hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
延髄嚥下関連ニューロンに対する末梢性および皮質性入力の生理学的研究

(研究実績の概要)われわれはこれまで延髄孤束核のみならず小細胞性網様体や疑核内にも,嚥下時に一過性の活動変化を示す嚥下関連ニューロン(SRN)が存在することを明らかにしてきた.また臨床的には大脳皮質および皮質延髄路を含む高位中枢に多発性梗塞などの病変を認める症例では嚥下障害を来す例が多いことから嚥下運動において高位中枢の関与は極めて重要な因子であると考えられた.そこで無麻酔除脳ネコを用い,筋弛緩剤にて非動化し,fictive嚥下時の運動出力を嚥下関連筋よりその神経電位を導出した.fictive modelにより,実際の運動とそれによる固有知覚のフィードバックを排除し中枢性のパターン出力そのものを観察した.したがってこのmodelで同定される嚥下関連ニューロンは一次的な嚥下のパターン形成細胞である.この実験系でSRNの神経活動を細胞外記録しながら上喉頭神経ならびに舌咽神経を電気刺激した.孤束核内のSRNでもすでに約80%に両神経からの入力が収束しており,この部位が嚥下惹起において単なる中継核ではなくパターン形成に深く関与しているものと考えられた.さらに嚥下関連ニューロンにおける末梢性入力の検討に加えて,一部の動物では除脳せずに先に同定した皮質嚥下関連領野である眼窩回吻側部を電気刺激しSRNに対する入力についても検討した.その結果SRNの62%に皮質からの入力が認められた.嚥下惹起において大脳皮質は必須のものではないが,皮質-延髄投射の生理学的意義について今後さらに解明を続ける予定である.(研究実績の概要)われわれはこれまで延髄孤束核のみならず小細胞性網様体や疑核内にも,嚥下時に一過性の活動変化を示す嚥下関連ニューロン(SRN)が存在することを明らかにしてきた.また臨床的には大脳皮質および皮質延髄路を含む高位中枢に多発性梗塞などの病変を認める症例では嚥下障害を来す例が多いことから嚥下運動において高位中枢の関与は極めて重要な因子であると考えられた.そこで無麻酔除脳ネコを用い,筋弛緩剤にて非動化し,fictive嚥下時の運動出力を嚥下関連筋よりその神経電位を導出した.fictive modelにより,実際の運動とそれによる固有知覚のフィードバックを排除し中枢性のパターン出力そのものを観察した.したがってこのmodelで同定される嚥下関連ニューロンは一次的な嚥下のパターン形成細胞である.この実験系でSRNの神経活動を細胞外記録しながら上喉頭神経ならびに舌咽神経を電気刺激した.孤束核内のSRNでもすでに約80%に両神経からの入力が収束しており,この部位が嚥下惹起において単なる中継核ではなくパターン形成に深く関与しているものと考えられた.さらに嚥下関連ニューロンにおける末梢性入力の検討に加えて,一部の動物では除脳せずに先に同定した皮質嚥下関連領野である眼窩回吻側部を電気刺激しSRNに対する入力についても検討した.その結果SRNの62%に皮質からの入力が認められた.嚥下惹起において大脳皮質は必須のものではないが,皮質-延髄投射の生理学的意義について今後さらに解明を続ける予定である.
体性神経系の恒常性を活用した新しい手指痙縮軽減法の提案

超高齢社会を迎えた日本では脳卒中の罹患者が160万人を超える。手足のこわばりやつっぱり症状(痙縮)は、脳損傷後の運動機能障害の代表であり、これが運動機能回復リハビリテーションの進行を妨げている。応募者がこれまで行ってきた手や足への振動刺激は、脳の運動領野に介入でき、回復期の脳卒中罹患者の手の痙縮を軽減できる可能性がある。本研究では、振動刺激の効果に関わる脳内神経機序を筋電計測や脳活動計測から明らかにし、福井総合病院との連携により、振動刺激介入が痙縮患者が在宅でも行える新しい効果的な痙縮軽減法になりうるかを検証する。実験参加に先立って参加者の同意を得た上で実験を行う。
前臨床モデルでの移植片対宿主反応（LGVHR）に基づく革新的小腸移植免疫寛容誘導

本申請研究は、臨床症例から得られた知見に基づく仮説をもとにして、1)腹部移植における移植片対宿主、あるいは宿主対移植片反応の詳細な解析を行い、2)さらに骨髄局在性の移植片対宿主反応を利用することによって、通常キメラ確立に必要な放射線療法を行わず、かつ全身性GVHDの臨床症状発症を伴うことなく、小腸移植で免疫寛容を導くことを可能とする治療戦略をミニブタを用いた前臨床研究により開発し、革新的な小腸移植免疫寛容誘導戦略の確立を図るものである。
羽毛や羊毛など廃タンパク質繊維を用いた消臭材料としての再生

現在、廃棄物の再利用が進んでいない羽毛、羊毛、絹などのタンパク質繊維の廃棄物に付加価値をつけることで、我々の生活環境で役に立つ消臭材料として再生するために、これらの繊維が持つアミノ基やカルボキシ基などの荷電基、極性基を、簡単な化学的または物理的加工によって増やすことを試みる。これまでの羽毛、羊毛、絹についての基礎的な研究の上に、悪臭の消臭について、1材料の加水分解の効果、2材料の細繊化の効果、3細繊化と加水分解の相乗効果を明らかにし、素材の消臭容量の実用化レベルへの増大を図る。これに先立ち、平成29年度は、廃棄羽毛、羊毛、絹そのものと、衣料品廃棄物を念頭に、羊毛、絹などの染色布や、ヒドロキシ基などの極性基を持つ綿100%のブルージーンズの端切れ、使い古したレーヨン100%の布巾、古新聞紙などセルロース系物質のアンモニア、酢酸等の臭い物質の消臭速度と消臭容量を測定した。その結果、羽毛、羊毛、絹繊維はアンモニア、酢酸、エタンチオールなどの臭いに対して、選択的な消臭性能を持つこと、2種類の媒染布は未処理布よりも消臭速度も消臭容量も大きくなることがあることが分かった。また、ブルージーンズ、布巾、新聞紙などのセルロース製品よりも羽毛、羊毛、絹などのタンパク質繊維の方が消臭速度も消臭容量も大きくなることが明らかになった。特に問題も起こらず予定通りに実験が進んでいる。研究は順調に進んでいるが、研究代表者が体調を崩しているために辞退する。端数が残金となっただけであり、次年度は消耗品の一部として使用する。
自己形成の制御と破綻

