hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜内外コミュニケーションを可能にする膜貫通型アンカーペプトイドの創製

本研究の目的は、膜と相互作用する膜貫通タンパク質のペプチド骨格を模倣したプローブ分子を創製し、膜との相互作用特性を評価する事である。上述した目的達成のために、課題1(膜貫通型アンカーペプトイドの合成・評価)、課題2(分子動力学法を用いた自由エネルギー計算)、課題3(膜貫通型アンカーペプトイドを用いた機能性分子の評価)について計画しており、本年度は課題1と課題2について実験・計算に取り組んだ。課題1:膜貫通型アンカーペプトイドの合成・評価を行った。ベース骨格として比較的研究されている25残基からなる6Kペプチドについてアラニン及びロイシンをペプトイドで置き換えたオリゴマーを17残基まで合成した。伸長途中のペプトイドを一部トリフルオロ酢酸で切り出しMALDI-TOF-MSで質量分析を行い目的のオリゴマーを確認できた。また、比較のために6Kペプチド及びN末端のリシン残基をアルギニンに置換したR-6Kペプチドを合成した。質量分析の結果、目的のペプチドを得る事ができた。CDスペクトル測定によりαヘリックス構造をとっている事が分かりSDSを用いて膜環境を模擬するとαヘリックス構造がより強調されることが確認できた。ペプチドのN末端にFITC蛍光色素を修飾しHeLa細胞への暴露試験を行い共焦点顕微鏡により挙動観察したところ細胞膜にペプチドがアンカーされている様子を観察できた。DSCおよびITCによる熱測定を行い、6Kペプチド-POPCリポソーム相互作用の存在を確認できた。課題2:6KペプチドとDOPC二重膜の分子動力学シミュレーション及び自由エネルギー計算を行った。エネルギー計算はER法を用いた。その結果、6KペプチドがDOPC二重膜に貫通している時に安定になることが判明した。当初の予定通り課題1と課題2について実施した。課題1の中でペプトイドの固相合成が現在進行中であるが、17残基までの合成条件が確立できたので、これを基にペプトイドを合成し評価をする基盤が整っている。課題2において、ペプチドについて順調に分子動力学シミュレーション及びエネルギー計算ができている。これまでの計算により現在所持している計算環境について、コア数は十分であるが、メモリが不足している事が判明した。次年度に予定していたワークステーション増設の代わりにメモリを増設する事で、より正確なエネルギー計算が可能になる。課題1:ペプトイドの合成・評価に注力する。課題2:ペプトイドのCHARMM力場を適用しペプトイドの計算を行う。また、ペプチド及びペプトイドが膜に平行に吸着した場合の計算も行う。課題3:ペプトイドの合成が完了次第実施する。蛍光修飾したアクチン存在下でリポソームを作成し、ペプトイドのN末端にアクチンフィラメントと特異的に結合するファラシジンを修飾し、その相互作用する様子を蛍光観察により分析する。

蛍光修飾したアクチン存在下でリポソームを作成し、ペプトイドのN末端にアクチンフィラメントと特異的に結合するファラシジンを修飾し、その相互作用する様子を蛍光観察により分析する。MALDI-TOF-MSの測定が予定より順調に進み予定していた使用時間より少なく済み使用料に差額が生じたため。次年度は脂質や蛍光色素など購入試薬費が増大する見込みであり、その経費に充当する事で有効に使用する。
中新世石化化石による現生型植物の分化過程の解明

珪酸鉱物によって保存された植物化石は、その内部組織の詳細が失われることなく残され、同時に植物が生育していた状況をよく反映した、原地性準原地性の産状をしばしば示すことから古植物学的には最も重要な研究対象である。北海道下川の中期中新世湖成層中に見いだされた珪化植物化石群は、日本では初めてで、世界でも希少な産出例である。本研究は珪化植物化石の比較形態学的検討を基礎に、化石の記載と系統学的検討を行った。さらに含化石層の層序や地質学的産状とあわせて、中新世の植物化石を現生種と比較することにより進化過程を解明した。種レベルの同定が、石化植物化石の器官(葉・種子・果序・根茎)を使うことで可能となり、次の分類群の系統解析を行うことができた。何れも下川層群・モサンル層上部にあたる珪化帯(S3層)から得られた材料であり、シダ植物(ゼンマイ属)、針葉樹(トウヒ属・ツガ属・スイショウ属)、双子葉植物(デコドン属・ハンノキ属)である。多くの情報を含んだ化石を入れた系統解析は、時間軸の決定や過去の分布域の検討を可能とする点で、遺伝子情報と併せて考慮することで、信頼性の高い結果を導くことができた。さらに、新第三紀より古い化石種においても、幾つかの形質を組み合わせて、現生種と比較することにより、従来の知見を深めることができることも示唆できた。北海道上川郡下川町名寄川とその支流域に分布する中部中新統・下川層群・モサンル層から珪化植物ならびに岩石資料の採集し、その地質調査、地質構造と堆積場の研究をおこなった。その結果、モサンル層はLower unitとUpper unitに区分でき、珪化帯はUpper unit上部の、名寄川北側とサンル川の東側に挟まれる地域に7層分布し(S1S7)でいることが確認された。その中で珪化植物を多産する「下川珪化植物層S3」に含まれる植物群集の水平方向の分布と、垂直方向での化石植物器官の組成に変化が見られた。同時に珪化植物を比較形態学的に研究し、各々の種の内部形態を用いて現生種との類縁関係を探ることができた。その結果、新たにゼンマイ属2種を根茎の内部形態比較から、ハンノキ属1種を果序鱗片を用い、各々の系統関係を構築することができた。また、モサンル層Lower unit下部にスイショウ属とアサダ属の2層の化石林(in situ)の分布を確認できたため、重点的に調査を行い、1,200万年前の古下川湖周辺の古植生および古環境を明らかにすることができた。これらの結果は、平成10年度第147回日本古生物学会例会と平成10年度第62回日本植物学会にて、松本,他が研究発表を行った。また、Decodon属やGlyptostrobus属は,現在はいずれも一属一種で、前者は北米大陸東部の河川流域に、後者は中国大陸南部の亜熱帯地域に残存しているが、化石はそれよりもはるかに広い生態域に存在していたことがわかった。

何れも下川層群・モサンル層上部にあたる珪化帯(S3層)から得られた材料であり、シダ植物(ゼンマイ属)、針葉樹(トウヒ属・ツガ属・スイショウ属)、双子葉植物(デコドン属・ハンノキ属)である。多くの情報を含んだ化石を入れた系統解析は、時間軸の決定や過去の分布域の検討を可能とする点で、遺伝子情報と併せて考慮することで、信頼性の高い結果を導くことができた。
放射性核廃棄物の排出しない原子力システムに関する研究

