hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
施設における高齢者の友人関係・社会的孤立の測定と関連要因の検討

本研究は、施設に入所中の高齢者の友人関係・社会的孤立に着目し、その測定尺度の作成と友人関係の構築や社会的孤立の軽減につながる要因を明らかにすることを目的としている。高齢者にとって良好な友人関係を持つことは、精神的・身体的健康を維持するのに有効とされているが、高齢者施設内における友人関係については、これまでほとんど研究されていなかった。近年の研究では、認知障害のない高齢者だけでなく、軽度認知障害(Mild Cognitive Impairment)の高齢者においても、良好な友人関係の重要性が指摘されており、そのような高齢者にも適用出来る測定手法の開発と調査の実施が強く求められている。そこで本研究では、施設が提供している高齢者向けのサービスのうち、まず、デイサービスや地域での交流会など、認知障害の有無に関わらず利用できるサービスの利用者を対象に予備調査を行い、友人関係や高齢者の孤独感について検討することとした。平成30年度は鹿児島県内において、施設が提供している、認知障害に関わらず利用できる高齢者向けのサービス利用者を対象にインタビューによる予備調査を実施した。その結果、認知機能が高い高齢者であっても、地域の中で孤立していると回答した者や、配偶者との死別を経験した高齢者における孤独感が高いことが明らかとなった。また、本年度は米国老年学会に参加し、社会的孤立に関する最新のデータ分析手法に関する情報収集を行うとともに、老年学を専門とする研究者から研究に関する助言を得られた。これらは次年度以降の本調査実施に向けて、できる限り反映していく予定である。次年度以降の本調査に向け、本年度は予備調査であるインタビュー調査を実施することができた。研究に参加した高齢者の多くから、本研究における調査に実施すること自体が刺激となるという非常に良い感想が得られており、縦断研究への発展が期待される。本研究の対象者である高齢者は、高齢者福祉関連施設の利用者であるが、利用するサービスの種類や利用する曜日が固定されており、新規にサービスを利用する者の数もそれほど多くはない。そのため、ある程度のサンプル数は確保出来るが、それ以上サンプル数を増やすことは困難である。一方で、調査そのものに対する高齢者の評価は高く、調査実施を楽しみにしている高齢者も存在する。そこで、今後は、社会的孤立の変容をより詳細に捉えるため、調査への同意が得られた高齢者を対象に、測定回数を増やし、縦断的な検討を加えることに積極的に取り組みたいと考えている。翻訳予定の尺度であるFriendshipScaleの翻訳許可を得ることに時間がかかっており、尺度翻訳に伴う手数料、翻訳者への謝金等が計上できなかったことが次年度使用額が生じた理由である。次年度はこれらの問題を解決し、尺度翻訳に伴う人件費・謝金等を計画通り支出する予定である。
放射光X線画像技術を用いた肥大型心筋症の病態解明

放射光を用いた新しい画像技術として、位相X線CT、蛍光X線CTの開発とその生物学的な応用を進めている。干渉計を用いた位相X線画像装置では、25mmの視野が得られ、現在、本格的な生体試料を用いた実験に入ろうとしている。本研究では、肥大型心筋症ハムスターを実験動物モデルとし、心筋細胞の変化および機能、代謝状況の詳細な観察が可能か検討する。これは、本研究分担者が大学院時代に取得した放射性同位元素を用いた動物実験技術を生かして、新しい画像化技術の可能性を実験的に検証できるためである。即ち、位相X線技術により、肥大型心筋症ハムスターの心臓の立体像を得、肥大型心筋症に伴う心筋組織繊維化や肥大部心筋の形態的変化を特定する。更に、蛍光X線CTを用い心筋ミトコンドリア機能異常を描出するBMIPP等の物質を投与し、その分布と位相画像で得られた形態変化を示す心筋との画像融合を行い病態の意味付けを行う。また、実験動物腫瘍の進展と種々の治療(陽子線や化学療法)効果を、位相X線CTと蛍光X線CTを用いて評価し、基礎医学的に新たな情報を提供する事を研究の目的とする。肥大型心筋症ハムスター心臓の位相X線CT及び蛍光X線CT画像を、高エネルギー加速器研究機構放射光研究施設で収集した。このハムスターは週齢により、肥大型心筋症の状態から拡張型心筋症に移行していくので、週齢の変化による代謝と形態変化の解析を行った。非放射性ヨウ素I-127を標識したBMIPPを注射5分後に心臓を摘出、ホルマリン固定し、空間分解能0.25mm(時に0.1mm)で蛍光X線CT像を収集した。BMIPPは正常の心筋では均一に分布したが、心筋症心筋では、BMIPPは不均一に分布し、心筋代謝障害が早期より生じている事が確認された。また、位相X線CTにより、病的な経年変化に伴う心室内の肉柱、心筋壁厚、心筋容積と主要冠動脈などの詳細な形態的な構造が捉えられた。これら2種類の装置により得られた画像の融合解析を行い、詳細な病態解析が可能となった。放射光を用いた新しい画像診断技術として、位相X線CT、蛍光X線CTの開発とその生物学的な応用を進めている。干渉計を用いた位相X線画像装置は、目標視野(25mm角以上の視野)が得られ、これから本格的な生体試料を用いた実験に入ろうとしている段階である。開発している画像化技術の応用として、肥大型心筋症ハムスターを動物実験モデルとし、心筋細胞の変化および機能、代謝状況の詳細な観察が可能か検討する。これは、本研究分担者が大学院時代に取得した動物実験技術を生かし新しい画像化技術の可能性を実験的に検証できるためである。本年は、高エネルギー加速器研究機構放射光研究施設(KEK)及びSPring-8において位相X線CTを用いて心臓試料を撮影した。また、肥大型心筋症ハムスターに非放射性I-127 BMIPPを注射した後、心臓を摘出し、KEKにおいて蛍光X線CTで撮影した。肥大型心筋症では、斑状の集積低下が心筋に広範に見られ、病理標本との対応検討で同部位に繊維化や細胞変性が余り見られず、この集積低下が代謝低下の主因となっている事が示唆された。今後、電顕等の対応研究を計画している。更に、実験により得られた位相、蛍光および顕微鏡像のデータの計算機を用いた融合解析を計画している。

このハムスターは週齢により、肥大型心筋症の状態から拡張型心筋症に移行していくので、週齢の変化による代謝と形態変化の解析を行った。非放射性ヨウ素I-127を標識したBMIPPを注射5分後に心臓を摘出、ホルマリン固定し、空間分解能0.25mm(時に0.1mm)で蛍光X線CT像を収集した。BMIPPは正常の心筋では均一に分布したが、心筋症心筋では、BMIPPは不均一に分布し、心筋代謝障害が早期より生じている事が確認された。また、位相X線CTにより、病的な経年変化に伴う心室内の肉柱、心筋壁厚、心筋容積と主要冠動脈などの詳細な形態的な構造が捉えられた。これら2種類の装置により得られた画像の融合解析を行い、詳細な病態解析が可能となった。
コンドロイチン硫酸プロテオグリカンを介したニューロンーグリア間相互作用の分子機構

