hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ・プラスティックFETの研究開発

Pentacene薄膜を真空蒸着法で堆積し、電子ビーム露光およびリフト法を用いて電極を形成してTFTを作成した。それらの素子の電界効果モビリティと劣化特性に関して、TFTのチャネル長をサブミクロン領域まで微細化して詳細に調べた。モビリティはおよそ0.1cm^2/Vsec程度まで改善し、またチャネル長の微細化とともに電流の増加が見られた。これは微細化のメリットを明瞭に示すものである。またモビリティの温度依存性を正確に評価したところ、モビリティは明らかに活性化型を示し、またその1/T→0への外挿値はサンプルによらずにほぼ同じ程度の値をとることがわかった。また、一方で微細化とともに特性にヒステリシスが観測されるようになり、この原因を詳細に調べた。その結果、空気中の水分がチャネルの電界が強くなるにつれて特性に影響を及ぼしていることがわかった。真空中ではまったくヒステリシスは観測されない。さらに動作時間経過とともに電流が劣化することも観測されたが、この場合にはバイアス条件を逆転させることで初期状態に復帰することがわかった。そこで、この場合には水分ではなく、電子あるいは正孔の動きと捕獲によって電流が変化していると考えられる。さらに、Pentacene薄膜を半導体と見なしたMOSキャパシタを作成し、C-V特性の周波数依存性を詳細に調べた。C-V特性は通常の半導体と同様の空乏層の存在を示すものであった。またきわめて強い周波数分散が観測された。この事からPentacene TFTはほぼ半導体として見なしてよいが、高速動作に関してはPentacene薄膜自体のインピーダンス特性が効いてくることが明らかになった。以上より、この2年間の萌芽研究を通じて、Pentacene TFTの基礎的な側面はほぼ調べることができた。今後はさらに定量性を深めるとともに応用研究にも着手したい。有機薄膜FETの高性能化を目指して、本年度は以下の研究を実行した。(1)ペンタセン薄膜を真空蒸着法で形成し、金電極をソース、ドレインにしたFETを彩成し、トランジスタ動作を確認した。モビリティの精密測定を行い、電界依存性を測定し、FETの横方向、縦方向電界の増加とともにモビリティの増加を確認した。(2)結晶粒径と同程度のFETを電子ビーム露光装置を用いて作成した。サブミクロンのチャネル長を持つFETの動作を検証した。(3)粒径の増大を目指して、高温でのアニールを行った。ペンタセン薄膜の昇華温度をあげるために、高圧下でのアニールを行い、粒径の変化を調べた。(1)からは、モビリティが主に粒界のポテンシャル障壁によって決定されていることがわかった。また、室温付近の蒸着では薄膜層が単一相として形成されることがわかり、モビリティは、0.1cm2/V/secを超えるものが得られた。(2)の結果から、サブミクロンまでの微細化による電流の増加が観測され、有機TFTにおいても微細化メリットがあることが明瞭に示された。(3)100気圧程度の圧力を加えることで、250°Cにおけるアニール後にも蒸発せずに膜が維持されることを発見した。このアニールの前後で粒径の変化をAFMで観測した結果、粒径が約2倍程度増加していることがわかった。また、高温アニールの結果、膜の相が変化し、薄膜層から単結晶相に変化していることがX線回折の実験からわかった。以上の結果をふまえ、さらに最適化をはかり、FET特性の実証を来年度に行う。
複合植物群落の生産構造と窒素利用のモデル化

多様な種から構成される植物群集の成立の機構を生理生態学的手法をもちいて明らかにすることを目的に次の研究を行った。(1)川渡ススキ草原において平成5年5月-8月、毎月ススキ群落構造・光分布・乾物とNの分布の調査を行い、季節的な群落構造の発達過程を解析した。吸光係数は0.47-0.77であった。同時にC4植物ススキの個葉光合成を測定し、N濃度との高い相関を得た。ススキ群落には、上層のススキのほか、中層にワラビ、ヤマハギ、サルトリイバラ、オカトラノオ、トダシバ、下層にシラヤマギク、ニガナ、ミツバツチグリ、スゲ、トリアシショウマ、アキノキリンソウ、オトギリソウの計13種が生育していた。各種の葉面積と光吸収量、葉窒素量の間には高い相関があった。群落上層を占める種ほど、大きい葉面積をもち、葉面積あたりの窒素濃度が大きい傾向にあったが、葉重量あたりの窒素濃度にはその傾向は見られなかった。群落下層の種は大きいSLAをもち、高い受光効率をもっていることが示唆された。(2)葉緑体の光合成系を形成する各タンパク質について、その増加が光合成の最大活性および初期勾配の増加にどのように寄与するのかを検討し、それをもとに葉の光-光合成曲線および葉の日光合成に及ぼす葉窒素濃度と葉緑体内の各タンパク質への分配の影響を考察した。(3)つる植物を水平にして栽培する実験系をもちいて、葉の窒素濃度・分配および光合成活性に及ぼす光と老化の影響を分離して検討した。老化と被陰はともに葉窒素濃度の減少をもたらすこと、しかし一定の光環境条件下の老化においては、葉の全窒素あたりのクロロフィル量はほゞ一定であるが、葉を被陰した場合には、その比が増加するという順化の傾向が認められるなど、両者は明らかに異なるプロセスであることを明らかにした。1.多年生草本イタドリとカリヤスモドキの実験群落をつくり、広葉型とイネ科型の群落構造上の相違が群落光合成におよぼす影響について解析した。層別刈取り法により測定した吸光係数はイタドリで1.02、カリヤスモドキで0.69とほぼ予想した結果が得られた。個葉の光合成を光と葉窒素濃度の関数として表し、これを群落内の光分布と窒素分布と組み合わせることにより、群落光合成をモデル化することができる。与えられた窒素量に対して群落光合成を最大化する群落内窒素分布を決定し、実際の窒素分布と比較検討する。イタドリとカリヤスモドキはそれぞれC3、C4植物であり、個葉レベルの窒素利用効率はC4植物のカリヤスモドキで大きいことが示された。2.葉緑体の光合成系を形成する各タンパク質について、その増加が光合成の最大光合成活性および初期匂配の増加にどのように寄与するのかを検討し、それをもとに葉の光-光合成曲線および葉の日光合成に及ぼす葉窒素含量と葉緑体内の各タンパク質への分配の影響を考察した。異なる光・窒素環境において日光合成を最大にする葉窒素含量・分配と、窒素利用効率を最大にする葉窒素含量および分配を比較検討した。3.葉の窒素含量・分配および光合成活性に及ぼす光と老化の影響を分離して検討するために、つる植物を水平にして裁培する実験系を開発した。

