hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有限周波数KYP補題に基づく多目的ロバスト制御系設計法とその応用

本研究では、研究代表者らが開発してきたKYP補題(Kalman-Yakubovich-Popov Lemma)の有限周波数版である一般化KYP補題の解析に関する成果に基づいて、設計の視点に立った統一理論の構築を目指した。特により実用的な状況を十分考慮した系統的な設計理論の構築とそれらに対する設計アルゴリズムの提案を目指した。(1)「設計理論の構築」に関しては、以下の4つの成果を得た。・一般化KYP補題に基づくPID制御系(実応用で最も広く用いられている)設計法を確立した。・一般化KYP補題の等価な時間領域条件を導出した。これは、これまでの受動性と正実性との等価性を一般化した結果であり、非線形系への拡張の可能性を示す重要な結果の一つである。・一般化KYP補題と等価なSoS(2乗和分解)を導いた。この結果は、1変数の行列関数の不等式条件のSoS表現を統一的に示したものである。また、それに基づく制御しやすい制御対象の設計法への展開が可能であり、その有用性を数値設計例を通して確認した。・一般化KYP補題の最適化問題の双対問題の特徴付けを行い、主問題と双対問題の関係を明らかにするとともに、それらの計算量を理論的に比較した。(2)「設計ツールの開発」に関しては、まず一般化KYP補題に基づく基本的な設計支援ツールを構築した。さらに、上記の双対問題の検討結果を踏まえ、主双対内点法を実装し、比較検討を行った。その結果、一般化KYP補題で表される半正定値最適化問題は非常に解きにくい問題であることが判明し、その構造に注目した新しいアルゴリズムの構築が必要であることを明らかにした。本研究では、研究代表者らが開発してきたKYP補題(Kalman-Yakubovich-Popov Lemma)の有限周波数版である一般化KYP補題の解析に関する成果に基づいて、設計の視点に立った統一理論の構築を目指している。特により実用的な状況を十分考慮した系統的な設計理論の構築とそれらに対する設計アルゴリズムの提案を目的としている。本年度の研究成果は、以下の通りである。(1)「設計理論の構築」に関しては、以下の2つの成果を得た。・動的出力制御器の設計に対しては、連続時間系に焦点を当て、一般化されたマルチプライア法に基づいた線形行列不等式条件を導いた。また、それに基づいた設計法を提案し、磁気ベアリング系の安定化制御系設計への適用により、その有用性を確認した。・サンプル値制御系に対しては、デルタ変換に基づいた線形行列不等式条件を導き、連続時間系との整合性を確認した。また、それに基づく設計例として、3慣性ねじれ系の制振制御のPID設計への適用を行い、その有用性を確認した。(2)「設計ツールの開発」に関しては、一般化KYP補題用の半正定値計画法アルゴリズムの開発の基礎となる検討を行った。具体的には、一般化KYP補題の最適化問題の双対問題の特徴付けを行い、その構造に着目した内点法アルゴリズムについて検討を始めている。(3)「応用による検証」に関しては、以下の検討を行った。・3慣性ねじれ系の制振制御に対しては、これまでの設計法を適用し、シミュレーションならびに実験により、有限周波数特性に基づく設計法の有効性の確認と問題点の抽出を行った。・シーソー系の制御に対しては、次年度の本格的な検討の準備を行っている。本研究では、研究代表者らが開発してきたKYP補題(Kalman-Yakubovich-Popov Lemma)の有限周波数版である一般化

KYP補題の解析に関する成果に基づいて、設計の視点に立った統一理論の構築を目指している。特により実用的な状況を十分考慮した系統的な設計理論の構築とそれらに対する設計アルゴリズムの提案を目的としている。本年度の研究成果は、以下の通りである。(1)「設計理論の構築」に関しては、以下の2つの成果を得た。・一般化KYP補題の等価な時間領域条件を導出した(Int.J.Robust and Nonlinear Controlに掲載)。これは、これまでの受動性と正実性との等価性を一般化した結果であり、非線形系への拡張の可能性を示す一つの結果である。・一般化KYP補題の最適化問題の双対問題の特徴付けを行い、幾つかの問題の最適化問題としての双対問題の制御論的考察を行った。(2)「設計ツールの開発」に関しては、一般化KYP補題に特有の構造を明らかにし、その構造から導かれる最適化問題の双対問題の特徴を明らかにするとともに、内点法アルゴリズムにおける計算量に関する評価を行った(Workshop on Advances in Optimization)。現在、その実装に関する詳細なついて検討を始めている。(3)「応用による検証」に関しては、シーソー系の安定化制御に適用するとともに、柔軟倒立振子系の制御に対しては、次年度の本格的な検討の準備を行っている。本研究では,研究代表者らが開発してきたKYP補題(Kalman-Yakubovich-Popov Lemma)の有限周波数版である一般化KYP補題の解析に関する成果に甚づいて設計の視点に立った統一理論の構築を目指している。特により実用的な状況を十分考慮した,系統的な設計理論の構築とそれらに対する設計アルゴリズムの提案を目的としている。本年度の研究成果は,以下の通りである。(1)「設計理論の構築」に関しては,以下の2つの成果を得た。・一般化KYP補題と等価なSoS(2乗和分解)を導いた。この結果は,1変数の行列関数の不等式条件のSoS表現を統一的に示したのである。また,それに基づく制御しやすい制御対象の設計法への展開が可能であり,その有用性を数値設計例を通して確認した。この結果をこれまでの結果と合わせると,有限周波数特性と等価な線形行列不等式,時間領域特性,2乗和分解が導かれたことになる。・一般化KYP補題の最適化問題の双対問題の特徴付けを行い,主問題と双対問題の関係を明らかにするとともに,それらの計算量を理論的に比較した。(2)「設計ツールの開発」に関しては,上記の双対問題の検討結果を踏まえ,主双対内点法を実装し,比較検討を行った。その結果一般化KYP補題で表される半正定値最適化問題は非常に解きにくい問題であることが判明し,その構造に注目した新しいアルゴリズムの構築が必要であることを明らかにした。
味覚受容・細胞内情報伝達機構研究の実験モデルとしての遺伝的変異マウスの確立

