hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域における軽度認知症高齢者に対する料理療法プログラムの開発と効果検証

本研究の目的は、地域におけるMCI・軽度認知症高齢者に対する「料理療法」プログラムの開発である。具体的には1)地域における料理活動の先進事例調査およびプログラム開発2)1)のプログラムにおける料理療法の効果等について明らかにすることである。1)〔国内〕料理活動の実施施設等について昨年度に引き続き調査を行った。本年度はデイサービス施設を中心に訪問し、聞き取りおよび、一部では観察調査を行った。それぞれの施設において、多様な形態で料理活動が取り入れていた。〔海外〕カナダ、バンクーバーにおける調査は、高齢者福祉政策や認知症高齢者施設の現状ならびに認知症予防について、Webおよび訪問による聞き取り調査を行なった。料理活動に関しては、高齢者施設、病院、コミュニティセンター等で、認知症高齢者を対象としたアクティビティとして実施例はあるものの、療法的介入はほとんどみられなかった。さらに日系カナダ人の高齢者を対象としたコミュニティ組織である「日系プレースシニアズ」「隣組」において、軽・中度の認知症高齢者のための通所型サービスに値する「イキイキプログラム」で、料理活動プログラムを試行導入した。2)については、一昨年有料老人ホームにおいて実施した「おやつ倶楽部」の実施状況についてフォローアップ調査を行った。月1回(および試作1回)の活動は継続しており、参加者自身が作るお菓子を提案し、完成した菓子は他の入居者へ提供していた。また、バザーにおいて手製菓子の販売も行い、参加者が主体的に関わり達成感を感じる工夫がされていた。国内調査については、近年多様な活動をおこなう先駆的施設がみられさらに調査予定であったが、日程調整がつかず充分に調査できていない。来年度にも引き続き調査を行う予定である。海外調査については、在外研究中の研究分担者明神氏が担当した成果である。聞き取り調査だけにとどまらず、日系カナダ人の高齢者に対して料理活動の導入を試みることができた。また、これらの成果は、研究代表者、他の研究分担者・協力者も現地で観察および参与調査に加わり情報共有でき、おおむね順調に推移した。プログラムの評価については、一昨年のフォローアップを行うに留まった。ビデオを活用した観察調査などを通じて、来年度に引き続き実施したい。近年、料理療法の実施施設も増加し多様な取組みが実施されている。したがって当初の予定を軌道修正し、料理活動を導入している施設への聞き取り調査をひき続きすすめると共に、調査結果をまとめていく。デイサービス施設における取組みについては、量的調査(アンケート調査)を追加し実態把握に努める。料理療法プログラムの効果については、調査施設におけるビデオを用いた観察を行うと共に、聞き取り調査、アンケート調査から解析し明らかにする。普及に関しては、シンポジウムを開催し、これまでの知見を発表し、料理療法の普及啓発に努める。また、実践者が意見交換できる場を設け、実践研究を深める体制作りを行う。これらの意見を集約して、新しい料理療法プログラムの枠組みを作成する。1)〔国内〕料理活動の実施施設等について聞き取りおよび、一部では観察調査を行った。デイサービス、高齢者サロン、コミュニティカフェ、訪問リハビリテーションおよび認知症予防教室と、設置形態の異なる多様な施設や設備において、料理活動が実施されていた。調査は次年度も引き続き行う。〔海外〕カナダ、バンクーバーにおける調査は、高齢者福祉政策や認知症高齢者施設の現状ならびに認知症予防について、Webおよび聞き取りにより実態調査を行なった。料理活動に関しては、高齢者施設、病院、コミュニティセンター等で認知症高齢者と対象としたアクティビティとして実施例はあるものの、療法的介入はほとんどみられなかった。これらに関しては調査を継続中である。さらに日系カナダ人を中心としたコミュニティ組織である「日系プレースシニアズ」「隣組」における、軽・中度の認知症高齢者を対象とした通所型サービスに値する「イキイキプログラム」の内容把握のために、訪問、聞き取り調査を行なった。2)高齢者サロン1箇所(日本)において、料理療法プログラム試案を実施し、効果と課題について明らかにした。全5回の介入を行い、実施前後において主観的QOL、MCI検査、および全体評価等を行った。参加者は独居高齢者が多く、料理活動の定期的な開催は参加者間の人間関係の構築につながり、「料理療法」としての有用性が認められた。活動の全体評価では、認知症高齢者向け評価表を用いたため満点も多く、改良案を作成した。また、MCIの参加者について継続した参加がなかった。参加を忘れにくくする対策の必要性が課題として見出せた。国内、海外の調査とも、ほぼ予定通りに推移している。国内調査については、予定どおり調査を進めると共に、一部予定を前倒しにして、プログラム試案について効果評価の実施を行った。聞き取り調査だけにとどまらず、日系カナダ人の高齢者に対して料理療法の導入を行う下地作りを行うなど予定を大きく超えた成果が見られた。その分、当初年度末に予定していた、研究代表者、他の研究分担者・協力者も参加して行う実態調査については、事前調査の期間を十分とるために、平成30年度に延期した。総合すると、おおむね順調に推移しているといえる。

具体的には1)地域における料理活動の先進事例調査およびプログラム開発2)1)のプログラムにおける料理療法の効果等について明らかにすることである。1)〔国内〕料理活動の実施施設等について昨年度に引き続き調査を行った。本年度はデイサービス施設を中心に訪問し、聞き取りおよび、一部では観察調査を行った。それぞれの施設において、多様な形態で料理活動が取り入れていた。〔海外〕カナダ、バンクーバーにおける調査は、高齢者福祉政策や認知症高齢者施設の現状ならびに認知症予防について、Webおよび訪問による聞き取り調査を行なった。料理活動に関しては、高齢者施設、病院、コミュニティセンター等で、認知症高齢者を対象としたアクティビティとして実施例はあるものの、療法的介入はほとんどみられなかった。さらに日系カナダ人の高齢者を対象としたコミュニティ組織である「日系プレースシニアズ」「隣組」において、軽・中度の認知症高齢者のための通所型サービスに値する「イキイキプログラム」で、料理活動プログラムを試行導入した。2)については、一昨年有料老人ホームにおいて実施した「おやつ倶楽部」の実施状況についてフォローアップ調査を行った。月1回(および試作1回)の活動は継続しており、参加者自身が作るお菓子を提案し、完成した菓子は他の入居者へ提供していた。また、バザーにおいて手製菓子の販売も行い、参加者が主体的に関わり達成感を感じる工夫がされていた。国内調査については、近年多様な活動をおこなう先駆的施設がみられさらに調査予定であったが、日程調整がつかず充分に調査できていない。来年度にも引き続き調査を行う予定である。海外調査については、在外研究中の研究分担者明神氏が担当した成果である。聞き取り調査だけにとどまらず、日系カナダ人の高齢者に対して料理活動の導入を試みることができた。また、これらの成果は、研究代表者、他の研究分担者・協力者も現地で観察および参与調査に加わり情報共有でき、おおむね順調に推移した。プログラムの評価については、一昨年のフォローアップを行うに留まった。ビデオを活用した観察調査などを通じて、来年度に引き続き実施したい。平成30年度は、国内の調査については、引き続き、料理活動を導入している施設等の種別を広げて調査をすすめると共に、ビデオによる観察もさらに行い、料理活動の効果や課題、実施方法の共通性を明らかにする。海外調査に関しては、引き続き、料理活動の実態調査を進めると共に、バンクーバー在住の日系カナダ人の高齢者に対して料理療法の導入を目指し、ボランティアによる支援方法の開発および評価方法の検討を行い、実際にプログラムを試行する。また、他の研究者も含めて参加する実態調査については、平成30年7月に実施予定である。以上の分析結果を踏まえ、日本におけるプログラムの試案を作成する。
うつ病の予兆検知へ向けた身体活動時系列の臨床応用基盤に関する研究

