hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
歯髄幹細胞による認知症の学習・記憶障害改善効果についての検討

これまで歯髄幹細胞による病態の治療効果やそのメカニズムについては報告が少なく、不明な点が多い。今回、歯髄幹細胞の投与による行動への影響を検討したところ、歯髄幹細胞は、特定の病態モデル動物における行動異常の改善効果は認められなかったが、病態モデルから採取した歯髄幹細胞の投与によって、不安様行動の惹起傾向が認められた。歯髄幹細胞の性質が病態によって変化し、その結果病態に何らかの影響を与える可能性が示唆された。これまで、in vivoにて、歯髄幹細胞によって既存の脳細胞の潜在的な増殖能および分化能が活性化され、脳細胞の再生を促したとする報告があり、歯髄幹細胞が脳細胞の再生に深く関与していることが強く示唆されている。また、歯髄幹細胞はin vitroで神経細胞への分化がすでに証明されており、in vivoでも直接脳細胞へと分化することで神経再生を引き起こす可能性が高い。本研究では最終的に様々な病態モデルの歯髄幹細胞を健常あるいは病態モデル動物に投与し、学習・記憶障害に与える影響について多面的に検討することを目標としている。今年度はマウスの歯髄幹細胞を用い、機能解析を行った。採取した歯髄について培養皿上で培養後、付着増殖した細胞を歯髄幹細胞とみなす接着培養法により細胞を得た上で、これまでの過去の報告にある細胞表面マーカーを用いて歯髄幹細胞の集団の抽出を行うことが出来た。一方、機能解析の段階において予備的に検討した老齢マウスへの投与において、行動実験において有意な変化を認めず、投与方法について再検討が必要であることが分かった。また歯髄幹細胞の培養上清について、当初研究に用いない予定であったが、予備的に投与した群において、一部の行動実験に有意差は出ないものの傾向を見出すことが出来たため、今後は培養上清も含めた投与を検討していくこととした。今後は、学習・記憶のみならず、神経障害性疼痛等への治療効果も含めて広く歯髄幹細胞ならびにその培養上清の効果を検討していく予定である。歯髄幹細胞の集団の抽出を行うことが出来たものの、投与方法において手技を含めた再検討が必要となったため、行動実験の解析に十分な数の被験動物を確保出来ていない。また歯髄幹細胞の培養上清の投与を検討する必要性が出てきたため、研究計画に変更が必要となった。これまで歯髄幹細胞によって既存の脳細胞の潜在的な増殖能および分化能が活性化され、脳細胞の再生を促したとする報告があり、歯髄幹細胞が脳細胞の再生に深く関与していることが強く示唆されている。これまで、歯髄幹細胞の学習・記憶への治療応用はin vivoでの報告がなく、本研究では最終的に様々な病態モデルの歯髄幹細胞を健常あるいは病態モデル動物に投与し、学習・記憶障害に与える影響について多面的に検討することを目標としている。今年度は、昨年度に引き続き、マウス由来の歯髄幹細胞と、コマーシャルベースで入手可能な歯髄幹細胞との機能比較分析を行った。また、効率的な歯髄幹細胞の培養・抽出方法の確立が出来、行動実験に供与できる十分な量の歯髄幹細胞ならびに培養上清の確保が可能となった。行動実験においては、学習・記憶と合わせて、昨年度の行動実験にて傾向の認められた神経障害性疼痛モデルへの歯髄幹細胞ならびにその培養上清の応用による治療効果の検討を行った。現在のところ、学習・記憶について傾向は示されたものの、有意な改善効果は認められていない。一方、神経障害性疼痛の改善効果については例数の確保が出来ておらず、効果の有無について判断出来ていない。今後は行動実験を中心に症状改善効果の検討を行っていく予定である。現在行動実験の解析に十分な数の被験動物を確保出来ていない。行動実験の条件変更が必要となり、研究計画に変更が生じた。前年度までに、マウス由来の歯髄幹細胞と、コマーシャルベースで入手可能な歯髄幹細胞との機能比較分析を行い、効率的な歯髄幹細胞の培養・抽出方法の確立を行い、行動実験に供与できる十分な量の歯髄幹細胞ならびに培養上清の確保が可能となった。最終年度では、歯髄幹細胞とその培養上清を用いて、予備実験にて効果を認めていた行動実験について特に重点的に検討を行った。行動実験においては、学習・記憶と合わせて、前年度までに傾向の認められた神経障害性疼痛モデルへの歯髄幹細胞ならびにその培養上清の応用による治療効果の検討を行った。さらに、不安に対する作用についても効果を検討した。その結果、学習・記憶改善ならびに不安抑制効果について傾向を認めた。

また、前年度までに神経障害性疼痛の改善効果について傾向を認めていたため、その例数の追加を行ったが、有意な効果まで得ることは出来なかった。これまで本研究で得られた成果を元に、現在論文投稿中である。これまで歯髄幹細胞による病態の治療効果やそのメカニズムについては報告が少なく、不明な点が多い。今回、歯髄幹細胞の投与による行動への影響を検討したところ、歯髄幹細胞は、特定の病態モデル動物における行動異常の改善効果は認められなかったが、病態モデルから採取した歯髄幹細胞の投与によって、不安様行動の惹起傾向が認められた。歯髄幹細胞の性質が病態によって変化し、その結果病態に何らかの影響を与える可能性が示唆された。より効率的な歯髄幹細胞の培養・抽出の方法の更なる確立と、行動実験の解析に十分な数の被験動物を確保する。さらに、学習・記憶のみならず、神経障害性疼痛に関連したマーカーについても検討を進める。学習・記憶ならびに神経障害性疼痛に関連したマーカーに着目し、行動実験での症状改善効果の検討を行う。口腔外科学当初予定していた抗体の購入が検討の段階で延期となったため、繰越額が生じた。必要物品で計上していた物品の購入を一部見送ったため。幹細胞マーカーの抗体の購入に使用する予定である。試薬購入に充てる予定である
アセチルコリン受容体における光学活性麻酔薬の作用機構の解明

