hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
トリチウム水分子ピンセットの研究

トリチウムの濃縮について重水素を核磁気共鳴装置を使用して、ナノ空間を持つポリビニルポリピロリドン、結晶性セルロース、陰イオン交換樹脂、合成ゼオライト系吸着剤ゼオラムを利用しトリチウム濃縮にかかわる可能性について検討した結果、ポリビニルポリピロリドンについては30%を超える吸着効果を示し、水素結合をもつ部位をもって狭小場をも併せ持つ吸着体についてトリチウムの良い吸着体とすることを提案できた。トリチウム水の模擬として重水を使用した。重水はD2Oで購入、軽水に薄め水素交換を十分行ったものを調整し、HDOとしてトリチウム水HTOの模擬とした。軽水素と重水素の比は1としたが、平衡があり、約8%のD2Oが存在する溶液となっている。最初に吸着状態を調べるために、H-NMRを測定した。希釈溶液に各種のゼオライトに吸着させ、ろ過した溶液についてH-NMRを測定した。測定結果はこれまでの報告から軽水のH-NMRでは3種類の異なった化学シフトを示す状態の水が観測されているが、吸着させた場合これらの比率が異なっていることが分かった。同時にD-NMRも測定したが、得られたスペクトルの強度に変化は見られなかった。すなわち少なくとも異なった細孔径を持ったゼオライトではその細孔径によって吸着様式が異なっていることが示唆された。用いた系では重水素の濃度が非常の多いことから重水素の吸着に差が表れなかったと考えた。そこで、福島サイトのトリチウム濃度の約1億倍の濃度で作製した模擬溶液を使ってゲルのような吸着を行うと考えられるポリビニルポリピロリドンについてD核種の吸着について行った。得られたD核のNMRシグナルは吸着前の強度と変化はなかった。すなわち選択的な吸着は起こらなかった。吸着剤がナノオーダーの空間組成ではなく数マイクロオーダーの空間を持っていたためと考えられ、当初考えていたナノオーダーの空間組成を持った吸着体の選定が必要と考える。また、種々の測定から、蒸留水に含まれるHDOがNMR測定できることが判明した。福島の滞留水と比較すると蒸留水に含まれるHDOは60万倍多いと計算される。したがって次年度はトリチウムの模擬として蒸留水のHDOを吸着してNMR測定することができることが判明した。また、トリチウムを使って測定できるように環境を整備した。当初考えていた以上に模擬物質であるD核のNMR測定が容易に可能であることが判明した。また模擬溶液はサイトの汚染水よりも60万倍濃いものであるが、これを吸着しなければ当初の計画を満足できないので、模擬試料としては適当であると考える。でき得ればトリチウムを使った試験を行うことが希望であったが、測定できる環境が整った。天然の蒸留水には福島のトリチウム濃度と比較して2400万倍の重水素水HDOが存在している。この濃度では比較的容易に重水素核磁気共鳴測定が可能である。この濃度で容易に吸着する吸着剤を選定することができればトリチウムの吸着濃縮に十分利用可能であった。重水素及びトリチウムが結合すると比較して強い水素結合を示すことから、水素結合が強ければ当然ながらそれを利用した吸着剤には熱力学的には選択的に吸着し、大きな平衡が成り立ち濃縮ができると考えられる。しかしながら、その平衡の相手は圧倒的な量の軽水であり、多くに積もって3桁の同位体効果があってもその平衡に関与するには小さすぎる。よって本研究で目指す吸着剤の特性として狭小場を持った吸着材であることはもちろんで、水素結合を占める部位を持つと考えられる吸着剤を積極的に選定しして測定を行った。選択した吸着剤は大きな水素結合効果を期待できる点と狭小場として理想的なゲル状態と考えられる、製造メーカーの異なるポリビニルポリピロリドン(PVPP)、大きな水素結合効果を期待していわゆる糖が連結したような化学組成を持つ結晶性セルロース、PVPPと同様な狭小場と考えられる空間を持つゲル状態の、陰イオン交換樹脂、トリチウムで実績のある合成ゼオライト系吸着剤ゼオラムについて吸着効果を測定した。どの吸着体についても当初期待した、一度の吸着操作で少なくても十分の一にする吸着体はなかった。大きな効果を示した吸着体SIGMA製のPVPPは70 rpmの振とうにおいて、60日までは最大34%の重水を吸着し、平均として32%の重水を吸着していた。しかしながら、3カ月以上置いたものはPVPPが分解したと考えられ、その吸着は減少していた。吸着剤の選定を行う。吸着剤の候補はゼオライト類、粘土、ポーラスシリカ等を予定している。またナノ物質の代表であるカーボンナノチューブ類について行う。さらに、温度感音性を示すNIPAMと表記されるイソプロピルアクリルアミドがある温度以下で疎水性になり、その塊がナノ空間であるとされているので、この誘導体について試験を行う。これらについて有望な吸着剤を選定し、共存する金属イオンの影響、吸着の温度及び酸濃度依存性等の測定から吸着の様式を解明する。有望な吸着剤の選定が行われた場合は、トリチウムを使った試験を行い、その有望性を検討する。無機化学
肝移植後の移植肝のViabilityに関する研究

肝移植の成功にとってまず第一に重要な点は、移植肝が良好なバイアビリテイを保持することである。したがつて術後管理は、このバイアビリテイーを評価しながらあたらねばならない。ところが従来の肝機能検査では正しくこれを反映しない。そこで、肝のレドツクス状態を示す動脈血中ケトン体比が、移植肝のバイアビリテイを評価できるかをビ-グル犬の肝移植で調べた。この結果、移植後生存する群は、動脈血中ケトン体比の回復がすみやかで、合併症を有したり、死亡する群は、この回復が悪いか、全く回復しないかであった。そこで、この動脈血中ケトン体比を示標に、今世界の肝移植で、最も問題となっているドナー不足の解決のため、生体ドナーからの移植の可能性についてビ-グル犬を用いて研究した。生存犬を麻酔し、この肝の一部を切除、種々の方法で肝保存した後、レシビエン〓ト犬の肝を全摘出して、この保存肝を移植した。15頭中10頭が5日以上生存し、しかも、生存群は、血中ケトン体比の回復がすみやかで、死亡した群は、回復しなかつた。この結果は人において、親から子への生存肝移植の可能性を示唆するものであった。また、肝移植において、種々の因子が移植肝のバイアビリテイーに影響し、バイアビリテイを低下させ移植成績を下げる可能性がある。したがって、このバイアビリテイーを正しく反映する血中ケトン体比を評価し、それに基づいて術後管理にあたらねばならないことが〓った。1)犬の同所性肝部分移植に関する研究リビングドナーからの肝部分移植(同所性)を目的として、犬を用いその術式を確立した。すなわちレシピエント犬の下大静脈を残して全肝切除を行い、ドナー肝の外側2葉を移植する方法である。ドナーよりの部分肝採取方法を(I)無灌流(II)温灌流(III)冷灌流として、これらのグラフト肝Viabilityを、肝ミトコンドリア機能の面からと、生存率(移植犬)から比較検討した。肝ミトコンドリア機能として、血中ケトン体比、肝エナージチャージ、乳酸とピルビン酸値を測定した。これらのパラメータによると、リビングドナーより採取された移植肝は、無灌流でも十分肝バイアビリティーを保持するのみならず、温灌流とこれまで行われてきた冷灌流の保存との間に差がなく、移植肝は生着した。現在、さらに優る肝採取法を検討中である。2)ラット肝移植における拒絶反応の判定方法について。同系肝移植および異系肝移植を行い、移植肝生着後肝ミトコンドリア機能を評価するため経時的に血中ケトン体比、血中ビリルビン値、乳酸、ピルビン酸を測定し、拒絶反応を判定しうるパラメーターを検討した。この結果、血中ケトン体比が、最もよく相関し、血中ケトン体比の低下とともに、拒絶反応が進行していると評価できた。3)ラット肝切除後肝再生に及ぼすサイクロスポリンの影響拒絶抑制剤サイクロスポリンが、肝再生に及ぼす影響を、肝ミトコンドリア機能より評価し、肝再生には、悪影響しないと判定しえた。移植肝のバイアビリティの把握および判定に:これまでの機能検査法よりも正確な方法を導入する目的で研究を行った。肝ミトコンドリアのRedox Stateと相関する血中ケトン体比が、肝移植後の肝のViabityの決定に重要であることを実験的に証明した。即ち拒絶モデルのラットを用いて肝移植を行い、肝の拒絶状態の推移と血中ケトン体比の相関を明らかにし、移植肝の拒絶による不全状態を判定し、再移植の時期を決定しうることがわかった。犬および豚を用いて肝移植を行い血中ケトン体比を測定した結果、早期に移植肝のバイアビリティ-を判定でき、この血中ケトン体比の維持が、あらゆる肝機能にとって重要であることがわかった。

