hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
３次元視線‐動作計測による視覚‐運動協調機序の解明とスキルトレーニングへの応用

本研究では、様々な運動スキルにおける、視知覚と行為の結合関係を明らかにすることを目的とした。実験では、注視点計測と3次元動作解析・GPS(全地球測位システム)を組み合わせ、個人スキル、対人スキル、日常動作における注視点、環境/身体知覚、パフォーマンスの熟達差について検討した。その結果、様々なスキルにおける注視点の熟達差は、課題遂行時の知覚過程を反映していることが明らかになり、注視点が身体化された認知の指標となりうることが示唆された。さらに、眼球運動に関わる運動遂行パラメータを利用した身体運動の時空間制御の可能性が示唆された。本年度は、眼球運動計測および光学的3次元動作計測を複合した視覚ー運動協調計測システムを構築し、打動作および立位姿勢の予備的計測を行った。また、打動作における眼球ー頭部ー体幹の協調性について検討するため、テニスのボレー技能を対象として、眼球の輻輳角および注視点を計測するとともに、画像データの解析システム構築を進めた。また、移動運動として自動車運転を対象とし、GPSによる広範囲位置計測、360度パノラマカメラによる周囲映像計測、眼球運動・ハンドル操作計測を組み合わせ、広範囲における移動中の視覚ー運動協調の熟達差について実験的に検討した。なお、視線方向定位および計測精度向上のためのダイナミック・キャリブレーションに関しては、キャリブレーション中の視線変動を原因とする誤差が混入することにより精度が低下してしまうため、従来のキャリブレーションに比して精度を向上させることが困難であることが明らかになった。本年度は、移動指標に対する一致タイミング課題を用いて眼球ー頭部協調と一致タイミングパフォーマンスの関係について検討した。参加者は球技経験者10名であり、4m先の位置から手前に向かって7種類の速度(2,4,6,8,10,12,14ms)で移動する指標の終末点到着に合わせて反応する一致タイミング課題を行った。この際、指標の移動開始から終末点到着までの時間間隔は2000から285msであった。その結果、指標の移動速度が2-10msの間においては、互いの速度を区別してタイミング反応が行われていた。一方、眼球ー頭部による移動指標の追従に関しては、指標の移動速度が4m/s以下の場合には追従眼球運動が認められた一方で、移動速度6m/s以上では追従が認められず、12m/s以上では一致タイミング反応の終了後に眼球運動が開始されていた。これらの結果は、移動指標の終末点到着タイミング予測において、指標速度に応じて眼球ー頭部協調運動の役割が異なっていることを示唆している。また、自動車運転時の視覚ー運動協調について明らかにするため、2本のパイロンの間隙を自動車で通過する課題を用いて、間隙通過時の視線、ステアリング操作、および自動車の動きの関係について検討した。参加者は自動車の運転を行い、3種類の速度(20,40, 60km/h)で3種類の幅をもつ間隙(車体幅プラス20,40,60cm)を通過する課題を行った。現在、実験結果の解析を進めている。さらに、対人競技における眼球ー頭部ー体幹協調について検討するため、剣道および手押し相撲を対象として予備実験を進めている。本年度は、自動車運転時の視覚ー運動協調について解析を進め、自動車静止時の車体幅知覚誤差と間隙通過時の視線移動との間に正の相関があることが明らかになった。これは、自動車運転において、車体幅の知覚が不十分である場合、間隙の縁を注視することによって車体の通過可能性を確認するという注視行動が生じることを示唆している。一方、GPSの記録より、左右の間隙縁に対する注視は車体進行方向の動揺をもたらし得ることも示されていることから、通過のための注視行動がステアリングの不安定性を導いている可能性が考えられ、注視行動は運転の熟達化における知覚ー行為循環の変化に重要な影響を与えていることが明らかになった。また、対人競技における眼球ー頭部ー体幹協調について検討するため、剣道の攻防における注視点と動作の関係について検討した。その結果、熟練者では打突点や相手の竹刀に注視点が移動することなく打突や攻撃の防御が可能であることが明らかになった。この理由としては、知覚的要因(周辺視の利用)および認知的要因(事前知識)が考えられる。また、手押し相撲を対象として、試合時の視線および動作を計測し、注視方略とパォーマンスの関係について解析を進めている。さらに、到達運動における眼球運動の役割について検討し、事前に目標位置に視線を移動させることにより動作終点の変動が減少する可能性が示唆された。加えて、スキー、スノーボード、弓道時の眼球運動計測を、異なる熟達レベルの参加者を対象として実施した。今年度は、手押し相撲時の注視点について解析を行い、勝率の高い参加者は注視点を体幹に固定する方略をとることが示唆されたことから、さらに注視点を実験的に操作することによって、手押し相撲においてどのような視覚情報が用いられているのか視野制限を行うことによって検討し、体幹を注視している際にも(手を含む)体側の視覚情報が利用されていることを明らかにした。今年度はまた、ラグビーやサッカーなどのチームスポーツを想定した対人での捕捉ー逃避課題を用いて、競合する2者間の視覚的相互作用について検討した。その結果、急激に移動方向を転換させる前後の局面を除いて、相手を捕捉しようとする守備者は、守備者をかわしえ逃げようとする攻撃者との方位角を一定に保つ一定方位角モデルを用いていることが明らかになった。

モデルからの逸脱における運動力学的制約について検討するため、操作パッドを用いてコンピュータディスプレイ上で捕捉ー逃避課題を行うアプリケーションを新たに開発し課題を実施したところ、パッド操作による捕捉時には、移動方向の転換時も含めて方位角一定方略モデルが当てはまることが示された。捕捉における方位角一定モデルは、鳥や昆虫において確認されているが、ヒトにおいては、フェイントへの対処等を含む運動力学的な制約によってモデルからの逸脱が生じていることが示唆された。さらに、バスケットボール熟練選手のフリースローにおける視覚情報の利用について検討し、スロー前のゴール注視時間とスローの成功時間の間に有意な相関が認められないことが明らかになった。加えて、リーチング運動課題を用いて、手の運動に先行して行う視線リハーサルが手の運動に与える影響について検討し、視線リハーサルによって動作終点の変動が減少する可能性が示唆された。本研究では、様々な運動スキルにおける、視知覚と行為の結合関係を明らかにすることを目的とした。実験では、注視点計測と3次元動作解析・GPS(全地球測位システム)を組み合わせ、個人スキル、対人スキル、日常動作における注視点、環境/身体知覚、パフォーマンスの熟達差について検討した。