hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工的なエネルギー代謝制御を可能にする末梢交感神経電気刺激法の開発研究

また、健常ラットへのSGLT2阻害剤投与によって体外へのグルコース排泄を促進したとき、静脈内グルコース投与による血糖上昇に対する末梢筋交感神経活動の反応を、マイクロニューログラム法によって計測した。その結果、電気刺激中のGIRは刺激開始前に対して高値となる傾向にあり、電気刺激停止後もその効果は維持された。このことから、末梢交感神経電気刺激が、インスリン抵抗性を亢進した状態下であっても糖取り込みを亢進する可能性が示唆された。また、SGLT2阻害剤によるグルコース排泄促進時は、血糖上昇時の末梢交感神経活動を抑制した。したがって、SGLT2の阻害はグルコース排泄を促進するのみならず、末梢交感神経活動を抑制することで、血糖上昇時の糖取り込みの抑制にも作用している可能性が示唆された。実験動物へ使用した麻酔薬であるイソフルランが糖代謝系へ及ぼす影響が大きく、末梢交感神経電気刺激が糖代謝系へ及ぼす効果について正しく評価できなかった。この電気刺激は今回の研究課題の基幹となる技術であるため、必然的にその他の実験系も進められなかった。実験手法の再構築によって生じた遅れは軽微であり、今後の実験の推進によって実験サンプルの収集も問題なく行えるとともに、次年度予定している研究計画の進行にも支障はない。麻酔薬であるイソフルランの糖代謝へ及ぼす影響が本研究での評価系を阻害していたが、麻酔の条件を見直し、データを収集できる目処が立った。当初予定していた実験は、条件の確立までは概ね完了しているため、次年度の実験によって、データ収集は問題なく行える見込みである。試薬の購入間隔が想定よりも長かったため。当初想定していた試薬より安価なものを購入できたため。
随意眼運動と随意腕運動に判う小脳半球部のニューロン活動の比較。

一般には四股の運動と眼球運動はその制御機構が異なると考えられ、全く別の研究グループによって別々に研究されてきた。しかし、小脳半球部には四股の随意運動を制御する領域と共随意的な眼球運動を制御する領域がある。私達は同じ小脳半球部にある上記の二つの領域でプルキン工細胞の発射活動を比較した。昨年度は眼球運動の場合にも四股の運動の場合と同様に運動開始前に発射活動の変化が始まることから、随意眼球運動の始動に小脳半球部が一定の役割を果たしていることを報告した。本年度は運動の方向とプルキンエ細胞の活動について比較した。四股の運動の時には、反対方向の運動すなわち屈曲・伸展の時にプルキンエ細胞の発射活動が非相反的に変化することを我々は既に報告したが、四股の運動の場合、関与する筋が多い為に幾つかの解釈が可能である。その意味では眼球運動の場合、筋が限定されているので決定的な結論を得ることができる。そこで、正中から上下左右に20度の眼球運動を行うようにサルを訓練し、小脳半球後葉の眼球運動領域からプルキンエ細胞の発射活動を記録してみたら、観察した55個の全てのプルキンエ細胞の発射活動がどの方向への運動の時にも同じパターンの変化をすることがわかった。筋活動のように反対方向の運動の時にも逆の変化をする相反性変化はプルキンエ細胞では全く見られなかった。上記の結果から、四股の運動と同様に、眼球運動の場合にも、小脳半球部は随意運動の方向の制御には重要な役割を果たしていないと結論できる。以上のように、小脳半球部について見ると、四股の運動と眼球運動に伴うニューロンの活動特性には共通する性質がいくつかあることがわかった。これらの結果を論文にまとめた(Mano et al,1993,In press)。
巨大プレーナ磁気異方性を有する金属間化合物サブテラヘルツ帯電波吸収材料

超巨大プレーナー磁気異方性を有するSm-Fe系永久磁石材料のサブテラヘルツ帯電波吸収体としての可能性を検討することを目的として研究を行った。Sm-Fe系化合物多結晶粉末の作成条件を検討した結果、SmFe_3の多結晶粉末を再現性良く作成することに成功した。単結晶の基礎磁気定数の測定結果を基に共鳴吸収周波数の理論的な検討を行った結果、SmFe_3やSmFe_3が200250GHZの吸収材料となり得ることが示された。さらに、サブテラヘルツ帯における吸収特性測定法の検討を行い、テラヘルツ時間領域分光法が有効な方法であることが示された。本研究で対象とするSmFe_7は単結晶で存在が確認されているが、多結晶は得られていない。したがって、SmFe_7の研究においては、現状では単結晶に頼らなければならない。本年度は、Smをフラックスとしたいわゆるセルフ・フラックス法により単結晶SmFe_7の合成を試み、電子線マイクロプローブ解析装置により組成の定量を行い、結晶学的性質をX線回折とそのデータのリートベルト解析により調べ、さらに静磁気特性を評価した。高周波特性の評価は自由空間法を用いて測定を試みたが、測定装置の故障により十分な測定を行うことができなかった。透過あるいはエリプソメトリー法などの自由空間法による測定では十分多量の試料を必要とする。しかしながら、単結晶に頼る現状では、大きなあるいは多量の試料を必要とする自由空間法は必ずしも適した方法とは言えない。そこで、装置の修理に要する期間を利用して、導波管法など、高周波における種々の評価法の検討を行った。導波管法はより高い周波数においては必ずしも最適な方法とは言えないが、大きな試料は必要とせず、高周波における基礎データは十分得ることができる。また、面内異方性を調整することを目的として、SmFe_7のSmあるいはFeの一部を非磁性元素Alあるいは磁性元素Tbで置換した結晶の作成も試み、磁気的性質の評価を行った。Tbに関する実験は未だ十分ではないが、Alの置換は面内磁気異方性を弱める傾向が見られた。1.SmFe_3の多結晶作成条件の最適化、粉末の作成、共鳴吸収周波数の理論的な検討を行った。a)Sm-Fe系金属間化合物の多結晶の作成:Sm-Fe系化合物は複雑な相図に起因して、多結晶の作成が難しい。とくにSmFe_7は微細な単結晶は再現性良く得られるようになったが、多結晶を得ることはできなかった。これはSmFe_7が極めて狭い温度領域に存在する相であるためと思われる。電波吸収材料として用いる場合、大量の微粉末多結晶が必要である。そこで当該年度はSmFe_7と同様に巨大なしかも純粋なプレーナ型磁気異方性を有するSmFe_3の多結晶の作成を試みた。SmFe_3の場合、種々の作成条件を検討した結果、Smが若干リッチな組成でアーク溶解した試料を950°Cに急熱後14時間保持して急冷することによりほぼ単相の多結晶を得ることができた。b)微粉末として使用する場合、多結晶の粉砕過程で応力により結晶形の変化、組成の変化が起こることがある。そこで、微粉末化前後の結晶学的評価、磁気特性の評価を行った。その結果、微粉末化が結晶性と磁性に殆ど影響しないことを明らかにした。c)SmFe_3における共鳴吸収周波数の理論的な検討を行った。その結果、SmFe_3では約200GHz付近で自然共鳴による吸収が起こることが示された。磁気異方性はAl等の非磁性元素を置換することにより制御可能であり、50GHz200GHzの周波数帯における電波吸収材料が実現可能であることが示された。2.電波吸収特性の評価方法の検討をおこなった。50GHz100GHz帯の高い周波数における有効な測定法である透過あるいはエリプソメトリー法などの自由空間法による測定法を検討した。SmFe_7やSmFe_3など、プレーナ型巨大磁気異方性を有する永久磁石材料のミリ波帯電波吸収材料としての可能性を検討することを目的として、磁性体の作成条件の検討、基礎磁気定数の測定、自然共鳴周波数の理論的な推定、高周波吸収特性測定法の検討を行った。得られた成果は、1)金属間化合物磁性体の作成条件の検討:アルゴン雰囲気下のアーク溶解により、多結晶体を合成、石英管中に真空封入し、焼鈍後水中に急冷して試料を得た。SmFe_3は種種の条件を検討し、最適化を行った結果、真空石英管中、900°Cで焼鈍後、水中に急冷すると再現性良く単相の試料が得られることが判明した。

