hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
3次元培養での癌幹細胞研究方法の確立

癌幹細胞は癌の増殖、浸潤、転移、治療抵抗性、再発において重要な役割を担う。従来の平面培養では、正確に生体内での状態を再現できないため、癌幹細胞分野の研究は困難をきわめている。本研究では、スフェア培養と生体の血液中の癌幹細胞について検討した。膵癌のスフェア細胞では、細胞増殖の低下、細胞遊走の亢進、マウス腫瘍形成能の亢進、nestin, CD44, ABCG2等の幹細胞マーカーの発現亢進、ephrin遺伝子の発現亢進が見られた。一方、マウス転移モデルから血液中の腫瘍細胞を採取し、解析したところ、EGFRの発現亢進が認められた。今後さらに、in vitro, in vivoの癌幹細胞に関する検討を進め、癌幹細胞を効率よく検出する方法の確立を目指す。癌幹細胞は癌の増殖、浸潤、転移、治療抵抗性、再発において重要な役割を担っており、治療標的として注目されている。本研究では3次元培養下における癌幹細胞の動態や癌幹細胞の保持について検討した。スフェア形成法は癌幹細胞を濃縮する方法として広く用いられている。ヒト膵癌培養細胞において、スフェア形成細胞は、非スフェア細胞にくらべて、細胞増殖の低下、細胞遊走の亢進、マウス腫瘍形成能の亢進を示した。qRT-PCR法にて、スフェア形成細胞は、非スフェア細胞に比べて、nestin, CD44, ABCG2のmRNA発現の亢進がみられた。さらに、short hairpin RNA (shRNA)を用いて、幹細胞マーカーのnestinの発現をknockdownした膵癌細胞では、スフェア形成能の低下が観察された。また、DNA microarrayの結果、スフェア細胞ではephrinの発現亢進が見られた。平成24年度は、生体内での癌幹細胞とスフェア細胞を比較検討するため、マウス転移モデルを作成した。循環血液中腫瘍細胞は、遠隔転移の直接的な原因となる細胞であり、幹細胞性と上皮間葉転換の両方の機能が関与していることが報告されているため、膵癌のマウス転移モデルから血液中の腫瘍細胞を採取した。DNA microarrayを用いて遺伝子変化について網羅的に解析したところ、循環血液中腫瘍細胞ではEGFR発現亢進が認められた。今後、in vitro, in vivoの癌幹細胞の性質や遺伝子変化について解析を行い、癌幹細胞を効率よく検出することが可能な方法の確立を目指す。さらに、癌幹細胞に関与するmicroRNA等の制御機構についても検討を行う。癌幹細胞は癌の増殖、浸潤、転移、治療抵抗性、再発において中心的役割を担っており、近年癌幹細胞に関する研究が世界的規模で広く行われている。しかし、癌幹細胞を分離し採取しても、通常の培養環境下では分化してしまい、生体内の環境とは大きく異なる状態での現象だけしか捉える事ができない。本研究では3次元培養下における癌幹細胞の動態や癌幹細胞の保持について検討する。平成23年度は、低接着プレートを用いたスフェア形成法を行った。スフェア形成法は幹細胞性の解析のために用いられている方法である。ヒト膵癌培養細胞を低接着プレートで培養すると、スフェアを形成した。スフェア形成細胞を分離し解析を行ったところ、非スフェア細胞にくらべて、細胞増殖の低下、細胞遊走の亢進、マウス腫瘍形成能の亢進を示した。共焦点レーザー顕微鏡にて、スフェア形成細胞では、nestin, CD44, CD133, CD24, ESAといった様々な癌幹細胞マーカーの発現が確認された。Real-time PCRにて、スフェア形成細胞では、非スフェア細胞に比べて、nestin, CD44, ABCG2 mRNAの発現亢進を認めた。さらに、short hairpin RNA (shRNA)を用いてnestinの発現をknockdownした膵癌細胞では、スフェア形成能の低下が観察された。次に、スフェアで見られる細胞内の変化を網羅的に確認するため、DNA microarrayを用いて検討を行った。その結果、スフェア細胞では、ephrin遺伝子の発現亢進が見られた。今後、nestinを含めた癌幹細胞マーカー、およびephrinについて、癌幹細胞内での動態をタイムラプス解析にて明らかにする。当初の予定であった癌細胞と間質細胞との共培養に関して、現在も引き続き条件検討を行っている段階である。その理由として、間質細胞として、線維芽細胞、血管内皮細胞、間葉系幹細胞を想定しているが、より生体内に近い状態がどのような共培養系であるのかの確認が困難なためである。そのため、マウス癌組織を用いた組織培養法との比較も行い、検討する予定である。

平成23年度にスフェア細胞から得られた結果をもとに、癌幹細胞マーカーおよびephrinの癌幹細胞における動態を解析する。また、共培養を用いて、癌幹細胞の動態の解明を進める。培養細胞関連試薬、生化学的解析関連試薬、実験動物飼育といった消耗品に使用する。
唇顎口蓋裂治療における再生医学～機能性Ｓｃａｆｆｏｌｄを応用した顎裂再建

