hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高流動コンクリートの微細構造と耐久性能に関する研究

石灰石微粉末を用いた高流動コンクリート,あるいは高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの細孔構造,塩分浸透量の測定を行い,その両者の関係を検討した.その結果,どちらの高流動コンクリートも従来の普通コンクリートと比較して,その程度は異なるものの,細孔構造が緻密であり,遮塩性に優れているという結果が得られた.ただし石灰石微粉末を用いた高流動コンクリートは普通コンクリートと同様細孔量と塩分浸透の拡散係数の間には線形関係が認められたが,高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの場合には,細孔量だけではなく他の要因も塩分浸透性を大きく左右すると考えられる.その場合,石灰石微粉末を用いた高流動コンクリートの場合には遮塩性の向上にともない,鉄筋防食性能も若干向上した.それに対し,高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの場合には,中性化と塩害が複合して作用した場合には,激しい鉄筋腐食が生じたため,環境条件を考慮したうえでそれぞれの材料を適切に選定する必要がある.また,鉄筋腐食を非破壊的に判定する電気化学的手法は,高炉スラグ微粉末を用いた場合には従来の普通コンクリートと異なる判定結果が得られる危険性があることが明らかになった.さらに高流動コンクリートによる塩害補修を想定したモデル供試体を用いて,マクロセル腐食に関する検討を行った結果,高流動コンクリートは優れた防食性を有し,補修・補強用材料に適しているという結果が得られた.ただし,その場合にも既存部材の塩分を含む部分をすべて除去しないと,かえってマクロセル腐食により再劣化が促進される場合もある.石灰石微粉末を用いた高流動コンクリート,あるいは高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの細孔構造,塩分浸透量の測定を行い,その両者の関係を検討した.その結果,どちらの高流動コンクリートも従来の普通コンクリートと比較して,その程度は異なるものの,細孔構造が緻密であり,遮塩性に優れているという結果が得られた.ただし石灰石微粉末を用いた高流動コンクリートは普通コンクリートと同様細孔量と塩分浸透の拡散係数の間には線形関係が認められたが,高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの場合には,細孔量だけではなく他の要因も塩分浸透性を大きく左右すると考えられる.また,これら高流動コンクリート中の鉄筋腐食について,自然電位法,分極抵抗法などの電気化学的非破壊測定を行った結果,石灰石微粉末を用いた高流動コンクリート,高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートともに,非破壊検査法による鉄筋の腐食推定結果と実際の鉄筋腐食状況の間にはよい相関が見られた.ただし,自然電位法を用いた場合には腐食の有無を判断できるのみであるのに対し,分極抵抗法(矩形波電流法,交流インピーダンス法)を用いた場合には,腐食量あるいは腐食の進行状況を判断でき,より優れた検査法であるといえる.さらに高流動コンクリートによる補修を想定したモデル供試体を用いて,マクロセル腐食に関する検討を行った結果,高流動コンクリートは優れた防食性を有し,補修・補強用材料に適しているという結果が得られた.石灰石微粉末を用いた高流動コンクリート,あるいは高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの細孔構造,塩分浸透量の測定を行い,その両者の関係を検討した.その結果,どちらの高流動コンクリートも従来の普通コンクリートと比較して,その程度は異なるものの,細孔構造が緻密であり,遮塩性に優れているという結果が得られた.ただし石灰石微粉末を用いた高流動コンクリートは普通コンクリートと同様細孔量と塩分浸透の拡散係数の間には線形関係が認められたが,高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの場合には,細孔量だけではなく他の要因も塩分浸透性を大きく左右すると考えられる.その場合,石灰石微粉末を用いた高流動コンクリートの場合には遮塩性の向上にともない,鉄筋防食性能も若干向上した.それに対し,高炉スラグ微粉末を用いた高流動コンクリートの場合には,中性化と塩害が複合して作用した場合には,激しい鉄筋腐食が生じたため,環境条件を考慮したうえでそれぞれの材料を適切に選定する必要がある.また,鉄筋腐食を非破壊的に判定する電気化学的手法は,高炉スラグ微粉末を用いた場合には従来の普通コンクリートと異なる判定結果が得られる危険性があることが明らかになった.さらに高流動コンクリートによる塩害補修を想定したモデル供試体を用いて,マクロセル腐食に関する検討を行った結果,高流動コンクリートは優れた防食性を有し,補修・補強用材料に適しているという結果が得られた.ただし,その場合にも既存部材の塩分を含む部分をすべて除去しないと,かえってマクロセル腐食により再劣化が促進される場合もある.
衝撃波現象の解明:生体と衝撃波についての研究

本年度内研究によって以下の点を明らかにした.1)衝撃波の物理的性状と生体への影響との関連性についてのキャビテ-ションの観察とそれに伴う生体損傷について検討した.また衝撃波の収束過程と流れの発生についてについて数値シミュレ-ションおよび衝撃波発生点におけるホログラフィ-撮影を行い、衝撃波発生点における生成キャビテ-ション気泡の2次性衝撃波発生が生体損傷の大きな因子となっていることを明らかにした。衝撃波焦点領域における温度効果については引続き検討中である.2)生体損傷発生機序に関する焦点領域の物理現象の解明については焦点領域における液体流れが衝撃波の伝播方向だけではなく、これと直行する方向にも発生していることを明らかにした。このことは生体損傷の発生には高圧力現象に加えて液体流れが関与していることを示すものであった.3)水中衝撃波に加えて気体衝撃波による生体損傷について検討した.衝撃波の力積と臓器損傷の関係では実質臓器においては力積1515以下が安全域であることを示した.生体変件試験用衝撃波発生装置での実験では衝撃波を空気中と水中でうけたときの生体の変位量は同定度であるが変性挙動が大きくなった.また腎臓のヤング率を計測した結果、その値が1.1X10^6(N/m^2)であることを示した.4)衝撃波の医用応用として胆石の体外破砕について検討し、胆嚢壁肥厚のない純コレステロ-ル結石が最も良く破砕されることを明らかにした.本年度内研究によって以下の点を明らかにした.1)衝撃波の物理的性状と生体への影響との関連性についてのキャビテ-ションの観察とそれに伴う生体損傷について検討した.また衝撃波の収束過程と流れの発生についてについて数値シミュレ-ションおよび衝撃波発生点におけるホログラフィ-撮影を行い、衝撃波発生点における生成キャビテ-ション気泡の2次性衝撃波発生が生体損傷の大きな因子となっていることを明らかにした。このことは生体損傷の発生には高圧力現象に加えて液体流れが関与していることを示すものであった.3)水中衝撃波に加えて気体衝撃波による生体損傷について検討した.衝撃波の力積と臓器損傷の関係では実質臓器においては力積1515以下が安全域であることを示した.生体変件試験用衝撃波発生装置での実験では衝撃波を空気中と水中でうけたときの生体の変位量は同定度であるが変性挙動が大きくなった.また腎臓のヤング率を計測した結果、その値が1.1X10^6(N/m^2)であることを示した.4)衝撃波の医用応用として胆石の体外破砕について検討し、胆嚢壁肥厚のない純コレステロ-ル結石が最も良く破砕されることを明らかにした.
抗がん剤の骨髄抑制に対する可溶性G-CSF受容体の予防効果