気分障害を対象とした個人適合型の予兆検知システム(sign-based Ecological Momentary Assessment)を構築する。身体活動における「行動組織化」と「間欠性」を最適に記述する行動異常指標を、治療過程や臨床的分岐点(再発、増悪・軽快過程)の計測データ解析を通じて開発・改良するとともに、その精神医学的妥当性を検証した。また、精神行動異常の数理モデリングによる行動組織化の理論背景の検討を行った。これらにより、身体活動の変調をトリガーに問診を行う個人適合型予兆検知システムの実現に繋がる基盤技術を確立した。本研究は、気分障害における身体活動の「行動組織化」の変調と「間欠性」の増大を切り口に、精神医学的・数理科学的・神経科学的エビデンスを伴った、精神行動異常の客観的・定量的かつ頑健な評価指標の設計・開発を行い、それを用いた気分変調の早期検知手法(sign-based Ecological Momentary Assessment)を確立することを目的とする。本年度は、治療過程や再発、増悪、軽快といった臨床的分岐点における身体活動パターンと臨床スコアとの共変性の検討、および先行研究で得られた行動異常指標の精神医学的妥当性を検証するため、大うつ病性障害患者を対象に修正型電気痙攣療法施行過程(n=6、約4週間)および薬物治療過程(n=19、治療前後の約一週間)における身体活動の連続計測を行った。また、抑うつと躁状態を頻繁に繰り返す急速交代型の双極性患者を対象とした長期連続計測(>6ヶ月)を開始した(n=9)。一方、双極性障害と遺伝的・病態的にも共通する部分が多い統合失調症患者の身体活動を計測し(n=19、約一週間)、行動組織化指標について検討した。その結果、大うつ病性障害患者と同様に、健常対照群に対して休息期間の系統的な増加がみられ、その分布形状(べき乗分布)を特徴づけるパラメータ(べき指数)に有意な減少を確認した。一方、活動期間分布(伸張型指数分布)の裾野の形状を特徴づけるパラメータ(伸張指数)は、うつ病患者とは異なり有意に減少した。このことは、統合失調症患者では、休息期間の持続性が増大する(間欠性の増大)とともに活動期間についても持続性が増す、すなわち、行動生起頻度は低下する(休息状態から活動状態への移行が生じ難い)が、一度活動を始めると終了しづらい(休息へ移行しづらい)ことを意味する。このような行動変調は、統合失調症における解離行動や反復・緊張病性などの行動異常を反映していると考えられた。また、行動組織化に関する行動異常指標はうつ病などの気分障害の評価のみならず、統合失調症の行動異常の定量化にも有用であることが示唆された。昨年度に引き続き、双極性障害患者の身体活動と自覚症状の超長期連続計測(>6ヶ月)の実施および取得データの解析を行った。先に報告した身体活動の間欠性指標をより詳細に検討することによって、その精神医学的妥当性・有用性を確認した。また、「病相転移」前の抑うつ気分の変動にその前兆とも考えられる質的変化(変動の振幅および自己相関の増大)が存在することを確認した。一方、時間解像度の高い評価手法の確立を目的に、Ecological Momentary Assessmentで計測した健常人(n=43)および大うつ病性障害患者(n=14)の日内の抑うつ気分と身体活動の間欠性を反映する局所統計量(平均値と歪度)との共変関係をマルチレベルモデルにより解析した。両群ともに身体活動の間欠性の増大と日内の抑うつ気分の上昇とに有意な共変関係が存在することを確認した。さらに、疾患群と健常群間で局所統計量(すなわち、活動パターンの間欠性)および抑うつ気分スコアの記述統計量は有意に異なるにも関わらず、両者の関係性(統計モデルの係数)には群間の違いが認められない(ただし、統計モデルの切片が疾患群で有意に異なる)ことを示した。さらに、うつ病患者において個人適合化モデルを構築したところ、モデル構築に使用していない評価データにおいて、身体活動の統計指標のみから有意に抑うつ気分が推定可能であることを確認した。これらのことは、客観的かつ連続計測可能な身体活動から、日常生活下の抑うつ気分を連続的に評価することが可能であることを意味し、気分障害の客観的かつ定量的な病態変化のモニタリング、さらには疾患の早期発見・発症予測に寄与すると考えられる。本研究は、気分障害における身体活動の「行動組織化」の変調と「間欠性」の増大を切り口に、精神医学的・数理科学的・神経科学的エビデンスを伴った、精神行動異常の客観的・定量的かつ頑健な評価指標の設計・開発を行い、それを用いた気分変調の早期検知手法を確立することを目的とする。

