hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性流体を用いたマイクロメカトロデバイスの開発

前年度までに検討した機能性流体を用いたマイクロメカトロデバイスを構成する各種モジュール(ポンプ,バルブ,アクチュエータ等)を具体的に試作するとともに,マイクロ化と高出力化のための材料や加工方法,原理等を検討した.ポンプモジュールについては,平面形と円筒形の2種類を試作し,マイクロ化には円筒形が有利であることを明らかにした.またアクチュエータの高出力駆動に欠かすことのできないポンプの高出力化のための改良を行った.具体的には,機能性流体の出力に大きく影響を及ぼす電極形状を工夫し,マイクロ放電加工法を用いた新たな電極を試作して,高出力化を実現した.バルブモジュールについては可動部のないマイクロフルイディクスをアレイ状に配置したマイクロバルブをマイクロ放電加工法により試作したが,性能については所望の特性を得ることはできなかった.またアクチュエータモジュールについては,光造形法によりブルドン管形アクチュエータを試作したが,小形化には克服すべき課題が多いことも明らかとなった.次にポンプモジュールとアクチュエータモジュールを組み合わせた機能性流体を用いたマイクロメカトロデバイスを試作し,全体の動作性能を検討した.さらに統合一体化とマイクロ化により生じる問題点を抽出し,マイクロメカトロデバイス構築のための最適な材料の選定や加工方法,組み立て方法,設計・製作手法や問題点を明らかにした.また各種モジュールを統合一体化するための問題点についても検討したさらに試作結果を踏まえ,今後の三次元階層一体化構造の新しいアクチュエータを含むマイクロメカトロデバイスを構想した.マイクロ領域における流体パワーの利用は,流体パワーの伝達システムが持つ大きなパワー密度と機械的摺動部を持たない閉鎖空間の圧力(応力)変化に伴う変形を利用した簡易な構造原理により,有望なアクチュエータ駆動原理の一つである.しかし自身の変形を利用したアクチュエータ構造は,材料の特性や形状,製作方法など様々な製作プロセスとパラメータに大きく影響を受ける.本年度は,機能性流体を用いたマイクロメカトロデバイスの開発に欠かせない,アクチュエータモジュールとバルブ,ポンプモジュールを試作した.アクチュエータモジュールの試作では,ブルドン管型アクチュエータを光造形法を用いて一体成形で試作し,特性を検討した.バルブモジュールの試作では,全長が1mm以下のマイクロフルイディクス(層流比例素子)をマイクロ放電加工により金属プレート上にアレイ状に配置した構造を試作した.またポンプモジュールの試作では,作動流体に機能性流体の一種である電界共役流体(ECF)を用いた薄型ポンプを試作し特性実験を行った.各種モジュールの詳細な特性実験の結果,試作過程で生じる様々な問題点が明らかとなり,各モジュールの製作プロセスや材料選定,加工法の工夫と改善に関する数々の知見が得られた.今後は,各種の問題点を整理し,複数の素子をアレイ状に配置した一体構造の各種モジュールを試作していく.また当初の目標である,階層一体化構造のマイクロメカトロデバイス構築のための,材料選定や組みたて方法などのデザイン手法を明らかにしていく.前年度までに検討した機能性流体を用いたマイクロメカトロデバイスを構成する各種モジュール(ポンプ,バルブ,アクチュエータ等)を具体的に試作するとともに,マイクロ化と高出力化のための材料や加工方法,原理等を検討した.ポンプモジュールについては,平面形と円筒形の2種類を試作し,マイクロ化には円筒形が有利であることを明らかにした.またアクチュエータの高出力駆動に欠かすことのできないポンプの高出力化のための改良を行った.具体的には,機能性流体の出力に大きく影響を及ぼす電極形状を工夫し,マイクロ放電加工法を用いた新たな電極を試作して,高出力化を実現した.バルブモジュールについては可動部のないマイクロフルイディクスをアレイ状に配置したマイクロバルブをマイクロ放電加工法により試作したが,性能については所望の特性を得ることはできなかった.またアクチュエータモジュールについては,光造形法によりブルドン管形アクチュエータを試作したが,小形化には克服すべき課題が多いことも明らかとなった.次にポンプモジュールとアクチュエータモジュールを組み合わせた機能性流体を用いたマイクロメカトロデバイスを試作し,全体の動作性能を検討した.さらに統合一体化とマイクロ化により生じる問題点を抽出し,マイクロメカトロデバイス構築のための最適な材料の選定や加工方法,組み立て方法,設計・製作手法や問題点を明らかにした.また各種モジュールを統合一体化するための問題点についても検討したさらに試作結果を踏まえ,今後の三次元階層一体化構造の新しいアクチュエータを含むマイクロメカトロデバイスを構想した.
外科的矯正手術シミュレーションシステムの開発

矯正歯科を受診する患者のうち顎顔面変形を主訴とするものが年々増加している。また、長崎大学歯学部付属病院矯正歯科外来では、唇顎口蓋裂をはじめとし、小耳症やクル-ゾン症候群といった顎顔面形成手術の併用が必要とする症例も多くみられる。従来このような症例に対して形成手術を前提とした矯正治療を行う場合、頭部x線規格写真や正貌と側貌など、通常の治療に用いる資料に基ずいて治療計画の立案や術後の評価をすることが多かった。二次元平面上に投影したこれらの資料からでは術後の予測は困難であり、このような症例に対して三次元的な顎顔面の分析が必要となる。我々はすでに顎顔面の軟組織形態を非接触および非侵襲的に三次元計測することを可能にしている。軟組織上での計測の基準となるべき三次元の基準点を設定し、被検者において頭部CTスキャナと軟組織の三次元座標から、骨格形態と軟組織の外形との関係をあきらかにするために軟組織の左右の非対称について、三次元的に数値化して表せるようにする。初診時および術前後の頭部x線規格写真、CTスキャナと軟組織の三次元計測から、骨の移動による軟組織の三次元的な変化を明らかにするプログラムを完成しつつある。三次元グラフィク上で手術シミュレーションにより臨床的に応用可能なソフトウエアとともに製品化することを目的にすすめている。ネットワークを通して他大学との画像処理関係を共通かし、PictファイルとJpegファイルとした.矯正歯科を受診する患者のうち顎顔面変形を主訴とするものが年々増加している。従来このような病例に対して形成手術を前提とした矯正治療を行う場合、頭部x線規格写真や正貌と側貌など、通常の治療に用いる資料に基ずいて治療計画の立案や術後の評価をすることが多かった。三次元グラフィク上で手術したシミュレーションにより臨床的に応用可能なソフトウエアとともに製品化することを目的にすすめている。
炭酸脱水酵素5 (Car8)によるGLP-1分泌制御機構の解明

