hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
外部共振器を用いたテラヘルツ波増強技術の確立

アウトプットカプラーには,高抵抗シリコンウエハを採用した.外部共振器の共振器長を調整して励起レーザーと非同期(=異なる共振器長の状態)にした際に,励起レーザーに同期したTHz波パルス列が共振器内を周回していることを時間波形で初めて確認し,それらを僅か100 ps程の(遅延)時間領域で計測することに成功した.測定された各THz波パルス列はほぼ相似形であり,即ち,共振器内の群速度分散が小さくキャリヤーエンベロープ位相が安定であることを確認することができた.また,フリーラン時の共振器長揺らぎによるタイミングジッターの影響が,THz波の1/100程度と無視できる程小さいことも別の実験で確認した.そして,共振器長を励起レーザーと同期させた時には,それらのTHz波パルス列が重畳し,検出できたTHz波スペクトル領域全域で一様に増強されたことを確認した.使用した外部共振器は,共振器内を周回するTHz波の確認と同期の制御,および増強効果の定量的な評価を主の目的とした為,比較的低フィネスの共振器になるよう設計されたが,シングルパスの励起で発生するTHz波電場よりも10%増強される結果を達成するこができた.これらの研究成果から,ウィスパリングギャラリーモードに代表される高フィネスな共振器を導入することにより,是迄の数千倍級のTHz波の増強を得る見通しが得られた.本研究では,共振器の増強効果を用いてTHz波を増強させることを考案し,その実証と増強技術の確立を目指した.実験では30 cmの共振器長を有したコンパクトな高繰り返し周期フェムト秒レーザーを作製し,市販品の数倍の出力を達成した.また,励起レーザー同じ共振器長をもつTHz波用のリング型の外部共振器を設計し,構築した.時間領域分光法を用いて共振器内を周回するTHz波パルスを調べた結果,THz波パルスが共振器内を5回以上周回していることを時間波形で初めて確認した.そして,外部共振器を同期させた時には,THz波パルス列が重畳し,測定できた全域で一様にTHz波が増強されている事を確認した.本研究テーマ遂行にとって必要とされる励起レーザーの設計および作製を初年度で完了し,テラヘルツ波計測の実験を行うことができていることから,おおむね順調に進展していると評価する.今年度の段階で,レーザーの繰り返し周期に同期したテラヘルツ波パルス列のジッター評価やテラヘルツ波パルス間の可干渉性についての定量的な見解を得ることができた.この結果を基に,ファブリーペロー型共振器などの比較的アプローチし易い共振器構造を採用して共振器設計し,実践でエンハンスメント効果を実証していきたい.その一方で高フィネス型の共振器についての準備を進め,目標とする増大効果を目指していくことを予定している.テラヘルツ波工学初年度の段階の励起レーザーの出力特性でも,テラヘルツ波発生を行う事は可能であるが,O.C.など比較的変更が容易な共振器部分の見直しによって出力特性の向上を図ることができることから,共振器構成要素の見直しを進め,出力特性の向上を検討する.その一方で,テラヘルツ波発生の実験では,レーザーの繰り返し周期に同期したテラヘルツ波パルス列のジッター評価やテラヘルツ波パルス間の可干渉性についての定量的な見解を得る予定である.その結果を参考に,テラヘルツ波の外部共振器構成を見直し,再設計を行っていくことを予定している.レーザー共振器の改良で予定していたが,現状の出力特性で予定していた実験課題を遂行することができた.次年度には設計しているテラヘルツ波用の共振器など高額な使用が予想される為,次年度に繰り越すことにした.レーザー共振器の改良で予定していたアウトプットカプラー(O.C.)の光学部品の購入費用として考えていたが,希望する物品の費用に足らなかったので,次年度使用額として扱い,次年度の予算と合わせて購入することにした.設計しているテラヘルツ波用の共振器に必要な光学部品やレーザー共振器の改良に必要な光学部品を購入する予定である.
日常のヨウ素摂取量とくに幼稚園児の摂取量に注目して

まず、本研究の最も中心的課題である、幼稚園児のヨウ素摂取量では、対象者を宮城県の3-6歳の幼稚園児296名とし、陰膳法で試料を収集して食品を分別秤量した。日本食品標準成分表2010版を用いて、ヨウ素摂取量の推定値を算出し、さらに128例についてICP-MSでヨウ素含量を実測し、両結果を比較した。計算値では1日のヨウ素摂取量は幾何平均で101.8μg/日、実測値は117.6μg/日となり、計算値が低く、比が1.155となりこの比を用いて幼稚園児のヨウ素摂取量を推定できることが示された。また両平均値とも、推定平均必要量より高く、また耐容上限量より低かった。なお両数値共に対数正規分布となった。次に、成人のヨウ素摂取を検討した。岩手県の農業地帯の成人で、計算法と実測法の両方の数値を得られた90人を分析対象とした。方法は、上記の幼稚園児と同一である。計算値では幾何平均で336μg/日、実測値では279μg/日となり両者に差は見られなかった。両者の相関係数は0.646で統計的に有意(p<0.05)となった。回帰式はY=1.9479X+130.8 (Xは測定値、Yは計算値)となり、この式を用いて計算値から実際の摂取量を推定できることが示された。さらに、前期の幼稚園児の計算値と実測値、成人のそれらを統合して、相関を見ると相関係数は0.667、回帰式はY=2.0334X+480.3(Xは測定値、Yは計算値)となり、この式により、幼稚園児から成人に至るまで年齢的に広い範囲で回帰式により、計算値から実際の値を推定することが可能であることが示された。上記以外に、韓国での幼稚園児の食事調査の資料から、栄養素摂取のデータベースを作成し、栄養素摂取量、錫および重金属摂取量を評価した。本研究の第一の目的は、幼稚園児のヨウ素摂取量を求めること、第二にヨウ素の記載を欠く食品が多い現在の食品成分表を用いヨウ素の摂取量を計算した場合、化学的分析による実測値とどの程度の差が生じ、また両者から、計算値を用いて実際の摂取量を推定する方法を検討することである。さらに対象を幼稚園児から青年壮年に至るまで広げることである。計画に従って、研究開始前に既に終わっていた宮城県内幼稚園の園児の陰膳サンプルおよび食事の記録から、ヨウ素の摂取量を求めるためのデータベースを作成した。即ち食品成分表の標準番号と純使用量の一覧および対象者の性年齢体重等の諸要素のデータを確定し、データの性質に従って各表とし、また関連付けを行った。これとは別に、陰膳として採取したサンプルをICP-Massによる測定を行って実測値を得た。これらからヨウ素の摂取量を2通り得た。食品成分表による計算値と、実測値による値である。これは後者を基準の値と考えることで計算値を評価することとした。そこで、この2種類の値の相関を統計学的に求め、両者の関係を明らかにした。ここまでで第一の目的を達することができたと言えるので、この結果を論文とした。次に、対象の年齢幅を広げるために、研究開始前にサンプル収集が終わっていた岩手県の成人のヨウ素摂取量を確定し、データベースを作成した。即ち食品成分表の標準番号と純使用量の一覧および対象者の性年齢体重等の諸要素のデータを確定した後、データの性質に従って各表とし、また関連付けを行った。さらに陰膳サンプルをICP-Massによる測定で実測値を得た。こうして、ヨウ素摂取量を2種類の方法で得たので、両者の相関を求め、一定の条件下では相関を得られが、その相関の係数等が上の幼稚園児とは異なるものとなった。またこの地域の例数を増やすために、対象者を募り、サンプルの採集を行った。

