hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
陽子超前方非弾性散乱による不安定核の巨大単極子共鳴(GMR)の研究

3粒子の放出角度を0度から1度までに制限する為に、特殊な形状のスリットを製作し、焦点面検出器の直前に設置した。4陽子標的の代用としてのポリエチレン、ポリエチレン中の炭素からのバックグランドを評価する為の炭素標的、周囲からのバックグランドを評価する為の空標的の3種類を使用した。5周囲からのバックグランドは粒子の低エネルギー側に指数関数的に減少する分布として現れた。6最終的に、ポリエチレン一炭素の差し引き後、炭素のT=1の高励起状態の観測に成功し、この方法で不安定核と陽子の超前方非弾性散乱により、不安定核の高励起状態、特に、巨大単局子共鳴を観測するめどがたった。実際の実験に用いる、ストリップ型シリコン検出器を製作し、静電加速器からの1-3MeV陽子を用いて、基本的性能の試験を行った。今年度は、昨年度完成した180度偏向型磁気分析器本体と、その焦点面検出器であるストリップ型シリコン検出器を用いて以下の試験を行った。最初に、シリコン検出器本体の性能試験を東北大学ダイナミトロンからの0.5-3MeVの陽子、重陽子、ヘリウム4ビームを用いて行った。これは実際の測定で必要な、励起エネルギー分解能0.5MeV(rms)を得る為に必要な陽子に対するエネルギー分解能30-170keV(rms)と、放出角度分解能1度(rms)を得る為に必要な飛行時間分解能0.5-3nsec(rms)を得る事が可能なという基礎研究にあたる。1.荷電粒子に対するエネルギー分解能は、シリコン検出器裏面からの信号処理により、陽子0.3-3.1MeVに対して22-28keV(rms)が得られ、必要な励起エネルギー分解能を得るのには十分な事がわかった。2.時間分解能に関しては、当初予定していた、12ストリップからなる1台の検出器を4分割して読み出すのでは、必要な時間分解能は全く得られない事がわかった。その為、新しい前置増幅器を100チャンネル分購入し試験を行い、0.5MeV以上の陽子に対しては約0.5nsec(rms)という非常に良い時間分解能を得る事ができ、本実験ができる見通しがたった。3.試験ベンチで線源によるシリコンの性能を評価し、陽子の検出エネルギーを必要な0.2MeV程度まで低雑音で測定できる技術を開発した。このような検出器の基本性能向上をふまえ、中性子過剰核38Sビームを用いて、180度型偏向磁気分析器本体と新しいストリップ型シリコン検出器を組み合わせて試験を行った。その結果、4.実際の実験環境下では、まだ色々なバックグランドが存在する事が判明した。その中で最も重大なものは、高強度2次ビームに起因するバックグランドで、各種シールドなどを用いて減らす事を試みている。5.実際の実験環境下でも、0.2MeV以上のエネルギーを持つ陽子に対して、エネルギー/時間分解能は十分得られているようである。これらをふまえ、色々な改善をほどこした試験を4月に行い、最終判断を行う。
マラリア原虫はなぜハマダラカか?

マラリア原虫はハマダラカによって媒介される。蚊の中腸で有性生殖によりできた原虫オオキネートは中腸上皮細胞を通過してオオシストを形成する。この研究ではマラリア原虫がハマダラカ属の蚊によってのみ媒介される理由を明らかにするために,オオキネートが蚊の中腸細胞を通過する機構を明らかにすることを目的とした。このため、モデル実験動物としてネズミマラリア原虫P.bergheiを用い、オオキネートのEST (expressed sequence tags)を解析し、一定の基準で選択した遺伝子をノックアウトした原虫を作製し、表現型の解析から、その遺伝子の機能の解析を行った。その結果、中腸細胞への接着と侵入、中腸細胞通過に必須の分子をいくつか同定した。CTRP(CS TRAP related protein)は接着分子であるtrombospondinやintegrin様のドメインを持つ接着タンパクで、中腸細胞へのオオキネートの接着に拘わるタンパク質であることを示した。また、MAOP (Membrane attack complex ookinete protein)はオオキネートが中腸細胞の膜を傷害して通過するのに必須の分子であることを同定した。更にOSM-1(ookinete sporozoite microneme protein-1)は原虫オオキネートの中腸細胞内移動に関わる分子であることが判った。これらの原虫分子とハマダラカの中腸細胞の分子との親和性を調べ、他の属の蚊と比較することで、マラリア原虫がハマダラカによってのみ媒介される機構が解明できることを示した。
非染色・前処理不要なタンパク質・デンプン・脂質分布の同時可視化手法の開発

1.蛍光指紋イメージングシステムのキャリレーション蛍光指紋イメージングシステムを構成する、キセノン光源、干渉フィルター、CCDカメラなどの光学系は、波長依存の強度・感度特性がある。光学系の強度・感度を補正することにより、市販の分光蛍光光度計と比較可能なのデータを取得できるようになり、各成分の蛍光指紋と文献値を比較したり、データの裏付けを容易に行うことが可能になった。2.拘束条件付スペクトル分解手法による複数成分同時可視化手法の開発本研究の主要な目的である、複数成分同時可視化手法の開発について研究を進め、以下の成果を得た。(1)目的成分の分布を可視化するために、必要最低限な励起波長・蛍光波長の組み合わせを選択する手法を開発した。この手法によって、目的とする成分を市販の分光光度計で計測したしたデータがあれば、少ない波長でイメージングを行うことが可能になる。(2)食品や農業の分野ではほとんど用いられることのない、拘束条件付スペクトル分解手法を用いることにより、5つの成分の分布を同時に解析することを可能にした。この手法は主にリモートセンシングの分野で用いられることが多く、ミクロスケールの試料に適用された例は申請者が知る限りない。ミクロスケールでの食品や生体中の成分分布の可視化はニーズが多く、それらには染色法が用いられることが多いため、染色を行わずに可視化ができる本手法の意義は非常に大きい。(3)本手法によって可視化した画像と、従来の染色法を用いて可視化した画像を比較することにより、本手法の妥当性を示した。従来の手法と比較可能な結果が得られることを示すことによって、未知な試料に対しても、従来法と比較してより簡便な本手法を適用することが可能になる。(抄録なし)【研究1】蛍光指紋イメージングシステムの構築本課題に必要な計測システムを構築した。精密な焦点合わせのための自動Z軸ステージ、均一な照明を得るためのロッドレンズ、蛍光を分光するフィルターを制御するためのフィルターホイール、及びフィルターホイールを観察系に挿入するための特注治具を選定・設置した。また、システム制御ソフトウェアを使用し、光源、CCDカメラ、Z軸ステージおよびフィルターホイールをPCから制御できるようなプログラムを作成した。蛍光指紋イメージングでは多くの波長条件で試料の撮像を行う必要があるが、この測定を自動的に進める計測機を完成させた。計測の自動化により計測時間は1/3程度になり、計測可能なサンプルが増えただけでなく、試料の変性も抑えられるようになった。この計測装置を構築したことにより、測定の手間が減り、画像の精度が大きく向上した。蛍光指紋イメージングを用いた今後の研究を加速させ得るものとなった。【研究2】モデル小麦粉生地中のグルテン・澱粉の定量的可視化手法の開発本研究では小麦粉生地中のグルテン・澱粉を対象とし、それぞれの量が正確に反映されるイメージング手法を開発することを目的とした。グルテン粉末、小麦澱粉粉末、及び蒸留水をそれぞれの割合を変えつつ混合したモデル小麦粉生地を作製し、蛍光指紋からグルテン・澱粉割合を推定するPLSモデルを構築した。このモデルでは、水分量に関わらず、グルテン・澱粉割合を決定係数(R2)0.96という精度で推定することができた。また、モデル小麦粉生地画像の各画素に対してグルテン・澱粉割合を推定するモデルを適用することにより、各画素に存在するグルテン・澱粉割合を推定できた。【研究3】パイ生地中のグルテン・澱粉・バターの可視化タンパク質(グルテン)、澱粉に加え、油脂(バター)を含めた3成分での可視化手法を開発することを目的とした。バターの分布がわかりやすい折りパイ生地を可視化対象とし、蛍光指紋画像を取得した。各画素の蛍光指紋に対して主成分分析を適用したところ、第一主成分にはグルテンの軸が、第三主成分には澱粉とバターの軸が見られた。この主成分軸に合わせて色軸を設定することにより、グルテンの分布、および澱粉とバターの分布を可視化することができた。この研究により、3成分以上の同時可視化が可能であることが示され、より複雑で実際の食品に近い系を扱う可能性が見えた。