SmFe_7は複雑なSm-Fe系相図中で、存在温度領域が極めて狭く、単相多結晶の作成には成功しなかった。2)結晶学的評価と基礎磁気定数の測定:得られたSmFe_3粉末の結晶構造をX線回折により調べ、試料の同定を行うとともに、磁化測定を行い、単結晶の測定で得られたデータと比較して磁性の面からの評価も行った。3)自然共鳴周波数の理論的な推定:単結晶で得た基礎磁気定数のデータを基に自然共鳴周波数の理論的な推定を行った。異方性磁界H_A=5.7×10^6A/m(72kOe)のSmFe_3は共鳴周波数f_rが概算200GHz、H_A=8.8×10^6A/m(110kOe)のSmFe_7はf_rが310GHz近くになり、サブテラヘルツ帯における電波吸収材料として極めて有望な材料であることが示された。4)高周波吸収特性測定方法の検討:現状ではサブテラヘルツ領域の吸収測定法として、十分に確立された方法は無い。ここではテラヘルツ時間領域分光(THz-TDS)を用いた透過法を採用の適否を検討した。また、THz-TDS測定のデータから透磁率の周波数分散を導出する方法も同時に検討した。
E-カドヘリンプロセス分子のNaked DNAを用いた口腔癌の遺伝子治療法の開発

これまでに,プラスミンが,細胞間接着分子のE-カドヘリンを細胞間接着活性部位が存在する細胞外ドメインで切断することで,細胞間接着を抑制し細胞凝集能を低下させ,扁平上皮癌の細胞遊走を亢進していることを見いだし,プラスミノーゲン/プラスミン系がE-カドヘリンの重要なプロセシング調節因子であることをしていることを明らかにしてきた.これらの知見から,プラスミノーゲン/プラスミン系を抑制することで,扁平上皮癌の浸潤・転移を阻止することが期待された.本研究では,扁平上皮癌細胞のプラスミノーゲン/プラスミン系抑制するため,ヒト肝臓のmRNA(American Type Culture Collectionより購入)より,RT-PCRにてプラスミノーゲン/プラスミン系阻害分子であるα2-アンチプラスミン遺伝子のopen reading frameを増幅し,α2-アンチプラスミンcDNAが組み込まれた哺乳細胞発現プラスミドベクターを構築した.このプラスミドを扁平上皮癌細胞に導入し,細胞の凝集能,増殖能及び細胞遊走能に与える影響をin vitroにて検索するとともに,in vivoでの増殖能を解析し,以下の結果を得た.α2-アンチプラスミン遺伝子導入は,プラスミノーゲン/プラスミン系による扁平上皮癌細胞のE-カドヘリンのプロセシングを抑制し,扁平上皮癌細胞の細胞凝集能を亢進させた.α2-アンチプラスミン遺伝子を導入した扁平上皮癌細胞は,コラーゲンゲルへの浸潤能が低下するとともに,ヌードマウスでの造腫瘍能が低下した.これまでに,プラスミンが,細胞間接着分子のE-カドヘリンを細胞間接着活性部位が存在する細胞外ドメインで切断することで,細胞間接着を抑制し細胞凝集能を低下させ,扁平上皮癌の細胞遊走を亢進していることを見いだし,プラスミノーゲン/プラスミン系がE-カドヘリンの重要なプロセシング調節因子であることをしていることを明らかにしてきた。これらの知見から,プラスミノーゲン/プラスミン系を抑制することで,扁平上皮癌の浸潤・転移を阻止することが期待された。本研究では,扁平上皮癌細胞のプラスミノーゲン/プラスミン系抑制するため,ヒト肝臓のmRNA(American Type Culture Collectionより購入予定)より,RT-PCRにてプラスミノーゲン/プラスミン系阻害分子であるα2-アンチプラスミン遺伝子のopen reading frameを増幅し,α2-アンチプラスミンcDNAが組み込まれた哺乳細胞発現プラスミドベクターを構築した.このプラスミドを扁平上皮癌細胞に導入し,細胞の凝集能,増殖能及び細胞遊走能に与える影響をin vitroにて検索し,以下の結果を得た.α2-アンチプラスミン遺伝子導入は,プラスミノーゲン/プラスミン系による扁平上皮癌細胞のE-カドヘリンのプロセシングを抑制し,扁平上皮癌細胞の細胞凝集能を亢進した.さらに,α2-アンチプラスミン遺伝子導入により,扁平上皮癌細胞は,in vitro浸潤能を低下することが明らかになった.これまでに,プラスミンが,細胞間接着分子のE-カドヘリンを細胞間接着活性部位が存在する細胞外ドメインで切断することで,細胞間接着を抑制し細胞凝集能を低下させ,扁平上皮癌の細胞遊走を亢進していることを見いだし,プラスミノーゲン/プラスミン系がE-カドヘリンの重要なプロセシング調節因子であることをしていることを明らかにしてきた.これらの知見から,プラスミノーゲン/プラスミン系を抑制することで,扁平上皮癌の浸潤・転移を阻止することが期待された.本研究では,扁平上皮癌細胞のプラスミノーゲン/プラスミン系抑制するため,ヒト肝臓のmRNA(American Type Culture Collectionより購入)より,RT-PCRにてプラスミノーゲン/プラスミン系阻害分子であるα2-アンチプラスミン遺伝子のopen reading frameを増幅し,α2-アンチプラスミンcDNAが組み込まれた哺乳細胞発現プラスミドベクターを構築した.このプラスミドを扁平上皮癌細胞に導入し,細胞の凝集能,増殖能及び細胞遊走能に与える影響をin vitroにて検索するとともに,in vivoでの増殖能を解析し,以下の結果を得た.α2-アンチプラスミン遺伝子導入は,プラスミノーゲン/プラスミン系による扁平上皮癌細胞のE-カドヘリンのプロセシングを抑制し,扁平上皮癌細胞の細胞凝集能を亢進させた.α2-アンチプラスミン遺伝子を導入した扁平上皮癌細胞は,コラーゲンゲルへの浸潤能が低下するとともに,ヌードマウスでの造腫瘍能が低下した.
時定数の異なる機構の協同現象による相変態の超並列計算

