hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人体表面を電磁波の通信路として用いる次世代無線通信システム(WBAN)の研究

本研究は,人体近傍無線通信(WBAN)用高性能ウェアラブルデバイスを実現するために,電磁波の伝搬路となる人体がディジタル通信へ及ぼす影響を厳密解を用いて明らかにし,さらにその伝搬路特性を考慮した高性能な人体近傍無線通信用アンテナを明らかにするものである.結果として,人体近傍を伝搬する電磁波の振る舞いを表す式を導出すると共に,ウェアラブルデバイス用アンテナを数値シミュレーションと実験により明らかにした.本研究は,人体近傍無線通信(WBAN)用高性能ウェアラブルデバイスを実現するために,電磁波の伝搬路となる人体がディジタル通信へ及ぼす影響を厳密解を用いて明らかにし,さらにその伝搬路特性を考慮した高性能な人体近傍無線通信用アンテナを明らかにするものである.結果として,人体近傍を伝搬する電磁波の振る舞いを表す式を導出すると共に,ウェアラブルデバイス用アンテナを数値シミュレーションと実験により明らかにした.本研究は,人体の近傍を電磁波の伝搬路として用いる無線通信であるWBAN(Wireless Body Area Network)に使用するための高性能な無線端末(ウェアラブルデバイス)の実現を目指して,無限長誘電体円柱による散乱電界の厳密解を用いる解析的な手法によって電波伝搬特性を求め,さらに符号誤り率(BER)シミュレーションを行ったものである.まず,人体の腕を無限長誘電体円柱で近似し,その近傍に送信用と受信用として2つのダイポールアンテナを配置した.次に,入射電界として送信ダイポールアンテナからの放射界を求め,解析的に求めた無限長誘電体円柱による散乱電界をそれに加えることによって円柱近傍の全電界を導出した.また,送信アンテナへの入力電圧と受信アンテナに生じる受信電圧との比から複素数で伝達係数を求めた.さらに,WBANに使用するための周波数として,402405MHzのMICS(Medical Implant Communication Service)バンド,900928MHzの900MHz帯ISM(Industrial Science Medical)バンド,および3.110.6GHzのUWB(Ultra Wide Band)バンドの3種類の周波数帯域を取り上げ,変調方式としてMICSとISMバンドについてはBPSK,QPSK,OFDMをUWBバンドについてはUWB-IRとMB-OFDMを用いた場合についてBERシミュレーションを行った.その結果として,人体が存在することによるBERの改善効果は周波数が低い方が高く,検討した周波数帯中ではMICSバンドが最も良くなった,しかしながら,波長に対してアンテナが極めて小さいため,アンテナの利得が問題となることが分かった.また,検討した変調方式の中では,OFDM方式は人体による影響が少ないことを明らかにした本研究は,人体の近傍を電磁波の伝搬路として用いる無線通信であるWBAN (Wireless Body Area Network)に使用するための高性能な無線端末(ウェアラブルデバイス)の実現を目指して,無限長誘電体円柱による散乱電界の厳密解を用いる解析的な手法とFDTD法によって電波伝搬特性を求めるものである.厳密解を用いる解析的な検討では,WBANに使用するための周波数として,402405MHzのMICS (Medical Implant Communication Service)バンド,900928MHzの900MHz帯ISM(Industrial Science Medical)バンド,および3.110.6GHzのUWB (Ultra Wide Band)バンドの3種類の周波数帯域を取り上げ,変調方式としてMICSとISMバンドについてはBPSK, QPSK, OFDMをUWBバンドについてはUWB-IRとMB-OFDMを用いた場合についてBERシミュレーションを行った.厳密解による解析ではアンテナの形状を自由に設定することが不可能であるため,さらに,FDTD法を用いて高性能な無線端末用アンテナの設計を行った.現在までのところ,生体等価ファントムを用いた測定値と厳密解を用いた解析解との比較を行いながらFDTD法の計算コードの開発を行った.これによりダイポールアンテナ以外として,地板付モノポールアンテナ,地板付逆F型アンテナ,地板付ループアンテナを人体の近傍に置いて通信した場合の伝達特性を検討している.本研究は,人体の近傍を電磁波の伝搬路として用いる無線通信であるWBAN(Wireless Body Area Network)に使用するための高性能な無線端末(ウェアラブルデバイス)の実現を目指して,WBANに適したアンテナを明らかにするものである.まず,アンテナを人体の近傍に置いたときの動作周波数が2.4GHz帯ISMバンド(2.42.49GHz)となるように,FDTD法を用いた数値シミュレーションによってアンテナを設計し,試作アンテナによる測定と比較する.人体の形状は有限長誘電体円柱とし,その電気定数として一般的に生体透過ファントムに用いられる筋肉の比誘電率と透磁率を3分の2にした値を用いた.解析するアンテナには,申請者らが厳密解を用いて解析したダイポールアンテナに,より低姿勢となるモノポールアンテナ,逆Fアンテナ,ループアンテナ,地板付ループアンテナを加えた全5種類のアンテナを取り上げ,誘電体円柱との相対位置を変化させた場合についても調べた.また,測定では,実際に人体を使用して測定すると体型などの個人差や,気温や湿度等による測定値の変化を避けるため,人体を模擬するために生体組織と電気的に透過な材料で製作する生体等価ファントムを用いた.まず,5種類のアンテナを誘電体円柱の近傍に置いたときの反射係数の周波数特性について調べ,次に,同種のアンテナを送受信に用いて人体の近傍で通信を行った場合の透過係数を調べた.また,この等価係数を用いて符号誤り率を求め,ディジタル通信への影響について評価を行った.寸法や電気的な性能を総合的に評価した結果,地板付ループアンテナが優れていることを明らかにした.予想していた以上に他の仕事の量が増えて,本研究に費やす時間が減ったため.24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後に人体(誘電体円柱)の近傍に置いたアンテナ間の伝達特性を求ある際に人体に対するダイポールアンテナの方向や人体とダイポールアンテナ間の距離について詳細な検討を行う予定である。さらに.ダイポールアンテナ以外にも.小型地板付きモノポールアンテナ小型地板付き逆Fアンテナヤループアンテナ小型地板付きループアンテナを用いた場合の伝達特性を明らかにするる予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
難治性頭頸部癌に対する次世代高分子ナノDDSの開発

