hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
血管新生因子による血管病変増悪と修復に関する病態学的研究

1.動脈硬化モデルにおけるVEGF familyの動脈硬化進展に与える影響ヒトの動脈硬化と類似の粥状動脈硬化動物モデルであるApoE欠損マウスに対し、4週齢より0.25%コレステロール食を負荷することにより動脈硬化巣を促進させた。このマウスに対し、組み換えヒト蛋白VEGF-A(VEGF受容体1、2と結合)、VEGF-C(受容体2、3と結合)を2μg/kg連日3週間腹腔内投与することより、VEGF-A、VF、GF-Cにおいてコントロール群と比べ大動脈に動脈硬化が促進されることを病理組織学的に確認した(各p(0.01)。これらの動脈硬化促進効果はPIGF(受容体1のみに結合)、VEGF-C 156S(受容体3のみに結合)、>EGFK3中和抗体投与群では認められなかった。また近年、VEGFによる動脈硬化促進には血中の単球/マクロファージの動員や骨髄由来の内皮前駆細胞の動員が影響していることが示唆されており、本モデルにおいて、血中の内皮前駆細胞およびVEGF受容体1陽性単球、VEGF受容体3陽性単球が増加するかフローサイトメトリーを用い測定した。末梢血中の内皮前駆細胞は、コントロール群で0.022%±0.009%であり、各VEGF投与により有意な上昇は認めなかった。末梢血中の>EGF受容体陽性単球に関しては、VEGF-A投与により増加を認めたが(VEGFRI陽性単球1.722%±0.504%)、単球全体の増加には有意差を認めなかった。このことより、低容量のVEGFの持続投与は、単球や内皮前駆細胞の動員を介さず、VEGF受容体2が発現している血管壁に直接的に作用していることが示唆された。その為、培養ヒト大動脈内皮細胞を用い、VEGFにより各種接着分子の発現が増強するかを検討した。VEGF-A50ng/mlを培養ヒト大動脈内皮細胞に投与したところ、6時間後の各接着分子(ICAMI、VCAMI、E-selectin、MCPI)のmRNAの発現の亢進を認めた。VEGF-C投与にても同様の結果が得られた。このことから、VECFは大動脈血管内皮細胞のVEGF受容体2を介して、接着分子の発現を増強することにより血中の単球の血管壁への接着を促進し動脈硬化の促進に影響することが解明された。このマウスに対し、組み換えヒト蛋白VEGF-A(VEGF受容体1,2と結合)、VEGF-C(受容体2,3と結合)を2μg/kg連日3週商腹腔内投与することより、VEGF-A、VEGF-C群においてコントロール群と比べ大動脈に動脈硬化が促進されることを病理組織学的に確認した(各p<0.01)。これらの動脈硬化促進効果はPlGF(受容体1のみに結合)、VEGF-C156S(受容体3のみに結合)、VEGFR3中和抗体投与群では認められなかった。末梢血中のVEGF受容体陽性単球に関しては、VEGF-A投与により増加を認めたが(VEGFR1陽性単球1.722%±0.504%)、単球全体の増加には有意差を認めなかった。VEGF-A50ng/mlを培養ヒト大動脈内皮細胞に投与したところ、6時間後の各接着分子(ICAM1、VCAM1、E-selectin、MCP1)のmRNAの発現の亢進を認めた。このことから、VEGFは大動脈血管内皮細胞のVEGF受容体2を介して、接着分子の発現を増強することにより血中の単球の血管壁への接着を促進し動脈硬化の促進に影響することが解明された。

これらの動脈硬化促進効果はPIGF(受容体1のみに結合)、VEGF-C 156S(受容体3のみに結合)、>EGFK3中和抗体投与群では認められなかった。また近年、VEGFによる動脈硬化促進には血中の単球/マクロファージの動員や骨髄由来の内皮前駆細胞の動員が影響していることが示唆されており、本モデルにおいて、血中の内皮前駆細胞およびVEGF受容体1陽性単球、VEGF受容体3陽性単球が増加するかフローサイトメトリーを用い測定した。末梢血中の内皮前駆細胞は、コントロール群で0.022%±0.009%であり、各VEGF投与により有意な上昇は認めなかった。末梢血中の>EGF受容体陽性単球に関しては、VEGF-A投与により増加を認めたが(VEGFRI陽性単球1.722%±0.504%)、単球全体の増加には有意差を認めなかった。このことより、低容量のVEGFの持続投与は、単球や内皮前駆細胞の動員を介さず、VEGF受容体2が発現している血管壁に直接的に作用していることが示唆された。その為、培養ヒト大動脈内皮細胞を用い、VEGFにより各種接着分子の発現が増強するかを検討した。VEGF-A50ng/mlを培養ヒト大動脈内皮細胞に投与したところ、6時間後の各接着分子(ICAMI、VCAMI、E-selectin、MCPI)のmRNAの発現の亢進を認めた。VEGF-C投与にても同様の結果が得られた。このことから、VECFは大動脈血管内皮細胞のVEGF受容体2を介して、接着分子の発現を増強することにより血中の単球の血管壁への接着を促進し動脈硬化の促進に影響することが解明された。
プロファイルによる並列プログラミングの支援技術