時定数の異なるいくつかの機構が協同現象を行いながら相変態に至る過程として本研究では規則-不規則変態を取り上げた。まず予備計算として、不規則相の安定領域温度内での緩和過程に対して短範囲規則度散漫散乱の計算を行い、フォノン系と原子系の緩和時間の違いを陽に考慮した場合に観測結果に凝非平衡状態の出現することを明らかにした。ここで凝平衡なる言葉を用いているのは正確な意味での非平衡状態とkineticsの効果を区別する為である。本計算に対しては数学的な考察も加え、kineticsの効果は変数変換及び逆変換の過程で生じることを明らかにした。1:3組成の二元系金属間化合物の一次変態に対して、電気抵抗の実験から臨界減速現象によく類似した挙動が示唆されている。Ni3Ptの規則-不規則変態点近傍において緩和時間が急激に増大するというものであり凝臨界減速と称されている。この現象のメカニズムを明らかにする為に、クラスター変文法及び経路確率法の同じ近似を用いてモデル系に対して数値計算を行った。本計算では1:1組成のL10-disorder変態を取り扱ったが、これも一次変態であり組成は異なってもは結論に影響はない。これまでの通常の経路確率法では、経路確率関数の拡散に相当する項は温度に非依存のものとして取り扱われてきているが、本計算では熱活性化過程を導入した。この結果、変態点近傍を除いて緩和時間の正常な温度依存性を再現し得た。さらに、変態点近傍での活性化エネルギーに僅かな温度依存性を導入した結果急激な緩和時間の増大が見られ、実験結果を再現し得ることがわかった。経路確率関数に含まれる各項の物理的意味を考慮したとき、これはまさしく二種類の活性化効果即ち二つの異なる時定数に対応するものと思われる。時定数の異なるいくつかの機構が協同現象する代表的な例として、合金系における時効析出等の各種の相変態を挙げることができる。かかる相変態においては、電子・原子レベルでの電子の移動を媒介とした原子間結合の組み替えが時定数の早い現象であり、第2相の析出のようにマクロスコピックな内部組織のパターン形成が時定数の遅い現象に対応する。これら二つの現象を単一の方程式中に記述することは一般には困難であり、又賢明ではない。時定数の早い現象は長時間の後には平均化もしくは平滑化され、時定数の遅い現象に対して動的な意味を失うからである。しかし、同程度の時定数を持ついくつかの機構に対しては、その協同現象が単一の方程式から導かれる場合がある。それはA-B二元系合金における規則-不規則変態において顕著である。一般に、規則-不規則系の変態過程や緩和過程において、短範囲規則度と長範囲規則度は異なった時定数を有しているが、本研究の手法である経路確率法では、これらを相関関数の時間変化として単一の方程式から導出してくることができる。本年は特にこれに焦点を絞り、いくつかの予備計算と安定化を行った。遂行した計算の主たるものは、面心立法格子に対する経路確率法の四面体近似式の定式化と、緩和過程における電気抵抗の変化である。新しく得た知見は、一次変態であっても変態点近傍において臨界減速に類似した現象のおこり得ることを明らかにしたことである。これについて自由エネルギー曲面に基づく詳細な解析を行った。又、種々の相関関数の時定数が異なることも確認した。しかし、それぞれの緩和時間(時定数)のオーダーは大きくは異なっていない。これは、定式化に際して空孔を陽に考慮していない為である。空孔を導入した定式化とプログラムの開発は現在継続中である。

まず予備計算として、不規則相の安定領域温度内での緩和過程に対して短範囲規則度散漫散乱の計算を行い、フォノン系と原子系の緩和時間の違いを陽に考慮した場合に観測結果に擬非平衡状態の出現することを明らかにした。ここで擬平衡なる言葉を用いているのは正確な意味での非平衡状態とkineticsの効果を区別する為である。本計算に対しては数学的な考察も加え、kineticsの効果は変数変換及び逆変換の過程で生じることを明らかにした。1:3組成の二元系金属間化合物の一次変態に対して、電気抵抗の実験から臨界減速現象によく類似した挙動が示唆されている。Ni3Ptの規則-不規則変態点近傍において緩和時間が急激に増大するというものであり擬臨界減速と称されている。この現象のメカニズムを明らかにする為に、クラスター変分法及び経路確率法の同じ近似を用いてモデル系に対して数値計算を行った。本計算では1:1組成のL10-disorder変態を取り扱ったが、これも一次変態であり組成は異なってもは結論に影響は無い。これまでの通常の経路確率法では、経路確率関数の拡散に相当する項は温度に非依存のものとして取り扱われてきているが、本計算では熱活性化過程を導入した。この結果、変態点近傍を除いて緩和時間の正常な温度依存性を再現し得た。さらに、変態点近傍での活性化エネルギーに僅かな温度依存性を導入した結果急激な緩和時間の増大が見られ、実験結果を再現し得ることがわかった。経路確率関数に含まれる各項の物理的意味を考慮したとき、これはまさしく二種類の活性化効果即ち二つの異なる時定数に対応するものと思われる。
側方滑走運動時の咬合調整方の確立