リンパ球が骨髄、胸腺で分化・成熟してくる過程で、抗原レセプター遺伝子の再構成がおこり多様性が生み出されるが、それとともに多数の自己反応性細胞も誕生する。このような自己反応性細胞を中枢性あるいは末梢性に除去・抑制することで、自己免疫疾患の発症が回避されていると考えられているが、その機序に関してはまだまだ未知の部分が多い。B-1と呼ばれる細胞は、腹腔に局在するユニークなB細胞で、自己反応性抗体の産生など自己免疫疾患との関連で注目されている。通常B細胞とは異なり、胎児肝臓由来であることが示されているが、このような自己反応性B-1細胞が、どのようにして胎児肝臓で選別、維持されるのかに関してはほとんどわかっていない。そこで本研究では、B-1細胞において高頻度で使用される特徴的なH鎖に注目して、胎児肝臓での遺伝子、蛋白質、細胞レベルでの選択・制御機構を明らかにする。これまで、自己免疫疾患に関してT細胞を中心とした研究が進められてきたが、最近、関節リウマチや多発性硬化症などの自己免疫疾患において、自然免疫系のマスト細胞がその発症に大きく貢献していること、制御性T細胞とマスト細胞に相互作用があることが報告された。そこで本研究では、マスト細胞や好塩基球など典型的な自然免疫系細胞が単に炎症のエフェクター細胞としてのみならず、獲得免疫系の制御細胞として機能しているという仮説を立てて、その制御機構を明らかにし、自己免疫やアレルギー、免疫不全など免疫異常病態の解明をめざす。B-1細胞と呼ばれる細胞は、腹腔や胸腔に局在するユニークなB細胞で、自己反応性抗体の産生など自己免疫疾患との関連が指摘されるとともに、慢性リンパ性白血病の起源細胞としても注目されている。通常B細胞(B-2細胞)とは異なり、胎児肝臓由来であることが示されているが、このような自己反応性B-1細胞がどのようにして胎児肝臓で選別、維持されるのかについてはほとんどわかっていない。腹腔B-1細胞では、フォスファティジールコリン(PtC)に反応性を示すクローンの頻度が極めて高く、それらのB-1細胞で使用されている免疫グロブリン重鎖(H鎖)はVH11セグメントを使用したものが非常に多い。さらにそのCDR3領域をみると、JH1セグメントを使用したものが圧倒的に多い。そこで、本年度の研究では、腹腔B-1細胞に発現するVH11-μH鎖でのJH1バイアスがB細胞分化の過程のどの時点で確立されるかを調べた。JH1バイアスは新生児肝臓のB細胞においてもすでに認められ、さらにその前駆細胞である小型プレB細胞においてもすでにJH1バイアスが認あられた。すなわち、抗原を介するクローン選別がおこる以前にすでにJH1バイアスが確立されていた。一方、大型プレB細胞ではまだJH1バイアスが認めちれないことから、大型プレB細胞から小型プレB細胞への移行段階でプレB細胞レセプターを介する選択を通して、自己反応性に結びつくJH1バイアスが形成されることが強く示唆された。自然免疫系の細胞に関して、本年度私たちは、好塩基球の生体内での新たな役割を明らかにすることができた。すなわち、従来から知られていたマスト細胞・IgE・ヒスタミンが関与するアナフィラキシー発症機構とは全く別に、好塩基球・IgG・血小板活性化因子が主役を演じる新たなアナフィラキシー発症機構が存在することが明らかとなった。B-1細胞は、腹腔や胸腔に局在する特殊なB細胞で、自己反応性抗体の産生など自己免疫疾患との関連が指摘されているとともに、慢性リンパ性白血病の起源細胞としても注目されている。前年度までの研究で、腹腔B-1細胞のなかでも高頻度で認められるフォスフーアティジールコリン反応性B細胞のH鎖の大部分がVH11セグメントとJH1セグメントを使用していること、この著しいJH1バイアスが胎児肝臓におけるB細胞分化の過程で、抗原を介するクローン選択がおこる以前にすでに確立していることを示した。本年度の研究では、その分子機構を解析した。

異なるJHセグメント(JH1-JH4)を有するVHI1-μH鎖のプレB細胞レセプター形成能、プレB細胞の増殖・分化誘導能を比較した結果、JH1を有するVH11-μH鎖のみが高い能力を示した。すなわち、JH1バイアスは、胎児肝臓におけるプレB細胞レセプターを介する正の選択によって生じていることが判明した。さらに面白いことに、JH1を有するVH11-μH鎖を有するB細胞レセプターのみが、フォスファティジールコリン結合能を示した。B-1細胞の分化過程で、将来フォスファティジールコリン反応性を示すH鎖のみを効率的に選別する機構があることが判明した。プレB細胞レセプターはB細胞初期分化の過程で一過性に発現するが、それにはリソソームに発現する膜型蛋白のひとつが深く関与していることが示唆された。自然免疫系の細胞に関しては、好塩基球がTh2サイトカインの分泌によりマクロファージを活性化し、できた非古典的活性化マクロファージがアレルギー炎症を抑制するメカニズムが存在することを示唆する結果を得た。免疫系において抗体産生を担うB細胞は、骨髄において分化成熟し、その過程で自己と反応するクローンは排除され、有用なクローンが末梢に供給される。B細胞分化誘導にプレB細胞レセプター(preBCR)が重要な役割を果たしているが、その発現制御機構、とりわけ発現終焉を誘導するメカニズムに関してはほとんどわかっていない。preBCRのシグナル制御異常による自己免疫疾患、白血病の発症機構を解明する上でも、preBCR発現終焉機構の解明は重要である。従来、preBCRからのシグナルがpreBCRを構成する代替軽鎖の遺伝子発現を抑えることでpreBCR発現終焉がひきおこされるものと考えられていたが、実は代替軽鎖遺伝子発現が抑制される以前にすでにpreBCRタンパクの発現量が低下していくことが判明した。さらに、preBCRからのシグナルによりリソソームに局在する膜結合蛋白質の発現が上昇することが明らかとなった。これらのことから、preBCR蛋白質複合体がpreBCRシグナル依存的にリソソームで分解されることで、preBCRの発現が速やかに終焉するというメカニズムが強く示唆された。顆粒球のひとつである好塩基球は、末梢血白血球のわずか0.5%を占めるに過ぎない最少血球細胞で、組織に常在するマスト細胞といくつもの類似性があるため、これまでほとんど注目されていなかった。私たちは昨年度までの研究で、好塩基球がIgE依存性慢性皮膚アレルギー炎症ならびにIgGを介する全身性アナフィラキシーの誘導に重要な役割を果たしていることを明らかにしたが、本来の好塩基球の生体内での役割はよくわかっていない。そこで様々な感染症モデルで検討したところ、寄生虫(内部ならびに外部寄生虫)に対する生体防御に好塩基球が深く寄与していることが明らかになってきた。
MOS集積回路によるフェールセーフ・ウィンドウコンパレータ/ANDゲートの開発

