hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光ファイバライフサイクルモニタリング援用革新複合材構造の知的ものづくり科学の構築

薄板平板試験片でのライフサイクルモニタリング:力学特性に大きな影響を与える冷却速度条件を複数変化させた成形試験を行い、埋込み光ファイバによる内部ひずみ計測を実施し、内部ひずみや結晶化度が力学的特性に及ぼす効果について検討してきた。示差走査熱量測定(DSC)や動的機械特性試験(DMA)等の熱分析結果との比較を通して、粘弾性および結晶化挙動の影響を詳細に評価した。またこれらの挙動を考慮した有限要素シミュレーション手法を構築してきた。(2)低圧成形CFRPのライフサイクルモニタリングと品質保証技術:低圧成形CFRPについては、成形中の発生と残留歪発生との相関関係を、上記と同様の手法により検討し、品質保証技術の構築に取り組んだ。(3)二次接着接合部の成形プロセスモニタリング: CFRP部品を硬化成形したものどうしを熱硬化性接着フィルム挿入により二次接着する際の品質保証が重要視されていることから、光ファイバセンサを用いて接着時の加圧状態をモニタリングを行い、成形条件の最適化を図ってきている。3つの項目ごとに進捗状況を示す。(1)熱可塑CFRP薄板平板について、従来法であるDSCやDMA熱分析結果との比較に基づく粘弾性および結晶化挙動の影響を詳細に評価し、これらの挙動を考慮した有限要素シミュレーション手法を構築し、論文作成中であるが、埋め込光ファイバ援用による残留歪発生を考慮した、より精密かつ独創的な解析は現在進行中であり、学会発表を行いつつある。(2)低圧成形CFRPでは、購入可能な米国製材料について、成形中の発生と残留歪発生との相関関係を、上記と同様の手法により明らかにしてきた。(3)二次接着CFRP構造の接着層について、光ファイバセンサを用いて接着時の加圧状態をモニタリングする手法を構築することに成功した。炭素繊維強化プラスチック(Carbon Fiber Reinforced Plastic、以下CFRP)は、航空機構造の軽量化を図るため、主要な一次構造部材にもCFRPが適用されてきており、かつ日本の製造技術が多く用いられている。しかし、いまだ成形・組立などの製造上の問題および損傷後強度保証の難しさがあり、従来金属製航空機と比較して製造コストが高くまた十分な軽量化にも至っていない。本研究では、ライフサイクルモニタリングによる構造高信頼化技術と,製造技術に課題はあるものの低コスト・高機能性のポテンシャルを有する新規CFRP製造プロセスを融合させる「複合材構造の知的ものづくり科学」を構築することで初めて可能になる、革新CFRP構造コンセプトを世界に先駆けて提案・実証することを目的としている。[1]光ファイバ援用成形中その場物性評価基盤技術、[2]低圧成形CFRP、[3]熱可塑CFRP、[4]CFRP二次接着接合構造、[5]複雑形状
熱傷・褥瘡におけるS1P外用治療のマクロファージ活性および治癒促進効果

ラットdeep dermal burn (DDB)モデルを作成し、スフィンゴシンー1リン酸(S1P)外用の創傷閉鎖における効果を検討した。ラット背部に、直径1cmの円形のDDBを4か所作成し、1日おきにコントロールまたはS1P外用治療およびフィルムによる密閉ドレッシングを行った。画像解析ソフトを用いて熱傷エリア解析を行った。S1P外用を行った熱傷は、コントロールと比較して、有意に創傷閉鎖が促進された(p=3.55x10-49 )。次に、受傷および治療開始7日目における、光超音波イメージングを使用した血流・血管新生解析を行った。また、創部をサンプルとして回収し、血管内皮のマーカーであるCD34の免疫染色にて、新生血管の数を解析した。免疫染色の結果、1視野あたりの新生血管の数は、S1P外用を行った熱傷で有意に多かった(p=0.010)。また、光超音波イメージングの結果、S1P群のシグナルはコントロール群と比較して、強度・密度が有意に大きかった。さらに、我々は、受傷後7日目における創表面を壊死組織が、S1P群で少ないことに着目した。これについて、2つの仮説を立てた;1.S1Pはマクロファージ分画M1を誘導し、壊死組織融解の促進に寄与する。2.S1Pは、S1Pレセプターシグナリングにより、組織障害を促進する一酸化窒素産生酵素(iNOS)を制御し、組織保護に貢献する。1の仮説について、受傷後7日目で熱傷組織を採取し、細胞を分離し、フローサイトメトリーを用いてマクロファージ分画の解析を行った。同時に、マクロファージのマーカーであるF4/80の免疫染色も行い解析中を行った。当初の計画されていた実験や追加で予定した解析は概ね完了した。今後追実験を行う必要があるが、予定どおり概ね順調に進んでいると考えている。当初予定されていた計画は概ね完了している。現在論文作成中である。今年度は追加実験を行い、論文の出版を目指す。当初からの計画通りに研究が行えているが、追加実験の必要があり、試薬などの消耗品の不足分を購入する必要がある。また、本研究で得られた結果に関して、今後も国内外での発表を予定している。
超分子認識を目指すナノサイズ希土類錯体の開発

希土類錯体は磁性や発光性など実用性に富んだ特徴ある物性を示すことから、有望な材料の基盤をなすインテリジェント錯体として注目を集め、錯体化学のみならず、分析化学、生体関連化学、超分子化学をはじめとする化学領域、さらに物理や生物、薬学や医学などとの学際領域で活発な研究がなされている。しかし広く研究の行われてきた遷移金属錯体とは大きく異なり、高配位性や動的な速度論をもつ希土類錯体の化学には多くの未知な点が残され、特に合成化学の立場から高次機能を賦与することには実際上の制限は大きい。本基盤研究では、平成17年度に長寿命発光を示すトリポード型配位子-希土類錯体を系統的に.開発し、それらの発光特性を活用したアニオン認識系の構築に成功を収め、平成18年度にはその成果に基ずいて優れた基質認識機能をもつ希土類錯体センシング系の創出とナノサイズ化による高次機能の発現を実現した。その結果、新たなアニオン応答発光性を示す希土類錯体の開発指針を確立するとともに、近赤外発光を与えるデンドリマー型希土類錯体によるアニオン認識系の構築、表面プラズモン共鳴分析装置用の金薄膜上に固定化した希土類錯体によるヒスチジンタグ-タンパクの検出や分離など、希土類錯体化学の特性を活用したナノサイズでの超分子認識系の開発が可能となった。特に、生体タンパクを標的とする表面プラズモン共鳴分析系の開発や、巨大デンドリマーを配位子とする近赤外発光特性をもつ希土類錯体系の構築などの研究成果は、ナノサイズでの分子認識過程において有効に働く希土類錯体の開発研究に端緒を拓いたものとして重要である。希土類錯体は、ダイナミックな電子構造や多様な配位化学に基づいて興味ある分子認識機能を発現する。本研究では、ナノスケールで構造制御した三次元配位子をもつ希土類錯体系を新たに設計・合成して、優れた選択性と高い効率をもつ超分子認識機能の賦与と、希土類錯体に特徴的な発光特性を活用した光情報変換系の開発を目指した。本年度には、1ナノメーターから10ナノメーターに至るナノサイズをもつ希土類錯体の開発を目指して、デンドリマー希土類錯体とタンパク複合型希土類錯体を取り上げ、希土類配位構造と分子認識機能との相関関係を重点的に検討した。(1)デンドリマー希土類錯体の合成と機能化デンドリマー型配位子では、110ナノメーター規模の三次元空間を与える超分子構造を合成化学的に精密に制御できる。本年度には、デンドリマー型配位子の機能素子として、希土類錯体形成と光アンテナ機能を発現できるトリポード型化合物を合成し、三元錯体の形成挙動と希土類発光を用いたアニオン認識機能を検討した。(2)タンパク複合型希土類錯体の開発特徴ある分子認識機能を発揮する『天然タンパク』の分子特性に注目して、水溶液中でも優れた基質認識機能と発光特性を発揮する希土類錯体の開発を図るため、本年度は、鉄イオン輸送タンパクである天然トランスフェリンの金属中心を希土類イオンへと置換して、ナノスケールをもつタンパク複合型希土類錯体を調製し、水溶液中での光応答機能の賦与に成功した。