本年度は、治療過程や再発、増悪、軽快といった「臨床的分岐点」における身体活動の特徴と臨床評価スコアとの共変性の検討、および先行研究で得られた行動異常指標の精神医学的妥当性を検証するため、躁・うつ状態を高頻度で繰り返す急速交代型の双極性障害患者(延べ9人)を対象に、長期連続身体活動計測(>6ヶ月)を行い、病相転移時期を含む身体活動と主観的気分の同時連続記録を得ることに成功した。双極性障害患者のうつ病相では、大うつ病性障害患者と同様、身体活動時系列における休息期間の系統的な増加(すなわち、間欠性の増加)がみられ、その分布形状(べき乗分布)を特徴づけるパラメータ(べき指数)の値が顕著に低下することを確認した。一方、軽躁病相では、そのような間欠性の増加が抑えられ、うつ病相と比較して、べき指数の値が増加(もしくは正常化)することを確認した。さらに、主観的気分と行動指標との間に、有意な正の相関が存在することを確認し、開発指標が双極性障害における病相の客観的評価のみならず、病相転移の評価にも有用であることを示した。また、時間解像度の高い診断手法の確立を目的に、主観的な抑うつ気分の経時的変化と、記録前後の身体活動度の統計量との共変性について検討を加え、うつ病患者で確認された身体活動の間欠性の増大を反映するような統計量(平均活動量の低下と二次・三次モーメントの増加の組み合わせ)を用いた統計回帰モデルの有用性・妥当性を確認した。また、数理科学的側面からのアプローチとして、行動組織化の現象論的モデルを提案した。精神行動異常の客観的・定量的評価指標の開発に不可欠な臨床データの計測は順調であり、次年度以降、最適指標の探索や精神医学的妥当性の評価を行うに資するデータの蓄積が進んでいる。また、行動組織化則の数理モデルの構築を前進させる新たな知見を、統合失調症患者の身体活動時系列の解析により得ている。25年度が最終年度であるため、記入しない。精神行動異常の客観的・定量的評価指標の開発に必要な臨床データの計測は順調であり、最適指標の探索や精神医学的妥当性の評価を行うに資するデータの蓄積が進んでいる。また、双極性障害の病相転移に伴う行動指標の変化など、開発指標の臨床妥当性を示唆する知見を得ている。さらに、数理科学的側面からのアプローチとして、行動組織化の現象論的モデルを提案している。一方、解像度の高い行動指標の提案を目的に、日内の局所的な行動変化と気分との共変性を明らかにするなど、研究目的を達成するのに必要十分な知見が順調に蓄積されている。精神行動異常の客観的・定量的評価指標の開発に資するデータの計測・蓄積を継続するとともに、臨床的分岐点に視点を当てた解析により、行動異常を記述する最適な指標の開発・同定、およびその精神医学的妥当性の評価を行う。開発指標により兆候検知モデルの構築を行う。一方、神経科学的および数理科学的側面からのアプローチにより行動組織化の現象論的モデリングとその機序の解明を目指す。精神行動異常の客観的・定量的評価指標の開発に資するデータの計測・蓄積を継続する。また、今年度は、治療効果や病態・病相変化などの臨床的分岐点にさらに視点を当て、行動異常を記述する最適な指標の開発・同定、兆候検知モデルの構築、およびそれらの精神医学的妥当性の評価を行う。
ミヤコグサにおける根粒形成の全身制御に関わる KLAVIER 遺伝子の機能解析

マメ科植物は、HARやKLVといった地上部で働く因子を介した遠距離シグナルによって、形成する根粒の数を制御している。KLVはロイシンリッチリピート受容体様キナーゼ(LRR-RLK)をコードしており、別のLRR-RLKをコードするHAR1と遺伝学的に同一経路で根粒形成を抑制している。Laser MicrodissectionとリアルタイムRT-PCR法によって、KLVはHAR1同様に、本葉においては維管束特異的に発現することが明らかになった。そこで葉を透明化して観察を行ったところ、特に播種後7日目の第一本葉の側小葉においてklv変異体で導管の発達が抑えられていたことから、KLVは維管束の形態形成を正に制御することが示唆された。KLVがHAR1と遺伝学的に同一経路で機能し、共に維管束で発現することから、KLVとHAR1が結合するかを確かめた。膜タンパク質の相互作用を解析することのできるSplit-ubiquitin Yeast2 Hybrid法によってKLV、HAR1全長を用いた解析を行ったが、相互作用は検出されなかった。さらにアグロバクテリウムよるNicotiana benthamianaでの一過的過剰発現系と免疫沈降実験により、KLVとHAR1の相互作用を解析した。その結果、KLV同士の相互作用が見られ、KLV同士が複合体を形成する可能性が初めて明らかになった。一方、KLVとHAR1間の相互作用は検出されなかった。HARIとKLVが相互作用しないとすると、KLVが維管束などの形態形成を制御しているためにHAR1を介した根粒形成抑制に二次的に不可欠であるか、もしくは、HAR1の上位か下位で地上部において根粒形成抑制シグナルを伝達していると考えられる。または、ミヤコグサ特有、もしくは共生状態特有の他の因子が存在すればKLVとHAR1が相互作用するという可能性も考えられる。ミヤコグサの根粒形成は地上部からの抑制を受けているが、その遠距離制御には地上部で働くHAR1とKLVという2つのLRR-RLKが関わっていることが分かっている。とくにKLV遺伝子に変異の起こったklv変異体では根粒形成数の増加以外にも、地上部の形態形成に多面的な異常がみられる。その形質が変異体アリル特異的なものではなく、普遍的なKLVの機能を反映していることを示すためにKLVのRNAi用ベクターを用いて形質転換体を作成し、またKLV過剰発現体も作成中である。KLV RNAi形質転換体のT1植物では根粒数の増加の傾向がみられるラインもあったが、そのラインは倍数化しており捻性が低く、T2植物での詳細な解析が困難であった。現行法の問題である掛かる時間の長さや倍数化による不稔を回避できるようなミヤコグサ形質転換法の開発に先駆け、ミヤコグサMG-20系統での形質転換体の実生の抗生物質による選抜条件を決定した。これによって形質転換体のスクリーニングが容易にできるようになった。またそれとは別に、ミヤコグサ子葉表皮細胞の一過的形質転換法を開発した。これによってミヤコグサ地上部での迅速かつ簡便なタンパク質局在解析が可能となり、GFPやHAR1-GFP融合タンパク質の蛍光を観察することができた。しかしKLV-GFPの蛍光は観察できなかったため、さらなる解析が必要である。さらに、根粒形成制御に関わるLRR-RLKの分子機構を調べるためにKLV、HAR1のキナーゼドメインの相互作用をY2Hで解析したが、ホモまたはヘテロでも相互作用は検出されなかった。LRRドメインでも同様に検出されなかった。今後はRLK全長を用いた相互作用解析や、ライブラリを用いた相互作用因子の探索をする予定である。
ギャンブル依存症対策を足掛かりとしたネットゲーム依存症対策に関する研究

今年、WHOが策定する国際疾病分類のICD11に「ゲーム障害」が盛り込まれることが決定したことによって、インターネットゲームの依存に関する社会的関心が高まりを見せている。本研究は、ネットゲーム依存の回復支援の現場を中心としたフィールドワークを実施することで、長い歴史と伝統のあるギャンブル依存対策をめぐる知見がネットゲーム依存対策にどのように応用されているのか、またそこにはどのような限界があるのかを、当事者・支援者・医療者・業界関係者らが織りなす社会関係の中から読み解こうとするものである。
走査型プローブ顕微鏡によるカーボンナノチューブトランジスタの電気特性の評価・解析

