hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高精度電子カップリング計算による生体励起エネルギー移動の解明

光合成タンパク質の構造リファイメント作業と並行してタンパク質ーリガンド結合の予測法であるドッキングシミュレーション法の改良を行った。また作成したプログラムを使用して抗サイトメガロウイルス薬をデザインすることに成功した。ここで作成したプログラムは光合成アンテナタンパク質に対するリガンドの結合予測に利用する予定である。1、光合成アンテナタンパク質に対する構造のリファイメントを行っているが、第一ステップとなる分子動力学計算の作業を終えたため。2、多層QM/MM法を用いた構造最適化計算を光合成アンテナタンパク質に適用し、現在計算中であるため。3、ドッキングシミュレーション法の改良が終わり、光合成アンテナタンパク質に対するリガンドの結合予測を行える段階に入ったため。励起状態にある分子から近傍に存在する別の分子へ励起エネルギーが移動する現象は励起エネルギー移動(EET)と呼ばれている。EETを研究する際に重要となるのが電子カップリングと呼ばれる「光励起・脱励起に関わる電子の相互作用」である。しかしながら、従来法の双極子・双極子近似では電子カップリングを計算できない場合が多く、EETの研究対象は電子カップリングの計算可能な系に限定されているのが現状である。この問題に対し、私は電子遷移密度を用いたTDFI法や遷移多極子を用いたTrESP-CDQ法を考案し、双極子・双極子近似の適用できなかった系に対しても高精度な電子カップリング計算を実現してきた。計算法の適用範囲をさらに拡張させるため、昨年度までにTrESP-CDQ法とQM/MM法を組み合わせたプログラムを作成し、溶媒やタンパク質といった環境の効果を取り込んだ形で電子カップリング計算を行えるようにした。また、従来のTDFI法やTrESP-CDQ法では色素の電子状態を用いて電子カップリングを計算していたが、色素の振動状態も考慮することで振電カップリングを記述できるよう理論を拡張した。本計算法を光合成アンテナ系へ適用するため、今年度は構造最適化の作業を行った。所有する計算機をフル稼働させて作業を行ったが、光合成タンパク質のサイズが非常に大きいことと複雑な膜環境下での作業であることから、今年度までに構造最適化の全工程を完了できなかった。そこで、最適化の途中の段階で得られた構造を用いて色素間の電子カップリング計算を行った。その結果、色素間の位置や配向と電子カップリングの大きさの間には定性的な相関があることが分かった。更なる解析を行うためには色素の最適化構造が必要となる。そのため、現在も継続して構造最適化作業を行っている。最適化構造が得られ次第、速やかに色素間の電子カップリング計算を行う予定である。交付申請書に記入した内容に従って今後も研究を行う予定である。予定していたプログラムの作成は現在までにほぼ終え、また実際の生体分子であるザントロドプシンへの適用も完了したことから、今後はできるだけ応用計算へ注力したいと考えている。光合成アンテナタンパク質に関する研究を行う際、タンパク質構造の最適化に時間を要する可能性があるため、できるだけ効率よく研究を遂行したいと考えている。
Gangliosideを用いた脳腫瘍の診断および治療応用について

我々は、脳腫瘍におけるガングリオシドの組成変化について研究を進めている。今回私は、腫瘍マーカーのうちガングリオシドであることが判明しているシアリルSSEA1、CSLEX1を脳腫瘍摘出標本において免疫組織染色を施すことを試みている。これらのガングリオシドは現在消化器癌、肺・乳癌、卵巣癌などの患者血清に出現し、腫瘍マーカーとして応用されているが、脳腫瘍における研究は未だ施行されていない。患者血清中および組織中におけるこれらのガングリオシドの変化は癌細胞によって生産される異常糖類の出現によるものである。とくにガングリオシドは神経組織中に多く存在する物質であり、我々の現在までの研究においても脳腫瘍組織中に正常組織にて検出されないものの出現や、明らかに増加しているものを認めた。これらの事実に基づき、すでに血清中にて測定可能であるシアリルSSEA-1、CSLEX1を脳腫瘍患者にて施行し、その患者の手術時摘出標本における同物質の免疫組織化学染色と対比させることにより、この抗原が脳腫瘍においても腫瘍マーカーとなりえるか明らかにするところである。さらに血清中における摘出前後または再発時の変化も測定する予定である。以上の研究は現在脳腫瘍のうちグリオーマについて行なっているが、向後はさらに転移性脳腫瘍に広げ種々の腫瘍マーカーとの組み合わせにより原発巣の検索などにも応用できるように発展させて行きたいと考えている。
自称詞の獲得と使い分けの発達：自己概念と心的用語との関連から

