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ストレスホルモンと催眠深度を用いた全身管理法の研究

手術や麻酔などすべての臨床的処置は生体にとってストレスとなる.ストレスはストレッサーに対して,ホメオスターシスを保つため,ゆがめられたホメオスターシスを元に戻そうとする反応である.しかし,過剰な反応は必要以上なホルモンを分泌する.また,糖代謝異常や免疫機能低下など生体に悪影響を及ぼすため,生体反応を最小限に抑え,患者の全身状態を安全に維持することが重要となる.また,ストレスの原因の一つに手術や麻酔操作による痛みがある.現在の臨床では手術時の痛みを除去するために,痛い注射を行い生体にストレスを与えている.そこで痛みを抑制する手段としてレーザー光に着眼し,レーザー光を照射することで,リドカインの経皮吸収の促進とその効果を検討した.無処置の状態で疼痛閾値に差の無い皮膚二箇所に,フェルビナクローションを塗布し,60%リドカインテープを貼付した.次にレーザー光を照射しない皮膚と照射した皮膚の疼痛闇値を比較したところ,レーザー光を照射した皮膚の痛党閥値が上がり,リドカインの経皮吸収がレーザー光照射により促進された.海野らは,精神的ストレスを軽減するために用いる静脈内鎮静法で使用する薬剤をBispectral Index(BIS)により,催眠深度の測定と交感・迷走神経活動を非侵襲的に測定し,心拍変動からプロポフォールおよびミダゾラムによる有意識下鎮静は,プロポフォールは副交感神経優位に,ミダソラムは交感神経優位にすることやストレスのかかる気管内挿管時においては,プロポフォールを単独で用いるより,プロポフォールとミダソラムを併用した方が心拍数や血圧が安定することなどを明らかにした.手術や麻酔などすべての臨床的処置は生体にとってストレスとなる.ストレスはストレッサーに対して,ホメオスターシスを保つため,ゆがめられたホメオスターシスを元に戻そうとする反応である.しかし,過剰な反応は必要以上なホルモンを分泌する.また,糖代謝異常や免疫機能低下など生体に悪影響を及ぼすため,生体反応を最小限に抑え,患者の全身状態を安全に維持することが重要となる.また,ストレスの原因の一つに手術や麻酔操作による痛みがある.現在の臨床では手術時の痛みを除去するために,痛い注射を行い生体にストレスを与えている.そこで痛みを抑制する手段としてレーザー光に着眼し,レーザー光を照射することで,リドカインの経皮吸収の促進とその効果を検討した.無処置の状態で疼痛閾値に差の無い皮膚二箇所に,フェルビナクローションを塗布し,60%リドカインテープを貼付した.次にレーザー光を照射しない皮膚と照射した皮膚の疼痛闇値を比較したところ,レーザー光を照射した皮膚の痛党閥値が上がり,リドカインの経皮吸収がレーザー光照射により促進された.海野らは,精神的ストレスを軽減するために用いる静脈内鎮静法で使用する薬剤をBispectral Index(BIS)により,催眠深度の測定と交感・迷走神経活動を非侵襲的に測定し,心拍変動からプロポフォールおよびミダゾラムによる有意識下鎮静は,プロポフォールは副交感神経優位に,ミダソラムは交感神経優位にすることやストレスのかかる気管内挿管時においては,プロポフォールを単独で用いるより,プロポフォールとミダソラムを併用した方が心拍数や血圧が安定することなどを明らかにした.これまで,高齢者の周術期におけるストレスホルモンが生体にどのような影響を及ばすのかを検討した結果,Epinephrineを除いて各ストレスホルモンの変化に年齢による違いは認められなかった.また,全身麻酔下口腔外科小手術における健常高齢者の内分泌系の反応は,青壮年者と同じであったことが示唆された.さらに手術侵襲の大きな顎骨骨切り術に低血圧麻酔法を併用し,epinephrine, norepinephrine, dopamine, vasopressin, adrenocorticotropic hormone, cortisol, lactic acid, pyruvate等の内分泌機能検査を行い,ストレスホルモンの分泌量や麻酔時の全身状態を解析,評価中である.これらの研究成果を基礎に,内分泌量からストレスを評価し,麻酔中の催眠レベルの測定を行い,最小用量の麻酔薬,鎮静薬で,麻酔中のストレスを最小限に抑制し,経済的で体にやさしいバランス麻酔を確立することで,麻酔の安全性を向上させることを目標とする.また,ストレスは体に歪みを与える慢性的な身体的侵襲(ストレッサー)に対する生体の防御あるいは適応反応であることから,適切な催眠深度とストレスの関与を解析し,手術侵襲におけるストレスの軽減を試み,術後の全身管理に応用する.今後,ストレスをコントロールする手段として,貼付用局所麻酔剤に組織を損傷することなく生体深部に到達する半導体レーザーや近赤外線の光線を照射し,その照射部位の麻酔効果をvon Frey馬尾毛による触覚閾値および疼痛閾値の検査を実施し,レーザー照射を行った皮膚の麻酔効果を評価する.上記結果より,ストレスのもととなる各臓器や手術部位に,局所麻酔薬を介して,半導体レーザーや近赤外線を照射し,痛みを取るために注射というストレスを与えるのでなく,レーザーの作用から臓器の活性化や抑制を行うことからストレスのコントロールを試み,ストレスを抑制した生体管理法の立案を行う予定である.これまで,全身麻酔下口腔外科小手術における健常高齢者の周術期におけるストレスホルモンが生体にどのような影響を及ぼすのかを検討した結果,Epinephrineを以外のストレスホルモンの変化に年齢による違いは認められなかった.

さらに手術侵襲の大きな顎骨骨切り術に低血圧麻酔法を併用し,adrenocorticotropic hormone (ACTH), cortisol, norepinephrine, lactic acid, pyruvic acidの内分泌機能検査を行い,ストレスホルモンの分泌量や麻酔時の全身状態を調べることにより手術や麻酔におけるストレス状態を評価した.また,全身麻酔に広く用いられているプロポフォールまたはミダゾラムが循環動態に影響があることは確認されているが,この変動の機序には自律神経の心臓支が関与していることが示唆されており,交感神経刺激あるいは副交感神経刺激によるものであるとの議論がなされている.そこで,これらの薬剤を少量使う静脈内鎮静法において,循環動態,特に心拍数と血圧を変動させるとの報告があるが不明な点が多いため,我々はプロポフォールまたはミダゾラムを使用した睡眠深度の測定を行い,循環動態とそこから得られる自律神経の指標となる心拍変動についても検討し,静脈内鎮静法に使われるプロポフォールとミダゾラムは,それぞれ心拍数と心拍変動に異なった影響を与えることを解析し,交感・迷走神経活動を非侵襲的に測定できる心拍変動から,プロポフォールあるいはミダゾラムによる有意識下鎮静は,プロポフォールは副交感神経優位に,ミダゾラムは交感神経優位をもたらすことがわかり,臨床的には,心・血管系に合併疾患を有する患者には,各々の薬剤の特性を考慮に入れた応用が望ましいと考えられた.次に上記研究結果とストレスを抑制する手段のひとつとして,レーザーを照射することにより,針を刺すことなく局所麻酔薬を皮下深部に到達させる方法を検討することにより,最小用量の麻酔薬でストレスを最小限に抑制する経済的で体にやさしい全身管理法を確立する.
高温作動型大容量高分子2次電池の開発

