hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ベンゼン類の炭素-水素結合の活性化触媒技術の開発―実用化を目指して―

ベンゼンに代表される芳香族化合物から誘導される化合物は、我々の生活に必須の多くの化学製品の原料であるが、それらの誘導体の合成はハロベンゼンやアルキルベンゼンを出発原料として行われている。もし、ハロベンゼンの代わりに直接ベンゼンを用い、さらに再酸化系にハロゲンを含まない分子状酸素を酸化剤とする触媒系が構築できれば、廃棄物を出さない環境に優しい合成法となり、合成的にも工業的にも大きなインパクトのある反応になるものと期待される。本研究では、分子状酸素を酸化剤とするベンゼンの炭素-水素結合の直接活性化とその実用化を目指した触媒系の開発を目的として検討した。その結果、ベンゼンとアクリル酸エチルをプロピオン酸中、触媒量のPd(OAc)_2とモリブドバナドリン酸(HPMoVと略)、および微量の酢酸ナトリウム、アセチルアセトン存在下反応させたところ、けい皮酸エチルが良好な収率で得られることを見出した。また、反応時間を延ばすことにより、3-フェニル-けい皮酸エチルが81 %の収率で主生成物として合成できることがわかった。本触媒系による芳香族化合物とアルケンの酸化的カップリング反応は種々の有機基質に適応でき、多くのカップリング生成物を合成することに成功した。このように、従来極めて困難であったベンゼンの炭素-水素結合の活性化が、Pd(OAc)_2/HPMoV触媒系により常圧の分子状酸素のもと達成された。本反応は、従来法と比べ塩の副生もなく、分子状酸素を酸化剤として用いることができるため、低環境負荷型のアレーン誘導体の合成法として、実用化も可能な新手法となる。
細菌のカルコゲン代謝の分子生物学的解明と半導体ナノ粒子合成への応用

1 L容ジャーファーメンターに0.1 mMの亜テルル酸(Te(IV))を含むTryptic Soy Broth(TSB)培地600 mLを添加し、好気条件で培養した。培養各時点での水相および固相のTe濃度を測定し、初期に添加したTe量との差から揮発化分を見積もった。Teの揮発化に及ぼす培養条件の影響を検討したところ、温度は揮発化に大きく影響し、2045°Cの範囲では20°Cが最も効率的であることが明らかとなった。また、pHについては69の範囲で大きな影響はなく、通気量については0.5 L/minの時に最も高いTe揮発化率を示した。続いて、上記検討によって見出した最適条件である20°C、pH7、通気量0.5 L/minで培養を行ったところ、Teは高速で水相から除去され、24時間の培養により初期に添加したTeの83%が揮発化した。これまでに報告されているTe揮発化微生物は、最も優れたものでも初期添加量の数%が揮発するのみであることから、最適条件で培養したNT-I株によるTe揮発化は極めて優れたものであると言える。GC-MSを用いた定性分析によって、生成した揮発性Te化合物はジメチルジテルライドを主成分とすることが明らかとなった。Te(IV)からジメチルジテルライドに至る代謝経路において、半導体ナノ粒子の前駆体となるテルロール化合物が生成している可能性が高いことから、NT-I株はテルライド系半導体ナノ粒子の合成細菌として有望であると考えられた。これまでに報告のない、細菌による極めて活発なテルル代謝を明らかにできたことは、テルライド系半導体ナノ粒子の生物学的合成の実現に向けた大きな進展であると言えることから、おおむね順調であると判断した。トランスクリプトーム解析によるセレンおよびテルル代謝関連遺伝子群の推定に注力する。NT-I株を亜セレン酸添加/亜テルル酸添加/非添加の3種のTSB培地で培養し、経時的に菌体を採取し、全RNAを抽出する。全mRNAの塩基配列を次世代シーケンス解析により決定する。実験系ごとに各遺伝子の転写量を正規化した後、非添加系に対してセレン/テルルを添加した際に高発現した遺伝子群を抽出する。また、結果を統計学的に解析することにより亜セレン酸代謝、元素態セレン代謝、亜テルル酸代謝、元素態テルル代謝のそれぞれに特異的に関わる遺伝子群や共通して関わる遺伝子群を推定する。本年度は、Pseudomonasstutzeri NT-Iによるテルル代謝の培養工学的特性の解析について大幅に進展させることに注力し、分子生物学的解析に着手しなかったため、関連試薬や塩基配列解析等の外注費用として計上していた予算に不使用が生じた。次年度は繰越分を使用してトランスクリプトーム解析等の分子生物学的解析に注力する予定である。
単女王制アリ類における多巣制の機能

本年度は、(1)ツヤクシケアリの活動開始時期(5月初旬)から、昨年マークした巣口の分布を調べ、多巣化の過程とその際に生じる他種ヤマクロヤマアリとの相互干渉を明らかにすること,(2)広範囲に分布するツヤクシケアリの巣間の個体が同一コロニーのメンバーであることを標識・再捕獲で確認すること,(3)ツヤクシケアリのコロニーにおいて、女王存在下で、だれがオスアリの生産者なのかを、DNAフィンガープリント法を用いて特定化することを目的とした。1.昨年設定した2つの区画A(6x12m)とB(10x15m)には各々約40個と70個の巣口が分布するが、その巣口の殆どが昨年と同様にツヤクシケアリによって使用された。しかしシ-ズン途中から、各々の区画において周辺に分布するヤマクロヤマアリが利用者になる巣口が一部に現れた。さらにその一部では再びツヤクシケアリが利用者に復帰するなど,種間で巣口(即ち巣場所)の占有をめぐる干渉があることが示唆された。両種の働きアリが地表で出会った際の行動は一方的にツヤクシケアリが攻撃的であり、ヤマクロヤマアリは素早く逃亡するだけであった。2.上記の2つの区画を含めて3区画で、合計約20の巣口から得られた約1000匹の働きアリに対して、巣口ごとに異なる色の油性マーカーでマ-キングを施し、巣口間でのアリの移動を追跡した。その結果、区画Bでは植物群落を挟んで約7m離れた巣口間で個体の移動が確認されたこと、区画C(5x5m)ではその全域に存在する約30の巣口が同一コロニーのものであることが推測された。3.3個のコロニーを発掘し、各々から得られた女王アリ、飛出前の新女王アリ(あるいはそのサナギ)、同じく飛出前のオスアリ(あるいはそのサナギ)について個体別にDNAフィンガープリントを行った結果、バンド解析が明瞭に行えたほぼ全てのオスアリが女王アリのもたないバンドを持っていた。このことは、これらのオスアリが女王アリの単為生殖による子孫ではなく、働きアリによって生産された個体であることを示している。本年度の調査では、面積約6ヘクタール(100m×600m)の調査区を設置し,その中の全てのツヤクシケアリ(Nanica yessinsis)の巣をアルミ杭によってマーキングし,マップを完成した。巣の総数は約120であり,この調査区の中に,2つの小区画(6m×12mと10m×5m)を設け,そこに現われる全てのツヤクシケアリとヤマクロヤマアリ(Formica lemani)の巣口をマップし,6月中旬から巣口の分布の変化を追跡した。ツヤクシケアリの巣口にはシーズンを通して,非常に安定的に存在するものの他に,きわめて一次的に現われそして放棄されるものがあった。またヤマクロヤマアリに占拠されるものも少数あった。