これまでの研究では、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いてカーボンナノチューブ電界効果型トランジスタ(CNT-FET)やカーボンナノチューブ薄膜トランジスタ(CNT-TFT)の動作機構や伝導機構について明らかにしてきた。その中で、局所ゲート顕微鏡(SGM測定)によりCNTチャネルの局所電気伝導特性を解析したところ、障壁を含む金属CNTを示唆する結果が得られている。一方、プラズマCVD法で成長したCNTをCNT-TFTのチャネルに適用すると、高いON電流かつ小さいOFF電流が得られると報告されている。例えばチャネル長が10μmと短い時でさえ、ON/OFF比は10^5程度の値が得られている。プラズマCVD法で成長したCNTをチャネルに用いたCNT-TFTにおいて、パーコレーション閾値を超す高いCNT密度であってもOFF電流の抑制が可能なのは、CNTの長さが比較的短いことに加えて、金属CNT中に形成される障壁によるものと推測される。このような背景から、金属CNTに形成される障壁が電気伝導特性に与える影響について理解することは重要である。本年度は、金属CNTチャネル中に存在する欠陥による障壁の高さを、ドレイン電流の温度依存性を評価した。まずサブスレッショルド領域におけるSGM測定により金属CNT中に存在する欠陥を確認したCNTについて、I_D-V_<GS>特性の温度依存性を測定し、電子とホール双方に対して300meV程度の障壁が存在していることを示した。またチャネルに沿った電位プロファイルをケルビンプローブフォース顕微鏡(KFM)により測定し、金属CNT中に存在している障壁がCNT-FETの電気伝導特性の支配的要因となっていることを明らかにした。最後に金属CNT中に局所的にバンドギャップが形成される原因について考察し、プラズマCVDで成長したCNTは複数の炭素原子空孔により局所的にバンドギャップが開くと推測された。これまでの研究で走査型プローブ顕微鏡によるカーボンナノチューブ電界効果型トランジスタ(CNT-FET)の電位分布測定が有用である事を明らかにしてきた。本年度はこの電位分布測定に加えて、探針-試料間に働く磁気力を検出する磁気力顕微鏡(MFM)や探針にバイアスを印加する事で探針自体をゲート電極としてCNT-FETの電流量をマッピングする局所ゲート顕微鏡(SGM)を用いてCNT-FETの電気伝導特性の評価を行った。『MFMを用いたCNT-FETにおける各々のCNTの電気伝導特性のばらつき評価』CNTに流れる電流によって生じる磁気力をMFMにより検出する事を試みた。まずカンチレバーを集束イオンビームで加工することで高感度な磁気力検出を実現した。また電位測定技術を用いて探針-試料間の電位をゼロにすることで誤差となる信号を抑制した。次に本技術を適用したMFM測定をCNT-FETチャネル中の個々のCNTに対して行ったところ、コンダクタンスや閾値がCNT毎で異なる事を明らかにした。尚、本研究成果は東京大学との共同研究によるものである。『SGMを用いた2本のCNTに対する電気伝導特性評価』まずCNTの欠陥評価やCNT各々の電気伝導のばらつき評価が可能であるSGMを立ち上げた。このSGM測定をCNT-FETチャネル中の2本のCNTに対して行ったところ、電気伝導型や閾値がそれぞれのCNTで異なる事を示唆する結果が得られた。『半導体的CNT優先成長メカニズムの解明』当研究室で立ち上げたSGM測定を用いて半導体的CNTの優先的成長メカニズムの解明を試みた。プラズマCVDで成長したCNTを用いたCNT-FETに対してSGM測定したところ、ドット状に電流変調する像を取得した。このドット状の像は金属CNT中に含まれる欠陥を示唆しており、この欠陥によってCNTは半導体的に振る舞うという新しい知見が得られた。これまでの研究では、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いてカーボンナノチューブトランジスタ(CNT-FET)の電気伝導特性の評価、解析を行ってきた。例えば、磁気力顕微鏡(MFM)や局所ゲート顕微鏡(SGM)などを用いる事で、個々のCNTにおいて電流量、伝導型、閾値が異なる事を明らかにした。本年度は、これまで培ったSPM技術を用いてネットワーク状に分散したCNTをチャネルとした薄膜トランジスタ(CNT-TFT)に対する電気伝導特性の解析・評価を行った。更にデバイス応用への指針を示すために、CNT-TFTの集積回路作製を試みた。『SPMを用いたカーボンナノチューブ薄膜トランジスタの電気伝導特性の評価・解析』グリッド挿入型プラズマCVD(PECVD)法で成長したCNTをチャネルに用いたCNT-TFTに対して、これまで培ってきたSPM技術(KFM,C-AFM,SGM)を用いて総合的に解析した。その結果、サブスレッショルド領域において、テラス状の電位分布像や島状の抵抗分布像が得られた。このことから、サブスレッショルド領域では、高いCNTの密度にも関わらず島状のチャネルが形成される事を示している。更に得られた結果を検証するために、SPICEを組み合わせたモンテカルロシミュレーションを行い、実験結果との比較を行った。『PECVD法によるCNT-TFTの集積回路の実現』これまでの研究において、PECVDを用いてCNT-TFTを作製し、高電流密度や電気伝導のバラつきが小さいCNT-TFTが得られている。このような結果から、108個のCNT-TFT(PECVD法でCNTを成長)から構成された53段Ring Oscillator回路を作製した。53段Ring Oscillatorを動作させたところ、遅延時間が0.51μsとこれまでの報告例と比較して2ケタ小さい高速動作を実証した。同時に中規模集積回路を実現した。

これまでの研究では、走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用いてカーボンナノチューブ電界効果型トランジスタ(CNT-FET)やカーボンナノチューブ薄膜トランジスタ(CNT-TFT)の動作機構や伝導機構について明らかにしてきた。その中で、局所ゲート顕微鏡(SGM測定)によりCNTチャネルの局所電気伝導特性を解析したところ、障壁を含む金属CNTを示唆する結果が得られている。一方、プラズマCVD法で成長したCNTをCNT-TFTのチャネルに適用すると、高いON電流かつ小さいOFF電流が得られると報告されている。例えばチャネル長が10μmと短い時でさえ、ON/OFF比は10^5程度の値が得られている。プラズマCVD法で成長したCNTをチャネルに用いたCNT-TFTにおいて、パーコレーション閾値を超す高いCNT密度であってもOFF電流の抑制が可能なのは、CNTの長さが比較的短いことに加えて、金属CNT中に形成される障壁によるものと推測される。このような背景から、金属CNTに形成される障壁が電気伝導特性に与える影響について理解することは重要である。本年度は、金属CNTチャネル中に存在する欠陥による障壁の高さを、ドレイン電流の温度依存性を評価した。まずサブスレッショルド領域におけるSGM測定により金属CNT中に存在する欠陥を確認したCNTについて、I_D-V_<GS>特性の温度依存性を測定し、電子とホール双方に対して300meV程度の障壁が存在していることを示した。またチャネルに沿った電位プロファイルをケルビンプローブフォース顕微鏡(KFM)により測定し、金属CNT中に存在している障壁がCNT-FETの電気伝導特性の支配的要因となっていることを明らかにした。最後に金属CNT中に局所的にバンドギャップが形成される原因について考察し、プラズマCVDで成長したCNTは複数の炭素原子空孔により局所的にバンドギャップが開くと推測された。
医療・健康関連サービス財の遵守・継続消費行動の影響要因に関する実証的研究

