hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大腿骨骨体断面から乗馬経験者を探求する

前年度に引き続き、乗馬経験者における筋肉痛や痣のできる部位等のデータを同じメンバーで行いデータを収集した。やはり大腿部内側に痣が集中してできること、同部位の筋肉及び大腿部背側の筋肉に疲労が起きて筋肉痛となることも前年度と同様の結果であることが確認できた。前年度の調査と本年度の調査におけるデータから、古墳時代における大腿骨背側のピラスター形状については、乗馬姿勢に伴うもの以外では考えにくいとの推測がより確固たるものとして確認できた。これらのデータについては、筋肉痛実験における被験者たちの同意を得て、イギリスの骨考古学会において成果を報告した。前年度に研究発表した際に、鐙が金銅製品などの比較的効果と推測される場合と、木製品である場合では、古墳の規模やそのほかの副葬品にもわずかながら差異があるため、大腿骨骨体断面形状にも差異が認められる可能性について指摘を受けたため、既存のデータをもとに、差異が認められるかについても新たに調べなおした。その結果、木製品の鐙を副葬品としている被葬者の方が、顕著にピラスターの発達が認められることが高いことが確認できた。本年度始めに左足のアキレス腱断裂で、入院、手術ののち、松葉杖で行動することになった。松葉杖使用の4か月間は調査へ出られず、ラボワークが中心となり、発表が受理されている学会を紙面発表や演題キャンセルとせざるを得なかったため、成果を公表する場が予定したよりも少なくなってしまった。また10ヶ月のリハビリがあったために、遺跡への調査や資料の実見・計測・写真撮影などのデータ収集が近隣の研究施設を中心としたものとなり、国外の調査は次年度に見送る調整をしたために、予定していたよりも作業が遅れてしまった。古墳時代人骨における大腿骨骨体の断面形状について、大腿骨背側のピラスター(骨粗線)が変則的に突出する状況は乗馬姿勢によるものという仮説をもとに、研究を進めてきた。古墳時代の人骨はウマ利用と副葬品の馬具が多様化する5世紀以降の男性人骨に、本特徴が多く認められた。3世紀後半から4世紀における人骨については、数は少ないもののピラスターの突出する人骨は確認できなかった。実験的な検証として、乗馬経験者における筋肉痛や痣のできる部位等のデータを研究期間中、同じメンバーで行いデータを収集した。その結果、大腿部内側に痣が集中してできること、同部位の筋肉及び大腿部背側の筋肉に疲労が起きて筋肉痛となることも研究機関中、同じ結果であることが確認できた。これにより、古墳時代における大腿骨背側のピラスター形状については、乗馬姿勢に伴うもの以外では考えにくいとの推測がより確固たるものとして確認できた。これらのデータについては、スウェーデンの解剖学による研究成果とも完全に一致する結果を得た。これ他の実験的な研究については、被験者たちの同意を得て、世界考古学会議、イギリスの骨考古学会、日本国内の学会などで成果を報告した。以上から、仮説として提示していた大腿骨骨体断面の背側にあるピラスターの変則的な突出が、乗馬姿勢によるものであるということを実際の資料と共に、実験的な解剖学的データからも特定できた。本研究期間中、2度の怪我による入院、手術に加え、体調不良による長期入院など、調査期間中に3度あり、当初予定した5世紀から7世紀代の資料については内容が国内の資料に限られてしまった。予定では韓国の資料についても調査をすることとなっていたが、韓国調査へ赴く直前に長期入院となり実現が出来なかった。
新規な直接通電焼結プロセスの学理構築と機能・構造材料デザインへの展開

直接通電焼結法における緻密化促進効果および反応促進効果を明らかにするため,Mg2Si熱電材料の合成を試みた.焼結時の緻密化挙動・Mg2Si相形成・消費電力,および得られた焼結体の相対密度について従来のPCS法による焼結時と比較した.直接通電焼結法により焼結すると,収縮量は従来法と比較して大きくなり,相対密度についても大幅に高くなっていた.さらに,直接通電焼結法はMgとSiからMg2Siを生成する反応を促進することがわかった.β-FeSi2熱電材料でも同様の緻密化促進効果および微細組織化効果が得られ,本プロセスが熱電材料合成に極めて有効な新規焼結法であることが明らかとなった.反応焼結による単相の作製が難しいMg2Si系熱電変換材料を直接通電焼結法により合成し、焼結時の緻密化挙動・ダイセットの電気抵抗値、作製した焼結体の密度・構成相を従来法で作製した場合と比較することで本プロセスの有効性について調査した。石英ダイを用いた直接通電焼結および従来法である黒鉛ダイを用いた焼結を行った結果、600K付近から収縮量の差が大きくなり、直接通電焼結のほうが緻密化が促進することが分かった。作製した焼結体の密度を測定した結果、直接通電焼結法により973Kで保持時間10minという従来法(1073K, 60min)よりも低温かつ短時間の焼結で相対密度99.3%を有する緻密な焼結体を得ることができた。また、直接通電焼結法において、収縮量の増加と同時に電極間にかかる電気抵抗値が急激に上昇した。焼結が進行しているにも関わらず、電気抵抗値が上昇しているのは直接通電焼結法により原料金属粉末から抵抗の高いMg2Siが生成していることに対応していると考えられる。実際に従来法と本手法によりこの抵抗値上昇前後の温度で昇温を中断した焼結体に対して行ったXRD測定結果から、抵抗値上昇前の593Kでは両焼結法においてMg、Siの残留量に差が見られなかったが、上昇後の653Kでは、従来法と比較して直接通電焼結法の方が残留MgおよびSi量が少なく、ほぼ単相のMg2Siが得られることがわかった。さらに直接通電焼結法で700°Cにて10分保持した相対密度99.3%の焼結体,および従来法で800°Cにて30分保持した相対密度98.3%の焼結体を作製する際の昇温および保持中に要する総消費電力量を比較した結果,従来法に対し直接通電焼結法では1/5以下に低減されることがわかった.直接通電焼結法により作製した焼結体の方が高い密度を有するにもかかわらず,総消費電力量を大幅に低減することができ,本プロセスがMg2Si焼結体の高効率合成に極めて効果的であることが明らかとなった.直接通電焼結プロセスにおける緻密化促進のメカニズムについて検討するため,熱電変換材料であるβ-FeSi2の焼結挙動について調査した.FeおよびSi粉末からアーク溶解により合成した,高温相であるα+ε相からなる粉末を直接通電焼結し,その緻密化挙動を従来焼結法と比較検討した.その結果,昇温中約500°C過ぎから直接通電焼結において緻密加速度が従来法に比して大きく加速されることが分かった.またこれと同時に装置電極間の抵抗値が上昇し,この変化は従来焼結法では観察されなかった.抵抗値上昇前後の温度で焼結を中断した試料のXRD測定の結果から,この抵抗値上昇が金属相であるα+ε相から半導体相であるβ相への変態によるものであることが明らかとなった.この温度では従来焼結法により昇温された試料はまだα+ε金属相を維持しており,この結果から直接通電焼結において,粉末粒子接触部に生じた局所高温場により,まず粒子間にβ相が形成され,これにより通電経路となるネック形成部の抵抗値上昇により,局所加熱効果が増大し,さらなる緻密化の促進が進んだものと考えらる.このことは,直接通電焼結における局所加熱効果を強く支持する結果であると考えられる.また,これにより焼結に要する消費電力量も著しく低減され,これまでのMg2Si系材料で得られた結果と同様の高効率焼結が可能であることも明らかとなった.さらに,その緻密化促進効果に及ぼす昇温速度の影響を調査したところ,昇温速度が速いほど従来焼結法との緻密化促進効果が大きくなることが分かった.熱電半導体であるβ-FeSi2系材料に対し,直接通電焼結における相変化と緻密化挙動との関連について明らかにすることで,高効率焼結が試料粉末接触部における局所加熱効果によることが分かってきた.これにより,緻密化促進効果のメカニズム解明に向けた足がかりが得られたと考えられ,今後昇温速度を含めた電流印加の影響を明らかにし,最終目標である本プロセスの新規焼結プロセスとしての確立につながるものと期待される.本研究では,β-FeSi2系材料を対象に直接通電焼結による緻密化を行い,その微細組織化効果および焼結体の熱電性能を評価し,本焼結プロセスの熱電変換材料合成手法としての可能性について検討を行った.