研究代表者らが独立に開発した高耐熱導電性高分子を活用して、高温下でも作動する高エネルギー出力の高分子二次電池の構築と性能試験を目的とした。1)酵素酸化劣化の解析抗酸化ドーパントをドーピングしたポリピロールを調整し、各種スペクトル測定により加熱に伴う電子状態の変化を計測し酸素酸化劣化の解析した。高温下の電導度劣化の初期過程はポリピロールのN位からのプロトン脱りが引き金となることが明かとなった。高温下150°Cの加熱によりカルボン酸が脱離して水酸基へと変換される。脱離後もポリピロールの酸素酸化抑制を果たすことが出来るものと考えられる。2)超抗酸化機能を持つドーパントの分子設計と機能評価半経験的分子軌道計算(MOPAC Ver6.0)により、ポリピロールおよびドーパントの水素原子の結合エネルギーを計算した。結合エネルギーの大小関係より、サリチル酸が坑酸化ドーパントとして有効であることが判明した。スルホサリチル酸をドープしたポリピロールは、125°C100時間で10^<-2>S/cmを示す、極めて耐熱性の高い導電性高分子であることが実証された。3)機能分子のドーピングドーパント分子を充分に機能させるための高いドーピング率を達成するための条件をポーラロンバンドの吸収を追跡、ハイドロキノン、ナフトキノンやアントラキノンのスルホン酸化合物をのドーパントとして選択し、従来のドーパントに較べ拡散速度は小さいものの、95%以上のドープが可能であった。4)蓄電電子デバイスの作製と評価上記知見をもとに簡易電池セルを作製した。定電流印加による充放電特性を評価。従来ドーパントのポリアニリンに較べ、大きなエネルギー密度を持つことを確認した。更に新しい導電性高分子キャパシターも開発した。1000j時間80°C以上性能劣化のない、優れた高周波数特性をもつ事が明かとなった。研究代表者らが独立に開発した高耐熱導電性高分子を活用して、高温下でも作動する高エネルギー出力の高分子二次電池の構築と性能試験を目的とする。具体的には、今年度は次の2項目を推進した。1)酸素酸化劣化の解析2)機能ドーパントの分子設計と機能評価1)酸素酸化劣化の解析抗酸化ドーパントをド-ピングしたポリピロールを調整し、紫外可視吸収スペクトル測定により加熱に伴う電子状態の変化を計測した。ポR-ラロン、バイポーラロンに対応する吸収が500および700nmに観測されるが、加熱後吸収強度が減少し電導度も25%に減少した。しかし、スルホサリチル酸をドープしたポリマーは吸収の減少は観測されなかった。重水素化ラベル化したポリピロールの赤外吸収スペクトルの観測により、ポリピロールのN-Dとドーパントのスルホサリチル酸の間で水素交換が生起することが判明した。高温下150°CのESCスペクトルを観測、ドーパントのスルホサリチル酸のS原子の2p軌道がブロードし、更にカルボン酸ピークも減少していることから、加熱によりカルボン酸が脱離して水酸基へと変換される。

ポーラロン状態のポリピロール上のN-H結合エネルギーは150kcal/molとなる。フェノールの水酸基プロトンの結合エネルギーは213kcal/molであり、両者のエネルギーが近いためにプロトン交換反応は生起する。これに対し、安息香酸のカルボン酸基の水素結合エネルギーは180kcal/molなり、フェノールよりも接近した値となった。この結果より、サリチル酸が抗酸化ドーパントとして有効であることが判明した。ドーパントとしてスルホサリチル酸を用いて合成したポリピロールは、125°C100時間で10^<ー2>S/cmを示す、極めて耐熱性の高い導電性高分子であることが実証された。申請者らが独立に開発した高耐熱導電性高分子を活用して、高エネルギー出力の高分子二次電池の構築と性能試験を目的とする。具体的には、次の3項目を今年度は推進した。1)機能分子のドーピング法の検討抗酸化機能を持つドーパントはハロゲンイオン、ClO_4,BF_4などの一般的なドーパントに較べ分子サイズが大きいため、ドーピング効率が低い。ドーパント分子を充分に機能させるための高いドーピング率を達成するための条件をポーラロンバンドの吸収を追跡しながら整理、探索した。ハイドロキノン、ナフトキノンやアントラキノンのスルホン酸化合物をドーパントとして選択し、従来のドーパントに較べ拡散速度は小さいものの、95%以上のドープが可能であった。2)高分子二次電池の作製と評価上記知見をもとに、2×3cmの白金上に導電性高分子を修飾した電極をカソードとして、アノードとして簡便な亜鉛電極を用い、電解質溶液に硫酸亜鉛を用いた簡易電池セルを作製した。定電流印加による充放電特性を評価。従来ドーパントのボリアニリンに較べ、大きなエネルギー密度を持つことを確認した。3)蓄電電子デバイス(キャパシタなど)の作製と性能評価本研究課題より得た新しい導電性高分子キャパシターへ拡張し、タンタルコンデンサーの二酸化マンガンにかえポリビロールを利用したキャパシターデバイスを開発した。1000時間80°C以上性能劣化のない、しかも高周波数特性に優れた蓄電電子デバイスを得た。
「共生」を目指して伸長する文化表象間の「借用」「反復」のネットワーク