なお両数値共に対数正規分布となった。両者の相関係数は0.646で統計的に有意(p<0.05)となった。回帰式はY=1.9479X+130.8 (Xは測定値、Yは計算値)となり、この式を用いて計算値から実際の摂取量を推定できることが示された。さらに、前期の幼稚園児の計算値と実測値、成人のそれらを統合して、相関を見ると相関係数は0.667、回帰式はY=2.0334X+480.3(Xは測定値、Yは計算値)となり、この式により、幼稚園児から成人に至るまで年齢的に広い範囲で回帰式により、計算値から実際の値を推定することが可能であることが示された。上記以外に、韓国での幼稚園児の食事調査の資料から、栄養素摂取のデータベースを作成し、栄養素摂取量、錫および重金属摂取量を評価した。ここまでの段階で、計画通りの進行をしている理由としては、この研究が、研究費を認められた時点で開始したのではなく、それ以前の蓄積に多くを頼っていることである。すなわち陰膳の試料とデータは何年も採収を続けている。そのため、試料・データの利用のみならず、処理手技もこれまでと同様に行えばよく、研究法を新たに考案するために時間を要することはわずかだった。本研究で言えば、核心となる幼稚園児のヨウ素摂取量は、本研究開始の数年前に得た試料とデータを用いることができ、新たに加えた作業は比較的短時間で行えた。そこで、幼稚園児のヨウ素摂取量に関する作業は、最優先で行ったこともあり、初年度で報告を出すことができた。一方、新たに陰膳の調査を行って試料・データを得る作業は、対象に選んだ地域が東日本大震災の被災地であったこともあり、かなり困難を伴い、年度末になったが、それでも地域住民の協力が得られ、予定通りの時間内に終了した。また成人女性の食事データがあるが、これの整理とデータベース化は難航しており、2年目に完成することには相当の努力が必要となる。また成人の試料については、データの収集が終わり、化学的分析結果が得られたこともあり、予定通り2年目に報告に至ることは可能であると考えられる。以上のことから、本研究はほぼ予定通りの進行状況であると言える。2年目は、まず成人(40歳以上)のヨウ素の摂取量を確定する。現在まで岩手県農村部および漁村部の陰膳の試料があり、データ(食品の使用量とその使用量)はほぼ確立している。昨年度に岩手県沿岸部の漁村で調査を行い、陰膳試料の追加を行ったが、これは、まだデータが確立していない。そこでこの追加資料のデータを、それ以前のデータと同様の形式にしてデータベースとして確立する。この作業は栄養士に依頼する。また化学的測定値については、一部得ているが予算の許す範囲で例数を増やす。前年度の結果では、化学的測定値と食品成分表による計算値の相関は、摂取量が最頻値程度の場合、相関が低いことが明らかになった。そこで、相関関係の確定には、例数を多く得ることが必須である。次に、この化学的測定値と計算値をまず確定(平均値、分布等)した後、計算値から実際の値の推測値を得る方法を検討する。次に、幼稚園児と、成人の両データベースにおいて、ヨウ素の摂取量を増加させる食品を確定する。ここまでの段階で、報告を執筆し、これで40歳以上の成人のヨウ素摂取量の報告および現在の食品成分表の問題等を明らかにする。これ以外のデータとしては、宮城県の20代の女性の食事記録があり、このデータについて栄養価およびヨウ素摂取量を算出する。この場合には、実測値はないので、上の40歳以上成人の場合で得た、実測値(真の摂取量とみなす)と計算値の相関関係から、計算値から実際の摂取量の推定値を求める。
ヒト有棘細胞癌におけるゲノムメチル化変異の解析

本研究では、ヒト皮膚有棘細胞癌(SCC)の発生・進展に関与するepigenetic変異の探索を目的として、マウス皮膚腫瘍の網羅的ゲノムメチル化解析にて絞り込まれた遺伝子・領域について解析を行った。ヒトSCC検体27例および正常皮膚22例の解析の結果、癌部と非癌部で有意な発現の差を示す遺伝子が15個あり、そのうちゲノムメチル化解析が可能であった遺伝子のいずれにおいても、メチル化と発現のレベルに相関が見られなかった。従って、これらの発現変異はゲノムメチル化変異以外の機序で誘発されていると考えられた。一方、発現変異を示した遺伝子の中に、SCCの増殖や分化能に関与する新規の遺伝子が発見できた。悪性の皮膚腫瘍である有棘細胞癌(SCC)の発生にはゲノムの配列変異、増幅などのgeneticな変異のみならず、epigeneticな変異が関与する事は広く知られているが、具体的に変異を起こしている遺伝子についての知見は少ない。SCCの発生・進展に関与するepigenetic変異の大規模探索を目指し、マウス皮膚化学発癌モデルを用いて網羅的な解析を行ったところ、ゲノムメチル化および発現の変異が起こっている遺伝子が73個見つかった。本研究ではそれらのヒト相同領域について、ヒトSCCおよび良性の増殖性皮膚疾患の検体における変異の有無を解析する事により、ヒトSCCの発生・進展のメカニズム解明および新規マーカーの開発を目指している。マウス皮膚SCC検体の網羅的解析により得られた73個のSCC関連epigenetic変異領域のうち、H24年度は10領域周辺の遺伝子について、ヒトSCC27検体および正常皮膚9検体における発現変異を調べ、Dgcr2およびWNK1の発現が癌部において正常皮膚と比較して有意に上昇していることを確認したものの、ゲノムメチル化の変異は確認できなかった。H25年度はさらに20遺伝子について解析を行い、いくつかの遺伝子については癌部での発現変異をみとめたが、ゲノムメチル化レベルについては、癌部での明確な変異が確認できなかった。我々はこれまでに、SCCの発生・進展に関与するepigenetic変異の大規模探索を目的として、マウス皮膚化学発癌モデルを用いて網羅的な解析を行い、ゲノムメチル化および発現の変異が起こっている遺伝子73個をスクリーニングしている。本研究ではその成果を踏まえ、それら73個の遺伝子のヒト相同領域について、ヒトSCCおよび良性の増殖性皮膚疾患の検体における変異の有無を解析する事により、ヒトSCCの発生・進展のメカニズム解明および新規マーカーの開発を目指している。マウス皮膚SCC検体の網羅的解析により得られた73個のSCC関連epigenetic変異領域のうち、10領域周辺の遺伝子について、ヒトSCC27検体および正常皮膚9検体における発現変異を調べた。Real time PCRによる解析の結果、Dgcr2およびWNK1の発現が癌部において正常皮膚と比較して有意に発現上昇していることが確認できた。WNK1については免疫染色によっても、一部腫瘍での発現の上昇が確認できた。そこで、これらの変異領域のゲノムのメチル化レベルを質量分析装置Sequenomにより定量的調べたがWNK1では特にメチル化の変異は確認できなかった。また、Dgcr2については解析自体がうまくいかず、プライマーの再設計などが必要である。SCCの発生・進展に関与するepigenetic変異の大規模探索を目指し、マウス皮膚化学発癌モデルを用いた網羅的解析においてスクリーニングされた、腫瘍特異的発現・ゲノムメチル化変異を示す遺伝子について、ヒトSCCにおける変異の解析を行ってきた。これまでにSCC検体27例および正常皮膚22例について行った解析の結果、癌部と非癌部で有意な発現の差を示す遺伝子が15個あり、そのうちゲノムメチル化解析が可能であった遺伝子のいずれにおいても、メチル化の程度と発現レベルに相関が見られなかった。一方、これら発現の変化していた遺伝子のうち、ヒト有棘細胞癌における変異の報告がない遺伝子のいくつかについて機能解析を行った。そのうちエフリン受容体関連遺伝子が、腫瘍細胞の分化や浸潤能に関係している可能性を示唆するデータを得た。この遺伝子はマウスSCCと同様、ヒトSCC検体において正常皮膚と比較して有意に高い発現レベルを示し、ヒトSCC細胞株A431においてその発現をノックダウンしたところ、細胞は樹状に伸びた顕著な形態変化を示し、また細胞増殖率の低下も観察された。

