hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心房細動の進展における心房周囲脂肪の電気的、構造的リモデリングへの影響

肺静脈隔離後、心房内の分裂電位や線状焼灼を主軸とした従来の左房焼灼の方法での心房細動の非再発率は60%であり、本法は持続性心房細動患者の有効な治療法になり得ると考えられた。この結果は、心房周囲脂肪と心房細動の維持との関連性を支持する所見と考えられる。現在、本アブレーション法のGPへの影響に関して調査している。医歯薬学動物実験は、対照群5頭、脂肪食群5頭の合計10頭を予定しており、現在7頭まで行っている。現在残りの3頭を飼育中であり、平成26年中旬には全例行う計画となっている。脂肪食群の肺静脈の不応期が短いこと、心房細動の持続期間が長い傾向にあることなど、心房細動の素地となり得る電気生理学的基質を有しており、当初予想された結果がえられている。しかしながら、ブタでの心房周囲脂肪内に存在するganglionatedplexus(GP)の存在部位を同定するため、心房、肺静脈各部位で高頻度心房刺激を行ったが、GPの存在を支持する徐脈、ブロックなど迷走神経反射の反応を示さなかった。また、頻回の刺激によりブタが容易に死亡するため、高頻度心房刺激を行うプロトコールは現在は中止とした。このため、ブタの心房周囲脂肪の局在及び心房周囲脂肪内に存在する神経叢であるGPの局在は不明である。従って、AFの進展と心房周囲脂肪との直接的関連性に関しては、今後の組織学的検討が重要となってくると考えられる。組織学的検討を含め、平成26年中旬以降に終了する予定であり、平成26年下旬には発表、論文作成が可能な状態になると予想される。臨床研究は概ね終了しており、持続性心房細動患者に対する心房周囲脂肪を標的にしたアブレーションの有効性が得られている。現在、持続性心房細動患者に対する心房周囲脂肪を標的にしたアブレーションの有効性に関する研究論文の作成は終了しており、海外誌Heart Rhythmに投稿中である。平成26年3月に開催された日本循環器楽学会にて心房周囲脂肪と心臓周囲神経節であるganglionatedplexusの局在に関しての研究報告を発表した。現在論文作成中である。臨床研究に関しては、当初の計画以上に進展していると考えられる。心房周囲脂肪及びganglionated plexusの局在は同定できていないため、組織学的検証で同定する試みを行っている。心房周囲脂肪に近接する心房筋には、神経線維、神経節が多く存在する可能性が示唆されるため、組織学的に、心房内に存在する神経線維、神経節の局在を今後詳細に検討していく予定である。電位波高は正常であり低電位領域がないことから、現時点においては組織学的に線維化などの変化を呈していない可能性が高い。恐らく、生後20週のブタは、ヒトでは成人前に相当するため、線維化を強制的に引き起こす方法を介入させる必要があると考えられる。具体的には、ペースメーカ植込を行い、高頻度心房刺激を数週間行い、心房細動モデルを作成する必要がある。当初の予定では、餌付け中にペースメーカ植込を行う予定であったが、飼育上困難が予想されるため今回は行わなかった。今後、ブタ数頭にペースメーカ植込を行い、現実的に施行可能か否か検討する予定である。残り3頭のブタの飼育料及び海外学会(第35回米国不整脈学会)への渡航費、宿泊費、参加費のため。ブタ3頭の飼育代:203,902円、海外学会(第35回米国不整脈学会)の渡航費:126,360円、海外学会(第35回米国不整脈学会)の宿泊費:62,844円、海外学会(第35回米国不整脈学会)の参加費:110,796円
全ゲノムSNPデータを基盤としたグリア遺伝子と統合失調症の関連解析

多くの統合失調症遺伝子関連解析の結果を鑑みると、個々の一塩基多型(SNP)のeffect sizeは極めて小さいことが判明している。従って、このような小さいeffect sizeのリスクを同定するためには、生物学的パスウェイを利用してグルーピングを行い、疾患との関連を検討するパスウェイ解析が有効とされ、注目を集めている。本研究では、日本人統合失調症の全ゲノム関連解析(GWAS)データを利用し、Gene Ontology (GO)のtermについて網羅的な解析を行い、グリア関連のパスウェイが関連するかを検討した。サンプル数は、2054名の統合失調症と2923名の正常対象者(すべて日本人)である。パスウェイで最も有意な関連を示したのは、protein folding(GO6457)であり、P<1x10-4を示した。他方、SNP-wiseの解析でも、有意水準である5x10-8以下の関連を示すSNPを認められなかったが、既報で有意と報告されているMHC領域に関連の傾向を認めた(P-10-7レベル)。本領域では、古典的HLAがあり、免疫の異常、あるいは慢性炎症のリスクとなっている可能性があり、グリアの視点からも興味がもたれる。そのため、HLA-A, C, B, DRB1のアレルについてタイピングを行い(4桁)、関連を検討した(1963名の統合失調症と861名の正常対象者)。その結果、最も有意なものでもP-10-4レベル(OR=0.62)であり、有意とは言えない結果であった。従って、この領域の関連は、non-HLAの可能性が考えられる。また、グリアに影響を与える可能性のある抗精神病薬(クロザピン)や、気分安定薬(リチウム)の治療反応性の薬理ゲノム研究(PGx)も完了した。こちらも、グリア関連遺伝子とは明確な関連は得られなかった。本データセットは貴重であり、今後も継続することが望まれる。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は完了した2個の統合失調症のGWASデータセットを用いた解析を行った。その結果、有意なグリア関連遺伝子と統合失調症の確度の高い関連は見いだせていない。最も有意な関連は、Glial Cell Development(GO: 21782)で、P=1E-4である(多重比較を考慮すると有意ではない)。この構成遺伝子は、PHGDH、SOX11、SOX4、LGI4、PICK1であるが、各遺伝子の関連では、SOX4のみが有意であり(P=0.008)、本遺伝子に引っ張られている可能性が示唆された。SOX4はグリア関連遺伝子の中では中核となるものではなく、期待された結果ではないため、今後の追試が必要である。しかし、現在までに3個目のデータセットの実験を完了させた。この最後のデータセットのサンプル数は最大であり(統合失調症2000名vs対象者6700名)、今後、この結果を用いた詳細なグリア関連遺伝子との関連解析を行う。また、向精神薬の作用機序としてグリア遺伝子に影響することが知られている。我々のGWASデータセットでは、統合失調症に対する抗精神病薬反応性の薬理ゲノム学的研究(PGx)を実施した。グリア関連遺伝子との確度の高い関連性は、ここでも見いだせていないが、polygenic modelを利用し、「抗精神病薬反応性と統合失調症疾患感受性」の遺伝的リスクの共通性を検討し、有意な重複を見出した。本結果は、薬剤の作用機序から推定された候補遺伝子(Glia関連遺伝子含む)が、統合失調症のリスク候補遺伝子である間接的なevidenceを示唆するものであり、抗精神病薬のターゲットを遺伝子操作したモデル動物の妥当性に一定の支持を与えるものである。