この結果に基づいて、犬における生体肝移植を実験し、手術術式、術前術中術後の管理体系を確立した。またこの部分肝移植の際、どのような保存法が最もよいのかが決定しえた。移植後に拒絶反応の抑制に用いる薬剤が、移植肝の機能(とくに部分肝)や再生にいかなる影響を及ぼすか、ラット肝切除モデルで研究し、現在使用されているサイクロスポリンAは、肝再生に悪影響を及ぼさないのみか、肝ミトマンドリアの機能保持に有効に働くことが証明しえた。脳死状態の肝がよいか悪いか(機能的に)判定はこれまでその方法がなかった。今回の研究で、脳死状態を作成し、血中ケトン体比と肝エネルギ-代謝を比較した結果、血中ケトン体比を測定することで、移植に利用できる肝臓であるかどうか判定しうることが解明できた。また脳死状態の際用いられる薬剤が、肝バイアビリティ-にどう影響するか。血中ケトン体比測定することが判明できた。
操船者の受ける心理感の表現とその応用可能性

昨年度は操船者の受ける心理感に熱力学的考察を加え、交通心理にも熱力学と同様の状態方程式が存在することを示すとともに、さらに熱力学に倣った交通心理学第1法則、交通心理学第2法則を提案した。しかし、心理エントロピー増加の機構に無理があったため、船舶の縦列走行を熱平衡の原理では表現できなかった。今年度は心理モデルに改善を加え、全く熱力学とのアナロジ的表現にすることができた。1)エントロピの増加機構心理エンジンは熱ダメから「気」と呼ぶ熱をとり出し、心理的満足感に変換する。熱ダメは目的に応じて船速を上げたい気持ち(自我、高温熱ダメ)と下げたい気持ち(反抗自我、低温熱ダメ)からなり、操船者の心理的葛藤を表す。高温熱ダメは操船者の外界に対する情報の入り口とつながっている。この入り口から高温熱ダメに気が流入するとき、熱伝導的に温度がさがる、すなわち脅威感の捉え方に差が出て、エントロピーが増大する。2)エントロピー最大の原理の適用エントロピーが最大の時、熱平衡である。この原理を2つの場合に適用した。(1)狭水路を航行する船舶に当てはめると、水路幅に応じて船速が定まり、自然減速が説明できる。概ね船速は水路幅の1/2乗に比例する。(2)大洋中を定常縦列航行する2船間では、離間距離と船速が定まる安定な熱平衡となる場合と不安定になる場合がある。これは離間距離-船速線図上に両操船者の心理エンジン部分に関する等エントロピー線を描けば、その交わり方で判定できる。安定な熱平衡は先頭を行く操船者の定速比熱が従者より小さい、すなわち速度一定の状態で、閉塞感の増加に対して気の出入りが小さい場合にのみ実現される。これは離間距離変化に鈍感な操船者が先頭の場合である。逆の場合は、先頭車がブレーキをかけて船速が0となるか、離間距離が離れて行くかのどちらかの態様となる。著者は既に操船者の受ける脅威感と危険感という両心理感について、流体力学的鏡像原理に基づく仮説を提示し、それらの表現を与えており、そのような学問分野の萌芽を作り出している。最適航路の計画や、港湾設計を行うにしても、単に近いではなく、疲れない航路や、不安感の少ない航路といった概念が必要である。船舶が航行するとき、運搬や漁労といった何らかの任務を持ち、それらは脅威感や危険感に抗してでもやり遂げられなければならない。疲労は肉体よりむしろ精神的疲れであり、これは両心理感に逆らった仕事とも考えられる。このように脅威感や危険感を根底に据えれば、それらに起因すると考えられる心理感を数式表現できる。本年度の研究では、数式表現された両心理感のうち、脅威感を根底に据え、モデル化した比較的単純な形状の港湾、河口等付近での脅威感の分布を得た。この結果、脅威感の数式表現は、心理現象をよく表現していることがわかった。得られた脅威感の分布を考察することで、脅威感を感じないようにするには港湾、河口等をどのように変更するべきかという指針を得ることができた。さらに、脅威感の等値線と直交する線(航路)をたどっていくことで、岸壁に衝突してしまう航路(危険航路)とそうではない航路(安全航路)を得ることができた。これに関する考察はまだ不十分であるが、異なる港湾、河口等での脅威感を比較検討する場合に有効であると考えられる。本年度の研究で用いた港湾、河口等の例は、前述のように比較的単純であるが、実際の複雑な形状の港湾、河口等にも拡張可能であり、脅威感の数式表現をもとにした最適航路の計画、港湾の設計の可能性を示すことができた。操船者の受ける心理感に熱力学的考察を加え、交通心理にも熱力学と同様の状態方程式が存在し、さらに熱力学に倣った交通心理学第1法則、交通心理学第2法則をつけ加えると、熱平衡に相当する輻輳海域での自然減速等が説明しうることが分かった。1)交通心理の状態方程式松村らの"鏡像脅威の拡張原理仮設"を海域の客観的閉塞性Psを表現するものと見直すと、彼らの脅威感の表現はと書けることがわかった。ここにVsは船速の2乗、αは船の旋回性能を表すパラメタ、Mは血圧や心拍を線形化したものである。これは理想気体状態方程式PV=RTに相当する。2)交通心理学第1法則熱力学第1法則にならったが心理学でも有効である。Sはエントロピー、Uは脅威感のみに依存する内部エネルギー、μは(最大速力-現在速力)の関数であり速度余裕を表す余裕ポテンシャルである。仕事Wのうち、PdVは力学風の仕事、速度余裕があればMdμで負の心理仕事をする。3)交通心理学第2法則Sが最大の時、熱平衡である。この原理を水路を航行する船舶に当てはめると、水路幅に応じて船速が定まり、自然減速が説明できる。また、大洋中を定常縦列航行する2船間では離間距離と船速が定まる。さらにαの小さな大船には、閉塞性の高い海域での熱平衡状態が無く、右往左往する場合がある。

