hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高感度分析イオン顕微鏡用極低バックグランド質量分析計の試作

固体試料中の同位体比を,常時3200程度の高質量分解能,ダイナミックレンジ5桁以上の高感度かつ測定精度±0.5%程度の高精度で測定することをねらいとして製作しているイオン顕微鏡の分析部としての極低バックグラウンド二重収束型質量分析計を試作することとし,松田(1983)のパソコンを用いた質量分析計イオン軌道計算プログラムにより,電場偏向角75度,半径40cm,磁場偏向角90度,半径20cmとすれば,検出部スリット100μmのとき質量分解能3400となるという結果を得た.これに基づいて,電磁石,分析管,電場電極および電場容器の設計・製作を行なった.分析管については,ベークアウトをしない状態で真空排気テストを行なった結果,約1×10^<-7>Torrの到達真空度が得られている.排気系統制御用の回路部分の製作については, 1系統分完了し,正常な動作が確認できた.回路製作には将来のパソコンによる自動制御を考慮し,十分対応できるよう各部ともリレーを介した圧空作動方式を採用した.また,短時間ではあるが,テープヒーターを用いて分析管をベークアウトしながら排気を行ない,分析管だけならさらに到達真空度が上述よりも1桁程度高真空になることが確認できた.電磁石については,ポールピース間に発生する磁場強度測定を行ない,励磁電流約5.5Aで,磁束密度5000ガウスが得られることがわかった.したがって,この電磁石を用いることにより,イオン加速電圧2kVのとき,質量数250までの検出が可能である.今後,イオン源,試料容器,試料導入部を作製し,本質量分析計のヘッドに付加することによりイオン顕微鏡を完成させ,高精度,高感度局所同位体比測定を試みる計画である.固体試料中の同位体比を,常時3200程度の高質量分解能,ダイナミックレンジ5桁以上の高感度かつ測定精度±0.5%程度の高精度で測定することをねらいとして製作しているイオン顕微鏡の分析部としての極低バックグラウンド二重収束型質量分析計を試作することとし,松田(1983)のパソコンを用いた質量分析計イオン軌道計算プログラムにより,電場偏向角75度,半径40cm,磁場偏向角90度,半径20cmとすれば,検出部スリット100μmのとき質量分解能3400となるという結果を得た.これに基づいて,電磁石,分析管,電場電極および電場容器の設計・製作を行なった.分析管については,ベークアウトをしない状態で真空排気テストを行なった結果,約1×10^<-7>Torrの到達真空度が得られている.排気系統制御用の回路部分の製作については, 1系統分完了し,正常な動作が確認できた.回路製作には将来のパソコンによる自動制御を考慮し,十分対応できるよう各部ともリレーを介した圧空作動方式を採用した.また,短時間ではあるが,テープヒーターを用いて分析管をベークアウトしながら排気を行ない,分析管だけならさらに到達真空度が上述よりも1桁程度高真空になることが確認できた.電磁石については,ポールピース間に発生する磁場強度測定を行ない,励磁電流約5.5Aで,磁束密度5000ガウスが得られることがわかった.したがって,この電磁石を用いることにより,イオン加速電圧2kVのとき,質量数250までの検出が可能である.今後,イオン源,試料容器,試料導入部を作製し,本質量分析計のヘッドに付加することによりイオン顕微鏡を完成させ,高精度,高感度局所同位体比測定を試みる計画である.原始太陽系星雲の起源についての情報を得るためには、宇宙物貭中の鉱物を構成している元素の微小な同位体比変動を測定する必要がある。このため、高感度イオン顕微鏡の製作を計画し、本研究においては、その一部として、低バックグラウンド貭量分析計の製作に着手した。貭量分析計のイオン光学的計算を、既設のパーソナルコンピュータを用いて、試行錯誤的に実行し、次のような基本設計とすることにより、当初の目的が達成できることがわかった。電場:半径=40cm、偏向角=75°,磁場:半径=20cm、偏向角=90°主スリット・電場間距離=30cm,電場・αスリット間距離=9.3cmαスリット・磁場間距離=43.8cm、磁場・検出スリット間距離=9.1cmこのようなイオン光学的パラメータにすると、貭量分解能は、検出スリット幅100μmのとき、約3400が得られる。これは、当初計画していた5000よりも小さいが、イオン顕微鏡で考えられる妨害イオンを除去するには十分である。ただし、分解能はスリット幅に反比例するので、これを100μm以下に絞れば、さらに高分解能を得ることが可能である。上の計算結果に基づいて、電磁石および分析管を設計した。また、電磁石用電源、超高真空排気用のターボ分子ポンプ・油回転ポンプおよびこれに不隨するバルブ・継ぎ手・フランジ類等を調達した。現在電場部分とイオン源部を設計中である。本計画の貭量分析計を検出器として用いた分析イオン顕微鏡が完成すれば、S/N比の向上とともに、妨害二次イオンを完全に除去することができ、同位体比の精度高い測定が可能になるものと期待される。昨年度製作した分析管に接続し、イオン顕微鏡用の二重収束型質量分析計を構成するため、当初イオン光学的に求められたとおり、偏向角75度,半径40cmの電場電極およびその容器の設計を行った。

また、電磁石のポールピース間隙に発生する磁場強度測定を行い、励磁電流約5.5Aで、磁束密度5000ガウスが得られることがわかった。従って、この電磁石を用いることにより、イオン加速電圧2kVのとき、質量数250までを質量分解能約3200で検出することができる。分析管部は、L型バルブを介して、ターボ分子ポンプおよび油回転ポンプに接続し、真空排気テストを行うため、ポンプ系統作動用の停電その他に対応できる電源部を設計・製作した。現在、これを用いた排気テストを行っているが、3×【10^(-7)】Torrの到達真空度が得られている。さらに、低バックグラウンドを達成するための準備として、テープヒーターを用いた分析管部のベーキングを繰り返す予定である。
キメラアクチンを用いたアクチン分子の機能解析