本研究は側方滑走運動における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するかを明らかにするとともに,咬合接触像による咬合接触強さの定量的基準を確立することを目的とした.研究者は平成8年度奨励研究(A)において,咬頭嵌合位における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するかを明らかにするとともに,咬合接触像による咬合接触強さの定量的基準を確立した.これらの研究方法,解析結果をもとに,本研究では側方滑走運動における咬合調整とそれにともなう咬合接触像との関連について,研究・解析方法を具体的かつ詳細に再検討し,以下の方法で解析した.咬頭嵌合位の明確は被験者の下顎第1大臼歯を支台歯とした白金加金製全部鋳造冠を製作し,全歯列型咬合紙を用いてIPおよびIPからの側方運滑走運動について冠に印記された部位と咬合紙上の色の抜けた部位とを対比させて選択的に咬合調整を行った.咬合調整毎に得られる咬合紙の画像データおよび三次元座標測定器により計測される冠の咬合面形態データを比較検討し,側方滑走運動における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するか解析した.しかしながら,咬合紙上には上下顎歯牙の初期接触からIPへ咬み込むまでのすべての運動経路に加えてさらに側方滑走運動経路が記録されこととなり,本研究の目的を達成するためには,これらすべての咬合接触像の中から個々の情報を選択的かつ高精度に解析する必要がある.この点において今回の画像解析の再現性は十分とはいえず,新たな手法を加味した上でさらに高精度な研究・解析方法を検討し,症例数を増加させる必要がある.また,平成8,9,10年度奨励研究(A)での一連の咬合調整に関する研究結果をもとに,咬合紙記録における咬合接触像の評価について現在補綴誌に投稿中である.咀嚼運動に代表される機能運動が円滑に行われ,またブラキシズムなどのパラファンクション時に咬合性の障害を生じさせないためには,咬頭嵌合位のみならず側方およびその中間運動を含む滑走運動に調和した咬合接触を与える必要がある.そのため,歯冠修復物を装着する際には口腔内での綿密な咬合調整が不可欠である.本研究では,側方滑走運動における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するかを明らかにするとともに,咬合接触像による咬合接触強さの定量的判断基準を確立することを目的とした.研究者は平成8年度奨励研究(A)において,咬頭嵌合位における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するかを明らかにするとともに,咬合接触像による咬合接触強さの定量的基準を確立した.今回,咬頭嵌合位におけるこれらの研究方法,解析結果をもとに,側方滑走運動の咬合接触像について具体的かつ詳細に検討を行った.咬頭嵌合位の明確な被験者に対し,右側第一大臼歯の支台歯形成を行い,通法に従って白金加金の全部鋳造冠を製作した.全部鋳造冠はIPでの咬合調整を行った後,全歯列型咬合紙を用いIPから側方運動させて,冠に印記された部位と咬合紙上の色の抜けた部位とを対比することで,選択的に咬合調整を行った.側方滑走運動時の咬合調整量と冠の咬合面形態の変化を,咬合調整毎に三次元座標測定器を用いて1μm単位の精度で測定し,このデータに基づいて現在解析中である.次年度は,咬合紙の咬合接触像について定量的な画像解析方法を確立するとともに,被験歯数を増やして,各データの総合的な解析を行い,側方咬合調整時における咬合紙の咬合接触像を定量的に判断する基準を明確にするとともに,科学的かつ能率的は側方運動時の咬合調整方法の確立を試みる予定である.

本研究は側方滑走運動における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するかを明らかにするとともに,咬合接触像による咬合接触強さの定量的基準を確立することを目的とした.研究者は平成8年度奨励研究(A)において,咬頭嵌合位における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するかを明らかにするとともに,咬合接触像による咬合接触強さの定量的基準を確立した.これらの研究方法,解析結果をもとに,本研究では側方滑走運動における咬合調整とそれにともなう咬合接触像との関連について,研究・解析方法を具体的かつ詳細に再検討し,以下の方法で解析した.咬頭嵌合位の明確は被験者の下顎第1大臼歯を支台歯とした白金加金製全部鋳造冠を製作し,全歯列型咬合紙を用いてIPおよびIPからの側方運滑走運動について冠に印記された部位と咬合紙上の色の抜けた部位とを対比させて選択的に咬合調整を行った.咬合調整毎に得られる咬合紙の画像データおよび三次元座標測定器により計測される冠の咬合面形態データを比較検討し,側方滑走運動における咬合調整時の三次元的な咬合面形態の変化が咬合紙の咬合接触像にどのように影響するか解析した.しかしながら,咬合紙上には上下顎歯牙の初期接触からIPへ咬み込むまでのすべての運動経路に加えてさらに側方滑走運動経路が記録されこととなり,本研究の目的を達成するためには,これらすべての咬合接触像の中から個々の情報を選択的かつ高精度に解析する必要がある.この点において今回の画像解析の再現性は十分とはいえず,新たな手法を加味した上でさらに高精度な研究・解析方法を検討し,症例数を増加させる必要がある.また,平成8,9,10年度奨励研究(A)での一連の咬合調整に関する研究結果をもとに,咬合紙記録における咬合接触像の評価について現在補綴誌に投稿中である.
広い濃度領域にわたる半屈曲性高分子の溶液物性とその温度依存性に関する研究

1本研究は、ゴカイのクチクラコラーゲンを用い、広い濃度領域にわたる流動特性と熱力学的特性から、半屈曲性高分子の準希薄濃度域の物性に関する知見を得ると共に、熱変性に伴うクチクラコラーゲンの分子形状の変化を、溶液物性と熱特性の上から比較検討することを目的としている。2このため、分子量160万のクチクラコラーゲンと分子量30万のカーフスキンコラーゲンとを用い、希薄濃度領域ら準希薄領域への転移域付近における流動特性の詳細な検討と、熱変性機構の検討に重点を置いた。3本研究中に於て得られた成果の概要は次の通りである。(1)動的粘性率、沈降速度の測定によれば、クチクラコラーゲン及びトロポコラーゲンは、両者共0.12g/dl付近にその臨界域の存在することを確めた。(熱力学的測定では0.16g/dl)かつ、流体力学的物性の臨界域における変化は、熱力学的物性の変化よりも緩やかである。(2)熱変性によるクチクラコラーゲンのゼラチン転移を、光散乱、及び沈降平衡の測定から、分子量約50万のコイル状分子3ケへ解離であり、その変化も転移とするよりは、トロポコラーゲンより緩やかな階段的なものである。(3)測定から得られた濃度の転移域は、希薄域から準希薄域への転移する領域とするよりは、むしろ準希薄域から濃厚域へ転移する領域とする方が妥当であることを結論づけた。1.本研究は、分子量が異なり、分子量分布も狭い半屈曲性高分子として各種のコラーゲン試料を用い、準稀薄濃度領域における流動特性と熱力学的相互作用係数の検討から、半屈曲性高分子の準稀薄相に関する知見を確立し、更に稀薄及び準稀薄領域における分子形と分子間相互作用の温度依存性を検討し、コラーゲンの機能性材料としての開発に必要なデータの集積を目的とする。この目的を達成するため、次の(1)(3)を計画した。(1)粘度法と沈降速度法を用い、流動特性と濃度との定量的関係を確立する(2)光散乱法と沈降平衡法を用い、準稀薄領域における熱力学的相互作用と濃度との定量的関係を確立する。(3)粘度法,光散乱法,沈降法等を用い、稀薄及び準稀薄領域における分子形や分子間相互作用と濃度との関係を確立する。2.61年度中における研究の進展状況:当初の計画に則り、ほぼ順調に進展しつつあるが、各部門の達成度を子細に点検した結果次の様にまとめられる。(1)流動特性:ほぼ計画どをり、粘性率と沈降係数の測定を実施した(2)相互作用係数:沈降平衡法による測定は、ほぼ計画どをりに進行したが、光散乱法による測定は、測定機器の較正に時間を要したため、進度は幾分おくれている(3)熱的特性:ほぼ計画どをり測定を実施した。3.興味ある知見:いまだ充分な検討と解析を経ていないが、高分子量試料の熱変性は階段的に進行し、それに伴い、分子形も階段的に変化する可能性を見出した。この結果の一部は口頭、及び速報誌への投稿の形で発表した。1本研究は,ゴカイのクチクラコラーゲンを用い,広い濃度領域にわたる流動特性と熱力学的特性から,半屈曲性高分子の準希薄濃度域の物性に関する知見を得ると共に,熱変性に伴うクチクラコラーゲンの分子形状の変化を,溶液物性と熱特性の上から比較検討することを目的としている.2このため,分子量160万のクチクラコラーゲンと分子量30万のカーフスキンコラーゲンとを用い,希薄濃度領域から準希薄領域への転移域付近における流動特性の詳細な検討と,熱変性に伴う分子量,及び分子形の変化を追及することにより,熱変性機構の検討を重点的に行った.3 62年度中に得られた成果の概要は次の通りである.

