hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関節軟骨表面における高機能潤滑システムの自己形成・自己修復メカニズムの探究

柔軟で高含水かつ透水性であるPVAハイドロゲルを関節軟骨組織のモデル材料とし,関節液に含まれる生体高分子成分であるタンパク質,リン脂質(フォスファチジルコリン,DPPC)およびヒアルロン酸(HA)による潤滑効果を,往復動摩擦試験により評価した.本年度は,摩擦係数の滑り速度依存性と,それに対する生体高分子の影響を検討した.生体高分子を含まない生理食塩水中では,摩擦係数は50 mm/s以下の低滑り速度領域において滑り速度の増加とともに上昇し,50 mm/s以上では一定値となった.これは軟骨モデルの粘弾性特性に由来すると考えられる.潤滑液中に添加したHAは,特に低滑り速度域の摩擦係数を効果的に抑制した.一方DPPCは単体では摩擦係数への影響が認められないものの,HAと混合することにより50 mm/s以上の高滑り速度領域において摩擦係数を抑制した.このように,HAとDPPCの摩擦抑制効果は滑り速度に大きく依存し,両者を混合することで相補的に広い滑り速度領域において摩擦を抑制することを明らかにした.一方,タンパク質を含む潤滑液中では,軟骨モデル表面に変性したタンパク質が広範囲に吸着していることがFT-IRにより確認された.変性したタンパク質の吸着層間において滑りが生じたため,摩擦係数が上昇するとともにPVAハイドロゲル特有の摩擦係数の速度依存性が見られなくなったものと考えられる.関節液成分による潤滑効果は,股関節シミュレータ試験によっても評価した.アガロースゲルに初代軟骨細胞を播種した培養軟骨モデルを用い,軟骨細胞により産生された細胞外マトリックスによる潤滑効果を評価する試みも継続した.今年度は,まずナノトライボメータにより軟質な培養軟骨モデルの摩擦を測定する技術の向上に取り組み,安定して再現性の良い測定結果を得るため,アガロース濃度等のモデルの最適化を進めた.往復動摩擦試験による関節液由来生体高分子成分の潤滑効果評価については,概ね計画通りに進み,いくつかの興味深い知見が得られた.特に,HAが低滑り速度域において摩擦低減効果を発揮すること,HAにDPPCを共存させることにより,低滑り速度から高滑り速度までの広い条件下において摩擦低減効果が発揮されることが示された.HAによる低滑り速度域における摩擦低減は,低せん断速度領域における溶液粘度上昇により説明できる.一方,高滑り速度域における摩擦低減メカニズムについては明確な説明が困難であり,この点について更なる検討が必要である.一方,タンパク質による摩擦上昇については,FT-IR分析により変性タンパク質による吸着膜形成が原因であることが確認された.今後はタンパク質吸着量と摩擦係数との関係を,定量的にモデル化することを目指す.股関節シミュレータによる歩行模擬条件下における潤滑効果の評価にも着手したものの,定量的分析のためには,更にパラメータ抽出と解析手法について検討を進める必要がある.軟骨細胞により産生される細胞外マトリックス成分の潤滑性評価については,導入したナノトライボメータにより高精度な摩擦評価を行うための培養軟骨モデルの最適化を進め,今後はアガロース濃度を2.5 wt%とした培養軟骨モデルを実験に用いることとした.また現在行っている2週間の静置培養では,モデル内部における細胞外マトリックス産生が不十分であり,摩擦係数に対する明確な効果が認められなかった.そのため,今後は培養日数を増やすとともに,機械的な負荷を与えながら培養を行うことを検討する.試験片の有限要素固液二相潤滑については,ダッソー・システムズ社製のアバカスCAEを導入し,細胞を含むアガロースゲルのモデル作成をすすめ,顕微鏡視野下の圧縮試験により得られた変形挙動との比較により,各種材料物性の推定を行った.これまでに得られた生体高分子成分の潤滑効果について検証実験を継続するとともに,滑り速度と摩擦係数の関係をはじめとする実験結果について,数値モデル化を進め,摩擦低減のメカニズムを探究する.また軟骨モデル表面に形成される吸着膜の組成および構造の評価も継続する.これまで,FT-IRにより変性タンパク質による吸着膜形成を確認することができたものの,その他の吸着成分については検出することができなかった.これは,湿潤状態での軟骨モデル表面の分析が難しく,乾燥状態で分析を行ったこと,FT-IRの感度が十分ではなかったこと等が原因と考えられる.そこで本年度は,予めタンパク質,DPPC,HA分子をそれぞれ蛍光染色し,実験後の軟骨モデル表面に形成された複合吸着膜の形態を,蛍光顕微鏡により評価することを目指す.特に,低滑り速度域におけるHAによる摩擦低減メカニズム,高滑り速度域におけるHAとDPPCの複合潤滑膜による摩擦低減メカニズムの解明を目指す.またHAとDPPCの摩擦低減効果が,共存するタンパク質の吸着により阻害されることが明らかとなったため,軟骨モデルとして用いるハイドロゲルの組成を再検討し,モデル表面にタンパク質吸着の抑制効果を持たせることで,HAとDPPCによる摩擦低減効果を有効化する可能性を検討する.次に,関節軟骨内の細胞により産生されたプロテオグリカンによる潤滑効果を評価するため,培養軟骨モデルの摩擦評価を継続する.前年度までに摩擦測定のために最適化した培養軟骨モデルを用い,ナノトライボメータによる評価を継続する.またモデル内での細胞外マトリックス産生と組織構造形成を促進するため,圧縮およびせん断変形を繰り返し与えながら培養する,機械的負荷培養法を導入する.有限要素解析については,昨年度作成したモデルを基盤に,摩擦試験時の応力・ひずみ状態について,有限要素解析を実施する.柔軟で高含水かつ透水性を有するPolyvinyl Alcohol(PVA)ハイドロゲルを,関節軟骨モデル材料として用いガラス円筒との間の往復動摩擦試験により,関節液に含まれる生体高分子成分の潤滑効果を評価した.その結果,ヒアルロン酸(HA)とリン脂質の一種であるフォスファチジルコリン(DPPC)は摩擦低減効果を発揮し,特にHAとDPPCを混合することにより摩擦は最も低くなった.

