hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
呼吸器疾患における気腫・気道・血流の総合的評価法の確立

2018年度には気管支喘息においてCT画像解析を行い、肺気腫病変、肺内末梢血管病変を評価し、気管支喘息における肺拡散能力が肺気腫病変が増加・肺内末梢血管病変の低下にともない低下することを論文化した。本論文は生理学的検査と画像検査による形態評価とを結びつけた点で価値のある報告である。(Transfer coefficients better reflect emphysematous changes thancarbon monoxide diffusing capacity in obstructive lung diseases.J Appl Physiol (1985). 2018 Jul 1;125(1):183-189. )また北海道COPDコホート研究における肺気腫病変のCT評価パラメーター%LAVとフラクタル次元の予後予測における異なる役割について2018年度の日本呼吸器学会学術講演会で発表済みであり、論文投稿準備中である。また肺血流測定に関しても核医学診療科との共同研究で慢性閉塞性肺疾患(COPD)と肺高血圧症と健常者において安静時・運動負荷時の肺血流の分布・増加に関する臨床研究を終了した。それぞれの群間比較、右心臓カテーテル検査や呼吸機能検査との比較の上、2019年度、2020年度には公表予定である。また肺高血圧症においてCTで評価した中枢の肺動脈測定値と肺内末梢血管病変を健常者と比較し、肺高血圧群においては右心カテーテル検査との関連も検討し、それらの結果を論文化した。右心カテーテル検査は侵襲が高く、日常診療でよく用いらられるCT画像にて肺高血圧の存在診断や血行動態のある程度の予測を行いうる可能性を示した点で価値がある。(Eur J Radiol. 2017Nov;96:31-38.)以上より肺内構造のCT画像における評価を生理学的考察を含め検討し、実際のダイナミズムにおいて核医学的検索を進め、包括的研究を進行しえた。これまで肺CTを用いた気腫・気道の定量的評価は報告されており、当該施設においても独自の3次元気道・気腫解析ソフトウェアを開発し、慢性閉塞性肺疾患(COPD)(AJRCCM 2006)・気管支喘息における気流閉塞に寄与する部位(Respir Med 2010)、ならびに気流閉塞の程度を揃えた両疾患の病態の差(Respir Med 2011)を明らかにし、さらには気管支拡張薬の拡張部位の同定へと応用した(tiotropium:Thorax 2009, salmeterol fluticasone propionate Euro J Radiol 2015, indacaterol/glycopyrronium Respir Med 2016)。一方、validationの困難さも影響し、血管病変に関する画像解析のゴールド・スタンダードは確立されていない。そのため肺内血流の定量的評価方法を確立し、COPD、気管支喘息、asthma-COPD syndrome(ACOS)における血流と気腫、気道病変の時相を含めた疾患の進行を明らかにすることを目標とし研究を進めている。特にCOPDにおける血管床低下の病態における位置づけは明らかとなっていない。まずはCOPD、気管支喘息、ACOS、肺高血圧症において現在汎用可能なNIH開発ソフトウェアを用いてCTによる肺内微小血管面積測定を行い、病態と照らし合わせ方法論の妥当性を検討し、改善すべき点を把握している段階である。気管支喘息・肺動脈性肺高血圧症においては同ソフトウェアによる肺内血管病変測定を用いた検討を論文化し、まもなく投稿予定である。現在肺内血管測定アルゴリズムを検索し、当科と3次元気道解析ソフトウェアを共同開発したAZE社に同アルゴリズムの実装が可能か提案中である。2北海道難治性喘息コホート研究における画像的特徴ならびに呼吸機能、血液・喀痰中マーカーとの関連127人の難治性喘息患者と79人の軽症・中等症喘息患者がエントリーし、採血・喀痰・尿・呼吸機能検査・CT検査データが収集されている。その非喫煙者における肺拡散能パラメーター(%DLco %DLco/VA)の重症度による差、1秒率が70%未満の喫煙、非喫煙喘息とそれらの群1秒率の程度が同等なGOLD軽症、中等症COPDにおける%DLco, %Kcoそれぞれの値、%DLco、%KcoとCTで測定した肺気腫・%CSA<5値の関連を検索し、論文化しまもなく投稿予定である。3肺動脈性肺高血圧症においても健常者と中枢肺動脈面積の指標である肺動脈本幹分岐レベルの肺動脈径PA/同レベルの大動脈径Ao比と末梢肺血管面積の指標である%CSA<5の肺高血圧症の診断、血行動態把握における役割に関し論文化しまもなく投稿予定である。以上進捗状況から、おおむね順調に進展している。それぞれの課題を適切に検討し、学会発表、その後論文化し、2つの論文はすでに受理されている。血流測定法としては当院核医学研究科との共同研究として酸素標識水PET/CT研究として臨床研究も開始している。(Transfer coefficients better reflect emphysematous changes thancarbon monoxide diffusing capacity in obstructive lung diseases.J Appl Physiol (1985). 2018 Jul 1;125(1):183-189. )

また北海道COPDコホート研究における肺気腫病変のCT評価パラメーター%LAVとフラクタル次元の予後予測における異なる役割について2018年度の日本呼吸器学会学術講演会で発表済みであり、論文投稿準備中である。また肺血流測定に関しても核医学診療科との共同研究で慢性閉塞性肺疾患(COPD)と肺高血圧症と健常者において安静時・運動負荷時の肺血流の分布・増加に関する臨床研究を終了した。それぞれの群間比較、右心臓カテーテル検査や呼吸機能検査との比較の上、2019年度、2020年度には公表予定である。また肺高血圧症においてCTで評価した中枢の肺動脈測定値と肺内末梢血管病変を健常者と比較し、肺高血圧群においては右心カテーテル検査との関連も検討し、それらの結果を論文化した。右心カテーテル検査は侵襲が高く、日常診療でよく用いらられるCT画像にて肺高血圧の存在診断や血行動態のある程度の予測を行いうる可能性を示した点で価値がある。(Eur J Radiol. 2017Nov;96:31-38.)以上より肺内構造のCT画像における評価を生理学的考察を含め検討し、実際のダイナミズムにおいて核医学的検索を進め、包括的研究を進行しえた。COPD解析においては生物統計専門家の意見も取り入れ、気腫・気道・肺血管の評価をフラクタル係数、Pi10そして%CSA<5の特に1秒量の低下が著しかった急速低下群における動きを検討する。気管支喘息においては気道の不均一性に関し現在検討中で不均一性の指標を検索し、喀痰バイオマーカーとの関連を解析予定である。肺動脈性肺高血圧症における非喫煙下の閉塞性換気障害が実臨床において認められ、気道病変評価も予定する。北海道COPDコホートにおける解析を論文化し、酸素標識水PET/CTを健常者・COPD・肺高血圧症の対象者に施行し、安静時・運動時の肺内血流測定を行う。喘息-COPDオーバーラップ症候群(ACOS)における画像を用いた総合的評価はすでに対象者リクルートが開始されており、順次解析を行う。気腫・気道・血流解析ソフトウェアの開発に時間を要している。原因としてはアルゴリズムの実装困難さが挙げられるが、そのほか気道・気腫測定の精度向上に関しても相談中である。その開発と並行して当院核医学診療科との共同研究として核医学検査による肺内血流量測定の準備中である。平成28年度の未使用額は当該気腫・気道・血流解析ソフトウェアの開発費用として使用する。本年度は肺血流測定方:酸素標識水PET/CTの謝金が発生せず、来年度に健常群に予定される。また気道・気腫測定ソフトウェアの改良計画に時間を要しているが、来年度には完了予定であり、その費用が必要となるため次年度に回す必要がでている。気腫・気道・血流解析ソフトウェアの開発を実装可能な範囲で進める。
減反政策および農産物自由化に伴って起きた農村の社会構造の変化

