hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゲノム機能の適正な発現を担うインスレーターと非コードDNAの物理的特性

ゲノムの非コードDNA中のインスレーターが隣接する遺伝子間の干渉を防ぐことは、ゲノムの適正な機能発現に重要である。本研究では、バフンウニで同定されたArsインスレーターの活性にはDNAの物理的特性が重要であること明らかにした。また、人工合成したトリヌクレオチドリピートの物理的特性を解析し、ATTリピートの特性がArsインスレーターの特性と類似していることが明らかになり、ヒトゲノムChIP-seqデータの数理的な解析からAATリピートの周辺部には整列したヌクレオソームが配置されることも示唆された。本研究の過程ではさらに、塩基配列に依存した構造を反映したDNAの弾性ネットワークモデルを構築した。人工ヌクレアーゼTALENを利用したバリア活性測定系を作製するために、HeLa細胞中のユークロマチン/ヘテロクロマチンの境界部を標的とする人工ヌクレアーゼTALENを作製した。また、TALEN標的部位に挿入するレポーターを作製するために、GFPとRFPをタンデムに連結し、両レポーターの発現がインスレーターのない状態で転写干渉を起こさないことを確認した。エンハンサー遮断活性をHeLa細胞で測定するために、SV40エンハンサー/プロモーターによるルシフェラーゼ発現系を作製した。解析の過程で、SV40エンハンサー/プロモーター間の距離が近いと正確な活性測定が出来ないことが判明したため、両者の距離を約2kb離すことにより安定な活性測定系を作製した。Arsインスレーターを含めたHpArs遺伝子上流域の物理的特性を数理的解析により調べたところ、Arsインスレーターの機能的コア領域(ArsInsC領域)は他の領域と比べてDNAの柔軟性が低いとうデータが得られた。さらに、DNAの粗視化モデルによりArsインスレーターの運動性について解析した結果、ArsInsC領域は揺らぎの大きい領域であり、ArsインスレーターからArsInsC領域を欠失させると揺らぎが小さくなることも示された。この揺らぎとエンハンサー遮断活性との間には相関がみられる。さらに、各種反復配列についてその物理的特性およびインスレーター活性を解析するために、各種反復配列を人工合成してサブクローニングした。その中で、ヌクレオソームを排除する性質を有する(CCGNN)nがエンハンサー遮断活性を示すことを示した。また、類似の配列についても解析したところ、(CCGNN)nと(CCANN)nでは配列が長くなる程エンハンサー遮断活性が強くなる傾向が見られたが、(CAGNN)nに関しては、長さが短い方がエンハンサー遮断活性は強くなっていた。各種反復配列の物理的特性およびインスレーター活性を解析するために、各種反復配列を人工合成してサブクローニングした。ヌクレオソームを排除する性質を有する(CCGNN)nについては、9リピートおよび18リピートでエンハンサー遮断活性を示すことを示していたが、さらに長い反復配列を作製するために、新しい反復配列の伸長法を確立した。これにより、(CCGNN)n, (CAGNN)n, (CCANN)nリピートについては35リピート、69リピートの作製に成功した。また、トリヌクレオチドの柔軟性についての報告がすでにあるため、10種類のトリヌクレオチドリピートの作製および伸長を行い、概ね終了した。これから、各リピート配列のエンハンサー遮断活性を測定していく。また、Arsインスレーターのエンハンサー遮断活性にモノヌクレオチドリピート(Gストレッチ)が関与する結果が得られ、またこのGストレッチに結合するタンパク質の存在もゲルシフト分析により明らかとなった。そこで、アフィニティークロマトグラフィーおよび質量分析を用いた解析により、Gストレッチ結合タンパク質の有力な候補としてheterogeneous nuclear ribonucleoprotein Q-likeが同定された。現在、さらに詳細な解析を進めている。さらに、DNAの動きとヌクレオソーム親和性を弾性ネットワークモデルにより数理シミュレーションするシステムを確立し、ヒト・線虫・ショウジョウバエのゲノムを対象に解析を行った。ヌクレオソームを形成しやすい配列は、ヌクレオソームを形成しにくい(CCGNN)n配列とAT-richなArsインスレーターの中間的な性質を示すことが明らかになった。バフンウニで同定されたArsインスレーターのコア領域は十分なインスレーター活性を示すにも関わらず、ゲルシフト解析では結合タンパク質が検出されない。そこで、DNAの物理的特性が重要であると考え、ゲノム中に多く存在する各種反復配列の物理的特性およびインスレーター活性を解析することを目的とし、人工合成した各種反復配列の物理的特性を解析した。10種類のトリヌクレオチドリピートの物理的特性を解析するために、ポリアクリルアミドゲル電気泳動による解析を行ったところ、各リピートはそれぞれ異なる挙動を示し、中でもATTリピートの特性がArsインスレーターの物理的特性と類似していることが明らかになった。また、各種反復配列のヌクレーソーム形成への影響やインスレーター活性を調べるために、それぞれの目的に対するベクターへの各反復配列の挿入を行った。ヌクレオソーム形成への影響を解析するためには、酵母のミニクロモソーム系を用い、TALSベクターへの挿入を行った。また、インスレーター活性の解析には、ウニのSM50プロモーターでドライブされるGFP遺伝子の上流に反復配列を挿入した。解析に関しては、現在進行中である。さらに、ヒト細胞を用いたChIP-seqのデータを用いて、ヒトゲノム中における各種反復配列のクロマチン構造に及ぼす影響について検討した。その結果、Arsインスレーターと類似の特性をもつATTリピートがヌクレオソームを形成しにくい性質をもつこと、またATTリピートの周辺部には整列したヌクレオソームが配置される傾向があることなどが明らかになった。

