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中学校における模擬裁判学習を通しての法教育の実践的な研究

本研究は、本校の総合的な学習の時間「共生の時間」においての実践をもとにした研究である。具体的には、共生の時間で「法と共生」という名称のゼミを立ち上げ、生徒を募集した。ゼミの立ち上げ時には、学習後の変容を分析するためアンケートを実施した。その後、約半年の総合的な学習では、以下のような学習内容を行った。・裁判制度についての学習・裁判員制度についての学習・刑事裁判の傍聴・裁判員制度の是非について(各種論文の読み込み)・千葉大学大学院法務専門科教授による講義・弁護士の講話・法務省の訪問・模擬裁判のシナリオ作りと保護者参加で、模擬裁判の発表会・模擬裁判を参観した保護者のアンケート・半年間の学習の最後のアンケート生徒の学習の最初と最後のアンケートの分析や、発表会を参観した保護者のアンケートから、以下のような点が明らかとなった。・もともと法律に興味がある生徒が集まってきたゼミであるが、裁判の傍聴や外部講師の講話、法務省の訪問などの体験学習が、生徒の学習意欲を高めるだけでなく、裁判員制度や法律の問題について新たな視点を持たせるなどの具体的な効果が見られた。・模擬裁判のシナリオの作成という学習が、法教育の中でもかなり具体的な事象で迫っているため、生徒の法的な感覚を磨く体験学習となっているとともに、裁判や裁判員制度についての問題点などに気づくことができた。・保護者が生徒の模擬裁判の傍聴や、裁判員として実際に模擬裁判に参加することを通して、人を裁くことの難しさや裁判員制度について、より身近で切実な問題であることを実感することができた。また、保護者の法的な感覚を働かせる体験の機会となった。
極低損失フォトニック結晶の1 THz帯への展開

テラヘルツ波は,その発生・検出が困難であったため,ごく最近までは未開の電磁波であった.しかし,通信・センシングといったシステム応用につながる研究が特に0.3 THz帯を中心に最近進展しており,情報・通信分野における重要課題の一つであるといえる.しかし,現状のテラヘルツシステムは主に個別部品を定盤上に並べることで基礎実験がなされている段階であり,大幅な小型化を図るには,テラヘルツ平面集積回路デバイスの実現が不可欠である.本研究で着目するフォトニック結晶は,光の波長に近い大きさの周期を有する誘電体微細構造であり,光の自在な操作を可能にする人工材料として,注目を集めている.研究代表者らはこれまでに,0.3 THz帯において,エレクトロニクス回路の周波数極限に近づいている金属線路と比べ,2桁以上小さい極低損失の平面回路を実現してきた.本研究では,これまでに0.3 THz帯で実現してきたフォトニック結晶回路デバイスを微細化し,機能拡張をすることで未開の1 THz帯への展開を図っていく.平成30年度は,フォトニック結晶回路の基本となる導波路を1 THz帯にて,設計,作製し,その透過帯域と伝搬損失の評価を行った.フォトニックバンド図と電磁界シミュレーションに基づき,厚さ70ミクロンのシリコンウエハに形成する円孔三角格子のフォトニック結晶を用いて,1 THz帯に伝搬帯域を有する導波路を設計した.伝搬特性の評価のため,微細なWR-1導波管との接続を可能とするテーパ構造を導波路の両端へ形成したデバイス構造をMEMSの作製プロセスを利用して作製した.昨年度構築した1 THz帯高精度分光システムによって透過測定を評価したところ,周期76ミクロンの設計において,1THzを含む0.99 THzから1.06 THzにおいて損失が3 dB以下となる透過帯域が得られることが明らかになった.今年度は,平面回路集積デバイスに向けて,基本的かつ最も重要と言える導波路をエレクトロニクス技術を用いた周波数帯として極限領域といえる1 THz帯において,フォトニック結晶を用いて作製し,独自に構築した分光システムにて実証することに成功し,その設計指針を得ることができた.以上により,1 THz帯フォトニック結晶平面回路デバイスの研究基盤の基礎を構築することに成功したため,おおむね順調に進展しているといえる.これまでの成果を受け,1 THz帯回路デバイスの応用展開に向けて,曲げ,分岐,フィルタなどのコンポーネントの実現を目指すとともに,構築に成功した分光システムに変調および復調に関する機器を導入することで,1 THz帯テラヘルツ波キャリアを用いた通信システムを構築し,この度作製に成功した1THz帯導波路によるデータ伝送実験を行う.分光システムに用いている検出器の感度が不足である場合には,バイアス印加による高感度化や別のデバイスの利用も検討する.以上により, 1 THz帯フォトニック結晶回路デバイスの応用展開に向けた基盤技術を構築することを目指していく.テラヘルツ波は,その発生・検出が困難であったため,ごく最近までは未開の電磁波であった.しかし,通信・センシングといったシステム応用につながる研究が特に0.3 THz帯を中心に最近進展しており,情報・通信分野における重要課題の一つであるといえる.しかし,現状のテラヘルツ波システムは主に中空導波管や誘電体レンズなどの個別部品を定盤上に並べることで基礎実験がなされている段階であり,システムとして大幅な小型化を図るには,テラヘルツ平面集積回路デバイスの実現が不可欠である.本研究で着目するフォトニック結晶は,光の波長に近い大きさの周期を有する誘電体微細構造であり,光の自在な操作を可能にする人工材料として,注目を集めている.研究代表者らはこれまでに,0.3 THz帯において,エレクトロニクス回路の周波数極限に近づいている金属線路と比べ,2桁以上小さい極低損失の平面回路を実現してきた.本研究では,これまでに0.3 THz帯で実現してきたフォトニック結晶回路デバイスを微細化し,機能拡張をすることで未開の1 THz帯への展開を図っていく.平成29年度は,エレクトロニクス技術と導波管技術に基づき,マイクロ波発振器と周波数逓倍器からなる信号発生器および,スペクトラムアナライザとミキサからなる信号解析装置によって,1 THz帯の高精度テラヘルツ分光システムを構築した.ここで,1 THz帯のフォトニック結晶回路の実験的評価における重要なポイントは,0.3 THz帯と比較して微細化される導波管とフォトニック結晶回路との間の入出力インターフェースであった.フォトニック結晶回路と一括形成するテーパ構造を導波管に挿入して高効率に結合させる方法に関して,電磁界シミュレーションで動作を検証した後,微動ステージおよびマイクロスコープの利用によって,実験的にも実現可能であることを示すことに成功した.今年度は,エレクトロニクス技術を用いた周波数帯として極限領域といえる1 THz帯において,フォトニック結晶平面回路デバイスの実験的な評価において不可欠な分光システムを当初の予定通り,構築することができた.加えて,この分光システムとフォトニック結晶回路とを高効率に接続可能な構造を電磁界シミュレーションおよび実験を通じて,開発することに成功した.以上により,1 THz帯フォトニック結晶デバイスの研究基盤の基礎を構築することに成功したため,おおむね順調に進展しているといえる.テラヘルツ波は,その発生・検出が困難であったため,ごく最近までは未開の電磁波であった.

