hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒストン脱メチル化酵素(KDM)による造血分化制御機構の解明

最後に、複雑核型をもつ予後超不良型の骨髄異形成症候群患者検体に対する効果をin-vitroおよびin-vivoで検定し、単剤使用で個体から駆逐することができることを示せた。これらの結果は、エンハンサーを標的にしたエピジェネティック治療が白血病や骨髄異型性症候群の治療に有望であることを示している。26年度が最終年度であるため、記入しない。KDM1Aが血球分化に必須の転写因子の発現を調節していること、それも各個バラバラに調節しているのでなく、骨髄単球系分化に必須の複数の転写因子を「群」として調節していることが明らかになった。このように、造血のマスター因子である転写因子群のパターンが、エピジェネティクスに関わるたった一つの因子によってチューニングされうることは大きな驚きであり発見である。また、我々が新規開発したKDM1A阻害剤が、数種の白血病細胞に対して、正常骨髄に影響を及ぼさない濃度で、分化誘導を引き起こして、抗白血病効果を発揮することを見出しした。これは、本研究の最終目標である「将来の白血病新規治療薬につながるような基盤的なデータ」の第一歩となる重要な成果である。さらに、我々の新規薬剤は、現在国際特許(PCT)申請中である。1) KDM1Aはヒストン3蛋白の4番目のリジン残基のメチル化(H3K4me1/2)を外して遺伝子の発現を抑制する方向に働く酵素である。KDM1A阻害によって発現が上昇する遺伝子群のプロモーターおよびエンハンサー領域のヒストンメチル化プロファイルがどのように変化するかを、ChIP-Seqで解析し、KDM1Aがより直接的に支配している因子を見つけ出す。同時に、ヒストンメチル化プロファイルが変化する領域は、その遺伝子の発現調節に極めて重要であるので、この領域に結合する他の因子をモチーフ解析などからあぶりだし、KDM1Aがどういった因子と協調して働くのかを解析する。2)将来の臨床応用を見据えて、実臨床検体に対する効果を検定する。具体的には、免疫不全マウスに白血病検体を接種して病気を再現させた後、阻害剤を投与して治療し、マウスの生存や白血病の駆逐にどの程度貢献するのかを解析する。3) KDM1A以外にも、白血病や骨髄異形成症候群で発現が亢進しているKDMsを複数同定している。これらのKDMsを造血幹細胞や前駆細胞に強発現することで、造血分化にどのような影響を与えるか、白血病細胞などでノックダウンすることで自己複製能力や増殖・分化にどのような影響を与えるのかなどを検討する。
視床における能動的情報処理機能の神経回路網による数理モデル化

本研究の二年度目に当たる今年度は,単一神経細胞と局所回路の関係性を解明することを目標として研究を遂行した.まず,樹状突起における膜電位の時空間分布を推定するための統計的アルゴリズムの開発を行った.生理実験では樹状突起の膜電位を部分的にしか観測できないが,単一神経細胞の情報処理を理解する上で,膜電位の測定値から樹状突起全体の膜電位の推定を行う提案手法の考案が重要である.本研究では,カルマンフィルタを用いた膜電位の推定方法を提案し,数値実験のデータを提案アルゴリズムに適用することより.提案手法が有効であることを確認した.この研究の内容は,日本物理学会第63回年次大会と電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会で発表し,技術研究報告で公表した.さらに,単一神経細胞と局所回路網の関係性を明らかにするために,スパイク応答モデルの位相応答曲線を解析的に導出し,位相応答曲線の線形成分,非線形成分と単一細胞の応答特性の関係性を明らかにした.本研究の成果は,日本物理学会第63回年次大会と電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会で公表し,技術研究報告で公表した.さらに,膜特性の不均一性を持つコンパートメントモデルを用いた理論研究を行い,海馬CA1錐体細胞に対して嗅内野入力が与えられた場合の細胞体膜電位への寄与が,樹状突起における膜特性の不均一性によって向上することを理論的に示した.この成果は第30回日本神経科学大会(英語口頭発表),北米神経科学学会で公表した.当該研究の初年度に当たる今年度は,単一神経細胞の生理学的特徴と神経情報処理との関係を明らかにするために,樹状突起における膜特性の不均一性分布の推定を行った.膜特性を細胞全体に渡って直接測定することは困難であると考えられるが,本研究では,摂動応答に関してコンパートメントモデルを用いた数値実験を行い,脳スライスで観測される摂動応答を再現できる膜特性分布を求めた.膜特性としては受動的な膜特性である膜比抵抗に注目した.推定された分布は階段関数であり,樹状突起遠位部では膜比抵抗が低く,樹状突起近位部では膜比抵抗が高いことが示唆された.この結果は,単一神経細胞に対するシナプス入力の種類に応じて樹状突起上の膜応答が異なることを示唆する結果であり,局所回路の機能の理解につながる重要な成果である.この結果は,日本神経科学学会,北米神経科学学会ならびに電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会で公表した.この研究成果は,学術論文としてBrain Research誌に受理され,既に出版済みである.推定された膜比抵抗分布の機能的な意義を明らかにするために,細胞内情報伝播に対する膜特性の不均一効果の理論的研究を行った.ケーブル方程式に対する解析により,膜比抵抗分布として階段関数を仮定した場合には,樹状突起遠位部から細胞体方向への順行性信号伝播が向上することが示された.コンパートメントモデルを用いた数値実験においても信号伝播の向上が膜比抵抗の不均一性によって起こることが示された.この結果は,膜比抵抗の不均一性が神経情報処理において重要な機能をもつことを示すものである.この成果は,国内学会(日本物理学会,電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会,日本神経回路学会)で公表するとともに,国際学会(計算論ならびにシステム神経科学国際会議)に投稿し,受理された.現在,この成果を学術論文として投稿準備中である.本研究の二年度目に当たる今年度は,単一神経細胞と局所回路の関係性を解明することを目標として研究を遂行した.まず,樹状突起における膜電位の時空間分布を推定するための統計的アルゴリズムの開発を行った.生理実験では樹状突起の膜電位を部分的にしか観測できないが,単一神経細胞の情報処理を理解する上で,膜電位の測定値から樹状突起全体の膜電位の推定を行う提案手法の考案が重要である.本研究では,カルマンフィルタを用いた膜電位の推定方法を提案し,数値実験のデータを提案アルゴリズムに適用することより.提案手法が有効であることを確認した.この研究の内容は,日本物理学会第63回年次大会と電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会で発表し,技術研究報告で公表した.さらに,単一神経細胞と局所回路網の関係性を明らかにするために,スパイク応答モデルの位相応答曲線を解析的に導出し,位相応答曲線の線形成分,非線形成分と単一細胞の応答特性の関係性を明らかにした.本研究の成果は,日本物理学会第63回年次大会と電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会で公表し,技術研究報告で公表した.さらに,膜特性の不均一性を持つコンパートメントモデルを用いた理論研究を行い,海馬CA1錐体細胞に対して嗅内野入力が与えられた場合の細胞体膜電位への寄与が,樹状突起における膜特性の不均一性によって向上することを理論的に示した.この成果は第30回日本神経科学大会(英語口頭発表),北米神経科学学会で公表した.
ポテンシャル解析による非線形偏微分方程式の研究

