hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
病原性アルブミンを基軸とした腎-多臓器連関の病態生理解明と新規包括的治療法の探索

本研究課題では、CKD進行に伴う腎-遠隔臓器連関の新たな病態進展因子としてアルブミン分子の多様性(結合内因性物質(尿毒素、脂肪酸)、翻訳後修飾)に着目し、1)CKD患者(250例)の血清及び尿中アルブミン分子の多様性を切り口に、CKD、CVD及びサルコペニア・骨萎縮の臨床データとの連関解析を行い、悪玉である病原性アルブミンを絞り込み、その病態進展の予測・診断マーカーとしての可能性を検証する。次に2)細胞及び動物実験において、病原性アルブミンによる腎、血管及び筋肉・骨障害の系統的精査を行い、CKD病態生理機序を解明するとともに、それを基盤として包括的治療法の探索を試みる。すなわち、本申請課題は、病原性アルブミンを基軸とした新規CKD個別化診断・治療戦略の道を拓く画期的な循環型のトランスレーション研究である。2018年度はCKDの病態生理と脂質代謝との関連について、以下の知見を得た。すなわち、本年度は、腎組織中脂肪酸の質的違いと腎病態形成との関係について明らかにすることを目的とした。方法として、急性腎症としてシスプラチン腎症及び慢性腎症として5/6腎摘マウスを用いた。全脂質中の脂肪酸組成はGC-MSで測定した。その結果、急性及び慢性腎症マウスにおいて、腎組織中の飽和脂肪酸、特にパルミチン酸(C16:0)の減少とステアリン酸(C18:0)の上昇が観察された。C18:0はC16:0に比べてHK-2の細胞生存率を低下させたため、次に、脂肪酸代謝蛋白質に着目した。腎組織中の脂肪酸代謝蛋白質発現は腎機能の低下に伴い上昇し、その際、腎組織中の酸化ストレスと正の相関を示した。以上の結果より、酸化ストレスによる腎組織中の脂肪酸代謝蛋白質発現の誘導は、細胞毒性の強いC18:0を蓄積する結果、急性及び慢性の腎病態進展に関与することを初めて見出した。本年度はCKDの病態生理と腎組織中の脂質代謝との関連について検討を行った。その結果、酸化ストレスを介した腎組織中C18:0の蓄積が急性及び慢性の腎病態進展に関与する可能性を見出したことから(論文作成中)、概ね順調に進展していると判断した。脂肪酸代謝に関わるノックアウトマウスの作成を進める。同時にアデノウイルスによる標的蛋白質の強制発現系を用いた系を確立し、我々が見出した脂質代謝系の腎病態進展における寄与を明確にする。本年度は透析患者血漿中のアルブミン結合型尿素素濃度を測定し、インドキシル硫酸、パラクレジル硫酸、CMPFが腎機能の低下と共に上昇することを確認した。次に、腎ー多臓器連関について、まず筋肉に着目して検討を行った。すなわち、尿毒素の骨格筋萎縮作用とその分子機構について検討すべく、C2C12細胞及び尿毒素負荷マウスを用いて検討した。C2C12細胞の増殖及び分化(筋管形成)に及ぼす尿毒素(インドキシル硫酸、インドール酢酸、パラクレジル硫酸、馬尿酸、キヌレン酸及び3-カルボキシ-4-メチル-5-プロピル-2-フランプロパン酸)の影響について検討した。尿毒症物質の中でもインドキシル硫酸(IS)がC2C12細胞の増殖と分化を抑制することが明らかとなり、その作用は病態時に観察される血漿中濃度において認められた。ISはC2C12細胞における細胞内ROS及び炎症性サイトカインの発現を上昇させ、さらに、筋萎縮因子の発現を上昇させた。このISによる作用は、OAT阻害剤のプロベネシド、NADPH oxidase阻害剤のDPI、抗酸化剤のアスコルビン酸及びAhR阻害剤であるCH-223191によって抑制された。分化後の筋管細胞においても、ISは同様の作用を示した。上記in vitroの結果を検証すべく、IS負荷1/2腎臓摘出マウスを用いたin vivo実験を行った。IS投与1時間後において筋肉内IS濃度を評価したところ、有意な上昇が観察された。抗IS抗体を用いた免疫染色並びにDHE染色の結果から、筋組織のIS分布領域にスーパーオキサイドの産生が観察された。本マウスでは、血漿中TNF-αの上昇と、骨格筋中のTNF-α、IL-6及びTGF-β1の発現亢進が認められた。また、骨格筋における筋萎縮因子であるatrogin-1とmyostatin発現の上昇が認められたものの、その際、筋分化因子のMyoD、myogenin並びにAktリン酸化の変動は観察されなかった。研究代表者と分担者はともに、熊本地震のため研究スタートが遅れてしまった中でも、概ね目標に向けての研究を展開し、着実に成果を上げてきたと思われる。すなわち、腎ー多臓器連関の中でもCKD患者で観察されるサルコペニア(骨格筋萎縮)に対して、アルブミン結合型尿毒素の一つであるISが強く関わることを明らかとした。すなわち、ISを標的とした治療戦略またはISが誘発する骨格筋酸化ストレスを標的とした治療戦略の有用性を示唆する結果を得ることができ、次年度に向けた基盤情報を得ることができた。二次性副甲状腺機能亢進症(SHPT)患者において、高尿酸血症の発症頻度が増加する。また、複数の観察研究で、血清PTH濃度と尿酸値あるいは高尿酸血症との関連性が指摘されてきた。これらの知見は、PTHと尿酸の密接な関係を示唆するものの、その機序については明らかにされていない。