本年度は、プロファイル結果に基づいて並列化をおこなうFortranコンパイラを完成させ、実際の効果を並列計算機CP-PACSを用いた実験によって確かめた。このコンパイラは、まず、入力されたFortranプログラムにノード間通信のログを出力するコードを埋め込んだものを出力する。これを実行することで、プログラムが実際にどのようなノード間通信を必要とするかを計算する。プログラム全体を実行すると、膨大な処理時間がかかってしまうが、本コンパイラが最初に出力するプログラムは、プログラマが指定した部分だけを実行するので、プログラムの実行時間を実用的な範囲に抑えることができる。本コンパイラが想定する主要なアプリケーションは、計算科学のための数値シュミレーションであるので、プログラムは通常巨大なループ構造をしている。ループ1回分の計算は、ある瞬間の状態の計算であり、これを何回も繰り返すことで、時間の経過にそったシュミレーションをおこなう。プログラマは、このループ1回分の範囲を明示的に指定することで、コンパイラにノード間通信のログをとるために実行すべき範囲を指定する。このため、本コンパイラは、ループの繰り返し毎に通信のパターンが変わってしまうようなプログラムは処理できない。逆に、このような制限があるため、ノード間通信のログをとるための実行には、高価な並列計算機ではなく、通常の1プロセッサのPCを使うことができる。こうして得られたノード間通信のログを用い、本コンパイラは、2048ノードの並列計算機CP-PACS用に、元の入力Fortranプログラムをコンパイルする。CP-PACSは、ノード間通信を高速化するためのハードウェアを持っているので、このハードウェアの機能を最大限に引き出すようにコンパイルをおこなう。いくつかのベンチマークを使って実験した結果、商用の自動並列化コンパイラに比べて有意な実行速度の向上を観察することができた。本年度は、プロファイル結果に基づいて並列化をおこなうFortranコンパイラの試作をおこなった。このコンパイラは、入力されたFortranプログラムから仮実行用プログラムを生成し、プロファイルを得るためにそのプログラムを実際に実行する。そしてその結果にもとづいて元のFortranプログラムをコンパイルし自動並列化する。この処理系は実際にPCクラスタの上で動作するようになり、次年度の研究に必要なデータを収拾することができた。次年度には、この試作コンパイラを改良して、我々のアイデアの有効性を示すような結果を得られるように務める。さらに関連研究の調査もおこない、我々のアイデアはinspector-executorとして知られる自動並列化方式の改良型と位置付けられることがわかった。通常のinspector-executor方式では、実行時にinspectorと呼ばれる処理がおこなわれるが、我々の方式ではinspectorはコンパイル時の仮実行処理の一部としておこなわれる。我々のコンパイラは、inspectorの処理結果を利用してコンパイルすることができるので、高度に最適化されたコードを生成することができると予想される。通常の方式では、inspector処理の結果得られた情報をもとにコンパイルされたコードを変更することはできないので、我々の方式のような最適化は非常に困難であると考えられる。
「超伝導応用の基礎」

本研究では「超伝導応用の基礎」をテ-マとして超伝導技術を基盤とした「強磁場の発生とその応用」について調査・研究が行われた。また平成4年度発足・科学研究費重点領域研究「強磁場理工学」(申請代表者:平林洋美、高エネルギ-研)を申請する事を前提に、研究の組織化、及び予備調査を行った。具体的には、第一回「超伝導の応用の基礎に関する研究会」平成2年11月「超伝導電磁石のスケ-リングに関するワ-クショップ」平成3年1月第二回「超伝導の応用の基礎に関する研究会」平成3年2月を開催し、各関連分野の専門の研究者に広く参加を求め、広範な角度から、研究計画の整理、研究協力推進体制について検討を積み重ねた。特に超伝導技術を用いた強磁場発生の基礎的研究では、超伝導線材安定化の理学的考察、超伝導新素材の探索について、重点的に検討が深められた。強磁場発生の基礎工学的な研究では、超伝導電磁石の設計におけるスケ-リング則適用の可能性について、特に調査・検討が深められた。これらの研究会、ワ-クショップを通して、重点領域研究「強磁場理工学」申請への具体的研究課題が、高電流密度物性、強磁場新線材、超伝導電磁石工学、複合電磁石工学、構造材料工学、強磁場生物科学、に集約され、研究者の組織化が計られた。また具体的な研究の目標として、「20テスラを越す定常磁場の発生」が議論され、今後重点領域研究で推進されるべきであるとの結論を得た。以上を基に、平成4年度発足重点領域研究として、「強磁場理工学」が申請された。
低酸素換気抑制における延髄孤束核GABAの測定とその役割

持続的低酸素状態では換気反応は2相性の反応を呈することが知られている。第1相の換気増加に関しては、延髄孤束核中のグルタミン酸の増加が重要な役割をはたすことを我々は以前報告した(Mizusawa et.al.,J.Physiol.478,55-65,1994)。第2相の換気減少は低酸素換気抑制といわれ、主に神経伝達・調節物質の変化によっておこると考えられている。本研究では、この低酸素換気抑制に関して、延髄孤束核での抑制性神経調節機構の関与を明らかにするため、持続的低酸素下での同部におけるGABA放出の経過を測定し、また種々のGABA作動薬および拮抗薬をマイクロインジェクションし、換気反応に与える影響を検討することを目的とした。1)低酸素曝露時の延髄孤束核におけるGABAの反応無麻酔、無拘束のラットを10%O_2に急性暴露し、in vino microdialysisi法により延髄孤束核でのGABA濃度を測定した。低酸素負荷015分では、GABAの有意な増加は見れなかったが、3045分では、負荷前に比べ約2倍に増加していた。2)GABA作動薬.拮抗薬のマイクロインジェクション10%O_2負荷後、低酸素換気抑制が生じている40分の時点で、GABA-A受容体拮抗薬の(-)-bicuculline methiodide、GABA-B受容体拮抗薬の2-OH-saclofen、CGP-35348の延髄孤束核にマイクロインジェクションした。これらにより分時換気量はbicucullineで218mLから292mLへ、saclofenで203mLから269mLへ、CGP-35348で201mLから282mLへと有意に増加した。室内気下でGABA-A受容体作動薬のmuscimol、GABA-B受容体作動薬のbaclofenをマイクロインジェクションし、10%O_2に暴露すると、低酸素負荷による最大換気量の変化は対照群で226mLに対し、muscimolで127mL,baclofenで142mLといずれも有意に減少させた。これらより延髄孤束核でGABAは換気抑制的に作用しており、低酸素換気抑制にGABA-A,GABA-Bergicなメカニズムが関与していることが示唆された。持続的低酸素状態では換気反応は第一相の急性期には増加し、その後の第二相では緩徐に減少するという二相性の反応がおこることが知られている。第一相の換気増加に関しては、延髄孤束核中のグルタミン酸の増加が重要な役割を果たしていることが知られている。第二相の換気減少は低酸素換気抑制といわれ、主に神経伝達、調節物質の変化によって起こると考えられているが、その詳細は以前として不明である。本研究では、この低酸素換気抑制に関して、延髄孤束核での抑制性神経調節機構の関与を明らかにするため、持続的低酸素負荷下での同部におけるGABA放出の経過を測定し、またGABA受容体作動薬および拮抗薬を延髄孤束核にマイクロインジェクションし、換気反応に与える影響を検討することを目的とした。1)低酸素曝露時の延髄孤束核におけるGABAの反応無麻酔、無拘束ラットを10%O_2に60分間急性暴露し、脳マイクロダイアリシス法により延髄孤束核で15分ごとに透析液を回収した。得られた回収液中のGABAを定量したところ、低酸素負荷3045分の分画で液中のGABAは低酸素負荷前の215%増加していた。2) GABA拮抗薬のマイクロインジェクション10%O_2負荷後、低酸素換気抑制が生じている40分の時点で、GABA-A受容体拮抗薬である(-)-ビククリンメチオダイドを延髄孤束核に10pmolマイクロインジェクションした。これにより分時換気量は218ml/minから292ml/minに上昇した。また低酸素負荷前に同部にGABA-A受容体作動薬であるムシモールを150pmolマイクロインジェクションすると、低酸素負荷時の最大換気量は380ml/minから266ml/minへ低下した。これらの結果から、延髄孤束核において低酸素換気抑制にGABAergicなメカニズムが関与していることが示唆された。

