hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
埋め込み型インテリジェント人工心筋の開発

本年度は,人工心筋装置の長期動物実験の達成を目標として研究を進めた.エレクトロハイドローリック型心室補助装置を開発した.合成高分子材料を用いた心室モデルを用いて循環シミュレーションを行い,装置設計段階から心室補助装置による血行力学的補助効果を想定し,同システムの開発を行った.開発した埋め込み式心室補助装置は,成山羊第4-5肋間に固定され,動物実験で評価したところ生理学的に有効な補助効果を確認することができた.4ヶ月以上継続した慢性実験4例においては,人工物の移植に起因すると想われる若干の炎症は観察されたものの,腎臓・肝臓・肺にはうっ血の所見は見られなかった.装置が設置された心筋表面にはうっ血所見がみられたが,ミクロ微細構造変化の観察はより専門的観点からの検討が必要と考えられた.過熱冷却能力が一定ならば,形状記憶合金のスケール(サイズ)が小さいほど,熱力学的効率が高く,速い収縮拡張動作が得られることに着目して,独自に開発した形状記憶合金及びファイバー型形状記憶合金(Biometal)とペルチェ素子を組み合わせて微小収縮補助装置を開発した.まず,縦1mm横0.8mm長さ100mmの形状記憶合金ロッド側面にペルチェ素子50個が搭載されたシートを接着し,ヒートシンクを有した構造とした心筋補助装置素子を作成した.このシステムでは,体内環境を模擬した電気絶縁性溶液内において1W,1Hzの動作を実現できた.さらに,直径150μmのナノテク形状記憶ファイバーを並列接続として収縮力評価を行った結果,ペルチェ冷却素子と併合したシステムによって最大で2Hz程度の収縮拡張運動を達成することができた.動物実験では,両形状記憶合金型システムの挙動を確認し,心室壁面への装着が充分に可能であることが分かった.生体心臓の収縮挙動に対する人工的収縮位相の最適化について,検討を進める必要があることが示された.
社会経済ステータス別の地震被害

本研究では、2015年にネパールで発生した最大震度8強の地震による人的物的被害を社会経済ステータス(SES)グループ別に分析する。既存研究が指摘しているのは、地震による人的物的被害は低SESグループおいてより大きいことであるが、本研究では、既存研究の統計推定上の問題(サンプル選択の問題)にも対処しながら、地震震度と人的物的被害との関係を、その非線形性も考慮に入れて、SESグループ別に分析する。さらに、SESグループ別の地震被害に違いが発生するメカニズムとして、1高SESグループによる地震頑強地域への居住地選択(residential segregation)と2高・低SESグループ間の居住家屋の頑強性の違いを検証する。
解析的手法によるメビウス・エネルギーの研究

メビウス・エネルギーの名前はエネルギーがメビウス変換によって不変である事に由来する。エネルギー密度はメビウス不変でないにも関わらずその積分量がメビウス不変になる事は、一見すると驚くべき事実である。メビウス不変性が示されてから数年後、Doyle-Schrammにより、エネルギーがメビウス不変な被積分関数の積分として表される事が示された。共形角の余弦が用いられるので、余弦公式と呼ばれる。今年度の研究では、一般化されたO'Haraエネルギーはメビウス不変とは限らないのであるが、同様の余弦公式を持つ事を示した。メビウス不変でない事は、適当な結び目に対して、メビウス変換前後のエネルギーを比較して、それらが等しくならない事を確認すればよい。しかし、それではエネルギーが「メビウス不変性からどれくらい離れているか」を見る事が出来ない。ここで得られた余弦公式から、それを定量的にみる事が出来て、メビウス・エネルギーの特殊性が明瞭に読み取れるものとなっている。その他に、平面閉曲線の等周比を用いてGagliardo-Nirenberg不等式を特殊化した補間不等式を証明した。これより、面積一定や全長一定の幾何学的な制約条件化での曲率流の大域解の挙動を詳細に調べ事が出来た。特に、初期時刻で凸でない閉曲線が有限時刻で凸化するかという問題に完全な解答を与えた。昨年度に投稿した一般化O'Haraエネルギーの分解定理に関する論文の査読が完了していない。今年度は、メビウス・エネルギーのメビウス不変な離散化に関する論文を2篇、平面閉曲線の等周比を用いた補間不等式とその応用に関する論文を1篇投稿したが、年度内に査読は終わっていない。更に、結び目のエネルギーに関する書籍の一つの章(査読あり)を担当した。執筆は前年度以前であったが、それが今年度になってようやく出版された。メビウス・エネルギーの特殊性を明確化するために、O'Haraエネルギーについての研究を昨年度から行っている。分解定理や余弦定理などメビウス・エネルギーについて知られた事実がO'Haraエネルギーについてどうなるかを考察し、それにより、メビウス・エネルギー固有の性質を引き出すことが目的である。また、勾配流などを離散近似し解析する目的で、メビウス・エネルギーの離散化を試み、メビウス不変性という構造を保ったままの離散化が可能である事を示した。勾配流の漸近解析には、さまざまな関数不等式が必要となる。既知の不等式のままではなく、問題に特化して不等式を特殊化する事でより詳細な解析が可能となりうる。今年度は平面閉曲線に関して、既知の不等式を特化し、制約条件付き曲率流の詳細な大域解析を行った。これらの結果を3編の論文にまとめ投稿した。昨年度と今年度に合わせて4編の論文を投稿し査読結果を待っていることになる。更にO'Haraエネルギーの余弦公式に関する論文を作成しているが年度内には完成しなかった。また、これまで研究成果を纏めた書籍(査読付き)が出版されたが、執筆は前年度以前に作成したものである。今年度中に学術誌に出版された論文は無いものの、査読付きの書籍が出版されたこと、複数の論文を投稿できたこと、更に1篇の論文を準備中であることから、研究はおおむね順調に進展していると判断した。メビウス・エネルギーに拘らずO'Haraエネルギー全般に関する研究とメビウス・エネルギーに特化した研究の双方を進める。これまでにO'Haraエネルギーに得た研究成果は、O'Haraの(α,1)-エネルギーについてである。メビウス・エネルギーは(2,1)-エネルギーであるので、初めの指数を一般化したものと言える。pでない場合の(α,p)-エネルギーについての解析的な手法による研究は多くない。これまでに得た研究成果がpが1でない場合に一般化できるか、あるいはpが1である特殊性によるものなのかを調べる。メビウス・エネルギーについては、その今回得た離散エネルギーにより数値解析が可能かどうかを調べる。メビウス・不変性を保つためにかなり複雑な離散化となっており、数値計算に向くかどうかを数値計算の専門家の知見を借りて考察する。数値計算が困難な離散化であるなら、メビウス不変性を保ったより簡易な離散エネルギーが定義可能かどうかを調べる。今年度に得た平面閉曲線の等周比を用いた補間不等式を空間曲線の場合に一般化したい。平面閉曲線についての不等式は、結び目については平面上に乗った自明な結び目にしか適用できないためである。1.メビウス・エネルギーは、O'Haraエネルギーとして知られる結び目のエネルギーの一つであり、メビウス不変性を持つ事がその名前の由来となっている。メビウス・エネルギーについては、メビウス不変性を保ったまま、結び目の曲がり具合を測る第1エネルギー、捩じれ具合を測る第2エネルギー、絶対定数の部分に分解できることが知られている。このような分解は、メビウス・エネルギー以外のO'Haraエネルギーでは知られていない。今年度は、O'Haraの(α,1)エネルギーについて同様の分解が成り立つ事を示した。αが2の場合がメビウス・エネルギーである。αが2以外の場合はエネルギーにメビウス不変性がないので、分解エネルギーのメビウス不変性は考慮していない。この分解は更に一般化されたO'Haraエネルギーについても成り立つ。副産物として、メビウス・エネルギーの場合の余弦公式に相当する等式を導く事ができた。また、分解を用いる事で、エネルギーの第一・第二変分公式を系統的に求める事が出来る。以上の結果を論文として投稿した。

