hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ニューロ理論を応用したCAD/CAMシステムにおける修復物マージン位置の最適化

金型と同一試料模型の光学式三次元座標入力装置にて得られた三次元点群データとを比較検討した結果,三次元計測では傾斜の大きな軸面部,また鋭角な隅角部の計測精度は劣り,形状計測装置の計測ステップ,また照射,受光素子を配した光学系の配置にも影響を受けていると思われた.ニューロの応用により平滑面での誤差は移動平均に比較してほぼ全体にわたり良好な補正が可能であることが分かったが,ショルダータイプマージンから軸面への立ち上がり部分,'また軸面から咬合面部への移行部分では両者の差は認められず,学習効果による補正効果が認められない症例も多かった.ただし,移動平均法ではどの症例でも丸みを帯びて補正しているのに比較し,誤差は含むものの明瞭なエッジを形成する傾向を示した.H-NeTを用いた曲線補間においても,部分的な精度の向上が認められない場合もあり,パラメータの変更を行い,解析を行う必要性が示唆された.さらに光学読みとり装置,読みとり方法などの改善が必要であると考えられた.金型と同一試料模型の光学式三次元座標入力装置にて得られた三次元点群データとを比較検討した結果,三次元計測では傾斜の大きな軸面部,また鋭角な隅角部の計測精度は劣り,形状計測装置の計測ステップ,また照射,受光素子を配した光学系の配置にも影響を受けていると思われた.ニューロの応用により平滑面での誤差は移動平均に比較してほぼ全体にわたり良好な補正が可能であることが分かったが,ショルダータイプマージンから軸面への立ち上がり部分,'また軸面から咬合面部への移行部分では両者の差は認められず,学習効果による補正効果が認められない症例も多かった.ただし,移動平均法ではどの症例でも丸みを帯びて補正しているのに比較し,誤差は含むものの明瞭なエッジを形成する傾向を示した.H-NeTを用いた曲線補間においても,部分的な精度の向上が認められない場合もあり,パラメータの変更を行い,解析を行う必要性が示唆された.さらに光学読みとり装置,読みとり方法などの改善が必要であると考えられた.歯科用CAD/CAM装置を用いた歯冠修復物の作製にさいして,歯列模型から得られる形態情報が適合の良否を決定する大きな因子である.形状読み取り,特に歯冠修復物マージンを高精度かつ短時間に処理することを目的として,以下の研究を行った.方法:使用した模型はメラミン製下顎第一大臼歯(ニッシン製)にヘビーシャンファータイプのマージン形態に形成した.5倍速コントラハンドピースと,レギュラーメッシュのダイアモンドポイント(#310,松風)を用い支台歯形成し,付加重合型シリコーン印象材を用いて可撤式歯列模型(ニューフジロックブラウン)を作製した.光学式汎用形状計測装置を用い,咬合面側一方向から同一模型を25,50,100,200,500マイクロメータの読みとり精度で計測した.データは三次元点群データとして記録し,各点群を結ぶメッシュを作成した.また,同一模型に対して側面から写真撮影を行い,重ね合わせの資料とした.結果:点群データと写真との重ね合わせから,低精度の読み込みでは,高速の読み込みは可能であるが,臨床的に使用できる精度の確保が困難であることが判明した.特にマージン部分,傾斜の少ない軸面部分はz軸の変動が大きく,計測試料と得られた点群データとの間でも同様の傾向を示した.精度の向上と高速処理を目指して,収集した三次元点群データをH-Net Discovery4.01の補間処理が可能となる変換ソフトウエアを現在開発中である.平成12年度の研究状況歯科用CAD/CAM装置は歯列模型について形状計測を高精度かつ短時間に処理する必要がある.精度を維持し,短時間での処理を可能とすることを目的として,以下の研究を行った.方法:円筒形でショルダータイプのマージンを与えた金属製支台歯形態のステンレス製金型を作製し,本金型を基に形状読み取りの基礎的実験を行った.臨床応用時と光反射特性を同じにするために,付加重合型シリコーン印象材にて精密印象採得し,ニューフジロックブラウン(GC)にて支台歯歯型を作製した.形状計測は東京歯科大学に設置されている光学式汎用形状計測装置を用い50,100マイクロメータの測定精度にて模型を計測,三次元点群データとして記録し,各点群を結ぶメッシュを作成した.今回は金型,模型のマイクロメータでの計測値と光学式三次元座標入力装置にて得られた三次元点群データとを比較検討した.三次元計測では傾斜の大きな軸面部,また鋭角な隅角部の計測精度は劣り,形状計測装置の計測ステップ,また照射,受光素子を配した光学系の配置にも影響を受けていると思われた.今回用いた金型はショルダータイプのマージンのため,Z軸における読み取り誤差は少ないものの,マージン部分では不連続曲線になり,その部の精度を追求することが必要であると考えられた.H-netを用いた曲線補間においても,精度の向上があまり認められず,パラメータの変更を行い,解析を行う必要性が示唆された.平成13年度の研究状況歯科用CAD/CAM装置は歯列模型について形状計測を高精度かつ短時間に処理する必要がある.精度を維持し,短時間での処理を可能とすることを目的として,以下の研究を行った.方法:円筒形でショルダータイプのマージンを与えた金属製支台歯形態のステンレス製金型を作製し,本金型を基に形状読み取りの基礎的実験を行った.

臨床応用時と光反射特性を同じにするために,付加重合型シリコーン印象材にて精密印象採得し,ニューフジロックブラウン(GC)にて支台歯歯型を作製した.形状計測は歯科用CAD/CAM装置に付属のものを用いた.模型を計測し三次元点群データとして記録し,各点群を結ぶメッシュを作成した.金型について設計と今回の光学式三次元座標入力装置にて得られた三次元点群データとを比較検討した.計測値を移動平均法により得られた値とHnet-ニューロにより加工した値とを比較したところ,良好な値を示した症例もあったが,ほとんどの症例では違いが認められず,設計値より大きくエラーがあった症例も認められた.繰り返しによる学習効果が認められたのはショルダー部分,軸面,咬合面部であり,マージン,軸面への立ち上がり部分など,Z軸の大きな変化が認められる部分では学習効果による改善が認められなかった.
運動を中心とする乳がん治療関連リンパ浮腫セルフケアプログラムの無作為化比較試験

