hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Cdk5による脳の形成・発達に関与する蛋白質リン酸化の同定とその機能解明

また最近他のグループから、FAK1やdoublecortinなどがCdk5の脳内基質であり、リン酸化部位も同定された。これらの蛋白質に関しても、同様の方法によりCdk5によるリン酸化の意義を検討中である。目的と方法:Cdk5は神経細胞特異的に活性化されているセリン・スレオニンキナーゼで、Cdk5欠損マウスでは、脳の皮質形成の異常があり、その脳内の基質がリン酸化されない事が原因であると推定される。我々は、リン酸化特異的抗体と2次元電気泳動を組み合わせた方法により、Cdk5欠損マウス胎児脳及びCdk5を脳新皮質でのみ不活性化したコンデイショナルKOマウスの生後脳でリン酸化の低下している蛋白質をスクリーニングし、同定された蛋白質でのCdk5のリン酸化の機能的意義を検討した。結果:Cdk5欠損マウス胎児脳を用いた検討では、これまでにPak1,CRMP-2,FAK1,doublecortinがリン酸化の低下した蛋白質として同定された。これらのうちCRMP-2に関して詳細に検討した。横浜市大薬理学教室との共同研究により、Cdk5のリン酸化部位はSer522と同定され、リン酸化特異的抗体により、Cdk5欠損マウスでのリン酸化の消失が確認された。さらに、このリン酸化が、Ser509のGSK3βのリン酸化に必須であることがin vitroの実験で確認された。また、リン酸化CRMP-2はAlzheimer病患者脳の神経原線維性変化の構成成分として同定されており、特異的に反応する3F4モノクローナル抗体の抗原性がこのsequentialなCRMP-2のリン酸化によりin vitroで再現された。さらに、このCdk5→GSK3βによるCRMP-2のリン酸化により、CRMP-2とチュブリンとの結合能が低下し、Cdk5欠損マウス脳においては両者の結合が亢進している事が明らかとなった。また、脳新皮質特異的Cdk5コンディショナルKOマウス脳を用いた検討により、新たに同KOマウスの生後脳で約80kDaの蛋白質のリン酸化が低下している事が明らかとなり、現在同蛋白質の同定を進めている。目的と方法:Cdk5は神経細胞特異的に活性化されているセリン・スレオニンキナーゼで、Cdk5欠損マウスは、脳の皮質形成の異常を示す。我々は、Cdk5欠損マウス胎児脳でリン酸化の低下している蛋白質をスクリーニングすると共に、脳形成関連蛋白質でCdk5の基質として同定された蛋白質Dab1ついてもCdk5のリン酸化の機能的意義を検討した。結果:Dab-1は、脳の皮質形成に異常をきたすリーラーマウスで欠損しているリーリンのシグナルを伝える細胞内アダプター蛋白質である。Cdk5がDab1のSer491をリン酸化する事が知られていたが、我々はin vitroの実験から、Dab1のC末のこの部位を含む8ヶ所をCdk5がリン酸化する事を明らかにした。Dab1にはいくつかのisoformがあり、主なisoformのp80はリーリン刺激によりチロシンリン酸化を起こすが、Cdk5のセリン・スレインリン酸化により、このチロシンリン酸化が抑制される事を見出した。さらに、p45 Dab1 isoformでは、Cdk5によりSer466がリン酸化され、このセリンのリン酸化がDab1のチロシンリン酸化を促進し、セリン残基とチロシン残基がリン酸化されたp45Dab1はプロテオゾーム系で速やかに分解される事が明らかとなり、Cdk5がリーリンシグナルを調整している可能性が示唆された。
多重震源地震による強震動予測法開発と継続時間に依存する構造物の損傷メカニズム解明

近い将来必ず来襲すると予測されている海溝型巨大地震による地震動の工学的特徴は、強い揺れの継続時間が35分にまでなること、そして、広域にわたって高震度域になることが認識されており、各地で推定される震度値に対して被害の程度がより甚大になることが予測されている。地震動の最大強さ、スペクトル強度に加えて複数回の強い地震動外力、さらには強震継続時間が非常に長いことによる構造物の損傷度、被災拡大のメカニズムを、構造種別毎に定量的に算定し、構造物の設計地震外力の設定や広域の地震被害想定において、「等価な強震動継続時間」の概念を導入する方法を提案することを検討してきた。平成30年度においては、(1)内陸直下地震としては複数の活断層による連動型地震、(2)断層が極めて大きく複数のアスペリティを有する最大級の海溝型地震である南海トラフ巨大地震、の2つのケースを対象とし、複数回の衝撃的震動、ならびに強い揺れの継続時間の影響が著しい液状化地盤における土構造物、固有周期が長く減衰の小さい大規模なRC(補強コンクリート)または鋼橋梁、通常の木造家屋の構造形式に的を絞り、複数の地震外力条件を設計地震力に組み入れる手法について検討した。さらに、岐阜県をケーススタディとして、内陸直下型の地震被害想定調査において、想定断層の破壊のパターン(震源位置、破壊の伝播方向、複数回での断層破壊等)の違いによる人的ならびに各種インフラ等の被害総量の違いについて詳細に検討し、各地域における最悪の地震被害想定の重要性評価に導入した。ほぼ当初の研究計画どおりに研究が進められてきている。2016年熊本地震において、数日内に二度の激震(震度7)となった地域での被害の増大は、まさに本研究で着目している震害事例であり、十分に精査し研究進展に取り入れようとしている。研究の最終年度となる2019年度においては、以下について詳細な検討を実施し、とくに強震動の経時特性と各種構造物の応答挙動との関係について相対的な違いを定量的に示す。ケーススタディとして、(1)内陸直下地震としては複数の活断層による連動型地震、(2)断層が極めて大きく複数のアスペリティを有する最大級の海溝型地震である南海トラフ巨大地震、の2つのケースを対象とし、複数回の衝撃的震動、ならびに強い揺れの継続時間の影響が著しい液状化地盤における土構造物、固有周期が長く減衰の小さい大規模なRC(補強コンクリート)または鋼橋梁、通常の木造家屋の構造形式に的を絞って検討し、複数の地震外力条件を設計地震力に組み入れる手法を検討する。さらに、岐阜県をケーススタディとして、内陸直下型の地震被害想定調査において、想定断層の破壊のパターン(震源位置、破壊の伝播方向、複数回での断層破壊等)の違いによる人的ならびに各種インフラ等の被害総量の違いについて検討し、各地域における最悪の地震被害想定の重要性について示す。(1)申請者らにより開発された工学的基盤における非定常地震動の予測手法(EMPR)は、過去の多くの強震記録をベースにした強震動予測法であるが、巨大地震による強震記録はほとんど得られていないため、巨大地震の場合に大きく励起される地域固有の長周期地震動を適確に取り入れた予測法の開発が望まれていた。先の研究では、これらの長周期成分をスペクトル強度の"各地域での特有の増分"として適確に取り入れる手法を提案し開発した。一般に、表面波成分は他の主要な成分とはある程度の時間差をもって来襲するため、この時間差が長周期構造物の応答に与える影響を検討した。(2)地震動の正規化加速度累積パワー曲線を98次元の特徴ベクトルで表し、階層的クラスター分析を適用して経時特性を分類する手法を提案した。2011年東北地方太平洋沖地震の観測記録に適用し、多重震源過程や震源域からの距離の影響を受けた経時特性を的確に分類可能であることを明らかにした。さらに、98次元の特徴ベクトルをKL展開によってモード分解し、36次元程度のモード合成で経時特性を概ね表現可能であることを明らかにした。(3)上記(1)で開発された強震動予測法を活用し、各種構造形式毎に異なる強震継続時間ならびに連動する衝撃入力の影響を定量的に把握し、強震動の破壊力を1次パラメータ“最大強度"に加えて、2次パラメータ“強震継続時間"、もしくは計測震度値の“複数衝撃入力"の組み合わせパターンにより表現することを検討した。初年度では、(a)液状化地盤における土木構造物(2次:継続時間)、(b)一般の木造家屋構造(2次:複数衝撃入力)、多くの土木構造物の構造形式である(c)RC構造(2次:継続時間)、(d)鋼構造(2次:継続時間)、等を対象として、それぞれの構造形式の被害レベルを二つの地震動情報等から簡便に推定する手法開発のための検討を行った。(1)断層規模が極めて大きい海溝型巨大地震による強震動予測法の一応の開発ができた。地域固有の長周期地震動成分については、地域特有の増幅の度合いに関してスペクトル成分の単純な増減で対応するモデルを開発したが、主要動との時間差の応答への影響については、さらに検討が必要である。(2)長継続時間という特性を有する地震動の外力としての特性を十分な精度で予測するにあたっては、まず地震動の経時特性全体を把握しておくことが求められる。本年度、階層的クラスター分析による波形分類法の確立と、KL展開に基づくモード分解・合成法を確立し、K-NETにより得られた豊富な観測記録を活用して、それらの有効性を示したことにより、所期の目的は達成された。

