hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
力学的特性からみた人工歯の臨床的選択基準の確立に関する研究-シミュレータによる動的粘弾性試験および衝撃試験による検討-

1.人工歯の衝撃試験実験に使用した人工歯は、リブデントFB20 28M(ジ-シ-社製)の下顎第1大臼歯であり、レジン歯および陶歯を用いた。落錘衝撃試験機を用い、落錘の加速度を測定し、試料の吸収エネルギーと変形量を計算した。下顎第1大臼歯近心頬側咬頭に加える適正な荷重は300Nとした。アルミ製落錘の重量は0.24Nで15.0cmの高さから綱製の試料テブールの人工歯近心頬側咬頭に落下させた。落錘の咬頭衝突時のスピードは1.71m/secであった。吸収エネルギーは陶歯と比較してレジン歯が有意に大きかった。2.人工歯植立模型の動的粘弾性試験バイオメカニカルスペクトロメータ(工業技術院機械技術研究所所有)により人工歯植立模型の動的粘弾性試験を行った。実験条件は、基準荷重10.0N、振動荷重3.0N、基準荷重20.0N、振動荷重5.0Nで行った。その結果、レジン歯、陶歯ともに乾燥状態と湿潤状態でのそれぞれの試料のstiffnessおよびtan σを比較したが、レジン歯においても陶歯においても有意な差は認められなかった。湿潤状態でのstiffnessおよびtan σの値をレジン歯と陶歯との間で比較すると、陶歯でstiffnessの値が高く、tan σの値は低かった。3.疲労試験試料の疲労試験を現在行っており、陶歯については一定の傾向が得られている。今後レジン歯の実験を行う予定である。1.人工歯植立模型の動的粘弾性試験バイオメカニカルスペクトロメータ(工業技術院機械技術研究所所有)により人工歯植立模型の動的粘弾性試験を行った。今回の試験はスペクトロ解析を中心に行った。実験条件は2条件としていた。第一に荷重条件として基準荷重10.0N、振動荷重3.0N、基準荷重20.0N、振動荷重5.0N、第二として試料の乾燥状態と湿潤状態の相違を設定し実験を行った。周波数領域は0Hzから50Hzまでとして変位・荷重応答を測定した。レジン歯、陶歯ともに乾燥状態と湿潤状態でのそれぞれの試料のstiffnessおよびtanδを比較したが、レジン歯においても陶歯においても有意な差は認められなかった。湿潤状態でのstiffnessおよびtanδの値をレジン歯と陶歯との間で比較すると、陶歯でstiffnessの値が高く、tanδの値は低かった。2.人工歯植立模型の落錘衝撃試験第1大臼歯近心頬側咬頭に0.24Nのアルミニウム製インパクターを落下させて300Nの荷重をかけた。本実験では、レジン歯が陶歯に比較して、衝撃吸収能が高く弾性係数は低いという結果であった。実験条件は2条件としてした。その結果は以下の通りである。レジン歯、陶歯ともに乾燥状態と湿潤状態でのそれぞれの試料のstiffnessおよびtan δを比較したが、レジン歯においても陶歯においても有意な差は認められなかった。湿潤状態でのstiffnessおよびtan δの値をレジン歯と陶歯との間で比較すると、陶歯でstiffnessの値が高く、tan δの値は低かった。

さらに熱サイクルの影響を知るために、引き続き検討を行っている。2.落錘衝撃試験の高速化現在までに行っている落錘衝撃試験では、データをえるのに時間がかかるために、高速化を図っている。これによって効率的な落錘衝撃試験を行えるようになる。3.シミュレーターの作製口腔内の義歯の動態を再現するためにシミュレーターの製作を行っている。人工歯の力学特性を測定するためには、実験中にシミュレーターが力を受けて変形してはならない。再現性があり、口腔内の状況を可級的に再現できるシミュレーターの製作をすすめている。1.人工歯植立模型の動的粘弾性試験バイオメカニカルスペクトロメータ(工業技術院機械技術研究所所有)により人工歯植立模型の動的粘弾性試験を行った。今回の試験はスペクトロ解析を中心に行った。実験条件は、荷重条件として基準荷重10.0N、振動荷重3.0N、基準荷重20.0N、振動荷重5.0Nとして当初行ったが、他の条件でも検討を行ってみた。その結果は従来得られていた結果と同様であり、口腔内を想定した実験条件ではそれを変更しても差違は生じないと思われる。すなわち、レジン歯、陶歯ともに乾燥状態と湿潤状態でのそれぞれの試料のstiffnessおよびtanδを比較したが、レジン歯においても陶歯においても有意な差は認められなかった。湿潤状態でのstiffnessおよびtanδの値をレジン歯と陶歯との間で比較すると、陶歯でstiffnessの値が高く、tanδの値は低かった。2.疲労試験口腔内の義歯の動態を再現するためにシミュレーターの製作を行ったが、現在のところ必ずしも再現性があるデータが得られていない。この原因は試料が複雑な形態をした人工歯であるために、試料の固定が一定しないなどの原因が考えられる。そこで試料の疲労試験をシミュレーターにおける実験に先行して行っている。現在陶歯についてはほぼ実験が終わるところであり、今後レジン歯の実験を行う予定である。
契約の改訂・調整プロセスにおける法規制の研究

