hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
数値データを対象とした質問応答システムの構築

本研究では統計情報などのような数値データを対象とした質問応答システムに必要な技術の研究開発を行う.数値データから得られる情報にはデータに格納されている値だけでなく,それらの値を計算することによって得られる情報などもある.そのため,入力された質問文がどのような計算を必要とするかを解析する必要がある.これまで構築を続けている述語項構造解析器に関しては,引き続き文内,文間ゼロ照応の解析を含めた解析器を構築中である.また,数値には単位が付与されることが多く,その表現はテキストによってばらつきがあり,また単位間にも等価関係などが存在し,これらを考慮するため単位表現の解析器の構築を行っている.評価を行うためのデータセットの構築が遅れており,それに伴い解析器の開発が遅れているため.ドメインを限定して評価データの構築を早急に進め,ドメイン特化でのシステムの構築を集中して行う.本研究では統計情報などのような数値データを対象とした質問応答システムに必要な技術の研究開発を行う.数値データから得られる情報にはデータに格納されている値だけでなく,それらの値を計算することによって得られる情報などもある.そのため,入力された質問文がどのような計算を必要とするかを解析する必要がある.本年度はその解析の基礎となる述語項構造解析器の開発を行った.規則的に決定できる項に関してはルールベースのモデルによる同定を行い,そうでない項に関しては機械学習ベースのモデルによって推定するモデルを開発しているが,省略要素の推定の精度が高いとはいえず,既存の推定器の性能に到達できていない.言語による数値の扱いは一般的な言語理解において必要な機能の一つであり,本研究はそれに特化している.しかし,一般的な言語理解というものに対して他にどのような機能が必要となるかはこれまであまり整理おらず,本研究は言語理解というタスクにおいてどのように位置づけでき,他にどのような要素が関係するかがそれほど明らかではなかった.そこで本研究開発と並行して,言語理解タスクにおいて,問題解決に必要な機能を既存の言語理解タスクのデータセットを分析し,分類を行った.言語理解を単語の理解や述語項関係などの節内の事象の理解と,因果関係などのようなその事象間の関係の理解とに分けて考え,後者に焦点を当てた現時点における分類を発表した.数値データに対して行われる計算操作の分析やそれを表す言語表現の分析と解析器の構築のために必要となるデータの作成が遅れているため.本研究では統計情報などのような数値データを対象とした質問応答システムに必要な技術の研究開発を行う.数値データから得られる情報にはデータに格納されている値だけでなく,それらの値を計算することによって得られる情報などもある.そのため,入力された質問文がどのような計算を必要とするかを解析する必要がある.昨年度から構築を続けている述語項構造解析器の開発に関して,テキスト一貫性モデルを用いた省略解析手法を構築中である.昨年度,一般的な言語理解タスクに必要な要素を整理し,事象と関係に焦点を当てた分類を発表した.今年度はその分類とこれまでのテキスト分析で用いられていた可読性などの指標との関連を調査し分析を行った.数値データに対して行われる計算操作の分析やそれを表す言語表現の分析と解析器の構築のために必要となるデータの作成が遅れているため.本研究では統計情報などのような数値データを対象とした質問応答システムに必要な技術の研究開発を行う.数値データから得られる情報にはデータに格納されている値だけでなく,それらの値を計算することによって得られる情報などもある.そのため,入力された質問文がどのような計算を必要とするかを解析する必要がある.これまで構築を続けている述語項構造解析器に関しては,引き続き文内,文間ゼロ照応の解析を含めた解析器を構築中である.また,数値には単位が付与されることが多く,その表現はテキストによってばらつきがあり,また単位間にも等価関係などが存在し,これらを考慮するため単位表現の解析器の構築を行っている.評価を行うためのデータセットの構築が遅れており,それに伴い解析器の開発が遅れているため.今後は,まず分析のためのデータ構築を主に研究を推進する.当初計画していたデータ収集に関して,分析に用いるデータとして様々な現象を多く含むような単一ドメインの大規模データを対象とするのではなく,小規模ではあるが様々なドメインも対象としてデータ収集を行う.開発に用いるデータに関しては引き続き利用可能なデータを収集する.データ収集も含めたデータ構築を行い,それを用いて解析器の改良と検索システムのプロトタイプの構築を行う.ドメインを限定して評価データの構築を早急に進め,ドメイン特化でのシステムの構築を集中して行う.データ構築の計画に遅れが生じているため研究代表者が収集した元データに対して意味情報を付加するというデータ構築作業を発注する予定であったが,進行が遅れているため,データ収集も含めたデータ構築を行う.データ構築が遅れているため.対象とするデータの種類を変更し,データ作成を行う
アルツハイマー病における脳内アミロイド沈着の早期発見と病態解明に向けた研究