(3)上記で開発された強震動予測法を活用し、各種構造形式毎に異なる強震継続時間ならびに連動する衝撃入力の影響を定量的に把握し、強震動の破壊力を1次パラメータ“最大強度"に加えて、2次パラメータ“強震継続時間"、もしくは計測震度値の“複数衝撃入力"の組み合わせパターンにより表現することを一部の構造形式に関して提案した。ここでは、自治体の地震被害想定調査で重要な検討事項となる一般の木造家屋構造(2次:複数衝撃入力)と、多くの土木構造物の構造形式であるRC構造(2次:継続時間)等を対象として、それぞれの構造形式の被害レベルを二つの地震動情報から簡便に推定する手法を検討した。近い将来必ず来襲すると予測されている海溝型巨大地震による地震動の工学的特徴は、強い揺れの継続時間が35分にまでなること、そして、広域にわたって高震度域になることが認識されており、各地で推定される震度値に対して被害の程度がより甚大になることが予測されている。地震動の最大強さ、スペクトル強度に加えて複数回の強い地震動外力、さらには強震継続時間が非常に長いことによる構造物の損傷度、被災拡大のメカニズムを、構造種別毎に定量的に算定し、構造物の設計地震外力の設定や広域の地震被害想定において、「等価な強震動継続時間」の概念を導入する方法を提案することを検討してきた。平成30年度においては、(1)内陸直下地震としては複数の活断層による連動型地震、(2)断層が極めて大きく複数のアスペリティを有する最大級の海溝型地震である南海トラフ巨大地震、の2つのケースを対象とし、複数回の衝撃的震動、ならびに強い揺れの継続時間の影響が著しい液状化地盤における土構造物、固有周期が長く減衰の小さい大規模なRC(補強コンクリート)または鋼橋梁、通常の木造家屋の構造形式に的を絞り、複数の地震外力条件を設計地震力に組み入れる手法について検討した。さらに、岐阜県をケーススタディとして、内陸直下型の地震被害想定調査において、想定断層の破壊のパターン(震源位置、破壊の伝播方向、複数回での断層破壊等)の違いによる人的ならびに各種インフラ等の被害総量の違いについて詳細に検討し、各地域における最悪の地震被害想定の重要性評価に導入した。ほぼ当初の研究計画どおりに研究が進められてきている。2016年熊本地震において、数日内に二度の激震(震度7)となった地域での被害の増大は、まさに本研究で着目している震害事例であり、十分に精査し研究進展に取り入れようとしている。(1)強震動予測手法の開発に関しては、とくに断層規模が巨大な地震による強震動予測法の高精度化を図り、広帯域強震動予測法として完成させる。すなわち、我が国の都市部における沖積盆地構造地域での固有の長周期地震動をスペクトル強度の補正のみならず、主要動との時間差についても予測法を検討し、安全側の評価に対応できる予測モデルとする。(2)強震動時刻歴波形の経時特性についての詳細な検討については、さらに精力的に実施する。平成29年度において、経時特性を対象として実施した波形分類法とモード分解・合成法を、平成30年度においては、振幅特性・周期特性に拡張する。具体的には、地震動の応答スペクトルの特徴量を抽出して、波形分類・モード分解・合成法を確立して、強震動全体の特性把握を可能とする方針である。
３次元運動により障害物利用推進を行うヘビ型ロボットの開発

