hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝性疾患により過眠症状を来す病態の解析

秋田大学とその他の施設からの検体を総合して、臨床症状に関しては臨床経過、頭部CT/MRI所見、HLA-DNAタイピング(ナルコレプシーの合併との鑑別診断のため)、Epworth睡眠スケール、終夜睡眠脳波検査、反復入眠潜時検査、オレキシン値(RIキットを購入し測定)、脱力発作の有無、また、各疾患の特徴的な症状を記録し、総合的に検討した。今年度は2次性の過眠症である(NPC)を11例、(PWS) 22例、(MYD) 17例の測定を行った。比較対照群として、本態性のナルコレプシーを約40例測定した。Prader-Willi症候群(PWS)は先天性の疾患であり,発育不良,筋緊張低下,精神発達遅滞,性腺機能不全のほかに,特徴的な症状として日中の過度な眠気,食欲亢進,肥満を来す.22人のPWS患者において髄液中のオレキシンを測定した。オレキシン値はナルコレプシー群の方が優位に低く,オレキシン単独で症状の全てを説明できるものではないことを示した。PWS症例の検討では、2例が低値、13例が中間値、7例が正常値であった。NPCの検討では、オレキシンが低下し情動脱力発作のある患者が、新規治療薬であるミグルスタット(ブレーザベス)を使用したところ、脱力発作が改善し、オレキシン値が正常化した症例を1例経験した。しかしその後のもう一例では原疾患の進行が早く、全身状態が悪化したため、脱力発作の改善があるかどうかの判定は困難であった。MYD症例の検討では、17症例まで集積し、低値が4例、中間値が2例で、正常値が11例となった。症候性で遺伝性のナルコレプシーの検討を通じて、過眠症や脱力発作を生じる機序や治療に関する知見を得ることができ、今後とも症例の集積を続ける計画である。2次性の過眠症の臨床検査,オレキシン(OX)値を検討した.NPCを11例,PWSを22例,MYDで17例測定を行った.対照群を本態性ナルコレプシー(NAR)40例とした.PWSのOX値は低値2例,中間値13例,正常値7例であった.OX値はNAR群が優位に低く,OX単独でPWSの眠気全ては説明できなかった.NPCの検討では,OXの低下と脱力発作のある患者で,新規治療薬を使用したところ,脱力発作が改善しOX値が正常化した例を1例経験した.MYDは17症例集積し,低値4例,中間値2例,正常値11例となった.症候性のNARの検討を通じて,過眠や脱力発作を生じる機序や治療に関する知見を得ることができた.他院から検体が集まっており、髄液オレキシン測定も12ヶ月に1回施行している。現在の状態で、さらに検体を増やし、結果をまとめて報告する予定になっている。過眠症現在の状態で、さらに検体を増やし、結果をまとめて報告する予定になっている。オレキシン神経が障害されるために起こる2次性の過眠症(遺伝的疾患のもの)の髄液中オレキシン濃度を測定することによって病態を検討している。その中で、筋緊張性ジストロフィーとニーマンピックタイプCにおいて、現在より症例の上乗せや経過を追っての測定ができそうな準備が整っており、あと半年ほど研究期間を延長してより詳細な検討を目指したいと考えている。筋緊張性ジストロフィーとニーマンピックタイプCにおいて、現在より症例の上乗せや経過を追っての測定をする予定であり、必要な試薬を購入する予定である。
高輝度加速器実験のための素粒子イメージング

SOI技術を用いたモノリシックPixelセンサー(SOIPIX)の開発を行った。2種類のセンサーFPIXとSOFISTを設計・製造し放射線照射とビーム試験で評価した。(b)ビーム試験で(1)FPIX2センサー(ピクセルサイズ8μmx8μm)を用い、空間分解能0.7μmを得た(素粒子検出器としては世界最高)。(2) SOIFST2センサーを用い、ピクセルごとに集積した時間測定機能をの時間分解能を2μ秒を得た。粒子の通過位置・時間の同時測定機能を持つセンサーを世界に先駆けて実証した。本研究の主な目的は、将来のILC/高輝度LHC/SuperKEKB等の素粒子加速器実験で使用可能な高い機能をもつ粒子軌跡検出用のピクセルセンサーをSOI技術を用いて開発することである。そのためには、(1)各実験に最適なピクセル検出器仕様の決定(2)集積するピクセル構成・データ処理回路の最適化(3)放射線耐性の向上が必要となる。本年度はこれらの基礎研究を行った。(1)/(2)に関してはピクセルセンサーの形状・読み出し方式・必要な放射線耐性が実験毎に異なるため、センサー開発を始めるに際し、どの方式を採用するかを決定する。SuperKEKB用の「PIXOR型」センサーは既に概念設計が始まっており、それに基づいた試験チップ(TEG)を製造する。そこにはピクセル・読み出し回路を個別に試験するための試験構造と、センサーとして動作するピクセルセンサー構造を集積する。TEGの設計と半導体プロセスを今年度行い、完成後に評価を行う。(3)放射線耐性に関しては、高輝度LHCにおいて線量が100kGyを越えることから、100kGy照射後も十分な性能を持つピクセルセンサーが必要なる。そのため、SOI層を2重に持つDSOI構造が提案され、評価が開始された。DSOIは二つあるSOI層の第2層に電圧を印加することによりSOIトランジスタの放射線による特性変化を補正するものである。その結果極めて高い放射線耐性をもつ読み出し回路を構成することが可能である。本年度はDSOIを用いた、試験チップ(TEG)を製造する。製造後は、照射試験を行い、MOSトランジスタの特性の放射線への影響と、第2層へ与えた電圧による、特性の回復状況などの評価を開始する。本計画研究の目標は、高輝度LHC,国際リニアコライダ, SuperKEKB等の現在準備が進む素粒子実験で提案可能なピクセルセンサーを実証することである。そのためには高い位置分解能(1-2μm),時間分解能(100ナノ秒程度),耐放射線性(1MGy以上),センサー薄化(50-100μm)が要求される。これらの目標を達成するため、平成26年度は以下の研究を行った。(1) DSOI技術の評価:SOIでは酸化膜層が放射線で電荷を捕獲しトランジスタ特性が変化することで耐放射線性が制限される。SOI層を2重に持つDSOIウエファを用い、追加SOI層に補正電圧を加えることで、この影響を除去する可能性がある。本年度はDSOIによるトランジスタ/要素回路試験チップの照射試験を行い、放射線劣化した特性が回復することが分かった。(2) SOFIST1チップの設計:ILC用のピクセルセンサーには高い位置分解能とピクセル毎の時間記録機能が必要である。このチップの概念設計とピクセル回路レイアウトを年度当初から開始したが、設計の途中でおこなったシミュレーションの結果、ピクセル中に設置する初段増幅器の増幅度が不足し、回路・レイアウトの改善が必要であることが判明した。その対応のため、研究が約5ヶ月遅延し、ピクセル製造開始を次年度に行う必要が生じ、研究費の繰り越し申請をおこなった。その後は、設計を継続し繰り越し申請したとおりにチップの設計を終え製造を開始した。(3)大阪大学RCNP施設に於けるビーム試験:ピクセルセンサーの評価で重要な粒子に対する応答を測定する実験を行った。高位置分解能をめざして試作したFPIX型ピクセルセンサー粒子を用い、センサーからの信号を用いて、十分な検出効率が有ることが分かった。(1)平成26年4月にILCでの使用を目指すピクセルセンサー(Sofist1)の概念設計を開始した。しかし、9月に行ったシミュレーションの結果、信号増幅回路の増幅度が不足し、十分な信号処理ができないことが判明した。そのため、ピクセルセンサー設計の大幅な修正が必要となり、開発計画に遅延が生じ、H27年2月には約5ヶ月の研究の繰越申請をおこなった。その後は設計が計画どおりに進行し、平成27年5月にはピクセルセンサー試験チップの製造を開始することができた。開始後は、その評価方法の検討を開始し、必要な装置の準備をはじめた。センサーの受領後、パッケージングを行い、評価を開始した。この期間、評価に必要な回路を開発し製造を行った。H27年7月以降は、Sofist1に引き続き、ヒット時間測定回路を内蔵する「Sofist2」チップの設計を開始した。使用する回路要素の種類も数もふえているが、Sofist1で得た開発のノウハウにより、設計が順調に進行している。(2)放射線耐性の評価に関しては、回路要素のDSOIで高い放射線耐性が実証されたためDSOIを含むピクセルセンサーの粒子による評価を開始した。計画研究当初の予想以上の耐放射線性能が確認できつつあり、1MGy以上の放射線耐性が要求されるHL-LHC(高ルミノシティーLHC)でも長期間使用可能なピクセルセンサーとして使える技術になりつつある。