本研究は、契約が締結された後に事情の変動が生じた場合において、裁判所による契約の改訂が、どのような正当化根拠に基づいて、どのような要件の下で認められるのか、という問題の解明を目指すものである。これまでに承認されてきた、「事情変更の原則」は、契約を当初の内容で維持することが信義則に反すると考えられる場合に、契約の内容を制限する法理として位置づけられてきた。このような理解に替えて、本研究では、ドイツ法、および、アメリカ法における議論の分析を踏まえて、当初の契約において引き受けられていないリスクが実現した場面における、契約当事者の自律的な規範形成を支援する制度として、「契約改訂規範」を位置づけるべきことを提唱した。本研究は、契約締結後に事情変動が生じた場合において、裁判所が契約内容を改訂することがどのような理由から認められるのかという問題、および、裁判所による改訂が認められるとすると、どのような場合に、どのような形で改訂を行なうべきなのかという問題を明らかにすることを目的としている。本年度は、このような目的にとって示唆に富む外国法について検討を進めた。具体的には、ドイツにおける議論について調査・分析を進めるとともに、アメリカにおける多様な議論についても調査を開始した。ドイツにおける議論のうち、本研究にとって重要なものとして、いわゆる行為基礎論をめぐる議論と、再交渉義務をめぐる議論が存在する。本年度は、行為基礎論をめぐる議論において、裁判所による契約の改訂がどのように正当化され、位置づけられているのかという点について検討を進め、その成果を2007年3月に公表した。さらに、再交渉義務をめぐる議論についても、すでに重要な議論に関する調査を終えており、次年度の前半に具体的な成果として公表する予定である。アメリカにおいては、法律学の古典的手法を用いて裁判所の介入について検討を加える研究のみならず、経済理論(とりわけ契約理論、ゲーム理論)などの知見を踏まえた先端的な議論が有力に示されるに至っており、議論の状況は複雑である。本年度は、こうした多様な議論を調査・整理するという作業にとどまってしまったが、日本法における議論に接続するための端緒を見出すことができた。次年度に、ドイツにおける議論と接続する形で、その成果を公表する予定である。本研究は、契約締結後に事情の変動が生じた事例において、裁判所による契約の改訂が、どのような場合に、どのような原理に基づいて正当化されるのかという問題を解明することを目的としている。この問題について、日本法では、「事情変更の原則」という一般法理が承認されてきたが、同法理についても、契約の改訂という側面に関する立ち入った検討は十分になされてこなかった。しかし、日本経済が経験した大きな変動などを受けて、近時本格的な検討が開始された債権法改正作業においても、この問題は改めて大きな注目を集めている。本研究では、問題を解決するための手がかりを得るべく、議論の蓄積が豊富に見られるドイツ法およびアメリカ法における議論を参照しつつ、分析を進めている。平成19年度の前半は、平成18年度に引き続いてドイツ法の研究を進めた。具体的には、ドイツにおいて導入が有力に提唱されている再交渉義務論について、契約改訂プロセスにおける法規制はどのようにあるべきかという観点から検討を加えた。平成19年度の後半からは、アメリカ法に関する本格的検討にとりかかっている。アメリカにおいては、学際的な知見を用いた多彩な研究業績が存在しており、来年度も引き続き検討を進める予定である。平成19年度に進めたドイツ法研究の成果、および、アメリカ法研究の成果の一部は、2008年3月に「名古屋大学法政論集」誌上に公表している。以上のような外国法の研究を通じて得られた分析視座を基礎として、日本法に定着してきた「事情変更の原則」に関する批判的検討にもとりかかっている。その一端については、2007年10月に開催された日本私法学会大会において、口頭報告(単独)を行ない、学会の意見を仰いだ。本研究は、契約が締結された後に事情の変動が生じた場合において、裁判所による契約の改訂が、どのような正当化根拠に基づいて、どのような要件の下で認められるのか、という問題を解明することを目的とするものである。この問題について、日本法では、「事情変更の原則」という一般法理が承認されてきたが、契約の改訂という側面に関する検討は必ずしも十分になされてこなかった。しかし、経済事情の大きな変動を受けて、この問題は改めて大きな注目を集めている。また、理論的観点からも、継続的な契約関係の重要性が、近時、強く意識されるようになっている。このような状況を踏まえて、本研究では、議論の蓄積が豊富に見られるドイツ法、および、アメリカ法における議論を参照しつつ、「契約改訂規範の構造」に関する分析を進めてきた。

分析の結果として、契約を当初の内容で維持することが信義則に反すると考えられる場合に契約の内容を制限する法理として位置づけられてきた、従前の「事情変更の原則」に替えて、当初の契約において引き受けられていないリスクが実現した場面における、契約当事者の自律的な規範形成を支援する制度として、「契約改訂規範」を位置づけるべきことを提唱した。具体的な成果としては、日本私法学会第71回大会における報告に基づく論文を『私法』70号に公表した。その他に、契約改訂規範に関する上記のような理解を踏まえて、隣接する問題について、2点の研究論文を執筆した。
オノマトペを活用した記憶想起支援に関する研究

本研究では,記憶想起のためのメディアとしての可能性について,オノマトペに注目して調査を進めてきた.その中で,オノマトペに関与するデザインの要素が視覚的表現として重要であり,それらを一般の人々が簡便に扱える環境構築が必要である課題が浮き彫りになった.そこで,フォント,グリッドレイアウト,配色を対象に,提案する視覚的類似性に基づく対話型進化計算手法により課題解決を図った.評価実験を通して,各手法により現状の課題が軽減されることを実証した.さらに,オノマトペと食感,および,オノマトペとフォントの関係性に注目した調査を行い,記憶想起に用いるオノマトペの選定とフォントの選定の指標となる複数の知見を得た.本研究の目的は,オノマトペを用いた感性情報の画像への埋め込みであり,それを利用した記憶想起への寄与度を調査することである.オノマトペの特性として,少ない文字情報ながら,直感的に情報を伝達できることが挙げられる.本研究の対象は画像情報であり,画像に付与するオノマトペも視覚(文字)情報として取り扱う.この点において,初年度より,オノマトペの伝達効果の促進が期待できるフォントの要素を対象に研究を進めてきた.初年度および次年度では,一般のユーザでも簡便に所望のフォントを探索可能なシステムを提案し,その改良を進めてきた.また,評価実験を通して,提案するシステムの有効性を確かめることができた.この成果に関しては,国内研究会での発表および学術論文として公表している.加えて,記憶想起実験に必要なシステムにて本研究成果を活用するため,提案するフォント探索システムを用いてオノマトペに適したフォントを調査した.その結果,オノマトペに適したフォントの特徴が明らかになった.上記の研究成果から,本研究の目的の一つである「オノマトペに適切な視覚的表現を付与すること」を達成できたと言える.この研究と同時進行で,記憶想起実験の計画を立て,使用する実験機器を全て購入した.すなわち,現段階において記憶想起実験が実施できる状態にある.視覚的表現における研究に重きを置き,記憶想起実験の準備にも時間を要したため,当初の研究計画より研究実施に若干の遅れが生じている.本年度は,これまでの研究成果を有効活用して,迅速に記憶想起実験を進める予定である.それに伴い,研究協力者の人員を増やし,多方面から同時に実験を行い,オノマトペの記憶想起への寄与度を調査する.本研究では,オノマトペによる記憶想起への有効性を明らかにすることを目的としている.研究を進めるにつれ,オノマトペの意味以外の情報が重要な役割を果たすことが分かり,個人が所望する適切なオノマトペの提示という新たな課題が浮き彫りとなった.オノマトペの表示に強く関係する要素として,平成24年度対象としたフォント以外にレイアウトと色の要素が挙げられる.本研究では,記憶想起手法としての実利用を想定しており,オノマトペを用いるユーザの負担軽減も課題となる.そこで,すべての要素を同一の操作で扱えるように,レイアウトと色の要素にも,平成24年度と同様の支援手法を導入した.それらの支援手法は,グリッドレイアウトと配色を簡単な操作で扱うことを可能にする.各支援手法を用いた評価実験では,各手法において一般のユーザでも簡単かつ短時間で所望のグリッドレイアウトまたは配色を取得できることが実証された.さらに,平成25年度はオノマトペの持つ意味に関しても調査を掘り下げ,オノマトペと食感の関係性を探るための印象調査実験を実施した.本研究が対象とする記憶は,日常生活の記憶であり,摂食行動は日常生活に必要不可欠な行動である.すなわち,食感とオノマトペの関係性を明らかにすることで,日常生活での記憶で付与すべき情報(オノマトペ)を選定する指標となると考えられる.本調査では,食感の影響が強いと考えられる米菓を調査対象とし,オノマトペの第一子音が硬さに関する食感の表現に影響していること,オノマトペは口腔内の刺激や米菓の砕ける印象を巧妙に表現することが確認できた.本研究成果は,オノマトペを用いた記憶想起に関する新たな課題が明らかにし,その課題を解決したことから,記憶想起の研究が可能になっただけでなく,デザイン分野やオノマトペ研究の分野での応用可能な研究成果として,幅広く社会に貢献することが期待できる.本研究では,記憶想起のためのメディアとしての可能性について,オノマトペに注目して調査を進めてきた.その中で,オノマトペに関与するデザインの要素が視覚的表現として重要であり,それらを一般の人々が簡便に扱える環境構築が必要である課題が浮き彫りになった.そこで,フォント,グリッドレイアウト,配色を対象に,提案する視覚的類似性に基づく対話型進化計算手法により課題解決を図った.評価実験を通して,各手法により現状の課題が軽減されることを実証した.さらに,オノマトペと食感,および,オノマトペとフォントの関係性に注目した調査を行い,記憶想起に用いるオノマトペの選定とフォントの選定の指標となる複数の知見を得た.本研究は、画像への感性情報の埋め込みを目指し、記憶想起への寄与度を実証実験により調査することを目的としている。本研究においてオノマトペを利用した感性情報を提案している。オノマトペは、その意味を直感的に伝達でき、少ない文字情報で記録できる特徴がある。特に、画像へのオノマトペの付加を想定する場合、視覚的な効果も大きく影響すると考えられる。そこで、当該年度では、情報伝達の促進を目的に、オノマトペに適したフォントに関する研究を行った。

