hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
戦後日本の農業協同組合による保健・医療・福祉活動の歴史社会学的研究

インタビュー調査においては、介護サービスおよび保健活動に携わった組合員と職員等を対象とし、ホームヘルパー養成研修事業を中核に展開した高齢者福祉活動、介護保険制度における通所介護事業、専属の保健師の設置による組合員への健康支援に関する聞き取りを行った。介護保険制度の導入(2000年)前後の時期になされたこれらの事例からは、活動に取り組んだ経緯と変遷、地域ボランティア活動(有償ボランティア活動)から介護保険制度下のサービス提供に移行していく過程とその一部解消過程が明らかになった。また、組合員や地域住民のニーズはもとより、JAの存在意義の提示、農協事業の拡大への契機といった事業導入の動機や端緒が確認できた。平成29年度に予定していたインタビュー調査に関しては、中国地方と関東地方の中山間地域にあるJAの元職員、現職員、そして組合員の延べ7名に実施することができた。また、平成28年度後半期から平成29年度前半期に実施したインタビューについては整理し、学会で発表することができた。一方、時間的制約から、資料の収集と分析が手薄になっており、特に現地での収集は次年度へ持ち越す形となった。本研究は、農業協同組合(以下、JA)による農村における保健医療活動ならびに福祉活動の形成・展開過程を歴史社会学的に考察することを目的とし、文献研究とインタビュー調査を行っていくものである。今年度、文献資料の収集では、島根県立図書館担当者からの示唆を得て戦前期の『島根県農会報』を入手することができ、農家経済や女性労働、共同作業の実態について理解を深めることにつながった。これらは、戦後のJAの活動にいかに継承されたかを検討する際に有益な資料となった。インタビュー調査では、高齢者の通所介護事業を行っている中山間地域のJAにおいて、高齢者福祉活動の立ち上げから運用に携わっているJA職員と組合長に対してそれぞれ聞き取りを実施することができた。JA入職後の経歴やJAの高齢者福祉事業に対する考え、地域住民と地域社会の生活福祉面の課題の変化や捉え方等を中心に聞き取り、事例検討という形で国際農村医学会での発表につながった。今回のインタビュー調査によって、過去2年間に行った調査で確認された組合員や地域住民のニーズ、JAの存在意義の提示、農協事業の拡大という動機に加え、支店の統廃合による影響、スタッフの育成・定着率の向上といった管理的側面が見出された。インタビュー調査は3年間の研究期間中延べ11名に実施したが、対象者の所属や立場に偏りが生じ、分析に十分な数には至っていないことから、最終年度も引き続き実施していく。3年の研究期間で、JAの元職員、現職員、そして組合員、組合長の延べ11名にインタビュー調査を実施したが、本研究においては、同一のJAにおける福祉事業の第一線担当者と組合長との組み合わせで実態を把握することが重要であると考える。そのためインタビュー対象者の選定に苦労した。さらに、所属機関での教育その他の業務との兼ね合いで、インタビュー調査のための時間が十分捻出できなかった。結果的に限られた候補日の中では対象者との日程調整が難しく、分析に十分な数のインタビュー調査が行えなかった。
病害抵抗性遺伝子の病原体認識ドメインの解析とその改変による病害防除への応用

シロイヌナズナaccession C24は,単一優性であるCC-NBS-LRRタイプの抵抗性遺伝子RCY1を持ち,キュウリモザイクウイルス黄斑系統(CMV-Y)に対して過敏感反応(HR)を示す.本研究課題では,C24にEMSを用いて突然変異を誘起することによりCMV罹病性変異体の作出を試みた.M2植物14,744個体中36個体で,CMV-Yを接種した葉にHRが起こらずウイルスの全身感染が認められた.さらにその後代のM3植物においてもウイルスの全身感染が認められた4系統(#250-037,#219-053,#219-066,#212-001)を目的のCMV罹病性変異体とし原因遺伝子の同定を行った.遺伝分析とマッピングの結果,全て劣性変異で,原因遺伝子がRCY1近傍に存在することが示された.さらにRCY1を持たないaccession Colと各変異体を交配して得られた植物の後代が全てCMV-Tに対して罹病性であったことから,RCY1自体が変異している可能性が示された.各々のRCY1領域をシークエンス解析したところ,いずれも一塩基の変異によるアミノ酸置換がCC又はLRRモチーフに生じている変異体であった.RCY1とその対立遺伝子であるTurnip crinkle virus (TCV)抵抗性遺伝子HRTとの比較から、特にLRRドメイン内でアミノ酸が変化していることが明らかになっているが、本研究結果はLRRドメインが病原体認識に重要な役割を果たしていることを強く示している。本研究課題では、Cucumber mosaic virus (CMV)抵抗性遺伝子RCY1その対立遺伝子であるTurnip crinkle virus (TCV)抵抗性遺伝子HRTを比較することにより、両ウイルス抵抗性の特異性を決定している分子機構を明らかにすることを目的とした。その結果、(1)RCY1とHRTがコードするタンパク質のアミノ酸配列を比較したところ、特にleucine-rich repeat (LRR)ドメイン内でアミノ酸が変化していることが明らかになった。また、(2)両LRRドメイン内での同義置換と非同義置換の割合を調べたところ、非同義置換:同義置換が1以上であったことから、LRRドメイン内では進化の過程で宿主とウイルスの相互作用によるdiversifying selectionが生じている可能性が考えられた。さらに、(3)両ウイルスに対する抵抗性の分子機構の多様性と共通性を解析する実験系を得るため、RCY1をもつシロイヌナズナecotype C24とHRTをもつecotype Di-17を交配し、その後代からRCY1のみをもつもの(RCY1ホモ)、HRTのみをもつもの(HRTホモ)、RCY1とHRTの両方をもつもの(RCY1,HRTヘテロ)を選抜することができた。合わせて、(4)シロイヌナズナのcDNA約9,000クローンをスポットしたマクロアレーを用いて、CMV抵抗性発現に伴う宿主遺伝子発現の網羅的解析を行い、特異的に発現変動する遺伝子群を同定した。次年度は病原体認識ドメインの解析に加え、(3)で得られた交配個体を用いて、(4)で確立したマクロアレーによる遺伝子発現の網羅的解析を行い、CMVとTCV抵抗性の分子機構の比較解析も行いたい。
高エネルギー転位による鉄鋼材料の高強度・高延性化の新たな原理の開拓

