hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
視線計測とプロセス解析を用いた看護師の注射確認方法の標準化と人材育成ツールの開発

3.「注射処方箋なぞり読みトレーニングツール」は、学習者が「いつでも、どこでも、何度でも納得できるまで」トレーニングができるよう、スマートフォンを用いて学習できるアプリ形式とした。アプリの画面構成はトレーニングモードとテストモードとした。トレーニングモードは、1セット10問で構成され、下線を指でなぞると文字が表れ、その文字を正確に読めたかについて4択のクイズで確認する。クイズの問題ごとの正答と1セットの正答数が表示される。テストモードは、1セット10問で構成され、注射処方箋の表記をなぞり読みし、その表記を正確に読めたかについて4択のクイズで確認する。また、なぞり結果をなぞり率として確認できる。4.「注射処方箋なぞり読みトレーニングアプリ」は平成28年12月に完成した。アプリ完成により、研究目的2)の中心的な取り組みは達成できた。研究目的2)「看護基礎教育における人材育成ツールを開発する」について、研究開始当初は「注射処方箋なぞり読みトレーニング」の教材DVDを作成する計画であった。しかし、学習者がトレーニングしやすく、かつ確実になぞり読みが習得できるためのツールになるよう、アプリの開発に計画を変更した。「注射処方箋なぞり読みトレーニングアプリ」の作成には、アプリのコンセプト作り、画面構成、問題作成、試行が必要となり、当初計画より時間を要したため、完成が平成28年12月になった。平成28年度は、研究目的2)「『安全・安心』に注射実施ができるための、看護基礎教育における人材育成ツールを開発する」に取り組んだ。1.「注射処方箋なぞり読みトレーニングアプリ」が平成28年12月に完成したため、まず、トレーニングアプリを運用するためのサーバー構築を行った。サーバーの仕組みとして、学習者がダウンロードしたトレーニングアプリを利用すると、なぞり読みのトレーニングおよびテスト履歴が学習履歴として自動でサーバーに蓄積される。学習者はIDとパスワードでログインするため、学習者ごとの学習履歴収集が可能である。2.次に、アプリ利用による学習履歴の分析ツール作成の検討を行った。分析ツールは、「なぞり読みトレーニングアプリ」の学習履歴を分析することにより、トレーニングモードとテストモードを何回学習したら、得点がプラトーに達するか、なぞり結果において全ての文字をなぞれるようになるかを明らかにすることを目的とすることにした。3.サーバー構築は、平成29年3月に完成した。サーバー構築により、トレーニングアプリの利用者数の制限がなくなり、トレーニングアプリの今後の汎用化の基盤ができた。また、学習履歴をサーバーに自動的に蓄積できるため、学習履歴の分析が容易になった。学習履歴の分析ツール作成は、ID・パスワード管理方法、分析の視点の作成が終了した。平成29年度は、分析ツールを完成させると共に、トレーニングアプリの有効性の検証に取り組む。研究目的2)「看護基礎教育における人材育成ツールを開発する」について、人材育成ツールの教材作成を、研究当初計画していたDVDからアプリに変更したため、「注射処方箋なぞり読みトレーニングアプリ」の作成に時間を要し、完成が平成28年12月になった。
人間の聴覚システムの模倣に基づく自律的音響信号処理の研究

音響信号から重畳された音源信号を分離・同定する多重音解析は,音楽・音声コンテンツの検索など様々なシステムを構築するための基礎技術となりうる.これまで多重音解析に対して聴覚・音響信号処理・機械学習の研究コミュニティで強力なアプローチが提案されてきた.しかし,これらのアプローチで用いられた手がかりは互いに矛盾しないにも関わらず,問題設定や着目する性質の違いによってそれぞれのコミュニティで独立に研究が進められているのが実情である.本研究では,これらの手がかりをまとめ上げ数理的に組み込んだ1つの最適化問題として定式化することで,聴覚・音響信号処理・機械学習にまたがる多重音解析技術の開発に取り組んだ.本年度は,楽音や音声の生成過程をよく説明できるソースフィルタモデルをいかに連続ウェーブレット変換(CWT)領域で表現するかについて主に検討した.CWTは人間の聴覚フィルタバンクと類似した周波数解像度をもつ時間周波数表現を与えるが,基底波形同士が直交しないためソースフィルタモデルなどの時間領域で定義される信号モデルとの対応関係を導出することが容易ではない.これに対し,解析的な時間信号モデルを元にCWT領域でのソースフィルタモデルを記述することで私が以前提案した手法(Nakamura+2014)を拡張し,ソースフィルタモデル導入の有効性を確認した.この手法は国内研究会で発表賞を受賞した.また,適切な仮定を置くことで基底波形が直交した場合と同様にソースフィルタモデルをCWT領域で表現できることを示した.この手法については査読付き国際会議で発表した.さらに,振幅スペクトログラムからの位相推定や音声の声道スペクトル推定に関しても新手法を提案し,どちらも国内学会で発表した.これらの成果は博士論文の一部としてまとめ,東京大学大学院情報理工学系研究科研究科長賞を受賞した.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
有明海湾奥部に存続する"大陸沿岸遺存生態系"の起原と特性