水田耕作を中心とする所有および耕作面積が大きい、福島県会津地方の村落において、家族構成に著しい変化が、過去10年間に起きていることが明らかである。三世代,四世代家族の割合が減り、老齢者夫婦の割合が増加した。原因は、後継者を含む、農業者の子供達の離村である。昭和50年代前半までは、親夫婦と同居する子供達が、土日曜に農作業を手伝い、家から通勤しながらフル・タイムの職に就いていたが、昭和60年代以降、急速に、子供夫婦が別居し、通勤が可能であるにもかかわらず、親の住む村落から、職場に近い会津若松市内へ移動した。このような別居は、子供の側からの、農業後継者となることの断固とした決意の表明であると、子供の世代も親の世代も受けとめている。その決意が固いことの証明として、いずれも自分達の自宅を新築し、住宅ロ-ンを借り受けて、親の意向によって再び同居することが困難な状況を作り出している。その結果、村落内の様ざまな共同作業は廃止されたり規模が縮少され、イエとイエの間の相互扶助の制度は著しく損われている。老齢者に対する地域住民によるかつての援助は、平均年齢の急速な上昇のために、極めて実行が難しい。子供の世代の離村の大きな原因は、「農業に何の将来性も見られないから」というのが大きなもので、その点は親の世代も認めている。収入の確保は現状で可能ではあるが、子供に愛を与えられない職業には就きたくない、というのが最大の理由であり、伝統的な日本の家族制度は、水田耕作を主とする集約的農作業と、世代を超えた耕地の継承とによって支えられていたことが証明されたことになる。
再生医学的手法を取り入れた新しいがん免疫細胞療法の開発

集学的治療法の進歩によりがんの治療成績は向上しているが、新たな視点からのがん治療法の開発が待ち望まれている。申請者は、近年開発された細胞リプログラミング技術を従来の腫瘍免疫療法に取り入れ、魅力的な新規腫瘍免疫療法を開発できないかと考えた。本研究では、白血病等に対する造血幹細胞移植後の再発例に対し、がん免疫細胞療法の一つであるドナーリンパ球輸注(DLI)療法をモデルとし、細胞リプログラミング技術を応用した新規DLI療法をマウスに施行したところ、治療回数に応じて生存期間が延長し、本コンセプトの有効性が確認できた。一方で奏効機序については、その一端が明らかになったのみであり、更なる検討が必要である。申請者は、白血病治療後、再発抑止の目的で行われる腫瘍免疫療法(DLI療法)に近年開発された細胞リプログラミングの手法を取り入れた新しい腫瘍免疫療法の開発を試みている。具体的には、白血病の根治目的で行われる骨髄移植のドナーから採取した細胞をiPS細胞化し、そこからT系列細胞を分化誘導してDLI療法に用いることで、半永久的に継続的にDLI治療を可能にしようとするものである。昨年度までの取り組みで、骨髄ドナー由来iPS細胞から分化誘導したT系列細胞をDLI療法用の細胞として白血病治療後再発マウスモデルに投与したところ、治療回数に応じてマウスの生存期間を延長させることに成功した。本年度は、投与されたiPS細胞由来T系列細胞が抗腫瘍効果を発揮する要因について探索を行った。1.iPS細胞由来T細胞のアロ細胞反応性についてDLI療法が奏効する機序としては、移入した細胞によるアロ反応性によるものが考えられている。そこで、白血病マウスモデルにおいてDLI療法に用いた細胞、つまりiPS細胞から分化誘導したT系列細胞のアロ細胞反応性について、アロ細胞混合試験において細胞増殖活性にて評価した。iPS由来T系列細胞は、予想されるとおり、Syngenic細胞に増殖反応を示さなかった。一方で、アロ細胞に対しても増殖反応を示さなかった。よって、本研究においてマウスモデルに適用したDLI療法の奏効機序については、移入細胞のアロ反応性によるものではない可能性が示唆された。2.DLI治療を受けたマウス体内における免疫細胞組成の変化についてDLI療法施行後のマウス体内における免疫細胞組成の変化について解析した。DLI施行後マウス末梢血において、レシピエントCD8+細胞傷害性T細胞比率が有意に増加していることが確認された。またNK細胞比率も増加傾向にあり、DLI療法の奏効に寄与している可能性が示唆された。本研究は、細胞リプログラミング技術を従来の腫瘍免疫療法に取り入れ、新しく魅力的な新規腫瘍免疫療法を開発を企図するものである。具体的には、白血病の根治目的で行われる骨髄移植のドナー由来細胞をiPS細胞化し、そこから誘導したT系列細胞をDLI療法に用いることで、半永久的なDLI治療を目指すものである。我々はその有効性をマウスモデルで検証した。1.iPS細胞由来T細胞の抗腫瘍効果の検討(DLIマウスモデルの検討)線維芽細胞由来iPS細胞をT細胞へ分化誘導し、生成したT細胞を骨髄移植後白血病再発マウスモデルにDLI治療細胞として1回又は2回移入した。無治療群では、全てのマウスが30日以内に死亡するのに対し、治療群では治療回数依存的に有意に延命効果が認められることがわかった。2.iPS細胞由来T細胞のアロ細胞反応性についてDLI療法が奏効する機序としては、移入した細胞によるアロ反応性によるものが考えられている。そこで、iPS細胞から分化誘導したT系列細胞のアロ細胞反応性についてアロ細胞混合試験において評価した。iPS由来T系列細胞は、予想されるとおり、Syngeneic細胞に増殖反応を示さなかったが、アロ細胞に対しても増殖反応を示さなかった。よって、本DLI療法の奏効機序については、移入細胞のアロ反応性によるものではない可能性が示唆された。3.DLI治療奏効の機序ついてDLI療法施行後のマウス体内における免疫細胞組成の変化について解析した。DLI施行後マウス末梢血において、レシピエントCD8+T細胞比率が有意に増加していることが確認された。一方で、マウス体内に残存するドナーT細胞は移入後13日後の脾臓にて1%未満と僅少であり、奏効機序については更に精査する必要がある。集学的治療法の進歩により、がんの治療成績は確実に向上している。しかしながら、さまざまな手を尽くしても治療が困難となってしまうがん難民もいまだ数多く存在し、新たな視点からの画期的ながん治療法の開発が待ち望まれている。