我々は、計算機を用いた分子シミュレーションにより光学異性バルビツレートのアセチルコリン受容体結合部位を探索し、(R),(S)の結合様式から結合部位における光学異性麻酔薬の分子認識の特性を解明した。アセチルコリン受容体の構造は2BG9(Protein DataBank)を用いた。麻酔薬は(R)-pentobarbital((R)-PB),(S)-pentobarbital((S)-PB),barbital(Barb)を用いた。結合探索と結合エネルギーの計算はMOE2007.9(CCG,Canada)で作動するASEDock2005(RyokaSystem)を用いた。(R)(S)-PBはいずれも膜界面に接する部位に結合した。Barbは細胞外開口部に結合した。(R)-PBと(S)-PBの結合様式を比較すると、バルビツール酸の骨格構造はほぼ重なり、アルキル部分が重ならなかった。このことから、主たる結合力はバルビツール酸の骨格構造であり、アルキル基部分の結合への寄与は小さいものと推定された。光学異性体をもつ麻酔薬の中には不斉炭素から離れた構造が受容体との結合に深く関与するものがあり、それらの麻酔薬ではキラリティは麻酔効果に影響しないことが示峻された。一般に光学異性麻酔薬は異性体間で麻酔の効果が異なると考えられているが、光学異性アルコールの2-ヘキサノール、2-ヘプタノールでは(R)と(S)で差がないという報告がなされた(Anesth Analg 2006 103: 81-84.)。このことから光学異性による麻酔効果の差は必ずしも大きくない可能性が推定された。また、(R),(S)の結合強度とNa+伝導抑制の関連を調べた。アセチルコリン受容体の構造は2BG9(Protein Data Bank)を用いた。麻酔薬は(R)-pentobarbital((R)-PB),(S)-pentobarbital((S)-PB), barbital(Barb)を用いた。結合探索と結合エネルギーの計算はMOE2007.9(CCG, Canada)で作動するASEDock2005(Ryoka System)を用いた。結合エネルギーは、(S)-PB>(R)-PB>Barbの順であった。【考察】光学異性体をもつ麻酔薬の中には不斉炭素から離れた構造が受容体との結合に深く関与するものがあり、それらの麻酔薬ではキラリティは麻酔効果に影響しないことが示峻された。光学異性体が存在する麻酔薬は従来R体とS体とで麻酔効果に差があると考えられていた。しかし近年、いくつかの光学異性高級アルコールの対では麻酔効果に差がないという動物実験を基にした報告がなされた。これらの例は麻酔薬と受容体の関係は鍵と鍵穴の関係であるとする従来の説に反するものである。このメカニズムを解明するためドッキングシミュレーションの手法を用いて受容体への光学異性麻酔薬の結合様式を計算した。受容体と麻酔薬を相互作用できる距離に配置し、麻酔薬-受容体の安定構造を計算機上で得るドッキングシミュレーションの手法により結合の様子を立体的把握することができる。受容体としては最も立体構造の解明が進んでいるニコチン性アセチルコリン受容体をもちいた。光学異性麻酔薬としてはバルビツレート、エトミデート、神経ステロイド、高級アルコール、ブピバカイン、ロピバカイン、メピバカインの異性体をもちい、アセチルコリン受容体を標的としてドッキングシミュレーションを行った。その結果、それぞれの麻酔薬結合部位において薬理活性を持つ部分と不正炭素の位置関係が立体的に示された。

光学異性を持つものでも重要な薬理活性を持つ部位が不正炭素から遠位にある場合は光学異性の影響が少ないことが明らかになった。タンパク質の構造解析には従来エックス線構造解析が行われてきたが、麻酔薬-受容体の複合体の構造解析では、結晶化ができないためこの手法は適用されていない。ドッキングシミュレーションは麻酔薬-受容体複合体の構造を把握する上で有用な手法であると考えられる。今回の研究から麻酔薬と受容体の結合は必ずしも「鍵と鍵穴の関係」ではなく、むしろ「ルースな」結合であることが示唆された。
磁気圏加速電子との相互作用による大気微量分子の組成変動機構の観測的研究

太陽活動に伴う高エネルギー粒子の地球大気への侵入による地球の中間圏大気微量分子の組成に与える影響を観測的に明らかにするために、高周波数分解能デジタル分光計を搭載したミリ波大気放射分光観測装置を用いて、中間圏オゾンおよび二酸化窒素(NO2)の連続観測を行った。その結果、250GHz帯でのNO2スペクトルの連続観測に初めて成功し、これらが中間圏に存在するNO2から放射されたものであることを示した。本研究は太陽活動に伴う高エネルギー粒子の大気侵入による中間圏の微量分子組成への影響を観測的に明らかにし、それを定量することで組成変動機構の解明を進めることを目的とする。本年度は多周波同時高周波数分解能デジタル分光計の開発・評価を中心に行った。中間圏オゾン、NO_X、HO_X等、高エネルギー粒子の影響を受ける分子のスペクトルを同時に高い周波数分解能で分光観測するために、複数入力の商周波数分解能電波分光計が必要である。本年度は1入力の高速A/D変換器とFPGAを同一基盤に配置した評価ボードを入手し、帯域50MHzの4096点実時間FFT回路を合成した。これに信号発生器から数10MHzの信号を入力したところ、信号のスペクトルが連続的に取得でき、分光計として動作することを確認した。また、放射伝遠モデルを用いてアタカマ砂漠における中間圏HO2、NO2、NOスペクトルの観測シミュレーションを行い、観測可能性を評価した。観測装置のシステム雑音温度を150Kと仮定し、MIPAS標準大気モデルによる中緯度地域での高度分布を用いてスペクトルの放射強度を計算し評価を行った。その結果、250GHz帯ではHO2、NO2は6時間積分で十分なS/Nのスペクトルが取得できるのに対してNOは検出困難であること、商エネルギー粒子侵入時にNOが1桁程度増加すれば6時間積分で有意に検出できることがわかった。これらの成果をCOSPAR2006でポスター発表した。さらに、解析に必要な気象データ、太陽活動及び磁気圏加速電子のデータの整備を行った。気象データはNCEP再解析データに加え、より高々度まで含んだUKMOデータを収集し、観測から数日以内で精度の良い高度分布解析ができるようにした。また、NOAAやGOES衛星による高エネルギー粒子フラックス等のデータを整備し、微量分子の組成変動との関連を迅速に行えるよう準備した。本年度は多周波同時高周波数分解能デジタル分光計をアタカマ砂漠のミリ波観測装置に組み込んで中間圏オゾン、NOx、HOx等、高エネルギー粒子の影響を受ける分子のスペクトルの検出を試みた。その結果、高度4,800mにおいては高速A/D変換器及びFPGAの冷却不足により動作時の装置温度が80°Cを越え、分光計の連続動作が困難であることがわかった。時間的な制約から、他の観測に用いていた広帯域デジタル分光計(アキリス社・AC240)に新たに冷却機構を取り付ける改造を行い、本研究に用いることにした。付属の冷却ファンを外部大型シロッコファンに変更し、A/D変換器とFPGAには冷却用放熱フィンを新たに取り付け、冷却効率の向上を図った。減圧チャンバーを用いて高度5,000m相当の環境での動作試験を行ったところ、室温30°CのときA/D変換器とFPGAともに55°C以下で連続動作することを確認した。これらの成果はAOGS2007の招待講演で口頭発表した。また、アタカマ砂漠での中間圏HO_2、NO_2スペクトルのシミュレーションデータを使い、観測で得られる高度分布の精度を評価した。250GHz帯においてHO_2、NO_2スペクトルを6時間積分で観測した場合、高エネルギー粒子侵入時には高度10kmの分解能でHO_2、NO_2の増加が有意に検出できることがわかった。さらに、昨年度に引き続き解析に必要な気象データ、太陽活動及び磁気圏加速電子のデータの整備を行った。気象データはUKMOデータにCIRA86気候値を使って高度80kmまで延長した日々の気象データを整備した。また、NOAAやGOES衛星による高エネルギー粒子フラックス等のデータの整備を行った。本年度は、アタカマ砂漠のミリ波観測装置を用いて、高エネルギー粒子の影響を受ける中間圏オゾンとNO_2スペクトルの観測を行った。まず、N_2Oガスを封入した光路長10cmのセルを新たに製作し、そこからの放射スペクトルをミリ波装置で検出して装置全体が正常に動作していることを確認した。次に中間圏オゾン、NO_2スペクトルの検出を試み、1分の積分観測で239.093GHzのオゾンスペクトルがS/N比100以上で検出できた。また、夜間3時間の積分により、247.355GHzのNO_2スペクトルが輝度温度50mKで検出できた。