有明海特産稚魚の存続に不可欠な筑後川の低塩分高濁度汽水域に存在する大陸沿岸遺存生態系の実体解明を,主として炭素窒素安定同位体比を用いて試みた.その特異な生態系の起源が現存すると推定された韓国西岸群山に流入する錦江河口域において筑後川と同様の調査を行い,両者を比較した.いずれの河口域においても河川からの淡水流入量や流入パターンが極めて重要な役割を果たしていることが明らかになった.有明海特産稚魚の存続に不可欠な筑後川の低塩分高濁度汽水域に存在する大陸沿岸遺存生態系の実体解明を,主として炭素窒素安定同位体比を用いて試みた.その特異な生態系の起源が現存すると推定された韓国西岸群山に流入する錦江河口域において筑後川と同様の調査を行い,両者を比較した.いずれの河口域においても河川からの淡水流入量や流入パターンが極めて重要な役割を果たしていることが明らかになった.18年度は17年度から18年度にかけて月に12回実施した筑後大堰直下(河口より23km)から河口域沖10kmに配置した定点において摂取した水・有機懸濁物・動物プランクトン・仔稚魚・当歳魚などを分析し,以下の知見を得た.1)大潮・中潮・小潮などで環境諸要素を調べたところ,クロロフィルaの量は小潮時に多く,濁度とフェオ色素は大潮時に高い値を示した.2)35月に7定点においてクロロフィルa量とフェオ色素の量を測定したところ,クロロフィルa量は定点によって大きな差は見られなかったが,フェオ色素は上流の定点R3,R4で圧倒的に高い値を示した.3)かいあし類2種,Sinocalanus (低塩分汽水種)とParacalanus parvus(沿岸性種)の体内(消化管内)に含まれるクロロフィルa量とフェオ色素を分析した結果,前者ではフェオ色素が,後者ではクロロフィルaが優占した.このことはS.sinensisはデトリタス食であることを示唆している.4)S.sinensisの炭素安定同位体比は,底生付着硅藻類の値よりかなり高く,むしろ陸上植物に近い値を示すものも見られ,陸域起原物質との関連が示唆された.5)スズキ稚魚の成長に伴う炭素安定同位体比は初期(数cm以下)に高く,中期(510cm前後)には低下し,後期(10cm以上)には再び高い値を示し,スズキは,成長に伴い海域→汽水域・淡水域→海域と移動することが示唆された.今年度予定していた韓国西岸河口域調査は,実施できなかった(韓国共同研究者による予備視察のみ)が,19年度には,有明海特産魚の産卵期を参考に,群山錦江河口域において春季,夏季,秋季に行う予定である.19年度には韓国西岸群山の錦江河口域において4回(4月,8月,11月,2月)の調査を実施した。調査は,有明海筑後川河口域と同様に堰の直下から海水域に至る4定点において,仔稚魚・動物性プランクトン(特にカイアシ類)・粒状有機物・水温・塩分・濁度などの採集と測定を行った。また,筑後川河口域では,春季に2ケ月と夏季には3ケ月の集中調査を実施し,主に水温や河川流量と粒状有機物や動植物プランクトンの分布との関係を調べた。得られた主な知見は以下の通りである。1.群山河口域では有明海特産種7種のうち4種の同種または同近縁種が得られた。2.同上における粒状有機物の分布と密度は,筑後川河口域と様相を異にした(詳しい分析は,日本側で実施中)。3.筑後川の春季においては,水温上昇とともに低塩分汽水域の植物プランクトンの密度が上昇した。4.筑後川の夏季においては,出水前には大潮時に高濁度・高デトリタスを示し,小潮時に低濁度かつ高植物プランクトンを示したが,出水後しばらくは明瞭な傾向が消失した。5.淡水感潮域で産卵するエツ・アリアケヒメシラウオ・アリアケシラウオ3種のふ化仔魚のうち,前2種は滞留するのに対し,後者は流下するという対照的な挙動を示した。これには流れの強弱への反応が異なることが関係していると想定された。6.上記3種について塩分実験を行ったところ,エツとアリアケヒメシラウオ仔魚は塩分へ適応できないのに対し,アリアケシラウオはふ化後早期から汽水や塩分域への適応がみられた。最終年度(平成20年度)には,以下の3項を重点に研究を進めた.その要約を記述する.1)有明海筑後川河口域における高濁度水塊の動態解明:筑後川河口域の高濁度水を形成する粒状有機物の動態は,主に潮差(小潮-大潮)と河川流量の変動によって支配されていることが明らかになった.春季の小潮時には濁度が低下して,植物プランクトンが増殖するのに対し,大潮時には大量のデトリタスを含む高濁度水が形成される.一方,夏季には出水の影響が大きく,出水とともに高濁度水は沖に流されるが,出水後には高濁度を発達させながら上流へと移動する.C/N比と炭素安定同位体比を指標にその起源を調べたところ,春季には植物プランクトンと陸上植物に由来していたが,夏季にはほぼ植物プランクトンのみに由来していた.

2)韓国西岸Guem川河口域における物理環境の季節変化:Geum川河口域においては,河口から約8km上流に位置するダムからの放水が物理構造に重大な影響を及ぼしており,短期集中型の放水が行われる夏季には,河口域全体が淡水化し,濁度が著しく上昇するのに対し,放水が少ないその他の季節には,河口域全体の塩分が10以上に上昇し,成層が進む様子が観測された.3)有明海固有種エツと韓国西岸産エツの遺伝的関係:エツは中国-韓国沿岸および有明海に分布するが,有明海と大陸沿岸の個体群の種の異同については定まっていない.そこで,遺伝的比較により両個体群の関係を推定した.有明海および韓国西岸から計105個体を分析に用い,ミトコンドリアDNA調節領域の前半部を調べたところ,両個体群ではハプロタイプ多様度,ミスマッチ分布が異なるほか,群間の固定指数が大きく,それぞれの個体群に固有のハプロタイプも多く見出された.このため,有明海の個体群は大陸沿岸の個体群からは長期間独立して存続していると考えられた.
地震時の非塑性シルト地盤における側方流動量の予測法に関する研究

最近の地震事例を分析して見ると地震による液状化は砂地盤だけではなく非塑性シルトからまさ土地盤まででも発生することが分かり、非塑性シルトの液状化発生や側方流動量を評価する手法を提案することを主な目的とする。本研究は土質試験機を用いて非塑性シルトの力学特性を取調べ、その特性を数式で表して側方流動を定量的に評価する。本研究では繰返し単純せん断試験機を用いて非塑性シルトの動的や静的挙動特性を取調べ、繰返し応力の増加により発生する過剰間隙水圧と非塑性シルトの強度や剛性の低下特性の相関性を調査した。土の種類や拘束条件に従って同じ繰返し応力でも土の強度や剛性の低下の程度が違うので、今研究では非塑性シルトの強度と剛性の低下特性を比べるために砂、粘土やまさ土と共に分析してみた。なお、地震による液状化被害を受けた地域で観測した地震加速度データを求めて、そのデータから載荷回数に換算することで液状化の発生可否と過剰間隙水圧の程度も評価できる。非塑性シルトの特性を載荷回数と繰り返し応力比で表して液状化の発生可否を判断する。また、載荷回数から発生した非塑性シルトの過剰間隙水圧比が分かるので、それを地震による非塑性シルトのせん断ひずみの大きさが分かるようにした。そのせん断ひずみから液状化対象地盤の厚さが分かれば側方流動量の予測が出来る。本研究は世の中にまだ良く知られていない非塑性シルトの挙動特性を把握して液状化と側方流動の予測ができた。本研究の結果は有用な参考資料として役に立つと思われる。1995年兵庫県南部地震をはじめとする既往地震において,地盤の液状化とこれに伴う側方流動により,地盤・構造物等に多数の被害が発生している.これらの被害事例によれば,地盤の液状化は砂材料のみならず、非塑性シルト地盤においても数多く発生しているとされている。我が国では,1995年兵庫県南部地震が契機に耐震設計法が改訂され,構造物の設計において側方流動を考慮するようになったため,地盤の液状化特性を正確に把握し側方流動量を推定することは,構造物の耐震設計において不可欠な要素となっている.地表上の人工構造物などから基礎地盤に与える初期せん断応力の状態は様々であると推測される。すなわち、非塑性シルトの繰返し強度や剛性やこれらに及ぼす初期せん断応力の影響の重要性を挙げられる。地震による地盤の変形は圧縮力ではなくせん断力によって発生するので、実験で用いた試験機は繰返し三軸試験機ではなく繰返し単純せん断試験機を用いて行う。地震事例を通じて緩くない地盤でも液状化が発生することが見つかれたので、この点も究明しに供試体は中密な状態で作成する。繰返し単純せん断試験結果による中密な非塑性シルトでも余裕間隙比が大きいほど砂のように液状化する可能性が高いことが分かった。ここで、余裕間隙比とは現在の間隙比と最小間隙比の差である。そして、非塑性シルトの繰返し及び繰返し後特性を粘土、砂とまさ土と比較することで、非塑性シルトの液状化強度と繰返し応力による剛性の低下は粘土、砂とまさ土に比べることによりその特徴を把握する。また、非塑性シルトの初期の剛性は砂質土より大きいにもかかわらず、繰返し応力の増加に伴って剛性の低下が最も著しいことが特異であることを検証する。&#8226;実内試験装置の中で繰返し三軸試験機、繰返し単純せん断試験機、また、中空ねじり試験機などがよく使われて、繰返し応力の増加に伴う土の剛性劣化特性を調べることが多いである。そのときは静的試験も行って繰返し応力の影響を受ける以前の最大剛性を把握する必要がある。本研究では繰返し単純せん断試験による試験結果に基づいて最大剛性を評価する手法を提案する。本研究で提案する手法を利用すると静的室内試験を行わず、土の最大剛性の予測ができる。&#8226;1995年兵庫県南部地震以後、地震によって発生する液状化に伴う地盤の水平移動現象を側方流動と呼んでいる。地震時における地盤の液状化および側方流動は構造物の基礎やライフラインに非常に大きな被害をもたらし、長期的に都市機能を麻痺させる危険性がある。これに対して今まで研究者らは護岸被害の観測データや地震による護岸の側方流動および地盤沈下や地盤移動量について色々な予測法を提案した。本研究ではその様々な予測法を用いて埋立地における護岸と地盤の側方流動および地盤の沈下量に関する予測法を評価した。&#8226;地震事例によると細粒分を含む土や非塑性シルト地盤も液状化被害が発生することが分かる。しかし、非塑性シルトに関して従来の研究結果を砂や粘土に比べると非常に少ない。非塑性シルトの液状化特性は液状化強度と剛性特性はせん断弾性波速度と密接な関係があるので、本研究ではベンダーエレメント(Bender Element)を用いてせん断波速度による非塑性シルトの剛性を調べることを主な目的とする。なお,単純せん断試験(DSST)から得られた剛性との比較を行って非塑性シルトの剛性特性をもっと明確にする。

