hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネ白葉枯病抵抗性機構に重要な新規ジャスモン酸シグナル伝達複合体の解明

今年度は、初期の研究計画時に設定した2つの研究小課題について、いずれも計画通りに研究が進み、成果を得ることができた。具体的には以下のとおりである。まず、OsSRO1a解析の基礎となるOsNINJA1に関する研究成果をまとめた論文が国際誌に掲載された。OsSRO1aに関しては、まず、ジャスモン酸(JA)処理後のOsSRO1a遺伝子の発現挙動を解析したところ、処理後24時間後にその発現量のピークが来ることが明らかとなり、JA後期応答性の遺伝子であることが明らかとなった。次に、OsSRO1a過剰発現体を用いたJA感受性試験を行ったところ、JAに対して非感受性の表現型を示すことが明らかになった。また、OsSRO1a過剰発現体はJAによって誘導されるイネ白葉枯病に対する抵抗性が誘導されなかった。さらに、本過剰発現体はJA依存性の老化応答も抑制されていた。また、本過剰発現体では、OsMYC2応答性遺伝子のJAによる発現誘導が見られなかった。これらの結果より、OsSRO1aはイネにおいて、JAシグナルの負の制御因子であることが明らかとなった。まず、酵母細胞内で確認されたOsNINJA1との相互作用を、植物細胞内でも再現できるかを、玉ねぎ上皮細胞を用いたBiFc法で検証した結果、相互作用が認められた。次に、既に作出済みのOsFHA1過剰発現体を用いた、JAによる根の伸長抑制作用を検証したところ、抑制がみられなかった。このことから、OsFHA1はJAシグナルの負の制御因子である可能性が示された。初期に計画した実験計画はすべて遂行され、全ての実験において良好な成果を得ることができている。OsSRO1aに関しては、かなり順調に実験を実施することができ、次年度に実施予定だった実験も前倒しで遂行することができた。OsFHA1に関する研究は、予定通りに研究が進み、成果を得ることができている。以上の理由から、当初の計画以上に進展していると判断した。OsSRO1aに関しては、今年度は初期の計画以上の成果を得ることができたため、今後は、想定以上に得られた新たな知見をさらに発展させていく予定である。また、2020年度に予定していた論文の投稿を、2019年度に前倒して投稿できるように努力する。OsFHA1に関しては、今年度は初期の計画通りに実験を遂行することができたので、今後も計画通りに実験を進め、2019年度中にはジャスモン酸シグナルに対するOsFHA1の大まかな役割を明確化し、2020年度には詳細な役割について解明していく予定である。
癌化に伴うアルドラーゼアイソザイムの発現型転換現象の解析

我々はラットでアルドラーゼアイソザイム遺伝子の構造解析を行い、A、B両型のゲノム遺伝子構造をすでに明らかにした。ここではこれをもとに癌化でのアルドラーゼ遺伝子の発現状態を正常各組織と比較し、その相違点を特にここではメチレーションに焦点をあて解析を進め、発現転換機構解析の手がかりとした。方法としてA型を発現し、B型を発現していないラットの骨格筋、肝癌、脳組織あるいはB型を発現し、A型をほとんど発現していない正常肝組織などから高分子DNAを調整し、Hpa【II】、Msp【I】およびXho【I】などで切断しA型のゲノムDNAをプローブに用い、サザーンブロッティングを行い、メチル化、非メチル化部位を決定した。その結果アルドラーゼA型遺伝子では、遺伝子の上流はA型の発現の有無にかかわらず、調べたすべての組織でメチル化されていることがわかった。しかし遺伝子内部では、すべてのHpa【II】部位を調べたわけではないが、発現の有無にかかわらず、メチル化を受けていないことがわかった。ただ例外的に思えたのは、A型の発現が比較的強い骨格筋、脳、肝癌においてよりは、むしろ発現が強くおさえられている成体肝においてかえって遺伝子上流のHpa【II】部位が感受性であったことである。このことは脱メチル化は遺伝子発現には必要とはいうものの、必ずしも十分な条件でないことを示す一例といえる。ここでは腹水肝癌を用いたが、同じくA型を発現している脳、胎児肝あるいは発現はしているものの強く抑えられている成体肝とメチル化を比較したところ、脳とは同じようなパターン、成体肝とは幾分異なる傾向が認められた。ただ全cDNAをプローブに用いた時、肝癌特異的に脱メチル化の部位が観察された。しかしこれはDNAポリモルフィズムの問題もあり、今後症例をふやしていく必要がある。
集積型量子電圧雑音源を用いたジョンソン雑音温度計による熱力学温度の精密測定

