hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発達障害のある外国籍児童生徒の保護者へのペアレント・トレーニングプログラム開発

申請者の異動のため、研究フィールドから遠くなり、打ち合わせや実践機会の確保が困難になったため。これまでの実施状況を踏まえ、プログラムの編成を行った。編成箇所は実施回数の短縮(4回から3回へ)と曜日の変更(土曜日開催から日曜日開催へ)保護者同士の交流の時間を取り入れた3点であった。講義は、ペアレント・トレーニングについて訓練を受けたポルトガル語と日本語のバイリンガルの通訳9名が担当し、基本的な助言も行った。通訳の対応が難しい場合に申請者が通訳を交え助言を行った。申し込みは保護者7名(子ども17名)であったが、初回が悪天候により中止となり、実際に参加した保護者は2名(子ども5名)であった。最終回には保護者1名が体調不良により欠席となり、前回参加できたのは保護者1名(子ども2名)であった。BDI-IIはプレテスト36であり、ポストテストは33へ減少し、SDQは、長男(小1)は困難さ合計はプレテスト18からポストテスト16、次男(年少)はプレテスト19からポストテスト13とスコアの減少がみられた。本年度の実施における課題は保護者の安定した参加であるが、通訳や参加した保護者の声を検証すると3つの要因が見いだされた。1点目には自分の子どもに発達の困難を周囲と共有が難しいことが挙げられた。2点目として、就労家庭が多く、平日だけでなく土曜日に仕事が入ることもあり、日曜日は家族や友人と過ごすことが一般的であるということ。3点目は子どもの発達の理解が得られない場合に、子どもを預けて出かけたり、家族や友人との約束を断ることが非常に難しいことである。文化的な背景や経済的事情が影響しているといえる。在日外国人のコミュニティにおいては、日本語がわからない外国人は多く居住しており、子どもの発達の困難については、日本人のコミュニティよりも理解が進んでいない状況にある。子どもへのかかわり方の知識を強く求めている保護者に情報を届けるのみならず、発達障害の啓蒙を広く進めていくことの必要性も明らかとなった。さらにペアレント・トレーニングに参加する保護者の数を増やし、プログラムの洗練化を行うとともに、実践に際して起こりやすいトラブルについて整理し、マニュアル化を進める。近隣の動機づけの高い保護者はほぼプログラムを受講済みのため、新規の参加者を呼び込むために子育てについて考える機会をもとうという提案を行うイベントのプログラムパッケージを企画しているところである。日曜日開催とすることで、出席率がどのように変化するかを検討し、提示する内容や文字数などについても再検討し、体験型のワークを多く盛り込むことで、参加者の動機づけを高め、プログラム理解の向上を目指す。申請者の異動により、研究活動がこれまでどおりに継続することが一時的に困難になったため。また協力施設で受け入れられる対象者と本プログラムの対象のマッチングが難しく、合致する対象者はすでに受講済みであるため、参加者の募集を工夫する必要がある。他の市町村の行政機関にも働きかけ、参加者の募集を試みるとともに、協力施設の以外の会場での実施も検討している。
全重水素化リン脂質ミセルを用いた膜結合性ペプチドの構造と機能に関する研究

生理活性ペプチドは生体膜に結合し、膜融合等種々の生理活性を発現することが知られている。これらの活性は生体膜中でペプチドがとる構造と密接な関連を持っている。我々は生体膜に結合した状態のペプチドの構造をNMRにより明らかにすることを目的として、生体膜と類似した全重水素化ドデシルホスホコリンを合成し、その中に埋めこまれた生理活性ペプチドの構造を検討した。全重水素化リン脂質ミセルの利用により目的とするペプチド以外のプロトンシグナルを消去するとともに、スピン拡散の効果を除去し、選択的な構造情報を得ることが可能になる。平成2年度は全重水素化ドデシルホスホコリンの合成をおこなうとともに、リン脂質ミセルに埋めこまれたメリチンの立体構造について精密化をおこなった。メリチンは水溶液ではランダムな構造をとるが、生体膜(ミセル)に結合するとPro14のところでキンクしたαーヘリックス様のロッド構造を形成し、膜面に平行に結合する。このキンクは120°160°の角度をなすことがわかった。このような膜面への結合はメリチンがくさびの様に膜を破砕するとするクサビモデルを支持する。平成3年度はマウス上皮成長因子(EGF)について本方法を適用し、全重水素化リン脂質ミセルに結合したEGFの構造を明らかにした。EGFはテ-ル部分でリン脂質ミセルと相互作用し両親媒的な構造をとること、Leu47がこのような構造維持に必須であることがわかった。生体膜との相互作用ばかりでなくレセプタ-との結合にも重要な役割を果していると考えられる。またこれらの研究に必要なNMR距離情報にもとづく立体構造計算法についても検討した。インフルエンザウイルス膜融合ペプチドの構造研究については、引き続いて研究をおこなう。全重水素化ドデシルホスホコリンの合成については、既に申請者らの確立したプロトコ-ルに従っておこなった。500mgの全重水素化ドデシルホスホコリンを得た。インフルエンザウイルスのN末端膜融合性ペプチドおよび膜融合能の異なるペプチド誘導体の合成については、アプライドバイオシステム社製のペプチド合成機を用いて合成をおこない、目的とするペプチド約20mgを得た。膜融合活性をpH依存性を円二色性分光計および螢光分光光度計を用いて調べ、NMR実験をおこなうための実験条件の検討をおこなった。これらのペプチドをミセルに埋めこみ構造を検討した。膜合能のあるペプチドはヘリックス構造をとること、膜結合能を失うとともにヘリックス構造がくずれることを明らかにした。上皮成長因子およびLHRH、活性アナログ、非活性アナログのミセル結合状態における構造を検討した。ニ次元NMR、円偏光二色性、螢光スペクトルの測定をおこない、NMRより求めた距離情報に基づき、ディスタンスジュオメトリ-の計算をおこないミセルに結合したペプチドの立体構造を明らかにした。上皮成長因子のC末端テ-ル部分はミセルに結合すると両親媒約な構造をとる。これよりEGFファミリ-に保存されているものの従来役割の不明であったL47が両親媒的な構造をとる上で必須であることがわかった。またLHRHと活性、非活性アナログは水溶液ではランダムな構造をとるが、ミセルにとりこまれると活性アナログはタ-ン構造、非活性アナログはヘルカルな構造をとることが明らかになった。ミセルを用いたNMR構造解析がドラッグデザインに有効なことを示している。