しかし,通信・センシングといったシステム応用につながる研究が特に0.3 THz帯を中心に最近進展しており,情報・通信分野における重要課題の一つであるといえる.しかし,現状のテラヘルツシステムは主に個別部品を定盤上に並べることで基礎実験がなされている段階であり,大幅な小型化を図るには,テラヘルツ平面集積回路デバイスの実現が不可欠である.本研究で着目するフォトニック結晶は,光の波長に近い大きさの周期を有する誘電体微細構造であり,光の自在な操作を可能にする人工材料として,注目を集めている.研究代表者らはこれまでに,0.3 THz帯において,エレクトロニクス回路の周波数極限に近づいている金属線路と比べ,2桁以上小さい極低損失の平面回路を実現してきた.本研究では,これまでに0.3 THz帯で実現してきたフォトニック結晶回路デバイスを微細化し,機能拡張をすることで未開の1 THz帯への展開を図っていく.平成30年度は,フォトニック結晶回路の基本となる導波路を1 THz帯にて,設計,作製し,その透過帯域と伝搬損失の評価を行った.フォトニックバンド図と電磁界シミュレーションに基づき,厚さ70ミクロンのシリコンウエハに形成する円孔三角格子のフォトニック結晶を用いて,1 THz帯に伝搬帯域を有する導波路を設計した.伝搬特性の評価のため,微細なWR-1導波管との接続を可能とするテーパ構造を導波路の両端へ形成したデバイス構造をMEMSの作製プロセスを利用して作製した.昨年度構築した1 THz帯高精度分光システムによって透過測定を評価したところ,周期76ミクロンの設計において,1THzを含む0.99 THzから1.06 THzにおいて損失が3 dB以下となる透過帯域が得られることが明らかになった.今年度は,平面回路集積デバイスに向けて,基本的かつ最も重要と言える導波路をエレクトロニクス技術を用いた周波数帯として極限領域といえる1 THz帯において,フォトニック結晶を用いて作製し,独自に構築した分光システムにて実証することに成功し,その設計指針を得ることができた.以上により,1 THz帯フォトニック結晶平面回路デバイスの研究基盤の基礎を構築することに成功したため,おおむね順調に進展しているといえる.平成29年度の成果を受けて,この度構築した1 THz帯の高精度テラヘルツ分光システムを活用し,今後,設計,試作していく1 THz帯フォトニック結晶回路デバイスの伝搬特性の評価を行う.そして,このように開発していく1 THz帯回路デバイスの応用に向けて,前述の高精度分光システムに変調および復調に関する機器を導入することで,1 THz帯テラヘルツ波キャリアを用いた通信システムを構築し,データ伝送実験を行う.一方で,特に応用展開が期待される無線通信応用に向けて,フォトニック結晶回路と外部との高効率な入出力を実現可能にするインターフェースの開発を行う.以上により,今後,1 THz帯フォトニック結晶回路デバイスの応用展開に向けた基盤技術を構築することを目指していく.これまでの成果を受け,1 THz帯回路デバイスの応用展開に向けて,曲げ,分岐,フィルタなどのコンポーネントの実現を目指すとともに,構築に成功した分光システムに変調および復調に関する機器を導入することで,1 THz帯テラヘルツ波キャリアを用いた通信システムを構築し,この度作製に成功した1THz帯導波路によるデータ伝送実験を行う.分光システムに用いている検出器の感度が不足である場合には,バイアス印加による高感度化や別のデバイスの利用も検討する.以上により, 1 THz帯フォトニック結晶回路デバイスの応用展開に向けた基盤技術を構築することを目指していく.
VEGF遺伝子転写抑制による糖尿病細小血管合併症治療法の開発

本申請では培養細胞においてゲノム上のVEGF遺伝子第1エクソンをルシフェラーゼ遺伝子で置き換えるノックイン法により、前述の同定物質、他の因子による転写調節系を解明すること、さらに同定物質を糖尿病モデル動物に投与し、糖尿病血管合併症進展の抑制を検討することを目的としている。VEGF遺伝子転写抑制により、影響をうける遺伝子群を同定するために、VEGF転写抑制因子を添加した、網膜色素細胞、血管平滑筋細胞から抽出したmRNAを用いてDNAアレイによる解析を施行した結果、細胞接着因子を含む7種類の遺伝子発現が2倍以上増加し、RNAaseプロテクションアッセイでも同様の結果が得られた。高酸素負荷ラット、ガラクトース食負荷GKラットの2系を用いて、VEGF遺伝子転写抑制物質投与による血管内皮細包の増殖抑制効果、タンパク尿抑制効果を検討した結果、網膜血管の増殖に関しては、網膜および腎組織においてホルマリン固定後パラフィン包埋した標本における増殖血管内皮細胞、メサンギウム細胞の核数のカウント、網膜血管内皮細胞およびペリサイトのTnnnel法によるアポトーシスの観察といった病理学的検討を行ったが有意な抑制効果を認めなかった。一方で、尿中蛋白排泄量は有意に減少し、尿蛋白2次元泳動による尿蛋白の解析では、低分子量蛋白の排泄低下が顕著に認められた。ヒト網膜色素上皮細胞、ラット腎メサンギウム細胞およびヒト血管内皮細胞においてDNA上のVEGF遺伝子とルシフェラーゼ遺伝子を置換した高糖濃度、最終糖化産物、IL1、低酸素刺激で検討した転写活性の変化を検討した。VEGF遺伝子上流3Kbを用いたレポータープラスミドによる結果と比較して、いずれの細胞においても最終糖化産物では転写活性が3倍に上昇し、3Kbよりもさらに上流、あるいは遺伝子下流に調節領域が存在すると考えられた。また、血管内皮細胞と腎メサンギウム細胞では高糖濃度およびIL1による転写活性増強は異なり、血管内皮細胞では高糖濃度が強く、腎メサンギウム細胞ではIL1が強く活性を上昇させた。実験網膜症モデルとして網膜症の出現を確立している高酸素負荷ラット、ガラクトース食負荷GKラットの2系を用いて、VEGF遺伝子転写抑制物質投与による血管内皮細胞の増殖抑制効果、タンパク尿抑制効果を検討した。ホルマリン固定後パラフィン包埋した標本における増殖血管内皮細胞、メサンギウム細胞の核数のカウント、網膜血管内皮細胞およびペリサイトのTnnnel法によるアポトーシスの観察により網膜血管内皮細胞の増殖、アポトーシスは有意に抑制された。尿中蛋白尿の定量の結果蛋白尿に有意な差は認めなかった。腎組織におけるVEGF濃度(mg/組織蛋白)は有意に減少せず、網膜組織ではVEGF濃度は非投与群と比較して60%減少していた。転写抑制物質の有効性が、培養細胞を用いた結果と異なり、網膜組織と腎組織において解離している可能性が考えられた。ヒト網膜色素上皮細胞、ラット腎メサンギウム細胞およびヒト血管内皮細胞において高糖濃度、最終糖化産物、IL1、低酸素刺激で検討した転写活性の変化を検討した結果、高糖濃度、IL1、低酸素刺激ではVEGF遺伝子上流領域が転写活性上昇に重要であった。しかし最終糖化産物においては、遺伝子上流領域、あるいは下流領域におけるルシフェラーゼ活性を解析した結果、遺伝子下流に調節領域が存在した。VEGFmRNA3'領域に結合する蛋白を解析した結果、最終糖化産物はこれらの蛋白複合体の量は変えずにmRNAとの結合親和性を上昇させることが判明した。この現象は血管内皮細胞、腎メサンギウム細胞においても同様であった。VEGF遺伝子転写抑制物質は最終糖化産物で認められた3'領域での調節に関与してVEGF遺伝子の発現を抑制した。実験網膜症モデルとして網膜症の出現を確立しているガラクトース食負荷GKラットを用いて、VEGF遺伝子転写抑制物質投与による血管内皮細胞の増殖抑制効果、タンパク尿抑制効果を検討した。網膜血管内皮細胞の増殖、アポトーシスは有意に抑制された。尿中蛋白尿はさらに生理食塩水を負荷した場合、投与群において蛋白尿の抑制が認められた。VEGF遺伝子の発現調節系において、従来解析されていた遺伝子上流領域に調節系に加え、下流領域の調節が存在し、最終糖化産物によるVEGF増加は下流領域による転写活性増加が関与することから、糖尿病合併症の病態において重要と考えられる。