乳がん関連リンパ浮腫は慢性・進行性であり、患者は生涯にわたり発症・悪化予防のためのセルフケアを余儀なくされる。従来のセルフケア方法は、複雑かつ時間を要する手技が含まれ、患者の負担が大きかった。本研究は、この負担を軽減しながら効果があると考えられる教育プログラム評価の一環として、長期間(1年間)での評価を行うものである。前研究では3か月・6か月の比較対照試験を実施したが、介入していない対照群でもセルフケア時間の有意な上昇がみられ、介入群・対照群のコントロールの難しさが浮き彫りになった。当該年度前半は本研究の基盤となったこれまでの研究の成果発表と並行して、これらの問題を考慮した研究内容のブラッシュアップを国内外の研究者と行い、研究環境を整えた。成果発表は、原著論文2本の掲載と、第11回オーストラリアリンパ学会および第6回国際リンパ浮腫フレームワーク学会が合同で開催した2016アジア太平洋リンパ学会での口頭発表を行った。また、この学会で国際リンパ浮腫フレームワークより「Best Oral Presentation from the Asia Pacific Region(アジア太平洋地域最優秀口演賞)」を受賞した。従来の研究計画では、平成28年より研究対象者のリクルート、介入、評価を開始する予定であった。しかし、研究代表者の他施設への異動後、平成28年後期より病気のため休職していることから、本研究の実施は困難となった。これらの理由から、本研究は中止とする。乳がん関連リンパ浮腫は、慢性・進行性であり、患者は生涯にわたり発症・悪化予防のためのセルフケアを余儀なくされる。前研究では、3か月・6か月の比較対照試験を実施したが、介入していない対照群でもセルフケア時間の有意な上昇がみられ、介入群・対照群のコントロールの難しさが浮き彫りになった。当該年度前半は、本研究の基盤となったこれまでの研究の成果発表と並行して、これらの問題を考慮した研究内容のブラッシュアップを国内外の研究者と行い、研究環境を整えた。当該年度の従来の研究計画では、後半では研究対象者のリクルート、介入、評価を開始する予定であった。しかし、研究代表者の他施設への異動で新たな研究フィールドの開拓が必要となったこと、病気による休職のため介入の実施には至らなかった。本年度は研究代表者が復帰次第、計画通り対象者のリクルート、介入、評価を実施していく。研究代表者の他施設への異動で新たな研究フィールドの開拓が必要となったこと、病気による休職のため計画通りの実施が困難であった。研究代表者が復職でき次第、計画通り対象者のリクルート、介入、評価を実施する。研究代表者が休職より復帰次第、対象者リクルート、介入、評価を開始する。
ユーメラニン合成における酸化的重合過程の機構解明

ユーメラニン合成における酸化的重合過程は不安定なo-キノンが関与する反応である。まず本研究では、o-キノンの反応性を特徴づけるためのシミュレーションを行った。o-キノンアミンのC-N環状結合に対するポテンシャルエネルギー曲線を求めたところ、側鎖にα-カルボキシラート基やN-メチル基(N-ホルミル基)が含まれる場合に活性化障壁が低く(高く)なることを見出した。さらに、ロドデンドロールキノンのC-O環状結合は分子内プロトン移動過程を伴って進行する必要があることを示した。次に、o-キノンにチオールが結合するメカニズムを調べた。チオールはo-キノンの隣接し合うカルボニル基のC-Cブリッジ上に束縛された状態が存在し、それが他のC-S結合中間状態よりもエネルギー的に安定であることを示した。この点からチオール結合のメカニズムとして、このブリッジサイトでの結合状態を経由するモデルを提唱した。ユーメラニン合成に至る酸化的重合過程は5,6-ジヒドロキシインドール(DHI)やその2-カルボキシ誘導体(DHICA)がドーパキノンに酸化されることで開始される。本研究ではまずドーパキノンがDHI/DHICAと相互作用する際の準安定構造を調べた。ドーパキノン-DHI (DHICA)は、それぞれの分子を含む面(分子面)が互いにほぼ垂直になっている状態がエネルギー的に安定であった。この準安定状態からの水素原子の移動過程を調べ、ポテンシャルエネルギー曲線を求めた。1重項状態と3重項状態の2ケースに分け、交点から活性化障壁を見積り、DHICAの方が活性化障壁が低いことを見出した。また、酸化されたDHI (インドールキノン: IQ)の4位炭素と酸化前のDHIの7位炭素が結合した構造の準安定状態を調べたところ、DHIとIQの分子面が互いにほぼ垂直になっている状態がエネルギー的に安定であることを見出した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
浮遊させたハイパークールド・メルトからのコンドリュール形成

コンドリュールメルトは徐冷状態で数日数ヶ月で結晶化すると考えられていた。これに対し、新開発のメルト浮遊実験では、特有のコンドリュール組織の形成には数百度の超過冷却状態が必要で、その結果、数秒の短時間で結晶化が完了しなければならないことを明らかにした。この結果は、天文理論で発展している衝撃波加熱によるコンドリュール形成を強く支持する。同時に天然に近い惑星間塵も作られる環境が実現しうる。石質隕石の主要な構成鉱物であるコンドリュール(mmサイズの球状の珪酸塩結晶)の結晶化過程を調べるため、ガスジェット浮遊法を用いて非接触でコンドリュールメルトの結晶化実験を世界に先駆けて行なった。結晶化する様子を高速度カメラで撮影し解析した。その結果、従来数時間程度かけて結晶化していたとされるコンドリュールが、実は数秒程度という極めて短い時間で結晶化し多様な結晶組織を作ったことが分かった。完全溶融したフォルステライトメルトは、数百°Cから千°C程度の極端な過冷却状態で初めて結晶化するが、一端核形成すれば、その大過冷却(ハイパークーリング)ゆえに、0.1秒という極めて短時間に結晶化か終了する。一方、エンスタタイトメルトでは、どれほど過冷却しても結晶化はおこらずガラスになる。天然コンドリュールは結晶化しているので、実験と天然物の観察結果には大きな隔たりがあった。この問題を解決するために、宇宙空間に普遍的に存在するコスミックダストがエンスタタイトメルトに衝突するとして、エンスクタイトメルトと疑似コスミックダストとの衝突による不均質核形成実験を行った。その結果、エンスタタイトメルトもフォルステライトメルトと同様に、やはり数百°Cの超過冷却状態が必要なことが分かった。これらの詳細な実験結果を理論的にも相補的に検証するために、フェーズフィールド法を用いたコンドリュールメルト結晶化の数理モデルにもとづいたシミュレーションを行った。研究の独創的な点は、世界に先駆けて浮遊したメルトからの結晶化の"その場"観察実験を行い、コンドリュールの組織形成過程を調べるために、数値シミュレーションを併せて行って相補的に研究を進めたことである。これにより、コンドリュール形成の物理的なモデルが完成したことになり、原始太陽系での形成時間や温度などの条件が数値的にも明らかになった。完全溶融したフォルステライトメルトは、数百°Cから千°C程度の極端な過冷却状態で初めて結晶化するが、一端核形成すれば、その大過冷却(ハイパークーリング)ゆえに、0.1秒という極めて短時間に結晶化が終了する。この問題を解決するために、宇宙空間に普遍的に存在するコスミックダストがエンスタタイトメルトに衝突するとして、エンスタタイトメルトと疑似コスミックダストとの衝突による不均質核形成実験を行った。これらの詳細な実験結果を理論的にも相補的に検証するために、フェーズフィールド法を用いたコンドリュールメルト結晶化の数理モデルにもとついたシミュレーションを行った。
ヘテロ接合量子ドットを用いる超高効率デバイス開発