(3)大阪大学RCNP研究所の、やや低い運動量の試験ビームラインでおこなったビーム試験でSOIピクセルセンサーからの信号が確認できた。FPIXセンサーから期待される信号強度分布が得られており、実際の素粒子実験で、大量の放射線照射後も十分に使える感度・位置分解能をもつピクセルセンサーの設計が可能であることが示されている。本計画研究の目標は、将来の衝突型素粒子実験で使用可能なピクセルセンサーを開発することである。ピクセルセンサーには(a)位置分解能(1-2μm), (b)時間分解能(100ナノ秒程度), (c)耐放射線性(1-10 MGy)、(d)センサー薄化(50-100μm)が要求される。SOI技術はこれらの要求を満たすため、開発を推進してきた。この方針に基づき、平成27年度は以下の研究を行った。(1) DSOI技術でによる耐放射線性能の向上:SOI技術はSiO2の上にCMOS回路を形成するが、そのSiO2が放射線により電荷を捕獲することが耐放射線性を制限する。しかし、シリコン層を追加したDSOI技術を用いることでその影響を除去することが可能である。本研究では高崎量子応用研究所でコバルト60の照射をおこない、ピクセルセンサーFPIX2は高輝度LHCに相当する1 MGy以上の照射後も十分な性能を示すことを実験的に示した。(2) SOFIST1チップの製造と評価:H27年度に設計したSoifst1チップはピクセルごとに電荷保持回路を設けその情報から、粒子が通過した軌跡を高い位置分解能で測定することを目指している。製造したチップの受領後ただちに評価を開始し、センサーがβ線の信号を検出することが確認できた。現在も読み出しの電子回路の評価を続けている。(3) H28年度5月に製造を行うピクセルセンサーの検討と設計:Soifst1は時間分解能機能をもたなかったが、高い時間分解能をめざすSofist2ピクセルセンサーの設計を開始した。(1)の結果を受けて、Sofist2はDSOI技術を用いて設計・製造することになった。また、Fpixに関しては、DSOIの使用方法を改善し、耐放射線性を高めたCMOSトランジスタをもちいることで、さらに高い放射線耐性をめざしている。(1)平成26年9月にピクセルセンサーのシミュレーションをおこなったところ、信号処理回路の改善が必要になることが分かり、ピクセルセンサー設計をしなおした。その結果、開発計画に約5ヶ月の遅延が生じ、H27年2月には予算の繰越申請をおこなった。その後は設計が順調に進行し、平成27年5月にはピクセルセンサー試験チップの製造を開始することができた(名称SOFIST1)。センサーの受領後パッケージングを行いその評価を開始した。評価は現在も継続しているが、β線源の信号がピクセルアナログ回路から観測できた。この結果を、平成28年度に製造を開始する、より高機能のSOFIST2ピクセルセンサーの設計に反映することができた。また(2)述べるDSOI技術がピクセルセンサーの性能を向上させることが明らかになったので、その技術を導入してsofist2設計が続いている。
時系列解析の応用として各種予測精度、設備保全技術の向上、ブランド選択推移構造分析