30年度は半年間の海外研究許可を職場から許可されて、4月から6月末までと9月末はオーストラリア・クイーンズタウン大学を拠点として、The Legend of Ned Kellyのヴァリエーションについて、口承、漫画、Sidney Nolan作品を初めとする様々な視覚表象資料を取材して、Peter CareyのTrue History of Kelly Gangs (2005)が一節をなすリゾームの広がりを検証する作業を進めた。滞在期間中、ノーランの作品取材にシドニーの国立美術館に出張した際、ケリーギャングシリーズ以外のノーランの作品、その他のヨーロッパ系オーストラリア人の作品に見られるヨーロッパ文化とオーストラリアという土地の「接合」をどのように表象するかという葛藤を目の当たりにして、ますます当該研究の広がりと深度を確認した。さらに、土地自体をヨーロッパ化する(公園などの設立)、そしてヨーロッパ化した中に他者の土地を取り込む(公園の中に熱帯雨林を植え込む)などを観察して、他者との接合の倫理についての分析材料を集めた。7月から9月までは、ヨーロッパ地域で資料収集した。研究経過は、本研究者が毎年参加発表している国際アイルランド文学学会(30年度はオランダ、ナイメーヘン大学)と隔年開催でここでも継続的に発表している国際英語文学学会(30年度はLjubljana大学,Slovenia)で発表して、研究者と意見交換した。前者では、政治・環境に様々な問題を抱えている現代社会で芸術家が担うべき役割、芸術の倫理、について、ポストヒューマニズを念頭に置きながら論じた。後者では、具体的なフォーム、文学作品のマテリアリティの重要性を強調しながら、他のマテリアルとの接合を通して新しい視点、新しい関係を生み出していくことの重要性を示唆するシネード・モリッシーの詩を分析したが、これは昨年出版した。シネード・モリッシーの詩作品が「借用」する絵画・映画・テレビ・ブログ上の表象物、及び読者との間に生成していくネットワークの意味を環境倫理への広がりを考慮しながら明示する、という点については、この一年で3つの国際学会に参加発表し、異なった視点から分析発表したので、概ね順調に進展していると言える。オーストラリアのKelly Storyの、特に視覚表象への広がりについては、「事件」発覚当時から新聞の挿絵で扇情的に表わされたり、早い時期に映画化されていることなどは取材したがl、かなり研究が進んでいることを確認した。日本の作品については、現代視覚芸術作品に通じる共通項を取り出して展示している「六本木クロッシング」の2019年総合テーマが「つないでみる」ということからもわかるように、日本でも他者とのコネクションから生まれる新しい可能性を表象していくことへの興味は強まっている。作品取材は順調に進んでいる。本研究課題は「借用による他者との共生」であるが、その倫理はポストヒューマニズム的パースペクティヴを導入すると、さらに学際的に見通せるということが、2018年度の取材と研究を通して確認できた。今後は、主要な分析対象は文学作品と視覚芸術作品ではあるが、ロボット、AI,そして環境問題にも関わる広いネットワークを意識して緩急を進めていく予定である。例えばオーストラリアの状況についても、ケリーギャングにとどまらす、オーストラリアの動植物、大地、海、自然物や伝統的な視覚表象記号と、現代の文化表象との結合を積極的に、様々な領域に見ていきたい。

日本の作品については、現代視覚芸術作品に通じる共通項を取り出して展示している「六本木クロッシング」の2019年総合テーマが「つないでみる」ということからもわかるように、日本でも他者とのコネクションから生まれる新しい可能性を表象していくことへの興味は強まっている。作品取材は順調に進んでいる。本研究課題は「借用による他者との共生」であるが、その倫理はポストヒューマニズム的パースペクティヴを導入すると、さらに学際的に見通せるということが、2018年度の取材と研究を通して確認できた。今後は、主要な分析対象は文学作品と視覚芸術作品ではあるが、ロボット、AI,そして環境問題にも関わる広いネットワークを意識して緩急を進めていく予定である。例えばオーストラリアの状況についても、ケリーギャングにとどまらす、オーストラリアの動植物、大地、海、自然物や伝統的な視覚表象記号と、現代の文化表象との結合を積極的に、様々な領域に見ていきたい。2018年度3月の出張で当該年度の助成金は使用済みであるが、3月の決算書が、クレジットカード詳細の遅れなどから、まだ済んでいないのが、次年度使用額が生じている理由である。したがって、実質的には本年度分は消化済みである。
細胞接着による果粒膜細胞の分化調節機構

卵巣の果粒膜細胞の分化によって発現するガングリオシドGM3とその糖鎖結合タンパク質の機能について、細胞接着の面から検討した。すなわち、(1)結合タンパク質と糖鎖との相互作用の解析、および(2)ガングリオシドの合成調節機構である。(1)について、糖鎖の誘導体(Alb-(SL)17)を放射性ヨウ素で標識し、培養細胞あるいはニトロセルロース膜上の糖鎖結合タンパク質との結合に及ぼす各種ムコ多糖類およびラット血清の影響を調べた。ムコ多糖類のうちヘパリンとヘパラン硫酸は他のムコ多糖類に比べて、糖鎖の誘導体の結合が強く抑制された。同様に、ラット血清も2%濃度でほぼ完全に糖鎖の誘導体の結合が抑制された。卵胞液中には高濃度のヘパラン硫酸が含まれること、通常の卵胞液には血清は含まれないが排卵時に血液が卵胞内に流れ込んでくることを考えると、この時期のガングリオシドと糖鎖結合タンパク質の相互作用は減弱していることが考えられる。(2)について、放射性ガラクトースで細胞を代謝的に標識して糖脂質の合成の後、糖脂質をTLCで分離して放射性ガングリオシドを測定する方法によって検討した。ガングリオシド合成はcAMPシグナルを介し、しかもエストロゲンに依存し、チロシンキナーゼ受容体ファミリーはこの合成を増幅したので、これら成長因子はガングリオシド合成のモデュレーターであることが示唆される。しかし、な何よりも分化した細胞のガングリオシド合成を最も上げる因子はLHである。ガングリオシドとその結合タンパク質の相互作用の減弱、および結合タンパク質の量の減少等を考えた場合、最終の細胞分化によってこのように増加するガングリオシドの合成は少なくとも細胞接着には関与しないことが示唆される。卵巣の果粒膜細胞の分化過程で発現するガングリオシドとその糖鎖結合タンパク質の細胞接着における機能について追究した。検討した課題は、(1)結合タンパク質と糖鎖との相互作用の解析、および(2)ガングリオシドの合成調節機構である。まず、(1)について、著者がこれまで行ってきた方法にしたがって、糖鎖の誘導体を放射性物質で標識し培養細胞との結合に及ぼす各種ムコ多糖類の影響を調べた。その中で最も強い阻害効果をもつのが、ヘパリンとヘパラン硫酸(μg/mlで有効)で、その他のムコ多糖類は阻害効果が低いことが判明した。特に、ヘパラン硫酸はブタ濾胞液中に多量に存在するので(mg/mlオーダー)、成熟濾胞の卵腔側の果粒膜細胞では、ガングリオシドと結合タンパク質の相互作用はヘパラン硫酸によって弱められていることが示唆される。次に、(2)であるが、ガングリオシドGM1の合成を調節する因子の検討を行った。方法は、放射性のガラクトースを用いたde novo合成と、GM1のリガンド(コレラ毒素のBサブユニット)を放射性物質で標識し、その結合試験により細胞表面のGM1の量を概算するという2つの方法を用いた。その結果、(a)フォルスコリンはガングリオシド合成を促すというFSHと同じ効果を示す、(b)フォルボルエステルは効果を示さない、(c)タモキシフェンはガングオシド合成を阻害する。など果粒膜細胞でのガングリオシド合成がcAMPシグナルでしかもアロマターゼの活性化が必要であることが判明した。最も興味あることは、チロシンキナーゼ受容体ファミリー(EGF,IGF-I,インスリン)によってこのガングリオシドの合成を促進することである。このことは、細胞分化が進行するに伴い発現してくるガングリオシドの合成が、チロシンキナーゼ受容体ファミリーによって修飾を受けているということを強く示唆するものである。
ダイナミック熱交換器の開発

