hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
子どもの言語報告の特徴について：司法面接における報告相手の相違による影響の検討

具体的には、(1)親子を対象とした会話に関する実験と、(2)大学生を対象とした質問紙調査のデータ、そして(3)子どもへの事実確認面接を業務として行っている実務家を対象とした意識調査のデータを整理・分析した。(1)および(2)の成果は、平成26年7月にフランス・パリで開催されたICAP(International Conference of Applied Psychology)にて発表された。(3)子どもへの事実確認面接に関わる実務家を対象とした調査では、司法面接訓練研修を受講する前の実務家に協力を依頼し、意識調査を行った。子どもの事実確認面接を行う際に、実務家たちがどのような点に留意していたかを調べ、それが司法面接法のスタンダードな視点とどの程度乖離しているのか、そしてどのように実務家たちの事前知識や臨床体験が司法面接法の取得の困難さに影響を与えているかを検討した。この研究成果は、北海道大学で開催された日本社会心理学会第55回大会にて発表された。さらに、実務家の意識と保護者の意識との比較検討を行った。平成26年度後半は、親子会話実験における具体的な親子会話データの文字起こしおよびコーディング作業を行い、量的分析を行った。その研究成果は、司法面接支援室通信2014年度特別版にて発表した。また、前年度に引き続き、文献検索活動を行った。“親子会話"“目撃証言"“子どもの被暗示性"“司法面接"“ネガティブな出来事の記憶"といったキーワードを基に検索を行い、200本以上の論文を抽出し、整理した。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、実験を実施し約200名分のデータを収集することができた。現在その分析を行っている最中である。当初予定していなかった渡独による調査の機会が生じたことにより、実験データの分析の進行がやや遅れているが、その一方で、想定外の貴重な海外調査データが得られたため、トータルとしてはおおむね順調な進展を遂げていると判断した。調査のためのドイツ滞在期間中、ミュンヘンを拠点としながらドュッセルドルフやロッテルダムなど、多方面にわたって活動範囲を広げ、研究発表や情報収集を行うことが出来た。帰国後は、こうした経験を文書にまとめ、ニューズレターなどで各方面に情報発信したり、次年度の学会発表への布石とすることができた。24年度に収集した膨大な会話データを文字に起こす作業も順調に進んでおり、次年度は量的データへと変換する作業へ移行する見通しも立っている。従って、おおむね順調な進展を遂げていると判断した。
極低温液体からの蒸発ガスによるタンク断熱システムに関する基礎研究

(1)ベーパーシールド効果を検証するための実タンクを想定した実験装置として,高温槽,低温槽を両側に持ち,中間にアルミ板で仕切られた低温ベーパーを流す空間を有する小型アルミ製の断熱層を製作した。熱源としては,低温源はCoolant[ヒドロキシ安息香酸]によって-1010°Cとし,高温源は電熱ヒーター加熱の空気でおよそ+50°Cとした。両槽とも小型ファンによる内部攪拌で,ほぼ均一温度を維持した。低温ベーパー槽には-78°Cドライアイスからの昇華ガスを底部に導き自然上昇流によって断熱効果を持たせた。(2)断熱効果の検証は,先ずベーパー断熱無い場合の高温槽から低温槽へ,直接にアルミ板を介した侵入熱流が計算によって求まる。ベーパー断熱ある場合は,ベーパー槽へCO_2昇華ガスを数種類の流量で流し,計測したベーパー温度から,低温槽への熱流を計算で求めた。両者の比較によって低温ベーパー層の存在による断熱の効果が明らかになった。実験結果:-70-80%の断熱効果が得られることを確認した。(3)本結果をもとにLNGおよびLH_2の実タンクへの本方式適用を考え,数値解析による断熱効果の検証と実タンクでのシステム概念設計を行った。タンクは直径3040mの球形とし,蒸発した超低温ガスを安全上窒素ガスで熱交換し、得られた低温窒素ガスを上下半球の球環部に流す様式とした。球座標系で乱流場・圧縮性流体での,流れと熱移動の微分方程式解析および数値計算を実行した。その結果タンク全体でみて-20-30%の断熱効果が得られること,LH_2タンクの場合は循環したベーパーがまだ極低温であるために,複数層のベーパー層設置によって,さらに効果を上げることが可能なことを確認した。以上をもとに実タンクでの熱交換装置も含めた本断熱方式のシステム設計を実施した。1.蒸発ガスによる断熱システムの基本概念および実験装置計画低温ガスが狭いスペースを流れるときに伴う熱吸収メカニズムの基本概念をまとめ,その結果を基に実験模型のシステム設計を行った。2.可変傾斜型実験装置の製作低速流であるために流れに対する重力の影響が大きい。このため低温ガスの流れ方向が重力に対して可変に(垂直上昇流,同下降流,水平流および傾斜流)できる平面タンクモデルを作成した。材料は低温用アルミ合金とし内部には液体窒素を充填する。低温源としては液体窒素および液体炭酸ガスを用いて、これを強制蒸発させて低温ガスを作り,自然対流によって流路へと導く方式とした。3.断熱材および計測装置の設定内部に幾つかの厚さ位置で流路を設けた断熱材をを3種類程度作製し,温度計測,流量計測のための計測装置を設置。[今後の計画]低温パイプを接続時の可変装置の動き、流量調整方法、熱流束算出方法等をさらに詰めて実際の流体予備実験を実施予定である。予備実験で諸不具合点を修正し,所定のデータ把握に努めたい。以上(1)ベーパーシールド効果を検証するための実タンクを想定した実験装置として,高温槽,低温槽を両側に持ち,中間にアルミ板で仕切られた低温ベーパーを流す空間を有する小型アルミ製の断熱層を製作した。1.蒸発ガスによる断熱システムの実験装置計画および可変傾斜型実験装置の製作低温ガスが狭いスペースを流れるときに伴う熱吸収メカニズムの基本概念に基づいて,実験模型のシステム設計と製作を行った。2.断熱構造製作および計測装置の設置内部におよそ50mm厚さ位置で流路を設けた断熱構造を作製し,温度計測,流量計測のための計装装置を設置。3.液体窒素による冷却実験実施低温ガスの流れ方向が重力に対して可変に(垂直上昇流および傾斜流)できるアルミ合金製の平面タンクモデルを作成し,液体窒素を充填しての予備低温実験を実施した。