尿酸は主に腸管と腎臓から体外排泄されるが、これらの経路ではABCG2が尿酸排泄トランスポーターとして機能している。H29年度は、PTHがABCG2の膜発現の抑制を介して腸管や尿中への尿酸排泄を低下させる結果、高尿酸血症を惹起する可能性と、それに対するシナカルセトの改善効果について検討した。健常ラットに比べて、SHPTモデルラットでは血清PTH濃度と尿酸値が有意に上昇していた。その際、腎臓と小腸におけるABCG2の膜発現量が低下していた。これらの現象は、PTH分泌抑制作用を持つシナカルセト投与により抑制された。興味深いことに、血清PTH濃度と尿酸値の間には有意な正の相関性が認められた。Caco-2細胞を用いてABCG2の発現に及ぼすPTHの影響を検討した結果、活性型PTH(1-34)はABCG2のmRNAレベルには変化を与えずに、ABCG2の膜発現量を有意に減少させた。この作用はPTH受容体に結合しない不活性型PTH(13-34)では観察されなかった。SHPT患者を対象とした観察研究では、シナカルセト投与により、血清中PTH濃度と尿酸値が有意に減少していた。その際、両者の間には有意な正の相関性が認められた。以上の結果から、血清中PTHの上昇がABCG2の膜発現を抑制する結果、尿酸排泄の低下を惹起する現象を初めて明らかにした。また、PTH分泌抑制剤であるシナカルセトが、ABCG2の機能回復を介して尿酸の体内蓄積を間接的に抑制するという、本剤に関する新たなプレオトロピック効果を見出した。研究代表者と分担者は、概ね目標に向けての研究を展開することで着実に成果を上げてきたと思われる。H29年度は中分子尿毒素の一つである甲状腺ホルモン(PTH)に着目し、血清PTHと尿酸値上昇の関連の分子メカニズムの解明に取組み、腎領域の専門誌(Kidney Int)に論文が受理されるに至った。本研究成果は次年度に向けての基盤情報となる。本研究課題では、CKD進行に伴う腎-遠隔臓器連関の新たな病態進展因子としてアルブミン分子の多様性(結合内因性物質(尿毒素、脂肪酸)、翻訳後修飾)に着目し、1)CKD患者(250例)の血清及び尿中アルブミン分子の多様性を切り口に、CKD、CVD及びサルコペニア・骨萎縮の臨床データとの連関解析を行い、悪玉である病原性アルブミンを絞り込み、その病態進展の予測・診断マーカーとしての可能性を検証する。次に2)細胞及び動物実験において、病原性アルブミンによる腎、血管及び筋肉・骨障害の系統的精査を行い、CKD病態生理機序を解明するとともに、それを基盤として包括的治療法の探索を試みる。すなわち、本申請課題は、病原性アルブミンを基軸とした新規CKD個別化診断・治療戦略の道を拓く画期的な循環型のトランスレーション研究である。2018年度はCKDの病態生理と脂質代謝との関連について、以下の知見を得た。すなわち、本年度は、腎組織中脂肪酸の質的違いと腎病態形成との関係について明らかにすることを目的とした。方法として、急性腎症としてシスプラチン腎症及び慢性腎症として5/6腎摘マウスを用いた。全脂質中の脂肪酸組成はGC-MSで測定した。その結果、急性及び慢性腎症マウスにおいて、腎組織中の飽和脂肪酸、特にパルミチン酸(C16:0)の減少とステアリン酸(C18:0)の上昇が観察された。C18:0はC16:0に比べてHK-2の細胞生存率を低下させたため、次に、脂肪酸代謝蛋白質に着目した。腎組織中の脂肪酸代謝蛋白質発現は腎機能の低下に伴い上昇し、その際、腎組織中の酸化ストレスと正の相関を示した。
コンクリートの非線形クリープ予測式の確立に関する研究

水セメント比が、40%,45%,50%,55%および60%である配合のコンクリートを用い、水セメント比の違いによるクリープひずみの応力に対する非線形特性を調べた。また、各々の配合の供試体の水中養生期間および気中養生期間を変え、養生方法が、クリープひずみの非線形特性に及ぼす影響を調べた。なお、コンクリート供試体には、応力強度比で5%50%の応力を載荷した。その結果、コンクリートのクリープひずみと応力の関係は、コンクリートの配合および養生期間に関係なく、次式を用いて精度良く表されることが分かった。また、上式に含まれる係数のうち、係数C_1およびC_2の値は、養生期間の長さによって異なり、これらの値に及ぼす水セメント比の影響は小さいことが分かった。また、これらの係数は、載荷期間に関係なく一定値となることが明らかとなった。一方、係数aおよびbの値は、水セメント比によって影響を受け、水セメント比が大きいほど係数aは小さくなり、係数bは大きくなることが明らかとなった。さらに、上式をRCはりのクリープ解析に用い、線形解析の精度と比較を行った。その結果、上式を用いることにより、コンクリートのひずみ分布の経時変化および鉄筋ひずみの経時変化等を線形解析の場合よりも精度良く計算できることが明らかとなった。
細胞増殖,分化の制御における核内癌遺伝子の機能

<(1)核内癌遺伝子と細胞増殖制御>___ーアデノE1A遺伝子の働きによりDNA合成が誘導される過程で、G1期に一過性に発現するラット遺伝子のCDNAを2クロ-ン単離した。この遺伝子の発現はRB遺伝子により抑制されるのでE1A,RB双方の標的となっていると推定される(小田)。マウス骨芽細胞をTPA処理した時に活性化される遺伝子のCDNAを数クロ-ン単離した。増殖刺戟後Cーfosと同様直ちに発現するものと、やゝ遅れて発現するものの2種に分類された。(野瀬)。fos関連遺伝子,fraー1,fraー2の産物はfosと同様にAP1と複合体を形成することが分った。(伊庭)。<(2)細胞周期変異株の解析>___ー分裂酵母を宿主とするCDNA発現クロ-ニング系を活用して、酵母のG2期細胞周期制御遺伝子であるcdc25およびwee1に相当するヒト遺伝子のクロ-ン化に成功した。ヒトcdc25はRussellらが単離した遺伝子とは構造的にも機能的にも異なることが判明した。SV40癌化細胞,T24膀胱癌で著しい発現亢進が認められた。動物細胞でもcdc25過剰発現による染色体異常の誘導が考えられる(岡山)。<(3)癌および癌抑制遺伝子と細胞分化老化>___ーヒト正常二倍体細胞TIGにSV40tsA遺伝子を導入した細胞は分裂回数が約20回増大した。この細胞から染色体欠失を伴って完全に不死化した細胞株を樹立した。SV40T抗原が発現するTIG細胞で特異的に発現する遺伝子のCDNA,および完全に不死化したTIG細胞で発現しなくなった遺伝子のCDNAを原,小田らのsubtracted CDNAライブラリイ法により作製した(井出)。TPA投与によるV937細胞の分化誘導過程で、RB蛋白のリン酸化が起らなくなること、cーmycの発現が減少することが分った。(瀬川)。(野瀬)。(伊庭)。(瀬川)。
出産後の母子と家族の育児を支援する継続看護プログラムの開発と実践

