hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メニエール病発作におけるカリウムイオンの関与について

はじめにメニエール病の病理組織学的特長は内リンパ水腫であることはよく知られている。しかし、メニエール病の発作が発生する機序は未だ解明されていない。発作の機序に関しては、内耳圧の上昇、膜迷路破裂、外リンパ腔の高カリウムイオン(K^+)化が考えられている。本研究は、反復性の発作を説明するには外リンパ腔の高K^+化が最も適していると考え、実験的内リンパ水腫動物を作成し、内リンパ水腫形成期の外リンパ腔K^+濃度を測定した。方法有色モルモット22匹を使用し、急性内リンパ水腫動物を作成し、同時に前庭階もしくは鼓室階K^+濃度を計測した。手術は全身麻酔下に腹側から中耳骨胞を開放し蝸牛を露出させた。急性内リンパ水腫作成には、蝸牛第二回転から蝸牛内静止電位(EP)をモニターしながら、内リンパ腔内に人工内リンパ液を電動ポンプで注入した。人工内リンパ液注入量は、0.1から5μlとし、注入時間はいずれも10分間とした。前庭階もしくは鼓室階K^+濃度は、第3回転からダブルバレルK^+電極を使用し測定した。結果人工内リンパ液注入によりEPは増大し、前庭階K^+濃度も増加した。人工内リンパ液注入が終了するとEPも前庭階K^+濃度も注入前値へ回復傾向を示した。前庭階と同様、人工内リンパ液注入によりEPは増大し、鼓室階K^+濃度も増加し、人工内リンパ液注入が終了するとEPもK^+濃度も注入前値へ回復傾向を示した。人工内リンパ液の注入量が3μlまでは、前庭階K^+濃度の変化量は数mMであった。5μl注入では、前庭階K^+濃度は約25mM、鼓室階ではやく7mM増加した。考察今回の結果から、急速に内リンパ腔容積の増大をきたした場合、前庭階および鼓室階のK^+濃度は上昇することがわかった。今回の研究では、5μlの人工内リンパ液を蝸牛管に注入した場合に有意なK^+濃度の上昇を認めた。内リンパ腔容積が2μlであることを考えると、5μlの注入は多すぎるように思える。しかし、Rask-Andersenら(1)が報告しているように、内リンパ嚢が内リンパ腔容積のリザーバー的役割を行っていること、以前我々が報告した(2)、2μlの人工内リンパ液を蝸牛管に注入した実験でも、軽度の内リンパ水腫しか見られなかったことからも、5μlの注入はメニエール病の病態から大きく逸脱しているとはいとはいえない。したがって,今回の研究は、メニエール病の発作が外リンパ腔の高カリウムかによるという仮説を支持する結果と考える。しかし、Rask-Andersenら(1)が報告しているように、内リンパ嚢が内リンパ腔容積のリザーバー的役割を行っていること、以前我々が報告した(2)、2μlの人工内

リンパ液を蝸牛管に注入した実験でも、軽度の内リンパ水腫しか見られなかったことからも、5μlの注入はメニエール病の病態から大きく逸脱しているとはいとはいえない。したがって,今回の研究は、メニエール病の発作が外リンパ腔の高カリウムかによるという仮説を支持する結果と考える。はじめにメニエール病の病理組織学的特徴が内リンパ水腫であることは良く知られているが、内リンパ水腫形成時に内耳のイオン環境がいかに変化するかについては、未だ十分な基礎データは蓄積されていない。メニエール病の発作発生のメカニズムに関しては、外リンパ腔の高カリウム化や、内外リンパ腔の圧差によって起こる仮説が立てられている。メニエール病の発作が、イオン環境の破綻によって誘発されるか否かについて解明するために実験を行った。実験方法モルモットを全身麻酔下に、中耳骨胞を開放し蝸牛を露出する。蝸牛第2回転中央階側壁に小孔を作成し、鼓牛静止電位をモニターしながら人工内リンパ液をマイクロポンプにて注入した。急性内リンパ水腫を作成し、このときの外リンパ腔(前庭階第3回転)カリウムイオン濃度を電気生理学的に測定した。結果と考察人工内リンパ注入量により、前庭階カリウムイオン濃度は上昇し、人工内リンパ液注入を停止するとカリウムイオン濃度は前値に回復傾向を認めた。しかし、3μlまでは前庭階のカリウムイオン濃度は大きな変化を認めなかったが、4および5μlの注入では著名な増加を認めた。このことは、外リンパ腔の高カリウムイオン濃度化が内リンパ水腫の程度に依存していることを表している。また、メニエール病のめまい・難聴発作の重症度と内リンパ水腫の程度との間に関連があることを示唆している。急性内リンパ水腫を作成し、このときの外リンパ腔(鼓室階第3回転)カリウムイオン濃度を電気生理学的に測定した。結果と考察人工内リンパ注入量により、鼓室階カリウムイオン濃度は上昇し、人工内リンパ液注入を停止するとカリウムイオン濃度は前値に回復傾向を認めた。しかし、4μlまでは鼓室階のカリウムイオン濃度は大きな変化を認めなかったが、5μlの注入では著名な増加を認めた。この鼓室階のカリウムイオン濃度の変化は、平成16年度に得られた前庭階のカリウムイオン濃度の変化と似ている。しかし、カリウムイオン濃度の増加量は、前庭階においてより大きかった。今回の結果は、外リンパ腔の高カリウムイオン濃度化が内リンパ水腫の程度に依存していることを表している。
金属・絶緑体超格子超高速3端子電子デバイスの基礎研究