ツヤクシケアリとヤマクロヤマアリの採餌活動の空間的および時間的分布を,まず概略的に知るために,6m×12mの小区画で,24時間アリの地表活動を調査したところ,ヤマクロヤマアリは,クロヤマアリ(Formica jappnica)でよく知られるのと同じ完全な昼行タイプであること,一方,ツヤクシケアリは,薄明薄暮タイプであり,両者とも全く夜間は活動しないことがわかった。さらに,ヤマクロヤマアリでは,働きアリが巣から遠方まで出歩くのに対して,ツヤクシケアリでは,働きアリの活動は巣口の周辺部に集中する傾向が強かった。さらに,調査期間中に1度,ツヤクシケアリの1コロニーによる,ヤマクロヤマアリの巣への攻撃とその絶滅が観察された。このような種間競争が実際に観察されることは稀であり,貴重な記録と言える。本年度は,(1)ツヤクシケアリの活動開始時期(5月初旬)から,昨年マークした巣口の分布を調べ、多巣化の過程とその際に生じる他種ヤマクロヤマアリとの相互干渉を明らかにすること,(2)広範囲に分布するツヤクシケアリの巣間の個体が同一コロニーのメンバーであることを標識・再捕獲で確認すること,(3)ツヤクシケアリのコロニーにおいて,女王存在下で,だれがオスアリの生産者なのかを,DNAフィンガープリント法を用いて特定化することを目的とした。1.昨年設定した2つの区画A(6x12m)とB(10x15m)には各々約40個と70個の巣口が分布するが,その巣口の殆どが昨年と同様にツヤクシケアリによって使用された。しかしシ-ズン途中から,各々の区画において周辺に分布するヤマクロヤマアリが利用者になる巣口が一部に現れた。さらにその一部では再びツヤクシケアリが利用者に復帰するなど,種間で巣口(即ち巣場所)の占有をめぐる干渉があることが示唆された。両種の働きアリが地表で出会った際の行動は一方的にツヤクシケアリが攻撃的であり,ヤマクロヤマアリは素早く逃亡するだけであった。2.上記の2つの区画を含めて3区画で,合計約20の巣口から得られた約1000匹の働きアリに対して,巣口ごとに異なる色の油性マーカーでマ-キングを施し,巣口間でのアリの移動を追跡した。その結果,区画Bでは植物群落を挟んで約7m離れた巣口間で個体の移動が確認されたこと,区画C(5x5m)ではその全域に存在する約30の巣口が同一コロニーのものであることが推測された。3.3個のコロニーを発掘し,各々から得られた女王アリ,飛出前の新女王アリ(あるいはそのサナギ),同じく飛出前のオスアリ(あるいはそのサナギ)について個体別にDNAフィンガープリントを行った結果,バンド解析が明瞭に行えたほぼ全てのオスアリが女王アリのもたないバンドを持っていた。このことは,これらのオスアリが女王アリの巣為生殖による子孫ではなく,働きアリによって生産された個体であることを示している。
風に伴う樹冠同士の衝突とその生態学的意義の評価

大きな森林では、隣り合う樹木のは完全に独立し、「樹冠の譲り合い」(Crown shyness)と呼ばれる隙間をもつ。「譲り合い」という優しい響きとは裏腹に、この樹冠の隙間は、強風時の樹冠の衝突によって形成されると考えられる。しかし、樹冠の隙間を研究した例は少なく、天然の森林で、樹種や樹木の形状にどう依存しているのかはわかっていなかった。そこで本研究では、以下の課題に取り組んだ。(1)風によって、樹木がどのくらいたわむのか?(2) UAVを使用した樹冠の隙間を定量方法の確立、(3)樹冠の隙間が樹種や樹高、幹太さにどの程度依存するのか?本研究は、風による樹冠の動きと衝突による損傷程度を決める種の特性を明らかにし、種間競争の新展開を試みることが目的である。初年度は、風によって、樹木がどの程度、抗力を受けているかを測定することを試みた。まず、ひずみ測定器を調達し、大学内で、実際に木の歪みを測定できるかを試した。その結果、良好なデータを得たので、森林総研が管理する山城試験地において、コナラやソヨゴ、リョウブなどの樹木の幹の歪みを長期観測した。同時に測定した風速の結果を合わせ、風速とひずみの関係を明らかにすることに成功した。これにより抗力係数などの計算が可能になった。また地形と樹形、ひずみの関係も明らかになった。本研究は、風による樹冠の動きと衝突による損傷程度を決める種の特性を明らかにし、種間競争の新展開を試みることが目的である。初年度は、歪み測定器を使用することにより、風によって、樹木がどの程度、抗力を受けているかを測定することに成功した。2年目は樹冠の形状を把握するために、UAVを導入し、上空からの画像解析により樹冠の形状評価の手法の確立に取り組んだ。UAVの操作や、最適な撮影方法、sfm技術による3Dモデル構築、GISによる画像解析などに多くの時間を費やした。その結果、樹冠の形状把握を正確にできるようになった。これらの手法は樹冠生態学の発展に大きく役立つと考えらえる。近年のUAVの技術発展を応用したことにより、上空から樹冠の隙間を測定することが可能になり、樹冠の形状評価の正確さが劇的に向上した。これは当初の想定以上の大きな進展である。一方で、画像解析から樹冠の隙間の評価する手法の確立に時間を要するなど、新しい手法の導入に伴う苦労もある。2年目は樹冠の形状を把握するために、UAVを導入し、上空からの画像解析により樹冠の形状評価の手法の確立に取り組み、樹冠の形状や樹冠の隙間を正確に評価できるようになった。3年目は、樹冠の隙間が何によって決まっているかを解析し、樹高や太さ、樹形等に影響していることが明らかになった。(1)風によって、樹木がどのくらいたわむのか?(2) UAVを使用した樹冠の隙間を定量方法の確立、(3)樹冠の隙間が樹種や樹高、幹太さにどの程度依存するのか?目標としていた「実際の野外の樹木のひずみを正確に測定し、風から受ける力を測定すること」が順調に達成できた。UAVを利用した樹冠の形状・隙間評価を複数の森林で行う。隙間の大きさを樹高や直径などの関数によってモデル化する。森林生態学本年度は樹冠の隙間の定量を行う。当初、樹冠の隙間の定量は、林内から上方向に写真を撮る方法で行う予定だったが、この方法は非常に手間がかかる。近年のUAVの発展により、上空から樹冠の隙間を測定することが可能になり、劇的に効率化できると期待されるため、この技術を取り入れて測定を行う。樹冠のジオメトリー評価方法を、地上からのカメラ法から、上空からのUAV法に変えた。新しい手法は、広域評価が可能になる一方、失敗のリスクもあるため、なるべく次年度の調査に費用を残しておきたいと考えた。樹冠の隙間計測を、従来の地上からの方法から、ドローンを使用する方法に変えたため、次年度にドローンを購入する費用を残しておきたかったため。UAVの部品代や修理費、画像解析ソフト等に使用する。ドローンの購入費用に充てる。
単一単層カーボンナノチューブのユニット成長制御と機能サイト導入

