hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
女子サッカーの競技力向上を目指してPART2-アジリティ能力の検討-

本研究の目的は、日本人女子サッカー選手の「アジリティ能力」を解明することであった。本年度は、日本人トップレベル女子サッカー選手17名を対象に試合中に出現する「アジリティ能力」と関係深い、加速・減速・方向転換の頻度、PlayerLoad、高強度走に着目し試合の時間経過に伴う変化について分析することを目的とした。サイドハーフ、サイドバック(以下Side)・FW選手9名および、センターバック、センターミッドフィールダー(以下Center)選手8名の15分毎の加速・減速・方向転換の合計回数は両群間ともに減少傾向であった。また15分毎の高強度走行距離は、両群とも横ばいであるが、Side・FW群が有意に高値を示した。15分毎のPlayerLoadは、Center群が高値を示した、この事からCenter群はSide・FW群に比べ試合を通して身体的負荷の高いゲーム運びをしていることが示唆された。ゲームのパフォーマンス評価は、移動距離・スピードに注目されるが、個人によりゲーム中の身体的負荷は違うと考えると、PlayerLoadを使った評価は、今後のトレーニング計画において有用な可能性が示唆された。Mohr(2008)の研究では、試合中の高強度走行距離は時間経過とともに減少傾向が示唆されたが、今回は同様の結果を得ることができなかった。今回は前後半の終盤に走行距離、高強度走行距離、PlayerLoadが上昇する傾向が見られ、日本人女子サッカー選手の特徴ではないかと推測された。また高強度走行距離ではSide・FW群がCenter群より高値を示したが、PlayerLoadに関しては逆にCenter群がSide・FW群より高値を示した。これは高強度走行距離には表れない身体的負荷要素がCenter群に存在することが考えられ、女子サッカー選手の競技力向上を目指す上で有用な知見であると思われる。本研究は、最新のGPSシステムを用い、試合中に出現する「アジリティ能力」について測定・分析を行い、日本人女子サッカー選手の特徴・傾向を見いだし、競技力向上のために必要な「アジリティ能力」を解明することを目的とする。日本サッカー協会は、フィジカルパフォーマンスは世界と戦う上では不十分としながらも、「アジリティ能力」に関しては、日本女子選手のストロングポイントであると述べており、この能力はどの国の代表と争っても優れていることを示唆している。また、国内においては、直線のスプリントテストでは差がないにも関わらず、年代間およびパフォーマンスレベル間でアジリティ能力では顕著な差が示されていることから、競技力を差別化する一つの要因としても考えられる。そのため、トレーニングによるアジリティ能力の向上、即ち方向転換走時における切り返しの安定性や、減速-方向転換-加速の一連の動きの円滑さを追求することは日本女子サッカー選手の競技力向上を考える上では不可欠な要素であり、日本女子代表が国際舞台で更なる飛躍を遂げるための必須条件である。したがって、日本女子サッカーにおける試合中のアジリティ能力を定量的に解明し、数値化したものを科学的なエビデンスとして選手の指導現場に還元することは意義あるものである。本研究の目的を達成するにあたり、1世界初GNSSを採用したGPS、Optim Eye S5を使用し、女子サッカー選手の「アジリティ能力」に関連する「スピード・方向変化」に着目し定量化する。また、2女子サッカーの試合中に出現する素早い方向転換やターン等の動作に焦点をあて、速度変化(減速-方向転換-加速)について測定・分析し、日本人女子選手の方向転換やターン等の特徴および傾向について明らかにする。3世界のトップレベルであるアメリカ人女子サッカー選手との比較を行い、日本人女子選手との違いについて比較検討する。本年は、1女子サッカー選手の「アジリティ能力」に関連する「スピード・方向変化」に着目し、世界初GNSSを採用したOptim Eye S5(Catapult社製)を使用し定量化を試みた。さらに、サッカーと同様に高強度間欠的運動能力を要する競技特性を持った、女子バスケットボールおよび女子ハンドボールを比較対象として、女子サッカーの特徴および傾向について明らかにした。その結果、どの種目についても、速さについては、Low、Medium、Highの順で生起回数が減少しており、方向については、前後よりも、左右の頻度が多くなっていることがわかった。各種目ごとに4方向の移動の1分間当たりの発生頻度(Rate)をみると、サッカーでは、前方移動、702.1分で584回あり、1分間当たりに換算すると0.83回/分となった。方向に関係なく方向変化した回数の総計を種目ごとに集計すると、バスケットボールが、13.38回/分と最も単位時間当たりの方向変化の頻度が多く、次いでハンドボールが10.01回/分であり、サッカーが5.83回/分と最も頻度は少なかった。次にJリーグとJ大学について1分間当たりの発生頻度(Rate)を比較した。その結果、Total頻度では、有意差は確認できなかったが、1分当たりのMedium,Highの発生頻度では差が確認できた。ハンドボールにおいては、上位群、下位群に有意差が確認された。今回測定対象とした、女子サッカー、女子バスケットボール、女子ハンドボールに関して「スピード・方向変化」の様相は競技種目の違いにおいて、異なることが判明した。また、女子サッカーとJリーグの比較から、性別においても、「スピード・方向変化」の様相は異なることが判明した。さらに、女子ハンドボールの上位群、下位群の比較から、レベルによっても、「スピード・方向変化」の様相は異なることが判明した。28年度は、女子サッカー選手の「スピード・方向変化」に着目し、世界初GNSSを採用したCatapult社のGPS「Optimeye S5」を使用し定量化を試みた。サッカーと同様に高強度間欠的運動能力を要する競技特性を持った女子バスケットボール・女子ハンドボール選手をコントロール群として、女子サッカーの特徴、傾向について明らかにした。