しかし広く研究の行われてきた遷移金属錯体とは大きく異なり、高配位性や動的な速度論をもつ希土類錯体の化学には未だ未知な点が多く、合成化学の立場から高次機能を賦与することは未だ多くの困難な問題が残されている。本基盤研究では、代表者らが自ら見い出したトリポード型配位子の特性を活用した合成希土類錯体系を中心に、基質認識機能をもつ新たな希土類錯体系の創出とナノサイズ化による高次機能の発現を図った。その結果、新たなアニオン応答発光性を示す希土類錯体の開発に加えて、近赤外発光を与えるデンドリマー型希土類錯体によるアニオン認識系の構築、表面プラズモン共鳴分析法のための金薄膜上に固定化した希土類錯体によるヒスチジンタグ-タンパクの検出や分離など、希土類錯体化学の特性を活用したナノサイズでの超分子認識系の開発に成功を収めた。特に、生体タンパクを標的とする表面プラズモン共鳴分析系の開発や、巨大デンドリマーを配位子とする近赤外発光特性をもつ希土類錯体系の構築などの研究成果は、ナノサイズでの分子認識過程においても有効に働く希土類錯体の開発研究に端緒を拓いたものとして重要である。
X0型アマミトゲネズミにおけるX染色体不活性化機構の研究

日本の南西諸島に生息するトゲネズミ2種(Tokudaia osimensisおよびTokudaia tokunoshimensis)はY染色体をもたず、雌雄ともにXO型という、極めて稀な性染色体構成をもつ。雌雄ともにX染色体が1本ずつしかないため、トゲネズミには遺伝子量補償の必要性がないと考えられるが、その真偽は明らかではない。本研究は、XO/XO型アマミトゲネズミにおいてX染色体の不活性化が生じているか否かを確認することを目的に以下の研究を行った。・degenerate-PCR法を用いて、トゲネズミゲノムDNAよりXist遺伝子の部分配列を単離した。マウスの配列と比較した結果、90%以上の相同性を確認した。・real-time PCR法により、トゲネズミゲノム中のXist遺伝子のコピー数を定量した結果、雌雄ともに、ハプロイドゲノムあたり1コピーであることが明らかとなった。・得られたXist遺伝子のゲノミッククローンをプローブとして、トゲネズミ染色体にFISHマッピングを行なった結果、X染色体長腕(Xqll)にマッピングされ、1本しかないX染色体上に1コピーが存在することが明らかとなった。・繊維芽細胞由来のmRNAに対してRT-PCRを行ない、Xist遺伝子の発現様式を確認したところ、微量のmPNAが雌雄ともに転写されていることがわかった。以上の結果より、トゲネズミのXist遺伝子はX染色体上に存在し、塩基配列からも機能しうる遺伝子として保存されていると考えられたが、その発現量は微量であり不活性化を担うまでには至らず、トゲネズミにおいて、不活性化機構ははたらいていないと結論づけた。日本の南西諸島に生息するトゲネズミ2種(Tokudaia osimensisおよびTokudaia tokunoshimensis)はY染色体をもたず、雌雄ともにX0型という、極めて稀な性染色体構成をもつ。本研究は、X0/X0型アマミトゲネズミにおいてX染色体不活性化機構がどうなっているのかを探る目的で、以下の研究を行った。X染色体不活性化機構に必須と言われているXist遺伝子のトゲネズミホモログを単離するため、マウスのXist遺伝子の配列をもとに、エクソン4から5にかけてdegenerate PCRプライマーを設計し、トゲネズミのゲノムDNAから約600bpのXist配列を単離した。得られたDNAクローンをプローブとして、トゲネズミ染色体にFISHマッピングを行った結果、トゲネズミのXist遺伝子は、一本のX染色体上にマップされた。また、real-time PCR法により、トゲネズミゲノム中におけるXist遺伝子のコピー数を定量した結果、ハプロイドゲノムあたり1コピーであることがわかった。また、トゲネズミXist遺伝子配列のエクソン4および5においてプライマーを設計し、メスの肝臓、心臓、培養繊維芽細胞、オスの精巣から得られたcDNAを鋳型としてRT-PCR法を行った結果、イントロン部分が除かれた増幅産物が得られた。しかし、得られた増幅産物が大変微量であるため、仮にX染色体不活性化を行うために発現しているとしても、X染色体全体を不活性化するには至らない発現量であると考察された。あるいは、トゲネズミではすでにXist遺伝子が必要でなくなり、ゲノム構造が壊れ惰性的に発現が行われている可能性が考えられた。
片末端ジエン類の高選択的環化異性化重合による新機能高分子の合成