他とは性質の異なるアクチンと一般的性質のアクチンとからなるキメラアクチンを細胞性粘菌に発現させ、細胞の運動性や分裂にどのような影響がでるかを、キメラアクチンのin vitroでの性質とあわせて解析することを試みた。いくつかのアクチン調製蛋白質と結合しないことがわかっているテトラヒメナ・アクチンの遺伝子と、一般的性質の細胞性粘菌のアクチン遺伝子とをアミノ酸84残基目の位置でつなぎ合わせ、N末側がテトラヒメナでC末側が粘菌のものをTet84Dic、逆につないだものをDic84Tetとして、これらを細胞性粘菌に導入・発現させた。2種のキメラアクチンのうち、Tet84Dicを内在性のアクチンと分離して精製することに成功した。Tet84Dicはテトラヒメナ・アクチンと同じくDNaseIと結合しないことがわかってしるので、DNaseカラムを精製のステップに組み入れることにより内在性アクチンて分離して精製した。精製されたTet84Dicは細胞性粘菌のアクチンに比べて重合しにくく、アクチンの重合条件下で超遠心しても1/3程度しか沈殿しないが、phalloidinを加えると沈殿するようになった。このことから、Tet84Dicはphalloidinと結合する性質を持つと考えられる。テトラヒメナ・アクチンがphalloidinと結合しないのは121番目のGlnがLsyへ、365番目のAlaがSerに変化していることによると考えられているが、今回の実験結果はこの考えを支持するものである。キメラアクチンを発現している細胞の増殖速度を検討した。Tet84Dicを発現している細胞は粘菌自身のアクチン遺伝子を導入した細胞に比べて増殖速度が1/3程度になり、Dic84Tetを発現している細胞は1/10程度であった。また、これらの細胞の運動性を調べるため、細胞を飢餓状態にして運動性を高めたものを経時記録し、画像解析によって細胞の変形量、移動量などを計測した。その結果、いずれのキメラアクチン発現細胞も運動量に関してはほとんど差がないことが明らかとなった。これらへの細胞への影響とキメラアクチンの細胞内局在との関係について現在検討している。
移植片対宿主病におけるDNAM-1の関与

移植片対宿主病(GVHD)は骨髄移植後の重篤な合併症である。GVHDの本態はドナーT細胞による免疫応答であるが、発症機序は完全には明らかになっていない。DNAM-1はT細胞に発現する受容体である。本研究ではGVHDモデルマウスを用い、GVHD発症におけるDNAM-1の関与を検討した。DNAM-1欠損ドナー細胞を移植されたマウスは高い生存率を示した。抗DNAM-1中和抗体を投与されたモデルマウスの生存率も亢進した。In vitroにて、DNAM-1共刺激によってCD8陽性T細胞の増殖とインターフェロン-γ産生が増強した。GVHD発症後の同抗体の治療的投与により、モデルマウスの生存率が亢進した。以上から、DNAM-1はGVHD発症に決定的な役割を担い、治療における有用な分子標的であると考えられた。本研究では、移植片対宿主病(GHVD)発症におけるDNAM-1の関与を検証し、DNAM-1がGVHDの予防及び治療の標的分子となり得るかを評価することを目的とした。GVHD発症におけるDNAM-1の関与を検討するため、GVHDモデルマウスとして、B6マウス(H-2b)の脾細胞を半致死量放射線照射したB6C3F1マウス(H-2b/k)へ移入する実験系を用いた。これらモデルマウスヘ、抗DNAM-1中和抗体あるいはコントロール抗体100μgを移植日前日から隔日で計10回、予防的に腹腔内投与した。その結果、抗DNAM-1投与群において有意な生存期間の延長が認められた。また、抗DNAM-1抗体を予防的に投与されたマウスは、コントロール抗体投与群と比較して肝障害の指標である血清中ALTが有意に低値であり、組織学的解析から肝と小腸における組織障害が軽度であることが確認された。更に、抗DNAM-1投与群では、ドナーCD8陽性T細胞数が対照群に対して少ないことが確認され、DNAM-1がドナーCD8陽性T細胞の増殖に必要であることが示唆された。次に、抗DNAM-1抗体のGVHD治療効果について検討した。上記のモデルマウスに対し、抗DNAM-1抗体あるいはコントロール抗体300μgを移植後14日目から毎週、計10回を治療的に腹腔内投与した。その結果、抗DNAM-1投与群において生存率が有意に亢進することが確認され、GVHDによる血清中ALTやIFN-γ濃度の上昇も抑制された。また、ドナーCD8陽性T細胞の増殖が抑えられた。更に、ドナーCD8陽性T細胞上のDNAM-1の発現レベルと血清ALT濃度との間に有意な正の相関があることが明らかとなった。以上から、DNAM-1はGVHDの発症・増悪に関与すると考えられた。現在まで、GVHDモデルマウスを用いた実験系において、GVHD発症後に中和抗体投与によって顕著なGVHD治療効果が得られた分子標的はほぼ皆無であり、DNAM-1はGVHDの治療における新規の有用な分子標的であると考えられた。移植片対宿主病(GVHD)は同種骨髄移植後に起こる重篤な合併症の一つである。GVHDの本態はドナー由来T細胞によって引き起こされるアロ反応性免疫応答であるが、その発症の分子機序は完全には明らかになっていない。DNAM-1は免疫グロブリンスーパーファミリーに属し、T細胞などに恒常的に発現する活性化受容体である。本研究では、GVHD発症におけるDNAM-1の関与を検討し、DNAM-1がGVHD治療の有用な分子標的となり得るかを検討した。GVHDマウスモデルとしてB6マウスの脾細胞を半致死量放射線照射したB6C3F1マウスへ移入する実験系を用いた。DNAM-1欠損マウス由来脾細胞を移入されたレシピエントマウスは、DNAM-1野生型脾細胞を移入されたマウスと比較し、有意に高い生存率を示した。また、抗DNAM-1中和抗体を予防的に投与されたレシピエントマウスの生存率も有意に亢進した。これらレシピエントマウスにおけるドナーCD8陽性T細胞数は各対照群に比して少ないことから、DNAM-1はドナー由来アロ反応性CD8陽性T細胞の増殖を促進することが強く示唆された。実際にin vitroアッセイにおいて、DNAM-1の共刺激によってドナー由来エフェクターCD8陽性T細胞の細胞増殖とIFN-γの産生が増強することが確認された。

更に、明確なGVHD発症が確認された移植後14日目から抗DNAM-1中和抗体を治療的に投与したところ、レシピエントマウスの生存率が有意に亢進することが確認された。このGVHD治療効果は、マイナー組織適合抗原不一致骨髄移植後GVHDマウスモデルを用いても確認された。以上から、DNAM-1はGVHDの発症に決定的な役割を担っていると考えられた。現在まで、GVHDモデルマウスを用いた実験系において、明確なGVHD発症後に中和抗体投与によって顕著なGVHD治療効果が得られた分子標的はほぼ皆無であることから、DNAM-1はGVHDの予防および治療における新規の有用な分子標的であると考えられた。
HFO-1234yf冷媒とイオン液体を用いた熱電ハイブリッドヒートポンプの開発