グラフェン構造の基本ユニットとなる芳香族分子を炭素源として用い、化学気相蒸着法を用いることで、単層カーボンナノチューブの基本構造であるグラフェン構造生成に成功した。また、Niナノ微粒子担持Au電極表面上で酢酸水溶液を電気化学還元させることで、微量ではあるが単層カーボンナノチューブの合成に成功した。また、合成された単層カーボンナノチューブの直径は、担持したNiナノ微粒子サイズに依存することが示された。グラフェン構造の基本ユニットとなる芳香族分子を炭素源として用い、気相/液相プロセスで低次元炭素材料の合成を試みる。また、その生成機構や欠陥構造の特徴を明らかにすることを目的とする。上記目的を達成するために、平成22年度は、室温での合成が可能な、電気化学プロセスに注目をし、低次元炭素材料を液相合成することを行った。まずは、低次元炭素材料の一つであるカーボンナノチューブの合成をめざし、触媒金属ナノ微粒子を電極表面に電析するプロセスについて検証を行った。電析をする金属材料として、NiやFe,Coといった様々な金属を用いた。印加電圧-1V、印加時間10-100msの電析プロセスを行った結果、すべての金属について、電極表面上にナノ微粒子が形成するのを明らかにした。次に、炭素源に簡単な分子構造を持つ酢酸を用い、触媒金属ナノ微粒子が担持した金電極上にカソード電析を行いことで、低次元炭素材料の合成を行った。その結果、すべての系において酢酸の電気分解由来の大きなカソード電流が観察された。ラマン分光法による評価の結果、触媒金属にNiを用いた結果のみ、単層カーボンナノチューブの直径方位振動由来のRBM、グラフェン構造由来のG-バンドの振動モードが明白に観察された。一方、FeおよびCoの場合では、G-bandのみ観察されたことから、sp2軌道からなるグラフェン状の炭素材料が形成される結果が得られた。以上の結果から、電気化学プロセスにより、触媒金属種により、低次元炭素材料の形態を制御可能である知見が得られた。機能活性サイトとなる様々な欠陥構造ならびに電子物性を支配するカイラリティーを完全制御した、カーボンナノチューブを合成する技術を確立する。上記目的を達成するために、原料にグラファイト骨格に近い環状分子を用い、触媒のみを加熱し重合反応させる合成を試みた。これにより原料分子骨格を維持したまま反応させることが可能となり、カーボンナノチューブ構造のみを選択的に合成可能となることが期待される。今年度は、触媒基板のみ加熱が可能なコールド化学気相蒸着合成炉(CVD)を構築した。つぎに、モデル分子としてベンゼンを用い、触媒表面上でグラフェン構造が重合形成するかどうか検証実験を行った。加熱したNi触媒上で、ベンゼン分子を導入した結果、グラファイトの面内振動に由来するG-band、欠陥構造由来であるD-band、そしてグラフェン特有のD-bandの倍音振動である2D-bandの3つの代表的なラマンバンドが観測され、グラフェン構造が生成しているのを確認した。また、走査型原子間力顕微鏡から、触媒表面一様に、グラフェンが均一に生成していることも確認され、触媒加熱のみでグラフェン構造が均一かつ容易に生成可能であることを示した。一方、触媒基板にCuを用いた場合では、弱いD-bandおよびG-bandが観測されたが、明瞭な2D-bandは観測されなかった。この結果から、Cu触媒基板上では均一なグラフェンが生成しないことが示された。この結果は、触媒種によりベンゼン分子の反応性が明白に異なることを示唆し、本研究の触媒加熱をベースとしたコールドCVDにおいて、触媒選択が重要なパラメーターであることが明らかとなった。
二次元通信における安全な電力伝送法の研究