ガリウムの融点の熱力学温度を雑音温度計測により精密に測定するために、電磁シールドルームを実験室内に作製し、計測システム全体を低雑音環境に収容した。また、市販のガリウム温度定点の低雑音化に取り組んだ。さらにガリウム温度定点セルにおけるガリウムの融点の熱力学温度を雑音温度計により測定した。この雑音温度計は、集積型量子電圧雑音源(IQVNS)を基準信号源としている。IQVNSが発生する擬似白色雑音のパワースペクトル密度は電気素量e,プランク定数h,周波数fおよび設定した数値係数の組み合わせで厳密に記述できる。IQVNSが発生する擬似白色雑音の信号と、抵抗温度計の雑音電圧の値を交互に同じ装置で測定し、パワースペクトル密度の比を計算することにより、抵抗温度計の雑音電圧を精密に求めることができる。また、同じガリウム定点セルのガリウムの融点を、1990年国際温度目盛(ITS-90)とトレーサブルな産総研の国家標準である白金温度計において精密に評価した。その他、ガリウム定点セル内の温度分布や、融点温度の経時変化の測定など不確かさ評価に必要な測定を行った。ガリウム融点における抵抗温度計のパワースペクトル密度とIQVNSのパワースペクトル密度の比の周波数依存性を赤池情報量基準を用いて解析し、ガリウム融点の熱力学温度を不確かさと共に求めた。雑音温度計により求めたガリウム融点の熱力学温度とITS-90に基づいて求めた温度の差は9.4 mKであった。不確かさは13.6 mKであり、ITS-90で定義されている値とコンシステント出会った。この研究成果は精密電気計測に関する国際会議である2018Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018、パリ、フランス)において発表した。ジョセフソン接合素子を用いた超精密温度測定を行う本研究を遂行するにあたり、超伝導デバイスを冷却するために液体ヘリウムを利用することは本質的に重要である。昨年度中頃から液体ヘリウムの供給不足のため、液体ヘリウムの購入が困難な状況が続いており、熱力学温度の測定が制限されている。機械式冷凍機を用いた超伝導デバイスの駆動を試みているが、量子電圧雑音源という、信号振幅が極めて小さい素子を雑音が大きい機械式冷凍機で駆動するという極めて困難な動作条件のため、完成に至っていない。技術的問題としては、シールドルーム設置に伴い、装置の一部を一旦分解したところ、データ収集システムの通信に不具合が発生し、復旧に時間を要した。また、集積型量子電圧雑音源の改良に取り組む計画であったメンバーが人事異動により研究支援部門との兼務となったため、エフォート低下により素子の改良の仕事が遅れが生じている。量子電圧雑音源の機械式冷凍機による駆動実験を進め、雑音温度計用の基準信号源として用いるために信号対雑音比S/Nの向上に取り組む。データ収集システムについては光/電気インターフェースの高速化と信頼性向上のための改良を行う。その他、これまでに取り溜めたデータの整理を行い、成果発表に務める。国際単位系SIは2018年に国際度量衡総会で改定が決議され、2019年には利用が開始されることが予定されている。新しい国際単位系ではボルツマン定数は現在定義値として扱われている光速と同様に定義値となる。このため温度測定の基準であるボルツマン定数という極めて重要な基礎物理定数の決定に、客観的確証を高い精度で与えることが求められていた。ボルツマン定数を精密に測定する熱力学温度測定手法には様々な方式があるが、我々はジョンソン雑音温度測定という電気的な測定手法を採用した。ジョンソン雑音温度測定は、安定な熱浴に置かれた抵抗器の両端に発生する電圧雑音(熱雑音)を精密に測定する手法である。我々は超伝導エレクトロニクス技術を駆使して開発した集積化量子電圧雑音源を基準信号源として用いたジョンソン雑音温度計を開発した。この装置を用いて測定した抵抗器の熱雑音のパワースペクトル密度と、別途精密に測定した抵抗温度計の抵抗値、および抵抗器の温度(水の三重点温度、273.16 K)をジョンソン・ナイキストの式に代入することにより、ボルツマン定数を求めることができる。この測定システムを用いて抵抗器の熱雑音を7日間断続的に測定し、積算されたデータからボルツマン定数を精密に求めた。測定システムの不確かさ評価も合わせて行った。我々が求めたボルツマン定数の値は2014年のCODATA値と比べて約3ppmの違いが見られたが、この差異は相対的合成不確かさである10.2ppmの範囲内である。我々が測定したボルツマン定数値は、他の独立な測定方法(気体定数や誘電率の精密測定など)と10 ppm)の精度で整合し、その定義値決定の正当性を確固とした。これにより、改定予定の国際単位系におけるボルツマン定数の決定に貢献した。平成29年度は、1ボルツマン定数改定のための精密測定、2プログラマブル集積型量子電圧雑音源の開発、3ガリウム温度定点の熱力学温度測定、の3つを実行する計画であった。1のボルツマン定数の精密測定については、予定通り、データ提出期限である2017年6月30日までに、論文提出が完了した。産総研の測定(方法、環境、結果)と海外のそれらを比較することにより、測定の品質を向上するための、様々な改良点が浮き彫りとなった。具体的には測定系を外来ノイズから守る電磁シールドと、データ収録システムの信頼性向上である。

これらの問題の解決が、その後に続く熱力学温度の測定に先立ち重要であると判断し、これらの問題の解決に取り組んでいることが計画の遅延の第一の理由である。電磁シールドについては測定システム全体を収容できる大きさのシールドルームを実験室内に設置する工事を行った(平成30年5月完了)。データ収録システムについては、測定用コンピュータとAD変換器の間の光インターフェースおよびデータ収集のためのFPGAのファームウエアの改良に取り組んだ。このうち、光インターフェースに不具合があり、新しいデータ収録システムを用いたテストが滞っている。2のプログラマブル集積型量子電圧雑音源の開発については、素子の評価を行い、大まかに狙い通りの挙動をすることが確認できた。しかしながら、市販の制御装置由来の雑音のため熱力学温度測定には不十分であることがわかった。この問題を回避するため、バッテリー駆動の専用制御回路を開発しなければならず、この装置の設計・製作に時間がかかったことが遅延のもう一つの理由である。3のガリウムの温度定点の熱力学温度測定については従来の集積型量子電圧雑音源を用いて不確かさ20ppm程度の予備的な測定は行った。ガリウムの融点の熱力学温度を雑音温度計測により精密に測定するために、電磁シールドルームを実験室内に作製し、計測システム全体を低雑音環境に収容した。また、市販のガリウム温度定点の低雑音化に取り組んだ。さらにガリウム温度定点セルにおけるガリウムの融点の熱力学温度を雑音温度計により測定した。この雑音温度計は、集積型量子電圧雑音源(IQVNS)を基準信号源としている。IQVNSが発生する擬似白色雑音のパワースペクトル密度は電気素量e,プランク定数h,周波数fおよび設定した数値係数の組み合わせで厳密に記述できる。IQVNSが発生する擬似白色雑音の信号と、抵抗温度計の雑音電圧の値を交互に同じ装置で測定し、パワースペクトル密度の比を計算することにより、抵抗温度計の雑音電圧を精密に求めることができる。また、同じガリウム定点セルのガリウムの融点を、1990年国際温度目盛(ITS-90)とトレーサブルな産総研の国家標準である白金温度計において精密に評価した。その他、ガリウム定点セル内の温度分布や、融点温度の経時変化の測定など不確かさ評価に必要な測定を行った。ガリウム融点における抵抗温度計のパワースペクトル密度とIQVNSのパワースペクトル密度の比の周波数依存性を赤池情報量基準を用いて解析し、ガリウム融点の熱力学温度を不確かさと共に求めた。雑音温度計により求めたガリウム融点の熱力学温度とITS-90に基づいて求めた温度の差は9.4 mKであった。不確かさは13.6 mKであり、ITS-90で定義されている値とコンシステント出会った。この研究成果は精密電気計測に関する国際会議である2018Conference on Precision Electromagnetic Measurements (CPEM 2018、パリ、フランス)において発表した。ジョセフソン接合素子を用いた超精密温度測定を行う本研究を遂行するにあたり、超伝導デバイスを冷却するために液体ヘリウムを利用することは本質的に重要である。
内湾における無酸素水塊規模の将来動向予測と縮小へのシナリオ分析