本研究は、味覚感受性の異なる親系統の遺伝解析をもとに、遺伝子導入系の育成や各遺伝子の人為的操作を行い、味覚受容情報伝達機構解明に役立つ遺伝的変異マウスの作出を行う。1.コンジェニック系由来の変異マウスの育成と作出平成9-11年度で得られたdpa遺伝子コンジェニックN15代マウスからさらにN16代マウスを育成し、D-フェニルアラニンに対する味覚嫌悪条件付けによる、ショ糖に対する汎化を調べrた。その結果、sweet taster群はさらに2群に分かれ、ショ糖の0.1Mと0.3Mに汎化するsweet-tasterとショ糖の0.1Mに汎化するが0.3Mには汎化しないsemisweet-tasterが分離した。N15からN16に至る過程で脱落した遺伝子セグメント中にそれらの差をもたらす遺伝子がふくまれていることが示唆された。129とC57BLの交雑N4世代をサッカリン嗜好の相違をもとに分離、Sacの部分コンジェニック系を育成した。甘味受容体候補遺伝子であり、dpa遺伝子との関連性も考えられるT1R1について調べたところ、マイクロサテライトマーカーを用いた検索により、T1R1はSac遺伝子よりも中心体よりに存在することが示唆された。2.糖尿病ミュータントマウス由来の変異マウスの育成と作出db遺伝子発現糖尿病交雑系と正常マウス群の味蕾を含む舌上皮組織にレプチン受容体(Ob-Rb)が発現しているかどうか、RT-PCR法で検索した。その結果、正常マウスと同様に糖尿病dbマウスでもPCR産物が得られるが、糖尿病dbマウスはdb insertionがあるためサイズの大きなPCR産物が得られることがわかった。1.コンジェニック系由来の変異マウスの育成と作出BALBマウスをインブリッドパートナーにC57BLマウスをドナーに用い育成した遺伝子導入コンジェニック系N14代について、dpa遺伝子は行動実験によるD-フェニルアラニン甘味応答能の有無、Sac遺伝子についてはサッカリン嗜好性を指標にし、dpa+/Sac+、dpa+/Sac-、dpa-/Sac+系マウスを選別した。各グループの鼓索神経応答を記録し、グルマリンの甘味応答抑制性と糖応答の大きさを比べると、Sac+グループはSac-に比べ、グルマリンによる甘味応答の抑制性如何に関わらず糖応答が有意に大きく、Sac遺伝子は細胞内のトランスダクションに関与する可能性が示唆された。2.糖尿病ミュータントマウス由来の変異マウスの育成と作出毛色遺伝子(m:ミステイ)をカップルさせたdbヘテロ遺伝子型マウスとBALBを交配し、F1を得て++/dbm遺伝子型をもつ個体を選別し、それらの交配によりF2を得て、そのF1-dbmヘテロ個体とBALBともどし交配により次世代を得、継代育成した。db遺伝子を導入された糖尿病F2個体の内、BALBマウス由来のdpa-/dpa-をもつのは、dpa+/dpa+をもつ個体より高い糖嗜好性を示した。db遺伝子の作用点はdpa遺伝子発現とカップルしている可能性が示唆された。1.コンジェニック系由来の変異マウスの育成と作出

平成9年度に行った、コンジェニックN14代の育成から、今年度はN15代へと展開し、ドネー由来の遺伝子セグメントをより小さなものとしたときの味覚応答特性の解析を行った。昨年度と同様に、dpa遺伝子は行動実験によるD-フェニルアラニン甘味応答能の有無、Sac遺伝子についてはサッカリン嗜好性を指標にし、dpa+/Sac+、dpa+/Sac-、dpa-/Sac+系マウスを選別した。各グループの鼓索神経応答を記録し、グルマリンの甘味応答抑制性と糖応答の大きさを比べると、N14代とは異なりN15代マウスのSac+グループとSac-との間で糖応答の大きさに差がなくなっていた。したがって、N14からN15への継代の過程で糖応答に対するSac遺伝子の関与に何らかの変化が起こったことが予想される。これについて今後さらに追及する必要がある。2.糖尿病ミュータントマウス由来の変異マウスの育成と作出昨年度と同様に毛色遺伝子(m:ミステイ)をカップルさせたdbヘテロ遺伝子型マウスとBALBを交配し、Flを得て++/dbm遺伝子型をもつ個体を選別し、それらの交配によりF2を得て、そのFl-dbmヘテロ個体とBALBともどし交配により次世代を得、継代育成した。db-/dpa+,db+/dpa+,db-/dpa-, -db+/dpaの個体を選別し、それらの味細胞におけるレプチンレセプターの発現を組織化学的に検索した。その結果、蛍光標識Cy3-レプチンの有郭乳頭味蕾との結合はいずれの群においても見られ、味細胞におけるレプチンレセプターの発現の可能性が示唆された。しかし、群間の差については認められなかった。本研究は、味覚感受性の異なる親系統の遺伝解析をもとに、遺伝子導入系の育成や各遺伝子の人為的操作行い、味覚受容情報伝達機構解明に役立つ遺伝的変異マウスの作出を行う。1.コンジェニック系由来の変異マウスの育成と作出平成9-10年度で得られたコンジェニックN15代マウスを用い、甘味物質に対する応答とそのグルマリンによる抑制性の解析から、ドナー由来のdpa遺伝子を含む遺伝子セグメントをより小さなものとしたとき、グルマリン感受性の鼓索神経線維グループの分離が不明確になる傾向がみとめられた。また、サッカリン高嗜好性を示すdpa^+/Sac^+グループと低嗜好性のdpa^+/Sac^-との間で糖応答の大きさに差がなくなる点を併せ考えると。味細胞におけるグルマリン感受性甘味受容体の発現とその支配神経線維との特異性が低下した可能性がある。2.糖尿病ミュータントマウス由来の変異マウスの育成と作出行動応答の解析と糖尿病の発現性からdb^-/dpa^+,db^+/dpa^+,db^-/dpa^-,db^+/dpa^-の個体を選別し,それらの甘味応答のレプチンによる抑制性を比較した。その結果,db^-個体はいずれもレプチンによる変化はみとめられなかったが,db^+個体ではdpa^-をもつ個体でより大きな抑制が認められた。したがって、グルマリン非感受性の甘味受容体を発現する味細胞にレプチンレセプターが共発現している可能性が示唆された。本研究は、味覚感受性の異なる親系統の遺伝解析をもとに、遺伝子導入系の育成や各遺伝子の人為的操作を行い、味覚受容情報伝達機構解明に役立つ遺伝的変異マウスの作出を行う。1.コンジェニック系由来の変異マウスの育成と作出平成9-11年度で得られたdpa遺伝子コンジェニック
「生活場所(ビオトープ)」の美学-自然・環境・美的文化