(1)静的粘性率,沈降速度の測定によれば,クチクラコラーゲン及びトロポコラーゲンは,両者共0.12g/dl付近,熱力学的相互作用の測定によれば,両者共0.16g/dl付近に臨界域の存在することを確かめたが,更に動的粘性率の測定からも,ほぼ同じ濃度域に臨界域の存在することを確かめた.(2)熱変性によるクチクラコラーゲンのゼラチン転移を,光散乱,及び沈降平衡の測定から,次のような機構で転移することを明らかにした.即ち,クチクラコラーゲンの転移は,トロポコラーゲンと異り,緩やかな階段的な変化をたどること,熱変性後は一部でいわれているような2本鎖と1本鎖の混合物ではなく,分子量約50万のコイル状分子3ケに解離することを明らかにした.4以上の結果の一部は,62年秋の高分子学会討論会で発表した.又,63年高分子学会年会でも発表する予定である5 63年度は,更に3に述べた点の詳細な研究を進めると共に,本研究の総括を行う予定である.1.本研究は、コカイのクチクラコラーゲンを用い、広い濃度領域にわたる流動特性と熱力学的特性から、半屈曲性高分子の準稀薄濃度域の物性に関する知見を得ると共に、熱変性に伴うクチクラコラーゲンの分子形状の変化を、溶液物性と熱特性の上から比較検討することを目的としている。2.このため、分子量160万のクチクラコラーゲンと分子量30万のカーフスキンコラーゲンとを用い、稀薄濃度領域ら準稀薄領域への転移域付近における流動特性の詳細な検討と、熱変性に伴う分子量、及び分子形の変化より、熱変性機構の詳細な検討に重点を置いた。3.63年度中に得られた成果の概要は次の通りである。(1)動的粘性率、沈降速度の測定によれば、クチクラコラーゲン及びトロポコラーゲンは、両者共0.12g/dl付近にその臨界域の存在することを確めた。(熱力学的測定では0.16g/dl)かつ、流体力学的物性の臨界域における変化は、熱力学的物性の変化よりも緩やかで、臨界域におけるDNAにおけるDNAの挙動に類似していることが注目される。(2)熱変性によるクチクラコラーゲンのゼラチン転移を、光散乱、及び沈降平衡の測定から、一部でいわれているような2本鎖と1本鎖への転移とするよりは、分子量約50万のコイル状分子3ケへ解離と考えた方が妥当であることを示した。しかし、その変化はトロポコラーゲンより緩やかな階段的なものである。4.以上の結果の一部は、63年度の高分子学会年次大会で発表した。又、平成元年度高分子学会年次大会でも発表する予定である。5.平成元年度は、特にクチクラコラーゲンの階段的熱変性の詳細を検討し、多年にわたる本研究の総括を行う予定である。
GMR+プレーナ形コイル複合プローブによるプリント配線の性状検査技術の研究

本研究の目的は,プレーナ形励磁コイルと高感度巨大磁気抵抗素子(GMR)による複合プローブを用いた高密度プリント配線の性状検査法を開発して,電子機器の高密度実装化の進展に貢献することである。プリント配線検査におけるECT技術を用いた検査機器は未だ見受けられなく,今日主に用いられている画像検査による方法と比較して,非接触検査法であるが,誘導したうず電流によるプリント配線導体の導電性そのものの検査ができるのが特徴である。研究の経過ならびに成果について下記に列記する。(1)スピンバルブ形GMRセンサ,アレーセンサの設計製作と特性把握非破壊検査用の微小信号磁界(μT以下)において高感度特性,両極性(奇関数特性),小非線形性を重視したスピンバルブ形(Spin-Valve : SV)のGMRセンサを決定,多種類のセンサを製作し,ECT用途に適したセンサ素子構成を選んだ。また,4素子を直線状に配置したマルチセンサを製作した。1素子のサイズは,50,100μmの2種類あり,感度は0.11mV/μTであった。(2)GMR+プレーナ形コイル複合プローブの製作とプリント基板検査アレー形SV-GMR素子により,高密度配線として70-100μm幅,厚み9μmのモデルプリント基板で計測した結果,断線20%までの欠け傷,50%厚み欠陥に対して検出可能であることを実験により明らかになった。以上の結果,100μm以下の細線の検査への適用の可能性が明確になった。(3)検出信号の画像処理による異常部分の抽出システムの検討プリント配線より得られる2次元検出信号イメージからの欠陥部分の抽出プログラムについて,信号の相関関数と正常基板と比較手法を用いたMatLabによるGUIプログラムを完成させた。プリント配線の断線に対する実験結果は,明確に傷部分の抽出ができた。今後,プリント基板パターンの配線イメージからの信号を取り除く処理を加えた画像処理ソフトを完成させた。(4)査装置製造企業との技術交流うず電流探傷プローブを用いた高密度プリント配線検査システムの構築を目指して,GMR素子メーカ,ECT技術専門メーカ,それとプリント基板検査機器製造メーカと技術交流を図り,技術移転,企業間の交流を試み,今後の企業化のための情報交換を行った。本研究の目的は,プレーナ形励磁コイルと巨大磁気抵抗素子による複合プローブを用いた高密度プリント配線の性状検査法を開発することである。本年度の研究概要は下記の3点である。(1)マルチGMRセンサの設計製作と特性把握非破壊検査用の巨大磁気抵抗効果素子(GMR)について,ハードデスクヘッドメーカとの交渉により,サイズ18μm幅,180μm長さ,2素子構造を製作した。特性は,周波数特性(<100MHz),感度(8-15%(ΔR/R)/G),直線性特性,抵抗値(500-600Ω)などを確認した。(2)GMR+プレーナ形コイル複合プローブの製作とプリント基板検査上記のGMR素子をプレーナ形ミアンダコイル上にレイアウトしたGMR+プレーナ形コイル複合プローブを製作した。このプローブによるプリント基板での検査データは来年度に行う。