非線形編微分方程式の解の性質および境界付近での挙動が領域の複雑さと非線形性に如何に影響されるかをポテンシャル論の観点から研究を行った.具体的には,複雑領域において非線形項を伴う楕円型方程式の正値解に対する境界付近での増大評価,関数の変化を抑制するハルナック型不等式,非接境界極限の存在,ヘルダー連続な解に対する除去可能集合の特徴付け,半線形熱方程式の解の特異点の除去可能性,熱核の大域的評価に関する結果を得た.非線形編微分方程式の解の性質および境界付近での挙動が領域の複雑さと非線形性に如何に影響されるかをポテンシャル論の観点から研究を行った.具体的には,複雑領域において非線形項を伴う楕円型方程式の正値解に対する境界付近での増大評価,関数の変化を抑制するハルナック型不等式,非接境界極限の存在,ヘルダー連続な解に対する除去可能集合の特徴付け,半線形熱方程式の解の特異点の除去可能性,熱核の大域的評価に関する結果を得た.本年度は,非線形項を伴う楕円型方程式の正値解の性質や境界付近での振る舞いが非線形性と領域の複雑さに如何に影響されるかをポテンシャル論の観点から考察した.滑らかな有界領域では,非線形指数が(n+1)/(n-1)以下ならば,全ての正値解は境界までの距離の1-n乗で評価された.しかし,複雑領域では境界までの距離関数を用いては良い評価を得ることができず,従って適当な評価を得るための非線形指数の範囲の決定も問題となる.そこで,領域によって定まるグリーン関数の境界減衰度とマルチン核の核の付近での増大度の関係に着目し,調和増大度と非線形指数の範囲の間の関係を導き解決を図った.具体的には,領域のグリーン関数の境界減衰度によって決まる定数があって,非線形指数がその定数以下ならば,全ての正値解の境界付近での増大度は正値調和関数と同様であることを明らかにした.更に,ポテンシャル論における古典的結果を用いて,逆平均値の不等式やハルナック型の不等式も導くことができた.バブル集合の非極小尖細性とナイム・ドゥーブの定理を用いた議論により,主目的であった2つの正値解の比に対する非接極限の存在を明らかにすることができた.また,半線形楕円型方程式の解のヘルダー連続性と除去可能集合のハウスドルフ次元の関係についても考察した.本年度は,次の2つの研究を主に行った。1.半線形放物型方程式の解の特異点の除去可能性に関する研究を行った。具体的には,解が時間に関係なく原点において或る増大条件を満たせば,解は原点まで拡張可能であることを示し,熱方程式の場合に得られたHsuやHuiの結果を半線形放物型方程式の場合に拡張した。また,爆発問題に関係して,対応する積分方程式の解が局所的に有界であるための非線形指数の範囲を明らかにした。2.有界リプシッツ領域において熱核の大域的評価に関する研究を行った。熱核は2点により決まる関数であり,境界付近での減衰の度合は領域の形状に依るため,滑らかでない領域でその挙動を捉えるのは容易ではない。楕円型の場合とは異なる補助集合を導入することで,極の固定された楕円型のグリーン関数を用いて上からと下からの評価を与えた。グリーン関数の境界減衰度を調べることで,Daviesより良い具体的評価を与えることができた。複雑領域における熱方程式の正値解の境界挙動を考察した。時間に依存して形の変わる放物型John領域を定義し,その上で定義される正値解に対してCarleson型定理を示した。特に,放物型一様領域においては2つの正値解の比に対する境界付近での比較評価や後方Harnack不等式を与えることができた。また,半線形楕円型方程式の解の特異点付近での挙動を調べ特異点の除去可能性について調べた。滑らかな有界領域において半線形楕円型方程式の解の絶対値が調和優関数をもつならば,解は殆どすべての境界点で有限な非接極限をもつことを示した。複雑領域の場合も含め,解の絶対値が調和優関数をもつための適当な条件を与える必要があるが,これは次年度に行う。また,複雑領域上の熱方程式の非負値解の積分表現に関する研究に向け,Carleson評価などの結果を得ることができた。次年度には積分表現定理の完成を目指す。関連する研究集会やセミナーに参加し意見交換するとともに研究成果の発表を行った。また,9月にRIMS研究集会「Potential Theory and its Related Fields」を開催し,計32名による講演があり,ポテンシャル論に関する最新情報の収集を行うことができた。当初計画していた半線形放物型方程式の解の特異点の除去可能性の研究および熱核の評価については解決でき,演更に半線形放物型方程式の爆発問題に関する結果まで得ることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。半線形楕円型方程式の正値解(優調和関数の場合)の増大評価やHarnack不等式,Lipschitz領域における熱方程式のGreen関数の大域的評価は順調に解決できた。一方で半線形楕円型方程式の解が劣調和関数である場合の境界挙動に関する新しい問題が生じたため,熱方程式の非負値解に関する研究への取り組みが少し遅れているが来年度には完成できる見込みである。今年度に得た上記結果について成果発表を行う。また,議論を発展させて,領域の形状が時間に依存する場合の熱核の評価を考える。

この場合,熱方程式の非負値解の境界付近での評価も問題になるため,その研究から取り組む必要がある。研究計画の変更はなく順調である。25年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究成果を研究集会等で発表しつつ,半線形楕円型方程式の解が劣調和関数である場合の境界挙動・熱方程式の非負値解に対する積分表現について考察する。専門書や関連論文を読みつつ,必要であれば,セミナーや研究集会を開いたり専門家を招聘したりし意見交換をしながら研究を進める。
アジア化する語学留学空間と日本人学生への他者的眼差し：「海外経験」の国際比較調査