ミクロスケールでの食品や生体中の成分分布の可視化はニーズが多く、それらには染色法が用いられることが多いため、染色を行わずに可視化ができる本手法の意義は非常に大きい。(3)本手法によって可視化した画像と、従来の染色法を用いて可視化した画像を比較することにより、本手法の妥当性を示した。従来の手法と比較可能な結果が得られることを示すことによって、未知な試料に対しても、従来法と比較してより簡便な本手法を適用することが可能になる。本年度は、グルテン・澱粉・油脂の3成分について、定量化・分布可視化を行う予定であった。研究実績の欄に記述した通り、これらの課題については結果を出し、それぞれ投稿論文および学会発表にまとめている。さらに、申請時には記述がなかった測定機械の精度向上には多くの時間を割き、申請当初に考えていたよりも鮮明な画像が得られるようになり、また短時間での計測が可能になっている。本研究課題は基本的に申請書通りの計画で進めていくが、特に澱粉と油脂の可視化・分離に多くの時間を割く。これらの物質は元々蛍光が弱いため、正確に分離するには、計測装置の信号雑音比(Signal to Noise Ratio, S/N比)を上げる必要がある。現時点ではある程度の分離は可能であるが、カメラの感度ムラや照射光のムラなど空間的な不均一性に結果が左右されてしまっている。このような空間的不均一性を修正するために、照射光は拡散板などを使いハード面で改善し、カメラの感度ムラはデータ処理によって不均一性を改善する予定である。(抄録なし)
下顎頭軟骨における基底膜型ヘパラン硫酸プロテオグリカンの局在意義に関する研究

下顎頭と成長板軟骨におけるHSPGの局在と機能、およびその加齢よる変化を明らかにするために以下の実験を行った。まず、成長期ラットの脛骨成長板を用い、HSPGの局在を検討した。その結果、成長板には全層にわたりHSPG存在することが明らかとなった。また、軟骨細胞にも強い染色性が認められ、軟骨細胞がHSPGを産生していることが示唆された。さらに、軟骨基質中にbFGFが、軟骨細胞にFGFRが認められたことから、HSPGが軟骨組織におけるこれらの結合に強く関与しているが示唆された。次に成熟、老齢期ラットの脛骨及び下顎頭におけるHSPGの局在を検討した。成熟期、老齢期において脛骨成長板は残存するが、内軟骨性骨化はほぼ終了していた。基質全体にHSPGの局在が認められたが、成長期に比べるとその染色性は減少していた。軟骨細胞においては成長期と同様に強い染色性が認められた。この結果、成熟期の成長板軟骨細胞においてもHSPGが産生されているが、成長期のような活発な細胞外基質へ放出は減少していることが示唆された。成熟期下顎頭軟骨は既に軟骨下層において厚い皮質骨様骨と接しており、成長の場としての機能は低下していることが示唆された。関節面表層は多く細胞を含有した線維層で厚く覆われ、その線維層全体に強いHSPGの局在が認められた。増殖、成熟細胞層においては、軟骨細胞に強い染色性が認められるものの、細胞外基質においてはわずかに染色されるのみであった。老齢期に於いて、下顎頭軟骨表層の線維層は、その厚みも、細胞数も非常に減少しており、基質中のHSPGも非常に減少していた。全層に渡ってHSPGは細胞にのみ認められ、細胞外基質中には殆ど認められなかった。この結果、下顎頭軟骨細胞に於いてもHSPGが産生されるが、成熟期以降は細胞外基質への放出は成長板軟骨と比較してさらに低下することが示唆された。成長期ラット(1カ月齢)ラット脛骨成長板軟骨を用いて、軟骨組織におけるヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)、bFGF、FGFRの局在を免疫組織学的手法を用いて検討した。HSPGの検出にあたり、ヒアルロニダーゼ、及びコンドロイチナーゼによる前処理を行ない、最適な前処理方法を検討した。その結果、ヒアルロニダーゼ処理により、全ての軟骨細胞に一致し、肥大軟骨細胞層では軟骨小腔壁及び基質にも及ぶ免疫局在が認められたものの、コンドロイチナーゼによる前処理を行なった場合には、成長板軟骨基質全体及び一次海面骨梁の軟骨基質にも強いHSPGの免疫反応が認められた。よって軟骨基質におけるHSPGは主にコンドロイチン硫酸によってマスクされており、軟骨組織におけるHSPGの検出にはコンドロイチナーゼによる前処理が不可欠であることが明らかとなった。また、軟骨基質全体におけるHSPGの局在も明らかとなった。bFGFは、軟骨細胞、血管侵入部位、骨梁類骨部位に認められた。FGFRも、bFGFの局在に対応して軟骨細胞、骨芽細胞に局在していた。以上より、成長板軟骨の軟骨分化と骨化過程においてこれら三者が関連して機能していることが推察された。現在、これら成長板軟骨における結果を踏まえ、成長期下顎頭軟骨におけるHSPGの局在とbFGF、FGFRとの関係について検討を行っている。