熱電特性を比較するため,同等の焼結体密度が得られる焼結条件を検討した結果,従来法で935°C10分の焼結条件で相対密度が97.3%,および直接通電焼結法で900°C5分の条件で96.9%が得られることが分かった.SEM観察の結果,従来法試料ではより高温長時間の焼結を施したことで,直接通電焼結法試料に比較して粗大な粒子が多く観察される一方,直接通電焼結では微細かつより均一な結晶粒となっていた.このように,同程度の高密度焼結体を作製する場合には,直接通電焼結法は従来プロセスに比較して焼結体の微細組織化に有効であることが分かった.パルス通電焼結法は,その他の加熱焼結プロセスに対して比較的低温短時間での緻密化が可能な方法であり,従来より微細組織を有する焼結体の作製方法として知られてきたが,本直接通電焼結プロセスは,微細組織制御プロセスとしてのその可能性をさらに大きく拡大しうるものであることが明らかとなった.以上の結果から,焼結体の熱伝導率は従来法に比較して大きく低減されることが分かった.両焼結体の密度はほぼ同等なので,この差は微細組織化によりフォノン散乱が強化された結果と考えられる.また,微細組織が得られているにもかからわず電気抵抗率もわずかに減少するとともに,微細組織化によりゼーベック係数が大きく向上し,無次元性能指数は直接通電焼結法により2倍以上に向上することが明らかとなった.以上の結果から本焼結プロセスが高性能な熱電材料合成手法として極めて有効であることが分かった.直接通電焼結法における緻密化促進効果および反応促進効果を明らかにするため,Mg2Si熱電材料の合成を試みた.焼結時の緻密化挙動・Mg2Si相形成・消費電力,および得られた焼結体の相対密度について従来のPCS法による焼結時と比較した.直接通電焼結法により焼結すると,収縮量は従来法と比較して大きくなり,相対密度についても大幅に高くなっていた.さらに,直接通電焼結法はMgとSiからMg2Siを生成する反応を促進することがわかった.β-FeSi2熱電材料でも同様の緻密化促進効果および微細組織化効果が得られ,本プロセスが熱電材料合成に極めて有効な新規焼結法であることが明らかとなった.当初の計画に沿って,電気抵抗率の小さい試料よりも電気抵抗率の高い試料において,本直接通電焼結プロセスの緻密化促進効果が大きいことを明らかにしたほか,反応焼結においては反応性促進効果を確認,低消費電力による高効率焼結効果も新たに実証するなど,目的であった本プロセス効果を明らかにした.これまでに得られた研究成果を踏まえ,緻密化促進及び反応促進効果を最適化するプロセス条件および直接通電焼結のメカニズムを明らかにし,熱電変換材料など機能性材料に対する高性能化について検討することで,本プロセスの新規焼結プロセスとしての確立を目指す.28年度が最終年度であるため、記入しない。粉体機能化工学平成26年度の研究成果を踏まえ,直接通電焼結プロセスが有する特有の緻密化促進,反応促進効果をもたらす諸因子について検討することにより,各種効果のメカニズムの解明に向けた新たな知見の獲得および考察を行っていく.当初計画で購入を予定していたダイナミック微小硬度計について,学内で購入された共通設備を使用できることとなり,購入を見送った一方,焼結体の相同定に不可欠なXRD回折装置が故障により使用不可となり,新たに装置を購入した.価格がダイナミック微小硬度計よりも安かったため,おおむねその分の費用などが次年度使用額となった.28年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞表面アンドロゲン結合蛋白の単離

