hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射性^<35>Sトレーサー法による脱硫反応機構の解明および高性能深度脱硫触媒の探索

本研究では担持量を変化させたルテニウム-セシウム触媒を用いて^<35>SでラベルしたDBT([^<35>S]DBT)の水素化脱硫反応を行い、作動状態での触媒中の硫黄の挙動を追跡することにより、この触媒の脱硫反応特性について検討した。触媒は、メタノール中でRu_3(CO)_<12>とCsOHを反応させアニオン性のルテニウムカルボニル錯体を調製し、得られ溶液にアルミナを加え2時間撹拌した後、溶媒を留去してルテニウム担持量4-20(wt%)の触媒を調製した。反応には固定床流通式高圧反応装置を用い、反応温度300°C、圧力50kg/cm^2、WHSV28h^<-1>、H_2ガス流量25l/h、DBT濃度1wt%(溶媒Decalin)の条件下で行った。反応操作は最初に[^<32>S]DBT溶液で3h反応を行い、転化率が安定したところで[^<35>S]DBT溶液に切り換え4-7h反応を行った。その後、デカリンのみの溶液を3h流した後、再び[^<32>S]DBT溶液で4-7h反応を行った。[^<32>S]DBTから[^<35>S]DBTに切り換えた時の^<35>Sの導入量から触媒中の交換可能な硫黄量S_<0A>を、デカリンに切り替えたときの放出された^<35>Sの放射能量から還元された硫黄量S_<0B>を、そして[^<32>S]DBTに切り替えたときの放出された^<35>Sの放射能量から還元後の交換可能な硫黄量S_<0C>を評価した。また放出された[^<35>S]H_2Sの放出速度定数kを求めた。その結果、Ru担持量の増加に伴い、触媒上の硫黄の移動性を示すと考えられるH_2Sの放出速度定数kは減少したが、触媒上の活性サイトの数を示すと考えられる交換可能な硫黄量は増加した。従って、Ru担持量の増加はRu-S結合を強くすると同時に、活性サイトの数を著しく増加させることにより脱硫活性を向上させるが、20%まで担持させると触媒上の硫黄の移動が遅くなるために脱硫活性は低下することがわかった。
アセチルコリンによるシナプス反応の制御:神経終末におけるCa2+流入の抑制と促通

大脳皮質には前脳基底部よりアセチルコリン(ACh)含有繊維の密な投射を受けるが、皮質内情報処理をAChがどのように制御するかについては未だに不明な点が多い。研究代表者は以前に培養細胞を用いた実験において、AChがEPSP,IPSPをほとんどの例において抑制することを見いだした。本実験ではこの結果に基づき、神経終末におけるAChによるCaの流入の制御とその生理的意義を明らかにする目的で研究を進めている。本年度は視床-皮質標本を用いて皮質内での興奮伝播に対するAChの作用について検討した。これまでに、ラット及びネコの皮質視覚野から作製した切片標本を用いた光学的計測により、AChは皮質内由来の興奮伝播を強く抑制すること、一方で、視床由来の興奮伝播に対しては抑制が弱く、AChによる制御には入力由来依存性がある可能性があることを示してきた。また、この抑制はムスカリニック受容体を介してシナプス前性であることも明らかにした。しかしながら皮質の切片標本では入力由来依存性を正確に議論することは困難である。そこでこの点を更に検討する目的で、マウスの体性感覚野から視床との線維連絡を保った視床-皮質切片標本を用いた実験を行った。まず、視床刺激による皮質内興奮伝播を記録し、これに対するニコチン投与の効果を検討した。その結果、ニコチンの投与により4層での興奮伝播が有意に増強された。また増強作用はバレル領域のみならず、バレル間領域にも見られる傾向が認められた。これより、AChは皮質内で入力の由来に応じてその効果が異なることが考えられる。つまり、前脳基底部由来のコリン作動性細胞は皮質細胞に対して、上行性繊維由来入力を皮質内由来入力に対して相対的に優位にする作用を持つことが示唆された。本年度はAChによるを皮質内で興奮伝播に対する作用について検討した。ラット及びネコの皮質視覚野から切片標本を作製し、膜電位感受性色素を用いた光学的計測により、興奮伝播を観察した。同時に電場電位を記録し、光学的計測により得られた結果が電気生理学的にも裏付けられるかどうかも検討した。まず、切片標本上でAChによる抑制の用量依存性を調べた。その結果、抑制に関してはEC50は約45μMであった。次に、興奮伝播については白質刺激に白質刺激に対しては全層にわたり抑制したが、その程度はIV層を中心とする中間層で最も弱いことが判った。しかしながら、II/III層刺激に対してはどの層も同程度に抑制した。また、この抑制はムスカリニック受容体を介してシナプス前性であることも明らかとなった。さらに、ニコチンの投与により、白質刺激に対して促通作用をもつ例を記録することができた。この点については現在、視床一皮質切片標本を用いてさらに検討中であるが、同様の結果を得ている。すなわち、皮質内入力とは対照的に視床由来の入力に対してはAChは促通作用を持つ可能性が示された。
重症脳外傷患者における脳内アミロイドβ蛋白沈着と高次脳機能障害の関連

アルツハイマー病(AD)モデルマウスであるtriple-transgenic AD-model(3xTg-AD)マウスとwild type(WT)マウスを用い、重さ30gの鉄製錘を80cmの高さより自然落下させることでびまん性脳外傷を作成した。3xTg-ADマウスでは、受傷後7日目の脳外傷群におけるモリス水迷路における空間学習記憶力の障害は非脳外傷群と比較して有意な差を認めず、海馬におけるAβの沈着にも明らかな差がなかった。ところが受傷後28日目には、脳外傷群において明らかな空間学習記憶力の低下を認め、海馬におけるAβ沈着が著名に増加していた。WTマウスでは、受傷後7日目のモリス水迷路で脳外傷群は非脳外傷群に比較して有意に空間学習記憶力が低下し、病理組織学的検討で海馬におけるアミロイドβ(Aβ)の沈着が増加していたが、受傷28日目になると脳外傷群における空間学習記憶力の低下は改善し、同時に海馬におけるAβ沈着が減少していた。今回の研究で、3xTg-ADマウスにおいて脳外傷が空間学習記憶力の低下を引き起こし、この障害は海馬におけるAD原因物質と考えられるAβの沈着と関連があることを明らかにした。一方、WTマウスでは脳外傷は急性期に海馬におけるAβ沈着増加を伴った空間学習記憶力障害を認めるが、この障害は慢性期になると改善し、同時に海馬におけるAβ沈着も減少していることを示した。今回のWTマウスにおける結果は、従来までのヒトにおける病理学的知見とよく一致しており、正常脳では脳外傷急性期に沈着したAβを分解排除するメカニズムが存在すると考えられる。一方、3xTg-ADマウスにおける結果は、高齢者等でAD発症の素因を持つ脳では、脳外傷が遅発性にAβ沈着を伴った空間学習記憶力の低下を引き起こす可能性があると考えられる。
条件文推理におけるバイアスに対するルールアプローチ的研究