観測されたNO_2スペクトルの線幅は約1MHzで、これは高度60km付近のNO2からの放射であることを表わしている。中間圏NO2のスペクトルが大気観測用地上ミリ波装置で観測されたのは世界初である。2008年12月から、本観測装置による中間圏NO2の連続観測を開始し、昼夜連続で約3週間分のNO2観測データを取得した。観測期間中の気象データが未入手のため、CIRA86気候値の気温データを用いてNO_2高度分布の限定的な解析を行ったところ、NO_2が上部中間圏に多く存在することが明らかとなった。また、今後の詳細なNO_2分布の解析に必要となる観測期間中の気象データや太陽活動及び磁気圏加速電子のデータの整備を引き続き進めた。気象データとして早期に入手できるNASA Goddar Automailerのデータを新たに整備し、GOES衛星等による高エネルギー粒子フラックス等のデータ整備を引き続き行った。
移動する身体の管理－生体認証技術の需要と受容をめぐって－

最終年度である本年度は、これまでの二年間で実施してきた二つの作業、1現代における生体認証技術の拡大と移動する身体との関係性、2日本帝国を考察対象としながら近代を移動から捉える、を統合させ、本研究が大きな目的として掲げた「領域的社会学」から「移動の社会学」を描き出していく作業を実施した。そして具体的に以下の二つの作業を行ない、次の成果をあげた。一つ目は、論文「定住と移動の溶解ー移動する身体/意味づけられる身体」(伊豫谷登士翁編『移動という経験』有信堂高文社, 2013年)として発表した。これは、近代国家形成において、人の移動の管理がいかなる「課題」として立ち上がり、これが、グローバル化が議論される現代において、いかなる転換を迎えているのかを、移動する身体を把握・管理する技法に着目しながら明らかにしたもので、近・現代における移動の管理の歴史的変遷をまとめる内容である。さらに、より現代に着目したものとして、『人の移動事典・日本とアジアー日本からアジアへ・アジアから日本へ』(蘭信三・伊豫谷登士翁・関根政美他編,丸善出版株式会社, 2013年)のなかで、「監視社会と移民管理」という小論を担当した。二つ目は、これまで事例研究を積み重ねてきた生体認証技術(とりわけ指紋法)の歴史的変遷を、移動する身体の管理という観点からまとめ直す作業である。初年度に、指紋法の歴史的変遷を、博士論文『移動する身体の管理と指紋法ー満洲国の労働者管理から戦後日本へ』にまとめ、二年目には、学会誌や国内外の学会報告を通じて、議論を個別に発展させてきた。これにより、生体認証技術による人の管理が、日本帝国のみならず、近代に通底する「課題」として立ち上がるとともに、そこに定住と移動をめぐる統治のせめぎ合いが映し出されてした。こうした一連の成果を、単著として一冊の本として出版するにあたり、初稿を書き上げた。以上、本年は最終年度として、交付申請書に記載した目的・計画に沿って、研究成果をまとめる作業を行なった。(抄録なし)本年度は交付申請書に記載した通り、本研究の全体の目的である近・現代を移動の管理を軸に描き出す「脱領域的社会学」の構築に向けて、具体的に二つの作業を実施してきた。まず第一に「現代における生体認証技術の拡大と多様化する移動の関係性」にかんする考察である。これは、近代と現代における移動概念を対比させながら、現代の移動や場所をめぐる新たな様相と近年いっそう需要が拡大する生体認証技術の関係性を明らかにするものであり、これまで実施してきた近代を中心とした考察を現代へと接合させるうえで、重要な作業である。その成果は、本年度に提出・受理された博士論文『移動する身体の管理と指紋法-満洲国の労働者管理から戦後日本へ』の終章である「生体認証技術の拡大と移動の多様化」にて公表した。さらに、本年度の第二の作業は「日本帝国を移動から捉える」ことであった。これは近代から現代を考察したうえで、再び「移動をキーワードに現代から近代を捉え返す作業である。本研究の特色は、近代から現代への一方向的な視座にとどまらず、現代から近代への視座を組み入れることで近・現代を一貫して移動から分析することであり、それゆえ相互の視座が必要となるのである。具体的な成果として、フィリピンのアテネオデマニラ大学の国際シンポジウム(2011年10月)、さらにカナダ・トロントで開催されたAASの年次大会(2012年3月)にて、「満洲国」を具体的な考察の場としながら、近代における定住による統治と移動の管理との関係性について報告を行った。さらにその内容の概略は、『現代思想』(青土社・2012年4月号)に掲載された。また、これまでの研究課題であった大英帝国における指紋法の実用化過程にかんする考察を、現在の研究課題である近代における「移動」の管理と関連づけて論じた論文を、『東京大学大学院情報学環紀要情報学研究』(2012年3月)に執筆した。本年度は、本研究全体の目的である、近・現代を移動の管理を軸に描き出す「脱領域的社会学=移動の社会学」の構築に向けて、交付申請書に記載した通り、二つの段階を設定し、それぞれ具体的な研究とその成果を上げた。第一に、「日本帝国を移動から見る」という目的のもと、まず、前年度に海外の学会(AAS)で報告した「満洲国」における移動の管理を通じた統治の実態を、政府関係資料・法令・新聞記事などをもとに精緻化させ、関東社会学会の学会誌『年報社会学論集』に執筆した(2012年9月)。そのうえで、本年度の新たな課題である戦後日本における指紋法の展開を考察した。満洲国の労働者管理に使用された指紋法が戦後日本においても大規模な展開を見せており、具体的に1949年以降に登場した「国民指紋法構想」と「県民指紋登録」の実態を、(1)戦後の警察制度の変革、(2)占領政策の転換、(3)日本帝国における統治の経験の絡まり合いのなかで分析した。その成果は、「第85回日本社会学会大会」(2012年11月)にて、口頭発表を行った。第二に、「監視社会論の歴史化」を目的とし、現代の生体認証技術の拡大を多様化する移動から考察した。