予備冷却の不足と,溶接部の残留応力のために超低温熱応力によるクラックが発生した。4.液体窒素タンクの設計修正と実験方法の検討タンク損傷のために,液体窒素充填に代わって低温の窒素ガスを用いる方式に変更の上再設計と製作を実施した。所期の成果を得る為の実験方法を考案した。[今後の計画]設計変更に基づいて低温窒素ガスを用いた,流れと熱流束実験を次年度より行い,低温ガスによる断熱効果についての所定のデータ把握に努める。(1)新たに実タンクを想定した実験装置として、小型アルミ製の断熱層を作り、高温槽、低温槽および中間にアルミ板で仕切った低温ベーパーを流す空間を設けた。低温源はCoolant[ヒドロキシ安息香酸]によって-1010°Cとし、高温源は電熱ヒーター加熱の空気でおよそ50°Cとした。両槽とも小型ファンによる内部攪拌で、ほぼ均一温度を維持した。低温ベーパー槽には-78°Cドライアイスからの昇華ガスを底部に導き自然上昇流によって断熱効果を持たせた。(2)断熱効果の検証は、先ずベーパー断熱無い場合の高温槽から低温槽へ直接にアルミ板を介した侵入熱流が計算によって求まる。ベーパー断熱ある場合は、ベーパー槽へCO_2昇華ガスを数種類の流量で流し、計測したベーパー温度から、低温槽への熱流を計算で求めた。両者の比較によって低温ベーパー層の存在による断熱の効果が明らかになる。実験結果:-70-80%の断熱効果が得られることを確認した。(3)本結果をもとにLNGおよびLH_2の実タンクへの本方式適用を検討した。タンクは3040m直径の球形とし、蒸発した超低温ガスを安全上窒素ガスで熱交換し、得られた低温窒素ガスを上下半球の球環部に流す様式である。球座標系で乱流場・圧縮性流体での、流れと熱移動の微分方程式解析および数値計算を実行した。その結果タンク全体でみて-20-30%の断熱効果が得られること、LH_2タンクの場合は複数層のベーパー層設置が可能でさらに効果を上げることが可能なことを確認した。以上をもとに実タンクでの熱交換装置も含めた本断熱方式のシステム設計を実施した。
インターエレメント飽和結合の化学

インターエレメント飽和結合の本質の解明に努めるために,次の4研究テーマを計画研究として設定し,各班員が実施,代表者がこれを総括した.主な研究成果は次のとおりである.1)14族インターエレメント飽和結合の化学(玉尾皓平担当・班長)ケイ素-ケイ素結合を有するポリシランの化学を中心に14族インターエレメント結合の構造-反応性相関のデータ集積に努め,環状構造で立体規制されたポリシランの立体選択的な合成とUV特性,ケイ素-ケイ素結合を軸とするプロペラ型化合物の合成と反応性および結晶構造などに多くの成果を得た.2)カルコゲン原子間の相互作用を用いる新奇分子群の創製(古川尚道担当)イオウ,セレン,テルル間の非共有電子対の授受によるカルコケン原子間の空間相互作用系の構築を目指し,2中心2電子系ジカチオンおよび3中心4電子系高配位型ジカチオンの生成,テルルを含む超原子価結合オリゴマーの創の創製などに成功した.3)ケイ素およびゲルマニウムのインターエレメント飽和結合化合物の合成と性質(松本英之担当)高度に構造が規制された多環式ラダーポリシランの不斉結晶化のほか,オリゴシランのコンフォメーション/光物性相関などを明らかにした.4)遷移金属配位子を有する超原子価典型金属化合物の合成と反応(山本陽介担当)超原子価典型元素と遷移金属とのインターエレメント結合の系統的研究を目的とし,アンチモンと鉄やルテニウムとの結合をもつ化合物の立体構造を詳細に調べた。以上のように、3年間の研究を通じて、インターエレメント飽和結合の化学の特異な構造・反応・機能相関が明らかとなり、今後のこの分野の研究の発展への指針を得ることができた。インターエレメント飽和結合の本質の解明に努めるために,次の5研究テーマを計画研究として設定し,各班員が実施,代表者がこれを総括した.主な研究成果は次のとおりである.1)14族インターエレメント飽和結合の化学(玉尾皓平担当・班長)ケイ素-ケイ素結合を有するポリシランの化学を中心に14族インターエレメント結合の構造-反応性相関のデータ集積に努め,五配位ケイ素を含むジシランの合成と反応,シロール環を含むポリシランの合成と物性,環状構造で立体規制されたポリシランの立体選択的な合成と物性などの成果を得た.2)14族エレメントの不飽和結合-飽和結合相互作用系の構築と物性(吉良満夫担当)ケイ素-ケイ素飽和シグマ結合と不飽和パイ結合との相互作用系の構築を目的として,ヘキサキストリアルキルシリル)テトラシラシクロブテンの合成と光による骨格異性化反応を見いだした.3)カルコゲン原子間の相互作用を用いる新奇分子群の創製(古川尚道担当)イオウ,セレン,テルル間の非共有電子対の授受によるカルコゲン原子間の空間相互作用系の構築を目指し,9年度は2中心2電子系ジカチオンおよび3中心4電子系ジカチオンの生成に成功した.4)ケイ素およびゲルマニウムのインターエレメント飽和結合化合物の合成と性質(松本英之担当)高度に構造が規制された多環式ラダーポリシラン,ラダーポリゲルマンなどの合成と,位置選択的な酸化反応およびラダーポリシランとTCNEとの電荷移動錯体の生成を見いだした.5)遷移金属配位子を有する超原子価典型金属化合物の合成と反応(山本陽介担当)超原子価典型元素と遷移金属とのインター

エレメント結合の系統的研究を目的とする.9年度は鉄とアンチモンとの結合をもつ化合物の構造を詳細に調べた.インターエレメント飽和結合の本質の解明に努めるために,次の4研究テーマを計画研究として設定し,各班員が実施,代表者がこれを総括した.主な研究成果は次のとおりである.1) 14族インターエレメント飽和結合の化学(玉尾皓平担当・班長)ケイ素-ケイ素結合を有するポリシランの化学を中心に14族インターエレメント結合の構造-反応性相関のデータ集積に努め,環状構造で立体規制されたポリシランの立体選択的な合成と物性,ケイ素-ケイ素結合を軸とするプロペラ型化合物の合成と反応性などに多くの成果を得た.2)カルコゲン原子間の相互作用を用いる新奇分子群の創製(古川尚道担当)イオウ,セレン,テルル間の非共有電子対の授受によるカルコゲン原子間の空間相互作用系の構築を目指し,2中心2電子系ジカチオンおよび3中心4電子系高配位型ジカチオンの生成などに成功した.3)ケイ素およびゲルマニウムのインターエレメント飽和結合化合物の合成と性質(松本英之担当)高度に構造が規制された多環式ラダーポリシランの不斉結晶化のほか,ケイ素-ケイ素結合のハロゲン切断の立体化学を明らかにした.4)遷移金属配位子を有する超原子価典型金属化合物の合成と反応(山本陽介担当)超原子価典型元素と遷移金属とのインターエレメント結合の系統的研究を目的とし,10年度はリンとパラジウムやロジウムとの結合をもつ化合物の構造を詳細に調べた.インターエレメント飽和結合の本質の解明に努めるために,次の4研究テーマを計画研究として設定し,各班員が実施,代表者がこれを総括した.主な研究成果は次のとおりである.1)14族インターエレメント飽和結合の化学(玉尾皓平担当・班長)ケイ素-ケイ素結合を有するポリシランの化学を中心に14族インターエレメント結合の構造-反応性相関のデータ集積に努め,環状構造で立体規制されたポリシランの立体選択的な合成とUV特性,ケイ素-ケイ素結合を軸とするプロペラ型化合物の合成と反応性および結晶構造などに多くの成果を得た.2)カルコゲン原子間の相互作用を用いる新奇分子群の創製(古川尚道担当)イオウ,セレン,テルル間の非共有電子対の授受によるカルコゲン原子間の空間相互作用系の構築を目指し,2中心2電子系ジカチオンおよび3中心4電子系高配位型ジカチオンの生成,テルルを含む超原子価結合オリゴマーの創の創製などに成功した.3)ケイ素およびゲルマニウムのインターエレメント飽和結合化合物の合成と性質(松本英之担当)高度に構造が規制された多環式ラダーポリシランの不斉結晶化のほか,オリゴシランのコンフォメーション/光物性相関などを明らかにした.4)遷移金属配位子を有する超原子価典型金属化合物の合成と反応(山本陽介担当)超原子価典型元素と遷移金属とのインターエレメント結合の系統的研究を目的とし,アンチモンと鉄やルテニウムとの結合をもつ化合物の立体構造を詳細に調べた.
サリチル酸ナトリウムによる破骨細胞分化制御メカニズムの解明