また、グリアに影響を与える可能性のある抗精神病薬(クロザピン)や、気分安定薬(リチウム)の治療反応性の薬理ゲノム研究(PGx)も完了した。こちらも、グリア関連遺伝子とは明確な関連は得られなかった。本データセットは貴重であり、今後も継続することが望まれる。抗精神病薬と統合失調症の遺伝的共通性を見出し、グリア関連遺伝子を含む抗精神病薬に影響される遺伝子がSCZの候補遺伝子となりうる間接的なevidenceを見出した。また、基盤となる統合失調症全ゲノムSNP解析を完了させた。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度に完了させた日本人を対象とした最大規模の統合失調症全ゲノムSNP解析の結果を用い、グリア関連遺伝子と統合失調症の関連性を検討する。また、向精神薬の作用機序としてグリア遺伝子に影響することが知られているが、平成26年度と同様の戦略を用い、双極性障害に対する炭酸リチウムの反応性PGxなど様々な表現型のPGx解析をすすめ、グリア関連遺伝子との関連を検討する。
負の固定電荷を有するアルミオキサイド保護膜を用いた超高効率シリコン太陽電池の開発

今年度の本研究の目標は、昨年度までに得られた知見を活かし、ヘテロ接合およびパッシベーション膜により再結合を極限まで抑制した太陽電池を作製し、薄型のシリコン基板において高開放電圧および高効率を有する太陽電池を作製する事である。表面にナノ結晶立方晶シリコンカーバイドをヘテロ接合エミッタとして、裏面にAl_2O_3をパッシベーション膜として用いたポイントコンタクト型太陽電池を作製したところ、開放電圧650mV,短絡電流密度37.6mA/cm^2,曲線因子0.684,変換効率16.7%であった。この太陽電池において、Alにレーザーを用いて局所的に熱を加えて裏面のコンタクトを形成し、開口部の再設計、および再結合抑制を試みた所、開放電圧が665mVに改善した。現状では、裏面のAl_2O_3のパッシベーション効果を高めるための400°C程度の熱処理がヘテロ接合エミッタと透明導電膜の特性を劣化させてしまっており、開放電圧を665mV程度に、また短絡電流密度と曲線因子の両立を制限してしまっている。裏面にa-SiO:Hをパッシベーション膜として用いた太陽電池においては、開放電圧676mV、変換効率20.0%を達成している。これは、必要温度が225°C以下と低いので、ヘテロ接合エミッタと透明導電膜が劣化していないためである。また、表面のヘテロ接合エミッタ作製時のプラズマ電力密度、水素希釈比、および基板温度を制御する事により、凹凸基板上でも高いパッシベーション効果が得られるようになり、開放電圧720mV相当の高いライフタイムが得られるようになった。コンタクト形成時に開放電圧が40mV以上低下している事から、レーザーを用いていてもなおコンタクト形成部の再結合が太陽電池の開放電圧を制限している事が分かる。以上のように、本研究の太陽電池は、P型シリコン基板において開放電圧700mV以上、変換効率20%以上を薄型基板において達成しうる要素技術を含んでおり、今後のシリコン太陽電池の発展に有用であると考えられる。本年度の第一の目標は、アルミオキサイド膜と結晶シリコンとの界面付近を詳細に評価することにより、界面における負の固定電荷の発生メカニズムの解明を行うことである。アニール後のアルミオキサイド膜に原子状水素処理を行うことにより、界面に存在していた負の固定電荷が消失し、正の固定電荷が発生していることを明らかにした。この際弾性反跳検出分析(ERDA)およびラザフォード後方散乱法(RBS)より、475°Cのアニール、および原子状水素処理により、上記の界面付近において、組成が変化していることが分かった。特に、酸素とシリコンの結合状態が変化しており、これに伴う配位状態の変化が固定電荷の発生・消失に関連しているのではないかと考えられており、今後、さらなる詳細な解析が必要である。アルミオキサイド/結晶シリコン界面では、負の固定電荷量をなるべく増加させる必要があるので、負の固定電荷の発生メカニズムに関する見識を得るのは重要である。本年度の第二の目標は、太陽電池レベルにおいて、ポイントコンタクト構造の改善による裏面再結合の抑制により開放電圧を向上、およびTCOの改善により短絡電流を向上させることである。ポイントコンタクト構造の開口率を制御、および開口部をヘテロ接合にすることにより、裏面の再結合が減少し、開放電圧が630→650mV程度に改善した。また、TCOの移動度を25→70cm^2V^<-1>s^<-1>程度に改善することにより、短絡電流が33→35mA/cm^2程度に改善した。今年度の第一の目標は、ALD法により作製されたAl203膜を現在作製している太陽電池の裏面パッシベーション膜に用いることにより、太陽電池作製プロセスにおける開放電圧を制限する要因を調べることである。ALD法によって作製されたAl203膜を用いて太陽電池を作製したところ、開放電圧は640mV程度であった。この値は、期待していた値より小さい値であり、その原因として二つの可能性が考えられる。一つはALDのAl203膜をアニールする際に水疱が形成するため、それがパッシベーション効果を低減、もしくはポイントコンタクト構造の開口率を増加させてしまっている可能性である。この現象を回避するため、アニール中の水疱形成が抑制できる方法を検討したところ、基板に製膜前に凹凸構造を作製しておくことにより、アニール中の応力が緩和され、水疱の形成を抑制することに成功した。しかし、開放電圧は依然として645mV程度と、水疱形成に関わらず低い値を示している。この結果と、量子効率や効率分布測定装置の結果から、二つ目の可能性である、開口部の再結合速度が非常に大きいことが原因と考えられる。開口部の再結合を抑えるためには、開口部に部分的に裏面電界効果層を形成する必要があり、ヘテロ接合もしくはレーザによる裏面電界効果層の作製を検討している。今年度の第二の目標は、表面エミッタおよび透明導電膜の高品質化である。本研究では、表面のエミッタにヘテロ接合エミッタであるnc-3C-SiC:Hを用いているが、このエミッタのバッファ層の高品質化・および膜厚制御により、エミッタのパッシベーション効果が高まり、開放電圧710mVを達成できることを証明した。また、透明導電膜で新規材料を開発することにより、透明導電膜のキャリア濃度低下、および移動度を増加させることにより、フリーキャリア吸収を減少させ、短絡電流密度が増加することを確認し、コンタクト抵抗、およびシート抵抗も低い値を達成していることを確認した。

