hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
季節変化および食生活・生活習慣に起因するエネルギー代謝変動の定量化

エネルギー代謝(消費)や食物摂取の季節変化,食生活因子との関連により生じる変動を定量化するために若年女性28人を対象として,冬から1年に亘り調査・測定を行った。その結果,安静時エネルギー代謝(REM kcal/LBM kg)は冬に高く,夏に低いという明らかな季節変化があり,連動してエネルギー(E)摂取も冬に最大,夏に最小となった。夏のE摂取の低下率(26%)は,REM(20%)より大きくなり体重が減少した。体重減少は主に体脂肪の減少によるものであるが,冬では体脂肪率は高くなり体組成の季節順化が示唆された。野菜・大豆摂取は季節因子よりも弱いが体組成や心身の健康に影響することが示唆された。エネルギー代謝(消費)や体組成,食物摂取量の季節変化および食生活・生活習慣,心身の状態との関連により生じる変動を定量化するため予備調査および本調査を実施し以下の結果が得られた。1.エネルギー(E)代謝,体組成,食物摂取量の季節変化について(予備調査解析結果)若年女子運動選手を対象とした予備調査では,安静時代謝量(REE)は冬季に高く,夏季に低くなるREEの季節変化が見られた。また,簡易体組成計により体脂肪率は秋季・冬季に高く,夏季に低い傾向があり,この体組成の変化は寒冷気候への適応として体脂肪を増やして防熱に働いていると推察された。食物摂取量(kcal)と気温との関係では,寒冷環境下では食物摂取量が多く,暑熱環境下では少ないことは古くから知られている(Science, 105, 378-9,1947)。選手の食事調査からエネルギー摂取およびタンパク質摂取は夏季に低く冬季に高くなり,食物摂取について有意な季節変化が見られた。2.E代謝と体組成・食物摂取の季節変化と食生活・生活習慣との関連対象者を神戸,大阪,奈良地域の女子大学生(非運動)約70人に拡大して,冬・春・夏・秋の各季節による体組成やREEの変化および運動量や食生活,心身の状態との関連について調べる本調査を2013年12月から開始した。特に神戸地区では高精度の体組成計Inbodyを新規購入して季節変化を詳細に調べた。その結果,体重は変化しなかったが,冬季から春季になると体脂肪率は低下傾向を示し,気候馴化による体組成の変化が示唆された。筋肉では上肢筋量には変化がなかったが,下肢筋量は春季に有意に(p<0.01)に増加した。一方,REEは冬季では平均して約1250kcalであり,春季には有意差はないものの低下傾向が見られた。E代謝や体組成の季節変化と生活・食生活習慣との関連,また心身の状態との関連については解析中である。エネルギー代謝(消費)や食物摂取の季節変化および食生活・生活習慣,心身の状態との関連により生じる変動を定量化するために調査を実施した。女子大学生28人(20-23歳)を対象として,2014年12月2015年11月[平均気温(°C):冬(6.2),春(14.6),夏(27.3),秋(19.9)]に調査・測定を行った。ホルモンの影響を避けるため基礎体温の低温期に調査を行った。体重,体組成はInBody720を用いて,運動量はライフコーダ(GS),安静時代謝量(RMR)はメタボリックアナライザー(MedGem+)を用いて測定した。食事調査は3日間の秤量記録法で行い,エクセル栄養君Ver.6.0を用いてエネルギー(E)・栄養素摂取量を計算した。統計処理にはSPSS Ver.21を用い,有意水準は5%未満とした。調査の結果,食物摂取量は冬に最も多く,E・栄養素の摂取量は多かった。夏になるとE摂取は減少し,冬に比べて有意に26%減少した。一方,RMRは冬に最も高いが,その後減少し,夏になると有意に20%減少した。したがって,食物摂取とRMRは気温が上昇すると減少し,低下すると増加する季節変化があることが示唆された。歩数と運動量は冬と夏は低いが,春になると有意に増加して身体活動は活発となり,下肢筋量は有意に増加した。体重は夏に1%の減少傾向があった。体脂肪量は冬に最も多く,夏には有意に4 %減少したが,除脂肪量の減少は小さかった。体組成から夏の体重減少は主に体脂肪量の減少によるものであり,部位では上腕と体幹部の減少が大きかった。これらの結果から,日本においても,食物摂取やエネルギー代謝,体組成の季節変化が示唆され,これらの変化は外環境への生理的適応であると考えられた。本研究の結果は栄養指導の現場において季節変化を考慮した栄養教育・指導方法を構築するための基礎資料として意義あるものである。エネルギー代謝(消費)や食物摂取の季節変化および食生活・生活習慣,心身の状態との関連により生じる変動を定量化するために,近畿地区に住む女子大学生・大学院生28人を対象として,2014年冬秋の各期(平均気温(°C):冬6.2:春14.6;夏27.3;秋19.9)に調査・測定を行った。測定は原則として基礎体温の低温期に実施した。安静時エネルギー代謝(RMR)は呼気ガス分析により,体組成はInbodyにより測定した。身体活動量はライフコーダにより,約1か月間の生活活動量や運動量を計算した。食事調査は3日間の秤量記録法を用いてエネルギー・栄養素摂取量を計算した。