昨年度に引き続き蛋白精製を行った。FITCラベルBSA架橋testosterone(FITC-T-BSA)をアンドロゲン反応性マウス乳癌細胞株SC-3に室温で5分間作用させ、ホルマリンにて架橋後に細胞質、細胞膜を回収した。このサンプルをFITC抗体で免疫沈降し2次元電気泳動で展開したが、1次元泳動と比べて確認できるスポットが著しく減少した。スタンダードマーカーは所定の位置に泳動されており、ゲルへの展開は良好と考えられるが、原因は不明である。一方、DSS処理による架橋も試みたが同様の結果であった。さらに、FITCラベルを行わずに、T-BSAにより細胞を処理し、BSA抗体で免疫沈降する方法も行ったが有意なバンドは検出できなかった。一方、アンドロゲン刺激で早期に誘導されるシグナルの検討では、レポーター活性の解析により新たに、NFAT経路が活性化されることを見出した。10週齢オス、メスマウスでは心でのNFATc1発現がオスで亢進しており、アンドロゲンが細胞膜からのシグナルを介して、NFAT活性を調節している可能性が考えられる。心筋などを用いて、結合蛋白が精製できないか、さらに、検討する予定である。総括としては、2次元電気泳動での分離向上に期待して、生きた細胞にアンドロゲン刺激を行う手法で精製を試みたが、結果的には、良好な精製過程を示すことはできなかった。ただ、早期に多彩なシグナルが活性化することは示すことができ、今後、精製材料や精製方法を改善して、さらに、研究を進める予定である。細胞表面にテストステロンと結合する蛋白複合体を単離する目的で以下の実験を行った。まず、細胞膜透過性のないFITCラベルBSA架橋testosterohe(FITC-T-BSA)をアンドロゲン反応性マウス乳癌細胞株SC-3に作用させ、ホルマリンにて架橋した後、蛋白を分画して回収し、抗FITC抗体によるウェスタンブロットにて結合蛋白の回収条件を検討した。その結果、室温で5分間刺激し、ホルマリン架橋後に細胞を分画して回収すると細胞膜画分に抗FITC抗体と交叉するバンドが検出できた。次に、抗FITC抗体で免疫沈降を行い、通常の電気泳動で展開し、銀染色を行った。抗FITC抗体、IgG陰性コントロールのいずれのサンプルでも複数のシグナルがあり、両者に明瞭な違いは検出できなかった。次に、抗FITC抗体で免疫沈降後、サシプルを65°Cで2.5時間処理したホルマリン架橋を解除した群と、処理をしない群で同様に電気泳動、銀染色を行うと、架橋の解除により、より低分子にシフトする3本の有意なバンドを認めた。これらのバンドに関して、現在、2次元電気泳動による分離を試みている。研究計画に記載した以上の蛋白精製研究と平行して、細胞表面からのシグナル伝達経路の関与を検討する目的で、シグナル経路阻害薬処理を行い、アンドロゲン応答性転写と細胞増殖経路であるFGF8 RNA量とを比較した。MAPキナーゼ、PI3キナーゼやカルシウム阻害薬では、両者に差はないが、Rac阻害薬でアシドロゲン応答性転写は維持されるが、FGF8 RNA量が著明に低下することを見いだした。細胞表面からRacにシグナルが入る可能性が考えられ、Racの上流に関しても今後検討してく予定である。以上のように、古典的なホルモン応答性転写とは異なるシグナル伝達経路が明らかになれば、細胞増殖に限定した乳癌等の治療や増殖経路を促進しない骨や血管系薬剤などの治療応用も期待でき、本研究の重要は高い。
フランスにおける共同体主義―ムスリムとユダヤ人を対象とした政策の比較研究

2016年に〈ブルキニ〉がフランスで波紋を呼んだ。ムスリムが〈共同体主義〉を体現しているとされた。この概念は国籍にかかわらず、マジョリティとは異なる出身地域や宗教などの文化的習慣に基づいたエスニック・グループが平等や非宗教性などといった共和国の原則を受け入れず、特別な権利を主張する現実あるいは想像上の現象を批判的に指し示す。すなわち政治的コノテーションが強い。この概念の使用を分析する上で、共同体主義を体現しているとして批判されてきたムスリムに関する言説と、独特の文化を共有しているにもかかわらず共同体主義として批判されないユダヤ人に関する言説と比較し、なぜこうした違いが生じたのかを明らかにする。
エキシマレ-ザ-(Excimer laser)の眼科的応用に関する研究

エキシマレ-ザ-の眼科領域での応用として、角膜切開および切除の動物実験を推進し、その照射条件、安全性を確認し、臨床応用の可能性を示唆し得た。2.角膜切開への応用:照射部面積を規定するアルミ板を作成して家兎角膜に照射し、組織学的に照射出力と切開の深さとの関係を検討し、総出力を変えることによって任意の深さの切開を得ることが確認された。3.照射光学系の試作:角膜切開を確実に効率よく行う目的で、新しい光学系を試作、使用した。この光学系の使用によって、スリット状のみでなく、円形、楕円形、三角形など6種類の異なった形状の切開が可能となり、また、単位面積当たりのエネルギ-が2倍になったため、照射時間は約半分に短縮された。4.この光学系には、ロ-テ-ティングシステムが組み込まれており、ビ-ムを360度回転させることが可能で、このため、角膜円盤状切除(ablation)が容易に出来るようになった。5.エキシマレ-ザ-による角膜切開の創傷治癒について、metal bladeおよびdiamond bladeによる切開創と組織学的に比較検討した結果、エキシマレ-ザ-による切開創は極めて鋭利で、創傷治癒も早いことが確認された。この点では、ablationにおける創傷治癒も同様な結果が得られた。また、周囲組織への侵襲が最も少なかった。6.屈折矯正手術への応用:角膜中央にablationを行い、術後の屈折状態を検討した結果、約2Dの近視化が確認された。以上の結果より、今後臨床用エキシマレ-ザ-装置の作成によって角膜切開、角膜瘢痕除去、屈折矯正手術などへの覚床応用が十分可能であることが確認できた。エキシマレーザーは,組織の分子を分解,切断することが可能であり,眼科領域での応用として,まず角膜切開に使用した.今回は基礎実験として,家兎眼を使用し,エキシマレーザー照射後の切開創について組織学的に検討を行った.装置および方法:Lambdaphysic社製エキシマレーザー装置ModelEMGー102MSCを使用し,レーザー媒質としてArFを用い, 193nmのレーザー光を発振させた.同時の発生した弗素ガスおよびオゾンの排気,紫外線の防護など安全対策を施設した.実験は家兎眼を固定し,ビームをスリット状にして,照射条件を変えて照射した.照射後直ちに角膜を摘出し,切開創を肉眼的,組織学的に検討した.結果:切開創はスリット幅に応じ平行で,標準照射条件はノパルス240mT, 50100Hz, 515SeCで,その深さはレーザー出力に比例していた.また切開創周囲の組織には殆んど変化を認めなかった.エキシマレーザーは,組織の分子を熱作用無く,分解切断することが可能であり,極めて鋭利な切開がえられ,切開創の深さも照射条件を変えることにより調節が可能で,臨床応用の可能性が大きい.現在,照射部に接続する光学系も試作を完了し,さらに臨床応用に向けて,安全性の検討を含め,実験を進める予定である.エキシマ・レーザーの眼科領域での応用として、角膜切開の実験を推進した。装置(Lambda physik社、Model EMG-102型)及びレーザー媒質(ArF、193nm)は前回と同様である。本年度の実績としては、新しい光学系の試作が完成したため、より精密な切開創を得ることができた。試作した光学系の主な特徴は、(1)レーザービームをスリット光に集光させた。