本研究は、炭酸脱水酵素8 (carbonic anhydrase 8; Car8)のGLP-1分泌における機能の解析を目的とする。申請者はこれまでGLP-1に関して、名古屋大学の林良敬准教授との共同研究により、グルカゴン(Gcg)遺伝子にGFPをノックインしたL細胞可視化マウス(gcg-GFPノックインマウス)を用いてL細胞の単離に成功しており、さらに単離L細胞の網羅的遺伝子発現解析の結果、L細胞において特徴的に発現の高い分子を複数同定している。その中で、中枢神経系においてIP3受容体を介した小胞体からのカルシウム流出制御に関わることが報告されている分子Car8について着目した。
実使用環境下における燃料電池電極触媒劣化過程のその場観察

固体高分子形燃料電池用電極触媒の劣化メカニズムを解明するため、環境制御型透過電子顕微鏡を用いて白金担持カーボン(Pt/C)のその場観察を行った。本研究により、発電状態のカソードを模擬した加湿空気雰囲気では、Pt粒子とカーボン担体の界面からカーボン担体の腐食が進む劣化メカニズムをはじめて明らかにした。また、実際の触媒層と同様に電解質被覆したPt/Cのその場観察から、電解質にはPt粒子およびカーボン担体の構造変化を抑制する役割があることが示唆された。さらに、発電に使用する反応ガスによるPt/Cの構造変化を調査した。自動車用固体高分子形燃料電池では、電極触媒としてPtナノ粒子を高比表面積を有する導電性カーボンブラックなどのカーボン担体に高分散担持したもの(Pt/C)が広く用いられている。これまでの研究から、発電性能に大きく影響を及ぼすのはカソードであり、Pt/Cの劣化はPtナノ粒子の粒成長・凝集、担体からの脱落、担体の腐食などの構造変化に起因すると考えられている。そのため本研究では、実使用環境としてカソードを模擬した空気雰囲気を設定し、構造変化過程を透過電子顕微鏡を用いてその場観察することにより、Pt/Cの劣化メカニズムを明らかにすることを目的とした。平成23年度にはPt/C単体のその場観察を実施し、高湿度空気雰囲気ではPt粒子の移動により凝集・粒成長が進行し、乾燥空気中ではカーボン担体の収縮が先行する構造変化を確認した。したがって、Pt/Cの構造変化による劣化メカニズムとして、空気中の水分がPtを活性化し、担体腐食に影響を与えることが示唆された。平成24年度は、燃料電池における触媒層と同様にフッ素系固体高分子電解質で被覆したPt/Cのその場観察を行い、Pt粒子および担体カーボンの構造変化の観察とその考察を行った。その結果、高湿度空気雰囲気ではPt粒子の移動により凝集・粒成長が進行し、乾燥空気中ではカーボン担体の収縮が先行する構造変化が認められた。したがって、電解質被覆の有無にかかわらず、空気中の水分がPtを活性化し、担体腐食に影響を与えるPt/Cの構造変化メカニズムが成立することがわかった。一方、電解質被覆により構造変化が緩やかとなったことから、電解質はPt粒子および担体カーボンを保護し、構造変化に起因する劣化を軽減する役割を果たすことが示唆された。固体高分子型燃料電池の本格的な普及には電極触媒のコストおよび耐久性に関する要求を満たす必要があり、触媒の設計指針を確立するために劣化メカニズムの解明が求められている。本研究では、電極触媒の構造変化過程を環境制御型透過電子顕微鏡(環境TEM)によりその場観察し、その劣化メカニズムを明らかにすることを目的とした。平成23年度は、発電時のカソードを模擬した空気雰囲気において自動車用燃料電池で一般的に使用される白金担持カーボン(Pt/C)のその場観察を実施した。環境TEMの試料室内に加湿空気または乾燥空気を導入し、試料を加熱した加速試験条件の観察から、水の存在によりPtが活性化され、Pt粒子とカーボン担体の界面からカーボン担体の腐食が進む劣化メカニズムを明らかにした。平成24年度は、実際の触媒層と同様に電解質被覆したPt/Cのその場観察を実施した。その構造変化過程は電解質被覆なしのPt/Cと同様であり、構造変化が緩やかとなったことから、Pt粒子およびカーボン担体が電解質に保護され、劣化が軽減されることが示唆された。平成25年度は、発電時のアノードを模擬した水素雰囲気、カソードに供給される空気の主成分である窒素または酸素のそれぞれの雰囲気で乾燥ガスを用いてその場観察を行い、反応ガスの種類の影響を調査した。窒素雰囲気では予想通りにPt粒子およびカーボン担体の形状に変化が見られなかったのに対し、水素雰囲気<酸素雰囲気の順にPt粒子の粒成長・凝集、結晶性向上、同時にカーボン担体の腐食、結晶性向上が見られた。本研究の成果として、加湿した空気を環境TEMの試料室内に導入してその場観察する技術を開発したこと、ならびに、各種反応ガス中での電極触媒の構造変化を明らかにしたことがあげられる。今後の課題として、Pt/Cの構造変化と実際のセル性能の相関を定量的に明らかにすることが必要と考えられる。現在、自動車用固体高分子形燃料電池には、白金ナノ粒子を高比表面積のカーボンに担持した電極触媒が一般的に用いられている。燃料電池を自動車に搭載することを想定し、運転を模擬した耐久性評価試験を行った場合、主にカソードにおいて電極触媒の劣化が進み発電性能が低下することが報告されている。これまでの研究から、電極触媒の劣化は白金ナノ粒子の粒成長・凝集、担体からの脱落、担体の腐食などの構造変化に起因すると考えられているが、その変化過程は明らかとなっていない。そこで本研究では、燃料電池用電極触媒の劣化メカニズムを解明するため、透過電子顕微鏡(TEM)を用いてカーボン担体および白金ナノ粒子を発電状態と同様の環境でその場観察することにより、電極触媒の構造変化過程を明らかにすることを目的とした。