ポリマーの繰り返し単位の構造は、そのポリマーの物性を支配する主要因であることから、これを制御することは重要である。本研究では、パラジウムジイミン錯体のチェーンウォーキング反応を利用し、4-アルキルシクロペンテンの新規重合反応により様々繰り返し単位を有するポリマーの合成とその物性評価を行った。まず、4-メチルシクロペンテンの重合をC_<2v>対称錯体を用いて行ったところ、1、3置換のtransのシクロペンタン環とメチレン基が交互に配列された構造を有するポリマーが得られた。さらに^<13>C{^1H}NMRスペクトルからポリマーのタクティシティーはほとんど制御されていなかった(アタクティック)。タクティシティーを制御するためにC_2対称錯体を用いて重合を行ったところ、rr>93%とタクティシティーの非常に制御されたポリマーが得られた。さらに光学活性な錯体を用いることで光学活性ポリマーへと展開することにも成功した。次に4-エチルシクロペンテンや4-デシルシクロペンテンといった長いアルキル鎖を有するシクロペンテンの重合について検討を行った。この場合にもtransのシクロペンタン環がオリゴメチレン鎖で連結された構造を有するポリマーが得られたが、ポリマーのタクティシティーを^<13>C{^1H}NMRから見積もることは困難であった。一方で、C_2対称錯体を用いて得られたポリマーはC_<2v>対称錯体を用いて得られたポリマーよりも溶解性が低いといった違いが確認された。さらにDSCの測定から、C_2対称錯体を用いて得られたポリマーは液晶性を示すことが明らかとなった。すなわちタクティシティーを制御することでポリマーが液晶性を発現する。偏光顕微鏡から、液晶相の観察を行ったところスメクチック相を形成していることが明らかとなった。遷移金属錯体を用いたエチレンの共重合ではポリエチレン主鎖に任意の割合で置換基や官能基を導入することは可能であるが、その密度分布を厳密に制御することは困難である。本研究では、パラジウムジイミン錯体のチェーンウォーキング反応を利用し、新規片末端1,6-ジェンモノフーの重合や、4-アルキルシクロペンテンの新しい重合反応を開発し、様々な官能基やシクロペンタン環をポリエチレン主鎖中に一定間隔で導入することに成功した。まず1,3-インダンジオン骨格を有する1,6-ジェンの環化異性化重合ではポリエチレン主鎖中に一定間隔で1、2置換のtransのシクロペンタン環とインダンジオン骨格を導入することに成功した。また、本重合で用いている触媒を用いて4-アルキルシクロペンテンの重合を行ったところポリエチレン主鎖中に一定間隔で1、3置換のtransのシクロペンタン環が導入されたポリマーが得られることも新たに見出した。この場合、主鎖炭素414ごとに1つのシクロペンタン環の導入が可能である。次に本重合反応において生成ポリマーのタクティシティーを制御するため新しいC2対称パラジウム錯体やC1対称パラジウム錯体を合成した。合成した錯体はNMRスペクトルやX線構造解析からその構造を決定した。さらに光学活性なパラジウム錯体との配位子交換反応からこれらの錯体を光学活性な錯体へと変換できることも見出した。本研究において得られた新しい錯体を用いて、ジェンや4-アルキルシクロペンテンの重合を行ったところ、タクティシティーの制御されたポリマーが得られることが13C{1H}NMRスペクトルから明らかとなった。これまで後期遷移金属錯体による立体選択的重合においてはC2対称錯体のみが用いられてきており、本手法はC1対称錯体を用いた最初の例となる。
中枢神経再構築法の確立に向けた環境-細胞間インターラクトーム解析

細胞接着分子および増殖因子受容体は、細胞が外部環境からのシグナルを受容するうえで重要な役割を果たす。そこで昨年度に引き続き、神経幹細胞に発現するこれらの受容体についてRT-PCR法による分析を行った。被検細胞には、これまでに用いてきたニューロスフェア細胞だけではなく、EGF固定化基材上で増幅した神経幹細胞(前者に比べ神経幹細胞の純度が格段に高い)を用いた。その結果、神経幹細胞は様々なインテグリンおよび増殖因子・神経栄養因子受容体を発現することがわかった。上記の分析の結果、インテグリンの中でもとくに、ラミニンと強く相互作用することが知られているα6β1複合体が強く発現していた。この結果は、昨年度に行った分析とよく一致した。そこで、今年度は、ラミニン由来のポリペプチドドメイン(α鎖G3ドメインとY鎖C末端ペプチドとの複合体)を利用して、神経幹細胞上のα6β1インテグリンをライゲーションすることによる影響を調べた。その結果、α6β1複合体を介した神経幹細胞の接着は、その生存、形態変化、分化等に大きな影響を与えることがわかった。一方、増殖因子受容体のライゲーションによる影響を調べるため、各種の増殖因子および神経栄養因子を搭載したタンパクチップを作製し、神経幹細胞のオンチップ培養を行った。その結果、増殖因子受容体を介したシグナルは、細胞の増殖および分化に大きな影響を与え、例えば、EGFやbFGFは増殖を促進し、BDNF, IGF-1は神経分化、CNTFはグリアへの分化を促進することが示された。以上のように、細胞接着分子および増殖因子受容体を介して神経幹細胞が外部環境に応答する様式について多くの情報を得た。それらの情報は神経幹細胞を利用した中枢神経再構築法の確立にとって有用である。細胞接着分子は、細胞が外部シグナルを受容するための最も重要な装置である。細胞接着分子の発現プロファイルとその変遷を分化状態や環境因子と対応させて知ることは、幹細胞の分化を利用した組織再生法の確立にとって重要である。そこで、まず、従来法であるRT-PCR法、蛍光免疫染色法、ウエスタンブロッティング法に加えて、抗体アレイ法による分析を用いることによって、神経幹細胞を含むニューロスフェア細胞の表面に発現する細胞接着分子の発現プロフェイルを分析した。それらの分析の結果、本細胞には、様々な細胞接着の発現していることがわかった。とくに、α3、α6、およびβ1インテグリンの発現には、以下に述べるような細胞移植用材料の設計にとって重要な示唆を与えるものであった。神経組織再構築過程における細胞接着シグナルの機能について理解を深め、また、中枢神経再構築法の確立につなげるため、α3β1インテグリン複合体のアゴニストとして機能することが報告されているラミニン由来のPPFLMLLKGSTR配列を、融合タンパク質として連結したコラーゲン結合ドメインを介してコラーゲンに組み込んだ。このような基材上では、神経幹/前駆細胞がペプチドに依存して接着することが示された。さらに、ペプチドを組み込んだコラーゲンゲル内では、細胞の生存率の向上することが示された。以上の結果は、このようなポリペプチド複合化したハイドロゲルの脳内移植用材料としての可能性を示すものである。
なわばり性藻食魚とその食藻との相利共生:魚類による栽培の起源と進化