今年度の本研究の目標は、昨年度までに得られた知見を活かし、ヘテロ接合およびパッシベーション膜により再結合を極限まで抑制した太陽電池を作製し、薄型のシリコン基板において高開放電圧および高効率を有する太陽電池を作製する事である。表面にナノ結晶立方晶シリコンカーバイドをヘテロ接合エミッタとして、裏面にAl_2O_3をパッシベーション膜として用いたポイントコンタクト型太陽電池を作製したところ、開放電圧650mV,短絡電流密度37.6mA/cm^2,曲線因子0.684,変換効率16.7%であった。この太陽電池において、Alにレーザーを用いて局所的に熱を加えて裏面のコンタクトを形成し、開口部の再設計、および再結合抑制を試みた所、開放電圧が665mVに改善した。現状では、裏面のAl_2O_3のパッシベーション効果を高めるための400°C程度の熱処理がヘテロ接合エミッタと透明導電膜の特性を劣化させてしまっており、開放電圧を665mV程度に、また短絡電流密度と曲線因子の両立を制限してしまっている。裏面にa-SiO:Hをパッシベーション膜として用いた太陽電池においては、開放電圧676mV、変換効率20.0%を達成している。これは、必要温度が225°C以下と低いので、ヘテロ接合エミッタと透明導電膜が劣化していないためである。また、表面のヘテロ接合エミッタ作製時のプラズマ電力密度、水素希釈比、および基板温度を制御する事により、凹凸基板上でも高いパッシベーション効果が得られるようになり、開放電圧720mV相当の高いライフタイムが得られるようになった。コンタクト形成時に開放電圧が40mV以上低下している事から、レーザーを用いていてもなおコンタクト形成部の再結合が太陽電池の開放電圧を制限している事が分かる。以上のように、本研究の太陽電池は、P型シリコン基板において開放電圧700mV以上、変換効率20%以上を薄型基板において達成しうる要素技術を含んでおり、今後のシリコン太陽電池の発展に有用であると考えられる。昨年3月に起きた震災の影響で実験にある程度影響が出たことが一つあります。また、太陽電池作製において、ALD法により作製したAl_2O_3膜を用いてプロセスの見直しを行なっていましたが、当初予想していた程のパッシベーション効果が得られず、その原因を調べることに時間がかかってしまったことが挙げられます。今年度までにおおよそ太陽電池の開放電圧を制限する要因が明らかになってきましたので、来年度以降は開放電圧および変換効率を改善できるのではないかと思います。具体的には、ポイントコンタクト構造における開口部のBSF化を行い裏面の再結合をさらに減少させ、開放電圧を向上、テクスチャ基板を用いることにより表面光反射を減少させ、短絡電流密度を向上させます。また、当初の研究計画にはありませんでしたが、太陽電池の構造にバックコンタクト構造を適用することにより、電極によりシャドウロスをなくし、さらに変換効率を向上することを検討しています。
天疱瘡における病原性シグナル伝達経路の検討

本研究では、天疱瘡患者IgGによって生じる反応の中で、特に抗Dsg3抗体による反応を解析する目的で、抗Dsg3モノクロナル抗体(mAb)を用いて培養細胞を刺激したとき、Dsg3のリン酸化やDsg3の分解消失が生じるかどうか、また、細胞内シグナル伝達機構が活性化するかどうかを確認した。Dsg3mAbはDsg3のリン酸化と分解、p38のリン酸化を誘導した。デスモグレイン3の細胞外ドメインに結合する抗体は、細胞内シグナル伝達機構を活性化することが確実である。次にDsg3の分解を誘導するシグナル伝達経路を解析する手がかりとなるDsg3に関連したキナーゼ、キナーゼの基質を同定するために、Srcキナーゼの基質であり、クラシカルカドヘリンの細胞内ドメインに結合し、その発現を調節しているp120-cateninに注目して、Dsg3との結合と、Dsg3に対する機能を解析した。p120-cateninはDsg3の細胞内ドメインに間接的に結合した。Dsg3の細胞膜表面上での安定化に関与している可能性があることを解明した。天疱瘡(PV)はデスモソーム構成分子であるデスモグレイン(Dsg)に対する自己抗体による自己免疫性水疱症である。これまでにわれわれは、天疱瘡患者由来IgG(PV-IgG)を用いてDsg3のリン酸化や細胞内のキナーゼの活性化が起きることを報告してきた。今回我々は、さまざまな病原活性を持つ抗Dsg3モノクロナール抗体(AK抗体シリーズ)による細胞内シグナル伝達経路の解析を行った。病原性の強いAK23抗体は、PV-IgGと同様にDsg3のセリンリン酸化およびp38のリン酸化を誘導した。次に結合エピトープが違い病原性の強さも違うAK抗体Dsg3の細胞内ドメインに結合するp120ctnの結合性およびリン酸化の程度を検討したところ、エピトープが違うAK抗体は、p120ctnを様々な程度にリン酸化し、また結合性にも異なる影響を与えた。Dsg3に特異的に結合するモノクロナール抗体が細胞内シグナル伝達系を活性化したことより、これまで報告されてきたPV-IgGによる細胞内シグナル伝達系の活性化は抗Dsg3抗体に由来すると考えられる。本研究では、天疱瘡患者皮膚で生じている抗Dsg3抗体由来シグナル伝達系の解析をすることが目的である。さまざまな病原性をもつ抗Dsg3 mAb4種を用いて、Dsg3結合後に生じるDsg3とp120-catenin(p120-ctn)の結合性とDsg3結合型p120-ctnのリン酸化反応を解析した。4種類のAkmAbは、すべてDsg3結合型pl20-ctnのチロシンリン酸化を亢進したが、リン酸化を受けたDsg3結合型p120-ctnの分子量が各抗体間で異なっていた。抗Dsg3mAbの病原性は強い順にAK23,19,18,20であるが、病原性の強い23,19に対して病原性の低い18,20はDsg3に結合するp120-ctnの量が多く、リン酸化していることがわかった。もっともチロシンリン酸化を誘導したAK18によるDsg3結合型p120-ctnのリン酸化はGenestein(チロシンキナーゼ阻害剤)とPP1(Srcキナーゼ阻害剤)でDsg3結合型pl20-ctnを阻害した。Dsg3結合型pl20-ctnのリン酸化の程度と抗体の結合したDsg3の分解速度には明確な差を検出できていない。これらの研究成果より抗Dsg3抗体がDsg3に結合後にDsg3結合型p120-ctnのチロシン残基をリン酸化するキナーゼ反応を活性化するという新しいシグナル伝達経路を見いだした。今後、これらのリン酸化反応と水疱形成との関連性を確実に証明し、水疱形成を阻害する方法を見いだす予定である。
人工関節の高強度化とバナジウムフリーβ型チタニウム合金の導入に関する研究

