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生命保険業における逆選択の現状と危険選択のあり方をめぐる一考察

本研究課題は,民間生命保険の役割とは何か,またその限界とは何かという本質的な問題,つまり,官民の役割分担や福祉のあり方,保険会社の経営倫理の問題へと広がる。このような問題意識を,大学院の修士課程時より,研究の大きな柱としてきた。今後の研究活動においても,それは変わらないが,「遺伝子検査と保険」(『FSAリサーチ・レビュー2005』,2005年12月)や,「保険における官民の役割分担をめぐる一考察-危険選択における遺伝子検査結果利用に関する議論をもとに-」(『保険進化と保険事業』第4章,慶應義塾大学出版会,近日刊行)を1つの区切りとして,研究の対象領域を広げていくことも課題としている。具体的には,医療保障や介護保障に関する,各国の社会保障制度や民間保険の現状などを概観し,それらをまとめた研究成果をもとにして,「医療保障分野における官民役割分担論」(『保険研究』第57集,2005年8月)を作成するなど,研究領域を拡充している。また,医療保障分野において,近年,保険会社が実際に提供している商品の特徴や課題についても考察を進めており,2005年7月には,財団法人生命保険文化センターで行われた保険学セミナーにおいて,「医療保険の商品開発をめぐる一考察」というテーマで報告を行った。それらの成果として,「医療保険をめぐる商品開発の動向」(『医療保険のフロンティア(仮)』第4章,勁草書房)が,近日刊行される予定である。今後は,さらに研究を深め,銀行窓販など販売チャネルのあり方,説明責任なども含めた販売政策上の問題や消費者教育における問題,保険会社の経営倫理などについても,医療保障分野を中心に考察していく所存であり,それらの成果を2006年9月の日本保険学会関東部会や,2007年10月の日本保険学会大会などで報告予定である。保険会社による遺伝子検査結果の利用是非というテーマは、極めてセンシティブで新しい課題であり、学際的な性格を持つ。わが国では、まだ研究が十分に進んでいない分野であり、なかでも保険論という学問領域からの考察は数少ない。しかしながら、遺伝子検査と生命保険業をめぐる問題は、決して新奇なものではなく、民間生命保険の役割とは何か、またその限界とは何かという、保険論における伝統的かつ本質的な問題に帰着するのであり、その意味からも重要な研究対象となり得るだろう。このような問題意識の下で、平成15年度は、ヒトゲノム解読など分子生物学、医学等における研究および技術の発展により、生命保険業の危険選択にどのような影響が生じると予想されるかを考察し、また、昨今、遺伝子検査結果の扱いを中心として、諸外国の生命保険業の危険選択においていかなる動向がみられるかについて、引き続き検討した。その成果として、「ヒトゲノム解読が社会に与える衝撃と共済・保険への影響」(『共済と保険』第541号)、「生命保険業における危険選択への制度的アプローチ」(『企業・経済研究への諸アプローチ』平成14年度)を作成した。さらに、この問題の延長線上にある、公私の役割分担をどのようにすべきかについて考察をはじめている。平成15年度は、生命保険業が重要な役割を担っている私的保障と同様に、生活保障システムを支える両輪となっている社会保障について、海外(アメリカ、イギリス、ドイツ、フランス、スウェーデン)およびわが国における諸制度とその問題点を概観した。これらの検討をもとに、わが国の生活保障システムにおける公私の役割分担の現状と今後のあり方についても考察をおこない、その研究成果を論文にまとめた。研究内容としては,今までの研究の深耕として,遺伝子検査,新生児のマススクリーニング,HIV抗体検査など,いくつかの題材を挙げて,生命保険業における逆選択の問題を考察し,保険会社の経営倫理や保険原理にてらした分析を進めている。さらには,「保険とは何か」という本質的な問題に至るまで,重層的にとりあげている。現在は,遺伝子検査と生命保険業の危険選択をめぐる問題を継続して研究すると同時に,医療保障分野における民間生命保険業の限界や公私の役割分担を検討することにも大きな関心を寄せている。高リスクとされる人をもとりこむ形で保険制度は拡張すべきか,それとも保険原理を前面に押し出し、リスクの再分化を進めていくべきかという問題意識をもとに,今後の危険選択のあり方や必要とされる社会的インフラ等は何かについて考察している。また,この研究に関連して,民間生命保険業による医療保障分野における商品開発の経緯や新しい動向を検討している。生命保険業の危険選択をめぐってはモラルリスクなど多くの問題が発生する一方で,生命保険業者から消費者への説明責任についても不足が指摘されている。これらの課題についても研究を始めている2005年3月には,日本共済協会の2004年度第4回共済理論研究号において,「共済団体におけるアカウンタビリティーについて」というテーマで発表報告し,その研究成果を『共済と保険』などに掲載する予定である。また,今までの研究成果を平成17年度中に複数誌に掲載させていただくほか,学会においても研究報告する予定である。

今後の研究活動においても,それは変わらないが,「遺伝子検査と保険」(『FSAリサーチ・レビュー2005』,2005年12月)や,「保険における官民の役割分担をめぐる一考察-危険選択における遺伝子検査結果利用に関する議論をもとに-」(『保険進化と保険事業』第4章,慶應義塾大学出版会,近日刊行)を1つの区切りとして,研究の対象領域を広げていくことも課題としている。具体的には,医療保障や介護保障に関する,各国の社会保障制度や民間保険の現状などを概観し,それらをまとめた研究成果をもとにして,「医療保障分野における官民役割分担論」(『保険研究』第57集,2005年8月)を作成するなど,研究領域を拡充している。また,医療保障分野において,近年,保険会社が実際に提供している商品の特徴や課題についても考察を進めており,2005年7月には,財団法人生命保険文化センターで行われた保険学セミナーにおいて,「医療保険の商品開発をめぐる一考察」というテーマで報告を行った。それらの成果として,「医療保険をめぐる商品開発の動向」(『医療保険のフロンティア(仮)』第4章,勁草書房)が,近日刊行される予定である。今後は,さらに研究を深め,銀行窓販など販売チャネルのあり方,説明責任なども含めた販売政策上の問題や消費者教育における問題,保険会社の経営倫理などについても,医療保障分野を中心に考察していく所存であり,それらの成果を2006年9月の日本保険学会関東部会や,2007年10月の日本保険学会大会などで報告予定である。
プラスミドDNA/キトサン/コンドロイチン硫酸三元複合体による遺伝子デリバリー