細胞の分化マーカーを用いた解析からも、この遺伝子が細胞の分化状態の制御に関連している可能性が示唆された。分子腫瘍学当初の予定通り、数個の遺伝子について発現解析を行い、発現変化のあったものについてはゲノムメチル化解析まで進んでいるため、概ね予定通りである。しかしながら癌部と正常部でメチル化が異なっている遺伝子が見つからなかったため引き続きスクリーニングを続ける必要がある。良性疾患の検体収集は続行中である。当初の予定通り、数個の遺伝子について発現解析を行い、発現変化のあったものについてはゲノムメチル化解析まで進んでいるため、概ね予定通りである。しかしながら癌部と正常部でのメチル化が異なっている遺伝子が見つからなかったため、今後さらに残りの候補領域についても発現解析、ゲノムメチル化解析を進めていく予定である。良性疾患の収集は予定通り続行中である。癌部と正常部でメチル化が異なっている遺伝子が見つかっていないため、今後さらに残りの候補領域についても発現解析、ゲノムメチル化解析を進めるとともに、発現が顕著に異なっていた遺伝子についてはゲノムメチル化変異の有無にかかわらず培養系における機能解析を行い、皮膚SCCの発生・進展におけるそれらの遺伝子の役割の解明を行う。73個の候補領域のうち、まだ調べていない63領域について解析を進める。転写因子やキナーゼ類を優先的に選んでreal time PCRによる解析を行い、癌部・非癌部での発現に差のみられたものについてはゲノムメチル化解析を行う。この場合、候補ゲノム領域にCpGアイランドのあるものを優先的に解析していく予定である。SCCおよび正常部の検体収集はひき続き行い、また良性疾患検体の収集も続行する。平成25年度の解析では、発現解析にて癌部・非癌部に差のあった遺伝子が少なく、その結果ゲノムメチル化解析やその先の解析まで進んだ遺伝子が少なかったため、当初の予定よりも消耗品の購入が少なかった。絞り込んだ遺伝子の機能解析を行うために、発現ベクターやsiRNA、抗体などの購入を行う予定である。平成24年度の解析では、発現解析にて癌部・非癌部に差のあった遺伝子が少なく、その結果ゲノムメチル化解析やその先の解析まで進んだ遺伝子が少なかったため、当初の予定よりも消耗品の購入が少なかったが、次年度は解析対象遺伝子が増えるため、ゲノムメチル化解析用のSequenom関連試薬、器具の購入やその後の培養系での機能解析に研究費が用いられる予定である。
P.acnes由来肉芽腫形成因子の同定とワクチンへの応用

肉芽腫形成は自然炎症反応による病変のひとつであり、細菌感染など病原体の侵入に対して、病原体を隔離する生体防御のひとつと考えられている。興味深いことにシグナル伝達分子Tyk2欠損マウスにおいてP.acnes誘導性の肉芽腫形成反応が抑制されることを見出しており、Tyk2欠損マウスを利用しつつ、肉芽腫形成を担うP.acnes由来因子を同定し、その特異的モノクローナル抗体の獲得と、特異的モノクローナル抗体による肉芽腫形成の阻害、さらにP.acnes由来因子による肉芽腫形成の分子機構の解明するため本年度は以下の研究を行なった。1.肉芽腫形成応答におけるケモカイン群の解析P.acnes誘導性の肉芽腫形成反応に対応して種々のサイトカインやケモカインの産生が誘導されるが、Tyk2KOマウスにおいてはそれらの産生低下が顕著である。特にP.acnesによりマクロファージにより誘導されるケモカイン群発現に注目し、その分子機構を検討し、Tyk2下流のSTAT3の活性化が重要であることが明らかとなっている。2. P.acnes菌体からのP.acnes由来肉芽腫形成因子の精製とP.acnes由来肉芽腫形成因子に対する抗体の作製現在、P.acnes由来蛋白に対するポリクローナル、モノクローナル抗体を作成しており、それらの抗体を用いた肉芽腫形成や免疫活性化効果への影響を検討する予定である。3.活性型Tyk2変異体発現トランスジェニックマウスでのP.acnes誘導肉芽腫形成の解析すでに種々のTyk2点変異体の作成により活性増強されたTyk2変異体を発見しており、より効率的P.acnes誘導性の肉芽腫形成反応検出のための活性型Tyk2Tgマウスを作製する予定である。さらにこれらの研究過程でTyk2が炎症応答を惹起するサイトカインIL-23による病気発症に重要であることも明らかにした(論文投稿中)。現在、P.acnes由来蛋白に対するポリクローナル、モノクローナル抗体を作成しており、それらの抗体を用いた肉芽腫形成や免疫活性化効果への影響を検討する予定であり、新たな知見が得られるものと確信している。P.acnes由来蛋白に対するポリクローナル、モノクローナル抗体を用いた肉芽腫形成や免疫活性化効果への影響およびTyk2欠損マウスにおける肉芽腫形成応答喪失の分子機構をさらに詳細に解析する予定である。
高圧下における予混合火炎の不安定性と乱流燃焼特性