現在、さらに詳細な解析を行っている。ゲノムの非コードDNA中のインスレーターが隣接する遺伝子間の干渉を防ぐことは、ゲノムの適正な機能発現に重要である。本研究では、バフンウニで同定されたArsインスレーターの活性にはDNAの物理的特性が重要であること明らかにした。また、人工合成したトリヌクレオチドリピートの物理的特性を解析し、ATTリピートの特性がArsインスレーターの特性と類似していることが明らかになり、ヒトゲノムChIP-seqデータの数理的な解析からAATリピートの周辺部には整列したヌクレオソームが配置されることも示唆された。本研究の過程ではさらに、塩基配列に依存した構造を反映したDNAの弾性ネットワークモデルを構築した。エンハンサー遮断活性をHeLa細胞で測定するために、SV40エンハンサー/プロモーターの距離を約2kb離した活性測定系を作製していた。昨年度までこの研究課題の実験を行っていた大学院生が修了し、今年度より新たな卒論生がこれを引き継いだ。しかし、この学生が同じ実験を行ったところ培養細胞系における活性測定が安定せず、今年度はその原因解明および測定系の改変に多くの時間を費やすことになった。また、ウニ胚を用いた活性測定系についても、作製を進めている。分子生物学まずは、エンハンサー遮断活性を測定するシステムを再構築して、すでに作製された反復配列がもつエンハンサー遮断活性を測定する。また同時に、各反復配列がもつバリア活性についても測定し、反復配列の役割について検討する。また各反復配列や、弾性ネットワークモデルにより予想されるヌクレオソームを形成しやすい配列・形成しにくい配列について、実験的にヌクレオソーム形成能やエンハンサー遮断活性を測定し、各種DNA配列が示す挙動とエンハンサー遮断活性との関連について明らかにする。さらに、Arsインスレーター(Gストレッチ)結合タンパク質の解析をさらに詳細に進め、その同定および阻害によるインスレーター活性への影響について検討する。Arsインスレーターを含めたHpArs遺伝子上流域、同遺伝子のエンハンサーを含めた第1イントロン、タンパク質コード領域について、その物理的特性を解析し、ArsインスレーターのDNAは他の領域と比較して柔軟性が低いことを明らかに出来た。エンハンサー遮断活性を測定する実験系については、SV40エンハンサー/プロモーターを利用したHeLa細胞による実験系を作製し、さらにエンハンサー/プロモーターの距離による問題点を実験的に明らかにし、その改善にも成功した。この実験系を用いて、各種配列のエンハンサー遮断活性を安定的に測定できるようになった。バリア活性を測定する実験系については、まだ予備実験の段階であるが、順調に進行している。
フーリエ基底を用いた安全な関数分散技術の基盤構築

代表者の初期的研究により,フーリエ基底表現の冪の線形性を利用することで関数分散に対して線形秘密分散を組み込むことの可能性が見出されている。これを利用して,従来の関数分散技術の拡張性に乏しさを解決することを目指す。関数分散の原型である秘密分散研究には,様々な構成方法,付加的な諸性質を持つ方式の提案,セキュア計算などの暗号プロトコル応用などがあり,秘密分散は貴重な暗号ツールとして重要な役割を担っている。同様な性質を持つ関数分散についてもフーリエ基底表現の特性を活かして秘密分散と同様あるいはそれ以上の役割を持つ方式が期待でき,そのための方法論を構築する。
モバイル機器へのマイクロ波無線電力伝送に適した機能レクテナの研究

本研究では、モバイル機器へのマイクロ波無線電力伝送に適した機能レクテナの実現を推進するために、到来電波の偏波面によらずに受信できるマルチ偏波受信機能や広範囲の角度で受信できる広角指向性受信機能を有する機能レクテナを提案した。その結果、提案したレクテナが、あらゆる偏波を受信し整流できる特性、広い範囲から到来する電波を受信し整流できる特性を有していることを確かめた。それは、指向性のロバスト性が向上し、よりモバイル機器への適応度が増したことを示す。電源のユビキタス化への第一歩となるマイクロ波無線電力伝送システムの一端を担うレクテナの提案とその研究を行っている。本研究では、到来電波の偏波面によらずに受信できるマルチ偏波受信機能や広範囲の角度で受信できる広角指向性受信機能を有する機能レクテナを提案している。この2つのレクテナが実現きれば、偏波面や指向性のロバスト性が向上し、マイクロ波無線電力伝送のモバイル機器への応用が期待できる。本年度は、マルチ偏波機能レクテナと広角指向性機能レクテナについて、まずそれぞれのレクテナの給電回路を含むアンテナ部の受信特性をシミュレータで計算し設計を行った。それを基に実験モデルを製作し、実験によりそれらの基本特性を測定した。マルチ偏波機能レクテナでは、4つのマイクロストリップアンテナ素子を正方配列しそれぞれを給電線で整流用ダイオードを介して接続している。この構成によりあらゆる偏波を受信し整流することができ、かつディファレンシャル動作で低電界強度の条件下でも効率よくDCが変換できる。基礎実験において提案のレクテナがマルチ偏波機能を持つことを確かめた。広角指向性機能レクテナでは、2つのアンテナ素子をMagic-T回路で接続することで、それぞれで受信した電波を和と差で合成出力し、それぞれをダイオードで整流する。これにより、広角性を実現する。基礎実験において提案のレクテナが広角指向性機能を持つことを確かめた。当初の計画の通り、提案した2つのマルチ偏波機能レクテナと広角指向性機能を有するレクテナを設計し、実験においてその基本特性を調べた。その結果、それらが偏波角に依存しないレクテナと、広角指向性を有するレクテナとして動作することを得ることができた。近年、スマートフォンに代表されるような高機能の携帯端末の普及が爆発的に進み、ユビキタス社会の到来が本格化している。それらの電源機能が拡張されれば、その利便性は格段に良くなる。本研究では、電源等の問題の解決手段の一つとして、電源のユビキタス化への第一歩となるマイクロ波無線電力伝送システムの一端を担うレクテナの提案とその研究を行う。平成28年度は、広角指向性機能レクテナの高機能化の検討を行った。我々は今までに2次元の広角指向性をもレクテナを提案し、その実用性を実証してきた。さらに、実用性の向上のために、3次元広角指向性について検討を行った。我々は、今までにマイクロ波機能回路の一つである平面型マジックT回路をマイクロストリップアレーアンテナの給電回路と複合することで2次元広角指向性を実現する技術を示した。この技術をさらに発展させ、3次元の広角指向性を実現するために、新たな仕組みのマジックT回路を提案し、その効果を検証した。まず、アレーアンテナのみの特性ついて検討を行った。4素子のマイクロストリップアンテナに直交する3つの給電回路で構成したアレーアンテナを検討した。給電回路に2種類のマジックT回路を活用し、広角指向性を有するように設計を行った。計算と実験においてその基本特性を調べ、広角指向性を有することを確かめた。さらには、整流回路を複合したレクテナの基礎実験を行った。その基本動作において、所望の特性を持つことを実証した。平成28年度では、マルチ偏波・広角指向性レクテナの最適化において、特に広角指向性レクテナについて集中し研究を進めた。その結果、次年度での展開へとつながる良好な特性が得られた。また給電・整流回路の特性インピーダンスやダイオードとの整合性の検討を行っており、基本的な知見が得られている。ほぼ、当初計画に従って研究が進んでいる。本研究では、到来電波の偏波面によらずに受信できるマルチ偏波受信機能や広範囲の角度で受信できる広角指向性受信機能を有する機能レクテナを提案する。これにより、偏波面や指向性のロバスト性が向上し、マイクロ波無線電力伝送のモバイル機器への応用が期待できる。平成29年度は、広範囲の角度で受信できる広角指向性受信機能を有する機能レクテナについてその角度特性の拡張に関する研究を進めた。マジックTを給電回路に活用し3次元の広角指向性を有するマイクロストリップアレーアンテナをレクテナのアンテナ部に適用し、その効果を確かめた。このアレーアンテナは、2種類のマジックTを給電回路に用いることで、ひとつのアンテナで3つの入力ポートを持ち、それぞれの給電回路に信号を入力した場合に、それぞれ異なる指向性を有する。それらを組み合わせて指向性を合成ることで、広角な指向性を実現できる。このアンテナをレクテナのアンテナ部に適用することで広角な受信特性となる。このアンテナを試作し、その特性を実験で調べ、良好な角度特性を確かめた。これらの結果は学会等に報告し公開した。