2)GABA作動薬.拮抗薬のマイクロインジェクション10%O_2負荷後、低酸素換気抑制が生じている40分の時点で、GABA-A受容体拮抗薬の(-)-bicuculline methiodide、GABA-B受容体拮抗薬の2-OH-saclofen、CGP-35348の延髄孤束核にマイクロインジェクションした。これらにより分時換気量はbicucullineで218mLから292mLへ、saclofenで203mLから269mLへ、CGP-35348で201mLから282mLへと有意に増加した。室内気下でGABA-A受容体作動薬のmuscimol、GABA-B受容体作動薬のbaclofenをマイクロインジェクションし、10%O_2に暴露すると、低酸素負荷による最大換気量の変化は対照群で226mLに対し、muscimolで127mL,baclofenで142mLといずれも有意に減少させた。これらより延髄孤束核でGABAは換気抑制的に作用しており、低酸素換気抑制にGABA-A,GABA-Bergicなメカニズムが関与していることが示唆された。
接着機能性モノマーの分子論的および熱力学的解析

本研究の目的は、接着のために機能性モノマーにより表面改質された表面の表面自由エネルギーや機能性モノマー分子の溶解性パラメーターと接着強さとの関係を、ならびにアパタイトカラムを用いた接着機能性モノマーのアフィニテイークロマトグラフィーにより歯質とモノマーとの相互作用を分子論的ならびに熱力学的に解析することであり、次の結果を得た。(1)セラミックスの接着プライマーであるシランカップリング剤に親水性の3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランと疎水性のポリフルオロアルキルトリエトキシシランとを混合し用いると、一定の混合割合において、高い接着強さと耐水耐久性を示した。(2)その接着強さとそれら処理表面の表面自由エネルギーとの間には相関性があった。(3)混合シランならびに接着剤のメタクリル酸系レジンの溶解性パラメーターの値では、処理層分子と接着剤の溶解性パラメーターの数値が近いものほど、高い処理効果を示した。しかしながら、溶解性パラメーターだけが要因ではなかった。(4)HPLCにより得られた各種機能性モノマーの保持時間とそれらモノマーの溶解性バラメーターとの間には、直線的関係が認められ、溶解性パラメーターは分子の極性を表す指標として有効であった。(5)Feイオン処理した牛象牙質をカラムとしたアフィニティークロマトグラフィーでは、各種機能性モノマーのクロマトグラムは、未処理カラムに比べ、保持時間が長く、ブロードなピークを与えた。(6)各種機能性モノマーおよびリン酸基を多数もつ化合物を電位差滴定し、それら化合物とカルシウムイオンの相互作用を検討した。4-メタクリロイロキシエチルトリメリット酸、ポリリン酸、そして、ニトロトリス(メチレンホスホニック酸)がカルシウムイオンと強い相互作用を示すことが分かった。審美性および歯牙保存の要求から歯質や陶材に対する接着機能性モノマーの開発が広く行われ、同時に歯質の表面改質に関する研究が多数行われている。それら機能性モノマーと歯質との接着性の評価法としては、これまで接着強さによる力学的評価が主体であった。研究者らは接着機構の解明および機能性モノマーの分子設計などには、歯質表面に対する分子論的ならびに熱力学的解析に基づくアプローチが必要と考えた。そこでアパタイトカラムを用いた接着機能性モノマーのアフィニテイークロマトグラフィー分析による分子の極性力相互作用(疎水性・親水性のバランス)を解析し、歯質に対する機能性モノマーの動的接触角と表面自由エネルギー、そして、機能性モノマー分子の溶解性パラメーターの相互の関係を検討することを目的とした。研究者らは、セラミックスの接着プライマーであるシランカップリング剤の研究において、親水性である3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランと高疎水性のポリフルオロアルキルトリエトキシシランとを混合し、接着プライマーとして用いると、一定の混合割合において、高い接着強さと高い耐水耐久性を示すことを見出した。そして、接着強さと処理表面の表面自由エネルギーとの間に相関性があることを認めた。各シランおよびに混合系のシランならびに接着剤であるポリメチルメタクリレートの溶解性パラメーターの値を算出し解析した。処理層と接着剤との溶解性パラメーターの数値が近いものほど、高い処理効果を示した。しかしながら、溶解性パラメーターだけが要因ではない場合もあった。なお、溶解性パラメーターの算出にあたっては、smallの定数を用い算出してきたが、より精度の高い定数として最近報告された沖津の値を用いた。機能性モノマー処理面における表面自由エネルギーや機能性モノマー分子の溶解性パラメーターと接着強さとの相互の関係、さらに、アパタイトカラムを用いた接着機能性モノマーのアフィニティークロマトグラフィーと溶解性パラメーターとの関連を検討することを目的とした。

研究者らは、セラミックスの接着プライマーであるシランカップリング剤の研究において、親水性である3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシランと高疎水性のポリフルオロアルキルトリエトキシシランとを混合し、接着プライマーとして用いると、一定の混合割合において、高い接着強さと高い耐水耐久性を示すことを見出した。そして、接着強さと処理表面の表面自由エネルギーとの間に相関性があることを認めた。各シランおよびに混合系のシランならびに接着剤であるメタクリル酸誘導体の溶解性パラメーターの値を算出し解析した。処理層と接着剤との溶解性パラメーターの数値が近いものほど、高い処理効果を示した。しかしながら、溶解性パラメーターだけが要因ではなかった。また、メタクリル酸のn-アルキルエステルの同族化合物の溶解性パラメーターの値は、それら化合物の炭素数との間で相関性が認められたが、他の化合物ではあまり良い相関性は見出せなかった。一方、エステル位にアルキル基、ヒドロキシアルキル基、そしてベンジル基など様々な官能基をもつ種々のメタクリル酸誘導体の溶解性パラメーターは、それら化合物の高速液体クロマトグラフィー(HPLC)から得られたの保持時間に対し高い相関性が認められた。ただし、側鎖をもつ化合物には相関性がなかった。また、HPLCの高分離を得るための溶媒の選択に溶媒の溶解性パラメーターの値は有効であった。
炭／酸化混合チタン膜によるチタン合金の高機能化と表面ナノ構造の創製