一方,アルブミンとγグロブリンという二種の血清タンパク質の摩擦への影響は滑り速度に大きく依存しており,高滑り速度条件下では摩擦を減少させたのに対し,低滑り速度条件化では摩擦を上昇させた.各生体高分子成分を含む溶液の粘度特性をレオメータにより測定した結果,HAを含む溶液は全てせん断速度の上昇とともに粘度が低下する典型的な非ニュートン性を示した.またHAのみを含む溶液は,低せん断速度領域でほぼ一定の粘度を示したのに対し,HAとDPPCを混合した溶液は極低せん断速度(10-1 s-1)に至るまで粘度が上昇した.その結果,HAのみを含む溶液と比較し,低せん断速度領域における粘度が著しく高くなった.そのことから,HAとDPPCの混合により得られた低摩擦は,PVAハイドロゲルおよびガラス表面への吸着膜の形成に加え,低せん断速度条件下での粘度上昇による流体膜維持効果によることが示された.一方,低速条件下でのタンパク質による摩擦係数上昇は,試験の進行と共に徐々に進行したことから,せん断により変性したタンパク質が徐々に吸着膜を形成し,摩擦を上昇させたものと考えられる.HA,DPPCとタンパク質を混合した場合にも摩擦係数が上昇したことから,変性したタンパク質は摩擦に対し支配的な影響を持つことが示された.比較として行った超高分子量ポリエチレン/CoCrMo合金間の往復動摩擦試験でも,概ね同様の結果が得られこと.本年度の研究計画の中心であった,関節液由来生体高分子成分の潤滑効果評価については,概ね計画通りに実施され,いくつかの興味深い結果を得ることが出来た.特に,ヒアルロン酸とリン脂質が共存することにより,低せん断速度領域における溶液の粘度が上昇することは,両成分が複合体を形成しネットワーク構造を形成していることを示していると思われる.これは,両成分を混合したときに得られる優れた低摩擦特性に,単に固体表面に形成された吸着膜だけでなく,溶液中の複合体による増粘効果も寄与していることを示す貴重な成果と考えられる.これらの研究成果については,各種分析装置による裏付けをすすめ,今年度中の論文投稿を目指す.関節軟骨内の軟骨細胞により産生されたプロテオグリカンの潤滑効果については,アントンパール社製の卓上ナノトライボメータを導入し,評価を開始した.装置導入手続きに時間を要したことに加え,本研究で用いる培養軟骨モデル試験片表面に適した摩擦測定条件の探索に時間を要したことから進捗がやや遅れたものの,2週間の静置培養による,試験片内部での細胞外マトリックス産生と試験片表面の摩擦特性の経時変化を評価することが出来た.その結果,試験片内部に蓄積されたプロテオグリカン量の増加により培養1週までは表面の摩擦が減少したものの,培養2週では表面内の位置による摩擦係数のばらつきが大きくなった.
顔の認知・記憶における人物の内面的な印象の影響を媒介する脳内機構の解明

顔から受ける印象には大きく分けて2つの側面がある.ひとつは顔の外面的な印象である顔の魅力であり,もうひとつは顔から受ける内面的な印象である性格面の善悪である.これらの2つの側面からなる顔の印象は,顔の記憶に対して影響を与えることが心理学的研究から知られている.すなわち魅力的な顔はそうでない顔よりも記憶に残りやすく,また性格的に「悪い」印象をもつ顔はそうでない顔よりも記憶に残りやすい.しかしながら,このような顔の印象と顔の記憶との間の相互作用を担う神経基盤については,未だに十分に理解が進んでいない.そこで本研究では,(1)顔の魅力と顔の記憶,(2)顔の第一印象の「悪さ」と顔の記憶,の2側面を担う脳内機構を機能的磁気共鳴画像(fMRI)を用いて検証を行った.まず,(1)「顔の魅力と顔の記憶」についての研究では,行動データとして魅力的な顔は中程度の魅力や魅力的でない顔よりも良く記憶されることが示され,その神経基盤として報酬系の一つである眼窩前頭皮質と記憶に重要な海馬との間の相互作用の重要性が示された.(2)「顔の第一印象の悪さと顔の記憶」についての研究では,行動データとして第一印象が悪い顔は中程度の印象の顔や良い印象の顔と比較してより良く記憶されることが示され,その神経基盤として痛みや罰の処理に関連する島皮質と海馬との間の相互作用の重要性が示された.以上のことから,顔から受ける外面的な印象と内面的な印象の違いによって顔の記憶は異なった影響を受け,その神経基盤として顔の印象を媒介する領域と記憶情報処理に重要な海馬との間の相互作用が重要であることが示唆された.本研究では,顔と名前の連合記憶の想起に関連する神経基盤が,加齢によってどのような影響を受けるのかについて,fMRIを用いて検証した.本研究には,20名の若年健常成人および健常高齢者が参加した.すべての実験参加者は,記銘時には顔と職業名・名前の連合を記銘し,想起時には,顔と名前(N課題)および顔と職業名(J課題)の連合想起課題を行った.その結果,想起課題中の海馬の活動は,高齢群で若年群よりも有意に低下していたが,N課題とJ課題の間で神経活動に有意差はなかった.一方,左側頭葉先端部の神経活動は,N課題でJ課題よりも有意に増加していたが,年齢の効果は認められなかった.想起課題中の海馬と左側頭葉先端部の活動の相関は,若年群で高齢群よりも有意に高かった.これらのことから,海馬と左側頭葉先端部の間の機能的連関に対する加齢の効果によって,顔と名前の連合記憶の高齢者における想起困難が引き起こされることが解明された.顔の魅力と「人間性の良さ」の判断の間には密接な関係があり,このような心理傾向は「Beauty-is-Good(BG)ステレオタイプ」と呼ばれている.しかし,その神経基盤については明らかにはなっていない.本研究ではBGステレオタイプの神経基盤を,fMRIを用いて明らかにした.実験参加者は,顔魅力判断課題,文章からの人間性の判断課題に参加し,その際の神経活動がfMRIによって測定された.顔の魅力判断の向上と人間性の判断の向上に共通して関与する領域として内側眼窩前頭皮質が同定され,それぞれの判断の低下に共通して関与する領域として島皮質が同定された.また,これらの領域間の機能的連関を検証したところ,有意な負の相関関係が示された.これらの結果から,BGステレオタイプはそれぞれ異なった役割を持つ眼窩前頭皮質と島皮質の間の機能的連関によって調節されていることが明らかにされた.顔から受ける印象には大きく分けて2つの側面がある.ひとつは顔の外面的な印象である顔の魅力であり,もうひとつは顔から受ける内面的な印象である性格面の善悪である.これらの2つの側面からなる顔の印象は,顔の記憶に対して影響を与えることが心理学的研究から知られている.すなわち魅力的な顔はそうでない顔よりも記憶に残りやすく,また性格的に「悪い」印象をもつ顔はそうでない顔よりも記憶に残りやすい.しかしながら,このような顔の印象と顔の記憶との間の相互作用を担う神経基盤については,未だに十分に理解が進んでいない.そこで本研究では,(1)顔の魅力と顔の記憶,(2)顔の第一印象の「悪さ」と顔の記憶,の2側面を担う脳内機構を機能的磁気共鳴画像(fMRI)を用いて検証を行った.まず,(1)「顔の魅力と顔の記憶」についての研究では,行動データとして魅力的な顔は中程度の魅力や魅力的でない顔よりも良く記憶されることが示され,その神経基盤として報酬系の一つである眼窩前頭皮質と記憶に重要な海馬との間の相互作用の重要性が示された.(2)「顔の第一印象の悪さと顔の記憶」についての研究では,行動データとして第一印象が悪い顔は中程度の印象の顔や良い印象の顔と比較してより良く記憶されることが示され,その神経基盤として痛みや罰の処理に関連する島皮質と海馬との間の相互作用の重要性が示された.以上のことから,顔から受ける外面的な印象と内面的な印象の違いによって顔の記憶は異なった影響を受け,その神経基盤として顔の印象を媒介する領域と記憶情報処理に重要な海馬との間の相互作用が重要であることが示唆された.
高感度画像計測及び膜蛋白質運動測定による細胞応答の研究