その結果、様々なスキルにおける注視点の熟達差は、課題遂行時の知覚過程を反映していることが明らかになり、注視点が身体化された認知の指標となりうることが示唆された。さらに、眼球運動に関わる運動遂行パラメータを利用した身体運動の時空間制御の可能性が示唆された。これまで、日常動作や対人スキルを含む複数の課題を用いて、眼球ー頭部の協調とパフォーマンスの関係についての検討が進み、眼球ー頭部協調による視線追従の役割や頭部の回転を含めた視線移動による(自動車運転のステアリング操作を含む)移動運動への影響が明らかになりつつある。昨年度までの研究において、個人スキル、対人スキル、日常動作を含む幅広い運動を対象とした視線計測・解析を行った。これら一連の実験により、スキルの熟達レベルによって注視方略が異なり、たとえば自動者運転の熟達者では間隙縁を注視することなく間隙通過が可能であることが明らかになった。この注視方略の理由として、1)周辺視による知覚能力の相違、および2)事前知識の相違の2つの理由が考えられることから、これらそれぞれの要因が注視方略に及ぼす影響を明らかにする。また、これまでの研究により、多くのスキルの初心者は注視点が安定しないことにより運動の不安定性が誘発され、運動が不安定になることによってその修正に注意配分が必要となり、注意配分が減少することにより環境情報の知覚が不十分になり、不十分な情報知覚が注視点や運動のさらなる不安定性をもたらすという循環過程の存在が示唆された。そこで最終年度となる今年度は、更に幅広い熟達レベルの人々を対象にした計測および学習実験を行うことによりこの循環過程がどのように変容するのか明らかにするとともに、現在までに得られた視覚ー運動協調に関する知見を学術誌にて公開する。28年度が最終年度であるため、記入しない。スポーツ心理学
骨粗鬆症に対するプロピオン酸菌発酵物の分子遺伝子解析と骨代謝改善作用の検討

免疫系細胞と免疫抑制剤による骨粗鬆症の発症との関連性を検索するため、T細胞欠損のヌードマウスとワイルドタイプマウスに免疫抑制剤FK506を投与し骨粗鬆症モデルマウスを作製した。その結果ワイルドタイプでの骨吸収は、enchondral ossificationより下方でtrabecula boneの減少が認められ、またTRAP染色に陽性な破骨細胞はenchondral ossificationでコントロール群より明らかに数が増加していた。しかし、ヌードマウスではenchondral ossificationより下方での骨吸収はほとんどなく、コントロールと変化がないことから、免疫抑制剤による骨粗鬆症とT細胞などの免疫系細胞の関係が示唆された。また、この骨粗鬆症モデルにスイスチーズのスターターであるプロピオン酸菌発酵産物(PC)を投与すると骨粗鬆症が回復することを発見し、この発酵産物から骨吸収抑制効果の検討を行った。骨粗鬆症マウスに(PC)を投与すると、PCが破骨細胞の分化を抑制し骨粗鬆症を防止できた。しかし、破骨細胞の分化と免疫系の関与を考慮すると、PCによる骨粗鬆症の改善現象は単純に破骨細胞分化抑制とは考え難いため、さらに研究を進め、a)マウスの破骨細胞分化系、マ細胞と骨髄細胞の共存倍養系に、磁気ビーズにて骨髄内よりCD4陽性なT細胞やB220陽性なB細胞を添加すると破骨細胞はコントロールに比べて有意に増加すること。b)骨粗鬆症実験動物から脾臓、腸間膜リンパ節のT、B細胞を抽出し、FACSで観察すると、免疫抑制剤によりT細胞は減少し、B細胞は増加した。すなわち、免疫抑制剤により全身的にT,B細胞が増減することが分かった。c)PC中に多く存在するDHNAは近年骨量改善作用を持つことで注目されているビタミンK2と同じナフトキノン骨格を有している。この点に注目しわれわれは、DHNAを単独投与したところ、骨粗鬆症モデルに対しPCと同様な骨吸収抑制を認めPCの骨吸収抑制効果はDHNAによるものと同定した。これらからDHNAによる骨量の改善傾向と免疫系と破骨細胞の関わりを明らかにした。さらにマイクロアレイを用いて網羅的に骨髄内遺伝子発現の差異を検討し、関連遺伝子の同定を行った。DHNA(1,4-dihydroxy-2naphthoicacid)は骨量改善作用を持つビタミンK2と同じナフトキノン骨格を有していることから、DHNAの骨代謝改善作用について検討した。(実験方法)1.モデルマウスの作製ICR6週齢雄性マウスに対し、対照群に生理食塩水を腹腔内注射し、DMSO経口投与、実験群1に免疫抑制剤FK506を腹腔内注射、DMSO経口投与、実験群2にFK506を腹腔内注射、DHNA経口投与を各群ともに5週間連日投与した。2.組織切片の作成大腿骨、頸骨を採取し、H-E染色、TRAP染色を行い、各群での皮質骨、海綿骨の状態と破骨細胞について検討した。3.骨密度の測定実験動物用X線CTを用いて撮影を行い、皮質骨、海綿骨の骨密度の状態を測定した。

各群の腸間膜リンパからB細胞、T細胞を採取し、免疫細胞を標識して、全身的な免疫細胞の動態を検討した。(結果・考察)1.組織学的観察H-E染色では、対照群に対して実験群1では骨梁の減少認め、実験群2では対照群と比べると骨梁は減少しているものの、実験群1よりも骨梁の減少を防止していることを認めた。TRAP染色では対照群に対して実験群1ではTRAP陽性な破骨細胞の増加を認め、実験群2では対熊群とほほ同じ数の破骨細胞が認められた。2.骨密度の計測結果CT写真より、実験群1ではX線不透過性部分が減少し、実験群2においては対照群に近いX線不透過像を示していた。すなわち、これらの結果からDHNAはFK506の骨吸収作用を防止する働きがあると考えられた。3.FACSの結果FK506により有意にT細胞は減少し、逆にB細胞は有意に増加していた。DHNA投与により減少したT細胞が若干増加し、逆にB細胞は減少する傾向であった。すなわち、免疫抑制剤により全身的にT, B細胞が増減し、DHNAにより、異常になった免疫細胞数を補正していることが分かった。免疫系細胞と免疫抑制剤による骨粗鬆症の発症との関連性を検索するため、T細胞欠損のヌードマウスとワイルドタイプマウスに免疫抑制剤FK506を投与し骨粗鬆症モデルマウスを作製した。その結果ワイルドタイプでの骨吸収は、enchondral ossificationより下方でtrabecula boneの減少が認められ、またTRAP染色に陽性な破骨細胞はenchondral ossificationでコントロール群より明らかに数が増加していた。しかし、ヌードマウスではenchondral ossificationより下方での骨吸収はほとんどなく、コントロールと変化がないことから、免疫抑制剤による骨粗鬆症とT細胞などの免疫系細胞の関係が示唆された。