本研究では高分子ナノDDSにステルス性、血中安定性、腫瘍選択性、腫瘍浸透性などの機能を複合的に賦与し、生体内動態を多角的・総合的に評価することによりそれぞれの分子修飾を最適化する。研究計画に基づき、2016年度は血中滞留性評価、肝退社と腎排泄について評価し外殻を構成する最適なPEG鎖長を分子量12000と決定した。舌がん頸部リンパ節転移モデルマウス(SAS-L1:ヒト舌癌リンパ節転移細胞株)および難治性癌モデルマウス(HSC-2:ヒト舌癌細胞株)も安定して作成出来るようになった。2017年度はαvβ3およびαvβ5インテグリンに特異的に結合するcRGDリガンドをナノDDS表面に搭載した。ナノDDS表面へのリガンド搭載率を最適化するために、IVIS発光蛍光イメージングシステムや生体リアルタイム共焦点レーザー走査型顕微鏡を用いて高分子ナノDDSの腫瘍内動態評価を行った。研究計画に従い、2019年度はリガンド搭載率をパラメーターとして、高分子ナノDDSの腫瘍集積および転移リンパ節集積を評価した。研究計画に基づき、初年度は血中滞留性評価、肝代謝と腎排泄について評価し外殻を構成する最適なPEG鎖長を分子量12000と決定した。舌癌頚部リンパ節転移モデルマウス(SAS-L1:ヒト舌癌リンパ節転移細胞株)および難治性癌モデルマウス(HSC-2:ヒト舌癌細胞株)も安定して作成出来るようになった。生体リアルタイム共焦点レーザー走査型顕微鏡に関連する実験主義については既に構築済みであるため、特に問題なくデータ取得・解析を行っている。現在高分子ナノDDSの腫瘍内動態評価を行っている。おおむね順調に進展している。研究計画に基づき、平成28年度は血中滞留性評価、肝代謝と腎排泄について評価し外殻を構成する最適なPEG鎖長を分子量12000と決定した。平成29年度はαvβ3およびαvβ5インテグリンに特異的に結合するcRGDリガンドをナノDDS表面に搭載した。研究計画に従い、高分子ナノDDSの外殻表面を構成するPEG末端にパイロット分子としてcRGDリガンドを搭載する。リガンド搭載率をパラメーターとして、高分子ナノDDSの腫瘍集積および転移リンパ節集積を評価する。外殻表面に搭載する最適なcRGDリガンド導入率を決定する。研究計画に従い、リガンド搭載率をパラメーター(0-100)として、高分子ナノDDSの腫瘍集積および転移リンパ節集積を評価する。
有機金属錯体によるo-ジイソシアノベンゼン類のオリゴメリゼ-ションーー機能性含窒素芳香族高分子の合成

遷移金属錯体を触媒とするイソニトリルの重合は知られており、ポリ(N-置換イミノメチレン)を与える。本研究者らは各種の有機金属化合物とイソニトリルの反応を詳細に調べた。先づ、有機亜鉛との反応では2、6-ジアルキルフェニルイソニトリルを用いることによりα-付加生成物が良好な収率で得られ、α-アシルアニオンとしての合成化学的利用を示した。さらに、有機サマリウムと2、6-ジアルキルフェニルイソニトリルとの選択的α-付加反応にも成功した。これらの成果に基づいて3、4、5、6-テトラメチル-1、2-ジイソシアノベンゼンと有機金属化合物との反応を検討した。ジアルキル亜鉛との反応ではアルキル基と亜鉛の結合間にオルト-位の二つのイソシアノ基が連続して挿入し、2-キノキサリル亜鉛中間体を好収率で与えることを見出したが、3、4、5、6-テトラメチル-1、2-ジイソシアノベンゼンとジアルキル亜鉛のモル比を変えても精々キノキサリン・ダイマ-を与えるだけで、それ以上のオリゴマ-の単離には到らなかった。次に、グリニヤ-ル試薬と3、4、5、6-テトラメチル-1、2-ジイソシアノベンゼンとの反応では反応は速やかでオリゴマ-の混合物を与えた。6量体までのキノキサリン・オリゴマ-を確認し、液体クロマトグラフィ-により単離して同定することが出来た。しかしながら、反応条件の種々検討にもかかわらず、それ以上のポリメリゼ-ションには成功していない。これらのキノキサリン・オリゴマ-の紫外吸収スペクトルは興味深い。キノキサリン・ダイマ-では260nmと280nmに吸収を示し、各々、キノキサリン・モノマ-発色団と共鳴したキノキサリン・ダイマ-発色団に帰属される。この二つの吸収はトリマ-およびテトラマ-になってもほとんど変化しない。このことは上記キノキサリン・オリゴマ-では二つのキノキサリン骨格以上に拡った共鳴は立体障害により禁止されていることを示している。1.οージイソシアノベンゼン類の合成法の確立。一般にイソシアノ化合物の合成は相当するホルムアミドの脱水反応によって行われてきた。しかし、この反応を単にοージ(ホルムアミノ)ベンゼン類に適用しても極めて低収率でοージイソシアノベンゼン類が得られるだけであった。反応条件を種々検討した結果、-78°Cでトリクロルメチル・クロルギ酸エステルで脱水反応すると満足すべき収率でοージイソシアノベンゼン類が合成できることが明らかとなった。2.οージイソシアノベンゼンのオリゴメリゼーションによる含窒素芳香族高分子化合物、ポリ(キノキサリン)の合成まず、οージイソシアノベンゼンをニッケル錯体触媒によって重合することを検討した。重合反応は容易に進行したが、生成物は有機溶媒不溶の黒褐色の粉末で構造解析が極めて困難であった。生成物高分子の溶解度の向上を期待して、次にοージイソシアノ・テトラメチルベンゼンのニッケル錯体触媒による重合反応を検討した。生成物高分子の溶解度に多少の改良が認められたものの構造解析は依然困難であった。