内湾環境過程の長期予測を志向した水底質統合モデルを構築し,100年オーダーの積分計算に適用し,無酸素水塊と有機物含有量分布の形成メカニズムについて考察した.東京湾の底質中有機物含有量は総量規制等の施策にもかかわらず上昇していることが指摘されているが,湾奥中央への長期的な集積作用がその一因と示唆され,必ずしも,湾全体の有機汚濁の進行を反映したものではないと理解された.本モデルを用いることで,環境再生に向けたシナリオ分析を行い,無酸素水塊縮減効果の発現に長時間を有すること等を含め,従来の環境モニタリングから示唆される水底質過程と整合する結果が得られた.平成25年度は東京湾および霞ヶ浦を対象として,貧酸素・無酸素水塊に関する調査研究を実施した.東京湾においては硫化物を含む無酸素水塊動態の把握とその変動メカニズムの解明に向けたモニタリング手法の確立を試み,データ取得を開始した.まず,硫化物の効率的な測定手法の確立を目指し,投げ込み式硫化水素センサーや投げ込み式水質計と採水による硫化物分析を組み合わせた手法について検討した.しなしながら,採用した硫化水素センサーは実海域においては不安定なところがあり,効率性と精度の両面で問題があることが明らかとなったため,次年度は別の手法について検討することが課題として残された.一方,投げ込み式水質計と採水による硫化物モニタリングは傭船による調査に加え,行政機関の定期調査時に追加的に実施する体制を整えることで,効率的なモニタリング体制を構築することができた.さらに底質採取に基づき,底質中硫化物データの蓄積を図った.次に数値モデルでは代表研究者らが開発している流動・水底質モデルの改良を進め,水柱から底質への有機物の蓄積過程とその分解過程の精緻化に取り組んでいるところである.また,地形影響の大きい局所的な過程を解析するのに有利な非構造格子数値モデルの適用に関する基礎的な検討を実施し,格子の効率的な作成法や安定的に計算を進める方法,およびスーパーコンピュータを用いた並列計算手法について,モデル開発者の協力を得ながら進めてきた.一方,霞ヶ浦では環境浚渫の効果として貧酸素の改善が指摘されているが,モニタリングデータの解析を基に,濁度の上昇が光合成を抑制し,その結果底質への有機物供給げ抑制されたことが貧酸素の改善をもたらした可能性を指摘した.平成26年7月下旬から10月初旬まで東京湾奥部において,硫化物を含む無酸素水塊と底質に関する現地調査を実施した.平成26年度の夏期は無酸素水塊の発達が弱く,平場および浚渫窪地における硫化物濃度はあまり高い値をとっていなかったが,浚渫窪地においては相対的に高い値をとる等,空間分布を把握した.また,表層底質中の硫化物含有量,有機炭素・有機窒素含有量および含水比を測定し,湾奥部における平面分布を把握した.さらに,底質コア採取を実施し,過去30年スケールの底質堆積状態の把握を試みた.浚渫窪地は擾乱が小さく過去の堆積状態を把握するのに好都合と考えていたが,埋め戻しの影響と思われる不連続の堆積層が見られる等,課題もでてきた.一方,湾奥中央平場では予想通り連続的な堆積状況が捉えられた.研究代表者らが開発している3次元流動・水質・生態系モデルTEEMをベースとした水底質長期予測システムのプロトタイプを構築した.開発した底質モデルは底質を多層に分割し,シルト・粘土粒子と懸濁態有機物の底質堆積過程を再現するものであり,底質中間隙水中の栄養塩や底質有機物含量,底質中含水比を含めた再現を目指したものとなっている.鯉渕ら(2000)による1999年の東京湾における水質モニタリング結果と比較することで水柱における水質再現性を検証し,両者の整合性を確認した.また,1999年の境界条件を50年間にわたって積分することで,底質形成過程を再現した.表層底質中の含水比や有機炭素含有量の平面分布に関して,計算結果と調査結果を比較することでモデルの検証を行い,両者の整合性を確認した.一方,数値モデルの課題として,底質からの栄養塩溶出が過小評価となることや,水柱における有機物生産のさらなるチューニングが必要なことが挙げられる.平成27年7月下旬から9月中旬まで東京湾奥部において,硫化物を含む無酸素水塊と底質に関する現地調査を実施した.幕張沖浚渫窪地においては8月下旬および9月初旬の調査において,全硫化物濃度が50 mg/Lを越える等,極めて高い値となり,浚渫窪地の埋め戻しが進む中においても明確な改善傾向は見られない状況が把握された.また,濁度の分布は無酸素水塊の上端で極大値を取る傾向が見られ,無酸素水塊の上端の把握と全硫化物の鉛直分布推定に有用な情報となっていることが認識された.底質調査においては,平成26年度調査の補足調査として,湾奥中央の中心部1点で約0.6 mの長さの底質コア採取を行い,有機炭素・有機窒素含有量,鉛210およびセシウム137等の測定を行った.特定年代の推定ではセシウム137が極めて有効である一方,鉛210ではばらつきのやや大きい結果となった.

また,平成26年度に採取した底質コアを用いた各種底質分析を行い,東京湾の長軸方向および短軸方向の底質断面分布の特徴を把握した.研究代表者らが開発している,準3次元流動・波浪推算・3次元水質・生態系・底質統合モデルTEEMを50年オーダーの積分計算に適用しながら,改良開発を進めた.初期条件として全層でシルト分のみから構成される底質を仮定し,計算の過程で有機物等が底質に堆積し,有機物を含む底質が形成され,有機物含量の上昇によって含水比も上昇していく様子を含めた,底質過程の精密再現を試みた.計算結果は定性的には科学的に予想される結果や既往の現地データの標準的な分布と整合していた.一方,水質・生態系モデルの計算結果を含む全体の再現性についてはまだ改善の余地が残されている.平成27年度は平成26年度までの手法の検討を踏まえ,東京湾央部における硫化物を含む無酸素水塊のモニタリングを予定通り実施し,データセットを構築することができた.また,予定していた東京都内湾における硫化物を含む無酸素水塊モニタリングも実施することができ,東京湾奥部全体をカバーした,無酸素水塊の時空間分布の把握を行うことができた.また,平成26年度に採取した底質コアを用いた底質分析を進め,東京湾奥部における長軸測線と短軸2測線における,底質の鉛直断面プロファイルを把握することができた.平成26年度までにプロトタイプを作成した,準3次元流動・波浪推算・3次元水質・生態系モデルTEEMをベースとした50年スケールの長期積分計算における課題について,コードの修正や改良に取り組み,既往データとの整合性を含む検証を行うことができた.さらにシナリオ解析に向けた準備を行い,一部にまだ改良の余地があるものの,概ね数値実験に向けた準備は整いつつあると判断している.a平成28年7月下旬から9月中旬まで東京湾奥部において,硫化物を含む無酸素水塊と底質に関する現地調査を実施した.平成28年の夏季は全般に貧酸素水塊の発達が強くなかったが,9月13日の調査では,平場底層水中に比較的高濃度の硫化物が捉えられ,硫化物を含む無酸素水塊の規模を把握することができた.また,平成27年度までに採取した底質コアを用い,放射能測定をはじめとする底質分析を継続し,特にセシウム137の鉛直分布から,近年の底質堆積過程を把握することができた.研究代表者らが開発している,準3次元流動・波浪推算・3次元水質・生態系・底質統合モデルTEEMを200年オーダーの積分計算に適用しながら,特に底質形成過程に関するモデルの改良と有機物含有量分布の形成メカニズムについて検討し,現地調査結果に見られる湾奥中央域での有機物含有率の高い底質域の形成には,湾奥北東部を中心とする初期高含有率域の移動による可能性が示唆された.東京湾の底質中有機物含有量は総量規制等の施策にもかかわらず上昇していることが指摘されているが,湾奥中央への長期的な集積作用がその一因と示唆され,必ずしも,湾全体の有機汚濁の進行を反映したものではないと理解された.本モデルを用いることで,環境再生に向けたシナリオ分析を行い,効果の発現に長時間を有すること等を含め,従来の環境モニタリングから示唆される水底質過程と整合する結果が得られた.一方,数値計算に長時間を要し,格子解像度を上げた詳細な計算を実用的に行うことはまだ困難であり,計算アルゴリズム等の改良を含む実用化が喫緊の課題である.内湾環境過程の長期予測を志向した水底質統合モデルを構築し,100年オーダーの積分計算に適用し,無酸素水塊と有機物含有量分布の形成メカニズムについて考察した.東京湾の底質中有機物含有量は総量規制等の施策にもかかわらず上昇していることが指摘されているが,湾奥中央への長期的な集積作用がその一因と示唆され,必ずしも,湾全体の有機汚濁の進行を反映したものではないと理解された.本モデルを用いることで,環境再生に向けたシナリオ分析を行い,無酸素水塊縮減効果の発現に長時間を有すること等を含め,従来の環境モニタリングから示唆される水底質過程と整合する結果が得られた.
多対多型マルチキャスト通信のためのエージェント技術を用いた自律的経路制御方式

