hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超小型近赤外線分光計測装置を用いた救急室と災害現場での傷病者評価

救急災害医療において、迅速な傷病者の重症度判定や治療は重要である。これまで、我々はウエラブルオキシメーターを用い傷病者評価を行ってきたが、到達困難な場所にいる傷病者に対して安全にアプローチし検査することができなかった。今研究では、ウエラブルオキシメーター/薬剤などをドローンを用いて正確に傷病者がいる場所に搬送し、機器をとりつけることを最終目標とし、当技術が特に必要とされる浜松市佐久間地区で行った。ドローンの技術を高め、自動操縦で目標となる地点まで飛行し、正確に着陸し、機器や薬剤を搬送し、その後再び自動操縦で、患者検体を発進場所へ持ち帰る実験を段階的に行い成功した。また、最終回においては、各種許可を得て、目視外でこの実験を行い、実用に近い状態で行うことができた。この研究において、ドローンの着陸には持ち運びできるマークを地面に置き、人工知能を用いてドローンを誘導することにも部分的に成功している。これは、将来傷病者を認識し、傷病者の上腕・前腕など細かい解剖を認識し、ウエラブルオキシメーターや各種計測機器を、医療従事者が直接傷病者と接触せずに装着する基盤になるものである。この実験は、医療従事者が安全にかつ迅速な傷病者の重症度評価ができる一歩になったと思われる。これらは、各種マスコミで報道され、アジア救急医学会などで発表した。この研究から派生する胸骨圧迫研究や、薬物中毒に関する研究に関しては論文発表している。診察指接着型オキシメーターを用いて、正常人における末梢組織酸素飽和度を測定し、さらに傷病者を想定して、正常人において冷水中に手を浸け、5指と母指球の組織酸素飽和度がどのように変化するかを調査した。30秒の冷水浸透前後で組織酸素飽和度は、第1指指腹:59.0%(56.2-61.0)→57.5%(55.2-58.7)第2指指腹:59.0%(56.2-61.0)→58.0%(54.2-59.7)第3指指腹:59.0%(57.2-60.0)→59.0%(57.2-61.7)第4指指腹:62.5%(59.2-64.0)→62.5%(59.0-64.0)第5指指腹:61.0%(60.0-63.0)→62.0%(60.0-63.7)母指球:54.0%(52.0-56.7)→53.5%(50.2-56.5)との結果を得て、短時間での冷水浸潤では特に抹消組織酸素飽和度は低下しないことが分かった。一方、組織ヘモグロビンインデックスは、第1指指腹:20.0(16.2-23.7)→16.0(13.2-19.0)第2指指腹:21.5(18.2-25.0)→19.5(18.0-22.0)第3指指腹:24.0(20.0-25.7)→22.0(17.0-24.0)第4指指腹:26.0(21.0-28.7)→22.0(18.5-27.0)第5指指腹:24.0(21.2-28.0)→25.0(16.7-26.7)母指球:31.0(28.5-34.0)→27.0(23.0-29.5)と低下する部位もあり、組織血液量は低下していると思われた。さらにintra-observer/inter-observerにより誤差を検討すると、第2指指腹で最も誤差が少なく、第2指指腹が最も適切な測定部位であることを確認した。また、平成30年度に目標とする、マルチコプター型ドローンに診察指接着型オキシメーターを装着する準備のため、マルチコプターのフライト・搬送試験を行った。特に開山前の6月には富士山67合目で傷病者発生を想定したマルチコプター試験を行った。こらら目的達成のために、予定通りエンルート社と浜松市の協力も得ている。Toccareを用いた測定にやや誤差があり、測定方法を変更したため(外光が入らないような工夫)、測定に関する研究がやや遅れている。しかし、研究最終年に行うマルチコプターを用いた研究の準備は順調にすすんでいる。院内倫理委員会に認定され、救急外来における心肺停止患者と循環動態が不安定な救急患者における病態評価として末梢酸素飽和度を測定する研究を遂行中である。同研究と同時に、計測部位を第2指指腹・母指球・胸鎖乳突筋以外での測定することも検討中であり、今年度に申請予定である。ドローンを用いた研究では、ドローンから人体まで30m離れる必要があり、トッカーレの搬送とテザーを用いたトッカーレの安定した降下が必要である。そのためドローンが比較的自由に飛行できる静岡県佐久間地方で搬送試験を行った。この際、人体に見立てたマットにテザーを用いドローンから糸を降ろし位置にぶれがなく行えることを確認している。

この研究は、浜松市と株式会社イームズラボ(研究開始時には株式会社エンルート)の協力があり、2017年4月25日・2017年5月31日・2018年3月17日の静岡新聞そのほか新聞に取り上げられ、2017年4月25日にはNHK全国版でも報道されている。2017年5月16日には浜松ドローン・AI協定を浜松市と株式会社イームズラボと締結し、より強固な研究環境を整えている。ドローンにかかわる研究は当初の予定よりも進行しているが、トッカーレを用いた救急室での研究が遅延しているため、やや遅れているとした。救急災害医療において、迅速な傷病者の重症度判定や治療は重要である。これまで、我々はウエラブルオキシメーターを用い傷病者評価を行ってきたが、到達困難な場所にいる傷病者に対して安全にアプローチし検査することができなかった。今研究では、ウエラブルオキシメーター/薬剤などをドローンを用いて正確に傷病者がいる場所に搬送し、機器をとりつけることを最終目標とし、当技術が特に必要とされる浜松市佐久間地区で行った。ドローンの技術を高め、自動操縦で目標となる地点まで飛行し、正確に着陸し、機器や薬剤を搬送し、その後再び自動操縦で、患者検体を発進場所へ持ち帰る実験を段階的に行い成功した。また、最終回においては、各種許可を得て、目視外でこの実験を行い、実用に近い状態で行うことができた。この研究において、ドローンの着陸には持ち運びできるマークを地面に置き、人工知能を用いてドローンを誘導することにも部分的に成功している。これは、将来傷病者を認識し、傷病者の上腕・前腕など細かい解剖を認識し、ウエラブルオキシメーターや各種計測機器を、医療従事者が直接傷病者と接触せずに装着する基盤になるものである。この実験は、医療従事者が安全にかつ迅速な傷病者の重症度評価ができる一歩になったと思われる。これらは、各種マスコミで報道され、アジア救急医学会などで発表した。この研究から派生する胸骨圧迫研究や、薬物中毒に関する研究に関しては論文発表している。予定通り平成29年度、倫理委員会を通して傷病者の末梢組織酸素飽和度を測定し研究展開していく。また、研究最終年に行うマルチコプターを用いた研究の準備を、エンルート社・各行政機関と協力していく。予定通り平成30年度、倫理委員会を通して傷病者の末梢組織酸素飽和度を測定し研究展開していく。また、研究最終年に行う予定であったマルチコプターを用いた研究は当初よりも進行しているため、さらにイームズラボ社(申請時はエンルート社)・各行政機関と協力していく。診察指接着型オキシメーターのバージョンアップを考慮し、これまでの機器で平成28年度は代用したため、次年度使用額が生じた。国際学会での発表が行えていないために差額が生じている。今後、国際学会への参加・発表をし研究を遂行する予定である。診察指接着型オキシメーターを平成29年度に購入する。
日本製造業におけるビジネスシステムの変化にかんする研究

