hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高齢女性の動脈硬化性疾患予防と健康長寿を目指すアジア老年医学研究

従前の基盤B海外学術調査(04-06年)を発展させ東アジア3ヶ国(日本、韓国、中国)を中心にアジア各国での高齢女性の生活習慣病(含メタボリック症候群)、動脈硬化性疾患(虚血性心疾患,脳血管障害),認知症等、検査成績、治療状況、食生活、病識、遺伝子変異をフィールド調査し、健康長寿を目指すコホート研究である。ジェンダーに基づく調査拠点の各国への基盤整備も目標とする。今年度は昨年度、共同研究協定を結んだ、韓国Samusung大学産婦人科Byoon主任教授中国四川医科大学老年病科Dong主任教授、(代理Ding准教授)に本邦を訪問頂き以下の調査成績を報告して頂き、本邦の結果と合わせ比較検討を行った。調査項目(1)肥満度,血圧,空腹時血液脂質値,血糖値、HbA1C,肝腎機能,血圧等の基礎指標値,各種ホルモン血中濃度(2)合併症,家族歴、(3)basic及びinstrumental ADL等のCGA(高齢者総合機能評価)、(4)HRTへの期待項目の前回調査項目に加え、(5)腹囲測定を追加,メタボリック症候群発症率(診断基準は各国別とWHO,日本の3法併用)、(6)患者意識,(7)食事,運動量,(8)医療費、(9)living will(終末期を含む医療希望)である。中国約500名、韓国約300名の結果が報告された。興味ある結果として本邦と韓国の遺伝子変異(SNP)分布は血管機能、凝固系にて基本的には極めて相同していたが、韓国女性の成績は半数以上にホルモン補充療法が施行され、施行者における一酸化窒素、エストロゲン受容体、プロトロンビン因子活性のSNPの影響が従前の欧米の報告と異なり顕在化していた。閉経後から前期高齢者が多かったので、今後は、後期高齢者にも発展させる方向とした。四川医科大学老年病科(200床)の電子カルテシステムにCGA項目が採用される等、本研究の高齢者臨床への応用も始まっている。従前の基盤B海外学術調査(04-06年)を発展させ東アジア3ヶ国(日本、韓国、中国)の高齢女性の生活習慣病(含メタボリック症候群)、動脈硬化性疾患(虚血性心疾患,脳血管障害),認知症等、検査成績、治療状況、食生活、病識、遺伝子変異をフィールド調査し、健康長寿を目指すコホート研究である。今年度は、韓国動脈硬化学会に招聘講演を依頼され訪韓し、一昨年度共同研究協定を結んだ、韓国Samusung大学産婦人科Byoon主任教授とGachon大学循環器内科Koh教授らに調査成績を報告して頂き今後の方針を検討した。中国四川医科大学老年病科Dong主任教授、(代理Ding准教授)に来日頂く予定であったが秋以降の日中関係にて見送り、e-mail等を含む書簡,電話連絡にて共同研究を進めた。調査項目(1)肥満度,血圧,血液脂質値,血糖値、HbA1C,肝腎機能,血圧等の基礎脂標値,各種ホルモン血中濃度(2)合併症,家族歴、(3)basic及びinstrumental ADL等の高齢者総合機能評価、(4)HRTへの期待項目に加え、(5)メタボリック症候群発症率(診断基準は各国別とWHO,日本の3法併用)、(6)患者意識,(7)食事,運動量,(8)医療費、(9)living will(終末期を含む医療希望)を調査している。中国約500名、韓国約300名の昨年来の継続調査結果がでた。
原価計算情報を有効活用できる経営管理者の特性に関する実証的研究

介護施設を営む社会福祉法人を対象に、原価計算情報を活用できる経営管理者の特性に関して実証研究を行った。本研究では特に、財務的な危機において非営利組織である社会福祉法人のトップが、原価情報を意思決定にどのように利用するのか、その際に組織ミッションと原価情報に基づく判断の間にコンフリクトは生まれないのかといった点に注目した。アンケート調査およびインタビューの結果、危機的な状況において経営者が意思決定をする際には時間的なプレッシャーの影響が大きいこと、組織ミッションの中で代替案を選択していることが分かった。経営管理者の特性と原価情報の利用の関係を調査するために、複数のインタビューを行った。計画では介護事業を営む経営管理者に焦点を絞り調査する予定だったが、アクセスできるフィールドが増えたため、医療法人の経営管理者や、産学連携を中心に行っている公益財団の経営管理者に対するインタビューも行った。インタビューを通じて、必ずしも原価情報にとどまらない組織内での意思決定における情報の利用や、組織間の連携・調整を促進するICTシステム投資の際に活用される会計情報など、当初想定していなかった知見が得られた。さらに、様々な研究会やワークショップに参加する中で、政府調達に関連して、契約企業の経営管理者による原価情報の操作という新たな原価情報の利用に関する研究機会を得た。そこで、先行研究のサーベイと予備的分析を実施した。このように、インタビュー、研究会、ワークショップへの参加を通じて、当初予想していなかった幅広い原価情報の利用を経営管理者は実践していることが分かった。この知見を活かして、翌年度以降の研究計画を修正することで、より実務へのインプリケーションが大きい研究になることが予想される。これらのインタビュー成果に加えて、本研究では質問票調査を行う予定であるため、その準備として項目反応理論の方法論についてのセミナーを山形大学で開催し、方法論に対する知見を深めた。管理会計研究領域では項目反応理論を使った質問票調査は皆無である。項目反応理論を用いた尺度開発を行うことで、より精緻な研究結果が得られると予想される。当初の計画と異なった方向ではあるが、実務に対する意義の大きい研究に進展しつつある。経営管理者が危機的な状況において、会計情報を用いてどのような意思決定を行っているかを研究した。まず、介護施設を経営する社会福祉法人を対象にアンケート調査を行い、会計情報の利用状況と危機的な状況への対応について実態調査を行った。アンケートは東北6県に法人本部が存在する社会福祉法人に対して送付した。その後、アンケートに回答した法人のうち、インタビュー調査の受け入れが可能な法人に伺い、認知的タスク分析を通じて危機的な状況における会計情報を用いた意思決定について聞き取りを行った。ここで認知的タスク分析とは、論理的思考と知識を研究し記述するために利用される一連の手法の総称である。認知的タスク分析を行うことで、人が物事を実行する際に認知がどのような働きをしているかを理解することができる。認知的タスク分析にはいくつかの手法が存在するが、本研究ではその中でもCritical Decision Method (以下、CDM)という手法を利用した。CDMは、困難な状況において熟練の専門家がどのように意思決定、計画、情報の意味づけを行ったかを明らかにするために開発された手法である。CDMを利用することで、危機的な状況における社会福祉法人の意思決定を明らかにすることができた。管理会計研究では、危機的な状況における経営管理者の会計情報を用いた意思決定が十分に研究されてこなかった。この調査で定量的・定性的なデータを収集できたことの意義は大きい。研究の主な目的である会計情報の利用と経営管理者の特性について、定量的・定性的なデータが収集できたため。これまでの文献調査、インタビュー調査、アンケート調査をもとに、学会発表・論文および研究ノート執筆を行った。本研究の主要目的の一つは、項目反応理論に基づく管理会計知識の測定尺度開発である。測定尺度の開発まではできなかったが、初年度に実施した項目反応理論に基づくセミナーの成果も活用し、管理会計知識測定における項目反応理論活用の意義を開設した研究ノートを執筆し、『山形大学紀要(社会科学)』に掲載された。本研究では危機的な状況における介護事業経営者の会計情報の活用についてインタビュー・アンケート調査を2015年・2016年に実施したが、アンケート調査に基づき経営者を3つの集団に分けて比較した論文を執筆し、『介護経営』に掲載された。また、危機的な状況における専門家の意思決定を研究する手法であるCritical Decision Method (CDM)を用いたインタビューの成果を中心に、ヨーロッパ会計学会の年次大会での報告論文を執筆した。この論文については、2018年のヨーロッパ会計学会年次大会(イタリア・ミラノ開催)で報告を予定している。さらに、2013年の質問票調査の結果について、本研究で得た知見を反映した論文を『メルコ管理会計研究』に掲載した。この論文は、介護施設を経営する社会福祉法人の経営者の知識・経験が、原価計算システムの洗練度と組織の財務業績の関係を調整するという仮説を検証したものである。