量子ドットとも呼ばれる半導体ナノ粒子は、粒径が110 nmのサイズ領域の微粒子であり、バルク材料とは異なる電気的・光学的特性を持つ。現在、比較的低毒性の元素で構成されるI-III-VI族半導体ナノ粒子が注目を集めており、LEDやEL素子、生体イメージング用の発光性マーカーなどへの応用が期待されている。本研究では、多元素からなるAg-(In,Ga)-Se半導体(AIGSe)に着目し、金属カチオンの種類と含有量を制御することで、得られる量子ドットの電子エネルギー構造と光学特性の自在制御を試みた。対応する金属塩とセレン化合物を、オレイルアミン中に分散させ、200300°Cで熱分解することによって、AgInSe2と、これよりもEgが大きなAgGaSe2との間で固溶体を形成させて量子ドットを合成した。この際、用いる金属前駆体の仕込み組成比を制御することによって、得られるAIGSe量子ドットの組成を制御した。得られたAIGSe量子ドットの吸収スペクトルは、In含有量を小さくすると吸収スペクトルが短波長シフトし、量子ドットのEgが連続的に増加した。大気中光電子収率分光測定により量子ドットの電子エネルギー構造を求めると、In/(In+Ga)比が減少しても価電子帯上端の電位はほとんど変化しないが、伝導帯下端電位はより高エネルギーにシフトした。このように、多元固溶体であるAIGSe量子ドットでは、粒子組成を制御することで、光学特性と電子エネルギー構造を自在に変調できることがわかった。さらに予備的ではあるが、他の組成のI-III-VI族量子ドットとの間で接合を形成させ、ヘテロ接合量子ドットの作製ができることも確認できた。低毒性半導体として注目されているI-III-VI族半導体の1つであるAg-(In,Ga)-Se半導体(AIGSe)について、高品質な量子ドットの合成に成功し、その光学特性を粒子組成によって制御できることを明らかにした。現在、得られた量子ドットを用いてエネルギー変換デバイスの開発を行い、高効率化を目指している。他の金属・半導体とヘテロ接合を形成させることによって、量子ドット内部に生じた光キャリアの挙動を制御する。具体的には、低毒性多元量子ドットを基盤材料とし、これに異なる組成の半導体材料をヘテロエピタキシャル成長させることによって様々なヘテロ接合量子ドットを作製する。さらにこれを用いる超高効率な光エネルギー変換デバイスの開発を目指す。平成30年度の研究において、I-III-VI族量子ドットの合成が効率よく進捗した。これによって非常に高品質な量子ドットが得られ、新たな光特性が発現する可能性を見いだした。本研究の遂行上、量子ドットの光特性に及ぼす粒子形状と組成の影響の解明は必要不可欠であるので、研究方式を見直した。これらのために当初の使用計画と異なるようになった。次年度に繰り越した予算は、量子ドットの光特性の詳細な解明のために購入する物品費に当て、さらに効率よく研究を進展させる。
ツツジ・シャクナゲにおける耐暑性・新花色領域の創成に関する研究

有鱗片シャクナゲはその樹姿がサツキなどの常緑性ツツジに酷以し、かつ極めて優れたブル-の花色をもつものがあるが、残念ながら耐暑性に欠ける。またこの有鱗片種には、種間に交配不和合性や雑種後代の不稔性が可なり広く介在する。そこで原種及び品種26点について、総当り的交配を行い、結〓率、種子数、種子の発芽率等に母本自体の耐暑性や観賞性も加味した検討を加え、2原種・7品種を有望な育種素材として選出するとともに、これらを中心に重点的な交配を行った。また極く低率ではあるが、高い耐暑性をもつ藤色花の常緑性ツツジ、マルバサツキとの間の交配に成功した。次に花色の青色化の機構を解明するためHPLCによる色素の分析を行い、アントシアニンの水酸化とメチル化、フラボノ-ルの総量とメチル化及びコピグメント化の5要因が重要な役割を果たしていることを明らかにし、育種素材とその組合わせ方に大きな手がかりをえた。またこの研究過程で一部赤色系品種に未知の黄色々素の存在を認め、本属全体の再検討の必要性を指摘した。一方黄色系には落葉性ツツジ、次いで有鱗片種に強烈な黄色の花色がある。そこでこれらを中心に無鱗片種及び常緑ツツジを加え、黄色を狙った亜属間及び亜属内遠縁交配を行った。亜属間交配は総じて因難で、正逆交配や母本の如何によってその結果が異なった。そのうち種子がえられたのは6組合わせであったが、発芽したのは無鱗片種×落葉性ツツジ、有鱗片種×無鱗片種(正逆両方向)の3つの場合であった。一方亜属内では最も有望な有鱗片種相互の交配を中心に行ったが、母本自体に高い不稔性を示すものが多いことから倍数性育種の必要性を示すとともに、若干の有望な組合わせを選出した。この他無鱗片種実生約45,000個体の耐暑性を検討し、適切な素材の選択と交配の積み重ね、更に後代実生の厳選によって、耐暑性の賦与・強化が可能なことを示した。ツツジ属の黄色の花色の発現にはカロチノイドやクロロフィルの他に、フラボイノドの一種ゴシッペチンが関与するとされているが、実際にはクロロフィル単独型、ゴシッペチン単独型、クロロフィル・カロチノイド共存型、クロロフィル・ゴシッペチン共存型及び三者共存型の5型に分れること、またそれぞれの色素含量には可なり大幅な品種間差があることを明らかにするとともに、特に有望な色素型のものを親として多数の交配を行った。ブルー系の花色については有鱗片シャクナゲに特に有望な素材があること、但しその花色は青色に最も関連が深いとされるデルフィニジンの含量とは必ずしも強い係わりがなく、アシル化やコピグメント化など他の要因も無視できないこと、また有鱗片シャクナゲには遺伝的不稔や交配不和合現象が、可なり広く存在することなどを明らかにした。また純白系の花色についてはツクシシャクナゲを主体に分析し、白は白でも白かりようの違う優れた純白花には、メチル化フラボノールが存在しないこと、逆にその存在は花色に濁りを与えることを明らかにして、優れた純白花創出への道を拓くとともに、多数の白花相互間の交配を実施した。