食生活・生活習慣は質問紙調査により,心身の状態は抑うつ尺度(CES-D)により行った。安静時エネルギー代謝(RMR)は総量でも体重・除脂肪重量あたりでも冬に高く,夏に低いという明らかな季節変化がみられ,冬から夏の低下率は約20%であった。体脂肪量は冬に多いが,夏には少なくなり,体脂肪率は1%低下した。一方,筋肉量は,運動量が増加する春に下肢筋が増加した。RMRと体脂肪率の変化は外気温の変化による気候馴化によるものと考えられるが,骨格筋は気温よりも運動量との関連が強いことが示唆された。食事からのエネルギー摂取は,冬に最大,夏に最小を示し,冬から夏に26%低下した。この変動はRMRのそれと連動するように見えるが,夏のエネルギー摂取の低下は消費のそれよりも大きいため,結果として体重は夏に減少した。エネルギー代謝は抑うつ尺度や食生活・生活習慣との密接な関連は見られなかったが,野菜・大豆等の摂取は体脂肪の低減や心身の健康につながることが見出された。したがって食生活は心身の健康に大きく影響し,エネルギー摂取と消費そして体組成には明らかな季節変化があることから,そうした変化を加味した栄養指導・教育が必要であることが判った。エネルギー代謝(消費)や食物摂取の季節変化,食生活因子との関連により生じる変動を定量化するために若年女性28人を対象として,冬から1年に亘り調査・測定を行った。その結果,安静時エネルギー代謝(REM kcal/LBM kg)は冬に高く,夏に低いという明らかな季節変化があり,連動してエネルギー(E)摂取も冬に最大,夏に最小となった。夏のE摂取の低下率(26%)は,REM(20%)より大きくなり体重が減少した。体重減少は主に体脂肪の減少によるものであるが,冬では体脂肪率は高くなり体組成の季節順化が示唆された。野菜・大豆摂取は季節因子よりも弱いが体組成や心身の健康に影響することが示唆された。本研究は,若年女性について,四季を通してエネルギー代謝,運動量,体組成等の測定を行い,食物摂取調査,質問紙調査を行う研究であり,正確な測定値を得るための被験者を集める必要があった。本研究に参加していただいた多くの被験者が研究の趣旨を理解し測定に協力していただいたお蔭で近畿地区では調査の方はほぼ完了しており,達成度は80 %であるといえよう。測定・調査に際してはホルモンの影響を避けるために基礎体温の低温期の期間内に測定を行うこととしたが,実際に性周期に合わせて被験者が実験室に来室して測定することができた。また,エネルギー代謝測定時には,代謝に影響を及ぼさないように食事時間や飲料水の制限等の詳細な取り決めがあり,そうした煩雑な条件下で測定に応じてもらい,また,春夏秋冬の各期に亘って実施できたことで長期に亘る貴重なデータをとることができた。調査およびデータ入力,そして今回の調査結果の分析は,大体ではあるが終了することができた。環境生理今後の予定として,調査測定の追加および解析がある。1.調査測定の追加として,エネルギー代謝測定を行う被験者を追加する。同時に,別のグループとして,一般人よりもエネルギー代謝や食物摂取の変化がより強く出現すると思われる運動者の調査測定を実施する。さらに,年間を通して気温変化の差が小さい九州南部の地区の調査を行いたい。2.春夏秋冬の調査測定を通してエネルギー代謝,食物摂取,体組成の季節変化を捉えることができたが,今後はこれらのデータと食生活・生活習慣との関連についての解析を実施する。
One Fungus One Name に対応した酵母の分類体系の完成

2011年の国際植物会議で採択された国際藻類・菌類・植物命名規約により、菌類でも統一命名法が採用が決定されたため、従来二重命名法を採用していた高等菌類(子嚢菌類および担子菌類)は統一命名法へ移行が必要となった。そこで国際間の協力と分担の下、新しい分類体系を構築した。さらに本課題では、表現型が乏しい酵母の新たな分類手法の開発のため、担子菌ハラタケ亜門Trichosporonales目をサンプルに、30遺伝子を用いた多遺伝子系統樹および全ゲノム配列に基づく系統樹を作成した。また共通遺伝子を用いた特性解析により属の特徴付けが可能であることを見出したため、確認後、広範囲の分類群に展開する予定である。まず、Trichosporon属および関連菌類の17種について、ドラフトゲノムデータからAFTOL遺伝子(RPB1, RPB2およびTEF1-alphaの解析に使用されている領域)を得てconcatenateした系統樹を作成したところ、LSU rRNA遺伝子のD1/D2領域に基づく系統樹等それまでに報告されているものよりは解像度がよかったが、OvoidesクレードのTrichosporon属内の位置や、Cryptococcous curvatusの位置など、系統樹の基部の部分の解像度はあまりよくなかった。そこで系統樹の解像度を増加させることを目的に、個々のドラフトゲノム配列全体からオーソロガス遺伝子30個を選び、CDS領域を連結して系統樹を作成した。作成した系統樹は極めて解像度がよく、Trichosporonales目における供試した種の関係が明らかになった。また遺伝子毎に系統樹を作成し連結系統樹と比較して選んだ遺伝子の評価をしたところ、単独で使用してもAFTOL遺伝子よりよい解像度が得られると推定される遺伝子を得ることができた。本結果をPLOS ONEに投稿し、現在リバイス中である。また、タイ国バンコクで開催された第10回国際菌学会(IMC10)に参加し、酵母の国際命名サブコミッティーのメンバーとして国際コミュニティーのメンバーと分類体系に関する議論を行った。まだ議論中で結論がでていない分類群が多いが、第21回酵母合同シンポジウム、第58回日本医真菌学会総会・学術集会、および第8回新産業酵母研究会講演会にて、議論の概略を報告した。平成26年度に作成したTrichosporonales目17種の系統樹の論文を完成した。本目には約60の種を含むため、本年度は、特に基部に位置する種の系統学的位置の明確化を目的に研究を行った。まず、昨年度成果の30遺伝子からPCRプライマーを作成し、60種の基準株を対象としてサンガー法により塩基配列を決定することを検討したが、予算的にも労力的にも困難が推定された。また、この方法では、系統樹は作成できても、分類に重要である表現型の探索や検証には、さらに別の方法を講じなければならない。現在、国際的な流れとして、ゲノムデータの中に表現型を探す方向にあるため、この内容も目的に含めることとし、基部に位置する6種についてドラフトゲノム解析を計画し、これを遂行した。前回の17種、および既に公開・発表されている種と併せて、ゲノム全体を用いた系統樹を作成中である。また、イタリアのペルージャで開催されたInternational Specialized Symposium on Yeastsに参加し、発表するとともに、酵母の国際命名サブコミッティーのメンバーと分類体系に関する議論を行った。この議論をベースとして、ハラタケ亜門(Trichosporonales目を含む)の再分類については、オランダー中国のグループにより発表された。また、第59回日本医真菌学会総会・学術集会において、上記系統樹の発表を行った。サビキン亜門(Rhodosporidium属およびRhodotorula属を含む)の系統樹については、オランダー中国が行った7遺伝子系統樹の議論に参加した。平成27年度の計画であった、ハラタケ亜門に位置する酵母の再分類は、論文発表がなされおおむね達成された。ただし、不備と推定される部分もあり、それは今後完成するゲノム系統樹などを参考に修正していく予定である。サビキン亜門も再分類については、多くの議論が残されているもののとりあえずの発表は行われた。平成28年に日本で開催される国際会議で調整が行われると推定する。Trichosporonales目のゲノム系統樹を作成した。ゲノム解析を行った中で、Trichosporon coremiiforme, T. ovoides, Cutaneotrichosporon mucoidesはハイブリッドゲノムであったため、これらついてはサブゲノムを構築して系統樹作成に用いた。新規解析株を含む本目27種、及び外群として3種のドラフトゲノムデータを用い、オーソロガス遺伝子を連結し約230万塩基に基づく最尤系統樹を作成した。得られた系統樹ではすべての枝が100%のbootstrap値を示し、信頼度の高い系統樹であった。また、Liuらの解析では明らかになっていなかった2つの新属候補の存在が明らかになった。さらに、かつてTrichosporon属と分類されていたApiotrichum属、Cutaneotrichosporon属、およびTrichosporon属の3属のコア遺伝子を調べたところ、Apiotrichum属のみが共通に有する遺伝子は27、およびTrichosporon属のみが共通に有する遺伝子は263が得られた。本結果は、Apiotrichum属およびTrichosporon属は共通遺伝子を用いての特徴付けが行える菌群であることを示しており、ゲノム分類に貢献する。なお、新規のゲノム解析も行い、ゲノムデータの充実を図った。淡路島で開催された国際学会