近年わが国においては高齢化が進み、今や50歳以上の人口が全体の34%を占めるに至った。これに伴って人口当りの老人性疾患による患者数が急増傾向にあり、60歳以上では80%以上が何処かの関節に障害を認められるとの報告もされている。このような関節障害の治療法として人工関節挿入手術があり,その需要も増加の傾向を示している。しかし、インプラント材としてステンレス材料のような鉄系材料が人体に使用されている場合には磁気共鳴画像診断装置(MRI)の使用が困難であり,他の内臓器官を調べる時にも画像化することに障害を来たすことが問題視されている。本研究は、患者個々のサイズ・形状に合ったインプラント部品を供給するための加工技術の開発を行うにあたり,特にバナジウムフリーの医療用β型チタエウム合金の導入について検討を行うものである。平成15年度は個々の患者における患部形状情報の取込技術の構築を試みた。(1)患者の患部形状について3D-CT装置を用いて撮影した画像を積み重ねることにより,患部の3次元形状を把握と患部形状にフィットするインプラント形状のCADデータの作成を可能とした。また,CAMを用いたツールパスの作成を行い,個々の患者にフィットしたステムの製作システムを完成させた.平成16年度はβ型医療用チタニウム系材料をインプラントに用いる場合の加工技術の確立を目指し,β型医療用チタニウム系材料の加工特性の把握を試みた。(2)工具材料の選定については、チタニウム系被削材と溶着性が少なく、高温安定性に優れたバインダレスcBN材料が有効な材料であることを明らかとした。(3)バインダレスcBN工具材料を用いた場合の切削温度の測定を行い,切削中の平均温度を明らかとした。(4)加えて,バインダレスcBN工具材料損傷機構を明らかにすることにより,適正切削速度領域が3.0m/sから5.0m/sの範囲にあることを明らかとした。(5)また、β型合金を用いたステム形状の軽量化を考慮した新規形状提案に関しては最終的に実物加工には至らなかった。本研究は、患者個々のサイズ・形状に合ったインプラント部品を供給するための加工技術の開発を行うにあたり,特にバナジウムフリーの医療用β型チタニウム合金の導入について検討を行うものである。本年度はβ型医療用チタニウム系材料の加工特性の把握と個々の患者における患部形状情報の取込技術の構築を試みた。(1)工具材料の選定については、チタニウム系被削材と溶着性が少なく、高温安定性に優れたバインダレスcBN材料が有効な材料であることを明らかとした。(2)バインダレスcBN工具

材料を用いたミーリング加工においては,内部スルー型ラジアスエンドミルホルダーを設計製作した。これにより,切削油剤が刃先に5MPaの圧力で供給可能となる刃先冷却環境が整えられ,180m/minの高速切削条件下においても十分な加工が可能であることを明らかとした。(3)また、患者の患部形状についてX線-3DCT装置を用いて撮影した画像を積み重ねることにより,患部の3次元形状を把握と患部形状にフィットするインプラント形状のCADデータの作成を可能とした。個々の患者にフィットさせるための患部形状情報の取込み技術とフィットするインプラントの加工技術についてはほぼ確立することができた。近年わが国においては高齢化が進み、今や50歳以上の人口が全体の34%を占めるに至った。これに伴って人口当りの老人性疾患による患者数が急増傾向にあり、60歳以上では80%以上が何処かの関節に障害を認められるとの報国もされている。このような関節障害の治療法として人工関節挿入手術があり、その需要も増加の傾向を示している。しかし、インプラント材としてステンレス材料のような鉄系材料が人体に使用されている場合には磁気共鳴画像診断装置(MRI)の使用が困難であり,他の内臓器官を調べる時にも画像化することに障害を来たすことが問題視されている。本研究は、患者個々のサイズ・形状に合ったインプラント部品を供給するための加工技術の開発を行うにあたり、特にバナジウムフリーの医療用β型チタニウム合金の導入について検討を行うものである。本年度は昨年度構築を試みた個々の患者における患部形状情報の取込技術をβ型医療用チタニウム系材料に適用するための加工特性の把握を試みた。(1)工具材料の選定については、チタニウム系被削材と溶着性が少なく、高温安定性に優れたバインダレスcBN材料が有効な材料であることを明らかとした。(2)バインダレスcBN工具材料を用いた場合の切削温度の測定を行い、切削中の平均温度を明らかとした。(3)加えて,バインダレスcBN工具材料損傷機構を明らかにすることにより,適正切削速度領域が3.0m/sから5.0m/sの範囲にあることを明らかとした。(4)また、β型合金を用いたステム形状の軽量化を考慮した新規形状提案に関する指針を示した。
環境を指向した分析法の新展開(多元素同時分析法と新規配位子の開発および機構解明)

環境問題の評価と防止について研究した。溶媒抽出法と高感度分析装置(ICP-MS)を組み合わせることにより、金属イオンの一括・濃縮分析法を開発した。また、これまで難しいとされている配位子の定量法を開発した。さらに、錯形成剤による環境汚染を未然に防ぐため、金属と高い錯形成定数を持ち、かつ生分解性であるキレート剤を開発した。その特性、溶液内平衡・構造を明らかにした環境問題の評価と防止について研究した。その特性、溶液内平衡・構造を明らかにした本年度は金属、配位子の両面から環境問題の評価と防止について、「キレート剤の分離分析と抽出機構の解明」と「新規分析試薬の開発と機能の解明」の、2つの方向で研究を進め、次のような成果をえた。1.キレート剤の分離分析と抽出機構の解明(1)EDTAの金属陰イオン錯体を第4級アンモニウムイオンで抽出し、EDTAを抽出、分離し、その抽出機構を明らかにした。対象金属イオンはこれまでの鉄(III)に加え、種々の重金属イオンについて調べた。またキレート剤として、より単純な構造を持つ、NTA錯体について抽出挙動と機構の解明をした。(2)第4級アンモニウムイオンによるイオン対抽出における、アンモニウムイオンの構造、対陰イオンの構造および溶媒の影響を調べた。溶媒の陰イオンへの結合力がイオン対の分配定数の大小を決定する主な機構であることを明らかにした。また、非対称のアンモニウムイオンがより抽出され易い機構を解明した。2.新規分析試薬の開発と機能の解明(1)ポリエーテル(PEO)-フタロシアニン(Pc)ハイブリッド化合物の開発と溶液内の構造を調べた。本年度は主に4本のDEO6を側鎖に持つPcについて、スタキッング、アルカリ、アルカリ土類金属イオンとの錯形成について調べた。逐次的に多量化してゆく平衡を定量的に解明した。また特定の金属イオンが錯形成により特異的な吸収帯を出現させることを明らかにした。これらはいずれも、世界で初めての成果である。(2)新規の生分解性キレート剤を開発し、溶液内錯体構造を明らかにした。エチレンジアミンのコハク酸およびマロン酸誘導体のキレートの錯形成定数および3価金属イオン、重金属イオンの溶液内構造を明らかにした。本年度は昨年度に引き続き、金属および配位子について、「キレート剤の分離分析と抽出機構の解明」と「新規分析試薬の開発と機能の解明」について研究を進め、次のような成果をえた。1.キレート剤の分離分析と抽出機構の解明(1)キレート剤の種類をEDTAに加えNTAについて研究を行った。金属陰イオン錯体を第4級アンモニウムイオンで抽出し配位子を抽出・分離した。これらの錯体の抽出に及ぼす金属イオン、溶媒、抽出剤濃度の影響を調べ、抽出機構を推定した。(2)第4級アンモニウムイオンによるイオン対抽出におけるアンモニウムイオンのアルキル基の鎖長の影響を調べた。メチル基を持つアンモニウムイオンが特異的な挙動を示し、この原因が立体的な規制によることを明らかにした。昨年度に続き4本のDEO6を側鎖に持つPcについて、スタキッング、アルカリ、アルカリ土類金属イオンとの錯形成について調べた。可視紫外吸収スペクトルにより2量体生成に及ぼす溶媒効果を、そして高分解能NMRを用いた測定により2量体の溶液内構造を明らかにした。(2)エチレンジアミンニマロン酸にメチル基を導入することにより、生分解性でかつ金属イオンと安定度定数の高い錯体を形成する新規のキレート剤を開発している。このキレート剤の特性、特にアルミニウム属金属イオンとの錯形成を明らかにした。○第4級アンモニウムイオンの構造の抽出性の効果を明らかにした。特に、4本のアルキル基のうち、1本がメチル基のとき抽出性を増大させることが分かった。この特性について詳しい機構を提案した。○固相抽出による、多元素同時分離定量法を検討した。固相抽出剤の特性を調べ、種々の要因により特性が大きく変わることを明らかにした。○ホスホネート系のキレート剤の機能を持つ感応基を導入した、効果的な固相抽出系についての基礎的な知見が得られた。○ポリエーテルーフタロシアニン化学物の系について、ポリエーテル、アルキル基の鎖長のことなるいくつかの、化合物の合成に成功した。光学的とおよびNMRスペクトルの測定を行い、ポリエーテル部位およびフタロシアニン部位への錯形成による効果を調べる。○これまでに合成に成功した、安価な多分散ポリエーテルを持つフタロシアニン化合物について、光学的特性、分配、錯形成を調べ、実際分析への応用を検討した。○これまでに開発した、生分解性キレート剤、DMEDDM、について、さらに、土類金属イオン、希土類金属イオン等との錯形成を調べ、溶液内構造の詳しい知見を得た。
糞線虫の皮膚侵入機構におけるアラキドン酸カスケ-ドの役割