日本の製造業が中央研究所設立ブームを経て、安価な労働力ではなく、生産性の高さや最先端の研究閉発など技術力で国際的な競争を行う構図への歴史的変遷について考察しつつ、今日まで最先端の研究開発を担ってきた中央研究所の役割や機能についての研究はあまりなされていないという問題意識のもとで、本年度の研究では中央研究所の役割や機能についての実証的研究を行った。その結果中央研究所では、国際的に脆弱な基礎研究を効率的に産業用技術へと統合する役割があることがわかった。その一方で、このような高度な「すりあわせ能力」は従来から技術経営の分野でも議論されてきたが、その理由についてはあまり触れられてこなかった。本年度の研究では、日本の中央研究所が技術的課題に対し、集団的な問題解決を行なうためのビジネスシステムと、ローテーションという人事制度上の制度的叡智、及び具体的な製品開発プロセスについての考察を行なっている。とりわけ、経営環境や技術環境に応じてローテーション施策を変化させている点など時系列を追った分析を施している点が非常に価値のある研究である。2.モノグラフ(No.0812)、関西社会学会報告(2007/5/26)大手メーカーの研究開発にも貢献できるような特殊な技術をもつ中小企業と大手メーカーの取引を仲介する電子サイトの「NCネットワーク」についての調査報告である。日本の製造業の取引仲介サイトとしては最大の規摸を誇る同社の包括的な調査は資料的にも非常に価値が高く、このような仲介サイトが系列の壁を超えた取引を捉進するための工夫については研究上の価値は高い。
小児における遺伝子情報を考慮した抗癌剤の個別投与設計

小児造血肝細胞移植の前処置で汎用されるブスルファン(BU)およびシクロフォスファミド(CP)の個別投与設計法の確立を目指し以下の検討を行った。1ヶ月から13才までの小児患者110名を対象に、前処置プロトコールによるBUの第1回目投与後に経時的に5点の採血を行い、患者固有のクリアランス(CL)を算出、予測平均血中濃度が治療域外になると予測された際には以後の投与量の調節を行った。また、この内53名の患者においては、プロトコールによる本投与開始約1週間前にBUを0.7mg/kgで単回試験投与し多回採血を行い、この事前情報に基づき算出された至適投与量でプロトコールによる本投与を開始した。このようにして得られた総数1690点の採血データを用い、非線形混合効果モデル(NONMEM)により小児における母集団薬物動態パラメータの算出を行い、CL=0.248L/hr/kg、Vd=1.05L/kg、Ka=2.18/hrを得た。個体間変動はそれぞれ37、28、77%、また、個体内・残差変動は28%であった。現在、年齢、肝機能等他の影響因子を考慮に入れた最終モデルの構築を目指し解析を継続中である。一方、CPに関しては、CPの代謝的活性化に関与しているCYP2B6の遺伝子多型についての検討を行った。CYP2B6の日本人に多くみられる多型はCYP2B6*4およびCYP2B6*6であることから、これらの多型酵素および野生型CYP2B6の発現系をバキュロウイルス-昆虫細胞系により構築した。CP4-水酸化酵素反応における反応速度論パラメータを算出したところ、CYP2B6*4では野生型と比較して大差はなかったが、CYP2B6*6においてはVmax/Km値が野生型に比べて約2.5倍高値を示した。したがって、本多型を有する患者においては、CPの作用が増強される可能性が示唆された。本年度はまず、造血幹細胞移植前処置におけるブスルフアン(BU)の試験投与の有用性について検討を行った。1ヶ月から8才までの21名の小児を対象に、前処置プロトコールによる本投与開始1週間前にBUを0.7mg/kgで単回試験投与し多回採血を行い、患者固有のクリアランスを算出した。次に、この事前情報に基づき算出された対象患者に対しての至適投与量でプロトコールによる本投与を開始した。その後再度経時的に採血を行い、薬物動態パラメータを算出して試験投与時のそれと比較を行った。その結果、Tmaxに差が認められた症例が散見されたが、クリアランスはほぼ同値であった。よって、1週間前に約半量の試験投与を行うことで、平均血中濃度を目標濃度とするための至適投与量を設定することが可能であると考えられた。また、小児のBUクリアランスの個体差は大きく、小児に対するプロトコールで繁用される1.4mg/kgの投与量で有効治療濃度域内におさまると予測された症例は7例(33%)のみであり、従来のプロトコールによる投与量の大幅な修正が必要となった症例も数例存在した。BUの血中濃度モニタリングは、小児の母集団パラメータを算出するためにさらに症例数を増やす必要があり、来年度も継続して実施する予定である。また、本年度はシクロフォスファミド(CP)の代謝的活性化に関与しているCYP2B6の遺伝子多型に関しての検討を開始した。CYP2B6の日本人に多くみられる多型はCYP2B6*6およびCYP2B6*4であることから、これらの多型酵素および野生型CYP2B6の発現系をバキュロウイルス-昆虫細胞系により構築した。来年度は、これらの発現酵素を用いCP4-水酸化酵素活性の測定を行い、CYP2B6の遺伝子多型がin vivoにおけるCPの代謝的活性化の個体差の原因となるか否かについての検討を行う予定である。

CYP2B6の日本人に多くみられる多型はCYP2B6*4およびCYP2B6*6であることから、これらの多型酵素および野生型CYP2B6の発現系をバキュロウイルス-昆虫細胞系により構築した。CP4-水酸化酵素反応における反応速度論パラメータを算出したところ、CYP2B6*4では野生型と比較して大差はなかったが、CYP2B6*6においてはVmax/Km値が野生型に比べて約2.5倍高値を示した。したがって、本多型を有する患者においては、CPの作用が増強される可能性が示唆された。
英国王政復古期から18世紀中期のジョン・ウェブスター改作劇における女性表象