昨年の成長期ラットの脛骨における実験結果を基に、本年度は成熟(12ヶ月齢)、老齢期(16ヶ月齢)の脛骨及び下顎頭におけるHSPGの局在を免疫組織化学的に検討した。成熟期、老齢期において脛骨成長板は認められるが、軟骨への積極的血管進入は認められず、内軟骨性骨化はほぼ終了していた。軟骨基質全体にHSPGの局在が認められたが、成長期(1ヶ月齢)に比べるとその染色性は減少していた。軟骨細胞および細胞壁においては成長期と同様に強い染色性が認められた。この結果、成熟期の成長軟骨細胞においてもHSPGが産生されているが、成長期のような活発な細胞外基質へ放出は減少していることが示唆された。成熟期下顎頭軟骨は既に軟骨下層において厚い皮質骨様骨と接しており、成長の場としての機能は低下していることが示唆された。関節面表層は多くの線維芽細胞様の細胞を含有した線維層で厚く覆われており、その線維層全体に非常に強いHSPGの局在が認められた。増殖、成熟細胞層においては、軟骨細胞、および細胞壁に強い染色性が認められるものの、細胞外基質においてはわずかに染色されるのみで、成長板軟骨の基質と比較しても、その染色性は非常に低いものであった。老齢期に於いて、下顎頭軟骨表層の線維層は、関節円板との移行部では厚みを維持しているものの、関節中央部ではその厚みも、細胞数も非常に減少していた。HSPBの局在は、全層に渡って細胞、細胞壁にのみ認められ、細胞外基質中には殆ど認められなかった。この結果、下顎頭軟骨細胞に於いてもHSPGが産生されるが、成熟期以降は細胞、細胞壁に蓄積され、細胞外基質への放出は成長板軟骨と比較してさらに低下することが示唆された。
免疫グロブリンの高次構造形成におけるPDIファミリー蛋白質の役割

Protein Disulfide Isomerase(PDI)とそのファミリー蛋白質(ERp61,ERp72など)はER内での蛋白質のS-S結合形成に関わっている。免疫グロブリンのフォールディングにPDlファミリー蛋白質がどのように関与しているかを明らかにする目的で、免疫グロブリンのclassによりPDIファミリー蛋白質のどの酵素により再構成されやすいかを調べたが、IgGではPDI,ERp61,ER72の間に有意な差を認めなかった。IgM,IgAについてはIgGに比べて、in vitroにおける再構成系を確立することが極めて困難であったため、IgM,IgAの再構成へのこれらの酵素の作用の違いを明らかにすることはできなかった。IgA産生細胞株について35S-methionineでpulse label-chaseして、ER72とIgAとの会合を経時的に解析したが、会合の経時的変化を明確に捉えることはできなかった。免疫グロブリンに対するPDIファミリー蛋白質のシャペロン作用を解析する一環として、ERp72のペプタイド結合ドメインを解析する目的で、マウスERp72のcDNAに変異を加えて、段階的にC末端側を削除したdeletion mutant cDNAsや、redox反応の活性基であるCGHCのシステインをセリンに変異させたcDNAsを、3カ所ある活性基のそれぞれ、あるいは2カ所、3カ所に変異をいれた形で作成した。histidine tagsを持った蛋白としてそれぞれのmutantsをE.coliで発現させ、精製した。今後、これらを用いて、免疫グロブリンとの会合に重要なドメインを同定していく予定である。Protein Disulfide Isomerase(PDI)とそのファミリー蛋白質(ERp61,REp72など)はER内での蛋白質のS-S結合形成に関わっている。免疫グロブリンのフォールディングにPDIファミリー蛋白質がどのように関与しているかを明らかにする目的で、本年度は以下の実験を行った。免疫グロブリンのclassによりPDIファミリー蛋白質のどの酵素により再構成されやすいかを調べるために、単クロン性のマウスIgG1,IgM,IgAを精製し、そのS-S結合を還元解離・変性させ、redoxの条件下でPDI,ERp61,ER72を作用させて、S-S結合が正しく再構成されるか解析している。現在のところ、IgG1ではPDI,ERp61,ER72の間に有意な差を認めていない。以前、形質細胞ではその産生する免疫グロブリンのclassの違いにより、PDIファミリー蛋白質それぞれの発現量が異なることを、免疫染色により明らかにしてきたが、今回はケミルミネッセンスによるWestern blottingを用いて、より定量的に解析を行った。免疫染色の結果と同様に、IgA産生の形質細胞では特にERp72の発現が高く、IgM産生の形質細胞ではERp61,ERp72の発現が高いことを確認できた。一方、PDIの発現量は、いずれのclassの免疫グロブリン産生の形質細胞でも、線維芽細胞などにおける発現量に比して、むしろ低いことが明らかとなり、免疫グロブリン産生の形質細胞ではPDIの発現量が高いとする以前の文献的報告は正しくないことを示した。この他、免疫グロブリンとPDIファミリー蛋白質の会合について、より詳しく解析するために、今後、IgAとERp72との関係に焦点をしぼり、分子生物学的手法を用いて解析する目的で、準備を進めている。免疫グロブリンのフォールディングにPDIファミリー蛋白質がどのように関与しているかを明らかにする目的で、以下の実験を行った。免疫グロブリンのclassによりPDIファミリー蛋白質のどの酵素により再構成されやすいかを調べるために、前年度に引き続き、還元変性した精製単クロン性マウスIgG1,IgM,IgAのredox条件下における再構成に及ぼすPDI,ERp61,ER72の効果を解析した。

IgG1ではPDI,ERp61,ER72の間に有意な差を認めなかった。IgM,IgAについてはIgGに比べて、in vitroにおける再構成系を確立することが極めて困難であったため、IgM,IgAの再構成へのこれらの酵素の作用の違いを明らかにすることはできなかった。マウスおよびヒトIgA産生細胞を35S-methionineでpulse label-chaseして、ER72を免疫沈降し、ER72とIgAとの会合を経時的に解析したが、現在までのところ、会合の経時的変化を明確に捉えることに成功していない。免疫グロブリンに対するPDIファミリー蛋白質のシャペロン作用を解析する一環として、ERp72のペプタイド結合ドメインを解析する目的で、マウスERp72のcDNAに変異を加えて、段階的にC末端側を削除したdeletion mutant cDNAsや、redox反応の活性基であるCGHCのcysteinesをserineに変異させたmutant cDNAsを、3カ所ある活性基のそれぞれ、あるいは2カ所、3カ所に変異をいれた形で作成した。histidine tagsを持った蛋白としてそれぞれのmutantsをE.coliで発現させ、精製した。今後、これらを用いて、免疫グロブリンとの会合に重要なドメインを同定していく予定である。
新規末梢血癌細胞検出法を応用した泌尿器癌転移に関するバイオマーカーの開発