ペラルゴニジンの本属への導入に関しては、この色素に対応したフラボノール、ケムフェロールの存在に注目して分析を行った。その含量は全般的には10%以下のものが大半を占めたが、種や系統によっては可なり含量の高いものがあり、特にタイワンやアカボシシャクナゲ系には2030%のものが多く、中には42%に及ぶものも含まれていた。これらはいずれも高度の耐暑性をもっており、本春はこれら相互間に大規模な交配を実施して、本色素の集積を計る予定である。なお、購入したHPLC用オートサンプラーは多数の試料を迅速・正確に分析するのに、非常に有効であった。黄色とブル-の常緑ツツジの実現は本研究の主要課題の1つであるが、これと関連して有鱗片シャクナゲには、種や品種間にかなり広範な交配不和合性や雑種後代に不稔性が存在することを、63年度の実験により明らかにした。このことは夕燐片種は無燐片種などよりもゲノムの分化が進んでいること、したがって育種素材の選択や組合わせに大きな制約があることを意味する。そこでブル-系の有燐片シャクナゲの原種および品種、26点について総当り的な交配を行ない、結〓率、〓果当り種子数、種子の発芽率、実生の生育の良否等に、母本自体の耐暑性や鑑賞性も加味した検討を加え、育種親として品種では「Grater Lake,」、「Bob's Blue」、「さわやか」、次いで「きらめき」、「白夜」、「紫水晶」、「孔雀」の7品種が、また原種ではR.impeditum,R.litangenseの2種が有望であること、「マダム・メランコリ-」と「群千鳥」は子房親としては汎用性に欠けるが、花粉親としては比較的多くのものと結びつくこと、「あすか」は子房親としても花粉親としても汎用性に欠けるが、他のものが結び付かない非常に特殊な品種と結び付くこと、更に「Mother Greer」、「Prostigiatum」など不稔性が強く、使用不可能な品種があることなどを明らかにし、この方向の育種の進展に大きな拠りどころを得た。同様な検討は、黄色系の有燐片シャクナゲについても行った。黄色系は品種自体が少ないため、検討しえのは12点であったが、一般に不稔性が高いため使用可能と判断されたのは「Chrysomanicum」、「いかるが」、「明星」、「Wren」の4品種のみであった。また本邦産の原種R.keiskeiの耐暑性について、産地別に優劣を比べ、市房山産のそれが遺伝子源として有望であることを明らかにした。この他無燐片シャクナゲ×落葉ツツジ(濃黄色)の親和性が高いことを明らかにし、新しい育種への手がかりを得た。有鱗片シャクナゲはその樹姿がサツキなどの常緑性ツツジに酷似し、かつ極めて優れたブル-の花色をもつものがあるが、残念ながら耐暑性に欠ける。またこの有鱗片種には、種間に交配不和合性や雑種後代の不稔性が可なり広く介在する。そこで原種及び品種26点について、総当り的交配を行い、結〓率、種子数、種子の発芽率等に母本自体の耐暑性や観賞性も加味した検討を加え、2原種・7品種を有望な素材として選出するとともに、これらを中心に重点的な交配を行った。また極く低率ではあるが、高い耐暑性をもつ藤色花の常緑性ツツジ、マルバサツキとの間に交配の可能性が示唆された。次に花色の青色化の機構を解明するためHPLCによる色素の分析をアグリコンレベルで行い、アントシアニンの水酸化の他にメチル化、フラボノ-ルのメチル化及びコピグメント化の4要因が重要な役割を果たしていることを明らかにし、育種素材とその組合わせた方に大きな手がかりをえた。またこの研究過程で一部赤色系品種に未知の黄色々素の存在を認め、本属全体の再検討の必要性を指摘した。一方黄色系については落葉性ツツジ、次いで有鱗片種に強烈な黄色の花色がある。そこでこれらを中心に無鱗片種及び常緑ツツジ(1品種)を加え、黄色を狙った亜属間及び亜属内遠縁交雑を行った。亜属間交雑は総じて困難で、正逆交雑や母本の如何によってその結果が異なった。
環境DNA技術を用いたサンゴ礁生態系モニタリング手法の開発

サンゴ礁は地球上で最も生物多様性豊かな場所の一つである。しかし地球規模の環境変動や地域レベルでの影響を受けて、サンゴ礁の状況は刻々と深刻化しており、そのきめ細かいモニタリングは極めて重要である。そこで海水中に存在するサンゴと褐虫藻のDNA(環境DNA)に注目し、海水を汲むだけでサンゴの検出を可能にする、簡単かつ精細な環境DNA技術を用いたサンゴ礁生態系の、新たなモニタリング手法の開発を行う。サンゴに共生している褐虫藻の環境DNAからの検出については、昨年度公開した論文で指摘したように、困難な点が数多く存在することが明らかになった。そこでサンゴの種判別を効率的に行うことができる、新しいマーカーの開発に集中した。ミドリイシ属のサンゴにおいては、ミトコンドリアゲノムの変異が極めて少なく、ゲノム全長の塩基配列を使用しても種判別を行うことはできない。複数のミドリイシサンゴの核の全ゲノムを比較することで、種間で変異が大きく、種判別に利用できる可能性がある核ゲノム上の遺伝子を複数特定した。これらは、サンゴの種レベルでの判別が可能なマーカーの可能性がある。種間での変異の大きさや、できるだけ短いDNA配列で種の判別が可能か、などの点から精査を進めている。実際に日本に生息しているサンゴ種の完全長ミトコンドリアゲノムを網羅的に解読し、環境DNA解析に使用するためのデータベースの構築も目指している。八重山諸島を中心に、数多くのサンゴ種のサンプルを採捕することができた。そこからDNAの抽出を進めている。サンゴの種判別のための新規の核ゲノムのマーカーの開発において、ミドリイシ属サンゴの全ゲノム比較解析を行った結果、候補遺伝子が数多く存在し、その絞り込みに時間がかかっている。そして様々な種のサンゴからのDNA抽出とシークエンスが遅れているため、達成度はやや遅れている。核ゲノムからのサンゴの種判別用の新規マーカー候補について、造礁サンゴもしくは他の刺胞動物全体にも存在するのか、さらにシングルコピーなのかなどを確認し、幅広い種を検出・区別できる可能性の点から精査していきたいと考えている。そしてこれら遺伝子を増幅するPCRプライマーを設計し、実際に複数のサンゴ種のDNAを用いた実験を行い、PCR増幅できるのか、種判別できるのかの確認を行う。日本に生息する造礁サンゴの、ミトコンドリアゲノムのデータベースの構築についても引き続き継続し、できるだけ早く完成させるように努力する。フィールド調査を行い、これまでに採捕できていない種が見つかった場合には、速やかに採集し、DNAの抽出とシークエンスを行う。しかし地球規模の環境変動や地域レベルでの影響を受けてサンゴ礁の状況は刻々と深刻化しており、そのきめ細かいモニタリングは極めて重要である。そこで海水中に存在するサンゴと褐虫藻のDNA(環境DNA)に注目し、海水を汲むだけでサンゴと褐虫藻の同時検出を可能にする、簡単かつ精細な環境DNA技術を用いたサンゴ礁生態系の新たなモニタリング手法の開発を行う。まず、実際に海水中の環境DNAは褐虫藻を含むサンゴの種組成を反映するのか、水槽実験を行い検証した。太平洋・インド洋で最も普遍的なサンゴであり、種数が最も多い仲間であるミドリイシ属サンゴ19種を石西礁湖で採取し、2日間水槽で飼育した。環境DNAの結果と比較するため、実験に使用した全てのサンゴ個体の水中重量、共生している褐虫藻タイプ、ミトコンドリアゲノムを測定・決定した。既知の報告を参考にして3L程度の海水をフィルター濾過し、そこからDNAを抽出した。そしてミドリイシ属サンゴ、そして褐虫藻由来のDNAをPCRによりそれぞれ増幅し、Illumina社MiSeqによりDNA配列を解読した。ミドリイシ属サンゴについては、それぞれの水槽に存在する全てのタイプ(ミトコンドリアの調節領域)の配列を検出することができた。サンゴ由来の環境DNAは、それぞれのサンゴの水中重量・種組成と相関していることも確認された。つまり、海水中の環境DNAを解析することで、その海域でのサンゴの状況を把握できると考えられる。また褐虫藻については、ほぼ全ての共生褐虫藻タイプを検出することができた一方、実験に使用したサンゴからは検出されなかった、おそらく自由遊泳型の褐虫藻タイプも海水から検出された。これらの成果は、オープンアクセスの国際学術誌に公開した。海水中の環境DNAから、サンゴと共生褐虫藻の同時検出に成功したという成果を、オープンアクセスの国際学術誌で発表することができた。