水圏生態系において、藻食性なわばり魚と藻類との間に見つかった栽培共生系について、その起源と進化を明らかにするため研究を行った。琉球列島のサンゴ礁域ではスズメダイ類と、そのなわばりに繁茂する糸状紅藻イトグサ類との間に高い種特異性があり、中でもクロソラスズメダイとイトグサsp.1とは、互いに互いの生存を依存しあう絶対栽培共生に達していた。この発見はNHKの番組ダーウィンが来た!生きもの新伝説において「大発見!農業する魚」として取り上げられ一般の関心を引いた。クロソラスズメダイとイトグサとの関係性のインドー太平洋における地理的変異を明らかにするため、各地のサンゴ礁を訪れ、藻類を採集し分析を行った。その結果、モーリシャスとオーストラリアでも、クロソラスズメダイのなわばりから全く同じイトグサsp.1が見つかり、一方イトグサsp.1はクロソラスズメダイのなわばり外には全く生息していなかった。またエジプトやケニヤ、モルディブでは、クロソラスズメダイはイトグサsp,1と極めて近縁なイトグサ類とそれぞれ栽培共生を結んでいた。こうして、クロソラスズメダイとイトグサとの栽培共生は、インド-西太平洋の広い海域で保たれ、かつ海域によってはイトグサ近縁種への寄主転換があることが分かった。同時に、アフリカタンガニイカ湖のなわばり性シクリッドについて、その藻類利用を調査した。これらのシクリッドのなわばり内にはシアノバクテリアの一群が繁茂しており、シクリッドの胃内容からもそれらが見つかる。分子生物学的手法を用い、それらのシアノバクテリアの正体が突き止められ、シクリッド類が種ごとにそれぞれのシアノバクテリア種を利用しているのかどうかが明らかにされようとしている。これらの研究により、水域における藻食魚と藻類との相互作用系について、藻類の知られざる多様性や藻食者との高い種特異性が明らかにされつつある。私は、サンゴ礁のスズメダイとイトグサとの間に、ヒトと栽培植物に例えられる栽培共生を発見した。クロソラスズメダイは一種類のイトグサのみが繁茂した藻園を、藻食者の追い払いと他の藻類の除藻により維持している。琉球列島に生息する他の5種のなわばり性スズメダイも含めた藻園内外での徹底した藻類採集と分子マーカーによる探索の結果、クロソラスズメダイの藻園のイトグサは、その藻園外では全く見られないことがわかった。また、胃内容分析や脂肪酸組成、安定同位体分析を用いてクロソラスズメダイは栄養源や必須脂肪酸源としてイトグサに依存していることを示した。こうしてクロソラスズメダイとイトグサとは、互いに生存を依存しあう栽培共生の関係にあることがわかった。他のスズメダイ3種についても、それぞれの藻園に1種づつ、種特異的にイトグサ属藻類計3種が生育していた。そのうち1種のイトグサは、常に1種のスズメダイの藻園で優占しスズメダイに餌として依存される一方、そのスズメダイの藻園外にも生育できるもので、両者の関係は条件的栽培共生といえる。他の2種のイトグサは、逆に藻園で優占することはなくスズメダイに依存されないが、それぞれ1種のスズメダイの藻園のみで生育しており、両者の関係は、まるで雑草のようなイトグサによる片利共生といえる。さらに本年度、私はクロソラスズメダイの分布域であるインド洋や紅海において広く野外調査を行った。今後、スズメダイ類と藻類両方の分子系統解析により、このサンゴ礁の栽培共生系の起源と進化にせまる。さらに、アフリカタンガニイカ湖で4ヶ月に亘り野外調査を行い、タンガニイカ湖でもシクリッドによる藻園を発見した。サンゴ礁とタンガニイカ湖で比較を行うことで、藻食性やなわばり性の進化や、また栽培共生の進化について、より深い知見を得られるものと期待できる。水圏生態系において、藻食性なわばり魚と藻類との間に見つかった栽培共生系について、その起源と進化を明らかにするために研究をいった。野外観察と、分子データと形態情報を合わせ用いた藻類の正確な分類により、サンゴ礁のクロソラスズメダイとその藻園で手厚く保護されるイトグサsp.とは、互いに違いの生存を依存する絶対栽培共生の関係にあることが分かった。これは植物と植食者との間に、ヒトと栽培植物との関係に次いで発見された絶対栽培共生の報告となる。この絶対栽培共生関係をBiology Letters誌に論文として発表したところ、Nature誌のResearch Highlights項で"Fish farmers"として取り上げられ、また藻類を栽培するスズメダイとして読売新聞、しんぶん赤旗等、雑誌子供の科学等で広く一般にも紹介された。オーストラリア、グレー牡馬リアリーフと、パナマ共和国で東太平洋岸とカリブ海岸において、なわばり性スズメダイ類の観察と、その藻園からの藻類の採集を行い、得られた藻類について分子系統解析を行い、また平成17年にインド-太平洋を広く訪ねて得た藻類の資料の解析も行い、現在、広くインド-太平洋と、東太平洋、そしてカリブ海における栽培共生系の実態を明らかにしつつある。さらに平成17年に訪れたアフリカンタンガニイカ湖のなわばり性シクリッド、Neolamprologus mooriiにについて、その藻類管理について研究をすすめ、N. mooriiの卵や稚魚を食べないことでその藻園への侵入を許され、藻園内に豊富な底生動物を好んで利用しているシクリッド類がいることを報告した。

水圏生態系において、藻食性なわばり魚と藻類との間に見つかった栽培共生系について、その起源と進化を明らかにするため研究を行った。琉球列島のサンゴ礁域ではスズメダイ類と、そのなわばりに繁茂する糸状紅藻イトグサ類との間に高い種特異性があり、中でもクロソラスズメダイとイトグサsp.1とは、互いに互いの生存を依存しあう絶対栽培共生に達していた。この発見はNHKの番組ダーウィンが来た!生きもの新伝説において「大発見!農業する魚」として取り上げられ一般の関心を引いた。クロソラスズメダイとイトグサとの関係性のインドー太平洋における地理的変異を明らかにするため、各地のサンゴ礁を訪れ、藻類を採集し分析を行った。その結果、モーリシャスとオーストラリアでも、クロソラスズメダイのなわばりから全く同じイトグサsp.1が見つかり、一方イトグサsp.1はクロソラスズメダイのなわばり外には全く生息していなかった。またエジプトやケニヤ、モルディブでは、クロソラスズメダイはイトグサsp,1と極めて近縁なイトグサ類とそれぞれ栽培共生を結んでいた。こうして、クロソラスズメダイとイトグサとの栽培共生は、インド-西太平洋の広い海域で保たれ、かつ海域によってはイトグサ近縁種への寄主転換があることが分かった。同時に、アフリカタンガニイカ湖のなわばり性シクリッドについて、その藻類利用を調査した。これらのシクリッドのなわばり内にはシアノバクテリアの一群が繁茂しており、シクリッドの胃内容からもそれらが見つかる。分子生物学的手法を用い、それらのシアノバクテリアの正体が突き止められ、シクリッド類が種ごとにそれぞれのシアノバクテリア種を利用しているのかどうかが明らかにされようとしている。これらの研究により、水域における藻食魚と藻類との相互作用系について、藻類の知られざる多様性や藻食者との高い種特異性が明らかにされつつある。
B型肝炎におけるウイルス抗原特異的下細胞を用いた肝細胞障害機序の解明

