hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自習用教材作成・高大連携・相同性研究に生かす、慣用句を鍵に行う前置詞棲み分け研究

本研究課題の研究目的は、一般的に「機能語」と呼ばれる語のうち、きわめて「多義」的に見える前置詞の意味を、各前置詞の意味の「棲み分け」をもとに、また、慣用表現を手がかりに、明らかにし、日英語の相同性(英語は<有界的・結果志向・スル的>であり、日本語は<無界的・経過志向・ナル的>である)を求める手がかりとすることである。本研究は(1)英語のすべての前置詞の意味は何か?(2)日英語の様々な現象は、英語は<有界的・結果志向・スル的>、日本語は<無界的・経過志向・ナル的>な傾向に沿っている、つまり、相同的であるとされているが、前置詞の意味も、この傾向に沿っているか?の2点に答えようとする研究の一部である。その研究方法おび還元方法は、以下の2段階の研究方法と、3段階の研究結果の還元を行う。第1段階としてSemasiologicalな研究を行い、高大連携から得られる間違いやすい前置詞を参考にしながら、1語の現代英語における用法を整理しそこから仮の意味ネットワークを作成しそれを古い英語における用法を整理して補強する。第2段階として、Onomasiologicalな研究を行い、関連する語を、孤立用法・慣用表現を元に検証し、対象前置詞の棲み分けを明らかにする。そして、(1)高大連携の中でその研究結果をもとに、大学生・高校生へ正しい前置詞の使い方を指導する。(2)モジュール教材(テーマ別の小教材)としてサーバーに蓄積し実力にばらつきのある大学生が自学自習できるような教材として提供する。(3)研究結果を報告書として結実させる。その流れの中で、平成25年度は、前置詞forとtoおよびat、また、それに関連して、助動詞shouldの研究を行い、1本の著作、4本の論文、4件の学会発表、および1冊の教材を発表した。助動詞Shouldの研究は著作の中に治め、ForとToは、論文集に投稿し、Atについては、学会で発表を行い、平成26年度に出版される雑誌の中にその成果をまとめる予定である。それに加え得て、これらの研究成果を生かして、英会話用の著作を執筆し、それを出版した。本研究は以下の2点に答えようとする研究の一部であり、(1)英語のすべての前置詞の意味は何か?(2)日英語の様々な現象は、英語は<有界的・結果志向・スル的>、日本語は<無界的・経過志向・ナル的>な傾向に沿っている、つまり、相同的であるとされているが、前置詞の意味も、この傾向に沿っているか?その特徴・意義・および重要性としては、以下の3点が挙げられる。(1)前置詞の意味研究は、by dayやon saleなどの慣用表現を手がかりに、近似義語がどのように「棲み分け」ているかを見ることが肝要であるとし、(2)研究結果を、高大連携で得られる誤用例のエラーアナリシスを元に、自学自習用のモジュール教材として作成し、世の中に研究結果を還元し、(3)相同性研究へと広げることで、日英語の根本的な差異を研究する一助となり得る。(3)研究結果を報告書として結実させるその流れの中で、平成24年度は、前置詞forとtoおよびそれに関連して、助動詞shouldの研究を行い、2件の学会発表、1本の著作、1本の研究論文を発表した。本研究は以下の2点に答えようとする研究の一部である。すなわち、(1)英語のすべての前置詞の意味は何か?(2)日英語の様々な現象は、英語は<有界的・結果志向・スル的>、日本語は<無界的・経過志向・ナル的>な傾向に沿っている、つまり、相同的であるとされているが、前置詞の意味も、この傾向に沿っているか?本研究の特徴・意義・および重要性としては、以下の3点が挙げられる。(1)前置詞の意味研究は、by dayやon saleなどの慣用表現を手がかりに、近似義語がどのように「棲み分け」ているかを見ることが肝要であるとし、(2)研究結果を、高大連携で得られる誤用例のエラーアナリシスを元に、自学自習用のモジュール教材として作成し、世の中に研究結果を還元し、(3)相同性研究へと広げることで、日英語の根本的な差異を研究する一助となり得るさらに、本研究の研究方法および還元方法は、以下の2段階の研究方法と、3段階の研究結果の還元を行う。

第2段階として、Onomasiologicalな研究を行い、関連する語を、孤立用法・慣用表現を元に検証し、対象前置詞の棲み分けを明らかにする。そして、(1)高大連携の中でその研究結果をもとに、大学生・高校生へ正しい前置詞の使い方を指導する。(2)モジュール教材(テーマ別の小教材)としてサーバーに蓄積し実力にばらつきのある大学生が自学自習できるような教材として提供する。(3)研究結果を報告書として結実させるその流れの中で、平成26年度は、前置詞at,および高校生が不得意とする英文法項目である助動詞have, will, shouldの研究を行い、2件の学会発表、1本の著作、そして4本の研究論文を発表した。本研究は以下の2点に答えようとする研究の一部である。(1)英語のすべての前置詞の意味は何か?(2)日英語の様々な現象は、英語は<有界的・結果志向・スル的>、日本語は<無界的・経過志向・ナル的>な傾向に沿って相同的であるとされているが、前置詞の意味も、この傾向に沿っているか?本研究の特徴・意義・重要性は以下3点である。(1)前置詞の意味研究は、by dayやon saleなどの慣用表現を手がかりに、近似義語がどのように「棲み分け」ているかを見ることが肝要であるとし、(2)研究結果を、高大連携で得られる誤用例のエラーアナリシスを元に、自学自習用のモジュール教材として作成し、世の中に研究結果を還元し、(3)相同性研究へと広げることで、日英語の根本的な差異を研究する一助となり得る。さらに、本研究の研究方法および還元方法は、以下の2段階の研究方法と、3段階の研究結果の還元を行う。第1段階としてSemasiologicalな研究を行い、高大連携から得られる間違いやすい前置詞を参考にしながら、1語の現代英語における用法を整理しそこから仮の意味ネットワークを作成しそれを古い英語における用法を整理して補強する。(3)研究結果を報告書として結実させる。その流れの中で、平成27年度は、海外学会発表をも含む10本の学会発表および11本の論文を発表した。発表および論文は、前置詞の意味論に関するもの、e-Learning教材の作成に関するもの、そして、モジュール教材を使った前置詞教育の教育的効果についてを行った。本研究課題の研究目的は、一般的に「機能語」と呼ばれる語のうち、きわめて「多義」的に見える前置詞の意味を、各前置詞の意味の「棲み分け」をもとに、また、慣用表現を手がかりに、明らかにし、日英語の相同性(英語は<有界的・結果志向・スル的>であり、日本語は<無界的・経過志向・ナル的>である)を求める手がかりとすることである。本研究は、近接生をあらわす前置詞すべてを扱い、自習用学習教材を作ることが目標であるが、これまでは、as, by, on, in, to, till, until, for, atを前置詞としては扱い、高校生が躓きそうな文法項目について、少しずつ研究を進めているという点において、おおむね順調に進展していると言えよう。英語学、意味論2段階にわけて研究を行い、3方法で研究結果を社会に還元する。<研究計画・方法
RSウイルス感染に対するToll-like receptorの感染防御機構の解析