ゼラチンハイドロゲルを用いて5μgのG-CSFを徐放化した場合,β-TCPの骨伝導能,生体吸収性の双方を促進する結果が得られた.この徐放化G-CSFとβ-TCPを組み合わせた骨再生法は,頭蓋顎顔面領域の骨欠損治療に対する応用の可能性を有していると考えられる.(1)前年度に確認した条件で、バイオセラミックス(beta-TCP)+増殖因子(granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)の徐放システム(ゼラチンハイドロゲル)複合体を、ラット頭蓋骨欠損モデルに移植する手術を施行した。(2)動物実験計画に則った数のラットに対して施術を行い、放射線学的検査(soft X-ray, DEXA)および組織採取を全例完了した。(4)具体的には、バイオセラミックス単独移植群とバイオセラミックス+非徐放性増殖因子添加群に対して、バイオセラミックス+一定用量増殖因子を徐放化して付加した群の骨再生量とバイオセラミックスの生体分解性が優れる結果を得た。(5)また、骨再生量は増殖因子に対して用量依存性ではなく、一定の至適用量が存在する結果を得た。バイオセラミックスの生体分解性においても、一定の至適用量が存在することが示された。これらの検査値に対して統計学的解析を施行し、有意差を検出することができた。(6)本研究成果は、頭蓋骨領域においてバイオセラミックスの有する骨伝導能および生体分解性の双方を徐放化増殖因子が付加し、かつ至適用量を解明した点で新規性がある。現在論文化を進行中である。【背景】近年,G-CSFが骨増殖促進作用や難治性骨折の骨癒合促進作用を有する複数の報告が存在する.【目的】局所投与されたG-CSFが,生体吸収性バイオセラミックスであるβ-TCPの骨伝導能を高める作用が認められるか検証する.【対象と方法】Wistar ratの左右頭頂骨に直径5 mmの骨欠損を作成する.合計27の骨欠損を無作為に9群の治療群に振り分けた.β-TCP discに水溶液として薬剤付加を行った群として;生理的食塩液のみ(グループA,コントロール),1 μg(グループB),5 μg(グループC),あるいは20 μgのG-CSF含有生理的食塩液付加投与群(グループD).β-TCP discに薬剤含浸ゼラチンハイドロゲルを付加した徐放化群として;生理的食塩液のみ(グループE),1 μg(グループF),5 μg(グループG),あるいは20 μgのG-CSF付加群(グループH).最後の群は自発的骨再生を観察するために骨欠損作成のみで無治療とした(グループI).手術後8週で動物の安楽死を規定に則り行い,骨組織を採取した.ヘマトキシリンーエオジン染色による組織観察およびアニリンブルー染色標本と画像解析ソフトを使用した再生骨量,残存バイオセラミックス量の分析を実施した.【結果】新生骨量の検討を行った結果,グループFおよびGでは,グループAと比較して有意に高値を示した.残存β-TCP量の検討では,グループGはグループAと比較し,有意に低値を示した.【結論】ゼラチンハイドロゲルを用いて5 μgのG-CSFを徐放化した場合,β-TCPの骨伝導能,生体吸収性の双方を促進する結果が得られた.この徐放化G-CSFとβ-TCPを組み合わせた骨再生法は,頭蓋顎顔面領域の骨欠損治療に対する応用の可能性を有していると考えられる.ゼラチンハイドロゲルを用いて5μgのG-CSFを徐放化した場合,β-TCPの骨伝導能,生体吸収性の双方を促進する結果が得られた.この徐放化G-CSFとβ-TCPを組み合わせた骨再生法は,頭蓋顎顔面領域の骨欠損治療に対する応用の可能性を有していると考えられる.(1)薬剤徐放機能を有するゼラチンハイドロゲルの水分含有率等を比較検討し、生体内での至適崩壊性を確認した。また同ハイドロゲルの作製法を学び、作製に成功した。(2)骨伝導能を有し、骨欠損創の形態・体積を一定期間維持するための、バイオセラミックスに関する基礎的データを集積した。ベータ型リン酸三カルシウム(以下beta TCP)の適正性を検証した。バイオセラミックスの骨孔構造の検証を行った。バイオセラミックスの移植に適する形状に関して検討した。(3)ゼラチンハイドロゲル・betaTCP複合体形成方法に関する検討を行い、一定の層状構造、すなわちサンドイッチ状の形態とすることが臨床的にも有用と判断した。ゼラチンハイドロゲルの移植量・形態とゼラチンハイドロゲルの体積(厚み・表面積)に関して、予備実験による基礎的データの収集を行った。(4)非長管骨に対する骨再生を検証すべく、ラット頭蓋骨欠損モデルを作製した。既存の文献を参照し、ラットの種類・性別・週齢数を検討した。動物実験指針に準じて、麻酔方法、投薬処置、手術方法、並びに組織採取の時期と方法に関する計画書を作成した。(5)上記動物モデルに対して、骨増殖因子・ゼラチンハイドロゲル・beta TCP複合体を移植する実験を開始し、進行中である。複合体投与なし群(コントロール群)の手術を成功し、放射線学的検査および組織学的検討を実施した。また、増殖因子の水溶液投与群と徐放システム下投与群に関して、順次動物手術を進行中である。一定数の動物実験が完了し、かつ得られたデータを分析した結果、骨再生医療において新規性のある有用な知見を得ることができた。

ゼラチンハイドロゲルとbeta TCPの適当な複合体形成方法を確率することが初年度の関門であると計画していた。予定のプロセスが進行し、動物を用いた基礎的実験に入ることができた。前述したバイオセラミックス+至適用量の徐放化増殖因子による骨再生が、従来用いられてきた自家骨移植と比較し優位あるいは非劣性を示すことができるか動物実験を進行させている。本データの解析が必要である。また、一連の研究成果を論文化する作業を行う計画である。現在進行中の、ラットモデルに対する、骨増殖因子・ゼラチンハイドロゲル・beta TCP複合体移植実験を推進し、一定数をクリアした段階での有意差を検証する。本実験に基づき、顎裂骨欠損により近似した動物実験を行う計画である。未解析データの分析処理にかかる費用、専門学会への参加・発表にかかる費用、および論文化にかかる費用として使用する計画である。
複数の制御部をもつ同期式順序回路の機能検証に関する研究

(1)複数制御部を持つ回路が要求仕様(CPUなどの回路の機能記述)を満たすという意味で正しい実現であるという形式的な定義を行い,単一制御部を持つとして書かれた要求仕様から,複数制御部を持つレジスタ転送レベルの回路を段階的に設計する方法,および設計の正しさの証明法を検討した(1.情報処全大1996-03),その手順は次のようなものである:(i)まず,単一制御部を持つレジスタ転送レベルの回路を設計し、それが要求仕様を満たすことを証明する,(ii)制御部を複数個の拡張有限状態機械(EFSM)に分割する.分割の正しさの証明では,分割前のEFSMと分割後の各EFSMを,整数上の論理式の真偽判定ルーチンにより遷移の実行条件を調べつつトレース実行し,同じ演算・データ転送が行われることを調べる.(2)考案した設計法・証明法の有用性を調べるため,証明をなるべく自動で行うための証明支援系のプロトタイプを作成し,市販のパイプライン方式CPUのサブセットを例題に,設計・証明実験を行った.パイプライン方式CPUは,通常,命令パイプラインの各ステージの動作を制御する複数個の制御部を持つ.上記(1)の手順(i)の適用例として,パイプライン方式CPUを,まず単一制御部で実現する設計法・証明法を検討し(2.情報処理学会研究報告1996-02),試作した証明支援系でその正しさの証明が数時間程度で自動で行えることを確かめた.制御部の分割の正しさの証明等まで含めた設計・証明実験の結果について,学会研究会等で発表する予定である.(3)一方,証明支援系で用いる整数上の論理式の真偽判定ルーチンを,論理式の構造的な特徴を巧く利用して高速化し(3.信学技報1995-07),より実用的な証明支援系にした.(1)複数制御部を持つ回路が要求仕様(CPUなどの回路の機能記述)を満たすという意味で正しい実現であるという形式的な定義を行い,単一制御部を持つとして書かれた要求仕様から,複数制御部を持つレジスタ転送レベルの回路を段階的に設計する方法,および設計の正しさの証明法を検討した(1.情報処全大1996-03),その手順は次のようなものである:(i)まず,単一制御部を持つレジスタ転送レベルの回路を設計し、それが要求仕様を満たすことを証明する,(ii)制御部を複数個の拡張有限状態機械(EFSM)に分割する.分割の正しさの証明では,分割前のEFSMと分割後の各EFSMを,整数上の論理式の真偽判定ルーチンにより遷移の実行条件を調べつつトレース実行し,同じ演算・データ転送が行われることを調べる.(2)考案した設計法・証明法の有用性を調べるため,証明をなるべく自動で行うための証明支援系のプロトタイプを作成し,市販のパイプライン方式CPUのサブセットを例題に,設計・証明実験を行った.パイプライン方式CPUは,通常,命令パイプラインの各ステージの動作を制御する複数個の制御部を持つ.上記(1)の手順(i)の適用例として,パイプライン方式CPUを,まず単一制御部で実現する設計法・証明法を検討し(2.情報処理学会研究報告1996-02),試作した証明支援系でその正しさの証明が数時間程度で自動で行えることを確かめた.制御部の分割の正しさの証明等まで含めた設計・証明実験の結果について,学会研究会等で発表する予定である.(3)一方,証明支援系で用いる整数上の論理式の真偽判定ルーチンを,論理式の構造的な特徴を巧く利用して高速化し(3.信学技報1995-07),より実用的な証明支援系にした.
第4回国際極年(2007/08)への日本からの提案に関する企画調査