本研究は従来自然美論、風景論、環境美学、都市美学という評語のもとで考えられてきたさまざまな具体的、個別的諸問題領域を、日常生活の場において企てられたさまざまな美的実践としてとらえなおし、あらたな理論化を目指すものである。具体的には風景、都市景観、森林、公園、庭園、人工地盤、観光、映画ロケ地、遊芸、雨(天候)、清掃アートなど多様な現象をとりあげて分析し、その成果を『日常性の環境美学』(勁草書房、2012)として刊行した。本研究は従来自然論、風景論、環境美学、都市の美学として研究されてきた考えかたに共通する原理的な問題点、つまりそもそもそれらがあらかじめ前提している「自然」「風景」「環境」といったコンセプトのあいまいさを認識した上で、あらたなコンセプトを構築し、それにもとついて自然、風景、環境、都市といった「生活場所(ビオトープ)」において日々営まれるさまざまな美的実践を記述市分析することをめざす。1.本研究は従来自然美論,風景論,環境美学,都市美学という標語のもとで考えられてきたさまざまな具体的,個別的諸問題領域を,生活の場において企てられたさまざまな美的実践としてとらえなおし,あらたな理論化を目指すものである。この目的のために今年度は,5回の研究会議において,自然概念の再検討(西村),親密芸術と公共芸術(尼ケ崎),フンボルトの自然描写(長野),観光美学(津上),日本的芸術観と日常性の美学(青木)についての研究分担者による研究発表とそれについての討議をおこなった。また客員として招いた研究者(金田晋)に〈旧暦〉の時間意識についての発表もお願いした。2.2007年7月にトルコ,アンカラでおこなわれた国際美学会議において,本研究のテーマと成果を広く世界にむけて発信するべく参加し,研究発表をおこなった(西村,津上,大石,小田部,椎原,喜屋武)。3.国内の美学会例会においても,研究の成果を発表した(「文学言説と都市の記憶」渡辺)。4.その他,必要に応じて研究分担者はフィールド,ワークもふくめて,多様な領域にわたり調査,資料収集を行なった。これらの研究会,学会での発表や討議をつうじて,本研究が設定しているテーマがきわめて多様なひろがりをもつこと,それにもかかわらずそれらが人間の生活の場に根ざした基本的な美的実践であることがよりはっきりと認識され,今後の議論の展開の基礎固めとして,充分の成果を上げた。1.本研究は従来自然美論、風景論、環境美学、都市美学という標語のもとで考えられてきたさまざまな具体的、個別的諸問題領域を、生活の場において企てられたさまざまな美的実践としてとらえなおし、あらたな理論化を目指すものである。この目的のために今年度は、5回の研究会議において、ギルピンのピクチャレスク・ツアー(相澤)、映像メディアと都市イメージの変容(渡辺)、「サウンドアートと環境連鎖」(中川)、「エスト-エテイカ: (デザイン・ワールド)と(存在の美学)」(山田)、掃除ポイエーシス(外山)についての研究分担者による研究発表とそれについての討議をおこなった。2.研究代表者の西村は2008年8月に、現在の環境美学を代表するカナダ・アルバ一夕大学のアラン・カールソン教授の研究室に赴き、自然美論、環境美学について意見交換をした。またその席上で、来年度の10月に来日して講演をするように依頼し承諾を得た。3.研究代表者の西村は、2008年10月に中国・湖北大学に招かれ、湖北大学および北京第2外国語大学、北京大学で「自然の美的鑑賞」について講演と質疑応答をおこなった。これをつうじて、本研究の成果をひろく海外にも発信することができた。4.国内の美学会例会においても、研究の成果を発表した(「場所の記憶-廃墟の詩学」西村)。5.その他、必要に応じて研究分担者はフィールド・ワークもふくめて、多様な領域にわたり調査、資料収集を行なった。これらの研究会、学会での発表や討議をつうじて、本研究が設定しているテーマが予想していた以上に多様なひろがりをもつこと、それにもかかわらずそれらが人間の生活の場に根ざした基本的な美的実践であることがよりはっきりと認識され、今後の議論のさらなる展開の可能性が開かれたことで、充分の成果を上げた。1.本研究は從来自然美論、風景論、環境美学、都市美学という評語のもとで考えられてきたさまざまな具体的、個別的諸問題領域を、生活の場において企てられたさまざまな美的実践としてとらえなおし、あらたな理論化を目指すものである。この目的のために今年度は、5回の研究会議において、「「地方色」の問題」(上村博)、ビオトープとしてのdalle(人工地盤)」(椎原伸博)、「精神が現象する場」(大石昌史)、「環境と表現-木村素衛の文化論によせて」(小田部胤久)、「歌舞伎をめぐる共同体-歌舞伎座の内と外」(上石学)についての研究分担者による研究発表とそれについての討議を行った。

2.研究分担者以外に、北海道大学教授・北村清彦氏をまねいて「都市公園の美学的問題圏」というテーマの講演とそれについての討議を行った。3.カナダ・アルバータ大学のアレン・カールソン教授をもねき、二回にわたって環境美学にかんする講演会を催し、研究会以外の日本の美学関係の研究者との討議を行った。4.国内の美学会全国大会において、安西信一を議長とする環境美学をテーマにしたパネルと、外山紀久子を議長とする現代アートの環境にかんするパネル、中川真を議長とする「グローバリゼーションと芸術環境」のパネルを組織し、日本の美学関係の研究者に対して、研究の成果をアピールし、またこの問題に対する関心を喚起した。5.小田部胤久は、海外出張中に、さまざまな研究集会において口頭発表を行い、当研究テーマにかんする成果を国際的にアピールし、海外の研究者の討議を行った。6.その他、必要に応じて研究文体社はフィールド・ワークをふくめて、多様な領域にわたり調査、資料収を行った。これらの研究会、学会での発表や討議をつうじて、今後の議論のさらなる展開の可能性がひらかれたことで、充分の成果を得た。1.本研究は従来自然美論、風景論、環境美学、都市美学という評語のもとで考えられてきたさまざまな具体的、個別的諸問題領域を、生活の場において企てられたさまざまな美的実践としてとらえなおし、あらたな理論化を目指すものである。この目的のために今年度は、4回の研究会議において、「森林美学の歴史と射程」(喜屋武盛也)、「自転車の詩学--風景の相対性理論」(東口豊)、「庭園美学の可能性」(安西信一)、「古典的ハリウッド映画における空間構成の議事ビオトープ性」(木村建哉)、「「駅メロ」の軌跡とサウンドスケープ論--プラットホームから携帯電話へ」(太田峰夫)、「雨の美学」(青木孝夫)についての研究分担者による研究発表とそれについての討議を行った。2.第二回研究会を佐賀大学で行ったのを機会に、長崎にある通称,「軍艦島」のいわゆる産業廃墟を実地見学することで、廃墟、風景、物語、日常生活における美的経験といった問題群に対する具体的な経験とイメージを共有するフィールド研究を行った。3.2010年8月に中国・北京でおこなわれた国際美学会議において、本研究のテーマと成果を広く世界にむけて発信するべく参加し、研究発表をおこなった(外山、小田部、椎原)。4.四年間でえられた豊富な研究成果を社会に向けてひろく公開するべく、論文集を書籍『日常性の環境美学』(西村清和編、勁草書房、2011年9月出版予定)として出版することを計画し、そのために補助金の一部を繰越金とした。5.2012年3月に論文集『日常性の環境美学』(西村清和編、勁草書房)1,200部を刊行し、研究成果を多くの研究者に共有して貰うために、繰越金で182部を買い取り、これを献本とした。
気孔孔辺細胞におけるアブシジン酸に応答した蛋白質リン酸化反応の生化学的解析

