hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
安定なジチイラン及びその類緑体の合成と性質

本研究の今年度の中心課題である、「ジチアビシクロ〔n.1.1〕アルカン類とOXONE(2KHSO_5・KHSO_4・K_2SO_4)との反応によるジチイラン(3員環ジスルフィド)の合成」において、出発化合物の環歪みと電子吸引性置換基の影響について以下のような知見が得られた。1.1,4-ジアリール-2,2,3,3-テトラメチル-5,6-ジチアビシクロ〔2.1.1〕ヘキサン(I)とOXONEの反応は10時間程度で反応が終了し、(I)は、2,2,4,4-テトラメチル-1,5-ジフェニル-6,7-ジチアビシクロ〔3.1.3〕ヘプタン、(II)よりも高い反応性を示した。この反応では、対応する1-フェニル-1-(1,1,2,2-テトラメチル-3-フェニルプロピル)ジチイランは溶液中でのみ安定に存在し単離には至らなかったが、ジチイランに特徴的な反応性によりその生成を証明した。また、2つのアリール基をフェニル基からp-CF_3C_6H_4基に換えることで、ジチイランの溶液中での安定性が増すことがわかった。2.1,6-ジアリール-2,2,5,5-テトラメチル-7,8-ジチアビシクロ〔4.1.1〕オクタン(III)とのOXONEの反応は数日後でも原料が消失せず、(III)は6,7-ジチアビシクロ〔3.1.1〕ヘプタン(II)よりもOXONEに対して不活性であることがわかった。また、この反応ではジチイランの生成は認められなかったが、対応するジチイランオキシドを単離することができた。単離されたジチイランオキシドの安定性は、2つのアリール基がフェニル基の場合より、p-CF_3C_6H_4基あるいはm-FC_6H_4基の場合の方が相当安定であり、ここでも電子吸引性置換基の安定化効果が見られた。3.結論として、本反応においては、出発物の環歪みの大きいほど反応が速く〈〔(I)>(II)>(III)〕、電子吸引性置換基の導入によってジチイラン誘導体の安定性が増大することが明らかになった。4.また、本研究の過程において、OXONEのかわりに、過塩素酸塩存在下に次亜塩素酸ナトリウムを用いると、ジチイランが、効率良く高収率で得られることを見いだした。
脳波計測と数理モデルによる聴覚系脳活動の解析

人工ニューラルネットワークや独立成分分析の手法を発展させて,脳波の計測により得られたデータを用いて,脳活動状態の解析を行うシステムを開発すると共に,脳活動システムの可塑的変化を組み込んだ数理モデルの構築を行い,これらを特に聴覚系における周期的刺激の想起や耳鳴り音響療法治療過程に適用して,その有効性を確認した。この手法は脳波の異常や脳活動変化を伴う疾患の診断・治療支援に広く応用できる。脳活動システムの状態を推定し,また脳活動状態の変化を数理モデルで表現することができれば,脳波の異常や脳活動変化を伴う疾患の診断・治療支援に活用できる。本研究では,脳波(EEG)及び脳活動システムの可塑性に着目した数理モデルの構築を通して,脳活動状態を解析するシステムを開発し,これを特に聴覚系における周期的刺激の想起や耳鳴り音響療法治療過程に適用することを目的として研究を行い,次の成果を得た。(1)多層パーセプトロンの学習による推定をリアルタイムで行うための性能向上を実現するため,システムのソフトウェアにおいて高速化を図るとともに,脳波計測におけるニューラルネットワークや独立成分分析の手法を用いたアーティファクト除去法を開発した。(2)周期的聴覚刺激(クリック音)を被験者に与えて学習させ,その想起を行わせる実験を行い,想起における脳信号源を,ニューラルネットワークを用いて推定するシステムを改良した。刺激の周期と想起実験における脳活動の周期を厳密に比較するため,加算平均データを用いることとし,その同期のために,音刺激の開始時に音刺激と同期した電気刺激を被験者に与え,想起時には電気刺激のみを与えてタイミングを取るシステムを開発した。(3)耳鳴り音響療法治療過程における脳聴覚系神経活動について,シナプス結合の可塑性を組み込んだ,脳活動変化の再現が可能なできるだけ簡素な数理モデルの構築を目指し,神経細胞モデルにHodgkin-Huxleyモデルを用いた数理モデルを構成してシミュレーションを行い,有望な見通しを得た。2細胞回路モデルと3細胞回路モデルの比較を行い,シナプスの可塑的変化の結果による振動停止を表現するには3細胞が必要であることを示した。1.多層パーセプトロンの学習による推定をリアルタイムで行うための性能向上を実現するため,システムのソフトウェアにおいてさらに高速化を図るとともに,脳波計測におけるニューラルネットワークや独立成分分析の手法を用いてアーティファクト除去性能を改善した。2.周期的聴覚刺激(クリック音)を被験者に与えて学習させ,その想起を行わせる実験を行い,想起における脳信号源を,ニューラルネットワークを用いて推定するシステムを改良した。さらに,刺激が存在する場合と存在しない場合について,被験者に回答させ,正誤それぞれの脳波の特徴を比較する実験や,周期的タッピングに対する非同期刺激の影響の解析を行って,成果を得た。3.耳鳴り音響療法治療過程における脳聴覚系神経活動変化を再現するために前年度に構成したできるだけ簡素な数理モデルの改良を行った。神経振動子を用いたモデルと,神経細胞モデルにHodgkin-Huxleyモデルを縮約したものを用いたモデルの解析を行った。後者において不十分であった出力特性を改善すると共に,細胞間の結合の可塑性についてSTDP仮説を導入したモデル化を試み,一定の成果を得た。1.多層パーセプトロンの学習によ.る推定をリアルタイムで行うための性能向上を実現するため,システムのソフトウェアにおいてさらに高速化を図るとともに,脳波計測におけるニューラルネットワークや独立成分分析の手法を用いてアーティファクト除去性能を改善した。2.周期的聴覚刺激(クリック音)を被験者に与えて学習させ,その想起を行わせる実験における加算平均のための同期方法として光刺激を用いる方法を開発し,想起における脳信号源を,ニューラルネットワークを用いて推定した。3.耳鳴り音響療法治療過程における脳聴覚系神経活動変化を再現するために前年度までに改良したできるだけ簡素な数理モデル(神経振動子を用いたモデルと,神経細胞モデルにHodgkin-Huxleyモデルを縮約したものを用いたモデル)の解析を行った。

前者においては,雑音入力による振動の抑制について解析し,雑音の種類により振動抑制の特性に差違があることを明らかにした。後者においては細胞間の結合の可塑性についてSTDP (Spike-Time-Dependent Plasticity)仮説とともに出力の恒常性維持のための可塑性を導入したモデル化を試み,一定の成果を得た。
細胞が混在したマイクロ流れを模擬したリポゾーム固液混相流の可視化計測