単独の組織だけではなく、組織間のマネジメントに原価情報がどのように利用されているか、特にこれまで十分研究されてこなかった水平的なネットワークにおける原価情報の利用について、山形および大阪をフィールドにして、継続的にインタビューを実施していく。さらに、認知的タスク分析の方法論を学ぶワークショップを開催し、方法論を習得したうえで、質問票調査の開発を行う。引き続き経営管理者の会計情報の利用と彼らの特性について、インタビューを通じて定性的なデータを収集し、論文を執筆する。また、質問票調査で得たデータを用いて、定量的な面からも論文を執筆する。管理会計
津波石の磁化を利用した環太平洋域の津波規模・周期の地質学的決定

環太平洋域の沿岸には、「津波石」が存在している。この津波石は、過去の津波によって運ばれた巨石のことを指し、津波の規模を反映している。したがって、津波石の移動年代を求めることで、過去の津波の年代と規模が推定できる。これまでの研究では、津波石に付着する貝殻やサンゴの生物遺骸に含まれる放射性元素を用いて津波の発生年代を決定してきた。しかし、放射性炭素年代は津波石が陸上に打ち上げられ、海生生物が遺骸となった年代は推定できるものの、繰返し移動を経験した場合の年代は決定できない。そこで本研究では、津波石中の磁性粒子が地磁気の方向を記録することと、移動後に新たな方向の磁気を獲得することを利用することで、津波石が保持する残留磁気を用いた年代決定法を目的としている。今年度は以下の内容を実施した。1、古い年代を算出してしまう問題を解決するため、昨年度までに開発した拡張型の年代推定法を多量の岩石試料を分析することで検証した。この結果、天然の岩石試料では従来の年代決定法で説明可能な場合と、拡張型の理論の方がより良くフィットする場合の2パターンが存在することがわかってきている。2、トンガ王国に存在するサンゴ起源の津波石試料の分析をおこなった。この結果、いくつかの試料から移動後に獲得された粘性残留磁気成分の観測に成功している。さらに新たに獲得された残留磁気の成分が複数個あるのもが存在し、津波によって複数回移動した可能性を示唆することができた。昨年度の調査で新たに発見した津波石については、ウラン・トリウム年代の測定をおこなった。その結果、2つの津波石から22万年前程度の移動年代を得ることができ、これまで報告されて来たウラン・トリウム年代は12万年程度であったため、さらに古い時代に津波があった可能性を示唆した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、過去の津波により移動した巨礫の移動年代を、岩石が記録する磁気から明らかにすることである。これまでの研究では、巨礫に付着する貝殻やサンゴの生物遺骸の放射性炭素を用いて津波の発生年代を決定してきた。しかし、放射性炭素年代は巨礫が陸上に打ち上げられ、海生生物が遺骸となった年代は推定できるものの、上陸後に再度津波を経験した場合の年代は推定できない。この問題を解決するため、巨礫に含まれる磁性粒子が地磁気の方向を記録することと移動後に新たな方向の磁気を獲得することを利用する。新たに獲得された磁気は時間経過とともに増加するため、増加量を分析することで移動年代がわかる。本年度は研究に使用する巨礫試料の採取をトンガ王国、大分県別府湾で行った。トンガの巨礫は12万年前の火山の山体崩壊による津波で移動したと考えられているが、その後の移動に関しては不明のままである。磁気分析の結果、いくつかの試料から移動の痕跡を観測することができた。大分県別府湾の巨礫は、砂岩を起源としているため、放射性炭素を利用した年代測定が難しく、その移動プロセスと年代については不明である。一方、別府湾には中央構造線の末端部に発達する正断層型が発達していて、これらの正断層の活動によって津波が発生することが指摘されている。しかし、津波の再来周期やどの程度の津波が発生するのか、これまで全く物証がなかった。この問題を克服し、移動年代を推定することで、過去の津波または高波などのイベントが復元可能になる。磁気分析によると、複数の試料で移動後に獲得された磁気を有していることがわかってきている。また、従来の磁気を利用した年代推定は実際の年代よりも古い年代を算出することが指摘されてきた。この問題を解決し、年代推定精度の向上を図るため、理論を拡張することを行い、精度の高い年代を推定できる手法を開発した。当初の計画通り、トンガ王国の巨礫の採取を行うことができただけでなく、大分県別府湾の巨礫の採取も行った。これらの試料を用いた分析を進捗させることができ、おおむねよい結果が得られている。また、年代推定精度の向上のため理論を見直し、高精度の年代推定法を開発できた。今年度の成果については投稿論文にまとめ、国際誌への投稿準備中である。本研究の目的は、津波石の移動年代を地磁気を使った方法で明らかにしていくことである。これまでの研究では、津波石に付着している貝殻やサンゴの生物遺骸の放射性炭素年代から津波の発生年代を特定してきた。しかし、放射性炭素年代では、津波石の再移動に関しては推定できない。そこで、本研究では、津波石に含まれる磁性粒子が地磁気の方向を記録することと、移動後に新たな方向の磁気を獲得することを利用する。新たに獲得される磁気は、時間依存で増加するため、増加量を分析することで移動年代を推定することができる。今年度は、昨年度までの研究で指摘してきた、津波石の磁気年代が実際よりも古い年代を示してしまう欠点に着目した。古い年代を推定してしまうことは、岩石中の磁性粒子がゆっくりと緩和することに起因している。そこで、この問題を克服するため、磁気緩和理論へ立ち返り、精度の高い年代推定法を開発した。また、この結果をJournal of Geophysical Researchにて公表した。同時に昨年度採取したトンガ、大分の津波石の磁気分析も進めており、複数の試料で移動後に獲得された磁気を有していることがわかってきている。

