hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
触媒反応の局所空間制御による表面化学ナノファブリケーション

本研究では,白金(Pt)触媒または酸化チタン(TiO2)光触媒を被覆した原子間力顕微鏡(AFM)プローブを加工用ツールとし,探針先端の極近傍のみに化学反応を局在化することで,ナノメートルレベルの除去加工を行う新規なナノ化学加工技術を開発した.Pt触媒AFMプローブを用いた純水中での単結晶Siのナノ化学加工(エッチング),TiO2光触媒AFMプローブを用いた生体分子(DNA)のパターニング(局所光分解反応)および細胞のナノ化学加工技術(細胞膜穿孔)としての有効性を実証した.本研究では,加工対象である固体表面と雰囲気物質(液体または気体分子)の化学反応を“触媒"によって促進し,かつ当該反応をナノ空間内に制御することで,位置選択的に材料除去(化学エッチング)を行う革新的なナノ加工技術(表面化学ナノファブリケーション)の開発を目的として実施した.平成26年度に得られた主な成果は次のとおりである.1.Pt触媒プローブを用いたナノ加工(1)白金(Pt)を被覆した原子間力顕微鏡(AFM)プローブを加工用ツールとし,Pt触媒によって化学反応を促進し,かつ局所空間に制御することで,水中でのSiのナノ化学加工の可能性を実証した(加工荷重2μN,走査速度1μm/s,25往復の条件で,加工深さ16nm,幅500800nm程度).また,総加工距離7mmでも探針摩耗はほとんど認められなかった.(2)水中の溶存酸素の還元反応によって生成される水酸化物イオン(OHー)がSi化学加工の主要因であるとこを明らかにした.一方,加工液のpH(水酸化物イオン濃度)の影響は小さいことがわかった.(3)AFMプローブの励振による溶液の撹拌作用(加工点への溶存酸素の供給)が加工速度に大きく影響することを示した.2.TiO2光触媒プローブを用いたナノ加工(1)光触媒活性が高いアナターゼ型TiO2膜の形成条件を精査した.Tiの陽極酸化およびゾルーゲル法による膜形成を行い,後者の方法によって再現性よくアナターゼ型TiO2膜の形成が可能となった.(2)基礎実験として,TiO2膜表面に固定化した蛍光DNA(塩基長19bp)への局所的な紫外線照射によるパターニングを実証し,TiO2光触媒によるナノ化学加工(除去加工)の可能性を示した.(3)DNA分解時の光電流変化を実測し,加工量の定量的制御の指標となる可能性を示した.本研究では,加工対象である固体表面と雰囲気物質(液体または気体分子)の化学反応を“触媒"によって促進し,かつ当該反応をナノ空間内に制御することで,位置選択的に材料除去(化学エッチング)を行う革新的なナノ加工技術(表面化学ナノファブリケーション)の開発を目的として実施した.平成27年度に得られた主な成果は次のとおりである.1.Pt触媒プローブを用いたナノ加工(1)白金(Pt)を被覆した原子間力顕微鏡(AFM)プローブを加工用ツールとし,Pt触媒によって化学反応を促進し,かつ局所空間に制御することで,水中でのSiのナノ化学加工技術を確立した.(2)加工実験および電気化学反応に基づく考察から,純水中での化学的除去加工のメカニズムは,Pt触媒表面での溶存酸素の還元反応による水酸化物イオンの生成と,生成された水酸化物イオンとSiの酸化反応による水に可溶なケイ酸塩の生成によるものであることを明らかにした.(3)第3電極として水中に浸漬したPt電極の電位を制御することで,Pt触媒AFMプローブ表面(加工点近傍)での溶存酸素の還元反応(水酸化物イオンの生成)が促進され,加工速度が約50倍に向上することを示した.(1)Ti薄膜(厚さ100nm)の陽極酸化によるAFMプローブ探針表面へのアナターゼ型酸化チタン(TiO2)薄膜の形成技術を確立した.(2)TiO2光触媒AFMプローブを用いて,蛍光標識DNA(塩基長19bp)の光分解(紫外線照射によるパターニング)を行い,局所領域に光触媒反応を制御できることを示した.(3)TiO2光触媒AFMプローブを用いて,生細胞(HeLa細胞)の細胞膜穿孔を行い,細胞のナノ化学加工技術としての有効性を実証した.本研究では,白金(Pt)触媒または酸化チタン(TiO2)光触媒を被覆した原子間力顕微鏡(AFM)プローブを加工用ツールとし,探針先端の極近傍のみに化学反応を局在化することで,ナノメートルレベルの除去加工を行う新規なナノ化学加工技術を開発した.Pt触媒AFMプローブを用いた純水中での単結晶Siのナノ化学加工(エッチング),TiO2光触媒AFMプローブを用いた生体分子(DNA)のパターニング(局所光分解反応)および細胞のナノ化学加工技術(細胞膜穿孔)としての有効性を実証した.Pt触媒AFMナノ化学加工においては,水中の溶存酸素とプローブの励振による溶液の撹拌作用が加工メカニズムに重要な役割を果たしていることを明らかにしたことで,再現性よく水中でのSiの除去加工が可能となり,本提案技術の妥当性を実証することができた.

また,TiO2光触媒AFMナノ化学加工においては,基礎実験として,ゾルーゲル法によって形成したアナターゼ型TiO2膜によって,蛍光DNAのパターニングならびに加工時の光電流値の変化を捉えることができたことで,提案手法の実現の可能性を示すとともに,除去量の定量的な制御の可能性を示唆する結果を得ることができた.MEMS,マイクロ・ナノマシニングPt触媒AFMナノ化学加工においては,加工原理のさらなる追究を行う.特に,加工結果に及ぼすPtプローブおよびSi基板の表面電位,水溶液の導電率,p型とn型Siとの差異などの影響を精査する.また,TiO2光触媒AFMナノ化学加工においては,市販のSi製AFMプローブの探針部にTiO2を形成する技術を確立し,触媒反応の局所的制御によるナノ加工の可能性を実証する.また,光電流の変化から加工量(ポリマー分解量)の定量的評価手法を確立する.さらに,培養液中での細胞のナノ加工の可能性を検証する.
ナノ分子クラスター内の微視的溶媒和の研究