前立腺癌の遠隔転移に関わる分子生物学的機序について解明するため、本研究では癌細胞が分泌する細胞外小胞(エクソソーム)に着目した。転移性の前立腺癌を想定し、前立腺癌細胞株LNCaPを用いて実験を行った。去勢抵抗性に関しても検討する目的で、LNCaPのARをsmall interference RNAを用いてノックダウン(siAR)し、コントロールのLNCaP(NC-LNCaP)とsiAR-LNCaPを比較した。それぞれの培養上清中のエクソソーム抽出を行った。1mLあたり60-70×108のエクソソームが存在すると考えられる状態において、マーカー蛋白であるTAPA-1(CD81)とCD63をウェスタンブロットで確認したところ、siAR-LNCaPではNC-LNCaPと比較しやや発現が低下していたものの、発現はしっかりと確認できた。さらにエクソソームの定量をELISAによって行ったところ、siAR-LNCaPとNC-LNCaPともに、細胞10000個につき約40000個のエクソソームが確認された。エクソソーム内に包含されるmicro RNAを分析するため、miScript PCR arrayを行った。siARによって発現量が低下したmicro RNAとしてmiR126-5pなどが、逆に発現が上昇したものとしてmiR19b-3pなどが明らかとなった。これらが前立腺癌においてアンドロゲン除去療法を行っている際に転移を誘導する原因である可能性があり、今後、各候補の機能解析を行っていく予定である。CTCについての解析が進んでいないものの、前立腺癌の遠隔転移に関わる分子生物学的機序について解明するために焦点を当てた細胞外小胞(エクソソーム)の解析において、前立腺癌細胞が分泌しているmicro RNAが同定できた。さらに、去勢抵抗性前立腺癌における転移を促進する可能性のあるmicro RNAが包含されていることも明かになった。候補もある程度絞られてきており、今後、これらのmicro RNAの機能解析を行うこととなる。候補となったmicro RNAの中から、真に転移に関わるものを絞り込む。具体的にはNC-LNCaPにミミックを添加したり、siAR-LNCaPにインヒビターを添加したりすることによってその増殖能や遊走能の変化を明らかにしていく。万一、これらの中に前立腺癌細胞の活性を変化させるものがない場合は、CCL2などのARシグナル抑制により分泌が亢進し、かつ前立腺癌の活性を高める遺伝子に結合するmicro RNAを、公共データベースなどを駆使して探索し、機能解析を行う。今年度は泌尿器科癌細胞株を用いた予備実験を行った。細胞数を調整した腎癌細胞株ACHN、前立腺癌細胞株PC3、LNCaP、DU145を20mlの健康成人血液中に混注した研究サンプルを作成した。hTERTプロモーターとBEPを組み込んだ新規アデノウイルスベクターOBP401を用いたTRADシステムを使用して、血液中の癌細胞を同定することが可能であったが、検出には血液1ml中に100-1000個の癌細胞が必要であり、精度は低いものと思われた。予備実験として、臨床研究を金沢大学医学倫理委員会に申請し、泌尿器癌(腎癌、腎盂尿管膀胱を含めた尿路上皮癌、前立腺癌、精巣癌)患者の血液サンプルを使用できる状況を整えており、約20例で施行しているが検出力精度の点では実験系が未熟であり、結果を得るのに至っていない。婦人科癌(卵巣癌、子宮体癌)患者では、同じ実験系でも血液浮遊癌細胞を検出できており、癌種によるバイオロジーに相違がある可能性があり、この点も一つの所見と思われた。また、泌尿器科癌患者では早期癌患者が多く含まれ、進行癌患者のリクルートを行い、癌進行度による相違について検討することが必要と思われた。ベクターの改良による精度の向上を試みているが、婦人科癌(卵巣癌、子宮体癌)患者においての予備実験段階であり、実用段階に至っていないのが現状である。次年度以降は実験系の確立を必須の課題と考え、泌尿器科癌への研究応用を検討している。泌尿器科癌では血液中浮遊細胞のバイオロジーが他癌種と異なっており、同じ実験系でも検出力が弱いと思われた。本実験系で使用しているベクターの改良が必須であるが、進行していない。

siARによって発現量が低下したmicro RNAとしてmiR126-5pなどが、逆に発現が上昇したものとしてmiR19b-3pなどが明らかとなった。これらが前立腺癌においてアンドロゲン除去療法を行っている際に転移を誘導する原因である可能性があり、今後、各候補の機能解析を行っていく予定である。CTCについての解析が進んでいないものの、前立腺癌の遠隔転移に関わる分子生物学的機序について解明するために焦点を当てた細胞外小胞(エクソソーム)の解析において、前立腺癌細胞が分泌しているmicro RNAが同定できた。さらに、去勢抵抗性前立腺癌における転移を促進する可能性のあるmicro RNAが包含されていることも明かになった。候補もある程度絞られてきており、今後、これらのmicro RNAの機能解析を行うこととなる。今後はベクターの改良による精度の向上を試みる。婦人科癌(卵巣癌、子宮体癌)患者においての予備実験段階であり、実験系の確立を見て泌尿器科癌への研究応用を検討している。候補となったmicro RNAの中から、真に転移に関わるものを絞り込む。具体的にはNC-LNCaPにミミックを添加したり、siAR-LNCaPにインヒビターを添加したりすることによってその増殖能や遊走能の変化を明らかにしていく。万一、これらの中に前立腺癌細胞の活性を変化させるものがない場合は、CCL2などのARシグナル抑制により分泌が亢進し、かつ前立腺癌の活性を高める遺伝子に結合するmicro RNAを、公共データベースなどを駆使して探索し、機能解析を行う。予定通りの実験成果がまだあげられていないので、実用段階の実験に至っておらず、予定していた試薬の購入が遅れたため、残額が生じた。次年度の実験系の確立と応用を目標として、それにともなう消耗品の購入にあてる予定である。遊走・浸潤能や増殖能などの表現型を明らかにする実験系についてはまだ行っていない。また、使用している前立腺癌細胞株が一つで、実験量が少なかったこともあり、残額が生じている。しかし、今後、micro RNAの各種機能解析や、細胞株を増やすことなどにより費用がかかることが想定され、残額を充当する予定である。
多様な計測が可能な完全非侵襲リアルタイムイメージング血流計測装置の開発

血管内血栓や微細領域の血流分布など、目視による主観的な判定方法に頼っていたり、そもそも目視自体が難しい状況が数多く見受けられる。このような中で、可能な限り多くの情報を患者の負担を限りなく少なくした状態で高精度に計測することが可能な装置の開発に取り組む。本研究で目指す、流れ方向を含んだ血流情報を非侵襲的にリアルタイムイメージング計測できる装置はこれまでに例がなく、本装置の特性を生かせば、血管新生と関連が深い癌の早期発見、日焼けなどによる炎症の血流計測、血管内の血栓観察、微細領域の血流分布観測など、多様な計測への応用が期待できる。
労働者の眠気の疾病休業における役割