初年度のインタビューとWeb調査の分析を行い、以下の知見を得た。1インタビュー調査A高血圧薬服用で運動療法指示群、B高血圧傾向で内服薬のない運動療法指示群、C持病のない健康関連サービス自主的利用群の3群で、更に継続行動獲得の1成功群、2不成功群に分け6群(各5名)とした。共起ネットワーク分析ではA,B,C共に話題構成数は2群よりも1群の方が多く、自己効力感、健康意識に差が見られた。A・B1群は共起する語のグループがより明確に弁別され、運動関連語数がA・B2群に比べ多かった。また、A・B1群では運動の共起ネットワーク内にポジティブな語が有り、A・B2群では無かった。C12群の共起ネットワークは類似し、発話も共通点があったが、目標評価に相違があった。よって、A・Bでは12群間で健康行動への態度とサービスの結果への期待も異なると考えられた。C12群は態度ではなく自己評価基準に違いがあると示唆された。以上から、自己効力感、関与、知識が重要な概念であり、特に自己効力感の高低での整理が有効であることが示唆された。2Web調査患者の服薬中断行動の詳細な検討のため、意図的/非意図的な中断行動の2次元に着目した分析を行った。40代以上の一般消費者約3万名を対象に健康意識と行動に関するWeb調査を行った。先行研究に基づいた意図的/非意図的中断行動、患者エンパワメメント(情報探索、知識習得、治療参画)等の構成概念を測定し、共分散構造分析で慢性期と急性期患者での母集団別分析を行った。この結果、慢性期では、双方向の因果が正で有意となり、非意図的から意図的の方が相対的に強く影響した。急性期は非意図的から意図的のみ強く影響した。また影響要因も相違がみられた。よって、継続的な通院・服薬を要する慢性患者と、抗菌薬等で完全に飲みきる必要のある急性期の患者では、支援策など個別に検討する必要性が示唆された。1)概要で示した1と2の初年度調査2件の分析結果を学会報告論文の形でまとめることができた。インタビュー調査はサービス学会第7回国内大会にて発表し、座長やフロアから論文化に向けての多くの示唆を得ることができた。Web調査は申請書の計画通りにINFORMS Healthcare 2019(Boston)に採択されている。また、分析の中間報告については日本社会薬学会第37年会において優秀発表賞を受賞することができた。これら2件については、査読付き論文として公刊することが次の目標となる。2)パイロットスタディ2件の分析結果をそれぞれ査読付き論文として公表することができた。一つは、意図的中断と非意図的中断に着目して服薬アドヒアランスへの影響構造について検討し、服薬アドヒアランスを促進するためには、非意図的な中断(失念)への対策を優先すべきこと、併せて、患者の自己効力感に働きかけることの重要性、また情報過多の場合は負の影響に留意すべきことなどの知見を得た。もう一つは、処方医療機関と薬局の評価と継続利用意志、並びに服薬継続意志と分業制度の評価について測定し、これらの関連性を探ったところ、服薬継続意志には医療機関、薬局の順で総合満足が影響したが、影響度は低かった。ここから、やはり服薬継続意志には医療サービスの提供者や提供組織の評価等ではなく、自己効力感など患者に由来する要因の影響の方が相対的に大きいことが示唆されたと考えられる。3)更に、これらの知見を基にして、新たにWeb調査を実施することができた。具体的には、これまでの調査分析により判明した意図的/非意図的中断行動やアドヒアランスに対する主要な影響要因を横断的に扱ったモデルで分析を行うためのデータを入手することができた。最終年度に向けて、昨年度学会での論文報告を行った量的、質的調査の研究成果について、査読付き論文化を目指す。これらについては、学会発表でのコメントを参考にするほか、共同研究者で一度会議を開催し、ブラッシュアップすることを考えている。また、同様に、2年度目の調査については分析を進め、年度後半の学会で論文報告を行えるようにしたい。また量的、質的データの分析については混合研究法などで進め、より深い知見を探索したいと考えている。初年度は医療・健康関連サービスの遵守・継続消費行動ならびに中断・中止行動の影響要因の調査・モデル分析を行った。特に、近時海外の先行研究で着目されている、意図的中断と非意図的中断に着目して服薬アドヒアランスへの影響構造について検討した。継続的な服薬が必要な慢性疾患患者を対象としたWeb調査を行った。まず、意図的中断と非意図的中断の因果の方向性とアドヒアランスの影響について検証した。次に、先行研究を基にした、情報探索、患者参画、自己効力感、効果認識等がどのように意図的または非意図的な中断やアドヒアランスに影響するかを検証した。結果として、非意図的中断が意図的中断に影響すること、アドヒアランスには非意図的中断の影響が最も強いことが示された。また、自己効力感、情報探索、効果認識などはすべて間接的影響であり、アドヒアランスへは直接影響しないことも示された。非意図的中断には自己効力感、効果認識が順に正の影響を示した。性別や年齢の影響は有意でなかった。

更に、情報探索は意図的/非意図的中断の両者に負の影響を示したが、特に意図的中断により強く影響した。罹患期間に関しては、極僅かではあるが負の影響を示した。以上から、継続的服薬を促すためには、消費者の自己効力感に働きかけることの重要性、また特に情報過剰の場合は負の影響に留意すべきことが示された。更に、最終的な目的である服薬アドヒアランスを高めるためには、主な影響要因が患者にとって非意図的ないし無意識な中断であるが故に、その対策については医療者と患者が協同して検討すべきことが重要であると考えられた。初年度は、量的調査と質的調査を実施でき、量的調査に関してはインターネット調査を完了させ、分析結果を査読付論文として投稿、受理させることができた。事前スクリーニング条件は「慢性疾患(高血圧や糖尿病など)と診断され、定期的に治療薬を処方されている」、「3か月以内に医療機関(病院・クリニック)を受診し、処方された慢性疾患の治療薬を薬局で入手している」、「40歳以上である」、「医療職(医師、看護師、薬剤師等)ではない」とした。最終的に、3か月以内に医療機関から慢性疾患治療薬を処方され、40歳以上、かつ非医療職の患者1,952名からデータを収集することができた。質的調査は服薬と運動の継続行動に焦点を絞り、5人×6グループの計30人を対象とする、フォーカス・グループ・インタビューを実施できた。A)高血圧症のため薬を服用している患者で運動を定期的にできているA1グループ、出来てないA2グループ、B)高血圧の薬の服用はないが、血圧が高めで医師から運動療法の指示が出ている人で運動を定期的にできているB1グループ、出来てないB2グループ、C)持病がなく、運動療法の指示も出ていないがジム会員や体育館での健康・スポーツ教室に申し込んでいる人(健康維持・増進のために会費等を支払って運動する機会を得ようとしている人)で運動を定期的にできているC1グループ、出来てないC2グループで実施できた。現在、逐語録を基にコーディングを行い、分析中であるが、服薬継続行動においても運動などの生活習慣の関連が示唆されるなど興味深い知見が確認されつつある。初年度のインタビューとWeb調査の分析を行い、以下の知見を得た。1インタビュー調査A高血圧薬服用で運動療法指示群、B高血圧傾向で内服薬のない運動療法指示群、C持病のない健康関連サービス自主的利用群の3群で、更に継続行動獲得の1成功群、2不成功群に分け6群(各5名)とした。共起ネットワーク分析ではA,B,C共に話題構成数は2群よりも1群の方が多く、自己効力感、健康意識に差が見られた。A・B1群は共起する語のグループがより明確に弁別され、運動関連語数がA・B2群に比べ多かった。また、A・B1群では運動の共起ネットワーク内にポジティブな語が有り、A・B2群では無かった。C12群の共起ネットワークは類似し、発話も共通点があったが、目標評価に相違があった。よって、A・Bでは12群間で健康行動への態度とサービスの結果への期待も異なると考えられた。C12群は態度ではなく自己評価基準に違いがあると示唆された。以上から、自己効力感、関与、知識が重要な概念であり、特に自己効力感の高低での整理が有効であることが示唆された。2Web調査患者の服薬中断行動の詳細な検討のため、意図的/非意図的な中断行動の2次元に着目した分析を行った。40代以上の一般消費者約3万名を対象に健康意識と行動に関するWeb調査を行った。
海馬苔状線維終末に発現するシナプス前カイニン酸型グルタミン酸受容体の機能