その結果、老化と被陰はともに葉窒素含量の減少をもたらす、しかし、一定の光環境条件下の老化においては、葉全窒素あたりのクロロフィル量はほぼ一定であるが、葉を被陰した場合には、その比が増加するという順化の傾向がみとめられるなど両者は、明らかに異なるプロセスであることが明らかとなった。多様な種から構成される植物群集の成立の機構を生理生態学的手法をもちいて明らかにすることを目的に次の研究を行った。(1)川渡ススキ草原において平成5年5月-8月、毎月ススキ群落構造・光分布・乾物とNの分布の調査を行い、季節的な群落構造の発達過程を解析した。吸光係数は0.47-0.77であった。同時にC4植物ススキの個葉光合成を測定し、N濃度との高い相関を得た。ススキ群落には、上層のススキのほか、中層にワラビ、ヤマハギ、サルトリイバラ、オカトラノオ、トダシバ、下層にシラヤマギク、ニガナ、ミツバツチグリ、スゲ、トリアシショウマ、アキノキリンソウ、オトギリソウの計13種が生育していた。各種の葉面積と光吸収量、葉窒素量の間には高い相関があった。群落上層を占める種ほど、大きい葉面積をもち、葉面積あたりの窒素濃度が大きい傾向にあったが、葉重量あたりの窒素濃度にはその傾向は見られなかった。群落下層の種は大きいSLAをもち、高い受光効率をもっていることが示唆された。(2)葉緑体の光合成系を形成する各タンパク質について、その増加が光合成の最大活性および初期勾配の増加にどのように寄与するのかを検討し、それをもとに葉の光-光合成曲線および葉の日光合成に及ぼす葉窒素濃度と葉緑体内の各タンパク質への分配の影響を考察した。(3)つる植物を水平にして栽培する実験系をもちいて、葉の窒素濃度・分配および光合成活性に及ぼす光と老化の影響を分離して検討した。老化と被陰はともに葉窒素濃度の減少をもたらすこと、しかし一定の光環境条件下の老化においては、葉の全窒素あたりのクロロフィル量はほゞ一定であるが、葉を被陰した場合には、その比が増加するという順化の傾向が認められるなど、両者は明らかに異なるプロセスであることを明らかにした。
線条体コリン作動性神経細胞の局所回路と可塑性

大脳基底核線条体の持続的発火細胞(TANs)は、行動を行った後報酬や嫌悪刺激が現れることを予め知らせる感覚事象に特異的に応答することが示されており、コリン作動性の介在細胞であると推定されている。ただし、コリン作動性の介在性細胞であることを直接証明した実験はない。本研究ではウレタン麻酔下のラットで、ガラス微小電極の先端を神経細胞に接触するようにして自発発火を記録しながらNeurobiotin(Nb)を電気泳動的に注入する方法(juxtacellular staining)と、コリンアセチル基転移酵素(ChAT)免疫染色法を組み合わせてコリン作動性神経細胞とその自発発火パターンの関係を明らかにする実験を行った.自発発火パターンをスパイク間インターバルヒストグラムにより解析した結果4つのグループに分類できた.スパイク間隔が10ミリ秒以内でおこるバースト状発火が多いグループ(Burst)の細胞にNbを注入したところ,全ての細胞でスパインの多い樹状突起が確認された.さらにこれらの細胞をGABA抗体で染めたところGABA陽性を示した.このとことから,BurstグループはGABA作動性の投射細胞であることが明らかになった.5ヘルツ前後で自発的な発火パターンを示すグループ(これまでの研究からコリン作動性細胞と想定されている)にNbを注入できた細胞について免疫組織学的に解析したところコリン作動性であることが明らかとなった.以上の結果から線条体の持続的発火細胞はコリン作動性であることを裏付ける事ができた.さらに,持続的発火細胞の発火パターンをスパイク間隔ヒストグラムにより解析したところ,単峰性を示すタイプと二峰性を示すタイプがあることが分かった.この知見を慢性記録実験を行っているサルの線条体から記録されるTANsに当てはめてみるとサルのTANsにも単峰と二峰性があることが明らかになった.二つのタイプの機能的な差異を調べてみたところ,二峰性細胞の方が単峰性細胞よりも感覚刺激に対する反応性が強いことが明らかとなり,二種類のTANsが存在する可能性を示唆する結果を得た.大脳基底核線条体の持続的発火細胞(TANs)は、行動を行った後報酬や嫌悪刺激が現れることを予め知らせる感覚事象に特異的に応答することが示されており、コリン作動性の介在細胞であると推定されている。本研究ではウレタン麻酔下のラットで、ガラス微小電極の先端を神経細胞に接触するようにして自発発火を記録しながらNeurobiotin(Nb)を電気泳動的に注入する方法(juxt acellular staining)と、コリンアセチル基転移酵素(ChAT)免疫染色法を組み合わせてコリン作動性神経細胞とその自発発火パターンの関係を明らかにする実験を行った.自発発火パターンをスパイク間インターバルヒストグラムにより解析した結果4つのグループに分類できた.スパイク間隔が10ミリ秒以内でおこるバースト状発火が多いグループ(Burst)の細胞にNbを注入したところ,全ての細胞でスパインの多い樹状突起が確認された.さらにこれらの細胞をGABA抗体で染めたところGABA陽性を示した.このとことから,BurstグループはGABA作動性の投射細胞であることが明らかになった.散発的なバースト発火を示しバースト間隔の長いグループ(Burst at Long Interval : BLI)でNbを注入した3個の細胞のうち2個の細胞でスパインの多いGABA作動性細胞が確認された.このことから,ほとんどのBurst細胞およびBLIの一部の細胞は線条体の投射細胞の神経活動を表していることが明らかになった.残りの2グループのうち5ヘルツ前後で自発的な発火パターンを示すグループ(これまでの研究からコリン作動性細胞と想定されている)にNbを注入できた細胞については現在解折中である.大脳基底核線条体の持続的発火細胞(TANs)は、行動を行った後報酬や嫌悪刺激が現れることを予め知らせる感覚事象に特異的に応答することが示されており、コリン作動性の介在細胞であると推定されている。本研究ではウレタン麻酔下のラットで、ガラス微小電極の先端を神経細胞に接触するようにして自発発火を記録しながらNeurobiotin(Nb)を電気泳動的に注入する方法(juxtacellular staining)と、コリンアセチル基転移酵素(ChAT)免疫染色法を組み合わせてコリン作動性神経細胞とその自発発火パターンの関係を明らかにする実験を行った.自発発火パターンをスパイク間インターバルヒストグラムにより解析した結果4つのグループに分類できた.スパイク間隔が10ミリ秒以内でおこるバースト状発火が多いグループ(Burst)の細胞にNbを注入したところ,全ての細胞でスパインの多い樹状突起が確認された.さらにこれらの細胞をGABA抗体で染めたところGABA陽性を示した.このとことから,BurstグループはGABA作動性の投射細胞であることが明らかになった.5ヘルツ前後で自発的な発火パターンを示すグループ(これまでの研究からコリン作動性細胞と想定されている)にNbを注入できた細胞について免疫組織学的に解析したところコリン作動性であることが明らかとなった.以上の結果から線条体の持続的発火細胞はコリン作動性であることを裏付ける事ができた.