最近の地震事例を分析して見ると地震による液状化は砂地盤だけではなく非塑性シルトからまさ土地盤まででも発生することが分かり、非塑性シルトの液状化発生や側方流動量を評価する手法を提案することを主な目的とする。本研究は土質試験機を用いて非塑性シルトの力学特性を取調べ、その特性を数式で表して側方流動を定量的に評価する。本研究では繰返し単純せん断試験機を用いて非塑性シルトの動的や静的挙動特性を取調べ、繰返し応力の増加により発生する過剰間隙水圧と非塑性シルトの強度や剛性の低下特性の相関性を調査した。土の種類や拘束条件に従って同じ繰返し応力でも土の強度や剛性の低下の程度が違うので、今研究では非塑性シルトの強度と剛性の低下特性を比べるために砂、粘土やまさ土と共に分析してみた。なお、地震による液状化被害を受けた地域で観測した地震加速度データを求めて、そのデータから載荷回数に換算することで液状化の発生可否と過剰間隙水圧の程度も評価できる。非塑性シルトの特性を載荷回数と繰り返し応力比で表して液状化の発生可否を判断する。また、載荷回数から発生した非塑性シルトの過剰間隙水圧比が分かるので、それを地震による非塑性シルトのせん断ひずみの大きさが分かるようにした。そのせん断ひずみから液状化対象地盤の厚さが分かれば側方流動量の予測が出来る。本研究は世の中にまだ良く知られていない非塑性シルトの挙動特性を把握して液状化と側方流動の予測ができた。本研究の結果は有用な参考資料として役に立つと思われる。
バイオガラス/キトサン/銀ナノ粒子の創成とバイオアクティブな材料表面改質への応用

矯正歯科治療における金属アレルギーとエナメル質脱灰に対する対策は重要であり、高い生体親和性とエナメル質再石灰化誘導能を有する矯正用材料の開発が望まれる。本研究では、バイオガラス(BG)の高い生体親和性とイオン溶出能、キトサンの再石灰化反応におけるイニシエーターとしての働き、銀ナノ粒子の抗菌性等の複数作用が期待できるBG/キトサン/銀ナノ粒子を創成し、この粒子を用いたエレクトロディポジショニング(EPD)法による矯正装置の表面改質法と改質層の機能について検討することを目的とする。平成30年度においては、BGとEPDを用い、矯正用ステンレスワイヤーの表面改質について調べた。BG改質層は分光測色法、3Dレーザー顕微鏡および走査型電子顕微鏡にて評価した。試料の特性をナノインデンテーション試験、3点曲げ試験および引き抜き摩擦試験により調べた。より高い15Vで表面を改質した試料は、低い電圧(10V)で作成した試料と比較して、良好な審美特性、低い表面粗さおよび高い機械的特性(ナノ硬さ、ナノ弾性係数)を示した。3点曲げ試験では、BG改質試料は、有意に低い弾性係数を有し、非改質試料と同レベルの摩擦特性を発揮した。矯正歯科治療における金属アレルギーとエナメル質脱灰に対する対策は重要である。高い生体親和性とエナメル質再石灰化誘導能を有する矯正用材料の開発が望まれる。本研究では、バイオガラスの高い生体親和性とイオン溶出能、キトサンの再石灰化反応におけるイニシエーターとしての働き、銀ナノ粒子の抗菌性等の複数作用が期待できるバイオガラス/キトサン/銀ナノ複合粒子を液中プラズマ環境下で創成し、この複合粒子を用いたエレクトロディポジショニング法による矯正装置の表面改質法と改質層の機能について検討することを目的とする。平成28年度においては、電気溶融法で作成したバイオアクティブガラスをナノジェットマイザーにて粉砕した。粉末キトサンを酢酸で溶解し、水酸化ナトリウムでpHを上昇させ、トリポリリン酸水溶液を添加することによりナノ粒子化をはかった。走査電子顕微鏡(SEM)による観察から、バイオアクティブガラスについては、D50=1.98μmの粒子径、キトサン粒子については、約100nm以下の粒子径の試料が得られ、これらの複合粒子を得るための試料作成方法が確立できた。現在まで粉末キトサンのナノ粒子化の条件を見いだすために多くの時間を費やした。また、銀ナノ粒子を作成するための液中プラズマ発生装置が故障中の状況である。本装置の修理予定期間については、メーカーに確認中である。本研究では、バイオガラス(BG)の高い生体親和性とイオン溶出能、キトサンの再石灰化反応におけるイニシエーターとしての働き、銀ナノ粒子の抗菌性等の複数作用が期待できるBG/キトサン/銀ナノ複合粒子を創成し、この複合粒子を用いたエレクトロディポジショニング(EPD)法による矯正装置の表面改質法と改質層の機能について検討することを目的とする。平成29年度においては、SrBG粒子を含有する4-META系試作接着材料を作成し、脱灰エナメル質の再石灰化能を調べた。脱灰したエナメル質は、SrBG含有レジンとともに人工唾液中に浸漬することによりストロンチウムアパタイト再石灰化層が形成され、脱灰エナメル質の機械的特性が有意に回復した。また、BGのサスペンションを用いたEPD法により、ステンレススチールの表面改質(BGコーティング)をした。交流電源により作成したBGコーティング層は、優れた審美性を有する厚さ約14μmの非晶質層であり、母材への優れた密着性を示した。本試料は脱灰エナメル質の再石灰を加速することが分かった。キトサン粒子とBGを咬合したゲルを試作し、脱灰エナメル質にすり込み、その後人工唾液に浸漬することにより脱灰したエナメル質の機械的特性が有意に回復した。キトサンのナノ粒子化させる条件を見出すのに時間を要した。バイオガラス/キトサン/銀ナノ複合粒子を完成させ、走査電子顕微鏡観察、組成分析(エネルギー分散型エックス線分析法)、および微小領域エックス線回折法による結晶構造解析を行う。本粒子の各種酸溶液に対する緩衝能を調べる。