B型肝炎ウイルス感染症における肝細胞障害機序の解明を目的に遺伝子工学にて作製されたレコンビナントのHBV関連抗原を用いてin vitroでウイルス抗原特異的な免疫応答の解析を末梢血のT細胞のDNA合成能を指標にして検討した。ついでウイルス抗原特異的T細胞株の作製を試みた。その結果、急性肝炎症例と慢性肝炎症例では反応の程度が異なることが明かとなった。すなわち、急性肝炎ではHBc抗原に対して有意に高いDNA合成能を示したが、慢性肝炎ではHBc抗原に対しての反応は全般に低値であった。急性肝炎症例では発症早期に認められたHBc抗原に対する高い反応は臨床経過と共に低下し、回復期には認められなかった。血中HBe抗原・抗体と明かな関連を認めなかったが、SーGPTやBil.の高値例に多く、かつ反応も高値を示した。一方、HBs抗原のみやpreS2抗原を含むHBs抗原には一部の症例を除いてコントロ-ルと比ベ明かな差を認めなかった。慢性肝炎症例や無症候性キャリアでは、全般にこれらHBV関連抗原に対するDNA合成能は低く、HBe抗原・抗体や肝組織型との間には有意差は認められないが、一部の症例で低いながらも反応を示することが明かとなった。特に慢性肝炎の経過中しばしば認められる急性増悪期や血中IgMHVBc抗体陽性例で高かった。従ってB型慢性肝炎の肝細胞障害機序にHBc抗原に対する免疫応答の関与が推測されたが、HBV関連抗原に対する不十分な免疫応答がHBVの持続感染により重要であるものと考えられた。これらの末梢血単核球を用いてウイルス抗原特異的T細胞株の作製を試みた。急性肝炎の数症例からT細胞集団を作製したものの、クロ-ン化には困難をきわめ、現時点においてもHBc抗原に特異的に反応するT細胞株は得られていない。原因としてT細胞株の反応がクロ-ン化に際して低く、ILー2濃度の検討を行うと共にレクチンを用いて繰り返しクロ-ニングを行い、反応の特異性を検討している。B型肝炎患者のヘパリン加末梢血より単核球を分離し、遺伝子工学にて作成されたHBC抗原、pre-Sを含むHBs抗原およびpre-Sを含まないHBs抗原(化血研および阪大微研より供与)と共に細胞培養を行い、培養5日目における^3H-thymidineによるDNA合成を指標としてこれらHBV関連抗原と特異的に反応するT細胞の存在の有無を検索した。その結果、急性肝炎症例と慢性肝炎症例やhealthy carrier(HBe抗体陽性)ではウィルス抗原に対する反応の程度が異なることが明かとなった。慢性肝炎症例やhealthy carrierでは、いずれの抗原に対しても全般的に反応は低く、一部の症例のみにHBc抗原に対する軽度の反応が認められた。これに対し急性肝炎症例では、他のHBs抗原と比べ特にHBc抗原に対する有意の反応が認められ、その程度は発症早期により高く、回復期には低くなる傾向を示した。これらの結果から、急性肝炎においては、HBc抗原に対する末梢単核球の免疫応答の存在があきらかとなり、今後HBc抗原の肝細胞障害機序における関与についてさらに検討が必要である。また、慢性肝炎症例では病態によりその反応の程度が異なることが明かとなり、臨床経過やウィルス増殖の程度との関連について来年度からのより詳細な検討が必要と思われる。さらに、慢性肝炎でのHBV関連抗原に対する反応が低い原因の一つとしてウィルス抗原に特異的に反応するT細胞の密度が低い可能性が考えられた。

従って、今後はウィルス抗原で最初に刺激し、これに反応するT細胞を一時的に取り出し、そののちウィルス抗原と共に細胞培養を行いより高密度にウィルス抗原特異的T細胞を検索する必要があると思われる。また、DNA合成を指標として検索したが、これに代わるものとしてγ-IFN、IL-2産生能の測定やIL-2リセプター陽性細胞の測定なども同時に検索する予定である。B型肝炎患者末梢血単核球におけるHBウィルス関連抗原に対するDNA合成能は急性肝炎症例と慢性肝炎症例では反応の程度が異なることが明らかになった。すなわち、急性肝炎ではHBc抗原に対して有意に高いDNA合成能が示したが、慢性肝炎ではHBc抗原に対しての反応は全般に低値であった。以上の結果から臨床経過やウイルスマ-カ-との関連について詳細に検討した。(1)急性肝炎症例では発症早期に認められたHBc抗原に対する高い反応は臨床経過と共に低下し、発症後約40日には消失し、回復期には認められなかった。血中HBe抗原陽性期、HBe抗体陽性期やHBV-DNAポリメラ-ゼ活性との間に明かな関連を認めなかったが、S-GPTやS-Bil.の高値例に多く、かつ反応も高値を示した。一方、HBs抗原のみやPreS2抗原を含むHBs抗原には一部の症例を除いてコントロ-ルと比べ明かな差を認めなかった。(2)慢性肝炎症例や無症候性キャリアでは、全般にこれらHBV関連抗原に対するDNA合成能は低く、HBe抗原・抗体や肝組織型との間には有意差は認められないが、一部の症例で低いながらも反応を示すことが明かとなった。特に慢性肝炎の経過中しばしば認められる急性増悪との関連について検討すると、増悪前やピ-クでは増悪後に比べ高かった。以上の結果から、急性肝炎の発症早期において末梢リンパ球中にHBc抗原特異的T細胞が高頻度に存在する。また、慢性肝炎ではHBc抗原に対する反応が低い事実は欧米の結果と異なり、B型肝炎の発症機序になんらかの差異があるものかもしれない。またr-IFN産生の検討でも慢性肝炎ではやや産生能の上昇を認めるものの急性肝炎に比して明かに低値であった。現在、急性肝炎症例では既に数例でT Cell lineを作成しており、さらにクロ-ン化を試みている。慢性肝炎症例では、ウイルス抗原による刺激を繰り返し行うことにより抗原特異的T細胞の密度を高めると共に臨床経過との関連についてさらに詳細な検討が必要であると思われる。B型肝炎患者末梢血単核球のHBウイルス抗原に対する特異的免疫応答について引き続き検討した。今年度は、preS抗原に注目してpreSlおよびpreS2を含むHBs抗原(preSl+S2+S)、preS2を含むHBs抗原(preS2+2)さらにHBs抗原単独の3種類に分けてB型肝炎患者およびB型肝炎の自然感染者(HBs抗体陽性例)における末梢血単核球のDNA合成能を検討した。その結果、(1)B型肝炎キャリアでもHBe抗体陽性の無症候性キャリアではHBs抗原のみやpreS2+S抗原と比べ、preS1+S2+S抗原に対して有意に高値を示した。しかしHBe抗原陽性の無症候性キャリヤではコントロ-ルと比べ明かな差異は認められなかった。(2)慢性肝炎症例ではpreS1+S2+S
IEA調査にみる各国の理科カリキュラムと到達度との関連に関する分析的研究

当初計画していたIEAの第1回および第2回国際理科教育調査の各国のデータ・テープを国際本部より入手し、各国の児童・生徒の理科問題の到達度および学校質問紙・教師質問紙・児童/生徒質問紙の結果について、新たに詳細な分析を行う予定であったが、国際本部からデータ整理およびテープ作成作業に手間取り、データ・テープを公開できるのが平成7年5月以降になるとの連絡を受けた。そのため、元データからの集計・分析作業は不可能となったので、第2回国際理科教育調査の国際データ処理センターであったドイツ・ハンブルク大学比較教育学部より1989年に提供された第一次集計結果をもとに、理科問題の到達度とそれらに影響を与える要因との関連について第二次分析を行った。各国のデータを検討した結果、理科の到達度と理科の総勉強時間の間に正の相関がみられること、またオランダのように第1回調査と第2回調査とで到達度が大きく向上した国では、理科の総勉強時間も大幅に増加したことなどが明らかとなった。さらに、第2回調査の理科問題の結果について詳細に検討する目的で、各問題の反応率の集計表を作成し、研究資料として刊行した。また、理科カリキュラムの問題点について、全国の都道府県および政令指定都市立の教育センター等の理科担当指導主事に対して、郵送によるアンケート調査を実施し、その記述内容について現在分析中である。
強固な上皮付着と抗菌性を有する表面改質歯科用インプラントの開発