当初の計画では、新しいフォント生成手法の提案を予定していたが、現状で数多くのフォントリソースが存在することから、それらを簡便に選択できる手法を模索する研究方策に変更した。変更後は、フォント選択手法の研究方策に従い、対話型遺伝的アルゴリズムと類似検索を用いた手法を提案した。提案手法は、文字の種類に依存せず、10回程度の操作で所望のフォントを選択できる。提案手法によりオノマトペに適したフォントを選択できることから、視覚的な効果を与えることが期待できる。本成果は、研究の次段階である記憶想起実験に必要なシステムとして導入する予定である。また、フォントの選択手法に関する研究と並行して、記憶想起実験の計画を再考した。特に、使用するデバイスの調査を行った。当初の実験計画と比較すると、記憶想起実験の実施時期が遅れているものの,記憶想起実験には研究計画の再考も含んでいたため、おおむね順調な進捗状況であると言える。当該年度の研究においては、簡便なフォント選択手法を実現できたことで、本研究における一つの課題を解決できたと言える。現在までの研究成果は、既に対外発表を行っている。研究目的の一つであった「オノマトペに適切な視覚的表現を付与すること」を,提案するフォント探索手法と,それを用いたオノマトペに適したフォントの調査により実現することができた.これにより,オノマトペの有する意味を効果的に伝達することが期待できる.当初の計画より,実験実施に若干の遅れがあるものの,実験機器の準備および実験計画の再考を重ねた結果,被験者への負担軽減と実験期間の短縮,実験データ収集の効率化が期待できる.本年度は,記憶想起実験に重きを置き,迅速に進めていく予定である.上記の点を考慮すると,本研究はおおむね順調に進展していると言える.当初の研究方策から一部変更したものの、記憶想起実験に必要なシステム構築のために、簡便にフォントを選択できる手法を提案した。提案手法は、オノマトペに適切なフォントを選択でき、視覚的な効果によりオノマトペの情報伝達を促すことが期待される。本研究の目的は、オノマトペを用いた感性情報の埋め込みの可能性を探り、その応用として記憶想起への影響を調査することである。効果的なオノマトペの提示を実現できたことにより、記憶想起への効果が期待できる。当初の実験計画に比べて、実証実験の実施時期が遅れているが、フォント選択の手法に関する研究と並行して研究計画を再考した。本実験は、多くの被験者を必要とすることから、綿密な研究計画を必要とする。使用するデバイスや、記憶想起の実験方法を再考したことにより、被験者への負担軽減と実験期間の短縮が期待できる。上記の点を考慮すると、本研究はおおむね順調に進展していると言える。本研究では,オノマトペの記憶想起への寄与度について調査することを目的としている.しかしながら,記憶想起に強く関与する情報については明らかになっていない.したがって,複数の異なる情報(音,感情,触感など)を用いて多角的に調査する必要がある.現在,本研究を実施する研究チームは,記憶想起実験の対象として,日常生活での活動記録(ライフログ),特に食事に着目している.近年の食品パッケージや広告では,シズル語と呼ばれる情報が多用されている.
シカの採食に対する形質の種内変異を考慮した植物群集の形成プロセスの評価

本研究の目的は、近年各地で増加しているシカによる採食がどのように植物群集の集合プロセスを変化させ、多様性に影響しているのかを明らかにすることである。その手法として、植物の機能形質に着目して研究を行っている。機能形質は様々な植物の性質と関係する形質のことをいう。これを用いることで、どのような理由を持って多種の植物が同所的に存在しているのかという多様性の維持形成メカニズムにアプローチすることができる。このように、その有用性から近年広がりを見せている機能形質を用いた群集解析だが、古くから知られ、広く研究もされている同種内に観察される形質の違い(種内変異)の考慮はほとんど進んでいない。そこで、本研究では、植物の形質の種内変異を考慮して、シカが植物群集の集合プロセスに与える影響を検証していく。調査地には、北海道、知床半島の天然林を設定し、野外調査を中心に研究を行う。知床は世界自然遺産であり、古くからの天然の森が残っているにも関わらず、近年シカの増加による森林への影響が問題になっている場所である。2年目である今年は、初年度に引き続いて野外調査によるデータの収集を行った。時間方向の変化を知るため、昨年度と同様に防鹿柵の内部と外部のプロット(柵内外それぞれ96個と100個)において、林床の植物群集組成を調査した。これらの全プロットにおいて、土壌特性などの生育環境を評価するデータの収集も行った。また、シカの有無による植物の種内変異を考慮して、柵内外において主要な出現植物種の形質データを収集、分析を行ってきた。また、冬季にはカナダの研究機関を訪問し、研究相談、研究発表を行ってきた。現在は結果をまとめ、論文を執筆している。予定していたデータを収集し、解析を一通りまとめることができた。次年度は、これまでに収集してきた多くのデータを用いて成果を論文化していく。調査地には北海道、知床半島の天然林を設定し、野外調査を中心に研究を行った。初年度である今年は、野外調査による植物群集データの収集、種内変異を考慮した植物形質データの収集を行ってきた。具体的には、防鹿柵の内部と外部のプロット(柵内外それぞれ96個と100個)において、林床の植物群集組成を調査した。これらのデータを用いて、学会発表も行った。予定していたデータの収集、解析を進めることができた。また、学会において発表も行った。