14th International Congress on Yeasts (ICY14)において、酵母の分類のセッションをオーガナイズし、シンポジウムで発表をおこなった。さらにICY14では、命名に関するワークショップも開催し、One Fungus One Nameに関する議論を行った。また、日本微生物資源学会第23回大会、第60回日本医真菌学会総会・学術集会、および第11回日本ゲノム微生物学会において、受賞講演、シンポジスト、ポスター発表等を行った。現在国際コミュニティーでは、2015年に提案されたCryptococcus neoformans-C. gattiiの再分類に関して、賛成と反対の両立場から議論が行われており、これに参加している。2011年の国際植物会議で採択された国際藻類・菌類・植物命名規約により、菌類でも統一命名法が採用が決定されたため、従来二重命名法を採用していた高等菌類(子嚢菌類および担子菌類)は統一命名法へ移行が必要となった。そこで国際間の協力と分担の下、新しい分類体系を構築した。さらに本課題では、表現型が乏しい酵母の新たな分類手法の開発のため、担子菌ハラタケ亜門Trichosporonales目をサンプルに、30遺伝子を用いた多遺伝子系統樹および全ゲノム配列に基づく系統樹を作成した。また共通遺伝子を用いた特性解析により属の特徴付けが可能であることを見出したため、確認後、広範囲の分類群に展開する予定である。平成26年度の目的としたTrichosporonales目の基部に位置する種の系統学的位置の明確化がまだ終了していないので遅れている。一方、27年度の計画としていたサビキン亜門について、中国科学院微生物研究所(Prof. Baiら)およびオランダCentraalbureau voor Schimmelcultures (Dr. Boekhoutら)とAFTOL遺伝子を用いての系統樹作成に参画しており、この部分は次年度の計画を先取りしているため、全体として70%程度の進捗と考えている。喫緊の課題としては、子嚢菌系酵母のCandida属について、まだ再分類が終わっていないため、これが必要である。また、命名の優先権について議論をしなければならない部分が残っているため、この議論が必要である。今後の研究推進の方策としては、1)ハラタケ亜門やサビキン亜門は分類体系再編が行われたが、時間が限られていたため、属や科等の高次分類群を識別する表現型が提示されていないグループが多い。現在の国際研究コミュニティーでは、これをゲノムデータに求めるという動きが出始めているが、我々が中心となって解析を進めているTrichosporonales目は最初からこれを目的としていたため、目的達成に非常に近い位置にあると推定する。遺伝子や機能と系統関係を整理して、これを推進していく。2)これまでのゲノム解析の過程で、菌類では遺伝子重複やハイブリッドが予想以上に多いことがわかった。
空間共有通信を軸とした3次元光線情報処理技術の体系化

映像だけでない空間そのものを共有するような通信システムの実現を目指し,3次元映像の撮影・処理・伝送・提示に関する技術を包括的に議論した.このために,空間を満たす光線を単位とした方式を検討し,コンピュータビジョンと信号処理という異なる学問体系を橋渡しする理論体系の構築に取り組んだ.また,情報のサンプリングの観点から,特殊な光学系による効率的な撮像方式について検討した.さらに,多数のカメラ映像の伝送には,従来のサーバ・クライアント方式では限界があると判断し,新たな圧縮・伝送方式を提案した.最後に,空間共有通信のためのプロトタイプシステムを実装し,その有効性を確認した.映像だけでない空間そのものを共有するような通信システムの実現を目指し,3次元映像の撮影・処理・伝送・提示に関する技術を包括的に議論した.このために,空間を満たす光線を単位とした方式を検討し,コンピュータビジョンと信号処理という異なる学問体系を橋渡しする理論体系の構築に取り組んだ.また,情報のサンプリングの観点から,特殊な光学系による効率的な撮像方式について検討した.さらに,多数のカメラ映像の伝送には,従来のサーバ・クライアント方式では限界があると判断し,新たな圧縮・伝送方式を提案した.最後に,空間共有通信のためのプロトタイプシステムを実装し,その有効性を確認した.今年度の成果は大きく3つに分けられる。光線情報の取得方式,符号化方式,自由視点画像合成方式である。取得方式としては,可変焦点レンズをアレイ化したシステムの基礎検討を行い,その新たな可能性を理論的に検討した。これは,これまでの固定的なレンズアレイに対して,シーンの状況に応じた適応的な多眼かつ高密度な撮影を可能にするものである。まだ世界に例を見ない試みであり,基礎的な実装の段階にある。符号化方式に関しては,間引き伝送に関わる理論的なモデルによる検討と,Distributed Codingによる実践的な伝送について検討した。前者は,与えられた帯域の中で,品質を少し落としてでも多眼画像をすべて伝送すべきか,品質を保って限定した一部の画像のみを伝送し,復号側で補間合成するべきかを,理論的なモデル作りを通じて議論する基盤を与えるものである。後者は,カメラ間の通信を行うことなく,効率的に多眼画像の伝送を行う方式として注目されている。自由視点画像合成方式に関しては,ネットワークカメラ64台分の映像入力を,ギガビットイーサで伝送し,1台のパソコンでGraphics Processing Unit(GPU)を使って処理することで,実時間でインタラクティブな自由視点映像を合成するシステムを実現した。提案システムは,実時間性および可搬性を兼ね備えたライブ映像の自由視点映像合成システムであり,世界的に見ても画期的な成果である。今年度は,昨年の成果を発展させた3つの研究に取り組んだ.光線情報の間引きに関する理論モデル・Distributed Codingによる多眼画像の符号化・裸眼立体ライブ映像システムである.一つ目の成果は,多眼伝送における間引きの理論モデルである.伝送する多眼画像の眼数を増やせば,受信側での補間処理の負担は軽減される.しかし,一定の帯域で眼数を増やせば,1眼あたりの情報量が減ることになる.画質の観点から,伝送眼数と補間処理のバランスを見極めるための理論モデルを構築した.これは,実際のシステムを構築する際の重要な指針を与えるものである.二つ目の成果は, Distributed Codingによる実践的な伝送の検討である.自由視点映像通信においては,ユーザごとに受信すべき情報が異なってくる.つまり,すべてのユーザが,入力カメラアレイのすべての情報を必要としている訳ではない.ユーザの要求に応じて,必要な部分だけを効率的に伝送することを目的として,入力カメラアレイサーバを設けない伝送方式の実現方法と有効性を明らかにした.三つ目の成果は,裸眼立体ライブ映像システムの実現である.自由視点画像を同時に60視点分合成することに成功し,これを裸眼立体ディスプレイに入力することで,目の前の空間をライブ映像として裸眼立体ディスプレイで閲覧することが可能となった.3次元映像技術の分野では,オフライン処理を要するもめがこれまでほとんどであったが,ライブ処理が可能になったことで,臨場感通信や立体ライブ放送などの実現が,はじめて現実味を帯びてきたと言えよう.
熱帯マメ科早生樹植林地における亜酸化窒素発生の時空間変動メカニズムの解明