本研究は、「高エネルギー転位」による、鉄鋼材料の新たな強化原理の開拓を目的とする。一般に、金属材料の強度と延性はトレードオフの関係にある。これに対して、この新たな原理では、延性を低下させずに強度を顕著に増大させることができると期待される。金属の塑性変形は、しばしば線状の結晶格子欠陥である転位の生成と移動によって担われる。したがって転位の挙動は金属のマクロな機械的性質を支配する。たとえば金属を強化するには、転位を動きにくくすればよい。フェライト系鉄鋼材料等のアルファ鉄系材料の塑性変形は、転位芯の原子変位に対応する「バーガース・ベクトル」が最小の1/2<111>である転位によって担われることがこれまでの常識であった。これに対し本研究では、「高エネルギー転位」としてその存在が無視されてきた、バーガース・ベクトルのより大きな<100>転位に着目する。本年度は、純鉄を対象として、<100>転位を導入した試料の透過電子顕微鏡内引張実験に着手した。また、高エネルギー電子照射下における転位間相互作用によってすべり移動する<100>転位同士が反応した場合に、どのような反応が起こるかを調べた。現在、既存の実験装置の問題を克服するための新たなジグの製作を進めているところである。その結果、<100>転位から1/2<111>転位へ戻る反応は起こりにくいと結論した。本年度に引き続き、<100>転位を導入した試料の透過電子顕微鏡内引張実験を進め、変形下での<100>転位の挙動についての知見を得るとともに、<100>転位を主な転位源として優先的に導入するための条件を探索する。当初の予定よりも実験が順調に進み、計上していた額よりも物品費が少なく済んだため。今年度は既に2件の国際会議での招待講演を受諾している。繰越額は、旅費の補助に充てる予定である。
逆流性腎症におけるNOS、成長因子、エンドセリン発現変化の解析

平成17年度の研究実施計画としては、平成16年度に変更して購入することになったClawn mini pigを用いて、片側低圧膀胱尿管逆流症モデルを作成し、その後の腎機能腎障害を観察すること、摘出腎を用いてNOS、成長因子、エンドセリンの発現変化を検討することであった。16年度の段階では、尿管口そのものを電気メスを用いてresectすることで膀胱尿管逆流症を得られることが判明し、また、その後unroofingだけでも十分な長さを切開することで膀胱尿管逆流が得られることも判明していた。今回は以前のアメリカHarvard Medical SchoolやWashington Universityからの報告と同様に、麻酔下に小児用内尿道切開刀を用いて片側の尿管口のunroofingのみで片側膀胱尿管逆流モデルの作成を試みた。作成時には平成16年度に確かめられていたような膀胱尿管逆流を確認できていた。その後、当初の予定では3ヶ月ごとの腎機能やシンチ等での評価を行う予定であったが、3ヵ月後に行った膀胱造影では作成したVURは消失していた。手術による膀胱尿管移行部の切開部位が炎症により狭窄を起こしたものと考えられた。以前のWashington Universityの報告で、開腹手術でVUR作成する方法より内視鏡でのVUR作成のほうがモデルとしての有用性が示されていたが、その後の研究でこのモデルを用いた研究は1件だけであり、モデル作成の困難さもその原因とも考えられた。水腎症による腎機能障害の研究はそのほとんどがVURモデルではなくratを用いて尿管を結紮した尿管閉塞モデルが用いられており、今後は長期開存のVURモデルの作成が必要であり、開腹術での作成も必要と考えられた。研究実施計画ではその実験モデルとしてfemale Yucatan micro pigを使用する予定であったが、アメリカからの検疫の問題等で費用が非常に高価なものになるため、国内での生産が行われているClawn mini pigを使用することとした。その実験用pigの選定に時間をかけてしまったために、その購入が大変遅れることとなった。そのために、現時点までの研究実績として報告できることは、4頭の8ヶ月female Clawn mini pigを購入し、使用予定であったYucatan micro pigと同様に無菌尿であることを検尿検査で確認したこと、また、自然発症の膀胱尿管逆流症がないことをX線検査である膀胱造影検査でそれぞれ確認したことのみである。ただし、今後16年度には、15年度に行う予定であった片側低圧膀胱尿管逆流症モデルの作成を行う予定である。その方法として、Yucatan micro pigを用いた実施計画に基づき作成を予定している。概略は麻酔下に尿道から小児用内尿道切開刀を挿入し片側の尿管口の12時方向を切開unroofingを行い、粘膜下トンネルを破壊しその膀胱尿管逆流防止システムを破綻させる。片側低圧膀胱尿管逆流症の発生の確認は、手術前と同様に膀胱造影検査で確認する。その後、尿検査、X線検査、腎シンチグラム(RI)を用いた検査で、腎機能の評価、腎障害の程度評価を行い、その経時的変化を観察する予定である。平成16年度の研究実施計画としては、平成15年度に変更して購入することになったClawn mini pigを用いて、片側低圧膀胱尿管逆流症モデルを作成することにあった。15年度の段階ではその自然発症の膀胱尿管逆流症がないことが確認されていた。当初予定したYukatan micro pigの計画に準じて膀胱尿管逆流症を発症させることを施行。具体的には麻酔下に小児用内尿道切開刀を用いて片側の尿管口のunroofingを行った。しかし、膀胱尿管逆流の発症を確認できなかった。当初の予定を大幅に遅れているが、現時点で確認できているのは、このClawn mini pigを用いて膀胱尿管逆流症モデルを作成するためには、当初の計画の尿管口の12時方向だけのunroofingだけでは不十分であったと考えられた。その後、尿管口そのものを電気メスを用いてresectすることで膀胱尿管逆流症を得られることがようやく判明した。また、その後unroofingだけでも十分な長さを切開することで膀胱尿管逆流が得られることも判明した。今回初めての手技のため、その技術の確立は困難でモデルの作成が得られるようになるまでにかなりの時間を費やしてしまった。そのため、Clawn mini pigが成長してしまいモデルとしては不適当であることと、片側だけの膀胱尿管逆流モデル作成ができなかったため、平成17年度に改めて、8ヶ月のClawn mini pigを用いて、モデルを作成し、16年度に予定していた経時的に腎機能腎障害を観察すること、摘出腎を用いてNOS、成長因子、エンドセリンの発現変化が検討できればと考えている。

今回は以前のアメリカHarvard Medical SchoolやWashington Universityからの報告と同様に、麻酔下に小児用内尿道切開刀を用いて片側の尿管口のunroofingのみで片側膀胱尿管逆流モデルの作成を試みた。作成時には平成16年度に確かめられていたような膀胱尿管逆流を確認できていた。その後、当初の予定では3ヶ月ごとの腎機能やシンチ等での評価を行う予定であったが、3ヵ月後に行った膀胱造影では作成したVURは消失していた。手術による膀胱尿管移行部の切開部位が炎症により狭窄を起こしたものと考えられた。以前のWashington Universityの報告で、開腹手術でVUR作成する方法より内視鏡でのVUR作成のほうがモデルとしての有用性が示されていたが、その後の研究でこのモデルを用いた研究は1件だけであり、モデル作成の困難さもその原因とも考えられた。水腎症による腎機能障害の研究はそのほとんどがVURモデルではなくratを用いて尿管を結紮した尿管閉塞モデルが用いられており、今後は長期開存のVURモデルの作成が必要であり、開腹術での作成も必要と考えられた。
島津家家伝の生成過程と軍記物語・兵法書の関係についての遡及的研究