我々は生体膜に結合した状態のペプチドの構造をNMRにより明らかにすることを目的として、生体膜と類似した全重水素化ドデシルホスホコリンを合成し、その中に埋めこまれた生理活性ペプチドの構造を検討した。全重水素化リン脂質ミセルの利用により目的とするペプチド以外のプロトンシグナルを消去するとともに、スピン拡散の効果を除去し、選択的な構造情報を得ることが可能になる。本年度はマウス上皮成長因子(EGF)について本方法を適用し、全重水素化リン脂質ミセルに埋めこまれたEGFの構造を明らかにした。EGFはテ-ル部分でリン脂質ミセルと相互作用し、疎本年度はNMRよりの距離情報にもとづく立体構造計算法についても検討した。XーPLORを用い、全重水素化リン脂質ミセルに結合したEGFの構造計算をおこなうとともに、Na^+チャンネルのブロッカ-であるμーコノトキシンの立体構造を明らかにし、構造活性相関についても議論した。
大気中VOCsの個別化合物炭素安定同位体比の測定法の開発と発生源解析への応用

安定同位体比を用いた新たな発生源解析法の開発を目的に,極低濃度域の大気中VOCsにおける炭素安定同位体比測定法を開発し,発生源及び一般環境の測定を行った。結果は(1)VOCs36成分の安定同位体比を標準偏差0.50‰以内の高精度分析法を開発した。(2)自動車排ガスとガソリンスタンドより排出されるVOCsの特徴を把握した。(3)一般環境中のVOCsの発生源を安定同位体比を用いて推定することが出来た。本研究は,極低濃度域の大気中揮発性有機化合物(VOCs:Volatile Organic Compounds)における個別化合物炭素安定同位体比の測定法を開発し,安定同位体比を利用した新たな発生源解析法を提案することを目的とし,平成19年度は気体濃縮器とGC/C/IRMSの融合・実験条件の検討と実際の自動車排ガス,ガソリンスタンド(ガソリン揮発)の発生源の特徴の把握を行った。融合・条件検討の結果,VOCs36成分の炭素安定同位体比を測定することが可能になった。VOCs混合標準ガスの繰り返し分析による分析精度(標準偏差)は,Benzene,Toluene,Ethlbenzene,m,p-Xyleneでそれぞれ0.18‰,0.23‰。0.21‰,0.18‰となり,またその他のほとんどの物質も0.100.50‰以内となった。安定同位体比に関する既往の文献と比較しても,すべての物質において最も高精度の測定結果となり,本研究の方法は発生源解析を行う上で有利な方法であることがわかった。さらに自動車排ガスとガソリンスタンドの結果では,ホットモードの排ガスはコールドモードに比べ,すべての物質で0.612.9‰重い同位体比を示すことがわかった。また6物質においてガソリンスタンドよりも自動車排出ガスの方が0.883.8‰重くなる傾向を示すなど,特徴を有していた。さらに交差点など比較的高濃度域の一般環境においても測定を行ったが,安定同位体比の特徴を利用することで,ガソリンスタンドと自動車排ガスのどちらの影響が大きいのかを区分することが出来た。昨年度(平成19年度)に開発した方法をさらに進展させ,水素安定同位体比に注目し,極低濃度域の大気中揮発性有機化合物(VOCs : Volatile Organic Compounds)における個別化合物水素安定同位体比の測定法の開発を目指した。水素は炭素よりも安定同位体比間の質量比の差が大きいため,発生源の違い等を見るには最適だと考えられる。種々の分析条件等の検討の結果, VOCs26成分の水素安定同位体比を測定することが可能になった。VOCs混合標準ガスの繰り返し分析による分析精度(標準偏差)は, Benzene, Toluene, Ethlbenzene, m, p-Xyleneでそれぞれ1.6‰, 3.5‰, 2.4‰, 1.6‰となり,またその他のほとんどの物質も1.02.0‰程度となった。VOCs中の水素安定同位体比の測定事例がないため直接の比較は出来ないが,他の物質(メタン等)を対象にした既往の文献と比較しても高精度の測定結果であることがわかった。さらに本手法を用いて自動車排ガス,一般環境の測定も試みた。前者は1214成分,後者は10成分の測定が可能になった。特に一般環境は濃度が薄いためサンプリングが非常に難しく困難を極めた。炭素の場合は燃焼により,軽い同位体比の^<12>Cの方が^<13>Cよりも早く反応することが知られているが,水素の場合は予想と異なり逆にDの方がHよりも早い反応を示す物質があることがわかった。また一般環境の結果では, δD値は-100±40‰以内の収まる物質がほとんどであった。さらに一般環境は自動車排ガスの結果に近く,自動車の影響を強く受けていることがわかった。今後はさらに測定データを充実させ,自動車排ガス以外の発生源も測定することで包括的に発生源解析することが可能になると考えられる。
アメリカ文学における啓蒙主義

