hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
負イオンエネルギー分布測定を可能とする減速電界エネルギー分析器の開発

.各種の酸化物ターゲットを用いた直流もしくは高周波マグネトロンスパッタリング法に共通する課題は,ターゲット浸食領域に対向する基板面内で,膜質が著しく劣化することである.この原因は,酸化物ターゲット浸食領域から放出され陰極シース内で加速された高エネルギー酸素負イオンが対向基板に入射するために,過剰な酸素供給と微結晶化が生じ,その結果,キャリア密度が低下しキャリア移動度が低下するためと考えられているが,その詳細は完全には解明されていない.本研究の目的は,スパッタリング成膜環境下で基板に入射する正・負イオンのエネルギー分布関数を安価で簡便に計測することができる反射(減速)電界エネルギー分析器(RFEA)を開発し,それを用いて基板入射エネルギー束を評価し,酸化物ターゲットのスパッタ成膜過程を明らかにすることである.本研究では,H28年度にマルチグリッドRFEAを設計・制作し、H29年度はこのRFEAヘッドをGa添加ZnO用RFマグネトロンスパッタ装置に組み込み,基本動作特性を調査した.また,これと並行して,バッファ層を利用したGa添加ZnO膜の抵抗率の均一成膜実験も実施し、2E-4Ωcmの低抵抗均一分布を得た.RFEA本体へのスパッタ成膜の影響が少ない気圧1Pa,RF投入電力10Wで動作試験を行い、浮遊電位電極に流入する正イオンのエネルギー分布関数の計測が可能であることを確認した.正イオンのエネルギー分布関数は約25eVの単一ピークをもつイオンビーム状であり,RFEA内部では荷電交換衝突の影響が小さいことがわかった.また,-70V以上の反射電位以上のエネルギーをもつ負帯電粒子の流入があることを確認した.RFEAをマグネトロン前方で径方向に移動させて,正イオンと高エネルギー負帯電粒子による電流の空間分布を測定したところ,両者の空間分布に明確な違いがあることがわかった.H29年度は,H28年度に設計・制作を完了したマルチグリッド反射(減速)電界型エネルギーアナライザ(RFEA)の基本動作特性の調査を行った.RFEAは4枚のグリッド(プラズマ側からプラズマ対向グリッドPG,負電荷粒子に対する反射グリッドR,正イオンの反射グリッドD,コレクタCからの二次電子放出を抑制する反射グリッドCR)とコレクタCから成り,各電極間は絶縁シートで絶縁した.RFEAの基本動作特性の評価は, RFEA本体へのスパッタ成膜の影響を少なくするため,気圧1Pa,RF投入電力10Wで実施した.電極間の絶縁を確認した後.各電極への流入電流を測定してRFEA内のグリッドにおける荷電粒子数の透過率を調査した.その結果,4枚グリッド配置では,空間電荷効果によるビーム発散も相まってコレクタ電流が数nAまで低下し,十分なSN比を確保できなかった.そこで,信号増強のために,3枚グリッド配置に変更し,グリッドRを浮遊電位,Dを0V,CRを-70VとしてC電圧を±60Vの範囲で変化させて動作特性を評価した.その結果,100nA程度の正・負のコレクタ電流が確認され,正イオンのエネルギー分布関数を導出できた.正イオンのエネルギー分布は約25Vに狭い幅の単一ピークを示し,プラズマ中の正イオンが約25Vの浮遊電位でビーム状に加速されて入射することがわかった.RFEA内での走行距離2mm中の荷電交換衝突の影響が少ないことがわかった.また,負イオンの存在を示唆する-70Vの反射電位を超えて高エネルギーの負
ミトコンドリア外膜のAAA-ATPase Msp1によるタンパク質品質管理機構

真核生物の細胞には,生体膜で仕切られた様々なオルガネラが高度に発達し,細胞機能の発現を支えている.そしてオルガネラが正常に機能するためには,合成されたタンパク質が正確に各オルガネラへ配送される必要がある.本研究は,ミトコンドリア外膜に誤局在(ミスターゲット)したテイルアンカー型(TA)タンパク質の分解経路を解明することを目的としている.過去に,ミトコンドリア外膜に局在するAAA-ATPaseファミリータンパク質Msp1がミスターゲットTAタンパク質の分解に関与することが報告されているが,Msp1以外の因子の存在やミスターゲットTAタンパク質の分解におけるMsp1の役割についてほとんど分かっていなかった.そこで,研究代表者は,出芽酵母を用いた分子遺伝学および細胞生物学的手法を用いて,ミスターゲットTAタンパク質の分解に関わる因子の同定とそれら因子の働きについて解析を行った.モデル基質Pex15Δ30を用いた解析結果から,Msp1は,Pex15Δ30を小胞体-ミトコンドリアコンタクト部位にリクルートし,小胞体に局在するユビキチンリガーゼDoa10によるミトコンドリア外膜上でPex15Δ30のユビキチン化を促進する働きがあることが分かった.そして,ミトコンドリア外膜上でユビキチン化されたPex15Δ30は,サイトゾルのAAA-ATPaseCdc48によってサイトゾルに引き抜かれ,プロテアソームによって分解されることを明らかにした.以上の結果をもとづいて,研究代表者はミスターゲットTAタンパク質の分解モデルを提唱した.正常な細胞機能を維持するために,細胞内小器官(オルガネラ)にはタンパク質の品質管理機構が備わっている.本研究では,ミトコンドリア外膜のAAA-ATPアーゼファミリータンパク質Msp1がミトコンドリア膜に誤って局在した不良なタンパク質を速やかに分解・除去する仕組みの解明を目指し,以下3つの目標を設定した.まず1つ目は,出芽酵母を用いた細胞生物学・分子遺伝学的手法により,Msp1と連携して基質タンパク質の分解に関わる因子を同定し,本分解経路の解明を目指す.2つ目は,Msp1の推定機能である基質タンパク質の膜からの引き抜きをin vitro再構成系を用いて検証し,Msp1の機能を解明することを目指す.3つ目は,構造生物学的手法によりMsp1の結晶構造を決定し,Msp1による基質膜引き抜き機構の構造基盤の解明を目指す.これまでに,Msp1の基質はユビキチン・プロテアソーム系により分解され,サイトゾルのAAA-ATPアーゼCdc48が本分解過程に関与することが分かった.さらに,小胞体に局在するDoa10がMsp1の基質であるミスターゲット膜タンパク質のユビキチンリガーゼであることが分かった.ミトコンドリアと小胞体の2つのオルガネラが連携して,ミトコンドリアの不良なタンパク質を除去するという新しい細胞内品質管理機構の存在が明らかとなってきた.現在,in vitro再構成系の構築に向けた予備的な実験を開始し,Msp1によって基質の膜引き抜きが起こるのか検討している.Msp1の結晶構造解析については,これまでに2.8オングストローム分解能の回折データを取得し,構造精密化の段階にある.研究者は,ミトコンドリア外膜へミスターゲットするタンパク質(基質)を出芽酵母のミトコンドリア外膜へ発現させ,その分解をin vivoでモニターするMsp1の機能評価系を構築した.本研究では,この系を利用して基質の分解にどのような因子が関与するのか,候補となる因子の機能欠損酵母株を用いて解析した.これまでの解析結果から,基質は26Sプロテアソームによって分解され,サイトゾルのAAA-ATPアーゼであるCdc48がこのプロセスに関わることが分かった.次に,免疫沈降実験によって,基質は,ユビキチン化されることが分かった.そこで,基質をユビキチン化する分子を特定するために,ユビキチン・プロテアソーム系に関係する遺伝子酵母欠損株ライブラリーの中から探索を行った.その結果,小胞体に局在するE3リガーゼDoa10,Ubc6およびUbc7が本分解系に関与することがわかった.各欠損酵母株では,基質の分解とユビキチン化が大きく阻害されることから,ユビキチン化が分解までの過程において必須なステップであることが明らかになった.Msp1による基質の膜からの引き抜きをモニターするin vitro再構成系を構築するために,現在予備的な実験を行っている.N末端側膜貫通配列を除去したMsp1のAAA-ATPアーゼドメインの大量発現系を作製し,発現量やタンパク質の熱安定性を指標にして結晶化に適したMsp1のスクリーニングを行った.これまでに,耐熱性酵母K. marxianus由来のMsp1が良好に発現し,よく反射する結晶が得られている.K. marxianus由来Msp1の結晶から2.8オングストローム分解能のnativeデータおよび位相決定のための3.5オングストローム分解能Se-SADデータを取得することに成功し,現在,構造精密化を行っている.本年度は,Msp1とCdc48という2つのAAA-ATPアーゼの役割分担とDoa10による基質のユビキチン化とMsp1およびCdc48による膜引き抜きのどちらが先に起こるステップなのかを決定し,ミスターゲットTAタンパク質の分解機構の全容解明を目指した.まず,野生型酵母において,Msp1の基質のユビキチン化が細胞内のどこで起こるのかを調べた.