核分裂反応を利用した核分裂炉、核融合反応を利用した核融合炉さらに核破砕反応を利用した加速器駆動炉のそれぞれの核反応の特性を活かし、単独系かあるいは共生(symbiont)系または混成(Hybrid)系として統合し、(1)エネルギーの生産及び(2)臨界安全性の確保はもとより、(3)長い将来(数千年一万年)に渡って利用する核燃料の増殖、さらに(4)系内の余剰中性子を利用して有害な放射性核反応生成物を消滅(核変換)し、原子力システム外には人間社会に有用なエネルギーと無害化された物質のみを排出する革新的な原子力システムの概念の成立性に関する研究を実施した。上記4つの目標を達成するためには、核分裂反応系だけでは、放射性核種を変換(消滅)するための余剰の中性子数に限界があり、消滅対象とする放射性核種の条件によっては、余剰の中性子の数が不足することがある。この問題を解決するために、システム内の中性子経済を改善することを目的とし、核分裂反応系で生成されるエネルギーにより駆動される核破砕反応系や核融合反応系等によって生成される中性子を、核分裂反応系おける不足中性子を補うための外部中性子源として利用する共生系及び混成系における中性子及びエネルギー経済性を評価する一般的な方法論を提案し、各種の共生系及び混成系の中性子及びエネルギー経済性を比較評価した。また、評価に必要な核データベースの整備や適切な核燃料サイクル技術(元素分離法や核種分離法)の検討を行った。さらに、システムを構成する各種原子炉(核分裂炉、核融合炉、加速器駆動炉)における核反応特性(燃料増殖特性や、核廃棄物消滅特性等)の解析を行い、上記目標を満足する各種原子炉概念の検討を行った結果、消滅条件によっては核分裂反応の単独系でも上記目標を満たす可能性があるが、核融合反応や加速器による核破砕反応との共生系あるいは混成系のほうが、上記目標をより効果的に満足できることが明らかになった。核分裂反応を利用した核分裂炉、核融合反応を利用した核融合炉さらに核破砕反応を利用した加速器駆動炉のそれぞれの核反応の特性を活かし、単独系かあるいは共生(symbiont)系または混成(hybrid)系として統合し、(1)エネルギーの生産及び(2)臨界安全性の確保はもとより、(3)長い将来(数千年1万年)に渡って利用する核燃料の増殖、さらに(4)系内の余剰中性子を利用して有害な放射性核反応生成物を消滅(核変換)し、原子力システム外には人間社会に有用なエネルギーと無害化された物質のみを排出する革新的な原子力システムの概念の成立性に関する研究を実施した。上記4つの目標を達成するためには、システム内の中性子の「豊富さ」が重要な要素となるが、核分裂反応系だけでは、放射性核種を変換(消滅)するための余剰の中性子数に限界があり、消滅対象とする放射性核種の条件によっては、例えば、同位体分離を行わない場合等、余剰の中性子の数が不足することがある。この問題を解決するために、システム内の中性子経済を改善することを目的とし、核分裂反応系で生成されるエネルギーにより駆動される核破砕反応系や核融合反応系等によって生成される中性子を、核分裂反応系おける不足中性子を補うための外部中性子源として利用するシステムにおける中性子経済性およびエネルギー経済性を評価する一般的な方法論を提案し、各種の外部中性子源システムの中性子経済性及びエネルギー経済性を比較評価した。また、システムを構成する各種原子炉(核分裂炉、核融合炉、加速器駆動炉)における核廃棄物消滅特性等の解析を行い、上記目標を満足する各種原子炉概念を検討した。

更に、上記の特性評価に必要な核反応データベースの準備を行った。核分裂反応を利用した核分裂炉、核融合反応を利用した核融合炉さらに核破砕反応を利用した加速器駆動炉のそれぞれの核反応の特性を活かし、単独系かあるいは共生(symbiont)系または混成(Hybrid)系として統合し、(1)エネルギーの生産及び(2)臨界安全性の確保はもとより、(3)長い将来(数千年一万年)に渡って利用する核燃料の増殖、さらに(4)系内の余剰中性子を利用して有害な放射性核反応生成物を消滅(核変換)し、原子力システム外には人間社会に有用なエネルギーと無害化された物質のみを排出する革新的な原子力システムの概念の成立性に関する研究を昨年度に引き続き実施した。まず、上記4つの目標を達成するためには、核分裂反応系だけでは、放射性核種を変換(消滅)するための余剰の中性子数に限界があり、消滅対象とする放射性核種の条件によっては、余剰の中性子の数が不足することがある。この問題を解決するために、システム内の中性子経済を改善することを目的とし、核分裂反応系で生成されるエネルギーにより駆動される核破砕反応系や核融合反応系等によって生成される中性子を、核分裂反応系おける不足中性子を補うための外部中性子源として利用する共生系及び混成系における中性子及びエネルギー経済性を評価する一般的な方法論を提案し、各種の共生系及び混成系の中性子及びエネルギー経済性を比較評価した。さらに、システムを構成する各種原子炉(核分裂炉、核融合炉、加速器駆動炉)における核反応特性(燃料増殖特性や、核廃棄物消滅特性等)の解析を行い、上記目標を満足する各種原子炉概念の検討を行った結果、消滅条件によっては核分裂反応の単独系でも上記目標を満たす可能性があるが、核融合反応や加速器による核破砕反応との共生系あるいは混成系のほうが、上記目標をより効果的に満足できることが明らかになった。また、評価に必要な核データベースの整備や適切な核燃料サイクル技術(元素分離法や核種分離法)の検討を行った。
ディラック電子系に対する量子ドット導入による熱電性能の増強