出産後14か月の母子を対象に、ふれあいを通して母子相互作用を促す看護介入プログラム、及び、家族向けパンフレットを用いて母親を介して家族の関係性に働きかける看護援助を実践した。プログラム参加後、母親のわが子との相互作用の自信や楽しみが増大するという変化が認められた。さらに、乳児期を通した育児支援活動を実践した。参加者の評価から継続的な育児支援のニーズ、及び、プログラム内容・運営への示唆を得た。本研究の目的は、出産後の母子と家族を継続的に支援する継続看護プログラムの開発および実践である。1年目の平成18年度は、プログラム開発および実践・評価のための予備的研究を行った。1.第1段階の母子相互作用に焦点をあてた看護介入プログラムの検討:(1)文献検討:母子相互作用に焦点をあてた看護介入モデルに関する文献検討を行った。(2)評価方法の検討:母子相互作用の評価方法を検討するために、産褥早期の授乳場面(27場面)を観察した既存データの再分析を行った結果、母親の発話の内容は10カテゴリーに分類された。母親の発話を観察の視点として用いる際の内容の解釈や影響要因について示唆を得て、論文にまとめた。2.第2段階の相互的・継続的看護プログラムの開発:(1)予備調査:乳幼児期の子どもと母親を対象に本研究への参加者を募集し、母乳育児、ベビーサイン、子どもの発達を促進するかかわり等をテーマとした育児支援活動(514か月児、のべ51組、計6回)を実践した。各領域の専門家を講師として参加者への支援サービスを提供すると共に、専門家から育児支援の現状に関する情報収集を行った。また、参加者への質問紙調査およびグループディスカッションの内容の分析から、当事者の二一ズや意見を検討した。同じ月齢の子どもをもつ母親同士の情報交換や交流などのピアサポートの二一ズ、乳幼児を連れて出かけられ母親自身がゆったりと安心して過ごせる場の二一ズ、不安なことを気軽に相談できる機会や個別性に応じた助言など専門家の支援への二一ズ、子どもの発達や母乳育児など段階を追った継続的な支援への二一ズがあった。これらの二一ズをプログラム内容に反映させる計画である。(2)情報発信:参加者への情報提供および継続的な相互支援活動を展開するためのホームページを開設した。本研究の目的は、出産後の母子と家族を支援する継続看護プログラムの開発および実践である。1.出産後間もない時期の母子相互作用に焦点をあてた看護介入プログラム(第1段階)の検討:平成19年度は、母親を介して夫婦/両親間の関係、両親と祖父母との関係、家族と社会の関係性に働きかける看護援助の方法について、先行研究を基に検討し、両親、上の子ども、祖父母向けの3種類のパンフレットの使用許諾を作成者より得て、プログラム教材として作成・印刷した。看護介入の評価に用いる質問紙について、母親の自己評価を測る質問項目を作成・修正した。2.出産後から地域生活への移行期における母親の相互的・継続的看護プログラム(第2段階)の検討:平成18年度より予備的研究として試行的な育児支援活動を実践し、参加者へのアンケート調査の集計および内容分析を行い、継続的な支援のニーズについて考察した。母親達の支援ニーズは出産後からの時期によって変化し、子どもと家族の発達段階に応じた育児知識や対処方法に関する専門家による相談・助言、同じ位の月齢の子どもと接する機会やピアサポートのニーズが明らかとなり、当事者参加型の継続的な支援プログラムの内容および運営方法への示唆を得て、実践報告として論文にまとめた。また、参加者への情報提供および支援活動のためのホームページを管理している。平成20年度は、出産後の母子を対象に本プログラムを実践し、その効果を評価する計画である。出産後の母子と家族を支援する継続看護プログラムの開発および実践を目的に以下に取り組んだ。1. (1)母子相互作用に焦点をあてた看護介入プログラム(第1段階)の実践:平成20年度は、出産後14か月時の母子を対象に、インファントマッサージの手法を用いて母子相互作用を促す看護介入プログラム、および、家族向けパンフレットを用いて母親を介して家族の関係性に働きかける援助を実践した。プログラムの効果は対象者のニーズや個別性によっても異なるが、母親の自己評価として、わが子の要求をよみとる自信や相互作用の楽しみが増大するという変化が認められた。(2)評価指標の検討:看護介入の評価指標として用いた項目のうち、産褥期における母親役割の自信尺度と母親であることの満足感尺度(研究者ら, 2005)については本尺度の特性に適した使用が必要であり、今後活用される際の研究者向けの手引き書冊子を作成した。2.相互的・継続的看護プログラム(第2段階)について:平成18年度から、出産後間もない時期からの育児支援活動を実践した。本活動は子どもの発達段階に応じた育児への対処法などの専門家による相談の場、同じ位の月齢の子どもと接する機会、ピアサポート形成の場として役立っており、参加者のニーズ調査からプログラムの内容および運営方法への示唆を得た。
下垂体前葉内の濾胞星細胞を用いた急性脊髄損傷の治療に関する基礎的研究

