hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機元素ハイブリッド型多座配位子を活用する異種二核金属錯体触媒の創製と利用

種々検討した結果,6,6"-bis(phosphino)-2,2':6'2"-terpyridineを配位子として用いることで,9族,10族金属とアルミニウム,ガリウム,インジウムなどの13族金属との異種二核錯体の合成と構造解析に成功した。これらの結果は,適切に設計したN,P-ハイブリッド型多座配位子をプラットフォームとして利用することで,様々な新規異種二核金属錯体の収束的ライブラリー合成が可能であることを示したものとして意義深い。また,これらの金属錯体について触媒反応への利用を検討した結果,アルミニウムを配位子として持つパラジウム錯体がシランの活性化反応に極めて高い触媒活性を示すことを見出し,低反応性分子である二酸化炭素のヒドロシリル化において,従来の報告を凌駕する世界最高の触媒活性(TON = 19300/h,室温,常圧)を示すことを明らかにした。他の13族金属(ガリウム,インジウム)と比較検討した結果,支持配位子をアルミニウムとした時だけ,そのトランス位にあるPd-Cl, H結合が大きく伸長することや,極めて高いイオン結合性を持つことが,X線結晶構造解析とDFT計算から明らかとなった。これらの結果は,異種二核金属錯体の特異な触媒機能を実証したものとして大きな意義を持つ。独自に設計した有機元素ハイブリッド型多座配位子を活用することで,異種二核金属錯体の収束的自在合成法を確立し,その特異な触媒機能を活かした不活性分子変換反応を開発することを目的に研究を行った。その結果,bis(phosphino)terpyridineをN,P-多座配位子として用いることで,13族金属-パラジウム錯体の系統的かつ効率的合成法を確立した。また,Al-Pd錯体を触媒とすることで,低反応性分子である二酸化炭素のヒドロシリル化において,従来の報告を凌駕する世界最高の触媒活性(TON = 19300/h,室温,常圧)を達成することに成功した。当初の目的通り,様々なルイス酸性金属M1と後周期遷移金属M2の組み合わせについて,二核錯体形成が可能であることを確認することができた。さらに,配位子の効率的合成法を開発し,様々な誘導体の合成経路を確立することにも成功した。また,得られた二核錯体の構造解析にも成功し,興味深い構造的特徴を見出すことができたから。13族金属-後周期遷移金属二核錯体の還元種の反応性について調査を進め,不活性分子の変換反応への利用を試みる。特に,通常変換することが困難な,炭素-水素結合や炭素-酸素結合などの,触媒的分子変換反応への利用を念頭に,様々な反応基質について検討を行う。新たに合成した配位子を用いることで,遷移金属同士の組み合わせを持つ異種二核金属錯体の系統的合成と,その反応性の調査を行う。一連の研究を通して,金属触媒反応開発における新しい触媒設計としても有用性を実証することを目指す。6,6"-bis(phosphino)-2,2':6'2"-terpyridineをN,P-多座配位子として利用する二核錯体の触媒活性についてさらに調査を行い,従来の錯体触媒ではできない反応の実現を目指すとともに,そのユニークな反応性の起源を調査する。また,6,6"-bis(phosphino)-2,2':6'2"-terpyridineに代わる新たなN,P-多座配位子についても,その特徴を明らかにすべく,触媒反応への利用を推し進める。
現生および化石類人猿の大臼歯歯冠三次元形状の比較解析

化石および現生の人類と類人猿の各種について、大臼歯のエナメル質厚さおよび歯冠三次元形状を比較した。中新世の化石類人猿チョローラピテクスの大臼歯には切裂き機能への適応が見られ、現生ゴリラに近い系統的位置づけが示唆された。440万年前の化石人類アルディピテクス・ラミダスの大臼歯には特定の食物への適応が見られず、むしろ祖先的であった。現生種ではチンパンジー属2種に共通して咬合面エナメル質が薄く、完熟果実食との関係が示唆された。平成19年度は,研究代表者を含む国際調査グループがエチオピアで2006年から2007年にかけて発見した化石大型類人猿であるチョローラピテクスにっいて,大臼歯形状の詳細な三次元分析を実施した.その結果,チョローラピテクス大臼歯は耐摩耗性と切裂き機能を同時に獲得した独特の機能形態を持つことが明らかとなった.このような切裂き機能の発達は現生ゴリラと共通していることから,チョローラピテクスは現生ゴリラに続く系統の化石メンバーである可能性が高く,現生のアフリカ類人猿と人類の分岐年代の再検討の必要性が示された.これらの成果にっいて,8月発行のNature誌上で発表し,また10月の日本人類学会大会において口頭発表した.このような分析の比較対象として,現生類人猿(ゴリラ、チンパンジー、テナガザル)の新たな標本資料についてもマイクロCT撮影を実施し,比較観察用に高精細石膏模型を作成した.すでに得られているデータとあわせて三次元形状分析を進め,上記の切裂き機能や果実食との関連を示すと考えられる特徴などについて,数量的な評価方法をさらに検討した.これにより,上述のゴリラ・チョローラピテクスにおける切裂き機能の発達が数量的に確認されたほか,現生のチンパンジー属2種における共通特長などが明らかとなった.またこうした手法を化石類人猿・人類標本に適用して分析するための準備段階として,既存の化石類人猿・人類大臼歯の内部形状データについて,三次元再構築作業を進めた.中国産類人猿化石標本の分析については,調整の結果,次年度以降に連絡調査を実施することとなった.平成21年度は、エチオピア・ミドルアワッシュ出土のアルディピテクス・ラミダス化石標本群について国際調査グループが研究成果をまとめる作業に参加し、大臼歯形状の三次元分析結果をまとめた。これによると、アルディピテクス・ラミダスの大臼歯形状は現生のチンパンジーのそれとはことなり、一定の食物への適応は見られずむしろ祖先的であることが明らかになった。またエナメル質厚さは当初報告されたよりも厚めでチンパンジーとヒトとの中間的であった。これらの結果を10月発行のScience誌上で発表した。また、中国科学院・古脊椎動物与古人類研究所を訪問し、広西壮族自治区・崇左地区の洞窟遺跡から出土したギガントピテクス化石の観察を実施した。マイクロCT撮影調査の実施の具体的条件等について打ち合わせたが、先方のスケジュールの都合により調査は次年度に実施することとなった。現生類人猿各種の大臼歯エナメル質分布およびエナメル象牙境界の三次元形状について、これまでの分析結果をまとめ、中国・北京で開催された国際シンポジウム、および東京で開催された日本人類学会の第63回年次大会において、それぞれ発表した。
カロテノイド成分・遺伝子から見た光合成細菌からシアノバクテリアへの進化