時系列解析の応用として現在以下の3項目の研究課題に取り組んでいる。本年度の研究実施状況は、以下の各項目に記すとおりである。(1)各種予測手法の精度向上、改良指数平滑法と対移動平均比率法を組み合わせたモデルを展開している。本年度は傾向値について、線形モデル、非線形モデルを組み合わせた手法を複数提案し、検証を行った。(2)設備保全技術の向上、改良設備診断における新たな衝撃劣化指標の発明を目的としている。これまでに衝撃波の三角形によるモデル化及びKurtosisを始め様々な指標を利用した簡易衝撃劣化指標の導出に成功しているが、本年度はこれらをバイコヒーレンスと比較し、広義の6次モーメントが多次元モーメントの中では最も優れた指標であることを示した。さらに、派生衝撃波派発生時における高次モーメントを同様に検討した。本研究に関する論文は、本年度新たに国際学術誌IJCS及び日本経営数学会に4本掲載されている。(3)ブランド選択推移構造の分析本テーマでは、消費者行動を分析し、ブランドの相対的優先順位や投入時機が明確にすることを目的として、ブランド購入時の消費者行動を行列構造にて法則化している。本年度は、新製品が新規に市場参入した場合、従来手法では遷移行列が計算できないという問題に対して解決策を導出した。本研究に関する論文は、国際学術誌IJCS,Vol.2,No,4及びIJISLM,Vol.4,No.1に掲載済み。その他、上記3項目に関する研究成果を2冊の研究成果報告書にまとめている。現在までの研究実施状況は、以下の各項目に記すとおりである。指数平滑法においては、自己回帰移動平均モデルを利用し、平滑化定数における最適な理論解を導出、利用している。本予測モデルの精度は航空業界、電機業界などの販売データに適用し、実証済みである。衝撃波の三角形によるモデル化及びKurtosisの挙動研究を始め、他にも6次モーメントやキュムラント、自己相関関数を利用した簡易衝撃劣化指標の導出に成功しており、これらの指標はどれも良好な感度を示している。本研究に関する論文は国際学術誌IEMS Vol.4, No.2に掲載されている。また、本テーマに関して3件の特許を出願済みである。(3)ブランド選択推移構造の分析消費者行動を分析し、ブランドの相対的優先順位や投入時機が明確にすることを目的として、ブランド購入時の消費者行動を行列構造にて法則化した。また、本モデルを拡張し、行列構造の収束過程についても解明している。本研究における予測精度は自動車業界にて実施したアンケートに適用することで実証済みである。その他、上記3項目に関する研究成果を研究成果報告書にまとめている。本年度は、本手法とGAとの組合わせによる新規モデルを構築している。これまでに衝撃波の三角形によるモデル化及びKurtosisの挙動研究を始め、他にも6次モーメントやキュムラント、自己相関関数を利用した簡易衝撃劣化指標の導出に成功しているが、本年度はこれらの指標を絶対化及び他指標との比較、より詳細な試験値の導出などを行い、その有用性をより詳細に検討している。本研究に関する論文は、本年度新たに国際学術誌IJISLM Vol.2, No.2、IJCS Vol.1, No.4に、2本掲載されている。また、本年度は本テーマに関して3件の特許を出願している。本年度は行列構造の収束過程について詳細に解明し、ブロックマトリックスを用いた表記による行列の単純化を行っている。本研究における各論文は、自動車業界にて実施したアンケートに適用することで精度を実証している。本研究に関する論文は、国際学術誌IJCS Vol,1No,4に掲載済み。その他、上記3項目に関する研究成果を1冊の研究成果報告書にまとめている。

(3)ブランド選択推移構造の分析本テーマでは、消費者行動を分析し、ブランドの相対的優先順位や投入時機が明確にすることを目的として、ブランド購入時の消費者行動を行列構造にて法則化している。本年度は、新製品が新規に市場参入した場合、従来手法では遷移行列が計算できないという問題に対して解決策を導出した。本研究に関する論文は、国際学術誌IJCS,Vol.2,No,4及びIJISLM,Vol.4,No.1に掲載済み。その他、上記3項目に関する研究成果を2冊の研究成果報告書にまとめている。
磁性金属/磁性層性半導体ヘテロ接合における弾性・非弾性トンネリング効果

本研究は,強磁性金属電極を持つ金属/絶縁体/金属(MIM)型の強磁性トンネル接合におけるトンネル効果について,特にマグノンやフォノンの関与する非弾性電子トンネリング(IET)過程など電子ー素励起相互作用の電極磁化依存性を実験的に明らかにすることを将来の目的として,絶縁体部分に遷移金属カルコゲノフォスフェイト系の反強磁性層状半導体単結晶へき開薄膜を用いた強磁性トンネル接合の作成を目指して行った.具体的には,強磁性金属Feを電極とし,Fe/MnPS_3/Fe型のMIM接合を作成した.その結果,数個の試料についてトンネル電流を確認することができた.ただし,現象論的にトンネル抵抗と直列あるいは並列に金属的電流路が形成されたため,理想的なトンネル接合とはなっておらず,今後の課題を残した.また,障壁層としての層状半導体の模索,MIM接合における電極効果の検出も試み,本研究の副産物として以下の結果を得た.(a)MnPS_3反強磁性層状半導体単結晶へき開薄膜を障壁層とするPb/MnPS_3/Pbトンネル接合のトンネル特性にマグノンの関与するIET効果を見出した.(d)遷移金属カルコゲノフォスフェイト系の非磁性層状半導体単結晶In_<2/3>PS_3の光吸収スペクトルより,In_<2/3>PS_3が間接吸収端を持つ物質であることを明らかにし,In_<2/3>PS_3の励起子ギャップと運動量を保存するフォノンのエネルギーを決定した.本研究は,強磁性金属電極を持つ金属/絶縁体/金属(MIM)型の強磁性トンネル接合におけるトンネル効果について,特にマグノンやフォノンの関与する非弾性電子トンネリング(IET)過程など電子ー素励起相互作用の電極磁化依存性を実験的に明らかにすることを将来の目的として,絶縁体部分に遷移金属カルコゲノフォスフェイト系の反強磁性層状半導体単結晶へき開薄膜を用いた強磁性トンネル接合の作成を目指して行った.具体的には,強磁性金属Feを電極とし,Fe/MnPS_3/Fe型のMIM接合を作成した.その結果,数個の試料についてトンネル電流を確認することができた.ただし,現象論的にトンネル抵抗と直列あるいは並列に金属的電流路が形成されたため,理想的なトンネル接合とはなっておらず,今後の課題を残した.また,障壁層としての層状半導体の模索,MIM接合における電極効果の検出も試み,本研究の副産物として以下の結果を得た.(a)MnPS_3反強磁性層状半導体単結晶へき開薄膜を障壁層とするPb/MnPS_3/Pbトンネル接合のトンネル特性にマグノンの関与するIET効果を見出した.(d)遷移金属カルコゲノフォスフェイト系の非磁性層状半導体単結晶In_<2/3>PS_3の光吸収スペクトルより,In_<2/3>PS_3が間接吸収端を持つ物質であることを明らかにし,In_<2/3>PS_3の励起子ギャップと運動量を保存するフォノンのエネルギーを決定した.MnPSe_3,FePSe_3単結晶を沃素を用いた化学輸送法で,またGaS,GaSe単結晶をブリッジマン法で育成した.それぞれトンネル接合を作成することが可能な形状・サイズの結晶を得た.今後,トンネル接合作成に必要な量の結晶を確保すると共に,他の症状物質CoPS_3O,InP_2/_3S_3等についても育成を試みる予定である.Pb/MnPSe_3/Pb,Pb/FePSe_3/Pb接合を作成し,液体ヘリウム温度下でそのトンネル分光測定を行った.その結果,Pb/MnPSe_3/Pb接合については漏れ電流が10%以下の良好なトンネル接合の作成に成功した.そのトンネルスペクトルはMnPSe_3の素励起(フォノン,マグノン)の関与する非弾性電子トンネリング(IET)効果による構造を示した.その特徴は既に報告してるPb/MnPSe_3/Pb,接合の特徴と類似していた.一方,FePSe_3は,その表面がPbの真空蒸着によってダメ-ジを受けるため,トンネル接合の絶縁層として用いることは困難であることがわかった.したがって,現時点で本研究に適応可能な磁性属状半導体はMnPS_3,MnPSe_3,FePSe_3であり,主としてこれらの磁性層状半導体を用いて今後の研究を進める.電極が非磁性の場合について,電極フォノンの関与するIET効果と電極の自己エネルギー効果を調べた.その結果,電極の自己エネルギー効果は,今までに唯一知られているPbの他にA1についても観測されることが明らかになった.一方,電極フォノンの関与するIET効果は,絶縁層として用いたGaSまたはGaSeのフォノンの寄与に比べて一桁程小さく,トンネルスペクタルに顕著な構造を与えないことがわかった.以上を踏まえ,また本年度で準備した設備備品を十分活用し,8,9年度で電極極性のトンネル効果への寄与の解明を目指す.本年度は強磁性金属を用いたMIM型トンネル接合の試作とそれを用いたトンネル分光の予備実験を目標に,超高真空蒸着装置の構成・調整,接合作成法の確立,トンネル分光測定装置の構成を行った.