グランド電極でシールドしたCMOSおよび総合的安全手法によって、20mm×35mmのプリント板上に4入力のフェールセーフANDユニットを実現した。本フェールセーフANDユニットからは小型リレーのドライブが可能である。また、故障影響確認を容易にするための方法として、光結合を用いたフェールセーフANDゲートを試作、提案した。高出力モータなどへの入力遮断や速度検知へのフェールセーフ技術の適用の検討として、2つのリレーのうち常に特定のリレーの接点に出力遮断の電流負荷がかかり他のリレーの接点には無負荷になるようにリレーの動作順序を制御するフェールセーフリレードライバを試作した。また、低速度と故障であることを安全に区別することが可能なフェールセーフカウンタを試作し、その有効性を確認した。安全を確保するには、安全な状態を常に監視し異常時には装置出力を安全な状態に固定する安全コンポーネントが必要である。このような安全コンポーネントをMOS集積回路で実現することを目的とした開発に取り組み、初年度に以下のような成果を得た。(1)光結合を用いたフェールセーフ論理回路光結合によって電気的独立を確保することにより、バイポーラトランジスタでフェールセーフ論理回路を実現する方式を考案し、特許出願した。本方式によれば、回路間の独立性を確保できるため、回路構成素子故障時の影響解析範囲を限定でき、安全検証の負荷を大幅に減少できる。全ての回路素子の単一故障についてシミュレーション等で安全を確保できることを確認するとともに、回路基板を試作した。また、データ比較器への適用例も示した。(2) MOS回路によるフェールセーフ論理回路MOS回路によるフェールセーフ論理回路について検討し、フェールセーフAND回路とその応用としてのフェールセーフスイッチング回路およびカウンタ回路を考案した。また、これら回路基板を試作した。平成21年度は、初年度に試作したフェールセーフ論理回路に対して多重故障解析手法の検討を行うとともに、特性改善のための改良を行う。このような安全コンポーネントをMOS集積回路で実現することを目的とした開発に取り組み、以下のような成果を得た。C-MOS回路をフェールセーフ回路に適用した場合に問題となる故障時の発振に対して対策手法を考案し、その効果を確認した。(2)フェールセーフリレードライバー回路の試作上記C-MOS回路対策手法を適用し、フェールセーフリレードライバー回路を試作した。本リレードライブ回路は、リレーの接点溶着故障に対して新たな安全手段を実現するもので、2つのリレーに対して動作を順序づける。常に特定のリレーを他方のリレーよりも、メーク接点を構成時には遅く、メーク接点解放時には早くすることで、特定のリレーのメーク接点に故障が生じても他方のリレーで確実に遮断可能とする。(1)フェールセーフ4入力AND回路の試作C-MOS回路をフェールセーフ回路に適用した場合に問題となる故障時の発振に対して対策を行い、プリント板上の小型トランスとから成るAND回路を考案、試作し、その回路の有効性を確認した。(2)1Wフェールセーフリレードライバ回路の試作上記フェールセーフAND回路構成法を拡張し、回路の構成要素に故障が生じても不正な出力はしない1Wの高出力フェールセーフリレードライバー回路を試作した。リレーの接点溶着の安全対策として、2つのリレーのうち常に特定のリレーを他方のリレーよりも、メーク接点を構成時には遅く、メーク接点解放時には早くすることで特定のリレーのメーク接点に故障が生じても他方のリレーで確実に遮断可能とする。
幼児の事故に対する父親と母親の認識と予防教育プログラム構築に関する研究

幼児を養育する父親と母親の子どもの不慮の事故に関する実態を明らかにし、今後の予防教育について検討を行った。その結果、不慮の事故が子どもの死因の第1位であることの認識は父親の方が低く、父親と母親では実行している子どもの事故に対する予防行動も異なっていた。また、生活環境や育児用品の変遷により、親が遭遇した事故の発生原因も変化し、親は事故に関する情報の発信をインターネットから望んでいた。今後、親に向けた子どもの事故に関する予防教育として、父親と母親の役割を考慮し、ICT(Information and Communication Technology)を活用することの有効性が示唆された。子どもの不慮の事故は未だ幼児の死因の第一位であり、その割合は3割を超える。これは小児保健上の重大な課題である。近年、女性の社会進出が進み、子育ては母親だけでなく、父親も参加するようになってきた。一方で、家庭教育力の低下や家庭環境の変化も指摘されており、家庭における事故に対する認識や事故防止策が十分でないと推察する。そこで本研究は、子どもをもつ父親と母親、また保育の専門家である保育士や幼稚園教諭の事故に対する認識と事故予防を明らかにし、事故の安全教育のプログラム構築することである。25年度はわが国における幼児の事故の実態、また事故の原因となる父親や母親の育児の実際(時間、内容、方法、家庭環境)等に関する文献を利用しながら、研究の動向を把握および検討した。その結果、研究対象はほとんどが母親であり、調査内容は子どもの事故の実態や安全教育であった。父親に対する子どもの事故や安全教育などに関する研究はほとんどみられなかった。近年「イクメン」という言葉が定着し、父親が育児休暇を取得するなど、父親による育児が注目されている一方で、父親の子どもの事故に関する研究が少ない。今後は父親の子どもの事故に対する認識や予防策など明らかにすることが急務であることが明らかになった。26年度はこの検討結果を活用し、質問紙を作成、倫理審査を受けた後、子どもをもつ父親と母親および保育の専門家である保育士および幼稚園教諭を対象に、子どもの事故および事故予防・安全教育に関する調査を実施していく。本研究の目的は、父親、母親の事故に対する認識と事故予防を明らかにし、事故予防のための親への教育プログラムの構築することである。本年度は次の3点について計画を実施した。1国内外の先行研究を検討し,これまでの研究成果をまとめた。2研究倫理審査委員会において研究実施への承認を受け、研究協力者として、保育園および幼稚園に乳幼児施設における安全対策についての調査を依頼した。3乳幼児施設における安全対策の実態を知るために、関東地方のA市の子ども青年局に登録している乳幼児施設(認可保育所、認証保育所、認可外保育所、幼稚園)全1180施設に体外式除細動器(以下、AED)の設置の有無と乳幼児の一次救命処置トレーニングにについて調査した。その結果、回答が得られた449施設のうち、AEDを設置している施設は121施設(26.9%)であった。また、AEDの設置は幼稚園が認可保育所、認証保育所、認可外保育所と比較して、設置率が有意に高いことが明らかになった。2009年文部科学省学校健康教育課が調査したところによると、文部科学省が管轄している学校で、67.4%がAEDを設置していることが報告されている。また、2010年にはAmerican Haert Association Guidelines For CPR and ECCの改定以降、乳幼児に対するAEDが有効とされたにも関わらず、今回の調査で乳幼児施設におけるAEDの設置率が27.2%であることは、AEDの設置が十分でないことが示唆された。乳幼児施設における乳幼児一次救命処置トレーニングの実施状況に関しては、現在分析中である。今後は、家庭における保護者の乳幼児の事故に対する安全対策について、調査を実施する予定である。前年度までの文献検討をもとに、今年度は1乳幼児施設における安全対策の実態調査2父親と母親が経験した不慮の事故の実態3父親と母親が実際に行っている安全対策これら3点について、調査研究を実施した。その結果1乳幼児施設における安全対策の実態調査について:保育所および幼稚園における安全対策の1つとして、体外式除細動器(AED)を設置している施設の割合は26.3%であり設置率が小学校よりも低いことが明らかになった(対象施設1180施設回収率40.5%)。2父親と母親が経験した不慮の事故の実態について:父親母親ともに共通して経験した不慮の事故の内容は、溺水、不慮の窒息、誤飲、転落、やけど、交通事故であった。父親と母親が自由記述したこれまでに経験した代表的な不慮の事故では【ベビーカーに荷物を掛けすぎてベビーカーごと転倒した】【前かがみなったら抱っこ紐からこどもが頭から落ちそうになった】【エレベーターの扉の戸袋にこどもの指が吸い込まれた】などがあり、事故の内容は、これまでの先行研究で明らかにされているこどもの不慮の事故と一致していた。しかし、その一方で、エレベーターをはじめとする自動ドアの普及によって発生する事故や、ベビーカーや抱っこ紐など育児用品の普及から発生する事故など、現代におけるこどもの不慮の事故の発生原因も変わりつつあることが示唆された。(対象人数865人回収率45.6%)3父親と母親が実際に行っている安全対策:父親が日常的に行っている安全対策の数は6.68(SD3.12)の対策があり、母親は8.63(SD3.0)の対策があることが明らかになった(対象人数865人回収率45.6%)。