脱灰エナメル質に対する再石灰化能について、Micro-CTとNanoindentationによる解析を行い、CaとPの動態について飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS)を用いたマッピングにより調べる予定である。まず、キトサンナノ粒子の構造解析を行う。加えて、ゲル状のキトサンとバイオガラスを混合し、脱灰エナメル質にすり込み、脱灰エナメル質の再石灰化に及ぼす影響を詳細に調べる。現在まで粉末キトサンのナノ粒子化の条件を見いだすために予想以上の多くの時間を費やしてしまった。また、液中プラズマ発生装置の故障により実験に遅れが生じ、物品購入費の次年度使用額が生じてしまった状況である。キトサンのナノ粒子を作成するのに予想以上に時間がかかり、その関連実験に必要な消耗品の購入が遅れているため。液中プラズマ発生装置が修理完了後には、直ちに銀ナノ粒子とその複合粒子を完成させる。その後、エナメル質の再石灰化促進作用に関する実験に着手し、本年度上半期時点で、予定どおりの支出状況となる見込みである。
強迫性障害の薬物反応と5-HTTLPR遺伝子多型・5-HTT遺伝子メチル化の関連

強迫性障害の発症リスクおよび薬物治療反応性とSerotonin transporter (5-HTT)遺伝子の遺伝子多型、遺伝子発現、DNAメチル化修飾との関連を調べた。強迫性障害の薬物反応性の違いと、5-HTTLPR、5-HTT遺伝子のm-RNA発現、DNAメチル化修飾レベル、それぞれとの間に有意な関連は示すことはできなかった。一方で、強迫性障害患者と健常者の間には5-HTTの遺伝子発現やDNAメチル化修飾に違いがあることを示した。強迫性障害の薬物治療として、三環系抗うつ薬やセロトニン再取り込み阻害薬(SSRI)による治療が有効であることから、強迫性障害の病態にはセロトニン系の異常が関与していると考えられている。本研究では、末梢血白血球のDNAおよびRNAを用いて、三環系抗うつ薬やSSRIの主要な作用部位であるSerotonin transporter (5-HTT)遺伝子に注目し、強迫性障害の発症リスクおよびSSRI治療反応性に違いが生じる生物学的背景の探索を行った。我々のサンプルにおいては、5-HTTLPRの多型と強迫性障害の発症リスクとの関連を認めず、先行研究を合わせたメタ解析の結果でも、有意な関連は認めなかった。一方、強迫性障害患者サンプルは健常対象者サンプルに比べて、5-HTT遺伝子のm-RNA発現が有意に亢進していた。強迫性障害の薬物反応性の違いと、5HTTLPRおよび5HTT遺伝子発現との間には有意な関連は認めなかった。現在、同じサンプルを用いて、5-HTT遺伝子のプロモータ領域のDNAメチル化修飾レベルを調べている。強迫性障害と健常者の末梢血白血球より抽出したDNAの5HTTLPRのL/S多型の同定を行い、同定された5HTTLPRのL/S多型を用いた強迫性障害のケースコントロール研究、メタ解析、および強迫性障害の反応性との関連研究は終了している。また、強迫性障害と健常者の末梢血より抽出したRNAを用いて、強迫性障害のケースコントロール研究、および強迫性障害の薬物反応性との関連研究もすでに行っている。現在、遺伝子発現およびDNAメチル化研究も順調に進んでいる。これよりおおむね順調に進展していると評価した。Serotonin transporter (5-HTT)遺伝子に注目し、強迫性障害(OCD)の発症リスクおよびSSRI治療反応性に違いが生じる生物学的背景の探索を行った。OCD61名および健常対象者61名の末梢血より抽出したゲノミックDNAとtotal RNAを用いて、Serotonin-transporter-linked polymorphicregion (5-HTTLPR)の機能性多型(La, Lg, S)の同定および5-HTT遺伝子のm-RNA発現とDNAメチル化修飾の測定を行った。5-HTT遺伝子のm-RNA発現の測定にはApplied Biosystems社製のABI 7500RealTime PCRを、5-HTTのDNAメチル化修飾の測定はQiagen社製のPyroMarkQ24を用いて行った。我々のサンプルにおいて5-HTTLPRの多型とOCDの発症リスクとの関連は認めず、先行研究を合わせたメタ解析の結果でも、有意な関連は認めなかった。一方、5-HTTのm-RNA発現はOCDは健常対象者に比べて有意に亢進していた。DNAのメチル化修飾は、健常対照に比べてOCDにおいて、13CpGサイト中6サイトで有意な低メチル化を認めた。6サイト中2サイトはm-RNA発現と有意な負の相関を示した。また、13CpGサイト中1サイトはOCDで有意な高メチル化を認めた。OCDの薬物反応性の違いと、5HTTLPR、5HTT遺伝子のm-RNA発現およびDNAメチル化修飾レベルとの間に有意な関連は認めなかった。本研究の結果、OCDの薬物治療反応性に5-HTTの遺伝子多型やm-RNA発現やDNAメチル化修飾が関与していることを示すことはできなかったが、強迫性障害患者と健常者の間には5-HTTのm-RNA発現やDNAメチル化修飾に違いがあることを示した。現在保有している強迫性障害患者のDNAサンプルを用いて、Zymo Research社のEZ DNA methylation kitでバイサルファイト処理を行い、QIAGEN社のPyroMark Q24を用いて5-HTT遺伝子のプロモータ領域のDNAメチル化修飾レベルを調べる。当初予定していたプライマーでは、メチル化定量の精度が悪かったが、プライマー設計しなおすことで、現在は順調にメチル化定量がすすんでいる。精神疾患購入予定であった消耗品の価格変動のため。次年度への繰越金は、消耗品に使用する予定である。
マクロファージの分化制御を標的とした天然化合物による卵巣がん新規治療薬の開発