このため、単位面積あたりのエネルギーは、23mm×100mm、1Pulseあたり320mjlcm^2となり、光学系を用いない場合と比較して、同じ深さの切開創を得るのに約半分の照射時間で切開が可能となった。(2)エイミングビーム(He-Neレーザー)を取り付けた。このため、切開部位を容易に定めることができ、焦点調節が可能となった。(3)ローティングシステムにより、レーザービームを360度回転可能とした。このため、角膜切開は、スリット状、円形、楕円形、三角形など6種類の切開が可能となった。デリバリーシステムの完成により、安定した切開創が得られ、動物実験により従来の金属メスによる切開創と組織学的(光顕、電顕)に比較検討した結果、明らかに優れた創傷治癒経過を確認できた。これらの点から、臨床応用(refractive surgery ablationなど)の可能性が得られたが、機器の手術室への移動、臨床例の検討に問題があり、まだ臨床応用には至っていない。2.照射光学系の試作:角膜切開を確実に効率よく行う目的で、新しい光学系を試作、使用した。この結果、単位面積当たりのエネルギ-が2倍になったため、照射時間は約半分に短縮された。また、この光学系には、ロ-テ-ティングシステムが組み込まれており、ビ-ムを360度回転させることが可能で、このため、角膜円盤状切除(ablation)が容易に出来るようになった。上記の装置を使用して、家兎角膜の切開およびablationを行い、その創傷治癒および屈折矯正手術への応用を検討した。3.エキシマレ-ザ-による角膜切開の創傷治癒について、metal bladeおよびdiamond bladeによる切開創と組織学的に比較検討した結果、エキシマレ-ザ-による切開創は極めて鋭利で、創傷治癒も早いことが確認された。この点では、ablationにおける創傷治癒も同様な結果が得られた。また、周囲組織への侵襲が最も少なかった。4.屈折矯正手術への応用:角膜中央にablationを行い、術後の屈折状態を検討した結果、約2Dの近視化が確認された。以上の結果より、今後臨床用エキシマレ-ザ-装置の作成によって角膜切開、角膜瘢痕除去、屈折矯正手術などへの臨床応用が十分可能であることが確認できた。
眼球組織の移動と変形の計測による高精度視線推定の研究

視線方向を高精度で検出する技術を獲得するために,視線の移動に伴って眼球が動く様子を特殊な照明を用いてハイスピードカメラで撮影した.録画に対して画像処理を施すことにより眼球の回転角を計測した.実験の結果,眼球が静止状態から視線方向を変えようとして加速する際は加速が急に始まるのに対し,目的の姿勢に近づき減速する際の回転は比較的滑らかであることが確認された.視線方向を高い空間解像度で計測する技術として現在最もよく用いられている方法は,眼球の画像解析である.画像解析による視線計測では,眼球の画像から得られる眼球の回転角の計測値と視線方向を対応させることにより視線方向を得ている(従来法).従来法による視線方向の計測精度は1°程度である.本年度は視線方向の計測の典型的な応用であり計測精度の影響を受けやすいと考えられる視線入力における計測精度の影響を実験的研究によって調べ報告した.従来法の計測精度で得られた視線方向にカーソルを表示すると,カーソルは視線移動の意志とは無関係に振動しているように感じられる.この振動には生理学的な固視微動も関係しているものと考えられるが,それ以上に画像処理の精度によるところが大きいと考えられた.そこで画像処理のうち瞳孔位置検出について安定化を図った.実験により,画像処理の精度改善によってこの振動は抑えることができ,視角1°程度の領域に対して比較的容易に視線カーソルを移動できることができることが分かった.この結果から,視線方向の計測精度は瞳孔位置検出精度の改善により0.5°程度までは改善可能であると考えられた.しかし上記の方法では,視線方向を示すカーソルをストレスなく自由に制御できるようにはならなかった.もし視線方向の計測値と主観的な視線方向のずれの原因が眼球の回転に関する物理的な計測精度の限界によるものであり,眼球の回転とは無関係な主観的な視線方向の変動によるものでないならば,眼球運動の計測精度を上げることでこのずれはさらに縮小すると考えられる.そこで視線方向を移動させるときの眼球の動きをさらに高精度に捉えるため,高速度カメラによる眼球画像撮影システムを構築した.高速度カメラによる撮影は通常の撮影よりも高い光量が要求されるため,撮影システムはJIS C 7550に基づき安全性を確認しながら構成した.注視作業における眼球の高速な運動を捉えるための装置の作成を行った.本研究の最初の計画では眼球運動を撮影する光学系にはリレーレンズを採用する予定であったが,予算の都合により単一の望遠レンズに変更した.初年度に購入した高速度カメラと望遠レンズの組み合わせにより可視光照明下で眼球の撮影を行ったところ,映像が不鮮明であり,赤外線照明の使用が望ましいことがわかった.望遠レンズに赤外線フィルタを取り付け,赤外線照明により眼球を照射することにより,200fpsの高速度撮影でも眼球を鮮明に捉えることが可能であることを確認した.注視作業を裸眼で行うことのできる実験協力者は少なく,視力が矯正された状態で実験可能であることが望ましい.そこで眼鏡をかけたままの状態で高速度カメラを用いて眼球を撮影したところ,振動性のアーチファクトが見られ,心拍による眼鏡の振動と考えられた.眼鏡で反射した光源の映り込みを防ぐため,カメラと光源の光軸を一致させる落射照明により明瞳孔法での眼球撮影を試みた.この方法では視線方向をどの方向に移動させても角膜反射像が瞳孔からはみ出ることがなく,かつ眼鏡表面での反射や瞳孔への映り込みを防ぐことができた.しかしコントラストが低く高速度撮影では瞳孔が不鮮明となり,眼球運動を計測するために必要な精細さを持つ映像を取得できなかった.そこで照明を二色性鏡により刺激提示画面方向から照射し,眼鏡は鼻あてで持ち上げ,眼球を眼鏡の下から撮影したところ,高速度撮影下でも明瞭な暗瞳孔が得られるとともに角膜反射像の移動範囲を瞳孔の範囲内に収めることができ,良好な映像を取得することができた.実験の安全性を確認し倫理審査を受審した.視線入力はこなれた技術であり,人間工学分野では倫理審査を受審せずとも研究発表可能であることから,計画当初は倫理審査を省略することも想定していた.しかし社会における研究倫理に対する見方が年々厳しくなっており,平成27年2月には文部科学省ならびに厚生労働省より「人を対象とする医学系研究に関する倫理指針ガイダンス」が示されたこともあり,本研究についても倫理審査を受審することにした.最初は研究代表者の所属機関である岡山大学で受審することを検討したが,当学では人を対象とする研究における安全性に関する倫理審査は医歯薬部門のみで実施されており,自然科学研究科には適当な倫理審査制度がなく,自然科学研究科に所属する研究代表者が学内で倫理審査を受審することは手続き上困難であった.そのため研究分担者の所属機関である北九州市立大学において倫理審査を受審した.使用する赤外線照明の明るさや照射距離はJIS C 7550に基づく計算により安全を確保した環境での実験は,実験協力者からの申告により実験をいつでも中断できる体制を取ることにより遂行可であることが認められた.審査を通過したことにより,実験を遂行する環境を整えることができた.実験装置については,人体の振動が計測値に与える影響を最小限にとどめ,かつ実験協力者の負担の少ない実験協力者の姿勢や姿勢支持方法を検討した.