複数のミドリイシサンゴの核の全ゲノムを比較することで、種間で変異が大きく、種判別に利用できる可能性がある核ゲノム上の遺伝子を複数特定した。これらは、サンゴの種レベルでの判別が可能なマーカーの可能性がある。種間での変異の大きさや、できるだけ短いDNA配列で種の判別が可能か、などの点から精査を進めている。実際に日本に生息しているサンゴ種の完全長ミトコンドリアゲノムを網羅的に解読し、環境DNA解析に使用するためのデータベースの構築も目指している。八重山諸島を中心に、数多くのサンゴ種のサンプルを採捕することができた。そこからDNAの抽出を進めている。サンゴの種判別のための新規の核ゲノムのマーカーの開発において、ミドリイシ属サンゴの全ゲノム比較解析を行った結果、候補遺伝子が数多く存在し、その絞り込みに時間がかかっている。そして様々な種のサンゴからのDNA抽出とシークエンスが遅れているため、達成度はやや遅れている。魚類などとは異なり、ミドリイシサンゴのミトコンドリアゲノムは変異が極めて少なく、種レベルでの種判別に使用することは難しいことが明らかになった。そこで、複数のミドリイシサンゴの全ゲノムを比較することで、種間で変異が多く種判別に適したゲノム領域を特定し、より検出感度の高い新規マーカーを作成することを計画している。データベースの充実度は環境DNAからの種判別の精度に直結する。沖縄周辺には造礁サンゴは400種以上生息するとされる。現在DNAデータベース(NCBI)に登録されている造礁サンゴの全ミトコンドリアゲノムは、日本に生息している種はほとんど網羅されていない。そこで実際に日本に生息しているサンゴ種の完全長ミトコンドリアゲノムを網羅的に解読し、データベースとして使用する。日本で最もサンゴ種の多様性が高い八重山諸島を中心に、出来る限り多くのサンゴ種を網羅するように、潜水調査により採捕する計画をしている。採捕した後にDNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いてDNAの解読を行い、そこから完全長のミトコンドリアゲノムを得ることを計画している。核ゲノムからのサンゴの種判別用の新規マーカー候補について、造礁サンゴもしくは他の刺胞動物全体にも存在するのか、さらにシングルコピーなのかなどを確認し、幅広い種を検出・区別できる可能性の点から精査していきたいと考えている。そしてこれら遺伝子を増幅するPCRプライマーを設計し、実際に複数のサンゴ種のDNAを用いた実験を行い、PCR増幅できるのか、種判別できるのかの確認を行う。日本に生息する造礁サンゴの、ミトコンドリアゲノムのデータベースの構築についても引き続き継続し、できるだけ早く完成させるように努力する。フィールド調査を行い、これまでに採捕できていない種が見つかった場合には、速やかに採集し、DNAの抽出とシークエンスを行う。当該年度に得られた成果を、国際誌に学術論文として報告するため、その執筆作業に集中する必要があり、材料採集や実験にかかる費用が予定よりも少なくなった。次年度以降は、より実験やサンプリングを重ねる予定である。新規サンゴ種判別マーカーの精査に時間がかかり、その実証実験に着手できなかったので、今年度はそれを実行する。
新規Ｔ細胞受容体単離システムを応用した慢性肝炎治療用ペプチドワクチンの開発