2010年9月にインドネシアA.mangium植林地土壌におけるN_2Oフラックス空間変動の季節変化に関する原著論文がImpact factor 2.93と国際的に高い評価を得ているSoil Biology & Biochemistry誌、第42号1512頁から1522頁に掲載された。本論文は、N_2Oの重大な発生源と指摘されるマメ科早生樹A.mangium植林地土壌において地球統計学の手法の一つであるジオタティスティクスを用いてN_2Oフラックス空間構造の季節変化を初めて明らかにした例であり、多雨期にN_2O発生量に対する地形下部の影響が顕著であったことから、地形による層化手法を用いたN_2O発生量の評価が広域、高精度の発生量予測に有効であることを示した。フィールド調査では、インドネシアA.mangium植林地土壌においてA.mangium新鮮リター層の蓄積量を操作することで、リターからの資源供給量の違いがN_2Oの地表面フラックスに与える影響について検討した。その結果、N_2Oフラックスはリター量を林内平均量の4倍量設置したリター4倍区で少雨期から多雨期初期かけて高くなる傾向があり、リター蓄積量の増大によるフラックスの増大が示唆された。また、リター除去によるN_2Oフラックスの減少は認められず、リター層自体からのN_2O発生は少ないと考えられ、A.mangiumリターは土壌中の窒素循環やN_2Oの発生に対して窒素や炭素などの基質の供給源として働いている可能性を指摘した。この結果はA.mangium植林地土壌におけるN_2O発生抑制のためには、A.mangium高窒素濃度リターからの過剰な窒素の投入を適切に管理することが不可欠であることを示し、N_2O発生抑制を目指した今後の研究展開に大きく寄与するものである。
気管気管支狭窄治療のための再撤去可能生体適合自己拡張型ステントの開発

【方法】以下の5種類のステントすなわち三連のBare Z,三連で中央一連を被覆した(以上中間結果)【結論(中間)】正常犬気管に留置したBare Z Stentは潰瘍・肉芽を合併し内腔の狭窄を来し,被覆型はその欠点をカバーしていた.PolyethyleneとNitinolはいずれも適合性は良く,全ての中でNitinol Stentが最もトラブルなく経過した.1.研究成果の公表a.平成8年4月日本医学放射線学会総会において口演発表を行った。(4月・講演)b.別記論文にて成果を公表した。2.実験の継続と考案a.生残ったビ-グル犬について飼育と観察をつづけた。全てのステント留置部分は肉芽形成により、obstructされており、気管支内にmigrateしたstent内腔は、完全に閉塞し、その先はatelectasisに陥っていた。b.前年度の実験結果と総合して考えると、ビ-グル犬の気管にZ-stent, Dacrom covered Z-stent, Polyurethane-Dacron covered Z-stent, Nitinol stent, Polyethylene mesh stentを留置した場合、3ヶ月までは内腔はpatentであるが、Bareの部分から、肉芽の生長が生じ、やがてすべてのtypeで大なり小なり肉芽が形成され、中には完全な閉塞にいたるものが出てくると言えた。また再抜去は肉芽の形成がすすむと同時に困難になると考えられた。(付)3.翌年度と今後の展望これらの結果を英文で公表し、国際的な検討をすすめたい。炎症抑制物質(ラニチジン)等で、肉芽の形成が低下するかどうか、なぜ人体でのデータと本実験のデータに差があるのか考察・検証する。1.研究成果の公表別記論文にて成果を公表した.2.実験の終了生き残ったビ-グル犬の生存を確信し,全てのビ-グル犬を処分した.3.実験結果ビ-グル犬の気管にZ-stent,Dacron covered Z-stent,Polyurethane-Dacron covered Z-stent,Nitinol stent,Polyethylene mesh stentを留置した場合,全てのタイプのステントで大なり小なり肉芽が形成された.Nitinol stentは最も肉芽形成が少なく,経過が良好であった.
複合導電性高分子ネットワーク素子のメモリ効果と書込み方法に関する研究

導電性高分子がニューロン状に成長するのだが、これをネットワーク化し素子としての機能を調べた。素子の機能としてニューラルネットワーク機能の実現を可能とするための基本的な機能とその動作を調べた。即ち、ネットワークパス部の重み付け(信号による書き込み操作に対応)、非線形特性(ヘテロ接合を利用)、そしてこれらの組み合わせによる論理回路の動作について調べ,良好な結果が得られた。複合導電性高分子の書込み方法を検討し、貧溶媒としてエタノールが有効であることが確認された。濃度は5%のものが安定であることが分かった。導電性高分子としてポリアルキルチオフェンのものが有用であったが、アリキル鎖がゲルの性質を決めているため、膨潤収縮により導電性高分子が脆くなるということが分かった。これを改善するためポリチオフェンの使用可能性について調べ、書込みの際の実験手続きを変えることで利用できることを見出した。ネットワークでの書込みおよびその回数について調べるため複合導電性高分子フィルムを短冊状にしてネットワークを作りその効果について調べた。これにより書込み回数とその問題点が明らかとなった。複合導電性高分子ネットワークの機能としてニューラルネットワークを考え、その機能付加を考え、シミュレーションプログラムを検討した。このとき必要となる取消し信号と非線形特性が十分でないことが予想された。取消し信号に関しては内部でのドーパントの動きが重要であることが分かった。これに関しては光学的変化と電流変化からその振舞いを調べた。複合ニューロン型導電性高分子でのネットワークを作成し、サイト数を増やす方法について検討するとともに、書込みについても調べ、短冊状フィルムによるネットワークと同じように基本的な書込みは可能であることを確かめた。2つの複合導電性高分子ネットワークについて書き込み回数について検討した。1つはニューロン型導電性高分子で作成したネットワークであり、もう1っは複合導電性高分子フィルムを用いてネットワークを作成したものである。ニューロン型導電性高分子は、サイト数が3と5のものでネットワーク上に書き込み信号を流し各パス部の重み(導電率)がそれに応じて変化することを確かめた。複合導電性高分子フィルムに関しては、更に6サイトのもので書き込みとリセットについて調べ、同様な結果が得られた。これらの実験では化学的な手法でドーパントの制御を行ったが、部分的に訂正信号を流すという操作は、難しいことが分かった。化学的方法は導電性高分子のゲルの性質を利用しているのだが、側鎖のない導電性高分子を用いる方が書き込みの繰り返しに対して安定であることが分かったが。訂正に関しては第3電極を用いて電気的に行う方法が現在のところ確実であることが分かった。そこで複合導電性高分子フィルムネットワークに対して第3電極を用いて、実際にOR回路として機能するかどうか調べた。このとき導電性高分子フィルムでは更に異種の導電性高分子を接続させて電気的に非線形特性を持たせた。この非線形特性を導入することにより、あるしきい値以上でOR回路として働くことが確認できた。さらにAND回路についてもその動作を確認した。これらから複合導電性高分子ネットワーク素子が開発可能であることが分かった。この研究の応用として実際のニューロンに似せた導電性高分子ネットワークによるニューラルネットワーク素子作成がある。ただし実現に向けては、ニューラルネットワークのどの方法がこの素子に適するか。あるいは書き込みと取り消し信号をどのようにするかといった問題が残る。
建築材料の超促進劣化試験装置の開発と劣化予測法の提案