コンドロイチン硫酸プロテオグリカンは、成長因子、ケモカイン、細胞外基質分子等、様々な蛋白質とコンドロイチン硫酸の糖鎖構造依存的に結合し、その機能調節に重要な役割を果たしている。本研究では、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンが、小脳皮質におけるプルキンエ細胞-バーグマングリア細胞間および大脳皮質における神経芽細胞-放射状グリア細胞間の相互作用に寄与し、神経細胞の形態形成を制御していることを明らかにした。コンドロイチン硫酸(CS)は、極めて大きな構造多様性を示す糖鎖であり、成長因子、ケモカイン、細胞外基質分子等、様々な蛋白質と糖鎖構造依存的に結合して、その機能調節に与っていると考えられている。最近、CS特異構造の中でも、特に、多硫酸化構造と呼ばれるD構造(GlcA(2S)β1-3Ga1NAc(6S))およびE構造(GlcAβ1-3Ga1NAc(4,6-diS)の機能的重要性が注目されている。多硫酸化構造は、CS鎖内に陰性荷電密度の高い領域を構築し、種々の蛋白質との結合に寄与すると考えられる。そこで、マウス大脳皮質の発達過程における両構造の発現を解析したところ、どちらも神経細胞の産生とその細胞移動の時期に比較的多く存在することが明らかになった。次に、これらの構造の機能を明らかにするため以下の実験を行なった。すなわち、D構造およびE構造の生成に寄与する硫酸転移酵素、USTおよび4,6-STに着目し、その過剰発現あるいはノックダウンによって、CS鎖内のDないしE構造含量を増減させるシステムを構築した。マウス子宮内胎仔電気穿孔法によって、これらの酵素遺伝子をノックダウンすると、大脳皮質神経細胞の細胞移動が阻害され、脳室下帯に神経細胞が滞留することが明らかになった。その阻害効果は、4,6-STのノックダウンの方が強力であり、大脳皮質における神経細胞移動において、D構造と比較してE構造がより重要な役割を果たしていることが示唆された。コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(CS-PG)は、成長因子、ケモカイン、細胞外基質分子等、様々な蛋白質とCS糖鎖構造依存的に結合し、その機能調節に重要な役割を果たしている。我々はこれまで、CS特異構造の中でも、特に、多硫酸化構造と呼ばれるD構造(GlcA(2S)β1-3GalNAc(6S))及びE構造(GlcAβ1-3GalNAc(4,6-diS))の機能の解明を目指して、研究を進めてきた。今回、各々、D構造およびE構造の生成に寄与する硫酸転移酵素、USTおよび4,6-STのノックダウンにより、大脳の発達過程におけるこれらの構造単位の機能を明らかにすることを試みた。マウス子宮内胎仔電気穿孔法を用いて、これらの酵素をノックダウンすると、大脳皮質神経細胞の細胞移動が顕著に阻害され、脳室下帯から中間帯下部に神経細胞が滞留した。滞留している細胞は多極性の形態を示しており、神経細胞の多極性移動から放射状移動段階への変化が阻害されているものと考えられる。さらに、海馬神経細胞をコンドロイチナーゼABC存在下で分散培養すると、複数の軸索を有する多極性の細胞が有意に増加することが明らかになった。同様の現象は、USTおよび4,6-STをノックダウンした場合にも観察されることから、CS多硫酸化構造の機能消失によると考えられる。これらの細胞は、突起の伸展と退縮を激しく繰り返しており、形態的に極めて不安定であることがライブイメージングによって観察された。以上の結果は、CS多硫酸化構造が神経細胞の極性変化とそれに伴う細胞形態の安定化に重要な役割を果たしていることを示している。
温帯ウナギと熱帯ウナギの交雑を通じてウナギ属魚類の大規模回遊への進化機構に迫る

本研究は、熱帯ウナギと温帯ウナギの交雑および遺伝学的解析を通じて、ウナギ属魚類の回遊の大規模化の機構を明らかにすることを目的としている。まず、実験に使用するウナギの種類を選定し、温帯ウナギは充分な飼育実績があるニホンウナギを使用し、熱帯ウナギはニホンウナギと産卵場を共通に持ち、八重山諸島や奄美列島にも生息しているオオウナギを材料とすることを決めた。オオウナギの雄の採集を鹿児島県奄美大島の河川にて実施した。電気ショッカーにより採集を試みたところ、10尾のオオウナギを得ることができた。得られたオオウナギをウナギ組換え生殖腺刺激ホルモンで催熟させたところ、10尾中5尾で精子が得られた。ニホンウナギの雄に関しても同様に催熟させ精子を得た。また、天然の雌のニホンウナギはサケ脳下垂体抽出物にて、催熟させた。精子は人工精奨で30倍に希釈し、交配するまで冷蔵庫で保存した。ニホンウナギ雌を最終成熟ホルモンの投与後に排卵させ人工交配を実施した。人工交配はオオウナギの雄4個体の精子と雌のニホンウナギ1個体を用いた1対4の交配と、1個体の雄のみの精子を用いた1対1交配の2パターンの交配を実施し、交雑種を得た。また、1対4交配で用いた雌に関しては4個体のニホンウナギの雄の精子を用いて人工交配を実施しニホンウナギを作出した。得られた交雑種およびニホンウナギの仔魚はふ化後5日齢から10Lのボウル型の水槽に移送し、7日齢から給餌を開始させ、飼育を継続している。また、オオウナギの精子の一部は凍結精子を作製し、今後戻し交配ができるような基盤を整えることができた。本研究は温帯ウナギと熱帯ウナギの種間交雑家系の遺伝学的な解析から、「ウナギの回遊を大規模化のメカニズム」に関して明らかにすることを目的としている。初年度は、熱帯ウナギと温帯ウナギの交雑種第1世代(F1)を作出することを目標にしていた。採用初年度は、奄美大島でのサンプリングを実施し、熱帯ウナギであるオオウナギが採集できた。さらに得られたオオウナギの雄の催熟を実施し、一部は凍結精子を作製し、戻し交配ができる体制を整えた。次にニホンウナギの雌を催熟させ、雄のオオウナギと雌のニホンウナギと1対1交配および1対4交配を実施し、交雑種の作出に成功した。また、同じ雌に由来する1対4交配から得られたニホンウナギも同時に作出した。得られた仔魚は、飼育を実施し、現在までに大きな問題も無く飼育できている。以上、一連のサンプリングおよび実験から交雑種の作出また比較群のニホンウナギの作出が出来ているため、本年度の研究は「おおむね順調に進展している」とした。2019年度は交雑種第2世代(F2)の作出に向けて作出したF1仔魚の飼育を実施することを目標とする。また、偽戻し交配を実施する可能性があることを鑑みて、新たにオオウナギをサンプリングする予定である。F2の準備段階で、交雑種と交雑種と同腹のニホンウナギの仔魚期間飼育成績を比較する。比較項目は、成長と生残および変態までの仔魚期間である。この比較により、交雑種の種苗としての適性を検討する。シラスウナギへと変態しクロコへと発達した交雑種は、半分を雌性ホルモンを加えて餌で飼育し雌化し、半分は通常に飼育し雄にする予定である。オオウナギのサンプリングは、前年度と同様に奄美大島で実施予定である。