気相ナノクラスターは数個から数百個程度の原子・分子の集合体であり、バルクとは異なる構造や物性を持つことが多い。中でも特に、芳香族分子によって遷移金属が溶媒和された一次元サンドイッチクラスターでは、興味深い電子物性や磁性が現れることが近年発見された。このような気相ナノクラスターはその幾何構造によって大きく物性が変化するため、その構造および反応過程を分光学的に調べることが重要である。しかしその生成量は微少であり、また真空中であるために従来の分光測定は困難であった。そこで本研究は、気相ナノクラスターのラマンスペクトルを測定し構造解析を行うための方法論の開拓を目的として行った。具体的には、真空中で表面増強ラマン散乱(SERS)基板に気相ナノクラスターを蒸着させてSERSスペクトルを測定する方法を目指した。このためにdry条件においても活性の高いSERS基板の開発を行い、その活性の程度、微視的構造、適用可能な分子種にっいて検討した。真空蒸発法で合成された直径200nm程度の銀ナノ粒子をアミノシランコートガラス表面に固定化す為ことにより独特な微細構造を持つSERS基板を開発した。このSERS基板は溶液中でローダミン6G分子を吸着させると高い活性を示した。また真空蒸着および真空観察用のチャンバーを作製し、気相中で測定対象種を蒸着させたときの感度を銅フタロシアニン分子を用いて評価した。さらに実際にフェロセンや(C_6H_6)_2-Crなどのクラスター分子を真空中で蒸着させて測定を試みた。さらに効率の良いSERS基板の作製およびSERSの増強機構について知見を得るために、銀ナノ粒子の凝集状態を制御した基板の作製を試みた。具体的にはナノ粒子リソグラフィ法で様々なサイズの金属柱の規則的な配列を作製し、その上に銀ナノ粒子を集積させた。原子数が数十個から数百個のナノクラスターは、バルクとは異なる構造や物性を持つことが知られている。また複数の種類の原子・分子から構成される複合ナノクラスターにおいては原子・分子を比較的容易に変えることができる一方、性質が大きく変化するため、これを活かして新規な物質の創製が行われている。その中でも特に、有機分子によって溶媒和された遷移金属サンドイッチクラスターでは興味深い電子物性や磁性が発見されており、その基本的な性質を解明することは重要である。このようなクラスターの構造および反応過程を分光学的に調べるため、ラマン分光システムの開発を新たに行った。本研究では真空中における微小量のクラスターを対象としているため、市販のラマン分光計を用いることができない。このために分光機以外の部分をすべて自作した。また、表面増強ラマンを導入して感度の向上をはかった。銀コロイド粒子を合成し、走査型電子顕微鏡およびX線回折によって同定を行い、表面増強効果の高い直径数十ナノメートルの会合した銀コロイド粒子が得られたことを確認した。この銀コロイド粒子に色素を吸着させ、コロイド溶液中での表面増強ラマンスペクトルを測定することに成功した。また、この溶液を金属基板上に展開し、固体表面上での測定を試みた。現在、真空中に導入するのに適切な基板および固定方法を検討している。また、溶媒和や反応の組成、サイズ、電荷に対する依存性を検討するため、原子数個数十個程度からなるチタン-酸素クラスターイオンの水との相互作用を調べた。その結果、いずれのクラスターイオンも水を吸着し、親水性が大きいことがわかった。気相ナノタラスターは数個から数百個程度の原子・分子の集合体であり、バルクとは異なる構造や物性を持つことが多い。このためにdry条件においても活性の高いSERS基板の開発を行い、その活性の程度、微視的構造、適用可能な分子種について検討した。新規なSERS基板の作製は、真空蒸発法で合成された直径200nm程度の銀ナノ粒子をアミノシランコートガラス表面に固定化することにより行った。溶液中でローダミン6G(R6G)分子を吸着させ、活性を従来の銀コロイドを用いた基板と比較すると、本研究で開発した基板の活性が100倍程度高いことがわかった。また走査型電子顕微鏡(SEM)でこのSERS基板を観察すると、銀ナノ粒子が非常に近接して連なっていることがわかった。ナノ粒子が近接している箇所ではSERS活性が高いことが理論的に議論されており、本研究で開発した基板ではこのような箇所が多く得られるために高いSERS活性が発現したと考えられる。さらにR6Gのような銀に配位しやすい水溶性の分子だけでなく、ピレンのような銀コロイドでは観測が難しい芳香族分子に関してもSERSを観測することができた。現在、真空観察用のチャンバーの作成およびクラスターを観測するための予備実験を行っている。

気相ナノクラスターは数個から数百個程度の原子・分子の集合体であり、バルクとは異なる構造や物性を持つことが多い。中でも特に、芳香族分子によって遷移金属が溶媒和された一次元サンドイッチクラスターでは、興味深い電子物性や磁性が現れることが近年発見された。このような気相ナノクラスターはその幾何構造によって大きく物性が変化するため、その構造および反応過程を分光学的に調べることが重要である。しかしその生成量は微少であり、また真空中であるために従来の分光測定は困難であった。そこで本研究は、気相ナノクラスターのラマンスペクトルを測定し構造解析を行うための方法論の開拓を目的として行った。具体的には、真空中で表面増強ラマン散乱(SERS)基板に気相ナノクラスターを蒸着させてSERSスペクトルを測定する方法を目指した。このためにdry条件においても活性の高いSERS基板の開発を行い、その活性の程度、微視的構造、適用可能な分子種にっいて検討した。真空蒸発法で合成された直径200nm程度の銀ナノ粒子をアミノシランコートガラス表面に固定化す為ことにより独特な微細構造を持つSERS基板を開発した。このSERS基板は溶液中でローダミン6G分子を吸着させると高い活性を示した。また真空蒸着および真空観察用のチャンバーを作製し、気相中で測定対象種を蒸着させたときの感度を銅フタロシアニン分子を用いて評価した。さらに実際にフェロセンや(C_6H_6)_2-Crなどのクラスター分子を真空中で蒸着させて測定を試みた。さらに効率の良いSERS基板の作製およびSERSの増強機構について知見を得るために、銀ナノ粒子の凝集状態を制御した基板の作製を試みた。具体的にはナノ粒子リソグラフィ法で様々なサイズの金属柱の規則的な配列を作製し、その上に銀ナノ粒子を集積させた。
単一粒子リアルタイム分析法による大気エアロゾルの輸送・変質過程の解明