また、この骨粗鬆症モデルにスイスチーズのスターターであるプロピオン酸菌発酵産物(PG)を投与すると骨粗鬆症が回復することを発見し、この発酵産物から骨吸収抑制効果の検討を行った。骨粗鬆症マウスに(PC)を投与すると、PCが破骨細胞の分化を抑制し骨粗鬆症を防止できた。しかし、破骨細胞の分化と免疫系の関与を考慮すると、PCによる骨粗鬆症の改善現象は単純に破骨細胞分化抑制とは考え難いため、さらに研究を進め、a)マウスの破骨細胞分化系、マ細胞と骨髄細胞の共存倍養系に、磁気ビーズにて骨髄内よりCD4陽性なT細胞やB220陽性なB細胞を添加すると破骨細胞はコントロールに比べて有意に増加すること。b)骨粗鬆症実験動物から脾臓、腸間膜リンパ節のT、B細胞を抽出し、FACSで観察すると、免疫抑制剤によりT細胞は減少し、B細胞は増加した。すなわち、免疫抑制剤により全身的にT,B細胞が増減することが分かった。c)PC中に多く存在するDHNAは近年骨量改善作用を持つことで注目されているビタミンK2と同じナフトキノン骨格を有している。この点に注目しわれわれは、DHNAを単独投与したところ、骨粗鬆症モデルに対しPCと同様な骨吸収抑制を認めPCの骨吸収抑制効果はDHNAによるものと同定した。これらからDHNAによる骨量の改善傾向と免疫系と破骨細胞の関わりを明らかにした。さらにマイクロアレイを用いて網羅的に骨髄内遺伝子発現の差異を検討し、関連遺伝子の同定を行った。
複合機能型潤滑剤の設計と評価

平成23-24年度の成果に基づいて本研究の最終年度はイオン液体潤滑剤の実用化に向けた問題点の整理を検討した.1.イオン液体が大気中の水分を吸湿する現象は多く報告されている.前年度までの本研究でも実験室の湿度が摩擦試験の再現性や繰り返し性に影響を及ぼす傾向を見いだしている.そこで雰囲気制御が可能な容器内で摩擦試験を行った.疎水性のイオン液体でも空気中の湿度を40%から20%に減じることで摩擦係数が約20%減少した.油温100°Cでの摩擦試験でも明らかに湿度の影響が見られた.窒素中では摩擦係数の平均は空気中と同程度だが変動が減じた.2.赤外分光光度計を接続した摩擦試験機でイオン液体が大気中から吸湿する現象を追跡した.静的条件では吸湿はほとんど起こらないが摩擦試験の開始と同時に顕著な吸湿が見られた.吸湿水はイオン液体と何らかの構造体をとって安定化していることを分光学的に検証した.3.イオン液体の実用化に際して最大の障害である金属に対する腐食性は非ハロゲンのアニオンを使用することでかなり改善した.H24年度に提案したカチオンが電子受容体となり電気化学反応によって金属の腐食が進行する機構は長期的な耐摩耗性に影響を及ぼす.腐食防止剤を検討した結果,カチオンの前駆体で電荷を持たない分子が効果的であることを見いだした.これは吸着膜を生成して金属表面を保護することを実験的に確かめた.この吸着膜は低荷重条件で摩擦係数の低下にも寄与した.4.アンモニウム塩とホスホニウム塩の安定性を量子化学シミュレーションにより推定した.イオン化による安定性への寄与はホスホニウム塩のほうが大きいことが推算され,実験結果とよい相関が見られた.このシミュレーション手法をイミダゾリウムアニオンに適応して金属腐食の原因となるハロゲンラジカルが生じるメカニズムを推定した.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。陽イオンと陰イオンから成り,異種イオンを組み合わせた複塩構造が容易に調製できることから複合機能潤滑剤分子の基本骨格としてイオン化合物に着目した.初年度は常温で液体の塩である数種のイオン液体を選んで潤滑剤としての性能をラボ試験機で評価した.現状で容易に調製可能なイオン液体の多くは陰イオンにフッ素原子を含む.各機関の実験結果を総合すると,フッ素原子を含むイオン液体は陰イオンまたは陽イオンの構造に関わらず,また摩擦形式や条件に関わらず金属材料を腐食することが判明した.乾燥窒素中で摩擦試験を行うと腐食は抑制されたが表面分析では金属フッ化物が検出され,摩擦よる腐食促進機構が明らかとなった.さらに潤滑場を直接分光分析する装置によりイオン間の相互作用が摩擦条件に依存することが示唆された.また複数の表面分析手法を組み合わせてイオンの吸着構造を解析した.このように腐食を促進する化学種が特定できたのでフッ素原子を含まない分子構造のイオン液体を検討した.シュードハロゲンであるシアノ基を含むイオン液体およびルイス型構造のアミン-ホウ素錯体が潤滑剤としてふさわしい性質を示すことを見いだした.これらのイオン液体にリン酸塩を含む塩を加えて得た複塩はラボ摩擦試験でスチール材に対して低摩擦と低摩耗を示した.これらハロゲンフリーイオン液体は,コーティングやセラミックスなど新規トライボ材料に対してもよい潤滑性を示した.特に炭素薄膜を施したスチール材に対して潤滑特性とイオン液体の化学構造との特異的相関性が見られた.この機構を詳細に解明することでさらなる潤滑性の改善が期待される.以上の実験結果を解析する手段として計算化学の活用を検討した.今年度は潤滑条件下での表面反応生成物の堆積による表面保護膜の形成と摩耗による表面保護膜の破壊をモデル化した.反応性パラメータを適切に設定すれば複数の化学種が解析可能である.平成23-24年度の成果に基づいて本研究の最終年度はイオン液体潤滑剤の実用化に向けた問題点の整理を検討した.1.イオン液体が大気中の水分を吸湿する現象は多く報告されている.前年度までの本研究でも実験室の湿度が摩擦試験の再現性や繰り返し性に影響を及ぼす傾向を見いだしている.そこで雰囲気制御が可能な容器内で摩擦試験を行った.疎水性のイオン液体でも空気中の湿度を40%から20%に減じることで摩擦係数が約20%減少した.油温100°Cでの摩擦試験でも明らかに湿度の影響が見られた.窒素中では摩擦係数の平均は空気中と同程度だが変動が減じた.2.赤外分光光度計を接続した摩擦試験機でイオン液体が大気中から吸湿する現象を追跡した.静的条件では吸湿はほとんど起こらないが摩擦試験の開始と同時に顕著な吸湿が見られた.吸湿水はイオン液体と何らかの構造体をとって安定化していることを分光学的に検証した.3.イオン液体の実用化に際して最大の障害である金属に対する腐食性は非ハロゲンのアニオンを使用することでかなり改善した.H24年度に提案したカチオンが電子受容体となり電気化学反応によって金属の腐食が進行する機構は長期的な耐摩耗性に影響を及ぼす.腐食防止剤を検討した結果,カチオンの前駆体で電荷を持たない分子が効果的であることを見いだした.これは吸着膜を生成して金属表面を保護することを実験的に確かめた.この吸着膜は低荷重条件で摩擦係数の低下にも寄与した.4.アンモニウム塩とホスホニウム塩の安定性を量子化学シミュレーションにより推定した.