本研究は,幼児期から青年期に亘る自称詞の獲得及び使い分けを,自他の心の理解の発達と,役割取得の発達との関連から検討することを目的とする。特に,自己概念の発達と心的用語の使用にも焦点を当てる。幼児期から青年期の長期間を検討することで,自己概念の発達と自称詞の獲得や使い分けとの関連を横断的・縦断的の両方から検討する。研究第3年度である平成30年度は【研究3】として、幼児期から青年期までの自称詞の獲得状況と役割取得,使い分けの有無の発達的変化を横断的・縦断的に検討した。*被験者:標準語圏・東北方言圏・関西方言圏に在住する研究1・2と同一の対象(研究1時点での3歳児,小学1年生,小学4年生,中学1年生)*材料:質問紙*手続き:様々な場面を設定して,それぞれで最もよく使用する自称詞を記載。幼児については本人の回答が難しいため,保護者を対象とした。加えて,自己概念の発達の指標として役割取得についての理解や認識を問う質問を加え,自称詞の使用状況との関連を検討した。加えて、第1年度にはデータ収集できなかった高校生と大学生は、インターネット調査を行い、他年齢と同様のアンケート調査を行った。本研究のデータは幼児・小学生・中学生については,3年分の縦断データから成っており,現在,各時点の同一個人のデータをマッチングする作業と分析を行っている。また,高校生と大学生のデータについては,横断的比較とコーホートによる違いを念頭に分析を進めている途中である。幼児・小学生・中学生については,3年分の縦断データから成っており,現在,各時点の同一個人のデータをマッチングする作業中である。また,第3年度に関しては,特に研究協力者からの質問紙の返送が遅くなり,予定していた年度内の分析が出来なかった。また,個人的事情として,2018年2月に受けた開腹手術の予後が順調とは言えず,研究に十分な時間を取れなかったため,全体として予定よりも研究の進捗が遅れ気味となった。これらを踏まえ,分析・検討をより詳細に行うため,1年間の研究期間延期の申請をし,延長が認められたため,現在,すべてのデータを分析中である。これらにより,やや遅れていると言える。本研究のデータは幼児・小学生・中学生については,3年分の縦断データから成っており,現在,各時点の同一個人のデータをマッチングする作業と分析を行っている途中である。1年間の研究期間延長が認められたため,マッチングが終わり次第,より詳細な分析に移る予定である。また,高校生と大学生については,2年分の横断データが存在するが,こちらも莫大な量のデータがあるため,現在,データの符号化を綿密に行っている途中であり,詳細な分析は延長期間である2019年度内に行う。以上の結果について,2019年度内に,自称詞の発達と自己概念との関連を中心に,心的動詞の使用や理解との関連についても考察し,報告書を作成する。標準語圏,関西方言圏,東北方言圏の3つの地域の幼稚園児(年少・年中・年長クラス)と,小学1年生,小学4年生,中学1年生について,自分のことをどう呼ぶかを社会的場面における相互作用の相手別に尋ねる質問紙を配布した。加えて,家庭で自分のことを普段どう呼ばれているか,他の幼児や大人が自分のことを様々な呼び方で呼ぶ例を挙げてそれについてどう考えるかを尋ねた。なお,自分で回答することが難しい幼稚園児と小学1年生については,保護者に回答を求めた。小学1年生,4年生,中学1年生のデータについては現在分析中である。分析が終了した幼稚園児について主な結果を述べる。第1に,標準語圏,東北方言圏では年少,年中クラスでは「ぼく」「わたし」などの一般的自称詞を使う子どもが少なかったのが,年長クラスになると一気に一般的自称詞を使う子どもが増加した。対照的に関西方言圏では年長クラスになっても,他地域で見られたような一般的自称詞を使う子どもの顕著な増加は見られなかった。第2に,愛称なども含めた自分の呼称を相互作用相手によって使い分けるか否かについては,標準語圏では目立った発達差が見られなかったのに対し,東北方言圏と関西方言圏では発達と共に使い分けをする子どもの増加が見られた。第3に,最もよく使用する自分の呼称としては発達と共に一般的自称詞の使用が増加していき,その傾向には地域差は示されなかった。第4に,最もよく使用する自分の呼称には性差があり,いずれの地区でも男児の方が早くから一般的自称詞を最もよく使用することが示された。以上の結果から,自称詞の獲得や発達過程には,先行研究から示されていたような性差に加え,地域差も存在することが示された。今後,小学生や中学生のデータの分析を進め,自称詞の獲得と発達の多様性や,29年度の研究である自己概念の発達との関連について,より詳細に検討する必要があると考える。幼児期から小学生,中学生までについて,3つの異なる地域での自称詞の獲得状況や使い分けの状況についてデータを得ることが出来た点で,ほぼ計画通りに研究は進展していると言える。評価を「おおむね順調」とした理由は2点ある。まず,データの量が多いために,現時点では小学生,中学生の分析が中途になってしまっている点である。しかしこの点については近日中に分析が終了する予定であり,大きな問題点とは考えていない。2つ目の理由は,高校生と大学生のデータを収集できなかったことである。

高校生については,研究協力校を広く探したにも拘わらず,行事や授業スケジュールを理由に研究協力校が1校も見つからず,データ収集をあきらめざるを得なかった。大学生に関しては,幼稚園から中学校までの子どものデータ収集に時間がかかり,データ収集することが出来なかった。そのため,高校生と大学生に関しては,29年度において出来る限りデータ収集に努め,28年度分のデータと合わせて,自称詞の獲得と発達について連続性を持った分析を行うようにしたい。本研究は,幼児期から青年期に亘る自称詞の獲得及び使い分けを,自他の心の理解の発達と,役割取得の発達との関連から検討することを目的とする。特に,自己概念の発達と心的用語の使用にも焦点を当てる。幼児期から青年期の長期間を検討することで,自己概念の発達と自称詞の獲得や使い分けとの関連を横断的・縦断的の両方から検討する。研究第2年度である平成29年度は【研究2】として、幼児期から青年期までの自称詞の獲得状況と役割取得,使い分けの有無の発達的変化を横断的・縦断的に検討した。*被験者:標準語圏・東北方言圏・関西方言圏に在住ずる研究1と同一の対象(研究1時点での3歳児,小学1年生,小学4年生,中学1年生)*材料:質問紙*手続き:様々な場面を設定して,それぞれで最もよく使用する自称詞を記載。幼児については本人の回答が難しいため,保護者を対象とした。加えて,自己概念の発達の指標として役割取得についての理解や認識を問う質問を加え,自称詞の使用状況との関連を検討した。加えて、第1年度にはデータ収集できなかった高校生と大学生は、インターネット調査を行い、他年齢と同様のアンケート調査を行った。幼児・小学生・中学生のデータは現在分析中であるため、分析が終了した高校2年生と大学2年生の結果を報告する。自我の3側面(根気我慢・情動抑制・自己主張)を従属変数とした地域(3)×学年(2)×自称し使い分け有無(2)の反復測定分散分析の結果、自我の3側面の主効果(情動抑制>自己主張>根気我慢)、使い分け有無の主効果(有群>無群)、学年の主効果(大学生>高校生)が示された。また、使い分け有無×学年の交互作用が有意傾向であり、使い分け無群で大学生>高校生の傾向があることが示唆された。以上の結果から、自称詞の使い分けの有無は大学生に至るまで変化することが示され、自我の発達と関連が示唆された。当初の計画通り、平成29年度も平成28年度に研究協力した対象者からは、縦断的に自称詞の使用状況や自己概念の発達に関するデータを収集することができた。また、昨年度、協力者が見つからなかったためにデータ収集ができなかった高校生と大学生については、インターネット調査を使用することで、今年度はデータ取集を行うことができた。収集したデータの総数が多いこと、また縦断的データであるために、2年度の分のデータのマッチングが必要なために、現在までのところ、高校生と大学生のデータについての分析が終了し、幼児から中学生までについては分析途中であるが、こちらも近々分析が終了する予定である。以上の理由から、平成29年度はおおむね順調に研究は進展していると考える。
知的伝熱ユニットの集合体による自律分散的伝熱制御に関する基礎的研究

本研究の目的は、伝熱面や流体の制御を分散システムすなわち多数の独立したユニットの集合体で行うことにより、エネルギーシステムを自律分散的に制御する可能性を探索し、それを用いた伝熱面、機能性流体の開発を行うことであった。自律分散的なシステムは、構成する各ユニットは単純な機能であるが、システム全体として多彩な制御を行い、エネルギー機器を柔軟化・知能化することが期待できる。この1年の研究目標は、仮想的なシステムを想定しての数値シミュレーションと、個々の知的能力を持つユニットの開発及びそれを用いた基礎的な実験であり、自律分散システムの利点・問題点を検討し、ユニットの知的特性、ユニット間のネットワークについての基礎的な知見を得ることであった。数値シミュレーションに関しては、(a)知的伝熱ユニットがネットワークを形成している伝熱面システム(知的伝熱面)及び(b)流体中に超微細な伝熱ユニットが分散されている場合(知的流体)を想定し、計算コードの開発、及び数値シミュレーションを行い、ユニットの必要とする特性、配置の問題等について知見を得た。実験に関しては、知的機構を具現化するもののプロトタイプとして、個々がコントロールされたペルチェ素子の集合体によるシステムについて実験を行い、その特性についての知見を得た。また、流体系に使用する微小ユニットの可能性について調査研究を行った。今後の進展のためには、ユニットに与えるべき特性の多様化と、流体系の実験の具体化について検討が必要である。
ゼニゴケＴ－ＤＮＡ挿入変異体集団を用いたオルガネラ低温定位運動の制御遺伝子探索