しかし、心理エントロピー増加の機構に無理があったため、船舶の縦列走行を熱平衡の原理では表現できなかった。今年度は心理モデルに改善を加え、全く熱力学とのアナロジ的表現にすることができた。1)エントロピの増加機構心理エンジンは熱ダメから「気」と呼ぶ熱をとり出し、心理的満足感に変換する。熱ダメは目的に応じて船速を上げたい気持ち(自我、高温熱ダメ)と下げたい気持ち(反抗自我、低温熱ダメ)からなり、操船者の心理的葛藤を表す。高温熱ダメは操船者の外界に対する情報の入り口とつながっている。この入り口から高温熱ダメに気が流入するとき、熱伝導的に温度がさがる、すなわち脅威感の捉え方に差が出て、エントロピーが増大する。2)エントロピー最大の原理の適用エントロピーが最大の時、熱平衡である。この原理を2つの場合に適用した。(1)狭水路を航行する船舶に当てはめると、水路幅に応じて船速が定まり、自然減速が説明できる。概ね船速は水路幅の1/2乗に比例する。(2)大洋中を定常縦列航行する2船間では、離間距離と船速が定まる安定な熱平衡となる場合と不安定になる場合がある。これは離間距離-船速線図上に両操船者の心理エンジン部分に関する等エントロピー線を描けば、その交わり方で判定できる。安定な熱平衡は先頭を行く操船者の定速比熱が従者より小さい、すなわち速度一定の状態で、閉塞感の増加に対して気の出入りが小さい場合にのみ実現される。これは離間距離変化に鈍感な操船者が先頭の場合である。逆の場合は、先頭車がブレーキをかけて船速が0となるか、離間距離が離れて行くかのどちらかの態様となる。
ディープラーニングを活用したT細胞受容体リガンド同定技術の開発

本研究の目的は、T細胞受容体(以下、TCR)遺伝子配列からそのリガンドである抗原ペプチド/抗原提示分子複合体(以下、pHLA)を同定する技術を開発し、患者あるいは健常人のTCRレパトアから認識抗原群を同定し、病気に対して最適な抗原を標的とした個別化治療あるいは個別化予防を実現することである。本研究では、コンピューター上の計算によって、TCR配列情報からそのリガンドである抗原ペプチド/抗原提示分子複合体を同定する技術を開発することを目指す。これまで既知のTCR/pHLA構造解析データを用いて、様々な組み合わせを用い、ドッキングシミュレーションを行った結果、ある結合条件がTCR認識ペプチド抗原提示分子ペアでは当てはまるが、非認識TCR/pHLAペアでは当てはまらないことがわかった。また結合条件をスコア化することで、より統計学的に有意かどうかを判定しうることがわかった。このことは構造データを用いてコンピュータ上でTCRがあるpHLAを認識するかどうかを判別可能であることを示唆している。また本研究ではディープラーニング技術を利用する予定だが、病理組織画像をディープラーニングにより学習し、画像判別器を作成し、未学習データを高い精度で判別できることも確認した。これらの技術は今後ディープラーニング技術を利用してより効率のよいTCR/リガンドドッキングシミュレーション技術開発への応用が期待できる結果といえる。既知のTCR/pHLA複合体構造解析データを用いて、様々な組み合わせを用い、ドッキングシミュレーションを行った結果、ある結合条件がTCR認識pHLAペアでは当てはまるが、非認識TCR/pHLAペアでは当てはまらないことがわかった。このことは構造データを用いてin silicoでTCRがpHLAを認識するかどうかを判別可能であることを示しており、本研究の目標であるコンピュータ上でのTCRのリガンド予測が可能であることを示唆するデータが得られたため。またこれら解析するための環境構築の進展がみられたため。解析するTCR/pHLAのn数を増やし、in silicoにおけるTCR/pHLA結合条件をさらに解析し、精度の高い判定条件を探索する。今後はさらに構造未知のTCR/pHLAについても解析を進める。コンピュータ計算能力をさらに強化し、計算時間の短縮を目指す。分子モデリングソフトウエアを用いて、より最適な構造予測条件を解析する。構造既知データで探索した結合条件が構造未知データでも当てはまるのか調べる。ディープラーニング技術を利用したドッキングシミュレーションを試みる。
破骨細胞膜に共存する空胞型プロトンポンプと電位依存性プロトンチャネルの機能