2.平面閉曲線の長さとそれが囲む領域の面積の間には、等周不等式が成り立つ。この不等式が等号となるのは円の場合、すなわち曲率が定数の場合に限る。定量的には、1と等周比の差は曲率とその平均値の差の重み付L^2ノルムで評価される。逆向きの評価は成り立たないが、重み付L^2ノルムを1と等周比の差と曲率の導関数の重み付きL^2ノルムを用いて補間評価が可能である事を示した。これらと従来知られるGagliardo-Nirenbergの不等式を組み合わせることで、閉曲線の曲率に特化した一連の補間不等式が得られる。この不等式により、Jiang-Panの非局所項を持つ曲率流や面積保存曲率流の大域解の挙動が曲線の凸性を仮定せずに行え、大域解の有限時刻凸化を示す事が出来た。この結果の論文を作成中である。メビウス・エネルギーの分解はエネルギーの構造の解析に寄与した。分解の証明にはメビウス不変性を用いられておらず、むしろメビウス不変性は分解の帰結ともいえる。そのため、メビウス不変性に目を瞑れば、O'Haraエネルギーについても分解が可能ではないかと考え、分解に成功し、エネルギー構造を明らかにすることが出来た。これは、勾配流の挙動の詳細に必要なものである。一方、平面閉曲線の長さに関する制約条件付き勾配流の漸近挙動の解析に役立つ一連の不等式を得た。従来、初期曲線が凸という仮定の下で行なわれていた漸近解析が、凸性を仮定しなくても行えるようになった。今年度は、Jiang-Panの非局所項を持つ曲率流と面積保存曲率流について不等式が有効である事を確認したが、その他の勾配流でも有効であると考えている。今年度の研究成果発表は、国内外を含めて8回行った。論文については、1編を投稿し、その他に2編を作成中であるが、今年度中に出版されたものはない。そのため、進捗状況は「おおむね順調」と評価した。メビウス・エネルギーの名前はエネルギーがメビウス変換によって不変である事に由来する。エネルギー密度はメビウス不変でないにも関わらずその積分量がメビウス不変になる事は、一見すると驚くべき事実である。メビウス不変性が示されてから数年後、Doyle-Schrammにより、エネルギーがメビウス不変な被積分関数の積分として表される事が示された。共形角の余弦が用いられるので、余弦公式と呼ばれる。今年度の研究では、一般化されたO'Haraエネルギーはメビウス不変とは限らないのであるが、同様の余弦公式を持つ事を示した。メビウス不変でない事は、適当な結び目に対して、メビウス変換前後のエネルギーを比較して、それらが等しくならない事を確認すればよい。しかし、それではエネルギーが「メビウス不変性からどれくらい離れているか」を見る事が出来ない。ここで得られた余弦公式から、それを定量的にみる事が出来て、メビウス・エネルギーの特殊性が明瞭に読み取れるものとなっている。その他に、平面閉曲線の等周比を用いてGagliardo-Nirenberg不等式を特殊化した補間不等式を証明した。
miR-27aによるMDR1発現調節：作用増強（癌組織）と副作用回避（正常組織）

我々はこれまでにmiR-27がP-glycoprotein (P-gp)発現制御に関与する事を見出しており、本研究ではその制御メカニズムを解明するとともに、miR-27aのP-gp発現への影響が細胞間で異なるという現象に着目し、効果的ながん化学療法を指向した研究を行った。Caco2細胞におけるmiR-27aによるP-gp発現上昇作用は、miR-27aがHIPK2発現を抑制することで引き起こされることが示唆された。また、miR-27a発現量を変動させることでイリノテカン、ドキソルビシンに対する感受性が変化したことから、miR-27a発現量の制御に基づく効果的ながん化学療法への応用が期待される。HIPK2などの転写因子は、がん組織に高発現することが知られている。Caco-2細胞やK562細胞を使用し、ノックダウン実験を通し、関連因子の相互作用を評価した。Caco-2細胞において、転写因子HIPK2をノックダウンした結果、P-糖タンパク質(P-gp)の発現がmRNAレベルで有意に上昇した。がん組織を想定した環境においてはHIPK2がABCB1の発現抑制因子であることを確認した。同様に、Caco-2細胞、HIPK2ノックダウン下、miR-27aを過剰発現させた状況でのP-gpの発現は、コントロールに比べ、低下傾向にあった。miR-27aがHIPK2に拮抗的に作用すると考えられる。しかし、Caco-2細胞において、miR-27aをノックダウンしたが、P-gpのmRNA発現には大きな変化は見られなかった。一方、miR-27a過剰発現下において、イリノテカンを添加した場合、Caco-2細胞の生存率は上昇した。miR-27aによるHIPK2の阻害の結果、P-gp発現の上昇した結果と考えられる。以上より、miR-27a発現は、P-gpを介した抗がん剤の効果寄与していることが想定された。しかし、miR-27aのノックダウン効果によるP-gp発現に変化が見られなかったことから、使用する細胞種の問題が考えられた。現在、P-gpが過剰発現した抗がん剤耐性細胞において、miR-27aの発現抑制が耐性克服に効果を有するか検討している。これまでの結果より、miR-27aはCaco-2細胞においてHIPK2を介してABCB1 mRNAの発現を上昇させることが示唆された。その一方でmiRNAによる遺伝子発現調節にDNAメチル化を介した転写調節因子の結合変化が関与する可能性も考えられる。そこで、miR-27aがABCB1遺伝子転写開始点(TSS)近傍のメチル化に影響を与えるか否かを検討した。その結果、ABCB1遺伝子TSS近傍はK562細胞、Caco-2細胞の両細胞において低メチル化状態であり、miR-27a導入によっても目立ったメチル化頻度の変化は見られなかった。miR-27aがHIPK2を介してABCB1遺伝子発現を制御する機構を明らかにするために、miR-27a導入時のABCB1遺伝子TSS近傍への転写調節因子の結合状態やヌクレオソームの位置を解析した。検討には、ABCB1遺伝子TSS近傍のDNAメチル化の評価と同様のNOMe-Seqサンプルを用いた。解析の結果、K562細胞ではcontrol miRNA導入サンプルとmiR-27a導入サンプルでGpCメチル化の頻度にほとんど差がなかったのに対し、miR-27aによるHIPK2を介したABCB1発現変動が想定されるCaco-2細胞では、ABCB1遺伝子のTSS近傍付近の複数の配列において、control miRNA導入サンプルと比べてmiR-27a導入サンプルでメチル化の頻度が上昇した。一方、ヌクレオソームについてはmiR-27aの導入による大きな変化を認めなかった。本検討によりmiR-27aによるABCB1遺伝子の転写制御に重要な領域が明らかとなった。薬物動態学miR-27aのノックダウン効果が明確に観察されないことから、使用する細胞種の変更が必要と考えられ、当初、予定に無かった耐性細胞種での実験を実施中であるため、僅かに計画が遅れているが、全体の進捗には特に問題は無いと考えている。2.上記知見のin vivo評価:step1. C26大腸癌細胞をBalb/cマウスの左側腹部皮下に移植する(10^6個)。step 2,低毒素LNAを尾静注する(10 mg/kg)。step 3-1,癌部、非癌部のmiR-27a発現量の経日的測定。3-2,イリノテカン(対照は生食)投与を行い、効果(腫瘍経)と副作用(血球数)を評価し、3-1の結果の関連性を評価する。
プローブカーを用いた渋滞計測と評価に関する研究