本研究では我々が独自に開発したT細胞受容体(TCR)遺伝子クローニングシステムを用い、C型肝炎ウイルス(HCV)特異的TCR遺伝子の網羅的なクローニングを行い、エピトープに対するそれぞれのTCRの親和性を解析する。HCVの構成タンパク質について計90個の抗原候補ペプチドを予測した後、慢性肝炎患者でHLA-A24陽性患者10人の末梢血リンパ球を上記ペプチドカクテルで刺激し、活性化するCD8+T細胞を検出した。その結果、4人の患者から活性化したCD8+T細胞が検出された。今後はこれら活性化したCD8+T細胞からTCRのクローニングを行い、クローニングしたTCRの親和性比較を行う。この解析により、HCVに高親和性のTCRをもつ細胞傷害性T細胞を誘導できるエピトープペプチドを同定することが目的である。具体的な方法として、HCVの候補エピトープのペプチド多数種のカクテルで同時に刺激を行い、活性化するT細胞すべてのTCR遺伝子をクローニングした後、TCRを再構築してエピトープの解析およびTCRの親和性の解析を行う。これにより従来の予測されるエピトープごとにTCRのクローニングを行う方法では不可能だった広範囲のペプチドワクチン候補に対して効率的な解析が可能になる。HCVの構成タンパク質(Core, E1, E2, P7, NS2, NS3, NS4, NS5A, NS5B)について各10個、計90個の候補ペプチドをBIMAS予測により予測した。慢性肝炎患者13人のPBLの解析を行ったところ、10人がHLA-A24陽性だった。HLA-A24陽性患者10人のPBLを上記ペプチドカクテルで刺激し、IFN-γを産生するCD8+T細胞を検出した。その結果、4人の患者からペプチドカクテル刺激により活性化したCD8+T細胞が検出された。これら活性化した細胞は患者毎に反応するペプチドカクテルが異なっていた。この結果より、HCV感染による慢性肝炎患者では患者毎にペプチドワクチンの候補エピトープが異なる可能性が示唆された。今後はこれら活性化したCD8+T細胞からTCRのクローニングおよび再構成を行い、ペプチドカクテルから真に反応するペプチドを決定し、クローニングしたTCRの親和性比較を行う。具体的な方法として本研究では以下の実験を計画している。HCVの候補エピトープのペプチド多数種のカクテルで同時に刺激を行い、活性化するT細胞すべてのTCR遺伝子をクローニングした後、TCRを再構築してエピトープの解析およびTCRの親和性の解析を行う。上記方法の予備実験として、以前の研究により抗原ペプチドとそれに反応するTCRを発現するCD8+T細胞の組み合わせが明らかなドナー由来末梢血単核球(PBL)より計画した方法で既知のTCR遺伝子がクローニングできるかを検討した。具体的にはEpstein-Barr virus(EBV)の構成タンパクであるBRLF1のHLA-A24に提示されるエピトープペプチドをBIMASにより予測し、上位10個のペプチドを合成した。合成したそれぞれのペプチドカクテルを用いてPBLを刺激し、IFN-γを産生するCD8+T細胞をシングルセルソーティングにより回収した。回収した細胞のTCR配列を解析したところ、予定した既知のTCR遺伝子配列が確認できた。よって、この方法を用いることで、慢性肝炎患者由来PBLよりHCV特異的TCRの解析が可能であることが示唆された。本研究ではHCVのエピトープ候補の多数種のペプチドカクテルで同時に刺激を行い、活性化するT細胞すべてのTCR遺伝子をクローニングした後、TCRを再構築して解析を行う計画である。この解析により、HCVに高親和性のTCRをもつCD8+T細胞を誘導できるエピトープペプチドを同定することが目的である。複数のペプチドカクテルにより特異的なTCRを持つCD8+T細胞が刺激・活性化されIFN-γを産生するかどうか不明であったため、予備実験を行った。

予備実験として、以前の研究により特異的抗原ペプチドとそれに反応するTCRを発現するCD8+T細胞の組み合わせが明らかなドナー由来PBLより、計画した方法で既知のTCR遺伝子がクローニングできるかを検討した。その結果、予定した既知のTCR遺伝子配列が確認できた。よって、この方法を用いることで慢性肝炎患者由来PBLを候補ペプチドのカクテルで刺激することにより、HCV特異的TCRの解析が可能であることが示唆された。しかしながら、まだ予備実験が成功した段階であり、実際に慢性肝炎患者由来PBLの解析には至っていない。本研究では多数のサンプルを解析する必要があるため、今後確立した実験手法により積極的に解析を進めていく必要がある。我々が独自に開発したシステムを用いて、慢性肝炎患者のPBLよりHCV特異的CTLのTCR遺伝子の網羅的なクローニング(2、3百個程度を予定)を順次進める。取得したTCR遺伝子をレトロウイルス発現ベクターに相同組み換え法によって組み込む。この方法は制限酵素を用いないため、TCR遺伝子に内在する制限酵素配列による制限を受けず、また従来の組み換え処理を必要としないため、短時間で効率的な発現ベクターの構築が可能になっている。作製した発現ベクターを自己のTCRを欠損するT細胞株であるTG40に導入して細胞表面に発現させる。取得したTCRを発現させたTG40とペプチドを提示させたリンパ球を共培養する。発現させたTCR遺伝子のエピトープならば活性化マーカーであるCD69の発現が誘導されるので、これを指標に、取得したTCRのエピトープを同定する。更に、TCRが抗原提示細胞上のMHC/ペプチド複合体と結合することでT細胞は活性化するが、同時にTCRの発現を減少させることが知られている。TG40においてもペプチド/MHC複合体からの刺激にともないTCRの発現が減少する。そこで、この反応を利用し、抗原ペプチド濃度依存的なTCRの発現減少を比較することで、取得したTCRの抗原に対する親和性を比較する。検出したHCV特異的T細胞の回収以降は研究代表者等がすでに確立したシステムを用いるため比較的スムーズに進展することが予想される。一方、慢性C型肝炎患者からのHCV特異的CD8+T細胞の検出が困難な場合には、HCV感染後に治癒した患者リンパ球から同様にエピトープペプチドを同定することで、慢性肝炎患者のCD8+T細胞活性化効果を検証する。平成24年度は実験手法の確立のため予備実験に注力した。そのため研究費の使用が予定よりも少なくなり次年度使用額が生じた。平成25年度使用額に加え、この次年度使用額を平成25年度におけるペプチド合成、抗体、PCR試薬、シークエンス試薬、遺伝子導入試薬、チューブやチップなどの消耗品費にあて、積極的にHCV特異的TCRの解析を進める。
ＵＰＬＣ－ＮＭＲ用フローセルの開発

LC-NMRは得られた混合試料をHPLC部で分離精製を行うことにより、希少な化合物の構造解析に対し強力なツールとして利用されている。システムとしては非常に有用であるがシステムを構築、運用するには高額な費用を必要とするため、より低コスト・簡便なシステムの構築が期待される。一方UPLCはHPLCに比べ、高速、高分離測定であり、使用する溶媒も少量で済むことが最大の特徴であるが、反面LC-NMRとしての利用は、試料量も少量となるため、NMR信号の検出が困難となる。そこでこれらの問題を解決すべく、本研究では既設のUPLC装置を有効利用し、かつ短時間で測定が可能なLC-NMRを構築することを目的とした専用フローセルの開発を行うことした。通常NMR測定に用いられる容器は硝子製であるが高精度が必要とされる硝子の製作は短時間では困難と考え、フローセルの作成の準備として加工が容易であることからアクリル製で製作することとした。制作方法としては最新のアクリル系樹脂3Dプリンター(AGILISTA-3100)およびアクリル材の削りだしによる製作を検討した。製作を行った3Dプリンターは数十ミクロン単位での製作が可能であるため本フローセルのような高精度を必要とする加工には最適な方法と思えたが試作品として作成したフローセルは硝子製のような強度はなく、また製作時におこる表面の粗さがNMR測定に大きな影響が出ることを懸念し、NMRには不向きと判断した。そこで本フローセルはアクリル材の削りだしによる製作を基本とし2種類のフローセルを製作した。一方アクリルには^1H核が含まれるためスペクトルに大きな影響が出ることが懸念されるたが実際にNMR測定を行うと分解能にはそれほど影響が無いことが判明し、貴重な情報を得ることが出来た。しかしアクリル製フローセルの製作に多くの時間を必要としたため本研究はアクリル製フローセルの製作までとし、ガラス製フローセルの製作は今後の課題とした。
行動的原価企画の理論と実践における逆機能問題に関する研究