破骨細胞の細胞膜に共存する起電性H+選択的トランスポート分子、V-ATPaseとH+チャネルがどのように機能的役割を分担しているかを、それぞれのH+電流を同一細胞でリアルタイムに同定し検討した。生理的な細胞内pH (>7.0)、膜電位(<-20 mV)でV-ATPase優位だが、活性化閾値に達すると直ちにH+チャネル優位に切り替わること、V-ATPaseがH+ channelを抑制的に制御すること、弱塩基やV-ATPaseによる細胞内pH上昇がdynamin依存性endocytosisによるH+ channel内胞化を促進することを明らかにし、細胞内H+チャネルプールの存在を提唱した。細胞質からのプロトン排出を担う空砲型プロトンポンプ(V-ATPase)と電位依存性プロトンチャネル(H^+チャネル)の役割分担がどのように行われているのかを両者が共発現する培養破骨細胞で調べ以下の結果を得た。(1)V-ATPaseとH^+チャネルの応答切り替えと干渉:V-ATPaseのH^+排出能は-8040mV,細胞内pH(pH_i)5.6-7.8と広いpHおよび電位領域で維持された。H^+チャネルの作動領域は限定的であったが、閾値より約20mV脱分極するとそのH^+排出能はV-ATPaseを凌駕した。VA-TPaseをbafilomycinでブロックすると2/3の細胞でpH_iの低下と共にH^+channelが増強し、同時に平均-40mVの脱分極が起こった。これらの結果はV-ATPaseがpH_i上昇と過分極を介し近傍のH^+チャネルの開閉を抑制的に制御していること示唆する。この制御効果は細胞内pHバッファー濃度を下げると大きくなった。(2)貧食過程におけるV-ATPaseとH^+チャネルの役割:zymosan粒子を投与すると膜電流が減少したが、主要イオンをNMDG-aspartateで置換したH^+電流測定用の溶液では貧食が起こらなかった。共焦点顕微鏡下ではFITCでラベルしたzymosanを用いてファゴゾームのpHの変動を経時的に検出できるようになった。現在、H^+電流と貧食過程を同一細胞でリアルタイムに観察できるシステムの構築を模索中である。(3)骨代替基質の開発:骨代替基質の候補である魚鱗上に破骨細胞を分化させ、V-ATPaseおよびH^+チャネル電流記録に成功したが、破骨細胞機能と密接に関連するアクチンリング形成状況は細胞によって異なり、機能との関連を見るためには、更なる改良が必要である。結果の一部は、生理研研究会、米国生物物理学会、日本生理学会大会などで発表した。1) V-ATPaseによるH+チャネル内胞化の検討.NH4Clを用いた実験から、細胞内pHが6.5以上に5分以上曝されるとH+チャネルの内胞化が始まりpH 7.5前後まで増強することが明らかになった。細胞内pH(SNARF)と膜の蛍光マーカー(FM1-43)を用い、破骨細胞の細胞膜に存在するH+ポンプ(V-ATPase)による細胞内pH上昇がendocytosisを促進させる事を確認した。更にH+チャネル頻回刺激による細胞内pH上昇でもチャネルの内胞化を生じた。外因性、内在性いずれのpH上昇刺激によるendocytosis促進もdynaminに依存した。同様の現象はマイクログリアでも起こったが、H+チャネル遺伝子を発現させたCOS細胞では見られなかった。以上の結果より、破骨細胞やマイクログリアでは生理的な細胞内pHでH+チャネルの約40%は細胞内プールに存在し、刺激に応答し細胞膜に移動する事が推測された。これはH+チャネル活性の新しい調節メカニズムである。2)骨代替基質の開発.魚燐上に分化させた破骨細胞でV-ATPaseとH+チャネルの干渉はガラス面に分化させた場合に比較し少なかった。研究を続行し干渉の抑止機構・機能的距離を解明したい。3) phagosomeにおけるV-ATPaseとH+チャネルの干渉/H+チャネル分子のH+センサー機能. H+電流と蛍光の同時測定のためPhotometry systemを設置した。現在、H+チャネル活性と蛍光マーカー(FITC)をつけたzymosan貪食胞のpHの同時記録、H+チャネル逆転電位による細胞膜近傍pHとSNARFによる細胞内バルクpHの同時記録の予備実験を行っており、細胞内pH動態解析の新規手法として確立することを目指している。成果の一部は論文2報および国内外の学会・研究会(計7回)で発表した。破骨細胞では、プロトン排出を担う空砲型プロトンポンプ(V-ATPase)と電位依存性プロトンチャネル(H+チャネル)が細胞膜だけでなく細胞内酸性小胞膜でも共存する可能性がある。これに留意し異なるアプローチで両者の関連を検討した。1V-ATPaseとH+チャネルによるH+ fluxの制御因子: V-

ATPase電流による過分極を測定し、近傍のH+チャネルを抑制すると推測された。リン酸を投与するとH+チャネル電流が可逆的に減少し、同時にtime-independentな外向きH+電流が生じた。後者がV-ATPase電流かどうかを検討中である。2phagosomeと細胞膜のH+ flux機構: zymosanを破骨細胞に取り込ませ、phagosomeのpH変動を測定した。Phagosome pHは徐々に低下し(pH < 5.6)、bafilomycinでブロックされたため、食胞酸性化にV-ATPaseが寄与することを確認した。更に観察を続けると食胞pHの急激な一過性上昇(pH spikeと命名)が起こり、食胞膜のH+濃度勾配を解消する機構が示唆された。phagosomeと破骨細胞膜のH+ flux機構には共通性が高いと考え、破骨細胞膜をpH<5.6に暴露した際に活性化されるH+電流とpH spikeを担うH+ flux機構との関連を現在調べている。3V-ATPaseとH+チャネルの細胞内プール:NH4Cl投与で細胞内pH上昇が持続すると、pHが元に戻ってもH+チャネルコンダクタンスは一部しか回復しなかった。NH4Clで膜蛍光マーカー(FM1-43)の取り込みが促進され、dynaminのブロッカーがこれらの現象を抑制することから、細胞内アルカリ化によって細胞膜H+チャネルの内胞化が起こると推測した。結果の一部は、生理研研究会、日本生理学会大会などで発表し、投稿準備中である。pHや電位に依存したV-ATPaseおよびH^+チャネルの働き方の違いの定量的検討は、大凡当初の予定通り進んでいる。貧食過程の解析、骨代替基質の開発にも着手し、ホールセルクランプ下で"貧食"をどのように誘導するか、魚燐上で分化誘導を増大させるにはどうしたらよいかなど、問題点が具体化してきた段階である。25年度が最終年度であるため、記入しない。V-ATPaseとH+チャネルの活性、H+リーク、バッファー効果などH+fluxに直接関わる要素についは、正確な定量的解析が行える状況になった。その応用成果として、細胞内アルカリ化によって誘導されるH+チャネルの内胞化、食胞で起こるpH-spike現象、細胞外に加えたリン酸に対するH+チャネルの応答を発見した。H+チャネルの予備プールの存在を確定したことも一歩前進である。現在、結論に至っていない予備実験結果もあるが、概ね順調に進展している。V-ATPaseとH^+チャネルによるH^+flux制御因子については、続行中のV-ATPase起電性の定量的検討に加え、H^+リーク、カウンターイオン、バッファーなど、もう一歩踏み込んだ解析を行う。また蛍光顕微鏡に振動の少ない励起光のシャッターコントロールシステムを追加し、様々な要因による内外pH環境の変動や貧食過程でのV-ATPase/H^+チャネルの電流記録に空間情報を加えて解析できる方法を工夫する。V-
膠原病の難治性皮疹に対するヒドロキシクロロキンの作用機序の解明