その結果、提案したレクテナが、あらゆる偏波を受信し整流できる特性、広い範囲から到来する電波を受信し整流できる特性を有していることを確かめた。それは、指向性のロバスト性が向上し、よりモバイル機器への適応度が増したことを示す。提案した2つのレクテナのマルチ偏波受信機能と広角指向性機能の基本特性を確認できたので、今後は整流回路を複合化した給電回路について、さらに詳しく調べ、直流への変換効率を検討する。マルチ偏波機能レクテナと広角指向性機能レクテナの拡張による大電力化において、給電・整流回路の特性インピーダンスやダイオードとの整合性、給電回路の損失の低減が重要な課題となっている。この課題に対し、良い高い変換効率を有するレクテナの実現のために、我々が得意とするマイクロ波機能回路との複合技術を活用して対応し、研究を進める。アンテナ工学当初購入計画していたマイクロ波増幅器が、より当研究に適した性能にカスタマイズ可能になり、その分低価格で購入できたため。初年度に購入したマイクロ波増幅器が、より研究に適した性能にカスタマイズしたため、購入価格が安くなったため。ダイオードの購入個数を増やすことに充て、より多くの実験データを得るために使う。より多くの実験ができるように実験物品購入数を増やす。また、成果報告の公開の促進のために旅費に充てる。
物理ゲルの架橋点の形成過程と構造

今年度は、前年度に引き続き、ゲル化試料としてポリビニルアルコール(PVA)、溶媒として重水をを用い、^1Hパルス法核磁気共鳴(NMR)でそのゲル化挙動を解析した。試料の準備方法も去年と同様に、重水溶媒への溶解、溶媒の蒸発を2、3回繰り返し、PVAの持つOH基のHをDにして測定を行った。以下に今年度得られた知見を示す。これらの結果は、前年度の結果と併せて現在論文準備中である。1.前年度求めたPVAゲルの相図の条件に不十分な点があったため、その相図を引き続き決定し直した。そのときのゲル化時間も併せて測定した。それに基づきパルス法NMR測定の測定条件を決定した。2.前年度同様に、スピンスピン緩和時間(T_2)、スピン格子緩和時間(T_1)と回転系でのスピン格子緩和時間(T_<1p>)の測定を継続して行った。T_<1p>測定では、分離できた成分数がT_2測定の場合と同じだったが、T_1測定では成分数が少なかった。つまり、T_2、T_<1p>測定では架橋点として働く微結晶成分が検出され、T_1測定では微結晶成分が検出されなかった。これはスピン拡散に起因するもので、微結晶サイズが数10から100nm程度であることを示している。今年度は、微結晶のサイズをより定量的に見積もるため、Goldman-Shenパルス系列を用いて微結晶ドメインのサイズを見積もった。それによると、微結晶サイズはゲル化時間によらず20nmで一定であった。このことと、微結晶の分率がゲル化時間と共に増加していることから、ゲル化の進行と共に一定の大きさの微結晶の数が増加していることが示された。今年度は、ゲル化試料としてポリビニルアルコール(PVA)、溶媒として重水を用い、パルス法NMRでそのゲル化挙動を解析した。NMRの共鳴核にはプロトンを用いた。試料であるPVAはOH基を持っているため、そのまま重水に溶解させると重水の重水素とOH基の水素が交換して溶媒中にプロトンが拡散してしまう。こうなると高分子鎖のみの信号を得ることができなくなるため、溶媒への溶解、溶媒の蒸発を2、3回繰り返し、OH基のHをDにして測定を行った。1.PVA水溶液の、各濃度におけるゲル化点を求め、相図を作成した。2.ゲル化温度より高温に置いたPVA水溶液を、ゲル化温度に設定したNMRプローブ内に移し、そのゲル化過程を、スピンスピン緩和時間(T_2)を測定することにより解析した。その結果、測定したゲル化時間よりも後に微結晶に起因する成分が出現することから、架橋点の形成はまず水素結合で起こり、その後微結晶が生成されるということが分かった。3.同じ試料に対してスピン格子緩和時間(T_1)と回転系でのスピン格子緩和時間(T_<1p>)の測定を行った。
有機デバイスの動作環境下における電子構造と伝導電子の直接観測