磁気年代が古くなってしまう問題は、これまで多くの研究で指摘されてきた。私は、この問題に着目し拡張型の年代推定法を開発した。また、この結果をJournal of Geophysical Researchにて公表できた。加えて、昨年度の野外調査で採取した試料の分析も同時進行中である。環太平洋域の沿岸には、「津波石」が存在している。この津波石は、過去の津波によって運ばれた巨石のことを指し、津波の規模を反映している。したがって、津波石の移動年代を求めることで、過去の津波の年代と規模が推定できる。これまでの研究では、津波石に付着する貝殻やサンゴの生物遺骸に含まれる放射性元素を用いて津波の発生年代を決定してきた。しかし、放射性炭素年代は津波石が陸上に打ち上げられ、海生生物が遺骸となった年代は推定できるものの、繰返し移動を経験した場合の年代は決定できない。そこで本研究では、津波石中の磁性粒子が地磁気の方向を記録することと、移動後に新たな方向の磁気を獲得することを利用することで、津波石が保持する残留磁気を用いた年代決定法を目的としている。今年度は以下の内容を実施した。1、古い年代を算出してしまう問題を解決するため、昨年度までに開発した拡張型の年代推定法を多量の岩石試料を分析することで検証した。この結果、天然の岩石試料では従来の年代決定法で説明可能な場合と、拡張型の理論の方がより良くフィットする場合の2パターンが存在することがわかってきている。2、トンガ王国に存在するサンゴ起源の津波石試料の分析をおこなった。この結果、いくつかの試料から移動後に獲得された粘性残留磁気成分の観測に成功している。さらに新たに獲得された残留磁気の成分が複数個あるのもが存在し、津波によって複数回移動した可能性を示唆することができた。昨年度の調査で新たに発見した津波石については、ウラン・トリウム年代の測定をおこなった。その結果、2つの津波石から22万年前程度の移動年代を得ることができ、これまで報告されて来たウラン・トリウム年代は12万年程度であったため、さらに古い時代に津波があった可能性を示唆した。当初の研究計画に沿って野外調査を実施するとともに、これまでの調査で得られた試料の磁気分析を進める。磁気記録を用いた年代推定の精度向上に関しては、様々な岩石の磁気を用いた検証実験を行う必要がある。得られたデータについて学会発表、公表論文としてまとめる。今後も研究計画に沿って研究を推進していく。当初の計画通り、トンガの津波石の磁気分析を進め論文を執筆する。また、磁気年代の精度向上に関して、様々な岩石を用いた検証実験と放射年代との比較が必要である。得られた結果については、適宜学会発表を行い、投稿論文にまとめる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
社会経験依存的な分界条床核の機能変化機構の解明

交尾未経験雄マウスは仔マウスに対して攻撃行動を示すが、雌との同居によって交尾・出産を経験すると攻撃行動が抑制され、雌と同様に養育行動を示す。この行動様式の変化の機構を探るために攻撃行動に関係が深いと考えられる分界条床核菱形核に着目し電気生理学的検討を行った。その結果、抑制性シナプス伝達効率変化が養育行動経験、および養育行動に重要である内側視索前野に依存して起こることを見出した。性ホルモンも攻撃または養育行動に影響するが、分界条床核菱形核よりむしろ内側視索前野におけるシナプス伝達効率に影響する可能性が示された。交尾未経験の雄マウスの場合、提示された仔マウスに対して喰殺をはじめとする攻撃行動を示すが、雌マウスとの交尾および同居期間を経て父親となると仔マウスに対し養育行動を示す。この行動様式変化を支える神経回路およびその可塑的変化の機構はこれまで明らかになっていない。仔マウス暴露依存的な最初期遺伝子cFosの発現パターンは交尾未経験マウスと父親マウスとで異なる。交尾未経験の雄マウス背外側分界条床核ではcFosの発現細胞数が有意に増加する一方で、父親マウスでは仔マウス非暴露群と比べ差が認められない(Tachikawa, JNS, 2013)。そこで交尾未経験の雄マウスと父親マウス由来の背外側分界条床核を含む脳スライス標本を作製し、それぞれホールセルパッチクランプ法により神経伝達強度の比較を行った。その結果、父親マウスで抑制性シナプス後電位の振幅の有意な増大が認められた。この神経可塑的変化は内側視索前野をNMDA微小注入によって破壊することで対照群と同レベルに戻った。さらにチャネルロドプシン遺伝子を組み込んだAAVベクターを用いて内側視索前野から背外側分界条床核へ直接的なシナプス入力がイオンチャネル共役型受容体を介して背外側分界条床核神経細胞を制御するか検討した。しかしこの仮説を支持する結果は得られなかった。性成熟後に去勢した交尾未経験のC57BL/6J系マウスの養育行動を検討した結果、仔暴露初日には約30%のマウスが養育行動を示したが、4日目には約90%が養育行動を示した。養育行動を示した去勢マウスでは背外側分界条床核細胞における抑制性シナプス後電位の振幅が有意に増大していた。以上の結果から、背外側分界条床核では父親となる過程と去勢との間で共通して抑制性シナプス入力強度が増大する機構が存在することが示唆された。父性発現後に喰殺行動が抑制される機構の一つと考えられる。養育行動は哺乳類動物の新生児・幼児が生き残る上で欠くことが出来ない行動である。しかし養育行動の開始および維持に関わる機構の理解は十分ではない。交尾未経験の雄マウスは子殺し(喰殺)を示し、交尾や仔の出生など社会経験を経て父親になると養育を開始する。この行動変化を支える脳部位の神経可塑的変化およびその機構を明らかにすることを目指している。ここで得られた知見を手掛かりとして、養育行動効率を改善するための新たな手法開発へとつなげることが期待される。これまでに養育開始時に背外側分界条床核神経細胞への抑制性入力シナプスにおける可塑的変化を見出し、その機構の一つとして内側視索前野に依存して起きることを明らかにしている。平成26年度は背外側分界条床核に人工GPCR遺伝子を発現させ、特異的リガンドを腹腔内投与することで背外側分界条床核の機能を阻害した。その条件下において仔マウスに対する喰殺の遅延または阻害が観察された。また電気生理学的実験から父親マウスの内側視索前野における神経可塑的変化を見出すと共に、背外側分界条床核神経の細胞内シグナル伝達系が抑制性入力シナプスの神経可塑的変化に関与することを明らかにした。以上の結果より内側視索前野の活性化に伴って背外側分界条床核への作用を開始する神経伝達物質の存在が予想された。そこで自由行動中のin vivoマイクロダイアリシス実験を開始し、仔マウスとの遭遇を引き金として放出される神経伝達物質の同定を目指している。本年度は以下の2点について検討を行った。(1)交尾未経験雄マウスの攻撃行動に関わる分界条床核菱形核(rhomboid nucleus of the bed nucleus of the stria terminalis;BSTrh, Tsuneoka, 2015)におけるシナプス入力を調節する機構解明を目指した。本年度はBSTrhに特に高密度に入力するドパミン神経繊維に着目した。行動中のドパミン動態を知るためにin vivoマイクロダイアリシス法による検討を行ったところ、攻撃行動を示したマウスでBSTrhにおけるドパミン遊離レベルが低下する傾向が観察された。電気生理学的検討からドパミンは抑制性より寧ろ興奮性シナプス電流を強く抑制することが明らかとなったことから、ドパミンは全体として抑制性の機能を持つと考えられた。以上よりドパミン遊離量変化によって興奮性シナプス伝達が調節され、仔マウスに対する攻撃を実行するか否かの行動選択が制御されることが予想される。(2)BSTrhを制御する上流領域の1つとして考えられる内側視索前野を検討項目に加え、社会経験に依存したシナプス可塑的変化の解明を目指した。