乳幼児施設における事故予防対策の調査とともに父親と母親を対象にした調査が実施できているため本研究の目的は、現代の家庭における子どもの事故の予防教育のあり方を検討することである。本研究の最終年度である今年度は、父親と母親が子どもの不慮の事故を防止するための安全教育プログラムに開発に向けた資料を得ることを目的に質問紙調査を行った。調査対象は、子どもを保育所あるいは幼稚園に通園させている父親と母親である。調査の内容は、1現在、活用している子どもの不慮の事故に関する情報の入手方法2今後、希望する子どもの不慮の事故に関する情報の入手方法に関するものである。調査した結果、現在、子どもの不慮の事故に関する情報を親はさまざまな方法で1人当たり平均3.29種類の方法で入手していた。また、半数以上の親が活用している子どもの不慮の事故に関する情報の入手方法は、テレビ(75.3%)次いで、インターネット(62.7%)の2つの方法であった。今後、子どもの不慮の事故に関する情報を親は1人当たり平均2.88種類の方法で入手を希望していた。半数以上の親が希望する子どもの不慮の事故に関する情報の入手方法は幼稚園または保育所(園)(63.3%)、次いで、テレビ(62.2%)インターネット(54.0%)の順であった。現在、乳幼児を養育する親が子どもの事故に関する情報の入手方法について、テレビやインターネットを活用していた。今後、親が希望する情報の入手方法は、保育園あるいは幼稚園が最も多いことがわかった。また半数以上の親が、インターネットから情報入手しており、さらには、これからもインターネットから情報入手していくこと、インターネットによる情報発信を望んでいた。今後、一層ICT(Information and Communication Technology)の進化によるライフスタイルの変化を考慮した効果的な事故予防プログラムを構築していく必要がある。(調査対象866人回収率43.3%)幼児を養育する父親と母親の子どもの不慮の事故に関する実態を明らかにし、今後の予防教育について検討を行った。その結果、不慮の事故が子どもの死因の第1位であることの認識は父親の方が低く、父親と母親では実行している子どもの事故に対する予防行動も異なっていた。また、生活環境や育児用品の変遷により、親が遭遇した事故の発生原因も変化し、親は事故に関する情報の発信をインターネットから望んでいた。今後、親に向けた子どもの事故に関する予防教育として、父親と母親の役割を考慮し、ICT(Information and Communication Technology)を活用することの有効性が示唆された。研究2年目にあたる26年度は,乳幼児施設の安全対策を把握するため、関東地方にある1180施設のAEDの設置、乳幼児に対する一次救命トレーニングの実施状況の実態を把握することができた。今年度の結果を踏まえて、今後は、家庭における保護者の乳幼児の事故に対する安全対策について、調査おこなう課題が明確になった。26年度の計画に沿って進行できたことから,概ね順調に経過したと評価している。
移動と定住における類縁関係の発動と制度化に関する研究

まず、カトリック信徒の移動と類縁関係の発動というテーマに関して、均分相続慣習の存在および存続が関係したことが判明した。また、長崎市外海地区の出津小教区等の洗礼者数から、恒常的に高い出生数が明らかになったものの、各集落の人口(信徒数)が一定数に維持されていた状況から、他出によって人口の維持を図るという地域維持の社会技術がうかがえた。次に、カトリック・コミュニティの形成と多様な展開というテーマに関して、都市化・工業化の進展とともに地域状況が大きく変容した開拓移住等の小教区では、都市化に伴う職業の多様化に加えて、信徒の比率の低下と宗教コミュニティの類型の変化が明らかになった。移動と定住における類縁関係の発動と制度化に関する研究において、2年目となる2013年度は、長崎県・鹿児島県奄美地方からの移住地の一つである宮崎県を調査対象地として聞き取り調査・調査票調査を実施した。そのうち宮崎市田野地区(法光坊集落・田野教会)に関して、前年度からの聞き取り調査と資料収集の継続に加えて、8月・11月に面接方式を取り入れた信徒世帯に対する調査票調査を実施した。宮崎市中心部の宮崎教会に関して、前年度からの聞き取り調査の継続と資料収集に加えて11月に配布方式の信徒世帯に対する調査票調査を実施した。さらに、田野地区(法光坊集落・田野教会)に関して、初期の入植世帯の出身地である長崎県長崎市外海地区・佐世保市黒島地区・浅子地区等において聞き取り調査と資料収集を実施した。他に、さらなるカトリックの開拓移住地の発見と聞き取りを目的に、宮崎県都城市および鹿児島県鹿屋市等で調査を実施した。田野地区の移住の経緯と地域状況に関して、調査票調査と収集資料をベースにして2013年1月に「開拓集落の形成と信仰の移築ー長崎のカトリック信徒の宮崎法光坊地区への移住とコミュニティの形成ー」を下関市立大学論集第57巻3号に執筆した。また、法光坊集落への送り出し地区(母村)である長崎市外海地区・佐世保市黒島地区等の地域状況に関してはすでに聞き取り調査と資料収集の大半を終えていて2014年度中に執筆する予定である。「移動と定住における類縁関係の発動と制度化に関する研究」において、九州地方のカトリック信徒の出身地と移動後の集住地(出身地と移動先で1セット)の状況および移動の形態やプロセスを把握するために、2012年8月に長崎県上五島地区および長崎市、鹿児島県奄美大島、9月・11月に鹿児島市、2013年2月に奄美大島、3月に宮崎市で聞き取り調査を実施した。聞き取りの実施数は、平成24年度の研究実施計画の4セットのうちの半数に加えて新たに発見した集住地(宮崎市)である。宮崎の集住地は、奄美大島調査で奄美大島出身者の移住先の情報を入手して、急きょ実施したものである。宮崎市の集住地での聞き取りの結果、実は、長崎の信徒が開拓した地であることを発見した。この地に関しては、平成25年度にさらに調査を進めていく予定である。平成24年度の残りの2セットに関しては、平成25年度以降の調査で調査を実施していくことにしたい。平成24年度に実施した調査の中で、奄美大島・鹿児島市に関する調査の結果に基づいて「奄美出身者の選択的移動とコミュニティの形成ー鹿児島市鴨池地区における集住と類縁関係の制度化」(下関市立大学論集142号、2012年)にまとめた。本論では、送り出し集落の押し出し要因とともに、鹿児島市鴨池地区に奄美出身者が集住する経緯について、アメリカの統治や大島紬の製造等を含めて、明らかにしている。しかし、その後の聞き取り調査を通して追加の資料や情報を入手したために、再度、奄美大島・鹿児島のセットについて論をまとめたいと考えている。また、2012年の西日本社会学会第70回大会(会場、鹿児島大学)において、「奄美地域出身者の選択的移動とコミュニティの形成ー鹿児島市鴨池地区における集住と類縁関係の制度化」の報告を行なっている。移住と定住に関する類縁関係の発動と制度化に関する調査の3年目になる2014年度は、長崎市外海地区からの第2次移住地である佐世保市褥崎地区・神崎地区等で聞き取り調査を実施した。いずれの調査地も2014年8月及び11月に調査を実施、主任司祭及び信徒への聞き取りを行なった。長崎のカトリック信徒の「母郷」とも呼ばれる外海地区および第1次移住地の五島地域・黒島地区の「押し出し」要因の分析を行った(「長崎県のカトリック信徒の移住と宗教コミュニティ形成の形成ー家族戦略から生成された地域戦略と外国人神父の宣教戦略ー」下関市立大学論集148号、2014年)。また、第2次移住地における移住の経緯と宗教コミュニティ形成の状況(「第2次移住地への移住とコミュニティの形成ー長崎県北松地区褥崎地区ー」下関市立大学論集150号、2015年・「長崎県佐世保市神崎地区におけるコミュニティの形成ー第2次移住地への移住とコミュニティの形成ー」やまぐち地域社会研究12号、2015年)および第4次移住地における移住の経緯と宗教コミュニティ形成の状況(「行橋市新田原と上五島青方への移住とコミュニティ形成ー長崎市外海地区からの第4次移住地の状況ー」下関市立大学論集149号、2014年)を明らかにした。