昨年度購入した強磁性金属の薄膜作成・評価用設備備品を用いた超高真空蒸着装置の本格的な立ち上げを行うため,それらの備品の調整,ロードロック室の構成,電源や冷却水系統を含めたの装置全体の調整,構成を行った.その結果,本研究を行う上で十分な装置の動作を確保した.即ち,強磁性金属Feの電子ビーム蒸着について10^<-8>torr台での動作を実現した.またGaS上への蒸着を数度試み,毎秒0.1nmオーダーの蒸着速度を確認した.さらに,Pb/GaS/Fe接合の試作を試みた.現在のところ良好なトンネル接合の作成には成功していないが,基本的な作成法は確立したと考えている.Fe薄膜の構造評価については,現在RHEED装置で行っている.RHEED等による薄膜構造評価,蒸着速度の向上は次年度の課題である.磁性層状半導体Mn(or Fe)PS_3の参照物質として使用するため,それと同様の基本層を持つ非磁性層状半導体In_<2/3>PS_3を育成し,その基礎吸収端近傍の光吸収スペクトルを測定した.その結果,In_<2/3>PS_3は4.2Kで禁止帯幅3.1eVの間接吸収端を持つ結晶であることが分った.次年度,In_<2/3>PS_3を用いたトンネル接合の作成も試みる予定である.一方,トンネル分光測定装置については,今年度購入備品の2位相DSPロックインアンプを用いて構成し,既存の設備に比べ低ノイズで本研究に十分な測定感度・分解能を得ることができた.以上を踏まえて,9年度は強磁性トンネル現象の弾性・非弾性過程に関する知見を得ることを目指す.反強磁性層状半導体単結晶MnPS_3のへき開薄膜を絶縁体部分に,強磁性金属Feの薄膜を電極部分に用いた金属/絶縁体/金属(MIM)ヘテロ接合型の強磁性トンネル接合の作成を試みた.また比較対照として,絶縁体部分に常磁性層状半導体GaS,または電極の一方に常磁性金属Pbを用いたMIM接合の作成も行い,以下の結果を得た.1.MnPS_3およびGaS単結晶へき開面上へのFe薄膜作成を電子ビーム蒸着法で試みたところ,どちらのへき開面上においても蒸着速度0.11nm/sの範囲で膜厚100nm以上では密着性が悪く,Fe薄膜がへき開面から剥落した.この剥落を避けるためFe薄膜の膜厚を100nm以下とし,この上にバッファー層としてAgを500nm蒸着した.その結果,層状半導体へき開薄膜を絶縁体部分に用いたMIM接合の形式的作成が可能となった.2.1.の蒸着条件で対抗電極をFeあるいはPbとするMIM接合を作成した.その結果,数個のMIM接合でトンネル電流が部分的に流れていることを確認できた.しかしながら,これらの接合では,強磁性トンネル効果およびマグノン,フォノンが関与する非弾性電子トンネル効果など,良好なトンネル接合で期待される現象を観測できなかった.その現象論的な原因は,トンネル電流が部分的に流れている部分と直列または並列に金属的な電流路ができているためと推測される.以上,本研究は層状半導体単結晶へき開薄膜を用いてMIM型強磁性トンネル接合を作成できる可能性を示した.
狭バンドギャップ強誘電体薄膜における光誘起電気物性発現メカニズムの解明