さらに,持続的発火細胞の発火パターンをスパイク間隔ヒストグラムにより解析したところ,単峰性を示すタイプと二峰性を示すタイプがあることが分かった.この知見を慢性記録実験を行っているサルの線条体から記録されるTANsに当てはめてみるとサルのTANsにも単峰と二峰性があることが明らかになった.二つのタイプの機能的な差異を調べてみたところ,二峰性細胞の方が単峰性細胞よりも感覚刺激に対する反応性が強いことが明らかとなり,二種類のTANsが存在する可能性を示唆する結果を得た.
ファジィフィードバック制御における最適解の存在と逐次近似

非線型フィードバック制御において,最適制御を与えるファジィ推論により構成されるフィードバック則の存在性について考察した。推論計算をIF-THENルールを構成するメンバシップ関数集合族上の汎関数とみなし,関数の最小化問題に帰着して証明を行った。その結果,中森の推論法,非ファジィ化法である面積法,高さ法などはメンバシップ関数を選ぶL^2空間,L^∞空間上の連続関数であることが証明された。非線形フィードバック制御のフィードバック部にファジィ推論を用い最適制御の存在に関する考察を行った。本研究のファジィ制御はある形をした関数によって評価されるものとした。その評価値を最小値または最大値に関する考察を行った。評価関数値はファジィ推論計算の結果,すなわちシステムの状態からファジィ推論を用いて計算されたフィードバック値と,状態変数値により求められる。この計算結果はファジィ推論に用いられるIF-THENファジィルールを構成するメンバシップ関数集合族に依存しており,この集合族上の汎関数の合成関数とみなしてよい。したがってメンバシップ関数集合族の位相的性質と合成汎関数の解析学的性質を調べることにより,連続関数の極地問題に帰着させて最適制御の考察を展関した。本年度は,ファジィ推論計算として中森が提案した方法を用いた。システムの状態変数の確定値が与えられたとき非ファジィ化を経てプラントヘのフィードバック値を算出する計算式がL^∞空間上のメンバシップ関数集合上での汎関数として弱位相に対してそれぞれ連続であることが証明された。中森の推論法はMamdani推論法やProduct-sum-重心法と異なり,各ルールの推論を行わないで全体の推論をルール適合度による加重平均で定義している。したがってMamdani推論法やProduct-sum-重心法では分数をもちいる計算が非ファジィ化の手続きの1回であるのに対し,中森の方法は2回である。したがって分数計算式の分母が0にならないための条件をファジィ集合族に加えたものに関して考察を行い,コンパクト集合であるとの事実を得た。これら2つの事実により,中森の推論法を用いたファジィ制御にはある種の最適制御が存在するということが導かれた。評価関数値はファジィ推論計算の結果,すなわちシステムの状態からファジィ推論を用いて計算されたフィードバック値と,状態変数値により求められる.この計算結果はファジィ推論に用いられるIF-THENファジィルールを構成するメンバシップ関数集合族に依存しており,この集合族上の汎関数の合成関数とみなしてよい。したがってメンバシップ関数集合族の位相的性質と合成汎関数の解析学的性質を調べることにより,連続関数の極地問題に帰着させて最適制御の考察を展開した。本年度は,高さ法の一般化である面積法について, IF-THEN型ファジィプロダクションルールの前件部変数上の写像としてLipschitz連続であること,およびメンバシップ関数集合(ファジィ集合族)上の汎関数として連続であるという証明を与えた。このLipschitz条件は,前件部を構成するファジィ集合のメンバシップ関数に与えたLipschitz条件に依存していることが導かれた。またLipschitz条件をフィードバック部にファジィ推論を用いたファジィフィードバック制御の状態方程式の解の一意存在に適用した。さらに,汎関数としての連続性はファジィフィードバック制御に最適解を与えるメンバシップ関数対(ファジィ集合対)の存在性,すなわちIF-THEN型ファジィプロダクションルールの存在性を保障するものである。ファジィ制御についての最適制御問題を関数解析の手法で考察した.本研究では大別して2つの事実を導いた.一方はファジィ集合族,すなわちIF-THNEルールを構成するファジィ集合であり,本質的にはメンバシップ関数対の集合に関する性質である.これまでに行われた同様の研究において,前件部のメンバシップ関数は状態方程式の解を存在させるために連続でなければならなかった.すなわち前提条件のファジィ集合のメンバシップ関数として階段関数のような不連続関数を採用することは不可能であった.また,前件部と後件部のメンバシップ関数の性質の違いにより,逐次近似等においてパラメータ等の設定を2種類設けなければならなかった.これに対し本研究では,IF-THENルールの前件部変数をクリスプな変数からファジィ数である変数に置き換えることにより,後件部と同条件のメンバシップ関数を用いことができることを確認した.ファジィ数としてL-R型を採用し,このファジィ数のメンバシップ関数にリプシッツ条件が伴っていることにより,前件部のメンバシップ関数のリプシッツ条件を取り除くことが可能となった.本研究ではこの要素をファジィコントローラと名付け,この集合族の位相的性質であるコンパクト性を証明した.

この性質はGAやニューラルネットワークを使ったIF-THENルールの構築及びチューニングにおいて逐次近似の解の収束性に大きな影響を与えるものである.また,メンバシップ関数の属する空間として定めたL∞空間は不連続関数も要素としてもつ.これは様々な形のメンバシップ関数の自動生成において大変有用な空間であるといえる.他方は,ファジィ推論法の連続性である.メンバシップ関数集合族上の汎関数としての連続性と状態変数を定義域としたときのリプシッツ連続性を証明した.この事実の一つは最適制御をもたらす解の存在性をもたらし,もう一方の連続性は付録にて後述する状態方程式の解の一意存在に寄与する.今後得られた事実を実制御に適用し,解の探索方法に関しても検討すべきであると考える.
虚血性神経組織障害と熱ショック(ストレス)蛋白質