温暖化係数の低い代替フロン冷媒を用いた蒸気圧縮型サイクルにイオン液体の熱駆動型吸収サイクルを組み込むことでCOPを大幅に向上するハイブリッドサイクルを提案する.実験により冷媒を吸収する量が多いイオン液体を選定する.その吸収速度や熱物性値を実測する.吸収速度を用いた数値解析によりハイブリッドサイクルのCOPを推定する.得られた結果より,低環境負荷・高COPサイクルの構築,そのCOP予測手法や冷媒・吸収液ペアの熱物性・移動物理現象に関する新規知見を取得する.温暖化係数の低い代替フロン冷媒を用いた蒸気圧縮型サイクルにイオン液体の熱駆動型吸収サイクルを組み込むことでCOPを大幅に向上するハイブリッドサイクルを提案する.実験により冷媒を吸収する量が多いイオン液体を選定する.その吸収速度や熱物性値を実測する.吸収速度を用いた数値解析によりハイブリッドサイクルのCOPを推定する.得られた結果より,低環境負荷・高COPサイクルの構築,そのCOP予測手法や冷媒・吸収液ペアの熱物性・移動物理現象に関する新規知見を取得する.
メゾ回路編成における軸索分岐リモデリングの制御機構

本研究では、視床皮質投射系をモデルとして、軸索枝分れ形成に対する神経活動の役割、ならびに神経活動依存的な軸索分岐を制御する分子機構を明らかにすることを目指した。その結果、標的細胞側の機構として、神経活動依存的に皮質細胞が産生する因子により視床軸索の分岐が促進されること、また神経活動非依存的な分岐形成の機構のあることも明らかになった。軸索側のメカニズムとしては、通常はプレシナプスから分岐が形成されるが神経活動に依存してそれ以外の部位からの枝形成が生ずること、細胞骨格制御により軸索分岐が促進される分子機構の存在が見出された。視床から大脳への軸索投射は、発達期の神経活動によって修飾されることが古くから知られている。これまでに、私たちはin vitroのモデル系において、皮質自発発火活動とそれに伴うシナプス活動の活発化に伴い視床軸索の枝分れ形成が促進されることを明らかにしてきた。この結果に基づいて、神経活動依存的な視床皮質投射の分子機構に関して、標的層に存在する軸索分岐促進因子が神経活動の上昇により発現を増大されるとする仮説を掲げた。昨年度までに、この条件を満たす分子としてネトリン4を見出した。また、ネトリン4がin vitroで視床軸索の枝分れを促進すること、ネトリン4欠損動物において視床軸索の分岐の減弱のあることが示唆された。本年度はさらに、その神経活動依存性を明らかにするために、in vivoならびにin vitroの系で、視覚環境の変化や薬理学的な実験を行った。まず、視覚環境の変化として、3週間正常明暗サイクル下、3週間暗環境下、暗環境下後1日明環境の3つの条件で、ネトリン4の発現量を調べた。その結果、暗環境ではネトリン4発現細胞の数は顕著に減少するのに対して、暗環境下後1日明環境では逆に有為に増加した。また、TTXによる神経活動をブロックした皮質切片では発現が減少し、KC1添加による脱分極により増加した。加えて、視床にネトリン4の候補受容体が発現することが見出された。以上から、ネトリン4は神経活動依存的にその発現量を変化させ、発達期における視床皮質軸索の神経活動依存的な分岐形成に貢献していることが示唆された。本領域においては神経活動依存的な軸索の分岐形成のメカニズムを研究し、昨年度までにNetrin-4が神経活動依存的に大脳皮質での発現を増加させ視床皮質軸索の分岐形成を促進させること、ならびに発達期視床細胞にUnc5BがNetrin-4の受容体として働き得ることを示した(Hayano et al.投稿中)。本年度は、Unc5B受容体からの細胞内シグナル伝達機構を明らかにすることを目指し、皮質上層ニューロンを起源とする水平軸索の系を用いて解析した。これまでの研究によって低分子量GTPaseのRhoAが軸索分岐に促進的に作用することを見出していることから(Ohanmi et al., 2008)、Unc5BからRhoAに至る経路として、Rho-specific guanine nucleotide exchange factor (RhoGEF)の一つLARGに着目した。まず、LARGの発現をin situ hybiridization法により調べ、生後ラット大脳皮質に発現することが明らかになった。また、皮質切片培養において、LARGの全長と蛍光タンパク質の発現ベクターと共に上層ニューロンに電気穿孔法によって遺伝子導入し過剰発現させた。その結果、EYFPだけで標識された軸索(コントロール)に比べて、LARGを導入した軸索では分岐が有意に増大することが明らかになった。以上のことから、皮質ニューロンの軸索分岐に対して、Unc5B-LARG-RhoAの経路が促進的に作用することが示唆された。本新学術研究においては、軸索分岐を制御する分子機構とそれが神経活動に依存するメカニズムを明らかにすることを目指し、伸長する軸索側と標的細胞側のそれぞれの側での制御機構を解析してきた。本年度は最終年度として、それらのメカニズムを統合することによってその全貌を総括すると共に、新たに必要なメカニズムを探索した。視床皮質投射系をモデル系として、標的である大脳側で神経活動に依存してNetrin-4や神経栄養因子BDNFがそれらの発現を増大させ、視床軸索の分岐を促進させることが明らかになったが、神経活動依存的に発現量を減少させる逆のメカニズムを想定しその分子探索を行った。そのために、正常な明暗環境と暗環境とで飼育したラットの一次視覚野での遺伝子発現、ならびに通常の培養条件とテトロドトキシン存在下で培養した大脳皮質切片での遺伝子発現をそれぞれ比較し、神経活動に依存して発現量が減少する遺伝子を探索した。その中で、軸索伸展に作用する可能性のある細胞外分子を対象とすると、c-kit受容体のリガンドであるkit ligandが見出された。一方、軸索側では低分子量GTPaseの一つRhoAが神経活動依存的に軸索分岐を促進させることを示しており、それを制御する分子としてRhoGEF群に着目した。幾つかのRhoGEFの過剰発現により軸索分岐が促進されることから、RhoGEFがRhoAを活性化し軸索分岐に促進的に作用すると考えられる。これらについて神経活動依存性を調べたところ、神経活動に依存して発現を増大させるものは見出されなかったが、発現が有意に減少させるものが見出された。これらのことから、神経活動に依存した軸索分岐のメカニズムには正負2つの要因があることが示唆された。