平成23年度は、観察試料付近の温度・ガス雰囲気・湿度を制御するために、その場観察用温湿度制御システムを設計・作製した。本システムは既存のガス導入機構付き加熱試料ホルダと加湿器から構成され、TEM試料室内で試料の温度制御を行い、高湿度の空気を試料に噴射することができる。したがって、燃料電池のカソードを模擬した加湿空気雰囲気下において、カーボン担体および白金ナノ粒子の構造変化過程を観察することが可能となる。加湿空気雰囲気において電極触媒のその場観察を行った結果、白金ナノ粒子がカーボン担体上を活発に動くこと、カーボン担体は白金ナノ粒子の界面で構造破壊を起こしていることなどが観察された。一方、乾燥空気雰囲気では白金ナノ粒子はカーボン担体上でほぼ静止しており、カーボン担体が表面層から徐々に酸化されること、数十秒数分でカーボン担体の高次構造が徐々に崩壊し、その過程で白金ナノ粒子が凝集することなどが確認された。このことから、電極触媒の構造変化には空気中の水分が大きく影響することが示唆された。平成24年度は電極触媒を燃料電池の実使用環境と同様に電解質で被覆した状態でその場観察し、構造変化過程の観察を実施した。高湿度および乾燥空気雰囲気においてカーボン担体および白金ナノ粒子の構造変化に与える電解質の役割を明らかにすることができたことから、本研究の進捗状況がおおむね順調であると判断した。平成23年度は、電極触媒の構造変化を観察するために必要十分な観察条件を見出し、これらの条件を適切に制御するシステムを作製することを目標とした。作製した温湿度制御システムにより、高湿度の空気雰囲気においてカーボン担体および白金ナノ粒子の構造変化のその場観察に成功したことから、本研究の進捗状況がおおむね順調であると判断した。これまでの研究で電極触媒単体および電解質被覆した電極触媒の構造変化過程を観察し、基本的な劣化メカニズムを明らかにすることができた。平成25年度はこれまでの観察結果から得られた電極触媒の構造変化過程をより詳細に検証し、構造変化に影響を及ぼす因子を明らかにする。平成23年度に作製したその場観察用温湿度制御システムを用いて、加湿空気雰囲気における電極触媒層中のカーボン担体および白金ナノ粒子のその場観察を行う。燃料電池の実使用環境では、電極触媒はイオン伝導性を有する固体高分子電解質で被覆されている。そのため、固体高分子電解質で被覆された状態の燃料電池用電極触媒層試料のその場観察を行う。観察試料に固体高分子電解質が含まれることから、加熱試料ホルダへの観察試料取り付け方法、固体高分子電解質への熱ダメージの影響、長時間に渡ることが予想されるその場観察における電子線照射の影響について重点的に検討する。平成24年度は前年度からの繰越予算を活用し、その場観察実験の回数を当初予定よりも増加させることができた。また、情報収集および成果発表も順調に実施することができた。平成25年度も同様に電極触媒のその場観察を実施するための装置使用料および旅費を中心に研究費を使用し、研究の進展を図る。
呼吸筋強化トレーニングが呼吸中枢機能制御機構に及ぼす可塑的変化の検証

呼吸筋強化トレーニング(RMT)は、呼吸筋を肥大させ、筋張力の増大にともなう呼吸状態の変化が惹起されることは報告されているが、筋形態変化以外の生体反応に及ぼす影響については十分に明確にされていない。我々の仮説では、呼吸筋強化トレーニングは筋を肥大させ、さらに延髄呼吸ニューロン群の活動変化が生じると考えている。本研究では,c-Fos免疫組織化学的ならびに呼吸生理学的手法を用いて「呼吸筋強化トレーニング」が呼吸中枢制御機構に及ぼす可塑的変化を検証することを目的とした。本年度は、無麻酔・覚醒ラットに4週間のRMTを行い、RMT前後で、高二酸化炭素負荷に対する換気応答解析、延髄呼吸ニューロンにおけるc-Fos免疫組織化学的解析を行った。その結果、4週間のRMT後で、高二酸化炭素負荷に対する換気応答は維持したにも関わらず、その際の呼吸活動に参加した延髄呼吸ニューロンの数が減少した。COPDに対する呼吸リハビリテーションには,有酸素性運動,呼吸筋強化トレーニング(Respiratory Muscle Training, RMT),横隔膜呼吸練習,胸郭ストレッチがあり,特に運動療法を中心とした運動治療においては有酸素性運動とRMTが重要とされている。有酸素性運動はこれまで多くの基礎的・臨床的な研究により効果的なプログラムが考案されてきた。一方,RMTは運動強度のみから検討された報告のみであり,詳細なメカニズムは不明である。これまでRMTは呼吸筋(横隔膜・外肋間筋)を肥大させ,筋張力の増大にともなう呼吸状態の変化が惹起されることは報告されているが,筋形態変化以外の生体反応に及ぼす影響については十分に解明にされていない。我々の先行研究(TOMITA K : Neurosci Lett. 440 (3):327-330, 2008)をもとにした仮説では,RMTは筋を肥大させ,さらに延髄呼吸ニューロン群の動員領域を減少させる効率な神経活動の適応化が起こると考えている。本研究では,c-Fos免疫組織化学的・電気生理学的手法を用いて「呼吸筋強化トレーニング」が呼吸中枢制御機構に及ぼす可塑的変化を検証することを目的とした。本年度は,ラット呼吸筋強化のためのトレーニング装置の改良に取り組んだ。これまで,無麻酔・覚醒ラットを対象とした非侵襲的かつ間歇的なRMT実験においては,Gosselinkらの方法(Am J Respir Crit Care Med.1997 ; 155 : 1583-1589)が国際的に先行していた。しかしながら,彼らのRMT装置は,実験動物を装置に固定する際,胸郭が圧迫され,呼吸運動が制限されることが問題であった。我々の装置は,RMTの際,胸郭運動を制限せずに動物を固定する新たな方法を考案した。我々の先行研究(TOMITA K : Neurosci Lett.440(3):327-330,2008)をもとにした仮説では,RMTは筋を肥大させ,さらに延髄呼吸ニューロン群の動員領域を減少させる効率な神経活動の適応化が起こると考えている。本年度は、呼吸負荷による神経系の変化を調べるために、成ラットに対して48週間の呼吸筋強化トレーニングをおこない、c-Fos免疫組織化学的手法を用いて、トレーニングが呼吸中枢に与える影響を調べた。その結果、トレーニングラットでは、延髄背側呼吸ニューロン群と腹側呼吸ニューロン群において、c-Fos免疫陽性ニューロン数に変化が見られた。これにより、呼吸筋トレーニングを行うと延髄呼吸中枢の呼吸ニューロンの活動が変化することが明らかになり呼吸負荷が有効であることが分かった。