2.4ーvessel occlusionにより脳虚血を作製したラットの海馬ではimmunoblottingおよびimmunohistochemistryにより観察すると、8分間の虚血・血流再開・24時間後では、HSP70の発現が認められたが、15分間・虚血の血流再開24時間後ではHSP70の発現は認められなかった。8分虚血で血流再開7日後で組織学的に、虚血性神経細胞障害は認められなかった。15分虚血で血流再開7日後には虚血性神経細胞障害が認められた。この結果から、HSP70は神経細胞障害の指標となり得ることが示唆された。3.熱負荷8および2時間後、8分間の脳虚血・血流再開24時間後に、4ーvessel occlusionによる15分間の脳虚血を加え、血流再開7日後の病理組織変化を15分間の虚血のみの群と化較検討した。熱負荷8時間後および24時間後に15分間の脳虚血を加えた群および8分虚血・血流再開24時間後に15分間の虚血を加えた群では無処置で15分間の虚血を加えた群に比べて、血流再開7日後の虚血性神経細胞障害は軽度であった。短時間虚血の方が熱負荷よりもその後の脳虚血に対して保護効果が大きかった。熱負荷に比べて、短時間虚血の方が、HSP70の発現は強く、HSP70の発現と虚血耐性との間の相関が示唆された。1.ラットを4243°Cの恒温水槽に入れ、直腸温を42.042.5°Cに15分間保ち、熱負荷とした。熱負荷を加えた一定時間後にラットを屠殺し、速やかに脳を取り出し,凍結したのち、海馬を取り出し、immunoblotting (Western blotting)によりheat shock protein 70(HSP70)の発現を観際した。15分間の熱負荷を加えたラットの海馬では、熱負荷の90分後、8時間後、および24時間後にHSP70の発現が認められ、ラット脳において熱負荷により熱ショック蛋白質が発現することが確かめられた。2.ラットを用いて両側総頸動脈および両側椎骨動脈を閉塞する4ーvessel occlusionにより脳虚血を作成し、一定時間の脳虚血後に血流を再開した。血流再開24時間後にラット脳組識を潅流固定し、免疫組識学的方法によりHSP70の発現を観察した。血流再開1週後に脳組識を取り出し病理組識学的検討を行った。2分間の脳虚血では、HSP70の発現はみられなかった。8分間の脳虚血では、海馬、大脳皮質でHSP70の発現が認められた。15分間の脳虚血では海馬CAI領域ではHSP70は発現しなかったが、大脳皮質ではHSP70の発現が認められた。30分間の脳虚血では、海馬CAI,大脳皮質共にHSP70の発現は認められなかった。病理組識学的検討では、2および8分間の脳虚血では、海馬、大脳皮質ともに虚血性変化はみられなかった。15日分の脳虚血では海馬CAl領域の虚血性神経細胞障害がみられたが、大脳皮質では明らかな神経細胞障害はみられなかった。30分間の脳虚血では、海馬CAI領域、大脳皮質ともに虚血性神経細胞障害が認められた。このように、神経細胞障害をきたさない程度の短時間の脳虚血では、HSP70が発現するのに対して、虚血性神経細胞をきたす場合には、HSP70の発現がみられなかった。平成2年度の結果からは、HSP70は神経細胞障害の指標となり得ることが示唆された。平成2年度の結果では、15分間の熱負荷を加えたラットの海馬では、熱負荷の90分後、8時間後および24時間後に熱ショック蛋白質(heat shock protein 70,HSP70)の発現が認められた。

また、4ーvessel occlusionにより脳虚血を作製したラットの海馬では8分間の虚血では、HSP70の発現が認められたが、15分間の虚血ではHSP70の発現は認められなかった。この結果を踏まえて、本年度は熱負荷8および24時間後、8分間の脳虚血・血流訪開24時間後に、4ーvessel occlusionによる15分間の脳虚血を加え、血流再開7日後の病理組織変化を15分間の虚血のみの群と比較検討した。病理組織変化は、海馬CA1領域の組織1mm当りの神経細胞の数を算出した。正常群の神経細胞密度は、186.3±4.1(mean±SE),無処置で15分間の脳虚血群では、21.8±3.5/mmであった。熱負荷8時間後および24時間後に15分間の脳虚血を加えた群ではそれぞれ40.8±5.4/mm,38.2±4.2/mmであった。8分虚血・血流再開24時間後に15分間の虚血を加えた群では77.4±11.2/mmであった。熱負荷および短時間の虚血負荷により、その後の脳虚血に対して保護効果が発揮されることが示された。熱負荷に比べて、短時間虚血の方が、HSP70の発現は強く、HSP70の発現と虚血耐性との間の相関が示唆された。
半導体微細加工技術に基づく高密度エネルギ源の研究と携帯ガスタービン発電機への応用