本研究では、視床皮質投射系をモデルとして、軸索枝分れ形成に対する神経活動の役割、ならびに神経活動依存的な軸索分岐を制御する分子機構を明らかにすることを目指した。その結果、標的細胞側の機構として、神経活動依存的に皮質細胞が産生する因子により視床軸索の分岐が促進されること、また神経活動非依存的な分岐形成の機構のあることも明らかになった。軸索側のメカニズムとしては、通常はプレシナプスから分岐が形成されるが神経活動に依存してそれ以外の部位からの枝形成が生ずること、細胞骨格制御により軸索分岐が促進される分子機構の存在が見出された。神経回路の細部は自発発火や感覚入力により修飾されることが知られているが、その分子機構については不明な点が多い。この神経活動依存的な回路形成の機構を明らかにするために、視床から大脳皮質投射において視床軸索の分岐形成のメカニズムを研究している。昨年度までにNetrin-4が神経活動依存的に大脳皮質での発現を増加させること、in vitroの実験系でNetrin-4が視床皮質軸索の分岐形成を促進させることを示した。本年度は、内在性Netrin-4の役割を解析し、さらに視床細胞に発現するnetrin-4受容体の同定とその役割の解析を行った。まず、遺伝子欠損動物において視覚系の視床皮質軸索(外側膝状体)ニューロンの軸索分岐が野生型に比べて有意に減少していることが明らかになった。また、In situ hybiridizationと結合実験の結果から、発達期視床細胞にUnc5BがNetrin-4の受容体として働き得ることが示された。以上の結果から、視床軸索の分岐形成においてNetrin-4-Unc5Bシグナルが貢献していることが強く示唆された(Hayano et al.投稿中)。以上に加えて、視床から皮質細胞への順行性の作用についても研究を行い、神経活動依存的タンパク質であるNeuritin-1とVGFが発達期に視床細胞に強く発現し、これら2つのタンパク質が軸索輸送に乗って皮質まで到達すること、さらにそれらが皮質4層細胞の生存と樹状突起形成を促進させることを明らかにした(Sato et al., The Journal of Neuroscience, 2012)。すなわち、Neuritin-1とVGFによる順行性シグナルが受け手である大脳皮質細胞を神経活動依存的に活性化し、次に活性化された皮質細胞が視床軸索に促進的に作用すると言うレシプロカルな機構のあることが示唆された。本年度の研究により、Netrin-4による神経活動依存的な視床皮質軸索分岐の作用機序が明らかになったとともに、Neuritin-1やVGFによる順行性シグナルが一旦受け手側の皮質細胞を活性化することによって、送り手である視床軸索の分岐形成を促進させるメカニズムの存在が示唆された。前者の結果は今年度行った受容体の結果と併せて論文として再投稿する予定である。後者の結果は、2012年10月末にThe Journal of Neuroscience誌に掲載された(Sato et al.)。さらに、共同研究として視床皮質投射の形成がミクログリアによって調節される機構についても論文発表を行った(Hoshiko et al., J. Neurosci, 2012)。
食糧としての家畜(牛・豚)骨格筋細胞の応用に関する基礎的研究

本研究では豚、牛骨格筋・筋原細胞の培養系における筋形成(筋細胞への分化)の確立とその機序が詳細に検討された。その結果以下のことが明らかとなった。1.豚、牛ミオブラストはCHD法とDC付着法を組合せることにより、純化でき、サイトカラシンBによって層培養から選択的に遊離させることで、さらに高率に調整することができた。2.調整したミオブラストは細胞内CKーMM,ミオシンを細胞化学的に検討することにより、その染色性で同定され、さらに分化程度も明らかにされた。3.豚、牛ミオブラストは10%FCS,1.5%SFE添加培地で最も良く増殖した。豚ミオブラストは継代が可能であり、ミオチュ-ブ形成が低かった。一方,牛ミオブラストはミオチュ-ブ形成が高く、継代を続けることが不可能であった。4.豚筋原細胞よりクロ-ン化細胞株を樹立することができた。この細胞株は非筋細胞を含まないので、隔合前の筋原細胞(ミオブラストの分化、成熟)の分化を研究のに適していた。5.筋原細胞の増殖、分化はSFEとFCSがともに必要であった。SFEはミオブラストの誘導分化にFCSは予定筋芽細胞の増殖の維持とミオブラストの分化に関与することが明らかとなった。SFEに含まれる増殖分化因子は組織特異性がなく、分子量30ー100kdの分画に存在することが判明した。6.牛ミオブラストのin vitroでのミオチュ-ブ、筋細胞形成系を確立した。この一連の増殖、分化にはSFE,FCS,Ca^<++>が必要であった。7.筋形成の大量培養を確立するためには細胞固定化担体の開発、融合促進因子検討等今後さらに究明することが必要である。以上の様に、本研究では当初の目的をほぼ達成することができた。本研究で確立された培養法、筋管細胞形成法は筋肉の発生生物学的研究および医学的研究に応用が可能である。これら基礎的研究を積み重ねることにより、将来、筋形成システムが確立することが十分期待され、畜産学的貢献が可能になると考えられる。本年度の研究は予定された計画(3)を除きほぼ予定通り遂行した。牛、豚胎児の骨格筋由来筋芽細胞の調整法と培養法がほぼ確立し、ミオチュ-ブ形成を高率に引き起こす因子の検討がなされた。細胞調整法は数種の酵素消化法が試みられ、その結果、ヒアルロニダ-ゼ、コラゲナ-ゼおよびディスパ-ゼを組合せる方法が最適であることが判明した。筋芽細胞の純粋培養のために、初代培養において、筋芽細胞の濃縮および選択が行われた。筋芽細胞を含む細胞浮遊液をコラ-ゲン膜を作成した培養ボルトで短時間培養し、強い付着性をもつ繊維芽細胞を除き、次に、非付着細胞を一晩培養し、ディスパ-ゼ(2000u/ml)で処理することにより細胞を回収した。この細胞画分には筋芽細胞が高率に存在し、その収量は他の方法に比べ著しく高かった。筋芽細胞の同定は各培養時にミオシン、クレアチンホスホキナ-ゼ筋肉型アイソザイムの抗体を用いて、免疫組織化学的に行った。

