hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
耳鳴り抑制：閉ループ型実時間情報処理を備えた微小電気刺激装置開発と覚醒脳への展開

その結果は,既に論文2報にまとめており,既に2報ともに論文誌に受理され,1報は出版され,他方は現在印刷中である(Yamamura et al., 2017; Yamamura and Tateno, in press).本年度の中心的な課題であった,刺激インターフェースによる聴覚皮質神経細胞の活動誘発実験は,計画通りに順調に実験結果を蓄積している.その内容は,国際会議ICONIP2016と電子情報通信学会NC研究会で一部を発表しており,次年度には国際誌への論文投稿を予定している.したがって,サブミリサイズの磁気刺激用コイルを用いた刺激装置の構築とその動物実験の結果を十分に得ており,2年目の研究計画としては,概ね目標を達成したと考えている.また,光計測により,耳鳴りモデル動物として,マウスの聴覚皮質の神経活動の様子を詳細に観察できるようになった.これにより,耳鳴りが生じる聴覚皮質の活動の様子が判明し,外部刺激により正常な状態に戻すための手掛りが得られた.この結果は,次年度に行う耳鳴り抑制刺激の脳位置と刺激パターンを考案する上で,重要な情報が得られた事になり,最終年度に向けて着実に結果を蓄積している.本研究課題では,課題全体として,耳鳴りに関連する神経活動を抑制する脳刺激法の開発を目指した.また,モデル動物を利用して聴覚中枢系における耳鳴りの生理学的機序の解明を試みた.本年度は最終年にあたり,研究計画にしたがって,大きな刺激強度や繰返し刺激に対して,デハイスの耐性および強度を高めるため,小型の電気および磁気刺激の単一構成デバイスの細胞インターフェースを改良した.また,これらのデバイスを用いて,効果的な刺激波形の時間パターンの探索を行った.実際に開発したin vivo用の電気および磁気刺激インターフェースを用いて,脳刺激による神経活動の誘発応答記録の実験を行った結果,脳活動を誘発する刺激条件が存在するという結果を得た.特に,電気および磁気刺激の振幅や時間のパターンなどの刺激パラメータを変化させることで,誘起される神経活動の範囲や活動伝搬の様子を観察し,適切な刺激パラメータの探索を詳細に行った.齧歯類動物を用いた磁気刺激実験では,脳表面に置いた本試作デバイスが大脳皮質6層全体に誘発応答をもたらすことが明らかになった.この時間的な応答は,経頭蓋磁気刺激法の典型的な応答とは異なっている点も判明した.また,単一構成のデバイスの多配列化を数値計算により検討し,微細加工技術を用いてその実機を試作した.特に,デバイスを4個もしくは16個多配列化した刺激用コイル装置を実際に開発し,実験動物に応用することで磁気刺激に対する誘発応答を確認した.さらに,昨年度から引き続き,耳鳴り誘発剤を投与した耳鳴りモデル動物を利用して,脳切片の細胞レベルでの発生機序を電気生理学的手法で明らかにした.これらの結果を報告した論文が国際誌に受理された.最後に,耳鳴り動物に対して,試作した刺激デバイスを用いて抑制実験を試みたが,十分な抑制効果は得られなかった.この点の達成は今後の課題として残されている.本研究では,耳鳴りのモデル動物を利用してその生理学的な機序の解明を目指した.また,耳鳴りに関連する神経活動を抑制する脳刺激法の開発に取り組んだ.近年,耳鳴りは中枢神経系にその疾患原因が深く関与していることが次第に明らかになってきた.
酸素化perfluorochmicalと携帯型耐圧容器を用いた臓器保存法の研究

小腸の移植手術の正否を左右する因子として、移植臓器の保存法が挙げられる。一方、perfluorochemical(PFC)は人工血液として開発された液体で大量の酸素を運搬できる。そこで、酸素化PFCを移植臓器保存に利用し、臓器をよりviableな状態で維持できる新しい手段(携帯型耐圧臓器保存容器を用いた保存法)の開発を目的として本研究を開始した。主な動物実験は浜松医科大学動物実験棟実験室にて行われ、組織学的検討及び保存臓器のATP測定は同大学研究棟共同測定機器室のものを使用した。本研究の主題でもある携帯型耐圧臓器保存容器は、科学技術振興事業団研究成果最適移転事業「実用化が望まれる新技術」の支援を受け、高圧下でPFCを酸素化し、持続的に酸素供給できる装置として製作した。実験は、摘出小腸をシリコーンゴム製の袋内のUniversuty of Wisconsin(UW)液につけ、この袋ごと高圧(5気圧)酸素容器内に入れ、冷蔵庫内で4°Cで保存した(P-5atm群)。対照群は4°CUW液内で保存した小腸(C群)で、以下の項目について検討した。1.組織学的検討:小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24、48、72時間後の紐織学的変化を検討した。P-5atm法で保存した腸管はC法と比較して、各保存時間において有意に粘膜障害が軽度であった。2.組織中のATP量の測定(Luciferin/Luciferase assay法によりluminometorを用いて測定):小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24、48、721時間後の組織ATP量を検酎した。P-5atm法で保存した腸管は24、48時間の保存時間ではC法よりも有意にATP量が温存された。特にP-atm法、48時間ではC法、24時間よりも良好なATPの保存効果が得られた。しかし、72時間では両法ともATPの枯渇が著明であった。3.保存腸管粘膜透過性の測定(everted gut sac modelで辞価):小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24,48、72時間後の粘膜透過性を検討した。P-5atm法で保存した腸管は24、48時間の保存時間ではC法よりも有意にバリア機能が温存された。しかし、72時間では両法ともに腸、管粘膜透過性は亢進し、バリア機能は破綻した。実験は、摘出小腸をシリコーンゴム製の袋内のUniversity of Wisconsin(UW)液につけ、この袋ごと高圧(5気圧)酸素容器内に入れ、冷蔵庫内で4°Cで保存した(P-5atm群)。1.組織学的検討小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24,48、72時間後の組織学的変化を検討した。小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24,48、72時間後の組織ATP量を検討した。P-5atm法で保存した腸管は24,48時間の保存時間ではC法よりも有意にATP量が温存された。特にP-5atm法、48時間ではC法、24時問よりも良好なATPの保存効果が得られた。しかし、72時間では両法ともにATPの枯渇が著明であった。実験は、摘出小腸をシリコーンゴム製の袋内のUniversuty of Wisconsin(UW)液につけ、この袋ごと高圧(5気圧)酸素容器内に入れ、冷蔵庫内で40°Cで保存した(P-5atm群)。対照群は4°CCUW液内で保存した小腸(C群)で、以下の項目について検討した。