近年、分子標的治療薬の承認とともに、卵巣癌に対する治療方針の選択肢が増えている。癌細胞に対する細胞毒性とともに、腫瘍が存在する環境や周囲の腫瘍免疫にも着目が集まっている。多くの癌腫と同様、卵巣癌においてもマクロファージは微小環境により免疫抑制に働くM2マクロファージに分化し、浸潤・血管新生を促進することで腫瘍増殖に関わる。我々の研究課題である、STAT3の活性化を阻害することでマクロファージのM2分化を抑制する天然化合物で、どこまで治療効果を向上できるか、さらに、治療補助薬として相乗効果がみられるかは、今後の治療薬開発にあたり、基盤となる事項である。以上の結果から、Onionin Aは卵巣癌細胞のSTAT3を制御することで、細胞毒性を高める可能性が示唆され、Onionin Aと既知抗癌剤の併用することで、抗がん剤の補助治療薬になりうると考えられた。卵巣癌に対する分子標的治療薬の承認が増えている近年、癌細胞とともに腫瘍免疫にも着目が集まっている。今回、我々は卵巣癌細胞に対するcorosolic acitとOnionin Aの抗腫瘍効果について再現性の確認もかねて検討した。方法としては、培養液にこれらの成分を添加し、ヒト卵巣癌細胞株(SKOV3、RMG-I、ES-2)の細胞増殖能を検討した。さらに、抗癌剤(paclitaxel、cisplatin、carboplatin)、抗癌剤とOnionin Aの併用群を添加し、細胞増殖能に対する作用をWST-8 assayにて、STAT3活性化に対する作用をWestern blot法にて解析した。その結果、corosolic acidの再現性は確認された。同時にOnionin Aは卵巣癌細胞の細胞増殖能ならびにSTAT3の活性を有意に抑制した。その他の研究事項学会発表筆頭演者6回(日本婦人科腫瘍学会など)、和文著書筆頭者3編(1一冊でわかる婦人科腫瘍・疾患周産期疾患、生殖・内分泌疾患、乳癌を含む片渕秀隆、森谷卓也編集文光堂2017、2編担当2子宮頸癌治療ガイドライン2017年版2章(子宮頸部前癌病変とIA期の主治療)、7章(妊娠合併子宮頸癌の治療)日本婦人科腫瘍学会編金原出版2017子宮頸がん)培養実験の際、環境整備の不具合と感染により、培養細胞が使用できなくなり、原因究明と新たに始めた培養細胞の継代に時間を要した。卵巣癌に対する治療法として、近年はベバシズマブやオラパリブなどの分子標的治療薬が承認されて、治療法の選択に幅が出ている。その背景のもとで、本研究は腫瘍周囲の微小環境に着目した新しい視点での治療方法の開発ならびに、卵巣癌治療の主体となる抗癌剤治療の補助薬の役割を果たすことが期待される。引き続き、卵巣癌細胞に対する細胞毒性や、抗がん剤並びに分子標的薬などと併用することでの相乗効果について、検討を行う。物品費と人権費の見積もりに対する使用分が少なかったです。
風船把持が歩行獲得を促す-初期歩行遅延に対する新しい歩行支援システムの提案-

我々は初期歩行後の乳児に約2gの浮力が発生するヘリウムガス入り風船の紐を把持させると歩行時の身体動揺が減少し,歩行距離が延長することに観察評価で気付いた.風船を把持した乳児の歩行周期中の身体動揺について体幹加速度や足底圧軌跡を分析した結果,各被験児が風船を把持した場合の各立脚支持期中の足底圧中心の変動係数は風船を把持しなかった場合と比較して有意に低値を示し,また体幹動揺も風船を把持した場合は有意に低値を示した.先行研究では,子どもの歩行の発達要因として,片脚支持期の動揺が減少が報告されており,風船把持歩行は,乳児期の身体動揺を減少させる可能性がある.我々は,初期歩行直後の乳児に,風船(ヘリウムガス入り)の紐を把持させると歩行が安定し,歩行距離が延長することに気付いた(島谷,2012).現状では,初期歩行発達遅延の確立した支援方法はない.このことは,初期歩行期における乳幼児の新しい歩行支援方法の可能性を示唆している.本年度は風船把持歩行の有用性について実験計画を再考するために,成人を対象に,まず風船把持の静止立位姿勢制御について検証を行った。対象は,健常成人60名(男性:30名女性:30名)であった。計測は重心動揺計とKINECT forWindowsを用いて3次元画像解析を行った。計測条件は,何も把持しない条件(以下、把持なし条件),風船を右手で把持する条件(以下、風船条件)の2条件を設定し,データを比較した。統計処理には,総軌跡長,実効値面積(以下、RMS),外周面積,左右軌跡長、前後軌跡長について、把持なし条件と風船条件の2群間で対応のあるt検定を行った。また,頭部・右手部・腹部の3次元座標から変動係数を算出し,2群間比較には対応のあるt検定を,群内比較にはKruskal Wallis検定および多重比較にはSteel-Dwass検定を行った。なお,有意水準は5%未満とした。本研究の結果から,風船把持によって前後・左右の重心動揺速度が減少し,動揺のばらきを抑えて身体重心を一定範囲内に収めていることが示唆された。しかし,風船の有無によって身体部位の位置関係に有意差が見られなかったことから,風船把持による静止立位姿勢制御の機序までは明らかにすることができなかった。しかし,山本らは,ヒトは各身体部位を前後・左右に微妙に動かしながら立位姿勢を制御すると述べており,本研究では風船把持によってフィードバック制御を賦活し,各身体部位を微動させることによって,より重心動揺を減少させる立位姿勢制御が行われているものと推察した。【はじめに】初期歩行の遅れや不安定な歩行を呈する乳幼児の相談が増え,より具体的な対策が望まれている.我々は,初期歩行後の乳児に約2gの浮力が発生するヘリウムガス入り風船の紐を把持させると歩行時の身体動揺性が減少し,歩行距離が延長することに気付いた.【目的】風船を把持した乳児の歩行周期中の身体動揺について検証することであった.【対象と方法】5歩以上独歩が可能となった初期歩行期から47週を経過した乳児3名に対し,WalkウェイMW-1000(アニマ社製)と5台のデジタルビデオカメラを用いて検証した.被験児には約5.0mの歩行路(計測距離は約2.0m)を歩行させ,数回の練習ののちに風船を把持した場合と把持しなかった場合の足底圧をランダムに計測した.足底圧データから各被験児のステップ毎の歩幅,歩隔,足底圧軌跡長,足底圧中心を算出した.左右ステップ時の足底圧中心の差(cm)を左右脚への足底圧中心の移動距離を示し,各ステップ時の足底圧中心の変動係数を各立脚支持時の足底圧中心の変動を示した.風船の有無において統計学的に比較した.【考察】各被験児の風船の有無で歩幅,歩隔,各左右下肢への足底圧軌跡長には有意差はなかった.一方,風船を把持させた場合の各立脚支持期中の足底圧中心の変動係数は有意に低値(p<0.01)を示した.乳児期の風船把持は,左右脚へのウェイトシフト時の姿勢制動への効果は低いものの,左右の各立脚支持時には動揺性が減少し,乳児期の身体動揺に対する風船把持効果を示唆した.初期歩行の遅れや不安定な歩行を呈する乳幼児の相談が増え,より具体的な対策が望まれている.我々は,初期歩行後の乳児に約2gの浮力が発生するヘリウムガス入り風船の紐を把持させると歩行時の身体動揺性が減少し,歩行距離が延長することに気付いた.本研究では,5歩以上独歩が可能となった初期歩行期から47週を経過した乳児を対象(一部の被験児は6週間の継時的評価)とし,風船を把持した乳児の歩行周期中の身体動揺について検証した.計測方法は,WalkウェイMW-1000(アニマ社製)と5台のデジタルビデオカメラ,体幹腰部に貼付した小型3軸加速度計を用いて検証した.被験児には約5.0mの歩行路(計測距離は約2.0m)を歩行させ,数回の練習ののちに風船を把持した場合と把持しなかった場合,風船以外のおもちゃ(ガラガラ)を把持した場合の体幹加速度や足底圧を可能な限りランダムに計測した.

