hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
チベットにおける高エネルギー宇宙ガンマ線・宇宙線の研究

中国と共同でチベットのヤンパーチン(標高4300m)に空気シャワー観測装置(Tibet-II及びTibet-III)を設置し、高エネルギー宇宙線及びガンマ線の観測を行なっている。主要な研究目的は、高エネルギー一次宇宙線スペクトルの観測と宇宙ガンマ線点源の探索・観測を行ない、高エネルギー宇宙線の起源と加速の機構について新たな知見を得ることである。1996年から3カ年に亘り、空気シャワー装置(Tibet-II)の中央部分に面積が80平方メートルのエマルション・チェンバーとバースト検出器を設置し、knee領域の陽子成分の観測を行なった。本研究では、このエマルション・チェンバー部分のデータの解析を行ない、10^<15> eV以上のエネルギー領域での一次陽子成分のエネルギー・スペクトルを世界で初めて求めた。得られたエネルギー・スペクトルは10^<14> eV以下の低エネルギー領域に較べて傾斜が急であり、この結果は超新星残骸での宇宙線加速の可能性を強く示唆している。このために、エマルション・チェンバーのX線フィルムの汎用イメージスキャナーによる自動解析装置を製作し、データ処理の高速化を行なった。将来、面積が1000平方メートル以上のバースト検出器を設置し、これを空気シャワー観測装置(Tibet-III)と連動させることにより、knee領域の重核成分の観測を行なうことを計画している。この実験に使用されるバースト検出のR&Dを行った。シンチレータに埋め込んだシンチレーチィングファイバーと光電子増倍管を光学接続することにより、シンチレータ中の任意の位置での発光信号を一様に集光できることが実験的に確かめられた。また、この方式は検出器を比較的安価に製作できるため、装置の大型化が容易となる。この新方式のバースト検出器をヤンパーチンに4台設置し、空気シャワー装置との連動実験を行なっている。Tibet-IIIの空気シャワー観測装置のデータを解析することにより、地球の公転にともなう銀河宇宙線強度の見かけの異方性(Compton-Getting効果)のエネルギー依存性を世界で初めて観測した。この異方性が太陽活動と関係している可能性が強く示唆されている。また、恒星時日周変動に伴う宇宙線強度の変動についても新たな結果が得られた。中国と共同で、チベットのヤンパーチン高原(標高4300m)に面積36900平方メートルの高密度空気シャワーアレイを設置し、1)TeV以上の高エネルギーガンマ線を放射する活動的天体の探索と観測、2)Kneeエネルギー領域の一次宇宙線のエネルギースペクトルの観測、及び3)銀河宇宙線による太陽の影の観測を行い、高エネルギー宇宙線の起源と加速の問題、及び太陽近傍磁場構造の研究を行っている。1999年秋に545台のシンチレーション検出器を碁盤目状に配置した面積22000平方メートルの空気シャワーアレイを建設したが、昨年の秋に、このアレイにさらに約200台の検出器を増設し、面積を37000平方メートルに拡張した。検出器の間隔は7.5mで、検出できる空気シャワーのエネルギーは約2TeVである。この建設は9月から12月にかけて行われ、12月の初旬からデータの収集が行われている。イベントのトリガー頻度は毎秒約1500イベントで1日のデータ量は約30GBになっている。

この大量のデータを収集するために、新しい入射粒子数を計測するためのADCモジュールの開発、PC-VMEを用いた高速データ収集システムの開発を行い、これらは現在の装置に組み込まれ順調に稼働している。空気シャワーの到来方向は月の影の観測から1度以下になっていることが確かめられている。物理的な結果としては、銀河面からの拡散ガンマ線の強度を調べ、3TeV以上のガンマ線は有意に到来していないことが分かった。これは学術雑誌ApJにすでに掲載されている。太陽の影は依然として太陽活動の影響で、3TeV領域では見えていない。今までのデータから予測するとあと2年位しないと明確に見えないようである。この理由を明らかにするために、太陽磁場モデルを入れたシミュレーション計算を始めつつある。Knee領域の一次宇宙線のエネルギースペクトルも偏在データを解析中で、近いうちにその結果が発表できる。以上、計画は順調に進行している。中国と共同で、チベットのヤンパーチン高原(標高4300m)に面積36900平方メートルの高密度空気シャワーアレイを設置し、1)TeV以上の高エネルギーガンマ線を放射する活動的天体の探索と観測、2)Kneeエネルギー領域の一次宇宙線のエネルギースペクトルの観測、及び3)銀河宇宙線による太陽の影の観測を行い、高エネルギー宇宙線の起源と加速の問題、及び太陽近傍磁場構造の研究を行っている。1999年秋に545台のシンチレーション検出器を7.5m間隔の碁盤目状に配置した総面積22000平方メートルの空気シャワーアレイを建設し、データの取得を開始した。2002年秋には、この装置に190台の検出器を増設し、総面積を36900平方メートルに拡張した。2003年の秋に、装置周辺にさらに検出器を増設し、検出器総数796台の高精度空気シャワーアレイ(Tibet-IIIアレイ)を完成させた。この装置は入射エネルギーが約2TeV以上の宇宙線の到来方向を1度以下の高精度で観測できる世界最高感度の空気シャワーアレイである。この装置で得られた結果は、昨年7月筑波で開催された第28回国際会議で発表された。今年度新たに得られた主要な結果は、○Tibet-IIIアレイのデータを使ってknee領域の一次宇宙線全粒子のエネルギースペクトルを求めた。スペクトルの折れ曲がりは3000TeV近辺にあり、変化は緩やかである。この領域の標準的なエネルギースペクトルとして高い評価を得た。○1000TeV以上のエネルギー領域での一次宇宙線陽子成分のエネルギースペクトルを求めた。結果は2000年のバースト実験による結果とスムースにつながり、直接観測のデータと組み合わせると一次陽子のスペクトルの折れ曲がりは100TeV近辺になる。この結果と全粒子スペクトルの結果から、kneeを作る宇宙線成分は鉄核など重い粒子であると結論できる。これは超新星残骸での宇宙線衝撃波加速を強く示唆している。
細胞内プール可視化によるアンパ受容体トラフィッキング制御機構の解明