抗がん剤治療において骨髄抑制の副作用は必発であり、白血球減少の程度が抗がん剤の投与可能量を規定する。この抗がん剤による骨髄抑制は旺盛な増殖期にある造血前駆細胞が抗がん剤により障害を受けやすいことに起因する。そこで、可溶性G-CSF受容体を用いて内因性G-CSFの作用を阻害し、造血前駆細胞が白血球へ分化増殖する過程を抑制し、一時的に静止期に停めることで抗がん剤による白血球減少を予防する方法に思い至った。この予防法の確立に向けた基礎的検討として、これまでに我々は、CD34陽性細胞(未熟な造血前駆細胞)の約30%にG-CSF受容体の発現を認め、この細胞集団は高率に好中球へと分化すること、可溶性G-CSF受容体がG-CSFの活性を競合的に阻害することなどを明らかにしてきた。そこで、本年度は可溶性G-CSF受容体の大量作成を試みるとともに、可溶性G-CSF受容体の安全性を確認するため生理的な動態を検索した。最初に、cDNAの構造から推定されるG-CSF受容体細胞外部分のペプチドを合成し、それを抗原として家兎で抗体を作成した。この抗体を用いてウエスタンブロットを行なったところ、正常ヒト血清中に80-kDaと85-kDaの2種類の陽性バンドを検出した。この可溶性G-CSF受容体がG-CSFとの結合能を有することも証明した。続いて、G-CSF投与前後の血清と再生不良性貧血の患者の結成を用いて、可溶性G-CSF受容体の血清レベルが好中球に相関することを示した。さらに、G-CSF受容体cDNAの膜貫通部を挟むプライマーを作成しRT-PCRを行ったところ、骨髄細胞が成熟好中球へ分化するに従い可溶性G-CSF受容体の遺伝子発現が高率になることが判明した。これらの結果は、可溶性G-CSF受容体が生体内で好中球造血の調節機構に深く関与している可能性を示唆している。一方、CHO細胞に可溶性G-CSF受容体のcDNAを導入し、培養上清中にG-CSFの作用を阻害する活性を認めた。現在、純化精製による可溶性G-CSF受容体の大量作成を試みている。今後は作成した可溶性G-CSF受容体を用いて、マウスの抗がん剤による骨髄抑制の予防効果を検討する予定である。この結果、抗がん剤による骨髄抑制の予防法が確立できれば、より安全で有効な抗がん剤治療が可能になると期待される。
旧東ドイツ地域の大学の「西ドイツ化」に関する研究

本研究の目的は、東西ドイツ統一により社会・経済・価値が変化し、それにより旧東ドイツ地域の大学教員も「西ドイツ化」したという「知的ヘゲモニーの西ドイツ化」の実体とその構造を、教授市場と人事の実体を分析することによって明らかにすることにある。旧東ドイツ大学が統一にともない解体され再編されたことや、その際旧東ドイツの大学教員の多くが解雇されたこと、そして手続き上政治審査と専門審査が行われたことは、これまでにも明らかにしてきた。これらの大枠は、連邦レベルそして州レベルで決議され、それに伴い大学が詳細な手続きを取り決め、執行したわけである。法的な枠組みや諸規定はこれまでに入手してきたが、これまで入手がむずかしかったのは、それが各大学でどのような状況で実際に行われていたのが、どのような意思決定の過程があったのかを裏付ける、大学の意思決定機関および会議の議事録等の生の資料であった。そこで、本年度は、当時の大学発行の新聞や機関紙をたどり(特に、ライプツィヒ大学、イエナ大学、フンボルト大学)、そこに掲載されている会議の日程や内容、及び議事録、それに関する意見表明、また、再編後の大学の招聘教授陣の講演や挨拶、大学改革の方向付けなどの資料を収集し、分析を進めている。さらに大学史の編集に着手している大学(例えばイエナ大学)の史料には、個人的に所有されていた議事録や手紙なども収集されており、それらの一部にもアクセスすることができた。また数的に旧東ドイツ地域の大学教員の「西ドイツ化」を実証し、再編後の大学の教授における西ドイツ出身者の割合や学問的系譜をたどることができるように、特に教育学部の教授に関してその履歴を探りデータベース化に着手した。
細胞内レドックス状態が及ぼす免疫機能への影響と酸化的ストレス影響評価系への応用

免疫担当細胞における酸化的ストレス防御系および活性酸素種(ROI)産生レベルのバランスに基づいた細胞内レドックス状態と細胞応答機能との関連性を解明するとともに、環境化学物質などの外因性酸化的ストレスによる免疫攪乱影響評価系を確立する目的で研究を行った。まず、レドックス状態を知るための有効な指標を確立するため、2種類の細胞株を用い、緩和な酸化的ストレスとして150μmol/L H_2O_2曝露で産生する細胞内ROIを各種の非特異的蛍光検出試薬による検討を行った結果、ヒト前骨髄球白血病HL-60細胞を用いた場合はcarboxy-DCFH-DAとフローサイトメトリー法によってROI産生が認められた。しかし、ヒトT細胞白血病Jurkat細胞においてはROI産生が認められず、同じ条件で酸化的ストレスを与えても細胞系の違いによってROI産生量に違いがあることが判明した。一方、HL-60細胞ではH_2O_2曝露によって細胞生存率が低下し、これはアポトーシス誘導に起因するものであった。また、低濃度H_2O_2曝露域において、ROI以外の指標の可能性を検討した結果、本法で検出された細胞内ROI産生とアポトーシス誘導との関連性のみが示唆された。一方、アポトーシスが誘導されたH_2O_2曝露濃度域において、TNF-αの産生が確認された。また、TNF-αを曝露することによっても細胞内ROI産生が認められた。そのため、TNF-α産生およびアポトーシス誘導と相関した細胞内ROIの産生が、本法によって検出されていることが判明した。本研究においてヒト前骨髄球白血病HL-60細胞を用い、carboxy-DCFH-DAを用いたフローサイトメトリーによって検出される細胞内ROI産生が、免疫担当細胞のシグナル伝達やサイトカイン産生などの細胞応答と関連した細胞内レドックス状態を知るうえで有効な指標となり得ることが考えられた。免疫担当細胞における酸化的ストレス防御系および活性酸素種(ROI)産生レベルのバランスに基づいた細胞内レドックス状態と細胞応答機能との関連性を解明するとともに、環境化学物質などの外因性酸化的ストレスによる免疫撹乱影響評価系を確立する目的で、本年度は外因性酸化的ストレスに対する免疫担当細胞の反応性について解析した。まず、免疫担当細胞内のレドックス状態を知るための有効な指標を確立するため、ヒトT細胞白血病Jurkat細胞を用い、緩和な酸化的ストレスとして150μmol/L H_2O_2曝露で産生する細胞内ROIについて非特異的蛍光検出試薬であるcarboxy-DCFH-DAを用いたマイクロプレート法によって検討した結果、バックグラウンドが高くて有意なROI産生が検出されなかった。そこで、細胞内蛍光のみを特異的に検出可能なフローサイトメトリー法に換え、2種類の細胞株を用いて検討した結果、Jurkat細胞においてはROI産生が認められなかったが、ヒト前骨髄球白血病HL-60細胞を用いた場合はH_2O_2濃度依存的にROI産生が認められ、しかも曝露時間の延長によってROI産生量も増大した。そのため、同じ酸化的ストレスを与えても細胞系の違いによってROI産生量に違いがあることが判明した。また、細胞内ROIの検出効率の向上を期待して、carboxy-DCFH-DAと構造が類似したDCFH-DA、NO検出試薬であるDAF-2DA、・OHやONOO^-とのみ反応するHPFおよびAPFなどの特異的ROI検出試薬で検討した結果、いずれもH_2O_2濃度依存的なROI産生が検出されなかった。