リン酸を鎖状に結合した高分子物質のポリリン酸をハイドロキシアパタイト(HA)にコートさせ、抗菌性を有したポリリン酸コートHA歯科用インプラントの創製を目的に、本研究では歯周病菌の一種であるStreptococcus gordoniiに対するポリリン酸およびポリリン酸コートHAの抗菌性を検討した。平均鎖長100の長鎖ポリリン酸が最も抗菌効果があり、その最小発育阻止濃度は0.2wt%であった。また、この条件でポリリン酸をコートしたHAに高い抗菌効果を認めた。良好な上皮接着が認められるハイドロキシアパタイト(HA)コーティングチタン(Ti)に、ポリリン酸をコーティングさせ、材料の特性と抗菌性の評価を行うことを初年度の目標とした。1.薄膜HAコーティングインプラントと同等の品質と厚みのHAコーティングTi板(HA-Ti板と呼ぶ)を、0,1,10wt%の超長鎖ポリリン酸溶液(lpと呼ぶ)と同濃度の中鎖ポリリン酸溶液(mpと呼ぶ)に浸漬させ、ポリリン酸結合HA-Ti板を作製した。また、同条件でポリリン酸の抗菌性を確認するためにHA-diskを用いたポリリン酸結合HA-diskも作製した。2.ポリリン酸結合HA-Ti板の表面を(1)走査型電子顕微鏡で解析したところ、1wt%lp-HA-Ti板では蜂巣状となり、10wt%ではポリリン酸コーティング層に孔が多数認められ、1wt%mp-HA-Ti板では0wt%mpと同様な粗造な面を呈し、10wt%ではやや滑らかな面を呈していた。(2)エネルギー分散X線分光法にてTi表面のポリリン酸を定量的に分析したところ、中鎖ポリリン酸より超長鎖ポリリン酸の方が、また、1wt%より10wt%の方がポリリン酸の付着が多かった。3.抗菌性を評価するため口腔内微生物培養実験を行った。微生物増殖を定量化し、蛍光顕微鏡にて観察したところ、中鎖ポリリン酸より超長鎖ポリリン酸の方が、また、1wt%より10wt%の方が、HA-disk上に付着する微生物が少なかったことが分かった。ポリリン酸結合HA-Ti板を作製し、その表面がポリリン酸の種類、濃度により相違があることを確認した。また、ポリリン酸の種類、濃度により微生物への抗菌作用が変化することも確認できた。目標に向けて研究が進展し一定の結果が出たことから、おおむね順調に進展していると考える。ハイドロキシアパタイト(HA)コーティングチタン(Ti)上に、昨年度の結果より微生物の付着が少なかった10wt%超長鎖ポリリン酸をコーティングさせ、そのコーティング面に上皮細胞を播種、培養し、上皮細胞の接着状態を形態学的、生物化学的に分析を行い、コーティング処理された面と上皮細胞の接着の良否、抗菌性の有無の評価を行うことを今年度の目標とした。1.10wt%の超長鎖ポリリン酸溶液に薄膜HAコーティングインプラントと同等の品質と厚みのHAコーティングTi板(HA-Ti板と呼ぶ浸漬させ、10wt%超長鎖ポリリン酸結合HA-Ti板を作製した。2.10wt%超長鎖ポリリン酸結合HA-Ti板上に上皮細胞を播種、培養し、蛍光顕微鏡にて観察したところ上皮細胞はほとんど確認できなかった。そこで、次に付着する微生物が少なかった1wt%超長鎖ポリリン酸を用いて同様の実験を行った。しかしながら10wt%超長鎖ポリリン酸と同じように上皮細胞はほとんど確認できなかった。3.この結果から実験系を見直し、超長鎖ポリリン酸と長鎖ポリリン酸を用いた再実験を行っている。また、上皮細胞が超長鎖ポリリン酸をコーティングした面において生存できなかった原因の追究を同時に行っている。昨年度の結果を用い、10wt%超長鎖ポリリン酸結合HA-Ti板上に上皮細胞を培養したが、ほとんどの上皮細胞の生存が確認できなかった。濃度条件を変えて同様の実験をするも同じように細胞の生存はほぼ確認できなかった。この結果から実験系を見直し、超長鎖ポリリン酸と長鎖ポリリン酸を用いた再実験を行い、さらに上皮細胞が超長鎖ポリリン酸をコーティングした面において生存できなかった原因を追究しているため、年度の目標に沿った実験を進めることが難しく、進捗は遅れていると判断した。今年度は昨年度の結果を踏まえ、使用するポリリン酸ナトリウム(ポリリン酸と呼称す)の選択を検討し直すことから始めた。超長鎖、長鎖、中鎖、短鎖ポリリン酸を一定の濃度まで培地で段階的に希釈し、歯周病菌の一種であるStreptococcus gordonii(S. gordonii)を接種、培養し、細菌の発育の有無を確認したところ(微量液体希釈法)、長鎖ポリリン酸が最も抑制した。さらに長鎖ポリリン酸のうち平均鎖長130と平均鎖長100では、平均鎖長100の方がより抑制した。この平均鎖長100の長鎖ポリリン酸を用いて菌の発育を阻止する最小濃度を確認したところ0.2w/w%であった。この平均鎖長100の長鎖ポリリン酸0.2w/w%(0.2%lp(100)と呼称す)は、トルイジンブルーの染色状態と元素分析結果からハイドロキシアパタイト(HA)にコートすることが可能であった。作製した0.2%lp(100)HAにS. gordoniiを接種したところ、多くの細菌の形態破壊が走査型顕微鏡観察より認められた。

また、蛍光分析から細菌の生存率が対照よりも低かったことが分かった。このことから、0.2%lp(100)HAはS. gordoniiに対し抗菌効果があることが分かった。一方、上皮細胞を用いたwoundhealingassay(創傷治癒評価)を0.2%lp(100)に調整した培地で行ったところ、24時間後、創の閉鎖は見られず細胞の剥離が認められた。しかしながら、0.2%lp(100)を30秒間暴露させ通常培地で培養したところ創の閉鎖が認められた。以上のことから、0.2%lp(100)HAはS. gordoniiに対し抗菌性を有していることが分かった。引続き、上皮細胞に対する親和性をlp(100)HA上に播種し培養するだけでなく、3次元培養しlp(100)HAとの相関を確認している。リン酸を鎖状に結合した高分子物質のポリリン酸をハイドロキシアパタイト(HA)にコートさせ、抗菌性を有したポリリン酸コートHA歯科用インプラントの創製を目的に、本研究では歯周病菌の一種であるStreptococcus gordoniiに対するポリリン酸およびポリリン酸コートHAの抗菌性を検討した。平均鎖長100の長鎖ポリリン酸が最も抗菌効果があり、その最小発育阻止濃度は0.2wt%であった。また、この条件でポリリン酸をコートしたHAに高い抗菌効果を認めた。次年度では当初の実験計画にあるように、上皮細胞を用いた2次元培養を行う。まず、ポリリン酸結合HA-Ti板上に播種した上皮細胞を化学的に剥離して細胞の接着能を評価する。次に、インビトロ炎症モデル下で上皮細胞の接着能を形態学的、生物化学的に評価するとともに、抗菌性が有効であるかを評価する。最終的に、ポリリン酸結合HA-Ti板において最も細胞接着能および抗菌性が高い条件を決定する。また、得られた成果は国内外の学会で発表し、論文投稿をする予定である。今年度の実験の進行が遅れていることから、エフォートを上げ実験を進める。1.見直した実験系を用いて、超長鎖ポリリン酸、長鎖ポリリン酸を用いた試料における、抗菌作用を有しつつ上皮細胞が生存する適切な条件を求める。2.上皮細胞が超長鎖ポリリン酸をコーティングした面において生存できなかった原因を追究する。3.今年度の目標に掲げた上皮細胞を用いた3次元培養を行い、ポリリン酸結合HA-Ti板と上皮との接着を形態学的、生物化学的に評価するとともに、3次元培養においても抗菌性が有効であるかを評価する。歯科医用工学
溶液塗布による有機半導体配向膜の新規作製手法および発光素子の高機能化に関する研究