上述の様にして得られた牛、豚の筋芽細胞画分を10%FCSと1.0ー2.0%のニワトリ胚(CEE)および豚胎児抽出物(PEE)を含むダルベッコウ培地とMー199培地を4:1の割合で混合した培地で培養すると、筋芽細胞は分化しミオチュ-ブを形成した。ミオチュ-ブ形成率は牛筋芽細胞のほうが豚筋芽細胞より高く、また新生児より調製した筋芽細胞でも高率にミオチュ-ブが形成されることが判明した。無血清倍地では筋芽細胞はわずかに増殖するが、ミオチュ-ブには分化することがなかった。しかしながら、PEE,CEEが2.5%添加された時、筋芽細胞の増殖は増加し、ミオチュ-ブの形成が認められた。次に、ミオチュ-ブ形成を促進する因子の検討がトランスフェリン、インシュリン、インシュリン様成長因子、繊維芽細胞長成因子の種々の濃度で行われた。いずれの場合でも、単独使用では良い結果が得られなかった。今後、これら因子の組み合わせによる検討、またはPEE,CEEからの有効成分の抽出、分離が必要である。現在、ミオチュ-ブ形成の機序に関する研究が行われており、多少の遅れはあるが、当初の実施計画に基づいて進行している。昨年度、ミオチュ-ブ形成が豚ミオブラストより牛ミオブラストにおいて高率に生ずること、またミオブラスト形成はトランスフェリン(Tf)、インスリン、インスリン様成長因子(IGF)、線維芽細胞成長因子(FGF)によって単独では促進されないこと明らかにした。今年度、これらの因子を組合せ、さらにミオブラストの増殖、分化を促進する豚胎児抽出物(SFE)の牛ミオブラストからのミオチュ-ブ形成に対する作用を詳細に検討した。Tf、インスリン、IGF、IFGの組合せはミオチュ-ブ形成の促進には有効でなかった。SFEはミオチュ-ブ形成を良く促進することが判明した。牛ミオチュ-ブは成形単層になる直前に短時間の間に起こり、ミオブラストが数多く存在すると筋原線維が発達した成熟線維(筋細胞)が確認された。この一連の筋形成にSFEは不可欠であった。そこで、SFEに含まれる牛、豚筋芽細胞の増殖、分化因子(Skeletal muscle myoblast diffeーrentiating factor:SMMーDF)の作用と機序を解明することを試みた。実験は非筋細胞を含まない豚ミオブラストよりクロ-ニングして作成した筋芽細胞株sMcー1を使用して行った。SMMーDF活性は豚胎児の皮膚、肺、骨格筋、腎、脳の抽出物にすべて存在し、組織持異的に産生されるものではないことが判明した。次に、SFEからSMMーDFの限外濾過法による分画を試みた。筋原細胞の増殖活性は分子量3kd以下、30ー100kd以上の3分画に認められ、ミオブラストの分化誘導活性は30ー100kdで最も著しいことが判明した。このことはSMMーDF活性は分子量30ー100kd分画に存在することを示す。SMMーDFは血清の存在化でミオブラストの分化誘導を促進し、牛筋原細胞培養系に加えることにより、ミオブラストーミオチュ-ブー筋細胞の一連の筋形成を誘導した。一方、今年度の課題の一つである筋形成の大量培養法を自動培養装置でアルギン酸ビ-ズ法とセルロ-ス担体に1型コラ-ゲンを結合させたCellsnowーCX法で種々検討した。これらの培養系ではミオブラストは3的に培養され、増殖には間題はなかったがミオチュ-ブ数が著しく低下し、筋細胞形成に至らなかった。今後ミオブラストの分化に適した3次元的培養の可能な担体の開発が必要とされる。
看護系大学におけるファカルティディベロップメントに関する調査研究-若手教員の能力開発に着目して-

看護系大学においては、教員の量的不足という課題と同時に、大学改革の一端としてファカルティディベロップメントの取り組みも重要な課題となっている。したがって、現在の教員不足の中で確保した若手の教育者・研究者を大学組織として、いかに育成していくかについても重要な課題と言える。本研究は、看護系大学における若手教員の能力開発に着目し、教員の能力向上のための取り組みの実態ならびに課題を明らかにすることを目的としている。なお、本研究では、若手教員を看護学助手ととらえている。方法は、平成15年の時点で全国に107校ある看護系大学の中で、平成15年度開学の大学を除いた全数104校を対象に調査協力を依頼し、協力の得られた41校1,080名の看護教員を対象とした。自記式、無記名の質問紙を作成し郵送法により調査を行った。回収率は41.3%、有効回答数は415名であった。その結果、教員としての経験年数は助手の62.9%が3年未満と経験が浅く、講師以上は逆に3年未満は12.4%で、5年以上が69.1%を占め、20年以上という教員も9.3%いた。教員を継続する意志は、助手は47.5%、講師以上は80.4%であった。助手の将来展望は流動的であった。学内の他教員と教育活動、研究活動を一緒に行う機会は、助手が最も機会が少なく、職位が高くなるにつれ機会が多かった。このような交流について、教員の8割以上が教員としての能力向上に役立つと考えていたことから、もっと助手が他の教員と教育活動、研究活動をする機会があると良いと思われる。また、助手は大学の意志決定機関である教授会への参加はできず、傍聴にとどまっているところがほとんどであった。助手の経験は人によって様々であるため、一概に役割、権限を与えるべきとは言い切れないが、経験や実力を勘案してもっと活躍の場を広げる、機会を与えることが助手の育成につながると考える。平成14年度活動の概要研究の目的看護系大学においては教員の量的不足という課題と同時に、大学改革の一端として教員の質の向上が叫ばれ、組織的な研究・研修(ファカルティディベロップメント)の取り組みも大きな課題となっている。したがって、現在の教員不足の中で確保した若手の教育者・研究者をいかに育成していくかが重要な課題といえる。このような状況において、若手教員はどのようにして教員として求められる能力を高めようとしているのであろうか。本研究は若手教員の能力開発に着目し、若手教員の能力向上のための取り組みの実態ならびに問題と課題を明らかにすることを目的としている。本年度の活動本年度は3年計画の初年度であり、先行研究の「看護系大学教員(助手)の職務に関する面接調査」の結果を内容分析しファカルティディベロップメントに関わる要因の分析を行った。その結果、教育活動においては、講義や演習指導での課題と実習指導での課題があり、ほかには研究活動での課題、講座組織体制における課題等があげられた。また、助手にとっての教員モデルの存在の影響が考えられた。これらの結果とキャリア開発、ファカルティディベロップメントに関する文献を収集し、それらをもとに研究者間で研究デザインおよび調査方法に関する検討を行った。来年度は、107の看護系大学への調査依頼を行い質問紙による調査を実施する予定である。平成15年度活動の概要

本研究は看護系大学における若手教員の能力開発に着目し、若手教員の能力向上のための取り組みの実態ならびに問題と課題を明らかにすることを目的としている。ここでは、若手教員を看護学助手に限定している。本年度は、昨年行った文献検討を基に再度、調査方法の検討を行い、全国の看護系大学に所属する看護系教員を対象とした質問票による調査を行った。調査依頼は、まず、全国107校ある看護系大学の中で、平成15年度開学の大学を除いた104校に対して、看護系教員の代表者宛で、研究の主旨を説明し調査票のサンプルを添付して調査票の配付に関しての諾否を聞いた。内諾の得られた41校に所属する看護系教員全数1,080名に対して、郵送により調査票を配付し、返信用封筒によって回収した。その結果、446名からの回答が得られ(回収率41.3%)、「教授・助教授・講師」の職位にある教員194名、「助手」の職位にある教員221名からの回答を有効回答数として統計的に処理した。回答から得られた対象の属性について、大学の設置主体は国立・公立・私立それぞれ30%台でありほぼ均等であった。年齢は20歳代から60歳代まで幅広かった。教員としての経験年数は助手の約60%が3年未満と経験が浅く、講師以上は逆に、3年未満は約10%で、5年以上が約65%を占め、20年以上という人も9%いた。学位は、博士号取得者が全体の13%を占め、修士号取得者が63%であった。将来設計としての3-4年後の展望について、教員を継続するつもりと回答した教員は講師以上が約80%、助手が約50%であった。また、助手の約30%は大学院へ進学してから将来を考えたいと回答しており、助手は講師以上と比べると、将来について流動的である人が多いことが推察された。詳しい解析については来年度の課題である。平成16年度活動の概要本研究は看護系大学における若手教員の能力開発に着目し、若手教員の能力向上のための取り組みの実態ならびに問題と課題を明らかにすることを目的としている。本年度は、昨年行った調査の解析と発表活動を中心に活動した。調査は、内諾の得られた看護系大学41校に所属する看護系教員全数1,080名に対して、郵送により調査票を配付し、返信用封筒によって回収した。446名からの回答が得られ(回収率41.3%)、「教授・助教授・講師」の職位にある教員194名、「助手」の職位にある教員221名からの回答を解析した。組織;大講座45.8%、小講座23.4%、科目担当15.2%、不明12.8%であった。主な結果は、1)学内の教員間の交流について<講座外の教員との交流>職位にかかわらず交流の機会が「ない」と回答する割合が高かった。講師以上の教員は共同研究や講義を講座外の教員と行う機会が多く、助手は少ない傾向が見られた。<講座内の教員との交流>講座外の教員よりも一緒に行う機会が多かった。<能力向上への役立ち>8割以上の教員が一緒に活動することが役立つと回答していた。2)助手を育てる上で心がけていることについて自由記述をカテゴリー化した結果、『個人を尊重し認めながら、助手の主体牲を伸ばす』『話をする機会をつくり、気づいた時に具体的に働きかける』『一緒に活動しながら具体的な教育・研究活動を学べるようにする』等が挙げられた。
乳房外Paget病におけるCOX2, HDAC6の相互作用の解析