加えて、前年度の調査・論文に基づいて、鹿児島県鹿児島市鴨池地区及び宮崎県宮崎市田野集落への移住とコミュニティの形成に関する報告書(叶堂・横田「南九州における宗教コミュニティの形成ー長崎県からの移住と宮崎市田野教会・鹿児島県奄美地域からの移住と鹿児島市鴨池教会ー」2015年)を作成した。移住と定住に関する類縁関係の発動と制度化に関する研究の4年目になる2015年度は、長崎市外海地区のカトリック信徒の第2次移住地の平戸市上神崎地区・第3次移住地の平戸市田平地区・佐世保市、第4次移住地の平戸市平戸口地区・福岡市西区能古島等での聞き取り調査を実施した。加えて三菱重工業の工場のある都市における信仰の展開に関して、広島県三原市で聞き取り調査を実施し、北海道への開拓移住と修道士の召命に関する資料収集を北海道函館市等で実施した。さらに宗教コミュニティの形成において外国修道会の果たした役割を把握するために、鹿児島県奄美大島で聞き取りと資料収集を実施した。こうした聞き取りおよび資料収集に基づいて次の4論文を作成した。「平戸市北部への移住と宗教コミュニティの形成」では、明治初期以降の信徒の平戸市上神崎地区への移住の実情を第二次世界大戦後の開拓地への移住を含めて明らかした。「平戸市田平地区における宗教コミュニティの形成と展開」では、明治中期の外国人司祭主導の移住地の平戸市田平地区における多様な信徒の移住状況と田平地区からさらに周辺地区や遠く福岡市西区能古島への居住の展開を明らかにした。「佐世保市への移住と宗教コミュニティの形成」では、佐世保市への各地区への信徒の移動が一般的に想定される第二次産業への就労を目的としたものではなく就農(開拓移住)を目的としたものが多いことを明らかにした。さらに「産炭地区における宗教コミュニティの形成ー長崎県北松地区への移住と平戸小教区の形成ー」では、田平地区からの居住の展開と炭鉱地区の2地区を管轄する平戸口小教区の信徒世帯の移動と家族形成の状況を農業地区と産炭地区の比較を通して明らかにした。移動時期の4区分に従って各時期の調査を実施し、各時期に関する調査と論文執筆がおおむね予定通りに進行した。本研究は、類縁関係性を基盤にした長崎の半島・離島のカトリック信徒の集団的・連鎖的移動の実状の解明をめざしたものである。まず本研究の基本的観点として、長崎県内外の多くのカトリック信徒の集住地が、江戸後期・明治以後の開拓移住に由来するという見地を提示した。そして、長崎県内外の集住地の事例調査を通して、この観点の立証をめざした。さらに、この基本的観点に関連する想定として、先行研究等を参考にしながら、次の2点を設定した。すなわち、第1に、信徒の移動の社会的背景として、キリシタン時代以来の均分相続制および江戸末期、とりわけ明治以降の過剰人口の発生という想定である。第2に、移住の社会的特徴として、挙家離村および集団的・連鎖的移動および、時として、社会資源が関与するという想定である。また、信徒の定住や連鎖的移動、さらに新たな他出に関係する要因として、移住地の規模や生産条件等の及ぼす影響を想定している。加えて、2世紀に及ぶ信徒の移住の時期の区分を提案し、この時期区分にそって事例調査を提示している。事例研究の結果、信徒の集団的移動の時期区分に関して、最初の移住(第1位次移住)と位置づけられたと判断した。さらに、第2次移住が江戸末期・明治初期の外海地区および第1次移住地からの移住と判断し、その後の明治以後の移住を第3次・第4次移住に位置づけた。また、最初の移動が生じた後、多くの移住地およびその周辺に連鎖的移動が生じたことも、事例調査を通して明らかになった。
GVHD/GVLに関わるメモリーT細胞分化のメカニズム