小型再生熱交換器への適用を念頭に,円筒形状の回転配管から噴流を噴出させるダイナミック熱交換器を考案し,熱交換要素の基礎特性を調べた.その結果,回転配管からの噴流は均一で良好な熱交換促進を果たすことが分かり,有効性が示された.熱交換の促進効果は噴流の衝突頻度パラメータにより整理でき,最適設計に繋がる指針を得ることができた.小型再生熱交換器への適用を念頭に,円筒形状の回転配管から噴流を噴出させるダイナミック熱交換器を考案し,熱交換要素の基礎特性を調べた.その結果,回転配管からの噴流は均一で良好な熱交換促進を果たすことが分かり,有効性が示された.熱交換の促進効果は噴流の衝突頻度パラメータにより整理でき,最適設計に繋がる指針を得ることができた.本研究は,再生熱交換器を念頭として,エンジン排気口に直結可能な円筒形状の回転するダイナミック熱交換器を開発し,その基礎特性を調べることを目的としている.本ダイナミック熱交換器は,高温流体コア部から高温流体を噴流として熱交換面に垂直に吹き当て(衝突噴流),さらに噴流位置をコア回転で時々刻々と変化させ,熱交換面の内面をくまなく効率的に洗濯することにより,低温流体との高い熱交換を果たす仕組みを導入したものである.本年度は昨年度までの数値計算による検討を進展させ,その結果を基に回転コアの形状を定め,試作熱交換器であるプロトタイプ1を作製し,回転コアから噴出する流体の特性を調べた.得られた主な結果は以下の通りである.1.数値解析結果より,小孔からの噴流をより有効に発生させるには,噴流の個数を絞る必要がある.2.コアを回転させない場合においては噴流は垂直に流出せず,コア先端方向に角度を持つ.この噴流津角度は,コア先端が閉じてあるプロトタイプ1では,コア先端に行くほど小さくなる.3.プロトタイプ1では,先端にある小孔からの噴出流量が多くなり,熱交換面における熱交換量が多くなる.4.コアが回転することにより,高熱伝達率領域が熱交換面の周方向にも拡大し,熱交換量は均一化する.5.定量化された熱交換の均一度は,コアの回転数に依存しない.6.熱交換量において,コアの回転数に最適値が現れた.その最適回転数は,プロトタイプ1においては7090rpmであった.本研究は,再生熱交換器を念頭として,エンジン排気口に直結可能な円筒形状の回転するダイナミック熱交換器を開発し,その基礎特性と機構を調べることを目的としている.本ダイナミック熱交換器は,高温流体コア部から高温流体を噴流として熱交換面に垂直に吹き当て(衝突噴流),さらに噴流位置をコア回転で変化させ,熱交換面の内面をくまなく洗濯し,低温流体との高い熱交換を果たすものである.本年度は,昨年度に製作した試作熱交換器1について時間依存データの修得の充実を図るとともに,アクリル製の試作器2を作成し,内部流動を煙で可視化し,熱交換特性のメカニズムを調べた.本年度得られた主な結果は以下の通りである.1.コア回転を与えると,噴流衝突面の局所熱伝達率が時間的に変化することが確かめられた.それらの時々刻々変化する熱伝達率データから精度良く求められた時間平均局所熱伝達率の値は,コア回転により回転方向に均一化され,回転数と噴流孔数の条件により増減する.2.噴流は回転方向と逆方向に傾斜・噴出することを可視化実験により理解した.その傾斜角度は回転数の増加とともに増大するため,熱伝達率は低速回転時には有効に作用し均一で増大するものの,高速回転時には逆に低下する.したがって,最適回転数が現れる.3.噴流の周ピッチが小さい場合には,噴出後の流体と噴流の干渉が強くなり筒内に循環流のセル構造が生じる.このセルは熱伝達の低下を引き起こす.4.コア回転による面平均熱伝達率は,回転しない場合に対して最大約13%増大する.5.その増大の最適値は,噴流の孔数と回転速度からなる衝突頻度パラメータにより整理することができる.
半導体ナノ構造における電子トンネリングの超高速光学検出

本研究の目的は半導体ナノ構造中の電子・正孔のダイナミクスの解明である。3次元系であるバルク半導体では1970年代に電子正孔系が盛んに研究された。バルク半導体中の電子正孔系では電子-正孔対の密度と温度に依存して、電子正孔液体(液相)、励起子ガス(気相)、電子正孔プラズマ(プラズマ相)の物質相が出現し、電子-正孔対の密度と温度を軸とした相図が確立された。しかし2次元、1次元といった低次元系における電子正孔系の研究例は少なく相図は確立されていない。最近、低次元系の相図の理論計算はなされてきたが、実験的に示された例はない。産業界に目を向ければ、デバイスのゲート長はナノメートルサイズとなり、微細化の限界が叫ばれて久しい。限界打破のためにもナノスケールで電子・正孔の物理の確立が喫緊の課題である。例えばナノサイズの光変調器では、電子正孔プラズマの生成・消滅が動作原理に直結しており、低次元系の物質相の物理が必要とされている。このように半導体ナノ構造中の電子正孔系の解明は、サイエンスとテクノロジーの両面から重要である。本研究では、半導体ナノ構造中の物質相を実験的に、具体的には光学測定から明らかにすることを目的とした。半導体ナノ構造として、本研究では厚み25.26.1nmのSiナノレイヤーを用いた。Siナノレイヤーの発光スペクトルから、Siナノレイヤー中では電子正孔液体が励起子ガスと共存した状態、すなわち電子正孔液滴が存在することがわかった。電子正孔液滴からの発光強度と励起子ガスからの発光強度を比較すると、低温では光励起密度の増大とともに、電子正孔液滴からの発光強度が増大した。この増大の仕方は、バルク半導体や厚み50nmのSiレイヤーの過去の報告と比較しても大きかった。本研究ではSiナノレイヤーが薄いほど、電子正孔液滴が生成されやすいことを明らかにした。本研究では、10年後破綻が予想される半導体ナノデバイス物理に新たな指針を与えることを目的としてきた。SiナノワイヤーFETは、高いオン電流、低いオフ電流と急峻な閾値勾配、そして低消費電力を実現する次世代デバイスの有力候補である.発光顕微分光法は電気測定では困難な半導体中のキャリア分布の空間分解・時間分解が可能であるという特徴をもつ.SiナノワイヤーFETの特性評価のためにも、半導体ナノ構造の光物性の理解が重要である。本研究では、ナノワイヤーを形成する前段階であるSi-SOIナノレイヤーと、Siナノワイヤーの発光顕微分光測定を行った。発光顕微分光法によりSiナノワイヤー、ナノレイヤーの発光特性を評価した。Siナノレイヤーでは、膜厚に依存した発光エネルギーのピークシフトが観測された。さらにSiナノレイヤーでは、膜厚が薄くなるほど発光寿命が短くなった。膜厚25nmの試料においてバルクのEHPの1/2以下の寿命であった。これは半導体中に光生成される電子正孔系のダイナミクスの理解にとって大変重要な検知を得られたことそ意味する。Siナノワイヤーの発光の積分強度は、水素アニール温度が425°Cの試料が最も高く、水素処理をしない試料では最も低かった。このことは、水素アニーリングの有無またはアニーリング温度に依存したSiナノワイヤーの界面准位密度の変化を光学的に検知できることを意味している。また、Siナノワイヤーの幅を変えて発光測定を行ったところ、ワイヤーからレイヤーへの構造変化を光学的に検知することができた。