1.組織学的検討:小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24,48、72時間後の組織学的変化を検討した。P-5atm法で保存した腸管はC法と比較して、各保存時間において有意に粘膜障害が軽度であった。2.組織中のATP量の測定(Luciferin/Luciferase assay法によりluminometorを用いて測定):小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24,48、72時間後の組織ATP量を検討した。P-5atm法で保存した腸管は24,48時間の保存時間ではC法よりも有意にATP量が温存された。特にP-5atm法、48時間ではC法、24時間よりも良好なATPの保存効果が得られた。しかし、72時間では両法ともにATPの枯渇が著明であった。3.保存腸管粘膜透過性の測定(everted gut sac modelで評価):小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24,48、72時間後の粘膜透過性を検討した。P-5atm法で保存した腸管は24,48時間の保存時間ではC法よりも有意にバリア機能が温存された。しかし、72時間では両法ともに腸管粘膜透過性は亢進し、バリア機能は破綻した。小腸の移植手術の正否を左右する因子として、移植臓器の保存法が挙げられる。一方、perfluorochemical(PFC)は人工血液として開発された液体で大量の酸素を運搬できる。そこで、酸素化PFCを移植臓器保存に利用し、臓器をよりviableな状態で維持できる新しい手段(携帯型耐圧臓器保存容器を用いた保存法)の開発を目的として本研究を開始した。主な動物実験は浜松医科大学動物実験棟実験室にて行われ、組織学的検討及び保存臓器のATP測定は同大学研究棟共同測定機器室のものを使用した。本研究の主題でもある携帯型耐圧臓器保存容器は、科学技術振興事業団研究成果最適移転事業「実用化が望まれる新技術」の支援を受け、高圧下でPFCを酸素化し、持続的に酸素供給できる装置として製作した。実験は、摘出小腸をシリコーンゴム製の袋内のUniversuty of Wisconsin(UW)液につけ、この袋ごと高圧(5気圧)酸素容器内に入れ、冷蔵庫内で4°Cで保存した(P-5atm群)。対照群は4°CUW液内で保存した小腸(C群)で、以下の項目について検討した。1.組織学的検討:小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24、48、72時間後の紐織学的変化を検討した。2.組織中のATP量の測定(Luciferin/Luciferase assay法によりluminometorを用いて測定):小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24、48、721時間後の組織ATP量を検酎した。P-5atm法で保存した腸管は24、48時間の保存時間ではC法よりも有意にATP量が温存された。特にP-atm法、48時間ではC法、24時間よりも良好なATPの保存効果が得られた。しかし、72時間では両法ともATPの枯渇が著明であった。3.保存腸管粘膜透過性の測定(everted gut sac modelで辞価):小腸を摘出後、P-5atm法、C法で24,48、72時間後の粘膜透過性を検討した。P-5atm法で保存した腸管は24、48時間の保存時間ではC法よりも有意にバリア機能が温存された。しかし、72時間では両法ともに腸、管粘膜透過性は亢進し、バリア機能は破綻した。
環状2本鎖HBV DNA合成に影響を及ぼすB型肝炎ウイルス変異に関する検討

HBV感染細胞内には1本鎖(SS)、2本鎖直鎖状(DL)、2本鎖環状(RC)の3種類のHBV DNAが存在するが、完全なHBV粒子を形成するのはRC HBV DNAのみである。本研究ではRC HBV DNA合成に及ぼすHBV変異とB型肝炎の病態への影響を検討した。1)B型慢性肝炎の経過中に致命的な急性増悪をきたした1症例における、RC HBV DNA合成能の変化とその責任HBV変異の検討。B型慢性肝炎の経過中に急性増悪をきたした1症例における急性増悪1年前(P1)と急性増悪後(P2)の血清サンプルからHBV P1株、P2株をクローニングした。in vitroにおいてはP1株に比しP2株においてRC HBV DNA合成能の増強が認められた。さらに詳細な検討の結果nt2790のG(P1株)からA(P2株)への変異がRC HBV DNA合成能の増加の直接原因であることが明らかとなり、この変異が疾患の急性増悪の原因であることが示唆された。(2)B型急性、慢性肝疾患症例におけるRC HBV DNA合成能に影響を与えるHBV変異と病態との関連性の検討B型慢性肝疾患44例と急性肝疾患15例を対象としてHBV全長の塩基配列を決定し、次いでRC HBV DNA合成に重要なシス領域であるα、γ、δの3領域(J Virol2004;78:642-9,7455-64)における塩基置換度を各症例において算出した。B型慢性肝疾患における検討ではα、δ領域における塩基置換度が慢性肝炎群より肝硬変/肝癌群において高値であり(p=0.006、p=0.05)、また、B型急性肝疾患における検討ではα、γ領域における塩基置換度が急性肝炎群より劇症肝炎群において高値であった(p=0.03、p=0.0l)。このようなα、γ、δ領域における変異がRC HBV DNA合成に影響を与え、ひいてはB型急性、慢性肝疾患双方の疾患重症化に関与している可能性が考えられた。研究者らは予備的検討において、B型慢性肝炎の急性増悪をきたした1症例における急性増悪1年前(P1)と急性増悪後(P2)の血清サンプルからそれぞれHBV全長のサブクローニングを行い、得られたHBV P1株、P2株のin vitroでのRC HBV DNA合成能がP1株に比しP2株において上昇していることをすでに明らかにしていた。これを受けて、本年度はP1、P2両株間のRC HBV DNA合成能の差がいかなるウイルス変異に起因しているかを主として検討した。P1、P2両株のキメラ解析により責任領域を約800bpまで絞り込んだ後、この範囲で候補となるウイルス変異13箇所それぞれの変異を導入したHBV株の発現系を作成して検討した.その結果nt2790のG(P1株)からA(P2株)への変異がRC HBV DNA合成能の増加の直接原因であることが明らかとなった。HBV野生株ではこの部の塩基はP2株と同じAであることより、本症例においてはG2790変異により低下していたRC HBV DNA合成能が、再度の変異により野生株と同じA2790に復することにより相対的にRC HBV DNA合成能が上昇し、その結果疾患の急性増悪が引き起こされたと考えられた。

Liuらはnt2820-2998の範囲はRC HBV DNA合成に強い影響を与えるcis領域であることを報告しているが(J Virol 2004;78:642)、本研究で同定された変異はこの部の近傍に存在していることから非常にreasonableな結果であると考えられた。そこでこの領域のHBV変異の普遍性についてさらに検討するために、40例のB型慢性肝炎症例を対象として血清からHBV DNAを抽出し、nt2820-2998とその周辺領域の塩基配列の検討を行ったところ、約半数の症例でこの部に何らかの変異が検出された。来年度はこれらの変異の意義についてさらに検討する予定である。本年度は主として環状2本鎖(RC)HBV DNA合成に影響を及ぼすHBV変異とB型肝炎の各種病態との関連についての臨床ウイルス学的検討を行った。B型慢性肝疾患者44例(慢性肝炎[CH]34例、肝硬変/肝癌10例[LC/HCC])とB型急性肝炎患者15例(急性肝炎[AH]9例、劇症肝炎6例[FH])を対象として血清サンプルからHBV全長の塩基配列を決定し、次いでRC HBV DNA合成に重要なシス領域であることが報告されているα領域(nt2817-2936)、γ領域(nt1909-2141)、δ領域(nt1373-1589)(J Virol2004;78:642-9,J Virol 2004;78:7455-64)における塩基置換の頻度を各症例において算出した。B型慢性肝疾患における検討では、α領域における塩基置換の頻度がCH群よりLC/HCC群において有意に高率であった(p<0.01)。また、δ領域では有意差はないもののやはりCH群よりLC/HCC群において高い傾向が認められた(p=0.05)。一方、B型急性肝疾患における検討では、α領域、γ領域における塩基置換の頻度がCH群よりLC/HCC群において有意に高率であった(p<0.05、p<0.02)。これらの領域における変異はRC HBV DAN合成効率を低下させる可能性が考えられ、中でもα、γ、δ3領域のうちα領域が最も強くRC HBV DNA合成に影響を及ぼすことが報告されている(J Virol 2004;78:7455-64)。α領域における変異がLC/HCC群やFH群においてより高頻度であったことより、HBV変異によって起こるRC HBV DNA合成効率の変化は、慢性肝疾患の進行や肝発癌もしくは急性肝疾患の重症化に密接に関与している可能性が考えられた。
大学教授資格の史的変遷と諸類型に関する研究