本研究の目的は、急性脊髄損傷に対し、非開頭法にて採取した下垂体濾胞星細胞を脊髄再生治療に応用するための基礎的研究である。最近、我々は、急性脊髄損傷の治癒過程で脊髄組織内のミクログリアの増加に注目している。そこで、培養細胞を用いて、ミクログリアの活性調節におけるSGK1を含むSGKのはたらきを検討した。マウス由来のミクログリア細胞株BV-2及びN-9を使用した。細胞におけるSGKサブタイプの発現や刺激への応答はPCRやウェスタンブロッティング法など生化学的及び細胞生物学的手法を用いて解析した。また、SGK1遺伝子破壊株の作成にはCRISPR/Cas9システムを用いた。初めに二つのミクログリア細胞株におけるSGKサブタイプの発現を検討した結果、SGK1とSGK3の発現が認められた。SGK1遺伝子をCRISPR/Cas9システムを用いて破壊すると、SGK1遺伝子の破壊によるSGK3蛋白の発現変化は認められなかった。SGK1遺伝子破壊株(SGK1KO)と野生型の形態を比較したところ、活性化したミクログリアでしばしば見られるアメボイド型の細胞がSGK1KOでは野生型に比べ有意に多く観察された。また、SGK1KO細胞では細胞増殖の速度が増加した。これらのようにSGK1遺伝子の破壊により主に活性化されたミクログリアで見られる表現型が認められることから、SGK1はミクログリアの活性を抑制している可能性が示唆された。以上を、学会発表と論文作成した。(Potential implication of SGK1-dependent activity changein BV-2 microglial cells.Int J Physiol Pathophysiol Pharmacol. 2018 10(2):115-123.)中枢神経内で炎症反応を起こすミクログリアについて、培養細胞を用いて、ミクログリアの活性調節におけるSGK1を含むSerum- and Glucocorticoid-inducible Kinase 1(SGK1)のはたらきを検討してきた。SGK1は血清などにより発現誘導されるリン酸化酵素で、腎臓でのNa+再吸収の促進を含め種々の組織で多くの役割を持っていることが報告されている。さらに、近年SGKの免疫系細胞における重要性が次々に明らかになってきている。SGK1・2・3は、いずれも脳に発現することが報告されているが脳・神経における役割はいまだ不明な点が多い。近年神経変性疾患や精神神経疾患で脳内ミクログリアの活性が亢進していることが示唆されており、ミクログリア活性の制御は将来の神経疾患治療の大きな柱となりうる。これは、脊髄損傷の治療についても同様である。ミクログリアは多様な刺激に反応しサイトカインや活性酸素の放出など免疫応答を行う。今回我々は、ミクログリア細胞株BV-2及びN-9を用いて、ミクログリアの活性調節におけるSGK1を含むSGKのはたらきを検討した。そして、SGK1はミクログリアの活性を抑制している可能性を明らかにした。この事は、脊髄損傷時の悪化の抑制因子の一つを解明した事と考えている。ミクログリアの応答はステロイドなど種々の液性因子により修飾されるが、その反応に影響を与えるシグナルのひとつにフラクタルカインシグナルがある。フラクタルカインの受容体CX3CR1はミクログリアに発現し、フラクタルカインにより免疫応答は影響を受ける。フラクタルカインを事前に投与すると、免疫応答を誘発するリポ多糖の投与による反応を抑制することが報告されており、その受容体活性化の神経損傷の治療に対する有効性が期待されている。現在、我々は、ミクログリア細胞株BV-2を用いて、免疫反応惹起後のミクログリア活性をフラクタルカインが抑える可能性を検討している。リポ多糖の投与によりBV-2は炎症性分子であるiNOS、TNF;の発現および一酸化窒素(NO)の産生、TNFの放出をおこし、リポ多糖により免疫応答を起こすことを確認した。リポ多糖投与4時間後にフラクタルカインを投与したところ、NOの産生は減少したことから、活性化後の免疫応答を抑制することが示唆された。また、CX3CR1の発現レベルを検討したところ、リポ多糖投与後その発現レベルは減少した。続いて、CX3CR1の過剰発現を行いリポ多糖を投与したところ、フラクタルカイン投与のない状態でも対照に比べリポ多糖によるNOの産生は減少した。しかし、過剰発現した細胞へのリポ多糖投与後のフラクタルカイン投与は大きなNO産生抑制効果をもたらさなかった。この件については、本来の研究内容である急性脊髄損傷に対し、初期段階で、非開頭法にて採取した下垂体濾胞星細胞を脊髄再生治療に応用する研究と並行して、また、お互いの理論的な統合を図って研究を進めている(解剖学会総会、2019年3月解剖学会総会にて発表)。

また、SGK1遺伝子破壊株の作成にはCRISPR/Cas9システムを用いた。初めに二つのミクログリア細胞株におけるSGKサブタイプの発現を検討した結果、SGK1とSGK3の発現が認められた。SGK1遺伝子をCRISPR/Cas9システムを用いて破壊すると、SGK1遺伝子の破壊によるSGK3蛋白の発現変化は認められなかった。SGK1遺伝子破壊株(SGK1KO)と野生型の形態を比較したところ、活性化したミクログリアでしばしば見られるアメボイド型の細胞がSGK1KOでは野生型に比べ有意に多く観察された。また、SGK1KO細胞では細胞増殖の速度が増加した。これらのようにSGK1遺伝子の破壊により主に活性化されたミクログリアで見られる表現型が認められることから、SGK1はミクログリアの活性を抑制している可能性が示唆された。以上を、学会発表と論文作成した。(Potential implication of SGK1-dependent activity changein BV-2 microglial cells.Int J Physiol Pathophysiol Pharmacol. 2018 10(2):115-123.)中枢神経内で炎症反応を起こすミクログリアについて、培養細胞を用いて、ミクログリアの活性調節におけるSGK1を含むSerum- and Glucocorticoid-inducible Kinase 1(SGK1)のはたらきを検討してきた。SGK1は血清などにより発現誘導されるリン酸化酵素で、腎臓でのNa+再吸収の促進を含め種々の組織で多くの役割を持っていることが報告されている。さらに、近年SGKの免疫系細胞における重要性が次々に明らかになってきている。SGK1・2・3は、いずれも脳に発現することが報告されているが脳・神経における役割はいまだ不明な点が多い。近年神経変性疾患や精神神経疾患で脳内ミクログリアの活性が亢進していることが示唆されており、ミクログリア活性の制御は将来の神経疾患治療の大きな柱となりうる。これは、脊髄損傷の治療についても同様である。ミクログリアは多様な刺激に反応しサイトカインや活性酸素の放出など免疫応答を行う。今回我々は、ミクログリア細胞株BV-2及びN-9を用いて、ミクログリアの活性調節におけるSGK1を含むSGKのはたらきを検討した。そして、SGK1はミクログリアの活性を抑制している可能性を明らかにした。この事は、脊髄損傷時の悪化の抑制因子の一つを解明した事と考えている。ミクログリアの応答はステロイドなど種々の液性因子により修飾されるが、その反応に影響を与えるシグナルのひとつにフラクタルカインシグナルがある。フラクタルカインの受容体CX3CR1はミクログリアに発現し、フラクタルカインにより免疫応答は影響を受ける。フラクタルカインを事前に投与すると、免疫応答を誘発するリポ多糖の投与による反応を抑制することが報告されており、その受容体活性化の神経損傷の治療に対する有効性が期待されている。現在、我々は、ミクログリア細胞株BV-2を用いて、免疫反応惹起後のミクログリア活性をフラクタルカインが抑える可能性を検討している。
高効率・高安定ナノ結晶シリコン発光素子の開発と光増幅への展開