本研究で開発した高感度光電子収量分光/高感度低エネルギー光電子分光複合実験装置を用いて,実際の有機薄膜太陽電池と同様の膜厚構造をもつC_<60>/ルブレン/金界面の電子構造を測定した.ルブレン/金界面について,埋もれた界面の電子状態を一般のHe I励起光電子分光よりも高感度に検出し,金基板のフェルミ準位までルブレン薄膜そのものに由来する微少状態密度が存在していることがわかった,また,C_<60>/ルブレン界面について,実際の太陽電池と同程度の圧膜積層構造における電子構造の観測に成功し,界面形成のごく初期の課程でモルフォロジーの変化が生じることを見出した.従来の紫外光電子分光では試料帯電の問題から,実デバイスと同様の圧膜積層構造をもつ系は測定そのものが困難であった.従ってモデル界面の電子構造測定にとどまっており,実際のデバイスの電子構造を必ずしも反映していないことが問題となっていた,本研究では,試料から放出される全光電子数を必要最小限に抑えつつ高感度に光電子を検出することで試料帯電を克服し,より現実のデバイスに近い構造の電子状態を高感度で測定する実験装置の開発に成功した.また,1.4-8.0eVの波長可変低エネルギー光源を用いることによってHeIを励起光源に用いた場合に比べて光電子の検出深度を大きくすることができ,埋もれた界面をこれまでよりも高感度に観測できることもわかった.多くの有機半導体及び有機デバイスにおいて存在すると考えられているエネルギーギャップ内の微少状態密度を実デバイスに則って測定できる本手法の開発は,有機デバイスの動作機構の根本理解につながる重要な成果である.試料帯電に強いエネルギー可変低エネルギー紫外光電子分光装置の開発により,従来の紫外光電子分光では測定が容易ではなかった埋もれた界面の電子構造や微少状態密度の実測に成功した.多くの有機半導体材料や有機デバイスで昨今注目を集めているエネルギーギャップ内準位に電子論的にアプローチする手法は実デバイスの動作原理の根本理解に繋がるとものとして順調に進展している.本研究により開発した実験装置は,有機デバイスの電子構造解明につながるだけでなく,試料帯電問題が大きな原因となってこれまで測定されてこなかった高分子絶縁体の帯電現象などの新たな研究領域に応用できる可能性をもっており,今後有機物を利用したエレクトロニクス全般の物理現象を電子論的に取扱う際の強力なツールになると考えられる.本年度は電子状態の高感度検出を実現するために電子一個を検出できるパルスカウントも行えるように装置を改造した。光電子のパルスカウントができる半球型電子分析器を既存の測定チャンバーに設置するための架台を設計し,PYSだけでなく光電子分光(UPS)の測定も行えるようにした。さらに電子増倍管を用いたPYSの広ダイナミックレンジ化のために電子増倍管を増設するための治具を作製した。UPSのテスト測定を行った結果,期待される光電子スペクトルが得られず,装置内の残存磁場により光電子の軌道が変化している可能性がでてきた。また,実素子の電気特性を同時に測定できるような機構を測定チャンバー内に組み込むためにも測定チャンバーを新しく設計する必要があると考えている。今後,電子増倍管を使用した広感度PYS測定のプログラムを構築することと並行して新測定チャンバーの設計を進める予定である。装置改造を進める傍ら,任意の雰囲気下で測定できる電流検出型PYSの測定機構に関して調べた。非真空下では放出光電子強度は下がるが,ガス種依存性についての詳細な研究はほとんどない。そこで,電流検出型PYSを真空中・大気中・窒素中・アルゴン中・酸素中で測定し,それぞれの雰囲気中における光電子検出強度を比較した。その結果,真空中に比べて常圧下では光電子検出強度が40%以下に低下することがわかり,窒素中では他の雰囲気中とは異なる挙動を示すこともわかった。非真空下での光電子検出の機構には,光電子そのものが検出される場合と電子が吸着して陰イオンとなった気体分子を検出している場合の2つの測定機構に基づいている可能性が見いだされた。この結果を踏まえて電流検出型PYSの測定機構に関する論文を現在執筆中である。本年度は,有機半導体の電子構造と実デバイスの電気特性を同一システムで評価できるように測定チャンバーを新規に設計した。また,光電子収量分光(PYS)における信号検出法についても,従来の電流計による検出法よりも高感度化が期待されるパルスカウントに着手した。チャンネルトロンを用いたパルスカウントの場合、電流計を用いた場合に比べて2桁以上ダイナミックレンジが広がることがわかった。従って,HOMO-LUMOギャップに存在すると考えられている微少状態密度を直接観測する際に有効になると期待される。但し,感度が増した分だけ迷光や反射光などの外部要因の影響を受けやすいこともわかった。閾値分光であるPYSにおいてこうしたゴースト信号は実験データの信頼性にかかわる問題である。この問題に対しては,電子レンズを設計して組み込むことで対処する。電子レンズの導入によって反射光の影響を排除すると共にさらなる高感度化を狙う。また,電子構造に関してPYSと相補的な情報を得られる低エネルギーUPS装置をPYSシステムに増設した。PYS用途の超低迷光分光光源を用いることで,従来のHe放電管を用いたUPSに比べて圧倒的に高分解能なスペクトルを高感度に測定できることがわかった。光電子放出強度をlogスケールで表示しても十分解析に堪えるスペクトルが得られることから,太陽電池や有機ELなどのモデル界面におけるギャップ準位や界面微少状態密度の測定に応用できると期待している。本研究で開発した高感度光電子収量分光/高感度低エネルギー

光電子分光複合実験装置を用いて,実際の有機薄膜太陽電池と同様の膜厚構造をもつC_<60>/ルブレン/金界面の電子構造を測定した.ルブレン/金界面について,埋もれた界面の電子状態を一般のHe I励起光電子分光よりも高感度に検出し,金基板のフェルミ準位までルブレン薄膜そのものに由来する微少状態密度が存在していることがわかった,また,C_<60>/ルブレン界面について,実際の太陽電池と同程度の圧膜積層構造における電子構造の観測に成功し,界面形成のごく初期の課程でモルフォロジーの変化が生じることを見出した.従来の紫外光電子分光では試料帯電の問題から,実デバイスと同様の圧膜積層構造をもつ系は測定そのものが困難であった.従ってモデル界面の電子構造測定にとどまっており,実際のデバイスの電子構造を必ずしも反映していないことが問題となっていた,本研究では,試料から放出される全光電子数を必要最小限に抑えつつ高感度に光電子を検出することで試料帯電を克服し,より現実のデバイスに近い構造の電子状態を高感度で測定する実験装置の開発に成功した.また,1.4-8.0eVの波長可変低エネルギー光源を用いることによってHeIを励起光源に用いた場合に比べて光電子の検出深度を大きくすることができ,埋もれた界面をこれまでよりも高感度に観測できることもわかった.多くの有機半導体及び有機デバイスにおいて存在すると考えられているエネルギーギャップ内の微少状態密度を実デバイスに則って測定できる本手法の開発は,有機デバイスの動作機構の根本理解につながる重要な成果である.有機デバイスの電子構造と電気特性の相関を同一環境下で測定するための要求を満たすシステム構築に時間がかかり,当初の予定よりやや遅れている。しかし,本年度の後半からは新規データが取得できるようになっており,研究遂行に関しては問題ないと考えている。試料帯電に強いエネルギー可変低エネルギー紫外光電子分光装置の開発により,従来の紫外光電子分光では測定が容易ではなかった埋もれた界面の電子構造や微少状態密度の実測に成功した.多くの有機半導体材料や有機デバイスで昨今注目を集めているエネルギーギャップ内準位に電子論的にアプローチする手法は実デバイスの動作原理の根本理解に繋がるとものとして順調に進展している.今後は新規に設計したチャンバーを用いたシステムに完全移行し,チャンネルトロンによるパルスカウントPYSおよび超低迷光UPSを軸に有機デバイス関連界面の電子構造測定を本格化する。そこで得られた電子構造が電気特性とどのような相関を示すかを明らかにするために,電気伝導の計測系も導入する。最終的にデバイスそのものの電子構造測定を行うことで研究を総括する予定である。本研究により開発した実験装置は,有機デバイスの電子構造解明につながるだけでなく,試料帯電問題が大きな原因となってこれまで測定されてこなかった高分子絶縁体の帯電現象などの新たな研究領域に応用できる可能性をもっており,今後有機物を利用したエレクトロニクス全般の物理現象を電子論的に取扱う際の強力なツールになると考えられる.
生体組織構造変化の計算モデルの高度化と超音波画像による病変定量診断手法への展開