次年度は、さらにデータ収集、解析を進め、これまでの成果の論文化を目指す。次年度は、これまでに収集してきた多くのデータを用いて成果を論文化していく。
前方視型光干渉断層法を用いた新しいカテーテル心筋焼灼システムの開発

本研究の目的は、前方視型光干渉断層法(optical coherence tomography: OCT)カテーテルプローベを開発し、生体内で心筋焼灼巣の壁深達度を可視化しながらカテーテル心筋焼灼術が施行可能か、その概念実証を取得することである。そのためにex vivo実験を通じ、OCTによる心筋焼灼巣評価が可能であるか検討し、またin vivo実験を通じ、前方視型OCTカテーテルプローベを用いたカテーテル心筋焼灼術の安全性や有効性を評価する。しかし、カテーテル心筋焼灼術の新たな取り組みが急速に臨床応用されており、平成30年度は当施設でも臨床的にそれに対応することに注力した。心筋焼灼術中の焼灼巣壁深達度の予測に関して、コンタクトフォース・通電時間を用いるのが一般的であったが、それに通電中の出力を加味したablation indexという新たな指標が普及し始めているため、当施設でもそれを取り入れる準備をしている。また、冷凍アブレーションというあらたな手法も急速に普及しており、当施設でも平成30年7月31日からそれを施行できる体制を整えた。当該年度は64例の心房細動カテーテル心筋焼灼術を施行し、その約1/3は冷凍アブレーションとなっている。このように臨床の進歩に追従して、機器の実験系を検討する必要があるとのころが難しいところであると認識したが、海外でもさらにあらたな手法や評価方法が急速に臨床応用されている状況はなく、平成30年度の取り組みが次年度の研究遂行へつながると考えている。冷凍アブレーションやカテーテル心筋焼灼巣の壁深達度を予測する新しい指標であるablation indexを臨床的に当施設へ導入するのに注力したため、動物実験の進捗が遅れている。今後は臨床的に新しく導入した機器・指標も参考にして、動物実験も遂行していく予定である。今年度は動物実験が十分に遂行できずに次年度使用額が生じた。次年度はさらに積極的に研究を遂行する予定である。
自律神経系活動解析と疼痛閾値測定試験による顎顔面口腔領域の口腔心身症診断の試み

口腔心身症の定量的診断法の確立に向け、本研究に同意の得られた健常成人ボランティア(以下、健常群)、口腔心身症患者(以下、心身症群)を対象に研究を行った(対象年齢2065歳)。まず心理的因子の評価として各種心理テスト(Hospital Anxiety and Depression scale、State-Trait Anxiety Inventorytest、Somatosensory Amplification scale)を施行し、続いて(1)仰臥位安静、(2)心理的ストレス負荷検査(ミラードレインテスト)、及び(3)疼痛負荷検査(ペイントレランステスト)を施行した。なお各検査中は心電図R-R間隔測定による持続的自律神経活動解析を行った。その結果、心身症群は健常群に比べて心理テストでは有意に不安・抑うつ得点が高く、また心気傾向にういても有意差はみられなかったものの得点が高い傾向が認められた。また心身症群では健常群に比べて疼痛閾値が低下している傾向がみられ、この傾向は特に心理テストの不安得点が高い症例ほど強く認められた。さらに各負荷試験時の自律神経活動解析結果では、各試験施行時に交感神経指標としてのLF/HFが上昇し、交感神経系活動が高まる傾向が両群ともにみられたが、心身症群ではその傾向は比較的強く、特に心理テストの不安得点が高いほど、負荷試験時の交感神経系活動の上昇が健常群よりも強く認められ、さらに副交感神経指標としてのHFも低下している傾向が認められた。今回の研究結果より、口腔心身症患者では疼痛閾値が低く、さらに交感神経系活動の易上昇性、副交感神経系の低下傾向を示す可能性が示唆され、特に不安傾向が強い患者ではこの傾向が強い可能性が示唆された。しかし自律神経系活動については各病態によるばらつきがみられたことから、今後診断への応用に向けさらなる検討が必要であると考えられた。顎顔面口腔領域における口腔心身症の定量的診断法の確立に向け、研究1年目の本年度はまず健常成人を対象として検討を行った。調査方法は、まず健常成人ボランティアに対して、不安・抑うつ・心気傾向といった心理的因子の評価を行うために各種心理テスト(Hospital Anxiety and Depression scale、State-Trait Anxiety Inventorytest、Somatosensory Amplification scale)を施行し、その後歯科ユニット上において(1)仰臥位安静、(2)心理的ストレス負荷検査(ミラードレインテスト)、および(3)患者自身が制御可能な方法を用いた疼痛負荷検査(ペイントレランステスト)を行い、同時に各検査時における持続的な自律神経活動解析を心電図R-R間隔を用いて行った。さらに、検査後には心理テスト結果、疼痛閾値検査結果、および自律神経活動解析結果のそれぞれについて検討するとともに、各結果間の相関関係の有無について検討を行った。その結果、口腔心身症患者は殆どの患者において高い不安・抑うつ状態、心気傾向が認められるのに対し、健常成人では、ほとんどの症例において不安・抑うつ・心気傾向は認められず心理的因子は正常範囲内であった。しかし健常成人の中でも、特に強い不安傾向を有している症例では疼痛閾値は低下している傾向がみられ、さらに自律神経活動解析においても交感神経系活動が高まっている傾向がみられた。以上より、心理的因子のうち強い不安傾向を有している患者では疼痛閾値が低い可能性があり、さらには交感神経活動も高まっている可能性が示唆された。この結果をふまえ次年度では、口腔心身症患者を対象とし、本患者における自律神経活動解析を調査するとともに、定量的診断に対する本検査方法の有用性について併せて検討を行う。
歯周病原性細菌内毒素の歯周修復に及ぼす影響