牛副腎皮質束・網状層の初代培養細胞をカルシウム感受性蛍光色素で染色し、カルシウム応答を観察した。細胞集団を用いた測定では、ATPで刺激する前は細胞内カルシウム濃度は約200nMであり、刺激後は最大で約300nMになった。刺激後速やかに最大値に到達した後徐々に減少し、約1分後に約240nMで一定値に達した。個々の細胞で観察すると、ATPやACTHの刺激に対しカルシウム応答を起こす細胞と起こさない細胞とが存在し、カルシウム応答を起こす細胞は全体の1割程度であった。カルシウム応答がステロイドホルモン合成とどうような関係を持つか調べるために、コレステロールプールである細胞内脂肪顆粒の分布、ステロイドホルモン合成酵素である3β-ヒドロキシステロイド脱水素酵素、シトクロムP450c21、シトクロムP450sccの細胞内分布を観察した。驚くべきことに、カルシウム応答をする細胞ではコレステロールを蓄える脂肪顆粒も、上記の3種類のステロイドホルモン合成酵素も殆ど認められず、逆にこれらはカルシウム応答をしない細胞において顕著に認められ、この性質は刺激物質の種類にはよらなかった。次に、コルチゾールを定量してカルシウムがステロイドホルモンの合成に果たす役割を調べると、細胞外カルシウムの流入はステロイド産生に重要な役割を持つことがわかった。以上の結果から、カルシウム応答をする細胞では直接ステロイドホルモンを合成していないものの、この細胞はカルシウム応答をしないステロイドホルモンを合成する細胞に何らかの影響を与えるステロイドホルモン合成を促進しているのかもしれないと考えられる。
楕円型偏微分方程式の研究

楕円型偏微分方程式を数理物理的,幾何学的側面から研究がなされた。まづ滲透媒質方程式の弱解の正則性,並びに時間逆向きの評価式の研究が林田によってなされた。退化した非線型粘性質をもつBurgers方程式の初期値境界値問題に対し,希薄波の大域的安定性が松村によって証明された。次に,電磁ポテンシャルが必ずしも滑らかな関数でないときに,相対論的Weyl量子化ハミルトニアンの定義が一瀬によって与えられ,その本質的自己役性が彼によって証明された。田村はAlbevenoとHyeghーKrohnによる非線型電磁場の理論において,ある条件のもとで靜的ポテンシャルが非有界になることを示した。この結果はJ.Math.Phys,32(1991)に発表される予定である。又,藤本は以前にR^3内の非平坦完備極小曲面のGaues写像は高々4個の値を除いて全ての値をとることを示したが,これをR^m内の極小曲面の場合の拡張し,J.Diff・Geometry31(1990)に発表した。更に,その他の分担者によって,楕円型偏微分方程式に関しての研究,発表が行われた。各分担者はそれぞれの分野における研究集会に出席し,意見の交換を行い,研究実績をあげた。
網膜色素変性における網膜内層の機能と形態

今年度は、Tgウサギの網膜機能と形態の長期経過(研究1)と角膜電気刺激による脳波、electrical evoked response(EER)と視神経の形態(研究2)について研究を行い、現在2つの論文を投稿中である。研究1 Tgウサギの網膜機能の長期経過。New Zealand White(NZW)種由来のTgウサギ25羽25眼と野生型(以下WTウサギ)5羽5眼の全視野ERGを経時的に記録した。また、全視野ERGの消失したTgウサギ5羽5眼、WTウサギ5羽5眼(平均43.8月齢)の網膜厚をSD-OCTで測定し比較検討した。網膜の構造について透過型電子顕微鏡および光学的顕微鏡における検討も加えた。Tgウサギは30か月齢からERG波形が消失する個体が確認され54か月齢では全てで消失した。WTウサギのERGには特に異常所見は無かった。OCTで測定したTgウサギとWTウサギの網膜厚はほぼ同等であり、Tgウサギの網膜内層は肥厚していると考えられた。Tgウサギの網膜では透過型電子顕微鏡像にて視細胞が消失しており、内顆粒層や神経節細胞層の構造が著しく乱れやミュラー細胞の増殖がみられた。研究2視細胞消失後のEERと視神経の形態評価。全視野ERGの消失したTgウサギ6羽6眼(40.3か月齢)とWTウサギ6羽6眼(43.8月齢)に対して経角膜電気刺激を行いEER記録した。記録後、安楽死させた後視神経の軸索の評価を行った。網膜内層機能を反映するEERはTgウサギで有意に振幅が低下していた。一方、Tgの視神経の軸索の本数はWTの約60%ほどに有意に減少していたが、その減少度はEERの振幅の方が有意であり、EERは軸索の残存数とは相関しなかった。このことは、EERは人工網膜の移植などでEERを利用する際には、視神経の形態がよい患者でも除外される可能性を示していた。現在、研究はすべて終了し2本の論文を投稿中である。2018年度内に論文の受理はされなかったが、ほぼ予定通り進展したと考えられる。論文が査読されている状態であり、必要に応じて実験を追加する。本年度は、白色家兎ロドプシンP347LTgウサギ(Tgウサギ)の網膜変性における網膜内層機能を検討した。経時的な網膜電図の記録にて杆体系の反応は18か月でほぼ消失し、この月例でTgウサギの網膜機能は錐体のみになっていることがわかった。そこで、18か月齢のTgウサギの網膜内層機能を2、3次ニューロンを抑制する薬剤を使い、Tgウサギにおいて網膜内層機能がどのように変化したかを検討した。白色家兎の18か月齢の野生型(WT)とP347LTgウサギ(Tg)それぞれ4羽を対象とし、種々の条件で錐体ERGを記録した。2、3次ニューロンを抑制する薬剤を硝子体内投与しERG波形の変化を解析した。光刺激off時にTgでは特異的な陽性波が確認され、この陽性波は薬剤投与による解析から主に3次ニューロン成分由来と考えられた。薬剤投与によるさらなる解析ではTgにおいてOFF型双極細胞以後の成分が増幅し、Tgの視細胞成分がかなり減弱していることが示された。これらの結果から、TgのERG波形はほとんどが2次ニューロン以後の成分であり、特にOFF型双極細胞以後の成分はWTよりも増幅していると考えられた。網膜変性の進行したTgにおいて2、3次ニューロンがリモデリングを起こし機能変化を起こしている可能性が示唆された。この内容はInvestigative Ophthalmolpogy and Visual Scinenceの2017年3月号に掲載された。また、現在予定通りTgウサギのOCTの経過を追っており、やはり網膜内層が肥厚していることを確認している。すなわち、Tgウサギの視細胞変性において網膜内層はその機能と形態とが大きく変化しリモデリングを起こしていると考えられる。研究計画を進めている間に、Tgウサギの網膜内層機能の一部が増幅しているという興味深い現象を発見したため、その解析を行った。すでに結果は眼科の一級誌に受理された。フリッカERGの構成成分はON型とOFF型の双極細胞が主であり、それらの関与の度合いが振幅に影響することが報告されている。またフリッカERGは、短時間に多くの加算平均ができるため網膜色素変性の他覚的な機能評価としてよく用いられている。しかし、変性網膜において、フリッカERGの波形がどのように細胞の構成成分に変化するかは全く知られていない。今回我々は杆体系の反応がほぼ消失した18か月齢のTgウサギのフリッカERGを解析した。白色家兎の18か月齢の野生型(WT)とP347LTgウサギ(Tg)それぞれ4羽を対象とし、種々の条件でフリッカERGを記録した。ON型およびOFF型双極細胞由来の応答を阻害する薬剤を硝子体内投与し、刺激周波数を13段階で変化させてフリッカERGを記録した。得られた波形をフーリエ変換とベクトル解析の手法を用いてその構成成分を解析した。WTでは低刺激周波数(3.906Hz)においてフリッカERGの振幅はピークを認め、周波数が増加するにつれて振幅は低下した。一方、Tgでは3.906Hzにおいて最も振幅が小さく、15.625Hzにおいて振幅のピークを認めた。