本年度は、開発を進めている半導体微細加工技術に基づいた携帯ガスタービン発電機の要素のうち、発電機とモータの開発を、前年度に引き続き進めた。設計から、目標とする30Wの静電モータ・発電機を実現するには、幅5μmのエレクトレットが必要となることが分かったが、エレクトレットは小型化すると、従来使われてきたコロナ放電を用いた帯電法では帯電できなくなる。そこで、新たに、水銀を用いた接触帯電を利用したエレクトレット帯電法を開発し、幅5μmのエレクトレットを実現した。しかし、接触帯電でシリコン酸化膜の微小エレクトレットを帯電させたところ、その帯電安定性は、エレクトレットを微小化するにつれて劣化することが明らかになった。この劣化の原因は、エレクトレット表面に吸着した水分が原因であることが予測されたので、表面をフッ素系のシランカップリング剤でフッ素化し、疎水化処理をした。その結果、シリコン酸化膜エレクトレットの帯電安定性が、従来のものと比べて100倍近く向上した。また、理論的な解析によって、線状に加工したエレクトレトの帯電安定性は、その劣化の原因が表面の電気伝導性による場合、エレクトレットの幅の2乗に比例することを明らかにした。この傾向は、本研究における実験結果でも確認できたので、シリコン酸化膜エレクトレットの電荷消失の原因は、表面の電気伝導性によるものと明らかになった。このエレクトレットを用いて、タービン上にモータを配置した試作機を製作した。このタービンとして、本研究では流体力学的に特性の良いシュラウデッドタービンを用いた。この加工には、本研究で開発した、キャビティ貫通エッチングという内部に空間のあるウェハを、一度に貫通反応性イオンエッチングを行うプロセスを利用した。これにより、偏心の少ないシュラウデッドタービンを容易に得ることができた。本年度は、開発を進めている半導体微細加工技術に基づいた携帯ガスタービン発電機の要素のうち、発電機とモータの設計を数値計算を用いて行い、形状の最適化を行った。そして、無損失にかつ理論限界の出力が得られるモータ駆動回路と発電回路とを提案し、その有用性を数値計算を用いて検証した。これらを用いることで、直径6mmのロータから200Vの電圧を加えることで2.9×10^<-4>N-mのトルクが得られ、100万rpmで回転させた場合、30.4Wの出力が得られることが分かった。電極の形状は発生するトルクに大きな影響を及ぼすので、高出力を得るには電極の形状の最適化は重要である。まず、理論解析によって静電モータ・発電機の相似則を導き、電極幅に対する電極間隔の比(以下、電極比と呼ぶ)と電極幅に対する上部電極と下部電極のずれ(以下、位相差と呼ぶ)の2つの無次元量がトルクに影響を及ぼすことを示した。そして、数値計算によって、電極比が0.6とするとき、最も大きなトルクが得られることが分かった。このようにして設計したモータ・発電機から最も大きなトルクを得るには、放電を起こさない範囲で最も大きな電圧を回転に合わせて、極性を切り替えて加える必要がある。しかし、この極性を切り替えるときに、駆動電極に存在する寄生容量に充放電が必要となり、大きな損失を生む。これを避ける方法として、極性を切り替えるときにいったんインダクタにつなぎLC共振によって電荷の入れ替えを行う回路を提案した。さらに、発電機として用いる場合は、常にインダクタをつないでいても、その共振周波数で動作しているときは、切り替えをしたときの8割程度の出力が得られることが分かった。この回路は全て受動素子から構成されるので、扱いが容易である。前年度の設計から、目標とする30Wの静電モータ・発電機を実現するには、幅5μmのエレクトレットが必要となることが分かったが、エレクトレットは小型化すると、従来使われてきたコロナ放電を用いた帯電法では帯電できなくなる。仕事関数の異なる材料を接触させたとき、その仕事関数の違いから、よりエネルギーの低い準位へと電子が移動し、接触した材料同士の間に電位が発生することが知られている。この電位のことを接触電位差と呼ぶ。このような電子の移動は、絶縁体においても起き、これにより絶縁体が帯電する現象を接触帯電と呼んでいる。つまり、この現象を利用すれば、仕事関数の異なる材料を接触させて、離すだけで、電源などを使わなくても絶縁体を帯電できる。本研究では、エレクトレットに接触させる材料として水銀を選んだ。これは、固体と固体との接触より、固体と液体との接触の方が、均一に接触させることができ、再現性が上がるためである。この水銀との接触帯電によって、0.5μm厚のシリコン酸化膜を、表面電位50Vに再現性よく帯電させることに成功した。さらに、この方法を用いて幅5μmのシリコン酸化膜エレクトレットに帯電させることに成功した。ただし、得られた平均帯電量は、幅を小さくすると小さくなり、5μmのときでは、大きいエレクトレットで得られた値の60%に過ぎず、また、幅を小さくすると、表面の電気伝導性の影響が大きくなり、帯電安定性が劣化することが分かった。現在、この原因の解明を進めている。

設計から、目標とする30Wの静電モータ・発電機を実現するには、幅5μmのエレクトレットが必要となることが分かったが、エレクトレットは小型化すると、従来使われてきたコロナ放電を用いた帯電法では帯電できなくなる。そこで、新たに、水銀を用いた接触帯電を利用したエレクトレット帯電法を開発し、幅5μmのエレクトレットを実現した。しかし、接触帯電でシリコン酸化膜の微小エレクトレットを帯電させたところ、その帯電安定性は、エレクトレットを微小化するにつれて劣化することが明らかになった。この劣化の原因は、エレクトレット表面に吸着した水分が原因であることが予測されたので、表面をフッ素系のシランカップリング剤でフッ素化し、疎水化処理をした。その結果、シリコン酸化膜エレクトレットの帯電安定性が、従来のものと比べて100倍近く向上した。また、理論的な解析によって、線状に加工したエレクトレトの帯電安定性は、その劣化の原因が表面の電気伝導性による場合、エレクトレットの幅の2乗に比例することを明らかにした。この傾向は、本研究における実験結果でも確認できたので、シリコン酸化膜エレクトレットの電荷消失の原因は、表面の電気伝導性によるものと明らかになった。このエレクトレットを用いて、タービン上にモータを配置した試作機を製作した。このタービンとして、本研究では流体力学的に特性の良いシュラウデッドタービンを用いた。この加工には、本研究で開発した、キャビティ貫通エッチングという内部に空間のあるウェハを、一度に貫通反応性イオンエッチングを行うプロセスを利用した。これにより、偏心の少ないシュラウデッドタービンを容易に得ることができた。
酵素類似機能を有する一価銅錯体を触媒とするアリル誘導体の合成

バクテリアあるいは酵母中の天然酵素の様な高次な生体反応をモデルとして省資源、省エネルギー化を目的とした有機化学工業への応用の一環として酵素類似機能を有する銅(I)錯体を触媒とするアリル誘導体の合成について検討を行なった。用いた系は、銅(I)錯体を金属酵素機能のモデルとし、アリルハライドとの反応で、π-アリル銅ハライドを複合体とするアリル誘導体合成のプロセスを設計し、銅(I)錯体について種々実験を行い、そのターンオバ-の向上について検討を加えた。モデルの担体として、有機高分子、有機ゲル化合物および無機修飾ゲルをそれぞれ用い、3-クロロ-1-プロペン、1-クロロ-2-ブテン、3-クロロ-1-ブテン、1-ブロモ-3-メチル-2-ブテンおよびシンナミルクロリドの水酸化、アセトキシ化、チオシアネート等の反応を種々の条件下で検討した結果、いずれの系も高い活性を示し、特に高分子およびゲル等を用いた方が極めて高い活性を示した。さらに、この触媒系の応用プロセスとして、一価銅担持光学活性ポリマーを用いる1-クロロ-2-ブテンの不斉水酸化反応について検討したところ、光学活性な1-ブテン-3-オールが生成した。また、二酸化炭素の固定化プロセスの開発として、この触媒系を用いて炭酸イオンと塩化アリルとの反応を行った結果、従来、ホスゲン等を用いなければ生成しないアリルカルバミン酸誘導体が良好な収率で得られた。これらのプロセスは、有機合成さらに工業的に幅広く応用される極めて有用な方法論で、省資源、省エネルギー化を目的とした有機化学工業へ利用されるものと確信する。用いた系は、銅(I)錯体を金属酵素機能のモデルとし、アリルハライドとの反応で、π-アリル銅ハライドを複合体とするアリル誘導体合成のプロセスを設計し、銅(I)錯体について種々実験を行い、そのターンオバーの向上について検討を加えた。モデルの担体として、有機高分子としてポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリルおよび有機ゲル化合物としてキレート樹脂であるIRC-718、弱酸イオン交換樹脂であるCG-50、またシリカゲル表面にイミノ二酢酸基を誘導した無機修飾ゲルであるAD silicagelをそれぞれ用い、3-クロロ-1-プロペンの水酸化反応を種々の条件下で検討した結果、アルゴン中、アスコルビン酸と一価銅が高い活性を示し、特に高分子およびゲル等を用いた方が極めて高い活性を示した。また、アリルハライド類して3-クロロ-1-プロペン以外に、1-クロロ-2-ブテン、3-クロロ-1-ブテン、1-ブロモ-3-メチル-2-ブテンおよびシンナミルクロリドのそれぞれの水酸化反応を行った結果、いずれも高い活性を示した。担持体の種類による活性(ターンオーバー)はいずれの系においてもPMMA>AD silicagelCG-50IRC-718>PAN系の傾向を示した。さらに、触媒活性におよぼす諸因子についてそれぞれ検討した結果、酵素的な類似反応性を示し、その反応は、担体に担持された一価銅と配位子とが錯体を形成し、その後、担体表面に生成した錯体とアリルクロリドとの反応において、担体表面の疎水的なミクロ環境による反応基質の濃度増大効果を示すとともに、反応中間体にπアリル銅クロリド錯体を経由する触媒反応を示した。酵素類似機能を有する銅(I)錯体を触媒とするアリル誘導体の合成について検討を行なった。用いた系は、銅(I)錯体を金属酵素機能のモデルとし、アリルハライドとの反応によるアリル誘導体合成のプロセスを設計し、銅(I)錯体について種々実験を行い。そのターンオバーの向上について検討を加えた。