ゼニゴケの簡便なアグロバクテリウム形質転換技術(アガートラップ法)を開発し、1万系統以上のT-DNA挿入変異体集団を作出した。この変異体集団を用いて、オルガネラ低温定位運動が壊れた変異体を探索し、1系統の変異体を単離した。様々な解析の結果、この変異体では、既知遺伝子ではなく、新奇遺伝子が破壊されていることがわかった。今後は、この新規遺伝子に関する研究を行う予定である。平成26年度の実施計画は、ゼニゴケにおけるT-DNA挿入変異体集団の作出であった。アグロバクテリウムを介して簡便にゼニゴケ発芽胞子を形質転換できるアガートラップ法(Tsuboyama and Kodama, Plant Cell Physiol 2014)を用いて現在までに1万系統以上のT-DNA挿入変異体を作出した。アガートラップ法を用いることにより、独立した形質転換ゼニゴケを効率良く分離することができた。またリアルタイムPCRを用いてゼニゴケゲノム中のT-DNAのコピー数を判別する方法を確立し、T-DNA挿入変異体集団では、1個体あたり1-3コピーのT-DNA配列が挿入されていることもわかった。当初の実施計画では、平成27年度にオルガネラ低温定位運動に関連した変異体探索を行う予定であったが、T-DNA挿入変異体集団の作出と同時に実施することで実施計画を前倒しした。約1万系統のT-DNA挿入変異体に低温処理を行った後、全ての変異体の細胞内オルガネラ配置を蛍光顕微鏡によって観察した。その結果、1系統のT-DNA挿入変異体において、オルガネラ低温定位運動が消失していることがわかった。T-DNA挿入変異体集団を用いた変異体探索は、平成27年度も引き続き行う予定である。平成27年度の当初の実施計画は、昨年度に作出したT-DNA挿入変異体集団から、オルガネラ低温定位運動を消失した変異体の探索と原因遺伝子の同定であった。T-DNA挿入変異体集団探索は、平成26年度に前倒しで実施し、1系統の変異体の単離に成功した。原因遺伝子を同定するために、TAIL-PCRやInverse PCRなどを用いた解析を行った。その結果、複数のT-DNAがゲノムに挿入されていることがわかり、そのひとつが遺伝子のORFに挿入されていることが判明した。現在、遺伝子相補実験を実施中である。また今年度は、新たに作出したEMS処理変異体集団(約10万系統)から変異体探索も行った。その結果、オルガネラ低温定位運動を消失した4系統の変異体の単離に成功した。現在、戻し交配を実施中である。遺伝子相補実験などを迅速に行うために、ゼニゴケの葉状体を用いた形質転換技術である新しいアガートラップ法(Tsuboyama-Tanaka et al. Plant Biotechnol 2015)を開発した。さらに、原因遺伝子がコードするタンパク質の機能解析のひとつとして、細胞内局在を解析する予定であり、よりクリアな結果を導くために、時間ゲート法による植物イメージング技術を考案した(Kodama PLOS ONE 2016)。当初の研究計画において、変異体探索には、T-DNA挿入変異体集団だけを用いる予定であったが、平成27年度にEMS処理変異体集団も作出し、新たに複数系統の変異体の単離に成功している。また、原因遺伝子の機能解析に向けて、新しい技術開発にも成功している。以上の理由から当初の計画以上に進展していると判断した。平成28年度は、葉緑体の低温定位運動を消失したT-DNA挿入変異体ゼニゴケおよびEMS処理突然変異体ゼニゴケの表現型の解析および原因遺伝子の機能解析を中心に行った。T-DNA挿入変異体ゼニゴケの低温定位運動以外の表現型を確認したところ、弱光に対する葉緑体の集合反応は正常であり、強光に対する葉緑体の逃避反応が完全に消失していた。既知の遺伝子群の発現量を確認したところ、既知遺伝子の発現量は正常であった。昨年までに候補原因遺伝子が見つかっていたため、簡便なゼニゴケ形質転換技術であるアガートラップ法(Plant Cell Physiol 2014, J Plant Res 2015, Plant Biotechnol 2015)を用いて、候補原因遺伝子をT-DNA挿入変異体ゼニゴケに導入し、相補実験を行った。しかし、表現型は戻らなかった。このT-DNA変異体ゼニゴケには、複数のT-DNAが挿入されていることがわかっており、まだ同定できていないT-DNA領域が存在すると考えられた。今後、次世代シークエンサーを用いて、これを探索する予定である。EMS処理突然変異体ゼニゴケは、葉緑体の低温定位運動が完全に消失しており、葉緑体の逃避反応が起こりにくいことがわかった。一方、葉緑体の集合反応は正常であった。葉緑体運動に関わる既知の遺伝子群の配列を確認したところ、青色光受容体フォトトロピンの光受容ドメインであるLOV1ドメインに変異が導入されていることがわかった。また、葉緑体の低温定位運動の制御には、アクチン繊維が関与することもわかった(PeerJ 2016)。

様々な解析の結果、この変異体では、既知遺伝子ではなく、新奇遺伝子が破壊されていることがわかった。今後は、この新規遺伝子に関する研究を行う予定である。当初の研究計画では、平成26年度は変異体の作出だけを行う予定であったが、計画を前倒しして、平成27年度に実施予定であった変異体の探索も開始した。また、平成28年度に実施を計画している原因遺伝子の機能解析に向けて、新しい技術開発にも成功している。以上の理由から当初の計画以上に進展していると判断した。これまでの研究によって、オルガネラ低温定位運動を消失した1系統のT-DNA挿入変異体および複数系統のEMS処理変異体が単離できており、平成28年度は、これら変異体における原因遺伝子の機能解析を中心に実施する。細胞生物学T-DNA挿入変異体集団を用いた変異体探索は、平成27年度も引き続き行う予定である。また、オルガネラ低温定位運動が消失している1系統のT-DNA挿入変異体については、原因遺伝子の同定を行う。当初の研究計画では、変異体集団として約10万系統を作出することを目標に掲げた。しかし、変異体の作出と分離作業を丁寧に行っていくと、1年間で1万系統を作るのが限界であった。そのため今後は、他の変異誘発方法なども検討し、目標としている10万系統の作出を目指したい。減額に合わせて予算使用額を変更した。減額に合わせて予算使用額を変更し、今年度は人件費だけを支出した。今年度に必要となった物品費などは、学内経費で補った。減額に合わせて予算使用額を変更し、物品費と人件費に使用する予定である。
流体力学による精子集団遊泳の高精度予測と制御技術の開発

