hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化型マクロファージによる実験的自己免疫性ぶどう膜炎の眼局所における抑制

病理組織標本ではコントロール群で網膜血管炎と網膜,脈絡膜への細胞浸潤を伴う網膜の著しい破壊が観察された。BSO投与群では網膜,脈絡膜にわずかな細胞浸潤を認めるのみで,組織破壊は認められなかった。また織学的にみた重症度でもBSO25mg/kg群でEAUの発症抑制が認められた。実験1よりEAUへのBSOの影響は25mg/kg投与群で最もみられたので、実験2として投与するBSOをさらに減量して行った。またBSOの影響を明確にするため免疫するIRBP量を50μgから10μgに減量し、実験1と同様に完全フロインドアジュバントと混和したものをラットの足蹠皮下に接種した。BSOは5mg/kg、10mg/kg、20mg/kgとし、実験1と同様に腹腔内投与しEAUの発症を観察した。EAUは免疫後10日目より観察されたが、接種する抗原量を減らしたためと考えられるがEAUの重症度はすべての群で軽減していた。そのため細隙灯顕微鏡所見、病理学的にも各群に差は認められなかった。マクロファージの酸化還元状態を酸化型に調節することによる,実験的自己免疫ぶどう膜網膜炎(EAU)の発症抑制およびメカニズを解析する目的で以下の実験を行った.牛網膜抽質抗原(IRBP)10μgを等量の完全フロインドアジュバント(CFA)と混和し,雌Lewisラット(10週齢)足蹠皮下に接種してEAUを惹起した。酸化型マクロファージを誘導する薬剤BSO (L-Buthionine-[S, R]-Sulfoximine)20mg/kgを抗原の免疫前12時間と免疫時,免疫後12時間,さらに免疫後7日まで連日腹腔内投与した.コントロールにはBSOの溶媒として用いたリン酸緩衝液PBSを使用した。免疫後15日目にラットを屠殺して脾臓を摘出,脾細胞を分離してIRBP 0,1,5,10μg/mlと共培養した.48時間後に培養上清を採取し,ELISA法にてサイトカイン(IFN-γ,IL-4)を測定した.72時間後に^3H-サイミジンを添加し,取込みを測定してリンパ球増殖反応を調べた.PBSを投与したコントロール群とBSO投与群ではIFN-γ産生量に差は認められなかった.またIL-4産生については両群ともに測定感度以下であった.リンパ球増殖反応はコントロール群に比べ,BSO投与群で有意に低下していた.BSO投与により抗原刺激によるリンパ球の増殖反応は抑制されていたが,Th2へのシフトは認められなかった.その後投与するBSOの濃度,投与期間を変えて実験を行ったが,EAUの抑制効果に有意差認められなかった.EAUを惹起する際に用いられるCFAは強力にマクロファージを還元型に誘導する薬剤であり,BSOの効果を不確実にしていることが考えられた.今後,マクロファージの酸化還元状態によるEAUの発症抑制を検討するには,アジュバントを用いないぶどう膜炎を自然発症するモデルの開発が必要と思われた.
