全く認めぬため、p21過剰発現のみにより細胞老化が誘導されることが示唆された。HPV E7蛋白によりpRbが機能的に不活化されている子宮頚癌細胞へのNaB処理効果を解析した。NaBは上述の癌細胞と同様に子宮頚癌細胞の増殖を抑制した。NaB処理によりS期細胞の減少を認めたが、子宮頚癌細胞はG0/G1及びG2/M期の両方に集積した。NaBによりp21蛋白発現の顕著な亢進を認めたが、pRb蛋白の脱リン酸化へのシフトは全く観察されなかった。以上からNaBによりAccelerated Cell Senescenceの誘導にpRbの存在は必要であるが十分条件ではないと結論された。p21下流で細胞老化誘導に機能する分子の同定が癌分子標的療法の開発に必要と考えられた。
液晶系ソフトマターによる巨大感受率材料の創成

小さなインプットで大きなアウトプットを示す材料の実現を目指し、分子の自己組織や協同運動の科学に基づき、巨大感受率を示す液晶ソフトマター材料の開発を行った。高い電気光学効果を示す高分子安定化ブルー相を作製するために必要なキラルドーパントの分子設計と合成を行い、高い分子ねじり力と液晶への良好な相溶性を示すキラルドーパントの開発に成功した。高分子安定化ブルー相の内部凝集構造を明らかにし、高分子によるブルー相の安定化メカニズムを解明した。巨大な誘電率を示す液晶化合物の分極挙動を解析し、その高分極メカニズムを解明した。無機ナノシート分散液において巨大Kerr効果を観測し、その物理的起源を明らかにした。本研究は、研究代表者らが開発した高分子安定化ブルー相のさらなる性能向上を推し進めるとともに、新しい原理に基づく巨大感受率材料の創出と実用化を目指す。高分子安定化ブルー相は、液晶分子、キラル剤、モノマー、光重合開始剤の混合溶液(Precursor)がブルー相となるよう温度を正確に制御し、UV光を照射することによってモノマーをブルー相中でin-situ重合することで調製される。今年度は液晶分子の化学構造とねじれを誘起させるキラルドーパントの分子構造を種々変化させ、分子と構造とねじれの関係について着目した。極性基としてフッ素原子を有する分子は、高い誘電異方性を有しながらも極性不純物を取り込みにくいことからデバイス材料として有用である。分子配列にねじれを誘起する力(HTP)が大きい誘導体が報告されているビナフチル骨格を主骨格とした新規含フッ素ビナフチル系キラル剤を含む種々のビナフチル系キラル剤を合成し、それらの液晶中での置換基や構造の違いによる特性の変化について検討を行った。ビナフチル系キラル剤の閉環体と開環体を比較したところ、閉環体は大きなHTPの絶対値を示しその温度依存性は小さく、開環体の場合は逆になった。その理由として、ビナフチル誘導体は二つのナフタレン環の成す二面角によりHTPの大きさが変わるため、閉環体においては縮環することで分子構造が剛直になり、二面角が大きなHTPを示す角度に固定されたからだと考えられる。反対に開環体では、二つのナフタレン環の結合軸周りの自由回転が許容されているため、HTPが小さい又は逆向きのらせんを誘起するようなコンフォメーションをとりやすくなっており、誘起するHTPが小さくなったと考察される。また、母液晶に対する各キラル剤の相溶性を調べたところ、フッ素を有するビナフチル系キラル剤が最も良好な溶解性を示した。小さなインプットで大きなアウトプットを示す材料の開発は、将来の省エネルギー社会、高度情報化社会を支える基盤的技術として重要な意義をもつ。本研究課題では、高分子安定化ブルー相に関する理解を一層深め、さらに電気光学応答や安定性を高める材料設計指針を確立すること、および、液晶系ソフトマターの感受率(アウトプット/インプットの強度比に対応する伝達係数、Kerr係数もその一つ)を劇的に高めるための新たな原理の構築と検証、その状態を幅広い温度で保つための構造制御に関する研究を行う。ディスプレイ用の液晶材料として、低電圧駆動・高速応答・高抵抗・高信頼性を同時に満足するフッ素系液晶分子が用いられており、ブルー相を用いた液晶ディスプレイでもフッ素系の母液晶の使用が予想される。そこで、フッ素系液晶に対して大きなねじれ配列構造を誘起するする優れたキラル剤の開発が求められている。そこで、液晶に対して大きなねじれ配列構造を誘起することが期待されるビナフチル骨格にフッ素基を導入した新規フッ素系キラル剤とその類縁体を合成し,キラル剤の分子構造が液晶のねじれ配列構造に与える効果や、ブルー相の諸特性に与える影響について検討した。合成したビナフチル系キラル剤によって誘起されるキラルネマチック相のらせん配列構造の温度依存性および濃度依存性について検討した。