1.未同定紅色細菌のカロテノイド同定新規紅色細菌のカロテノイドを同定し、(2S)-スピリロキサンチン-2-オールを見出した。従来、紅色細菌からは立体異性を持つ水酸基は見つかってなく、また(2S)の立体配置はシアノバクテリアの(2'S)-ミクソール配糖体と同一である。,水酸化酵素の遺伝子はどちらからも見つかっていないが、カロテノイド合成の進化の上で共通性があるのか興味深い。2.シアノバクテリア、アナベナPCC7120のβ-カロテン・ケト化酵素の機能解析本株は2種類のβ-カロテン・ケト化酵素の遺伝子(crt0,crtw)をもっているので、遺伝子破壊株を作成し、生成するカロテノイドを分析して機能を検討した。Crtoはβ-カロテンをエキネノンにし、CrtWはミクソール・フコシドをケトミクソール・フコシドにした。従って、2つの酵素を2つの代謝経路で使い分けていることが判明した。類縁種のノストック・パンクテフォルメはcrOをもたずに、2種類のcrtWを同様に使い分けていると報告されているので、進化的観点から興味深い。3.シアノバクテリア、グロエオバクターのカロテノイド同定と生合成遺伝子本細菌はリボソームRNAの塩基配列から原始的シアノバクテリアとして知られている。カロテノイド配糖体を(2S,2'S)-オシロール・ジフコシドと同定した。フィトエン不飽和化酵素が紅色細菌と同じCrtIのみであることを見出した。今まで調べられたシアノバクテリアでは総て植物と同じCrtP, CrtQ, CrtHの3種類を必要とした。カロテノイド合成の進化の上で紅色細菌とシアノバクテリアを繋ぐ種である。4.シアノバクテリアのカロテノイド同定と生合成経路の推定アナベナ属とノストック属10種と糸状性シアノバクテリア9種について、総てのカロテノイドを同定した。ミクソール配糖体の糖については、精製・NMR測定が必要なため、同定には至っていない。19種の間でカロテノイド組成に多少の違いが見られるが、これは3-水酸化酵素CrtR、2-水酸化酵素CrtG-like、ケト化酵素Crtw/CrtOの有無、あるいは酵素の基質特異性などの性質の差異によると思われる。1.未同定紅色光合成細菌のカロテノイド同定最近、単離された新規紅色光合成細菌のカロテノイドを同定し、(2S)-スピリロキサンチン-2-オールを見出した。従来、紅色光合成細菌からは立体異性を持つ水酸基は見つかってなく、また(2S)の立体配置はシアノバクテリアの(2'S)-ミクソール配糖体と同一である。水酸化酵素の遺伝子はどちらからも見つかっていないが、カロテノイド合成の進化の上で共通性があるのか興味深い。2.シアノバクテリア、アナベナとノストックのカロテノイド同定と生合成遺伝子3種についてカロテノイドを同定し、ミクソール配糖体の糖がフコースであることを見出した。

従来、糖部分はラムノースと充分な証拠もなく考えられていたので、他のシアノバクテリアについても同定の必要がある。近縁種とカロテノイド組成に多少の違いが見られるが、水酸化酵素CrtR、ケト化酵素CrtW/CrtOの基質特異性の差異によると思われる。アナベナPCC7120のカロテノイド生合成遺伝子の機能的同定を始めた。3.シアノバクテリア、グロエオバクターのカロテノイド同定と生合成遺伝子本細菌はリボソームRNAの塩基配列から原始的シアノバクテリアとして知られている。カロテノイド配糖体を(2S,2'S)-オシロール・ジフコシドと同定した。フィトエンからリコペンを合成するフィトエン不飽和化酵素が紅色光合成細菌と同じCrtlのみであることを見出した。今まで調べられたシアノバクテリアでは総て植物と同じCrtP,CrtQ,CrtHの3種類を必要とした。カロテノイド合成の進化の上で紅色光合成細菌とシアノバクテリアを繋ぐ種である。1.シアノバクテリア、アナベナとノストックのカロテノイド同定と生合成経路および遺伝子の推定3種についてすべてのカロテノイドを立体構造を含めて同定した。ミクソール配糖体の糖がフコースであることを見出した。従来、糖部分はラムノースと充分な証拠もなく考えられていたので、他のシアノバクテリアについても同定する必要がある。3種の間でカロテノイド組成に多少の違いが見られるが、水酸化酵素CrtR、ケト化酵素CrtW/CrtOの性質の差異によると思われる。2.シアノバクテリア、アナベナ・バリアビリスATCC29413のカロテノイド同定と生合成経路および遺伝子の推定上記のシアノバクテリアと近縁種にも係わらず、ミクソールは配糖体でなくフリーであった。シアノバクテリアからは初めての発見である。糖結合酵素の欠損と考えられるが、未だ明確でないシアノバクテリアにおけるカロテノイド配糖体の機能解明に、有用な株である。3.シアノバクテリア、アナベナPCC7120のβ-カロテン・ケト化酵素の機能解析本株は2種類のβ-カロテン・ケト化酵素の遺伝子(crtO, crtW)をもっているので、遺伝子破壊株を作成し、生成するカロテノイドを分析して機能を検討した。CrtOはβ-カロテンをエキネノンにし、CrtWはミクソール・フコシドをケトミクソール・フコシドにした。従って、2つの酵素を2つの代謝経路で使い分けていることが判明した。類縁種のノストック・パンクテフォルメはcrtOをもたずに、2種類のcrtWを同様に使い分けていると報告されているので、進化的観点から興味深い。4.紅色光合成細菌のカロテノイドの性質の検討1種はカロテノイド生合成の阻害剤を添加して培養し、光捕集色素タンパク質複合体におけるカロテノイドの機能を検討した。もう1種ではスフェロイデン・ケト化酵素の破壊株を作成し、その酵素の性質を検討した。1.シアノバクテリア、アナベナとノストック属のカロテノイド同定と生合成経路の推定10種についてすべてのカロテノイドを同定した。ミクソール配糖体の糖については、精製・NMR測定が必要なため、同定には至っていない。10種の間でカロテノイド組成に多少の違いが見られるが、これは3-水酸化酵素CrtR、2-水酸化酵素CrtRG-like、ケト化酵素CrtW/CrtOの有無、あるいは性質の差異によると思われる。2.糸状性シアノバクテリアのカロテノイド同定と生合成経路の推定9種の糸状性シアノバクテリアについてすべてのカロテノイドを同定した。9種の間でカロテノイド組成に多少の違いが見られるが、
アカマツの菌根菌群集における多種共生系維持機構に関する実験的研究