昨年度までの研究成果を二つの国際学会にて発表した。1.日本のビジネス雑誌が特集する「英語学習」記事分析:読者層が英語力・英語学習意欲の低い日本人ビジネスマンに限定されているせいか、「脱英語ネイティブ」的記事が多く見されたが、「アジア英語」「国際英語」といった用語が恣意的に使われており、学術的知見からの影響がほとんど見当たらないことを報告した。2.アセアン準英語圏での調査:「言語文化的に寛容」であり、不安感の高い日本人英語学習者に適しているといわれるアセアン準英語圏であるが、「イギリス英語」で教育を受けたシニア管理職層とそうではない若い地元英語教師たちの間の世代格差、調査参加者が許容する欧米英語圏との住み分け意識について報告すると同時に、「ノンネイティブ教師」としての高いプロ意識が日本の英語教育に与える示唆についても議論した。「アセアン準英語圏での英語研修経験者100名」と「欧米英語圏での英語研修経験者100名」に対する調査結果をまとめた論文を国際ジャーナルに投稿・修正した結果、採択された。欧米とアセアンという二つの英語圏を行き来する英語学習者たちの存在が珍しくないことを確認できたことは、「海外経験」の流動性・多様性を考える上で重要な示唆となった。発展研究として、こうした「越境する英語学習者」たちの存在について、一般社会に対してはどのような情報やイメージが発信されているのか探るため、そうした人物を登場させている小説を調査した。その結果を踏まえ、メディアで大きく取り上げられた直木賞受賞作品とノンフィクション作品を分析対象として、主に「英語のプロ(ビジネス翻訳者)を目指す女性」や「海外英語圏(アメリカ、シンガポールなど)の日系企業に就職する女性」という存在(描写)が一般社会の中で当たり前に受け入れられている社会文化的背景について考察した。過去4年間に行った調査(若手研究B「海外語学研修後の効果持続性:「異文化的」体験世代の増加と言語教育の課題」)を土台にし、初年度の以下の研究計画を実施した:(1)文献調査とデータベースを使っての予備調査を実施した;(2)上記の成果をStudy-in-Progressとして二つの国際学会にて口頭発表した(以下参照のこと);(3)こうした学会参加滞在中に参加者たちとネットワークを行い、本調査(結果・計画)に対するフィードバックや今後の調査実行にあたり有効な現地情報などを入手した。同時に、関連研究を実行している研究者とともに共同学会発表を準備することとなった(以下参照のこと);(4)これまでの成果をManuscript-in-Preparationとしてまとめ、有識者よりフィードバックを得た;(5)現時点で確認できたことは次のような点である:(i)英語学術文献の中で非常によく使われるOuter-CircleとWorld English(es)にあたる日本語学術用語「準英語圏」・「世界英語」の浸透度・使用度が低いこと;(ii)政府関係者、現地・引率スタッフ、参加学生によるプログラム文書(宣伝・回想)の中ではそうした用語が見られないこと;(iii)そうした「東南アジア英語圏での英語研修の良さ」言語をテキスト分析すると、(使い回れているような)類似表現が多くみられ、既に言説のイデオロギー化・再生産が起こっていること(例:「多民族」「多文化」「多言語」「多様性」);(v)その言説の特徴は「Inner-Circle英語圏での英語研修の良さ」言説とは明らかな違いが見られること(例:「ネイティブ」という用語の欠如)。1.初年度に引き続き、文献調査を行った。2.マレーシアの大学付属ESLセンター(複数校)に所属する教員スタッフを対象に、アンケート調査とインタビュー調査、そして現地フィールドワークを実施した。3.以下の成果をまとめ、雑誌発表と学会発表のための準備を行った。(1)「東南アジア英語圏での英語研修の良さ」についての語りが多く聞かれ、その際には欧米Inner-Circle英語圏との(無意識的な)比較がなされている場合が多かった[例:文化多様性に敏感な多言語話者のマレーシア人vsモノリンガル英語話者が多い欧米英語圏; BA/MA(TESL)のマレーシア人教員vs数か月で取得可能なCELTAのみの「白人英語ネイティブ」教員][補足:CELTA-Certificate in Teaching English to Speakers of Other Language];(2)予想以上に、中東・アラブ諸国からの留学生(pre-university students,大学入学前学生)が多かったが、彼らとの異文化交流が日本人学生たちに与える好影響について、多くの事例や語りが得られた[補足:9/11以降、イスラム教徒の留学生が増加];(3)流暢さと正確さにおいて高い英語力をもつ(ことが確認できた)現地教員たちだが、家庭でも英語を使う世帯が多いシンガポールとの違いなどに言及し、彼ら自身は「ネイティブではない」との意識を持っていた;(4)ただしCELTA程度の「白人英語ネイティブ」教師とも異なり、46年間TESL教師になるための専門トレーニングを受けた点を強調・自負する場合が少なくなかった;(5)欧米英語圏での先行調査と同じく、ただし予想以上に、日本人学生たちの発言力の欠如と対照的な中東・アラブ系学生たちの積極性について指摘するスタッフが非常に多かった。おおむね順調に進展している。初年度に引き続き、本研究に関連する和文(英文)文献が少ない点では苦労しているが、データ収集において予想以上の成果を上げることが出来た。平成28年度はまず、昨年度マレーシアの大学付属ESLセンター等の所属教員に対して実施したアンケート調査、インタビュー調査及びフィールドワークから得られたデータを分析した。

具体的には、ASEAN諸国における正規英語環境の優位性の前提として「英語ネイティブ話者の不在」と「リンガフランカとしての英語使用」などを挙げるKirkpatrick(2014)の`lingua franca approach'原則が、本調査現場にどの程度当てはまるのか・当てはまらないのか、という点に焦点を当て、分析を行った。その結果、研究代表者の調査と`lingua franca approach'原則との間には合致する点とそうでない点があることが明らかになった。たとえば、Kirkpatrick(2014)の前提とは異なり、マレーシアの大学付属ESLセンター等ではいまだに「『標準イギリス英語』支持派の影響力」が強く、英語ネイティブ信仰からの脱却が出来ていないことが明らかになった。この分析結果をふまえ、`lingua franca approach'原則等の従来研究では見落とされてきた「(英語ノンネイティブ留学生や大学入学準備向けの)非正規の英語教育現場」、「準英語圏ASEAN諸国への英語留学動機」、「現地教師のプロ意識と葛藤」などの視点をふまえ、`lingua franca approach'原則の修正案と今後の研究展望を示した。これらの結果を論文としてまとめ、国際ジャーナルへ投稿し、最終的に採択された。さらに平成29年度に開催される二つの国際学会への発表プロポーザル(それぞれ個人・共同発表)を執筆・応募し、いずれも採択された。また、昨年度に引き続き、文献調査を継続実施しつつ、「留学フェア」などに赴き、東南アジアでの英語研修に関する情報収集を行った。その際、昨年度に実施したマレーシア現地調査でご協力頂いた関係者と再会することが出来、現地の最新情報収集を行った。こうした文献調査成果を国内学会研究大会にて共同発表を行った。本来ならば昨年度(平成27年度)に実施した調査の追跡・比較調査を行う予定であったが、昨年度の調査の成果を論文にまとめ・修正することに時間がかかってしまったため。前年度まではアジアの準英語圏での英語研修に関する言説研究や現地スタッフへの調査を行ってきた。研究成果によると、アジアの準英語圏での英語研修に対する肯定的な言説・意見や、欧米での英語研修とのすみ分け・差別化を意識した言説や意見が明らかになった。こうした教師や研究者側の見方を踏まえ、本年度は研修体験者からデータを収集した。具体的には「アセアン準英語圏での英語研修経験者100名」と「欧米英語圏での英語研修経験者100名」に対して、研修動機とその他の研修先(アセアンか欧米)での研修経験の有無と興味の程度について調査をした。その結果、アセアン研修経験が脱欧米優位志向を意味するわけではないことが明らかになった。具体的には、アセアン英語圏経験者(6割が男性、集団研修が8割)の7割が欧米研修も経験しており、経験者の7割が男性であった。
干潟の巻き貝アラムシロを用いた「種内の多様性」を認識させる環境・理科教育の試み