本研究の目的は、アルツハイマー病の原因となる、脳内に沈着したアミロイドβ(Aβ)を、MRIを用いて調べる方法を検討することである。MRI画像情報の中で、位相画像情報と呼ばれる画像情報は、ADの主な病理的原因の一つと考えられているAβの中に含まれる鉄を鋭敏に検出可能である。本研究でAβを検出するために使用する画像再構成技術Phase Difference EnhancedImaging (PADRE)は、Philips社製MRIに製品版SWIpとして搭載されている高分解能3D画像であるが、SWIpを用いた検討はなされておらず、施設間の差異のない最適化されたPADRE-SWIpの再構成パラメタの最適化を行う必要がある。そのために、大阪大学医学部附属病院で、脳内にAβが沈着していると判断できる被検者に対して、頭部MRIを撮像し、そのパラメタを最適化するということを行っていく必要があると判断した。脳内のAβの病的な沈着を頭部MRIでいかに検出し、評価できるかを調べるにあたり、当科で脳脊髄液中のAβを調べている患者について、頭部MRIをPADREを行うことが出来る条件で撮像し、脳脊髄液中のAβと頭部MRIから推定されたAβの比較を行う方針とした。PADREの解析については、前頭葉と頭頂葉(SFG, PrCn)の信号(threshold)の違いが、認知症症状と関連していることがわかってきているため、まずはこの2野について検討した。現時点で、9例のMRIが撮像できており、そのうち6例まで解析がなされている。SFGとPrCnについて、4つのエコーごとの定量値をプロットし、そのグラフの傾きからAβの量を推定できる状態まで解析を行った。脳脊髄液のAβについて、いったん結果が出たが、以前に行った脳脊髄液のAβのデータと比べたところ、信頼性が低いことがわかり、検証を行っている状況である。PARDEで脳内のAβ沈着の定量的測定を行うに当たって、パラメタの最適化を行い、定量化を行う必要がある。このパラメタの最適化について、まず、Aβ沈着が確実にみられると思われる被検者を募る必要がある。PADREのための頭部MRIの撮像を行うにあたって、平成30年度も、前年度と同様に大阪大学医学部附属病院でのMRI検査の都合上、外来診療が行われている中でMRIの撮像を行うことは難しく、入院をして、MRIの撮像を受ける必要が生じている状況である。そのため、すでにアミロイドPET検査を受けた患者については、この研究目的で入院とすることは倫理的な問題と病棟の性質上難しく、外来でMRIの撮像が可能な状況が整うまでMRIの撮像を行うことは困難である。そのため、脳脊髄液にてAβを測定するために入院した特発性正常圧水頭症患者について、PADREのための頭部MRIを撮像し、9例のデータを得た。この9例の頭部MRIのデータを熊本大学大学院保健学教育学部先端生命医療科学部門の米田哲也に送り、解析を行っているが、この解析について、米田哲也は他の施設のデータと比較して、施設間の差異のない最適化されたPADRE-SWIpの再構成パラメタの最適化を行っているが、解析の困難さがあり、現在6例までしか解析が進んでいない。また、脳脊髄液の解析上、問題が見つかり、現在これを検証することにも時間がかかっている。引き続き、当院より撮像された頭部MRIのデータを熊本大学大学院保健学教育学部先端生命医療科学部門の米田哲也が解析を行い、結果を検討する。また、脳脊髄液中のAβの測定上の問題を検証する。そして、脳脊髄液中のAβの値との関連や神経心理学的検査の結果との比較を行っていく。また、引き続き認知症の精査目的にて入院した患者で、脳脊髄液検査にてAβを測定し、PADREのための頭部MRIを撮った患者のデータを熊本大学に送り、解析を続けていく。同時に、外来にてPADREのための頭部MRIを撮像する事について、大阪大学医学部附属病院未来医療開発部臨床研究センターにて行われる倫理審査委員会にて承認を得る。そして、大阪大学医学部附属病院の外来の枠でPADREのための頭部MRIを撮像できるように放射線科とスケジュールの調整を働きかけていく。そして、すでにアミロイドPET検査を受けた患者に対して、PADREのための頭部MRIを撮像出来るように調整していく。一方で、脳脊髄液にてAβを測定するために入院した患者については、可能な範囲で、引き続きPADREのための頭部MRIを撮像し、熊本大学大学院保健学教育学部先端生命医療科学部門の米田哲也に送り、他の施設のデータと比較して、施設間の差異のない最適化されたPADRE-SWIpの再構成パラメタの最適化を引き続き行っていく。また、Aβの蓄積のデータと、脳脊髄液のAβの値との関連や神経心理学的検査との比較を行っていく。本研究の目的は、アルツハイマー病(AD)の原因となる、脳内に沈着したアミロイドβ(Aβ)を、MRIを用いて調べる方法を検討することである。すでに、動物実験ではPADREで検出が可能であることが証明されているが、臨床多数例においてADとnon-ADを区分できるかどうかを具体的に検討していない。さらに、本研究で使用する画像再構成技術Phase Difference Enhanced

Imaging (PADRE)は、Philips社製MRIに製品版SWIpとして搭載されている高分解能3D画像であるが、SWIpを用いた検討はなされていない。臨床的には、施設間の差異のない最適化されたPADRE-SWIpの再構成パラメタの最適化を行う必要がある。そのために、まず、大阪大学医学部附属病院で、脳内にAβが沈着していると判断できる被検者に対して、頭部MRIを撮像し、そのパラメタを最適化するということがまず必要と判断した。脳内にAβが沈着していることを確認するために、経済的な問題と簡易さという問題から、脳脊髄液検査にて確認することとした。大阪大学医学部附属病院神経科精神科に認知症の精査目的にて入院した患者で、脳脊髄液検査にてAβを測定した患者のうち、PADREのための頭部MRIを撮ったのは5名で、この5名の頭部MRIのデータを熊本大学大学院保健学教育学部先端生命医療科学部門の米田哲也に送り、解析を行っている。PARDEで脳内のAβ沈着の定量的測定を行うに当たって、パラメタの最適化を行い、定量化を行う必要がある。このパラメタの最適化について、まず、Aβ沈着が確実にみられると思われる被検者を募る必要がある。PADREのための頭部MRIの撮像を行うにあたって、平成29年度の大阪大学医学部附属病院でのMRI検査の都合上、外来診療が行われている中でMRIの撮像を行うことは難しく、入院をして、MRIの撮像を受ける必要が生じている状況である。そのため、すでにアミロイドPET検査を受けた患者については、この研究目的で入院とすることは倫理的な問題と病棟の性質上難しく、外来でMRIの撮像が可能な状況が整うまでMRIの撮像を行うことは困難である。また、大阪大学医学部附属病院未来医療開発部臨床研究センターにて行われる倫理審査委員会にて承認を得る手続きにも時間がかかっている状況である。そのため、脳脊髄液にてAβを測定するために入院した患者について、PADREのための頭部MRIを撮像し、5名のデータを得た。この5名のデータの処理については、大阪大学医学部附属病院未来医療開発部臨床研究センターにて行われる倫理審査委員会にて承認を得ることが出来ている。この5名の頭部MRIのデータを熊本大学大学院保健学教育学部先端生命医療科学部門の米田哲也に送り、解析を行っている。この解析について、米田哲也は他の施設のデータと比較して、施設間の差異のない最適化されたPADRE-SWIpの再構成パラメタの最適化を行っている。本研究の目的は、アルツハイマー病の原因となる、脳内に沈着したアミロイドβ(Aβ)を、MRIを用いて調べる方法を検討することである。MRI画像情報の中で、位相画像情報と呼ばれる画像情報は、ADの主な病理的原因の一つと考えられているAβの中に含まれる鉄を鋭敏に検出可能である。本研究でAβを検出するために使用する画像再構成技術Phase Difference EnhancedImaging (PADRE)は、Philips社製MRIに製品版SWIpとして搭載されている高分解能3D画像であるが、SWIpを用いた検討はなされておらず、施設間の差異のない最適化されたPADRE-SWIpの再構成パラメタの最適化を行う必要がある。
斜面崩壊の予測と対策工の効果を評価するための数値解析手法の提案と設計への適用