本研究では、一年目の報告でも記した通り、同位体のトレーサーを用いた追加の予備実験が必要となるなど、計画段階において改善すべき点があったが、前年度の課題をクリアすることは難しかった。よって、当初の計画で予定通り進まなかった際の対応策に従い菌根菌ではない緑膿菌を代替モデル生物として用いて共生と競争の進化ダイナミクスの決定要因を解明する実験を行った。この実験は、応募者自身の先行研究で用いた既存のシステムであり、予定通り、海外の研究者との共同研究体制のもと、実験を終え、期間内にデータを収集することができた。解析結果は学術論文としてまとめており、可能な限り早く出版したいと考えている。また、関連する研究成果として、菌根菌と植物の相互作用に関するこれまで研究に関連する成果として、1篇の学術論文を国際誌に掲載され、そのアウトリーチ活動により、成果が各種新聞やWebメディア、博物館のレクチャーシリーズなどでとりあげられたことは大きな成果であった。アカマツと共生する菌根菌とアカマツ実生の定着結果は、日本の伝統樹種であるがゆえに大きな注目を集めたといえる。また、同成果は、京都大学学術出版会の「遺伝子・多様性・循環の科学:生態学の領域融合へ」において詳細に日本語での解説論文として出版することができた。本研究課題に用いている同位体のトレーサーなどの研究手法についての最新技術に関する解説論文も出版することができた。このように、本研究課題を通じ、研究遂行から成果発表、そしてそのアウトリーチまで踏み込んだ研究活動を展開できたといえる。本研究の目的は、アカマツにおける菌根菌をモデル系として、異なる種類の菌類がなぜ同じ植物体上で共存できるのかについて明らかにすることである。一年目の重要な課題は、そのための実験計画を具体化させ、実施へ移す段階まで進めることである。具体的に、一年目では、フィールド調査を行い、野外でのアカマツの種子の収集、実生の育成、アカマツの菌根菌子実体の収集と保存を行った。研究協力者や専門家を交えた意見交換を5度行った。そこでは、実験に用いる菌根菌の選定基準を決めた。その種類は、栄養条件を変えて育てたアカマツに接種することで共生能力が異なる様々な系統を選抜することで作出を試みた。くわえて、同位体トレーサーの専門家との協議により本実験の着実な遂行には、計画書の段階では予定されていなかった別の予備実験が必要であることも明らかになり、現在、その予備実験に向けた実生の育成を進めている段階である。これらは2年目の本実験に向けた準備に相当する。今後は、栄養塩濃度に対する菌の選抜実験により得られた系統を確立し、それらの系統から共生能力の最も異なるものを選び出すことが重要なステップとなる。そのうえでトレーサーを用いて炭素の窒素の転流量を計測することで、どのように共生能力の異なる多様な菌根菌が同じ植物個体において共存できるのか、そのメカニズムの一端を明らかにすることができるのではないかと考えている。また、菌根菌の共生と競争のダイナミクスをモデル化し、そのモデルに基づき得られた結果の意義することも重要であるため、共生関係の安定性に関連する文献と既存のモデルについて包括的な調査を行い、本研究に利用可能なモデルのスクリーニングも実施した。トレーサー実験の実施部分では、アカマツの実生の育成が律速条件となり、栄養塩濃度に対する菌の選抜実験の実施を延期することとなった。実生育成の環境条件(容器・温度・光環境)を見直し、さらに育成する実生の数を増加させることで、この問題に対処したいと考えている。トレーサー実験の計画や準備を整えておくことで、スムーズに本実験の実施に取り掛かれるようにしていくことが重要であると考えている。今後は、栄養塩濃度に対する菌の選抜実験、トレーサー実験に用いる安定同位体の封入量とその収穫のタイミングを決定するための予備試験を実施することが最重要課題である。そのためにはアカマツ実生を実験に適用できる程度のサイズまで十分に育成することが必要となる。

それでも実施が困難である場合は、研究計画書にしたがい、モデル系を変更し実験を実施するなどの対策を行う。トレーサー試験の結果をとりまとめる際には菌根菌の共生と競争のダイナミクスをモデル化し、そのモデルに基づき得られた結果の意義を考察する。そこでは数理モデルの専門家との協議や共同研究が必要となってくると考えられる。トレーサー実験の実施部分では、アカマツの実生の育成が律速条件となり、栄養塩濃度に対する菌の選抜実験の実施できていない。その部分が次年度に持ち越しになったことにより、繰越金額が生じた。
東南アジアにおけるセーフティー・ネットの比較研究-「老い」の問題を中心として-

アジアでも、少子高齢化はかつての欧米諸国以上のスピードで進行している。2000年頃を境にアジアの全域で人口の高齢化が始まり、2050年には、日本についで、シンガポール、韓国、タイ、中国が高齢社会となり、その他のアジア諸国も高齢化社会をむかえることが予測されている。アジア各国も、きたるべき高齢社会にむけての医学的対応に迫られている。しかし、アジアでは欧米諸国がすでに克服し去った感染症がいまだに重大な課題として残されている。さらに、保健福祉にふりむけられる財政は豊かではない。アジアの人々はその地でうまれ、既存の医療システムのなかで疾病とむきあい、やがて老い、ある種の死生観をもって死んでゆく。本研究では、共通の高齢者総合機能評価を用いて、韓国、インドネシア、ベトナム、ミャンマー、タイ、ラオスにおける地域在住高齢者のべ2000名の健康実態を把握し、あわせて地域固有の高齢者ケアーシステムのありかたを調査した。その結果、ラオス、タイ高齢者では、他の周辺東南アジア諸地域に比して、糖尿病の有病率が有意に高く、これは近年の経済発展と一定の関連があることが示唆された。また、経済的要因は、アジア各国と本邦においても、高齢者の日常生活自立と有意の関連を示し、経済要因が高齢者の健康と密接な関連があることが明らかとなった。またアジアの高齢者に関する調査を通じて、高齢者のQuality of Life (QOL)には、身体的、心理的、経済的、社会的要因以外にも、spiritualな要因、とくに仏教やイスラム教などの宗教的要因が大きく関連し、虚弱高齢者のケアーには、地域共同体とそれを結ぶ宗教的ネットワークが大きな比重を占めていることが明らかとなった。アジアの今後の医療の動向が、欧米諸国がかつてたどった同じ道をめざすという保証はいまのところない。高齢者の保健とケアーに関するセイフティーネットには、地域性がきわめて重要でありさらなる観察を要する。その意味で人の、生・老・病・死は、その地域固有の生態系とその民族の歴史と価値観が規定する相対的な概念でもある。(1)平成14年度には、松林、水野、阿部、河野ほかは、インドネシア・西ジャワの2ケ村において、65歳以上の地域在住高齢者約500名に関する老年医学的、社会経済的実態調査を実施した。その結果、当該地域高齢者では、日本人高齢者と比較して著明な血圧高値、ヘモグロビン、コレステロール値の低値を認めた。日常生活能力(ADL)は比較的よく保たれており、Quality of Life (QOL)に関する項目別分布は、インドネシア高齢者においても、日本、シンガポール、韓国と同様のパターンを示した。インドネシアの村在住の貧困高齢者には特定の医療機関における無料受診システムがあるが、制度の周知が不徹底で、村役場における認定も公平性が担保されているとはいえない。(2)西渕らは、マレーシアにおいてコレラ、腸炎ビブリオによる腸管感染症で病院を訪れた患者の調査を実施した。その結果、ビブリオ属細菌による腸管感染症では高齢者を含めて成人患者を重視せねばならないという結果が得られ、インドネシアでの調査報告と一致していた。病院では、高齢者は他の薬剤耐性菌に感染する確率が高く、ハイリスクグループとなるので上記のような感染症には要注意であると結論した。さらに西渕はベトナムのカンホア州(ナチャン市周辺)1月から11月にかけて流行した下痢症の患者情報と分離保存していた原因菌株を解析した。