pDNA/キトサン複合体をアニオン性高分子であるコンドロイチン硫酸(CS)で被覆し、物理化学的な安定性と遺伝子発現効率の向上を目指したpDNA/キトサン/CS三元複合体の開発に成功した。三元複合体のキャラクタリゼーション、in vitroおよびin vivoでの遺伝子導入を行ない、CSをpDNA/キトサン複合体の被覆剤として使用することの効果について以下に挙げる3点を見出した。(1)至適作製条件の決定と物理化学的安定性の評価分子量22kDa、硫酸化度6.9mol%のCSで被覆された三元複合体は、粒子径180nm程度、ゼータ電位-40mV、均一な球状のナノ粒子を形成し、この時の構成組成比を至適作製条件と決定した(pDNAのリン酸基:キトサンのアミノ基:CSのカルボキシル基または硫酸基の電荷比;1:5:16)。至適組成比で構成された三元複合体は高い血中安定性および酵素分解酵素耐性を示し、in vivoでの使用に適した特長を有していることが期待された。(2)複合体の細胞内動態の解明pDNA/キトサン複合体と比較し、三元複合体は種々の細胞株において遺伝子発現効率が向上した。その理由は細胞内への複合体の取り込み量が増加したことに起因していた。そこで、複合体の細胞内取り込み機構および細胞内輸送経路を解析した。その結果、三元複合体は主に、細胞が外部の物質を多量に取り込む飲作用(=マクロピノサイトーシス)で内部に取り込まれ、プロトンスポンジ効果でエンドソームから細胞質中に脱出し、複合体の状態を維持して核内に移行していることが明らかになった。(3)凍結乾燥製剤への応用三元複合体は凍結乾燥し使用直前に再水和する「凍結乾燥-再水和型」製剤としての利用が適していることが見出された。さらに、腫瘍形成マウスモデルの自殺遺伝子治療を行ったところ、凍結乾燥-再水和した三元複合体は用時調製した場合と同等に高い抗腫瘍効果を発揮した。三元複合体はin vitroだけでなくin vivoにおいても高い遺伝子発現効率を示す有用な遺伝子キャリアーであることが期待される。
弱双曲型偏微分方程式及び系の解の構造

を考えよう定理1特に1)の重複度一定を仮定すれば1<s<min(1+k, r/(r-1))に対して,結論は正しい.定理2定理1の後半のSに対する条件は必要でもある.(説明)r=2の時に常微分方程式の議論を効果的に用いる.即ちAiry関数の漸近的挙動が中心である.を考えよう定理1特に1)の重複度一定を仮定すれば1<s<min(1+k, r/(r-1))に対して,結論は正しい.定理2定理1の後半のSに対する条件は必要でもある.(説明)r=2の時に常微分方程式の議論を効果的に用いる.即ちAiry関数の漸近的挙動が中心である.
ソリューションプラズマを用いた炭分解グラフェンナノフィラーの開発

新しい液中のプラズマ反応場であるソリューションプラズマを用い、炭から有機修飾グラフェンを簡便に作製する方法の確立を目指した。本プロセスが実現すれば、従来のグラフェンの合成方法と比較して、極めて簡便となり、科学分野のみならず産業分野にも大きなインパクトを与えることが可能である。本研究では、ソリューションプラズマによってグラファイト電極を剥離してグラフェンを得る方法、グラフェンを表面修飾して分散性を向上させる方法を開発した。本年度は、ソリューションプラズマを用いて、炭素電極からグラフェンの合成を試みた。ソリューションプラズマは、液中の低温プラズマであり、対向する電極間にプラズマが生じて、イオンやラジカル等の活性種が発生する。プラズマから生じたイオンは高速で、電極に衝突する。従来の液中プラズマでは、プラズマが非常に高温となるため、プラズマによる熱によって電極が分解し、原子状の炭素やラジカル分子が生成し、それらが周囲の溶液によって急冷されることにより、急速な再凝集が起こり、カーボン材料の生成が起こる。しかし、このような方法で、カーボン材料を合成してもグラフェンのような平面状の構造は得られない。そこで、本研究では、ソリューションプラズマの低温プラズマを利用して、炭素電極からの剥離によりグラフェンの合成を試みた。グラファイト電極を対向させてバイポーラパルス電源によりプラズマを発生させた。繰り返し周波数を変化させることによって、プラズマの状態を調整した。周波数が小さい場合には、低温プラズマになるのに対して、周波数を大きくするとプラズマが高温になり白色光の連続スペクトルをもつ発光がみられた。これはプラズマが高温になっていることを示す。合成されたカーボンを分析した結果、低温のプラズマで合成した場合には、平面状の数層のグラフェン化合物が得られたのに対し、高温のプラズマの場合には、球状の欠陥の多いカーボンとなり、グラフェン構造は得られなかった。本プロセスが実現すれば、従来のグラフェンの合成方法と比較して、極めて簡便であるため、科学分野のみならず産業分野にも大きなインパクトを与えることが可能である。本研究では、炭からグラフェンを得ることを目的として、研究開発を行った。また、グラフェンの可溶性を高めるために表面修飾方法について検討を行った。ソリューションプラズマは対向する電極間に矩形波のパルス電圧を印加することで発生するが、電圧を印加する電極にグラファイトを用いて、水溶液中でソリューションプラズマを施した。その結果、条件を最適化するとソリューションプラズマから発生するイオンが電極に衝突し、グラファイトからグラフェンが剥離した。一方で、プラズマに投入するエネルギーを大きくすると、グラファイト電極の分解が進み、分解した原子状炭素や分子が再結合して、アモルファスなカーボン材料が生成した。このように本研究では、ソリューションプラズマによってグラファイト電極からグラフェン材料が合成されることを明らかにした。一方で、投入エネルギーによっては、剥離よりも分解が進み、グラフェンが合成できないことが分かった。また、グラフェン材料に官能基を修飾する方法について研究を行った。εーアミノカプロン酸をソリューションプラズマによって反応させることによって、表面状態が変化し、分散性が向上した。プラズマ工学当初の予定通り、グラファイト電極から、グラフェンを得る事ができたため。効率良くグラフェンを得るための方法の検討を行う。研究計画の変更に伴い、効率的に研究開発を行う為に適切な予算執行を行う為物品費、国内旅費として使用する
「バベルの塔問題」を改善する社会科教員養成プログラムの開発