本研究は、金属・絶縁体極薄膜多層構造を用いた超高速応答可能な三端子素子を実現するための基礎研究として、金属・絶縁体極薄膜および超格子による人工半導体を試作し、その物性に関する学問的基礎を確立すること、およびこれを用いたデバイスの基礎特性を明らかにすることを目的として行い、以下に述べる成果を得た。金属・絶縁体極薄膜積層構造を用いる三端子電子デバイスとして、金属と絶縁体界面の急峻なポテンシャル差によって生じる電子波の干渉効果を利用したデバイスを提案し、小さな動作電流密度でもTHz程度の応答速度が可能なことを理論的に示した。また、金属・絶縁体超格子のエネルギ-バンド構造を、理論的に明らかにした。金属・絶縁体結晶材料として、シリコン基板に格子定数が近いコバルトシリサイド(CoSi_2)および弗化カリシウム(CaF_2)を選び、イオン化クラスタビ-ム結晶成長法を用いて、シリコン基板上に極薄膜単結晶層を成長した。絶縁体上では凝集が起こりやすく薄膜単結晶成長が通常極めて困難なコバルトシリサイドに対して、シリコンとコバルトに二段階成長、シリコンビ-ムのイオン化加速、コバルトの固相拡散を駆使することにより、厚さ数ナノメ-トルの平担な単結晶極薄層を得る成長法を確立した。この方法を用いて平担で結晶性のよい金属・絶縁体超格子の成長を達成した。三端子デバイス形成に必要な、金属・絶縁体多重層の選択化学エッチング条件を明らかにし、これを用いて金属・絶縁体多層構造中の金属層の電気抵抗を測定し、厚さ2ナノメ-トルの極薄層においても抵抗率70μΩcmと小さく、超高速電子デバイスに有望であるこてを示した。以上の成果によリ、金属・絶縁体極薄膜多過構造を用いた超高速電子デバイスの可能性が示され、実現に必要不可欠な基礎的知見が得られた。本研究は、金属・絶縁体超格子を用いた超高速応答の可能性を有する三端子電子デバイスとして提案されている、共鳴電子トンネル三極素子を実現するための基礎研究として、金属・絶縁体超格子を試作し、その物性に関する学問的基礎を確立すること、およびこの超格子を用いた三端子電子デバイスを試作し、その基礎特性を明らかにすることを目的として行い、本年度は以下に述べる成果を得た。絶縁体材料として、シリコン結晶基板に格子定数が近い弗化カルシウムを選び、イオン化クラスタビーム結晶成長装置を用いて薄膜結晶成長実験を行った。得られた薄膜の結晶性を高速電子線回折法およびラザフォード後方散乱法により評価し、単結晶で平坦な薄膜を得るために必要な基板温度などの結晶成長条件を確立した。また、イオン化ビームを加速することにより薄膜の絶縁耐圧が向上することを見い出した。金属材料として、シリコン結晶基板に格子定数の近いシリサイド系金属のうちで抵抗率のもっとも小さいコバルトシリサイドを選び、上記結晶成長装置を用いて絶縁体薄膜上への金属薄膜結晶成長実験を行った。この実験において、薄膜の化学量論的組成比として適正なものを得るためには、ビーム源としてコバルトシリサイド単体ではなく、シリコンとコバルトを独立にすることが必要不可欠であることが明らかになった。また、このうちのシリコンビームの加速により、平坦な薄膜が得られることを明らかにした。以上により得られた金属・絶縁体超格子構造を作製するために必要な知見をもとに、来年度は、金属薄膜の組成比の制御、超格子構造とこれを用いた三端子デバイスを試作していく計画である。また、金属・絶縁体極薄膜層構造を用いた他の電子デバイスとして、絶縁体の伝導帯中の空間電荷制限電流を利用するデバイスを新たに提案し、これがTHz程度の高速応答の可能性を持つことを理論的に示した。

本研究は、金属・絶縁体極薄膜多層構造を用いた超高速三端子素子を実現するための基礎研究として、金属・絶縁体極薄膜および超格子による人工半導体を試作し、その物性に関する理論的・実験的な学問的基礎を確立するとともに、この三端子素子を試作し、その基礎特性を明らかにすることを目的として行い、本年度は以下に述べる成果を得た。金属・絶縁体結晶材料として、シリコン結晶基板に格子定数が近いコバルトシリサイド(CoSi_2)および弗化カルシウム(CaF_2)を選び、イオン化クラスタビ-ム結晶成長装置を用いて、シリコン基板上に絶縁体および金属・絶縁体積層の極薄膜結晶成長実験を行った。CoSi_2は高温において島状に凝集しやすいため、CoSi_2とCaF_2の平坦な積層構造を得るためには、CaF_2の低温エピタキシャル成長法を確立することが必要不可欠となる。本研究では、蒸着源のCaF_2をイオン化加速することにより、低温エピタキシャル成長が可能になることを見い出し、その最適加速電圧を明らかにした。得られたCaF_2薄膜上に、蒸発源のCoおよびSiをイオン化加速することによりCoSi_2極薄膜を結晶成長させ、イオン化加速により平坦薄膜化と単結晶化を同時に達成できることを見い出した。これらの結果から金属・絶縁体極薄膜多層構造および超格子を得るための基礎的知見を得た。また、三端子デバイス形成のために必要なCoSi_2とCaF_2の化学エッチング条件を明らかにした。金属・絶縁体極薄膜積層構造を用いた三端子デバイスとして、金属中の高電子濃度、空間電荷効果、急峻なポテンシャルバリアの制御を利用することによりTHz程度の応答速度が可能なデバイスを提案した。また、このデバイス中の電子の波動性を理論的に扱う方法を確立し、その影響を明らかにした。本研究は、金属・絶縁体極薄膜多層構造を用いた超高速応答可能な三端子素子を実現するための基礎研究として、金属・絶縁体極薄膜および超格子による人工半導体を試作し、その物性に関する学問的基礎を確立すること、およびこれを用いたデバイスの基礎特性を明らかにすることを目的として行い、以下に述べる成果を得た。金属・絶縁体極薄膜積層構造を用いる三端子電子デバイスとして、金属と絶縁体界面の急峻なポテンシャル差によって生じる電子波の干渉効果を利用したデバイスを提案し、小さな動作電流密度でもTHz程度の応答速度が可能なことを理論的に示した。また、金属・絶縁体超格子のエネルギ-バンド構造を、理論的に明らかにした。金属・絶縁体結晶材料として、シリコン基板に格子定数が近いコバルトシリサイド(CoSi_2)および弗化カルシウム(CaF_2)を選び、イオン化クラスタビ-ム結晶成長法を用いて、シリコン基板上に極薄膜単結晶層を成長した。絶縁体上では凝集が起こりやすく薄膜単結晶成長が通常極めて困難なコバルトシリサイドに対して、シリコンとコバルトの二段階成長、シリコンビ-ムのイオン化加速、コバルトの固相拡散を駆使することにより、厚さ数ナノメ-トルの平坦な単結晶極薄層を得る成長法を確立した。この方法を用いて平坦で結晶性のよい金属・絶縁体超格子の成長を達成した。三端子デバイス形成に必要な、金属・絶縁体多重層の選択化学エッチング条件を明らかにし、これを用いて金属・絶縁体多層構造中の金属層の電気抵抗を測定し、厚さ2ナノメ-トルの極薄層においても抵抗率70μΩcmと小さく、超高速電子デバイスに有望であることを示した。
植民地期朝鮮における医学研究の歴史的考察