サリチル酸を含む非ステロイド抗炎症薬(NSAID)の骨代謝に対する影響は、いまだに明確な結論は得られていない。アスピリンに代表されるNSAIDにはCOX(シクロオキシゲナーゼ)阻害作用があり、骨芽細胞に作用してPG(プロスタグランジン)E2合成阻害を介してRANKLの発現を阻害し、間接的に破骨細胞分化を抑制することが報告されている。しかし、NSAIDの破骨細胞に対する直接的な影響については明らかではない。サリチル酸ナトリウムは、消炎鎮痛剤として臨床で広く使用されているが、アスピリンと異なりCOX阻害作用はなく、骨芽細胞のRANKL発現を阻害しないと考えられる。また、サリチル酸ナトリウム(あるいはアスピリン)によりERKが阻害される一方p38MAPKは活性化されることが報告されている。RANKLによる破骨細胞分化誘導において、ERKの阻害によっては分化が促進され、p38の阻害によっては分化が抑制されることから、我々はサリチル酸ナトリウムが破骨細胞分化に影響を及ぼすのではないかと推論し実験を行った。本研究において、RANKLによるマクロファージ様細胞株RAW264の破骨細胞への分化誘導が2.55mMのサリチル酸ナトリウムあるいはアスピリンの添加によって促進されることが明らかになった。他のNSAID(イブプロフェン、メロキシカム、セレコキシブ)では破骨細胞分化誘導は認められなかった。ウェスタンブロット法による検討では、サリチル酸ナトリウムあるいはアスピリンによりERKのリン酸化は阻害されp38のリン酸化は促進されたが、他のNSAIDではERKやp38のリン酸化の変化は認められなかった。これらの結果から、サリチル酸ナトリウムあるいはアスピリンはERKの阻害とp38の活性化を介して破骨細胞分化誘導を促進することが示唆された。また、サリチル酸ナトリウム(あるいはアスピリン)によりERKが阻害される一方p38は活性化されることが報告されている。本年度の研究において、RANKLによるマクロファージ様細胞株RAW264の破骨細胞への分化誘導が5mMサリチル酸ナトリウム(あるいはアスピリン)の添加によって促進されることが明らかになった。他のNSAID(イブプロフェン、メロキシカム)では破骨細胞分化誘導は認められなかった。ウェスタンブロット法による検討では、サリチル酸ナトリウム(あるいはアスピリン)によりERKのリン酸化は阻害され、p38のリン酸化は促進されたが、他のNSAIDではERKやp38のリン酸化の変化は認められなかった。これらの結果から、サリチル酸ナトリウム(あるいはアスピリン)はERKの阻害とp38の活性化を介して破骨細胞分化誘導を促進することが示唆された。サリチル酸を含む非ステロイド抗炎症薬(NSAID)の骨代謝に対する影響は、いまだに明確な結論は得られて.いない。

アスピリンに代表されるNSAIDにはCOX(シクロオキシゲナーゼ)阻害作用があり、骨芽細胞に作用してPG(プロスタグランジン)E2合成阻害を介してRANKLの発現を阻害し、間接的に破骨細胞分化を抑制することが報告されている。しかし、NSAIDの破骨細胞に対する直接的な影響については明らかではない。サリチル酸ナトリウムは、消炎鎮痛剤として臨床で広く使用されているが、アスピリンと異なりCOX阻害作用はなく、骨芽細胞のRANKL発現を阻害しないと考えられる。また、サリチル酸ナトリウム(あるいはアスピリン)によりERKが阻害される一方p38は活性化されることが報告されている。RANKLによる破骨細胞分化誘導において、ERKの阻害によっては分化が促進され、p38の阻害によっては分化が抑制されることから、我々はサリチル酸ナトリウムが破骨細胞分化に影響を及ぼすのではないかと推論し実験を行った。本年度の研究において、RANKLによるマクロファージ様細胞株RAW264の破骨細胞への分化誘導が2.55mMのサリチル酸ナトリウムあるいはアスピリンの添加によって促進されることが明らかになった。他のNSAID(イブプロフェン、メロキシカム、セレコキシブ)では破骨細胞分化誘導は認められなかった。ウェスタンブロット法による検討では、サリチル酸ナトリウムあるいはアスピリンによりERKのリン酸化は阻害されp38のリン酸化は促進されたが、他のNSAIDではERKやp38のリン酸化の変化は認められなかった。これらの結果から、サリチル酸ナトリウムあるいはアスピリンはERKの阻害とp38の活性化を介して破骨細胞分化誘導を促進することが示唆された。
マイクロRNAによる原発性アルドステロン症の新規病型診断バイオマーカーの確立