交尾を含む雌との同居、または去勢手術によってBSTrhでは変化が認められなかったが、同様の社会経験および去勢手術によって電気刺激誘発性抑制性シナプス電位の振幅の変化を示す内側視索前野への入力シナプス経路を新たに見出した。この抑制性シナプスの入力元として内側扁桃体背腹側核が重要な候補であることが光遺伝学的手法を用いた実験より認められた。交尾未経験雄マウスは仔マウスに対して攻撃行動を示すが、雌との同居によって交尾・出産を経験すると攻撃行動が抑制され、雌と同様に養育行動を示す。この行動様式の変化の機構を探るために攻撃行動に関係が深いと考えられる分界条床核菱形核に着目し電気生理学的検討を行った。その結果、抑制性シナプス伝達効率変化が養育行動経験、および養育行動に重要である内側視索前野に依存して起こることを見出した。性ホルモンも攻撃または養育行動に影響するが、分界条床核菱形核よりむしろ内側視索前野におけるシナプス伝達効率に影響する可能性が示された。本研究の目的の一つは、社会経験依存的な神経可塑的変化について電気生理学的に検証することである。当初の研究計画通り、2年目までにこの目的について既に達成している。また養育・喰殺行動中に遊離され、神経可塑的変化を引き起こし得る神経伝達物質の選定のためin vivoマイクロダイアリシス法の条件検討を既に十分に行い、本実験を開始した。さらに電気生理学的解析を並行して進めることで、候補となる神経伝達物質の機能について確認を行っている。また光遺伝学的手法を用いることで喰殺を止め、養育を促すことが出来る入力シナプスの同定することを目的としていた。特定の神経細胞の人為的操作を可能にするために導入した遺伝子改変マウスの行動様式が喰殺よりも養育に圧倒的に偏っていたことから、5世代の戻し交配を所属研究室内で行っている。その結果、これまでの野生型マウスを用いた実験結果と比較可能な行動様式となってきていることが予備実験から明らかとなっている。平成26年度中に異動となり、マウスの移動・クリーンアップ・各種実験計画の承認手続き等があった。この間、戻し交配の時期と重なったこと、および異動先研究室で以前から行われていたin vivoマイクロダイアリシス法を応用することで実験系の立ち上げにかかる時間を短縮することが出来た。以上から、本研究は目的に照らし、概ね順調に進展していると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経薬理学平成26年度に引き続きin vivoマイクロダイアリシス法を用いて神経伝達物質の細胞外濃度について経時的解析を行い、仔マウスとの遭遇に引き続いて起こる養育・喰殺行動時にどのような変化が起きるか解析する。また電気生理学的記録を分界条床核神経細胞から行い、候補となる神経伝達物質が抑制性入力シナプスの機能を調節するか検証する。さらにそれぞれ作動薬・阻害薬の背外側分界条床核への微小注入を施したマウスの行動様式を観察することで、仮説を検証する。現在2種類の神経伝達物質に絞って検証を行っているが、養育・喰殺との関係を裏付ける結果が得られなかった場合には、in vivoマイクロダイアリシス法で脳内を経由して回収されたリンゲル液をLC-MASSを用いて分析することで他の神経伝達物質の可能性を探る。
炎症性皮膚疾患におけるケラチノサイトでのclaudin-7の発現解析とその意義

Claudin-7は、乾癬患者の病変部皮膚において特異的に発現していた。そこで乾癬患者の病変部皮膚でヒトclaudin-7遺伝子について設計作成された2つのプローブを用いて、in situハイブリダイゼーションを行ったところ、センスプローブにおいて組織全体の細胞が染色されていた。さらにイミキモド誘発乾癬モデルマウスを用いて、claudin-7の発現状況を検討したが、病変部皮膚でのclaudin-7の高発現は確認できなかった。そこで表皮特異的claudin-7ノックアウトマウスの作成を行った。さまざまな炎症性皮膚疾患患者の表皮ケラチノサイトにおけるclaudin-7の発現状況について検討した。その結果、乾癬患者の病変部皮膚において特異的に発現していた。その一方で、同じ炎症性角化症である扁平苔癬患者、類乾癬患者、毛孔性紅色粃糠疹患者や、アトピー性皮膚炎患者、臨床的に乾癬と同様に過角化を呈する尋常性疣贅患者においては発現していなかった。そこでヒトclaudin-7遺伝子について設計作成された2つのプローブを用いて、乾癬患者の病変部皮膚でin situハイブリダイゼーションを行ったところ、センスプローブにおいて組織全体の細胞が染色された。つまりアンチセンスプローブによりclaudin-7が翻訳されている可能性が考えられた。さらに、イミキモド誘発乾癬モデルマウスを用いて、claudin-7の発現状況を検討したが、モデルマウスにおいて病変部皮膚でのclaudin-7の高発現は確認できなかった。そのため、claudin-7のノックアウトマウスを作成中である。また臨床的な検討として、病理組織でのclaudin-7の厚さと皮疹の重症度(PASIスコアー)との関連や、病理学的に治療前後での評価が可能であった症例に対しては、経時的にclaudin-7の発現状況を検討するため、乾癬患者のデーターベースの構築を行った。対象患者は皮膚生検を実施し乾癬と診断され、PASIスコアー測定、血液検査を定期的に実施した症例とした。その一方で、同じ炎症性角化症である扁平苔癬患者、類乾癬患者、毛孔性紅色粃糠疹患者や、アトピー性皮膚炎患者、臨床的に乾癬と同様に過角化を呈する尋常性疣贅、日光角化症患者においては発現していなかった。さらにイミキモド誘発乾癬モデルマウスを用いて、claudin-7の発現状況を検討したが、モデルマウスにおいて病変部皮膚でのclaudin-7の高発現は確認できなかった。そこで、表皮特異的claudin-7ノックアウトマウスの作成を開始した。K5-creマウスとclaudin-7-floxマウスを交配させ、表皮特異的claudin-7ノックアウトマウスを作成した。炎症性角化症特に問題なく進展できている。イミキモド誘発乾癬モデルマウスで、claudin-7の発現を確認できなかったため、claudin-7ノックアウトマウスでの評価が必要である判断し、当初の予定を変更した。当初の予定を変更し、claudin-7ノックアウトマウスでの検討が必要不可欠であると判断したため。claudin-7ノックアウトマウスの作成、各種抗体、プライマーなどの購入。積極的な学会参加などを予定している。
幹細胞ニッチの観点からの抜歯窩創傷治癒メカニズムおよびMRONJ病態の解明