一方、HL-60細胞ではH_2O_2曝露によって細胞生存率が低下することが認められた。これは、annexin V-FITCassayおよびヘキスト33258染色下蛍光顕微鏡観察によってアポトーシス誘導に起因するものであった。以上の結果から、ヒトT細胞系白血病Jurkat細胞とヒト前骨髄球白血病HL-60細胞ではH_2O_2による酸化的ストレスに対する感受性が異なるとともに、後者では比較的緩和な酸化的ストレス曝露によってcarboxy-DCFH-DAフローサイトメトリー法でアポトーシス誘導と関連した細胞内ROI産生が認められることから、本法が細胞内のレドックス状態を知るための有効な指標となる可能性が示唆された。免疫担当細胞における細胞内レドックス状態と細胞応答機能との関連性を解明するとともに、環境化学物質などの外因性酸化的ストレスによる免疫攪乱影響評価系を確立する目的で、ヒトT細胞系白血病Jurkat細胞とヒト前骨髄球白血病HL-60細胞を用いて検討したところ、昨年度は後者において緩和なH_2O_2曝露によってcarboxy-DCFH-DAフローサイトメトリー法でアポトーシス誘導と関連した活性酸素種(ROI)の産生が認められた。そこで、今年度はHL-60細胞を用い、細胞内ROI産生とアポトーシス誘導との関連性について詳細に検討した。高濃度H_2O_2曝露によって細胞内ROI産生とともに細胞生存率が低下した。そこで、細胞生存率が低下してもROI産生が認められない低濃度H_2O_2曝露域において、ROI以外の細胞内レドックス状態指標の可能性として細胞内GSH量、Trx量およびcGPx活性を測定したところ、いずれも細胞生存率の低下との関連性は認められなかった。そのため、細胞内レドックス状態とそれによる細胞応答に関しては、本法で検出された細胞内ROI産生とアポトーシス誘導との関連性のみが示唆された。一方、アポトーシスが誘導されたH_2O_2曝露濃度域において、TNF-αの産生が確認された。また、TNF-αを曝露することによっても細胞内ROI産生が認められた。このことから、TNF-α産生およびアポトーシス誘導と相関した細胞内ROIの産生が、本法によって検出されていることが判明した。以上、本研究においてヒト前骨髄球白血病HL-60細胞を用い、carboxy-DCFH-DAを用いたフローサイトメトリーによって検出される細胞内ROI産生が、免疫担当細胞のシグナル伝達やサイトカイン産生などの細胞応答と関連した細胞内レドックス状態を知るうえで有効な指標となり得ることが考えられた。
生体繊維を利用した再生型人工臓器に関する基礎的研究

繊維状天然高分子である多糖類に、荷電基を導入することで合成されるポリカチオンとポリアニオンを混合することにより、様々な物性を有する高分子電解質錯体(PEC)を作製した。PEC上で骨芽細胞を培養すると、硫酸基を有する多糖を含むPEC(SPEC)上では細胞は対照であるTCD上の細胞と同じように活発に増殖した。これに比べ、カルボキシル基を含む多糖からなるPEC(CPEC)上では細胞は凝集塊を形成しながらゆっくり増殖した。骨系細胞の分化マーカーであるALPase活性、カルシウム沈着などを検討したところ、CPEC上、特に凝集塊周辺部で活性が上昇していることが確認された。また、最終分化段階の分子マーカーであるオステオカルシンのmRNAをRT-PCR法により測定したところPEC上でのみ発現が観測され,骨芽細胞が石灰化期に誘導されていることが示された。また、軟骨細胞に分化し得る未分化間葉系細胞(ATDC5)においても骨芽細胞と同様な増殖挙動を示した。ATDC5の凝集塊はアルシアンブルーで強く染色され軟骨基質が豊富に沈着していることが示された。また軟骨の分化マーカーであるII型コラーゲン、アグリカンのmRNAの早期発現が示され、CPECはATDC5の軟骨への分化を促進することが明らかとなった。さらに、この凝集塊内部では細胞-細胞間にカドヘリンが強く発現していたことから、細胞凝集塊の形成により細胞-細胞間の分化シグナルの情報伝達が刺激され軟骨形成が促進している可能性が示唆された。PECの成分である多糖類を単独で細胞培養用ディッシュにコーティングした基材を用い骨芽細胞および軟骨細胞の細胞挙動を検討することにより、アニオン性多糖類の官能基が細胞の分化を促していることが示された。このように天然繊維である多糖類から形成されるPECは、骨系細胞の分化を促進できる優れた培養基材であることが示された。繊維状天然高分子である多糖類を化学修飾し、荷電基を導入することでポリカチオンとポリアニオンの合成を行った。このポリアニオンとポリカチオンを混合することにより、様々な物性を有する高分子電解質錯体(PEC)を形成することができる。PEC上で骨芽細胞を培養すると、硫酸基を有する多糖からなるPEC(SPEC)上では細胞は対照であるTCD上の細胞と同じように活発に増殖した。これに比べ、カルボキシル基を有する多糖からなるPEC(CPEC)上では骨芽細胞は凝集塊を形成しながらゆっくり増殖した。光反応によりアニオン性多糖類を単独でコーティングした基材との細胞挙動を検討することにより、アニオン性多糖類の官能基がこの分化制御の主因ということが明らかになった。また、PECをスポンジ化しラットの大腿骨欠損部に移植したところ、多糖系PECを移植した方が骨の再生が促進した。このように天然繊維である多糖類から形成されるPECは、細胞の機能をある程度制御できる優れた培養素材になる可能性が示された。生体が作り出すマクロな繊維である毛髪、羊毛などからその主成分であるケラチンを効率的に抽出し、フィルム状に成型する方法を確立した。ケラチンフィルムを用い皮膚