本研究では,「超音波定量診断学」及び「計算解剖学」の構築のため,病変により変化する生体組織音響構造のモデルと超音波画像の計算機シミュレーション手法の高度化,さらに得られた画像変化の知見から,臨床的な病変超音波画像の理解と定量診断手法の確立を行うことを目的としている。そのため,1.病変組織の音響構造のモデル化と超音波画像の計算機シミュレーション手法の高度化,2.臨床超音波画像と計算モデル画像の比較による超音波画像の理解,3.超音波画像の理解に基づく定量診断手法の検討,を行った。まず,病変により変化する生体組織音響構造の計算モデルの高度化と臨床画像との系統的な比較による超音波画像理解を試みた。解剖学的知識と病変組織音響特性の測定結果を組み合わせ,肝臓組織を対象に,超音波散乱体配置を正常組織構造から病変組織へと再配置し,病変が進行していく様子を段階的に表現した。このモデルで,正常組織での,スペックルパターンと呼ばれる斑紋状の特徴的な超音波画像が,病変の進行とともに変化し,臨床画像の特徴をよく表現することができた。これらの画像と臨床画像を用いた検討から,肝炎や肝硬変などのような線維化が肝臓全体に進行するびまん性肝疾患では,正常組織,線維組織などに対応した複数のレイリー分布を組み合わせたマルチレイリーモデルで,超音波反射信号の振幅分布を極めてよく表現できることが明らかとなった。次に,臨床画像から生体組織の音響構造変化を定量的に求める逆問題について検討し,病変の定量診断手法の検討を行った。マルチレイリーモデルを用いることで,臨床超音波画像から線維化した部分の量を定量的に求めることが可能になり,軽度の病変でも安定に評価できることが,組織構造変化のシミュレーションモデルと臨床画像によって確認することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。そのため,1.病変組織の音響構造のモデル化と超音波画像の計算機シミュレーション手法の高度化,2.臨床超音波画像と計算モデル画像の比較による超音波画像の理解,3.超音波画像の理解に基づく定量診断手法の確立,を行い,超音波医用画像分野の計算解剖学の確立と診断支援の基礎を築く。平成24年度は,病変により変化する生体組織音響構造の計算モデルの高度化と臨床画像との系統的な比較による超音波画像理解を試みた。まず,解剖学的知識と病変組織音響特性の測定結果を組み合わせ,超音波散乱体配置を正常組織構造から病変組織へと再配置し,病変が進行していく様子を段階的に表現した。散乱体が,均質で高密度に分散した臓器の場合,スペックルパターンと呼ばれる斑紋状の特徴的な超音波画像が生成され,病変の進行とともにこのパターンが変化するが,開発した散乱体モデルから求めた超音波画像の検討から,画像の振幅分布より肝病変組織の線維量を推定できることがわかった。さらに,種々の肝病変の病理組織画像から線維組織を抽出し,線維組織,正常組織に配置する散乱体密度比を変えた散乱体分布を作成し,この散乱体分布から超音波画像を生成し,線維パラメータの定量評価を行う,臨床的状況に近い検討も行った。肝病変の病理組織像と生成された超音波画像の振幅分布を比較したところ,超音波画像の分解能の影響により,線維推定量が実際より少なく推定される傾向があることがわかった。以上,超音波画像中に含まれる生体組織構造の情報の性質が明らかとなり,定量診断手法確立のための基礎データを得た。

病変により変化する生体組織音響構造の計算モデルの高度化と臨床画像との系統的な比較による超音波画像理解が24年度の目標であったが,肝臓組織が病変により変化していく計算機シミュレーションモデルを作成することができ,このモデルによる超音波画像と病理組織像を利用した超音波画像の検討により,臨床超音波画像に含まれる情報の性質が明らかとなり,おおむね目標を達成することができた。平成25年度は,まず,病変の音響構造モデルによる画像と臨床画像の比較を系統的に行い,画像に表れる特徴量の変化について詳細な定量評価を行う。超音波画像は,散乱体が均質に分散し,散乱点密度が高い臓器の場合,スペックルパターンと呼ばれる斑紋状の特徴的な画像となるが,病変の進行とともにこのパターンが変化することを示してきた。レイリー分布によりこのような画像の振幅確率密度を表現できることが知られているが,最近われわれは肝炎や肝硬変などのような線維化が肝臓全体に進行するびまん性肝疾患では,複数のレイリー分布を組み合わせることで,超音波反射信号の振幅分布を極めてよく表現できることを臨床データを基に示してきた。このようなパラメータの変化が,軽度の疾患や,微小な腫瘍のような組織にも適用できるのかなど,検討すべき項目は多く,種々の疾患の音響構造データモデルを用いて検討する。それとともに,収集されている超音波臨床画像をさらに充実させるため,臨床画像の収集を進め,データベース化する。次に,臨床画像から生体組織の音響構造変化を定量的に求める逆問題について検討し,病変の定量診断手法の確立を行う。臨床画像から定量的な情報を求める方法については,特定の病変についてはいくつかの初期検討をすでに示した。肝病変でレイリー分布からの逸脱度を判定基準に線維組織の抽出を行う方法では,臨床超音波画像から線維化部分を抽出する処理により,生検による組織検査の結果に対応した結果を得ているが,定量的な比較は不十分である。このような処理を,軽度の病変でも安定に行うための手法について考察を進める。これまでにいくつかの手法を提案しているので,高度化した計算機シミュレーションにより得られた進行するさまざまな病変の各段階での超音波画像から頑健な処理手法を検討する。25年度が最終年度であるため、記入しない。
新奇に見出した1価陽イオンポンプ触媒鎖N端の多重リン酸化のポンプ機構における役割