申請者は、近年開発された細胞リプログラミング技術という再生医学的手法を従来の腫瘍免疫療法に取り入れることで、新しく魅力的な新規腫瘍免疫療法を開発できると考えた。本研究ではその有効性をマウスモデルで検証し、次世代腫瘍免疫療法の開発に繋げる。<当該年度の研究の成果>1.iPS細胞由来T細胞の抗腫瘍効果の検討(DLIマウスモデルの検討)線維芽細胞由来iPS細胞をT細胞へ分化誘導し、生成したT細胞を骨髄移植後白血病再発マウスモデルにDLI治療細胞として1回、あるいは2回移入(治療)した。無治療群では、全てのマウスが30日以内に死亡するのに対し、治療群では、治療回数依存的に有意に延命効果が認められることがわかった。2.OT-1α/β遺伝子導入iPS細胞の作製レンチウイルスによりOT-1α/β遺伝子導入iPS細胞の作製を実施した。OT-1α/β遺伝子がiPS細胞に導入されていることは、ゲノムPCRにより確認した。OT-1α/β遺伝子導入iPS細胞をin vitroでT細胞へと分化誘導すると、T細胞は生成したものの、生成した細胞においてOT-1α/βの発現はみられなかった。ES細胞やiPS細胞では、外来遺伝子がサイレンシングされる現象が知られている。今回使用したレンチウイルスベクターはCMVプロモーターを有するが、現在他のプロモーター駆動性にOT-1α/β遺伝子を発現するベクターを使用しての検討を行っている。昨年度までの取り組みで、骨髄ドナー由来iPS細胞から分化誘導したT系列細胞をDLI療法用の細胞として白血病治療後再発マウスモデルに投与することにより、治療回数に応じてマウスの生存期間を延長させることに成功している。本年度は、投与されたiPS細胞由来T系列細胞が抗腫瘍効果を発揮する要因について探索を行い、予想された効果とは異なったものの、DLI治療を施行したマウスにて対照マウスでは見られない免疫細胞の組成変化を認めており、研究はおおむね順調に進展している。1.iPS細胞由来T細胞の抗腫瘍効果の検討(DLIマウスモデルの検討)DLIマウスモデルにおけるiPS細胞由来T細胞の抗腫瘍効果について検討を行っており、研究はおおむね順調に進展している。2.OT-1α/β遺伝子導入iPS細胞の作製OT-1α/β遺伝子導入iPS細胞の作製について、問題点を発見してその改善法を検討中である。問題点は改善可能な見込みであり、よって研究はおおむね順調に進展している。投与されたiPS細胞由来T系列細胞が抗腫瘍効果を発揮する要因について更に探索を続ける。DLI治療を施行したマウスにて対照マウスでは見られない免疫細胞の組成変化を確かに認めているが、その組成の変化が、真にマウスの生存期間を延長する効果を発揮しているのか否か、更に検討してゆく。またDLI治療による奏効機序について、別の要因がある可能性も考え更に検討し、その結果をもとに、より効果のあるDLI治療の開発を目指す。1.iPS細胞由来T細胞の抗腫瘍効果発現の機序検討(DLIマウスモデルの検討)DLIマウスモデルにおいて、iPS細胞由来T細胞は抗腫瘍効果を発揮することを確認したが、どのような機序により抗腫瘍効果がもたらされたのかを更に解析する予定である。
アモルファス錯体法により合成した希土類酸化物粉末の焼結プロセスと焼結体の物性

アモルファス錯体法の一方法である錯体重合法は、目標とするセラミックスと同じ元素組成を持つ複合高分子錯体を前駆体として出発し、その後の熱処理によって所望の組成を持ったセラミックスを合成するというもので、不純物の混入なしに構成元素が均一に混合された物質を合成できるという特長を持っている。R_<1+x>Ba_<2-x>Cu_3O_y(R=Nd,La)超伝導体をクエン酸金属錯体とエチレングリコールの高分子エステルを出発とする錯体重合法により作製し、その物性、特に磁束線ピン止め力について検討した。Nd_<1+x>Ba_<2-x>Cu_3O_yについてのX線回折の結果、窒素中800°Cで20時間加熱した後、酸素中400°C以下で20時間焼鈍した試料[NO]ではx=0.3で斜方晶-正方晶転移が起こったのに対し、窒素処理を加えていない試料[O]ではx=0.2で転移が起こった。このことは試料[NO]ではNd原子のクラスターが形成されていることを示している。また、Nd_<1+x>Ba_<2-x>Cu_3O_yでは、Nd原子間に反強磁性的相互作用が働いており、その力は試料[NO]の方が[O]よりも強いが、La_<1+x>Ba_<2-x>Cu_3O_yのLa原子間にはそのような相互作用は働いていない。磁束線ピン止め力F_pは、Nd_<1+x>Ba_<2-x>Cu_3O_yの試料[NO]が最も大きく、試料[O]およびLa_<1+x>Ba_<2-x>Cu_3O_yの試料[NO]では小さかった。以上の結果は、反強磁性的相互作用を示す、クラスターを形成した原子が有効な磁束線ピン止め中心となり得ることを示している。
ＩＣＴを活用した身体計測データの可視化と行動変容による健康管理の仕組み