1000人あたりの腸炎ビブリオ感染症による年間の症例数は6才未満、6才から65才まで、65才以上では、であった。腸炎ビブリオのうち50%が世界的大流行をおこしている菌株であったが、菌株の違いによる影響は認められなかった。この地域で種々の下痢症のため治療を必要とした1000人あたりの年間症例数は上記年齢層であった。以上から、下痢症一般については、小児に次いで、高齢者の発症率が高かったが、当時流行した腸炎ビブリオ感染症については、高齢者が最も低かった。腸炎ビブリオは魚介類の摂食を介して発生する感染症であるので、高齢者の摂食する食材の種類によって腸管感染症の発生率が低下する可能性を示唆している。当地では魚介類は高級食材であり、今後高齢者の経済状態や食習慣と下痢症の発生率の関連性を調査する必要があると判断された。アジアでも、少子高齢化はかつての欧米諸国以上のスピードで進行している。2000年頃を境にアジアの全域で人口の高齢化が始まり、2050年には、日本についで、シンガポール、韓国、タイ、中国が高齢社会となり、その他のアジア諸国も高齢化社会をむかえることが予測されている。アジア各国も、きたるべき高齢社会にむけての医学的対応に迫られている。しかし、アジアでは欧米諸国がすでに克服し去った感染症がいまだに重大な課題として残されている。さらに、保健福祉にふりむけられる財政は豊かではない。アジアの人々はその地でうまれ、既存の医療システムのなかで疾病とむきあい、やがて老い、ある種の死生観をもって死んでゆく。本研究では、共通の高齢者総合機能評価を用いて、韓国、インドネシア、ベトナム、ミャンマー、タイ、ラオスにおける地域在住高齢者のべ2000名の健康実態を把握し、あわせて地域固有の高齢者ケアーシステムのありかたを調査した。その結果、ラオス、タイ高齢者では、他の周辺東南アジア諸地域に比して、糖尿病の有病率が有意に高く、これは近年の経済発展と一定の関連があることが示唆された。また、経済的要因は、アジア各国と本邦においても、高齢者の日常生活自立と有意の関連を示し、経済要因が高齢者の健康と密接な関連があることが明らかとなった。またアジアの高齢者に関する調査を通じて、高齢者のQuality of Life(QOL)には、身体的、心理的、経済的、社会的要因以外にも、spiritualな要因、とくに仏教やイスラム教などの宗教的要因が大きく関連し、虚弱高齢者のケアーには、地域共同体とそれを結ぶ宗教的ネットワークが大きな比重を占めていることが明らかとなった。アジアの今後の医療の動向が、欧米諸国がかつてたどった同じ道をめざすという保証はいまのところない。高齢者の保健とケアーに関するセイフティーネットには、地域性がきわめて重要でありさらなる観察を要する。その意味で人の、生・老・病・死は、その地域固有の生態系とその民族の歴史と価値観が規定する相対的な概念でもある。
緊張型頭痛の痛み発生機序に関する研究

緊張型頭痛の痛み発生機序につき検討した。頭痛の痛みとその機序を客観的に測定するパラメータを作成し、測定値は治療薬の効果の評価にも使用した。頭痛の評価にはVisual Analogue Scale(VAS)を使用した痛み記録表(頭痛日記)を使用した。頭痛日記は頭痛の鑑別診断に有用なだけでなく、VASを使うことにより痛みの定量化を行うことを可能とした。頭頸部筋群の緊張が痛み発生機序にどう関係するかを知る目的で、筋硬度を非侵襲的に測定する筋硬度測定器を開発した。この方法により僧帽筋群および後頸筋群の筋硬度を測定した。筋緊張を抑制する中枢性機序を評価する目的でExteroceptive Suppression of Temporal Muscle(ES2)を測定した。ES2は大脳辺縁系及び脳幹による筋緊張度および痛み調節系の働きを定量的に測定するものである。頭頸部筋群の筋硬度は、正常者群で82+12kpa/cm(n=120)であり、緊張型頭痛患者群では109±29kpa/cmと有意な増加がみられた。ES2は正常群が40±5msecであったのに対し、緊張型頭痛患者群は21±6と有意に短縮していた。すなわち、緊張型頭痛患者群では筋緊張の抑制機序を示すES2の短縮があり、その結果筋硬度が増加した結果が測定されたものと考えられた。このことはES2と筋硬度を測定することにより、緊張型頭痛のメカニズムを中枢性と末梢性の両面から評価できる可能性を示唆している。治療薬の効果について検討した。中枢作用性の筋弛緩薬(塩酸エペソゾン)は、頭痛を42.9%減少、筋硬度を3.8%改善、ES2を79%改善させた。中枢性機序への作用がより強いことを示唆した。我々の研究により、緊張型頭痛のメカニズムには中枢性と末梢性の因子が混在していることを客観的に測定することが可能となった。本年度は、緊張型頭痛の病態の客観的評価法を確立することを目的とした。緊張型頭痛の病態には末梢性因子と中枢性因子とが考えられるが、最初に末梢性因子の評価法の研究を行った。そのために、我々が開発した筋硬度計を改良する目的で小型コンピュータに連結し、入力データの解析に新しい手法とプログラムを作成した。新たに改良した筋硬度測定装置で、正常者(140例)、緊張型頭痛患者(42例)の頭頸部筋群の筋硬度を測定した。僧帽筋群の硬度は、正常者群84【.+-。】14kPa/cm(mean【.+-。】SD)で、女性(92【.+-。】14)の方が男性(76【.+-。】12)より筋硬度が高かった、筋硬度と年齢、血圧との間に相関はみられなかった。触診による筋硬度の評価を5段階スコアーで行ったが、筋硬度計による値との間に有意な相関がみられた。緊張型頭痛患者の筋硬度は114【.+-。】24と正常者群に比し有意に高値を示した。また43%の患者が正常者群の平均値+2SD(113)より高値を示した。緊張型頭痛患者群の後頸筋群での筋硬度も99【.+-。】21と正常者群(71【.+-。】13)に比して有意に高値であった。