豪雨などが原因で斜面崩壊が発生すると、補修・補強のために排水工、杭工、アンカー工などの斜面対策工が施工されるのが普通である。斜面対策工の設計は、これまで力とモーメントのつり合いを基本とした極限平衡法により行われてきた。しかし、この方法では、地盤と対策工の変形、相互作用、3次元性などが考慮できない。このような問題を解消するために弾塑性FEMを基本とした解析法・設計法を提案した。平成14、15年度に得られた研究成果は以下のようである。(1)集水井工、杭工、アンカー工の抑止・抑制のメカニズムを3次元弾塑性FEMと飽和・不飽和浸透流FEMを用いて、明らかにした。(2)アンカー工について詳細な検討を行い、従来のアンカー工の設計法の問題点を指摘した。またアンカーが同時に多数配置された場合の抑止メカニズムを明らかにし、FEMによる簡易解析・設計法を提案した。(3)群馬県生須地すべりを対象にして、地滑り対策効果が最大となるような集水井の規模や配置方法の最適化を3次元飽和・不飽和浸透流FEMにより解析する方法を提案した。この方法を用いることで、相当なコスト削減を達成することが可能になった。(4)斜面崩壊の3次元性を考慮した抑止杭の設計法を提案した。設計の基本は、3次元極限平衡法に基づくが、従来用いられているホフランド法の問題点をわかりやすく指摘し、より精度が高い3次元簡易ヤンブ法の利用を推奨した。このようにして設計された抑止杭の配置や規模の正確さを検証するために、3次元弾塑性FEMを用いる方法を提案した。斜面対策工の設計は、これまで力とモーメントのつりあいを基本とした極限平衡法により行われてきた。しかし、この方法では、地盤と対策工の変形、相互作用、三次元性などが考慮できない。このような問題を解消するために弾塑性FEMを基本とした解析法・設計法を筆者らは提案してきた。表題の研究テーマに関する平成14年度の研究成果は次のようにまとめられる。(1)集水井工、杭工、アンカー工が複数配置される場合の解析を行い、現実の地すべり対策工の解析を行う準備を完了した。この際、三次元メッシュ分割が容易になるよう工夫をした。(2)上記の対策工の抑止・抑制メカニズムを明らかにした。(3)特に、アンカー工について詳細な解析と考察を行った。従来のアンカー工の設計法の問題点を指摘した。またアンカーが同時に多数配置された場合の抑止メカニズムを明らかにし、FEMによる簡易解析法を提案した。(4)集水井工と集水ボーリングについて詳細な解析を行い、抑制のメカニズムを明らかにした。群馬県内の地すべりを対象にして、本研究の成果の適用を開始した。(5)平成15年度には、以上の研究成果を実際の地すべりに適用し、FEMによる斜面対策工の新しい設計法を提案する予定である。平成14年度に基礎的な研究を終了し、平成15年度は実際の地すべりへの適用とFEMを利用した設計法の提案を行った。平成15年度の研究成果は次のようにまとめられる。

(1)群馬県生須地すべりを対象にして、地滑り対策効果が最大となるような集水井の規模や配置方法の最適化を3次元飽和・不飽和浸透流FEMにより解析する方法を提案した。この方法を用いることで、相当なコスト削減を達成することが可能になった。また、従来の観測結果に基づいて確率年降雨量とすべり変位量の関係を提示し、注意、警戒、避難に対応する基準実効雨量を設定することができた。(2)斜面崩壊の3次元性を考慮した抑止杭の設計法を提案した。設計の基本は、3次元極限平衡法に基づくが、従来用いられているホフランド法の間題点をわかりやすく指摘し、より精度が高い3次元簡易ヤンブ法の利用を推奨した。このようにして設計された抑止杭の配置や規模の正確さを検証するために、3次元弾塑性FEMを用いる方法を提案した。
次世代の国際VLBI観測網で解明する巨大ブラックホールジェットの加速機構

活動銀河中心核における相対論的ジェットの生成・加速・収束機構の解明は天文学における重要課題である。本研究では、1mm帯国際VLBI観測網(EHT)による根元の超高解像度観測と、東アジアVLBIネットワーク(EAVN)による下流の高頻度モニターを組合せることで、世界に先駆けてジェット加速領域の観測的解明を試みる。そのために、M87をはじめとする近傍の重要ジェット天体を精力的に観測する。そして研究代表者がこれまでに明らかにした収束領域の観測結果と今回の加速領域の観測結果を結びつけることで、現在最も有力とされるジェット理論「磁場駆動型モデル」の妥当性に決着をつける。平成30年度前半の目標はM87のEHT及びEAVNにおける観測の着実な実施であったが、無事当初の予定通り観測を行うことができた。EHTについてはあいにく天候条件が悪く質の良いデータは期待できないと思われるが、一方でEAVNについてはKaVAとTianmaに加えウルムチ、日立、高萩、更にはイタリアメディチーナ局も定常的に参加するなど、当初の予定を上回る規模の高品質なEAVNモニター観測を実現することができた。観測データは現在韓国テジョンにて相関処理が行われている最中であり、年度後半からは解析にとりかかる予定である。平成30年10月8日に国際共同研究強化(B)採択による重複制限が発生したため、若手研究は以上を以って辞退する。研究費はパソコンの購入、本課題関連研究に関する国際学会発表のための旅費(研究代表者及び研究協力者1名)等に使用した。
ゼブラフィッシュを用いた環境応答制御因子群の網羅的な探索

異物代謝酵素群は、外来物質の体内侵入やストレス刺激により転写レベルで発現誘導される。本研究では、この制御に関与する未知因子の単離同定を目的に、ゼブラフィッシュを用いた突然変異体スクリーニングを試みることにした。具体的には、種々薬剤に対する異物代謝酵素GST-piの転写誘導が異常になる変異系統の探索である。誘導条件を検討した結果、4日齢幼魚における親電子性試薬ジエチルマレイン酸及び多環芳香族3メチルコラントレン処理がスクリーニングに適切であることがわかった。そこで、変異剤ENUを用いた突然変異体スクリーニングを開始した。現在、変異剤処理した雄魚と無処理の雌魚とを交配して得たF1世代を育成している。今後、F3胚の段階で、薬剤に対する応答能を調べる予定である。当初はF2胚で表現型を観察する一倍体スクリーニングを模索していたが、応答能の検出が4日齢以前では困難であることがわかったため、通常の二倍体スクリーニングを行うことにした。一方、上記スクリーニングではGST-piの発現を免疫染色法で調べる予定であるが、スクリーニングの簡便化・迅速化を目指し、薬物に応答して発光するトランスジェニックフィッシュの作製を試みた。まず、ゲノムDNAライブラリーをスクリーニングし、GST-pi遺伝子の翻訳開始点上流約3.5kbの予想転写制御領域を得た。次に、薬剤処理に対する応答配列がこの領域内にあるかどうかを、ゼブラフィッシュ胚を用いた一過性のGFPレポーター解析をGFPで調べた。その結果、このGST-pi駆動型GFPレポーター構築が親電子性物質にも多環芳香族にも応答することがわかった。そこで、現在、この構築をゲノムに安定にもつトランスジェニックフィッシュの系統化を進めている。今後は、得られた系統のなかからより応答性の高い系統を選択し、次世代の突然変異体スクリーニングに活用する予定である。
学習障害児の発症メカニズムに関する研究