1国際極年ホームページを開設するとともに、ニュースレターを発行し(号外を除き、4号まで発行済み)、研究者および市民への広報を行った。2地球惑星科学関連学会2004年合同学会(5月)において、オープンフォーラムを開催し、各分野が提案する計画とその意義を相互に紹介し、実施上の問題点を討議した。3国際極年国内委員会(2004年3月発足)と協力し、拡大国内委員会(10月、12月)を開き、国内の学術団体と情報交換を行い、連携を図った。4 SCAR(南極研究科学委員会、ICSU傘下)の総会・同公開科学会議・COMNAP評議会(7月)において、日本の基本計画を紹介するとともに、国際共同体制について他国の研究者と検討を行った。5上記公開科学会議「全地球システムにおける南極大陸と南大洋」には、国際極年実施時に中核的な研究を担う若手研究者を派遣し、計画段階から、討論に参加させた。6 2004年8月時点での、日本からの研究提案をまとめて、英文冊子を発行し、海外へも発信した。7 ICSUの計画グループが主催する「ディスカッション・フォーラム」に研究分担者を派遣し、国際情勢の把握に努めた。8 ICSUの計画グループ議長クリス・ラプレイ博士を招いて、国際極年へむけての内外の準備進捗状況について意見交換を行った(10月)。9国際極年アウトリーチ活動の一環として「中学・高校生の提案を南極・北極へ」コンテストを行い、入賞者および指導教員を招いて表彰・発表会(オープン・フォーラム)を開催した(12月)。
固体中における三次元ディラック電子系の物性理論

本年度はワイル半金属における強磁場下の電気伝導現象について理論的に研究を行った。ワイル半金属は3次元ディラック電子系が実現する系の一つであり、その重要な特徴の一つとして系の表面に局在したトポロジカル表面状態を持つことがあげられる。先行研究において、ワイル半金属に対して電場と磁場を平行に印加すると巨大な負の磁気抵抗効果を示すことが理論的に知られていた。しかし、これらの先行研究においてワイル半金属に特徴的なトポロジカル表面状態が果たす役割については調べられてこなかった。本研究では表面のあるワイル半金属における磁場中の電気伝導現象を調べることで、トポロジカル表面状態が電気伝導現象においてどのような役割を果たすかを明らかにした。具体的な内容としては、波数空間にバンド接点を二つ持つワイル半金属となる格子模型を考え、周期境界条件と固定端境界条件のもとで磁場中のエネルギーバンド構造を計算し、表面の有無によってエネルギーバンド構造は大きく異なることを明らかにした。この計算で求めた固有状態を用いて散乱確率を計算することで電気伝導度を求めた。そして、境界条件によって電気伝導度の磁場依存性、および試料の厚み依存性が大きく異なることを明らかにした。多くの系では試料の大きさがマクロスコピックになると物理量の振る舞いは境界条件に依らなくなる。しかしワイル半金属においては境界条件の違いがマクロな系の物理量の振る舞いに本質的な変化を与えることを初めて明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。3次元ワイル電子系における電気伝導度をセルフコンシステントボルン近似を用いて理論的に解析した。散乱体としてクーロン型不純物を考え、先行研究において明らかにしていたガウシアン型不純物の場合との比較を行った。遮蔽効果をトーマス・フェルミ近似を用いて取り込み、状態密度とセルフコンシステントになるように遮蔽定数を決定した。ワイル点における状態密度は散乱強度に比例するが、電気伝導度は散乱強度に依らずほぼ一定の値となることを明らかにした。これはワイル点において、散乱強度の変化によって金属絶縁体転移的な振る舞いを示すガウシアン型の場合と対照的な振る舞いである。さらに今の理論的枠組みの中で、一般の遮蔽されたポテンシャルに対して金属絶縁体転移の有無について調べた。それによって金属絶縁体転移の有無は遮蔽効果に依るものではなく、遮蔽されたポテンシャルの形状に依って決定されることを明らかにした。さらに、金属絶縁体転移が存在するかどうかを判定するための条件式を得ることができた。ここまでに得られた結果は全てセルフコンシステントボルン近似に基づくものであるが、ワイル点においてはフェルミ波数がゼロになるため、この近似が妥当であるかどうかは自明ではない。そこで、この近似において無視されている修正項による寄与について解析的に計算した。その結果、修正項による寄与は定量的な変化は与えるが、定性的には変化しないことを示した。当初の研究目的において、ワイル点における最小電気伝導度の値を明らかにすると言うことを主要な目的の一つとしていた。これまでの研究によって最小電気伝導度の散乱強度依存性、ガウシアン型とクーロン型不純物の場合での電気伝導度の解析的な表式、一般の遮蔽効果を考慮した散乱体に対して金属絶縁体転移の有無を判定する条件式を明らかにした。これらの研究成果から研究は順調に進展していると考えられる。当初の研究計画においては、無磁場における電気伝導度の振る舞いを明らかにした後に、磁場中における計算をすることを計画していた。今考えているワイル電子系では系に端が存在するとフェルミアークと呼ばれる境界に局在した状態が現れる。このフェルミアークが電気伝導度にどのような寄与を与えるかということを当初は考えていなかったが、これまでの研究から散乱強度に依ってはバルクの電気伝導度が無くなる領域が存在することが明らかになったため、フェルミアークによる寄与が重要になる可能性がある。そこで計画通り磁場中での計算に加えて境界が存在する系の電気伝導度も計算するように計画を修正した。
FISH法を用いた実験動物のゲノム解析技術の開発と比較ゲノム地図の作製