【目的】ヒトRSウイルス(RSV)感染に対する自然免疫応答として、Toll-like receptor3(TLR3)の関与及びその抗ウイルス機構を解明することを目的とした。初年度はサル腎細胞にヒトTLR3遺伝子を一過性に発現させ、RSV感染後のウイルス産生量をコントロール細胞と比較した。次年度はTLR3のリガンドである2本鎖RNAをRSV感染細胞に添加し抗RSV作用を調査した。【結果】ヒトTLR3発現COS-7細胞培養上清中のRSV量は、コントロール細胞と比較し有意に低下していた。またRSV感染HeLa細胞培養上清中のRSV量は、poly(I:C)添加群では非添加群と比較して有意に減少していた。興味深いことにpoly(I:C)添加RSV感染細胞でのIFN-β遺伝子発現も、コントロール細胞と比較し有意に減少していた。【考察】本研究によってRSV感染に対するTLR3の抗ウイルス作用が明らかにされた。この抗ウイルス作用はTLR3の細胞内シグナルがIFN-βを誘導した結果として現れたものではない可能性が示唆された。1.ヒトTLR3遺伝子発現プラスミド及びコントロールプラスミドの作成:ヒトTLR3遺伝子発現プラスミドベクターpUNO-hTLR3-HA(Invitrogen, San Diego, CA)は大腸菌DH5α内で増幅され、QIAGEN Plasmid Midi Kit(QIAGEN, Valencia, CA)にて精製された。pUNO-hTLR3-HAをEcoRVで切断しhTLR3遺伝子の大部分を除去したコントロールベクターpUNO-HAは、同様にDH5αで増幅し精製された。精製された各々のプラスミドはPCRにて存在が確認された。2.ヒトTLR3遺伝子のCOS-7細胞への発現:サル腎細胞由来COS-7細胞へ、上記の2種類のプラスミドベクターをLipofectamine 2000(Invitrogen Corp., Carlsbad, CA)を使用してトランスフェクションを行なった。トランスフェクション2472時間後にトランスフェクションされた細胞からtotal RNAを抽出し、RT-PCRにてヒトTLR3 mRNA発現を確認した。3.ヒトTLR3発現COS-7細胞へのRSウイルス感染:上記の2種類のプラスミドベクターをそれぞれCOS-7細胞にトランスフェクションし、24時間後にヒトRSウイルス(RSV)Long株をm.o.i.0.1で感染させた。感染2472時間後の培養上清からウイルスRNAをQIAamp Viral RNA Mini Kit(QIAGEN)を使用して抽出し、RT-PCRにてRSVゲノムを検出した。結果は、ヒトTLR3発現細胞においてコントロール細胞よりもRSV遺伝子がより強く検出され、ヒトTLR3に抗RSV作用のあることが示唆された。但し、上記の結果はまだpreliminaryであるため再現性を確認すると共に、real-time RT-PCRにてRSVゲノムを定量的に検出する予定である。平成17年度の本研究において、ヒトToll-like receptor 3(TLR3)発現COS-7細胞がコントロール細胞に比べてヒトRSウイルス(RSV)感染を制御する作用があるというデータを得た。そこで平成18年度においては、TLR3のリガンドである2本鎖RNA(poly(I:C))をRSV感染細胞に作用させ、抗RSV作用が現れるかを検討した。24ウェルプレートにHeLa細胞を2x10^5/ウェルで培養し、翌日に以下の3つのプロトコールに従いpoly(I:C)添加及びRSV感染実験を行なった。プロトコールA:poly(I:C)(20μg/ml)を培養上清に添加し、24時間後にRSV(Long株)をMOI0.5で感染させ、48時間後に検体(培養上清及び感染細胞)を採取;プロトコールB:RSV接種1時間後にpoly(I:C)を添加し47時間後に検体を採取;プロトコールC:RSV感染24時間後にpoly(I:C)を添加し24時間後に検体を採取。検体中の培養上清よりRSVウイルスRNAを、感染細胞よりRSV N蛋白遺伝子発現をreal-time RT-PCRにて定量的に検出した。また感染細胞におけるインターフェロン(IFN)-βmRNA発現も同様に定量した。結果は、全ての実験プロトコールにおいて培養上清中のRSV量はpoly(I:C)

添加群では非添加群と比較して有意に減少していた。また感染細胞のRSVN蛋白遺伝子発現量はpoly(I:C)添加群で明らかに減少していた。興味深いことに、同じ添加群でIFN-β遺伝子発現も減少していた。poly(I:C)による抗RSV作用はRSV感染前でも後でも現れることが明らかとなった。更にこのpoly(I:C)の抗RSV作用は、poly(I:C)がIFN-βを誘導した結果として現れているものではない可能性が示唆された。
非相同末端連結によるＤＮＡ二重鎖切断修復の新しい制御機構