体幹加速度は各軸ごとに二乗平均平方根(Root mean square error;RMS)を算出し,体幹の動揺の指標とした.また,足底圧データから各被験児のステップ毎の歩幅,歩隔,足底圧軌跡長,足底圧中心を算出した.左右ステップ時の足底圧中心の差(cm)を左右脚への足底圧中心の移動距離を示し,各ステップ時の足底圧中心の変動係数を各立脚支持時の足底圧中心の変動を示した.風船の有無において統計学的に比較した.各被験児の風船の有無で歩幅,歩隔,各左右下肢への足底圧軌跡長には有意差はなかった.一方,風船を把持させた場合の各立脚支持期中の足底圧中心の変動係数は有意に低値(p<0.01)を示した.また,体幹動揺の指標であるRMSは,風船把持時には有意に低値(p<0.05)を示した.乳児期の風船把持は,左右脚へのウェイトシフト時の姿勢制動への効果は低いものの,左右の各立脚支持時には体幹等の動揺性が減少し,乳児期の身体動揺に対する風船把持効果を示唆したと言える.我々は初期歩行後の乳児に約2gの浮力が発生するヘリウムガス入り風船の紐を把持させると歩行時の身体動揺が減少し,歩行距離が延長することに観察評価で気付いた.風船を把持した乳児の歩行周期中の身体動揺について体幹加速度や足底圧軌跡を分析した結果,各被験児が風船を把持した場合の各立脚支持期中の足底圧中心の変動係数は風船を把持しなかった場合と比較して有意に低値を示し,また体幹動揺も風船を把持した場合は有意に低値を示した.先行研究では,子どもの歩行の発達要因として,片脚支持期の動揺が減少が報告されており,風船把持歩行は,乳児期の身体動揺を減少させる可能性がある.これまでに,浮遊する風船を把持した乳児の歩行支援について検証した結果,初期歩行時の乳幼児のその有用性があることが分かった。また,初期歩行期から数週から数か月経過した乳幼児にはその効果が低いことも明らかとなった。これらの減少についてはいまだ不明な点が多い。小児理学療法今後は,浮遊する風船を把持した乳幼児の姿勢制御について,より詳細なメカニズムの検証を行う予定としている。平成25度の予定は,実験プロトコルの修正と予備実験開始であった.現在,プロトコルを修正し,予備実験を開始している.データ収集に苦慮し,被験者集めや遠方でのデータ収集等が必要となった。一方で,予定物品の代替が可能となり費用を抑えることができた。平成26年度は,修正した実験プロトコルをもとに初期歩行を開始した乳児の歩行データを収集・解析する。最終年度の平成27年度は,歩行データから初期歩行期の発達遅延を呈する乳幼児の歩行支援の有効性を導出し,実用性を検証する予定である。いくらかの予算は最終年度の被験者データ収集のための旅費として使用予定である。予備実験として必要であった3軸加速度センサーを利用せず,KINECTで画像を評価した.予備実験の結果から,KINECTよりも精度の高い画像計測・解析装置を購入予定としている.
自然災害警戒期における地域住民の潜在的なネットワ-クに関する実証的研究

1.目的災害時、もしくは災害警戒期における人々の対応や態度を社会的なネットワ-クの観点から分析することが本研究の課題である。災害警戒期に潜在する、住民と災害対応機関との間のネットワ-クの構造について、焼津市で実験的に検討した昭和63年度の成果を継承し、伊東市で生じた海底噴火に対する住民の災害時の行動や態度と日常のネットワ-クについてヒアリング・郵送調査をもって検討した。2.方法・結果今回の海底噴火で被害の大きかった宇佐美・新井・湯川の3地区の公的機関・自主防災組織に対するヒアリングの結果を踏まえて質問項目を作成し、郵送調査を実施した。項目は、a.災害に関する対応行動、b.住民のネットワ-ク(具体的には、災害対応機関・寝たきり老人・自主防災組織にどの程度の知合いが存在するか)、c.防災のあり方に対する態度・意見、d.属性などである。各地区から予め得た計約1000名の住民リストから無作為に宇佐美201、新井199、湯川200の計600名の対象者を抽出し、平成元年11月7日に質問紙を発送した。12月末における有効調査票の返送は宇佐美96、新井98、湯川104で回答率は全体で49.7%(600票中298票)であった。分析は全体と地区ごとの集計を終えた後に性別・年齢・職種などのデモグラフィック要因についての検討をした。その結果、次のようなことがわかった。住民相互のネットワ-クの密な地区(宇佐美)では、自主防単位の訓練への参加度が低い反面、防災は自主的に個人個人でやるべきものという意識が高い。一方、防災組織へのネットワ-クが密な地区(新井)では、訓練の参加度は高いが、実際の災害への対応行動において近隣に頼る率が低い。本研究により各地区のネットワ-クの質的・量的差異が確かめられた。今後の調査研究により、このネットワ-クの相違と社会的防災力や他の要因との関連を究明するための足掛りが得られたといえよう。
痛風発作を誘発する尿酸ナトリウム結晶の生成過程に対する磁場効果の研究