肝や心筋ミトコンドリアはその呼吸調節能を指標としさまざまな研究がなされているが、歯肉については呼吸調節能を有した歯肉ミトコンドリアの調製が困難であり、呼吸活性についての研究はほとんど見られない。そこで、歯周病原性細菌内毒素が歯肉に及ぼす影響について検討するため、歯肉より呼吸調節能を有したミトコンドリアの調製を試みた。イヌより歯肉を採取しミンス状細片としたのち、ディスパ-ゼを含むHanks'溶液中に浸し、37°C、で20分間、30分間、40分間、50分間、60分間、および70分間それぞれインキュベ-トした。インキュベ-トした試料はポリトロンホモジナイザ-を60秒間作用させ、4500Xgと500Xgの遠心操作を行いミトコンドリア画分を得た。酸素消費量を測定する基、呼吸基質やADPを経時的に添加し、酸素消費量の変化を連続記録した。実験結果1.ミンス状歯肉細片を1.5mg/mlディスパ-ゼを含むHanks'溶液にて20分間、30分間、40分間、50分間、60分間および70分間インキュベ-ションした後、得られたミトコンドリア画分の酵素消費量を測定したところ、20分間、30分間、40分間のインキュベ-ションでは呼吸基質の添加により、酸素消費量の増加がみられるものの、さらに、ADPを添加しても酸素消費量の増大は認められなかった。50分間のインキュベ-ション結果ではADP添加により30.2%酸素消費量が増加し、60分間では53.8%、70分間では14,0%増加するという結果を得た。2.1.5mg/mlディスパ-ゼを37°C、60分間作用させると、他の条件より多くADP添加時の酸素消費量(state 3)が増加したものの、ADPが消費されたあと酸素消費が抑制された状態(state 4)は観察できなかった。そこで、5倍量のディスパ-ゼ7.5mg/mlを60分間と30分間作用させたところ、state 3の酸素消費量はそれぞれ32.3%,37.1%の増加であり、state 4は観察されなかった。現在、作用させる酸素の種類、作用時間や作用温度について検討中である。肝ミトコンドリアはSchneiderらの変法により、また、心筋ミトコンドリアはポリトロンホモジナイザ-とアルカリプロテア-ゼにて処理した後、遠心操作により調製した。Bacteroides gingivalis(B.g)のLPSはB.g ATCC 33277をBHI液体培地にて嫌気培養を行ったのち、Westphalのphenolーwater抽出法に従い抽出し、Tauberらの方法により精製を行った。対象としてDIFCO社製E.coli LPS 0111:B4を用いた。得られた肝、心筋ミトコンドリアはクラ-ク型酸素電極を用い酸素消費量を測定し、その際、B.gLPSとE.coli LPSをそれぞれミトコンドリアタンパク当たり5,10,25,50,100μgとなるようミトコンドリア浮遊液に加えた。

つづいて、呼吸基質やADPをミトコンドリア浮遊液に経時的に添加し、Chanceらが分類したstate1,2,3,4を自動平衡記録計に記録した。これらの記録よりミトコンドリアの呼吸調節能を表すADP/0比と呼吸調節率(RCR)を算出した。E.coliLPSを肝ミトコンドリアに作用させた場合、10μg/mgの濃度でコントロ-ルに比し30%程度ADP/0比の低下が見られ、25μg以上の濃度では酸素消費量が抑制された状態(state4)が明瞭には観察されなかった。心筋ミトコンドリアに及ぼすE.coli LPSの影響については10μgでは呼吸調節能にほとんど影響は認められず、25μgでもADP/0比の低下は20%程度であった。一方、B.g LPSを肝および心筋ミトコンドリアに作用させると、50μgの濃度でもADP/0比の大きな低下は認められなかった。また、RCRはいずれの実験例においても、ADP/0比の低下とともに減少する傾向にあり、我々の実験ではB.g LPSはE.coli LPSに比較し比較的高濃度でないと肝、心筋ミトコンドリアの呼吸調節能に影響を及ぼさないことが示唆された。歯周病原性細菌の一つであると考えられているBacteroides gingivalis(B.g)より菌体内毒素(LPS)を抽出し、肝、心筋より調製したミトコンドリアに作用させ、ミトコンドリアの呼吸調節能を指標としその影響について検討した。対照としてE.coli LPSを用いた。また、歯肉への影響について検索する目的で実験動物イヌより歯肉を採取し、歯肉ミトコンドリアの調製を試み、以上のような結果を得た。1.肝ミトコンドリアにE.coli LPS 30μ/mgを作用させた場合、ADP/0比32.5%、RCRは36.2%低下し、40μg/mg LPSで呼吸調節能は失われた。2.肝ミトコンドリアにB.g LPS 150μg/mgを作用させると、ADP/0比35.5%、RCRは39.4%減少した。200μg/mg LPSで呼吸調節能は消失した。3.心筋ミトコンドリアにE.coli LPS 25μg/mg作用させると、ADP/0比は20.0%、RCRは20.6%低下し、50μg/mg LPSで呼吸調節能は認められなくなった。4.心筋ミトコンドリアにB.g LPS 1000μg/mgを作用させた場合、ADP/0比は30.5%、RCRは44.1%、減少し、呼吸調節能は1500μg/mg LPSの作用で認められなくなった。5.歯肉より調製を試みたミトコンドリア画分の酸素消費量を測定したところ、呼吸基質や、ADP添加時に酸素消費量の増加は認められるものの、ADPを消費した後の呼吸が抑制された状態は観察されなかった。現在、作用させる酵素の種類、温度および濃度について検討し、呼吸調節能を有する歯肉ミトコンドリアを調製すべく実験中である。
圧電フィルムを用いた無拘束型の心拍・呼吸センサの開発

心拍数・呼吸数などの生体情報のモニタリングは、医療・スポーツ科学分野ではきわめて重要である。現在のところ、その測定・モニタリングの方法としては電極やバンドなどを体の所定部位に取り付ける方法が用いられている.しかし,このような装着型の場合では患者を拘束してしまうため違和感を与えたり,皮膚の弱い患者では肌のかぶれ等の症状を起こす事もある.これらの問題を回避するために,被験者の体を直接拘束することなく、無拘束でモニタリングするためのセンサの開発を試みた.センサの構造は,比較的感度の高い圧電フィルム(PVDF:ポリフッ化ビニリデン)を用いて圧力・張力の時間変化により電荷を発生する構造とした。引張りに対する電圧(電荷)出力特性に注目し,湾曲したプラ板(展開時サイズ,100mm×140mm×0.7mm、半径約93.0mm)の両端にその弧長よりも短い長さの同一幅を持つ圧電フィルム(100mm×137mm×52μm)を用いて,その両端を固定する。また,無負荷時高さは約26mmで400gfつ押付力で高さ約3mmに圧縮される.上から押されると,圧電フィルムは弦のように張られ張力が発生する。この時プラ板は,垂直方向の圧縮力を水平方向の引張力に増幅して変換する力増幅機構の働きをする。実際のモニタリングは,マットの上にこのセンサを置き,被験者はその上に胸郭部がくるように普段着のまま仰向けに寝てもらう.被験者の動きが落ち着き電圧信号も安定したところで,計測を開始した.この場合,プラ板の柔軟性により,被験者にはほとんど違和感を生じさせない.測定のサンプリング周波数は,1kHzとし,呼吸信号と心拍信号を分離計測するために,呼吸信号用に1.5kHzのローパスフィルタ,心拍信号用に5Hzのハイパスフィルタを使用して計測を行った.計測結果の検証は,圧電フィルムを単体(ノーマルセンサ)で敷いた状態で測定した場合と比較・検討した.呼吸信号に関しては,アーチ型センサがノーマルセンサに比べて約2倍程度に,心拍信号は約3倍程度に増幅される事が確認できた.このことから,無拘束により,心拍数・呼吸数のモニタリングが可能である事がわかった.心拍数・呼吸数などの生体情報のモニタリングは、医療・スポーツ科学分野ではきわめて重要である。実際のモニタリングは,マットの上にこのセンサを置き,被験者はその上に胸郭部がくるように普段着のまま仰向けに寝てもらう.被験者の動きが落ち着き電圧信号も安定したところで,計測を開始した.この場合,プラ板の柔軟性により,被験者にはほとんど違和感を生じさせない.測定のサンプリング周波数は,1kHzとし,呼吸信号と心拍信号を分離計測するために,呼吸信号用に1.5kHzのローパスフィルタ,心拍信号用に5Hzのハイパスフィルタを使用して計測を行った.計測結果の検証は,圧電フィルムを単体(ノーマルセンサ)で敷いた状態で測定した場合と比較・検討した.呼吸信号に関しては,アーチ型センサがノーマルセンサに比べて約2倍程度に,心拍信号は約3倍程度に増幅される事が確認できた.このことから,無拘束により,心拍数・呼吸数のモニタリングが可能である事がわかった.
脳支援・防御機構としてのヒト脳関門におけるインスリン受容体機能の解明