近年,TV会議や対戦型ゲームのような多人数で利用するマルチメディアアプリケーションを,そのQoS(Quality of Service)を保証した形で実現することが望まれているが,これまでに多対多通信の経路制御を高速かつ効率的に実現する方式は提案されていなかった.そこで本研究では,通信参加者がそれぞれのネットワーク上の代理人であるエージェントを利用して,相互に協調しながら経路を生成する手法について検討した.その結果、各エージェントがそれぞれ独立に生成した経路を相互に伝達し,経路の集中を発見した場合,それを解消するよう経路を修正することによって,処理時間の増大とトラヒックの集中の両方を回避する方式を提案した.ここで,エージェント間の情報交換やその後の経路修正に要する処理量が大きくなると,全体としての処理時間が増大してしまうため、これらの協調作業は可能な限り少量に抑えられなければならないが,本研究では,まず各エージェントが最初に経路を生成する時点で、後の経路修正の可能性を考慮して要求されたQoSを満たす範囲で迂回路を用意しておくことでこの問題を解決した.性能評価として,まず,提案方式の最悪時間計算量を導出し,これが1対1通信の経路制御に要する計算量と同等であることから,その実用性を示した.更に計算機シミュレーションによって提案方式を評価したところ、消費する総ネットワーク資源の増加を1%程度に抑えながら,トラヒックの集中するリンクの数を4060%削減できることが分かった.本研究の成果は,次世代通信サービスで必要となる大規模な多対多通信を高速かつ効率的に提供するための経路制御手法の確立に大きく貢献するものである.本研究では,多対多型マルチキャスト通信のための自律的経路制御方式の確立に向けて,まず,多対多通信への適用を考慮した1対多型マルチキャスト通信経路の生成法を提案した.これは,Dijkstraのアルゴリズムを拡張し,あるQoS指標に関して最適な経路を生成する過程で生成される暫定経路を保存しておくことで,計算量を増大させることなく迂回経路を準備するものである.このアルゴリズムは,単独でも従来方式と比較して10%程度のトラヒック量削減を実現するが,以下に示すように,多対多通信に適用することで更にその効果を発揮する.次に,このアルゴリズムをエージェントが自律的に実行し,更に協調してトラヒックの集中を回避するように経路を修正する提案制御方式の定量的な性能特性評価を行った.その結果,1.提案方式によって,負荷の集中するリンク数を1060%削減できる,2.トラヒックの分散が必要と判断する閾値を小さく設定した方が,提案手法によって得られる効果が大きい,3.エージェント間協調による経路修正の回数については,1回で十分な効果が得られ,2回以上試行しても大きな改善は得られない,もしくは逆効果となる,4.従来の経路分散方式では負荷集中を回避する一方で,全体としてのトラヒック総量が10%以上増加する問題点があったが,提案手法ではこれを1%程度に抑えている,5.提案方式の処理時間はユニキャスト経路生成に要する時間とほぼ同等である,ということが分かった.特に,1・4・5の結果は大規模ネットワークでの利用を考えた際に非常に有用であると言える.更に,提案方式を実装する足掛かりとして,エージェント間通信プラットフォームをJava言語を用いて構築した.近年,TV会議や対戦型ゲームのような多人数で利用するマルチメディアアプリケーションを,そのQoS(Quality of Service)を保証した形で実現することが望まれているが,これまでに多対多通信の経路制御を高速かつ効率的に実現する方式は提案されていなかった.そこで本研究では,通信参加者がそれぞれのネットワーク上の代理人であるエージェントを利用して,相互に協調しながら経路を生成する手法について検討した.その結果、各エージェントがそれぞれ独立に生成した経路を相互に伝達し,経路の集中を発見した場合,それを解消するよう経路を修正することによって,処理時間の増大とトラヒックの集中の両方を回避する方式を提案した.ここで,エージェント間の情報交換やその後の経路修正に要する処理量が大きくなると,全体としての処理時間が増大してしまうため、これらの協調作業は可能な限り少量に抑えられなければならないが,本研究では,まず各エージェントが最初に経路を生成する時点で、後の経路修正の可能性を考慮して要求されたQoSを満たす範囲で迂回路を用意しておくことでこの問題を解決した.性能評価として,まず,提案方式の最悪時間計算量を導出し,これが1対1通信の経路制御に要する計算量と同等であることから,その実用性を示した.更に計算機シミュレーションによって提案方式を評価したところ、消費する総ネットワーク資源の増加を1%程度に抑えながら,トラヒックの集中するリンクの数を4060%削減できることが分かった.本研究の成果は,次世代通信サービスで必要となる大規模な多対多通信を高速かつ効率的に提供するための経路制御手法の確立に大きく貢献するものである.
雷放電の多面的研究-雷活動によるNOx生成量推定及び雷放電開始メカニズムの解明