本研究では,ヘビ型ロボットが複雑な狭隘空間において周囲の環境との力学的な作用を利用して移動することを目指し,ロボット全周において圧力を測定することができ,かつ3次元運動可能なヘビ型ロボットを新たに構築した.直管と曲管とで構成される内径200mmの配管の内部をこのヘビ型ロボットが螺旋捻転運動により移動する際の圧力をリアルタイムに測定することができることを確認した.また,ヘビ型ロボットが測定した圧力によって配管内で反射的に形状を変化させるアルゴリズムについて検討を行った.ヘビ型ロボットは細長い構造であるので狭隘地や複雑な構造物に進入して探索をするロボットとしての応用が期待されている.これまでにも多種多様なヘビ型ロボットが研究開発されているが複雑な環境で適応的に移動できるヘビ型ロボットは実現されておらず,これが実用化にむけた大きな障害であると考えられる.そこで本研究では身体性認知科学の枠組みを利用する.身体性認知科学において特徴的な枠組みの1つに,センサからの入力を複雑な思考や計画なしにダイレクトにモータ出力へとつなぐ反射的な行動がある.一方,これまで研究開発されてきたヘビ型ロボットは環境とインタラクションをするためのセンサを実装しているものはほとんどなく,反射的な行動によりヘビ型ロボットを推進させる研究報告はほとんどない.我々はこれまでの研究において,2次元平面内において反側抑制と呼ぶ反射行動により障害物が密に存在する環境下において効率よく移動するヘビ型ロボットのアルゴリズムを提案し,接触センサを搭載した2次元ヘビ型ロボットによる検証を進めているところである.そこで本研究ではさらにこれを推し進め,環境とインタラクションするための接触センサを備えた3次元ヘビ型ロボットを構築し,あるリンクに接触刺激があった場合の反射的な振る舞いについて効率的な入出力パターンを見つけ出す.これにより,環境中の障害物を避けるのではなく,障害物を積極的に接触しながら推進するヘビ型ロボットを実現するための枠組みを明らかにする.研究の初期段階においては,物理シミュレータ上に構築したヘビ型ロボットのモデルを使って,反射行動の基本的な方向性を検証する.その後,実機実験により実環境での反射行動により障害物利用推進を行うヘビ型ロボットを実現する.平成27年度においての研究計画は,動力学シミュレータ上に構築したヘビ型ロボットのモデルを利用して,接触センサ情報を利用した反射的障害物利用推進アルゴリズムの検討を行うこと,また接触センサを実装した3次元ヘビ型ロボットの実機モデルの設計・試作を行うことであったが,この計画どおりに研究は進捗している.動力学シミュレータを用いたアルゴリズムの検討に関しては,Open Dynamics Engine (ODE)に3次元運動可能なヘビ型ロボットのモデルを構築し,その側面と底面に接触センサのモデルを搭載した.このモデルに,4つの基本的な振る舞い:角度シフト制御(横うねり動作),側面からの反力を考慮した制御,底面からの反力を考慮した制御,荷重適応制御,を実装した.これにより,ヘビ型ロボットが反射的に振る舞って推進することを確認した.また,地面との摩擦が小さい場合においては提案手法がエネルギー消費の観点で有効であることを確認した.さらに,障害物が密に存在する3次元環境において,スタックの回避ならびに段差の乗り越えができることを確認した.実機モデルの設計・試作に関しては,市販のサーボモータを組み合わせたヘビ型ロボットを構築し,スリップリングを介して制御用のPCからこれを動かすシステムを試作した.また,サーボモータで計測される関節負荷の情報により,螺旋半径を調整するアルゴリズムを実装し,その有効性を検証した.ヘビ型ロボットは細長い構造であるので狭隘地や複雑な構造物に進入して探索をするロボットとしての応用が期待されている.これまでにも多種多様なヘビ型ロボットが研究開発されているが複雑な環境で適応的に移動できるヘビ型ロボットは実現されておらず,これが実用化にむけた大きな障害であると考えられる.そこで本研究では身体性認知科学の枠組みを利用する.身体性認知科学において特徴的な枠組みの1つに,センサからの入力を複雑な思考や計画なしにダイレクトにモータ出力へとつなぐ反射的な行動がある.一方,これまで研究開発されてきたヘビ型ロボットは環境とインタラクションをするためのセンサを実装しているものはほとんどなく,反射的な行動によりヘビ型ロボットを推進させる研究報告はほとんどない.我々はこれまでの研究において,2次元平面内において反側抑制と呼ぶ反射行動により障害物が密に存在する環境下において効率よく移動するヘビ型ロボットのアルゴリズムを提案し,接触センサを搭載した2次元ヘビ型ロボットによる検証を進めているところである.そこで本研究ではさらにこれを推し進め,環境とインタラクションするための接触センサを備えた3次元ヘビ型ロボットを構築し,あるリンクに接触刺激があった場合の反射的な振る舞いについて効率的な入出力パターンを見つけ出す.これにより,環境中の障害物を避けるのではなく,障害物を積極的に接触しながら推進するヘビ型ロボットを実現するための枠組みを明らかにする.研究の初期段階においては,物理シミュレータ上に構築したヘビ型ロボットのモデルを使って,反射行動の基本的な方向性を検証する.その後,実機実験により実環境での反射行動により障害物利用推進を行うヘビ型ロボットを実現する.平成28年度においては,ロボットの全周の圧力を測定可能な3次元ヘビ型ロボットを試作して,配管内移動実験を行った.

平成28年度においては,3次元運動を行うヘビ型ロボットの新たなモーションとして,螺旋縦波運動を提案した.螺旋縦波運動では,基本となる常螺旋形状に双曲線関数を重畳することで,ヘビ型ロボットの体の一部の巻き付き半径が大きな部分を形成し,これをロボットの尾部から頭部に伝達することで,ロボットの体幹に対して接線方向に移動することが可能となる.提案手法をシミュレーションで再現することにより,分岐のある円柱状の物体の外周に沿ってヘビ型ロボットが移動する際にも,これを乗り越えられる可能性を示した.また,3次元運動を行うヘビ型ロボットの外殻を設計し,これにシート状の圧力センサ(CoP (Center of Pressure )センサ)を貼り付けることで,リンクの全周の圧力を測定できるようにヘビ型ロボットを改良した.CoPセンサにより,ヘビ型ロボットの体幹円周の360度のどの位置にどれくらいの圧力がかかっているのか測定することができる.測定した値はPCへ伝送され,センサの値を座標変換することで,ヘビ型ロボットのCGモデルにベクトルとして表示されるようなユーザインタフェースも構築した.CoPセンサを実装したヘビ型ロボットの試作機を用いて,内径200mmの配管内部を移動させる実験を行った.配管の全長は7mであり,途中に2カ所の曲管部と,1カ所のゲートバルブを有する.試作したヘビ型ロボットにより,この実験用の配管の内部をCoPセンサのデータを取得しながら螺旋捻転運動で走破することを達成した.さらに,CoPセンサの値を活用することで,ヘビ型ロボットが曲管部を認識するシステムを提案して,実験により,その有効性を検証した.しかしながら,まだセンサ情報に基づいて反射的な振る舞いを生成するヘビ型ロボットの実機実験による検証にはいたっていないので,来年度においてこれを実験する予定である.ヘビ型ロボットは細長い構造であるので狭隘地や複雑な構造物に進入して探索をするロボットとしての応用が期待されている.これまでにも多種多様なヘビ型ロボットが研究開発されているが,複雑な環境で適応的に移動できるヘビ型ロボットは実現されておらず,これが実用化にむけた大きな障害であると考えられる.これまで研究開発されてきたヘビ型ロボットは環境とインタラクションをするためのセンサを実装しているものはほとんどなく,反射的な行動によりヘビ型ロボットを推進させる研究報告はほとんどない.我々はこれまでの研究において,2次元平面内において反側抑制と呼ぶ反射行動により障害物が密に存在する環境下において効率よく移動するヘビ型ロボットのアルゴリズムを提案し,接触センサを搭載した2次元ヘビ型ロボットによる検証を進めているところである.そこで本研究ではさらにこれを推し進め,環境とインタラクションするための接触センサを備えた3次元ヘビ型ロボットを構築し,この活用方法について検討する.平成29年度においては,螺旋捻転運動により配管内部を移動するヘビ型ロボットについて,接触センサの値により曲管を判別するアルゴリズムを提案し,実機実験によりその有効性を確認した.また,ロボットを構成するすべてのリンクに接触センサを搭載するように3次元ヘビ型ロボットを改良した.新たに構築したヘビ型ロボットを使い,複雑な経路の配管を移動できることを確認した.
HAM患者に対する抗CCR4抗体療法の最適化に関する研究