これらの結果を踏まえて、低分子量キノキサリン・オリゴマーの単離、同定の積み重ね研究の必要性を認識した。ジアルキル亜鉛やグリニャール試薬とοージイソシアノ・テトラメチルベンゼンの反応によってキノキサリン骨格が三つ連結したオリゴマーの単離と構造決定に成功した。反応条件の検討により、さらに高分子量のオリゴマーを順次単離、同定し、物性の研究を行う。各種のオルトージイソシアノベンゼン類を合成し、先ず、無置換のオルトージイソシアノベンゼンと有機金属化合物の反応を調べたところ茶褐色不溶性の粉末を与えるだけでポリマ-の構造確認さえ出来なかった。次に、4,5ージメチルー1,2ージイソシアノベンゼンについて検討したが同定出来る生成物は得られなかった。さらに、3,4,5,6ーテトラメチルー1,2ージイソシアノベンゼンについて有機亜鉛との反応を行った。ジアルキル亜鉛との反応ではアルキル基と亜鉛の結合間にオルト位の二つのイソシアノ基が連続して挿入し、良好な収率でキノキサリル亜鉛中間体を与えることを見出した。3,4,5,6ーテトラメチルー1,2ージイソシアノベンゼンと有機亜鉛のモル比を変化させてもキノキサリン・ダイマ-まで生長は起ったが、それ以上のオリゴメリゼ-ションには致らなかった。一方、グリニャ-ル試薬との反応では速やかなオリゴメリゼ-ションが進行した。3,4,5,6ーテトラメチル1,2ージイソシアノベンゼンとアルキルマグネシウムブロミドのモル比を3:14:1にして0°室温で反応させるとキノキサンの6量体までのオリゴマ-の混合物が生成した。各オリゴマ-を液体クロマトグラフィ-で分離、単離して構造の確認を行った。オリゴマ-の紫外吸収スペクトルで注目すべきはキノキサリン・ダイマ-が示す260nmと280nmの吸収は各々キノキサリン・モノマ-による発色団とキノキサン・ダイマ-による発色団に帰属されるが、トリマ-以上のオリゴマ-についても同じ波長の吸収を示すだけで、長波長側へのシフトは観測されなかった。この事実は上記キノキサリン・オリゴマ-では連続する三つのキノキサリン骨格は同一平面を取りえないことを示すものである。立体障害を避けて主鎖がねじれていると思われる。
造血器腫瘍における生物学的予後因子の検討

化学療法剤に対する反応性が良好な悪性リンパ腫は、一定の割合で治癒を期待できる悪性腫瘍となってきた。しかしながらすべての症例が治癒するわけではなく、リスクが高い患者を統計学的手法により見極め、先進的治療を行なう層別化が極めて重要になってきた。国際予後指標(international prognostic index, IPI)などの臨床的予後因子がこれまでに用いられてきたが、これらは何らかの生物学的予後因子を反映した代替因子(surrogate factor)であると考えられる。真の予後因子である生物学的予後因子を見いだし、これを用いて治療にあたることは、悪性腫瘍の治療において理にかなったものである。本研究では、未分化大細胞型リンパ腫・急性骨髄性白血病(AML M2, M3)で既に予後因子となることが見いだされているCD56がB細胞性びまん性大細胞型リンパ腫においても予後因子となるか、および生物学的発現意義に関して検討することを目的としている。びまん性大細胞型B細胞性リンパ腫およびバーキットリンパ腫症例で、CD56の発現の有無をフローサイトメトリー法および免疫染色法で検索した。本年度は6例の陽性症例を見いだしたが、いずれもCD10陽性で濾胞中心細胞由来であることが示唆された。CD10陰性例でCD56を発現する例は、未だ見いだされておらず、B細胞性リンパ腫におけるCD56の発現様式にはこれまで知られていなかった法則性がある可能性が示された。CD56陽性例はいずれもCD10陽性であるため濾胞性リンパ腫との関連を調べるため、腫瘍細胞よりDNAを抽出しBCL2遺伝子の再構成の有無を検討したが、再構成は認められなかった。今後、B細胞性リンパ腫に関わる他の遺伝子異常の検索を進めるとともに、これらの症例の臨床データとの相関を解析することにより、予後など臨床的意義との関連を解析したい。
NiO-MgO固溶体のCO還元挙動と還元Ni中のMgO分散状態

酸化物分散強化金属の製造に酸化物固溶体の還元を利用するという全く新しい製造方法の可能性を検討するために,本年度はモデルケースとしてNiO-MgO全率固溶体のCO還元を行い,還元挙動と還元機構ならびにMgO含有還元ニッケルの観察を行った.さらに,従来行ってきたH_2還元の結果との比較を行った.0%試料に比較して,還元速度はMgO固溶量の増加と還元温度の減少とともに著しく減少し,また炭素析出の問題から高MgO固溶体の還元には1273K以上の温度を必要とした.さらに,CO還元速度はH_2還元速度よりも小く,100%還元には1273Kで3.6ksの還元時間を必要とした.還元はマクロ的に未反応核を形成しながら進行したことから,未反応核モデルにより還元機構を検討した.その結果,化学反応速度定数が2.5%MgOで最大値をとった後,MgO固溶量の増加とともに減少したのが特徴的であった.この現象はMgOによる固溶体の不活性化のみならず,生成物の気孔構造にも依存した結果と思われる.1273Kで得られた還元ニッケル中には,平均粒子径約20nm,複雑形状のMgO粒子が観察され,この結果はH_2還元とほぼ同様であった.ただし,還元温度が1373Kに上昇した場合,粒子径は若干増加する傾向にあった.したがって,本実験で得られたMgO含有ニッケルは,従来の製造方法で得られたそれよりもかなり微細な粒子が分散しており,本研究で提案された新しい製法が適用可能であることを示した.今後は,FeO-MgO,FeO-CaOなどの他の系でこの製法の可能性を検討する予定であり,一方,MgO含有金属のち密な焼結体の作製,焼結体の作製条件および焼結機構などの検討,そしてち密なMgO含有金属の性能評価を行う予定である.酸化物分散強化金属の製造に酸化物固溶体の還元を利用するという全く新しい製造方法の可能性を検討するために,本年度はモデルケースとしてNiO-MgO全率固溶体のCO還元を行い,還元挙動と還元機構ならびにMgO含有還元ニッケルの観察を行った.さらに,従来行ってきたH_2還元の結果との比較を行った.0%試料に比較して,還元速度はMgO固溶量の増加と還元温度の減少とともに著しく減少し,また炭素析出の問題から高MgO固溶体の還元には1273K以上の温度を必要とした.さらに,CO還元速度はH_2還元速度よりも小く,100%還元には1273Kで3.6ksの還元時間を必要とした.還元はマクロ的に未反応核を形成しながら進行したことから,未反応核モデルにより還元機構を検討した.その結果,化学反応速度定数が2.5%MgOで最大値をとった後,MgO固溶量の増加とともに減少したのが特徴的であった.この現象はMgOによる固溶体の不活性化のみならず,生成物の気孔構造にも依存した結果と思われる.1273Kで得られた還元ニッケル中には,平均粒子径約20nm,複雑形状のMgO粒子が観察され,この結果はH_2還元とほぼ同様であった.ただし,還元温度が1373Kに上昇した場合,粒子径は若干増加する傾向にあった.したがって,本実験で得られたMgO含有ニッケルは,従来の製造方法で得られたそれよりもかなり微細な粒子が分散しており,本研究で提案された新しい製法が適用可能であることを示した.今後は,FeO-MgO,FeO-CaOなどの他の系でこの製法の可能性を検討する予定であり,一方,MgO含有金属のち密な焼結体の作製,焼結体の作製条件および焼結機構などの検討,そしてち密なMgO含有金属の性能評価を行う予定である.
イオンポンプ蛋白質を用いる光量子変換技術と人工網膜用演算素子の構築