急性型と慢性型の緊張型頭痛患者群とでは有意差はみられなかった。自覚的に強い肩こりを訴えた患者の筋硬度は、自覚症状のない患者に比し筋硬度がより高値であった。本年度の我々の研究結果は、緊張型頭痛患者では筋硬度が増加していることを示唆した。また、筋硬度計が緊張型頭痛の末梢性因子の客観的評価手法として有用なことが確認された。次年度からは、緊張型頭痛患者の治療前後での筋硬度の比較が可能となった。さらに、中枢性因子の評価法である筋電図を用いたES2を同一患者に施行し、二つのパラメータの比較を行うことができる。本年度は、慢性緊張型頭痛の病態を客観的に評価する方法として、Visual Analogue Scale方式の頭痛日誌を作成した。患者の痛みは自覚的なものであり、これを定量化することは昨年度より行っている緊硬度計あるいはES2による測定値との相関知る上で重要である。さらに、次年度に計画している治療薬の効果を客観的に評価する上でも重要なパラメータとなる。頭痛日記は、痛みの病歴をprospectiveに評価する方法としてとらえた。日記は1ページが1ケ月分で、1週間づつ折り畳み方式とした。横軸に時刻、縦軸に痛みを0-10までのvisual analogue scaleで示した。頭痛の発現および経過を赤線で記載させ、痛み曲線を積分することにより痛みの量を定量化する事ができた。空欄に頭痛の性状、部位、随伴症状、誘因を記載させ、頭痛の質的な情報が得られるようにした。難治性の頭痛で、1ケ月に平均15日以上を訴える患者はchronic daily headacheと呼ばれている。本年度はこの難治性頭痛群の38例を対象として検討した。発病当時からほぼ毎日頭痛がみられたものは8例、他の30例は発病時(平均23歳)は頻度が少なく、平均38歳で頭痛がほぼ毎日となった。調査時の頭痛は、慢性緊張型頭痛8例、片頭痛3例、片頭痛と緊張型頭痛の合併12例、分類不能7例であった。これらの患者の頭痛量は、頭痛の病型ごとに測定可能であったが、1ケ月の平均では、緊張型頭痛が、片頭痛より頭痛量の多い傾向があった。頭痛量と後頭筋群の筋硬度には相関がみられた。次年度には、頭痛に対する治療薬あるいは他の方法の効果を、これまでに得られた各種パラメータで評価が可能である。本年度は、緊張型頭痛の病態の指標となるパラメータにつき研究をすすめるとともに、治療薬の効果につき検討した。治療に関しての研究は、筋弛緩薬が緊張型頭痛に有効か否かを知ることを目的とした。筋弛緩薬が緊張型頭痛に有効か否かを評価するパラメータとして、自覚症状の他、客観的評価項目として前年度までに検討を行った筋硬度計による筋硬度測定値、側頭筋の活励抑制反応(ES2)値を参考とした。筋収縮反応の調節系を考える場合、筋硬度は末梢性因子の指標、ES2は中枢性因子の指標と考えた。前年度開発した頭痛日記を使用し慢性緊張型頭痛患者と診断した41例を対象とした。薬効の評価指標として、(1)自覚的な肩こり感、(2)触診による筋硬度、(3)後頸部・帽帽筋の筋硬度、(4)ES2の持続時間を検討した。筋硬度は、我々が開発し、初年度から改良を加えてきた筋硬度測定装置を利用した。ES2は筋電図の表面電極を使用し、筋活動の測定及び三叉神経の刺激を行った。筋硬度は、慢性緊張型頭痛患者が109±29kpa/cmと正常群の82±12に比し有意に高値であった。ES2は頭痛群21±6が正常群の40±5に比し有意に知縮していた。頭痛患者は、中枢作用性の筋弛緩薬(塩酸エペリゾン)あるいは筋弛緩作用をもたない抗不安薬(イフィゾパム)のいづれかを1ケ月間服用した。
Webページの大域的・局所的特徴の可視化による情報信頼性の判断支援方式の研究

(1) 2017年度に開発した,語の間の典型性の推定手法は自己相互情報量を用いていたが,その計算に用いる語の共起確率では共起数よりも各語の頻度の大小が支配的であり,関係の強さを適切に表現できない場合があることがわかった.そのため,語の頻度から語の共起確率を予測するモデルを構築し,その予測値と実測値とのずれによって典型性を推定する手法を開発した.評価ではクラウドソーシングで語の組合せの典型性を複数の被験者に判定させた結果との相関係数を用いた.その結果,開発した手法は,従来手法に比べて相関係数が有意に高くなった.また,語の間の典型性に基づいて文の典型性を推定する手法を開発した.(2) 2017年度に開発した文体分類器について改良を行った.具体的には文体ごとの辞書に収録する基準となる出現回数や頻度を学習する機構を採用した.その結果,いずれの文体についても適合率,再現率とも85%以上になり,単純なルールベースの手法に比べて,有意に高い性能となった.(3)文の役割の推定については,自動ラベルづけによって学習データを漸増させることで推定精度を向上させることを目指して研究を行っている.また,文の役割推定の応用としてQAサイトから病気の症状について書かれた部分を抽出する手法を開発した.この手法では,病名に関する辞書データと表現に関するルールを用いて絞り込みを行い,その後,係り受け解析を用いて症状について書かれた部分の抽出を行う.文の典型性の推定について予定どおり開発を行っている.一方,文の役割推定については2018年度内に完了する予定であったが,さらなる精度の向上が必要であり,引き続き,改良を行う.文の典型性の推定および文の役割の推定手法について引き続き,改良を行う.(1)語の組の典型性を数値化するにあたり,類義語を考慮した典型性を推定手法を提案した.具体的には,語の組の自己相互情報量(PMI)の計算に必要な語の出現数に類義語の出現数も含めるようにする.その結果,類義語を考慮しない場合に比べて,典型的な語の組合せと典型的でない語の組合せの識別の精度が向上した.さらに,語の組合せに共起する語について調査したところ,典型的な語の組合せでは双方の語に関係の深い語が得られたのに対し,そうでない語の組合せでは関係のない語が多く得られた.この結果より,共起語を利用することで語の組の典型性推定を改善できる可能性がある.(2)文体の種類として常体,敬体,会話体,ネット文体の4種類を定義し,文をこれらに分類する手法を提案した.提案手法では特に文末表現に着目し,ニュースサイトや新聞記事などを基に文末表現辞書を構築し,この辞書を用いて文体を分類する.提案手法の評価を行ったところ,常体,敬体,会話体では比較的高い精度で分類が行えたが,ネット文体については改良の余地が残っている.また,開発した分類器を用いて,ツイートにおける文体ごとの着目点の違いおよび文体の種類と文章の難易度との関連を調査を行った.前者では,複数のトピックに関して意見極性や頻出語を比較した.その結果,意見極性は文体によって大きく違わないが,トピックによっては頻出語が異なっているという結果が得られた.また,後者では,多くのトピックで難易度の平均値は常体,敬体,会話体,ネット文体の順になった.この結果より,文体を文章の難易度の簡易推定に応用することが可能である.平成29年度に予定していた,語の組の典型性の推定および文体分類の手法が開発できたため,おおむね順調であると言える.(1) 2017年度に開発した,語の間の典型性の推定手法は自己相互情報量を用いていたが,その計算に用いる語の共起確率では共起数よりも各語の頻度の大小が支配的であり,関係の強さを適切に表現できない場合があることがわかった.そのため,語の頻度から語の共起確率を予測するモデルを構築し,その予測値と実測値とのずれによって典型性を推定する手法を開発した.評価ではクラウドソーシングで語の組合せの典型性を複数の被験者に判定させた結果との相関係数を用いた.その結果,開発した手法は,従来手法に比べて相関係数が有意に高くなった.また,語の間の典型性に基づいて文の典型性を推定する手法を開発した.(2) 2017年度に開発した文体分類器について改良を行った.具体的には文体ごとの辞書に収録する基準となる出現回数や頻度を学習する機構を採用した.その結果,いずれの文体についても適合率,再現率とも85%以上になり,単純なルールベースの手法に比べて,有意に高い性能となった.(3)文の役割の推定については,自動ラベルづけによって学習データを漸増させることで推定精度を向上させることを目指して研究を行っている.また,文の役割推定の応用としてQAサイトから病気の症状について書かれた部分を抽出する手法を開発した.この手法では,病名に関する辞書データと表現に関するルールを用いて絞り込みを行い,その後,係り受け解析を用いて症状について書かれた部分の抽出を行う.文の典型性の推定について予定どおり開発を行っている.