道路渋滞は,道路のサービスレベルを低下させている主たる要因であり,道路交通が抱える解決すべき課題のひとつである.しかしながら,渋滞・混雑に関しては,各道路管理者のみの視点からの情報が提供されているに過ぎない.道路パフォーマンスデータは,道路政策や,プロジェクトの効果を図る上で重要な指標となるはずである.このような観点から言えば,道路マネジメントを評価するためのアウトカム指標として,道路のサービスレベルを低下させている主要因である渋滞に着目し,道路利用者の渋滞意識を考慮した指標を提案することは重要であると考える.本研究の目的は,道路利用者にとっての客観的評価ばかりでなく,利用満足度といった主観的な評価を含んだ渋滞評価指標を提案することである.この目的を達成するために本研究では,・道路利用者の判定データを観測するためのシステムの構築・渋滞意識に対する主観的要素の抽出・渋滞判定を表現するモデルの作成を行った.モデル化にあたって,都市高速道路・高速道路・一般道路の道路種別ごとの渋滞判定モデルを構築した.モデルの地域移転可能性については,足利・筑波・東京・名古屋・九州の各大学の被験者を対象としたデータに基づき,有意性を確認した.これは全国のプローブカーデータに適用可能な普遍的モデルの可能性を示している。プローブカーデータを用いることにより,車両感知器が設置されている路線のみでなく,広範囲の道路に関して渋滞評価を行うことが出来ることが確認された.また,渋滞判定モデルによって渋滞評価を行う方法のシステム化を行ったと同時に,東京・横浜・福岡の3地域を対象に渋滞巻き込まれ率を算出し,都市別や路線別,時間帯別に異なる渋滞巻き込まれ状況の把握を行った.この結果から,道路利用者の渋滞意識を考慮した渋滞判定モデルを用いて,従来にはなかった渋滞指標として「渋滞巻き込まれ率」を提案し,その有効性を確認した.道路渋滞は,道路のサービスレベルを低下させている主たる要因であり,道路交通が抱える解決すべき課題のひとつである.しかしながら,渋滞・混雑に関しては,各道路管理者のみの視点からの情報が提供されているに過ぎない.道路パフォーマンスデータは,道路政策や,プロジェクトの効果を図る上で重要な指標となるはずである.このような観点から言えば,道路マネジメントを評価するためのアウトカム指標として,道路のサービスレベルを低下させている主要因である渋滞に着目し,道路利用者の渋滞意識を考慮した指標を提案することは重要であると考える.本研究の目的は,道路利用者にとっての客観的評価ばかりでなく,利用満足度といった主観的な評価を含んだ渋滞評価指標を提案することである.この目的を達成するために本研究では,・道路利用者の判定データを観測するためのシステムの構築・渋滞意識に対する主観的要素の抽出・渋滞判定を表現するモデルの作成を行った.モデル化にあたって,都市高速道路・高速道路・一般道路の道路種別ごとの渋滞判定モデルを構築した.モデルの地域移転可能性については,足利・筑波・東京・名古屋・九州の各大学の被験者を対象としたデータに基づき,有意性を確認した.これは全国のプローブカーデータに適用可能な普遍的モデルの可能性を示している。プローブカーデータを用いることにより,車両感知器が設置されている路線のみでなく,広範囲の道路に関して渋滞評価を行うことが出来ることが確認された.また,渋滞判定モデルによって渋滞評価を行う方法のシステム化を行ったと同時に,東京・横浜・福岡の3地域を対象に渋滞巻き込まれ率を算出し,都市別や路線別,時間帯別に異なる渋滞巻き込まれ状況の把握を行った.この結果から,道路利用者の渋滞意識を考慮した渋滞判定モデルを用いて,従来にはなかった渋滞指標として「渋滞巻き込まれ率」を提案し,その有効性を確認した.道路利用者の主観からみた「混雑・渋滞」評価と客観的指標である走行速度との関連性を見いだす必要がある。本研究では、この目的のもと、独自に開発したプロトタイプの主観評価計測システムを利用して、渋滞の感じ方と実際の走行軌跡の対応付けを行った。主観評価計測システムは、(1)セイフティレコーダーと言われる速度・加速度・位置情報取得装置を走行車両に取り付け、自動車の軌跡を記憶する装置と、(2)走行中に簡易なボタン形式で現在の走行状態が渋滞・混雑・順調の3段階評価をon timeで記憶する装置から成る。また同時にその走行状態もビデオ映像として録画している。走行時には車両に乗車する被験者に渋滞の判定をしてもらい、また別途ビデオ映像を見ながら他の被験者にも同様の判定をしてもらうことが出来る。調査を行った結果、順調・非順調と、混雑・渋滞の2段階判定構造をもつオーダードロジットモデルの構築に成功している。このモデルの変数として、瞬間の走行速度のみならず、直前までの走行履歴との差異が判定に大きく影響していることが示された。また、渋滞判定については実走行実験と映像実験、被験者の居住地が影響を及ぼすと考えられたが、両実験や複数の地域居住者(東京・つくば・福島)に対する実験の結果からは、大きな差異が確認されず、本研究で提案するモデルが汎用性がある可能性が示すことが出来ている。次年度以降については、これらを反映し、より完成度の高いシミュレーター開発を行い、最終的にはプローブデータを用いた主観的混雑・渋滞時間の算出を行い、CS調査と主観的渋滞量との関連付けを行う。近年、道路交通サービス水準への国民の関心は高まり、渋滞による損失改善効果の検証の必要性がある。特に、(1)実態を反映した交通混雑・渋滞状況を「時間損失」という具体的な指標を用いて計測する必要があること、(2)混雑・渋滞の時間的変動を継続調査を通じて把握する必要性があること、