本研究は,予混合火炎に及ぼす圧力の影響について調べたものである.前年度は,燃焼速度に及ぼす火炎伸長の影響はMarkstein数により表すことができ,これが圧力により著しく変化することを明らかにした.本年度は,Markstein数が小さい混合気においては,火炎の不安定性が顕著となることを明らかにした.同一の圧力においては,Markstein数が小さい混合気において,球状層流火炎に不安定性を起因とすると考えられるしわが,形成されることを明らかにした.つまり,メタン混合気においては,希薄な混合気ほどしわが観察され,逆にプロパン混合気においては,過濃混合気ほど同様な傾向を示す.さらに,圧力を高くすると,いずれの混合気においてもMarkstein数は小さくなるが,この場合,火炎伝播の早い時期からしわが形成されるとともに,表面がセルに覆われるセル状火炎への遷移が早くなることが明らかとなった.また,この形成されるセルの大きさが,圧力が高くなるにつれて小さくなることが明らかとなった.Markstein数が著しく負の値となるプロパン混合気で当量比1.3においては,点火直後の圧力上昇は当量比1.0の時よりも遅いものの,ある程度の時間経過後,圧力が急激に上昇している.これは,球状層流火炎が,不安定性のために伝播途中にセル状火炎に移行し,これにより燃焼速度が増大したためであると考えられる.本研究は,予混合火炎に及ぼす圧力の影響について調べたものである.前年度は,燃焼速度に及ぼす火炎伸長の影響はMarkstein数により表すことができ,これが圧力により著しく変化することを明らかにした.本年度は,Markstein数が小さい混合気においては,火炎の不安定性が顕著となることを明らかにした.同一の圧力においては,Markstein数が小さい混合気において,球状層流火炎に不安定性を起因とすると考えられるしわが,形成されることを明らかにした.つまり,メタン混合気においては,希薄な混合気ほどしわが観察され,逆にプロパン混合気においては,過濃混合気ほど同様な傾向を示す.さらに,圧力を高くすると,いずれの混合気においてもMarkstein数は小さくなるが,この場合,火炎伝播の早い時期からしわが形成されるとともに,表面がセルに覆われるセル状火炎への遷移が早くなることが明らかとなった.また,この形成されるセルの大きさが,圧力が高くなるにつれて小さくなることが明らかとなった.Markstein数が著しく負の値となるプロパン混合気で当量比1.3においては,点火直後の圧力上昇は当量比1.0の時よりも遅いものの,ある程度の時間経過後,圧力が急激に上昇している.これは,球状層流火炎が,不安定性のために伝播途中にセル状火炎に移行し,これにより燃焼速度が増大したためであると考えられる.予混合球状伝播火炎に及ぼす圧力の影響を検討するために,Markstein長さを用い,メタンおよびプロパンを燃料として用い,予混合層流火炎の燃焼速度およびMarkstein長さが燃料の種類や燃料濃度など混合気種類によりどのように変化するかを調べるとともに,これらに及ぼす圧力の影響について調べた.ここでは,定容燃焼容器内圧力履歴より,球状伝播している火炎の火炎伸長率と燃焼速度の関係を求めた.この関係より,火炎伸長率と燃焼速度の間の比例定数として,燃焼圧力に基づくMarkstein長さを求めた.また,火炎が伸長を受けていないときの層流燃焼速度を,燃焼速度の火炎伸張率が零のときの外挿値として求めた.その結果,Markstein長さは,メタンでは希薄混合気またプロパンでは過濃混合気において,その値が小さくなることが明らかとなった.また,混合気圧力が高くなると,火炎伸長を受けないときの層流燃焼速度そのものが低下するとともに,火炎伸長を受けたときのそこからの燃焼速度の変化も大気圧下と比べて異なることが明らかとなった.圧力の上昇につれて,Markstein長さは小さくなった.特に,混合気圧力0.50MPaにおいては、メタンの希薄混合気およびプロパンの化学当量および過濃混合気では,Markstein長さは負の値となっている.また,Markstein数が著しく負の値となった混合気圧力0.60MPa,当量比1.3のプロパン混合気においては,火炎伝播途中より圧力が急激に上昇し,火炎の不安定性が顕著となることが明らかとなった.本研究は,予混合火炎に及ぼす圧力の影響について調べたものである.前年度は,燃焼速度に及ぼす火炎伸長の影響はMarkstein数により表すことができ,これが圧力により著しく変化することを明らかにした.本年度は,Markstein数が小さい混合気においては.火炎の不安定性が顕著となることを明らかにした.同一の圧力においては,Markstein数が小さい混合気において,球状層流火炎に不安定性を起因とすると考えられるしわが,形成されることを明らかにした.つまり,メタン混合気においては,希薄な混合気ほどしわが観察され,逆にプロパン混合気においては,過濃混合気ほど同様な傾向を示す.さらに,圧力を高くすると,いずれの混合気においてもMarkstein数は小さくなるが,この場合,火炎伝播の早い時期からしわが形成されるとともに,表面がセルに覆われるセル状火炎への遷移が早くなることが明らかとなった.また,この形成されるセルの大きさが,圧力が高くなるにつれて小さくなることが明らかとなった.Markstein数が著しく負の値となるプロパン混合気で当量比1.3においては,点火直後の圧力上昇は当量比1.0の時よりも遅いものの,ある程度の時間経過後,圧力が急激に上昇している.これは,球状層流火炎が,不安定性のために伝播途中にセル状火炎に移行し,これにより燃焼速度が増大したためであると考えられる.
３次元動的力学刺激環境と包埋ゲル空間によるニューロンネットワークの立体誘導制御