ウェイソン選択課題と条件真理表判断課題において観察されるマッチングバイアスが、各事例が条件文の真偽に関連しているかどうかという関連性判断の過程で生じ、明示されている名辞が関連しているという判断を受けるというEvansの主張を批判するためにデザインされた実験を行った。第1の点は、1994年度の研究と重複するが、二重否定を用いたものである。Evansに従えば、「pならば、A以外ではない」では、後件で明示されているのはAなのでこれが選択されることになる。しかし筆者は、否定辞が含まれる条件文では、「否定辞が削除されることがルールの違反である」というヒューリスティクスによって、「A以外ではない」では「A以外」がルール全体にたいする違反を導いていると考える。両課題でマッチングバイアス理論と筆者の理論から反応パターンを予想し、実際の選択率と照合した結果、ウェイソン選択課題においてはマッチングバイアス説がデータを説明したが、条件真理表課題では筆者の理論の方がデータをよりよく説明した。すなわち、ウェイソン選択課題には事例とルールの関連性判断の過程が含まれ、そこでマッチングの効果が生じていると考えられたが、条件真理表判断課題は筆者が仮定するメカニズムで生じていることが示唆された。第2は、認知的効用という点からである。A集合とAではない集合を比較した場合、一般には前者の方が圧倒的に小さいので、集合内での違反候補の探索もこちらが易しい。したがって、「pならば、Aである」でも「pならば、Aではない」でもAが選択されやすいと説明できる。この仮説を検証するために、後件集合の要素数を2とし、「Aではない」が直接Bを指すような材料を用いて条件真理表構成課題を課した。その結果、マッチングバイアスは大きくは生じず、かつ従来の説では説明できない確証と反証の順序による効果が生じた。この効果の説明は、今後の課題である。
原子層における欠陥修復法の開発と応用

原子層物質は多数の欠陥を含んでおり、それがさまざまな可能性の開拓を阻んでいる。本研究では、マイルドな溶液反応を用いて欠陥を修復する方法を開発し、原子層本来の特性を引き出すことを試みる。これによって、典型的には量子収率が1 %程度である原子層の発光効率を100 %近くにまで引き上げるとともに、理想的な電子移動度を示す試料を実現し、原子層の新たな物性観測および応用展開への礎を築くことを試みる。
温帯古代湖・琵琶湖の魚類群集における湖沼適応の実態と遺伝基盤の解明

温帯古代湖である琵琶湖のユニークな魚類相における固有種の起源と適応進化の遺伝基盤を明らかにするために、複数の固有種群を対象に、形態分析や次世代シーケンサーを用いたミトゲノム、発現遺伝子解析、ゲノムワイド多型分析等を行った。それらにより、4つの柱で研究を展開し、琵琶湖固有種の適応進化に関する理解を深めた。(1)湖適応に関する形態および遺伝子発現を含む表現型を明確化にした。(2)ミトゲノムや核ゲノムの遺伝変異を用いて強固な系統関係と人口学的歴史を推定した。(3)適応関連候補遺伝子のスクリーニングに基づき、種群間の共通性と多様性を明らかにした。(4)QTL分析に基づき、適応関連領域を検出した。本研究は,古代湖・琵琶湖の魚類群集で見られる「非適応放散」的に生じた収斂的な湖沼適応の実態を,3つの異なる環境軸(沖合・深場・岩礁)に適応した複数の種群を対象にして明らかにし,それらの遺伝基盤をゲノム科学的アプローチにより追求することを目的として行っている.更新世中後期に生じたと想定される多様な湖沼環境への進入に伴う適応進化の実態を解明することを目指し,次の4つの研究を軸に研究を展開している:(1)形態計測や遺伝子発現分析に基づく湖沼への表現型適応の定量化,(2)高精度の遺伝標識を用いた各種群の歴史人口動態の解明,(3)候補遺伝子のスクリーニング,(4)ゲノムワイドな自然選択領域の発見的探索.初年度である本年度は特に1と2に関して研究を進めた.1に関連して,3Dスキャナによるデータ取得と基本分析について習得した.遺伝標識で区別されたコイの琵琶湖在来種や他魚種の琵琶湖個体群の形態を比較・定量化した.ホンモロコータモロコペア種の純系家系と交雑家系を用い,沖合環境への生理的適応としてエネルギー産生関連遺伝子群の発現量比較と発現協調に関する分析を行った.またRNA-seq法を用いてそれらの比較トランスクリプトーム分析を進めた.2に関連して,ミトコンドリアゲノムを対象にコストパフォーマンスの高いNGS分析法を確立した.またさまざまな保存状態の試料に適用できるダブル・キャプチャー法を用いたキャプチャー・ビーズ法による分析方法を確立した.またRNA-seqデータに基づくSNP探索の実験系と分析パイプラインを確立し,新たなSNPマーカーの開発を容易にした.3と4に関係して,琵琶湖産コイ在来種4個体のゲノム・リシーケンスを行い,分析を進めている.また岩礁適応に関連するヒガイ類の色彩多型の遺伝基盤の解明のためにF1雑種家系を作出し,QTLと集団ゲノミクス分析に向けて飼育を行っている.本研究は,古代湖・琵琶湖の魚類群集で見られる「非適応放散」的に生じた収斂的な湖沼適応の実態を,3つの異なる環境軸(沖合・深場・岩礁)に適応した複数の種群を対象にして明らかにし,それらの遺伝基盤をゲノム科学的アプローチにより追求することを目的として行っている.更新世中後期に生じたと想定される多様な湖沼環境への進入に伴う適応進化の実態を解明することを目指し,次の4つを軸に研究を展開する:(1)形態計測や遺伝子発現分析に基づく湖沼への表現型適応の定量化,(2)高精度の遺伝標識を用いた各種群の歴史人口動態の解明,(3)候補遺伝子のスクリーニング,(4)ゲノムワイドな自然選択領域の発見的探索.第2年度である本年度は(1)および(3)に関連して,形態変異とニッチ分化の関係性(モロコ類,コイほか),RNA-seqトランスクリプトーム分析による適応候補遺伝子の探索(モロコ類,イサザ類,カジカ類,フナ類),ヘモグロビン遺伝子の多型と発現量比較(イサザ類),体色変異の顕微観察と遺伝子発現量(ヒガイ類)に関する実験を進め,データを取得した.(2)に関しては,ミトコンドリアDNAを用いた網羅的な人口動態解析に関する論文を公表した.またマイクロサテライト周辺領域のSNPを用いた解析の有効性を精査し,ネガティブな結果を得た.(4)に関しては,モロコ類を用いて,基礎となるRAD-seqデータを用いた形態形質のQTL分析に関する論文を公表し,さらにddRAD-seqを用いた集団ゲノミクス実験を実施し,データを得た.またコイの複数系統・個体のゲノム・リシーケンシングを行い,解析を進めている.本研究は4つの研究軸にそって研究を進めることとし,初年度の進捗を踏まえ,第2年度は基礎となる研究論文を公表しつつ,まず,(1), (3)に関連して,トランスクリプトーム分析を重点的に進めた.それにより,ルーチン的な実験系の確立,バイオインフォマティクス分析の効率化,種間比較による適応候補遺伝子の体系的な抽出・解析手順を構築することができ,次年度のデータ補完に基づいて,成果を取りまとめられるめどが付いた.また,実際の適応候補遺伝子について,分子進化パターン分析や発現量解析に基づく各種解析を進めつつあり,着実に目的とした適応の実態と遺伝基盤に関する成果につながりつつある.(2)の人口動態分析に関しては,まず基礎となる論文公表を行うことができた.また予備実験により,当初採用する予定であったHapSTRの有効性が望めない可能性が高まったため,NGSを用いたあらたな手法を採用することとして具体的に計画を練り直してきた.(4)に関しては,基礎となる論文の公表ができ,その情報を用いた集団ゲノミクス分析,QTL実験用家系作出,ゲノム・リシーケンシングなどが計画通り実施されている.