由来繊維芽細胞を培養したところ、細胞は良好に増殖していくことが明らかになった。今後さらにケラチンフィルムの成型性、形状を改良し、また、表皮角化細胞との相互作用を検討することにより人工皮膚材料としての応用性について検討を加えていく。昨年度に引き続き、繊維状天然高分子である多糖類を化学修飾することによって得られたアニオン性高分子多糖類とカチオン性高分子多糖類から形成される多糖系高分子電解質錯体(PEC)を基材として細胞培養を行った。多糖系PECを基材として用い軟骨細胞に分化し得る未分化間葉系細胞(ATDC5)の培養を行ったところ、硫酸基を有する多糖からなるPEC(SPEC)上では細胞は対照であるTCD上の細胞と同じように伸展形態を呈しながら活発に増殖した。これに比べ、カルボキシル基を有する多糖からなるPEC(CPEC)上ではATDC5細胞は凝集塊を形成しながらゆっくり増殖した。こめ凝集塊はアルシアンブルーで強く染色され軟骨基質が豊富に沈着していることが示された。また軟骨に特徴的な分化マーカーであるII型コラーゲン、アグリカンのmRNAが早期発現することが示され、これらのPECはATDC5の軟骨への分化を促進することが明らかとなった。この凝集塊内部では細胞-細胞間にカドヘリンが強く発現していたことから、細胞凝集塊の形成により細胞-細胞間の分化シグナルの情報伝達が刺激され軟骨形成が促進している可能性が示唆された。PECの成分ポリマーである多糖類を単独で細胞培養用ディッシュにコーティングした基材を用いATDC5の細胞挙動を検討することにより、アニオン性多糖類の官能基が軟骨細胞への分化を促していることが示された。このように天然繊維である多糖類から形成されるPECは、軟骨細胞の分化を促進できる優れた培養基材であることが示された昨年度までに、多糖類系高分子電解質錯体(PEC)は、細胞培養用基材として優れた素材であるということを明らかにしてきた。しかし多糖類系PECはその構造が非常に複雑なため作用機構を明確にすることは非常に困難である。そのため、多糖類系PECの主要成分であるアニオン性多糖類を単独で培養シャーレに固定化し、細胞応答について検討を加えた。多糖類固定化基材を用いて骨芽細胞様細胞(MC3T3-E1)を培養したところ、硫酸基を有する多糖類上では対照である細胞培養様ディッシュ(TCD)と同様に伸展しながら活発に増殖した。これに対し、カルボキシル基を有する多糖類上では、特にN-アセチル基を併せて有する多糖類上で細胞増殖が抑制されるとともに、細胞集塊を形成した。この基材上では骨芽細胞の分化マーカーであるアルカリフォスファターゼ(ALPase)活性が高くなるとともに、対照基材よりも早期に石灰化が生じることが明らかになった。また、分化マーカーであるオステオポンチン、オステオカルシンのmRNAの発現も早期に確認された。この傾向は同じアニオン性多糖類を含む多糖類系PECと同様の傾向であり、PECの骨芽細胞に及ぼす影響はアニオン性多糖類の効果が主因になっていることが明らかになった。また、軟骨細胞に分化する能力を有しているATDC5細胞もアニオン性多糖類固定化基材上での分化挙動が、PEC上での分化挙動と相関していることが示された。この他にも、酢酸菌が生産するセルロースナノファイバーを用い骨芽細胞を培養用したところ、TCDよりも骨分化が早期に強く促進され、非常に優れた培養基材であることが明らかとなった。
Nグラムモデルを用いたクラスタ分析による大規模漢字文献分析の基礎的研究

本年度は、(1)構築したテキストデータベースの公開に向けた整理、(2)文字オントロジによるNグラム処理ツールの開発、(3)研究の総括(報告書の作成)を目標に、研究を行った。(1)に関しては、すでに一部のデータを、花園大学のサーバ(http://kura.hanazono.ac.jp/)より公開している。近日中に、すべてを公開する予定である。(2)に関しては、当面の目標として漢字の音韻によるNグラム処理を実現するべく『韻鏡』のデータベース化に着手し、完成には至っていないが、準備作業はほぼ終えた。今後、これを完成させるべく、研究・開発を継続する予定である。ただし、音韻のオントロジ記述に関しては、音韻自体が持つ構造の複雑さから、最終的にどのようなモデルでデータベースを構築し、処理すべきなのかを、他の研究者と共同で検討中である。(3)については、仏教学、人文情報学、自然言語処理研究などの広い視点から、本研究がどのように位置づけられるかについて研究を行い、論文として発表した(下記「「デジタルアーカイブ」とはどのような行為なのか」「仏教学における自然言語処理」参照)。また、本研究で開発した方法を他の文献に応用した研究も行い、成果をあげることができた(下記「楞厳経惟〓疏の逸文をめぐる二、三の問題」参照)。以上のことから考えても、本研究は(一部、未達成の部分が残っているとは言え)今後の古典学研究に活用されうると思われるし、期間内に十分な成果をあげたと考えられる。以上の成果を含めた本研究全体のまとめとして、現在、報告書を作成しており、近日中に公開予定である。1.小中規模のテキスト群に対するNグラムモデルを用いたクラスタ分析の検証のために、(1)既存のテキストデータベースの収集と(2)テキストデータベース(初期禅宗文献)の入力を行った。(2)に関してはマークアップまでを予定していたが、入力業者からの到着が遅れ、年度内に着手することができなかった。なお、(2)のデータは近日中に花園大学国際禅学研究所のWebサイトより公開予定。2.Nグラムモデルによる処理を行うために、次の二つのソフトウェアの開発を行った。3.本研究に関して、国内の研究者とミーティングを行った。国外の研究者とのミーティングは、先方の都合により実現できなかった。本年度はほぼ当初の計画通り研究が行うことができ、その成果の一部を論文等で発表することができた。【テキストデータベースの構築】分析対象となる仏教学・禅学関連文献のテキストデータベースを構築し、http://kura.hanazono.ac.jp/から公開するための準備を行った。来年度公開予定。【ソフトウェアの開発】Nグラム分析用ソフトウェアmorogramを、Perl 5.8への対応などを含む若干のバージョンアップを行った。現在、http://sourceforge.jp/projects/morogram/で公開中。ただし、当初予定していたクラスタ分析のシステムについては、若干の試作は行ったものの未だ本格的に着手できていないため、今後の課題としたい。【大規模文献群の分析】大規模テキストデータベース(具体的には玄奘訳の経論全体)に対する文字コードレベルでのNグラム分析およびクラスタ分析を行った結果、さらなる工夫は必要であるものの、仮説形成などにおいて有用性を確認することができた。また、大規模な文献群から有効な知識を抽出する手段として、文献群の関係を視覚化する必要性を感じたため、ばねモデルによる視覚化を試みた。文献学を新たな段階に進める手段として、これらの研究のさらなる進展と普及の努力が必要であると考える。【文字オントロジによるテキスト分析】音韻や字義を用いたNグラム処理によるテキスト分析を行うため、データ整備やソフトウェア開発などを行った。音韻データに関しては来年度中に公開可能であると思われる。しかし、研究期間中に必要性を見出したことではあるとはいえ、実際のテキスト分析までには質量共にまだ不十分であるため、研究・開発を来年度以降に継続予定である。特に、文字の文脈依存性について研究が必要であろう。以上のことから考えても、本研究は(一部、未達成の部分が残っているとは言え)