レーザーイオン化個別粒子質量分析計を用いて、春季に長崎県福江島において大気エアロゾルの観測を行った。本装置はリアルタイムに単一粒子毎の化学組成を分析する事ができる。黄砂期においては、鉛を含む粒子と多環芳香族炭化水素を含む粒子の数が増加した。黄砂期の鉛を含む粒子の多くにははんだや石炭燃焼由来の金属成分が含まれており、非黄砂期の粒子には海塩由来の成分が含まれていた。本装置により、粒子状汚染物質や黄砂粒子の発生源や輸送・変質過程についての知見を得る事ができた。近年の、中国をはじめとした東アジア地域における急速な経済成長によって、地域レベルでの深刻な大気汚染だけでなく、地球環境問題への重大な影響が懸念されている。日本列島は大陸の東端に位置し、冬季から春季にかけて西風が卓越するため、その期間に大陸の大気汚染物質が顕著に輸送される。また、春季には黄砂もエアロゾル粒子として輸送される。そこで、独自に開発した単一エアロゾル粒子のサイズと化学成分を実時間で同時に測定するレーザーイオン化個別粒子質量分析計を用いて、2009年春季の東京において、黄砂を主とした単一エアロゾル粒子の実時間観測を行った。本研究の目的は、大陸から輸送される汚染大気中のエアロゾル粒子の化学成分を個別粒子解析し、粒子の化学成分の特徴を把握することである。予備実験として、標準粒子測定を行った。レーザーアブレーションによってイオン化される物質はそのイオン化効率が異なるためである。あらかじめ相対感度を測定しておかなければ、その物質の量を過大評価してしまったり過少評価してしまったりする。そのため大気エアロゾル観測に応用したときに検出できると予想される化学成分(硫酸アンモニウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硫酸水素アンモニウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、人工海水、リンゴ酸、2-オキソグルタル酸、オレイン酸、ノナナール、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、軽油、新品オイル、使用済オイル)をネブライザーにより粒子化し、開発した装置に対する相対感度のデータベースを作成した。3月に観測を行ったため、まだ初期的な解析しか行えていないが、黄砂飛来期では非黄砂飛来期とくらべ土壌粒子と硝酸塩の増加が見られた。また、有機物が付着している土壌粒子が頻度は少ないが観測された。引き続き観測データの解析を行い、大陸から輸送される汚染大気中のエアロゾル粒子の化学成分の特徴を把握する予定である。研究の目的は、大気エアロゾルの動態機構(発生源、移動経路など)や変質過程を明らかにし、効果的な環対策を講じるための基礎データを蓄積する事である。本年度の課題は、日本における大陸からの粒子状汚染物質の長距離輸送に関する研究を行う事と、都市大気汚染のエアロゾル化学成分に対する影響評価について研究する事である。そのため、前者の課題に対しては春季に長崎県福江島の福江島大気環境観測施設において、後者の課題に対しては夏季に東京都文京区本郷にある東京大学で地上観測を行った。東アジア地域で発生した大気汚染物質は冬季から春季にかけて、季節風により中国大陸から東シナ海沿岸域に輸送される。そこで、人体の健康に影響があると考えられる金属成分などを含む粒子状物質を研究対象として、平成22年3月より東シナ海沿岸に位置する福江島において地上観測を実施している。解析は来年度の課題である。硝酸塩は都市域におけるエアロゾルの主要な成分の一つであり、エアロゾル中の硝酸塩の生成は大気中のNO_xの重要な消失過程の一つである。エアロゾル中の硝酸塩の生成過程を調べるため、東京大学において2008年7月31日から8月23日まで観測したデータを解析した。30,976個の個別粒子の負イオンスペクトルが得られ、70%以上の負イオンスペクトルに硝酸塩が含まれていた。観測期間中ほとんどは、エアロゾル中の硝酸塩の信号強度と相対湿度の挙動がよく似ており、日中にはOHラジカルによるNO_2の酸化反応によって生成したHNO_3がエアロゾルに取り込まれ、夜間はN_2O_5のエアロゾル表面での水和反応がエアロゾル中の硝酸塩の主要な生成過程となっていたと考えられる。挙動が一致していない期間には海塩粒子が増加しており、海塩粒子とHNO_3が反応した事が原因であると考えられる。2009年夏季にも同様の観測を行い、その解析は来年度の課題である。日本を含む東アジア地域では冬季から春季にかけて西風が卓越し、黄砂および大陸で発生した大気汚染物質が顕著に輸送される。黄砂の飛来時においては、アルミニウムや鉄等土壌に起源を持つ元素のみならず、鉛などの人体に有害な金属成分も高濃度になると報告されている。単一エアロゾル粒子の化学成分を実時間で測定するレーザーイオン化個別粒子質量分析計を用いて、鉛と発がん性物質である多環芳香族類(PAHs)を主なターゲットとし、春季の長崎県福江島大気環境観測施設において地上観測を行った。

2010年4月13日から5月7日までの間に観測されたエアロゾル粒子のデータを解析した結果、観測された全粒子の4.7%に鉛が含まれていた。福江島に黄砂が飛来していた期間(黄砂期)とそうでない期間(非黄砂期)を区別して解析を行うと、鉛を含む粒子の割合は非黄砂期には3.5%であったが、黄砂期にはその割合が5.9%に増加していた。黄砂期および非黄砂期に観測された鉛を含む粒子の個別粒子質量スペクトルを比較すると、黄砂期に観測された鉛を含む粒子には亜鉛、錫などが含まれていたが、非黄砂期にはこれらの成分は含まれていなかった。亜鉛、錫はそれぞれ石炭燃焼やはんだ燃焼などによって生じることから、黄砂期に観測された鉛を含む粒子は石炭燃焼および産業廃棄物燃焼起源であると考えられる。観測期間においてPAHsが含まれていた質量スペクトルの数は46個であった。黄砂期間にPAHsの検出個数が微増する傾向が見えた。検出されたPAHsは主に3員環から5員環であった。PAHsを含む粒子を黄砂期と非黄砂期に分けて個別粒子質量スペクトルを比較すると、黄砂期にはPAHsと鉛が混合している粒子が存在するが、非黄砂期にはほとんど存在しない事がわかった。
光起電力前駆体としての希土類錯体の応用

エネルギーの高い短波長領域の光を希土類イオンに吸収させ、太陽電池の感度の高い長波長側で発光させて効率よく吸収させ、全体として従来の太陽電池の変換効率を上げようとする試みを提案した。これまでの実験で、効率の上昇の相対比を測定しほぼ全ての結晶で効率の向上が認められ、基本的に希土類Euを使うアイデアは有望であることが明らかとなった。a-Siの太陽電池に対して得られた実験データは、絶縁体結晶にドープした希土類イオンが太陽エネルギーの高エネルギー側成分を、低エネルギー側成分へと十分に変換を可能とさせるものであり、太陽電池の変換効率を上昇させることを示した。目的に沿った希土類イオンの候補としてEu^<2+>の他にSm^<3+>について,その発光、励起スペクトルを測定し、紫外光を吸収しa-Si電池の高感度部分に発光を得て有効であることが分かった。更にCaF_2とSrF_2の混晶にドープしたEuの発光波長が大きく長波長側にずれることが分かり、これを利用すれば更に効率を上げられることを期待したが、結果はわずかな効率の上昇をみただけであった。混晶の場合には、生ずる歪みのために透過度が落ちることが予想される。また多孔質ガラス(コ-ニングバイコール、7930)にEu-キレート錯体を浸透させる方法でp-Siの分光感度に適した発光を観測し、その相対変換効率を測定したところ,種々のキレート濃度領域でわずかな低下を与えた。この原因は多孔質ガラスがもともとフィルターとして使われることが多く、大気中の有機物質を吸収しやすく透過度が落ちるためであることが分かった。最後に,CaF_2にEuイオン注入直後の吸収と蛍光スペクトルの結果は、その位置関係から変換効率の増大に適合できる条件を満たしていた。実際のp-Si(Solarex MSX-64モジュール分割)に対してそのSiO_2無反射膜へのEuイオン注入を行ない、注入の際に予想される障害もなく太陽電池としての機能が保たれていることが確認され、注入前後で変換効率の相対値を1.5-1.6倍に増大させることに成功した。
漸近論を用いたデリバティブの価格評価の新展開