植民地期朝鮮における組織的な医学研究は、1916年に朝鮮総督府医院に設置された「伝染病及地方病研究科」から始まる。その名称からわかる通り、朝鮮総督府は朝鮮で流行するコレラに始まり、伝染病と地方病に対処するため研究の制度化を行ったのである。また、第一次世界大戦の影響もあり、1910年代後半から総督府山林課、警察、中央試験所によって薬草調査研究が開始され、伝統医学で用いられていた薬草のフィールドワークを行い、その成分分析が行われた。1910年代に京城医学専門学校が設立されるが、全分野にわかる本格的な医学研究は、1926年に設立された京城帝国大学医学部から始まる。解剖学教室における朝鮮人の体質人類学研究、在朝日本人女性の精神医学研究など、朝鮮地域を対象とした研究に特徴を見出すことは容易い。本研究では、とりわけ衛生学教室の社会医学研究と、薬理学第二講座の漢薬研究に注目し、その特徴を抽出した。というのも、両者はその研究にきわめて植民地的な性格が反映されていたからである。前者の研究のメインテーマとしては、朝鮮住民の生命表、京城の疫学が発見できるが、奇妙なことに、その研究から人口の大半を占める朝鮮人の乳児死亡率や、京城朝鮮人の腸チフス・赤痢罹患率は排除されている。後者は植民地期朝鮮の医学研究において最も制度的に拡充された重点研究であったが、そこでは漢薬のフィールドワーク、化学分析、薬理分析が実行されていた。これらの研究からは、植民地朝鮮における医学研究のアイロニーを見出すことができる。日本が導入した社会医学は朝鮮人の死亡率や罹患率を把握することができず、朝鮮半島の日本人研究に終始してしまう。また、西洋医学の視点から漢薬研究を推進した薬理学第二講座教授の杉原徳行は、薬だけではなく伝統医学そのものの価値を再評価するようになる。つまり、朝鮮総督府は西洋医学によって朝鮮社会の医学化を目論んだものの、社会医学研究においては朝鮮社会の実情から挫折を余儀なくされ、薬理学研究においては非合理と見なされていた伝統医学の価値を発見してしまうのであった。この京城帝国大学医学部は、他の医学専門学校とも連携しながら研究を進めていた。たとえば京城医専の外科学教室は、京城帝大の薬理学教室と共同して麻酔研究を推進している。また、京城帝大は北京大学や満州の新京医科大学に教員を輩出し、植民地帝国日本の「外地」における人材供給源としての機能を果たしていた。本研究は朝鮮人主体のセブランス医学専門学校、また地方の医学専門学校についても、その医学研究の内容を調査し、京城帝大との関係を調べ、比較を行う計画であった。しかし残念ながら、新たな史料を発見することができなかった。この点については今後の課題として、もう少し時間をかけた史料調査を行うことにしたい。

本研究は朝鮮人主体のセブランス医学専門学校、また地方の医学専門学校についても、その医学研究の内容を調査し、京城帝大との関係を調べ、比較を行う計画であった。しかし残念ながら、新たな史料を発見することができなかった。この点については今後の課題として、もう少し時間をかけた史料調査を行うことにしたい。今年度の交付申請書の「本年度の研究実施計画」にそって、その成果と実績の概要を説明する。(1)日本および韓国で資料調査を行い、『朝鮮医学会雑誌』、『朝鮮総督府医院年報』のほぼすべてを入手した。(2)京城帝国大学医学部の研究の全貌をつかむため、先行研究などを頼りにして、研究論文と一次史料の文献目録を作成した。一次史料の量が膨大であるため、史料収集はまだ途中段階である。一方、京城帝大の紀要や『満鮮之医界』など、当時の京城帝大医学部の研究者が寄稿している論文を組織的に収集し、後者はほぼすべてを入手した。(3)朝鮮総督府医院、京城帝大医学部スタッフの名簿を作成するために、『朝鮮総督府二十年史』はもちろんのこと、『京城帝国大学一覧』も、徐々に入手している。(4)あわせて、「内地」とのネットワークについて、まずは薬理学第二講座について調査を完了した。この講座は漢薬講座であり、教授の杉原徳行は京都帝国大学の薬理学出身である。同大学薬理学講座は、森島庫太によって指導されたが、ここから台北帝国大学医学部薬理学講座教授の杜聡明も輩出していることが判明した。この情報は2006年12月にソウル大学校社会科学大学で招待講演をした際に、台湾研究者との対話から知りえることができた。この研究者は京城帝大については知らなかった。つまり、「内地」の京都から植民地の京城と台北の薬理学講座に教員を輩出し、人的ネットワークを形成している。さらに、このネットワークには、東大医学部薬学の慶松勝左衛門も加わり、東方文化事業として研究資金が流れていた。この点に関しては、『植民地権力と近代知識:京城帝国大学研究(proceedings)』に、韓国語で「植民地期漢医学研究の展開と伝統医学の再編成」という論文で明らかにしている。今年度の交付申請書の「本年度の研究実施計画」に即して、その成果と実績の概要を示す。(1)朝鮮総督府医院の資料は入手できなかった。これは来年度の資料収集作業で行う。予定としては、年報をすべて入手し、研究史の文脈から考察する。(2)京城帝大医学部に関しては、社会医学教室教授の水島治夫の研究論文をすべて収集し、分析を試みている。現在、社会医学=衛生学の知と植民地権力の関係を考察した論文を作成中であり、既に社会医学に関しては研究終了の直前となった。その他、形質人類学、精神病理学、微生物学研究に関しては資料収集段階である。(3)生薬研究に関しては、韓国社会史学会誌『社会と歴史』76号(2007年12月)に「京城帝国大学における漢薬研究の成立」が掲載された。この分野の研究は終了した。(4)犯罪医学研究、女性研究に関しては、資料収集段階である。(5)やはり地域別専門学校の資料はなかなか発見できない。京城医学専門学校に関しては研究紀要、一覧を入手し、その研究の特徴を抽出している。(6)セブランスに関しては、彼らが中心に刊行していた『朝鮮醫報』をすべて入手し、その研究が帝大、京城医専とどう違うのか、検討中である。(7)対支文化事業については、上記の論文において展開しており、研究は終了した。
大腸癌肝転移形成におけるレクチンを介する接着と増殖の制御

癌を治療せずに放置するとあるいは発見が遅れると転移する。多くの癌で転移、特に最初に起こる転移は臓器特異的であり、大腸癌、胃癌などの消化器癌では肝臓が特異的な高発部位である。転移の臓器特異性を規定する因子として、ケモカイン、増殖因子などの他に、臓器環境を形成する細胞との直接の相互作用が考えられる。本研究では肝臓実質細胞表面に発現するレクチンであるASGPRの肝転移への関与をヒトの胃癌と大腸癌及びマウス大腸癌において示し、それらの知見を治療に応用することを目指した。マウス大腸癌colon38細胞の肝臓への実験的な転移において、C型レクチンであるアシアロ糖蛋白質レセプター(ASGPR)ノックアウトマウスでは転移性が低い事が確認され、宿主側におけるASGPRが転移に決定的な役割を果たすことが明らかであった。そこで本年度には以下の研究を行い、成果を得た。(1)マウスASGPRのリコンビナント体を作製し、これを固相化したところマウス大腸癌colon38細胞の強く接着し、これに伴って増殖が促進することを観察した。(2)同モデルを用いて、マウスに大腸癌細胞を移植する前後にガラクトースを静脈内投与することにより、肝転移形成が抑制されることを示した。この方法は、手術前後の補助療法として有望である。(3)マウスASGPRのリコンビナント体を固相化し多アフィニティークロマトグラフィーによって、colon38細胞由来のASGPR結合糖蛋白質分子を同定した。この分子は肝転移しやすさのマーカーとなる可能性がある。(4)ヒト胃癌細胞においてヒトASGPRのリコンビナント体を作製し、これがヒト胃癌組織の特定の細胞に強い結合性を有することを明らかにした。(5)ヒト胃癌細胞からASGPRを用いた細胞ソーティングにより、ASGPR結合性の高い亜集団の選別に成功した。転移性やその他の性質を検証中である。
知的連鎖体験プログラムの改善～テーマ設定へのニューロマーケティング技法の活用～