本研究は18世紀のアメリカにおいて、知識人が読んだ啓蒙主義の文献を文学と思想の観点から探究した。啓蒙主義により宗教の影響力が弱まった結果、個人の「自立」が促進されたが、そのアメリカ的自我の持つ意味を分析した。小倉いずみはアメリカ独立革命時の各植民地の領土争いの関係、植民地時代の衆愚政治からどのように民主主義が展開したかを分析した。また独立当時の地図の正確さをエイベル・ビュエルの合衆国地図で解説した。坂部真理は啓蒙主義の遺産と現代の教育改革を分析し、教育スタンダードをめぐる論争を解説した。中根一貴はオーストリア・リベラルを中心に、20世紀初頭の東中欧における自由の確立や立憲主義を論じた。本研究は、アメリカにおける啓蒙主義を文学と思想の観点から探究することを目的としている。知識人は科学の文献を読むことにより迷信を排除したが、啓蒙主義は科学だけではなく思想的にもアメリカ独立革命の原動力となった。啓蒙主義は強い自己意識を創り出し、独立の意識を促進した。本研究は、Thomas Hookerのコネチカット植民地と独立戦争の出発点であるマサチューセッツ州コンコードを中心に、アメリカ人の自立と国民意識の興隆を分析する。2014年度は、夏期にコネチカット州立図書館とコネチカット歴史協会、ニューヨーク公立図書館で資料を収集した。コネチカット州立図書館は今回初めて調査を行い、トマス・フッカーの遺書の全文を入手した。コネチカット歴史協会において、アメリカ独立革命前後のコネチカット州の領土について独立後に初めて作成された合衆国の地図を調査した。コネチカットの古地図はきわめて重要な資料で、最初はニューヨーク公立図書館で入手する予定だったが、コネチカット歴史協会は美しいデジタル版を持っていたので、この著作権使用料を支払った。そのほかに、歴史協会の学芸員に助けていただき、日本で入手できなかった冊子のコピーをした。その後フッカーの9代目の子孫の自宅に招待され、この地図のコピーの現物を見た。研究分担者の坂部真理は、現代政治が専門であるため、2014年度は1980-2000年代のアメリカの教育改革に関わる文献・資料を収集し、宗教と公教育の関係の現代的展開などについて検討した。本研究は、2年間にわたり18世紀のアメリカにおいて科学の進歩により宗教の影響力を弱めた啓蒙主義を文学と思想の観点から探究した。最終年度の2015年度は小倉いずみ、坂部真理、中根一貴の論文を収録した85頁からなる研究成果報告書を出版した。坂部真理は「アメリカ啓蒙主義の遺産と現代の教育改革をめぐる政治対立」において、現代アメリカの教育スタンダードをめぐる論争を解説した。中根一貴は「オーストリア・リベラル研究の展開とその限界ー20世紀初頭の東中欧における『進歩』と『自立』の再考にむけて」において、個人的自由の確立、法の支配や立憲主義を論じた。小倉いずみは3章からなる「アメリカ文学と啓蒙主義」を執筆した。「序章-初期アメリカ文学と啓蒙主義」において植民地時代からアメリカ独立革命までの思想を概観した後、「第1章-英国領北米植民地の領土と勅許状」は、マサチューセッツ湾植民地とコネチカット植民地の領土の拡大を、その創設の根拠である勅許状から解説した。「第2章-ジョン・ウィンスロップにおけるエリートと自由の意味」は、知識ある富裕な一部の指導者にリーダーシップを与えるべきであると考えていた神権政治的な古い衆愚政治の解釈を分析した。「第3章-最初のアメリカ合衆国地図」は、アメリカ独立革命の時に争われた独立13州による北西部領土の獲得運動について述べた。第1章で分析した勅許状を根拠に、マサチューセッツ州やコネチカット州は西部の土地の領有権を主張したが、最終的に共和制と相容れない領有権を放棄し、アメリカ合衆国の領土が確定した。コネチカットのエイベル・ビュエルが作成した合衆国地図は、「アメリカ合衆国」The United States of Americaという文言が最初に記載された地図である。アメリカが共和国として成立した過程を地図を分析しながら解説した。2014年度はコネチカットに関する資料収集を行い、独立戦争当時のハートフォードに関しては研究は達成できた。しかしボストンとコンコードは未だ研究の余地がある。今回収集した合衆国の独立直後の地図は、英国から独立したことを領土により証明しようとするアメリカ人の意識を明確に示している。この地図を作製した人物はハートフォードに在住し、コネチカット州が領有できる広大な地域を「コネチカット」という名前のもとで示した。独立戦争前後にコネチカット州は1662年の勅許状を根拠に、大西洋からミシシッピ川までの広大な領土の領有権を主張した。後にすべての州が領有権を返上して連邦政府に移譲し、合衆国政府は1894年の北西部条例で連邦直轄地の配分を決定したが、独立したばかりの国家にとって、地図の作製は英国からの領土の割譲を示すために重要な意味があった。

坂部真理は、近年のアメリカ教育改革に関する連邦議会議事録・公聴会記録、新聞記事、および諸団体の刊行物を収集し、それらを基にした論文を執筆中であるタイトル・ページの他、「科学研究費」「政教分離」「アメリカの都市」「English Page」など主題ごとにページを作り、科学研究費で行った現地調査、学会報告、単行本の出版物、写真などを掲載している。また国際共同研究については随時タイトル・ページと科学研究費のページに掲載している。アメリカ文学2015年度もアメリカに出張し、ボストンとコンコードにおいて資料収集を行う。ハーバード大学ではワイドナー図書館で文献を収集し、ホール先生に専門的知識を提供していただく。またアメリカ独立戦争の最初の戦いであるコンコードとレキシントンを調査する。コンコードは独立革命の発祥の地として政治的に重要なだけではなく、アメリカの知的独立宣言と言われる「アメリカの学者」(1837)を執筆したエマソンの故郷でもある。坂部真理は、アメリカにおいて追加の資料収集を予定しているが、ワシントンD.C.を中心とする。アメリカに現地調査に行った際に、謝金が予測したよりも少なかったため。2015年度もボストンとコンコード、ニューヨークで現地調査を行う予定である。このため次年度使用額は旅費として使いたい。夏休みに行うアメリカでの現地調査は、ホームページで報告している。
高ベータ球状トカマク合体生成過程における熱エネルギー輸送過程の解明

本研究では太陽フレア等の基盤物理として知られる磁気リコネクション(磁力線のつなぎかわり)を介した爆発的なエネルギー解放現象について、それを地上で実現可能な東京大学のプラズマ合体実験装置を用いて、そのエネルギー変換過程の解明および、それを核融合実験に応用した高ベータ球状トカマク生成実験に貢献することを目的とする。合体プラズマ全域を網羅した150CH二次元磁気プローブ・300CH二次元イオンドップラートモグラフィ計測に加え、電子温度・密度計測基盤の構築に主として取り組み、熱エネルギー輸送方程式を構成する主要項を網羅した詳細な統合解析可能な実験基盤の構築に取り組む。
テトロドトキシン新規誘導体の合成と構造-活性相関の解明

海産性天然毒の代表的化合物で、神経生理学研究において重要な道具の1つとして用いられているテトロドトキシン(TTX)について、天然からは見出されていない誘導体である4-,8-および9-デオキシテトロドトキシンおよび安定同位体標識体の合成を目指し研究を行ない、9-デオキシテトロドトキシン前駆体の合成まで達成した。また、安定同位体標識化も並行して検討し、13C標識化に目途を立てることができた。テトロドトキシン(TTX)は、低分子ながら高度に官能基化され、かつ多くの不斉炭素を有する海産性天然毒の代表的化合物で、神経生理学研究において重要な道具の1つとして用いられている。本研究では、TTXの構造活性相関を詳細に検討することを目的とし、天然からは見い出されていないTTX誘導体として4-,8-および9-デオキシTTXと、食物連鎖と生合成経路の追跡実験(トレーサー実験)に必要となる標識体(^<13>C,^<15>N)の合成を行い、これまで明らかとなっていない6,11位以外の官能基とNaイオンチャネルとの結合活性から、TTXの構造-活性相関を明らかにすることを目的に研究を行った。初年度(19年度)は先ず、D-グルコースを出発原料としFerrier反応を鍵反応とする全合成ルートにおいて、さらなる収率の改善を図ると共に、それを利用して8-デオキシTTXの合成を目指した。その結果、TTXの6位となる分枝鎖の構築となるPetersonオレフィン化を酸処理により行うことにより、効率良く行うとともに、アミナール結合部位となる4a位の分枝鎖構築に関しても、有機セリウム反応剤を用いることで収率を向上させることに成功した。この改良ルートにより8位部分をデオキシ化した基質で検討を進め、8a位へ増炭した重要中間体(ジクロロメチル体)の合成まで成功した。以上、8-デオキシTTX合成において懸念された最大の工程を踏破し、8-デオキシTTXの合成に見通しを立てることができた。さらに、アミノ官能基の導入と、オルソエステル部分の構築に向け検討を進めている。また、収率の改善過程で、ジオールの保護基として多用されるベンジリデンアセタールの新規開裂方法として、CoCl_2-BH_3-THFによる手法を見出すことに成功し、今後、有機化学上の有用な一手法となるものと期待される。本研究では、天然からは見い出されていないテトロドトキシン誘導体として4-, 8-および9-デオキシテトロドトキシンおよび、それらに関連する誘導体と食物連鎖と生合成経路の追跡実験(トレーサー実験)に必要となる標識体の合成により、これまで明らかとなっていない6, 11位以外の官能基とNaイオンチャンネルとの結合活性から構造-活性相関を明らかにすることを目的とするものである。2(平成20)年度は、初年度に続き8-デオキシ体の合成に重点を置いて検討を進めてきたが、8位にデオキシ構造を持つ基質では、4位のグアニジン接合部位となる炭素-炭素分枝鎖の構築にこれまで全合成で円滑に進行していた反応が進行せず、ルートの変更が必要であることが判明した。また、それら基質は予期に反し不安定であり、合成上も8位の水酸基は重要な官能基であることが明らかとなった。別法にて引き続き8-デオキシ体の合成を検討しているが、その検討の過程でアミナールやアミドの効率的合成法を検討して天然物合成へ利用し成果を挙げることに成功した。一方、長い全合成の工程をより効率的に進めるべく、化合物の単離・精製操作を簡便にする1フルオラスケミストリーの検討や、新規な保護基・脱保護法の開発も検討し、一定の成果を見出すことができた(来年度発表に向け成果をまとめている)ので、今後TTX合成に利用する。本研究では、天然からは見出されていないテトロドトキシン誘導体である4-,8-および9-デオキシテトロドトキシンおよび、その誘導体と食物連鎖と生合成経路の追跡実験用の安定同位体標識体の合成により、これまで明らかとなっていない6,11位以外の官能基とNaイオンチャンネルとの結合活性から構造-活性相関を明らかにすることを目的に研究を進めてきた。昨年度まで取り組んできた8-デオキシ体合成で4位のグアニジン接合部位となる炭素-炭素分枝鎖の構築は予想以上に困難であったため、平成21年度は、9-デオキシテトロドトキシンの合成を中心に、取り組んだ。