本研究ではドライプロセス表面改質法であるUBMスパッタリングとウェットプロセス表面改質法であるアノード酸化を複合化させてTiC膜に酸素を混合させた「TiO/TiO2混合膜」を創製し、TiCの高い硬度や優れた耐摩耗性および潤滑性と、TiO2の光触媒性の両者の特性が最適に発現する皮膜を開発する。また、得られた皮膜をナノメートルオーダーで表面凹凸微細構造化し、生体適合性にも優れる高機能化膜を創製する。
極渦境界領域の小規模波動擾乱の力学と物質輸送混合過程への影響

今年度は、主に以下の4つの課題について研究を行った。中緯度対流圏界面近傍に局在する水平波長2000km程度の小規模擾乱は、総観規模低気圧発達の前駆体、および強い風雪を伴うジェット気流上の風速極大(ジェットストリーク)の生成源として注目されている。これまでは上記小規模擾乱の水平構造のみが注目されてきたが、本研究ではその鉛直構造を運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの比という観点から調べた。その結果、この擾乱は大きな渦位勾配を持つ対流圏界面に捕捉された波動が、対流圏界面が有限な幅を持つ効果と非地衡風成分の影響によって変形を受けたものとして解釈できることがわかった。第43次南極観測越冬隊が南極昭和基地で行ったラジオゾンデ集中観測のデータを解析したところ、冬季成層圏極渦内に周期12時間程度の短周期擾乱が検出された。欧州中長期予報センターの客観解析データを用いた解析の結果、この短周期擾乱は2000km程度の水平波長を持ち、渦位勾配の逆転する順圧的に不安定な領域を背景風速と等しい速度で伝播する中立波的な性質を持つことがわかった。大気中の物質輸送について調べるため、粒跡線解析モデルの開発・改良を行った。粒跡線解析とは、大気中に仮想的に置かれた粒子をその場所の3次元(または2次元)風速を用いて時間と共に移流させ、その粒子の起源、および行く末を調べる手法である。現在、上記粒跡線モデルのオンライン化作業を進めている。波動と平均流の相互作用に着目した従来の変形オイラー平均に代わり、保存過程と非保存過程を陽に分離する改良ラグランジュ平均の手法を極渦の時間発展に適用した。その結果、放射に伴う非断熱過程が極渦の不可逆な時間発展に大きく寄与していることがわかった。今年度は、冬季成層圏極渦境界領域に卓越する水平波長2000km程度の中間規模擾乱について、その特徴と伝播・増幅メカニズムを調べ、成果を論文として発表した。まず、欧州中期予報センター(ECMWF)の15年再解析データ(ERA15)を用いて上記中間規模擾乱の季節・緯度依存性等を調べたところ、渦位勾配が極大となる冬季成層圏極渦境界領域に卓越し、背景風に対して西向きの固有位相速度を持つことがわかった。これらの性質から、上記中間規模擾乱は極渦境界領域の渦位勾配の極大に捕捉されたロスピー波であると考えられる。以上の成果はアメリカ地球物理学会誌(Journal of Geophysical Research)に掲載済である。次に、同程度の波長を持ち対流圏界面付近に卓越する中間規模東進波と上記中間規模擾乱との比較を行った。その結果、対流圏界面付近の中間規模東進波が変形半径よりもスケールの大きいロスビー長波的な性質を持つのに対し、極渦境界領域の中間規模擾乱は変形半径よりもスケールの小さいロスビー短波的な性質を持つことがわかった。また、両者の傾圧的相互作用によって中間規模東進波から中間規模擾乱への波動活動度輸送が起こり、中間規模擾乱の増幅に寄与していることが示された。以上の成果はアメリカ気象学会誌(Journal or the Atmospheric Sciences)に投稿中である。さらに、第43次南極観測越冬隊が南極昭和基地で行ったラジオゾンデ集中観測データを解析したところ、冬季成層圏極渦内に周期12時間程度の短周期擾乱が検出された。客観解析データを用いた解析から、この短周期擾乱は2000km程度の水平波長を持つ擾乱であることが示されたが、極渦境界領域の渦位勾配の極大に捕捉された中間規模擾乱とは異なり、渦位勾配の逆転する領域に卓越する中立波的な性質を持つことがわかった。以上の成果はアメリカ地球物理学会誌に投稿準備中である。今年度は、主に以下の三つの課題について研究を行った。以上の成果はアメリカ気象学会誌(Journal of the Atmospheric Sciences)に投稿準備中である。現在、そのような不安定領域で中立波が卓越した原因を調べる解析を行っている。

現在、上記流跡線解析モデルの概要と性能を記した論文を極域気象・雪氷学術誌(Polar Meteorology and Glaciology)に投稿中である。今年度は、主に以下の4つの課題について研究を行った。中緯度対流圏界面近傍に局在する水平波長2000km程度の小規模擾乱は、総観規模低気圧発達の前駆体、および強い風雪を伴うジェット気流上の風速極大(ジェットストリーク)の生成源として注目されている。これまでは上記小規模擾乱の水平構造のみが注目されてきたが、本研究ではその鉛直構造を運動エネルギーとポテンシャルエネルギーの比という観点から調べた。その結果、この擾乱は大きな渦位勾配を持つ対流圏界面に捕捉された波動が、対流圏界面が有限な幅を持つ効果と非地衡風成分の影響によって変形を受けたものとして解釈できることがわかった。第43次南極観測越冬隊が南極昭和基地で行ったラジオゾンデ集中観測のデータを解析したところ、冬季成層圏極渦内に周期12時間程度の短周期擾乱が検出された。欧州中長期予報センターの客観解析データを用いた解析の結果、この短周期擾乱は2000km程度の水平波長を持ち、渦位勾配の逆転する順圧的に不安定な領域を背景風速と等しい速度で伝播する中立波的な性質を持つことがわかった。大気中の物質輸送について調べるため、粒跡線解析モデルの開発・改良を行った。粒跡線解析とは、大気中に仮想的に置かれた粒子をその場所の3次元(または2次元)風速を用いて時間と共に移流させ、その粒子の起源、および行く末を調べる手法である。現在、上記粒跡線モデルのオンライン化作業を進めている。波動と平均流の相互作用に着目した従来の変形オイラー平均に代わり、保存過程と非保存過程を陽に分離する改良ラグランジュ平均の手法を極渦の時間発展に適用した。その結果、放射に伴う非断熱過程が極渦の不可逆な時間発展に大きく寄与していることがわかった。
ヴィクトリア朝文芸における〈信仰活性〉の意味