菌体内脂肪酸アルデヒド定量法を用いたアルカン生産に特化した大腸菌の創製

大腸菌によるアルカン生産を実用化するには、高活性アルカン合成酵素群(AARとAD)の探索、基質供給を増強した代謝系、競合する遺伝子群の破壊が必要である。そこで、様々なラン藻由来のAARとADの活性比較を行い、最も高い活性を示すAARとADを同定した。また、菌体内アルデヒド生成量に応じて発光する大腸菌と化学発光撮影装置を用いて、1000種を超える変異体AARライブラリの細胞内アルカン生成量(AAR活性)をリアルタイムに評価できる系を構築に成功した。本手法により大腸菌ランダム遺伝子破壊株ライブラリから、AARの基質供給を増強し、アルカン生成と競合する遺伝子破壊株の高速スクリーニングが可能となった。大腸菌内でアシルACP還元酵素(AAR)とアルデヒド脱ホルミル化酵素(AD)を共発現することでアルカンが生成される。しかし、(1)アルカンの初期基質であるアシルACPは、脂肪酸合成の負のフィードバック制御や転写因子による制御を受けるため、大量に生成、蓄積できない。また、(2)生成されたアルデヒドが内在性の酵素によりアルコールに還元される。(3)ADの活性が非常に低い。そのため、大腸菌でのアルカンの大量合成を行うには上記の問題を解決する必要がある。そこで、本研究では課題(1)に対し、トランスポゾンを用いた大腸菌ゲノムのランダム破壊株ライブラリを構築し、その中から脂肪酸合成が増強された遺伝子破壊株の探索を行う。課題(2)に対し、アルデヒド還元酵素群の遺伝子破壊株を創出する。並行して、脂肪酸合成を促進する転写因子fadRの過剰発現株を創出する。課題(3)に対し、ADの簡便な活性検出系を開発し、本検出系を用いた進化分子工学により、高活性AD変異体の創出を目指す。当該年度では、様々な藻類に由来するAARの活性を比較し、高効率にアシルACPをアルデヒドに変換する高活性AARの探索を行った。その結果、Synechococcus elongatus PCC 7942由来のAARが最も高活性であることが明らかとなり、投稿論文として報告した(Biotechnology for Biofuels 2016 )。本研究に先立って開発した菌体内アルデヒド生成量を発光量として検出する系と上記の高活性AARを用いて、大腸菌ゲノムのランダム遺伝子破壊により脂肪酸合成が増強された(アシルACPの生成量が増加した)株の探索系の構築を進めている。並行して、アルデヒド還元酵素群の遺伝子破壊株構築に向けた準備も進めている。次に、大腸菌ゲノムのランダム遺伝子破壊株ライブラリから、AARの基質となるアシルACPの生成を増強する遺伝子破壊株の探索を目指した。本研究に先立ち、菌体内アルデヒド生成量を発光量として検出する系の最適化を進めた。本手法は、コロニーの状態で約1000種もの多数の遺伝子破壊株(あるいは変異体)のアルデヒド生成量を発光量として同時に評価できる。一方で、96ウェルプレートによる液体培養により、プレートリーダーを使ったリアルタイムの濁度測定と発光測定が実現でき、より定量的に菌体内アルデヒド生成量を評価できる。前者は、多数の遺伝子破壊株ライブラリから活性の低い遺伝子破壊株(あるいは変異体)を評価、排除することができ、後者は、アルデヒド生成量の高い遺伝子破壊株(あるいは変異体を定量的に評価、選択できる。こうした系の最適化のために、培地、植菌量、植菌方法、温度といった種々の条件検討が必要であり、多くの時間を要したが、上記の方法を組み合わせることでより多くの遺伝子破壊株をより定量的に評価、探索することが可能となり、今後の研究を大幅に加速させるものとなった。現在、トランスポゾンを用いた大腸菌のランダム遺伝子破壊株ライブラリの構築を進めている。得られたライブラリの中から、脂肪酸合成を増強する遺伝子破壊株を、発光による検出系を用いて、評価・選択できる条件を構築中である。並行して、アルデヒド還元酵素群の逐次的遺伝子破壊株の作成にも取り掛かっている。本研究では、アルカン合成を担う2つの酵素であるAARとADの酵素の改変と大腸菌内でアルカン合成を妨げる様々な因子を除き、アルカン合成に特化した大腸菌の創出を目指した。