その結果、4方向の移動の1分当たりの発生頻度はバスケット、ハンドと比較するとサッカーが最も低く、また、サッカーの競技レベルで比較した場合、中強度および高強度で発生頻度の違いが確認できた。29年度は、これまでのサッカーの競技中におけるGPSを用いた研究では、移動スピードから運動強度を算出して定量化することが通例であった。しかし、それだと速度が遅く負荷の高い運動が無視されることになる。サッカーのように短い加速や減速、各方向への方向転換の多い種目では一概に速度が速ければ優れていると判断できないため、慣性センサを用いた身体的負荷指標(プレーヤーロードTM)がサッカーの特異的な動きも含めて定量化するために用いられるようになった。そこで、女子サッカーの公式戦、合計6試合を対象に、「Optimeye S5」を使用し、プレーヤーロードTMの測定を行った。その結果、上位群、下位群を前後半で比較した場合、減少傾向であること、また、対象者の15分毎のプレーヤーロードTMの平均値から%換算にして両群間で比較した場合も、同様に減少傾向が確認できた。さらに、上位群および下位群における試合中に最もプレーヤーロードTMの高かった5分間、その5分前(Pre)、その5分後(Post5)、10分後(Post10)を比較した結果は、下位群の方が低下が著しいことが分かった。要するに上位群の選手は、下位群に比べ1試合を通して身体的負荷の変動の少ないゲーム運びをしていることが示唆された。初年度、「Optimeye S5」を使用し、サッカーと同様、高強度間欠的運動能力を要する競技特性を持った女子バスケットボール、女子ハンドボール選手をコントロール群として「スピード・方向変化」に着目し、定量化を試み、その結果、女子サッカーの特徴、傾向について明らかにした。また、29年度は、近年サッカーのGPSを用いた研究では、総走行距離、および移動スピードから運動強度を算出して定量化することが通例であったが、サッカーのように、短い、しかも素早い加速や減速、各方向への方向転換が複雑に絡み合った動きを伴った競技種目では一概に、総走行距離が多ければ、また移動スピードが速ければ選手として優れているとは判断できないため、近年ヨーロッパにおいては、慣性センサを用いた身体的負荷指標(プレーヤーロードTM)も含めて定量化し評価する傾向となってきている。そこで、我々もゲーム中のプレーヤーロードTMの定量化を試み、その結果、プレーヤーロードTMの数値は、競技レベルに関係なく時間経過と共に減少傾向であること、また、減少傾向は、下位群の方が著しく、上位群の選手は、下位群に比べ1試合を通して身体的負荷の変動の少ないゲーム運びをしていることを確認することができた。
乾燥地生育植物からの新規乾燥耐性遺伝子の単離と応用

(1)乾燥、高塩、高温耐性の異なる小麦の抗酸化酵素誘導高温耐性の異なる3品種は抗酸化酵素活性が異なっていた。高温ストレス品種Fangは高温ストレス下で他の2品種に比べてSOD(スーパーオキシドジスムターゼ),APX(アスコルビン酸ペルオキシダーゼ),GR(グルタチオン還元酵素),CAS(カタラーゼ)活性が高かった。抗酸化酵素活性は温度ストレスのパターンに応じて異なった。高温処理区では対照区に比べて抗酸化酵素の誘導が観察された。茎葉と根を共に高温処理したときにはSODとAPXの誘導が顕著で、根のみ高温処理したときにも程度は低いながらも誘導された。高温処理で、GRとCASの誘導も観察された。高温耐性品種Fangの気孔抵抗は全ての温度処理化でまた全実験期間で最も高かった。乾燥と塩ストレス耐性の異なる8種の小麦の塩と乾燥ストレスに対する反応は異なり、数品種は両ストレスに高い耐性を示し、他の品種は非常に感受性が高かった。2つのグループ間にはストレスに対する応答の速さに差があった。数種の抗酸化酵素の活性はストレスにより大きな影響を受け、活性の増大と抑制が混在した。(2)ソルガム(Sorghum bicolor)はアフリカの乾燥地の重要な作物であり、塩を含む土壌中で耐性があり、生育が良い。ここではSubtractive hybridization法が用いて、新規の誘導性遺伝子の単離を試みた。この方法は塩処理、無処理のソルガムからmRNAを単離し、cDNAを調製し、塩処理で誘導される遺伝子を検出する方法である。Clonetech PCR-selectTM cDNA subtraction(BD Bioscienceによる改良)法に従って実験した。cDNAsubtractedライブラリーの構築は現在進行中である。塩ストレスと無処理のソルガムからmRNAを単離し、cDNA合成、制限酵素処理、アダプターの付加、ハイブリダイゼーション、産物のPCR増幅をした。ソルガムはアフリカなどの乾燥地の主要な作物である。ソルガムをケイ酸処理すると乾燥・高塩耐性が高まることが明らかになっている。ケイ酸処理で発現する遺伝子を単離し、乾燥・高塩耐性との関係を明らかにすることを目指した。最終的にはケイ酸で誘導発現される遺伝子の中から乾燥・高塩耐性に関わる遺伝子を単離し、ソルガムに遺伝子導入し、乾燥・高塩耐性を付与することである。今回の実験ではソルガムを種々の濃度の組み合わせでケイ酸と食塩処理し、生長と可視障害を指標にして、耐塩性を顕著に示すケイ酸処理濃度を決めた。最適濃度ケイ酸処理ソルガムと無処理ソルガムから根と葉を別個にサンプリングし、mRNAを単離し、cDNA合成後、cDNAサブトラクション法によるケイ酸誘導性遺伝子の単離を試みた。葉からのmRNA単離は問題なく成功したが、根からは収量が低く、多量のサンプルが必要であることが分かった。葉から単離したmRNAを用いてcDNAを合成し、サブトラクションの段階まで実験が進んでいるが、現在、数十種のケイ酸誘導性遺伝子と思われる遺伝子を検出しているが、今後、ノーザンブロッティング、バイオインフォマテフィックスによる相同性検索、全DNA塩基配列等の実験で、ケイ酸誘導性、耐塩性の新規遺伝子を発見する予定である。今年度は上記研究以外に耐熱性を異にする3種の小麦品種の抗酸化活性についても検討した。耐熱性の高い品種は感受性品種と比べて、スーパーオキシドジスムターゼ、アスコルビン酸ペルオキシダーゼ、グルタチオン還元酵素、カタラーゼ活性が高いことが分かった。また、耐熱性小麦は感受性小麦とは異なるスーパーオキシドジスムターゼアイソザイムを持つことをSDS-PAGEで明らかにした。
聴・平衡覚器官のイメージング解析～１分子から個体レベルまで～