本申請では培養細胞においてゲノム上のVEGF遺伝子第1エクソンをルシフェラーゼ遺伝子で置き換えるノックイン法により、前述の同定物質、他の因子による転写調節系を解明すること、さらに同定物質を糖尿病モデル動物に投与し、糖尿病血管合併症進展の抑制を検討することを目的としている。VEGF遺伝子転写抑制により、影響をうける遺伝子群を同定するために、VEGF転写抑制因子を添加した、網膜色素細胞、血管平滑筋細胞から抽出したmRNAを用いてDNAアレイによる解析を施行した結果、細胞接着因子を含む7種類の遺伝子発現が2倍以上増加し、RNAaseプロテクションアッセイでも同様の結果が得られた。高酸素負荷ラット、ガラクトース食負荷GKラットの2系を用いて、VEGF遺伝子転写抑制物質投与による血管内皮細胞の増殖抑制効果、タンパク尿抑制効果を検討した結果、網膜血管の増殖に関しては、網膜および腎組織においてホルマリン固定後パラフィン包埋した標本における増殖血管内皮細胞、メサンギウム細胞の核数のカウント、網膜血管内皮細胞およびペリサイトのTnnnel法によるアポトーシスの観察といった病理学的検討を行ったが有意な抑制効果を認めなかった。一方で、尿中蛋白排泄量は有意に減少し、尿蛋白2次元泳動による尿蛋白の解析では、低分子量蛋白の排泄低下が顕著に認められた。
足底メラノーマの病態にせまる：物理刺激が足底の真皮マトリックスに及ぼす影響の解明

1997年から2015年に信州大学皮膚科を受診し、病変の切除術を受けた足底の表皮内メラノーマの症例の抽出を行った。21例を抽出することができた。2011年から2015年に信州大学皮膚科を受診し、皮膚生検を行った色素細胞母斑の症例抽出を行った。40例を抽出することができた。それぞれの症例について、年齢、性別、病変の詳細な部位、荷重の有無などについて、カルテから情報を抽出しリストを作成した。検体ブロックの良好なものから順に表皮内メラノーマと色素細胞母斑それぞれ20例を選別し、病理標本を作製した。H&E染色とともに、エラスチカワンギーゾン染色、S100タンパク、MART1、HMB45の免疫染色をおこなった。H&E染色標本で病変近傍の表皮および真皮の厚さを計測した。エラスチカワンギーゾン染色標本で真皮繊維の性状を観察し、定量化を試みた。S100タンパク、MART1、HMB45染色標本で、病変近傍の表皮内メラノサイトの定量化を試みた。解析の結果、表皮内メラノーマと色素細胞母斑で、病変近傍の表皮および真皮の厚さに違いは認められなかった。表皮内メラノーマでは、病変および病変近傍の真皮浅層にエラスチカワンギーゾン染色で濃染する陽性物質の沈着が見られた。表皮内のS100タンパク、MART1、HMB45染色陽性細胞、すなわちメラノサイトの数の測定を数例で行い、表皮内メラノーマと色素細胞母斑で大きな差がないことを確認した。病理標本による足底皮膚の定量化はおおむね計画通りに進んでいる。皮膚検体を用いた物質測定については手技などについて検索中である。来年度はさらなる症例抽出を行い、検体ブロックの状態を確認しながら病理標本の作製を進めていく。表皮内のS100タンパク、MART1、HMB45染色陽性細胞、すなわちメラノサイトの数の測定を行い、表皮内メラノーマと色素細胞母斑で差がないかを検証する。皮膚検体を用いた物質測定について、手技の検索を進める。平成30年度は主に病理標本の解析を行ったため、物品費の支出が少なかった。次年度使用額は平成31年度請求額と合わせてデータ整理のためPC購入費として使用する予定である。
発達疎外少年への教育福祉援助過程におけるキーパーソンの役割