各成分の解析では、WTと異なりTgではOFF型双極細胞由来の応答が増大しており、3.906HzではON型双極細胞由来の応答との位相の差が約180°であり、それぞれの成分が相殺されることにより振幅が低下することが分かった。このように、網膜変性の過程でON・OFF型双極細胞由来の応答の振幅、位相の変化によりフリッカERGの振幅が増減することが分かった。今回の結果は変性網膜におけるフリッカERGは、振幅で評価することは適さないという結果であった。この内容はInvestigative Ophthalmology and Visual Scienceの2017年3月号に掲載された。現在、おおむね研究は順調に進んでいる。2017年度はTgウサギを用いた実験ではERGによる機能的なリモデリングにつき新しい発見を行い論文化した。組織に関しては視神経の形態評価を行っており、現在論文を作成中である。また、眼内液の採取も順調でありELIZAキットも入手しており、2018年度中には実験が終了する予定である。一方、臨床に関しては角膜電気刺激による網膜内層の保護効果の検討予定であったが、前向き試験の倫理申請が難しく進んでいない状況である。また網膜色素変性における神経保護効果の機能評価が難しいため、現在網膜色素変性の網膜機能解析法を研究することにした。2017年度に網膜色素変性の機能解析に関する論文が2報掲載された。網膜色素変性の臨床においても、方向性は少し変わったが研究成果が順調に出ている。今年度は、Tgウサギの網膜機能と形態の長期経過(研究1)と角膜電気刺激による脳波、electrical evoked response(EER)と視神経の形態(研究2)について研究を行い、現在2つの論文を投稿中である。研究1 Tgウサギの網膜機能の長期経過。New Zealand White(NZW)種由来のTgウサギ25羽25眼と野生型(以下WTウサギ)5羽5眼の全視野ERGを経時的に記録した。また、全視野ERGの消失したTgウサギ5羽5眼、WTウサギ5羽5眼(平均43.8月齢)の網膜厚をSD-OCTで測定し比較検討した。網膜の構造について透過型電子顕微鏡および光学的顕微鏡における検討も加えた。Tgウサギは30か月齢からERG波形が消失する個体が確認され54か月齢では全てで消失した。WTウサギのERGには特に異常所見は無かった。OCTで測定したTgウサギとWTウサギの網膜厚はほぼ同等であり、Tgウサギの網膜内層は肥厚していると考えられた。Tgウサギの網膜では透過型電子顕微鏡像にて視細胞が消失しており、内顆粒層や神経節細胞層の構造が著しく乱れやミュラー細胞の増殖がみられた。研究2視細胞消失後のEERと視神経の形態評価。全視野ERGの消失したTgウサギ6羽6眼(40.3か月齢)とWTウサギ6羽6眼(43.8月齢)に対して経角膜電気刺激を行いEER記録した。記録後、安楽死させた後視神経の軸索の評価を行った。網膜内層機能を反映するEERはTgウサギで有意に振幅が低下していた。一方、Tgの視神経の軸索の本数はWTの約60%ほどに有意に減少していたが、その減少度はEERの振幅の方が有意であり、EERは軸索の残存数とは相関しなかった。このことは、EERは人工網膜の移植などでEERを利用する際には、視神経の形態がよい患者でも除外される可能性を示していた。現在、研究はすべて終了し2本の論文を投稿中である。
マザリナード文書の電子化：古文書研究とデジタル環境の親和性に関する総合的研究