運動学習の細胞機構として、小脳プルキンエ細胞シナプスの伝達効率の長期間の低下(長期抑圧LTD)が考えられている。我々は培養したプルキンエ細胞にウイルスベクターを用いて緑色蛍光蛋白質、及び赤色蛍光蛋白質で標識したアンパ型グルタミン酸受容体を同時発現させることにより、学習刺激により樹状突起スパイン形態は変化せず、アンパ受容体がスパインからシャフト部へトランスロケートすることを画像解析を用いて見出した。小脳プルキンエ細胞におけるシナプス可塑性の分子メカニズムを解明するために、アンパ型グルタミン酸受容体のサブタイプGluR2の分布を可視化し、その動態、細胞形態との関連を解析することを目的とした。セムリキ森林ウイルス(SFV)ベクターを用いて、緑色蛍光蛋白質GFPで標識したGluR2を培養小脳プルキンエ細胞に発現させた。SFVベクターを用いた場合、発現効率は低かった(数%)が、GFP-GluR2の発現した細胞では発現量は多く、スパイン部にいたるまで、GFP-GluR2の分布を確認できた。しかし、感染後、24時間以内に細胞変性が生じた。そこで感染後10-14時間の時点で、シナプス伝達の長期抑圧LTDを惹き起こす化学刺激を与え、生じるGFP-GluR2の分布変化を画像解析している。さらには高い発現効率で、より長期にわたり安定した発現が期待できるレンチウイルスベクターを用いることを検討した。レンチウイルスベクターは遺伝子構成の異なる株がいくつか知られているが、そのうち1種類にGFP-GluR2遺伝子を組み込み、培養プルキンエ細胞における発現効率を調べた。しかし、条件を変えて検討しても、GFP-GluR2の発現は見られず、レンチウイルスベクターを用いた場合は大きな遺伝子(約4kbp)の発現は難しいことがわかった。そこで感染効率が高く毒性が低いといわれる改良型シンドビスウイルスベクターに、GFP-GluR2、あるいはDsRed-GluR2を挿入し、用いることを検討している。一方、細胞形態を観察するために、2種類のレンチウイルスベクターにGFP遺伝子を組込み、培養プルキンエ細胞に発現させた。発現効率には著しい差異があったが、幸い、高い感染効率でGFPを発現するレンチウイルスベクターを見出すことができた。来年度は2重染色を試みる。本年度は高い感染効率を示すレンチウイルスベクターを用いて、培養小脳プルキンエ細胞に緑色蛍光蛋白質GFPを発現させつつ、赤色蛍光蛋白質mCherryで標識したアンパ受容体GluR2を、改良型シンドビスウイルスベクターを用いて同時発現させることにより、アンパ受容体の細胞内の相対運動を観察することを目的とし、ほぼ所期の目標を達成することができた。この結果、運動学習の基礎メカニズムであるシナプス長期抑圧(LTD)の誘導に伴い、細胞内のGluR2が樹状突起スパイン部からシャフト部ヘトランスロケートすることが証明できた。培養プルキンエ細胞におけるLTDはグルタミン酸と高K^+濃度溶液の同時投与により誘導した。この刺激はスパイン形態には影響を与えず、GluR2のトランスロケーションを引き起こした。LTDを誘導しない刺激(グルタミン酸単独投与、高K^+濃度溶液単独投与)ではアンパ受容体のトランスロケーションは見られなかった。また、LTDを阻害する代謝型アンパ受容体阻害剤、カルシウムチャネル阻害剤、C型蛋白質リン酸化酵素阻害剤は、化学刺激によるGluR2のトランスロケーションを阻害した。また、このGluR2のトランスロケーションには、アクチンの脱重合過程が必要であることがわかった。この研究成果の意義は、小脳プルキンエ細胞のLTDにおいて、初めてGluR2のトランスロケーションがスパイン形態の変化なしに生じることを示した点である。運動学習の中には生涯にわたり永続する記憶もあり、プルキンエ細胞シナプスにおいて、何らかの構造変化が生じることが想定されていたが、この発見は初期の機能変化から長期の構造変化に至る中間反応の可能性があり、今後の発展が期待できる。運動学習の中心である小脳において、出力細胞であるプルキンエ細胞シナプスの伝達効率が長期間にわたり低下することが知られている(長期抑圧LTD)。この機能的変化に伴う構造変化は従来知られていなかった。我々はシナプスの存在する樹状突起スパイン部に注目し、培養したラット、プルキンエ細胞にレンチウイルスベクターを用いて緑色蛍光蛋白質GFPを発現させ、共焦点蛍光レーザー顕微鏡を用いてタイムラプス記録法によってスパイン形態を観察しながら化学刺激によりLTDを生起させた。一方、赤色蛍光蛋白質mCherryでラベルしたアンパ型グルタミン酸受容体のサブタイプGluA2をシンドビスウイルスベクターを用いて同時に発現させ、化学LTD刺激に伴う変化を観察した。その結果、化学LTD刺激により、GFPで示されるスパイン形態は変化せず、mCherryでラベルされたGluA2細胞内プールがスパインから樹状突起シャフト部にトランスロケートすることを見出した。このことは機能的には細胞内GluR2のエクソサイトーシスを介したシナプス膜への挿入速度がLTDに伴い、遅くなっていることを予想させた。そこで電気生理学的に調べたところ、挿入速度の遅延が確認された。

また、アクチン脱重合阻害剤はGluA2トランスロケーションを阻害したことから、生理的にはLIMキナーゼが関与していると考え、LIMキナーゼの膜透過型阻害ペプチドを投与したが、効果は認められなかった。この研究で初めてGluA2細胞内プールがLTDに伴い、トランスロケートすることが示された。このトランスロケーションによるGluA2膜挿入速度の低下がLTDのメカニズムであることが明らかになった。この事実を生体内で確認することにより、運動に伴う学習マップを描くことに展望が開けた。
Th1/Th2細胞分化とクロマチンリモデリングに関する研究

CD4陽性のヘルパーT細胞は、産生するサイトカインによってTh1細胞(IFN-γ、IL-2、TNF-β産生)とTh2細胞(IL-4、IL-5、IL-13産生)に分類される。これらの細胞は、それぞれ違った局面で免疫反応を制御している。さらに、Th1/Th2のバランスは、多くの免疫が関与する病態と密接な関係を持っている。Th2優位の状態はI型アレルギーの発症と関係があり、I型糖尿病や臓器特異的自己免疫疾患ではTh1優位の状態になる。本申請研究では、Th1/Th2細胞の分化の際に誘導されるクロマチンリモデリングについて解析した。特に、Th2サイトカイン遺伝子座におけるヒストンのアセチレーションを指標に解析を行った。3年間の研究で、(1)IL-5,IL-13,IL-4のTh2サイトカイン遺伝子座領域のヒストンアセチル化を、ナイーブT細胞、Th1およびTh2刺激条件で刺激したT細胞において、CHIPassayを行って調べた。500bp程度の細かい精度で実験し、IL-13の上流にアセチル化の始まる部位を同定した。そこに一致して種間で保存されたGATA3の結合モチーフ(CGRE)を同定した。(2)CD8T細胞でも同じCGREからヒストンアセチル化が始まり、IL-13のexon3にあるROG(リプレッサー)モチーフを境にしてアセチル化が止まる。そのために、Tc2ではIL-4のリモデリングと産生が低いことがわかった。(3)Th2特異的ヒストンアセチル化はSTAT6とErk/RAS MAPKカスケード依存性であることがわかった。(4)bmi-1ポリコーム分子とGATA3,HDACなどが複合体をなしてTh2細胞に存在し、bmi-1のRing fingerモチーフが重要であることがわかった。本年度の研究実績は以下の3点にまとめられる。1)IL-5,RAD50,IL-13,IL-4,KIF3AのTh2サイトカイン遺伝子座領域のヒストンアセチル化を、ナイーブT細胞、Th1およびTh2刺激条件で刺激したT細胞において、CHIPassayを行って調べた。3日をピークにIL-4 promoter, CNS1, IL-13 promoter,では高アセチル化がTh2条件でのみ検出された。RAD50ではTh1/Th2どちらの条件でも高アセチル化が検出された。IL-5遺伝子座では、4日目からTh2特異的な高アセチル化がみられた。これらの実験結果を、500bp程度の細かい精度で実験し、IL-13の上流にアセチル化の始まる部位を同定した。そこに一致してGATA3の結合モチーフがあり、マウス・ヒト・ラットなどで保存されており、重要であることがわかった。2)Th2特異的ヒストンアセチル化が、STAT6やErk/RAS MAPKカスケード依存性かどうかについてSTAT6ノックアウトマウス、dominant-negative Rasトランスジェニックマウス、Ras/MAPK系特異的阻害剤などを用いて調べた。ヒストンアセチル化はSTAT6とErk/RAS MAPKカスケード依存性であることがわかった。3)GATA3の発現上昇はSTAT6依存性であるが、Rasの下流のシグナル系がGATA3のタンパクの安定性を調節していることがわかった。Th1条件で刺激した細胞や、STAT6ノックアウトマウスのT細胞にGATA3や活性化型Rafを、レトロウイルスを用いて過剰発現させ、Th2細胞の分化とアセチル化の程度を調べたところ、アセチル化が起こることがわかった。