骨代謝異常が病因として考えられている「薬剤関連顎骨壊死(MRONJ)」の病態は不明な点が多い.明確な治療法は確立されておらず,病態発生メカニズムの解明や治療法の開発が急務である.これまで,MRONJを間葉系幹細胞機能不全もしくは動員不全モデルとしてとらえる科学的根拠が十分蓄積され,幹細胞誘導・ニッチの観点から理解する必要性がでてきた.本研究では,抜歯後の歯槽骨再生機序を最新の組織幹細胞生物学により明らかにする.間葉系幹細胞,ニッチを形成する細胞を領域・時期特異的に可視化できる遺伝子改変マウスを作製し,抜歯窩創傷治癒や成熟機序, MRONJの病態を幹細胞誘導・ニッチの観点から解明する.骨代謝異常が病因として考えられている「薬剤関連顎骨壊死(MRONJ)」の病態は不明な点が多い.明確な治療法は確立されておらず,病態発生メカニズムの解明や治療法の開発が急務である.これまで,MRONJを間葉系幹細胞機能不全もしくは動員不全モデルとしてとらえる科学的根拠が十分蓄積され,幹細胞誘導・ニッチの観点から理解する必要性がでてきた.本研究では,抜歯後の歯槽骨再生機序を最新の組織幹細胞生物学により明らかにする.間葉系幹細胞,ニッチを形成する細胞を領域・時期特異的に可視化できる遺伝子改変マウスを作製し,抜歯窩創傷治癒や成熟機序, MRONJの病態を幹細胞誘導・ニッチの観点から解明する.
大規模精密解析に基づくミリ波帯人体ばく露安全性評価と国際標準化

H30年度は「大規模精密解析に基づくミリ波帯の人体ばく露安全評価と国際標準化」として、以下の研究を実施した。1)ミリ波帯用人体数値ボクセルモデルの改良:ミリ波帯において大規模精密解析を行うためには高解像度な人体数値ボクセルモデルが必要となるが、CT及びMRI等のデータから直接高解像度モデル構築するのは非常に困難である。昨年度、我々はこれらの問題を克服するためにポリゴンモデル技術を応用した既存ボクセルの高解像度技術と人体皮膚厚みコントロール技術を開発した。本年度はこれら技術を用いてNICT人体数値モデル「TARO」を用いて具体的な高解像度人体モデルを構築した。更に、ミリ波帯においてFDTD法を用いた全身曝露SAR解析を行い、既存モデルと本高解像度モデルの解析結果の比較を通してその有効性を確認した。2)大規模熱解析プログラムの開発:ミリ波帯における人体電磁ばく露解析では電磁界・熱の複合物理数値解析が必要となる。本研究では電磁界及び熱解析共に非常に大規模な解析となるため、ベクトル型スーパーコンピュータを用いた解析が効果的である。昨年度は電磁界解析であるFDTD法のベクトル型スパコン用大規模解析プログラムを開発した。今年度は生体反応を考慮した熱解析についてMPI+OpenMP+ベクトルチューニング技術を用いた大規模解析プログラムを開発した。OpenMP及びベクトルチューニングにより従来比で30%の高速化、MPIにより使用ノード数に応じた線形に近い速度向上を実現した。尚、計算機は東北大学のスーパーコンピュータSX-ACEを用いた。総合的な安全性評価を早めに実施するため、生体反応を考慮した大規模熱解析プログラムの開発を前倒しで実施したが、概ね研究計画通り進んでいる。今年度までに開発した大規模人体電磁ばく露解析プログラム(電磁界+熱)、高解像度人体数値ボクセルモデルを用いて、具体的な無線端末による遠方及び近傍電磁ばく露を想定したSAR解析を行い、国際ガイドラインとの比較を行う。また、皮膚厚みなど人体パラメータがSAR値に及ぼす影響について詳しく調査する予定である。H29年度は「大規模精密解析に基づくミリ波帯人体ばく露安全性評価と国際標準化」として、主にミリ波帯における大規模人体電磁ばく露解析の足掛かりとなる以下の研究を行った。尚、研究内容については研究会等において積極的に発表を行った。1)大規模人体電磁ばく露FDTD解析プログラムの開発:人体電磁ばく露解析ではFDTD法が広く用いられる。特にミリ波帯の全身SAR解析は数十数百TBのメモリを要する大規模計算となる。本手法の計算速度はメモリバンド幅に大きく依存するため、計算の高速化は高いメモリバンド幅を有する並列型ベクトルスパコンが有効である。本年度は本計算機の性能を引き出した大規模高速計算を行うためにMPI+OpenMP+ベクトルチューニング技術を用いたベクトル型スパコン専用のFDTDプログラムを開発した。2)高周波用人体数値ボクセルモデルの開発:高精度な人体ばく露解析を行うためには精巧な人体数値ボクセルモデル(以下、人体数値モデル)が必要となる。人体数値モデルとしては国内外でCT及びMRI等のデータから構築した幾つかのモデルが公開されているが、どのモデルもボクセルが13mm程度であり、本研究で対象としている周波数帯において、1分解能不足、2皮膚厚みの再現不足が電磁界解析結果に影響を与える可能性がある。本年度はこれらの問題点を克服するため、ポリゴンモデル技術を応用した既存ボクセルの高解像度技術及び皮膚厚みのコントロール技術を開発して、ミリ波帯で使用可能な高解像度人体ボクセルモデルを開発した。研究を進めるにあたり、新たに高周波用人体数値ボクセルモデルの開発を行う必要性が生じたため、局所及び全身SARの解析を始めるのが多少遅れたがほぼ研究計画の通り進んでいる。本年度開発した大規模人体電磁ばく露FDTD解析プログラム及び高解像度

人体数値ボクセルモデルを用いて局所及び全身SAR解析を行う。具体的には、1)無線端末による近傍電磁ばく露を想定した頭部局所SAR解析、2)遠方基地局を想定した電磁ばく露に対する全身SAR解析を実施し、国際ガイドラインとの比較を行う。また、皮膚厚みなど人体パラメータがSAR値に及ぼす影響についても調査する。尚、計算速度及び精度を向上させるためにばく露解析プログラム及び高解像度人体モデルの改良も随時行う。今年度までに開発した大規模人体電磁ばく露解析プログラム(電磁界+熱)、高解像度人体数値ボクセルモデルを用いて、具体的な無線端末による遠方及び近傍電磁ばく露を想定したSAR解析を行い、国際ガイドラインとの比較を行う。また、皮膚厚みなど人体パラメータがSAR値に及ぼす影響について詳しく調査する予定である。
マツ材線虫病誘導抵抗性の物質的解明