建築屋根・外壁は日々の紫外線,降雨,温度変化などに対して居住者の快適性を確保する重要な部位である。本研究では,建築外壁の中で弱点となりやすいシーリング目地の耐久性に着目し,シーリング材の屋外劣化試験を実施し,その結果を基に室内で屋外環境を再現する人工劣化試験装置を開発した。そして,本試験装置により,シーリング材の劣化の状況について検討を試み,本試験装置により屋外環境をほぼ再現することができることを示した。本研究では、屋外環境劣化試験の環境データを基に、室内で人工的に劣化を与えることができる試験装置を作製し、シーリング材に与える各種劣化の定量的な評価を試みたものである。本年度は以下の成果が得られた。(1)暴露試験結果屋外環境下で環境データの計測とシーリング材の劣化状態の観察を行った。劣化因子として、紫外線、温度、水分、ムーブメントを計測し、材料の表面劣化、ひび割れの状態などの観測を行った。(2)人工劣化試験の開発と劣化試験結果室内で人工的に劣化を与える試験装置を用いて材料劣化試験を行なった。この装置は材料劣化の主要因となるウェザリング(紫外線、温度)とムーブメントを与えることができることができ、この試験により劣化負荷を与えた後、材料劣化の変化を観察し、シーリング材の劣化の進行を調べた。(3)暴露試験結果と人工劣化試験によるシーリング材劣化の比較本研究で用いた紫外線の影響を受け易いPU-1のシーリング材については、ひび割れの発生状況が異なったが、他のMS-1,MS-2のシーリング材については、屋外動暴露試験と同程度のひび割れの状況を再現することができた。また、ウェザリングのみの試験体より、ウェザリング十ムーブメントを与えた試験体の方が、シーリング材のひび割れの進行が早い傾向にあることを見出した。本研究では、シーリング材の屋外環境劣化試験の結果をもとに促進劣化試験装置を作製し、シーリング材に与える各種劣化の定量的な評価を試みたものである。(1)人工劣化試験による疲労試験結果試作した劣化試験装置により、シーリング材にウェザリング(紫外線、温度、水分)とムーブメントを与え、屋外暴露試験との劣化の状況の相関性について調べた。その結果、MS-1, MS-2のシーリング材については、屋外動暴露試験と同程度のひび割れの状況を再現することができた。また、ウェザリングのみの試験体より、ウェザリング+ムーブメントを与えた試験体の方が、シーリング材のひび割れの進行が早い傾向にあることを見出した。(2)シーリング材の屋外暴露試験結果陸別、横浜、宮古島でシーリング材を長期暴露し、シーリング材の劣化の観察と各種物性試験を行った。表面観察の結果、汚れの程度及びひび割れの状態ともに地域差が見られ、3面接着の場合、塗装のひび割れが生じやすくなる傾向を示した。・硬度測定と引張試験の結果、暴露試験体は材料が硬くなる傾向を示した。引張試験の結果、時間の経過とともに伸び率が低下し、特に3面接着試験体で著しく低下した(3)シーリング材における暴露試験結果と室内での疲労試験結果との相関性シーリング材における暴露試験結果と室内での疲労試験結果との相関性を考察する上で最も再現が難しく、かつ重要な劣化要因は紫外線であり、この紫外線劣化と他の劣化要因をバランスを取りながら劣化を与えることが促進劣化試験には必要であることを見出した。
卵巣凍結融解は胚のゲノムインプリンティング異常の原因となりうるか？

卵巣組織凍結および融解移植を行うに当たり、テストステロンの卵巣保護作用について検討した。不妊症患者において、血清テストステロン値は体外受精における採卵数と有意な正の相関関係を示し、血清テストステロン値が卵巣予備能の指標となることが示唆された。不死化顆粒膜細胞を用いた検討では、膜型アンドロゲン受容体を刺激することによりPI3K/Akt-FoxO3aシグナル経路を介してBimELの発現が抑制され、PARP、Caspase 3の活性が抑制されたことから、テストステロンには顆粒膜細胞に対する抗アポトーシス作用があることが示唆された。凍結保存技術の進歩により、担癌患者における卵巣凍結が普及しつつあるが、凍結による生殖細胞のDNAメチル化異常については未だ解明されていない。我々は雌雄始原生殖細胞の包括的なDNAメチル化マップ(DNAメチローム)を作製し、卵巣凍結による生殖細胞形成過程のDNAメチロームへの影響について詳細なプロファイリングを行うことを計画した。まず、卵巣組織保護作用を持つ物質を検討する中で、テストステロンに注目し、検討することとした。不妊症患者における血清テストステロン値は、卵巣予備能と正の相関関係を示した。また、卵胞顆粒膜細胞のアポトーシス誘因蛋白であるBimELの発現が高い群では、発現が低い群と比較して血清Testosterone値が低いことが分かった。不死化顆粒膜細胞を用いた検討では、膜型アンドロゲン受容体の刺激によりPI3K/Akt-FoxO3aシグナル経路を介してBimELの発現が抑えられ、PARP、Caspase3の活性が抑えられた。以上より、テストステロンには卵巣顆粒膜細胞に対する抗アポトーシス作用があることが示唆された。現在臨床研究として、不妊症例における卵巣予備能低下症例に対するテストステロン投与の有用性について検討を行っている。担癌患者に対する妊孕能温存法の一つとして、卵巣凍結が注目されている。一方、生殖医療とDNAメチル化異常との関連が示唆されている中で、卵巣組織凍結による影響はいまだ解明されていない。我々は雌雄始原生殖細胞の包括的なDNAメチル化マップ(DNAメチローム)を作成し、生殖細胞形成過程の中で卵巣組織凍結がDNAメチロームに及ぼす影響について詳細なプロファイリングを行うことを計画した。まず、卵巣組織保護作用を持つ物質を検討する中でテストステロンに注目し、検討することとした。不妊症患者における血清テストステロン値は採卵数と正の相関関係を示し、血清テストステロン値が卵巣予備能の指標となりうることが示唆された。不死化顆粒膜細胞を用いた検討では、膜型アンドロゲン受容体の刺激により、PI3K/ AKT-Fox3aシグナル経路を介してBimELの発現が抑えられ、PARP、Caspase3の活性が抑制された。このことから、テストステロンには顆粒膜細胞に対する抗アポトーシス作用があることが示唆された。また、マウスにおいてシクロフォスファミドによる卵巣毒性に対しても、同様の抗アポトーシス作用を示し、卵巣予備能の指標である血清AMH値の低下を減少させた。以上より、テストステロンは卵巣保護作用を有することが示唆された。現在臨床研究として、不妊患者における卵巣予備能低下症例に対するテストステロン投与の有用性について検討中である。凍結卵巣組織より得られる生殖細胞が形成される過程のDNAメチロームへの影響について検討する計画を立て、初めに卵巣組織保護作用について検討を行った。テストステロンが卵巣顆粒膜細胞に対する抗アポトーシス作用を持つことを明らかにした。生殖医学卵巣保護作用についての研究を進め、効率よい卵巣組織凍結技術の確立を目指す。
電力用蓄電池の均等充放電制御に関する研究