細胞抽出液をミトコンドリア画分とサイトゾルに分画し,それぞれの画分から基質のユビキチン化を調べたところ,ユビキチン化基質はミトコンドリア画分とサイトゾルの両方に検出された.次に,msp1欠損株において,基質のユビキチン化を調べたところ,基質のユビキチン化はミトコンドリア画分とサイトゾル画分の両方に検出されたが,野生型酵母と比べて,ユビキチン化の効率が大きく低下することがわかった.一方,cdc48温度感受性株を用いて,基質のユビキチン化を調べたところ,ポリユビキチン化された基質はミトコンドリア膜に蓄積することがわかった.共免疫沈降実験によって,Msp1とCdc48のユビキチン化状態に応じた基質との結合を調べたところ,Msp1は非ユビキチン化基質と結合するが,ポリユビキチン化基質との結合は確認できなかった.一方で,Cdc48は非ユビキチン化とポリユビキチン化基質の両方と結合することがわかった.さらに,msp1欠損株を用いて,Cdc48と基質の結合を調べたところ,Cdc48と結合するポリユビキチン化基質の量が大きく減少した.このことから,Msp1は,Doa10による基質のユビキチン化を促進する因子であり,ポリユビキチン化基質をミトコンドリア膜から引き抜くためには,Cdc48が重要であることが示唆された.以上の結果をもとに,研究代表者は,ミスターゲットTAタンパク質の分解モデルを提唱した.ミトコンドリア外膜のAAA-ATPアーゼMsp1の機能構造解析では,昨年度に引き続いて期待通りの進展があった.msp1欠損株とcdc48温度感受性株を用いた基質のユビキチン化解析と共免疫沈降実験によって,Msp1とCdc48のユビキチン化状態に応じた基質との結合を調べることによって,Msp1が基質をアンフォールティングすることで,Doa10による基質のミトコンドリア膜上でのユビキチン化を促進すること,そしてユビキチン化された基質はCdc48によって膜から引き抜かれ,プロテアソーム分解に至るというモデルを提唱することができたのは,重要な進展であると評価できる.また,Msp1のX線結晶構造解析については.昨年からゼブラフィッシュ由来Msp1ホモログの結晶化に成功し,4オングストローム分解能のnativeデータを得ることができ,現在結晶化条件の最適化を行っている.真核生物の細胞には,生体膜で仕切られた様々なオルガネラが高度に発達し,細胞機能の発現を支えている.そしてオルガネラが正常に機能するためには,合成されたタンパク質が正確に各オルガネラへ配送される必要がある.本研究は,ミトコンドリア外膜に誤局在(ミスターゲット)したテイルアンカー型(TA)タンパク質の分解経路を解明することを目的としている.過去に,ミトコンドリア外膜に局在するAAA-ATPaseファミリータンパク質Msp1がミスターゲットTAタンパク質の分解に関与することが報告されているが,Msp1以外の因子の存在やミスターゲットTAタンパク質の分解におけるMsp1の役割についてほとんど分かっていなかった.そこで,研究代表者は,出芽酵母を用いた分子遺伝学および細胞生物学的手法を用いて,ミスターゲットTAタンパク質の分解に関わる因子の同定とそれら因子の働きについて解析を行った.モデル基質Pex15Δ30を用いた解析結果から,Msp1は,Pex15Δ30を小胞体-ミトコンドリアコンタクト部位にリクルートし,小胞体に局在するユビキチンリガーゼDoa10によるミトコンドリア外膜上でPex15Δ30のユビキチン化を促進する働きがあることが分かった.
血管構成細胞P38MAPK活性制御とその血管生物学的役割の解析