社会科教員養成において、学生がつまずきの原因となる概念伝達での誤認識に関して、調査問題を作成し、教員養成プログラムへ方策を導出した。方法は、13問の調査問題と社会系科目履修やマスメディアや言語系教科目との相関である。分散分析と相関分析を試みた。結果は、社会系教科履修するほど有意に正答率が高くなる。変数と類型概念の相関関係では、教科履修は翻訳・共示、言語教科では修辞、読書では日常、新聞では翻訳・日常に相関関係が見られた。教員養成プログラムへは、社会系科目の内容の組み込み、言語系教科目との連携を図ることである。説明できない格差や効率などには、更なる変数との関連や質的調査の必要がある。社会科用語・概念に関する教師・大学生対象の調査問題を作成し、予備調査を行った。予備調査をふまえた改訂が予定の時期に完了せず、本調査には至らなかった。その理由は、第一に、想定した用語が教育学部学生にとっても違和感のあることばであったこと、第二に、正解は一つという通念に対して、リッカートスタイルでの問いかけが曖昧なものと受け止められたこと、第三に、四類型(翻訳語起因型、日常・学術懸隔型、概念共示型、授業作用懸隔型)を横断する用語が多く、統計処理上のvalidityに欠けること、があげられる。したがって、調査問題完成は年度末となった。なお、教員養成プログラムは、調査結果とは別に、既に提示した四類型に基づきワークショップ型開発を試み、プロトタイプを編成している。社会科教員養成における学生のつまずき「バベルの塔問題」(言語を介した意思疎通の失敗)を改善する教員養成プログラムの開発を目的とした研究である。初年度は、社会科用語・概念に関する学生・教員の誤認識に関して『教育課程実施状況調査』や教科書分析、関連文献の分析などをもとに、大学生・教員対象の調査問題を作成するための基礎作業を行った。質問紙の骨子には、「展開する上で困難な概念・用語」の自由記述、問題は、権利、主権、経済、市場(しじょう・いちば)、福祉、財政など20概念を30問、需要供給理論をはじめとした10理論を合計40問作成。教えることに対する意識・理解度をリッカートスタイルで。それぞれ翻訳語起因型、日常・学術懸隔型、概念共示型、授業作用懸隔型に対応した用語・概念の抽出作業を中学・高校教科書から抽出した。全国20大学、教育実習を終えた学生対象及び社会科教員を選定した。社会科授業の構成要素の一つである「言葉による意思伝達」が多様なレベルで図れない「バベルの塔問題」を明らかにするために、四類型に基づいた調査問題を作成し、教職免許取得予定の学生を対象に、実態の調査をおこなった。4類型とは、翻訳語起因型、日常・学術懸隔型、概念共示型、概念修辞型である。作成に当たっては、(1)概念コトバの選択は、主として経済から選択、(2)正解を問うより傾向性や認識ギャップを鮮明にする選択式問題とし、正解を求めるものではない、(3)学生・実習生を対象、として調査した。リサーチクエスチョンは、誤理解・誤用される経済用語・概念認識の実態は、どのようなものか。その要因はなにか(誤用は何によって防がれるか)。仮説的4類型(翻訳・日常・共示・修辞)はどのように関連するかである。属性を「新聞購読や読書の有無」、「高校の公民系科目履修」「経済への関心度」「能動的調査意欲・習慣」「ニュースへの関心度」「言語能力との関連」などに設定し、正解あるいは本来の意味としての回答と転用され誤用されたものも含めた回答との分析を試みた。分散分析の結果、(1)社会系教科履修科目数が増えるほど正答が有意に高くなったのは、功利主義・情報の非対称性・モラルハザード・資源・リストラであった。(2)格差、効率の正答率の分布状況は、用意した変数、いずれでも説明できなかった。(3)言語教科では修辞に、読書では日常に、新聞では翻訳・日常に、平均値は、経済学部高い、主免許が社会科・理科が高い、「現代社会」履修者が低い相関分析の結果、翻訳と日常、日常と修辞・共示は相関することが明らかとなった。(1)翻訳・共示に、社会科教育本来計画では、昨年度に交付後速やかに会議を開く予定であったが、海外長期出張などが重なり、年度末に開くことになった。この遅延により、今年度も年度早々に打合せ会議を開こうとしたが、分担者の一人の療養により、個別的会合となった。そのため、パイロット版の試行が新潟大学のみとなり、予備調査結果をふまえた改訂が年度末となり、本調査が来年度当初となって遅延となっている。

なお、プログラム開発は、調査結果とは別に進めており、最終年度に、収斂されることとなる。研究代表者が、客員教授として4ヶ月ほど海外出張し、かつ、勤務先が変わることにより、研究打合せや中間検討会を十分に持つことが出来なかったため。本来、問題作成後の調査実施にまで至るはずであったが、調査は次年度の課題となっている。本調査を26年度初頭に行い、夏休みまでに分析。分析結果をもとに、予め準備した作業類型に基づいた教員養成プログラムを開発する。調査は、26年度当初に日本体育大学、弘前大学、新潟大学、名古屋女子大学で実施、早々に分析する予定である。なお、教員養成プログラムは、提示した四類型に基づき、ワークショップ型開発を試みプロトタイプを編成しているので、次年度の調査結果に基づき、ブラッシュアップしていく予定である。本来、研究2年目に、初年度の調査を基に、改善のための教員養成モデルを開発する予定であったが、調査が未実施であるため、第一に、この調査を先行させる。この結果如何に関わらず、先行の「教員養成モデル精査」は可能であるので、同時に進める予定である。年度後半には、調査結果の分析をもとに、教員養成プログラム開発を行う予定である。調査問題の完成が遅れ、次年度実施となったため。次年度早々に実施することにより、計画通り支出する予定である。研究代表者に集約されている調査用の印刷費を執行する。前年度十分に行えなかった研究打合せを前半に数回集約的に行い、調査と分析の迅速化を図ることによって、調査費用、旅費を執行する予定である。
六軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷メカニズムの解明と評価試験法の構築