しかしながら、9位水酸基への脱離基(トリフリル基)の導入は可能なものの、各種ヒドリド試薬によるデオキシ化は進行せず、スルホン酸エステルの加水分解が優先する結果となった。この原因を立体障害によるものと考え、9位部分の増炭反応後、直ぐにデオキシ化するルートで検討を行っている。合わせて、5-デオキシテトロドトキシンとテトロドトキシンの安定同位体標識化も並行して検討しており、後者においては安定同位体標識化を現在検討中である。また検討過程で得られた成果として、選択的保護・脱保護可能な保護基に関する研究は、現在論文投稿準備中であり、化合物の単離・精製操作を簡便にするフルオラスケミストリーを利用した不斉アシル化触媒の合成でも、一定の成果が得られている(学会等未発表)。フルオラス不斉アシル化触媒用いれば、TTX新規誘導体合成にmyo-イノシトールを原料とする手法が有効であり、より短くすることが可能となるものと考え、別途検討を行っている。
毒ヘビにおける外分泌性ホスホリパーゼA2の進化

溝牙科(コブラ、ウミヘビ)に属する毒ヘビの遺伝子中には、毒腺で発現している毒PLA2(IA型)遺伝子と生物が普遍的に消化酵素として持っている膵臓PLA2(IB型)の遺伝子が共存するはずである。従って、溝牙科毒ヘビのPLA2遺伝子には、共通の祖先遺伝子から酵素遺伝子としての機能を捨て、或いは保ちつつ、毒PLA2(IA型)遺伝子として進化したもの、膵臓PLA2(IB型)遺伝子として進化を遂げてきたもの、さらに、炎症部で発現する非膵臓型PLA2(II型)として進化してきたもの等が存在すると考えられる。本研究では、エラブウミヘビを材料とし、毒ヘビ体内で発現している種々のPLA2遺伝子を明らかにすることにより、毒PLA2をコードする遺伝子の進化過程を明らかにすることを目的とした。平成15年度は、毒腺・膵臓・肺のmRNAからRT-PCRによりIB型(膵臓タイプ)ならびにIA型(毒タイプ)PLA2の増幅を行い、心臓・膵臓・脳・肺・筋肉からIA型、心臓・膵臓・毒腺・脳・肺・筋肉からIB型を得た。IB型の推定アミノ酸配列には、哺乳類膵臓のIB型PLA2に存在する、プロ配列が無かった。L.semifasciata膵臓由来IB type PLA2遺伝子をprobeとし、様々な組織(心臓・膵臓・毒腺・肝臓・脾臓・肺・筋肉)から抽出したRNAを用いてNorthern blottingを行った。しかしながら、毒腺以外の組織ではprobeと反応するbandは認められず、その発現量がかなり低いことが示唆された。以上の結果から、L.semifasciataの各組織では、非常に微量ではあるが、IA型IB型PLA2遺伝子が発現していることが明らかになった。平成16年度は、エラブウミヘビ属のL.colubrine, L.laticaudata及び、II型PLA2を持つハブ、毒を持たない、アオダイショウ、シマヘビの膵臓を材料とし、IB型PLA2の検索を行った。いずれのヘビにおいても、IB型PLA2をRT-PCRにより増幅することが出来た。増幅されたcDNAはいずれも約900bpで、L.semifasciataで存在が示唆された3'のノンコーディング領域の短いものは取れなかった。平成15年度は、各組織のcDNAライブラリーから、PLA2のスクリーニングを行ったが、陽性クローンを得ることが出来なかつた。