一方,文の役割推定については2018年度内に完了する予定であったが,さらなる精度の向上が必要であり,引き続き,改良を行う.平成29年度の研究成果を基に文章の典型性推定および文の役割分類の手法の開発を行う.文の典型性の推定および文の役割の推定手法について引き続き,改良を行う.手法の開発に使用する機器の購入計画を見直し,次年度以降に購入することにした.これにより費用対効果が高くなると考えている.また,投稿していた論文の掲載料の請求が次年度になったため,予定していた使用額を次年度に回した.次年度は,手法の開発に必要な機器の購入や研究成果の発表のための学会参加費や旅費に使用する.文の役割推定についてさらなる改良が必要と判断し,評価実験を延期したため,次年度使用額が発生した.次年度使用額は文の役割推定の評価実験に使用する.
高効率な芳香環の連結反応の開拓を基盤とする低バンドギャップナノカーボン材料の創成

本研究課題は、(1)高効率な還元的カップリング反応の開拓と温和な環状脱水素反応の組み合わせによるベルト状骨格の構築手法の開拓、(2)5員環や7員環のような奇数員環の連結、縮環による曲面構造を持った湾曲ナノグラフェンや(3)ヘリセンのように湾曲させたナノグラフェンの高効率な構築とその曲面構造利用したフープ状構造の構築の3つのアプローチに基づき、低バンドギャップが期待されるナノカーボン材料の構築を成し遂げるものである。
多重結合ナノ構造の自己組織的形成とその高集積・高温動作量子デバイスへの応用

本研究では、分子線エピタキシ選択成長法を、量子デバイス形成に必須な多重結合ナノ構造形成に適用し、これを量子デバイスへ応用することを検討した。本研究で得られた成果の概略を以下に記す。(1)多重結合ナノ構造の基本となる単独のInGaAs量子細線およびInGaAs量子ドットを、加工InP基板上へ分子線エピタキシ(MBE)法に基づく選択成長法により実現する条件を確立した。(2)量子構造の寸法をナノメーターレベルで制御する手法を確立し、実効閉込めサイズが10nm以下のInGaAs量子細線および量子ドットの形成に成功した。また、基板クリーニングプロセスの改良により、量子構造の構造不均一を1nm以下に抑制することに成功し、極微細量子構造実現に対する見通しを得てた。(3)上述の量子細線と量子ドットがトンネル障壁を介して結合した構造の形成に成功した。計算機シミュレーションによりこの構造が、直接単電子デバイスへ応用可能であることを示した。(4)<110>および<510>方向に沿う3本の線状メサがY字状に結合したパターン上への選択成長により、量子細線Y字分岐構造を実現した。結合部分にはポテンシャル障壁が存在しないことを明らかにしている。(5)細線-ドット結合構造による単電子トランジスタと、量子細線Y字分岐構造による2次元的配線を組合わせることにより、単電子デバイス集積回路の基本構造を、1度の選択成長により実現可能である。以上の成果は、本研究で開発した加工基板上へのMBE選択成長法による多重結合ナノ構造の自己組織的形成法が、量子デバイス・単電子デバイス集積回路実現のための有望な手段となりうることを示している。(1)線状および正方形のメサ加工を施したInP基板上へ分子線エピタキシ(MBE)法によりInAlAs/InGaAs/InAlAs構造の成長を行うことにより、基本となるInGaAs量子細線および量子ドットの形成に成功した。特に、量子細線については、<1^^-10>,<100>,<510>等の種々の方向に沿った量子細線の実現に成功している。(2)量子構造の寸法制御を確立し、実効閉込めサイズが10nm程度のInGaAs量子細線および量子ドットの形成に成功した。また、成長前の基板クリーニングプロセスの改良により、量子構造の不均一性を除去する事に成功しており、量子デバイスの高温動作に必須な10nm以下の寸法の量子構造実現に対する見通しを得ている。(3) InP基板表面に正方形のメサと線状のメサが相互に結合したパターン上への選択成長により、細線-ドット結合構造を自己組織的に形成することに成功した。量子細線-ドットの間には、より細いInGaAs量子細線からなるポテンシャル障壁が存在し、単電子デバイスへ直接応用可能な2重障壁ポテンシャルプロファイルが実現されていることを明らかにした。(4) <1^^-10>および<510>方向に沿う3本の線状メサがY字状に結合したパターン状への選択成長により、量子細線Y字分岐構造を実現した。このような構造は、Y-スイッチデバイス、A-B効果デバイスおよび量子デバイス間の配線に応用可能である。以上の成果は、本研究で開発した加工基板上へのMBE選択成長法による多重結合ナノ構造の自己組織的形成法が、高温動作量子デバイスからなる高密度集積回路実現のための有望な手段となりうることを示している。
口腔扁平上皮癌の組織内血小板による浸潤、転移能獲得機構の解明

癌細胞が転移・浸潤していくには、癌細胞自身が上皮間葉転換(EMT)を来し、また腫瘍周囲に免疫抑制性の微小環境を構築することが不可欠である。近年、血管内の血小板が癌細胞を被覆し、EMT誘導し、浸潤・転移促進に作用することが注目されている。本研究では、口腔扁平上皮癌由来細胞株と血小板を共培養し、上皮間葉転換誘導について検討した。結果、上皮間葉移行がおきている可能性が示唆された。また、口腔扁平上皮癌患者より得られた組織標本を免疫染色したところ、浸潤性が高い症例では腫瘍は間葉系の性質を持つ傾向にあり、周囲に血小板凝集を引き起こしている可能性が示唆された。これまで、癌細胞の浸潤・転移において、上皮間葉転換(epitherial-mesenchymal transition: EMT)の関与が報告されてきた。近年、血管内の血小板が癌細胞を被覆し、この微小環境においてEMTと免疫寛容を誘導し、浸潤・転移促進に作用することが注目されている。しかし、血管外に漏出した血小板と口腔扁平上皮癌細胞との関係についての報告はない。本研究では、口腔扁平上皮癌の組織内血小板による浸潤・転移能獲得機構を明らかにすることを目的としている。口腔扁平上皮癌一次症例患者より得られた組織標本を免疫染色し、たんぱく質の発現を検討した。血小板の発現を検討するためCD42b、Podoplanin、EMT間葉系マーカーとしてSnail、Vimentinを免疫染色した結果、浸潤性が高い浸潤様式4D型患者より得た標本では腫瘍細胞にSnail、Vimentin、Podoplaninの発現を認め、腫瘍周囲にCD42bの発現を認めた。つまり、浸潤性が高い症例では腫瘍は間葉系の性質を持つ傾向にあり、周囲に血小板凝集を引き起こしている可能性が示唆された。また、細胞を用いて血小板と共培養をおこない口腔扁平上皮癌細胞株のEMT誘導について検討した。mRNAをreal-time RT-PCRで検討すると、共培養した細胞はしなかった細胞と比較し、間葉系マーカーが上昇する傾向があり、上皮間葉移行がおきている可能性が示唆された。平成27年度は血小板との共培養下での浸潤様式の異なる口腔扁平上皮癌細胞株(OSC-20細胞、OSC-19細胞、HOC313細胞)のEMT誘導について検討予定であった。各細胞播種後に血小板を添加し、real-time RT-PCRにてEMT関連マーカーについて検討した。現在は結果より考察し、今後の実験を3種類の細胞株を使用して行うかどうか検討している。そのため、血小板との共培養下での癌幹細胞化、抗がん剤耐性獲得の検討も行う予定であったが検討するまでに至らなかった。そこで細胞実験後に行う予定であった症例患者の組織標本を対象とした口腔扁平上皮癌組織中の血小板の局在と癌細胞でのポドプラニン/アグラスの発現についての検討を平成28年度から前倒しして本年度におこなうこととした。現在は浸潤様式4D型高浸潤癌の患者の組織標本よりCD42b、Podolanin、VImentin、Snail、E-cadherinについて検討を開始している。本年度は実験結果より細胞実験に遅れがあり、次年度の実験を前倒ししたもののやや遅れていると思われる。癌細胞は浸潤・転移の各段階で免疫担当細胞の攻撃により大部分は死滅すると考えられているが、実際には癌細胞は免疫担当細胞の攻撃から逃避している(免疫寛容)。癌細胞が転移・浸潤していくには、癌細胞自身が上皮間葉転換(epitherial-mesenchymal transition: EMT)を来し、また腫瘍周囲に免疫抑制性の微小環境を構築することが不可欠である。浸潤様式の異なる口腔扁平上皮癌由来細胞株を用いて血小板と共培養をおこない上皮間葉転換誘導について検討した。共培養した細胞はしなかった細胞と比較し、間葉系マーカーが上昇する傾向があり、上皮間葉移行がおきている可能性が示唆された。次に各細胞にシスプラチンを添加し、細胞増殖アッセイを用いて薬剤感受性を調べた。結果浸潤様式による薬剤感受性に変化が認められなかった。