本研究は、主要国の大学における教授資格の歴史的変遷をたどり、併せて国や地域による教授資格の諸類型を比較考察して共通点や相違点を摘出し、もつて大衆化、国際化の進展するわが国の大学教員のあり方を再検討することを目的としてきた。研究の対象としては、日本の大学をはじめ、わが国の近代高等教育の確立に多大の影響を与えたイギリス、フランス、ドイツ、アメリカ等先進欧米諸国の大学、社会主義国の例として中国の大学、さらに古くからヨーロッパの大学の影響を受けながら、独自の発展を遂げて来たラテンアメリカ、特にメキシコの大学を選んだ。研究の方法はそれぞれの分担者が各国の大学関係の法規、大学の学則等における大学教育の資格、任用等に関する記述を分析したほか、法規等の明文にない。慣習等についても可能なかぎり資料を入手して、その分析を行った。研究成果報告所は上記諸国の大半の国の大手教授資格に関しての、主として歴史的な変遷と、今回の制度についての詳細を掲げることができた。この研究によって、ほとんどの国においては大学教授になるための資格を関して法令上あるいは学則上の規定があり、その多くは博士号取得を最大の資格としているが、実際の任用にあたっては、学問分野、あるいは個々の大学によって、一定の慣習が多くみられることが判明した。このことは、大学の伝統的な自治制度に教官任用も大きく影響されているということと、大学における研究や教育のあり方が、分野によって大きく異なり、統一的な法令や学則の文書に必ずしもなじまないという事実を示していると言える。わが国においても高等教育の多様化、大衆化、国際化が進展する中、大学教授資格のあり方について一層の研究や提案が望まれるところである。本研究は主要各国の大学における教授資格の歴史的な変遷をたどり,併せて国や地域による教授資格の類型を比較考察して共通点や相違点を摘出し,もって大衆化国際化の進むわが国の大学教員のあり方を再検討することを目的としている.研究の対象としては,日本の大学をはじめ,わが国の近代高等教育の確立に在形・無形の多大な影響を与えたイギリス,フランス,ドイツ,アメリカの諸大学,社会主義国の例として中国における大学,さらに古くからヨーロッパの大学の影響下にありながら独自の発展を遂げてきたラテン・アメリカ諸国の例としてメキシコの大学を選んだ.本研究の研究分担者は,これら対衆国のいずれかの大学において一定期間学生あるいは研究者として籍を置いたものばかりであるが,実際に教職にあった者は皆無であるために,毎月12回開催した例会に現職教授,あるいは教授経験者を招いて研究討議に加わってもらった.これまでに行なわれた10回近くの研究月例会および個々の分担者の研究の結果各国における現行の大学教授資格は明文上は大差がないものの,法令,規則等の運用上,あるいは明文化されない慣習上は大きく異ることが判明した.また,同一大学においても,長い歴史を有する大学ほど,教授等の任用には学部ごとの複雑な慣行が存在していることも予想通り明らかになった.本研究の第2年次には,各国の具体的な法令,学則等の分折を急ぎ,併せて各国主要大学における教授の任用に係る慣行等につきさらに資料を収集してそれらを比較検討したのち,報告書を作成する予定である.本研究の第2年次目は前年度に引き続き、個々の分担者がそれぞれの研究を続行するとともに、関係領域の専門家を招いて、研究会議を行うなどの活動を通じて知見を深めた。2年間を通じて10余回の研究会議を重ね、また個々の研究者の中間研究報告等に基き、最終的な研究成果報告書をまとめることができた。この報告書はドイツ、フランス、アメリカ、ラテンアメリカ諸国、中国および日本に各国(地域)に見られる大学教授の任用、資格、養成等を論じており、当初の目的であった、主要国における大学教授の資格の歴史的変遷および、それらの類型化について、概ね期待どおりの知見を得ることが出来たものと思われる。
組換えDNA技術利用によるウイルス抵抗性リンゴ台木植物の形質転換法の開発

本研究は、リンゴ高接病に抵抗性をもつリンゴ台木植物の形質転換法を開発し、有効な防除法を確立する目的で平成4年度から3か年にわたり行ったものである。病原ウイルス(ACLSV)と感受性台木であるマルバカイドウの組み合わせを選び、次の成果を得た。1.ACLSVをChenopodium quinoaで大量に増殖し、ウイルスを精製した。精製ウイルスより抽出したゲノムRNAから、相補的DNA(cDNA)を作製し大腸菌でクローン化した。2.ACLSV-RNAのcDNAの全塩基配列をジデオキシ法によって決定し、ACLSVゲノムは、3'末端のポリA配列を除いて7552塩基からなり、3つのタンパク質コード領域(ORF1,ORF2およびORF3遺伝子)を有している。3.AgrobacteriumのT_1プラスミドをベクターとして利用し、コートタンパク遺伝子(ORF3)をタバコおよびマルバカイドウ細胞の核DNAに組み込ませた。4.ウエスタンブロット分析の結果、形質転換タバコにおいてコートタンパク質が発現していることが明らかになった。また形質転換したマルバカイドウでは、カルス細胞でコートタンパク質の発現が確認された。カルスから再生したシュートは現在育成中である。5.細胞間移行タンパク質(50Kタンパク)をコードするORF2領域のアンチセンスDNAをタバコおよびマルバカイドウに導入した。タバコにおいては26個体で遺伝子の導入が確認された。形質転換したマルバカイドウのシュートは現在培養中である。6.以上のようにウイルス遺伝子を導入するためのリンゴ台木植物の形質転換法が確立したので、今後他の果樹ウイルスにも原則的に適用できることが明らかになった。本研究は、リンゴ高接病に抵抗性をもつリンゴ台木植物の形質転換法を開発し、有効な防除法を確立する目的で行なった。まず、病原ウイルス(ACLSV)と感受性台木であるマルバカイドウの組合せを選び、本年度は、ACLSVのコートタンパク遺伝子を導入した形質転換植物の作出について研究し、次の成果を得た。1.ACLSVを大量に増殖させ、効率的な精製法を検討した。精製ウイルスより抽出したRNAから、オリゴ(dT)およびランダムプライマーを用いて相補DNA(cDNA)を作製し、大腸菌でクローン化した。2.ACLSV-RNAのcDNAの全塩基配列をジデオキシ法によって決定し、コートタンパク遺伝子を単離した。すなわち、ACLSVゲノムは、3'末端のポリA配列を除いて7552塩基からなり、3つのタンパク質コード領域(ORF13)を含む。その中で、ORF3は21.4キロダルトンのタンパク質をコードし、ACLSVのコートタンパク遺伝子であることをウエスタンブロット分析によって同定した。3.植物細胞の中で遺伝子がはたらくのに必要な配列を、ACLSVのコートタンパク遺伝子に連結させた。4.AgrobacteriumのTiプラスミドをベクターとして利用し、コートタンパク遺伝子を植物細胞の核DNAに組み込ませた。現在、組み込ませた細胞の培養条件について検討している。病原ウイルス(ACLSV)と感受性台木であるマルバカイドウの組合せを選び、次の成果を得た。1. AgrobacteriumのTiプラスミドをベクターとして利用し、コートタンパク質遺伝子を植物細胞の核DNAに組み込ませた。2.形質転換したカルスの選択培地に添加する抗生物質を検討した結果、カルベニシリン(500μg/ml)、カナマイシン(25μg/ml)が適していることがわかった。3.カルス形成とシュート再分化を促進させる再生培地にはNN69培地がよく、マルバカイドウの形質転換体が順調に成育している。数カ月後にはこれらの形質転換植物を対象として、導入遺伝子の発現量とウイルス抵抗性について調べる予定である。