再生治療に貢献するため,生きている培養細胞に対し3次元の動的力学刺激を自在に付加し得る圧電駆動超小型3次元振動ステージを開発しゲル包埋培養法と合わせ,これまでとは全く異なる力学的原理に基づく3次元ニューロンネットワークの創生・誘導制御を可能とする革新的システムの実現をめざした。コラーゲンゲル濃度の最適化により,「ゆるやか」かつ構造安定的な足場によるiPS細胞から分化誘導される神経細胞の3次元包埋培養法を確立した。包埋培養ディッシュを開発した超小型3次元振動ステージ上に設置し3次元的力学刺激を組織的に作用させることにより,ニューロンネットワークの3次元誘導制御手法としての原理的有用性を確認した。本研究では,iPS細胞を用いた再生治療に貢献するため,生きている培養細胞に対し,誘導因子に加え,3次元の動的力学刺激を自在に付加し得る圧電駆動超小型3次元振動ステージを開発し,ゲル包埋培養法と合わせ,これまでとは全く異なる力学的原理に基づく3次元ニューロンネットワークの創生・誘導制御を可能とする革新的システムの実現をめざし,以下のように研究を実施した。本研究室で開発した圧電駆動超小型3次元振動ステージに対し,付加加速度および周波数帯域を大幅に拡張して利用できるよう最適化・改良を行った。また,コラーゲン・ゲルの「ゆるやかな足場」による神経細胞の包埋培養法の確立を目指した。この包埋培養ディッシュを超小型3次元振動ステージ上に設置し3次元的力学刺激を組織的に作用させることにより,ニューロンネットワークの3次元化を段階的に誘導する手法を開発した。これら開発したシステムを用い,iPS細胞から神経細胞への分化誘導効率,分化所要時間,分化細胞の健全性について検証を行うと同時に,ニューロンのネットワーク形成に関する基本的な挙動の把握,計測を実施した。超小型圧電3次元振動ステージスシステムの構築と最適化を行った。この超小型3次元振動ステージは,圧電素子を利用した微小一体型振動子とこれに付随する培養用ステージから成るシンプルな構造を有している。1枚のステンレス板から立体ねじれV型カンチレバー状に加工した振動子に,直交3軸方向それぞれの変位が制御できるように3箇所に複数の圧電素子を接着し製作する。これらの圧電素子の設置位置の最適化,素子自体の大型化により,これまでより,大変位化,広帯域化の可能性を見出した。これらのデバイスをCO2インキュベータ内に組込み制御することにより,種々の3次元動的力学刺激環境下で組織的に培養コントロールを行うことができるシステムの構築を行った。コラーゲン・ゲルを用いた「ゆるやかな足場」による神経細胞包埋培養法の確立に近づいた。ただし,蛍光観察の鮮明性には依然として難点が存在するため,改善が必要である。この包埋培養ディッシュを上記の超小型3次元振動ステージ上に設置し3次元的力学刺激を組織的に作用させることにより,ニューロンネットワークの3次元化を段階的に誘導する手法を開発した。以上のシステムにより,マウス神経細胞については,動的振動刺激を付加した場合,ニューロンネットワークを広く伸展させる効果があることを確認した。ヒト神経細胞については,長時間振動刺激を付加し続けることで,運動神経細胞への分化が促進されることが明らかになった。さらに,振動方向とニューロンネットワークの伸展方向には相関が存在し得る可能性を見出した。新たに,1枚のステンレス板から立体π/2ねじれカンチレバー状に加工した振動子に,直交2軸方向それぞれの変位が制御できるように2箇所に複数の圧電素子を接着し製作する手法を考案した。培養ディシュを面内回転させることで実質3軸方向に刺激可能とした。また,コラーゲン・ゲルの濃度の最適化を図ることにより「ゆるやかかつ構造安定的な足場」による神経細胞の包埋培養法の確立を目指した。この年度新たに,1枚のステンレス板から立体π/2ねじれカンチレバー状に加工した振動子に,直交2軸方向それぞれの変位が制御できるように2箇所に複数の圧電素子を接着し製作する手法を考案した。これらの改善により,これまでより大変位化,広帯域化の可能性を見出した。

コラーゲン・ゲルを用いた「ゆるやかな足場」による神経細胞包埋培養法の確立に近づいた。ただし,蛍光観察の鮮明性には依然として難点が存在するため,改善が必要である。この包埋培養ディッシュを上記の超小型3次元振動ステージ上に設置し3次元的力学刺激を組織的に作用させることにより,ニューロンネットワークの3次元化を段階的に誘導する手法を引き続き開発した。以上のシステムにより,マウス神経細胞については,動的振動刺激を付加した場合,ニューロンネットワークを広く伸展させる効果があることを確認した。ヒト神経細胞については,長時間振動刺激あるいはインターバル振動刺激を付加することで,運動神経細胞への分化・成長が促進されることが明らかになった。本研究では,iPS細胞を用いた再生治療に貢献するため,生きている培養細胞に対し誘導因子に加え,3次元の動的力学刺激を自在に付加し得る圧電駆動超小型3次元振動ステージを開発しゲル包埋培養法と合わせ,これまでとは全く異なる力学的原理に基づく3次元ニューロンネットワークの創生・誘導制御を可能とする革新的システムの実現をめざした。本研究室で開発した圧電駆動超小型3次元振動ステージに対し,付加加速度および周波数帯域を大幅に拡張して利用できるよう最適化・改良を行った。新たに,1枚のステンレスはりを軸線方向にπ/2ねじり加工を行い立体ねじれカンチレバー状に加工した振動子に,直交2軸方向それぞれの変位が制御できるように2箇所に複数の圧電素子を接着し製作する手法を新たに考案した。この着想により,培養ディシュを面内にπ/2回転させることで培養細胞に実質的に3次元動的力学刺激を付加可能とした。また,コラーゲン・ゲルの濃度の最適化を図ることにより「ゆるやか」かつ構造安定的な足場による神経細胞の3次元包埋培養法の確立を目指した。この包埋培養ディッシュを開発した超小型3次元振動ステージ上に設置し3次元的力学刺激を組織的に作用させることにより,ニューロンネットワークの3次元化を段階的に誘導する手法を開発した。開発したシステムを用い,マウスおよびヒトiPS細胞からそれぞれ神経細胞への分化誘導効率,分化所要時間,分化細胞の健全性について検証を行った。さらにニューロンの3次元ネットワーク形成に関する基本的な挙動,すなわち神経突起の3次元的形成率,伸展成長率,指向性,分岐密度などの把握,計測を実施した結果,本手法の原理的有用性を確認した。なお動的力学刺激に関連する多数のパラメータ,すなわち方向,形態,変位量,周波数,インターバル,時間数などの影響の組織的計測・評価,最適化が今後の課題である。再生治療に貢献するため,生きている培養細胞に対し3次元の動的力学刺激を自在に付加し得る圧電駆動超小型3次元振動ステージを開発しゲル包埋培養法と合わせ,これまでとは全く異なる力学的原理に基づく3次元ニューロンネットワークの創生・誘導制御を可能とする革新的システムの実現をめざした。コラーゲンゲル濃度の最適化により,「ゆるやか」かつ構造安定的な足場によるiPS細胞から分化誘導される神経細胞の3次元包埋培養法を確立した。
宇宙線生成核種の多変量解析による惑星物質の進化と隕石の起源について