本研究は、琵琶湖の魚類群集で見られる「非適応放散」的に生じた収斂的な湖沼適応の実態を、堅固な系統的枠組みのもとで、以下の3つのアプローチから追究するものである。(1)形態計測や遺伝子発現分析に基づき、湖沼への表現型適応を定量化する。(2)高精度の遺伝標識を用い、各種群の歴史人口動態を明らかにした上で、(3)候補遺伝子のスクリーニングや、(4)ゲノムワイドな自然選択領域の発見的探索を行う。本プロジェクトの最終年である本年度は、実験・解析の追加、成果の出版・公表、および今後の展開を念頭に置いたデータの取得を進めた。(1)と(3)に関しては、野生ゴイの形態特性と適応に関する論文出版と野外行動実験を行った。またカマツカの形態変異と摂餌行動の関係の解明、RNA-seq法によるモロコ・イサザ等複数種群の系統解析および分子進化パターンに基づく自然選択シグナルの検出等に関して成果を得た。さらにイサザの深場適応に関して、ヘモグロビン遺伝子群が深場進出と関連した重要な適応遺伝子であることを見出した。(2)に関しては、簡易キットを用いたSTRキャプチャー・NGSシーケンス法を確立し、論文化するとともに、琵琶湖産複数種の大規模なSTRマーカーのセットを得た。また歴史個体群動態と集団構造の解析において、NGSを用いて得られたミトコンドリア全ゲノムデータの高い有効性を示した。さらにMIG-seq法を導入して、多数SNPデータによる解析を実現した。(4)に関しては、特に交配家系の確立から進めてきたヒガイ類における岩礁適応に関連した色彩多型の遺伝基盤の解明を進めた。その結果、色彩多型の遺伝支配(1遺伝子座2対立遺伝子)とSingle-QTLマッピングによる原因遺伝子座の検出に成功した。さらに合成ロングリード技術を用いた新たな方法により、フナ類、ヨシノボリ類に関して、全ゲノムシーケンスデータを得た。温帯古代湖である琵琶湖のユニークな魚類相における固有種の起源と適応進化の遺伝基盤を明らかにするために、複数の固有種群を対象に、形態分析や次世代シーケンサーを用いたミトゲノム、発現遺伝子解析、ゲノムワイド多型分析等を行った。それらにより、4つの柱で研究を展開し、琵琶湖固有種の適応進化に関する理解を深めた。(1)湖適応に関する形態および遺伝子発現を含む表現型を明確化にした。(2)ミトゲノムや核ゲノムの遺伝変異を用いて強固な系統関係と人口学的歴史を推定した。(3)適応関連候補遺伝子のスクリーニングに基づき、種群間の共通性と多様性を明らかにした。(4)QTL分析に基づき、適応関連領域を検出した。本研究は4つの研究軸にそって研究を進めることとし,特に初年度は,まず(1)琵琶湖集団の形態および生理的的特化の定量化と進化傾向に関する研究を進めることとした.コイ,モロコ類,カマツカ等複数の種群内で形態比較を進めるとともに,生理関連遺伝子の発現解析を通じて,生理特性の比較研究を実施した.また複数種群を対象に比較系統学的な枠組みの中でトランスクリプトーム分析を進展させた.基本的に計画に沿った研究の進捗が見られ,次年度以降の候補遺伝子分析に役立てながら,取りまとめを行う計画である.また,(2)信頼性の高い歴史人口学的分析を行うために,ミトコンドリアゲノムおよび核ゲノムを対象とした効率的な多量SNP開発と適用に関して研究を進めた.
界面への水分吸脱着現象がコンクリート中の物質移動特性に与える影響の解明