好塩菌から紫膜として精製した感光性イオンポンプ蛋白質のバクテリオロドプシンの水分散物を、電極である透明導電基板上に配向固定化し、これを光センシング電極とする人工網膜素子を作製するための研究を実施した。プロトンポンプによる電極表面pH変化が引き起こす時間微分型の光応答電流は視覚の神経細胞の与える電気信号と類似し、網膜のモデルとなる。この応答電流の強度を高めるために、Langmuir-Blodgett(LB)法による均一累積膜法、スピンコーターによる多層コーティング法を試みた。LBでは水面上の紫膜を基板上に累積する方法で固定化を行ない、本研究期間の前半では、水面の分子膜に電場と超音波振動とを同時に与える処理によって、膜のパッキングと配向を制御する成膜方法の基礎技術を構築した。さらに光電変換素子の作製においては、電解液に水性ゲルを使ってセルを擬固体化する方法を検討し、粘性のアルギン酸Naの水性ゲルを用いることで高い光電応答を与える現象を見出した。また電極にITO被覆PETフィルム電極を用い、その疎水的表面をUVオゾン処理で親水化する方法で均一な薄膜を形成することにも成功した。これらの成膜方法とセル組み立て方法に基づいて、BR固定化セルを246画素の二次元アレイとしてITOパターン電極上に組み立てて、人工網膜モデルとして246画素イメージセンサを試作した。この結果、BRの光電応答の特徴である「時間微分型応答」いわゆるモーションセンシング機能が比較的高い感度で得られることを確認できた。本研究期間の後半では、人工網膜型センサに追加できる各種機能を検証するために、画素を配列したアレイ電極をパターニング法によって作製し、その電気信号取り出しの方法を工夫することによって、光情報を多様に演算処理ができる素子の作製を試みた。1×1mmを画素とする光素子(ITO電極、金対極、KCl電解質)の出力を、抵抗とコンデンサからなる単純なCurrent amplifierとCharge amplifierに入力し、前者では動きを示す微分応答を、後者では静止画を示す定常応答を検出する演算処理を行なった。この2つの処理を同時に行なうことによって、動画と静止画を区別して認識できる人工網膜素子を設計できることを示した。本センシングの結果はMEMSの国際学会で論文として報告した。感光性のイオンポンプ蛋白質であるバクテリオロドプシン(BR)を好塩菌から紫膜として精製し、その紫膜に各種の処理を施すことによって、本研究の第一の目的であるBRの配向化薄膜を電極上に固定化することを試みた。配向化には蛋白質分子の表面電荷の違いを利用した。紫膜を分散した水溶液の薄層に空気層を挟んで正/負のDC電場を印加しながら、溶液を電界中で乾燥し、紫膜を導電性酸化スズ電極上に固定化させた。この薄膜電極に電解水溶液を含む電気化学セル中で光照射し、BRの光プロトン輸送反応由来の光電流過渡応答を計測した。結果として-100V/cmの負電場のもとで成膜したものが無電界条件で成膜したものより高い光電応答強度を示すことがわかった。この違いはBRがN末端側(プロトン放出サイト)を電極に向けて配向した効果であると考えられる。

さらに紫膜中のBRを分子レベルで配向化させる目的で、コール酸Naを界面活性剤に用いて紫膜を可溶化処理し、電場存在下で同様に配向化させる方法を検討した。しかし固定化膜が電解水溶液中で脱着する問題から、その改善方法を現在検討中である。以上のように、本年度は光電応答の計測を通じて応答を強化するための配向化方法を検討し、BR固定化セルを人工網膜用の光センサとして高感度化するための成膜方法の検討してきた。上記の負電場配向法を使って246画素の二次元アレイからなるBR固定化電極を作製し、イメージセンシングの試験を実施した結果、BRの光電応答の特徴である「時間微分型応答」いわゆるモーションセンシング機能が高い感度で得られることを確認できた。また、この研究に並行して、BRのプロトンポンプ機能のキーとなる蛋白質構造内のアミノ酸の役割を明らかにする解析を、BRの各種変異体(mutant)を使って実施した。この機能解析によって、電解液pHの影響などBRを取り囲む環境がプロトン輸送機能そして光電応答に与える影響を分子メカニズムのレベルで知ることが出来た。本結果を2件の研究報告として出版した。感光性イオンポンプ蛋白質のバクテリオロドプシン(BR)を好塩菌から紫膜として精製し、その水分散物を各種の薄膜形成法によって電極基板上に固定化し、人工網膜素子用の光応答電極を作製する実験を進めてきた。昨年度はDC電場下の配向効果を使ったキャスト膜を作製したが、本年度はこの方法に加えて、Langmuir-Blodgett法を使った均一累積膜の形成、スピンコーターによる多層コーティング法を使った均一厚みの薄膜形成を実施した。Langmuir-Blodgett法においては、水面上で拡散の遅い紫膜に電場と超音波振動とを同時に与える処理によって、膜のパッキングと配向を制御できる可能性が示された。さらに光電変換素子の作製においては、(1)BR薄膜をフレキシブルな透明導電性フィルム基板上に形成する、(2)電解液に水性ゲルを使ってセルを擬固体化する、という2つのアプローチでセル構成の改善を行った。この方法で人工網膜素子に必要な薄さとフレキシブル性、そして応答安定性を付与することを試みた。フィルム電極にはITO被覆PETを用い、その疎水的表面をUVオゾン処理で親水化することで均一な薄膜を形成することに成功した。また、粘性の電解質ゲルとしてアルギン酸Naのゲルを用いることで高い光電応答を与えることを見出すことができた。この方法で、昨年の対策課題であった電解水溶液中での固定化膜の脱着の問題はかなり改善することができた。このようにして作製するBR固定化セルを246画素の二次元アレイからなるITOパターン電極上に組み立てて、人工網膜モデルである246画素イメージセンサを試作した。この結果、BRの光電応答の特徴である「時間微分型応答」いわゆるモーションセンシング機能が高い感度で得られることを確認できた。本結果を2件の学会発表で報告し、1件の研究報告として出版した。好塩菌から紫膜として精製した感光性イオンポンプ蛋白質のバクテリオロドプシンの水分散物を、電極である透明導電基板上に配向固定化し、これを光センシング電極とする人工網膜素子を作製する研究を実施した。
1-ブロモプロパンによる新しい型の神経障害と感受性個体差に関する調査研究