採用初年度は、奄美大島でのサンプリングを実施し、熱帯ウナギであるオオウナギが採集できた。さらに得られたオオウナギの雄の催熟を実施し、一部は凍結精子を作製し、戻し交配ができる体制を整えた。次にニホンウナギの雌を催熟させ、雄のオオウナギと雌のニホンウナギと1対1交配および1対4交配を実施し、交雑種の作出に成功した。また、同じ雌に由来する1対4交配から得られたニホンウナギも同時に作出した。得られた仔魚は、飼育を実施し、現在までに大きな問題も無く飼育できている。以上、一連のサンプリングおよび実験から交雑種の作出また比較群のニホンウナギの作出が出来ているため、本年度の研究は「おおむね順調に進展している」とした。2019年度は交雑種第2世代(F2)の作出に向けて作出したF1仔魚の飼育を実施することを目標とする。また、偽戻し交配を実施する可能性があることを鑑みて、新たにオオウナギをサンプリングする予定である。F2の準備段階で、交雑種と交雑種と同腹のニホンウナギの仔魚期間飼育成績を比較する。比較項目は、成長と生残および変態までの仔魚期間である。この比較により、交雑種の種苗としての適性を検討する。シラスウナギへと変態しクロコへと発達した交雑種は、半分を雌性ホルモンを加えて餌で飼育し雌化し、半分は通常に飼育し雄にする予定である。オオウナギのサンプリングは、前年度と同様に奄美大島で実施予定である。昨年度はオオウナギの採集を天候や河川状況等が予測不可能であったため複数回のサンプリングにも充分な予算を計上していたが、1回のサンプリングで十分量のオオウナギを確保出来たため、差額が生じた。
マメ科植物と種子捕食性昆虫における共進化の分子系統解析:毒性物質の効果

マメ科植物と種子捕食性昆虫マメゾウムシ亜科との系統対応を調べるために、海外調査を行って採集した試料からDNAを抽出し、それをもとに分子系統解析にかけた。その結果、祖先形質復元の統計解析を行ったところ、分子系統樹のいくつかの末端の枝で、狭食化から広食化への進化が起こっていることが検出できた。この結果をもとに、この広食化への共進化としてマメ科の乾燥完熟種子を利用できる性質と毒性物質への対応が重要であることが明らかになった。代表者の嶋田は、連携研究者の伊藤元己教授、大学院生・加藤俊英と協力して、新大陸メキシコ産・アリゾナ産のマメゾウムシ科昆虫の分子系統解析を基盤として、寄主植物利用の進化の解析を行った。従来は、Ehrichand Raven (1964)らによって、ジェネラリストからスペシャリストへの進化の方向性が強調されてきたが、今回の解析ではMimosestes属でスペシャリストからジェネラリストへと食性が広がる傾向が見られた。さらに、新大陸で採集されたMimosestes属・Acanthoselides属・Stator属・Senius属・Merobruchus属で食性の解析を進めた。分担者の藤井は、マメ科植物の中で、九州大学と東京大学から提供されたマメ科植物Vicia属11種、Lathurus属9種、およびPisum Sativum1種の種子中に含まれる成分の分析を開始した。種子の水エタノール溶媒抽出物を誘導体化してGC-MSにて分析している。主な分析成分は、これらの豆の有毒成分として報告のある非タンパク性アミノ酸のカナバニン、べ一タシアノアラニン、およびシアナミドと関連成分である。また、研究打ち合わせで米国に出張した。分担者の徳永は、特に貯穀害虫のマメゾウムシに注目して調査研究を行った。特に広食性を示すアカイロマメゾウムシと、狭食性を示すヨツモンマメゾウムシに注目し、インドネシアのマランにて両種の採集を行った。また、Fricke and Arnqvist (2006)の報告に則り、両種の掛けあわせ実験とその遺伝解析を行い、交雑性の可能性について調査を行った。分担者の津田はカナバニンの化学分析を進めた。また、徳永と共同してヨツモンの分子系統樹を構築途中であり、東南アジア産が一つのグループにまとまる結果を得つつある。嶋田と伊藤は協力者の特任研究員・加藤俊英と共に、Mimosestes属マメゾウムシについてその食性進化過程についての研究を行った。既知種13種と未記載種1種について、ミトコンドリア2領域(16S-12SrRNA領域、COI遺伝子)と核遺伝子(EF1α)の配列に基づく分子系統解析、さらに祖先形質復元およびベイズ推定を行った。その結果、祖先種の寄主利用はアカシア属で、Prosopis属,Parkinsonia属への利用はMinosestes属内でジェネラリスト種が独立に3回進化したことを明らかにした。さらに未成熟な莢と完熟した莢の両方に産卵する性質を獲得したことが、ジェネラリストへの進化上重要であることが示された。藤井は、津田から提供されたマメ科植物Vicia属11種、Lathurus属9種、およびPisum sativum 1種の種子の抽出物を誘導体化してGC-MSにて分析し、アミノ酸組成を明かにした。また、これらの豆の有毒成分として報告のある非タンパク性アミノ酸のカナバニンを検出したが、シアナミドは検出されなかった。徳永は広食性を示すアカイロマメゾウムシと、狭食性を示すヨツモンマメゾウムシに注目し、シンガポールにて両種の採集を行った。津田は徳永と共同して、全世界から採集したヨツモンマメゾウムシのmtDNA変異を調べた。地理的集団間の遺伝的変異は小さく、熱帯域で一気に適応放散したことが示唆された。アジア集団は主に3つのクレード(東南アジア、中東、南アジア)にわかれた。北米産ヨツモンマメゾウムシは中東からの移入集団であることが示された。また藤井と共同してハンガリー産ソラマメ連22種のうち半分ほどのアミノ酸分析を行った。嶋田・伊藤(連携研究者)・加藤(伊藤研・特任研究員)は、メキシコのマメ科Acacia属のマメにつくハムシ科マメゾウムシ亜科Mimosestes属14種の分子系統樹から、進化の方向性を決めるための祖先形質復元の統計解析を行った。その結果、Mimosestes属のうちM.amicusなど4種で狭食性から広食性への進化を確認し、Mol.Phylogenet.Evol.(2010)に掲載された。これは従来からのEhrlich and Raven(1964)の主張した狭食化が進む学説を見直す貴重な報告となった。藤井Lathurus属、Vicia属、Mucuna属およびPisum属の種子中に含まれる有毒成分の分析を行った結果、カナバニン、ベータシアノアラニン、L-ドーパおよびシアナミド等の非タンパク性アミノ酸が検出された。