COPDに対する呼吸リハビリテーションには、有酸素性運動、呼吸筋強化トレーニング(Respiratory muscle training, RMT)、横隔膜呼吸練習、胸郭ストレッチがあり、特に運動療法を中心としたリハビリテーションにおいては有酸素性運動と呼吸筋強化トレーニングが重要とされている。有酸素性運動はこれまで多くの基礎的・臨床的な研究により効果的なプログラムが考案されている。一方、RMTは運動強度のみから検討された報告であり、詳細なメカニズムは不明である。これまでRMTは呼吸筋(横隔膜・外肋間筋)を肥大させ、筋張力の増大にともなう呼吸状態の変化が惹起されることは報告されているが、筋形態変化以外の生体反応に及ぼす影響については十分に明確にされていない。我々の仮説では、呼吸筋強化トレーニングは筋を肥大させ、さらに延髄呼吸ニューロン群の活動変化が生じると考えている。本年度は、無麻酔・覚醒ラットに4週間のRMTを行い、RMT前後で、高二酸化炭素負荷に対する換気応答解析、延髄呼吸ニューロンにおけるc-Fos免疫組織化学的解析を行った。その結果、4週間のRMT後で、高二酸化炭素負荷に対する換気応答は維持したにも関わらず、その際の呼吸活動に参加した延髄呼吸ニューロンの数(c-Fos免疫組織化学反応ニューロン)が減少した。これらの研究成果から、呼吸筋強化トレーニングは呼吸筋を肥大させる効果以外に、延髄呼吸ニューロン群にも何らかの変化を及ぼしている可能性がある事が示唆された。ラット呼吸筋強化のためのトレーニング装置は、少数の実験動物しかトレーニングできず、当初予想していたよりも、ラットのトレーニングに時間を要した。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後、容易にトレーニングができる方法を再検討する。例えば、高CO_2負荷による呼吸筋強化トレーニングなどの方法を考案し、トレーニングされた動物の数を確保していく。
ユリ属におけるゲノム研究基盤の構築と花色に関わる量的形質の解析

ユリは最も重要な花き園芸作物の1つである。逆遺伝学的手法が無いことや単離されている遺伝子の数の少ないことが、ユリにおける有用形質の解析を妨げている。本研究ではユリでvirus-induced gene silencingの手法を確立し、RNA-seqによってユリ花弁で発現している配列を網羅的に解析した。さらに、ユリにおいて花色を決定している遺伝子の特定に至った:LhMYB12-Latは花弁に発生するしぶき斑点を制御しており、LhMYB15は光に応答して蕾の外側が強く発色する現象、bud-blushに強く関わっており、さらにカノコユリの白花の発生には2つの異なる経路があることを明らかにした。本研究では、スカシユリやオリエンタルハイブリッドユリのゲノム研究基盤を構築して、複数の遺伝子に支配されている複雑な花色関連形質(花弁の白およびピンクの濃淡、など)の制御機構を分子レベルで解明する。(1)遺伝子ノックアウトを行うためにウイルスベクターを用いた遺伝子サイレンシングの手法をユリで完成させる:これまでにコオニユリ(食用ユリ)からCMVをクローニングして塩基配列を決定し、ベクターに構築した。このベクターがユリに全身感染することを確認し、プロトタイプベクターの完成をみた。さらにこのベクターにユリのPDS遺伝子(カロテノイドを生合成する遺伝子で、この遺伝子がノックアウトされるとカロテノイドが欠損し、葉が白くなる)やCHS遺伝子(アントシアニン生合成のキイ酵素)を組み込んでユリに接種し、全身感染と遺伝子サイレンシングが起こることを確認しているところである。(2)マイクロサテライトマーカーをユリで開発する:現在cDNAに由来するマイクロサテライトマーカーを得て、スカシユリやオリエンタルハイブリッドユリの品種間でどの程度の効率で多型が得られるか検討をすすめている。(3)花色関連形質の解析:複雑な花色関連形質としてスカシユリ花弁に現れるしぶき斑点の分子メカニズムについて解析を進めている。24年度に、新規のMYB転写因子がこの形質を支配していることを明らかにした。ユリ花弁では複数のMYBが存在し、これらのMYBが空間的・時間的に異なる発現をすることにより、複雑な花の模様が生まれることが明らかになった。本研究ではスカシユリやオリエンタルハイブリッドユリでゲノム研究基盤を構築する。その上で複数の遺伝子に支配された複雑な形質の制御機構を解明する。具体的には、1.遺伝子ノックアウトを行うためのウイルスヴェクターを開発して、ユリで遺伝子サイレンシングの手法を完成させる(virus induced gene silencing, VIGS)。2.複雑な形質を支配している遺伝子を単離する。3.単離した遺伝子の機能を、ウイルスベクターなどを用いて解明する。ユリに感染するキュウリモザイクウイルス(CMV)を改変してウイルスベクターを構築し、このべクターがユリに全身感染し、かつ、植物が持っている遺伝子であるPDS遺伝子をユリの葉や花でノックアウトすることに成功した。ユリの遺伝子サイレンシングの成功例はこれが初めてである。ユリ花弁に発生するしぶき斑点を制御している遺伝子の単離と解析を行った。結果、花弁でアントシアニン生合成を調節している転写因子であるMYB12の新規対立遺伝子MYB12-Latが、ユリの花弁でしぶき斑点を制御していることを突き止めた。花に模様が発生するメカニズムの解明は現在の生物学のトピックであるが、今回の発見も高く評価され、impact factorの高い雑誌に掲載された。これら以外に、アントシアニン色素の着色による、花弁のバイカラー(2色の染め分け)やマーブルが発生するメカニズムの解明を進めている。具体的には、1.遺伝子ノックアウトを行うためのウイルスベクターを開発して、ユリで遺伝子サイレンシングの手法を完成させる(Virus Induced Gene Silencing, VIGS)。今年度の主な成果は以下のとおり。次世代シークエンスを応用してユリ花弁で発現している遺伝子をRNA-seqで網羅的に解析した。その結果、従来未解明であったWD40遺伝子や新規の転写因子など、花弁の形質に関わっていると期待される遺伝子配列がたくさん得られた。ゲノム情報が十分でない種に本方法は極めて有用であることが示された。ユリの、花弁の外側だけが赤く染まるbud blushという現象がある。この現象は新規のR2R3-MYBであるLrMYB15によって支配されていることを明らかにした。