本研究では、多軸ランダム振動を受ける機械、構造物を安全かつ有効に使用することを目指し、多軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷メカニズム解明および評価試験法の構築を目的としている。初年度は、アルミニウム合金A5056を供試材としたボタンヘッド型試験片を用いて10 Grmsから70 Grmsまでの異なる重力加速度の多軸ランダム振動試験を実施した。その結果、多軸ランダム振動を受ける材料であっても一軸方向の負荷によって疲労破壊が起こる可能性や修正マイナー則を用いた疲労寿命の評価の可能性を示した。本年度は、初年度と同様の供試材であるアルミニウム合金A5056において、異なる形状のY字型試験片を用いて10 Grmsから70 Grmsまでの異なる重力加速度の多軸ランダム振動試験を実施した。振動試験中には、破壊起点と予想される部分の力学場を測定するため、3軸ひずみゲージを用いて測定した。その結果、主応力の大きさ、方向、負荷周波数を明らかにした。具体的には、多軸ランダム振動を受ける材料であっても一つの振動モードが支配的であり、主応力の方向および負荷周波数はほぼ一定であり、主応力の大きさは分布をもつことが分かった。また、主応力の方向と負荷周波数は重力加速度によらずほぼ一定であり、主応力の大きさは重力加速度によって増加した。これは、初年度の実験結果と同様の傾向であり、上記の結果は、材料の形状にあまり依存しない可能性が示唆された。さらに、この結果を基に、疲労寿命の評価方法について考察した。本年度は、大きく分類すると、(1)疲労現象を支配する力学場の測定、(2)疲労寿命の予測方法の提案とその妥当性の検証、を行う予定であった。(1)については、3軸ひずみゲージを用いて、ひずみ場を測定することに成功し、完了した。(2)については、疲労寿命の予測方法については検討したが、その妥当性の検証についてはまだ終わっていない。これは、本年度の途中で研究機関を異動したことにより、新たな研究環境を整えるのに時間がかかったためである。以上の進捗状況および理由から、研究はやや遅れている。次年度では、本年度終わらなかった「疲労寿命の予測方法の妥当性の検証」を早急に終え、「六軸ランダム振動を受ける材料の疲労寿命の評価試験法の検討」を行う予定である。負荷方向が変化する多軸疲労の疲労強度は、一方向に負荷が加わる単軸疲労の疲労強度よりも低下することが知られている。多軸疲労に関する研究は多くなされているが、多軸ランダム振動に関する研究は少ない。そこで本研究では、多軸ランダム振動を受ける機械、構造物を安全かつ有効に使用することを目指し、多軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷メカニズム解明および評価試験法の構築を目的としている。本年度は、アルミニウム合金A5056を供試材としたボタンヘッド型試験片を用いて10 Grmsから70 Grmsまでの異なる重力加速度の多軸ランダム振動試験を実施し、その場観察および破面観察による疲労損傷過程の分析を行い、多軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷の特徴を把握した。具体的には、多軸ランダム振動を受ける材料の破断までの時間は、詳細に見れば他の影響因子も関与しているが、おおよそ重力加速度に依存すると考えられる。また、振動試験のその場観察および走査型電子顕微鏡による破面観察の結果、曲げの共振モードでの疲労破壊が起こると考えられ、多軸ランダム振動を受ける材料であっても一軸方向の負荷によって疲労破壊が起こる可能性が示唆された。また、その疲労破壊は、複数のき裂が発生、進展し、それらが合体することにより起こると考えられた。さらに、有限要素法において、材料に負荷された重力加速度のパワースペクトル密度を材料に与えて、材料に負荷される応力分布とその周波数を推定し、修正マイナー則を用いて、破断までの時間を算出できるか否かを検討した。本年度は、多軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷の特徴を把握できたため、来年度よりさらに詳細な分析を行うことができる。試験方法の構築、試験の実施、分析等、計画通りに進めることができた。

本年度は、大きく分類すると、(1)疲労現象を支配する力学場の測定、(2)疲労寿命の予測方法の提案とその妥当性の検証、を行う予定であった。(1)については、3軸ひずみゲージを用いて、ひずみ場を測定することに成功し、完了した。(2)については、疲労寿命の予測方法については検討したが、その妥当性の検証についてはまだ終わっていない。これは、本年度の途中で研究機関を異動したことにより、新たな研究環境を整えるのに時間がかかったためである。以上の進捗状況および理由から、研究はやや遅れている。今後は材料に負荷されるひずみに着目して、破壊現象の分析を行う予定である。本年度において、ひずみの測定方法やシミュレーションによるひずみの算出方法等の幾つかの項目について試行し、計画通り進められることを確認した。次年度では、本年度終わらなかった「疲労寿命の予測方法の妥当性の検証」を早急に終え、「六軸ランダム振動を受ける材料の疲労寿命の評価試験法の検討」を行う予定である。試験片の年度内の納入が間に合わず、試験片の材料費と加工費を次年度支払うことになったため、次年度使用額が発生した。次年度の早期に納入するため、計画の変更はない。本年度の途中で研究機関を異動したことにより、新たな研究環境を整えるのに時間がかかり,研究がやや遅れている。そのため、本年度に計上していた予算(試験片の材料費、加工費)を次年度に繰り越すことになった。次年度の早期に使用予定である。
遷移状態アナログとしてグルタミン酸ラセマーゼを阻害する新規抗菌剤の開発

既存の抗菌剤に抵抗性を示す多剤耐性菌の出現・増大はますます深刻な問題となっている。この点に関し、細菌の生存に必須な酵素であるグルタミン酸ラセマーゼの阻害に新しく着目して本研究を行った。本酵素はヒトには存在しないため、その阻害剤はヒトに対する副作用が弱いことが期待される。酵素の作用機構に基づき基質類縁体をデザイン・合成し、実際に肺炎球菌に対する影響を検討したところ、抗菌活性が認められた。感染症対策の分野において、臨床で用いられる既存の抗菌剤に抵抗性を示す多剤耐性菌の出現・増大はますます深刻な問題となっている。そのため、対象とする微生物の増殖・生存に必須でありながらも、これまで十分には検討されていない新規な標的酵素の探索は、医薬化学研究の中できわめて重要な分野の一つである。そのような抗生物質の標的酵素としてグルタミン酸ラセマーゼに申請者は注目している。本酵素はグルタミン酸のラセミ化を行い、細菌が持つ細胞壁中のペプチドグリカンの生合成に必須なDーグルタミン酸をL-グルタミン酸から供給する役割を持つ。本酵素は人体には存在しないためにその選択的阻害剤はヒトへの副作用がないことが期待され、選択毒性の観点からは理想的な標的酵素である。本研究では酵素反応基質の遷移状態アナログとして強力に本酵素を阻害すると期待されるD-3-フルオログルタミン酸誘導体を評価し、新規な作用機構に基づく抗生物質のリード化合物の導出を行うものである。本年度では、L-セリンより出発し、DASTフッ素化反応を鍵工程に用いて14工程にて(2s, 3の-3-フルオログルタミン酸の合成をジアステレオ選択的に行った。さらに本研究で合成した化合物のs, peumioneaeθに対する最小生育阻害濃度(MIC)を求めて抗菌活性を評価したところ、弱いながらも(2S, 3S)の-3-フルオログルタミン酸に抗菌活性が認められ、D-3-フルオログルタミン酸がグルタミン酸ラセマーゼを阻害することが示唆された。感染症対策の分野において、臨床で用いられる既存の抗菌剤に抵抗性を示す多剤耐性菌の出現・増大はますます深刻な問題となっており、対象とする微生物の増殖・生存に必須でありながらも、これまで十分には検討されていない新規な標的酵素の探索は、医薬化学研究の中できわめて重要な分野の一つである。そのような抗生物質の標的酵素としてグルタミン酸ラセマーゼに申請者は注目し、本研究では酵素反応基質の中間体アナログとして強力に本酵素を阻害すると期待されるD-3-フルオログルタミン酸誘導体ならびにその4-位誘導体の合成ならびに抗菌活性の評価を行い、新規な作用機構に基づく抗生物質のリード化合物の導出を目指した。前年度では、(2S,35)-3-フルオログルタミン酸の合成をL-セリンより出発して14工程にてジアステレオ選択的に行い、S.peumoniaeに対する活性を評価したところ、弱いながらも抗菌活性が認められた。この結果をうけて今年度では(2S,3R)-3-フルオログルタミン酸のジアステレオ選択的合成を種々試みたが、ジアステレオマー間の反応性の相違によって鍵工程を成功させることが出来ず、現在の所ジアステレオマー混合物として変換を行って最終工程にてカラムクロマトによる(2S,3S)および2S,3R)ジアステレオマー間の分離を行っている。また、四位アルキル置換誘導体の合成も試みたが、現在のところ四位置換基の導入には成功しているもののその後の最終目的性生物への変換工程が満足のいくものではないため、改善の余地を残している状態である。
不純物効果を利用した、銅酸化物超伝導がスピン揺らぎに起因するか否かを判定する研究