本研究では(1)火星隕石12種,(2)オーブライト隕石12種,(3)Jilin(コンドライト)隕石8種,(4)月表土(A-16,A-17)試料15種,の試料を取り扱い,中性子捕獲反応によってそれら試料中に生じるSm, Gd,希ガスの同位体変動および^<10>Be,^<41>Caなどの宇宙線生成核種存在度から各試料が置かれていた宇宙環境を推定することを試みた。個々の結果をまとめると以下の通りである。(1)火星隕石12種のうち6種から顕著な中性子捕獲の影響が検出され,さらにその中の4種については複雑な宇宙線照射履歴を示すことがわかった。火星表面において受けた宇宙線照射の可能性も考えられる。(2)オーブライト隕石の宇宙線照射環境は二つに大別されることがわかった。宇宙線照射年代に比例することなく高い被中性子フルエンスを示すオーブライトについては,その隕石母天体上での初期のレゴリス過程における宇宙線照射を反映していることが示唆される。(3)直径約1.5メートル大のJilin隕石試料から異なる深さごとに採取された8種の試料のうち4種から中性子捕獲効果が認められたが,その中性子フルエンスは低く,深さ位置による反応の違いは確認できなかった。(4)A-16,A-17両方のコアとも,その中性子フルエンスの深さプロファイルは二つの極大ピークを示すことから,これらのサイトは異なる二つのスラブの不完全な混合によって成っていると結論づけられる。アポロミッション時の試料はこれまでにも研究報告例はあるが,本研究のような詳細な研究例はなかったため,レゴリス生成過程に関して不明瞭であったことが本研究によって明らかにされた。国内外の博物館,研究所等から入手した地球外物質の中から,今年度は分化した隕石を中心に分析をおこなった。研究代表者である日高は,分化した隕石である火星隕石10種,エンスタタイトエコンドライト隕石5種について化学的前処理を施し,Sm, Gdを元素分離し,表面電離型質量分析計による精密同位体測定を行った。その結果,玄武岩質の火星限石4種およびすべてのエンスタタイトエコンドライト隕石から宇宙線照射の影響による中性子捕獲効果に基づく同位体比変動が認められた。研究分担者である三浦は,Sm-Gd同位体測定を行ったものと同一試料の一部についてNe, Ar, Kr, Xeの一連の希ガス同位体測定を行った。希ガス同位体組成には宇宙線による核破砕反応の影響による同位体変動も大きく認められるため今後さらに詳細な解析が必要であるが,エンスタタイトエコンドライト隕石については中性子捕獲効果が明らかに認められ,Sm-Gd同位体系に基づく結果とよい一致を示した。また,希ガス同位体データから得られる宇宙線の照射年代とSm-Gd同位体データから得られる被中性子照射量の間には必ずしも相関は認められなかった。上記データを総合的に解釈すると,玄武岩質火星隕石は火星大陸地殻上部に位置していた際に受けた中性子捕獲効果を,エンスタタイトエコンドライト隕石はその母天体形成前のレゴリスの集積時に受けた中性子捕獲効果をそれぞれ反映していると考えられる。さらに,同一試料の一部を海外共同研究者である西泉に送付しており,現在,加速器質量分析計を用いた宇宙線生成核種の測定が行われている。今年度は分化した隕石であるエンスタタイトエコンドライトPesyanoe隕石および未分化な隕石であるH4コンドライト隕石Jilinに着目して研究を行った。Pesyanoe隕石の岩石組織中には臭なる二つのクラストが含まれており,一般にlight matter, dark matterと呼ばれている(Muller and Zahringer,1966;Lorenzetti et al., 2003)。

本研究ではPesyanoe隕石から,light matter2,dark matter1種,エンスタタイト1種,マトリックス部2種の計6程を採りだし,各々について化学的前処理を施し,Sm, Gdを元素分離し,表面電離型質量分析計による精密同位体測定を行った。Sm, Gdの同位体変動から見積もられる宇宙線照射による中性子フルエンスは,(2.22.9)×10^<16>n/cm^2であった。このように,同一塊内において見られる最大約1.3倍もの範囲にわたる中性子フルエンスの不均一性は,隕石母天休形成の初期段階におけるレゴリス過程での宇宙線照射の影響によると推測される。さらにSmとGdの同位体データを組み合わせて得られる熟中性子ニネルギーに関するパラメータにも各々の試料において顕著な違いが見いだされることから,エンスタタイトコンドライト形成時のレゴリス過程における照射の履歴を反映しているものと考えられる。今後,同一試料についてHe, Ne, Kr, Xe等の一連の希ガス同位体の測定を行い,その統一的な解釈を試みる予定である。一方,コンドライト隕石Jilinについては,巨径約1.5メートルの隕石から採りだされたコア試料について海外共同研究者である西泉が加速器質量分析計を用いた宇宙線生成核種の測定を終えている。本研究では西泉が測定したものと同一部位から採取された試料についてSm, Gd同位体測定を行うための化学処理を一部終えた段階である。残りの化学処理および測定は引き続いて来年度に行う予定である。今年度は昨年度に引き続き,新たに4種類のエンスタタイトエコンドライト,8種類のH4コンドライト隕石Jilin,16種類の月表層コア試料に着目して分析を行った。各々について化学的前処理を施し,Sm,Gdを元素分離し,表面電離型質量分析計による精密同位体測定を行った。Sm,Gdの同位体変動から,宇宙線照射による中性子フルエンスならびに熱中性子エネルギーに関するパラメータについて見積もった。特にエンスタタイトエコンドライト隕石については,Sm,Gd同位体変動に加えて,三浦によるHe,Ne,Ar,Kr,Xeの希ガス同位体分析,および西泉による^<10>Be,^<26>Al,^<41>Ca等の短寿命宇宙線生成核種存在度から宇宙線照射履歴に関する統一的な解釈を試みた。エンスタタイトエコンドライトの宇宙線照射環境は二つに大別されることがわかった。Bishopville, Cumberland Falls, ALH78113,PesyanoeについてはSm,Gdから求められる中性子フルエンス量が非常に高く,希ガスから求められる宇宙線照射年代との間には全く相関が見られない。さらに,短寿命宇宙線生成核種についても中性子フルエンスとの間に相関は見られず,Sm,Gdがもたらす同位体データが隕石母天体上における初期照射の履歴(2π照射)を保存していることが示唆される。これに対し,Shallowater, Pena Blanca Spring, Khor Temiki, Norton County, Mayo Belwaについては,その中性子フルエンス量を宇宙線照射年代から説明することが可能であり,^<41>Ca生成量とも整合性があることから,母天体から破砕して.ある程度の大きさになった隕石各種が宇宙空間で等方的な照射(4π照射)を受けたことによるものと思わる。
重症心身障害児・者をもつ父親の「障害受容」とその支援に関する研究