本研究では,糖尿病予備群に対する効果的な1次予防法を提供するために, ICTを活用した健康情報収集・分析システムを開発し、データの見える化による参加者の健康状態と行動変容を検証した。企業所属の成人男女を対象に2011年10月から2013年3月までの登録データを用いて,利用状況と行動変容・健康状態の変化の解析を行った。その結果、利用開始後46ヶ月後で歩数は増加し、血圧は減少することが認められた.健康管理に対する意識・行動の変化のアンケート調査では約7割が「行動変化があった」と回答し,ICTを活用した健康情報収集・分析システムの有効性が確認でき,健康管理の新規モデルを構築することができた.本研究では,健常者及び糖尿病予備群に対する効果的な1次予防法の提供を目的とし, ICTを活用した健康情報収集・分析システムを開発・運用し,体重や血圧,歩数等の健康データを見える化することで,参加者の行動変容が起きるかの検証を行う.FeliCa機能付き歩数計を個人認証に用いた健康管理システムの構築により,個人は歩数計さえ持っていれば簡単に身体計測データが登録でき,日頃の健康管理を簡単に実施することが可能となった.施設や利用者がより参加しやすくすることで,利用施設・利用者の増加を目指した.その結果,利用施設は7施設から15施設へ,利用者は196名から701名へと増加した.しかしながら,現在のシステムで利用できる健康機器は限定されており,体組成計や血圧計を備えた測定箇所は限られていた.この点を解決するため,健康機器接続の標準規格のガイドライン(CHA:Continua Health Alliance)へのシステム対応を行った.これにより複数メーカーの体組成計,血圧計に接続可能になったため,一般家庭等での体組成,血圧計測も視野に入った.また,更なる健康情報収集・分析のために,特定健診データを収集する機能の追加及び血糖測定器の血糖値データの登録機能追加も行った.また,平成23年度に収集した健康情報(36名)に対して,参加者の行動変容に関する分析を実施した.実施期間中の利用者の歩数計計測の継続期間を調査すると,期間が経つにつれて計測者の数が減少し,歩数計の計測が1年間継続したのは15名(41.7%)であることがわかった.登録された歩数のデータを分析すると,システムで健康管理を行うことで開始当初は個人が健康改善に向けて行動変容が起き,歩数が増加するが,半年で健康改善の意識が下がり,歩数が登録当初と同じ数に戻ることがわかった.本研究では,健常者及び糖尿病予備群に対する効果的な1次予防法の提供を目的とし, ICTを活用した健康情報収集・分析システムを開発・運用し,体重や血圧,歩数等の健康データを計測し、データの見える化による参加者の行動変容の可能性について検討した.FeliCa機能付き歩数計を個人認証機能や健康機器接続の標準規格のガイドライン(CHA:Continua Health Alliance)システム対応の健康管理システムの構築により,個人の歩数や身体計測データだけではなく特定健診データや血糖測定器の血糖値データの登録機能が追加され,日常の健康管理を簡単に実施することが可能となり健康維持・促進、健康価値基準の顕在化、健康管理の新規モデルを構築することができた。利用施設は平成23年度から25年度で,7施設から15施設へ,利用者は701名から999名へと増加した.FeliCa(歩数計)を用いた健康情報収集と見える化による行動変容の可能性について分析した結果,226名(男性190名,女性36名:平均年齢50.8歳)において2011年10月2013年3月までの歩数計の登録継続状況は73.9%,歩数は利用開始13ヶ月7298.9±3721.6歩, 46ヶ月7514.6±4616.9歩であり、利用開始時期より46ヶ月後で有意に増加(p=0.075)し,それ以降歩数は減少することなく維持されることが認められた.さらに血圧やBMIに関しても,開始時期に比較して46ヶ月後で有意に減少することが認められた.健康管理に対する意識・行動の変化に関するアンケート調査においては「行動変化があった」と回答したのは73%であり,ICTを活用した健康情報収集・分析システムの有効性が確認できた.本研究では,糖尿病予備群に対する効果的な1次予防法を提供するために, ICTを活用した健康情報収集・分析システムを開発し、データの見える化による参加者の健康状態と行動変容を検証した。その結果、利用開始後46ヶ月後で歩数は増加し、血圧は減少することが認められた.健康管理に対する意識・行動の変化のアンケート調査では約7割が「行動変化があった」と回答し,ICTを活用した健康情報収集・分析システムの有効性が確認でき,健康管理の新規モデルを構築することができた.健常者及び糖尿病予備群に対する効果的な1次予防法の提供を目的とし、ICTを活用した健康情報収集・分析システムを運用し体重・血圧・歩数等の健康データの見える化を行うことで参加者の行動変容が起きるかの検証を行う。個人が常時携帯している情報通信端末は携帯電話であるため、携帯電話を活用して日々の体重や,体脂肪,血圧や歩行数などといった身体計測データを送信するICT健康管理システムの試験的運用を開始した。試験的運用の参加者は5施設76名となった。

携帯電話を用いたデータ登録は、携帯電話のキャリア依存などの問題があり、1社にしか対応しておらず対象者が限定されてしまっていた。そのため、この問題を解決し、より標準的な仕組みとなるようにFeliCa機能付き歩数計を個人認証に用いた健康管理システムの開発を行った。これは、歩数計をFeliCaリーダに置き体組成計や血圧計の測定を行うと自動的に計測データがサーバに送信される仕組みである。個人は歩数計さえ持っていれば簡単に身体計測データが登録できるので、日頃の健康管理を簡単に実施することが可能となり、その結果、対象者を拡大することが容易となった。その結果、2012年3月時点で7施設196名の参加者で運用している。登録された健康データについて、参加者全体と計測継続者のデータ比較と月日によるデータ比較を行った。その結果、計測継続者は、「歩数が多い」「血圧が上下ともに高い」「BMIが低い」傾向があるため、運動の習慣があり体重の管理ができているにも関わらず血圧が高い人は健康管理を継続的に実施していることがわかった。また、4月から9月にかけては歩数・血圧・BMIともに改善されていたが、9月から2月にかけて測定当初の値に戻っていた。つまり、システムで健康管理を行うことで開始当初は個人が健康改善に向けて行動変容が起きるが、半年で健康改善の意識が下がることがわかった。H24年度では当初の計画通りシステムのCHA対応,特定健診データ及び血糖値データの登録機能追加を行った.また,参加者の行動変容に関する分析を実施し,実際の行動変容の経過を明らかにすることが出来た.この結果により,行動変容を定着させるには,健康管理のための健康改善の意識継続が必要であり,その為には定期的な介入が必要であることが明らかになった.また,行動変容への効果検証の為には600800名程度の集団が必要であるが,Felica対応,CHA対応等により充分な参加者を確保する事が出来た.ICTを活用した体重・血圧・歩数(運動量)等の健康データの見える化を行うためのシステム開発において、当初予定していた個人が常時携帯している携帯電話を個人認証に用いたシステムを利用するよりもFeliCa機能付き歩数計を個人認証に用いたシステムの方が、より多くの人が利用できることがわかった。そのため、計画以上に容易に身体計測データを測定し記録・管理できる仕組みを構築できたと考えられる。さらに、健康データの標準規格のガイドラインとして、CHA:Continua Health Alliance(健康機器や医療機器のデジタル化促進と通信規格の統一を目標とした業界団体)で作成されていることがわかり、CHAのガイドラインの調査を行い標準規格に対応したシステムの設計を行った。また、登録された健康データについては、参加者全体と計測継続者のデータ比較と月日によるデータ比較を行い、システムで健康管理を行うことで個人の行動変容がどのように行われるかの傾向が分析できた。システムで健康管理を行うことで開始当初は個人が健康改善に向けて行動変容が起き,歩数が増加するが,半年で健康改善の意識が下がり,歩数が登録当初と同じ数に戻ることがわかった.そのため,健康情報の分析結果を元に,半年3ヶ月程度を目安に健康改善継続の指導することが必要であると考える.H25年度は,半年ごとに利用者へ介入を行う仕組みなど,健康改善に向けて行動変容が継続する仕組みの構築検討及び,介入効果の検証を行う.
日本に到達する黄砂の発生域変動の検証