生物多様性の三要素のうち,種の保全上重要な「種内の多様性」について,理科・環境教育において,とりあげた例は思いのほか少ない.本研究では,干潟の巻貝アラムシロの殻色パターンを用いた「種内の多様性」を認識させるための教育プログラムの開発を試みた.本種の収集・整理の結果,殻色パターンは予想以上に複雑なもので,殻色型を提示して分類させるより,ぬり絵作業による観察後,発達段階に応じたレベルで自ら分類させるほうが,教育効果が高いとの結論にいたった.本研究の成果を含む,アラムシロを用いた理科・環境教育の参考となるページを作成,公開している.本研究の目的は研究費申請時のとおり,生物多様性教育において実践例が少ない「種内の多様性」に関する教育プログラムを構築するために,日本全国の干潟に生息する腐肉食性巻貝アラムシロの殻色多型に着目し,各地の集団のデータを集めるとともに,予察的な模擬授業の実践,学校向け殻色データベースの公開を行うことによって,本種の「種内の多様性」を認識・考察させる「環境・理科教育リソース」としての可能性を探ることにある.当該年度は,北海道函館市,青森県東津軽郡平内町・上北郡六ヶ所村,広島県廿日市市,熊本県上天草市・宇城市におけるアラムシロの集団を採集し(このうち,北海道・青森県においては標本を得ることができなかった),殻標本作成と整理,標本情報のエクセルへの入力を行った.現在はこれらの結果をもとにデーターベースソフト・ファイルメーカーproによるインターネット公開,模擬授業実践の準備をすすめている.本年度は新たなアラムシロの殻色多型のデータ・標本を確保し,整理がすすんだ点において,有意義であった.特に広島県廿日市の集団は多様性が高く,全国で環境・理科教育を行う上での,基準となりうることが示唆された.現在10タイプの殻色型を設定しているが,新たに得られた既存のタイプに帰属させることが難しい個体の特徴も考慮した上で,児童・生徒向けにタイプ分けを簡素化することも検討している.また,付着物によって殻色が観察できない個体について扱いに苦慮していたが,この現象は還元環境下で促進されるようであり,これらの個体の出現頻度を環境指標として使用する方向性も見出すことができた.【はじめに】本研究では,生物多様性を構成する3つの階層のうち「生態系の多様性」,「種の多様性」の問題を対象としたもの比して,種の保全を考える上で重要な第3の階層ー「種内の多様性」を意識させる課題設定は,これまでほとんど行われてこなかったことに着目し,全国的に泥砂泥干潟で多産する腐肉食性の巻貝アラムシロの殻色多型に素材とし,「種内の多様性を実感させる野外教育プログラム」の構築とその意義についての検討をおこなった.【実施状況】(1)平成26年度に中国・四国,九州南部地方の6地点から,アラムシロの集団標本を採集した.なお,同年度に青森県と北海道での採集も実施したが,標本を得ることができなかった.(2)(1)の標本と研究期間開始前に収集済みの岩手県福岡県間12地点のアラムシロの標本の肉を抜き,殻を整理した.(3)平成27年度には,これらの標本を,螺肋(うね)と螺溝(みぞ)の着色状態から,無地から真黒に至る8タイプの殻色型にわけることができた.しかしながら,本種の殻色多型はかなり複雑で,成人においても殻色型を決定するのが困難な個体が存在することがわかった.(4)よって,児童・生徒への教育においては,「既成の殻色型を示して分類させる」のではなく,観察・スケッチ(ぬり絵)をとおして,「仲間探しとちがいの発見」という行為を体験させつつ,種レベルの共通性と個体レベルの差異の認識を促す実践の方が,より教育効果が高いと判断し,ぬり絵下絵を準備するとともに,小学校低学年と高学年児童のモニターによる観察,ぬり絵作業を実施した.【展望】アラムシロの殻色図鑑を含む,教育用ウェブページを作成し,ほぼ公開できる状態にある.本研究の成果をふまえ,アラムシロを核とした生物多様性の全階層(生態系・種・種内)をバランスよく配置した,野外教育プログラムの構築・実践をめざしていきたい.生物多様性の三要素のうち,種の保全上重要な「種内の多様性」について,理科・環境教育において,とりあげた例は思いのほか少ない.本研究では,干潟の巻貝アラムシロの殻色パターンを用いた「種内の多様性」を認識させるための教育プログラムの開発を試みた.本種の収集・整理の結果,殻色パターンは予想以上に複雑なもので,殻色型を提示して分類させるより,ぬり絵作業による観察後,発達段階に応じたレベルで自ら分類させるほうが,教育効果が高いとの結論にいたった.本研究の成果を含む,アラムシロを用いた理科・環境教育の参考となるページを作成,公開している.「研究実績の概要」で述べたとおり,北海道・青森においては標本をうることができなかった(青森県では生息が確実視される新たな産地の情報を得ているが,再採集のためにフィールド調査を行う予算的,時間的余裕はなく,地元の研究者にサンプル送付を依頼する等の工夫を試みる).また,実習地の選定,相手校との調整など,模擬授業の準備の進行,ファイルメーカーproによるデータベースのデザインが遅れており,全体の達成度としてはやや遅れているといわざるを得ない.理科教育

「現在までの達成度」で述べたように,アウトリーチ関係の進行が遅れている.27年度に予定していたフィールド調査は,福岡県での調査をとりやめ,山口県,徳島県の2件のみとし,アウトリーチ分野により注力する.そのため,データ整理,データベース構築に携わる技術補佐員の雇用時間を増やし,代表者自身の実質的なエフォート率も予定より5%程度増加させる.また,本研究の一次的なまとめを,平成28年1月に開催される日本生物教育学会第100回全国大会にて発表することを予定している.主に人件費の使用超過と,物品費とその他の費用が予定より少なく済んだことによる差額.次年度の「その他」の経費に算入する.
工芸の展開-美術鋳物と表面処理の関係