学習障害に発展しやすいハイリスク群である子宮内発育遅延児と対照児を、新生児期から4歳まで前方視的に追跡し、神経行動障害に関わる生得的因子と環境因子の影響を観察した。対象は重大な周生期合併症のない子宮内発育遅延29名と健康対照57名である。周産期データ収集とBrazelton新生児行動評価を行った後、生後6、12、24、36カ月時に家庭訪問し、認知(BayleyおよびMcCarthy検査他)・運動(同)・行動(Bayley検査およびCarey気質質問)を評価した。同時に生育環境を母子相互作用観察とCaldwell家庭環境評価にて評価した。子宮内発育遅延群は、新生児期に、睡眠覚醒状態の調整・反復刺激への応答調節・運動能力が対照より有意に低値である一方、視聴覚刺激の定位反応には有意差がなかった。6月4歳には過度のひきこもり・多動など問題行動の訴えが有意に多く、その後の年齢ではいくらか減少したものの軽度の神経行動の偏りを抱えた児が対照群に比較して多かった。重回帰分析により、各年連段階毎に、発達に影響する因子を検討した。母の高年齢と短い教育年限は軽微な周生期合併症と有意な相関がみられ、軽微な周生期合併症は新生児の行動とくに睡眠覚醒状態の自己調整不良と関連していた。新生児の認知・行動は、2歳までの認知・運動・行動の一部と有意な相関がみられた。3歳以降の発達は新生児期の認知・行動との直接的な関連は見い出せず、一方、2歳までの生育環境(母子関係および物質的な豊環境)の影響がみられた。これらの結果より、学習障害の予備群ともいうべき軽度の認知・行動障害が、子宮内発育遅延という軽微な周生期障害に起こりやすいこと、および、生得的因子と環境因子の相互作用的な影響による障害が顕在化したり軽減されていく発達過程があることが示唆された。今年度は二つの作業を平行して行なった。(a)子宮内発育遅延(以下IUGR)および対照健康新生児について、生後12カ月、24カ月に各家庭を訪問し、精神・運動・行動の発達評価(Bayley)、両親による乳児気質の観察(Carey)、母子相互作用および生活環境調査(Caldwell)等をおこなった。対象のうち資料が整ったIUGR21名と対照について、周生期合併症、新生児行動および最終観察時点での行動発達を検討した。IUGR児は対照に比べ、新生児行動評価で視聴覚定位反応、運動、睡眠覚醒の調整能力が低値であり、生活環境への適応力が脆弱な状態で退院することが示された。これらの新生児行動スコアは、IUGRの程度(体重、体重/身長比、頭囲)と有意な相関があった。IUGR群の乳児気質は、安定性、相互性などにかたよりが認められ、母子相互行動が困難な児が多かった(11/21名)。運動・精神(知能)発達および2群の家庭環境(物理的、社会経済的)には明かな差がなかった。これらの結果から、IUGRは、乳児の精神・運動の能力そのものより、覚醒水準維持・応答行動の困難を引き起こしやすいことが示され、将来の注意欠陥多動障害・学習障害の危険を予測させるものであった。(b)4歳時の神経および神経心理学的評価の準備として、試作テストバッテリーの健康幼児集団307名の評価結果を統計的に分析した。この結果に基づいて、視覚-運動系、聴覚-言語系、体性感覚系、運動企画の10項目、および神経学的微徴候の8項目について正常発達基準を作成した。

健康幼児集団においても各項目の発達パターンがかなり異なることが示され、多面的な検査の重要性が示唆された。学習障害リスク群(子宮内発育遅延児)と健康対照群の、新生児期よりの縦断観察を3648月まで継続的に行なった。36ヵ月までの認知・行動発達について検討した。対象児群の認知発達は対照と有意差がなかった。母親に対するCarey乳児気質質問紙において、日本標準データとの比較により、行動の強さおよび刺激閾値の低さ等が認められた。行動特性の直接観察では、環境刺激への過敏性・注意持続困難・および母子関係の不安定さが有意に高率に認められた。活動量については多動のほか寡動タイプも多く、米国で最近問題視されている寡動タイプLDについても注意が必要であることが示唆された(第1回新生児行動研究会(1993年10月))。LD発症要因としての周産期因子の検討では、子宮内発育遅延、胎児仮死およびごく軽度の新生児仮死が重要であることが示唆された(第2回日本LD研究会(1993年11月))。平成2年度に出生した子宮内遅延児約40名、および健康対照児を対象とした。48カ月までの対象児群認知発達は対照に比べ有意差がなかった。また36カ月までの行動特徴にみられた環境刺激への過敏性や母子関係の不安定さは、48カ月では群全体として軽減傾向がみられた。重回帰分析により各年連段階の発達への影響因子を検討した。母の高年齢と短い教育年限は、軽微な周生期合併症との間に有意な相関がみられた。軽微な周生期合併症はさらに、新生児の認知・行動とくに睡眠覚醒状態の自己調整不良と有意に関連する因子であった。新生児の認知・行動は、2歳までの認知・運動・行動の一部と有意な相関がみられた(第71回日本小児精神神経学会、1994年6月)。3歳以降の発達は新生児期の認知・行動との直接的な関連は見い出せず、一方、3歳までの家庭環境(母子相互作用及び豊かな環境刺激)の影響がみられた。上記の結果より、学習障害の予備群ともいうべき軽度の認知・行動障害が、子宮内発育遅延という軽微な周生期障害で発生起こりやすいこと、および、生得的因子と環境因子の相互影響により障害が顕在化したり軽減されていく発達過程が存在することが示唆された。
メタンフェタミン逆耐性状態での中枢ガンマアミノ酪酸神経活動に対する検討

申請者はこれまでメタンフェタミン逆耐性形成ラット脳内ドパミン(DA)神経系の変化に関して、DAの再取り込み機構の亢進、DA放出調節自己受容体の機能低下、DA放出調節を行うオピオイド受容体の中で抑制的に働くカッパ受容体の機能低下、及び促進的に働くミュ受容体の機能亢進が生じている結果を得て、これらのことから逆耐性形成ラットの脳内DA神経活動が亢進している状態が考えられる。このDA神経活動亢進が後シナプスDA受容体にどのように影響するか、その受容体が存在する神経細胞の活動にどのように影響するかに関しての神経化学的知見は少ない。そこで、DA神経がシナプスを形成している側坐核内GABA神経に注目し、この神経からのGABAの放出に及ぼすDA受容体の影響を調べた。方法の詳細は、交付申請書に記載したように脳内透析灌流法を用いたラット側坐核GABA細胞外濃度を経時的に測定し、DA受容体の中でD_1及びD_2受容体が側坐核GABA放出にどのように作用しているかを調べDA神経の神経伝達がGABA神経系に及ぼす効果を検討した。加えて、逆耐性形成ラットでのDA受容体のGABA放出への効果を対照群との間で比較検討し、その病態における神経伝達機構の変化を調べた。これまでに以下のような結果が得られた。側坐核細胞外GABA濃度は、高カリウム刺激によって上昇し、テトロドトキシン感受性が認められ、放出された伝達物質として考えることが可能である。D_1及びD_2受容体による側坐核GABA放出への効果は、D_1受容体拮抗薬局所灌流でGABA放出の抑制が、D_2受容体拮抗薬の局所灌流によるGABA放出の促進効果の減弱が認められた。これらのことは、側坐核でのGABA放出に対してD_1受容体は促進的に、D_2受容体受容体は抑制的に作用しており、逆耐性形成ラットでのGABA放出調節D_2E2の機能低下で出現することが考えられる。本研究で、申請期間内に検討できなかった部分について今後検討を続けて行く予定である。
2階楕円型・放物型偏微分方程式の正値解の構造