我々は陽イオン輸送ポンプATPasc分野で初めてH^+ポンプのCa^<2+>に依存したSer-27残基のリン酸化とCa^<2+>に依存しないTyr-10とTyr-7のリン酸化を発見し、さらにin vivoでのこれらTyr-残基の可逆的リン酸化を証明した。さらに関与する酵素系の同定と共にこれら酵素系が、H^+ポンプ(H/K-ATPase)の触媒鎖付近の膜にうめこまれていることも明らかにした。一方、H^+ポンプの形成するリン酸化酵素には、高濃度ATP存在下ではEPと当モルのATPが結し、EP : EATPが定常状態のH^+-ATPaseの反応中間体として存在することが初めて明らかになった。これら一連の研究でポンプはオリゴマー構造をとり相互のサブユニット間で対話しながらEPとEATPが反応中間体として平行メカニズムでPiを遊離することが明らかになった。更にH^+ポンプへの、化学修飾、リガンド結合の化学量論等は、ポンプが2量体よりむしろ4量体からなることを強く示唆していた。この点を確かめるために、H^+ポンプの1分子観察を試みた。ロータリーシャドウ法による電子顕微鏡観察では、4量体のH^+ポンプの存在が、エヴァネッセント光を用いた、FITC修飾H^+ポンプのFITC蛍光は量子的に4段階で消光され,4量体の存在が示唆された。又Na^+ポンプのATP結合ドメインの特定のLys、Arg残基への変異導入で、みかけの上で2種類存在するATP結合部位の性質が、1個の変異で異なる影響を受けることも明らかになった。これは、P型ポンプの触媒鎖には1個のEP形成部位(リン酸化ドメイン)とATP結合部位(ヌクレオチド結合ドメイン)が同時に存在するとした従来の考えでは説明不可能であり、EPを形成する触媒鎖とATPを結合する触媒鎖が対話しながら同時に存在することを直接示す、P型ポンプ分野における新知見である。H/K-ATPaseの末端の多重リン酸化に関して,関与するTyr-kinaseとSer-kinaseを免疫化学的手法で同定することに成功し又Tyr-phosphataseに関して新たな酵素で有る可能性が示唆された。さらに従来のin vitroで検出されていた、可逆的リン酸化が胃壁細胞で生じていることが明かにされた。多重リン酸化とP-typeATPasesのoligomer構造との関係を明かにするため膜Na/K-ATPase及びH/K-ATPaseの機能的単位が_-protomerを単位とするoligomer構造からなることを直接証明するための研究をおこなった。その結果、触媒鎖あたりのRbの結合はRb閉塞酵素、Mg,Naと低濃度ATPに依存するRb閉塞、Mg,Naと高濃度ATP存在下でのRb閉塞でそれぞれ2:1:0.5となった。ATPの最大結合量は高濃度のEDTA存在下で触媒鎖あたり0.75、ATPase反応中には、0.25に低下した。さらに興味深いことはATPase反応中の1/2の触媒鎖がリン酸化中間体を形成しているさい、1/4の触媒鎖にはATPが、他の1/4の触媒鎖にはADPとPiのいずれも酸に不安定な形で結合していることがはじめて明かにされたことである。これらの結果は、Na/K-ATPaseが4量体構造をとり、P-typeATPaseに共通の反応中間体EPと同時に筋収縮に関与するMyosin ATPaseと類似の反応中間体E-ADP-Piを形成することを初めて示したものである。

同様な結果がH/K-ATPase、Ca-ATPaseでも生じている可能性が示唆され目下詳細を研究中である。胃上皮粘膜のH^+ポンプ、細胞膜のNa^+ポンプ等はP型ポンプと称され生体内における最大のエネルギー消費系のひとつである。SkouがNa^+ポンプを発見(1997年ノーベル賞受賞理由)して以来、他のP型ポンプ類の発見、それらの構造と機構に関する知見が増加すると共に、H^+ポンプと胃潰瘍、Na^+ポンプと本態性高血圧、血液の体積調節、脳、心臓及び腎臓の機能、Ca^<2+>ポンプと筋萎縮症、Cu^<2+>とウイルソン、メンクス等の人間の疫病とポンプの関係を示す重要な情報も得られてきた。これらポンプの細胞レベルでの活性は神経伝達物質、オータコイド、ホルモン等の刺激により調節を受けることが報告されてきた。しかし、これらの刺激とポンプ活性増減の間には大きな黒箱が存在し、その間のメカニズムは全く不明であった。我々はポンプATPase分野で初めてH^+ポンプのCa^<2+>に依存したSer-27残基のリン酸化とCa^<2+>に依存しないTyr-10とTyr-7のリン酸化を発見し、さらに本年度、in vivoでのこれらTyr-残基の可逆的リン酸化を直接証明した。さらにこれらSer及びTyr残基の可逆的リン酸化に直接関与する酵素系の同定にも成功した。すなわちSer-27のリン酸化は約86kDaのPKCαとPKCβIIによりTyr-10とTyr-7のリン酸化は約60kDaのSrc-kinase、さらに約260kDaのTyr-phosphataseと、35kDaのpl-IによりSer-Pの脱リン酸化の生じることが示された。これら酵素系が、H/K-ATPaseの触媒鎖付近の膜にうめこまれていることも明らかになった。H^+ポンプと胃潰瘍、Na^+ポンプと本態性高血圧、血液の体積調節、脳、心臓及び腎臓の機能、Ca^<2+>ポンプと筋委縮症、Cu^<2+>とウイルソン、メンクス等の人間の疫病とポンプの関係を示す重要な情報も得られてきた。我々はポンプATPase分野で初めてH^+ポンプのCa^<2+>に依存したSer-27残基のリン酸化とCa^<2+>に依存しないTyr-10とTyr-7のリン酸化を発見し、さらに昨年度、in vivoでのこれらTyr-残基の可逆的リン酸化を直接証明した。
強誘電体デバイスに基づく低電力ロジックインメモリVLSIの構成