モデルの担体として、有機高分子、有機ゲル化合物および無機修飾ゲルをそれぞれ用い、3-クロロ-1-プロペン、1-クロロ-2-ブテン、3-クロロ-1-ブテン、1-ブロモ-3-メチル-2-ブテンおよびシンナミルクロリドの水酸化、アセトキシ化、チオシアネート等の反応を種々の条件下で検討した結果、いずれの系も高い活性を示し、特に高分子およびゲル等を用いた方が極めて高い活性を示した。さらに、この触媒系の応用プロセスとして、一価銅担持光学活性ポリマーを用いる1-クロロ-2-ブテンの不斉水酸化反応について検討したところ、光学活性な1-ブテン-3-オールが生成した。また、二酸化炭素の固定化プロセスの開発として、この触媒系を用いて炭酸イオンと塩化アリルとの反応を行った結果、従来、ホスゲン等を用いなければ生成しないアリルカルバミン酸誘導体が良好な収率で得られた。これらのプロセスは、有機合成さらに工業的なプロセスとして有用性を与えた。
シリコン結晶異方性プラズマエッチング技術の開発

本論文では、結晶異方性プラズマエッチングを用いた複雑3次元シリコン構造の提案として、カンチレバーと微細針を作製した。提案する方法は、従来法に比べて少ない工数・装置数で簡便に製作でき、カンチレバー製作においては、従来法とほぼ同一の歩留りで、製作時間を5分の1に短縮でき、提案する加工法の有用性を示した。また、単一のドライエッチング装置での複雑3次元シリコン構造製作の可能性を示した。今後、単一装置での新たな3次元シリコン構造の提案を行うと共に、結晶異方性プラズマエッチングのメカニズム解明を進め、より制御性の高い加工技術へと展開をする。本研究では、単結晶シリコンの加工技術として、プラズマプロセスにより結晶異方性ドライエッチングを行う方法を提案する。従来、シリコンの結晶異方性エッチングは、特殊な薬液によるウエットプロセスのみで行われてきた。ウエットエッチングから汎用性が高いプラズマドライエッチングに変更できれば、危険な薬液を操作する必要がなく安全であり、化学薬品の使用を非常に少なくできる。また、解像度、洗浄性、加工制御性、自動化容易性、電子回路との適合性が向上する。さらに、従来にない複雑な3次元マイクロ構造を製作することもできる。研究期間内では、提案技術のメカニズム解明と応用デバイス作製への適用を行い、その有効性を検証する。具体的には、プラズマエッチング時の操作条件(圧力、RF出力、温度など)やシリコンウエハの種類(結晶方位、比抵抗、導電性など)をパラメータとした加工形状評価を行う。平成24年度は、初年度の研究成果を基にして、応用展開に必要となる加工特性の定量化と実際の応用検討を行った。具体的には、前年度の項目1)レート比の最適化、2)加工形状変化の実験を継続すると共に、本提案技術を広範囲に利用するためのプロセストレンドの製作を行った。さらに、結晶異方性ドライエッチングによって得られる特徴的な加工形状を用いた応用検討として、カンチレバー型リリース構造の試作によりその妥当性を検証した。カンチレバー型リリース構造の試作を通じて、本提案技術が普通のプラズマエッチング装置を用いることから、犠牲層エッチング専用装置や特に高価な特殊ガスを必要とせず、スティッキングも発生しないリリース構造製作工程としての適用可能性を検証した。その結果、カンチレバー構造を従来よりも高い歩留まりで短時間に作製できることと、作製される構造の強度を有限要素法解析を行い、有用であることを確認した。本年度は、過去2年間の研究成果を基にして、本提案技術を広範囲に利用するための加工特性の定量化の推進と実際の応用評価例の増加を行った。具体的には、これまで検討してきたプロセスパラメータ掃引実験を継続し、特に、保護膜の種類による加工性能の変化を中心に、本提案技術を広範囲に利用するためのプロセストレンドの把握を行い、結晶異方性形状が得られやすい条件が求められた。さらに、結晶異方性ドライエッチングによって得られる特徴的な加工形状を用いた応用検討として、カンチレバー型リリース構造と微細針アレイの試作をさらに続け、単一ドライエッチング装置、および、単一マスクパターンによる複雑三次元形状作製技術に新たな加工面を付加し、従来よりもさらに複雑な加工形状をウエハサイズで一括作製する方法の構築について検証した。