村田・石毛はユークリッド空間上の2階放物型偏微分方程式に対する初期値問題の非負値解の一意性が成り立つための最適な十分条件を研究し、方程式に付随する内在的距離を用いて一意性が成り立つための方程式の係数の無限遠での最大増大度を決定した。村田・石毛はこの結果をさらに深め、単純かつ一般的であって従来の結果を全て統一する一意性定理に到達した。この成果は既にA.Ancona,L.Saloff-Coste, K.Th.Sturm, E.B.Davies,A.Grigor'yan等この方面の専門家のレビュウを受け、論文にまとめ投稿中である。村田は2階楕円型偏微分方程式の正値解に対するMartin理論における半小摂動の概念を導入し、半小摂動の下での構造安定性および半小摂動になるためのいくつかの判定条件を与えた。この結果は2階放物型偏微分方程式に対する初期値問題の非負値解の非一意性、確率論における拡散過程の寿命評価、楕円型方程式の正値解の構造等に関わるものであり、Y.Pinchover,R.Pinsky等この方面の専門家から評価されるとともに相川,Y.Pinchoverによる研究の進展がある。村田は更に定常Schrodinger方程式の正値解の構造についての成果を論説にまとめた。村田・倉田はこれらの研究の基礎となる楕円型・放物型偏微分方程式の理論を一書にまとめた。倉田はさらに楕円型偏微分方程式の局所的問題に対していくつかの結果を与えた。村田・石毛はユークリッド空問上の2階放物型偏微分方程式に対する初期値間題の非負値解の一意性が成り立つための最適な十分条件を研究し、方程式に付随する内在的距離を用いて一意性が成り立つための方程式の係数の無限遠での最大増大度を決定した。この成果は既にA.Ancona,L.Saloff-Coste,K.Th.Sturm等この方面の専門家のレビュウを受け、発表準備中である。この結果は2階放物型偏微分方程式に対する初期値問題の非負値解の非一意性、確率論における拡散過程の寿命評価、楕円型方程式の正値解の構造等に関わるものであり、Y.Pinchover,R.Pinsky等この方面の専門家から評価されるとともに相川による研究の進展がある。倉田はさらに楕円型偏微分方程式の局所的間題に対していくつかの結果を与えた。この成果は既にA.Ancona,L.Saloff-Coste,K.Th.Sturm,E.B.Davies,A.Grigor′yan等この方面の専門家のレビュウを受け、論文にまとめ投稿中である。村田は2階楕円型偏微分方程式の正値解に対するMarrtin理論における半小摂動の概念を導入し、半小摂動の下での構造安定性および半小摂動になるためのいくつかの判定条件を与えた。

村田は更に定常Schrodinger方程式の正値解の構造についての成果を論説にまとめた。村田・倉田はこれらの研究の基礎となる楕円型・放物型偏微分方程式の理論を一書にまとめた。倉田はさらに楕円型偏微分方程式の局所的問題に対していくつかの結果を与えた。
受容体エンドサイトーシスによるWntシグナル活性化の制御機構

Wntとその受容体のエンドサイトーシスの分子機構を明らかにすると共に受容体エンドサイトーシスとWntシグナル伝達経路の活性制御との関連を明らかにすることを目的として、下記の成果を得た。(1)conditionedmedium 1Lから約4060μgのWnt-3aとWnt-5aを単一蛋白質として精製できるようになった。精製Wnt-3aは種々の培養細胞においてβ-カテニンの蓄積を誘導した。また、精製Wnt-3aはPC12細胞においてRho-キナーゼを活性化した。さらに、NGFによる神経突起伸長をWnt-3aはRho-キナーゼを活性化することにより抑制した。精製Wnt-5aはWnt-3a依存性のTcf活性化を抑制したが、β-カテニンの安定化には影響しなかった。この抑制作用には蛋白質リン酸化酵素NLKが関与していた。Wnt-11を含むconditioned mediumの作製にも成功してWnt-11蛋白質の精製が可能になった。(2)Wnt-3aとWnt-5a共に脂質修飾と糖質修飾を受けており、糖質修飾はWnt-3aとWnt-5aの分泌と脂質修飾に必要であるが、分泌後はその作用に必要ではないことが明らかになった。脂質修飾はWnt-3aとWnt-5aの分泌に必須ではなかった。(3)Wnt-3aは受容体のFrizzled 5とLRP6のエンドサイトーシスを誘導した。細胞膜上に存在したFrizzled 5とLRP6はWnt-3a刺激により、30分60分で細胞質に認められ、180分経つと再び細胞膜上に出現した。アドレナリン受容体刺激によるエンドサイトーシスを抑制するダイナミンK44AはWnt-3a依存性のβ-カテニンの蓄積を抑制した。また、クラスリンまたはカベオリンをRNAi法によりノックダウンすると、Wnt-3a依存性のβ-カテニンの蓄積が抑制された。すなわち、Wnt-3a依存性の受容体のエンドサイトーシスにはクラスリンまたはカベオリン依存性の経路があり、両経路ともβ-カテニンの安定化に重要であることが明らかになった。以上の結果から、本研究課題の計画の遂行はほぼ予定通りだったと判断している。本研究課題により確立されたWnt受容体のエンドサイトーシスの実験系を用いて、どのリガンドがどの細胞でどのWntシグナル経路を活性化するかを明らかにすることが今後の重要な課題であろう。Wntとその受容体のエンドサイトーシスの分子機構を明らかにすると共に、受容体エンドサイトーシスとWntシグナル伝達経路の活性制御との関連を明らかにすることを目的として、本年度は下記の成果を得た。(1)Wnt-3aとWnt-5aをそれぞれ発現しているconditioned mediumから4種類のカラムクロマトグラフィーを用いることにより、Wnt-3aとWnt-5aを単一蛋白質として精製した。