目的:工場労働者を対象に,疾病休業と昼間の眠気との関連を縦断的に調べた。方法:某工場にて2004年(193名)と2005年(211名)に自記式質問紙調査を実施した。両年の調査を受けた173名のデータを解析した(平均年齢44±11才,男性162名,女性11名)。2004年における昼間の眠気(Epworth Sleepiness Scale, ESS)得点の四分位数にもとついて,対象者を四群に分けた。2004年から2005年の1年間に疾病休業(含.有給休暇)を取得したか否かを従属変数とした。昼間の眠気と疾病休業との関連は多重ロジスティック回帰分析を用いて評価した。交絡変数として,a)年齢,性別,交替勤務の有無,b)a+現病歴の有無,不眠の有無,睡眠6時間未満の有無c)b+2004年の疾病休業取得の有無という三段階を設けた。結果:昼間の眠気の程度にともなう疾病休業の取得割合は,ESS第一四分位群から第四四分位群にかけてそれぞれ,39%,22%,29%,23%であった。ESS第一四分位群を基準にすると,モデルcでは第二から第四四分位群のオッズ比はそれぞれ0.21(p=0.023),0.36(p=0.15),0.21(p=0.023)であった。結論:昼間の高い眠気は1年後の疾病休業取得の増加と関連すると予想したが,本調査では逆の結果が得られた。この結果を解釈するうえで,どのような修飾要因があるかを明らかにする研究が求められる。目的:職業性ストレスや睡眠などの影響を調整して,疾病休業と昼間の眠気との関連を横断的に調べた。方法:複数の事業所に勤務する労働者を対象に自記式質問紙調査を実施した。調査票は合計4515名の労働者に配布され,合計3400名から回収された(回収率75.3%)。このうち,日勤の男性1443名(平均42歳)と女性1141名(平均36歳)を解析対象とした。調査項目は次の通り:職業性ストレス(米国NIOSH職業性ストレス調査票),睡眠習慣,昼間の眠気(Epworth Sleepiness Scale, BSS),過去1年間にとった疾病休業(含.有給休暇)の総日数と総回数,基本属性と生活習慣。統計解析は疾病休業(のべ3日以上/未満)を従属変数,昼間の眠気(ESS 11点以上/未満)を独立変数,年齢,併存疾患,睡眠時間,不眠,睡眠呼吸障害,婚姻,子供数,生活習慣,雇用形態,職種,残業,職業性ストレス変数を交絡要因とした多重ロジスティック回帰分析を行った。また,昼間の眠気と疾病休業による職業性ストレス得点の差を,年齢を共変量とした共分散分析によって検定した。結果:眠気が強いと疾病休業は男性では増加し(調整済オッズ比1.73,95%信頼区間1.01-2.98),女性では減少した(0.50,0.23-1.08)。男性では休業3日以上の有無にかかわらず,昼間の眠気が強いと量的労働負荷は高かった(p<0.05)。女性の場合,この効果は3日未満の休業群では認められたが(p<0.01),3日以上の休業群では有意ではなかった。他の職業性ストレス変数に関して,眠気の主効果または交互作用は男女とも有意ではなかった。結論:昼間の眠気が強いと,男性は疾病休業をよりとったが,女性はむしろとらなかった。この差は眠気,疾病休業,量的労働負荷の相互関係が性別によって異なるからかもしれない。目的:交代勤務者を対象に,疾病休業と昼間の眠気との関連を横断的に調べた。調査票は合計3732名の労働者に配布され,合計2996名から回収された(回収率80.3%)。このうち,交代勤務の男性631名(平均37歳)と女性132名(平均42歳)を解析対象とした。調査項目は次の通り:過去1年間にとった疾病休業(含.有給休暇)の総日数と総回数,昼間の眠気(Epworth Sleepiness Scale, ESS),睡眠習慣,抑うつ(the Center for Epidemiologic Studies Depression, CES-D),基本属性と生活習慣。統計解析は疾病休業日数(0日,2日以下,2日超過)を従属変数,昼間の眠気(四分位数による分割)を独立変数とした多重ロジスティック回帰分析を行った。そのさい,男性では年齢群,学歴,睡眠時間,不眠訴え,抑うつ,女性では年齢群による影響を調整した。結果:男性では昼間の増加にともなって2日を超過する疾病休業が増加した:ESS Q2,OR 1.00,95%CI 0.46-2.15 ; ESS Q3,1.83,0.93-3.57 ; ESS Q4,2.26,1.14-4.47。

また,有意ではなかったが,眠気の増加は2日以下の疾病休業の減少と関連した:ESS Q2,OR 1.00 ; 0.56-1.80 ; ESS Q3,0.83,0.45-1.53 ; ESS Q4,0.59,0.30-1.19。女性では昼間の眠気と疾病休業との有意な関連は認められなかった。結論:男性交代勤務者では昼間の眠気が高くなると,2日を越える疾病休業をとりがちになることが判明した。昼間の眠気を心身の不調のサインとみなすと,この関連は不調への対処もしくは回復の促進を示すと思われる。一方,本研究ではそれほど明確ではなかったが,昼間の眠気が高くとも2日以下の病欠をよりとらないという関連は,不調時に本来とるべき疾病休業をとらずに,無理して出勤した可能性を示唆するのかもしれない。目的:工場労働者を対象に,疾病休業と昼間の眠気との関連を縦断的に調べた。方法:某工場にて2004年(193名)と2005年(211名)に自記式質問紙調査を実施した。両年の調査を受けた173名のデータを解析した(平均年齢44±11才,男性162名,女性11名)。2004年における昼間の眠気(Epworth Sleepiness Scale, ESS)得点の四分位数にもとついて,対象者を四群に分けた。2004年から2005年の1年間に疾病休業(含.有給休暇)を取得したか否かを従属変数とした。昼間の眠気と疾病休業との関連は多重ロジスティック回帰分析を用いて評価した。交絡変数として,a)年齢,性別,交替勤務の有無,b)a+現病歴の有無,不眠の有無,睡眠6時間未満の有無c)b+2004年の疾病休業取得の有無という三段階を設けた。結果:昼間の眠気の程度にともなう疾病休業の取得割合は,ESS第一四分位群から第四四分位群にかけてそれぞれ,39%,22%,29%,23%であった。ESS第一四分位群を基準にすると,モデルcでは第二から第四四分位群のオッズ比はそれぞれ0.21(p=0.023),0.36(p=0.15),0.21(p=0.023)であった。結論:昼間の高い眠気は1年後の疾病休業取得の増加と関連すると予想したが,本調査では逆の結果が得られた。この結果を解釈するうえで,どのような修飾要因があるかを明らかにする研究が求められる。
国際的な学習状況を改善するための，論証学習支援システムの多言語化