本年度は、18世紀初頭のジョン・ウェブスター改作劇を通じて、当時の劇場において女性観客が持っていた影響力の一端を浮かび上がらせることを目指した。中心として取り上げた劇は、ネイハム・テイト(1652-1715)作Injur'd Love ; or, The Cruel Husbandである。この劇は、イギリス演劇史上、女性を主人公に据えたごく初期の作家であるウェブスターの悲劇The White Devilの改作であり、1707年に初版が出版されている。この改作において、改作者テイトは原作には描かれていた暴力的描写を排除するか、緩和された形に書き換えている。本年度の研究では、女性観客の嗜好がその書き換えに影響した可能性を検証した。具体的には、このテイトによるウェブスター改作劇とその原作との異同を分析することから始め、そこに表象されている女性像の変容について、ひいてはその変容の社会的、演劇的背景、および女性をめぐる当時の言説が改作に及ぼした影響について考察した。その考察をする際、特に軸としたのは以下の点についてである。(1)Tateによる改作において暴力描写が排除あるいは緩和されていることが「女性観客の好み」に沿った結果であるとするならば、その裏には男性側の(あるいは当時の文化全体の)意図とはどのようなものだったのだろうか。(2)18世紀初期に、女性作家が暴力を描いた劇が(少ないながらも)存在することは何を意味しているのか。(3)ウェブスター改作受容史全体における暴力表象の変遷。17世紀から21世紀までの各時代性と、暴力表象の削減あるいは強調はいかに関わるか。以上の点を軸としながら、18世紀初めの男と女の間に存在していたせめぎ合いの状態について議論し、当時劇作家が作品を創作する際に女性観客が大きな影響を及ぼしていた可能性について探った。本年度は、18世紀におけるジョン・ウェブスター改作劇を通じて、「秘密結婚」という女性にとって重要な意味を持っていた社会問題がどのように人々のあいだで受け止められていたかということの事例の一端を浮かび上がらせることを目指した。中心として取り上げた劇は、ルイス・ティボルト(1688-1744)作The Fatal Secretである。この劇は、イギリス演劇史上、女性を主人公に据えた最初の作家ともいえるウェブスターの悲劇The Duchess of Malfiの改作であり、1733年に初演され、1735年に初版が出版されている。秘密結婚禁止の法案('An Act for the Better Preventing of Clandestine Marriages')は議会で何度も否決された後、1753年に制定されたが、ティボルトの劇が上演された1730年代はその是非をめぐる議論が白熱した時期に当たる。最も興味深いのは、秘密結婚をしたヒロインが処刑されるというウェブスターによる原作の悲劇的なプロットが、ティボルトによる改作ではハッピーエンドに書き換えられている点だ。本年度の研究では、このハッピーエンドへの書き換えが社会的文化的観点からみて、何を意味しているのかを考察することにより、秘密結婚という女性を取り巻く事例が社会でどのように受けとめられていたかを探った。この考察をする際、特に軸としたのは、以下の3点である。1.女性の視点がどのように反映されているか。2.原作が書かれた時代と改作が書かれた時代における、秘密結婚の社会的な位置づけがどう違っているか。3.18世紀初期に執筆された、秘密結婚を主題とする他の劇作品において、その主題がどのように扱われているか。なお、本年度の研究成果の一部は、第47回シェイクスピア学会(2008年10月11日、岩手県立大学)にて口頭発表された。
人口減少時代の地方都市・中山間地域の多文化化と地域振興に関する社会学的研究

本年度は、これまでの調査研究において収集・分析をしてきた地方における多文化共生の地域づくりや地方在住外国人が抱える多様な生活課題へのサポートについて取りまとめを行うとともに、必要に応じて島根県出雲市・雲南市や岡山県美作市などでの補足調査を行った。また、多文化共生や外国人支援の現場の実践者や研究者を招聘し公開講演を行う「移住と共生」研究会を2度開催した。1回目の研究会は2018年7月に愛媛県松山市の愛媛大学で開催した。東北大学の一條玲香氏を招聘し、臨床心理士として関わってこられた地方在住外国人(とりわけ東日本大震災で被災した国際結婚移住女性など)の心のケアやメンタルヘルスについてお話いただいた。2回目の研究会は2018年11月に同市の聖カタリナ大学で開催した。ここでは「地方在住のムスリム移民」を主題に、新居浜モスクの浜中彰氏と早稲田大学研究員の岡井博文氏を招聘し、ムスリムの宗教生活の詳細や地方に立地するモスクの運営状況と課題等について両氏より講演いただいた。本年度は、2019年4月の出入国管理法の改正後に各地の外国人来住数が増加することが見込まれ、地方部における多文化化対応の事例やノウハウを取り扱う本研究の成果へのニーズが急速に高まることが予想された。したがって、本年度は上記の研究活動と並行して、本研究の代表者・研究分担者および3年間の研究会で講演・参加してくださった研究者や調査協力をいただいた活動家の分担執筆によって、それぞれの活動分野や研究テーマについて記述・分析をした論集の公刊作業に注力し、2019年2月に刊行することができた(徳田剛・二階堂裕子・魁生由美子編著『地方発外国人住民との地域づくりー多文化共生の現場から』晃洋書房)。以上のような研究成果の取りまとめと発信により、地方部での多文化共生の地域づくりに向けた提言を行うことができた。平成28年度においては、地方都市・中山間地域における外国人住民の現況の把握、およびそこでの結節点となりうるカトリック教会、地域の日本語教室、民族学校の活動状況等について複数地域における事例研究、二次文献資料の収集と分析等を行った。それらの作業を通じて得られた知見および研究成果については、研究代表者および研究分担者の所属学会・研究会等において研究発表を行った。本年度より新たに着手した、中山間地域在住外国人の医療・福祉等セーフティネット、および地方在住の外国人留学生のライフコースの2課題については、先行研究の収集と分析、調査対象地・調査協力者の選定など、実査に向けた準備作業を行った。また、研究成果の共有および公開・社会発信の場として「移住と共生」研究会を2度開催した。第1回研究会(2016年9月、愛媛県松山市)では、本共同研究の趣旨説明を行ったのち、愛媛県国際交流協会と宮城県国際化協会からそれぞれの団体の活動内容および課題についての報告をしていただいた。とりわけ宮城県の事例からは、東日本大震災後の被災外国人の安否確認や支援活動についての課題やノウハウについての報告があり、参加者間で問題意識と知見の共有を図ることができた。第2回研究会(2017年3月、岡山県岡山市)では、有識者より在日フィリピン人の現況についての講演をいただいた。ここでは、在留期間が長いフィリピン人女性の高齢化の問題と、新日系フィリピン人と呼ばれる、新たな在留資格で来日する人々の増加がもたらす諸課題について、情報と知見を共有できた。以上のような取り組みを通じて、本研究課題に関する先行研究や取り組み事例の情報を蓄積し、平成29年度の課題である地方在住の外国人(結婚移住者、技能実習生、在日コリアン、留学生等)についての地域間比較を進めていくための素地を構築することができた。平成28年度においては、研究代表者および研究分担者がそれぞれのテーマに関する先行研究・資料等の収集と分析、調査対象地域における研究協力者や助言者、本研究課題に詳しい学識経験者や活動従事者等との関係構築、(次年度の課題となる)各テーマの比較対象地域に関する情報収集、研究メンバー間での研究成果の共有、および一般市民・社会に対する情報発信などを行うことができ、研究計画に沿った形でおおむね順調に推移している。平成29年度においては、これまでの調査研究で明らかにしてきた中四国の瀬戸内海沿岸地方などでの多文化化対応(外国人住民の支援、多文化共生の取り組みなど)の他地域との比較を行うため、地方部において多文化化対応を積極的に行っている地域や自治体について情報を収集し、現地のキーパーソンとの接触やヒアリング調査などを実施した。とりわけ平成30年2月末から3月にかけて島根県東部(出雲市、松江市、雲南市)で共同調査を実施し、同地域の多文化化対応にあたっている各団体(県庁、市役所、市民団体、人材請負業者、宗教団体、教育施設)から多くの貴重な情報や資料の提供を受けることができた。また、研究成果の公表として、平成28年度に引き続き、2度の公開研究会を実施した。第1回「移住と共生」研究会(平成29年10月、愛媛県松山市)では、ゲスト講師を招聘し長野県飯田市の多文化の地域づくりの現状と課題についての講演会を実施した。また、第2回「移住と共生」研究会(平成29年11月、愛媛県松山市)では、地方の民族学校とそれを支える在日コリアンコミュニティについて、四国朝鮮初中級学校の公開授業および交流イベントへのスタディ・ツアーの形での参加・交流を通じて、多くの知見を得た。