多くの蓄電池を直列接続した電力用蓄電池は、各蓄電池が均一状態にないと、過充電、過放電が生じ、安全性、蓄電池寿命、総蓄電能力にも影響を及ぼす恐れがある。本研究では1)各電池セル単位の均等充電制御法と2)それらセルを直列に接続した組み蓄電池単位の均等充電制御法を提案し、充電状態や蓄電池容量のばらつきがあっても均等に充電できる簡単な小型軽量の均等充電制御システムを開発し実験によりその有効性が確認できた。近年、エネルギー問題の急浮上と共に蓄電池の有効活用研究が注目を集めている。それらを直列接続して一括充電する場合、各蓄電池が均一状態にないと、過充電、過放電が生じ、安全性、蓄電池寿命、総蓄電能力にも影響を及ぼす恐れがある。このため、蓄電池単位でのマネジメント制御が重要な課題となる。本研究は、今後の電力用蓄電池応用分野を拡大させる上で、各電池に充電状態や蓄電池容量のばらつきがあっても均等に充電できる簡単な小型軽量の均等充電制御システムの開発を目的としている。本研究では、先ず、いくつかの蓄電池セルを直列に接続した組蓄電池単位での均等充放電制御を行うため、一組の昇圧チョッパ制御定電流源とサイリスタ等の選択スイッチ回路を組み合わせた極めて簡単な回路構成により、組蓄電池の充電放電制御が出来る均等充放電制御回路を提案し、組蓄電池、複数個直列接続した組蓄電池および全ての組電池を直列に接続した蓄電池が、制御指令どおりに充電制御できることをシミュレーション解析により確認した後、充電制御システムを試作し、4個の鉛組電池に対して実験を行った結果制御指令どおりに充電放電制御できることを確認し、提案制御システムの有効性を実証した。次に、蓄電池セル単位の均等充電制御するために、トランジスタを蓄電池セルに並列に接続し、非線形特生を補償するダイオード回路と組み合わせた極めて簡単な回路構成で均等充電制御できる回路を提案し、実験により4個の蓄電池セル構成に対してセル単位で均等充電制御が行えることを確認できた。また、セル単位の均等充電制御回路で構成した組み蓄電池を直列に接続した均等充電制御システムが比較的簡単に構成でき、セル単位蓄電池を含む組蓄電池の均等充電制御ができることも実証できた。以上、蓄電池群の均等充放電制御システムの有効性が実証でき所期の研究開発目標が達成できた。近年、エネルギー問題の急浮上と共に蓄電池の活用研究が注目を集めている。電力用としての蓄電池は高い電圧で働かせるため、数多くの蓄電池を直列に接続して用いており、それらを一括充電する場合、各電池セルを監視し、電池のばらつきがあると、満充電に至った蓄電池が過充電になり蓄電池を損傷、発火するなどの事故を生ずる恐れがある。このため、どれかの蓄電池セルが過充電となった時点で、それ以外の蓄電池が充電できる状態にあっても一括充電を終止させており、システム全体の蓄電池容量を下げてしまう恐れがある。蓄電池の充電器として、細かく蓄電池セル単位で充電器を接続して、監視制御することは、蓄電池システムとしても、大変複雑化、大型化し、経済的にも実用的でない。今後の電力用蓄電池応用分野を拡大させる上で、小型、軽量で、かつ組蓄電池単位、セル単位での細かな充電制御ができる蓄電池の均等充放電制御シスムの開発が急務となっている。本研究では、一組の半導体スイッチで構成される昇圧チョッパ制御定電流源とサイリスタ等の選択スイッチ回路を組み合わせた極めて簡単な回路構成により、個別蓄電池の充電放電制御が出来る均等充放電制御回路を提案し、実用的な観点から詳細な検討を加えることを目的としている。本研究では、先ず、多数の蓄電池を均等充電する提案の均等充電制御回路動作をシミュレーション解析により、組蓄電池、複数個直列接続した組蓄電池および全ての組電池を直列に接続した蓄電池が、制御指令どおりに充電制御できることを確認した。次に、数十ボルト程度の組蓄電池を直列に接続した電池群に対し、一個の電流形DC/DC回路による電流源回路と、サイリスタを用いた組蓄電池選択回路による均等充電制御装置を試作し、個別充電、複数個充電、一括充電が出来ることを4個の鉛組電池に対して実験を行った結果、個別充電から複数個一括充電までの制御が実現できた。平成23年度までの研究の達成状況は下記のとおりで、これまでの研究成果を取りまとめ、提案回路と基本制御動作についてはすでに電気学会半導体電力変換研究会で発表を行っている。1)均等充電制御回路の基本動作解析:複数個の直列接続された蓄電池の均等充電制御回路が、シミュレーション解析の結果、制御指令どおりに充電制御できることが確かめられた。2)組蓄電池均等充電制御回路の試作:組電池として鉛蓄電池を4個直列に接続した電池群に対し、一個の電流形DCDCコンバータによる電流源回路出力にサイリスタを用いた選択回路による組蓄電池に対する均等充放電制御装置を試作した。3)組蓄電池に対する均等充電制御回路の実験:実験により、均等充電制御動作の確認を行ったところ、組蓄電池毎に電圧検出を行うことなく、1個の電圧検出器で組電池電圧が検出でき、個別充電から複数個充電まで選択制御でき、所期の均等充電制御できることが確かめられた。