本研究の目的は、島津家に関わる諸資料を調査し、島津家の由緒にかんする理解の形成と展開の過程を、室町・戦国期から近世末までの期間を見渡しつつ、解き明かすことである。16世紀末から17世紀にかけて島津家由緒は大きく組みかえられていること、そうした由緒の再編の過程では軍記物語をはじめとする中世文芸が作用していること、また19世紀の薩摩藩主島津斉興とその周辺では、それ以前の状況を踏まえ、中世文芸をも改めて受容しつつ、新たな家伝の創作が進められたことなどが明らかとなった。資料調査については、鹿児島県歴史資料センター黎明館および尚古集成館所蔵の島津斉興関係資料の調査を行った(黎明館5回、尚古集成館2回)。関連資料の書誌調査とデジタルカメラでの撮影を続け、黎明館所蔵分についてはほぼ終了することができた。尚古集成館分は全体の3分の1程度まで進めることができた。また、ミュージアム知覧、鹿児島県立図書館、鹿児島大学付属図書館等に赴き、撮影・コピー等の形で関連資料の収集を進めた。斉興関係資料は順次内容を検討しつつ、目録作成に向けた整理を継続している。資料翻刻については、将来的な公開に向けて準備作業を続けている。ただし、あくまでも資料所蔵機関の許可が下りる範囲での公開となるため、現時点ではまだ具体化はしていない。公開講座については、初年度ということもあり一般への公開は控え、鹿児島での歴史・文学・民俗学研究者を対象とした公開研究集会という形で、2011年3月13日に黎明館講座室にて開催した。鹿児島地域史研究会の協力を得て、鈴木の成果報告と招聘講師宮腰直人氏(立教大学非常勤講師)の関連報告が行われた。当日の報告内容も、現在論文化を進めている。資料調査については、昨年度から引き続いて、鹿児島県歴史資料センター黎明館所蔵の玉里島津家資料の調査を行った(3回)。関連資料の書誌を調査し、デジタルカメラで撮影した。本年度は、尚古集成館での調査も計画していたが、館の業務上の事情により調査が叶わなかった。来年度以降も状況が変わらない可能性もあるとのことで、その場合は計画を修正せざるを得なくなった。その他、鹿児島県立図書館、鹿児島大学附属図書館、都城島津邸等に赴き、撮影・コピー等の形で関連資料の収集を進めた。島津斉興関係資料を中心に、順次資料の内容を検討しつつ、目録作成に向けた整理を継続中である。資料分析は、昨年度以来、I島津斉興期、II島津光久期、III室町・戦国期の三段階に分けて進めることとしている。本年度はIII期に重点を置き、戦国期の問題について分析を深めることができた。とりわけ、山田聖栄関連資料の収集と分析を大きく進めることができた。軍記物語と島津家家伝に関わる薩摩・大隅・日向地域の文化環境に注目した成果の一部を、中世文学会春季大会のシンポジウムにて報告した。この内容は、学会機関誌『中世文学』に掲載予定である(校正中)。また、I期の斉興に関わる資料群の分析を通して、19世紀前半期の全国的な動向と共振しつつも独特な個性をもって自己認識を体系化していった斉興の個性が明らかとなった。こうした研究成果をまとめ、後述する公開研究集会で報告した。この発表の内容は現在論文化を進めている。なお、年度内には間に合わなかったが、近時刊行予定の関連論文も複数存在する。公開研究集会を2012年3月11日(日)に黎明館講座室にて開催した。本年度は隼人文化研究会の協力をうけて、鈴木による本研究課題の成果報告と、梶原武氏(鹿児島県立鶴丸高校)、新福大健氏(黎明館)、宮腰直人氏(立教大学)の関連報告を行った。昨年度から引き続き、鹿児島県歴史資料センター黎明館所蔵の玉里島津家資料の資料調査を行った(計3回)。関連資料の書誌を調査し、デジタルカメラで順次撮影した。本年度も、尚古集成館での調査を計画してはいたが、館の業務上の事情により、前年度同様、調査が叶わなかった。そのため、関連資料目録作成の計画を一部修正せざるをえなかった。その他、鹿児島県立図書館、鹿児島大学附属図書館、都城島津邸、ミュージアム知覧等に赴き、撮影・コピー等の形で関連資料の収集を進めた。順次資料の内容を検討しつつ、関連資料目録完成に向けた作業を継続した。尚古集成館の資料調査は不可欠であるため、次年度以降に補足を試み、その後、所蔵機関の意向を確認しながら、情報公開する方向で作業を進めていく予定である。本研究では、当初より、I島津斉興期、II島津光久期、III室町・戦国期の三段階に分けて資料分析を進めてきた。本年度はII期に重点を置き、島津光久期の問題に重点をおいて資料収集を試みた。また、成果発表に関しては、III室町・戦国期のうち、とくに戦国期における島津家家伝の様相についての論文(5点)が公刊された。

また、III期の島津忠良(日新)の手になる「伊呂波歌」をめぐる文化政策とその後世への影響についての研究成果を、上智大学での国際シンポジウム及び後述する公開研究集会で報告した。これらの発表の内容は現在論文化を進めている。成果発表の公開研究集会を2013年2月3日(日)に東京・田町で、3月10日(日)に黎明館講座室にて開催した。前者には新福大健氏(黎明館学芸専門員)を関連報告者として招聘し、後者は隼人文化研究会の協力をうけて、鈴木による二件の成果報告を行った。本研究の成果は、今後順次公表するべく準備を進めている。本研究の基盤を形づくる調査である黎明館での資料調査が、館の協力のお陰をもって順調に進んでいることが何よりも大きな要因である。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度に向けて、成果のまとめに入っていく。本年度は実現できなかった尚古集成館での調査に取り組みたいと考えているが、前述したように館の事情によってそれが叶わないかもしれず、そのときは調査を次年度以降に延期せざるをえない。将来的な課題を見定めながら、他の資料群に関する分析を深化させることで本研究の全体像についての調整をはかりたい。また、成果報告に力を入れ、論文・研究発表の機会を活用していく。
造影による咀嚼様活動の脳幹神経回路網の神経科学的分析