東大コレクション『マザリナード集成』電子化の次の段階として、資料体のデジタル化により可能になる新しい研究環境を考察し、実際に応用した。マザリナード研究の分野で日本は世界に先駆けてデジタル化と研究用プラットフォームの公開を実現しているが(マザリナード・プロジェクト)、さらに次の点でより鮮明にそれを可視化することに成功した。1資料体の非物質化によって閲覧利用の利便性と引き換えに失われる情報を展覧会等のオリジナルの展示によって補い(『マザリナード集成』展)、2二つの国際シンポジウムを組織・運営し、マザリナード研究自体を活性化(フランス)、電子コーパスの利用に特化した成果発表(東京)を行った。本研究の目的は、日本で電子化された、世界で最も大きなマザリナード文書コレクション『マザリナード集成』(東京大学所蔵)を核として「古文書研究とデジタル環境の親和性」を探求することにある。これはマザリナード研究の未来を開き、新しい方向に導くのみならず、人文研究に新たな方法論を提案するものでもある。この3年間の重要な目標のひとつは、日本から発信しているこの新しい研究方法をより多くの人に理解していただき、かつ最大限に利用してもらうことである。そのために国際シンポジウムと展示という方法をとることにしたのだが、当該年度の最も大きな成果は、マザリーヌ図書館ならびにフランス国立図書館BNFと協力し、フランス学士院の後援を得てシンポジウムの開催(H27年6月10-12日)を準備したことである。この国際シンポジウムは公募により、査読を経て32名の発表者(応募者は70名)が選ばれた。国籍はフランス、オランダ、ベルギー、ドイツ、イタリア、ポーランド、イギリス、デンマーク、アメリカであり、日本からも4名の発表がある。準備委員会は学術(11名)と運営(12名)に分け、選別に当たっては公平を期しかつ学際性を重視した。特筆すべきは本研究の呼びかけに対し多くの大学や研究機関から協賛が寄せられたことである。これは本研究の有用性が認知された結果であると考えられる。本研究は同時に、単に古文書をデジタル化して公開するだけでなく、Web上での知の集積と共有の方法、知的財産の保護、研究者コミュニティの健全な運営までを総合的に考察し、問題点を解決することを目指しているが、このたびの国際シンポジウムの組織・運営は外国の研究者との交流、学際的な意見交換の機会を拡大した。さらに、このシンポジウムへの応募をきっかけに本研究の電子コーパスを利用する研究者が増え、新しい研究者コミュニティは草創期から次の段階へ向かっている。本年度の最も大きなそして最も重要な成果はマザリーヌ図書館ならびにフランス国立図書館(BNF、アルスナル図書館)と協力し、フランス学士院の後援を得て国際シンポジウム(『Mazarinades : nouvelles approches』---マザリナード文書:新しいアプローチ、於パリ・マザリーヌ図書館、アルスナル図書館、H27年6月10-12日)を実現したことである。発表者は70名を超える応募者から査読によって選ばれた31名(日本、フランス、ドイツ、イタリア、デンマーク、ベルギー、オランダ、アメリカ、アブダビ首長国)でマザリナード文書の研究史上最も大きなシンポジウムとなった。展開された多様なテーマは今後の研究の発展と豊かな成果を十分に確信させるものであった。本研究グループからはパトリック・レボラール、松村剛、エリック・アヴォカ、一丸禎子の4名が発表した。この国際シンポジウムの成功によって、本研究によるマザリナード文書の電子コーパスが世界に先駆けて日本から提供されたツールであり、今後の研究の推進力となるものであること、また本研究が管理・運営するWeb上のプラットフォームがマザリナード研究の重要な拠点となり、知の集積と共有を可能にし、研究者コミュニティーの中心となりうることが確認された。一方、本研究の核である電子コーパスはセキュリティの問題を解決するために移転し、それにともなって構造的により強化された。同時に、デジタル化によって失われる情報の再構築の一環として、コーパスへの視覚的アプローチを可能にする改造を行った。(例えば「Chariot〈移動書架〉」と名付けられたページの「本」の画像からからマザリナード文書の閲覧を実行できるようにした。)これは本研究課題の「可視化」に通じるものであり、同時に、来年度の展覧会にも発展的に利用する予定である。本研究課題は当初予定した研究計画にそって順調に進んでいる。本年度の国際シンポジウム『Mazarinades : nouvelles approches』の成果の一つとして、フランスとスイスにおいて3人の大学院生が博士論文の研究テーマに本研究が提供する電子コーパスと関連付けたマザリナード研究を選んだことが挙げられるが、これは予想外の収穫であった。またこのシンポジウムの運営により、マザリナード研究の中核となる研究施設や研究者との交流が活発になり、より緊密な連携が自然に発生した。このことは研究者コミュニティの成熟という意味できわめて重要な進展である。本年度の国際シンポジウムの成功により、次年度に予定されている東京における展覧会とシンポジウムへの関心も高まり、想定外の専門知識の提供の申し出を受けることになった。そのために次年度の招聘予定者の人数を倍に増やすことにした。また、招聘外の参加希望者からも問い合わせがあり、たいへんよい傾向であると考えられる。私たちの研究課題の一つである研究者コミュニティの創成は着実に実現しつつある。一方で、この研究課題を日本に結びつける「マザリナード文書におけるJapon」をテーマとした研究発表は見送られた。

それはこの国際シンポジウムで「なぜこの革新的なマザリナード文書へのアプローチ方法が日本から発信されることになったのか」その歴史的経過を求める希望が多かったからである。また教育現場への還元もやや足踏みしている。フランスにおけるパリ第三大学博士課程でのセミナー開催は定着化したのだが、日本においては大学の授業でマザリナード文書をとりあげるのがやや難しい。これらはしかし、次年度には展覧会スケジュールに組み込まれている一般向け講演と高校生のためのセミナーにおいて解決されるはずである。本年度、研究史に残る成果として特筆したいのは日本で初めて本格的なマザリナード文書の展覧会「東京大学コレクション『マザリナード集成』:十七世紀フランスのフロンドの乱とメディア」(10月17日ー12月4日東京大学駒場博物館)が実現したことである。これは東京大学総合図書館所蔵『マザリナード集成』全44巻を約2ヶ月に渡って公開したものだが、それだけでなく、「マザリナード文書とは何か」についての体系的な知識を一般に広め、同時に本研究課題「古文書研究とデジタル環境の親和性に関する総合研究」を最大限に可視化したものである。総来館者数3717人は小さな数字のようであるが、これまでほんの一握りの研究者が独占していた知識にこれだけの人がアクセスできたということであり、同コレクションが旧国立大学の共有財産であることを思い返せば、ようやくこの資料体の価値が国民に理解される形で還元されたことになる。また古文書のデジタル化はWeb公開に止まらず、様々な形でできる限り物理的可視化を行なうべきであり、それは結果として研究の活性化につながることが明らかになった。この展覧会に伴う国際シンポジウム「L'EXPLORATION DES MAZARINADES」、映画と討論「ルイ14世の幼年時代」はマザリーヌ図書館館長を筆頭にフランス国立図書館(BnF)、ボルドー大学等から5名のフランス人研究者を招聘し、最先端の学術的知見が共有された。マザリナード文書研究の国際協力において日本がフランスと並び主導的立場にあることを示すものである。一般向けには会期中に駒場博物館ギャラリートーク「『マザリナード集成』購入の経緯」、駒場祭公開講座「『マザリナード集成』展の意義」、目黒区教育委員会連携講座「フロンドの乱における文書合戦」が企画され、パリ第3大学では大学院生を対象とするセミナーにて本研究を紹介した。東大コレクション『マザリナード集成』電子化の次の段階として、資料体のデジタル化により可能になる新しい研究環境を考察し、実際に応用した。マザリナード研究の分野で日本は世界に先駆けてデジタル化と研究用プラットフォームの公開を実現しているが(マザリナード・プロジェクト)、さらに次の点でより鮮明にそれを可視化することに成功した。1資料体の非物質化によって閲覧利用の利便性と引き換えに失われる情報を展覧会等のオリジナルの展示によって補い(『マザリナード集成』展)、2二つの国際シンポジウムを組織・運営し、マザリナード研究自体を活性化(フランス)、電子コーパスの利用に特化した成果発表(東京)を行った。
アナターゼ型二酸化チタン表面における光触媒反応の原子スケール観察