驚くほど多数の老人性難聴の患者が存在するにもかかわらず、内耳の機能異常・病態の研究は、内耳が微細な構造体であることから、十分に進んでいない。本研究では、内耳特異的KOマウスを用いて、イメージング手法(個体1分子)を駆使することにより、内耳疾患の新規治療法の開発に繋がるような新しい研究法を確立しようというものである。本年度は進行性の高度難聴(80 dB)を呈する内耳有毛細胞特異的Cdc42ノックアウト(KO)マウスを作製し、難聴発症機序の解明を試みた。Cdc42 KO聴覚有毛細胞の電子顕微鏡解析では、聴毛の欠落・癒合が認められた。蝸牛の有毛細胞ではGFP-Cdc42は、聴毛を覆う形質膜と頂側に近い側壁に局在した。聴覚有毛細胞のモデル細胞として用いたMDCK細胞では、1) GFP-Cdc42はcyst管腔に面する頂側面と頂側に近い側壁に局在し、2) Cdc42-ノックダウン(KD)安定細胞株では、微絨毛の減少や癒合とTight junction (TJ)のマーカーであるZO1の細胞内停留が認められた。2) TJの形態異常はKOマウスの聴覚有毛細胞(電顕)でも確認できた。Cdc42 FRET biosensorTG miceの聴覚有毛細胞を用いた二光子蛍光顕微鏡観察では、Cdc42は、聴毛膜の先端部で強い、頂側に近い側壁で弱い活性化を示した。Cdc42-KD細胞株における細胞内シグナルに関しては、CofilinとMyosin phosphatase 1 (MYPT1)のリン酸化亢進に代表されるアクチン代謝障害と代償経路の活性化(RhoA→ROCK→LIMK2→Cofilin, RhoA→ROCK→MYPT1→MLC)が観察された。以上より、Cdc42 KOマウスの進行性難聴は、聴覚有毛細胞内の聴毛及びTJでのアクチン代謝障害に起因することを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。【研究目的】老人性難聴を始めとする原因不明の聴・平衡覚障害に苦しんでいる人々は、驚くほど多い。にもかかわらず、これらの疾患が起こる器官である内耳の機能異常・病態の研究は、内耳が微細な構造体(聴毛、平衡毛や耳石)で感受した機械的刺激(音波・頭位変化)を電気的シグナルに変え(MET)、神経細胞に伝えるという非常に巧妙なシステムを用いる感覚器官であることから、生体外での研究が困難であり、十分に進んでいない。本研究では、内耳研究を発展させる一手段として、まず、(1)内耳(聴覚・平衡覚)特異的にCreを発現するプロモーターマウスの確立し、次段階として(2)(1)のプロモーターマウスを用いて内耳特異的KOマウスを作製し、最終的に(3)KOマウス由来の初代内耳器官培養を用い、イメージング手法(短時間長時間、個体内耳器官有毛細胞標的分子1分子)を駆使することにより、注目分子の内耳細胞における細胞内局在、機能部位、活性化メカニズムを解明し、原因不明の内耳疾患の新規治療法の開発に繋がるような新しい研究法を確立しようというものである。本年度の研究において、内耳特異的にRhoファミリーGTPaseをKOするマウスの作製に成功し、このマウスが進行性の難聴を呈することをAuditory brainstem response(ABR)により明らかにし、その原因として有毛細胞の脱落を突きとめた。

以上より、Cdc42 KOマウスの進行性難聴は、聴覚有毛細胞内の聴毛及びTJでのアクチン代謝障害に起因することを明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。作製したマウスが表現型(難聴)を呈することを突きとめた。現在は、細胞・分子レベルで難聴発症の原因を突きとめるための実験を精力的に行っており、来年度には解明できると考えている。現在の実験計画を遂行すれば、世界最先端の研究成果を得ることが出来ると考えており、順調に進んでいる。ただし、1分子解析については、結果が出ておらず、使用する顕微鏡の改良と摘出組織の条件の検討を進めている。
難治性疾患発症に関わる異常スプライシングの分子機構解明とその制御法開発

筋強直性ジストロフィーは常染色体優性遺伝病で、筋強直・筋萎縮などの筋症状に加え、白内障、不整脈、糖尿病など種々の全身症状を呈する。筋強直性ジストロフィータイプ1(DM1)はDMPK(dystrophia myotonica protein kinase)遺伝子の3'非翻訳領域に存在するCTGの3塩基繰り返し配列が異常伸長するトリプレット病のひとつである。病気の発症にはDMPK遺伝子転写産物のCUGリピートにスプライシング制御因子がトラップされて、本来のスプライシング機能が障害され特定遺伝子の異常スプライシングを起こすことがわかってきている。DM1患者筋組織からsarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca^<2+>-ATPase 1 (SERCA1)mRNAの異常スプライシングがあることがわかり、そのスプライシングのメカニズムについて検討した。今回、SERCA1のイントロン22内にスプライシング調節因子であるmuscleblind(MBNL)蛋白質の結合モチーフを見出した。SERCA1のスプライシングにおけるMBNLの効果を解析したところ、MBNLはイントロン22内の結合モチーフを介して、SERCA1のエクソン22の選択的スプライシングを制御していることが判明した。また、DMPKの伸長したCUGリピートを発現させると、SERCA1のエクソン22のスプライシングが抑制された。さらに、MBNL依存性のSERCA1エクソン22のスプライシングがDMPKの伸長したCUGリピートの発現によりキャンセルされた。したがって、DM1の筋組織ではMBNLの機能が阻害されてSERCA1のエクソン22がスキップするスプライシングを起こす可能性が考えられた。実験計画に従って、1)がん化がスプライシングに与える影響の解析、2)筋強直性ジストロフィーにみられる異常スプライシングについて検討した。1.がん組織で特異的におこる選択的スプライシングを探索した。21種の遺伝子においてがん組織におけるスプライシングパターンに変化がみられ、がん化がこれらのスプライシングに影響を与えているものと思われた。そのうちの2例(トロポミオシン1α、インテグリンβ4)についてはエクソントラッピングによる解析を行い、選択的スプライシングを受けるエクソンの周辺のイントロン部位に、それらのスプライシング制御エレメントが存在することがわかった。2.筋強直性ジストロフィー(DM)はDMPK(dystrophia myotonica protein kinase)遺伝子の3'非翻訳領域に存在するCTGの3塩基繰り返し配列が異常伸長するトリプレット病のひとつである。今回、患者筋組織から筋小胞体Ca ATPase 1(SERCA1)mRNAの異常スプライシングがあることがわかり、そのスプライシングのメカニズムについて詳細に検討した。その結果、SERCA1についてはエクソン22の選択的スプライシングがmuscleblind(MBNL)蛋白質により制御されており、DM患者ではMBNLの機能が阻害されてエクソン22がスキップするスプライシングを起こすことがわかった。また、MBNLのスプライシングの制御にはSERCA1のイントロン22内に存在するMBNL特異的結合部位があることも判明した。以上の成果はMBNLの機能を制御することでDMの新しい治療法の開発につながる可能性を示唆する。病気の発症にはDMPK

遺伝子転写産物のCUGリピートにスプライシング制御因子がトラップされて、本来のスプライシング機能が障害され特定遺伝子の異常スプライシングを起こすことがわかってきている。DM1患者筋組織からsarcoplasmic/endoplasmicreticulum Ca^<2+>-ATPase 1(SERCA1)mRNAの異常スプライシングがあることがわかり、そのスプライシングのメカニズムについて検討した。今回、SERCA1のイントロン22内にスプライシング調節因子であるmuscleblind(MBNL)蛋白質の結合モチーフを見出した。SERCA1のスプライシングにおけるMBNLの効果を解析したところ、MBNLはイントロン22内の結合モチーフを介して、SERCA1のエクソン22の選択的スプライシングを制御していることが判明した。また、DMPKの伸長したCUGリピートを発現させると、SERCA1のエクソン22のスプライシングが抑制された。さらに、MBNL依存性のSERCA1エクソン22のスプライシングがDMPKの伸長したCUGリピートの発現によりキャンセルされた。したがって、DM1の筋組織ではMBNLの機能が阻害されてSERCA1のエクソン22がスキップするスプライシングを起こす可能性が考えられた。
施光性および非線形性ポリマーの電界配向によるモード制御型光導波デバイスの開発

