hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多結晶半導体太陽電池におけるプラズマレスドライテクスチャー化プロセスの研究

太陽電池は地球温暖化対策および化石燃料の代替エネルギー源として近年特に注目されているが、一層の効率向上と低コスト化が要求されている。太陽電池の効率は一般的に反射損失、量子効率、表面および内部欠陥密度、直列抵抗に依存している。本研究では、反射損失の低減および表面、内部欠陥密度に焦点をあて、単結晶および多結晶シリコンウェハに対して反応性ガスを用いたドライエッチングによるテクスチャー化を行い、太陽電池の作製を行い、特性評価を行った。さらに、多結晶太陽電池に対しては水素化による特性改善を試み、特性評価を行った。テクスチャー化として全面エッチングを行った場合(マスクレス)、およびパターニングを施したマスクを形成後エッチング処理を行ってグループ状やハニカム状テクスチャー構造を形成した場合について、反射率の評価を行った。いずれの場合も反射率の低減が確認できた。さらにテスクテャ構造を有する単結晶シリコン太陽電池を作製したところ、マスクレスの場合を除き、反射率減少に見合った効率の向上が見られた。つぎに多結晶においてはバルク中欠陥密度が多いため、一般的にライフタイムが短く、短絡電流・効率とも小さいが問題がある。改良方法として、水素による界面やグレイン内のダングリングボンド終端を試みた。プラズマにより水素ラジカルを発生させ水素を供給するが、内部への水素拡散を熱処理のみならずバイアス電圧を印加し、内部電界を利用して促進させる方法などを試み、逆バイアス印加により、より低温で短時間に太陽電池特性が改善できることを明らかにした。太陽電池の効率は一般的に反射損失、量子効率、表面および内部欠陥密度、直列抵抗により決定される。本年度においてはその内、反射損失の低減に焦点をあて、単結晶および多結晶シリコンウェハに対して三フッ化塩素を用いたプラズマレスドライエッチングによるテクスチャー化を行い、電子顕微鏡による表面構造観察、光学的反射率評価、太陽電池の作製・電気的特性評価を行った。単結晶鏡面の基板において、室温で三フッ化塩素分圧9Pa程度の希薄な処理条件でも10分以内に波長500nm反射率が8%程度と鏡面に比べて5分の1程度に減少することが分かった。さらにエッチング処理を続けると反射率はやや増加した。同様な傾向が多結晶シリコン基板に対しても見られた。表面観察からエッチング初期では極めて小さい凹凸が現れ、徐々に大きな凹凸が現れていた。ところが、上記の条件で処理した極めて小さい凹凸のみを有する面に対して、その後に不純物拡散工程を経ると反射率が増加することが分かった。なおこの傾向は不活性雰囲気における熱処理のみでも見られたため、反射率増加の原因は不純物ではなく、熱による微細凹凸構造の変形と考えられた。そこで、マスクパターニングと三フッ化塩素分圧600Paにけるエッチングによりハニカムテクスチャー構造を形成し、反射率評価を行った。この場合は、不純物拡散工程による反射率変動が起こらなかった。ハニカムテクスチャー構造を用いた太陽電池試料を作製し、発電特性を評価したところ、鏡面太陽電池と比較して、短絡電流および発電効率が約3割増大することを確認した。本研究ではその内、反射損失の低減に焦点をあて、単結晶および多結晶シリコンウェハに対して三フッ化塩素を用いたプラズマレスドライエッチングによるテクスチャー化を行い、電子顕微鏡による表面構造観察、光学的反射率評価、太陽電池の作製・電気的特性評価を行った。テクスチャー化法として全面およびハニカム状エッチングを行った場合のライフタイム分布への影響を調べたところ、ライフタイムの劣化はわずかであることがわかり、本テクステャー法が基板にほとんど損傷を与えないことが推定された。一方、熱工程がライフタイムに与える影響が大きいことがわかり、検討の余地があることが分かった。パターニングを施したマスクを形成後エッチング処理を行ってハニカム状およびU溝(グループ)状テクスチャー構造を形成した場合についても反射率の評価を行ったところ、ほぼ同等なスペクトルを得た。

また、テクスチャー構造に反射防止膜として酸化チタンまたは水素化窒化シリコン膜を堆積したところ、さらなる反射率低減ができた。さらに、上記の表面処理を行った基板を用いてpn接合および電極を形成し、太陽電池試料を作製したところ、未処理セルと比較して発電効率の向上を確認した。ハニカム状およびグループ状テクスチャー構造では、反射防止膜がないセルにおいても13%以上の変換効率を得た。しかしながら、全面テクスチャーの場合は11%以下にとどまった。今後はこの原因の解明と改善を行う予定である。太陽電池の効率は一般的に反射損失、量子効率、表面および内部欠陥密度、直列抵抗により決定される。本年度においては、反射損失の低減および表面・内部欠陥密度に焦点をあて、単結晶および多結晶シリコンウェハに対してドライエッチングによるテクスチャー化を行い、太陽電池の作製を行い、特性評価を行った。さらに、多結晶太陽電池に対しては水素化による特性改善を試み、特性評価を行った。テクスチャー化として全面エッチングを行った場合(マスクレス)、およびパターニングを施したマスクを形成後エッチング処理を行ってグループ状やハニカム状テクスチャー構造を形成した場合について、反射率、ライフタイム等の評価を行った。いずれの場合も反射率が低減したが、ライフタイムも低下した。しかし、太陽電池特性においては反射率減少に見合った効率の向上が見られた。この理由は、ライフタイム測定においては拡散工程を行っていない基板を用いたため、表面の影響が過度に現れたためと思われる。つぎに多結晶においてはバルク中欠陥密度が多いため、一般的にライフタイムが短く、短絡電流・効率とも小さいが問題がある。改良方法として、水素による界面やグレイン内のダングリングボンド終端を試みた。プラズマにより水素ラジカルを発生させ水素を供給するが、内部への水素拡散を熱処理のみならずバイアス電圧を印加し、内部電界を利用して促進させる方法などを試み、逆バイアス印加により、より低温で短時間に太陽電池特性が改善できることを明らかにした。
アラブ諸国の民法秩序の歴史的考察