本研究では、糞線虫体内のアラキドン酸カスケ-ドに関する分析を可能にするために、in vitroでの侵入モデルの樹立した。まずS.mansoniセルカリアに用いられている脂肪酸と虫体を含む緩衝液とを接触させ、脂肪酸への移行をみる方法(Salafsky et al.)および人工膜(0.1% agar&3% gelatin)を用いた方法(Fusco et al.)を試みた。セルカリアと異なり、水中のフィラリア型幼虫は温度変化による一過性の動きを示すのみで、脂肪酸や人工膜への移行を示さなかった。このため6well-multidish(Nunc)を用い、3mlの0.5-1.0%寒天(0.1M燐酸緩衝液)上に,約100匹のフィライア型幼虫(10ul燐酸緩衝液)を加え、37Cでincubateした。寒天は実験開始直前に、ethyl alcoholに溶解した各種脂肪酸(0.05-0.8M)または、ethyl alcoholを添加して調整した。incubation後,直ちに虫体の移動を阻止するために冷却し、燐酸緩衝液で寒天上の虫体を取り除いた。そして、侵入虫体を熱固定するためにmultidishを70C、3分処理した。この実験系では寒天濃度が薄いほど、incubation時間が長くなるほど寒天に侵入する虫体数は増加した。また、アラキドン酸カスケ-ドに寄生虫体内で合成可能なリノ-ル酸、リノレイン酸は寒天への侵入を促進したが、非必須脂肪酸であるオレイン酸では促進しなかった。これらの結果は、糞線虫の皮膚侵入機構にアラキドン酸カスケ-ドの関与を示唆するものである。現在、in vivoでの実験および虫体内のアラキドン酸カスケ-ドの関与する脂肪酸の測定を行っている。
光干渉縞を用いた微粒子の粒径・数密度・速度同時計測法の微小液滴への拡張

原発再稼働に必要なフィルタードベントの1つであるベンチュリスクラバの性能評価のため、スクラバ内を高速で運動する微小液滴の計測技術開発が求められている。本研究では、レーザー光を用いた光干渉縞方式による微粒子の計測法を確立し、微小液滴への適用可能性について検討した。実験より、本方式では数百ナノメートルから数マイクロメートルの微粒子を個別で計測することができ、粒子数を計測できることが確認された。また得られた信号と粒径に相関関係があることが明らかになり、同時に粒径計測が可能であることも確認された。このような結果は微小液滴でも得ることができ、本方式で微小液滴計測が可能であることも確認された。原発再稼働に必要なフィルタードベントのひとつであるベンチュリスクラバの性能評価のため、スクラバ内を高速で運動する微小液滴の計測技術開発が求められている。具体的な研究実績は以下の通りである。1.微粒子計測による試験的データベースの構築(1)1ー1.干渉縞に対する受光素子の電圧信号特性の把握:レーザーと微粒子の光学的作用によって発生する干渉縞とその光を受けた受光素子から出力される電圧信号の特性を把握するため、スクリーンに映る干渉縞と電圧信号の同期計測を実施した。その結果、微粒子を混入させた場合、干渉縞の発生が確認できたとともに、同時に受光素子からの電圧が減少することを確認した。これは微粒子によるレーザー光の散乱によって受光素子へ到達する光量が減少したためである。1ー2.粒径に対する電圧信号特性の理解:微粒子の粒径に対して、受光素子の電圧計測を行ったところ、粒径が小さくなるほど、微粒子通過時の電圧減少量が小さくなることを確認した。これは粒径が小さなくなるほど光散乱強度が小さくなるためと考えられる。このことから、電圧の減少量を計測することで粒径の予測が期待できる。2.電圧信号特性の解析とデジタルロジックへの落とし込み:上述の試験結果を基に、微粒子計測の電圧信号特性の分別を数式化して、デジタル回路上で弁別可能なアルゴリズムを検討し、ソフトウェアを作成した。以上により、レーザー光を用いた光干渉縞方式による微粒子の計測が可能であることが明らかにし、デジタル回路上で粒径の自動判別を可能とするシステムを構築した。そのシステムによって得られた知見は今後の微小液滴を対象とした計測技術開発におけるデータベースとして活用する。当初の予定では、「2.電圧信号特性の解析とデジタルロジックへの落とし込み」の前に、「1ー3.計測可能な微粒子の数密度の把握」と「1ー4.計測可能な微粒子の速度の把握」を実施する予定であったが、計測データが膨大であり、データの整理が困難であった。そこで、2.電圧信号特性の解析とデジタルロジックへの落とし込み」を優先し、処理システムを先に構築することで膨大なデータに対応したが、システムの製作に時間を要したため当初の予定よりやや遅れる状況となった。1.液滴計測装置への改造:液滴計測を実施するため、微粒子計測装置に噴霧ノズルを設けることで、液滴計測装置へ拡張した。2.液滴の確認:流量やノズルに対する液滴の物理的特性の確認をハイスピードビデオカメラによる直接撮影を行い、以下の試験で真値とする液滴径、液滴数密度、液滴速度が計測できることを確認した。3.微粒子計測による試験的データベースの構築3ー1.液滴径に対する電圧信号特性の理解:微粒子と同様に液滴に対しても電圧信号を取得することができた。液滴径と電圧信号特性、干渉縞パターンを計測したところ、定性的に相関関係があることが確認された。3ー2.計測可能な液滴の数密度の把握:液滴の数密度が液滴計測に及ぼす影響について検証した。その結果、噴霧ノズル近傍では良好な結果が得られなかった。これはノズル近傍では液滴の数密度が高く、レーザーが透過できなったためと考えられる。一方で、ノズルから十分離れた距離では計測ができることを確認した。3ー3.計測可能な液滴速度の把握:流量を調整し、速度をパラメータとした液滴計測を行ったところ、数十m/sまで計測できることを確認した。4.ベンチュリスクラバへの適用可能性の評価並びに課題抽出:以上の微小液滴に対する試験データから、液滴が十分に分散しているベンチュリスクラバ下流であれば計測が期待できると考えられる。しかしながら、ベンチュリスクラバの作動条件によっては液滴の速度は数百m/sになるので、今後、速度計測範囲の拡張が求められる。