本研究の目的は,二次元導波路を用いた安全な電力伝送システムを実現することである.シート状の導波路にマイクロ波を伝搬させ,シート上に置かれた対象機器に選択的に給電する.その目標達成に向けた計画として,初年度にはシートの規格の決定および評価の基準となる標準カプラの開発,次年度にはカプラ単体の高性能化,最終年度にはアプリケーションの開発をそれぞれ行うものと予定していた.初年度において,選択的給電を実現するための導波シートおよび受電用共振カプラの基本構造を決定した.二年度目において,システム全体の効率を向上する上でカプラの改善よりも整流回路部の改善が重要と判断し,受電カプラに整流回路を組み込んだ直流出力型のカプラを開発した.シート入力カプラ直流出力までの伝送効率の評価を行い,最大で40%以上という結果を得た.本年度は,伝送効率の受電カプラ位置による変動を評価し,位置によらない安定した高効率給電の実現が重要と判断し,そのための研究開発を行った.晦フェーズドアレイシステムによってシート上の任意の位置に集束する定在波を生じさせ,任意の位置の受電カプラへの伝送効率を最大化するシステムを試作した.28個の位相可変なマイクロ波入力ポートをシート周辺部に組み込んだシステムを開発し,受電カプラの位置に応じて各ポートの位相をチューニングして伝送効率を最大化する実証実験を行った.さらに,通常の自由空間中でビームやフォーカスを形成するフェーズドアレイとは異なり,入力ポートは密に配置されているほど良いというわけではないことを明らかにした.この知見に基づき,ポート数を6個まで減少させてその配置を最適化した構成において,シート上での伝送効率変動の評価を行った.その結果,40×40cm^2の領域において伝送効率が838%となり,そのうち面積にして70%以上の領域において,効率が20%以上となると見積もられた.これは実際にフェーズドアレイを駆動せず,フェーズドアレイのポートからシートを経由して受電カプラまでの,高周波伝送路としての特性をベクトルネットワークアナライザで測定した結果から算出したものである.これらの結果から,フェーズドアレイシステムによってカプラ位置に応じて適応的に高効率で伝送を行う手法が実証された.本研究の目標は,シートの表面に受電デバイスを置くだけでデバイスへの電力伝送が可能なシステムを実現することである.二次元のシート状導波路によりマイクロ波を導波し,電気的接点を介さずに電力を伝送する.実用上の本質的な課題として,シート上の無関係な物体によって吸収・散乱される電力を充分抑制した上で,特定の受信機に対してのみ効率的に電力を伝送することが必要である.本研究ではこれを選択的給電と呼んでいる.その目標達成に向けた計画として,初年度(平成22年度)にはシートの規格の決定および評価の基準となる標準カプラの開発を行うものと予定していた.平成22年度の実績としては,年度前半において電力伝送シートおよび受電カプラの暫定的な仕様を決定し,後半において実証実験を行った,この仕様は,研究開始当初の想定を上回る発展となる重要な点を2つ含む.一つは,導波シートの仕様について,その表面を充分に厚い絶縁体層で覆うということである.もう一つは,受電カプラについて,その端部の境界条件を開放端(高インピーダンス)として外部への電磁波の漏出(放射損)を抑制するような共振モードを利用することである.前者はシート上の物体による電力吸収を抑制するために効果的な対策である.しかしこれは同時に,受電カプラによる電力吸収をも抑制してしまう.後者は,このような厚い絶縁体層を経由して効率的に電力を吸収するための解決策を示したものである.放射損の低減を,当初予定していた電磁バンドギャップ(EBG)構造に比べ非常に単純な構造で実現したことで,導体構造の抵抗損も低減され,共振のQ値が向上したことが解決策の要点である.平成23年度以降は,ここまでの実証実験の成果を踏まえ,さらにシート仕様およびカプラを改善すること,およびシート上の複数のデバイスへの同時給電を実現する実用的な手法の開発を行っていく予定である.本研究の目的は,二次元導波路を用いた安全な電力伝送システムを実現することである.シート状の導波路にマイクロ波を伝搬させ,シート上に置かれた対象機器に選択的に給電する。昨年度までに,選択的給電を実現するための導波シートおよび受電用共振カプラの基本構造を決定している.本年度は当初(1)シート材質の見直しによる特性の向上,(2)受電カプラの共振周波数の制御,(3)単一シート上でめ複数カプラへの給電の実現,を予定していた.(1)について,電磁界シミュレーションにより,導波層の誘電正接は0.001以下でなければならないことを明らかにした.昨年度採用した材料に替わる物を見出すには至っていないが,材料メーカーの協力を得ながら現在も検討を継続している.(2)はより根本的には受電カプラのシート上での位置に依存して受電電力が変動することの解決を目指すものであり,検討の結果,より優先度の高い課題は(2b)シート内定在波の制御であると結論付けた.シートに複数の給電ポートを設け,ポート間でマイクロ波の位相差を制御することで実現の可能性があることを明らかにし,現在も検討を継続している.

また(3)についても,複数カプラへの伝送電力を正確に,かつ実用的に意味のある評価を行うために,カプラの受信したマイクロ波を直流電力に変換したのちに変換の損失まで含めて評価すべきであると考え,(3b)整流回路を組み込んだ直流出力型の受電カプラの開発を目指すこととした.提案システムで使用する2,4GHz帯のマイクロ波を最大78%の効率で直流電力に変換する整流回路を設計し,昨年度開発した受電カプラと一体化し,DC出力型の受電カプラを実現した.56×39cm^2の導波シートに1Wのマイクロ波を給電した場合,シートの100分の1程度の面積の受電カプラで最大0.4W(40%)の直流電力を取り出すことができた,本結果は,従来効率が比較的低いことが難点とされていた二次元電力伝送方式の実用性を再評価させる成果である.本研究の目的は,二次元導波路を用いた安全な電力伝送システムを実現することである.シート状の導波路にマイクロ波を伝搬させ,シート上に置かれた対象機器に選択的に給電する.その目標達成に向けた計画として,初年度にはシートの規格の決定および評価の基準となる標準カプラの開発,次年度にはカプラ単体の高性能化,最終年度にはアプリケーションの開発をそれぞれ行うものと予定していた.初年度において,選択的給電を実現するための導波シートおよび受電用共振カプラの基本構造を決定した.二年度目において,システム全体の効率を向上する上でカプラの改善よりも整流回路部の改善が重要と判断し,受電カプラに整流回路を組み込んだ直流出力型のカプラを開発した.シート入力カプラ直流出力までの伝送効率の評価を行い,最大で40%以上という結果を得た.本年度は,伝送効率の受電カプラ位置による変動を評価し,位置によらない安定した高効率給電の実現が重要と判断し,そのための研究開発を行った.晦フェーズドアレイシステムによってシート上の任意の位置に集束する定在波を生じさせ,任意の位置の受電カプラへの伝送効率を最大化するシステムを試作した.28個の位相可変なマイクロ波入力ポートをシート周辺部に組み込んだシステムを開発し,受電カプラの位置に応じて各ポートの位相をチューニングして伝送効率を最大化する実証実験を行った.さらに,通常の自由空間中でビームやフォーカスを形成するフェーズドアレイとは異なり,入力ポートは密に配置されているほど良いというわけではないことを明らかにした.この知見に基づき,ポート数を6個まで減少させてその配置を最適化した構成において,シート上での伝送効率変動の評価を行った.その結果,40×40cm^2の領域において伝送効率が838%となり,そのうち面積にして70%以上の領域において,効率が20%以上となると見積もられた.これは実際にフェーズドアレイを駆動せず,フェーズドアレイのポートからシートを経由して受電カプラまでの,高周波伝送路としての特性をベクトルネットワークアナライザで測定した結果から算出したものである.これらの結果から,フェーズドアレイシステムによってカプラ位置に応じて適応的に高効率で伝送を行う手法が実証された.「9.研究実績の概要」に記載の通り,年度当初の予定からさらに検討を進め,より本質的かつ優先度の高い課題に取り組んだ.その結果,従来の二次元導波路給電システムでは達成しえなかった40%という高い効率での電力伝送を実現した.40%という効率そのものが従来達成されていないものであるが,さらに次の三つの点で前進している.(1)従来型の二次元導波路給電システムよりも電磁波の漏出が低減されている,(2)シートへの給電にフェーズドアレイなどの複雑なシステムを用いていない,
技術科において電力網を俯瞰して発電方法を評価する能力を育成する学習指導法の開発