GMRに代わってソレノイドコイルとした複合プローブによるプリント基板検査評価について,配線幅100μmについて雑音対信号比の評価により50dB以上あり検出可能である。ソレノイドコイルより高感度のマイクロサイズのGMR素子により目標とする線幅50μmの配線検査は可能であると判断する。(3)検出信号の画像処理による異常部分の抽出システムの検討プリント配線より得られる2次元検出信号イメージからの欠陥部分の抽出プログラムについて,信号の相関関数と正常基板と比較手法を用いたMatLabによるGUIプログラムを完成させた。今後,このプログアムを基礎に確度の高い,高速な手法について検討する。本研究の目的は,プレーナ形励磁コイルと高感度巨大磁気抵抗素子(GMR)による複合うず電流探傷(ECT)プローブを用いた高密度プリント配線の性状検査法を開発して,電子機器の高密度実装化の進展に貢献することである。プリント配線検査におけるECT技術を用いた検査機器は未だ見受けられなく,主流である画像検査による方法と比較して,うず電流によるプリント配線導体の導電性そのものの検査をするのが特徴である。(1)マルチGMRセンサの設計製作と特性把握2素子からなるスピンバルブ形巨大磁気抵抗効果素子(SV-GMR)1種類と4素子を直線状にアレー化したセンサの2形式,3種類を製作した。前者のサイズは180μm四方,後者は1素子のサイズは,50,100μmあり,前者の感度は約0.2mV/μT,周波数特性1.0MHzまで計測した。また,後者については,感度は0.11mV/μTであり,サイズのインダクチブセンサに比較して,感度は40dB近く大きくなることを明らかにした。(2)GMR+プレーナ形コイル複合ECTプローブの製作とプリント基板検査高周波励磁コイルとSV-GMRを検出センサとしたGMR+プレーナ形コイル複合プローブを製作して,プリント基板検査に対する特性を測定した。前者のSV-GMR素子による特性と昨年までのソレノイド形ECTプローブと比較した結果,100-400μm幅のモデルプリント基板での実験結果から最大15dBのSN比の改善がなされていることが明らかになった。2次元画像からは,明確にPCB上の断線が明瞭に確認でき,100μm以下の細線の検査への適用の可能性を得た。(3)GMRセンサ信号の画像処理による異常部分の抽出ソフトウエアシステムの構築導体としては不均一なプリント配線より得られる2次元検出信号イメージから,傷信号を抽出する信号処理ソフトウエアを試作した。100-300μm幅のプリント配線の断線に対する実験結果は,明確に傷部分の抽出ができた。今後,プリント基板パターンの配線イメージからの信号を取り除く処理を加えた画像処理ソフトを完成させる。本研究の目的は,プレーナ形励磁コイルと高感度巨大磁気抵抗素子(SV-GMR)によるうず電流探傷(ECT)プローブを用いた高密度プリント配線の性状検査法を開発して,電子機器の高密度実装化の進展に貢献することである。プリント配線検査におけるECT技術を用いた検査機器は本研究の独創的なアイデアであり,主流である画像検査による方法と比較して,うず電流によるプリント配線導体の断線,短絡のみならずその他の導電性性状の検査が可能であることが特徴である。
演奏者と音楽ホールの相互作用の研究-響きに応じた演奏表現の音響学的検討

三次元音場シミュレーションによる響きの呈示下での演奏実験と、そこで得られた演奏音の音響分析を組合せるという新たな試みにより、第一線で活躍する熟練の演奏者らがホールの音響条件に応じて種々の演奏表現を調整することを定量的に確認した。本研究で得られた知見は、演奏音をホールの響きによって変化するものと考えて行う建築音響設計、ならびに演奏者が演奏者を志すものに対して行う、ホール音響に応じた調整という演奏技能に関する演奏教育のために有用であると考えられる。音楽ホールの新設・改修・有効活用および演奏教育のための基礎研究として、三次元音場シミュレーションによる響きの呈示下での実験と、そこで得られた演奏音の音響分析を組合せるという新たな試みにより、第一線で活躍する熟練の演奏家らがホールの音響条件に応じて演奏表現を調整することを確認し、その調整の度合いを定量的に把握することを目的として実験を通して検討を行った。本研究に先立つ試奏実験において楽器演奏家らから「響く音場では響かない音場と比較して"間を長く"あるいは"発音時間を短く"演奏する」というコメントが多く得られ、収録された演奏音を用いた第三者による試聴実験においてもアーティキュレーションに関する差異が知覚されたことを踏まえ、プロの楽器演奏家4名の協力を得て音場シミュレーションシステムを使用した試奏の収録音について、アーティキュレーションに関する音響特徴量を抽出して分析を行った。その結果、「ホールの響きに応じて演奏表現が変わる」と明言していた演奏家3名(バイオリン奏者1名、オーボエ奏者1名、フルート奏者1名)の演奏音のNote-on ratio(隣接するonset間隔IOIに対する発音時間長Note-on durationの比率)には音場条件によって有意な差異があることが示された。とりわけ、3名の中で音場によるアーティキュレーションの調整の度合いが最も大きかったオーボエ奏者1名の演奏音のNote-on ratioの値は、残響時間3.1秒のカトリック教会のシミュレーション音場条件下では、残響時間1.4秒の小ホールのシミュレーション音場条件下と比べて8%、無響室と比べて15%小さいことを確認した。本研究に先立つ演奏家へのインタビューにより、少なくともテンポ・音量・強弱・音符長・倍音・ビブラートに関しては、演奏家が室内音場条件に応じて変化させる可能性が示されていた。そこで本年度は、これらの演奏表現に対応する、平成19年度に音響分析された演奏音の音響特徴量の分析結果を整理し、「演奏音の音響特徴量」、「室内音場条件に応じた演奏の調整に対する演奏家の意識」、「室内音場の音響指標との対応関係」について、総合的な考察を行った。その結果、テンポ・音量・強弱・音符長・倍音・ビブラートは、演奏家の意識と概ね一致して室内音場条件に応じて調整されることが定量的に示された。また、演奏音の音響特徴量と室内音場の音響指標との対応関係について、以下の3点が明らかになった。1.テンポは、残響時間が長い場合と極端に短い場合に共に遅くなる2.音符と音符との間の長さは、残響時間が長い場合に長くなる3.演奏音量は、残響のエネルギーが大きい場合に小さくなるこれらの知見は、演奏音をホールの響きによって変化するものと考えて行う建築音響設計、ならびに演奏家が演奏者を志すものに対して行う、ホール音響に応じた調整という演奏技能に関する演奏教育のために有用であると考えられる。
高度な骨分化能と抗炎症作用を有する幹細胞を利用した新規歯周組織再生療法の確立