1ヒドロキシクロロキン(HCQ)の日本人での効果は不明であった。全身性エリテマトーデス(SLE)、皮膚エリテマトーデス(CLE)への本邦でのpilot studyを施行し、4施設の同様な研究を共同でまとめ、論文発表した。2HCQの動物実験の報告はほぼない。LEモデルマウス・MRL/lprマウスのLE様皮疹のHCQ投与での改善効果・出現抑制効果について検討し、IID2013で発表した。3Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスのHCQ投与での硬化改善効果についての研究を立案した。まず本マウスの線維化にかかわる機序を、紫外線照射による改善有無の研究として検討し、ICCLE2013で発表した。●昨年、所属科に通院中の全身性エリテマトーデス(SLE)、皮膚エリテマトーデス(CLE)症例へのヒドロキシクロロキン(HCQ)の有効性をみるpilot studyを施行し、その研究成果は、Journal od Dermatologyに投稿、掲載済である。同様の臨床研究を行った本邦4施設の結果をまとめた報告を、他施設と共同で論文化した。●MRL/lprマウスの円板状皮疹のHCQ投与での改善効果もしくは出現抑制効果の有無についての研究を施行、終了したため、結果を学会報告予定である。●強皮症などの硬化皮膚へのHCQの改善効果の有無についての研究のため、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスにHCQを投与し、硬化皮膚が改善するかの研究を予定している。前段階として、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスの硬化皮膚の線維化維持にかかわるTGFβ/Smad pathwayやapoptosisの変動を、紫外線照射の面から検討し終了しつつあるため、学会報告予定である。その後、本モデルマウスに検討した至適容量でのHCQ投与を行い、皮膚硬化の変動や線維化維持の機構の変動を検討する予定である。1本邦未承認薬であるヒドロキシクロロキン(HCQ)の本邦での臨床効果は不明であった。海外で保険適応されている全身性エリテマトーデス(SLE)、皮膚エリテマトーデス(CLE)症例への有効性をみる本邦でのpilot studyを施行し、結果がJournal of Dermatologyに掲載された。同様の臨床研究を行った本邦4施設の結果のまとめを他施設と共同で論文化、Modern Rheumatologyに掲載された。2HCQの動物実験の報告はこれまでほぼなかった。マウスへのHCQの至適投与量の確定のために、LEモデルマウス・MRL/lprマウスのLE様皮疹のHCQ投与による改善効果もしくは出現抑制効果についての研究を施行した。結果をInternational Investigative Dermatologyで学会発表した。43に引き続き、本モデルマウスに検討した至適容量でのHCQ投与を行い、皮膚硬化の変動や線維化維持の機構の変動を検討中であるが、現在結果を得るに至っていない。研究の継続のため、HCQ購入、MRL/lprマウスの購入、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスの作成のためのマウスの購入、Bleomycinの購入、HCQ投与後採取した病変皮膚の処理、病変皮膚内でのサイトカイン、apoptosisの変動をみるための試薬・物品の購入に研究費の充当を継続した。本邦の全身性エリテマトーデス(SLE)、皮膚エリテマトーデス(CLE)症例へのヒドロキシクロロキン(HCQ)の有効性をみるpilot studyを施行した。活動性内蔵病変がないまたは増悪がない、難治性皮膚病変を示すSLE症例、および難治性CLE症例7例に対し、理想体重にあわせHCQを1日200mg400mgを16週間投与した。皮膚病変はCLASIscoreで評価した。7例中4例で活動的な皮膚病変の有意な改善を認め、7例中3例で関節痛の軽減、2例で全身倦怠感の消失を認めた。SLE症例では補体・抗dsDNA抗体などに変動は認めなかった。血中脂質の有意な低下を認めた。16週間投与後HCQ投与を中止した3例すべてで皮膚症状、全身倦怠感の再燃を認めた。副作用として眼症状を2例に認めたが、一過性で消失した。本研究成果は、本邦における対象疾患にもHCQは有効であり安全性を確保できる治療法である可能性を示した。本研究成果は、Journal od Dermatolkogyに投稿、掲載済である。MRL/lprマウスの円板状皮疹のHCQ投与での改善効果もしくは出現抑制効果の有無についての研究を施行中である。これによりHCQのSLE、CLE難治性皮膚病変への作用機序を検討する予定である。HCQの長期投与について、動物実験の報告はほぼない。現在MRL/lprマウスを複数群に分け、複数の容量を飲水に混合し投与中で、至適容量を検討中である。

強皮症などの硬化皮膚へのHCQの改善効果の有無についての研究のため、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスにHCQを投与し、硬化皮膚が改善するかの研究を予定している。前段階として、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスの硬化皮膚の、線維化維持にかかわるサイトカイン、apoptosisの変動を検討中である。Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスの線維化維持の機構の検討に時間がかかっており、HCQを実際にモデルマウスに投与するに至っていない。またこれまでHCQの動物実験の報告がほぼなく、至適容量の検討が必要で、これにも時間がかかったため、遅れている。申請した研究計画のうち、本邦の全身性エリテマトーデス(SLE)、皮膚エリテマトーデス(CLE)症例へのヒドロキシクロロキン(HCQ)の有効性をみるpilot studyを施行し、結果を得て、すでにJournal of Dermatologyに投稿、掲載された。研究計画のうち、MRL/lprマウスへのHCQ投与、結果検討について、投与至適容量検討に入っている。元来当該マウスの皮膚症状出現には数か月を要するため、さらなる観察期間を要するが、至適容量の決定後多数のマウスへの投与を開始できる。Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスへのHCQ投与、結果検討について、上記容量決定できれば、当該モデルマウスの作成後HCQ投与を開始できる。課題進行遅滞の原因であった、動物実験でのHCQの至適容量の検討は終了し、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスの線維化維持の機構の検討が終了まもなくであるため、実際にHCQを同モデルマウスに投与開始を近日中に行う予定である。MRL/lprマウスの円板状皮疹のHCQ投与での改善効果もしくは出現抑制効果の有無についての研究について、HCQの長期投与に関する動物実験の報告はほぼない。現在MRL/lprマウスへの至適容量を検討中である。皮疹形成までに数か月を要するため、これとHCQ効果をみるため一定期間観察する。Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスの硬化皮膚の、線維化維持にかかわるサイトカイン、apoptosisの変動を確定する。至適容量決定後、MRL/lprマウス、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスに投与を開始する。一定期間投与し、各々の皮膚症状の変化、皮膚症状の形成に関与するサイトカイン、apoptosisの変動の有無について、検討を予定する。pilot studyに参加した症例に対するHCQの購入のため、研究費の充当を継続する。MRL/lprマウスの購入、Bleomycin誘導皮膚硬化モデルマウスの作成のためのマウスの購入、Bleomycinの購入、HCQ投与後採取した病変皮膚の処理、病変皮膚内でのサイトカイン、apoptosisの変動をみるための試薬・物品の購入に研究費の充当を継続する。上記の成果の学会発表、論文作成投稿などにも、研究費を充当する。今後本邦のSLE、CLE症例へのpilot studyに新たに参加する症例などに対するHCQの購入のため、研究費の充当を継続する。
バリ島の音楽・舞踊と文化政策に関する民族音楽学的研究