1、血管構成細胞におけるp38MAPK活性制御ラット血管平滑筋細胞株A10VSMCならびにウシ大動脈由来内皮細胞BAECで、浸透圧刺激、EGF刺激、LPS刺激等の刺激は、p38MAPK経路を活性化したこの分子機構に関しては、コレステロール結合試薬filipinが活性化を阻害したことなどから、caveolae, raft等のコレステロール含量の多い細胞膜マイクロドメインが必須であることが示唆された。2、p38MAPKの血管生物学的役割の解析p38MAPKの血管標的分子候補として、3'-UTRにAU-rich elementを有する分子群のうちlL-8と内皮型新規酸化LDL受容体LOX-1について検討した。A10VSMCにおいて、AGE-BSAは、ERK活性化とIL-8産生を惹起し、MEK1阻害剤PD98059がIL-8産生を減弱したことから、このIL-8産生過程にはERK経路の関与が示唆されたが、p38MAPK経路の主な関与は否定的であった。次に、BAECにおいて、LOX-1遺伝子発現はAGE、LPS、TNFα、shear stressにより亢進した。AGEによるLOX-1発現では、RNA半減期は変化せず、SB203580の効果もなかったことから、AU-rich elementやp38MAPKの役割はやはり否定的であった。なお、AGEによるLOX-1遺伝子誘導は、酸化的ストレス産生や細胞内Ca増加が媒介することが明らかになり、この実験結果は、糖尿病や加齢による血管壁AGEが、酸化ストレス依存性にLOX-1分子を誘導し、さらに誘導LOX-1が活性化されて酸化ストレス産生量がさらに増加する悪循環に陥る可能性が考えられる。調整したAGE-BSAを用いて血管構成細胞に対する効果を検討した。まずMAPK familyに属するERKについてin vitro kinase法による解析では、AGE-BSAはウシ頚部大動脈内皮細胞(BAEC)には作用を示さなかったが、A10血管平滑筋細胞(A10)ではERK活性を刺激した。さらに、AGE-BSAはA10においてIL-8産生刺激作用を有することがELISA法で明らかになったため、MAPK特異的阻害剤の効果を検討した。ERK阻害剤PD98059は部分的にIL-8産生を阻害したがP38MAPK阻害剤SB203580には軽微な効果しか観察されず、AGE-BSAによるIL-8産生亢進にP38MAPKの主な関与は否定的であった。血管構成細胞におけるp38MAPK活性の解析が燐酸化p38MAPK抗体を用いたウエスタン解析により可能であることが、ソルビトール浸透圧刺激系において確認された。ノザン解析等によりBAECにおいてTNFαやLPSなどの炎症性刺激がLOX-1 RNAの発現刺激となり、またAGE-BSAも発現刺激となることが明らかになった。この系の細胞内情報伝達経路に関して細胞内Ca2+やチロシン燐酸化酵素の関与が示唆されたが、MAPK familyに属するERKとP38MAPKの主たる関与は示唆されなかった。1.血管構成細胞におけるp38MAPK活性制御:A10VSMC並びにBAECにおいて,高浸透圧,EGF,LPS等の刺激はp38MAPK経路を活性化した。活性化の分子機構に関して,コレステロール結合試薬filipin前処置が活性化を阻止したことから,caveolae,raft等の細胞内マイクロドメインが必須であることが示唆された。
異常タンパク質の分別輸送を介した細胞内分解機構

筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロンの細胞死による筋力低下を主な症状とする神経変性疾患であり、細胞内で凝集した異常タンパク質が細胞死を引き起こすことが発症の主な要因と考えられている。しかし、その分子メカニズムには不明な点が多い。ALSの原因遺伝子の一つであるSuperoxide Dismutase 1 (SOD1)は、100種類異常のALS関連性遺伝子変異が報告されており、タンパク質が変異により細胞毒性を示すことが明らかにされている。前年度の成果を踏まえて、変異型SOD1の細胞内分解機構について、シャペロン介在性オートファジー(以下CMA)の役割を解析した。CMAの分解をリソソーム阻害剤であるクロロキンで抑制し、代表的なALS変異体であるSOD1G85Rの分解を解析したところ、細胞内でCMAのマーカーであるリソソーム膜タンパク質であるLamp2aと共局在を示した。さらに、CMAに必須な分子シャペロンであるHsc70とSOD1G85Rの相互作用は増加した。これらの結果から、SOD1G85RはCMAで分解されていることが強く示唆された。さらに、野生型とG85Rの立体構造解析の比較から、G85R変異によりβシートが消失することが示された。一方、別の変異型SOD1であるA4VとG93AはCMAによる分解は見られなかった。A4VとG93Aは、G85Rに比べてミスフォールディングの度合いが高く、CMAのきっかけであるHsc70による認識の前に、他の分解系への提示が行われるものと考えられる。以上の結果から、SOD1については非常に多くのALSに関連する変異が報告されているが、G85Rを含むある種の変異によりKFERQ様配列が生じ、細胞内の分解経路が変動することが本研究より強く示唆された。遺伝子の変異等によりタンパク質がフォールディング異常を起こすと、正常タンパク質との異常な相互作用により、神経細胞死をともなう神経変性疾患を引き起こす。このとき、多くの場合、病因タンパク質はβシート構造を重ね合わせた形でアミロイド様に凝集して行く。その結果、神経細胞には、病因タンパク質を含む不溶性封入体が形成される。異常タンパク質の凝集は、タンパク質の変性→初期凝集体(オリゴマー)の形成→封入体の形成の順で起こるが、最近の研究から、病因タンパク質のオリゴマーが、強い細胞毒性を示すことが示唆されてきている。よって、このオリゴマーを分解して減らすことができれば、異常タンパク質の毒性を防止できる可能性が高い。このとき、凝集は、微小管依存的におこり、封入体の形成はオリゴマーを減少させ、その細胞毒性を防ぐものと考えられる。そこで、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の原因タンパク質である変異型SOD1をモデルタンパク質として、培養細胞の系で凝集体の分解メカニズムの解析を行った。その結果、変異型SOD1の凝集の度合いは比較的弱いことや、細胞内に変異型SOD1よりも強く凝集するタンパク質が存在していることが示唆された。変異型SOD1は他のタンパク質と共に凝集するが、強く凝集しているタンパク質の間をぬけて脱凝集できるものと考えられた。また、強く凝集したタンパク質も時間の経過とともに脆くなり、小さな凝集体に分散後、分解されてゆくものと考えられた。さらに、通常のオートファジーとは違った、シャペロン介在性オートファジーの変異型SOD1分解への関与も示唆された。本研究は、フォールディング異常を起こした変性タンパク質がどのように分別されて、分解されて行くのかを、培養細胞を用いたモデル系を用いて明らかにすることを目的としている。

初年度は、変異型SOD1をモデルタンパク質として、細胞内での脱凝集過程を明らかにできた。また、変異型SOD1分解経路の一つとして、シャペロン介在性オートファジーの関与も示唆された。よって、本研究の目的の第一段階を達成できたものと考えられ、おおむね順調に進展していると言える。変異型SOD1をモデルタンパク質として、細胞内において、封入体やオリゴマーの量や大きさ、内部構造などが、時間経過を追ってどのように変化するのか詳しく調べる。このため、動的蛍光イメージングにより解析を行う。これらのデータと生化学的な解析のデータから、脱凝集過程の時空間的な詳細を明らかにする。さらに、シャペロン介在性オートファジーの変異型SOD1の分解への関与についても、より詳しく解析する。研究の途中で、当初に予想していなかった新たな知見が得られ、その新たな知見に対応するため、実験手法の見直しを行ったところ、当初の計画より比較的費用のかからない手法を中心に用いることとなり、研究費の一部が残額として残った。次年度は、当初計画に加えて、初年度に得られた新たな知見を解析するための高度な実験手法を加えることで、初年度の残額分を次年度分に加えた額で使用したい。
新規層状酸硫化物の機能性開拓