非相同末端連結(NHEJ)はヒトにおけるDNA二重鎖切断修復の主要機構であり、KuとXLFはそこで中心的な役割を担う因子である。一アミノ酸置換(R57G)を生じるXLF遺伝子変異は放射線高感受性遺伝病の原因となる。本研究ではKuタンパク質上のXLF相互作用部位を解析するとともに、Ku-XLF相互作用がイノシトール6リン酸によって増強されることを明らかにした。細胞内においてDSB部位へXLFの集積はKu依存的であるが、R57G変異を持つXLFであっても正常型と同様にDSB部位に集積した。しかし正常型では生じないユビキチン化が変異型XLFに生じており、病態発症との関連が強く示唆された。DNA二重鎖切断(DNA double-strand break,以下DSB)は、遺伝情報を担うDNA鎖の完全な切断であり、細胞にとってきわめて重篤な障害である。非相同末端連結(Non-homologous end-joining,以下NHEJ)はDSB修復の主要メカニズムとされている。本研究では、NHEJによるDSB修復機構について、NHEJ基本因子KuとXLFのタンパク質間相互作用に着目し解析を進めている。まず、放射線高感受性ヒト遺伝病で発見されたXLFの一アミノ酸置換の生理的意義について解析を行った。既に米国の研究グループから一アミノ酸置換がXLFタンパク質の細胞内局在の異常を引き起こし、これが病態発症につながることを示唆する結果が報告されていたが、私たちはそれが人為的実験条件下におけるものであり、より生理的な条件下では、一アミノ酸置換は、タンパク質の不溶化、ユビキチン化とプロテアソームによる分解を引き起こすことを明らかにした。さらに部位特異的DNA損傷誘導とライブセルイメージングを組み合わせた手法により、一アミノ酸置換を持つXLFタンパク質であっても、DNA損傷部位に集積できることを示した。以上の結果は、一アミノ酸置換によるXLFタンパク質のユビキチン化もしくは分解によるタンパク量の低下が病態発現に関与することを示唆している。次に、イノシトール6リン酸がKuタンパク質に対して結合することでNHEJ経路に作用することから、Kuタンパク質の形成過程について解析を行った。Kuタンパク質はKu70ならびにKu80の二つのサブユニットから成るヘテロ二量体であるが、このKuヘテロ二量体の形成がアセチル化とタンパク質分解によって制御されているという全く新しい知見を得た。DNA二重鎖切断(DNA double-strand break、以下DSB)は最も重篤な細胞障害の一つであり、その速やかな修復は細胞の恒常性維持に重要である。DSB修復には相同組換えと非相同末端連結(Non-homologous end-joining、以下NHEJ)の二つの分子機構が主要な役割を担っている。本研究ではNHEJの基本因子に着目し、それらの機能解析を行った。XLFはNHEJ基本因子であり、DSBが細胞内に生じると速やかに損傷部位へ集積する。放射線高感受性遺伝病患者から見出された一アミノ酸置換を持つXLFはユビキチン化とそれに伴うプロテアソームによる分解を受けることを明らかにしてきたが、そのユビキチン化部位を解析するため、一連の欠失体を作成し、これを用いてユビキチン化部位が生じる領域を限局した。この領域内のリジン残基をアルギニンに置換した変異体を作製し、現在、ユビキチン化部位の同定を進めている。またこれまで外部施設で実施してきたライブイメージング解析を自らの研究施設で実施できるように、パルスレーザーによるDNA損傷誘導とライブイメージングを実施するための装置を導入した。NHEJの制御にイノシトール6リン酸(IP6)が関与することが無細胞系の解析から示唆されてきたが、細胞内環境におけるイノシトール代謝系がNHEJに与える影響を解析するため、イノシトール5リン酸(IP5)からIP6への合成を触媒する酵素であるInositol 1,3,4,5,6-Pentakisphosphate 2-KinaseならびにIP5の合成を触媒する主要酵素であるInositol polyphosphate multikinaseのcDNAを取得した。これらにGFPを付与した発現プラスミドを構築し、パルス照射によるDNA損傷誘導時の細胞内タンパク質挙動のライブイメージング解析を実施した。その結果、これらの酵素自体はDSB部位に直接は作用せず、代謝産物の核内拡散がNHEJに影響を及ぼしている可能性が強く示唆された。DNAの完全な切断であるDNA二重鎖切断(DNA double-strand break,以下DSB)は重篤な細胞障害であり、非相同末端連結(Non-homologous end-joining,以下NHEJ)はDSB修復に重要な役割を担っている。本研究ではまずヒトにおけるNHEJによるDSB修復機構の基本因子であるKuならびにXLFを昆虫由来培養細胞中で発現し精製を行った。次にこれらのタンパク質を用いてゲルシフト法によるDNA上でのKu-XLF複合体形成機構を解析した。

その結果、DNA上でXLFはKuのヘテロ二量体形成ドメインに相互作用して複合体を形成することを確認するとともに、イノシトール6リン酸がこの過程を強く促進することを明らかにした。次にXLF欠損細胞ならびに正常細胞からNHEJ無細胞反応系を確立するため、XLF欠損細胞を海外研究者から入手し、現在この細胞を用いた無細胞NHEJ反応系の確立に取り組んでいる。また、各種の欠失やアミノ酸置換を持つXLFを発現するレトロウイルスベクターを作製し、これらの変異XLF安定発現株を作成中である。さらに放射線高感受性ヒト遺伝病で発見されたXLFの一アミノ酸置換の生物学的意義を解析するため、この一アミノ酸置換を持つタンパク質を発現する一連のプラスミドならびにレトロウイルスベクターを作製した。この一アミノ酸置換を持つXLFをXLF欠損細胞中で発現し、タンパク質の性状と細胞内挙動を解析したところ、この変異タンパク質は、核内でDSB認識する機能を保持しているが、核ー細胞質間輸送が細胞質側へと傾いているため、核内に局在するタンパク質量が極端に低下していることを明らかにした。さらにこの変異タンパク質は細胞質においてユビキチン化を受けることを明らかにした。本研究では、放射線高感受性ヒト遺伝病で発見されたXLFの一アミノ酸置換の生理的意義について、これまで信じられてきた細胞内局在の変化よりも、ユビキチン化・不溶化・分解がより重要であることを示す実験的証拠を得た。さらにKuの活性型タンパク質であるヘテロ二量体の形成に、タンパク質のアセチル化を介した新たな制御機構が存在することを示す重要な手がかりを得ることができた。これらは本分野における重要な新知見であるが、いずれも本研究の計画時には予測されておらず、Ku-XLF相互作用に着目した解析は当初の計画よりも複雑なものとなってきている。ヒト遺伝病に見られる一アミノ酸置換をはじめとした各種の変異・欠損を持つXLFを発現するレトロウイルスベクターの作製はほぼ終了している。Kuアセチル化の生理的意義を解明するため、Ku各サブユニットの欠損細胞を入手し、それを相補するための発現プラスミドのシリーズを構築した。Ku-XLF相互作用の解析は順調に進展している。無細胞系を利用したDSB修復機構の解析についても、海外の研究者からXLF欠損細胞ならびに関連する遺伝子を欠損する培養細胞を分与していただくことができたため、これらの細胞から調製した無細胞系を用いた解析のための実験条件至適化が進行中である。さらにヒト遺伝病に見られる一アミノ酸置換をはじめとした各種の変異・欠損を持つXLFを発現するレトロウイルスベクターの作製も順調に進んでおり、次年度以降の研究に用いられる予定である。本研究によって明らかとなったアセチル化を介したKuタンパク質のヘテロ二量体形成の制御の詳細を解明し、さらにKuタンパク質のアセチル化が、イノシトール6リン酸を介したKu-XLF相互作用にどのような影響を与えるかを明らかにする。RNA干渉法によってイノシトール代謝経路とDSB修復の関連を明らかにする。
医療の人間関係における「相互扶助」型モデルの構築

本研究では、まず「インフォームド・コンセント」の思想を検討した。インフォームド・コンセントの思想の背景には「自律した個人の自己決定にもとづく相互契約」という、近代市民社会の思想があることが明確になった。現代の日本の医療現場での聞き取り調査によって、医師による患者への説明が、以前よりは時間をかけたものになっていることが分かった。患者の権利団体への調査によって、インフォームド・コンセントに対する市民の関心がきわめて高いことも判明した。その背景には、日本社会それ自体が、急速に「近代化」しつつある事実がある。ところで、今後の日本社会は、超高齢化社会に突入してゆく。その際には、高齢障害者や寝たきり老人、末期患者などが増大し、近代市民社会が前提としたような「自律した個人」の割合が減ってゆくと予想される。そこで私は、「ささえあい」モデルという「相互扶助」型モデルを理論化し、「自律した個人」モデルを克服しようとした。「ささえあい」モデルとは、人間は他の人間によってささえられることによってはじめて、「自己」として確立するというモデルである。ここでは、「自己」が最初から確立していると考える個人主義も、「自己」は人間関係の網の目の中の結接点にすぎないと考える関係主義も、ともに克服されている。他からささえられて、自己決定できるような人間が、ささえあいのネットワークを連結してゆくことで、はじめて高齢福祉社会の援助モデルに、哲学的裏付けが与えられるのである。これが、本研究の現時点での成果である。
高齢者訪問看護質指標を用いたインターネット訪問看護支援システムの有効性検討