乳房外Paget病は、外陰部に好発する皮膚悪性腫瘍である。腫瘍細胞の大部分は表皮内に留まり、浸潤・転移例は少ないものの、一旦浸潤・転移の生じた進行期症例には、局所切除に加え、抗がん薬を併用した薬物療法や、放射線療法が試みられている。しかし、多くは治療抵抗性であり予後不良な症例が多い。本研究では、進行期乳房外Paget病に対する効果的な薬物療法開発のために、HDAC6-COX2関連分子の動態を解析し、Paget細胞の浸潤・転移機構に関する役割を明らかにする。さらに、HDAC6およびCOX2阻害薬が、浸潤・転移の抑制効果を有するかxenograftモデルを用いた基礎実験を行う。
バーチャルチューターを学びのパートナーとする英語スピーキング練習システムの開発

本年度は,(1)バーチャルチューターを用いた英語スピーキング自学自習の効果として,スピーキングにおいて一度に処理できるようになった文章の構造を明らかにし,(2)バーチャルチューターによる英語スピーキング自学自習を対面活動と組み合わせることで学習効果がどのように変化するか,(3)(1)と(2)の結果を踏まえてバーチャルチューターが英語スピーキング活動に対して担える役割を明らかにし学習デザインを確立することを目的とした.(1)については,基礎的な構造からより複雑な構造の文章をチャンク化してスピーキング出来るようになったことが明らかとなった.具体的には,SVCやSVOといった基本的な構造から,Aを加えたSVCAやSVOAといった構造をチャンク化してスピーキングが行えるようになった.これは,バーチャルチューターとの事前練習によって概念化や語彙の取り出しと行った部分の認知負荷が軽減され,その結果統語処理に焦点化することが促されたことによるものと思われる.(2)については,バーチャルチューターとの英語スピーキング自学自習を対面活動と組み合わせることで,学習者は自分がスピーキングでスムーズに使用できる表現と,知ってはいるがすぐに使用できない表現を結びつける振り返り活動を行うことが可能となり,その結果,スピーキングする際に,不定詞や動名詞,関係詞や原因・結果を示す接続詞などを活用しつつ,言いたい内容を表現する際に自分が知っている表現を模索し使う方略を使用するようになったことが示唆された.(3)については,バーチャルチューターは学習者が現在知っている単語・表現を把握し,それにあったレベルの1問1答練習を提供することで,スピーキングにおける統語処理に焦点化することを促し,学習者の既習事項活用を支援することが可能であることが示唆された.本研究にて提案するバーチャルチューターについて,バーチャルチューターが英語スピーキング能力や意欲に与える効果を検証した.バーチャルチューターを足場かけとして英語スピーキングを行う群とバーチャルチューターを使用せず英語スピーキングを行う群の学習効果および意欲の主観評価を比較した.学習効果については,バーチャルチューターによる足場かけが英語スピーキングにおける認知的負荷を下げ,統語処理に集中するよう促すことによって,流暢さが向上することが示唆された.意欲については,特定のコンテンツのスピーキングに対する自信が得られ,自学自習の頻度が向上することが示唆された.加えて,バーチャルチューターを活用した英語スピーキング自学自習システムを,授業内活動と組み合わせた学習についての効果も検証し,コミュニケーション方略の使用向上に一定の効果があることが示唆された.したがって,バーチャルチューターの効果として当初想定していた,学習者の心理的側面に対する効果だけでなく,スピーキング能力に対する効果についても一定の示唆を得ることが出来た.当初の予定は,バーチャルチューターが学習者の意欲・言語不安に対する心理的な側面の効果の検証を行うことだった.しかしながら,遂行途中では有るが意欲だけでなく英語スピーキング能力に対する効果や,実際に人を相手にした場合の学習者のコミュニケーション方略に対する影響についての検討も行うことが出来た.昨年度の研究によって示唆された,バーチャルチューターを活用した英語スピーキング自学自習システムを,授業内活動と組み合わせた学習の効果について,バーチャルチューターが担える役割と,対面学習が担う役割を,言語運用能力や運用のための方略の観点から明らかにすることを行った.分析の結果,以下が明らかとなった.まず,バーチャルチューターを用いた学習によって,一度に文法的処理が行える情報量が増えたことが示唆され,流暢な言語運用が行えるようになった.その結果,その後対面でのペアリフレクションでは,言語運用の流暢さのような細かい観点ではなく,自身の言語運用をメタな観点で検証する振り返りが多く発生した.具体的には,自身が使った表現をより相手に伝わりやすくするには,自身が今持つ知識の範囲でどういった他の表現が考えられるかについての振り返りが多く発生していた.そのため,既に学習者自身が持っている文法や語彙といった基礎知識を活用する方略が身につき,練習を行っていないトピックに関してスピーキングを求められた場合でも,今持つ知識を活用し説明を付け加えながら,言いたい内容を表現するようになることが示唆された.これらの結果についての研究発表として,主に対面でのペアリフレクションの役割について日本教育工学会第32回全国大会にて発表を行った.また,統合型学習全体の効果について得られたせいかを,国際会議ICCE2017(The 25th International Conference on Computers in Education)にてフルペーパーで発表した.今年度の初めに目標としていた,英語スピーキング能力の向上に対し,バーチャルチューターが寄与出来る部分と,対面活動が寄与できる部分がどこにあるかの示唆が得られ,それぞれの学習が担うべき役割をより詳細に明らかにするための検討材料を得ることが出来た.本年度は,(1)バーチャルチューターを用いた英語スピーキング自学自習の効果として,スピーキングにおいて一度に処理できるようになった文章の構造を明らかにし,(2)バーチャルチューターによる英語スピーキング自学自習を対面活動と組み合わせることで学習効果がどのように変化するか,(3)(1)と(2)の結果を踏まえてバーチャルチューターが英語スピーキング活動に対して担える役割を明らかにし学習デザインを確立することを目的とした.(1)については,基礎的な構造からより複雑な構造の文章をチャンク化してスピーキング出来るようになったことが明らかとなった.具体的には,SVCやSVOといった基本的な構造から,Aを加えたSVCAやSVOAといった構造をチャンク化してスピーキングが行えるようになった.