HAMは未だ機能予後不良な神経難病である。最近、研究代表者らはHAM患者に対する抗CCR4抗体療法が、HTLV-1感染細胞を破壊しプロウイルス量を下げることで、脊髄炎症及び臨床症状の改善をもたらすことを示した。一方で、プロウイルス量の低下が不十分な例や有効であっても副作用の皮疹を認める例が存在する等の問題点もわかってきた。そこで本研究は1抗CCR4抗体に対する低応答性のメカニズム解明、2抗CCR4抗体療法の治療効果予測マーカーと副作用発現予測マーカーの探索・同定、3抗CCR4抗体によるプロウイルス量のセットポイント低下のメカニズム解明を通じてHAM患者に対する抗CCR4抗体療法の最適化を目指す。
近現代英米文学における環太平洋旅行表象の思想史的研究

本研究は、主にD・H・ロレンスの文学における環太平洋旅行表象の分析を行った。その際、エドワード・サイードやドゥルーズ=ガタリ等に代表されるポストコロニアル批評ないし旅に関する理論を活用しただけでなく、ジャック・ラカンとスラヴォイ・ジジェクによる構造主義的ないしポスト構造主義的精神分析批評を援用した。また、ロレンスと同時代のモダニストであるジェイムズ・ジョイスとの比較研究も行った。実際の分析は比較の前提となる両者の共通性に焦点を当てて行ったが、両作家の旅の方向性や捉え方の違いを把握し、ロレンス等の環太平洋旅行表象の特徴を際立たせる可能性も見出せた。近現代英米文学における様々な環太平洋旅行表象の検討を行うのが本研究の目的である。この目的を達成するために、実際の分析作業においては、ミシェル・フーコーやエドワード・サイード、ドゥルーズ=ガタリ等に代表されるポスト構造主義ないしポストコロニアル批評の知見を最大限かつ批判的に活用することを前提としている。本年度は、上述の思想家に加えて、ジャック・ラカンとスラヴォイ・ジジェクによる構造主義的ないしポスト構造主義的精神分析批評を援用し、ロレンスの短編“The Shadow in the Rose Garden"とロレンスと同時代のモダニストであるジェイムズ・ジョイスの短編“The Dead"の比較研究を継続して行った。両作家の旅の方向性や捉え方の違いを把握し、ロレンス等の環太平洋旅行表象の特徴を際立たせるという目的を持った試みであったが、実際の分析は比較の前提となる両者の共通性に焦点を当てて行った。一定の説得力ある議論を展開できたためか、Heather LustyとMatthew J. Kochisを編者とするJoyce & Lawrence: The Modernist Odd Coupleという論文集への収録が認められ、かつフロリダ大学出版局による査読も通過した。ただし、書き直しを求められたため、年度末に再提出した。拙論“An Encounter with the Real: A Lacanian Motif in Joyce's “The Dead" and Lawrence's “The Shadow in the Rose Garden"を含むこの論文集は、遅くとも2013年度中には出版されるはずである。そこで、まず、上述の思想家のうちドゥルーズ=ガタリに着目し、その旅の理論とともに本研究に重要な意味を持ちうる哲学論であると同時に芸術論でもある彼らの『哲学とは何か』を取り上げ、D・H・ロレンスのエッセイ"The Novel and the Feelings"との比較検討を行った。具体的には、『哲学とは何か』における変様態(アフェクト)等の概念を検討し、ロレンスの感情観ないし情動観と比較し、小説の情動論的読解の今後の可能性を探った。たとえば、ロレンスを太平洋への旅とその表象に駆り立てた情動を理解することは、彼の長編小説『カンガルー』のみならず、他の環太平洋諸国あるいはそこに住む人々を表象したテクストを理解するうえで有意義であると判断したためである。また、ロレンスと同時代のモダニストであるジェイムズ・ジョイスの短編"The Dead"における西方への旅の表象の分析を行った。直接の参照軸としたのはロレンスの同時期の短編"The Shadow in the Rose Garden"であるが、ロレンスは『セント・モア』という作品でジョイス同様西方への旅を表象しており、二人のモダニストの太平洋に対するスタンスの違いを把握する意味で有益であった。また、ジャック・ラカンとスラヴォイ・ジジェクによる「現実界」をはじめとする諸概念を援用しロレンスとジェイムズ・ジョイスの比較検討を行った論考、“An Encounter with the Real: A Lacanian Motif in Joyce's `The Dead' and Lawrence's `The Shadow in the Rose Garden'"が収録された論文集(Matthew J. Kochis, Heather Lusty編、Modernists at Odds: Reconsidering Joyce and Lawrence)が、フロリダ大学出版局から平成27年(2015年)3月に出版された。裏表紙にFiona Becket等著名な研究者の推薦文が載る本書も、多くの場所で書評され、ロレンス・ジョイスをめぐる議論の活性化に貢献することが期待される。人文学区分やや遅れている。

これまで対照的なモダニストとされ差異が強調されることの多かったロレンスとジェイムズ・ジョイスの短編を、旅というモチーフやジャック・ラカン/スラヴォイ・ジジェクの「現実界」という概念に着目しつつ比較再検討した。その結果、興味深い類似点を見出しモダニズムの新たな一面を探求する視座を提示したことが、Joyce & Lawrence: The Modernist Odd Coupleという論文集の編者たちに評価されたことは大きな収穫であった。この論文集はフロリダ大学出版局によって出版される予定であることから、世界の研究者による議論の活性化に、拙論が寄与することが期待される。その反面、フロリダ大学出版局の査読者によって求められた論文の修正に時間がかかり、ロレンスと直接・間接にかかわりのあった英米の作家のうちキャサリン・マンスフィールドの作品分析は引き続き遂行できたものの、論文という形で結実するには至っていない。その反面、この著書の原稿の加筆修正等に時間がかかったため、ジェイムズ・ジョイスを除きロレンスと直接・間接にかかわりのあった英米の作家たちの作品分析が十分にできなかった。植民地主義や帝国主義を視野に入れつつD・H・ロレンスを含む英米作家による様々な「旅」のあり方を分析・評価するドゥルーズ=ガタリの著作、とりわけ今回は『哲学とは何か』を参照することにより、ロレンスの『カンガルー』(1923)を旅と情動という観点から読解する視野が開けたことは大きな収穫であった。また、これまで対照的なモダニストとされ差異が強調されることの多かったロレンスとジェイムズ・ジョイスの短編を、旅というモチーフやジャック・ラカンの「現実界」という概念に着目しつつ比較検討することにより、興味深い類似点を見出すことができ、モダニズムの新たな一面を探求する視座を提示できた。その反面、ジェイムズ・ジョイスの研究に予想以上の時間がかかり、ロレンスと直接・間接にかかわりのあった英米の作家のうちキャサリン・マンスフィールドの作品分析は多少なりとも遂行できたものの、十分に展開することができなかった。平成24年度の成果を踏まえて、引き続き研究の発展・拡大を図る。具体的には、D.H.ロレンスやマンスフィールド等の19・20世紀文学における環太平洋諸国の旅行表象をたどる。その他に研究を予定する主な作家は、英文学では、その作品がロレンスの太平洋行きの刺激になったとされるR.L.スティーヴンスンやサマセット・モーム、ヴァージニア・ウルフ、マルカム・ラウリー、グレアム・グリーン、ウィリアム・ゴールディング等である。中でも、南海諸島や東南アジア諸国、日本を含む環太平洋地域を広範囲に旅行かつ表象し、メキシコではD.H.ロレンスと興味深い出会いを果たしているモームの再検討を重点的に行いたい。また、ロレンスの環太平洋旅行表象研究はすでにまとまっているが、必要な加筆修正を施した英語版の出版を目指したい。平成25年度の成果を踏まえ、引き続き研究の発展・拡大を図る。
有害重金属を含む水産加工残滓の低コスト再資源化と環境汚染防除実証プラントの設計