オスマン朝(1299-1922)後継アラブ諸国のうち,宗主国から事実上政治的・法的に独立し,アラブ世界の法の近代化の先駆けとなったエジプトの民法典と,逆に独立までオスマン法が適用された諸国の民法典に対するイスラーム法の影響を歴史的観点から比較した。その結果,いずれもイスラーム法の影響は希薄で,同法に由来する制度にせよ,当該法典の立法目的に応じた改変ゆえに,実質的には新たな制度といえることが明らかとなった。旧オスマン朝領のアラブ諸国のうち,19世紀初頭から宗主国の法的影響を脱したエジプトと,逆にオスマン朝消滅後もその法的影響が残ったシリア,イラク,レバノン,リビアの歴史的状況が,それぞれの国における近代民法の制定に与えた影響を明らかにする。研究実施計画に従い,(1)国内でも入手可能な基礎的な資料の解析と,(2)調査対象各国の民法を中心とする法律関係資料の収集に努めた。(1)については,主としてエジプトおよびイラク民法典の実質的な起草者であるAbd al-Razz q al-Sanh rの研究に基づき,各国の民法の立法史の概要は把握できた。(2)については,シリア国立図書館,ベイルート・アメリカン大学,大英図書館,フランス国立図書館において,シリア,レバノン,イラク民法典については,かなりの資料を収集できた。多くは民法典注釈または研究書であるが,レバノンについては一定の時期に関する判例資料を入手できた。ただし,これら諸国の委任統治期の法的状況に関する資料は未だ十分ではない。また,リビアにおける資料収集は,入国の困難さと時間的制約のため,今回は見送らざるを得なかった。この間,本研究における比較考察のスタンダードとなるエジプト民法典に関する論文を作成し,本年度末に発表した。エジプトおよび他の多くのアラブ諸国においては,沿革的な理由からいわゆる「民法典」の領域が財産法に限定され,身分関係法を含まない点を含め,民法秩序の考察の上で重要と思われるエジプト民法典のいくつかの特徴を近代法によるイスラーム法の分断という観点から論じた。また,エジプト以外のアラブ諸国の民法典との関係で重要なオスマン朝の民法典(『マジャッラ』)の翻訳を目的とする研究会におけるコアメンバーとしての活動を通じて,本研究にとっても重要な知見を得た。本年度研究計画の第1の目的であった,平成20年度に収集した資料の解析については,ほぼ目的を達した。エジプト,シリア,レバノン,イラクについては,民法典の立法史に関する基本的な情報を得た。本年度研究計画の第2の目的であった,補足的資料収集については,以下の海外調査を行った。(1) 2010/1/3-10フランス国立海外県文書館(Archives Nationales d'Outre-Mer)において,シリア,レバノンのフランス委任統治期の法的状況に関する資料を収集した。その結果,委任統治当局の立法政策は両国における1930年代以降の法改革に対して予想以上に大きな影響を及ぼしていることが判明した。この点については,英保護領時代のエジプトとの比較が有意義であろう。(2) 2010/2/7-14アメリカ議会図書館(Library of Congress)において,主としてイラク民法に関する資料を収集し,その性質や制定過程に関する補足的情報を得た。また,リビヤ民法についても,国内外において若干の資料の所在を確認できた。本年度の研究計画の第3の目的であったオスマン法の分析については,従来の研究においては一般に,とりわけ1858年オスマン土地法典の研究対象諸国の民法典に対する影響が指摘されているものの,イスラーム法の影響と同程度に精査を要することがわかった。例えば,シリア,レバノンの物権法の共通のモデルとなった1930年11月12日法は,フランス政府が保護領モロッコに導入した法のコピーである可能性がある。以上については,下記「研究発表」欄に記載した口頭発表を行った。交付申請書「研究実施計画」に記したように,今年度はこれまでに収集した資料の分析作業を中心としつつ,フランス国立図書館で補足的な資料調査を1回行った。その成果は以下の通りである:1.エジプトについては,先買権制度に関する投稿中の英語論文が掲載許可を得た。このなかで,アッバースィーのal-Fatawa al-mahdiyya等,本研究で収集した資料の一部を用いた。2.エジプト以外の対象諸国(シリア,レバノン,イラク,リビア)についても,先買権を含む土地制度を中心にオスマン法の影響を考察してきた。しかし,シリアおよびレバノンのフランス委任統治期の資料の分析から,両国の土地制度はオスマン法の直接的影響ではなく,フランスの他の植民地の法をモデルとしていることが明らかとなった。リビアについてはまだ情報が不足しているが,少なくとも,一見オスマン法の影響に見える土地所有権の構造については,やはりイタリアの植民地政策の影響が明らかとなった。ただし以上の点については,成果発表には至らなかった。3.他方で,オスマン法の影響という意味では,むしろオスマン朝の債権契約法典「マジャッラ」を考察の対象に加えるべきであることがわかった。

イスラーム法に基づく「マジャッラ」は,その個々の規定についてはオスマン朝後継諸国の法に殆ど影響を与えていないため,これまで着目してこなかったが,同法典がこれら諸国の独立まで「民法典」と認識されていたことからも,民法秩序ないし民法観という点で法の近代化とあわせてその影響を分析する意義があろう。これについては,同法典の翻訳プロジェクトの成果発表の中で,本研究との関連性をふまえつつ,若干の考察と展望を述べた。研究全体の目的は,旧オスマン朝領のアラブ諸国のうち,19世紀初頭から宗主国の法的影響を脱したエジプトと,ぎゃくにオスマン朝消滅後もその法的影響が残ったシリア,イラク,レバノン,リビアの歴史的状況が,それぞれの国における近代民法の制定に与えた影響を明らかにすることである。本研究は,本来平成23年度が最終年度であり,本年度は,繰越金により平成23年度に予定していた海外出張(下記2.参照)を遂行した。以下,平成23年度の研究実施計画に基づき,実施状況を報告する。1.前年度までに収集した資料の解析は,ほぼ終了した。2.補足的な資料収集のため,ベイルートのアメリカン大学等への出張を行う予定であったが,1.の結果,あまり必要がないと判断され,また下記3.に述べる理由から,カイロへの出張に変更した。上述のように,この出張は繰越金により本年度に行った。3.平成22年度の研究活動から,オスマン法のオスマン朝後継諸国の民法典や民法観に対する影響という点については,これまで着目してきた土地法典(1858年)等の不動産関連法のみならず,イスラーム法に基づく債権契約法法典にあたる「マジャッラ」を考察の範囲に加えることにした。ついては平成23年度より,基盤研究(B)「イスラーム法の近代的変容に関する基礎研究:オスマン民法典の総合的研究」(課題番号23330006)におけるマジャッラ翻訳作業に研究分担者として参加しつつ,マジャッラの典拠について調査した。上記カイロ出張においては,その一部の写本調査を行ったほか,エジプト民法典の適用状況に関して,補足的な判例調査を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。
大規模CG流体シミュレーション