昨年度までにすでに完成し、実用段階に達した齧歯類染色体のダイレクトR-バンディングFISH法を用いて、マウス、ラット、ハムスターの機能遺伝子の染色体マッピングを行った。この二年間にマッピングされた機能遺伝子の総数は、マウス、ラット、ハムスターでそれぞれ、121、70、46遺伝子であり、ダイレクトR-バンディングFISH法を用いることによって極めて迅速に染色体マッピングを行うことが出来た。マウスcDNAクローンを用いた異種間の染色体マッピング効率は、マウス-ラット間で98%以上、マウス-シリアンハムスター間で91%以上と非常に高く、マウスcDNAクローンがラット、ハムスター染色体へのFISHマッピングに非常に有用であることが判明した。本研究によって、未だ機能遺伝子の染色体地図が存在しないシリアンハムスターにおいて、マウス染色体との間に16の染色体相同領域が同定され、FISH法が実験動物の比較染色体地図の作製に非常に有用であることが示された。また、本研究でラット染色体上にマップされた機能遺伝子の数(70)は、1994年度までにマップされたラット遺伝子の総数169の約2.5分の1という迅速さであった。さらに、新たに食虫類に属するスンクス(Suncus murinus)においてもダイレクトR-バンディングFISH法による高精度染色体マッピングシステムの確立を試みた。その結果、スンクスにおいても良好なreplicatio R-bandが得られ、ヒト、マウス、ラットのcDNAクローンを用いて、機能遺伝子を直接スンクス染色体にFISH法でマッピング出来たことから、今後は、この方法を用いて、スンクスにおいても機能遺伝子の染色体地図が迅速に作製されていくものと思われる。ヒト染色体マッピングに広く用いられているダイレクトR-バンディングFISH法をマウス、ラットおよびシリアンハムスター染色体に応用し、これらの動物種のDNAクローンを用いた精度の高い染色体マッピング法を確立した。各種ともに良好な染色体バンド上に鮮明なシグナルが得られ、哺乳類実験動物においてもFISH法による迅速かつ高精度の染色体マッピングが可能となった。この方法は、遺伝的連鎖地図が未だ十分に作製されていない実験動物には特に有効である。FISH法を用いた実験動物の染色体マッピングは非常に効率よく進めることが可能で、これまでにマウスでは、cDNAで0.5kb,ゲノミックDNAで2.5kbまでマッピングすることが出来た。マウスcDNAを用いれば、ラット及びシリアンハムスター染色体上にマウス遺伝子ホモローグを直接マッピングすることは非常に容易であり、これまでにラット染色体上に26個、シリアンハムスター染色体上に5個のマウス遺伝子ホモローグをマッピングした。また、ヒトcDNAプローブを用いて実験動物の染色体上にヒトの遺伝子ホモローグを直接マッピングすることも可能であり、迅速なヒト-実験動物間の比較遺伝子マッピングを行うことが出来る。その場合のマッピング効率は比較的高く、今までのところ最低1.6kbのヒトcDNAクローンがFISH法によってマウス染色体上にマッピングされている。

本研究によって、未だ機能遺伝子の染色体地図が存在しないシリアンハムスターにおいて、マウス染色体との間に16の染色体相同領域が同定され、FISH法が実験動物の比較染色体地図の作製に非常に有用であることが示された。また、本研究でラット染色体上にマップされた機能遺伝子の数(70)は、1994年度までにマップされたラット遺伝子の総数169の約2.5分の1という迅速さであった。さらに、新たに食虫類に属するスンクス(Suncus murinus)においてもダイレクトR-バンディングFISH法による高精度染色体マッピングシステムの確立を試みた。その結果、スンクスにおいても良好なreplicatio R-bandが得られ、ヒト、マウス、ラットのcDNAクローンを用いて、機能遺伝子を直接スンクス染色体にFISH法でマッピング出来たことから、今後は、この方法を用いて、スンクスにおいても機能遺伝子の染色体地図が迅速に作製されていくものと思われる。
行為の記憶における意識的な想起と無意識的な熟知性の果たす役割について

本年度は昨年度に引き続き,SPTs(subject-performed tasks;被験者実演課題)のパラダイムを用いて行為の記憶についての実験的検討を行った。今年度はEPTs(experimenter-performed tasks;実験者実演課題)について検討を行った。実験者実演課題とは,呈示された行為文の内容を実験者が実演しているところを被験者に観察して記銘してもらうという課題である。また昨年度同様,行為の記憶の測定に際しては再認判断時のRemember(思い出せる)反応とKnow(分かるだけ)反応の区分を用いて,行為の実演による記憶の優位の生起要因が,記憶検索時の意識的な想起(Remember反応により測定)と,記憶の無意識的、自動的な利用(Know反応により測定)のどちらなのかについてを確認した。さらに,学習時に呈示される行為文に対する処理水準を操作して,Remember/Knowの反応区分の妥当性の確認と,SPTs, EPTs,文条件の質的な違いについて検討を行った。処理水準は,被験者に各行為に対して,浅い処理(その行為を行う際に発生する雑音の大きさの評定)を求める条件と,深い処理(日常生活の中での使用頻度の評定)を求める深い処理条件とで操作した。実験の結果,次のことが明らかになった。1.再認率において,行為の実演が含まれるSPTsとEPTs条件は,実演を含まない文条件よりも優位であった。2.ただし,SPTs条件では意識的な想起の指標であるRemember反応でも自動的な記憶の利用の指標であるKnow反応でも処理水準効果が見られなかったのに対し,EPTs及び文条件ではRemember反応において処理水準効果が見られたことから,SPTsとEPTsの記憶は同質のものとはいえないことが明らかになった。以上のことから,被験者自身が行為を実演する場合と,他者の実演を観察する記憶の優位は,記憶成績の良さでは類似しているものの,それを支える検索過程は異なるということが示された。本年度は,SPTs(subject-performed tasks;被験者実演課題)のパラダイムを用いて行為の記憶について実験的検討を行った。SPTsとは,被験者に簡単な行為の内容を表した文(例:ひざをなでろ)を呈示し,被験者自身がその行為を実演するという課題であり,このSPTs条件と,行為の実演はせずに単に言語的に学習をする文条件との,記憶成績の比較を行った。また,行為の記憶の測定に際しては,再認判断時のRemember(思い出せる)反応とKnow(分かるだけ)反応の区分を用いて,SPTsの記憶が優れるというSPT効果の生起要因が,記憶検索時の意識的な想起(Remember反応により測定)と,記憶の無意識的・自動的な利用(Know反応により測定)のどちらなのかについてを確認した。さらに,学習時に呈示される行為文に対する処理水準を操作し,SPTsと文の記憶の想起過程の質的差違について検討した。被験者に各行為に対して,浅い処理(その行為を行う際に発生する雑音の大きさの評定)を求める条件と,深い処理(日常生活の中での使用頻度の評定)を求める深い処理条件とを設けた。1.学習時の実演による,記憶の優位(SPT効果)はRemember反応でのみ見られたことから,検索時の意識的な想起に依存することが示された。2.学習時に実演をしない文条件では,Remember反応に処理水準効果(深い処理を行った情報の方が想起されやすい)が見られたのに対し,SPTs条件ではRemember反応にも処理水準効果が見られなかった。これらのことから,行為の記憶の優位は意識的な想起によるものであるが,その処理過程は,言語事象の想起過程とは異なるメカニズムに支えられていることが示唆された。