当該年度では,精子の遊泳を表現する計算力学モデルの構築を行った.哺乳類の精子が受精を達成するためには,卵管や子宮内の粘液層を遊泳し卵子までたどり着く必要がある.粘弾性を有する粘液中を遊泳する精子のダイナミクスを明らかにすることで,精子の運動特性の解明を目指した.本研究では,卵管・子宮内の粘液をMaxwell流体としてモデル化し,精子周りの流体の流れを境界要素法によって解析を行った.開発した計算力学モデルを用いて粘弾性流体中を泳ぐ精子の遊泳速度や,遊泳効率を解析したところ,遊泳速度はデボラ数の増加に伴い減少する一方,遊泳効率はデボラ数に依らず一定値を示す事を明らかにした.この結果は,精子が流体の粘弾性的性質に依らず安定した効率の下で遊泳する事を示唆するものであり,これらの結果を学術雑誌Micromachineにて発表した.精子遊泳をより詳細に解析するため,分子スケールの脂質/タンパクの流動を表現する計算力学モデルの開発を行った.散逸粒子動力学を用いて脂質分子や膜タンパクの流動を表現し,ナノスケールの分子の動きと細胞スケールの精子運動とをつなげるべく解析を行っている.その過程で,せん断流れ下での膜タンパクの運動を解析したところ,ベシクル膜上の膜タンパクは,せん断流れの渦度方向に移動し,渦度軸にタンパクが集中しやすくなることを示した.膜タンパクの流動に関して,これまでブラウン運動が主に着目されてきたが,本研究の結果は外部流れによるタンパクの移動を示す新たな例として位置づける事ができる.以上の結果は雑誌Biophysical Journalに掲載された.分子スケールの解析を行う散逸動力学を用いて,外部流体の流れと膜タンパクの流動との関係を明らかにした(Nakamura et al, Biophys J, in press).これらの結果は当初の予定に無いものであり,当初の計画以上に研究が進展している.今後は,精子遊泳の多体干渉問題に着手する予定である.精子の集団遊泳形成メカニズム解明を,鞭毛打波形と流体力学的干渉の関係から迫る予定である.当該年度では,精子の遊泳を表現する計算力学モデルの構築を行った.哺乳類の精子が受精を達成するためには,卵管や子宮内の粘液層を遊泳し卵子までたどり着く必要がある.粘弾性を有する粘液中を遊泳する精子のダイナミクスを明らかにすることで,精子の運動特性の解明を目指した.本研究では,卵管・子宮内の粘液をMaxwell流体としてモデル化し,精子周りの流体の流れを境界要素法によって解析を行った.開発した計算力学モデルを用いて粘弾性流体中を泳ぐ精子の遊泳速度や,遊泳効率を解析したところ,遊泳速度はデボラ数の増加に伴い減少する一方,遊泳効率はデボラ数に依らず一定値を示す事を明らかにした.この結果は,精子が流体の粘弾性的性質に依らず安定した効率の下で遊泳する事を示唆するものであり,これらの結果を学術雑誌Micromachineにて発表した.精子遊泳をより詳細に解析するため,分子スケールの脂質/タンパクの流動を表現する計算力学モデルの開発を行った.散逸粒子動力学を用いて脂質分子や膜タンパクの流動を表現し,ナノスケールの分子の動きと細胞スケールの精子運動とをつなげるべく解析を行っている.その過程で,せん断流れ下での膜タンパクの運動を解析したところ,ベシクル膜上の膜タンパクは,せん断流れの渦度方向に移動し,渦度軸にタンパクが集中しやすくなることを示した.膜タンパクの流動に関して,これまでブラウン運動が主に着目されてきたが,本研究の結果は外部流れによるタンパクの移動を示す新たな例として位置づける事ができる.以上の結果は雑誌Biophysical Journalに掲載された.分子スケールの解析を行う散逸動力学を用いて,外部流体の流れと膜タンパクの流動との関係を明らかにした(Nakamura et al, Biophys J, in press).これらの結果は当初の予定に無いものであり,当初の計画以上に研究が進展している.今後は,精子遊泳の多体干渉問題に着手する予定である.精子の集団遊泳形成メカニズム解明を,鞭毛打波形と流体力学的干渉の関係から迫る予定である.購入予定のソフトウェアを同程度の機能を持つオープンソフトで代用することが出来たため。差額分はHDDなど計算機周辺機器の拡充に利用し、円滑に研究が遂行できる環境を整える。
農村地域における開発と環境保全との調整に関する基礎的研究

岩手県下の農山村で、第三セクタ-方式による地域開発を進めている2つの対照的な事例として、スキ-場開発を核とした大企業主導型の大規模リゾ-ト開発の、県北安代町の安比開発と、自治体主導型の手づくりの地場産業振興とリゾ-ト開発を進めている陸中海岸の田野畑村を取り上げて、リゾ-ト開発が地域経済に及ぼす効果、開発に伴う地域資源管理や環境保全についての開発地区住民の合意形成のあり方、第三セクタ-方式による開発と地域環境の保全についての自治体行政の果す役割等を検討した。この調査研究で得られた知見は以下のとおりである。1安比スキ-場開設が地元にもたらした効果はかなり好ましいものであった。その要因は、スキ-場入込客数の淑増にともなう民宿・ペンション等スキ-場外の施設利用の急増であり、これが新たな雇用機会を創出し、人口流出に歯止めをかけ、出稼の減少につらなっている。さらに安比開発が町民の意識変革をもたらしたことも見逃せない。2開発と環境保全との調整や地域資源の管理についての住民の合意形成の方法を、安比スキ-場近接の民宿村における委員会方式による地区の構想づくりを通して考察した。そして部落会等の地縁集団が、各家の意向を反映して意思決定を行なっているのに対して、委員会方式では、各集団の意向、さらには集団に属する個人の意向が意思決定に反映されていることが明らかになった。3同じ第三セクタ-方式による開発であっても、自治体主導型の開発の方が、大企業主導型のそれよりも、地域の自然環境と調和した開発を進め得る余地が大きいこと、また安比開発は、リゾ-ト開発に関してきわめて大きな教育効果を、地元自治体行政に与え、今後の新たなリゾ-ト開発についての自治体の関与のあり方を示してくれたものと見ることができる。
WPANを用いた知的環境認識型ワイヤレスセルラネットワーク

ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)を利用して様々な情報を収集し、各端末が行う簡単な処理(通信)により環境認識を行う知的環境認識型ワイヤレスセルラネットワークについて研究を進めた。具体的には、周波数分割多重したZigBee(IEEE802.15.4)ネットワークを用いて、渋滞距離を推定するシステムを提案し、実験により有効性の検証を行った。また、IEEE802.15.4で使用しているCSMA/CAは近距離で端末数が増えた場合、待ち時間が大きくなり、大きな遅延が発生する。そこで、CSMA/CAの待ち時間にグループごとの待ち時間を付加する時間グループ分割制御を提案し、IEEE802.15.4を高速化する手法について検討した。さらに性能向上を図るために、新しいAck方式を提案しブロードキャストによる問題の解決を実現した。本年度の研究では,主に環境認識型ワイヤレスセルラネットワークの有効牲の検証を行った。具体的には,バイパスネットワークの形成や通学安全支援システム等に環境認識の概念を導入して,同様のアプローチにより有効性の検証を行った。例えば,バイパスネットワークを形成する場合,WPANを用いた相互の周波数分割多重通信により,場所や範囲を特定したり,相互の干渉を低減することで性能向上を実現した。さらに,同技術を組み合わせることで,例えば通学安全支援システムのアクセスポイントにWPANカメラを敷設して,学童の情報を収集することで,より正確な安全支援を実現できる。また新たな研究課題としては,渋滞距離推定方式への応用についても検討した。ここでは,車に搭載されてWPAN端末同士が相互に情報交換することで,渋滞の距離を自動に推定する。例えば渋滞に入った端末がch1で最初のパケットを送出する。次にそのパケットを受信した周囲の端末で,まだパケット(ch1)を送出していない端末がch2で返信パケットを出する。そして自分の送信したch数より大きいchのパケットを受信した場合には待機し,自分より小さいch数の場合にはchを一つ増やして送出する。このルールで繰り返しパケットを交換することで,端末の台数(渋滞台数)を推定し渋滞長を認識する。開発キットを用いた実機実験の結果,ch数とパケット交換回数という個々の端末間の単純な情報交換を利用して,環境認識型ワイヤレスセルラネットワークを実現できることが確認された。本研究では、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)を利用して様々な情報を収集し、各端末が行う簡単な処理(通信)により環境認識を行う知的環境認識型ワイヤレスセルラネットワークについて研究している。ワイヤレスセルラネットワークは、細胞(セルラ)が生命という大規模なシステムを構築するように、多数の簡易な処理しか行えない端末が寄り集まり通信することで、一つの端末では行えないような高度な処理を行うネットワークである。本年度の研究では、知的環境認識の新たな研究課題として計算機シミュレーション実験を行ってきた「渋滞距離推定方式」への適用について、実動実験による評価を試みた。提案方式では、車に搭載されたWPAN端末同士が相互に情報交換することで、各端末が渋滞の距離を自動に推定する。WPAN(ZigBee)端末を十数台用いた実機実験の結果、ch数とパケット交換回数という個々の端末間の単純な情報交換を利用して、環境認識型ワイヤレスセルラネットワークを実現できることが確認された。さらに、本手法に周波数分割多重の原理を応用したハンドシェイク通信を適用することで、推定距離精度の向上が確認された。また同時に提案方式では、周波数分割多重を適用することでパケットロスを低減でき、渋滞距離推定の(通信)時間短縮を実現している。さらに、新しい知的環境認識型ワイヤレスセルラネットワークの実用化を目指し、バレーボール競技の試合記録システムへの応用についても検討した。本研究では、ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク(WPAN)を利用して様々な情報を収集し、各端末が行う簡単な通信(処理)により環境認識を行う知的環境認識型ワイヤレスセルラネットワークについて研究している。ワイヤレスセルラネットワークは、細胞(セルラ)が生命という大規模なシステムを構築するように、多数の簡易な処理しか行えない端末が寄り集まり通信することで、一つの端末では難しい高度な処理を実現するネットワークである。本年度の研究では、知的環境認識の新たな研究課題として実験を行ってきた「渋滞距離推定方式」への適用について、実動実験による評価を試みた。WPAN(IEEE802.15.4)端末を16台を用いた実機実験の結果、ch数とパケット交換回数という個々の端末間の単純な情報交換を利用して、環境認識型ワイヤレスセルラネットワークを実現した。本手法を実現する際には、数百台の端末間で情報交換をする可能性もあり、近距離に存在する十数台の端末間の干渉低減が実用上の課題となる。本研究では、通常のCSMA/CAに加えて、時分割と同時に周波数分割を適用することで、パケットロスを低減し、通信(環境認識)時間の短縮を実現している。

また、無線LANなどCSMA/CAが十分に機能しない他方式からの干渉の影響を抑えるために、複数回Ackを返送する方式についても実験的に有用性を確認した。さらに、新しい知的環境認識型ワイヤレスセルラネットワークの実用化を目指し、位置推定手法を適用した猿の獣害対策システムを提案し、端末22台を用いた実動試験を行い有効性について検証した。
16・17世紀における縁起絵巻・掛幅絵の制作と民衆信仰の在り方に関する研究

本研究では、2009年度より行ってきた檀王法林寺・西寿寺所蔵の掛幅絵の調査・研究を継続しつつ、掛幅絵の背面にある結縁者名の整理・分類を進め、17世紀の掛幅絵の制作背景、及びそれに付随して語り伝えられた説話や物語について検討し、民衆信仰の実態解明を目指した。研究期間内の具体的な成果としては、檀王法林寺所蔵「中将姫臨終感得来迎図」の検討を中心とし、寺院史料を用いてその制作背景と展開の様相について明らかにした。24年度は、主に昨年度に続き、檀王法林寺・西寿寺での資料調査を継続しつつ、掛幅絵の背面にある記述の整理を進め、17世紀の掛幅絵の制作背景、及びそれに付随して語り伝えられた説話や物語について考察を深めた。その成果の一部として、仏教文学会シンポジウム「寺社参詣の展開と変容ー中世から近世へ」(於専修大学、2012年12月8日)でパネリストとして「廻国の僧と民衆ー布教と信心のかたち」というテーマで報告を行い、新出の浄土曼荼羅の紹介を行った。この成果は『仏教文学』38号に掲載される予定である。また、調査の過程で新たに明らかとなり、調査寺院の軸木から確認された一連の文書(「京都新聞」夕刊1面、2013年4月9日)については、公開講座「當麻曼荼羅と中将姫説話の諸相」(於奈良国立博物館、2013年4月20日)で一般に向けて報告を行った。稿を改め、論じる予定である。このほか、新出のお伽草子「かみよ物語」の伝本紹介として「大阪府茨木市磯良神社(世話方七軒)蔵「玉之井の縁起」絵巻について」(『伝承文学研究』61号)をまとめたほか、就実大学シンポジウム「瀬戸内海の寺社縁起」(2012年11月10日)でパネリストとして「『鞆浦観音堂縁起絵巻』の成立とその背景」というテーマで報告を行った。来年度以降も引き続き、絵画資料/説話・物語との関わりを意識しつつ、それらの文芸がどのような空間で求められ、制作されたかについて、調査/研究を進めていく。本研究は、室町時代から江戸時代前期に制作された縁起絵巻・掛幅絵の制作背景について検討し、これらの絵画を求めた民衆の生活と信仰の実態を明らかにすることを目的とする。特に、檀王法林寺・西寿寺での資料調査を継続しつつ、掛幅絵の背面にある結縁者名の整理・分類を進め、17世紀の掛幅絵の制作背景、及びそれに付随して語り伝えられた説話や物語について検証し、民衆信仰の実態を明らかにする。23年度は『当麻曼荼羅と中将姫』(勉誠出版、2012年2月)刊行にあたり、その第一章に「浄土憧憬ー檀王法林寺蔵「中将姫臨終感得来迎図」をめぐってー」と題し、論文を執筆したほか、関連資料を新たに翻刻し所収した。また、「在米の中将姫物語ー享受の諸相ー」(『説話文学研究』46号、2012年)、「Unfolding Chujohime Lore:Following Leadsfrom the Painted Life of Chujohime at theTaima Temple Nakanobo Cloister」(『Publishing the Stage:Print and Performance in Early Modern Japan』Center for Asian Studies University of Colorado Boulder、2011年)に研究成果を報告した。これら一連の研究は、当麻寺に伝来する観経曼荼羅にまつわる中将姫説話に関するもので、主に絵巻・掛幅絵といった形式で伝来する中将姫説話に関する研究である。特に、拙著第一章にまとめた論文は、掛幅絵の制作の場を追究しつつ、当時の人々の暮らし、信仰形態について論じたものである。24年度も引き続き、絵画資料/説話・物語との関わりを意識しつつ、それらの文芸がどのような空間で求められ、制作されたかについて、調査/研究を進めていきたい。23年度は出版助成(研究促進費)の交付をいただき、研究書刊行に向けた準備に時間を要したため、当初の計画以上の進展は認められないが、並行して研究活動をすすめ、当初の計画通り、おおむね順調に研究は進展している。今年度はさらなる進展を目指したい。(1)京都・奈良にある袋中関連の諸寺(檀王法林寺、西寿寺、西方寺、袋中庵、念仏寺)に所蔵される掛幅絵の背面の調査から、結縁者名を整理・分類し、これまでの資料調査(文書や掛幅絵の箱書)に見られる名前と照合する。袋中と個々の人物を可能な限り具体的に検討する。(2)これまでの調査から明らかとなっている北出嘉兵衛らの町衆、及び(1)の調査で明らかになってきた町衆と袋中の関係について、寺院資料や袋中関連文献から具体的に検討する。(3)袋中関連寺院にある掛幅絵や付属する文学的資料(絵解き台本や説話・物語を含む資料)を調査し、17世紀の掛幅絵の制作及びそれに付随して語り伝えられた説話や物語について検討する。