マメ科被覆植物として有望なクラウンベッチ(Coronilla)などのアレロパシー活性を検定し、種子に含まれる有毒成分の分析を開始した。徳永は貯穀害虫マメゾウムシとして広食性を示すアカイロマメゾウムシでのWolbachiaの感染パターンについて、4地域系統を調査した。その結果Wolbachiaの感染に系統間で変異があるだけでなく、系統間同士の掛け合わせの際に、不完全細胞質不和合性にも変異があることを明らかにした。津田は、マメ科3亜科のうち、マメ亜科のみはカナバニンなど毒性物質が多様である。マメゾウムシによるマメ亜科の利用において、細胞内共生菌ボルバキアの感染が寄与する可能性を検証した。旧世界産の15属98種についてWolbachia感染をPCR診断したところ、53%の属、14%の種において感染が発見できた。感染頻度は、地域(アジア、アフリカ、欧州、新世界)、気候(冷温帯、亜熱帯・熱帯)、系統群による偏りはなかったが、宿主となる植物でマメ亜科(19%)の方がネムノキ亜科・ジャケツイバラ亜科(11%)より感染頻度が高く、感染が寄主シフトを促進する可能性を示唆した。
金融混乱期における日米実質貨幣需要関数の形状比較

本研究では,1995年の低金利政策を契機として,日本人の貨幣需要が極めて旺盛になり,1995年以前と比較して極めて金利感応的な実質貨幣需要関数が現出していることの可能性を実証している.この1995年を境に,超低金利下においてマネーサプライの変化が物価水準の変化に結びつかなくなる可能性を理論的・実証的に示しており,中央銀行にとっては,名目金利がゼロ水準からある程度離れたところで景気循環を制御する方が容易であることを結論付けている.本研究では,1995年の低金利政策を契機として,日本人の貨幣需要が極めて旺盛になり,1995年以前と比較して極めて金利感応的な実質貨幣需要関数が現出していることの可能性を実証している.この1995年を境に,超低金利下においてマネーサプライの変化が物価水準の変化に結びつかなくなる可能性を理論的・実証的に示しており,中央銀行にとっては,名目金利がゼロ水準からある程度離れたところで景気循環を制御する方が容易であることを結論付けている.現在は,日本の実質貨幣需要関数の形状を推定し終えた段階にある.分析結果は以下2つの論文としてまとめられている.1つ目の共著論文は,今年度3月に英文査読雑誌The Japanese Economic Reviewに投稿を済ませており,現在は査読者からの返答を待っている状態にある.2つ目の単著論文は,昨年度11月に英文査読雑誌Macroeconomic Dynamicsに投稿し,今年度4月に条件付採択の返答をエディターより得ている.査読者2人からの論文に対するコメントは非常に好意的なものであり,現在は,全ての改訂を終え,あとは英文校閲の後に,再投稿の手続きを残すのみである.Macroeconomic Dynamicsは国際的に非常に評価の高い専門誌であり,査読者からの好意的なコメントから判断する限り,分析手続きの方向性は間違っていないことが確認出来た.今後は,米国の実質貨幣需要関数の形状を同様の分析手続きで推定し,日米貨幣需要関数の比較を行っていく予定である.現在は,日本の実質貨幣需要関数の形状を推定し終えた段階にあり,分析結果は以下2つの論文として結実し,ともに英文査読雑誌に公刊予定である.1つ目の単著論文は,昨年7月に英文査読雑誌Macroeconomic Dynamicsより掲載許可の返事をエディターより得ており,本年度に掲載予定である.Macroeconomic Dynamicsは国際的に非常に評価の高い経済専門誌であり,分析手続きの方向性は間違っていないことが確認出来た.現在は,米国の実質貨幣需要関数の形状を同様の分析手続きで推定し,低金利下の金融混乱期における貨幣需要関数の日米比較を行っている段階にある.2つ目の共著論文は,昨年8月に英文査読雑誌Hitotsubashi Journal of Economicsより掲載許可の返事をエディターより得ており,本年度に掲載予定である. Hitotsubashi Journal of Economicsは日本では非常に歴史のある英文査読雑誌であるが,本論文では低金利下の貨幣需要関数の政策的なインプリケーションを理論的,実証的に検証していることが評価されたものと考える.分析結果は以下の2つの雑誌に2009年度中に公刊された:Macroeconomic Dynamicsは国際的に非常に評価の高い経済専門誌であり,分析手続きの方向性は間違っていないことが確認出来た.現在は,米国の実質貨幣需要関数の形状を同様の分析手続きで推定し,低金利下の金融混乱期における貨幣需要関数の日米比較を行っている段階にある.また, Hitotsubashi Journal of Economicsは日本では非常に歴史のある英文雑誌であるが,本論文では低金利下の貨幣需要関数の政策的なインプリケ一ションを理論的,実証的に検証していることが評価されたものと考える.なお,上記2つの論文の分析内容をさらに発展させた研究を一橋大学経済学研究科の斎藤誠教授と行っているが,その分析内容はすでに以下の論文としてまとめられており,今年度は學会での発表を企図している.
周期律化合物の超高圧合成と光・電気的性質

これまで炭素と等電子構造をもつ化合物に関して、様々な元素の組み合わせを試み、超高圧合成による新しい物質探索を行なってきた。その結果、閃亜鉛鉱類似型のB_2O,B_2Sを始め、カルコパイライト型構造を含む、ZnSiP_2やZnGeP_2の化合物が新たに合成できることを明らかにした。また、層状構造のBSーBSeなどを合成した。本研究では、新たにZn_3N_2とSi_3N_4の組み合わせによるZnSiN_2の合成できる可能性を検討した。Zn_3N_2とSi_3N_4粉末とを1:1の割合に秤量、十分混合した後でhBNカプセルへ充填し、ベルト型装置による高圧高温実験に供した。合成条件は、6.5GPa,1800°C、3hrまでとし、急冷操作により試料を得た。粉末x線回折の結果より、例えば6GPa,1500°C,1hrの条件で得られた灰色粉末試料と、歪みウルツ型構造のMnSiN_2との回折図形を比較すると、これらが同形であることを示した。化学組成分析などより、得られた試料は新規化合物ZnSiN_2であり、斜方晶系、a=5.2609A,b=6.3095A,c=5.0328Aの格子定数をもつことがわかった。大気中でのTGーDTA測定の結果は、880°C付近から測定終点の1350°Cまでに数段階の連続的な発熱変化を伴う、重量増(約5%)であることを示した。この緩慢な重量増は酸化によるものであり、部分的にはZnSiO_3の形成されることを示した。拡散反射スペクトルの測定結果から、ZnSiN_2は約3.64eVの吸収端をもつことが明らかになった。更に室温でのESRの測定から、g〓1.97に鋭いシグナルが観測された。4GPa,1450°C以上の条件で、ZnSiN_2はほぼ単一相となるが、正確な合成圧力ー温度条件の決定を行なう必要がある。また、構造の精密化を図るためにリ-トフェルト解析などが今後の課題である。同時に、化学組成の定比性と原子配列の規則性などの相関を検討する必要のあることが明らかになった。
可食性タンパク質由来中長鎖高機能ペプチドの探索と飲用摂取法の確立