本研究では、マイクロ流体デバイス内を流れる生体細胞を含んだ流れを調べるため、生体細胞を模擬したリボゾームを用いた固液混相流に注目し、共焦点マイクロPIV(PIV : Particle Image Velocimetry)を発展させた可視化計測手法によって、生体細胞を含むバイオ混相流の流動解析への足掛かりとすることを目的としている。以下に平成18年度における成果を述べる。(1)マイクロ混相流を定量的に計測できる装置の開発固液もしくは液液混相流の流動現象は各相間の相互作用により非常に複雑となる。それらを定量的かつ同時に観察・計測できるシステムを開発した。従来からある共焦点マイクロPIVをマルチカラーに対応させ、各相に異なる蛍光波長特性を持つ蛍光粒子を混入することにより、双方の挙動の同時可視化計測を行っている。前年度で波長分離光学系を構築したが、本年度では波長分離後の画像に適した光学フィルタおよび蛍光粒子の開発を行った。その結果、固液混相流として流動場におけるアルギン酸ビーズの挙動解析、また水-油の液液混相流の同時可視化計測を達成した。(2)可視化計測用マイクロリポゾームの生成技術の確立本研究で開発した計測システムで対象としているマイクロサイズのリポゾームは生成が難しく、さらに、計測に必要な蛍光粒子の内包、実験の再現性を実現するための均一性が要求されるため、開発は困難であった。均一性に関しては新たにBlow bubble法が開発され、そこに蛍光粒子を混ぜ込む手法を検討中である。並行して、生体細胞を模した別の材質のビーズにも注目し、アルギン酸ビーズ、液滴、UV硬化樹脂ビーズなどを開発し、計測とシステムの精度検証を行った。また、実際の赤血球を染色したものも本システムで計測可能であることを確認した。本研究では、マイクロ流体デバイス内を流れる生体細胞を含んだ流れを調べるため、生体細胞を模擬したリポゾームを用いた固液混相流に注目し、共焦点マイクロPIV(PIV : Particle Image Velocimetry)の手法を用いた可視化計測によって、生体細胞を含むバイオ混相流の流動解析への足掛かりとすることを目的としている。以下に平成17年度における成果を述べる。1.可視化計測用マイクロリポゾームの生成技術の確立通常のドラッグデリバリー等に用いられるマイクロリポゾームのサイズは数十数百nmであるが、細胞を模擬した変形能を有し、また可視化計測にて変形が追えるサイズのいわゆるジャイアントリポゾーム(数十数百μm)はその膜構造の機械的性質から生成が困難と言われている。本年度はElectroformation methodとGentle hydration methodの2通りの手法で作製を試みたが、前者ではうまく生成されず、後者では生成できたもののサイズや膜厚を揃えることが困難であった。今後はマイクロ流体デバイスを用いて、流体の流れの特性を生かしたリポソーム生成法の開発を試みる。2.固液二相の同時計測用光学系の構築性質の異なる二相を同時計測するために、異なる波長の蛍光色素を用い、それぞれをフィルタリングして2台のカメラにて撮影する光学系を新たに設計・構築した。光学系としては正しく光路を分岐する事が確認できたが、使用する蛍光色素によっては蛍光波長特性の広がりが大きいためフィルタリングに特別なノウハウを要する。現在、蛍光色素とそれに対応するフィルタの選定を行っている。今後は上記2項目の検討を行いつつ、流れ場等の基礎実験条件を決定し、固液二相流の可視化計測実験および結果の検証を行っていく。
マイクロ環境制御器中の高機能細胞によるセンシングシステム

本研究は、アレルギー反応に係わる肥満細胞、記憶機能に係わる脳神経細胞などをマイクロチップ中で培養し、これらの細胞をマイクロチップ中で培養し、これらの細胞の機能と応答を評価する。限られた空間内で高機能細胞の培養と維持を行うため、容器壁への微細構造の付加や表面修飾、温度や培養液条件などのマイクロ環境制御を可能とするマイクロシステムを構築することを目標として行った。1.PDMSマイクロ流路内の動物細胞を用いたアレルギーセンサRBL-2H3マスト細胞をチップ上で培養して、アレルギーセンサに応用することを試みた。PDMSを用いてマイクロ流体構造を作り、そのなかで細胞を培養した。この時、PDMs表面を親水性に変換することが、細胞の長期培養に必要である。アレルゲンの刺激により、ヒスタミンとそれに付加した蛍光色素を放出した。色素からの蛍光を検出することで、アレルギーセンサに応用できる。2.神経細胞チップによるドラッグスクリーニングリアクター部は一辺500×500μm深さ200μmのものを24×52=1248個を基板上に集積化した。ニワトリの胚から取り出した脳神経細胞を,種々のペプチドとともにリアクター内で培養した。ペプチドに誘導され神経突起を生じた細胞にKCI刺激やCa^<2+>レセプター阻害剤を与え、それにより変化する細胞内Ca^<2+>の変化をCa^<2+>指示薬であるFLUDO3-AMを使って観察した。その結果、細胞ネットワークにKCI刺激を与えた時のCa^<2+>の放出による蛍光強度の変化が観察された。3.マイクロ流路内の神経細胞培養微細加工技術を用いて格子状に連なったマイクロ流路を作製し、そこに電極を挿入した64チャンネルの細胞応答測定システムを作製した。そして、ニワトリの胚から取り出した脳神経細胞を培養して神経ネットワークを形成させ、電気化学応答を測定した。その結果、良好に神経細胞のネットワークが形成され、約4週間にわたって、細胞応答が観察された。また、P19肺性癌種においても、同様な結果が得られた。4.細胞個別操作用チップチップ上に個々の細胞を整列捕獲し、マイクロ電極で同時並列にエレクトロポレーションを行うことに成功した。本研究は、アレルギー反応に係わる肥満細胞、記憶機能に係わる脳神経細胞などをマイクロチップ中で培養し、これらの細胞の機能と応答を評価する。限られた空間内で高機能細胞の培養と維持を行うため、容器壁への微細構造の付加や表面修飾、温度や培養液条件などのマイクロ環境制御を可能とするマイクロシステムを構築することを目標とする。(1)PDMSマイクロ流路の形成と流体による細胞の操作フォトリソグラフィーで厚膜レジストSU-8に形成したマイクロ立体構造の鋳型上に、PDMSを流し込んで構造を転写することができた。酸素プラズマ処理とその後の洗浄により、PDMS表面を親水性に変換できる。これをガラス基板に貼り付けマイクロ流路を形成した。その中に流れ場を形成し、液中の細胞を分岐した流路の望みの部分に運ぶことができた。(2)マイクロ流路内の動物細胞を用いたアレルギーセンサRBL-2H3