具体的には、プラズマエッチング時の操作条件(圧力、RF出力、温度など)やシリコンウエハの種類(結晶方位、比抵抗、導電性など)をパラメータとした加工形状評価を行う。本年度は、まず、結晶異方性エッチングによる加工における典型的な加工形状について、アルカリ溶液によるウエットエッチングと数例を比較し、接触式表面形状測定機などの測定機器を用いて加工面の特性を評価した。さらに、本技術のメカニズム解明に向けた条件最適化、マイクロデバイス製作への適用を行い、その有効性を検証した。具体的には、まず、結晶異方性の程度を表す指標の構築を行った。次に、以下の3項目について基礎的な加工実験を行った。(1)RIEパラメータ(ガス種、ガス流量、RF出力、反応室圧力)掃引による化学的エッチングと物理的エッチングの比の最適化、(2)シリコン基板および保護膜の種類による加工形状変化、(3)提案する技術の加工汎用性を検証するための、プラズマ生成法が異なるドライエッチング装置による比較検討、以上を行い、常温下で結晶異方性ドライエッチングが可能となる条件を探索した。交付申請書に記載した研究の目的および実施計画については、予定通り進めることができた。さらに、当初計画では、本研究期間の終了後に予定していた様々な応用例の構築が、加工形状予測が容易になったことから前倒しで着手し、微細針アレイ形状の試作などを開始し、本提案技術が広範囲に利用可能である可能性を示している。結晶方位に関する最適化がまだ十分でないが、来年度さらに研究を進め、メカニズムの解明に近づけることができれば、さらなる応用範囲の拡大につなげることができる。さらに、当初計画にはなかったエッチング時間に対する加工形状の変化の詳細を計測した結果、加工断面形状の推移が得られたことと、加工に必要な条件がほぼまとめられてきていることから、次年度以降の加工形状予測が容易になったことから、今後の研究も計画以上に進捗する可能性が高い。平成25年度は、2年間の研究成果を基にして、本提案技術を広範囲に利用するための加工特性の定量化の推進と実際の応用評価例の増大を行う。具体的には、これまで検討してきたプロセスパラメータ掃引実験を継続し、特に、保護膜の種類による加工性能の変化を中心に、本提案技術を広範囲に利用するためのプロセストレンドの製作を引き続き行う。さらに、結晶異方性ドライエッチングによって得られる特徴的な加工形状を用いた応用検討として、カンチレバー型リリース構造と微細針アレイの試作をさらに続け、単一ドライエッチング装置、および、単一マスクパターンによる複雑三次元形状作製技術に新たな加工面を付加し、従来よりもさらに複雑な加工形状をウエハサイズで一括作製する方法の構築について検証する。平成24年度は、初年度の研究成果を基にして、応用展開に必要となる加工特性の定量化と実際の応用検討を行う。具体的には、前年度検討をしたプロセスパラメータ掃引実験を継続すると共に、本提案技術を広範囲に利用するためのプロセストレンドの製作を行う。
突風・豪雨などの極端現象に関わる乱流の実態・メカニズムとその役割の解明

突風や豪雨などの極端現象をもたらす、積乱雲により構成されるシステムは数kmから数10kmのスケールをもつ。それらが解像されるような高解像度の計算を行う場合、極端現象時の乱流の実態や、適切なパラメタリゼーションの在り方は未解明である。3次元的な乱流構造を把握する最も有力な手段はLarge Eddy Simulation(LES)であり、我々は極端現象を生ずる台風全体や線状降水帯を対象に、世界最大規模のLESを実施しており、メカニズムや大スケールの構造に果たす役割を解明し、適切なパラメタライズ手法を探る。またLESの検証のため、気象観測データや風洞実験で取得される乱流の実測データを活用する。
医療経済評価における方法論上の論争点の解決に向けた研究

本研究では、収入の減少が効用値に与える影響を調査するために、8つの健康状態について、3つの指示を記載してその効用値を得た。回答者は、パネルからランダムに抽出され、合計24のパターンから1つのパターンが割り付けられ、基準的賭け法と時間得失法によって評価を行った。収入の減少は明らかに効用値の大きさに影響を与えていたが、その収入が保障されても効用値の値は変化しなかった。効用値に与える所得の変化は賃金の減少のみを反映しているわけではない。これらの結果からQALYの二重計上は無視できる程度のものであることが示唆された。医療経済評価において、通常「社会の視点」からの分析では生産性損失を費用として加えることが一般的である。しかし、医療経済評価の方法論についてコンセンサスをまとめた「ワシントン・パネル」では、生産性費用は効用値の低下として反映されアウトカムに含まれるため、費用に含めることは二重計上になり、支持しないとの見解をまとめた。しかし、この見解に対する批判も多く専門誌上で論争が戦わされたが、必ずしも結論が出ているわけではない。本研究では、6551人に対してWEB調査を行い、仕事ができないことがQOLにどのような影響を与えているか調査した。健康状態はEQ-5Dを用いて記述し、以下のように軽度(2状態)、中程度(3状態)、重度(3状態)の計8状態について、それぞれ所得に関する3パターンの指示(instructionなし、所得が失われることを明記、所得が補償されることを明記)をつけた。これら計24パターンについてTTO法とSG法で評価して、QOL値を得た。回答者は24パターンのうち、一つをランダムに割り付けられた。得られた主な結果は以下の通りである。(a)所得が失われるという明確な指示がなくても、多くの回答者は所得が失われることを自発的に想定していた。(b)所得が失われると想定される程度は、QOL値に関連していた。10%所得が失われると効用値は健康状態によって0.02から0.04程度有意に減少していた。この傾向は調査方法(TTO法とSG法)には依存しなかった。(c)しかし一方でQOL値はたとえ失われた所得が社会保障等に補償されたとしても、QOL値は改善しなかった。これは、所得がQOLに与える効果は、金銭的な収入だけではないことを示唆している。以上より、(c)の結果から所得の低下がQOLに与える影響は無視できる程度であり、QOLと生産性損失の二重計上の影響は大きくないものと考えられた。今年度は研究実施計画に記入した研究計画のうち、主にQALYと生産性費用の関係について調査を行った。通常「社会の視点」からの分析においては、生産性費用(仕事ができなかったことによる生産性の損失)を費用として加えることが一般的である。しかし、Washington Panelでは、生産性費用は効用値の低下として反映されアウトカムに含まれるため、改めて費用に含めることはdouble counting(費用と効果両方に生産性費用を計上してしまうこと)になり、支持しないとの見解をまとめた。そこで、今年度のはインターネットパネルを用いたQALYと生産性費用の関係に関する実証研究を行った。重度から軽度までの8つの健康状態に対して、インターネットパネルから性・年齢での層別無作為抽出を行い、6400名の回答者が基準的賭け法(SG法)、時間得失法(TTO法)の2つの標準的手法で健康状態の主観的な価値付けを行った。生産性費用は(a)特別の記載なし(b)病気によって収入が失われる(c)収入は補償されるという指示書きをランダムに提示し3パターン間でどのように得られる効用値が変化するか調査を行った。また、(a)ないし(b)に割り付けられた回答者には「どの程度所得が失われると考えたか」についてもたずねている。調査自体は今年度中に終了しており、現在解析作業を行っている。詳細な結果は今後作成予定であるが、回答者の人口動態学的要因は日本全国の平均的な値を示しており、また性・年齢別の無作為抽出もうまくいっている。今年度になされる分析結果の一般化可能性を示していた。今年度目的とした生産性費用とQALYに関する調査は完了しており、統計解析作業を残すのみとなっている。回答者の人口動態学的特徴から層別無作為抽出が成功したことが示唆されている。その他の課題についても基礎的な文献を収集している。QALYと支払意思額との関係については現在プロトコルを検討中であり、今年度後半にも調査が可能になる。今後は昨年度収集したQALYと生産性費用に関するデータの統計解析作業を行っていく。