4. ACLSVゲノムの3'領域にあるORF2遺伝子のアンチセンスDNAを合成し、上述のコートタンパク遺伝子の場合と同様の手法でAgrobacteriumのTiプラスミドに連結させた。現在、植物細胞への導入を行なっている。5. ORF2遺伝子がコードするタンパク質(50Kda)は、ウイルスの細胞間移行に関与する機能を持つことが示唆されたので、細胞内所在を調べたところ、50Kdaタンパク質は細胞壁および細胞膜分画に局在する所見が得られた。本研究は,リンゴ高接病に抵抗性をもつリンゴ台木植物の形質転換法を開発し、有効な防除法を確立する目的で行った。病原ウイルス(ACLSV)と感受性台木であるマルバカイドウの組み合わせを選び、次の成果を得た。1.平成4年度から開始したACLSVゲノムのコートタンパク質(CP)遺伝子の導入実験では、形質転換したタバコで多量のCPが発現することが明らかになった。また形質転換したマルバカイドウの葉片からもウエスタンブロット分析でCPが検出され、現在このマルバカイドウのシュート(17個体)を育成している。2.ACLSVゲノムの50Kタンパク質領域(ORF2)に相補的なアンチセンスDNAを合成し、これをAgrobacterium tumefaciensのTiプスミドに連結させて、タバコおよびマルバカイドウ細胞に導入した。培養中のシュートのうち、発根培地で発根したタバコ個体についてPCR法により遺伝子が導入されているかどうかを分析したとろ、25個体から50Kアンチセン遺伝子が検出された。また、マルバカイドウについては2個体のシュートが得られ、現在育成中である。本年度購入した紫外/可視分光光度計はPCRやウエスタンブロット分析の核酸やタンパク質の定量に利用した。3.上記1および2の実験で、予備実験用のタバコでは目的とした遺伝子が導入された植物体が多数得られているが、マルカバイドウでは現在植物体を育成中である。これは、マルバカイドウ細胞の培養条件、再分化系の確立になお検討の余地が残されているためで、早急に解決すべき課題である。本研究ではCP遺伝子を導入したマルバカイドウの葉片でCPの発現を確認しているが、今後、50Kアンチセンス遺伝子も含めて、植物体での遺伝子の発現およびウイルスに対する抵抗性を確認し、実用化の可能性について検討を進めていきたい。
還元型CoQ10を用いた中枢神経細胞損傷の防護を目指した新規放射線療法の開発

我々は、がんに対する放射線治療効果を阻害せず、正常臓器を防護する物質として還元型コエンザイムQ10(CoQ10)を見出した。現在では、がんの治療技術の進歩による生存期間の延長により中枢神経の放射線有害反応は重要な問題となりつつある。我々は還元型CoQ10が活性酸素種の除去により腸管を防護し、放射線の腫瘍に対する抗腫瘍効果を低減させないことを先行研究にて示した。この還元型CoQ10が血液脳関門を通過するという報告から脳の放射線防護剤として期待できるという着想に至った。本研究においては還元型CoQ10がBBBを通過して中枢神経においても放射線防護効果を発揮できるか否かを検証する事を目的とする。
急性一酸化炭素中毒間歇型に関する基礎的研究

1、一酸化炭素(CO)中毒間歇型モデルの作成:一酸化炭素中毒モデルの作成は、臨床に近い形として単純にラットにCOを吸入させたが、CO-Hb濃度が50%を越えると死亡率が80%以上となった。徐呼吸への移行時に空気呼吸を行わせることで生存率は80%以上に改善したが、その後の摂食状況、行動パターンに異常は見られなかった。これらラットにおけるCO-Hb濃度は、CO吸入直後で平均45.2%、60分後10.3%、180分後1.3%であった。PaCO2,pH,base excessは、CO吸入直後有意に低下したが60分後には前値に回復。一方、PaO2には有意な変化が見られていない。現在、上記CO吸入を3回繰り返したモデルで摂食低下を観察しているところであるが、間歇型モデルの作成には成功していない。2、組織学的検討:CO中毒作成1,3,10,24時間,3,7日後にラットの脳を取りだし、凍結浮遊切片を作成。ニッスル染色を行い海馬における神経細胞を観察したが、時間経過においても細胞障害はほとんどみられなかった。3、免疫組織学的検討:上記CO中毒作成1,3,24時間,7日後の凍結浮遊切片を用い、アビジン-ビオチン法に基づきc-FOS抗体を用いた免疫染色を行ったが、c-FOS蛋白の発色は全くみられていない。4、早期発現癌遺伝子発現の検討:CO中毒作成直後、1,3,10時間後にラットの脳を取り出し、各部位に分離した後液体窒素にて凍結。この標本からRNAの抽出を行い、ノーザンブロット法を用いて1時間後のサンプルでc-fosmRNAの発現を見た。しかし、今までのところ抽出RNAにむらがあり一定した結果が得られていない。以上、モデル作成に成功していない状況で先に研究を進めたため、生理学的データ以外の結果が出ていない状況である。新しいモデルを用いて研究を続けているところである。
環境負荷低い集合住宅の計画と合理な住宅配置による環境負荷低減の都市空間の形成