イオン化による安定性への寄与はホスホニウム塩のほうが大きいことが推算され,実験結果とよい相関が見られた.このシミュレーション手法をイミダゾリウムアニオンに適応して金属腐食の原因となるハロゲンラジカルが生じるメカニズムを推定した.複合機能型潤滑剤の基本骨格として組み合わせの自由度が高いイオン構造に着目して設計を進めた.すなわち目的の機能を有するアニオンあるいはカチオンを複数組み合わせることによって必要な機能を備えた分子を構築する.このモデルとしてイオン液体が適しているが金属材料に対するイオン液体の腐食性が問題となった.これはアニオン構造に含まれるフッ素原子が主な要因と考察しH23年度はハロゲンフリー型のアニオンを設計して評価した.その結果スチール材料の腐食性は顕著に改善した.H24年度次の研究を進めた.1.ハロゲンフリータイプのイオン液体を中心に評価と解析を進め,不純物として混入する水が摩擦特性と安定性に悪影響を及ぼすことを確かめた.大気から吸湿してイオン液体の特性が劣化することが懸念され,実際に雰囲気を制御した摩擦試験によってこれを確かめた.さらにin situ分光測定で吸湿水の水和状態が吸水量に依存して変化することと水和状態が金属の腐食促進に影響することを明らかにした.2.複合機能設計の要諦である異種カチオンおよびアニオンの混合ではマクロな粘性と摩擦係数には加成性が見られたが総合的なトライボロジー特性は単純な混合則は成立しないことが判った.3.ハロゲンと水の混入のほかに金属材料を腐食する要因としてイオン液体自体の導電性があげあれる.すなわち摩擦面と非摩擦面に導電性液体が介在することによってガルバーニ電池型の腐食が起こる.トライボ化学反応で摩擦面上に絶縁体皮膜を形成すればこれを防止できる.接触抵抗を同時に測定する摩擦試験でその有効性を検証した.4.イオン液体は熱安定性に優れるとされているが,高純度のイオン液体で構造と安定性を比較することは容易でない.そこで量子化学シミュレーションを適応して結合解離エネルギーを求めてカチオンの安定性を推定したところ,従前の実験結果に照らして妥当であることを検証した.最大の障害であったスチール材に対する腐食を解決し,複合機能潤滑剤分子の骨格としてイオン構造が適応可能であることを明らかにした.新規摩擦材料への適合性を見出し,複数の表面分析と計算化学的手法による従来にない精密な摩擦機構の解析を行った.25年度が最終年度であるため、記入しない。イオン液体の実用化にあたって大きな障害となる金属に対する腐食性を抑制する方法を見いだし,その機構解明に着手した.熱安定性を評価する量子化学計算は実験結果によりその妥当性が支持され,H25年度の本研究の解析手法として適応可能であることがわかった.H24年度も各機関の得意分野を持ち寄って共同で研究を進める.特に非ハロゲンイオン液体の摩擦特性,炭素薄膜コーティングに適する特性官能基の調査と評価,それら実験結果の表面分析による解析,計算化学的手法による分子構造の予測に焦点を当てる.25年度が最終年度であるため、記入しない。H23-24年度に得られた成果に対して「分子設計ー機能(特にトライボロジー特性と腐食性)ー分光分析ー量子化学計算」のフローに基づいて構造活性相関モデルを構築する.
三次元計測による飛鳥時代の石工技術の復元的研究

本研究では三次元計測の手法を用いて、飛鳥時代の石工技術にかんするマクロ、ミクロなデータを収集し、その実態について検討した。その結果、飛鳥時代後半の二上山凝灰岩の生産・流通では、寺院・宮殿の基壇外装石、古墳の墳丘外装石、石槨石材などの各種製品が同一の技術で加工されており、石切場付近で完成の域にまで仕上げられた上で、消費地各所に一元的に供給されていた状況を明らかにした。また、そうした飛鳥時代後半以降の二上山凝灰岩製品の生産・流通の発達は、飛鳥時代初頭に朝鮮半島から導入された硬質石材(花崗岩類)の加工技術が古墳時代以来の伝統的な軟質石材(二上山凝灰岩)へと応用されることで達成されたものと理解できた。2年目となる本年度は、二上山白色凝灰岩製の横口式石槨1基(羽曳野市野中寺所在のヒチンジョ池西古墳出土横口式石槨)、基壇外装石材3点(豊浦寺、大官大寺ほか)の三次元レーザー測量調査を実施した。羽曳野市ヒチンジョ池西古墳の石槨は、以前から、昨年度計測を実施した香芝市平野塚穴山古墳石槨とともに、高松塚・キトラ古墳石槨との構造的な類似性が指摘されてきた。今回、その詳細な三次元レーザー測量を実施したことにより、本研究所が有する高松塚・キトラ古墳にかんするデータとの比較が可能となり、この種の横口式石槨の構築過程や石工技術、型式変遷に関する理解を深めるための研究基盤を整えることができた。一方、後者の基壇外装石材としては、奈良文化財研究所が所蔵する飛鳥藤原地域出土資料を対象としたもので、いずれも二上山白色凝灰岩製である。豊浦寺、大官大寺、出土地不明の3点であるが、豊浦寺例については接合面の加工状況から奈良時代の補修時のものである可能性が、大官大寺例については形状や表面に残る痕跡から講堂基壇が延石を用いた壇上積基壇であった蓋然性が、高まった。また、出土地不明石材については、完存する地覆石であり、表面の遺存状態が極めて良好であることら、チョウナ削り・叩き技法の状況を詳細に観察・記録できた。出土地不明ながら、全体の形状や装飾のあり方から飛鳥時代のものとみて問題なく、当該期の石工技術を理解するうえで重要な資料となることが判明した。本年度は、まず、一昨年度、昨年度実施した香芝市平野塚穴山古墳、および羽曳野市野中寺所在のヒチンジョ池西古墳の横口式石槨のデータ修正および検討を行った。平野塚穴山古墳の石槨は外部を封土で覆われており、内部形状のみをレーザースキャンしているが、外部の形状についても、かつての調査図面・写真から推定で画像を作成し、内部からのデータと合わせて石組みのあり方を復元的に検討した。その結果、石材同士には複雑な仕口が設けられており、それにより石材相互が強固に接合されている様子が理解できるようになった。これにたいして、ヒチンジョ池西古墳の石槨は、三次元レーザースキャニングにより外部の形状は詳細に記録できているが、内部については現在、保護用フレームが取り付けられていてデータ自体が取得できていない。これについては、平野塚穴山古墳の石槨構造を参照しつつ、細部のデータを確認することで、両者の構造に共通性がみられることを確認し、この結果を踏まえて、次年度、保存処置を行った際に作成された手測りの図面を用いて同部分の補足を行うこととした。このほか、飛鳥寺出土の竜山石製石像物(用途不明)、薬師寺出土基壇外装石にたいする調査を実施した。さらに、これまでの研究成果の一部を、第236回「あすか塾」セミナーにおいて、「飛鳥時代の石工技術と高松塚古墳」と題して発表をおこなった。最終年度となる2014年度は、補足的に23件の計測を実施した上で、二上山凝灰岩製の石槨、基壇の加工技術を中心に、これまでの研究を総括する予定である。本研究は、三次元計測の手法を用いて、飛鳥地域を中心に石材加工にかんするデータを収集し、飛鳥時代の石工技術を詳細かつ体系的に復元することを目的とする。本年度は、まず、二上山産出の白色凝灰岩を使用して構築された高松塚古墳、キトラ古墳の石槨における石材加工痕跡の整理、分析をおこなった。