VHF波帯広帯域ディジタル干渉計(以降,干渉計)を用いて米国にてフロリダ大学の雷研究グループと共同でロケット誘雷の野外観測を行った.この雷研究グループは誘雷用のロケット打ち上げ施設を有しており,実験施設内に多数の放射線観測器(Nalシンチレータ)を設置している.本観測の目的は干渉計でロケット誘雷のリーダ進展路を三次元可視化し,地上で観測された放射線データを解析することにより,リーダ先端での放射線エネルギーを推定することにある.上記以外にも上向き正リーダUPL)の進展様相の観測も同時に行った.・リーダ先端での放射エネルギー推定について干渉計にて三次元可視化に成功した12事例のうち,1事例のみ地上の放射線計測器で有意な放射線量の上昇を確認することができた.電界変化と同時に発生していることから,ロケット誘雷により引き起こされたことは明らかである.今後,リーダ先端での放射線エネルギー推定を行う.・UPLの進展様相観測について本観測では,2事例にて明確なUPLの上昇が確認できた.そのうち一事例では,電流及び高速ビデオカメラによる観測からUPLが発生していること,及び地上123mから325mの間に進展速度が1.2×10^4m/sから2.1×10^5m/sに加速していることが分かっている.干渉計で三次元標定されたUPLは,その開始からおよそ3ms後に高度約1kmから標定され始め,約4kmの高度に達している.この観測結果から(1)干渉計の標定点は地上で大きな電流(>3kA)かつ電流パルスが計測された時に観測される,(2)UPLの干渉計で計算された進展速度は3.4×10^6m/sであり,高速ビデオカメラで得られたUPL開始時の進展速度(10^5[m/s])に比べ一桁以上大きい,などのUPLに関する基礎的な特徴が得られた.1.全球NOx生成量推定今年度は赤外放射計から求められた輝度温度と,熱帯降雨観測衛星(TRMM;Tropical Rainfall measuring Mission)搭載の雷観測装置(LIS;Lightning Imaging Sensor)を用いて,雷放電発生頻度と輝度温度の関係を統計的に導出した.まず赤外放射計の輝度温度データを0.5度グリッドに平均化する.更に,その0.5度グリッドにLISで標定された雷放電数を求める.この2つのデータから特定の輝度温度における1秒あたりの雷放電発生率を求める.2003年7月の実観測データを用いて輝度温度と雷放電発生率との関係を求めた.輝度温度のデータとして0.5度グリッドの最低輝度温度,平均輝度温度を利用した場合それぞれで,雷放電発生率と高い相関があることが分かった.来年度は,この結果を過去10年の赤外放射計データに適応し,雷放電数を求め,全球NOx生成量変動を推定する.2.雷放電発生メカニズムの解明フロリダ大学との共同観測に向けて,雷放電可視化装置の標定精度向上に向けたアルゴリズム開発を行った.具体的には落雷,雲放電それぞれの周波数特性を調べ,それぞれに対し,その周波数特性を考慮した解析手法を適応ことにより,電波到来方向精度を向上することに成功した.従来の方法では低高度での標定点が減少するという問題があったが,本研究の手法の適応により,標定点は増加し,落雷する様相を確認できる.VHF波帯広帯域ディジタル干渉計(以降,干渉計)を用いて米国にてフロリダ大学の雷研究グループと共同でロケット誘雷の野外観測を行った.この雷研究グループは誘雷用のロケット打ち上げ施設を有しており,実験施設内に多数の放射線観測器(Nalシンチレータ)を設置している.本観測の目的は干渉計でロケット誘雷のリーダ進展路を三次元可視化し,地上で観測された放射線データを解析することにより,リーダ先端での放射線エネルギーを推定することにある.上記以外にも上向き正リーダUPL)の進展様相の観測も同時に行った.・リーダ先端での放射エネルギー推定について干渉計にて三次元可視化に成功した12事例のうち,1事例のみ地上の放射線計測器で有意な放射線量の上昇を確認することができた.電界変化と同時に発生していることから,ロケット誘雷により引き起こされたことは明らかである.今後,リーダ先端での放射線エネルギー推定を行う.・UPLの進展様相観測について本観測では,2事例にて明確なUPLの上昇が確認できた.そのうち一事例では,電流及び高速ビデオカメラによる観測からUPLが発生していること,及び地上123mから325mの間に進展速度が1.2×10^4m/sから2.1×10^5m/sに加速していることが分かっている.干渉計で三次元標定されたUPLは,その開始からおよそ3ms後に高度約1kmから標定され始め,約4kmの高度に達している.この観測結果から(1)干渉計の標定点は地上で大きな電流(>3kA)かつ電流パルスが計測された時に観測される,(2)UPLの干渉計で計算された進展速度は3.4×10^6m/sであり,高速ビデオカメラで得られたUPL開始時の進展速度(10^5[m/s])に比べ一桁以上大きい,などのUPLに関する基礎的な特徴が得られた.
二酸化炭素の資源化を可能とする光透過性活性炭素繊維の創製

本研究では、サブナノからサブミクロン孔径を階層的に持つ活性炭素繊維(Activated Carbon Fiber; ACF)に二酸化炭素と水素を濃縮し、ACFの細孔中に担持した光触媒によりメタンへと変換、さらに水の共存下においてハイドレート化貯蔵する3つの機能を集積化したACFの創製を目的としている。本年度、以下の項目に関して研究を行った。1ガス吸着能を有する多孔性カーボン材料の作製、2多孔性カーボン材料のフッ素化とガス吸着特性の評価、3光触媒担持カーボンの光触媒能評価。本年度の主な実績は、以下のとおりである。1セルロースを前駆体として高比表面積を有するACFの作製を行った。前駆体としてセルロースナノファイバーを用いることで、比表面積が2000 m2/gを超える高比表面積活性炭を作製することが可能となった。水素および二酸化炭素の吸着に最適な細孔構造を探索するため、作製した活性炭の細孔構造に関して詳細に解析した。その成果を国際会議および国際誌で発表した。2フッ素化ACFを種々の反応条件で調製し、窒素吸脱着等温線の解析から細孔構造の詳細と吸着特性を評価した。また水素および重水素吸着能の詳細な解析を行い、その結果を国際会議で発表した。さらに、フッ素化単層カーボンナノチューブの不可逆的な二酸化炭素吸着現象に関して、国際誌に発表した。さらにグラフェン様構造を有する材料の吸着材としてのポテンシャルを調査するため、多孔性フッ化グラフェンの作製、構造および物性に関する詳細なキャラクタリゼーションを行い、その成果を学会にて発表した。3平均直径5-9 nmのニッケルNiナノ粒子光触媒を担持したカーボン材料複合体を作製した。またその複合体を用いて、二酸化炭素と水素の混合ガスからメタンへの光化学変換を行い、高効率でメタンへの変換が可能であることを明らかにし、その成果を学会にて発表した。本研究では、サブナノからサブミクロン孔径を階層的に持つ活性炭素繊維(ACF)に二酸化炭素と水素を濃縮し、ACFの細孔中に担持した光触媒によりメタンへと変換、さらに水の共存下においてハイドレート化貯蔵する3つの機能を集積化したACFの創製を目的としている。具体的には、以下の項目に関して研究を行った。1ACF細孔中での光触媒反応を実現するため、ACFをフッ素化し茶色および白色のフッ素化ACFを作製した。2フッ素化ACFのRaman分光による構造解析を行った。3炭素ナノ細孔空間の有する自発的圧縮作用により、二酸化炭素の高密度貯蔵を検討した。4特異なガス吸着能を有するナノカーボン材料の創製を行った。本年度の主な実績は以下のとおりである。1ACFを473 Kまでの反応温度でフッ素化し、その細孔構造と気体吸着特性を評価した。2表面増強Raman散乱法を用いることにより、フッ素化ACFと同様な構造を有するフッ化黒鉛の構造解析をRaman分光法で解析することに成功した。その成果を学会で発表した。3フッ素化チューブ状ナノ空間の自発的圧縮作用を調査する一環として、フッ素化カーボンナノチューブの二酸化炭素吸着特性に関して特異的な吸着特性を見出し、学会発表を行った。4厚さ約30-80 nmのシート状構造かつ多孔性を有するカーボン材料である細孔性カーボンナノシートの作製に成功した。また気体吸着測定に加え、イオンをプローブとする電気化学的手法を用いて細孔構造を詳細に解析した。得られた成果を国際会議および論文発表した。表面増強Raman散乱法を用いることにより、フッ素化ACFと同様な構造を有するフッ化黒鉛の構造解析をRaman分光法で解析することに成功した。フッ化黒鉛のRamanスペクトルはこれまで報告されたことが無く、吸着特性に大きな影響を与えるC-F結合に関する詳細な解析が可能となることから有意義な成果といえる。フッ素化単層カーボンナノチューブの二酸化炭素吸着特性においては、吸着された二酸化炭素分子が低圧力まで減圧しなければ脱着しない特異な吸着現象を見出した。二酸化炭素を効果的にナノ空間に固定できる非常に有効な吸着特性を見出したと言える。メタン等の吸着材として可能性がある細孔性カーボンナノシートの開発に成功した。この細孔性カーボンナノシートは、分子を効果的に吸着可能な階層化細孔構造を有することが特徴である。その成果に関しては、国際誌において論文発表を行った。以上に示したとおり、予定していた研究課題について検討し、学会発表と論文発表通じて公表することができた。1フッ素化ACFの作製と機能集積化に最適な階層化細孔構造を有すACFの作製2フッ素化ACFの気体吸着特性と細孔構造の精密解析3ナノ金属光触媒の作製および光触媒能の発現4ナノ金属光触媒のACFナノ空間への高分散本年度の主な実績は、以下のとおりである。1ACFとフッ素ガスとの反応温度、希釈フッ素ガスの圧力、反応時間を制御することにより、完全フッ素化ACF(光透過可能なACF)を作製した。またミクロ孔・メソ孔・マクロ孔の細孔径が異なる細孔構造が階層化されたACFの作製と細孔構造の詳細な解析を行い、その成果を国際会議で発表した。2フッ素化