今後の光通信や光情報処理技術の開発においては有機材料やポリマーを積極的に利用した低コストシステムによる光波マニュピレーションが重要になることから,本年度は,「旋光性ポリマーによるモード制御型光導波デバイスの開発」について主に研究した.これまでの研究でポリメンチルメタクリル酸(PMtMA)が青色波長域で大きな旋光能(19deg./cm)と低伝搬損失(0.2dB/cm以下)および非複屈折性を有し,これをコア層,基板に低屈折ポリマーを用いる3層スラブ型導波路を作成すると,変換効率70%を越すTEo-TMoモード変換が理論的,実験的に得られることを示したが,今年度はこのモード変換動作を制御するタイプの光スイッチや光アイソレータの開発を試みた.すなわち,ポーリングしたPVDF/PMMAをクラッド層としたときの電気光学効果で微少複屈折を制御するとモード変換効率が大きく変化し,これまでにない構造の簡単な光スイッチになることを実験的に示した.また,光学活性のメンチルメタクリル酸(MtMA)と反磁性磁気光学材料のベンジルメタクリル酸(BzMA)の1:1ランダム共重合ポリマーPoly(MtMA/BzMA)を合成し,これをコア層に用いるこれまでにない薄膜導波路型光アイソレータを実現した.波長441.6nmとしたときの理論的検討によると,この素子では膜厚4.5μmのとき自然複屈折による位相整合モード変換動作が得られ,これに約18kOeの外部磁界を印加して実効的旋光能をキャンセルするようにすると光アイソレータとなる.その実験的検討を行った結果,上記条件の素子で約15dBのアイソレーションが得られることを初めて明らかにした.以上の成果は国際会議,国内学術講演会,論文誌等に発表された.今後の光通信や光情報処理技術の開発においては有機材料やポリマーを積極的に利用した低コストシステムによる光波マニュピレーションが重要になることから,本年度は,「旋光性ポリマーによるモード制御型光導波デバイスの開発」について主に研究した.これまでの研究でポリメンチルメタクリル酸(PMtMA)が青色波長域で大きな旋光能(19deg./cm)と低伝搬損失(0.2dB/cm以下)および非複屈折性を有し,これをコア層,基板に低屈折ポリマーを用いる3層スラブ型導波路を作成すると,変換効率70%を越すTEo-TMoモード変換が理論的,実験的に得られることを示したが,今年度はこのモード変換動作を制御するタイプの光スイッチや光アイソレータの開発を試みた.すなわち,ポーリングしたPVDF/PMMAをクラッド層としたときの電気光学効果で微少複屈折を制御するとモード変換効率が大きく変化し,これまでにない構造の簡単な光スイッチになることを実験的に示した.また,光学活性のメンチルメタクリル酸(MtMA)と反磁性磁気光学材料のベンジルメタクリル酸(BzMA)の1:1ランダム共重合ポリマーPoly(MtMA/BzMA)を合成し,これをコア層に用いるこれまでにない薄膜導波路型光アイソレータを実現した.波長441.6nmとしたときの理論的検討によると,この素子では膜厚4.5μmのとき自然複屈折による位相整合モード変換動作が得られ,これに約18kOeの外部磁界を印加して実効的旋光能をキャンセルするようにすると光アイソレータとなる.その実験的検討を行った結果,上記条件の素子で約15dBのアイソレーションが得られることを初めて明らかにした.以上の成果は国際会議,国内学術講演会,論文誌等に発表された.
積雪地における高齢者の生活で発揮される体力に関する研究

本研究は、(1)積雪地で自立した生活を営む一般の高齢者の身体活動水準を把握する、(2)定期的に運動を実施している高齢者の身体活動水準を把握する、(3)活動的な高齢者ライフスタイルの特徴を、一般の高齢者との比較から特徴を明らかにする、という3つの目的を設定して実施した。この研究の結果、規則的な運動を行ってない高齢者の身体活動水準の大部分は、自立した生活のための最低限レベルである3METs以下で50%VO_<2max>の推定値を越える時間は不十分であること。冬季の歩行や除雪のような屋外での身体活動の強度は高めで体力の維持の効果があること。活動的な高齢者が定期的に実施している運動は、健康で活動的なライフスタイルを維持する所要水準を充足していること。歩くスキー大会に参加し活動的な高齢者は、(1)健康に問題のある者の割合が少ないこと、(2)非積雪期に早起きである、(3)喫煙者は少ないが、飲酒者の率は高い、(4)奉仕活動への参加率が高い、(5)20歳以前の時期と50歳台以降活発に運動を実施している、などの知見が明らかになった。本年度は、当初の計画通り積雪地の都市在住高齢者10名を対象として、非積雪期と積雪期に各2回づつ生活行動記録、万歩計値の測定および心拍数の連続記録を実施して、一日の生活身体活動水準の季節差を検討した。つぎに、得られた心拍数値が作業強度としてどの程度の水準に相当するか、を推察する手がかりとしてこのうち6名を対象として、自転車エルゴメーター負荷による最大下運動を実施して、最大酸素摂取量の推定値およびHR-V^^・_<02max>との関係式を求める実験を実施した。得られた結果は現在分析の途上にあるが、概略的には、(1)非積雪期、積雪期を問わず、日常の生活活動レベルでは身体的にactiveな条件で勤務する者以外では、有酸素性能力の維持に必要な運動強度および運動時間を確保することは期待しにくいこと、(2)有酸素性作業能力を維持するうえで、どのような種類の作業がその適当な強度を充足しているか、等が明らかになった。健康度や体力が低下した高齢者が活動的に生きていく上で適度な運動の重要性が強調されているが、積雪環境下で生活する高齢者にとって冬季の運動実施にはさまざまな抑制因子が作用し、身体活動量が不足する結果、機能低下が助長される懸念がある。平成4年度には、札幌市内で自立した生活を営み定期的な運動習慣を持たない高齢者10名を対象として、非積雪期と積雪期における身体活動水準の測定を実施した。平成5年度は、活動的なライフスタイルで生きる6996歳の男女高齢者7名について同様の測定を実施した。その結果、(1)活動的な高齢者は、非積雪期、積雪期を通して各自の身体的条件や環境条件に応じた運動実施を継続して行っていること、(2)身体活動水準の目安である心拍数の指標は、安静値や運動時の個人差が大きいため、絶対値からは強度を評価しにくく、各自の安静時からの増加分にも注目する必要があること、(3)運動量の簡易な指標である万歩計値は、非積雪期では歩数を反映するが、積雪期の場合、除雪作業などの上半身を使った運動や歩くスキーなど重心の上下方向の加速度が少ない運動では心拍数の上昇に対して増加が少なく、運動量を評価するのに適当でない。(4)身体的にアクティブなライフスタイルが、自立した生活能力を維持するだけでなく、奉仕活動など社会の福利を増進するエネルギーとしても発揮されるエネルギーとも関連すること、などの点が明らかになった。現在、これらの結果に加えて活動的な身体習慣を持つ高齢者約100名を対象として、非積雪期と積雪期における生活習慣、食生活、運動歴などからライフスタイルの諸特徴を浮き彫りにするための調査を実施中である。
戦争詩の視覚性に関する総合的研究