半導体ナノ構造の基本となるレイヤー構造における光物性の知見を得られたため。ナノレイヤーの光物性の物理的解釈を終えた後、ナノレイヤーよりも低い次元、すなわち偽1次元系であるSiナノワイヤーの発光測定へ移る。偽1次元系における電子と正孔の挙動について調べる。
新規の転写伸長制御因子Med26を標的とした腫瘍治療シーズ開発基盤の確立

本研究では、Med26とSECとの結合を阻害する化合物を同定し、がん細胞や急性白血病細胞の増殖を抑制する抗腫瘍薬開発の基盤を確立することを目標とした。Med26とSECとの結合を特異的に阻害する化合物を探索する系の確立を行い、Med26を標的とした抗腫瘍薬開発基盤の確立を目指した。ヒット化合物がスクリーニングによって得られた際には、それが腫瘍細胞において、Med26とSECの結合を阻害し、腫瘍細胞の増殖を抑制するのかについて検討したい。本研究ではMed26を標的とした抗腫瘍薬の開発のために、Med26とSECとの結合を特異的に阻害する化合物を探索する系の確立を行った。酵母の転写因子GAL4のDNA結合ドメインをMed26のN末端ドメイン(NTD)と融合させたGAL4-Med26-NTDの野生型は、細胞内において強い内因性転写活性を有する。尚、Med26-NTDの61番目のR(Arg)と62番目のK(Lys)をA(Ala)に置換したGAL4-Med26-NTD(変異型)は、SECとの結合を失うと同時に、内因性の転写活性を失った。このように、GAL4-Med26-NTDはSECをプロモーター領域へとリクルートすることによって内因性の転写活性を発揮した。本研究では、Med26-NTDとSECとの結合を阻害し、Med26-NTDの内因性の転写活性を抑制する化合物の探索を行う。そのために、GAL4-Med26-NTDとGAL4結合領域-ルシフェラーゼ遺伝子を安定に発現する細胞株の作製を行った。平成29年の10月に北海道大学大学院医学研究科より横浜市立大学大学院医学研究科に異動したため、研究の進捗が少し遅れたものの、化合物スクリーニングの系は既に確立出来ており、これよりルシフェラーゼ活性を指標に、化合物のスクリーニングを行う予定である。本研究においては、GAL4-Med26-NTDによる転写活性のみを阻害する化合物を探索することが必要である。そこで、GAL4-Med26-NTDによる新生ルシフェラーゼRNAの産生のみを検出する系の確立を行っている。今後、化合物ライブラリーを用いたスクリーニングを行う予定である。昨年の10月に北海道大学大学院医学研究院、生化学分野、医化学教室から横浜市立大学大学院医学研究科の分子細胞生物学分野に異動した。異動に伴い、研究進捗が少し遅くなってしまったために、昨年度の未使用分を今年度に使用する。
神経変性疾患に対する脂質メディエータの作用機構の解明

糖尿病はアルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患の危険因子であると考えられている。本研究では、糖尿病における慢性炎症とその制御に関わる脂質メディエータ及び各標的タンパク質の機能に着目する。ミクログリアによるTLR4刺激によるサイトカイン産生に対するβヒドロキシ酪酸の受容体HCA2の作用を調べ、以下の結果を得た。ミクログリア細胞株BV-2において、β-HBはLPS誘導性のIL-6とIL-1βのmRNA産生を抑制した。また、MAPK経路のERKのリン酸化の抑制は観察されたが、NF-κB経路のシグナルを顕著に抑制する作用は観察されなかった。糖尿病はアルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患の危険因子であると考えられているが、その分子メカニズムについては不明な点が多い。本研究では、糖尿病における慢性炎症とその制御に関わる脂質メディエータ(ケトン体と長鎖脂肪酸)及び各標的タンパク質の機能に着目し、情報伝達にかかわるネットワーク構成因子を標的とした神経変性疾患に対する新たな治療方策の探索を目指す。ミクログリアによるTLR4刺激によるサイトカイン産生に対するβヒドロキシ酪酸の受容体HCA2(GPR109A)と脂肪酸結合タンパク質(FABP)の作用を分子レベルで明らかにし、免疫応答の制御と神経細胞保護機能への作用を検証する。ミクログリア細胞株BV-2とマクロファージ様細胞RAW 264.7を用いて、LPS刺激によって惹起される炎症性サイトカイン(TNF-α、IL-6、IFN-βなど)の発現上昇に対するナイアシンとβ-ヒドロキシ酪酸の効果を検討した。リアルタイムPCRによる各種サイトカインmRNAの定量により、低濃度のLPS刺激時にHCA2アゴニストによる抑制効果が認められた。その作用はNF-κB経路の阻害によるものであることを示すプレリミナリーな結果を得ている。p38とErk-1/2に対する効果については引き続き検討しているところである。HCA2のGRKによるリン酸化部位であるセリン及びスレオニンをアラニンに置換した変異体を遺伝子導入した細胞による効果を現在調べている。HCA2下流の細胞内情報伝達系の解析において、βアレスチンの効果をRNA干渉法を用いて調べる事を計画していたが、実施できていない。RT-PCRによるサイトカイン産生に対する効果とウエスタンブロッティングによる細胞内情報伝達系(NF-κBやMAPK経路)の解析に時間を要したため。糖尿病はアルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患の危険因子であるといわれているが、その分子メカニズムについては不明な点が多い。本研究では糖尿病における慢性疾患とその制御に関わる脂質メディエータ(ケトン体と長鎖脂肪酸)及び各標的タンパク質の機能に着目して、情報伝達に関わるネットワーク制御因子を標的とした神経変性疾患に対する新たな治療方策の探索を目指す。ミクログリアによるTLR4刺激によるサイトカイン産生に対するβ-ヒドロキシ酪酸の受容体HCA2(GPR109A)と脂肪酸結合タンパク質(FABP)の作用を分子レベルで明らかにし、免疫応答の制御と神経保護機能への作用を検証する。ミクログリア細胞株BV-2を10 ng/mLのリポ多糖(LPS)で刺激し、細胞内タンパク質のリン酸化などを調べた。LPS刺激により、3つのMAPK系(p38、Erk1/2、p-SAPK/JNK)の活性化がみられたが、いずれもβ-ヒドロキシ酪酸の添加による変化は検出されなかった。一方、NF-κB経路の活性化の指標であるIκB-αの分解とIKK-α/βのリン酸化を調べたところ、いずれもβ-ヒドロキシ酪酸により抑制されていた。現在、BV-2におけるこれらβ-ヒドロキシ酪酸の作用を解析するため、野生型及び変異型HCA2発現による効果を検討しているところである。アレスチンのノックダウンの実験がうまくいっていない。様々な標的配列を試して、より効率の良い発現抑制の条件を見つける。β-ヒドロキシ酪酸によるサイトカイン産生の抑制効果が、より顕著になる条件を決定して解析を続ける。我々はこれまでアルツハイマー病の発症に関わり、インスリンが神経細胞におけるGM1ガングリオシドの減少とアミロイドβタンパク質(Aβ)の会合抑制を引き起こすこと、脂肪細胞由来のレプチンがMAPキナーゼ経路を介してアストロサイトにおけるネプリライシンの発現を抑制してAβの分解を阻害すること、等を明らかにしてきた。本研究では、糖尿病における慢性炎症とその制御に関わる脂質メディエータ(ケトン体と長鎖脂肪酸)及び各標的タンパク質の機能に着目する。ミクログリアによるToll様受容体4(TLR4)刺激によるサイトカイン産生に対するβヒドロキシ酪酸(β-HB)の受容体HCA2の免疫応答の制御と神経細胞保護機能について調べた。マウスミクログリアBV-2細胞において、β-HBはリポポリサッカライド(LPS)誘導性のIL-6とIL-1βのmRNA産生を抑制した。一方で、同じ炎症性サイトカインであるTNF-α産生に対してβ-HBは抑制効果を示さなかった。また、ウェスタンブロッテイング解析によりERK1/2のリン酸化などのMAPキナーゼ経路の活性化の抑制は観察されたが、NF-κB経路の活性化(IκBの分解)を抑制する作用は観察されなかった。Giの阻害剤である百日咳毒素によりβ-