ヴィクトリア朝期のイギリスにおいては、急速に蔓延していった功利主義的、合理主義的な価値観の影響を強く受け、社会全体が世俗化する方向に大きく流れたが、それに抗するかのように、失われつつあった価値や秩序を回復するための試みが、各方面において社会啓発運動として興ってきた。キリスト教信仰においても同じように、〈信仰活性〉と呼ぶことができる動きが起こり、当時の社会や文化の諸相に実際的な影響を及ぼすようになった。本研究では、19世紀のイギリス文芸と〈キリスト教信仰〉の関係に注目し、ヴィクトリア朝期イギリスにおける〈信仰活性〉の諸展開が同時代の文芸創作活動に与えた影響を明らかにした。本研究は、ヴィクトリア朝時代のイギリスで興った信仰活性の動きについて、小説を中心とする文学と、絵画と建築を中心とする芸術の両面から分析を行い、「信仰」の問題がヴィクトリア朝期の人びとによってどのように捉えられていたのかという点について理解を深めることを目的としている。今年度は、特にイギリスの小説家・詩人であるトマス・ハーディに焦点を当てた。ハーディは、作家としての活動を展開する以前に建築家として教会修復の仕事に携わっていた。その経歴に着目し、教会建築の専門知識を兼ね備えた作家として捉え直すことで、ハーディの文学と芸術における諸活動に、本研究のテーマであるヴィクトリア朝期のイギリス文芸における信仰活性の流れの影響を読み解くことを試みた。具体的には、日本ハーディ協会第56回大会のシンポジウムにおいて、研究代表者(向井秀忠)、研究分担者(近藤存志)ともに発表を行った。このシンポジウムでは、小説史と建築史の両観点からハーディの後期の作品における主題としての「信仰活性」について論じた。研究分担者は、ハーディの同時代の建築家との交友関係に注目することでハーディ自身をキリスト教信仰に基づいて中世復興を志向したゴシック・リヴァイヴァリストとして位置づけ、そのうえで、ハーディが不可知論の立場から理性を重んじつつも、生涯を通してキリスト教信仰を失わなかったことを建築に関連する彼の言説を手掛かりに論じた。研究代表者は、ヴィクトリア朝時代に科学的発想から宗教的な懐疑心が深まれば深まるほど逆説的に信仰を真摯に希求する傾向が強まったことを指摘し、これまで一般的にキリスト教信仰に対する批判と解釈されてきた作品内の記述が、実際には当時の形骸化したイングランド国教会の体制に対する批判姿勢の表明として書かれていると論じた。本シンポジウムにおける成果は、さらに議論を深め、1冊の研究書にまとめる予定にしている。本研究の課題は、近代社会には失われていた〈キリスト教信仰〉における「秩序」を再興させようとする風潮が生まれた展開について、それぞれ文学と芸術を専門とする立場から検討するものである。平成24年度においては、〈信仰活性〉についての考察の第一歩として、「主題としての〈信仰〉」というテーマを設定した。ヴィクトリア朝期には、ウォード夫人のRobert Elsmereのような英国教会からカトリックへの改宗をテーマとした小説が数多く発表されたほか、ジョン・ヘンリー・ニューマンに代表される信仰生活を記した自伝的著述物が相次いで発表されるなど、この時代には〈信仰〉が文学的著作のテーマとなっていたからである。また、絵画においても、ウィリアム・ダイスやエドワード・バーン=ジョーンズらの画家たちによって、キリスト教信仰を本質的主題とする絵画作品がいくつも描かれ、建築の分野においても、A・W・N・ピュージンやG・E・ストリートらの建築家たちが自らのキリスト教信仰を文章によって表明した。このように、ヴィクトリア朝期の文化人の多くが近代社会に対して共通して抱いていた〈不安感〉と、それをキリスト教信仰によって解消しようとする意志とに源を発する動向に着目しながら、この時代に生み出されたキリスト教信仰を主題とした諸作品を通してヴィクトリア朝期特有の芸術文化における〈信仰〉の表現を考察した。本研究は、ヴィクトリア朝期のイギリスにおいて顕著になった信仰活性の動向について、文学(小説)と芸術(絵画及び建築)の両方の側面から、当時の人びとにどのような影響を与えていたのかについて考察するものである。今年度は、文学において信仰活性の問題がどのように扱われているかについては、小説を中心に、19世紀初期の摂政期からヴィクトリア朝にかけての動向と、ヴィクトリア朝から20世紀にかけての動向について特に注目して分析した。芸術からは、近代のイギリスの芸術文化において、どのように信仰活性の動きが現れているかについての考察を行った。具体的には、研究代表者(向井秀忠)は、日本オースティン協会第8回大会において、オースティンの作品の中でも特に宗教的要素の強いとされる『マンスフィールド・パーク』について、後に南米の作家がこの作品をどのように作品のモチーフに使ったのかを分析することで、逆転写的にオースティンの時代の信仰活性の動きを探る研究発表を行った。また、日本キリスト教文学会第428回月例研究会においては、20世紀のアントニア・ホワイトがどのように信仰の問題を小説に取り込んでいるのかを分析した研究発表を行った。研究分担者(近藤存志)は、東北学院大学キリスト教文化研究所主催の第55回学術講演会に招待され、イギリスの近代における芸術活動において、キリスト教が主題としてどのように扱われているのかについて講演を行った。この講演の原稿は、本年6月に発行予定の『東北学院大学キリスト教文化研究所紀要』に所収予定である。本研究は、イギリスのヴィクトリア時代において顕著になった「信仰活性」の動向について、主に小説を中心とする文学と絵画および建築を中心とする芸術の双方向から、これらの活動が社会に対して与えていた影響について考察するものである。今年度は、文学における「信仰活性」の動きについては、小説において「宣教(ミッション)」がどのように描かれているのかを中心に、19世紀のイギリスにおける動向について特に注目して調査・分析を行った。