モバイル機器などを中心に重要性が年々増加する低電カシステムLSIの実現においては,配線の微細化に伴う演算器-メモリ間の配線電力,デバイスの微細化に伴うリーク電力(静的消費電力)の増加が大きな問題となっており,これらを解決する新アーキテクチャ・回路技術が必須である。本研究では,従来メモリ素子として用いられてきた強誘電体デバイスを活用して演算機能を実現し,電源供給なしで記憶が保持できる不揮発性記憶機能と演算機能をコンパクトに一体化したロジックインメモリVLSIを提案することにより,1.演算回路内に記憶機能を分散した一体化構造による配線量削減→配線電力削減2.記憶データを保持しつつ演算器・メモリを同時の電力制御が可能→リーク電力削減等の効果から,低電力・コンパクトな細粒度超並列構造を構成可能とした.さらに,その応用例として,ゲートレベルパイプライン乗算器および連想メモリを構成し,従来の構成法と比較して回路面積および消費電力を大幅に削減可能であることを定量的に評価した.この成果は,低消費電力アーキテクチャのみならず大規模順序回路VLSIプロセッサ制御順序回路などのコンパクト化にきわめて有用であり,次世代携帯機器などに組み込まれるマルチメディア応用プロセッサやFPGAの大幅な高性能化が期待できる.以上の研究成果は新聞等で独創的な研究として紹介されており,また,世界最先端回路技術の発表の場として権威ある国際学会「国際固体回路学会(ISSCC)」や「VLSI回路シンポジウム」に採録されるなど,その有効性は日本の独創的研究として国際的に認知されつつある.また,最新のエレクトロニクス製品の中でその成果が過去1年間を通じて最も顕著であったLSI製品および技術に与えられるLSIデザイン・オブ・ザ・イヤーを大学で初めて受賞し,国内においても次世代高性能VLSIの要素技術として注目を集めている.モバイル機器などを中心に重要性が年々増加する低電カシステムLSIの実現においては,配線の微細化に伴う演算器-メモリ間の配線電力,デバイスの微細化に伴うリーク電力(静的消費電力)の増加が大きな問題となっており,これらを解決する新アーキテクチャ・回路技術が必須である。本研究では,従来メモリ素子として用いられてきた強誘電体デバイスを活用して演算機能を実現し,電源供給なしで記憶が保持できる不揮発性記憶機能と演算機能をコンパクトに一体化したロジックインメモリVLSIを提案することにより,1.演算回路内に記憶機能を分散した一体化構造による配線量削減→配線電力削減2.記憶データを保持しつつ演算器・メモリを同時の電力制御が可能→リーク電力削減等の効果から,低電力・コンパクトな細粒度超並列構造を構成可能とした.さらに,その応用例として,ゲートレベルパイプライン乗算器および連想メモリを構成し,従来の構成法と比較して回路面積および消費電力を大幅に削減可能であることを定量的に評価した.この成果は,低消費電力アーキテクチャのみならず大規模順序回路VLSIプロセッサ制御順序回路などのコンパクト化にきわめて有用であり,次世代携帯機器などに組み込まれるマルチメディア応用プロセッサやFPGAの大幅な高性能化が期待できる.以上の研究成果は新聞等で独創的な研究として紹介されており,また,世界最先端回路技術の発表の場として権威ある国際学会「国際固体回路学会(ISSCC)」や「VLSI回路シンポジウム」に採録されるなど,その有効性は日本の独創的研究として国際的に認知されつつある.また,最新のエレクトロニクス製品の中でその成果が過去1年間を通じて最も顕著であったLSI製品および技術に与えられるLSIデザイン・オブ・ザ・イヤーを大学で初めて受賞し,国内においても次世代高性能VLSIの要素技術として注目を集めている.
全反射高速陽電子回折によるチタニア表面の光照射反応におけるモルフォロジ変化の解明

触媒研究においては実用状態の機能探索が主に行われているが、その素過程の正しい理解、すなわち活性点である表面のモルフォロジ変化を明確にしつつ、機能解明することが新たな課題となっている。本研究は、光触媒材料であるアナターゼ型チタニアの未解決の表面原子配列を、全反射高速陽電子回折(TRHEPD)法をもちいて解明する。加えて、光触媒作用における長年の議論を決着させるため、酸素、水素、水などの雰囲気やその場で光照射できる環境を試料準備チェンバ内につくり、疑似的な触媒反応環境下における表面モルフォロジ変化を、原子配置の観点からTRHEPDで精緻に明らかにする。
プラズマにおける渦励起と輸送: 渦糸記述

非線形分散媒質としてのプラズマは、多様な運動様式を内包していて、環境に応じて、種々の姿をみせる。この中でも、自己組織化に依る秩序形成は連続体力学系における共通の素過程として興味あるばかりでなく、長い距離にわたって粒子やエネルギーを輸送することができるので、プラズマの閉じ込め・製御という点からも重要である。一方、構成要素の渦は、その相互作用によってカオス的挙動を示す。逆カスケードによる自己組織化は渦の相互捕捉効果として捕らえることが出来るが、ミクロとマクロの運動様式の対応を明らかにしておくことも現象を理解し、制御する上で重要である。本研究ではプラズマにおける多次元秩序構造として渦をとりあげ、その生成・発展と輸送問題について、以下の点を調べた。(1)渦と波の相互作用ドリフト波の渦は、偏微分方程式に従うが、その挙動は渦糸近似で十分よく記述されることが示されている。しかし渦糸近似では、もとの偏微分方程式では保存されていたエネルギーやエンストロフィーが保存しない。これは従来の渦糸記述には波との相互作用が含まれていないことによる。波を取り込んだ渦糸方程式の導出を行い、渦による波の吸収・放出過程を調べた。渦は進行方向を変化させるときに波を放出するが、波よりも速く伝播するので、ほとんど影響を受けないが、衝突過程では軌道が変化するので、波が関与してくる。これは連続体力学に基づくシミュレーションの結果とよく一致することが示された。(2)媒質の不均一性の渦運動に対する効果渦糸近似では密度の不均一性と幾何学的配位は渦度を変化させるので、渦のダイナミックスがモデルによって大きく変わる。スラブモデルではカオス的挙動を示すことが調べられた。また円筒モデルでは、渦度が大きいときは秩序構造の形成がみられ、渦度が小さければサイクロンは長生きできないが、アンチサイクロンは長寿命であることを示し、実験と一致する結果を得た。(3)渦の閉じ込めと輸送の制御渦のダイナミックスを外場で制御するシミュレーションを行い高周波によって渦を閉じ込めることが出来ることを、したがって輸送を制御できることを示した。
新規ガーネット型高速リチウムイオン伝導体の単結晶育成と個体-固体界面