これは,バーチャルチューターとの事前練習によって概念化や語彙の取り出しと行った部分の認知負荷が軽減され,その結果統語処理に焦点化することが促されたことによるものと思われる.(2)については,バーチャルチューターとの英語スピーキング自学自習を対面活動と組み合わせることで,学習者は自分がスピーキングでスムーズに使用できる表現と,知ってはいるがすぐに使用できない表現を結びつける振り返り活動を行うことが可能となり,その結果,スピーキングする際に,不定詞や動名詞,関係詞や原因・結果を示す接続詞などを活用しつつ,言いたい内容を表現する際に自分が知っている表現を模索し使う方略を使用するようになったことが示唆された.(3)については,バーチャルチューターは学習者が現在知っている単語・表現を把握し,それにあったレベルの1問1答練習を提供することで,スピーキングにおける統語処理に焦点化することを促し,学習者の既習事項活用を支援することが可能であることが示唆された.バーチャルチューターが英語スピーキングに対してどのような役割を果たせるかをより詳細に検討するため,以下の2点について実験・分析を行う.(1)バーチャルチューターのどのような特性が,学習者の英語スピーキング自学自習に効果を及ぼすか.バーチャルチューターのみの学習と対面での学習を比較し,バーチャルチューターで支援できるのはどこまでの能力なのか,対人でないと伸ばせない能力は何か,といった部分を,流暢さ以外の観点からも検証する.(2)対人でスピーキングを行う上で重要なコミュニケーション方略について,バーチャルチューターはどこまで支援が行えるのかを検証する.今年度得られた学習効果が,バーチャルチュータおよび対面活動のどの要素から起こったものなのかを,スピーキングの最中に起こる認知プロセスのモデルを元に検証する.学習前/学習後の部分の評価だけでなく,学習遂行中の活動についても細かく観察・分析を行うことで,バーチャルチューターを用いた英語スピーキング学習が学習者にもたらす変化をより詳細に明らかにしていく.データの記録に使用する消耗品の使用頻度がやや少なかったため,物品費の支出が抑えられた.学習者の事前事後だけでなく学習の最中の発話に対する詳細な検討の必要性が生じたため,学習者の発話の書き起こしに必要な作業の費用の一部として使用する予定である.分析の結果,必要であれば追加実験を行い,そのための費用として使用する.また,得られた成果を国際会議等で発信していくための費用として使用する.2016年度の研究成果により,学習者の発話に対する詳細な検討の必要性が生じたため,学習者の発話の書き起こしに必要な作業の費用の一部として使用する予定である.
Geチャネルデバイスのための浅接合形成と素子分離に関する研究

Xe及びGeを用いたPAI(プレアモルファス化注入)をAs注入と併用し、Geの浅接合形成を行った。いずれの場合も、PAIの併用によりAs拡散を抑制することができたが、Asの活性化の悪化に伴うと思われるシート抵抗の上昇が見られた。Xeフラッシュランプを用いたミリ秒オーダの短パルスアニールを施すと、PAIを用いた場合は固相成長が大幅に遅くなることが見いだされた。一方、フラッシュランプによるミリ秒アニールは拡散抑制に有効であり、活性化も良好で、浅接合形成に適していた。本年度はGeの浅接合形成の第一歩として、XeによるPAI(Preamorphization Implantation,プレアモルファス化注入)の併用法を試みた。GeへXeのイオン注入を行うと、他の重イオン注入と比べて平坦なアモルファスGe層が得られる。しかし、a-Ge層にはバブルと呼ばれる大きさ8nm程度の注入欠陥が生じた。ドーズ量を低減したXe注入を行うことで、バブルの発生を抑制することは可能で、Xe注入条件としてエネルギー30keV、ドーズ1x10^<14>cm^<-2>が適切であることが分かった。XeのPAIを行った試料に更にドーパントであるAsを注入しRTA(Rapid Thermal Annealing,ハロゲンランプを用いた加熱法)で活性化アニールを施した。この結果、Xe PAIを行ったサンプルは活性化アニール後の接合深さが浅く、Xe PAIがAsの拡散を抑制することが分かった。この原因はXeクラスタにAsが捕獲されるためと推測している。また、当然のことであるがXe PAIを施すとAsのチャネリングが低減できており、用いない場合に比べ浅い注入プロファイルが得られている。しかし、RTA後のシート抵抗測定結果では、Xe PAIを行ったサンプルは総じてシート抵抗が高く、Xe PAIがAsの活性化も阻害していると考えられる。このため今後は、ドーパントの活性化に影響しない、他のイオン種を用いたPAIの併用を試みる。昨年度はXeを用いたプレアモルファス化を行った。Xeによるプレアモルファス化で、ドーパント(As)の拡散を抑制できるものの、Xeがアモルファス化層の再結晶やドーパントの活性化に悪影響を与えることが判明した。希ガスがこのような振る舞いをすることはSiでも知られておりこれまでに用いてきた、Xe注入を用いたプレアモルファス化に加えて、Geの注入を用いた実験を行った。それに加えて短時間、高温アニールの導入が不可欠であると考え、Xeフラッシュランプアニールを用いたミリ秒オーダのアニールで浅接合形成を行った。GeはSiよりも狭いバンドギャップを有するため、Xeランプの発光帯のほとんどがnmオーダーの浅い領域で吸収され、浅接合形成に適した表面付近のみ加熱が可能と考えた。プレアモルファス化とフラッシュランプアニールの効果を区別するため、プレアモルファス化を施さないもの、Xeでプレアモルファス化したもの、Geでプレアモルファス化したもので比較を行った。ドーパントにはAsを用いた。その結果、Asの深さ方向プロファイルは1ミリ秒のフラッシュランプアニールでは全てのケースでほとんど変化が無く、ミリ秒アニールの有用性が明らかであった。一方、シート抵抗はプレアモルファス化を行ったもので高く、固相成長の減速がその原因であった。結果として最も浅く・低シート抵抗の接合が形成できたのはプレアモルファス化を用いない場合であった。
エチレングリコール非水溶液からの電析法による熱電材料デバイスの作製

熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能な様々な熱電変換材料の内,亜鉛-アンチモン系合金およびコバルト-アンチモン系合金を,エチレングリコールを溶媒に用いた非水溶液からの電析法により薄膜状に作製した.溶液組成や電解条件と,得られる合金組成の関連を明らかにすることができた.また,本研究で得られた合金皮膜上に温度差を与えると起電力が生じ,熱電変換機能を有することが確認できた.熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能な様々な熱電変換材料の内,亜鉛-アンチモン系合金およびコバルト-アンチモン系合金を,エチレングリコールを溶媒に用いた非水溶液からの電析法により薄膜状に作製した.溶液組成や電解条件と,得られる合金組成の関連を明らかにすることができた.また,本研究で得られた合金皮膜上に温度差を与えると起電力が生じ,熱電変換機能を有することが確認できた.平成19年度の本研究は,エチレングリコール(以下EGと略記)を非水溶媒として用い,熱電材料として高い性能指数を有するZn-Sb合金を電析法により作製すること,およびそのZn-Sb合金の組成を制御することでZn_4Sb_3(Zn:57.1mol%,Sb:42.9mol%)に近い組成を得ることを目的とした。電解に用いた溶液は,これまでの研究から亜鉛イオン源にZnCl_2,アンチモンイオン源に酒石酸アンチモンカリウム(以後APTと略記)を用いて,これらの金属塩の総濃度を10mol%としたEG-(ZnC1_2-APT)(85.0-15.0mol%)を用いた。まず,EG溶液からの亜鉛およびアンチモンの還元挙動をカソード分極曲線を測定することで調べた。過去の研究では,アンチモンイオン源にSbCl_3を用いる場合より,APTを用いた方が,Zn-Sb合金の組成制御が容易であることがわかったが,そのことはカソード分極曲線を測定することで明確に理解することができた。錯イオンを形成するAPTからのアンチモンの還元電位は,ZnCl_2からの亜鉛の還元電位に近接しており,EG中において亜鉛とアンチモンが共析しやすい環境であることがわかった。そこで,次に,ZnCl_2,とAPTのモル比を種々に変化させて,50300Am^<-2>の定電流電解により電析を行った。その結果,ZnCl_2:APT(モル比)=10:130:1では,いずれの溶液においても,50100Am^<-2>ではアンチモンが,250300Am^<-2>では亜鉛が優先的に析出し,電流密度が高くなるにつれZn含有量が高くなる傾向があることがわかった。電解条件により,Zn-Sb合金の組成が制御できることが明らかになったが,実験範囲内で,Zn_4Sb_3(Zn:57.1mol%,Sb:42.9mol%)に近い組成のZn-Sb合金が得られたのは,EG-ZnCl_2-APT(85.0-14.5-0.5mo1%)溶液において電流密度100Am^<-2>の条件であり,Zn-Sb(Zn:57.0mol%.Sb:43.0mol%)合金が得られた。本研究で得られたZn-Sb合金試料に対して,試料の両端に温度差が生じるように加熱したところ,起電力が発生したことから,熱電変換能を有することがわかった。平成20年度の研究目的は,エチレングリコール(以下EGと略記)を非水溶液電解の溶媒として用い,熱電材料として高い性能指数を有することで知られるZn-Sb合金を定電位電解により作製し,そのZn-Sb合金組成を厳密に制御することとした.電解に用いた溶液は,昨年行った定電流電解の結果を受けて,総金属塩モル比を15mol%とした浴を基本にして, ZnCI2とAPT(酒石酸アンチモンカリウム)のモル比を25 : 1および30 : 1とした,まず,これらの溶液中において, Zn(II)イオン種およびSb(III)イオン種の還元析出挙動を把握するため,カソード分極曲線を測定した.過去に測定したEG中のZn(II)イオン種の還元挙動と, EG中のSb(III)イオン種の還元挙動から考えて, Zn(II)/Zn基準で0-2.0VにおいてZnおよびSbの還元によるカソード電流の増加が確認できた.そこで,この範囲の種々の電位において,電極反応を厳密に制御できる定電位電解を試みたところ,電位が卑になるほど得られたZn-Sb合金中のZn含有量が増加し,電位によって様々な組成(Zn含有量が1090mol%)のZn-Sb合金が得られることが分かった.

特に,目的とする組成はZn4Sb3(Zn含有量: 57.1mol%)に近い組成のZn-Sb合金が得られる条件は,浴組成: EG-ZnCl2-APT(85 : 14.4 : 0.6mol%),電愛温度393K,電解電位-1.5VvsZn(II)/Zn,通電量1.5×10^<5>Cn^<-2>であることが明らかとなった.得られた組成は, Zn-Sb(57.5-42.5mol%)であった.本研究で得られたZn-Sb合金試料に対して,試料の両端に温度差が生じるように加熱したところ,起電力が発生することが分かった,与えた温度差に応じて起電力も増加し,本研究で得られた電析物は熱電変換能を有することが確認できた.本研究は,エチレングリコール(以下EGと略記)を非水溶液電解の溶媒として用い,p型の熱電変換材料であるCo-Sb合金(CoSb_3)を電解析出法により作製し,その組成を制御することを目的とした.電解に用いた溶液は,溶媒のEGに,コバルトイオン源として塩化コバルト(CoCl_2)およびアンチモンイオン源として塩化アンチモン(SbCl_3)を添加して調製した.EG-CoCl_2(90.0:10.0mol%)浴において金属Coの析出状態が良かったことから,浴中の総金属塩濃度は10mol%となるように設定し,CoCl_2とSbCl_3のモル比を調製することでCo-Sb合金の電解生成を試みた.まず,定電流電解法を用いて,種々の浴組成・電流密度においてCo-Sb合金電析を試みたところ,Coを090mol%含有した様々な組成のCo-Sb合金が得られる条件を明らかにすることができた.また,浴中のCoCl_2とSbCl_3のモル比を10:115:1とすると,目的とした組成(CoSb_3,Co含有量:25mol%)に近いCo-Sb合金が得られることがわかった.そこで,Co(II)イオン種およびSb(III)イオン種の還元析出挙動を把握するため,カソード分極曲線を測定したところ,CoCl_2とSbCl_3のモル比が12.5:1の浴ではp型半導体の析出に起因すると考えられる抵抗分極が観察された.この結果をもとに,この溶液中において,より厳密に電極反応を制御して電解することが可能な定電位電解を試みたところ,0.1V vs Zn(II)/Znにおいて目的組成に最も近いCo-Sb合金(27.1mol%Co-72.9mol%Sb)が得られることが明らかとなった.このCo-Sb合金試料上に温度差を与えたところ起電力が生じ,そのゼーベック係数は約42μVK^<-1>であったことから,本研究で得られたCo-Sb電析皮膜は熱電変換機能を有することが確認できた.この結果は,Co-Sb合金にNiなどを添加してn型化すること,さらには熱電デバイスを電析法により構築するための基礎的な成果といえる.