ディラック分散をもつビスマスの表面効果について、昨年度に引きつづき、議論を行ってきた。そのためにビスマス薄膜構造の電子状態について取り扱った。昨年度研究を開始した、大阪大学のグループによって提案されたビスマスについての新たなタイト・バインディング模型について数値計算を継続して行った。ビスマス薄膜の膜厚を変化させて、スピン分解された状態密度、ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、表面スピン分極の向きなどについて計算を行い、ARPESの実験結果との比較を行った。さらに、表面ポテンシャル勾配を考慮したタイトバインディング模型を提唱してきたので、新規に提案されたタイト・バインディング模型への適用も試み、膜厚を変化させたときのスピン分解状態密度などを計算して、実験との比較を行った。ビスマスナノワイヤについては、これまで石英テンプレートを利用した溶融ビスマスの圧入によってワイヤを作成してきたが、テンプレートに内包されたナノワイヤは、格子圧縮により歪んでいると考えられる。そこで、バルクビスマスで従来から提唱されてきたタイトバインディング模型をもとにして、原子間間隔距離に依存した行列要素を考えることで、テンプレートによる歪みの効果を取りいれた有効モデルを用いた。格子定数を変えて、有効質量やL点電子バンド、T点ホールバンドの相対位置を系統的に調べた。さらに、得られたバンドパラメータを元にして有効質量方程式を解くことで、T点とL点のバンド端とナノワイヤ径との関係を求めた。ディラック電子型の分散を持つビスマスの界面効果を見積もるために、界面の効果をより直接的に取り扱うことのできる薄膜構造における電子状態について議論した。薄膜構造においては、角度分解光電子分光法(ARPES)によって、表面電子状態について、これまでに多くの実験がなされており、比較検討を詳細に行うことができる。バルクビスマスのバンド構造を再現するタイト・バインディング模型を薄膜構造に適用して、さらに表面におけるポテンシャル勾配を考慮した効果を取り入れた模型を提唱した。この模型により、スピン分解された状態密度、ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、スピン分極の向きについて計算を行い、ARPESの実験結果との比較を行ったところ、良い一致が見られることがわかった。ビスマス細線のゼーベック係数の増大を目指した表面ポテンシャル効果について議論した。ビスマス細線のT点とL点近傍における有効質量方程式に対して、細線表面の外部電極によるポテンシャルを加えた方程式を数値的に解析して、外部ポテンシャルの大きさとゼーベック係数の間の関係を求めた。焼結型のビスマス・アンチモン合金における熱電特性の磁場依存性について実験と理論的な議論を行った。磁場中で電気伝導度、ゼーベック係数、熱伝導度の測定を行った。300Kにおける磁場中のゼーベック係数については、ボルツマン方程式による解析と良い一致をみた。また、磁場中で無次元性能指数は37%増大することがわかった。ディラック電子系における量子微細構造の熱電効果について解明することを目的としているが、平成27年度は当初予定していた研究計画についてすべて着手して、成果を上げることができたため。本研究課題の中心課題となる、質量のないディラック電子系中の量子ドット構造における熱電特性について議論を行った。質量のないディラック電子系を電極とする量子ドット系においては、量子ドットと電極のトンネル結合が、ディラック電子の状態密度を反映した擬ギャップ構造を持つ。このため、量子ドットの局所状態密度に鋭いピーク構造が生じ、熱電特性が通常半導体中の量子ドットと比べて大きく異なることを示した。まず、熱電性能指数とゼーベック係数の最大値は、温度によらずに一定値となることがわかった。性能指数の最大値は1よりもずっと大きく、ゼーベック係数も500マイクロボルト/K程度の大きな値をとり、優れた熱電特性を示すことがわかった。これらの結果は、通常の量子ドット系においては、低温になるにつれて熱電特性が悪くなることと対照的である。ディラック電子のフェルミエネルギーがディラック点から離れた場合についても、フェルミエネルギーとディラック点のエネルギー差よりも大きな温度領域では、上記の熱電特性が保たれることがわかった。石英テンプレート内に封入されたビスマスナノワイヤでのホール効果について議論を行った。封入されたビスマスナノワイヤ表面の側面に電極を取り付けることによりホール測定を行うことがはじめて可能となった。その結果、ワイヤ中の電子およびホールのホール移動度は、バルク結晶のときよりも低くなり、低温ではその違いが顕著になることがわかった。ディラック電子系における熱電効果について解明することを目的としているが、平成28年度は予定していた研究計画についてすべて着手して、成果を上げることができたため。ディラック電子型の分散を持つビスマスの界面効果を考察するために、薄膜構造における電子状態についての議論を継続した。まず、ビスマス薄膜からの拡張として、ビスマスとアンチモンの合金薄膜構造を扱い、アンチモン含有量が小さい領域を中心として議論を行った。このために、バルク結晶のビスマスおよびアンチモンのバンド構造を再現するタイト・バインディング模型を薄膜構造に適用した。われわれのグループでは、さらに表面におけるポテンシャル勾配を考慮した効果を取り入れた模型を提唱してきたので、今年度もこのモデルに従って取り扱いを行った。この模型により、スピン分解された状態密度、ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、スピン分極の向きについて計算を行い、ARPESの実験結果との比較を行った。さらに、最近になり、ビスマスがトポロジカル物質であるかどうかについての議論が進み、この議論に関連して、大阪大学のグループにより、新たなタイト・バインディング模型が提唱され、エネルギーバンド構造について議論が行われた。われわれはこの模型について、薄膜の表面状態密度およびスピン状態の解析を行った。

本研究の対象としているビスマスナノワイヤにおいては、ナノワイヤを作成する過程において格子ひずみが生じている可能性がある。そこでバルクのビスマス結晶において格子ひずみによってエネルギーバンド構造がどの程度影響を受けるかについて、上記に述べたタイト・バインディング模型にもとづいて議論を行った。特に、ビスマスのバンド構造を特徴付けるT点とL点付近のエネルギーギャップや有効質量を格子定数の変化させて詳しく調べた。ディラック電子系の代表物質としてのビスマス薄膜および細線における電子状態についてについて解明することを本研究の目的のひとつとしているが、平成29年度は予定していたこれらの研究計画について着手して、数値計算を主とした解析を進めることができたため。ディラック分散をもつビスマスの表面効果について、昨年度に引きつづき、議論を行ってきた。そのためにビスマス薄膜構造の電子状態について取り扱った。昨年度研究を開始した、大阪大学のグループによって提案されたビスマスについての新たなタイト・バインディング模型について数値計算を継続して行った。ビスマス薄膜の膜厚を変化させて、スピン分解された状態密度、ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、表面スピン分極の向きなどについて計算を行い、ARPESの実験結果との比較を行った。さらに、表面ポテンシャル勾配を考慮したタイトバインディング模型を提唱してきたので、新規に提案されたタイト・バインディング模型への適用も試み、膜厚を変化させたときのスピン分解状態密度などを計算して、実験との比較を行った。ビスマスナノワイヤについては、これまで石英テンプレートを利用した溶融ビスマスの圧入によってワイヤを作成してきたが、テンプレートに内包されたナノワイヤは、格子圧縮により歪んでいると考えられる。そこで、バルクビスマスで従来から提唱されてきたタイトバインディング模型をもとにして、原子間間隔距離に依存した行列要素を考えることで、テンプレートによる歪みの効果を取りいれた有効モデルを用いた。格子定数を変えて、有効質量やL点電子バンド、T点ホールバンドの相対位置を系統的に調べた。さらに、得られたバンドパラメータを元にして有効質量方程式を解くことで、T点とL点のバンド端とナノワイヤ径との関係を求めた。昨年度は、研究課題が計画通り進展したことから、今後も研究計画にもとづいて研究を遂行する。ビスマス系薄膜における電子状態や熱電特性の解析を進めていき、量子ドット構造における熱電特性の解析を進めていく予定である。昨年度は、研究課題が計画通り進展したことから、今後も研究計画に基づき研究を遂行する。ビスマス系薄膜における電子状態や熱電特性の解析を進めていき、量子ドット構造における熱電特性の解析をひきつづき進めていく予定である。
中小規模病院における感染管理システム構築に関する研究