HBの抗炎症効果が抑制されたことから、β-HBはGタンパク質を通じてMAPキナーゼの活性化を抑制し、炎症性サイトカインの産生を抑制していることが示唆された。糖尿病はアルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患の危険因子であると考えられている。本研究では、糖尿病における慢性炎症とその制御に関わる脂質メディエータ及び各標的タンパク質の機能に着目する。ミクログリアによるTLR4刺激によるサイトカイン産生に対するβヒドロキシ酪酸の受容体HCA2の作用を調べ、以下の結果を得た。ミクログリア細胞株BV-2において、β-HBはLPS誘導性のIL-6とIL-1βのmRNA産生を抑制した。また、MAPK経路のERKのリン酸化の抑制は観察されたが、NF-κB経路のシグナルを顕著に抑制する作用は観察されなかった。RNA干渉法によりβアレスチンをノックダウンし、HCA2によるサイトカイン産生抑制に対する影響を調べる。TLR4刺激により活性化される細胞内情報伝達家とのクロストークを解析する。各種脂肪酸結合タンパク質(FABP)の発現とHCA2刺激によるその変動をRT-PCRで調べる。RNA干渉によるβアレスチンをノックダウンし、HCA2によるサイトカイン産生抑制に対する影響を調べる。野生型及び変異型HCA2によるβヒドロキシ酪酸による免疫抑制効果への影響を、ウエスタンブロッティングやRT-PCRにより解析する。ミクログリアによる神経変性保護作用をラットPC-12細胞を用いて検証する。細胞生物学消耗品・試薬の使用が若干少なくなったため。試薬や実験機器などの消耗品購入が、予定を若干下回ったため。抗体や遺伝子工学実験用試薬の代金に充当する。試薬やプラスチック製品などの消耗品の購入に充当する。
義歯装着者における顔貌の審美的評価

我々の教室では、義歯患者における顔貌の審美的分析が重要であるとの観点から、デジタルカメラによる顔貌画像分析システムを開発し、臨床応用してきた。一方、義歯患者の顔貌の審美性における「自然さ」については、これを評価する方法としてFace ScaleやNumeric Scaleの活用について検討を行い、その有用性について平成15年度は、第10回国際補綴歯科学会で報告した。さらに我々は、義歯患者と歯科医師それぞれによる義歯患者の顔貌の自然さの評価結果について比較、検討するとともに、デジタルカメラによる顔貌画像分析を行い、顔貌の形態変化と顔貌の審美性における自然さとの関連について検討している。平成15年度は、顔貌画像分析ソフトウェアの開発を行い、デジタルカメラで撮影した顔貌画像をパソコン画面上で点計測するだけで、顔貌画像上の角度計測や距離計測を自動的に行えるようにした。このソフトウェアでは、これまで、手入力で行っていた顔貌画像のデータ分析や患者ごとのポリゴン表・プロフィログラムの作成を自動的に行えるようになった。そのため、これまでよりも顔貌画像の計測・分析時間を短縮することができ、より簡便に行えるようになった。今年度は、同一の総義歯患者で諸条件(咬合高径,リップサポートなど)を変えた総義歯作製を行い、各条件下での顔貌画像を撮影・分析するとともに、各総義歯を装着した義歯患者の口元の写真を評定者(複数の義歯患者と歯科医師)に見せ、その自然さをNumeric Scaleを用いて評定してもらい、そのデータを集積した。総義歯の諸条件を変えることによる顔貌の形態変化に伴い、顔貌の自然さの評定にも変化が見られたが、まだデータ数が少ないため、今後も引き続きデータ集積を行い、顔貌の形態変化と審美性における自然さとの関連について明らかにしていく予定である。この分析法は、義歯患者における顔貌の審美的評価を数値で客観的に分析することを可能にした。一方、義歯患者の顔貌の審美性における「自然さ」については、これを評価する方法としてFace Scale,やNumeric Scaleの活用について検討を行い、その有用性について今年度は、第10回国際補綴歯科学会で報告した。さらに我々は、義歯患者と歯科医師それぞれによる義歯患者の顔貌の自然さの評価結果について比較、検討するとともに、デジタルカメラによる顔貌画像分析を行い、顔貌の審美性における自然さについて検討することとした。今年度はまず、顔貌画像分析ソフトウェアの開発を行った。現有のデジタルカメラで撮影した顔貌画像をパソコン画面上で点計測するだけで、その後の顔貌画像上の角度計測や距離計測を自動的に行い、そのデータを集積できるソフトウェアを開発した。また、患者グループごとのデータベースの作成機能を付与することで、データ管理も行いやすくなった。また、同一の総義歯患者で諸条件(咬合高径,リップサポートなど)を変えた数種類の総義歯作製を行い、各総義歯装着下での顔貌画像を撮影・分析するとともに、各総義歯を装着した義歯患者の口元の写真を評定者(複数の義歯患者と歯科医師)に見せ、その自然さをNumeric Scaleを用いて評価してもらい、そのデータを集積中である。
エムドゲイン由来新規骨形成ペプチドを用いたインプラント周囲骨増生法の開発