(3)道路利用者の主観からみた「混雑・渋滞」評価と客観的指標である走行速度との関連性を見いだす必要があること、以上3点が重要と考えられる。以上の問題意識から、本研究では、路上による観測データとプローブカーによる観測データを有機的に組み合わせて混雑・渋滞状況をより詳細に把握・観測するシステムの開発を目的とする。本年度は、道路利用者の渋滞意識を考慮したサービスレベル評価指標を、プローブカーから取得されるデータを用いて算出するための方法論の検討を行った。また作成したサービスレベル指標を用いた渋滞評価も実施した。分析の結果、道路利用者の渋滞意識とプローブカーの走行データより、渋滞判定モデルを構築した。また、渋滞意識に関しては、足利・筑波・東京・名古屋・福岡の5地域において、学生という極めて限られた被験者サンプルではあるが、居住地の違いによる渋滞判定の有意な差がみられない可能性が示唆され、地域に依存しない普遍的モデルの構築の可能性を示した。また、東京・横浜・福岡の3地域で取得したタクシープローブカーデータに渋滞判定モデルを適用することで、「渋滞巻き込まれ率」を算出し渋滞評価を行うという渋滞評価システムの構築を行った。本研究では,道路マネジメントを評価するためのアウトカム指標として,道路のサービスレベルを低下させている主要因である渋滞に着目し,道路利用者の渋滞意識を考慮した「渋滞巻き込まれ率」の算出をシステム的に行う手法を提案した.本研究の特徴および成果を大きくまとめると,・道路利用者の渋滞意識を考慮した渋滞判定モデルの構築・渋滞評価のシステム化と複数地域を対象とした渋滞評価の実施の2点である.1点目については,実験より得られた道路利用者の渋滞意識とプローブカーから得られた走行データとの関連性を分析し,渋滞意識という主観的要素を走行速度等の客観的データで表現,モデル化した.さらに,モデル化にあたっては,都市高速道路・高速道路・一般道路の道路種別ごとの渋滞判定モデルを構築した.また足利・筑波・東京・名古屋・九州の各大学の被験者を対象に渋滞意識取得実験を実施し,居住地の違いによる渋滞判定の差異を分析した結果,居住地の違いによる渋滞判定の有意な差がみられなかった。これは全国のプローブカーデータに適用可能な普遍的モデルの可能性を示している.プローブカーデータを用いることにより,車両感知器が設置されている路線のみでなく,広範囲の道路に関して渋滞評価を行うことが出来る.2点目については,渋滞判定モデルとプローブカーデータを用いて渋滞評価を行う方法のシステム化を行ったと同時に,東京・横浜・福岡の3地域を対象に渋滞巻き込まれ率を算出し,都市別や路線別,時間帯別に異なる渋滞巻き込まれ状況の把握を行った.この結果から,道路利用者の渋滞意識を考慮した渋滞判定モデルを用いて,従来にはなかった渋滞指標として「渋滞巻き込まれ率」を提案し,その有効性を確認した.
変形局所化理論の構築と進行性破壊・軟化現象に対する解析手法の開発

まず、バネ・摩擦モデルを用いた簡単な例を用いて解の安定性の統一的判定方法を検討した。変形の局所化は系の力学的トータルポテンシャルエネルギーと、摩擦などによって失われる散逸エネルギーの和、つまり全エネルギーの曲率の正負で判定でき、更に、破壊条件に代表される力学的エネルギーの散逸条件が満足された全ての点でエネルギーの散逸が進行する解が不安定な場合には、変形の局所化問題は制約つき最小化問題に帰着されることが明らかとなった。その理論を一般化することにより、塑性変形、すべり、クラックの進展など様々な非弾性挙動に対する理論を構築した。不連続面を有する有限要素の定式化を行い、通常の有限要素解析プログラムに組み込んだ。不連続面を有する有限要素を用いた解析に変形局所化理論を応用することにより、不連続面の発生・進展・変形局所化の解析手法を確立した。開発した解析手法を用いて、コンクリートにおけるひびわれの進展、地盤材料・岩盤における破壊(すべり)面の発生・進展解析を行い、解析手法の有用性を確認した。人工軟岩に対する平面ひずみ圧縮試験、せん断試験、進行性破壊試験を実施し、マッチング法を用いて変位場、ひずみ場を計測し、すべり面が発生・成長する過程を観察した。すべり面の進展解析を行い、計測結果との比較を行うことにより解析手法の妥当性を検証した。
核内転写調節を介したプラスチック可塑剤の内分泌攪乱作用の機構および安全性の研究