本研究は、都市集合住宅の環境負荷低減と住宅配置により形成された都市空間の環境負荷低減のことを考え、環境負荷の低い都市空間を形成できる計画法を求める研究である。都市の環境負荷の問題を解決する技術には、まず空間配置の問題がある。技術の発展に伴い、環境負荷の低い住宅が実現できるが、その上で、適切な住宅配置ができれば、都市全体の環境負荷の削減目標も実現できる。目標達成後余剰分の環境負荷枠は生活質を高めるように使え、コンパクトシティ負の副次効果が減らせると考えられる。本研究は、環境負荷はより小さく、生活の質はより高くなるように、住宅建築の単体と都市全体の両側から考え、環境負荷の低い都市空間を形成できる計画法を求めることが目的とする。昨年度から始まった調査を続き、地方都市の岡山市を中心として、供給された都市集合住宅の立地・規模・形状、個別住戸の戸型についての調査を行った。調査対象は2000年岡山市「住宅マスタプラン」で決められ「中心市街地」の範囲内での現存すべでの分譲マンションである。まだ、集合住宅の敷地の従前用途も調査し、近年都心部の土地利用の変化も考察した。これらのデータを基にして、「一般世帯の年間CO2排出量の推算方法」を提案し、集合住宅の供給によって、都市全体の環境負荷(世帯の生活からの負荷)をどのように変化してきたことを解明する。その成果を2010年1月に行った国際会議で論文投稿し、発表することになった。本年度は、都心部に供給している集合住宅の規模・形状とライフサイクルCO2排出量(以下「LCCO2」)の関係を明らかにするための調査を展開していた。地方都市の岡山市を中心として、都市集合住宅の規模・形状、個別住戸の戸型についての調査を行った。調査対象は2000年岡山市「住宅マスタプラン」で決められ「中心市街地」の範囲内でのすべでの分譲マンションである。インタネット検索でこれらのマンションをリストアップした。岡山市役所に保管している建築確認申請の「建築計画書」で分譲マンションの建築基本データを収集した。県立図書館にある過去10年間の住宅地図によつて、分譲マンションの配置、および敷地の従前用途を調べた。調査に得たデータを整理し、都心部近年供給された集合住宅の規模・形状・戸型などの実態を明らかにした。それと、過去の研究で明らかにした京都市の中心部分譲マンションのデータを比べて、地方都市の岡山と大都市の京都との差を分析した。その成果を2008年10月に行った国際会議で発表した。
古墳時代終末期の葬制からみた地方豪族層の実態と初期寺院に関わる研究

1.神奈川県と静岡県に存在する横穴墓と古墳の所在地・立地・時期・特長・出土品の内容を既報告書類から市町村別のデータをコンピューターに入力した。そのうえで、古墳時代後期から奈良時代前半にかかる仏教関連遺物と豪族層に係わる遺物と判断される武器・馬道類の種別および点数をデータ化した。2.仏教関連遺物については、金銅製の仏具およびそれを模倣した須恵器の器種と生産地が明らかなものを抽出し、両県のどの地区に集中するのかを集成してデータ化した。3.横穴墓と古墳の副葬品から仏教分化の需要者層の集中分布区域と、奈良時代の火葬骨蔵器出土地を既報告書から調べ、その分布の比較を行った。4.さらに古瓦類を出土する古代寺院所在地の分布図を作成して、その寺院の位置と仏教関連遺物を出土した横穴墓や古墳の位置関係を比較し、古代寺院が成立する基盤と豪族層とにどの程度の関連があるのかを調べた。5.神奈川県内に存在する横穴墓や古墳に副葬された須恵器類は古墳時代後期から奈良時代前半にかけてのものが多く、分布の集中度が高い大磯丘陵での須恵器類を中心として実物の調査を行った。その結果、大部分が静岡県の製品で占められていることを把握し、その供給元である湖西古窯址群の製品と比較する調査を行った。6.静岡県の横穴墓および古墳出土の資料を現地で調査し、古代寺院の成立に及ぼした影響を調べた。しかし寺院関連資料の限界もあって、神奈川県の場合ほどには明確にできなかった。7.静岡県の寺院としては、駿河片山廃寺の出土瓦や土器類を中心とした調査を行った。また、生産址である宮川瓦窯跡群清泉寺窪1・2号窯の製品を実物とで比較検討し、寺院と生産址との供給関係を調べた。
内耳奇形マウスの遺伝子解析によるヒト感音難聴の病態解明

ヒトの感音難聴は遺伝性のものが多いにも関わらず,同定されている遺伝子は数少ない。その理由としては,ヒトでの遺伝子解析の困難と,生体から内耳の組織採取が困難であるためである。本研究では,聴覚障害モデル動物を用いて感音難聴の病態解明を行った。行動異常マウスとして知られていたWriggle Mouse Sagami(WMS)を検討した。本マウスはホモ接合体のみ,生後約2週で振戦,首振り運動,回旋運動などの行動異常を呈する。交配実験によって遺伝型式を明らかにした。組織学的にはホモ接合体において,生後3カ月より蝸牛コルチ器と球形嚢の変性が認められた。ヘテロ接合体では,蝸牛コルチ器にホモ接合体と同様の変性を認めたが,球形嚢は正常であった。聴覚については,ホモ接合体は生後早期より高度の難聴を呈した。ヘテロ接合体は,生後早期は中等度の難聴であるが加齢とともに難聴は進行し,生後1カ月でホモ接合体と同等の高度難聴となった。交配により行動異常は常染色体劣性遺伝,難聴は常染色体優性遺伝であることが明らかになった。以上から本マウスは内耳奇形マウスであり,ヒト内耳病変の実験動物モデルであることが判明し,原因遺伝子の同定のために,遺伝子単離のポジショナルクローニングを開始した。遺伝子座は染色体6番に存在することが,現在までに分かっているので,マッピングされた位置に対応するゲノムDNAを酵母人工染色体によりクローン化した。一方,本マウスと同様な高度難聴と行動異常を示す内耳奇形マウスの遺伝子変異がATP関連酵素で同定された。本マウスにおいても同様な遺伝子変異が存在する可能性が高く,当該遺伝子のシークエンスを検索して,変異の有無の検討を開始した。ヒト感音難聴の病態解明のために,本年度は内耳奇形を有すると想定される実験動物としてWriggle Mouse Sagami(WMS)マウスの内耳形態を観察した。WMSマウスはBALB/c近交系マウスより自然発生した突然変異である。遺伝形式は常染色体劣性であり、ヘテロ接合体は正常と見分けがつかず、ホモ接合体のみ行動異常を呈す。ホモ接合体は出生直後は正常だが、生後約2週間で、振戦、首振り運動、回旋運動等の行動異常が見られるようになる。下肢、尾は伸展し、上肢は屈曲する傾向を示し、素早い行動はできず、のたうち、捻転しつつ体全体を使ってにじり進む。安静時は腹臥位をとらずに仰臥位、側臥位をとる傾向にある。WMSは今まで、その行動異常の原因究明のため、主に中枢神経系が検索されてきたが、明らかな異常は認められていなかった各月齢のWMSをネンブタールにて深麻酔し、断頭直後に内耳骨包を摘出した。グルタールアルデヒドによる固定後、光学顕微鏡用標本を脱灰、エポン包理を経て作成し、走査電子顕微鏡用標本をCO_2による臨界点乾燥にて作成した。対照としてBALB/cを用い、同様の標本を作製した。走査電子顕微鏡は、日立製S-4100を使用した。生後2週間、1カ月の蝸牛中回転のコルチ器は、内外有毛細胞の配列、感覚毛の形態ともに正常であった。しかし、生後3カ月の蝸牛中回転におけるコルチ器では、感覚毛が脱落したり、形態異常が認められた。また、散在性に外有毛細胞が欠落していた。内有毛細胞は比較的保たれていた。蝸牛基底回転において、ラセン神経節細胞の減少をみた。