平成30年度は以下を行った。(1)気温グラフにまつわるストーリーの収集:事前の知識が、グラフが学習者に与える心理的インパクトに影響し得る。そこで、影響を与え得るものとして、特徴的な気温グラフにまつわるストーリーを収集した。ストーリーは、学習プログラム策定に利用しやすいよう、1義務教育の課程で学ぶもの、2義務教育の対象になっていないが高校程度の物理学の基礎的な知識があれば想像がつくもの、3ニュース等で一般に広く伝えられているもの、5その他に分類し整理した。(2)近赤外分光分析法での脳血流測定環境の構築と技術習熟:EEG(脳波)、脈拍ならびにスマートグラス(眼鏡型眼球運動測定装置)による被験者の測定に加え、前頭前野の血流を測定するために、2チャンネル近赤外分光分析測定装置(HOTー1000)を導入し、測定環境を構築するとともに、測定技術の習熟のための基礎実験を行った。(3)実験デザインと予備実験の実施:気温グラフに関する学習者の反応を知るためのEEG、脈拍計、スマートグラス、近赤外分光分析法を用いた実験をデザインし、予備実験を実施した。実験では、1提示刺激(どのようなグラフを提示するか、同時にどのような情報を付加するか)、2刺激提示方法(同時にひとつのグラフを提示するか、複数のグラフを提示するか)、3被験者のタスク(グラフから何らかの関係が読み取れるか否かを判断するのか、どのような関係が見られるか記述するか)の組み合わせを替えながら、EEG、脈拍計、スマートグラス、近赤外分光分析法での測定を行っている。同時に聞き取り調査を行っている。実験は3月末現在継続中である。当初は、脳波だけをもとに気温グラフが学習者に与える心理的インパクトを測定しようとしたが、より多面的な測定を可能にするために、脈拍計およびスマートグラスによる測定も昨年度追加導入した。さらに、当年度において近赤外分光分析法を用いた前頭前野の血流の測定も合わせて行うことにした。測定方法を増やしたため、測定環境の構築と測定技術の習熟ならびに実験デザイン等に時間を要した。(1)現在進行中の予備実験の結果をまとめ、本実験のデザインと環境構築を行う。(2)本実験を実施し、気温グラフならびに関連情報が学習者に与えるインパクトについてのまとめを行う。(2)前述のまとめをもとに、学習課題ならびに学習プログラムを策定する。(3)前期学習プログラムのための学習者ならびに指導者向けテキストを作成する。(4)作成したプログラム・テキストを用いた教育実践を通じて、プログラム・テキストの評価を行う。平成29年度は以下を行った。(1)脳波測定環境等の構築:実験室での脳波測定ならびに解析環境を、脳波測定器BrainPro(FMー929)および脳波解析ソフトPulluxProを中心に構築した。(2)眼球運動等測定解析環境の構築:脳波による反応測定を補助する目的で、スマートグラス(眼鏡型測定器)JINS MEME ESを用いた眼球ならびに眼球周りの筋肉の動きに関する測定環境をAndroid端末を用いて構築した。さらにデータ解析環境をR言語を用いて構築した。(3)画像に対する脳波・眼球運動等の反応抽出と測定解析技術の習熟:興味を喚起する画像や動画・興味を喚起しない画像や動画に対する脳波や眼球運動等の反応についての実験室での測定を行い、提示画像や動画の違いによる脳波ならびに眼鏡等の動きの違いを調べた。また、測定技術、解析技術の習熟・更新を同時に進めた。(4)特徴的な気温グラフの抽出:「気温データ・グラフ表示システム」で作成されるグラフから、学習者の「発見」を促すであろう特徴的なグラフ、すなわち相関関係(直線相関、曲線相関)やサイクル(循環)ならびにトレンド(傾向)示すグラフを抽出した。また、実験上での対照群を構成するための特徴を持たないグラフも抽出した。(5)気温グラフにまつわるストーリーの収集:事前の知識がグラフの与える心理的インパクトに影響を与えることを考慮し、特徴的なグラフにまつわるストーリーを収集した。これについては途中である。当初の計画では、抽出した気温グラフに対する反応を測定する実験を完了し、グラフと脳波の関係を明らかにする段階に到達するはずであったが、環境構築、測定技術習熟、ストーリーの収集等に予定外の時間がかかり、未達であった。

実験では、1提示刺激(どのようなグラフを提示するか、同時にどのような情報を付加するか)、2刺激提示方法(同時にひとつのグラフを提示するか、複数のグラフを提示するか)、3被験者のタスク(グラフから何らかの関係が読み取れるか否かを判断するのか、どのような関係が見られるか記述するか)の組み合わせを替えながら、EEG、脈拍計、スマートグラス、近赤外分光分析法での測定を行っている。同時に聞き取り調査を行っている。実験は3月末現在継続中である。当初は、脳波だけをもとに気温グラフが学習者に与える心理的インパクトを測定しようとしたが、より多面的な測定を可能にするために、脈拍計およびスマートグラスによる測定も昨年度追加導入した。さらに、当年度において近赤外分光分析法を用いた前頭前野の血流の測定も合わせて行うことにした。測定方法を増やしたため、測定環境の構築と測定技術の習熟ならびに実験デザイン等に時間を要した。(1)情報未記入グラフへの反応の測定:特徴的な気温グラフから変数名(気温、時期、緯度、地点名など)を削除したものを用意し、それを見た際の被験者の反応を測定する。(2)情報記入済みグラフへの反応の測定:変数名(気温や時期、緯度など)ならびに観測地点名を記入したグラフについて、上記と同様の実験を行う。(3)ストーリーを付帯したグラフへの反応の測定:温暖化や都市化などのストーリーとともにグラフを被験者に見せ、反応を測定する。(4)グラフと脳波の関係のまとめ(1次):上記(1)(3)の結果をもとに、気温グラフと脳波の関係をまとめる。なお、平成29年度においては脳波計は主脳波計のみを使用したが、平成30年度は簡易脳波計を導入し、効率的なデータ収集を試みる。(1)現在進行中の予備実験の結果をまとめ、本実験のデザインと環境構築を行う。(2)本実験を実施し、気温グラフならびに関連情報が学習者に与えるインパクトについてのまとめを行う。(2)前述のまとめをもとに、学習課題ならびに学習プログラムを策定する。(3)前期学習プログラムのための学習者ならびに指導者向けテキストを作成する。(4)作成したプログラム・テキストを用いた教育実践を通じて、プログラム・テキストの評価を行う。主とする脳波計(BrainPro)での実験が終了次第、簡易脳波計を用いて同様の実験ができるか調べることを予定していたが、主とする脳波計での実験が終了していないため簡易脳波計ならびに簡易脳波計用端末の購入を平成30年度に遅らせたことによる。主たる脳波計の実験が終了次第簡易脳波計等を購入予定である。当初、簡易EEGを複数購入して実験を遂行する予定であったが、多面的測定を行うために近赤外分光分析法の導入を試みた。そのため、簡易EEGの複数導入を保留した結果である。
Ｔｈバランスの制御による難治性喘息に対する新規治療法の探索