本研究の目的は、in vitroヒト脳関門モデル細胞としてヒト脳毛細血管内皮細胞株(hCMEC/D3)を使用し、インスリンシグナルがヒト脳関門における恒常性維持とその破綻が脳関門機能低下を惹起することを解明することである。インスリンシグナルがヒト脳関門の実態である脳毛細血管内皮細胞の恒常性維持に関与するかを細胞増殖試験によって検討した。その結果、インスリン短時間処理によってhCMEC/D3細胞の細胞増殖は増加し、阻害実験からインスリンによる細胞増殖増加にはインスリン受容体を介したPI3K/AKT/mTORシグナル経路とERKシグナル経路の活性化が関与することを見出した。また、インスリン受容体キナーゼ阻害剤および高インスリン血症モデル(高インスリン・高グルコース)処理によるインスリンシグナルの減弱は脳関門における細胞増殖を低下させた。脳関門は物質輸送を介して脳支援・脳防御に関与する。脳関門の静的バリアである密着結合制御におけるインスリンシグナルの関与を検討したところ、インスリン短時間処理によってhCMEC/D3細胞の密着結合は増加し、阻害実験からインスリンによる密着結合増強にはインスリン受容体を介したPI3K/AKT/GSK3betaシグナル経路が関与することを見出した。また、インスリン受容体キナーゼ阻害剤および高インスリン血症モデル(高インスリン・高グルコース)処理はhCMEC/D3細胞の密着結合を減弱させた。以上の結果から、ヒト脳関門においてインスリンシグナルが恒常性維持に関与すること並びに脳関門におけるインスリンシグナル低下が密着結合の減弱による脳への細胞間隙を介した非特異的輸送の増加によって、脳恒常性維持破綻に寄与することが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は仮説「末梢におけるインスリン代謝異常が脳関門輸送機能を介した脳支援・防御機構を破綻させることで、脳細胞機能障害の引き金となる」を検討するために、脳関門におけるインスリン受容体シグナルと脳関門輸送機能変化を解明することを目的とした。ヒト脳関門モデルであるヒト脳毛細血管内皮細胞株hCMEC/D3細胞において、インスリンはIRS1を介したAKTおよびERK経路を活性化し、その下流分子で細胞増殖、分化および細胞内代謝に関与があるpSTAT3, PRAS40およびp53を一過性に活性させた。一方、糖尿病時に観察される高インスリン血症モデルとして高インスリン(100 nM)・高グルコース(25 mMを24時間処理したところ、細胞内代謝や老化に関与するp53およびAMPKのリン酸化を増加させた。本処理によって細胞増殖は有意に減少し、細胞内酸化ストレスの増加が観察された。従って、インスリンが脳関門におけるインスリン受容体を介して細胞内シグナル制御および細胞老化に関与する可能性が推察された。脳関門恒常性維持における密着結合とインスリンシグナルの関係を検討したところ、インスリンは細胞間密着結合をインスリン受容体シグナルを介して増強し、高インスリン(100 nM)・高グルコース(25 mM)処理は細胞間密着結合を減弱させた。以上の結果から、ヒト脳関門においてインスリン受容体シグナルが細胞恒常性に関与すること並びにインスリン受容体シグナル低下が密着結合の減弱による脳への細胞間隙を介した非特異的輸送を増加させ、脳恒常性機能破綻に寄与する可能性が示唆された。今年度は平成28年度に予定していた1.ヒト脳関門モデル細胞におけるインスリンによる膜輸送タンパク質発現制御機構の解析、2.インスリン抵抗性ヒト脳関門モデル細胞の作成と検証、3.インスリン抵抗性ヒト脳関門モデル細胞における膜輸送タンパク質発現量変動解析について先行して行った。このうち、1、2および3に関しては計画より遅れてはいるものの、おおむね実験計画通り順調に進んでいる。平成28年度は引き続きヒト血液脳関門におけるインスリン抵抗性によるタンパク質発現解析に基づくシグナル伝達機構および細胞機能変化について解析を進めると共に血液脳関門におけるインスリン輸送分子に関する研究を遂行する。
非定常燃焼の機構解明