ホタテガイ加工残滓のうち、Cdを含む中腸線(ウロ)のみを対象とする弱酸洗浄法をこれまでに確立した。本研究では弱酸洗浄法で貝柱と貝殻を除いた軟体物を処理し、軟体物の洗浄から、Cdを含む廃液処分までの全処理工程の合理性を検討した。その結果、(1)簡易な加熱装置と脱水器を組み合わせて洗浄物の回収率を高める方法、(2)洗浄合液から有用成分の損失を抑える回収条件、(3)最終廃液の安全処理工程を含むシステムを確立した。ホタテガイ軟体部廃棄物全体(原料)を用い、処理量200kg単位で下記の実験を行った。1本研究グループでこれまでにラボスケールで確立した洗浄方法に従って、出発原料を2倍量の弱酸水溶液で4回洗浄した。その結果、未処理原料中のCdは5.5mg/kgであったが、洗浄後に得られた固形分中のCd濃度は、0.300.37mg/kgであった。一方Cdを0.70.8mg/kg含む洗浄合液は出発原料の4.55倍量余り生じた。さらに洗浄済固形物の回収率は10%以下になってしまった。このことから原料をそのまま処理する場合には、Cdを確実に除去でき、手作業でウロを取り分けなければならない問題も解決できた。しかし、高濃度にCdを含む洗浄合液が多量に生じる問題、Cdを低減した固形分の回収率が低いなどの問題が、本システムの簡易化を阻害する恐れがあるという欠点が残されていた。2上記の欠点を克服するため、まず原料の水分を加熱により減少させた後、固形分を洗浄する方法を検討した。試料にその1/10量の水を加え、60°Cになるまで攪拌・加熱した。ザルおよび網袋で水を絞り取った。得られた固形分をその12倍の1又は2%クエン酸で3回ずつ洗浄した。その結果、1)Cd量:未処理原料は6.92mg/kgで、洗浄物は0.661.42mg/kgであった。2)N1%当りCd濃度:未処理原料は5.13ppmあったが、洗浄物はいずれも0.8ppmより低く、飼料ならびに肥料の許容基準を満たした。3)洗浄乾燥物の回収量は3140kg/t.生原料であった。4)洗浄合液量は出発原料の1.32倍に収まった。5)Cd濃度が低い時期では1倍量の2%クエン酸で十分だったが、高い時期ではその2倍量程度が必要になると思われる。ここで明らかになった洗浄条件を用い、次年度は引き続いて試料の季節変動に対応する実用条件を検討する。これと同時に、洗浄合液のより合理的な処理方法を検討する。昨年度と同様にホタテガイ軟体部廃棄物全体(原料)を用い、以下の検討を行った。1)高濃度Cdを含む季節の原料を試料とし、Cd濃度の周年変動に対応できる条件の検討:(1)試料に1/10量の水を加え、60°Cで加熱処理した。(2)水を絞り取った残滓を更に出発原料の1/6量の水で2回洗浄した。(3)得られた固形分を2倍の12%酢酸(クエン酸)で2回ずつ洗浄した。その結果、(1)Cd濃度:未処理試料は7.27mg/kgで、弱酸洗浄物は0.270.8mg/kgであった。(2)洗浄合液量:出発原料の2.22.3倍であった。(3)弱酸洗浄乾燥物(水分5%):回収量は5365kg/t原料、N%含有量は11.312.2%、Cd濃度は1.032.83ppm、Nl%当りのCd濃度は0.090.23ppmであった。この条件はどの季節の試料にも十分に対応できると思われる。2)洗浄済物の乾燥処理条件の検討:洗浄済物を60°Cで15時間送風乾燥した。その結果、60°Cで5時間送風乾燥すると、水分が80%から10%以下になった。乾燥時間を長くするにつれ、PV・AVが上昇したが、PVの最大値は15meq/kg、AVの最大値は7mg/gで、何れも安全基準内であった。3)洗浄合液からCdを分離する条件の検討:(1)1%有機キレート剤テルトール20と1、3、5、10%硫酸第二鉄を合わせて処理方法と、(2)キレート繊維を4、6%加え、5時間振盪処理方法の二つの方法で行った。その結果、(1)の場合では、99%以上のCdがスラッジに移行し、スラッジはそのまま最終処理場に埋設できる。

ただ、洗浄合液中の窒素が530%程度損失と、水分75%以上のスラッジが11%36%生じたという欠点が残されていた。(2)の場合では、94%以上のCdが除去され、窒素の損失がほとんどなく、処理済液の安全性も高い。しかし、キレート繊維自体の価額が高いという短所があった。ただ、使用済みキレート繊維は再生後、複数回再利用できることをすでに確認した。全体の処理コストを抑えるために、引き続きキレート繊維の使用条件を検討する予定である。本年度では、ホタテガイ軟体廃棄物を弱酸水溶液で洗浄する際に生じた高濃度Cdを含む洗浄合液の処理方法を検討し、以下のことが明らかになった。1、キレート繊維の添加量および処理時間の検討:酢酸洗浄合液およびNaOH水溶液でpH=5に調整したクエン酸洗浄合液にキレート繊維を14%加え、2又は5時間撹拌した。(1)何れの処理条件でも、窒素量の損失が見られなかった。(2)5時間処理した場合、クエン酸洗浄合液中のCdが90%、酢酸洗浄合液中のCdが93%以上除去され、残留したCd濃度は何れも0.37ppm/N1%以下であった。(3)2時間処理した場合も、クエン酸洗浄合液中のCdが87%、酢酸洗浄合液中のCdが91%以上除去され、残留したCd濃度は0,44ppm/N1%以下であった。2、キレート繊維の連続使用回数の検討:キレート繊維添加量は1%、処理時間は2時間で処理した。その結果、同じキレート繊維で5回連続処理した場合、処理済液に残留したCdが何れも0.19mg/kg以下であり、キレート繊維はそのまま5回連続使用できることがわかった。3、使用済キレート繊維の再生条件および最大利用回数の検討:その結果、20倍2M塩酸で処理してから更に40倍水で2回洗浄した後、40倍のpH=6のNaOH水溶液で5分間処理すると、キレート繊維の処理能力がほぼ100%回復できた。連続5回使用・再生処理により同じキレート繊維が約25回利用できることがわかった。4、Cdを含む最終廃液の処理条件の検討:使用済キレート繊維を再生する際に生じたCdを含む最終廃液に重金属捕集剤を60mg/kg、補助凝集剤PACを0.5%、高分子凝結剤を0.10.04%加えてから遠心分離した。その結果いずれの上澄みに残留したCdは排水基準(0.1mg/L)をクリアでき、高分子凝結剤の添加量は0.04%でも対応できると示唆される。
矯正力負荷によって惹き起こされる大脳皮質局所神経回路の変化の神経メカニズム

