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機能性ハライドガラスおよび機能性金属ガラス中の鉄と錫のメスバウアー分光研究

研究の目的:機能性ハライドガラスおよび機能性金属ガラスにおける鉄と錫について、液体窒素温度からガラス転移温度までの温度範囲でメスバウアー分光測定を行うことにより、鉄と錫の存在状態、その近傍の化学結合状態、ガラスの格子動力学などについて知見を得、ガラスの機能性との関連を明らかにすることである。研究内容と結果の要約:1.メスバウアー分光の測定系:液体窒素温度から約500°Cまでの温度範囲における鉄核についての測定が可能となった。2.(フッ化物イオンー電子)混合伝導性FeF_3ーPbF_2ーMnF_2系ガラスでの鉄イオンの存在状態:鉄はFe^<2+>とFe^<3+>の混合原子価状態で存在すること、また両原子価鉄とFとの化学結合状態が同等のため電子のホットピングが可能となり、フッ化物イオン伝導性ガラスに電子伝導性が付与されること、そして(フッ化物イオンー電子)混合伝導性によりガラス状態電解現象が生じることなどを明らかにした。3.遠赤外透光性FeCl_2ーKCl-ZnCl_2系ガラスでの鉄イオンの存在状態と微量不純物水の存在状態:この系ではガラス化に伴い多量のFe^<3+>が生成し、鉄はFにより6配位されたFe^<2+>とFe^<3+>の混合原子価状態で存在すること、微量不純物水はFe^<2+>に配位することなどを明らかにした。4.リン酸鉄半導体ガラスでの鉄のキャラクタリゼーション5.固溶体タングステン酸鉄での電子ホッピング:鉄が混合原子価状態にある固溶体タングステン酸鉄のメスバウアースペクトルの組成変化および温度変化から電子ホッピングによる鉄原子価の平均化現象をメスバウアー分光法で確認・解析した。6.フッ化物イオン超イオン伝導性ガラスInF_3ーPbF_2ーSnF_2ガラスでの錫の存在状態研究の目的:機能性ハライドガラスおよび機能性金属ガラスにおける鉄と錫について、液体窒素温度からガラス転移温度までの温度範囲でメスバウアー分光測定を行うことにより、鉄と錫の存在状態、その近傍の化学結合状態、ガラスの格子動力学などについて知見を得、ガラスの機能性との関連を明らかにすることである。6.フッ化物イオン超イオン伝導性ガラスInF_3ーPbF_2ーSnF_2ガラスでの錫の存在状態本研究の目的は機能性ハライドガラスと金属ガラスにおいてガラス中でのFeおよびSnについて液体窒素温度からガラス転移温度の温度範囲でメスバウアー分光を行うことによりFeおよびSnの存在状態,その近傍の化学結合状態,ガラスの格子力学などについて知見を得ることである.本年度は予算の関係上,メスバウアー分光器本体のみの購入になり,低温測定のためのクライオスタットは次年度の購入になる.それゆえ,本年は室温測定のみで解析が可能な対象について研究を行った.研究対象の一つはフッ化物イオン高伝導性ハライドガラスFeF.ナ_<3.ニ>ーPbF.ナ_<2.ニ>ーMnF.ナ_<2.ニ>における鉄の化学状態の検討である.もう一つは遠赤外透過性ハライドガラスFeCl.ナ_<2.ニ>ーKClーZnCl.ナ_<2.ニ>における鉄の化学状態の検討である.FeF.ナ_<3.ニ>ーPbF.ナ_<2.ニ>ーMnF.ナ_<2.ニ>系ではFeF.ナ_<3.ニ>含有量が20から80モル%にわたってガラス化が可能である.

メスバウアー分光にて鉄の化学状態を解析したところ,鉄イオンは高スピン型の2価と3価の酸化状態で存在し,鉄イオンのうち1020%が2価イオンであることがわかった.また2価と3価のイオンともF.ナD212.ニD2より八面体6配位されていることがわかった.このガラスでは数%の電子伝導があることが輸率測定から明らかになっているが,本研究での鉄の存在状態の解析からその妥当性が裏づけられた.FeCl.ナ_<2.ニ>ーKClーZnCl.ナ_<2.ニ>ガラスについては,予備的研究としてガラス作製条件(FeCl.ナ_<2.ニ>試薬,水の混入量,溶融雰囲気など)による鉄の存在状態の変化について解析を行った.その結果, 2価の鉄を出発試薬とし,不活性雰囲気で溶融したにもかかわらず,多くの鉄は塩素6配位の3価の状態で存在すること,一方, 2価の鉄も6配位環境にあるが,ガラス中に含まれている水も2価鉄の配位種になっていることなどが明らかになった.本年度の設備備品費にて液体窒素までの低温測定のためのクライオスタットを購入すると同時に、約500°Cまでの高温測定のための炉を自作し、広い温度域にわたってメスバウアースペクトルを測定することがお能となった。その結果、本年度は以下に要約した四つの事項について研究を実施した。1.フッ化物イオン高伝導性の機能をもったフッ化物ガラス、ZrF_4ーBaF_2ーCsFガラスおよびFeF_3ーMnF_2ガラスにおけるガラス状態解現象の発見とその機構の解明。この研究は電解前後でのガラス中でのFeの存在状態(原子価分布、Fとの化学結合状態など)をメスバウアー分光にて解析し、明らかにした。2.リン酸鉄半導体ガラス中のFeのキャラクタリゼーション。リン酸鉄ガラスは酸化鉄含有量が0から70モル%にわたり得られると同時に電導度が組成により大きく変化する。それゆえ鉄の存在状態(原子価分布、0との化学結合状態、Feの酸素配位多面体の連結様式など)と物性との関連に興味がもたれた。この研究ではメスバウアースペイトルの組成変化および温度変化を調べ、鉄の存在状態を検討した。3.ヘテロ酸素酸塩の一種であるタングステン酸鉄固溶体について鉄の混合原子価状態。本研究では種々の組成の固溶体についてメスバウアースペイトルの組成変化および温度変化を詳細に調べ、電子交換による平均原子価の出現について予備的な検討を行った。4.フッ化物イオン超イオン伝導性ガラスであるInF_3ーPbF_2ガラスでのSnの存在状態。SnのF配位状態について主として検討を行った。
ヒト血清プロラクチン結合イムノグロブリンの化学的本体の解明と抗体検出法への適用