本年度では、アダプティブ流体シミュレーションの圧力項の離散化に関する研究結果を得られた。圧力の離散化は、ポアソン方程式を区分領域で離散化をして得られる。この離散化は、境界条件を伴って行われる。本研究では、この離散化をオクトリー(8分木)格子で行った。従来の8分木の離散化では、Tジャンクションで境界条件が一次精度となってしまう問題があった。境界条件が一次精度だと、波の揺らぎに視覚的に不自然なアーティファクトが発生してしまう。今年度では、この境界条件を2次精度にする画期的な離散手法の開発に成功した。結果として、自然な波の運動の計算に成功した。従来手法でも2次精度の境界条件を求められる離散化は存在したが、その離散化は多大な事前計算が必要であり、全ての離散パターンによってポアソン方程式の係数が簡単に求められないという問題があった。今回の開発した離散アルゴリズムでは、離散パターンに依存せずに、単一の方法でポアソン方程式の係数を求められる手法を開発した。また、それによって生じる線形一次方程式は正値対象行列となり、前処理付き共役勾配法などの高速な反復ソルバで解を求められることも確認した。既に簡易的な数値実験により、アルゴリズムは意図した通り動作し、頑健に動作することも確認した。アダプティブ流体計算は従来手法では複雑なものになりがちだったが、本手法は極めて簡単に実装でき、映画産業といった実践的な場で大きなインパクトが期待できる。研究計画で述べた画期的な圧力の離散化は既に重要な理論付けが完成し、残る課題はその応用性を確認することとなったため。残る課題は本提案手法が理論だけでなく数値的にも2次精度があるか確かめること、実践的なアダプティブな流体シミュレーションが可能なことを示すことである。研究を遂行する上で進捗が計画以上にあり、必要な額が実際に必要な額より若干下回ったため。翌年度の研究遂行において、現在の研究計画を加速しながら、消化する。
癌細胞への標的指向能を付与した表面修飾脂質ベシクルの創製とその機能

目的癌治療を主目的として、標的指向機能(ミサイル機能)を有する、いわゆる癌細胞への“ミサイル装置"(リガンド)を装着した、人工細胞(脂質ベシクル)を創製し、DDS(Drug Delivery System)に利用することを目的とした。標的分子のリガンドとしては、大別して二種類のリガンド、すなわち、1)癌細飽の特異抗原としての糖鎖を認識するレクチン、2)癌細胞の特異抗原を認識する抗体、について研究を進める。本手法は癌治療だけにとどまらず、目的細胞への遺伝子導入などの利用法も考えられ、その応用目的価値は大きい。結果まず海藻から分離精製した数種のレクチンをスクリーニングした結果、ESA(トゲキリンサイ(Eucheuma serra由来)をレクチンリガンドとして選択した。このESAを、Span80を主成分とする脂質ベシクルに固定化して、癌細胞へのターゲッティングを主目的とする種々の実験的検討を行った。正常細胞モデルとしてMCF10(乳腺細胞)、Fibroblast(へその緒由来の繊維芽細胞)、および、癌細胞としてMCF7(乳線癌細胞)、COLO201(大腸癌細胞)、ハイブリドーマ(HB4C5)を用いた。その結果、このESA固定化ベシクルは癌細胞に対して特異的に結合する傾向が見られた。また癌細胞を死滅させる効果も見られた。次に、抗体のベシクル固定化については、プロテインAを媒介として、抗体のFabフラグメントを外方向に配向させて、固定化させることができた。このような固定化法により、ヒトハイブリドーマ(HB4C5)の表面に産出するIgM抗体を抗原とする抗IgM抗体を、ベシクル表面上に固定化した。この固定化ベシクルはHB4C5に、特異的に結合した。またベシクル中に内包したBSAを、結合したヒトハイブリドーマ中へ導入することができた。
市民調査のメタアクションリサーチ

本研究は、職業的研究者以外の人々が中心となって行う調査活動である「市民調査」について、事例を踏まえて検討した。「市民調査」においては、調査の目的の設定や調査の実働の部分については、市民活動団体が自ら主体的な役割を担うこと望ましい一方で、調査手法や調査結果のまとめ方等については一定の専門性が必要で、市民活動団体と調査の専門家双方の有機的な連携が必要である。こうした連携に向けて、両者に対して、どのように動機付けをしていくのかが、今後の課題である。本研究は、職業的研究者以外の人々が中心となって行う調査活動である「市民調査」(宮内,2003)について、事例を踏まえて検討することを目的としている。本年度は次年度以降のより本格的な研究活動の準備期と位置づけ、主に次のような研究活動を行った。第1に、神戸市に本拠を置くNPOの関係者と、市民調査に関する勉強会を実施した。この中では、過去に行われた市民調査の具体例について検討し、評価できる点と課題の整理を行った。この成果の一部は、一般向けの解説として文章化した。第2に、市民参加型のアートイベントの実施に関わり、参加者に対する質問紙調査を企画・実施することができた。この過程では、アートイベントの実施に携わったアーティストとの意見交換を密に行い、当該イベントの当事者の視点からの、質問紙調査の企画のあり方について、実践的な知見を得ることができた。これらの活動の成果の一部は、日本質的心理学会のワークショップで発表した。第3に、さらに、大阪市立大学が主催し、インドネシアのジョグジャカルタにて開催された「ジョグジャカルタ・アカデミックフォーラム」に参加し、途上国の大学関係者と意見交換を行った。今回の議論の内容は本研究に直接的に関係するものではなかったが、学問的関心の共通部分について確認することができ、今後の研究交流の発展の基盤を築くことができた。これらにより、次年度以降に、より本格的なアクションリサーチを展開するための、理論的基盤及び実践的基盤を充実させることができた。本年度は主に次のような研究活動を行った。第一に、阪神淡路大震災の手記集の成立過程の分析を通じて、災害体験の伝承について、実践的かつ理論的な考察を行った。より具体的には、手記集の成立過程に焦点を当て、手記集を出版した団体の15年間の活動の経過について、事例の取りまとめを行った。その中で、手記の成立には手記の執筆者と編集者との共同作業を通じて成立したことを確認した。さらに、これらの知見に基づいて理論的な考察を進め、手記集の成立が、災害体験者の間の連帯を促進する可能性を指摘した。第二に、大阪市内で行われてきたアートを通じた地域の活性化に関する社会実験である「船場アートカフェ」の活動に参画し、事例の報告を行う共に、理論的な考察を行った。ここでは、「船場アートカフェ」として行われた一連の取り組みが、地域のまちづくり活動の活性化に貢献したことについて、災害研究などの知見を導入しながら整理した。このほか、前年度に行った、500人規模のアートイベントについて、その理論的な考察を行った。さらに、大阪市立大学が主催し、インドネシアのジョグジャカルタにて開催された「ジョグジャカルタ・アカデミックフォーラム」に参加し、途上国の大学関係者と意見交換を行った。これらにより、最終年度に向けた、理論的基盤及び実践的基盤を充実させることができた。本研究は、職業的研究者以外の人々が中心となって行う調査活動である「市民調査」(宮内, 2003)について、事例を踏まえて検討することを目的としている。本研究テーマとの関連では、本研究は、手記執筆者の団体の運営者と共同で実施した点に特徴がある。本研究については、前年度末に学術論文としてとりまとめ、学術雑誌に投稿したが、その後、審査の過程で、査読者からいくつかの指摘を受けたため、引き続き、いくつかの分析を行った。第二に、2010年度に行った、500人規模のアートプロジェクトについて、企画実行委員会が作成したアンケート調査について分析し、参与観察の結果も踏まえて、理論的な考察を行った。より具体的には、ある現代音楽の楽曲が、1991年と2010年という約20年隔たった2つの時代に演奏された事例として、1991年と2010年の2つの演奏会の比較を行い、そこから浮かび上がる時代背景の違いについて、理論的な考察を行った。第三に、ネパール(カトマンズ)で実施された、開発援助を専門とする国際協力NGOのワーカー向けのトレーニングセッションに同行した。