重症心身障害児・者の父親の障害受容とその支援に関する研究を行った。アンケート調査、および聞き取り調査から明らかになったことは、次のとおりである。障害のある子を養育する父親の心理的プロセスは、子の障害が明らかになった時点で、ショックを受けながらも、妻に対する気遣いをもつ。その後、妻とともに子の障害の改善に努力する。この時点では、子に積極的に関わる態度をもつ。しかし子の障害に対する知識が不十分であるために、完治することを信じるなど楽観的に考える傾向がある。その後、子を施設に預けることは考えないが、「仕事が忙しい」、「仕事の方に関心がある」と養育から逃避するようになる。会社では、子の障害を打ち明けることができなく、世間体を気にする。子の世話は休日に限られる。子の世話への積極的参加は、会社を退職した後である。子の世話に参加するようになると、妻の負担感が大きかったことに気づく。また世話を通して、子への愛情が深まり、子の存在に感謝できるようになる。父親は,会社を退職後、初めて、障害のある子との共生ができ、「父親となる」ことができるといえる。また父親の最大の不安は、親亡き後の子の生活であった。父親の「障害非受容」に影響を与える要因は、医師の障害に対する説明不足、父親の障害に対する知識・理解不足、仕事のゆとりなさ・仕事の調整ができない、相談相手の非存在、社会の偏見・差別、社会の福祉体制の不備などである。父親支援の方略は、(1)子の障害の説明(将来を見据えた説明・知識、世話の方法・緊急時の対処方法・ありがちな親の心情)(2)会社の理解と具体的な支援(障害の啓発活動・養育、看護・通院休暇の推進)(3)感情の表出を助ける(カウンセリング・ピュアカウンセリング、母親との懇談会など)(4)社会資源の情報提供(5)健康管理があげられる。本研究は、重症心身障害児・者の父親の障害受容に関する研究である。先だって、主たる養育者である母親の障害受容の様相について把握するために、24名の母親に対し聴き取りを行い、障害受容過程の分析を行い、母親は養育過程でいくつかの落ち込みを経験しながら、子の障害を受容していく、またそれと並行して人間的にも成長していくことを明らかにした。次いで、重症心身障害児を20年間、養育してきた父親Aさん、およびAさんの妻Bさん(母親)に対して、子の養育過程で遭遇した出来事、その時々に生起した態度や気持の詳細について別々に聴き取りを行い比較検討した。その結果、母親の特徴として、(1)子の障害告知は大きな衝撃であり、罪責感にさいなまれる。それゆえ、次には健常児を産むことを強く望む。(2)他の母親との交流は大きな支えになるが、同時に子どもの障害の比較対象となるなど、感情的な混乱が見られる。(3)夫(父親)が子の養育から離れていくにしたがって、子の養育が、母親の人生や生活のすべてとなり、子との一体感を強くもつ。(4)子の養育を通して、「開き直り」が起こり、それとともに自己のモニタリングができる。さらに、子から教わることが多いことに気づき、感謝するなど人間的に成長する。父親の特徴としては、(1)養育上の出来事を客観的に捉え現実的な対応ができる。(2)次の子をもつ決意はなかなかできない。(3)感情の表出が少ない。(4)早期にあきらめの境地に至る。(5)世間体を気にする。

(6)子の養育から容易に離れていくことができる。一事例であるが、これらのことから重症心身障害児を養育する父親と母親の養育態度、意識には、かなりの相違があることが示唆できた。今後、具体的詳細を明らかにしていく。本年度の研究実績の概要は以上である。本研究は、重症心身障害児・者の父親の障害受容とその支援方略に関する研究である本年度は、障害児・者をもつ父親への自由記述式アンケート調査(一部選択肢を含む)、および面接調査を並行して行った。アンケート調査は、障害児・者の父親99名に行い回収率は34.3%であった。最も多かったのは、父親は子の障害が判明した時点で「これからどうなるのか、子の将来に対する不安」であり、次いで「ショックを受けたがすぐに頑張って育てなければならない」、「自分への試練である」であった。また、自由記述では「子の障害について十分な説明がなく、障害の内容が理解できなかった」、「障害を受け入れてゆっくり生きていく」であった。子の障害に対する現在の気持ちは、「将来に対する不安がある」、「すべてを受けいれ子との生活を大切にする」。養育上で嬉しいことは「子に笑顔が見られた時」、「子の成長を感じた時」などである。辛いと思うときは「社会の人々の偏見」、「障害への無理解」、「自分の体力が低下し子の世話ができない」、「子の将来が不安である」、「妻をサポートしなければならない」、「夫婦だけのことを考えられない」であった。障害のある子をもつことで「自分自身が変化した」と答えた父親は過半数いた。変化のきっかけは、「子が必死で生きていると感じた時」、「子の障害が理解できた時」であった。変化内容としては、「他者に思いやりややさしさがもてるようになった」、「父親としての自覚はもてるようになった」、「すべてを受け入れている」などであった。筆者は、これまでに母親の心情についての調査を行っており、今回の調査により、母親の言葉を通して語られる父親像とは、また異なった父親の実態が見えてきた。父親は、概ね子の障害を受け入れ、子との生活を大切に考えている。さらに子の養育を通して人間の根源的なものを開眼している。しかし、親亡き後の子の将来に対する不安は大きい。このことは福祉思想や制度の立ち後れからくるものと考えられる。現在、父親への面接調査を続行中である。面接調査からさらに具体的詳細を把握したい。本年度は、続けて、重症心身障害のある子を養育する父親に対する面接調査を行うとともに、最終年度であるために、研究成果をまとめた。重症心身障害のある子を養育する父親の「障害受容」・「心情のプロセス」父親は、(1)子に重い障害があることが判明したときショックを受ける、(2)すぐに、子を育てる決心をする、(3)子の障害を治すことに必死になる、など父親としての役割を意識し、遂行するようになる。しかし、(4)会社を辞めるわけにはいかない、仕事が忙しい、と養育への参加から逃避する。このことは、家族を担うという、経済的な問題もあるが、障害のある子の父親になることに戸惑いと抵抗があると考えられる。しかし、父親は、(5)子に障害があることは常に意識にあり、会社を早期に退職する、遠方への転勤を断るといった協力は行っている。(6)定年後は、子の養育に否応なく参加するようになる。
ブートストラップ法を用いたPET脳機能画像における誤差推定の実用化