また、芸術においては、近代イギリスの芸術文化において、どのように「信仰活性」の動きが現れているのかについての考察を行った。具体的には、研究代表者(向井秀忠)は、個人的な研究会においてシャーロット・ブロンテの『ジェイン・エア』で描かれるセント・ジョン・リヴァーズの人物像と、彼の言動が表象する当時の宣教活動の意味合いについて報告し、そのときの議論を元に論文にまとめ、その成果として、2016年7月刊行予定の研究書『帝国と文化(仮)』に寄稿した。研究分担者(近藤存志)は、トマス・ハーディの『日陰者ジュード』おける建築描写が、当時の様式論争を通して「信仰活性」の動きを表象していることを指摘し、北米ヴィクトリア研究学会(NAVSA)において研究発表を行った後、これを元に論文にまとめた。ヴィクトリア朝期のイギリスにおいては、急速に蔓延していった功利主義的、合理主義的な価値観の影響を強く受け、社会全体が世俗化する方向に大きく流れたが、それに抗するかのように、失われつつあった価値や秩序を回復するための試みが、各方面において社会啓発運動として興ってきた。キリスト教信仰においても同じように、〈信仰活性〉と呼ぶことができる動きが起こり、当時の社会や文化の諸相に実際的な影響を及ぼすようになった。本研究では、19世紀のイギリス文芸と〈キリスト教信仰〉の関係に注目し、ヴィクトリア朝期イギリスにおける〈信仰活性〉の諸展開が同時代の文芸創作活動に与えた影響を明らかにした。本研究課題は、おおむね順調に進んでいると考えている。研究代表者は、初年度には資料収集と並行して、オックスフォード運動の中心を担ったジョン・ヘンリー・ニューマンについての論文を執筆した。二年目には、資料収集と並行して、日本英文学会第85回大会のシンポジウムにおいて、ジェイン・オースティンの諸作品に見られる信仰の世俗化の傾向を『マンスフィールド・パーク』を中心に分析し、それが反動的にヴィクトリア朝の信仰活性に結びついていくことを実証した。また、研究分担者とともに日本ハーディ協会第56回大会におけるシンポジウムにおいては、作家及び建築家としての活動を丁寧に追うことで、無神論者として結論付けられることが多いハーディが実は極めてキリスト教信仰にこだわり続けたことを実証し、これまでにあまり注目されてこなかった一面を論じることで、新しいハーディ像を提言することができた。三年目には、資料収集と並行して、ヴィクトリア朝の前後の時代において、小説がどのように信仰活性の問題を扱っていたかについて考察することで、ヴィクトリア朝の時代の動きを立体化することができた。また、研究分担者は、芸術活動において総括的にまとめることで、ヴィクトリア朝のみならず、近代イギリスにおける芸術文化の信仰をめぐる動向について改めて考察することができた。このように、本課題の研究を通して、順調に、イギリスのヴィクトリア朝期の信仰活性の動きの一端を掘り起こすことができてきたと考えている。
非平衡系における操作的統計力学の構築

孤立量子多体系における非平衡状態について、統計力学の基礎付けの観点から一連の研究を行った。まず、初期状態が熱平衡であり、時間依存する外場によって駆動される非平衡過程について、仕事の分布関数を一つの典型的純粋状態から計算することで熱平衡アンサンブルに基づく計算を再現できることを数値的・理論的に示した。続いて、メゾ系の輸送現象に関し、局所平衡にある複数の熱浴を接合する場合の非平衡定常状態について、これを表す典型的な純粋状態を散乱理論に基づいて構成した。また、初期に熱平衡にある系を外場で駆動した場合に、どれ位平衡状態からずれるか散逸仕事と外場を用いて表せる独立に計算可能な熱力学的な下限を導出した。本年度は、非平衡統計力学の構築を目指して、孤立量子系における典型的純粋状態が内包する熱的な性質に関連した研究を行った。一連の研究によって、孤立量子系の熱的性質を非平衡過程に適用することが可能になり、非平衡統計力学と量子情報・冷却原子気体をはじめとする他分野との関連についての理解も進みつつある。先行研究において、一個の純粋状態は確率概念であり、少数個の物理量に限定することで熱平衡アンサンブルとわずかな相対誤差を除いて同じ期待値を与えることが知られている。熱平衡状態では、局所物理量の和を扱うことが多いので、物理量の限定は実際上問題になることは少ない。一方、非平衡過程では、物理量の高次揺らぎが重要な役割を果たすと考えられる。そこで本研究では、熱平衡状態から出発する非平衡過程一般について、エントロピー生成をはじめとする物理量の分布関数も単一の純粋状態から再現できることを理論的に考察し、数値的検証を行った。理論的解析は、分布関数がヒルベルト空間の次元と同数の線形独立な物理量の情報を含んでいることに基づいている。また、相互作用する2つの熱浴系について、非平衡定常状態を表現するほぼすべての純粋状態を散乱理論に基づいて構成した。具体例としてメゾ系における電子輸送を扱い、非平衡アンサンブルによるカレントの期待値を2次摂動で再現した。これらは、粒子数カレントや近年重要視されている微小系において稀に起こる大きな非平衡揺らぎまで含めて、単一サンプルによって解析できる可能性を示している。本年度は、操作的観点から量子多体系における非平衡状態の特徴付けを行った。孤立量子系において、熱平衡は典型的な純粋状態が共有するマクロな性質と考えられる。つまり、ヒルベルト空間上で熱平衡とみなせる状態は、ハール測度で測ると圧倒的に多い。一方、非平衡状態は少ないが、外場をかけることで容易に実現できる。この二面性の理解の第一歩として、初期カノニカル状態にある部分系を外場で駆動する場合について、実際の状態が外部パラメータを適切に指定したカノニカル状態からどれ位ずれているか、ヒルベルトーシュミット距離の下限を散逸仕事や外場の強さ等を用いて操作的に表現した。これは、従来の非平衡アンサンブルや線形応答と違って非摂動的な計算である(Takaaki Monnai, J. Phys. Soc. Jpn.,85 044003 (2016))。当初予定していたテーマについて研究を進め、論文の公刊、国際会議における講演等の成果発表を行っただけでなく、早稲田大の湯浅一哉教授や大阪市立大の杉田歩准教授との新たな共同研究を開始し、進めている。従って、予定よりも進捗していると考える。近年、非平衡状態について、冷却原子気体における熱平衡化及び緩和現象やメゾ系における輸送現象等の理解が進んでいる。また、統計力学の基礎付けに関して、孤立量子系によるアプローチの重要性が認識されつつある。そこで、本研究では、孤立量子系における非平衡過程について、純粋状態が内包する熱的性質や緩和特性の役割を解明した。まず、初期状態が熱平衡にあり後の時刻では時間に依存する外場を加える場合について、仕事の分布関数は非平衡状態を特徴付ける基本的な量であると考えられる。この場合について、仕事の分布関数を一個の純粋状態で正確に計算できることを数値的・理論的に示し論文を公刊した。特に、メゾ系の輸送において重要と考えられる大偏差領域についても、ギブス状態における分布関数を正確に計算できることを数値誤差と誤差の理論値の比較から示した。また、粒子やエネルギーが流れ続ける非平衡定常状態は、無限系の取り扱いが必要であり、この場合に有限系の議論を如何に拡張するかは基本的な問題である。そこで、有限系が無限に大きな2つ以上の熱浴と相互作用する場合について、非平衡定常状態を表す純粋状態を散乱理論に基づき構成し、緩和特性の役割を調べ論文として公刊した。非平衡定常状態が唯一存在するという仮定を置くことで、有限系の初期状態によらない議論が可能になることを説明し、可解模型の例を示した。更に、リヨンで開催された当該分野における国際会議StatPhys 26において学会発表を行った。