より具体的には、対話型ファシリテーションについての、座学および実地訓練の様子について記録することを通じて、対話型ファシリテーションが市民調査のための有力な手法のひとつであることを確認した。東日本大震災の発生等、社会情勢の急激な変化に伴い、その対応が必要となったため。24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度であることを踏まえ、成果の取りまとめと、追加の調査に力を入れる。
筋線維芽細胞のSET発現上昇が「癌ニッチ」に果たす役割の解明

筋線維芽細胞は癌細胞により教育され,癌ニッチにおいて重要な役割を果たすことから創薬標的としても注目されている。そのため,正常組織の筋線維芽細胞とがん組織の筋線維芽細胞の違いを明らかにすることが,新規抗がん戦略の創出に不可欠である。本研究は,筋線維芽細胞のSET発現上昇が癌ニッチに果たす役割を解明することで,筋線維芽細胞を標的とした抗がん戦略への基盤となることを目的とする。【補助事業期間中の研究実施計画】:2018年度は,CAFs様筋線維芽細胞株であるLmcMFを用い,SETが筋線維芽細胞の表現型やがん組織の成長に与える影響を解明するため,以下の事項について検討した。(1)正常マウス消化管の非上皮経細胞(筋線維芽細胞等)におけるSET陽性細胞の割合を,免疫染色より検討した結果,正常組織にもSETの発現が明らかとなった。(2)胃がんモデルマウスより摘出した胃組織を用いて,非腫瘍部と腫瘍部の筋線維芽細胞におけるSET発現を検討したところ,腫瘍部において有意なSET発現率上昇が明らかとなった。また,ヒト大腸癌患者においても,同様の結果が得られた。(3)レンチウイルスベクターを用いてLmcMFのSET発現抑制細胞を作成し,CAFsマーカー発現,細胞増殖,細胞遊走,サイトカイン分泌の変化について検討した。その結果,CAFsマーカーの発現に大きな変化は見られず細胞増殖能にも変化はないが,SET発現抑制細胞では,TGF-β刺激による細胞遊走が有意に抑制され,破骨細胞分化抑制因子であるosteoprotegerin(OPG)のTGF-β刺激による分泌増加とmRNA発現上昇が抑制されることが明らかとなった。【総括】CAFsにおいて、SETはTGF-β刺激による細胞遊走やOPGの産生を促進することでがんの悪性化に寄与することが示唆される。今後は,研究計画に沿ってさらに研究を進める。本研究では,筋線維芽細胞のSET発現が細胞自身の表現型に与える影響を解明するため,マウス腸筋線維芽細胞においてSETの発現を上昇・低下させ,筋線維芽細胞の表現型(増殖,遊走,サイトカイン発現の変化など)に与える影響とその分子機構を解明することを計画している。またそれと並行して,筋線維芽細胞のSET発現ががん組織の成長に与える影響を明らかとするために,がん細胞を移植したがんモデルマウスとがん組織オルガノイドにSET発現を変化させた筋線維芽細胞を混合し,SET発現による筋線維芽細胞の表現型変化が癌組織の成長に与える影響を解析することを計画している。2018年度は,SET発現抑制による筋線維芽細胞の表現型の変化は明らかにするとともに,正常の消化管組織の非上皮系細胞にもSETが発現していることを明らかとした。これまでの結果より,SET発現を抑制することでTGF-β刺激によるOPG産生が抑制されたことから,SETの発現はTGF-βを介する情報伝達系に作用する可能性が示唆された。一方,2018年度実施したOPG産生の検討はサイトカインアレイによる実験であったことから,より詳細な解析が必要であると考えられる。そこで,2019年度は,ELISA方を用いてOPG産生に対する影響を検討する。さらに,TGF-β刺激による情報伝達系を明らかにするため,SET発現がどのようなシグナル伝達に影響を与えることでその変化がもたらさせるかを明らかにする。なお,SETはタンパク質脱リン酸化酵素PP2Aの阻害タンパク質であることから,特にPP2Aの基質となる因子に着目して解析する。また,申請者は既に免疫不全マウス(NOD.CB17 Prkdcscid/Jマウス)に,RasV12を発現させ癌化したaMoC1細胞(癌細胞)を移植すると腫瘍を形成することを確認している。この実験系を用い,SET発現を操作した腸筋線維芽細胞を混合移植することで,筋線維芽細胞のSET発現の変化がin vivoでの腫瘍の成長に与える影響を解析する。以上より,SET発現変化が筋線維芽細胞の表現型やがん組織の成長に与える影響を明らかにする。

その結果,CAFsマーカーの発現に大きな変化は見られず細胞増殖能にも変化はないが,SET発現抑制細胞では,TGF-β刺激による細胞遊走が有意に抑制され,破骨細胞分化抑制因子であるosteoprotegerin(OPG)のTGF-β刺激による分泌増加とmRNA発現上昇が抑制されることが明らかとなった。【総括】CAFsにおいて、SETはTGF-β刺激による細胞遊走やOPGの産生を促進することでがんの悪性化に寄与することが示唆される。今後は,研究計画に沿ってさらに研究を進める。本研究では,筋線維芽細胞のSET発現が細胞自身の表現型に与える影響を解明するため,マウス腸筋線維芽細胞においてSETの発現を上昇・低下させ,筋線維芽細胞の表現型(増殖,遊走,サイトカイン発現の変化など)に与える影響とその分子機構を解明することを計画している。またそれと並行して,筋線維芽細胞のSET発現ががん組織の成長に与える影響を明らかとするために,がん細胞を移植したがんモデルマウスとがん組織オルガノイドにSET発現を変化させた筋線維芽細胞を混合し,SET発現による筋線維芽細胞の表現型変化が癌組織の成長に与える影響を解析することを計画している。2018年度は,SET発現抑制による筋線維芽細胞の表現型の変化は明らかにするとともに,正常の消化管組織の非上皮系細胞にもSETが発現していることを明らかとした。これまでの結果より,SET発現を抑制することでTGF-β刺激によるOPG産生が抑制されたことから,SETの発現はTGF-βを介する情報伝達系に作用する可能性が示唆された。一方,2018年度実施したOPG産生の検討はサイトカインアレイによる実験であったことから,より詳細な解析が必要であると考えられる。そこで,2019年度は,ELISA方を用いてOPG産生に対する影響を検討する。さらに,TGF-β刺激による情報伝達系を明らかにするため,SET発現がどのようなシグナル伝達に影響を与えることでその変化がもたらさせるかを明らかにする。なお,SETはタンパク質脱リン酸化酵素PP2Aの阻害タンパク質であることから,特にPP2Aの基質となる因子に着目して解析する。また,申請者は既に免疫不全マウス(NOD.CB17 Prkdcscid/Jマウス)に,RasV12を発現させ癌化したaMoC1細胞(癌細胞)を移植すると腫瘍を形成することを確認している。この実験系を用い,SET発現を操作した腸筋線維芽細胞を混合移植することで,筋線維芽細胞のSET発現の変化がin vivoでの腫瘍の成長に与える影響を解析する。以上より,SET発現変化が筋線維芽細胞の表現型やがん組織の成長に与える影響を明らかにする。
細胞成長因子とその関連蛋白による毛成長制御の解析