前年度に生体認証技術とリスクマネージメントの関係性に着目し、US-VISITを具体的な事例として分析してきた成果を、より「移動と身体管理の変容」という大きな枠組みのもとで理論的に整理した。この成果は、来年度に出版される移動研究の論集への掲載が決まっており、現在、執筆を進めている。この作業を通じて、本研究の全体の目的である「脱領域的社会学」の構築へと大きく前進した。最終年度である本年度は、これまでの二年間で実施してきた二つの作業、1現代における生体認証技術の拡大と移動する身体との関係性、2日本帝国を考察対象としながら近代を移動から捉える、を統合させ、本研究が大きな目的として掲げた「領域的社会学」から「移動の社会学」を描き出していく作業を実施した。そして具体的に以下の二つの作業を行ない、次の成果をあげた。一つ目は、論文「定住と移動の溶解ー移動する身体/意味づけられる身体」(伊豫谷登士翁編『移動という経験』有信堂高文社, 2013年)として発表した。これは、近代国家形成において、人の移動の管理がいかなる「課題」として立ち上がり、これが、グローバル化が議論される現代において、いかなる転換を迎えているのかを、移動する身体を把握・管理する技法に着目しながら明らかにしたもので、近・現代における移動の管理の歴史的変遷をまとめる内容である。さらに、より現代に着目したものとして、『人の移動事典・日本とアジアー日本からアジアへ・アジアから日本へ』(蘭信三・伊豫谷登士翁・関根政美他編,丸善出版株式会社, 2013年)のなかで、「監視社会と移民管理」という小論を担当した。二つ目は、これまで事例研究を積み重ねてきた生体認証技術(とりわけ指紋法)の歴史的変遷を、移動する身体の管理という観点からまとめ直す作業である。初年度に、指紋法の歴史的変遷を、博士論文『移動する身体の管理と指紋法ー満洲国の労働者管理から戦後日本へ』にまとめ、二年目には、学会誌や国内外の学会報告を通じて、議論を個別に発展させてきた。これにより、生体認証技術による人の管理が、日本帝国のみならず、近代に通底する「課題」として立ち上がるとともに、そこに定住と移動をめぐる統治のせめぎ合いが映し出されてした。こうした一連の成果を、単著として一冊の本として出版するにあたり、初稿を書き上げた。以上、本年は最終年度として、交付申請書に記載した目的・計画に沿って、研究成果をまとめる作業を行なった。「研究実績の概要」で記述した通り、本年度の計画で設定した二つの作業を予定通り遂行し、ともに論文や海外での学会報告等でその成果を発表することができたため。「研究実績の概要」で説明した通り、本年度に予定していた二つの作業を実施し、ともに学会誌や学会報告において成果を発表することができたため。来年度も引き続き、現代における生体認証技術の拡大と移動との関係性、さらに日本帝国を具体的な考察の場としながら、近代を移動から捉える作業をさらに進展させていく。前者においては今年度執筆した論文を経て、新たに浮上した課題である、現代が直面している移動の複雑な位相の整理と、身体管理の技法の多様化における生体認証技術の意味について考察を深めていく。また、後者においては、今年度に口頭での発表した内容をより精緻なものにし、論文にまとめていく予定である。その際、帝国日本の移動をめぐる文献・資料収集が必要となる。資料収集にかんしては今年度に実施を予定していたが、シンポジウムや学会での報告の機会を得たため、先に現在想定している議論の理論的枠組みを整理する作業を実施した。そこで、来年度からはより個別の事例をもとに論文を執筆できるよう、今年度以上に資料の収集・整理・分析に力点を置く予定である。
網膜循環障害に関与する因子の同定と網膜循環改善薬の探索

本研究により,網膜血管において,エポキシエイコサトリエン酸が内皮由来過分極因子のひとつであることが示唆された.また,内皮由来過分極因子の拡張には,ギャップジャンクションを介する機序も存在することが示された.さらに,糖尿病や緑内障モデルラットの網膜神経や網膜血管では,酸化ストレスが亢進し,それに伴う網膜血管拡張機能障害が生じることも明らかになった.従って,強力な抗酸化薬が網膜循環障害に対する有用な予防・治療薬となりうる.本年度は健常ラットを用いて正常時網膜循環調節機構に関して,in vivo網膜血管機能実験を行った.さらに,糖尿病モデルラットを用い,同モデルの網膜血管に増加する因子の同定を行った.(1)網膜循環調節機構に関与する内皮由来過分極因子(EDHF)の同定: EDHFによる網膜血管の拡張反応に,他の血管床で報告されているギャップジャンクションが関与しているか否かを明らかにするために,ギャップジャンクション阻害薬を用いて検討した.ギャップジャンクション阻害薬である[18β-glycyrrhetinic acid]及び[carbenoxolone]の硝子体内投与により,内皮依存性血管拡張薬[acethylcholine (ACh)]による網膜血管拡張反応は有意に減弱した.一方,[一酸化窒素(NO)]による網膜血管拡張反応は,ギャップジャンクション阻害薬による影響を受けなかった.これらのことから,AChによる網膜血管拡張反応にはギャップジャンクションの関与が示唆された.(2)糖尿病モデルラットの網膜血管障害に関与する因子の同定:糖尿病時には,酸化ストレスの亢進が種々の血管障害に関与することに着目し,糖尿病モデルラットの眼球の切片を作製し,酸化ストレスマーカーを用いて免疫染色を行った.その結果,糖尿病モデルラットの網膜血管,特に網膜細動脈と,網膜神経組織に過酸化脂質である4-hydroxy-2-nonenalの発現が著しく増加していた.これまでの研究から,糖尿病モデルラットのACh及びβ2受容体刺激薬による網膜細動静脈拡張反応の減弱は,網膜細動脈にしか生じないことが明らかになっている.以上の結果を総合すると,糖尿病モデルラットでは酸化ストレス増大に伴う過酸化脂質の蓄積が,網膜細動脈の機能障害に関与している可能性が考えられた.本研究により,網膜血管において,エポキシエイコサトリエン酸が内皮由来過分極因子のひとつであることが示唆された.また,内皮由来過分極因子の拡張には,ギャップジャンクションを介する機序も存在することが示された.さらに,糖尿病や緑内障モデルラットの網膜神経や網膜血管では,酸化ストレスが亢進し,それに伴う網膜血管拡張機能障害が生じることも明らかになった.従って,強力な抗酸化薬が網膜循環障害に対する有用な予防・治療薬となりうる.本年度は健常ラットを用いて正常時網膜循環調節機構に関して,in vivo網膜血管機能実験を行った.(1)網膜循環調節機構に関与する内皮由来過分極因子(EDHF)の同定:高コンダクタンスCa2+活性化K+ (BKCa)チャネルを活性化させるEDHF候補のエポキシエイコサトリエン酸(EETs),C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP),過酸化水素(H2O2)のうち,EETsについて検討した.EETs阻害薬[17-ODYA, 14,15-EE5(Z)E]の硝子体内投与により,内皮依存性血管拡張薬[acethylcholine (ACh)]による網膜血管拡張反応は有意に減弱した.このことから,AChによる網膜血管拡張反応は,EETsの放出を介していることが示唆された.(2) Beta2-アドレナリン受容体(AR)を介した網膜血管拡張機序の解明: Beta2-, beta3-ARを介した網膜血管拡張機序の相違の解明のうち,beta2-AR刺激を介した網膜血管拡張機序について検討した.beta2-AR刺激薬[salbutamol]による網膜血管拡張反応は,BKCaチャネル遮断薬[iberiotoxin]の硝子体内投与により有意に減弱した.一方,beta2-AR以外のAC-cAMP経路を介する薬物として,beta3-AR刺激薬[CL316243],PGI2及びAC活性化薬[forskolin]を用いて同様に検討したが,これら薬物による網膜血管拡張反応はBKCaチャネル遮断薬による影響を受けなかった.以上の結果から,beta2-AR受容体刺激はBKCaチャネルを活性化させ,網膜血管を拡張させることが示唆された.本年度は健常ラットを用いて正常時網膜循環調節機構の一部を解明し,さらに糖尿病及び緑内障モデルラットを用いて網膜血管拡張機能障害に関与する因子を同定した.(1)網膜循環調節機構に関与する内皮由来過分極因子(EDHF)の同定:一酸化窒素合成酵素阻害薬[L-NAME]及びcyclooxygenase阻害薬[indomethacin]存在下の内皮依存性血管拡張薬[acethylcholine (ACh)]による反応,つまりEDHF様刺激による網膜血管拡張反応は,ギャップジャンクション阻害薬[18β-glycyrrhetinic acid]の硝子体内投与により減弱した.従って,EDHFによる網膜血管拡張反応にギャップジャンクションの関与が示唆された.(2)緑内障モデルラットにおける網膜循環障害機序の解明:N-methyl-D-aspartic acid硝子体内投与2週間後の緑内障モデルラットにおいて[ACh], [adenosine]及びEDHF様の網膜血管拡張反応は減弱すること,β2及びβ3アドレナリン受容体刺激薬[salbutamol及びCL316243]による網膜血管拡張反応は変化しないことが明らかになった.