植物ホルモンのアブシジン酸による気孔閉鎖には蛋白質リン酸化反応が重要な役割を担うと考えられているが、細胞内情報伝達の分子メカニズムには不明な点が多い。私はこれまでの研究により、ソラマメにおいてアブシジン酸に応答して孔辺細胞特異的に61 kDa蛋白質がリン酸化され、14-3-3蛋白質と結合することを見出した。同様にモデル植物シロイヌナズナでも似た性質をもつ53、43 kDa蛋白質を見出した。14-3-3蛋白質とのアフィニティーを利用して、これら蛋白質をシロイヌナズナ孔辺細胞プロトプラストから大量に精製し、質量分析によりこれらをいずれも転写因子様蛋白質と同定した。さらに、それぞれの同定された蛋白質について研異的なポリクローナル抗体を作製し、ウエスタンブロッティングにより同定結果を確かめた。これらはいずれも機能未知の蛋白質だったことから、遺伝子破壊株を入手して生報学的機能解析をおこなった。その結果、これらの遺伝子破壊株では光による気孔開口が部分的に阻害されていたが、アブシジン酸による気孔閉鎖は正常に起こることが分かった。この結果から、これらが光による気孔開口の正の制御因子であることが示された。また、ルシフェラーゼを用いたレポーター解析により、これら蛋白質はアブシジン酸に応答したリン酸化に依存して不活性化されることがわかった。以上の事から、これらの蛋白質は通常は気孔開口を促進しているが、植物が乾燥などの水ストレスに曝されると、アブシジン酸を介して不活性化され、より強く気孔閉鎖が引き起こされるという新規の機構が明らかになった。私はこれまでの研究により、ソラマメにおいてアブシジン酸に応答して孔辺細胞特異的に61kDa蛋白質がリン酸化され、14-3-3蛋白質と結合することを見出した。また同様に、モデル植物シロイヌナズナでも似た性質をもつ53、43kDa蛋白質を見出した。しかしながら、これら蛋白質は同定されておらず、生理学的役割は不明であった。そこで本研究ではこれら蛋白質の機能を明らかにすることを目的として、まずは蛋白質の同定を試みた。これら蛋白質は細胞中に微量しか存在しないため、高感度に蛋白質同定が可能な質量分析を行うことを目的として、ゲノム解析がなされているシロイヌナズナを実験材料に用いた。二次元電気泳動やカラムクロマトグラフィーなどいくつかの蛋白質分離精製方法を試したが、なかでも14-3-3蛋白質との結合を利用したアフィニティ精製が最も効率の良い方法であることがわかり、この方法を採用した。材料としてシロイヌナズナの孔辺細胞を10mg以上単離した。その後、ABA処理した細胞を用いて、アフィニティ精製によって53,43kDa蛋白質を精製してSDS-PAGEで分離した。そしてゲルを切り出してから質量分析をおこない、これら蛋白質の同定をおこなった。さらに、蛋白質の機能解析に用いるために、GFP融合蛋白質などを導入した植物の作製をおこなった。
新薬開発コスト低減を目指した力学的薬効評価技術の開発

インクジェット技術と反応性イオンエッチングによる微細加工技術を組み合わせることで、これまで困難であった細胞のゲル上培養と細胞パターニングを同時に可能な技術を開発した。近年、新薬開発コストの急激な増大が問題となっており、早急な技術革新による新薬開発コストの低減が求められている。有望な薬物分子が細胞に与える変化を迅速かつ正確に評価する技術は、新薬開発プロセスにおいて極めて重要である。しかし、既存のセルベースアッセイは、細胞群に新薬を投薬するため個々の細胞への影響を詳細に評価することが不可能である。また、評価系に蛍光プローブを用いる手法が一般的であるため、定量的な評価が困難である。蛍光強度を測定するためには多数の細胞が必要であり、新薬開発過程で必要とされる新薬の量が多くなるという欠点も存在する。そこで研究代表者は、単一細胞が発揮する“力"を利用した薬効評価技術の確立を目指している。その実現のために、細胞パターニング技術と細胞トラクションフォース測定技術を組み合わせた、独自の力学的評価に基づく薬効定量評価技術を開発中である。その過程において、細胞のゲル上培養と細胞パターニングを同時に達成する必要性が生じたため、本研究を開始した。平成30年度は、前年度に確立した基板作技術を用い、実際に細胞のゲル上培養と細胞パターニングを同時に可能であることを確認した。さらに、パターニングされた単一細胞が発揮する“力"の可視化を実現するとともに、薬品を投与することで、パターニングされた単一細胞の収縮力が消失する過程をリアルタイムに可視化することにも成功した。複数の国内・国際学会に参加し、本研究に関する成果を報告するとともに情報交換を行った(日本機械学会、他1回)。本研究の一部成果をまとめ、特許出願を行なった(特願2018-152656 :細胞パターニング基板および細胞パターニング基板の製造方法)。インクジェット技術と反応性イオンエッチングを組み合わせることで、これまで困難であった細胞のゲル上培養と細胞パターニングを同時に可能な技術を開発した。そこで申請者は、単一細胞が発揮する“力"を利用した薬効評価技術の確立を目指している。これを実現するためには、細胞のゲル上培養と細胞パターニングを同時に達成する必要がある。今年度はインクジェット技術と反応性イオンエッチングを用いた薬効評価用基板の開発・作製に注力し研究を遂行した。インクジェットで塗布するには、ゲルが耐熱性・耐圧性を有し、低粘度であることが必要である。そこで、ポリジメチルシロキサン(PDMS)をイソプロピルミリステートで希釈しインクジェットへ最適化した。反応性イオンエッチングで単一細胞と同サイズに加工したチャンバに、インクジェットを用いてPDMSを充填、細胞培養用ゲルを精密塗布することに成功した。複数の国際学会に参加し、本研究に関する成果を報告するとともに情報交換を行った(MicroTAS2017、他2回)。また、研究成果の特許出願手続きを進めている。当初想定していた市販のインクジェット装置の性能が想定していたよりも低く、ゲルの粘度を調整しても塗布が困難であった。そこで、より高粘度のインク射出に対応したインクジェット装置を協力企業から提供いただき、条件出しをやり直したため、当初より実験の遂行が遅れている。また、代表者の異動に伴う空白期間が生じたため、遅れを取り戻すことができなかった。