なお、均等充放電制御回路の基本的構成は同じであるが、パルス電流での充電を避けた改良形充電回路についても実験を行い、支障なく均等制御できることを確かめられた。以上により、研究達成度に関する自己評価としては、当初の計画以上に進展していると自己評価した。なお、研究経費としては、充電制御回路の基本回路の試作部品と充電実験のための電源購入経費に充て、残額については次年度の実用レベルでの実証試験研究経費に充当することで進めている。平成23年度は、主として組蓄電池に対しての均等充電制御法についての基本動作について実験検証を行ったが、平成24年度は、組蓄電池を構成する蓄電池セル単位での均等充電制御回路と実用規模の組蓄電池の均等充電制御回路を試作し、均等充電制御システムが実用化に供することができるか、平成24年度における下記の研究計画に基づき実証試験研究を行う。1)蓄電池セル単位での充電制御動作の確認:蓄電池セル単位での充電管理制御が必要となるニッケル水素電池やリチウムイオン電池の満充電検出法等の基本的な充電制御動作を実験により検証する。また、リチウムイオン電池に対して、提案する均等充電制御回路を、オン電圧降下の低いMOSFETや場合によってはリレーを選択スイッチとして用いることにより、蓄電池セル単位での均等充電制御回路を試作する。2)蓄電池セルを含む組電池均等充電制御システムの検討:蓄電池セル単位の均等充電制御回路を組電池とし、組蓄電池を複数個直列に接続した蓄電池群の均等充電制御回路全体の管理制御システムを構築し、実用レベルでの実証試験研究を行う。また、特性の異なる組蓄電池均等充電制御の検証:提案の均等充電制御装置が、蓄電池のリユースにも対応対して、特性が異なる組蓄電池に対しても、接続される蓄電池の寿命や種類が異なっても充電制御できるプログラムの開発と実験による検証を行う。3)均等放電制御動作の実験確認:充電制御だけでなく過充電された蓄電池から電力を電源に回生させ、他の蓄電池に充電する均等放電制御も可能であり、試作した組蓄電池均等充電制御回路の選択スイッチの方向を逆に接続し、均等放電制御装置としての制御動作を実験検証する。平成23年度の研究では、蓄電池に対しての均等充電制御法についての基本動作についての基礎的な実験検証を中心に行ったため、研究経費(1,040,505円)を繰り越すことができた。平成24年度の研究では、組蓄電池の均等充電制御に加えて、組蓄電池を構成する蓄電池セル単位での均等充電制御試験を行う予定であり、研究用としての均等充電制御装置の試作に多額の経費が必要となる。平成24年度の研究経費に平成23年度からの繰越研究費を合算して装置の試作経費に充て、研究の遂行に活用する予定である。平成24年度の研究費(約214万円)の使用予定内訳は、1)消耗品(装置試作部品購入経費・実験経費):150万円程度、2)謝金(装置の製作実験等):25万円程度、3)旅費(研究打ち合わせ、研究発表等):25万円程度である。
糖化蛋白レセプター(RAGE)情報伝達系の解明-糖尿病性血管病変発生の新機構-

本研究の目的は、糖尿病性血管合併症発生の原因物質と考えられる後期糖化反応生成物(advanced glycation endproducts,以下AGE)が、血管細胞上の受容体(糖化蛋白レセプター;receptor for AGE,以下RAGE)に結合して、血管合併症を引き起すまでの分子機構を解明することである。本研究で、研究代表者らは、以下の成果を得た。1.血管細胞でRAGEを高発現するトランスジェニックマウスを用いた解析から、糖尿病腎症の発生・進展におけるAGE-RAGE系の機能的役割を初めて個体レベルで明らかにした。2.RAGEトランスジェニックマウスより分離した初代培養心筋細胞へのAGE-RAGE系の影響を解析した結果、AGE-RAGE系が心筋細胞のカルシウムホメオスタシスに彰響を与えうることが示された。3.RAGE遺伝子ノックアウトマウスを作製した。RAGEノックアウトマウスは見かけ上正常に誕生・生育し、各臓器に形態学的異常は認められなかったが、マウスに糖尿病を誘導したところ、糖尿病野生型マウスと比較して腎症の軽液が認められた。5.esRAGEの血管細胞での役割を解析し、esRAGEがAGEに対し血管保護作用を有することを明らかにした。6.esRAGEELISA定量系を開発して可溶型RAGE発現量の差と血管合併症罹患との相関を解析したところ、網膜症あるいは腎症罹患者で血中esRAGE量が低い傾向を見い出し、血管合併症発症のリスク予知法開発の可能性を示した。7.glyceraldehydeおよびglycolaldehyde由来のAGEが、RAGEの新しいリガンドであり、ヒト血液中のRAGE結合性AGEの主要成分であることを明らかにした。8.AGE-RAGEの結合を阻害するRAGE由来ペプチドを同定し、AGE-RAGE系を標的とした血管合併症の新しい予防・治療法開発の可能性を示した。本研究の目的は、糖尿病性血管合併症発生の原因物質と考えられる後期糖化反応生物(advanced glycation endproducts,以下AGE)が、血管細胞上の受容体(糖化蛋白レセプター;receptor for AGE,以下RAGE)に結合して、血管合併症を引き起すまでの情報伝達系の全貌を解明することである。平成13年度の研究は、当初計画どおりに遂行され、以下の成果を得た。1.RAGEの細胞内ドメインと結合する細胞内因子を分離するため、酵母two-hybridシステムによりヒト腎臓由来の約200万クローンをスクリーニングしたが、最終的に結合因子の同定には至らなかった。2.RAGE遺伝子ノックアウトマウスを作成した。RAGEノックアウトマウスは見かけ上正常に発育し、肉眼的・組織学的には主要臓器に異常は認められなかった。現在、これらのマウスに糖尿病を誘発し、血管合併症発症・進展の程度を比較・検討中である。3.細小血管を構成する内皮細胞と周皮細胞をAGEに暴露した時の遺伝子発現変化をDNAアレイを用いて解析し、AGE処理により発現が低下していると考えられる遺伝子として、数種の候補遺伝子が同定された。4.申請者らが見い出した、選択的スプライシングにより生じる三種のRAGEバリアント(全長膜結合型、N端欠失膜結合型、C端欠失可溶型)につき、それらの機能的解析を行った。(1)三種のRAGEバリアントの発現比は細胞種により異なることを明らかにした。(2)三種のRAGEバリアントのAGE結合性を検討した結果、全長膜結合型と可溶型がAGE結合能を有するのに対し、N端欠失膜結合型はAGEを結合しないことを明らかになった。

(3)可溶型RAGEはAGEの血管障害作用を中和すること、さらに、ヒト血清中に可溶型RAGEが実際に存在することを明らかにした。本研究の目的は、糖尿病性血管障害発生の原因物質と考えられる後期糖化反応生成物(advanced glycation endproducts,以下AGE)が、血管細胞上の受容体(糖化蛋白レセプター;receptor for AGE,以下RAGE)に結合して、血管合併症を引き起すまでの情報伝達系の全貌を解明することである。平成14年度の研究は、当初計画どおりに遂行され、以下の成果を得た。1.平成13年度計画に作製したRAGE遺伝子ノックアウトマウスの解析を行なった。RAGEノックアウトマウスは見かけ上正常に誕生・生育し、各臓器に形態学的異常は認められなかったが、マウスに糖尿病を誘導したところ、糖尿病野生型マウスと比較して腎症の軽減が認められた。2.野生型とRAGEノックアウトマウスから分離した腎メサンギウム細胞を用いて、AGE刺激により発現が変化する複数の遺伝子を同定した。4.esRAGEELISA定量系を開発して可溶型RAGE発現量の差と血管合併症罹患との相関を解析したところ、網膜症あるいは腎症罹患者で血中esRAGE量が低い傾向を見い出し、血管合併症発症のリスク予知法開発の可能惟を示した。5、AGE-RAGEの結合を阻害するRAGE由来ペプチドを同定し、AGE-RAGE系を標的とした血管合併症の新しい予防・治療法開発の可能性を示した。
近赤外光応答光触媒電極開発とタンデム型反応系の構築