TCRの下流のRasの経路によるTh2細胞の分化制御は、GATA3タンパクの調節を介していることが明らかになった。本年度の研究実績は以下の2点にまとめられる。1)IL-5,IL-13,IL-4のTh2サイトカイン遺伝子座領域のヒストンアセチル化を、ナイーブT細胞、Th1およびTh2刺激条件で刺激したT細胞において、CHIPassayを行って調べた。3日をピークにIL-4 promoter, CNS1, IL-13 promoter,では高アセチル化がTh2条件でのみ検出された。RAD50ではTh1/Th2どちらの条件でも高アセチル化が検出された。IL-5遺伝子座では、4日日からTh2特異的な高アセチル化がみられた。これらの実験結果を、500bp程度の細かい精度で実験し、IL-13の上流にアセチル化の始まる部位を同定した。そこに一致してGATA3の結合モチーフ(CGRE)があり、マウス・ヒト・ラットなどで保存されており、重要であることがわかった。CD8T細胞でも同じCGREからヒストンアセチル化が始まり、IL-13のexon3にあるROG(リプレッサー)モチーフを境にしてアセチル化が止まる。そのために、Tc2ではIL-4のリモデリングと産生が低いことがわかった。2)Th2特異的ヒストンアセチル化はSTAT6とErk/RAS MAPKカスケード依存性であることがわかった。GATA3の発現上昇はSTAT6依存性であるが、Rasの下流のシグナル系がGATA3のタンパクの安定性を調節していることがわかった。ポリコーム分子の関与は明らかではないが、ノックアウトマウスなどを用いてさらに詳細な検討を行っている。CD4陽性のヘルパーT細胞は、産生するサイトカインによってTh1細胞(IFN-γ、IL-2、TNF-β産生)とTh2細胞(IL4、IL-5、IL-13産生)に分類される。これらの細胞は、それぞれ違った局面で免疫反応を制御している。さらに、Th1/Th2のバランスは、多くの免疫が関与する病態と密接な関係を持っている。Th2優位の状態はI型アレルギーの発症と関係があり、I型糖尿病や臓器特異的自己免疫疾患ではTh1優位の状態になる。本申請研究では、Th1/Th2細胞の分化の際に誘導されるクロマチンリモデリングについて解析した。特に、Th2サイトカイン遺伝子座におけるヒストンのアセチレーションを指標に、RAS/ERK MAPK経路の役割と、クロマチンレベルでの調節を行って転写記憶(transcriptional memory)に関与すると言われるポリコーム遺伝子の関与機構を解明することを目的にした。今年度は、bmi-1
中近世正教世界における軍事聖者崇敬の実相

本研究では、中世、ビザンツ帝国に成立した軍事聖者崇敬が周辺のスラヴ・東欧世界に伝播し、その地に定着し、独自の発展をしてゆく過程を分析し、地域ごとに生まれた特性を比較、検証した。特に注目したのは、テサロニケの聖デメトリオス信仰がブルガリア、セルビアで受容されるプロセスである。こうした課題を究明するため、文献調査と並んで、両国の教会や修道院などに残さされた壁画などの現地調査も実施し、それらの地域でビザンツに由来する軍事聖者が現地の守護聖人として定着してゆく過程が確認された。今年度は、8月13日ー30日にかけてアルバニア、マケドニア、ギリシアにおいて調査活動を実施した。アルバニアではコルチェ市内の中世教会、プレスパ湖畔のマリグラッド教会を訪ねている。ギリシアでは、プレスパ湖の島に点在する中世教会の史蹟、カストリア、ヴェリア、テサロニケ市街の中世教会や史蹟を歴訪し、同時に研究文献の収集にも従事した。マケドニアにおいてもストルミツァとスコピエを拠点として周囲に所在する教会や修道院への調査を精力的に実施することができた。今回の調査においては、聖デメトリオス信仰の中心であるテサロニケからその文化的影響圏であるカストリアやヴェリア、さらにその外縁部に広がる現マケドニア共和国内の教会その他の史蹟を包括的に調査したことで、中世後期のバルカン地域の文化的伝播と国際関係の変動の状況をよりよく理解することが可能になったように思われる。当初、予定していたブルガリアでの調査活動は、実施できなかったが、それに代わり、アルバニア、マケドニア、ギリシアにおいて充実した調査活動を行うことができたことは十分な成果と考えられる。とりわけ、聖デメトリオス信仰の発信地であるテサロニケから、地域的にそれと密接な関係を有したカストリアやヴェリア、さらには距離的に遠ざかるがテサロニケの文化的影響に浴したマケドニア各地の中世史蹟を体系的に訪問・調査が実施できたことは今後の研究な発展に大いに裨益できるものと考えている。今年度は、夏季休暇を利用してブルガリアに調査旅行を実施し、第2ブルガリア王国に関連した史跡や博物館等にて現地調査と資料収集に尽力した。とりわけ王国の都が置かれた現在のヴェリコ・タルノヴォ、第1王国時代の故地であるシューメンやリラ修道院などにおいてはデータ収集に大いに収穫が得られた。ブルガリア国内の修道院で最高の格式を誇る「リラの修道院」に伝存している図像に関する考察を行った。それは、騎兵姿の聖デメトリオスが、地面に倒れた敵を馬上から槍で攻撃している構図であり、その敵には「カロヤン」という説明書きが付されている。ブルガリア国内でブルガリア王を刺殺する聖者の像が保存されているのは明らかに奇異なことであり、これには何らかの説明が必要である。現時点では、リラの修道院がブルガリアの西部に位置し、北中部のタルノヴォ王権から相対的に自立的な地位を保っていたことがこの謎を解く鍵となるのではないかと推測している。14世紀中葉において、同修道院の最大のパトロンとなった現地の君侯が、セルビアの支持を得て、半ば独立した地位を得ていたことも、同修道院の反タルノヴォ王権的な姿勢を助長させた可能性がある。この図像の解釈を通じて、これまで明らかにされていなかった、当時のバルカン地域の複雑な政治情勢の現実に光が当てられることが期待されるのである。こうした今年度の研究成果の一部は、3月に大阪市立大学で開催された日本ビザンツ学会第15回大会において報告された。また、これとは別にミネルヴァ書房から刊行予定の「グローバル世界史」においても分担執筆を行っており、現在、出版に向けて準備中である。当初の計画に従って、調査活動を順調に進めることができ、資料の収集も今年度、大きく進捗した。とりわけ、比較的早い時期に為政者の主導でビザンツの聖者崇敬の移植がなされたブルガリアの事例に関して検討を進めた。ここでは12世紀後半にビザンツからの独立運動を率いたペータルとアセンの兄弟によって聖デメトリオスがテサロニケから彼らの本拠であるタルノヴォに遷座したことが喧伝され、以後、ブルガリアにこの聖者への崇敬活動が流布する契機となったと考えられる。こうしたブルガリアへの聖デメトリオス崇敬の移植と普及の過程を究明する研究を進め、その成果の一部は先にも述べたように、3月に大阪市立大学で開催された日本ビザンツ学会第15回大会において報告することができたため。今年度は、コソヴォ地区に位置しているペーチ総主教座聖堂とデチャニ聖堂を中心に調査を実施した。ペーチ総主教座聖堂では、14世紀前半に当時の大主教の肝煎りで聖デメトリオス教会とホデゲトリアの聖母教会が相次いで建立されている。当時、ビザンツとセルビア王国の間では、ビザンツ皇女の降嫁が実現するなど君主家門間の活発な交流が確認されるため、こうした一連の建設活動は、積極的にビザンツの洗練された文化を受け入れようとするセルビア側の姿勢を読み取ることができるように思われる。これに加え、セルビア王の後援で建立されたデチャニ聖堂(14世紀半ば)内の壁画も注目に値する。同聖堂に併設された聖デメトリオス礼拝堂には、聖デメトリオスの伝記に沿って主要なエピソードが描かれているだけでなく、蛮族からのテサロニケの防衛、そしてブルガリア王カロヤンを成敗する聖者の騎馬像の図像も残されていた。