さらに、パターニングされた単一細胞が発揮する“力"の可視化を実現するとともに、薬品を投与することで、パターニングされた単一細胞の収縮力が消失する過程をリアルタイムに可視化することにも成功した。複数の国内・国際学会に参加し、本研究に関する成果を報告するとともに情報交換を行った(日本機械学会、他1回)。本研究の一部成果をまとめ、特許出願を行なった(特願2018-152656 :細胞パターニング基板および細胞パターニング基板の製造方法)。研究者の異動により、大阪工業大学、東海大学、協力企業が連携した新たな研究体制を構築する予定である。また、インクジェットによる細胞培養用ゲル基板の作製工程は、協力企業により参画してもらい、効率的な研究開発目指す。同工程の技術については特許化を進め、新たな研究のツールとしての活用を目指す。また、薬効評価用基板としての性能評価や研究に関しては、細胞培養などの機材面の調達を図る。代表者の異動により研究体制が変更されたため、大学間および大学企業間でより綿密に連携を取る必要がある。そのため現在、三者間での秘密保持契約の締結を進行中である。一方で、設備備品費として計上していたECLIPSETi-U研究用倒立顕微鏡であるが、後継機種のECLIPSE Ti-2研究用倒立顕微鏡が発売され、慎重に検討を重ねた上で購入機種をECLIPSE Ti-2研究用倒立顕微鏡に変更したため、支出額が増加した。
人畜共通感染症としてのE型肝炎の生態解明と制圧のための研究開発

研究代表者らは、最近の研究により、わが国でも人畜共通感染症としての国内感染のE型肝炎が少なからず存在することが明らかにしてきた。本研究において、E型肝炎ウイルス(HEV)の生態および病原性の分子基盤を解明するとともに、医生態学的調査結果に基づいた具体的な感染予防対策案を提示することを目的として、HEV感染に対する高精度・高感度の核酸診断法および抗体検査法を開発し、その有用性を検討した。特に、イムノグロブリン別に抗HEV抗体を測定し、急性期のE型肝炎の血清診断において、IgAクラス抗HEV抗体の測定が感度および特異性において優れていることを明らかにした。HEVの感染源および感染経路の研究において、HEVに汚染されたブタ肝臓あるいはブタホルモン(大腸・小腸)を生、あるいは加熱不十分な状態での摂取が、E型肝炎の発症と密接な関係があることを明らかにした。また、飼育ブタに比べると感染率は低いが、野生のイノシシやシカでも抗HEV抗体やHEV RNAが検出され、それら動物も感染源となっている可能性を示した。さらに、肝機能異常を示す献血者の一部からHEV RNAを検出するとともに、輸血後にHEVに感染した患者から分離されたHEVと、輸血に用いられた血液の保存パイロットから分離されたHEVの塩基配列が100%一致していたことを明らかにし、稀ではあるが輸血に伴うHEV感染が存在することを実証した。E型肝炎発症例のなかには黄疸遷延例や血液凝固能低下例などの重症化例や意識障害を伴い死亡する例もあるが、E型肝炎の重症化の因子として、高齢や基礎疾患の有無などの宿主因子に加えて、遺伝子型というウイルス因子も重要であり、4型の方が3型よりも重症度と密接な関連があることを明らかにした。E型肝炎は発展途上国での流行性肝炎の一つであり、わが国を含め、衛生環境の良好な先進諸国でのE型肝炎はこれまで所謂「輸入感染症」の一つとして位置付けられていた。しかし、研究代表者らは、最近の研究により、わが国でも国内感染の人畜共通感染症としてのE型肝炎が少なからず存在することが明らかにしてきた。本年度の研究において、E型肝炎ウイルス(HEV)の生態および病原性の分子基盤を解明するとともに、医生態学的調査結果に基づいた具体的な感染予防対策案を提示することを目的として、HEV感染に対する高精度・高感度の核酸診断法および抗体検査法を開発し、その有用性を検討した。特に、イムノグロブリン別にHEV抗体を測定し、急性期のE型肝炎の血清診断において、IgAクラスHEV抗体の測定が感度および特異性において最も優れていることを明らかにした。2003年に研究代表者らは、国内の飼育ブタでHEV感染が蔓延し、生後5ないし6ヶ月のブタの90%がHEV抗体を保有していることを報告したが(J Gen Virol,84:851-862,2003)、HEVの感染源および感染経路の研究において、HEVに汚染されたブタ肝臓あるいはブタホルモン(大腸・小腸)を生、あるいは加熱不十分な状態での摂取がE型肝炎の発症と密接な関係があることを明らかにした。また、飼育ブタに比べると感染率は低いが、野生のイノシシやシカでもHEV抗体やHEV RNAが検出され、それら動物も感染源となっている可能性を示した。

研究代表者らは、わが国において人畜共通感染症としての国内感染のE型肝炎が看過できない頻度で発生していることを明らかにしてきた。E型肝炎の起因ウイルスであるE型肝炎ウイルス(HEV)の生態および病原性の分子基盤を解明するとともに、医生態学的調査結果に基づいた具体的な感染予防対策案を提示することを目的として研究を行い、本年度は以下の成果を得ることができた。前年度に開発したELISA法によるIgAクラス抗HEV抗体測定系についてさらに検討し、顕性HEV感染例のみならず、不顕性HEV感染例でもIgMクラス抗HEV抗体測定系よりも優れた感度を有することを示した。ヒトへのHEV感染のreservoirと想定される飼育ブタと野生イノシシでのHEVの感染状況を全国規模で調査し、感染実態を明らかにするとともに、飼育ブタと野生イノシシの双方から遺伝子配列に多様性を示すHEV株を分離し、イノシシ由来の3つのHEV株について全塩基醜列を決定した。E型肝炎患者が最も多い北海道の北見市と札幌市でのE型肝炎患者を対象とした分子疫学的調査研究において、約90%のE型肝炎患者が発症1-2ヶ月前のブタ内蔵肉の摂取既往を有していたことから、ブタ内蔵肉の喫食が重要な感染危険因子であると考えられた。また、E型肝炎発症例のなかには黄疸遷延例や血液凝固能低下例などの重症化例や意識障害を伴い死亡する例もあることをこれまでに報告してきたが、E型肝炎の重症化の因子として、高齢や基礎疾患の有無などの宿主因子に加えて、遺伝子型(genotype)というウイルス因子も重要であり、genotype 4の方がgenotype 3よりも重症度と密接な関連があることを明らかにした。
がん罹患リスクモデルと推計人口による地域的リスク評価