量子サイズナノ結晶シリコン(nc-Si)の可視発光効果を本質的に解明し、素子化へ発展させるための学術課題に取り組んだ。前年度の結果をふまえ、nc-Si素子の可視発光特性を輝度・安定性の両面で飛躍的に向上させるプロセス技術を検討し、光励起一緩和過程の解析を行った。また発光の短波長化、光増幅性の検証に向けた基礎的知見を得た。主な成果を以下に示す(1)可視域フォトルミネセンス(PL)の高効率化と安定化に対して有効な高圧水蒸気アニール(HWA)を最適化することで、安定な青色発光が得られることを見いだした。発光強度・スペクトルの温度依存性、励起強度依存性、励起光の偏光メモリ、発光寿命特性などにより、青色発光を従来の赤色発光と比較して詳細に解析した。その結果、ナノドット内の励起子に起因する赤色発光とは異なり、青色発光が表面酸化膜における特異な再結合機構に由来することをつきとめた。(2)HWAにより発光効率を高めた試料にレーザー色素を含浸させたナノコンポジットを作製してPLの偏光メモリ効果の解析を行い、ナノドットにおけるエネルギー伝達過程の存在を実証した。またHWAをシリコンナノワイヤの安定化プロセスにも適用し、発光増強の効果を確認した。さらに、HWAがエレクトロルミネセンス(EL)の長期安定性にも大きく寄与することを示した。(3)HWA処理によるnc-Si界面トラップの低減が多重トンネルによるホットエレクトロンの生成を効率化することに着目し、電子励起機能を内蔵した発光素子を作製した。無機蛍光体薄膜を金属薄膜ミラーで挟んだ共振器を装荷した素子において、駆動電圧の低減と発光スペクトルの狭帯化を確認した。また、nc-Si励起不揮発メモリにおいてもHWAは有効で、情報保持特性を著しく向上させることがわかった。可視発光および光集積という観点からシリコンテクノロジーの質的進展を志向した研究を行った。すなわち、量子サイズナノ結晶シリコン(nc-Si)ダイオードのエレクトロルミネセンス(EL)効果を本質的に解明し、素子化へ発展させるための学術課題に取り組んだ。本年度は、nc-Si素子の可視発光特性を輝度・安定性の両面で飛躍的に向上させるプロセス技術を重点的に検討するとともに、実用レベルのマルチカラーEL素子さらには光励起による光増幅性の検証を行うための基礎的知見を得た。具体的な研究項目とそれぞれの成果を以下に示す(1)可視域フォトルミネセンス(PL)の高効率化と安定化に対して高圧水蒸気アニール(HWA)がきわめて有効で、それによってPL外部量子効率を23%にまで向上できることについて、その機構を詳細に解析した。赤外分光などの測定により、HWAにより形成される酸化膜がnc-Si表面のダングリングボンドを完全に終端し、非発光再結合欠陥を低減することを明確に確認できた。また、HWAはnc-Siだけでなく、シリコンナノ細線の構造的光学的性質を安定化できることを見いだし、シリコン系ナノ構造一般にも適用できる方法であることを示した。(2)HWA処理によりnc-Siドット界面のトラップ密度が低減されてnc-Siへのキャリア注入効率が高まり、EL量子効率が大幅に改善された。また、リーク電流が抑制されてEL動作の長期安定性も著しく向上した。同時に、PLとELの発光スペクトルが一致し、発光起源の同一性を裏付けることができた。(3)HWA処理による酸化処理はナノシリコンの屈折率制御可能範囲を広げることを多層ミラー装荷光共振器の作製によって確認し、短波長域においても自己吸収の低い光共振器を実現した。これは、次年度で光増幅能を検証するための基礎技術となる。
鉱山の長大立坑を利用した実スケ-ルの雲物理実験ー雲をつかむ実験ー

平成2年5月29日に、東京の霞が関ビルで行われた第1回目の研究会では、立坑を使ってどのような研究が可能かという問題提起、準実スケ-ルの雲物理実験の目的(降水形成過程・雲の放射特性・酸性雨の発生機構とその対策・光化学反応等)及び必要性、海外の雲物理実験施設の現状、北海道の上砂川町にある立坑のスライド紹介が行われた。より広く研究者の実験希望を募るということで、平成2年7月19日に、マジックモンキ-プロジェクトと名付けたシンポジウムを北海道大学学術交流会館で、6省庁、2自治体、10法人・団体からの後援と7企業からの協替を得て開催した。発表は13件で、内容は気象・海洋・雪氷・土木・水文・宇宙・設備(リニアモ-タ-等)と多彩であった。発表と総合討論を通じて、何を実験したいのか、何が可能なのか、そして何から始めるのかが明らかになった。このシンポジウムで発表された論文、及び新たに書き加えられた論文を含めて、180ペ-ジの報告書が作製された。シンポジウムの翌日には現地立坑見学会を催し、162名が参加した。地元紙に"地底の雨に感嘆"と見学会の様子が紹介された。平成3年3月5日には、本年度最後の研究会を北海道大学工学部において行った。これまでの経緯を踏まえて、次年度以降の具体的な研究方針を行った。更に、準実スケ-ルの雲物理実験施設が満足すべき設備・仕様(風速・温度・気圧・添加物質・疑似太陽光等が可変出来ること、更に、鉛直1キロメ-トルにわたる立坑内での迅速な測器の移動とリモ-トコントロ-ルが可能)を研究者側から提案し、それに対して施工の専門家が答える形で細部に渡って検討を行った。次年度以降は、関連学会を通じて国内の研究者に呼掛け、各研究テ-マ別に研究会を組織し、必要設備等を再検討すると同時に、現存の立坑の立坑内の気象条件を可能な限り明らかにする予定である。
処理性能向上と低消費電力化を両立するマイクロプロセッサの命令実行方式に関する研究