供用中の構造物を構成する材料の性状を把握することは,構造物の全体挙動を予測するために重要であることはいうまでもない.コンクリート構造物の設計方法は性能照査型のものへと転換が進められており,材料の状態を時間軸上で精度よく予測することへの注目度はますます大きくなっている.本研究は,コンクリートの劣化・変質を経時的に予測し,構造材料としての保有性能の照査を可能とする技術開発を最終目標としており,その中でも水分移動,特に細孔壁への水分吸脱着現象に着目して研究を展開した.コンクリートの変質・劣化は,もともと内部に含まれていた物質あるいは外部から進入した物質と,コンクリート固相(細孔壁)との化学反応により発生する.すなわち,コンクリート固相への物質(特に水分)の吸脱着が,反応の第1段階となるわけである.まずこの特性を明らかにするため,セメント硬化体への水分吸脱着に関する実験を行った.実験は化学分野の吸着工学の分野で確立された測定装置を用いて実験を行った.吸着速度の推定式は吸着工学の分野でも確立されたものは少ないため,本研究では新たな推定式を構築した.吸着速度は中相対湿度領域で速く,低・高相対湿度領域で遅いという結果が導かれた.また,脱着速度は相対湿度への依存性は小さいものの,吸着速度に比べてはるかに早いことが明らかとなった.これは,乾燥過程と吸湿過程の拡散性状の違いを示す重要な情報であると思われる.セメント硬化体の水分吸脱着測定を中心に研究を進め,幾つかの現象を明らかにし,そして課題も明らかとなった.今後はさらに多くの実験を重ね,そしてコンクリートの劣化・変質に伴う事象を数値解析的に明らかにするモデルの構築にあたる予定である.本年度,土木学会コンクリート標準示方書の改訂が5年ぶりに行われた.仕様規定型から性能照査型へと設計基準の転換がさらに進められ,設計構造物の耐久性能に関する項目が詳細かつ多様化していることがその改定の大きな特徴のひとつであるといえよう.新示方書では,コンクリート構造物の耐久性や機能性に対して大きな影響を及ぼしている物質の移動速度に関連するパラメータに対し,コンクリート躯体に発生する(と予測される)ひび割れの影響を考慮することとなっている.より安全かつ経済的な構造設計を行うためには,コンクリートの劣化原因と密接に関連している物質の移動現象を明らかにする必要があり,特にひび割れの有無による影響をより深く解明することが重要である事は,新示方書の改定内容を見ることからも明らかである.本研究では,コンクリートの物質移動に特に大きな影響を及ぼしていると思われる水分移動現象と,それに伴い発生するひび割れの進展現象を明らかにすべく,研究を行っている.まず,水分移動現象に多大な関連性を持っているコンクリート細孔壁への水分吸脱着の影響を実験的なアプローチにより明らかにしている.本年度は,これに関連する実験を中心に行った.現在,その結果を数値解析へ反映させるべく研究を展開しており,その成果は今春,論文投稿を予定している.また,水分移動に伴うひび割れの進展解析を可能とする新たな研究については,コンクリート関連の学会論文集に投稿中であり,本年7月に出版される論文集に掲載される予定となっている.供用中の構造物を構成する材料の性状を把握することは,構造物の全体挙動を予測するために重要であることはいうまでもない.コンクリート構造物の設計方法は性能照査型のものへと転換が進められており,材料の状態を時間軸上で精度よく予測することへの注目度はますます大きくなっている.本研究は,コンクリートの劣化・変質を経時的に予測し,構造材料としての保有性能の照査を可能とする技術開発を最終目標としており,その中でも水分移動,特に細孔壁への水分吸脱着現象に着目して研究を展開した.コンクリートの変質・劣化は,もともと内部に含まれていた物質あるいは外部から進入した物質と,コンクリート固相(細孔壁)との化学反応により発生する.すなわち,コンクリート固相への物質(特に水分)の吸脱着が,反応の第1段階となるわけである.まずこの特性を明らかにするため,セメント硬化体への水分吸脱着に関する実験を行った.実験は化学分野の吸着工学の分野で確立された測定装置を用いて実験を行った.吸着速度の推定式は吸着工学の分野でも確立されたものは少ないため,本研究では新たな推定式を構築した.吸着速度は中相対湿度領域で速く,低・高相対湿度領域で遅いという結果が導かれた.また,脱着速度は相対湿度への依存性は小さいものの,吸着速度に比べてはるかに早いことが明らかとなった.これは,乾燥過程と吸湿過程の拡散性状の違いを示す重要な情報であると思われる.セメント硬化体の水分吸脱着測定を中心に研究を進め,幾つかの現象を明らかにし,そして課題も明らかとなった.今後はさらに多くの実験を重ね,そしてコンクリートの劣化・変質に伴う事象を数値解析的に明らかにするモデルの構築にあたる予定である.
酸化エチレン曝露ラットの大脳障害の高磁場核磁気共鳴法および水迷路法による検討

体重300gの雄性Sprague-Dawleyラットに,週3回(月,水,金),1日6時間500ppmの酸化エチレン曝露を5週間行い,実験群(n=20)とした。室内空気に曝露させた同様のラットを対照群(n=12)とした。曝露完了後の水迷路検査において,水中のポール上の不安定さ,ポールから水中に落ちて泳ぎ始める頻度は実験例で対照群より高頻度であった。水迷路検査では,到着点に達するに必要な時間は実験群では対照群より長かったが,その差は統計学的に有意でなかった。3回の検査を同一日に繰り返し行った結果,到着点に達するに必要な時間は,両群とも繰り返しにより短縮した。各回毎の比較でも両群間に到着点に達するに必要な時間の有意差は認められなかった。到着点を変更することによって,実験群では対照群より第1,2回目の検査で到着点に達するまでに有意に長時間を要した。しかし,第3回目の検査では両群間で到着点に達するまでの時間に有意差が認められなくなった。曝露終了1週間後,動物実験用4.7テスラ横置き型超伝導MR装置(SIS 200/400)による検査において,T2強調画像では多数の割面のいずれにおいても脳浮腫は検出されなかった。また拡散係数については,尾状核-被殻,大脳皮質のいずれにおいても両群間で近似した値が得られた。上部頸髄の拡散係数の解析は呼吸性アーチファクトのために不可能であった。尾状核-被殻,大脳皮質には光学および電子顕微鏡的観察により明らかな差は認められなかった。頸髄上部の後索には髄球が低頻度で認められた。以上の結果より,酸化エチレンの慢性曝露によって,行動異常は惹起されるが,大脳レベルには高磁場核磁気共鳴法では明らかな異常は認められないと結論した。行動異常と脊髄後索病変との関連が推定される。1600ppmの酸化エチレン曝露を5時間,Sprague-Dawleyラットに行うことによりすべてのラットが,行動の抑制,努力呼吸を示した。このようなラットは、酸化エチレン中毒の急性動物モデルとして妥当であると判断した。この動物モデルにおいて,夜間12時間の行動量は,曝露前に比較して曝露後に減少し,その後回復する傾向が認められた。磁気共鳴法による検討において,被殻,前頭葉皮質,三叉神経では曝露前,曝露1日後および曝露7日後の拡散係数に明らかな変動が認められなかった。しかし視神経では曝露7日後には,曝露前および曝露1日後に比較して拡散係数の低値が認められた。酸化エチレンはcytotoxicに作用するので,視神経の軸索膜または髄鞘-シュワン細胞膜により高度の組織障害が生じた可能性が推定された。一方,T_2画像による浮腫の検出は出来なかった。以上の結果を総合的に判断すると,急性曝露によってラットの中枢神経機能は高度に障害され,その障害は脳の一部に拡散係数の異常として反映されるが,T_2画像としてその異常が認められるには至らないと考えられる。また行動量の低下は曝露後に生じるが,その後その低下は改善すると判断される。酸化エチレンの致死量に近い急性曝露による重篤な神経障害後遺症は,残存しない可能性が大きい。
日本と欧米諸国における解職請求に関する制度と実際についての比較研究