本研究では、硫化物層と酸化物層、砒化物層と酸化物層といった複数の層からなる"層状複合アニオン化合物"に関して、過去の研究と材料探索の過程から見出した設計指針に基づき、新物質合成と機能性の探索を行った。申請者らが発見した層状酸硫化物(Cu_2S_2)(Sr_3Sc_2O_5)・(Cu_2S_2)(Sr_4Sc_2O_6)がバンド間励起により紫外発光することを発見し、特に(Cu_2S_2)(Sr_4Sc_2O_6)は発光強度の温度依存性が小さく室温でも発光が観測できることを見出した。この他複数の層状酸硫化物の新物質を発見した。また、酸硫化物に限らず、このような系の化合物の物質設計指針を確立し、酸硫化物に限らず複合アニオン化合物に属する様々な物質の探索を行い、鉄系超伝導体(Fe_2As_2)(Ca<n+1>(Sc, Ti)_nO<3n+1>),(Fe_2As_2)(Ca<n+1>(Al, Ti)_nO<3n>)など様々な物質を発見し、この物質系が化学的に非常に柔軟性が高いことを明らかにした。層状化合物は結晶構造に由来した特異な物性を示すことが知られ、最近ではフルオライト型の酸化物層とニクタイド層が積層した構造を持つREFeAsO(RE:希土類元素)において50Kを超える高い超伝導転移温度が報告されたことから、特に酸化物層と15族・16族元素層との積層構造を有する層状複合アニオン化合物が注目を集めている。これらの物質系は系統的な材料探索が行われておらず、まだ多くの物質開発の余地が残されている。本研究では、層状複合アニオン化合物の相生成に関して、過去の研究と材料探索の過程から次に挙げる設計指針を確立した。第1に、カチオンはアニオンや結晶構造に応じた価数を有する必要があり、特に合成温度領域で目的価数を有している必要がある。またそれぞれのカチオンのイオン半径はペロブスカイト型層のTolerance factorが0.91.0の範囲にある組み合わせでなければならず、さらに層間の格子整合性も考慮しなければならない。また複数のアニオン層それぞれの元素選択においては、酸塩基反応におけるHSAB則と同様の考え方が必要であることが分かった。各々のカチオン・アニオンを酸・塩基に見立てた場合、Oが硬い塩基、Xが軟らかい塩基に相当するため、硬い酸(カチオン)ほど酸素との結合を、軟らかい酸ほどXとの結合を形成する傾向を考慮に入れる必要がある。これらの指針を基に、特に新しい高温超伝導体として注目される鉄系超伝導体の探索を行った。その結果、鉄系超伝導体及び関連化合物として、(Fe2As2)(Sr4Sc2O6)・(Fe2As2)(Sr4Cr2O6)・(Fe2P2)(Sr4Sc2O6)・(Ni2P2)(Sr4Sc2O6)・(Ni2As2)(Sr4Sc2O6)の5種類の新物質を発見した。これら新物質の物性を評価した結果、(Fe2P2)(Sr4Sc2O6)、(Ni2P2)(Sr4Sc2O6)、(Ni2As2)(Sr4Sc2O6)の三種の物質が超伝導体であることが分かり、特に(Fe2P2)(Sr4Sc2O6)は超伝導転移温度が17Kと、常圧でAsを含まない鉄系超伝導体として最も高い転移温度を有していた。この他、透明導電体・紫外発光材料の候補材料である(Cu2S2)(Sr4Sc2O6)・(Cu2Se2)(Sr4Sc2O6)、CuO2面を有し銅酸化物高温超伝導体となることが期待できる(Cu2Se2)(Sr2CuO2)など多数の新物質を発見した。本研究では、層状複合アニオン化合物の相生成に関して、過去の研究と材料探索の過程から設計指針を確立した。

またそれぞれのカチオンのイオン半径はペロブスカイト型層のTolerance factorが0.91.0の範囲にある組み合わせでなければならず、さらに層間の格子整合性も考慮しなければならない。また複数のアニオン層それぞれの元素選択においては、酸塩基反応におけるHSAB則と同様の考え方が必要であることが分かった。各々のカチオン・アニオンを酸・塩基に見立てた場合、Oが硬い塩基、Xが軟らかい塩基に相当するため、硬い酸(カチオン)ほど酸素との結合を、軟らかい酸ほどXとの結合を形成する傾向を考慮に入れる必要がある。これらの指針を基づいた上で、今回はカチオン混合という新たな方針に基づいて物質探索を行った。その結果、本系で初めての「ダブルペロブスカイト」構造を持つ(Fe2As2)(Sr4(Mg,Ti)2O6)を発見した。更に、本系で初のホモロガス相として、(Fe_2As_2)(Ca_<n+1>(Sc,Ti)_nO_<n+1>)・(Fe_2As_2)(Ca_<n+1>(Mg,Ti)_nO_<n+1>)・(Fe_2As_2)(Ca_<n+2>(Al,Ti)_nO_n)の3系統・合計9種の新物質を発見した。これらの新物質の物性を評価したところ、いずれもバルク超伝導を示し、そのうち(Fe_2As2)(Ca_3(Mg,Ti)_3O_8)は47Kで超伝導転移を示した。この転移温度は鉄系超伝導体としてREFeAsO系に次ぐものである。またこれらの化合物は周期の長い特異な積層構造を有しており、新たな自然超格子の形態としても興味深い。本研究では、層状複合アニオン化合物に関して、過去の研究と材料探索の過程から見出した設計指針に基づき、新物質合成と機能性の探索を行った。本年度は特に、申請者らが新たに発見した層状酸硫化物(Cu_2S_2)(Sr_4Sc_2O_6)について評価を行った。本物質の電子構造計算を行ったところ、類似した構造を持つもののブロックの厚みが異なる(Cu_2S_2)(Sr_3Sc_2O_5)(こちらも以前申請者が発見)と類似していることが分かった。これらの物質のフォトルミネッセンス測定を行い、どちらの化合物においても低温でバンド端に励起子に由来する高速な発光を示すことを確認した。発光波長はいずれも約370nmで温度と共に減衰したが、温度依存性には大きな違いがあり、(Cu_2S_2)(Sr_3Sc_2O_5)が温度と共に発光が急激に減少し、室温ではほぼ消光したのに対し、(Cu_2S_2)(Sr_4Sc_2O_6)は室温でも低温の50%程度の発光強度を維持することが分かった。これらの違いは結晶構造の違いに由来していると考えられ、今後詳細な検討を行う予定である。また、設計指針に基づき、酸硫化物に限らず複合アニオン化合物に属する様々な物質の探索を行い、鉄系超伝導体(Fe_2As_2)(Ca_8(Mg,Ti)_6O_<18>)など様々な物質を発見した。これらのうち(Cu_2S_2)(Sr_3Sc_2O_5)・(Cu_2S_2)(Sr_4Sc_2O_6)などと同様の電子構造を持つものについては引き続き発光特性を始めとする評価を行う予定である。
ファジィ・ニューロ・GA情報処理による大規模多目的組合せ最適化