Wnt-3aは40ng/mlの濃度でL細胞やCHO細胞、C57MG細胞においてβ-カテニンの蓄積を誘導した。また、Wnt-5aは40ng/mlの濃度でCHO細胞においてPKCを活性化した。(2)精製Wnt-3aはPC12細胞においてRho-キナーゼを活性化した。さらに、NGFによる神経突起伸長をWnt-3aはRho-キナーゼを活性化することにより抑制した。この実験系により、哺乳動物細胞においてPCP経路をアッセイすることが可能になった。(3)ダイナミンK44Aはアドレナリン受容体刺激によるエンドサイトーシスを抑制することが知られているが、ダイナミンK44AはWnt-3a依存性のβ-カテニンの蓄積を抑制した。また、EpsinのENTH領域がインスリンとEGFの受容体のエンドサイトーシスを阻害するが、ENTH領域もWnt-3a依存性のβ-カテニンの蓄積を抑制した。したがって、Wnt-3aによるβ-カテニン経路の活性化には、受容体のエンドサイトーシスが必要であることが示唆された。以上の結果から、本年度の本研究課題は計画通りに遂行されたと判断している。来年度は、Wnt-11の精製も試み、β-カテニン経路、PCP経路、Ca^<2+>経路のアッセイ系を確立することにより、どのリガンドがどの細胞でどのWntシグナル経路を活性化するかを明らかにする。さらに、受容体のエンドサイトーシスがこれらの経路の活性化にどのように関わるかを明らかにしたい。Wntとその受容体のエンドサイトーシスの分子機構を明らかにすると共に受容体エンドサイトーシスとWntシグナル伝達経路の活性制御との関連を明らかにすることを目的として、本年度は下記の成果を得た。(1)conditionedmedium 1Lから約5060μgのWnt-3aとWnt-5aを単一蛋白質として精製できるようになった。Wnt-5aはWnt-3a依存性のTcf活性化を抑制したが、β-カテニンの安定化には影響しなかった。この抑制作用には蛋白質リン酸化酵素NLKが関与していた。Wnt-11を含むconditioned mediumの作製にも成功してWnt-11蛋白質の精製が可能になった。(2)Wnt-3aとWnt-5a共に脂質修飾と糖質修飾を受けており、糖質修飾はWnt-3aとWnt-5aの分泌に必要であるが、分泌後はその作用に必要ではないことが明らかになった。脂質修飾はWnt-3aとWnt-5aの分泌に必須ではなかった。(3)Wnt-3aは受容体のFrizzled5とLRP6のエンドサイトーシスを誘導した。細胞膜上に存在したFrizzled5とLRP6はWnt-3a刺激により、30分60分で細胞質に認められ、180分経つと再び細胞膜上に出現した。受容体のエンドサイトーシスを抑制する。ダイナミンK44AはWnt-3a依存性のβ-カテニンの蓄積を抑制した。また、クラスリンまたはカベオリンをRNAi法によりノックダウンすると、Wnt-3a依存性のβ-カテニンの蓄積が抑制された。すなわち、Wnt-3a依存性の受容体のエンドサイトーシスにはクラスリンまたはカベオリン依存性の経路があり、両経路ともβ-カテニンの安定化に重要であることが明らかになった。
巨大パラジウムナノ粒子の結晶構造依存水素吸蔵特性の解明の解明

強束縛水素が存在するPdナノ粒子の臨界サイズを明らかにするために、アミンおよびカルボン酸存在下、Pd(II)イオンの水素化ホウ素塩還元によりPd核をin-situでホモエピタキシャル成長させた結果、アミンで保護された多結晶Pdナノ粒子を25 nmの範囲で粒径制御することに成功した。次に、15nmおよび40 nmの多重双晶正二十面体Pdナノ粒子、10nm単結晶正六面体Pdナノ粒子、6. 6 nm多結晶球状Pdナノ粒子の水素吸蔵特性について検討したところ、水素吸蔵/放出挙動が結晶性・形状・粒径により大きく異なり、単結晶中において水素が強く束縛されることを見出した。金属ナノ粒子は、バルクと異なる水素吸蔵量、水素の吸蔵/放出温度の低減、吸蔵/放出過程の速いレスポンス等の観点から、次世代水素吸蔵材料として期待されている。水素吸蔵材料の研究は、より高密度に水素を吸蔵できる材料開発という応用面に加え、量子効果が大きく影響する水素の存在状態という学術研究上の重要性を持つ。中でも、多重双晶正二十面体Pdナノ粒子は、単結晶体より多くの水素を吸蔵することが予想されている。本年度は、まず、40nm多重双晶正二十面体Pdナノ粒子の水素吸蔵特性について検討した。その結果、結晶構造を維持したまま、バルク状Pdよりも低圧で水素を吸蔵することが分かった。次に、Pdナノ粒子の結晶構造の違いが水素吸蔵/放出特性に及ぼす影響を検討するため、単結晶Pdナノ粒子の合成を行ったところ、一辺1013nmの単結晶立方体Pdナノ粒子の合成に成功した。今後は、水素吸蔵/放出特性に及ぼすPdナノ粒子の結晶構造の影響について詳細に検討する。また、シングルナノメートルPdナノ粒子で観測されている強束縛水素が存在する臨界サイズを明らかにするために、シングルナノメートルPdナノ粒子の新たな合成法の開拓を行った。アミンおよびカルボン酸存在下、Pd(II)イオンの水素化ホウ素塩還元によりPd核をin-situでホモエピタキシャル成長させることで、アミンで保護された多結晶Pdナノ粒子を25nmの範囲で粒径制御することに成功した。さらにこの方法が大量合成(0.5g/バッチ)にも適用できることを明らかにした。本年度は、15nmおよび40nmの多重双晶正二十面体Pdナノ粒子、10nm単結晶正六面体Pdナノ粒子、6.6nm多結晶球状Pdナノ粒子の水素吸蔵特性について検討した。いずれのナノ粒子でも、結晶構造を維持したまま、バルク状Pdよりも低圧で水素を吸蔵することが分かった。また、水素吸蔵/放出挙動が結晶性・形状・粒径により大きく異なり、単結晶中において水素が強く束縛されることを見出した。水素吸蔵量に関し、シミュレーションから単結晶ナノ粒子より多重双晶ナノ粒子がより多くの水素を吸蔵すると予想されていたが、同サイズの多重双晶正二十面体ナノ粒子の水素吸蔵量が単結晶正六面体ナノ粒子より小さいことが分かった。今後は、種々の温度でPCT測定を行い、水素化物生成エントロピー変化とエンタルピー変化を求めるとともに、水素の吸蔵/放出によるPdナノ粒子のダイナミックな格子変化を放射光を用いて検討する。さらに、J-PARCの高強度中性子全散乱測定から、水素吸蔵・死蔵サイトの局所構造の解析、水素-水素相関の導出、ナノメートル程度での水素分布の揺らぎの観測を行い、水素吸蔵に適したナノ粒子の設計指針を示す必要がある。
ポリスリッピングによる高分子の合成とリサイクル特性