本研究は,中学校技術・家庭科技術分野(以下技術科)における発電から消費までの電力網を包括的に扱ったエネルギー変換に関する技術を学習題材として,各種発電方法について技術的な評価のできる能力を育成できる単元展開を開発することを目的とする。2012年度に開発した効率と制御を軸にしたエネルギー変換に関する技術の学習指導法では, 1)エネルギー変換の仕組みと性能の理解, 2)各種発電方法の技術的視点による評価, 3)電力網の理解,について一定の成果を得ることができ,また中学生の効率に対する情意面の変化を測る意識尺度を用いて学習効果を測定したところ,4)省エネを実践する態度について有意な上昇が確認できた。その反面, 1)効率と損失の概念を数値を交えて定量的に扱う,2)発電方法の評価の視点の多様化, 3)学習内容のスリム化,の3点が課題として明らかになった。そこでより効果的な学習指導法へ改良するために, 1)簡易な計算を用いることによる効率・損失の定量的な扱い,2)発電方法の評価において発電割合と電力需要の視点を追加, 3)教具の工夫による演習の効率化,を基に学習指導法を改良することで, 1)効率・損失の概念の理解, 2)効率・コスト・発電割合を踏まえて電力網を俯瞰して発電方法を評価する能力, 3)授業時間の短縮,の3点において一定の効果を得ることができた。また,中学生の効率に対する情意面の変化を測る意識尺度を用いて学習指導法の評価を行ったところ, 1)「省エネに関する技術に対する知識の重要性」「省エネに関する技術を実践しようとする態度」の2因子に有意な上昇, 2)学習集団の内,中間群・低位群について全因子に有意な上昇,の2点から,開発した学習指導法が有効であったことを確認できた。これらの研究成果を平成25年度日本産業技術教育学会全国大会にて口頭発表を行ったところ優秀研究発表賞を受賞した。
振動特性によるコンクリート構造物の損傷度予測に関する研究

(目的と内容)本研究はRC構造物が地震などによって損傷を受けた場合の損傷度を振動特性により予測する方法を確立することを目的として行った。そのためにまず特定の構造物の損傷過程における振動特性の変化を定量化する必要があった。そこで本年度はその基礎的研究としてRC高橋脚モデルを用い、その損傷過程における振動特性の変化を実験的に明らかにした。実際結果に基づき、損傷度評価方法を検討し損傷度の定量的な判定予測の一方法を提案した。実験供試体の主な要因は、コンクリートの種類(普通,高強度,鋼繊維補強),載荷方向(強軸,弱軸),繰返し回数(1回,11回)とした。(研究成果)(1)RC構造物の損傷と振動数の変化の関係を定量化する一方法として、損傷を受ける前の固有振動数を100%とし、損傷を受けた後の振動数が何%にまで低下しているかを調べることにより、その構造物の現在の損傷程度を明らかにすることが可能である。(2)しかし、減衰定数の変化は変動が大きく、定量化が困難であり、損傷の度合いを判定する方法としては振動数よりは劣る。(3)損傷と振動数の変化は、使用材料,振動方向によって大きく異なり、終局変位時の振動数の低下割合も相異するが、この場合は、初期振動数と終局変位時振動数との差を基準とした相対低下振動数率を用いることにより、損傷度を判定することが可能となる。(4)損傷度を定量化する一方法として、変位損傷度(μ)と相対低下振動数率(y)を表示するための基本的な損傷関数としては、y=a【e^(-bμ)】なる関数形を仮定した場合によく一致する。(5)高橋脚モデルの損傷を定量化する場合の損傷度関数として、υ=υn-a【e^(-bμ)】を提案する。また、損傷度関数の係数を損傷係数として定め、片対数グラフに示せば、各種損傷要因の影響をも含めて、より明確に損傷の度合を判断することが可能であると考えられる。
個別沈降粒子のDNA解析による海氷下生態系と物質循環のドライバー解明

2017年度に作製したツイントラップを亡失し、本研究課題の範囲で作り直すことは不可能であったことから、中性ルゴール液が従来の元素分析に適しているかの検証が急務となった。検証に用いた試料は2017年10月に日本近海で採取し、中性ルゴール液(5%, 10%)、中性ホルマリン液(5%)と-80°C凍結保存の4つの方法で保存した動物プランクトン試料である。試料は採集から1週間、1ヶ月、3ヶ月、6ヶ月の保存期間の後、乾燥、脱脂処理後に炭素、窒素量および両元素の安定同位体比分析を実施した。またこれらの試料は継続して保存し、1年以上経過した後にDNAの抽出、PCRによる18SrRNAの増幅を行った。結果として10%ルゴール液は少なくとも元素分析において凍結保存と有意差が無かったことから沈降粒子試料の保存に対しても有効であることが確認できた。一方、5%ルゴール液は凍結試料との間に有意差があった。また、DNA分析についても使用した固定液中で10%ルゴールのみが良好な結果となった。今年度は南極観測課題の一つとして、新たに設計した漂流系による海氷融解期観測が予定されているが、上記実験結果を根拠に使用するセディメントトラップ2基の固定液としてルゴール液を>10%で使用すべき旨を進言し、現在準備が進んでいるところである。2016年度に取得した沈降粒子サンプルについては、DNA分析外注の準備が終わりつつあり、今年度秋には解析がスタートできる予定である。昨年度報告した動物プランクトン糞粒に似た渦鞭毛虫に関して、フラックスの推定が出来ているが、表面構造の電子顕微鏡観察および18SrRNA配列からの分類群決定には至っていない。一方、既報文献の情報整理から、同様の形態を持つ渦鞭毛虫が南極沿岸域の海氷中から報告されているものの、分類学的な報告すら無い状況であることを確認した。本課題ではトラップをツインにして、2種類の固定液を使用することで、脆弱なプランクトンの定量やDNA分析を可能にする狙いであった。2017年度観測時に本課題で改良したセディメントトラップを亡失したことで、本研究は大きな狂いが生じたが、2018年度は全ての分析項目に耐える固定液の選定に取り組んだ。ルゴール液が元素分析に使用できることが確認できれば、そもそもホルマリンを使用する必要が無くなるという狙いである。その結果、DNA分析はもちろん、元素分析においても10%中性ルゴール液は凍結試料と差のない優れた固定液であることがわかった。この結果は共同研究者とともに執筆中であり、本年度中の受理を目指している。個別沈降粒子DNA分析は昨年度掲げた計画より少し遅れているものの、予定よりも早く該当海域の沈降粒子試料が得られたことで、計画を前倒していたことによるものであり、申請時の計画と比べて遅れがあるわけではない。現状で、沈降粒子の分類はおおよそ完了しており、2016年度に取得済みの沈降粒子については糞粒様渦鞭毛虫も含めてDNA分析処理からシーケンス外注をする直前まで進んでいる。2018年度の進展状況として、漂流系の亡失から固定液の検証に切り替えてルゴール液の有用性を確認した点は非常に順調である。この結果は今年度実施予定の漂流実験計画に大きく寄与しているとともに、執筆中の論文は極域の炭素循環理解に大きな貢献となるはずである。この元素分析に力を入れた一方で、個別沈降粒子のDNA分析、および糞粒様渦鞭毛虫の同定・形態学的観察は遅れ気味である。ただし、集中的なDNA分析はもともと最終年度に予定しており、シーケンス外注予算も今年度に集中させてある。今年度は前半のうちにこれらのDNA分析を進める。申請直後(平成28年度)の南極観測において、漂流系観測がトライアルであったこともあり改良前の時系列トラップの固定液にルゴール液を使用した沈降粒子の採集を実施することが出来た。この観測では例年より海氷後退が1ヶ月程度早かったため、海氷融解期の投入は叶わなかったものの、融解後の高生産時期から収束までの期間を捉えており、予定より早くルゴール固定試料を用いた分析方法確立へ向けた分析をスタートすることが可能となった。現在は顕微鏡による沈降粒子試料の分析が終了し、個別粒子のDNA分析に向けて分担者とともに議論を重ねている状況である。また、沈降粒子以外のルゴール固定試料を用いてDNA抽出から分析までの手法検討を実施し、原核生物および真核生物の情報獲得手法をおおよそ確立しつつある。平成29年度に予定通り時系列セディメントトラップの改良を実施した。改良したトラップは平成30年度観測にて使用する予定であったが、これも前倒しで投入することが出来た。しかし、投入した系自体が海氷の存在下で破損し、GPSブイ以外の全ての機器をロストする自体となってしまった。再設計した耐氷型漂流系による観測は平成31年度に実施予定であり、先行して得られている成果の確認とさらに早い時期のデータ取得によりさらなる研究の進展を目指す。28年度に取得した沈降粒子の顕微鏡分析から紡錘形粒子が海氷融解後に優占することが明らかとなった。このうち半数におよぶ粒子は珪藻を初めとする植物プランクトンを多量に含み一見動物プランクトン糞粒に見えるが、比較的大きな核を有する渦鞭毛藻の一種であった。これらの動態によっては同時期の物質循環の概念を大きく変える可能性がある。