本研究では,複雑に依存しあう現実の様々な意思決定における最適化問題が,ファジィ情報のもとでの,大規模多変数でしかも複数個の相競合する目的を考慮して行なわれなければならないことに着目し,そのような状況のファジィ回帰分析手法等による知的ファジィ情報処理の概念にづく大規模多目的ファジィモデリング手法の導入を試みた.また,ファジィモデリング過程でのパラメータに含まれるあいまい性や,定式化された問題に対する意思決定者の判断のあいまい性を共に考慮した大規模多目的ファジィ最適化の概念を基本とする,対話型意思決定手法を開発した.さらに,一般の連続変数の場合のファジィ多目的最適化問題に対する申請者の開発済みの対話型ファジィ意思決定手法や大規模最適化手法に,ニューロコンピューティングやGAなどの近年注目されている手法の望ましい特徴を取り入れることにより,大規模多目的ファジィ非線形組合せ最適化問題にも対処し得るような,人間性を尊重した新しいソフトコンピューティング手法の開発を試みた.しかも,近年特に性能の向上がめざましいパソコン上で,対話型ソフトコンピューティングシミュレータを開発すると共に,大規模多目的ファジィナップサック問題,大規模多目的ファジィスケジューリング問題などを含む,数多くの線形のみならず非線形の,大規模多目的ファジィ組合せ最適化問題への応用を試みることにより,提案した新しい対話型多目的ファジィ・ニューロ・GA情報処理技法の概念に基づくソフトコンピューティング手法と対話型ソフトコンピューティングシミュレータの有効性を示した.本研究では,複雑に依存しあう現実の様々な意思決定における最適化問題が,ファジィ情報のもとでの,大規模多変数でしかも複数個の相競合する目的を考慮して行なわれなければならないことに着目し,そのような状況のファジィ回帰分析手法等による知的ファジィ情報処理の概念にづく大規模多目的ファジィモデリング手法の導入を試みた.また,ファジィモデリング過程でのパラメータに含まれるあいまい性や,定式化された問題に対する意思決定者の判断のあいまい性を共に考慮した大規模多目的ファジィ最適化の概念を基本とする,対話型意思決定手法を開発した.さらに,一般の連続変数の場合のファジィ多目的最適化問題に対する申請者の開発済みの対話型ファジィ意思決定手法や大規模最適化手法に,ニューロコンピューティングやGAなどの近年注目されている手法の望ましい特徴を取り入れることにより,大規模多目的ファジィ非線形組合せ最適化問題にも対処し得るような,人間性を尊重した新しいソフトコンピューティング手法の開発を試みた.しかも,近年特に性能の向上がめざましいパソコン上で,対話型ソフトコンピューティングシミュレータを開発すると共に,大規模多目的ファジィナップサック問題,大規模多目的ファジィスケジューリング問題などを含む,数多くの線形のみならず非線形の,大規模多目的ファジィ組合せ最適化問題への応用を試みることにより,提案した新しい対話型多目的ファジィ・ニューロ・GA情報処理技法の概念に基づくソフトコンピューティング手法と対話型ソフトコンピューティングシミュレータの有効性を示した.
ポストフォーディズム時代における芸術

民主主義的な国民国家を経済単位とし、大量生産・大量消費によって成立したフォーディズム的蓄積体制は、戦後の高度成長をもたらすと共に、モダニズムの芸術や文化の理想を体現するものであった。そして、70年代後半以降に顕著となる経済のグローバル化、電子メディアの急激な進歩に伴う情報化社会、脱工業化社会の到来は、80年代のポストモダニズム的状況をもたらした。それは「真理」に対する懐疑的な態度によって、多文化主義やグローバリズムを標榜するものであったが、一方その情報や記号に注目し、外観や表層、シミュラークルをスペクタクル的に大量消費する側面を持ち、そこから導かれる「何でも有り」の文化状況は、市場経済の絶対性や消費絶対主義を積極的に容認していくものでもあった。しかし、90年代に入ると80年代のポストモダニズム的状況に対する様々な矛盾が露見し、オルタナティブな意識が高まることになる。それは、多元的市民社会における市民的公共圏を再建しそいこうとする動きをもたらし、政治的にはラディカル・デモクラシーと呼ばれる状況を導いた。芸術表現においても、そのような状況に呼応する動きが顕著であり、特に公共圏に対する強い問題意識を持った作品が多く制作された(本研究では、特にトーマス・ヒルシュホルンの作品に注目した)。また、作品が設置される場の政治性への関心が高まり、展覧会や美術館といった制度の批判的考察が行われると共に、新たな芸術生産システムの構築という問題意識も高まった。そのような意識は、芸術家がボランティア精神を持った市民と共に、芸術を生産するためのアソシエーションやNPOといった組織を運営していく動きに顕著である(全国各地でアートNPOが立ち上がっている)。このことは、芸術に関わる労働の質が、大きく変化したことを意味しているともいえるだろう。研究初年度は、最初に外国旅費を用いて、1)大規模な都市計画と連動した美術館建設の事例(ロンドン、ビルバオ、パリ)と、2)現代美術の国際展を開催する事例(ベネチア、リヨン、バルセロナ)の調査を行った。前者では、美術館が都市におけるアメニティ空間として多くの観客を動員し、経済的な成功をもたらしていることが確認された。それは、魅力的な建築と積極的な美術館経営によりもたらされたものであるが、それにより文化的なヘゲモニーが追究されることにもなる。この傾向は、後者においてより顕著であると思われる。例えば100年以上の歴史をもつベネチアビエンナーレの存在理由は、新しい芸術動向を提示する場というよりも、様々な国際展で活躍する作家の見本市といった感は否めない。既に、国際展は飽和状態であり、国際展は政治的な側面を強めることになる。それは、横浜で開かれた国際展の問題点にも繋がるものであり、市民を中心とするオルタナテイブな意識の必要性が要請されよう。一方、国内に目を向けると、経済不況で芸術支援が低迷するなか、議員立法により文化芸術振興基本法が制定された。しかし、この法律は国民の意見を反映したものではなく、拙速なものと言わざるをえない。というのも、この法律では国民の文化権が軽視され、国家中心的な文化政策を志向するものとなっているからである。それは、NPOやNGO、自発的な市民らによって形成される芸術活動に対する配慮を欠いたものであり、本研究のテーマに真っ向から対立するものである。そのため、他の文化政策研究者との意見交換を積極的に行うとともに、彼等とともに「文化政策提言ネットワーク」を立ち上げ、国民の権利である文化権の規定を明確にすることや、国民主体の文化政策の必要性を提言してきた。それは、自由な公共圏のなかで成立する芸術の可能性を追求する立場でもあった。