半導体層に有機物を用いた有機薄膜トランジスタは、真空蒸着あるいは溶液塗布といった多様な作製プロセスを活かした電子素子の軽量化、低コスト化が図れる反面、半導体層のキャリア移動度は無機物と比較して低く、素子特性を律速している。本研究においては、溶液塗布手法を工夫した分子配向制御および結晶性向上による、薄膜中のキャリア移動度の向上を目的としている。本年度は、結晶多形を示す有機半導体の薄膜への溶媒蒸気処理による、薄膜中の結晶性の向上や電気特性の変化について重点的に検討を行った。フタロシアニン誘導体1,4,8,11,15,18,22,25-octahexylphthalocyanine(C6PcH2)は高い可溶性や両極性のキャリア移動度を示す一方で、スピンコート法による多結晶薄膜中においては結晶粒界によってキャリア移動度が律速されており、薄膜中の結晶性の向上がデバイス応用に向けた課題である。有機半導体薄膜に対する溶媒蒸気処理は、薄膜中の結晶性の改善を目的として広く用いられることから、C6PcH2薄膜に対する溶媒蒸気処理効果に着目し、薄膜中の結晶性に対する影響を検討した。C6PcH2薄膜に対する顕微観察により、溶媒雰囲気下の薄膜中において、針状の結晶と板状の結晶とが共存し、板状結晶が徐々に成長することが明らかになった。このことから、溶媒雰囲気下のC6PcH2薄膜における単結晶成長が示唆された。また、C6PcH2のヘキサゴナルカラムナー構造に由来する薄膜のX線回折ピークに着目すると、溶媒蒸気処理によって先鋭化するとともに、回折面間隔が1.8 nmから2.0 nmへと変化していることが明らかになった。以上の結果より、溶媒蒸気処理によってC6PcH2の結晶多形であるα相からβ相への変化、またβ相の単結晶薄膜成長を明らかにした。これらの成果は、溶液塗布を用いた簡便なプロセスによる半導体デバイスの向上に有用である。27年度が最終年度であるため、記入しない。半導体層に有機物を用いた有機薄膜トランジスタは、低温プロセスあるいは溶液塗布法といった作製プロセスの多様性により電子素子の軽量化、低コスト化が図れる反面、有機半導体層中のキャリア移動度は無機物と比較して低く、素子の特性を律速している。本年度の研究においては、有機半導体である1,4,8,11,15,18,22,25-octahexylphthalocyanine (C6PcH2)のスピンコート薄膜を用いた有機薄膜トランジスタ素子の作製を行い、さらに作製に加熱スピンコート法を用いた際の薄膜への影響を調べた。フタロシアニン誘導体であるC6PcH2はアルキル側鎖を有し、種々の有機溶媒に高い可溶性を示し、スピンコート法による薄膜の作製が可能である。また、サンドイッチセルを用いたTime of Flight法において1cm^2/Vs程度の高い両極性のキャリア移動度が観測されている。この高いキャリア移動度により、C6PcH2を活性層に用いた有機薄膜太陽電池においても、4%を超える高い変換効率が得られている。酸化膜付シリコン基板を用いて作製した電極基板上にC6PcH2溶液をスピンコートすることで、ボトムコンタクト、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタ素子を作製した。素子の出力特性より見出される正孔移動度は1×10^<-4>cm^2/CVs程度であり、Tine of Flight法において得られている値と比較して非常に小さかった。この原因として、キャリアが電極間を走行する際に多数の粒界が存在し、キャリアトラップとして影響していることが考えられる。そこで、スピンコート薄膜中の粒界の減少を目的として、加熱スピンコート法によるC6PcH2薄膜の作製および観察を行った。室温および160°Cにおいてスピンコートを行ったC6PcH2薄膜の偏光顕微鏡観察を行い、前者はサブミクロンオーダの細かいドメインとなっているのに対し、後者は数十ミクロンの大きなドメインとなっていることを見出した。冷却時のクラッキングによってトランジスタ特性については観測されなかったが、加熱温度の最適化によってクラッキングを抑制することで、特性の向上が期待される。本年度の研究においては、有機半導体である1,4,8,11,15,18,22,25-octahexylphthalocyanine(C6PcH2)の分子配向制御による薄膜中のキャリア移動度向上を目的として、加熱スピンコート法による薄膜作製を行い薄膜特性への影響を調べた。加熱機構付きのスピンコートステージを用い、ガラス基板上にC6PcH2薄膜の作製を行った。室温で作製した薄膜中においては、数ミクロン程度の細かいドメインが多数見られたのに対し、C6PcH2の液晶相温度である160°Cにて作製した薄膜は、1ミリメートル四方を超える広い領域で一様な光学軸方向を有する事が偏光顕微鏡を用いた薄膜観察により見出された。偏光吸収異方性の測定およびレーザ光を用いた基板面外方向の光学軸方向同定により、C6PcH2分子がπスタックして形成したヘキサゴナルカラムナー構造のカラム軸が一様に配向し、かつ分子面の法線方向がカラム軸に対し66度程度傾いていることが明らかになった。