これらビザンツ起源の主題を積極的に取り入れているところを見ると、セルビアは、ビザンツに接近し、後者との連携と協調関係を顕示して、ビザンツの文化的伝統の正統な継承者という地位を標榜し、それによって隣国ブルガリアに対して優越した地位を占めようとしたと想定することも可能であろう。こうした仮説はさらに吟味する余地が大きいが、こうした視点は、オスマン・トルコの征服前夜におけるビザンツ、ブルガリア、セルビア三国をめぐるバルカン地域の国際情勢を論じる際にも貴重な手掛かりを提供する可能性を秘めているように思われる。なお、今回の調査では、コソヴォ地区、プリズレンのリエヴィチ教会も、あわせて調査を行ったが、同地の聖デメトリオス伝を描いたフレスコ壁画については保存状態が完全ではなかったこともあり、十分な成果は収めることはできなかった。本研究では、中世、ビザンツ帝国に成立した軍事聖者崇敬が周辺のスラヴ・東欧世界に伝播し、その地に定着し、独自の発展をしてゆく過程を分析し、地域ごとに生まれた特性を比較、検証した。特に注目したのは、テサロニケの聖デメトリオス信仰がブルガリア、セルビアで受容されるプロセスである。こうした課題を究明するため、文献調査と並んで、両国の教会や修道院などに残さされた壁画などの現地調査も実施し、それらの地域でビザンツに由来する軍事聖者が現地の守護聖人として定着してゆく過程が確認された。本年度の主眼は、昨年度に実施できなかった、ブルガリアにおける聖デメトリオス崇敬の定着と発展のプロセスを解明することに置かれることになろう。ブルガリア王権が中世後期以降も聖デメトリオスへの崇敬を維持したことは、14世紀半ばに国王イヴァン・アレクサンデルの後援により、首都タルノヴォ郊外に聖デメトリオスに捧げられたキリファレヴォ修道院が建立されていることからも窺うことができる。同修道院は、王権と結び付いた聖デメトリオス崇敬の中心地として機能したことが推察されるのであり、現地を訪れ、同修道院に関する史料収集と現在の同修道院の実地調査を行いたい。次いで、ブルガリアにおける聖デメトリオス崇敬の在り方を考える上で非常に興味深い図像として、現在、「リラの修道院」に伝存している図像に注目したい。その図像は、騎兵姿の聖デメトリオスが、地面に倒れた敵を馬上から槍で攻撃している構図であり、その敵には「カロヤン」という説明書きが付されている。ブルガリア国内でブルガリア王を刺殺する聖者の像が保存されているのは明らかに奇異なことであり、これには何らかの説明が必要であろう。現時点では、リラの修道院がブルガリアの西部に位置し、北中部のタルノヴォ王権から相対的に自立的な地位を保っていたことがこの謎を解く鍵となるのではないかと推測している。14世紀中葉において、同修道院の最大のパトロンとなった現地の君侯が、セルビアの支持を得て、半ば独立した地位を得ていたことも、同修道院の反タルノヴォ王権的な姿勢を助長させた可能性がある。この図像の解釈を通じて、これまで明らかにされていなかった、当時のバルカン地域の複雑な政治情勢の現実に光が当てられることが期待されるのである。現地での詳細な調査によって、こうした仮説を検証することが本年度の重大な課題である。最終年度では、これまで訪れることができなかったセルビア(および可能であればコソボ)に調査旅行を実施し、現地の史跡、とりわけ1314世紀に建立された正教の教会や修道院を訪れ、あわせて博物館その他で資料収集を実施したいと考えている。とくに今年度の調査は、ペーチ総主教座聖堂とデチャニ聖堂を中心に調査を実施したい。
QT延長症候群関連変異イオンチャネル蛋白のプロセッシング異常のメカニズムの解明