海馬CA3野苔状線維シナプスはカイニン酸受容体を高密度に発現している。これまでに、苔状線維の高頻度刺激に応じてシナプス後部のカイニン酸受容体が活性化され緩徐な興奮性シナプス後電位(slow EPSP)の発生に寄与することが示されているが、シナプス前部のカイニン酸受容体の機能については明らかでない。本研究では、カイニン酸受容体活性化がシナプス前性の作用を示す可能性について検討した。マウス海馬スライス標本において苔状線維の電気刺激により生じるフィールド電位変化を細胞外記録法により記録した。低濃度(0.2μM)のカイニン酸投与によりフィールドEPSPは抑制され、このときシナプス前線維集合活動電位(presynapticvolley)は可逆的に増大した。低Ca^<2+>液中で単離して測定したシナプス前線維集合活動電位も同様にカイニン酸により増大し、この作用はカイニン酸受容体脱感作剤SYM2081により抑制された。これらの結果から、苔状線維シナプスにおいてカイニン酸受容体活性化はシナプス前線維の興奮性を亢進する作用を示すと考えられた。海馬CA3野はカイニン酸受容体サブユニットの多くを発現し、カイニン酸投与により過剰な興奮状態である発作波を発生することが知られている。これまでに報告された苔状線維シナプス後部の興奮作用とともに、本研究で明らかにされたシナプス前部のカイニン酸受容体を介した苔状線維入力の興奮性亢進が協同的に作用し、カイニン酸による過興奮状態に寄与する可能性が考えられた。イオンチャンネル共役型グルタミン酸受容体のうちAMPA型受容体は興奮性シナプス伝達に、NMDA型受容体はシナプス可塑性に必須の分子であることが明らかになったが、カイニン酸型受容体の機能については不明な点が多い。本研究では海馬スライス標本においてシナプス伝達とシナプス前終末内Ca^<2+>動態の電気生理的及び光学的同時計測を行い、CA1野シナプスでのシナプス前カイニン酸型受容体の作用機序について検討を行った。海馬スライス標本に低濃度(1μM)のカイニン酸を投与するとCA1野シナプスでのEPSPが可逆的に抑制された。このときニ発刺激による促通(paired-pulse facilitation;PPF)が増大したことから、カイニン酸の作用はシナプス前性の変化(伝達物質放出の減少)を伴うものと考えられた。さらに、このシナプス前カイニン酸受容体の作用機序を明らかにする目的でシナプス前終末内Ca^<2+>動態に対するカイニン酸の効果を調べた。スライス標本において入力線維層に蛍光Ca^<2+>指示薬のAM誘導体(rhod2-AMなど)を局所的に注入するとシナプス前部だけに選択的に蛍光Ca^<2+>指示薬を負荷することが可能である。このような標本において計測したシナプス前終末へのCa^<2+>流入を反映する蛍光強度変化もカイニン酸によりEPSPと同様の時間経過で抑制された。このときEPSPとCa^<2+>流入の抑制の程度は同様にシナプス前性にシナプス伝達を抑制すると考えられる低Ca^<2+>液中で測定されたものとほぼ等しかった。このことからカイニン酸は主にシナプス前終末へのCa^<2+>流入を抑制することによりCA1野シナプス伝達を抑制するものと考えられた。
超発光分子集団による同期的蛍光現象の理論探索と実験実証

30年度は、局在表面プラズモンが増強電場を形成する場に存在する分子発光体集合系の協力発光の金属構造依存性を集中的に調べ、今後の実験的研究のためのデータ収集に努めた。金属構造体は任意形状のものを扱うため、グループで開発した超蛍光理論において、Green関数を任意の環境形状において計算出来る手法を新たに開発し、これを用いて、金属ナノギャップに存在する分子集合体の超蛍光を計算出来るようにした。特に重点的に調べたことはナノギャップ内での発光分子の配置依存性、また十分離れたナノギャップに配置された発光分子の相関効果であるが、結論として、配置が規則的であるか否かには超蛍光の発現に無視できない影響が現れ、また金属の構造によっては十分離れたナノギャップに存在する発光分子間にも強い相関が現れることなどが明らかになった。以上の計算において、重要な結果は、どの場合においても金属の存在による相関効果の増強が極めて強いことである。この結果の実験検証については次年度からの実験的研究の重要なターゲットとなる。任意形状の金属構造などが存在する場合の超蛍光についてはこれまで計算手法がなかったが、30年度、Green関数を離散双極子法で数値的に計算することによりこれを可能にしたことは計画通りの進展である。一方、この計算手法を用いて明らかにした効果として、金属による電場増強効果が数千から数万倍と予想より大きかったことは、計算を行って初めて明らかになっており、この効果については想定以上のものであった。また、空間的に離れた場所にある発光分子が、接する金属構造を共通にする場合に強い相関を示すことが明らかになった点は狙い通りの成果と言える。一方で、分子の配置がキラリティーを持つ場合に、金属構造のキラリティーと強い相関を持った超蛍光が現れることが明らかになった。これはキラル選択的超蛍光の発現であり、世界的にも認識されていない物理的効果と思われる。以上を総合すると、本年度は計画以上に進展したと言える。理論的は昨年度明らかになったキラル選択的超蛍光の発現についてさらに明らかにするとともに、実験的には初年度に明らかになった発光分子集合系の超蛍光について明らかにしていく。具体的には次の項目を考えている。「金属光アンテナと分子の結合系の試作を行い、金属構造のエネルギー透過現象を確認」北大電子研グループ提供の金属ナノ構造による光アンテナを用いて、全系の吸収、及び分子の励起スペクトルを同時に観測することによりFano的なエネルギー透過現象を確認する。「ZnOミクロン真球による超発光分子作成」ZnOミクロン真球に集束イオンビーム装置(FIB)を用いて、空間分解能10nm程度で酸素欠陥が存在する領域の規則的なパターンとその分布を制御し、発光中心(酸素欠陥)の配置が制御された人工的な超発光分子を作製する。「NV-センターを含むナノダイヤの超蛍光」数100個のNV-センターを含むナノダイヤを金属アンテナに捕捉し、局在プラズモンによる超蛍光の増強効果を調べる。「ZnOミクロン真球による超発光分子作成」