地上気象観測データと後方流跡線解析によって、日本に到達する黄砂の発生源が、1990年代では北緯45度以南のゴビ砂漠から発生する頻度が高いのに対し、2000年代では北緯45度以北の草原地域からの発生頻度が高いことが分かった。地表面熱収支モデルの改良によって、モデルから抽出される熱慣性値と表層土壌水分量実測値との相関を向上させた。これにより黄砂発生地域における表層土壌水分条件分布の推定精度が高まった。平成25年度においては、当初の研究計画は、(1)熱慣性ー土壌水分量・植生指数関係式の導出、及び(2)ダスト発生臨界風速分布図の作成であった。しかし、集中観測サイトであるツォクトオボーにおいて、特にダスト発生が著しい3月から5月に掛けて、土壌水分量変動が非常に小さく、ダスト発生臨界風速は土壌水分量よりも表層土壌のクラスト構造等の固結度による可能性が大きい推測された。このため、(1)については必要な量のデータが揃ってから取り組むこととした。また、(2)についても、(1)の結果がないと熱慣性推定値をダスト発生臨界風速値に変換できないため、熱慣性推定値と土壌水分量・降水量観測値の比較による熱慣性値推定法の確認を中心に研究を進めた。本年度ではモンゴル国中部の典型草原・乾燥草原・一部ゴビに至る地域(北緯4446度,東経99108度)において2012年7月を対象にして熱慣性値を3kmメッシュで推定した。熱慣性値と土壌水分量との関係を集中観測サイトの土壌水分量、定常気象観測点の降水量、及びAMSR2土壌水分プロダクトと比較したところ、比較的よい対応が見られた。ただし、標高の高い地域において熱慣性の過大評価が見られたが、これは気温等の入力データに不備がある可能性が高かったため、これを改訂することにより推定値の改善を図る予定である。また、50kmメッシュの空間精度であるAMSR2土壌水分プロダクトの空間分布を3kmメッシュの熱慣性推定値によってダウンスケールする試みも行った。その結果、標高にあまり影響を受けない形で表層土壌水分量の3kmメッシュ分布を得ることができた。平成24年度においては、モンゴル国・ツォグトオボーにおける同年度の春季から秋季にかけての観測データに基づいて、表層土壌熱慣性の試験的な計算を行った。その結果、熱慣性推定値が現地観測による表層土壌水分量と高い相関を示し、本研究で用いている陸面過程モデルの妥当性が改めて確認された。さらに、ツォグトオボー周辺の緯度・経度1度区画の範囲において、夏季から秋季にかけて表層土壌熱慣性分布を計算した。ツォグトオボーが含まれる計算格子における熱慣性推定値は現地観測に基づいた推定値と高い相関を示した。一方、熱慣性推定値とダスト発生臨界風速とは必ずしも相関を示しておらず、ダスト発生について表層土壌水分条件以外の条件を無視できないことが示唆された。本研究は、その目的の一つとして、ダスト発生臨界風速を熱慣性と植生指数の関数として表現することを挙げているが、土壌水分条件を主に表す熱慣性以外の変数を考慮する必要性を検証することが課題となる。本研究は以下の3点を目的として遂行された。(1)ダスト発生臨界風速を表す実験式を熱慣性と植生指数の二変数関数として導出、(2)ゴビ地域とその周辺におけるダスト(黄砂)発生条件分布の経年変化を解明、(3)黄砂発生域の変動を検証。結果としては、上記3点のいずれについても十分な成果を挙げることができなかった。本研究において成果を挙げることができたのは、(2)に関係する土壌表層水分条件を評価するための熱慣性の時空間分布について、その算定精度を向上させ、ダスト発生頻度が高い地域における広域分布を見出したことである。熱慣性の算定精度の向上とは、地表面熱収支モデルにおいて、夜間の地表面温度の精度向上のため計算式を改良したことである。これにより熱慣性値と表層土壌水分量実測値の相関が向上した。一方、当初の研究目的を達成できなかった原因として、ダスト発生の要因として地表面付近の土壌のクラスト化が生じていたことが挙げられる。クラスト化によるダスト発生臨界風速が土壌水分量の単純な関数にならない可能性が並行して行われた研究で示されている(Ishizuka et al. 2012)。クラスト化はその土壌表面に降水等による間欠的な水流が生じ、堆積した細粒子が乾燥する過程で生じることが多い。本研究でダスト発生集中観測点として用いたモンゴル国・ツォクトオボー周辺では、現地踏査によって広範囲にクラスト化が見られることがわかった。このため、当観測点における観測データを本研究のために十分に用いることができなかった。このようなクラスト化土壌は主なダスト発生源であるツォクトオボーの西北に当たる地域に広がっている可能性が高い。