次年度は、調査に必要不可欠なノート型モバイルパソコンとデジタルカメラの購入を予定している。デジタルカメラについては、これまで使用していたものはあるが、破損しているのに加え、性能も十分ではない。このほかには、関連書籍の購入と調査旅費として使用させていただく予定である。
大規模公開オンライン講座（MOOCs)を利用した英語教育

本研究では、英語習得の方法として、大規模公開オンライン講座(MOOCs)の可能性に着目し、英語学習者がオンライン遠隔教育に参加し、学習をするためにはどのような要因があるのか明らかにし、評価ツールを開発した。実証研究の結果、三要因21項目から成るMOOCs for English Learners(英語学習者のためのMOOCs)尺度を開発した。またMOOCsを取り入れた英語授業を設計し、授業実践及び実験室実験を行い、開発した評価ツールを用い、MOOCsを利用した英語授業の評価を行った。さらに実証実験から得られた結果をまとめて、教授方略の提案を行った。平成25年度を3年計画の第一段階と位置づけ、以下の活動を行った。(1)研究代表者と研究分担者は、定期的な研究打ち合わせを行い、研究方法、研究結果について討論を行った。(2)評価ツール開発、授業設計等のため、大規模公開オンライン講座、ICT利用の教育、英語教育の最新の文献調査を行った。また関連の学会や研究会に積極的に参加し情報収集を行った。(3)評価ツール開発のためにアンケート項目を精査し、アンケートを作成した。(4)実験室環境でパイロットテストを行った。参加者は、都内大学生で、大規模公開オンライン講座を利用した授業を設計、実践を行い、効果検証を行った。(5)パイロット・テストの結果を反映させ、本研究の最終版の「評価ツール」の開発を行うために、本実験のアンケートを実施した。アンケート実施は、研究協力者(三国由美子先生、花岡民子先生、嶋川洋一先生、上原史子先生)4名の大学英語教員が行った。(6)研究の成果は、「平成26年度科研研究の成果発表」を白鴎大学、また国際学会the Society for Information Technology and Teacher Education (SITE)や日本教育工学会全国大会等で発表を行い、成果の公表を行った。1.研究代表者と研究分担者が、定期的に研究課題について討論をし、成果が上がったため2.研究協力者の積極的な研究支援が得られたため平成27年度を3年計画の第二段階と位置づけ、研究計画に沿って、以下の活動を行なった。研究代表者と研究分担者が、定期的に研究課題について討論をし、成果が上がったため平成28年度を3年計画の第三段階と位置づけ、以下の活動を行なった。(1)研究代表者と研究分担者は、定期的な打ち合わせを行い、最新の文献と情報の収集と分析、研究方法、研究結果、本課題の「まとめ」について討論をした。(2)ICTの教育利用及び大学英語教育の学会や研究会に積極的に参加し、最新の動向を調査し、研究に活用した。(3)大学英語教育でMOOCを使った授業を実践し、教授方略の提案を行なった。(4)更に教授方略を提案するために、実験室の環境で、大学生60名を対象に実証実験を行なった。(5)本研究で開発したMOOC尺度を使い日本人英語学習者の学習経験を評価した。(6)MOOC尺度と英語力との関係を明らかにするために、研究協力者(上原史子先生、三国由美子先生)が実施したアンケートを分析、検証した。(6)研究の成果を学会誌、国際学会等で公表した。(7)小冊子「大規模公開オンライン講座を利用した英語教育」を作成し研究の成果をまとめた。平成27年度は(1)最新の文献と情報の収集と分析(2)26年度に行ったアンケート結果を分析し、大規模公開オンライン講座の「評価ツール」を開発する。(3)大規模公開オンライン講座を使った英語教育の授業設計をする。(4)実験室環境で、開発した評価ツールを用いて、大規模公開オンライン講座を利用した英語授業の効果測定を行う、(5)次年度、大規模公開オンライン講座を授業実践するために、授業設計を行う。(6)研究成果を国内外の学会で発表をする。平成28年度は、授業実践での効果測定に焦点をあてる。(1)最新の文献と情報の収集と分析(2)大学の英語授業で、授業設計に基づき、実践を行う。(3)開発した評価ツールを使い、日本人英語学習者の学習経験を評価する。(4)平成26年度から27年度までの結果をまとめ、教授方略を提案する。(5)研究成果を国内外の学会で公表する。平成28年度は、授業実践と教授方略の提案を行なう。そのために(1)最新の文献と情報の収集と分析(2)授業設計に基づき、実践を行なう。(3)開発した評価ツールを使い、日本人英語学習者のMOOCの学習を評価する(4)平成26年度から28年度までの結果をまとめ、教授方略を提案する。(5)研究成果を国内外の学会で公表をする。英語教育、教育工学国際学会での発表が研究計画よりも少なかった。海外の研究者との打ち合わせが研究計画よりも少なかった。