本研究では、パノラマや写真、映画など、明治から昭和期にかけて発達した視覚的メディアに注目し、特に太平洋戦争の開戦から終戦までに書かれた戦争詩が、詩の表現として視覚的な様相を含み込んでいたことの意味を考察した。丸山薫の戦争詩は、その視覚的な表現において特徴的であるが、一方でそれは他の詩人、批評家たちにも共有された視覚的メディアの影響の結果であり、他方で「戦争」において要請された銃後の情報戦、あるいは兵站術の産物でもあったと考え、詩の表現を通じて戦争詩における視覚性のあり方を明らかにした。平成25年度は主に,1批評家・保田與重郎の風景観と身体性に関する考察,2鹿島田真希の小説における小説空間の位相に関する考察,3丸山薫の戦争詩における視覚性と時間意識との考察,に取り組んだ。1は,平成24年度における蓮田善明の小説論の考察と連続するものである。保田與重郎はもともと日本の伝統的な風景あふれる奈良・櫻井に育ち,欧米の風景は写真等によって目にしてきた。彼はその紀行文において「歩く」という身体的な行為と共に風景を鑑賞していたが,次第に風景は抽象化,歌枕化されていく。目の前の風景が,身体性を離れ,歴史的な意味を担うものとして見出されていくのである。この考察は,昭和初期の重要な雑誌『コギト』における詩と視覚,身体性の関連性を問題とするものであり,戦争詩の描く風景や身体性を考える上で極めて重要な論点であると考える。2の鹿島田真希は現代作家であり,戦争詩との直接的な関係はないが,彼女の小説『六〇〇〇度の愛』(2005)が特徴的なのは,二つの並行する語りを通してある種「抽象的」ともいうべき空間が現出している点である。鹿島田のそれは精神分析学的な欲望の空間なのだが,戦争詩もまた,現実とは位相を異にし,身体性が希薄となるような抽象的な見世物の場を生成しているという観点を,ここから導き出すことができる。3丸山薫については,彼の戦争詩における視覚性を,それ以前の詩,散文における時間意識と関わらせて論じ,論文にまとめ,現在,雑誌『日本近代文学』の審査中である。丸山において,映像的なイメージによる時間の提示が,戦争詩におけるパノラマ的な戦地の表象とどのように連続/切断しているかを考察した。視覚という点から,戦争詩をそれ以前の詩のあり方と関わらせて論じるという点に重要性が存する。平成24年度の研究成果の具体的内容としては,1「蓮田善明の詩と小説に関する論考の研究」,2戦争詩関係資料の収集,が挙げられる。1の蓮田善明については,熊本学園大学で開催された蓮田善明研究会で,24年度中に2回の研究発表を行い,いずれも戦争詩を考える上で極めて示唆的な蓮田の小説観,詩観を考察した。蓮田善明は,本研究が強い関心を抱いている批評家・保田與重郎と共に雑誌『文藝文化』などで活動活躍した小説家,国文学研究者である。1回目の発表「蓮田善明の小説論」で考察したのは,森鴎外『青年』について論じた「小説について」で,蓮田が「詩に対する自己弁護が小説である」という見解を示し,近代の小説というジャンルを,「詩」=「超時間的な」美と対立するものとして位置づけている点である。この自己弁護とは,日本浪曼派的な「イロニー」と言ってもよいものだが,こうした小説を通して「詩」は無媒介的な美の表象として成立するようになる。第2回目の発表では,具体的な作品として蓮田の『有心』を考察した。この小説では,戦線で負傷して帰国した男が温泉で療養するというストーリーだが,温泉で目撃する健康な身体(戦争で戦う身体)と,夫の訃報に接した娘の嗚咽とが入り乱れる。これらの考察から,戦争詩が現実に対して取るスタンスやアイロニーといった要素を考察する土台が出来た。2戦争詩関係の資料収集は,国立国会図書館のデジタル資料の複写作業である。戦争詩集の主なものは確認できたが,また25年度も引き続き資料の収集に努める。資料のうち,著作権に抵触しない作品については随時パソコンで入力してデータ化し,データベースにアップしていく予定である。本研究の具体的成果として、詩人・丸山薫の戦争詩を中心に戦争詩全般の視覚性について考察した研究論文「戦争詩の視覚性に関する試論ー丸山薫の作品を手がかりにー」が挙げられる。本論文では、採択以前の口頭発表の内容を踏まえ、他の丸山作品や戦争詩アンソロジー、映像や写真に関する先行研究も考慮しながら考察を深めた。具体的には、丸山薫の戦争詩「神国」に登場するパノラマを、それ以前の彼の詩における映像的な表象と比較し、前者における視覚性の特徴を抽出した。