本年度(平成30年度)は研究計画3ヵ年の2年目にあたることから、昨年度に引き続き、(1)解職請求(リコール)制度のデータ整理と(2)現地調査およびデータ収集を実施した。まず、(1)リコール制度のデータ整理については、1945年以降の「地方自治月報」に記載されているすべてのリコール請求、すなわち議会の解散、議員の解職、長の解職にかかるデータ(都道府県、市町村、請求理由、請求代表者交付年月日、住民投票実施の期日、投票の結果など)についてデータを入力し、データベースを作った。そのうえで、単純集計ながら、データを分析した。そこからは、本制度が導入されて以降、時期によって件数の多寡があることなどが明らかとなった。また、(2)現地調査およびデータの収集では、平成30年度には、カナダとスイスを訪問した。まず、平成30年10月下旬に行ったカナダの調査については、ブリティッシュコロンビア州の州都であるヴィクトリア市にある選挙管理機関Election BCを訪問し、カナダではじめて直接請求制度を導入した経緯や実施状況についてインタビューするとともに、同機関および州立図書館等で関連資料を収集した。次に、今年度末の平成31年3月にスイスで行った調査では、スイス・チューリヒ大学のデモクラシー研究所直接民主制研究センターを訪問し、諸外国、とくにヨーロッパ諸国におけるリコール制度について、これまでの研究成果と今後の研究の進め方等について、研究協力者である同研究所のスタッフと打ち合わせをおこなった。加えて、チューリヒ市では、市議会議員等にもインタビューを実施し、多くの収穫があった。帰国後は、収集したデータと資料について整理しながら、分析とまとめを試みた。本研究課題の進捗状況は、おおむね順調であるといえよう。その理由は以下のとおりである。平成30年度は本研究の2年目にあたることから、収集したデータの統計分析と本研究で対象となっている欧米諸国のうち初年度の平成29年度に訪問していない国を含む諸外国において現地調査を実施することにあった。まず、収集したデータの統計分析については、平成29年度の調査で得られた「地方自治月報」に掲載されている直接請求、とくに解職請求(リコール請求)に関するデータを入力して、データベースを構築することができた。それとともに、単純集計であるが、リコール投票に関する分析を試みた。また、諸外国における現地調査については、平成30年度は、本研究で対象としている欧米諸国のなかでも、平成29年には訪問できなかった北米で現地調査を行い、実際にリコール投票に関係した機関等にインタビューをする予定にしていた。それについては、本年度は、カナダのブリティッシュコロンビア州を訪問し、州都ヴィクトリア市にあるElection BCの職員の方々にインタビューができ、同国初の解職請求制度について実情を調査できた。同時に、日本と諸外国におけるリコール制度導入の経過など歴史的側面からも議論することができた。このように本年度の初めに予定していた計画は、いずれもおおよそ達成することができたことから、現在までの進捗状況はおおむね順調であるといえる。平成31年度は、本研究計画3ヵ年のうち最終年にあたることから、平成29年度、30年度に国内外で得られた情報とデータを活用し、さらに不足しているところを補充することで、研究成果をまとめていきたいと考えている。まず、2年間の研究活動で得られたデータ等を整理し、それらのデータ等の本研究で利用することの適否を確認するために、国内外の自治体関係者に再度インタビュー調査を実施し、これまでの調査で得られた結果について意見を述べてもらう。こうして得られた調査のデータと資料については、統計分析(計量分析)を行い、リコール投票の類型化を試みる。例えば、政策をめぐる住民と議会、首長との対立、党派間の対立、首長と議会との対立、汚職などといった解職請求の理由によってリコール投票を分類することで類型化が可能であるか、を検討する。加えて、これからの解職制度のあり方等についても質問する予定である。次に、日欧米諸国における解職請求に関する制度と実際についての比較研究を行い、それぞれどのような要因が制度を活性化させ、また利用されないようになっているのか、因果関係を検討する。これまでの研究からは、リコール制度は国によって利用状況、件数はかなり異なることがわかっている。そもそも、リコールの請求は、濫用されないように厳しい要件が定められていることが多いといえるが、一方でそのことが制度を利用したいときに利用できないようにはなっているということはないのか、などについても検討していきたい。同時に、リコール制度にとって適切な要件とはどのようなものなのか、検討したいと考えている。本年度(平成29年度)は研究計画3ヵ年の1年目にあたることから、(1)解職請求(リコール)制度に関する先行研究の整理と(2)現地調査およびデータの収集を実施した。まず、(1)先行研究の整理では、日本における解職請求制度の歴史と実際を中心に文献にあたるとともに、同様の制度を有する欧米諸国(アメリカ、カナダ、ドイツ、スイス、ポーランド)における制度の沿革と実際について探り、理解を深めた。とくに、カナダやポーランドでは、解職請求制度の歴史は比較的浅い一方で、古くから制度化してきたスイスでは解職請求制度を廃止した州や地方自治体があり、あるいはほとんど利用されていない、という実態も明らかになった。次に、(2)現地調査およびデータの収集では、平成29年度に入り、まず日本の解職請求(リコール)制度、すなわち議会の解散、議員の解職、首長の解職のリコール投票にかかるデータを収集するために、1945年以降の「地方自治月報」を閲覧、複写し、リコール投票が実施された年月日、投票率、投票結果、請求理由などのデータを収集した。

また、諸外国におけるリコール制度については、平成29年9月上旬および平成30年3月上旬にスイスのチューリヒ市等を訪問して、議会・行政関係者および研究者にインタビューを実施するとともに、多くの文献、資料を入手した。さらに、本研究に関係するヨーロッパ諸国での現地調査に際して、スイス・チューリヒ大学のデモクラシー研究所直接民主制研究センターからも多くの協力を得られた。なお、次年度以降の調査等についても、同研究所からサポートが得られることになった。帰国後は、国内外で収集した資料と現地調査で得られた関係者へのインタビューなどについて整理した。本研究課題の進捗状況は、おおむね順調であるといえよう。その理由は以下のとおりである。平成29年度は本研究の1年目にあたるため、今後の研究の基礎として、解職請求制度に関する先行研究の整理と現地調査の実施を予定していた。まず、日本の地方自治体については、文献をはじめ資料を収集した。また、文献・資料にあたり先行研究を踏まえながら、日本と欧米諸国における解職請求制度について理解を深めることができた。続いて、現地調査では、平成29年9月上旬および平成30年3月上旬に本研究の対象であるスイスを訪問して、自治体関係者にインタビューを実施するとともに、チューリヒ大学デモクラシー研究所直接民主制センターにおいて情報提供の協力を得られた。とくに平成30年3月の訪問では、今後の解職請求制度についての研究の進め方について議論し、有益な示唆が得られた。なお、当初の予定では、平成29年度は、スイス、ドイツ、ポーランドの欧州3ヵ国の12都市を対象に訪問する予定であったが、実際には、スイスにおいて現地調査を実施することとし、その結果、都市自治体の行政職員、議会関係者にインタビューができた。さらに訪問した都市からは、議会関係者、行政関係者から、次年度以降の研究に関して協力が得られることになった。なお、北米については、カナダのブリティシュコンロンビア州の関係機関と連絡をとり、来年度以降に現地調査を実施することになった。その後は、日本で収集した解職請求の実際に関するデータおよび資料等を整理するとともに、対象となる欧米諸国の解職請求制度の特徴を探っている。また、平成30年度に実施する予定である北米の諸都市における調査事項等についての検討と準備に充てている。以上のことから、先行研究の整理、現地調査の実施ともに、おおむね順調に進展しているといえる。本年度(平成30年度)は研究計画3ヵ年の2年目にあたることから、昨年度に引き続き、(1)解職請求(リコール)制度のデータ整理と(2)現地調査およびデータ収集を実施した。
高校生のための子宮頸がん予防教育プログラムの開発と普及のためのネットワーク構築