本研究は痛風の原因物質となる尿酸ナトリウム結晶の磁場中観察システムの構築および結晶化の過程における磁場効果の検討を目的とした。実験システムの構築として電磁石内のサンプルを入れた容器に一定の温度の水を循環させ,光強度を測定できるシステムを開発した。構築したシステムを用いて、実際に磁場下で結晶を生成させ、電磁石による磁場中・外で結晶化する過程の透過光強度を測定した。その結果、磁場外で生成した結晶と比べ磁場中で生成した結晶は透過光強度の変化率が小さかった。特に、磁場外の結晶においては、測定開始2時間後辺りから急激に増加が見られたことから、磁場が結晶の析出速度に影響を与えることが示唆された。近年、食生活の乱れやアルコールの多量摂取が原因で起こる疾患の一つとして痛風が知られている。痛風は,プリン体を多量に含む食品の過剰摂取により,体外に排泄しきれなかった尿酸と血液中のナトリウムが結合して針状の結晶が蓄積されることで生ずる。この痛風の原因物質である尿酸ナトリウム結晶は体温の低い母指関節等に好発する。申請者は,尿酸ナトリウム結晶に磁場を印加した際,反磁性磁気トルクにより結晶が一定の方向に配向することをすでに報告しているが,結晶化過程中における磁場効果の詳細は,未だに明らかになっていない。本研究では,この尿酸ナトリウム結晶の生成過程において,磁場の存在が結晶の成長に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。結晶化にあたり,温度を比較的低温に保つため,電磁石の周りに空冷システムを開発する必要がある。そのため、この実験を行う上で実験システムの構築は重要である。したがって、本年度は磁場内と磁場外での結晶生成を比較するための実験環境の構築を行った。本課題で使用する尿酸ナトリウム結晶は,市販の尿酸粉末を水酸化ナトリウム水溶液で溶解し,遠心分離機を使用して飽和溶液を取り出す。尿酸ナトリウム結晶は温度の低い箇所で結晶化をするため、比較的低い温度を一定に保ち、磁場内と磁場外で生成させる。重力に対し垂直方向に磁場を発生させる電磁石と低温恒温水槽を導入し、0°C40°Cまでの温度範囲で±0.1.°Cの精度で温度をコントロールし、それぞれのサンプルを入れた容器に一定の温度の水を循環させるシステムを構築した。以上から、磁場内のサンプルと磁場外のサンプルが同条件で結晶を生成できることを可能にした。また、既存の電磁石内に光学定盤を設置し、光学特性を行えるようにした。本課題において構築した、電磁石内で温度を一定に保つためのシステムおよび光学特性を行えるシステムを用いて、過去の申請者の論文に従い、尿酸ナトリウム結晶の配向を確認したため、実験を行える環境を整ったと判断した。以上のことから、おおむね実験計画通りである。近年蔓延しているさまざまな生活習慣病に対し、治療法および治療薬の研究・開発が日夜行われている。特に最近注目を浴びているのは、痛風や尿路結石など、人体内に蓄積された微結晶が原因で生じる疾患である。一般的に、痛風はプリン体を多量に含む食品の過剰摂取により体外に排泄しきれなかった尿酸と血液中のナトリウムが結合し針状の結晶が蓄積される。この尿酸ナトリウム結晶は体温の低い母指関節等に好発し、関節の炎症や激痛を引き起こす。現在、生体内における生成過程途上の尿酸ナトリウム結晶がどのように磁場応答するかについての知見は未だ無い。そこで,本研究は痛風の原因物質となる尿酸ナトリウム結晶の磁場中観察システムの構築および結晶化の過程における磁場効果の検討を目的とした。前年度は、実験システムの構築として低温恒温水槽を導入し、0°C40°Cまでの温度範囲で±0.1.°Cの精度で温度をコントロール可能で、サンプルを入れた容器に一定の温度の水を循環させ磁場内・外での測定システムの開発に成功した。今年度は構築したシステムを用いて、実際に磁場下で結晶を生成させ、電磁石による磁場中で生成した結晶と,対照実験としてマグネット外の無磁場空間にて生成した結晶との違いを比較・検討を行った。実験は磁場内・外で結晶化する過程の透過光強度を時系列的に測定した。特に、磁場外の結晶においては、測定開始2時間後辺りから急激に増加が見られた。今後は永久磁石によるシステムを開発することで長時間の測定を可能にし,さらにサンプリング数を増やすことでより詳細に検討する。今後は構築したシステムを用いて、実際に磁場下で結晶を生成させ、電磁石による磁場中で生成した結晶と,対照実験としてマグネット外の無磁場空間にて生成した結晶との違いを比較・検討を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。磁気科学28年度が最終年度であるため、記入しない。
自己免疫疾患における臓器特異性決定要因の解明

私どもが樹立したAire欠損NODマウスでは、全例で生後7-8週頃から著明な生育障害(体重減少)を認め、20週齢を超えて生存するマウスほとんど存在しない。病理学的な解析では、NODマウスの本来の病変部位である膵臓ラ氏島炎(insulitis)はほとんど観察されず、かわってラ氏島を取り巻く腺房(acinus)の著明な組織破壊が観察された。コントロール(Aire野生型)NODマウスでは生後20週齢までに糖尿病であると判定された個体が約6%存在したのに対して、Aire欠損NODマウスにおいては糖尿病と判定された個体は1匹も認められていない。しかしながらAire欠損NODマウスでは糖尿病の発症を判定しうる十分な生存期間が得られていないことを考慮すると、はたしてAire欠損NODマウスが本当に糖尿病の発症に対して抵抗性を獲得しているのか否かを他の実験系によって確認する必要がある。そこでCyclophosphamide(CY)の投与による糖尿病誘発モデルの実験をおこなった。CY投与により、ラ氏島炎から糖尿病への発症が著名に加速する事が知られているので、CYをマウス腹腔内に投与し血糖値の観察をおこなった。コントロールNODマウスならびにAire^<+/->NODマウスにおいては10日目を過ぎた辺りから、そのほとんどにおいて糖尿病を発症したものに対し、Aire^<-/->NODマウスにおいては糖尿病を発症したものは一例もなかった。これらのことよりAire欠損マウスにおいては糖尿病の発症に対して抵抗性を獲得している事が強く示唆された。自己免疫疾患が何故、起こるのかという問題と並んで重要な研究課題は、自己免疫疾患の臓器特異性が、一体、どのような要因によって決定されるかを明らかにすることである。本研究では自己免疫疾患における臓器特異性の決定要因を解析する目的で、AIRE欠損NODマウスを樹立した。AIRE欠損NODマウスではNODマウスにおける本来の標的組織である膵ラ氏島の破壊を認めなくなり、かわって外分泌組織である膵腺房細胞の著明な破壊像を認めた。この病理学的な所見に一致して、AIRE欠損NODマウスは糖尿病の発症に対して抵抗性を獲得していた。AIREを欠損させたNODマウスにおける臓器特異性の変化は、AIREが単に自己免疫病態の発症を規定するのみならず、どの臓器を標的として免疫破壊を行うかという、いわゆる臓器特異性にも関与していることを明確に示した結果である。したがって、AIRE欠損にともなう臓器特異性の変化がどのような分子および細胞学的メカニズムによって起こるかを明らかにすることで、多彩な病状を示す自己免疫疾患の病態理解に貴重な情報が得られるものと思われる。他方、AIRE欠損NODマウスの血中に存在する自己抗体の対応抗原の一つを同定したところ、膵臓腺房細胞に発現するpancreas-specific protein disulfide isomerase(PDIp)であることが判明した。AIRE依存的自己免疫病態の発症機構として、AIREが胸腺上皮細胞内で種々の末梢自己抗原(peripheral tissue-restricted antigen)の発現を転写レベルで制御している可能性が示唆されている。しかしながら、AIRE欠損NODマウス胸腺におけるPDIpの発現は低下しておらず、このことからAIRE依存的自己免疫病態の発症にはAIREによるPDIp転写制御以外のメカニズムの存在が想定された。今後は、AIRE発現細胞においてのみモデル自己を発現するマウス等を新たに樹立して、この問題にアプローチする必要がある。私どもが樹立したAire欠損NODマウスでは、全例で生後7-8週頃から著明な生育障害(体重減少)を認め、20週齢を超えて生存するマウスはほとんど存在しない。