従って,緑内障モデルラットでは内皮依存性網膜血管拡張機序が障害されることが示された.(3)糖尿病及び緑内障の網膜血管障害に関与する因子の同定:糖尿病及び緑内障モデルラットの網膜中に,過酸化脂質である[4-hydroxy-2-nonenal (4-HNE)]の発現が増大していた.そこで4-HNEを健常ラットの硝子体内に投与すると,高コンダクタンスCa活性化Kチャネル開口薬[BMS-191011]による網膜血管拡張反応が有意に減弱した.本研究の成果を総合すると,酸化ストレス亢進に伴う4-HNEなどの眼内蓄積が,眼疾患の網膜血管拡張機能障害に関与している可能性がある.薬理学交付申請書に記載した平成25年度の研究実施計画に従い,予定通りに検討し,一定の成果が得られている.今回得られた結果の正当性を明らかにする実験を現在検討中である.今後はこれら検討を進めるとともに,病態モデル動物を用いた検討を重点的に進めていく予定である.交付申請書に記載した平成24年度の研究実施計画に従い,予定通りに検討し,一定の成果が得られている.得られた結果の正当性を明らかにする実験を現在検討中であるが,こちらも予想していた傾向の結果が得られつつある.引き続き,正常時網膜循環調節機構の解明を行うと共に,糖尿病及び緑内障病態時の網膜循環障害機序を解明するため,in vivo及びin vitro実験を行う.(1)網膜循環調節機構に関与するEDHFの同定:in vivoによる検討を引き続き行う.(2) Beta2-ARを介した網膜血管拡張機序の解明:in vivoによる検討を引き続き行う.(3)網膜血管拡張機能障害に関与する因子の同定:過酸化脂質の蓄積による網膜細動脈拡張機能障害の関与を明らかにするために,in vivoにより詳細に検討する.(4)糖尿病モデルラットにおける網膜循環障害機序の解明:本検討によって明らかとなったEDHFを糖尿病モデルラットに投与し,網膜血管拡張反応が障害されるか否かを検討する.また,得られた結果を分子レベルで裏付けるためのin vitro実験も適宜行う.(5)緑内障モデルラットにおける網膜循環障害機序の解明:緑内障モデル動物としてN-methyl-D-aspartic acid (NMDA)硝子体内投与ラットを用い(4)と同様の検討を行う.(6)糖尿病及び緑内障モデルラットにおける網膜循環障害の予防・治療実験: EDHFの候補因子の発現が糖尿病及び緑内障モデルで減少している場合は,候補因子の分解抑制酵素や増強薬などを病態発症以前から投与し,AChによる網膜血管拡張反応の減弱が改善されるか否かについて,in vivo実験システムを用いて検討する.また,糖尿病モデルにおいては,β2-AR作用機序の障害を保護するような薬物投与による効果についても検討する.
要介助者の能力発揮を支援する技術を向上させる手法の探求