次年度は、研究協力者(米国)との打ち合わせ、情報収集、国際学会、デジタル機器、英語力測定費用、分析ソフト等の購入等を予定している。本年度は、研究分担者・協力者との打ち合わせ、情報収集、国際学会、デジタル機器、英語力測定費用、分析ソフトの購入を予定している。
細孔封入による液体の基底状態の実現とその配置構造の調査

断熱型熱量計を用いてメソポーラスシリカ細孔中のトルエン(細孔直径2.1 nm,2.9 nm,3.0 nm,5.5 nm,7.1 nmの5種類)について測定した。使用したメソポーラスシリカはすべて自身で合成した。細孔径5.5 nmや7.1 nmでは、トルエンの動的な凍結であるガラス転移が観測された。一方、細孔径2.1 nmや細孔径2.9 nmでは、試料の挙動は、ベンゼンで測定した配置構造の安定化(分子配置の基底状態の実現)と動的なガラス転移の競合する様子が観察された。また、細孔径5.5 nmや7.1 nmでは、150 K付近に熱容量の異常が観測された。この現象について明らかにするために、充填率を変えて、細孔径3.9 nmと7.1 nmについて、再度測定した。充填率が80%で、細孔外にバルク成分を含んでいない試料では150 K付近の熱意異常が観測されなかった。このことから、細孔内のトルエンの温度の低下にともなう体積の収縮によって、細孔外のトルエンが細孔内部に移動する現象が起こることが示唆される。この現象は、低温で膨張する水においては観測されない現象である。これらの実験結果については2018年11月の第54回熱測定討論会において「メソポーラスシリカ細孔内のトルエンのガラス転移挙動」という題目で発表した。前年度より、継続していた蒸気圧測定装置は、試料容器をO-リングでシールしていたことによる空気漏れが1日に1 cc程度あった。シール部分をインジウムに変更するため、試料容器を改造した。また、ゲージポートを直接圧力計に接続し、ハンダでシールした。これにより、空気漏れが完全に止まった。クライオスタッドについては、温調部分の回路の設計・製作を行った。出力の大きさから難航したが、ヒーター、恒温槽の再設計により問題が解決した。現在、ほぼ完成に近づいている。今後、測定を開始する予定である。計画に従って断熱型熱量計を用いてメソポーラスシリカ細孔中のトルエン(細孔直径2.6 nm, 3.8 nm,バルクの3種類)について測定した。試料に用いたメソポーラスシリカは自身で合成するか、太陽化学から提供された。ベンゼンと異なる挙動を示していて、特に、170 K付近に細孔の軸方向の濡れに関するガラス転移と推測される熱異常が観測されているのが興味深い。今後、6 nm、8nm程度の比較的大きな細孔と、2 nm程度の小さな細孔でのトルエンの熱容量を測定して細孔に封じたトルエンの挙動を理解しようと考えている。同様に計画に従って、蒸気圧測定装置の作製を行い、バルクの水の蒸気圧測定によりその性能評価・課題の検討を行った。満足できる測定精度であったが、空気漏れが想定よりも小さいため、より高い測定精度の実現を期待して、圧力計を変更し、クライオスタッドの作成に取り掛かった。当初蒸気圧測定と浸漬熱測定からエントロピー変化を測定することを計画していたが、蒸気圧装置の性能を考慮して、蒸気圧の温度変化からエントロピーを測定することに計画を変更した。また、断熱型熱量計を用いて、架橋デキストランゲルSephadexに吸収した水(吸収量がゲルとの重量比でh= 0, 0.188, 0.273, 0.500の4種類)の熱容量及びガラス転移挙動を測定した。Sephadexに吸収した水は、シリカ細孔と同程度の小さな穴に閉じ込められているが、基質の運動により、水だけが低温で凝集するためメソポーラスシリカに封じた水と異なる挙動を示した。現在、申請者が行っている研究をより広い対象に拡大していく中で重要な知見を得られると期待される。断熱型熱量計による熱測定については、相応の謝金を払って外部協力者の協力を仰ぐことによって、装置のトラブルがなく計画以上にうまく進行している。蒸気圧測定装置については計画を少し変更した。当初、蒸気圧測定装置の作製にあたって、問題となるのは平衡値をとるまでの時間と、その間に試料容器内に空気漏れが生じないかということであった。このため、長時間の追跡実験を行わずに済むように、蒸気圧測定と浸漬熱測定を組み合わせることを計画した。昨年度に作製した蒸気圧測定装置では、この問題が解決されていることがわかったため、測定の精度を考慮すると、蒸気圧の温度依存性からエントロピーを求めた方がより信頼性の高いデータが得られると判断した。この場合、高い精度の温度制御が求められ、温度制御装置の作製に取り掛かっているため、蒸気圧の測定は少し遅れているが、問題となる程度ではなく平成30年度中に測定できる予定である。

また、細孔径5.5 nmや7.1 nmでは、150 K付近に熱容量の異常が観測された。この現象について明らかにするために、充填率を変えて、細孔径3.9 nmと7.1 nmについて、再度測定した。充填率が80%で、細孔外にバルク成分を含んでいない試料では150 K付近の熱意異常が観測されなかった。このことから、細孔内のトルエンの温度の低下にともなう体積の収縮によって、細孔外のトルエンが細孔内部に移動する現象が起こることが示唆される。この現象は、低温で膨張する水においては観測されない現象である。これらの実験結果については2018年11月の第54回熱測定討論会において「メソポーラスシリカ細孔内のトルエンのガラス転移挙動」という題目で発表した。前年度より、継続していた蒸気圧測定装置は、試料容器をO-リングでシールしていたことによる空気漏れが1日に1 cc程度あった。シール部分をインジウムに変更するため、試料容器を改造した。また、ゲージポートを直接圧力計に接続し、ハンダでシールした。これにより、空気漏れが完全に止まった。クライオスタッドについては、温調部分の回路の設計・製作を行った。出力の大きさから難航したが、ヒーター、恒温槽の再設計により問題が解決した。現在、ほぼ完成に近づいている。今後、測定を開始する予定である。平成30年度については、これまで通り断熱型熱量計による熱測定を行うとともに、蒸気圧測定装置の改良と、それを用いた測定を行う。蒸気圧の温度依存性の測定がうまくいけば浸漬熱測定を減らすことができる。また、シリカ細孔だけでなく新たにハイドロゲル中の水についても同様の実験を行うことを計画している。それによって、液体だけでなくさまざまな吸着物質に広く議論できる実験結果を得られることを期待している。また、放射光施設等での構造解析実験について計画書を提出して使用を狙う。蒸気圧測定装置の設計を変更したため、当初の予定通りに装置の部品・材料を購入できなくなった。今後、変更した温度制御に関する部品・材料を中心に平成30年度に使用する予定である。
ガスセンシング反応場のマクロ高次構造・組織制御