矯正治療を受ける患者の多くは治療後の痛みを訴えるが,中枢神経系に対するその影響については不明な点が多い。そこで本研究では,歯根膜刺激に対して生じる大脳皮質神経活動を各々の細胞単位で観察し,矯正力が大脳皮質局所神経回路に与える影響を明らかにすることを目的として実験を行った。平成30年度は,前年度で得られた結果をもとに,矯正力負荷1日後および7日後のモデル動物を用いて二光子励起レーザー顕微鏡による細胞内カルシウム・イメージングを行い,大脳皮質体性感覚野および島皮質における歯根膜刺激に対する興奮性および抑制性ニューロンの応答性の変化を検討した。本実験では,蛍光タンパク質VenusをGABA作動性ニューロンのVGATタンパク質に共発現するよう遺伝子改変したVGAT-Venusラットを使用した。カルシウム・イメージング終了後,各細胞におけるVenus,OGB-488,SR-101の発現をもとに細胞種の同定を行い,それぞれの細胞における歯根膜刺激時の応答を解析した。その結果,矯正力を負荷して1日後に,対照群と比較して,上顎臼歯歯根膜刺激に応答する興奮性および抑制性ニューロンの割合が増加し,個々の細胞におけるカルシウム信号の振幅が顕著に増大した。さらに,対照群において,下顎歯根膜刺激に応答するニューロンがほとんど観察されなかったのに対し,矯正力負荷1日後では,下顎歯根膜刺激に応答するニューロンの割合が顕著に増大した。応答ニューロン数および,カルシウム信号の増大傾向は,矯正力負荷7日後に,対照群と近似した値まで回復した。以上の結果から,矯正力の負荷は,大脳皮質において興奮性および抑制性ニューロンの反応性の増大と活動電位の増加を誘発し,歯根膜刺激に応答する大脳皮質ニューロンの受容野を拡大する可能性が示された。さらに,これらの神経活動の変化は一時的なものである可能性が明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は,対照群の動物を用いて二光子励起レーザー顕微鏡による細胞内カルシウム・イメージングを行い,大脳皮質体性感覚野および島皮質における歯根膜刺激に対する興奮性および抑制性ニューロンの応答性を検討した。さらに,矯正力を負荷したモデル動物を使用した実験を開始した。観察領域は,我々が以前光学計測法を用いて明らかにした上顎臼歯歯根膜刺激時の応答中心部に設定した。細胞の種類を同定して解析を行った結果,本実験で観察したニューロンのうち,約80%が興奮性ニューロンで,約20%が抑制性ニューロンであった。興奮性および抑制性ニューロンのうち,約50%が上顎臼歯歯根膜刺激に対して明らかな応答を示し,細胞の種類による歯根膜刺激への応答性に大きな差は認められなかった。一方,本実験の観察領域では,下顎臼歯歯根膜刺激に対して応答を示すニューロンはわずか約3%であった。このことから,上下顎歯根膜感覚が大脳皮質において局在性を持って処理されていることが明らかとなった。以上の結果を踏まえ,今後は矯正力負荷モデル動物における歯根膜刺激時の応答変化について検討していく予定である。平成29年度に計画していた実験内容はおおむね完了している。まず,対照群の動物での二光子励起レーザー顕微鏡による細胞内カルシウム・イメージングに成功し,蛍光タンパク質の発現をもとにそれぞれの細胞の種類を同定する方法を確立した。さらに,歯根膜刺激によって誘発された神経応答を細胞種別に解析し,それぞれの傾向を把握することができた。現在は,次の段階として,矯正力を負荷したモデル動物を作成し,モデル動物におけるカルシウム・イメージングに着手しているところである。

さらに,対照群において,下顎歯根膜刺激に応答するニューロンがほとんど観察されなかったのに対し,矯正力負荷1日後では,下顎歯根膜刺激に応答するニューロンの割合が顕著に増大した。応答ニューロン数および,カルシウム信号の増大傾向は,矯正力負荷7日後に,対照群と近似した値まで回復した。以上の結果から,矯正力の負荷は,大脳皮質において興奮性および抑制性ニューロンの反応性の増大と活動電位の増加を誘発し,歯根膜刺激に応答する大脳皮質ニューロンの受容野を拡大する可能性が示された。さらに,これらの神経活動の変化は一時的なものである可能性が明らかとなった。今後は,平成29年度に得られた研究結果をもとに,矯正力負荷モデル動物を用いて二光子顕微鏡による細胞内カルシウム・イメージングを行っていく予定である。細胞の種類の同定や細胞種ごとのカルシウム応答の解析については,平成29年度に方法や基準を確立したため,同様の解析方法および基準を用いてモデル動物と対照群の比較を行い,矯正力に対する大脳皮質ニューロンの応答性の変化を詳しく検討していく予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
オープン・イノベーションにおける組織内連携プロセスの研究