Th2に偏位したGATA-3-tg喘息マウスにおいては、ステロイド反応性好酸球性気道炎症が誘導され、Th17に偏位したRORγt-tg喘息マウスにおいては、ステロイド抵抗性好中球性気道炎症が誘導された。RORγt-tg喘息マウスでは、IL-17A発現亢進とともに、IL-6やCXCケモカインの発現が亢進しており、抗IL-17抗体、CXCケモカイン拮抗薬、抗IL-6受容体抗体を投与すると好中球性気道炎症および気道過敏性が抑制された。以上より、Th17優位な状況下では、IL-17とともに、IL-6やCXCケモカインがステロイド抵抗性好中球性気道炎症の病態成立機序に強く関与することが推察された。喘息は慢性気道炎症を特徴とする疾患であり、その病態にはTh2サイトカインが中心的な役割を担っている。しかし一方で、臨床試験において抗Th2サイトカイン抗体やIFNγは治療薬として期待された抗炎症効果が認められず、Th1/Th2バランスに基づいた概念だけでは説明できない病態の存在が示唆されている。難治性喘息では、しばしば気道内において好酸球のみならず好中球の浸潤を認め、ステロイド抵抗性を示すことが知られている。これらの患者群では、喀痰中のIL-17濃度が増加し、喘息の重症度とIL-17レベルが相関するとの報告もあり、IL-17が難治性喘息の成立に関与している可能性が推察される。IL-17産生細胞であるTh17細胞は、Th1細胞やTh2細胞と共通の前駆細胞より分化し、その分化誘導には転写因子RORγtが重要であることが明らかにされている。そこで、RORγtの過剰発現によって誘導されるTh17サイトカイン環境が難治性喘息をもたらす要因の一つではあるという仮説をたて、研究を行った。まず、RORγtを過剰発現する遺伝子改変マウス(RORγt-tg)と、Th2分化誘導に重要な転写因子GATA-3を過剰発現する遺伝子改変マウス(GATA-3-tg)を用い、OVA誘導性気道炎症におけるGATA-3、RORγtの役割について検討した。その結果、GATA-3-tgにおいては、Th2サイトカインが優位な環境下で好酸球性気道炎症が誘導され、一方でRORγt-tgにおいては、IL-17A、IL-22などのTh17サイトカインが優位な環境下で好中球性気道炎症が誘導された。同時に、RORγt-tgの肺では、KC、MIP-2などの好中球走化因子や、IL-6が有意に増加していることを確認した。今後は、鍵となる炎症性メディエーターに対する抑制実験を行い、気道炎症を制御できるか検証する。喘息の病態にはTh2サイトカインと好酸球が深く関与している。一方、難治性喘息患者ではしばしば気道内に好酸球のみならず好中球の浸潤を認め、ステロイド抵抗性を示すことが知られている。これらの患者では喀痰中のIL-17が増加し、そのレベルが喘息の重症度と相関するとの報告もあり、IL-17が難治性喘息の成立に関与している可能性がある。Th17細胞の分化誘導には転写因子RORγtが中心的役割を果たしているが、気道炎症におけるRORγtの役割についてはわかっていない。そこで、RORγt過剰発現によって誘導されるTh17サイトカイン環境が難治性喘息をもたらす要因の一つではないかと考え、検討を行った。まず、RORγt過剰発現マウス(RORγt-tg)と、Th2分化誘導に重要な転写因子であるGATA-3過剰発現マウス(GATA-3-tg)を用い、OVA誘導性気道炎症を誘導した。その結果、GATA-3-tgにおいては、Th2サイトカインが優位な環境下でステロイド反応性好酸球性気道炎症が誘導され、RORγt-tgにおいては、IL-17A、IL-22などのTh17サイトカインが優位な環境下でステロイド抵抗性好中球性気道炎症が誘導された。同時に、RORγt-tgの肺では、KC、MIP-2などのCXCケモカインやIL-6が有意に増加していた。さらに、RORγt-tgにおいて、IL-17A、KC、MIP-2、IL-6をブロックすることでステロイド抵抗性好中球性気道炎症が抑制された。以上より、RORγtを過剰発現する状況下ではTh17サイトカインが優位となり、ステロイド抵抗性好中球性気道炎症が誘導されることが明らかになった。また、Th17サイトカイン、CXCケモカイン、IL-6がその病態に関与しており、それらをブロックすることで、ステロイド抵抗性好中球性気道炎症を抑制し得ることが示唆された。以上より、Th17

優位な状況下では、IL-17とともに、IL-6やCXCケモカインがステロイド抵抗性好中球性気道炎症の病態成立機序に強く関与することが推察された。初年度(2011年度)においては、Th2細胞の特異的転写因子であるGATA-3を過剰発現させたマウスと、Th17細胞の特異的転写因子であるRORγtを過剰発現させたマウスを用いてOVA抗原特異的気道炎症のモデルを確立した。また、いずれの系統の抗原特異的気道炎症モデルにおいても、OVA抗原曝露による気道抵抗の上昇がみられ、喘息のモデルになり得ることを確認した。GATA-3過剰発現マウスではTh2細胞優位の環境となり、ステロイド反応性の好酸球性気道炎症が誘導された。一方、RORγt過剰発現喘息マウスではTh17細胞優位の環境となり、ステロイド抵抗性の好中球性気道炎症が誘導された。以上より、Th2/Th17サイトカインバランスがステロイド反応性を規定する要因の一つである可能性が示唆された。これらの研究成果は、第51回日本呼吸器学会総会(4月、東京)、2011InternationalConference of American Thoracic Society (5月、Denver)、第61回日本アレルギー学会秋季学術大会(4月、東京)において発表した。次年度(2012年度)は、Th2細胞偏向性やTh17細胞偏向性がTh1細胞/ Th2細胞/ Treg細胞/ NKT細胞や、サイトカイン等のメディエーターへ与える影響を解析する。さらにステロイド抵抗性好中球性気道炎症において鍵となる炎症性メディエーターを探索するとともに、ステロイド抵抗性を獲得した機序について検討する。標的となるメディエーターについては、抑制実験を行い、ステロイド抵抗炎症を制御できるか検証する。Th2細胞の特異的転写因子であるGATA-3を過剰発現させたマウス(GATA-3-tg)と、Th17細胞の特異的転写因子であるRORγtを過剰発現させたマウス(RORγt-tg)を用いてOVA抗原特異的気道炎症のモデルを確立した。それぞれの系統のマウスにOVA100μgをday0およびday14に皮下注(感作)し、day28にOVA10μgを経鼻的に投与(曝露)した。いずれの系統の抗原特異的気道炎症モデルにおいても、OVA曝露による気道抵抗の上昇がみられ、喘息のモデルになり得ることを確認した。OVA曝露後に各系統の喘息モデルマウスにおいて、気道抵抗、気管支肺胞洗浄液(BALF)中の細胞数、細胞分画、肺組織の(HE染色)にて気道炎症のフェノタイプ、肺リンパ球の細胞内サイトカインやBALF・肺組織におけるサイトカイン・ケモカインの発現を解析した。研究の達成度としては、概ね予定どおりと考えている。実験にはC57BL/6系のGATA-3過剰発現(GATA-3-tg)マウス、RORγt過剰発現(RORγt-tg)マウス、対照群として同系の野生型(WT)マウスを使用し、OVA100μgをday0およびday14に皮下注(感作)し、day28にOVA10μgを経鼻的に投与(曝露)した。OVA曝露24時間後に各群の気道抵抗を測定し、48時間後に気管支肺胞洗浄液(BALF)中の細胞数、細胞分画を算定した。また、肺組織の(HE染色)にて気道炎症のフェノタイプを確認した。さらに、肺リンパ球の細胞内サイトカインやBALF・肺組織におけるサイトカインの発現を解析した。一部のRORγt-tgマウス、GATA-3-tgマウス、WTマウスに対してはOVA曝露4時間前にdexamethasone(DEX)を50μg皮下注し、ステロイドへの反応性を検証した。抗原感作/曝露の有無を問わず、GATA-3-tgマウスでは肺内IL-
シリコンナノ構造中の物理現象を利用した新機能素子の開発