奈良文化財研究所が保管する調査資料(拓本、写真、三次元画像など)をもとに、技法の分類と工程復元に取り組んだ結果、凝灰岩における「切石」とよばれる直線的な石材加工の本質が、朱線による割付とチョウナ叩き技法の駆使にあることが明らかとなった。また、同じチョウナ叩き技法であっても、仕上げのための下地づくりとしての粗い加工と、最終仕上げとしてのより丁寧な加工の二者があることが判明した。凝灰岩は軟質で加工は容易であるが、反面、乱雑な加工は石材の破損を招く。一見すると切断機を使用したかのような「切石」の実態は、石材破損の危険性を回避しつつチョウナによる敲打を丁寧に集積させた結果と理解できる。こうした石工技術の実態をふまえて、おなじ二上山産出の白色凝灰岩で構築された香芝市平野塚穴山古墳の石槨において三次元レーザー測量調査を実施した。調査の結果、石槨構造や石材の規格性、石材加工の状況が明らかとなり、高松塚古墳やキトラ古墳との石工技術や使用尺度の共通性を確認できた。また、玄室部分が南に2度前後で傾斜していることも判明した。こうした石槨の細部の傾きは高松塚古墳やキトラ古墳でも確認されており、石槨内に浸入する雨水の処理を意図したものと考えられる。なお、本年度の研究成果の一部は、第108回奈文研公開講演会、および『奈文研紀要2012』(2012年6月刊行予定)において公表する機会を得た。最終年度となる2014年度は、羽曳野市野中寺所在のヒチンジョ池西古墳石槨(二上山産出白色凝灰岩製)のデータの追加処理と図面作成を行った。また、石材の加工痕跡の補足調査として、明日香村牽牛子塚古墳石槨の外周方形切石(寺山石・石英安山岩製)、および飛鳥寺出土不明石造物(竜山石・溶結凝灰岩)の観察と三次元レーザー計測を実施した。本研究では、これまで二上山凝灰岩を中心に、石工技術復元のためのデータを収集してきたが、この2例の調査により、軟質石材である二上山凝灰岩と硬質石材である寺山石・竜山石との石工技術の比較が可能となった。以上を踏まえて、これまでに収集した飛鳥時代の石工技術に関する三次元データを改めて体系的に整理し、加工痕跡画像の比較図他を作成し、4年間の研究成果を総括した。その結果、飛鳥時代初期に朝鮮半島経由でもたらされた硬質石材の加工技術が、飛鳥時代後半に二上山凝灰岩の加工へ導入され、発達していった経過が鮮明となった。年度末に4年間に実施してきた測量・計測成果やその分析、基壇外装石や横口式石槨石材の加工技術の比較、評価等に関する成果を1冊の報告書にまとめ、刊行することができた。日本考古学昨年度は、古墳の石槨1基の計測にとどまったが、今年度は、新たに研究を遂行する上で重要となる古墳の石槨1基を計測するとともに、飛鳥・藤原地域の寺院・宮殿出土の基壇外装石材を計測の対象に加えることができた。これにより、当初の目標であった飛鳥時代の古墳と寺院・宮殿間において、二上山白色凝灰岩の加工技術を比較・検討する作業にむけて、資料的基盤を整えることができたと考える。次年度以降、さらに計測資料の蓄積を進めることで、二上山白色凝灰岩を中心とする飛鳥時代の石工技術を、体系的かつ詳細に復元することが可能になると予想できる。これまでの資料の実見、計測作業の遂行により、飛鳥時代の寺院、宮殿の基壇外装石、古墳の石槨石材における加工技術を比較し、その共通性や差異を検討し得る基盤が整いつつある。とりわけ、二上山産出の白色凝灰岩に関する技術や使用方法については認識がかなり深まっており、製品の流通や製作集団の実像についても一定の結論が得られつつある。ただし、その他の竜山石や天理砂岩、飛鳥石、寺山安山岩など、同時代に使用された石材については、データ化が遅れており、最終年度の調査で補足を行う予定である。高松塚古墳、キトラ古墳の凝灰岩資料を用いて、石材の加工痕跡および技法の基本的な分類、および工程復元をおこなうことができ、次年度以降に他遺跡の資料に観察、分析、記録を展開していける基盤を整えることができた。
環境教育教材開発に関する基礎研究-森林空気環境の実態を探る-

日本人の敬虔な祈り、修行の場として畏敬されてきた森林内空気環境の実態を探るために山梨県身延山に入った。樹齢何百年の神聖なる樹木は神々しく、修行の場と直結した森林空気環境内には、しっかりと土壌を支えた樹根、湧き水、滝、樹木、見事な調和がそこにあった。平成7年度は、樹木の空気浄化作用に注目し、木曽のひのき林ほかの森林内空気中微生物調査を行い、クラス100程度の清浄度を保っていることを明らかにした。また森林内温湿度も鼻や喉の粘膜機能を含む呼吸機能を良好に保つ諸条件を備えていた。本年度は「森林と人の生命健康」との相互的なかかわり合いを多角的に理解し、農学、工学、林学、生物学(生態学)、建築学、環境保全学、等ですでに明らかになっている基礎研究を集大成しながら環境教育に導入するための教材開発に取り組むことであった。教育の原点である「人のいきる力をはぐくむ」ための各領域からの融合カリキュラムとその教材を開発する上で、森林内空気環境が如何に人を生かし癒し続けてきたかを振り返ること、自然科学と人文科学を融合する哲学(法理)がそこに存在すること、そのプロセスを教育開発として授業過程に生かすことを念頭に置いた。すなわち、森林は人に対して、その浄化・加湿した空気を皮膚、呼吸器内粘膜に与え、自律神経-内分泌-免疫系の諸機能の調和を介して、人の生命の根元にある「癒し」、自然治癒力(免疫力)をもたらすことを第1の鍵概念とした。次いで地球環境規模で果たしてきた生態系の保全としての森林、水系-地系-大気系を調整する森林系の役割は、地球を生命体とした科学教育の教材であると共に「森林の果たしてきた人間教育の根元」にも向けた、人類の森林環境との共存を「樹木」を育むその基礎理念も含めて融合カリキュラム「環境教育」(環境保全教育)教材開発のための基礎研究成果である。