そこで、毒腺・膵臓・肺のmRNAからRT-PCRによりIB型(膵臓タイプ)ならびにIA型(毒タイプ)PLA2の増幅を行い、心臓・膵臓・脳・肺・筋肉からIA型、心臓・膵臓・毒腺・脳・肺・筋肉からIB型を得た。cDNAの配列から推定されるIB型のアミノ酸配列には、哺乳類膵臓のIB型PLA2に存在する、プロ配列が無かった。エラブウミヘビ膵臓由来IB type PLA2遺伝子をprobeとし、様々な組織(心臓・膵臓・毒腺・肝臓・脾臓・肺・筋肉)から抽出したRNAを用いてNorthern blottingを行った。しかしながら、毒腺以外の組織ではprobeと反応するbandは認められず、その発現量がかなり低いことが示唆された。以上の結果から、エラブウミヘビの各組織では、非常に微量ではあるが、IA型IB型PLA2遺伝子が発現していることが明らかになった。溝牙科(コブラ、ウミヘビ)に属する毒ヘビの遺伝子中には、毒腺で発現している毒PLA2(IA型)遺伝子と生物が普遍的に消化酵素として持っている膵臓PLA2(IB型)の遺伝子が共存するはずである。従って、溝牙科毒ヘビのPLA2遺伝子には、共通の祖先遺伝子から酵素遺伝子としての機能を捨て、或いは保ちつつ、毒PLA2(IA型)遺伝子として進化したもの、膵臓PLA2(IB型)遺伝子として進化を遂げてきたものが存在すると考えられる。本研究では、エラブウミヘビを材料とし、毒ヘビ体内で発現している種々のPLA2遺伝子を明らかにすることにより、毒PLA2をコードする遺伝子の進化過程を明らかにすることを目的とした。エラブウミヘビ各組織のcDNAライブラリーから、PLA2のスクリーニングを行ったが、陽性クローンを得ることが出来なかった。そこで、毒腺・膵臓のmRNAからRT-PCRによりIB型(膵臓タイプ)ならびにIA型(毒タイプ)PLA2の増幅を行い、新たに膵臓からIA型、膵臓・毒腺・からIB型を得た。有毒ヘビで、エラブウミヘビとは異なるIIA型PLA2を持つハブ及び無毒のヘビ(シマヘビ、アオダイショウ)の膵臓からRT-PCRにより、IB型のPLA2を増幅した。いずれのヘビからも、エラブウミヘビIB型PLA2と非常に相同性の高いPLA2が増幅された。また、IBをコードする染色体遺伝子についても、有毒(エラブウミヘビ属のアオマダラウミヘビとヒロオウミヘビ、ハブ)および無毒(シマヘビ、アオダイショウ)ヘビの染色体DNAを鋳型に増幅を行い、解析を行った。遺伝子は、いずれも4エキソン3イントロン構造をとり基本的に同一の構造をしていた。以上のことから、IA、IB型遺伝子は共通の祖先遺伝子から進化してきたと考えられる。
柔軟なマニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボットの運動と制御

1.剛体マニピュレ-タを持つ宇宙ロボット2リンク剛体マニピュレ-タを持つ宇宙ロボット地上模擬実験装置を用い,まず本体固定の条件でマニピュレ-タのパラメ-タ同定を行った.次に,本体浮遊状態での宇宙ロボット全体のパラメ-タ同定問題を検討し,そのサブクラスである未知把持物体のパラメ-タ同定手法を開発した.同定手法の有効性を数値シミュレ-ションと実験により検証した.本体浮遊状態での制御実験として,分解加速度制御を行った.今後,分解速度制御とロ-カルPD制御の検証実験を行う予定である.2.柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボット昨年度提案した仮想剛体マニピュレ-タを用いて,手先の軌道制御のための柔軟マニピュレ-タの疑似分解加速度制御(PRAC),PRACと低次元LQGを組み合わせた複合制御を提案した.PRACに関しては特異摂動法を用いることにより安定性を保証した.前年度に開発した拡張ロ-カルPD制御と併せて,静止および移動物体捕捉の制御方法を確立した.提案手法の有効性は前年度開発したシミュレ-ション・プログラムを用いて検証した.柔軟マニピュレ-タに対する制御法の検証実験のために,関節部にトルク・サ-ボ・アクチュエ-タ(TSA)を備えた1リンク柔軟マニピュレ-タを製作した.TSAは関節部のトルクを計測するトルクセンサとトルク計測値をフィ-ドバックするサ-ボ補償器により指令トルクを高精度に実現する.実験装置を用いて,TSAとPRACの検証実験を行った.現在,2リンク柔軟マニピュレ-タを製作中で,完成後に本体固定および浮遊の状態でPD制御,拡張ロ-カルPD,分解速度,疑似分解加速度の各制御実験を行う予定である.また,マニピュレ-タの柔軟性を積極的に利用する捕捉作業方法については今後検討する予定である.1.宇宙作業ロボットのシミュレ-ションと制御法の検討(1)宇宙作業ロボットのシミュレ-ション:宇宙作業ロボットの軽量化に対する厳しい要求からマニピュレ-タなどの剛性が小さい、マニピュレ-タの反力を支持するための静止した固定端を持たない、という特長を考慮したロボット衛星の数学モデルを作製し、運動解析と制御のための数値シミュレ-ションプログラムを開発した。このプログラムは、任意の自由度のマニピュレ-タを1ないし2本持ったロボットのシミュレ-ションが行えるように汎用化されている。シミュレ-ションの結果、制御のためには、マニピュレ-タの柔軟性の影響および、衛星本体の運動とマニピュレ-タの運動との干渉が無視出来ないことが明らかになった。(2)宇宙作業ロボットの制御法:剛性マニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボットで有効性が認められているロ-カルPD制御則を柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボットに適用すると、柔軟性の影響で不安定になる場合があることがわかった。そこで、この制御則を柔軟マニピュレ-タを持つ場合に拡張した。また、マニピュレ-タを操作することにより衛星本体の姿勢角を変更するために、ニュ-ラルネットを用いたマニピュレ-タ操作軌道の設計方法を提案し、その有効性を検証した。2.宇宙作業ロボットの2次元浮遊型地上実験装置宇宙作業ロボットの動特性を模擬し制御方法の有効性を検証するために、2次元平面内を自由に動くことの出来る実験装置を設計/製作している。1.宇宙作業ロボットの制御法の検討柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボットの制御のために『仮想剛体マニピュレ-タ』の概念を提案した.この概念を用いて,柔軟マニピュレ-タ先端の位置/姿勢の定置制御における安定性が保証される『拡張ロ-カルPD制御法』を導いた.また,マニピュレ-タの軌道制御に関して,拡張ロ-カルPD制御法の拡張,仮想剛体マニピュレ-タをもちいた分解加速度制御,さらに分解加速度制御に振動制御のための状態フィ-ドバック制御を組み合わせた制御法を提案し,制御性能の比較を行った.これらの制御法は宇宙用/地上用を問わず,柔軟マニピュレ-タの制御に有効である.2.宇宙作業ロボットの地上模擬実験装置宇宙作業ロボットの2次元浮遊型地上模擬実験システムを開発した.このシステムは以下の4つのサブシステムから構成される.(1)剛体2関節マニピュレ-タを持つロボットシステム,(2)ロボットシステムをエアベアリングにより2次元平面上にほとんど摩擦なく支持するエアテ-ブルシステム,(3)ロボットやタ-ゲットの位置/姿勢を計測するためのセンサ-システム,(4)ロボットの制御や信号処理のためのコンピュ-タシステム.これまで,開発したシステムの性能試験は終了し,剛体2関節マニピュレ-タを持つロボットの同定/制御実験が進行中である.また,柔軟マニピュレ-タの構成を検討中である.さらに,センサシステムの構成要素であるビデオトラッカ-のチャンネル増設を行ない,正常に動作することを確認した.これにより2リンクマニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボットの位置/姿勢および捕捉対象物の位置が同時に計測できるようになった.1.剛体マニピュレ-タを持つ宇宙ロボット2リンク剛体マニピュレ-タを持つ宇宙ロボット地上模擬実験装置を用い,まず本体固定の条件でマニピュレ-タのパラメ-タ同定を行った.次に,本体浮遊状態での宇宙ロボット全体のパラメ-タ同定問題を検討し,そのサブクラスである未知把持物体のパラメ-タ同定手法を開発した.同定手法の有効性を数値シミュレ-ションと実験により検証した.本体浮遊状態での制御実験として,分解加速度制御を行った.今後,分解速度制御とロ-カルPD制御の検証実験を行う予定である.