1)アメリカ合衆国ノースカロライナ州で発見した1-ブロモプロパン曝露症例の解析アメリカ合州国クッション工場で働く労働者(A)は、約1年前間、1-ブロモプロパンを主成分とする接着剤を使用した。下肢振動覚低下、灼熱感などの異常感覚、臀部、大腿全面、下腿にかけての知覚鈍磨、ふらつき、つまずきなどの歩行障害、いらいら、抑うつ感、頭痛などの中枢神経症状などが見られた。この労働者(A)の二人の同僚(B),(C)も同様の症状を呈していることがわかった。労働者(A)、(B)は調査時点で既に職場を離れていたため、我々は労働者(C)の個人曝露量をパッシブサンプラーを用いて推定した結果、その値は60から261ppm、平均133ppmであった。2)中国江蘇省における1-ブロモプロパン工場労働者における神経障害の解析中国江蘇省にある1-ブロモプロパン工場において1-ブロモプロパンに曝露された労働者の健康調査を行った。23人の曝露された女性労働者と、性、年齢をマッチさせた対照労働者との比較で、電気生理学的検査による下肢遠位潜時の延長、感覚神経伝導速度の低下および種々の神経行動学的検査の低スコアを示した。また、曝露労働者のうち15人は明らかな足振動覚の低下を示していた。3)パッシブサンプラーおよび代謝物を用いた個人曝露量と神経伝導速度評価を基にした感受性個体差の検討上記の調査においてパッシブサンプラーおよび1-ブロモプロパン尿中代謝物N-Acetyl-S-propylcysteineによる個人曝露量、1-ブロモプロパン曝露歴の調査を行い、神経伝導速度などの生体影響指標との関連を調べたが、明らかな量-反応関係は観察されなかった。この原因として、(1)パッシブサンプラーならびに尿中代謝物は短期の曝露指標であり、長期の曝露を必ずしも反映していない、(2)個体感受性の違いがあること、の二つの可能性が示唆された。1.中国江蘇省宜興市の1-BP製造工場に働く女性労働者27人(年齢37.8±7.05、身長159.8±6.44cm)を対象に、神経学的診察、頚骨神経の運動神経伝導速度と遠位潜時、F波伝導速度、腓腹神経の感覚神経伝導速度を測定した。健康診断は文書によるインフォームドコンセントを得て行った。運動神経伝導速度の測定時、近位側刺激部位は膝窩中央部、遠位側刺激部位は足関節内果後方とした。導出電極は母趾外転筋の近位刺激部位より11cmの部位に装着した。F波は足関節内果後方を刺激し母趾外転筋において導出した。感覚神経伝導速度は、腓腹筋のアキレス腱移行部において刺激し、外果の下(陰電極)から外果の少し前の外側縁(陽電極)の部位において導出した。対照群として同地域内のビール工場に働く女性(年齢35.8±5.83、身長158.6±6.0cm)に同じ検査を行った。1-BP工場と対照工場の労働者の比較では、年齢、身長に有意な差は見られなかった。27人の暴露された女性労働者の個人暴露量(8時間の時間加重平均)は0.3-49.2ppm、幾何平均2.52ppmであった。その27の中で17人に足先の振動覚の低下が見られた。

非暴露対照との比較では、運動神経伝導速度(頚骨神経)には変化がなかった。しかし、遠位潜時(頚骨神経)の有意な延長、F波伝導速度の有意な低下、感覚伝導速度(腓腹神経)の有意な低下が1-BP暴露労働者で見られた。平均50ppm前後またはそれ以下の1-BP暴露によって、神経障害が引き起こされる可能性が示唆された。2.労働者29人を対象に2回のシフト(各12時間)に渡って装着したパッシブサンプラーによって個人曝露量を推定した。同時に作業終了時の尿を採取し、ラット尿と同様の方法にて分析を行い、尿中N-Acetyl-S-propylcysteine濃度の個人曝露量に対する回帰分析を行った。労働者の尿中N-Acetyl-S-propylcysteine濃度は1-BP曝露量との間に有意な関連性を示した。中華人民共和国府江蘇省塩城市にある工場で1-ブロモプロパン製造に従事する22人(男性11人、女性11人)の労働者および、対照群として、性年齢をマッチさせた組み立て工場労働者22人の健康調査を行った。具体的には、下肢運動神経伝導速度(MCV)、遠位潜時測定(DL)、F波の測定、心エコーによる心臓機能の評価、神経学的診察、下肢振動覚検査、神経行動学的検査(単純反応時間、Digit Span, Sant Ana, Digit Symbol, Benton, Pursuit aimingtest, POMS)、重心動揺検査、血液学的、生化学的検査(GOT、GPT、γ-GTP、Cr、T-cho、TG)である。また、パッシブサンプラー(柴田科学)を用いて個人曝露量(8時間時間加重平均)の評価を2回のシフトにわたって行った。健康調査は、名古屋大学医学部倫理委員会の承認を受け、文書によるインフォームドコンセントを得た後に行った。個人曝露濃度(2シフトの平均値)は、1BP0.06-106.4 (平均7.05、中央値1.00) ppm、2BP0.004-12.9 (平均1.1、中央値0.027) ppmであった。女性で白血球数が曝露群で有意に減少していた。前回調査での宜興工場に比べ、製造工程でポンプを用いるなど、労働者の曝露の機会は少ないと考えられた。一人の労働者を除き、曝露濃度は10ppm以下であった。1-ブロモプロパンだけでなく、2-ブロモプロパンにも曝露されていた。白血球の低下は曝露と関連しているかもしれない。前回、中国塩城市の1-ブロモプロパン工場調査を行った結果、10ppm以下の曝露濃度で、下肢TibialNerve遠位潜時と運動神経伝導速度には変化がなかった。今回は、曝露濃度のより高いと考えられる工場を対象に調査を行った。中国宜興市のブロモプロパン工場労働者の健康調査を行い、1-ブロモプロパン曝露のヒトに対する影響を調べ、結果を検討した。1-ブロモプロパン製造に従事する40人の女性労働者(Exposure)、および、対照群(Control)として性と年齢をマッチさせた非曝露工場労働者40人の健康調査(血液検査、末梢神経神経伝導速度の測定)を行った。また、パッシブサンプラーを用いて個人曝露量の評価を行った。得られた血液検査値、神経伝導速度測定値の群間の比較を、対応のあるt-検定を用いて行った。曝露群の1-ブロモプロパン曝露濃度は8時間時間荷重平均値で15.3±16.2ppm(最大値73.7最小値0.65)であった。(1)末梢神経伝導速度の結果曝露群は非曝露群に対し、遠位潜時とF-latencyでは有意に高い値を示し、運動神経伝導速度では有意に低い値を示した。(2)血液検査値の結果
ドパミン作動性ニューロンにおけるドパミン放出の制御機構の解明