我々は正常チャネル蛋白および異常チャネル蛋白の細胞内局在を検証するためにKCNQ1蛋白とGFPとのfusion蛋白(C末端にGFP)を作成した。これにより細胞内局在をaliveの状態で観察できることになる。我々はHEK293細胞に野生型あるいは変異型KCNQ1チャネル蛋白のcDNAを導入し観察を行っている。また、このKCNQ1の細胞外ループにはc-mycエピトープが挿入されているため、細胞膜透過性を上げない状態で免疫細胞染色することにより細胞膜表面に到達したチャネル蛋白のみを検知することができる。膜輸送の有無を検証する実験系において、膜表出がない場合に変異蛋白が合成後速やかに処理・破壊されてしまっているのか、それとも蛋白合成されるもののER-Golgiレベルで停留しているのかを明らかにする必要がある。我々の実験系ではGFPと相互に干渉しない蛍光色素(PEなど)を使用することにより、細胞内で合成された蛋白(GFP:緑色)のうち膜表面に到達した蛋白(GFPとPEでラベル)を共焦点レーザー顕微鏡を用いて観察することができる。さらに、より客観性のある検証方法としてフローサイトメトリーを使用し膜表出蛋白を定量化する試みを行っている。我々は、これまで報告のあったQT延長症候群関連変異のうち、細胞膜への輸送障害が原因と強く疑われているものから検証を行うことにした。我々の検証においても、QT延長症候群関連変異KCNQ1 T587Mは膜表出が認められないものの細胞内部での合成はなされていることが確認され、細胞内輸送異常がその疾病の本体であることが判明した。今後順次QT延長症候群関連変異の検証を行い、この疾病のメカニズムに迫るよう研究を進めてゆく予定である。
高信頼化情報通信システムを実現するためのオンライン予防保守技術の開発と実装

ネットワークがすみずみにまで行き渡った情報化社会への対応と世界規模で広がる情報流通社会の創造に向けて,情報通信ネットワークシステムに対する信頼性と安全性を確保するための技術開発が日進月歩の勢いで進められている.よって,次世代におけるネットワークビジョン(光情報伝達基盤の整備,レゾナントコミュニケーション,ユビキタスサービス)に関する技術動向と連携しながら,コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアに対する信頼性設計・評価技術や保守管理技術,セキュリティ技術,通信トラヒックと品質評価技術など基盤技術の向上が緊急の課題となっている.そこで本研究では,ネットワークの信頼性・安全性向上のために,メール網に代表されるネットワークの輻輳,情報の遅延・未到達を防止するためのオンライン予防保守技術の開発とその性能評価を行うことを目的とする.本年度は3つの研究グループを構成し,各々の研究グループが相互に連携をとりながら(1)オンライン保守アルゴリズムの開発(土肥,尾崎,海生,三道),(2)トラヒックモデルの解析と性能評価(木村,会田,Trivedi),(3)システム開発(岡村,林坂)の研究を行ってきた.オンライン保守アルゴリズムの開発では,迂回用バックアップパスの適応設定に関するアルゴリズム実装,並びにオンライン予防保守を考慮した性能評価モデルのシステムへの実装を行った.トラヒックモデルの解析と性能評価では,オンライン保守アルゴリズムのさらなる高速化と,ネットワーク内のリンク統計情報を収集・管理する中継LSRに自律分散制御システムの開発を行った.具体的に、自律分散制御を実施するためのプロトコル(2005年に開発済み)を実装し,ネットワーク内のリンク統計情報を有効利用しながら負荷分散を軽減するためのトラヒックの付加バランス分散機能を実現した.最終的に,性能評価モデル上で実行されたオンライン保守アルゴリズムを広島大学所有のサーバシステムに実装し,さらに性能評価モデルに基づいてオンラインで決定されるパス設定情報を自動的に更新するためのソフトウェアを開発した.ネットワークがすみずみにまで行き渡った情報化社会への対応と世界規模で広がる情報流通社会の創造に向けて,情報通信ネットワークシステムに対する信頼性と安全性を確保するための技術開発が日進月歩の勢いで進められている.よって,次世代におけるネットワークビジョン(光情報伝達基盤の整備,レゾナントコミュニケーション,ユビキタスサービス)に関する技術動向と連携しながら,コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアに対する信頼性設計・評価技術や保守管理技術,セキュリティ技術,通信トラヒックと品質評価技術など基盤技術の向上が緊急の課題となっている.そこで本研究では,ネットワークの信頼性・安全性向上のために,メール網に代表されるネットワークの輻輳,情報の遅延・未到達を防止するためのオンライン予防保守技術の開発とその性能評価を行うことを目的とする.本年度は3つの研究グループを構成し,各々の研究グループが相互に連携をとりながら(1)オンライン保守アルゴリズムの開発(土肥,尾崎,海生,三道),(2)トラヒックモデルの解析と性能評価(木村,会田,Trivedi),(3)システム開発(岡村,林坂)の研究を行ってきた.オンライン保守アルゴリズムの開発では,迂回用バックアップパスの適応設定に関するアルゴリズム実装,並びにオンライン予防保守を考慮した性能評価モデルのシステムへの実装を行った.トラヒックモデルの解析と性能評価では,オンライン保守アルゴリズムのさらなる高速化と,ネットワーク内のリンク統計情報を収集・管理する中継LSRに自律分散制御システムの開発を行った.具体的に、自律分散制御を実施するためのプロトコル(2005年に開発済み)を実装し,ネットワーク内のリンク統計情報を有効利用しながら負荷分散を軽減するためのトラヒックの付加バランス分散機能を実現した.最終的に,性能評価モデル上で実行されたオンライン保守アルゴリズムを広島大学所有のサーバシステムに実装し,さらに性能評価モデルに基づいてオンラインで決定されるパス設定情報を自動的に更新するためのソフトウェアを開発した.ネットワークがすみずみにまで行き渡った情報化社会への対応と世界規模で広がる情報流通社会の創造に向けて,情報通信ネットワークシステムに対する信頼性と安全性を確保するための技術開発が日進月歩の勢いで進められている.よって,次世代におけるネットワークビジョン(光情報伝達基盤の整備,レゾナントコミュニケーション,ユビキタスサービス)に関する技術動向と連携しながら,コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアに対する信頼性設計・評価技術や保守管理技術,セキュリティ技術,通信トラヒックと品質評価技術など基盤技術の向上が緊急の課題となっている.そこで本研究では,ネットワークの信頼性・安全性向上のために,メール網に代表されるネットワークの輻輳,情報の遅延・未到達を防止するためのオンライン予防保守技術の開発とその性能評価を行うことを目的とする.本年度は3つの研究グループを構成し,各々の研究グループが相互に連携をとりながら(1)オンライン保守アルゴリズムの開発(土肥,尾崎,海生,三道),(2)トラヒックモデルの解析と性能評価(木村,会田,Trivedi),(3)システム開発(岡村,林坂)の研究を行ってきた.高信頼化システムの文献調査,モデル化技法の整理,並びに理論モデルの解析と簡易信頼性評価システム開発をそれぞれ行った.また,2005年1月には研究打ち合わせのための会合を開き,研究成果の進捗状況の報告を行い,今後解決されるべき課題を明確にするための討論を行った.