局所ボラティリティ・モデルにおいて2項分岐木を用いたオプション価格の計算法の提案と確率ボラティリティの効果をともなった信用格付けモデルにおける金融商品の価格計算法について研究を行なった。前者については低次の漸近展開を基礎に二項木でオプション価格を計算する予定であったが、低次の展開では余り良い近似にならないことが判明した。そのことを検証するために多項式計算と高速フーリエ変換を組み合わせた新しい偏微分方程式の高次漸近展開の計算法によるオプション価格付け法を開発した。二項分岐木による計算が失敗したのは残念ではあるが、このアプローチにより高次漸近展開法によるオプション価格付けの簡便法が提案できたことは満足な成果であった。この方法ではジャンプが入った場合や早期行使権のある金融商品の価格付けにも成功している。執筆した論文は、既に数度の大幅な修正をこなした。掲載の決定はまだ出てはいないものの前向に希望が持てる状況になっている。最終年度はもう一つの話題である確率ボラティリティモデルの効果をともなった格付けモデルについて研究も行なった。特に社債と社債オプションの価格を摂動論を用いて近似計算を行なった。当初の予定では速く動くボラティリティと遅く動くボラティリティ両方の効果を入れたモデルにおいて商品価格を計算する予定であった。しかし、計算をしてみるとかなり複雑な計算結果だったため速く動く項のみを用いた単純なモデルに作り変えてみた。一応、計算はほぼ完成させたが、単純なモデルでも利用するにはまだ計算手順が複雑であり余り実用的な価値がないと判断せざる得なかった。そこで、残念ではあるが確率ボラティリティの効果をともなった社債オプション価格の計算法に関する研究は一時停止せざる得ない状況に陥った。全体を通して失敗してしまった研究も多かったが、それでも一定量の成果を出すことができたものと考えている。漸近理論に基づいた金融派生商品の価格付け問題についていくつかの進展があった。一つは、一時、日本において注目を集めた変額保険商品に関するものであり、もう一つは近年学術会で注目を集める高速平均回帰型確率ボラティリティ・モデルに関する研究である。前者については、かつて英国の大手保険会社の経営に甚大な影響を与えた最低年金額保証オプションに関するものである。この商品は販売を行ったときの予想と異なり、結果的に、かなりリスクの大きな金融商品であったことが知られている。この20年ほど最低年金額保証オプションの価格評価問題の研究が多く出たが、近年は確率ボラティリティの効果を計算するという研究が見られるようになってきた。そこで、今回は小分散漸近展開法を用いて確率ボラティリティ・モデルにおける同商品の価格計算を行った。また、後者については、やはりこの20年ほどの間に特異摂動展開法と呼ばれる手法を用いて、確率ボラティリティ・モデルにおいてさまざまな金融派生商品の価格を導出する研究が盛んに行われてきた。ところが、この手法は派生商品の支払い価格関数が有界かつ滑らかな場合の手法の正当化は余り難しくはないが、通常のオプションのように滑らかさが失われた場合の手法の正当化は数理的に難しい問題であった。そこで、フーリエ解析と組み合わせることで、数理的な正当化が簡便になることを示した。また、ジャンプ拡散モデルへの拡張やバミューダ型オプションのように早期行使権のある金融商品への適用が可能であることを示すことに成功した。また、派生商品評価の問題一般において、ジャンプ拡散モデルにおいて離散マリアバン解析と2項木モデルを用いてオプション・グリークスが計算できることを示すこともできた。当初、2項分岐木モデルに漸近理論を用いてオプション価格計算をする方法について研究をすることをメインの課題の一つとしてきた。しかし、この問題を真剣に取り組むと、高次の漸近論まで用いなければ近似精度が悪く良い結果とならないのではないかという疑念が生まれてきた。高次まで計算するとなると最終結果が余りきれいな形では書くことができない恐れがあった。そこで現在は、2項分岐木モデルではなく連続モデル(CEVモデル)におけるオプション価格において価格計算をする方向に研究の軸足を移し始めている。「研究実績の概要」における高速平均回帰型確率ボラティリティ・モデルにおけるオプション価格付けと同様の方法を用いることにより、ヨーロピアン・オプションのみならずバミューダ型オプションやアメリカ型オプションのような早期行使権のある金融商品をも簡便に計算する方法を模索している。現在のところ、方針や基本的なアイデアなどは定まったものの予想通りに研究が進展するを判断するにはもう少し時間が必要そうである。漸近理論を用いた原資産価格過程がCEV過程に従う場合のオプション価格の計算を行なった。特に、CEVのパラメータが微小のパラメータである場合にオプション価格計算を行なった。このような結果は確率論からも指摘されていた。また、価格式の低次展開式については既に研究が出ている。よって、このような研究は数学的には余り新規性があるとはいえないかもしれないが、その一方で効率的な数値計算法がよく知られているとは言えなかった。すなわち、得られた研究結果は提示の漸近展開式のみであり高次の展開式は微分や積分が複雑に入った形をしており実用性には乏しいと言う印象を持っていた。そこで、直接、価格式を計算するのではなく特性関数の近似を行いそれをフーリエ逆変換することでより単純な近似式を得ることを目標とした。そこで、CEV価格過程の特性関数の漸近展開の高次項を計算するために偏微分方程式による定式化しその解を求めてみた。効率よく計算するために、得られた偏微分方程式の解は純粋に代数的に多項式の計算のみで計算できることを示した。