平成12年度においても引き続き細胞内カルシウム解析装置を用いて三叉神経リズム性活動に関わる神経回路網を解析した。発光剤としてFluo-3を用いていたが、アーチファクトが強く、カルシウムグリーンに変更した。培養脳幹の解析の有効性をさらに確認するために、咀嚼様運動だけではなく、嚥下運動を培養脳幹で誘発すべく、孤束核周辺を薬剤刺激した。これにより嚥下様運動が起こることが確認でき、口腔機能の解析に培養脳幹が適することに自信を深めた。今回は、三叉神経核内インターニューロンに焦点を絞り、それを染色することに苦心した。咀嚼様運動の場合、左右の三叉神経活動が同期することから、反対側野運動核にカルシウムグリーンを注入し、左右交差するインターニューロンを抽出した。従来三叉神経運動核内にインターニューロンは数少ないと考えられていたが、かなりの数が存在することが認められた。さらに発光度測定では、三叉神経のリズム性活動が認められる状況でいくつかのインターニューロンもリズム性の活動を示すことが明かとなった。この中にパターンジェネレーターが存在する可能性も考えられた。細胞内カルシウム解析装置を用いて培養条件下で神経活動を解析することは、このような三叉神経の運動核内での活動様相の観察にも有用であり、回路を持ったブロックを解析できる点ではこの実験系は今後非常に有効となると考えられた。しかしながら解析速度と言う点ではこのような早い動きに対しては装置の改良の必要があると考えられた。細胞内カルシウム動態解析装置を購入し、三叉神経リズム性活動に関る神経回路網をFluo-3を用いて写し出すため、現在最も適切な条件を求めるため検討中である。一方、脳幹ブロックにおいてはNMDA receptorのagonistであるNMAとGABA_A receptorのantagonistであるbicucullineの混合投与によりリズミカルな顎運動を誘発できるが、ブロックでのPatchClampにテクニカルな問題があった。しかし、三叉神経のmotoneuronに対しては、Patch Clampの確実性を増し、膜電位が-50mVで50mVのリズミカルなspike発現をより確実に認められるようになった。その周波数は約5.9Hzであった。またholding potentialを-60mVに下げた時においてもより確実にEPSPを記録できるようになった。その振幅は、約4.0mVであった。holding potentialを-70mVにすると約5.8mVに増大した。さて細胞内カルシウム動態装置をもちいて活動を写し出すには現在の脳幹ブロックを暑さ200-600μMのスライスに換える必要がある。約100匹の新生児ラットから脳幹を摘出し検討を重ねた結果、三叉神経運動根と三叉神経運動核を保存したまま800μMのスライスまでリズミカルな三叉神経活動を誘発することに約十匹に一匹の割で成功した。今後成功率を上げ、スライスの厚さを更に薄くしていく予定である。平成12年度においても引き続き細胞内カルシウム解析装置を用いて三叉神経リズム性活動にかかわる神経回路網を解析した。培養脳幹の解析の有効性をさらに確認するため、咀嚼様運動だけでなく、嚥下運動を培養脳幹で誘発すべく、弧束核周辺を薬剤刺激した。さて、三叉神経内インターニューロンに今回は焦点を絞り、それを染色することに苦心した。咀嚼様運動の場合左右の三叉神経活動が同期することから、反対側の運動核にカルシウムグリーンを注入し、左右交差するインターニューロンを描出した。従来三叉神経運動核内にインターニューロンは数少ないと考えられていたが、かなりの数存在することが認められた。

さらに発光度測定では、三叉神経のリズム性活動が認められる状況でいくつかのインターニューロンもリズム性の活動を示すことが明らかとなった。この中にバターンジェネレータが存在する可能性も考えられた。細胞内カルシウム解析装置を用いて培養条件下で神経活動を解析することは、このような三叉神経の運動核ないでの活動様相の観察にも有用であり、回路を持ったブロックを解析できる点でこの実験系は今後非常に有効となると考えられた。しかしながら、解析速度と言う点では、このような速い動きに対しては装置の改良の必要があると考えられた。
DNA修復における鉄の役割と遺伝病への関与：新規複合体CIAXの機能解析

DNA修復関連遺伝病の発症と鉄硫黄クラスターの関連性を明らかにするため、紫外線高感受性症候群の責任タンパク質UVSSAを解析した。UVSSAタンパク質は鉄硫黄クラスターが結合する可能性が高い配列を有する。この領域を含む各種変異型UVSSAを作成後解析し、一部の変異型UVSSAが高い紫外線感受性を示すことを明らかにした。併せて、各種がん細胞におけるCIAX複合体各コンポーネントの発現量解析を行った。CIAX複合体コンポーネントは血球系がん細胞において発現量の増加が観察された。特にマクロファージ様分化能を有するがん細胞において発現量の増加が顕著であった。CIAX発現量の低下は貪食能に影響しない。DNA修復機構は、放射線や発がん物質等により傷つけられたDNAを修復し、がん等の疾病を防ぐ。我々は長らく機能不明であったDNA修復関連因子MMS19が新規複合体「CIAX複合体」を形成し、鉄硫黄クラスターと呼ばれる鉄補欠分子族をターゲットタンパク質に付加する反応において中心的な役割を果たすことを明らかにした。鉄硫黄クラスターの機能は、電子伝達、酵素の活性中心、タンパク質の構造補強等、多岐にわたる。近年、DNA修復関連因子の中に、鉄硫黄クラスターをもつタンパク質が続々と見つかってきている。その中には、XPD(色素性乾皮症)、FANCJ(ファンコニー貧血)、DDX11等の遺伝病の原因となるタンパク質が含まれている。このような背景に立ち、我々は先の遺伝病群中における変異と鉄硫黄クラスター付加状態の関係や、遺伝病の原因となる既知のタンパク質群の中において、鉄硫黄クラスターを有するタンパク質の探索を行っている。その中で興味深いのが、近年、我々の研究室においてクローニングされた紫外線高感受性症候群の原因遺伝子であるUVSSA遺伝子である。UVSSA欠損細胞は紫外線に高感受性を示し、同じく遺伝病であるコケイン症候群の責任因子であるCSA、CSBと結合することが知られている。UVSSAが鉄硫黄クラスター結合モチーフを有することから、このタンパク質に着目した解析を行った。はじめに、このタンパク質における鉄硫黄クラスターモチーフ含有領域の機能解析をおこなった。各種の変異型UVSSAタンパク質を作成し、紫外線感受性を始め、CSAその他のタンパク質とのインタラクションを解析した。その結果、変異型UVSSAの中に高い紫外線感受性を示すものがあった。次にCSAの変異型タンパク質を各種作成し、UVSSAとの結合を解析した。今後はこれら変異株についてより詳細な解析を行う。DNA修復機構は、放射線や発癌物質等により傷つけられたDNAを修復し、癌等の疾病を防ぐ。我々は長らく機能不明であったDNA修復関連因子MMS19が新規複合体「CIAX複合体」を形成し、鉄硫黄クラスターと呼ばれる鉄補欠分子族を標的タンパク質に付加する反応において中心的な役割を果たすことを明らかにした。鉄硫黄クラスターの機能は、電子伝達、酵素の活性中心等多岐にわたる。このような背景に立ち、我々は1CIAXの機能解析、2先の遺伝病群中における変異と鉄硫黄クラスター付加状態の関連、3鉄硫黄クラスターを有し、病気の原因となるタンパク質の探索、4鉄硫黄クラスターを標的とする新規疾病治療法開発のための基礎研究等を行っている。紫外線高感受性症候群の原因遺伝子、UVSSA遺伝子は我々の研究室においてクローニングされたが、興味深いことに鉄硫黄クラスター結合モチーフを持つ。昨年度はUVSSA遺伝子の鉄硫黄クラスター結合モチーフの解析を行ったが、本年度も昨年度に引き続き解析を行い、更に詳細な結果を得た。これに加え、CIAXの機能解析を行う目的で、クリスパーシステムによるCIAXコンポーネントの遺伝子破壊実験を試みた。クリスパーシステムは新たな実験技術であり、本研究室ではこれまで行われていない。そこで新たにこの技術を導入するため、既知の遺伝子を材料として様々な予備実験を行ない、最終的にヒトHEK293細胞を材料としてクリスパーによる遺伝子破壊を行う実験条件を決定した。現在はこれに続き、CIAXコンポーネント中の複数の遺伝子について遺伝子破壊実験を行っている。昨年度は、大阪大学から新潟薬科大学に異動したことによる前研究室の片付け(研究室閉鎖のため)、引っ越し、新研究室のセットアップ等に多くの時間を取られたが、本年度は幸いなことに研究室のセットアップが予想以上に順調に進み、クリスパーといった新技術の導入にも成功し、昨年度の遅れを幾分か取り戻したと考えている。