半座位で計測を行うことのできる実験装置を構築した.前年度に行った眼球映像の撮影テストの結果,映像のぶれが想定した量よりも多く計測の妨げとなることがわかったため,実験環境から振動を除外する方法を検討した.前年度の検討により0.1Hz付近の振動を抑えることができるようになったが1Hz付近は不十分と考えられたため,頭部の運動が重力の影響を受けにくいと考えられる半座位で実験協力者に刺激映像を見せたり眼球を撮影したりすることができるように実験環境の再構築を行った.懸案となっていた倫理審査には研究組織体制上の困難があり時間を要したが本年度中に通過できたため,次年度は実験協力者による実験を実施できる体制になった.本研究の技術的な目標はハイスピードカメラを用いて高速に動く眼球の詳細な挙動を捉える点にあり,そのためには望遠レンズを用いて片方の目をできるだけ大きく明瞭に撮影することが必要であった.前年度までに座位における頭部の揺れを抑えるために頭部を支持する必要があることを確認していたため具体的な方法を検討した.最終的にはリクライニング機能を持つ介護用ベッドの上にさらにマットレスとクッションを載せて背もたれを上げる方法で,バイトボードや顎台のように強い拘束感を与えずに必要な撮影条件が得られるようになった.こうして整えられた撮影環境の下で,距離と方向の条件を変えてサッカードが行われる様子を録画し角膜反射法によりその時の眼球運動を計測する実験を行った.実験協力者は介護用ベッドに頭をつけて座り,前方のディスプレイの2箇所に描かれた直径約5mmの小円の中に交互に1秒間ずつ80秒間提示される数字を追い続ける課題を小円の場所を変えて繰り返し遂行した.撮影では波長850nmの円環型赤外線照明を用いて画像内に角膜反射像を形成し,角膜反射法により眼球の回転角を計測できるようにした.12名の実験協力者について実験を行い,録画した映像からアーチファクトが含まれないサッカードの記録を抽出して回転角の時間波形を加算平均した.その結果,サッカードの前半と後半では眼球の回転の仕方が異なるという結果が得られた.この結果は少なくとも眼球と周辺組織の間の摩擦力を仮定することによって説明可能であり,従来の眼球運動の研究で考慮されて来なかった力学的な影響を定量化することができた.視線方向を高精度で検出する技術を獲得するために,視線の移動に伴って眼球が動く様子を特殊な照明を用いてハイスピードカメラで撮影した.録画に対して画像処理を施すことにより眼球の回転角を計測した.実験の結果,眼球が静止状態から視線方向を変えようとして加速する際は加速が急に始まるのに対し,目的の姿勢に近づき減速する際の回転は比較的滑らかであることが確認された.当初計画では注視作業中の眼球運動を高速度カメラで撮影し,その特徴の概略を明らかにすることを目標としていた.研究代表者はこれまでに視線計測システムを作成した経験があり,本研究の目標のための装置作成はそれほど困難ではないものと予想していた.
摩擦面ライブ観察システムによる摩耗遷移過移程の光学可視化

平成9年度は摩擦面ライブ観察システムの構築と各要素の仕様決定を行った.摩耗機構をより正確に把握するためには摩耗が生じた瞬間を視覚的に捉えることが最も有効である.そこで,ストロボによるマイクロフラッシユを用いて,同一摩擦面での一回のすべり毎に変化する摩耗の遷移過程を可視化するシステム(SVS aided Live Observation System of wornsurface : LOSと呼ぶ)を構築した.回転テーブルに厚さ5mmのターゲットを貼り付け,その高さの変化を変位計で捉えて矩形シグナルを生じさせる.そのシグナルを利用して一定点でトリガーをかけ,その信号をストロボビジョンスコープ(SVS)に送る.信号を受けたSVSはストロボを発光させ,そこで得られた静止画像をCCDカメラによって撮影し,ビデオに記録する一枚の静止画像は次のトリガー信号が入力されるまでホールドされるので,一回すべり毎の同一点での摩擦面の変化がアニメーションのようになめらかな動画像として記録される.今年度は,ピン・ディスク摩耗試験機を用いてシステムを構築し,摩耗過程を観察した.その結果,各種供試材料ごとの摩耗過程の変化を時刻歴に観察することができ,その有用性が確認できた.また,その他にも以下のような特徴を有している.(1)測定点を任意に変化させるために,遅延回路によりストロボの発光タイミングを正確に制御する.(2)画像データは画像処理装置に送り,画像解析を行う.(3)鋭指向性マイクにより摩擦音を記録し,周波数解析を行う.(4)摩擦面全体は低倍率レンズ(34倍),摩擦面の詳細は高倍率レンズ(900倍)を用いて観察する.平成9年度は摩擦面ライブ観察システムの構築と各要素の仕様決定を行った.摩耗機構をより正確に把握するためには摩耗が生じた瞬間を視覚的に捉えることが最も有効である.そこで,ストロボによるマイクロフラッシユを用いて,同一摩擦面での一回のすべり毎に変化する摩耗の遷移過程を可視化するシステム(SVS aided Live Observation System of wornsurface : LOSと呼ぶ)を構築した.回転テーブルに厚さ5mmのターゲットを貼り付け,その高さの変化を変位計で捉えて矩形シグナルを生じさせる.そのシグナルを利用して一定点でトリガーをかけ,その信号をストロボビジョンスコープ(SVS)に送る.信号を受けたSVSはストロボを発光させ,そこで得られた静止画像をCCDカメラによって撮影し,ビデオに記録する一枚の静止画像は次のトリガー信号が入力されるまでホールドされるので,一回すべり毎の同一点での摩擦面の変化がアニメーションのようになめらかな動画像として記録される.今年度は,ピン・ディスク摩耗試験機を用いてシステムを構築し,摩耗過程を観察した.その結果,各種供試材料ごとの摩耗過程の変化を時刻歴に観察することができ,その有用性が確認できた.また,その他にも以下のような特徴を有している.(1)測定点を任意に変化させるために,遅延回路によりストロボの発光タイミングを正確に制御する.(2)画像データは画像処理装置に送り,画像解析を行う.(3)鋭指向性マイクにより摩擦音を記録し,周波数解析を行う.(4)摩擦面全体は低倍率レンズ(34倍),摩擦面の詳細は高倍率レンズ(900倍)を用いて観察する.
アクースモニウム演奏記録システムの開発と演奏データアーカイブの構築