本研究はアナターゼ型TiO2(001)表面の光触媒の反応機構を解明することを目的とした研究である.本年度は、アナターゼ型TiO2(001)表面の構造・物性を明らかにするために、1.非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)と走査トンネル顕微鏡(STM)の同時測定による局所構造の観察、2.アナターゼ型TiO2(001)表面における水の曝露量に依存した吸着状態の変化の観察の2つの研究に取り組んだ.1.アナターゼ型TiO2(001)表面の局所構造はNC-AFM像のコントラストや高さプロファイル解析によって識別し、分類することは一部を除き困難であり、局所構造における各モード間のコントラストの相関も不明確で合った.そこで、NC-AFMとSTMの同時測定によるアナターゼ型TiO2(001)表面の原子レベルの観察を行うことにより、表面の吸着種と表面に存在するいくつかの欠陥を識別することに成功した.2.前年度では行っていなかった水の曝露量による吸着サイトと吸着状態の変化についてNC-AFMとX線光電子分光により調べた.X線光電子分光の結果から、水曝露量に依存して、表面の吸着状態が解離吸着ではなく、分子吸着に変化するといったことはないことが明らかとなった.また、OH結合にいくつかの種類が存在するといったことを示唆する結果を得た.曝露量を変化させた際の、吸着サイトの変化をNC-AFMにより観察した結果、曝露量が少ない場合においては、OH基はばらばらに存在していたものが、曝露量を増やしていくごとに、OH基が凝集したような構造が増えていくことが観測された.これは、X線光電子分光の結果と合わせて考えると、種類の異なるOH基が現れてきたことを示唆していると考えられる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、アナターゼ型TiO2(001)表面における光触媒の反応機構を解明することを目的とした研究である。そのために今年度(平成29年度)は、(1)非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)を用いた表面構造の原子分解能観察とNC-AFM像の表面構造との対応の検討、(2)表面に局在する欠陥の検討、(3)水分子吸着表面の原子分解能観察の3つの研究に取り組んだ。(1)表面構造をNC-AFMにより、原子分解能で観察することに成功し、大まかに3種類のコントラストのイメージングモードが存在することが分かった。また、これらのイメージングモードにおいて、表面構造との対応を検討することにより、表面構造とコントラストの対応を明らかにすることができた。この成果により、NC-AFMで局所構造の物性や吸着種、吸着サイトを調べるための基礎が整った。(2)NC-AFMによる原子分解能観察により、表面に局在する欠陥について調べた。これまでの先行研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)により、周期列上の点欠陥が報告されていた。しかし、本研究で行った原子分解能NC-AFM観察により、4種類の点欠陥を識別し、STMにより識別することができなかった欠陥を識別することに成功した。(3)光触媒反応で最も代表的な水分解反応について理解するために、初期吸着過程についてNC-AFMを用いて調べた。これまでの報告では、初期吸着において、(1×4)構造の周期列上に吸着することが報告されていた。しかし、本研究の結果、これまでの報告にはない水分子の吸着サイトを発見することができた。今年度(平成29年度)においては、アナターゼ型TiO2(001)の表面を原子分解能で調べる予定であった。しかし、想定より速いペースで実験が進捗したため、次年度(平成30年度)に行う予定であった水分子導入機構の立ち上げと水分子吸着表面の原子分解能観察を前倒しして行うこととなった。また、表面構造・物性の研究においても、NC-AFMとSTMによる原子分解能観察で多くの新しい知見を得ることができている。以上の状況から、本研究は当初想定していた計画を超えたペースで進展していると考えている。本研究はアナターゼ型TiO2(001)表面の光触媒の反応機構を解明することを目的とした研究である.本年度は、アナターゼ型TiO2(001)表面の構造・物性を明らかにするために、1.非接触原子間力顕微鏡(NC-AFM)と走査トンネル顕微鏡(STM)の同時測定による局所構造の観察、2.アナターゼ型TiO2(001)表面における水の曝露量に依存した吸着状態の変化の観察の2つの研究に取り組んだ.1.アナターゼ型TiO2(001)表面の局所構造はNC-AFM像のコントラストや高さプロファイル解析によって識別し、分類することは一部を除き困難であり、局所構造における各モード間のコントラストの相関も不明確で合った.そこで、NC-AFMとSTMの同時測定によるアナターゼ型TiO2(001)表面の原子レベルの観察を行うことにより、表面の吸着種と表面に存在するいくつかの欠陥を識別することに成功した.2.前年度では行っていなかった水の曝露量による吸着サイトと吸着状態の変化についてNC-AFMとX線光電子分光により調べた.X線光電子分光の結果から、水曝露量に依存して、表面の吸着状態が解離吸着ではなく、分子吸着に変化するといったことはないことが明らかとなった.

また、OH結合にいくつかの種類が存在するといったことを示唆する結果を得た.曝露量を変化させた際の、吸着サイトの変化をNC-AFMにより観察した結果、曝露量が少ない場合においては、OH基はばらばらに存在していたものが、曝露量を増やしていくごとに、OH基が凝集したような構造が増えていくことが観測された.これは、X線光電子分光の結果と合わせて考えると、種類の異なるOH基が現れてきたことを示唆していると考えられる.現状、本研究全体で当初予定していた計画のうち、80%ほどの進捗状況であると考えている。今後は水分子吸着表面の更なる高分解能観察を行うことにより、表面の状態を原子レベルで明らかにしていこうと考えている。また、当初の計画では行う予定になかったが、想定を遥かに超えるペースで進捗しているため、酸素分子との反応についても調べていこうと考えており、アナターゼ型TiO2(001)表面への酸素分子吸着とその表面の原子分解能観察に取り組む予定である。酸素分子導入に関しては試料作製時に酸素ガスを用いていることから、試料作製チャンバーを用いて実験を行う予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
超高集積化した相互非干渉型磁性メモリセル