ACTH単独欠損症患者血清で見出されたプロラクチン結合イムノグロブリンの化学的性状を明かにしようとしてクロマトグラフィによる分離精製,【I^(125)】標識プロラクチンとの結合,非標識プロラクチン添加による置換実験をおこない次の結果を得た。(2)非標識プロラクチンの添加で【I^(125)】プロラクチンは置換されることから、結合は特異的とみなされる。(3)この結合物質は患者血清から少なくも3ケ月は証明されたが、1年後には検出されず、一過性の出現である。(4)患者血清には異好抗体の存在を支持する所見は得られなかった。(5)患者血清のProteinA吸着分画には【I^(125)】プロラクチンと結合する物質の存在を明らかにし得なかったが、なおラヂオイムノアッセイによるプロラクチン値を修飾する因子を完全に否定しえない。以上から本症患者で見出されたプロラクチン結合物質は抗プロラクチン抗体様物質であることが明かになった。推定分子量からIgMが推定されるが、その確認は未了である。
フランス語における他動性と間接目的機能の統辞・語彙的研究

計4906例の構文型毎の出現数と割合、間接目的機能前置詞a、deの出現数とそれらの和の構文型毎の出現数に対する割合を示す。1.他動詞文(2028(41.3%):a193、de243、(193+243=436;436/2028=21.5%))、2.間接目的文(421(8.6%):a 195、de 125、(76%))、3.代名動詞文(271(5.5%):a 59、de 46、(38.7%))、4.自動詞文(164(3.3%):a 0、de0、(0%))、5.受動文,(264(5.4%):a 34、de 18、(19.7%))、6.属詞文(181(3.7%):a 21、de7、(15.5%))、7.Etre文(724(14.8%):a 73、de 47、(16.7%))、8.非人称文(422(86%):a 57、de 101、(37.4%))、9.連辞核文(9(0.2%):a 2、de 0、(22.2%))、10.非動詞文(422(8.6%):a 56、de28、(19.9%))。構文型総数は320種(10.は含まず)で用例総数は4906。前置詞aかつ/またはdeの構文型は104種でそれらの出現総数は1300。両前置詞構文型の種類は32.5%でそれらの出現頻度数は26.5%を占める。上の1.では、主辞と直接目的(「de-不定詞」は除く)の2項文が1523(用例総数は4906の31.0%)あり、これを2028から除くと505で、この中の436であるから、86.3%を占める。これは前置詞a、deと直接目的の両立性の高さを示す。構文型総数の32.5%に両前置詞が含まれていて、残り216の構文型の167は他の前置詞が特徴づける。(名詞、形容詞、等のみの構文型は49(15.3%)。)構文型総数の84.7%に前置詞が含まれている。以上から、直接目的と前置詞a、deの間接目的が構文体系の核となる部分を構成し、体系内の構文の多様性(統辞機能の多様性)には前置詞が貢献していることが分かる。

以上から、直接目的と前置詞a、deの間接目的が構文体系の核となる部分を構成し、体系内の構文の多様性(統辞機能の多様性)には前置詞が貢献していることが分かる。本年度は、間接目的de-N/Infinitif(以下Inf)とa-N/Infとを取る用例の収集、分析を、主にCD-Rom化された資料体を中心に行っている。その途中経過(3000例ほどを調査)として次のような直接・間接目的を取る傾向が確認しうる。deについては、(1)de-N/Inf : 72例(直接目的のde-Infは除く)(2)N-de-N/Inf : 45例(3)se-de-N/Inf : 32例。aについては、(1)a-N/Inf : 109例(2)N-a-N/Inf : 92例(3)se-a-N/Inf : 29例。deの意味タイプとしては、「原因」、「起源」、「話題」に関係するものが目立つ。aについては「方向」を示すものが多い。これらの意味タイプは「奪格」、「与格」、「向格」といわれるものと関連している。用例を増加し細部を詰める点は多く残っているが、間接目的の関係的意味のタイプの傾向は、これらを組織する動詞の基本的意味特徴と密接につながっている。具体的なものから極めて抽象的なものも含めた「移動」、「移動方向」というような意味特徴をヒントに分析を絞ると問題点、重要点が明らかになるように思われる。また、個別の構文毎の頻度だけではなく、同一動詞が組織する複数の構文(当該間接目的を組織しないものも含めて)のそれぞれに注目する必要があるという点も明らかになった。(例えば、N0-charger-N1-de-N2, N0-charger-N2-dans-N1, N0-charger-N1-avec-N2, N2-charger-N1, N1-se-charger-deN2, etc.の相互の関連と頻度数。)構文毎の幾つかの個別の典型的動詞の調査により、対象としている間接目的が含まれる構文の意味的枠組みとその中で間接目的の占める位置が明かになる。また、これらを集大成することにより間接目的に関係する構文型の全体系が把握しうる。本年度は、「間接目的de-N/Infinitif」、「直接目的Nと間接目的de-N/Infinitif」、「直接目的seと間接目的de-N/Infinitif」を取る動詞の実例収集を継続しつつ、構文下位クラスの幾つかの事例について両立可能性と構文使用の実際の分析を試みた。フランス語には、「場所表示」の直接目的を取り、場所へ移動される対象を間接目的de-Nで表現する一連の動詞(884動詞)がある。これを「N_0-V-N_1-de-N_2」で表すと、この構文との関係で「N_0-V-N_2-Loc-N_1, N_0-V-N_1-avec-N_2, N_2-V-N_1」(Loc:場所の前置詞)の各々の構文を許容する可能性により、これらの他動詞の一つの下位区分が可能になる。4構文全てを取るもの:108 (12.2%,例charger)、N_2-V-N_1のみを取らないもの:13 (1.5%,例planter)、N_0-V-N_1-avec-N_2のみを取らないもの:50 (5.7%,例creuser)、N_0-V-N_2-Loc-N_1のみを取らないもの:408 (46.2%,例couvrir)。(2つまたは3つの構文を排除するものはここには含めない。)上の数値は構文の可能性を表していて実勢を示してはいない。例えば、例外的な下位クラス(当該動詞の1.5%)に属する動詞planter「植える」の実際の頻度数は、上記の4構文の完全な形で必ずしも現れては来ないが、これらと関連させて数えると次のようになる。N_0-planter-N_1-de-N_2:73, N_0-planter-N_2-Loc-N_1:725, N_0-planter-N_1-avec-N_2:1 (Frantext 1970-97,等による)。更に、実際に現れる形も圧倒的にN_0-planter-N_2-Loc-N_1が多く、完全な形でのN_0-planter-N_1-de-N_2は1回のみであることが分かる。下位クラスの構文の可能性の網羅的な調査は必須であるが、同時に実際の頻度数により構文体系内部の緊張関係を知ることも重要である。4906文の構文型毎の出現数と%、間接目的前置詞a、deの出現数とそれらの和の構文型毎の出現数に対する%を示す。
霊長類聴覚視床－皮質間神経回路の全容解明と新奇概念の創出