クーパー対対形成にかかわる引力相互作用を外部から制御するという、本研究のアイデアに通じる手法が希薄原子気体で実現されたことを受け、前年度に引き続き、超伝導とも理論的枠組みが同じでかつ相互作用が可変な光学格子中のフェルミ原子ガスにおける強結合超流動を研究した。前年度は、一様系に対し有効な理論であるNozieresとSchmitt-Rink(NSR)のガウス揺らぎの理論を格子系に適用したが、今年度はこの理論を越え、対の揺らぎの効果を自己無撞着t行列理論で取り込み、更に化学ポテンシャルに対する強結合効果も加味した理論を構築、弱結合から強結合にいたる超流動転移温度の変化を計算した。格子系でNSR理論と自己無撞着t行列理論を比較した結果、NSR理論は転移温度を4倍程度も過大評価することを見出した。すなわち、ハーフフィルドの場合、超流動転移温度の最高値は超流動揺らぎによりフェルミエネルギーの4%程度にまで抑えられることを見出した(NSR理論では16%程度である。)。この結果は系の詳細に依存しないものであり、同じく結晶格子が存在する銅酸化物高温超伝導でも、NSR理論を越えて自己無撞着t行列理論を用いることが定量的な議論のためには必要であることが示された。また、この結果を単純に用いると、例えば10000[K]のフェルミエネルギーを有する格子系では転移温度は400[K]程度が限界であり、これは今後、室温超伝導を目指す研究において一つの指針になると期待される。これと併せ、不純物やトラップポテンシャルのような空間の非一様性の効果を研究、強結合領域でクーパー対の空間分布構造を反映した微細構造が粒子密度の空間分布に現れることを示した。こうした微細構造は銅酸化物超伝導で実際に観測されており、対形成相互作用の影響を反映した効果として今後更に研究を進める必要がある。超伝導状態、特に対形成相互作用を制御する手段としての、ドープされた非磁性不純物の超伝導への影響を研究した。銅酸化物超伝導に対し、スピン揺らぎが引力起源である場合について、非磁性不純物散乱によるスピン揺らぎのスペクトルの制御を調べ、それによる超伝導状態への影響の研究を実施した。また、超伝導状態に対する不純物効果として、元素置換効果による不純物散乱効果、多バンドでの不純物効果も併せて理論的に研究した。前者は有機超伝導体λ-(BETS)_2Fe_xGa_<1-x>Cl_4を対象物質とし、元素置換にともなう磁性状態(絶縁体状態)から超伝導状態への変化の相図を不純物散乱の効果を用いて理論的に説明した。後者はMgB_2を対象物質とみなし、散乱によるバンド間遷移の影響についてボルン近似を越えた理論により明らかにした。また、2004年に入り、クーパー対形成の相互作用を制御する新たな手法が実現し、弱結合から強結合までを自在に研究できる物質系(極低温フェルミ原子ガス)が現れた。これは本研究課題が目指す相互作用制御にも大いに関係するため、この新手法を参考にすべく、フェッシュバッハ共鳴による相互作用制御の機構の理論的解明を行った。相互作用制御の過程でのBCS状態から強結合BEC状態への移行現象、そこでの励起スペクトルの変化、集団励起を解明、更に、別種のフェッシュバッハ共鳴による異方的超流動実現とそこでの相互作用制御の可能性を研究した。この物質系では、不純物ではなく磁場により引力相互作用の精密な制御が可能となっており、こうした方法(あるいはこれに類似した方法)が銅酸化物超伝導をはじめとする非フォノン超伝導でも実現できないかの検討を実施した。クーパー対形成に関わる引力相互作用を外部から制御するという、本研究のアイデアに通じるアプローチが極低温フェルミ原子気体で実現されたことを受け、本年度の研究実施計画にしたがって、この斬新な相互作用制御の解明と、銅酸化物高温超伝導の機構解明に活かすための研究を実施した。原子気体に光学格子を印加することにより、金属電子系と同様なバンド効果を導入、フェッシュバッハ共鳴により引力相互作用を制御した場合に、クーパー対の凝縮状態の性質がどのように変化するかを明らかにした。強結合領域ではバンド効果により、一様系とは異なり、強結合効果で超流動転移温度が低くなることを見出した。この研究では引力相互作用を最初から仮定しているが、これを斥力領域で考え、スピン揺らぎから引力相互作用を作り出せば、それを制御することによりスピン揺らぎの対形成機構特有の現象が引き出せる可能性がある。バンド効果が存在する場合、超流動転移温度は引力相互作用がバンド幅程度のところで最大となり、これは金属超伝導での転移温度の上限の解明にも役立つと期待できる。また、強結合領域におけるクーパー対の性質を繰り込み群により解析し、クーパー対間の相互作用が多体効果により温度変化、転移温度で0になることを見出した。更に、相互作用を制御し弱結合領域から強結合領域に系を変化させた際の超流動状態における1粒子の励起スペクトルを研究、強結合領域ではスペクトル中のギャップが超流動秩序パラメータではなく、化学ポテンシャルの大きさにより与えられることを微視的理論により明らかにした。これは強結合領域におけるフェルミ粒子系一般に成り立つ性質であるが、極低温原子ガスの場合はこれに加え、トラップの影響でガス周辺部に生じるアンドレーフ束縛状態が1粒子スペクトルに影響を与えるという現象が見られることを微視的理論に基づいて示した。