可食性タンパク質由来のペプチドは20種類のアミノ酸からなる。アミノ酸は両性イオンで側鎖の疎水性もさまざまであるため、ペプチドは他の生体分子では到底達成できない広い多様性と高機能をもつ。本研究では、5から10残基程度の中鎖・長鎖の高機能ペプチドを可食性タンパク質配列から発見し、経口飲用で、機能保持したまま腸送達する方法の確立を目指す。このため、3つの課題、1情報解析を用いた可食性タンパク質由来高機能・中長鎖ペプチドの探索、2プロテアーゼ切断点特定および中長鎖ペプチドの分離濃縮法の確立、3当該ペプチドの経口飲用摂取による腸送達法の開発、に取り組み、ペプチドの産業応用を目指す計画を立案した。本研究は、5残基から10残基程度までの中長鎖高機能ペプチドを飲用摂取し機能保持したまま腸管送達する方法の確立を目的としている。特に、機能性ペプチドから出発し、変化させたライブラリーから配列ルールを決定し、さらに、ルールの検証を行い、モデルを構築し、最終的に可食性タンパク質から該当する機能ペプチドを探り出そうとする点が独創的である。情報解析により類縁体ペプチドから機能付加ペプチドを作る手法は、学術的に意義が大きい。中長鎖高機能ペプチドが、機能を失わずに、ヒトが飲用できるような摂取法を構築できれば、健康、栄養、美容などの分野で大きな貢献をもたらすことができる。この中長鎖ペプチドの無限の可能性を追究し、腸送達を実現させるための研究としてその進展が期待される。
高精細な4次元医用画像のPCクラスタによる高性能計算に関する研究

本研究の目的は,高精細な4次元医用画像を短時間に処理することである.この実現のために,PCクラスタを用いた,肺の3次元CT画像を対象とした非剛体位置合わせの高性能計算に関する研究を行った.位置合わせ処理は2つの画像の差分をとる操作,差分結果により画像を小変形する操作,変形後の画像と比較画像との類似度をとる操作からなり,類似度が許容範囲に収まるまでこれらの操作を繰り返す.これらの操作の概念は対象臓器により異なることはないが,それぞれの操作の詳細は対象臓器によりさまざまの工夫が必要である.様々な高速化手法を非剛体位置合わせに応用し,各手法がどのような計算機環境においてどの程度の高速化をもたらすのかを明らかにした.用いた高速化手法は,画像変形のためのBスプライン補間における計算量削減手法および位置合わせ計算の性能ボトルネックに着目した並列化手法である.各手法の効果をCPU性能およびネットワーク性能の異なる3種類のPCクラスタで評価したところ,Gigabit Ethernetで相互接続されたPCクラスタが価格性能比に優れていた.また,肺の解像度512×512×295の3次元CT画像の位置合わせのための実行時間を十数時間から十数分に短縮した.この高速化により,呼気吸気のときの肺の体積変化比較に基礎をおく診断方法の研究が加速される.本研究の目的は,高精細な4次元医用画像を短時間に処理することである.この実現のために,PCクラスタを用いた,肺の3次元CT画像を対象とした非剛体位置合わせの高性能計算に関する研究を行った.位置合わせ処理は2つの画像の差分をとる操作,差分結果により画像を小変形する操作,変形後の画像と比較画像との類似度をとる操作からなり,類似度が許容範囲に収まるまでこれらの操作を繰り返す.これらの操作の概念は対象臓器により異なることはないが,それぞれの操作の詳細は対象臓器によりさまざまの工夫が必要である.様々な高速化手法を非剛体位置合わせに応用し,各手法がどのような計算機環境においてどの程度の高速化をもたらすのかを明らかにした.用いた高速化手法は,画像変形のためのBスプライン補間における計算量削減手法および位置合わせ計算の性能ボトルネックに着目した並列化手法である.各手法の効果をCPU性能およびネットワーク性能の異なる3種類のPCクラスタで評価したところ,Gigabit Ethernetで相互接続されたPCクラスタが価格性能比に優れていた.また,肺の解像度512×512×295の3次元CT画像の位置合わせのための実行時間を十数時間から十数分に短縮した.この高速化により,呼気吸気のときの肺の体積変化比較に基礎をおく診断方法の研究が加速される.
ナノ空間包接場を用いる超分子計測・分離システムの開発