これまでに鉄硫黄クラスター含有タンパク質の候補として紫外線高感受性症候群の原因タンパク質として知られるUVSSAタンパク質の研究を行った。具体的には各種ミュータントを作成し、鉄硫黄クラスター結合領域(推定)の機能を解析した。またこれに加え昨年はクリスパー技術を導入し、遺伝子破壊実験に取り組んだ。本年度は昨年度から取り組み始めたクリスパー技術による遺伝子破壊実験を継続して行った。それに加え、発がんと鉄硫黄クラスター合成能との関連を探るため、各種がん細胞におけるMMS19タンパク質発現量との関連を調べた。また鉄硫黄クラスター合成の免疫細胞における機能解析を行った。具体的にはマクロファージ様細胞においてMMS19をノックダウンし、自然免疫における影響を解析した。移動に伴う研究の遅れをここ数年である程度回復したが、現時点で取り戻したとは言い難い。本年度は昨年新たに立ち上げたクリスパー技術が作業量が多く時間がかかっていることに加え、発がんとCIAXの関係など他にも解析自体に作業量が多いものが存在する。これらの理由により、複数のプロジェクトに時間がかかっていることも遅れの要因である。申請者は長らく機能不明であったDNA修復関連因子MMS19が新規複合体CIAX (cytosolic iron-sulfur cluster assembly complex)を形成し、鉄硫黄クラスターを標的タンパク質に付加する反応において中心的役割を果すことを明らかにした。本研究課題ではCIAX複合体と発がん、遺伝病の発症、DNA修復ネットワークとの機能関連、鉄硫黄クラスター付加反応の素過程解析等を課題として研究を行っている。CIAXはMMS19、CIAO1、IOP1、MIP18から成る。本年度は昨年度から引き続き各種がん細胞におけるCIAXコンポーネントの発現量解析(mRNA)をqPCRにより行った。興味深いことに血球系細胞、中でもマクロファージ様分化能を有する細胞においてCIAXコンポーネントの発現量が顕著に増加している結果を得た。本年度は昨年度貪食能を解析したヒト白血病由来THP-1細胞に加え、ヒトリンパ腫由来U937細胞(どちらもマクロファージ様分化能をもつ)において同様の解析を試みた。以上の解析に加え、本年度は鉄硫黄クラスター付加反応の素過程解析を実施した。はじめにミトコンドリアで合成された鉄硫黄クラスターをCIAX複合体に受け渡す、「受け渡し過程」を顕微鏡実験により解析した。次に、様々な状況証拠から鉄硫黄クラスターの受取りタンパク質である可能性が高いIOP1タンパク質の解析を行っている。IOP1は他のCIAXと一部挙動が異なり、CIAX複合体以外の因子との相互作用が考えられる(Seki et al. JBC 2013)。この標的解析のため、新たなアッセイ系の構築(構築中)を行った。
企業における製品開発過程の流れを擬似体験させるマイコン技術教育プログラムの開発

従来からマイコン技術教育プログラムの中でものづくり自由課題実習を課している。これは学習者が自ら作りたいものを考え自ら課題を設定して行う実習である。本研究ではその際に、(1)作りたい作品の仕様書をまとめる段階を設ける、(2)出来上がった作品を学外に公開展示し学外の第3者による評価を受ける、という企業の製品開発過程では必ず含まれているような要素を教育プログラムの中に取り入れた。その結果、そうした要素は学習者のものづくりに対する意欲向上に深く結びつくことが検証された。本研究の目的は、既に現在実施されているマイコン技術教育プログラムに主として次の二点の要素を加味し、プログラムを更に進化・向上させることにある。(1)理論に加えて実社会とのつながりをより意識できるものに(2)学習者の目的意識をより一層明確なものにできるように。本教育プログラムでは一通りの基本事項を学んだ後、学んだ内容を確実に身に付けるために、学んだ内容をベースに学習者一人ひとりが自らつくりたいものを考え企画して、ものづくりを行うという自由課題製作演習を既に実施している。本研究ではその際に、企業における製品開発過程の流れを教育プログラムに組み入れ、それを擬似体験させることにより、前記(1)(2)の目的を達成することを狙いとしている。企業における製品開発過程の流れは大まかにいうと以下の通りである。製品企画→仕様設計→機能試作→評価・改良→量産設計/筐体実装→量産評価→製品出荷、というような流れである。当該年度の研究においては、まず、"機能試作→評価・改良"部分の整備を行った。ICE(In Circuit Emulator)やロジックアナライザを導入し、それらの使い方や指導すべき内容についての整理を行い、デバック作業やトラブル解析作業を行うための環境整備を行った。続いて、"製品企画→仕様設計"部分について、どのようにつくりたいものを紙の上に仕様書としてまとめればよいか例題の整備を行った。次年度ではこれら成果を実際の授業の中に組み入れるとともに、残る"仕様設計→機能試作"部分等の環境整備を行い、本教育プログラム全体を通した問題点の把握やその改良、教育効果の評価を行い、その後の更なる改良に繋げていく予定である。(1)理論に加えて実社会とのつながりをより意識できるものとする。(2)学習者の目的意識をより一層明確なものとする。本マイコン技術教育プログラムでは一通りの基本事項を学んだ後、学んだ内容を確実に身に付けるために、学んだ内容をもとにして学習者一人ひとりが自らつくりたいものを考え企画して、ものづくりを行うという自由課題製作演習を既に実施している。企業における製品開発過程の流れは大まかにいうと、製品企画→仕様設計→機能試作→評価・改良→量産設計/筐体実装→量産評価→製品出荷となる。当該年度の研究においては、前年度で得られた成果を実際の授業の中に組み入れてどのような教育効果が得られるかの検証を行った。自由課題製作演習では今年度は、ゲーム機の開発という大まかな枠組みを示したうえで、まず、つくりたいゲーム機を紙の上に仕様書としてまとめるという作業を通じて、"製品企画→仕様設計"部分の学習者への意識付けを強く行った。次に、"機能試作→評価・改良→量産設計/筺体実装"の部分については学園祭の機会を利用して、学習者の製作したゲーム機を学外の第3者に使ってもらうという舞台を設定し、第3者からの評価を学習者にフィードバックした。教育プログラムにこうした要素を盛り込むことにより、学習者の目的意識は一層明確なものとなり、ものづくりに対する意欲も大幅に高められることがわかった。
積雪寒冷地における住宅地の雪処理に配慮した住戸設計システムの開発