本研究の成果は、スカルノ政権とスハルト政権下で実施されたバリにおける文化政策のもとで、新たに創作、改編されたバリ島の音楽・舞踊に焦点を当て、その具体的な創作のプロセス、作品の特徴を明らかにした点にある。具体的には、以下の三つの点、(1)スカルノ政権とスカルノ政権における芸能に対する文化政策の具体的な差異、(2)スカルノ政権下で創作された社会主義的舞踊の具体的な特徴、(3)スハルト政権初期における宮廷舞踊の改編をとりあげた。本研究は、インドネシア政府主導で行われてきた芸術文化政策によって変化を余儀なくされているバリ島(バリ州)の音楽・舞踊に焦点を当て、その具体的な変化の状况を明らかにすることを目的としている。平成19年度の調査においては、主に1950年代から現在まで、政府主導(中央・地方両政府)によって行われてきた芸術文化政策全体を概観することと、1950年代スカルノ政権下で行われてきたいわゆる「社会主義舞踊」とよばれるいくつかの舞踊がそのような経緯で創作され、それがバリ全土に広がりを見せたのか、という点を中心に調査を行った。芸術文化政策全体を明らかにするために、音楽・舞踊といった芸術関連と関わる諸機関(官庁・教育機関)に着目し、インドネシアでの現地調査において、各機関においてさまざまなドキュメントなどを収集し、分析を行った。また実際の政策の方法などについては、当時そうした政策に直接関わった人々へのインタヴュー、またそうした政策を受ける側にいた人々のインタヴューなどを数回にわたっておこなった。そうした結果、芸術文化政策は「押し付け」ではなく、人々がそれまで伝承してきた音楽や舞踊を、政府の求める様式へと自主的に変化させることができるような巧みな方法が用いられていたその仕組みを明らかにした。また具体的に1950年代の芸術文化政策については、当時の政策が推進した作品の作曲者に直接インタヴューすることで、実際には音楽・舞踊作品への政府の関与は、作品が創作されてから後のことであることが明らかになった。つまり政府が「創作させた」わけではなく、作品そのものが政策的内容に合致したことから、それが利用されたということである。以上のように、平成19年度の調査・研究から、バリ島の音楽・舞踊と文化政策に関する新たな事実を見出すことができたのは、本研究の大きな成果である。本研究は、インドネシア政府主導で行われてきた芸術文化政策によってその芸能が大きく変化してきたバリ島(バリ州)の音楽・舞踊に焦点を当て、その具体的な変化の状況を明らかにすることを目的としている。平成20年度の調査においては、二つの芸能に焦点を当てて調査を行った。一つは、スカルノ大統領時代、大統領が社会主義に系統した時代に創作された、いわゆる「社会主義舞踊」のうち、《漁師の踊り》を研究対象とし、現地での聞き取り調査のほか、作品の音楽分析を行い、その作品が音楽的には当時のガムラン音楽作品としては前衛的、画期的な特徴を持ちながらも、その政治的役割に焦点が当たることで、結果的には音楽・舞踊作品として評価されなかったことについて本研究を通して明らかにした。もう一つは、現代における文化政策の一面である。対象にした芸能はワヤン・チェンブロンで、これは、前衛的な芸能家により、伝統的な演劇にもとづいて新たに創作されたものである。この芸能が大衆の人気を得ることで、その結果としてバリ州政府が、バリ芸能の活性化の視点からこの芸能をさまざまな方面から援助し、結果として、伝統的な芸能であるワヤンの伝承の低下に影響を与えていることを明らかにした。以上のように、バリ州の1950年代、2000年代という異なる時代の文化政策における芸能について新たな事実を明らかにできたことは、本研究の大きな成果である。本研究は、インドネシア政府主導で行われてきた芸術立化政策によって変化を余儀なくされてきているバリ島(バリ州)の音楽・舞踊に焦点を当て、その具体的な変化の状況をスカルノ政権、スハルト政権時代の文化政策を通して明らかにすることを目的としている。最終年度である平成21年度は、三つに研究対象を絞り込み、調査を行った。ひとつは、バリでもっとも有名な舞踊のひとつ《レゴン・ラッセム》が、1960年に設立された国立芸術高校でその舞踊様式がどのように確立し、さらに1970年代に行われた州政府主催の舞踊セミナーにより、どのようにバリ州の国民文化に位置づけられたかを明らかにした。二つ目に、国民文化とみなされないような地域限定の音楽アンサンブルに焦点を当て、文化政策の中から抜け落ちていく芸能の衰退について明らかにした。この二つの芸能は、文化政策の中に取り上げられ、今なおバリ島の芸能として継承される芸能と、国民文化になり得なかったことで、州政府(県行政)に無視され、結果的には集落やグループで維持ができずに衰退していく芸能という対照的なものである。さらにスカルノ

大統領時代に、社会主義舞踊としてタバナン県クランビタン村で創作され、1965年以降、演奏されでいなかった《農民》と題された舞踊を調査し、スカルノ政権末期におけるマルクス主義的な労働作業を表象する舞踊が村落においてどのように創作され、上演されていたかを調査した。
在宅療養支援における看護・介護姿勢に関する研究

研究目的は保健婦が在宅療養者の在宅療養生活及び介護者の介護生活を支援するために、保健・医療・福祉サービスを導入し、継続して指導を行うコーディネート機能のあり方を明らかにする事である。研究方法は広島市市街地において保健所保健婦が継続して訪問指導している在宅療養者で日常生活自立度がランクB及びCで65歳以上の高齢者及び介護している家族51事例を対象にして、平成7年度-9年度の3年間における療養状況と介護状況を調査票及び訪問面接により調査分析した。この3年間で14名(ランクB6名、ランクC8名)が死亡、3名が入院・入所で、34名は在宅療養していた。また日常生活自立度改善は2名(ランクBからA)悪化は3名(ランクBからC)あり、いずれもランクBからであった。専門職についてみると訪問看護婦とホームヘルパーを導入したり、訪問する回数を増やしたりする者が多かった。関わっている専門職が保健婦のみ1名と保健婦と医師のみ2名は3年間同じ状態であったが、他は3名以上の専門職が関わりそれぞれ導入したりまた中止したりしていた。専門職以外の社会資源利用状況を見ると、入浴サービス利用者が最も多く次がショートステイ、ディサービス・ディケアであり、全体としては増加しているが利用中止者もあり、全く利用していない者も3名あった。面接調査においてこれら施設の利用条件と在宅宅療養者の心身の状況との不一致が問題としてあった。介護・看護用具についてみると自立度がランクAになった1名以外は特殊寝台及びマットレスを導入して使用し、また車椅子、入浴補助具、腰掛け便器は導入した者と使用を中止した者共に多かった。一方広島県の理学療法士及び作業療法士に在宅療養支援への関わり方を調査した結果、医療機関でのリハビリやディケアでの関わりが多く、問題として他機関及び他職種との連携の取り方の困難を挙げていた。保健婦が行う在宅療養者のケースマネージメント指針を作成するために,広島市の市街地で生活している高齢在宅療養者で,厚生省が作成した障害老人の日常生活自立度判定基準の寝たきり者(B-1,B-2,C-1,C-2)に該当する51名について、保健所保健婦が把握している医療・保健・福祉制度の利用状況、家族による介護の状況及び保健婦の対象者への訪問指導内容を分析した。自立度が比較的高いB-1群の1名以外はすべて主治医があり,そして自立度が最も低いC-2群では全員が訪問診療を受けていた。訪問看護婦またはホームヘルパーによる看護・介護援助は,C-2群は全員が一方又は両方を受けていたが,C-1群で半数,B-2群で1/4,B-1群では15%は全く援助を受けず,家族及び保健所保健婦の指導・支援のみであった。その他の専門職種による援助は少なかった。トイレ、浴室、廊下及び階段等の家屋の改造と腰掛け便器の使用及び入浴補助用具の使用はB群で多く、C群では少なかった。訪問による入浴サービスがC群に多かった。一方,車椅子の使用者はB,C群とも多い。保健婦の指導としては,ADLの拡大,家族の健康管理,介護の負担軽減がいずれの群にも共通して多いが,さらにB群では生活意欲の拡大,転倒の防止が多く,C群では脱水の予防、排便のコントロール,感染の予防,関節拘縮の予防、褥創の予防等医療関連事項が多かった。今後は51例の訪問調査を通して,家族による毎日の生活への援助内容と社会資源の利用への考え方を分析し,さらに在宅療養者の寝たきり度に影響する要因と社会資源の活用状況との関連性を検討し,早期に親切な看護・介護支援を行うための保健指導のあり方について考察していく予定である。