中小規模病院における感染防止対策加算1の取得は20%程度であり、加算2の取得施設の約87%が中小規模病院であったが、中小規模病院全体のわずか30%程度であることから費用不足が明らかとなった。新聞記事の社会学的分析からも中小規模病院は、結核やB型肝炎等の院内感染が勃発しており感染対策の遅れがみられた。山間部僻地の中小規模病院2施設でのアクションリサーチでは感染対策チームと協働し、継続的な職員教育や適切な感染対策ができるよう各施設の特徴にあった個人持ちの感染対策マニュアルの提供等の感染対策活動によって職員の感染対策に対する意識は高まり、中小規模病院における感染管理システム構築の事例となった。平成26年度では、まず感染症専門医・感染管理認定看護師・感染症専門看護師の登録状況および感染防止対策加算1と加算2の取得状況を調査した。その結果、専門医は1,187人、認定看護師は1,804人、専門看護師は30人が登録されており、その多くが東京や神奈川など人口密集地の300床以上の大規模病院に所属していた。なかでも、専門医は大規模病院333施設(21.7%)に所属し、残りの多くは診療所であった。加算1を取得した1,070施設のうち77.3%は大規模病院であり、全国の大規模病院の53.9%が取得していた。加算2を取得した2,548施設の87.2%は300床未満の中小規模病院であったが、全国の中小規模病院の31.7%しか取得していなかった。今回の結果では全国病院の20%に満たない大規模病院に専門医等が集中し加算1の取得がみられた一方、中小規模病院は多く(約70%)が加算の取得ができておらず、全国の中小規模病院、特に小規模病院では感染対策の人材不足によって加算が受けられない現状が明らかとなった。次に、山梨県・長野県・神奈川県内の中小規模病院を含む産科医療機関32施設に感染対策のアンケートを実施した。調査協力者の血液・体液曝露経験は96%であり、ほとんどの助産師が複数回の曝露経験をしていた。曝露場面は破水時が最も多く、分娩直接介助時の個人防護具の使用率は手袋99.3%、ガウン95.5%、マスク52.0%、ゴーグル18.7%、4つ全部使用は17.2%という結果が得られた。300床未満の中小規模病院の感染対策の現状を調査するため、全国地方厚生(支)局の管轄法人等一覧を基に、病床規模300床未満の7,029施設の中小規模病院の中から700施設を無作為抽出し、対象施設で感染対策を担当している看護師にアンケートを郵送法で実施した(現在、調査結果を分析しているところである)。山梨県内での山間部僻地の中小規模病院の感染管理システム構築に焦点を当て、感染対策を担当している看護師に感染対策上の問題や不安などについて聞き取り調査を実施した。その結果、研究協力施設の4病院には感染症専門医や感染管理認定看護師が不在であり、感染対策費用や専門知識が不足している中で感染対策チーム(ICT)の医師や看護師が中心となって多職種連携で感染対策活動を実施していた。なかでも僻地医療を担っている2病院では院内感染対策教育のニーズが高く、手形培地を用いた手指衛生教育や環境整備用品等の試験に導入すると共に、全職員を対象とした院内感染対策の基本的な講義も行い、各病院のICTメンバーと協力しながら意識調査を実施し、その教育効果について検討した。病床規模の異なる4施設で手術室看護師が使用したフェイスシールドをルミノール処理し血液曝露の実態を調査した研究では、使用者の記載内容から業務や術式・出血量と曝露状況について比較検討した。回収したフェイスシールド320枚中140枚に血液曝露が認められたが、140枚中115枚は曝露の自覚がみられなかった。業務別では器械出しが197枚中99枚、外回りが50枚中17枚、ガーゼカウントが19枚中9枚であり、術式別では外科の開腹手術47枚中21枚、産科の帝王切開術34枚中30枚に血液暴露があった。見学者やベビーキャッチにも曝露が認められたことより、眼の防護の重要性が明らかとなった。奈良県では県立2病院と市立1病院の計3施設が僻地医療拠点病院に指定されており、僻地の診療所への代診医の派遣や無医地区等への巡回診療などを行っていた。新聞記事の記載内容から院内感染を社会学的に分析した結果、300床未満の中小規模病院や診療所では、院内感染報道が急増した1999年以前からも問題であった結核やB型肝炎等の院内感染が依然勃発しており感染対策の遅れが疑われた。山間部僻地の中小規模病院の調査について、山梨県内の4病院では研究協力者や大学院生による活動の成果が現れており、順調にアクションリサーチが実施ができている。手術室看護師が使用したフェイスシールドをルミノール処理し血液曝露の実態を調査した結果では、大規模病院よりも中規模病院での血液曝露数が極めて少なく病床規模の違いによる血液暴露の違いがみられた。また、業務や術式に関係なく血液暴露を受ける危険性があり眼および眼周囲への防護の重要性が明らかとなり、防護具使用における根拠の貴重な資料を得ることができた。

一方、奈良県内の調査では僻地医療拠点病院の協力を得てフィールドワークを実施する予定であったが、新聞記事からの社会学的分析に時間を要し、十分なフィールドワークを実施することができなかった。しかし、その代りに膨大な量の新聞記事を分析することによって、院内感染が社会問題化した過程が明らかとなり、その社会学的背景についても考察することができた。院内感染の社会問題化は、医療者が1980年代に学会等を通じてメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)に代表される耐性菌による院内感染の問題を指摘したことから始まり、1990年代には訴訟報道を含む多くの記事が新聞に掲載されるようになった。これらのクレイムに対し、厚生省が院内感染対策の通知を立て続けに出したことによって成立していった。院内感染の社会問題化の特徴は「耐性菌による院内感染」というように院内感染のサブカテゴリが社会問題とされたことと、新聞より先に医療者が社会問題であると表明したことにあり、その背景には耐性菌の問題が個々の医療機関や医療者の責任の範囲内では解決できない問題であるとの医療者側の認識があると考えられ、院内感染に関連した社会学的分析を深めることができた。以上のような研究成果が得られたため、おおむね順調に進展していると判断した。平成27年度より引き続き、山梨県内で僻地医療を行っている中小規模病院の2施設を中心に感染管理システムを構築すべく、感染対策チーム活動に参加し、継続的にアクションリサーチを実施した。その結果、2施設とも職員の感染対策に対する意識は高まり、感染対策活動に関して積極的な職員の協力が得られるようになった。しかし、日々変化する医療業務の中、適切な感染対策を実践し対応できるようになるためには、各職員が個人持ちできる具体的で詳細な感染対策マニュアルが必要不可欠であった。そのため、感染対策チームメンバーや研究協力者の協力の下、それぞれの施設にあった独自の感染対策マニュアルを作成し、その効果を検証した。これまでのマニュアルは、部署単位の共有のものであったため各職員が個人では持てず、活用が不十分であったが、今回の研究課題で作成したマニュアルは各職員が自由に活用でき、職員の意欲向上につながることができた。しかし、両施設とも専従看護師がいないため感染防止対策加算が得られておらず、費用面での困窮が認められた。一方、奈良県内の僻地医療を支援している中規模病院2施設の調査では、感染防止活動に携わっている看護師へ半構成的面接を実施し、病院の感染対策の現状を明らかにすることができた。協力が得られた2施設は既に感染防止対策加算1を取得しており、それぞれ感染防止対策加算2を取得した1施設と連携し、専従の看護師が感染対策に携わっていた。僻地診療を支援している中規模病院では、自施設での感染対策の課題を抱えながら、加算2取得病院との連携に加え、地域内の医療機関や介護施設への支援に取り組んでいたが、その支援は十分に活用されていない現状にあることが推察された。また、介護施設への感染対策の支援では、病院の看護師が介護施設の現状を把握しておく必要があることから、施設間での情報共有の必要性が示唆された。中小規模病院における感染防止対策加算1の取得は20%程度であり、加算2の取得施設の約87%が中小規模病院であったが、中小規模病院全体のわずか30%程度であることから費用不足が明らかとなった。新聞記事の社会学的分析からも中小規模病院は、結核やB型肝炎等の院内感染が勃発しており感染対策の遅れがみられた。山間部僻地の中小規模病院2施設でのアクションリサーチでは感染対策チームと協働し、継続的な職員教育や適切な感染対策ができるよう各施設の特徴にあった個人持ちの感染対策マニュアルの提供等の感染対策活動によって職員の感染対策に対する意識は高まり、中小規模病院における感染管理システム構築の事例となった。
遠心人工重力を用いて、微小重力環境によるラットの動作・神経機構の変化を防止する