訪問看護師を支援し実践の質向上を図るため、高齢者訪問看護質指標を用いたウェブサイトによる支援を試行しその有効性を検討した。看護実践者と研究者の双方向のやり取りが可能なサイトを開設し、1年間の試行前後の看護師の変化を把握した。合わせて訪問看護ステーションでの情報工学機器の活用実態と看護師の学習ニーズを調査した。訪問看護現場で活用しやすく有効な自己学習・質管理ツールとしてのウェブサイト使用のあり方と効果について、新たな知見を得た。訪問看護の質保証のための簡便で有効な支援システムの構築が必要という認識に基づき、本研究は、(1)我々がこれまで開発してきた「高齢者訪問看護質指標」の効果を測定し、有効性を確認すること、(2)インターネットのウェブサイトを用いた高齢者訪問看護の支援システムを確立すること、を目的として調査を実施する。質指標を用いた看護師による実践の自己評価と、学習を助けるためのウェブサイトによる情報提供を行うことを介入とする。領域別にプロセス評価・アウトカム評価の指標を決定し、看護記録レビュー及び家族への質問紙調査等により効果を測定する。今年度は、平成18年度に作成された高齢者訪問看護質指標を見直し、その後の訪問看護の実態に合わせて必要な箇所を修正したうえで、質指標による介入の効果を測定するための評価指標の作成に取り組んだ。今年度は特に、16領域ある質指標のうち特に「認知症ケア」「家族支援」「慢性疼痛」「摂食・嚥下障害」「終末期ケア」「睡眠のケア」「糖尿病ケア」の7領域に焦点をあてた。それぞれの領域について過去の内外の文献を検討し、訪問看護師、ステーション管理者、訪問看護利用者およびその家族を対象に、訪問看護ケアのプロセスとアウトカムに関して、介入の効果と考えられる効果指標を検討し作成した。訪問看護師とステーション管理者を対象としたプロセス指標としては、該当領域のケアに関する関心・自信などをVASで把握すること、訪問看護記録から訪問看護質指標に関連する記述があるかを検討するチャートレビューを実施することとした。訪問看護利用者及びその家族を対象としたプロセス指標およびアウトカム指標としては、訪問看護師から受けたケアの内容及びその結果として得られた利用者・家族の変化について、既存の尺度を活用および一部修正して活用することとし、必要な修正を検討して指標を作成した。「認知症ケア」「家族支援」のチャートレビュー指標は研究者間で評価者間信頼性を検討し、高い信頼性が得られなかったため内容を修正した。また、高齢者訪問看護質指標を用いた訪問看護師応援サイトの開発に着手し、試作物を研究者間で共有して内容について検討した。一部を公開した。今年度は、20年度に修正・作成した評価指標に基づき、9月に14件の訪問看護ステーションを対象としてウェブサイトを開示し、介入を開始した。対象となる領域は、認知症ケア・家族支援(9ステーション)、糖尿病ケア(3ステーション)、慢性疼痛ケア(1ステーション)、睡眠障害ケア(1ステーション)であり、合計60名の看護師と28名の訪問看護利用者またはご家族の協力を得て開始し、介入を現在も継続している。ウェブサイトには一定の閲覧件数がみられるが書き込みが少なく、書き込みを支援するために、サイトの様式や文言の修正、新たな書き込みがあるたびにお知らせのメールを送付する、新たなステーションが参入する前には掲示板に書き込んで頂くなどの工夫を盛り込んでいる。3月末にかけて次の訪問看護ステーションの参加を募り、領域も終末期ケアなどを追加して、規模を拡大してきている。さらに、昨年度の7領域引き続き、「栄養管理」「転倒予防」「運動機能の維持・回復」の3領域について過去の内外の文献を検討し、訪問看護師、ステーション管理者、訪問看護利用者およびその家族を対象に、訪問看護ケアのプロセスとアウトカムに関して、介入の効果と考えられる効果指標を検討し作成した。訪問看護師とステーション管理者を対象としたプロセス指標としては、該当領域のケアに関する関心・自信のみでなく、訪問看護を実施してゆく上での支援があるか、訪問看護にやりがいを感じるか、といった訪問看護師の心理面への効果を尋ねる項目を追加することとした。訪問看護の質保証のための簡便で有効な支援システムの構築が必要という認識に基づき、本研究は、(1)我々がこれまで開発してきた「高齢者訪問看護質指標」の効果を測定し、有効性を確認すること、(2)インターネットのウェブサイトを用いた高齢者訪問看護の支援システムを確立すること、を目的として調査を実施している。質指標を用いた看護師による実践の自己評価と、学習を助けるためのインターネットのウェブサイトによる情報提供を行うことを介入とする。領域別にプロセス評価・アウトカム評価の指標を決定し、看護記録レビュー及び家族への質問紙調査等により効果を把握した。今年度は、認知症・家族支援・糖尿病ケアの各領域に関する質指標を用いた介入を終了し、摂食・嚥下ケア・終末期ケア・栄養ケア・転倒予防ケアに関する質指標を用いた介入が半ばを過ぎたところである。認知症・家族支援については、質指標を用いた自己評価の得点が1年の介入期間を経て有意に向上するなどの成果が得られた。家族による評価、看護記録による調査は分析途中である。