フタル酸エステル類は代表的なプラスチック可塑剤で、内分泌撹乱剤の可能性が指摘されている。しかしその信憑性・機構の解明はなされていない。この物質はPeroxisome proliferator activated receptor(PPAR)αの強力なリガンドである。野生型およびPPARαノックアウトマウス(Sv/129)を用いて代表的フタル酸エステルであるdiethylhexylphthalate(DEHP)の繁殖への影響およびその機構について検討した。その結果、以下の結論が得られた。1)DEHPはPPARα依存的に胎仔の吸収と新生仔の死亡率を増大させ、繁殖を低下させた。2)DEHPは雄マウスの血清テストステロンレベルを低下させた。3)DEHP以外のフタル酸エステル類もPPARαを誘導し、誘導の強さは脂溶性に準じていた。4)農薬の1種である2,4-dichlorophenoxyacetic acid(2,4-D)もDEHPと同様にPPARαを誘導し、テストステロン濃度を低下させた。このテストステロン濃度の低下の機構の一つとして、ライディッヒ細胞のコレステロール合成に関わる酵素の発現抑制が考えられた。DEHP以外のフタル酸エステル類、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸もPPARαを誘導し、血清テストステロン濃度を低下させた。この機構の一つとしてコレステロール代謝酵素の発現抑制が考えられた。16名の陰膳(食事および嗜好品等)試料についてDEHPの濃度を測定し、1日当たりの摂取量の推定を行なった。DEHPは全試料から検出され、濃度レベルは30370μg/kg、平均で124μg/kgであった。食事等の1日の摂取量と濃度から、フタル酸エステル類の1日の摂取量を計算すると、DEHPは701200μg/日(1日平均320μg)となった。1)血中ホルモンへの影響:雄のPPARノックアウトマウスの血中テストステロン濃度は野生型の約1/10であった。DEHPはこのホルモン濃度に影響を与えなかった。2)DEHPはF1の野生型の繁殖力を著しく低下させたが、PPARαノックアウトマウスの繁殖力には殆ど影響を与えなかった。即ち、野生型の対照群では、仔の生存率は97%であるが、DEHP処理群においては53%まで低下した。一方、PPARノックアウトマウスの仔の生存率は対照群で約85%であり、この生存率はDEHP投与の影響を受けなかった。3)DEHP投与は性比にも影響を与えた。即ち、野生型の対照群においては雄:雌=1:0.82であったが、DEHP投与群においては1:1.78であった。これは雄の仔マウスが多数死亡したことに起因することが判明した。PPARノックアウトマウスにおいても、性比は、対照群が雄:雌=1:0.92から1:1.38と若干変動した。4)野生型のDEHP群においてはPPARαのtarget geneであるペルオキシゾーム酵素遺伝子産物の発現が誘導されていた。5)すべてのマウスの生殖器(卵巣、子宮、精巣)について、病理学的検討を行ったが、異常は認められなかった。また、各生殖器の臓器重量にも対照群との間に差を認めなかった。このように、0.05%のDEHPは繁殖力に影響を与えることが判明した。この現象はPPARα欠損マウスではみられないことから、この受容体依存性であることが判明した。

1.餌のDEHP濃度を予想されるNOAEL,LOAEL,および確実な毒性影響がみられる量の3段階に設定し(11年度の結果から、0.005%、0.01%および0.05%)、2世代生殖毒性実験、一般毒性実験を行う。NOAELを推定し、1日の安全衛生基準を設定する。研究に関しては、現在進行中である。2.1つの代表的曝露濃度(0.6mmol/kg)のフタル酸エステル類(ジエチルフタル酸、ジブチルフタル酸、ブチルベンジルフタル酸、ジシクロヘキシルフタル酸、ジエチルヘキシルフタル酸)および代表的なアジピン酸であるジエチルヘキシルアジピン酸をマウスに投与し、PPARα誘導実験ならびに一般毒性実験を行った。PPARαの誘導はペルオキシゾームおよびミトコンドリアの標的遺伝子産物をWestern blot分析することにより評価した。PPARαの誘導はジエチルヘキシルフタル酸が最も強く、ジエチルヘキシルアジピン酸がこれについでいた。誘導作用は概してブチルベンジルフタル酸=ジブチルフタル酸>ジエチルフタル酸で、検討した濃度でのジシクロヘキシルフタル酸の誘導作用は認められなかった。これらの結果はPPARαの誘導は芳香環の側鎖のフタル酸基が長い程大きく、ジエチルヘキシルフタル酸とジエチルヘキシルアジピン酸の誘導作用に大差がないことから、芳香環の寄与は殆どないことを示す。3.使用した化学物質の血清テストステロン濃度への影響も検討した。ジエチルフタル酸を除けば、血清のテストステロンの低下がみられたが。この低下はPPARαの誘導とはあまり関係なく、ジブチルフタル酸とブチルベンジルフタル酸による低下が最も大きかった。4.酸化ストレスの消去酵素であるカタラーゼの誘導はみられず、ジシクロヘキシルフタル酸とジエチルヘキシルフタル酸処理後は若干減少した。グルタチオンペルオキシダーゼ(GPx)の活性は誘導剤投与後誘導されることは無かった。これらの結果は一連のフタル酸エステル投与後、脂肪酸の酸化亢進により酸化ストレスが増大し、細胞障害が起こりやすくなっていることを示す。フタル酸エステル類は代表的なプラスチック可塑剤で、内分泌撹乱剤の可能性が指摘されている。しかしその信憑性・機構の解明はなされていない。この物質はPeroxisome proliferator activated receptor(PPAR)αの強力なリガンドである。この研究では、フタル酸ジ2-エチルヘキシル(DEHP)はマウスの繁殖を低下させ(胎仔の吸収と新生仔の死亡率の増加)、この作用がPPARα依存性であること、DEHP以外のフタル酸エステル類も脂溶性の大きいフタル酸エステルはPPARαを誘導し、この受容体を介した様々な毒性影響が想定されることを明らかにした。今年度の研究では、16名の陰膳(食事および嗜好品等)試料について6種のフタル酸エステル類の濃度を測定し、1日当たりの摂取量の推定を行なった。調査項目のうち、フタル酸ジエチル、フタル酸ジn-プロピルは検出されなかった。DEHPは全試料から検出され、濃度レベルは30370μg/kg、平均で124μg/kgであった。フタル酸ジn-ブチル、フタル酸ブチルベンジルはそれぞれ16試料中9および10試料から検出され、濃度レベルは6.224μg/kg、1.15.9μg/kgであった。
ビーム実験および数値シミュレーションによるプラズマエッチング表面反応機構の解明