これは対照としたBALB/cの同月齢、同部位と比較して明らかであった。生後1年の蝸牛では、全回転においてほぼ全ての有毛細胞が欠落し,ラセン神経節細胞の減少はより著明となり、蝸牛神経線維数も高度に減少していた。以上より,このマウスは内耳奇形動物の実験動物になりうると判断された。ヒトの感音難聴は遺伝性のものが多いにも関わらず,同定されている遺伝子は数少ない。その理由としては,ヒトでの遺伝子解析の困難と,生体から内耳の組織採取ができないためである。本研究では,聴覚障害モデル動物を用いて感音難聴の病態解明を行った。当該年度には,行動異常マウスとして知られていたWriggle Mouse Sagamiを検討した。本マウスはホモ接合体のみ,生後約2週で振戦,首振り運動,回旋運動などの行動異常を呈する。このマウスの聴覚を、聴性脳幹反応により測定し,高度難聴であることを初めて明らかにした。また,本マウスの内耳の形態異常を初めて同定した。蝸牛ならびに球形嚢に病変を認めた。蝸牛病変は,生後2週,1カ月には出現しないが,その後蝸牛全回転で有毛細胞の消失,ラセン神経節細胞の減少が観察された。以上から本マウスは内耳奇形マウスであり,ヒト内耳病変の実験動物モデルであることが判明し,原因遺伝子同定のために,遺伝子単離のポジショナルクローニングを開始した。遺伝子座は染色体6番に存在することが,現在までに分かっているので,マッピングされた位置に対応するゲノムDNAを酵母人工染色体によりクローン化した。今後,これを更にコスミドに再クローニングし,エクソントラッピング法や,内耳のcDNAと対応させる方法などにより,原因遺伝子を同定する。また,遺伝子のシークエンス決定により構造を解析し,内耳奇形の原因である変異を同定する。その理由としては,ヒトでの遺伝子解析の困難と,生体から内耳の組織採取が困難であるためである。当該年度には,行動異常マウスとして知られていたWriggle Mouse Sagami(WMS)を検討した。交配実験によって遺伝型式を明らかにした。組織学的にはホモ接合体において,生後3カ月より蝸牛コルチ器と球形嚢の変性が認められた。ヘテロ接合体では,蝸牛コルチ器にホモ接合体と同様の変性を認めたが,球形嚢は正常であった。聴覚については,ホモ接合体は生後早期より高度の難聴を呈した。ヘテロ接合体は,生後早期は中等度の難聴であるが加齢とともに難聴は進行し,生後1力月でホモ接合体と同等の高度難聴となった。交配により行動異常は常染色体劣性遺伝,難聴は常染色体優性遺伝であることが明らかになった。以上から本マウスは内耳奇形マウスであり,ヒト内耳病変の実験動物モデルであることが判明し,原因遺伝子の同定のために,遺伝子単離のポジショナルクローニングを開始した。一方,本マウスと同様な高度難聴と行動累常を示す内耳奇形マウスの遺伝子変異がATP関連酵素で同定された。
インド洋海域世界における港市の形成と変容に関する調査研究

インド西岸から東アフリカに至るインド洋西海域において、海域内の交易拠点として形成された港市の都市空間、建築、住居の空間構成および形成と変容のプロセスを臨地調査に基づき明らかにした。特に19世紀半ばから20世紀初頭にかけてインド洋海域で活躍した、インドのカッチ地方出身の商人によって結ばれたカッチと東アフリカ沿岸の港市が、建築的にも非常に強い関係を持っていることが明らかになった。本年度は,いわゆる「インド洋西海域世界」を形成してきた地域を広範に踏査し,港市の全体像を把握することを目的とした。具体的にはインド・カッチ地方,東アフリカ・アラビア半島沿岸および周辺地域における臨地調査と,英国における資料収集調査を計画し,イエメン,オマーン,インド,イランにおいて臨地調査を行った。イエメン・オマーン調査(2008/7/198/9)では,ホデイダ,モカ,アデン,ムカッラ,マスカト,スール等の港市およびサナア,ハドラマウトなどの内陸都市の空間構成に関する調査を行い,イエメンのムカッラとオマーンのマスカトでは,施設分布,建築構法,様式等に関する悉皆調査をおこなった。インド調査(2008/8/169/2)では,カッチのマンドヴィでの都市悉皆調査の他,グジャラート沿岸のキャンベイ,バルーチ,スーラト,ダマン等の港市の調査をおこない,ダマンでは旧市街の施設分布,街区構成等に関する悉皆調査を行った。イラン調査(2009/2/283/21)では,ペルシア湾岸のデイラム,ゲナヴェ,ブーシェフル,カンガン,シーラーフ遺跡,レンゲ,コング,キシュ島,バンダル・アッバース,ケシュム島,ホルムズ島,ミナーブ等の港市の調査を行い,ブーシェフル,カンガン,ケシュム島において,現地行政機関より入手した詳細な地図に基づき,街区構成,施設分布等に関する悉皆調査をおこなった。調査により,対象地域の港市の地理的,地政学的特性や,内陸の支配権力との歴史的関連性,生態的環境と建築工法・様式との関連性等について,地域的差異を含めて把握することができ,また現在も機能するいくつかの主要な港市の空間特性に関するデータの収集ができた。時間的予算的制約から,今年度は英国における地図資料等の収集調査を行えなかったが,21年度に実施したいと考えている。本年度は,20年度には踏査できなかった,インド,マラバール地方の港市について広く踏査することにより,「インド洋西海域世界」の港市の全体像を把握することを一つの目的とした。また,マラバール地方,東アフリカ沿岸部,ペルシア湾岸の各地域において,歴史的,都市構成的に重要と考えられるいくつかの港市に焦点を当て,その都市形成,都市空間構成,居住空間の構成などを詳細に調査することをもう一つの目的とした。インド,マラバール地方では,2009年9月に臨地調査を行い(9/121),クイロン,コチン,カリカット,マンガロール,バトカル,ゴア,ダボル,ジャンジーラなどで都市構成に関する調査を行った。2009年12月(12/201/2)には,マラバール地方のカリカットにおいて,都市形成に関する資料収集をおこない,クティチラ地区において,施設分布,街区構成,コミユニティ分布,住居の空間構成,建築構法等に関する悉皆的調査をおこなった。カリカットとインドのグジャラート地方やアラブ地域,特にイエメン,ハドラマウト地方との歴史的交流が明らかになったほか,母系制に基づく大家族が居住する,タラワードと呼ばれる独特な伝統的住居形態や,倉庫,事務所,住居の機能が一体となったパンディカシャラと呼ばれる住居形態について明らかにすることができた。2010年3月(3/117)には東アフリカ沿岸地域のザンジバル島(タンザニア),ラム(ケニア)において,カリカットと同様の悉皆的調査を行い,インドのカッチ地方出身の商人が建てた建築,住居に関して,その空間構成,建築様式などを明らかにし,インドと東アフリカ沿岸の港市の密接な結びつきを確認することができた。20年度、21年度においては、「インド洋西海域世界」を広範に踏査し、対象海域における港市の全体像を把握するとともに、東アフリカ沿岸のザンジバル、ラムおよびインド、マラバール地方のカリカットにおいて、重点的な悉皆調査を行った。本年度は、そのような重点的悉皆的調査を継続することを調査の主たる課題とし、インド、グジャラート地方の歴史的港市キャンベイ(2010/8/169/6)、および同じくグジャラート地方のカーティアワール半島に位置するソームナート・パタン、マングロール(2010/8/319/18)において、施設分布,街区構成,コミュニティ分布,住居の空間構成,建築構法等に関する悉皆的調査をおこなった。キャンベイにおいては、ヒンドゥー教徒、ジャイナ教徒、ムスリムが混在する街区の構成が大変興味深く、中でもインド洋交易において重要な役割を果たしたシーア派に属するムスリムであるボーホラー・コミュニティーの居住区について、街区構成や住居に関する詳細なデータが得られたことは大きな成果であった。9月にはロンドンのBritish Libraryにて、インド洋海域世界における港市の歴史地図資料の収集を行った。