今後の古典学研究に活用されうると思われるし、期間内に十分な成果をあげたと考えられる。以上の成果を含めた本研究全体のまとめとして、現在、報告書を作成しており、近日中に公開予定である。
強磁性形状記憶合金の開発に関する研究

3d遷移金属の添加によるFe-Mn-Si合金の強磁性化を検討し、Fe_<62>-Cr_<13>-Co_<10>-Ni_7-Si_6-Mn_2[Wt%]合金が磁気形状記憶合金であることを発見した。本合金は記憶熱処理すると形状記憶効果は高くなるが飽和磁化が大きく減少した。Coのない系で最適化した結果、Fe_<68>-Cr_<13>-Ni_7-Si_6-Mn_6[Wt%]合金において950°Cで5秒保持した後急冷する条件で、SMEが100[%]でMsが65.8[emu/g]となることを明らかにした。また、Mnが14[Wt%]を超える高Mn領域においては、これまで液体急冷法によるリボンの作成が困難であったが、わずかにBを添加し,SiとCrの割合を調整することにより、本研究の中でリボンが作成できる条件を明らかにした。得られた試料での実験の中で,Fe-Mn-Si-B合金においてMnが24[Wt%]を超えるような高Mn領域において高い形状記憶効果を示すが,高Mn領域での強磁性化は難しいことを明らかにした。同様にして,4f希土類元素の添加による強磁性化を検討し,僅かな希土類元素の添加により強磁性化が可能であることが分かった。記憶熱処理を施すことによって飽和磁化の値が減少するが,NdやSmを添加した試料においては添加する量によって飽和磁化の減少が押えられる傾向が見られ,Ndを0.7[Wt%]およびSmを1[Wt%]添加した試料において,SMEの値が100[%]を示しながらも飽和磁化の値が70[emu/g]前後を示す強磁性形状記憶合金の開発に成功した。この2つの試料に対して記憶処理温度と時間の最適化を行い,Ndを0.7[Wt%]添加した試料では970°Cで30秒保持した後急冷する条件においてSMEが100[%]でMsが67.9[emu/g]となることを明らかにした。また,Smを1[Wt%]添加した試料では910°Cで40秒保持の条件においてSMEが100[%]でMsは87.9[emu/g]という高値が得られた。磁気回路に応用可能な、高透磁率の形状記憶合金を開発することことを目的として,試行錯誤的検討によりFe-Cr-Co-Ni-Si-Mn合金とCo-Ni-Ga合金にてこのような特性を得ることに成功した。液体急冷法で作成した薄帯試料で,その後何も熱処理していない状態での飽和磁化の値が約125emu/gであり,先に検討を行ってきたFe-Ni-Co-Ti合金のそれの約5倍を得ることができた。

600°C1時間以上の熱処理で形状記憶効果が大きく向上するが,高温で長時間の熱処理を行うと飽和磁化が下がり,形状記憶効果と強磁性の特性は相反する傾向を示した。本材料では耐腐食性元素のNiとCrを含んでおり,この点でこれまで検討してきたFe-Ni-Co-Ti合金よりもすぐれている。磁化特性を振動試料型磁力計で測定した結果,キュリー温度は650°C程度であるが,60°C付近で一旦強磁性から弱磁性に変化する変態点を有し,示差熱分析の結果からは-50°C付近と300°C付近に変態点があることがわかった。作成した試料は初期の段階ではアモルファス層があり,熱処理により結晶化が進むと形状記憶効果を示すようになるとも考えられる。X線分析では熱処理による明らかな組成の相違がでており,結晶構造変化の解明とマルテンサイト変態点の制御が今後の研究課題である。結晶構造や成分比の詳細な検討は今後の研究課題であり,熱処理条件との関連もまだ十分には明らかにできていない。主要元素成分比と形状記憶効果ならびに磁気特性の関係を明らかにし,高透磁率を得るための最適な熱処理条件を明らかにする必要がある。Fe-Mn-Si合金を発展させ,強磁性の特性を付加した強磁性形状記憶合金Fe-Cr-Co-Ni-Si-Mn合金を開発した。本合金はアンチフェロのFe-Mn-Si合金に強磁性元素(Co, Ni)と耐腐食性のためにCrを加えたもので,構成要素が多く各要素の特性に及ぼす影響の検討が十分とはいえなかった。そこで強磁性元素(Co, Ni)の効果を明らかにするために,Fe-Cr-Co-Si-Mn合金とFe-Cr-Ni-Si-Mn合金での特性解明を行った。元来の強磁性型形状記憶合金Fe62-Cr13-Co10-Ni7-Si6-Mn2[Wt%]においてCr13-Si6[Wt%]を固定し,さらにCoを7[Wt%]に固定したものと,同様にしてNiを7[Wt%]に固定した合金を作成し,CoとNiによってどのような違いが現れるかを検討した。その結果Coを添加した試料の方がNiを添加した試料に比べ全体的に飽和磁化Msの値が高く,逆にNiを添加した試料の方が形状記憶効果SMEの値が高いことが分かった。このことからCoは主に飽和磁化の上昇に大きく影響していることが分かった。また、逆にNiはCoに比べて飽和磁化の値には影響しないが、形状記憶効果を高めることに大きく影響していることを明らかにした。これまで,Fe-Si-Mn合金は薄板化が困難であったが,低Mn領域において液体急冷法によりリボンの作成に成功した。液体急冷法で作成したリボンにおいても銅系やNi-Ti合金と同様に高い形状記憶効果を示すことが分かった。Mnが14[Wt%]を超える高Mn領域においては液体急冷法によるリボンの作成が困難であったが、わずかにBを添加し,SiとCrの割合を調整することによりリボンが作成できることが分かった。Fe-Mn-Si-B合金においてMnが24[Wt%]を超えるような高Mn領域において高い形状記憶効果を示すが,高Mn領域での強磁性化は難しいことを明らかにした。SMEの測定として,記憶処理せずに300°C一定のマッフル炉で10秒間の回復処理を行ったもの,直線に拘束して1000°Cのマッフル炉に入れ40秒間保持し急冷記憶した後300°C一定のマッフル炉で10秒間の回復処理を行ったものの2通りで測定を行った。また,Msの測定は記憶処理前のもの,1000°Cで40秒間保持しその後水中急冷したもので行った。測定の結果,ほとんどの作成試料について熱処理前では飽和磁化の値が高く,僅かな希土類元素の添加により強磁性化が可能であることが分かった。1000°Cで40秒間加熱し急冷により記憶処理を施すことによって飽和磁化の値が減少することがわかった。NdやSmを添加した試料においては添加する量によって飽和磁化の減少が押えられる傾向が見られ,Ndを0.7[Wt%]およびSmを1[Wt%]添加した試料において,SMEの値が100[%]を示しながらも飽和磁化の値が70[emu/g]
特性解析に基づく適応フィルタの効果的なハードウェア設計