最終年度となる平成30年度には、研究成果の公表を行うべく、本研究グループのメンバー、講演や調査協力等で連携している研究者、調査地域のキーパーソン(国際交流協会スタッフや市民団体関係者)による研究論集の出版を予定している。平成29年度における以上のような取り組みを通じて、次年度での研究成果の取りまとめに向けた準備作業を進めることができた。本研究課題への取り組みを通じて、人口減少に伴う諸問題を抱える複数地域の現状と課題について比較検討を行い、その知見を取りまとめるべく調査研究を進めてきたが、本研究チーム以外の研究者との協力・連携体制の構築、瀬戸内沿岸地域(愛媛県など)との地域比較に足るだけの調査地域の開拓が順調に進んでいる(島根県東部、岡山県・広島県の中山間地域、兵庫県但馬地方など)。また、この2か年の研究成果を出版事業を通じて公表するめどが立ったことにより、研究成果の発信において当初の予想以上の効果が期待できる。本年度は、これまでの調査研究において収集・分析をしてきた地方における多文化共生の地域づくりや地方在住外国人が抱える多様な生活課題へのサポートについて取りまとめを行うとともに、必要に応じて島根県出雲市・雲南市や岡山県美作市などでの補足調査を行った。また、多文化共生や外国人支援の現場の実践者や研究者を招聘し公開講演を行う「移住と共生」研究会を2度開催した。1回目の研究会は2018年7月に愛媛県松山市の愛媛大学で開催した。東北大学の一條玲香氏を招聘し、臨床心理士として関わってこられた地方在住外国人(とりわけ東日本大震災で被災した国際結婚移住女性など)の心のケアやメンタルヘルスについてお話いただいた。2回目の研究会は2018年11月に同市の聖カタリナ大学で開催した。ここでは「地方在住のムスリム移民」を主題に、新居浜モスクの浜中彰氏と早稲田大学研究員の岡井博文氏を招聘し、ムスリムの宗教生活の詳細や地方に立地するモスクの運営状況と課題等について両氏より講演いただいた。本年度は、2019年4月の出入国管理法の改正後に各地の外国人来住数が増加することが見込まれ、地方部における多文化化対応の事例やノウハウを取り扱う本研究の成果へのニーズが急速に高まることが予想された。したがって、本年度は上記の研究活動と並行して、本研究の代表者・研究分担者および3年間の研究会で講演・参加してくださった研究者や調査協力をいただいた活動家の分担執筆によって、それぞれの活動分野や研究テーマについて記述・分析をした論集の公刊作業に注力し、2019年2月に刊行することができた(徳田剛・二階堂裕子・魁生由美子編著『地方発外国人住民との地域づくりー多文化共生の現場から』晃洋書房)。以上のような研究成果の取りまとめと発信により、地方部での多文化共生の地域づくりに向けた提言を行うことができた。平成29年度の研究では、すでに研究がある程度進んでいるカトリック教会、地域の日本語教室、民族学校については、他地方の事例との比較を念頭に置きながら、知見の一般化に向けて引き続き情報収集と分析を続けていく。中山間地域在住外国人の医療・福祉等セーフティネットの研究と、地方在住の外国人留学生のライフコースの研究については、研究拠点を置く愛媛県内を中心に、情報提供者の開拓と実査を進めていく。得られた研究成果の発信については、本年度も研究代表者・研究分担者の所属する学会・研究会等での研究発表や紀要論文などの公刊を積極的に行う。
乳歯を用いた福島県在住小児の外部被ばく量測定

【乳歯の収集とアーカイブ化】平成11年3月に発生した福島第一原発事故により避難区域となった福島県被災地域から避難した小児より、乳歯の提供を受け、それらの乳歯について、発災時居住地、発災時居住地の空間線量率、発災時年齢等を調査し、ESR法により、歯の吸収線量(外部被ばく量)を測定するための基礎資料を作成した。また、これら被災地からの乳歯の他に、福島第一原発より100km以上離れた県に在住する小児からも乳歯を収集し、福島県乳歯の対照歯としてアーカイブ化した。【ESR用エナメル質サンプルの調製法の確立】乳歯を用いて外部被ばく量を推定するためには、放射線被ばくに比例して、歯エナメル質中に発生する炭酸ラジカル量をESR法により測定するが、従来、このエナメル質を象牙質から分離するための効率的な方法はなく、手作業による機械的にエナメル質を切り出す方法を採ってきた。しかし、この削り出し法は、本研究のように多数のエナメル質サンプルの測定を行おうとする研究には使うことはできないという問題があった。本研究ではこの問題を解決するために、メタタングステン酸ナトリウム、あるいはブロモホルム溶液を用いた重液分離法を新たに開発した。これにより、集めた乳歯からESR測定用のエナメル質サンプルを効率的に分離することが可能となった。【ESR法の感度の改善】ESR法により、歯の中の炭酸ラジカル量を測定し、外部被ばく量を推定しようとする、従来の方法は、100-200mG以上の高線量被ばくの推定にば可能とされてきたが、今回の原発事故で予測されるような低線量被ばくの測定には不向きとされてきた。今回我々は、サルの歯を用い、改良ソフトの使用、上質なエナメル質サンプルの調製法を開発するなどして、その感度を50mGy以下の低線量被ばくにまで改良することができた。【乳歯の収集とアーカイブ化】福島原発事故避難区域から避難した小児からの乳歯の収集は、現在まで500本を超えており、また、避難区域以外の福島県在住小児から提供を受けた乳歯数は5000本を超えている。さらに、福島県以外の対照県からも600本を超える乳歯の提供を受けており、歯の収集は概ね順調である。しかし、測定結果により、さらに収集が必要である可能性があり、これについては引き続き福島県歯科医師会と協力しながら、より多くの乳歯の収集が行えるよう事業を継続する。【ESR用エナメル質サンプルの調製法とESR法感度の改善】研究の概要の項に述べた様に、ESR法の実施に関して、効率よく、上質のエナメル質サンプルの調製が可能となった。また、ESR法の感度の上昇も得られている。これらの方法は、サルの歯をもちいて確立したものであるが、原理的に見て、人の歯へも直ちに応用可能と考えられる。しかし、動物種による歯質の違いがある可能性もあり、ヒト乳歯についてはさらに十分な検証を行うことが必要である。実際にはヒト乳歯を用いて、照射放射線量とラジカル発生の関係について、低線量領域(100mGy以下)において検量線を描記し、測定限界値や、測定精度についてのデータを得ることが必要である。【ヒト乳歯エナメル質中の炭酸ラジカルの測定からの外部被ばく量の推定】上記ESR法についての方法論が確立したと判断できた時点に於いて、これまでに収集・アーカイブ化したヒト乳歯について、ラジカル測定に着手する。ESR測定のためには、歯を粉砕することになるが、それにより、内部被ばく量の推定に必要な、歯に含まれる放射性物質のイメージングプレート(IP)による測定が困難になるため、破砕する前の歯について、あらかじめIPによる測定を行っている。このIPによる歯質放射線量の測定については、ESR用に収集した歯すべてについて測定を終了している。ヒト乳歯について放射線照射量とエナメル質中ラジカル発生量についての信頼性のある検量線が描記できた時点から、本研究の最終目的である、ヒト乳歯を用いた外部被ばく量についての疫学的検証に入る。一本の乳歯について信頼性のあるラジカル量(外部被ばく量)を測定するためには、通常1サンプルについて50回を超える繰り返し測定が必要であり、実際には、1サンプルからの測定値を得るためには1日を要している。現在、複数のESR装置を用いて、測定を同時進行させ、測定の効率化を目指している。これにより、目的とする地域と、対照地域における測定結果を効率よく解析できるシステムを構築し、福島県在住小児の外部被ばく量について、実際の測定値に基づく科学的な疫学情報を提供することを目指している。【ESR用エナメル質サンプルの調製法の確立】