いったん特性関数が近似できると、高速フーリエ変化法により反転させることで、ジャンプ拡散過程におけるオプション価格評価、バミュダンやアメリカンなど早期行使権のある金融商品の価格付けに応用できることがわかった。残念ながら低次の展開式を用いた計算では近似精度が十分とは言えなかったが、多項式の計算のみで簡単に高次の漸近展開式が計算できたためオプション価格の極めて効率的かつ高精度な数値計算が高速で実行可能であることが判明した。現在、その結果は取り纏められて英文学術誌に投稿中である。残念ながら、二項分岐木を漸近論と組み合わせて考察を行なう課題は数値計算が困難であることが判明した。よって、残る課題は確率ボラティリティ・モデルを加味した信用格付けモデルの話題のみである。こちらの課題は1年間で十二分に対処できるものと考えている。よって、おおむね順調と言う評価が適切と考えている。局所ボラティリティ・モデルにおいて2項分岐木を用いたオプション価格の計算法の提案と確率ボラティリティの効果をともなった信用格付けモデルにおける金融商品の価格計算法について研究を行なった。前者については低次の漸近展開を基礎に二項木でオプション価格を計算する予定であったが、低次の展開では余り良い近似にならないことが判明した。そのことを検証するために多項式計算と高速フーリエ変換を組み合わせた新しい偏微分方程式の高次漸近展開の計算法によるオプション価格付け法を開発した。二項分岐木による計算が失敗したのは残念ではあるが、このアプローチにより高次漸近展開法によるオプション価格付けの簡便法が提案できたことは満足な成果であった。この方法ではジャンプが入った場合や早期行使権のある金融商品の価格付けにも成功している。執筆した論文は、既に数度の大幅な修正をこなした。掲載の決定はまだ出てはいないものの前向に希望が持てる状況になっている。最終年度はもう一つの話題である確率ボラティリティモデルの効果をともなった格付けモデルについて研究も行なった。特に社債と社債オプションの価格を摂動論を用いて近似計算を行なった。当初の予定では速く動くボラティリティと遅く動くボラティリティ両方の効果を入れたモデルにおいて商品価格を計算する予定であった。しかし、計算をしてみるとかなり複雑な計算結果だったため速く動く項のみを用いた単純なモデルに作り変えてみた。一応、計算はほぼ完成させたが、単純なモデルでも利用するにはまだ計算手順が複雑であり余り実用的な価値がないと判断せざる得なかった。そこで、残念ではあるが確率ボラティリティの効果をともなった社債オプション価格の計算法に関する研究は一時停止せざる得ない状況に陥った。全体を通して失敗してしまった研究も多かったが、それでも一定量の成果を出すことができたものと考えている。「現在までの進捗状況」にある通り、漸近論と2項分岐木を組み合わせる手法については良い方向になるという自信は余りない。
半導体高分子のナノ空孔膜を利用した有機薄膜太陽電池の創製

薄くて曲げられる有機太陽電池の高効率化と耐久性を向上させるための基盤技術開発を目的とした。太陽電池の重要な光電変換層は、p型半導体とn型半導体の混合物から構成されるが、それらのナノ構造が不明瞭で、エネルギー変換効率の高効率化の妨げとなっていた。半導体材料のナノ構造の精密制御の一環として、本研究ではナノレベルの空孔をもつ新しい半導体ポリマーフィルムを開発した。ナノ構造制御技術を応用し、有機太陽電池の高効率化と耐久性の向上に成功した。縮合的連鎖重合及びリビングアニオン重合を基とし、官能基を有する停止剤を用いて、鎖末端にアニリン基を有するポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT-NH_2)と鎖未端にスルホ基を有するポリスチレン(PS-SO_3H)の合成に成功した。目的の構造はSEC、NMR、及びMALDI-TOFマススペクトルにより同定した。次に、等モルのP3HT-NH_2とPS-SO_3Hをトルエン中で混合し、スルホン酸/アニリンによるイオン結合性ブロック共重合体の合成を行った。目的のイオン結合形成はIRにより確認した。得られたイオン結合性ブロック共重合体薄膜のAFM及びTEM観察では、約15-18nmの幅と数μmの長さを持つナノファイバー状のモルフォロジーが明確に観察された。さらに、酢酸エチル/トリエチルアミンを用いたイオン結合の解離とPSセグメントの溶媒エッチングを行うことで、新規P3HTナノ多孔質膜の創製に成功した。さらに自己集積構造の詳細を明らかにするため、ブロック共重合体薄膜のGISAXおよびGIUSAX測定を行った。その結果、PSセグメント除去前のドメイン幅の平均周期長が16.1nmであったのに対し、PSセグメント除去後は平均周期長が13.6nmに若干縮小した。さらに385nmを平均周期長とする大きなドメイン構造も観察されたことより、P3HTナノ多孔質構造の部分的な倒壊が起きているものと推察された。今後は、同様のナノ構造形成が期待できるブロック共重合体とn型半導体とのブレンドを利用した有機薄膜太陽電池の創製を追加検討する。縮合的連鎖重合法により、鎖末端にアミノ基を有する完全頭尾結合型ポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)、さらにリビングアニオン重合法により、鎖末端にカルボン酸またはスルホン酸を導入したポリスチレン(PS)の合成に成功した。これらをトルエン中でブレンドすることでイオン結合性のロッド-コイル型ブロック共重合体を合成することにも成功した。イオン結合性ブロック共重合体薄膜の相分離観察をAFM、TEM、及び微小角入射X線回折(GIXRD)により観察したところ、16nmの平均周期長を有するナノファイバー状の構造が確認された。続いて、少量のトリエチルアミンを加えた酢酸エチルでPSドメインの選択除去を行った後、AFM、SEM、GIXRDにより解析を行った。その結果、16nm及び386nmの平均周期長を有するP3HTナノ多孔質膜が得られたことが分かった。386nmの大きなドメインは、高いアスペクト比(約5)により、溶解エッチングの際に結晶性P3HTドメインが凝集したために形成されたものと推察された。P3HTのナノ構造制御の観点から、P3HTを含むブロック共重合体は、現行のP3HT/[6,6]-Phenyl-C_<61>-Butyric Acid Methyl Ester(PCBM)を用いたバルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池デバイスの界面活性剤として有効であることも分かった。P3HT及び側鎖にピリジル基を有するポリチオフェンから成るABブロック共重合体やポリ(4-ゼニルトリフェニルアミン)を有するABAブロック共重合体は、P3HT/PCBMのエネルギー変換効率の向上と長寿命化に寄与することを見出した。
受精時におけるゲノムDNAのメチル化制御機構の解明

本研究課題は、受精におけるリプログラミングの制御機構の解明を目指し、円形精子細胞由来父性ゲノムが精子由来のそれと異なり高メチル化状態になる分子機構と発生に関する解析を行ってきた。平成17年度の研究からその高メチル化がピストンの修飾の違いによることが示唆された。同時にその異常な高メチル化がピストン脱アセチル化酵素の阻害剤であるtrichostatinA(TSA)により抑制されることを見出した。平成18年度では高メチル化ゲノムの発生への影響を調べるため、胚のTSA処理により高メチル化を抑制した場合の胚の着床前と後の発生能の検討を行った。その結果、円形精子細胞により受精させた胚をTSAで48時間処理した場合、有意差はないものの試験管内及び胚移植後の発生の向上が見られ、高メチル化が円形精子細胞由来胚の発生阻害に関与していることが示唆された。さらにこのTSA処理法の技術を同様にゲノムDNAの高メチル化が報告されている体細胞クローン胚に応用したところその発生能が有意に向上し、従来のクローンマウス出産率を約6倍に改善することに成功した。これらの結果から、受精後1細胞期のDNAのメチル化やピストンのアセチル化を含むリプログラミングがその後の発生に大きく影響することが明らかとなった。同時に、胚の化学処理によるリプログラミングの制御により体細胞クローンなど現在の人工繁殖技術を大きく向上させる可能性が示された。今後本研究で得られた知見をもとにTSAによる発生改善の分子機構の解明や他の試薬によるさらなるリプログラミング改善の技術の発展が期待される。本研究課題は、卵子におけるリプログラミングの制御機構の解明を目指し、円形精子細胞由来父性ゲノムが精子由来のそれと異なり高メチル化状態になる分子機構の解析を行っている。平成17年度の研究計画に沿って研究を行った結果、以下のことを明らかにすることができた。1)精子と円形精子細胞を用いた顕微授精における卵子活性化方法の違いが父性ゲノムのDNAメチル化状態の違いを引き起こす可能性を検討した。その結果、熱処理により卵子活性化能を不活化した精子においてもDNAのメチル化レベルに変化はなく、卵子の活性化の方法は受精後のDNAのメチル化に影響しないことが示唆された。2)父性ゲノムのメチル化状態に影響を与える精子と精子細胞由来のトランス因子の有無の検討を行った。即ち、同一卵子に精子と精子細胞を共注入し、それぞれの父性ゲノムのメチル化状態を調べた。その結果、精子と精子細胞は互いのメチル化レベルに影響せず、そのようなトランス因子の存在する可能性は低いことが示唆された。3)父性ゲノムのメチル化状態に影響を与える精子と精子細胞由来ゲノムのシス因子の有無の検討を行った。即ち、精子と円形精子細胞またはそれら受精後のゲノムにおいてヒストンの修飾状態の違いの有無について検討を行った。その結果、少なくともpericentromericな領域においてはDNAのメチル化と関係の深いヒストンH3の9番目のリジンのメチル化状態が精子と精子細胞では異なることを見出した。従って、精子と精子細胞由来ゲノムのこの領域におけるDNAのメチル化状態の違いはヒストンの修飾の違いによる可能性が示唆された。最近、以上の結果をまとめ論文にて公表した。
監査人の専門性とビジネスリスク評価の関係