本研究は,適応フィルタの特性を理論的に解析し,これを基にしてフィルタの専用ハードウェアを効果的に設計しようとするものである.平成16年度は,本研究目的を達成するための初期の取り組みとして,以下の手順で研究を進めた.研究代表者は,本研究への前段階として,構造が単純なAR型適応フィルタの収束特性解析モデルを既に導出していた.平成16年度は,これまでの研究成果であるAR型フィルタの解析モデルを拡張し,より複雑なARMA型フィルタを解析可能とするモデルの導出を試みた.まず,ARMA型フィルタの特性解析の第一段階として,フィルタの係数が収束するまでの非定常状態を解析するモデルを導出した(本報告書11.研究発表雑誌論文1).さらに,第二段階として,フィルタ係数収束後の定常状態を解析するためのモデルを導出した(本報告書11.研究発表雑誌論文2).これまで,適応フィルタの解析法はいくつか提案されているが,いずれもAR型フィルタに対してのみ適用可能な手法であった.これに対し,本研究で導出した手法は,従来不可能であったARMA型フィルタの特性解析を可能とするものである.また,導出したモデルを用いた特性解析の結果,ARMA型フィルタが示す性質は,既に明らかにされているAR型フィルタと類似している事が示された.さらに,導出モデルの有効性を計算機シミュレーションによって検証した結果,高い精度で収束特性を解析可能である事が確認された(本報告書11.研究発表雑誌論文3).本研究は,適応フィルタの特性を理論的に解析し,これを基にしてフィルタの専用ハードウェアを効果的に設計しようとするものである.平成16年度は,本研究目的を達成するための初期の取り組みとして,以下の手順で研究を進めた.研究代表者は,本研究への前段階として,構造が単純なAR型適応フィルタの収束特性解析モデルを既に導出していた.平成16年度は,これまでの研究成果であるAR型フィルタの解析モデルを拡張し,より複雑なARMA型フィルタを解析可能とするモデルの導出を試みた.まず,ARMA型フィルタの特性解析の第一段階として,フィルタの係数が収束するまでの非定常状態を解析するモデルを導出した(本報告書11.研究発表雑誌論文1).さらに,第二段階として,フィルタ係数収束後の定常状態を解析するためのモデルを導出した(本報告書11.研究発表雑誌論文2).これまで,適応フィルタの解析法はいくつか提案されているが,いずれもAR型フィルタに対してのみ適用可能な手法であった.これに対し,本研究で導出した手法は,従来不可能であったARMA型フィルタの特性解析を可能とするものである.また,導出したモデルを用いた特性解析の結果,ARMA型フィルタが示す性質は,既に明らかにされているAR型フィルタと類似している事が示された.さらに,導出モデルの有効性を計算機シミュレーションによって検証した結果,高い精度で収束特性を解析可能である事が確認された(本報告書11.研究発表雑誌論文3).
光散乱現象を利用したプラスチックの残留応力のハイブリッド解析法

1.複屈折縞の測定透明なプラスチック材料で比較的単純な帯板形状の試験片を製作した。プラスチックの成形過程を想定し、試験片の一部の表面を断熱した後、高い温度に保った後、急冷した。その後、散乱光法により、残留する複屈折縞を測定した。2.複屈折縞の数値計算粘弾性体の応力、残留応力および複屈折縞を、線形光粘弾性理論に基づき、数値計算するプログラムを用いて、前記1の試験片の熱応力、残留応力および複屈折縞を数値計算するプログラムを整備した。3.複屈折縞の実験値と計算値を比較するシステムの構築と摘要複屈折縞の実験値と計算値を比較し、両者が一致するまで数値計算の境界条件を修正し、再計算するシステムを構築した。このシステムを前記1、2に適用し、ハイブリッド法の妥当性を検証した。4.他の実験法による妥当性の検証前記1の試験片の平行光法による複屈折縞の測定を行った。また、機械的測定法である逐次除去法によっても残留応力を測定した。そして前記3の妥当性を側面から検証した。5.研究発表現在、本研究で開発したハイブリッド解析法の成果を一部を論文として発表しているが、他の分を学会で発表し、論文として投稿予定である。以上のことより透明なプラスチックの複屈折挙動を利用して3次元形状の不透明なプラスチックの成形品の残留応力を容易に数値計算する手法が開発できた。
分子鋳型一化学発光検出を利用する分子認識センサー素子の構築

1.環境ホルモンの化学発光(CL)分子認識(1)ジエチルスチルベストロール(DES)認識ポリマーの作製とエストロゲンのCL計測への応用作製した種々の認識ポリマーの評価を行い、最適なDES認識ポリマーの作製条件を決定した。DESをプローブ分子とする競合実験の結果、エストロゲン(エストラジオール、エストロン、エストリオール)の特異的認識が確認され、これらの定量に有用であることが分かった。更に、DES検出の高感度化及びフロー化により10^<-9>MレベルのDESが迅速に検出することができた。河川水中のエストロゲンの簡便、迅速な定量が期待できる(2)ルミノール認識ポリマーの作製とフタル酸エステル(PE)のCL計測への応用ルミノール認識ポリマーを作製し、ルミノールと分子構造の類似したPE及びフタル酸の分子認識が可能であることを明らかにした。しかし、PEについてはその種類により認識の程度が異なることからPEを加水分解して得られるフタル酸を定量することにより全PE量の計測を試みた。その結果,10^<-8>Mレベルのフタル酸を感度良く定量できる認識ポリマーを新たに作製し、PEの種類に依存しない計測法を開発できた。河川水中の10^<-7>Mレベルのフタル酸ジエチルの測定を行い、実試料への適用が可能であることを明らかにした。2.トリプトファン(Trp)光学異性体のCL分子認識4-ビニルピリジン(4-Vpy)、銅イオン、L-Trpからなる3元錯体の調製法を検討し、L-Trp濃度の高い錯体を得ることができた。これによりL-Trp認識サイト濃度の高い認識ポリマーの作製が可能となり、L-Trpを選択的に吸着させてCL定量を行うことができることを明らかにした。又、L-TrpとD-Trpの分子認識については機能性モノマーを4-Vpyから1-ビニルイミダゾールに変えることにより光学異性体の認識能を向上させることができた。《アミノ酸光学異性体の化学発光(CL)分子認識》銅又はコバルトイオンにトリプトファン又はフェニルアラニン、機能性モノマーを加え3元錯体ポリマーを調製した。ポリマーを粉末化し、金属-アミノ酸錯体を除去した後、再度金属イオンを固定化することによりアミノ酸の鋳型空洞を持ったポリマーをえた。このポリマーにアミノ酸を添加した後に過酸化水素を注入し、アミノ酸のCL検出を行なった。しかし、いずれの金属イオン、アミノ酸、機能性モノマーについてもCLは検出されなかった。現在、金属イオンにアミノ酸が配位しやすい環境の構築について検討中である。《フェノール性環境ホルモンのCL分子認識》(1)合成ホルモンDES(ジエチルスチルベストロール)のCL特性:DESを西洋ワサビペルオキシダーゼ/過酸化水素で酸化すると極微弱なCL応答を生じるが、このCL応答特性の向上について検討し、最適化を図った。その結果、界面活性剤ミセルとして塩化オクタデシルトリメチルアンモニウム、増感剤として2',7'-ジクロロフルオレセインを用いたときに良好なCL応答、再現性が得られた。最適条件においてCL応答は過酸化水素を添加してから5分後に現れるという特異なCLプロファイルを示した。DESの検量線は1×10^<-7>1×10^<-5>Mの範囲で良好な直線性が得られ、検出下限は5×10^<-8>Mであった。(2)DESの分子認識場の構築:DES認識ポリマーの重合条件を検討した。その際、DESの有する二重結合が重合反応に影響を及ぼすため、二重結合が飽和したヘキセストロールを鋳型分子として用いた。