新世代の情報記憶メモリであるMRAM^-(Magnetic Random Access Memory)の記憶容量を飛躍的に大きくするための基礎技術を確立することを目的として、サブミクロンオーダー以下の大きさの閉磁路構造を有する磁性メモリセルの作製プロセス、磁化過程および磁化状態について検討を行った。(1)リング状のメモリセルに対する記録方法について検討を行った。従来のリング構造のメモリセルでは、膜面垂直方向に電流を流すことにより、時計回りあるいは反時計回りの磁界を発生しなければ、記録を行うことができなかっを。これに封し、Ni-20at%Feからなる直径500-1000nmの円形のリング状のメモリセルの一部を削り、若干の漏洩磁束を生じる構造にすることにより、面内の電流による面内磁界により記録可能であることをマイクロマグネティクス・シミュレーションおよび実験により明らかにした。(2)リング状のメモリセルに対する記録磁界を低減する新構造を実験およびマイクロマグネティクス・シミュレーションの両面より探索した。これらの検討により、リング部の下に円形磁性層を形成したカップ型メモリセル構造は、非常に低い磁界により記録可能であることを見出した。(3)リング構造を有するメモリセルに対する再生方法についての要素技術の検討を行った。"(1)"と同様の2次元構造を有するNi-Fe(10nm)/Mn-Ir(10nm)積層リングセルは、印加磁界の向きにかかわらず、一定の磁化の向きを有することを明らかにした。(4)メモリセルからの情報の読み出しについて検討した。導電性プローブを用いた磁気力顕微鏡を用いて、磁界によるメモリセル1個毎の電気抵抗の変化を測定することが可能となった。これにより、配列したメモリセルの1個毎の記録状態を調べることが可能となった。新世代の情報記憶メモリであるMRAM(Magnetic Random Access Memory)の記憶容量を飛躍的に大きくするための基礎技術を確立することを目的として、サブミクロンオーダー以下の大きさの閉磁路構造を有する磁性メモリセルの磁化過程および磁化状態について検討を行った。従来のリング構造のメモリセルでは、膜面垂直方向に電流を流すことにより、時計回りあるいは反時計回りの磁界を発生しなければ、記録を行うことができなかった。これに対し、Ni-20at%Feからなる直径500-1000nmの円形のリング状のメモリセルの一部を削り、若干の漏洩磁束を生じる構造にすることにより、面内の電流による面内磁界により記録可能であることをマイクロマグネティクス・シミュレーションにより明らかにした。(2)"(1)"の構造のNi-Fe(10-20nm)リングメモリセル要素素子を形成し、面内の磁界により記録を行い、磁界の向きにより「0」、「1」の2値の記録が可能であることを、磁気力顕微鏡を用いた磁化状態の観察により明らかにした。(3)リング状のメモリセルに対する記録磁界を低減する新構造を実験およびマイクロマグネティクス・シミュレーションの両面より探索した。(4)"(3)"の構造のカップ型メモリセル材料についての検討を行い、高保磁力のCo-Pt系合金は一方向の磁化状態を維持するためにメモリセルには適さず、低保磁力のNi-Fe系合金は、時計回り・反時計回りの記録状態を容易に実現できるため、メモリセルに適していることを見出した。

新世代の情報記憶メモリであるMRAM (Magnetic Random Access Memory)の記憶容量を飛躍的に大きくするための基礎技術を確立することを目的として、サブミクロンオーダー以下の大きさの閉磁路構造を有する磁性メモリセルの磁化過程および磁化状態について検討を行った。(1)リング構造を有するメモリセルに対する記録方法について検討を行った。従来のリング構造のメモリセルでは、膜面垂直方向に電流を流すことにより、時計回りあるいは反時計回りの磁界を発生しなければ、記録を行うことができなかった。これに対し、厚さ20nmのNi-20at%Feからなる直径450nmおよび850nmの円形のリング状のメモリセルの一部を削り取った構造とすることにより、面内の電流による面内磁界により記録可能であることを磁気光学効果測定による磁化過程の検討および磁気力顕微鏡を用いた磁化状態の観察により実験的に検証した。(2)リング構造を有するメモリセルに対する再生方法についての要素技術の検討を行った。"(1)"と同様の2次元構造を有するNi-Fe(10nm)/Mn-Ir(10nm)積層リングセルは、印加磁界の向きにかかわらず、一定の磁化の向きを有することを明らかにした。この構造のセルと"(1)"の構造のセルとを組み合わせることにより、"(1)"の構造のセルに記録した「0」、「1」の2値の情報の再生が可能であることを見出した。(3)リング状のメモリセルに対する記録磁界を制御する方法についてマイクロマグネティクス・シミュレーションによる検討を行った結果、リング部の下に円形磁性層を形成し、その厚さを変えることにより、情報を記録するために必要な磁界を制御可能なことを見出した。新世代の情報記憶メモリであるMRAM(Magnetic Random Access Memory)の記憶容量を飛躍的に大きくするための基礎技術を確立することを目的として、サブミクロンオーダー以下の大きさの閉磁路構造を有する磁性メモリセルの磁化過程および磁化状態について検討を行った。昨年度、円形のリング状のメモリセルの一部を削り取った構造とすることにより、面内磁界によりメモリセルに記憶を行うことが可能であることを見出した。本年度はさらに実用のための検討を進め、リング状のメモリセルの外径、内径などの大きさを変え、磁気光学効果測定および磁気力顕微鏡による観察により、記録に必要な磁界について検討した。その結果、最も重要な構造パラメータはリング形状の幅であり、幅が狭いメモリセルは、記録に要する磁界が高いことを明確にした。"(1)"と同様の2次元構造を有する外径800nm、内径400nm程度のNi-Fe/Mn-Ir積層リングセルの磁化過程を詳細に検討した。上記積層リングセルの磁化過程は、Ni-Fe層厚により大きく変化し、Ni-Fe層厚が15nmより薄い時には、印加磁界の向きにかかわらず、リングセルは一定の磁化の向きを有するが、Ni-Fe層厚が20nmより厚い場合には、磁化の固定が行えないことを明らかにした。
日本人におけるDNMT3A変異のマッピングおよび急性骨髄性白血病の予後との関連