本研究は新興住宅地で空中写真撮影によるサーモカメラを搭載したマルチコプターによる3つの項目(風雪,日射,住戸の放熱)を分析し、著者らの「雪処理に配慮した住戸の設計手法」の実用化に向けた評価手法の構築を目的に研究を進めた。その結果、敷地内の雪は風雪による住戸屋根上の雪堆積に大きな影響を受け、屋根の向きを考慮することで雪が堆積しないことが明らかとなった。特に日射による融雪は敷地内に落雪する雪堆積を減少させることから屋根の方位に対する向きは重要である。この結果から、これまで構築した設計手法に「屋根上の雪処理計画」を加えることで、設計者が雪処理に配慮した住戸の設計が可能になる。申請者はこれまでの研究データから「雪処理に配慮した住戸の設計手法」を確立しているが,この手法には積雪深の増減値(吹きだまり,吹き払い,日射や住戸からの放熱による融雪等)の要因が不足している。そこで本研究ではこれまで構築した設計手法の実用化を計るために,「サーモカメラ」と「積雪深測定装置」,「画像処理ソフト」を併用し,敷地内における積雪深を数量的に捉え,雪対策に配慮した新たな設計手法の構築を各自治体および一般住民へ提供することが目的である。平成26年度はこれまで申請者が空中写真撮影で捉えた写真画像を光沢量調整によって上空から住戸周辺の雪堆積形成を表現し住戸周辺の雪堆積形成画像の明確化を実施した。その結果、目視判別では難しい部分(「吹きだまり箇所」,「屋根から滑落した雪」,「居住者が排雪によって積み上げた雪山」,「吹き払い箇所」,「日射による融雪」)がより詳細な箇所まで判別可能となり、新たな空中写真撮影画像の分析方法を確立できた。また,サーモカメラによる住戸壁面および屋根側面の温度調査を行った結果、南向き住戸と北向き住戸の壁面温度差はおよそ30度差が生じていたが,この壁面温度が直接関係し住戸周辺の雪堆積形成が減少していないことが明らかとなった。屋根上(一部)の温度調査では,屋根の向きによって日射により雪が減少しその雪が落雪することで住戸周辺の雪堆積形成に影響を与えていることが明らかとなった。本年度は、「1これまでの研究で冬期間に捉えた空中からの新興住宅地の画像処理」と「2空中写真撮影用のサーモカメラの検討」を実施している。具体的な内容は以下の通りである。1に関しては、画像処理ソフトを用いて色で明確化することに成功し、これまで不鮮明だった部分の雪堆積形成部分の面積算出も可能となった(面積に関しては今年度に算出する予定である)。分析結果としては、住宅地全体では風上側の住宅地街区より風下の住宅地街区に雪堆積が増加していることが明らかとなり、街区内でも同様に風上側の住戸周辺より、風下側の住戸周辺に雪が堆積されやすい傾向にあることが明らかとなった。2に関しては、サーモカメラメーカーと度重なる打ち合わせを行い、今年度の研究(住戸から発生している熱と住戸周辺に堆積する雪の関係についての分析)で使用する空中写真撮影用小型サーモカメラの機種を選定した。この小型サーモカメラはこれまでのハンドタイプサーモカメラに比べ、軽量かつ取り付け部分がデジタルカメラと同様になり、空中写真撮影に負荷がかからないと判断し今年度の研究で用いる予定である。昨年度は社会的問題となった「ドローン問題」で空中写真撮影の法が規制され、サーモカメラを導入した空中写真撮影の研究を見送る結果になりやや遅れていると判断する(現在は改善され今年度は撮影実施に問題ない)。その代り、これまでの空中写真撮影で捉えた雪堆積形成画像を照度処理ソフトによってより鮮明し、これまで判断が難しい部分に関して分析を進たため、本研究の進捗状況に関してはやや遅れているものの、本研究の計画上には問題ないと判断している。本年度は1これまで検討した空撮用赤外線カメラを小型無人飛行機に搭載し、研究対象としてきた新興住宅地の上空から、今まで捉えることが難しい画像である住戸熱(屋根面や住戸壁面部分)が雪堆積形成にどのような影響を与えているのかを調査した。さらに、今年度は小型無人飛行機のパイロットによる手動操縦ではなく、2「飛行ルートプログラム」を用いてより精度に高い画像を捉える手法を試みた。具体的な結果は以下の通りである。1の調査では、午後19時の外気温が-7.8度の日射の影響を受けない時間に実施した。その結果、多くの住戸屋根面の温度は-9-16度程度の範囲であり、屋根面の積雪深さは住戸からの熱よりも日射による積雪減少が大きく、その差異によって落雪する量が住戸周辺の雪堆積形成に大きな影響を与えていることが判明した。一方で壁面の温度は屋根面よりも高い温度でほとんどの住戸が-7-10度の範囲であることが明らかとなった。この結果住戸壁面の熱が住戸周辺の雪堆積形成に大きな影響を与えているとは考えにくい結果となった。また、住戸周辺の雪堆積形成部分の温度では、土盛り部分に雪が堆積した部分は通常の積雪部分の温度と同等の温度となった。2の調査では、日中の画像データから三次元アプリケーションを用いて3D画像を作成することに成功した。これまで建築物の3D化をした研究では単体の建物を対象とした研究である。しかし本研究で捉えた住宅地全体を3D化することで今まで見えなかった部分を再現することが可能になる。