鋳銅品の表面の着色法について検証し、その着色技法をもとに130個以上の色見本を作製した。作製については、各種鋳造法、合金の種類、仕上げ方法、薬品処理等によるそれぞれの違いを比較しながら安定した着色法を探った。この研究に於いては多くの着色法を展開することができたが、特に真鍮の煮色着色の幅を広げられたことは大きな成果であった。1、鋳銅品の着色法調査基礎研究として現状で把握できる文献等の調査を実施した。2、着色の現地調査国内の鋳銅品の着色に関する主要な場所を調査。調査内容は次のとおり。(1)、富山県高岡市(伝統的鋳銅品の着色法と現在の着色法についての調査)(2)、新潟県佐渡市(伝承されている緋銅色の調査)(3)、九州北部(博物館、現状で設置されている鋳銅品の表面色の調査)上記調査で確認できた着色法の再現を目的とし、着色サンプルの一部作製を実施した。3、次年度以降の調査内容のまとめ(1)、国外の鋳銅品の表面色の調査の実施。(アテネ国立考古博物館;古代ギリシャブロンズ彫刻像等め調査)(2)、鋳物肌、色沢面、技法面,素材ごとに分類。その内容をデータ化し整備。(3)、上記分類に従って着色サンプルの作製1、鋳銅品の着色法調査前年度に引き続き、現存する鋳銅作品の調査を行い、基本プランの再検討と表面処理着色法の実施内容を確認した。2、着色の現地調査国外の鋳銅品の着色に関する調査を実施。(1)、ギリシャのアテネ考古学博物館において古代ギリシャブロンズの調査を実施。(2)、ギリシャのデルフィ博物館において御者の像の調査。(3)、ギリシャのピレウス考古学博物館においてブロンズ像の調査。上記調査で確認できた着色の再現を目的とし、着色サンプルの一部作製を実施した。3、各種合金鋳物の作製各種表面処理の基盤となる美術鋳物見本について各種鋳造法を用い実際に鋳造作製した。4、次年度以降の調査内容のまとめ(1)、美術鋳物見本の表面(肌)処理の実施。(2)、美術鋳物見本の色沢獲得のための広範囲な着色処理の実施。(3)、上記内容を受けて作家の制作の立場から安定した美術鋳物の表面処理着色技法を、求める色沢ごとに系統的にまとめデータ化する。1.基本プランの再検討と表面処理着色法の実施内容を再確認し、着色効果で欠落していた鋳銅見本を再製作した。特に真鍮系の見本を再鋳造した。2.鋳銅見本の本製作を開始する。前年までの旋盤加工された鋳銅見本を研磨工程に移行する。上面が平面のため、研磨作業は難航する。旋盤加工の傷を取るためのベルトサンダー加工に熟練を要し、製作のスピードは大幅に遅れた。また、真鍮等の結晶の析出のための研磨は、高い研磨度を要求され、なかなか目的を達成できなかったが、最終的には納得のいく成果をあげることができた。3.鋳銅見本の熱処理加工に移行し、ミソ焼、素焼を実施。実施個数は80個ぐらいに及ぶ。概ね目的は達成できたが、素焼の朱銅を析出させることは十分とは言えなかった。4.各種着色を実施。太陽光での緑青着色は、予測の範疇を大きく逸脱した結果となったため、全面的にやり直しとなった。他はほぼ予測通りに順調に進んだが、量が多いため時間は膨大にかかった。5.蛍光X線装置を用いて、各鋳銅見本の合金分析を実施した。当初予測していた合金割合よりも亜鉛量の変化が著しく、だいぶ割合に減少傾向の変化のあるものがでた。6.本研究の全体的まとめを実施。75ページの研究成果報告書を作製した。
カンピロバクター食中毒の低減に用いるファージの分離とスクリーニング

量販店6店舗で購入した調理用の鶏肝223検体から、Campylobacter jejuni/coliが100検体から分離された。これらの菌株を宿主に、その分離源である鶏肝の増菌培養液及び肝懸濁液をphage分離用の原液として、phageの分離および単離を試みた。その結果、溶菌活性の強いphageが3検体から分離され、7種の単離phageが10億>100億pfu/mlの濃度で得られた。これらのphageは分離株の30 %に感受性を示し、4°C、-20°C、-80°Cで15ヶ月後も活性が認められた。しかし、phageの検出率が低いことと宿主の溶菌スペクトルの範囲が狭いことが課題であった。鶏肉を原因とするカンピロバクター食中毒の低減を目的としてファージの利用が考えられることから、まず現在分布しているカンピロバクター菌株の分離を鶏肉から試みた。その結果、量販店6店舗で購入した鶏肝223検体から、Campylobacter jejuni/coliが100株分離された。また、C.jejuni/coliが増菌培養法で20株余り分離された時点で、ファージの分離実験を開始した。これらの菌株を宿主として、その分離源である鶏肝の増菌培養液及び肝懸濁液をphage分離用の原液として、各々分離株とその分離材料からのphage分離用の原液と培養を行い、スポット法と重層法でファージの検出と培養を繰り返した。その結果、3検体の試料から安定したファージが得られた。また、このほかに分離されたC.jejuni/coli各菌株についてはphage分離用の原液との培養を行い、スポット法での検出を中心に行ったが、安定したファージは得られなかった。この3検体からのファージは複数のプラークからなる(粗ファージ)ため、一つの粗ファージあたり、重層法で形成した大きさの異なるプラーク2-3個を選び、増殖させて7種の単離ファージを得た。この7種の単離ファージを用いて分離株100株に対する溶菌スペクトルを調べたところ、分離株の30%に溶菌活性を示し、4種類の溶菌スペクトル型が得られた。また、これらのファージは増殖により、各々10億100億pfu/ml以上の濃度で得られた。しかし、2ヶ月の低温保存で1万のオーダーに低下するものがあったが、粗ファージで検討した場合、15ヶ月以上低温で溶菌活性は維持された。しかし、安定したファージの分離率が低いこととその溶菌活性の範囲が狭いため、さらに溶菌スペクトルの異なるファージの検出を試みる必要がある。本年度は全体に次年度予定のものも含め当初予定した以上の成果をあげることができた。1市販の鶏肝134検体(42ロット)からカンピロバクターがプレストン増菌により26検体、バツラー寒天培地による直接塗抹培養で37検体から分離され、20株の目標を上回った。また、微好気培養法としてこれまで報告されていない炭酸ガス孵卵器を併用することにより、培養時間の短縮など大幅に効率のいい同定作業が可能となった。2カンピロバクター株に感染するファージ株の分離作業は、これまで国内では行われていないため、海外の文献を頼りに行ったが、ファージの確認に戸惑ったものの、最終的に典型的なプラークも得られ、その保存方法も、ほぼ確定することが出来た。このカンピロバクターファージは微好気性菌に対するファージであるため、その培養には前述の炭酸ガス孵卵器による取り扱いで、液体培地での途中の培養状態を確認しながら行うことができ、成果につながった。3ファージの培養に適した培地を調べるため、文献上使用されている培地やこれまで常用していた培地でファージの出現を観察したが、成分として栄養素の豊富なBrucellla brothが優れていた。4ファージスクリーニング法を検討した結果、分離されたカンピロバクターとその分離源となった増菌培養液との組み合わせでファージ分離を試み、ファージ3株が得られた。さらにそれらのカンピロバクターを宿主として、鶏肝の懸濁液から、スポット法でスクリーニングを行った。その結果宿主によって異なり、すべて異なるファージとは断定できないが、合計40個のスポットが見られファージの分布が広いことが確認された。以上の結果、次年度に向けてファージの性状の検討など次の段階の実験に進めることも可能ととなった。また、これらの成果については9月の防菌防黴学会で3演題の発表を予定している。年度予定に比べ、実際に得られた結果はかなり進んだとみている。