狭バンドギャップ強誘電体薄膜を化学組成制御が容易な化学溶液プロセスにより作製し、可視光照射下での光誘起物性の解明を行った。光誘起電流の挙動から作製後の薄膜中での自己バイアス電界の存在を明らかにした。また、光誘起物性にはバンドギャップと強誘電特性が大きく影響し、抗電界以上の電界で分極処理することにより光電流および光起電力を分極方位に反転可能なことがわかった。さらなる特性向上のためには、貴金属微粒子との複合化が効果的であった。平成25年度は、主にBiFeO3系強誘電体薄膜の光により誘起される各物性発現の鍵を握る因子について調べた。BiFeO3系薄膜の可視光照射下での光誘起特性には、バンドギャップの値の他に作製後の薄膜中に自然発生する自己バイアス電界が大きく関係していること、かつその大きさと方向について薄膜の暗条件・可視光照射条件下での電流ー電圧特性をもとに明らかにした。また、ここでの自己バイアス電界は、薄膜中の欠陥濃度(特に酸素空孔濃度)の不均一性(分布)が発生原因であることがわかった。さらに、作製した薄膜の光誘起特性に関する結晶成長方位依存性についても明らかにした。光誘起特性の向上のための方策としては、貴金属のナノ粒子(特に光学的な特性から銀ナノ粒子)の複合化により、その表面プラズモン効果を利用した光電流の増強に対する顕著な効果を見いだした。一方、BiFeO3系薄膜の分極状態の解析と光誘起特性との関係については、走査型プローブ顕微鏡を応用して外部バイアス電界を変化させたときの表面電流検出像と表面電位像の撮像に成功し、その変化の挙動を可視化することができた。また、作製した薄膜のデバイス応用に向けた可能性探索については、これまでにBiFeO3系強誘電体薄膜が発生する光電流・光起電力は分極方位により反転可能なこと、長時間(数時間)にわたって安定なこと、薄膜の微細加工は通常の半導体プロセスが適応可能なことを明らかにした。エネルギー素子などBiFeO3系薄膜のデバイス化を考えた場合、光照射に対する応答速度については十分なものの、エネルギー密度的には未だ不十分なため、本研究で見いだされた強誘電特性の改善、貴金属ナノ粒子の複合化および薄膜中の欠陥濃度分布制御などの他に、結晶成長の方位を制御した薄膜の強誘電ドメイン構造制御、透明導電性化合物との複合化など新規な複合構造形成が今後の課題となることがわかった。平成24年度は、主にBiFeO3系ペロブスカイト型酸化物薄膜に関する作製プロセスの最適化を行い、光誘起電流(+光起電力)特性評価法を確立する検討を行った。また、強誘電体薄膜の分極状態と光誘起特性との相互作用についても検討を行った。さらに、特性発現の鍵を握る構成元素の状態(酸化数)解析法についても調査を行った。薄膜作製プロセスの確立については、他のペロブスカイト型強誘電体化合物との固溶体化、すなはちBiFeO3-ATiO3化合物系の化学組成に関する設計を行い、薄膜作製用コーティング溶液については化学的に制御して安定化した複合金属-有機化合物前駆体溶液の調製条件を確立した。さらに、薄膜コーティング条件および加熱処理条件など作製条件の最適化を行うことにより、化学組成、結晶構造および微構造を制御したペロブスカイトBiFeO3-ATiO3系化合物薄膜の作製に成功した。作製した薄膜の光誘起電流(起電力)に関する挙動解析については、BiFeO3系薄膜の電気容量特性、強誘電特性、リーク電流特性など基本的な電気的特性を把握しつつ、様々な波長・強度の光照射下での光誘起電流挙動解析を行った。また、BiFeO3-ATiO3系化合物薄膜の組成設計を行い、強誘電特性(特に抗電界)を改善することにより、室温域での分極方位による光電流の方向制御に成功した。さらに、本研究で作製した薄膜の光起電力特性についても分極方位との関係を明らかにした。薄膜構成元素の局所構造解析に関する基礎検討については、薄膜中の金属陽イオンの価数が影響を及ぼす欠陥構造と各特性との関係に関する考察に役立てるため、光電子分光分析により、特に構成元素中のFeイオンについて解析を行い、薄膜の電気絶縁特性と光誘起電流特性との関係を考察した。薄膜作製プロセスおよび評価法の確立においては、薄膜作製用前駆体溶液、薄膜コーティング条件および加熱処理条件など作製条件の最適化がほぼ完了しており、再現性の高いペロブスカイトBiFeO3-ATiO3系化合物薄膜の作製に成功している。作製した薄膜の光誘起電流(起電力)に関する挙動解析においては、BiFeO3系薄膜の電気容量特性、強誘電特性、リーク電流特性など基本的な電気的特性を把握し、かつ様々な波長・強度の光照射下での光誘起電流挙動解析が行われている。

また、他のペロブスカイト型強誘電体化合物との固溶体化、すなはちBiFeO3-ATiO3化合物系の化学組成に関する設計を行うことで、強誘電特性(特に抗電界)を改善し、本研究において重要な室温域での分極方位による光電流の方向制御に成功している。さらに、本研究で作製した薄膜の光起電力特性と分極方位との関係も明らかにしている。薄膜構成元素の局所構造解析に関する基礎検討においては、光電子分光法により特に構成元素中のFeイオンについて解析を行い、薄膜の電気絶縁特性と光誘起電流特性との関係を考察している。以上のことより、BiFeO3系薄膜の電気的特性および薄膜内部に生じる内部バイアス電界の存在に関係した光誘起電流の発生挙動が明らかになりつつあり、光起電力の見積もりにも成功している。また、目的とする強誘電体薄膜の強誘電分極反転と光電流の方向との関係を見出した。よって、本課題の研究はおおむね順調に進んでいると考えられる。今後の推進法策としては、BiFeO3系薄膜の特性発現の鍵を握る構成元素の状態解析データおよび微構造データをさらに充実させ、薄膜の微構造・欠陥構造と電気的特性および光学的特性が関与する光誘起特性間の関係について明らかにする。強誘電体薄膜の分極状態との相互作用については、走査型プローブ顕微鏡を応用した光誘起電流挙動解析データも加えて考察を行う。これらをもとに実際のデバイス化に向けた問題点と解決策を明らかにする。具体的には、以下について検討を行う。強誘電体薄膜の電気的特性と光誘起特性間の関係の解明を行うため、作製したBiFeO3系薄膜の結晶配向、微構造、薄膜中に生成する欠陥の種類とその分布状況など薄膜の光照射下での電気的特性に影響を及ぼす重要な因子について検討を行い、光誘起特性の向上のための方策を明らかにする。薄膜の分極状態と光照射下での特性との相互作用の評価と解析のため、走査型プローブ顕微鏡(微小電流検出プローブを使用)を応用した光誘起電流評価について検討を行う。この方法により薄膜中のマイクロ・ナノ領域(強誘電ドメインの状態解析は圧電応答検出機能を利用)の物性評価を行う。また、特性の発現および向上メカニズムについての考察を深めるため、理論計算データの収集も加えて解明に役立てる。作製した薄膜のデバイス応用に向けた可能性探索については、得られた各種データをもとに、本研究で作製した強誘電体薄膜についてエネルギー(ハーベスティング)素子などデバイス化を考えた光誘起電流(+起電力)現象と分極反転現象の相互作用から生じる光照射下での応答に関する問題点と改善点を明らかにした後に、新規薄膜型エネルギーデバイスの提案を行い、実際の応用へ向けた指針を確立する。平成25年度は前年度の研究成果をもとに、さらに本課題の研究を進展させるため、以下のように研究費を使用する予定である。薄膜作製用金属-有機化合物試薬および基板を購入し、より多彩な組成系の薄膜について合成・評価が行えるようにする。特に、薄膜作製用基板については、シリコン系基板の他に、特性発現メカニズム解析用として結晶成長方位制御したモデル試料作製のための酸化物単結晶基板を購入する。また、薄膜の結晶化処理時の雰囲気(酸素分圧)が電気的特性に及ぼす効果について調べるためのガス供給系の部材の購入を計画している。さらに、より正確に光起電力が測定できるなど特性評価に対してより最適な計測器の購入を検討し、評価システムの充実を図る。作製した薄膜の化学組成分析・微構造解析を行うための費用としての研究費も計画する。共同研究者との連絡をこれまで以上に密に行うとともに、研究成果を積極的に学会および学術論文誌などを通じて広く外部に発表できるようにする。
ミリ波通信に降雨が及ぼす影響に関する理論的研究