乳歯を用いて外部被ばく量を推定するためには、放射線被ばくに比例して、歯エナメル質中に発生する炭酸ラジカル量をESR法により測定するが、従来、このエナメル質を象牙質から分離するための効率的な方法はなく、手作業による機械的にエナメル質を切り出す方法を採ってきた。しかし、この削り出し法は、本研究のように多数のエナメル質サンプルの測定を行おうとする研究には使うことはできないという問題があった。本研究ではこの問題を解決するために、メタタングステン酸ナトリウム、あるいはブロモホルム溶液を用いた重液分離法を新たに開発した。これにより、集めた乳歯からESR測定用のエナメル質サンプルを効率的に分離することが可能となった。【ESR法の感度の改善】ESR法により、歯の中の炭酸ラジカル量を測定し、外部被ばく量を推定しようとする、従来の方法は、100-200mG以上の高線量被ばくの推定にば可能とされてきたが、今回の原発事故で予測されるような低線量被ばくの測定には不向きとされてきた。今回我々は、サルの歯を用い、改良ソフトの使用、上質なエナメル質サンプルの調製法を開発するなどして、その感度を50mGy以下の低線量被ばくにまで改良することができた。【乳歯の収集とアーカイブ化】福島原発事故避難区域から避難した小児からの乳歯の収集は、現在まで500本を超えており、また、避難区域以外の福島県在住小児から提供を受けた乳歯数は5000本を超えている。さらに、福島県以外の対照県からも600本を超える乳歯の提供を受けており、歯の収集は概ね順調である。しかし、測定結果により、さらに収集が必要である可能性があり、これについては引き続き福島県歯科医師会と協力しながら、より多くの乳歯の収集が行えるよう事業を継続する。【ESR用エナメル質サンプルの調製法とESR法感度の改善】研究の概要の項に述べた様に、ESR法の実施に関して、効率よく、上質のエナメル質サンプルの調製が可能となった。また、ESR法の感度の上昇も得られている。これらの方法は、サルの歯をもちいて確立したものであるが、原理的に見て、人の歯へも直ちに応用可能と考えられる。しかし、動物種による歯質の違いがある可能性もあり、ヒト乳歯についてはさらに十分な検証を行うことが必要である。実際にはヒト乳歯を用いて、照射放射線量とラジカル発生の関係について、低線量領域(100mGy以下)において検量線を描記し、測定限界値や、測定精度についてのデータを得ることが必要である。【ヒト乳歯エナメル質中の炭酸ラジカルの測定からの外部被ばく量の推定】上記ESR法についての方法論が確立したと判断できた時点に於いて、これまでに収集・アーカイブ化したヒト乳歯について、ラジカル測定に着手する。ESR測定のためには、歯を粉砕することになるが、それにより、内部被ばく量の推定に必要な、歯に含まれる放射性物質のイメージングプレート(IP)による測定が困難になるため、破砕する前の歯について、あらかじめIPによる測定を行っている。このIPによる歯質放射線量の測定については、ESR用に収集した歯すべてについて測定を終了している。ヒト乳歯について放射線照射量とエナメル質中ラジカル発生量についての信頼性のある検量線が描記できた時点から、本研究の最終目的である、ヒト乳歯を用いた外部被ばく量についての疫学的検証に入る。一本の乳歯について信頼性のあるラジカル量(外部被ばく量)を測定するためには、通常1サンプルについて50回を超える繰り返し測定が必要であり、実際には、1サンプルからの測定値を得るためには1日を要している。
電子共鳴プラズマを活用した新超硬材料窒加炭素および菱面体窒化ホウ素の合成と評価