近年、血管内の血小板が癌細胞を被覆し、EMT誘導し、浸潤・転移促進に作用することが注目されている。本研究では、口腔扁平上皮癌由来細胞株と血小板を共培養し、上皮間葉転換誘導について検討した。結果、上皮間葉移行がおきている可能性が示唆された。また、口腔扁平上皮癌患者より得られた組織標本を免疫染色したところ、浸潤性が高い症例では腫瘍は間葉系の性質を持つ傾向にあり、周囲に血小板凝集を引き起こしている可能性が示唆された。平成28年度は、当初平成27年度に研究予定であった血小板との共培養下での口腔扁平上皮癌細胞株の癌幹細胞化についての検討並びに抗がん剤耐性獲得について検討をすすめていきたいと考えている。しかし、当初の予定では浸潤様式の異なる細胞株3種類を使用し、すべての実験を行う予定であったが、平成27年度の結果を踏まえ、血小板との共培養下でのmRNAの発現変化に乏しい細胞株についてはその後の研究を施行するか検討が必要と考えている。また、アスピリン添加による変化の検討が施行できなかったため口腔扁平上皮癌の治療薬としての働きを検討するためにも、血小板に加え、血小板凝集阻害剤であるアスピリンの添加によるEMT関連マーカーの発現変化、癌幹細胞化については迅速に検討したいと考えている。また、平成28年度に予定していた組織標本使用した免疫染色に関しては現在検討途中であり、4D型症例数を増やし、検討を深めたいと考えている。口腔外科本年度は国内の学会参加が中心であり、国際学会のための外国費を使用しなかったため。また、平成27年度に抗がん剤の耐性獲得に関する実験をおこなう予定だったが、実験が遅れているため次年度に行うこととし、それに伴う経費は繰越しとした。平成27年度に使用していた遠心分離機の1台が故障したため、迅速に研究計画を遂行するため新しい遠心分離機を購入することとした。
作物根のムシゲル分泌に関する生態学的評価(土壌の摩擦抵抗減少効果の判定)

作物根の根冠ムシゲルは、土壌中で伸長するより根端と土壌粒子との間の摩擦抵抗を緩和する潤滑油のような働きをしていることが従来より推測されてきたが、土壌の特定部位における粘性の高いムシゲルの動態を捉えることは困難であるため、その実態の直接的な証明は現在までなされていない。本研究では実際に土壌中で生育している作物根の根端部位を解剖顕微鏡レベルでタイムラピスビデオシステムを利用して数日間連続的に観察することを主体として、この仮説の真偽を直接的に証明することを目的とした。透明なアクリル板製の根箱を作成し鉛直下方に対し15度傾斜した状態で固定し、上下方向に根箱が移動できるようにした。ズ-ム式実体顕微鏡に接続したCCDビデオカメラを根箱に垂直になるように固定し、アクリル板上に展開したトウモロコシ種子根根端部とその周辺部の土壌を数十倍の倍率でビデオカメラに撮影した。入力信号は、タイムラプスビデオレコーダーに記録させた。播種方向、播種後の種子根の齢、土壌の充填状態、含水比などの検討を行ない、最も観察に適した条件下において、約2日間のビデオ観察を繰り返した。その結果、種子根根軸とアクリル板の間にムシゲル様物質の存在を確認した。このムシゲル様物質の量は増減しているように観察できたが、今後、根軸とアクリル板との接触状態が一定になるようにして検討を行なう必要がある。現段階では、土壌粒子と根冠との間にあるムシゲルは完全には撮影が行なえていない。ある時間帯において部分的に根冠ムシゲルが観察される場合もあるが、観察結果はまだ安定はしていない。ムシゲルが土壌粒子間に拡散してしまい観察が容易ではないと考えられるので、今後とくに観察視野のコントラストと解像度を高めることと、土壌の物理的条件のさらなる改良を平行して観察を進める予定である。
滑動性眼球運動の利得学習と予測の形成過程における前頭眼野ニューロン活動

滑動性眼球運動は眼球運動サブシステムの中でも霊長類になって初めて高度に発達した運動系で、これは運動中に対象物を絶えず網膜中心窩で捕えて視覚入力を取り込み、注意を要求し対象物の運動方向或いは速度についての予測もその遂行に密接に関わる。この運動系の直接経路はすでに明らかにされたが、これだけでは上記の性質を含めた種々の特性を説明できないので、本研究は滑動性眼球運動の制御に前頭眼野がどのような役割を果たすかを覚醒サルで調べることを目指した。方法:ニホンザル3頭を用い、無菌手術後、基本的な眼球運動課題を訓練した後、2種類の適応性学習課題を調べた。(1)サッカード系で使われるダブルサッカード課題を滑動性眼球運動系に応用して利得学習を起こさせる課題、(2)前庭刺激と視標追跡刺激とを直交する座標軸で加えて視標追跡訓練を行い、滑動性眼球運動が前庭動眼反射に及ぼす影響を調べる課題。結果:(1)の課題では、前回健康人で報告したように、サルにおいても課題に対応し、約30分の訓練で、滑動性眼球運動の利得が適応性に変化した。(2)の課題では、頭部回転平面と直交平面の応答は訓練前は生じなかったが、約30分の訓練後から生じ始め、それは訓練刺激の周波数及び振幅に依存する適応性応答であった。これらの適応性学習に前頭眼野がどのような役割を果たすかを調べるために、弓状溝底部を中心として滑動性眼球運動に関連するニューロンを探索している。これまでのところ、滑動性眼球運動に関連したニューロンは数個見つかり、それらは基本的な眼球運動課題では、最適方向をもっていた。今後、学習課題をその最適方向で行い、滑動性眼球運動関連ニューロンの適応学習課題中の応答特性を解析する予定である。
三次元臭化タリウム検出器を用いた次世代PETモジュールの開発