本研究の目的は,高校生のための子宮頸がん予防教育プログラム(以下,教育プログラム)を開発,実施し,その有効性と適用性について検証すること,さらに,開発した教育プログラムの普及に向けて,東北地方A県内における地域・学校の協働ネットワークを構築することである。今年度は,開発した教育プログラムを発信するために,論文およびパンフレットを作成した。論文については,女子高校生を対象にしたプログラムの有効性の検証結果を公表した。ならびに,リプロダクティブヘルス・ライツの観点から,男子高校生に実施した教育プログラムの有効性を検証した結果を学会誌に投稿した。現在,2回目の査読結果待ちである。パンフレットは,国内外の研究者および実践家向けに研究成果をまとめ,関係機関へ配布した。今後はWeb上で公開予定である。当初は,日本語のホームページの作成を計画していたものの,研究成果を国内外に発信することを目的に,英文による表記とした。これにより,成果を広く発信し,本プログラムに関心を寄せていただくための基盤の1つを築くことができた。教育プログラムの実施については,問合せのあった高校の教諭や自治体について,個別対応を行った。日程調整が困難であり,教育の実施には至らなかったものの,次年度の実施に向けて調整を続けている。また,個別対応を行った機関から,別の機関の紹介,相談を受けることが少なくなく,地域・学校の協働ネットワークを地道ながらも着実に拡大することにつながった。研究代表者は,地域と学校の協働により,高校の保健体育の授業で展開できる子宮頸がん予防教育プログラムの開発に取り組んできた。その結果,「高校生が子宮頸がん予防に関する知識を獲得し,プログラムに主体的に参加することにより,『子宮頸がんを予防するために行動していこう』という意識(行動意図)を高めることができる」ことを教育目標とするプログラム試案を開発した。プログラム試案は保健の授業50分×5コマを標準の学習時間とし,講義とワークショップによる展開となっている。これまでの経過を踏まえ,本研究の目的は高校生のための子宮頸がん予防教育プログラムを開発,実施し,その有効性と適用性について検証する。さらに,開発した教育プログラムの普及に向けて,東北地方A県内における地域・学校の協働ネットワークを構築することとした。平成26年度(初年度)は,プログラム試案の有効性を検証するために準実験研究を行った。プログラム試案の実施対象はA県内の県立高校(モデル校)1年生女子95名であり(実施群),プロセス評価ではワークシートの活用率,プログラムや教材の満足等は高かった。影響評価を検討するためにプログラム前・プログラム実施直後・3か月後に質問紙調査を行った結果,プログラム実施直後の行動意図が統計学上有意に高まり,3か月後も維持できていた。また,プログラム実施後3か月の時点での効果を検討するために,開発したプログラム試案を受講していない同高校の2年生女子105名(未実施群)と比較を行った結果,実施群の行動意図は,未実施群よりも統計学上有意に高かった。以上の検証結果より,開発したプログラム試案の有効性を確認した。本研究の目的は,高校生のための子宮頸がん予防教育プログラムを開発,実施し,その有効性と適用性について検証すること,さらに,開発した教育プログラムの普及に向けて,東北地方A県内における地域・学校の協働ネットワークを構築することである。平成27年度は,男子生徒に焦点を当て,プログラム試案の有効性を検証した。実施対象は,A県内の県立高校(モデル校)1年生男子89名であり(実施群),プロセス評価ではワークシートの活用率,プログラムや教材の満足等は高かった。また,プログラム試案を実施した同高校の1年生女子95名と比較した結果,有意差はみられなかった。影響評価を検討するために,プログラム前・プログラム実施直後・3か月後に質問紙調査を行った結果,男子生徒の「子宮頸がん予防の重要性と効果の認識」「子宮頸がん予防に関する主観的規範」「子宮頸がん予防に関する知識」の得点はプログラム直後に有意に上昇し,「子宮頸がん予防の重要性と効果の認識」および「子宮頸がん予防に関する知識」の得点については,3か月後も維持していた。これらは,1年生女子の実施群と同様の結果であった。また,プログラム実施後から3か月後の時点での効果を検討するために,開発したプログラム試案を受講していない同高校の2年生男子94名(未実施群)と比較を行った結果,実施群の「子宮頸がん予防の重要性と効果の認識」「子宮頸がん予防に関する主観的規範」「子宮頸がん予防に関する知識」のいずれの得点も,未実施群より統計学上有意に高かった。以上の結果より,男子生徒においても開発したプログラム試案の短期的な有効性を確認した。モデル校における有効性の検証に時間を要したため,ホームページの作成をはじめとするネットワークの構築に十分な時間を確保することができなかった。教育プログラムは,昨年度までに有効性と適用性の検証を終え,男女を問わず,高校生全体に短期的な有効性を有すること,ならびに保健の授業における適用性を確保していることを確認した。一方で,今年度の追加分析により,教育プログラムの効果を長期的に維持するためには,教育プログラムの普及のみならず,他の年代への子宮頸がん予防啓発が重要であることも明らかになった。