このような訪問看護ステーションへのインターネットを介した支援の効果を実証的に示したデータは過去に見られず、今後ウェブサイトの検討を重ねながらデータをさらに蓄積していきたい。ウェブサイトはこれまでに調査を終了したステーションからの意見をもとに、デザインおよび内容の改善を重ねている。ウェブサイトへの書き込みを今後さらに進めたく、(1)調査対象を訪問看護ステーション単位から個人単位に切り替え、調査参加へのハードルを下げる、(2)IT利用に関するステーション調査を実施する、(3)領域に関する情報収集サイトとしての利用可能性を高めるようサイトに情報を追加する、などの取り組みを今後継続してゆきたい。訪問看護の質保証のための簡便で有効な支援システムの構築が必要という認識に基づき、本研究は、(1)我々がこれまで開発してきた「高齢者訪問看護質指標」の効果を測定し、有効性を確認すること、(2)インターネットのウェブサイトを用いた高齢者訪問看護の支援システムを確立すること、を目的として調査を実施している。質指標を用いた看護師による実践の自己評価と、学習を助けるためのインターネットのウェブサイトによる情報提供を行うことを介入とする。領域別にプロセス評価・アウトカム評価の指標を決定し、看護記録レビュー及び家族への質問紙調査等により効果を把握する。今年度は摂食・嚥下ケア・終末期ケア・栄養ケア・転倒予防に関する質指標を用いた介入を終了し、排便ケア・口腔ケア・リハビリテーションの各領域での調査を開始した。終末期ケアの領域では、質指標の一部の項目で、介入前後の自己評価に有意な改善が見られた。終末期ケアでは一部のステーションで現在も介入が継続しており、その他の領域のデータは分析中である。ステーション全体の看護師を対象とし利用者の協力も得つつ行う調査には困難があったため、個別の訪問看護師による参加も開始した。今後更なる周知により参加を募ってゆきたい。今年度はさらに、IT関連機器・インターネットを介した訪問看護師への教育支援の可能性を探るために、訪問看護におけるIT関連機器やインターネットの使用に関する全国調査を実施した。訪問看護ステーションのほぼ全数にインターネットに接続されたPCが配備されていたが、台数にはばらつきがあり、ネット検索を自由に行うには限界があるようだった。また、業務中にインターネットを用いた隆験があるという回答は回答者の8割弱に及んだが、多くは利用者の病態や薬剤に関する検索に活用しており、看護実践内容に関する検索は限られていた。訪問看護師はインターネットによるコミュニケションには「顔の見えない相手」という不安を持っており、今後ITやインターネット活用に関する支援が必要と思われた。本研究は、我々が開発した「高齢者訪問看護質指標」の有効性を確認すること、インターネットのウェブサイトを用いた高齢者訪問看護の支援システムを確立すること、を目的として調査を実施した。
イネ萎縮ウイルスの全立体構造決定

X線結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡と分子生物学的手法を組み合わせ,レオウイルス属に属する分子量7500万の二重殻ウイルスであるイネ萎縮ウイルス(RDV)の全体構造を明らかにするための研究を行った研究は,主として精製過程でP2タンパク質が欠如した粒子を用いて行い,X線結晶構造解析による3.5Åの電子密度を基に,内殻を構成するP3タンパク質と外殻を構成するP8タンパク質のほぼ完全な原子構造とP7タンパク質の一部の原子構造を明らかにした.さらにこの原子構造から二重殻構造を構成する2種類900個のタンパク質間の相互作用を検討することにより,P3およびP8タンパク質が互いを認識しながら自己会合により二重殻構造を形成する階層的な構造構築機構を提案した.このモデルはP3タンパク質のN末端欠損変異体の作製やRGDV(Rice gall dwarf virus)とのキャプシドタンパク質の交換実験など,様々な生化学的手法により,その妥当性を示した.RDV粒子内部の構造解析は,クライオ電子顕微鏡法を用いた単粒子解析とX線結晶構造解析を組み合わせて行った.いずれの結果からもウイルス粒子の5回軸付近に転写複合体と考えられる明瞭な分子構造と,粒子内側のRNAの構造を確認することができた.特にX線結晶構造解析の結果と合わせることによりP7タンパク質と考えられる分子領域を特定することができた.RNAの構造に関しては,3層目までは比較的整列した構造を取っており,特に1層目と2層目にdsRNAに相当するロッド上の構造が液晶様構造にパッケージングされている様子が明らかになった.構造タンパク質の高分解能での構造解析を目指して,RDV粒子からの各構造タンパク質の単離・精製と結晶化を行った他,それぞれの発現系の構築を行い,P2タンパク質の発現系の構築に成功した.さらにP2タンパク質の粒子上での会合様式を明らかにするための研究を進め,P2タンパク質を保持した状態でのRDV粒子の単離・精製,結晶化に成功したX線結晶構造解析およびクライオ電子顕微鏡と分子生物学的手法を組み合わせ,レオウイルス属に属する分子量7500万の二重殻ウイルスであるイネ萎縮ウイルス(RDV)の全体構造を明らかにするための研究を行った研究は,主として精製過程でP2タンパク質が欠如した粒子を用いて行い,X線結晶構造解析による3.5Åの電子密度を基に,内殻を構成するP3タンパク質と外殻を構成するP8タンパク質のほぼ完全な原子構造とP7タンパク質の一部の原子構造を明らかにした.さらにこの原子構造から二重殻構造を構成する2種類900個のタンパク質間の相互作用を検討することにより,P3およびP8タンパク質が互いを認識しながら自己会合により二重殻構造を形成する階層的な構造構築機構を提案した.このモデルはP3タンパク質のN末端欠損変異体の作製やRGDV(Rice gall dwarf virus)とのキャプシドタンパク質の交換実験など,様々な生化学的手法により,その妥当性を示した.RDV粒子内部の構造解析は,クライオ電子顕微鏡法を用いた単粒子解析とX線結晶構造解析を組み合わせて行った.いずれの結果からもウイルス粒子の5回軸付近に転写複合体と考えられる明瞭な分子構造と,粒子内側のRNAの構造を確認することができた.特にX線結晶構造解析の結果と合わせることによりP7タンパク質と考えられる分子領域を特定することができた.RNAの構造に関しては,3層目までは比較的整列した構造を取っており,特に1層目と2層目にdsRNAに相当するロッド上の構造が液晶様構造にパッケージングされている様子が明らかになった.構造タンパク質の高分解能での構造解析を目指して,RDV粒子からの各構造タンパク質の単離・精製と結晶化を行った他,それぞれの発現系の構築を行い,P2タンパク質の発現系の構築に成功した.さらにP2タンパク質の粒子上での会合様式を明らかにするための研究を進め,P2タンパク質を保持した状態でのRDV粒子の単離・精製,結晶化に成功した分子量7000万の二重殻ウイルスの一種である,イネ萎縮ウイルス(RDV)の全立体構造決定のために,X線結晶構造解析および低温電子顕微鏡を用いた構造解析を進めた.構造決定のアプローチには,3つの方法を用いた.1つめは,ウイルス粒子の結晶を用いた構造解析である.これまでに,3.5Å分解能の回折強度データを用い,低温電子顕微鏡の低分解能像を用いた分子置換平均化法による位相改良・拡張により得られた電子密度図に基づいて,2重殻の構造を原子レベルで明らかにしているが,さらにその内側,正二重面体の5回軸近くに,RNA結合タンパク質と考えられているP7の構造の一部を同定した.また.5回軸付近には.P7の残りの領域およびRNAポリメラーゼであるP1と思われる電子密度が現れている.しかし,原子構造を明らかにできるものではなく,また,分解能を拡張するに従って,この領域の電子密度は弱くなってしまった.2つめのアプローチは,低温電子顕微鏡による低分解能の構造解析である.低温電子顕微鏡では,5回軸周りにはっきりとしたタンパク質サブユニットと考えられる電子密度,および,殻構造を形成しているRNAの構造に由来する電子密度が得られている.X線による構造と比較することにより,5回軸周りに存在する転写複合体およびRNAの液晶構造が明らかになってきた.3つめのアプローチとしては,各タンパクサブユニットを大量発現させ,単体での構造解析を進めた.RNAポリメラーゼであるP1およびキャッピング酵素であるP5の大量発現系を構築し,タンパク質の発現を確認したが,現時点ではサンプルの大量調製および結晶化に成功していない.