本研究の成果の概要は次の通りである。(1)発達疎外の発生は発達過程各段階の課題達成の適否にかかっている。(2)課題達成が不十分な場合でも、低年齢のうちに教育福祉援助を開始すれば発達疎外は予防できる。(3)この場合、親(家族)の理解の有無が援助の可否を決定づける。(4)年長少年の場合は、発達疎外をきたした段階と主要因を正確に把握すれば回復が可能である。(5)この場合、当該少年を受容できる通常の第一次集団の有無が重要課題になる。研究の過程で洞察し得たのは広義のこころの発達が、人の生涯(ライフコース)において、身体的・感情(狭義の心)的・社会的・実存(主体)的諸側面の経験と密接に結合していることである。多くの事例から推測して、その発達の概要は次のように想定される。1)適切な栄養・運動・休養等により脳・神経系が発達し、感覚・知覚が芽生える。2)受容・肯定的世話を受け、感覚・知覚から情緒が芽生え、感情が発達する。3)感情の交換・共感を通して人間関係が芽生える。それは更に社会参加を通して集団の中で社会関係を結び、社会的役割・文化等を習得し、社会性を培う。4)自然・社会・他者(人間)との関係の中で自分の意思・信念・価値観等の実存に触れ、現実の環境との調節を通して主体性を涵養する。発達疎外は、以上の過程において、発達環境との間に大きな齟齬をきたしたとき生ずることが解明されるのである。本年度は、先行研究を手がかりに発達疎外状況の発生・展開過程について仮説をたて、仮説にそって事例の分析を試みた。そこから得られた知見は次の通りである。1)発達疎外状況は一般に親との関係形成過程の「もつれ」から発生する。2)親との間に望ましい「情緒」が繋げるか否かが最初のポイントになる。以下、3)親との間に繋いだ情緒身近な相手と「人間関係」を形成するか否か、4)一対一の人間関係から、集団との「社会関係」を発達させ得るか否か、5)社会関係において、正価値の「自己役割」を取得するか否か、がポイントになる。各ポイントにおける最も重要な人物は一般に親であるが、2)の段階でそこにもつれが生じた場合、親と並んでこれを補足するキーパーソンが必要になる。従来は、親族内に該当者が現れるのが一般であったが、今日、それは殆ど期待できなくなっている。そこで、学校や地域社会の教育機能の強化が提唱されるようになったと考えられるが、現状では、これもなお不十分である。問題を解決するには、地域社会が、少年を持つ親及びその家族を孤立・疎外状態化させない具体的で効果のある方途を「地域教育文化」として根づかせる必要がある。具体的には、自然や多くの他者との参加型交流活動に、自然な形で関わるような伝統を新たに構築する作業が必要である。なお、以上の知見は、机上の研究のほか、少年院及び医療少年院の訪問、本報告書の筆者自身が関わったスクールカウンセリング(高校)及び地域における少年たちとの関わり等から得たところが大きい。平成14年度は、同13年度の研究仮説と成果に立ち、(1)発達過程に関する理論の精緻化(2)当該理論から見た発達疎外の発生過程の考察、(3)当該発生過程に照らした「発達疎外からの立ち直り支援」方法の提示、の3点を中心に研究を試みた。(1)及び(2)に関して要約すれば次の通りである。1)発達の要因として、個体の身体的条件、発達環境条件、それらの相互作用の3点がある。先ず、身体的条件としての感覚・知覚を損ねない発達環境整備が問われる。2)次に、豊かな情感・情緒を育む親子関係・家族関係・近隣関係づくりが問われる。

3)更に、特定の人間関係から、一般的な社会関係を形成するために社会参加を促し、社会性を豊かにし、社会的役割・責任を自覚する発達環境づくりが問われる。4)その上で、自分の個性、実存、使命等を自覚する発達環境づくりが問われる。ここから尊き出せる教育福祉援助方法の基本は、(1)自立した自覚ある親(世代)作り、(2)豊かな情感・情緒を育む親子関係等作り、(3)社会参加の促進と参加機会作り、(4)自由に思索し、反省する技術や技能の教育・学習、等として集約される。これらは日常生活の中で「教育文化」・「発達文化」として習慣化し定着させる必要がある。発達疎外状態が確かめられる少年の援助の場合は、(3)を中心に、例えばキャンプ、調理、遠足等の具体的事業の実施過程において(2)や(4)の内容に触れることが重要になる。援助の核心は疎外状態を緩和し、豊かな情感・情緒、社会性、思索・反省力等を育むことにある。それには一般の第一次集団との交流が必要である。それには、教育・医療・福祉・司法の各機関や各専門職者のチームプレーが不可欠である。
炎症歯髄におけるVEGFの動態の解析

血管内皮増殖因子(VEGF)の歯髄組織および歯髄細胞における動態を探るために以下の実験をおこなった。1.歯髄組織および培養歯髄細胞におけるVEGFタンパクおよび同mRNAの発現をRT-PCR法およびELISA法を用いて調べた。2.歯髄組織および培養歯髄細胞におけるVEGFレセプター(Flt-1,Flt-4,およびKDR)のmRNA発現をRT-PCR法で調べた。3.VEGFの歯髄細胞に対する増殖誘導活性をアラマ-ブルー法で調べた。以上の実験から、次のような結果が得られた。1.抜髄歯髄組織中にVEGF mRNAの発現がみられた。また同組織中には、Flt-1およびKDRmRNAの発現が認められた。3.培養歯髄細胞にVEGFを添加することによって、同細胞の増殖が誘導された。したがって、歯髄細胞がVEGFとそのレセプターをともに発現しており、歯髄細胞の増殖がこれらによって制御されていること、またVEGFが炎症性サイトカインによって修飾される歯髄炎の病態に係わることが示唆された。今後、歯髄組織中のVEGF産生細胞の局在にも調べ、歯髄炎における役割についてさらに検討を加えていきたいと考えている。
劇症型感染における起因菌および外毒素の新規迅速分析法の確立

本研究の目的は、電撃性紫斑病Purpura fulminas (PF)や劇症型の感染症を起こす肺炎球菌の病因因子の同定を行い、これを標的とするバイオセンサーを活用した新規迅速・高感度分析法を確立することである。課題採択されたH30年度は本学附属病院にて保存されていたPF発症患者から分離された肺炎球菌2株、肺炎患者からの分離肺炎球菌3株、sepsis患者かたの分離5株ならびに標準株の計11検体の入手と大量培養、全ゲノム解析を行うためのDNA調整を行った。現在Illuminaでのsequenceは終了しているが、ロングリードのNanopore sequenceを現在解析中である。肺炎球菌の莢膜抗原は既知の病原因子の1つであり、莢膜抗原の血清型による分類が行われている。培地上に形成されたコロニーを観察しただけでも、株によりムコイド形成状態が異なっており、本研究で解析をしているPFの2株を含む肺炎球菌株の血清型同定をPCRで解析中である。肺炎球菌は自己融解酵素Autolysinを有しており、培養時間が長すぎると菌体が融解するため菌体回収量の減少および、ゲノム精製が困難となる。特にPF株の増殖率は34倍高い結果を得ている。現在autolysin遺伝子についても解析中である。PF発症患者の血液培養分離肺炎球菌2株、sepsis患者からの分離6株、肺炎患者からの分離3株の全ゲノム解析(WGS)を「先進ゲノム支援」の支援を頂きながら解析中である。「先進ゲノム支援」でのWGSはNanopore sequenceをメイン、Illumina sequenceを補助的に解析手法とするプロトコールで行っている。H30年12月までにIllumina sequenceでの解析は終了した。しかし解析拠点(九州大学医学部/九州大学大学院細菌学分野)よりNanopore sequenceがうまくいかないとの連絡を受けた。送付した精製genomic DNA (gDNA)の断片化が多く、ロングリードが難しいとの現状報告と、それに対する改善方法について検討した。gDNA精製の際の溶菌ステップにおいて、グラム陽性菌である肺炎球菌の細胞壁が強固であることから、これまでの溶菌方法では不十分なのではないか、溶菌方法の改善がgDNAのクオリテイアップになるのではないかということになり、従前の精製プロトコールで用いていたLysozyme, Proteinase Kに加え、ペプチドグリカン溶解作用を持つMutanolysinを加えての溶菌にプロトコールを変更した。変更プロトコールにより精製したgDNAのPF2株が現在、Nanopore sequence解析中である。精製プロトコール改正後のGWSの結果が5月中に出るとの連絡を受けている。改正プロトコールでのgDNAのクオリテイがNanopore sequence解析に足るようであれば、他の9株の精製gDNAの解析を行い、病原因子探索を行う。Autolysinや病態に関連する遺伝子発現を解析するためにRNA精製が必要となるが、講座に自動核酸精製装置(QiaCube)が導入されたので、精製などが効率よくいくのではないかと考えている。GWSの最終結果を待たずとも、既知の代表的な病原因子についての遺伝子発現を併行して解析する。変更