ZnOミクロン真球に集束イオンビーム装置(FIB)を用いて、空間分解能10nm程度で酸素欠陥が存在する領域の規則的なパターンとその分布を制御し、発光中心(酸素欠陥)の配置が制御された人工的な超発光分子を作製する。「NV-センターを含むナノダイヤの超蛍光」数100個のNV-センターを含むナノダイヤを金属アンテナに捕捉し、局在プラズモンによる超蛍光の増強効果を調べる。
内部構造および力学的性状の異なる血栓はどうして形成されるのか

蛍光顕微鏡および電子顕微鏡を用いたマルチスケール観察により,血流場および血液性状の異なる条件で構築された血栓内部のフィブリン線維束の形態構造を評価した.また,フィブリンによる機械特性を反映させた血液凝固過程の巨視的数理モデルおよびプロトフィブリル凝集によるフィブリン線維網形成の微視的数理モデルにより,様々な条件における血栓形成過程を数値的に再現し評価した.これにより,血流場および血液性状が,フィブリン凝集塊の形態構造と密接に関連し,血栓全体の力学性状を決定する一要因と成る可能性があることを示した.異なる駆動圧力条件を用いたin vivo実験による血栓サンプルに対し,様々なスケールにおける観察アプローチにより血栓内部構造を調べた.まず,フィブリノーゲンおよび血小板を蛍光染色し作成された血栓サンプルに対し,共焦点顕微鏡および二光子顕微鏡を用いて蛍光画像を取得し,数十マイクロ数ミリメートルスケールでのフィブリンと血小板の空間分布を調査した.その結果,数マイクロ数十マイクロメートルに渡り,フィブリン線維束が網目構造を有することを確認した.さらに,異なる駆動圧力条件により得られた血栓サンプルを比較したところ,流れがほぼおきない駆動圧力条件において,フィブリン線維束はランダムに配向しているのに対し,静脈相当の流れが駆動される圧力条件においては,フィブリン線維束が流れ方向に配向している様子が確認された.また,血小板の蛍光画像と比べたところ,両条件において,底面における網目構造の起点に血小板群が存在していることを確認した.これらより,血栓形成時の血流速度がフィブリン線維束の網目構造の配向性に影響を与えることを明らかにし,また底面における網目構造の起点と接着血小板との間に関連があることを示した.これに加え,透過型電子顕微鏡,イオンビーム集束型電子顕微鏡,超高圧電子顕微鏡を用いて,数十ナノ数マイクロメートルスケールにおける血栓内部構造を観察し,フィブリン線維,赤血球および血小板の空間分布を調査した.その結果,(1)ナノメートルスケールのフィブリン線維が集まりマイクロスケールのフィブリン線維束を形成していること,(2)フィブリン線維束に赤血球が多く捕獲されていること,(3)フィブリン線維束の一部にマイクロパーティクル(膜小胞体)と思われる粒状物質が捕獲されていること,を明らかにした.当初の計画通り,異なる流速において形成されたin vitro実験系の血栓サンプルの観察を行い,流速が血栓の内部構造,特にフィブリン線維およびフィブリン線維束に影響を与えることを確認した.この際,電子顕微鏡と蛍光顕微鏡による観察により,様々なスケールにおける三次元情報を取得することが可能となり,多角的な視点で血栓内部構造の違いを検討できるようになった.得られた画像からの特徴点抽出に関しては,離散フーリエ変換によるアルゴリズムを独自で開発することで,三次元空間でのフィブリン線維束の配向性を評価することが可能となった.フィブリン前駆体であるプロトフィブリルの凝集現象を扱うことが可能な物理シミュレーションモデルを構築した.単一のプロトフィブリルの伸縮・曲げ・ねじりに対する離散要素を組み合わせたファイバーモデルを構築し,溶媒分子との相互作用を統計的に扱うランジュバン方程式を運動方程式に採用した.また,ファイバーモデル間に作用するポテンシャルを考慮することで,プロトフィブリル同士の接触および凝集を扱った.一辺3umの立方領域内にファイバーをランダムに配置し周期境界条件のもと時間発展シミュレーションを行った.その結果,ファイバーモデルは揺動的な運動をしながら繊維状の凝集形態をとるとともに分岐をともなう凝集網を形成することを確認した.また,ファイバーモデルの曲げ剛性を変えてシミュレーションを行ったところ,最終的な凝集網の形態に影響を与えることが分かった.これらより,プロトフィブリルの力学特性変化がフィブリン凝集体の内部構造に影響を与えることが示唆された.マクロ場での血栓生成を扱うため血流・生化学反応連成解析手法の構築を行った.血液を非圧縮粘性流体,血栓を粘弾性体として構成方程式を適用し,オイラー型および混合定式化により直交格子を用いた計算モデルを構築した.また,ひずみエネルギによる結合解離状態変化を確率論的に扱うアプローチにより血栓破壊の再現を試みた.深部静脈血栓を対象とし解析系を構築しシミュレーションを行ったところ,筋収縮ポンプによる流体加速が血栓成長を促進し,血栓形成の局在性が出ることを明らかにした.血栓内部構造の詳細を明らかにするため,イオンビーム集束型電子顕微鏡(FIB-SEM)による3次元観察を行い,nmレベルの高空間分解能で観察することに成功した.FIB-SEMの観察範囲は狭いため,フィブリン繊維網などの特徴的な構造が存在する場所を観察するのは難しく,今後の手法改善が必要である.プロトフィブリル凝集モデルにより,血栓内のフィブリン線維網の複雑形態を力学的に再現することが可能となった.これは,血球成分の有無,凝固因子の多寡,血流動態の変化など様々な条件における血栓内部構造の再現に繋がっていく.直交格子を用いた血流・生化学反応連成解析アプローチにより,マクロ場における血流中での血栓生成およびその力学特性を反映しつつ局所的な破断を扱うことが可能となった.これらは,臨床場を対象とした解析,またプロトフィブリル凝集モデルの解析結果による知見を反映させることに繋がっていく.昨年度に構築した離散力学に基づくプロトフィブリル運動モデルを用い,直方空間において底面固定条件を課した解析系において,静止場およびせん断流化でのフィブリン凝集塊の形成過程を数値的に再現した.両条件において,解析時間20 msでの線維の配向性を評価した.