平成7年度に調査対象とした広島市の在宅療養者(日常生活自立度がB及びCランク)51名の中から訪問面接の了解が得られた在宅療養者25名およびその家族について,社会資源(人的、物的)の利用状況と利用に関する感想、さらに現在の介護方法と問題点等を半構成式で面接調査した。病院への通院により疾病管理が行われている場合、主治医が変わることに対する不安や不満があった。介護職に関しては、利用した経験からホームヘルパーの利用を否定する者があり、また生協,シルバ-人材センター等からの有料ボランティアとも言える者の利用については、費用が少額であれば払った方がお願いしやすいという事であった。ショートステイおよびディサービスについても利用した結果、利用を拒否する在宅療養者があった。ディサービス利用についての希望としては送迎がある事と利用時間が1日単位が多い。車椅子はあるが利用していない場合の理由として介助が困難と住宅上の問題があった。在宅療養状況から在宅支援3本柱であるホームヘルパー、ショートステイ及びディサービスの1つを進めても、利用する考えがない者が1/4あった。在宅療養者および家族は社会資源を利用する場合に、今までの自分たちの生活の中にどう受け入れていけばよいのか不安や戸惑いがある。そのため導入時に問題が起きると再導入することが困難になるので、導入に際しては在宅療養者の心身の状況、介護者を含めた生活上のニードを理解した援助が必要である。また導入後の状況についても早期に問題把握し導入に伴う問題の相談及び助言をする事、及びその後も定期的に在宅療養者の心身の状況と利用している社会資源との適合性を観察し、指導・助言する事が在宅療養者に関わる保健婦の役割であると思う。平成7年11月に広島市市街地で日常生活自立度ランクが寝たきり状態に近いランクB及びCで65歳以上の在宅療養者の療養状況を調査分析したが、今回はその3年後の看護・介護状況を調査分析した。結果は平成7年度の対象者51名中14名は死亡、2名が入院、1名が入所で、34名が在宅で療養していた。在宅療養している者の中で、自立度がランクBからAに好転した者2名、ランクBからCに悪化した者3名で、変化なしは23名であった。保健・医療・福祉の専門職が導入及び中止状況を見ると、3年間で変化がなかった者は1名だけで、保健所からの嘱託訪問指導員が減少し、訪問看護ステーションからの訪問看護婦及びホームヘルパーの導入または回数の増加が多かった。理学療法士及び医師は導入と中止の両方があった。ショートステイ及びデイサービスの利用は増加し、入浴サービスは減少していた。特殊寝台やマットレスの導入者が多く、腰掛け便座や入浴補助具の使用中止した者が多い。車椅子は導入と使用中止が半数ずつあった。広島県において調査した、理学療法士123名及び作業療法士141名の在宅療養支援状況を分析すると、理学療法士は医療機関の外来指導時及び入院患者の退院指導が最も多く、次が医療機関及び訪問看護ステーションからの訪問指導、市町村の機能訓練教室及び訪問して指導するとなる。作業療法士は医療機関の外来指導及び入院患者の退院指導が最も多く、次は医療機関及び老人保健敷設でのディケア時の指導、医療機関及び訪問看護ステーションの訪問指導となる。在宅療養支援する際の問題点して、他機関及び他職業との連携の取り方の難しさが挙げられていた。
多層膜におけるトンネル分光と磁性に関する研究

本研究は、強磁性金属層を含む多層膜と既知の電子状態を有する金属(超伝導Al等)との間のスピン偏極トンネル効果を利用し、多層膜の電子状態と磁性に関する基礎的理解を得ることを究極の目的とする。〔1〕測定系の改良現在、トンネル接合試料のトンネル特性を、3300Kの温度範囲、また015kOeの磁界中で測定できる。本補助金で購入した低温温度計/コントロ-ラ(パ-ムビ-チクライオフィジックス、モデル4075)が用いられている。〔2〕トンネル接合試料の作製とスピン偏極トンネル分光以下のタイプの接合試料を種々作製し、検討した。(1)Al(または、強磁性金属)/Al_2O_3/強磁性金属接合(2)Al(または、強磁性金属)/Al_2O_3/Al/強磁性金属接合(3)強磁性金属/NiO/Ni接合(1)および(2)のトンネル接合では、基板側にトンネル分光の対象となる強磁性金属電極を配置し、その上に蒸着した薄いAl膜の表面を、大気中熱酸化し、Al_2O_3の絶縁障壁を形成する。この方法は我々独自の考案によるが、基板側電極の種類が限定されず、かつ安定なAl_2O_3層を利用できる。この際、Al膜の厚さ如何でAl層が残りAl/強磁性金属の多層膜も検討できる。トンネル分光による多層膜の電子状態の解明にまでは至っていないが、磁化曲線、強磁性共鳴など各種磁気測定により、多層膜の磁性に関する知見を得た。これらの基礎デ-タに基づき今後の見通しを得た。〔3〕磁気バルブ効果の室温観察本研究の過程において、NiO層を絶縁障壁として、強磁性金属/NiO/Ni接合を作製し、強磁性金属およびNi電極の磁化の相対角度に依存したトンネル効果(磁気バルブ効果)が、初めて室温においても、観測された。この効果は、理論的に期待されているものの、実験結果の報告例はきわめて少ない。本研究では、強磁性金属層を含む多層膜と既知の電子状態を有する金属との間のスピン偏極トンネル効果を利用し、多層膜の電子状態と磁性に関する基礎的理解を得ることを目的として研究を進めている。本年度は、測定系の改良とトンネル接合試料の作製および基礎データの蓄積に主眼を置き研究を進めた。研究代表者の異動(横浜国大・工→帝京技科大・情報、昭和63年4月)に伴い、多少の時間的変更は見られるが、計画はおおむね予定通り進行した。1.測定系の改良本年度科学研究費補助金により、低温温度計/コントローラ(パームビーチクライオフィジックス・モデル4075・センサ、GPーIB付)および液体ヘリウム金属容器(東理社・4WB10l型の他、シーベル10l型液体窒素容器、トランスファーチューブを含めて一式とした。)を購入した。これらを既存の測定系に導入しこれを改良した。現在4.2k300kの制御された温度下でトンネル特性測定が可能である。更に、1.5kより測定可能となるよう改良を続けている。2.トンネル接合試料の作製と基礎データの蓄積Al_2O_3、NiOを絶縁層としたNi/Al_2O_3/Al、Co/Al_2O_3/Al/Ni、Co/NiO/Niなど種々のトンネル接合につき基礎的データを蓄積した。