プロトコールにより精製したgDNAのPF2株が現在、Nanopore sequence解析中である。精製プロトコール改正後のGWSの結果が5月中に出るとの連絡を受けている。改正プロトコールでのgDNAのクオリテイがNanopore sequence解析に足るようであれば、他の9株の精製gDNAの解析を行い、病原因子探索を行う。Autolysinや病態に関連する遺伝子発現を解析するためにRNA精製が必要となるが、講座に自動核酸精製装置(QiaCube)が導入されたので、精製などが効率よくいくのではないかと考えている。GWSの最終結果を待たずとも、既知の代表的な病原因子についての遺伝子発現を併行して解析する。課題申請時において受託でのWGS解析を予定していたが、「先進ゲノム支援」の支援課題に採択されたため、予定の使用額に余剰が発生した。しかしWGSはまだ終了しておらず、2019年度も解析を続けるため、精製用の試薬や消耗品、試料送付費用、先進ゲノム解析支援が主催する解析講習や合同シンポジウムへの参加費(採択者の科研費からの支出が規定されている)等に充てる計画である。
歯周病におけるレジスチンの病態生理学的意義の解明

ヒトレジスチンは、歯周病に関連し、歯周病原菌によって好中球から放出されることが既報において報告されている。本研究の目的は歯周病における病態生理学的役割を調べることである。本研究の結果において、リコンビナントヒトレジスチンはヒトの歯周組織を構成する細胞の遺伝子およびタンパク質の変化を起こさなかった。また、歯周組織を構成する細胞からレジスチンと特異的に結合する分子は同定されなかった。歯周病に対するレジスチンの役割を明らかにするためには更なる研究の必要がある。本研究ではヒト口腔由来細胞のレジスチン特異的受容体の検索・同定とレジスチン処理によるヒト口腔由来細胞の遺伝子およびタンパク質の変動を調べることを目的に行った。1.ヒト由来口腔上皮細胞、線維芽細胞、破骨前駆細胞および破骨細胞を培養後、細胞膜画分を抽出し、レジスチンを固定したアフィニティーカラムにより親和性の高い数種類のタンパク質が得られた。細胞種間で親和性の高いタンパク質の分子量がことなることから、細胞種特異的な受容体であるのか、発現量の多いタンパク質が非特異的に分離されたのかを含めて、レジスチン受容体の可能性について詳細な解析を行っている。今後可能性の高いタンパク質から随時質量分析計で解析を行い、受容体を同定する予定である。2.ヒト由来口腔上皮細胞、線維芽細胞、破骨前駆細胞および破骨細胞をリコンビナントレジスチンで処理しcDNAを合成した。現在変動遺伝子の解析準備の段階である。また、同様に処理された細胞のタンパク質レベルの解析については、リコンビナントレジスチンで処理した細胞から可溶化したタンパク質が得られた。今後、タンパク質の発現量の比較を予定している。1.ヒト由来口腔上皮細胞、線維芽細胞、破骨前駆細胞および破骨細胞をコントロール群(標準的な培養条件)、レジスチン処理群(レジスチン添加のみ)、およびレジスチンサイトカイン処理群(レジスチンおよび炎症性サイトカインであるInterleukin-1、IL-6、Tumor Necrosis Factor α)の3条件で培養した後、細胞膜画分を抽出分離した。レジスチンに対して親和性の比較的高かったタンパク質の一次構造を決定した。既知のタンパク質であり、レジスチンに対して特異的な新規の受容体である可能性は低かった。レジスチンに対してどの部位の親和性が高いのかについて候補として残ったタンパク質の一次構造を基にペプチド断片化して部位を特定中である。2.上記3条件で処理されたヒト由来口腔上皮細胞、線維芽細胞、破骨前駆細胞および破骨細胞からmRNAを抽出し、逆転写酵素でcDNAを作成後蛍光色素でラベルし、DNAマイクロアレイ上のプローブDNAとハイブリダイズさせたところ、発現に変化のある複数の遺伝子を認めた。同様に複数のタンパク質の発現変化も認めた。特異的な発現タンパク質スポットを切り出し、質量分析計で同定することで、変化のあった遺伝子およびタンパク質の関連の有無について解析している。3.ヒト由来口腔上皮細胞、線維芽細胞を細胞接着プレートに濃度の異なるレジスチンを加えて細胞を培養し、コートされたプレートに付着した細胞を染色し定量し、細胞接着への影響を評価した。細胞接着性に対してヒトレジスチンはやや阻害的に働く傾向があったが量反応関係は認められなかった。1.ヒト由来口腔上皮細胞、線維芽細胞、破骨前駆細胞および破骨細胞を培養後、細胞膜画分を抽出し、レジスチンを固定したアフィニティーカラムにより親和性の高いタンパク質では新規の受容体を同定できなかったため、磁気ビーズと修飾した合成レジスチンを用いてプルダウン法で受容体あるいはレジスチンと相互作用を持つ分子の同定を試みたが、レジスチンと親和性の非常に高い分子は同定されなかった。2.口腔細菌の増殖に対するレジスチンの影響を検討するために、ペーパーディスクに濃度の異なるレジスチンを添加して阻止円の形成の観察を行ったところ、血中濃度を超えても阻止円の形成は認められなかったので、抗菌的な働きは確認されなかった。3.ヒト由来口腔上皮細胞、線維芽細胞、破骨前駆細胞および破骨細胞をコントロール群(標準的な培養条件)、レジスチン処理群で培養後、細胞溶解物および培養上清中の歯周病に関連するサイトカイン量を比較したところ、有意な差は認められなかった。研究室の改修・移転のため、計画していた実験に遅延が生じたため。口腔保健学今年度予定している研究計画の大部分は昨年度の研究計画の成果と独立して実施することが可能であるため、今年度予定している研究計画とともに昨年度に達成できなかった研究計画を遂行し研究を推進する予定である。研究室の改修・移転のため、期間中使用できなくなる機材があり研究遂行が予定通りに進まなかったため研究室の改修・移転のため、計画していた実験に遅延が生じたため。