本研究では、マーモセットを霊長類のモデルに、聴覚皮質の領野区分と視床との神経結合を調べた。聴覚皮質に関して、コアーベルトーパラベルトのモデルが提案されている。本研究では、まずコア領域の領野構成を確認できた。一方、ベルトにおいて、新奇な領野を二つ発見した。その一つはトノトピーを持ち、MAL野と名付けた。もう一つは明確なトノトピーを持たず、NT野と名付けた。NT野は周波数情報を統合し、時間情報の処理に関わる可能性が考えられる。一方、聴覚視床と聴覚皮質結合の解剖学的特徴の一部も明らかにした。本研究の結果は霊長類聴覚野モデルを修正する必要性を示している。本研究では、霊長類のモデルとしてマーモセットを用い、その聴覚視床ー皮質間神経回路を解明することを目的にしている。平成25年度では、そのための光イメージング法を確立することを目指している。これまで、本学ではマーモセットを飼育した経験やそれを用いた研究はなかったため、飼育施設の整備、実験室の改造、飼育室から実験室までの搬送方法の確立から研究を始めた。結果として、18カ月齢オスのマーモセットを用いて、光イメージングと視床皮質間回路をラベルする実験を行うことができた。この実験を通じて、1)マーモセットの扱い方を確立した。2)麻酔導入と麻酔維持の方法を確立した。3)動物の頭部固定方法を確立した。4)聴覚野を露出させる部位の特定や方法を確立した。5)電位感受性色素を用いたイメージングは可能であることが分かった一方、染色斑が存在することも明らかとなった。6)CTBトレーサで視床ニューロンを逆行性に、3重ラベルすることに成功した。これらのことより、今後の研究を進めるための基礎を築くことができたと言える。マーモセットが高価なため、上記研究を進める一方、上記方法をさらに確立させるために、マウスにおいてイメージング法とトレーサ法を用いて、聴覚皮質と視床の結合関係を調べた。結果、聴覚皮質視床間に並列回路が存在することが示され、論文発表を行った(Takemoto et al., 2014)。また、聴覚皮質領野間の結合を調べる方法も確立した(Wang et al., 2014.学会発表)。さらに、ウイルスを用いた遺伝子導入の方法により、特定の聴覚野に投射する視床ニューロンの形態を可視化することに成功している。本研究では、霊長類のモデルとしてマーモセットを用い、その聴覚視床皮質間神経回路を解明することを目的としている。昨年度まで、研究を行うための環境を整備し、麻酔、手術、光イメージング法の確立、およびトレーサ実験を、それぞれ単独では、ある程度の成功を修めた。しかし、本年度の前半において、安定して実験結果を得ることは出来なかった。そこで、後半においては、手術を2段階に分けることで、はじめてイメージングの結果と、トレーサによる結果を同一個体でデータを得ることに成功した。本年度の主な結果は以下のようになっている。1)ケタミンとキシラジンの混合比を工夫し、さらに体温を連続的にモニターして、安定的に麻酔をコントロールすることができるようになった。2)イメージング実験の前に、側頭頭蓋骨を露出させ、頭部固定金具を取り付ける手術をまず行うことで、イメージング後の動物の状態を著しく改善出来た。また、電気メスの使用と切開組織のデンタルセメントによる固定も動物の状態の改善に繋がったと考えられる。3)2)の術後、1週間で動物が完全に回復し、それを用いれば、イメージングのための手術時間が短縮でき、実験の成功に繋がった。4)マーモセット聴覚野のイメージングには、ブルーダイより、レッドダイの染色がより均一であった。イメージングの結果、聴覚野のコア領域やベルト領域と思われる領野は同定可能であったが、パラベルト領域の同定は困難であった。5)同定した異なる領野に4種類のトレーサを同一の個体に注入し、4重染色を試みたが、CTB488とCTB555が内側膝状体の細胞を良く染色した一方、CTB647による染色は弱かった。また、フロロゴールドによるラベルは見られなかった。以上の結果から、本研究を行う上での技術的な問題はほぼ解決できた。次年度でデータの蓄積と論文発表を行う予定である。本研究では、霊長類のモデルとしてマーモセットを用い、その聴覚視床皮質問神経回路を解明することを目的としている。戦略としては、光イメージングの方法で聴覚皮質の全領野を解明し、それぞれの領野にトレーサを注入して、皮質視床間の回路を解明するものである。これまで、これらの実験のための麻酔方法の確立と手術方法の確立が完成した。手術を頭部への金具取り付けとイメージング・注入実験の二段階に分けることが特に効果的であった。これまで、純音刺激と広帯域雑音を刺激に用いて、聴覚皮質コア領域の三つの領野を同定することができた。特に一次野はすべての動物で確認することができ、トノトピーを明確に確認することができた。一次野以外にも、トノトピーが確認できる小さな領野を同定することもできた。ベルト領域の反応は全体として弱いが、パラベルト領域の反応も確認することができた。また、一次野へのAlexa-CTB555とAlexa-CTB488の注入で、内側膝状体腹側核内にラベルが見られ、特徴的な帯状の分布を示した。