本研究では手術適応となるアルドステロン産生腺腫を効果的に検出するために腫瘍由来エクソソームに着目し、エクソソームに内包される疾患特異的miRNAをターゲットとしたバイオマーカーを探索を目的としている。2017年度にアルドステロン産生腺腫10例、副腎過形成10例を対象として、患者末梢血血漿サンプルよりExoRNeasyPlasma kitを用いてエクソソーム抽出を行い、miRNAアレイにより両群での発現変動差異のあるmiRNAを探索した。アレイ解析から、APA群において発現低下が13種類、発現上昇が7種類のmiRNAを同定した。2018年度は過年度に施行したマイクロアレイを用いたアルドステロン産生腺腫と副腎過形成で差異を示した、miRNAの標的遺伝子の探索およびPathway解析を行った。候補標的遺伝子については、アルドステロン合成に関連しAPA組織での発現上昇の報告されているHSB3D2やミネラルコルチコイド受容体をコードするNR3C2、副腎皮質腫瘍の成因であるCTNNB1遺伝子が変動のみられたmiRNAの候補遺伝子として抽出された。Pathway解析では細胞膜に関わる因子群で有意な変動がみられた。上記結果はアルドステロン産生腺腫の腫瘍特性に合致した結果であると考えられた。臨床検体の収集については2018年度も継続して行い、検討に必要な検体数を確保できた。2019年度は別cohortを用いて、同定したmiRNAをリアルタイムPCR法で疾患病型間で差異がみられるかを検証する。併せて、副腎皮質細胞株を用いて、同定されたmiRNAの機能確認を行う。研究代表者の施設移動に伴い、研究環境のセットアップが必要なためmicro RNAの検証研究が遅れている。検体の収集は継続して行えているため、研究環境を整え、研究をすすめる。2019年度内の研究成果の論文投稿を目標とする。原発性アルドステロン症における非侵襲的な病型診断法の確立のためmicro RNAに着目し、アルドステロン産生腺腫に特異的なmicro RNAの検索を目的とした。本年度は既存回収済みの検体を用いて、アルドステロン産生腺腫10例、コントロールとして特発性アルドステロン症10例を対象とした。ExoRNeasy Serum/Plasma Maxi kit (QIAgen)を用いて、血漿exosome単離からのRNA抽出を行い、各サンプル共にマイクロアレイ解析に十分量のRNAを得た。次いで、アジレント社のマイクロアレイを用いて網羅的解析を行った。クラスター解析では少数例を除き、アルドステロン産生腺腫と特発性アルドステロン症は層別化が可能であった。主成分分析においても累積寄与率は比較的良好な値を示した。上記解析より複数のmicro RNAがアルドステロン産生腺腫の候補micro RNAとして挙げられた。平成30年度は候補miRNAの中でも発現比が高率なmiRNAを対象として、標的遺伝子探索とGO解析を施行し、アルドステロン産生腺腫の病態解明を進めていく。機能的解析に並行して、臨床的な診断有用性の実証のため、多数例での検証のための血液サンプルの収集を進める。平成31年度以降は一般的な患者臨床所見とアルドステロン産生腺腫に特異的なmicro RNAを用いて、原発性アルドステロン症診療の質向上を目指す。引き続き候補miRNAの機能解析を進める本研究では手術適応となるアルドステロン産生腺腫を効果的に検出するために腫瘍由来エクソソームに着目し、エクソソームに内包される疾患特異的miRNAをターゲットとしたバイオマーカーを探索を目的としている。検証研究においては、症例数を集めるために適宜研究参加施設数の増加を考慮する検体の収集は継続して行えているため、研究環境を整え、研究をすすめる。外部委託研究の納期が平成30年度のため外注依頼実験の結果返送が年度を跨いだため
アモルファス分子材料を用いるエネルギー変換素子に関する研究

本研究では、1)有機光電変換素子、2)有機EL素子、および3)フォトクロミックアモルファス分子材料の創製と光誘起表面レリーフ回折格子形成への応用、について研究を行った。1)有機光電変換素子に関する研究:チタニルフタロシアニン(TiOPc)(p-型有機半導体)とペリレン顔料(Pe)(n-型有機半導体)を用いるpn-ヘテロ接合型光電変換素子について、銅フタロシアニン(CuPc)を用いる素子と比較検討するとともに、デバイス構造および材料のモルフォロジー制御の観点から研究を行った。TioPcとcuPcを比較すると、TioPcを用いる素子は、cuPcを用いる素子に比べてフィルファクターが小さく、このことが、TiOPcを用いる素子の変換効率が低いことの主要因であることを明らかにした。一方、素子をエタノール蒸気にさらしてTiOPcのモルフォロジーをアモルファス相からα-型結晶相に変化させることにより、分光感度を近赤外光領域に拡大させることができた。また、新しいタンデム型素子を作製し、Vocが約2倍になることを明らかにした。2)有機肌素子に関する研究:有機EL素子における駆動電圧の低減化の観点から、導電性アモルファス分子材料を用いる有機肌素子の作製と性能評価に関する研究を行った。正孔注入層としてヨウ素をドープした4,4',4"-トリス[3-メチルフェニル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(m-UTDATA)、正孔輸送層として4,4'-ビス(3-メチルフェニルアミノ)ビフェニル(TPD)、電子輸送性発光層としてトリス(8-キノリノラート)アルミニウム398その他、有機EL素子用材料として、新しい側鎖型高分子を設計・合成し、性能を評価した。3)フォトクロミックアモルファス分子材料の創製と光誘起表面レリーフ回折格子(SRG)形成への応用:アゾベンゼン系フォトクロミックアモルファス分子材料を創製し、それらの分子構造とSRG形成の相関について重要な知見を得るとともに、薄膜作製法がcis-trans熱異性化反応に顕著な影響を及ぼすことを見出し、薄膜の作製法による自由体積の差に基づくことを考察した。以下の三つの内容について研究を行った。1)pn-ヘテロ接合型有機光電変換素子の高性能化、2)高性能有機EL素子の開発、3)フォトクロミックアモルファス分子材料の創製と光誘起表面レリーフ回折格子(SRG)形成。1)については、チタニルフタロシアニン(TiOPc)(n型半導体)とペリレン系色素(p型半導体)を用いるpn-ヘテロ接合型光電変換素子について、デバイス構造および材料のモルフォロジー制御の観点から研究を行った。膜厚を最適化したp型半導体とn型半導体の薄い混合層(15nm)を挿入した3層型素子は、混合層を含まない2層型素子にくらべて、TiOPcの吸収波長領域でのキャリア生成効率が向上することを明らかにし、これは、混合層における効率のよい電荷分離に基づくことを考察した。また、素子をエタノール蒸気にさらすことにより、TiOPcのモルフォロジーをアモルファス相からα-型結晶層に変化させることにより、分光感度を近赤外光領域に拡大させることができた。2)については、ペリレン色素の会合体からの発光を利用することにより、近赤外発光多層型有機EL素子を開発し、会合体からの発光の利用が近赤外EL発光を得るための方法論となることを示した。3)については、創出したアゾベンゼン系フォトクロミック

アモルファス分子材料を用いて光誘起SRG形成を検討し、アモルファス膜のみならず、単結晶膜についてもSRG形成が起こることを見出し、書き込み光の偏光依存性について興味深い知見を得た。1)と2)のデバイスに含まれる共通の動作プロセスである電荷輸送について研究を行い、分子構造とキャリア移動度の相関について重要な知見を得た。昨年度に引き続き、1)有機光電変換素子、2)有機Et素子、および3)フォトクロミックアモルファス分子材料の創製と光誘起表面レリーフ回折格子形成への応用について研究を行った。1)有機光電変換素子に関する研究:チタニルフタロシアニン(TiOPc)(p-型有機半導体)とペリレン顔料(Pe)(n-型有機半導体)を用いるpn-ヘテロ接合型光電変換素子について、銅フタロシアニン(CuPc)を用いる素子と比較検討するとともに、開回路光起電力(Voc)を増大させる手法について検討した。TiOPcとCuPcを比較すると、TiOPcを用いる素子は、CuPcを用いる素子に比べてフィルファクターが小さく、このことが、TiOPcを用いる素子の変換効率が低いことの主要因であることを明らかにした。Vocの向上を目指して、TiOPc層の上にイオン化ポテンシャルの低い1,3,5-トリス[2-ナフチル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(2-TNATA)の薄膜を積層した素子を設計・作製し、Vocが増大することを見出した。これは、TiOPcが、ペリレン顔料に対してはp-型、2-TNATAに対してはn-型として働いていることに基づく。また、新しいタンデム型素子を作製し、Vocが約2倍になることを明らかにした。2)有機EL素子に関する研究:有機EL素子の高性能化ならびに省エネルギー化の観点から、駆動電圧の低減化が重要な課題となっている。駆動電圧の低減化ならびにジュール熱による素子の発熱抑制の観点から、導電性アモルファス分子材料を用いる有機EL素子の作製と性能評価に関する研究を行った。正孔注入層としてヨウ素をドープした1,3,5-トリス[3-メチルフェニル(フェニル)アミノ]トリフェニルアミン(m-MTDATA)、正孔輸送層として4,4'-ビス(3メチルフェニルアミノ)ピフェニル(TPD)、電子輸送性発光層としてトリス(8-キノリノラート)アルミニウム(Alq3)を用いた素子は、未ドープのm-MTDATAを用いた素子に比べて、駆動電圧が著しく低下することが見出された。また、発光の外部量子収率もヨウ素ドープによって向上することが見出された。本研究結果は、正孔注入層へのドーピングにより、陽極からの正孔注入特性のみならず陰極から有機層への電子注入特性を向上させることが可能であることを示しており、正孔注入材料へのドーピングが、注入される正孔と電子のバランスを向上させるための新しい方法論となることを示している。その他、有機EL素子におけるエキシプレックス発光の出現とその防止法ならびに青色発光について検討した。また、有機EL素子用材料として、新しい側鎖型高分子を設計・合成し、性能を評価した。3)フォトクロミックアモルファス分子材料の創製と光誘起表面レリーフ回折格子(SRG)形成への応用:アゾベンゼン系フォトクロミック
未知環境とのコミュニケーションによる意義情報の抽出と新たな知識の生成過程