ミリ波通信は,現在のマイクロ波通信と比較して高速・大容量の通信が可能である.そのためミリ波のアンテナやミリ波デバイスの開発が盛んに行われるなど,近年非常に注目を集めている.しかしミリ波は降雨による影響がマイクロ波に比べて非常に大きいことが知られている.本年度の計画は,降雨中のミリ波の伝搬・散乱を解析することにより,降雨がミリ波通信に及ぼす影響を評価することを目的としている.本研究では,1.降雨強度に応じた雨滴の粒径分布および形状を用いて各降雨強度に対する雨滴の平均ミリ波散乱・吸収特性を定量的に評価する.2.1.の結果を反映させたベクトル輸送方程式を用いて,様々な降雨強度でのミリ波伝搬・散乱特性を計算することによりミリ波通信回線に降雨が及ぼす影響を明確にする,であった.1.について,雨滴による散乱・吸収特性の理論解析と比較するために,CIP法を用いたコンピュータシミュレーションに取り組んでいる.CIP法の電波伝搬解析に対する有効性を確認した昨年度の成果を学術論文として公表した.さらに計算スキームに吸収境界を導入することにより,数値計算特有の誤差が軽減され,計算精度が向上した.この計算スキームを用いて複雑な物体を含む媒質中の電波伝搬解析の有効性を実験的に明らかにした。これにより雨滴による散乱・吸収特性の評価が可能となった.2.については,雨滴による散乱・吸収特性を輸送方程式に導入するためには,雨滴群の等価的な電気定数が必要となる.実際の降雨群の等価的な電気定数を評価するために,円筒定在波を用いて媒質定数の評価法を提案し,その有効性を明らかにした.よって雨滴が存在する空間の等価的な電気定数の評価が可能となった.現在,輸送方程式への導入を検討している.平成17年度は次の2つの課題に取り組む計画を立てた.1.各降雨強度に対する雨滴の平均ミリ波散乱・吸収特性を求める.2.雨滴の平均ミリ波散乱・吸収特性を用いてベクトル輸送方程式中のパラメータを決定する.1.の課題について,まず雨滴形状および粒径分布を考慮に入れた散乱・吸収特性の結果を確認するために,ミリ波伝搬数値シミュレーションを行った.数値シミュレーションには,CIP (Constrained Interpolation Profile)法およびFDTD (Finite Difference Time Domain)法を用いた.従来からこの分野で広く利用されているFDTD法に対し,CIP法は近年注目を集めているシミュレーション法である.本研究の対象であるミリ波通信を想定すると,波長が短い電磁波が長距離伝搬する状況を考える必要がある.問題を簡単にし,1次元問題で電磁波長距離伝搬問題をCIP法およびFDTD法を用いて解析した.その結果,同じ計算条件で長距離伝搬させたとき,FDTD法に比べてCIP法は誤差が小さいことがわかった.さらにCIP法にエネルギー保存の要素を導入すると,通常のCIP法に比べて利用するメモリ量は1.5倍になるが,数値誤差は4桁ほど小さくなった.CIP法は,1次元問題を順次適用するだけで3次元問題に適用できるため,通信の分野の電磁波伝搬シミュレーションにCIP法が有効であることが示された.これにより理論解析と比較する準備が整った.一方,理論解析は現在解析を進めており,順次2.のベクトル輸送方程式へ展開していく予定である.1.,2.で得られた知見および理論解析と数値解の比較検討については来年度国内の学会・研究会で公表する予定である.平成18年度は,平成17年度から引き続き次の3つの課題に取り組む計画を立てた.(1)降雨強度に応じた雨滴の粒径分布および形状を用いて,各降雨強度に対する雨滴の平均ミリ波散乱・吸収特性を定量的に評価する.(2)(1)で得られた雨滴の平均ミリ波散乱・吸収特性を踏まえ.様々な降雨強度でのミリ波伝搬・散乱特性を計算する.(3)(2)のベクトル輸送方程式を用いたミリ波連続波の伝搬・散乱解析に,ミリ波通信における送受信アンテナの指向性を考慮して,ミリ波受信特性の数値計算を行う.(1)の課題について前年度から引き続きCIP法による電磁波伝搬シミュレーションを行った.昨年度は1次元解析であったが,本年度は解析を2次元問題に拡張した.2次元問題としてコンクリート壁がある空間の電磁波伝搬問題を取り扱った.空間全体の電磁界分布だけでなく,数値シミュレーション特有の解析領域端における反射波の影響を評価した.さらに得られた結果はフィールド実験と比較し,両者は良く一致していることを確認することで,CIP法の有効性を示した.筆者が知る限り,CIP法による数値結果をフィールド実験によって初めて検証したものであり,雨滴による電磁波散乱・吸収特性を数値シミュレーションで検討する準備が整った.なおこの研究成果は現在学術誌に投稿中である.理論解析については,雨滴を回転楕円体とみなし,回転楕円体による電磁波散乱解析が終わりつつあり,数値的に検証する段階に入ったところである.(2),(3)については,数値計算法について並行して調査を進めており,(1)が終了次第,来年度に取り組む予定である.ミリ波通信は,現在のマイクロ波通信と比較して高速・大容量の通信が可能である.そのためミリ波のアンテナやミリ波デバイスの開発が盛んに行われるなど,近年非常に注目を集めている.

しかしミリ波は降雨による影響がマイクロ波に比べて非常に大きいことが知られている.本年度の計画は,降雨中のミリ波の伝搬・散乱を解析することにより,降雨がミリ波通信に及ぼす影響を評価することを目的としている.本研究では,1.降雨強度に応じた雨滴の粒径分布および形状を用いて各降雨強度に対する雨滴の平均ミリ波散乱・吸収特性を定量的に評価する.2.1.の結果を反映させたベクトル輸送方程式を用いて,様々な降雨強度でのミリ波伝搬・散乱特性を計算することによりミリ波通信回線に降雨が及ぼす影響を明確にする,であった.1.について,雨滴による散乱・吸収特性の理論解析と比較するために,CIP法を用いたコンピュータシミュレーションに取り組んでいる.CIP法の電波伝搬解析に対する有効性を確認した昨年度の成果を学術論文として公表した.さらに計算スキームに吸収境界を導入することにより,数値計算特有の誤差が軽減され,計算精度が向上した.この計算スキームを用いて複雑な物体を含む媒質中の電波伝搬解析の有効性を実験的に明らかにした。これにより雨滴による散乱・吸収特性の評価が可能となった.2.については,雨滴による散乱・吸収特性を輸送方程式に導入するためには,雨滴群の等価的な電気定数が必要となる.実際の降雨群の等価的な電気定数を評価するために,円筒定在波を用いて媒質定数の評価法を提案し,その有効性を明らかにした.よって雨滴が存在する空間の等価的な電気定数の評価が可能となった.現在,輸送方程式への導入を検討している.
家畜の簡易な脳波測定法及び解析法の開発とストレス評価への利用可能性の検討