研究課題は大脳基底核スライス標本による黒質ドパミン作動性ニューロンのドパミン放出に関するものであるが、脳スライス標本に習熟するため、まず、海馬スライスのCA-1領域の神経伝達(neurotransmission)におけるトランスミッターの放出とその調節機構についての研究を手がけた。今年度初頭にようやく実験に使用できる海馬スライス標本の作製に成功し、目的とする神経伝達とその応答機構についての取り組みが始まった。実験ではCA-1領域に投射するニューロンとしてSchaffer側枝に刺激電極を当て、CA-1領域の錐体細胞(pyramidal cell)での応答をフィールド電位記録した。単一電流刺激(100 μs)によって興奮性後シナプス電位(EPSP)と集合電位スパイク(population spike)が記録された。また、テタヌス刺激(100 Hz,1 sec)によっては、集合電位スパイクの長期増強(LTP)が観察された。また、パッチクランプの手法を用いて、錐体細胞に接触した電極によってホールセル(whole-cell)状態を形成し、Schaffer側枝刺激に応答する内向き電流が記録された。さらに、直接、錐体細胞への脱分極刺激によってはNa^+電流とK^+電流が記録された。Schaffer側枝と錐体細胞での神経伝達はグルタミン酸によるものである。今後グルタミン酸の電気泳動投与刺激による錐体細胞の電気応答の記録を行うことで、種々の薬物のグルタミン酸放出に対する作用の解析が可能となる。したがって今後の研究は神経からの伝達物質の放出機構とその調節の解明に大きく役立つものと思われる。これまで、本研究課題を遂行するため、海馬CA-1領域のスライス標本を作製し、これにパッチクランプ法を適用するための準備をしてきた。特に、本研究の特徴である、明視野での細胞の観察と電極の装着を目指して機器を整え、現在、遠赤外光による組織深部の観察が可能となった。一方、山形大学医学部と九州大学医学部を訪れ、スライス標本作製手技を習得した。そしてようやくデータをとれる段階に入った。また、本研究課題の単一ニューロンのイオンチャネルの機能とその調節に対する電気生理学的アプローチも必要であるとの判断のもと、秋田大学医学部でその手技を習得した。ここではさらにイオンチャネル遺伝子の導入法についても学び、将来、分子生物学的方法による神経細胞機能の解析に備えている。これまで、実験方法の確立と必要な機器を整えることに時間がかかり、論文等の実績はまだない。今後、速やかに実験結果を得て、その解析に取り組む。
幼児期におけるレジリエンス-ストレス対処行動を支援する養育環境-

本研究では,幼児がレジリエンスを効果的に発揮するための養育環境を家庭環境と保育環境の中で明らかにするために,(1)家庭と幼稚園における幼児のストレス反応とその対処行動の関連の分析,(2)母親-幼児の関係,保育者-幼児の関係と,幼児のストレス対処様式の関連の分析,(3)母親-幼児-保育者の関係性と幼児のストレス対処様式の関連に焦点をあてた家庭と幼稚園の連携の分析,という3つを目的とした。まず,家庭と幼稚園における幼児のストレス反応とその対処行動を調査し,幼児自身にストレス場面でのレジリエンスに関連する反応,および幼児によって認知されている母親との関係,保育者との関係について聞き取り調査を行なった。その結果,幼児のストレス反応「対人緊張」についての母親と保育者による評定,およびレジリエンス要因「資源」,「意欲」,「楽観」に関する両者の評定は高い相関にあることが示され,総じて両者の子どもに対する認知には大きなずれはないことが示された。ただし,保育者が母親との関係を良好でないと感じている場合,子どものレジリエンスに対する母親と保育者の評価には大きなずれが認められた。また,母親と保育者の間にそのような認知のずれが認められる子どもの場合,ストレス場面で「非意欲」的な反応を回答したり,「資源」として多くのサポートを得ていないことを回答する傾向にあることも示された。さらに,母親および保育者の養育態度を分析した結果,母親と保育者の養育態度に対する子どもの認知が同じである場合には,子どものストレス反応は少なく,レジリエンスは高いことが示された。以上の結果より,幼児期におけるレジリエンス,すなわちストレス対処行動を支援する養育環境は,母親と保育者の間の良好な関係形成と両者の一貫した養育態度を通じて,家庭と幼稚園の連携がなされている環境であると考えられた。本研究では,幼児がレジリエンスを効果的に発揮するためのサポート環境を,家庭環境と保育環境の中で明らかにすることを目的とし,平成13年度は,家庭と幼稚園における幼児のストレス反応とその対処行動を調査し,両者の関連を分析した。まず,母親および保育者を対象とした質問紙調査より,ストレス場面での幼児の反応とその対処行動についての検討を行い,日常生活において頻繁に認められるストレス場面および対処行動を抽出した。その後,幼児自身にそれらのストレス場面でのレジリエンスに関連する反応,および幼児によって認知されている母親との関係,保育者との関係について聞き取り調査を行なった。その結果,幼児のストレス反応「対人緊張」についての母親と保育者による評定,およびレジリエンス要因「資源」,「意欲」,「楽観」に関する両者の評定は高い相関にあることが示され,両者の子どもに対する認知には大きなずれはないことが示された。ただし,保育者が母親との関係を良好でないと感じている場合,母親は子どもにストレス反応「機嫌の悪さ」が多く見られ,保育者は子どものレジリエンス要因「意欲」は低いと認知していることも示され,家庭と園の連携のあり方が,子どものストレス反応とレジリエンスに影響を与える可能性が示唆された。また,子ども自身による聞き取り調査では,子ども自身がストレス場面において「意欲」的な反応を回答したり,「資源」として多くのサポートを得られていることを回答した場合には,母親や保育者にはストレス反応が少ない子どもとして認知されていることが明らかとなり,母親と保育者および幼児の回答における一致した結果が示された。今後は,母親,保育者,および個々の子どもの回答の詳細な分析より,家庭と幼稚園との連携を調査し,母親-幼児-保育者の関係性とストレス対処様式の関連を分析する。
小型無人飛行機による南極ブランスフィールド海盆の空中磁気観測と海盆形成メカニズム