本研究では、超分子計測・分離システムの原理を独自技術として確立するために、代表者の分析化学グループに加え、計算化学を専門とする理論分子設計グループ(南部)、および物理学領域から光物性、非線形光学を専門とする光物理学グループ(江馬)との学際領域研究チームを組織し研究を行う。すなわち分子設計に必要な理論解析を強化することで高性能な分子認識プローブを設計し、疎水ナノ空間包接場を提供できるシクロデキストリン(CD)誘導体、CDゲルおよびCD薄膜にこれらのプローブを導入することで、高度な動的分子識別機能を有する超分子計測・分離システムの開発を目的とする。平成30年度は、昨年に引き続き1)疎水ナノ空洞を有するCD誘導体およびCDゲルの設計、2)各種分子認識プローブの設計、3)超分子CD複合体の光物性解析、および4)計算化学に基づくCD複合体の応答特性解析を行った。1)については、カチオン性両親媒性化合物を乳化剤とするW/O型エマルジョンの中で、各種CDをアルカリ条件下で架橋することにより、界面に二級水酸基側が配向した新規な超微細CDナノゲルの開発に成功した。2)については、シクロデキストリンに導入できるナフタレン骨格を有するボロン酸型蛍光プローブおよびジピコリルアミン型プローブを新たに分子設計し、糖、アニオン、および細菌認識機能評価と応答機能解析を行った。3)については、異なるスペーサーのピレン型蛍光プローブを新たに合成し、水濃度を変化させたDMSO溶液での蛍光寿命解析から、光誘起電子移動(PET)型応答の紀行解明に成功した。4)では、前年度に引き続きPET機構が起こる電子配置となることを、より構造を簡略化したナフタレン型プローブを用いて、構造最適化および分子軌道と系のエネルギーを計算することで、糖に対する応答寄稿を解明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,超分子計測システムの原理を独自技術として確立するために,代表者の分析化学グループに加え,計算化学を専門とする理論分子設計グループ(南部),および物理学領域から光物性,非線形光学を専門とする光物理学グループ(江馬)との学際領域研究チームを組織し研究を行う。すなわち分子設計に必要な理論解析を強化することで,高性能な分子認識プローブを設計し,疎水ナノ空間包接場を提供できるシクロデキストリン(CD)誘導体,CDゲルおよびCD薄膜にこれらのプローブを導入することで,高度な動的分子識別機能を有する超分子計測・分離システムの開発を行う。初年度は,1)疎水ナノ空洞を有するCD誘導体およびCDゲルの設計,2)各種分子認識プローブの設計,3)超分子CD複合体の光物性解析,および4)計算化学に基づくCD複合体の応答特性解析を行った。1)については,ジピコリルアミン金属錯体をCDに導入することで,生理活性性物質であるATPに対して優れた認識機能を発現することを見出した。2)については,クマリン型,アントラセン型,およびアゾ型の糖およびアニオン認識機能を有するプローブの開発に成功した。3)については,ピレン型蛍光プローブの糖認識機能に対する蛍光寿命解析を行い,光誘起電子移動(PET)型の応答であることを明らかにした。4)では,PET機構が起こる電子配置となることを,構造最適化および分子軌道と系のエネルギーの計算によって明らかにすることができた。すなわち分子設計に必要な理論解析を強化することで、高性能な分子認識プローブを設計し、疎水ナノ空間包接場を提供できるシクロデキストリン(CD)誘導体、CDゲルおよびCD薄膜にこれらのプローブを導入することで、高度な動的分子識別機能を有する超分子計測・分離システムの開発を目的とする。平成27年度は、昨年に引き続き1)疎水ナノ空洞を有するCD誘導体およびCDゲルの設計、2)各種分子認識プローブの設計、3)超分子CD複合体の光物性解析、および4)計算化学に基づくCD複合体の応答特性解析を行った。1)については、ジピコリルアミン金属錯体をCDに化学修飾することで、生理活性性物質であるATPに対して優れた認識機能を発現することを見出し、その機構解析を行った。2)については、クマリン型、アントラセン型、およびアゾ型の糖およびアニオン認識機能を有するプローブの機能解析を行った。また細菌計測への応用が可能であることも、明らかにした。3)については、異なるスペーサーのピレン型蛍光プローブの糖認識機能に対する蛍光寿命解析を行い、光誘起電子移動(PET)型応答の検証を行った。4)では、PET機構が起こる電子配置となることを、構造最適化および分子軌道と系のエネルギーを計算することで、PET機構を明らかにした。平成26年度に引き続き、平成27年度も申請計画通りの4つの課題について、修飾CD複合体の愛は通夜、新たな蛍光プローブの設計、光物性解析、分子軌道計算など、順調に進めることができた。またアニオン認識型の蛍光ナノ粒子を新たに開発し、細菌検出が可能であることも明らかにした。本研究では、超分子計測・分離システムの原理を独自技術として確立するために、代表者の分析

化学グループに加え、計算化学を専門とする理論分子設計グループ(南部)、および物理学領域から光物性、非線形光学を専門とする光物理学グループ(江馬)との学際領域研究チームを組織し研究を行う。すなわち分子設計に必要な理論解析を強化することで、高性能な分子認識プローブを設計し、疎水ナノ空間包接場を提供できるシクロデキストリン(CD)誘導体、CDゲルおよびCD薄膜にこれらのプローブを導入することで、高度な動的分子識別機能を有する超分子計測・分離システムの開発を目的とする。平成28年度は、昨年に引き続き1)疎水ナノ空洞を有するCD誘導体およびCDゲルの設計、2)各種分子認識プローブの設計、3)超分子CD複合体の光物性解析、および4)計算化学に基づくCD複合体の応答特性解析を行った。1)については、フェニルボロン酸をCDに化学修飾しゲル化し、フェニルボロン酸型蛍光プローブと組み合わせることで、グルコースに対して優れた認識機能を発現することを見出し、その機構解析を行った。2)については、フッ素基を導入したフェニルボロン酸型プローブおよびジピコリルアミン型プローブを新たに分子設計し、糖およびアニオン認識機能評価と応答機能解析を行った。3)については、異なるスペーサーのピレン型蛍光プローブを新たに合成し、糖認識機能に対する蛍光寿命解析を用いて光誘起電子移動(PET)型応答の検証を行った。4)では、昨年に引き続きPET機構が起こる電子配置となることを、構造最適化および分子軌道と系のエネルギーを計算することで、PET機構を明らかにした。平成27年度に引き続き、平成28年度も申請計画通りの4つの課題について、修飾CD複合体ゲルの開発、新たな蛍光プローブの設計、光物性解析、分子軌道計算など、順調に進めることができた。またアニオン認識型のデンドリマー型複合体を新たに開発し、グラム陽性菌に選択的な細菌検出が可能であることも明らかにした。本研究では、超分子計測・分離システムの原理を独自技術として確立するために、代表者の分析化学グループに加え、計算化学を専門とする理論分子設計グループ(南部)、および物理学領域から光物性、非線形光学を専門とする光物理学グループ(江馬)との学際領域研究チームを組織し研究を行う。平成29年度は、昨年に引き続き1)疎水ナノ空洞を有するCD誘導体およびCDゲルの設計、2)各種分子認識プローブの設計、3)超分子CD複合体の光物性解析、および4)計算化学に基づくCD複合体の応答特性解析を行った。2)については、シクロデキストリンに導入できるナフタレン骨格を有するボロン酸型蛍光プローブおよびジピコリルアミン型プローブを新たに分子設計し、糖、アニオン、および細菌認識機能評価と応答機能解析を行った。
深海トップ・プレデター研究のための全自動in situバイオプシーシステムの開発