また得られた信号と粒径に相関関係があることが明らかになり、同時に粒径計測が可能であることも確認された。このような結果は微小液滴でも得ることができ、本方式で微小液滴計測が可能であることも確認された。1.微粒子計測による試験的データベースの構築(2)粒子の数密度をパラメータとして試験を行うことで、高密度による多重散乱等の数密度が微粒子計測に及ぼす影響について理解するとともに、粒子数密度に対する計測限界を把握する。数密度の調整は純水による希釈で濃度調整を行う。また、速度による計測可能範囲を定量的に明らかにするために、流量計を調整し、速度をコントロールすることで、速度を試験条件とした受光素子による粒子計測を行う。2.液滴計測装置への改造:液滴計測を実施するため、試験装置の改造を行う。微粒子計測装置の計測流路を取り外し、噴霧ノズルを設けることで噴霧を生成し、その下流において液滴の計測を実施する。3.液滴の確認:流量やノズルに対する液滴の物理的特性の確認をハイスピードビデオカメラによる直接撮影によって行う。ここでは、以下の試験で真値とする液滴径、液滴数密度、液滴速度を把握する。4.微粒子計測による試験的データベースの構築4ー1.液滴径に対する電圧信号特性の理解:液滴径をパラメータにして得られる電圧信号より、液滴径と電圧信号特性、干渉縞パターンの相関関係について明らかにする。4ー2.計測可能な液滴の数密度の把握:液滴の数密度をパラメータとして試験を行うことで、高密度による多重散乱等の数密度が液滴計測に及ぼす影響について理解するとともに、液滴数密度に対する計測限界を把握する。4ー3.計測可能な液滴速度の把握:速度に対する計測可能範囲を定量的に明らかにするために、噴霧ノズルや流量を調整し、速度をコントロールすることで、速度をパラメータとして、受光素子による液滴計測を行う。5.ベンチュリスクラバへの適用可能性の評価並びに課題抽出:以上の微小液滴に対する試験データより、ベンチュリスクラバの液滴計測への適用可能性について検討ならびに課題の抽出を実施する。熱流動
大腸癌の肝転移を決定する因子の解析

マウス結腸癌より樹立した肝転移性細胞(colon26HN7.23)細胞を用い、肝転移性を決定する因子の解析を行なった。HN7.23細胞の肝微小環境での接着性および増殖性について、肝類洞内皮細胞細胞(HSE)と肝実質細胞(A2)とを用い検討した。HN7.23のHSEへの接着性はそのままでは極めて低いが、TNF-αまたはIL-IβでHSEを刺激することにより接着性が有意に上昇した。これは、サイトカイン等による微小環境の変化により類洞内皮への癌細胞の接着は促進されうることを示す。この接着性上昇は、HN7.23を抗シアリルLe^x抗体で前処理することにより阻害されたので、接着はHN7.23上のシアリルLe^xとHSE上に誘発されたおそらくELAM-1様の分子を介して起こったものと考えられる。HN7.23の増殖は、HSEまたはA2の培養上清により促進された。したがって、HSE、A2が肝転移に関与する増殖因子を産生することが明らかとなった。培養上清中の増殖因子についてはさらに解析中である。一方、肝転移に関与する遺伝子を解析するために、HN7.23とその親株で肝転移性の低いNL-17とを用い(1)両者のハイブリッド細胞の作成、(2)両者の間で発現に差のある遺伝子のクローニング、および(3)既知の転移関連遺伝子発現の検討を行なった。(1)については、ハイブリッド作製のため、遺伝子マーカーとして各々neo,gpt遺伝子を導入したHN7.23とNL-17の作製に成功し、ハイブリッド作製を検討している。(2)については、両者のcDNAをAluI,RsdIで小断片化した後、PCRとビオチン化を利用したサブトラクション法により、両者の間で発現に差のあるcDNAを濃縮することに成功し、さらにコロニーハイブリダイゼーションによるクローニングを進めている。(3)については、癌転移を制御するといわれるnm23/NDPキナーゼ(NDPK)遺伝子の発現を調べた結果、両者共にNDPKαを発現していることが判明したが、両者の間で差は認められず、NDPK遺伝子産物の肝転移性への寄与は少ないと考えられた。
光誘起親水化現象の解明に繋がる新たな提案-光照射で生じる表面マクロ分極場の作用-