人間の生活生存(発育・生活生命現象)が自然生態系を保ちつつ、よりよい共存を計るためには、適切な環境保健教育教材の開発とその方法論が教育の根底に存在する必要があろう。本研究の背景には、IBP(国際生物事業計画)HA部門(人の適応能)の方法論を用いた日本の全館冷暖房完備防音校舎、寒冷地・温暖地域の木造校舎で学ぶ児童生徒の心身状態、学習意欲等、インドネシアの高地、海浜地域など各種異なる環境で生活生存する成長期の子どもの発育健康状態、耐暑性耐寒性など「温度適応能」に関する現地調査結果が存在する。これらの結果の教材化を行うとともに、本年度は、自然生態系のうち、森林生態系に視点をおき、森林内空気環境の実態を探るための第1段階として、森林内空中浮遊及び落下微生物調査を行い、造林・育林専門家、林業試験所関係者等との情報交換、研究協力体制づくりを行うとともに、樹齢80年の桧林(岐阜県美濃市県立林業センター・同林業短期大学校の実習林)を対象に、樹木の代謝活性の最も低い冬季にGMPの方法に準じて、森林内空気中微生物の採取培養を行った。一般細菌用として普通寒天培地(NA)、TSA、低栄養培地(TSAの希釈培地)、また真菌用はPDAcを用いた。さらに森林内土壌調査と土壌微生物の培養、土壌抽出液を用いた培地の検討を行った。培養の結果、NAよりは、TSAに多く生育し、また低栄養培地の方がさらに多かった。

また、森林内外での生育菌数の比較では、森林外は、時間による変動が多く、朝は最も少なかったが、昼夕刻は増加し、特に気流による影響が大であった。森林内も朝が最も少なかった。森林内の細菌数は全体として少なく、清浄度は、NASAのクラス100に相当した。またグラム染色・検鏡結果、採取された細菌はグラム陰性かん菌と酵母であった真菌は、夏季の採取時と異なり、Penicilliumは少なく、Alternalia,Cladospolium,Yeast,Fusalium、胞子未形成菌等であった。冬季の桧林内環境での測定は、気象条件による影響、森林内測定場所が林道で、土壌がむき出しになっている場所もあり、代謝活性が高い夏季の木曽桧林内樹木下での測定結果とは異なると理解された。次年度は、桧・杉・広葉樹林等樹種の異なる森林を用いて、季別測定を行い、自然浄化作用など森林生態系の環境保全に果たす役割(人と環境との共存)を環境教育の身近な問題意識を高める実験的な教育素材として「授業過程」に導入する予定である。日本人の敬虔な祈りと修行の場として畏敬されてきた森林の中の空気環境の実態を探るために、山梨県身延山に入った。樹齢数百年の樹林はうっそうとして、修行の場と直結した森林環境は、しっかりと樹木を支えた樹根、その下の湧き水と滝、昆虫と鳥類、これらが生態系を作って、見事な調和をそこにつくっていた。平成7年度は、樹木の空気浄化作用に注目し、木曽のひのき林ほか3カ所の森林において森林内空中微生物調査を行い、クラス100レベルの清浄度を保っていることを明らかにした。また森林内温湿度も鼻や喉の粘膜機能を含む呼吸機能を良好に保つ諸条件を備えていた。最終年度である平成8年度は「森林と人の生命・健康」との相互的なかかわり合いを多角的に理解し、農学、工学、林学、生体学、建築学、環境保全学、等ですでに明らかになっている基礎研究を集大成しながら環境教育に導入するための教材開発に取り組むことであった。教育の原点である「生きる力を育む」ための各領域からの融合カリキュラムとその教材を開発するために、1)森林内空気環境が如何に人を生かし、癒し続けてきたかを文献を含めて振り返ること、2)自然科学と人文科学を融合するパラダイムを構築すること、3)そのプロセスを教育開発として授業過程に生かすことを一連の流れとして念頭に置いた。すなわち、森林は人に対して、その自然浄化能力・加湿調整力によって浄化調整された空気を皮膚、呼吸器内粘膜に与え、自律神経-内分泌-免疫系の諸機能を調整し、人を「癒し」、自然治癒力(免疫力)をたかめる機序が導かれるという実証データの一部を提示した。次いで地球規模で果たしてきた生態系の保全としての森林、水圏-地圏-気圏を調整する森林の役割は、地球を生命体とした科学教育の教材であると共に「森林の果たしてきた人間教育の根元」であることにも視点を置いた教材を編成した。人類の森林環境との共存を「森林」を育むその基礎理念も含めて融合カリキュラム「環境教育」(環境保全教育)教材開発のための基礎的研究成果が得られた。
ヒト味覚受容体遺伝子発現を利用した新規な味覚検査法の開発

味覚の測定は従来から被験者の感覚に依存した電気味覚法と濾紙ディスク法が主に用いられてきた。この方法は電気または呈味物質による舌への刺激を、被験者から聞き取る方法である。この測定原理は単純で理解しやすいが、術者、被験者に対する時間的・精神的な負担が大きな測定法であった。われわれは舌上皮組織を無痛・非観血的に採取し、その組織内に発現する味覚受容体遺伝子の発現をRT-PCR法によって客観的に比較検討する方法を開発し、舌痛症並びに亜鉛欠乏性味覚障害例に対して本法を施行した。舌痛症は舌の痛みを主訴とする疾患であり、舌表面に明らかな病変がないのが特徴である。本法を施行したところ舌痛症患者では味覚受容体の発現が低下が認められ、舌痛症が心因性の痛みだけとは限らない舌の組織的な疾患である可能性も考えられた。また亜鉛欠乏性味覚障害例では、血清亜鉛濃度の低下と味覚受容体発現の低下が関連しており、血清亜鉛濃度の上昇に伴い、味覚受容体の発現の増加を認める例も経験した。この新規な味覚異常検査法(W02006/001544 A1)として2006年1月5日に国際公開され、学内の技術移転機構NUBIC(産官学連携知材センター)を介して、現在、アメリカ・欧州への国外移行準備中である。これらの結果の一部は、The expression pattern of hTAS2R in the tongue of normal and taste disordered personsとして日本味と匂学会(2006年6月)、ヒト舌の味覚受容体候補遺伝子の発現として日本基礎歯学会(2006年9月)のシンポジウムにおいて発表された。我々はヒト舌上皮組織中の味覚受容体の発現と濾紙ディスク法による味覚検査の結果が類似する結果を得たことから、ヒト舌組織中に発現する7回膜貫通構造を持つ味覚受容体の発現を指標とした「新規な味覚異常検査法」を確立した(国際出願番号PCT/JP2005/012291、平成18年1月5日公開)。本検査法は、葉状乳頭組織周辺を擦過して得たサンプル中の味覚受容体遺伝子をRT-PCRによって増幅し、発現量を検討するものである。