本研究では、将来の超低消費電力・超高集積回路の重要な基本要素となることが予想されるシリコン単電子トランジスタ(SET)に関する研究を主要課題としているが、最終年度の研究目的として「室温動作シリコンSETを用い集積回路の実現」を掲げていた。今年度得られた主な成果は次の2つである。1.単正孔トランジスタの負性微分コンダクタンスを用いたスタティックメモリの室温実証本研究では昨年度までに、室温で巨大なクーロンブロッケード振動を示す単正孔トランジスタ(SHT)の作製に成功し、作製した室温動作SHTにおいて、ドット中の巨大な量子準位間隔に起因する負性微分コンダクタンス(NDC)を室温で明瞭に観測した。今年度はその観測したNDCを用いたSHTスタティックメモリ回路を提案した。1チップ上に作製したSHTとp型MOSFETを直列に接続し、SHTのNDCに起因するヒステリシス特性、すなわちメモリ動作を室温で実証した。2.集積単正孔トランジスタ回路を用いたアナログパターンマッチングの提案及び室温動作実証これまでのディジタル論理回路の枠組みを超えたSHTの新しい応用として、アナログパターンマッチング回路を提案した。SHTが示すベル型形状のクーロン振動を用いると、2つのデータ間の距離の計算をたった1つのSHTで実現することができ、極めてコンパクトなパターンマッチング回路の実装が可能である。実際に1チップ上に作製した3つの室温動作SHTを用い、それぞれのSHTのクーロン振動ピーク位置・電流を適切に制御することで、3成分ベクトル間の距離計算(パターンマッチングの基本動作)を実証した。本研究では、将来の超低消費電力・超高集積回路の重要な基本要素となることが予想されるシリコン単量子トランジスタ(SET)に関する研究を主要課題としているが、特に初年度の研究目的として「シリコンSETの動作温度の向上」を掲げていた。この目的を遂行するため主に以下の2つの課題に取り組んだ。1.熱酸化プロセスとシリコンSETのトンネル障壁の関係の解明SETの実用化を考えた際には、高い温度での動作が重要であるが、高温動作では一般にSETのトンネル障壁の高さが、SETの最も重要な特性であるクーロンブロッケード振動の電流山谷比に影響を与える。しかしこれまでシリコンSETのトンネル障壁については十分な議論が行なわれていなかった。今回我々は異なる熱酸化プロセスを用いて作製したシリコンSETのトンネル障壁高さ及び曲率の抽出を行ない、その結果、熱酸化時間を長くした方がより高く急峻な障壁が得られることを見い出した。2.電荷極性が単電荷トランジスタの動作温度に与える影響の解明これまでの単電荷トランジスタの研究は、そのほとんどが電子系を用いたものであり、正孔系を用いた「単正孔トランジスタ」に関する研究はほとんど行なわれていなかった。今回我々は印加電圧によって単電子トランジスタとしても単正孔トランジスタとしても動作するデバイスを作製し、単電子の場合と単正孔の場合でのクーロンブロッケード特性を比較した結果、単正孔動作の方がより大きな振動が得られ、動作温度を向上することが可能であることを見い出した。さらに室温で電流山谷比が1を超えるクーロンブロッケード振動をシリコン単正孔トランジスタにおいて初めて作製することに成功した。本研究では、将来の超低消費電力・超高集積回路の重要な基本要素となることが予想されるシリコン単電子トランジスタ(SET)に関する研究を主要課題としているが、第2年度の研究目的として「室温動作シリコンSETの作製」を掲げていた。今年度得られた主要な成果は次の3つである。1.室温での巨大なクーロンブロッケード振動の観測SETの最も重要な特性はクーロンブロッケード振動であり、室温動作SET回路を構築するためには、室温で巨大なクーロンブロッケード振動を観測することが不可欠である。しかしこれまでに室温で観測されていたクーロンブロッケード振動の電流山谷比は多くの場合2以下であった。本研究では、ポイントコンタクト型のチャネルを有するMOSFET構造において、チャネルのさらなる極狭化、及びp型デバイスの採用により、室温で電流山谷比40.4の単一ドットSHTクーロン振動を観測することに成功した。この山谷比は世界最高である。2.室温での明瞭な負性微分コンダクタンスの観測上述のクーロンブロッケード振動は完全に古典的な特性であるが、比較的高い温度でも動作するSETにおいては、SETが有する量子ドットのサイズが10nmを大きく下回るようになり、ドット中の量子閉じ込めに起因する量子効果特性が現れるようになる。これまで量子効果特性は30K以下の低温領域でしか観測されていなかったが、本研究では上述の新手法で作製した単一ドットSHTにおいて、ドット中の巨大な量子準位間隔に起因する明瞭な負性微分コンダクタンス(電流山谷比11.8)を観測することに成功した。これはSETあるいはSHTにおける負性微分コンダクタンスの初の室温観測である。3.負性微分コンダクタンスを利用した新しい高機能SHT論理演算の室温実証上述のように室温で得られた負性微分コンダクタンス特性を利用した新しい形のSHT論理演算方式を提案した。巨大なクーロンブロッケード振動と負性微分コンダクタンスを組み合わせて用いることにより、1つのSHTの電流出力としてXOR演算を実現することが可能である。実際に作製したデバイスにおいてこの高機能論理演算を室温で実証することに成功した。