光誘起親水化現象の解明に繋がる新たな提案-光照射で生じる表面マクロ分極場の作用本研究では、光触媒機能の一つである光誘起親水化現象に関して、光照射によって親水化する材料とその表面化学組成の関係性について、理想的な原子配列面を持つ単結晶または多結晶薄膜を用いて調査を行った。紫外光照射によって、ルチル型酸化チタンでは、(110)が(001)と比較して早く親水化し、既報と一致する結果が得られた。一方、チタン酸ストロンチウムでは、(110)<(111)<(100)の順で早く親水化した。紫外光の照射による親水化と真空暗所での静置による疎水化を繰り返したところ、結晶面方位による違いが見られなくなった。これは、紫外光の照射により表面に何らかの不可逆的な変化が生じており、この変化が結晶面方位による違いを引き起こしていると考えられる。チタン酸ストロンチウム表面原子の配列から不安定な酸素原子(5配位酸素)が表面に露出している面ほど早く親水化することが分かった。チタン酸ストロンチウムの多結晶膜は光照射によって高度に親水化しないことが分かっており、多結晶膜表面では親水化が早い(100)と(111)がほとんど露出せず、遅い(110)が最も露出しているためであることを明らかにした。次に、ニオブ酸リチウムでは、Z<X<<Yカット面の順で親水化し、特にYカット面はルチル型酸化チタンやチタン酸ストロンチウムのどの結晶面と比較しても早い親水化速度を示すことを明らかにした。ニオブ酸ナトリウム多結晶薄膜は、紫外光照射によって正の方向に表面電位が変化することが分かり、表面に物理吸着する水分子の配向度(水分子が水素原子側を外側に向けて配向)に起因することが示唆された。また、表面電位のヒストグラム変化から、結晶面による親水化速度の違いを推察でき、光照射による結晶表面電位の変化と親水化との間には相関関係があることが分かった。光誘起親水化現象の解明に繋がる新たな提案-光照射で生じる表面マクロ分極場の作用本研究では、光触媒機能の一つである光誘起親水化現象に関して、これまでとは異なる新たな発現機構(光照射による表面分極場の作用)を提案して明らかにすることを目的としている。平成23年度は、光照射によって親水化する材料とその表面化学組成および光触媒酸化分解活性の関係性について、理想的な原子配列面を持つ単結晶を用いて調査を行った。紫外光照射強度を高くした場合、ルチル型酸化チタン(001), (110)、チタン酸ストロンチウム(111), (110), (100)、ニオブ酸リチウム(x, y, zカット)において光誘起親水性に有意な面方位依存性は見られなかった。次に、紫外光照射強度を弱くしたところ、それぞれ面方位によって親水化速度や親水性(限界接触角)に差が出た。ルチル型酸化チタンでは、(110)が(001)と比較して早く親水化し、既報と一致する結果が得られた。単結晶表面にオレイン酸を塗布し、光照射による酸化分解活性を調べたところ、ルチル型酸化チタンおよびニオブ酸リチウムでは高い分解活性を示す結晶面は早い親水化速度を示した結晶面と一致していた。一方、チタン酸ストロンチウムでは関係性が見られなかった。以上の結果より、分解活性の違いだけで光誘起親水性を説明できないことを明らかにした。本研究では、光触媒機能の一つである光誘起親水化現象に関して、これまでとは異なる新たな発現機構(光照射による表面分極場の作用)を提案して明らかにすることを目的としている。平成23年度は、理想的な原子配列面を持つ単結晶を用いて光照射による光誘起親水性、表面吸着水量および表面電位変化の面方位依存性を調査する予定であったが、光誘起親水性と光触媒酸化分解活性の面方位依存性とそれらの関係性について研究を進めた結果、予定していた表面吸着量と表面電位の測定まで行えなかった。平成23年度は、理想的な原子配列面を持つ単結晶を用いて光照射による光誘起親水性と光触媒酸化分解活性の面方位依存性とそれらの関係性について明らかにした。平成24年度は、同じ単結晶を用いて光照射による表面吸着水量と表面電位変化を測定し、光誘起親水性との関係性を明らかにする。また、多結晶薄膜を作製し、単結晶と同様に光誘起親水性、吸着水量、表面電位を測定して光誘起親水性とその表面化学組成および水分子の吸着の関係性を調査する。

次に、光誘起親水性を示す材料(親水化が早い)と示さない材料(親水化が遅い)について、分極処理が親水性に与える効果を明らかにし、膜表面に生じる分極特性と吸着水分子の配向性の関係を明らかにする。平成23年度は、予定していた表面電位変化測定まで研究を進めることができなかったため、測定に必要な消耗品(カンチレバー)を購入しなかった。平成24年度は、表面分析(表面吸着水、表面電位、表面分極)をメインに研究を行うため、分析機器と測定に必要な消耗品(カンチレバー)、薄膜試料作製のための試薬、基板、成膜のためのスピンコーターの購入を予定している。また、積極的に研究成果を発表するため、国内外の学会への参加および論文投稿費として使用予定である。
欠陥準位制御による微小ひずみ応答材料の創製

本研究では、2次元的にひずみを可視化できる応力発光センサについて、0.01%微小ひずみに対してカメラ等で検出できる感度を有する新規材料の開発を目指した。材料系としては、種々の欠陥を導入しても結晶構造を保持できるスタッフドトリジマイト型構造のアルミン酸ストロンチウム(SrAl2O4:Eu)を選択した。その結果、微小ひずみに対する発光特性(センサ応答性)は、Sr/Al比、前駆体の粒子径に影響しすることがわかった。また、開発した応力発光材料を用いて作製したセンサは、アルミ合金板の裏側き裂、炭素繊維複合材料板の繊維配向性を明瞭に可視化できることに成功した。本研究では、2次元的にひずみを可視化できる応力発光センサについて、微小ひずみに対してカメラ等で検出できる感度を有する新規材料の開発を目指した。平成27年度では、溶液中のイオン反応を利用した材料合成方法を用いて、SrAl2O4:EuのSrとAlの組成比(Sr/Al = 0.460.485)について検討したところ、化学量論比(Sr /Al = 0.485)よりSr/Al比を少なくすることで0.1%以上のひずみに対する感度が増大することがわかった。一方、0.1%以下の微小ひずみに対する感度は、Sr/Al=0.46とした場合に0.01%の微小ひずみに対する応答性を発現することがわかった。今後は、融剤添加量や焼成温度の系統的な探索による材料結晶性の制御、発光中心元素量の発光強度依存性について検討して微小ひずみに対する感度の向上を目指す。次に、開発した応力発光材料を用いて内面疲労き裂の検出を試みた。内面疲労き裂を模擬した欠陥は、市販のアルミ合金板(A6061-T6, L:250×W:25×T:1.6 mm)の裏面に型彫放電加工により作製した。アルミ合金板表面に接着した応力発光センサの発光分布は、アルミ合金板に引張荷重を負荷した際の発光をCCDカメラにより撮影して評価した。内面疲労き裂の進展度50100%の試験片に対する発光分布を評価したところ、発光強度は異なるものの、内面疲労き裂先端に生じる応力集中を発光分布により可視化することに成功した。今後は、より浅いき裂進展度の内面疲労き裂の検出を達成するために、より微小なひずみに対して応答する応力発光材料を開発するとともに最適なセンサ構造を明らかにする。本研究では、2次元的にひずみを可視化できる応力発光センサについて、微小ひずみに対してカメラ等で検出できる感度を有する新規材料を開発することを目指して実施した。材料種としては、種々の欠陥を導入しても結晶構造を保持できるスタッフドトリジマイト型構造のSrAl2O4:Euを用いた。その結果、材料組成比の系統的な探索(Sr/Al = 0.460.485)により、本研究開発で目標とした0.01%の微小ひずみに対する応答性を発現させることに成功した。この原因についてはまだ不明瞭な部分が多いため、今後、キャリア励起条件、欠陥状態評価、熱ルミネッセンス測定、X線回折(構造解析)、走査型電子顕微鏡(粒子形態)などの系統的な評価により解明できるように検討を進める。また、平成28年度に計画していた「疑似構造体の表面微小ひずみ分布の可視化」について、本研究開発で開発した応力発光材料を用いた応力発光センサにより実施した。その結果、従来材料では検出することができなかった浅い欠陥(き裂進展度50%)を高感度に検出することに成功した。これまでの研究開発により、0.01%微小ひずみに対して応答する応力発光材料の開発、及びそれを用いた新規計測技術(外観からは目視できない内面疲労き裂の検出技術)の開発について、これまで報告されていない新規な成果が得られており、当初の計画以上に進展している。また、これらの成果は、国内学会において成果発表しており、社会への成果発信も行っている。平成28年度では、微小ひずみに対する応答性の発現因子について検討した。本研究開発で開発した応力発光材料の微小ひずみに対する感度は、従来材料と比べて、材料欠陥中にトラップされたキャリアが外部からの力学的刺激より早期に開放されるためと考えている。そこでこの仮説について検討するために、応力発光塗膜センサの励起後の待機時間依存性について検討したところ、待機時間の増加とともに微小ひずみに対する感度が減少した。待機時間の増加は、キャリアの熱的開放時間の増加を意味する。すなわち、待機時間が短い場合は、浅い欠陥にトラップされたキャリアが熱的に解放されずに力学的刺激によって解放されるため、微小ひずみに対する応答性が発現される。一方、待機時間が長い場合には、浅い欠陥にトラップされたキャリアが熱的に解放され、深い欠陥にトラップされたキャリアが力学的刺激によって解放されるため、微小ひずみに対する応答性が消失したものと考えられる。また、開発した微小ひずみ応答材料が実構造材料の非破壊検査用センサ材料として実用化できるかを確認するために、複雑な配向性を有する炭素繊維複合材料(CFRP)の力学特性の解明を試みた。その結果、綾織CFRPプリプレグに引張荷重を負荷した際の応力発光パターンでは、引張荷重が小さい場合には単軸方向性のCFRPと同様に、ほとんど均一な発光パターンを示したが、引張荷重の増加に伴い、特定の繊維部分が強く発光することがわかった。