TGF-βの細胞内情報伝達分子群にSmad系の蛋白群があり、Smad3はTGF-βの情報伝達を促進させ、Smad7は抑制させる。共同研究者瀬戸口の実験室でSmad遺伝子(Smad3,Smad7,レポーターE.colilacZ)をアデノウイルスベクターに組み込み、真皮線維芽細胞に感染させ、これらの真皮線維芽細胞をタイプIコラーゲン中に包埋してゲル化させ、その影響を調べた。その結果、TGF-βはゲル収縮を促進させ、Smad3はTGF-βの収縮作用をさらに増強した。一方、抑制系のSmad7は単独でも線維芽細胞のゲル収縮を抑制したが、添加したTGF-βの効果も抑制した(発表論文参照)。またケロイド由来の線維芽細胞はゲル収縮力が強く、TGF-βによるゲル収縮促進作用はIFN-γによって抑制されなかった(発表論文参照)。次に、発毛抑制因子であるFGF-5よその細胞膜上の受容体であるFGFR1の働きをアンチセンス核酸で抑制することにより発毛を促すことができるか、in vitroの毛乳頭細胞と器官培養系を用いた実験系で明らかにした。CH3/Heマウスから分離した髭毛包を無血清培地で31°C、95%O_2-5% CO_2の条件で培養した。FGFR-1 mRNAのアンチセンス核酸効果が得られる20-merの配列とそのランダム鎖をいくつか準備し、培養開始24時間後に添加した。毛包の細胞活性は72時間培養終了後に毛球部で代謝されるAlamarBlue色素の蛍光強度で測定した。その結果FGFR1に対する30μMのアンチセンス核酸は毛球部の細胞活性を30%増加させた。しかし毛幹の伸長には影響を与えなかった(発表論文参照)。アンチセンス核酸の技術はさらに改良が必要であるが、将来的に発毛剤への応用が可能である。この実験とは別に抗真菌薬であるケトコナゾールに発毛作用があることを発見して論文として報告した(発表論文参照)。平成15年度の科研費申請書の研究計画に沿って実験を実施した。1)TGF-βの細胞内情報伝達分子群にSmad系の蛋白群があり、Smad3はTGF-βの情報伝達を促進させ、Smad7は抑制させる。共同研究者瀬戸口の実験室でSmad遺伝子をアデノウイルスベクターに組み込んで、次のものを準備した(Smad3、Smad7、レポーターE.coli lacZ)。Smad遺伝子には内在性Smadと区別するためtag標織を組み込んだ。まず、これらのベクターを真皮線維芽細胞に感熟させ、導入されていることをtag標織の染色性で確認した。ついで遺伝子導入した真皮線維芽細胞をタイプIコラーゲン中に包埋してゲル化させ、その影響を調べた。次に、ヒトの頭部毛包から毛乳頭細胞と外毛根鞘細胞を分離した。同じ要領でSmadsの遺伝子導入実験を実施したい。2)発毛抑制因子であるFGF-5やその細胞膜上の受容体であるFGFR1の働きをアンチセンス核酸で抑制することにより発毛を促すことができるか、in vitroの毛乳頭細胞と器官培養を用いた実験系で明らかにする。

C3H/Heマウスから分離した髭毛包を無血清培地で31°C、95%O_2-5%CO_2の条件で培養した。FGFR-1 mRNAのアンチセンス核酸効果が得られる20-merの配列とそのランダム鎖をいくつか準備し、培養開始24時間後に添加した。毛包の細胞活性は72時間培養終了後に毛球部で代謝されるAlamarBlue色素の蛍光強度で測定した。現在、毛乳頭への導入率を蛍光抗体染色法で確認し、アンチセンス核酸効果について検討中である。TGF-βの細胞内情報伝達分子群にSmad系の蛋白群があり、Smad3はTGF-βの情報伝達を促進させ、Smad7は抑制させる。共同研究者瀬戸口の実験室でSmad遺伝子(Smad3,Smad7,レポーターE.coli lacZ)をアデノウイルスベクターに組み込み、真皮線維芽細胞に感染させ、これらの真皮線維芽細胞をタイプIコラーゲン中に包埋してゲル化させ、その影響を調べた。その結果、TGF-βはゲル収縮を促進させ、Smad3はTGF-βの収縮作用をさらに増強した。一方、抑制系のSmad7は単独でも線維芽細胞のゲル収縮を抑制したが、添加したTGF-βの効果も抑制した(発表論文参照)。またケロイド由来の線維芽細胞はゲル収縮力が強く、TGF-βによるゲル収縮促進作用はIFN-γによって抑制されなかった(発表論文参照)。次に、発毛抑制因子であるFGF-5やその細胞膜上の受容体であるFGFR1の働きをアンチセンス核酸で抑制することにより発毛を促すことができるか、in vitroの毛乳頭細胞と器官培養系を用いた実験系で明らかにした。C3H/Heマウスから分離した髭毛包を無血清培地で31°C、95%O_2-5% CO_2の条件で培養した。その結果、FGFR1に対する30μMのアンチセンス核酸は毛球部の細胞活性を30%増加させた。しかし毛幹の伸長には影響を与えなかった(発表論文参照)。アンチセンス核酸の技術はさらに改良が必要であるが、将来的に発毛剤への応用が可能である。この実験とは別に抗真菌薬であるケトコナゾールに発毛作用があることを発見して論文として報告した(発表論文参照)。
バングラデシュにおけるコレラ流行と気候変動に関する疫学研究