プロセッサ中で実行される命令には、プログラムの実行時間を決定するクリティカルパス(Critical Path : CP)上の命令と実行時間を決定しないCP上にない命令が存在する。本研究では、プロセッサで実行される命令のCP情報に着目し、高い処理性能と低消費電力を両立させたプロセッサを実現することを目的に研究を行っている。本研究では、従来のプロセッサが持つ複数の高速で高消費電力な演算器の一部を低速・低消費電力な演算器に置き換える。CP上の命令かどうかによってこれらの不均質な演算器を使い分けることで、本研究の目的を達成する。今年度は、キャッシュミス中に実行される命令をCP上にない命令とみなしてスケジューリングを行う動的演算器ゲーティングについて得られた知見をジャーナル論文として発表した。また、CP予測器の予測精度改善とプロセッサ内で多くの電力を消費するキャッシュメモリの省電力化について検討を行った。CP予測器の予測精度改善については、省電力アーキテクチャの有効性とCP予測器の予測精度を定量的に評価するため、プログラムのトレース情報を用いて評価を行った。その結果、正確なCP情報を用いて命令をスケジューリングすると検討しているアーキテクチャは省電力化と処理性能維持を両立できることを明らかにすることができた。また、分岐予測ミスした分岐命令をCP上の命令、キャッシュミス中に実行された命令をCP上にない命令とする新しいCP予測器の更新情報を用いた場合、CP予測器の予測精度を74.2%まで改善することができた。以上の研究成果は情報処理学会研究報告会で発表されている。キャッシュメモリの省電力化手法については、動的・静的消費電力を削減するキャッシュアーキテクチャを検討した。検討したキャッシュアーキテクチャは、データの重要度を利用して高速だが高消費電力な領域と低速だが省電力な領域にデータを配置する。これらの領域に対し、すべての領域のタグと高速な領域のデータを同時に読み出し、その後低速な領域のデータを読み出すアクセス方法でアクセスを行わせた。評価の結果、データの重要度決定には時間的局所性を用いる方が良いこと、すべての領域が高速なL1,L2キャッシュメモリの場合と比較して、平均で約10%の処理性能低下で約14%の省電力化を達成できることが分かった。以上の研究成果はジャーナル論文として発表されている。前年度までに行った研究と上記の研究成果を利用することにより、高い処理性能と省電力化を両立するプロセッサの実現が可能となる。また、これまでに得られた研究成果は博士論文としてまとめられている。プロセッサ中で実行される命令には、プログラムの実行時間を決定するクリティカルパス(Critical Path:CP)上の命令と実行時間を決定しないCP上にない命令が存在する。我々は、プロセッサで実行される命令のCP情報に着目し、高い処理性能と低消費電力を両立させたプロセッサを実現することを目的に研究を行っている。今年度は不均質な演算器を使い分けるアーキテクチャ上で命令をより省電力に実行する方式を提案した。これは動的演算器ゲーティング(Dynamic Functional Units Gating:DFUG)と名付けられた手法で、プロセッサとメインメモリ間の速度差を利用する。一般に、メインメモリへのアクセスはプロセッサから見ると非常に遅い。このため、メモリアクセス中に実行される命令は、メモリアクセスを引き起こした命令の実行終了後にはノンクリティカルな命令になることが予想される。この予想に基づいて、DFUGは二種類の実行モードをキャッシュミス情報によって切り替える。CP情報によって不均質な演算器を使い分けるノーマルモードと、低速な演算器しか使わない省電力モードである。また、研究対象のプロセッサはメモリアクセス中に新たなメモリアクセスが起こることを許可している。このため、メモリへのアクセスが重複して起こることが考えられる。この場合、新たなアクセスは無視するという方式と全てのアクセスが終了するまで省電力モードを延長するという方式が考えられる。我々はメモリアクセスが重複して起こった場合に、全てのアクセスが終了するまで省電力モードを延長する手法を拡張演算器ゲーティング(Enhanced Dynamic Functional Units Gating : E-DFUG)としてDFUGと区別する。これらの提案をシミュレーションにより評価した。その結果、E-DFUGで4.2%の処理性能低下でエネルギー遅延自乗積を27.3%削減できることがわかった。

その結果、正確なCP情報を用いて命令をスケジューリングすると検討しているアーキテクチャは省電力化と処理性能維持を両立できることを明らかにすることができた。また、分岐予測ミスした分岐命令をCP上の命令、キャッシュミス中に実行された命令をCP上にない命令とする新しいCP予測器の更新情報を用いた場合、CP予測器の予測精度を74.2%まで改善することができた。以上の研究成果は情報処理学会研究報告会で発表されている。キャッシュメモリの省電力化手法については、動的・静的消費電力を削減するキャッシュアーキテクチャを検討した。検討したキャッシュアーキテクチャは、データの重要度を利用して高速だが高消費電力な領域と低速だが省電力な領域にデータを配置する。これらの領域に対し、すべての領域のタグと高速な領域のデータを同時に読み出し、その後低速な領域のデータを読み出すアクセス方法でアクセスを行わせた。評価の結果、データの重要度決定には時間的局所性を用いる方が良いこと、すべての領域が高速なL1,L2キャッシュメモリの場合と比較して、平均で約10%の処理性能低下で約14%の省電力化を達成できることが分かった。以上の研究成果はジャーナル論文として発表されている。前年度までに行った研究と上記の研究成果を利用することにより、高い処理性能と省電力化を両立するプロセッサの実現が可能となる。また、これまでに得られた研究成果は博士論文としてまとめられている。
新生児ヘルペスにおける抗炎症的治療介入に関する基盤研究

A)まずアラキドン酸カスケード反応とHSV増幅効率の関係性として,HSV感染細胞にCOX-2阻害作用のあるIndomethacin(:インドメタシン)を培養上清に添加するとdose dependentにウイルス増殖効率が低下した。また,COX下流のプロスタノイドであるProstaglandinE2(PGE2)及びProstaglandinI2アナログであるberaprost(:ベラプロスト)のインドメタシンとの共投与条件では,増幅効率が戻る事がわかった.また,plaque reduction assayでアシクロビルとの共投与でインドメタシンはアシクロビルのIC50を0.23から0.03μg/mlへ減少させた。以上から,『HSVは自身の感染に伴いおこるCOX-2発現とPGE2,PGI2産生を利用して自身の増幅効率を上げ』『COX-2活性を抑制するインドメタシンに抗HSV作用を持つ』事がわかった.B)次にインドメタシンの抗HSV作用のメカニズムを明らかにするため,増幅効率を律速するimmediate early(HSV-IE)発現量の変化を解析した。5μMのインドメタシン投与では0.1μg/mlのアシクロビル添加に比較しても感染後6時間でのIE発現が低下しており,インドメタシンの抗HSV作用はIE発現抑制を介する事がわかった。またPGI2受容体(IP)は1つのサブタイプ,PGE2受容体(EP)は4つのサブタイプ(EP1,EP2,EP3,EP4)を持つが,HSVによるアラキドン酸カスケードの利用がどのサブタイプを介するか評価した。HSV感染細胞の培養上清中にEP1EP4のantagonistを添加したところ,EP3とEP4で有意差を持ってHSV増幅効率が低下した。以上から,HSVは自身の感染に伴って増加しautocrine/paracrine的に作用するPGI2からIP,及びPGE2からEP4を介し細胞内cAMPの上昇を何らかの形でその増幅効率増加に利用できる事を明らかにした。1)他の細胞種における再現性の確認:単球系前駆細胞であるTHP-1,とVero細胞で上記の現象に再現性があるかを検証し,広い細胞種で再現性が確認出来る現象である事が判った。2)COX-2で誘導されるプロスタノイドとその受容体サブタイプに関する解析:COX-2により誘導されるプロスタノイドにはPGE2の他にProstaglandin I2 (PGI2)がある。そこでHSV増幅とPGI2の関連性を解析した。PGI2アナログであるBeraprost(BPT)をIMTと共投与したところ,PGE2と同様に,あるいはより効率的にHSV抑制効果を打ち消した。PGE2(0.1,1,10μM)とBPT(0.01,0.1,1μM)の共投与を解析し,相加作用を確認した。3)COX-2阻害剤とアシクロビル(acyclovir:ACV)のHSV-IE遺伝子発現,NF-kB活性に及ぼす影響の検討:3-a)HSV遺伝子のうちImmediate Early (IE)に属するICP0に対する定量的PCRで,mRNA発現量の変化と,18時間後のDNA量(コピー数)に関し, IMT 5μMとACV0.1μg/mlの間で比較検討した。結果,i)ICP0mRNAの発現はIMTの方がよく抑制するii)しかし最終的なHSVコピー数はACVの方がよく抑制する,という結果を得た。IMTはHSV蛋白のエンハンサー作用を持つHSV-IEの発現を抑制し,これら2剤が異なる作用機序を持つ事が判った。3-b)NF-kB活性化の抑制:デュアルルシフェラーゼアッセイでNFkB活性をHSV感染下にIMT 5μMとACV0.1μg/mlを加え解析した。結果,IMTのみで用量依存的なに抑制効果を見た。A)アラキドン酸カスケード反応とHSV増幅効率の関係性1) HSV感染によるcyclooxygenase(COX)-2誘導:HSV感染ヒト線維芽細胞においてcyclooxygenase(COX)-2は12時間をピークに発現亢進した.2) HSV感染細胞にCOX-2阻害作用のあるNS-398及びIndomethacin(:インドメタシン)を培養上清に添加するとdose dependentにウイルス増殖効率が低下した。また,COX-2下流のProstaglandinE2(PGE2)及びProstaglandinI2アナログであるberaprost(:ベラプロスト)共投与すると条件では,インドメタシンの抗HSV作用が減弱した.また,plaque reduction assayではインドメタシンにアシクロビルとの相加作用を確認した。以上から,『HSVは自身の感染に伴いおこるCOX-2発現とPGE2,PGI2産生を利用して自身の増幅効率を上げ』『COX-2活性を抑制するインドメタシンに抗HSV作用を持つ』事がわかった.B)