本研究は、エンドキャップと輪成分のサイズ相補性を利用する熱的押し込み法に基づくロタキサンの合成法、いわゆる「スリッピング法」を二官能性のアンモニウム塩型ダンベル型化合物とクラウンエーテルに応用することでポリロタキサンを得ようとするものである。エンドキャップにシクロヘキシル基を持つ二官能性の二級アンモニウム塩とジベンゾ-24-クラウン-8ユニットを有する二官能性クラウンエーテルの等濃度のアセトン溶液を40度に保ったところ、80日程度で反応系は平衡に達し、対応するポリ[3]ロタキサンが高収率で得られることを見出した。この重合法はいわゆる平衡重合系であり、このポリロタキサンの分子量を熱力学的にコントロールすることが可能であることを明らかにした。二つの二級アンモニウム塩の間に異なる種々のスペーサーをもつものを用いてポリスリッピングを行ったが、重合挙動には変化はみられず、この系では広範なモノマーのデザインが可能であることを明らかにすることが出来た。得られたポリ[3]ロタキサンは、固体状態あるいは低極性の溶媒中では非常に安定であるが、高温にする、あるいは極性溶媒にさらすことでほぼ定量的にモノマーへリサイクルが可能であることが示された。また、十分に大きいエンドキャップを用いた場合でも、コンポーネントの一部が可逆的に開裂するように設計すると「スリッピング法」によるロタキサン合成が可能になる。本研究では、そのような結合としてジスルフィド結合を選び、ジスルフィド結合を中央部に持つ二官能性の二級アンモニウム塩型ダンベル化合物と二官能性クラウンエーテルを用いてポリスリッピングを行った。その結果、反応は効率よく進行し、数平均重合度約50のポリ[3]ロタキサンが得られ、この方法もポリスリッピング法として有効であることがわかった。以上のように、(1)エンドキャップと輪成分のサイズ相補性を利用する熱的押し込み法に基づく方法と(2)ジスルフィド結合の可逆的開裂を利用する方法の2種類のポリスリッピング法を実証し、得られたポリロタキサンのリサイクル性を示すことが出来た。
胎盤における脂質ー新規のシグナル伝達系としての生理的・病理的意義ー

平成22年度は、研究:胎盤における脂質-新規のシグナル伝達系としての生理的・病理的意義-として、抗炎症作用を有するω3脂肪酸の妊娠、特に早産病理における検討をした。早産の誘因として子宮内の局所炎症が重要である。魚油に含まれるEPA(エイコサペンタンエン酸)/DHA(ドコサヘキサエン酸)に代表されるω3脂肪酸(ω3)は、ω6脂肪酸であるアラキドン酸系の炎症作用を抑制する。本研究では、C57/BL6系マウスにω3合成酵素fat1を導入して、ω3を豊富に合成するようにしたトランスジェニックマウス(fat1マウス)を用い、ω3の早産予防効果を明らかにすることを目的とした。C57/BL6系のwild type(WT)マウスとfat1マウスを用いた。WTの雄とWTまたはfat1マウスの雌を交配させた後、妊娠15日に経膣的にlipopolysaccharide(LPS)(15-50μg/200μl/head)を子宮頸管内へ局注した。注射刺激による早産を否定するために生食200μlを同様に局注した。48時間以内に分娩に至った場合を早産として、WTマウスとfat1マウスの早産率を比較した。早産率は、LPS15μg投与群ではWTマウス=45%、fat1マウス=20%、LPS30μg投与群ではWTマウス=100%、fat1マウス=50%、50μg投与群では両マウスとも100%であった。fat1マウスは有意に早産しにくいことがわかった(Cochran-Armitage trend test, p=0.0004)。生食を局注されたマウスは、いずれも早産しなかった。以上より子宮頸管局所の炎症により誘発される早産は、ω3が持つ局所の抗炎症作用により回避されると考えられた。また、ω3リッチの食事や薬剤を摂取することが早産予防につながると期待された。平成21年度は、研究:胎盤におけう脂質-新規のシグナル伝達系としての生理的・病理的意義-のうち、まず、正常妊娠における、妊娠中血清可溶型オートタキシン(solATX)の定量と妊娠中推移の検討として、抗ATXモノクローナル抗体を用いたEnzyme immune-sorbert assay (ELISA)により、妊娠初期、中期、後期、分娩直後の妊婦血清中solATX濃度を測定した。その結果、妊娠の推移に一致して、血清中solATX濃度が上昇し、分娩後直ちに非妊娠レベルまで低下することが確認された。この結果は、従来の妊婦血中リゾフオスフォリパーゼD(LysoPLD)活性が、妊娠中上昇し、分娩後ただちに非妊娠レベルまで低下する知見と一致した。また、正常妊娠における、胎盤のATXおよびLPA受容体LPA-2の発現と、妊娠中あるいは分娩前後の変移の検討を行った。まず、妊娠初期、中期、後期の胎盤を用いて、免疫組織化学染色、WesternblottingならびにRT-PCRを行った。ATXは、syncytiotrophoblast、villous cytotrophoblast、extravillous cytotrophoblastのすべてのtrophoblastに発現されており、このことをWestern blottingによっても確認し、確実にtrophoblastがATXを発現していることを証明した。しかし、trophoblastの分化段階による違いは認められなかった。また、RT-PCRにより、妊娠の週数に一致して胎盤組織におけるATX発現量が増加していることを確認した。これは、妊娠経過に一致して血中ATX濃度が上昇する現象と一致した。さらに、LPA受容体LPA-2の胎盤における発現を免疫組織化学染色により検討したところ、脱落膜組織において、発現が認められた。以上より、LPA系が胎盤において、妊娠の成立と維持にヒトでも関与していることが示唆された。fat

1マウスは有意に早産しにくいことがわかった(Cochran-Armitage trend test, p=0.0004)。生食を局注されたマウスは、いずれも早産しなかった。以上より子宮頸管局所の炎症により誘発される早産は、ω3が持つ局所の抗炎症作用により回避されると考えられた。また、ω3リッチの食事や薬剤を摂取することが早産予防につながると期待された。
大腸菌分子シャペロンDnaJの構造的/機能的アナログ:cbpA蛋白質の分子機能

1)cbpA欠失変異株を構築し、その表現型を調べた。cbpAの単独欠失変異は野生株とほとんど変わらない生育を見せるが、cbpA/dnaJ二重変異株は生育温度領域が著しく狭い、セプタム形成の異常に伴う細胞の伸長、炭素源枯渇に伴う生存率の低下等の表現型が観察された。従ってCbpAはDnaJと同様の生理的機能を保持していると考えられる。2)cbpAの転写が増殖定常期やリン酸源の枯渇に誘導されることを見いだした。このことは抗CbpA抗体を用いた免疫ブロティング法でも確認された。この誘導は栄養飢餓ストレス特異的なシグマ因子であるσ^Sに依存する。このことから大腸菌は2種類のDnaJ様シャペロンをストレスの種類に応じて使い分けているのではないかと推測した。II.栄養飢餓ストレス応答の分子機構cbpAの発現調節を解析する中で、σ^Sの発現調節に大腸菌核様体タンパク質H-NSが深く関与していることを明らかにした。詳細な解析の結果、H-NSはσ^Sの翻訳と産物の安定性の両段階を負に調節することで、栄養飢餓に応答した発現を保証していることが分かった。栄養飢餓ストレス応答は、近年多くの研究者が関心を寄せている研究分野であり、σ^Sの発現制御機構の解明はその中でも中心的課題となっている。我々の研究結果は当該分野の進展に重要な寄与をなしたといえる。
せん断破壊する鉄筋コンクリート部材の立体破壊面