今後の研究の方向性として、この地域の土壌水分条件を評価し、間欠水流の頻度とダスト発生との関係を熱慣性値と衛星データ等を比較することによって明らかにすることが考えられる。気象・海洋物理・陸水平成25年度の当初計画において、熱慣性ー土壌水分量・植生指数関係式の導出を行う予定であったが、集中観測サイトにおいて、特にダスト発生が著しい時期に、土壌水分量変動が非常に小さい等の理由で必要な量のデータを得ることができなかった。これによって、上記の関係式を未だ得ることできておらず、これが当初計画に比べて進捗が遅れている主な要因である。本年度までに集中観測サイトにおけるデータは蓄積が進んでいるので、これに基づいて同関係式の導出に取り組む予定である。平成24年度においては、(1)陸面過程モデルの改善、及び(2)データ収集、について進めてきた。このうち、(1)については、観測頻度の異なる複数衛星データについて、計算格子に応じて使用可能なデータを取り込んで計算する方式を実装した。このため、従前よりも多くの計算格子について、データを無駄なくモデルの最適化計算に用いることができるようになった。(2)については、鳥取大学によるモンゴル国・ツォグトオボーにおける現地観測は順調に行われており、必要なデータを用いて陸面過程モデルによる表層土壌熱慣性の推定、及びその土壌水分量とダスト発生量との比較を行った。モデルに用いる地表面温度など、種々の衛星データ及び地上気象データも順調に取得でき、今後のモデル計算に供する準備ができている。平成24年度における研究活動は、そのほとんどが研究の目的を達成するための準備に費やされたので、当該年度において具体的に目的は達成されていない。しかし、陸面過程モデルの改良によって、表層土壌熱慣性の計算が大幅に効率化され、試験的な計算結果において概ね現実的な結果が得られた。このため、研究目的の達成度について、おおむね順調に進展していると考えられる。次年度は本研究の最終年度に当たるため、これまでに遅れていた計画を取り戻し、当初の研究目標を達成すべく研究を進める予定である。具体的には下記の課題に取り組む。なお、(2)については風食の激しかった2010年春季を主な対象とする予定である。(1)熱慣性ー土壌水分量・植生指数関係式の導出(2)熱慣性分布図、さらに(1)の結果を用いたダスト発生臨界風速分布図の作成及び検証今年度以降の研究の推進については以下の通り予定している。平成25年度においては、モンゴル・ツォグトオボーにおける地上気象観測データ各項目について、前年度に引き続き観測・収集を行う。このデータに基づいて、熱慣性ー土壌水分量・植生指数関係式の導出し、ダスト発生臨界風速の解析を行う。ただし、前年度にダスト発生について表層土壌について、水分以外の条件(特に土壌のクラスト化)を無視できないことが示唆されたため、これについても現地観測データによって解析を強化する。さらに、ダスト発生臨界風速分布図の作成について、陸面過程モデルに地表面温度等の衛星データを適用し、研究対象区域について、対象期間のうち2000年代における熱慣性値を計算する。これに熱慣性ー土壌水分量・植生指数関係式を適用してダスト発生臨界風速分布図に変換する。平成26年度においては、ダスト発生臨界風速分布図の作成を継続するとともに、その結果、及び(1)の定常地上気象観測データ(現在天気)を用い、日本に到達するダスト(黄砂)発生域の変動を検証する。
ミクロンサイズ気泡の超音波マニピュレーションとその応用

医用診断・治療の分野で直径数μm以下の微小気泡が注目を集めている。赤血球よりも小さなこのような微小気泡は毛細血管を自在に通り抜けることができるために超音波エコー法でのコントラスト剤として、また血管を通して薬剤を直接患部に搬送する将来のドラッグ・デリバリ・システムでの薬液キャリアーとして、さらには生体中で遺伝子を細胞へ打ち込むための遺伝子銃としての役割も期待されている。本研究の研究代表者は、ここ数年来、超音波による微粒子のマイクロマニュピュレーションとその医療、計測、制御への応用について研究を行い得られた成果を関連学会で報告してきているが、本研究ではこれら成果にもとづいてμmサイズの微小気泡の超音波マニピュレーションについて、1)シミュレーションを駆使した気泡ダイナミクスの解明、2)基礎実験から動物実験までをも含む詳細な実験的検討、3)これら知見に基づく新たな応用の開発、の3つの観点から研究を行うことを目的とした。具体的な成果として、まず数値解析については気泡膜の表面張力の影響を考慮した完全3次元モデルでのコードを完成させた。これにより複数気泡が存在する場合での気泡の非線形振動について解析を行い、気泡の儀集現象、気泡からの高調波発生とそれが気泡ダイナミクスに与える影響について検討を行った。次に実験的検討については、研究室既存の超音波送波系をもとに4つの独立な超音波を同時に送波できる気泡操作実験系を試作した。この系を用いて実験を行ったが、特に、ヒト赤血球が気泡トラッピングに及ぼす影響についての検討、10種類以上の特性の異なる気泡を用いた詳細な気泡ダイナミクスの研究等を行うことができた。新たな応用については、気泡のトラッピングパターンからの気泡の新たな特性化技術の開発を行うことができた。本研究は直径が1μm程度の微小気泡を超音波で操作して新たなドラッグデリバリシステムの基盤技術を開発することを目的としているが、このような微小物体を超音波で操作しようとすると、従来行われてきた10μmサイズの物体の場合とは本質的に異なる全く新しい手法を必要とする。これはここで用いる音響放射圧は半径の3乗に比例して小さくなるために大きさが10分の1になると力は1000分の1になるためである。周囲液体からの粘性力の減少を考慮に入れても同じ運動を生じさせるのに100倍もの力が必要になる。この2桁もの力の違いが臨床医学や計測などの分野で幅広い応用が期待されているにも関らず1μmサイズの極微小物体の超音波マニピュレーションが難しいと考えられてきた1つの原因になっていたが本年度は、次の2点から研究を行った。1)数値解析について:すでに本研究室で開発済みの数値解析コードを、気泡膜の表面張力の影響を考慮した完全3次元モデルでのコードに発展させ、これを用いて気泡が超音波場に多数存在する時のダイナミクスを明らかにすると共に、1μmサイズ気泡の超音波操作の開発と高効率化を図った。2)実験的検討について:研究室既存の超音波送波系をもとに申請品の発振器、パワーアンプ等を組み合わせてコンピュータ制御で4つの独立な超音波を同時に送波できる気泡操作実験系を試作し消耗品を用いて流路内部の様子を観察できる模擬血管系を試作し実験を行った。この過程で、気泡のダイナミクスを観察できる従来とは全く異なるホログラフィ法を開発し、これを用いた解析により気泡ダイナミクスについて多くの知見を得ることができた。