1.単正孔トランジスタの負性微分コンダクタンスを用いたスタティックメモリの室温実証本研究では昨年度までに、室温で巨大なクーロンブロッケード振動を示す単正孔トランジスタ(SHT)の作製に成功し、作製した室温動作SHTにおいて、ドット中の巨大な量子準位間隔に起因する負性微分コンダクタンス(NDC)を室温で明瞭に観測した。今年度はその観測したNDCを用いたSHTスタティックメモリ回路を提案した。1チップ上に作製したSHTとp型MOSFETを直列に接続し、SHTのNDCに起因するヒステリシス特性、すなわちメモリ動作を室温で実証した。2.集積単正孔トランジスタ回路を用いたアナログパターンマッチングの提案及び室温動作実証これまでのディジタル論理回路の枠組みを超えたSHTの新しい応用として、アナログパターンマッチング回路を提案した。SHTが示すベル型形状のクーロン振動を用いると、2つのデータ間の距離の計算をたった1つのSHTで実現することができ、極めてコンパクトなパターンマッチング回路の実装が可能である。実際に1チップ上に作製した3つの室温動作SHTを用い、それぞれのSHTのクーロン振動ピーク位置・電流を適切に制御することで、3成分ベクトル間の距離計算(パターンマッチングの基本動作)を実証した。
副腎静脈サンプリングを応用した原発性アルドステロン症の低侵襲根治術用器具開発

3DCTデータを基に、実際のカテーテル手技訓練の実用に耐える副腎内静脈分枝を含んだ実物大副腎静脈血管モデルが作成された。バイポーラーラジオ波焼灼針では、10-25mmの副腎腺腫は、3通りの穿刺パターンにて完全焼灼可能であることと、脂肪組織介在下での周辺臓器安全性が示された。IVR臨床治療を施行し、主要評価項目である血中および蓄尿中アルドステロンを正常化が得られ、研究当初の臨床応用目標が達成された。モデル解析にて医療経済的にも有利であるとの結果を得た。原発性アルドステロン症のIVR治療に適した器具を医療機器メーカー研究部、医工学研究科との協力のもとに開発し、最終的にCelonProsurgeApplicatorによる経皮的副腎焼灼を中心に施行する方針とした。副腎内微細血管の3次元データ抽出に当初計画よりも遅れが出たものの、静脈造影下CTにて抽出した3Dデータに基づき初期静脈模型が作成できた。さらに、MDCT(マルチディテクターCT)の3次元画像データーと副腎静脈サンプリング時にIVR-CTシステムにより経カテーテル的静脈造影下に撮像したCTアンギオグラフィーの医用画像DICOMデータの両者に基づいてさらに詳細な副腎静脈データを解析し、副腎内静脈分枝を含んだ実物大の副腎静脈血管モデルが完成した。このモデルを基に副腎静脈内へのカテーテル留置法と最適形状のカテーテルを考案し日本インターベンショナルラジオロジー学会にて発表した。リジッドタイプのRFディバイス(プロサージアプリケーター)を含むラジオ波焼灼システム(バイポーラRFAシステムCelonPOWER)により、2極針を用いての300500kHzの高周波電流、40W程度の電力で副腎腺腫組織の焼灼を可能とする手技開発に向けた改良プロトコルの試行を豚および牛の摘出副腎を用いて実施した。牛副腎の入手がやや困難で机上実験に遅れを生じたものの、机上試験に基づく豚生体での動物実験を開始できた。また、PMDAに開発前相談を行い、非臨床試験の進め方の妥当性を確認するとともに、探索的治験の実施計画についての検討も開始した。副腎のイメージングに関しては、腎機能障害合併症例の多いことを考慮し、MRIの非造影シークエンスでの副腎静脈描出に関する検討を開始した。リジッドタイプのラジオ波焼灼針による、牛摘出副腎と脂肪組織で作成した周辺臓器への焼灼危険性モデルによる机上での最適副腎焼灼プロトコールの検索を目的とした実験を終了し、10mmまでの腺腫はバイポーラー焼灼針の1本穿刺、15mmまでは2本の先端部分穿刺、25mmまでは2本の全体穿刺(計4電極)にて完全焼灼可能であることが判明した。5mmの脂肪組織介在があれば周辺危険臓器の焼灼が回避されることが示された。豚生体による焼灼実験にて、副腎焼灼において生体血流の冷却効果の焼灼範囲への影響はほとんどないことが判明した。しかし、副腎焼灼中にはカテコラミンの遊離によると思われる術中血圧上昇が認められた。対策として、アルファブロッカーないしカルシウムチャンネルブロッカーの術中投与により術中血圧を安全な範囲に抑えられることが見いだされた。これらの結果を基にドジメトリーテーブルが決定したため、臨床試験のプロトコールを作成し、PMDA相談を経て治験届が受理された。実際に2症例にIVR治療を施行し、プライマリーエンドポイントである、血中および蓄尿中アルドステロンを正常化させることができた。本研究の目指す治療の医療経済的観点からの妥当性の検討は、本態性高血圧症例の血圧コントロール程度毎の予後と合併症発症率の文献的データとの比較を基にマルコフモデルを用いた解析を完成し、高血圧の標準的診断よりもレニン・アルドステロン比を積極的に検査して原発性アルドステロン症を治療することが医療経済的にも有利であるとの結果を得た。インターベンショナルラディオロジー(IVR)による原発性アルドステロン症の副腎腺腫焼灼の臨床試験に向けた器具としては、まずはCelonProsurgeApplicatorによる経皮的副腎焼灼を中心に施行する方針とした。MDCTにて抽出した3Dデータに基づいた実物大の副腎静脈血管モデルを基に、副腎静脈サンプリングでの診断に基づく焼灼を行うこととした。リジッドタイプのRFディバイス(プロサージアプリケーター)を含むラジオ波焼灼システム(バイポーラRFAシステムCelonPOWER)により、2極針を用いての300500kHzの高周波電流、40W程度の電力で副腎腺腫組織の焼灼を可能とする手技開発に向けた動物実験は、牛副腎のスムーズな入手がやや困難だったものの、豚および牛摘出副腎での単純な焼灼実験はほぼ終了した。周辺臓器への焼灼