ACFの窒素吸脱着等温線において、吸着枝と脱着枝が相対圧0.4以下でも一致しないヒシテリシスループが観測されることを見出し、その成果を学会で発表した。3高分子化合物と金属塩の複合体を適切な条件下で焼成することにより、平均直径5-6 nmの金属ナノ粒子光触媒の作製に成功した。またその金属ナノ粒子触媒を用いて、二酸化炭素と水素の混合ガスからメタンへの光化学変換が可能であることも確認した。4平均直径5-6 nmの金属ナノ粒子を高分散した細孔性カーボンの作製に成功した。ガス吸着と光触媒能の集積化には、細孔構造が階層的に発達したACFが最適である。本研究では、綿繊維を炭素繊維前駆体として種々の大きさの細孔が階層的に発達した中空状ACFを作製し、階層化された細孔の生成機構を明らかにした。またフッ素化ACFの窒素吸着において、吸脱着等温線が一致しないヒシテリシス現象を観測した。ガス吸着の速度論的な解析の結果、このヒシテリシス現象は細孔内ラフネス効果の寄与が大きいことが明らかになった。細孔内ラフネスは、フッ素ガスがACFのアモルファス領域を選択的にガス化(フルオロカーボンガスとなりガス化)することにより生成したと考えられる。前年度見出したフッ素化単層カーボンナノチューブの二酸化炭素吸着特性におけるヒシテリシスとあわせ、二酸化炭素およびメタンを効果的にナノ空間に固定できる非常に有効な吸着特性を見出したと言える。さらに、平均直径5-6 nmの金属ナノ粒子光触媒の作製に成功し、水素と二酸化炭素から光化学反応によりメタンを生成することを明らかにした。この金属ナノ光触媒は、中空状ACFのメソ孔およびマクロ孔に担持できる大きさであり、細孔内への光触媒担持において重要な要素技術といえる。以上に示したとおり、予定していた研究課題について検討し、結果を得ることができた。またその成果に関しては、国際会議と国内学会において発表をおこなうことができたことから、研究はおおむね順調に進展していると判断した。本研究では、サブナノからサブミクロン孔径を階層的に持つ活性炭素繊維(Activated Carbon Fiber; ACF)に二酸化炭素と水素を濃縮し、ACFの細孔中に担持した光触媒によりメタンへと変換、さらに水の共存下においてハイドレート化貯蔵する3つの機能を集積化したACFの創製を目的としている。本年度、以下の項目に関して研究を行った。1ガス吸着能を有する多孔性カーボン材料の作製、2多孔性カーボン材料のフッ素化とガス吸着特性の評価、3光触媒担持カーボンの光触媒能評価。本年度の主な実績は、以下のとおりである。1セルロースを前駆体として高比表面積を有するACFの作製を行った。前駆体としてセルロースナノファイバーを用いることで、比表面積が2000 m2/gを超える高比表面積活性炭を作製することが可能となった。水素および二酸化炭素の吸着に最適な細孔構造を探索するため、作製した活性炭の細孔構造に関して詳細に解析した。その成果を国際会議および国際誌で発表した。2フッ素化ACFを種々の反応条件で調製し、窒素吸脱着等温線の解析から細孔構造の詳細と吸着特性を評価した。
尿中メラトニン代謝産物を指標とした乳児の夜泣きへの看護介入方法