クーパー対対形成にかかわる引力相互作用を外部から制御するという、本研究のアイデアに通じる手法が希薄原子気体で実現されたことを受け、前年度に引き続き、超伝導とも理論的枠組みが同じでかつ相互作用が可変な光学格子中のフェルミ原子ガスにおける強結合超流動を研究した。前年度は、一様系に対し有効な理論であるNozieresとSchmitt-Rink(NSR)のガウス揺らぎの理論を格子系に適用したが、今年度はこの理論を越え、対の揺らぎの効果を自己無撞着t行列理論で取り込み、更に化学ポテンシャルに対する強結合効果も加味した理論を構築、弱結合から強結合にいたる超流動転移温度の変化を計算した。格子系でNSR理論と自己無撞着t行列理論を比較した結果、NSR理論は転移温度を4倍程度も過大評価することを見出した。すなわち、ハーフフィルドの場合、超流動転移温度の最高値は超流動揺らぎによりフェルミエネルギーの4%程度にまで抑えられることを見出した(NSR理論では16%程度である。)。この結果は系の詳細に依存しないものであり、同じく結晶格子が存在する銅酸化物高温超伝導でも、NSR理論を越えて自己無撞着t行列理論を用いることが定量的な議論のためには必要であることが示された。また、この結果を単純に用いると、例えば10000[K]のフェルミエネルギーを有する格子系では転移温度は400[K]程度が限界であり、これは今後、室温超伝導を目指す研究において一つの指針になると期待される。これと併せ、不純物やトラップポテンシャルのような空間の非一様性の効果を研究、強結合領域でクーパー対の空間分布構造を反映した微細構造が粒子密度の空間分布に現れることを示した。こうした微細構造は銅酸化物超伝導で実際に観測されており、対形成相互作用の影響を反映した効果として今後更に研究を進める必要がある。
なぜ多層林は風害に強いのか？葉分布構造の変化履歴と樹木振動工学・風力学の統合

多層構造を持つ異齢林は風害を受けにくいことが報告されているが、その科学的な根拠は十分とはいえない。現在開発されている風害力学モデルは単層林を対象としており、多層林に適応できる風害力学モデルが重要となる。本研究では、多層林を含む多様な森林構造に適用できる風害リスク評価モデルの構築に貢献することを目的とした。このため、多層林を含む様々な林冠構造の把握と林冠構造と風速および個体成長プロセスのリンケージ、風害被害の伝播形態予測、様々な樹冠構造を持つ個体抵抗性の評価を行った。気候変動による台風の大型化が懸念される中で、風害に強い森林構造の解明は重要である。欧州では一斉林に比較して多層構造を持つ異齢林は風害を受けにくいことが報告されている。しかし現在の風害力学モデルは複雑な林冠構造の森林に適用できないため多層林が持つ風害抵抗性のメカニズムは謎のままである。本研究では、1.多層林の発達履歴に関連づけた風や光の露出履歴を考慮した樹形予測手法、2.強風時の樹木の振動現象と破壊プロセスの再現手法、3.葉分布や幹構造が多様な個体の抵抗力を評価手法、4.複雑な林冠構造に対応できる風況予測手法の開発を通じて、多層林を含むt賞な森林に適用できる風害リスク評価モデルの構築に挑戦することを目的とした。本年度はスロベニアの林分構造の異なる5つの林分において葉の三次元構造を地上レーザスキャン法により測定した。また弾性波の測定により構成する個体の幹の力学的パラメータの空間分布を測定した。葉の三次元構造から森林内の光マップを作成し、生育プロセスとの関係を解析した。この葉分布構造は次年度に実施する森林内の風速マップ予測モデルを構成する重要なパラメータとなる。ヒノキの幹の力学特性分布および葉分布特性を測定し、このデータから様々な組み合わせのダミー個体を再現し、振動特性を明らかにした。この結果、形状比よりも直径と樹冠のサイズのアロメトリーが個体の破壊に関係が深いことを力学的観点から明らかにした。この傾向は過去の報告と一致した。樹木の振動モデルと葉構造の統合に成功した。多層林の林冠構造の再現に成功した。データの収集は順調に進んでいる。気候変動による台風の大型化が懸念される中で、風害に強い森林の構造の解明は重要である。従来の風害力学モデルは単層林を対象としており、多層林の風害研究は事例報告にとどまっている。本研究は、多層林の風害抵抗性のメカニズムを解明するために風害抵抗性に関連する樹木の形状を再現し、葉分布を含む樹木形状ごとに破壊をもたらす限界風速を予測し、複雑な林冠構造を持つ森林内の局所的風況を予測することで、多層構造に対応できる風害リスク評価モデルを開発する。。[個体構造と風害抵抗性の関係解析]ヒノキを対象に、樹齢とアロメトリーに基づいた形質に適度にばらつきを持たせてヴァーチャル樹木を生成し、樹木の経年成長が耐風性に与える影響を評価した。ヴァーチャル樹木生成は、幹、樹冠形状、樹冠内の枝葉分布の順に行った。幹を円断面の片持ちテーパー梁と仮定し、樹冠全体で受ける風荷重と樹冠重量から樹木の風によるたわみを算出し幹折れ及び根返りが起きる限界風速を求めた。[林冠構造と地形の複雑さを考慮した風況予測]林冠構造の複雑さを加味した風害予測モデルの構築を目標とし、樹齢や局所密度の異なるヒノキ人工林を対象に調査を行った。UAVによる林分の空撮画像から林冠地形のDSMを作成し、その上部の風速分布の経時変化をLESにより予測し、風圧や風速勾配の変化を予測した。地上レーザースキャンによる樹木属性の測定やヤング率の計測値を組み合わせ個体の風害抵抗性を計算した.この結果、ヒダの多い山腹地形においては、小面積皆伐においてもギャップの影響は地形の影響にマスクされる現象が見られた。[多層林と一斉林の風害率の比較]ケベックで生じた2006年のストームを対象に、北方林の一斉林と異齢林で被害率を調べた。両者には大きな違いがみられなかったが、現在提供を受けたデータが不十分であり、新たなデータを追加して解析中である。森林経営シナリオごとのモデル森林のアロメトリーの変化と振動特性および破壊抵抗性を評価する計測された全ての森林の風況を予測し、林分構造と風況の関係を明らかにする多層林の風害実態の統計的評価を行い、力学モデルとの検証を行う造林学データの取得に応じた多層構造の風況モデルの開発が必要であり、多層林の林冠構造のデータ整理が遅くなったため、風況モデルの改良の一部を次年度に行うことにした。多層林の風害履歴データの収集のための出張に用いる。また風況モデル開発のための計算機器及びソフトの整備に用いる。
動的相互作用を考慮した橋梁・列車振動の実証的解明