また、初期に熱平衡にある系を外場で駆動した場合に、どれ位平衡状態からずれるか散逸仕事と外場を用いて表せる独立に計算可能な熱力学的な下限を導出した。一連の研究によって、非平衡統計力学の構築という当初の目標を遂行しつつ、量子情報・冷却原子気体をはじめとする他分野との境界領域の開拓も進んでいる。前年度に引き続き、熱的に孤立した量子系を中心に非平衡統計力学の構築を行う。非平衡定常状態を表す純粋状態の構成、Jaynesの情報理論的アプローチの基礎付け、冷却原子気体における非平衡過程の解析、緩和時間の計算等に取り組む。また、リヨンで開催される国際会議StatPhys 26、日本物理学会等において成果発表を行う。統計力学孤立量子系については、本年度の成果から派生した問題や関連したテーマについて、共同研究を継続する。また、非平衡統計力学の構築について、国際会議やシンポジウム等での議論・共同研究案を踏まえて進める。年度末に専門書の購入を予定していたが、残額がやや半端になったため。専門書やソフトウェア、USBメモリ等を購入する。
年金制度改革後の労働供給のシミュレーション

進捗状況の概要を説明する。研究目的は、日本の高齢者の退職行動を説明するモデルを作成し、仮想的な制度変更がもたらす退職行動への影響を定量化することであった。今年度は、年金の支給開始年齢の移動が労働供給にどのような影響をもたらすかという分析を継続した。さらに二つの関連する問題にも取り組んだ。その詳細を説明する。-年金支給開始年齢の引き上げがもたらす労働市場への影響評価-現在は、申請者が使用するデータの整備作業を行い、モデルの作成を行った。新しいデータが27年度に入手可能になるためそのデータを用いて再修正したモデルの推定を行う。推定を行った後に仮想的な制度変更があった場合のシミュレーションの結果を提示する。-高齢者雇用安定化法がもたらす労働市場への影響評価-先行研究における労働参加率に対する高齢者雇用安定化法の影響の測定値の解釈が不明確であるため、先行研究における測定の結果が小さかったことの理由が不明確であった。そこで、まず先行研究の測定値がどのような経路からの効果を拾っているかを明確にした上で、そこで挙げた経路の一部からの測定値を測定することを試みた。-既存の研究で使用される健康の推移確率のモデリングに関する妥当性の検証-自身の作成したモデルで健康状態の推移確率は、前期の健康状態と年齢にのみ依存する形になっている。最近の研究では、働くこと自体が健康状態に影響を与えるという議論が存在する。この場合、自身の研究で用いられているような健康状態の推移確率のモデリング自体の妥当性が疑われる。そこで、労働参加が直接健康に影響を及ぼすかということを検証したが、所持するパネルデータが短いことがあり、健康に対する影響を明確に検証することはできなかった。しかしながら、退職することの内生性を考慮した上で退職の健康習慣に対する影響を検証したところ、タバコや飲酒に対する影響を検出した。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は、申請者が使用するデータの整備作業を行い、モデルの作成、モデルの意思決定者が直面する外生のデータ生成プロセスの推定を行った。その詳細に関して、以下で説明を行う。-追加データの整備-昨年度は自らの使用する新しい三回目のデータセットが公開された。申請者もこのデータセットの作成に他のリサーチアシスタントと共に関わった。異常値の除去等のデータのクリーニング作業に関わり、現在データが使用可能な状態になっている。-外生のデータ生成プロセスの作成-新たな生存確率の推計を行った。前回までは、生存確率の推計には二年分のデータを使用していたが、三年目のデータを使用できるようになったため、三年目のデータを使用して生存確率の推計を行った。生存確率に関しては、以前使用したモデルで問題はないため、引き続き同じモデルを使用して推計を行っている。新たな健康の推移確率の推計を行った。前回までは、ある一定の幅に収まる年齢の人々は、前期の個人の健康状態を所与とすると、次の健康の推移確率が同一となること、そして固定効果を無視した推計を行っていた。今回は、個人の固定効果をコントロールし、なおかつデータが採られていない年はその前期の健康状態が次の年に確率1で実現するという仮定を置いた。その事により、データの採られていない年の推移確率を推定する。-モデルの変更-データの特徴を基にモデルの変更を行った。主に変更点は、意思決定者の効用関数の労働の変数がもたらす不効用の発生の仕方を変更した。その詳細を説明する。

26年度が最終年度であるため、記入しない。進捗状況の概要を説明する。研究目的は、日本の高齢者の退職行動を説明するモデルを作成し、仮想的な制度変更がもたらす退職行動への影響を定量化することであった。昨年度は、申請者が使用するデータの整備作業を行い、モデルの作成、モデルの意思決定者が直面する外生のデータ生成プロセスの推定を行ったため、初年度設定した目標をおおむね達成したため。-今後の実施内容-新しいデータを用いて、先に述べたモデルの推定を行う。推定を行った後に仮想的な制度変更があった場合のシミュレーションの結果を提示する。モデル推定の際には、新たな賃金プロセスが必要になるためその推定を行い、最終的に効用関数のパラメータの推定を行う。推定方法には大きな変更点はなく、実際のデータとシミュレーションによって発生した労働参加の情報が出来るだけ一致するようにパラメータを探索する方法を採るが、その際にコーホートの調整を行う処理を施して推定を行う予定である。
酸化物半導体を用いた発電機能を有するスマートウィンドウの試作