研究目的本研究では、急性骨髄性白血病(acute myeloid leukemia : AML)の治療成績を向上すべく、欧米でAMLの予後不良因子とされるDNMT3A変異について、日本人における変異部位のマッピングと出現頻度の調査を行うとともに、AMLの新たな分子マーカーとしての有用性を評価する。研究方法1. PCR-SSCP法によるDNMT3A変異解析系の構築DNMT3Aのコーディング領域の全長(2.7kbp)を14領域に分け、同一条件下でPCR増幅可能なプライマーを設定した。PCR条件の設定後、全自動電気泳動システム・GenePhorシステムを用いた電気泳動の条件を検討した。2.当院AML症例におけるDNMT3A変異の検索東京大学倫理委員会の承認およびインフォームドコンセントを得たAML症例を対象とし、PCR-SSCP法によりDNMT3A全領域における変異の有無を検索した。PCR-SSCP法にて変異を認めた症例については、シークエンス解析を行い、変異を特定した。研究成果PCR-SSCP法によりDNMT3A全領域の変異を検索した結果、当院のAML症例22例中5例(22.7%)においてDNMT3A変異を認めた。検出された5例の変異はすべて異なり、塩基置換によるミスセンス変異(2例)と塩基挿入によるフレームシフト変異(3例)であった。このうち過去に報告のある変異は1例のみで、4例は新規の変異であった。DNMT3A変異の頻度に関しては、過去の報告においてAML全体の約20%とされ、なかでもR882の変異頻度が最も高いとされている。今回の検討では、DNMT3A変異の検出率は過去の報告と同程度であるものの、検出頻度が高いとされるR882の変異は認められなかった。今後さらに症例を蓄積し、変異部位のマッピングを進めるとともに、解析症例について化学療法奏功性および再発の有無、生存期間を調査する。
超伝導磁束ポンプ方式による可変永久電流回路下のエネルギー貯蔵・発電に関する研究

超伝導マグネットの応用は広く、永久電流モード下で使用される場合も多い。その場合、超伝導マグネットのパワーリ-ドの着脱と永久電流スイッチとの組み合わせによる励磁方式即ちエネルギー貯蔵方式が適用されている。本研究では、パワーリ-ドを要せず直接超伝導マグネットの励磁とエネルギー貯蔵が可能な超伝導磁束ポンプシステムを提案し、そのシステムの製作をおこない、超伝導発電機の超伝導界磁マグネットへのエネルギー貯蔵試験と超伝導発電機のブラシレス励磁方式への導入の可能性を実験的に検討し、以下のような点を明らかにした。(1)超伝導磁束ポンプによって、着脱式のパワーリ-ドを必要とせず、超伝導マグネットを200A程度まで励磁し、エネルギー貯蔵が可能であることを確認した。(2)製作した超伝導磁束ポンプは移動磁界型で、磁束の移動が速ければ励磁電流の増加は大きいこと、またポンプに印加する磁束が大きければ励磁電流の増加も大きいことなどが判明した。しかし、励磁電流は磁束ポンプの漏れインダクタンスのため最終的には飽和特性を示すことが分かった。(3)超伝導磁束ポンプは、このポンプに印加する増加並びに減少のよって、永久電流を増減できることが分かった。(4)この超伝導磁束ポンプを20kVA級超伝導発電機のブラシレス励磁系にくみこみ、安定した発電に成功した.超伝導マグネットの応用は広く、永久電流モード下で使用される場合も多い。(4)この超伝導磁束ポンプを20kVA級超伝導発電機のブラシレス励磁系にくみこみ、安定した発電に成功した.
フラーレン修飾二酸化チタンの光エネルギー変換サイクルの開発

昨年度までのデータから、フラーレン-二酸化チタン間の電子注入過程が律速となり変換効率が思わしくないことが明らかとなった。そこで本年度は、フラーレン-二酸化チタン間の電子注入過程の問題を解決するため、電極材料として、酸化スズ、酸化亜鉛などのより導電帯のエネルギーが低い酸化物を利用することを検討した。酸化スズコロイド、カルボキシル基を有するフラーレン誘導体、電子ドナーとしてのテトラチアフルバレン混合溶液のレーザーフラッシュホトリシス法による検討から、電子ドナーとフラーレン誘導体間の光誘起電子移動反応後、フラーレン誘導体アニオンラジカルからの効率よい酸化スズ導電帯への電子注入過程が明らかとなった。また、酸化スズ電極上にフラーレン誘導体を吸着させた光起電セルの試作を行い、効率は低い(約0.1%)が試作に成功した。また、フラーレン単体では可視光領域の光捕集能力に限界があるため、光捕集効果の増大を考慮した新規色素の検索を行い、ペリレンジイミドとフタロシアニンをそれぞれ電子ドナー、アクセプターとした光エネルギー変換サイクルの可能性を検討した。酸化物表面への吸着を考慮するため、ペリレンジイミドへカルボキシル基を導入した化合物を新規に合成し、またフタロシアニンを電子ドナーとした光起電セルの試作を行い、効率約0.2%ながらも試作に成功した。またこの系において、光エネルギー変換効率の向上のため、ペリレンジイミド-フタロシアニン2元系の構築を検討した。フラーレン誘導体の二酸化チタン微結晶への固定とその光電荷移動過程を解明することで、光エネルギー変換サイクルの実現を目指した。フラーレン誘導体と電子ドナー(p-アニシジン)との分子間電子移動反応によって生じた電荷を二酸化チタンへと導入するためにフラーレンにカルボン酸を導入した化合物を2種類合成した。二酸化チタンはチタニウムイソプロポキシドより調整することにより、超微粒子が分散液として得られることが判明しており、分散液中でカルボン酸を導入したフラーレンにより修飾が可能であった。この修飾フラーレンが関与する光誘起電子移動反応の速度論的データを得るために、修飾フラーレン溶液中にドナーおよび犠牲ドナーを入れることにより、フラーレン励起状態からの電子移動反応、二酸化チタンへの電子移動は溶液中のメチルビオロゲンへの電子移動反応を、それぞれレーザーフラッシュフォトリシス方によって測定した。また、二酸化チタン超微粒子存在条件下、修飾フラーレンと電子ドナーとの光誘起電子移動反応を同様に観測した。修飾フラーレン-電子ドナー間の電子移動後、フラーレンラジカルアニオン-二酸化チタン間の電子移動反応を観測したが、電子移動速度が当初の予想より小さく、電子の授受が逆電子移動と競争してしまうことが明らかとなった。フラーレンアニオンラジカル-二酸化チタン微粒子間の電子移動反応の自由エネルギー変化がほとんどないか、修飾フラーレンの二酸化チタン微粒子への吸着量不足によるものと判断された。導電性ガラス上に吸着させた二酸化チタン表面にフラーレン誘導体を固定し、光エネルギー変換デバイスを構築し、その基礎的物性を評価した。上記のフラーレンラジカルアニオン-二酸化チタン間の電子授受がうまく機能しない問題点のため変換効率としては高くない(0.010.1%程度)が、実際に光エネルギー変換デバイスを構築することに成功した。