本研究は歯科インプラント治療におけるインプラント周囲の骨増生に有用な骨組織再生材料の開発を目的として、エムドゲイン由来新規骨形成ペプチドに着目し、新規骨形成ペプチドが骨再生に重要な役割を果たすヒト間葉系幹細胞の細胞増殖能と骨組織形成能を促進する作用があるかどうか検討を行った。本研究の成果として、新規骨形成ペプチドはヒト間葉系幹細胞の細胞増殖能と骨組織形成能を活性化させ、骨組織の再生に有用な生体材料である可能性を示した。本研究は歯科インプラント治療におけるインプラント周囲の骨増生に有用な骨組織再生材料の開発を目的として、エムドゲイン由来新規骨形成ペプチドに着目した。この新規骨形成ペプチドはエムドゲインを用いた基礎研究から得られた本研究チームのオリジナルの骨形成を促進するペプチドである。エムドゲインはブタ歯胚から作製される。そのため、少量しか生産できず、高価な製剤である。これを解決できるのがこのペプチドであり、高品質・安価・大量に生産することができる。また申請者が所属する研究チームは、すでに骨形成ペプチドを作製して骨組織が形成されることについて特許を取得しており、産業化を目標としている。したがって、本研究の目的はエムドゲイン由来新規骨形成ペプチドがインプラント周囲の骨増生にも有用であるのか検討し、新規インプラント周囲骨増生材料として臨床応用につなげることである。In vitro実験:エムドゲイン由来新規骨形成ペプチドをヒト間葉系幹細胞に作用させ、細胞増殖試験を行い、骨芽細胞分化マーカーの発現が促進するか検討を行った。また、骨芽細胞分化マーカーが誘導される際に発現する遺伝子をリアルタイムPCRを用いて検討した。さらに、ウエスタンブロットを用いてエムドゲイン由来新規骨形成ペプチドの作用機序の検討を行った。作用機序の検討に用いたシグナル分子として、増殖と分化に強い関連があるとされるERKについて検討した。平成27年度の研究計画として、純チタン上でのヒト間葉系幹細胞の培養を実施する予定であった。しかし、現在はその予備実験として、まず通常の培養シャーレでの培養を行って、分化マーカーの検討を行っている。培養シャーレ上での実験では、エムドゲイン由来新規骨形成ペプチドはヒト間葉系幹細胞の骨分化マーカーの発現を増強し、硬組織形成を促進することを確認した。また、増殖と分化に関連が深いERKシグナルがエムドゲイン由来新規骨形成ペプチドによって増強されることを確認した。本課題は歯科インプラント治療におけるインプラント周囲の骨増生に有用な骨再生材料の創製を目的として、エムドゲイン由来新規骨形成ペプチドの骨再生能に着目した。この新規骨形成ペプチドはエムドゲインを用いた基礎研究から得られた本研究チームのオリジナルの骨再生を促進するペプチドである。過去の申請者の研究報告により、申請者はこの新規骨形成ペプチドが骨再生に重要な役割を果たすヒト間葉系幹細胞の細胞増殖能と骨組織形成能を促進する作用があることを発見し、骨組織の再生に有用な生体材料である可能性を示した。そこで申請者はエムドゲイン由来新規骨形成ペプチドがインプラント周囲の骨増生にも有用であるのか検討し、新規インプラント周囲骨増生材料として臨床応用につなげることを目的として本研究を実施した。理化学研究所より骨再生に重要なヒト間葉系幹細胞の提供を受けて増殖させ、本研究に必要な細胞を確保し、歯科インプラント治療に用いられるチタン合金とヒト間葉系幹細胞を用いて、新規骨形成ペプチドのチタン合金上での硬組織誘導能への影響について検討を行った。チタン合金上でヒト間葉系幹細胞を培養し、新規骨形成ペプチドを各種の濃度(0, 10, 100, 1000 ng/mL)で培養液に溶解し細胞に作用させ、硬組織分化に関与する遺伝子(Runx2, Osteopontin, Osterix)の発現の検討を行うこととした。またを硬組織分化に関与するタンパク(Osteocalcin)を抽出し定量を行うこととした。現在、本実験から得られた遺伝子サンプル、タンパクサンプルを各種機器にて解析を行っており、関連学会にて研究成果を報告する予定である。平成27年度の研究成果によって、通常の培養シャーレ上での予備実験が完了した。今後の研究推進方策として、純チタン上での細胞培養実験に移行していく予定である。またin vitro実験が完了次第、ラットとインプラント体を用いたin vivo試験も併せて実施していく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。硬組織再生28年度が最終年度であるため、記入しない。
大阪府内におけるヒト免疫不全ウイルスの分子疫学的調査

2007年に大阪府内の性病科,泌尿器科,婦人科を定点として,HIV感染に対してリスクが高い行動をとっていると思われる者の検体1966件についてHIVの抗体検査を行った。その結果23件(1.17%)で陽性を確認した。陽性のものについて感染者の血清よりRNAを抽出後,RT-PCRを行い,HIVのenv-C2V3領域とpol領域を増幅し,その後シークエンシングを行った。その結果,日本人男性15例と外国人男性1例はサブタイプBであり,日本人女性1例はサブタイプCであることが分かった。系統樹解析の結果,2007年に検出された陽性検体は2006年以前の検体と非常に近縁で由来が同じであると考えられるケースが存在した。しかし,流行拡大がおこっているウイルスに共通した遺伝的特徴を見いだす事はできなかった。pol領域について解析すると逆転写酵素阻害剤の薬剤耐性関連変異箇所である215番目にT215Cをもつものが存在した。T215Y/Fのリバータントと考えられるT215Xは近年増加傾向にあり,当研究所でも2006年から2007年に行われた確認検査で陽性が判明した5名およびフォローアップを行っている薬剤未治療者2名にも認められ,env-C2V3領域,pol領域においてもほぼ同じところにクラスタリングされた例がある。20歳代から40歳代の日本人男性において,HIVの流行はゲイコミュニティーにおいて拡大しており,感染初期で発見されるケースも増えてきている。また,感染初期でみつかった検体のウイルスは遺伝的にみて由来の異なったものであり,HIVの感染拡大は調査地域内に複数存在すると思われるコミュニティーそれぞれでおこっているものと考えられた。2006年に大阪府内におけるHIV感染に対してリスクの高い行動をとっていると思われる人々を対象に行った抗体検査は3263件でそのうち25件が陽性であった。25件はすべて日本人男性で、その大部分は男性同性間性的接触による感染であった。陽性検体の中で遺伝子解析によりサブタイプの解析が可能であった検体は24件であり、塩基配列分析からサブタイプを同定した結果、サブタイプBが23件、サブタイプAEが1件であった。V3領域の塩基配列を基に系統樹解析を行った結果、サブタイプBに着目すると、2000年以前に検出したウイルスと比べて高い遺伝的多様性を示していた。しかしその中で、高い相同性を有するウイルスに罹患している複数のグループも見い出された。2006年には感染初期と思われる検体が6件あり、サブタイプAEが1件とサブタイプBが5件であった。本研究は1992年から行っているが、日本人男性でサブタイプAEがみつかったのは2002年に感染ルート不明だった1例があったが、2006年にはサブタイプBが主流である男性同性間性的接触でみつかった。感染初期と思われた5件のサブタイプBの検体についてはそれぞれ異なるコミュニティーで感染していると思われる解析結果が得られた。これらの結果からHIV-1は多様性を増しつつ調査地域で広がり続けていることが明らかとなった。
遷移金属塩化物グラファイト層間化合物のリチウム二次電池正極材料としての評価