赤血球よりも小さなこのような微小気泡は毛細血管を自在に通り抜けることができるために超音波エコー法でのコントラスト剤として、また血管を通して薬剤を直接患部に搬送する将来のドラッグ・デリバリ・システムでの薬液キャリアーとして、さらには生体中で遺伝子を細胞へ打ち込むための遺伝子銃としての役割も期待されている。本研究の研究代表者は、ここ数年来、超音波による微粒子のマイクロマニュピュレーションとその医療、計測、制御への応用について研究を行い得られた成果を関連学会で報告してきているが、本研究ではこれら成果にもとづいてμmサイズの微小気泡の超音波マニピュレーションについて、1)シミュレーションを駆使した気泡ダイナミクスの解明、2)基礎実験から動物実験までをも含む詳細な実験的検討、3)これら知見に基づく新たな応用の開発、の3つの観点から研究を行うことを目的とした。具体的な成果として、まず数値解析については気泡膜の表面張力の影響を考慮した完全3次元モデルでのコードを完成させた。これにより複数気泡が存在する場合での気泡の非線形振動について解析を行い、気泡の儀集現象、気泡からの高調波発生とそれが気泡ダイナミクスに与える影響について検討を行った。次に実験的検討については、研究室既存の超音波送波系をもとに4つの独立な超音波を同時に送波できる気泡操作実験系を試作した。この系を用いて実験を行ったが、特に、ヒト赤血球が気泡トラッピングに及ぼす影響についての検討、10種類以上の特性の異なる気泡を用いた詳細な気泡ダイナミクスの研究等を行うことができた。新たな応用については、気泡のトラッピングパターンからの気泡の新たな特性化技術の開発を行うことができた。
2次元モアレパターンが内包するベクトル場のメタ表面による系統的理解とその動的制御

本年度は、測定のための光学系構築が最も大きな目的であった。モアレ型メタ表面を透過した光の強度および位相分布を測定するためにテラヘルツ帯の時間領域分光(THz-TDS)イメージングシステムを構築した。通常のTHz-TDSは、フェムト秒パルスレーザーを2つに分けテラヘルツ光のエミッター側と検出器側でいわば干渉計を構築する。これにより、片側の光路に光学遅延を設けた場合、それを変化させることでテラヘルツ光の位相も含めた電場波形の検出が可能となる。このようなTHz-TDSを用いて波形の空間分布のイメージングを行う場合、空間的に異なる点において干渉計を構築する必要があり現実的ではない。そこで本研究ではイメージングを行うために、THz検出器としてファイバー結合型の光電導アンテナ(PCA)を導入した。fsパルスレーザを光ファイバーに通すとその群速度分散によりパルス幅が長くなる。そこでファイバーへ結合する前に回折格子対を用いた透過型のパルスコンプレッサーへfsパルスを導入することで群速度分散を補償した。これにより光路長を変えることなく検出器の位置を動かすことが可能となった。本成果は第66回応用物理学会春季学術講演会にて報告した。一方で、モアレ型メタ表面の本質的な性質として光の幾何学的位相を光に付与する性質を持つ。本研究を進める中で、このことを抽出し、光の幾何学的位相シフタを導入した光学共振器の着想を得た。それによると幾何学的位相シフタを構成する波長板の回転に伴ってファブリペロー共振器の共鳴周波数を自由スペクトル領域(FSR)を超えた範囲で自由にシフトさせることができる。この手法は新しい共振器、レーザー発振器の原理となりうる。この成果はIRMMW2018にて報告し、またOSA continuumに掲載された。また、特許出願を行った。測定対象であるメタ表面の作成手法に関して、オンデマンドのメタルマスク作製技術を応用することで、メタ表面の構成要素である金属2次元周期構造が作成可能であることを確かめた。また、それによる光学応答がおおむねシミュレーション結果と一致していることから金属周期構造の作成に関しておおよその目途をつけることができた。今後はそれを2枚重ねた場合の光学応答を実際に調べるフェーズへと移行する。装置の構築に関して、ファイバー結合型のPCAの納期が当初の予定よりもかかったことから光学系の構築はやや出遅れているものの、1年目の目標であったファイバー結合型のTHz-TDSシステムの構築、およびそれを用いたテラヘルツ電場波形の空間分布の取得には成功した。ただし、現状テラヘルツ波の測定感度に関して、ワイヤーグリッド偏光子、検光子を用いた偏光分光を行うにはS/N比が十分ではなく、その分、装置の調整にもう少し注力する必要がある。幾何学的位相シフタを導入した光学共振器については、本研究から派生的に生じたことから計画当初からはまったく予期していなかった研究成果であり、新奇共振器構成、レーザー光源、周波数角度変換手法、光コムモード制御など、今後とも波及効果が広がるよう研究を進める。装置開発について、現状テラヘルツ波の測定感度に関して、ワイヤーグリッド偏光子、検光子を用いた偏光分光及びそのイメージングを行うにはS/N比が十分ではない。メタ表面を透過してきたテラヘルツ波の偏光情報も含めた光学応答の空間分布を調べるためには、これまで用いていた非線形結晶(ZnTe)を用いたテラヘルツ放射から、集積型PCA(iPCA)などより高出力のテラヘルツ出力を期待できるテラヘルツ放射素子を利用するなど工夫が必要である。また、偏光解析についても、検出器を直接回転させるなどなんらかの工夫が必要になる。その分、装置開発、調整にもう少し注力する必要が出てきている。今年度中期までには装置開発をひと段落させ、本題のメタ表面を透過した光の強度位相分布を明らかにする。メタ表面に関して、これまで計算を行ってきた周期的モアレ型メタ表面に加え、ランダムパターンの相関から生じるグラスパターン型メタ表面に関してもシミュレーションを試みる。その際、比較的大規模な計算が必要になることから計算機リソースの拡充を図る。これまで、メタルマスクの作成は周期パターンの作成のみであったがランダムなパターンが作成可能か検証する必要がある。派生的に生じた幾何学的位相シフタを導入した光学共振器の研究に関しても別途研究予算を取得や共同研究へと広げるなど積極的な展開を図る。