特に、生産性費用の提示方法による効用値の差やその差に与える因子の探索などを中心に検討する予定である。それらの結果として医療経済評価においてQALYと生産性費用を同時に考慮することの是非を考察する。また、次年度の調査計画としてQALYと支払意思額との関係を考えている。1QALYあたりの支払意思額は500600万円程度とされているが、この値はおそらく健康状態の重症度等によって異なるはずである。支払意思額が健康状態の重症度によってどのように異なっているか検討できるような調査プロトコルを作成中であり、今年度の後半に調査を行う予定である。次年度は昨年度収集したQALYと生産性費用に関する統計解析を行うために、統計のソフトウェアやデータ解析用のPCなどを購入する予定である。また、データ入力等の事務作業を行うためにアルバイト謝金が必要になる。QALYと支払意思額の関係を調査するために、再度インターネット調査を行う予定であり、そのために業務委託費用として研究費を使用することを検討している。
幹細胞機能亢進を制御するＮｏｔｃｈ／解糖系経路解明による新規間葉系幹細胞創製

hADSCを、溶存酸素濃度を指標として低酸素培養することにより、新規のhADSCの亜集団を同定した。この時、解糖系が亢されることが認められた。このとき、これらの集団では、低酸素応答因子HIF非依存的なNotchシグナルの活性化が引き起こされていた。Notchシグナルは解糖系亢進に関与するトランスポーター等の発現上昇、解糖系抑制に関与する酵素群の発現抑制に関与することを見出した。また、Notchシグナルはp53シグナル経路の抑制、NF-κBによるGLUT3, TPIの発現上昇に関与していることを明らかにした。同時に、上記の亜集団から、上述の表現型を強く示すさらなる細胞集団の絞り込みに至った。本研究は、幹細胞の機能を亢進する分子機序としてのNotchシグナル/解糖系経路制御機構を解明するとともに、そのメカニズムを応用した新規間葉系幹細胞を創製することを目的とする。当該年度は、1.低酸素培養hADMPCにおいて、Notchシグナルにより制御される遺伝子の同定のため、マイクロアレイより得られた網羅的遺伝子発現解析確認を実施し、糖代謝に関わる酵素関連遺伝子群を同定した。また、2.低酸素培養hADMPCにおいて、Notchシグナルを介して変動する代謝産物の探索のため、質量分析装置を用い代謝物質を解析する(メタボローム解析)を実施し、脂肪由来間葉系幹細胞におけるNotchシグナルおよび低酸素応答による代謝(経路)の制御経路を網羅的に解析することにより、Notchシグナルが制御する酸素環境下における糖代謝変動プロファイルを取得した。これらの結果をもとに、関連する糖代謝制御遺伝子やタンパク質および代謝物の発現解析や機能解析を実施し、低酸素応答下における脂肪由来間葉系幹細胞の新規の低酸素制御機構の存在をつきとめ、これらの知見についてはその概略をまとめ論文報告に至っている。上述のように、Notchシグナルが制御するエネルギー代謝と、幹細胞維持機構との関連性を明らかにしようとする本研究は、基礎研究としても非常に大きな意義を持つと考えられる。当該年度に達成した脂肪由来間葉系幹細胞の増殖能・分化能亢進機序の一端を明らかにしたことは、より未分化性やある種の多分化能を有する幹細胞亜集団の同定の足がかりとなり、表面マーカー・細胞外基質・代謝経路阻害剤などの方法による濃縮・分離技術の創製へと繋がる可能が見いだせる。これにより、最良の再生医療用細胞資材への提供につなげ、再生医療分野に大きく貢献できるものと確信している。当該年度は、1.前年度に同定した低酸素培養hADMPCに導入されているNotchシグナルに制御された遺伝子のうち、解糖系にかかわる遺伝子の細胞内動態および代謝経路への作用を解析した。その結果、嫌気的解糖と酸化的リン酸化のバランスを制御する遺伝子および分子群が低酸素環境に応じて統合制御されており、全体的に嫌気的解糖系へのシフトを誘導していることを明らかにした。また、2.上述1に記載した低酸素Notchシグナルの下流で変動する遺伝子群について、hADMPCの増殖能・分化能亢進への影響について解析した。その結果、過剰発現系や遺伝子発現抑制系等の機能解析により、その遺伝子群のうちいくつかに於いては、増殖能のみならず分化能をに多大な影響を及ぼすことを見出した。これらの結果については、本報告を記載している現在、論文に投稿中である。また、Notchシグナルの下流でこれら遺伝子や分子群の発現を制御するシグナル機構を新たに見出し、現在このシグナル経路の機能的評価解析を実施しており最終年度に向け、そのメカニズムの詳細な解析を進めている。上述のように、Notchシグナルが制御するエネルギー代謝と幹細胞維持機構との関連性を明らかにしようとする本研究により、当該年度に達成した脂肪由来間葉系幹細胞の増殖能・分化能亢進機序の一端を明らかにしたことは、未分化性やある程度の多分化能を有する脂肪由来間葉系幹細胞亜集団の同定の足がかりとなり、表面マーカー・細胞外基質・代謝経路阻害剤などの方法による濃縮・分離技術の創製へと繋がる可能性が見いだせる。これらの知見は、再生医療・産業分野に大きく貢献できるものと確信している。本研究では、脂肪由来間葉系幹細胞の低酸素培養下における1Notchシグナルで制御される遺伝子の同定と未分化性維持・多分化性に関わるシグナル機構の解析、2低酸素環境下における新規解糖系機構の探索、3Notchシグナル系と新規解糖系シグナルクロストーク機構を応用した更に高品質なヒト脂肪由来間葉系幹細胞創製を目的とし、標的細胞・組織に高い指向性をもつオーダーメード再生医療用幹細胞資材提供を目指している。当該年度では、上述1および2の研究目的の達成のため、(1)遺伝子解析結果とあわせたHx-hADMPCでの代謝経路を同定のため、厳格な機能性解析を実施し、糖代謝に関わる酵素関連遺伝子や代謝制御遺伝子群の関与を同定したこと、(2)左記の(1)の遺伝子によるHADMPCの増殖能・分化能亢進への関与とその機序についての細胞生物学的解析を実施し、Notchシグナルが制御する酸素環境下におけるHADMPCの増殖能・分化能の関与を見出したことなど、研究計画に準拠した実験を実施し、かつ的確にデータを集積・分析できたことで十分な成果を得られたと結論づけられる。