口腔内感染症である慢性歯周炎は、罹患率の高さから国民を悩ます口腔疾患である。重度の慢性歯周炎では骨吸収により抜歯を余儀なくされるケースも少なくない。炎症を効率的に抑制するとともに、歯槽骨再生を積極的に促す新規治療法の確立は重要な課題となっている。我々は複数の炎症性サイトカインの抑制作用を持つ融合タンパク質発現ベクターを構築した。また、抗炎症作用だけでなく、組織修復能の観点から、in vivo実験に有効な骨分化能に優れたGFPマウス骨髄由来間葉系幹細胞株を樹立した。より効果的な抗炎症作用を有し、組織修復能に長ける幹細胞を用いた新たな治療法開発の基盤となることが予想される。「研究目的」口腔内感染症である慢性歯周炎は、微弱な炎症が長期に持続するという特徴を持ち、罹患率の高さからも国民を悩ます口腔疾患である。重度の慢性歯周炎では炎症性骨吸収による歯槽骨吸収が進行し、抜歯を余儀なくされるケースが少なくない。本研究では重篤な慢性歯周炎治療や若年者にみられる急速な骨吸収を特徴とする侵襲性歯周炎において、間葉系幹細胞(MSC)をcell deviceとした細胞治療cell therapyの臨床応用を目指した基礎的研究ならびに有効性の証明を目的とする。「研究成果」本研究の特色は複数の炎症性サイトカインを抑制する融合タンパク発現機能と、間葉系幹細胞の持つ組織修復能を組み合わせることである。本年度は、歯周炎治療に汎用されるテトラサイクリン系薬剤の局所投与を想定し、Tet-ON system発現ベクターの改良を試みた。代表的な炎症性サイトカインIL-1およびIL-6/sIL-6R複合体に対するアンタゴニストであるIL-1ra、sgp130をタンデムに搭載したCMVプロモーターのIL-1ra-sgp130発現ベクターは既に構築済みであった。構築済み発現ベクターのIL-1raおよびsgp130領域をリンカー配列を含んでサブクローニングし、新規発現ベクターpTet-IL-1ra-sgp130の構築を行った。また、株化したGFP-MSC株間の分化能および遺伝子発現の比較検討を行っている。口腔内感染症である慢性歯周炎は、微弱な炎症が長期に持続するという特徴を持ち、罹患率の高さからも国民を悩ます口腔疾患である。重度の慢性歯周炎では炎症性骨吸収による歯槽骨吸収が進行し、歯牙の実質欠損がなくとも抜歯を余儀なくされるケースも少なくない。多分化能を有する間葉系幹細胞(MSC)は血行性に炎症部位にホーミングし、損傷をうけた組織の修復に働くとされる。さらにMSC自身も抗炎症作用を有することが知られている(Blanc et al, Lancet, 2008)。MSCを用いた細胞治療の臨床応用を促進するためには、生体外からin vivo imaging systemを用いたMSCの炎症部位への集積を確認することが重要であると考える。申請者はGFP強発現トランスジェニックマウスの骨髄より採取されたGFP-MSCの不死化に成功した。さらに株化細胞を樹立する過程で、骨分化能に長けたGFP-MSCを樹立することに成功した。また、炎症部位では複雑な炎症性サイトカインネットワークが形成される為、複数のサイトカインの作用を同時に抑制するという発想に基づき、炎症性サイトカインのアンタゴニストを複数搭載した発現ベクターを構築していた。ベクターによって発現されたサイトカイン抑制作用を併せ持つ融合タンパクの抗炎症効果を確認し、樹立したGFP-MSCにベクターを導入した。今後は、このGFP-MSCに融合タンパクを発現・産生させることによって抗炎症作用のみならず炎症性骨吸収に対する骨添加や骨再生も効率的に行うことが出来る可能性が高い。より効果的な抗炎症作用を有し、組織修復能に長けるMSCをcell deviceとした新たな細胞治療の基礎的研究に繋がることが予想される。26年度が最終年度であるため、記入しない。歯周治療系歯学26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は我々が従来より開発してきたIL-1のアンタゴニストであるIL-1raとIL-6の抑制効果を持つsgp130をタンデムに搭載した発現ベクターから融合タンパク領域のクローニングを行いTet-ON Systemへのサブクローニングを試みた。また、株化したGFP-MSCの解析も同時に進行している。Tet-ON syttemを用いたMSCの融合

タンパ発現能の検討や、精製された融合タンパクの抗炎症効果は未確認であるものの、本研究の特色であるMSCへの発現ベクター導入の準備段階が整いつつあると考えられる。発現タンパクの有効性を確認するためにin vitroにおいて炎症抑制効果を検証する。初代培養された歯肉線維芽細胞を用いてNF-κB、stat3、MAP kinaseカスケードの抑制ならびにcathepsin、MMPs、VEGFの産生誘導抑制効果をウェスタンブロットとELISAにて評価する。また、株化したGFP-MSC株が複数株存在するため、細胞株間の分化能、遺伝子発現変動を比較検討し、どの細胞株を用いin vivo実験に用いるか決定する。融合タンパクの有効性の確認および、GFP-MSC株の検証の後in vivo実験へ移行する。はじめに、株化したGFP-MSCの歯周炎モデルマウスへの集積確認をIVIS imaging systemで行う。コントロール群、GFP-MSC単独群、融合タンパクTet-ON system搭載GFP-MSC群など各系においてuCTで炎症部位を撮影し骨吸収の抑制効果および骨再生能を評価する。uCTでの評価が難しい場合は免疫組織染色で炎症性細胞の浸潤程度や炎症性サイトカインの有無を評価する。
モノアルキル鎖の棒状液晶分子を活用した高品質な有機トランジスタ材料の開発