2.ただし,SPTs条件では意識的な想起の指標であるRemember反応でも自動的な記憶の利用の指標であるKnow反応でも処理水準効果が見られなかったのに対し,EPTs及び文条件ではRemember反応において処理水準効果が見られたことから,SPTsとEPTsの記憶は同質のものとはいえないことが明らかになった。以上のことから,被験者自身が行為を実演する場合と,他者の実演を観察する記憶の優位は,記憶成績の良さでは類似しているものの,それを支える検索過程は異なるということが示された。
ドライプロセスによる高速イオン移動界面の構築と高出力電極への展開

電池デバイスの高出力化を図る上で、電極反応の機構とその速度を知る事は必要不可欠である。本研究では、リチウム電池と燃料電池の電極材料をPulsed Laser Ablation(PLD)法で、気孔がなく緻密で、結晶配向性を有する薄膜電極として作成した。この電極に対してインピーダンス解析および透過電子顕微鏡観察を組み合わせて、電極反応機構の議論を行った。(1)リチウムイオン電池正極としてLiMn_2O_4を取り上げた。この電極にリチウムイオンが進入する反応は、電極結晶構造の結晶性が高いほど、また、111面が表面に配向して出現する場合に高速化した。このような条件を満たす場合には数100Cから1000Cにも及ぶ極めて高出力の電極として作動する事が証明された。また、溶媒の影響も大きく、電気二重層の構造が溶媒種によって変化することを見出した。溶媒和能力の強い溶媒の場合には、リチウムイオンは溶媒和した状態で電極表面に物理吸着をしているが、溶媒和能力が小さい場合には、リチウムイオンは一部脱溶媒和して電極表面に直接化学吸着している可能性があり、この場合に大きな出力が得られた。(2)燃料電池の空気極における酸素分子の還元反応を同様の手法で解析した。空気極の材料としてペロブスカイト構造をもつLa_<0.8>Sr_<0.2>MnO_3(LSM)、La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3(LSC)、La_<0.8>Sr_<0.2>Co_<0.2>Fe_<0.8>O_3(LSCF)を比較したところ、抵抗値はLSM>LSCF>LSCの順となった。また基板の単結晶YSZの結晶配向性を変えて析出させたところ、材料種によらずYSZ(100)>(110)>(111)の順であった。さらに酸素分圧依存性は結晶配向性によらず、同じ材料では常に同じであった。以上より、酸素還元反応のサイトは遷移金属イオンであり、この種類と数が酸素還元反応の速度を決定していることを明らかにした。リチウム電池電極材料であるLiCo_<0.2>Ni_<0.8>O_2の単結晶薄膜をレーザーアブレーション法により作成した。この方法は析出基板の種類を変更する事によって、エピタキシャル成長の方向を変化させることができる。そこで二次元構造を有するLiCo_<0.2>Ni_<0.8>O_2の析出配向性を基板に対して垂直および平行の2種類作成した。この膜に対して交流インピーダンス解析を行う事により、電極反応の等価回路の構築と構成要素の詳細な検討を行った。その結果、電極反応は連続する3つの素反応から構成されていることが分かった。これらを電解液側の外部ヘルムホルツ面から電極表面へのイオンの吸着(溶媒分子の部分的脱離)、電極表面から電極内部へのイオン移動(電荷移動過程ならびに完全脱溶媒和)、電極内部のイオン移動(濃度勾配による拡散)と仮定した。配向性が基板に対して垂直でエッジ面が電解液を向いている場合は3つのプロセスがインピーダンススペクトルに観測された。一方、平行に配向しているものはイオンブロッキング電極と考えられるが、スペクトルには1つのプロセスしか観測されなかった。

これは、吸着のみが電極のbasal plane上で起こっていることの結果と考えられ、上で仮定した3プロセスの存在を支持するものであった。同様の研究を固体電解質燃料電池に対して行った。La_<0.8>Sr_<0.2>CoO_3電極のアブレーション膜を作成し、酸素分子の還元反応についてインピーダンス解析を行った。この場合も計3つのプロセスが観測された。これらは酸素分子の電極への吸着、酸化物イオン化ならびに電極内部への移動(二重結合の開裂、電荷移動、欠陥の移動)、電極内部の移動(泳動)、電極/電解質界面の移動である。活性種である酸素は分子状態では中性で電荷がゼロのため、リチウム電池のときに観察された吸着過程が観測されない。このため実際には4つのプロセスが3プロセスとして現れるが、最も遅いプロセスは最初の酸素分子の電極への吸着であることが明らかとなった。リチウム電池の電極反応解析を構造が単純化された薄膜電極を用いて行った。本年度は薄膜がもつ幾何学的因子と電極反応速度の関係を検討することを目的とした研究を行った。膜の厚さを変えて電極反応抵抗値を測定したところ、LiCoO_2においては膜の厚さが増すほど抵抗値が増大する結果となった。一方WO_3においては膜の厚さに依存せず抵抗値は一定であった。LiCoO_2は二次元板状構造を有するが、膜厚に依存せず常に110配向の膜であった。次に、反応の活性化エネルギーを算出した。LiCoO_2電極の活性化エネルギーは7080kJ/molの範囲で推移し、活性化エネルギーに対する電極厚さと充放電深度の影響は観測されなかった。WO_3はLiCoO_2より若干小さい値を示すが、厚さに対する依存性は同様に認められない。活性化エネルギーが同じであることから反応の機構自体は変化がない。この事実は反応抵抗の増大が、機構変化が原因ではないことを示している。そこで以下の2つの可能性を考えた。1.単純に反応活性点が減少している場合WO_3のような三次元構造を有する材料の場合、電極は結晶構造的に均一でありインターカレーションは表面のどの点からも起こりうる。一方LiCoO_2は異方性結晶であるから、電子伝導パスがその結晶の向きによって決まる。このため厚みが増すほど電子のパスが選別されてゆき、表面ではいくつかのポイントに電子が集約されている不均一な状況が現れるのではないかと予想される。このような状況においては表面積が小さくなったと同じ効果が現れ、抵抗が大きくなる。2.反応活性点の数が同じと考えられる場合電子が有する電気的負の雰囲気が電極表面に現れにくいのがLiCoO_2で、現れやすいのがWO_3とすると、抵抗値の増大を説明できる。今後電子に関する情報を収集することで反応機構の本質を明らかにすることが出来ると考えられる。レーザーアブレーション法で緻密な電極薄膜を作成し,その表面における電気化学反応の抵抗値を測定することで,反応の起こりやすさを議論した。LiMn_2O_4薄膜の結晶性と配向性を制御し反応抵抗を比較した。その結果,結晶性が高いほど反応が高速化することが示された。また結晶面として111面が優先配向している膜ほど高速反応が可能であった。
マインドフルネスと幸福感および心配との関連の研究