全固体型リチウムイオン二次電池への興味から、Liイオン伝導性を示す無機固体電解質に関する研究が盛んである。本研究においても、全固体電池への応用を目標とした新規固体電解質の開発を、ガーネット関連型酸化物に注目し行っている。これまで報告されているガーネット関連型Liイオン伝導体は全て立方晶系に属すが、平成20年度における本研究において、対称性が正方晶系に低下したガーネット関連型Liイオン伝導体Li_7La_3Zr_2O_<12>等が新たに発見された。これら新規Liイオン伝導体に関して、良質な多結晶試料の合成、構造解析に適したサイズを有する単結晶の育成、化学分析による組成の評価、回折データ(単結晶X線回折データ、粉末X線回折データ、中性子回折データ)を用いた結晶構造解析、交流インピーダンス測定によるLiイオン伝導率の温度依存性を調べた。これら新規Liイオン伝導体について、固相反応法で良質な多結晶試料の合成に成功し、フラックス法で単結晶X線回折データの測定に適したサイズ・形状を有する単結晶試料(50μm,球状)の育成に成功した。化学組成は、誘導結合プラズマ発光分析およびエネルギー分散型X線分析によって、公称組成である事が確かめられた。結晶構造解析の結果から、Liの秩序配列が正方晶系への低対称化の主な原因であると考えている。Liイオン伝導率は立方晶ガーネット関連型Liイオン伝導体に比べて低く、活性化エネルギーも高い事がわかった。これまでの年度で本研究が取り組んだ種々のガーネット関連型Liイオン伝導体との比較から、ガーネット関連型構造において、Liイオン伝導性向上に繋がると考えられる要素を結晶構造解析の観点から考察した。本研究では、全固体型リチウムイオン二次電池への応用を目標とした新規固体電解質の開発を目指して、近年、優れたリチウムイオン伝導性が報告されたガーネット型関連酸化物に注目し、良質な多結晶試料の合成、単結晶の育成、リートベルト法による構造解析、交流インピーダンス測定によるLiイオン伝導性の評価をおこなった。また、全固体電池の電極活物質として有望視されているマンガン酸化物、鉄酸化物、チタン酸化物などの物質系の合成および評価をおこなった。多結晶試料を固相反応法で合成した。焼成温度は、既報および熱重量測定-示差熱分析の結果を参考に決定した。原料試薬やるつぼ等、既報における合成条件を再検討することにより、高温でより安定して目的試料を合成することが可能となった。粉末X線回折測定(XRD)と誘導結合プラズマ発光分析の結果から、良質な試料の合成に成功したと言える。一方、フラックス法で単結晶の育成を試みたが、得られた結晶は使用に耐えうるサイズに育っていなかった。Windows用アプリケーションRietan-2000(リートベルト法)をもちい、XRDデータから構造解析を試みた。一般的なガーネット型構造のもつ空間群Ia3-dとして、XRD測定による全観測ピークを説明できることが分かった。他方、ガーネット型関連酸化物と同じくアルカリ土類金属を含むバナジウムガーネットの構造を解析し学術雑誌に投稿した。交流インピーダンス測定からイオン伝導率を見積もった。合成したガーネット型関連酸化物が確かにLiイオン伝導体であることを確認した。また、バルクおよび結晶粒界を合わせたLiイオン伝導率は、Weppner教授らによる既報と良く一致した。本研究では、ガーネット型関連化合物に注目し、全固体型リチウムイオン二次電池への応用を目標とした新規固体電解質の開発をおこなっている。平成19年度においては、既知ガーネット型関連化合物の良質な多結晶試料の大量合成、交流インピーダンス測定によるLiイオン伝導性の評価、粉末X線回折データをもちいたリートベルト法による構造解析、構造解析に適したサイズを有する単結晶の育成と単結晶X線回折測定をおこなった。また、既知ガーネット型関連化合物をべースとした新規置換型化合物の合成に取り組み、固体電解質としての特性改善を試みた。本年度特に、Li_6BaLa_2Ta_2O_<12>および新規化合物Li_6CaLa_2Ta_2O_<12>の良質な試料の合成とリートベルト法による構造解析に力を入れ、不明であったLiイオンサイトを含む両化合物の結晶構造の詳細を初めて明らかにした。Li_6CaLa_2Ta_O_<12>のLiイオンサイトは、理想的なガーネット型構造の四面体サイト(24d)と、理想的なガーネット型構造では空の歪んだ八面体サイト(48g)に存在することが明らかとなった。一方、Li_6BaLa_2Ta_2O_<12>のLiイオンサイトは、Li_6CaLa_2Ta_2O_<12>の構造モデルに対して分割原子モデルを適用することで説明される。固体電解質として更なる性能の向上を図り実用化に繋げていくためには、Liイオン伝導性に関わる特性の詳細を調べる必要があり、物性評価が可能なサイズの良質な単結晶試料による研究遂行が非常に重要である。また、結晶格子の詳細、空間群の決定、長周期性の有無や、バルク物性の評価においては、粒界や緻密性に問題が無く構造の秩序だった単結晶試料の優位性は明白である。様々な育成手法・条件を精査し、構造解析に適したサイズを有するガーネット型関連化合物の良質な単結晶の育成に成功した。

本研究においても、全固体電池への応用を目標とした新規固体電解質の開発を、ガーネット関連型酸化物に注目し行っている。これまで報告されているガーネット関連型Liイオン伝導体は全て立方晶系に属すが、平成20年度における本研究において、対称性が正方晶系に低下したガーネット関連型Liイオン伝導体Li_7La_3Zr_2O_<12>等が新たに発見された。これら新規Liイオン伝導体に関して、良質な多結晶試料の合成、構造解析に適したサイズを有する単結晶の育成、化学分析による組成の評価、回折データ(単結晶X線回折データ、粉末X線回折データ、中性子回折データ)を用いた結晶構造解析、交流インピーダンス測定によるLiイオン伝導率の温度依存性を調べた。これら新規Liイオン伝導体について、固相反応法で良質な多結晶試料の合成に成功し、フラックス法で単結晶X線回折データの測定に適したサイズ・形状を有する単結晶試料(50μm,球状)の育成に成功した。化学組成は、誘導結合プラズマ発光分析およびエネルギー分散型X線分析によって、公称組成である事が確かめられた。結晶構造解析の結果から、Liの秩序配列が正方晶系への低対称化の主な原因であると考えている。Liイオン伝導率は立方晶ガーネット関連型Liイオン伝導体に比べて低く、活性化エネルギーも高い事がわかった。これまでの年度で本研究が取り組んだ種々のガーネット関連型Liイオン伝導体との比較から、ガーネット関連型構造において、Liイオン伝導性向上に繋がると考えられる要素を結晶構造解析の観点から考察した。