すなわち、抵抗測定により、これら金属酸化層の形成過程につき知見を得、又、磁化測定、MーH曲線測定および強磁性共鳴測定により、接合の多層構造および各層間の磁気的相互作用につき検討した。各種IーV特定を測定し、特にCo/NiO/Ni接合では、接合の両電極の磁化の相対角度に依存したトンネル電流を確認した。成果の一部は日本物理学会第44回年会で発表した。(講演番号29aーPSー91、平成元年3月、於東海大学湘南校舎)以上、装置改良と基礎データの蓄積検討を行ない、来年度に備えた。本研究は,強磁性金属層を含む多層膜と既知の電子状態を有する金属(超電動Alなど)との間のスピン偏極トンネル効果を利用し,多層膜の電子状態と磁性に関する基礎的理解を得ることを究極の目的として実験が進められた。本年度は特に,NiO層をトンネル障壁とし,これを二つの強磁性層ではさんだトンネル接合をも作製し,両電極の磁化の相対角度に依存したトンネル効果(磁気バルブ効果)を初めて常温で見い出した。1.トンネル接合試料の作製とトンネル分光〔強磁性金属層-Al層-Al_2O_3層-Al(又は強磁性金属)層〕の構成をもつ接合試料を種々試作し,トンネル特性を詳しく検討した。強磁性金属層に接しこれと多層膜を構成するAl層がスピン偏極トンネル効果に及ぼす影響を検討するため、Al層の厚さを種々換えた接合につき,15KOe以下の磁場中,2300Kの温度範囲でトンネル特性を調べた。トンネル分光による,多層膜における伝導電子と3d電子との相互作用の解明までには到っていないが,磁化曲線,強磁性共鳴など各種磁気測定とともに,基礎デ-タが蓄積され今後の見通しが得られた。2.〔強磁性金属層-絶縁層-強磁性金属層〕形の接合と磁気バルブ効果本年度は更に,絶縁層としてNiO層をもつNi-NiO-NiおよびNi-NiO-Co接合を種々作製し,その特性につき検討した。それらの電流-電圧特性の磁界依存性を詳しく検討した結果,スピン偏極トンネル効果が強磁性金属層自身の通常の磁気抵抗効果から分離して測定され,両電極の磁化の相対角度に依存したトンネルコンダクタンスが観測された。この磁気バルブ効果は,IBMのSlonczewskiにより理論的に予測されたが,実験例は国内外とも僅少で,4.2Kにおける観測例が2件報告されているのみである。本研究のように,詳しい実験結果と上記理論との比較から,常温で磁気バルブ効果を確認した例は初めてである。
固体電解質内部におけるLiイオン濃度分布測定：長年の謎の解明

全固体リチウム電池は安全性、高エネルギー密度、高出力、長寿命という特徴から次世代電池として期待されている。しかし、固体電解質と正極が形成する界面における高界面抵抗がボトルネックとなり、大容量の全固体Li電池はいまだ実用化していない。したがって、この界面における抵抗の起源やリチウムイオンの分布を明らかにする必要がある。そこで本研究は、ラザフォード後方散乱法、核反応分析法、さらに中性子反射率測定を用いて、電圧印加しながら界面近傍のリチウム濃度分布を計測した。電圧印加に伴い、固体電解質内でリチウムイオンがどのように濃度分布するのか、定量的な観測に成功した。「固体電解質に電圧を印加すると、固体内のイオンはどのように再分布するのだろうか?」この課題は固体電気化学における最も重要な問題でありながら、実験的な証拠はこれまで無いに等しい。そこで、本研究では、この問題に対して、明確、かつ、定量的な回答を得ることを目標とする。本研究は、全固体Li電池の「固体電解質/電極界面において、いかにして高速なイオン伝導を実現するか」という重要な課題解決と直結している。具体的には、Liの固体電解質に電圧を印加しつつ、ラザフォード後方散乱、核反応分析法(NRA)によって、Li濃度の深さ分布を測定した。「電圧を印加しながら」がポイントであり、深さ数10 μm(NRA)までの測定範囲で、Li濃度分布の電圧依存を計測したところ、Liイオン濃度分布がバルク領域とは異なる範囲が8 - 10 μmオーダーに及ぶことがわかった。そして、固体内部のLi分布が電圧によって大きく変化することを明らかにした。さらに、電気化学インピーダンス測定と組み合わせて解釈を行ったところ、固体内で固体電解質が分解し、Li濃度が数十パーセントも変化することを明らかにした。このように固体内部におけるLiイオン分布を明確化したところに意義がある。固体内部のLi分布について計測に成功し、かつその解釈もすることができたため、概ね順調に進展していると判断できる。さらに、課題も明確になってきた。μmオーダーでの挙動が分かってきたが、界面近傍のnmオーダーでのLiイオン分布については解決する必要がある。【背景】持続的発展可能な社会の実現に向けて、環境負荷が小さいデバイスの開発が急務である。その1つとして電気自動車があり、全固体リチウム電池の開発が世界中で活発化している。しかし、正極と固体電解質の間に形成される高抵抗界面が高速充放電の妨げになっている。界面への緩衝層導入による抵抗低減が報告されているが未だ十分な低抵抗界面は得られていない。そこで、さらなる界面抵抗低減を狙うために「高抵抗界面形成過程」の解明を目指した。特に、正極/固体電解質の界面近傍におけるLi濃度についての研究例はほとんどなく、高抵抗界面の厚みや形成過程は未だ明らかになっていない。【従来研究の問題点と解決方法】1.従来研究で用いられてきたバルク型電池では、正極/固体電解質界面の構造や面積を定量的に評価することが困難であった。そこで、薄膜作製技術を活用し、極めて平坦(数nm粗さ)で構造、面積を規定した界面を作製する。2.Li元素に対して感度が高い中性子反射率測定を行うことにより、電池動作させながら数nmレベルでの界面の変化を観測可能である。【結果】本研究では、電池動作下中性子反射率測定によりLiCoO2正極/LICGC固体電解質界面におけるLi濃度の深さ分布を解明した。パルスレーザー堆積(PLD)法によりLiCoO2正極を固体電解質LICGC(Ohara社)研磨基板上に蒸着した。さらに、両面にCr、Ni金属をそれぞれスパッタ蒸着し、薄膜電池素子とした。電池素子の界面抵抗を測定すると6000 Ωcm2であり、実際に高抵抗界面が形成されていることを確認した。作製直後の状態では5 nm程度のLi空乏層が固体電解質側で、Liリッチ層が正極側で形成されていることがわかった。また、充放電後の状態についても計測し、高抵抗界面層の厚みとその形成過程を明らかにした。電圧に応じたLiイオンの再分布を理解することを目指し、中性子線回折法を活用する予定である。固体電解質に電極を形成した構造だけではなく、全固体Li電池を作製し、それを動作させながら中性子線反射率を測定する。それによりnmオーダーの空間分解能で、界面近傍のLi濃度分布を計測する。固体化学