昨年度の研究計画は今年度予定している研究計画と平行して実施することが可能であるため、今年度予定している研究計画とともに、昨年度十分でなかった研究計画を実施し研究を推進する予定である。H26年度までに終了予定であった遺伝子解析およびタンパク質同定、発現解析に使用予定である。研究室の改修・移転のため、使用予定の機器が期間中使用できなかったことがあり、そのための実験試薬の購入を控えたことにより次年度使用額が生じた。、H25年度実施予定であったレジスチン受容体の同定およびレジスチンによる口腔由来細胞の遺伝子変動解析およびタンパク質比較、同定、発現解析とH26年計画のレジスチンによる口腔由来細胞に対する生理的影響の解析に使用予定である。
ブロッキング高気圧の形成・消滅及びその季節依存性に関する観測的研究

本研究では各地に持続的な異常気象をもたらすブロッキング高気圧の力学を理解するために,北半球中高緯度で過去30年間に観測されたブロッキング現象を,各地点毎に先ず寒候期について,強い方から15例ずつ抽出して合成図解析を施し,その形成・消滅の気候を調査した.1965年以来毎日2回,米国気象局で作成された北半球対流圏循環データが用いられた.その結果,寒候期大陸上に現れる強いブロッキングは,その西側からの定常ロスビー波の伝播が妨げられ,局所的に波のエネルギーが蓄積される結果形成される事,また,非線型力学がその蓄積されたエネルギーを解放して衰退する事など全く新しい知見が得られた.この伝播阻害は,欧州などプラネタリー波の存在で西風ジェットが分流し易くなっている所で起こる傾向にある.対照的に,大洋上で起こるブロッキングは西側からのロスビー波の伝播の影響が殆ど見られず,寧ろこれらの地域で活発な移動性高低気圧からのフィードバックにより発達することが確認された。一方,極東に冷夏をもたらすオホーツク海高気圧の発達の機構を解明するため,5,6,7の各月において,強い方からの15例ずつに基づき合成図解析を行った.その結果5月と7月では,地表に寒冷高気圧を発達させる上層のブロッキングの時間発展に本質的な差異が確認された.即ち,5月は基本的に寒候期と同様で,活発な移動性高低気圧からのフィードバックで北太平洋中部に形成された気圧の峰が徐々に西に展開してオホーツク海上空へ達する。一方,七月には欧州上で発達した峰から伝播してきたロスビー波が,ジェットが予め分流している極東上空で伝播阻害をおこし,ブロッキングが発達する.以上の結果は,ブロッキング形成に大気の長周期変動の力学が重要という基本的理解を深めたのみならず,地球流体力学の理論研究の発展にも寄与するところが大きい.本研究では各地に持続的な異常気象をもたらすブロッキング高気圧の力学を理解するために,北半球中高緯度で過去30年間に観測されたブロッキング現象を,各地点毎に先ず寒候期について,強い方から15例ずつ抽出して合成図解析を施し,その形成・消滅の気候を調査した.1965年以来毎日2回,米国気象局で作成された北半球対流圏循環データが用いられた.その結果,寒候期大陸上に現れる強いブロッキングは,その西側からの定常ロスビー波の伝播が妨げられ,局所的に波のエネルギーが蓄積される結果形成される事,また,非線型力学がその蓄積されたエネルギーを解放して衰退する事など全く新しい知見が得られた.この伝播阻害は,欧州などプラネタリー波の存在で西風ジェットが分流し易くなっている所で起こる傾向にある.対照的に,大洋上で起こるブロッキングは西側からのロスビー波の伝播の影響が殆ど見られず,寧ろこれらの地域で活発な移動性高低気圧からのフィードバックにより発達することが確認された。一方,七月には欧州上で発達した峰から伝播してきたロスビー波が,ジェットが予め分流している極東上空で伝播阻害をおこし,ブロッキングが発達する.以上の結果は,ブロッキング形成に大気の長周期変動の力学が重要という基本的理解を深めたのみならず,地球流体力学の理論研究の発展にも寄与するところが大きい.
GPU装備のPCクラスタによる医用画像の高性能計算に関する研究

平成17年度の研究計画は,次世代の高性能計算環境としてGPUに着目し,GPUを装備した計算機を高速ネットワークで相互接続したPCクラスタを用い,計算量の多い医用画像処理の高速化を実現することである.具体的には,GPUがこれまでに高速化対象としてきた描画処理(レンダリング)を始め,これまで対象としていなかった非描画処理を新しい用途として開拓していき,GPUによる非描画処理のためのプログラミング手法を確立することを試みた.これらを実現するため,GPUを用いた高性能計算に関する研究,および医用画像処理の高性能計算に関する研究に取り組んだ.前者の研究項目では,主に非描画処理に関してGPU上で効率のよい実装を開発するための支援として,GPUプログラムの性能を改善するための命令移動手法およびその手法を自動的に適用するためのツールを開発した.また,非描画処理をGPU上で実現するとき,どのような実装方針がよい性能を引き出せるのかということを明らかにするために,計算量が多く高性計算機の性能指標としてよく用いられているLU分解を題材として,いくつかの方針のもとに実装を開発し,それらの性能比較および方針の確立を試みた.一方,後者の研究項目では,前者の研究項目で得られた知見を生かし,計算量の多い医用画像処理として,大規模(3次元および時系列3次元)データセットを可視化するための効率のよいボリュームレンダリング,外科手術を術中支援するための2次元/3次元剛体位置合わせの高速化,および関節可動域シミュレーションの高速化に取り組んだ.ボリュームレンダリングと位置合わせに関しては,PCクラスタおよびGPUによる2通りの実装を開発した.これらを高速化の観点から比較し,GPUの有効性を示した.本研究では,次世代のHPC(HPC : High Performance Computing)環境として台頭してきたGPU(Graphics Processing Unit)に着目し,プログラム可能な2つの内部プロセッサ(VP(Vertex Processor)とFP(Fragment Processor))をもつGPUを装備したPCクラスタを用いて医用画像処理の高速化を実現する.具体的には,GPUが本来の対象としてきた描画処理(レンダリング)を始め,これまで対象としていなかった非描画処理を新しい用途として開拓していき,GPUによる非描画処理のためのプログラミング手法を確立する.本年度は次に挙げる3つの課題を研究した.1)GPU内プロセッサ間命令移動による性能向上手法一般にGPUを用いたプログラミングを行う場合に,FPを中心にしたプログラムとなる.したがって,FPの処理負荷がVPのそれより多くなり,GPU全体としての効率が悪い.そこで,任意にVPプログラムとFPプログラムが与えられた場合に,FPからVPに移動可能な命令を移動させ,GPU全体の効率を上げる方法を提案した.医用画像の基本処理であるガウスフィルタのGPU実装に,この提案方法を応用し,約2倍の性能向上があることを実証した.2)GPUによる2次元/3次元画像位置合わせアルゴリズムの開発CPUによる実装と比較して,GPUによる実装は20100倍の速度向上が見込めることを実験により確認した.3)大規模データを可視化するための効率のよいボリュームレンダリング研究成果は,論文誌および国際会議において発表していて,高い評価を得ている.平成17年度の研究計画は,次世代の高性能計算環境としてGPUに着目し,GPUを装備した計算機を高速ネットワークで相互接続したPCクラスタを用い,計算量の多い医用画像処理の高速化を実現することである.具体的には,GPUがこれまでに高速化対象としてきた描画処理(レンダリング)を始め,これまで対象としていなかった非描画処理を新しい用途として開拓していき,GPUによる非描画処理のためのプログラミング手法を確立することを試みた.これらを実現するため,GPUを用いた高性能計算に関する研究,および医用画像処理の高性能計算に関する研究に取り組んだ.前者の研究項目では,主に非描画処理に関してGPU上で効率のよい実装を開発するための支援として,GPUプログラムの性能を改善するための命令移動手法およびその手法を自動的に適用するためのツールを開発した.また,非描画処理をGPU上で実現するとき,どのような実装方針がよい性能を引き出せるのかということを明らかにするために,計算量が多く高性計算機の性能指標としてよく用いられているLU分解を題材として,いくつかの方針のもとに実装を開発し,それらの性能比較および方針の確立を試みた.一方,後者の研究項目では,前者の研究項目で得られた知見を生かし,計算量の多い医用画像処理として,大規模(3次元および時系列3次元)データセットを可視化するための効率のよいボリュームレンダリング,外科手術を術中支援するための2次元/3次元剛体位置合わせの高速化,および関節可動域シミュレーションの高速化に取り組んだ.ボリュームレンダリングと位置合わせに関しては,PCクラスタおよびGPUによる2通りの実装を開発した.これらを高速化の観点から比較し,GPUの有効性を示した.
知識の取引を活性化させるマーケティング戦略の構築