マスト細胞をチップ上で培養して、アレルギーセンサに応用することを試みた。PDMSを用いマイクロ流体構造を作り、そのなかで細胞を培養した。この時、PDMS表面を親水性に変換することが、細胞の長期培養に必要である。アレルゲンの刺激により、ヒスタミンとそれに付加した蛍光色素を放出した。色素からの蛍光を検出することで、アレルギーセンサに応用できる。(3)マイクロ流路内の神経細胞培養PDMSとガラス基板で作った、マイクロ流路内で神経細胞の培養を試みた。培養液の組成、流量などに注意することで培養に成功した。流路に沿って神経繊維を伸長する様子を観察した。また、ガラス基板上に設けた電極を用いて、神経活動パルスを検出した。本研究は、アレルギー反応に係わる肥満細胞、記憶機能に係わる脳神経細胞などをマイクロチップ中で培養し、これらの細胞の機能と応答を評価する。限られた空間内で高機能細胞の培養と維持を行うため、容器壁への微細構造の付加や表面修飾、温度や培養液条件などのマイクロ環境制御を可能とするマイクロシステムを構築することを目標とする。1.マイクロ流路内の動物細胞を用いたアレルギーセンサ本研究では、アレルギー応答という動物細胞の高次機能を利用した反応を、PDMSにより作製したMicrofluidicデバイス上で発現させ、新規細胞チップの開発を行った。昨年度は、チップ上においても肥満細胞がアレルギー応答を示し、その検出を行えることを確認した。しかしながら、チップ上での細胞の直接培養法はチャンネル内の試薬による汚染等の問題を抱え、今後、定量的検出を視野に入れるためにはチャンバー内の汚染を憂慮しないチップ構造、もしくは細胞のチップ内への新規配置方法が求められた。そこで、種々の試薬によるチップ内の汚染を最小限に抑える、微小担体を利用した肥満細胞の2段階配置法について検討した。微小担体の作製では、SU-8の2段階リソグラフィーによる凸部の作製により、担体同士の重なり合いによる不具合を最小限にすることができた。また、チップ内に導入した担体を、疎水性相互作用を利用して疎水性部位配置・固定化することができた。2,マイクロ流路内の神経細胞培養微細加工技術を用いて格子状に連なったマイクロ流路を作製し、そこに電極をそこに電極を挿入した64チャンネルの細胞応答測定システムを作製した。そして、ニワトリの胚から取り出した脳神経細胞を培養して神経ネットワークを形成させ、電気化学応答を測定した。その結果、良好に神経細胞のネットワークが形成され、約4週間に渡って、細胞応答が観察された。また、P19胚性癌腫細胞においても、同様な結果が得られた。脳神経細胞は、ニューロンやグリア細胞が複雑にネットワークを形成し、これによって高度な機能が発現維持されている。
ベイズ決定を用いたパターン認識による肝腫瘍性病変の鑑別診断法の開発

ベイズ理論は人工知能にも応用されている意志決定システムで、パターン分類のような曖昧なものに対する順応性、受容性を持った理論であることから、われわれはこの理論をはじめて画像診断の分野(造影超音波法)に臨床応用することに成功した(Radiology 229:798-805,2003)。今回の研究では診断機器の進歩に合わせて評価法の再検討(後ろ向き研究)を2001年11月から2003年8月までの連続した315例で、その結果に基づいて2003年9月から2005年4月までの連続した283例で前向き研究を行った。後ろ向き研究では、多くの造影パターンの中から、多変量解析で各腫瘍の診断に特有な因子を解析したところ、肝細胞癌の診断には動脈相でintratumoral vessels with homogeneous or heterogeneous enhancement、門脈相ではhomogeneous or heterogeneous enhancementが、転移性肝癌の診断には動脈相でperitumoral vessels、門脈相でring enhancementまたはperfusion defectが、肝血管腫では動脈相でperipheral nodular enhancement without tumorl vessels、門脈相でperipheral nodular enhancementが有意の因子となった。動脈相3因子、門脈相4因子を用い、ベイズの定理で最も高いpositive predictive valuesを示したパターンを疾患特異的として採用した。次に後ろ向き研究で作成したパターン認識を用いた肝腫瘤性病変の鑑別診断法を前向き研究として用い、腫瘍ごとに感度、特異度、正診率を検討した。その結果、肝細胞癌の診断は感度93.2%、特異度96.2%、正診率94.0%、転移性肝癌の診断は感度87.9%、特異度99.6%、正診率98.2%、肝血管腫の診断は感度95.6%、特異度94.1%、正診率94.3%と高い有用性を示した。ベイズ理論は人工知能(AI)にも応用されている意志決定システムであり、過去の事象を考慮に入れながら、新しいデータが入るに応じて確率を計算し直すことができることから、画像診断のAI化も視野に入れることが可能である。今回の研究では造影超音波法で得られるさまざまな造影パターンを集約し、ベイズ決定を用いたパターン認識により、肝腫瘤性病変の鑑別診断で特異性が高くかつ普遍性のあるパターン分類を作成することが可能かどうかを検討することを目的とした。今回は183結節の肝腫瘍性病変を対象に造影超音波法を用いた前向き研究を行い、肝細胞癌(前癌病変、早期肝癌、進行肝癌を含む)、転移性肝癌、肝血管腫、その他の肝腫瘤性病変を対象に3つの時相(超音波造影剤注入後1分以内のearly vascular phase、90秒前後のlate vascular phase、4-5分前後のlate phase)ごとの造影パターンを抽出し、多変量解析で各腫瘍ごとに診断に有用な因子を分析した。ここで有意となった因子を時相ごとに組み合わせたパターン分類を作成し、ベイズ決定を用いたパターン認識による肝腫瘤性病変の鑑別診断法を決定した。そして、ベイズ決定を用いたパターン認識を前向き研究として応用したところ、肝腫瘤性病変の診断能の感度、特異度、正診率は肝細胞癌で94.8%、94.0%、94.5%、転移性肝癌で90.5%、94.3%、93.4%、肝血管腫で88.0%、99.4%、97.8%と良好な成績が得られた。現在はさらに多数例を対象とし、造影超音波所見とMD-CT所見を対比させた研究を行っており、このパターン認識システムは各種画像診断に幅広く応用できる鑑別診断法となる可能性が高い。