また,研究成果の公表のため,国内外で開催された学会やシンポジウムに参加し,本研究で得られた要素技術ならびに成果について報告を行った.ネットワークがすみずみにまで行き渡った情報化社会への対応と世界規模で広がる情報流通社会の創造に向けて,情報通信ネットワークシステムに対する信頼性と安全性を確保するための技術開発が日進月歩の勢いで進められている.よって,次世代におけるネットワークビジョン(光情報伝達基盤の整備,レゾナントコミュニケーション,ユビキタスサービス)に関する技術動向と連携しながら,コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアに対する信頼性設計・評価技術や保守管理技術,セキュリティ技術,通信トラヒックと品質評価技術など基盤技術の向上が緊急の課題となっている.初年度に検討した迂回用バックアップパスの適応設定に関する技法を,実際のシステム上で実行するためのアルゴリズム開発を行った.【トラヒックモデルの解析と性能評価】(土肥,木村,会田,Trivedi):実際のネットワークのオンライン保守アルゴリズムを高速化するためには,システム開発や実装のノウハウだけでなくヒューリスティックアプローチも含めた最適化計算を実行することが要求されるため,ネットワーク内のリンク統計情報を収集・管理する中継LSRに自律分散制御機能を付加することにより,さらに高速に障害検知を行ったり輻輳の軽減を図ることを可能にした.また,環境多様化の観点から情報通信ネットワークシステムを最適に設計・運用することを試みた.【システム開発】(土肥,岡村,林坂,尾崎,海生,三道):性能評価モデル上で実行されたオンライン保守アルゴリズムを広島大学所有のサーバシステムに実装し,さらに性能評価モデルに基づいてオンラインで決定されるパス設定情報を自動的に更新するためのソフトウェアを開発した.ネットワークがすみずみにまで行き渡った情報化社会への対応と世界規模で広がる情報流通社会の創造に向けて,晴報通信ネットワークシステムに対する信頼性と安全性を確保するための技術開発が日進月歩の勢いで進められている.よって,次世代におけるネットワークビジョン(光情報伝達基盤の整備,レゾナントコミュニケーション,ユビキタスサービス)に関する技術動向と連携しながら,コンピュータシステムのハードウェアとソフトウェアに対する信頼性設計・評価技術や保守管理技術,セキュリティ技術,通信トラピックと品質評価技術など基盤技術の向上が緊急の課題となっている.そこで本研究では,ネットワークの信頼性・安全性向上のために,メール網に代表されるネットワークの輻輳,情報の遅延・未到達を防止するためのオンライン予防保守技術の開発とその性能評価を行うことを目的とする.本年度は3つの研究グループを構成し,各々の研究グループが相互に連携をとりながら(1)オンライン保守アルゴリズムの開発(土肥,尾崎,海生,三道),(2)トラピックモデルの解析と性能評価(木村,会田,Trivedi),(3)システム開発(岡村,林坂)の研究を行ってきた.オンライン保守アルゴリズムの開発では,迂回用バックアップパスの適応設定に関するアルゴリズム実装,並びにオンライン予防保守を考慮した性能評価モデルのシステムへの実装を行った.トラヒックモデルの解析と性能評価では,オンライン保守アルゴリズムのさらなる高速化と,ネットワーク内のリンク統計情報を収集・管理する中継LSRに自律分散制御システムの開発を行った.
使用者・介護者に使いやすい電子透明文字盤の開発

本研究開発課題は、ALS(Amyotrophic Lateral Sclerosis;筋萎縮性側索硬化症)などの患者(対象者)と介護者を対象とした意思伝達支援装置である、電子透明文字盤を開発を目的とした。開発品の操作性を定量的な方法で評価して開発品の効果を検証した。健常者を被験者(文字盤を操作する者)とし、従来の樹脂製透明文字盤を対照として用い、開発品の操作時における被験者の眼球移動を定量化して評価した。評価結果から従来の透明文字盤と同様の操作、機能が可能なことが確認された。本研究開発課題は、ALS(Amyotrophic Lateral Sclerosis;筋萎縮性側索硬化症)などの患者(対象者)と介護者を対象とした意思伝達支援装置である、電子透明文字盤を開発するものとした。平成26年度はシステム構成としてハードウェア構成、アプリ構成を検討し、開発ツール仕様ECCB001を確定して開発を進めた。1.システムの構成検討;ハードウェア構成はアンドロイド端末2台を一組とする構成とした。従来の透明文字盤の置き換えを想定する場合はタブレット端末を背中合わせにして設置し、介護者が離れる場合は端末を離して設置するものとした。装置の機能、アプリ構成は、1.対象者、介護者ともに文字入力の決定をする入力決定アプリ、2.文字盤を作成してモニタ上に表示する文字盤アプリ、3.決定した文字をテキスト化し、音声出力や他アプリに入力するアプリの3つのアプリを導入するものとした。2.アプリ開発;入力決定アプリについては、介護者の入力を可能にするアプリを作成した。患者の顔面表情筋の随意収縮による表情変化をタブレット上で確認し、タップ操作で入力を決定した。文字盤アプリについては、ひらがなを5文字ずつ並べた表構成にしたものを作成した。患者、介護者双方が表をリアルタイムに連動して確認可能とした。テキスト化アプリは、文字盤アプリ上のひらがなを入力決定アプリで入力決定した文字をテキスト形式にして出力するものを作成した。3.システムの基本評価;動作確認を実施した。文字盤の表示、文字の決定および入力、入力した文字のテキスト化を確認した。以上の開発を研究分担者から助言を受けて実施した。加えて先行的に夜間使用や患者の表情変化を詳細に検出する目的で、可視画像に加えて赤外線領域の熱画像によるヒト動作を検出するシステムの研究開発について国際会議で発表をし、また本研究の関連技術情報を収集した。平成27年度は開発品の基本動作を確認し、従来の樹脂製透明文字盤と同等の操作が可能なことを確認した。その操作性、効果などについて定量的な方法で評価をする方法について検討した。1.システムのハード・ソフトウェア構成の確認平成26年度に製作した電子透明文字盤を構成する2台のタブレットを無線通信でつなぎ、文字盤を表示させ、選択した文字をテキスト形式で表示し画面上に出力する構成を確認し、システム全体の動作を確認した。動作確認に際して屋内環境における実験系の設定を分担研究者から指導を受けて検討した。2.システムの定量評価方法の検討開発したシステムを評価するにあたり、分担研究者と協議し定量的な評価方法を検討した。健常者を被験者とし、従来の樹脂製透明文字盤を対照として用い、開発したシステムと操作時における被験者の視線移動を定量化して評価することとした。視線評価を実施可能な計測装置の候補を選定した。本年度は開発したシステムの定量的な評価方法について検討した。開発したシステムの基本構成は完成しており、研究全体の進行は概ね計画通りとなっている。平成28年度は開発品の操作性、効果などについて定量的な方法で評価し、従来の樹脂製透明文字盤と比較して開発品の効果を検証した。検証の方法として、健常者を被験者(文字盤を操作する者)とし、従来の樹脂製透明文字盤を対照として用い、開発品の操作時における被験者の視線移動を定量化して評価した。視線移動の定量化には装着型の眼球運動測定システムを用い、操作時における眼球運動を視線移動とみなして、ターゲットとした文字の位置と視線の一致性、視線移動の時間、行程について定量化した。また同時に被験者及びの矢状面からHDビデオカメラで操作状況を撮影し、被験者と文字盤の文字を意思表示する者の頭頚部、体幹の動作を記録した。評価結果から設計時に想定した操作、機能が可能なことが確認された。平成26年度の達成度は、概ね順調に進展しているものとした。