インド洋熱帯域の海面水温の異常変動「ダイポールモード現象」とバングラデシュのコレラ患者数の関連を明らかにするため時系列解析をおこなった。エルニーニョ現象の影響とは独立して、ダッカ(都市部)およびマトラブ(農村部)でのコレラ流行が「ダイポールモード現象」およびベンガル湾海面水温と関連あることが明らかとなった。インド洋熱帯域の海面水温の異常変動「ダイポールモード現象」による多雨がバングラデシュでコレラ流行に深く関わっているかを検証するため、今年度はバングラデシュ国際下痢症研究所の共同研究者と研究計画書を作成し、同研究所の研究委員会、倫理委員会に申請をした。研究打ち合わせ(2008年6, 7, 8月)、研究委員会(2008年11月)出席のため同研究所を訪問した。審査の結果申請は受理され研究に使用するデータ収集を開始した。バングラデシュ国際下痢症研究所では2009年3月にコレラ患者データを収集した。また研究協力者を通じて「ダイポールモード現象」の指標となるインド洋の海面温度、海面高度、バングラデシュ全土の地上観測気象データ、主要な河川水位データの収集を始めた。平成21年度は引き続き時系列データベースを構築し、気象・水文・海洋データとコレラ患者データの時系列解析を行い、「ダイポールモード現象」とコレラ患者数の関連を明らかにする。インド洋熱帯域の海面水温の異常変動「ダイポールモード現象」による多雨およびベンガル湾海面水位の上昇がバングラデシュにおけるコレラ流行に関わっているかを検証するため、今年度はバングラデシュ国際下痢症研究所(ICDDR,B)を訪問し、コレラ患者データを収集した。また研究協力者を通じて「ダイポールモード現象」の指標となるインド洋の海面温度、海面高度、首都ダッカおよびICDDR,Bの人口サーベイランスシステムが整うマトラブにおける地上観測気象データ、主要な河川水位データを収集した。これら気象・水文・海洋、コレラ患者データを統合したデータベースを構築し、時系列解析を行った。その結果、「ダイポールモード現象」とコレラ患者数の関連はダッカ(都市部)およびマトラブ(地方)でラグタイムにより異なる関連があることが明らかになった。具体的には、ダッカにおいては、過去3ヶ月間の平均ダイポールモードインデックス(DMI)とコレラ患者数は正の関連を示し、過去4-7ヶ月間の平均DMIとは有意な負の関連を示した。マトラブにおいては、過去3ヶ月間の平均ダイポールモードインデックス(DMI)とコレラ患者数は正の関連を示したが、過去4-7ヶ月間の平均DMIとは関連を認めなかった。また、ベンガル湾海面水温および海面高度が一定の値以上になるとコレラ患者数が増加することが明らかとなった。これらの成果は気象データを用いたコレラ早期警戒システムの構築に向けた基礎的データとなることが期待される。来年度はこれらの研究成果を国際学会で発表するとともに、国際誌に投稿する。インド洋熱帯域の海面水温の異常変動「ダイポールモード現象」による多雨およびベンガル湾の水位変動がバングラデシュでコレラ流行に深く関わっているかを検証するため、昨年度バングラデシュ国際下痢症研究所(ICDDR,B)およびバングラデシュ気象局等で収集したコレラ患者データ、気象・海洋データを用いて時系列解析をおこなった。その結果、「ダイポールモード現象」とコレラ患者数の関連は、太平洋におけるエルニーニョ現象の影響とは独立して、ダッカ(都市部)およびマトラブ(農村部)でラグタイムにより異なる関運があることが明らかになった。具体的には、ダッカのコレラ患者数と0-3ヶ月前の平均ダイポールモードインデックス(DMI)とが正の関連を示し、4-7ヶ月前の平均DMIとは負の関連を示した。マトラブではコレラ患者数と0-3ヶ月前の平均ダイポールモードインデックス(DM1)とが正の関連を示したが、4-7ヶ月前の平均DMlとは有意な関連を認めなかった。また、両地域で0-3ヶ月前のベンガル湾海面水温が一定の値以上になるとコレラ患者数が増加することが明らかとなった。これらの結果より、バングラデシュにおけるコレラ流行が「ダイポールモード現象」およびベンガル湾海面水温と関蓮あることが明らかとなった。今後、気象学的メカニズムの詳細を明らかにする必要がある。今年度はこれらの研究成果を国際学会で発表するとともに、国際誌に原著論文として掲載された。
視覚の心理・数理モデリングと第5世代不可能立体

昨年度までに新しく開拓した不可能立体である「浮遊立体」、「歪み立体」、「軟体立体」、「トポロジーかく乱立体」、「多視点ワイヤーフレームアート」について、その具体例をさらに蓄積した。また、新規に、3つの解釈を持つ立体群を発見し、「3方向多義立体」と名付けた。この立体の一例は、2018年のベスト錯覚コンテストで優勝を獲得した。さらに、立体自体は意味不明の形であるが、それを水平な鏡の上に置くと、立体自体とその鏡映とが合成されて意味のある形が知覚されるタイプの新しい不可能立体も発見し、これには「鏡映合成変身立体」という名称を付けた。この錯視立体の作品例の一つは、2018年の国内のデジタルモデリングコンテストで最優秀賞を獲得した。これらの不可能立体の具体例を使って錯視の強さを観察し、視点を動かしたときに錯視がどれほど早く消えるかという観点からの錯視の不安定性について、いくつかの知見を得た。特に、錯視を生じさせる要因となっている幾何学的性質が視点に依存する場合に、錯視の不安定性が大きなることが分かった。これにより、エンタテインメントへの応用を目指す不可能立体作品の制作には、視点に依存しない錯視要因を計上に含ませることが有効であるという指針が得られた。網膜でとらえた視覚パターンの知覚に関する偏微分方程式モデルについては、網膜における情報処理ネットワークの階層記述をさらに進め、視覚入力が時間変化を含む場合にも拡張して検討した。その結果、明るさの残光に関して、同じ明るさの傾向が残る正の残光効果と、明るさが逆転して知覚される府の残光効果の両方が一つのモデルから説明できることなどが確認できた。視覚効果の情報処理への応用では、地図上のラベル配置問題及び路線配置問題に対して、見やすさという視点を強調した配置アルゴリズムを構成し、その有効性を計算実験によって確認することができた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。立体錯視に関しては、予定通り3種類の新しい不可能立体群の試作に成功した。静止立体なのにゆらゆら揺れて見える「浮遊立体」として、階段状の立体に新しく創作した動いて見える錯視図形を転写し、歩きにくい階段模型を作ることができた。傾いて見える「歪み立体」の例としては、マンションの隣り合う壁の窓の位置を垂直方向にずらしたことを想定した建物模型を試作し、垂直な壁が湾曲して見える視覚効果を確認できた。動いて見える「軟体立体」の例としては、右向きの矢印に見える柱体で、垂直軸の周りに180度回転しても、左は向かないで、また右を向く立体を作ることができた。この立体は、剛体であるが、回転の途中で柔らかく変形するかのような印象を見る人に与えることが確認できた。このように、3種類の新しい不可能立体群の例をそれぞれ実現でき、視覚の数理モデルから推測される錯視効果が実際に起こることが確認できた。さらに、単眼では起きるが両眼では消えると推測していた「軟体立体」錯視が、至近距離で両眼で観察しても起こる強い錯視であることが新たに発見できた。また、複数の視点から見たときに,異なる物体に見える針金状の造形物をコンピュータを用いて自動作成する手法に関する数理的な研究を行った。また,多くのデータを可視化するための基礎理論としてラベル配置問題に関する研究を行った。網膜レベルでの視覚モデルに関しては、1次元の明暗に関する入力から、脳へ送られる信号を模倣する反応拡散型の偏微分方程式群を構成した。これから、従来のフィルター型視覚モデルで使われるメキシカンハット型の積分核が導けることを論理的に明らかにすると同時に、この方程式の振る舞いのシミュレーションによって、明るさの同化と対比という互いに逆向きの視覚効果が同一のモデルから説明できることも確認できた。当初に予定していた通り、3種類の新しい不可能立体群のすべてに対して、サンプル立体を試作することができ、数理モデルから予測されるとおりの錯視効果が起こることが確認できた。さらに、錯視の起こる針金状造形物の設計法も提案でき、網膜での視覚情報処理のための微分方程式型の数理モデルを提案することもできた。このように順調に研究を進めることができている。立体錯視に関しては,前年度から設計を続けている3種類の新しい不可能立体の実例を増やし,錯視がより強く起こるものへ改良できた.「浮遊立体」については,立体表面に貼る,より強力な浮遊図形を開発した.「歪み立体」については今まで用いていた図形を置き換えることによって,錯視を強めることができた.「軟体立体」については,右を指し続ける指など新しい錯視立体を多数試作できた.これらは,直角を優先するという視覚の心理・数理モデルから予想される以上に強い錯視が生じることも確認できた.今年度はさらに鏡に映すと図形のつながり方が変わって見える新しい不可能立体群を作ることができた.これにはトポロジー撹乱立体という名前をつけた.このトポロジー撹乱立体の心理的・数理的性質を調べることも今後の新しい研究課題である.また,軟体立体とトポロジー撹乱立体は柱体の形をしているが,その厚みを制御する三つの方法を開発できた.これらは,厚み一定を優先させて形を少しなまらせる方法や,形を厳密に保つが,二つの方向から見た厚みが異なることを許すものなど一長一短があるが,目的に応じてどのメニューを選択するのがよいかの指針も作った.以上は主に杉原が統括して研究分担者・協力者と議論しながら進めた.