接触法によりビナフチル系キラル剤のらせん方向を確認したところ、閉環型では左巻きを、開環型では右巻きのらせん構造を誘起していることを見出した。理論的な研究結果や単結晶X線構造解析の結果に基づき,閉環型はCisoid構造をとっており開環型はTransoid構造をとっていることを明らかにした。液晶のねじれ分子配列構造を誘起する強さの指標であるHelical Twisting Power (HTP)の絶対値の温度依存性は閉環型の方が開環型よりも大きいことを見出した。研究代表者らは、分子の自己組織や協同運動の科学に基づき、巨大感受率を示すソフトマター材料の開発を推進している。これまで、高分子安定化ブルー相と呼ばれる液晶系ソフトマターにおいて最高クラスの電気光学応答(Kerr効果)を広い温度範囲にわたり発現させることに成功し、次世代ディスプレイあるいは光学変調デバイスへの応用の道を切り開いた。本研究の目的は、高分子安定化ブルー相のさらなる性能向上を推し進めるとともに、これまでと異なる切り口・新しい原理に基づく巨大感受率材料の創出と実用化を目指す。本年度は、高分子安定化ブルー相の安定化メカニズムの解明に直結する高分子の構造について放射光の超小角X回折の結果を解析して構造モデルを提案した。ブルー相は、分子の二重ねじれ構造を素構造とするO8+構造と構造欠陥であるディスクリネーションから成るO8-構造が重なり合った特殊な構造を有している。

放射光の超小角X回折の結果、O8-の構造因子とよく合致する回折を得た。したがって、高分子安定化ブルー相の高分子はディスクリネーションに凝集した構造と結論できる。これらの結果を基に、液晶の二重ねじれ配列の秩序領域と高分子が凝集したディスクリネーションから構成される構造を高分子安定化ブルー相の構造として提案した。このモデルは、高分子安定化ブルー相でブルー相の温度範囲が低温側に広がる現象をよく説明できる。また、共焦点レーザ走査顕微鏡によりブルー相の格子構造の直接観察にも成功し、高分子安定化ブルー相構造が飛躍的に明確になった。ブルー相中で510wt%程度の高分子をin-situ重合で生成させるとブルー相の温度範囲が1°C程度から数10°C以上に劇的に拡大することが応募者らによって発見され、この手法が世界的にも広く使われるようになった。外国企業によって試作されたブルー相モードディスプレイも高分子安定化ブルー相を用いている。しかしながら、この安定化効果の本質は十分解明されているとは言えない。本年度は、高分子安定化ブルー相の安定化メカニズムの解明の根拠となる高分子の構造の解析を行った。種々のモノマーを用いて高分子安定化ブルー相を調製し、その構造を超小角X線の回折から評価した。その結果、高分子はブルー相のフラストレーションが原因で生じているディスクリネーションを埋めるように凝集していることが示唆された。この結果は、ブルー相が低温側に安定化される現象をよく説明でき、福田らによるシミュレーションともよく一致する。これらの結果は、高分子安定化ブルー相の物性や応用にとって極めて重要な知見であり、また、当初の研究計画にも目標としていた事項であり、本研究はおおむね順調に進展していると言える。小さなインプットで大きなアウトプットを示す材料の開発は、将来の省エネルギー社会、高度情報化社会を支える基盤的技術として重要な意義をもつ。研究代表者らは、分子の自己組織や協同運動の科学に基づき、巨大感受率を示すソフトマター材料の開発を推進している。これまで、高分子安定化ブルー相と呼ばれる液晶系ソフトマターにおいて最高クラスの電気光学応答(Kerr効果)を広い温度範囲にわたり発現させることに成功している。本研究の目的は、高分子安定化ブルー相のさらなる性能向上を推し進めるとともに、これまでと異なる切り口・新しい原理に基づく巨大感受率材料の創出と実用化を目指す。本年度は、高分子安定化ブルー相のKerr効果を向上させる目的で、母液晶の誘電異方性に着目した。液晶の誘電異方性は電場による液晶回転のトルクやフレデリクス転移の閾値電圧を決める重要なパラメータである。本研究では液晶骨格にジオキサン環を有するある液晶化合物において極めて大きな誘電異方性が発現されることを見出した。通常の液晶では誘電異方性の絶対値は020程度で、50を超えることは希である。しかしながら新たに見出されたジオキサン系液晶の誘電異方性は10000を超える異常な値を示す。分子骨格から計算される双極子モーメントは一般的な液晶であるシアノビフェニル系の2倍程度有るので、この異常な誘電異方性の大きさは、分子の組織構造に由来すると予想した。