本年度はアクセプター型遷移金属-グラファイト層間化合物として五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を取り上げ,その合成と電気化学的リチウム挿入挙動について検討を行った.塩素ガス雰囲気でグラファイトと五塩化タンタルとを反応させることによって五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を合成した.生成した五塩化タンタル-グラファイト層間化合物のX線回折測定の結果から,本研究で得られた五塩化タンタル-グラファイト層間化合物は従来報告されていない第1ステージの新規な層間化合物であることが明らかになった.得られた第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を正極として用い,過塩素酸リチウムを含有する炭酸プロピレン溶液中において定電流放充電を試みた.放電時の電位は通電電気量とともに単調に低下し,明瞭なプラトーは観察されなかった.様々な通電電気量の試料を作成し,それらをX線回折法によって結晶構造を調べたところ,放電初期において第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物に帰属可能な回折線は消失し,新たに高次ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物に帰属できると考えられる回折線が観測された.このことから,第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物はリチウム挿入に先立って還元分解し,高次ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物になることがわかった.しかし,放電電位が溶媒の分解が起こる電位に到達するまでに,第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物が還元分解するのに必要な電気量を大幅に上回る電気量が流れているため,それらは電解液中に溶出した五価のタンタルの還元またはリチウムイオンの挿入を伴う高次の五塩化タンタル-グラファイト層間化合物中の五価のタンタルの還元に費やされたと考えられた.本年度はアクセプター型遷移金属-グラファイト層間化合物として五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を取り上げ,その合成と電気化学的リチウム挿入挙動について検討を行った.塩素ガス雰囲気でグラファイトと五塩化タンタルとを反応させることによって五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を合成した.生成した五塩化タンタル-グラファイト層間化合物のX線回折測定の結果から,本研究で得られた五塩化タンタル-グラファイト層間化合物は従来報告されていない第1ステージの新規な層間化合物であることが明らかになった.得られた第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を正極として用い,過塩素酸リチウムを含有する炭酸プロピレン溶液中において定電流放充電を試みた.放電時の電位は通電電気量とともに単調に低下し,明瞭なプラトーは観察されなかった.様々な通電電気量の試料を作成し,それらをX線回折法によって結晶構造を調べたところ,放電初期において第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物に帰属可能な回折線は消失し,新たに高次ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物に帰属できると考えられる回折線が観測された.このことから,第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物はリチウム挿入に先立って還元分解し,高次ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物になることがわかった.しかし,放電電位が溶媒の分解が起こる電位に到達するまでに,第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物が還元分解するのに必要な電気量を大幅に上回る電気量が流れているため,それらは電解液中に溶出した五価のタンタルの還元またはリチウムイオンの挿入を伴う高次の五塩化タンタル-グラファイト層間化合物中の五価のタンタルの還元に費やされたと考えられた.本年度はアクセプター型遷移金属-グラファイト層間化合物として三塩化鉄およびおよび三酸化クロム-グラファイト層間化合物を取り上げ,種々の有機電解液中における電気化学的リチウム挿入挙動について検討を行った.三塩化鉄-グラファイト層間化合物はグラファイトと無水三塩化鉄を塩素雰囲気下で加熱することによって合成した.その粉末X線回折の結果から第2ステージの三塩化鉄-グラファイト層間化合物が生成していることを確認した.この三塩化鉄-グラファイト層間化合物を試料電極として種々の電解液中で電気化学的リチウム挿入を試みた.いずれの電解液を用いた場合についても放電時には電位は通電電気量の増加に伴って単調に減少した.放電後の試料電極のX線回折パターンから,放電時には三塩化鉄-グラファイト層間化合物中の3価の鉄の還元過程とグラファイト層間化合物の還元分解が並行して起こっていることが示唆された.放電後,充電を試みたが電位は急激に上昇し,逆反応はほとんど起こっていないと考えられる.三酸化クロム-グラファイト層間化合物は酢酸溶媒法によって合成し,得られた第3ステージの化合物を試料電極として用い,種々の電解液中で電気化学的リチウム挿入を試みた.いずれの電解液を用いた場合についても放電時には電位は通電電気量の増加に伴って急激に減少した.放電後の試料電極のX線回折パターンから,放電時には三酸化クロム-グラファイト層間化合物は還元分解していることが示唆された.また,炭酸エチレン-炭酸ジエチル混合溶媒を用いた場合には,三酸化クロム-グラファイト層間化合物の還元分解によって生じたグラファイトに対するリチウム挿入が起こっていることを確認した.本年度はアクセプター型遷移金属-グラファイト層間化合物として五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を取り上げ,その合成と電気化学的リチウム挿入挙動について検討を行った.

塩素ガス雰囲気でグラファイトと五塩化タンタルとを反応させることによって五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を合成した.生成した五塩化タンタル-グラファイト層間化合物のX線回折測定の結果から,本研究で得られた五塩化タンタル-グラファイト層間化合物は従来報告されていない第1ステージの新規な層間化合物であることが明らかになった.得られた第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物を正極として用い,過塩素酸リチウムを含有する炭酸プロピレン溶液中において定電流放充電を試みた.放電時の電位は通電電気量とともに単調に低下し,明瞭なプラトーは観察されなかった.様々な通電電気量の試料を作成し,それらをX線回折法によって結晶構造を調べたところ,放電初期において第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物に帰属可能な回折線は消失し,新たに高次ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物に帰属できると考えられる回折線が観測された.このことから,第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物はリチウム挿入に先立って還元分解し,高次ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物になることがわかった.しかし,放電電位が溶媒の分解が起こる電位に到達するまでに,第1ステージの五塩化タンタル-グラファイト層間化合物が還元分解するのに必要な電気量を大幅に上回る電気量が流れているため,それらは電解液中に溶出した五価のタンタルの還元またはリチウムイオンの挿入を伴う高次の五塩化タンタル-グラファイト層間化合物中の五価のタンタルの還元に費やされたと考えられた.