ベイス理論は人口知能(AI)にも応用されている意志決定システムであり、過去の事象を考慮に入れながら、新しいデータが入るに応じて確率を計算し直すことができることから、画像診断のAI化も視野に入れることが可能である。今年度の研究では肝腫瘤性病変の鑑別診断において造影超音波法で得られたさまざまな造影パターン分析よりベイズ決定を用いパターン分類(前年度に作成)が前向き研究でも有用性を示すかどうかを検討した。今回は225結節の肝腫瘍性病変を対象に造影超音波法を用いた前向き研究を行い、肝細胞癌(前癌病変、早期肝癌、進行性肝癌を含む)、'転移性肝癌、肝血管腫、その他の肝腫瘤性病変を対象に2つの時相(超音波造影剤注入後1分以内のearly-vascula pphase、90秒前後のlate vascular phase)ごとの造影パターンを抽出し、前年度に作成したベイズ決定を用いたパターン認識を前向き研究として応用したところ、肝腫瘤性病変の診断能の感度、特異性、正診率は肝細胞癌で95%、93%、93%、転移性肝癌で90%、93%、92%、肝血管腫で89%、94%、92%と良好な成績が得られた。ベイズ決定を用いたパターン認識は造影剤超音波の画像解析に有用であるばかりでなく、CT、MRIを含めた各種画像診断に幅広く応用できることから、AI化を視野に入れた新しい鑑別診断法となる可能性が高い。
肝細胞の細胞管化生のin vivoにおける証明およびそのメカニズムの研究

Alb^<Cre/WT>ROSA26Rマウス肝細胞(β-galactosidase陽性)をC56BL/6Jマウス肝に移植する肝細胞追跡系を用い,CCl_4やDDCなどの肝傷害部において,肝細胞が胆管上皮細胞に分化転換することを証明した.また,JNKの上流キナーゼであるMKK7をノックアウトしたマウス肝細胞(MKK^<7fl/fl>Alb^<Cre/WT>)はコラーゲンゲル内での樹枝状形態形成が対照肝細胞(MKK7^<fl/+>Alb^<Cre/WT>)と較べ,弱いことが明らかになった.Alb^<Cre/WT>ROSA26Rマウス肝細胞(β-galactosidase陽性)をC56BL/6Jマウス肝に移植する肝細胞追跡系を用い,CCl_4やDDCなどの肝傷害部において,肝細胞が胆管上皮細胞に分化転換することを証明した.また,JNKの上流キナーゼであるMKK7をノックアウトしたマウス肝細胞(MKK^<7fl/fl>Alb^<Cre/WT>)はコラーゲンゲル内での樹枝状形態形成が対照肝細胞(MKK7^<fl/+>Alb^<Cre/WT>)と較べ,弱いことが明らかになった.1.正常マウス肝細胞を分離し,スフェロイドを形成させた後,コラーゲンゲル内に包埋し,培養すると,ラットと同様に,胆管様の樹枝状管腔構造を形成することが明らかになった.これらの細胞には胆管上皮のマーカーであるcytokeratin 19(CK19)が発現していた.また,コラーゲンゲル内での形態形成は,MKK7コンディショナルノックアウト肝細胞では減弱していた.2.遺伝子組換えによりβ-galで標識されるAlb-Cre/ROSA26Rマウスの肝細胞を分離し,肝内に移植する実験を行った.Recipientsとしては,正常肝細胞の増殖を抑制するretrorsineを投与し,移植直前に部分肝切除を行ったwild typeマウスを用いた.肝細胞移植後,生着したX-gal陽性肝細胞が次第に増殖し,それらの一部がCK19陽性の胆管構造を形成することが明らかになった.3.ROSA26Rマウス尾静脈からCre発現ベクターを急速に静注すると,肝細胞特異的なβ-gal標識が可能であった.これらの動物に,四塩化炭素,thioacetamide,DDC食などで慢性肝傷害を惹起し,細胆管反応を誘導し,X-galとCK19を同時に染色したところ,一部のCK19陽性細胆管にX-gal陽性細胞が含まれていた.以上より,マウス成熟肝細胞もラットと同様にin vitroにおいて胆管上皮方向に分化転換しうることが確認され,その過程にJNK-c-Jun経路が関与することが推察された.さらに,まだpreliminaryではあるが,in vivoにおいても成熟肝細胞から胆管上皮細胞への変化が起こることが示唆された.1.肝細胞を特異的にβ-gal標識するために,TTR(transthyretin)-CreTamマウスとROSA26Rマウスと掛け合わせ,tamoxifenでCre発現を誘導する実験系を導入した.肝組織のX-gal染色で,肝細胞に陽性所見が確認されたが.標識効率は最大で10%程度であった2.上記の肝細胞標識系を用い,四塩化炭素,TAA,DDCによる肝傷害モデルにおいて,X-gal標識された肝細胞を追跡したところ,いずれのモデルにおいてもCK19陽性細胆管の一部がX-gal陽性であることが確認された.特に四塩化炭素,TAAによる肝傷害では,細胆管反応はglutamine synthase陽性の小葉中心部に起こっていた.この結果から,肝細胞がin vivoにおいて胆管上皮細胞に分化転換することが証明された3.遺伝子組換えによりβ-galで標識されるAlb-Cre/ROSA26Rマウスの肝細胞を分離し,脾臓を介して肝内に移植する実験を継続した.今年度は,移植に用いる肝細胞分画内の胆管上皮細胞や肝幹細胞の混入を完全に防ぐために,digitoninを門脈から注入し,門脈周囲組織を死滅させた後に下大静脈からコラゲナーゼ灌流を行った.実際に肝細胞が生着し,ホスト肝内でコロニーを形成する個体はまだ少数にとどまるが,移植が成立した個体においては,四塩化炭素およびDDCによる肝傷害で出現するCK19陽性の細胆管反応にX-gal陽性像が確認され,in vivoにおける肝細胞の胆管上皮細胞への分化転換が,肝細胞移植モデルにおいても証明された4.Digitonin処置肝から得られた肝細胞をコラーゲンゲル内で培養し,胆管様の管腔構造が形成されること,胆管上皮細胞のマーカーが発現することを確認した.また,この変化は,ラット肝細胞と同様,TNF-αにより促進された5.Alb-Cre/MKK7(fl/fl)マウスに種々の肝傷害刺激を加え,肝病理組織像を対照マウスと比較検討したが,明瞭な違いは認められなかった.今後,TTR-CreTamを用い,成熟肝でMKK7ノックアウトを行い,表現型の変化を検討する予定である1.遺伝子組換えによりβ-galで標識されるAlb-Cre/ROSA26Rマウスの肝細胞を分離し,脾臓を介して肝内に移植する実験を行い,四塩化炭素,TAA,DDC,lithogenic diet,総胆管結紮,部分肝切除などさまざまな肝傷害を与えた.