ドナーソース毎の同種移植後免疫再構築について、ヒトメモリー幹細胞分画(TMSC)を中心に、その推移を多数例で検討した。移植後サイクロホスファマイド(CY)によるハプロ移植において、特に、移植後早期にTMSCが濃縮されることがわかった。しかし、マウスGVHDモデルのTMSCは難治性GVHDの原因であるという報告と異なり、これらヒトTMSC分画は、重症GVHDを発症させることなく、その後正常のT細胞分化のパターンを認めた。HLA不適合移植にも関わらず、移植後CYにより免疫寛容が誘導され、「自然な」免疫再構築を認めることで、GVHDおよび日和見感染症の頻度もいずれも少ない結果であった。CD8メモリーT細胞分画の遺伝子発現パターンを現在検討中である。加えてCD4メモリーT細胞についても検討を加える。メモリーT細胞分化機構における分子/遺伝子レベルで重要な遺伝子もしくはシグナル伝達経路(J Immunol. 2013; 190: 3772-82)を明らかにするべく、研究を継続していく。GVHDの原因としてのCD8Tメモリー幹細胞(TMSC)研究は、さらに症例を集積し、急性・慢性GVHDの重症度や再発率などの臨床データとあわせ、TMSCの急性・慢性GVHD発症やGVLに果たす役割を検討するための準備を継続して行なう。造血幹細胞移植の臨床検体を用い、現在各ドナーソース(HLA一致血縁、非血縁者間移植、臍帯血移植、ハプロ移植)での免疫再構築を、CD4およびCD8T細胞メモリー分画毎に、特にヒトメモリーT幹細胞分画(CD3+CD8+CD45RO-CCR7+CD45RA+CD62L+CD27+CD28+IL7Rα+CD95+)を中心に検討を行なっている。ヒトメモリーT幹細胞(Tmsc)が、マウスモデルで示されたような難治性GVHDの原因になっているかの検討について検討したが、その病的意義は少なく、予想に反して、免疫寛容に重要な役割が示唆された。他の移植ソースと異なり、特に,ハプロ移植の早期の免疫構築にTMSCが重要役割を果たしている可能性を示唆するデータをえており、同Tmsc細胞集団をソートし、遺伝子発現をマイクロアレイで検討、免疫寛容に関わる分子の同定をすすめている。また、他のドナーソースでは、長期の免疫再構築および慢性GVHDにTmscが重要であり、正常および病的なTmscの分子メカニズムの違いの検討もはじめている。同種造血幹細胞移植の臨床検体を用い、ドナーソース毎の移植後免疫再構築について、ヒトメモリー幹細胞分画(CD3+CD8+CD45RO-CCR7+CD45RA+CD62L+CD27+CD28+IL7Rα+CD95+)を中心に、移植前、移植後早期(10日目前後)、生着時、移植後後期(100日以降)の推移を多数例で検討した。ドナーソースの中では、特に移植後サイクロホスファマイドによる移植において、移植後早期にメモリーT幹細胞分画が濃縮(T細胞分画中の95%以上)されることがわかった。しかし、マウスGVHDモデルのメモリーT幹細胞は難治性GVHDの原因になるという我々の以前の報告と異なり、これら濃縮されたヒトメモリー幹細胞分画は、重症GVHDを発症させることなく、正常のT細胞分化のパターン(メモリーT幹細胞>セントラルメモリーT細胞>エフェクターT細胞)を、移植経過とともに認めた。HLA不適合移植の同種免疫反応下にも関わらず、移植後サイクロホスファマイドによる移植では「自然な」免疫再構築を認めることで、他のドナーソースと比較し、GVHDおよび日和見感染症の頻度もいずれも少ない結果であった。現在、ソーティングしたメモリーT幹細胞分画についてシングルセル解析を行ない、急性期おから慢性期にかけての同種免疫反応下における免疫再構築の遺伝子発現パターンの変化を検証中である。造血幹細胞移植の臨床検体を用いた研究においては、ヒトではその役割が不明な部分が多いTmscの存在が確認され、正常免疫再構築における意義について、現象としてとらえることができた。今後は、そのメカニズムにせまる研究展開を行なっていく予定である。医歯薬学・内科系臨床医学・血液内科学ハプロ移植後早期のTmsc細胞集団をソートし、遺伝子発現をマイクロアレイで検討、免疫寛容に関わる分子の同定をすすめていく。また長期の免疫再構築および慢性GVHDにTmscの分子メカニズムの違いについても、TCR clonalityの解析をすすめ、急性期のものと比較する。27年度が最終年度であるため、記入しない。症例を集積し、臨床データとあわせ、TMSCの急性・慢性GVHD発症やGVLに果たす役割を検討するための準備を継続して行なう。
iPS 細胞を用いた造血幹細胞の誘導法の開発とその分子基盤の解析

Gemininが造血幹細胞の自己複製と分化の誘導を掛け分ける中核因子として機能していることが推測された。そこで、蛍光タンパク質EYFPを用いてGemininを可視化することを目的としてGeminin-EYFPノックインマウスを作製するとともに、同マウスの胎仔線維芽細胞からiPS細胞を作製した。また、Gemininの発現を自在に操作できる実験系の開発を行い、Geminin量を操作することによって、造血幹細胞の活性を操作できることを明らかにした。今後、自己複製におけるGemininの役割をさらに明らかにし、iPS細胞から造血幹細胞を誘導するための新技術の開発を目指したい。ES細胞やiPS細胞からは生体を構成する様々な細胞だけでなく生殖系列の幹細胞や生体幹細胞も含めて各種幹細胞が誘導される。そこで、ES細胞やiPS細胞からin vitroにおいて各種幹細胞を誘導し、再生医療に供することが期待される。造血幹細胞移植療法は実用化されている再生医療の中で最も臨床に定着しているものの一つであり、最近では骨髄細胞だけでなくさい帯血も利用できるようになり大きく発展している。しかし、骨髄の提供者やさい帯血の細胞数には限度があり、更なる発展の障壁になっている。そこでES細胞やiPS細胞から造血幹細胞を誘導し、ex vivoで造血幹細胞を増幅可能な新技術の開発が待たれる。本研究ではまず造血幹細胞の活性を支持する分子基盤を構成しているポリコーム複合体やHoxb4が供にDNA複製制御因子Gemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能していることを独自に明らかにした。そして、Gemininの発現動態をin vivoで追跡することを目的としてGeminin遺伝子に蛍光タンパク質遺伝子EYFPをノックインし、Geminin-EYFP融合タンパク質が発現するようにしたGeminin-EYFPノックインマウスと、shRNAを用いてGemininの発現を自在に操作できる実験系の開発を行った。現在、これらを基にGeminin量を追跡しつつ操作し、造血幹細胞の活性と発生を誘導可能な新技術の開発を行っている。特にこれらの技術を駆使し、個々人の造血幹細胞をiPS細胞から誘導可能な技術の開発を目指している。造血幹細胞移植療法は再生医療の中で最も実用化され臨床に定着している。今では、造血幹細胞の供給源として、骨髄細胞、末梢血幹細胞やさい帯血が利用されているが、移植を成功させるためには充分な数の良質な造血幹細胞の確保が必須である。骨髄の提供者やさい帯血の細胞数には限度があり、更なる発展の障壁になっている。また、移植片対宿主病の問題を克服する必要もある。しかし、ES細胞やiPS細胞を培養し、各種の成熟血球細胞の産生を誘導することは可能であるが、造血幹細胞を直接誘導することはできない。研究室ではまず造血幹細胞の活性を支持する2大内的因子であるポリコーム複合体1やHoxb4が供にDNA複製制御因子Gemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能していることを独自に明らかにした。Gemininは細胞の増殖と分化を同時に制御していることからGemininが造血幹細胞の活性を制御する中核因子として機能していることが期待される。そこで、Geminin遺伝子に蛍光タンパク質遺伝子EYFPをノックインし、Geminin-EYFP融合タンパク質が発現するようにしたGeminin-EYFPノックインマウスを作製するとともに、ホモ接合型Geminin-EYFPノックインマウスの胎仔線維芽細胞からiPS細胞を作製した。また、レトロウイルスベクーやGeminininに対するshRNAを用いてGemininの発現を自在に操作できる実験系の開発を行った。これらを駆使することによってGeminin量を追跡しつつその発現を操作し、造血幹細胞の発生、増幅、さらに各種造血ストレスに対する造血幹細胞の安定性を誘導可能な新技術の開発を目指している。ES細胞やiPS細胞から造血幹細胞を誘導したり、ex vivoで造血幹細胞を増幅させるための新技術の開発が待たれている。研究室では造血幹細胞の活性を支持する2大内的因子であるポリコーム複合体1やHoxb4に関する解析結果から、Gemininが造血幹細胞の自己複製と分化の誘導を掛け分ける中核因子として機能していることを見つけた。そこで、本研究ではまずHoxb4だけでなく、白血病発症との関連が知られているHoxa9も同様にGemininに対するE3ユビキチンリガーゼとして機能することを明らかにした。そしてさらにポリコーム複合体1のメンバーでGemininとの結合ドメインを提供するScmh1ののノックアウトマウスを作製し、ポリコーム複合体1及びHoxba9やHoxb4によってGemininが一定の恒常性を保ちながら発現制御されていることを明らかにした。