本研究はブートストラップ法を用いたPET画像の誤差推定とその応用の試みである。本年度は以下に示す二つの主要な成果を得た。1)ブートストラップ法の妥当性の検証:PET画像の定量的な画質評価は,画像処理・再構成法の最適化に大きな役割を果たす。Buvatの手法を3Dサイノグラムへ拡張することにより,3D専用PET装置(SET-3000GCT/M)に対応した。妥当性検証を目的とし,Ga封入円柱ファントムを用いてリストモード収集を行った。得られたリストデータをランダムに30分割し,30組の再構成画像にわたる標準偏差を各ピクセルごとに計算して,これをreferenceとする。30分割したリストデータの内の1つを用いて,ブートストラップ法により各ピクセルにおける標準誤差を推定し,referenceと比較したところ,両手法による推定値はよく一致した。特に150-PETを想定したカウント領域では3%以内で一致していた。2)150-PETの画質評価への応用:DRAMA画像再構成法とsinogram-based Wavelet法の画質改善効果をブートストラップ法により検討した。ROI解析により,両手法は定量性を保持していることを確認した。Wavelet法は比較的画像全体に対してノイズ低減効果を示したが,DRAMA法はより低カウント領域で有効であった。両手法の組み合わせはより有効であった。DRAMA法とWavelet法は,定量性の維持と画質改善の両面の点から150-PETにとって有効な手法である。今回導入した手法を用いることにより,画質改善効果を定量的に示すことが可能になった。本研究はポジトロン断層撮影法(以下PET)で得られる脳機能画像の新しい処理法を提案するものであり、ブートストラップ法を用いて一回のPET測定から脳機能画像の誤差を推定する試みである。本年度は、最初にテストデータとして健常成人志願者(5名)に対して脳血流定量測定を目的とした^<15>O標識水によるPETデータ取得を行った。測定はリストモードでの測定が可能なPET装置(Eminence SOPHIA[SET-3000GCT/M]、島津社製)を用いた。リストモード測定はデータ量が大量でありハードウェア・ソフトウェア的に大きな負荷となるが、測定条件を最適化することにより十分測定可能であり臨床利用できることを確認した。次に、測定データからPET画像誤差および機能画像誤差を推定するための計算機システムの構築を進めた。リストモードデータから処理に必要なデータへの変換を確認した。今後は、実際の再サンプリングやPET画像誤差から機能画像誤差を計算するルーチンを組み込むことが課題となる。また本年度においては、本手法の臨床応用可能性も模索した。本研究で対象としている脳血流量は、^<15>O標識水(H_2^<15>O)によるPETデータを数学モデルで解析することにより得られる。脳梗塞患者の検査においては炭酸ガス吸入や薬剤投与による血流変化の測定がしばしば行われるが、本手法を用いることにより反応性の低下している脳部位を統計的に検出して視覚化(マッピング)できると考えられた。
ファンデルワールス空間を利用した新規イオン伝導性インターカレーション化合物の設計

現在我々の研究グループは、新規陽イオン伝導体創製を目的とし、ファンデルワールス層空間を持つ層状化合物へのゲスト挿入反応を検討し、得られた新規インターカレーション化合物の特性評価を行っている。本申請研究では、ホストとして層状構造を持つSrO固溶Bi_2O_3(SBO)を、ゲストとしてヨウ素と銀を選び、様々な検討を行った結果、以下の知見を得た。・ヨウ素と銀の挿入反応は、逐次反応によって進行することがわかった。具体的反応条件としては、ヨウ素挿入反応にとっては170°C程度の熱処理が、また銀挿入反応は300°C程度の熱処理中に進行すると判断された。・ヨウ素と銀が挿入されると、SBOのc軸は1nm程度伸長されることがわかった。これに対して、a軸には大きな変化は観測されなかった。・一次元電子密度分布計算を行ったところ、挿入されたヨウ素と銀はホストであるSBOが持つファンデルワールス層空間に存在していることが示唆された。・ヨウ素と銀の包蔵量は仕込み時に加える銀量によって制御可能であることがわかった。銀仕込み量が増加すると、包蔵される銀量は単調に増加し、それとは逆に、ヨウ素包蔵量は単調に減少することがわかった。・ヨウ素と銀が包蔵されたSBOの伝導度は銀が包蔵されていないSBOの値に比べ、3桁程度高かった。これより、本研究で合成された新規インターカレーション化合物中では新たに導入された銀が伝導に寄与することが示唆された。これまでに、ホストであるSr固溶Bi_2O_3へのヨウ素と銀のインターカレーションを検討し、現存しない全く新規なインターカレーション化合物の合成に成功している。以下に、得られた知見の幾つかを簡単に記す。(1)その新規インターカレーション化合物の合成に関しては、ホスト内にヨウ素を予めインターカレートし、その後銀を導入するといった逐次インターカレーション反応が効果的であることが見出された。反応温度としては、ヨウ素インターカレーションに関しては443Kが、銀インターカレーションに関しては573Kが適当であった。(2)X線回折の結果から、ホスト構造への銀とヨウ素のインターカレーションは確認され、その強度データより一次元電子密度分布を計算したところ、その種類のゲストはホストのファンデルワールス空間にインターカレートされていることが明らかになった。(3)組成分析の結果、ヨウ素インターカレション後の試料に対して添加する銀量を変化させることによって、ゲスト組成はある程度制御可能であることが見出された。そのゲスト組成はAg/I比でおおよそ0.5前後にあることがわかった。(4)組成分析とX線回折の結果から、Ag/I値が大きくなるにつれて、底面間隔は拡がることがわかった。インターカレーション反応前後の色変化並びに可視紫外吸収スペクトル測定の結果から、ヨウ素インターレーション後に、ホスト中のBiの部が+3価から+5価へ酸化され、銀がインターカレートされることによって、その酸化されたBiは再び+3価へと還元されることが推察された。本研究では、ファンデルワールス層空間を構造中に持つSr固溶Bi_2O_3をホストとし、その層間への銀とヨウ素の導入を検討した結果、これまでに知られていない全く新規な無機化合物の合成に成功した。平成15年度は、そのインターカレーション反応によって得られた新規無機化合物のイオン伝導物性のゲスト組成依存性を主に検討した。また、様々なルートからのその化合物の合成の可能性に関しても検討を加えた。以下に、検討内容と得られた知見の幾つかを要約する。1.以下の5種類の反応条件下で、銀とヨウ素を包蔵した新規層状Sr固溶Bi_2O_3の合成を試みた。(1)ホストと気相Agl(2)ホストと液相Agl(3)ヨウ素

包蔵ホストと液相硝酸銀(4)ヨウ素包蔵ホストと固相Agl(5)ヨウ素包蔵ホストと固相Ag粉末X線回折、ICP発光分析、EDX測定の結果から、新規層状Sr固溶Bi_2O_3は合成ルート(5)で行った場合のみ形成されることがわかった。他の合成法では、ホスト相の崩壊やゲストとの無反応が起こり、新規層状Sr固溶Bi_2O_3は形成されないことがわかった。2.上記1.の(5)の合成法で、種々のゲスト組成からなるインターカレーション化合物を合成し、インピーンダンス測定からそのイオン伝導特性を測定した。その結果、Ag/I値が大きくなるに従い、より高いイオン伝導率を示す物質が創製できることがわかった。また、伝導度の温度依存性から活性化エネルギーを見積もったところ、Ag/I値が大きくなるに従い、活性化エネルギーは低下する傾向にあることがわかった。以上の結果より、新規合成された銀とヨウ素包蔵新規層状Sr固溶Bi_2O_3はイオン伝導体に属し、その化合物中では導入された銀が伝導種と働くことが示唆された。