電子音響音楽を上演する際に用いられる“アクースモニウム"の演奏を記録するシステムを開発し,記録・再生方法を確立する.著名な演奏家の演奏を記録し,アーカイブを構築して公開し,演奏,研究,教育に役立てる.アクースモニウムは,数十個のスピーカとミキシングコンソールにより構成される立体音響システムである.演奏者は,ミキシングコンソールのフェーダを操作(演奏)することにより,空間的な音楽表現を加えて聴衆に届ける.フェーダ操作,演奏の様子,立体音響の収録といった複数の要素を統合して記録するシステムを開発する.プロの演奏を収録し,演奏データアーカイブをインターネット上に構築し,広く利用できるようにする.電子音響音楽を上演する際に用いられる“アクースモニウム"の演奏を記録するシステムを開発し,記録・再生方法を確立する.著名な演奏家の演奏を記録し,アーカイブを構築して公開し,演奏,研究,教育に役立てる.アクースモニウムは,数十個のスピーカとミキシングコンソールにより構成される立体音響システムである.演奏者は,ミキシングコンソールのフェーダを操作(演奏)することにより,空間的な音楽表現を加えて聴衆に届ける.フェーダ操作,演奏の様子,立体音響の収録といった複数の要素を統合して記録するシステムを開発する.プロの演奏を収録し,演奏データアーカイブをインターネット上に構築し,広く利用できるようにする.
骨・軟骨悪性腫瘍の発生に関わるmicroRNAの同定とその生物学的意義の解析

近年,蛋白質をコードしないnon-coding RNAであるmiRNAが,蛋白質の翻訳抑制に働いていることが明らかとなり,post-transcriptionalな発現制御機構として注目を浴びている.miRNAは,mRNAと完全相補鎖を形成する場合にはmRNAの分解に働き,一部ミスマッチが認められる場合には翻訳抑制が起きる.miRNAは,発生や細胞分化の研究分野で精力的に解析が進んでおり,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAも次々に特定されている.我々は,骨肉腫においてmiR-127の標的であるBCL6がそのfamilyであるNACC1の機能制御に関与している事を明らかにした.骨肉腫の発生・進展過程にはmiRNAの異常や蛋白の翻訳後修飾によるゲノム非依存性の機構が存在することが明らかとなった.近年,蛋白質をコードしないnon-coding RNAであるmiRNAが,蛋白質の翻訳抑制に働いていることが明らかとなり,post-transcriptionalな発現制御機構として注目を浴びている.miRNAは,mRNAと完全相補鎖を形成する場合にはmRNAの分解に働き,一部ミスマッチが認められる場合には翻訳抑制が起きる.miRNAは,発生や細胞分化の研究分野で精力的に解析が進んでおり,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAも次々に特定されている.我々は,骨肉腫においてmiR-127の標的であるBCL6がそのfamilyであるNACC1の機能制御に関与している事を明らかにした.骨肉腫の発生・進展過程にはmiRNAの異常や蛋白の翻訳後修飾によるゲノム非依存性の機構が存在することが明らかとなった.近年,蛋白質をコードしないnon-coding RNAであるmiRNAか,蛋白質の翻訳抑制に働いていることが明らかとなり,post-transcriptionalな発現制御機構として注目を浴びている.miRNAは,mRNAと完全相補鎖を形成する場合にはmRNAの分解に働き,一部ミスマッチが認められる場合には翻訳抑制が起きる.miRNAは,発生や細胞分化の研究分野で精力的に解析が進んでおり,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAも次々に特定されている.我々は,骨・軟骨悪性腫瘍においてmiRNAの発現プロファイルを作成し,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAを特定する.さらに,個々のmiRNAの細胞生物学的意義を検証し,骨・軟骨悪性腫瘍の発生・進展に関する生物学的意義を明らかにする.本年度は以下の研究成果を得た.1.骨肉腫培養細胞株8株と正常骨芽初代細胞2株のmiRNAについて,microarrayおよびreal-timePCRを応用して解析を行い,18個のmiRNAの発現上昇,8個のmiRNA発現低下みた.2.miRNA-127は骨肉腫培養細胞株で共通して発現低下の認められるmiRNAであった.3.miRNA-127の発現低下はBLC6の発現と逆相関がみられた.4.miRNA-127の過剰発現により,BCL6の発現抑制が確認された.5.BCL6の過剰発現のみられた骨肉腫患者は予後不良であった.miRN-127の発現低下は骨肉腫の発生進展の過程において何らかの役割を果たしている可能性がある.次年度以降は,miRNA-127のエピジェネティックな発現制御機構を中心に解析を行う.近年,蛋白質をコードしないnon-coding RNAであるmiRNAが,蛋白質の翻訳抑制に働いていることが明らかとなり,post-transcriptionalな発現制御機構として注目を浴びている.miRNAは,mRNAと完全相補鎖を形成する場合にはmRNAの分解に働き,一部ミスマッチが認められる場合には翻訳抑制が起きる.miRNAは,発生や細胞分化の研究分野で精力的に解析が進んでおり,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAも次々に特定されている.我々は,骨・軟骨悪性腫瘍においてmiRNAの発現プロファイルを作成し,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAを特定する.さらに,個々のmiRNAの細胞生物学的意義を検証し,骨・軟骨悪性腫瘍の発生・進展に関する生物学的意義を明らかにする.本年度は昨年度の解析結果を経て,miR-127の標的であるBCL6がそのfamilyであるNACC1の機能制御に関与している事を明らかにしてので,NACC1の解析を中心に行った.1. NACC1の発現抑制は,骨肉腫細胞株の浸潤・運動能を低下させた.2. NACC1の発現抑制は,骨肉腫細胞株の増殖能を低下させた.3. NACC1はピストン脱アセチル化酵素と相互作用をする事が明らかとなった.NACC1の活性制御には翻訳後修飾が明らかとなり,骨肉腫の発生・進展過程にはmiRNAの異常や蛋白の翻訳後修飾によるゲノム非依存性の機構が存在することが明らかとなった.近年,蛋白質をコードしないnon-codingRNAであるmiRNAが,蛋白質の翻訳抑制に働いていることが明らかとなり,post-transcriptionalな発現制御機構として注目を浴びている.miRNAは,mRNAと完全相補鎖を形成する場合にはmRNAの分解に働き,一部ミスマッチが認められる場合には翻訳抑制が起きる.miRNAは,発生や細胞分化の研究分野で精力的に解析が進んでおり,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAも次々に特定されている.我々は,骨・軟骨悪性腫瘍においてmiRNAの発現プロファイルを作成し,がん関連遺伝子の発現制御に関わるmiRNAを特定する.さらに,個々のmiRNAの細胞生物学的意義を検証し,骨・軟骨悪性腫瘍の発生・進展に関する生物学的意義を明らかにする.本年度は昨年度の解析結果を経て,miR-127の標的であるBCL6がそのfamilyであるNACC1の機能制御に関与している事を明らかにしてので,NACClの解析を中心に行った.