本研究の課題は、リハビリテーションにおける大きな課題のひとつである不動・不使用に対する対応策を、遠心人工重力を用いて検証することでした。ラットを尾部懸垂によって後肢免荷することで擬似的な微小重力環境に置くと、その歩行が変化し、膝・足関節を伸展したまま歩行する現象(伸び上がり歩行)が見られます。これらを防止するため免荷期間中に遠心人工重力発生器を用いた高重力介入を実施しました。無介入群(高重力介入なし)に比較して高重力介入群では立脚中期の膝・足関節角度が有意に小さく、正常歩行に近くなりました。また、後肢の伸展に伴って拡大する股関節の床面からの高さ(中趾臀間距離)も縮小しました。しかしこの効果は介入強度が2G(通常重力の2倍荷重)もしくは1.5G(同1.5倍)の場合に最も大きく、2.5G(同2.5倍)では伸び上がり歩行を抑制する効果が認められませんでした。これらの結果から、遠心重力介入は微小重力環境によるラットの歩行の変化を抑制できることが明らかとなりました。ただしその効果は介入重力の強度に依存し、至適強度外では十分な効果を発揮できない可能性も示唆されました。現在、追加の情報としてラットの行動評価と学習能力を司るとされる海馬の組織学的データを解析中です。本研究は、疑似的に再現した無重力状態で飼育するとラットの学習能力が低下する現象と、それを防止するために1Gから2.5Gの荷重介入を加えることで遠心人工重力の効果を検証するという試みです。現在はラットの後肢懸垂モデルを対象に、学習能力が低下することを行動観察(Novel Object Recognition Test:新奇物体認識試験)にて検証中です。これを基礎の対照群として、懸垂期間中に各強度の荷重介入を施行し、学習能力の低下が抑制されるかを検証しています。介入強度は1G・1.5G・2.5Gを予定しています。2週間の後肢懸垂期間のうち各強度の介入を6日/週実施し、介入期間終了直後(2W)とさらに2週間の回復期間をおいた後(4W)の2時点、非懸垂群・対照群と合わせて検証しています。目下のところ、後肢懸垂終了直後において各実験群ともに非懸垂群より著明な学習能力の低下が認められ、1.5G群の低下は他の群に比較して少ない傾向がありましたが、有意差はありませんでした。回復期間後では各群に回復が認められました。1.5G群は非懸垂群には及ばないものの実験群の中で最も大きく回復し、2.5G群ではかえって回復が抑制される傾向が認められました。これまでの結果で、疑似微小重力環境がラットの学習能力を障害することが明らかになりました。また、一時的に再荷重する(1G介入)よりも遠心重力を用いて高荷重をかける(1.5G)方が回復を促進する可能性があり、また高すぎる荷重(2.5G)ではかえって回復を妨げる恐れがあることが明らかとなりました。これらの成果は、宇宙空間の長期滞在時における遠心重力介入の効果を裏付けるものであり、また長期臥床時のリハビリテーションなどにおいて、静的な荷重以上の運動の必要性を示唆するものでもあります。モデル作成は比較的順調に進展し、NOR試験の機器購入および習熟に時間を要したが、データの一部を解析できる段階にまで至ったため。現在、高重力介入がラットの歩行動作に与える影響を介入強度別に調査中です。これらを防止するため免荷期間中に遠心人工重力発生器を用いた高重力介入を実施し、さらに介入重力の強度を3段階に分けて実験をおこないました。無介入群(高重力介入なし)に比較して2G群(通常重力の2倍荷重を1時間/日)・1.5G群(同1.5倍80分/日)では立脚中期の膝・足関節角度が2週間後には有意に小さく(正常群に近く)、4週間後には正常群との有意差が認められませんでした。これに対し2.5G群(同2.5倍48分/日)では2週後・4週後ともに膝・足関節角度が正常群より有意に大きく、伸び上がり歩行を抑制する効果は認められませんでした。また、後肢の伸展に伴って拡大する股関節の床面からの高さ(中趾臀間距離)も同様の傾向を示し、立脚相/遊脚相比も正常群の0.73付近に対して無介入群・2.5G群では優位に高く(0.81付近)、2G群・1.5G群では有意差が認められませんでした。実験スケジュールは概ね順調に進行しており、歩行動作と並行して学習行動データ・脳組織標本を採取中です。現在、介入強度ごとの歩行データを解析しており、同時に行動評価・脳神経組織のパイロットデータ解析も開始しています。行動評価・神経組織の免疫組織化学(免疫染色)の方法も確立されつつあり、歩行データ解析の目処がつき次第、行動評価に移る予定です。