AARの活性を測定するには、精製したAARを用いた試験管内反応の溶液、あるいは、AARを発現した大腸菌とその培養液からAARの反応生成物であるアルデヒドを抽出し、GC-MSで定量するといった多段階プロセスを必要とした。そのため、ハイスループット性に乏しく、多くの時間と労力を要した。そこで、申請者が開発した大腸菌を用いることで、外部から菌体の発光量をモニターすることで、菌体内で発現したAARによるアルデヒド生成量を非侵襲帝にに検出が可能となり、評価方法が格段に簡便となった。しかしながら、コロニーの発光を検出するためにはX線フィルムへの露光を利用していたため、検出のダイナミックレンジが狭く、発光の経時変化や積算量を調べることが困難であった。そこで、高感度化学発光検出器を応用し、発現条件の検討、メンブレンを利用したコロニーのトランスファー方法を改良することにより、寒天培地上に形成した数千種の変異体AARを有するコロニーの菌体内アルデヒド生成量の経時変化と積算値を、各コロニーの発光量としてリアルタイムに、かつ感度よく同時に検出することに成功した。その結果、1回のアッセイで数千種の変異体AARを発現するコロニーから、野生型AARを発現したコロニーよりも強く発光するコロニーを100個以上検出することができ、本手法の強力なハイスループット性が実証された。

本手法の確立により、高活性変異体AARの高速スクリーニングが可能となっただけでなく、アルカン生成に特化した大腸菌の創出に向けた大腸菌の遺伝子破壊株ライブラリの探索を飛躍的に加速できる技術となった。大腸菌によるアルカン生産を実用化するには、高活性アルカン合成酵素群(AARとAD)の探索、基質供給を増強した代謝系、競合する遺伝子群の破壊が必要である。そこで、様々なラン藻由来のAARとADの活性比較を行い、最も高い活性を示すAARとADを同定した。また、菌体内アルデヒド生成量に応じて発光する大腸菌と化学発光撮影装置を用いて、1000種を超える変異体AARライブラリの細胞内アルカン生成量(AAR活性)をリアルタイムに評価できる系を構築に成功した。本手法により大腸菌ランダム遺伝子破壊株ライブラリから、AARの基質供給を増強し、アルカン生成と競合する遺伝子破壊株の高速スクリーニングが可能となった。今年度は、トランスポゾン挿入を利用した大腸菌ゲノムのランダム破壊株ライブラリの構築を進め、脂肪酸合成を促進する遺伝子破壊株の探索を進める。寒天培地上のコロニーの状態で発光をX線フィルムに露光することで、1枚のプレートで約1000種もの遺伝子破壊株の菌体内アルデヒド生成量を一度に評価することができることからハイスループットであるが、寒天培地への初期植菌量の違いによるアルデヒド生成量への影響があることから定量性は高くない。また、X線フィルムで発光を検出する場合、以下の問題点が明らかとなった。リアルタイムに発光を検出することができない。発光検出のダイナミックレンジが狭い。コロニーとX線フィルムとの間に距離があるため、不明瞭なスポットとして露光される。化学発光撮影装置を用いることで、コロニーの発光量の経時変化を測定することができ、広いダイナミックレンジで、焦点距離を合わせた撮影を行うことで、上記問題が全て解決できる。そのため、計画を変更して化学発光撮影装置の購入を進めることとする。次に、大腸菌の遺伝子破壊によるアシルACPの増産を発光で検出できる系の構築を進める。その条件下において、コロニーの状態での発光量を化学発光撮影装置でタイムラプス撮影し、菌体内のアシルACPの生成量を定性的に評価・選択する(1次スクリーニング)。選択された遺伝子破壊株に対し、液体培地とプレートリーダーを用いて定量的に評価し(2次スクリーニング)、脂肪酸合成に特化した大腸菌遺伝子破壊株の取得を目指す。並行して、アルデヒド還元酵素群の遺伝子を逐次破壊した多重変異体株の創出、進化分子工学によるADの高活性化に取り組む。進化分子工学平成28年度に、96ウェルプレートで培養、集菌、破砕、ろ過、プラスミド回収が行えるように冷却高速遠心機とプレート用スウィングローターの購入を予定していた。しかし、寒天培地上のコロニーの状態で発光によるアルデヒド生成量をリアルタイムに発光量として検出することで、1000種以上の多数の変異体(あるいは遺伝子破壊株)のアルデヒド生成量を評価できる。そのために、予定を変更してリアルタイムに発光量を測定できる高感度化学発光撮影装置の購入を進めることにしたため、次年度使用額に変更が生じた。