本研究の目的は,論証の国際的な学習状況を改善するために,論証学習支援システムを国際的に利用可能なシステムとして多言語化(英語/中国語)することである。この目的を達成するために,既に開発済みの日本語版について,ユーザー登録機能の実装及びコンテンツ操作デモ動画の追加とともに,教師用ガイドブックにコンテンツを組み込んだ。その上で,英語圏と中国語圏の教科書やカリキュラムに基づいて,論証学習支援システムの英語版と中国語版を作成した。本研究では,論証の国際的な学習状況を改善するために,論証学習支援システムを国際的に利用可能なシステムとして多言語化することを目的とする。この目的の達成に向けて,平成22年度には,学習用コンテンツの英語版作成,及びユーザー登録及び学習履歴管理機能の英語版作成,イギリスの中学生による試験的な利用を達成した。(詳細は以下の通りである。)●学習用コンテンツの英語版作成システムを構成する学習用コンテンツ20セットを英語版として作成した。その際,英語圏の轍科書における表現や表記に準じて,日本語版のコンテンツの問題及び証明の文章を翻訳した。また,ユーザーが誤った証明を作成した場合に修正のために表示されるメッセージについては,英語圏の学習者にとって理解しやすくなるように,英語圏の大学教員及び中学校教員に試用してもらい,そのフィードバックをもとに翻訳した。●ユーザー登録及び学習履歴管理機能の英語版作成ユーザー登録及び学習履歴管理機能はユーザーによるコンテンツの学習状況や進度を管理するためのものである。この機能についても英語圏の学習者にわかりやすくなるように英語圏の大学教員及び中学校教員に試用してもらい,そのフィードバックをもとに翻訳した。●英語圏の中学校における試験的な利用論証学習支援システムの英語版の試作段階で英語圏の中学校で試験的に利用してもらい.システムのバグ及び使用上の工夫点を特定し,その後のシステム改善にいかした。この目的の達成に向けて,平成23年度には,ア)学習用コンテンツの英語版の改善,イ)学習指導用テキストにおけるコンテンツの組み込み,ウ)双方向思考支援コンテンツの構想,エ)中国語版開発体制の確立を達成した。)ア)学習用コンテンツの英語版の改善平成22年度に続き平成23年度にも英語圏(イギリス)の公立中学校において中学生による学習用コンテンツ(英語版)の試用を実施した。この試用状況に基づき,ユーザーである英語圏の生徒にとって使いやすくなるように,それぞれのコンテンツのインタフェース及び正誤の反応形式等を改善した。イ)学習指導用テキストにおけるコンテンツの組み込み中学校数学科における論証の授業で開発中のシステムが幅広く利用されるために,論証導入期のための学習指導用テキスト(pdf版)に本システムのコンテンツを組み込み,教師がインターネットを介し当該の授業で利用できるようにした。このテキストは英訳の予定である。ウ)双方向思考支援型コンテンツの試作現在開発中のシステムは回答の正誤を判定しその修正を促進するものであるが,論証を構成するプロセスを残すことができない。そこで,このプロセスを学習者が確認できるために,結論から前提へ/前提から結論への双方向の思考を支援するコンテンツを試作した。エ)中国語版開発体制の確立平成24年度の目的は本システムの中国語版作成である。そのために必要となる体制(中国のカリキュラムを専門とする研究者,中国の教育現場に詳しい翻訳者との連携)を確立した。【中国語版の論証学習支援システムを評価・改善】中国語版システムについて,エラーやバグの修正点を明らかにするとともに,インターフェース,ユーザー登録の改良など利便性が高まるようシステムの改善を施した。これにより中国での利用可能性を一層高めることができた。【英語版システムの研究利用】海外の研究者とともに,既に開発済みの英語版システムを用いて証明の構成に伴う困難性について考察し,その原因や仕組みを明らかにすることができた。【学習支援システムの活用法の開発】開発された学習支援システムが授業で活用されるために,中学校第2学年における証明学習の教師用指導書(日本語版)を作成した。この指導書はpdfで作成されており,9授業時間分の学習指導案及びワークシートとともに,各時間の指導案後に学習支援システムの該当するコンテンツがpdfファイル上で開く形で加えられている。今後,海外でのシステム利用を促進するために英語版及び中国語版を作成する予定である。【英語版システムのチェック】既に開発済みの英語版システムについて,海外の学生・教員・研究者による試用を受け,エラーやバグ等の修正点を明らかにするとともに,インターフェース,ユーザー登録の改良など利便性が高まるようシステムの改善を施した。【中国の論証カリキュラムと教科書について考察】中国のカリキュラムにおける論証学習の位置づけを確認するとともに,教科書における論証の学習内容及び配列等について考察した。その結果,論証学習支援システムの中国語版が中国の数学教育カリキュラムにおける論証の学習に役立つ可能性が高いことが明らかになった。【論証学習支援システムの中国版を作成】論証学習支援システムの次の画面を中国語に翻訳した:ログイン画面,コンテンツ一覧,各コンテンツ。

特に,各コンテンツの中国語版作成にあたっては,中国のカリキュラム及び教科書における内容及び表記に留意するとともに,中国の数学教育に精通した中国人研究者によるネイティブチェックを受けた。当初の計画では平成23年度までに論証学習システムの英語版作成が目的とされていた。この目的は達成された上に,教育現場における本システムの利用促進のため,論証導入期学習指導用テキストにコンテンツを組み込み,インターネットを介して教師が利用できるようにできたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画では,平成24年度末までに論証学習支援システムの中国版を作成することが予定されていた。実際,平成24年末時点で,同システムの中国語版の作成が完了しており,目的が達成されている。平成24年以降,中国語版の開発を中心に取り組むとともに,論証の構成プロセスに注目した双方向思考支援型のコンテンツの開発を進める。教育現場における本システムの利用促進のため,コンテンツが埋め込まれた論証導入期学習指導用テキスト(pdf版)を英語及び中国語に翻訳することについても検討していく。なお,計画当初はフランス語版の開発を予定していたが,我が国とフランスにおけるカリキュラムの相違により合同幾何に基づく本システムの利用普及には無理があることが明らかとなったため,フランス語版の開発を進めないことにした。【英語版の論証学習支援システムを評価・改善】英語版による実験授業等により,構築されたシステムの不具合や問題点を特定し,解消・改善する。【中国語版の論証学習支援システムを評価・改善】中国版による実験授業等により,構築されたシステムの不具合や問題点を特定し,解消・改善する。【学習支援システム(日本語版/英語版/中国語版)の公開】JSSE37, ICTMT11において,学習支援システムについて研究発表/学習支援システムをインターネット上に公開/諸学会を通じシステム利用の情報を,我が国とともに英語圏/中国語圏の諸国に発信
遺伝的要因と心理的モチベーションを考慮した運動習慣確立のための支援プログラム開発