本研究の目的は、基本的には実態調査を中心とし、原価企画の実施により意図しない結果(逆機能)が生じる企業と生じない企業が存在する理由を人間行動(人間心理)の視座から解明するとともに、そうした問題に対してどのような対応策が提示できるのかを、管理会計的視点から考察することである。原価企画は、昨今、製造業だけでなくサービス業でも実践されており、その中でも人間行動(人間心理)が特に重要となってきている。こうした原価企画の適用業種の拡大に伴い、原価企画理論の一層の精緻化が求められており、本研究は人間行動と会計学を扱う行動会計学の領域から、原価企画理論を行動的原価企画理論として、再構築を試みることによって、どの業種でも適用可能な原価企画理論を提示することができると考える。以上を踏まえ、本年度は、実態調査を行いながら、行動的原価企画(人間心理を踏まえた原価企画実践)の重要性を確認し、主に(行政サービスを含めた)サービス業(地方公共団体、飲食業)の検討を行った。結果、原価企画を最初に実施されたというトヨタ自動車においても、各部署間で働く従業員の人間心理の理解が原価企画の成功を左右すること、地方公共団体で導入が進む指定管理者施設の運営において、公共性が高く採算性が低い施設では原価企画が有効な手段となりうる可能性があること、そして、人手不足が深刻化する飲食業において、品質を維持しつつコスト低減し人材不足への対応を図るのに原価企画が役立ちうることが分かってきた。ただし、従来の原価企画理論と上記で示した人間心理の理解を踏まえた行動的原価企画理論の違いがまだうまく識別できているとは断言できない。この点に関しては、現在、研究を進めており、来年度の研究として取り組んでいく。本年度の実態調査に関しては、調査先の日程の都合と筆者の日程の都合がつかないこともあったが、メールや電話を利用して、質問を調査の事前に行ったりあるいは調査後に行ったことにより、研究を進めていくことができたからである。平成31(令和元)年度は、研究計画に基づきながら、実態調査および論文執筆に取り組んて行く予定であり、すでに6月にインタビュー調査の許可を企業から受けている。同じ企業内であっても、原価企画を実施する仕方により、意図しない結果(逆機能)が生じる恐れがあり、その理由の一つとして考えられてる人間行動(人間心理)、とりわけ人の発言内容に着目して検討していこうと考えている。本研究の目的は、「原価企画を実施して意図しない結果(逆機能)が生じる場合と、生じない場合が存在するのはなぜか」を、行動会計学の観点から明らかにすることである。具体的には、原価企画の逆機能が生じる場合と生じない場合の人間行動(人間心理)の違いは何か、そしてそこで果たす管理会計の役割とは何かという問題解明を最終的な目標としている。そのため、本年度は、実態調査を行いながら、これまでの原価企画研究との違いがどこにあるのか、行動会計学に着目する意義は何かを検討してきた。結果、従来の原価企画研究が、1組織に焦点を当てて検討してきたものであり、個人の心理に目を向けたものではないこと。そして、2目標原価の設定・達成活動の仕組みに重点が置かれ、その達成に取り組む個々人のやる気・努力が前提とされていたことに疑問を持つ(筆者のこれまでの研究を踏まえた)最近の研究を受けて、心理学的観点からの検討が一層必要になってきたことなどが分かってきた。ただし、従来の原価企画理論と、行動会計学の観点を踏まえた原価企画理論(行動的原価企画理論)の違いは、まだ多くあると思われ、その違いをより明確にしなければ、原価企画を実施する際の個々人の心理的側面の違いを浮き彫りにすることは困難だと考えられる。したがって、次年度はまず両者の理論の違いを識別する検討から始めたい。本年度の実態調査に関しては、自然災害(台風など)により、交通機関が乱れ、一部、調査ができなかった企業もあるものの、他年度に実施を予定していた企業を先に調査したりすることで、行動的原価企画理論が従来の原価企画理論とどのように異なりうるかのきっかけを掴むことができたからである。

ただし、従来の原価企画理論と上記で示した人間心理の理解を踏まえた行動的原価企画理論の違いがまだうまく識別できているとは断言できない。この点に関しては、現在、研究を進めており、来年度の研究として取り組んでいく。本年度の実態調査に関しては、調査先の日程の都合と筆者の日程の都合がつかないこともあったが、メールや電話を利用して、質問を調査の事前に行ったりあるいは調査後に行ったことにより、研究を進めていくことができたからである。平成30年度は、研究計画に基づきながら、実態調査を進めて、従来の原価企画理論がどのような事柄を前提としていて、行動的原価企画理論がどのような前提を置くべきかを検討していく。そうした理論の明確化が、原価企画を実施する際の人間の心理的側面の理解につながるものと考える。平成31(令和元)年度は、研究計画に基づきながら、実態調査および論文執筆に取り組んて行く予定であり、すでに6月にインタビュー調査の許可を企業から受けている。同じ企業内であっても、原価企画を実施する仕方により、意図しない結果(逆機能)が生じる恐れがあり、その理由の一つとして考えられてる人間行動(人間心理)、とりわけ人の発言内容に着目して検討していこうと考えている。(理由)物品費に関しては、資料の読み込みを優先して研究したことにより、今後本研究課題において必要になる資料購入を翌年度に遅らせたからである。旅費に関して、調査が台風等で、一部できなかったことや、早割航空券を利用できたことで支出額を抑えられたこと、加えて、調査対象企業の方が来学してくれたことがあったからである。(使用計画)物品費に関しては、主として原価企画、研究開発、心理学、人的資源管理など、行動的原価企画の理論および実践に関して検討するのに有益な文献等の購入を予定している。旅費に関しては、主として九州、関東といった地域を中心に原価企画の実施状況についてインタビュー調査を行うために使用する。旅費に関しては、調査先と筆者との日程の都合がうまくつかず翌年度に実施することになったものや、早割航空券を利用できたことで支出額を抑えられたからである。旅費に関しては、主として九州、中部、関東といった地域を中心に原価企画の実施状況についてインタビュー調査を行うために使用する。
分裂酵母におけるミニ染色体の系統的作成