本研究の課題は、リハビリテーションにおける大きな課題のひとつである不動・不使用に対する対応策を、遠心人工重力を用いて検証することでした。ラットを尾部懸垂によって後肢免荷することで擬似的な微小重力環境に置くと、その歩行が変化し、膝・足関節を伸展したまま歩行する現象(伸び上がり歩行)が見られます。これらを防止するため免荷期間中に遠心人工重力発生器を用いた高重力介入を実施しました。無介入群(高重力介入なし)に比較して高重力介入群では立脚中期の膝・足関節角度が有意に小さく、正常歩行に近くなりました。また、後肢の伸展に伴って拡大する股関節の床面からの高さ(中趾臀間距離)も縮小しました。しかしこの効果は介入強度が2G(通常重力の2倍荷重)もしくは1.5G(同1.5倍)の場合に最も大きく、2.5G(同2.5倍)では伸び上がり歩行を抑制する効果が認められませんでした。これらの結果から、遠心重力介入は微小重力環境によるラットの歩行の変化を抑制できることが明らかとなりました。ただしその効果は介入重力の強度に依存し、至適強度外では十分な効果を発揮できない可能性も示唆されました。現在、追加の情報としてラットの行動評価と学習能力を司るとされる海馬の組織学的データを解析中です。現在はNOR試験のうち接触回数(ラットが物体に関心を示して触れた回数)のみを評価しているため、次年度では接触時間も評価するとともに対象数を増やして、データの信頼性を高める。また海馬新生細胞の神経組織化学的評価・免疫組織化学の検討も始める。実験データの蓄積は概ねスケジュール通りに進行しています。現在、歩行データの解析をおこなっており、一旦ここまでの経過を論文としてまとめる予定です。これらと並行して行動評価・組織評価をおこなってゆきます。また、小動物の3次元動作解析はこの手法自体に新規性があるため、学会発表・論文などを通じて発信してゆきます。NOR(Novel Object Recognition:新奇物体認識)試験用の機器について、当初は実験機器メーカーの実験セットを購入する予定であったが、市販の材料を組み合わせて同様の設備を構築できることが分かり、全て汎用の部品に切り替えて自作したため、当初の予定より廉価に抑えることが出来た。(理由)NOR (Novel Object Recognition:新奇物体認識)試験用の機器について、当初は実験機器メーカーのセット機器を購入する予定であったものを汎用品の組み合わせで補ったことで、廉価に抑えることができた。また実験試薬および手法の見直し、なかでも、ラット海馬の免疫組織化学評価で用いる染色法を、抗体の消費量が少ないものに変更したことで消耗品額を抑えることができた。(使用計画)引き続き、海馬のマーキング試薬(抗原)の購入、および論文投稿に関連する費用に充てる予定。海馬の免疫組織化学評価に必要なマーキング試薬の購入に充てる予定。
大強度ニュートリノビーム生成のためのビーム窓の開発研究

大強度陽子加速器を用いたニュートリノ振動実験(T2K実験)で実験感度を向上させてCP対称性の破れの探索を行うために陽子ビーム強度を増強するのに必要なビーム窓の開発研究を行った。ビーム窓とは真空容器や圧力容器の一部で陽子ビームを通過させる部分で、ビームの通過効率を確保し、かつビーム通過による発熱を最小限にするため、気密性と耐圧性を確保できる範囲でできるだけ薄い膜を使用する。T2K実験では陽子と反応してニュートリノの親粒子を発生させる黒鉛標的は冷却のためヘリウムガス(2気圧)の圧力容器内に設置されているので、圧力容器に陽子ビームを導入する箇所にチタン合金の膜によるビーム窓を使用している。ビーム強度を増強するには標的の冷却効率の向上が不可欠で、ヘリウムガス圧力を9気圧程度まで上げることになる。それに伴ってビーム膜の耐圧の向上が必要になる。一方でビーム窓の発熱も増大するので、冷却効率の観点からより薄肉にする必要がある。そのため、薄肉のチタン膜を多層化して、層ごとにヘリウムガスの圧力差をつけた新しいビーム窓の開発を行った。平成21年度には、ビーム窓の冷却の鍵となる、冷媒ガスの圧力・流量制御の試験セットアップの設計と構築をすすめた。この試験セットアップでは、ビーム窓の両面に流れる冷媒ガスの圧力差と流量が最適になるように、プログラマブル・ロジックコントローラを用いて電磁バルブの開閉の制御を行なうことができ、ビーム窓の冷却シナリオの有効性を検証できる。平成20年度には、有限要素法による構造解析シミュレーションを行うための計算機環境を整備して、ガスの圧力によって多層膜ビーム窓に生じる応力やガスの流れによりビーム窓の冷却を算出して、それに基づいた構造設計をすすめた。また、層ごとに圧力差をつけてヘリウムガスを流す構造を検証する試験を平成21年度に計画しているが、そのためのヘリウムガスの圧力・流量制御系の設計・構築をすすめた。
歴史的な直下型地震による伝統的な社寺建築の構造被害に関する耐震工学的な研究