特に,子宮頸がん予防に有効な子宮頸がん検診の受診率は,罹患者の増加がみられる20歳代において,20%代前半に留まっている(厚生労働省,平成25年国民生活基礎調査より)。この年代が含まれる思春期から青年期は,生殖器の異常があっても受診に結びついていない実態もある。これらの状況を踏まえ,教育プログラムの普及と同時に,思春期・青年期への子宮頸がんをはじめとする婦人科疾患の予防啓発を進めていく必要性を改めて確認した。そこで,東北芸術工科大学と協働し,思春期青年期を対象に,子宮頸がんをはじめとする婦人科疾患の理解,および必要時,婦人科受診行動に導くためのプロジェクトを開始した。具体的には,パンフレットやパネルの作成,展示,トイレを活用したプロモーション等であり,今年度はモデル施設において試験的に展開した。さらに,教育プログラムをはじめとする情報発信のためのホームページ作成を行った。教育プログラムの課題であった他年代への子宮頸がん予防啓発を同時進行で新たに進めることとしたため。本研究の目的は,高校生のための子宮頸がん予防教育プログラム(以下,教育プログラム)を開発,実施し,その有効性と適用性について検証すること,さらに,開発した教育プログラムの普及に向けて,東北地方A県内における地域・学校の協働ネットワークを構築することである。今年度は,開発した教育プログラムを発信するために,論文およびホームページを作成した。論文については,教育プログラムの基盤となった概念モデルの作成プロセスを公表した。女子高校生を対象にしたプログラムの有効性の検証結果については,現在学会誌に投稿中である。ならびに,リプロダクティブヘルス・ライツの観点から,男子高校生に実施した教育プログラムの有効性を検証し,成果の公表に向けて準備を進めた。ホームページは,教育プログラムの教材作成時より協働しているデザイナーの協力を得て作成している。ホームページを閲覧する主な対象は,高校で保健体育を担当する教諭が想定され,男性が多い。そのため,男性が抵抗なく閲覧できるデザインとなるよう工夫した。教育プログラムの実施については,高校の教諭や自治体より問い合わせを受け,実施に向けて調整を図った。昨年度より思春期青年期にある女性を対象にした,婦人科疾患の理解,必要時婦人科受診行動に導くためのプロジェクトは,継続して実施した。日本は,婦人科への受診に抵抗をもつ女性が多く,子宮頸がん予防に必要な検診受診に影響する要因となっている。このため,本研究では,昨年度より教育プログラムの普及と並行して行う必要がある啓蒙活動として位置づけた。具体的には,大学構内におけるパネルの展示やパンフレットの配布等である。その結果,主なターゲットである女性のみならず,青年期男性の反応が予想以上に高かった。このため,本プロジェクトは,リプロダクティブヘルス・ライツの観点から,性別を問わず必要であることを確認した。今年度は,研究成果を論文としてすべて公表予定であったが,査読,修正のプロセスに時間を要し,2編の論文は公表に至らなかった。
アルコールによるAQP4 active-site同定による脳浮腫発症機序の解明

エタノールによる脳挫傷後脳浮腫の悪化は、アクアポリン4(AQP4)の発現増大が主な原因である。AQP4はNaチャンネルと共役、調整されることが知られている。本研究では、ラット初代培養アストロサイトを使用し、低Na及び高Naあるいはエタノール負荷下において、Na及びエタノールのAQP4発現に及ぼす影響を検討し、脳浮腫の機序解明を目指した。低NaはアストロサイトにおけるAQP4発現を増大させるが、NKCC1をノックダウンさせると増大が抑えられた。このことから、Na異常による脳浮腫の形成につながるAQP4発現変化はAQP4とNaチャンネルとの関連性が関与する可能性が示唆された。飲酒後の脳挫傷後脳浮腫の悪化は、脳におけるaquaporin-4 (AQP4)が関与する。AQP4は電解質と関連があることがわかっており、ナトリウム(Na)チャンネルと共役、調整されていることが知られている。そこで初代培養rat astrocyteを使用して、NaおよびエタノールのAQP4発現に及ぼす影響を検討した。生後2-4日のrat pupからastrocyteを抽出し、calf serumを10%含んだ等張MEM培地(NaCl: 680 mg/dL)、低Na MEM培地(NaCl: 410 mg/dL)および高Na MEM培地(NaCl: 950 mg/dL)で培養し、さらにエタノールを0-100 mM添加した。培養後30分、3時間, 6時間, 24時間後にastrocyteを回収しタンパクを抽出後AQP4の発現をwestern blottingで検討した。またエタノール存在下でのNaの影響を検討するため、等張MEM培地にエタノールを添加し3時間負荷させた後、低Na MEM培地および高Na MEM培地に3時間負荷し、同様にAQP4発現を検討した。低Na環境はastrocyteにおけるAQP4の発現を上昇させた。しかしながらエタノール存在下では低Na環境はAQP4発現を減少させ、また高Na環境は上昇させた。これらのことから、エタノール存在下でのAQP4発現変化にNaが関与することが示され、AQP4による脳浮腫形成機序の解明に繋がる可能性が示唆された。次年度はAQP4およびNaチャンネルを抑制するsiRNA等を使った検討を行い、さらに動物疾患モデルへの応用により有効で副作用の軽減が期待できる治療薬の開発を目指す。エタノールによる脳挫傷後脳浮腫の悪化は、脳アストロサイトに発現するアクアポリン4 (AQP4)の発現増大が主な原因である。AQP4はナトリウムチャンネルをはじめとした種々イオンチャンネルと共役、調整されることが知られている。またAQP4のアンカー蛋白であるalpha-syntrophinはNa-K-2Cl cotransporter-1 (NKCC1)とも関連することが知られている。そこで本研究では、浮腫に及ぼすエタノール及びナトリウムの影響を明らかにすることで、脳浮腫の機序解明を目指した。そこで、ラット初代培養アストロサイトを使用し、培地環境を低ナトリウム及び高ナトリウムあるいはエタノール負荷下において、ナトリウム及びエタノールのAQP4発現に及ぼす影響を検討し、さらにNKCC1に対するsiRNAを用いて、ノックダウンがAQP4発現にどのように影響するかを検討した。低ナトリウムはアストロサイトにおけるAQP4発現を増大させるが、siRNAによりNKCC1をノックダウンさせると増大が抑えられた。しかしながら、siNKCC1によるノックダウンにおいては、AQP4及びNKCC1のアンカー蛋白であるalpha-syntrophinの発現に有意な変化を認めなかった。これらのことから、ナトリウム異常による脳浮腫の形成につながるAQP4発現変化はAQP4とナトリウムチャンネルとの共役変化が関与する可能性が示唆された。今後は、AQP4及びNKCC1の結合性や転写制御因子に着目して、さらなる機序解明を目指す。法医学初代培養アストロサイトのナトリウム環境の変化及びエタノールに対するAQP4発現の検討を行うことができた。またAQP4及びNaチャンネル類を効果的に抑制するsiRNA等の準備が完了している。論文発表及び国際学会を含めた学会発表を行っており、国内学会での発表内容は座長推薦論文として選出され、現在論文作成中である。アストロサイトに対するAQP4及びNaチャンネルのsiRNA等によるAQP4発現抑制の検討を行い、有効性が確認された後に脳挫傷モデル、脳梗塞モデル、脳腫瘍モデルラットに対する脳浮腫軽減効果を検討する。またより有効に脳内へ投与するためのdrug deliveryの開発も目指す。研究成果は英語論文及び国際学会を含めた学会発表で発表する。年度内までに納品予定の製品が年度内に納品困難であることが年度末に判明したことから、キャンセルを行い次年度使用額が発生した。予定していた製品を次年度に購入する。
S1P合成・分解酵素トランスジェニックマウスを用いた癌転移・血管新生の研究