主としてポルトガル、オランダ、イギリスによって作成された主要港市の地図、絵図等は、17世紀以降のインド洋海域港市の空間的変遷を知る上で貴重な資料である。また本年度は、これまでの研究成果を積極的に学会等で発表するとともに、インド、カッチ地方の港市に関する研究成果を英文でまとめ、「Reports on the Architectural Heritage of Bhadreshwar, Mundra and Mandvi : Studies on the Port Cities of Kutch, Gujarat」と題した報告書を刊行した。
乳幼児の生活場面移行とそれにともなう行動調整能力の発達

「保育園」と「家庭」という子どもの生活にとって重要な意味をもつ2つのシステムに注目し,その間を往復する子どもが,その場面移行に伴ってどのような行動の調整を行いつつそれに適応しているか,あるいはそれがどう発達するかを,いわゆる「基本的生活習慣」と従来よばれてきたものの獲得過程における養育者と子どもの葛藤や支援・協力などの実態を手がかりに検討した。11&#12316;28か月齢までの同一対象児22名における定常揚面での泣き、および摂食様態の発達について、家庭と保育園で比較検討した。その結果、保育園よりも家庭で子どもはよくかつ激しく泣くことがわかり、家庭が親子の確執の場であることが示された。一方摂食様態としては、保育園で子どもの自食や道具使用が家庭よりも早発し、子どもが「食事」を社会的により自律的に食べているのに対し、家庭では手づかみが多かった。家庭は子どもの拒否行動が多い傾向があり、子どもの拒否への養育者の対応として、保育園でのみ、<間接的・迂回的摂食>や<自食を促す>といった子どもと距離をとる方略を用いることが特徴であった。また9&#12316;36か月までの子ども12名を対象に、3か月に1度の縦断的観察により、摂食様態の発達、子どもの拒否行動と保育者の対応および摂食に関する保育者の制止行動について調べた。その結果、受動的摂食から自食への移行は12&#12316;15か月にかけて達成され、道具による自食は12か月以降に出現し、21か月以降、道具による自食が手づかみのそれを上回るというプロセスを示した。その過程で、手づかみへの保育者の制止や道具保持への子どもの執着、子どもの拒否行動とそれへの保育者の対応に興味深い変化が見られた。保育者の対応の中でも<間接的・迂回的な摂食促し>は子どもの自ら食べたい気持ちを引き出す保育者の対応として特に興味深いものであった。本研究では,「保育園」と「家庭」という2つのシステムに注目し,その間を往復する子どもが,その場面移行に伴ってどのような行動の調整を行いつつそれに適応しているかを,いわゆる「基本的生活習慣」と従来よばれてきたものの獲得過程における養育者と子どもの葛藤や支援・協力などの実態を手がかりに検討することを目的とした。今年度の研究実績として、以下の二点が挙げられる。1.家庭と保育園における横断研究1128か月までの保育園児25名を対象に、家庭と保育園の定常場面における子どもの「泣き」と食事場面における「拒否」「泣き」「制止」行動などについて比較検討した。その結果、定常場面における「泣き」、食事場面における「拒否」の出現回数は、保育園よりも家庭で多く、泣きや拒否の理由やそれに対するおとなの対応も保育園と家庭で異なることがわかった。泣き・拒否というネガティブな子どもの行動を手がかりとすることによって、家庭と保育園が質的に異なる文脈をもったシステムであることを明らかにした。2.保育園における縦断研究9か月から36か月齢の子ども12名と担当保育士を対象に、定常・食事場面における養育者と子どもの対立と調整のやりとりの発達的変化について検討した。その結果、子どもの拒否行動は、食べるか・食べないかをめぐる刹那的な拒否から、自己と他者の要求を対比した拒否へ、さらに、食事の文脈を考慮した拒否へと変化することが示唆された。また、拒否行動に対する保育士の対処行動は、繰り返し促したり、異なる食べ物の提供すること(9か月から15か月ごろまで)、他者の視線を強調したり、他児から食べさせてもらう、食べ物に新たな意味を付与すること(18か月から30か月ごろまで)へと変化し、さらに、マナーや食べる順序に関する説明や交渉(30か月から36か月)へと変化することが示唆された。
励起エネルギー集約型量子ドット増感太陽電池の開発