本研究の目的は深海トップ・プレデター研究に道を開くため,深海域の大型生物から非致死的に生体試料を採集するための全自動in situバイオプシーシステムを開発することである.今年度はシステムに全ての装置類を組み込み,海域での動作試験を実施した.まず装置類を搭載するフレームを設計・製作するとともに,バイオプシー針射出用ランチャー4本を整備した.このフレームにメインカメラ,バイオプシー針射出用ランチャーおよび安全対策装置,投光器,レーザー照射器などを組み込み,水槽での動作試験を実施した.その結果,ランチャーからバイオプシー針を正常に射出できることを確認した.また安全装置に関する圧力試験を高圧水槽内で実施したところ,気中でバイオプシー針の射線を塞ぐ安全対策ボールの挙動が不安定であり,装置内でジャムが発生し,十分な安全性を確保できないことが判明したことから,新たにピストン昇降式の安全対策装置を開発し,システムに組み込んだ.この安全装置を用いた加圧減圧試験を高圧実験水槽内で実施し,良好な試験結果を得た.そこで神奈川県立海洋科学高校の練習船「湘南丸」を用いて,駿河湾で現場海域試験を11月に実施した.まずバイオプシー針を装填しない状態でシステムの健全性の確認を行った.その結果,海底の濁りがシートレーザーによる光切断法を用いた生物の認識に悪影響を与え,対象生物を十分に認識できないことがわかった.また安全装置の一部の強度不足により,試験中に亀裂が発生したことから,今年度の海域試験ではバイオプシー針の実装を見送り,レーザー画像の取得を行った.その後,海洋研究開発機構岸壁において,生物認識部アルゴリズムを改良するためのデータの取得,システム全体の重量バランスの見直し,レーザー光の波長の変更,メインカメラの換装のための準備,システム全体の軽量化を実施した.当初の計画通り,システムをフレームに組み込み,現場海域試験を実施できたため.平成29年度に実施した海域試験結果を受け,まずシステムを搭載するフレームデザインを見直し,改良する.現フレームは堅牢性を重視した結果,全体重量が大きくなり,本システムを搭載できる船舶が限定され,調査効率が著しく低下する.よって比較的小型な船舶でも搭載可能なように小型化,軽量化を図る.またシステム構成要素に変更があったため,前後左右の重量バランスが悪いため,フリーフォールでの設置回収時にトラブルが発生する可能性がある.そこで音響切り離し装置や錘,浮力材の位置や総量を調整する.新フレームの完成後,海洋研究開発機構岸壁や実験水槽などを利用して模擬生物を用いた生物認識試験を行い,対象生物に対するレーザー照射画像を可能な範囲で多数取得する.これらの画像を解析し,対象生物の認識率を高めるためにアルゴリズムを調整する.また昨年度の実海域試験において,海水中の濁度が生物の認識に大きな影響を与えることが判明した.そこで濁度の高い条件下でも確実に対象生物を識別できるようシステムを調整する.システムのメインカメラについては計画当初に比べ,小型,軽量,高画質かつ低消費電力のカメラが利用できることが判明したことから換装し,小型軽量化を図る.また投光器については,別途実施中のベイトカメラ調査の結果から,より長波長の光源を利用することが望ましいことが判明したため,換装する.射出部の安全装置のうち,安全対策ボール部分については,ボールを保持する部位の材質に問題があったため,強度の高い材質に変更する.また安全対策ボール部分の機構についても見直しを行い,安全性を高める.以上の改修,改良を加えたシステムを海中に投入し,自動認識による非致死的な試料採集を試みる.またこれらの成果を学会発表,研究論文などを通しじて報告する予定である.本研究の目的は深海トップ・プレデター研究に道を開くため,深海域の大型生物から非致死的に生体試料を採集するための全自動in situバイオプシーシステムを開発することである.全システムのうち,バイオプシー針射出装置以外の制作・整備を行った.映像部では,小型の高感度ハイビジョンカメラを採用すると共に,非圧縮動画データ収録によって,撮影されたトップ・プレデターの種判別・個体認識まで可能な高精細な映像データを取得できるシステムを導入した.認識部については,2本のシートレーザーによる光切断法を利用して対象生物のサイズと形状を計測し,条件に一致した生物のみにバイオプシー針を射出できるように設計・制作した.この装置を用いて,葛西臨海水族園および横浜八景島シーパラダイスにおいて,生物認識に関する作動試験を実施し,様々な条件での映像データを取得した.また対象生物を鮮明に撮影するためのLED照明を制作した.バイオプシー部についてはバイオプシー針の先端形状を確定するとともに取得したバイオプシー試料を格納可能なリトラクタブルタイプのバイオプシーヘッドを開発し,深海鮫試料を用いてサンプリング試験を実施した.その結果,約100mgの軟組織を安定して採集できることを示した.環境計測部については,代表研究者所有のADCP+CTD/DOをシステムに組み込んだ.また各構成要素を搭載するアルミフレームを試作した.以上の成果を板鰓類シンポジウム2016,ブルーアース2017などで公表するとともにバイオプシー針の開発に関する成果を学術雑誌に投稿した.当初の計画通り,映像部,認識部,バイオプシー部,環境計測部,フレームなどを整備できたため.本研究の目的は深海トップ・プレデター研究に道を開くため,深海域の大型生物から非致死的に生体試料を採集するための全自動in situバイオプシーシステムを開発することである.今年度はシステムに全ての装置類を組み込み,海域での動作試験を実施した.まず装置類を搭載するフレームを設計・製作するとともに,バイオプシー針射出用ランチャー4本を整備した.このフレームにメインカメラ,バイオプシー針射出用ランチャーおよび安全対策装置,投光器,レーザー照射器などを組み込み,水槽での動作試験を実施した.

その結果,ランチャーからバイオプシー針を正常に射出できることを確認した.また安全装置に関する圧力試験を高圧水槽内で実施したところ,気中でバイオプシー針の射線を塞ぐ安全対策ボールの挙動が不安定であり,装置内でジャムが発生し,十分な安全性を確保できないことが判明したことから,新たにピストン昇降式の安全対策装置を開発し,システムに組み込んだ.この安全装置を用いた加圧減圧試験を高圧実験水槽内で実施し,良好な試験結果を得た.そこで神奈川県立海洋科学高校の練習船「湘南丸」を用いて,駿河湾で現場海域試験を11月に実施した.まずバイオプシー針を装填しない状態でシステムの健全性の確認を行った.その結果,海底の濁りがシートレーザーによる光切断法を用いた生物の認識に悪影響を与え,対象生物を十分に認識できないことがわかった.また安全装置の一部の強度不足により,試験中に亀裂が発生したことから,今年度の海域試験ではバイオプシー針の実装を見送り,レーザー画像の取得を行った.その後,海洋研究開発機構岸壁において,生物認識部アルゴリズムを改良するためのデータの取得,システム全体の重量バランスの見直し,レーザー光の波長の変更,メインカメラの換装のための準備,システム全体の軽量化を実施した.当初の計画通り,システムをフレームに組み込み,現場海域試験を実施できたため.まずバイオプシー針の射出装置を整備し,バイオプシー部を完成させる.検出装置の性能を評価するために,実海域において,作動試験を実施する.特に大型魚類と魚群の切り分けやバイオプシー針を射出するタイミングを調整する.射出の動力については検討の結果,押しバネを使用するのが最適であると判断した.押しバネを支えるランチャー部の強度やサイズを検討した結果,想定するIBISフレームに搭載可能なのは4式までであることが判明した.またランチャーの強度を高めるために材質や形状を再検討した結果,システム全体の重量が増加することが判明したため,システム設計を見直し,新たにステンレス製のフレームを制作する.システムの完成後,水槽もしくは岸壁での着水試験を実施し,システムの強度,浮力のバランス,バイオプシー針射出時のシステムの安定性などを確認する.以上の調整が完了したのち,IBISの実海域試験を実施する.進捗状況を勘案して,平成29年8月に実施予定の海洋地球研究船「みらい」航海(MR17-04 Leg2)において,ユニマック島周辺,アリューシャン海域での試験を予定している.以上の開発,調査によって取得した成果は国内学会において発表する.平成29年度に実施した海域試験結果を受け,まずシステムを搭載するフレームデザインを見直し,改良する.現フレームは堅牢性を重視した結果,全体重量が大きくなり,本システムを搭載できる船舶が限定され,調査効率が著しく低下する.よって比較的小型な船舶でも搭載可能なように小型化,軽量化を図る.またシステム構成要素に変更があったため,前後左右の重量バランスが悪いため,フリーフォールでの設置回収時にトラブルが発生する可能性がある.そこで音響切り離し装置や錘,浮力材の位置や総量を調整する.
全角回転電子線トモグラフィーを用いた銀担持チタニアナノチューブの3次元構造解析