メソ細孔形成用テンプレートとして界面活性剤の自己集合体を,マクロ細孔形成用テンプレートとしてポリメタクリル酸メチル(PMMA)球状微粒子を用い,スクリーン印刷法やディップコーティングによる修飾ゾル-ゲル法,高周波マグネトロンスパッタリング法などを利用することにより,微細構造を最適制御した多孔質構造を有する各種ガスセンサ(半導体式,固体電解質式,フォロルミネッセンス式,吸着燃焼式)を創製した。その微細構造や組成を最適化してガス反応性や拡散性を制御することで,センサ特性を大きく改善することに成功した。(1)ディップコーティングより得られたPMMA球状微粒子膜を利用した乾式製膜法によるマクロポーラス酸化物膜の作製:PMMA球状微粒子(直径:800nm)からなる懸濁液を用いた2段階精密ディップコーティング法により,テンプレートとして利用可能なPMMA球状微粒子膜を作製した。その後,高周波マグネトロンスパッタリング法を利用してテンプレート上にSnO_2を形成したのち熱処理することにより,マクロポーラス(mp-) SnO_2膜が得られた。PMMA球状微粒子の形状に由来する半中空SnO_2粒子からなるmp-膜が得られること,その半中空粒子の集積度はスパッタリング時のSnO_2析出速度に大きく依存することなどを明らかにした。これらの水素応答特性を緻密な(d-)SnO_2膜とともに調査したところ,d-SnO_2膜の場合はSnO_2析出量が少ない(膜厚が薄い)ほどH_2応答特性が良好であるのに対し,mp-SnO_2膜はSnO_2析出量が多いほどH_2応答特性が改善することを確認できたことから,サブミクロンサイズの多孔度を剃御することによりSnO_2膜のガス検知特性をコントロールできることを明らかにした。(2)ゾルーゲル法によるマクロスペースの高次構造制御と組織制御によるガス応答性の改善: PMMA球状微粒子を利用して様々なガスを検知可能な種々のガスセンサを作製し,その特性を評価した。その結果,CuOを高分散担持したSnO_2膜(半導体式ガスセンサ)のマクロポーラス化は低温作動時のH_2S応答特性を劇的に改善すること,Eu_2O_3を高分散担持したSnO_2膜(フォトルミネッセンス式ガスセンサ)のマクロポーラス化は室温でのアセトン応答性を改善すること,超音波噴霧により得られたサブミクロンサイズのmp-SnO_2球状微粒子は,プロセッシングしやすい高性能H_2センサ用原料となりうることを明らかにした。(1)固体電解質型ガスセンサ:PMMA球状微粒子(直径:800nm)からなるテンプレート膜を利用したゾルーゲル法により,発達したサブミクロンオーダーの球状細孔を有するマクロポーラス(mp-)Li_2CO_3-BaCO_3複合炭酸塩膜をAu検知極上に取り付けた固体電解質(NASICON)型ガスセンサは,CO_2に対して高感度で高速に応答回復するばかりでなく,水蒸気共存による影響が少ないことがわかった。(2)フォトルミネッセンス(PL)型ガスセンサ:上述したPMMAテンプレート膜を利用して得られたmp-Eu_2O_3添加SnO_2膜は,MgOの適量添加によりPL強度が増大しガス応答特性が改善されることがわかった。また,アセトンなどの可燃性ガスに対してはPL強度が低下するがNO_2に対しては増加すること,O_2濃度を高くするとPL強度が高くなる傾向を示すことを確認した。(3)半導体型ガスセンサ:(i)メソポーラス(m-)SnO_2の熱安定性を高めるためにリン酸処理が必要であるが,m-SnO_2表面に残存するリン酸根量を制御することにより,ガスセンサ材料としメソ細孔構造を最適化できることを明らかにした。(ii)上述したPMMAテンプレート膜を利用して得られたmp-In_2O_3膜は,添加物を種類や量を制御することでH_2Sに対して高感度化することを明らかにした。(iii)PMMA球状微粒子を分散した酸化物前駆体溶液を超音波噴霧-熱分解することで得られたmp-In_2O_3粉末は,比較的均一な粒径と発達した球状マクロ細孔を有することから,厚膜を簡便に作製する際に用いられるスクリーン印刷技術に応用可能であり,なおかつ得られたガスセンサのNO^2検知特性は非常に高いことを確認した。(iv)メソ細孔とマクロ細孔が高次構造化したメソ・マクロポーラスSnO_2は,ガス拡散性が良好で表面積が大きいなどガスセンサ材料として極めて有用であることを明らかにした。(1)吸着燃焼式

ガスセンサ:水熱処理により得られた高表面積の多孔質アルミナ粉末に,超音波還元法を用いてコア(Au)-シェル(Pd)ナノ粒子を高分散担持するとともに,それを用いて作製した吸着燃焼式ガスセンサは,既存の吸着燃焼式ガスセンサ(含浸法によりPd-Auナノ粒子を担持した多孔質アルミナ粉末より作製)に比べて,極めて高いエタノール応答特性を示すことを明らかにした。(2)フォトルミネッセンス(PL)式ガスセンサ:ポリメタクリル酸メチル(PMMA)球状微粒子からなるテンプレート膜を利用して得られたマクロポーラス(mp-)Eu_2O_3添加SnO_2膜は,ZnOの添加により(昨年まではMgO添加効果を研究)PL強度が増大しガス応答特性が改善されることがわかった。なお,空気中に可燃性ガスが導入されるとPL強度が低下すること,NO_2の導入に対してはPL強度が増加すること,O_2濃度を高くするとPL強度が高くなることなど,基本的な特性はMgO添加素子と同様であった。なお,入射する励起波長を最適化することで,よりガス感度が高くなることがわかった。(3)半導体式ガスセンサ:(i)メソポーラス(m-)SnO_2にPdあるいはAuを適量担持することで,極めて良好なH_2応答をすることがわかった。ただし,両試料ともに13wt%程度の貴金属を担持した際,低温で抵抗が大きく低下した原因が現在のところ明らかとなっていない。さらに,これらの試料の触媒活性と酸化物膜の膜厚との比較から,H_2応答応答値の温度依存性を比較的明快に説明することが可能となった。(ii)界面活性剤の自己集合体とPMMA微粒子をテンプレートとして,メソ細孔とマクロ細孔が3次元的に発達したメソ・マクロポーラス(m・mp-)SnO_2粉末を調製し,その応答特性を評価した。その結果,m-mp-SnO_2センサは,m-SnO_2センサよりも応答速度が速く,mp-SnO_2センサよりもガス感度が高くなることがわかった。これは,それぞれの試料の比表面積(あるいは結晶子径)と細孔分布から説明できることを明らかにした。(iii)PMMA球状微粒子を分散した酸化物前駆体溶液を超音波噴霧一熱分解することで得られたmp-SnO_2粉末は,MoO_3を添加することで,比較的良好な感度と選択性を有するNO_2センサとして作動可能であることを明らかにした。