乳児の夜泣きへの看護介入方法を探索するために、児の唾液中のメラトニン濃度が睡眠-覚醒リズムの発達の有効な指標となり得るかどうかを明らかにすることを目的に児の唾液中のメラトニン濃度を測定した。そして起床時刻、就寝時刻、最長持続睡眠時間、総睡眠時間、昼寝回数、昼寝時間、保育環境との関係を分析した。対象は生後3-15ヵ月の児(平均7.6±3.2ヵ月)67名(男児36例、女児31例)とその母親である。唾液は母親が1日4回、朝起床時(6時-9時)、昼(11時-13時)、夕方(15時-18時)、夜就寝前(20時-23時)に採取した。67名の唾液中のメラトニン濃度の平均値(SD)は朝起床時40.1(35.3)、昼13.6(21.7)、夕方14.6(24.7)、夜就寝前23.2(28.4)であり、昼や夕に高濃度(10pg/ml)を示す児は生後3-5ヵ月に多く認められた。児の1日の総睡眠時間、最長持続睡眠時間、夜間の覚醒回数、昼寝回数との関係では、昼と夜のメラトニン濃度は昼寝回数と正の相関、昼のメラトニン濃度と最長持続睡眠時間に負の相関、朝のメラトニン濃度と総睡眠時間に負の相関が認められた。また夕と夜のメラトニン濃度は1週間当たりの外気浴日数と負の相関が認められた。生後3-5ヵ月の乳児では昼や夕でもメラトニン濃度が高値を示す例が多く認められたが、月齢と伴にその頻度は減少した。昼のメラトニン濃度が高値の場合昼寝回数が多く、最長持続睡眠時間が短縮する傾向がみられたことから、生後5ヵ月以降、月齢が進んでも日中のメラトニン濃度が高値の場合、睡眠-覚醒リズムの発達の遅れを検討する必要があると考えられる。乳児の夜泣きに関する科学的で有効な看護介入方法を確立するための第一歩として、夜泣きと保育環境との関係を明らかにすることを目的に乳児の母親211人に調査を行った。2つの小児科医院に乳児健診に来院した母親、子育てセンターに参加した母親、保健所の乳児健診や離乳食教室に参加した母親を対象に自作の質問紙による調査を実施した。その結果、乳児の母親の18%が夜泣きに直面しており、その中の3割程度が深刻な状況にあると予測できた。夜泣きの開始時期は、生後57ケ月と生後1ケ月以内が多かった。夜泣きの開始時期が7ケ月以降の場合では、夜泣きの継続月数が長引く傾向が認められた。生後3ケ月以前に開始した夜泣きは、持続時間が長く時間帯が01時のものが多く、一方、4ケ月以降に開始した夜泣きは、2時以降に多く持続時間は短い傾向がみられた。児の性別、出生体重、授乳方法や様々な保育環境に関するパラメーターについて、夜泣きの有無に関連するものはみいだせなかった。一度目覚めるとなかなか寝ない児の割合が夜泣きのある児で有意に(<0.05)高かった。また、夜泣き経験のある児65人を対象に泣きの持続時間、一晩の回数、一週間当りの頻度から夜泣きの重症度を測定した。その結果、夜泣きの重症度は出生時体重や夜泣き開始月数と関係があり、出生体重の少ない児に夜泣き重症児が多く(<0.01)、夜泣きの開始月数が早い児に夜泣き重症児が多かった(<0.05)。夜泣きとメラトニン代謝産物との関係を明らかにすることを目的に乳児の唾液を採取し、メラトニン代謝産物量を測定した。その値と保育環境や夜泣きとの関係を今後分析する予定である。

昼のメラトニン濃度が高値の場合昼寝回数が多く、最長持続睡眠時間が短縮する傾向がみられたことから、生後5ヵ月以降、月齢が進んでも日中のメラトニン濃度が高値の場合、睡眠-覚醒リズムの発達の遅れを検討する必要があると考えられる。
京都に息づく文化と精神を活かした食教育プログラムの開発と実践

京都には、日本を代表する食文化が息づいている。従って、それらの精神性、つまり「おもてなしのこころ」「始末のこころ」「五味・五色・五法を五感で味わうこころ」「旬の素材を活かすこころ」等を体験することは、食べ物への関心を喚起するだけでなく、食の本質が学べる。京都市立S小学校の協力を得、6年生児童に対し、総合的な学習の時間(国際理解)20時間を使い食教育を行った。まず、世界各国には、その土地の気候風土に適した食文化があり、京都にも、その気候風土にあった食文化が存在すること、特に京都には都があったという歴史的特殊性などが京料理に影響を与えていることを理解させた。京料理を支える「だしの味」、「水の味」、「盛り付けの美」については、実習授業を取り入れ、感じたことを自分の言葉で表現させた。また和菓子には御銘があり、そこから季節の風景を思い起こすことを学習し、実際に和菓子に銘をつけさせた。これらは、児童の表現学習にもなった。そして、地域の方の協力のもと茶道の体験をさせた。和室・和食のマナーを学習したうえで、京料理店に伺い、もてなしの実際(打ち水など)とプロの料理の技、京町家のしつらえを学び、京料理を五感で味わった。その後、子ども達それぞれが「京料理の秘密」について調べ学習を行い、児童は、「京料理のひみつ」は「おもてなしの心」にあることを見つけた。また児童へのアンケートで、「京都の食文化を守っていきたいと答えた者は97%に上り、また、「京都で育ったことを誇りに思いますか?」の質問についても、90%以上の児童が「すごく誇りに思う」「誇りに思う」と答え、京都の食文化について、児童それぞれがすばらしい点を発見できたと考える。また「本物」にふれたことで、児童の食への関心が深まり、親へのアンケートから児童の行動変容にもつながったことが示唆された。教師からの評価も踏まえ、本食育プログラムを23時間の改良プログラムとして完成させた。これらの実績をもとに、「食育の玉手箱」という本を平成19年3月に出版した。京都には、本膳料理、懐石料理、精進料理の精神を取り入れた日本を代表する食文化が現在も息づいている。ところで現在、五感で味わうことを知らない、また五感で味わえる食事が提供されていないがために食べることに関心のない児童が増えている。効果的な食育が実践されるためには、まず子ども達に、「食べること」に関心を持ってもらう必要性がある。そこで、京の食文化の精神やそのすばらしさ、「おもてなしの文化」「始末の文化」「五味・五色・五法を五感で味わう」等を実際に体験することで、食べ物だけでなく、それに関わる全ての人に感謝の気持ちをもつことができ、その気持ちを表すことができる児童を育成することを目的として本研究プログラムを実施した。2005年7月11月にかけて、京都市立S小学校の協力を得、6年生児童70名に対し、総合的な学習の時間(国際理解)20時間を使って授業を展開させた。授業は、小学校、大学、地域住民、京都市内の料理店が協力して行った。