本年度の研究は,監査人の専門性の測定と各種監査判断の関係を明らかにすることを目的とした。監査人の判断形成に産業に関する専門性がどのように影響しているのかを検討した。産業に関する専門性は先行研究に従い,監査法人の市場シェアで測定した。今年度は,監査報酬と監査法人の規模との関係を検証し,監査法人の規模によって監査報酬が影響を受けているのかを検証した。わが国では監査報酬が2004年度以降開示されており,外部データを利用した研究が可能になった。研究課題である監査人の専門性は,監査法人の規模とリンクしていると指摘する先行研究を踏まえている。わが国の2006年から2008年の監査報酬と財務データを利用して検証を行った結果,大規模監査法人は中小規模監査法人に比べ監査報酬が高くなっている傾向を示した。大規模監査法人が有する産業等の専門性を反映し,その名声に応じた報酬を受け取っている可能性を示唆している。この研究の成果は,わが国の監査報酬の決定に関する一つの統計的証拠を提供し,監査サービス市場での監査人の専門性の認識に関する検討の基礎的な証拠を提供した貢献がある。本研究と研究課題の関係について説明する。監査人の専門性と監査人のビジネスリスク評価との関係に着目した課題を設定しているが,今年度の研究は監査人の専門性に注目した研究といえる。監査報酬の決定でもしかすると監査法人の専門性もしくはそれに派生する名声による影響を受けている可能性が指摘される。今年度の研究成果は,大規模監査法人と中小規模監査法人で監査報酬の決定に違いは見られることから次年度以降計画する監査法人の専門性について監査サービス市場を通じた検証につながる研究となっている。本研究は,監査人の専門性の程度がビジネスリスク評価にどのような影響を与えているのかを明らかにすることを目的としている。初年度は監査報酬と監査法人の規模の関係を検証した結果を報告した。監査法人の規模は監査人の専門性の尺度として利用する先行研究もある。我が国企業を検証した結果,監査報酬は監査法人の規模に影響を受けており,監査報酬の決定要因として専門性が存在している可能性を示唆している。本年度は監査サービス市場のシェアを利用し,専門性との関係を検証した論文を海外学会に投稿した。現在公表が確定しているのは,監査法人の専門性についての先行研究をサーベイした結果を取りまとめたものである。この点は,今年度の研究結果は,監査領域での実証研究の抱える問題を指摘することになった。この点は今年度の研究成果として挙げられる。つまり,監査人の専門性といった良く言えば広範囲の内容を含んでいる概念,悪く言えば大雑把な概念を実証研究でどのように取り扱うかの問題である。単一指標で推測することは分析結果の解釈を容易にするのかもしれないが一面を検証しているに過ぎない。この2年間の研究結果は先行研究に基づいて専門性を推定した結果を報告している点で意義がある。しかし,それらが正しく我が国監査法人の専門性を表しているのかどうかは不明である。本研究の目的を達成するためには適切な専門性の尺度を表す方法を検討することが課題となる。次年度以降の研究課題としてこれを挙げる。専門性の程度を推定する方法を構築・提案することは,様々な企業不祥事が明るみになった我が国の会計制度を検証することに重要な意味をもつ。今年度は,監査人の専門性の程度が監査人の判断にどの程度提供しているのかを検証した。着目したのは,継続企業の全体にかかる監査判断と監査報酬の決定についてである。監査人の専門的な能力や知識は財務諸表監査の基礎であり,重要な概念である。そして先行諸研究では,産業に関する専門性についての検証が広く行われており,今年度はそうした研究の成果が我が国の監査法人の専門性についても整合的であるのかを確かめた。監査法人ごとの市場シェアに基づいて測定した監査人の専門性は,大規模監査法人に集中した。寡占状態にある我が国の監査サービス市場をもって専門性の測定に利用できるのかについては課題の残る結果となった。継続企業の前提に関する監査人の判断との関係を明らかにした証拠を得た。また監査報酬との関係についても検証した結果を報告している。専門性を高める意味をある程度明らかにした証拠を今年度は報告したが,専門性に関する測定の限界も示した。監査サービス市場のシェアをもって表現することで解釈を分かれさせている。専門性が発揮される状況や専門性を高める若しくは低くするといった状況を設定した指標の形成が必要なのかもしれない。専門性と監査環境の関係について明らかにする実証的証拠を報告できている点から順調に推移している。前年度は監査報酬と監査法人の規模の関係を明らかにし,今年度は先行研究が利用する専門性の尺度に基づいて推定した我が国監査法人の専門性と監査報酬の関係を明らかにした証拠を報告している。24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度を含め,実証的証拠をいくつか報告しているが,課題は専門性の尺度を再考する必要があるのかもしれない。そしてこの課題は,現在主流になりつつある外部データに基づく実証的研究のもつ問題点を浮き彫りにしているのかもしれない。

様々な概念を操作する必要があるが,研究対象となる概念を多面的に検討する視点の欠如である。会計・監査領域でこの問題がどこまで議論できるのかを検討するため,本研究の最終年度は,監査人の専門性をどのように測定するのかを中心に検討する。24年度が最終年度であるため、記入しない。
シルバーハウジングに居住する虚弱高齢者の生活支援ニーズとLSAの役割