モノアルキル鎖の棒状液晶分子は電荷輸送部位となる芳香環構造の片側のみにアルキル鎖が置換した構造のため、結晶では芳香環構造が向かい合ったバイレイヤー結晶構造を取り、レイヤー間の電荷輸送パスが増加することで高移動度の有機トランジスタが実現できた。このバイレイヤー結晶構造は、液晶相経由で作製したモノレイヤー結晶構造の薄膜に熱アニールや溶媒蒸気アニールを行うことで形成でき、さらにアルキル鎖長や芳香環構造を変えても同様な構造および高移動度が実現した。このようにモノアルキル鎖の液晶性有機半導体は溶液プロセス性を有しながら高移動度化が実現でき有機トランジスタ材料として有望であると結論づけられる。研究目的であるモノアルキル鎖構造を有する棒状液晶材料の高移動度化の要因を調べるために、当該年度ではモデル材料であるフェニルベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体(Ph-BTBT-10)のバイレイヤー間のトランスファー積分の評価、熱アニールによる分子配向の秩序および結晶性の評価を行った。Ph-BTBT-10のトランスファー積分の評価では、単結晶の構造解析で明らかになった結晶構造よりトランスファー積分の評価を行った。レイヤー内のπ-πスタキング方向のトランスファー積分だけでなく、Ph-BTBTコアが向かい合ったバイレイヤー間に関しても、通常の材料ではトランスファー積分はゼロになるところ、Ph-BTBT-10のバイレイヤー構造では数meVの有限な値を示した。このように、モノアルキル鎖構造の誘導体が電荷輸送部位となるコア部(ここではPh-BTBT環)が向かい合うバイレヤー構造になることで電荷輸送パスが増加したことが高移動度化の一つの要因であることが示唆された。実際の薄膜においても、熱アニールにより配向性や結晶性の改善により、高移動度化したことも低角のXRDより明らかになった。80°C以上の熱アニールを行うことでモノレイヤー構造からバイレイヤー構造に変化すること、さらにそのバイレイヤー構造に対応するXRDピークの強度の増加、半値幅の減少が明らかになった。この熱アニール条件を変えた薄膜を用いたトランジスタを作製したところ、バイレイヤー構造のピークが明確に表れる(強度が増加し、半値幅が減少していくる)条件において、移動度が増加してくることが明らかになった。当初の目標の一つであった、高移動度化の要因の解明に関しては、その可能性を示すことができた。また、熱アニール条件により低角XRDの変化と移動度の相関が取れ、ほかの材料を評価する手段も確立できた。現在、アルキル鎖長を変化させた他材料の合成が進み、その評価も徐々に進んでいる。そのため、おおむね順調に進んでいるといえる。研究目的であるモノアルキル鎖を有する棒状液晶材料の高移動度化の一般性を調べるために、アルキル鎖長を変化させたモノアルキル鎖のPh-BTBT誘導体および、BTBT環を別の骨格にしたフェニルターチオフェン(Ph-TTP)誘導体を合成し、液晶相の評価、液晶相を活用した結晶薄膜の作製、FET試作による移動度評価を行った。アルキル鎖長を変化させたPh-BTBT誘導体においても、その液晶相を活用した製膜により、製膜直後の薄膜はモノレイヤー構造であるものの、熱アニール後はバイレイヤー構造になり、移動度はアニールにより大幅に上昇した。特に、アルキル鎖長がC14の誘導体ではバイレイヤー構造の際に、移動度が16.8cm2/Vsに達した。BTBT環の代わりにターチオフェン誘導体に置換したPh-TTP誘導体も同様に、高次の液晶相であるSmE相を発現し、液晶相経由の薄膜形成では、液晶相の構造を引き継いだモノレイヤー構造になるものの、熱アニール後は、電荷輸送部位となるπ電子共役部位であるコア部が向かい合ったと考えられるバイレイヤー構造を形成することが低角のXRD測定より明らかになった。FETの特性から、モノレイヤー構造からバイレイヤー構造に変化することで移動度が増加した。さらに、高移動度化の要因として、SmE相がレイヤー内でへリングボーン構造を形成するため、これらの材料の結晶も同様なへリングボーン構造を形成し、SmE相を発現する分子を積極的に用いることで、移動度の大きな結晶薄膜を容易に作製できることがXRD測定より明らかになった。一般的には結晶格子における分子の位置を制御することは困難であるが、SmE相を有する液晶材料を用いることで、へリングボーン構造を有する結晶を形成し、比較的容易に高移動度を示す有機半導体材料の開発が可能になる。バイレイヤー構造を形成することによる高移動度化の一般性を示すために、アルキル鎖長を変化させた材料の評価やコア部を変更させた誘導体を構造からFETの移動度まで評価でき、おおむね順調に進んでいるといえる。さらに、高移動度の要因として、へリングボーン構造を示すSmE相を有するために起因していることを示すことができ、おおむね順調に進んでいるといえる。モノアルキル鎖を有する棒状液晶材料のバイレイヤー結晶構造化における高移動度の一般性を調べるために、コア構造の異なるモノアルキル鎖を有する棒状液晶材料の検討や溶媒蒸気アニールによるバイレイヤー結晶化について検討した。モノアルキル鎖のフェニル-ベンゾジチオフェン誘導体においても、高次の液晶相を発現し、その液晶相を用いた溶液プロセスによる製膜により、平坦性の高い結晶薄膜が容易に作製できることを明らかにした。

さらに、この液晶薄膜を経由して作製した結晶薄膜のXRD評価より、液晶相構造由来の1分子を1ユニットとした結晶構造であるモノレイヤー結晶構造から、130°Cの熱処理を15分間行うことで、2分子を1ユニットとした結晶構造であるバイレイヤー結晶構造に変化することを明らかにした。ボトムゲートトップコンタクト構造の電界効果トランジスタを作製し評価したところ、モノレイヤーからバイレイヤーへの結晶構造変化に伴い、移動度が0.05cm2/Vsから0.6cm2/Vsと1桁以上増加することを明らかにした。さらに、モノアルキル鎖のチオフェン-ベンゾチエノベンゾチオフェン(Tp-BTBT)誘導体においても、単結晶の構造解析評価より、最安定な結晶状態ではTp-BTBT環が向かい合ったバイレイヤー結晶構造を形成することを確認した。液晶相経由で作製したモノレイヤー結晶構造をとる結晶薄膜を熱や溶媒蒸気によるアニールでバイレイヤー結晶構造に変化するが、溶媒蒸気アニールの方がバイレイヤー結晶構造を形成する割合が大きく、誘導体によって結晶化する条件が異なることが考えられる。このように、モノアルキル鎖を有する棒状液晶材料を用いることで、コア部が向かい合ったバイレイヤー結晶構造を形成し、本材料系は溶液プロセス性を有しながら高移動度化を実現する材料設計の指針になるものと結論づけられる。モノアルキル鎖の棒状液晶分子は電荷輸送部位となる芳香環構造の片側のみにアルキル鎖が置換した構造のため、結晶では芳香環構造が向かい合ったバイレイヤー結晶構造を取り、レイヤー間の電荷輸送パスが増加することで高移動度の有機トランジスタが実現できた。このバイレイヤー結晶構造は、液晶相経由で作製したモノレイヤー結晶構造の薄膜に熱アニールや溶媒蒸気アニールを行うことで形成でき、さらにアルキル鎖長や芳香環構造を変えても同様な構造および高移動度が実現した。このようにモノアルキル鎖の液晶性有機半導体は溶液プロセス性を有しながら高移動度化が実現でき有機トランジスタ材料として有望であると結論づけられる。今後の研究推進方策としては、他材料の検討を行い、本研究の主題の一般性を明らかにしていく。具体的には、Ph-BTBT誘導体の置換位置を変えた材料や、フェニルターチオフェン、クオーターチオフェンといった誘導体を合成し、その液晶相の有無から、結晶構造、電気特性評価を進めていくことで、研究の主題である高移動度化を実現する手法としてのモノアルキル鎖構造を有する棒状液晶材料の有用性を示していく。今後、新規なモノアルキル鎖の誘導体を合成する課題があり、来年度以降、人件費を計上していくことで対応していく。最終年度は、これまで明らかにしてきた材料の知見を活かした材料およびアニール等のプロセスを活用し、高移動度(20cm2/Vs)を示すトランジスタを実現する。当初の計画通り、高移動度になると大きな問題となるトランジスタのコンタクト抵抗の問題も併せて検討し目標の移動度を示すトランジスタの実現を目指す。有機エレクトロニクス当初の目的に比べ特性評価に関しては、既存のXRD装置を用いて評価を行うことに成功した。一方で次年度以降の検討課題である、新規材料作製に関しては、有機合成を専門とする研究員の力が必須であり、その人件費として利用を行いたいため次年度への使用額が生じた。最終年度は、20cm2/Vsを越す高い移動度を示す有機トランジスタ材料実現のために、今年度明らかになった知見を活かし、新規材料の追加合成が必要となった。