まず、世界各国には、その土地の気候風土に適した食文化があることを理解させたうえで、京都にも、その気侯風土にあった食文化が存在すること、特に京都には都があったという歴史的特殊性などが京料理に影響を与えていることを理解させた。そして、京料理を支える「だしの味」、「水の味」、「盛り付けの美」実際については実習授業を取り入れた。また和菓子を題材に、和菓子は耳でも味わう(御名から季節の風景を思い起こす)ことを学習し、実際に茶道の体験の中で和菓子を味わった。茶道用のお干菓子と床の間の花を一致させ(秋海棠)、季節のしつらえについての理解も深めた。さらに和室・和食のマナーを学習したうえで、京料理店に伺い、もてなしの実際(打ち水など)とプロの料理の技・町屋のしつらえを学び、京料理を五感で味わった。その後、調べ学習として、子ども達それぞれが関心をもった課題について調べ学習を行い、「京料理の秘密」としてまとめ学習の発表会を行った。それぞれの取組みの前後にはアンケートを行い授業の効果を検証した。一連の授業実施後、児童は、「京料理のひみつ」は「おもてなしの心」であることを見つけた。また児童へのアンケートで、「京都の食文化を守っていきたいですか?」という質問に対し、「すごく守っていきたい」「守っていきたい」と答えた児童はあわせて97%に上り、また、「京都で育ったことを誇りに思いますか?」の質問についても、90%以上の児童が「すごく誇りに思う」「誇りに思う」と答え、京都の食文化について、児童それぞれがすばらしい点を発見できたのではないかと考える。さらに「本物」にふれることで、児童の食への関心が深まり、マナー等については家庭でも実践していることが親へのアンケートで示され、児童の行動変容にもつながったことが示された。今回の取組みに対する教師からの評価を踏まえ、23時間の改良プログラムを完成させた。次年度は、小学校が独自にプログラムの実施ができるように教材の開発に取り組む。京都には、日本を代表する食文化が息づいている。従って、それらの精神性、つまり「おもてなしのこころ」「始末のこころ」「五味・五色・五法を五感で味わうこころ」「旬の素材を活かすこころ」等を体験することは、食べ物への関心を喚起するだけでなく、食の本質が学べる。京都市立S小学校の協力を得、6年生児童に対し、総合的な学習の時間(国際理解)20時間を使い食教育を行った。まず、世界各国には、その土地の気候風土に適した食文化があり、京都にも、その気侯風土にあった食文化が存在すること、特に京都には都があったという歴史的特殊性などが京料理に影響を与えていることを理解させた。京料理を支える「だしの味」、「水の味」、「盛り付けの美」については、実習授業を取り入れ、感じたことを自分の言葉で表現させた。また和菓子には御銘があり、そこから季節の風景を思い起こすことを学習し、実際に和菓子に銘をつけさせた。これらは、児童の表現学習にもなった。そして、地域の方の協力のもと茶道の体験をさせた。和室・和食のマナーを学習したうえで、京料理店に伺い、もてなしの実際(打ち水など)とプロの料理の技、京町家のしつらえを学び、京料理を五感で味わった。その後、子ども達それぞれが「京料理の秘密」について調べ学習を行い、児童は、「京料理のひみつ」は「おもてなしの心」にあることを見つけた。また児童へのアンケートで、「京都の食文化を守っていきたいと答えた者は97%に上り、また、「京都で育ったことを誇りに思いますか?」の質問についても、90%以上の児童が「すごく誇りに思う」「誇りに思う」と答え、京都の食文化について、児童それぞれがすばらしい点を発見できたと考える。
ナノ構造体イオニクスの原子分解能解析

ナノ構造体電極材料は二次電池を高性能化できる可能性がある。本研究では、直径50nm以下のニ酸化バナジウム(A)ナノワイヤと、厚さ50?1100ナノメートルの単結晶五酸化バナジム・シートをシリコン基板、アルミニウム箔上へそれぞれ成長することに成功した。後者に関して、リチウムイオン二次電池の正極としての性能を調べた。初回放電で、バナジウムイオンが5価から4価、一部3価へ還元していることが確認された。また、充放電レート特性についても調べた。本年度は、遷移金属酸化物ナノワイヤの成長実験を行った。最初に、成長のための装置を設計、作製し、立ち上げた。まずは、遷移金属元素としてバナジウムを選び、バナジウム酸化物・ナノワイヤの成長を試みた。原料の温度や成長温度、成長雰囲気(キャリアガス種)を変えることで、ナノワイヤの成長条件を探索した。それぞれの成長条件下での生成物に対して、走査型電子顕微鏡法(SEM)による形状評価や、透過型電子顕微鏡(TEM)内での電子回折法による構造評価、X線光電子分光法(XPS)による組成評価などを行った。その結果、いくつかの条件下では薄膜状の生成物が形成されるが、特定の条件下においてのみナノワイヤ状の生成物が成長することがわかった。酸素雰囲気下において成長したナノワイヤの組成分析を行ったところ、二酸化バナジウムであることが示唆された。成長した二酸化バナジウム・ナノワイヤの結晶構造の詳細については、現在、解析中である。一般に、二酸化バナジウムは、多くの結晶構造を有することが知られており、リチウムイオン二次電池の電極材料に適したものや、金属絶縁体転移を室温付近で発現するものなど、その応用範囲は広いと期待できる。本年度の成果は、400度以下の比較的低温で遷移金属酸化物ナノワイヤの気相成長に成功した、点にあり、成長技術の観点においてその意義は大きい。これは、同様な成長方法で、種々の遷移金属酸化物のナノワイヤを比較的低温で成長させることができる、ことを意味する。今後、より詳細に調べ、研究発表していく予定である。本年度は、幾つかのバナジウム酸化物のナノ構造体作製条件と特性を調べ、次のことがわかった。1、前年度に作製した二酸化バナジウムのナノワイヤに関して、詳細な構造解析を行った結果、Aタイプと呼ばれるものであることがわかった。また、成長条件を変えることで、68°C付近で金属絶縁体転移を起こすタイプの二酸化バナジウムの作製に成功した。成長基板種に依存して、転移温度が変化することがわかった。2、新たなバナジウム酸化物構造体として、厚さがナノメートルサイズ、幅がマイクロメートルサイズのシート形状をした五酸化バナジウムをアルミニウム箔上に高密度に成長することに成功した。このシート形状物は、側面が特定の指数面で囲まれた五角形の形状をしていて、側面からのゲストイオン挿入に有利な構造である。この箔が、リチウムイオン二次電池の正極として実際に電気化学的に動作をすることを確認した。通常の正極作製においては、活物質を結着剤などと混ぜてアルミ箔に塗布するが、本研究の手法では、活物質(シート形状の五酸化バナジウム)をアルミ箔に直接成長させることで、軽量化かつ電極作製工程の簡易化できた点に意義がある。新しい正極作製技術の一つを提唱できたといえる。本年度は、五酸化バナジウム・シート(厚さがナノメートルサイズ、幅がマイクロメートルサイズ)のアルミニウム箔上への高密度成長技術を用いて、この系を正極とするリチウムイオン二次電池の電気化学特性を種々の条件で調べた。初回放電曲線から、バナジウムイオンの5価から4価への還元、さらに一部は4価から3価への還元が起きて、リチウムイオンが五酸化バナジウムにモル比1を超えて挿入されていることがわかった。充放電回数に伴い、充電曲線は形状が変わらず電位上昇が4サイクル目まで見られる一方、放電曲線は1サイクル目と2サイクル目以降では形状の違いが現れるとともに、電位が降下する傾向にあった。初回放電で一部構造変化が起きていること、充放電初期(3サイクル目ぐらいまで)において、内部抵抗の増加が起きている可能性が示唆された。これらいくつかの課題は残るものの、結着剤等を用いないリチウムイオン二次電池の正極構造として、十分に機能することがわかった。第一段階のステップとして、電気化学的にアクティブな酸化バナジウムの微細構造体の作製に成功した。結着剤等不要な正極として新しい電極モデルを提唱できたことは、本来の目的そのものではないが、その意義は大きい。最終の研究目的である、ナノ構造制御により、ナノサイズ効果と電気化学特性の相関を導くまでには至っていない。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、現状の五酸化バナジウム・プレートに関して、電気化学特性を詳細に調べ、充放電機構を探る。その後、サイズ依存性や形状依存性などを調べていく。