精神担当保健師のための「同僚と10分で困難事例対応能力を向上させる業務モデル」

現任教育はOJT、Off-JT、自己啓発に分けられる。本研究ではOJTに着目した。プリセプターや管理者からの現任教育の現状は明らかにされているが、事務職をはじめとした他職種からの教育の現状は明らかにされていない。記録可能な最小単位で仕事の実態を可視化できるタイムスタディを用いることで、詳細な保健師のOJTの実態を明確にすることができると考えた。<目的>新任保健師の業務内容の可視化と、様々な職種とのかかわりの中で進められるOJTを明らかにすることである。研究デザインは、1分単位のタイムスタディ他計式連続観察法とし、3日間実施した。対象は、A市保健福祉部健康増進課新任保健師1名である。<結果>日によって教育場面の時間量にばらつきがあったが、「指導を受ける」「相談する」「報告する」「助言を受ける」は3日間を通して見られ、教育総時間は235分で業務総時間の16.3%を占めた。「会話」として観察される教育場面は「指導を受ける」「相談する」「報告する」「確認する」「助言を受ける」でこれらの教育総時間は176分であった。その他、「勉強会に参加する」が59分(25.1%)であった。1場面当たりの平均時間量は「指導を受ける」が2.5分、「相談する」が2.3分、「報告する」が1.9分、「確認する」が2.6分、「助言を受ける」が8.0分、「勉強会に参加する」が59.0分であった。1場面当たりの教育の時間は10分を満たしていないものがほとんどであり、10分以上の場面は「勉強会に参加する」のみであった。また、「先輩保健師」から教育を受ける機会が最も多く、74.8%を占めていた。「事務職」からは14.2%と3日間を通して教育を受ける機会があった。教育場面を作った人は、「新任保健師」が最も多く、64.8%を占めていた。「係長」50.0%、「プリセプター」23.7%、「その他」26.3%であった。OJT場面についてタイムスタディを実施し結果を得ることができた。調査対象者を保健所の精神保健担当保健師をリクルートできるよう、情報収集を行う。タイムスタディの実施の一部が施設の都合にて本年度実施できず来年度実施となったため。
モード工破壊による岩石内のクラック発生機構の解明とクラック経路のフラクタル解析

岩石破壊力学では3種類の基本的な破壊モードが知られているが,モードII(せん断型)やモードIIIの破壊であっても,基本的にはモードI(引張型)クラックによるプロセスゾーンの形成によって巨視的な破壊モードが形成されると考えられる.このような視点に立てば,岩石破壊の機構を考える場合,モードIクラックの特徴を十分に理解しておくことが必要となる.本研究ではこうした問題意識に立って,モードI破壊による岩石内のクラック発生機構を解明しようと試みた.応力下で岩石内に生じるクラックの進行経路は,応力状態のみならず岩石を構成する鉱物粒の種類や組合せに依存するので,クラックの進行経路を観察するためにはクラックの開始位置,進行方向,クラック速度などが明らかであることが望ましい.そのような試験法としてダブルトーション試験法を選び,この試験によって得られた試料の薄片観察によって花崗岩内のクラックの生成機構について前年度に引き続き以下の実験,検討を行った.(1)DT法(ダブルトーション法)により岩石内で伸張するクラックを実体顕微鏡下で観察し,プロセスゾーンを含めたクラック分布のフラクタル性の評価・検討を行った.その結果,岩石を構成する粒子のサイズより大きな波長領域ではクラック経路はフラクタルであることが確認された.これよりフラクタル次元をもとめ,クラックの進行方向,開口方向との関連を議論した.