本研究の主な目的は次の二つであった。すなわち、分裂酵母第3染色体動原体近傍領域に由来するミニ染色体Ch16の右腕あるいは左腕に欠失を導入し遺伝学的挙動に与える影響を検討すること、および、第1,第2染色体に由来するミニ染色体を新たに作成することである。まず第一の目的については、右腕および左腕に存在するそれぞれ二つのマーカーの同時消失を指標として、ガンマ線照射後の細胞を選択し、目的とする欠失派生体を分離できた。たとえば、元のCh16が530キロ塩基対(kb)のDNAからなるのに対し、右腕の大部分を欠失したCh12は280kb、左腕の大部分を欠失したChR32は340kbであった。この結果、第3染色体動原体の機能部位を、これらのミニ染色体派生体に共通に含まれる約90kbの領域内に限定することができた。短くなったミニ染色体は一般に有糸分裂においてとくに不安定ではなかったが、ChR32だけは不安定であった。分析の結果、ChR32は動原体領域に特異的な反復配列の一部を欠失していることがわかり、今後この反復配列の機能を探る手掛りが得られた。研究の過程で、右腕が約200kb長くなった派生体ChS28も得られた。この長くなったミニ染色体も含めて、減数分裂におけるミニ染色体間の対合の効率を測定したところ、遺伝学的長さに依存すると考えられる対合効率が観察された。すなわちS,Ch12ではほとんど対合が起らないようでありChS28では逆に、元のCh16より対合効率が23倍になると考えられる。ミニ染色体の構造を解析する上で、その末端配列を決定することは必須であるが、本研究においてCh16およびCh12の右腕末端を含むゲノムDNA断片をクローン化できた。その結果、ミニ染色体の末端は染色体切断後にテロメア配列がde novo合成により付加されて形成されたと示唆された。第二の目的については成功していないが、新しいミニ染色体作成のための選択マーカーの作成を一部完了した。
高性能中空糸無機膜を用いた自己昇圧駆動型水素製造メンブレンリアクタの創製

物質輸送と触媒反応を組み合わせた先進的なメンブレンリアクタの開発を行うことを目的とした.高い水素透過率および選択率を有するアモルファスシリカからなるガス分離無機膜をCVD法により作製した.得られた膜における種々のガスの透過機構について明らかにした.メンブレンリアクタを用いた水蒸気改質反応において,高い転化率および水素モル流量が見られた.また,工業化に求められる水素透過率の目安を明らかにした.物質輸送と触媒反応を組み合わせた先進的なメンブレンリアクタの開発を行うことを目的とした.高い水素透過率および選択率を有するアモルファスシリカからなるガス分離無機膜をCVD法により作製した.得られた膜における種々のガスの透過機構について明らかにした.メンブレンリアクタを用いた水蒸気改質反応において,高い転化率および水素モル流量が見られた.また,工業化に求められる水素透過率の目安を明らかにした.本研究では、物質輸送と触媒反応を組み合わせた先進的なメンブレンリアクタの開発を行うことを目的としている。初年度にあたる本年度は、高性能な無機膜を作製し、そのガス透過特性の評価を中心に行った。多孔質アルミナ支持体に、中間層として、粒子サイズを制御したベーマイト(AlOOH)を、ディップコート法により堆積させた。その後、CVD法によりシリカ膜を作製した。シリカ源にはTEOSを用いた。粒度分布測定装置により、ベーマイトの平均粒子径は、40nmであった。また、走査型電子顕微鏡像より作製したシリカ膜は平滑で、厚さは50nm程度であった。次に、作製したシリカ膜を用いて、サイズの異なる各種ガス(水素、ヘリウム、ネオン、窒素、メタン、二酸化炭素、六フッ化硫黄)の透過特性を測定した。293から873Kの温度範囲で測定を行った。シリカ膜を含まない中間層のみの場合、873Kにおける水素/メタン選択比は3であったが、シリカ膜では、水素/メタン選択比は大きく向上し、240となった。中間層のみの場合、すべてのガスはクヌーセン拡散機構により透過していることが示され、中間層の細孔はおおよそ2.1nmと見積もられた。一方、シリカ膜では、小さな分子(水素、ヘリウム、ネオン)に対しては、固相拡散機構により、また、それ以外の大きな分子(窒素、メタン、二酸化炭素、六フッ化硫黄)に対しては、Gas-translation機構により、各種のガスが透過することがわかった。また、シリカ膜の細孔はおおよそ0.34nmと見積もられた。本研究では、物質輸送と触媒反応を組み合わせた先進的なメンブレンリアクタの開発を行うことを目的としている。前年度では、CVD法により作製したアモルファスシリカからなるガス分離膜を用い、種々のガスの透過機構について明らかにしてきた。本年度では、水蒸気改質やオートサーマル改質反応への応用に向けて、高温水蒸気に耐性を有するシリカ系膜の調製を検討した。ヘテロ元素を導入したシリカ膜を数種類調製し、それらのガス透過性を測定した。このうち、例えばAlを導入したシリカアルミナ膜では、ガスの透過特性は、シリカ膜と同じ挙動を示した。He, H2, Neなどの小さな分子は温度とともにそれらの透過率は向上し、solid-state diffusionモデルにより透過していることがわかった。923K, 16mol%H2O/Arにおいて、シリカ膜は、透過率が時間の経過とともに大幅に減少したのに対し、シリカアルミナ膜では、透過率減少に対する抑制の効果が見られた。本研究では、物質輸送と触媒反応を組み合わせた先進的なメンブレンリアクタの開発を行うことを目的とした。膜反応器を用いたエタノール水蒸気改質反応の水素透過・選択性への効果を高圧下(1-10気圧)にて検討した。中間層を予め堆積させた多孔性アルミナ支持体上に、Pd-Cuとシリカアルミナからなる複合透過膜を作製した。作製した膜の水素透過率は、5.2×10-8から3.9×10-6 mol m-2 s-1 Pa-1、623 KにおけるH2/CO2選択率は200から1000を示した。充填層反応器と膜反応器による比較を行ったところ、膜反応器において高いエタノール転化率と水素モル流量がすべての圧力において見られた。エタノール水蒸気改質においては、水素選択率よりも水素透過率において顕著な効果が認められた。最も高い水素透過率を示す膜を用いた膜反応器のときに、最も高いエタノール転化率の向上44%および水素モル流量増加69%が観測された。また、工業化に求められる水素透過率の目安を明らかにした。直径1cmの円筒状膜の場合、2.5×10-7 mol m-2 s-1 Pa-1の水素透過率が必要であることがわかった。本研究では高性能ガス分離膜と触媒を組み合わせた膜反応器の開発が目的である。そのうち、初年度および今年度においてガス分離膜の研究を主体として行ってきた。高い透過性および選択性を有し、なおかつ耐水性を示すガス分離膜がおおむね開発できたことで、膜反応器への展開へつなげることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。H24年度終了のため記載しない24年度が最終年度であるため、記入しない。