1.NACC1の標的分子は細胞骨格関連分子α-tubulinおよびcortactinであった.2.cortactinの脱アセチル化抑制作用はHDAC6との相互作用を介したものであり,focal adhesionのturn overの低下を誘導し,細胞の運動能の低下につながっていた.3.軟骨系の悪性腫瘍に於いては,骨肉腫の細胞系とは異なった反応を示し,miR-127の発現低下は確認できなかった.3.アセチル化チュブリンの減少も細胞の運動の低下につながった.NACClの活性制御には翻訳後修飾が明らかとなり,骨肉腫の発生・進展過程にはmiRNAの異常や蛋白の翻訳後修飾によるゲノム非依存性の機構が存在することが明らかとなった.
蛍光増強のためのナノ積層構造を有した高感度バイオチップの創製

微量な疾病マーカータンパク質を高感度に検出するための基盤技術を開発する。すなわち、ガラス基板の表面にナノメートルレベルの膜厚の金属膜と光透過膜を順次積層することにより、その上に置かれた蛍光標識抗体などからの蛍光シグナルを数十倍に増幅させる。光透過膜の作製には、透明な有機薄膜の形成が可能であり、かつアミノ基などの官能基が形成されるプラズマ重合法を用いる。この高機能性バイオチップ上でバイオセンシングを行い、微量標的タンパク質の高感度検出を実現する。
萎縮型加齢黄斑変性の新規治療法の開発に向けた網膜におけるAMPKの役割の解析

加齢黄斑変性(Age-related macular degeneration; AMD)は国内中途失明原因の第4位、米国では第1位を占める疾患である。現代は高齢化社会であり、患者は増加している。中でも、現時点では治療法のない萎縮型AMDの発症には光暴露が発症リスク因子として着目される。網膜は光を受容し視覚を形成するため、エネルギー代謝が非常に盛んであり、過剰の光に暴露した網膜では、酸化ストレスが亢進し、網膜視細胞死が引き起こされ、萎縮型網膜変性をきたす。そこで我々は、光暴露モデルマウスにおける網膜視細胞死のメカニズムを、エネルギー代謝の調節機構である5' AMP-activated protein kinase (AMPK)に着目して解析している。そのために、光暴露マウスモデルを作製し、AMPK活性化剤である5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-D-ribofuranoside (AICAR)により介入して、網膜変性を抑制することを、網膜電図を用いて解析した。全身臓器・組織の中でも網膜はエネルギー代謝が盛んであることが知られ(Chertov et al. J Biol Chem 2011)、ATP産生には酸素が重要であり、ヒト網膜では10秒間の阻血でも視機能が失われることが知られること、エネルギー代謝調節の鍵分子には、AMPKがあり、網膜でのAMPKの重要性は明らかであるが、光暴露との関連は不明であることから、この分子に着目している。本研究により、萎縮型AMDの発症メカニズムの一端が明らかにされることで、将来的に現在治療法のない萎縮型AMDの発症や進行に対する新規予防治療の開発につなげる。まず、アルビノであるBalb/cマウスを12時間の暗順応直後に、研究室内に確保されている専用光照射ケージに入れ、3000ルクスの光源に1時間暴露することで光暴露マウスモデルを作製した。そして通常状態に戻して飼育し、光暴露後4日目に、研究室に常備される器械を用いて網膜電図(Electroretinogram; ERG)により視機能を測定した。AICARは腹腔内投与とし、投与量は、申請者らが既に報告した、網膜炎症モデルにおける神経保護効果を得られる量(Kamoshita, Ozawa et al. PLoS One 2014)を用いた。すなわち、光暴露マウスモデルにおいてはAICAR投与によりERG反応の低下が抑制されるかを解析した。今後は、この光暴露マウスモデルにおけるAICARの視機能保護効果のメカニズムを組織学的、分子生物学的に解析する。そのためにAICAR、もしくはコントロール溶媒を投与し光暴露をした動物および光暴露なしの動物を作製し、網膜切片を解析する。本モデルでは、光暴露後2日目には、視細胞のアポトーシスが亢進し、4日目には網膜視細胞層の菲薄化及び視細胞外節の短縮が明らかである(Osada Ozawa et al. PLoS One 2017)。そこで、これらの時点のサンプルを作製してTUNEL assay、ヘマトキシリンエオジン染色・ロドプシン免疫染色を行い解析する。また、網膜内のエネルギー状態については、光暴露モデルマウスにおけるAICAR投与時の細胞内呼吸関連酵素およびATPを解析する方策である。プライムテック社の細胞外フラックスアナライザーを用いた酸素消費度の測定も行う方策である。