本研究の成果としで、以下の3点をあげることができる。1.シルバーハウジングにおけるLSAの果たす役割と課題LSAがシルバーハウジング居住者に対して、日常的に提供しているサービスや安否確認の内容を詳細に調査した結果、LSAの果たしている役割と課題について以下の点が明らかになった。(1)24時間常駐しているLSAは、虚弱化がヽ進行する高齢者に対し、緊急時の対応、安否確認という本来のLSAの業務だけでなく、買い物や外出の支援、住戸内設備使用に関わる支援、話し相手となることによる孤独化への対応など、高齢者の生活にとって重要な役割を担っていることが明らかになった。(2)シルバーハウジングが一般住戸と併設されている場合には、一般住戸の居住者の高齢化が進行することによって、LSAは一般住戸居住者にも対応していることがわかった。しかし、現状の配置基準では、ISAの日常業務における負担は重く、オーバーワークにつながっているため、LSAの配置、役割を、居住者の実態に合わせて見直す必要があることを示した。2.高齢者向け優良賃貸住宅における高齢者の生活支援上の課題民間による高齢者向けの賃貸住宅の供給が進められているが、居住者に対する生活支援は十分にに行われていない現状にある。とくに、高齢者の孤独化を防ぐための、居住者同士の交流や居住者と地域佳民の交流を行うための共用空間が十分に活用されていない現状にあることがわかった。共用空間の位置や使いやすさに配慮した計画にするとともに、交流を促進するための人的支援が必要であることを示した。3.在宅高齢者の生活支援としての住宅改修の課題シルバーハウジング、高齢者住宅の供給が進まない中、高齢者が自宅で住み続けるために、住宅改修が必要とされている。しかし、住宅改修支援にあたる専門職の資質や体制に問題がある為、効果的な住宅改修が行われていない現状にあることを示した。兵庫県芦屋市の南芦屋浜団地に、215戸供給されているシルバーハウジングにおいては、安否確認、緊急時対応、および日常生活支援サービスの担い手として、LSA(生活支援員)が24時間体制で団地内に常駐し対応している。全国のシルバーハウジングの中でも、他に例をみない運営が行われているといえる。阪神・淡路大震災後の1997年に復興公営住宅として供給され、すでに5年あまりが経過している。この間、入居している高齢者の心身の健康状態は、年を追うごとに悪化してきており、LSAの役割は重要度をさらに増してきている。しかし、215戸のシルバーハウジングに対して、日中5人、夜間2人のLSAの配置では、安否確認、緊急時対応、日常生活支援サービスのいずれをとっても、十分な対応ができない状況が把握されている。そこで、本年度の研究においては、LSAがシルバーハウジング居住者に対して、日常的に提供しているサービスや安否確認の内容を詳細に調査することにより、シルバーハウジングにおける居住者の生活を成り立たせる上での役割と意義および問題点についての分析、考察を行った。さらに、現状においてLSAが果たす役割の評価を踏まえて、今後のLSAの配置、運営のあり方についての基礎的検討を行った。具体的には、居住者が生活上の支援を必要とする事項や不安感からくる相談相手をLSAに求めるといった支援ニーズの発生は、夜間の頻度の方が多く、24時間体制でのLSA配置が重要であることが把握できた。また、団地にはシルバーハウジング以外に、一般住戸が600戸併設されており、そこにはシルバーハウジング居住者と変わらないような生活支援ニーズを抱えた高齢者が居住しており、LSAに対して様々な相談や支援要請を依頼している実態にあることが把握された。

高齢化の進展にともない、シルバーハウジングと一般住戸が併設されている場合には、LSAの日常業務、運営に大きな負担をかけ、LSAのオーバーワークにつながっているという問題点が指摘できる。高齢者向けにケアサービスの付加された住居としてのシルバーハウジングにおける生活支援・LSAの役割と比較検討することをねらいとして、新しい高齢者向けの居住施設である、高齢者向け優良賃貸住宅についてとりあげ、調査研究を行った。具体的には、民間事業主により計画が進められている高齢者向け優良賃貸住宅を事例としてとりあげ、計画地周辺の住民を対象に調査を行い、高齢者向け優良賃貸住宅に対する入居ニーズの把握と地域の中で果たすべき役割について、分析考察を行った。調査の結果から以下のことが明らかになった。(1)地域に居住する高齢者の居住に対する不安について地域の高齢者は持ち家に居住しているものが多く、現状では住宅に困っていないものの、住居でのけがの経験がある人は全体の約4分の1おり、便所、浴室や玄関の段差等、日常生活にかかせない場所に不便を感じている人がいる。(2)生活支援ニーズについて身体や健康、介護、緊急時など、現在の生活に不安を感じている人が多く、特に一人暮らしの高齢者でその割合が高くなっている。(3)地域住民との交流について話し相手が欲しい、地域で交流する場所、相談相手が欲しいといった地域における交流ニーズがみられた。高齢者の住まいと合わせて、地域住民が気軽に交流できるスペースが求められている。(4)高齢者向け優良賃貸住宅への関心度について当面は、現在の住まいに住み続けるとしながらも将来的には、高齢者向け優良賃貸住宅に関心があるものが6割おり、関心度が高いことが明らかになった。1.高齢者向け優良賃貸住宅におけるLSA配置の実態とその役割についての課題虚弱高齢者が見守りを受けながら安心して住み続けられる住宅として、高齢者向け優良賃貸住宅が供給され、事例が徐々に増えてきている。そこで、高齢者向け優良賃貸住宅の事例を調査し、高齢者に対する生活支援サービスとそれを支えるLSAの課題について分析・考察を行い、以下の点が明らかになった。第一に、30戸未満の供給事例においてLSAが配置されないことによる、居住者の安心が担保されないという課題があげられる。大都市部においては30戸以上の供給事例が多いが、地方都市においては30戸未満の小規模事例が多く、生活支援上の課題がある。30戸未満でLSAの運営補助は受けられないが、運営者の努力により、生活支援を担う人員を配置し、居住者の見守り、話し相手などの役割を担い、居住者から評価を受けている事例が存在することが把握できた。この実績を客観的に評価し、30戸未満の高齢者向け優良賃貸住宅におけるLSA配置への補助を検討する必要がある。二つ目には、LSAを担う人材の資質、教育の問題があげられる。高齢者の生活支援に関する基礎的な知識や経験を持たないものが担っているために、生活支援や見守りが十分に機能していない事例が見られる。適切な人材を配置、養成することが課題である。2.海外における生活援助の実態に関する調査
遺伝子導入した樹状細胞による自己免疫疾患の治療