ヒトや動物は未知の藁境下にあっても、「環境とのコミュニケーション」によって、生存するための「新しい知識」を確立することができる。例えば、初めて遭遇した未知の森で、さまざまな色の木の実を食べたとき、「赤色の実は美味しかったが、他の色の実は不味かった」という試行錯誤的な経験を繰り返せば、「赤い色→美味しい」という新しい知識を獲得して、最初から赤い木の実を探すようになるだろう。このような柔軟な適応的行動の形成は、(1)「環境との試行錯誤的なコミュニケーション(刺激情報-行動選択-結果)を繰り返すことによって、問題解決のための新しい知識を見つける過程(試行錯誤による探索)」から、(2)「明示的に新しい知識を学習したあと、知識にもとづいて問題解決する過程(知識ベースによる探索)」への遷移と見なすことができる。我々は「試行錯誤を伴った視覚探索課題」を開発することによって、試行錯誤による探索をサルに繰返し行わせることに成功した。前頭前野(背外側部)のニューロン活動は、現在遂行している探索方略の状態(試行錯誤探索or知識ベース探索)と、方略変換を行うべきタイミングを表現していた。さらに注目すべきことに、方略変換のタイミングを正しく見つけるために前頭前野ニューロンは,エラーが生じた要因によってエラーを「複数のエラータイプ」に区別し、その後の探索方略を決定していた。先行研究において、このような複数のエラータイプとそれにリンクした方略変換の神経機構は報告されていない。なお、研究成果の一部を英文雑誌で公表した(Fulimto et al. Robotics and Autonomous Systems, 2012)。サル前頭前野から、当初予定していた(1)探索方略の状態(試行錯誤探索or知識ベース探索)と、(2)方略変換を行うべきタイミングを表現するニューロン活動だけでなく、(3)自己の行動の確からしさを表現するニューロン活動も見出した。このようなニューロン活動は、過去に報告されておらず、脳がもつ学習系を考えるにあたって重要な神経生理学的証拠を新たに与えるものである。「試行錯誤を伴った視覚探索課題」において目標色が変わると、新しい目標色を試行錯誤によって探さなければならない。このような試行錯誤において、サルは同じ色刺激を何度も選んで失敗試行を連続させることはないことから、「試行錯誤で選択した色刺激と成功/失敗の履歴情報」を脳内に保存し、同じ誤りを繰り返さないようにしていると考えられる。このような「環境とのコミュニケーション履歴情報」が脳内で保存されている可能性を調べるため、強い色選択性を示すニューロン群が存在する前頭前野腹外側部から記録することを考える。ヒトや動物は未知の環境下にあっても、「環境との試行錯誤的なコミュニケーション」によって、生存するための「新しい知識」を確立することができる。このような柔軟な適応的行動の形成は、(1)「環境との試行錯誤的なコミュニケーション(刺激情報-行動選択-結果)を繰り返すことによって意義のある刺激情報(赤い色)を見出す過程」から、(2)「明示的に新しい知識を学習したあと、試行錯誤なしに適切な行動選択を行う過程」への遷移と見なすことができる。本研究では「環境との試行錯誤的なコミュニケーションよって新しい知識を獲得」するときの神経メカニズムを明らかにするため、「試行錯誤を伴った視覚探索課題」を新たに開発してサルに訓練し、ルールが更新されるごとにサルが試行錯誤を行って新たな知識を学習する過程(特に前半の試行錯誤を伴う過程)で働く神経メカニズムを前頭連合野外側部で明らかにすることを目指す。実験では「試行錯誤を伴った視覚探索課題」を訓練したサルを用いて、前頭連合野外側部(46野)からニューロン活動の記録を行った。コントロール実験として、目標刺激の色に対する選択性を明らかにする「色選択性テスト」、報酬サイズに対する依存性を明らかにする「報酬サイズ依存性テスト」を行った。

このようなニューロン活動は、過去に報告されておらず、脳がもつ学習系を考えるにあたって重要な神経生理学的証拠を新たに与えるものである。「試行錯誤を伴った視覚探索課題」において目標色が変わると、新しい目標色を試行錯誤によって探さなければならない。このような試行錯誤において、サルは同じ色刺激を何度も選んで失敗試行を連続させることはないことから、「試行錯誤で選択した色刺激と成功/失敗の履歴情報」を脳内に保存し、同じ誤りを繰り返さないようにしていると考えられる。このような「環境とのコミュニケーション履歴情報」が脳内で保存されている可能性を調べるため、強い色選択性を示すニューロン群が存在する前頭前野腹外側部から記録することを考える。
密度成層内自然対流熱伝達の系統的解明