網膜でとらえた視覚パターンの知覚に関する偏微分方程式モデルは,明るさがまわりに近づく同化現象と,周りから離れる対比現象が,ともに説明できることがわかった.これは,網膜についてわかっている実験的知覚をモデルに組み込むことによって,処理の流れにスイッチング機能を持たせることができたためである.これは主に三村,須志田,近藤が担当した.不可能立体を含む変則的な立体の表現法・変換法・加工法については,二つの方法から見たとき予め指定した形に見えるワイヤーフレームアートの設計アルゴリズムを構築した.これは,今井,森口が主に担当した.予定通り、「浮遊立体」、「歪み立体」、「軟体立体」について、それぞれ錯視の強さを改良すると同時に、作品例を制作できた。さらに、鏡に映すとつながり方が変わって見える「トポロジー攪乱立体」という新しい不可能立体群についても製作法を確立し、その作品例を蓄積することができた。さらに、立体の厚みを制御するヒューリスティックな手法も構成できた。網膜での視覚情報処理モデリングでは、明暗に関する錯視を説明できた。ワイヤーフレームアートについても、設計アルゴリズムを構築・改良できた。このように研究は計画に沿って順調に進めることができている。昨年度までに新しく開拓した不可能立体である「浮遊立体」、「歪み立体」、「軟体立体」、「トポロジーかく乱立体」、「多視点ワイヤーフレームアート」について、その具体例をさらに蓄積した。また、新規に、3つの解釈を持つ立体群を発見し、「3方向多義立体」と名付けた。この立体の一例は、2018年のベスト錯覚コンテストで優勝を獲得した。さらに、立体自体は意味不明の形であるが、それを水平な鏡の上に置くと、立体自体とその鏡映とが合成されて意味のある形が知覚されるタイプの新しい不可能立体も発見し、これには「鏡映合成変身立体」という名称を付けた。この錯視立体の作品例の一つは、2018年の国内のデジタルモデリングコンテストで最優秀賞を獲得した。これらの不可能立体の具体例を使って錯視の強さを観察し、視点を動かしたときに錯視がどれほど早く消えるかという観点からの錯視の不安定性について、いくつかの知見を得た。特に、錯視を生じさせる要因となっている幾何学的性質が視点に依存する場合に、錯視の不安定性が大きなることが分かった。これにより、エンタテインメントへの応用を目指す不可能立体作品の制作には、視点に依存しない錯視要因を計上に含ませることが有効であるという指針が得られた。網膜でとらえた視覚パターンの知覚に関する偏微分方程式モデルについては、網膜における情報処理ネットワークの階層記述をさらに進め、視覚入力が時間変化を含む場合にも拡張して検討した。その結果、明るさの残光に関して、同じ明るさの傾向が残る正の残光効果と、明るさが逆転して知覚される府の残光効果の両方が一つのモデルから説明できることなどが確認できた。視覚効果の情報処理への応用では、地図上のラベル配置問題及び路線配置問題に対して、見やすさという視点を強調した配置アルゴリズムを構成し、その有効性を計算実験によって確認することができた。存在が確認できた3種類の新しい不可能立体群に対して、その作品例を増やすとともに、錯視効果と立体の形及びテクスチャーとの関係を明らかにする。
バイオマスガス化SOFC複合システムにおける燃料精製技術のLCA的検討