マインドフルネスとは,体験に優しく好奇心に満ちた注意をむけることである。この傾向と幸福感・心配の関連を検討し,以下の知見をえた。(1)マインドフルネス傾向の高い人は幸福が活動性に依存しない。(2)抑うつを低減する変数は,能動的なものとマインドフルネス的な変数に分かれる。また,批判的思考を用いる傾向はマインドフルネス傾向を高めることで心配を低減する。(3)幸福感が高いと,心配が悪化しにくい。本研究の目的はマインドフルネスと幸福感および心配との関連を検討することである。平成24年度には,幸福感と心配の相互関係や,マインドフルネスと活動性が幸福感に及ぼす影響について縦断調査を行った。また,マインドフルネスと幸福感の関連を注意機能が調整することも見いだした。さらに,マインドフルネスと道徳判断との関連も見いだした。(1)心理的幸福感が高いと,心配に対する素因(自分の思考や感情を過剰にネガティブに評価する傾向)が高くても,心配(全般性不安障害の症状)が高くなりにくいことを縦断調査によって明らかにした(大学生297名)。(2)マインドフルネス傾向が高いと身体症状に注意を向けても生理的反応に対するコントロール感が低下しないことが分かった(大学生167名)。(3)日常的な活動性と幸福感の関連について縦断調査を行ったところ,マインドフルネスの傾向の高い人は幸福が活動性に左右されない(逆に,マインドフルネスの傾向の低い人は活動性が下がると幸福感が低下する)ことが明らかになった(大学生221名)(4)マインドフルネスの中でも注意のコントロールと関係の深い「自分の行為に対する気づき」の傾向の高い人は,偶発的に誘導されたネガティブ気分(嫌悪感)が道徳判断に波及しにくいことを明らかにした(大学生92名)。(5)注意機能が,マインドフルな観察が幸福感の向上につながるかどうかを調整していた(大学生30名)。最後に,多様な社会的背景をもつ参加者(男女各400名,年齢20-59歳)を対象としたウェブ調査を実施した。収入,職業,教育などの変数も含めてマインドフルネス,心配,幸福感の関連を解析している途中である。本研究の目的はマインドフルネスと幸福感・心配の関連を検討することであった。平成25年度には,幸福感・心配・マインドフルネスの関係について,実験・調査の双方を行った。(1)批判的思考を用いる傾向が高いと,考え続ける傾向が強まることで心配が増強すると同時に,いやな考えから距離をおくスキルが向上することで心配が低下するという二面的な影響を見いだした。(2)抑うつを低減する変数は,能動性を反映するグループと,マインドフルネス的な柔軟性を反映するグループに分かれることを見いだした。(3)距離をおくスキルが,否定的なメタ認知の低減を通じて心配を低減することがわかった。(4)注意の制御が,マインドフルネス傾向の向上を通じて,心配を低減させることが分かった。(5)選択性と持続性という注意機能の二つの側面の交互作用で,マインドフルネス傾向が高まることが分かった。(6)将来に得られる大きな報酬を優先する認知傾向や認知的な柔軟性を反映する生理指標が心配の素因が心配を増強することを緩和することが分かった。(7)心配と社交不安とで,自分の感情への接し方が異なることが分かった。(8)自己への慈しみと居場所感の関連を調査し介入効果も確認した。いくつかの成果が審査付き論文(英文・和文)として公表された。研究期間を通じて,マインドフルネス傾向は,心配を低減し,幸福感を高める効果をもつことが分かった。また,幸福感は心配が悪化するのを防止する効果をもつことも分かった。マインドフルネス傾向や幸福感の効果は,調整効果という形をとる場合が多く見られた。これらの知見に加えて,幸福を味わう傾向尺度の日本語版が開発され,マインドフルネス傾向の測定尺度の妥当性に関する研究が公刊されるなど,今後の研究にも貢献が期待できる。これらの結果は,審査付きの国内外の学術雑誌に掲載されたり,多数の国際学会での発表に結実した。本研究の目的はマインドフルネスと幸福感の関連を検討することである。とりわけ,5つの焦点をもっている。(1)幸福感の中でも「幸せを味わう傾向」と「自己への慈しみ」に焦点をあてる。(2)注意機能がマインドフルネスと幸福感を媒介するかを検討する。(3)幸福感と心配との相互関係を検討する。(4)縦断調査によって変数間の因果関係を検討する。(5)コミュニティ調査によって社会経済的変数の影響を検討する。平成23年度の成果の中心は,研究計画全体の基本として,マインドフルネス傾向を測定する尺度の日本語版の開発論文を公刊したことである。さらに,「幸せを味わう傾向」の尺度の日本語版を開発した。

これによって,従来から用いられている主観的幸福感と心理的幸福感に加えてよりマインドフルネスに近縁性の高い幸福感も測定することが可能になった。さらに,マインドフルネスとの関連の深い,注意機能についても既存の尺度のジョイント因子分析を行い,共通する次元を抽出した。これらの尺度を用いて,いくつかの予備的な知見がえられた。・マインドフルな傾向が高いと活動性が幸福感につながる。同じ活動をしていても,意識せずに行っていると,当たり前のことと捉えてしまい,何かを感じ取ることは難しいが,マインドフルな注意を向けると,その時々の体験が新鮮に感じられると解釈できる。・マインドフルな傾向が高いと消費活動に消極的であっても幸福感が低下しない。消費行動は,幸福感が外的な刺激に依存するが,マインドフルな傾向が高いと,あまりそれらにあまり煩わされなくなると解釈される。複数の調査を行い,興味深い知見もえられており,論文化もすすめている。コミュニティ調査の企画には予想よりも時間がかかったが,次年度は平成24年度の経験とノウハウが活かせると考えられる。平成23年度は,尺度の作成を計画していた。マインドフルネス傾向を測定する尺度は,刊行された。幸福を味わう傾向の尺度は日本語版が作成できた。論文化はこれからである。注意機能については,複数ある尺度をジョイント因子分析した。また,幸福感を予測する研究は,平成24年度以降に予定しているが,その予備検討として日常生活での活動性や消費行動と幸福感の関連について調査を行った。平成25年度は,コミュニティ調査を行うことと,これまでの成果の公表を行うことを予定している。平成23年度,平成24年度の研究では,マインドフルネス傾向が他の変数が幸福感や心配に及ぼす影響を調整する,というパターンが多くえられている。そのような調整効果を検出できるようなデザインの調査を行う。また,コミュニティ調査の中でも縦断調査を行う可能性もある。平成24年度は,予備調査の結果を踏まえて,日常生活での活動性や消費行動と幸福感の関連について本調査を行う。本研究計画の中ではコミュニティ調査は初めてであり,実施上の留意点などを明らかにすることも平成24年度の目的である。調査実施にかかわる費用,論文校閲費用,成果公表旅費の割合が大きくなる。コミュニティ調査の実施に大半を利用する予定である。その他は,成果を順次論文化するための校閲費,研究分担者との打ち合わせの旅費が主になる。
移動床水理実験に用いるデジタル・サーボ式多チャンネル連続砂面計測装置の開発