太陽光エネルギーの有効利用を可能にする新規な光電変換材料として、半導体量子ドットが注目されている。量子ドット太陽電池の高効率化には電荷移動効率を低下させること無く、多くの光エネルギーを系内に取り込む機構が必要である。本研究では、これを量子ドットの積層構造制御による、エネルギー傾斜構造を利用することで達成することを目的とした。まずエネルギー構造を自在に制御可能な多元系ZnSe-AgInSe2固溶体量子ドットを開発し、この新しい量子ドットを積層することで電荷分離に有効なエネルギー構造を構築し、光カソード電流を効率よく取り出すことを可能にした。数nmの半導体粒子(量子ドット)は太陽電池の光吸収材料として利用した場合に、理論的には非常に高い変換効率が期待できる。しかし、報告されている変換効率は増感型太陽電池で最高6%程度と依然十分とは言えない。電荷移動効率を低下させることなく、多くの光エネルギーを系に取り込むことができれば、量子ドット太陽電池の高効率化が期待できる。そこで、本研究では、これを量子ドットの階層構造化による、エネルギー傾斜構造を利用することで達成する。エネルギー傾斜構造を構築するには、電子エネルギー構造を制御した量子ドットが必要である。そこで本年度は近赤外光領域にエネルギーギャップ(Eg)を有するAgInSe2(Eg: 1.25 eV)に着目し、可視近赤外の広い領域でエネルギー構造を制御できる、ZnSe-AgInSe2固溶体((AgIn)xZn2(1-x)Se2; ZAISe)ナノ粒子の合成を行った。また、その電子エネルギー準位を光電子分光法により明らかにした。コロイド法により合成したZAISe量子ドットはxの値によらず、およそ3-5 nmの球状粒子であった。吸収スペクトルからZnの仕込み量が増加、すなわちxが減少するにつれて吸収端が900 nmから、400 nmに短波長シフトした。電子エネルギー構造を明らかにするため、光電子分光によりイオン化ポテンシャルを測定し、吸収スペクトルから見積もったEgを用いてZAISeナノ粒子の電子エネルギー構造を算出したところ、伝導帯と価電子帯のいずれもがxの減少に伴って負電位側にシフトすることが分かった。このような量子ドットを配列することで、Type-IIの電位勾配を形成し、効率的な電荷分離の達成が期待される。また、全ての組成でZAISeナノ粒子は伝導帯から、酸化チタンへ光励起電子を注入可能であり、光増感剤として量子ドット太陽電池に応用できることを明らかにした。量子ドット太陽電池の高効率化には、電荷移動効率を低下させること無く、多くの光エネルギーを系内に取り込む機構が必要である。本研究では、これを量子ドットの階層構造化による、エネルギー傾斜構造を利用することで達成すべく種々の検討を行った。初年度は化学組成により可視から近赤外光の領域において、光吸収特性を制御できる(AgIn)xZn2(1-x)Se2固溶体(ZAISe)量子ドットを新たに合成し、その電子エネルギー構造を明らかにした。この量子ドットを組み合わせると、Type-II構造の電位勾配を形成可能であることが示唆された。最終年度は(1)ZAISe量子ドットを増感剤とする太陽電池の構築、(2)量子ドット階層化によるType-II構造形成とキャリアの集約機能の発現について検討を行った。(1)ZAISe量子ドットを酸化チタン電極上に担持し、サンドイッチ型素子を作製した。擬似太陽光照射下で得た電流-電圧曲線では、いずれの組成のZAISe量子ドットを用いた場合にも光起電力を生じ、この量子ドットが光増感剤として有効に機能することを初めて確認した。変換効率は用いた量子ドットの組成に依存し、x=0.5で最も高い値(1.9 %)を記録した。(2)透明電極基板上にディップコート法を用いて、組成の異なる二種類のZAISe量子ドットを積層した。硝酸ユーロピウムを含む電解液中に電極を浸漬し、光照射を行ったところ、生じたカソード光電流は量子ドットの積層構造に依存して大きく異なった。透明電極近傍にx=0.25のZAISe量子ドットを配し、正孔が電極注入されやすいType-II構造を形成した場合に、より大きな光電流を生じ、粒子配列構造を制御することで、効率的な光電変換が達成される可能性が示唆された。光電気化学本研究の目的である量子ドット集積体を用いた、エネルギー傾斜構造構築のため、電子エネルギー構造を精密に制御した量子ドットが必要であった。そこで、これまでにZnSe-AgInSe2固溶体量子ドットを液相法により合成し、その電子エネルギー構造を明らかにした。また、このようにして得られた量子ドットは増感太陽電池に一般的に利用される、酸化チタンに対して、励起電子を注入可能な電子準位を有していることから、光増感剤として利用が可能であることを明らかにした。

現在は、実際に、これらを多孔質酸化チタン電極上に固定化し、サンドイッチ型セルによる太陽電池素子評価を行っている。当初の目的である構造体構築のためのビルディングブロックを作製することに成功しており、順調に研究が進捗していると考えている。近赤外から可視域まで幅広く光応答性を制御できるZAISe量子ドットは、これまでに近赤外発光材料としての検討が1件報告されているのみであったが、本研究でその詳細な電子エネルギー構造を初めて明らかにし、さらに増感型太陽電池の光吸収材料として適用可能であることを実証した。これまで検討が成されてきた近赤外応答型の量子ドットはカドミウムや鉛を含むことが多く、ヨーロッパを中心としてこれら高毒性金属元素の利用が制限されるため、実用化の障害と考えられてきた。一方で、カドミウム・鉛フリーのZAISe量子ドットは、これらの代替材料としての可能性を十分有する。現在はこれらの成果をまとめて論文投稿準備をしている。現在ZAISe量子ドットを酸化チタン上に固定化した電極を作製し、これを用いて量子ドット増感太陽電池の特性評価を行っている。予備的な結果として、太陽電池の変換効率は用いる量子ドットの化学組成に大きく依存し、x=0.5の組成で最も高い変換効率1.5%を得ている。xの値が大きいほど(すなわちAgInSe2の固溶比が大きいほど)Egは小さくなり、より多くの光を吸収できるが、同時に多孔質酸化チタン電極とZAISe量子ドットの伝導帯準位の差が小さくなる。このトレードオフの関係により、最適な固溶体組成比が決定されるものと考えている。今後はこれらの結果をベースとして、組成の異なるZAISe量子ドットを積層させることでエネルギー傾斜構造を構築する。現在は多孔質酸化チタン電極上を、3-メルカプトプロピオン酸(MPA)で修飾し、これを架橋剤として合成したZAISe量子ドットを固定化している。MPAは二官能性の修飾剤であり、カルボキシル基が酸化チタン表面に吸着し、外に向いたチオール基が量子ドットを吸着することで架橋する。固定化された量子ドットをエタンジチオールでさらに修飾すると、これを架橋剤としてさらに量子ドットを積み上げることが可能になるものと期待される。これにより組成の異なるZAISe量子ドットを階層的に積み上げる。一般的に量子ドット間でエネルギー移動や電子移動など、励起キャリアの移動が起こる場合には、量子ドット由来の発光が著しく消光する。実際の太陽電池特性評価と合わせて、光学的な特性評価なども行うことで、構築するエネルギー傾斜構造が太陽電池特性の向上に寄与しうることを明らかにしたい。当初は既報で合成された高毒性量子ドットを購入もしくは合成して、目的の量子ドット積層構造体を構築する予定にしていたが、研究の過程で、自ら合成した高毒性金属を含まない量子ドットが、目的やその後の研究の発展を考えた際に、より適していると考えた。これにより、量子ドットを購入する必要が無くなり、また、新たに合成した量子ドットの試薬が比較的安価であったため、未使用額が生じた。