危険性モデルを牛副腎と脂肪組織で形状をシミュレーションして、後腹膜脂肪織内の副腎と周囲脂肪織および近傍危険臓器を模した焼灼モデルでの実験を開始した。副腎静脈画像診断については、MRIでの造影剤を使用しない静脈描出のプロトコールが完成し、MDCTよりは描出脳がやや劣るものの高い描出率での診断に成功した。実際の臨床応用に向けては、当院の臨床研究推進センターの協力の下に、動物実験に基づく臨床プロトコールの検討を開始した。PMDAへの探索的治験相談の準備を開始した。フレキシブルタイプの焼灼ワイヤについては、依然十分な焼灼範囲が得られていないが、企業との連携を開始し試作品を検討した。副腎内微細血管の3次元データ抽出には機器の都合により当初計画よりもやや遅れが出たものの、静脈造影下CTにて抽出した3Dデータに基づき初期静脈模型が作成できた。さらに、MDCT(マルチディテクターCT)の3次元画像データーと副腎静脈サンプリング時にIVR-CTシステムにより経カテーテル的静脈造影下に撮像したCTアンギオグラフィーの医用画像DICOMデータの両者に基づいてさらに詳細な副腎静脈データを解析し、副腎内静脈分枝を含んだ実物大の副腎静脈血管モデルが完成した。完成度は高く、このモデルを基に副腎静脈内へのカテーテル留置法を考案し、日本インターベンショナルラジオロジー学会にて発表した。実際のカテーテル手技訓練のハンズオンが施行でき、実用に耐えるモデルであることが実証された。動物実験は豚副腎での机上試験にて焼灼度の最適化を行う当初予定であったが、豚正常副腎は予想よりも薄く、副腎腺腫を対象とする焼灼範囲(10-25mm)の評価には限界があるため検討の結果、牛摘出副腎を使用することとした。牛副腎を安定的に手に入れる経路を確保する事に時間を要してしまい、研究がさらにやや遅延した。牛副腎入手後はリジッドタイプのRFディバイス(プロサージアプリケーター)を含むラジオ波焼灼システム(バイポーラRFAシステムCelonPOWER)による焼灼最適化実験は比較的順調に進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。CTアンギオグラフィーの医用画像DICOMデータの両者に基づいて副腎内静脈分枝を含んだ実物大の副腎静脈血管モデル完成二時間を要した影響と、動物実験で、豚に加えて牛摘出副腎を使用することとしたが、牛副腎入手がスムーズに行かず。動物実験がやや遅れた。しかし、リジッドタイプのRFディバイス(プロサージアプリケーター)を含むラジオ波焼灼システム(バイポーラRFAシステムCelonPOWER)による机上試験での焼灼最適化実験の大部分を終了することが出来た。周辺臓器への焼灼危険性のモデル作成による机上実験も開始できた。今後は、牛摘出副腎による机上での最適副腎焼灼プロトコールの確立に向けた実験を継続し、次いで、豚生体での副腎焼灼により血流による臓器冷却効果を考慮した焼灼度の検討も継続する。臨床応用を行う際には、隣接する膵臓、消化管の焼灼が懸念されるため、周辺臓器への焼灼危険性のモデルを作成し、安全性の確保に向けた実験も行う。副腎焼灼器具に関しては、経皮的焼灼については十分な焼灼能があることが確認されたが、経静脈的焼灼法は、器具細径度と焼灼範囲の両立が困難であることが判明したため、副腎微小腺腫に関しての焼灼は副腎静脈支脈からの超選択的採血による副腎内アルドステロン過剰分泌部位局在診断を基にした経皮的焼灼の可能性を探ることとする。
複合酸化物中で安定に共存する電子・正孔捕獲欠陥とその光化学応用

昨年度までの研究により、パイロクロア型およびペロブスカイト型の高温プロトン導電体では、電子捕獲欠陥と正孔捕獲欠陥が共存していること、それらの欠陥に由来する光吸収帯の強度はパイロクロア型プロトン導電体よりもペロブスカイト型プロトン導電体の方が強いことなどが明らかとなっていた。本年度は、光化学応用の一例として、その光触媒作用を中心に検討した。実験は、強い光吸収帯をもつペロブスカイト型プロトン導電体で行った。光触媒活性は、キセノンランプ光を照射した際のメチレンブルー水溶液の光ブリーチングと水の酸素と水素への分解により評価した。その結果、CaZrO_3やSrZrO_3をベースにしたプロトン導電体では、光触媒活性は非常に小さかったが、エネルギーバンドギャップが5eV程度であることを考慮すると、欠陥準位を介した電子励起が関わっている兆候であるといえた。SrCeO_3をベースにしたプロトン導電体では、僅かではあるが水の分解が検出できた。SrCeO_3はもともとのエネルギーバンドギャップが可視域にあったので、SrCeO_3をベースにしたプロトン導電体で観測された光触媒活性は、電子・正孔捕獲欠陥を介した光励起によって生成した電子と正孔ではなく、バンド間遷移により生成した電子と正孔が光触媒反応に関わったに違いない。一連の実験結果を以下のように総括した。高温プロトン導電体では電子捕獲欠陥と正孔捕獲欠陥が安定に共存した。それらの欠陥準位を介した励起は、光触媒反応のような化学反応に関与する電子と正孔となりうる。欠陥の積極的な利用により、光化学的応用の新たな展開が開けるに違いない。より高濃度にそれら欠陥が存在する物質の探索が望まれる。【光吸収スペクトル】La_2Zr_2O_7について、焼結したままの状態と、それをO_2中で1273K,10h、Ar中で1573K,10h、10^<-8>Paの真空中で1373K,20hそれぞれアニールした試料について拡散反射スペクトルを測定した。La_2Zr_2O_7では紫外域の4.4eVと可視域の1.7,2.2,2.4,2.9eVに吸収帯が観測された。各雰囲気でアニールしたときの吸収帯の強度変化から、紫外域の4.4eVの吸収帯は酸素空孔に捕獲された電子(V_o・あるいはV_o^×)の吸収に帰属された。可視域の1.7,2.2eVの吸収帯は過剰の酸素に関連する吸収帯のようだった。2.4,2.9eVの吸収帯の帰属については現在検討中である。La_2Zr_2O_7で観測された吸収帯は、(La_<2-x>M_x)Zr_2O_7,La_2(Zr_<2-x>M_x)O_7でも観測された。加えて、真空中でアニールした(La_<2-x>M_x)Zr_2O_7,La_2(Zr_<2-x>M_x)O_7とそれらにプロトンを再度溶解した試料ではでは、半値幅が1.3eV程度の幅の広い吸収帯が1.7eVに現れた。この吸収帯は酸素上に局在化した正孔(O_o・)に帰属できた。Ca(Zr_<1-x>M'_x)O_3,Sr(Zr_<1-x>M'_x)O_3,Sr(Ce_<1-x>M'_x)O_3の焼結したままの試料の拡散反射スペクトルでは、可視紫外域にいくつかの吸収帯が観測された。それらの吸収帯の強度は、La_2Zr_2O_7系で観測された吸収帯よりずっと大きかった。【光触媒作用の検討】作製した試料のうち可視光域に強い吸収帯が観測されたSr(Ce_<0.95>Y_<0.05>)O_3について、光触媒作用を評価した。2×10^<-5>Mのメチレンブルー水溶液中に0.2gのSr(Ce_<0.95>Y_<0.05>)O_3粉末を分散させ、500WのXeランプ光と色ガラスフィルターを用いて、波長が420nm以上の可視光を照射した。その結果、僅かではあるが明らかな光ブリーチングを観測できた。

SrCeO_3をベースにしたプロトン導電体では、僅かではあるが水の分解が検出できた。SrCeO_3はもともとのエネルギーバンドギャップが可視域にあったので、SrCeO_3をベースにしたプロトン導電体で観測された光触媒活性は、電子・正孔捕獲欠陥を介した光励起によって生成した電子と正孔ではなく、バンド間遷移により生成した電子と正孔が光触媒反応に関わったに違いない。一連の実験結果を以下のように総括した。高温プロトン導電体では電子捕獲欠陥と正孔捕獲欠陥が安定に共存した。それらの欠陥準位を介した励起は、光触媒反応のような化学反応に関与する電子と正孔となりうる。欠陥の積極的な利用により、光化学的応用の新たな展開が開けるに違いない。より高濃度にそれら欠陥が存在する物質の探索が望まれる。