静止場では,底面を起点とした高さ方向への高い配向性が見られた一方,せん断下では流れ方向への高い配向性が見られた.さらに,線維伸長に関するポテンシャルエネルギが高い値を持つものを評価したところ,高い伸縮エネルギを持つプロトフィブリルは,静止場ではばらばらに存在する一方,せん断流下においてはより近くに集まり結合していることが分かった.これらの結果から,せん断流下では,プロトフィブリルが配向性を持つことで部分的に高い伸縮エネルギを持つ繊維束が形成され,剛性の高いフィブリン凝集塊が形成されることが示唆された.これは,血流速度により剛性の異なる血栓が作られる機序の一要因であると考えられる.マイクロ流路内に人血液を流すin vitro実験において,血液中の血球成分や血流速度など様々な条件においてフィブリン線維束の蛍光観察を行った.得られた画像に対し,レベルセット関数を用いた画像処理手法を新たに提案し,フィブリン線維束の抽出を行うとともに,その配向性および太さを評価した.その結果,流れ場の有無および赤血球・血小板の濃度にそれらの評価量が依存することを定量的に示した.これに加え,一条件において得られた血栓試料に対し,蛍光画像をもとに位置決めを行った上で,イオンビーム集束型電子顕微鏡(FIB-SEM)により観察を行った.その結果,血栓内部の赤血球とその周囲に存在するフィブリン繊維網の三次元構造をある程度得ることができた.これより,様々な条件における血栓内部のフィブリン線維網および血球らの三次元構造取得の実現可能性を示した.蛍光顕微鏡および電子顕微鏡を用いたマルチスケール観察により,血流場および血液性状の異なる条件で構築された血栓内部のフィブリン線維束の形態構造を評価した.また,フィブリンによる機械特性を反映させた血液凝固過程の巨視的数理モデルおよびプロトフィブリル凝集によるフィブリン線維網形成の微視的数理モデルにより,様々な条件における血栓形成過程を数値的に再現し評価した.これにより,血流場および血液性状が,フィブリン凝集塊の形態構造と密接に関連し,血栓全体の力学性状を決定する一要因と成る可能性があることを示した.取得した画像データに対し三次元構築手法を適用し,内部構造の空間的な再現を試みる.これらに対し,特徴量およびその空間分布を明らかにし,数理モデル構築に向けた基本データの標準化を行う.また,必要に応じてサンプル数を増やし,統計的な信頼性を高める.得られた特徴量の標準データを用いて,フィブリン線維束と赤血球を含んだ血栓内部構造を数理モデルにより再現する.さらに,これらの内部構造モデルに対して力学シミュレーションを行い,内部構造と力学的性状の関連を明らかにしていく.マクロ場での血流・生化学反応連成シミュレーションに対し,上記より得られた力学的性状を反映させることで,血流場および血栓の力学的性質の関連を明らかにし,血流場の違いにより内部構造および力学的性状の異なる血栓が形成されるメカニズムを解明していく.
マイクロ波プラズマ励起種を用いた選択加熱技術の開発

マイクロ波励起水素プラズマ中の水素原子を用いてGeや遷移金属の選択急速加熱を可能とする技術開発を行った。ガラス基板上に堆積した非晶質Geを60秒程度の水素原子照射で結晶化が確認できた。また、水素原子による直接加熱が不可能なSiの場合は非晶質Siの一部にタングステンを堆積し、熱源として面内横方向の固相成長により多結晶膜を形成し、電界効果トランジスタを作製して実効移動度40 cm2/Vsを実現した。本研究では、マイクロ波励起プラズマ中のラディカル等の励起種を用いて、従来の加熱方法とは異なる選択急速加熱を可能とする技術の開発を行う。特に、マイクロ波プラズマ中の荷電粒子によるダメージを抑制する加熱技術開発を図り、多結晶半導体薄膜の作製および電界効果トランジスタ試作・評価を行う、ことを目的としている22年度の研究成果として、1水素ラジカルによる加熱効果は遷移金属で大きく、5秒程度で1000°C程度に加熱可能であることを確認した。この効果はd電子が5個程度有する遷移金属元素で最も効果的である。2第3周期の典型元素であるアルミニウムやシリコンでは加熱効果が認められない。3第4周期以上では典型元素であるゲルマニウム等でも650°C以上に加熱可能であることを見出し、ガラス基板上および有機フィルムのポリイミド上に堆積した非晶質ゲルマニウムを本技術を用いて選択的に加熱し、多結晶化を確認した。4シリコン基板にヒ素をイオン注入した試料上にニッケルとの反応防止用の酸化膜をCVD法で堆積し、その上にニッケルを蒸着して本技術で選択的に加熱実験を待った結果、8秒程度でほぼ100%のヒ素不純物の活性化を実現した。5ラジカルと荷電粒子、電磁波を分離する新装置を作製し計測した結果、電磁波を遮断した領域においても加熱現象を確認した。この選択的急速加熱現象は、マイクロ波により形成された水素ラジカルが金属等の表面で吸着し表面濃度の高い領域が形成され、水素分子に再結合し脱離する過程で発生する反応熱によるものと考えている。特に、マイクロ波プラズマ中の荷電粒子によるダメージを抑制する加熱技術開発を図り、多結晶半導体薄膜の作製および電界効果トランジスタ試作・評価を行うことを目的としている。23年度の研究成果として、1.ガラス基板上に堆積した非晶質ゲルマニウムの直接加熱による結晶化の実証。60秒程度の水素ラジカル照射でゲルマニウムの結晶化を確認できた。到達温度は放射温度計では650°C程度を示したが、溶融・蒸発を示す島状となった。これは、950°C以上に加熱されたことを示しており、100nm程度の薄膜半導体の温度測定が放射温度計では困難であることが判明した。2.10%シリコンを添加したゲルマニウムでは加熱効果が認められない。シリコン原子が水素ラジカルのキラーとなっていることを示唆している。3.ラジカルと荷電粒子、電磁波を分離する装置(プラズマ室と石英管の試料室からなる)を作製し計測した結果、プラズマ室からの距離に依存し加熱温度が低下する。これは石英管壁のシリコンが水素ラジカルのキラーとして働いていることを示唆している。4.遷移金属類の中で、タングステンでは5秒以内に1200°C程度に急速加熱可能であった。シリコンを含んだ非晶質半導体の加熱を行うために、非晶質半導体層の一部にタングステンを堆積し、熱源として横方向結晶成長が可能であることを確認した。5.上記方法で形成した多結晶半導体上に薄膜トランジスタを試作した。簡便な加熱技術であるが、実効移動度40cm^2/Vsの電界効果トランジスタを実現した。24年度の研究成果として、1.ガラス基板上に堆積した非晶質シリコン膜厚の結晶化に与える影響の調査。非晶質半導体層の一部にタングステンを堆積し、水素ラジカルによる加熱熱源として用い、結晶化時間に与える非晶質シリコンの膜厚の影響を調べた。膜厚50nmでは60秒加熱後でも非晶質成分が残っているが、200nmの場合には40秒加熱により全面多結晶化が確認され、基板の非晶質のガラスとの境界面が結晶化を阻害していることを明らかにした。2.加熱源のタングステンとシリコン膜の反応に関する調査。