1予定していたカンピロバクター菌株(20株)を上回る63株を分離することができた。2炭酸ガス孵卵器を併用することにより、微好気用ガス発生試薬の使用を少なく押さえることができただけでなく、培養の進行を途中で把握できるなどファージ実験に有効であることがわかった。また、炭酸ガス孵卵器はカンピロクターの実験に使用されている報告が現在のところ見当たらないため、論文原稿執筆の際には特筆すべきものとみられた。3ファージの分離は予定よりも早く見つけることができ、国内初とみられる。しかし、分離法はなお不明な点もあり、特に、プラークの形成条件を確定するところまでには至っていない。4保存法は低温やー80°Cの超低温でも保存可能であることが判明したが、複数の方法で保存しておくことは必要とみられた。5鶏肝など肉類や環境材料からのファージのスクリーニング法はスポット法と共培養で可能であり、また実験室レベルでのファージの収量を増やすことは可能であり、さらに大量培養方法の開発への道も開いたものと考えている。前年度の成果を踏まえ、以下の項目について検討を加える予定である。1カンピロバクター菌株は時期の異なるものも必要であることから、さらに分離作業を行い、100検体の鶏肝の購入を予定し、併せてファージスクリーニングを行う。特に、鶏肝をカンピロバクターとファージの分離材料に用いることは前年度の実験できわめて有効であるとみられ、同様の良好な結果が得られる確率が高い。2これまで得られたファージはなお、純粋でないことが考えられるため、安定にプラークを形成させる方法を確立し、純粋のものを得て、それらのファージの溶菌スペクトルをとる。3ファージが重層法で安定的にプラークを得にくいことから、温度感受性などの性状を調べる。4大量にファージの収量を売るための条件を同様に進める。特に、液体培養で可能かどうかを見極める。5安定的に多量のファージを得るため、ファージの濃縮が可能かどうかを検討する。次年度使用額が25000円余り生じた理由は、ファージ用液の調整に必要なメンブランフィルターの使用量が少なかったためである。翌年度は繰越額を含めおよそ以下の使用額を予定している。市販鶏肉材料(10000)、培地類(40000)、メンブランフィルター(130000)、ガス置換剤(14000)、ペトリ皿(15000)、ガラス器具類(19729)、炭酸ガスボンベ(7000)の購入費、235729円、であるが、特に、メンブランフィルターの購入費は昨年よりかなり増加することを考えている。
オレキシン産生神経とその制御システムの生理的役割

オレキシン産生ニューロンの制御システムとその生理的重要性について解析した。GABA-B受容体をオレキシンニューロン特異的に欠失させたマウスは睡覚醒・睡眠状態の高度な分断化を来たし、GABA-B受容体によるオレキシンニューロンの制御は生理的な覚醒・睡眠状態の維持に不可欠であることを明らかにした。また、オレキシンニューロンにオーファン受容体BRS-3が発現していることが明らかになり、オレキシンニューロンの制御システムにおけるオーファン受容体BRS-3の関与の可能性を示した。さらに、オレキシン過剰発現マウスでは睡眠の分断化がおこることを明らかにし、オレキシン産生ニューロンの制御システムの重要性が示唆された。オレキシンは視床下部外側野に局在し、睡眠・覚醒の制御に非常に重要な役割をしている神経ペプチドである。今年度は、睡眠・覚醒の制御機構を明らかにするため、オレキシン産生細胞の制御機構について研究を進め、オレキシン産生神経の電気生理学的解析により、ムスカリン様受容体(M3受容体)を介して約30%のオレキシン産生神経が活性化されること、Vla受容体を介して、バソプレッシンにより活性化されること、TRH-1受容体を介してTRHにより活性化されることを明らかにした。これらの活性化には、非選択的カチオンチャネルの活性化が関与していた。一方、ノシセプチンによって抑制されることを明らかにした。またVla受容体を介した活性化は水分不足にともなう覚醒レベルの制御に関与することやTRHによる活性化は視床下部にTRHを投与した時の行動量の増加に関与していることが、オレキシン神経欠損マウスをもちいた実験から明らかになった。また、GABAb受容体によるオレキシン産生神経の制御が睡眠の安定性に非常に重要な役割をしていることを、GABAb1受容体のオレキシン神経特異的欠損マウスをもちいた実験により明らかにした。これらの実験により、オレキシン神経の制御機構および、その生理的意義の解明が進んだ。一方、オレキシン2受容体の活性化がレプチン感受性を制御していることをオレキシン過剰発現マウスとオレキシン2受容体欠損マウスをもちいた実験により明らかにした。このことによりオレキシンを介するエネルギー恒常性制御機構の一端が明らかになった。本年度は、オレキシン産生ニューロンの制御機構について解析を進めるとともに、その生理的役割を解明すべく研究を進めた。まず、ニューロテンシンによるオレキシン産生神経の活性化機構にNTSR2とTRPチャネルが関与することを明らかにし、また、このシステムがオレキシン産生神経の生理的な活性維持に重要な役割をしていることを、オレキシン欠損マウスおよびニューロテンシン拮抗薬をもちいた実験により明らかにした。また、ニューロテンシンは、オレキシン産生神経に共局在しており、オートクリン的に働いている可能性が明らかになった。この研究は現在投稿中である。一方、オレキシン産生神経にオーファン受容体、BRS-3が発現していることを明らかにし、BRS-3の人工リガンドがオレキシン産生神経を直接には活性化し、間接的にはGABA作動性インターニューロンを介して抑制することを明らかにした。また、昨年度のGABAb受容体に引き続き、オレキシン産生神経に発現する様々な受容体の生理的機能の解明を進めてきた。本年度はセロトニンの重要性を検討するための実験を行った。われわれはすでにオレキシン産生神経に5HT1A受容体が発現しており、セロトニンによって強力に抑制されることや、縫線核のセロトニン作動性神経からオレキシン産生神経への入力があることを見いだしているが、本年度は、オレキシン産生神経における5HT1A受容体の機能を調べるため、5HT1A受容体遺伝子floxマウスを作成した。すでに確立してあるオレキシン産生神経に特異的にCre組み換え酵素を発現させたマウスと交配させ、オレキシン産生神経特異的に5HT1A受容体が欠損するマウスの作成に成功した。現在、このマウスの解析を進めている。(1)オレキシンニューロンの制御機構を解析するなかで、オーファン受容体BRS3に対するスロゲート・リガンドがオレキシンニューロンを活性化することを見いだし、オレキシンニューロンにBRS3が発現していることを組織学的に見いだした。このことにより、BRS3によるオレキシンニューロンの制御が存在することが確認されたが、生理学的意義を解明するためにはBRS3の内因性リガンドの同定が不可欠であり今後の研究が必要である。(2)オレキシンを恒常的に脳内で過剰発現させたマウスがノンレム睡眠の分断化や、レム睡眠中の異常な筋収縮など、睡眠障害を呈することが明らかになった。