この3D画像を分析すると、自然に発生する住戸周辺の雪堆積形成は屋根からの落雪した雪が大きな影響を与えていることが明らかとなった。また、風雪による影響もあり街区内部の雪堆積形成(吹きだまり)は住戸間の間隔が狭い部分の後(解放された部分)や屋根からの落雪した部分などの障害物に堆積する部分が多いことが明らかとなった。本研究は新興住宅地で空中写真撮影によるサーモカメラを搭載したマルチコプターによる3つの項目(風雪,日射,住戸の放熱)を分析し、著者らの「雪処理に配慮した住戸の設計手法」の実用化に向けた評価手法の構築を目的に研究を進めた。その結果、敷地内の雪は風雪による住戸屋根上の雪堆積に大きな影響を受け、屋根の向きを考慮することで雪が堆積しないことが明らかとなった。特に日射による融雪は敷地内に落雪する雪堆積を減少させることから屋根の方位に対する向きは重要である。この結果から、これまで構築した設計手法に「屋根上の雪処理計画」を加えることで、設計者が雪処理に配慮した住戸の設計が可能になる。調査対象時期が冬期間(12月頃から翌3月末)のためデータ収集が年度末になる。よって,現時点においては大まかなデータ分析のみできている。詳細なデータ解析はこれからとなるが,現在においてはおおむね順調に進んでいる。今年度は昨年度検討した空中写真撮影用(マルチコプター用)のサーモカメラを用いて、冬期間の空中写真撮影を行う。具体的な内容としては、各住戸から発生している屋根部分の熱を観測し、屋根から落雪する雪と住戸周辺で発生する雪堆積形成の関係を明らかにする。また、最終年度となる今年度は、これまでの雪堆積形成画像データと本研究で分析した結果を照らし合わせ、戸建住戸の雪処理に配慮した設計システムを構築を進める予定である。デザインこれまでの研究で住戸配置や住戸形態,雪堆積状況等から雪処理問題が発生する住戸街区を4つ選定している。今年度はこの4街区を対象にサーモカメラを搭載したマルチコプターによって空撮を実施し、住戸屋根上の温度調査を実施する予定である。昨年度は空中写真撮影を見送り画像処理に謝金を使用したため。昨年度は写真画像を光沢量調整を中心とした分析を行い、日影ソフトを用いた研究に至らなかったため、日影ソフトの購入を次年度に見送ったため今年度の空中写真撮影で調整する予定である。今年度は昨年度見送った研究である日影部分の調査を行うため日影ソフトを購入する予定である。
血小板由来マイクロパーティクルの基礎的性状の解明と生体内の役割に関する研究

ヒト血中には血小板から放出された小さな袋状の物質、すなわちマイクロパーティクル(Platelet-derived microparticle, PMP)が豊富に存在する。PMPは血液が凝固する際に放出され、内部にたくさんの低分子RNAを含んでいるが、それらの役割の多くは未だ不明である。本研究の目的は血液凝固におけるPMPならびに内部遺伝子が体内で担う役割を解き明かすことである。培養細胞を用いて、血液が凝固する際のPMPの変化や他の培養細胞に与える影響を検討し、血液凝固のメカニズムのさらなる解明に迫る。
拡張現実（AR）技術を応用した手術訓練シミュレーターの開発

本研究では高度な手術手技の訓練を行うための人体解剖が忠実された手術訓練用シミュレーターを拡張現実(AR)技術の応用によって作成する。AR技術の応用で既存のシミュレーション技術を統合することによって、倫理面に配慮した、製造コスト、ランニングコストが抑えられ、かつアクセスしやすいシミュレーターを開発する。このシミュレーターは外科医の手術訓練環境の改善を通して安全な外科医療の提供に寄与できるとともに、off-the jobトレーニングの充実を通して充足率の低い外科医の招聘にも役立つものと予想される。
低温・高圧水の液体‐液体相転移の分子シミュレーション法による解明

拡張アンサンブルでのモンテカルロ計算を行い、水の諸性質を調べた。低温・高圧条件下での水の"液体-液体相転移"や"第二臨界点"の存在可能性を調べるために、一分子水モデルを用いた216個の水系のmultibaric-isothermalモンテカルロ計算を180Kで行った。MUBA重み因子のアップデートを繰り返す間に0.2GPa,0.5GPaで相転移と思われる体積変化と構造変化が見つかった。しかし、この系では同じ圧力で体積の異なる複数の状態が混在しており、MUBA重み因子を表す別の方法を探す必要がでてきた。次の2つを明らかにする目的で研究を行った。現在は、水分子間の相互作用にMolineroらのmonatomic water(mW)モデルを用いた立方体セルでのモンテカルロ(MC)計算を、マルチカノニカル(MUCA)、isobaric-multithermal(MUTH)、およびmultibaric-isothermal(MUBA)の3種類のアンサンブルで平行して行っている。(a)低温・高圧条件下での水の"液体-液体相転移"や"第二臨界点"の存在可能性→180KでのNPTアンサンブルでMC計算を行い、(i)氷Icに近い構造と(ii)過冷却水に近い構造をもつ2つの状態が見つかった。続いて、180KでMUBAアンサンブルでのMC計算を行い、重み因子を求めている。状態(i)は1気圧2.5GPaの圧力範囲では相転移らしき変化は認められなかったが、状態(ii)では0.2GPa,0.5GPa,1.0GPa付近に相転移と思われる体積または構造の変化が見られた。(b)大気圧下で最大密度である4°Cの水から結晶氷が生成するメカニズム→1気圧でのNPTアンサンブルでMC計算を行い、内部エネルギーや体積の温度変化を掴んだのち、MUCAアンサンブルでのMC計算と1気圧でMUTHアンサンブルでのMC計算によりそれぞれの重み因子を求めている。いずれのアンサンブルでも、(iii)水→アモルファス氷→水と(iv)結晶氷→水→(計算途中;アモルファス氷or結晶氷)の2つの経路が見つかり、水→アモルファス氷と水→結晶氷の分岐点が非常に近いことがわかった。今後はさらにMUCA、MUTH、MUBA MC計算をすすめ、それぞれの重み因子を決定していく。重み因子をrefineするための計算式を適用したところ、mW水系では重み因子が発散していくことがわかったので、系にあわせて計算式を再検討する。平成22年度に引き続き、次の2つを明らかにする目的で、マルチカノニカル(MUCA)、isobric-multithermal(MUTH)、およびmultibaric-isothermla(MUBA)の3種類のアンサンブルで立方体セルでのモンテカルロ(MC)計算を並行して行っている。水分子間の相互作用にはMolineroらのmonatomic water(mW)モデルを用いている。(a)低温・高圧条件下での水の"液体一液体相転移"や"第二臨界点"の存在可能性、(b)大気圧下で最大密度である4°Cの水から結晶氷が生成するメカニズム。(a)では、(i)氷Icに近い構造と(ii)過冷却水に近い構造をもつ2つの状態について、180Kでの216個の水系のMUBAアンサンブルでMC計算を行い、重み因子を求めている。状態(ii)ではいつくかの体積範囲で相転移と思われる変化が認められたが、相転移圧力付近で異なった状態の体積範囲が広く重複し、サンプルしている体積とエネルギーの範囲が状態によって大きく異なっていた。そのため、低圧→高圧と高圧→低圧の変化を同一の重み因子で、しかも体積の関数として表すことが困難と思われた。そこで、他の系でも同じ傾向が見られるかを調べるために、256個のL-J流体系でのMUBA MC計算を行い、重み因子をほぼ決定したところである。L-J流体系では体積の関数として同一の重み因子で圧力変化を表すことに問題はなかった。(b)では、1気圧での64個の水系のMUCA MC計算と、64個および216個の水系のMUTH MC計算によりそれぞれの重み因子を求めている。MUCA MC計算では、(iii)水→結晶氷、(iv)水→アモルファス氷→結晶氷、(v)結晶氷→水の変化がサンプルできたので、計算途中で得られたラフな重み因子を精製しているところである。ここでも、(iii)水→結晶氷と(v)結晶氷→水の経路は相転移温度やエネルギーがかけ離れており、同一の重み因子で記述するのが困難であることがわかった。64個および216個のmW水系のMUTH MC計算では、(v)結晶氷→水の変化は容易にサンプルできたが、水からは常にアモルファス氷がサンプルされるので、結晶氷へと変化する方法を探っているところである。