これら糞粒様原生動物の種を特定し、海氷融解後の生物ポンプとそのドライバーの経時変化についての成果に繋げることは可能と判断している。海氷存在下における漂流系(改良した時系列セディメントトラッフプ)の損失は、漂流系の設計に関わる部分での問題であり、これによって新規のサンプル取得計画が1年遅くなってしまうことで本計画の遂行に大きな問題が生じてしまった。一方で手法の確立は計画以上に進んでおり、かつ、先行して得られたルゴール固定試料から季節海氷域生態系の生物ポンプ機能について大きな役割を持つ可能性がある原生動物の存在が示唆されたことは特筆すべき進展である。現時点で蓄積されている南極海の知見において、このような動物プランクトン糞粒様原生動物の報告は初めてであり、これらの種を特定し、その機能を推定することで、季節海氷域生態系の理解は急速に進むと期待される。以上のことから29年度のデータを得ることは出来なかったが、個別沈降粒子の解析は28年度(申請直後に)採取された試料を使って順調に進んでいる。2017年度に作製したツイントラップを亡失し、本研究課題の範囲で作り直すことは不可能であったことから、中性ルゴール液が従来の元素分析に適しているかの検証が急務となった。検証に用いた試料は2017年10月に日本近海で採取し、中性ルゴール液(5%, 10%)、中性ホルマリン液(5%)と-80°C凍結保存の4つの方法で保存した動物プランクトン試料である。試料は採集から1週間、1ヶ月、3ヶ月、6ヶ月の保存期間の後、乾燥、脱脂処理後に炭素、窒素量および両元素の安定同位体比分析を実施した。またこれらの試料は継続して保存し、1年以上経過した後にDNAの抽出、PCRによる18SrRNAの増幅を行った。結果として10%ルゴール液は少なくとも元素分析において凍結保存と有意差が無かったことから沈降粒子試料の保存に対しても有効であることが確認できた。一方、5%ルゴール液は凍結試料との間に有意差があった。また、DNA分析についても使用した固定液中で10%ルゴールのみが良好な結果となった。今年度は南極観測課題の一つとして、新たに設計した漂流系による海氷融解期観測が予定されているが、上記実験結果を根拠に使用するセディメントトラップ2基の固定液としてルゴール液を>10%で使用すべき旨を進言し、現在準備が進んでいるところである。2016年度に取得した沈降粒子サンプルについては、DNA分析外注の準備が終わりつつあり、今年度秋には解析がスタートできる予定である。昨年度報告した動物プランクトン糞粒に似た渦鞭毛虫に関して、フラックスの推定が出来ているが、表面構造の電子顕微鏡観察および18SrRNA配列からの分類群決定には至っていない。一方、既報文献の情報整理から、同様の形態を持つ渦鞭毛虫が南極沿岸域の海氷中から報告されているものの、分類学的な報告すら無い状況であることを確認した。本課題ではトラップをツインにして、2種類の固定液を使用することで、脆弱なプランクトンの定量やDNA分析を可能にする狙いであった。2017年度観測時に本課題で改良したセディメントトラップを亡失したことで、本研究は大きな狂いが生じたが、2018年度は全ての分析項目に耐える固定液の選定に取り組んだ。ルゴール液が元素分析に使用できることが確認できれば、そもそもホルマリンを使用する必要が無くなるという狙いである。その結果、DNA分析はもちろん、元素分析においても10%
アメリカにおける欠陥製品と日本企業の市場価値