本研究では,移乗介助中における要介助者の下肢荷重量を計測できるシステムを構築した.本システムを用いて,介助者の移乗動作支援能力を向上させる手法を調査した.その結果,要介助者を模倣した理学療法士を相手に移乗介助を体験する方法が有効であった.要介助者の下肢荷重量が大きくなれば,介助者の腰部負担が減少する可能性が示唆された.本研究の目的は,移乗動作中に要介助者が発揮している能力を明らかにするための計測システムを確立し,その運用により,介助者が要介助者の能力発揮を促進できるよう変容するための手法を明らかにすることである.そのうち,2015年度は計測システムを作製し,さらにAMTI社製床反力計を用いてシステムの校正を行うことであった.まず,要介助者と介助者の合算した下肢荷重量を数値化するために,4個のロードセル(共和電業社製LMB-A-2KN-P)を1枚のステンレス板に接着させた全床反力計測装置を作製した.そして,座位から足底に荷重が移った時点を明確にするために,4個のロードセル(共和電業社製LMB-A-2KN-P)を1枚のステンレス板に接着させた殿部床反力計測装置を作製した.次に,介助者の下肢荷重量を数値化するために,4個のロードセル(共和電業社製LMB-A-2KN-P)を1枚のステンレス板に接着させサイズの異なる靴型の計測装置(以下,フォースシューズ)を作成した.ロードセルの垂直成分値について,ユニバーサルレコーダー(共和電業社製)を介しパーソナルコンピュータへ取り込み,LABVIEW(National Instruments社製)にて計測装置ごとに加算するように設定した.さらに,要介助者の下肢荷重量を抽出するために全床反力計側装置の値とフォースシューズの値の差を求めるようにした.1名の健常成人男性が静止立位を保った状態から模擬的に移乗介助動作(2.48秒間)をした際,床反力計とフォースシューズの差の平均は0.7±0.6kgであり,両計測装置の相関はr2=0.96であった.また,床反力計と全床反力計測装置の差の平均は1.5±1.1 kgであり,両計測装置の相関はr2=0.90であった.フォースシューズと全床反力計側装置を作製し,床反力計を基準にこれらの妥当性を確認することができた.誤差は1kg前後あるものの,いずれも床反力計と高い相関を示すことがわかった.移乗介助動作時の立ち上がりなどのように大きな床反力値を示す場面での使用を考えた場合,これらの差の平均は許容できるものと考える.以上より,計測システムを運用する準備が整ったため,順調に進展していると判断した.理学療法士による移乗介助のデモンストレーションを見学する方法(以下,デモ見学法)と要介助者の機能障害像を模倣した理学療法士を相手に移乗介助を体験する方法(以下,模倣要介助者支援体験法)が要介助者の能力を引き出せるようになるための有効な手法となりうるか調査した.同意の得られた障害のない1名の男性に対しダイヤルロック付き股装具を用いて,股関節屈曲の可動範囲を90°に制限し要介助者役を設定した.要介助者が独力で椅子からの起立ができないことを確認した.介助者は本調査に同意の得られた療養型医療施設で働く看護・介護職員45名とした.職業経験年数を基に層別ランダム化にて対照群,デモ見学法群,模倣要介助者支援体験法群の3群に振り分けた.計測項目は要介助者の離殿時における下肢荷重量とし,平成27年度に作製した装置を用いて計測を実施した.各群ともに2回の計測を行い,デモ見学法と模倣要介助者支援体験法では,それぞれの介入を1回目と2回目の計測の間に挟んだ.1回目の計測値と2回目の計測値の差は,対照群で平均1.2±7.1 kg,デモ見学法群で平均6.3±8.1kg,模倣要介助者支援体験法群で平均10.3±10.6kgであった.対照群と比較して模倣要介助者支援体験法群で有意に下肢荷重量差の増加を認めた.続いて,要介助者の下肢荷重量と介助者の腰部負担の関係について調査した.介助者は本調査に同意の得られた障害のない男性4名で,いずれも病院実習で移乗介助経験のある者とした.下肢荷重量の計測方法は前実験と同様とし,筋電図の計測を介助者の第3腰椎レベルの腰部脊柱起立筋走行部で行った.1回目と2回目の計測間に模倣要介助者支援体験法による介入を行った.結果,模倣要介助者支援体験後の計測で4名とも要介助者の下肢荷重量を増加させ,自身の腰部筋放電量が減少した.本研究では,移乗介助中における要介助者の下肢荷重量を計測できるシステムを構築した.本システムを用いて,介助者の移乗動作支援能力を向上させる手法を調査した.その結果,要介助者を模倣した理学療法士を相手に移乗介助を体験する方法が有効であった.要介助者の下肢荷重量が大きくなれば,介助者の腰部負担が減少する可能性が示唆された.

2016年度は,介助者が要介助者の能力発揮を促進できるよう変容するための手法を明らかにしていく.1名の健常成人に股関節装具を装着させ,自力では立ち上がり動作が困難な状態に設定する(以下,模擬高齢者).介助者を対照群,デモ見学法群,模倣高齢者支援体験法群の3群に20名ずつ分け,模擬高齢者の移乗介助を行ってもらった時に模擬高齢者が発揮した床反力垂直成分を計測する.その後,2名の理学療法士が模擬高齢者の評価を行い,模擬高齢者の能力発揮を促す支援方法を提案する.デモ見学法群は理学療法士が模擬高齢者に対して行う移乗介助のデモンストレーションを見学する.その際,理学療法士は提案した支援方法のポイントを介助者に提示する.模倣高齢者支援体験法群は模擬高齢者を模倣した理学療法士の移乗介助を実践して体験する.その際,デモ見学法群と同様に理学療法士が支援のポイントについて提示する.介助者のデモ見学もしくは模倣高齢者支援体験が終了した後に,模擬高齢者の移乗介助を行ってもらい,模擬高齢者が発揮した床反力垂直成分を計測し,介入前後の比較を行う.リハビリテーション工学2015年度の実支出額の大半を物品費が占めた.交付決定額を考慮した上で,計測システムを構築するために現有物品を再利用し,購入する物品を見直した.概ね予算内に収まったが,567円の次年度使用額が生じることとなった.2016年度は,データ収集,成果発表が主となる.従って,主に謝金,成果発表旅費,英文校正費,論文投稿費を賄うために,同年度の助成金と合わせて使用する計画である.
グローバライゼーションによるインフレの産出ギャップに対する反応感応度の変化