本研究では新材料窒化炭素膜や窒化ホウ素膜を創製し、窒素組成を十分大きくすることで発現する膜の新機能を調査することを目的としている。電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマCVD法により得られた。a-C:N膜の基本構造はダイヤモンド様炭素(DLC)構造であることがラマン散乱スペクトルから明らかとなった。膜中窒素組成は膜の作製条件を大きく変えても[N]/([N]+[C])比で最大0.08程度であった。窒素原子はDLC構造中の炭素位置に置換固溶するか、ダングリングボンドを終端することで存在することが赤外分光分析より明らかとなった。イオンビームスパッタリング法やマグネトロンスパッタリング法のPVD法によって得られた硬質窒素含有炭素膜は、DLC構造を基本構造としており、窒素組成は[N]/([N]+[C])比で0.08に制限された。この結果は、窒素含有炭素膜における窒素組成は作製プロセスによらず、膜の基本構造で制限されることを示唆している。窒素組成の制限についてRandom Covalent Networks理論を硬質窒素含有炭素膜に初めて適用して理論窒素組成を求めたところ、窒素組成は実験で得られたそれとほぼ一致し、窒素組成は構造的要因によって制限されることが明らかとなった。膜の微細構造変化を微小押し込みクリープ試験法により調査した結果、窒素を含む炭素膜は含まないそれと比較して流動しやすいことがわかった。また流動開始のしきい値は、-C≡N結合が存在することで小さくなることも明らかになった。これらの結果から、この試験方法が膜の微細構造変化をこらえるのに有効な手法であることがわかった。BCl_3/H_2/N_2/Arガスを原料としてr.fプラズマCVD法により窒化ホウ素膜を作製し、膜の組成および硬さ、流動性を調査した。得られた膜はホウ素が主成分でありその含有率は約70%を占め、窒素はわずか5%程度しか含まれていないことがわかった。ホウ素-窒素結合は赤外分光分析よりB-Nsp^2結合に起因する吸収が観測され、この吸収は窒素流量10sccmの条件で作製した膜について最も大きく観測された。超微小連続押し込み硬さ計による硬さ測定の結果、得られたB-N膜の硬さは約20GPa(荷重20mN)であった。さらに、微小押し込みクリープ試験法により流動性を表す歪み速度敏感係数(m値)を求めたところ、0.0050.008とDLCやglassと同程度の非晶質特有の値になることがわかった。本研究では新材料窒化炭素膜や窒化ホウ素膜を創製し、窒素組成を十分大きくすることで発現する膜の新機能を調査することを目的とする。平成7年度においては、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ反応場におけるアモルファス窒化炭素(a-C:N)膜の合成条件およびその形成過程に影響を及ぼす窒素挙動について調査した。N_2-CH_4系原料ガスより作製されたa-C:N膜の成長速度は10nm/minで反応圧力、ガス流量比、プラズマ生成条件など膜の作製条件が変化してもこれは大きく変わらなかった。得られた膜のラマン散乱スペクトルはダイヤモンド様炭素(DLC)膜から得られるそれとよく一致していた。また、圧子の押込み深さに対する膜の微小硬さ(最大12GPa)プロファイルや膜のヤング率(200GPa)はDLC膜で得られる値にほぼ匹敵した。すなわち、本研究で得られたa-C:N膜の基本構造はDLC構造であることが明らかとなった。一方、X線光電子分光分析法やオ-ジエ電子分光法などの組成分析を行なった結果、a-C:N膜構造中の[N]/([N]+[C])組成比は膜の作製条件を大きく変えても最大0.08程度であることがわかった。さらに赤外分光分析法で窒素-炭素結合を調査したところ、窒素原子はDLC構造中の炭素位置に置換固溶するか、あるいはダングリングボンドを終端することで存在することが明らかとなった。このことから、a-C:N膜中の[N]/([N]+[C])=0.08の最大窒素含有量はDLC構造における窒素固溶限によって制限されると推察できた。以上の結果からa-C:N中の窒素組成を増加し様々な新機能を発現するためには、膜のDLC基本構造を破壊して窒素の固溶しやすい最適構造にする必要のあることがわかった。

窒素組成の制限についてRandom Covalent Networks理論を硬質窒素含有炭素膜に初めて適用して理論窒素組成を求めたところ、窒素組成は実験で得られたそれとほぼ一致し、窒素組成は構造的要因によって制限されることが明らかとなった。膜の微細構造変化を微小押し込みクリープ試験法により調査した結果、窒素を含む炭素膜は含まないそれと比較して流動しやすいことがわかった。また流動開始のしきい値は、-C≡N結合が存在することで小さくなることも明らかになった。これらの結果から、この試験方法が膜の微細構造変化をこらえるのに有効な手法であることがわかった。BCl_3/H_2/N_2/Arガスを原料としてr.fプラズマCVD法により窒化ホウ素膜を作製し、膜の組成および硬さ、流動性を調査した。得られた膜はホウ素が主成分でありその含有率は約70%を占め、窒素はわずか5%程度しか含まれていないことがわかった。ホウ素-窒素結合は赤外分光分析よりB-Nsp^2結合に起因する吸収が観測され、この吸収は窒素流量10sccmの条件で作製した膜について最も大きく観測された。超微小連続押し込み硬さ計による硬さ測定の結果、得られたB-N膜の硬さは約20GPa(荷重20mN)であった。さらに、微小押し込みクリープ試験法により流動性を表す歪み速度敏感係数(m値)を求めたところ、0.0050.008とDLCやglassと同程度の非晶質特有の値になることがわかった。本研究では新材料窒化炭素膜や窒化ホウ素膜を創製し、窒素組成を十分大きくすることで発現する膜の新機能を調査することを目的としている。平成8年度においては、ECRプラズマCVD法に加えて、イオンビームスパッタリング法やマグネトロンスパッタリング法のPVD法によって作製された窒素含有炭素膜の構造と窒素組成を調査し、さらにそれを制限する要因を明らかにした。一方、窒素含有炭素膜の機械特性評価に微小押し込みクリープ試験法を初めて適用し、この方法が膜の微細構造変化をとらえる手法として有効であるかを検討した。種々の方法で作製して得られた硬質窒素含有炭素膜は、ダイヤモンド様炭素(DLC)構造を基本構造としており、窒素組成は[N]/([N]+[C])比で0.08に制限された。この結果は、窒素含有炭素膜における窒素組成は作製プロセスによらず、膜の基本構造で制限されることを示唆している。窒素組成の制限について、アモルファス構造の安定性にもとづいたRandom Covalent Networks理論を硬質窒素含有炭素膜に初めて適用して理論窒素組成を求めたところ、窒素組成は実験で得られたそれとほぼ一致し、硬質窒素含有炭素膜における窒素組成は構造的要因によって制限されることが明らかとなった。膜の微細構造変化は、微小押し込みクリープ試験法により一定荷重500mNで10s間のクリープ特性で調査した。その結果、窒素を含む炭素膜は含まないそれと比較して流動しやすいことがわかった。また、荷重を変化して流動の開始を観察したところ、流動開始のしきい値は、-C≡N結合が存在することで小さくなることも明らかになった。これらの結果から、この試験方法が膜の微細構造変化をとらえるのに有効な手法であることがわかった。平成9年度においては、BCl_3/H_2/N_2/Arガスを減量としてr.f.プラズマCVD装置により窒化ホウ素膜を作製し、膜の組成と機能特性としての硬さおよび流動性を調査した。
宇宙・原始地球環境におけるホモキラリティーの発現と増幅