半導体デバイスの高集積化と高性能の発展とともに、原子層制御可能な微細加工技術が必要不可欠になってきた。しかし、従来のシリコン(Si)系半導体材料と違って、透明電極材料のような半導体新規材料に対しての微細加工技術(エッチング技術)はまだ確立されていない。したがって、その新材料に対して、さらなる微細化の要求に応じるプラズマエッチング技術を開発するために、プラズマと固体表面との反応を明らかにする必要がある。本研究では、新規材料の微細加工プロセスにおけるエッチング反応機構を明らかにするために、ビーム照射実験と数値シミュレーション解析を行った。イオンビーム装置を用いて、CH4プラズマに含まれている各活性種(CxHyイオンやH*ラジカル等)を独立に制御し、基板表面に照射することで、個々の活性種がエッチング反応に与える影響を明らかにした。その結果、表面変質層(表面還元と水素含有層)の形成によりエッチングが進行することが分かった。実験とともに数値シミュレーションを行い、エッチング反応における水素の促進効果を原子レベルで解析した。さらに、本研究では、He+イオン照射により結晶粒界の微細化による新たなエッチング機構を明らかにした。本研究で得られた結果は、未知の微細加工プロセスに対する半導体新規材料のエッチング手法の確立に大きい貢献が期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。透明電極材料であるITOやZnOは光電子デバイスのみならず、太陽電池等様々な分野においても重要な材料であり、次世代半導体デバイスの材料として期待されている。従来のSi系半導体材料と違って、透明電極材料のような半導体新規材料に対してのエッチング機構を解析する方法はまだ確立されていない。本研究では、プラズマエッチングにおける半導体新規材料のエッチング反応機構の解明を目的とし、イオンビーム照射実験と数値シミュレーション計算を同時に行った。以下に、研究活動概要を述べる。イオンビーム照射実験では、CH4プラズマ中の活性種を一つ一つ取り上げITOとZnO表面に照射した。実験結果から、CHx系有機ガスを用いる透明電極材料のエッチングにおいて、CHxに含まれる水素は炭素の堆積を防ぎ、エッチング反応を促進することが明らかになった。水素イオンを照射することにより、水素含有層である変質層の形成とともにエッチング反応が促進されることが明らかになった。また、He+イオンを照射し、その変質層のエッチング特性を定量的に評価した。水素含有層の形成とエッチングメカニズムの理解を目指し、第一原理計算を行うことにより、透明電極材料のエッチングにおける水素効果を定量的に評価した。本研究では、Turbomoleを用いてEmbedded Cluster法を導入し密度汎関数法に基づく計算を行った。水素を含んだZnOクラスターモデルを構築し、水素イオン照射による水素含有層を再現し、その水素含有層に対して各原子の脱離過程におけるエネルギー変化を比較した。シミュレーション結果から、水素の進入により、水素は酸素と結合し、OHを形成することにより、ZnとOの結合が弱くなる、または切れる結果が得られた。これらの結果からZnOの水素含有層がよりスパッタされやすくなることが分かる。本研究では、In2O3に対しても、同様な計算を行った。ビーム実験と数値シミュレーションを用いて、ITOとZnO薄膜の反応性イオンエッチング機構の解明を実験的に、理論的に捉えた。本研究で用いられたビーム実験、および、数値シミュレーションは、それぞれ独自の高度な技術を必要とする研究手法であり、理論・実験の両面から、ITOとZnOの反応性イオンエッチング機構の詳細を明らかにした。また、本研究は、ITOとZnOのエッチング特性に関して、プラズマ中の高エネルギー水素イオン入射による水酸(OH)基形成が強く影響する事を示したばかりでなく、入射イオン衝突による結晶粒の微細化が、極めて大きく影響することを、初めて実験的に明らかにしたという点で、画期的で極めて意義深い。本研究で示された、結晶粒界形成によるエッチング増幅効果は大方の予想を超えるものであり、そのため、本研究に関して「計画以上に進展している」と評価される。

ビーム実験と数値シミュレーションを用いて理論・実験の両面から透明電極材料であるITO、ZnOとCHx系有機ガスに含まれるイオンとの反応について理解を深めることができた。本研究の結果から、入射イオン衝突による結晶粒界形成し、さらにエッチング増幅効果がみられた。現在は、結晶粒界形成によるエッチングメカニズムの解明に取り組み、He+イオン照射済の材料の表面に対し、表面分析等を行う研究を引き続き継続中である。さらに、ITOエッチングに対し、高エネルギー入射領域において、CHイオンとCH3イオンは同じエッチング反応性を示す一方、低エネルギー入射領域においては異なる反応性を示しすことが明らかになった。現在、低エネルギー領域に注目して、研究を継続している。本研究により得られた結果から、半導体デバイスの微細加工おける低ダメージエッチング、特に、原子層レベル制御を要求される低エネルギーエッチング反応機構の解明が期待される。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ICT環境における消費者のイノベーション採用の研究：イノベーターを基点として

本応募者は、数年来、消費者革新性について研究してきた。その目的は、消費者のイノベーション採用行動の予測精度向上にあった。採用行動には消費者革新性が重要な要因であることが実証されたが、ここ1、2年のICT、とりわけ、ソーシャルメディアとスマートフォンの急速な発達・普及で、消費者と小売業を取り巻く環境が著しく変わり、業界では消費者革新性に加えてインフルエンサーの影響に重きを置くようになってきた。本研究では、業界の用いるインフルエンサー(SNS等で活躍している非有名人を想定)を所与とし、1.その実態調査、2.代表的なものの概念、測定スケールを明らかにし、3.我々の消費者革新性スケールを用いて両者の関係を解明する。その上で、4. ICT環境での消費者イノベーション採用過程を明らかにする。上記の目的をもって研究を開始した。最終年に当り、本研究は、新製品の普及を模索している多くの管理者がショッピングモールで最もランクの高いレビューアをオーガニックインフルエンサーであると仮定して、彼らを発見するためのスケールを開発し、それを後方スケールと命名した。既存のインフルエンサーの理論的構成概念に対する種々のスケールの多数の質問項目を用いて、発売前やビッグデータが蓄積される前に、つまり、後方スケールのみが利用可能である場合に最高ランクのレビューアを特定する方法を提案した。それは、3位以下のデータは不要で、上位2ランクについてのバイナリロジスティックモデルが最良の予測を提供するという結論に至った。現在、ビッグデータ分析アプローチは優れた予測能力を示しているが、消費者行動の理由を探究していない。本研究はそのギャップを埋め、後方スケールの開発と新製品発売当初に後方スケールを用いればオーガニックインフルエンサーを求めることが可能であることを明らかにした。3月末に英文誌に投稿し、現在審査中。研究の目的:筆者は、過去数年来、消費者革新性について研究してきた。採用行動には消費者革新性が重要な要因であることが実証されたが、ここ1、2年のICT、とりわけ、ソーシャルメディアとスマートフォンの急速な発達・普及で、消費者と小売業を取り巻く環境が著しく変わり、業界では独立志向の強い消費者革新性に代わってコミュニケーション性向の強いインフルエンサーの影響に重きを置くようになってきた。当該年度の実績概要:1995年のインターネット商用化以来既に20年を経過し、その間ICTの発達により企業側には消費者掌握のための様々なツールと消費者側ではそれらによって自然発生的に新しい消費行動のスキルが生まれてきた。そこで筆者はインフルエンサーも両者の影響を受けて変容しており、この新しいタイプのインフルエンサーをオーガニック・インフルエンサー(以後OIとする)と呼び次のように定義した:ICT環境のもとに企業のマーケティング施策とそれによって自然に育まれた新奇性とコミュニケーションを好み他者の消費行動に影響を及ぼす消費者。つぎに、業界の用いる代表的なOIの一つとして楽天市場の「レビュアー番付」参加者を取り上げ、消費者トレイトの測定スケールとして認められているいくつかのスケールをばらして、アンケートにより回答者の番付に相関の高い9個のアイテムで構成されるスケールを開発した。多項ロジスティック回帰を用い、本スケールの妥当性を検証した。楽天市場の「レビュアー番付」参加者を取り上げた理由は、企業側としては、レビュアーを数(レビュー投稿数、画像投稿数、動画投稿数、ジャンル制覇数)と質(参考になったボタン回数、ファンの人数、マイレビュー閲覧人数)を用いて毎月の番付審議を経て各人の番付を決定しており、購入者に投稿をエンカレッジすると共に他者の購入を促すマシンとして当該ショッピングモールの機関としている。まさしくこの参加者はOIの実例といえよう。したがって、この実例を使って、1995年以前に開発されている定評のある消費者特性の測定スケール:1領域固有消費者革新性(Goldsmith and Hofacker 1991)、2マーケットメイブン(Feick and Price 1987)、3アドボケイト(Urban 2005)、4感性の感度(堀2010)の質問アイテムと番付の相関を見て第1段階で上位11アイテムを選び、さらにクローンバックのαで感性の感度からの2アイテムを落として9アイテムのスケールを完成させた。つぎに、:1領域固有消費者革新性、2マーケットメイブン、3アドボケイトと4OIのスケールを説明変数として、多項ロジスティック回帰を用いて番付を説明するモデルを推定した。結果、OI、マーケットメイブン、アドボケイトの順で有意となり、領域固有消費者革新性は有意にならなかった。このことよりICT環境でのOIのスケールの実用性が少なくともこのレビュアーには担保され、今後、さらに実在するレビュアーを探してその実用性を担保して行きたい。また、楽天市場がこのレビュアー番付の評価基準の詳細を公開しているわけではないので、レビュー投稿数、参考になったボタン回数、ファンの人数を説明変数として番付を説明する多項ロジスティック回帰を推定し、参考になったボタン回数とレビュー投稿数の順で有意となり、ファンの人数は有意とはならなかった。研究の目的:筆者は、消費者革新性について研究してきた。その目的は、消費者のイノベーション採用行動の内,採用時期の予測精度向上にあった。