本研究は家畜のストレスの定量化の新たな方法として脳波測定に基づく方法を確立することを目的としており、その達成のために1)非侵襲的な脳波測定及び解析法の確立、2)既存のストレス指標との比較、という課題へと取り組むものである。初年度にあたる当該年度は、まず非侵襲的な脳波測定法及び解析法の開発に取り組み、反芻家畜(ウシ・ヤギ・ヒツジ)を対象としたデータの収集を実施した。しかしながら、測定機器の導入時期が当初の予定と比べて著しく遅れたことにより、脳波測定法自体を確立するには至らなかった。一方で脳波の比較対象として並行して測定していた心電位の解析を通じて脳波データの解析法の参考となる以下の知見を得た。脳波や心電位をはじめとする生体電位を取得・分析をする際、体動にともなうアーティファクト(ノイズ)の存在が問題となる。そこで、体動の大きさを加速度センサによって定量・指標化し、これを統計モデルに効果として加えることで体動の影響を除外する解析を試みた。実際に暑熱や分娩といったストレス条件下にある反芻家畜を用いて試験を行い、脳波の代わりに心電位によって上記の分析法による評価を行ったところ、いずれの条件・畜種においても心電位に対して加速度指標は有意な効果を示しており、また心電位は体動の影響とは独立してストレスによる変化を示した。以上より、心電位に対する体動の影響があらためて確認されたとともに、本解析法によって体動の影響を除外して心電位を評価できる可能性が示唆された。以上の知見は同じく生体電位である脳波においても利用できる可能性が期待される。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
画像入力可能な位相共役鏡を用いたモード多重伝送技術の開拓

本研究は,光インターコネクションの広帯域化をねらいとして,多モードファイバの持つ多数の伝播モードを利用したモード多重伝送の新しい方法を提案することを目的とする.単に光パターンをマルチモードファイバに入射するだけでは,伝播中にモード毎に異なる位相歪みが発生することにより,光の波面が乱れて正しくパターンを再生することはできない.そこで,電気入力型空間変調器とイメージセンサを用いたハイブリッドな波面補償光学系と,光書き込み型空間変調器からなるモノリシックな波面補償光学系の2つの構成について検討した.また、NFP測定光学系を構成し,モード変換が少ない伝搬状態を実現するための最適な光励振方法を検討した.本研究は,光インターコネクションの広帯域化をねらいとして,多モードファイバの持つ多数の伝播モードを利用したモード多重伝送の新しい方法を提案することを目的とする.単に光パターンをマルチモードファイバに入射するだけでは,伝播中にモード毎に異なる位相歪みが発生することにより,光の波面が乱れて正しくパターンを再生することはできない.そこで,電気入力型空間変調器とイメージセンサを用いたハイブリッドな波面補償光学系と,光書き込み型空間変調器からなるモノリシックな波面補償光学系の2つの構成について検討した.また、NFP測定光学系を構成し,モード変換が少ない伝搬状態を実現するための最適な光励振方法を検討した.初年度の目標として、現有デバイスで構成可能なハイブリッド型位相共役鏡を用いた波面補償光学系の実現、多モードファイバ中でのモード励振状態の観察と励振条件の明確化を掲げ、検討を進めた。併せて、モノリシック型位相共役鏡についても、連携研究者と設計検討を進めることとした。その結果、現在までに次ぎのような研究実績を得ている。(1)ハイブリッド型位相共役鏡による光学系の構成原理確認のため,イメージセンサと電気入力型液晶空間変調器(LCOS)を結合した構成からなるハイブリッド型位相共役鏡について、光学系の設計および部品調達を進めた.その結果、光学系についてはほぼ完成することができ、各部分の動作確認を進めている。LCOSはピクセルサイズ8.1 um、1920x1200画素、イメージセンサはピクセルサイズ2.5 um、2048x1536画素のものを使用することとした。He-Neレーザーを光源とするファイバ光学系と空間光学系で波面補償光学系を構成しており、干渉縞の生成と取得など基礎実験を進めている。10本/mm程度までの干渉縞に対して原理確認実験を行う.(2)近視野像と遠視野像測定系の構成とモード励振条件の検討多モードファイバの近視野像と遠視野像観察のための光学測定系を構築し較正を行った. MMFの端面に,入射位置と入射NAを変えながら像面結合してモード変換の少ない光励振条件を決定した.ファイバ伝搬でモードをできるだけ安定にする最適励振条件として、ファイバ中心に像面結合して、メリディオナル光線のみを励起するのがよいと思われる。本研究は,光インターコネクションの広帯域化をねらいとして,マルチモードファイバの持つ多数の伝播モードを利用したモード多重伝送の新しい方法を提案することを目的とする.単に光パターンをマルチモードファイバに入射するだけでは,伝播中にモード毎に異なる位相歪みが発生することにより,光の波面が乱れて正しくパターンを再生することはできない.そこで,伝播中に生じるモード毎に異なる位相歪みを補償するために,位相共役鏡を使用した光波面の補償を提案した.具体的には,電気入力型空間変調器(LCOS-SLM)とCMOSイメージセンサを用いたハイブリッドな波面補償光学系と,光書き込み型空間変調器からなるモノリシックな波面補償光学系の2つの構成について検討した.マルチモードファイバを伝播して歪んだ光の波面と,単一モードファイバからの光とを干渉させてCMOSイメージセンサに干渉縞を記録する.これを電気入力型空間変調器に表示することで,共役光が再生されマルチモードファイバに戻る.マルチモードファイバの入射端で補償された光のビームパターンを検出することで,モード多重を確認することとした.まず,単一モードファイバ光学系によって,干渉縞の評価と共役光発生の確認実験を行い,十分なコントラストの干渉縞が得られることを確認した.しかし,光学系の精密調整が不十分なことがわかり,共役光のファイバへの結合には到らなかった.一方,光書き込み型空間変調器からなるモノリシックな波面補償光学系については,強誘電性液晶とアモルファスシリコン光導電体からなる空間変調素子を試作した.このデバイスについて,読み出し光に対する変調光の応答特性,画像書き込みの検証,干渉縞の書き込み特性などの基本特性を確認し,空間変調器として動作することを確認した.今後,共役光発生確認を行うとともに,モード多重伝送の原理確認実験を行う予定である.光信号処理研究が概ね順調に進展していると判断される理由は次の3つである。(1)ハイブリッド型位相共役鏡について、波面補償光学系の設計および部品調達を進めた.その結果、光学系についてはほぼ完成することができ、各部分の動作確認を進めている。(2)多モードファイバの近視野像と遠視野像観察のための光学測定系を構築し測定を行った結果、モード変換の少ない光励振条件を決定した.(3)モノリシック型位相共役鏡についても、連携研究者と設計検討を進め、製作の見通しが得られた。前年度に構成したハイブリッド型位相共役鏡による波面補償光学系を用いて、多モードファイバによるモード多重伝送実験を行う。