またLrMYB15は光によって発現が誘導されることが示され、光のあたる花弁の外側だけが着色する現象をうまく説明できることが分かった。花に模様が発生するメカニズムの解明は現在の生物学のトピックである。これ以外に、アントシアニン色素による2色の染め分け(バイカラー)について解析を進めている。26年度が最終年度であるため、記入しない。園芸科学26年度が最終年度であるため、記入しない。初年度にしてウイルスベクターのプロトタイプが完成したこと、マイクロサテライトマーカーの開発を始めたこと、花弁の模様が発生する分子メカニズムの解析が進んでいること、より、順調に進んでいると判断した計画通りに研究は進んでおり、成果として25年度には学術論文4報を国際誌に発表した26年度が最終年度であるため、記入しない。順調に推移しているので当初の予定通り研究を進める。基金で残金が発生しているが誤差範囲であり、順調に執行していると考えている。アントシアニン色素の着色による、花弁のバイカラー(2色の染め分け)やマーブルが発生するメカニズムの解明を進める26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度に得られたマイクロサテライトマーカーを用いてユリ花色形質の遺伝分析を行う。特定された遺伝子の機能をウイルスベクターを用いて明らかにする。昨年度の基金で未使用金は消耗品として使用する。次年度繰越金は261,927円で、このうち235,188円は4月に学術研究員に支払われる3月分の給与であり、実質の繰り越しは26,739円である。この金額は端数の範囲であると考える学術研究員に支払われる3月分の給与と消耗品の購入にあてる
高齢者のエンパワメントを促す介護予防事業従事者向け教育プログラムの開発

今年度は、平成29年度に実施した高齢者のエンパワメントを促す介護予防事業向け教育プログラムの効果を、質的・量的に分析し検証した。分析方法としては、自記式質問紙を作成し、1回目の直前・直後、2回目の直前・直後、2か月後に記載してもらい、記載内容をKirkpatrick(2006)の4レベルアプローチを参考に、満足度、理解度、行動変容、職場への影響の観点から学習効果を検討した。その結果、研修会の満足度と理解度は高かった。ガイドの活用は約半数であった。自身の実践の変化を感じた者は約7割であり、講義のあとにグループワークを実施したことによって、理論を実践に結びつけることができたのではないかと考えられた。一方、職場の実践の変化は約2割であったことから、より学習効果を高めるためにはガイドをユーザビリティの観点から見直し、職場への波及を促すプログラム内容の強化が示唆された。量的な分析としては、研修前、研修直後、2ヶ月後の3時点で、7項目21指標からなる支援指針について重要と思う程度・実践できる程度を各4段階で評価してもらい、研修前後の比較はFriedman検定、保健師資格の有無と介護予防事業従事経験5年以上・未満の比較はMann-WhitneyのU検定を用いて検討した。その結果、6項目に含まれる10指標(48%)で「実践できる程度」は有意に高まり研修会の効果が確認できた。特に<多様な人(ボランティア等)との交流を促す>は「重要と思う程度」も有意に高まっており最も効果のある内容と考えられた。<プログラムの効果を参加者が実感できる工夫をする>を「重要と思う程度」は有意に高まったが、「実践できる程度」は介護予防事業従事経験5年以上の者が`2ヶ月後'に有意に高かった。このことから、有する資格や経験年数に合わせたプログラム内容・方法の調整等で学習効果をより高められる可能性が考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。介護予防事業においては、単に心身機能や生活機能の維持・改善を図るだけではなく、高齢者が住み慣れた地域で自分らしく生活していくための力となるエンパワメントを高めることが重要である。本研究では、その考えを基盤とし、介護予防事業従事者が効果的に参加高齢者のエンパワメントを促せるよう、その実践能力を高めることを目的とした教育プログラムの開発を目指す。第一段階として、介護予防事業に関わる従事者の教育・研修の実態と課題を調べ、教育ニーズを明確にすることが必要と考えた。平成26年度は、関東圏2県の市区町村の介護予防事業主担当者と、その自治体が委託している事業所等において実際に介護予防プログラムに従事している従事者を調査対象として、インタビューを実施。研修の実態およびニーズ、および先行研究によって作成せいた高齢者のエンパワメントに関する支援指針および評価指標を用いて支援の現状と意識について聴取した。9自治体から調査協力の同意を得ることができ、た。その内、7自治ちょ体が介護予防プログラムを委託をしており、委託先を紹介してもらったところ、9事業所から協力を得ることができた。現在、それぞれから聴取した結果を分析し、平成27年度実施予定の全国調査に向けた質問紙の項目を検討しているところである。本研究は、高齢者が住み慣れた地域で自分らしく生活していくための力となるエンパワメントを高める支援を行うための介護予防事業従事者向けの教育プログラムの開発を目指す。平成27年度は、平成26年度に実施したインタビュー調査(介護予防事業に関わる従事者の教育・研修の実態と課題を調べ、学習ニーズを明らかにすることを目的)の結果を分析した。自治体担当者9名と委託事業所の従事者10名を分析対象とした。主な結果は、次のとおりである。119名中18名が介護予防関連研修を受講した経験を有していた。希望する主な研修内容は、「企画・運営に関連する知識・技術」、「運動指導に関連する知識・技術」であった。2高齢者のエンパワメント支援指針の内容について、学習経験があると回答した者は、いずれの項目においても46名であった。学ぶ必要性があると回答した者が最も多かったのは、「自己効力感・自尊感情の回復/役割遂行に向かう支援」に関する項目で7名であった。この結果より、従事者の9割は介護予防に関連する研修は受講しており、実践に即活かせる企画力や運動指導能力を求めていることが明らかになった。高齢者のエンパワメントに関連する内容を学んだ経験があると回答した者は3割程度であり、実践においての意識化は十分ではないと考えられた。自己効力感・自尊感情を高める支援については、具体的な支援方法を知りたいというニーズがあることがわかった。「自己効力感・自尊感情を高める支援」は、エンパワメントの重要な要素であることから、その必要性と具体的な支援方法を教育プログラムに入れる必要性があることが確認できた。インタビュー調査の結果を踏まえ全国調査の必要性についての議論に時間をかけた。その結果、学習ニーズは先行研究の結果も踏まえると、全国調査をしても今回の結果と大きな相違はないという結論に至った。そのかわり、教育プログラムの評価にも活用する高齢者のエンパワメントの評価指標の妥当性と信頼性の検証のための調査の必用性が確認され、計画を修正し、現在その計画を立案している。本研究は、高齢者が住み慣れた地域で自分らしく生活していくための力をなるエンパワメントを高める支援を行うための介護予防事業従事者向けの教育プログラムの開発を目指す。