(2)DT法のクラックの画像を,フォトCDにおさめ,クラックのラフネスのフラクタル次元を求めた.フラクタル次元の計算は,コンパス法,ボックス法,スペクトルから間接的に求める方法,の3種類の方法について検討を行った.(3)クラックの定性的観察,クラック経路のスペクトル解析およびフラクタル解析から,先在クラックと関連したモードIクラックの特徴および生成,伸張の過程について考察を行った.その結果,岩石の不連続面の特性を定量化するためにフラクタル次元が有効な指標となる可能性を示唆した.今年度の研究の実施経過は以下のとおりである.1.大島花崗岩(愛媛県宮窪町)を試料として,無載荷状態において存在しているクラックを観察するため,実体顕微鏡および光学顕微鏡(岩石薄片)による観察を行った.2.弾性波速度の測定によって非破壊的に材料内部のクラック分布に関する情報を得ることができるので,概略のクラック分布を推定するため,載荷を行う前に試料の弾性波速度(P波,V波)を測定した.3.高性能実体顕微鏡を用いて研磨された試料表面の接写写真を撮り,先在クラックの分布を明らかにした.4.クラック速度の制御が可能なダブルトーション試験を行い,供試体に亀裂を入れた.5.実験に供した試料を薄片にし,顕微鏡によって観察し、クラックの長さや鉱物粒との関連を定性的に把握した.6.光学顕微鏡とCCDカメラおよびイメージスキャナを組み合わせたシステムにより,載荷によるクラックの軌跡を求め,これをディジタル化した.7.高速フーリエ変換によってクラック経路のスペクトル解析を行い,同時にクラック経路をフラクタル次元で定量化した.以上の研究により,クラックの進展経路は必ずしも直線的ではなく岩石を構成する鉱物粒やその組み合わせに大きく依存することが明らかになった.特に石英粒内の先在するクラックの存在がクラック進展経路に大きな影響を与えることが定量的にも明らかにされた.岩石破壊力学では3種類の基本的な破壊モードが知られているが,モードII(せん断型)やモードIIIの破壊であっても,基本的にはモードI(引張型)クラックによるプロセスゾーンの形成によって巨視的な破壊モードが形成されると考えられる.このような視点に立てば,岩石破壊の機構を考える場合,モードIクラックの特徴を十分に理解しておくことが必要となる.本研究ではこうした問題意識に立って,モードI破壊による岩石内のクラック発生機構を解明しようと試みた.応力下で岩石内に生じるクラックの進行経路は,応力状態のみならず岩石を構成する鉱物粒の種類や組合せに依存するので,クラックの進行経路を観察するためにはクラックの開始位置,進行方向,クラック速度などが明らかであることが望ましい.そのような試験法としてダブルトーション試験法を選び,この試験によって得られた試料の薄片観察によって花崗岩内のクラックの生成機構について前年度に引き続き以下の実験,検討を行った.(1)DT法(ダブルトーション法)により岩石内で伸張するクラックを実体顕微鏡下で観察し,プロセスゾーンを含めたクラック分布のフラクタル性の評価・検討を行った.その結果,岩石を構成する粒子のサイズより大きな波長領域ではクラック経路はフラクタルであることが確認された.これよりフラクタル次元をもとめ,クラックの進行方向,開口方向との関連を議論した.(2)DT法のクラックの画像を,フォトCDにおさめ,クラックのラフネスのフラクタル次元を求めた.フラクタル次元の計算は,コンパス法,ボックス法,スペクトルから間接的に求める方法,の3種類の方法について検討を行った.(3)クラックの定性的観察,クラック経路のスペクトル解析およびフラクタル解析から,先在クラックと関連したモードIクラックの特徴および生成,伸張の過程について考察を行った.その結果,岩石の不連続面の特性を定量化するためにフラクタル次元が有効な指標となる可能性を示唆した.岩石破壊力学では3種類の基本的な破壊モードが知られているが,モードII(せん断型)やモードIIIの破壊であっても,基本的にはモードI(引張型)クラックによるプロセスゾーンの形成によって巨視的な破壊モードが形成されると,申請者は考えている.