3カ年の研究期間中以下の方面からの研究を行い,それぞれにおいて述べるような成果をあげた.(1)既知成分の定性,定量分析テーダマツの材線虫病抵抗性成分(ピノシルビンおよびピノシルビンモノメチルエーテル)を合成し,誘導抵抗性発現木と対照木についてそれらの化合物の存在の有無,量的比較を行った.HPLを用いた定量分析の結果,ピノシルビンモノメチルエーテルの検量線を用いた定量分析の結果誘導抵抗性を生じたアカマツ内樹皮の含量がコントロール材より若干増加していることが明らかになった.(2)ピノシルビン類縁体の合成ピノシルビン類の線虫に対する活性を調べるため各種ピノシルビン誘導体を合成し線虫に対する活性試験を行い構造活性相関の検討を加えた.ピノシルビン,ピノシルビンモノメチルエーテルの二重結合の還元体では殺線虫活性が見られなかった.また,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,4-ヒドロキシ-3-メトキシ体,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-ヒドロキシ-3-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体を合成し,殺線虫活性を検討した.この結果,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体に強い殺線虫活性が認められた.これは3位の水酸基の存在が殺線虫活性に必要であることを示している.しかし,水酸基のない4-フロロ-3-メトキシ体に強い活性が見出されたことは興味深い.(3)生物試験として線虫の種類による伝播速度と感受性の差を検討した.アカマツ林内における線虫の分散能力と生きた核の分散阻害効果に対する感受性は線虫のアイソレト間で異なることが分かった.3カ年の研究期間中以下の方面からの研究を行い,それぞれにおいて述べるような成果をあげた.(1)既知成分の定性,定量分析テーダマツの材線虫病抵抗性成分(ピノシルビンおよびピノシルビンモノメチルエーテル)を合成し,誘導抵抗性発現木と対照木についてそれらの化合物の存在の有無,量的比較を行った.HPLを用いた定量分析の結果,ピノシルビンモノメチルエーテルの検量線を用いた定量分析の結果誘導抵抗性を生じたアカマツ内樹皮の含量がコントロール材より若干増加していることが明らかになった.(2)ピノシルビン類縁体の合成ピノシルビン類の線虫に対する活性を調べるため各種ピノシルビン誘導体を合成し線虫に対する活性試験を行い構造活性相関の検討を加えた.ピノシルビン,ピノシルビンモノメチルエーテルの二重結合の還元体では殺線虫活性が見られなかった.また,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,4-ヒドロキシ-3-メトキシ体,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-ヒドロキシ-3-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体を合成し,殺線虫活性を検討した.この結果,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体に強い殺線虫活性が認められた.これは3位の水酸基の存在が殺線虫活性に必要であることを示している.しかし,水酸基のない4-フロロ-3-メトキシ体に強い活性が見出されたことは興味深い.(3)生物試験として線虫の種類による伝播速度と感受性の差を検討した.アカマツ林内における線虫の分散能力と生きた核の分散阻害効果に対する感受性は線虫のアイソレト間で異なることが分かった.平成15年度は誘導抵抗性を示したアカマツとコントロールの成分比較および.本年度は構造活性相関を踏まえた類縁体合成を行った.(1)既知成分の定性,定量分析テーダマツの材線虫病抵抗性成分(ピノシルビンおよびピノシルビンモノメチルエーテル)を合成し,誘導抵抗性発現木と対照木についてそれらの化合物の存在の有無,量的比較を行った.HPLCの保持時間の一致よって,殺線虫活性物質であるピノシルビンモノメチルエーテル体が誘導抵抗性発現木と対照木の材に存在することをそれぞれより単離し,NMR, LC-MSを用いて確認した.ピノシルビンモノメチルエーテルの検量線を用いた定量分析の結果誘導抵抗性を生じたアカマツ内樹皮の含量がコントロール材より若干増加していることが明らかになった.(2)ピノシルビン類縁体の合成ピノシルビン類の線虫に対する活性を調べるため各種ピノシルビン誘導体を合成し線虫に対する活性試験を行い構造活性相関の検討を加えた.ピノシルビン,ピノシルビンモノメチルエーテルを接触還元し,二重結合の還元体を合成し,殺線虫活性試験に付したところ活性が見られなかった.また,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,4-ヒドロキシ-3-メトキシ体,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-ヒドロキシ-3-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体を合成し,殺線虫活性を検討した.この結果,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体に強い殺線虫活性が認められた.これは3位の水酸基の存在が殺線虫活性に必要であることを示している.

しかし,水酸基のない4-フロロ-3-メトキシ体にも強い活性が見出されたことは興味深い.平成15年度は生物試験として線虫の種類による伝播速度と感受性の差を検討した.また.誘導抵抗性を示したアカマツとコントロールの成分比較のための粗抽出エキスの確保といままで得られた構造活性相関を踏まえた類縁体合成を行った.(1)アカマツ林内における線虫の分散能力と生きた枝の分散阻害効果に対する感受性は線虫のアイソレト間で異なることが分かった.(2)成分検索のための試料として,弱毒性線虫を接種し,抵抗性を誘導したアカマツ試料を得るため抵抗性の発現を待って試料木を伐採し,内樹皮の溶媒抽出を行い,誘導抵抗性を惹起する成分検索のための粗抽出エキスを得た.(3)ピノシルビン類縁体の合成ピノシルビン類の線虫に対する活性を調べるため各種ピノシルビン誘導体を合成し線虫に対する活性試験を行い構造活性相関の検討を加えた.3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシ体,4-ヒドロキシ-3-メトキシ体,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-ヒドロキシ-3-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体のツイン試薬となる2量体構造のスチルベン化合物をマクマリーカップリング反応により合成した.これらの二両体の殺線虫活性を検討しが,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体に殺線虫活性は認められるもののピノシルビン類縁体より活性が低下した.これは非対称のスチルベン構造が殺線虫活性に必要であることを示している.また安息香酸誘導体にも弱いながら活性が見出されたことは興味深い.(1)ピノシルビン類縁体の合成ピノシルビン類の線虫に対する活性を調べるため各種ピノシルビン誘導体を合成し線虫に対する活性試験を行い構造活性相関の検討を加えた.ハロゲンとしてフッ素,臭素を含む物,また,スチルベン骨格に対し対称的にメトキシメチル基が芳香環に弛緩した化合物も合成し,23種のピノシルビン誘導体に付き生物活性試験を行った.ピノシルビン,ピノシルビンモノメチルエーテルの二重結合の還元体では殺線虫活性が見られなかった.また,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,4-ヒドロキシ-3-メトキシ体,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-ヒドロキシ-3-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体を合成し,殺線虫活性を検討した.この結果,3-ヒドロキシ体,3-ヒドロキシ-4-メトキシタイ,3-ヒドロキシ-4-フロロ体,4-フロロ-3-メトキシ体に強い殺線虫活性が認められた。これは3位の水酸基の存在が殺線虫活性に必要であることを示している.しかし,水酸基のない4-フロロ-3メトキシ体にも強い活性が見出されたことは興味深い.殺線虫活性の強い化合物についてはLD_<50>値も測定した.最も活性の強い,3-ヒドロキシ-4-フッ素化スチルベンでは10ppmの濃度で98%の死亡率を示し,そのLD_<50>値は3ppmであった。(2)生物試験として線虫の種類による伝播速度と感受性の差を検討した.アカマツ林内における線虫の分散能力と生きた枝の分散阻害効果に対する感受性は線虫のアイソレト間で異なることが分かった.
胎児胎盤系の胆汁酸動態における経胎盤排泄分子機構と破綻時における胎児毒性