小型無人飛行機により、南極・ブランスフィールド海盆にあるDeception島で空中磁気観測等を行い、同島の北半分と周辺海域の磁気異常を明らかにした。本研究により、南極でも無人飛行機による科学観測が可能で、安全で大きな費用対効果を持つことが示された。King George島では岩石磁気、年代、それに磁気異常の研究が行われ、ブランスフィールド海盆が典型的な背弧海盆の特徴を持つことを明らかにされた。研究代表者は5月に韓国の極地研究所に行き、研究協力者と調査の打ち合わせを行った。また、6月にはチリ南極研究所と共同研究を立ち上げた。5月から8月の間に3回の飛行実験を茨城県守谷飛行場において行った。8月には機体を除く主な物資を韓国極地研究所経由で世宗基地に輸送した。1月9日2月1日まで、船木、東野、岩田、それに2名の研究協力者がチリのエスクデロ基地に滞在し、無人航空機による空中磁気観測・岩石年代・古地磁気調査を行った。また、2月1日2月28日まで、船木、中村、坂中が世宗基地に滞在し、古地磁気・地磁気観測を行った。空中磁気観測はチリ基地の滑走路を使用して行った。前半は風が強く、後半は雨・霧・雪の日が多く、飛行に適した静穏日は1日だけであった。比較的天気が良い日には各国の空軍機や民間機が飛来し、無人機の飛行実験が制限された。このような条件下で無人飛行機は磁力計を搭載し、100kmの自動飛行を行った。またAnt-Plane3-4号機は13m/sの強風で38kmを飛行したが、GPSにトラブルが発生し、ドレイク海峡で行方不明になった。古地磁気学用の岩石採集は、主に貫入岩を対象に行い、当初の試料採集を行うことができた。岩石年代の研究においては新鮮な岩石が少なく、計画していた試料採集が十分できなかった。地磁気観測は世宗基地周辺で行い、マリアン入江に平行な大きな磁気異常を見出した。この磁気異常は花崗閃緑岩に起因し、花崗閃緑岩はブランスフィールド海峡形成初期に形成した断層に沿って貫入したことが明らかになった。南極Livingston島にあるブルガリア南極基地(St.Kliment)とKingGeorge島の韓国の南極基地(King Sejong)で空中磁気観測を行った。調査に先立ち船木はブルガリア南極研究所(ソフィア市)を訪れ、St.Kliment基地での観測の承諾を得た。船木、東野、それに研究協力者2名は12月4日にSt.Kliment基地に入った。悪天候のもとで無人機Ant-Plane6-3と3-5号機の組み立てと地上試験を行い、天候の回復を待った。12月17日から18日にかけて天候が回復し、3-3号機でSt.Kliment基地のあるSouth Bayでの画像撮影と空中磁気観測を、また6-3号機でDecption島の空中磁気観測と画像撮影を行った。South Bayの観測では高度370m、時速100km/hで1時間飛行させ、良好な氷河地形のビデオ画像を得ることができた。しかし、飛行中に磁力計のトラブルが発生し、磁気データは得られなかった。6-3号機は高度800mで308km飛行し、Deceptoin島北半分の磁気データと画像データを得た。磁気データは地質や地形構造に起因する磁気異常を明らかにし、周辺海域の磁気異常図の空白地域を埋めることができた。また画像データはDeception島の氷河地形を明らかにした。6-3号機の3時間38分の自動飛行は、無人機が南極の地平線を超えて行った最初の科学観測となり、南極観測での無人機の有用性を実証できた。King Sejong基地ではAnt-Plane6-3号機によるBransfield海峡の磁気観測を試みたが、天候の急変で機体が行方不明になった。同基地では昨年度に引き続き徒歩による磁気観測も行った。国内ではDeception島とKing Sejong基地周辺の磁気異常図の作成、それにH22年度採集の岩石試料について、帯磁率異方性と岩石年代の測定を行った。H23年度の調査で、無人機が初めて南極の地平線を越え、300km以上の空中磁気観測を行った。本年度はこの飛行データと磁気データを解析し、その意義と問題点を明らかにした。また研究成果を公表することと、そして調査に協力して頂いた関係機関に研究成果とデータの提供を行った。St.Kliment基地からDeception島への無人機の飛行は、南極のような危険地域でも安全に航空機観測ができること、また費用対効果は100km/300円と極めて大きいことを実証した。そして極地においても500km以上の連続飛行の可能性を示した。しかし、模型飛行機の部品を使用した我々の無人機では、数百kmもの飛行をすると部品の劣化や金属疲労等の問題が発生することが判明した。信頼性の高い機体の開発が望まれる。以下にH24年度の研究の概要を記す。

1.H23年度にチリ(プンタアレナス市)から送った観測物資を、経済産業省の輸入許可に基づき、再輸入した。プンタアレナス市の洪水のため、当初4月に輸入されるべきものが7月となった。2.使用した無人機と磁力計のオーバーホールを行った。Ant-Plane6-2号機を整備し、極地研究所の南極・北極科学館に展示した。また無人機の飛行の概要、およびDeception島の磁気異常とその意義について映像としてまとめ、科学館で放映した。3.無人機の飛行と問題点、それにDeception島の磁気異常の解析を進め、研究成果を国内外の学会等で9件の口頭発表を行った。4.研究成果を南極資料(日本語)、Polar Science(英文)、それにInternational journal of intelligentunmanned systems(英文)に投稿した。5.韓国極地研究所、ブルガリア南極研究所を訪問し、研究成果の報告と調査協力への謝辞を行った。Deception島の空中磁気観測に成功した。しかし、天候悪化で機体1機を失った。南極で初めて地平線を超えて無人機が科学観測を行った。H22年度に採集した岩石や磁気データから磁気異常の原因が岩石の帯磁率異方性で説明できることが明らかになった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度で南極での調査は終了した。H24年度は本研究成果の取りまとめ、国内外の学会等での発表主に行う計画である。
自己組織化するネットワーク:その特性解明と新しい発展的システムの可能性