これは従来の味覚検査と異なり短時間で無痛・非観血的に採取できることから、患者への負担が少ないことが特徴である。我々はこの検査法を利用して、味覚の異常を自覚しない潜在的な味覚障害者のスクリーニング法を開発するための基礎的なデータ収集を行い、以下のような結果を得た。1)舌痛症の患者における味覚と受容体発現について検討した。味覚障害を合併した舌痛症の患者における舌組織中の味覚受容体発現レベルについて、亜鉛製剤プロマックを投与して治療経過を追って観察した。舌痛の度合いを示すVAS値が高い時には、味覚受容体遺伝子発現はほとんどなく、舌痛が軽減しVAS値が下がるに従って味覚受容体の発現が増加し、濾紙ディスク味覚検査の結果も良好になったことから舌痛症と味覚障害は平行して改善されるという結果を得た(布川暢子他ゴールドリボン賞受賞第50回日本口腔外科学会総会)。2)従来から味覚と血中亜鉛濃度には相関があるといわれていた。そのため血中亜鉛濃度と舌組織中の味覚受容体遺伝子発現について検討したところ、味覚受容体遺伝子の発現が低い患者では血中亜鉛濃度が低い値を示したことから上記の「新規な味覚異常検査法」が亜鉛欠乏性味覚異常の検査法に利用できると考え特許を出願した(亜鉛欠乏性味覚異常検査法、特願2005-376717、平成17年12月27日出願)。現在、亜鉛欠乏性味覚異常患者、舌痛症患者を中心に味覚受容体遺伝子発現を検討中である。
植物の根におけるアンモニウム検知機構の解明

窒素センシングと根の生長制御のメカニズムの研究は、窒素代謝研究の重要な研究課題の一つである。窒素検知機構に関する研究は浅く、硝酸イオン検知機構については、硝酸イオントランスポーターNRT1.1が根の伸長を促進する硝酸イオンセンサーとして機能することが示唆されているが、アンモニウム検知機構に関する知見は皆無である。本研究では、アンモニウムの吸収と同化を行うアンモニウムトランスポーター(AMT)とグルタミン合成酵素(GS)に着目し、これらの輸送体および酵素のアンモニウム検知機構への直接的な寄与、さらには、アンモニウム同化機能の欠損がアンモニウム検知機構に及ぼす影響について検証する。本年度は、アンモニウムによる側根数と側根密度の増加とオーキシン応答の関連性について解析した。アンモニウムを窒素源とする条件では側根密度が増加する。この表現型は培地にオーキシンを添加することでさらに顕著に観察された。根で発現するアンモニウムトランスポーターの四重変異株(amt1;1 amt1;2 amt1;3 amt2;1)では、側根密度のオーキシン応答性が緩和された。これらの結果から、AMTを介するアンモニウム応答とオーキシン応答の関連性が示唆された。また、本年度は、野生型株とamt'四重変異株を用いてトランスクリプトーム解析を行い、アンモニウムによる側根密度の増加に相関して発現量が増加または減少する遺伝子群を多数見出した。今後、これらの遺伝子のT-DNA挿入変異株を用いて、アンモニウムによる側根形成機構の詳細を解析する。本研究では、根のアンモニウム検知機構を解析することを目的として、シロイヌナズナの根でアンモニウムの吸収と同化に主要な役割を果たすAMT1(AMT1;1,AMT1;2,AMT1;3)とGS1(GLN1;1,GLN1;2,GLN1;3)に着目してノックアウト植物の根の表現型の解析を進めた。硝酸イオンまたはアンモニウムを唯一の窒素源とする区画と無窒素区画からなる分割培地を作製し、窒素源を含む区画に置いた1次側根の成長と2次及び3次側根数と側根長を計測した。野生型株では、アンモニウムを窒素源とする区画で側根の分岐が促進され2次および3次側根の数が増加した。この表現型は硝酸イオンを窒素源とする区画では観察されなかった。一方、GLN1;2のノックアウト植物では、アンモニウムによる側根の分岐が観察されなかった。GLN1;1やGLN1;3のノックアウト植物では野生型株と同様、アンモニウムによる2次および3次側根数の増加がみられた。以上の結果から、局所的な側根の分岐はアンモニウムおよびGLN1;2に特異的な表現型効果であることが明らかとなった。アンモニウムは局所的に側根数を増加させるが、側根の伸長を阻害する。本研究では、シロイヌナズナの側根の伸長促進因子であるMADS-box型転写因子AGL21の発現がアンモニウムを窒素源とする区画で生育する側根で抑制されることが分かった。
結晶配向ランタンシリケート固体電解質の作製とその酸化物イオン伝導特性に関する研究

La(OH)3とSiO2粉末を、静電吸着を利用した液中ヘテロ凝集法を用いて十分かつ均一に混合することで、組成ずれの無いランタンシリケート(LSO)単相の粉末を多量に合成できることを示した。次いで、強磁場コロイドプロセス法を用いてLSOのc軸配向バルク体が作製できることを示した。配向多結晶体において顕著な電導度異方性が認められ、配向体c軸平行方向>無配向体>配向体c軸垂直方向の順に伝導度が高かった。さらに、c軸配向体を電解質としたセルでは、無配向体を電解質としたセルに比べ、およそ3倍高い出力密度が得られ、SOFC電解質にランタンシリケートのc軸配向体を用いる有効性を初めて示すことができた。オキシアパタイト型ランタノイドシリケートは1995年に発見された新規酸化物イオン伝導体群である。特に、ランタンシリケートは、酸化物イオン伝導の活性化エネルギーが小さく、中低温域において典型的な酸化物イオン伝導体であるYSZより高い伝導度を示すこと、還元されやすい元素を含まず広い酸素分圧領域で化学的に安定であることから、次世代型である中低温域で作動する固体酸化物形燃料電池用電解質として注目されている。また、酸化物イオン伝導度に結晶方位異方性があり、c軸方向に高い伝導性を示すことが最近の研究で示されている。本研究では、組成の制御されたランタンシリケート単相粉末の大量合成方法の確立、強磁場コロイドプロセス法によるc軸が高配向した多結晶バルク焼結体の作製と特性評価、さらに、配向ランタンシリケートを電解質としたSOFCの発電特性評価を行い、電解質のc軸配向化がSOFCセルの高出力化に及ぼす有効性について検証することを目的とする。H26年度は液中ヘテロ凝集法により、仕込み組成ずれのないランタンシリケート粉を比較的大量に合成する手法について検討した。La(OH)3(平均粒径0.8 μm)粒子の表面に、水中でpoly(diallyldimethylammonium chloride (PDDA)およびpoly(sodium 4-styrenesulfonate (PSS)を静電交互吸着(LbL修飾)させ、最終的に正の表面チャージを高めたLa(OH)3スラリーを作製した。