本研究課題の目的は、アメリカ合衆国で起こされた日本企業の欠陥製品訴訟・判決がどのような波及効果を日本企業の企業価値にもたらすのか明らかにすることである。日本の製造業の多くはアメリカに進出しており、アメリカの欠陥製品訴訟対策は既にとっていると考えられる。しかし、アメリカの司法制度では陪審員制度や集団訴訟、懲罰的賠償などといった日本の司法制度には存在しない制度がある。そのため、日本よりもアメリカの訴訟の方が結果に対する不確実性が大きいと考えられている。また、判決として巨額の賠償金が言い渡されても控訴審で減額されるケースもある。つまり、日本よりもアメリカの方が判決で言い渡される賠償金額が巨額になる可能性が高い反面、後で減額されるケースもあり賠償金額をそのまま確定金額と見なさない傾向がある。アメリカの裁判結果について判例データベースを用いて、データセットを作成した。判決まで至ったケースを分析すると、明らかに企業側が勝訴すると事前に予想できるケースであった。または、原告側が和解に応じずに判決まで持ち込むことを強く希望していると思われるケースであった。ただ、このケースは少ない。従って、ほとんどの判決において企業側が勝訴している。アメリカと日本の司法制度の違いとして、懲罰的賠償の存在がある。懲罰的賠償が大きく報道されることが多いが、実際に懲罰的賠償が言い渡されたケースは非常に少ないことが分かった。分析の結果、企業側は非常に戦略的に行動していることが分かった。日本の製造業の多くはアメリカに進出しており、アメリカの欠陥製品訴訟に常にさらされている。今年度は、当初の計画通り、既存文献をサーベイした後に、データセットの構築を始めた。自動車産業と機械産業の上場企業について、海外の判例データベースを用いてアメリカでおこされた製造物責任訴訟の判決をすべてデータセットに入力した。今年度分かったことは、当初考えていた通り、判決額の懲罰的賠償金を伴って巨額になるケースがあったこと。また、企業が敗訴したケースが少ないことである。これは、訴訟になると匿名性か保てないので、敗訴しそうなケースは和解している可能性が高いと考えられる。つまり、判決までいたったケースは、企業が自分たちは敗訴しないと確信しているケースである。実際には、判決にいたるまでに棄却されているケースが多い。ケースを調べていくうちに初めて気づいた事実もあった。アメリカの司法制度は、日本と違い、州裁判所と連邦裁判所の両方がある。原告(消費者)が州裁判所に提訴するか、連邦裁判所に堤訴するこという、選択の問題がある。この選択の問題について、実際に原告の期待通りの判決が得られているかデータセットを利用して検証可能である。次年度、実際に論文をまとめるにあたって、この点を詳細に見ていく予定である本研究課題の目的は、アメリカ合衆国で起こされた日本企業の欠陥製品訴訟・判決がどのような波及効果を日本企業の企業価値にもたらすのか明らかにすることである。
脳卒中片麻痺患者のトイレにおける下衣上げ下げ動作の再獲得過程の解明

本研究の目的は、脳卒中患者のトイレ動作で特に困難とされるズボン上げ時の姿勢制御特性と、回復過程でのその変化を検討することであった。研究の結果、脳卒中患者のズボン上げの特性として、所要時間が長くズボンの引き上げ数が多いこと、非麻痺側に高い荷重を示すこと、および身体前後軸での足圧中心(COP)の平均位置が左右非対称であることが明らかになった。さらに、患者の回復過程で、ズボン上げ時に非麻痺側における身体前後軸のCOPの移動範囲が増大することが明らかになった。これらより、脳卒中患者のトイレでのズボン上げ下げの自立には、非麻痺側での身体前後軸のCOPの管理能力が鍵となる可能性が示唆された。本研究は、回復期脳卒中片麻痺患者のトイレでの下衣上げ下げ動作の再獲得過程をビデオ観察と重心動揺計測等から検討することを目的としている。平成26年度では、1名のデータ計測が終了し、2名を計測中である。終了した1名は、下衣上げ下げ動作を見守りで行える者であり、初期測定から2週間おきに計4回(1.5ヶ月)の計測を行った。結果として、本症例は下衣上げ下げは自立には至らなかったが、経過の中で、静的立位での重心動揺の減少や下衣上げ下げの所要時間が減少し、機能改善を認めた。本症例を対象に、特に困難度が高いと言われている下衣上げに着目し分析した結果、改善過程で以下の変化が抽出された。1.重心の軌跡が麻痺側後方へ偏位し、非麻痺側下肢への荷重が優位になること。2.重心の軌跡長(cm/秒)が増大する傾向にあること、3.麻痺側、非麻痺側それぞれの足圧中心が、麻痺側では足底外側前方で著変ないが、非麻痺側では足底外側後方へと偏位していく傾向にあること。また、動作を録画したビデオ観察より、4.特に動作初期の前かがみの状態で下衣を操作する動作にて、麻痺側への荷重が増え、重心の軌跡変動が大きくなる傾向が伺えた。先行研究では、脳卒中片麻痺患者の下衣上げ下げ動作は麻痺側下肢への荷重優位で行われることがわかっている。本研究ではさらに、下衣上げの改善の背景に、非麻痺側下肢への荷重の優位性だけではなく、非麻痺側での足圧中心を足底外側後方へと偏位させた上で重心移動を増大させていること、さらには下衣上げの中でも重心の軌跡変動や荷重量に特に変化が生じる動作があることが明らかになりつつある。これらの知見は、脳卒中患者の行為の再獲得過程や困難度の高い動作の理解に繋がり、効果的な訓練への基礎資料となると考えられる。現在は一症例の知見であるが、今後もデータ計測を進め知見を蓄積していく予定である。本研究は、回復期の脳卒中片麻痺患者のトイレでの下衣上げ下げ動作の再獲得過程をビデオ観察と重心動揺計測等の生体力学的側面から検討することを目的としている。平成27年度までに7名のデータを測定した。そのうち回復過程が追えたデータを分析した結果、まずビデオ観察から、脳卒中片麻痺患者の下衣上げの特性として健常者に比べ所要時間が長いこと、および行為数が多く不規則な行為手順になっていることがわかった。重心動揺データからは、健常者に比べ足圧中心、荷重量ともに左右軸で非麻痺側に偏位していること、前後軸では麻痺側の足圧中心が非麻痺側よりも前方に偏位していることがわかり、脳卒中患者では非対称的な立位姿勢にて下衣上げを遂行していることが明らかとなった。次に、1回目と4回目(1.5ヶ月後)のデータを用い、回復過程を分析した。結果、1.5ヶ月後のビデオ観察から、下衣上げ動作の所要時間の短縮、行為数の減少、および健常者のような規則的な行為手順に変化していた。重心動揺データより、左右軸での足圧中心と荷重量の不均衡に著変はなかったが、非麻痺側の足圧中心が前方へ偏移することで、前後軸での非対称性は改善していた。また、足圧中心の動揺速度が1.5ヶ月後には減少しているものの、左右別で見ると、非麻痺側の足圧中心の動揺速度は特に前後軸で上がっていた。これらより、脳卒中患者の下衣上げ動作の回復過程の背景には、非麻痺側への極端な重心移動と荷重といった不均衡さは残存するものの、麻痺側荷重による立位の不安定さを非麻痺側の制御によって柔軟に代償していくような戦略がある可能生が推測された。先行研究において、脳卒中患者の下衣上げの生体力学的側面から見た異常性やその回復過程についての知見は乏しく、これらの知見は下衣上げの自立を促進するような介入の基礎資料になると考えられる。今後は、症例数を増やし、結果を蓄積していく予定である。研究協力施設において、平成27年度は重度の脳卒中患者の入院数が多く、本研究で対象となる下衣上げ下げ動作が見守り程度で行えるような中等度軽度の脳卒中患者の入院数が少なかった。また、プライバシー性の高いトイレ動作を研究対象としていることや継続的にデータ測定が必要となるなどの理由により、研究参加への同意が得られにくい現状があった。このような状況から、補助事業期間延長を申請し承認を受けた。本研究では、脳卒中片麻痺患者のトイレ動作で特に困難とされる下衣上げ動作の姿勢制御特性と患者の回復過程におけるその変化をビデオ映像観察、および下肢の荷重率と足圧中心(COP)から検討した。研究対象者は回復期病棟に入院した脳卒中片麻痺患者11名と健常者6名であった。