その後,肝の凍結切片を作製し,X-ga1染色とcytokeratin19もしくはSox9染色の重染色を行った.その結果.特に四塩化炭素やTAAによる小葉中心性細胆管反応では,移植された肝細胞に由来する細胆管が存在することが明らかになった.移植に用いた肝細胞分画はdigitoninを門脈から注入し,門脈周囲組織を死滅させた後に採取しているため,胆管上皮細胞や肝幹細胞の混入の可能性はほとんどなく,肝細胞から細胆管上皮への分化転換が実際に起こっていることを初めて証明したデータであると考える.また,頻度は少ないが,DDCや総胆管結紮においても,一部の細胆管は肝細胞に由来することが判明した.2.成熟肝でより効率的に肝細胞特異的な遺伝子組換えを起こさせ,MKK7ノックアウトの効果を検討するため,Mx1-Creマウスを導入し,準備を進めた.予備実験の結果,Mx1-Creにおいては,肝細胞特異的に100%近い効率で組換えを誘導できることが確認された.現在,MKK7(fl/fl)との交配を進めている.また,Mx1-Cre/ROSA26Rマウスを用いて,肝傷害に伴う肝細胞から胆管上皮細胞への分化転換を検討し,肝細胞に由来する細胆管反応があることを示すデータが得られつつある.3.Digitonin処置肝から得られた肝細胞のコラーゲンゲル内培養実験を継続し,定量RT-PCR法とWestern blitting法によりさまざまな肝細胞,胆管上皮細胞,肝幹細胞マーカーの発現を検討し,マウス肝細胞でもラット肝細胞と同様に,肝細胞から胆管上皮への分化転換が起こることを証明した.また,この分化転換に伴う遺伝子,蛋白発現変化がTNF-αで促進されることを示した.本研究により,ROSA26Rを用いたさまざまな肝細胞追跡系で,肝細胞から胆管上皮細胞への分化転換がin vivoで起こることが初めて証明できた.分化転換が実際に起こりうるかは,いまだ肝臓研究者の間で議論が続いているところであり,可能な限り早く,今回得られた結果を論文として公表したい.
有機非線形光学結晶の成長方位制御

前年度に確立した方法により十分精製したDASTのメタノール飽和溶液から除冷法によりバルク単結晶の作製を行った。結晶外形の詳細な観察により、これまで台形と考えられてきたDASTのバルク単結晶が歪んだ台形である事を確認した。X線構造解析により結晶軸方位と結晶の外形の比較を行い、外形と軸方向の1対1対応関係を決定した。これによりメタノール飽和溶液中からの結晶成長において、a軸の正方向、c軸の正方向への成長速度が他の方向より速い事を見い出した。これらの知見から、キャピラリーに種結晶を付け成長させる場合の、種結晶の取り付け方位を明確にする事ができる様になり、キャピラリー中に数十ミリ結晶を成長させる事が可能となった。現在、キャピラリーに代わるガラスセルを考案しb軸方向により大型の結晶を作製する研究を展開中である。DASTのメタノール飽和溶液から結晶の作製を行う際、溶液中に微量の添加物を加える事によりDASTの晶癖変化を試みた。4-4'-dinitrobibenzylを数ppm添加する事により、成長速度が減少するため結晶の大型化に課題を残したものの、c軸方向への成長を抑える事に成功した。その結果バルク結晶と比較しc軸方向の長さに対して、ab面の大きな結晶を得る事に成功した。本研究のターゲットである2次光非線形有機化合物4-Dimethylamino-N-methylstilbazolium tosylate(DAST)の合成を行った。得られた化合物の単結晶を得るために、2度再結晶を行った後、メタノール溶液からスローエバポレイションを行った。この際溶媒のメタノール中に水分が多く含まれる場合水分子を中心とした対称構造を形成する事が多く、目的とする2次光非線形を失う結果となる。そこで本研究では蒸留したメタノールの一部をマグネシウムで処理し、アルコキシド存在下で還留したメタノールを用いる事により再現性良く単結晶を作製する事が可能となった。この単結晶を種結晶として成長方向の誘導を行うため、ガラス製のキャピラリーを作製し、種結晶のa軸方向に取り付け飽和溶液中での成長を試みた。成長した結晶を本予算で購入した偏光顕微鏡にて詳細に検討したところ、種結晶と同じ方位を持つ結晶が成長している事が確認された。ただし、キャピラリー中の全容積を結晶が埋めるには至っておらず、キャピラリー径や長さの最適化がさらに必要である。また、これまで溶液からのDAST結晶作成用の溶媒としてはメタノールが使用されて来たが、アセトニトリルもメタノールと同様に良質の単結晶を与えることを見い出した。今後結晶品質をメタノール溶媒の場合と比較検討する予定である。また、計算機による結晶成長方位の予測においてドネーハーカー法によりDAST単結晶のモルホルジーを良く再現する事を確認した。これを元にDAST分子に摂動を与えた場合のモルホルジ一変化を予測、検証していく予定である。
内包梗塞モデル動物の作成および梗塞後のリハビリテーションに関する基礎検討