計画ではアプリ開発について、3種類のアプリのうち、入力決定アプリを先行して開発する予定だったが、製作依頼先と使用打合せや実現性を検討したところ、3種類のアプリを並行して開発することで、システムの実効的な機能、評価を可能にしていく方法に変更した。その上でシステムの開発を進めたところ、透明文字盤としての機能を電子的に可能としたことで、電子透明文字盤を具現化することができ、研究の進行としては予定通りに進むことができた。開発したシステムの透明文字盤としての機能、操作性などについて、健常者のシステム操作における視線(眼球運動)を定量的に計測し、従来の樹脂製透明文字盤の機能、操作性と比較することで評価を実施する。評価結果から開発したシステムの効果、有効性を検証して本研究のまとめとする予定である。福祉工学平成27年度は、26年度に引き続きシステムを構成するアプリを開発する。入力決定アプリについては、患者による入力を可能とする機能を追加する。文字盤アプリは、かな、ローマ字、数字、絵文字、よく使う単語、日常会話などから構成し、任意に組み合わせ可能とする。また、文字盤は自動スクロールやスキャン移動で、該当する文字を検出エリアに配置する。また文字盤をタブ表示して、複数文字盤の呼び出しを容易にする、文字の拡大縮小やグループ化をして折りたたみするなどを可能とする。文字盤の編集、保存、読み出し可能とするものとする。テキスト入力アプリは、文字盤で決定した文字を文章化し、テキスト化する。テキスト化した文章は保存しテキスト読み上げや、他のアプリにテキストを入力することを可能にするものとする。それらの中から、実施可能なものを優先的に選択して開発を進める。装置の基本操作、仕様の評価として、開発した3つのアプリを装置に導入し、操作方法の確認をする。3種類のアプリ相互の干渉や他アプリの干渉の有無を確認し、必要に応じてデバッグを行う。平成28年度は、開発した電子透明文字盤の評価を実施し、研究のまとめを行う。健常者により対象者、介護者役を設定して、開発した装置の試用評価を実施する。評価は基本的な操作が可能かを確認の上、指定した文字入力にかかる時間、失敗の頻度、使いやすさや介護者の取り扱いの負担に関する評価を実施する。対照として従来の透明文字盤を用いて同じ評価を実施し、結果を比較する。また安定した動作が可能なことを確認の上、ALS患者および介護者に試用評価を依頼し、同意が得られた上で試用評価を実施する。試用評価から装置の効果を検証し、研究のまとめをする。当該年度は開発したシステムの実験系構築の検討、定量的な評価方法を検討し、必要な視線(眼球運動)計測装置の選定候補を検討した。当該年度所要額2,080,000円に対して、実支出額は2,076,876円と、予定より3,124円余剰した。研究計画が概ね予定通り達成し、残額が少額であったため、来年度の研究予算に繰り越した。平成28年度は開発したシステムの定量的評価を実施するための計測装置の導入、実験に必要な消耗品、被験者謝金、研究打合せなどの旅費などを使用する計画である。来年度は交付予定額
学習支援システムの履歴情報による教育改善のための客観的評価手法

平成22年度は「オンラインテストの履歴情報による授業分析モデルの精緻化」に取り組んだ。従来研究で,授業を分析するための指標として,授業内容の難易度,授業直後の理解度,復習後の理解度を定義し,これらを元に授業を分析していた。三つの指標は,CMS上のオンラインテストの結果を元に算出しているが,その指標の推定に,項目応答理論を利用し、テストの結果から,テストを構成する質問(項目)の項目特性曲線を推定し,質問の難易度や受験者の能力を測定した。既存の研究では,項目パラメータを推定する際の項目データとして,テストの一回目の受験結果だけではく,複数回受験した場合はすべての受験結果を用いることにしていた。すなわち,項目パラメータの推定のための項目データとして,授業の受講者だけの集団の受験結果ではあるものの,受験ごとによって受講者の能力が変化することから,受験の初期の段階での能力の低い受講者のデータと能力の高い受講者のデータが使用することにより,パラメータを正確に推定できると考えたが,これが妥当かどうかを検証した。これらの検証のために、九州大学病院の看護部における静脈注射認定のためのオンラインテストによる模擬テストを利用した。従来研究では、約40名の受講者のデータしか採取できていなかったが、2回の模擬テストの受験者が179名と209名であり、検証のために十分なデータが得られた。また、項目パラメータの推定結果を元にオンラインテストの改善を行った結果、テスト項目の識別力を向上することができた。また、授業の活性化を測定するために、アクティブラーニング型の授業での調査を前提として、まず、アクティブラーニング型の授業の環境を整備し、授業実践を行うことを今年度は試みた。本研究では、高等教育における教育改善の実践において、これまで定性的になりがちであった評価方法に対して、統一的な枠組みで適用可能な客観的な評価基準とそれに基づいた可視化システムを実現することを目的にしている。客観的な評価基準とそれに基づいた可視化システムを実現することにより、授業担当者・所属機関・対象分野・授業形態に依存せずに、授業や教材を評価することが可能となり、個々の教員が培った教育改善方法の知見の比較と共有が可能になる。今年度は、これまで検討した「項目パラメータを推定する際の項目データとしてテストの一回目の受験結果だけではく、複数回受験した場合はすべての受験結果を用いる。すなわち、項目パラメータの推定のための項目データとして、授業の受講者だけの集団の受験結果ではあるものの受験ごとによって受講者の能力が変化することから、受験の初期の段階での能力の低い受講者のデータと能力の高い受講者のデータが使用することによりパラメータを正確に推定できる」という仮定を実証するために、1000人規模のテスト実施者に対して、検証を行った。また、コース管理システムに蓄積されたデータを元に、統計解析ソフトウェアで処理し、本研究での評価手法を可視化システムのモジュールとして組み込む方法について検討した。授業の難易度と授業直後の学習者の理解度、復習後の学習者の理解度の指標だけでは授業の特性を断定できないが、想定できる特性を与えるとともに、授業を改善する指針を提示することができると考えられる。また、授業の改善点は多様であるが、授業に依存しない一定の評価指標で数値かできれば、毎回の授業間、年度毎の授業間、異なる教員が担当する異なる授業間で、評価指標値による授業の特性を相互比較するとともに改善点を共有できると考えられる。そこで、授業におけるコミュニティに関する解析を実施した。平成24年度は、同じ学科を対象にした授業において、異なる教員間での授業の比較を行った。担当教員Aが過去三年間に行った授業時に行った小テストの結果を項目応答理論を利用して分析した。また、担当教員Bがその翌々年じに行った授業時に行った小テストの結果を同様に項目応答理論を利用して分析し比較を行った。また、小テストの結果から、識別力の大きく難易度の異なる質問を選別し、それらを元に構成した期末試験を実施し、その結果を項目応答理論を利用して試験問題として適切であったかを検討した。この結果は以下の国際会議で発表した。可視化システムのモジュールにおいては、当該年度に組み込む予定であったが、検討のみとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。達成が遅れた可視化システムに関しては、エフォートの配分の強化、分担者との進捗打合せを頻繁にすることにより、研究を推進していく。
母乳育児と母子の尿中に排泄される酸化ストレスマーカーの関連性