このような視点に立てば,岩石破壊の機構を考える場合,モードIクラックの特徴を十分に理解しておくことが必要となる.本研究ではこうした問題意識に立って,モードI破壊による岩石内のクラック発生機構を解明しようと試みた.応力下で岩石内に生じるクラックの進行経路は,応力状態のみならず岩石を構成する鉱物粒の種類や組合せに依存するので,クラックの進行経路を観察するためにはクラックの開始位置,進行方向,クラック速度などが明らかであることが望ましい.そのような試験法としてダブルトーション試験法を選び,この試験によって得られた試料の薄片観察によって花崗岩内のクラックの生成機構について前年度に引き続き以下の実験,検討を行った.(1)前年度に引き続き、DT法(ダブルトーション法)により岩石内で伸長するクラックを実体顕微鏡下で観察し,プロセスゾーンを含めたクラック分布のフラクタル性の評価・検討を行った.その結果,岩石を構成する粒子のサイズより大きな波長領域ではクラック経路はフラクタルであることが確認された.これよりフラクタル次元をもとめ,クラックの進行方向,開口方向との関連を議論した.(2)DT法のクラックの画像を,フォトCDにおさめ,クラックのラフネスのフラクタル次元を求めた.フラクタル次元の計算は,コンパス法,ボックス法,スペクトルから間接的に求める方法,の3種類の方法について検討を行った.(3)クラックの定性的観察,クラック経路のスペクトル解析およびフラクタル解析から,先在クラックと関連したモードIクラックの特徴および生成,伸張の過程について考察を行った.その結果,岩石の不連続面の特性を定量化するためにフラクタル次元が有効な指標となる可能性を示唆した.
幹細胞からの心筋細胞分化におけるインテグリン情報伝達系の役割

<可能ならば成果公表をしばらく見合わせたいと存じます。詳細は添付の調書参照>心筋幹細胞移植は心筋梗塞治療における新しい手法として注目されているが、実用化には幹細胞から目的とする細胞種(=心筋細胞)への効率的な分化誘導の技術が不可欠であり、また細胞移植の安全性を評価・確保するためには心筋細胞分化の機序をより詳細に理解する必要がある。本研究では細胞-基質間および細胞-細胞間の接着分子、かつ情報伝達分子であるインテグリンに着目し、特定のインテグリン関連分子が心筋細胞分化を調節するという仮説を立て、マウス胚性癌細胞由来幹細胞(CL6細胞)の心筋細胞分化に影響を与えるインテグリン関連分子を同定し、その役割を検討することを目標とした。まず、細胞外マトリクスが心筋細胞分化に及ぼす影響を検討したところ、ファイブロネクチンがCL6細胞の心筋細胞分化を有意に抑制したことから、インテグリン関連分子の心筋細胞分化への関与が示唆された。次にCL6細胞のサブラインをクローニングし、そのうち4株とCL6細胞、およびCL6細胞の親株であるP19細胞の計6株における心筋細胞分化を評価すると同時に、各細胞株の遺伝子発現プロファイルをDNAマイクロアレイによって比較検討した。その結果、心筋細胞分化と有意な相関を示す遺伝子群が単離された。この遺伝子群の中に、インテグリンとファイブロネクチンとの結合においてキーとなるインテグリン分子中のドメインと高い相同性を示す機能未知のタンパク質をコードするものを発見し、このタンパク質をCMP2と命名した。最も心筋分化効率の高いCL6細胞のサブラインにおいてCMP2の遺伝子発現をRNAiによってノックダウンしたところ、心筋細胞分化が完全に阻害された。また、CMP2はそのアミノ酸配列から可溶性タンパク質と予想された。これらの結果から、CMP2は細胞外マトリクスとインテグリンとの間の相互作用を調節しながら心筋細胞分化を誘導することが初めて示唆された。心筋幹細胞移植は心筋梗塞治療における新しい手法として注目されているが、実用化には幹細胞から目的とする細胞種(=心筋細胞)への効率的な分化誘導の技術が不可欠であり、また細胞移植の安全生を評価・確保するためには心筋細胞分化の機序をより詳細に理解する必要がある。本研究では細胞-基質間および細胞-細胞間の接着分子、かつ情報伝達分子であるインテグリンに着目し、特定のインテグリンアイソフォームが心筋細胞分化を調節するという仮説を立て、マウス胚性癌細胞由来の幹細胞、P19CL6の心筋細胞分化に影響を与えるインテグリンアイソフォームを同定すること、およびその細胞内シグナル伝達経路を解明することを目標とする。