高い空間分解能を有する次世代PET装置のために化合物半導体である臭化タリウム(T1Br)を用いて半導体ガンマ線センサーを開発した。臭化タリウム結晶の育成、センサーの製作、センサーの性能評価を行った。臭化タリウムセンサーは比較的高い時間分解能を示し、長期安定動作するためPET用センサーとして実用化が可能であるとの知見が得られた。ガンマ線の相互作用位置情報を三次元で検出できる三次元臭化タリウム検出器をPET (Positron Emission Tomography)へ応用するため、検出器の製作、開発、評価を行った。三次元臭化タリウム検出器は662keVのガンマ線に対して1%という高いエネルギー分解能を示すが、PETで重要となる時間分解能については報告が少なく、評価が必要であった。本研究では1mm厚の並行平板型の臭化タリウム検出器を製作し、時間分解能の測定を行った。BaF_2シンチレーション検出器とコインシデンスタイミング測定を行い、約30nsの時間分解能を得た。検出器の冷却、電極構造の工夫により更なる時間分解能の改善が見込めるという知見が得られた。また、両面電極を短冊状にしたストリップ型三次元検出器の開発を行った。三次元検出器は通常、電極を分割したピクセル電極を用い、それぞれの電極信号から位置情報、エネルギー情報、時間情報を得る。この場合、各ピクセルに読み出し回路を接続するため、PETなど多数の検出器を必要とする装置への応用が比較的困難である。ストリップ型検出器の場合、両面に配置された電極からx方向、y方向の情報を得て後段の回路で信号処理を行うことにより、読み出し回路数を飛躍的に少なくすることができる。本研究ではストリップ型三次元TIBrを製作し、122keVのガンマ線に対して4.9%のエネルギー分解能を得ることに成功した。本研究では、臭化タリウム検出器が比較的高い時間分解能を示し、ストリップ型としても性能に遜色がなく、PET用センサーとして実用化が可能であることを見出した。臭化タリウム(T1Br)検出器を用いた次世代の超高効率、高空間分解能PET開発の基礎研究を行った。PET用の検出器には高い時間分解能が要求される。前年度までの研究ではT1Br検出器とBaF_2シンチレーション検出器によるコインシデンスタイミング測定を行い、約30nsの時間分解能を得た。しかし、PETにはより高い時間分解能が求められるため、時間分解能の改善を行った。検出器に印加可能な電圧を増加させると、検出器の信号立ち上がり時間が早くなるため時間分解能が改善する。これまではT1Br検出器に200V程度の電圧しか印加できなかったが、検出器上に形成する電極の蒸着条件の最適化を図ることにより、500Vまで印加電圧を引き上げることに成功した。その結果、エネルギーウインドウ250keV-550keVでBaF_2検出器とのコインシデンスにより平行平板型、厚さ1mmのT1Br検出器から21nsの時間分解能を得ることができた。また、平行平板型の検出器中でのガンマ線の相互作用位置を速い波形整形信号と遅い波形整形信号の比を取ることにより決定し、検出器のエネルギー分解能の改善が可能であることを見出した。また、この手法を時間分解能測定に応用することにより時間分解能が改善可能であるという知見を得た。また、厚さ1mmのT1Br結晶に長さ3.5mm、幅0.8mmの短冊状電極を4つ配したストリップ型検出器を作成した。この検出器は511keVのガンマ線に対して7%のエネルギー分解能を示した。このストリップ検出器は良好な位置分解能、エネルギー分解能、時間分解能を示した。このT1Brストリップ検出器を円状に配置することによりPETガントリーが形成できる可能性を見出した。
改質ガス中の微量一酸化炭素の高選択的除去触媒に関する研究

改質ガスを燃料とする高分子電解質燃料電池では、燃料中に少量のCOが存在すると、アノード触媒の被毒により深刻な電池性能の低下が起る。それ故、実用化に向けて、CO被毒の問題は最も大きな障害である。この問題の解決には燃料中のCOを予め大幅に低減する選択酸化除去触媒を開発することが重要である。昨年度は、Pt-Ru/モルデナイトのH_2中1%COの酸化除去活性が、Pt/モルデナイト、Ru/モルデナイトに比べ、低温で著しく向上することを見い出している。本年度はPt-Ru/モルデナイトのCO酸化特性について、さらに検討した。Pt-Ru/モルデナイトはガス流速を変えても、150°CでCO転化率、選択性とも約90%と高い値を維持したが、高温域では若干副反応のCO水素化が起り、燃料H_2のロスがあることがわかった。In-situ FT-IRで解析したところ、Pt-Ru/モルデナイトは反応中、Pt表面のCO被覆率が低く抑えられるため、低温でも高いCO酸化活性を示すが、同時に活性点にH吸着も可能なため水素化が進行することがわかった。そこで、Ruと同様、PtへのCO吸着性を弱め、水素化活性のないFeをPtと合金化し、モルデナイトに担時したところ、100°CでもCO転化率がほぼ100%を示し、高温域でも水素化が見られない優れた触媒特性を示した。以上のようにゼオライト細孔内を反応場として利用することで、反応性の極めて高いH_2を主成分とする改質ガス中にわずか1%程度存在するCOを選択的に酸化除去する画期的な性能を持つ触媒が得られた。この成果は改質ガス作動型PEFCの実用化に大きく貢献できるものと考える。これまでに、各種ゼオライト担持Pt触媒を検討し、高い選択、反応性を見い出している。本年度はRu、Pd、Co等の金属種をモルデナイトに担持し、水素中の1%COの選択酸化特性を検討した。Ru/モルデナイトがCO酸化活性、選択性ともに100%と特異的に高かった。しかし、反応ガス流速を変えると高流速では水素化により、低流速では逆シフト反応によりCO転化率(CO_2基準)の低下が見られ、結果としてCO酸化の選択性が低下した。そこで、反応特性を向上させるため、モルデナイト担持RuをPtと合金化した。Pt-Ru/モルデナイトの200°CでのCO酸化特性はPt、Ruの中間に位置したが、150°CのCO転化率が90%とPt/モルデナイトの7%、Ru/モルデナイトの57%に比べ著しく高く、低温での活性が大きく改善できた。さらに、Pt-Ru/モルデナイトは反応ガス流速を変えても90%と高い選択性を維持した。Ptと合金することで、Ruの選択性を損なうことなく負荷応答性が向上できる可能性があることがわかった。