2002年4月に大韓民国光州市で開催された、第四回光州ビエンナーレの調査を行った。この国際展はアジアで最大規模を誇るものであるが、01年9月11日の同時多発テロ以降の現代芸術の方向性を指し示すものとして注目された。なぜならば、主会場ではアジアとヨーロッパから26のオルタナティブスペースが招かれ、それぞれの活動報告という形の展示が行われたからである。それは、作家の作品を展示するという展覧会の自明な活動が、西洋中心主義的なモダニズムの賜であることへの反省行為であり、作家や作品が積極的に社会と関わることの意味を再考させるものだった。そこにおいては、芸術作品をめぐる経済システムも疑問視され、私的所有制度の限界を見据え、公共性の意識の下で、自発的なヴォランティアや協働作業の重要性が認識され、地域通貨の導入など新しいシステム構築への模索がなされていた。これは、ポストモダンの時期において、アジアやアフリカの美術を発見し、西洋の展覧会システムの中へと再編成(搾取)していったことの反省行為でもあり、ポストコロニアリスムや文化多元主義といった問題意識のなかで、現代芸術を考察することを意味するだろう。そしてそれは、ナイジェリア出身のオクウィ・エンウェゾーをディレクターに迎えたドクメンタXIにおいても顕著であった。02年8月にドクメンタXIの現地調査を行い、トーマス・ヒルシュホルンの作品に注目した。彼のバタイユモニュメントというインスタレーションは、トルコ人労働者が多く住む地区において、住民との協働作業において成立し、住民によって管理運営されていた。それは、永遠的に場を占める上からのモニュメントに対し、一時的に場を占める下からのモニュメントの提案であり、誰も所有できない空間=公共圏を意識させるものであった。そこには、モダニズムの美学を乗り越えていく方向性が示され、ポストフォーディズム時代における芸術の可能性を示すものといえるだろう。民主主義的な国民国家を経済単位とし、大量生産・大量消費によって成立したフォーディズム的蓄積体制は、戦後の高度成長をもたらすと共に、モダニズムの芸術や文化の理想を体現するものであった。そして、70年代後半以降に顕著となる経済のグローバル化、電子メディアの急激な進歩に伴う情報化社会、脱工業化社会の到来は、80年代のポストモダニズム的状況をもたらした。それは「真理」に対する懐疑的な態度によって、多文化主義やグローバリズムを標傍するものであったが、一方でその情報や記号に注目し、外観や表層、シミュラークルをスペクタクル的に大量消費する側面を持ち、そこから導かれる「何でも有り」の文化状況は、市場経済の絶対性や消費絶対主義を積極的に容認していくものでもあった。しかし、90年代に入ると80年代のポストモダニズム的状況に対する様々な矛盾が露見し、オルタナティブな意識が高まることになる。それは、多元的市民社会における市民的公共圏を再建していこうとする動きをもたらし、政治的にはラディカル・デモクラシーと呼ばれる状況を導いた。芸術表現においても、そのような状況に呼応する動きが顕著であり、特に公共圏に対する強い問題意識を持った作品が多く制作された(本研究では、特にトーマス・ヒルシュホルンの作品に注目した)。
官民の境界領域の法人に関する研究

本年度は、日本の官民の境界領域の法人について全般的に研究を行った。特に、指定法人や特別の法律により行政事務を委任されている法人(弁護士の懲戒についての弁護士会、人工妊娠中絶を行うことができる医師の指定について都道府県医師会等)について実態を含めて検討を行うとともに、地方公共団体の公民の境界領域の法人についても、地方独立行政法人、地方共同法人(仮称)という新たな法人類型創設の動向をふまえて、その問題点につき検討を行った。そして、独立行政法人等の保有する情報の公開に関する法律において、対象法人であったにもかかわらず、地方共同法人(仮称)化により、同法の対象から外れた地方公務員災害補償基金、日本下水道事業団については、別途、情報開示請求制度を整備するとともに、個人情報保護法制も併せて整備すべきことを論文(「政府周辺法人のアカウンタビリティ」季報情報公開8号)において提言した。また、民間法人化された特殊法人、認可法人についても、行政事務を委任されているものがあることから、指定検査機関が行政事務を担当する限りにおいて情報開示請求制度の対象となる場合には、民間法人化された特殊法人、認可法人の行政事務に関しても、同様の制度を整備すべき旨を提言している。さらに、公益法人制度の抜本的改革の動きをふまえて、行政事務の委託を受ける法人のアカウンタビリティについて、外国の立法例も参考にしながら検討を行った。アメリカの政府関係法人に関する資料を研究し、省の一部として位置づけられているもの、独立行政機関として位置づけられているもの、準公的機関として位置づけられているものを明確にし、かかる分類が、どのようなメルクマールによってなされているのか、行政手続法(APA)、情報自由法(FOIA)、プライバシー法、サンシャイン法、連邦不法行為請求権法等の適用がどのようなメルクマールの下で決められているのか、基本権拘束、職員の身分、定員管理、管理方式、人事統制、予算、出資、債権の発行・売買、債務保証、会計検査、新設等の審査、当事者能力と訴訟代理がどのようになっているのかを研究した。あわせて、わが国の独立行政法人、特殊法人、認可法人、指定法人等に関して、個別に出資、人的統制、補助金、債務保証、業務の性格等を検討して、行政主体性の有無を判断する際のメルクマールについて、アメリカ法を参考にしながら検討した。これまでの研究の結果、アメリカにおいては、単に合衆国と法人格を異にするということのみで政府関係法人を行政通則法的法律の適用範囲から一律に除外してしまうことはせず、実質的には行政機関と同視しうる政府関係法人を適用範囲に含めていることが明らかになった。そして、わが国においても特殊法人の一部や独立行政法人は、国の行政機関と実質的に同視しうるという結論になった。情報公開法制においては、独立行政法人はすべて、特殊法人、認可法人の一部が政府の一部を構成する法人とされたが、今後は、行政手続法、個人情報保護法との関係についても、政府の一部を構成するとみられる法人に適用範囲を拡張する必要があろう。初年度に、アメリカの政府関係法人についての研究成果を公表することができたため、本年度は、主として、わが国の政府関係法人の研究を行った。独立行政法人、特殊法人、認可法人については、行政主体性についての研究を行い、それらが国民主権の理念に基づいて、国民に対してアカウンタビリティを負うべきものかについて検討した。2002年には、「独立行政法人等の保有する情報の公開に関する法律」が成立したため、同法の対象になっている独立行政法人、特殊法人、認可法人の性格について研究し、独立行政法人等の情報公開のあり方についても検討し、書物を公刊した。そこで得られた知見は、独立行政法人通則法に基づく独立行政法人については、その行政主体性を認め、実質的に政府の一部を構成する法人として、国民に対してアカウンタビリティを負うべき法人として位置づけうること、特殊法人については、その性格が多様であり、共済組合のように、組合員に対してアカウンタビリティを負うが、国民に対してアカウンタビリティを負うとはみられないものも含まれていること、認可法人は、形式的には、民間のイニシアティブで設立されるものであるが、実質的には特殊法人と異ならないものも含まれ、そのようなものは、実質的に政府の一部を構成するものとして、国民に対してアカウンタビリティを負う法人として位置づけうることである。日本銀行は、一般に認可法人として位置づけられており、また、中央銀行として政府からの独立性が確保されることが重要であるが、行政を担っている面があることは否定できず、やはり、国民に対してアカウンタビリティを負う組織として位置づけられよう。統合法人の場合、国民に対してアカウンタビリティを負う業務とそうでない業務が併存していることがありうるが、後者は情報公開法の開示請求の対象からは除かれることになる。

また、民間法人化された特殊法人、認可法人についても、行政事務を委任されているものがあることから、指定検査機関が行政事務を担当する限りにおいて情報開示請求制度の対象となる場合には、民間法人化された特殊法人、認可法人の行政事務に関しても、同様の制度を整備すべき旨を提言している。さらに、公益法人制度の抜本的改革の動きをふまえて、行政事務の委託を受ける法人のアカウンタビリティについて、外国の立法例も参考にしながら検討を行った。
建築基礎の性能評価技術の開発研究