酸化物半導体は、大きなバンドギャップを有するため透明であるもののp型導電性が得られにくいため、オール酸化物半導体デバイスへの応用には制限があった。本課題は、p型導電性を有する酸化ニッケル(NiO)をベースに、他の酸化物半導体と組み合わせて、透明な太陽電池・センサ・トランジスタを簡便なスパッタリングで作製し、窓自身が発電した電力で窓表面に作りこまれたセンサ等が動作する『酸化物半導体を用いた発電機能を有するスマートウィンドウ』を試作することを目的としている。通常NiO薄膜をスパッタ製膜する場合、「透明度」と「高結晶品質」という、本コンセプトの必須条件が満たされることがなかった。平成30年度は、透明複合デバイス実現のために、平成28/29年度に進めてきた研究を継続する形として、「透明な太陽電池」で得られた電力を用いて、「透明なCO2センサ」を駆動させるシステムを、透明基板上に積層して作製し、「透明インテリジェンスマートウィンドウ」実現のための基礎実験を行った。CO2センサには、n型酸化物半導体の一種であるSnO2を、H2雰囲気でアニールを施すことで移動度が増加し、ガスに対する応答特性が向上することを明らかにした。また、各層積層時に界面に生じるスパッタダメージが低減するよう、RFパワーなどを調整することにより、界面再結合が抑制され、太陽電池・センサともに特性が大幅に向上した。併せて、これまでガラス上に試作してきた透明太陽電池を、フレキシブルなプラスチック系透明基板上に作製し、曲げや使用温度変化に対する劣化特性を評価した。また、トランジスタはp型NiOに対する適切な絶縁層の再検討を中心に行い、トランジスタ駆動時に発生するリーク電流を低減させることができるようになった。平成28年度は、透明デバイス実現のために、成長中の酸素原子の脱離を抑制しながら成長基板を加熱することで「可視光領域の透過率85%以上」「キャリア密度10^1610^17cm-3程度のp型導電性」を有するNiO薄膜をRFスパッタ製膜した。また、NiOの製膜条件に合わせた各種n型酸化物半導体の成膜も、pn接合作成時に形成する欠陥の抑制や光透過率の劣化抑制などに注意しながら併せて行なった。また、基本的な透明太陽電池・ダイオードやセンサの試作を行った。p型光吸収層以外の材料は、耐性が高く安価なZnO、SnO2、TiO2およびその混晶を中心に、材料の選定から見直した。また、トランジスタはp型NiOおよびn型ZnO半導体を導電性基板上に堆積したSiO2誘電体上にFET構造を試作した。・平成28年度は、透明デバイス実現のために「可視光領域の透過率85%以上」「キャリア密度10^1610^17cm-3程度」のp型NiO薄膜およびn型SnO2薄膜をRFスパッタ堆積した。成長中の酸素原子の脱離を抑制しながら成長基板を加熱するための装置の改修を行ったことで、目標値の物性を有する酸化物薄膜を得ることが出来た。・また、これまで半導体材料としての研究報告例自体が少なかったNiOについて、Li添加および無添加時のスパッタ条件と薄膜の電気特性の相関について明らかにし、学会などで報告した。また、Liモル分率5%のNiOターゲットを酸素:アルゴン3:97の条件でスパッタし作製したNiO/ZnO太陽電池について、ZnO薄膜内のキャリア密度を変化させ、空乏層を適切に設計することで、発電効率が向上した。・更に、平成29年度に実施予定だった各種デバイスの試作を前倒して行い、SnO2を用いたCO2センサ、NiO/GaNを用いた発光ダイオード、およびNiOとZnOを用いた薄膜トランジスタと透明太陽電池を試作し、作製プロセス中の問題点を明らかにすることで、次年度以上の研究方針を明確化させた。平成28年度は、透明デバイス実現のために、成長中の酸素原子の脱離を抑制しながら成長基板を加熱することで「可視光領域の透過率85%以上」「キャリア密度1010cm-3程度のp型導電性」を有するNiO薄膜をRFスパッタ製膜した。

また、NiOの製膜条件に合わせた各種n型酸化物半導体の成膜も、pn接合作成時に形成する欠陥の抑制や光透過率の劣化抑制などに注意しながら併せて行なった。また、基本的な透明太陽電池・ダイオードやセンサの試作を行った。p型光吸収層以外の材料は、耐性が高く安価なZnO、SnO2、TiO2およびその混晶を中心に、材料の選定から見直した。また、トランジスタはp型NiOおよびn型ZnO半導体を導電性基板上に堆積したSiO2誘電体上にFET構造を試作した。・平成28年度は、透明デバイス実現のために「可視光領域の透過率85%以上」「キャリア密度1010cm-3程度」のp型NiO薄膜およびn型SnO2薄膜をRFスパッタ堆積した。成長中の酸素原子の脱離を抑制しながら成長基板を加熱するための装置の改修を行ったことで、目標値の物性を有する酸化物薄膜を得ることが出来た。・また、これまで半導体材料としての研究報告例自体が少なかったNiOについて、Li添加および無添加時のスパッタ条件と薄膜の電気特性の相関について明らかにし、学会などで報告した。また、Liモル分率5%のNiOターゲットを酸素:アルゴン3:97の条件でスパッタし作製したNiO/ZnO太陽電池について、ZnO薄膜内のキャリア密度を変化させ、空乏層を適切に設計することで、発電効率が向上した。・更に、平成29年度に実施予定だった各種デバイスの試作を前倒して行い、SnO2を用いたCO2センサ、NiO/GaNを用いた発光ダイオード、およびNiOとZnOを用いた薄膜トランジスタと透明太陽電池を試作し、作製プロセス中の問題点を明らかにすることで、次年度以上の研究方針を明確化させた。酸化物半導体は、大きなバンドギャップを有するため透明であるもののp型導電性が得られにくいため、オール酸化物半導体デバイスへの応用には制限があった。本課題は、p型導電性を有する酸化ニッケル(NiO)をベースに、他の酸化物半導体と組み合わせて、透明な太陽電池・センサ・トランジスタを簡便なスパッタリングで作製し、窓自身が発電した電力で窓表面に作りこまれたセンサ等が動作する『酸化物半導体を用いた発電機能を有するスマートウィンドウ』を試作することを目的としている。通常NiO薄膜をスパッタ製膜する場合、「透明度」と「高結晶品質」という、本コンセプトの必須条件が満たされることがなかった。平成30年度は、透明複合デバイス実現のために、平成28/29年度に進めてきた研究を継続する形として、「透明な太陽電池」で得られた電力を用いて、「透明なCO2センサ」を駆動させるシステムを、透明基板上に積層して作製し、「透明インテリジェンスマートウィンドウ」実現のための基礎実験を行った。CO2センサには、n型酸化物半導体の一種であるSnO2を、H2雰囲気でアニールを施すことで移動度が増加し、ガスに対する応答特性が向上することを明らかにした。また、各層積層時に界面に生じるスパッタダメージが低減するよう、RFパワーなどを調整することにより、界面再結合が抑制され、太陽電池・センサともに特性が大幅に向上した。