これは、この特徴的な応力発光分布が異なる繊維方向によってもたらされたことを示唆しており、応力発光センサを用いた2次元的可視化により、特定方向の繊維の荷重分担を可視化できることが明らかになった。本研究では、2次元的にひずみを可視化できる応力発光センサについて、0.01%微小ひずみに対してカメラ等で検出できる感度を有する新規材料の開発を目指した。材料系としては、種々の欠陥を導入しても結晶構造を保持できるスタッフドトリジマイト型構造のアルミン酸ストロンチウム(SrAl2O4:Eu)を選択した。その結果、微小ひずみに対する発光特性(センサ応答性)は、Sr/Al比、前駆体の粒子径に影響しすることがわかった。また、開発した応力発光材料を用いて作製したセンサは、アルミ合金板の裏側き裂、炭素繊維複合材料板の繊維配向性を明瞭に可視化できることに成功した。今後はまず、微小ひずみに対する応答性の発現因子の解明を目指す。具体的には、ャリア励起条件、欠陥状態評価、熱ルミネッセンス測定、X線回折(構造解析)、走査型電子顕微鏡(粒子形態)などの系統的な評価により、微小ひずみに対する応答性に起因する電子状態、結晶構造について詳細に検討する。また必要に応じて、シンクロトロン放射光を用いたEu-L3吸収端のEXAFS測定によるEu2+局所構造解析、発光時間減衰測定により得られるキャリアの移動過程評価を行い、これらの結果を材料合成条件にフィードバックすることで、構造モデルやエネルギーバンドと微小ひずみに対する応答性との関連を総合的に評価する。また、近年、自動車や航空機の構造材料として注目されている炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の構造評価に特化した計測技術の開発を進める予定である。CFRPは、強度を高めるために、織物としたCFRPを何層も積層させた構造しており、繊維の配向性や長さ、製造プロセスによって力学特性が大きく変化するため、強度解析の多くは特徴抽出や有限要素法などのモデリング手法に頼っており、推定精度の安定性に課題がある。CFRPの力学特性評価技術として応力発光センサを適用することで、繊維の配向性や長さ、製造プロセスの異なるCFRPのひずみ分布を一つ一つ簡便に計測することができ、力学特性の精度の向上につながることが期待される。また、微小ひずみ応答材料を用いることで、炭素繊維同士をつなぐ役割の樹脂(バインダー)の力学分布を可視化できることが想定されるため、より高性能な計測技術の開発が期待される。機能性材料、センサ工学平成27年度に購入予定であった、物品費(高電圧増幅器)については他事業との共有して使用したため、弊所運営費交付金により支出した。また、研究開発をより効率的に遂行するために、平成28年度に計画していた研究項目「疑似構造体の表面微小ひずみ分布の可視化」の一部を平成27年度に実施し、平成27年度に計画していた研究項目「微小ひずみ応答性に影響する欠陥の解明」を平成28年度に実施する計画に変更した。そのため、今年度使用予定であった助成金を来年度の計画(微小ひずみに対する応答性を発現させる要因の解明)に使用する。平成28年度に請求する助成金は、物品費:1,205,993円、旅費:500,000円、人件費・謝金:0円、その他:300,000円、間接経費:390,000円、合計:2,395,993円とする。
実証分析における頑健検定統計量の導出

本研究は実証分析の際に利用されている統計量が、現実に利用できるデータの制約を考慮した場合に頑健性をもっているかどうかを明らかにし、もっていない場合には頑健である統計量の導出を試みるものである。近年、パネルデータの整備が整ってきているがクロスセクション方向に対して、時間方向のデータ数が極端に少ないといった状況や、数多くのデータセットにおいて、時間方向に対してのデータ数が不均一である場合などが見受けられる。実際に利用している推定量や検定統計量に対して与えるこれらの影響は少なくないことが明らかになった。前者の状況はこれまで開発されている推定法や検定統計量でもある程度、頑健性をもつが、極端なケースではやはり利用上の注意が必要である。また後者は分散が不均一である状況を考慮せずに、すなわち標本数の隔たりを考慮せずにモデリングを行えば頑健でないことが判明した。検定統計量に関しては、検出力に対して差が出てくるのかどうかを研究中である。本研究では、有限標本での経済モデルの統計的推論を行う際の、(1)標本数、(2)分布に対する依存度、(3)モデルの正しさ(Mis-specification)に関する問題を研究対象としている。現段階では、経済デ-夕の非線型性の検証を応用例として以下のような点が明らかになった。まず検定統計量を導出するために過度な分布に対する仮定をおかない場合、その検出力が低くなる。しかし仮定が正しくない場合には頑健な結果をもたらす。検定統計量の分布の導出は漸近分布による場合がほとんどであるが、実際の分布と漸近分布との乖離の程度は小さくない。そのような乖離の問題を解決するために本研究ではブートストラップ法に代表される標本のリサンプリングによるアプローチを採用した。このリサンプリングによって得られた検定統討量の有限標本での有意水準点を検定に利用することで、サイズのバイアスを軽減できることが示された。検定対象である仮説によってはリサンプリングに工夫を必要とするが経済データの非線型性の検証問題へは単純なリサンプリング法が適用可能であることも示されている。