本研究では、賃金の動きを説明する適切な労働需給指標について検討する。11の労働市場変数から数個の説明変数を選択するために主成分分析を用いる。そして、第1の主成分は「有効求人倍率」として、第2の主成分は「総実労働時間」として解釈しうることを示す。つぎに、説明変数に有効求人倍率と総実労働時間を加えた賃金フィリップス曲線を推定し、結果として、実質賃金上昇率は有効求人倍率と正の相関があり、総実労働時間とは負の相関があることが示される。これらの結果は、2005年頃に賃金が上昇しなかった理由として、高い有効求人倍率による賃金上昇圧力が、賃金上昇を抑える労働時間の増加により相殺されてしまったことを示唆している。本年度は、インフレの産出ギャップに対する反応感応度の変化の研究を進める目的で以下のとおり実施した。1.インフレの産出ギャップに対する反応感応度の変化についての、最近の米国の研究をサーベイした。多くの研究で、近年の米国においても、我が国と同じくインフレの産出ギャップに対する反応感応度が低下していることが報告されている。その原因としてさまざまな要因が検討されているが、グローバライゼーションをその原因とするという見解については懐疑的なものが多かった。この成果は、広島大学経済論叢13(2)に「フィリップス曲線の傾きはなだらかになったか:展望」として発表した。2.インフレの産出ギャップに対する反応感応度と過去のインフレ率との間の関係を実証的に分析した。この実証分析より、過去の平均インフレ率が高い(低い)国ほど、インフレの産出ギャップに対する反応感応度がより大きくなる(小さくなる)という結果が得られた。この研究成果は、Contemporary Economic Policyに"Inflation History and the Sacrifice Ratio: Episoae-Specific Evidence"(共著)として近刊の予定である。このような結果を踏まえ来年度は、インフレの産出ギャップに対する反応感応度を規定する他の要因、特に生産性の伸びについて検討を進めたい。1.インフレの産出ギャップに対する反応感応度と過去のインフレ率との間の関係を実証的に分析した。この研究成果は、Contemporary Economic Policyに"Inflation History and the Sacrifice Ratio:Episode-Specific Evidence"(共著)として発表された。2.インフレの産出ギャップに対する反応感応度の変化について、日本のデータを用いて実証分析を行った。主成分分析により、最近の我が国におけるインフレの産出ギャップに対する反応感応度の低下は労働時間の変化によってもたらされていることが明らかになった。すなわち、まず、11の労働需給データから主成分を抽出し、賃金上昇率を主成分で回帰した。その結果、賃金上昇率は第1と第2の主成分に依存しており、また、第1の主成分は有効求人倍率として、第2の主成分は総労働時間として解釈できることが示された。さらに、賃金上昇率と第1の主成分(有効求人倍率)との間には正の相関関係が、賃金上昇率と第2の主成分(総労働時間)との間には負の相関関係があることが明らかになった。この成果は、日本金融学会、および、Western Economic Associationにて発表された。本年度は、昨年度得られた主成分分析による結果をどのように解釈するべきかについて考察した。昨年度得られた主成分分析の結果は以下の通りである。インフレの産出ギャップに対する反応感応度の変化について、日本のデータを用いて実証分析を行った。これらの結果のうち、賃金上昇率と第1の主成分との間の正の相関関係は、有効求人倍率が上昇すると賃金が上昇すると解釈できる。しかし、賃金上昇率と第2の主成分との間の負の相関関係は、景気が好転して総労働時間が上昇すると賃金が下落するということになり、この結果と整合的な説明を求める必要がある。本研究では、我が国の労働市場における「労働の保蔵」に注目し、好況期に労働時間が増加すると労働の保蔵が減少し単位時間当たりの賃金が下落する傾向があることを明らかにした。
タウタンパク質老化と毒性機序における小胞体カルシウムの役割

認知症の発症過程でタウなどのタンパク質が神経細胞内でモノマーからオリゴマーそして繊維状構造へと構造変化することが知られている。しかし、この「タンパク質老化」と呼ばれる構造変化プロセスが細胞内でどのように制御され毒性を獲得するのか完全には理解されていない。細胞内のカルシウム貯蔵庫である小胞体はタンパク質の品質管理・分解除去や小胞体ストレス、ミトコンドリアへのカルシウム供給やオートファジーを制御する重要な細胞内小器官である。我々はこれまで「小胞体カルシウム」が小胞体ストレスとオートファジーを調節し神経変性を起こす新しい病態メカニズムについて研究を行ってきた。小胞体カルシウムチャネルであるIP3受容体1型(IP3R1)のアロステリック変化がオートファジーの制御異常に関わることが示唆され、共著で総説に紹介された(Autophagy, 2016)。更に、この分子メカニズムを解明するためIP3R1の立体構造をX線結晶構造解析により決定した(PNAS, 2017)。IP3存在下・非存在下と欠失変異体の結晶構造を決定し、IP3が結合して生じる構造変化の経路を見出した。さらに、遺伝子操作でこの経路に変異を入れ機能解析を行い、IP3結合部位からチャネル部位までの伝達経路を決定した。その結果、その経路の中でユニークな小葉型構造(リーフレット)がチャネルを開く伝達部位となることが解明された。今回明らかにしたIP3受容体の動作原理は、タンパク質老化と小胞体カルシウムの相互作用の構造基盤を提供し、将来的には認知症の治療や予防に役立つ新しい創薬ターゲットとして期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。しかし、この「タンパク質老化」と呼ばれる構造変化プロセスが細胞内でどのように制御されているのか完全には理解されていない。またタンパク質老化により生じたタンパク質構造体がどのような機序により細胞機能に影響し毒性や伝播機能を獲得するのかまだ十分には解明されていない。細胞内のカルシウム貯蔵庫である小胞体は分泌・膜タンパク質の品質管理・分解除去(ERAD)や小胞体ストレス、ミトコンドリアへのカルシウム供給(MAM)やオートファジー(自食作用)を制御する重要な細胞内小器官である。この研究により小胞体カルシウムチャネルのアロステリック変化がオートファジーの制御異常に関わることが示唆され、共著で総説に紹介された(Autophagy, 2016)。平成27年度はこれを更に発展させるため、「小胞体カルシウム」と「タンパク質老化」との連関を調べる実験を開始した。タンパク質老化と小胞体カルシウムとの機能的な相互作用を調べるため、タウタンパク質の発現プラスミドを構築した。ヒトタウタンパク質のスプライシングバリアントのうち3リピートタウと4リピートタウ、そしてアミノ末端部位の欠損フォームのタンパク質発現プラスミドを構築した。これらのアミノ末端にDsRed monomerを融合し培養細胞に発現させ、DsRed融合タウタンパク質が発現している細胞における細胞内カルシウムイオン濃度[Ca2+]iを測定した。また、細胞におけるタウタンパク質と小胞体タンパク質の分布を共焦点顕微鏡下で観察した。班会議ではこれらの予備的実験結果を報告しタウ蛋白質と小胞体カルシウムの相互作用の可能性について発表し今後の研究プランを討論した。細胞においてタウタンパク質と小胞体カルシウムチャネルが構造的に相互作用するかどうか調べるため、発現系を用いてタウタンパク質が細胞内で直接小胞体カルシウムチャネルに結合する可能性、或いは小胞体カルシウムチャネルの翻訳後修飾の状態を調節するか調べる。構築した様々なヒトタウタンパク質フラグメントのプラスミドを発現し、小胞体カルシウムチャネルと結合するのか免疫沈降などにより調べる。

またチャネル蛋白質の修飾部位を精密質量分析機により分析し、小胞体カルシウムチャネルの翻訳後修飾に影響するのか調べる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
シストリックアレイによる学習機能付き多層ニューラルネットワーク