初年度は,正方形断面の鉄筋コンクリート梁のせん断破壊実験を行った。実験パラメータは,せん断補強筋の間隔,中子筋の有無,および断面の加力方法の3種類とした。コンクリートは普通強度のものを使用した。逆対称曲げ実験を行い,最大変形の時点で粘性の低いエポキシ樹脂をひび割れに注入した。エポキシ効果後,試験体を切断し,前記3つのパラメータがせん断強度と内部破壊状態に及ぼす影響を調べた。第二年度は,立体的な破壊を考慮し,塑性理論に基づく解析を行った。主筋は十分に強く,降伏しないものと仮定した。コンクリートと横補強筋は完全剛塑性とした。ただし,横補強筋の曲げ変形に対しては,抵抗を無視できるものとした。横補強筋の外側の領域はせん断強度に寄与しないものと仮定した。次のような結論が得られた。1)破壊領域の立体的なゆがみと,せん断補強筋が外側へふくらむことを考慮することにより,せん断強度と内部の破壊状態は実験結果とよく対応した。2)本解析で得られたせん断応力の分布は日本建築学会の靭性保証型耐震設計指針に記される分布と同様であった。3)靭性保証型耐震設計指針に記される横補強筋が降伏しない範囲での強度式は,断面の補強筋間隔が有効せいの2倍程度まではよく評価しているが,2倍以上では過小(安全側)に評価している。4)中子筋が無い場合に比べ,有る場合の方がコンクリートの断面のせん断応力分布は一様になる。本研究の目的は,鉄筋コンクリート部材のせん断破壊が立体的かつ不均質であることを実証することである。特に,せん断補強筋の間隔と中子筋の有無が立体的破壊状況に及ぼす影響を実験的に明らかにすることを目標とする。このため,次のような実験を行った。(1)試験体作成正方形断面の鉄筋コンクリート梁を作成した。筆者らの計算によれば,せん断補強筋の量が多い場合ほど,破壊面が平面から相違するはずである。そこで,せん断補強筋比はpw=1.2%で一定とした。試験体の第1のパラメータはせん断補強筋間隔とした。pwを一定に保ったまま,間隔のみを部材せいの1/3と1/9した。第2のパラメータは中子筋の有無とした。第3のパラメータは断面の加力方法とした。こうして,2^3=8体の試験体を作成した。(2)加力→エポキシ注入→切断逆対称曲げ加力を行った。実験装置は現有設備で行った。加力後,粘性の極めて低いエポキシ樹脂(蛍光材入り)をひび割れに注入した。エポキシ硬化後,試験体を長手方向と短手方向に2箇所ずつ切断し,ブラックライトをあてて内部の破壊状態を写真撮影した。前記3つのパラメータが内部破壊状態,せん断強度,ひずみ分布に及ぼす影響を調べた。
セラミックスナノ粒子の自己集積化による機能性ナノ結晶バルク構造体の創製

機能性ナノ結晶バルク構造体の作製には、単分散性に優れたセラミックスナノ粒子の合成が大前提である。そこで、まず、無機錯体水溶液の水熱処理によるセラミックスナノ粒子の合成を試み、本手法により、Y_<0.15>Zr_<0.85>O_<1.93>(YSZ),ZrO_2,TiO_2,SnO_2,CeO_2,Nb2O_5等様々な単分散セラミックスナノ粒子の合成に成功した。また、材料の機能はその結晶構造や結晶面に強く依存するため、これらの精密な制御は高機能バルク結晶を作製する上で不可欠な技術であると考え、処理条件の制御によるナノ結晶の結晶構造や形状の制御を試みた。その結果、処理温度、処理時間および金属イオンや表面修飾剤の濃度の制御によりこれらが実現可能であることを見出し、例えば、N(CH_3)_4^+を用いた表面修飾の有無による単斜晶および正方晶ジルコニアナノ結晶の選択成長に世界で初めて成功した。また、酸化スズナノキューブおよび酸化チタンナノリボンの合成等、粒子の形状制御にも成功した。さらに、これら水中完全分散ZrO_2ナノ結晶の乾燥速度制御により、ファイバー状成形体の作製に成功した。さらに、この成形体は、ナノ結晶から構成されるため、500°C程度の極低温で焼結が可能であり、透明な多結晶ファイバーの作製が可能になった。さらに、ナノ結晶の用途開拓を進め、ナノ結晶を用いた新規共沈法を開発し、これにより合成した(La_<0.85>Sr_<0.15>)_<0.98>MnO_3(LSM)/YSZおよびNiO/YSZ複合ナノ粒子を用いて、固体酸化物燃料電池電極のナノ構造化に成功し、本電極が既往の電極を凌駕する高い電気化学特性を有するだけでなく、優れた長期安定性を示すことを実証した。そこで、まず、無機錯体水溶液の合成とその水熱処理によるセラミックスナノ粒子の合成を試み、本手法により、Y_<0.15>Zr_<0.85>O_<1.93>, ZrO_2, TiO_2, SnO_2, CeO_2, Nb_2O_5等様々な単分散セラミックスナノ粒子の合成に成功した。その結果、処理温度、処理時間および金属イオンや表面修飾剤の濃度の制御によりこれらが実現可能であることを見出し、例えば、N(CH_3)_4^+を用いた表面修飾の有無による単斜晶および正方晶ジルコニアナノ結晶の選択成長に世界で初めて成功した(K.Sato et al., J.Am.Chem.Soc., in press)。そこで、まず、無機錯体水溶液の合成とその水熱処理によるセラミックスナノ粒子の合成を試み、本手法により、ZrO_2、TiO_2、SnO_2、CeO_2、Nb_2O_5等様々な単分散セラミックスナノ粒子の合成に成功した。また、材料の機能はその結晶構造や結晶面さらには欠陥構造に強く依存するため、これらの精密な制御は高機能バルク結晶を作製する上で不可欠な技術であると考え、処理条件の制御によるこれらの制御を試みた。

その結果、処理温度、処理時間および金属イオンや表面修飾剤の濃度等の制御によりこれらが実現可能であることを見出し、例えば、N(CH_3)_4^+を用いた表面修飾の有無による単斜晶および正方晶ジルコニアナノ結晶の選択成長に世界で初めて成功した(K.Sato et al., J. Am. Chem. Soc., 132, 2010 2538-2539)他、酸化スズナノキューブおよび酸化チタンナノリボンの合成等、粒子の形状制御にも成功するとともに、溶媒の選択によって、結晶の欠陥濃度をも任意に制御することに成功した。また、これら水中完全分散セラミックスのナノ結晶から乾燥速度の制御により、ファイバー状バルク成形体の作製に成功した。さらに、この成形体は、ナノ結晶から構成されるため、500°C程度の極低温で焼結が可能であり、透明な多結晶ファイバーの作製が可能になった。