次に、Geminin遺伝子に蛍光タンパク質遺伝子EYFPをノックインし、Geminin-EYFP融合タンパク質が発現するようにしたGeminin-EYFPノックインマウスを作製するとともに、ホモ接合型Geminin-EYFPノックインマウスの胎仔線維芽細胞からiPS細胞を作製した。また、レトロウイルスベク-やGeminininに対するshRNAを用いてGemininの発現を自在に操作できる実験系の開発を行い、Geminin量を操作することによって、造血幹細胞の活性を操作できることを明らかにした。今後、自己複製におけるGemininの役割をさらに明らかにし、造血幹細胞を増幅可能な新技術の開発に貢献することを目指したい。Geminin-EYFPノックインマウスの作製、そのホモ接合型胎仔線維芽細胞からのiPS細胞の作製、そして、Gemininの発現量を操作するための高発現ベクターやshRNAを用いたノックダウンベクターの作製に成功しており、おおむね順調に研究を進めることができている。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年までに作製準備したものを駆使し、Gemininの発現レベルを調節しながら、造血幹細胞の増幅、発生の誘導、さらに各種造血ストレスに対する造血幹細胞の安定性を誘導することを試み、本研究を強力に推進する計画である。特別問題点はないが、造血幹細胞の機能解析には造血幹細胞移植を行ってその活性を確認することが必須であるが、解析が長期に渡るため、迅速な研究の推進を心掛ける計画である。
La系高温超伝導体におけるスピン・電荷秩序のダイナミックス

La系高温超伝導体(LSCO)の最高の臨界温度Tcは40Kと、他の高温超伝導Cu酸化物に比べてかなり低い。一方、La系では正孔濃度が1/8のとき、あるいはLaの一部をNd等他の希土類元素に置換したとき、そのTcが著しく抑えられることが知られていた。この原因が、スピン・電荷のストライプ秩序の形成であることが明らかになりつつある。本研究ではLa_<2-X-Y>Nd_YSr_xCuO_4(LNSCO)のストライプ秩序相における超伝導と電子のダイナミックスがどのようなものであるかを解明し、LSCOにおいてストライプ秩序のゆらぎの影響を検証することを目的として実行され、以下に挙げるようにその目標をほぼ完全に達成した。(1)LNSCOに対する、ホール効果及び角度分解光電子分光の実験により、電子(正孔)の運動がストライプ秩序相では、1次元的になっていることを明らかにした。また、正孔濃度が1/8以上のときは、超伝導秩序がストライプ秩序と共存していることもμSR等の実験から明らかとなった。これらの結果は、ストライプモデルの正当性を証明するとともに、ストライプ秩序相では「電子液晶」ともいうべき新奇な電子状態が実現していることを強く示唆している。(2)赤外光学スペクトル、角度分解光電子分光の実験から、LSCOにおいてもストライプ秩序がゆらぎとしてその物性に大きく影響していることを示した。特に、高温超伝導体のアンダードープ域を特徴づけている擬ギャップ効果がLSCOでは強く抑制されており、これとTcの抑制とが相関していることが示された。(2)の知見に基き、La系のTcを向上させるには、ストライプゆらぎの抑制が必要であることがわかる。磁場、電場、圧力等様々な外部パラメーターによるストライプの抑制を試みた結果、ストライプ秩序の抑制に最も有効なパラメーターは、CuO_2面の一軸性圧縮応力であることがわかった。数多く発見された高温超伝導体の中で、La系物質、La_<2-x>SrxCuO_4(LSC)は発見の先駆けとなった物質である半面、臨界温度Tcが「異常に」低い物質でもある。その原因は、ストライプ秩序と呼ばれるスピン・電荷秩序のゆらぎである可能性が高い。本年度の研究では、ストライプ秩序が観測されるLa_<2-x-y>Nd_ySr_xCuO_4(LNSC)を対象に次のような実験を行った。(1)様々な組成(x,y)の単結晶試料の合成。(ii)中性子、高エネルギーx線散乱及びμSRによる秩序構造の詳細な検討。(iii)赤外及びマイクロ波分光そして電子輸送現象測定による秩序相での電荷ダイナミックスの研究。上記の結果、ストライプ秩序相について得られた知見をまとめると。1.スピン・電荷秩序からの中性子及びX線散乱を運動量空間全体にわたり探査した結果、秩序構造として、CuO_2面上で1次元的なストライプ構造であることがほぼ確認できた。また、面に垂直方向も、CuO_2面4枚で1周期となることがわかり、ストライプ構造モデルを支持することとなった。2.ドーピング依存性に関しては、ストライプ秩序が形成されるのがLSCの超伝導組成域0.05<x<0.25に限られており、x=1/8でストライプ秩序が最も安定であるこがわかった。