次いで負の表面チャージを持つSiO2(粒径30-50 nm)の水系スラリーを作製し、La(OH)3スラリーにSiO2スラリーを所定量混合、撹拌して、La(OH)3粒子表面にSiO2粒子が均一に修飾されたヘテロ凝集体を得た。次いでヘテロ凝集粉を大気中で1600 °C、10 h熱処理して反応粉を粉砕した。その組成をXRDにより調べたところ、ランタンシリケートの単相が得られていることがわかった。ランタンシリケートは、酸化物イオン伝導度に結晶方位異方性があり、c軸方向に高い伝導性を示すことが最近の研究で示されている。本研究では、組成の制御されたランタンシリケート単相粉末の大量合成方法の確立、強磁場コロイドプロセス法を用いたc軸高配向多結晶バルク焼結体の作製と特性評価、さらに、配向ランタンシリケートを電解質としたSOFCの発電特性評価を行い、電解質のc軸配向化がSOFCセルの高出力化に及ぼす有効性について検証することを目的とする。H28年度は、強磁場スリップキャスト法により高配向な緻密成形体を得るためのスラリー調製条件を最適化し、焼成処理により優先配向方位の制御されたバルク体を作製して、配向度と配向組織を評価した。ポリカルボン酸アンモニウムを分散剤に用いた水系スラリーに湿式ボールミル処理を行い、作製したスラリーを重力方向に12Tの強磁場を印加しながら鋳込み成形法により固化した。成形体を大気中で乾燥した後、600°C,1hの脱バインダー過程を経て、最終的に1600°C,10hで焼成することで、配向した緻密焼結体が得られた。原料粉末、無磁場固化焼成体および強磁場固化焼成体のXRDパターンの比較から、固化成形時に12Tの強磁場を印加した試料では、磁場に垂直な面では(002)面と(004)面のピークが強く現れ、平行な面ではc軸に平行な面のピークが強く観察された。この結果は、ランタンシリケートの磁化容易軸がc軸であり、強磁場中で固化した成形体を焼成すると高配向なLSOのc軸配向バルク体が作製できることを示している。焼結体組織のSEM観察からa, b軸方向に扁平な粒子形状が観察され、焼結過程における粒成長にも異方性があることが示された。電気伝導度の測定から、すでに単結晶体で報告されている結果と同様に、本実験で作製された配向多結晶体においても顕著な異方性が認められ、配向体c軸平行方向>無配向体>配向体c軸垂直方向の順に伝導度は高かった。昨年度の研究で、La源としてLa(OH)3粉を用い、La(OH)3とSiO2粉末を、静電吸着を利用した液中ヘテロ凝集法を用いて十分かつ均一に混合することで、組成ずれの無いランタンシリケート単相の粉末を多量に合成できることを示した。

今年度の研究では、La9.33(SiO4)6O2組成の粉末を用いて、強磁場鋳込み成形法による配向バルク体作製と電気伝導度異方性の評価を行った。その結果、コロイドプロセスの手法を用いることにより、通常の粉末プレス法の場合よりも低温の焼成温度で、より緻密な高配向多結晶バルク体の作製が可能であることを示すことができた。また、配向多結晶体は、c軸方向に高い電気伝導度を示すことも実証できた。このことは、安価な粉末を出発原料として用いながら、結晶粒をc軸方向に配向させることにより、単結晶に準じた高電気伝導性が得られることを実証している。また、ランタンシリケートのc軸が磁化容易軸であることも、静磁場を用いた磁場配向が可能であることを示しており、プロセス上非常に有利であるといえる。これらの結果は、SOFCの電解質材料としてのランタンシリケート配向体の実用化に一歩近づける結果となっている。しかし、力学特性評価ついては、特性評価用の試料の調製の遅れから、本年度中に検討を行うことができなかった。ランタンシリケートは、酸化物イオン伝導度に結晶方位異方性があり、c軸方向に高い伝導性を示すことが最近の研究で示されている。本研究では、組成の制御されたランタンシリケート単相粉末の大量合成方法の確立、強磁場コロイドプロセス法をによるc軸が高配向した多結晶バルク焼結体の作製と特性評価、さらに、配向ランタンシリケートを電解質としたSOFCの発電特性評価を行い、電解質のc軸配向化がSOFCセルの高出力化に及ぼす有効性について検証することを目的とする。前年までの研究で、c軸が高配向したランタンシリケートの緻密焼結体が得られ、c軸方向の電気伝導度はランダム配向体に比べおよそ一桁大きいことが示されたことから、c軸配向体を電解質とする電解質支持型の燃料電池セルを作製して、発電特性に有意な差が表れるかを調査した。但し、発電特性はカソード及びアノード材料の選択と界面構造に強く依存し、電解質配向の有無の効果のみを比較する目的で、両電極には白金ペーストを使用した。その結果、c軸配向体を電解質としたセルでは、無配向体を電解質としたセルに比べ、およそ3倍高い出力密度出力が得られ、ランタンシリケートのc軸配向体を用いる有効性を初めて示すことができた。出力特性の更なる向上には、固体電解質の厚さを薄くできる電極支持型セルとすることが有効である。そこで、電極上に膜厚の制御された緻密なランタンシリケート層を作製するための有効なプロセスとして電気泳動堆積(EPD)法に着目し、ランタンシリケートのEPD膜作製についても検討した。その結果、溶媒をエタノール、分散剤をポリエチレンイミン(粉に対する添加量1.5wt%)をとしたサスペンションで、顕著な堆積特性が認められ、堆積膜を1500°Cで焼結することで相対密度99.1%、ビッカース硬度7.57 GPaの緻密膜の作製が可能であることが示された。La(OH)3とSiO2粉末を、静電吸着を利用した液中ヘテロ凝集法を用いて十分かつ均一に混合することで、組成ずれの無いランタンシリケート(LSO)単相の粉末を多量に合成できることを示した。次いで、強磁場コロイドプロセス法を用いてLSOのc軸配向バルク体が作製できることを示した。配向多結晶体において顕著な電導度異方性が認められ、配向体c軸平行方向>無配向体>配向体c軸垂直方向の順に伝導度が高かった。さらに、c軸配向体を電解質としたセルでは、無配向体を電解質としたセルに比べ、およそ3倍高い出力密度が得られ、SOFC電解質にランタンシリケートのc軸配向体を用いる有効性を初めて示すことができた。一般に、ランタンシリケートの合成には、La2O3粉とSiO2粉を原料とし、1575-1700 °Cの高温で長時間焼成する固相反応が用いられる。