癌自然転移モデルでの内因性脂質メディエータースフィンゴシン-1-リン酸(S1P)レベルの高低が及ぼす癌増殖・転移、そして血新生への影響を検討した。S1Pレベルが高いと、癌増殖能・血管新生能が昂進しており、低いと抑制していることが示された。転移おいては、明らかな相違は認められなかった。以上から、内因性S1Pレベルの高低が癌増殖・血管新生・血管成熟への影響へ与えことが示された。脂質メディエータースフィンゴシン-1-リン酸(S1P)は,細胞の運動制御,細胞骨格制御,形態変化,増殖促進など多彩な生理活性を示す。S1Pはスフィンゴシンキナーゼ(SphK)によりスフィンゴシンがリン酸化されることによって生成し,S1Pリアーゼ(SPL)によりホスフォエタノールアミンとパルミトイルアルデヒドに加水分解される。遺伝子改変マウスの解析から,S1Pシグナルは複数のS1P受容体を介して血管新生及び血管成熟の両過程を制御している。本年度は,私達の作出したSphKトランスジェニックマウス及びSPLトランスジェニックマウスにおける移植腫瘍モデルを用いて以下のことを検討した。1)移植腫瘍の増殖度,2)移植腫瘍の浸潤・転移,及び3)腫瘍血管新生に及ぼす影響。1)では,移植後7-10日間で,SphKトランスジェニックマウスで,増殖がコントロールと比べ腫瘍増殖が早く,SPLトランスジェニックマウスではコントロールと比べ腫瘍増殖が遅い傾向があった。今後,さらに,飼育期間を延長して観察する必要があると思われた。2)では,各群間で,有意な違いは認められなかった。これについても,飼育期間を延長して観察する必要があると思われた。3)では,SPLトランスジェニックマウスではコントロールと比べ腫瘍血管新生が減少している傾向にあった。今後,SphKトランスジェニックマウズとの比較,そのメカニズムについて,検討する必要があると思われた。血管新生、血管成熟等の免疫組織化学的・生物化学的検討癌自然転移モデルでの内因性S1Pレベルの高低が及ぼす癌血管新生への影響を検討した。SphK-TgマウスとSPL-Tgマウス及び同腹野生型マウスに移植した癌細胞を接種後28日目に摘出して、凍結切片を作成した。各種特異的抗体を用いて免疫組織化学染色をおこない、血管新生および血管成熟を評価した。血管新生の評価のために、抗CD31抗体や抗フォンビルブラント抗体により血管内皮細胞を標識し、光学及び蛍光顕微鏡下で単位面積あたりの陽性細胞数や血管腔面積を検討した。血管成熟の評価のために、抗alph平滑筋アクチン抗体により血管平滑筋を標識し、抗NG2抗体により周皮細胞を標識し、光学及び蛍光顕微鏡下で単位面積あたりの陽性細胞数や陽性細胞で覆われた血管数及び面積を検討した。SphK-TgおよびSphL-Tgマウス及び同腹野生型マウスの側腹部に癌細胞を接種し、接種後21日目に、麻酔下にて、尾静脈から色素(エバンスブルー等)を注入した。注入30分後、癌組織から漏出した色素を可視的およびホルムアミド抽出により評価した。血管成熟が進行するにつれて、色素漏出量が減少することが知られている。SPL-Tgマウスでは、血管新生および血管成熟が抑制もしくは抑制傾向にあること、一方、SphK-Tgマウスでは、血管新生および血管成熟が亢進もしくは亢進傾向にあることが判明した。以上から、内因性S1Pレベルの高低が癌血管新生・血管成熟への影響へ与えることが考えられた。
単分子膜リソグラフィによる分子組織体と半導体回路の融合化

1)マイクロナノ加工技術の開発波長172nmの真空紫外光(Vacuum Ultra-Violet, VUV)を発光するエキシマランプを光源とする、光微細加工技術を開発した。試作VUV露光機の繰り返し重ね露光とアライメント精度を検証し、1μmの精度でのアライメント、最小線幅1μmでの単分子膜露光に成功した。高速で解像度の高い光微細加工を実現するため、有機単分子膜の最表面官能基だけを光化学変換しパターン転写する微細加工プロセス(表面化学変換露光)を開発し、パターン露光に必要な化学反応の量(すなわち露光時間)を格段に減少させさせた。これまでの分単位の露光から秒単位の露光が可能になった。短時間の露光は反応種の拡散時間につながり、その結果露光パターンの高精度化が実現した。上記の解像度1μmは、この表面化学変換露光によって実現した。また、原子間力顕微鏡を使用し、ナノプローブの位置を制御し局所的に電流を注入することで、各種有機単分子膜をパターニングする技術を最適化し、10nmレベルの描画を可能にした。2)ミクロ構造化有機分子組織体構築微小反応エリアへ選択的に機能分子を固定化するための化学プロセスを探索し、選択的シランカップリング反応による特定の有機官能基で終端化されたマイクロパターンの形成、静電吸着による微粒子マイクロパターンの形成、ならびに高分子イオンの配列化に成功した。さらに、π電子共役系単分子膜(この単分子膜は導電性であることを確認している)をシリコン基板表面に直接固定化するプロセスを開発し、上記、微細加工・微細構造構築技術と組み合わせることで、絶縁体・半導体・導電体の各要素(有機分子からなる)をシリコン基板上へと集積化することが可能になった。作製した微細構造化試料の電子物性を、走査型容量顕微鏡による界面電子状態計測のモデル試料として供し、従来から取り組んできた表面電位計測と接合界面での容量特性を組み合わせることで、半導体-有機分子接合の電子状態をより詳細に検討可能なことを明らかにした。本申請課題では、半導体電子回路上にミクロ構造化されたインターフェース機能膜を構築し、その機能を評価することを、研究の目的とする。そのためには、微細加工技術がキーポイントとなる。申請者らの独自技術である、有機分子材料のようなソフトマテリアルのための超微細加工技術『単分子膜リソグラフィ』によって、半導体基板上の任意の位置に分子レベルでその配列構造が制御された有機分子ナノ組織膜を構築し、インターフェース機能を発現させる。<本年度の具体的な研究成果>1)試作VUV露光機の繰り返し重ね露光とアライメント精度を検証し、1μmの精度でのアライメント、最小線幅1μmでの単分子膜露光に成功した。2)微小反応エリアへ選択的に機能分子を固定化するための化学プロセスの探索し、選択的シランカップリング反応による特定の有機官能基で終端化されたマイクロパターンの形成、静電吸着による微粒子マイクロパターンの形成、ならびに高分子イオンの配列化に成功した。3)π電子共役系単分子膜をシリコン基盤表面に直接固定化するプロセスを開発した。この単分子膜は導電性であることを確認している。単分子膜被覆によって、シリコン表面をいつまでも酸化させずにその導電性を保持できる。