「研究の目的」我々が移動床実験を行う時、砂面計測は、実験の迅速化でボトルネックであり、日頃から改善を行いたいと思っていたところ、今回その機会を得た。移動床の実験において、砂面計測データを迅速にパソコンに収集可能で、また平面波動水槽において多数の測線の同時計測が可能で、測線数は装置追加で柔軟に変更する事が可能な砂面計の開発を目指した。【具体的内容】当初は赤外発光素子と受光素子の組み合わせを用いて、水中からビーチ部分までを連続にトレースしようと試みたが、水分付着やゴミ付着により安定に砂面を安定に検出できず、この方式は頓挫した。そこで、対案として水中・気中を問わず影響を受けない、メカニカルな検出方式を発案する事が出来た。検討を重ね、ラック&ピニオンギアとステッピングモータによって昇降するメインロッドと、検出用の軽量フリーロッドからなる砂面検出機構を開発する事が出来た。フリーロッド側には小型磁石を装着し、動きの検出はメインロッド側にホール素子を取り付けて行い、ホッピング・ジャンプを繰り返しながら計測する方式で、問題を解決した。車輪方式のような連続計測が出来ない代わりに、この方式はパソコン側のソフトで対応し制御する事で、潜提や堤防など構造物のある位置ではロッドを待避または下降させずに、これらを回避する事が可能となり、構造物を伴った漂砂実験や洗堀実験などではその特徴が発揮される。【重要性】近年は数値実験が主になってきたが、実際の移動床モデルで検証する事も大切であり、これらの移動床実験において、迅速に砂面計測が行える環境が提供でき、また取得データは数値でダイレクトにパソコンに収集され、解析時の精度や利便性が高い。この砂面計は、シリアルまたは無線によるマルチドロップ通信をサポートしており、その何れかの手段で通信を行う事が出来、コマンドによる各種動作とデータの送出を行う簡単な計測ロボットであり、最近の電子デバイスの進歩を反映できた事により、水理・海岸工学に寄与できた。【意義】需要が少なく、あまり新開発の計測機が提供されない分野に、新規な砂面計測手段を提供し、また開発情報を提供する事ができ、首記の目的を達成出来た。
腫瘍抗原特異的T細胞抗原レセプターの構造解析

フレンドウイルス(Fv)で誘発されたFBL-3腫瘍細胞特異的細胞傷害性T細胞(CTL)クローンとヘルパーT細胞(Th)クローンの標的ペプチドを同定した。1.Fvの特定領域を発現する組換えワクシニアウイルスを構成し,CTLの標的活性をしらべ,gag前駆体gPr80のシグナルペプチド部分20残基内に同定した。2.gPr80シグナル配列20残基からペプチドを合成し,標的活性をしらべ,gag102-114 13残基に標的を限定した。3.Thクローン2株の共通標的となるペプチドenv122-141,20残基で免疫し,さらにThクローン10数株を分離した。4.env122-141から残基の短縮を試み,最小標的としてenv125-137,13残基を同定した。5.アグレトープ2残基とエピトープ3残基を同定したが,エピトープのアラニン置換による影響の少いクローンやエピトープ以外の残基の置換に対して反応性を変化させるクローンも存在した。6.アグレトープ,エピトープの活性5残基以外を全部アラニンで置換した13残基ペプチドは,env122-141,20残基の反応性にくらべて,1/100に活性を低下させた。しかし13残基ペプチド8分子を多価ペプチド抗原にしたところ,完全に活性を回復した。フレンドウイルスゲノムの特定領域を発現する組換え型ワクシニアウイルスを用いて、FBL-3腫瘍細胞特異的な主要CTLクローン3株を含む10株についてその腫瘍抗原エピトープの固定を試みた。その結果gag p15領域140アミノ酸残基内にエピトープが限定された。その領域のN端側から順次1520残基のペプチドを合成し、その標的活性をしらべることによりp15のC端側30残基内に標的を限定した。FBL-3腫瘍細胞特異的ThクローンはCTLクローン500株に対して1株の割合でしかえられないが、これまでにB6(I-A^b)マウス由来3株とBALB/cとのFI(I-E^b_βE^d_α)マウス由来1株を分離した。そのTCRはそれぞれVα_4Jα_<22>/Vβ_1DJβ_<2.5>,VαJαnew/Vβ_<15>DJβ_<2.1>、Vα_<11>Jα_<0.9>/Vβ_<8.1>DJβ_<2.6>、Vα_4Jα_3DT/Vβ_<15>DJβ_<1.2>であった。組換之型ワクシニアウイルスを用いて標的ペプチど領域を検索したところ、env680残基中N端230残基内に3株、C端側p15E蛋白の近傍90残基内に1株を固定した。その領域内から20残基ペプチドを合成して活性をしらべ2種の活性ペプチドenv_<122-141>とenv_<462-479>をえた。前者は独立のB_6由来Thクローン2株に反応し、後者はF_1由来Thクローン1株に相応した。活性ペプチドeno_<122-141>はC端4残基、N端3機基を欠失させても活性を保持した。残存13残基についてその活性残基を同定するために各残基を側鎖の短いアラニンによって置換したところ、13残基中5残基の置換によって失活が見られた。これらの5種の失活した置換ペプチドでenv_<125-131>活性に対す競合阻害を試みたところ、3種で阻害がみられた。置換ペプチドが活性ペプチドと競合できるのは、MHCとの結合能を保持しているがTCRの認識を失ったためと考えられる。すなわちLTPRCNT中1,2,6番目のL,T,N残基がTCRの認識に関与し、4,7番目のR,T残基がMHCとの結合に関与する。将来腫瘍ワクチン設計のための有用な知見を提供するものと考えられる。
ヒト肺癌培養細胞におけるMHC class ||抗原発現状態の組織型差異の原因解明