2.柔軟マニピュレ-タを持つ宇宙作業ロボット昨年度提案した仮想剛体マニピュレ-タを用いて,手先の軌道制御のための柔軟マニピュレ-タの疑似分解加速度制御(PRAC),PRACと低次元LQGを組み合わせた複合制御を提案した.PRACに関しては特異摂動法を用いることにより安定性を保証した.前年度に開発した拡張ロ-カルPD制御と併せて,静止および移動物体捕捉の制御方法を確立した.提案手法の有効性は前年度開発したシミュレ-ション・プログラムを用いて検証した.柔軟マニピュレ-タに対する制御法の検証実験のために,関節部にトルク・サ-ボ・アクチュエ-タ(TSA)を備えた1リンク柔軟マニピュレ-タを製作した.TSAは関節部のトルクを計測するトルクセンサとトルク計測値をフィ-ドバックするサ-ボ補償器により指令トルクを高精度に実現する.実験装置を用いて,TSAとPRACの検証実験を行った.現在,2リンク柔軟マニピュレ-タを製作中で,完成後に本体固定および浮遊の状態でPD制御,拡張ロ-カルPD,分解速度,疑似分解加速度の各制御実験を行う予定である.また,マニピュレ-タの柔軟性を積極的に利用する捕捉作業方法については今後検討する予定である.
大腸粘膜細菌とプロバイオテクスの腸管免疫モジュレーターとしての役割

炎症性腸疾患の原因または増悪因子として腸内細菌が注目されているが、その病原性の解析は十分になされていない。我々は、潰瘍性大腸炎の大腸粘膜細菌と乳酸菌やビフィズス菌などのプロバイオテクスについて、大腸粘膜細胞侵入性と粘膜サイトカイン産生刺激能による病原性の解析を行った。その結果として、潰瘍性大腸炎の病変粘膜から分離された粘膜細菌の中に、粘膜細胞侵入性があり、かつ、粘膜からIL-6,IL-8,MCP-1などの炎症性サイトカイン産生を引き起こす細菌があることが判明した。特に、我々が潰瘍性大腸炎の原因の一つと特定したFusobacterium variumが一番高度であった。これらの菌が、潰瘍性大腸炎の原因、あるいは、再燃・再発因子となる可能性が示唆された。一方、乳酸菌やビフィズス菌などのプロバイオテクスでは、粘膜侵入性がある菌株はほとんどなく、炎症性サイトカインの産生刺激能はすべて認められなかった。以上から、今まで、共生して無害と考えられていた腸内細菌の中に、粘膜上皮侵入性があり、炎症性サイトカイン産生を促進するといった病原性菌があることが明らかとなり、逆に、プロバイオテクスにはその様な病原性がないことが確認された。上記の結果は、研究代表者により、国内の研究集会をはじめ、第90回日本消化器病学会(2004年3月、仙台)で発表され、さらに、2004年5月ニューオーリンズで開催された米国消化器病学会(2004 DDW)、2005年5月第9回腸内細菌学会のシンポジウムでも発表された。方法:潰瘍性大腸炎の病変粘膜分離細菌19菌種(Gut 2003;52:79-83)、大腸腺腫の粘膜分離細菌3菌種、ヨーグルト生産用乳酸菌4菌種(明治乳業分与)を培養し、各菌数1×10^9 CFU/mLの菌液を作成し、大腸粘膜培養細胞Caco-2(理研RCB0988,MEM+10%FBS培養)に1mL接種し、2時間共培養(5%CO_2)し、上清をとりimipenem 50μg/mLを培地に加えて4時間培養した。その上清を採取し、ELISA法でIL-8とIL-6を測定した。残りの培養細胞をセルリフターで回収し、滅菌生食で洗浄、0.1%SDSで細胞を溶解し、ABCM培地で、3日培養した。結論:腸内細菌のうち、粘膜細胞侵入性があり、かつ粘膜から炎症性サイトカインIL-6産生を引き起こす細菌があることが判明した。一方、probioticsとされるヨーグルト生産用乳酸菌には、粘膜細胞侵入性も炎症性サイトカインIL-6産生能も認められなかった。追加:Caco-2細胞はToll-like receptor(TLR)の発現が少ないため、IL-8の産生が認められなかったが、TLRが発現している大腸粘膜培養細胞SW480とHT-29で同様の実験を行ったところ、いずれもFusobacterium variumの接種により高濃度のIL-8産生が認められた。以上から、無害と考えられていた腸内細菌の中に、炎症起因性に働くものがあることが明らかとなった。

これらの菌が、潰瘍性大腸炎の再燃・再発因子となる可能性が示唆され。一方、乳酸菌やビフィズス菌などのプロバイオテクスでは、粘膜侵入性がある菌株はほとんどなく、炎症性サイトカインの産生刺激能はすべて認められなかった。以上から、今まで、共生して無害と考えられていた腸内細菌の中に、粘膜上皮侵入性があり、炎症性サイトカイン産生を促進するといった病原性菌があることが明らかとなり、逆に、プロバイオテクスにはその様な病原性がないことが確認された。上記の結果は、研究代表者により、国内の研究集会をはじめ、第90回日本消化器病学会(2004年3月、仙台)で発表し、さらに、2004年5月ニューオーリンズで開催された米国消化器病学会(2004DDW)でも発表した。
種々の有機化合物のピクラートのX線結晶構造解析