目的:運動負荷と遺伝的素因の体重減少と糖脂質代謝異常改善に与える影響、および継続した運動習慣の確立への心理的モチベーションの影響等を明らかにし、これら影響要因を考慮したテーラーメイドの運動指導、および運動習慣確立のための支援について考察する。対象と方法:対象は、T県公務員およびA企業就労者の30歳以上の肥満男性で、インフォームドコンセントによる承諾が得られた84名である(12名は2回参加、延べ対象者数96名)。調査期間は、2004年11月から2005年12月の連続した4ヶ月間(3回)で、調査開始前に長時間記録型歩数計(ライフコーダ以下LC)の説明およびウォーキング指導を行い、期間中はLCを毎日装着し、歩数、速歩時間を計測した。また、調査開始時と終了時に身体計測、血液検査、自記式質問票調査を行った。結果:体重減少に最も強く関連していたのは、ベースラインからの歩数増加および速歩時間増加であった。この関連性は、定期的運動のない群においてより顕著に認められた。肥満関連遺伝子は体重減少と糖脂質代謝に影響を及ぼさなかった。歩数増加、速歩時間増加に寄与する要因として、年齢、通院状況、服薬状況、家庭状況、ウォーキング効果の体感、LCの出力回数等が抽出された。さらに、LCを使った今回の運動継続支援は、日常の運動習慣のない群に対しての運動継続の動機付けとなり、行動変容段階の改善をもたらした。結論:本研究で得られた運動継続に寄与する要因を加味することにより、効率的かっ効果的な支援ができる可能性が示唆された。また、LCを用いた運動継続支援は、日常の運動習慣のない群に対して運動継続の動機付けに寄与し、行動変容段階の改善を引き起こすことから、運動習慣確立に有効と考えられた。目的:今年度は、運動行動維持に関係する心理的モチベーションの関与を明らかにするため、職場でのウォーキング推進活動の参加者を対象に、運動量、心理的尺度、保健行動の変化を検討した。対象と方法:対象は職場でのウォーキング推進活動に参加し、今回の調査に同意した男性22名(36-56歳)である。ウォーキング推進活動の実施期間3ヶ月とその後の観察期間3ヶ月の計6ヶ月間ライフコーダ(長期記録型万歩計)で運動量を把握し、開始時と3ヶ月後、6ヶ月後に質問票調査(Internal得点[ヘルス・ローカス・オブ・コントロールにおける内的コントロール所在]、Self-Efficacy得点[自己効力感]、健康実践8項目)、体重、体脂肪測定、血液検査を実施した。結果:対象者を速歩群(1日平均ほぼ1万歩以上かつ平均速歩時間40分以上示した5名)と非速歩群(速歩時間が速歩群より少なかった17名)に分けて検討した。2群間で、調査開始時体重、BMI、6ヶ月の体重変化、調査開始時質問票調査項目に有意差は認めなかった。心理的尺度においては、速歩群のInternal得点とSE得点は時間経過と共に上昇し、6ヶ月後に非速歩群より有意に高くなった(p<0.05)。非速歩群では調査期間中上昇傾向は認めなかった。また、6ヶ月後の運動、労働、睡眠の項目を除外した健康実践度得点が高くなっていた(p<0.10)。これらの結果は、Interna1得点と自己効力感の上昇が、継続した運動行動と関連することを示している。また、運動行動継続に伴い運動以外の生活習慣も向上する可能性を示唆していた。今後:肥満遺伝子の有無別に体重、肥満度、血液検査結果を比較した場合、有意な差は認められなかったため、今後は、運動量、摂取カロリーを考慮した分析を行う予定である。また、ライフコーダ装着終了後の観察も実施していく予定である。

目的:運動行動の維持に関係する動機づけを明らかにするため、職場でのウォーキング推進活動の参加者を対象に、運動量と運動を続けるのに励みとした要因との関連について検討した。対象と方法:対象は職場でのウォーキング推進活動に参加し、今回の調査に同意した男性22名(36-56歳)である。ウォーキング推進活動の実施期間3ヶ月とその後の観察期間3ヶ月の計6ヶ月間ライフコーダで運動量を記録し記録終了4ヶ月後[追跡時]に追跡調査を行った。開始時、3、6ヶ月後、追跡時に体重測定、質問票調査(生活習慣、加えて運動継続の要因[3ヶ月後]、歩数計使用の有無[追跡時])を実施した。結果:対象者を運動の継続に対して「ライフコーダの解析結果を見ること」、「一緒に運動する仲間がいたこと」の要因がともに有効であったと答えた[有効群](11人)とそれ以外の[非有効群](11人)に分け歩数、体重変化を比較した。歩数は、運動推進期間では両群に有意差はなかった。各群別に運動推進期間と観察期間を比較すると、有効群では歩数に変化はなかったが、非有効群では有意に減少し(p<0.01)、観察期間では非有効群は有効群に比べて歩数が少ない傾向を示した(p<0.1)。体重は、観察期間において有効群でのみ有意に減少した(p<0.05)。さらに、有効群について追跡時の歩数計使用の有無で6ヶ月後と追跡時を比較したところ、歩数計有群は体重が引き続き減少傾向を示したが、歩数計無群では増加した(p<0.05)。これらの結果は、有効群では運動指導が無い時期においても運動が継続し体重が減少すること、さらに、自発的な歩数計の使用が運動継続とそれに伴う体重減少効果を維持することを示していた。今後:今回調査した運動継続の要因にさらに項目を加え検討する予定である。また、さらに肥満遺伝子の有無を考慮した分析を行う予定である。目的:平成16-17年度に実施し蓄積した3集団の調査データに基づき、体重減少と糖脂質代謝異常改善に与える運動負荷や遺伝的素因の影響、および継続した運動習慣の確立への心理的モチベーションの影響等を明らかにする。そして、これら影響要因を考慮したテーラーメイドの運動指導、および運動習慣確立のための支援プログラムについて考察する。対象:T県職員およびA企業に勤める30歳以上の男性で、職場の健康診断によりBMIが25.0以上の者に呼びかけを行い、このうち、医師により4ヶ月運動(ウォーキング)が継続可能と診断され、インフォームドコンセントにより承諾が得られた84名(平均年齢46.8±7.1歳)が調査対象である。対象者は、後述する3回の調査期間に参加したが、1回目に参加した者のうち12名が2回目にも参加したため、述べ対象者数は96名(1回目38名、2回目26名、3回目32名)である。方法:調査期間は、平成16年11月から平成17年12月の間の連続した4ヶ月間である。調査開始前の約1週間はベースライン測定期間とし、長時間記録型歩数計(以下ライフコーダ)にて、ベースラインの歩数、速歩時間を求めた。その後、正しいウォーキングの方法を説明した後に調査を開始し、調査期間中の歩数、速歩時間を計測した。また、調査開始時と終了時に身体計測、血液検査、質問票調査を行った。質問票調査は、血液検査等結果通知の際にも実施した。結果:歩数増加および速歩時間増加が体重減少に強く関連していた。
学問の自由の動態と再構築に関する国際比較研究－コモンローと制定法ー