本研究においては太陽光と水のみから効率的に水素を製造する人工光合成反応系の構築を最終的な目標とし、主に「紫外可視近赤外域の光を効率的に利用できる近赤外光応答光電極の開発」、「近赤外光応答光触媒電極の低エネルギーロス化(高オンセットポテンシャル化)におけるキャリアダイナミクス解明と方法論の確立」、「波長分割型タンデム型水分解システム構築」に取り組んでいる。簡便な反応系で有意な太陽エネルギー変換効率、具体的には2%以上を得、本研究を通して得られた知見の有用性を示すとともに、エネルギー変換技術としてのポテンシャルを証明する。平成29年度は近赤外光応答光電極の開発に大きな進展が見られた。具体的にはバンドギャップが1.4 eVと小さいにもかかわらず約0.9 V vs. RHEと高オンセットポテンシャル(高反応駆動力)を示す(ZnSe)0.85(Cu(In,Ga)Se2)0.15光カソードの表面修飾による高効率化、および、バンドギャップが1.5 eVと小さいにも関わらず、外部量子収率95%以上を示すCdTe光カソードの実現である。また、同じくCdTeを用いているにもかかわらず、オンセット電位が約0.4 V vs. RHEと低電位を示す、反応の駆動力が非常に大きい新構造の光アノードも実現している。近赤外域に吸収端を持つ光触媒性材料を用いているにも関わらず、上述のような優れた特性が得られたことは、光電極・光触媒反応のポテンシャルを反映している。また、BiVO4光アノード(吸収端波長約510 nm)と(ZnSe)0.85(Cu(In,Ga)Se2)0.15光カソード(吸収端波長約900 nm)を用いてタンデム型水分解セルを構築、太陽エネルギー変換効率1.6%を得た。今後、更に研究を進めて光アノードと光アノードのみからなる簡便な系で2%以上の効率で水分解反応を実現することに取り組む。「研究実績の概要」に記載したとおり、BiVO4光アノード(吸収端波長約510 nm)と(ZnSe)0.85(Cu(In,Ga)Se2)0.15光カソード(吸収端波長約900 nm)を用いてタンデム型水分解セルを構築、太陽エネルギー変換効率1.6%が得られており、本研究課題における目標値である2%まであと一息のところまで初年度中に達した。また、吸収端波長900 nmの(ZnSe)0.85(Cu(In,Ga)Se2)0.15光カソードの高効率化のみならず、吸収端波長830 nmのCdTe光カソードにおいて外部量子収率95%以上での水素生成反応を得ることにも成功しいる。このように複数の材料系で顕著な進捗が見られているのは、近赤外光応答光触媒電極の高効率化に向けた方法論の確立も順調に進んでいるためであることの証左であると考えている。また、水素生成系と酸素生成系の両方に近赤外光応答を示すCdTeを用いて水の全分解反応を駆動することにも成功しており、低エネルギーロス化のアプローチの正当性も示せている。今後、更に深く検討を進めることで光電極・光触媒のエネルギー変換技術としての確立を目指す。前述の通り、平性29年度までに「紫外可視近赤外域の光を効率的に利用できる近赤外光応答光電極の開発」、「近赤外光応答光触媒電極の低エネルギーロス化(高オンセットポテンシャル化)」、「タンデム型水分解システム構築」全てにおいて進捗が見られた。一方、高量子収率と低エネルギーロス化(高オンセットポテンシャル化)が未だ十分に両立していない、タンデム型セル構築に適した酸素生成系の選択肢が限られるといった課題が明らかになっている。この様な状況を受けて、平成30年度以降は「高量子収率と低エネルギーロス化(高オンセットポテンシャル化)の両立」、「新規酸素生成系の構築」を中心に取り組む。まずは目標値を達成し、光電極・光触媒反応のエネルギー変換技術としての確立、および学術的発展に寄与するよう最大限努める。

近赤外域に吸収端を持つ光触媒性材料を用いているにも関わらず、上述のような優れた特性が得られたことは、光電極・光触媒反応のポテンシャルを反映している。また、BiVO4光アノード(吸収端波長約510 nm)と(ZnSe)0.85(Cu(In,Ga)Se2)0.15光カソード(吸収端波長約900 nm)を用いてタンデム型水分解セルを構築、太陽エネルギー変換効率1.6%を得た。今後、更に研究を進めて光アノードと光アノードのみからなる簡便な系で2%以上の効率で水分解反応を実現することに取り組む。「研究実績の概要」に記載したとおり、BiVO4光アノード(吸収端波長約510 nm)と(ZnSe)0.85(Cu(In,Ga)Se2)0.15光カソード(吸収端波長約900 nm)を用いてタンデム型水分解セルを構築、太陽エネルギー変換効率1.6%が得られており、本研究課題における目標値である2%まであと一息のところまで初年度中に達した。また、吸収端波長900 nmの(ZnSe)0.85(Cu(In,Ga)Se2)0.15光カソードの高効率化のみならず、吸収端波長830 nmのCdTe光カソードにおいて外部量子収率95%以上での水素生成反応を得ることにも成功しいる。このように複数の材料系で顕著な進捗が見られているのは、近赤外光応答光触媒電極の高効率化に向けた方法論の確立も順調に進んでいるためであることの証左であると考えている。また、水素生成系と酸素生成系の両方に近赤外光応答を示すCdTeを用いて水の全分解反応を駆動することにも成功しており、低エネルギーロス化のアプローチの正当性も示せている。今後、更に深く検討を進めることで光電極・光触媒のエネルギー変換技術としての確立を目指す。前述の通り、平性29年度までに「紫外可視近赤外域の光を効率的に利用できる近赤外光応答光電極の開発」、「近赤外光応答光触媒電極の低エネルギーロス化(高オンセットポテンシャル化)」、「タンデム型水分解システム構築」全てにおいて進捗が見られた。一方、高量子収率と低エネルギーロス化(高オンセットポテンシャル化)が未だ十分に両立していない、タンデム型セル構築に適した酸素生成系の選択肢が限られるといった課題が明らかになっている。この様な状況を受けて、平成30年度以降は「高量子収率と低エネルギーロス化(高オンセットポテンシャル化)の両立」、「新規酸素生成系の構築」を中心に取り組む。まずは目標値を達成し、光電極・光触媒反応のエネルギー変換技術としての確立、および学術的発展に寄与するよう最大限努める。