現在、これらの結果をさらに充実させ、論文投稿する予定である。マーモセットが大変高価で、試行錯誤が許されないのが最大の理由である。本研究では、コモンマーモセットを霊長類のモデルに用い、聴覚皮質の領野区分と視床との神経結合を調べることを研究目的として行った。これまでの研究によって、皮質活動をイメージングする方法を確立したため、本年度では、これを基礎に、皮質の領野区分に関する研究が大きく進展した。霊長類の聴覚皮質に関して、現在コアーベルトーパラベルトのモデルが提案され、広く受け入れられている。本研究では、コア領域に関して、従来報告されている通り、一次聴覚野(A1)、R野とRT野の存在が確認され、それぞれの周波数地図および周波数勾配の方向も従来の報告と一致した。一方、上側頭回にあるベルト領域に関して、CL野、AL野、ML野、とRTL野の存在が報告されていたが、本研究では、CL野、AL野、とML野の存在を確認し、それぞれの領野における周波数勾配の方向も従来通りであった。予期しないことに、R野とAL野の間に、新奇な領野を二つ発見した。その一つはR野に隣接し、明確なトノトピーを持っていた。その周波数勾配の方向はR野と鏡像に近い関係にあった。この領野をMAL野と名付けた。もう一つはMAL野とAL野の間に位置し、明確なトノトピーを持たない小さな領野であった。これをNT野と名付けた。MAL野とNT野のいずれも広い周波数範囲(1-24 kHz)の純音に反応した。従来の報告では、外側ベルトを含む全てのベルト領野にトノトピーが見られるとしていたため、NT野の発見は、ベルト領域の最初のトノトピーを示さない領野の発見となる。NT野は広い範囲の周波数を統合し、時間情報の処理に関わる可能性が考えられる。以上の結果は、ベルト領域は従来考えられている領野構成よりも、複雑な領野構成を持っていることを示しており、霊長類の聴覚野に関するモデルを修正する必要性を示している。本研究では、マーモセットを霊長類のモデルに、聴覚皮質の領野区分と視床との神経結合を調べた。聴覚皮質に関して、コアーベルトーパラベルトのモデルが提案されている。本研究では、まずコア領域の領野構成を確認できた。一方、ベルトにおいて、新奇な領野を二つ発見した。その一つはトノトピーを持ち、MAL野と名付けた。もう一つは明確なトノトピーを持たず、NT野と名付けた。NT野は周波数情報を統合し、時間情報の処理に関わる可能性が考えられる。一方、聴覚視床と聴覚皮質結合の解剖学的特徴の一部も明らかにした。本研究の結果は霊長類聴覚野モデルを修正する必要性を示している。以下に述べる幾つかの理由があった。1)マーモセットにおける電位感受性色素によるイメージングは世界で初めての試みで、色素の選択と染色方法の確立に時間を要した。2)マーモセットの購入が一頭あたり50万以上で、極めて高価であるため、頻繁に多くの実験を行い、方法を改善していくことは予算的に困難である。3)1頭の動物からできるだけ多くのデータを取得するために、機能イメージングのデータと神経回路のデータの両方の取得を試みており、長時間の手術とイメージング実験で、その後の動物の回復を難しくしている。すべての技術を最高のレベルにして、データを充実させ、本年度中に論文を纏める。
留学生獲得を目指した産学官連携による支援施策の課題

本研究では、産学官連携による留学生獲得・支援事業の実態と課題を多角的な視点から分析・検証する。まず同事業を運営する「センター」に注目し、その活動報告やスタッフへの聞き取り調査から、各取り組みの目的と効果、改善点を記述する。さらに、「センター」を統括する「コンソーシアム」に加盟する産学官メンバーへの聞き取り調査を実施し、同事業に対する期待や評価、要望等の声を拾い上げる。最終年には調査結果全体を比較分析し、現状と期待される施策との乖離を明らかにするとともに、持続可能な留学生獲得・支援のための事業モデル(「産学官連携ー留学生エンロールメント・マネジメント」モデル)を提示する。
胸腺上皮細胞の分化・形成に重要な核内酵素の同定とその機能解析

胸腺におけるT細胞の分化は、教育の「場」を構築する胸腺上皮細胞によって担われており、自己寛容とT細胞レパトア形成に必須の役割をしている。例えば、胸腺髄質上皮細胞は胸腺細胞の自己反応性T細胞の除去を担っており、組織特異的抗原の発現は核内因子Aireによって制御されている。しかしながら、胸腺髄質上皮細胞の形成過程において、Aireの発現にTRAF6やNF-κBの関与が報告されているが、その詳細なメカニズムについては明らかにされていない。Jmjd6はJmjCドメインを有するリジン水酸化核内酵素である。研究期間中にJmjd6欠損マウスの解析により、以下の成果を得た。1)胸腺皮質上皮細胞の分化と形成におけるJmjd6の役割を明らかにするために、胎仔胸腺器官培養したJmjd6欠損ならびに野生型胸腺を、OT-II Tgマウスなどの腎臓皮膜下に移植することで、胸腺皮質上皮細胞によるポジティグセレクションにおけるJmjd6の役割を検証したところ、Jmjd6欠損はポジティグセレクションに影響を及ぼさないことを見いだした。2)リジン水酸化酵素Jmjd6が制御するターゲット分子の網羅的解析、ならびにそのシグナル経路の解析を行った。その解析結果から、Jmjd6がいくつかの分子の発現を制御しており、胸腺上皮細胞の分化・形成に関与している可能性が示唆された。また、リジン水酸化酵素活性に依存したものか検証したところ、その重要性を見いだした。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者は、Jmjd6欠損マウスの解析により、以下の成果を得た。1.野生型マウスおよびJmjd6欠損マウスの胎生期胸腺を採取し、胸腺上皮細胞を染色して分化と形成を解析した結果、胸腺髄質上皮細胞においてJmjd6がAireの発現レベルに重要な役割を演じることを明らかにした。2.野生型マウスおよびJmjd6欠損マウスの胎生期胸腺を、胎仔胸腺器官培養法を用いて2-deoxyguanosine処理にてT細胞を除去しながらRANKL存在下に培養し、この胸腺をT細胞が欠損しているヌードマウスの腎臓皮膜下に移植することで、胸腺髄質上皮細胞による免疫寛容におけるJmjd6の役割を検証した結果、Jmjd6欠損胸腺で分化したT細胞では免疫寛容が正しく誘導されないことを見いだした。3.胸腺髄質上皮細胞におけるJmjd6の機能発現の解析に向けて、Jmjd6のコンディショナルノックアウトマウスの作製に着手した。Jmjd6の胸腺上皮細胞の分化と形成における役割を明らかにするとともに、胸腺髄質上皮細胞においてJmjd6がAireの発現レベルに重要な役割があることを見いだし、Jmjd6欠損マウスの胎仔胸腺器官培養法による胸腺の移植実験からJmjd6欠損胸腺で分化したT細胞では免疫寛容が正しく誘導されないことが明らかとなった。

また、Jmjd6の機能発現の解析を進めており、予定通りにおおむね順調に進展していると考えられる。研究は順調に進行しており、予定通りの研究計画に従って研究を実施していくことで、成果をあげていく。
脳主幹動脈閉塞による慢性虚血脳における低酸素細胞の存在とその可逆性に関する研究