本研究は、バイオマスガス化プロセスから得られる水素を燃料電池に供給するシステムを対象に、燃料中に含まれる不純物(硫化水素)による性能影響、酸化金属による化学吸着及び非晶質アルミニウムケイ酸塩と粘土の複合体による物理吸着による不純物除去の検討、及び燃料製造までの部分のライフサイクルアセスメントを行った。その結果、バイオマスガス化SOFCとの複合発電の正味発電効率は、硫化水素の含有量により23.419.8%-LHVと評価した。また、非生物系資源枯渇や地球温暖化のインパクト指標おいては、脱硫に用いる金属の減少や2段式PSAの導入等の対策により、それぞれ88.7%及び65.4%の改善が得られた。分散型バイオマスガス化システムであるBlue Tower (BT)プロセスと固体酸化物形燃料電池(SOFC)の複合化システムの設計を行うための実データ取得として、BTの合成ガス組成をもつ混合ガスによる発電試験を行ってきた。これまでに運転温度および水蒸気添加量が発電反応に与える影響を明らかにしたほか、電池内部ロスの定量化を行うため交流インピーダンス法による発電時の抵抗成分の測定を行ってきた。これらの成果は、本年度が実施するBT-SOFC複合システムのプロセス設計に反映させ行く予定であり、また、第10回バイオマス科学会議において発表した。次に、SOFCをはじめとする燃料電池用の燃料製造の重要な鍵となる脱硫プロセスの評価について、原料バイオマス供給用のスクリューフィーダを含む脱硫性能評価装置を設計し製作が完了した。これまでに硫黄分析の濃度校正や評価装置の校正を行った上で、現在、硫化水素(H2S)に対する活性炭、酸化カルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニッケル(NiO)の破過曲線の作成のための試験を行っている。この他、水素の製造段階から使用段階までのプロセス設計を行っており、特に、パームヤシ殻のガス化による水素製造を考え、CaOによるCO2吸着及び脱硫を考慮した水素製造システムやバイオ・ディーゼルの製造原料として利用する燃料製造システムを検討した。これらシステムの設計をプロセスシミュレータ(ASPEN Plus)により行い、この計算の結果、CO2吸着により電力消費量が7.4%削減されたのに加え30%の脱硫率が得られた。また提案したバイオ燃料製造システムは従来システムと比較するとCO2排出量を約40%削減できるということが明らかになった。これらの成果は、第10回バイオマス科学会議にて発表した。昨年度に引き続き、平成27年度においては、H2Sを含有した水素燃料によるSOFCの性能試験及びバイオマスガス化炉からの合成ガス中に含まれるH2Sの分離方法の検討、また、LCA指標を考慮した水素精製における加圧動力低減のためのCO2吸着システムの検討を行った。最初に、SOFCの性能試験では、Elcogen社製のアノード支持型コインセルASC-10B(アノードNiO/YSZ、カソードLSC、電解質YSZ、電極有効面積1.77cm2)を用い、常圧下において温度を700または800°Cとし、水蒸気添加量S/C比=0.97として実験を行った。実験に用いた燃料ガスの組成は、ガス化炉から生成される合成ガスを改質した後の組成を想定し、主に81%のH2、28.9ppmH2S及びその他のCO2等で構成される模擬ガスを利用した。この結果、H2Sを含有した燃料による発電実験では0.12Vの電圧降下を確認した。また、これらの結果から、バイオマスガス化方式の1つであるブルタワープロセスによるSOFC複合発電システム評価について、H2S濃度を080ppmと変化させた場合、23.419.8%-LHVの発電効率となる知見を得た。次に、H2Sの分離方法については、ZnO、CaO、NiO、Fe2O3による吸着性能を検討した。これらの金属酸化物による破過時間を検証した。その結果から、プラント運転条件を勘案し比較的低い温度で脱硫が可能となるZnO及びFe2O3についてLCAによるCO2排出量を評価した。この結果、ZnOでは、40°Cの場合、5.85 g-CO2eq/MJ-Syngasとなり、300°Cでは2.52 g-CO2eq/MJ-Syngasとなった。また、Fe2O3については、40 °Cで3.59 g-CO2eq/MJ-Syngas、120 °Cのとき0.85 g-CO2eq/MJ-Syngasの知見を得た。SOFCの実験においては、実験方法が確立し交流インピーダンス測定やSEMによる電極表面の観察が可能となった。このことから、H2Sを含有した燃料によるSOFCの特性に関する研究が進展している。また、H2Sの分離試験については、プラントの運転温度プロファイルを勘案した検討、すなわち、合成ガスの温度領域に対する触媒選択が可能となっており、今後は、さらに、その他の不純物除去の可能性についても検討することが可能となった。その他、低圧下による水素精製技術の検討については、実験データが得られ、これらのデータによるトータルシステムでの評価を行える状況となっている。分散型バイオマスガス化システムであるBlueTower(BT)プロセスと固体酸化物形燃料電池(SOFC)の複合化システムの設計を行うための実データ取得として、BTの合成ガス組成をもつ混合ガスによる発電試験を行ってきた。これまでに運転温度および水蒸気添加量が発電反応に与える影響を明らかにしたほか、電池内部ロスの定量化を行うため交流インピーダンス法による発電時の抵抗成分の測定を行い、その結果に基づいてプロセス設計を実施した。

次に、SOFCをはじめとする燃料電池用の燃料製造の重要な鍵となる脱硫プロセスの評価について、硫化水素(H2S)に対する活性炭、酸化カルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(Fe2O3)の特性を測り、同時にCO2吸収システムの設計(ダイナミックモデルの作成)を行った。最初に、H2Sを含まない0ppmから最大80ppmまでシミュレーションした結果、正味発電効率23.4%-LHV19.8%-LHVと変化した。次に、H2Sの除去方法について検討し、所内動力低減この検討を行った。ここでは、非晶質アルミニウムケイ酸塩と低結晶性粘土との複合体(ハスクレイ)とZeolite-A5及び酸化鉄(Fe2O3)を用い、物理吸着ならびに化学吸着を確認し、100gあたりのS分吸収量0.49g-S(40°C)となり、合成ガスを1.0ppm以下まで低減可能であることを確認した。また、ハスクレイを組み合わせることで、硫化カルボニル(COS)の発生の抑制も確認できることも分かった。また、CO2吸着効果も含め、プラント全体のエクセルギー効率を検討した結果、0.4ポイント改善し、LCAのインパクト指標における資源枯渇指標においては、従来の酸化亜鉛(ZnO)に比して、88.7%改善するという知見が得られた。本研究は、バイオマスガス化プロセスから得られる水素を燃料電池に供給するシステムを対象に、燃料中に含まれる不純物(硫化水素)による性能影響、酸化金属による化学吸着及び非晶質アルミニウムケイ酸塩と粘土の複合体による物理吸着による不純物除去の検討、及び燃料製造までの部分のライフサイクルアセスメントを行った。その結果、バイオマスガス化SOFCとの複合発電の正味発電効率は、硫化水素の含有量により23.419.8%-LHVと評価した。また、非生物系資源枯渇や地球温暖化のインパクト指標おいては、脱硫に用いる金属の減少や2段式PSAの導入等の対策により、それぞれ88.7%及び65.4%の改善が得られた。26年度においては、吸着実験装置による実験が行われ、触媒の種類の変更に伴う性能評価については、実施中であるものを含め、概ね計画通りに進展している。また26年度の後半から当初27年度以降に実施予定であったSOFCの実験も開始できるようになり、データ取得を行えるようになった。これを踏まえ、27年度においては、BT-SOFCのプロセス設計並びに硫黄含有している燃料試験を行うことを計画している。但し、SOFC試験装置の構造上の問題から、直接硫黄含有燃料による実験を行うのではなく、別途、セルを用いた被膜率の測定を行うことで、他の論文等の結果を参照し、性能劣化の検討を行うことを検討している。SOFCの試験については、耐久性の検証も含め、I-V特性取得のための実験を引き続き行う。なお、現在、燃料電池のLCAの検討が日本電機工業会で行われており、想定される機器に関する間接部分のCO2排出量についても検証し、燃料電池のLCAの評価指標について、ある程度の貢献を図りたいと考えている。また、H2Sの分離吸着については、現在、非晶質アルミニウムケイ酸塩と低結晶性の層状粘土鉱物からなる複合体による性能を検討している。