この結晶構造は既報のC6PcH2単結晶データと類似しており、簡便な溶液印刷プロセスで高い結晶性を有する有機半導体薄膜が作製できるという、本作製手法の有用性が示された。今後、薄膜の電気特性および薄膜トランジスタへの応用について検討を行っていく計画であり、これを目的とした導電性高分子の混合効果についても検討、報告を行った。半導体層に有機物を用いた有機薄膜トランジスタは、真空蒸着あるいは溶液塗布といった多様な作製プロセスを活かした電子素子の軽量化、低コスト化が図れる反面、半導体層のキャリア移動度は無機物と比較して低く、素子特性を律速している。本研究においては、溶液塗布手法を工夫した分子配向制御および結晶性向上による、薄膜中のキャリア移動度の向上を目的としている。本年度は、結晶多形を示す有機半導体の薄膜への溶媒蒸気処理による、薄膜中の結晶性の向上や電気特性の変化について重点的に検討を行った。フタロシアニン誘導体1,4,8,11,15,18,22,25-octahexylphthalocyanine(C6PcH2)は高い可溶性や両極性のキャリア移動度を示す一方で、スピンコート法による多結晶薄膜中においては結晶粒界によってキャリア移動度が律速されており、薄膜中の結晶性の向上がデバイス応用に向けた課題である。有機半導体薄膜に対する溶媒蒸気処理は、薄膜中の結晶性の改善を目的として広く用いられることから、C6PcH2薄膜に対する溶媒蒸気処理効果に着目し、薄膜中の結晶性に対する影響を検討した。C6PcH2薄膜に対する顕微観察により、溶媒雰囲気下の薄膜中において、針状の結晶と板状の結晶とが共存し、板状結晶が徐々に成長することが明らかになった。このことから、溶媒雰囲気下のC6PcH2薄膜における単結晶成長が示唆された。また、C6PcH2のヘキサゴナルカラムナー構造に由来する薄膜のX線回折ピークに着目すると、溶媒蒸気処理によって先鋭化するとともに、回折面間隔が1.8 nmから2.0 nmへと変化していることが明らかになった。以上の結果より、溶媒蒸気処理によってC6PcH2の結晶多形であるα相からβ相への変化、またβ相の単結晶薄膜成長を明らかにした。これらの成果は、溶液塗布を用いた簡便なプロセスによる半導体デバイスの向上に有用である。有機半導体材料の調達および薄膜作製プロセスの開発については順調である。有機半導体薄膜の電気特性解析には未だ至っていないものの、電気特性に大きく影響を与えると考えられる、薄膜中の分子配向制御および粒界密度の制御には成功しており、今後研究の加速が期待される。27年度が最終年度であるため、記入しない。薄膜トランジスタの素子構造や電極材料、表面修飾など諸条件の検討を行い、電子と正孔の両方をキャリアとし得る両極性トランジスタの実現を目指す。さらに類似の分子構造を有する有機半導体材料との比較を行い、素子高性能化における本手法の汎用性を示すこと、分子設計の指針を得ることを目指す。トランジスタ基板やスピンコート薄膜の作製にあたってはやや難航したが、いくつかの方策を試みることにより、多くの素子を再現性良く作製することができるまでになった。しかしながら両極性キャリアの伝導には至っておらず、研究計画からはやや遅れている。観察有機半導体材料の調達や基板の表面処理についてはめどが立っており、今後研究の加速が期待される。
実構造物におけるかぶりコンクリートの透気係数の計測方法に関する研究

本研究は実構造物の部材をモデル化した大型の供試体表面の一部を気密処理し、加圧された空気のコンクリート内部の流れを把握し、従来の小型供試体を用いて得られた透気係数と比較検討し、実構造物において透気係数が得られる計測方法を検討しようとするものである。実験はコンクリートに穴を設けてその部分を加圧あるいは減圧することによりコンクリート内部に空気の流れを生じさせることを予定していたが、加圧容器をコンクリート表面に取り付ける方法を用いた。これはコンクリートを傷つけないほうが実構造物に適用しやすいことおよび面で加圧することに比較的低い圧力でも流量が多くなり測定精度が良くなることなどの理由による。本研究で得られた結果をまとめると以下のとおりである。1)大型供試体において加圧面の相対する面からの透気量は小型供試体の透気量より大きくなる。これは小型供試体においては空気の流れが一次元流れであるに対して大型供試体では二次元流れとなっているためである。2)差分法に基づいた解析結果から、大型供試体では二次元流れとなることが示され、計算された圧力分布は実測された圧力分布とほぼ一致した。また、加圧面の中央部では一次元流れとみなせる領域があり、この部分の流量を用いれば小型供試体と同じ透気係数となることがわかった。3)補修された場合などのように、新旧コンクリートの打継面を有する場合の透気量は新および旧コンクリートそれぞれの透気量に加えて打継面から透気量の和となることが解析により明らかとなった。本実験の範囲では、部材厚とコンクリートの水分分布が一様であることなど制限があり、今後この点について検討する必要がある。
磁界解析における圧粉磁芯の均質化手法の開発と小形高周波リアクトルの設計

近年,CO2削減のため,パワー半導体デバイスを用いるインバータ電源などの制御装置が普及している.今後,これらの装置では,GaNなど新しい半導体の実用化と装置全体の小形化のため100 kHz数MHzへの高周波化が進み,これに対応できる金属系磁性材料を用いた高周波用小形リアクトルの開発が急務となっている.本研究では,高周波用金属系磁性材料である圧粉磁芯に着目し,「粒子の非線形磁気特性・渦電流・ばらつきを考慮した圧粉磁芯の磁界解析法」を開発するとともに,インバータ電源用小形リアクトルを設計・開発し,従来のフェライト磁芯を用いたリアクトルと大きさ,損失などを比較することにより,有用性を示す.近年,CO2削減のため,パワー半導体デバイスを用いるインバータ電源などの制御装置が普及している.今後,これらの装置では,GaNなど新しい半導体の実用化と装置全体の小形化のため100 kHz数MHzへの高周波化が進み,これに対応できる金属系磁性材料を用いた高周波用小形リアクトルの開発が急務となっている.本研究では,高周波用金属系磁性材料である圧粉磁芯に着目し,「粒子の非線形磁気特性・渦電流・ばらつきを考慮した圧粉磁芯の磁界解析法」を開発するとともに,インバータ電源用小形リアクトルを設計・開発し,従来のフェライト磁芯を用いたリアクトルと大きさ,損失などを比較することにより,有用性を示す.
ポルフィリン電解重合薄膜のセンサー・光電変換材料・表示材料・情報記録材料への応用

8種の金属置換テトラパラヒドロキシフェニルポルフィリン(M・T(p-OH)PP)を合成し,0.1MNaOH中,ITO電極上で酸化的に重合することにより,薄膜を作製した。サイクリックボルタモグラム測定から,掃引電位範囲(-0.4V0.9V(vs.Ag/AgCl))で二価の状態のみをとる金属(Zn,Mg,Cu)ポルフィリンは,最初の掃引において明確な2つの酸化波(酸化電位の低い物からOx1,Ox2とする)が認められ,Ox2の電位は中心金属の影響をほとんど受けず0.77Vとほぼ一定値をとること,Ox2の電流量がOx1の約4倍であること,中心金属の電気陰性度が高くなるとOx1は正の方にシフトすることなどから,Ox1はポルフィリン環部分の酸化,Ox2は側鎖のヒドロキシフェニル部分の酸化に由来すると推定された。また,重合が進行するに従って,電極表面は不活性化された。一方、中心金属の原子価が掃引電位範囲で三価の状態を取り得る金属(Fe,Co,Ni)ポルフィリンは重合膜の形成にともなって0.9Vにおける電流量の増加が認められ,OH^-の酸化反応を触媒することが明らかとなった。これは,OH^-が膜内を自由に拡散し得ること,三価の状態がOH^-を軸配位子として取り得ることによると考えられる。また,Niポルフィリンは二価と三価の状態で吸収スペクトルに差が認められ表示材料としての応用が期待される。膜の構造についてもFT-IR法により検討したところ,モノマー状態に近いスペクトルが得られ,側鎖のフェニル基間において重合が形成されていることが示唆された。