研究2年目である本年度は、各企業が推進しているオープン・イノベーションの体制について調査を行い情報の整理を進めたこと、および分析枠組みの構築に向けて先行諸研究のレビューを進めた。オープン・イノベーションの実施に向けて本年度多く確認されたのは、事業会社とベンチャーキャピタルの協働である。事業会社単独のコーポレート・ベンチャー・キャピタル投資ではなく、ベンチャーキャピタルを仲介することによって、事業会社側の窓口・担当組織に違いが見られる。ただし、この違いが成果に対してどのような影響を及ぼすかについては現時点では明らかにできていない。この点について、事業会社がベンチャー企業と協働することによって特許を得るであったり、サービスをローンチするであったりと成果をどのように測定するべきか検討中である。本研究課題で特に重要な組織内連携プロセス、事業開発部と研究開発部などの連携については聞き取り調査によって事例の蓄積が進んでいる。次に、分析枠組みの構築に向けては、外部技術の吸収能力に着目した研究、オープン・イノベーションにおける組織的要件に着目した研究、ダイナミック・ケイパビリティの研究について重点的にサーベイを行なった。併せて、経営学の古典的な研究を参考にして組織内連携の枠組みを構築した。特にコンティンジェンシー理論の研究群を参考に戦略と組織内連携、そして外部環境と組織内連携に着目をした。これらの成果を基に論文化を進めている。昨年度は進捗に遅れがあったものの、今年度はデータ及び事例の収集からデータベースの構築ができたこと、分析枠組みの構築が完了したことからおおむね順調に進展しているといえる。ただし、最新の事例を扱っていることからデータベースへの事例の追加は随時行っていく必要がある。分析枠組みについても学会報告等を経た上で修正の必要が生じる可能性もある。今後は、データベースを基に分析を進めていくことが最優先である。加えて、ここまでの研究成果を学会にて報告してフィードバックを得ることを目指す。その上で、適宜論文化を進め研究成果の公表に努める。本年度の研究計画は、オープン・イノベーションのために設置された組織の位置づけにかかわるデータベースを構築すること及び関連資料の渉猟である。本年度の研究実績としては、やや遅れており物足りないものとなっている。それは、研究環境の変化にいたして、迅速に新たな研究体制を構築できなかったことに起因している。ただし、本年度の遅れは次年度に回収可能な水準の遅れである。データベースについては、各企業のニュースリリースや有価証券報告書から、オープン・イノベーションを担う組織は組織構造上どこに位置づけられるのかを抜き出し情報データベースを構築した。オープン・イノベーションについての取組が日本でも進められるようになった2006年頃は、研究開発組織内にオープン・イノベーション部門が設置されていたが、2012年頃からは新規事業開発組織内やトップ直属の部門として設置される傾向が観られる。関連資料の渉猟については、研究体制の変化から、新たに入手しなければならない資料が増加したため十分には実現できなかった。必要資料の入手までの道程は明らかにしたため次年度も引き続き資料の渉猟を行う。本研究課題全体を貫く分析枠組みの構想は、先行諸研究のレビューをもとに進んでいる。ただし、研究報告などの議論の場には掛けられていない。次年度以降、定性的な調査による事例分析を重ねて本年度の研究成果を統合する。研究環境の変化があり、新たな研究体制の構築に時間を要した。所蔵図書や入手可能な論文の関係から新たに渉猟しなければならない資料の整理を追加的に行う必要があった。また、聞き取り調査を関西圏中心で設計していたが、追加的に費用が生じるようになったため計画を変更する必要に迫られた。そのため当初想定していた研究計画通りには進まずやや遅れていると判断している。この1年の間に実践取組が数多く報告されており、それらを適切にキャッチアップすることが第一である。

そのうえで、今後の研究の推進方策としては、(1)2017年度成果の論文化を進めること、(2)分析枠組みを発展させることである。2017年度研究成果は、論文化に至るまでには十分にまとめられていない。本研究課題を遂行するための橋頭堡として論文化を進めることは最重要である。組織内連携プロセスにかかわる研究成果は、多様な研究分野で進められている。これらを渉猟した上で統合的な分析枠組みを構築しなければならない。今後は、データベースを基に分析を進めていくことが最優先である。加えて、ここまでの研究成果を学会にて報告してフィードバックを得ることを目指す。その上で、適宜論文化を進め研究成果の公表に努める。研究環境の変化により、当初想定していた旅費執行計画が大きく変化したため次年度使用額が生じた。購入予定であった書籍の欠品があり、次年度使用額が生じた。次年度改めて当該書籍を購入する。
ナノヘテロ接合型量子ドット太陽電池の創成と多重励起子の電荷分離機構の解明

近年、コロイド半導体量子ドットを用いた太陽電池は安価かつ高効率な次世代太陽電池として期待されている。量子ドットの特徴を十分に利用できれば、太陽電池のエネルギー変換効率の著しい向上(理論限界44%)が予言されているが、コロイド量子ドット太陽電池のエネルギー変換効率は本研究を提案した当時(2013年)に8%以下であった。本研究では、この系の変換効率をさらなる向上させるために、1ナノヘテロ接合界面状態の理解と制御、2最適な電荷分離ナノ界面の形成、3量子ドット中に多重励起子生成のダイナミクスと電荷分離メカニズムの解明について系統的に研究を推進してきた。(1)異なるサイズのPbS量子ドットの作製と各種物性評価を行った。また、ZnO緻密膜やZnOナノロッド電極の作製を行い、構造評価と各種物性評価を行った。蛍光測定より、ZnOナノロッドの表面欠陥が多いことが分かった。作製したPbS量子ドットを各種ZnOナノ構造電極上にSpin Coating法より塗布し、ヘテロ接合型量子ドット太陽電池デバイスを作製することができた。PbS量子ドットのサイズと表面Passivation分子の種類、ZnOナノ構造のMorphologyとZnOナノロッドの長さは、PbS量子ドット/ZnOヘテロ接合型太陽電池の光電変換特性に大きく影響することが判明した。ZnOナノロッドの表面にTiO2 Coatingすることにより、ZnOナノロッドの表面欠陥が著しく減少し、PbS量子ドット/ZnOナノロッド太陽電池の開放電圧が0.1 V以上増加したことを見出した。さらに、PbSサイズやZnOナノロッドの長さなどを調整することにより、最高エネルギー変換効率が6.5%に達成できた。さらに、安定性を評価した結果、130日以上に、変換効率が安定したことを確認できた。(2)PbS量子ドット表面は配位子と呼ばれる有機もしくは無機の物質で表面Passivationを行った。異なる長さの配位子を適用することにより,量子ドット間の距離を変化させた。これらの試料に対し,透過型電子顕微鏡(TEM)像による距離の計測と,TA法による電荷分離速度の評価を行った。また,実際にPbS量子ドット太陽電池を作製し,その光電変換特性を評価した。その結果、量子ドット間距離が短くなると共に、電荷移動が早くなることが分見られた。また、生成した光電流も量子ドット間距離に強く影響されることが分かった。(1)ZrO2とTiO2薄膜に単層と多層のPbS量子ドットを吸着し、光励起キャリアダイナミクスを評価した。ZrO2上での量子ドット膜とTiO2上での多層量子ドット膜は多重励起子生成(MEG)が発現されたが、TiO2上での単層量子ドット膜のMEGが確認できなかった。単層PbS量子ドットはTiO2に直接に接触したため、hot electron注入が起こり、MEGが発現できなかったと考えられる。MEG効果を太陽電池に応用するためには、PbS量子ドットの多層膜の適用が必要であることを見つけた。(2)PbS量子ドット表面を無機分子(Cl, Br, I)によりpassivationし、成膜した。Br, Iでpassivationした試料において顕著な発光を示すトラップ準位が確認された。Brでpassivationした量子ドット太陽電池は、短絡電流密度と光電変換効率が最も高い値を示し、トラップ準位は電子移動の妨げに大きな影響がないことが示唆された。また、Brでpassivationした試料では、電荷分離は一番速いことが観察された。Brでpassivationした量子ドット薄膜は、励起されたキャリアは最も円滑に電荷分離・輸送していると考えられる。(3)新しい作製法を提案し、PbSe量子ドットの表面欠陥密度を著しく減少させ、FTO/TiO2/PbSe量子ドット層/Auという構造の量子ドット太陽電池を作製した。最高エネルギー変換効率は4.9%に達成できた。同じ構造のPbS量子ドットの太陽電池も作製し、7%以上の効率に達成した。これらの量子ドット太陽電池は空気中で2か月以上安定であることが確認できた。当初では、H27年度に以下の(1)ZnOとTiO2ナノ構造電極の作製と評価とPbS,PbSe半導体量子ドットの作製、吸着、表面Passivation方法の検討;(2)ZnO(TiO2)/PbS, TiO2/PbSeヘテロ接合太陽電池デバイスの作製と最適な条件の検討および電荷分離ダイナミクスを検討する;(3)量子ドットの多重励起子生成のダイナミクスと条件の検討という内容を計画していた。計画したとおりに、上記の内容はすべて順調に研究することができた。特に太陽電池の酸化物電極に量子ドット吸着する際に、MEG効果を利用するために、多層量子ドットの適用は必要であることを見つけた。また、再現性よく高い変換効率のPbS/TiO2とPbSe/TiO2ヘテロ接合型太陽電池デバイスの作製に成功した。さらに計画以上に安定性も検討し、作製したPbSとPbSe量子ドット太陽電池デバイスは空気中で2か月以上大変安定であることが確認できた。(1)PbSe量子ドット太陽電池の界面修飾と界面電荷分離・再結合ダイナミクスまず、新しい方法を提案し安定なPbSe量子ドット溶液の作製に成功した。次に、異なる4種類のリガンド分子をPbSe量子ドットの表面パッシベーションに適用し、PbSe量子ドット薄膜を形成した。