本研究では、伝統的木造建築が過去の直下型地震によってどのような被害を受けたかを把握するために、現地建物の調査・振動観測、史料分析を継続的に行ってきた。最終年度では、現地調査・史料分析・模型実験により直下型地震による建物の被害を詳細かつ具体的に分析するとともに、地震の規模・震源位置の推定といった古地震学との学術的な分野へ研究成果を応用することについても検討した。過去の修理記録の分析について、薬師寺東塔を対象として史料分析を継続的に行ってきているが、明治31年に行われた修理の際の記録(報告書・修理に参加した大工が作成した図面)、並びに1854年に起こった安政奈良地震による震害の記録(寺が所蔵する公文所日記)から、地震直後の被害状況を詳細に分析した。また奈良には、明治期の修理の際に修理前の実測図が作成され、現在も残されている社寺が多い。各社寺の修理前実測図から安政奈良地震による震害を分析し、幕末の直下型地震が奈良の社寺建築にどういった被害をもたらしたかを検討する。現地観測では、地すべり地形に所在している神戸市指定歴史的建造物竹林寺の振動観測を行った。建物・地盤に多点の観測点を設け観測を行うことで、特殊な地盤が建物の振動特性に影響を与えていないかを検討した。去年度より行っている模型実験も引き続き行った。鐘楼・回廊といった架構の単純なものを対象に、振動台による加振実験と静的載荷実験を行い、実験結果の分析により被害状況のシュミレーションを行い、直下型地震による構造被害の特性について考察した。本年度は分担研究者との協力のもと下記の項目について研究調査を行い、所期の成果を収めた。1)安政奈良直下型地震による社寺建築の被害に関する調査研究明治30年の古社寺保存法の施行により奈良県でも上代建築の根本修理に着手された。当時の工事内容の詳細は不明な点が多いが、聞き取り調査の成果として薬師寺東塔の明治大修理にかかわった佐脇棟梁の末裔を探すことができ、複数の古社寺建築の修理前の図面を発掘した。この他に藤本民次郎棟梁の子孫からも未整理の古図面を入手した結果、大きな構造損傷が安政奈良地震による可能性の高いことを検証し、現在図面の詳細分析を続けている。2)古社寺建築の現地振動観測今年度は基本的な伝統的な社寺の構造を有するものとして、薬師寺の回廊に注目して、その振動特性について現地にて観測を行なった。また、平行して国宝薬師寺東塔と同復元西塔に多数の振動計を設置して、両塔の同時観測を継続的に実施。この際、新たに試作した小型起振装置を用いて精密な動特性を調べると共に、理論解析により検証。3)社寺建築の部分モデルによる構造実験法隆寺伽藍回廊の約1/2縮尺の梁間桁行き各1スパンのモデルを製作し、その復元力特性及び減衰性能を詳細に調べるために、デジタル制御型機械式加力装置を用いて実地震に対するオンライン地震応答載荷実験を系統的に実施。さらに、衝撃応答ならびに強制変位後の自由振動時の減衰についての実験に着手した。伝統的な木造鐘楼の振動性状に関する実験的研究{薬師寺鐘楼}固有周期=梁間方向は2.00Hz、桁行方向は2.62Hz、鐘自体の固有周期は0.68Hzであった。剛性=梁間方向は3.94ton/cm、桁行方向6.76ton/cm。梁間方向の人力加振は減衰して定常状態に戻るまで約50秒程度かかる。減衰率h=0.0078。ねじれ振動=卓越周期は梁間1.89Hz、桁行2.50Hz、捩れ2.19Hzとなった。桁行方向人力加振での減衰率はh=0.0010と梁間方向より少し大きい。起振機加振実験漸増加振=最大応答値は2.16Hzで固有周期(2.00Hz)に近かった。鐘による起振実験=鐘は加振が終わった直後から一定の速さで減衰しているが架構は一度振幅が増幅してから減衰していく。鐘の卓越周期は0.63Hzで、架構の卓越周期は0.63Hzと1.91Hzとなった。鐘打突時の架構の速度は最大値1kine程度、加速度は200300gal程度であった。{金戒光明寺鐘楼}卓越周波数は、撞木側構面は1.35Hz、それ以外の構面は1.46Hzであった。鐘の固有周波数は0.30Hz。撞木側構面は大きな捩れを伴う併進運動となり、その直交構面は大きな捩れのない併進運動であった。楔締め直し後=撞木側構面は1.42Hz、その他の構面は1.53Hzの卓越周波数となった。減衰定数=楔締め直し前は梁間方向平均h=0.0095。楔締め直し後はh=0.0080と少し小さくなった。剛性=楔締める前は梁間方向は8.89ton/cm、桁行方向は7.40ton/cmであったが、楔締め後はそれぞれ9.50ton/cm、8.18ton/cmになった。{知恩院鐘楼}常時微動測定結果=楔締め前後で、梁間方向1.46Hzから1.52Hzに、桁行方向1.35Hzから1.42Hzに変化した。振動モード=1.52

Hzで打突方向の併進運動。1.42Hzでは直交方向の捩れを伴った併進運動となった。鐘の打突=応答速度は小屋組0.8kine、台輪0.6kine、地覆0.7kine。加速度は吊り金具直交方向で1127gal、鐘釣梁400gal、台輪150gal。本研究では、伝統的木造建築が過去の直下型地震によってどのような被害を受けたかを把握するために、現地建物の調査・振動観測、史料分析を継続的に行ってきた。最終年度では、現地調査・史料分析・模型実験により直下型地震による建物の被害を詳細かつ具体的に分析するとともに、地震の規模・震源位置の推定といった古地震学との学術的な分野へ研究成果を応用することについても検討した。過去の修理記録の分析について、薬師寺東塔を対象として史料分析を継続的に行ってきているが、明治31年に行われた修理の際の記録(報告書・修理に参加した大工が作成した図面)、並びに1854年に起こった安政奈良地震による震害の記録(寺が所蔵する公文所日記)から、地震直後の被害状況を詳細に分析した。また奈良には、明治期の修理の際に修理前の実測図が作成され、現在も残されている社寺が多い。各社寺の修理前実測図から安政奈良地震による震害を分析し、幕末の直下型地震が奈良の社寺建築にどういった被害をもたらしたかを検討する。現地観測では、地すべり地形に所在している神戸市指定歴史的建造物竹林寺の振動観測を行った。建物・地盤に多点の観測点を設け観測を行うことで、特殊な地盤が建物の振動特性に影響を与えていないかを検討した。去年度より行っている模型実験も引き続き行った。鐘楼・回廊といった架構の単純なものを対象に、振動台による加振実験と静的載荷実験を行い、実験結果の分析により被害状況のシュミレーションを行い、直下型地震による構造被害の特性について考察した。
光合成酸素発生反応機構の解明:マンガンクラスターによる水分解反応の直接検出

光化学系IIマンガン(Mn)クラスターの配位構造及びMnクラスターが水を酸化して酸素を発生する反応機構を明らかにすることを目的とした。本年度は下記1-3について研究を行った。1.低波数(650-350cm^<-1>)赤外分光法により同位体標識(^<15>N及び^<13>C)された光化学系IIコア標品(ラン藻Synechocystis sp.PCC6803)の光誘起赤外吸収差スペクトルを測定し、Mhクラスターの骨格振動もしくはMnと酸素配位子間の相互作用に由来するバンドを特定した。また、低波数領域におけるアミノ酸配位子の炭素及び酸素に由来するバンドを特定した。2.Mnクラスターの推定上の配位子と考えられているD1タンパク質のC末端アラニン(D1-Ala344)を構造的に最も類似性の高いグリシンに変異させることにより、Mnクラスターの骨格構造やアミノ酸配位子の配位構造を反映する振動モードに顕著な変化が見られたことから、C末端アラニンがMnクラスターの配位子であることを強く示唆する結果が得られた。また、複数のカルボキシレートを有する金属キレーターがMnクラスターの配位構造を変形させることを明らかにした。3.光合成酸素発生反応の4つの状態間遷移に対応する光誘起赤外吸収スペクトル(1700-800cm^<-1>)を測定した。得られたスペクトルに対する^<15>N及び^<13>C同位体置換の効果について分析し、アミノ酸配位子に由来する振動を特定した。この領域ではH_2^<18>O置換の効果が見られなかったため、650-350cm^<-1>の領域について各状態間遷移に対応するH_2^<18>O置換の効果を検証した。その結果、650-600cm^<-1>に全ての状態間遷移において同位体シフトが観測され、これらがMnクラスターによる水分解反応もしくは酸素発生反応に密接に関与するクラスターの骨格構造の変化を反映するものであることが示された。1.低波数領域測定システムの構築及び最適化冷却窒素ガスフロー型クライオスタットを製作し、精度、安定性の高い温度制御システム、高感度検出器(1000700cm^<-1>:MCT検出器、650350cm^<-1>:Siボロメーター)、及び各領域に最適なフィルター(Ge、CdTe)を組み合わせることにより、1000350cm^<-1>の領域で10^<-5>オーダーの吸光度差を検出可能なフーリエ変換赤外(FTIR)分光システムを構築した。2.マンガン(Mn)クラスター骨格振動の直接検出650350cm^<-1>に関して、光化学系IIのMnクラスター骨格振動、及びMnクラスターの振動モードを測定する際に障害となるMn以外の金属成分(鉄)の酸化還元に由来するバンドの検出に成功した(投稿準備段階)。現在、^<15>N置換試料を用いて、窒素(ポリペプチドやアミノ酸配位子)に由来するバンドの帰属や、H_2^<18>Oを用いて、Mnと水の振動の同定を行っている。また、酸素発生に必須であるカルシウムの除去及び2価金属カチオン置換の実験から、カルシウムはMnクラスターの光酸化に伴う構造変形に影響を及ぼさないが、イオン半径の大きい金属イオンやカドミウムの置換により、クラスターモードが摂動を受けることを直接的に証明した(投稿準備段階)。1000700cm^<-1>に関しては、測定条件(温度、湿度、閃光照射間隔)を最適化し、光合成水分解反応の本質であるS-stateサイクルの各遷移(S_1→S_2、S_2→S_3、S_3→S_0、S_0→S_1)について観測可能な計測システムを構築した。各遷移において、800900cm^<-1>にMnの酸化に由来するバンドが観測された。この領域にはMnと水の相互作用に由来するバンドが出現する可能性もあるため、現在、同位体置換試料や部位特異的変異株を用いてバンドの帰属を行っている。