粉砕したアナターゼ相チタニアアエロゲル(平均粒径14nm)を強アルカリNaOH中に分散させた溶液から、水熱合成法において、その中和洗浄過程で、HNO_3とAgNO_3、あるいはHClとAgNO_3溶液を用いてPH値を8程度に調整することによって、従来にない数ミクロンの長尺の、AgClあるいはAg^+担持したチタニア(あるいはチタネート(Na_xH_<2_x>Ti_3O_7))多層ナノチューブ(以後TMWNTと略する)を作製した。次に、TMWNTのTiO_6八面体の層構造・形態、電気電導度、熱伝導率などを極低温電子顕微鏡観察(TEM,EDS,EELS等)によって調べた。特に層構造・形態の観察には、本研究で開発できた「360°傾斜像試料支持台」による連続傾斜像の利用が有効であった。また、多色のphotochromismの出現も確認した。本研究の目的:電子線トモグラフィーの実用材料への応用を検証すると伴に、研究対象とするチタネートナノチューブにAgを坦持してフォトクロミック機能を発現させた材料について、担持金属の3次元分散をナノレベルで測定することを狙う。研究実施計画:19度はまず、「360°傾斜像試料支持台」を作製する。次に、申請者が確立している合成法(チタニア粉末を強アルカリ性の下で水熟飢合成法を行う)を用いて、アスペクト比が高く、分散比が良く、比表面積の大きく、かつサイズの均一な多層チタニネートナノチューブ(TN-MNT)を作製するとともに、中和反応時に硝酸銀溶液を用いることによって、TN-MNT表面、あるいはチュープ内に銀担持した試料(Ag@TN-MNT)を合成し、そのナノ構造形態と作製プロセスの関係やフォトクロミック特性との関係を調べる。成果:(1)ナノ構造形態には、出発チタニア物質、中和時のPH値、等が大きく影響した。最良の出発物質と中和反応PH値はそれぞれ、超臨界乾燥法を用いて合成したチタニアアエロゲルを粉砕したもの、及び8であった。分散比を高めるために、TN-MNTを遠心分離器で分離後、凍結乾燥が有効であった。(2)その時、得られたナノ構造形態は内径5.7nm、外径10nmのチューブ状であった。層間間隔は0.68nm、それに垂直な方向での格子間隔は0.34nmであった,長さは百nmからμmであった。層数は先端の少ない層では2-3層、根元部の厚い層では5-6層であった。(3)Ag微粒子は粒径1.7-2.6nmに全体の70%が分有し、最大粒径は87nmであった。(4)得られた粉末のAg@TN-MNT試料を石英slideガラスでペレット状にサンドイッチにして固めた試料にUV光を照射すると、灰白色から薄い茶褐色試料に変化する。この試料に640(赤)、580(黄)、520 (録)、及び450(青)nmの単色光を照射する時、試料の照射部分はそれぞれ照射した光の色に変化し、多色記録される。蛍光灯照射しても数日間は多色が記録されたままであるが、UV光を照射すると、記録された多色は消色する。このように、多色のフォトクロミック現象が確認できた。この現象のメカニズムに関しても、Ag粒子のプラズモン援用として考察を進めた。(5)「360°傾斜像試料支持台」の設計を行い、作製に着手した。20年度は19年度の成果を利用して、チタニアアルコキシドからの水和ゲルを液化炭酸ガスを超臨界媒体として、9.8MP及び温度100°Cで超臨界乾燥させ、その後数時間の結晶化加熱処理をして得たアナターゼ相チタニア・アエロゲル(以後TAGと略)を粉砕した粉末(平均粒径14nm)を出発原料に用い、強アルカリNaOH中に分散させた溶液から水熱合成し、次にその中和洗浄過程で、HNO_3とAgNO_3、あるいはHClとAgNO_3溶液を用いてPH値を8程度に調整し、従来にない数ミクロンの長尺の、AgClあるいはAg^+担持したチタニア(あるいはチタネート(Na_xH_<2-x>Ti_3O_7))多層ナノチューブ(以後TMWNTと略する)を先ず作製し、そのTiO6八面体の層構造・形態、電気電導度、熱伝導率などを電子顕微鏡観察(TEM,EDS,EELS等)によって調べた。

また、多色のphotochromismが出現するかどうかも調べた。その結果以下が得られた。1)AgあるいはAgCl粒子はチューブの内外に担持され、その粒径は1.78.7nmに分布し、その内70%は1.72.6nmに集中する。2)チューブの内径は47nm、外径は10nmの多層構造で、部分によってその層数に違いがあること、また上層と下層で層数に差があること、等が観察される。但し、層数は異なるものの、層間距離は約0.7nmでほぼ一定である。これらはTMWNTの生成にも関連するものと考えられる。3)先ず、Ag+担持した試料にUV光で照射し光還元によってAg化する。次に、単色化した可視照射光で照射する時、多色のphotochromismを示した。着色原理は表面プラズモン共鳴による電子移動と、titania上吸着酸素の電子蓄積と考えられる。4)次に、当該研究提案の全角回転電子線トモグラフィーを用いて作製したチタニアナノチューブをトモグラフィー観察し、従来の二次元投影情報では得られなかった、巻き方・層厚・アスペクト比など、より正確な3次元構造解析を実現した。