本年度も、引き続き、製薬産業における候補物質の売買、つまり知識商品の売買に着目した。これまでインタビュー調査を積み重ねてきたが、買い手となる製薬企業の担当者の多くは、創薬ベンチャーの動向をよく掴んでいるという認識だった。しかし、それは特許取得としてデータで上がってくる情報であり、創薬ベンチャーに対するそれ以外の情報はあまり持ち得ていないことが分かった。反対に、創薬ベンチャーも、製薬企業の研究開発動向に関して、公表資料以外の情報を掴んでいないことが分かった。これが今年度における本研究の最大の発見である。これまでの双方へのインタビュー調査では、相手のことを理解している内容を聞き取ってきたが、実際にはそうでない企業が多いことが明らかとされた。これが、知識商品の取引が進まない理由であり、ここにマーケティング視点から議論することの意義が見い出された。今年度の調査は、インタビュー調査に基づく定性的な研究だったため、2019年度は質問票を用いた定量的な研究を行い、本年度に発見したことを検証していきたい。また、知識商品の取引といえば、ドラッグ・リポジショニングも該当するため、これについても研究を行った。ドラッグ・リポジショニングに関しては、2016年度に調査したが、2017年度はそれ以上調査を深めなかった。しかし、2018年度に実務においてドラッグ・リポジショニングへの関心が高まったため、調査を再開した。化合物を別の疾患にも適応することは、これまでにも業界内では行われてきたが、それは偶然の産物であることが多い。しかし、本研究では、戦略としてドラッグ・リポジショニングを捉えることができた。そして、他産業への応用に関しては、昨年度と同様に当てはまりが悪かった。これについては、2019年度も引き続き検討したい。本研究は、製薬産業に関しては、「おおむね順調に進展している」と言える。しかし、他産業への応用に関して言えば、製薬産業以外での当てはまりが十分とは言えないため、「やや遅れている」とした。昨年度から電機産業に着目しているが、「知識商品」ではなく「技術」の取引きが多く行われていた。電機以外に調査した2つの産業でも同様に「技術」の取引きが多く行われていた。それらの業界では「知識」と「技術」とを混同して認識されており、この点を本研究の中でどう克服していくかが課題となっている。製薬産業においては、売り手となる創薬ベンチャーに対して質問票調査を行っていきたい。また、知識商品のプロモーションという点で言えば、産学連携の場でも求められる。そのため、2019年度は産学連携に関しても調査をしていきたい。また、議論の一般化を踏まえ、本研究の製薬産業で見い出された結論が当てはまる業界を、2019年度も引き続き見つけていきたい。2016年度は、先行研究のレビューについて行った。「知識」概念について、経営学さらには社会学や心理学などの分野における先行研究をレビューした。当然、分野を広げればカバーすべき先行研究の量が格段に増え、メジャーな先行研究は抑えたものの、まだまだ読みたい先行研究の数は多い。そうした先行研究を基に、「知識」の定義付けを行ったが、知識とは不可視性の性質があるため、先行研究の定義において統一的見解を図るのが困難であった。次に、製薬産業における創薬ベンチャーと製薬企業へのインタビューにおいて、マーケティング戦略の特徴と課題とを探った。両者の課題は幾つか見出すことができたものの、特徴についてはまだマーケティング戦略が不十分な企業が多いのが実情であり、「特徴」を見出すのに、もう少し調査を重ねていきたい。そうした特徴を見出すのが難解な理由として、新薬開発における特徴を指摘することができる。つまり、新薬の開発には長期にわたる臨床試験などを行わなければならないため、製品化されるまでに10年から20年もの長期の期間を要するという特徴がある。知識商品である候補化合物の取引が成功したか否かを判断する最大の基準が、製品化することができたが否か、もっといえば企業として収益を上げることができたか否かであるため、そうした結果が分かっている取引、マーケティング活動の数がかなり限られてしまっている問題点を指摘できる。そのため、2016年度は数が限定されるサンプルから結論を出した。まず、先行研究のレビューについては、研究実績の概要でも述べたが、経営学だけでなく社会学や心理学など他領域の先行研究にも視野を広げた。それぞれの領域で膨大な先行研究が蓄積されているため、全てをカバーすることはもちろん不可能である。2016年度は各領域のメジャーな先行研究からレビューしていったため、今後もできるだけ多くの領域をカバーしていきたい。また、創薬ベンチャーと製薬企業への調査については、幾つかの企業へのインタビュー調査を行うことができたものの、もう少し調査したいと考えている。とはいうものの、該当する企業事例の数がある程度限定されるため、大規模サンプルではなく小規模となるため、特徴的な企業事例は把握することができたと思われる。しかし、創薬ベンチャーを対象とした質問票調査(アンケートによる定量調査)については、該当企業の把握に時間がかかり、調査が不十分な段階であり、そのため、「やや遅れている」と判断した。2017年度は、知識商品を取り扱う製薬産業についての調査を行った。知識商品の売り手となる創薬ベンチャー、そして買い手となる製薬企業に対するインタビュー調査を中心に行った。その結果、売り手と買い手との間には知識商品に対する認識の差があることが分かった。