分子量7000万のレオウイルス属に属する二重殻ウイルスである,イネ萎縮ウイルス(RDV)の全立体構造決定のために,X線結晶構造解析および低温電子顕微鏡を用いた構造解析を進めた.精製過程でP2タンパク質が欠如した粒子については,3.5Å分解能の回折強度データを用いて,2重殻の構造原子構造と,さらにその内側,正二重面体の5回軸近くに,RNA結合タンパク質と考えられているP7の構造の一部を同定した.この2重殻の原子構造に基づいて,2種類900個のタンパク質サブユニットが会合して,巨大な球殻構造を形成する構造構築の仕組みを明らかにし,Structure誌に報告した.さらに,我々が提案した構造構築機構を確認する目的で,内殻タンパク質P3の各種のN末端欠損ミュータントを作製し,その会合体形成能力から,N末端の50残基ほどが,内殻の構造形成に重要であることを明らかにした.P2を含むRDV粒子の精製を行い,結晶化を試みている.現在微結晶が得られており,P2を失っていないかの確認とともに,構造解析に向けた結晶化を進めている.これらの研究と平行して,各タンパクサブユニットを大量発現させ,単体での構造解析を進めた.RNAポリメラーゼであるP1およびキャッピング酵素であるP5の大量発現系を構築し,タンパク質の発現を確認したが,現時点ではサンプルの大量調製および結晶化に成功していない.昨年度,イネ萎縮ウイルスの2重殻の原子構造に基づいて,Structure誌にその構造構築機構モデルを提案・報告したが,本年度は,そのモデルの妥当性を証明するための生化学的実験を行った.1つは,内殻の構造構築に,内殻タンパク質P3のN末端領域が重要であることを証明するために,N末端領域を削除した3種類の変異体とネイティブP3の発現系を構築し,球殻構造の再構築実験を行った.これにより,N末端領域が内殻構造形成の鍵となることを明らかにした(N.Miyazaki et al.(2004)J.Virology).さらに,内殻と外殻の相互作用が静電的相互作用によるものであることを証明するために,RDVの外殻タンパク質P8と同じような表面電荷分布を持つRGDV(Rice gall dwarf virus)の外殻タンパク質を用いて、異なるウイルス由来の2重殻構造を持つウイルス様粒子の構築に成功した(N.Miyzaki et al.(2005)J.Mol.Biol.)RDV粒子全体の高分解能の構造解析を目標として,精製・結晶化法の検討を進めた.また,高分解能の構造解析には,高輝度なX線光源であるSPring-8の利用が不可欠であるが,これまでは,RDVの結晶をダメージ無く凍結することができず,室温条件下でのデータ収集しか不可能であったが,結晶化条件の再検討とクライオ条件の最適化により,6Åの分解能のデータ収集が可能となった.現在,さらに高分解能のデータを与える条件を検討している.各構成タンパク質を単独に構造解析することを目標として発現系の構築を進めてきたが,昆虫の媒介に必須のタンパク質P2と,RNA結合タンパク質P7の発現および精製に成功し,現在結晶化を始めている.また,RNA polymeraseであるP1の大量発現系の構築に成功し,現在精製条件の検討を進めている.
「ベイズ最適化を活用した」分子自己組織化による ナノ構造制御

髪の毛の直径の100000分の1、銅とほぼ同じ導電率であるグラフェンナノリボン(GNR)はナノエレクトロニクスのために活発に研究されている。GNRを合成するには「ボトムアップ」というアプローチが国内外の研究グループにうまく活用されている。ここでは、金属基盤に吸着したプリカーサ分子は互いに引きあい、GNRを自己組織的に形成する。このアプローチは容易なGNR合成を可能にするが、プリカーサ分子を正しく選ばないと分子自己組織化がうまく進まない。この背景の中、与えられたプリカーサ分子の自己組織化によって何が形成されるか予測するための計算手法が必要になった。本研究では、ベイズ最適化を密度汎関数理論(=DFT)を導入し、金属基盤上のプリカーサ分子の振る舞いを解明するための計算手法を開発した。この手法では、DFTから得られた情報による系のエネルギー地形をベイズ分析で推定し、そのエネルギー地形からエネルギーを最小化にする分子配置を予測する。この手法では、金属銅に分子が2個吸着している系に対し、ほぼ15のDFT計算の範囲以内で最適な分子配置を特定することが可能であり、分子配置の無作為抽出と比べるとほぼ9倍の効率性を達成する。プリカーサ分子が2個以上の場合を取り扱えるように研究を進めている。また、新しいGNRを形成するためのプリカーサ分子を予測するという逆問題をベイズ最適化により解決できて、横に並んでいるGNR集合を形成するプリカーサ分子を特定した。実験検証は進んでいる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
発達障害における行動介入の神経科学的分析と応用