本研究では、研究代表者のこれまでの研究成果に加え、二重円管の管径比の影響、伝熱面間距離の影響を明らかにすることによって代表的伝熱場における密度成層の影響を網羅的に解明するとともに、そうして得られた知見や熱伝達率の定量的データをもとに理論解析することにより密度成層場における熱伝達率を整理できる一般相関式を作成するなど、その系統的解明を行うことを目的としている。平成16年度は、前年度報告のように内径70mmのアクリル管の中に外径50mmまたは15mmの銅管を同軸に設置し、この中にサッカロース水溶液の密度成層を形成して二重円管内の密度成層内自然対流熱伝達について外管と内管の管径比の影響を実験的に明らかにした。平成17年度は、矩形容器内の密度成層内自然対流熱伝達につき伝熱面間距離の影響を実験的に明らかにするとともに、理論モデル構築の一環として、対流セルの熱伝達率の相関式作成のため矩形境界領域内の自然対流熱伝達についてアスペクト比をパラメータに理論解析を行った。具体的には、矩形容器内での実験的研究では、伝熱面間距離が10mm、20mm、40mm、60mmの各場合について装置を製作し、サッカロース水溶液の密度成層を形成して実験を行った。その結果、伝熱面間距離の変化につれ個々の分離対流層のアスペクト比が大きく変化し、それによって全体の熱伝達率が著しく影響を受けることを定量的に明らかにした。また矩形境界領域内の自然対流熱伝達に関する理論解析では、アスペクト比が0.120、レイリー数が10^310^7の広い範囲にわたって数値計算を行い、平均熱伝達率を求めるとともに、上記実験に対応してアスペクト比が1の時に最もヌセルト数が大きくなることを明らかにした。また各アスペクト比の場合について熱伝達率の相関式を作成し、一般相関式の作成について検討を行った。本研究では、研究代表者のこれまでの研究成果に加え、二重円管の管径比の影響、および伝熱面間距離の影響を明らかにすることによって代表的伝熱場における密度成層の影響を網羅的に解明するとともに、そうして得られた知見や熱伝達率の定量的データをもとに理論解析することにより密度成層場における熱伝達率を整理できる一般相関式を作成するなど、その系統的解明を行うことを目的としている。本年度は、二重円管内の密度成層内自然対流熱伝達について外管と内管の管径比の影響を実験的に明らかにした。内径70mmのアクリル管の中に外径50mmまたは15mmの銅管を同軸に設置し、この中にサッカロース水溶液の密度成層を形成して実験を行った。外管であるアクリル管内面にはステンレス膜を貼り付け、これに一定電流を流して熱流束一定で加熱し、内管である銅管は、壁温一定で水冷した。実験パラメータとしては(1)初期密度勾配(上下の初期密度差Δρ_0が,178,88.9,44.4kg/m^3)、(2)加熱熱流束q(2.0,1.0,0.5kW/m^2)を変化させて実験を行った。その結果、内管径が小さい場合には、熱伝達率の悪い上部領域が大きいこと、冷却面積が小さいこと、さらに伝熱面間距離が長いことなどのために、対流発生後も熱伝達率は定常値を超えることはなく、初期においても対流発生時間や壁面温度上昇に大きな違いが現れることが明らかとなった。

また内管径が大きい場合には、二重円管に特徴的な熱伝達の特性は見られるものの、比較的平行平板間の熱伝達に近い特性を示すことが明らかとなった。また伝熱面間距離の影響をさらに明らかにするため、鉛直二平板間の自然対流熱伝達についても実験装置を製作し、実験的研究を開始した。本研究では、研究代表者のこれまでの研究成果に加え、二重円管の管径比の影響、伝熱面間距離の影響を明らかにすることによって代表的伝熱場における密度成層の影響を網羅的に解明するとともに、そうして得られた知見や熱伝達率の定量的データをもとに理論解析することにより密度成層場における熱伝達率を整理できる一般相関式を作成するなど、その系統的解明を行うことを目的としている。本年度は、矩形容器内の密度成層内自然対流熱伝達にっき伝熱面間距離の影響を実験的に明らかにするとともに、理論モデル構築の一環として、対流セルの熱伝達率の相関式作成のため矩形境界領域内の自然対流熱伝達についてアスペクト比をパラメータに理論解析を行った。矩形容器内での実験的研究では、伝熱面間距離が10mm、20mm、40mm、60mmの各場合について装置を製作し、サッカロース水溶液の密度成層を形成して実験を行った。実験条件としては、(1)初期密度勾配(溶液上下の初期密度差Δρ_0が178,88.9,44.4kg/m^3)(2)加熱熱流束q(3.35,1.50,0.37kw/m^2)(3)溶液の初期温度T_0(加熱面温度をT_h、冷却面温度をT_cとすると、T_0=T_cとT_c<T_0<T_hの場合)をパラメータにとった。その結果、伝熱面間距離の変化につれ個々の分離対流層のアスペクト比が大きく変化し、それによって全体の熱伝達率が著しく影響を受けることを定量的に明らかにした。また矩形境界領域内の自然対流熱伝達に関する理論解析では、アスペクト比が0.120、レイリー数が10^310^7の広い範囲にわたって数値計算を行い、平均熱伝達率を求めるとともに、上記実験に対応してアスペクト比が1の時に最もヌセルト数が大きくなることを明らかにした。また各アスペクト比の場合について熱伝達率の相関式を作成し、一般相関式の作成について検討を行った。
ダイレクトナノインプリントによる高規則化ポーラスシリコンの作製と機能材料への展開

突起が規則配列したSiC製のモールドを用いたダイレクトナノインプリント,或いは規則細孔配列を有する陽極酸化ポーラスアルミナをマスクとしたドライエッチングによりSi表面に規則的な窪み配列を形成し,これを電解エッチングすることにより高密度高規則配列のナノポーラスシリコンを形成した.これを電極としてリチウムイオンに基づく充放電特性を測定したところ,細孔周期200nmに対して, 100nmでは充放電の繰り返しによる細孔径状の歪みが抑えられることがわかった.突起が規則配列したSiC製のモールドを用いたダイレクトナノインプリント,或いは規則細孔配列を有する陽極酸化ポーラスアルミナをマスクとしたドライエッチングによりSi表面に規則的な窪み配列を形成し,これを電解エッチングすることにより高密度高規則配列のナノポーラスシリコンを形成した.これを電極としてリチウムイオンに基づく充放電特性を測定したところ,細孔周期200nmに対して, 100nmでは充放電の繰り返しによる細孔径状の歪みが抑えられることがわかった.充放電サイクルによるナノポーラスシリコンの形状変化の確認ダイレクトナノインプリント手法にもとづき,細孔径約130nm,細孔深さ約1μm,細孔周期200nmの高規則化ナノポーラスシリコンを作製した.これを作用極とし,リチウム箔を対極及び参照極,過塩素酸リチウムを電解質とした0.01.5Vでのサイクリックボルタモグラムにより,高規則化ナノポーラスシリコンを負極としたリチウムイオン二次電池の充放電の特性を確認した.はじめに充放電を5サイクル実施したところ,サイクル数の増加に従い,充放電容量が序々に増大していくことがわかった.更に,5サイクル実施後でも,高規則性のナノポーラス構造が維持されていた.同じ条件で充放電サイクルを50回繰り返したところ,容量は更に増大し,サイクル開始時のほぼ2倍となった.この試料の構造を電子顕微鏡により観察したところ,細孔径が大きくなり,細孔の形状は方位の定まらない歪んだ楕円形となったが,200nm周期の細孔の配列は維持されていることが確認された.試料の破断面の電子顕微鏡観察から,細孔底部の形状が明確に観察され,シリコンへのリチウムの挿入・脱離がポーラス構造の部分のみで行われたことがわかった.シリコンを負極としたリチウムイオン二次電池は,理論容量が現行の炭素材料と比較して10倍程度となるものの,充放電の繰り返しに伴う微粉化により容量が得られないことが問題となっている.本研究で得られた高規則化ナノポーラスシリコンは,微粉化が抑えられ,高い充放電容量を示す事がわかった.また,結晶方位が制御されたアルミニウム箔を用いた異方性エッチングにより,トンネルピットの高規則配列の形成が可能であることもわかった.本年度は,昨年度の成果にもとづき,高規則ナノポーラスシリコンの微細化を進め,リチウムイオン二次電池用電極特性の向上を目指した.しかし,細孔周期の微細化に従い,シリコンへのダイレクトナノインプリントが困難となることがわかった.そこで,当初の研究計画を改め,ダイレクトナノインプリントを回避した高規則ナノポーラスシリコンの作製プロセスについて検討を進めた.その結果,規則細孔配列を有する陽極酸化ポーラスアルミナをシリコンの表面に固定し,これをマスクとしてドライエッチングを行うことにより,ポーラスアルミナの規則細孔配列に対応した窪みの配列をシリコンの表面に形成することができた.この窪みは,ダイレクトナノインプリントにより得られる窪みと比較して浅かったものの,シリコンの電解エッチング時に細孔形成の起点として機能し,高密度高規則配列のナノポーラスシリコンを形成できることが確認された,この手法により,細孔周期100nmの高規則ナノポーラスシリコンを作製し,リチウムイオンの充放電特性を測定したところ,単位面積当たりの充放電容量は細孔周期200nmとほぼ同等であったが,充放電の繰り返しによる細孔径状の歪みが抑えられることがわかった.シリコンを負極としたリチウムイオン二次電池は,現行の10倍以上の理論容量を有するものの,シリコンの微粉化によるサイクル特性の劣化のために実用化に至っていない.本研究で得られた結果は,シリコンのみを電極材料とし,かつサイクル特性の劣化を大幅に抑える高容量型のリチウムイオン二次次電池の負極材料としての利用が期待される.このほか,アルミニウム箔を用いた電解エッチングでは,任意の開口形状を有する高アスペクト比のピットを形成可能であることが見出された.
低次元金属ナノ材料のアーキテクトニクスと赤外プラズモン