3.光合成酸素発生反応の4つの状態間遷移に対応する光誘起赤外吸収スペクトル(1700-800cm^<-1>)を測定した。得られたスペクトルに対する^<15>N及び^<13>C同位体置換の効果について分析し、アミノ酸配位子に由来する振動を特定した。この領域ではH_2^<18>O置換の効果が見られなかったため、650-350cm^<-1>の領域について各状態間遷移に対応するH_2^<18>O置換の効果を検証した。その結果、650-600cm^<-1>に全ての状態間遷移において同位体シフトが観測され、これらがMnクラスターによる水分解反応もしくは酸素発生反応に密接に関与するクラスターの骨格構造の変化を反映するものであることが示された。
ポリオキソメタレートをメディエーターとするPtフリー燃料電池の開発

(1)正極の酸化還元媒体に使用するヘテロポリ酸としてリンバナドモリブデン酸を使用したセルについて、供給酸素ガス流量がヘテロポリ酸の再酸化挙動や電池性能に与える影響を検討した。その結果、酸素流量を25-100 mL min-1の範囲で変化させた場合、流量が大きいほど再酸化反応や電池性能に関して良好な結果が得られることがわかった。ヘテロポリ酸溶液のV4+濃度が電池性能に与える影響を調べたところ、V4+濃度が上昇するにつれて得られる電流密度が減少した。これは正極で電子を受け取るヘテロポリアニオンが減少することに起因すると考えられる。ヘテロポリ酸の酸化還元挙動について、硫酸添加の影響を検討した。硫酸を含むヘテロポリ酸溶液を供給したところ、高い電池性能が得られる傾向が認められた。しかし、硫酸濃度がある値を超えると電池性能は低下し、ヘテロポリ酸の還元反応の促進には硫酸濃度の最適値があることが示唆された。一方、再酸化反応速度は硫酸添加量の増加にともなって小さくなることが明らかとなった。(2)負極の酸化還元媒体の還元再生反応の最適化に関し、改質ガスを想定した一酸化炭素含有水素を還元剤とし、触媒物質の活性を反応速度によって測定した。測定では、定常状態に至ったセルにおける電極での酸化還元媒体の酸化反応の直流電流値を用いる直接的な方法と、開回路状態のセルにおける平衡電位の変化速度から推定する間接的な方法の2通りが可能であることを確認した。レドックスフロー型PEFCのセル構造最適化に関し、気相水素で電解液を隔てることでクロスコンタミネーションを防ぐ新規構造セルについて、定常直流運転の安定性を検討した。水素室内の水素の総量は原理的には不変であり、物質移動が自然対流(パッシブ供給)であっても動作することを確認した。(1)正極の酸化還元媒体については、酸素供給量や含有V4+濃度が電池性能に与える影響を明らかとし、概ね適した運転条件を決定することができた。また、硫酸添加効果の検討を行い、酸化還元媒体のpHの最適値の明確化を順調に進めている。(2)負極酸化還元媒体としてのヘテロポリ酸に関しては、新規な酸化還元媒体を提案するには至っていないが、純水素および水素以外の燃料についての測定手法が確定し、今後の酸化還元媒体探索、触媒探索に適用可能となった。(3)Pt不使用のレドックスフロー型PEFCの開発とセル最適化の検討に関しては、現状では正極酸化還元媒体、負極酸化還元媒体の候補が確定していない段階ではあるが、セルの安定な運転のための条件が整った。(1)正極の酸化還元媒体については、塩基性成分添加の影響を検討し、引き続き還元・再酸化反応に適した添加成分種や濃度を明確にする。また、酸・塩基性成分添加時のヘテロポリ酸溶液内に存在するヘテロポリアニオン種を調べ、それらの種と還元・再酸化反応速度との関係性を明らかにする。(2)負極の酸化還元媒体としてのヘテロポリ酸に関する検討では、還元剤・負極酸化還元媒体・触媒の組み合わせと反応速度の関係が自然電位の変化速度から推定することが可能であることから、電気化学セルの運転以外のビーカー実験も併せ、探索を推進する。再生槽の温度が発電セルと異なってもよいレドックスフロー型PEFCの特徴も考慮し、最適な反応温度についても検討する。

(2)負極酸化還元媒体としてのヘテロポリ酸に関しては、新規な酸化還元媒体を提案するには至っていないが、純水素および水素以外の燃料についての測定手法が確定し、今後の酸化還元媒体探索、触媒探索に適用可能となった。(3)Pt不使用のレドックスフロー型PEFCの開発とセル最適化の検討に関しては、現状では正極酸化還元媒体、負極酸化還元媒体の候補が確定していない段階ではあるが、セルの安定な運転のための条件が整った。(1)正極の酸化還元媒体については、塩基性成分添加の影響を検討し、引き続き還元・再酸化反応に適した添加成分種や濃度を明確にする。また、酸・塩基性成分添加時のヘテロポリ酸溶液内に存在するヘテロポリアニオン種を調べ、それらの種と還元・再酸化反応速度との関係性を明らかにする。(2)負極の酸化還元媒体としてのヘテロポリ酸に関する検討では、還元剤・負極酸化還元媒体・触媒の組み合わせと反応速度の関係が自然電位の変化速度から推定することが可能であることから、電気化学セルの運転以外のビーカー実験も併せ、探索を推進する。再生槽の温度が発電セルと異なってもよいレドックスフロー型PEFCの特徴も考慮し、最適な反応温度についても検討する。