内包に梗塞が生じた場合のリスクや治療の基礎検討に適した内包梗塞モデルの確立を目指し、光感受性色素と光ファイバーを用いた本研究に着手したが、H27年にKimらにより同手法が発表され(JCBFM, 2014)本法の新規性が無くなった。そこでマイクロスフェア(MS)注入により内包梗塞に似た症状を誘発させ、梗塞前の運動習慣の有無を想定した運動群と非運動群を比較した。結果として、MSが運動麻痺を生じない個数(3,000個以下)であれば梗塞前の運動は認知機能を回復させた。一方、3,500個以上のMSを注入した場合、梗塞前の運動による認知機能の回復効果は見られなかった。内包梗塞モデルの作成は、以前に実施した光ファイバー法で海馬に梗塞を作成させた技術を適用して実施した。海馬梗塞作製時と同様に、ラットの大脳皮質表面の頭蓋骨を穿孔しておき、尾静脈よりローズベンガル(20mg/kg)を注入し、その後頭蓋骨穿孔部より大脳皮質を経由して内包まで径100μmの光ファーバーを刺入し、ファイバー先端より532nmのLASER光を照射した。光照射によりローズベンガルの光化学反応を誘起し、生じた酸素ラジカルにより血管壁損傷が生じ梗塞が作製される原理である。光ファーバー先端を内包部に到達させることを試みたが、刺入途中に複数の血管を損傷して多量の出血が生じた。出血が生じるとファイバー先端からの光が目的部に照射されるのを妨げるばかりでなく血液中に含まれるローズベンガルに作用して目的部位以外の広範囲に損傷を生じる可能性がある。そこで光エネルギーは小さくなるが組織に刺入する際の損傷が小さい50μm径のファイバーを用いた。出血量は減少したものの、内包に局所的に梗塞を作製するには到らなかった。この出血の問題を回避するため、あらかじめ中空のカテーテル(径200、肉厚40μm)をゆっくり刺入していき血液を内空より吸引除去しながら先端を内包に到達させ、止血が確認されるまで留置しておき、止血後に径100μmの光ファーバーをカテーテル内空より挿入し先端より光照射を行う方法の検討に移行した。一方、内包梗塞により変性したニューロンの検出を行うため、海馬梗塞モデルにてニューロンダメージ検出を検討した。梗塞発生2日後のラットの脳をパラホルムアルデヒドの潅流により固定した後、厚さ18μmの凍結切片標本を作製し、免疫染色を行った。海馬梗塞モデルは梗塞範囲が微小であるため、TUNEL法では変性ニューロンを有効に検出できず、結果として活性化カスパーゼ-3の免疫染色による検出が最も有効であった。血液中に添加しておいた光感受性色素(20mg/kgローズベンガル)に対して内包部に刺入した光ファイバー(径100μm)よりLASER光(532nm)を直接照射して光化学反応を誘起させ、生じた酸素ラジカルによる血管壁損傷により梗塞を発生させる狙いで手法を検討中である。平成26年度の検討では光ファイバー刺入時に刺入経路に位置する血管より出血が生じ、光ファイバー先端からの光が目的部に照射されるのを妨げるばかりでなく血液中に含まれるローズベンガルに作用して目的部位以外の広範囲に損傷を生じる問題に直面し、光ファイバー刺入方法の検討を始めた。組織に刺入する際の損傷を減少させる狙いで径50μmのファイバーを用いたが、出血量は減少したものの、内包に局所的に梗塞を作製するには到らなかった。この出血の問題を回避するため、あらかじめ中空のカテーテル(径200、肉厚40μm)を刺入し血液を内空より吸引除去後光ファーバーをカテーテル内空に挿入したが、脳組織に梗塞部位は見られなかった。ここで光ファーバーを用いた内包の梗塞作製法がKim HSらにより報告され(JCBFM, 2014)、この方法に新規性が無くなったため、梗塞後のリハビリテーションの効果に焦点を当てた検討に移行した。現在Kimらの論文も参考にして内包梗塞モデルの再現性向上を検討中である。内包に梗塞を発生させる新規手法として検討してきた光ファイバー刺入法がKimらに発表されたため、方法の詳細な検討は打ち切り、リハビリテーションの効果の検討に着手した。リハビリテーション実施の有無を比較するためには内包の梗塞を再現性良く作製する必要があるが、現在充分な再現性の達成に至っておらず、計画より遅延している。一方、組織の障害の程度を定量化するための染色手法については、平成26年度の検討でcaspase-3を発現したニューロンをカウントする方法が有効としたが、n数を増やしてカウントした結果、必ずしも有効とは言えず、細胞死に到る前のダメージを定量するため酸化ストレスや栄養因子の分泌の変化などに着目して検討し直す必要が出てきたため、これについても計画より遅延している。内包に梗塞が生じた場合のリスクや治療の基礎検討に適した内包梗塞モデルの確立を目指し、光感受性色素と光ファイバーを用いた本研究に着手したが、H27年度中にKim HSらにより同手法が発表され(JCBFM, 2014)、本法の新規性が無くなった。そこで本研究の狙いを手法の開発からリハビリテーションの効果、メカニズムの検討へシフトした。

血液中に添加しておいた光感受性色素(20mg/kgローズベンガル)に対して内包部に刺入した光ファイバー(径100μm)よりLASER光(532nm)を直接照射して光化学反応を誘起させ、生じた酸素ラジカルによる血管壁損傷により梗塞を発生させる手法にて内包梗塞の作成を試みたが、光ファイバー刺入の際の脳内出血による光反応の阻害が解決できず、局所の内包梗塞を再現性良く作成できなかった。そこで総頸動脈から径45μmのマイクロスフェア(MS)を注入し、内包梗塞に似た症状を誘発する手法にてモデルを作成した。梗塞後の運動療法により認知機能の回復が促進されることは既知であるが、梗塞前の運動習慣の有無を想定し、運動群と非運動群にMSを注入し、その後の回復を比較した結果、MSが運動麻痺を生じない個数(3,000個以下)であれば認知機能が有意に回復することが示された。一方、3,500個を越える数のMSを注入すると24時間後の運動麻痺もより重篤となり、MS注入前の運動負荷による認知機能の回復効果は見られなかった。MS3,000個または3,500個を注入した脳の凍結切片をヘマトキシリンにて染色し光学顕微鏡下で観察した結果、3,500個注入群では線条体視床領域に明らかな梗塞巣が確認された。内包に梗塞が生じた場合のリスクや治療の基礎検討に適した内包梗塞モデルの確立を目指し、光感受性色素と光ファイバーを用いた本研究に着手したが、H27年にKimらにより同手法が発表され(JCBFM, 2014)本法の新規性が無くなった。そこでマイクロスフェア(MS)注入により内包梗塞に似た症状を誘発させ、梗塞前の運動習慣の有無を想定した運動群と非運動群を比較した。結果として、MSが運動麻痺を生じない個数(3,000個以下)であれば梗塞前の運動は認知機能を回復させた。一方、3,500個以上のMSを注入した場合、梗塞前の運動による認知機能の回復効果は見られなかった。内包梗塞を発生させる手法として当初予定していた光ファイバー刺入法では出血による光阻害の問題に直面したため、ファイバー刺入方法をガイドカテーテルを用いた方法に変更して試験中である。よって現在内包梗塞モデルの安定作製には到っていないが、同時に検討していたニューロンダメージの検出方法の検討で、一般的なTUNEL法よりもカスパーゼ3染色の方が定量に有効であることがわかり、内包モデル完成後にはすみやかに細胞死のカウント作業に移行できるよう準備が完了している。まずは内包の梗塞作製の精度を上げ、症状に応じて走行、歩行または前肢把握などリハビリテーションの強度を選択する。光照射を行わない疑手術群をコントロールとして、リハビリテーションの有無による行動学的効果を定量化し、同様に組織の変化(ニューロン死のカウント、栄養因子と受容体、または酸化ストレス関連分子の発現など)についても比較し、機能回復の有無とそのメカニズムを解析する。神経科学まずはカテーテルを用いた光ファイバー刺入により安定した内包梗塞モデルの作製方法を確立する。ここで、広く使用されている内包出血モデルとの違いを明確にしておくため、組織の酸化ストレスやニューロンのダメージのレベルを組織学的に把握しておく。モデル完成後は、比較対象群としてファイバーの刺入までを行い光を照射しない群を作製し、全身症状などの所見や組織学的検討を含めて内包梗塞モデルの特徴を明確化する。その後全身症状の重篤度をみながらリハビリテーションとしての運動負荷を課し、その影響を確認していく。消耗品費についてカタログ値と納入価格の差が生じたためおおむね計画通りの使用額となったが、1消耗品レベルの次年度使用額(1,121円)が生じた。新規設備の導入は不要である。
うつ病・自殺予防のための健康診断における不眠に対する保健指導システムの開発