1.3回の研究会を開催し(5月8日東京,10月16日東京,3月27日大阪),2018年度から3年間の研究計画を討議・決定するとともに,アメリカ,日本,フランス,ドイツの学問の自由に関する状況について報告し,共通理解を深めた。フランスについては,堀口悟朗氏(九州産業大学)に報告を依頼し,引き続き研究協力をお願いすることにした。3回の研究会を通じて,アメリカ・日本・ドイツ・フランス・イギリスの学問の自由保障形態についての共通理解が得られた。2.ドイツ(栗島・藤井),イギリス(杉本・羽田)に調査を行い,ドイツ研究振興協会の機能をはじめとするドイツにおける学問の自由動向,Lincoln大学教授T.Karran氏との交流・情報収集,ヨーロッパにおける学問の自由動向についての文献収集を行った。4.これらの研究活動をもとに著書3冊,論文1,学会発表2のほか,研究協力者により、論文5件,研究発表6件が行われ,学問の自由の研究成果発表を学会レベルで行った。とりわけ、主にアメリカの動向を対象に,伝統的に教員個人の自由と措定されてきた学問の自由が,主体を機関に拡張する判例と主張が広がり,教員の学問の自由対機関の学問の自由という葛藤が生じていることが明らかになった。基本法(憲法)による学問の自由保障体系を持つドイツ・日本,コモンローによる保障体系を持つアメリカ・イギリス・オーストラリアに加え、ヨーロッパ大陸の事例としてフランスを新たに加え、専門研究者の参加を確保できたこと、中国についても外国人研究者とコンタクトし、研究論文の翻訳出版許可を得たこと、ヨーロッパの大学教員を対象にした意識調査Report for the University and College Union(2017)を入手し,学問の自由に関する新たな枠組みを展開するなど外国調査を順調に実施し、中間年での研究成果出版を計画し、アメリカ・ドイツ・フランスについては走行が提出されるなど2019年度中の出版に向けて準備が進行していることによる1.現在の文献および外国調査による研究活動を推進し、(1)学問の自由の構造の多様性、(2)学問の自由の主体、(3)学問の自由の本質,(4)<制定法>による保障体系と<コモン・ロー>による保障体系の相違と効果、(5)学問の自由の保障の法規範構造(1大学・研究機関と政府の法的関係=団体自治のレベル、2大学・研究機関の内部運営組織と研究者の役割・地位、3研究者の地位と身分保障,権利、4雇用契約関係と学問の自由保障、5これらの法制度を基盤に機関内で形成されている慣習法)、(6)大学と研究者の社会的組織形態(=大学団体,学協会,専門職団体の組織化など横断的な組織による集団的自治)について明らかにし,その成果を刊行する。
吸着酸素化学状態制御による高感度水素センサー

本研究では、センサー(導電性酸化亜鉛薄膜(膜厚50 nm)が感材)動作温度は170 °C、応答時間は、ほぼ1s及び検知電流変化は0.1 mAなる成果が得られた。動作温度に関しては、従来技術(典型的な温度は300°C)と比較すると大幅な低温化が実現された。応答時間に関しては、従来の20s(半導体センサー)と比較すると高速化が実現された。電源に関しては、直流だけではなく、交流をも使用が可能であることが確認された(特許出願済)。本研究目的は、室温高感度水素センサーの実現である。研究作業仮説として、(1)水素分子は、結晶粒子内および粒界に化学吸着している原子状酸素と水分子を形成し、その際、キャリア電子を放出する、(2)水分子は薄膜内ではなく、大気中へ拡散する、を提案し、実証研究を行う。プラズマを用いた成膜プロセスでマイナス1価、およびマイナス2価の活性吸着酸素原子を内蔵させ、室温駆動での高感度を実現させる。本年度は上記作業仮説(1)に当たっては、実証研究が進展した。特に温度150°Cでは、水素ガス(H2)応答時間(検知起動(出力)後、飽和出力値の90%までに至る時間、で定義されている)は1秒から2秒以内であることが実証できた。該応答時間は、報告されている酸化物半導体式H2センサー(20sec)、接触燃焼式H2センサー(5sec)及びFET式H2センサー(2sec)のいずれよりも短い大きさであり、良好な結果が得られた。この成果は半導体産業新聞(2014.02.12)に掲載された。一方で、起動時間(H2を導入してから検知起動が始まるまでの時間)は1回目では10秒程度、2回目では2秒といった履歴のある実験事実が判明した。解析することで、検知に対し、現段階では「初期化」プロセスがある、と判断した。具体的には感材成膜後、大気中暴露により、酸素分子が化学吸着し、1価に帯電したスーパーオキシドアニオンが生成される。H2検知はH2と1価に帯電した原子状酸素(O-)との反応で生成される自由電子に因るが、「初期化:大部分のH2が、スーパーオキシドアニオンと反応し、O-が生成される」が上記1回目に該当し、上記2回目が本研究の作業仮説に該当する、と結論した。来年度目標は,低温化を目的にスーパーオキシドアニオン密度を超える活性吸着酸素原子密度をいかに内臓させるか、そのプロセス研究開発となる。関連特許を2件、出願した。初年度は、化学吸着酸素の化学状態を自在に操る成膜技術の確立と測定評価装置の補強、これら2つが主な研究事項であった。目的である水素センサーデバイスへの応用には、水素ガスと酸化亜鉛薄膜表面での化学反応の結果、生成される水分子が、生成後、薄膜中へ浸漬、その負の効果として予想される電気的特性の変化に起因する感度劣化を誘発しないようにする表面制御が、必要不可欠である。そこで、初年度は、温度60°C、相対湿度95%といった環境下で500時間後においても抵抗率の相対的変化率が10%以下となる薄膜実現を目指した。その結果、膜厚が150nm、100nm及び50nmのいずれにおいても抵抗率の相対的変化率が10%以下となる薄膜の実現に成功した。本成果は特許出願済(名称:透明導電性酸化亜鉛薄膜、出願人:高知工科大学、発明者:山本哲也、宋華平、牧野久雄、出願期日:2013年3月13日、出願番号:特願2013ー51053)である。また本成果を基に国際会議3件において発表予定である。具体的には、薄膜成膜中において、酸素ガス流量を制御し、薄膜充填密度を増大させる効果を加えた。加えて疎水性効果が期待される添加元素を導電性制御の為の添加元素とは別に共添加し、前記2つの効果の相乗効果を図った。光学特性評価の解析から、酸素ガス流量の増大は薄膜充填密度を増大させることが定量的に明白となった。疎水性効果が期待される添加元素の変化量とSIMS(薄膜中の表面からの深さ方向における元素濃度の定量化)測定の解析結果から、ある添加量で水の浸漬と考えられる水素原子の浸漬がごく最表面だけに抑制可能であることがわかった。本成果と水素センシング特性との相関関係を次年度、検討する。評価装置では微量ガス評価用装置を目指すべく既存の装置を加工した。高感度がとなる極性ガスである一酸化炭素で試みたその結果を国際会議で発表する。前年度、動作温度170°C、応答時間t90= 1s(t90とは水素分子濃度の変化に応答して抵抗の90%変化に達するまでの時間であり、本分野での共通指標)、及び電流変化0.1 mA、といった従来よりも実用的な水素センサ研究開発に成功を収めた。