その結果、1以前から映像や記憶に関心を有していた丸山薫の戦争詩には明確かつ意図的に視覚性を表象しようとする側面があること、2視覚的な表象の仕方は、主体と現実との関わり方(戦争という現実に対する銃後の国民のあり方)に深く結びついており、他のメディアと相互補完的に、いわばヴァーチャルな空間(「神国」では「茶の間」=パノラマ)を提供していること、が理解できた。ここから、詩人たちが映像メディアの特性について充分理解していたという前提の下、戦争詩の視覚表象についてさらに研究を進める道筋ができた。また、蓮田善明の森鴎外論に関する考察では、蓮田がその著書『鴎外の方法』において、鴎外の「青年」「ヰタ・セクスアリス」といった作品に「自己弁護」としての小説的方法を読みとり、その対極に「詩」を想定していることから、戦争詩が詩と散文の対比の中で非常に歪みを持った形で生み出されていった可能性を論じた。このことは、蓮田や保田與重郎らが国学のような古典的学問の世界に沈潜していったことと関わらせて考察を進めて行く必要がある。この研究は、近代の詩の歴史において、これまで重視されてこなかった戦争詩を、モダニズムの延長線上に位置づけることを目指す点で重要性を持つが、戦争詩の文体、語法、また詩の雑誌ごとの傾向や思想における研究と連動させていくことで進展が期待できる。科研費の成果である論文の掲載、また戦争詩の簡易なデータベースの作成。日本近代文学戦争詩に関わる研究,考察は一定の進捗を見せているものの,考察の方向が多岐にわたっており,うまく研究成果の公表に結び付けられていないというのが第一の理由である。当初の予定にあった丸山薫については漸く現在投稿中の論文にまとめたが,まだまとめ切れていない部分も多い。また,保田與重郎や蓮田善明といった批評家,小説家の風景,身体の問題を,戦争詩一般の問題に接続することには慎重さを要する。また,具体的な個々の戦争詩の検討よりも,戦争詩を中心とした詩史全体の再構築に関心が移動していることで,単純には結論が出しにくい状況になっている。第二に,平成24年度から進める予定であったホームページの整備が,多忙のために遅れている。データベースの作成は少しずつ進めているが,未だ公表には至っていないので,平成26年度中に一応の完成を目指したい。当初の予定では,本年度中に資料収集と次年度研究発表の構想などを行う予定であった。予定通り国立国会図書館での2回の資料収集は実施し,時間の許す限り必要な資料(戦争詩)の複写などを行った。しかし,所属している短期大学の学科カリキュラムと名称の変更(文科省届出設置)の業務などにより忙殺されたことが理由で,収集した資料の整理や新たな論文,研究発表の準備はやや遅れているのが実状である。この学科カリキュラムと名称の変更は,本研究の申請後に短大の方針で決まり,届け出たものである。また,視覚や映画・映像に関する資料の収集に手が回らず,執行予定の研究費も一部が未使用のまま残っている状況である。平成26年度は研究の最終年度に当たるため,報告書の作成を第一に考える。報告書では,感覚,特に視覚という点から近代詩を捉えた叙述を念頭に置きながら戦争詩について記述する。基本的には,これまでの研究成果に加え,梶井基次郎における詩と散文の問題なども併せながらまとめていきたいと考えている。また,ホームページの整備と研究成果の発表については引き続き取り組んでいく。研究2年目にあたる平成25年度は,1年目に収集した資料を分析し,視覚性と関わる作品を抽出し,体系的な研究に形作る作業に充てたい。具体的な観点は,次の通りである。1『愛国詩集大詔奉戴』などの詩集を取り上げ,そこに見出される視覚性の表象を考察する。
膜タンパク質の膜組み込みの構造生物学

細胞におけるタンパク質の膜組み込み過程は,すべての生物に共通した必須の機構である。本研究では膜タンパク質の「機能発現システム」を詳細に理解する為に,真正細菌のタンパク質の膜組み込みに関わる膜タンパク質YidC(内膜への組込みに関与),BamA(外膜への膜組み込みに関与)の立体構造を決定し,その機能に迫ろうとした。YidC,BamAとも葉緑体とミトコンドリアにそのホモログが存在する。膜組込みに関わるタンパク質群の各構成因子の立体構造情報は得られつつあるが,YidC,BamAのX線結晶構造解析の例は(ホモログも含め)未だない。大きな構造変化を伴う膜組み込み過程を解明する為には,YidC,BamAの立体構造情報が必要不可欠である。本年度は,YidC,BamA共にX線結晶構造解析に適したサンプル調整を進めた。その結果,YidC,BamA共に,構造解析が可能となる分解能のX線回折点が観測され,構造決定に向けたデータの解析を進めた。また,YidCと相互作用してタンパク質の膜透過・膜組み込みに関与するSecDF膜タンパク質の構造を3.3Å分解能で決定した。SecDFの機能解析を平行して進め,「SecDFはproton-motive forceによってダイナミックな構造変化を繰り返しながら,ペリプラズム側で膜透過基質タンパク質と相互作用し,膜透過の高効率化に寄与する膜内在性シャペロンである」とのモデルを提唱し論文として発表した。本研究では膜タンパク質の「機能発現システム」を詳細に理解する為に,真正細菌のタンパク質の膜組み込みに関わる膜タンパク質YidC(内膜への組込みに関与),BamA(外膜への膜組み込みに関与)の立体構造を決定し,その機能に迫ろうとしている。本年度は,YidC,BamA共にX線結晶構造解析に必要とされるmgオーダーでの精製系を確立し,結晶化のトライアルを進めた。YidCについては,構造解析が可能となる分解能のX線回折点が観測された。今後も継続してYidC,BamAの結晶化を進める。また,YidCと相互作用してタンパク質の膜透過・膜組み込みに関与するSecDF膜タンパク質の構造機能解析を平行して進め,「SecDFはproton-motive forceによってダイナミックな構造変化を繰り返しながら,ペリプラズム側で膜透過基質タンパク質と相互作用し,膜透過の高効率化に寄与する膜内在性シャペロンである」とのモデルを提唱した。
大規模撮像分光データを用いた銀河化学進化の環境依存性の解明