睡眠障害がある場合に保健指導を実施するためのシステムを開発し、健康診断の受診者を対象に睡眠保健指導の効果を明らかにした。ランダム化比較試験及準ランダム化比較試験を行った。その結果システムを利用して実施した保健指導は受診者の不眠や精神健康度の改善に有意な効果がみられ、また保健指導に対する高い満足度が示された。健康診断を受診した20歳から64歳までの労働者に睡眠に関する調査、不眠のある者に保健指導を実施しその結果を評価するための調査を実施した。介入群3572人に配布、1454人(回収率40.7%)が、非介入群3795人配布、2036人(回収率53.6%)から協力が得られた。保健指導技術を取得してもらうために対象の保健師20名に睡眠保健指導研修会を1日実施した。介入群で不眠のある者に15分間の保健指導を実施し、評価するために1か月後の調査を実施した。2回目に回答率は介入群1224人(回答率84.2%)、非介入群1444人(回答率70.9%)であった。保健指導の効果については今後解析予定である。今年度中に得られた内容としては、日本産業衛生学会第52回日本産業精神衛生研究会で「成人期おける睡眠障害の関連要因の検討K6質問紙及び2週間以上不眠との関連」として発表した。男性568名、女性261名について解析した。その結果、K6(うつ病・不安障害質問紙票日本語版)において、ハイリスクとされる10点以上の者が男女とも約1割おり、2週間以上の不眠が継続している者が男性の4%、女性の2%にみられた。K6ハイリスク者、2週間以上不眠の者に男女とも共通していたのが倦怠感であった。男性には食欲不振、体重減少、運動習慣がない、夜間の仕事がある、女性には労働時間の長さ等が関連しており、性差があることがわかった。また、今回の調査票をWEB上で回答できるように開発した。平成23年度に実際に使用できる環境を整備するよう検討中である。使用可能になれば、事業者や市町村で健康診断実施時に調査し、結果を自動判定することが可能となる。そして、即時に指導を要する人を選定することができ、指導が必要な方に洩れることなく、保健師等指導者が関わることができる。それにより、睡眠障害のある者に適切な保健指導ができ、うつ病の9割にある不眠を切り口としたうつ病・自殺予防に結びつけることができると考える。本研究の目的は成人を対象としたうつ病・自殺予防のための健康診断における不眠に対する保健指導システムの開発をすることである。具体的には健康診断受診者に対してうつ病と関連のある睡眠障害を把握するための指標である「2週間以上続く不眠」、K6等の調査票の作成、保健指導の手順、保健指導後のフォローアップを含めた保健指導システムを開発することと、その評価をすることである。平成23年度の研究目的は健康診断時の睡眠障害を把握するための調査内容をWEB上で実施できるようにすることである。大規模事業所において、このシステムを使用して睡眠調査し、その結果、必要な者に保健指導をし、その効果について分析した。また、WEB(イントラネット)で使用した評価についても検討したので下記に報告する。記1.調査対象:某事業所20歳64歳の従業員900人2.調査方法:既報の睡眠調査項目をWEBで提供し調査した。介入群で保健指導が必要と判定されたもの82人に対して睡眠調査班のメンバーにより保健指導を実施した。非介入群について、保健指導を希望する者を調査し、2回目の調査後に面談を実施した。回答状況:介入群1回目418人、2回目300人非介入群1回目425人、2回目337人3.保健指導はフィールド側の国際経済状況事情(タイの洪水による経済への影響)があったため、受診勧奨者のみへの保健指導になり、保健指導の効果評価が不十分な結果となった。今後詳細なデータ解析をする。4.11月にAPHA(ワシントンD.C)において昨年度の結果について発表した。平成24年度は1開発した睡眠保健指導システムを使用して大規模事業所の従業員及び行政の住民の1年後の「睡眠に関する調査」を実施した。2総合的に保健指導システムに関する改善策を検討した。3研究成果を学術会議等で発表した。13について報告する。1大規模事業所ではベースライン(1回目)843人、1か月後(2回目)637人で、今回の1年後(3回目)は723人の協力が得られた。保健指導を実施した44人はK6得点が低下していたが、保健指導満足度については今回の1年後は1か月後と比較して、「大変満足」「満足」の割合が減少していた。行政の住民の調査では、ベースライン(1回目)861人、1か月後(2回目)779人で、今回の1年後(3回目)は715人の協力が得られた。

全体に高齢者が多く、睡眠状況は悪化傾向がみられた。今回の1年後は睡眠保健指導女性介入群においてK6得点等改善がみられたが男性介入群は非介入群と変わらなかった。また、1か月後(2回目)と比較すると、寝酒、タバコなど不適切な対処行動をする者が増加傾向にあった。これらから、今後は性差、保健指導インターバル期間、高齢者向け調査方法などについて改善していく必要がある。2住民や従業員など「対象の特性」に合わせた調査項目の選択、事業所ではより簡便なWEBによる調査方法を検討した。3平成24年5月に日本産業衛生学会(名古屋)において、「良質な睡眠への新たなストラテジー」のシンポジウムのオーガナイザーとシンポジストを、また、「男性労働者の健康診断時におけるメンタルヘルスケアとしての睡眠保健指導の効果」をポスター発表した。6月に日本睡眠学会(横浜)において「職域における不眠スクリーニングを基盤とした保健指導システムの構築」についてシンポジストとして発表した、また、ライフ・サイエンス「睡眠医療」に論文発表した。大規模事業所における不眠のWEB調査は十分できたが、フィールド側の国経済状況事情から保健指導の介入が生産活動に悪影響を及ぼすおそれがあるとのことで、不十分な保健指導介入となってしまった。しかし、そのような状況での労働者の不眠状況やストレス実態把握は可能であるので詳細な分析を実施し、今後の研究につなげていきたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。WEBで実施することが効率的であることがわかった。今後は睡眠調査項目の検討をして、項目数を絞り込む必要があるため共同研究者とその検討を進める。睡眠保健指導要領のDVDを作成したので今後は睡眠保健指導の成果についても普及していく。
水平移行遺伝子の包括的検出法開発と進化的ダイナミズムの解明