本研究は、宇宙環境で発現したと考えられている僅かな不斉が、現在の生物界で見られるホモキラルな世界に発展していく過程を実験的に検証することを目的としたものである。具体的には、これまで申請者らがおこなってきた前生物学的ポリアミノ酸(プロテノイド)生成系に、光学活性なアミノ酸を添加することで、生成するポリアミノ酸に光学活性を伝播させることである。モノリンゴ酸アンモニウム塩の加熱熔融によるプロテノイド生成系に、ラセミ体のアラニンと光学活性でかつラセミ化しにくいイソバリンを加えることで、プロテノイドを合成した。生成したジアステレオマーの数から光学活性が伝播した可能性を示す結果が得られた。これまでの多くの研究から、アミノ酸とその前駆体が、さまざまな宇宙環境や原始地球環境などに普遍的に存在することが明らかになっている。生命の起原に達するための次のステップとして、アミノ酸が重合したペプチド・タンパク質がどのように生成してきたのか、そしてどのような機能をどのように獲得してきたのかが重要な研究課題となっている。これまでに、申請者らは、熔融尿素を触媒と溶媒とした反応系、リンゴ酸アンモニウムを溶媒とした反応系、水溶液中でのアスパラギンの縮重合系などで、前生物学的なペプチド合成が可能になることを明らかにしてきた。そこで、これらの前生物学的に生成したペプチドの機能を明らかにすることを目的に研究を進めている。その中で、リンゴ酸アンモニウムを溶媒とした反応系での生成物(プロテノイド)が水溶液中で球状構造物(プロテノイドミクロスフェア)を形成する。このプロテノイドミクロスフェア中に取り込まれたプロテノイドの分子量分布は、原料のプロテノイドの原子量分布より狭く、プロテノイドミクロスフェア形成の中で分子の選択が生じていることが明らかになった。さらに、個々のプロテノイドを取り出すことで、より選択性の高い分子選択が生じていることが期待されるので、ミクロンスケールのプロテノイドの個々の粒子を取り出す実験の準備を行った。個々のプロテノイドを取り出すためには、大き目のプロテノイドを作成する必要があるが、金属イオンの添加により2-5ミクロンのプロテノイドを作れるようになった。また、本予算で新たに導入したマイクロマニュピュレーターを用いて、5ミクロンの粒子を掴む技術を確立することが出来た。研究を進めるための要素技術の確立をほぼ達成することが出来た。次年度は、実際の分析を進めていく。本研究は、宇宙環境で発現したと考えられているわずかな不斉(光学異性体比の偏り)が、現在の生物界でみられるホモキラルな世界(アミノ酸であればL-体のみからなる世界)に発展していく過程を実験的に検証することを目的とした研究を行った。具体的には、これまでに申請者が研究を続けてきた前生物学的ペプチド生成反応中に、僅かに光学異性体比に偏りのあるα-ジアルキルアミノ酸あるいはその前駆体であるエチルメチルヒダントインを加えることで、生成するペプチド分子に取り込まれるアミノ酸の光学異性体比に偏りを導入し、プロテノイドミクロスフェア(球状構造体)形成という自己組織化過程の中で、光学異性体比の偏りの増幅効果が得られるか否かを検証することを目指した。プロテノイドの生成反応を進めていく上で、加えた光学異性体比に偏りのあるアミノ酸がプロテノイドのカルボニル末端にのみ結合することでアミノ酸の縮合が停止する可能性が生じた。このような反応機構であれば、添加されたアミノ酸の光学活性を認識して、次に結合するアミノ酸に光学活性の選択がなされるという本研究の目的が達せられないことになる。そこで、質量分析計を用いてプロテノイドの化学構造の解明を先に行うことにした。その結果、複数のアミノ酸を添加すると、それらが組み合わされた種々の共重合体が生成することが確かめられ、光学異性体の選択の可能性が示された。一方で、プロテノイドミクロスフェアに取り込まれるプロテノイドには種々のアミノ酸を含む共重合体が少ないことが示唆された。このことは、ミクロスフェア形成に伴う分子選択は期待通り生じるものの、光学異性体の偏りの発展にはあまり期待できないことを示している。光学異性体の偏りの発展には、ミクロスフェア形成に伴うものより、共重合体形成に伴うジアステレオマーによる効果の方が期待できることが示唆される結果が得られた。アストロバイオロジーこれまで標準的に作成しているミクロスフェアは、直径が1-2ミクロンと電子顕微鏡で見積もられていたが、光散乱分析などを行ったところ、0.5-1ミクロンであることがわかり、個々のミクロスフェアを取りだすには、より大きなものを作成する必要が生じた。そこで、大きなミクロスフェアの生成条件の探索を行うことになったため、当初、計画していた光学活性なメチルエチルヒダントインの合成とそれを用いたペプチド分析関連の研究には取り組めなかった。

しかし、マイクロマニュピュレーションで取り扱うことのできる大きさのミクロスフェアの生成条件を見出すことができた。一方で、プロテノイドミクロスフェアをバルクで取り出した時の解析については、新たな分子量解析の結果からも分子選択が生じていることを示す結果が得られた。以上、計画で述べていたことと実施した研究内容は、多少異なるが、最終目標に向かって重要な知見が得られているので、概ね順調と判断した。研究を進めるための要素技術の確立をほぼ達成することが出来た。昨年度、やや遅れていたペプチド分析に注力していく。まず、熔融尿素系で、光学純度の異なるイソバリンとラセミ体のアラニンなどのアルキルアミノ酸からのペプチド生成を行い、生成したペプチド中のアミノ酸の光学純度の検定を最優先に行う。次に、リンゴ酸アンモニウムの加熱熔融系で、光学純度の異なるイソバリンを加え、生成するプロテノイドからミクロスフェアを形成させ、個々のミクロスフェアを抽出し、取り込まれたアミノ酸の光学純度の検定と分子量分布の変化を調べていく。これらの成果をまとめることで、当初の目標である「宇宙環境で発現したと考えられているわずかな不斉(光学異性体比の偏り)が、現在の生物界でみられるホモキラルな世界(アミノ酸であればL-体のみからなる世界)に発展していく過程を実験的に検証」が達成できると考えている。メチルエチルヒダントインの光学分割の実施遅れに伴い、使用する消耗品(光学異性体分離用カラム・充填材)が多少であるが計画より少なくて済んだため。使用する消耗品(試薬・光学異性体分離用カラム・充填材など)の補充に使用する。
陶磁器加飾技術を利用した環境ガスセンサの設計とプロセッシング