本年度は、描画時における人の眼球運動を調べるために、測定機器のセットアップ完成、測定、解析プログラムの作成、および予備実験と本実験を行った。前年度から作成していたペンとtobii視線の同時測定システムについて、6月までにハイスピードカメラを用いた測定時間の誤差の測定を行った。その結果、測定誤差は6ミリ秒と判明した。7月8月に、被験者8名の予備実験を行い、測定プロトコルの改変、測定後の解析matlabスクリプトの作成、データqualityの評価、予備実験における測定データを用いて解析を行った。その結果、1.書道家では視線先行が見られること、2.fixationやsmooth pursuitの割合に個人差が見られること、3.描画スピードと先行量に関係があること、4.書道家では距離の視線先行にはばらつきがあるが、時間による視線先行が一定に保たれる性質があること(=つまり、一定時間後にペンが到着する場所に、視線の先行がある)、5.描画スピードを意図的にコントロールしても、これらの個人のファクターは保たれていること、などがわかってきた。予備実験データを元に、測定条件などを再度見直し、提示画像の細かい変更を行い、11月より本実験を行った。書道家7名を含む、20名の測定を終了し、測定系の開発や予備実験の結果について、工学系の研究会3回において発表した。現在、論文を作成する準備を行っている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年の研究は、当初の研究計画にある項目(1)から(3)について以下の内容を行った。(1)ASD幼児の療育(行動介入)における効果の測定岡崎市内などを中心にして、発達障害(主に自閉症スペクトラム)の幼児から低学年小学生に行動介入を導入して、その記録を取った。本研究は、生理学研究所倫理委員会の承認を経た後、児童の保護者に目的・方法の説明をして、了承を得て研究協力を依頼した。行動介入の実際のトレーニングは、公益市民団体あしたばスタッフの協力を得てすすめた。医療機関で受けた療育(行動介入を含む)は、聞き取りにより調査した。ビデオの解析を行い、介入前と後での変化を数値化した。結果をまとめ、平成25年度にケースレポートを発表する予定である。(2)文字の認識に対する適切な教材の作成、視覚情報処理に基づいた教材を実際にひとりの発達障害(自閉症スペクトラム)の幼児に使い、ビデオ撮影による記録を取った。視線を計測する装置(Tobii)による視線の計測を行い、描くタイミングと視線の関係を調べて予備的な実験結果を得た。(3)発達障害のゲノム解析について論文検索、総説の著作ASDのゲノムに関する文献を集め、名古屋大学医学系研究科(精神医学)の協力を得て、一部を総説「自閉症スペクトラムとシナプス蛋白質のアンバランス」にまとめた。発話と療育の関係を著作にまとめ、行動科学ブックレットとして発行予定している(行動科学ブックレット「話す」2013年予定)本年度は、年初の計画に基づいて、以下の研究を行った。(1)行動介入の実施と記録、調査岡崎市を中心にして、発達障害(主に自閉症スペクトラム)の幼児から低学年小学生に行動介入を導入して、その記録を取った。理学研究所倫理委員会の承認を経た後、児童の保護者に目的・方法の説明をして、了承を得て研究協力を依頼した。結果の一部を、日本行動療法学会第39回大会でポスター発表した。現在、特に2つのケースについて、自発語の伸びや姿勢の安定についてケースレポートにまとめる準備をしている。(2)余暇活動として絵を描くための適切な教材の作成視覚情報処理の考え方に基づいて、描画(余暇課題としてのお絵かき)を促進する教材を提供するとともに、児童の経過を記録した。本年度中にケースレポートにまとめる予定。(3)描画時眼球運動の測定上記(2)に伴って、描画時に視線がどのように動くかを健常成人において測定した。線をなぞるときに視線が先行するという予備的な結果を得た。引き続き実験プロトコル作成や測定を行い、人間が描画時にどのようなストラテジーを取っているかを推測したいと思っている。(4)発達障害のゲノム解析について論文検索、総説の執筆名古屋大学医学系研究科精神医学分野の協力を得て、総説(英語および日本語)の執筆を行った。(5)発語と要求言語に関する著作神経科学および米国の療育のメソッドを引用し、幼児期の要求言語の重要性についてまとめた。行動科学学会ブックレット「話すー話すときに何が起こっているのかー」を2013年11月に二瓶社から出版した。

その結果、1.書道家では視線先行が見られること、2.fixationやsmooth pursuitの割合に個人差が見られること、3.描画スピードと先行量に関係があること、4.書道家では距離の視線先行にはばらつきがあるが、時間による視線先行が一定に保たれる性質があること(=つまり、一定時間後にペンが到着する場所に、視線の先行がある)、5.描画スピードを意図的にコントロールしても、これらの個人のファクターは保たれていること、などがわかってきた。予備実験データを元に、測定条件などを再度見直し、提示画像の細かい変更を行い、11月より本実験を行った。書道家7名を含む、20名の測定を終了し、測定系の開発や予備実験の結果について、工学系の研究会3回において発表した。現在、論文を作成する準備を行っている。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、昨年度中断に引き続き、出産・産休のあと、支援復帰制度(半日)を使った。そのため実験的なことはあまりできなかったが、資料収集などに集中したので一定の成果をあげることができ、次年度への準備を行うことができた。本年度は、昨年度に引き続き、英文総説の執筆や著作の出版を行うことができたため一定のアウトプットができたが、一方で、ケースレポートの投稿に至らず、次年度(26年度)に行うこととする。眼球運動の測定については順調に進んでおり、26年度に継続して行う予定である。平成25年度は、大脳皮質機能研究部門においてヒト眼球測定や、モーションセンサーを使った実験を計画している。療育や行動介入について、こうした測定によって科学的な視点にたって実際に適用できるような教材や理論を開発してゆきたい。描画時の眼球運動の測定を行うことで、基礎的な研究を行うが、装置が生理学研究所大脳皮質機能研究部門にあるので引き続き、そちらを利用することとする。療育の調査や身体運動の測定については、名古屋大学医学部と共同で行う。
西南日本外帯の付加体および付加体上の自亜紀堆積盆形成史の解明-放散虫化石を用いた地質年代・地質構造・堆積(付加)物質量の推定-

2.付加体本体の地質年代に関しては,(1)放散虫化石により,関東山地をはじめ明石山地・九州東岸・四国東岸においてHauterivian-middle Albian,およびTuronianの付加体が欠損していることがわかった.(2)各地で非常に薄く連続性の悪いBarremianの付加堆積体が見いだされた.以上のことは,Hauterivian-middle AlbianおよびTuronianに付加の衰退と同時に横ずれ堆積盆の形成があったこと,また,その期間中にも一時期少量の付加体の形成があったことを示す.今後は,陸源砕屑物の供給と付加体の成長との関係について、堆積学的なデータを加え検討を試みることを目標とする.また,さらには,当時の陸棚から海溝までの断面を復元,砕屑物の供給システムを明らかにし、付加体の形成プロセスを総合的に理解していく.2.付加体本体の地質年代に関しては,(1)放散虫化石により,関東山地をはじめ明石山地・九州東岸・四国東岸においてHauterivian-middle Albian,およびTuronianの付加体が欠損していることがわかった.(2)各地で非常に薄く連続性の悪いBarremianの付加堆積体が見いだされた.以上のことは,Hauterivian-middle AlbianおよびTuronianに付加の衰退と同時に横ずれ堆積盆の形成があったこと,また,その期間中にも一時期少量の付加体の形成があったことを示す.今後は,陸源砕屑物の供給と付加体の成長との関係について、堆積学的なデータを加え検討を試みることを目標とする.また,さらには,当時の陸棚から海溝までの断面を復元,砕屑物の供給システムを明らかにし、付加体の形成プロセスを総合的に理解していく.
３次元系におけるトポロジカルな半金属の表面物性