学習機能付き多層ニューラルネットワークのハードウェア化に関する研究を行った。多数の積和演算を行うニューラルネットのハードウェア実装では、乗算回路により、回路規模が大きくなってしまうという問題点がある。本研究では、乗算回路を用いない、多層ニューラルネットワークとバックプロパゲーションを改良した学習アルゴリズムを提案し、計算機シミュレーション、および実験によりその有効性を確認している。乗算を行わないように次のような簡単化を行った。出力関数として、シグモイド関数の代わりに3値関数を用いることで、乗算を1ビットのシフトと論理積で実現できるようにし、加算もシリアル加算器による小型化を行っている。学習アルゴリズムとしては、バックプロパゲーションを用いる。パルス信号で学習誤差を表すことにより、乗算回路を用いずに、簡単な回路で学習機能を実現している。より大きなシステムにも本研究で提案するネットワークが応用できることを示すために、文字認識のアプリケーションを行うネットワークの動作を計算機シミュレーションにより調べた。その結果、大きなアプリケーションに対しても、本研究で提案するニューラルネットワークで対応できることを確認した。提案するネットワークは、VLSI化も容易で、大容量のネットワークが期待できる。
有機強誘電体薄膜の電気熱量効果による高効率小型ヒートポンプの開発

本研究では、小型かつ高効率なヒートポンプを実現するため、強誘電体に電界を印加・除去することにより誘電体の温度が上昇・下降する現象である電気熱量効果に着目した。有機強誘電体薄膜の焦電効果における圧電性の寄与を解析し、さらに熱力学現象論を用いて期待できる電気熱量効果の大きさを明らかにした。さらに薄膜熱電対を用いた電気熱量効果の直接測定法も開発した。本研究で提案する電気熱量効果を用いたヒートポンプは,VDF系有機強誘電体シートに電界印加→放熱→電界除去→吸熱の過程を加えることによって動作する.本年度は、まずVDF系有機強誘電体薄膜の作製と電気熱量効果の逆効果である焦電特性の評価を行った。焦電効果には自発分極量の温度変化に起因した1次の効果と、熱膨張歪みと圧電性に起因した2次の効果があり、VDF系有機強誘電体においては、シート状の試料で2次の効果の寄与が大きいという報告例がある。また薄膜では基板拘束の影響があり、2次の効果がより顕著になることが予想される。そこでVDF系有機強誘電体の一つであるP(VDF/TrFE)に着目し、その薄膜の焦電特性における2次効果の寄与を明らかにすることを目的とした検討を行った。P(VDF/TrFE)薄膜の有効横圧電定数を測定し、その結果から2次効果の寄与を見積もった。それを確かめるために熱膨張係数の異なる基板上にP(VDF/TrFE)薄膜を作製し、焦電特性を評価したところ、おおよそその見積もりに一致する結果となった。一方で、熱膨張の影響が小さい領域でのP(VDF/TrFE)の焦電特性は、1次効果の寄与が大きいことも明らかになった。また、P(VDF/TrFE)の圧電特性は、酸化物強誘電体とは異なり体積効果に起因したものであると報告されているが、これは薄膜試料においても同じであることがわかった。これらの結果は、P(VDF/TrFE)の自発分極量自体の温度変化は小さく、大きな電気熱量効果が得れる可能性が高いことを示している。本研究では新規な固体冷却素子として期待される電気熱量効果に着目している。原理的にはペルチェ素子よりも高効率化が可能であり、また有害元素を含まない物質の選択が可能である。本年度は、まず強誘電体材料が持つ電気熱量効果の大きさを議論するため、熱力学に基づいた理論計算に取り組んだ。電気熱量効果による温度変化量と温度との関係を異なる印加電界で計算した。その結果、電界を印加することで常誘電体相から強誘電体相に相転移する温度領域で大きな電気熱量効果が得られることが明らかになった。理論的には10K以上の温度変化が得られ、実用化の目安とされている2kを大きく上回った。理論的アプローチと並行して、電気熱量効果の測定系の構築にも取り組んだ。試料の温度変化を調べる方法としては複数存在するが、本研究では比較的高い測定精度と感度が得られる熱電対を用いることにした。薄膜試料の電気熱量効果を評価するために薄膜熱電対をフォトリソグラフプロセスを用いて試料表面に形成した。電気熱量効果の評価は、分極電界特性の温度依存性から見積もる方法(間接法)が多く用いられているが、本研究で開発した手法は温度変化を直接測定する方法であり、実用的価値は高いと考えている。現時点では得られた温度変化量は0.1K未満であったが、相転移温度から遠い室温での測定であったことや十分な電界を印加できていないことを考えると、妥当な結果であるといえる。今後、測定温度を変化できるように改良を加え、測定する強誘電体材料を選定することで、より大きな電気熱量効果が得られると考えている。電気熱量効果は強誘電体のような自発分極を有する物質に、電界を印加・除去するするとその温度が上昇・下降する現象である。誘電体を用いることからエネルギーの損失が少なく、高いカルノー効率を有する固体冷却素子が実現できると期待されている。本研究ではまず、熱力学現象論に基づいた電気熱量効果の理論計算に取り組んだ。その結果、強電界を印加することで常誘電相から強誘電相に相転移する温度領域で10K程度の大きな電気熱量効果が得られることを明らかにした。さらに電気熱量効果の評価方法の開発にも取り組んだ。従来の方法としては、分極ー電界特性の温度変化から間接的に求める方法や、示差熱分析計を用いて熱量を測定する方法などがあるが、本研究では、薄膜試料の測定を目的としていたため、新しく薄膜熱電対を用いる方法に取り組んだ。スパッタリング法とフォトリソグラフプロセスを用いて銅ーコンスタン薄膜熱電対を試料上に直接形成した。熱電対の一方を電極として兼用することにより、試料構造を単純化させた。BaTiO3セラミックス用いた測定では、キュリー温度近傍の126°Cでの測定において、4.5kV/cmの電界印加により0.16°Cの電気熱量効果による温度変化が得られた。これは理論計算の結果とおおむね一致している。電気熱量効果係数は0.35×10-6 K&#183;m/Vと算出され、過去の報告値よりも大きな値が得られた。

このことから、薄膜化を行いより大きな電界を印加できるようになれば、さらに大きな電気熱量効果による温度変化が得られると期待できる。本研究では、小型かつ高効率なヒートポンプを実現するため、強誘電体に電界を印加・除去することにより誘電体の温度が上昇・下降する現象である電気熱量効果に着目した。有機強誘電体薄膜の焦電効果における圧電性の寄与を解析し、さらに熱力学現象論を用いて期待できる電気熱量効果の大きさを明らかにした。さらに薄膜熱電対を用いた電気熱量効果の直接測定法も開発した。薄膜試料の電気熱量効果の測定に成功し、また電気熱量効果の理論的特性の計算方法が確立したことで、計画通りに進行している。電気電子材料温度依存性の評価を行えるように改良し、電界印加による強誘電相転移付近での電気熱量効果を評価する。P(VDF/TrFE)薄膜の作製条件を確立し、熱的性質を調べることまで達成しているため。VP(VDF/TrFE)薄膜を基板からはく離したシート状にすることにより熱の拡散を抑制した状態で、電気熱量効果の評価を行う。年度末に真空計が必要になったが、助成金の残額が不足していたため、次年度に支出することにしたため。次年度使用額はすべて真空計の購入に充てる。