本研究では,陶磁器産業で高度な加飾技法として確立している転写印刷法を利用することにより高性能な半導体ガスセンサを開発するとともに,他の電子デバイスへの応用を試みた。1.可燃性ガスセンサ(i)H_2センサ...SnO_2系センサの場合,SnO_2層の上部にPt-SnO_2層をヘテロ積層したセンサ(Pt-SnO_2/SnO_2)ではSnO_2単層センサよりもH_2感度が低下したのに対し,SnO_2/Pt-SnO_2センサでは,逆にPt-SnO_2単層センサよりもH_2感度が大きく増加した。一方,TiO_2センサにおいては,無担持TiO_2センサは抵抗が非常に高くH_2感度も低かったが,上層にM-SnO_2をヘテロ積層することにより,素子抵抗が低抵抗化しH_2感度が増加した。(ii)センサ基板の多孔質化...緻密アルミナ基板の代わりに多孔質ムライト基板,あるいは緻密アルミナ基板の表面に多孔質アルミナ層を転写印刷法により取り付けた基板をセンサ材料として用いると、ブタン感度および応答回復特性が大きく改良されることを確認した。(iii)VOCセンサ...In_2O_3系材料がベンゼン,クロロベンゼンに対し高感度を示した。特に,In_2O_3にNiOを6wt%添加した素子が最も高感度なうえ,それらを積層化すると,さらに感度が増加した。2.NO_xセンサ(i)トータルNO_xセンサ...WO_3層上にPt-Al_2O_3をヘテロ積層すると,作動温度350°CでNO_2とNOに対する感度がほぼ等しくなることを明らかにした。また,SnO_2センサの場合,0.34wt% Cr_2O_3を添加することにより,トータルNO_xセンサとして作動することを明らかにした。(ii)SnO_2系センサの基板の多孔質化...1.1(ii)と同様の手法を用いて,SnO_2系NO_2センサの高性能化を試みた結果,特に300°C以下において緻密アルミナ基板を用いた素子に比べて大幅にNO_x感度が増加した。(iii)ZnO系ヘテロ積層型NO_2センサ...ヘテロ積層型ZnO-WO_3/ZnOセンサは,NO_2に対して高感度でなおかつ応答・回復特性が良好であることを明らかにした。3.エトキシシランの表面化学修飾による酸化スズ表面の改質エトキシジエチルシランを利用して酸化スズ表面を化学修飾した。それを焼成して得られたSiO_2高分散担持SnO_2センサは,水素や炭化水素ガス(メタンやプロパン)などの可燃性ガス,あるいはNO_2に対して高感度を示すことを明らかにした。4.転写印刷法を利用したBaTiO_3厚膜の微細構造制御水熱合成されたBaTiO_3粉末を用いてスラリー組成を最適化しスピンコーティングにより転写印刷膜を作製した。その結果,膜厚が1020μm程度の緻密な厚膜が得られることを明らかにした。本年度は,まず,転写印刷法によりヘテロ積層化した半導体ガスセンサの特性を評価した。NOxセンサに関しては,酸化タングステン膜に1.0wt%白金担持アルミナ膜を積層させた素子(1.0Pt-Al_2O_3/WO_3)が100ppm NOおよび100ppm NO_2にほぼ等しい感度を示した。よってこのセンサ素子は,燃焼制御に利用可能な全NOxセンサとして利用可能であることを明らかにした。また,H_2センサに関しては,下層に比べて上層に低抵抗の酸化物層を積層し(例えばSnO_2/TiO_2など),導電パスを上層経由ルートへと変化させてガス感応部を電極-上層間に挟まれたエリアだけに限定することにより,ガス感度や応答・回復特性が改善することを明らかにした。一方,一般的なセンサ基板は緻密アルミナ焼結体を用いるが,この表面に針状ムライト多孔質層を取り付けたのち,更にその上部にPt電極と酸化物層を形成したセンサ素子を作製したところ,緻密基板を用いたセンサに比べて,n-C_4H_<10>およびNO_2に対する感度および応答・回復特性がかなり向上した。これは,基板を多孔質化することによりPt電極間の導電パス領域のガス拡散性が向上し,被検ガスの酸化反応や酸化物表面への吸脱着がスムーズになるためと考えられる。さらに,ジエトキシジメチルシラン(DEMS)によるSnO_2粉末への表面化学修飾処理がセンサ特性に与える影響を検討した。その結果,DEMS化学修飾処理回数を最適化することにより大幅にH_2やCH_4,C_3H_8などの可燃性ガスに対する感度が向上すること,PtやPdを担持することによりさらにガス感度や応答・回復特性が大きく改善されることを明らかにした。

1.可燃性ガスセンサ(i)H_2センサ...SnO_2系センサの場合,SnO_2層の上部にPt-SnO_2層をヘテロ積層したセンサ(Pt-SnO_2/SnO_2)ではSnO_2単層センサよりもH_2感度が低下したのに対し,SnO_2/Pt-SnO_2センサでは,逆にPt-SnO_2単層センサよりもH_2感度が大きく増加した。一方,TiO_2センサにおいては,無担持TiO_2センサは抵抗が非常に高くH_2感度も低かったが,上層にM-SnO_2をヘテロ積層することにより,素子抵抗が低抵抗化しH_2感度が増加した。(ii)センサ基板の多孔質化...緻密アルミナ基板の代わりに多孔質ムライト基板,あるいは緻密アルミナ基板の表面に多孔質アルミナ層を転写印刷法により取り付けた基板をセンサ材料として用いると、ブタン感度および応答回復特性が大きく改良されることを確認した。(iii)VOCセンサ...In_2O_3系材料がベンゼン,クロロベンゼンに対し高感度を示した。特に,In_2O_3にNiOを6wt%添加した素子が最も高感度なうえ,それらを積層化すると,さらに感度が増加した。2.NO_xセンサ(i)トータルNO_xセンサ...WO_3層上にPt-Al_2O_3をヘテロ積層すると,作動温度350°CでNO_2とNOに対する感度がほぼ等しくなることを明らかにした。また,SnO_2センサの場合,0.34wt% Cr_2O_3を添加することにより,トータルNO_xセンサとして作動することを明らかにした。(ii)SnO_2系センサの基板の多孔質化...1.1(ii)と同様の手法を用いて,SnO_2系NO_2センサの高性能化を試みた結果,特に300°C以下において緻密アルミナ基板を用いた素子に比べて大幅にNO_x感度が増加した。(iii)ZnO系ヘテロ積層型NO_2センサ...ヘテロ積層型ZnO-WO_3/ZnOセンサは,NO_2に対して高感度でなおかつ応答・回復特性が良好であることを明らかにした。3.エトキシシランの表面化学修飾による酸化スズ表面の改質エトキシジエチルシランを利用して酸化スズ表面を化学修飾した。それを焼成して得られたSiO_2高分散担持SnO_2センサは,水素や炭化水素ガス(メタンやプロパン)などの可燃性ガス,あるいはNO_2に対して高感度を示すことを明らかにした。4.転写印刷法を利用したBaTiO_3厚膜の微細構造制御水熱合成されたBaTiO_3粉末を用いてスラリー組成を最適化しスピンコーティングにより転写印刷膜を作製した。その結果,膜厚が1020μm程度の緻密な厚膜が得られることを明らかにした。本年度は,以下の4つのテーマに関して,転写印刷法により半導体ガスセンサを作製することにより,その特性改善を試みた。(1)ヘテロ積層化による水素ガス感度の改善とその検知機構H2ガス感度が低い酸化インジウム(In_2O_3)系センサおよび酸化チタン(TiO_2)系センサに(貴金属担持)酸化スズ(SnO_2)膜を積層してヘテロ構造を構築した。その結果,In_2O_3系センサはあまり感度の向上が見られなかったのに対し,TiO_2系センサの感度は大きく向上した。これは,SnO_2/TiO_2センサ素子の導電パスは,下層のTiO_2のみではなく,より低抵抗のTiO_2-SnO_2-TiO_2であることから,ガス感応部が白金電極-SnO_2膜間の酸化チタン部に制限されたためであると考えられる。(2)酸化クロム-酸化スズ系センサのNOx検知特性Sn0_2に様々な量の酸化クロム(Cr_2O_3)を担持した粉末を用いてセンサを作製し,その特性を評価した。その結果,Cr_2O_3担持量を0wt%から1wt%へ増加するとその粉末のゼータ電位が負から正に大きく変化すること,さらにゼータ電位が約0の粉末を用いたセンサはNOおよびNO_2にほぼ同程度の高い感度を示すことから,全NOxセンサ用材料として有望であることを明らかにした。