機能性モノマーとして1-ビニルイミダゾール、架橋剤としてエチレングリコールジメタクリレートを水-メタノール溶媒(1:4)に溶解し、熱重合して合成したポリマーが最も特異的にDESを吸着(特異的吸着率30%)した。現在は、このDES認識ポリマー利用したCL計測への応用を検討中である。《アミノ酸の光学異性体の化学発光(CL)分子認識》[4-ビニルピリジン/銅/L-トリプトファン]3元錯体の調製法について種々の検討を加え、過酸化水素と反応して強いCLを与える錯体を得ることができた。この3元錯体を、エチレングリコールジメタクリレート(架橋剤)を用いてポリマー化した後、L-トリプトファンを除去することによりL-トリプトファン認識ポリマーを作製した。この分子認識ポリマーに新たにL-トリプトファンを吸着させ、過酸化水素を加えるとCLが生じることを確認した。また、不完全ではあるが、トリプトファン光学異性体の認識能も確認できた。検出感度及び光学異性体の認識能の向上には4-ビニルピリジンを含め種々の機能性モノマーを用いて、CL活性及び分子認識点の増加についての検討が必要である。《環境ホルモンのCL分子認識》・フェノール性環境ホルモンのCL計測エストラジオール受容体の代替として開発した分子鋳型ポリマーを用いて、フェノール性環境ホルモンDES(ジエチルスチルベストロール)に対する置換活性に基づく定量を試みた。環境ホルモンであるノニルフェノール、ビスフェノールAについて検討を行った。競合反応に基づくDESの置換は確認されたが、その定量範囲は狭く実試料における測定は困難であるため、非特異的吸着を抑制するなど更なる検討が必要である。しかし、エストラジオールについて検討を行った結果、10^<-5>10^<-4>Mで定量が可能で、エストロゲンなどのフェノール性ステロイド化合物の定量に有効であることがわかった。・フタル酸エステル分子認識場の構築CL物質のルミノールはフタル酸エステルと類似した構造のためフタル酸エステル認識ポリマーに選択的に吸着し、競合反応の際のプローブとして利用できる。まず、ポリマーのルミノールの吸着量を測定して認識能の評価したところ、鋳型分子にフタル酸、機能性モノマーにメタクリル酸2-(ジエチルアミノ)エチル、架橋剤にエチレングリコールジメタクリレート、重合溶媒にアセトニトリルを用いたポリマーで良好な結果が得られた。このポリマーを用いて行ったルミノールとフタル酸エステルの競合反応により、10^<-6>10^<-4>Mのフタル酸エステルを検出できた。今後は実試料測定に向け、フロー法を用いた測定法の検討を行う。1.環境ホルモンのCL分子認識(1)エストロゲンのCL計測エストロゲン(エストラジオール、エストロン、エストリオール)の高感度定量のためにジエチルスチルペストロール(DES)検出の高感度化を図った。高感度化はDESを紫外線照射により蛍光体に変換し、ペルオキソモノ硫酸イオン/コバルトイオンCL反応系で生じるCLをフロー検出することで達成された。その結果、10^<-9>Mレベル(10倍の高感度化)のDESが迅速に検出することができた。
スピングラスの確立論的研究

本年度もセミナーや研究会を通じて、スピン系等の数理モデルの性質を中心に最新のプレプリントの紹介、各自の研究の報告・議論を行ったが、スピングラスのモデル自体について大きな進展を得ることは残念ながら出来なかった。以下では、セミナー等で得られた、このテーマに関連した問題に関する実績概要を述べる。1.吉田は、wetting tansitionの問題に興味を持ち、E.BolthausenやP.Caputoらのプレプリントを読むとともに具体的な計算を行った。Wetting transitionの問題とは、固形物の上に液体がありpinningとentropy repulsionという対立する力がかかるとき、そのinterfaceの局在(dry phase)・非局在(wet phase)がどのようなときに起こるかという問題である。吉田は、非負に条件付けられた一次元のランダムウォークにpinningとしてdiluted local timeを与えたとき、pinningの係数が小さければ非局在、大きければ局在が起こることを示した。2.熊谷は、フラクタルのような複雑な形の不純物が空間内に存在するときに、空間からこの物質内への熱伝導はどのようになるかという問題を扱い、実解析で用いられるBesov空間の理論を援用することによりある条件のもとでこのような熱伝導を表す拡散過程(物質内ではその物質の拡散をし、外では空間の拡散に従うようなもの)が構成できることを示した。この結果は、最近雑誌に掲載された。3.村井は篠田氏(奈良女)との議論を通じて、ある範疇の自己相似なグラフ上ではρ-パーコレーションのρ→1における相転移点と普通のパーコレーションの相転移点が一致することを示し、現在論文を執筆中である。セミナーやシンポジウムを通じて、Newman達のスピングラスに関する近年の仕事の理解をしてきたが、スピングラス自体に関しては今年度は新たな成果を得ることがなかった。以下ではセミナーを通じて得られたこのテーマに深く関連した問題に関する実績の概要を述べる。.1。京都大学におけるセミナーを通じて吉田は、ポテンシャルが非有界の場合のスピン系のダイナミックスについて、ポテンシャルの無限遠方での増大度について緩い条件の下で混合条件と対数ソボレフ不等式が同値であることを示し、現在論文を執筆中である。吉田はさらに最近、上述の緩い条件においてこれらの条件とDobrushinの構成的判定条件の同値性示すことにも成功している。なお、典型的なスピン系の非有界モデルであるφ^4モデルを含むある範疇においては、高温相での対数ソボレフ不等式がすでに吉田によって示されており、上記の同値性の証明の一つの動機づけになっている。これらの結果のスピングラスを典型例とするランダムなポテンシャルへの拡張は、将来への一つの課題である。2。同じセミナーを通じて日野は、対称とは限らない確率過程の定常分布の存在に関する十分条件を得、現在論文を雑誌に投稿中である。この仕事は無限次元の確率微分方程式の解についての定常分布の存在などに応用されており、ランダムなケースを含む無限粒子系への応用を考察している。3。村井は樋口氏(神戸大)との議論を通じて、ρ-パーコレーションの極限における相転移点と普通のパーコレーションの相転移点が一般に一致するか?というMenshikovによって提唱された問題を否定的に解決し、その反例を論文にまとめ現在雑誌に投稿中である。
ゾル-ゲル法によるSr_2KNb_5O_<15>薄膜の合成