1.研究に同意が得られた単胎かつ正期産で出生した母子200組を対象として、診療録および助産録から、母子の基本情報、妊娠・分娩経過、新生児経過について情報収集した。また、母体および新生児の尿サンプルを採取し、酸化ストレスマーカーである8-OHdGを測定した。さらに母子情報と母体および新生児それぞれの尿中8-OHdGとの関連および児の栄養方法と新生児の尿中8-OHdGとの関連を解析した。2.産後1か月の母親に食物摂取頻度調査(FFQg)を実施した。
エキシマーレーザーCVDによる高性能イオン導電性超格子薄膜の創製

近年、石油や石炭などの化石燃料の利用に伴う大気汚染、CO_2の排出による地球の温暖化などの環境破壊、化石燃料の枯渇などが問題となっており、これにかわる新しいエネルギー資源の開発が様々な分野で行われている。我々は次世代のクリーンなエネルギー源として水素エネルギーを考えている。水素は水から製造することができ、また燃焼してエネルギーを放出した後には再び水に戻るためリサイクル可能で環境破壊の心配がないという大きな特長を有している。水から水素を効率よく製造する方法として高温水蒸気電気分解が提唱されている。水素を利用したクリーンな発電システムとして固体酸化物燃料電池があり、現在これらについて研究開発が行われている。高温水蒸気電気分解と固体酸化物燃料電池においてはイオン導電性の固体電解質材料が重要な役割を果たすので、高いエネルギー変換を行うには、高い酸素イオン導電性を有するイオン導電性薄膜を作成する技術の実用化が急務となっている。この様な状況から、本研究では、近年、半導体超格子薄膜の作製に急速な進展を見せているエキシマーレーザーCVDの手法をイオン導電性薄膜の作製に適用し、高性能イオン導電性薄膜創製へのブレークスルーを図ることを目的とした。本研究ではArFエキシマーレーザーCVDにより、Zr、Yのジピバロイルメタン塩(dpm)、Zr(dpm)_4、Y(dpm)_3とTi(dpm)_2(O・C_3H_7)_2のMO原料を用いて、イオン導電体ZrO_2-Y_2O_3系及び電子-イオン混合導電体ZrO_2-TiO_2-Y_2O_3系の薄膜作製に成功した。これらの膜は配向成長した結晶性の良いもので、高いイオン導電性を示した。本研究により高温水蒸気電気分解及び固体酸化物燃料電池用の高性能をもつイオン導電性薄膜作製の実用化のための指針を明らかにすることが出来た。光CVD用のエキシマ-レ-ザ-としてルモニクス社製モデルEX-540を購入した。このレ-ザ-は光CVDに最も適する193nmで発振するArFをレ-ザ-媒質に使用し、繰り返し数を10200Hzの範囲で変化でき、最大パルスエネルギ-として300mJが得られることが確認された。このエキシマ-レ-ザ-光を導入できる光学窓を持つ光CVD用の製膜真空チャンバ-として到達真空度が10^<-4>Torr程度のものを作成した。光CVDを用いた製膜時の真空度は数Torrであり、この到達真空度で十分である。この真空槽にはガス導入装置と基板加熱のためのヒ-タ-が組み込まれている。ヒ-タ-は700°Cまで加熱できることが実験的に確認されている。現在、テトラキス(ジピバロイルメタナト)ジルコニウムとトリス(ジピバロイルメタナト)イットリウムの有機金属化合物を用いてアルゴンガスをキャリャ-として真空製膜槽内で反応させて、ZrO_2-Y_2O_3系超イオン導電体薄膜作成の実験を行っている。有機金属化合物の蒸気圧は温度に対して大きく変化するので、有機金属化合物の保持温度、アルゴンキャリャ-ガスの流量、および真空製膜槽内の酸素分圧などのパラメ-タ-を変化させながら最適な製膜条件を探がしている。薄膜化しようとしているZrO_2-TiO_2-Y_2O_3イオン導電体について基礎となるバルクとしての特性を評価した。測定試料は各酸化物粉末の固相反応により作成した。

この系のイオン伝導度を明らかにするため、酸素分圧を変化させながら直流四端子法により電気伝導度を測定した。更に、この系の酸素透過率を測定することにより、電子伝導性を明らかにした。これらの結果は第8回固体イオニクス国際会議において発表された。最終年度はZrO_2-Y_2O_3系およびZrO_2-TiO_2-Y_2O_3系の薄膜をエキシマーレーザーCVDの手法を用いて作製する研究を行った。薄膜作製には同和鉱業株式会社製Zr,Yのジピバロイルメタル塩(dpm),Zr(dpm)_4,Y(dpm)_3とTi(dpm)_2(O・C_3H_7)_2のMO原料を用いた。dpm化合物は昇華温度が低く,C,H,Oのみから成り立っているので塩素などの有害ガスを排出しないという特長があり,この化合物を原料に用いた。原料の温度と昇華量の関係は熱重量分析装置を用いて明らかにした。このデータをもとに始めにZr(dpm)_4を200°C,Y(dpm)_3を120°CおよびTi(dpm)_2(O・C_3H_7)_2を60°Cとし,薄膜の組成化を変化させるためそれぞれのMO原料の温度を変化させた。キャリアガスとしてArガスを2030cc/minの割合で流した。原料が途中で固化しないように反応槽への導入管にリボンヒータを巻き,昇華槽の温度より10°C程度高めに温度を設定した。基板はエキシマーレーザーの入射光に対した斜に設置し,ヒーターを用いて700°Cに加熱した。レーザーとしては波長193nmのArFエキシマーレーザーを用いた。酸化物の薄膜を作製するので反応槽内に酸素ガスを150cc/minの割合で流した。薄膜作製時の圧力は反応槽内をロータリーポンプで排気しながら200Pa程度に保った。基板には(100)面がでているSiの単結晶,Al_2O_3のC軸配向している単結晶および焼結体を用いた。作製した薄膜の表面及び破断面をSEMで観察した結果,CVD特有の柱状に成長した緻密な膜が得られていることがわかった。X線回折の結果から配向性の基板を用いることにより配向性のイオン導電性薄膜が得られることがわかった。交流インピーダンス法を用いた電気伝導度測定から作製したイオン導電性薄膜は高いイオン伝導度をもつことが明らかになった。本研究の遂行により,イオン導電性薄膜の創製のための基本的手法が確立された。