基本的な化合物のピクラートの系統的な結晶構造解析を行なっており、平成34年度には、芳香族炭化水素(ベンゼン、o-キシレン,p-キシレン、フェナントレン)、芳香族アミン(アニリン、N,N-ジメチルアニリン,N-メチルアニリン,o-,m-,p-フェニレンジアミン)、芳香族キノン(1,4-ナフトキノン)芳香族複素環化合物(キノリン及びイソキノリン)のピクラートの結晶構造を明らかにし、結合様式等について興味ある知見を得た。平成5年度は、前年度からの継続として、2-メチルキノリン,キノリンN-オキシド,4-ジメチルアミノピリジン,等の芳香族複素環化合物のピクラートのX線結晶構造を解明し、それらの化合物のπ結合を含む結合様式を明らかにした。更に核酸構成単位である、アデノシン、基本的アミノ酸のグリシンのピクラートおよび局所麻酔薬のプロカインのピクラートのX線解析に成功した。アデノシンのピクラートはピクリン酸のフェノール性水酸基とアデノシンのプリン環の1位の窒素原子と6位のアミノ基の間でイオン性の水素結合が観察され複雑な水素結合のネットワークが明らかになった。グリシンに関しては、2分子のグリシンが1分子のピクリン酸と結合し複雑な水素結合をしていることが明らかになった。アデノシン、グリシンの結果は、更に局所麻酔薬のプロカインのピクラートの結晶構造に関して、第十二改正日本薬局方に塩酸プロカインのピクラートの融点測定の確認試験が採用されているが、その融点が一ピクリン酸塩か二ピクリン酸塩かについては、明記されておらず、報告されている融点にも一致していない。そのため、一ピクリン酸塩と二ピクリン酸塩を合成し、X線結晶構造解析によりそれぞれの結晶構造と融点の関係を明らかにした。日本薬局方の確認試験は、二ピクリン酸塩のものであることを解明し、同時に融点も訂正することができた。基本的な化合物のピクラ-トの系統的な結晶構造を解明することは教育上,また研究上重要と思われ,それらの系統的X線結晶構造解析を行ない現在までに次のような結果を得た。1.基本的な芳香族化合物の中で最も基礎的な芳香族化合物であるベンゼンのピクラ-トの結晶を得ることができ,更にXー線解析が出来たことは一般的なピクラ-トの結晶構造を明らかにする面で,非常に有意義なものと思われる。結晶中でベンゼンはピクリン酸と交互に重なり合ってπー結合をすることにより安定化していることが明らかになった。Chem.Pharm.Bul.,39,2491(1991)。2.oー,pーキシレンのピクラ-トのXー線構造解析を行ない,oーキシレンはπー結合でピクラ-トが形成されていることが明らかななったが,pーキシレンはピクリン酸3分子とpーキシレン1分子とピクラ-トが形成されているという興味ある知見が得られた。Chem.Pharm.Bull.,投稿中3.芳香族複素環化合物のピクラ-トはイオン結合及び水素結合で安定な結晶を形成しているが,イソキノリンのピクラ-トのXー線結晶構造解析の結果,このピクラ-トはイオン結合と水素結合の他にπー結合が結晶の安定化に寄与していることが明らかになった.基本的な化合物のピクラ-トがイオン結合とπー結合の両方で形成されていることが明らかになったのはイソキノリンが最初の化合物である。

Chem.Pharm.Bull.印刷中基本的な化合物のピクラートの系統的な結晶構造を解明することは教育上、また研究上重要と思われ、それらの系統的X線結晶構造解析を行ない現在までに次のような結果を得た。平成3年度中に既に代表的芳香族炭化水素であるベンゼン、o-,P-キシレンのピクラートのX線解析に成功し、π結合による錯体形成機構を明らかにした。Chem.Pharm.Bull.,39,2491(1991).更に、平成3年度から平成4年度にかけて、キノリン、イソキノリン、1、4-ナフトキノン、アニリン、N-メチルアニリン、N,N-ジメチルアニリン、o-,m-,p-フェニレンジアミン等のピクラートのX線解析に成功した。芳香族複素環化合物であるキノリンのピクラートはイオン結合と水素結合で安定な結晶を形成している。Analytical Sciences,8,579(1992).イソキノリンのピクラートのX線結晶構造解析の結果、このピクラートはイオン結合と水素結合の他にπ結合が結晶の安定化に寄与していることが明らかになった。Chem.Pharm.Bull.,40,1612(1992).キノン類のとして1、4-ナフトキノンのピクラートの結晶構造解析に成功した。1、4-ナフトキノンの芳香環とピクリン酸がπ結合して結晶を形成していることを明らかにした。Analytical Sciences,8,905(1992).芳香族アミンのアニリン、N-メチルアニリン、N,N-ジメチルアニリンのピクラートは、いずれもピクリン酸のフェノールのプロトンがアミンの窒素原子に移動し、窒素原子はsp^3構造を取って、イオン結合している。又、N-メチルアニリンのピクラートはその安定化にπ結合も寄与していることが明らかになった。更に、o-,m-,p-フェニレンジアミン類のピクラートのX線解析も成功させており、いずれもイオン結合、水素結合で結晶を形成させており、特にo-フェニレンジアミンは1分子に対し、2分子のピクリン酸が結合している。投稿中基本的な化合物のピクラートの系統的な結晶構造解析を行っており、平成34年度には、芳香族炭化水素(ベンゼン、o-キシレン,p-キシレン、フェナントレン)、芳香族アミン(アニリン,N,N-ジメチルアニリン,N-メチルアニリン,o-,m-,p-フェニレンジアミン)、芳香族キノン(1,4-ナフトキノン)芳香族複素環化合物(キノリン及びイソキノリン)のピクラートの結晶構造を明らかにし、結合様式等について興味ある知見を得た。平成5年度は、前年度からの継続として、2-メチルキノリン,キノリンN-オキシド,4-ジメチルアミノピリジン,等の芳香族複素環化合物のピクラートのX線結晶構造を解明し、それらの化合物のpi結合を含む結合様式を明らかにした。更に核酸構成単位である、アデノシン、基本的アミノ酸のグリシンのピクラートおよび局所麻酔薬のプロカインのピクラートのX線解析に成功した。アデノシンのピクラートはピクリン酸のフェノール性水酸基とアデノシンのプリン環の1位の窒素原子と6位のアミノ基の間でイオン性の水素結合が観察され複雑な水素結合のネットワークが明らかになった。グリシンに関しては、2分子のグリシンが1分子のピクリン酸と結合子複雑な水素結合をしていることが明らかになった。アデノシン、グリシンの結果は、更に局所麻酔薬のプロカインのピクラートの結合構造に関して、第十二改正日本薬局方に塩酸プロカインのピクラートの融点測定の確認試験が採用されているが、その融点が一ピクリン酸塩か二ピクリン酸塩かについては、明記されておらず、報告されている融点にも一致していない。
高水熱分解性セラミックとその反応デバイスの開発