採用行動には消費者革新性が重要な要因であることが実証されたが、ここ1、2年のICT、とりわけ、ソーシャルメディアとスマートフォンの急速な発達・普及で、消費者と小売業を取り巻く環境が変わり、独立志向の強い消費者革新性に代わってコミュニケーション性向の強いインフルエンサーの影響に重きを置くようになってきた。本研究では、業界の用いるインフルエンサー(SNS等で活躍している非有名人を想定)を所与とし、1.その実態調査、2.代表的なものの概念、測定スケールを明らかにし、3.我々の消費者革新性スケールを用いて両者の関係を解明する。その上で、4. ICT環境での消費者イノベーション採用過程を明らかにする。当該年度の実績概要:1995年のインターネット商用化以来既に20年を経過し、企業側には消費者掌握のための様々なツールと消費者側ではそれらによって自然発生的に新しい消費行動のスキルが生まれてきた。そこでインフルエンサーも両者の影響を受けて変容しており、このインフルエンサーをオーガニック・インフルエンサー(以後OIとする)と呼び次のように定義した:ICT環境のもとに企業のマーケティング施策とそれによって自然に育まれた新奇性とコミュニケーションを好み,所属コミュニティを守り他者の消費行動に影響を及ぼす消費者。つぎに、楽天市場の「レビュアー番付」参加者を取り上げ、他者への影響を与える複数のトレイト・スケールをばらして、アンケートにより回答者の番付に相関の高い9個のアイテムで構成されるスケールを開発した。多項ロジスティック回帰を用い、本スケールの妥当性を検証した。6月に上海のマーケティング・サイエンス学会と11月のJIMS第100回記念大会で発表した。6月に復旦大学でのマーケティング・サイエンス学会の発表の後,順序ロジスティック回帰の各セグメントの予測精度に疑問を持ち,7月から9月まで文献調査を行ったが,これといった回答を得られなかった。その後京都産業大学のマネジメント研究科の博士課程の長岡敏彦氏の博論指導が追い込みに入り,結局,最上位の2セグメントについての分析を行うのが正解であると判断した。つまり,上位になるほどOIの性向が強くなるので,それより下位のセグメントを分析に入れると分散が大となり精度が落ちるという結論に達した。より多くのデータでの再分析は時間の関係で取りやめとした。10,11月は博論指導と並行してJIMSの第100回記念大会発表の準備をし,発表では,初めて実際の楽天市場に存在するレビュアー番付を用いて導出したOI尺度の意義が高く評価された。12月2日に博論予備審査では,この研究は第5章として博論を構成した。2017年1月29日の本審査では,博士学位論文審査委員の委嘱を受け,3月19日学位を授与された(甲マ第8号平成29年3月19日長岡敏彦新製品普及における消費者革新性概念の新地平ー理論ー傾性中間概念に基づいてー)。今後過去一連の科研研究をまとめてこの博論を基に共著で書籍として出版をしたいと考えている。
テラヘルツ波による伝導状態の超高速制御とデバイス応用