平成28年度は、前年度の研修ニーズを把握するための介護予防従事者に対するインタビュー調査の分析結果を踏まえ、教育プログラムの内容を検討し、実施する予定であった。しかしながら、2015年に介護予防施策が大きく見直されたことを受け、自治体の介護予防担当主管課が移行準備に追われていることや、当初教育プログラムの対象としていた二次予防対象者向けに行われていた通所型介護予防事業が、新事業となり、リハビリテーション専門職が重要な事業に組み込まれたことなどを受け、本研究で実施する教育プログラムのターゲットの見直しを行った。高齢者のエンパワメントは、新たな介護予防・日常生活支援総合事業において重要視されていることから、この事業に携わる従事者すべてを対象として問題ないこと、また、リハビリテーション専門職の関与の促進が強調されていること受け、リハ職への周知が図られるよう配慮することなどを確認した。また、現時点のリハ職の研修等の実施状況や介護予防事業への関与の実態についても、研究者のネットワークで情報収集を行った。また、平成28年度は、教育プログラムの評価ツールについても検討をする予定となっており、文献検討および統計学の専門家の助言を得た。これらの検討を踏まえ、現在教育プログラム案を作成し、平成29年度早々に実施できるよう準備を進めている。平成28年度は、プログラム案を作成し、実施をする予定であったが、介護予防施策の移行期であり現場が混乱し思うように研修周知や対象参加が得られないことが予測されたことや、教育プログラムの評価方法の検討にも時間がかかったことなどの理由で、プログラム実施まで至らなかった。しかし、リハ職への周知ルートが確保できたことや、自治体の介護予防担当主管課も落ち着いてきたことから、平成29年度早々に実施し、評価まで終了させることができる予定である。平成29年度は、平成28年度に考案した「高齢者のエンパワメントを促す介護予防事業従事者向け教育プログラム」を2回実施し、その効果を質的・量的に検証した。プログラムは、講義とグループワークで構成した。研修会の目的は、先行研究で開発した「高齢者のエンパワメントに着目した介護予防支援ガイド(以下ガイド)」の特徴と活用方法を理解し、日々の実践に活用できるようになることとした。研修対象者はA県内の地域包括支援センター、市町村介護予防担当者、介護予防事業委託事業所およびリハビリテーション関連施設とし、234か所に案内文書を郵送した。その結果、29名の申し込みがあった。分析対象は、研究協力の同意が得られ、2回とも参加できた19名とした。高齢者のエンパワメントに着目する意義についての理解を4件法で聴取したところ、大変理解が深まった7名/理解が深まった12名であった。実践方法に対する理解も同様に聴取したところ、大変理解が深まった6名/理解が深まった13名であった。活用方法は、自身の実践の見直しとしては評価、工夫のため、職場全体としては、回覧、話題に出したという回答が多かった。ガイドを活用しなかった理由は、タイミングがなかったという回答が多かった。研修の学びによる自身の実践の変化は、「エンパワメントの視点」「高齢者の捉え方」「支援の方法・考え方」に整理することができた。
都市の構成論的理解へ向けたオントロジーを用いた分散型計算環境の構築

都市は非常に複雑な社会システムであるが,現在のところ,非常に単純なモデルに還元されて説明されているのが現状である。その一方で,都市に関する諸学問は,都市計画学,経済学,政治学,地理学,社会学等多岐にわたり,さまざまな知見が蓄積されているのも事実である。こうした各分野の知見を有機的に組み合わせることが,ますます複雑化する都市の進化過程を,より原理的なレベルから理解するひとつの有力な方法論になりうる。本研究の目的は,都市システムを構成論的な見地から理解するための計算環境を構築することであり,前年度は,主として研究プログラムの構成と,システム設計に関する情報収集を行った。H14年度は,具体的な計算環境作りと,構築されたシステムを用いたモデル構築・シミュレーションを行った。まずシステム作りに関しては,前年度の調査を受けて,TCP/IPとXMLを用いた簡潔で柔軟性・汎用性の高い分散型の計算システムを構築し,いくつかのベンチマークを行い,大規模計算において,高い並列計算性能を有していることを確認した。次に,構築したシステムを用いて,例題として都市生態学の古典的モデルであるバージェスの同心円モデルを,マルチエージェントモデルとして再構築した。都市オントロジー構築の観点から,できるだけ現実の都市に忠実なモデル化を試み,エージェントとして最小単位となる個人を導入し,都市活動の時間単位として重要な,1日とライフサイクルレベルでの行為・イベントをモデル化した。当初の研究目標に照らしてみると,分散的なマルチエージェントの計算インフラを整えるという目標はほぼ達成できたが,もう一つの目標である都市オントロジーの構築に関して,十分な成果を挙げることができなかった。オントロジー工学は内容指向の研究で,オントロジーの認識や整理のための一般的方法論が確立されていないことに原因があるが,筆者の目指す都市モデルでは,モデル構築の基礎として不可欠である。今後の研究で集中的に取り組みたい。1.研究方針の決定研究全体の方針決定を行った。マルチエージェントを用いた人工社会研究における現在までの成果と問題点を抽出し,その原因が人工社会モデルという複雑なソフトウェアの開発プロセスに起因することを述べた。そこで,近年のソフトウェア開発手法であるオブジェクト指向分析・設計を軸とした,漸進的な研究開発プログラムを構想した。プログラムの中で最も重要な部分である対象の概念化の方法に関しては,オントロジーを用いた明示的な概念化方法により,透明性・継承性のあるモデル化を目指すことに関して述べた。2.シミュレーターの設計1.のフレームワークに基づき,オブジェクト指向の標準モデリングツールであるUMLを用い,シミュレーターの基本設計を行った。シミュレーターは大きく分けて,イベント管理,同期処理,メモリ管理,並列分散処理などの基盤的な処理を行うシステムレイヤと,具体的な対象をモデル化するアプリケーションレイヤに分類される。特に,前者の部分に関してエージェントシステムを意識しつつシステム設計を行った。3.都市の土地構造モデルのエージェントモデル化シミュレーターに必要な要件を洗い出し検証を行う対象として,都市構造理論のモデル化をシミュレーター開発と同時並行的に行い,シミュレーションを行った。都市構造理論には同心円モデルやセクターモデルなどがあり,これらをエージェントモデル化するために必要な概念の洗い出しを行い,オントロジーを抽出し,XML形式でまとめた。
透明化組織イメージング法を用いたヒルシュスプルング病の新しい診断マーカーの探索