本研究では、原子スケールからナノスケールの金属構造物の構造制御を行うことで、赤外帯域を中心としたプラズモン共鳴周波数と電磁場増強効果を制御する方法論を確立し、その知見を発展させ高感度な溶液中生体分子の検出法、水環境汚染物質の検出法、エネルギー変換用の広帯域な光吸収・増強材料の開発を行った。電磁波は、電子の疎密波であるプラズモンを利用すると原子レベルの材料にも閉じ込めることができ、ナノ材料の形状、配列構造を工夫することで、性質を柔軟に変化させることができる。本研究はこの原子スケール・ナノスケールの電磁気現況の物理を明らかにし、主に赤外帯域で高い性能を持つセンシング法や、エネルギー・環境材料の可能性を探る。本研究は、低次元金属材料中の低エネルギー(赤外)プラズモンについて、光・電子の両プローブ法を用いて計測し、原子スケール、ナノスケール物質の電磁応答特性を解明する。今年度は、貴金属原素、三族原素、ランタニド元素の3種類の異なった元素を用い、原子スケール金属鎖構造の研究を高波数分解EELS法を用いて系統的に進め、これらの系が金属的電子状態にある場合には、すべて低エネルギーの赤外プラズモンが生じることを明らかにした。これらの系の電子状態が金属から半導体に変化する際に、低エネルギーの赤外プラズモンの分散関係の一部あるいは、全部が消失することを明らかにした。また、原子スケール欠陥が赤外プラズモン励起に及ぼす影響についても研究を開始した。さらに、これら原子鎖構造の低エネルギー光学応答特性を計測するために、高感度な超高真空赤外吸収分光装置を組みあげ、試運転を行い再現性のあるデータを得ることに成功した。さらに、研究の対象を原子スケール構造物だけでなく、メゾスケールー金属構造物へと拡張し、溶液中のプラズモン増強赤外吸収材料の、その場ナノ構造制御と高性能化の研究を行った。水のOH振動と低エネルギー電子励起の混成モードのシグナルのスペクトル形状(Fano共鳴スペクトル)を利用して、高い増強性能を持つナノセンサー材料を再現性良く、簡便に製作する技術を確立した。増強の物理的メカニズムについてより精密に定量的に解明を進めるために、ナノ赤外センサー材料の分子レベル形成過程の成長反応モデルと作成した材料の結晶性と構造について詳細に研究を進めた。今年度はサブミクロンスケールのナノロッドによる赤外アンテナの研究も行いながら、超高真空中蒸着による原子スケールワイヤーにも研究対象を拡張し、それらの赤外吸収分光による研究を進めた。まず、原子鎖構造の低エネルギー光学応答特性を計測するために、高感度な超高真空赤外吸収分光装置を用いて吸収スペクトルの測定を行った。1nm幅を持った金属ワイヤーをシリコン表面に作成し、ワイヤー平行方向の偏光測定の場合に中赤外帯域に強くブロードな吸収を持つスペクトルを観測した。また、金属原子ワイヤー(インジウムワイヤー)がパイエルス転移を生じる際の実験も行いシグナル変化を検出した。続いて、溶液中のプラズモン増強赤外吸収材料の研究を進めた。金ナノ構造の形状に応じて水のOH振動と低エネルギー電子励起とが強く混成し、スペクトル形状がFano共鳴スペクトルの様相を呈することを見出した。この金ナノ構造について、電磁場シミュレーションを行い、スペクトルとシグナル増強を生じるナノ構造の条件とそのメカニズムを解明した。また、リモートセンシングへの応用が可能な増強材料の製作にも着手した。これらの成果に関連して、SPIE Photonics West 2010、ICFSI-12などの4つの国際会議、シリコンフォトニクス研究会、企業(サーモフィッシャーサイエンティフィック社)など5つの国内講演会における、計9件の招待講演を行った。まず、インターファクタンとエピタクシーの方法を用いて20nm程度の厚さを持つAgのナノディスクを製作し、その製作条件を変えながらディスクのサイズを変化させて赤外スペクトルを測定した。この結果を、これまでのEELS実験と比較し、ナノディスクのアンテナ共鳴とEELS法で測定した伝搬型プラズモンとの対応関係を明らかにした。同様にInの原子ワイヤーの長さを制御し、それに対応する赤外分光のデータを系統的に測定した。この結果をやはり同様にEELS法による過去の結果と比較し、1次元プラズモンの定在波プラズモンポラリトンとして理解できることを見出した。続いて、スペイン、ドイツの海外協同研究者との共同でナノロッドアンテナ間の距離を系統的に変化させながらナノロッド間の相互作用が共鳴周波数と近接場にあたえる影響を調べ、ナノアンテナを増強赤外吸収に用いる際の設計指針を構築した。また、ナノギャップアンテナをナノロッドと収束イオンビーム加工により、またナノアイランドの溶液中成長の方法で作製し、それぞれの場合のナノギャップ近傍の微細構造が赤外光学特性に与える影響を明らかにした。