、18F-FRP170の集積比はOEFと正の相関をしめした。さらに、低酸素細胞の存在をしめす18F-FRP170の高集積は12%のROIに認められ、これらの部位ではCBFの低下、OEFの上昇、CMRO2の中等度低下を示した。これらの結果から、低酸素環境下の生存細胞は脳主幹動脈慢性閉塞性病変による慢性脳虚血に存在し、その存在条件は貧困灌流かつ脳酸素代謝量の中等度低下であることが示された。脳主幹動脈の一側性慢性閉塞症例25例を対象とした。各々の症例にPETを用い、脳血流量(CBF)、脳血液量(CBV)、脳酸素代謝量(CMRO2)、脳酸素接種率(OEF)を測定した。さらに、FRP-170 PETにて脳低酸素細胞を測定した。認知機能検査として、WAIS-R、WMS、Rey testを行った。血行再建術後に再度同様の検査をすべて繰り返した。PETのデータをSPMを用いて標準化した。過去2年間系38例において、中大脳動脈の灌流域をSPM上で前頭葉、頭頂葉、側頭葉の3つの関心領域に分け、各PETパラメーターの左右比をとり、脳血流量(CBF)、脳血液量(CBV)、脳酸素代謝量(CMRO2)、脳酸素接種率(OEF)と脳低酸素細胞密度を比較した。38例×3=114関心領域において、CBF比は脳低酸素細胞密度比と弱いの負の相関、OEF比は脳低酸素細胞密度比と強い正の相関を認めた。CMRO2比と脳低酸素細胞密度比とは相関を認めなかったが、脳低酸素細胞密度比の高い関心領域はCMRO2比の中等度低下域に集中していた。脳低酸素細胞密度比の高い関心領域の存在条件を検討したところ、OEF比の上昇かつCMRO2比の中等度低下であった。この結果は現在、論文作成中である。なお術前後の認知機能変化の定義のために、血行再建術を行った症例において、神経心理検査を行い、認知機能術後改善あるいは悪化の科学的定義を行った。この結果は今年度論文発表できた。平成24年度施行した方法と対象症例:脳主幹動脈の慢性閉塞症例24例に対し下記の検査を行った。PETを用い、脳血流量(CBF)、脳血液量(CBV)、脳酸素代謝量(CMRO2)、脳酸素接種率(OEF)を測定した。さらに、iomazenil SPECTを用い大脳皮質神経受容体機能を測定した。最後にFRP-170 PETにて脳低酸素細胞を測定した。神経心理検査として、WAIS-R、WMS、Rey testを行った。血行再建術後に再度同様の検査を繰り返した。結果の解析:24例中4例でFRP-170 PET上脳低酸素細胞が検出された。この部位ではすべて「OEFの上昇+CMRO2の低下」を認めた。これ以外の条件下では、脳低酸素細胞は認められなかった。また、この部位では、iomazenil SPECT上大脳皮質神経受容体機能の低下が認められた。脳低酸素細胞をもった症例で血行再建術を行い、術前後のデータが得られたのは1例のみであった。この症例では、血行再建術後にOEFの正常化とともに脳低酸素細胞の消失を認めた。また、この部位では、低下していたCMRO2および大脳皮質神経受容体機能の改善を認めた。また、この症例は神経心理検査上明らかに術後に認知機能が改善していた。考察:本結果から、「1)脳主幹動脈の慢性閉塞による慢性脳虚血には低酸素細胞が存在することがあり、その存在条件はいわゆるPowers stage2から3にかけてである。2)この低酸素細胞は血行再建による血流の改善で消失するとともに、本来の働きを取り戻し、結果として認知機能も回復する。」ことが示唆された。平成25年度の展望:症例を増やし、上記の考察を確たるもにする。昨年、一昨年および今年度に登録した一側性脳主幹動脈慢性閉塞性病変をもつ52症および正常者20名に対し、15O-gas PETを行い脳血流量(CBF)、脳酸素代謝量(CMRO2)、脳酸素摂取率(OEF)を算出、さらに18F-FRP170 PETを行い、18F-FRP170の脳内の集積を算出した。さらに、SPM02を用いて中大脳動脈域を3つに分けた関心領域(ROI)を設定し、各パラメータの関連性を検討した。その結果、18F-FRP170の集積比はOEFと正の相関をしめした。

これらの結果から、低酸素環境下の生存細胞は脳主幹動脈慢性閉塞性病変による慢性脳虚血に存在し、その存在条件は貧困灌流かつ脳酸素代謝量の中等度低下であることが示された。脳神経外科学当初の目的である脳主幹動脈閉塞による慢性虚血脳における低酸素細胞の存在が証明でき、またその存在条件も解明できたのは予定通りである。また、これは新発見である。平成24年度の対象症例は25例を予定していたが、24例を施行できた。また、脳主幹動脈の慢性閉塞による慢性脳虚血には低酸素細胞が存在することを証明でき、その存在条件の目星がついたことも収穫である。現在、血行再建術を行った症例の術後のデータを解析中であり、低酸素細胞の可逆性に関する検討と認知機能への影響を検討する予定である。当初の計画通り、平成25年度も25例を対象とし、全体で50例を目標とする。平成24年度の比率で低酸素細胞が検出できれば、十分海外の著名な学術誌に掲載できるデータとなる。一方で、低酸素細胞を持っている症例の術後のデータをもっと増やす必要がある。これは、別な論文として投稿できると考えられる。症例登録が1例繰り越しになり、端数分も繰り越しとした。次年度で繰り越し分の登録を行う。平成25年度は、脳主幹動脈の慢性閉塞症例25例を対象とする。各々の症例にPETを用い、脳血流量(CBF)、脳血液量(CBV)、脳酸素代謝量(CMRO2)、脳酸素接種率(OEF)を測定する。さらに、iomazenil SPECTを用い大脳皮質神経受容体機能を測定する。最後にFRP-170 PETにて脳低酸素細胞を測定する。認知機能検査として、WAIS-R、WMS、Rey testを行う。血行再建術後に再度同様の検査をすべて繰り返す。上記の各検査に研究費を用いる予定。
擬似生体膜をテンプレートとした生体鉱物の人工合成