1.生体システムや社会システムなど多様なシステムの背後にある複雑なネットワーク構造(スモールワールド的特長を持ち、かつ局所的に高い構造化がなされているネットワーク)の生成原理と、その形成過程における動的な特性を明らかにする試みの一環として、環境に対する最適化プロセスによって形成されるネットワークモデルを提案し、そのトポロジーと時間発展の詳細を調査した。この研究により、現実に観測される特徴的なネットワークトポロジーの形成は、遺伝的アルゴリズムに代表される環境への最適化によってなされ得るという仮説を支持する結果を得たが、それを個別のシステムと関連させて議論するためには、より具体性の高い検討を要することを示した。この研究は日本物理学会にて報告を行った。2.初年度に提案したネットワークトポロジーを特徴付ける新しい量である負荷依存特性を用いて、首都圏鉄道網の網羅的なデータマイニングを行った。この研究により、現実の輸送ネットワークが持つ特性を新しい側面から明らかにするとともに、負荷の依存特性を調べることがネットワークの隠された構造を発見する手段として有効であることを示した。この研究は情報処理学会の研究会にて報告を行った。3."複雑系の背後にあるネットワーク"という新しいテーマについて、最先端の研究事例を紹介するという趣旨において、東京大学情報学環の大学院生を対象に2度講義を行った。(1)複雑系において頻繁に観測されるスケールフリー次数分布を持ったネットワーク構造を再現するために、既存の優先的結合による自己組織化ではなく、自然淘汰をベースとしたネットワークジェネレータを提案した。これによって、明示的にハブの生成を意図せずとも、局所的な情報交換によって自発的にハブが生成できることを示した。当研究は2002年11月発行の情報処理学会論文誌:数理モデル化と応用(Vol.43)に掲載されている。(2)計算機シミュレーションにおいて、ネットワークの生成やネットワーク上で発生するダイナミクスを効率よくモデル化し数値実験を行うには、ネットワークシミュレータ作成のための汎用のプログラミングツールが必要である。これをC++用のテンプレートクラスライブラリとして実装し、現在当該研究機関のWEB上で一般に公開している。(3)ネットワークトポロジーを特徴付ける新しい量として、ノード間の最短経路上のエッジに加わる負荷について、エッジ間の負荷相互依存性という量を考案した。東京の鉄道網を例に数値実験を行った結果、この負荷依存性は経路の並列性と直列性という新しい評価基準を説明する概念として有用であることが判明した。鉄道網のトポロジー構築には国土交通省がWEB上で公開している国土数値情報を利用し、その解析、可視化のためのツールを作成した。前者の研究については現在未発表、後者のツールについてはWEB上で公開している。(4)複雑系に内在するネットワークという近年になって生まれた新しい視点について、最先端の研究を紹介するという趣旨において、学部学生向けと大学院学生向けに2度講義を行った。
高誘電率ゲート絶縁膜を用いた低電圧動作有機トランジスタの作製

有機半導体トランジスタは大面積化、低コスト化が可能といった特徴を有し、将来的にはこれらの特徴を活かして有機ELディスプレイ駆動回路、RF-IDタグ、大面積センサなどに応用されることが期待される。ペンタセンは現在の有機半導体の中でも高い移動度を有し、大気中でも比較的安定な特性を示すため、近年非常に活発に研究が行われている。しかし、ペンタセンを用いた有機半導体トランジスタの動作電圧が高いことが実用化への大きな問題の一つであり、低電圧動作化の必要性が高まってきている。そこで、本研究では、ECRスパッタ法により表面エネルギーと表面ラフネスを制御したHf系高誘電率薄膜をゲート絶縁膜として導入し、有機半導体トランジスタの電気特性を改善する。まず、ECRスパッタ法により室温で有機半導体トランジスタとして適切な表面エネルギーおよび表面ラフネスを有するHfベース高誘電率ゲート絶縁膜を作製した。次に、室温で形成したHfベース絶縁膜を用いたプレーナ型ペンタセンベース有機半導体トランジスタを作製し、2V以下の低電圧動作を実現し、高い電流駆動能力(μC_i=330nFV^<-1>s^<-1>)が得られることを明らかにした。有機半導体トランジスタの電気特性を改善するためには、ソースとドレインにおけるコンタクト抵抗を低減することが重要である。上記のペンタセンベース有機半導体トランジスタの作製条件に関する検討に基づいて、室温で形成したHfベースゲート絶縁膜を用いたプレーナ型ペンタセンベース有機半導体トランジスタを作製し、移動度などの電気的特性のコンタクト抵抗依存性を調べた。最後に、有機半導体トランジスタの微細化に関する検討を行うために、縦型有機半導体トランジスタによるチャネル長極微細化プロセスに関する基礎検討を行った。室温で形成したHfベースゲート絶縁膜を用いた縦型ペンタセンベース有機半導体トランジスタを作製し、2V以下の低電圧動作を実現し、よりずっと高い電流駆動能力が得られた。しかし、ペンタセンを用いた有機トランジスタの動作電圧が高いことが実用化への大きな問題の一つであり、低電圧動作化の必要性が高まってきている。そこで、本研究では、Hf系高誘電率材料を有機トランジスタのゲート絶縁膜に適用し、有機半導体トランジスタの動作電圧の低減に関して検討する。高誘電率材料は通常、高い表面エネルギーを有するため、ボトムゲート構造の場合、ペンタセンの電気特性が劣化する。本研究では、窒化により表面エネルギーを制御したHfONを高誘電率ゲート絶縁膜として導入し、有機半導体トランジスタの電気特性を改善する。まず、Ar/N_2プラズマ照射を行い、Hfベースの高誘電率ゲート絶縁膜の表面エネルギーを制御した。このように作製したHfONゲート絶縁膜上に、真空蒸着法によりペンタセン薄膜を堆積した。Ar/N_2の流量比、照射時間、プラズマ出力などの窒化条件を最適化し、さらにペンタセンの成長モデルを検討した。一方、ペンタセン薄膜の堆積速度、堆積温度、成膜室内圧力に関する検討を行い、デバイスとして最適なグレインサイズを明らかにした。次に、室温で形成したHfONゲート絶縁膜を用いたプレーナ型ペンタセントランジスタを作製した。このトランジスタは2V以下の低電圧で動作でき、高い電流駆動能力が得られた。有機トランジスタの電気特性を改善するためには、ソースとドレインにおけるコンタクト抵抗を低減することが重要である。上記のペンタセントランジスタの作製条件に関する検討に基づいて、室温で形成したHfONゲート絶縁膜を用いたプレーナ型ペンタセントランジスタを作製し、移動度などの電気的特性のコンタクト抵抗依存性を調べた。

室温で形成したHfベースゲート絶縁膜を用いた縦型ペンタセンベース有機半導体トランジスタを作製し、2V以下の低電圧動作を実現し、よりずっと高い電流駆動能力が得られた。本研究では、与えられた課題や研究テーマに対して地道に取り組み、毎日研究室で夜遅くまで研究に打ち込んでいたので、期待通り研究が進展した。有機回路を有機トランジスタで駆動させるために、高い電流駆動能力を有する有機トランジスタを開発している。室温で形成したHfONゲート絶縁膜を用いたプレーナ型ペンタセントランジスタを作製し、2V以下の低電圧動作を実現し、高い電流駆動能力が得られることを明らかにした。また、トランジスタの微細化は、トランジスタの電流駆動能力向上を可能にする。有機半導体トランジスタの微細化に関する検討を行うために、縦型トランジスタによるチャネル長極微細化プロセスに関する基礎検討を行い、平成24年度にデバイスを作製する予定である。