このことから、オレキシン系の機能亢進が、中途覚醒を主体とする不眠症の原因になりうることが明らかになった。現在、オレキシン拮抗薬が不眠症治療薬として期待されており、オレキシン過剰の睡眠に対する影響を明らかにした学問的意義ならびに臨床的意義は大きい。(3)オレキシンニューロンの活動を刺激、あるいは抑制すると動物の睡眠・覚醒状態にどのような影響を及ぼすかをあきらかにするため、Exclusively Activated by Designer Drugs(DREADD)を初年度に確立したorexin-Creマウスに使い、薬理遺伝学的にオレキシンニューロンを活性化、または抑制し、その睡眠・覚醒状態にあたえる影響を検討した。オレキシンニューロンの活性化により覚醒時間が延長し、逆に抑制により覚醒時間が短縮し、ノンレムおよびレム睡眠が増えることが明らかになった。このことによりわれわれがこれまで検討してきたオレキシンニューロンの活動に影響を与える因子が実際にオレキシンニューロンを介して睡眠・覚醒に影響を与えている可能性が示唆された。(4)オレキシンニューロン特異的に5HTIA受容体を欠損させたマウスが完成し、睡眠異常に関して検討中である。
金属間化合物における希土類ー遷移金属元素の磁気的相互作用

最終年度は、前年度やり残した実験と今年度予定の実験を行った。R(Fe,Mu)_<12>(R=希土類元素)の電気抵抗における反強磁性への転移に伴う抵抗の増加が、バンド磁性の立場からCrMu合金と類似の方法で明らかにされた。磁化測定によると、RMu_<12>の飽和磁化が、R^<3+>の理論値より小さい(Muは反強磁性結合)結果を得たが、これは、強いR-Mu相互作用の存在を暗示している。R原子間の強磁性キュリー温度以上で、Mu原子間の反強磁性ネール温度の中間領域でも、R-Mu間に相互作用の存在することが、^<55>MnNMRで観測された。更に、R(Fe,Mu)_<12>のメスバウアー効果測定により、Fe原子のサイト優先性の比率が定量的に求められ、Feの優先順位は、8f>8j>8i(中性子回折の結果)であった。Fe濃度が零への極限におけるFeの占有比(8j/8f)は約30%である。研究目的のもう一つは強磁性材料の開発である。強磁性化合物のキュリー温度と結晶磁気異方性を高め、磁気モーメントを大きくし、永久磁石材料の基礎的研究を行う為、Gd_5Si_4の置換体および希土類元素の異方性への寄与を知るためMuSbのR置換体の磁気特性を調べた。その結果、既存物質に比べてキュリー温度は低いが低温では原子当りの磁気モーメントの大きい強力磁石の可能性を見いだした。また、R_2Co_<14>B系のNMRを中心とした研究により、磁気異方性への各サイトの寄与が求められ、ハード磁性材料の指針を与えるものである。研究目的(1)「強磁性化合物のキュリ-点と磁気モ-メントを高め、結晶磁気異方性を高める条件を見出し、永久磁石材料の基礎的起因を明らかにすること」に関しては、“Gdー基金属間化合物を用いた強力磁石の設計"を行ってきた。残留磁束、抗磁力が大きく且つTcの高いことが強力磁石の要因である。そこで、磁気モ-メントの大きいGdー基化合物Gd_5Si_4(μ=3.89μ_B;Nd_2Fe_<14>Bのμ=1.93μ_B)を中心に、Gdを他のR元素、Tを他のT'での置換体(Gd_<1-x>R_x)_5(T_<1ーy>T'_y)_4を調ベた。その結果、T'=B,Feの場合にTcの上昇が見られた。GdをTbやDyで置換すると異方性は大きくなるが、TcはGd_5Si_4より減少した。結論として、現在の強力磁石(Nd_2Fe_<14>B,SmCo_5)と比較して、μは大きいが、Tcはかなり低いために常温以上で使用できる物質はまだ見つかっていない。Nd_2Fe_<14>B系として、(Nd_<1ーx>R_x)_2Co_<14>BとY_2(Co_<1ーx>T_x)_<14>Bを磁化測定とNMRにより調ベ、磁化容易軸の方向がRの濃度、Tの濃度に依存してcー軸からcー面に変化すること、異方性が増加するとモ-メントの軌道角運動量による部分が増加することが判明した。研究目的(2)の達成のために、RMn_<12>,R(Mn,Fe)_<12>の磁性を主に調ベた。RーMn間の強い相互作用のため異方性が大きく容易に飽和しない。強磁場下で飽和磁化は、R^<3+>イオンの値よりかなり小さい。Tc(<10K)以上でもRーMn間相互作用の存在がNMRから判った。Fe置換のメスバウァ-効果測定によりサイト優先性が求められ、R=Yの中性子回折の結果と良い一致を見た。超強磁場下の磁化測定、高圧下の電気抵抗測定を次年度に行い詳細を検討する。