本研究では、生体中の鉱物生成(バイオミネラリゼイション)の機構を原子レベルで解明することを目指して、以下の研究課題を取り上げて研究を行ってきた。(1)精緻な構造を持つ生体鉱物においてその構造形成において有機分子などの鋳型分子がどのように働くか?(2)生体鉱物の示す多様な形態はその機能とどのように関連しているか。この問題を解決するためには、鉱物学的な手法にとどまらない生物,化学を通じた広い研究手法が必要と認識した。その上で、本研究では生体膜表面における生体鉱物の人工合成という観点から上記の問題に迫った。すなわち、生体鉱物の多くは、たんぱく質表面に配列した種々の官能基(-COOHや-OH)を鋳型(テンプレート)とした化学合成によって生成されると考えられている。このプロセスを擬似生体膜を用いて人工的に再現し、ミクロからマクロにわたる鉱物生成過程の各段階を最新の界面分光学によって明らかにしようとした。特に本年度においては自然界における代表的な生体鉱物をとりあげ、その原子レベルでの構造と結晶方位等を明らかにし構造の成り立ちを推定した。とくに電子顕微鏡を用いたナノスケールでの表面構造の解析には、最近発達してきた電子後方散乱解析(EBSD)を備えた走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて追跡した。上と平行して、特異な構造を持つ炭酸カルシウム鉱物としてことで知られている円石藻のcocolithをとりあげ、その結晶方位をEBSDで解析することに成功した。その結果、この生体鉱物が結晶構造的に明確な不斉構造を有することが確かめられた。この結果より、不斉構造が有機テンプレートとどのような相互作用によって実現されるかについての一歩が得られたと考える本研究では、生体中の鉱物生成(バイオミネラリゼイション)の機構を原子レベルで解明することを目指して、以下の研究課題を取り上げて研究を行ってきた。この結果より、不斉構造が有機テンプレートとどのような相互作用によって実現されるかについての一歩が得られたと考える本研究では、生体鉱物合成の機構を解明するために人工膜を鋳型にした鉱物生成反応の機構をあきらかにすることを目指した。擬似生体膜として両親媒性アンモニウムの単分子膜を用い、ラングミュアー・ブロジェット法によって分子膜下での鉱物(単層剥離した粘土鉱物粒子)の集積過程を追跡した。擬似生体膜の上でどのような経路で鉱物が成長するかを原子間力顕微鏡を用いた膜観察によって明らかすることができた。その結果、粘土粒子の集積は両親媒性分子の気液界面への展開直後から起こり、粘土粒子の濃度と分子膜の形成速度との競争に支配されることが明らかにされた。購入した赤外分光器は、生成した粘土有機物複合膜の構造解析に用いた。またこれと並行して、カルボキシル基が界面に並んだときに、それを鋳型としてブルーサイト層が成長する過程を理論的に明らかにすることを試みた。そのために、量子力学的計算によってマグネシウムイオンの加水分解の結果重合する過程をシミュレーションした。その結果、重合の結果層状のブルーサイト層が自発的に生成することが導かれた。またそのような重合反応がカルボキシル基の存在下で加速されることも導かれた。これらの理論的結果は、次年度において実験的に検証する予定である。また年度末(2月27日、28日)には、この研究に関連した研究を行っている海外の研究者を10名、さらに国内の研究者を10名招いて成果報告と討論会(層状無機化合物をもとにしたナノ構造材料に関する東京会議:東京大学本郷にて開催)を行い、100名あまりの参加者を得て活発な討論を行った。本研究では、気液界面において形成された単分子膜を鋳型にして鉱物の生成反応を行い、これによって生体内における鉱物の生成機構をあきらかにすることを目的としている。そのために各種の陽イオン性分子膜を用いて、マグネシウム水酸化物(ブルーサイト)を生成させた。得られたブルーサイト薄膜をラングミュアー・ブロジェット法によってシリコン基板上に累積し、その構造を各種分光法によって解析した。とくに、生成の各過程において累積した膜の表面を原子間力顕微鏡を用いて観察した。

その結果、鋳型として用いる分子膜としては両親媒性スルフォン燐が最も効率よくブルーサイトを生成することがわかった。これは、スルフォン酸基にマグネシウム(II)イオンが配位してその後の重合がすみやかに起こるためであると考察した(山岸、梅村)。またこれと並行して、鉱物生成における不斉(キラリティ)の効果を明らかにするために、キラルな結晶をつくるといわれているカオリナイト微結晶の走査型電子顕微鏡(SEM)による結晶構造と形態との関係を明らかにする研究をおこなった。すなわち結晶性が極めてよいとされているかカオリナイト結晶を用いて、多数の結晶についてその形態および結晶方位の解析を行った。その結果、数個に微結晶にについて、構造不斉の可能性があり、エナンチオマーの数がだいたい1:1であることが見出された。これは、今まで推定の範囲にとどまっていたこの鉱物の不斉構造をはじめて明らかにした点で非常に価値があると思われる。このようなキラルなカオリナイトが実際に存在していたとすれば、その面で、有機物の選択的吸着や不斉合成が行われた可能性があることになる。まだ、現在に段階では、SEMによって見たカオリナイトが本当に不斉であるかどうかは確定できないので、現在カオリナイトのシリケート面とアルミネート面とを区別するためのより詳細な研究を進めている(村上、小暮)。また、カオリナイトの示す多形の安定性を第一原理計算によって理論的に検討した(山岸、仲)。本年度は、天然鉱物におけるキラル(不斉)構造を取り上げた。具体的には、不斉構造のあることの知られているカオリナイト鉱物に関する研究をおこなってきた。層状の結晶構造を持つカオリナイトが平板状の形態を持つことは容易に想像がつく。一方で、配位不飽和な活性サイトを持つ側面がどのように発達しているのかを明らかにすることは、土壌中における金属イオンの吸着特性や溶解などの速度論を理解する上で、またスラリーの力学特性や光学的性質を理解する上で、必要不可欠な問題である。しかし、これまで特に結晶面の不斉や端面の構造はほとんど解析されてこなかったのが実情である。そこで、カオリナイトの三次元形態と結晶構造を正確に対応づけることを目的として研究を進めてきた。試料は結晶性のよい米国Iowa州Keokuk産のカオリナイトで,シリコン基板上に分散させた粉末試料にカーボン膜をつけて観察用試料とした。SEMで一方向に伸長した六角板状の結晶を選び,シリコン基板とカオリナイト結晶からのEBSDパターンを比較することにより,カオリナイト底面の基板からの傾斜角を求めた。その結果カオリナイトは(1)a軸方向に伸張していること,(2)側面はc軸に並行であり底面の法線方向に対して約15°傾斜していること(よってその指数は±(110),±(1^^-0)及び±(010)となる),そして(3)側面にはしばしば±(3^^-0)面が発達していること等の特徴を持つことが明らかになった。この±(3^^-0)面の発達は,カオリナイトの三斜晶系を反映したものと考えることができ,また同時に本試料における不整の少ない積層構造を示している。側面における不斉はミクロスケールであり、分子不斉認識、分子不斉発生に何らかの役割を果たすのではないかと推定した。
カーボンナノファイバーマットの空間デザインによる新規重油回収材料の開発

本研究では電界紡糸を用いて海洋汚染物質の1つである重油を効率よく回収する機能性カーボンナノファイバーマットの開発を目指す。ファイバー自体のみを機能化する既存の典型的な研究とは異なり、電界紡糸で形成するナノファイバーマット内の空間を巧妙にデザイン(制御、機能化)し利用する。ことに当研究はこれまでに無い新規の重油回収材料と回収方法を提供するとともに、水環境、海洋環境の保全(SDGs)に貢献するものである。
高専等におけるポートフォリオ・システムの効果検証