国立がん研究センターの全国がん登録データより直近の全国のデータ(全がん)を用いて、がんの地域的罹患特徴について分析・検討する。また糖尿病などの生活習慣病や感染症(肺炎、インフルエンザ等)の各データを加えて空間解析し、がんの地域因子を検討する。また交絡因子を調整し、線形罹患リスクモデルを検討し、将来推計人口を基にがんのリスク評価を行う。
麻酔薬によるKv1.3チャネルを介した免疫抑制作用の機序解明と予後改善戦略

片側尿管閉塞(Unilateral Ureteral Obstruction: UUO)モデルは腎臓の糸球体に病変を発生させずに腎臓の間質の線維化を発生させる。ラットにUUOの手術を行った後、Kv 1.3チャネルの阻害薬であるマルガトキシンを3週間に渡り連日、腹腔内投与を行い、リンパ球・マクロファージの腎間質への浸潤に対するマルガトキシンの抑制作用を各週ごとに検体を採取して評価を行った。対側のUUOを行っていない正常腎をコントロールとして組織学的検討を行ったが、本実験モデルとして当初に設定したマルガトキシンの投与量では、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制作用が小さく、長期の観察期間が必要であることがわかった。このため、マルガトキシンの投与量を更に増加させたモデルを新たに作成し、さらに検証を継続した。初期のモデルでは3週目においてCollagen-III、α-SMA蛋白の発現量が減少する傾向が組織検体に見られ、リアルタイムPCR法によるα-SMAのmRNA発現量が減少する結果が得られたが、マルガトキシンの投与量を更に増量したモデルでは2週目において確認された。マルガトキシンの投与量を増加すると腎線維化に対する抑制作用が強く、早期に出現する可能性が示唆された。現在、この結果について論文化を行っている最中である。さらに今後、種々の麻酔関連薬剤(揮発性麻酔薬、麻薬、静脈麻酔薬)がリンパ球細胞膜表面のKv 1.3チャネルにマルガトキシンと同様に抑制作用を発現するかを検討していく予定である。片側尿管閉塞(Unilateral Ureteral Obstruction: UUO)モデルは腎臓間質の線維化を生じるので、Kv 1.3チャネル阻害薬であるマルガトキシンをUUO手術後3週間に渡り連日腹腔内投与を行い、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制を試みた。本実験モデルのマルガトキシン投与量では、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制作用が小さいため、マルガトキシンの投与量を更に増加させたモデルを新たに作成し、検証を行っている。マルガトキシンにより腎線維化が早期に且つ強く抑制される可能性が示唆された。現在、更に検体数を増やすとともに、より慢性期である3週目以降の検体について、免疫染色によるKv1.3、CD3、ED-1、Ki-67、Collagen-III、α-SMAの発現量の検討、リアルタイムPCR法による検討を行っており、さらなる慢性期における変化の検討を行っている。初期設定のマルガトキシン投与量での3週目までの免疫染色による組織学的検討、リアルタイムPCRを追加で行い、検討は概ね終了した。更に、検体腎皮質のホモジェナイズからのウェスタンブロットによるKv1.3チャネル、CD3、ED-1、Ki-67 Collagen-III、α-SMAの組織内発現量定量を行っている最中である。平成30年度の研究結果から、更に長期経過での効果を追加検討する。また、種々の麻酔関連薬剤(揮発性麻酔薬や麻薬、静脈麻酔薬)がリンパ球細胞膜表面のKv1.3チャネルにどの様に作用するかを検討する。マウスより胸腺を摘出し、単離したリンパ球浮遊液に揮発性麻酔薬(セボフルラン、イソフルラン、デスフルラン)を暴露し、パッチクランプ法を用いてリンパ球細胞膜表面Kv1.3チャネルの電流の変化を計測する。この後、Kv1.3チャネル抑制作用のある麻酔関連薬について、片側腎動静脈閉塞による腎虚血再灌流モデルラット作成時に暴露し、腎のリンパ球浸潤と線維化を評価し、麻酔関連薬剤の腎保護作用と免疫抑制作用へのリンパ球細胞膜表面Kv1.3チャネルの役割を明らかにする。リンパ球の活性化と増殖にはリンパ球に多く発現するK+チャネル(Kv1.3)の過剰発現が関与する。腎臓局所でのリンパ球Kv1.3の過剰発現に伴うリンパ球の増殖・活性化は末期腎不全に伴う腎線維化を進行させると考えられる。本研究はリンパ球Kv1.3過剰発現が末期腎不全の発症に関与していることを明らかにし、Kv1.3阻害薬による腎保護効果についても検討する。両群において、術後の日数経過とともに腎間質の炎症細胞浸潤と線維化進行を認めた。Kv1.3蛋白、CD3、ED-1、Ki-67発現は両群で差を認めなかった。本実験モデルのマルガトキシン投与量では、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制作用が小さい可能性が示唆された。しかし、術後3週目において、マルガトキシン投与群ではCollagen-III、α-SMA蛋白の発現が減少し、α-SMAのmRNA発現量も低下傾向にあり、腎線維化を抑制している可能性が示唆された。現在、検体数を増やすとともに、3週目以降の検体についても検証を行うことにしている。申請した実験計画では、平成29ー30年にモデルラットにおける腎間質へのリンパ球浸潤と線維化に対する、リンパ球膜表面のKv1.3チャネルの役割について、免疫組織学的手法やウェスタンブロット法を用いて検討することにしていた。実際の研究の進行は、研究の方向性を探るために免疫組織学的方法にて前記Kv1.3チャネル、CD3、ED-1、Ki-67 Collagen-III、α-SMAの組織内発現量を既に定性的に比較した。また、リアルタイムPCR法も計画通りに行っており、当初の研究計画通りに進行していると考えられる。片側尿管閉塞(Unilateral Ureteral Obstruction: UUO)