自由空間中の非定常噴霧火炎を対象に,噴射量を一定に保ち噴口径(0.150.2mm)と噴射圧力(55134MPa)を系統的に変化させ,噴霧内平均空気過剰率と燃焼による溶器内圧力の上昇時間を測定した.その結果,平均空気過剰率が燃焼を支配する主要因子である事が明かとなった.またレ-ザシ-トを用いた火炎内すすの2次元断面可視化を行った結果,噴射圧力を増加させるとすす濃度分布のパタ-ンは変化せず全体的にすす濃度が低下する事がわかった.液滴の衝突・合体のサブモデル,燃焼及びすす生成のサブモデルを含む非定常噴霧燃焼の数値解析コ-ドを作成し,自由噴霧火炎の計算を行い実験値と比較した.その結果,計算は噴射圧力を変化させた場合においても,着火遅れや燃焼状態,すす生成量などを良く記述できる事がわかった.最高噴射圧力が134MPaまでの高噴射圧力噴霧を直噴ディ-ゼル機関に適用した.その結果,噴射開始が上死点後の場合,ノズル突き出し量を大きくして噴霧をピストンキャビティ底面に沿って発達させると,隙間部での火炎の広がりが速くなり,平均ガス温度が低下しNOxの排出濃度が減少する事がわかった.衝撃波管中に実現された高温(10001300K)高圧力(15bar以上)の空気中にnーオクタンを噴射し,各位置における着火確率の測定と噴霧の影写真撮影を行い,噴霧形状の時間変化と着火確率との関連を調べた.その結果,着火性は噴霧の表面積に比例し,着火は噴霧より少し離れた希薄混合気中で起きる事が明かとなった.高温高圧下で高温壁面に衝突する非定常噴霧の構造をエキサイプレックス法による気液分離可視化により調べた.その結果,未蒸発液相は主として壁面に沿って薄い層として流れる事,壁面上の気相流は気体壁面噴流とみなし得る事などが明かとなった.自由空間中の非定常噴霧火炎を対象に,噴射量を一定に保ち噴口径(0.150.2mm)と噴射圧力(55134MPa)を系統的に変化させ,噴霧内平均空気過剰率と燃焼による溶器内圧力の上昇時間を測定した.その結果,平均空気過剰率が燃焼を支配する主要因子である事が明かとなった.またレ-ザシ-トを用いた火炎内すすの2次元断面可視化を行った結果,噴射圧力を増加させるとすす濃度分布のパタ-ンは変化せず全体的にすす濃度が低下する事がわかった.液滴の衝突・合体のサブモデル,燃焼及びすす生成のサブモデルを含む非定常噴霧燃焼の数値解析コ-ドを作成し,自由噴霧火炎の計算を行い実験値と比較した.その結果,計算は噴射圧力を変化させた場合においても,着火遅れや燃焼状態,すす生成量などを良く記述できる事がわかった.最高噴射圧力が134MPaまでの高噴射圧力噴霧を直噴ディ-ゼル機関に適用した.その結果,噴射開始が上死点後の場合,ノズル突き出し量を大きくして噴霧をピストンキャビティ底面に沿って発達させると,隙間部での火炎の広がりが速くなり,平均ガス温度が低下しNOxの排出濃度が減少する事がわかった.衝撃波管中に実現された高温(10001300K)高圧力(15bar以上)の空気中にnーオクタンを噴射し,各位置における着火確率の測定と噴霧の影写真撮影を行い,噴霧形状の時間変化と着火確率との関連を調べた.その結果,着火性は噴霧の表面積に比例し,着火は噴霧より少し離れた希薄混合気中で起きる事が明かとなった.高温高圧下で高温壁面に衝突する非定常噴霧の構造をエキサイプレックス法による気液分離可視化により調べた.その結果,未蒸発液相は主として壁面に沿って薄い層として流れる事,壁面上の気相流は気体壁面噴流とみなし得る事などが明かとなった.
ヘテロ原子の化学的特性を活用する小員環化合物の骨格変換

小員環化合物の大きな環歪みと,環形成あるいは環隣接のヘテロ原子の化学的特性を活用し,環開裂を伴う新規な骨格変換法の開発を目的として研究を行った。小員環としては多官能シクロプロパンやヘテロ三員環をとりあげ,それらの化学的特性の解明,環変換を利用する新規合成反応の開発を展開した。以下にその成果を要約する。1.ジブロモシクロプロパンカルボン酸エステルの塩基あるいは酸処理により,生理活性と関連の深いブロモブテノリドの合成に成功した。2.ジブロモシクロプロピルイソシアナ-トの合成法を確立し,尿素誘導体を経由するイミダゾリノン環合成への応用を明らかにした。3.ノ-シアノ-ノ-トリメチルシリルシクロプロパン類をフッ素イオンで処理して得られるアニオン種と炭酸ガスの常温,常圧の反応でカルボキシル化が効率よく進行することを見出した。4.ノ-ブロモ-ノ-トリメチルシリルシクロプロパンを四フッ化ホウ素酸銀と処理することにより,合成化学的な応用が期待されるアリルカチオン中間体を経由するアレン誘導体の生成を明らかにした。5.高歪み三員環であるジアジリジノンとアセチリドとの反応により,四員環であるジアゼチジノンへの環拡大に成功した。6.ジアジリジノンprヒドロキシケトン類と定量的に開環付加体を形成し,その酸処理による再閉環反応を利用してオキサジアゾリノンなどの含窒素中員環化合物に誘導できることを明らかにした。7.ジアジリジノンと活性メチレン化合物との環拡大付加による多官能ピラゾリノンや新規なスピロヘテロ環合成ル-トを開発した。8.ジアジリジノンとピロ-ル誘導体との環拡大付加により縮合環系ヘテロ環であるピロロトリアジン誘導体の合成法を見出した。また生成物の酸処理により新規なメソメリックベタイン化合物を合成した。小員環化合物の大きな環歪みと、環構成あるいは環隣接のヘテロ原子の化学的特性を活用し、環開裂を伴う新規な骨格変換法の開発を目的として研究を行った。本年度は多官能シクロプロパンやヘテロ三員環をとりあげ、これらの合成法の確立、化学的特性の解明、環変換を利用する新規合成反応の開発などを展開した。1.多官能シクロプロパンの合成法を確立した。例えば他の官能基を併せもつシリルシクロプロパン類や、ハロシクロプロピルイソシアナ-トおよびイソチオシアナ-ト類の合成法を明らかにした。2.ジブロモシクロプロパンカルボン酸エステルの塩基あるいは酸処理により、生理活性に興味がもたれているブロモブテノリドが合成できることを見出した。収率向上のための反応条件等の検討を続けている。3.ジブロモシクロプロピルイソシアナ-トから容易に得られる尿素誘導体をメトキシドと反応させると容易に開環し、生成物をシリカゲルで処理すると高収率でイミダゾリノン環を形成することを見出すとともに、その反応機構を完全に解明した。セミカルバジド誘導体の塩基処理では一段階でブロモビニル基を有するトリアゾリジノン環が合成できた。4.上記のジブロモシクロプロピル尿素が塩基処理により開環し、ヘテロ環合成試薬として有用なアザジエンを与えることを明らかにした。この中間体とエナミンのシクロ付加ではジヒドロピリジン環を得た。