平成30年度は本校を会場としてティーチング・ポートフォリオ(TP)作成ワークショップ(WS)を2回(参加者:学内4名、学外11名)、アカデミック・ポートフォリオ(AP)作成WSを2回(参加者:学内2名、学外5名)開催した。これによって、大阪府立大学工業高等専門学校では常勤教員69名中55名がTPを作成し、約8割の教員がTPを執筆した高等教育機関となった。APについては常勤教員69名中20名が作成している。また、本校では学外からも作成者を受け入れており、2019年3月末現在、本校におけるAP作成者は学内外あわせて64名、TP作成者は学内外あわせて180名となった。現在、日本国内におけるAPの作成者は約150名、TPの作成者は約900名と推測されており、日本国全体におけるAP作成者の約4割、TP作成者の約2割が本校でAP/TPを作成していることになる。本校は「日本におけるAP/TPのメッカ」としての役割を十分果たしている。平成30年度は、日本高専学会年会講演会において、高等教育機関へのTP普及用であるTPチャート作成WSに関する講演を行った。AP/TPを組織的に導入している高等教育機関は大学・高専あわせて30である。しかし、高専だけに絞ると、2019年3月末現在、全国57高専のうち、AP/TP作成者が1名以上在籍している高専は27高専(47%)、AP/TPを組織的に導入している高専は11高専(19%)となっている。AP/TP導入大学の割合にくらべれば、かなりの高率といえ、本研究目的の一つである高専へのAP/TP普及は着実に進んでいる。平成30年度は、本校を会場として、アカデミック・ポートフォリオ(AP)作成ワークショップ(WS)を2回、ティーチング・ポートフォリオ(TP)作成ワークショップ(WS)を2回開催することができた。これによって、本校でのAP作成者は学内外あわせて64名、TP作成者は学内外あわせて180名となっており、全国のAP作成者のうち約4割、TP作成者のうち約2割が本校で作成していることになる。本校はまさに「日本におけるAP/TPのメッカ」となっている。また、AP/TP作成WS以外に、TP更新WSやTPチャート作成WSも開催している。平成30年12月2527日に本校で開催したTP作成WSにおいて、大阪府守口市立小学校の教諭1名がTPを作成した。今まで初等教育を担う教員が日本国内でTPを作成した事例はなく、日本で初めての作成例となった。これは本研究の目的の一つである「TPが初等中等教育を担う教員に対する研修としての可能性」を探るうえで、大きな前進である。以上の理由により、「(2)おおむね順調に進展している」とした。大学や高専等の高等教育機関においてティーチング・ポートフォリオ(TP)やアカデミック・ポートフォリオ(AP)の作成による教育改善活動の取り組みが徐々に広まってきているところであるが、「3日間も時間がとれない」「何のために作成するか意義がわからない」などの意見が根強くある。これらの意見に対して、連携研究者の栗田は、高等教育機関へのTP普及用であるTPチャートを4時間程度の初等中等教育を担う教員の研修に利用できるように改良し、書籍『教師のための「なりたい教師」になれる本!』(学陽書房)を出版した。そこで、学内外でTPチャートを作成するセミナーを開催する。このセミナーを通して、初等中等教育を担う教員にTPを広く知ってもらい、昨年度日本で初めての作成例となった初等教育を担う教員のTP執筆および一昨年度日本で初めての作成例となった中等教育を担う教員のTP執筆を今年度も進める。それにより、本研究の目的の一つである「TPが初等中等教育を担う教員に対する研修としての可能性」を探っていく。2019年度もAP/TP作成WSを3回開催する予定である。AP/TP作成WSは3回のうち2回を学内で開催する。それと並行して、引き続き、高専等への普及活動に努める。AP/TPを正しく導入するには構成員の正しい理解が必要である。そこで、AP/TPについての正しい情報を発信するとともに、学協会にも積極的に参加し、成果発表に務める。なお、高専教員におけるTP,AP執筆による効果と、その継続性を調査する研究を進める。平成29年度は本校を会場としてティーチング・ポートフォリオ(TP)作成ワークショップ(WS)を2回(参加者:学内2名、学外14名)、アカデミック・ポートフォリオ(AP)作成WSを2回(参加者:学内5名、学外3名)開催した。これによって、大阪府立大学工業高等専門学校では常勤教員69名中51名がTPを作成し、約7割の教員がTPを執筆した高等教育機関となった。APについては常勤教員69名中18名が作成している。また、本校では学外からも作成者を受け入れており、2018年3月末現在、本校におけるAP作成者は学内外あわせて57名、TP作成者は学内外あわせて165名となった。現在、日本国内におけるAPの作成者は約130名、TPの作成者は約800名と推測されており、日本国全体におけるAP作成者の約4割、TP作成者の約2割が本校でAP/TPを作成していることになる。平成29年度は、日本高専学会年会講演会等において、AP/TPをはじめとする各種ポートフォリオについて講演を行った。

AP/TPを組織的に導入している高等教育機関は大学・高専あわせて27である。しかし、高専だけに絞ると、2018年3月末現在、全国57高専のうち、AP/TP作成者が1名以上在籍している高専は27高専(47%)、AP/TPを組織的に導入している高専は11高専(19%)となっている。AP/TP導入大学の割合にくらべれば、かなりの高率といえ、本研究目的の一つである高専へのAP/TP普及は着実に進んでいる。平成29年度は、本校を会場として、アカデミック・ポートフォリオ(AP)作成ワークショップ(WS)を2回、ティーチング・ポートフォリオ(TP)作成ワークショップ(WS)を2回開催することができた。これによって、本校でのAP作成者は学内外あわせて57名、TP作成者は学内外あわせて165名となっており、全国のAP作成者のうち約4割、TP作成者のうち約2割が本校で作成していることになる。本校はまさに「日本におけるAP/TPのメッカ」となっている。また、AP/TP作成WS以外に、スタッフ・ポートフォリオ(SP)作成WSも開催している。平成29年12月2628日に本校で開催したTP作成WSにおいて、大阪府立高校の教諭1名がTPを作成した。今まで初等中等教育を担う教員が日本国内でTPを作成した事例はなく、日本で初めての作成例となった。これは本研究の目的の一つである「TPが初等中等教育を担う教員に対する研修としての可能性」を探るうえで、大きな前進である。以上の理由により、「(2)おおむね順調に進展している」とした。平成30年度は本校を会場としてティーチング・ポートフォリオ(TP)作成ワークショップ(WS)を2回(参加者:学内4名、学外11名)、アカデミック・ポートフォリオ(AP)作成WSを2回(参加者:学内2名、学外5名)開催した。これによって、大阪府立大学工業高等専門学校では常勤教員69名中55名がTPを作成し、約8割の教員がTPを執筆した高等教育機関となった。APについては常勤教員69名中20名が作成している。また、本校では学外からも作成者を受け入れており、2019年3月末現在、本校におけるAP作成者は学内外あわせて64名、TP作成者は学内外あわせて180名となった。現在、日本国内におけるAPの作成者は約150名、TPの作成者は約900名と推測されており、日本国全体におけるAP作成者の約4割、TP作成者の約2割が本校でAP/TPを作成していることになる。本校は「日本におけるAP/TPのメッカ」としての役割を十分果たしている。平成30年度は、日本高専学会年会講演会において、高等教育機関へのTP普及用であるTPチャート作成WSに関する講演を行った。AP/TPを組織的に導入している高等教育機関は大学・高専あわせて30である。しかし、高専だけに絞ると、2019年3月末現在、全国57高専のうち、AP/TP作成者が1名以上在籍している高専は27高専(47%)、AP/TPを組織的に導入している高専は11高専(19%)となっている。平成30年度は、本校を会場として、アカデミック・ポートフォリオ(AP)作成ワークショップ(WS)を2回、ティーチング・ポートフォリオ(TP)作成ワークショップ(WS)を2回開催することができた。
高機能化合金ゲッターによる混合ガス系からのトリチウムの直接除去に関する研究