主として拡張アンサンブル法という分子シミュレーション法(モンテカルロ(MC)法)で、系の圧力や温度の変化が分子の集団運動や熱力学量に与える影響を調べることが本研究の目的である。水のポテンシャル関数には、Molineroらによる単原子水(mW)モデルを用いた。13いずれも詳細についてはさらなる検討が必要である。1.低温・高圧条件下での水の“液体-液体相転移"や“第二臨界点"の存在可能性に対して、216個のmW水系、180Kでのmultibaric-isothermal(MUBA)法を行ったところ、同じ体積でも系の状態が変化しながら同じ系の状態が繰り返し再現された。また、0.2 GPaと0.5 GPa付近では相転移らしいものが見つかった。2.大気圧下で最大密度である4°Cの水から結晶氷が生成するメカニズムに対して、大気圧下で216個のmW水系のMUTH計算を行ったところ、水とアモルファス氷間の変化がみられた。そこで、NPT MC計算で、結晶氷を徐熱あるいは水を徐冷する過程での圧力変化を調べた。水から結晶氷を形成するにはエネルギーは常に減少しながら体積が急激に大きくなる必要があるが、低圧になるにつれて結晶氷に近い体積のアモルファス氷が得られた。結晶氷に合わせて水分子を配置したあとの結晶氷の配列パターンから氷の残余エントロピーを計算した結果は、Molecular Simulation誌に発表した。3.温度125 KでのL-Jポテンシャルを用いたアルゴン系のMUBA計算を行った。108個の系では液体状態と面心立方格子(fcc)の結晶構造との間の相転移点が得られたが、256個の系ではアモルファス構造との間の相転移点が得られた。そこで、NPT MC計算で、fccから減圧する、液体状態から加圧する過程での温度変化を調べたところ、80K以下の温度で結晶構造の動径分布関数が得られた。(a)に関しては、圧力変化に対する相転移を、体積の関数として同一の重み因子で表すことが困難であることが、(b)に関しては、分子シミュレーション計算で水から結晶氷への変化をサンプルするのに工夫が必要であること、(a)と同様に同一の重み因子で相転移を記述するのが困難であることが判明し、方法を探っている。現在は完治したが、平成23年度の途中から病気治療をしていたので、エフォート40%が達成できなかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。(a)については、256個のL-J流体系でのMUBA MC計算を継続して行い、液体→固体と固体→液体の変化に対して系の構造や物理量の変化の有無を調べ、結果を研究論文として発表する。水系のMUBAMC計算については、binサイズを調節して重み因子の変化を調べてみる。(b)については、64個の水系のMUCA MC計算は継続して(iii)水→結晶氷、(iv)水→アモルファス氷→結晶氷、ov)結晶氷→水それぞれの重み因子を精製する。水、アモルファス氷、結晶氷を区別できる指標を考える。64個および216個のmW水系のMUTH MC計算については、MUCAMC計算の方法と比較しながら原因を探り、水から結晶水への変化がサンプルできるよう工夫する。
ナノカーボンや有機高分子をプラットホームとしたナノ金属錯体クラスターの集積化

次世代スピン/エレクトロニクスデバイスに応用可能な高機能材料の開発を考えると、分子一つ一つの磁気/電子機能を最大限に引き出せる物質系の創製が必要不可欠である。本研究では、そのような物質系の開発を目的に、高い電気伝導性や大きな比表面積などから注目を集めている単層カーボンナノチューブ(SWNT)と多彩な電気・磁気機能を有する多核金属錯体分子からなるハイブリッドマテリアルの創製をおこない、その電池特性を検討した。ここでは、SWNTのトルエン懸濁液と多核金属錯体分子としてポリオキソメタレート(POM、[PMo_<12>O_<40>]^<3->)のアセトニトリル溶液を混合することによって、SWNT-POM複合体を得た。TEM像よりSWNT上に直径1.4nmの黒い粒子が観測され、EDXによってMo元素の存在が確認された。このことは1分子数分子単位でPOMがSWNT表面に吸着していることを意味する。この複合体を正極としたリチウム2次電池の充放電特性を測定した結果、SWNT-POM複合体では、POMのみを正極とする電池よりも放電容量が増大することが分かった。また、充放電レート依存性を測定したところ、POMのみを正極活物質とした場合よりも2倍程度速い充電が観測された。このような急速充放電および高容量化は、ナノカーボンとの複合化により、分子クラスター1つ1つから効率的に電子を取り出せるようになったこととリチウムイオン(対カチオン)の素早い保持、拡散が可能になったことに起因すると考えられる。このように、多核金属錯体とナノカーボンのナノ複合化が、高機能を有する物質の創出に有用であることを初めて示すことができた。分子クラスターと単層カーボンナノチューブ(SWNT)からなる複合体を作製することによって、活物質である分子クラスターからのスムーズな電子移動やリチウムイオンの素早い保持、拡散が予想され、より良いサイクル特性と急速充電が可能になると考えられる。本研究では、携帯電話やポータブル機器などに利用される次世代エネルギー材料の開発を目指して、SWNTと分子クラスターからなる高次構造体の創製と、正極材料への応用を試みた。また、SWNT-POMの電池特性を調べるため、SWNT-POMをカーボンブラックと混合した正極材料を用いて、コインセル型のリチウム電池を作製し、電圧範囲4.2V-1.5V、電流1.0mAで定電流充放電試験を行った。POMのみを活物質とした場合、容量は260Ah/kgであったが、SWNT-POM複合体では、容量は320Ah/kgとなった。これにより、複合化による容量の増加が確認された。また、8C(充電もしくは放電にかかる時間が8分のときの電流値:5mA)で充放電試験を行ったところ、放電容量は150Ah//kgであった。これはIC以下で測定した従来のリチウムイオン電池(LicoO_2)の容量148Ah/kgに匹敵しており、急速充放電が可能であることを示している。このように、分子クラスターとナノカーボンの複合化により、急速充放電、高容量化が実現できた。