前者は、ストライプゆらぎが高温超伝導の発現に何らかのかかわりをもっていることを示唆している。3.秩序相の電荷ダイナミックスは、x=1/8を境に質的な変化をみせる。xが1/8より小さい場合、電荷がストライプ上を動くという1次元性を反映した特徴が光学伝導度や輸送係数に観測される。1/8を越えると1次元的な特徴は薄れ、2次元的な電荷ダイナミックスになる。これから、ストライプ秩序がx=1/8で特異的に発生するものではなく超伝導相全域にわたって起こりうること、x=1/8を境にストライプ構造が質的に変化することが示された。La系高温超伝導体(LSCO)の最高の臨界温度Tcは40Kと、他の高温超伝導Cu酸化物に比べてかなり低い。一方、La系では正孔濃度が1/8のとき、あるいはLaの一部をNd等他の希土類元素に置換したとき、そのTcが著しく抑えられることが知られていた。この原因が、スピン・電荷のストライプ秩序の形成であることが明らかになりつつある。本研究ではLa_<2-x-y>Nd_ySr_x CuO_4 (LNSCO)のストライプ秩序相における超伝導と電子のダイナミックスがどのようなものであるかを解明し、LSCOにおいてストライプ秩序のゆらぎの影響を検証することを目的として実行され、以下に挙げるようにその目標をほほ完全に達成した。(1)LNSCOに対する、ホール効果及び角度分解光電子分光の実験により、電子(正孔)の運動がストライプ秩序相では、1次元的になっていることを明らかにした。また、正孔濃度が1/8以上のときは、超伝導秩序がストライプ秩序と共存していることもμSR等の実験から明らかとなった。これらの結果は、ストライプモデルの正当性を証明するとともに、ストライプ秩序相では「電子液晶」ともいうべき新奇な電子状態が実現していることを強く示唆している。(2)赤外光学スペクトル、角度分解光電子分光の実験から、LSCOにおいてもストライプ秩序がゆらぎとしてその物性に大きく影響していることを示した。特に、高温超伝導体のアンダードープ域を特徴づけている擬ギャップ効果がLSCOでは強く抑制されており、これとTcの抑制とが相関していることが示された。(3)(2)の知見に基き、La系のTcを向上させるには、ストライプゆらぎの抑制が必要であることがわかる。磁場、電場、圧力等様々な外部パラメーターによるストライプの制御を試みた結果、ストライプ秩序の抑制に最も有効なパラメーターは、CuO_2面の一軸性圧縮応力であることがわかった。
光で充電できる光蓄電池ペーパの開発

本研究で提案する光蓄電池ペーパは,光で自己充電するシート状の電池デバイスであり,スタンドアロンで機能するユビキタス軍子機器の充電を必要としないエネルギー源として最適である.ここでは蓄電材と光触媒との複合電極を作製し,光触媒の光酸化還元力で蓄電材に蓄電する光蓄電池を研究開発している.まず,酸化チタン(TiO_2)とカーボンファイバー(CFs)によるTiO_2/CFs電極で光蓄電反応の基礎研究を行った.研究期間内の達成目標は,1)励起ホールの反応経路・光蓄電への寄与を明らかにすること,2)CFsとLiイオンの反応の詳細を明らかにすること,3)表面改質による電極表面と光蓄電の反応メカニズムを解明することの3つである.更にペーパ化のために,導電性高分子ポリアニリンを用いたTiO_2/PANi電極の研究に着手した.その結果,目標1,2に対して,励起ホールは溶媒和脱離を促進してLi-ionとCFsの蓄電反応の活性化エネルギーを下げて光蓄電反応に寄与していることがわかった.また、2,3に対して,入射光子数と蓄電電子数および電極表面での反応ホール発生数の定量的比較から,放電までの過程で励起キャリアが7割以上損失していることがわかり,TiO_2と蓄電電極の間のキャリア損失を減らすことの重要性が示唆された.Tio_2/PANi電極では,Tio2多孔膜とPANiのナノコンポジット電極を作製し,光蓄電電荷量が従来のTiO_2/CFs複合電極の100倍以上の性能を得た.これは,多孔膜内でTiO2粒子が相互に結合しているため,膜表面の光がTiO_2粒子を介して内部に伝播し受光面積が広くなると共に.TiO_2とPANiの接触領域が飛躍的に大きくなったためと考えられる.本研究課題を終えて,光蓄電池の基礎研究が大きく進歩し,実用的な効率を実現するための電極設計方針が得られ,成果として2件の特許出願(特願2007-082111,特願2008-025673)を行った.本研究で提案する光蓄電池ペーパは,光で自己充電するシート状の電池デバイスであり,スタンドアロンで機能するユビキタス軍子機器の充電を必要としないエネルギー源として最適である.ここでは蓄電材と光触媒との複合電極を作製し,光触媒の光酸化還元力で蓄電材に蓄電する光蓄電池を研究開発している.まず,酸化チタン(TiO_2)とカーボンファイバー(CFs)によるTiO_2/CFs電極で光蓄電反応の基礎研究を行った.研究期間内の達成目標は,1)励起ホールの反応経路・光蓄電への寄与を明らかにすること,2)CFsとLiイオンの反応の詳細を明らかにすること,3)表面改質による電極表面と光蓄電の反応メカニズムを解明することの3つである.更にペーパ化のために,導電性高分子ポリアニリンを用いたTiO_2/PANi電極の研究に着手した.その結果,目標1,2に対して,励起ホールは溶媒和脱離を促進してLi-ionとCFsの蓄電反応の活性化エネルギーを下げて光蓄電反応に寄与していることがわかった.また、2,3に対して,入射光子数と蓄電電子数および電極表面での反応ホール発生数の定量的比較から,放電までの過程で励起キャリアが7割以上損失していることがわかり,TiO_2と蓄電電極の間のキャリア損失を減らすことの重要性が示唆された.Tio_2/PANi電極では,Tio2多孔膜とPANiのナノコンポジット電極を作製し,光蓄電電荷量が従来のTiO_2/CFs複合電極の100倍以上の性能を得た.これは,多孔膜内でTiO2粒子が相互に結合しているため,膜表面の光がTiO_2粒子を介して内部に伝播し受光面積が広くなると共に.TiO_2とPANiの接触領域が飛躍的に大きくなったためと考えられる.本研究課題を終えて,光蓄電池の基礎研究が大きく進歩し,実用的な効率を実現するための電極設計方針が得られ,成果として2件の特許出願(特願2007-082111,特願2008-025673)を行った.本課題は光で充電できる光蓄電池ペーパの開発を目的にしている。初年度(平成18年度)は光蓄電効率を上げるために、酸化チタン/カーボンファイバ(CFs)電極を酸性溶液中で電解酸化することで表面改質を行った。また、反応機構解明のための光応答インピーダンス測定装置の作製の一環として、周波数変調された半導体レーザ光をプローブ光とした光電気化学反応生成物のin situ定量装置を作製した。これらにより以下の成果を得た。(1)硫酸中で電解酸化処理を行うことで表面積が増大し、その後の熱処理により硫酸成分の分解とともにダングリングボンドの形成が起こることがわかった。(2)ダングリングボンドの形成により、リチウムイオンとCFsの蓄電反応の活性化エネルギーが低くなり、光蓄電効率が向上することがわかった。(3)硫酸と硝酸の混酸中で電解酸化したCFs電極は、表面に島状の反応生成物が観察された。同様の処理を施した酸化チタン/CFs電極では光蓄電効率が大きく向上し、フラットな放電特性を示すことから、混酸中での酸化処理が非常に効果的であることがわかった。