対象者には病院内のトイレに設置した重心動揺計の上に立ってもらい、非麻痺側の手(健常者は非利き手)で下衣上げ下げを実施してもらった。患者の計測は初回あるいは退院時まで定期的に実施した。分析では、動作の録画映像からズボンの引き上げ数と所要秒数を抽出し、重心動揺計から動作中の左右下肢の平均荷重率、COPの外周面積、COPの平均位置、COPの平均動揺速度、COPの移動域を抽出し、健常者と患者の特性を分析した。分析の結果、健常者の特性として、荷重率とCOPの各指標では左右下肢での差はなかったが、身体の左右軸に比して前後軸のCOPの動揺速度とCOPの移動域が大きいことが示された。脳卒中患者の特性として、健常者に比して所要時間が長いこと、下衣の引き上げ数が多いこと、非麻痺側下肢に高い荷重をしていること、身体の前後軸での左右下肢のCOPの位置に非対称性があることが明らかになった。リハビリテーションの経過の中で下衣上げ下げを含むトイレ動作が自立した患者では、その過程で麻痺の程度は変化しなかったが、トイレ動作が自立に至った時期には非麻痺側下肢における前後軸のCOPの移動域が有意に拡大していることが明らかとなった。本研究より、健常者及び脳卒中片麻痺患者のトイレでの下衣操作中の姿勢制御特性が明らかになった。さらに、麻痺の回復が思わしくない患者におけるトイレでの下衣上げの再獲得の鍵は、特に非麻痺側下肢の前後軸におけるCOP管理能力の向上にある可能性が示唆された。本研究の目的は、脳卒中患者のトイレ動作で特に困難とされるズボン上げ時の姿勢制御特性と、回復過程でのその変化を検討することであった。研究の結果、脳卒中患者のズボン上げの特性として、所要時間が長くズボンの引き上げ数が多いこと、非麻痺側に高い荷重を示すこと、および身体前後軸での足圧中心(COP)の平均位置が左右非対称であることが明らかになった。さらに、患者の回復過程で、ズボン上げ時に非麻痺側における身体前後軸のCOPの移動範囲が増大することが明らかになった。これらより、脳卒中患者のトイレでのズボン上げ下げの自立には、非麻痺側での身体前後軸のCOPの管理能力が鍵となる可能性が示唆された。対象者の確保にやや難渋している。本研究では、対象者の選出基準を脳血管疾患発症から1ヶ月以上が経過していること、下衣上げ下げが自立していないこと、および認知機能障害がないこととしている。本基準に該当する患者はデータ測定開始から年度末にかけて少なかった。さらにトイレ内での下衣上げ下げというプライバシー性の高い動作を対象としていることや、2週毎にデータ測定があることにより、研究への協力が得られないケースもあった。平成27年度に引き続き、新規患者のリクルートとデータ測定を実施する。その後、データを分析し、研究成果の総括を行う予定である。リハビリテーション引き続き、患者への研究協力依頼と対象者のデータ計測を実施する。対象者確保の方策としては、対象者の取り込み基準を自立して下衣上げ下げが行える者まで含め、さらに一回の計測のみであれば研究協力が得られる患者も対象とすることを考えている。これにより、下衣上げ下げについて介助があれば行える者、見守りで行える者、自立して行える者で分類して、現在進行中の縦断データ計測に加え、横断データ計測から患者間比較を行うことも視野に入れている。平成27年度の旅費については、対象者数が少なくデータ計測のため研究協力施設へ出向く機会が予定より少なかったこと、人件費や謝金およびその他費用については、本研究成果の報告のための学会参加や論文執筆費用が生じなかったことから未使用額が生じた。
健康・環境影響評価のための環境ナノ微粒子の粒別分析評価法の開発

平成20年度特別研究員奨励費研究計画書に記載したとおり、細胞とナノ粒子との相互作用に関する情報を取得するため、ナノ粒子計測並びにナノバイオ分析の評価手法の開発を目的とした。実際、ドイツのHelmholtz Zentrum Munchenの統括リーダーであるStefan博士と、オーストリアのLinz大学の助教授であるPeter博士と共同で、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)を用いた分析評価手法の技術体系構築を推進した。その結果、従来電子顕微鏡で困難であった数ナノメートル領域の詳細な粒子分析ができるようになった。具体的には10nm以下の酸化チタン粒子がメディウム環境中に多量に存在することを発見し、生体影響をより的確に解析ができる可能性が開かれた。さらに、本法は真空系に導入する必要がないため、タンパク質や糖質で非意図的に化学修飾された粒子表面の計測・評価もできる。つまり、今後ナノ粒子を用いたドラッグデリバリーなどの的確な分析・評価ができる。さらに、細胞表面のナノ粒子の相互作用を解析するため、AFMの短針を機能化した細胞表面分析手法を開発しつつある。詳細については割愛するが、これらのナノバイオ分析の基盤技術が確立されれば、未だ解明されていない疾病やその解明に向けた細胞影響を更に詳細に解析できる可能性がある。以上の観点から、本研究で更に進展したAFMを用いたナノバイオ分析の技術は、今後益々重要な分析評価技術の一つと成り得る。本研究課題である「健康・環境影響評価のための環境ナノ微粒子の粒別分析評価法の開発」において、平成19年度は、本研究目的である環境ナノ微粒子が人に及ぼす影響を的確に評価するための方法論の開発並びに、その有害なナノ粒子を除去するための画期的な除去装置の開発・向上に向けた基礎的な研究を実施した。尚、これらの成果は国内外の学会へ発表された後、下記の各学術誌へ掲載された。さらに、国際会議(The 16th International Confbrence on Secondary Ion Mass Spectrometry)において、研究成果がStudent Awardを受賞した。また、受賞内容は、最新プローブ技術と遺伝子解析技術を組み合わせた環境ナノ微粒子の健康影響評価法を開発したものであり、最終受賞者13名の中で独創性に富む内容として選出された。一方、高感度な表面分析が可能であり、マイクロビーム分析手法において唯一の有機物質分析が可能であるTOF-SIMS法を活用し、従来明らかとされていない都市・沿道における大気環境中のナノ微粒子汚染の実態を把握するための画期的な分析法を確立した。実際、1μm未満の空間分解能を要する局所分析は、分析化学研究において極めて重要な課題となっている。以上のように、平成19年度研究実施状況は、当初予定していた研究計画を十分に達成したと言える。