建築物の基礎の性能は、建築物の安全性や使用性に大きく係わっており、敷地の状況などを適切に考慮した調査と基礎の設計施工が必要である。本研究では、戸建住宅を対象とした基礎地盤の性能評価技術の開発や基礎の挙動を加味した基礎及び上部構造の性能評価技術の開発を行うものである。戸建住宅の基礎に関しては、沈下障害事例,スウェーデン式サウンディングなどの地盤調査技術の利用技術,住宅用の地盤補強法として提案されている地盤改良工法の品質管理手法などについて調査し、戸建て住宅のための敷地調査や地盤調査の基本的な考え方と具体的対処方法を提案した。また,2004年10月に発生した新潟県中越地震の被害調査を通じて,敷地の安定性を考えるうえで検討すべき事項を被害事例に基づき分析した。沈下障害事例に関しては,沈下修正工事を行った事例の分析を通じて,沈下障害と基礎形式と地盤条件の関係を調査し,住宅建設における敷地調査や地盤調査において注意すべき検討事項を明確にした。また、前年度までに実施してきた戸建住宅の沈下計算法に関しては,スウェーデン式サウンディングにおけるNswとVswから沈下量を求める計算プログラムの開発を行い,基礎形式の選定と地盤条件の関係について検討を行った。上部構造と下部構造の一体解析に関しては、様々な解析ソフトに一体解析を具体的に導入するための基礎部分(抗体や杭頭接合部,各種地盤ばね)のモデル化などの検討を行い,試計算を行うと共に上部下部一体解析のガイドライン案の作成を行った。本年度は、戸建住宅を対象とした地盤調査法として多用されているスウェーデン式サウンデングを取り上げ、スクリューポイントが地盤中に回転貫入する際の貫入メカニズムや試験結果を実務に利用する際のポイントなどを現地試験などを踏まえて整理した。貫入メカニズムに関しては、形状の異なる数種類のスクリューポイントを製作し、スクリューポイントの基本的な捻りこみ機構を解明した。また、1000棟以上の戸建住宅を対象として、過去の沈下障害事例の分析を行い、基礎の沈下障害の特徴や基礎の障害と上部構造の障害(クロスのちぎれ、建具の開閉不良などの関連を分析した。一般建築物の場合、基礎の耐震性の評価が重要になるが、耐震性の評価を行ううえで重要な基礎の荷重-変形関係に関連し、過去に実施された載荷試験の分析を行い、荷重-沈下関係の特徴などを整理した。また、あわせて、上部下部を一体で解析する場合の基本的な考え方を「一体解析の手引き(案)」の形でとりまとめ、基礎構造や杭体、地盤をモデル化する際の留意点や今後の検討課題などを整理した。この検討に際しては、実際の8階建て鉄筋コンクリート構造物と場所打ちコンクリート杭を用いて実用的な視点から検討を加えている。戸建住宅の基礎に関しては、戸建住宅を対象とした地盤調査法として多用されているスウェーデン式サウンデイングについて、最近開発され実用化が進んでいる自動式装置を取り上げ、従来の手動式との関係を実験的に調査し、調査方法の性能規定化の手法を提案した。また、戸建住宅の沈下計算法を開発するために必要な地盤定数に関して既存データを各方面から収集し、沈下計算のための地盤の評価法を提案した。

この沈下計算手法は、主として圧密沈下量算定用の体積圧縮係数mvを土の自然含水比ωとスウェーデン式サウンデイングにおけるNswとWswから推定する手法に関するものであり、沈下障害事例に対する計算法の適用結果に基づいて沈下予測の基本的な考え方と実際の計算法などを検討した。上部構造と下部構造の一体解析に関しては、一体解析に使用する地盤の鉛直ばね、水平ばねなどについて、わが国の建築分野、土木分野だけでなく海外の先端技術に関しても収集分析を行い、ばねの違い(静的ばねと動的ばねの違いやばね自体の評価法の違いなど)が解析結果に及ぼす影響について検討した。また、現在使用されている数多くの計算プログラムに対しては、一体解析を導入するためのプログラム上の問題についても検討を行い、杭ばね/地盤ばねの設定方法や建物規模や杭種の影響を明らかにするため,モデルやプログラムによる違いを把握するための基本的なケーススタデーを行って問題点を把握し、16年度の検討の方向性や検討手順を検討した。建築物の基礎の性能は、建築物の安全性や使用性に大きく係わっており、敷地の状況などを適切に考慮した調査と基礎の設計施工が必要である。本研究では、戸建住宅を対象とした基礎地盤の性能評価技術の開発や基礎の挙動を加味した基礎及び上部構造の性能評価技術の開発を行うものである。戸建住宅の基礎に関しては、沈下障害事例,スウェーデン式サウンデイングなどの地盤調査技術の利用技術,住宅用の地盤補強法として提案されている地盤改良工法の品質管理手法などについて調査し、戸建て住宅のための敷地調査や地盤調査の基本的な考え方と具体的対処方法を提案した。また,2004年10月に発生した新潟県中越地震の被害調査を通じて,敷地の安定性を考えるうえで検討すべき事項を被害事例に基づき分析した。沈下障害事例に関しては,沈下修正工事を行った事例の分析を通じて,沈下障害と基礎形式と地盤条件の関係を調査し,住宅建設における敷地調査や地盤調査において注意すべき検討事項を明確にした。また、前年度までに実施してきた戸建住宅の沈下計算法に関しては,スウェーデン式サウンデイングにおけるNswとWswから沈下量を求める計算プログラムの開発を行い,基礎形式の選定と地盤条件の関係について検討を行った。上部構造と下部構造の一体解析に関しては、様々な解析ソフトに一体解析を具体的に導入するための基礎部分(杭体や杭頭接合部,各種地盤ばね)のモデル化などの検討を行い,試計算を行うと共に上部下部一体解析のガイドライン案の作成を行った。
階層的イオン伝導チャンネル設計とハイパワー電池材料への適用