第1の目標である、すばる望遠鏡FMOSで得られた大規模近赤外分光サンプルを用いた赤方偏移1.4付近における金属量と銀河環境の関係に関して、宇宙論的シミュレーション(Illustris simulation)の結果との比較を行ってきたが、計算方法の間違いが見つかり、再解析を行った。観測データと同様の赤方偏移で同様の手法を用いて局所密度を導出し、異なる局所密度のサンプルについて星質量-金属量関係を調べたが、統計的に有意な差は見られなかった。その後、より体積の大きい、新たなシミュレーション結果(Illustris TNG)が公開され、このシミュレーション結果との比較を現在行っている最中である。第2の目標である、低赤方偏移におけるSDSS分光データおよびすばる望遠鏡HSC撮像データを用いた環境効果に関して、まずはSDSSのデータを用い、局所密度だけではなくcosmic webを含めた大規模構造のどの部分に付随するかの違いでサンプルを分け、星質量-金属量関係を調べたが、統計的に有意な差は見られなかった。これは、cosmic webと化学進化の無関係性を示唆しているが、あくまで近傍での結果であり、赤方偏移1.4付近でどうかは不明である。我々のサンプルについても、同様の手法を用いて更に調査したが、サンプル数が限定されていることもあり、統計的に有意な結果は得られなかった。また、HSCの深い撮像データを用いた局所密度の測定に関して、その後のデータリリースも加えたデータも用いて解析を行ったが、これまでにSDSSのみを用いて見られていたような傾向は見られなかった。当時の時点で手に入るHSCデータが限定されていたことがひとつの原因かもしれず、新たに公開されたデータを用いて、再解析する必要があるだろう。すばる望遠鏡FMOSで得られた大規模近赤外分光サンプルを用い、赤方偏移1.4付近における銀河の金属量と環境の関係を調べた。具体的には、Fastsoundサーベイにおいて得られた約4000天体のFMOS近赤外分光データを用い、天体の空間分布および分光的赤方偏移の情報から銀河の局所密度を計算した。計算方法は10th nearestneighbor法を始めとしていくつかの方法を試している。得られた密度の大小および3つの星質量ビンでサンプルを分割し、個々のビンにおいてスペクトルのスタッキング解析を行った。得られた合成スペクトルからはHα, [NII],および[SII]輝線が有意に検出されている。これらの輝線フラックスの比からガス金属量を導出し、星質量-金属量関係の銀河環境による違いを調査した。その結果、高密度領域における銀河は金属量が高い傾向があることが分かった。高密度領域における化学進化が進んだ銀河間ガスの降着など、いくつかの原因を考察中であり、これらの成果を査読論文としてまとめている段階である。また、これらの初期成果を国内学会および国際研究会において発表した。より低赤方偏移における金属量と銀河環境の関係を、すばる望遠鏡HSCの深い多色撮像データを用いてより詳細に調査するため、現在SDSSの分光データおよびHSCの撮像データの部分的な取得を行ない、現在データの品質チェックなどを行っている。HSCによる大規模サーベイ観測は現在進行中であり、今後続々と新たなデータが取得されると期待されている。HSCのデータベースから効率的にデータを取得するスクリプトの作成を始め、新たな観測データがデータベース上で公開された際にスムーズにデータの取得が行えるよう環境整備を行った。第1の目標である、すばる望遠鏡FMOSで得られた大規模近赤外分光サンプルを用いた赤方偏移1.4付近における金属量と銀河環境の関係に関する調査は、データ処理などの主要な解析をほぼ終えている。局所密度およびスペクトルのスタッキング解析から得られた金属量を用いて、星質量-金属量関係の環境依存性を見た結果、高密度領域における銀河は金属量が高い傾向があることが分かるなど、ある程度の結果が出ており、現在査読論文としてまとめている段階である。またこれらの結果は初期成果として国内学会および国際研究会において発表した。第2の目標である、低赤方偏移におけるSDSSおよびすばる望遠鏡HSCを用いた環境効果に関する研究はまだ主要な解析には達していないが、データ処理の環境整備を中心に行っており、次年度に本格的な解析を行ない、結果をまとめる予定である。HSCの大規模データの取得と必要の情報の抽出など基本的な処理の方法は、一部のデータを用いてすでに行っており、解析環境の整備はすでに整っていると考えている。第1の目標である、すばる望遠鏡FMOSで得られた大規模近赤外分光サンプルを用いた赤方偏移1.4付近における金属量と銀河環境の関係に関して、データ処理などの主要な解析とそのチェックを終えた。初期成果で見られていたように、局所密度が高い高密度領域における銀河は同じ星質量で見た場合、高い金属量を持つという傾向が見られた。ただし、限られた分光サンプルから導出した局所密度が本当の密度を反映しているかをさらにチェックする必要がある。また、宇宙論的シミュレーション(Illustris simulation)の結果を用いて、同様の赤方偏移で同様の手法を用いて局所密度を導出し、異なる局所密度のサンプルについて星質量-金属量関係を調べたが、統計的に有意な差は見られなかった。

これは、cosmic webと化学進化の無関係性を示唆しているが、あくまで近傍での結果であり、赤方偏移1.4付近でどうかは不明である。従って、我々のサンプルについても、同様の手法を用いて更に調査することとした。また、HSCの深い撮像データを用いた局所密度の測定に関して、初期のデータリリースを用いて解析を行ったが、これまでにSDSSのみを用いて見られていた傾向は見られなかった。解析の時点で手に入るHSCデータが限定されていたことがひとつの原因かもしれず、新たに公開されたデータを用いて、再解析する予定である。すばる望遠鏡FMOSで得られた大規模近赤外分光サンプルを用いた赤方偏移1.4付近における金属量と銀河環境の関係に関する研究は大部分の解析が終了し、投稿論文を準備中であったが、本研究では分光サンプル数が限られていることもあり、今回の手法で導出した局所密度が本当の密度を反映しているかを慎重に調べる必要があることが分かった。従って、シミュレーションなど追加の解析によって更に調査する予定である。また、銀河環境を定義する上で、密度環境のみならず、いわゆるcosmic webを含めた大規模構造のどの部分に付随するかが、銀河の性質に影響を与える可能性があるという最近の研究結果が出てきた。低赤方偏移においてはSDSSのデータを用いて、簡単な解析を行ったが、金属量の依存性に関しては有意な結果は得られなかった。我々の赤方偏移1.4付近のサンプルについても、同様の解析手法の利用を追求し、更なる追加解析を行うこととした。HSCの撮像データを用いた局所密度の測定に関して、解析当時の時点でリリースされていたHSCデータが非常に限定されていたため、サンプル数が結論を導き出すためには不十分であり、新しいデータを用いて更にサンプル数を増やす必要が出てきた。また、HSCの撮像データを解析する上で、興味深い強輝線天体を発見し、これらを分光追観測を現在行っている。これらの銀河は普通の銀河とは異なる環境にいる可能性があり、化学進化における環境依存性を明らかにする上で、非常に重要な研究対象となるため、並行して研究を進めている。第1の目標である、すばる望遠鏡FMOSで得られた大規模近赤外分光サンプルを用いた赤方偏移1.4付近における金属量と銀河環境の関係に関して、宇宙論的シミュレーション(Illustris simulation)の結果との比較を行ってきたが、計算方法の間違いが見つかり、再解析を行った。観測データと同様の赤方偏移で同様の手法を用いて局所密度を導出し、異なる局所密度のサンプルについて星質量-金属量関係を調べたが、統計的に有意な差は見られなかった。その後、より体積の大きい、新たなシミュレーション結果(Illustris TNG)が公開され、このシミュレーション結果との比較を現在行っている最中である。
金属空気電池の二次電池化のための新規空気電極の創製