その際、これも前年度の検討で得られた最適な光励振条件の結果を適用して、モード変換の少ない多重伝送系を構成する。さらに、モノリシック型位相共役鏡についても製作が進み実際に使用できるようになると予想できるので、光インターコネクトへの応用を目指した確認実験を推進する。光学実験に用いる消耗品類の購入に使用するため.光学実験に用いる消耗品類の購入に使用予定.
副産物コラーゲンを利用した嗜好性と保健的機能性に優れた新規食品素材の開発

鶏皮等の畜産副産物中のコラーゲンを原料として、新しい食品素材の開発を試みた。加熱変性させたコラーゲンをプロテアーゼ分解した後に、糖類と共に加熱処理してメイラード反応生成物を調製した。この生成物は、in vitroにおける強い抗酸化活性(スーパーオキサイドイオン消去能)と共に、in vivoにおいても酸化ストレスマーカー値(血清ヒドロペルオキシド値)の低下や血圧降下作用を示した。さらに、嗜好性にも優れていることが判明した。本研究では、コラーゲンを豊富に含む畜産副産物の有効利用法を見出すことを主たる目的とした。ここでは、特に鶏皮を用いて行った、食品やペットフードの原料となりうる素材の開発につながる成果について取り上げる。コラーゲンは、アミノ酸組成からは栄養的な価値が乏しいタンパク質であるが、グリシンを30%含むという大きな特徴がある。グリシンは、還元糖と共に加熱した場合に、メイラード反応を起こしやすいアミノ酸であることに注目し、メイラード反応の活用を検討した。細切した鶏皮を加熱し、含まれるコラーゲンをゼラチンに変換した後、パパイン分解処理を行い、乾燥試料を調製した(コラーゲンペプチド)。コラーゲンペプチドを加熱する際に、添加還元糖の種類、pH、温度等を検討し、反応条件を設定した(キシロースの添加など)。この条件により調製したコラーゲンペプチドメイラード反応生成物の保健的機能性および嗜好性を検討した。保健的機能性については、とくに抗酸化活性(スーパーオキサイドイオン消去能)を中心に評価した。コラーゲンペプチドはメイラード反応を経ることにより、顕著に抗酸化活性が上昇した。メイラード反応生成物をマウスやラットに経口投与した場合、肝臓細胞のDNA損傷抑制や生体内の脂質酸化抑制が認めれた。また、高血圧自然発症ラットへの経口投与(短期および長期)では血圧降下作用が認められた。一方、バネラーによる官能試験では、メイラード反応生成物の嗜好性がコラーゲンペプチドよりも優ることが示された。また、味覚特性については、味覚センサーを用いた評価によって数値化することにも成功した。イヌおよびネコにおける嗜好性試験では、ネコで好成績が得られた。本研究は、コラーゲンが豊富に含まれている鶏皮などの畜産副産物の有効利用法の開発を目指して着手した。コラーゲンは、構成アミノ酸の約30%がグリシンであるというきわめて大きな特徴を有するタンパク質である。このグリシンは、還元糖が存在する状態で加熱すると、メイラード反応を起こしやすいことが知られている。メイラード反応生成物の多くは、食品に好ましい風味を付与する。さらに近年では、メラノイジンなどのメイラード反応生成物に保健的機能があることも明らかにされている。このようなことを背景とし、コラーゲンを含む畜産副産物を原料としてメイラード反応を積極的に利用することにより、嗜好性と保健的機能性を備えた優れた新規食品素材を開発できると考えた。今回、加熱処理により鶏皮中のコラーゲンをゼラチン化した後、さらにプロテアーゼ処理によりペプチド化させた。次いで、キシロース等の還元糖を加え加熱することにより、得られたメイラード反応生成物を含む素材を調製した。メイラード反応により生成する低分子の香気成分とメイラードペプチドは、食品の嗜好性に大きな影響を及ぼすことから、官能試験と味覚センサーを用いた評価を実施した。その結果、適切に設定した反応条件(還元糖種や反応pHなど)においては、嗜好性に優れた素材が調製可能であることが示された。一方、主としてスーパーオキサイドイオン消去能などの抗酸化活性に起因する保健的機能性について検討した。その結果、細胞DNA損傷抑制、生体脂肪酸化抑制、血圧降下といった作用を有することが認められた。さらに、メイラード反応生成物中の嗜好性や保健的機能性に寄与する化学成分の同定や特性解明についても検討を進めている。畜産副産物中に多く含まれるコラーゲンは、構成アミノ酸の約30%がグリシンであるという大きな特徴を有するタンパク質である。グリシンは、グルコースなどの還元糖と共に加熱すると、容易にメイラード反応を起こす。メイラード反応生成物は、食品に好ましい風味を付与するだけでなく、抗酸化活性などにより保健的機能性を付与することも報告されている。本研究では、コラーゲンを含む畜産副産物を、メイラード反応により嗜好性と保健的機能性を備えた食品素材への変換を目指した。加熱処理により鶏皮等に含まれるコラーゲンをゼラチン化した後、パパインなどのプロテアーゼを作用させペプチド化素材を調製した。さらに、キシロース等の還元糖を加え加熱し、メイラード反応生成物を含む素材を得た。嗜好性に大きな影響を及ぼす低分子香気成分やメイラードペプチドの働きを、味覚センサーと官能試験により評価した。その結果、弱アルカリ条件で100°C付近の温度で加熱して調製した素材では、これらの成分が良好な嗜好性に寄与することが判明した。一方、このようにして調製したメイラード反応生成物は、強いスーパーオキサイドイオン消去能(抗酸化活性)を示したことから、マウスやラットを用いた経口投与試験を実施した。とくに顕著な血圧降下作用が認められたことから、その作用メカニズムについて検討した。

ペプチドなど多くの食品由来成分の血圧降下作用はACE阻害活性に基づくものであるが、今回用いたメイラード生成物はACE阻害活性に加えて抗酸化活性が重要な役割を演じていることが判明した。メイラード反応生成物中の活性成分についても精製を進めたところ、単一成分として得るには至らなかったが多くの性質を解明することができた。