初年度の最重要課題として実施を予定していた,実物大橋梁・列車による同期計測を予定よりも早く実施するが可能であった.また,その後に予定していたARモデルの非定常領域への理論拡張,実装,および検証についても平行して実施できた.さらに,橋梁の固有振動数の変動評価において非常に有用な結果を得ることができた.実物大試験線での橋梁・列車の同期加速度計測により,GPS時刻信号の位相を利用した実物大列車・橋梁同期計測手法を構築し,実物大試験線においてその有効性を検証できた.また,橋梁通過中と他構造物通過中の卓越振動数の分布を比較することにより,モード6(82.4Hz)が橋梁通過中の車軸加速度の卓越成分形成に寄与していることが判明した。さらに,それらの卓越成分は列車の速度や進行方向,着目する車軸に依らず安定して励起されることを確認した.一方で,締結装置間隔や車軸間隔の影響により,橋梁のモード1をはじめとした50Hz以下の低次モードの抽出は本研究の分析では困難であった.振動特性の変動評価に関しては,固有振動数の見かけ上の変化を表現可能なモデルとして,時間領域における同定手法の一つである多変量自己回帰モデル(Vector Autoregressive Model : VAR)に時間的変化(Timevarying : TV)を許容したTV-VARモデルを導出した.また,実測応答に基づくTV-VARモデルの同定手法として,階層ベイズ推計により未知パラメータを推計する手法を構築した.さらに,提案手法を数値シミュレーション時系列に適用し,固有振動数の変化を精度よく評価することが可能であることを確認したうえで,実際の列車走行時の橋梁加速度応答にTV-VARモデルを適用し,列車走行時の橋梁の固有振動数が実際に見かけ上低下していることを確認した.初年度の最重要課題として実施を予定していた,実物大橋梁・列車による同期計測を予定よりも早く実施するが可能であった.また,その後に予定していたARモデルの非定常領域への理論拡張,実装,および検証についても平行して実施できた.さらに,橋梁の固有振動数の変動評価において非常に有用な結果を得ることができた.実物大試験線での橋梁・列車の同期加速度計測により,GPS時刻信号の位相を利用した実物大列車・橋梁同期計測手法を構築し,実物大試験線においてその有効性を検証できた.また,橋梁通過中と他構造物通過中の卓越振動数の分布を比較することにより,モード6(82.4Hz)が橋梁通過中の車軸加速度の卓越成分形成に寄与していることが判明した。さらに,それらの卓越成分は列車の速度や進行方向,着目する車軸に依らず安定して励起されることを確認した.一方で,締結装置間隔や車軸間隔の影響により,橋梁のモード1をはじめとした50Hz以下の低次モードの抽出は本研究の分析では困難であった.振動特性の変動評価に関しては,固有振動数の見かけ上の変化を表現可能なモデルとして,時間領域における同定手法の一つである多変量自己回帰モデル(Vector Autoregressive Model : VAR)に時間的変化(Timevarying : TV)を許容したTV-VARモデルを導出した.また,実測応答に基づくTV-VARモデルの同定手法として,階層ベイズ推計により未知パラメータを推計する手法を構築した.さらに,提案手法を数値シミュレーション時系列に適用し,固有振動数の変化を精度よく評価することが可能であることを確認したうえで,実際の列車走行時の橋梁加速度応答にTV-VARモデルを適用し,列車走行時の橋梁の固有振動数が実際に見かけ上低下していることを確認した.
モーフィング課題を用いたLewy小体型認知症の病態解明

Lewy小体型認知症(DLB)における幻視のメカニズムと表情認知の神経基盤を解明するため、モーフィングという映像作成技術を用いて人の顔から他の画像に段階的に変化する画像を被験者に提示して、顔に見えるかどうかを判断してもらう強制選択課題を行っている。得られた結果から顔への見えやすさと判別の曖昧さをそれぞれ連続変数のパラメータとして算出し、MMSE、MOCA-Jなどの認知機能スクリーニング検査、注意・遂行機能、視空間認知機能などの神経心理検査、REM睡眠行動障害スクリーニング検査、そして幻視の指標となりDLBとAlzheimer病(AD)を鑑別するスクリーニング検査として用いられるノイズ版パレイドリアテストとの関連を解析する。同時に安静時機能的MRIや脳容積定量解析と組み合わせて解析していく予定となっている。2017年度は予備実験を繰り返しながらモーフィング画像と課題の調整を行い、調整が終了したため本実験を開始した。2018年度は臨床診断基準に基づいて診断された、Lewy小体型認知症(probable DLB)、Parkinson病(PD)、Alzheimer病(probable AD)の症例をそれぞれ30例、年齢・性別・教育歴をあわせた健常者30例を目標に、症例数を増やすことを目標としていたが、途中でモーフィング課題の改変を要したこともあり症例数が増やせず、現在の所DLB 5例、PD 12例、AD 5例、健常者6例が研究に参加した。2019年度はさらなる症例数の登録を目標とするとともに脳画像の解析を随時行っていく。症例数の登録が遅れている。登録数が増えない原因として、DLB症例の中でモーフィング課題を完遂できる症例が少なく、モーフィング課題の改変を行ったことがある。また健常者について、患者の家族を中心に説明しているが、同意が得られにくい。各疾患の症例に積極的に研究への参加をお願いして、症例数を増やしていく。他の心理検査を簡素化して患者の負担を軽減したり、脳画像の解析を関連病院でも画像を取得できる脳容積定量解析や脳表解析を主体にしていく。また患者の時間的負担が少ない遺伝子解析と解析を組み合わせることも検討していく。平成29年度は予備実験を繰り返しながらモーフィング画像と課題の調整を行い、調整が終了したため本実験を開始した。臨床診断基準に基づいて診断された、Lewy小体型認知症(probable DLB)、Parkinson病(PD)、Alzheimer病(probable AD)の症例をそれぞれ30例、年齢・性別・教育歴をあわせた健常者30例を目標に、現在DLB 3例、PD 7例、AD 4例、健常者3例に課題を行い、組み合わせて解析するための脳機能画像や神経心理検査も適宜行っている。平成30年度は症例の蓄積を、目標とする症例数まで行っていく。モーフィング課題については予備実験が終了し、本実験が開始できている。症例の蓄積は当院の入院患者や外来患者のデータベースを参照して行っており、徐々に症例が集まってきている。

また健常者について、患者の家族を中心に説明しているが、同意が得られにくい。平成30年度は症例の蓄積を、目標とする症例数まで行っていく。健常被験者については集まりにくい傾向があるので、患者の家族を中心に症例を蓄積していく。各疾患の症例に積極的に研究への参加をお願いして、症例数を増やしていく。他の心理検査を簡素化して患者の負担を軽減したり、脳画像の解析を関連病院でも画像を取得できる脳容積定量解析や脳表解析を主体にしていく。また患者の時間的負担が少ない遺伝子解析と解析を組み合わせることも検討していく。今年度は解析ソフトの購入を一部次年度に遅らせたことと、予備実験での調整で本実験でのMRI撮像が予定より少なくなったため次年度使用額が生じた。次年度は本実験での症例蓄積と結果の解析が主となる予定で、MRI撮像料が今年度より多くなることが予想される。また解析用のパソコン購入を予定している。登録症例数が少なく、解析用パソコンの購入を見送ったことと健常者の脳MRI撮像が少なかったことで次年度使用額が生じた。今年度は解析用パソコンの購入と遺伝子解析を検討するための機器の購入を予定している。
PETによる高次体性感覚機能に対する主観的注意の機能解剖研究