強磁性化合物のキュリー温度と結晶磁気異方性を高め、磁気モーメントを大きくし、永久磁石材料の基礎的研究を行う為、Gd_5Si_4の置換体および希土類元素の異方性への寄与を知るためMuSbのR置換体の磁気特性を調べた。その結果、既存物質に比べてキュリー温度は低いが低温では原子当りの磁気モーメントの大きい強力磁石の可能性を見いだした。また、R_2Co_<14>B系のNMRを中心とした研究により、磁気異方性への各サイトの寄与が求められ、ハード磁性材料の指針を与えるものである。研究目的(1)「希土類、遷移金属の両元素を含む化合物とその置換系において磁気モーメントの発生と喪失の条件を調べ、局在から遍歴電子磁性への移行とそれに伴う物性の変化をバンド磁性の立場から明かにする」の達成のために、RMn_<12>やR(Mn、Fe)_<12>の磁性を調べた。R-Mn間の強い相互作用のため異方性が大きく容易に飽和しない。研究目的(2)「強磁性化合物のキュリー点と磁気モーメントを高め、結晶磁気異方性を強める条件を見出し、永久磁石材料の基礎的起因を明らかにすること」に関しては、“Gd-基金属間化合物を用いた強力磁石の設計"を行ってきた。残留磁束、抗磁力が大きく且つTcの高いことが強力磁石の要因である。そこで、磁気モーメント(μ)の大きいGd-基化合物Gd_5Si_4を中心に、Gdを他の希土類元素(R)で遷移金属元素(T)を他のT ́での置換体(Gd_<1-x>Rx)_5(T_<1-y>T ́y)_4を調べた。その結果、T ́=B,Feの場合にTcの上昇が見られた。GdをTbやDyで置換すると異方性は大きくなるが、TcはGd_5Si_4より減少した。結論として、現在の強力磁石と比較すると、μは大きいがTcは低いために常温以上で使用できる物質はまだ見つかっていない。ネオマックス系として、(Nd_<1-x>Rx)_2Co_<14>BとY_2(Co_<1-x>Tx)_<14>Bを磁化測定とNMRにより調べ、磁化容易軸の方向がRやTの濃度に依存してC軸←→C面に変化すること、異方性が増加すると、モーメントの軌道角運動量による部分が増加することが判明した。
陽イオン空孔生成型酸化物イオン伝導体の導電機構の解明

逆スピネル型構造を示すZn_2TiO_4のTiの一部をTaで置換すると,陽イオン空孔を生成し酸化物イオン伝導が発現する.本研究では陽イオン空孔と酸化物イオン伝導の発現との関係を中心に,構造および電気化学的見地から詳細なイオン伝導機構について調べた.Zn_<2-x/2>Ti_<1-x>Ta_xO_4ではTaの置換も空孔の生成も八面体サイトで生じる.パルス中性子回折データを,格子間酸化物イオンを仮定したモデルで詳細に解析した.その結果,八面体サイトに陽イオン空孔が形成すると正規の酸化物イオンが八面体内部にシフトし,新たに生成した空孔を利用して酸化物イオンの拡散が行われるという準格子間拡散機構が導き出された.5価のTaと同時に3価のAlを添加して,陽イオン空孔を形成しない固溶体(Zn_2Ti_<1-2x>Ta_xAlxO_4,x≦0.3)も合成できた.角度分散型の中性子回折実験からAlの置換も八面体サイトでなされることを確認し,電気伝導率の組成依存性からTaの添加によって酸化物イオン伝導性が発現するのではないことを確かめた.また,様々な系の酸化物イオン伝導率を陽イオン空孔濃度に対してプロットしたところ,イオン伝導率は陽イオン空孔のべき乗に比例して増加するものの,パーコレーションで観測されるような閾値は存在しなかった.このことから,最初に酸化物イオンが動き出すためには陽イオン空孔が必要であるが,酸化物イオンが陽イオン空孔側に移動した後には空孔機構的に酸化物イオンが移動することがわかった.本研究における一連の実験によって陽イオン空孔が酸化物イオン伝導を支配するという特異な系のイオン伝導の特徴が明らかになった.逆スピネル型構造を示すZn_2TiO_4のTiの一部をTaで置換すると,陽イオン空孔を生成し酸化物イオン伝導が発現する.本研究では陽イオン空孔と酸化物イオン伝導の発現との関係を中心に,構造および電気化学的見地から詳細なイオン伝導機構について調べた.Zn_<2-x/2>Ti_<1-x>Ta_xO_4ではTaの置換も空孔の生成も八面体サイトで生じる.パルス中性子回折データを,格子間酸化物イオンを仮定したモデルで詳細に解析した.その結果,八面体サイトに陽イオン空孔が形成すると正規の酸化物イオンが八面体内部にシフトし,新たに生成した空孔を利用して酸化物イオンの拡散が行われるという準格子間拡散機構が導き出された.5価のTaと同時に3価のAlを添加して,陽イオン空孔を形成しない固溶体(Zn_2Ti_<1-2x>Ta_xAlxO_4,x≦0.3)も合成できた.角度分散型の中性子回折実験からAlの置換も八面体サイトでなされることを確認し,電気伝導率の組成依存性からTaの添加によって酸化物イオン伝導性が発現するのではないことを確かめた.また,様々な系の酸化物イオン伝導率を陽イオン空孔濃度に対してプロットしたところ,イオン伝導率は陽イオン空孔のべき乗に比例して増加するものの,パーコレーションで観測されるような閾値は存在しなかった.このことから,最初に酸化物イオンが動き出すためには陽イオン空孔が必要であるが,酸化物イオンが陽イオン空孔側に移動した後には空孔機構的に酸化物イオンが移動することがわかった.本研究における一連の実験によって陽イオン空孔が酸化物イオン伝導を支配するという特異な系のイオン伝導の特徴が明らかになった.逆スピネル型構造を示すZn_2TiO_4のTiの一部をTaで置換すると陽イオン空孔が形成し,酸化物イオン伝導が発現する.本研究では陽イオン空孔とイオン伝導の発現との関係を含めて,詳細なイオン伝導機構を構造および電気化学的見地から調べた.Zn_<2-x/2>Ti_<1-x>Ta_xO_4ではTa占有サイトも空孔形成サイトも8面体位置であることは中性子回折からわかっていたが,さらに格子間の様々な位置に微量な酸化物イオンを仮定してその占有率を求めた.その結果,酸素4面体内では格子間酸素の占有率は負であったが8面体内では中心付近で正の値を示した.したがって8面体サイトに陽イオン空孔が形成すると正規の酸化物イオンが8面体内部にシフトし,これを利用して酸化物イオンの拡散が行われるというモデルを提案した.電気伝導率の酸素分圧依存性からイオン伝導成分を見積もり,その組成依存性を調べたところ,Taの添加量に伴い(陽イオン空孔濃度に伴い)イオン伝導率は上昇した.これは陽イオン空孔が直接イオン伝導に関与していることを示唆するものであり,低Ta組成ではパーコレーションによるイオン伝導性が低下も観測できた.さらに5価のTaと3価のAlを同時に添加して,Taを添加しながら陽イオン空孔を形成しない固溶体(Zn_2Ti_<1-2x>Ta_xAl_xO_4,x【less than or equal】0.3)を合成した.この系ではTaとAlの添加量を増加しても酸化物イオン伝導の増大は見られず,また導電緩和挙動(electric modulusの周波数依存性)もTaのみ置換した系とは異なり,陽イオン空孔が直接酸化物イオン伝導の原因になっていることを示した.