また、後者のナノギャップアイランドは十分実用に耐える増強度を示したため、実際の医療診断などで検出される血液中の病原たんぱくをDNAアプタセンシング法にて検出を試み、十分高感度で検出できた。今後は、感度のみならず、検体への選択性を如何にして向上し、実際の診断に近い状態でに検査を実現してゆくかが課題である。電子の疎密波であるプラズモンは、ナノ材料の形状、配列構造に応じて、その性質を柔軟に制御することができる。本研究は原子スケール・ナノスケールのプラズモン現象の理解と制御を通してナノスケール電磁気現象の応用を目指す。今年度は一昨年度に導入したMBE-超高真空赤外吸収分光装置と可視近赤外ラマン顕微鏡、近接場顕微鏡装置を用い、ナノ・原子鎖スケールの良く規定されたアンテナ構造や、金属アイランド集合体によるランダムアンテナなどの研究を行った。Agナノディスクのアンテナ共鳴のサイズ依存性から定材波プラズモンの分散関係を求め、電子線損失分光法で測定した伝搬型プラズモンとの比較を行った。また、電子線リソグラフィーや収束イオンビーム加工によるアンテナアレイを製作し、アンテナ間の相互作用が共鳴周波数に及ぼす影響を評価した。無電解メッキ法によるランダムナノアンテナの構造最適化を行い、DANや蛋白質のセンシング応用の実験を進めた結果、10<-18>M(アトモラー)レベル以上の高感度を得た。また、DNAをアプタマーとして用い、湖沼の環境水に溶解した重金属を、抽出処理を行わなずに検出を試みた結果、ppbレベル以下の低濃度での検出に成功した。これにより診断時間の短縮、計測の簡便化を視野に入れた応用展開が可能であることが分かった。また、所属機関内の共同研究により、表面増強ラマン散乱の研究、可視-近赤外帯域の光に対して高い吸収・散乱効率を持つ太陽電池用の増強材料の研究を行った。これらの成果は国際会議等において口頭発表、招待講演を行った。また、これらのこれまでの蓄積とこれらの成果が評価され、イギリス物理学会からフェロー(FInstP)の称号を受けた。本研究では原子スケールからナノスケールのプラズモン現象の計測と解析を通して、究極に小さなスケールにおける電磁気現象への理解増進と応用への指導原理の確立を目指す。当研究室独自のMBE-EEELS及び超高真空赤外吸収分光装置と、新規に立ち上げた可視近赤外ラマン顕微鏡一近接場顕微鏡装置を用い、良く規定されたアンテナ構造や、金属アイランド集合体によるランダムアンテナなどの研究を行った。これを通して、プラズモン共鳴の広帯域化について、2次元、3次元集積化の効果を調べ、周波数制御についての指針を得た。まず、昨年に引き続いてAgナノディスクのアンテナ共鳴の赤外吸収分光測定、3次元積層型のAuナノディスクの顕微ラマン測定を行い、集積化におけるプラズモンの広帯域化に着目したデバイス設計を進め、バイオセンシングや太陽電池への応用を提案した。また、広帯域のナノギャップアンテナの電場増強効果を利用し、DNAアプタマーを介した水銀イオン(II)の検出実験を試みた。
神経因性疼痛における神経ガイダンス因子の多角的アプローチによる分子標的の解明

脊髄後角におけるSema3A単独での疼痛抑制作用機序を明らかにするため、プロテオミクス解析およびSema3Aの神経因性疼痛軽減効果の長期効果検討した。坐骨神経絞扼神経障害モデルラットの脊髄においてSema3A(2000u/week)によって特異的に変化するタンパク質を2D-DIGE法を用いて解析し3種を同定、iTRAQ法によりリン酸化タンパク質の検出も可能であった。Sema3Aによる疼痛軽減効果はL5腰神経結紮モデルラットにおいても認められ、広く神経因性疼痛に認められる作用であることが明らかになったが、疼痛完成後の投与は無効で、一旦軽減した疼痛行動もSema3A投与を中止後元に戻ることが明らかになった。本研究では脊髄後角におけるSema3A単独での疼痛抑制作用機序を明らかにするため、平成19年度はプロテオミクス解析の手法を用いたタンパク発現のプロファイリング解析、およびSema3Aによる神経因性疼痛軽減効果の長期的な効果を行動学的に検討した。まず、予備的な実験として、あらかじめくも膜下カテーテルを留置したラットを用いて両側の坐骨神経に対する慢性絞扼神経障害(CCI)モデルを作成し、障害のない群、CCI単独の群、障害作成時よりくも膜下カテーテルからSema3Aおよび不活性化Sema3A(2000u)を1週間にわたって投与した群各3匹ずつの脊髄(L5に相当する腰膨大部を摘出、可溶化した後に蛍光色素を用いて標識後、タンパク2次元電気泳動法を用いてCCI単独群とCCI+不活性化Sema3A投与群で同様な発現挙動を示し、CCI+Sema3A群で逆の発現挙動を示すタンパクスポットを同定、質量分析を行った。このような挙動を示す2次元泳動上のスポットは35個同定され、これらのうち質量分析により3つのタンパク(Gamma-enolase,Superoxide dismutase[Cu-Zn],Cytochrome b)が同定された。このうち、Gamma-enolase、Superoxide dismutase[Cu-Zn]はSema3A投与により脊髄での発現はそれぞれ65.3%、65.8%に減少し、Cytochrome bはSema3A投与により7.28倍に増加した。いずれのタンパクも脊髄および後根神経節での発現が報告されており、細胞死との関連が指摘されている。今後は脊髄後角に限ったサンプルを用いてタンパクのプロファイリングを行うと同時に、今回同定されたタンパクの脊髄および後根神経節での分布を免疫組織で確認し、計画通りgenetic ablationによる疼痛への効果を検討する予定である。また、CCIモデル動物に対するSema3Aの疼痛軽減効果は、統計学的検討はこれからであるが投与1週間で消失する傾向が見られた。今後はSema3Aの追加投与の効果、Sema3Aの疼痛効果が消失した後の脊髄を用いた免疫組織等を行う予定である。さらに平成19年度は多点皿電極を用いた脊髄での電気生理学的研究を行う目的でMED systemを購入し、設置および測定条件の最適化を行った。まずSema3Aによる神経因性疼痛軽減効果の長期効果であるが、CCIと同時にSema3Aを2000単位/7日間で持続くも膜下投与した群では術後1週間の時点での機械的刺激に対する傷害側の逃避潜時は健側と比較して93.3%と保たれていたが、2週間目には69.6%とSema3Aを投与しない群と有意差がなくなっていた。その傾向は術後4週目まで継続した。また、CCI作成後2週間目で同様にSema3Aを投与した群では疼痛軽減効果はまったく見られなかった。以上の結果から、当初予測していたようにSema3Aによる神経因性疼痛軽減効果は神経因性疼痛の形成期に特異的に作用し、長期的には効果がないことが明らかになった。プロテオミクス解析については本学国際総合科学研究科平野教授の協力を得て、iTRAQ法という最新の技法を用いてSema3Aを投与したラットの脊髄でのみ発現量が増加し、CCIやCCI+不活性化Sema3A投与群では発現が変化していないタンパクのうち、リン酸化修飾を受けたもののみを抽出、タンパク質量解析法で解析した。解析の結果、ミエリン関連タンパクやニューロフィラメントといった有髄線維に多く発現していると考えられるタンパクがリン酸化されていることがわかった。