売り手は自社において大きな価値をもたらす商品を販売する以上、その知識商品の価値は現在のものだけでなく、将来において大きなものに発展する可能性を秘めているため、無限の価値として捉えていた。一方、買い手はその価値を現時点での基準で判断しており、どちらかといえば過少に判断する傾向にあることが分かった。また、売り手には、知識商品の販売に成功している企業と、あまり成功していない企業とが明確に分かれており、数としては成功していない企業の方が圧倒的に多いことも分かった。その明確な差となる成功要因については、まだ仮説の段階であり、それを検証するためには、2018年度以降の調査が必要だが、2017年度においては差があることが分かり、また仮説を設定することができただけで十分とも言える。さらに、この議論を一般化するために、他の産業についての調査も開始した。具体的に言えば、電機産業について調べたが、現状においては、「知識商品」というよりも「技術」を販売していることが分かり、本研究の枠組みに適するとはあまり言えない状況である。これについては、判断するにはまだ早く、2018年度に引き続き調査を進めていきたい。議論の一般化を見据えて、創薬以外の産業として、2017年度は電機産業に着目し、調査を進めていったが、本研究の枠組みで言えば、「知識商品」ではなく「技術」の取引きが多く行われていたことによる。インタビュー調査において、当該企業の人に質問するにあたって、2つをあまり明確に区分しておらず、混同して認識していることが分かった。そのため、まずはこちらで明白な定義をして、提示していくことの必要性があると言える。その一方、電機産業においても「知識商品」は存在することも分かった。本年度も、引き続き、製薬産業における候補物質の売買、つまり知識商品の売買に着目した。これまでインタビュー調査を積み重ねてきたが、買い手となる製薬企業の担当者の多くは、創薬ベンチャーの動向をよく掴んでいるという認識だった。しかし、それは特許取得としてデータで上がってくる情報であり、創薬ベンチャーに対するそれ以外の情報はあまり持ち得ていないことが分かった。反対に、創薬ベンチャーも、製薬企業の研究開発動向に関して、公表資料以外の情報を掴んでいないことが分かった。これが今年度における本研究の最大の発見である。これまでの双方へのインタビュー調査では、相手のことを理解している内容を聞き取ってきたが、実際にはそうでない企業が多いことが明らかとされた。これが、知識商品の取引が進まない理由であり、ここにマーケティング視点から議論することの意義が見い出された。今年度の調査は、インタビュー調査に基づく定性的な研究だったため、2019年度は質問票を用いた定量的な研究を行い、本年度に発見したことを検証していきたい。また、知識商品の取引といえば、ドラッグ・リポジショニングも該当するため、これについても研究を行った。ドラッグ・リポジショニングに関しては、2016年度に調査したが、2017年度はそれ以上調査を深めなかった。しかし、2018年度に実務においてドラッグ・リポジショニングへの関心が高まったため、調査を再開した。
自己組織化π共役系オリゴマー低次元結晶を用いた有機半導体レーザーの開発

発光性π共役系オリゴマーが自己組織化した低次元結晶を作製し、その構造がもつ励起子や光の閉じ込め効果を利用したレーザー発振の実現を目指して研究を行った結果、以下の成果を得た。(1)新規レーザー色素の探索高電流注入下においても安定で高い発光効率をもつ新規レーザー色素分子として、ジスチリルベンゼン誘導体や、チオフェンとp-フェニレンニットが直鎖状に結合したπ共役系オリゴマー分子が有望であることがわかった。(2)自己組織化低次元結晶の作製(1)のオリゴマー分子を、真空蒸着法を用いて塩化カリウム(KCl)単結晶基盤の(100)面上に成長させることにより、ジスチリルベンゼン誘導体が自己組織化したマイクロメートルスケールの0次元ドットや(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーが配向結晶化した1次元ロッドの有機抵次元結晶を作製することに成功した。(3)自己組織化低次元結晶の光励起発光増幅現象の評価(2)で作製した低次元結晶をパルスレーザーを用いて光励起しその発光スペクトルを測定した結果、発光がこれらの低次元構造中に閉じ込められ、その微小キャビティー効果や自己導波路効果によって狭線化した増幅発光を観察することができた。特に、特定の励起波長領域で発光の線幅が0.5nm以下に狭線化した誘導共鳴ラマン散乱光を観察し,これはラマン準位に局在化した励起子と光が結合した励起子ポラリトンによる現象であることを見出した。(4)自己組織化低次元結晶を用いたFET素子の作製と電流注入特性評価低次元結晶結晶を用いて電界効果型トランジスター(FET)を作製し、キャリア注入・輸送特性を評価した。一次元に配向成長したニードル状結晶において、最大0.015cm^2V^<-1>s^<-1>の高い正孔移動度が得られ、単結晶配向化の効果が明らかとなった。本研究では、最近実用化が進められている電界発光(EL)素子を有機半導体レーザーダイオード(LD)へ発展させるため、発光性π共役系オリゴマーを分子配列した結晶性薄膜として自己組織化することにより、素子の電気特性(キャリア注入、輸送)を向上をさせるとともに、発光の偏光や指向性の付与による発光増幅の高効率化を行っている。今年度は、励起エネルギー閾値の低減をはかるため素子中に配向結晶やマイクロドット等の低次元秩序構造を導入することにより、励起子や光の閉じ込め効果を利用してレーザー発振の実現を目指して、下記の研究を行った。(1)新規レーザー色素の検索(柳・谷口)高電流注入下においても安定で高い発光効率をもつ新規レーザー色素分子として、ジスチリルベンゼン誘導体や、チオフェンとp-フェニレンニットが種々の数および順序で直鎖状に結合したπ共役系コオリゴマー分子を使用した。(2)自己組織化低次元結晶の作製(柳)(1)のオリゴマー分子を、真空蒸着法を用いて塩化カリウム(KC1)単結晶基板の(100)面上に成長させることにより、ジスチリルベンゼン誘導体が自己組継化したマイクロメートルスケールの0次元ドットや(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーが配向結晶化した1次元ロッドの有機低次元結晶を作製することに成功した。(3)自己組織化低次元結晶の素子特性の評価(柳・谷口)(2)で作製した低次元結晶をパルスレーザーを用いて光励起しその発光スペクトルを測定した結果、発光がこれらの低次元構造中に閉じ込められ、その微小キャビティー効果や自己導波路効果によって狭線化した増幅発光を観察することができた。