次にインドメタシンの抗HSV作用のメカニズムを明らかにするため,増幅効率を律速するimmediate early(HSV-IE)発現量の変化を解析した。5μMのインドメタシン投与では0.1μg/mlのアシクロビル添加に比較しても感染後6時間でのIE発現が低下しており,インドメタシンの抗HSV作用はIE発現抑制を介する事がわかった。またPGI2受容体(IP)は1つのサブタイプ,PGE2受容体(EP)は4つのサブタイプ(EP1,EP2,EP3,EP4)を持つが,HSVによるアラキドン酸カスケードの利用がどのサブタイプを介するか評価した。HSV感染細胞の培養上清中にEP1EP4のantagonistを添加したところ,EP3とEP4で有意差を持ってHSV増幅効率が低下した。以上から,HSVは自身の感染に伴って増加しautocrine/paracrine的に作用するPGI2からIP,及びPGE2からEP4を介し細胞内cAMPの上昇を何らかの形でその増幅効率増加に利用できる事を明らかにした。HSV増幅と感染細胞内環境の細胞内シグナル伝達を介したIE発現の修飾による関連性を評価し,重症HSV感染症における抗炎症的治療介入の可能性を検討する事が本研究の目的である。その中で,アラキドン酸カスケード反応に着目しHSV感染に伴い発現するCOX-2の下流のプロスタノイドであるPGE2,PGI2をHSVが利用して自身の増幅効率を促進する機能を持つ事を明らかにした。また,そのシグナル伝達としてcAMPをセカンドメッセンジャーとするシグナルがおそらくHSVIE発現の修飾を介してHSV増幅効率に関連する事も明らかに出来,一定の成果をみた。しかし研究計画ではin vitroで候補薬剤の同定を行ない,ex vivoあるいはin vivoでの作用確認に入る予定であったが,再現性の確認,メカニズム解析等に計画当初以上の時間,労力をかけた。理由としてはvivoの重症HSV感染モデル作成に施設内での確立が無かったため,またCOX-2阻害による抗HSV作用に関しては,複雑な下流のプロスタノイド作用との関連を検討する必要があったため等が挙げられる。PGE2受容体サブタイプの解析はアンタゴニストでの解析からしか行なえていない。PGE2受容体サブタイプのなかでEP4,EP3抑制でHSV増幅効率が低下することに関して,EP3では本来cAMPを低下させるはずであり,まだ矛盾が解明出来ていないままである。各EPのノックアウトマウスから線維芽細胞や単球系骨髄細胞を抽出し,HSV増幅効率の変化を見るべきであり,施設内でその準備を進める。また,cAMPから自然免疫系の炎症反応とHSV-IEの発現修飾変化をどのように証明するべきかにもさらに詳細なシグナル解析を要するものと考えている。その上でin vivoのHSV感染系を確立し,より臨床に近づく知見を得る方向で今後も研究を継続していきたいと考えている。平成26年度内に論文化可能なデータを揃えたいがさらに実験を要するものがある。PGE2とPGI2によるIMTのHSV抑制の打ち消し効果は示唆に富む所見である。
全固体ナトリウム電池を指向したガラス系固体電解質の開発