本研究では胆汁中の成分である胆汁酸の組織透過性および血中濃度調節に関与するタンパク質である胆汁酸トランスポーターのうち胎盤に比較的特異的に発現するSlc10a3のラット胎盤内局所発現分布および胆汁酸輸送特性を一部解明した。胎児が正常に成長するためには胆汁中の成分である胆汁酸が胎児の血液中において適切な濃度に維持されることが重要であり、これらの成果は胎盤の機能不全と胎児成長との関係の解明に有益な情報となる。ラット胎盤における胆汁酸トランスポーターの発現を定量的RT-PCRにより測定したところ、Slc10a3,10a4,10a5,10a7が発現し、一方でSlc10aファミリーに属する他の胆汁酸トランスポーターの発現は少ないことが示された。血液-胎盤関門モデル合胞性栄養膜細胞TR-TBT細胞を用い、同様にSlc10aファミリーの発現を検討したところ胎盤と同様の発現プロファイルを示した。特にSlc10a3の発現は多く、これはヒトでの知見と対応しており、ラット胎盤はヒトでの胆汁酸動態モデルとして適当であると考えられた。Slc10a3の胎盤細胞における細胞内局在を解明するため、GFPで標識したSlc10a3を作製し、HEK293細胞およびTR-TBT細胞に遺伝子導入し、蛍光顕微鏡により観察した。Slc10a3は主に細胞内に局在し、一部は細胞膜にも存在することが示唆された。胎盤における胆汁酸の動態を明らかにするため、TR-TBT細胞における経細胞輸送により胎児-母体間の胆汁酸輸送の方向性を検討した。薬物には胎児血に多く含まれる[^3H]taurocholic acidタウロコール酸を用い、胎児血側薬液から母体血側溶液へ放射標識体薬物輸送、および逆方向の輸送実験を行ったが、Slc10ファミリーの特徴とされるNa依存性は観察されなかった。Slc10a3の胆汁酸輸送活性をXenopus oocyteを用いた遺伝子発現系にて検討したが、抱合型一次胆汁酸([^3H]taurocholic acid)および二次胆汁酸([^3H]lithocholic acid)の輸送活性を示さなかった。以上より、Slc10a3はラット胎盤においても発現いるが、基質認識性が狭く胆汁酸の中でも一部の胆汁酸の生理動態に関与するのではないかと考えられた。胎児性胆汁酸の組成の特殊性と方向性輸送の生理的必要性の観点から、胎盤における胆汁酸輸送機構として胎盤特異的発現を示す能動輸送型トランスポーターに着目して、胆汁酸の胎盤透過機構の解明を行った。能動輸送型胆汁酸トランスポーターファミリー(SLC10A)の中で、SLC10A3およびSLC10A7のラット胎盤におけるmRNA発現が高いことが示された。SLC10A3およびSLC10A7は現在のところタンパクとしての機能が未知である。このことは、胎盤は小腸および肝臓など腸管循環に関与する臓器とは異なる胆汁酸輸送を示す可能性がある。胆汁酸トランスポーター発現の妊娠時期特異性を定量的RT-PCR法により調べたところ。SLC10A3およびSLC10A7の胎盤発現は妊娠時期依存性は少ないことが示され、胎児の成長過程に依存しない機構により発現調節されると推定された。さらにSLC10A3に関しては胎盤でのタンパク発現を免疫染色法により検討した。SLC10A3は血液胎盤関門において、合胞体栄養膜層に発現するP-糖タンパクと類似する細胞層に発現することが示された。このことから、SLC10A3は血液胎盤関門の実態として重要な合胞体栄養層に発現することが示された。生理的胆汁酸として存在比率が多いタウロコール酸および、胎児血中にも存在する高細胞毒性型の2次性胆汁酸リトコール酸ついてラット胎盤取り込み輸送能を解析した。しかしながら、これらの胆汁酸における胎盤輸送SLC10Aファミリーが関与するとの知見は未だ得られていない。結論として、一部の能動輸送型胆汁酸トランスポーターファミリーの血液胎盤関門での発現がタンパクレベルで明らかになった一方で、多数の抱合代謝物が存在する胆汁酸において、基質選択性の観点からさらなる検討が必要である。
ペロブスカイト太陽電池耐久性要因の解明及び鉛フリー材料開発と応用に関する研究