今年度においては、トポロジカル半金属のワイル半金属とノーダルライン半金属に加えて、その拡張としてワイル超伝導体についてもトポロジカル相転移の研究を行った。以下にそれらの結果をまとめる。まず、スピン軌道相互作用の無い系におけるノーダルライン半金属からワイル半金属への相転移について研究した。ノーダルライン半金属相に対して、時間反転対称性または空間反転対称性の破れをもたらす摂動を導入することで、ワイル半金属相へ相転移が可能か否かを調べた。はじめに対称性に基づいてノーダルライン半金属のフェルミ面を分類することによって、前年度よりも普遍的な相転移の議論を構築できた。次に、ワイル超伝導体を実現するためのトポロジカル相転移について議論を行った。ワイルノードの構造は時間反転対称性の破れた超伝導体にも一般化可能であり、ワイル超伝導体と呼ばれる。一方で、鏡映対称性がある超伝導系においては、トポロジカル結晶超伝導体と呼ばれるトポロジカル相が実現可能である。本研究により、時間反転対称性が破れた超伝導系では、トポロジカルに自明な超伝導相とトポロジカル結晶超伝導相の間にギャップレス超伝導相が出現することがわかった。特に、空間反転対称性が破れている場合または奇パリティ超伝導体の場合には二相の間にワイル超伝導相が出現することを示した。さらに、そのトポロジカル相転移において、どのようにマヨナラ表面状態が変化するかを明らかにした。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、トポロジカルな半金属であるワイル半金属およびノーダルライン半金属に関する相転移現象を研究した。以下にその二つをまとめる。(1)スピン軌道相互作用のある系における絶縁体相と空間反転対称性の破れたワイル半金属相の間の相転移の一般論を展開した。特に、空間反転対称性の破れた場合には結晶対称性にかかわらず、通常の絶縁体相とトポロジカル絶縁体相の相転移は起こらないことを有効模型から導くことに成功した。また、結晶の対称性と相転移後のワイル点の軌跡の関係を系統的に明らかにした。(2)スピン軌道相互作用のない系でのトポロジカル半金属としてワイル半金属とノーダルライン半金属の間のトポロジカル相転移の研究を行った。ノーダルライン半金属は時間反転対称性と空間反転対称性のどちらも有する必要があり、そこに対称性を破る摂動を導入することでワイル半金属がどのように出現するかを解析的に調べた。本研究では、ノーダルライン半金属のフェルミ面の構造に着目し、ノーダルライン半金属がワイル半金属および絶縁体になるかを分類することができた。さらに、結晶の対称性にも注目することで(1)の研究をノーダルライン半金属に発展させ、対称性がノーダルライン半金属のバンド構造に与える影響を明らかにした。その結果、結晶の対称性と組み合わせることで異なるトポロジカルな相転移が可能であることを示した。本研究成果は、論文として執筆中であり国際学会で報告も行った。種々のトポロジカル半金属は表面状態に特徴があり、それらはバルクエッジ対応によってバルクの状態と密接に関係している。したがって、ワイル半金属やノーダルライン半金属の一般的なバルクのバンド構造を明らかにできたことは今後の表面状態の解析において有用であると考えられる。トポロジカル物質の特徴であるバルクエッジ対応を利用して、バルクの状態から表面バンド構造をトポロジカルな側面から明らかにする。また、当初の目的である輸送現象にその表面状態の効果が現れる新奇な現象を探索する。
３次元積層型グラフェン/ルテニウム積層体からなる高容量電気二重層キャパシタの創製

28年度と同様に、酸化還元特性を有するルテニウム金属錯体と優れた電気特性および高い比表面積を有するグラフェンやカーボンナノチューブなどのナノ炭素材料のとの新規電気二重層キャパシタの創製を目的としている。本年度はグラフェンなどの炭素材料とルテニウム錯体との複合体化に焦点を当てて研究を行った。グラフェン表面へのルテニウム錯体の吸着などを行い、電気化学測定などにより、その吸着挙動を評価した。特にピレンアンカー基を有するルテニウム錯体について、重点的に研究を行い、ピレンアンカー基の置換位置の違いによるグラフェン表面での錯体の吸着状態の制御にも成功した。また、グラフェン表面への吸着を利用したグラフェントランジスタの物性制御などについても研究を進めた。さらに、ルテニウム錯体にとどまらずカテコールユニットを用いたレドックス活性を有するポルフィリンと鉄イオンとの錯形成を利用した被膜作製法により、グラフェンの可溶化にも成功した。今後はより電荷の貯蔵か可能なレドックス活性な金属錯体とグラフェンとの複合体化を目指すと共に、蓄電デバイスへの展開を行う。酸化還元特性を有するルテニウム金属錯体と優れた電気特性および高い比表面積を有するグラフェンやカーボンナノチューブなどのナノ炭素材料のとの新規電気二重層キャパシタの創製を目的としている。その目的達成のために「グラフェンやナノチューブ表面に強固に吸着可能なルテニウム錯体の合成」、「金属錯体とナノ炭素材料との吸着挙動評価」、「高容量の3次元複合体の創製」を課題としてあげており、これまでに1つ目の課題であるナノ炭素材料表面に吸着可能なピレンアンカー基とホスホン酸基の異なるアンカー基を有するルテニウム錯体の合成に成功している。特にナノ炭素表面にπーπ相互作用によって吸着ことが知られているピレンアンカーに関して、配位子中に導入するピレンアンカー基の数を2,4と異なるものを合成した。さらに、ピレンアンカー基の数の異なる配位子とホスホン酸基持つ配位子を用いて目的のルテニウムを合成した。今後、目的のルテニウム錯体が持つピレンアンカー基の数の違いを利用し、炭素材料表面への吸着挙動の違いを評価する予定である。また、ホスホン酸アンカー基を用いてITOやFTOなどの導電性酸化物基板への吸着および、電気測定、吸着挙動評価を行いたいと考えている。それらのルテニウム錯体は1H NMR、FT-IR、MS測定により同定し、合成をできたことを確認している。さらに溶液中でのルテニウム錯体の電気化学特性などをサイクリックボルタンメトリ測定により評価した。28年度の研究計画で示した「グラフェンやナノチューブ表面に強固に吸着可能なルテニウム錯体の合成」について研究を進めた。その目的となるルテニウム錯体の設計として、ピレンアンカー基とホスホン酸アンカー基を持つルテニウム錯体を設計し、合成に成功した。とくに、ピレンアンカー基を有する配位子はピレンアンカー基の数の異なる2種の配位子の合成を行った。加えて、NMRやMS測定により同定および電気化学測定や吸収スペクトルなどの物性評価を行うことができた。さらに、炭素材料表面やITO基板表面への錯体修飾を成功しつつあり、固体表面での錯体の物性評価にも取り組んでいる。これらのことより、本研究はおおむね順調に進展していると思われる。まず今後取り組む課題として「金属錯体とナノ炭素材料との吸着挙動評価」がある。これまでに合成したルテニウム錯体を用いてグラフェン可溶化溶液を作製する。グラフェン溶液作製にはルテニウム錯体を用いて超音波処理により粉末グラファイトから直接グラフェンを剥離する方法もしくは可溶化した還元型酸化グラフェンにルテニウム錯体を吸着させる方法を用いて作製する。得られた複合体溶液はろ過やスピンコート、キャスト法を持ちいて薄膜など構造体を作製する。複合体作製の後、作製した複合体は電子顕微鏡により構造観察を行う。その後、吸収スペクトルなどによる分光化学解析を行い、複合体の光物性や電極表面での複合体の積層量の評価を行う。また、X線を用いた解析により、グラフェン間の距離など、複合体の積層構造の詳細を明らかにしていく。さらに電気化学測定により、錯体の吸着挙動評価、EQCM測定により、酸化還元時のイオンの取り込み・放出量を評価していく。76円で購入できるものがなく、使い切ることができなかったため、来年度に繰越を行った。