フェムト秒パルスレーザー励起テラヘルツ波パルスによって、伝導状態を始めとする物質状態の超高速制御を実現することが本研究の目的である。特に高強度なテラヘルツパルス電場や磁場等により、物質状態をスイッチしたり改変したりすることを試みる。金属ナノクラスタを有機材料に導入することで、非線形な電流電圧特性,双安定性が現れることを確認した。テラヘルツ波を照射できるように、試料表面に回折格子状の電極を設置し、この状態に、テラヘルツ波パルスを照射することで、金属ナノクラスタ近傍に増強されたテラヘルツ電場が発生し、それにより高抵抗状態・低抵抗状態間をスイッチすることが可能であることが明らかになった。また素子の作製条件を最適化することによって、伝導度の変化度の増大を得られた。本研究成果については、現在論文投稿中である。FELによる高強度テラヘルツパルス照射により、アブレーションが生じること、および波長以下の微細周期構造(LIPSS:Light Induced Periodic Surface Structure)が生成されることを報告した。このことはテラヘルツ波パルスにより加工が可能であることを示唆するものであり、新たな応用例として興味深い。さらに入射するテラヘルツ波パルスに螺旋位相差板を用いて光渦を発生させることに成功した。テラヘルツ光渦により、アブレーションを誘起し、そのアブレーション痕が異なることを確認した。高強度なテラヘルツ波パルスにより、伝導度を始めとする物質状態の超高速制御が可能であることを示す実験結果が得ることができた。今後もテラヘルツパルスによる状態制御・非線形光学効果の実行例は未だ限られており、それらの実施例を増やしていくとともに、その機構についても、明らかにしていきたい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。フェムト秒パルスレーザー励起テラヘルツ波パルスによって、伝導状態の超高速制御を実現することが本研究の目的である。金属微粒子系におけるテラヘルツ波パルスによる伝導状態の制御としては、プリンティング材料に使われる金属Agナノインクを、シリコン基板上に作成した金属アンテナ(テラヘルツ波の電場強度の増大を見込む)のギャップ中に塗布し、そこにテラヘルツ波パルスを照射し、その電気伝導特性の変化を観測した。テラヘルツ波パルス照射によって、ナノサイズの金属が接合し電気伝導度が上昇していく様子が観測できた。またテラヘルツの照射によってステップ的(量子コンダクタンスに対応)に電気伝導度が変化する結果が得られており、これはテラヘルツ波パルス照射によって段階的に接合経路が生成されていることを示唆している。カルコゲン系GeTe-Sb2Te3超格子は、相変化メモリとして期待されている物質である。また超格子界面には、トポロジカル相が存在しディラックコーン型のバンド状態が存在していることが報告されている。このようなディラックコーン的なバンド構造をもつ層では、低エネルギーのテラヘルツ波を吸収することが期待される。この試料にテラヘルツ波パルスを照射することで、電気伝導度が瞬時に増加し緩和していく様子をオシロスコープを用いて観測することができた。この観測は、室温でのテラヘルツ波パルスの検出を行ったとも見ることができ、今後の検出器等への応用展開が期待される。今後、電気的測定のみだけでなく、テラヘルツ波ポンププローブ分光等の光学的な超高速分光によりピコ秒スケールの超高速応答を観測していく。金属微粒子の系(金属ナノインクを含む)や、カルコゲン系の試料においてテラヘルツパルス照射による電気伝導度の変化を観測できている。導入したオシロスコープによりその時間応答特性を調べているが、より超高速な応答については、光学的手法(テラヘルツ波ポンププローブ分光)等により明らかにしていきたい。テラヘルツ波を照射できるように、試料表面に回折格子状の電極を設置し、この状態に、テラヘルツ波パルスを照射することで、高抵抗状態・低抵抗状態間をスイッチすることが可能であることが明らかになった。この成果は応用物理学会で発表された。照射による電気伝導度の変化量の改善やその機構の解明をはじめとして、時間応答測定の実施などを研究をさらに進めていく必要がある。相制御の観点から、磁性体ErFeO3のスピン再配列転移近傍において、テラヘルツ磁場パルスと、光パルスを照射することにより、相転移後の巨視的磁化をコヒーレント制御できることを明らかにした。これは超高速磁気メモリ等に応用可能であることを示したものであり、Physical ReviewLetters誌に掲載された。テラヘルツ波に強励起するために、メタマテリアルをはじめとする微小共振器を利用することが有効であるこを示した。またこの金属微細構造と導波路を組み合わせることでさらなる強励起が可能であることをOptics Letters誌にて発表した。また、相変化メモリとして期待される光記録材料カルコゲン系GeTe-Sb2Te3に、高強度のテラヘルツパルスを照射することで、波長以下の微細構造変化が生じることが確認された(Scientific Reports誌)。テラヘルツ波パルスによって構造変化・加工を誘起できる可能性を示しており、興味深い。金属ナノクラスタを含む有機双安定材料において、テラヘルツパルス照射による電気伝導度の変化を観測できている。

応答変化の改善を目指し、試料の最適化を進めていく必要がある。また、超高速な応答については、高速オシロスコープによる電気的計測だけでなく、光学的手法(テラヘルツ波ポンププローブ分光)を交えて明らかにしていきたい。本試料での計測を進めていくとともに類似の試料においても、測定を行うことで、目的の実現を目指して、研究を進めていく。フェムト秒パルスレーザー励起テラヘルツ波パルスによって、伝導状態を始めとする物質状態の超高速制御を実現することが本研究の目的である。特に高強度なテラヘルツパルス電場や磁場等により、物質状態をスイッチしたり改変したりすることを試みる。金属ナノクラスタを有機材料に導入することで、非線形な電流電圧特性,双安定性が現れることを確認した。テラヘルツ波を照射できるように、試料表面に回折格子状の電極を設置し、この状態に、テラヘルツ波パルスを照射することで、金属ナノクラスタ近傍に増強されたテラヘルツ電場が発生し、それにより高抵抗状態・低抵抗状態間をスイッチすることが可能であることが明らかになった。また素子の作製条件を最適化することによって、伝導度の変化度の増大を得られた。本研究成果については、現在論文投稿中である。FELによる高強度テラヘルツパルス照射により、アブレーションが生じること、および波長以下の微細周期構造(LIPSS:Light Induced Periodic Surface Structure)が生成されることを報告した。このことはテラヘルツ波パルスにより加工が可能であることを示唆するものであり、新たな応用例として興味深い。さらに入射するテラヘルツ波パルスに螺旋位相差板を用いて光渦を発生させることに成功した。テラヘルツ光渦により、アブレーションを誘起し、そのアブレーション痕が異なることを確認した。高強度なテラヘルツ波パルスにより、伝導度を始めとする物質状態の超高速制御が可能であることを示す実験結果が得ることができた。今後もテラヘルツパルスによる状態制御・非線形光学効果の実行例は未だ限られており、それらの実施例を増やしていくとともに、その機構についても、明らかにしていきたい。本年度は初年度に行った研究成果をさらに発展させ、テラヘルツ波パルスによる超高速電動制御の実現やその機構解明の研究を継続し実施する。金属微粒子集合体をはじめとして相転移材料や有機系試料などのテラヘルツ波電磁波応答現象、特にその超高速応答を、昨年導入した高速オシロスコープやテラヘルツ波ポンププローブ分光等で明らかにする。試料や光源を多様化することで研究対象の拡大を試みる。相転移物質や履歴伝導現象を有する物質など、新たな物質においてもテラヘルツ励起効果の測定を実施していきたい。また、テラヘルツ波の光源として、フェムト秒パルスレーザー励起のテラヘルツ波パルスのみでなく、大阪大学産業科学研究所にあるテラヘルツ自由電子レーザーや、福井大学遠赤外領域開発研究センターにあるジャイロトロンを利用することで、本研究対象領域の拡大を試みる。