Na3PS4ガラス電解質をベースとして、Pの一部をM (M=Si, Al, Sn)に、Sの一部をOに部分元素置換した際の、電解質の特性や構造について調べた。いずれの系においても、少量置換組成においては、主に立方晶Na3PS4が析出した。M=Siの系では導電率が増加し、一方SnやOで部分置換することによって、大気安定性の向上することがわかった。また液相法や気相法を用いて立方晶Na3PS4の作製に成功した。成形性に優れる酸化物ガラス電解質を開発した。硫黄正極複合体を作製する際、比表面積の大きな炭素に硫黄を熱含浸することが、全固体Na/S電池を高容量化する上で重要であることがわかった。本研究では、高いナトリウムイオン伝導性を示すガラス系Na3PS4固体電解質をベースとして電解質の特性向上を図る。電解質の構造と特性の相関を基に、全固体ナトリウム電池に適した固体電解質の開発を目的とする。これまでに、立方晶Na3PS4が析出したガラスセラミック電解質が室温で10-4 S cm-1以上の導電率を示すことを見出している。本研究では、PやSの部分元素置換が、特性や構造に与える影響について調べた。Na3PS4-Na4SiS4系について検討したところ、Na4SiS4の置換に伴って導電率が増加し、6 mol%置換組成でガラスセラミックスの室温導電率は最大の7.4 x 10-4 S cm-1を示した。この組成においては立方晶Na3PS4が析出しており、格子定数に大きな変化は見られず、格子間Naイオンの増大によって導電率が増加したと考えられる。次にPの一部をAlで置換したNa3PS4-Na3AlS3系ガラスセラミック電解質を作製した。Na3AlS3の置換量が10 mol%以下の組成においては、立方晶Na3PS4が析出しており、Alの置換量の増加に伴って格子定数が減少する傾向が見られた。Al置換量の増加に伴って導電率が減少したが、室温で10-4 S cm-1以上の値を保持した。一方、SをOに部分置換した75Na2S・(25-x)P2S5・xP2O5 (mol%)ガラスセラミックスを作製した。0<x≦5の組成範囲において、立方晶Na3PS4に加えてNa3POS3の析出していることが分かった。またxが増加するにつれて、立方晶Na3PS4の格子定数が減少することがわかった。室温導電率はxの増加に伴って減少し、x=5組成のガラスセラミックスは1.9×10-5 S cm-1の導電率を示した。本年度は、Na3PS4固体電解質のPの一部をSnに置換したNa3PS4-Na4SnS4系ガラスセラミックスをメカニカルミリングとそれに続く熱処理によって作製し、作製した固体電解質に対して、局所構造について調べるとともに、イオン伝導性や化学的安定性を評価した。メカニカルミリング後の(100-x)Na3PS4・xNa4SnS4 (mol%)試料では、0≦x≦10の組成範囲において、立方晶Na3PS4が析出した。また、33.3≦x≦100の組成範囲においては、アモルファスの試料が得られた。それを熱処理して得られたガラスセラミックスのXRD測定の結果、0≦x≦10の組成範囲において、主な結晶相は立方晶Na3PS4であったが、その格子定数には変化がみられなかった。x=33.3の組成では、立方晶Na3PS4とNa6Sn2S7が析出し、x=95, 100の組成では、Na4SnS4だけでなくNa6Sn2S7など様々な結晶相が析出した。導電率はx=5組成で10-4 S cm-1以上であり、x=1095組成においては、10-5 S cm-1オーダーの値を示した。x=100組成では、導電率は10-7 S cm-1と大きく減少した。大気暴露に伴う硫化水素発生量を測定したところ、x=5組成において硫化水素発生量が大幅に減少したことから、少量のSn置換が電解質の大気安定性向上に効果的であることが明らかになった。また液相法を用いた電解質合成についても検討し、N-メチルホルムアミドを溶媒に用いることによって、立方晶Na3PS4が得られることを明らかにした。さらにNa3PS4固体電解質の評価の一環として、これを用いた全固体ナトリウムー硫黄電池の試作を行ったところ、室温で充放電可能であることがわかった。硫化物系固体電解質の中で高い導電率を示す立方晶Na3PS4の元素の一部を様々に元素置換することによって、導電率向上を目指して検討を継続している。これまでの検討結果から、元素置換に伴い、立方晶の格子定数が減少する場合には導電率が大きく減少することが明らかになった。Pの一部をSnに少量置換することによって、導電率は減少傾向を示したが、電解質の化学安定性が著しく向上することを見出した。今後、電解質の組成や作製手法を詳細に検討することによって、導電率と化学安定性を両立した電解質の作製が得られることが期待できる。また電解質を全固体電池へ応用したところ、室温で充放電が可能であることを確認した。メカノケミカル法などの固相法だけでなく、液相法を用いた電解質合成についても進捗が見られている。

よって、本研究は順調に進行していると判断する。電極活物質との固体界面形成の際に有用な、気相法や液相法によるNa3PS4電解質の作製を行った。液相法では、エーテル類を反応場に用いて立方晶Na3PS4の得られることを明らかにした。Na2SとP2S5の混合物に対して、1,2-ジメトキシエタンを加えて室温で撹拌し、得られた懸濁液を室温で真空乾燥することによって前駆体結晶が得られた。この結晶を270oCで熱処理することによって、主に立方晶Na3PS4が析出することがわかった。得られた粉末の成形体は室温で10-5 S cm-1以上の導電率を示した。一方、気相法の一つであるパルスレーザー堆積(PLD)法を用いて、Na3PS4薄膜を作製した。Na2SとP2S5からなる粉末成形体へKrFエキシマレーザーを照射した。シリコン基板上に成膜した薄膜は緻密でアモルファス化していた。得られた薄膜を270°Cで熱処理すると、立方晶Na3PS4に加えて未知結晶も同時に析出した。薄膜の室温導電率を測定したところ、ガラスでは4.4×10-6 S cm-1、結晶化後では3.0×10-5 S cm-1となった。Na3PS4電解質を全固体ナトリウムー硫黄電池へ適用した。熱含浸法を用いて活性炭(2200 m2 g-1)の細孔に硫黄を充填した後、電解質を加えてミリング処理することによって、硫黄電極複合体(硫黄含有量:40wt%)を得た。これを正極に用いた全固体電池は、室温、0.064 mA/cm2の電流密度で硫黄の理論容量に近い約1600 mAh/gの放電容量を示した。また、電流密度を4倍に増加した場合、電池は10サイクルの間、950 mAh/gの容量を保持することがわかった。Na3PS4ガラス電解質をベースとして、Pの一部をM (M=Si, Al, Sn)に、Sの一部をOに部分元素置換した際の、電解質の特性や構造について調べた。いずれの系においても、少量置換組成においては、主に立方晶Na3PS4が析出した。M=Siの系では導電率が増加し、一方SnやOで部分置換することによって、大気安定性の向上することがわかった。また液相法や気相法を用いて立方晶Na3PS4の作製に成功した。成形性に優れる酸化物ガラス電解質を開発した。硫黄正極複合体を作製する際、比表面積の大きな炭素に硫黄を熱含浸することが、全固体Na/S電池を高容量化する上で重要であることがわかった。本年度は、立方晶Na3PS4の元素置換が導電率に及ぼす影響について調べた。出発原料にPもしくはSの置換元素を含む化合物を用いてガラス化・結晶化することによって、目的の置換元素を含む立方晶Na3PS4が析出したガラスセラミックスの得られることがわかった。PへのAlの部分置換、およびSへのOの部分置換によって導電率が減少することがわかった。置換量の増加に伴って、立方晶Na3PS4の格子定数が減少しており、イオン移動のボトルネックが狭まったことが導電率減少の一因と考えられる。一方、PへのSiの部分置換では、格子定数に大きな変化は見られず、導電率は置換前に比べて増加することがわかった。以上の結果から、立方晶Na3PS4の格子定数を減少させずに、格子間Na+イオンを増大させることが、高い導電率を得る上で重要であるとの知見が得られた。よって、本研究は順調に進行していると考えている。本年度に引き続き、立方晶Na3PS4の元素置換やNa含量の変化が、電解質の特性や構造に及ぼす影響について調べる。導電率と安定性を両立した電解質の開発を目指す。