本研究では,海外のサンベルトの大型集光システムで得られる14001 600°Cの高温太陽熱を熱源として2段階水熱分解サイクルを行う高水熱分解性セラミック(微粉体)の開発と,その反応デバイス化を目的とした。研究成果として, (1)研究代表者が見出したフェライト/ジルコニア反応体(微粉体)を基軸として,水熱分解性セラミック微粉体を,米(サンディア国立研究所)で開発中のロータリー型分解器と,日本・韓国(新潟大学・インハ大学)で開発中の発泡体デバイス水分解器のそれぞれのソーラー水分解器の反応体として適応するように改良し,その反応性とサイクル反応性を向上させることに成功した。サンディア国立研究所では,これらの結果からこの新規反応体によるデバイス開発を始めた。(2)一方で,これを日本・韓国(新潟大学・インハ大学)で開発中の新型の発泡体デバイス反応器に利用できるように反応デバイス化し,その発泡体デバイスで2段階水熱分解サイクルを連続的に繰り返し行うことに成功した。反応活性と安定性の両面から総合的に判断すれば,本反応デバイスは現在最も性能の優れた水熱分解デバイスであると評価できる。さらに韓国(インハ大学)の5kW太陽炉でこの反応デバイスのフィールド試験を行うための大型デバイスを合成すると共に,フィールド試験用のソーラー反応器を設計した。本研究では,海外のサンベルトの大型集光システムで得られる14001500°Cの高温太陽熱を熱源として,水熱分解性セラミック(フェライト/ジルコニア担持体)による2段階水熱分解サイクルを行うための高水熱分解性セラミックの開発と,その反応デバイス化を行った。19年度は下記の研究成果を得た。(1)高水熱分解性セラミック微粉体の開発:フェライト反応体へのドープ金属として最も活性向上効果の高いNiと、それに続くMnとの2金属ドープ系について検討を行い,Ni_<0.5>Mn_<0.5>O_4が従来のNiフェライトを超える活性を有することを見出した。また,Niフェライトのm-ZrO_2あるいはYSZ担持体では熱還元温度を従来の1400°Cから1500°Cにすることでフェライトの反応効率がそれぞれ80%,50%に高まることを見出し,良好なサイクル反応性も得られることを確認した。(2)高水分解性セラミックによる新規発泡体反応デバイスの開発:黒崎播磨(株)と協力し,スピンコート法によって水熱分解性セラミック微粉体を担持したジルコンヒア発泡体の反応デバイスを作製することができた。太陽光シミュレーターで活性試験を行い,1200-1500°Cのサイクル反応で繰り返し水分解を行えることを確認した。(3)従来型水分解器の反応デバイスの改良研究:米国サンディア国立研究所が開発するロータリー型水熱分解器の反応デバイスについて,これまでの知見からFe_3O_4/YSZを反応体とする改良案を提案し,同研究所のMiller, Siegelがこのデバイス作成法,性能についての検討を開始した。本研究では,海外のサンベルトの大型集光システムで得られる1600°Cの高温太陽熱を熱源として2段階水熱分解サイクルを行う高水熱分解性セラミックの開発と,その反応デバイス化を目的とする。すなわち,(1)研究代表者が見出したフェライト/ジルコニア反応体を基軸とした高水熱分解性セラミック粉体を開発し, (2)それを欧米,日本で開発中のソーラー水分解器の反応体として応用できるように反応デバイス化し, (3)その反応デバイスの反応活性の評価を行うことを目的とする。(1)高水熱分解性セラミック粉体の開発を目的として,米国サンディア国立研究所(SNL)と共同で,研究代表者が考案した鉄含有ジルコニア粉体をゾルーゲル法及び担持法で合成し,その反応活性と反応機構を明らかにした。SNLのロータリー型水分解器の14001600°Cの反応温度で試験し,反応温度と反応活性の関連を明らかにした。一方, SNLの熱力学計算ツールで熱力学的に期待できる反応活性の限界値を明らかにした。

(2)高水熱分解性セラミックの反応デバイス化を目的として,ウォシュコート法,含浸法,スピンコート法,またそれらの組み合わせにより小型反応デバイス(3cm径×1cm厚)を作製し,太陽光シミュレータで活性試験を行った。種々の合成法で反応活性が最も高くなる合成条件を見出し,それら小型反応デバイスのよって水素・酸素を交互に放出させる2段階水熱分解サイクルを繰り返し行うことに成功した。(3) 5kW太陽炉で反応デバイスの試験を行うための大型反応デバイス(8cm径×2cm厚)をスピンコート法で合成した。韓国インハ大学と共同で,この反応デバイスを太陽試験するためのソーラー反応器を設計した。
次世代長波長帯半導体薄膜の高品質化に関する研究

本研究では、次世代長波長帯デバイス用の新材料として期待されるGaInNAsの高品質化に向けて、原子状水素援用RF分子線エピタキシー法による成長技術の確立を目指した。GaInNAsでは、非混和性の高い窒素原子の導入に伴い、結晶欠陥や結晶構造、組成の局所的な揺らぎ(相分離やクラスター化等)が生じ、結晶性が劣化してしまうことが問題となっている。また、窒素原子の導入に伴い高密度の局在準位と深い準位が形成され、電気的特性、光学的特性を劣化させる。この欠陥準位の起源として、N原子の局在化、空孔型欠陥、不純物等が考えられるが、よく調べられておらず不明な点が多い。また、GaInNAsを太陽電池に応用した場合の特性評価の報告例は少なく、GaInNAs結晶の電気的特性ならびに太陽電池特性に関する研究は未だ十分に成されていない。本年度は、結晶中の点欠陥の形成メカニズムの評価および、GaInNAs太陽電池における成長温度および原子状水素の照射の影響について調べた。原子状水素の照射量が過剰になった場合には、膜中の空孔型欠陥が増加することを明らかにした。また、原子状水素の照射条件とGaInNAs中のキャリア濃度および移動度との関係を明らかにした。原子状水素の照射条件を最適化することで、結晶成長メカニズムを適正に制御し、電気特性、光学特性が改善できることを明らかにした。また、成長温度がGaInNAsの諸特性に及ぼす影響を調べ、従来よりも高温で結晶成長することで、電子移動度および光学特性が改善されることを示した。原子状水素照射および成長温度を最適化することにより、GaInNAsホモ接合太陽電池において、20mA/cm^2以上の高い光短絡電流を得ることに成功した。本年度は、原子状水素援用RF-MBE法におけるGa(In)NAs結晶成長のメカニズムを明らかにし、特に、窒素の局在化やヘテロ界面での原子の相互拡散等によるGaInNAsの結晶品質の劣化を解決することを目的した。RF-MBE法に結晶品質の改善に有効と考えられる原子状水素をサーファクタントとして導入し、その照射条件と結晶品質の関係を調べた。また、成長温度および窒素源であるRF-プラズマ条件、Ga, In, As等の分子線の流量等が結晶品質に及ぼす影響を調べ、成長メカニズムの解明および、成長条件の最適化を進めた。また、窒素の導入に伴い結晶中に多数導入されると考えられている点欠陥の一つである空孔型欠陥について、本成長法で作製したGaInNAs中の欠陥密度評価および、空孔型欠陥が光学特性や電気特性等の諸特性におよぼす影響を評価した。主な成果を以下に示す。(1)GaInNAsの結晶品質がサーファクタントである原子状水素の照射条件に大きく依存することを明らかにした。照射条件の最適化により結晶の均一性および表面モフォロジーの改善に成功した。(2)原子状水素援用RF-MBE法により成長したGaInNAs中の空孔型欠陥密度はMOCVD等のガスソースを用いた場合に比べ少ないことを明らかにした。また、成長後に最適なアニールを行なうことで、空孔型欠陥密度を低減することに成功した。(3)GaInNAsの結晶品質が成長温度に依存することを明らかにした。これは、窒素の局在化のメカニズムと関係していることが考えられ、GaInNAsの結晶品質の劣化のメカニズムにおける有用な知見が多数得られた。