研究計画に従い、ゾル-ゲル法によるSr_2KNb_5O_<15>(SKN)薄膜の合成の検討を行ったとこと、以下の結果が得られた。適切な出発原料(金属Sr,KOEt,Nb(OEt)_5)および溶媒(エタノール)を選択し、各金属アルコキシドの溶液中での反応を制御することにより、均一なSr_2KNb_5O_<15>(SKN)前駆体溶液が調製できた。この前駆体溶液について、^1H,^<13>C,^<93>Nb-NMR測定を行い、その構造について調べた結果、SKN前駆体はSr[Nb(OEt)_6]_2とK[Nb(OEt)_6]からなる高い対称性を有する複合アルコキシドであることがわかった。この溶液から調製したSKN前駆体粉末は、600°Cで良好な結晶性を有するタングステンブロンズ相へと結晶化した。薄膜合成には基板としてシリカガラス、MgO(100)、Pt/MgO(100)を用いた。SKN前駆体溶液を用い、デップコーティング法によりシリカガラス基板上に調製したSKN薄膜は、600°C以上の温度でタングステンブロンズ相へ結晶化した。しかし、この薄膜は多結晶膜であった。一方、MgO(100)およびPt/MgO(100)基板上にSKN薄膜を調製した場合には、c軸(分極軸)配向膜が得られた。結晶相については、タングステンブロンズSKN粉末のラマンスペクトルと比較することにより確認を行った。この薄膜を走査型電子顕微鏡で観察を行ったところ、クラックやポアのない均質・平滑な膜であることがわかった。また、この薄膜は広い波長領域で優れた透光性を示すこともわかった。MgO(100)基板上のc軸配向SKN薄膜をX線ポールフィギア測定によりその配向性について解析した結果、2つの異なるSKN結晶格子がMgO(100)上にMgOのa軸に対してSKNのa軸が18.5°Cの角度をなして成長していることがわかった。Pt/MgO(100)基板上のc軸配向SKN薄膜の誘電特性の評価を行ったところ、キュリー温度は約70°Cであり、室温での誘電率は約590(1KHz)であった。
高効率色素増感太陽電池を目指した天然色素の特性解明

アントシアニンを用いたカラフルで高効率な色素増感太陽電池の創成を目的に、自己組織化金属錯体色素のツユクサ花弁色素コンメリニン、分子内会合により安定化される空色西洋アサガオ花弁色素のヘブンリーブルーアントシアニン、さらに、単純な構造のアントシアニジン3-グルコシドのB環部分の構造だけが異なる色素を用い、同様に性能評価を行った。さらに、メチル化ケルセチン類、およびメチル化シアニジン類を合成し、性能評価を行った。0.2-0.6%の性能であったが、B環構造が重要であることや、HOMO-LUMOエネルギー準位の見積もりから今後の性能向上のための知見が得られた。植物色素アントシアニンは、初期にGratzelらによって色素増感太陽電池への利用が試されたように、吸収波長が広く、モル吸収係数が大きい上、レアメタルも必要とせず、安価で安全な色素増感太陽電池色素として大きな可能性を有する。しかし、現状では変換効率が1%以下と低く、実用化には何らかのブレイクスルーが必要である。本研究では、アントシアニンを用いた高効率な色素増感太陽電池の創成を目的に、従来全く検討されていなかった、複雑で安定な分子会合型の青色アントシアニンを用いて、太陽電池セルを作成し、酸化チタンや電解質との相互作用の精密化学解析および計算化学を用いて構造と変換効率の格段の向上を目指した。さらに、メチル化ケルセチン類、およびメチル化シアニジン類を合成し、これらの発電性能を評価した。ケルセチンの完全メチル化によりメチル化ケルセチンを合成し、これを選択的に脱メチル化することでメチル基の数が2-5個のケルセチン類を調製した。これらを還元することにより、それぞれから対応するメチル化シアニジンへの変換反応を行なった。得られたメチル化ケルセチン類、メチル化シアニジン類を用いて、色素増感太陽電池セルを作成し、性能を評価した。HOMO-LUMOのエネルギー順位を測定(計算)し、高効率化のためには発色団の8位への電子供与基の導入が効果的と考えられたため、当該分子についても設計・合成した。現在性能の評価を進めている。植物色素アントシアニンは、初期にGrätzelらによって色素増感太陽電池への利用が試されたように、吸収波長が広く、モル吸収係数が大きい上、レアメタルも必要とせず、安価で安全な色素増感太陽電池色素として大きな可能性を有する。さらに、アントシアニジン類を分子設計して合成した。まず、安定な自己組織化金属錯体色素で分子量が8800のツユクサ花弁色素コンメリニン(1)および、その中心金属をMgからCdに変換したCd-コンメリニン(2)、ならびに、空色西洋アサガオ花弁色素で分子内会合により安定化されている多アシル化アントシアニンのヘブンリーブルーアントシアニン(3)を用いて太陽電池を作成し、評価した。さらに、単純な構造のアントシアニンとして、3-グルコシルシアニジン(4)、デルフィニジン(5)、ペチュニジン(6)、およびマルビジン(7)、および3-ルチノシルシアニジン(8)を用い、同様に性能評価を行った。発電効率は3が0.64%、6が0.62%であった。セルの色は、発色団の違いによって異なり、青からピンクまでの色の幅を示した。さらに、糖を持たないアントシアニジン類を分子設計して合成した。メチル化ケルセチンを合成し、メチル化アントシアニジンへの変換反応を行なった。合成色素の調製に若干手間取り、性能評価まで進めなかったため1)色素と酸化チタンとの相互作用の解明を行う。増感色素と酸化チタンとがどのように相互作用しているかは、電荷分離した電子がいかに効率よく注入されるかという点から極めて重要なポイントである。これを明らかにする目的で、酸化チタンの粉末にアントシアニン色素を吸着させ、溶液との色変化を測定する。さらに、これを固体NMRを測定し、溶液NMRの結果と比較分析する。B環構造の違いによりチタンが配位しない色素とのスペクトル比較も同時に行う。これにより、色素のどの位置がチタンと錯体を形成しているか、また、分子同士がどのように会合しているかを明らかにする。2)計算化学による色素の電子状態の解析を行う。