金属空気電池は最も理論エネルギー密度の高い電池であり、次世代のエネルギーデバイスとして注目されている。しかし現在の空気電池は、空気中の酸素を取り込む空気極が充電反応の際に腐食劣化するため、二次電池として動作しない。そこで本研究では、腐食劣化を起こさず、電極反応に高活性なLaNiO_3ナノ粒子を従来の空気極材料の代替として用いるための研究を行った。その結果、LaNiO_3が従来の材料の代替となりうることを見出し、さらに、LaMnO_3とLaNiO_3を組み合わせることで充放電可能な空気極となることが明らかとなった。本研究の最終目的は、充電反応に難点のあるカーボンブラックに替わり、LaNiO_3を触媒担体として充放電可能かつ高性能な金属空気電池正極(LaMnO_3担持LaNiO_3電極)を実現することである。本年度は、逆ミセル法によるLaMnO_3担持LaNiO_3ナノ粒子の合成と、LaNio_3のカーボン代替材料としての可能性について検討を行った。○電気化学特性の評価LaMnO_3担持LaNiO_3の電気化学特性を評価したところ、LaNiO_3をカーボンの代替材料として用いることで、カーボンを用いた際に問題であった、充電時の担体の腐食劣化を防ぐことができ、LaNio_3を用いることで、空気電池の二次電池化の可能性を見出すことができた。さらに、LaNiO_3を合成する際の焼成温度を低く設定することで、LaNiO_3の比表面積・導電性が向上し、酸素発生特性も向上することが明らかとなった。しかしながら、LaMnO_3担持LaNiO_3を用いて作成した空気極は、カーボンを用いた電極に比べて放電性能(酸素還元特性)が劣ることも判明した。放電特性が低い原因について検討を行ったところ、LaNiO_3がカーボンに比べて導電性が低いことや、作成した空気極がカーボンを用いた空気極に比べて空気の透過性が低いことが原因であることが判明し、21年度の研究に向けた特性向上のための課題もある程度把握することができた。本研究の目的は、充電反応に難点のあるカーボンブラックに替わり、LaNiO3を触媒担体として充放電可能かつ高性能な金属空気電池正極(LaMnO3担持LaNiO3電極)を実現することである。平成20年度では、逆ミセル法によるLaMnO3担持LaNiO3ナノ粒子を合成し、酸素還元および酸素発生特性を評価することで、LaNiO3がカーボンの代替材料となりうることを見出した。本年度は、酸素還元および酸素発生特性を高めるために、LaNiO_3粒子の微細化を試み、微細化の効果について検証を行った。○LaNiO_3粒子の微細化と酸素還元・酸素発生特性の関連性の検討平成20年度では、カーボンの代替材料であるLaNiO_3は、金属硝酸塩水溶液を大量の強アルカリ水溶液に滴下して得られる水酸化物微粒子を焼成する逆均一沈殿法にて合成した。この逆均一沈殿法において、強アルカリ水溶液中にて得られる水酸化物微粒子を、凍結乾燥法により回収した。その結果、従来12.8m^2/gであったLaNiO_3の比表面積を、2L5m^2/gに向上することができた。また、強アルカリ水溶液中に得られる水酸化物微粒子にZnOを混合し、焼成後、KOH水溶液にてZnOを溶解除去することでLaNiO_3を合成した結果、ZnOが存在することで焼成中のLaNiO_3粒子の凝集が抑えられ、その結果LaNiO_3の比表面積を31.4m^2/gにまで向上することができた。得られた一連のLaNiO3粉末のみを用いて酸素還元・発生特性を調べた結果、酸素還元・酸素発生特性共に、比表面積が大きいLaNiO_3を用いたものほど優れた特性を示した。この結果から、より高性能な、充放電可能な空気極を得るためには、電極材料の工表面積化が鍵となることが示唆された。
微生物機能を利用した地盤改良技術の実用に向けた国際共同研究

本研究は、研究開発中の微生物機能を利用した地盤改良プロセスについて、実地盤への施工を見据え、改良手法の課題点を明らかにしていく。海岸・河岸浸食が深刻化しているベトナム南部のメコンデルタ地帯を研究対象地とし、現地の地質・土質特性を調査した上で、現地土を用いた室内実験から改良効果について評価する。さらに、北米での実地試験事例を参考に、研究対象地での施工実験計画を立案する。米国・ベトナムとの海外共同研究を通して、本地盤改良手法の国内外での現場適用のポテンシャルの向上を目指す。内定年度:2018本研究は、研究開発中の微生物機能を利用した地盤改良プロセスについて、実地盤への施工を見据え、改良手法の課題点を明らかにしていく。
精密構造解析・理論化学計算による有機デバイスの基礎科学構築

本年度は、交付申請書に記載した本年度の研究実施計画である、1)有機デバイス作製、2)有機デバイスのin silico電荷輸送解析に取り組んだ。さらに、当初の計画以上に、3) DNP-NMRによる有機非晶膜の解析にも取り組んだ。1)我々が開発したDACT-II、tBuDACT-IIについて、溶液プロセスを用いて高い外部量子効率を有する有機EL素子の開発に成功した(J. Soc. Inf. Disp. 2017)。tBuDACT-IIについてはポリマーホスト中における配向解析を行い、ホスト中において基板垂直に配向する傾向があることを見出した(J. Mater. Chem. C 2017)。これらの結果に加え、蒸着プロセスにおいて外部量子効率20%を示す青色熱活性化型遅延蛍光(TADF)素子の開発を行った(J. Photopolym. Sci. Technol. 2017)。また、アダマンタン置換という新たな戦略を提案し、塗布プロセスにおいても20%を越える外部量子効率を示す青色TADF有機EL素子の開発に成功した(Adv. Mater. 2018)。2)我々が独自に展開してきた、量子化学計算、分子動力学計算、動的モンテカルロ計算を併用した多階層計算を用い、有機非晶薄膜と有機結晶薄膜おける電荷輸送過程の比較を行った。その結果、非晶膜におけるエネルギー準位の乱れ(分布)が電荷移動度を低減させる一方で、非晶系特有の構造的な乱れ(分布)はほとんど移動度を低下させない、という予想外の結論を得た(Sci. Rep. 2018)。3)有機非晶膜中の有機分子の配向解析を、動的核偏極NMR (DNP-NMR)を用いることにより行った。その結果、極微少量の蒸着膜に対しても、その分子配向を「分布」を含めた形で解析することに成功した(Angew. Chem. Int. Ed. 2017)。上述の研究実績のうち、アダマンタン骨格をTADF分子の一部に置換基として導入するという戦略より、当初の予測を遙かに超えた高特性の塗布型有機ELデバイスの創製に成功した。このアダマンタン置換戦略により、ハロゲン溶媒のみならず、非ハロゲン溶媒にも高い溶解性を持ち、飛躍的な熱安定性を実現するとともに、MA-TA, FA-TA, PA-TAと名付けた高特性深青色発光材料群を得ることに成功した。塗布型TADF有機EL素子において、青色の深さの指標であるCIE y座標が0.2以下、0.15以下、0.1以下のなかで、それぞれMA-TA, FA-TAは世界最高値、PA-TAは世界第二位の外部量子収率を示した。本研究は、材料科学分野において高いインパクトファクター(IF = 19.79)を有する国際学術誌Advanced Materialsに掲載された。また、in silico電荷輸送解析に関しては、非晶系特有の構造的な乱れ(分布)がほとんど電荷移動度に影響していないという、という予想外の重要な結果を得、Scientific Report誌に掲載された。この結果は、高移動度非晶材料設計のための重要な知見である。以上の観点から、研究が極めて順調に、当初の計画以上に進展していることが明確である。現状、有機ELデバイスに関する研究が極めて順調に進展しており、2018年度も引き続き、現状の形で研究を進めていく。発光材料となるTADF材料の開発に関しては、現在開発中のさらに新規な青色TADF材料について素子化を行い、高特性材料・素子の開発を継続していく。In silico計算に関しては、未だ見られている計算と実測のズレに関して検討を進める。デバイス解析に関しては、昨年度末、国内初となるDNP-NMR装置を導入することができた。今後、このDNP-NMRの正常運用を確実にし、それを用いた解析を一層推進させる。