免疫抑制因子を遺伝子導入した樹状細胞(DC)は、T細胞を特異的に抑制することによって、自己免疫疾患に対する新しい治療法となり得る可能性がある。我々は抗炎症性サイトカインであるIL-4を遺伝子導入したマウス骨髄由来DCの実験自己免疫疾患モデルにおける治療効果を明らかにしてきた。本研究においては、さらにIL-4導入DCの機能的特徴を検討した。抗原としてKLH (keyhole limpet hemocyanin)にてパルスしたIL-4導入DCをマウスに皮下注射し、所属リンパ節における抗原特異的免疫反応をサイトカイン産生パターンにて解析したところ、Th2型免疫反応がより強く誘導された。また、IL-4導入DCにて誘導された遅延型過敏反応の程度を足底部の腫脹反応にて解析したところ、controlとしたDCによるものより有意に低下していた。以上の結果より、IL-4導入DCはIL-12産生能の増加に関わらず、Th1型自己免疫疾患を抑制し、Th2型反応を誘導することが明らかとなったが、一部にはIL-23産生能の低下が関与している可能性が示唆された。平成15年度の主な研究実績は,IL-4を遺伝子導入した樹状細胞(IL4DC)の機能的特徴をサイトカインの産生能から明らかにしたことと,さらに強力な免疫調整機能を有する樹状細胞を作成するため,動物レクチンであるGalectinのretrovirus producer cell lineを樹立したことである。1.IL4DCによるIL-12/IL-23の産生:IL4DCをCD40 ligandで刺激したところ,IL-12p70蛋白をより高濃度に産生した。定量的mRNA解析によると,IL-12p35mRNAの発現は増加していたが,IL-12とIL-23の共通したsubunitであるp40mRNAの発現は低下していた。IL-23p19mRNAの発現もIL4DCで有意に低下しており,IL-23蛋白の産生能も低下していた。これらの結果より,Th1型免疫反応に重要であるIL-12とIL-23の合成は,IL4DCにおいては異なって制御されていることが示唆された。
呼吸筋トレーニングの奏功メカニズムの解明と高所トレーニングへの応用

前年度の成果から、実際に運動時の呼吸負荷運動トレーニングについて検討した。60%強度の運動時に、最大吸気口腔内圧の50%の負荷を加えるトレーニングを4週間に渡って行った結果、呼吸筋力は、運動トレーニングを行っただけのグループよりも大きく向上した。それに伴って、呼吸筋トレーニング群と運動トレーニングのみの群ともに、通常酸素下および低酸素下における漸増負荷運動の運動耐性は向上した。呼吸筋トレーニング群においては、最大酸素摂取量の向上なしで運動耐性が向上した。また、低酸素下では運動耐性が低下するが、呼吸筋トレーニング後には抑制されることが明らかとなった。また、追加実験として低酸素トレーニングを行い、その効果を呼吸代謝応答に注目して検討した。低酸素下においては換気量が高まるものの、運動能力が低下することで運動能力に対するトレーニング効果が見られないことが知られている。また、低酸素トレーニングの効果が見られるかについての違いはトレーニングの絶対強度・相対強度の双方のバランスが関係している可能性がある。そこで、低酸素によって呼吸応答に強い負荷がかかりながらも、トレーニング強度が保てるインターバル運動を実施した。15%酸素濃度の低酸素下においてインターバル運動(20秒を4セット)繰り返す運動を週3回、4週間にわたって行ったところ、通常酸素下でのトレーニングを行った群と低酸素トレーニング群では、運動能力の向上の程度に差は見られなかった。しかしながら、低酸素トレーニング群では、トレーニング後の運動中は換気応答は維持されながらも酸素摂取量が低くなる結果が得られた。このことは、低酸素トレーニングによって換気応答が高まるが酸素摂取の効率が低下する可能性を示唆するものである。今後、呼吸筋トレーニングと組み合わせるなどさらなる検討が必要になった。平成3030年度は呼吸筋トレーニングの効果を検討するなど順調に進捗した。本研究結果は31年度に学会発表を予定してる。また、追加で低酸素トレーニングを実施することができた。また、本研究課題は呼吸筋トレーニングを高所トレーニングの成功率を高めるために用いようとする極めて先進的な研究であり、新しい高所トレーニング法の開発などに応用できる示唆が得られた。本研究の結果から、今後は、呼吸筋トレーニングと低酸素トレーニングを組み合わせるなど新たなトレーニング法の開発などの展望が望める。安静時呼吸に対して抵抗負荷(呼吸しづらい状況を作る)を与えることによって呼吸筋を鍛錬する、呼吸筋トレーニングは、呼吸筋力の向上によって、運動時の呼吸筋疲労が改善することが報告されているが、呼吸筋トレーニングの運動能力向上に対する有効性については結果が一致しておらず、呼吸筋トレーニングの奏功メカニズムについてはほとんど明らかでない。また、呼吸筋トレーニングの手法は十分に確立していない。平成29年度は、新たな呼吸筋トレーニングの奏功メカニズムを検討することを目的として、呼吸筋陰圧負荷しながらの運動時の呼吸筋活動および呼吸循環応答を検討した。具体的には60%VO2max強度運動時に吸気時に抵抗負荷をかける呼吸トレーニングを模した運動を行った。運動開始6分間は吸気に対して無負荷で、その後30%最大吸気圧の吸気陰圧負荷となるように吸気側パイプの内径をバルブで調節した。この時、ガス分析よりVO2、換気量を測定した。また、呼吸筋の仕事量(WOB)として算出した。同時に、循環応答として、インピーダンス法により心拍出量を調べた。その結果、吸気負荷によって換気量は低下するものの呼吸筋活動が増加した。また、呼吸困難感が大きく増加した。心拍数が増加したものの心拍出量に変化は見られなかった。これらの結果から運動中に吸気負荷を行うことで呼吸筋および循環応答に負荷が増大し、呼吸筋とそれに関連する呼吸循環応答がトレーニングできる可能性示唆された。本研究の結果によって呼吸筋トレーニングの新たな手法として応用可能な運動を確立できた。平成29年の実験の遂行により、30年度以降に行う呼吸筋トレーニングの雛形が完成するなど、順調に進捗している。本研究結果は30年度に学会発表を予定してる。

今後、呼吸筋トレーニングと組み合わせるなどさらなる検討が必要になった。平成3030年度は呼吸筋トレーニングの効果を検討するなど順調に進捗した。本研究結果は31年度に学会発表を予定してる。また、追加で低酸素トレーニングを実施することができた。平成29年度の成果を以て、実際のトレーニング研究を実施する。順調に研究が推進されていることから、当初の計画の通り、平成30年度では呼吸筋を鍛錬することで、高所トレーニングにおいて有酸素能力低下を抑えられるか、高山病リスクが軽減されるかについて検討する。すでに申請者は予備実験を行っており、運動時の換気応答が呼吸筋トレーニングによって変化する傾向を得ている。本実験では多くに被験者を対象に実験を行っていく。本研究課題は呼吸筋トレーニングを高所トレーニングの成功率を高めるために用いようとする極めて先進的な研究であり、新しい高所トレーニング法の開発などに応用できる示唆が得られる。また、本研究課題は呼吸筋トレーニングを高所トレーニングの成功率を高めるために用いようとする極めて先進的な研究であり、新しい高所トレーニング法の開発などに応用できる示唆が得られた。本研究の結果から、今後は、呼吸筋トレーニングと低酸素トレーニングを組み合わせるなど新たなトレーニング法の開発などの展望が望める。