腸管神経系は胎生期において後脳から発生した神経堤細胞が前腸に侵入し分化増殖しながら尾側へと遊走し、一部の大腸末梢領域を除いた消化管全域を支配し形成される。しかしヒルシュスプルング病(H病)の腸管神経系の発生過程では、無神経節部で著しく外来神経線維が増生することが知られている。今年度においては腸管神経系イメージングモデルマウス胎児を用いて透明化組織イメージング法を行い、H病において増生する外来神経線維がどのように正常発生と異なっているかを解剖学的に明らかにするために、組織透明化法による神経支配の可視化を試みた。腸管神経細胞の遊走に関連する遺伝子でH病原因遺伝子でもあるエンドセリンレセプターBノックアウトマウスと、腸管神経堤細胞マーカーであるSox10遺伝子に緑色蛍光タンパクを標識したマウスを交配し、腸管神経系が強い蛍光を発するH病モデルを作製し、このマウスの胎児(胎生10日・15日)を用いた透明化のステップに進んだ。今回の検討では組織の伸縮がなく蛍光タンパクが退色せず、また操作の簡便さに重点をおき、SeeDB法を採用した。観察は共焦点顕微鏡により2mm程度の厚さで、タイリングイメージングによる広い視野での骨盤・仙骨由来の外来神経と発生中の腸管神経の位置関係が明瞭に可視化できるように撮影方法を工夫した。得られた画像を三次元画像処理ソフトにて立体構築処理を行い直腸肛門部の神経発生変化を観察したところ、正常発生マウスに比べ過剰に発生する外来神経線維がH病モデルマウスで観察することができた。透明化法によるイメージングによりこれまで観察が不可能であった深部での腸管と外部神経叢との関係を明瞭にすることができた。現在、得られた画像をもとにH病で増生する神経の発生がどのように進行していくか確認し、また腸管とその周囲組織におけるいくつかの分子との関連を免疫染色で観察している。マウス胎児の組織透明化で得られた画像で腸管に入る神経分布の詳細が同定できていない。また組織透明化を行うことによる利点を活かした画像撮影法の調整に時間を必要とした。得られた画像での本疾患特有の異常な神経分布を解剖学的に正常との違いを正確に明らかにし、神経発生を専門とする研究者からの助言を求め、異常神経支配にかかわる病理学的に有用な分子を絞り込む。モデルマウスの安定した供給のため、専門の実験介助者にマウス交配と遺伝子検査を一任する。年度末に購入予定の文具が必要なくなったため
第二言語習得者におけるスピーキング力と脳活動との関連性の検討

本研究では、日本語を母語、英語を第二言語とする55人の日本人大学生を被験者とし、MRIスキャナの中で、第一言語の日本語・第二言語の英語をそれぞれ用いて、提示された絵について口頭で説明する、という課題を行った。結果として、よりスピーキング結果の複雑さが大きいと、ブローカ領域とウェルニッケ領域における活動が強まった。本研究の成果は、第二言語教育法の開発に直接的に応用可能な、重要な成果であると言える。2012年度は、本プロジェクトの主目的である脳機能及びそれに対応するスピーキングパフォーマンス測定による実験を行った。データ収集は2回に分け実施した。1回目は、英語習熟度の異なった被験者45名、2回目は、英語習熟度の高い被験者13名を対象にした。機能的磁気共鳴画像法(fMRI)にて、被験者全員が英語で31枚の図を説明するときの脳活動を撮影し、同時に統制条件として日本語スピーキング中の脳活動も撮影した。被験者全員に対し、英語習熟度判定テストを行った。また被験者の不安がスピーキングパフォーマンスに影響する可能性があるため、fMRIを使わずに13名の英語習熟度の高い被験者から追加の英語スピーキングデータを収集した。fMRIデータの解析、英語と日本語のスピーキングデータの書き直しとそれについての解析はすでに行なっている。しかし、収集したデータが膨大であることと長い解析時間がかかるため、まだ解析が終わっていない。英語のスピーキングデータは様々な複雑性、正確性と流暢性の指標を用いて解析を行った。日本語のスピーキングデータは有声音を含むpauseと会話の間に含まれるsilence(あるいは両方)の数と1枚の図を説明するのに使われたモーラの数で評価した。英語に比べ、日本語は異なるタイプの動詞が使われるため、スピーチを書き直したものはどれを使うか、については慎重に確認した。研究の初期段階のデータに関して、「電子情報通信学会技術研究報告」で論文として報告し、また去年12月に仙台にあった日本認知科学会第29回総会で発表を行った。平成25年度は、前年度後期に収集したfMRIによる脳機能実験データの解析を進めた。脳機能実験では、fMRI内にて家語及び日本語の被験者によるスピーチデータの文字おこし、及びその文字おこしデータに基づく、発話の複雑さ・正確性・流暢性などの各種スコアの計算を行った。このスピーチデータは、58人の被験者に対し、それぞれ30秒のスピーチ課題を31問、それが英語・日本語共に収集してあるため、合わせて3596のデータが存在する。アシスタント等を雇って解析を進めているが、初期のデータの文字おこし時におけるエラーの発見や、アシスタントの確保の困難さ等もあり、現時点で未だすべてのデータの解析を終えることはできていない。しかしほぼ大多数のデータが処理済みであり、近い将来、その結果を整理し、脳機能データと合わせた解析を行い、最終的に神経科学・教育学・応用言語学等の分野での学会において成果の発表が可能となると考えている。本研究では、第二言語(L2)の会話を習得する際、脳にどのような変化が見られるかを調べ、L2発話力と脳活動の相関関係を解明する。本研究の結果は、応用言語学的、神経生理学的見地においてL2習得理論の発展に資する可能性があると考える。さらに、L2発話力と脳活動の相関関係が確立できれば、科学的・生物学的根拠に基づいたL2会話の教授法・学習法の開発に道が拓ける。平成23年度4ー7月は、会話の複雑度、正確性、流暢さなど、応用言語学およびL2習得の観点から有意義な分析が可能なL2発話データを抽出できるよう、会話タスクを設計した。また、fMRIかMEGの装置を使って第二言語発話時の脳活動を測定するという選択肢があったが、データの性質等を考慮しfMRIに決定した。しかし、fMRIは大きな作動音が伴ううえ、被験者が横たわり、体の動きが制限されるという特殊な環境で行われる為、音声の記録方法、頭や顔の動き、返答にかかる時間などの要素に与える影響を考慮し、写真を描写するというタスクにした。これらの要素を踏まえ、発話の特性を数値的指標で示す方法を検討した。東北大学加齢医学研究所川島研究室と早稲田大学理工学術院英語教育センターが共同研究するにあたり、川島研究室で7月-9月に数回に渡ってプレゼンテーションを行い、そのフィードバックをもとにしたリサーチデザイン発表後にfMRIを使った共同研究を行う許可がおりた。その後、9月ー2月はfMRIのスケージュール調整と被験者の募集、タスクに使用するファイルの制作・調整などを行い、2月下旬に実験のリハーサルを行った。3月は46人の被験者を使い実際に実験を行った。被験者はfMRIの中で英語と日本語で各31枚の写真を30秒間ずつ口頭で描写し続けるタスクを行い、L2の発話力と脳活動の関係を多角的に分析する為、待ち時間に英語力、心理、リーディングスパンのテストを行った。