5.1ーブロモー1ートリメチルシリルシクロプロパンをフッ素イオンで処理すると生成するアニオン種を活用する官能基変換や、銀塩との反応で臭素とシリル基がともに脱離し開環したアレンの生成を明らかにした。本反応の中間体を活用する合成反応について検討中である。6.ジアジリジノンの環拡大反応によるオキサジアゾリノン、ジアゼチジノンなどのヘテロ中員環合成ル-トを開拓した。小員環化合物の大きな環歪みと,環構成あるいは環隣接のヘテロ原子の化学的特性を活用し,環開裂を伴う新規な骨格変換法を開発し,高選択的合成反応に応用することを目的として研究を行った。前年度に引続き多官能シクロプロパンやヘテロ三員環をとりあげ,それらの化学的特性の解明,環変換を利用する新規合成の開発を展開した。以下にその成果を要約する。1.1ーシアノー1ートリメチルシリルシクロプロパン類をフッ素イオンで処理して得られるアニオン種と炭酸ガスの常温,常圧の反応でカルボキシル化が効率よく進行することを見出した。とくにDMFあるいはピリジン中,フッ化セシウムを用いる系が有効であった。2.1ーブロモー1ートリメチルシリルシクロプロパンを四フッ化ホウ素酸銀と処理することにより両官能基の脱離によるアレン誘導体の生成を明らかにした。本化合物の前駆体と考えられるアリルカチオン中間体は合成化学的な応用が可能である。3.高歪み三員環であるジアジリジノンとアセチリドとの反応による四員環への環拡大に成功し,その詳細を解明した。生成物であるジアゼチジノンは生理活性が注目されるアザーβーラクタム骨格を成している。4.ジアジリジノンがヒドロキシケトン類と定量的に開環付加体を形成し,その酸処理による再閉環反応を利用してオキサジアゾリノンなどの含窒素中員環化合物に誘導できることを明らかにした。5.ジアジリジノンとピロ-ル誘導体との環拡大付加により縮合環系ヘテロ環であるピロロトリアジン誘導体の合成法を見出した。また生成物の酸処理により新規なメソイオン化合物を合成した。6.ジアジリジノンと活性メチレン化合物との環拡大付加による多官能ピラゾリノンや新規なスピロヘテロ環合成ル-トを開発した。
表面プラズモン励起を利用した有機太陽電池における分子凝集体構造と変換効率

メロシアニン(MC)やスクアリリウム(SQ)色素のLB膜を用いた有機太陽電池に対して,表面プラズモン(SP)励起による短絡光電流(I_<sc>)について研究を行った、MCやSQ色素はp形伝導を示し,それらの色素LB膜とAl薄膜の界面ではショットキー接触が得られ,色素LB膜とAg薄膜との界面ではオーミック接触が得られる。ショットキーダイオードは光電効果を示すので,ショットキー光電池を構成した。プリズム/Al薄膜/色素LB膜/Ag薄膜(タイプI)とプリズム/MgF_2薄膜/Al薄膜/色素LB膜/Ag薄膜(タイプII)の2種類の構造の有機太陽電池を作製した。全反射減衰(ATR)法においては,タイプIとIIは,それぞれクレッチマン配置構造およびクレッチマン配置とオットー配置を併せ持つ構造となっている。タイプIの素子ではAg薄膜/空気界面でSPが共鳴励起され,タイプIIの素子ではMgF_2薄膜/Al薄膜界面及びAg薄膜/空気界面でSPが共鳴励起した特性が観測された。ATRとI_<sc>特性をレーザ光の入射角度の関数として測定した。その結果,I_<sc>のピークはATR特性の共鳴角度に対応していた。また,素子内部の電界や光吸収をATR測定から得られた誘電率や膜厚を用いて計算を行った。入射角度の関数として計算された色素LB層内の光吸収は,I_<sc>の測定結果と一致していた。そして,タイプIIとIのI_<sc>は,ATR配置におけるSP励起により増大することがわかった。また,このSP励起によるI_<sc>の増大や有機太陽電池の変換効率は,色素分子の凝集体構造に関係していると考えられた。本研究の結果は,太陽電池やセンシングデバイス,光スイッチなどの開発に有用である。本研究では,金属表面における表面プラズモン(SP)励起を利用して,有機層への光吸収を増大させることにより,従来の数倍の効率を有する有機太陽電池を開発するために基礎的研究を行った。有機太陽電池の構造は,プリズム/Al薄膜/有機超薄膜/Ag薄膜のクレッチマン配置とした。有機超薄膜としては,分子オーダで構造制御が可能なLB膜を使用し,有機分子としては光電変換材料として良く知られたメロシアニン色素やスクアリリウム色素を用いた。まず,メロシアニン色素LB膜について全反射減衰(ATR)特性を測定した。測定波長は,メロシアニン色素のモノマーの光吸収ピークに対応した514.5nmとした。その結果,Ag及びAl薄膜上に励起したSPによると考えられる二つの共鳴特性が観測された。そして,このATR特性の二つの共鳴角度に対応して,短絡光電流が増大していることがわかった。この光電流の増大は,SP励起による金属電極からの光電子放出の増大が原因ではなく,Ag及びAl薄膜上に励起されたSPがメロシアニン色素層で発生するキャリア数を増大させたことによるものと考えられた。また,メロシアニン色素のJ会合体の吸収ピークに近い594.1nmの波長で測定したところ,光吸収強度が大きいにも関わらず光電流は全体的に小さくなった。これは,メロシアニン色素がJ会合体を形成すると光電流の量子効率が低下することよるものと考えられた。次に,スクアリリウムLB膜を用いて同様に検討した。スクアリリウムLB膜の光吸収特性から,630nmのモノマーの吸収よりも低波長側の530nm付近にピークが観測され,H会合体が形成されていることがわかった。

H会合体のピークに近い543.5nmでATR特性や短絡光電流の測定を行ったが,メロシアニンLB膜と同様な結果となった。今後,会合体等の有機超薄膜の分子凝集体構造を制御して詳しく検討し,変換効率の評価・検討を行う予定である。本研究では,金属表面における表面プラズモン(SP)励起を利用して,有機層への光吸収を増大させることにより,従来の数倍の効率を有する有機太陽電池を開発するために基礎的研究を行った。作製した有機太陽電池の構造は,プリズム/A1薄膜/色素LB膜/Ag薄膜(タイプ1)のクレッチマン配置とブリズム/MgF_2薄膜/A1薄膜/色素LB膜/Ag薄膜(タイプ2)のクレッチマン配置とオットー配置を併せ持っ構造の2種類である。有機色素分子としては,光電変換材料として良く知られたメロシアニンやスクアリリウムを用いた。そして,全反射減衰(ATR)法による特性評価と短絡光電流特性の測定を種々のレーザ光波長を用いて行った。その結果,タイプ1の素子ではAg薄膜/空気界面でSPが共鳴励起され,タイプ2の素子ではMgF_2薄膜/A1薄膜界面及びAg薄膜/空気界面でSPが共鳴励起した特性が観測された。そして,このATR特性の二つの共鳴角度に対応して,短絡光電流も増大していることがわかった。この光電流の増大は,SP励起による金属電極からの光電子放出の増大が原因ではなく,励起されたSPが色素LB膜層で発生するキャリア数を増大させたことによるものと考えられた。また,この特性は測定波長により異なり,会合体の形成等による分子凝集状態に伴う光電流の量子効率の変化によると考えられた。また測定結果から,各層における光吸収の理論計算も行い,本研究の素子はSP励起を行わない通常の素子に比べて数倍の光吸収の増大を示すことが確認された。今後,さらに有機分子の凝集状態や配向性の制御や,有機多層構造及び電極金属と有機層界面の構造制御を行えば,高効率の太陽電池の開発が可能と考えられる、