モデルは腎臓の糸球体に病変を発生させずに腎臓の間質の線維化を発生させる。ラットにUUOの手術を行った後、Kv 1.3チャネルの阻害薬であるマルガトキシンを3週間に渡り連日、腹腔内投与を行い、リンパ球・マクロファージの腎間質への浸潤に対するマルガトキシンの抑制作用を各週ごとに検体を採取して評価を行った。対側のUUOを行っていない正常腎をコントロールとして組織学的検討を行ったが、本実験モデルとして当初に設定したマルガトキシンの投与量では、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制作用が小さく、長期の観察期間が必要であることがわかった。このため、マルガトキシンの投与量を更に増加させたモデルを新たに作成し、さらに検証を継続した。初期のモデルでは3週目においてCollagen-III、α-SMA蛋白の発現量が減少する傾向が組織検体に見られ、リアルタイムPCR法によるα-SMAのmRNA発現量が減少する結果が得られたが、マルガトキシンの投与量を更に増量したモデルでは2週目において確認された。マルガトキシンの投与量を増加すると腎線維化に対する抑制作用が強く、早期に出現する可能性が示唆された。現在、この結果について論文化を行っている最中である。さらに今後、種々の麻酔関連薬剤(揮発性麻酔薬、麻薬、静脈麻酔薬)がリンパ球細胞膜表面のKv 1.3チャネルにマルガトキシンと同様に抑制作用を発現するかを検討していく予定である。片側尿管閉塞(Unilateral Ureteral Obstruction: UUO)モデルは腎臓間質の線維化を生じるので、Kv 1.3チャネル阻害薬であるマルガトキシンをUUO手術後3週間に渡り連日腹腔内投与を行い、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制を試みた。本実験モデルのマルガトキシン投与量では、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制作用が小さいため、マルガトキシンの投与量を更に増加させたモデルを新たに作成し、検証を行っている。マルガトキシンにより腎線維化が早期に且つ強く抑制される可能性が示唆された。現在、更に検体数を増やすとともに、より慢性期である3週目以降の検体について、免疫染色によるKv1.3、CD3、ED-1、Ki-67、Collagen-III、α-SMAの発現量の検討、リアルタイムPCR法による検討を行っており、さらなる慢性期における変化の検討を行っている。初期設定のマルガトキシン投与量での3週目までの免疫染色による組織学的検討、リアルタイムPCRを追加で行い、検討は概ね終了した。更に、検体腎皮質のホモジェナイズからのウェスタンブロットによるKv1.3チャネル、CD3、ED-1、Ki-67 Collagen-III、α-SMAの組織内発現量定量を行っている最中である。本実験モデルのマルガトキシン投与量では、リンパ球・マクロファージ浸潤に対する抑制作用が小さい可能性が示唆されており、マルガトキシンの投与量について検討する必要があるかも知れない。また、術後3週目において、マルガトキシン投与群ではCollagen-III、α-SMA蛋白の発現が減少し、α-SMAのmRNA発現量も低下傾向にあり、腎線維化を抑制している可能性が示唆されており、Kv1.3と線維化の関係について検討する必要があるかも知れない。今後、検体数を増やすとともに、3週目以降の検体についての検証、マルガトキシン投与量の変更を行う予定である。
ゴナドトロピン放出ホルモン(GnRH)アゴニストによる卵巣癌治療の基礎的研究

GnRHアゴニストは下垂体のdesensitizationを惹起し持続的なゴナドトロピンの産生を抑制する。結果としてもたらされる低エストロゲン状態はホルモン依存性腫瘍である子宮筋腫などの治療に臨床応用されている。婦人科腫瘍である卵巣癌においても、GnRHアゴニストが抗腫瘍効果を持つ可能性が指摘されていることから、その直接作用について検討を行った。今回の研究により、卵巣にはGnRH受容体が発現しており、GnRHアゴニストの連続投与によりdown-regulationが認められた。卵巣癌培養細胞株にも、GnRH受容体が存在することを明らかにし、in vitro実験でGnRHアゴニストの添加により卵巣癌細胞増殖抑制効果がみられることを確認した。しかしこの効果は細胞株すなわち組織型により差異があることも判明した。卵巣癌培養細胞を移植したヌードマウスを用いたin vivo実験でも、GnRHアゴニスト投与により腫瘍体積増加率は対照群に比して有意に抑制されることを認めた。卵巣癌細胞に対するGnRHアゴニストの作用機序において、細胞内カルシウムイオンを介する情報伝達機構が関与していることが示唆された。今後卵巣癌細胞に対するGnRHアゴニストの作用機序を明らかにするために、細胞外カルシウムイオン、カルシウムチャンネルの関与を含むカルシウム・オシレーションの検討への展開が必要である。1.卵巣癌(癌肉腫、腺癌、明細胞癌)培養細胞株5株について、^<125>Iを標識したGnRHアゴニスト(ブセレリン)を用いてGnRHの特異的結合を検討した。腺癌、明細胞癌の3株にGnRH受容体の存在が確認された。2.GnRH受容体の存在する腺癌細胞株(OVSAHO)を用いて、GnRHアゴニストの細胞増殖抑制効果について細胞数を指標に検討した。GnRHアゴニスト10^<-4>Mを連日添加し2、4、6日目に細胞数をカウントすると、GnRHアゴニスト添加群は対照群に比して4日目には減少傾向を示し、6日目では対照の67%へ有意に減少した。GnRHアゴニストの卵巣癌増殖抑制効果をin vitroで確認できた。現在卵巣癌を移植したヌードマウスを用いて:in vivo実験系においても検討中である。3.GnRHアゴニストの卵巣癌増殖抑制効果の発現機序に細胞内Ca^<2+>の変動が関与しているかどうかを検討するために、Furd-2を負荷後、340/380nmの蛍光強度比による測定を行った。GnRH10^<-6>Mの灌流により、卵巣癌培養細胞内Ca^<2+>濃度は上昇し始め、基礎値の2.12.9倍まで上昇後、頂値となった。GnRHアゴニスト灌流中止後は、前値へ復した。10^<-8>M、10^<-10>MでもCa^<2+>の上昇は認められたが、10^<-11>Mでは変動は認められなかった。卵巣癌培養細胞に対するGnRHアゴニストの作用機序においては、細胞内Ca^<2+>を介する情報伝達機構が作働していることが示唆された。(1)4週令のBALB/CA系雄ヌードマウスに卵巣癌培養細胞株(OVKATA)移植マウスより採取した腫瘍片を左右背部に移植し、対照群5匹、GnGHアナログ群5匹に分け腫瘍増殖抑制効果を検討した。GnRHアナログ(酢酸ブセレリン)は一匹あたり0.2mg連日皮下投与し、対照群には生理的食塩水を投与した。両群の腫瘍移植マウスの生存日数を観察すると、対照群は最長28日間、最短4日間であるのに対してGnRHアナログ群では最長28日間、最短14日間であった。腫瘍移植後21日目における腫瘍体積増加率の平均は対照群で90%、、GnRHアナログ群で28%とGnRHアナログ投与により腫瘍増殖抑制効果のあることが示唆された。途中死亡例が多く統計処理が不十分なため現在対象数を増やして追加実験をおこなっている。また下垂体を介しての抗腫瘍効果を排除するため下垂体摘除マウスを用いた同種実験を予定している。GnRHアナログを10^<-9>M、10^<-7>M、10^<-5>