2012年度で達成したことに満足している。しかし、年度内にすべてのデータの解析を終えなかったため、研究費の延長を申請し、引き続き2013年度に解析を行う。また、被験者における英語習熟度の偏りのため、追加実験を行い、データ収集を行う予定である。本研究の進行状況はやや遅れているが、それは以下の理由によるものである。まず、使用するfMRIは東北大学にあり東北大震災により準備が遅れたこと。スピーキングタスクに使用する写真を選択するのに被験者を集め写真の適性を見る予定だったが、被験者の集まりが悪く判断するのに時間がかかった。今回の実験では英語力が低い被験者が集中してしまい、更に英語力の高い被験者の募集が必要なことが理由にあげられる。2013年度の計画は去年収集したデータの解析を終わらせることである。また、被験者における英語習熟度の偏りのため、追加実験を行う予定である。研究成果を論文の形で報告し、適切な国内または海外の学会で発表する予定である。今後はL2スピーチ力の指標と脳活動の指標の関係を明らかにする為に更にデータを集める。前回の実験では英語力の低い被験者が集まり第二言語の能力による脳活動の違いの関係比較がしにくい為、今回は英語力が高い被験者を追加で募集する。前回集めたデータの分析結果により、その二つの指標の関係性をはっきりさせたいと思っている。研究費は以下のように使う予定である。1)被験者への謝礼、2)設備と材料の購入、3)会議参加とデータ収集のための旅費、4)国内と海外の学会参加の旅費、5)英語発表の校正費用次年度の研究費は平成23年度同様に主に実験に関わる経費として使われる予定である。例えば、被験者、翻訳者、データ分析の為のテープおこし、コーディングの謝金などの他に、東京と仙台の往復の旅費、学会発表の為の旅費などがあげられる。
リチウム電池用電極材料の二相共存反応における核発生と相境界移動メカニズムの解明

本研究では、研究テーマとして「リチウム電池用電極材料の二相共存反応における核発生と相境界移動メカニズムの解明」を設定し、界面が核発生・成長メカニズムに与える影響を明らかにすることにより、高速Li脱挿入を可能とする材料設計の指針を確立することを目指して研究活動を行った。核発生、相成長のメカニズムを電気化学的に探るためにモデルの構築を行い、2相共存状態におけるリチウムイオン挿入は核発生・成長に支配されるというモデルの下で、電気化学応答関数を導出することに成功した。代表的な2相共存の電極材料であるLiFePO4について様々な粒子形態、過電圧印可条件下での過渡電流応答を測定しモデルによる解析を行ったところ、実験結果を再現することができた。解析の結果、初期の核発生頻度は過電圧に大きく依存し、過渡電流の振る舞いに大きな影響を及ぼすことが明らかになった。一方、大きな過電圧化においては、速度論効果によるモデルからの逸脱が生じ、更なるモデルの最適化が必要であることが分かった。本研究では、研究テーマとして「リチウム電池用電極材料の二相共存反応における核発生と相境界移動メカニズムの解明」を設定し、界面が核発生・成長メカニズムに与えるを明らかにすることにより、高速Li脱挿入を可能とする材料設計の指針を確立することを目指して研究活動を行った。前年度は、核発生、相成長のメカニズムを電気化学的に探るためにモデルの構築を行い、2相共存状態におけるリチウムイオン挿入は、Li-poor相へのイオン拡散とLi-rich相の核発生・成長に支配されるというモデルの下で、Fickの拡散方程式(イオン拡散)とScharifker-Hillsモデル(核発生・核成長)を複合した電気化学応答関数を求め、ポテンシャルステップを印加した際の電流応答を導出することに成功した。そこで、平成24年度は、得られたモデルの実際の系への適用を行った。具体的には、代表的な2相共存の電極材料であるLiFePO4について様々な粒子形態、過電圧印可条件下でのかと電流応答を測定し、モデルによる解析を行ったところ、実験結果を再現することができ、モデルが適切に物理現象をモデル化できていることが証明された。また、解析の結果、初期の核発生頻度は過電圧に大きく依存し、過渡電流の振る舞いに大きな影響を及ぼすことが明らかになった。平成23年度は、粒子サイズ・界面を制御したナノ電極材料の合成を行い、得られた電極材料の電気化学特性、界面電子状態の解析を行った。特に、プルシアンブルー類似体電極材料について合成の検討を行い、2相共存領域を示す電極材料を得ることに成功した。また、実用材料に近い充放電容量を持つナノ電極材料の合成にも成功した。一方、核発生、相成長のメカニズムを電気化学的に探るためにモデルの構築を行い、2相共存状態におけるリチウムイオン挿入は、Li-poor相へのイオン拡散とLi-rich相の核発生・成長に支配されるというモデルの下で、Fickの拡散方程式(イオン拡散)とScharifker-Hillsモデル(核発生・核成長)を複合した電気化学応答関数を求め、ポテンシャルステップを印加した際の電流応答を導出することに成功した。平成23年度においては、研究計画に従ってナノ電極材料の合成を行い、その電極特性の解析を行っただけでなく、翌年度に計画をしていた電気化学特性の電流応答解析まで進展することができたため。平成23年度において合成された電極材料について、2相共存下における核発生、核成長の過程を電気化学的手法により定量的に評価し、研究目標である2相共存材料における電極材料設計指針を確立し、新しい電極材料の開発に繋げる。平成23年度において合成された電極材料について、精密な電気化学解析を行うために、インピーダンス付き電気化学解析装置を購入する。また、得られた研究成果の周知のために、国内学会における発表を行う。