核融合炉では、炉心から排出されるトリチウムを共存するHeや炭化水素、水蒸気等から安全に分離し再利用する必要がある。水素吸蔵合金にトリチウムを吸収させれば安全かつ効率的に不純物と分離できるが、共存する酸素や炭素の被毒効果による水素吸蔵合金の失活が問題となる。本研究ではZrNiをモデル材料として、高い耐久性を有する高機能表面を得るための表面改質法を探索した。平成12年度はPdを無電解めっきすることにより表面改質を行った。試料を373573Kにおいて水蒸気やCO_2、O_2等を含むArガス気流に曝露し、水素吸収速度の変化を調べた。Pdめっきにより473K以上の温度領域で耐久性が著しく向上した。特に、573Kでは未処理試料が約2時間で完全に失活したのに対し、Pdめっき試料はほとんど失活しなかった。平衡水素分圧の観点からはより低温で使用することが好ましく、13年度は低温で活性が維持できる表面改質法の開発に主眼を置いた。無電解めっきの場合には、被膜の密着性を高めるため一旦高温に加熱する必要があった、この際、拡散により表面にZrが現れたため、Zr酸化物の形成が低温で失活する原因だと考えた。そこで、13年度は清浄表面に直接被膜を形成できるスパッタ蒸着法を選択した。ZrNi粉末を攪拌しながら、Ar中でPdをスパッタ蒸着した。水素吸収特性に及ぼす表面不純物の影響を明らかにするため、大気に曝露した試料の活性化特性を調べた。Pdを被積していない場合には、873K以上の温度で活性化しないと顕著な水素吸収を示さなかった。Pd被覆をほどこした場合には、吸着水の脱離温度程度(423K)での活性化で十分であった。この結果は安定な酸化膜が形成されないことを示しており、低温でも高い耐久性が期待される。なお、設備備品として購入したマススペクトル分析装置は、Arガスおよび水素ガス中の不純物濃度測定に用いた。核融合炉では、炉心から燃料粒子である重水素とトリチウムならびに不純物であるヘリウムや炭化水素、水等の混合ガスが排出される。この混合ガス系からトリチウムを安全に抽出し、再利用することが炉の安全性や経済性の観点から極めて重要である。室温付近で低い平衡水素分圧を持つ水素吸蔵合金にトリチウムおよび重水素を選択的に吸収させれば安全にトリチウムを回収できるが、このとき混合ガス中の酸素や炭素の被毒効果による水素吸蔵合金の失活が問題となる。そこで本研究では、ZrNi合金表面をPdで被覆し、対被毒特性を調べた。まず、ZrNi粉末表面に無電解めっき法によりPd被膜を形成させ、その後Pd被膜とZrNiとの密着性を高めるため高真空中で1073Kに30分間加熱した。加熱後の試料をX線回折法により分析したところ、粉末表面にPdZrが形成されていることがわかった。並列に設置した2つのカラム内にPdめっきした試料(Pd/ZrNi)としていない試料(ZrNi)をそれぞれ充填し、不純物としてN_2、H_2O、CH_4、O_2等を含むArガス気流に373573Kで曝した。

このとき、Ar気流中に重水素ガスをパルス状に添加し、その吸収量の減少を測定することにより失活挙動を調べた。設備備品として購入したマススペクトル分析装置でAr中の不純物組成ならびにD_2の純度を測定した。373KではPd/ZrNiの方がやや長い寿命を示したものの、どちらの試料も1時間程度で失活した。しかし、473KではPd/ZrNiはZrNiに比べ約2倍の寿命を示し、寿命の差は温度の上昇と共に増大した。573KではZrNiが約3時間で失活したのに対し、Pd/ZrNiはほとんど活性が低下せず、Pdめっきが対被毒特性向上に有効であることが見出された。今後は対被毒特性が向上した機構を詳細に調べると共に、より低温で活性が維持できる表面修飾法を探索する。核融合炉では、炉心から排出されるトリチウムや重水素を共存するHeや炭化水素、水蒸気等から安全に分離し再利用する必要がある。室温付近で低い平衡水素分圧を持つ水素吸蔵合金にトリチウムや重水素を選択的に吸収させれば安全にトリチウムを回収できるが、共存する酸素や炭素の被毒効果による水素吸蔵合金の失活が問題となる。本研究ではZrNiをモデル材料として、高い耐久性を有する高機能表面を得るための表面改質法を探索した。昨年度までに、表面にPdを無電解めっきすると、473K以上の温度領域で耐久性が著しく向上することを見出した。平衡水素分圧の観点からはより低温で使用することが好ましく、今年度は低温で活性が維持できる表面改質法の開発に主眼を置いた。無電解めっきの場合には、被膜の密着性を高めるため一旦高温(1073K)に加熱する必要があった。この際、PdとZrが反応しZrPdが形成され、表面にZrが現れた。このZrが酸化膜を形成することが低温で失活する原因だと考えた。そこで、今年度は清浄表面に直接被膜を形成できるスパッタ蒸着法を選択した。ZrNi粉末を攪拌しながら、Ar中でPdをスパッタ蒸着した。X線回折測定等の結果から、被膜はPd単相であり、金属間化合物は形成されていないことがわかった。水素吸収特性に及ぼす表面不純物の影響を明らかにするため、大気に暴露した試料の活性化特性を調べた。Pdを被覆していない場合には、873K以上の温度で活性化しないと顕著な水素吸収を示さなかった。一方、Pd被覆をほどこした場合には、吸着水の脱離温度程度(423K)での活性化で十分であった。この結果は、被膜上ではPd以外の元素は気相と接していないため安定な酸化膜が形成されないことを示しており、低温でも高い耐久性が期待される。なお、設備備品として購入したマススペクトル分析装置は、気相中の不純物ガス分圧の測定に用いた。