本研究課題について、以下のような実験を行い、得られた新知見を報告する。1.MHC class ||抗原/インバリアント鎖遺伝子座の変異あるいは欠損の有無の検索...扁平上皮癌由来株3種、腺癌由来株3種、大細胞癌由来株4種、小細胞癌由来株4種からDNAを抽出し、作成したHLA-DRα鎖、β鎖、インバリアント鎖に特異的なプライマーを用いたPCRを行ったところ、14株すべてにおいてHLA-DRα鎖,β鎖、及びインバリアント鎖をコードするDNAの存在が確認され、またその変異は認められなかった。2.肺癌培養細胞株におけるインターフェロン(IFN)-γによるMHC class ||抗原/インバリアント鎖の発現状態の検討...上記肺癌培養細胞株からmRNAを抽出しRT-PCRを行ったところ、IFN-γ無添加条件においても非小細胞癌由来株10種にはHLA-DR抗原の発現が見られるのに対し、小細胞癌株には全くHLA-DR抗原の発現がないことが明らかとなった。また、小細胞癌由来株のうち3種にはインバリアント鎖の発現も認められなかった。IFN-γ添加条件においても、小細胞癌由来株の1種にはHLA-DR抗原の誘導は認められなかった。ノーザン法において検討すると、IFN-γ添加条件により誘導された小細胞癌由来株のHLA-DR抗原、インバリアント鎖のmRNA量は、非小細胞癌由来株に比べて少量であることが判明した。(欧文誌投稿中)3.IFN-γレセプターの発現状態の検索...上記肺癌培養細胞株からmRNAを抽出し、作成したIFN-γレセプターに特異的なプライマーを用いたRT-PCRを行ったところ、14株すべてにおいてIFN-γレセプターの発現が認められた。以上より、肺癌培養細胞におけるMHC class ||抗原、インバリアント鎖の発現状態は、小細胞癌と非小細胞癌との間で、(1)MHC class ||抗原及びインバリアント鎖誘導因子無添加状態すなわち自発的なMHC class ||抗原/インバリアント鎖発現状態、(2)誘導因子添加によるMHC class ||抗原/インバリアント鎖誘導性、のいづれにおいても大きな差異が認められた。検索した全ての細胞株にIFN-γレセプターの発現が認められたことから、この差異はレセプターからMHC class ||抗原/インバリアント鎖生成に至る細胞内シグナルのレベルに起因するものであると推察された。今後は、特に小細胞癌由来株の細胞内シグナルの異常について更に検討する計画である。
磁気浮上系のエネルギー回生による浮上・振動制御システムに関する研究

磁気浮上システムにおいては吸引力方式,反発力方式ともシステムの安定性を向上させるために,何らかの制御系が必要である.このため,浮上のためのエネルギーに加えて制御のためのエネルギー源が必要となる.このような必要性により,磁気浮上装置は大型化になり浮上系に悪影響を与えることになる.また,磁気浮上システムを移動機械として利用した場合,絶えず振動にさらされることとなる.そこで本研究では,振動エネルギーを電磁気的に回収し,回収したエネルギーを用いて,浮上制御とアクティブな振動制御を統合的に行う,合理的な磁気浮上系の浮上および振動制御システムの可能性を検討した.まず,吸引形磁気浮上システムにエネルギー回生用電磁石を付加したモデルを構築し,制御系の設計を行った.次の種々の周波数において一定振幅の外乱を与えた場合の制御用電磁石の消費エネルギーおよび回生エネルギーの検討を,コンピュータシミュレーションにより行った.この結果によると,本システムにより高周波領域において回生エネルギーが得られることが明らかになった.今後は,振動制御において制御エネルギーを必要とする周波数領域は低周波数であるため,回生されたエネルギーをどのように蓄積するかの検討および現段階では電磁石の消費エネルギーに比べて回生エネルギーが小さいため,制御系とエネルギー回生系を統合したシステムの検討,さらに模型実験による検討を行っていく方針である.磁気浮上システムにおいては吸引力方式,反発力方式ともシステムの安定性を向上させるために,何らかの制御系が必要である.このため,浮上のためのエネルギーに加えて制御のためのエネルギー源が必要となる.このような必要性により,磁気浮上装置は大型化になり浮上系に悪影響を与えることになる.また,磁気浮上システムを移動機械として利用した場合,絶えず振動にさらされることとなる.そこで本研究では,振動エネルギーを電磁気的に回収し,回収したエネルギーを用いて,浮上制御とアクティブな振動制御を統合的に行う,合理的な磁気浮上系の浮上および振動制御システムの可能性を検討した.まず,吸引形磁気浮上システムにエネルギー回生用電磁石を付加したモデルを構築し,制御系の設計を行った.次の種々の周波数において一定振幅の外乱を与えた場合の制御用電磁石の消費エネルギーおよび回生エネルギーの検討を,コンピュータシミュレーションにより行った.この結果によると,本システムにより高周波領域において回生エネルギーが得られることが明らかになった.今後は,振動制御において制御エネルギーを必要とする周波数領域は低周波数であるため,回生されたエネルギーをどのように蓄積するかの検討および現段階では電磁石の消費エネルギーに比べて回生エネルギーが小さいため,制御系とエネルギー回生系を統合したシステムの検討,さらに模型実験による検討を行っていく方針である.
ハイドレートメルト電解液の安定化機構に関する理論的研究

電気自動車等の大型用途の需要により、Liイオン電池の安全性・性能向上が望まれている。そこで鍵を握るのが、電解液成分の還元生成物が堆積することにより形成される不動態被膜である。電解液成分の過剰な分解を抑制し、耐久性を高めるためには安定な被膜の形成が条件となる。しかしながら、電解液を構成する物質の物性と被膜の形態との関係はほとんど明らかにされていない。そこで、溶媒分子の物性と被膜の形態との関係を見出すことを研究目的とし、2つの環状カーボネート、trans-ブチレンカーボネート(t-BC)とcis-ブチレンカーボネート(c-BC)に着目した。これらのカーボネートは幾何構造異性体同士で単分子としての性質はほぼ同一にもかかわらず、Liイオン電池の電解液溶媒として用いると、前者では充放電可能・後者では不可能という違いが生じる。被膜の生成過程をシミュレーションにより明らかにし、t-BCとc-BC溶媒における被膜の構造の違いおよびその起源解明を試みた。シミュレーションの結果、t-BC電解液中に比べ、c-BC電解液中では被膜の密度が低く、不安定化していることが分かった。また、c-BCの溶媒和はt-BCよりも強く、被膜の成分生成を阻害していることが明らかになった。単分子的性質が酷似していても、凝集層では溶媒和の強さが異なり、被膜の形成過程・安定性といった巨視的物性に大きく影響することが明らかになった。ハイドレートメルト電解液に対する被膜形成過程の研究を予定していたが、研究対象を有機電解液に変更した。その理由として、被膜形成過程の基礎的な理解を進めるという観点から、有機電解液溶媒のtrans-ブチレンカーボネートとcis-ブチレンカーボネートは重要な事例であり、被膜形成過程と溶液物性との関連を追及するという目的に相応しいと考えたためである。結果として、従来では明らかになっていなかった反応中間体に対する溶媒和相互作用の強弱が被膜形成過程に与える影響を明らかにすることができ、本研究の最終目的につながる知見を得ることができた。また、その成果を国内・国際学会および学術論文として発表するに至った。ハイドレートメルト電解液の溶液構造と電子構造を分子シミュレーションにより解明し、安定性の要因についての考察を行う。対象とする系は本研究室の実験チームにより開発中のハイドレートメルト電解液とする。また、本研究室でのハイドレートメルト電解液の開発が進んでいることに鑑み、新たなハイドレートメルト電解液についてシミュレーションを進め、溶液物性の解明に重点を置き、新規性の高い研究を目指す。さらに、分子シミュレーションに関しても外部の専門家と共同研究を行い、議論を深めることで、理論的にも質の高い研究を目指す。