これにより光路長を変えることなく検出器の位置を動かすことが可能となった。本成果は第66回応用物理学会春季学術講演会にて報告した。一方で、モアレ型メタ表面の本質的な性質として光の幾何学的位相を光に付与する性質を持つ。本研究を進める中で、このことを抽出し、光の幾何学的位相シフタを導入した光学共振器の着想を得た。それによると幾何学的位相シフタを構成する波長板の回転に伴ってファブリペロー共振器の共鳴周波数を自由スペクトル領域(FSR)を超えた範囲で自由にシフトさせることができる。この手法は新しい共振器、レーザー発振器の原理となりうる。この成果はIRMMW2018にて報告し、またOSA continuumに掲載された。また、特許出願を行った。測定対象であるメタ表面の作成手法に関して、オンデマンドのメタルマスク作製技術を応用することで、メタ表面の構成要素である金属2次元周期構造が作成可能であることを確かめた。また、それによる光学応答がおおむねシミュレーション結果と一致していることから金属周期構造の作成に関しておおよその目途をつけることができた。今後はそれを2枚重ねた場合の光学応答を実際に調べるフェーズへと移行する。装置の構築に関して、ファイバー結合型のPCAの納期が当初の予定よりもかかったことから光学系の構築はやや出遅れているものの、1年目の目標であったファイバー結合型のTHz-TDSシステムの構築、およびそれを用いたテラヘルツ電場波形の空間分布の取得には成功した。ただし、現状テラヘルツ波の測定感度に関して、ワイヤーグリッド偏光子、検光子を用いた偏光分光を行うにはS/N比が十分ではなく、その分、装置の調整にもう少し注力する必要がある。幾何学的位相シフタを導入した光学共振器については、本研究から派生的に生じたことから計画当初からはまったく予期していなかった研究成果であり、新奇共振器構成、レーザー光源、周波数角度変換手法、光コムモード制御など、今後とも波及効果が広がるよう研究を進める。装置開発について、現状テラヘルツ波の測定感度に関して、ワイヤーグリッド偏光子、検光子を用いた偏光分光及びそのイメージングを行うにはS/N比が十分ではない。メタ表面を透過してきたテラヘルツ波の偏光情報も含めた光学応答の空間分布を調べるためには、これまで用いていた非線形結晶(ZnTe)を用いたテラヘルツ放射から、集積型PCA(iPCA)などより高出力のテラヘルツ出力を期待できるテラヘルツ放射素子を利用するなど工夫が必要である。また、偏光解析についても、検出器を直接回転させるなどなんらかの工夫が必要になる。その分、装置開発、調整にもう少し注力する必要が出てきている。今年度中期までには装置開発をひと段落させ、本題のメタ表面を透過した光の強度位相分布を明らかにする。メタ表面に関して、これまで計算を行ってきた周期的モアレ型メタ表面に加え、ランダムパターンの相関から生じるグラスパターン型メタ表面に関してもシミュレーションを試みる。その際、比較的大規模な計算が必要になることから計算機リソースの拡充を図る。これまで、メタルマスクの作成は周期パターンの作成のみであったがランダムなパターンが作成可能か検証する必要がある。
ポリチオフェンまわりの精密空間設計による電気伝導メカニズムの解明

ポリチオフェンは最もよく研究されてきた導電性高分子のひとつである。応用範囲が広い材料であるからこそ、その基礎的な知見を得ることは極めて重要であり、実験および理論の両面から様々な議論が行われている。本研究では、特殊構造ポリチオフェンを用いて、ポリチオフェンの電気伝導メカニズムに関する新しい知見を得ることに成功した。合成法も十分に確立さており、様々な分野への応用が試みられている。実際に、有機薄膜太陽電池や電界効果トランジスタ、有機エレクトロルミネッセンス、エレクトロクロミックディスプレイなどにおける有機機能材料として用いられている。このように研究され尽くされたかに見えるポリチオフェンのキャリア伝導メカニズムが未だに議論されているのはやや驚きである。『キャリア種は何か?』そして、『それはどのように材料中を流れて行くのか?』など、について様々なモデルが提案されている。我々は、『まっすぐなポリチオフェン1本』を合成し、その中で発生するキャリア種の特定やその移動度の決定に成功した。さらに詳細な知見を得るために、ポリチオフェンの2面角を制御し、平面性とキャリア移動度の相関を調べることを目的とした。ポリチオフェンの2面角を制御するために、我々が以前に合成した『自己貫通ポリチオフェン』の分子設計を用いた。自己貫通ポリチオフェンは、環状分子側鎖を有し、その環状分子をポリチオフェン主鎖が貫通した構造を有する。環状分子はポリチオフェンを絶縁被覆するだけでなく、ポリチオフェンの2面角を平面に固定する。したがって、環状構造を取り除くことによって、平面性が低下したポリチオフェンを合成できる。環状分子を4%40%まで段階的に間引くことによって、ポリチオフェンの平面性を段階的に低下させることに成功した。得られたポリチオフェンは、平面性の低下に伴って、吸収スペクトルが短波長シフトした。今後、それぞれのポリチオフェンのホール移動度を測定することによって、ポリチオフェンの平面性とキャリア移動度の相関を明らかにする。ポリチオフェンは最も良く研究されてきた導電性高分子のひとつである。我々は、次元制御されたポリチオフェンを合成することによって、この議論に加わりたいと考えている。下図に示す特殊構造ポリチオフェンは、立体的にその分子間相互作用が阻害されており、かつ極めて高い平面性(発達したπ共役)を有する。この『まっすぐなポリチオフェン1本』の中で生成するキャリア種を特定することを試みた。用いた特殊構造ポリチオフェンは、極めて明瞭なスペクトロエレクトロケミストリーを示した。その過程は3段階に分けることができた。各過程について、ESRスペクトルおよびラマンスペクトルを測定した。その結果、ドーピングレベルが上昇するに伴って、ポーラロン→ポーラロンペア→バイポーラロンとキャリア種が変化して行くことが確認された。ポーラロンペアは、オリゴチオフェンを用いた系統的な研究によって提案されてきたキャリア種であるが、ポリチオフェンについてはほとんど議論されてこなかった。今回、特殊構造ポリチオフェンを用いることによって初めて明確に確認できた。また間接的には、キャリアの生成および安定性に対して、分子間相互作用が強く影響を及ぼしていると結論づけられる。本年度は、電気化学的にドーピング過程をコントロールすることによって、荷電キャリア種の生成を精密に制御することに成功した。これによって、ドーピングレベルによって異なる荷電キャリアが生成することが明らかになった。また、絶縁被覆されたポリチオフェンと一般のポリチオフェンを比較することによって、分子間相互作用が荷電やリア種の生成および安定性に影響を及ぼしていることを明らかにした。これらの成果はポリチオフェンまわりの精密空間設計によって始めて得られた知見であり、その意義は非常に大きい。ポリチオフェンの2面角とポリチオフェン1本鎖内のキャリア移動度の相関を見積もるために、2面角を制御したポリチオフェンを合成する。また、共役長の異なる被覆オリゴチオフェンを合成し、キャリア移動度と有効共役長の相関を明らかにする。前年度に確立した電気化学的手法を展開し、一連の化合物のドーピングレベルと導電率との相関を系統的に調べる。研究費は、有機合成試薬および合成用消耗品の購入に主に充てる。また、分光スペクトル測定および電気化学測定のためのセル、電極をさらに追加購入する。国際会議への積極的な参加によって、本研究について国内外の研究者と討議する。以下の会議への参加を予定している。(1)221st ECS Meeting/Seattle, WA/5月5ー10日(2)IUMRS-ICEM2012/横浜/9月23ー28日