AICARは腹腔内投与とし、投与量は、申請者らが既に報告した、網膜炎症モデルにおける神経保護効果を得られる量(Kamoshita, Ozawa et al. PLoS One 2014)を用いた。すなわち、光暴露マウスモデルにおいてはAICAR投与によりERG反応の低下が抑制されるかを解析した。今後は、この光暴露マウスモデルにおけるAICARの視機能保護効果のメカニズムを組織学的、分子生物学的に解析する。そのためにAICAR、もしくはコントロール溶媒を投与し光暴露をした動物および光暴露なしの動物を作製し、網膜切片を解析する。本モデルでは、光暴露後2日目には、視細胞のアポトーシスが亢進し、4日目には網膜視細胞層の菲薄化及び視細胞外節の短縮が明らかである(Osada Ozawa et al. PLoS One 2017)。そこで、これらの時点のサンプルを作製してTUNEL assay、ヘマトキシリンエオジン染色・ロドプシン免疫染色を行い解析する。また、網膜内のエネルギー状態については、光暴露モデルマウスにおけるAICAR投与時の細胞内呼吸関連酵素およびATPを解析する方策である。プライムテック社の細胞外フラックスアナライザーを用いた酸素消費度の測定も行う方策である。過去の実験に基づき、条件検討等に時間を費やすことなく、効率的に実験を進める事ができたために次年度使用額が生じた。この金額は、翌年度分として請求した金額と合わせて、免疫染色のための抗体や、ATP解析、フラックスアナライザーの試薬等を購入する。
超臨界流体埋め込み成膜による三次元接合型化合物半導体太陽電池の真の実現と高効率化

本研究ではまず、超臨界流体成膜法により、粒径25nmのTiO2粒子で構成された多孔質膜中に、均一にCu,In膜を成膜することを可能とした。さらに高い溶解性と還元力を有する超臨界エタノールを反応場として用いることで、従来の毒性の高いカルコゲン原料を代替する安全・安価な固体原料を用いたカルコゲン化反応プロセスを構築した。これら超臨界流体プロセスを駆使することで、TiO2多孔質膜へのCuInS2埋め込み成膜を行い、高変換効率の実現が期待される3次元接合型CIS化合物半導体太陽電池構造を具現化できることを実証した。近年、CIS系化合物太陽電池の更なる効率向上のため、色素増感太陽電池に利用されている三次元的接合を用いた、3D-CIS太陽電池が研究されている。先行研究ではCIS光吸収層の成膜法にALD法やスプレー成膜法が採用されているが、TiO2多孔質膜深部へのCIS光吸収層の成膜が難点であり、意図通りの三次元的接合の形成を可能とする浸透性に優れた成膜法の適用が必要であった。このような背景の下、我々は理想的な3D-CIS太陽電池構造の達成を目的とし、多孔質膜内部への物質の充填プロセス雰囲気として優れる超臨界流体を利用したCuInS2埋め込み成膜プロセスを検討・評価した。CIS成膜はCu-In前駆体膜の成膜とその硫化の二段階で行った。Cu-In前駆体膜の成膜では、超臨界流体成膜法を採用し、Cu,Inそれぞれの有機金属前駆体を超臨界CO2中に溶解させ、170°Cの加熱により、Cu-In膜を成膜した。その結果、TiO2多孔質膜の空隙にCu-Inが任意組成で均一に埋め込み成膜可能であることが示された。続く硫化プロセスでは、我々の開発した超臨界流体硫化プロセスを適用した。本手法は、超臨界エタノール中に硫黄を高濃度で溶解させ、前駆体膜の低温・高速での硫化を可能とするものである。本手法の適用により、TiO2多孔質膜内部に成膜されたCu-In前駆体膜の硫化によるCuInS2の作製に成功した。SEM-EDXを用いた断面の元素マッピングやXRDによる結晶構造解析、さらに紫外可視光吸収スペクトルによるバンドギャップ解析から、複雑構造内において、目的の組成、光学特性を有する化合物半導体CuInS2が均一に成膜されていることが確認されている。これらの事から、CIS光吸収層の成膜法に超臨界流体成膜・硫化法を採用することで、理想的な3D-CIS太陽電池構造の達成に大きく近づくことができたと考えられる。近年、CIS系化合物半導体太陽電池の更なる効率向上のため、色素増感太陽電池に採用されている3次元的pn接合を用いた、3D-CIS太陽電池が研究されている。先行研究ではCuInS2光吸収層の成膜法にALD(Atomic Layer Deposition)法やスプレー成膜法が用いられているが、TiO2多孔質膜の深部へのCuInS2光吸収層の成膜が困難であり、理想的な3次元接合の形成を可能とする、浸透性に優れた成膜法の開発が求められていた。このような背景の下、我々は、埋め込み特性に優れる超臨界流体を3D太陽電池構造作製プロセスに適用することによる、真の3D-CIS太陽電池構造の実現と、それに伴う変換効率の向上を最終目的とした。本研究では、超臨界流体成膜法により、TiO2粒子で構成された多孔質膜内部に、均一にCu,In膜を成膜することを可能とした。さらに高い溶解性と還元力を有する超臨界エタノールを反応場として用いることで、従来の毒性の高いカルコゲン(セレン・硫黄)原料を代替する安全・安価な固体原料(SeO2、硫黄単体)を用いたカルコゲン化反応プロセスを構築した。これら、超臨界流体成膜法によるCu, Inの2段階成膜、超臨界流体硫化という2プロセスを段階的に行うことで、最終的に粒径25nmのTiO2粒子で構成された多孔質膜へ、組成・構造制御された化合物半導体CuInS2を埋め込み成膜することに成功し、高変換効率の実現が期待される3次元接合型CIS化合物半導体太陽電池構造を具現化できることを実証した。材料プロセス工学当初計画通り、初年度において、多孔質TiO2膜(TiO2粒径100nm)中へのCu-In前駆体薄膜の超臨界流体を用いた埋め込み成膜とその硫化に成功している。SEM-EDXを用いた断面の元素マッピングやXRDによる結晶構造解析、さらに紫外可視光吸収スペクトルによるバンドギャップ解析から、複雑構造内において、目的の組成、光学特性を有する化合物半導体CuInS2が均一に成膜されていることが確認されており、研究は順調に進展している。

当初計画通り、次年度においては、より微細粒径のTiO2粒子(TiO2粒径:50nm, 10nm)で構成された多孔質膜中への埋め込みを実現する。さらに本手法で作製された膜を利用した太陽電池セルを試作し、太陽電池変換効率の粒径依存性を解明することで、化合物半導体太陽電池における3次元接合構造のナノ化による変換効率向上効果を明らかとし、3D-CIS太陽電池の実用化ポテンシャルの検証を行う。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。平成26年度請求額と合わせ、より微細粒径のTiO2粒子(TiO2粒径:50nm, 10nm)で構成された多孔質膜中への埋め込みを実現するための試薬購入に使用する。