ハイパワー電池材料を得るために様々なイオン伝導チャンネルをもつ構造体の構築を目指した。一次元系サブナノ伝導チャンネル物質CoV3O8について構造を精密に調べ、リチウム挿入サイトをほぼ決定した。二次元系伝導チャンネル物質のグラファイト層間化合物においてリチウムの挿入過程及び引き抜き過程における構造変化を詳細に調べた。さらに、三相界面に適した複合伝導チャンネル構造を探索し、部分酸化反応とガス拡散とを両立した高い出力特性の燃料極支持型一室式燃料電池を作製した。本年度は以下内容を実施し成果を得た。1.サブナノイオン伝導チャンネル系物質の合成と構造解析及び物性評価結晶構造にサブナノイオンチャンネルの一次元トンネルを有するCoV308について、リチウムインターカレーション特性を調べた。一次元トンネルへのインターカレーションとみられる組成-電位の関係のみならず、リチウム挿入により1サイクル目は不可逆ではあるが、2サイクル目以降可逆な電気化学反応が起こる場合について、組成と構造を詳細に調べた。また天然グラファイトを用いて二次元性の高い結晶のグラファイト層間化合物(GIC)を電気化学的に作製し、リチウム挿入量を制御しながらインターカレーション過程及びデインターカレーション過程における構造の変化をリートベルト法により詳細に調べた。2.ナノーメソイオン伝導チャンネル系物質の合成及び構造評価リチウムインターカレーション反応のためにリチウムが電極中を通して供給される様子を調べるため、酸化鉄と炭素材料との複合体を作製し、種々の電気化学測定を行った。インピーダンス解析の結果、電荷移動抵抗は、活物質量に対する通常の依存性とは異なり、酸化鉄含有比とともに増大することがわかった。これは、集電体からの電子供給あるいは電解液からのリチウム供給が複合体電極の構造、すなわちメソレベルの構造に関連していると考えられ、結晶構造を反映したリチウムイオン伝導チャンネルと複合体電極におけるリチウムイオン供給チャンネルとの結合による電気化学反応という点から興味深い。また、複合チャンネルによる高速イオン伝導という考え方は燃料電池電極にも適用できることから、電極材料となる種々のバリウムインジウム系酸化物を作成し、また一室式燃料電池を作製して電解質、電極材料、気相の三相界面での反応のインピーダンス解析を行い、電極反応について詳細に調べた。前年度の成果を基にして今年度は以下の成果を得た。1.種々のイオン伝導チャンネルサイズをもった物質の合成と電気化学評価結晶構造中にトンネル有する酸化コバルトバナジウム(CoV308)のリチウムイオンとの反応性を詳細に調べた。特に、リチウム量とともに変化する構造を、粉末X線回折測定データを用いてリートベルト解析を行うことで精密に調べることができた。その結果、リチウムのインターカレーションサイトをほぼ決定することができ、サブナノ伝導チャンネルに関する情報が得られた。2.異なるスケールで複合化したイオン伝導チャンネルの設計と合成電気化学反応が起こっている実際の系に即したイオン伝導チャネルを構築するために、一室式燃料電池の電極において気体-固体(電極)-固体(電解質)の三相界面に適した構造を探索した。その結果、電解質支持型から燃料極支持型に変更し、電極焼き付け方法を改良することで、燃料極の部分酸化反応とガス拡散とを両立したセルを作製することができた。このタイプのセルで今後さらに性能向上が期待できる。リチウムイオン電池電極において、液体(電解質)-固体(活物質)-固体(導電助剤)への電子、イオン供給が適する構造の指針を探るため、酸化物-炭素材料複合体のリチウム挿入・引き抜き特性と炭素材料の種類、量、処理法との関係を調べた。その結果、炭素材料としてケッチェンブラックを使用した場合、メソサイズの孔を保持したまま電極材料として酸化物と複合化すると良好な特性が得られることがわかった。3.高速充放電電極の作製と特性評価上の項目1および2で得られた材料について、高速性能という観点から、大きな電流を用いた電気化学測定を行った。その結果、燃料極支持タイプでかつニッケルサーメット及び電解質保護層を導入することで酸化バリウムランタンインジウム(BaLaIn205.5)電解質を用いた一室式燃料電池としては、これまでで最も大きな出力密度での発電が可能となった。
変形性関節症モデルマウスを用いた顎関節におけるasporinの解析

OAモデルマウス(STR/Ortマウス)を用いて、下顎頭軟骨におけるasporinの発現と機能を解析し、変形性顎関節症とasporinとの因果関係を明らかにすることを目的として研究を進めている。これまでの解析では、3、10、30週齢のSTR/Ortマウスの下顎頭軟骨と脛骨関節軟骨においてOAの発現を解析していたが、OAは30週齢にのみ発現していたことが明らかとなった。2018年度においては、下顎頭と脛骨近心骨端部において、それぞれOAの発現時期の違いを明らかにするために、これまで解析していた10週齢、30週齢に加え、20週齢および25週齢のサンプルの回収も進めている。現在、各3サンプルずつ解析を行っているが、両者においてOAの発現はみられなかった。したがって、OAは下顎頭軟骨。脛骨関節軟骨ともに、25週齢では発現せず30週齢から発現し始めるということがわかった。今後、もう少しサンプルを蓄積し、OA発現のタイミングに差があるかを明らかにしていく予定である。また、軟骨および骨破壊部位における破骨細胞の有無を観察するために、TRAP染色を用いてSTR/Ortマウス(Control:ICRマウス)における下顎頭軟骨と脛骨関節軟骨の組織学的観察を行った。その結果、STR/Ortマウスの骨破壊部位表面において、多数の破骨細胞が観察された。また骨破壊部位に隣接する軟骨部にもTRAP陽性細胞が観察された。本所見は脛骨近心骨端部だけでなく、下顎頭軟骨にも観察された。以上よりSTR/OrtマウスにおけるOAの発現と破骨細胞との関連を示す所見を得た。研究計画前半の発現解析は完了した。おおむね順調に進行している。今後、Asporin発現ベクターを常に使用できるようストックした状態で、STR/Ortマウスの成長観察を行う必要がある。そのため、ベクターの管理を常に行いながら機能解析を進めていく。顎関節症は疼痛や開口障害、咀嚼障害を伴う疾患であり、国民の4075%の罹患率を有するが、根本的な原因については不明な部分が多く、治療法も確立されていない。近年、変形性関節症(OA)の原因遺伝子として、asporinが同定されている。しかし、顎関節におけるasporinの発現や機能について調査された研究はこれまでにない。本研究の目的は、OAモデルマウス(STR/Ortマウス)を用いて、下顎頭軟骨におけるasporinの発現と機能を解析し、変形性顎関節症とasporinとの因果関係を明らかにすることである。平成29年度の研究実施計画としては、STR/Ortマウスにおけるasporin遺伝子およびタンパクの発現解析を行うことであった。3、10、30週齢におけるSTR/OrtマウスおよびICRマウスの下顎頭軟骨および脛骨関節軟骨において、Real-time RT-PCRおよび免疫組織化学染色法を用いて、asporin遺伝子発現の定量解析およびasporinタンパク局在の観察、骨破壊部位の組織学的観察を行った。骨破壊は30週齢のSTR/Ortマウスにみられ、3週齢および10週齢にはみられなかった。Asporin遺伝子およびタンパクの発現は、3、10、30週齢の順で上昇傾向にあること、またSTR/Ortマウスでは、ICRマウスと比較して、下顎頭軟骨および脛骨関節軟骨でAsporinの発現が有意に強発現することが分かった。以上の結果により、変形性顎関節症はSTR/Ortマウスにおいて30週齢以降に発症し、asporinは3週齢からすでにSTR/Ortマウスにおいて強く発現していること、そして加齢とともに増加していることが明らかとなり、asporinがOAを誘発している可能性が示唆された、以上の結果は、研究成果として平成29年度第35回日本骨代謝学会学術集会にて口演発表を行った。平成29年度研究実施計画であるAsporin遺伝子およびタンパクの発現解析が終了し、その結果については、第35回日本骨代謝学会学術集会にて口演発表を行った。