視覚的に提示された物体を道具を用いて把握するときのヒトの脳活動を検討した。正常右利き若年男子8名を対象とした。全員書面による同意書に署名をした。実験では被験者の胸の上方に30cm四方のボードを設置した。このボード上には、右下の角からボードの下面に対して30度と60度をなす2種類の平行線が引かれている。被験者の右手に実験中常に火ばしを保持させた。被験者はポジトロンCT撮像中に次の4つの課題を行った。1)コントロール課題:被験者に火ばしを保持したまま運動を行わず、ボードの中央を見つめているよう指示した。2)ポイント課題:被験者に30度と60度の平行線領域を交互に右手の人さし指で触るよう指示した。3)把握課題:被験者に、30度と60度の平行線領域のどちらかに置かれた発砲スチロール製の円柱を右手の人さし指と親指で摘み、もう一方の領域内に交互に置くように指示した。4)道具課題:被験者に、30度と60度の平行線領域のどちらかに置かれた発砲スチロール製の円柱を右手に保持した火ばしで摘み、もう一方の領域内に置くように指示した。ポジトロンCT装置はと酸素15標識水を使用して局所脳血流画像を撮像した。各被験者の脳血流画像は各被験者の脳MRI画像をもとにして、流体画像変型システムを用いて解剖学的標準化を行い、その後、SPM96を用いて統計的に有意な血流増加を示した領野を同定した。コントロール課題と比較して、各運動課題では、左頭頂連合野・左一次運動感覚野・左被殻・右前頭前野・右上側頭回・帯状回などの領域の賦活が認められた。把握課題および道具課題では、これらの領域に加えて、左半球頭頂溝領域と後帯状回領域に有意な活動が認められた。この活動はポイント課題と比較しても有意であった。大脳右半球の頭頂間溝には道具課題遂行時にのみ有意な活動を示す領域が観察された。
高性能有機トランジスタおよび太陽電池を与える新規なＮ型有機半導体の創出

分子軌道エネルギーおよび分子間相互作用を考慮して、ヘテロ環化合物を基本骨格としたπ拡張電子系を設計・合成して新規なn型半導体を開発し、これらを活性層とする薄膜トランジスタを作製した。例えば、含窒素へテロ環化合物に電子受容性の置換基と長鎖アルキル基を導入することで大気下で駆動するトランジスタを溶液プロセスで作製出来た。また、非対称や非平面構造の新規ヘテロ環化合物が薄膜太陽電池のn型半導体として作動することを見つけた。フロンティア軌道エネルギーおよび分子間相互作用を考慮して、ヘテロ環化合物を基本骨格としたπ拡張電子系を設計・合成して高性能の薄膜トランジスタを開発した。分子構造ならびに分子間相互作用は、単結晶X線晶構造解析で解明し、薄膜構造はX線回折ならびにAFM測定で明らかにした。嵩高い置換基なしでも安定に存在する化合物としてジアザボロールに注目し、種々の誘導体を合成して構造と物性の関係を調べた。電子受容性を高めるためにキノン骨格を導入するとn型トランジスタ特性を示した。こうした分子では、対称分子だけではなく、一つのジアザボロール環からなる非対称分子も良好なn型特性を示すことを見つけた。例えば、ナフトキノン誘導体およびチアジアゾール類縁体は0.04cm^2/Vsの良好な電子移動度を示した。また、3,6-ジアリールチエノ[3,2-b]チオフェン-2,5-ジオン誘導体を合成し、n型半導体特性を調べた。アリール基としてトリフルオロメチルフェニル基の導入が、電子受容性の増大ならびに結晶性をよくすること、分子を基板上に配列することに有効であった。カルボニル基をジシアノメチレン基に変換した分子は、電子受容性が高くなり,そのFETデバイスは大気安定性を示した。ジケトピロロピロールは平面性の高い分子で、NH体では水素結合によりリボン状のネットワークを形成する。トリフルオロメチルフェニル基を導入した誘導体はn型のFET特性を示し,移動度は0.029cm^2/Vsと良好であった。さらに、ジインデノピラジン環に末端置換基として長鎖アルキル基やtブチル基を導入して溶媒に可溶な半導体を開発し、溶液法でFETデバイスを作製した。これらの新規に開発したn型半導体を薄膜有機太陽電池に応用し、フラーレンに替わるn型半導体の探索をすすめた。分子軌道エネルギー準位およびヘテロ原子間の相互作用を考慮して、ヘテロ環化合物を基本骨格としたπ拡張電子系を分子設計して合成した。エネルギー準位は吸収スペクトルとCVで測定した酸化還元電位から求めた。分子構造ならびに分子間の相互作用は単結晶X線構造解析で明らかにし、薄膜構造はX線回折ならびにAFMで解析した。電界効果半導体特性は、蒸着法もしくは溶液法で作製した薄膜で評価した。ヘテロ環化合物としてはジケトピロロピロール(DPP)、ベンゾチアジアゾール(BTAZ)、ジシアノピラジノキノキサリン(DCNPQ)などを用いた。DPPではトリフルオロメチルフェニル基やベンゾイル基などの電子受容性の置換基導入により電子受容性を高めた。また、分子間の水素結合により分子集合させ、テープ状のネットワークを構築した。BTAZでは二量化によりπ系を拡張した。DCNPQではフェニル基やチエニル基を置換するとトランジスタの電子移動度が大幅に向上した。これは分子間の電荷移動相互作用で分子配列が制御された結果と解釈される。また、DCNPQにトリイソプロピルエチニル(TIPS)基などの嵩高い置換基を導入して有機溶媒への溶解性を向上させた。ポリチオフェンP3HTをp型半導体ポリマー、新規に合成したアクセプターをn型半導体として用いて薄膜太陽電池デバイスを作製した。DPPではチオフェンをスペーサーとしてトリフルオロメチルフェニル基を置換した誘導体が最も高い変換効率を示した。BTAZ二量体では、4つのトリフルオロメチルフェニル基を有する半導体が0.4%の光電効果を示した。一方、ドナーアクセプター型化合物をエネルギー準位の制御により色素増感太陽電池の色素に応用した。ドナー部としてジフェニルピラニリデンを用いた色素では変換効率5%を達成した。分子軌道エネルギーおよび分子間相互作用を考慮して、ヘテロ環化合物を基本骨格としたπ拡張電子系を設計・合成してn型半導体を開発し、これらを活性層とする薄膜トランジスタを作製した。分子構造ならびに分子間相互作用は、単結晶X線構造解析で解明し、薄膜構造はX線回折ならびにAFM測定で明らかにした。例えば、チオフェン環が縮環したジシアノキノジイミン(DCNQI)誘導体を開発しn型トランジスタに導いた。この分子では長鎖アルキル基を導入することで有機溶媒に対する溶解性を増大させ、溶液法でのFETデバイス作製を可能とした。また、ジインデノピラジン環にジシアノメチレン基を導入して電子受容性を高め、大気下で駆動するトランジスタの開発に成功した。