病理学的な解析では、NODマウスの本来の病変部位である膵臓ラ氏島炎(insulitis)はほとんど観察されず、かわってラ氏島を取り巻く腺房(acinus)の著明な組織破壊が観察された。コントロール(Aire野生型)NODマウスでは生後20週齢までに糖尿病であると判定された個体が約6%存在したのに対して、Aire欠損NODマウスにおいては糖尿病と判定された個体は1匹も認められていない。しかしながらAire欠損NODマウスでは糖尿病の発症を判定しうる十分な生存期間が得られていないことを考慮すると、はたしてAire欠損NODマウスが本当に糖尿病の発症に対して抵抗性を獲得しているのか否かを他の実験系によって確認する必要がある。そこでCyclophosphamide(CY)の投与による糖尿病誘発モデルの実験をおこなった。CY投与により、ラ氏島炎から糖尿病への発症が著名に加速する事が知られているので、CYをマウス腹腔内に投与し血糖値の観察をおこなった。コントロールNODマウスならびにAire^<+/->NODマウスにおいては10日目を過ぎた辺りから、そのほとんどにおいて糖尿病を発症したのに対し、Aire^<-/->NODマウスにおいては糖尿病を発症したものは一例もなかった。これらのことよりAire欠損マウスにおいては糖尿病の発症に対して抵抗性を獲得している事が強く示唆された。
放射光ナノ顕微分光を用いた有機半導体分子層デバイス界面の3次元オペランド解析

本研究では、柔らかさと分子設計の多様性に利がある有機分子半導体薄膜をチャネルとした有機電界効果トランジスタ(OFET)について、マクロな輸送特性に影響を与える、界面・欠陥近傍のミクロな電子状態を、研究代表者らが開発した3次元走査型光電子顕微分光装置「3D nano-ESCA」を使って解明した。チオフェン系誘導体「C10-DNBDT-NW」を使ったOFETについて、炭素の内殻ピークシフトが化学ポテンシャルを反映していることを確かめた。ピークシフトの空間変化でポテンシャルマッピングを行ったところ、電極/チャネル接合界面での電荷トラップの存在や移動度が異なるドメインの存在を示唆する成果が得られた。本研究の目的は、構造の柔らかさと分子設計による機能の多様化に利があるπ電子有機系分子薄膜をチャネルとして活用した有機半導体電界効果トランジスタ(OFET)について、まだ知見の乏しいデバイス動作時の界面や欠陥近傍でのキャリアの振る舞いを、研究代表者らが開発してきた3次元走査型光電子顕微分光装置"3DnanoESCA"によって明らかにすることである。初年度であるH27年度中はほぼ予定通り、以下の項目を行った。(1)バイアス電圧印加下でのOFETチャネル内ピンポイント測定...C10DNBDT分子で作製したOFETについて輸送特性とチャネル内のピンポイント分光測定の同時測定を行い、集光X線照射下でも非破壊X線分析が可能なことが示された。(2) OFETチャネル内ポテンシャル空間分布テスト測定...集光したX線をスキャンし、チャネル内部のC 1s内殻スペクトルのマッピングを行った。積層欠陥をまたいでポテンシャル勾配が変化することが示唆される結果が得られた。また、側鎖の炭素数やチャネル幅を変えて測定を行い、測定可能な条件の見積もりを行った。(3)イオン液体界面の結合状態分析...ゲート絶縁層やチャネル自体にイオン液体を利用したトランジスタも考案されており、電圧印加下での基板/イオン液体界面の状態や電荷分布の分析を行った。(4)リチウムイオン電池有機分子正極材料の放射光EXAFS分析...有機分子をリチウムイオン電池正極材に用いた系について、nanoESCAでの電極表面状態オペランド分析を念頭においてEXAFSでLUMO準位近傍の電子状態分析を行った。上記の成果により、論文・解説を2本出版し(2本執筆中あり)、9件の学会発表(うち招待講演4件)を行った。集光X線による有機分子のダメージが懸念されていたが、大きな山場であった輸送特性とピンポイント分光の同時測定によってコンシステントな結果が得られ、C10DNBDT分子を利用したデバイスでは予定通りオペランド分析を行い、論文化することもできた。また、次年度への展開を鑑みて、イオン液体やリチウムイオン電池有機正極活物質などのテスト分析も行うことができた。本研究の目的は、研究代表者らが開発・改良を行ってきた放射光軟X線走査型光電子顕微分光装置の「高い空間分解能(面内方向100 nm以下)」「オペランド計測可能であること」を活用し、既存の装置では詳細な分析が難しいが輸送特性に大きく影響を及ぼす、デバイス構造の界面や欠陥周辺の電子状態を調べることである。特に有機半導体電解効果トランジスタを中心テーマに掲げて測定を行ってきた。2年目であるH28年度中は、有機半導体で得られた知見から派生した分析も含め、以下の項目について研究を行った。(1) OFETチャネル内のポテンシャル空間分布計測...昨年度テスト測定を行ったC10DNBDT分子自己組織薄膜のOFET構造のC1sコアレベルシフト空間分布について、輸送特性の結果と合わせて定量的解釈を行い、欠陥や電極界面の影響を可視化した。(2)リチウムイオン電池有機分子正極材料の分光分析...OFETの分光分析で得られた有機材料における実験条件などの知見を活かし、昨年度に引き続きEXAFS測定を行い、分子構造や官能基による電子状態の変化を評価した。nanoESCAを用いて結合状態の比較も行った。(3)遷移金属ダイカルゴゲナイドFETの電荷移動領域観測...OFETチャネルのオペランド計測と同様の測定により、MoS2チャネル内のS 2pコアレベルシフトの空間分布を測定し、高い接触抵抗の原因となる電極界面の電荷異動領域を直接観測することができた。(4) GaN HEMT素子のコラプス現象メカニズム解明...OFETチャネルのオペランド計測と同様の測定により、GaN薄膜を利用した高速通信用デバイス内で、高いストレス電圧印加時にドレイン電流値が落ちる「コラプス現象」の原因解明に取り組んだ。3Dnano-ESCA装置によるピンポイント分析と半導体パラメータアナライザーの同時計測は順調に機能しており、OFET自体の各種分析結果に関しては論文執筆を進めているところである。OFETに関しては、軟X線での分光測定を行うには光耐久性を要し、C10DNBDT以外(C6DNBDTなど)の測定は厳しいという結果が得られたので、C10DNBDTの素子に絞って議論を行うことにした。オペランド測定結果の知見を直接生かした各種デバイス(有機系の電池材料、各種FET、触媒材料など)の分析も進んでいる。