これらのリガンドの違いによる1PbSe量子ドット膜の空気中での安定性の変化、2PbSe量子ドット膜のエネルギー準位の変化、3PbSe量子ドット太陽電池の光電変換特性の変化について詳しく調べた。さらに、過渡吸収法により量子ドット界面での電荷移動速度定数のリガンド依存性とそのメカニズムを検討した。PbSe量子ドットにおける光励起キャリアの寿命と再結合過程のリガンド分子依存性を明らかにした。適切な量子ドット界面修飾方法を確立できれば、空気中で安定でありさらなる高効率化であるPbSe量子ドット太陽電池の構築ができることが判明した。(2)PbS量子ドット太陽電池の界面修飾と界面電荷再結合の抑制PbS量子ドットヘテロ接合型太陽電池に、PbS量子ドット層とAu電極との界面にBTPA-4という新しい有機小分子層をホール選択層として導入することをはじめて提案した。これにより、PbS量子ドット太陽電池の開放電圧の向上に成功した。開放電圧の時間応答と交流インピーダンスの測定結果より、BTPA-4ホール選択層の導入により、この界面での再結合を著しく抑制できたため、PbS量子ドット太陽電池における光励起キャリアの寿命が長くなり、開放電圧が向上できたことが明らかになった。さらに、この有機小分子BTPA-4を導入したPbS量子ドット太陽電池は空気中で100日以上保存しても安定であることを実証した。この結果より、提案したBTPA-4ホール選択層は従来の有機ホール選択層より安定であり、量子ドット太陽電池に応用できることが判明した近年、コロイド半導体量子ドットを用いた太陽電池は安価かつ高効率な次世代太陽電池として期待されている。量子ドットの特徴を十分に利用できれば、太陽電池のエネルギー変換効率の著しい向上(理論限界44%)が予言されているが、コロイド量子ドット太陽電池のエネルギー変換効率は本研究を提案した当時(2013年)に8%以下であった。本研究では、この系の変換効率をさらなる向上させるために、1ナノヘテロ接合界面状態の理解と制御、2最適な電荷分離ナノ界面の形成、3量子ドット中に多重励起子生成のダイナミクスと電荷分離メカニズムの解明について系統的に研究を推進してきた。当初では、H26年度に以下の(1)表面携帯の異なったZnOナノ構造電極の作製と評価;(2)p型半導体量子ドットの作製、吸着、表面Passivation方法の検討;(3)ZnO/PbSヘテロ接合太陽電池デバイスを試みると電荷分離ダイナミクスを検討するという内容を計画していた。計画したとおりに、上記の内容はすべて順調に研究することができた。再現性よく高い変換効率のPbS/ZnOヘテロ接合型太陽電池デバイスの作製に成功した。さらに計画以上に安定性も検討し、作製したPbS/ZnOヘテロ接合型太陽電池デバイスは空気中でも大変安定であることが確認できた。今後以下のように研究を推進していく予定である。(1)量子ドット膜における光励起キャリアの緩和過程、電荷分離と輸送過程の量子ドット表面Passivation分子の依存性について、各種評価法を用いて明らかにする。さらに、多重励起子生成と緩和のダイナミクスと条件について検討する。
再生医療における機能性移植細胞の非侵襲的画像化に関する基礎研究

本研究は、近年臨床応用実用化へ向けての研究開発で注目されている再生医療において、細胞治療に用いた機能性細胞が移植後も本来の機能を果たしているかどうかを、移植細胞の生死を明らかにすることにより間接的に判別するための、臨床応用可能な非侵襲的な画像化法を開発することを目的として計画したものである。一年目の本年度は、イメージングのレポーターとしてエストロゲンレセプター(ER)を選択、そのリガンドとなるエストロゲンの放射性核種標識体を用いて検討を行なった。レポーター遺伝子のrecipientとなる細胞株には、当初扱いの容易さからマウスの癌細胞株を予定していたが、計画を前倒ししてマウスES細胞を用いた。レポーター遺伝子発現用のベクターも、常発現系ではマウスES細胞でER蛋白の発現が抑制される等トラブルが判明したため、誘導型発現系を用いて問題をクリアした。ただ、誘導型発現ベクターのプロモーター活性がどの程度のものか分からなかったため、一般的に最も強力と考えられているサイトメガロウィルス(CMV)プロモーターを用いている常発現ベクターを、ヒト、マウスなど数種の癌細胞株に一過性に導入し、最もER蛋白の発現量の強かったものを選択して安定発現株を樹立し、対照として用いることとした。ER蛋白の発現量とリガンド取り込み能の比較検討を行なったところ、幸いにも誘導型発現ベクターによるER蛋白の発現誘導は、CMVプロモーターを用いた常発現系と遜色ないことが分かった。そこで、ポジトロン核種(F-18)標識のエストロゲン(FES)を用いて、動物用PET装置でin vivoの画像化を試みた。ES細胞は、ヌードマウス皮下に移植すると奇形腫(teratoma)を形成することが知られているため、これを利用した。現状では、in vivoでは誘導能が不安定など問題はあるものの、本インビボイメージングシステムの有用性を示唆する結果を得ることが出来た。