これまでベイズ推定によって水平移行を検出する方法の開発を行い、微生物ゲノムには10%を超えるような水平移行遺伝子があり、特に病原性細菌などで進化的に有利と思える遺伝子の移行が統計的に有意に多いことを明らかにしてきた。本課題では、特に高等真核生物も含めて水平遺伝子移行の実態を明らかにするため、この方法をイネの全遺伝子セットに対して適用した。イネの遺伝子において転写されている領域中の塩基配列を使用し、これらをコード領域と非コード領域に分けてトレーニングデータセットとした。また、植物病原菌で形質転換にもっとも良く利用されるアグロバクテリウムのゲノム(環状および線状の2本)とこのプラスミドゲノムを用いてイネの遺伝子が検出できるかを検討した。イネの遺伝子自身のトレーニングデータでは予測確率が低く、アグロバクテリウムで高いものは6個、Tiプラスミドで高いものは21個見つかった。しかしこれら遺伝子の大半はホモログがイネもしくは近縁に限定される、あるいは有効なホモログが無いものであり、水平移行で検出される遺伝子は分子系統解析が困難であることが判明した。また、イネ自身のトレーニングデータでの結果から、下位1%と非常に予測確率が低いものとそうでないものに分類し、更に機能が予測できるもの(他種にホモログがあるもの)とそうでないものに分け、予測された数に差があるかどうかを検定した。その結果、予測確率が低く水平移行の可能性が高い群の方が、ホモログは有意に少ない(フィッシャー「の正確検定でp=1.13x10^-60)ということが判明した。これらの結果から、イネにおいて水平移行と明確に判定できるものは少ない一方、負の自然選択の緩和によって一般的な塩基の偏りから外れ多様化した遺伝子が相当数存在していることを示唆している。これまでベイズ推定によって水平移行を感度よく検出する方法の開発を行ってきており、微生物ゲノム中では10%を超えるような水平移行遺伝子があり、特に病原性細菌などで進化的に有利と思える遺伝子の移行が統計的に有意に多いことなどを明らかにしてきた。本課題では、このような塩基の偏りに基づく方法と分子系統樹をあわせて総合的に判定する方法を用い、微生物だけではなく高等真核生物も視野に入れつつ水平遺伝子移行の実態を明らかにすることを目的とする。さらに、近縁種間で水平移行ならびに非移行遺伝子を比較解析し、遺伝子の有無やフレームシフトの検出を行うことによって、水平移行遺伝子の出生消滅の速度を明らかにするなど、進化的にどのような意味を持つのかその実像に迫りたい。このためまず、PCサーバーを整備し、ベイズ推定に基づく水平移行検出プログラム、系統樹作成プログラム、アミノ酸で作成したアラインメントを元にコドン単位でDNAのアラインメントにに変換するプログラムを導入し、動作するようにした。また、系統樹を自動作成するため、データベースから適当なホモログを抽出する条件などを検討し(例えばデータベース検索で被覆率70%、一致度60%くらいの基準で、おおよそ妥当な系統樹が得られる)、大規模系統樹作成のための計算環境を整備できた。このようにして得られた系統樹や水平移行遺伝子の情報とコドン単位でDNAのアラインメントなどを組みあわせることによって、水平移行による進化のダイナミズムを明らかにするべく、現在、更なる分子進化解析のための準備を進めている。
フラクソンニュ-ロ計算機の集積化に関する基礎的研究

研究実施計画に基づいて順調に計画は消化された。本質的にニュ-ラルネットワ-クの集積化に適した特性を数多く備えているジョセフソン位相モ-ド集積回路製作の研究実績と平成2年度に行われた関連研究成果並びに我々が開発したウェット工程によるNb/AlO_x/Nb接合ジョセフソン集積回路製作技術を用いて、シナプス荷重固定のHopfield型回路を5mm角の超伝導ICチップとして製作測定を行った。回路は特性の評価が容易であり、より一般的な対象を考慮してニュ-ラルADコンバ-タとした。その他基本回路の特性測定用回路を同時に設計集績した。これによりニュ-ロン素子として必要ないき値はジョセフソン伝送線路の低抗結合により実現され、そのいき値電圧は結合部の時定数に依らず、結合部の低抗値のみに依存することが新たに判明しその解析を行った。またニュ-ロン部での信号の空間加算は位相モ-ド回路のT分岐により達成されることも実験的に確認された。ADコンバ-タに関する測定では測定系について高周波動作の対策を取らなかったため10kHzまでであったがその動作を実験的に確認した。この時の消費電力は1接合当り11nWであり、低消費電力性が確認された。また可変シナプス構成に関する予備的実験も行い、実現可能性を示すデ-タを得ることに成功した。これらの研究成果は、応用物理学会、電子情報通信学会、神経回路網学会において発表した。現在Applid Physics Letters誌(米国)に投稿準備中であり、また超伝導国際会議(WCS)においても本年9月招待講演を行う予定である。
超低コスト高効率pnヘテロ及びホモ接合Cu2O系太陽電池に関する研究

本年度は、研究の第一段階として、新規なn型及びi型半導体薄膜の材料開発及びCu2O表面へのダメージフリーな成膜技術の高度化を実施した。本年度はその中間目標として変換効率10%を実現を目指した。具体的には、以下の2つの研究開発項目を実施した。【1パルスレーザー蒸着法による新規なn型及びi型半導体薄膜材料の開発】新規なi型もしくはn型半導体材料の探索においては、結晶性の優れた薄膜を形成できる現有するパルスレーザー蒸着(PLD)装置を駆使して、優れた特性を実現できる材料を開発する。具体的には酸化ガリウム、酸化亜鉛を主としてパルスレーザー蒸着(PLD)法を用いてCu2Oシート上に形成し、その後Al添加ZnO透明電極薄膜を形成して太陽電池セルを作製し、半導体薄膜層の種類と光電変換特性との関係を明らかにした。しかしながら、上記の材料の中には変換効率10%を超える物質を見出すことはできなかった。Naを含有する化合物、具体的にはNaCl、Na2(CO3)等の雰囲気中で500°Cから800°C程度の熱処理を行い、Cu2Oシートの低抵抗化を実現できた。また、パルスレーザー蒸着(PLD)法並びに溶液中・低温度で薄膜を形成できるゾル・ゲル法等の化学的な成膜技術を駆使して、半導体薄膜/Cu2Oシート界面の制御技術の高度化を実施した。具体的には、PLD法においては、ナノレベルの半導体薄膜/Cu2Oシート界面状態の成膜条件依存性等を高分解能断面TEM解析技術を用いて解析した結果、低温成膜技術を駆使することにより、相互拡散の極めて少ない急峻な界面を形成できることを明らかにした。また、ゾル・ゲル法等の化学的な成膜技術においては、半導体薄膜/Cu2Oシート界面状態の基本的な制御技術を確立できた。新規な材料探索において、有望な材料系の特定に予想以上に時間がかかっているため。材料探索の進捗を計りつつ、当初の計画に従って研究を進める。本年度は、他の助成金等の予算から消耗品費等への充当ができたため、一部予算を繰り越した。次年度は繰り越し分も合わせて使用する予定である。