Mの濃度で添加し、培養4日目に対照群と比較すると、OVSAYO,OVTOKO,OVISEの3種類の細胞系においていずれの濃度においてもGnRHアナログによる細胞増殖抑制の傾向がみられた。しかし濃度依存性に増殖抑制が見られないため実験を継続中である。(1)前年度に引き続きMMTアッセイを用いたGnRHアゴニストによる卵巣癌培養細胞の増殖抑制効果を検討した。OVSAYO系においては、GnRHアゴニスト濃度依存性に添加後4日目には有意に対照群に比して低値を示し増加抑制効果を認めた。OVTOKO系においてはOVSAYO系同様GnRHアゴニスト投与後低値を示すものの濃度依存性は認められず、増殖抑制効果は低いと考えられた。OVMANA系においてはGnRHアゴニスト添加後MMTアッセイ値は対照群に比して高値傾向を示し、少なくとも増殖抑制効果はみられなかった。OVISE系ではGnRHアゴニスト投与後2日目に低値となり、濃度依存性も比較的認められることから増殖依存性効果を現している考えられた。OVSAHO系では対照群、GnRHアゴニスト群の両者において差が認められず、増殖抑制効果はないと判断された。以上のように卵巣癌組織間においてGnRHアゴニストの増殖抑制効果に差が認められることが明らかになったが、このメカニズムの詳細についてはなお検討が必要と思われる。(2)GnRHアゴニスト添加により細胞抑制効果がみられたOVSAYO系の培養細胞を用いて、そのカルシウム・オシレーションの変化を観察した。GnRHアゴニスト添加により濃度依存性にオシレーションの抑制が認められ、ガン細胞としてのactivityの抑制を反映しているものと推測された。細胞外のカルシウム、カルシウム・チャンネル、カリウム・チャンネルなどとの関連についての詳細な研究が今後の課題である。
金属/ダイヤモンド接合界面における深紫外線センシング学理の構築

金属/ダイヤモンド接合界面における深紫外線センシングの学理を構築した。即ち、深紫外線が照射されている準定常状態においてエピ層内の正孔寿命が長くなるとともに正孔が高濃度に蓄積され、この正孔蓄積が正孔の担う光電流の起源であり、センシング感度を向上させる利得特性の本質である。また、深紫外線照射を止めると、蓄積した正孔が減少し熱平衡状態へもどるまでの遷移時間によって、永続的光伝導、応答速度が決まっている。本年度は,深紫外線に対する受光感度の利得特性と永続的光伝導(PPC)特性との関連を調べ、その機構を理解すること、および受光感度を向上させたダイヤモンドフォトディテクターを開発することを目標とした。その結果以下の成果を得た。(1)ショットキー型フォトダイオード(SDPD)および金属-ダイヤモンド-金属型フォトダイオード(MSMPD)ともに,ボロン濃度を増加させるとともに深紫外線に対する受光感度の利得が増加し,同時にPPCの時定数も増加することがわかった.(2)二つのデバイスに観測される光応答スペクトルにはダイヤモンドのバンド端の吸収に対応する光応答に加えて,新たに260270nm(4.6eV)での強い光応答が再現性良く観測されることも判明した.この光応答はボロン濃度,利得特性およびPPC特性に関係なく,観測されることもわかった.(3)応答速度を1秒以下にするためには,ボロン濃度を1E15cm^<-3>以下にする必要があることがわかった。(4)SDPDの直流光伝導の光電流-印加電圧特性の整流特性から,光伝導を担っている主たるキャリアは正孔であることが判明した.(5)利得特性およびPPC特性を同時に説明するために,トラップ寿命の長い電子トラップの存在を仮定したモデルを提案した.(6)SDPDとMSMPDの長所を取り入れた新しい構造をもつMSM型SDPDを開発し,紫外線/可視光ブラインド比10^8を達成することに成功した.平成19年度は,深紫外線に対する受光感度の利得特性と永続的光伝導(PPC)特性の原因となる深いエネルギー準位を測定することによってその機構を理解すること、および受光感度を向上させたダイヤモンドフォトディテクターを試作することによって、火炎センシング性能向上させることを目標とした。(1)熱刺激電流の温度特性から1.37eV,またPPC温度特性から1.5eVの深い準位の存在が見出された。これらを深い準位を基礎に、受光感度の利得特性と永続的光伝導(PPC)特性を説明するために、ダイヤモンド基板内の高濃度窒素元素およびダイヤモンドエピタキシャル層内の欠陥準位の二つを考慮したキャリア放出・捕獲による定性的なモデルを構築した。(2)ボロンを10^<16>cm^<-3>以下に添加したダイヤモンドエピタキシャル膜を用いて高感度化に成功したダイヤモンド火災センサ試作し、30cmの距離からのアルコールランプ炎検知に成功した。(3)導電性ダイヤモンド基板を用いることによって、縦型構造のダイヤモンドショットキーフォトダイオードを作製した。エキシマランプ(DeepUV光,20mW/cm2)の連続照射に対して、600時間の安定動作を実証した。最終年度は,これまでに積み上げた深紫外線に対するダイヤモンドの受光感度の利得特性と永続的光伝導(PPC)特性を基に、そのメカニズムを同時に説明するモデルを構築し、受光感度を向上させるための深紫外線センシング学理を以下のとおり構築した。(1)熱平衡状態ではp型ダイヤモンドエピ層/窒素ドープダイヤモンド基板pn^+接合のため、エピ層内のボロンアクセプタおよびアクセプタタイプの正孔トラップは基板内高濃度窒素ドナーによって補償されている。(2)深紫外線が照射されている非平衡状態では、エピ層内で発生した電子-正孔対の内、電子は内蔵電界によって基板内にドリフトし、窒素ドナーイオンにトラップされる。空間的に分離されたトラップ電子とボロンアクセプタや正孔トラップ準位にある正孔との再結合速度が遅いため、結果的に準定常状態においてエピ層内の正孔寿命が長くなるとともに正孔が高濃度に蓄積される。この正孔蓄積が正孔の担う光電流の起源であり、利得特性の本質である。(3)深紫外線照射を止めると、蓄積した正孔が減少し熱平衡状態へもどるまでの遷移時間によって、永続的光伝導が決まっている。律速する遷移プロセスは、エピ層内の深い正孔トラップ準位と価電子帯内正孔との遷移速度によって決まっている。(4)ボロン濃度の増加は深い正孔トラップ準位濃度も増加させるため、深紫外線照射によって中性ボロンおよび中性正孔トラップから生成する正孔濃度が増加し、結果として蓄積正孔濃度が増加する。これが利得およびPPC速度がボロン濃度に強く依存する原因である。