近年急速に発展してきたペロブスカイト太陽電池は次世代太陽電池技術として期待されている。しかし、現段階では、デバイスの耐久性が悪く、また規制された鉛を使用するため、実用化には問題がある。本研究では高性能かつ耐久性に優れた太陽電池の開発を目的とし、カーボン電極ベースとした有機無機ペロブスカイト太陽電池を構築し、耐久性について検討した。更に3種類のビスマス鉛フリーペロブスカイトを設計し、合成を行い、デバイスへ応用した。研究成果として、20編の論文(国際共著18編)を発表し、国際会議で招待講演など12件を行った。得られた知見はペロブスカイト太陽電池の実用化に非常に有意義な成果であると考えられる。次世代太陽電池として期待されるペロブスカイト太陽電池は、近年急速に発展しているが、耐久性が悪く、規制された鉛を使用する為、実用化には問題がある。本研究では高性能かつ耐久性に優れた太陽電池の開発を目的とし、初年度は有機無機ペロブスカイト太陽電池を構築し、耐久性について評価し、カーボン電極ベースしたデバイスの耐久性が改善された要因を明らかにする為、平成27年度の研究計画通り、以下の研究を行った。1.有機無機複合ペロブスカイト薄膜太陽電池の構築:まず、スピンーコート法によりTiO2の緻密膜、多孔質膜及びペロブスカイト(CH3NH3PbI3)膜を作製した。またホール輸送層Spiroがあり、なし2種類のデバイスを作製し、積層電極の性質を調べた。2.光電変換デバイスのI-VとIPCE等の測定、性能について評価:上述の異なる4種類のデバイスの性能を比較した。デバイスの性能及びカーボン電極のホール収集や拡散などを評価した。3.耐久性に影響する要因の解明:無機有機Pbペロブスカイトは水と酸素及び光との化学反応が起こりやすい為、耐久性実験の条件は光を照射しながら、周囲の湿度を10ー80%の範囲で変化させ、空気中またはグローブボックス中での耐久性を調べた。空気中でHI及びH2の気体が生成されているかどうか、またI2の沈殿が形成されるかどうかを確認した。更に安定性を改善する為、ペロブスカイト層にカーボン層をカバーし、更にその上にPMMA高分子で再度保護し、耐久性が改善される状況を調べた。その後、カーボン層の水接触角度等を測定し、カーボン層の撥水性や耐久性への影響について検討する。またペロブスカイト層の組成及び構造の変化を調べ、耐久性に影響する要因を見出した。英語の論文は4本を発表した。これらの成果は太陽電池の大面積化及び実用化に向けて研究に非常に重要な成果であると考えられる。本研究課題の進捗状況については、予定通り順調に進んでいる。当初予期していない事等は起こっていないが、グローブボックスが無い状況の中得られたデバイスの効率は当初予期より少し低めであった。またペロブスカイト太陽電池の研究は著しく発展しているため、当初予期していた初年度の器具以外に装置及び消耗品などの購入が必要となり、昨年度後半に前倒し支払請求を行った。具体的に、以下の研究を行い、既に4本の論文を発表している。1.有機無機複合ペロブスカイト薄膜太陽電池の構築2.光電変換デバイスのI-VとIPCEなどを測定し、性能について評価3.耐久性に影響する要因の解明近年急速に発展してきたペロブスカイト太陽電池は、次世代太陽電池技術として期待されている。しかし、耐久性が悪く、また規制された鉛を使用するため、実用化には問題がある。本研究では高性能かつ耐久性に優れた太陽電池の開発を目的として、研究を行った。具体的に以下の研究を実施した。1)無機有機ハイブリッドペロブスカイト太陽電池の耐久性に影響する要因について検討した。2)耐久性が良いかつ無毒な鉛フリー無機ダブルペロブスカイトをデザインし、第一原理計算法による電子構造及びバンドギャップなどを計算した。またダブルペロブスカイト材料の組成及び構造の最適化を行った。3)第一原理の計算結果から3種類の鉛フリーペロブスカイトを選び、固相法及びゲル-ゾル法により合成を行った。得られた材料の結晶相及び配向性、粒子のサイズなどを評価した。またダブルペロブスカイトの組成及び微細構造は光学性能及び電気化学性能との関係を明らかにした。4)得られた材料を用いて、光電変換デバイスを構築した。デバイスの光電変換特性を調べ、電子寿命、拡散定数、過度電流・電圧応答などを測定し、詳細なメカニズムについて検討した。5)太陽電池の吸光層の作製については、異なる二種類の濃度のプリカーサーを順次導入することにより結晶成長速度を制御し、表面被覆性に優れた光吸収層を作製できることがわかった。これにより電荷の再結合が抑制され、太陽電池性能が改善されることを実証した。本研究の成果は高性能かつ耐久性に優れたデバイスの材料設計の指針を示した。研究成果として、5本の論文を国際誌にて発表し、また日本の国内学会及びアメリカ材料学会などの国際会議で招待講演または口頭講演を5件以上行った。H28年度に行った実験は予定していた実験計画以上に進展した。その理由は下記の通りである。そのため、ペロブスカイト太陽電池は現在多くの研究グループで盛んに行われており、日々新しい成果が挙げられている。

より優れたペロブスカイト太陽電池を生み出すには、多くの実験を行い、評価、開発を行わなければならない為、本研究室も多くの実験や評価、開発を行ったため、予定の計画より大幅に進んだ。さらにH29年の研究計画を前倒しで、以下の研究を行った。1.無機ビスマスダブルペロブスカイトの薄膜を作製し、微細構造及び性質について調べた。SEM、XRDなどによりペロブスカイト薄膜の微細構造について検討した。またこの鉛フリーペロブスカイトの製膜性及び導電性、半導体性質、電子と正孔の形成状態などについて考察した。2.得られたビスマスペロブスカイトを用いて、スピンーコートー方法により酸化チタンの緻密膜及び多孔質膜の上に、ペロブスカイト増感層を作製した。更に光吸収及び電荷分離を測定し、ペロブスカイトの光電荷の蓄積状態を評価した。最後にAu電極または独自に開発したカーボン電極を作製し、デバイスを構築した。I-VとIPCEより性能を評価したところ、作製したデバイスは優れた耐久性を有することがわかった。以上が今年度の進捗状況である。近年急速に発展してきたペロブスカイト太陽電池は次世代太陽電池技術として期待されている。しかし、耐久性が悪く、また規制された鉛を使用するため、実用化には問題がある。本研究では高性能かつ耐久性に優れた太陽電池の開発を目的とし、カーボン電極ベースとした有機無機ペロブスカイト太陽電池を構築し、耐久性について評価した。またデバイスの耐久性が改善された要因を明らかにした。本課題の研究では、当初の提案書の研究計画通りで研究を行った。1.有機無機複合ペロブスカイト薄膜太陽電池の構築:まず、スピンコート法により、TiO2緻密膜、TiO2多孔質膜及び有機・無機ハイブリッドペロブスカイト膜を作製した。その後、Au電極の代わりにカーボン電極を使用し、デバイスを構築した。2.光電変換デバイスの性能及び耐久性についての評価:無機有機Pbペロブスカイト層の上に、カーボン電極を使用することで、デバイスの耐久性を改善されることを実証した。耐久性を更に改善するため、ペロブスカイト層にカーボン層をカバーし、その上に疎水性高分子層を作製することで、耐久性がさらに大幅に改善されることがわかった。また耐久性に影響する要因を調べるために、一連の研究を行った。ペロブスカイトと水、酸素及び光との化学反応を考察し、また光を照射しながら、湿度を10ー80%の範囲で耐久性を調べ、耐久性に影響する要因を見出した。更に、効率を改善するために、ホール輸送層の添加効果にも調べた。今後、カーボン電極のホール収集力を改善し、更なるデバイスの高効率化が期待される。本課題の研究成果として、8編の論文(そのうち、国際共著論文5編)を発表し、国際会議で4件の招待講演及び口頭発表を行った。得られた知見はペロブスカイト太陽電池の実用化に非常に有意義な成果であると考えられる。しかし、現段階では、デバイスの耐久性が悪く、また規制された鉛を使用するため、実用化には問題がある。本研究では高性能かつ耐久性に優れた太陽電池の開発を目的とし、カーボン電極ベースとした有機無機ペロブスカイト太陽電池を構築し、耐久性について検討した。