本年度は、P19CL6細胞のDMSOによる心筋細胞分化誘導に及ぼす細胞培養容器のコーティング素材の効果を示す目的で細胞外マトリックスコーティングなし(Cont群)、ファイブロネクチンコート(FN)、ラミニンコート(LN)、コラーゲンタイプIコート(ColI)、コラーゲンタイプIV(ColIV)コートの各種の細胞培養容器において1% DMSO存在下でP19CL6細胞を培養し、FNおよびLN上の細胞では自動拍動を示すエリアの数がCont群と比較して抑制されることを初めて明らかにした。これに対してColI、ColIV上の細胞では自動拍動を示すエリアの数においてCont群と比較して差は認められなかった。分化誘導8日間の1% DMSO処理を施したP19CL6細胞における遺伝子発現に対するFNの影響を検討したところ、FNによって転写因子Nkx2.5/Csx、MEF2C、GATA4の遺伝子発現が有意に低下することが確認された。これらの転写因子は心筋細胞特異的蛋白質の発現に極めて重要な役割を示すことが知られており、FNはこれらの転写因子の発現上昇を抑えることにより心筋細胞分化を抑制することが示唆された。心筋幹細胞移植は心筋梗塞治療における新しい手法として注目されているが、実用化には幹細胞から目的とする細胞種(=心筋細胞)への効率的な分化誘導の技術が不可欠であり、また細胞移植の安全性を評価・確保するためには心筋細胞分化の機序をより詳細に理解する必要がある。本研究では細胞-基質間および細胞-細胞間の接着分子、かつ情報伝達分子であるインテグリンに着目し、特定のインテグリン関連分子が心筋細胞分化を調節するという仮説を立て、マウス胚性癌細胞由来の幹細胞、P19CL6の心筋細胞分化に影響を与えるインテグリン関連分子を同定すること、およびその細胞内シグナル伝達経路を解明することを目標とする。平成15年度、培養容器をファイブロネクチンでコートすることにより、心筋細胞分化に強く関連する転写因子Nkx2.5/Csx、MEF2C、およびGATA4の遺伝子発現がP19CL6細胞中で有意に(P<0.05)低下することを発見した。平成16年度は心筋細胞分化に密接に関わる分子を網羅的に探索する目的で、P19CL6細胞のサブラインを複数クローニングし、そのうち4株とP19CL6細胞、およびP19CL6細胞の親株であるP19細胞の計6株における心筋細胞分化を評価すると同時に、各細胞株の遺伝子発現プロファイルをDNAマイクロアレイによって比較検討した。心筋細胞分化の評価は(1)7種の心筋細胞マーカー遺伝子の発現量、(2)分化誘導開始から自動能発現までの時間、および(3)分化誘導後に自動能を示す細胞集団の数に基づいて行った。その結果、心筋細胞分化と有意な相関(P<0.05)を示す遺伝子24個が単離された(特許出願予定)。

各遺伝子の膜結合性を解析したところ、12遺伝子が膜結合性蛋白質であり、10遺伝子が可溶性蛋白質と判定された(残り2つの遺伝子についてはその膜結合性が判定不可能であった)。<可能ならば成果公表をしばらく見合わせたいと存じます。詳細は添付の調書参照>心筋幹細胞移植は心筋梗塞治療における新しい手法として注目されているが、実用化には幹細胞から目的とする細胞種(=心筋細胞)への効率的な分化誘導の技術が不可欠であり、また細胞移植の安全性を評価・確保するためには心筋細胞分化の機序をより詳細に理解する必要がある。本研究では細胞-基質間および細胞-細胞間の接着分子、かつ情報伝達分子であるインテグリンに着目し、特定のインテグリン関連分子が心筋細胞分化を調節するという仮説を立て、マウス胚性癌細胞由来幹細胞(CL6細胞)の心筋細胞分化に影響を与えるインテグリン関連分子を同定し、その役割を検討することを目標とした。まず、細胞外マトリクスが心筋細胞分化に及ぼす影響を検討したところ、ファイブロネクチンがCL6細胞の心筋細胞分化を有意に抑制したことから、インテグリン関連分子の心筋細胞分化への関与が示唆された。次にCL6細胞のサブラインをクローニングし、そのうち4株とCL6細胞、およびCL6細胞の親株であるP19細胞の計6株における心筋細胞分化を評価すると同時に、各細胞株の遺伝子発現プロファイルをDNAマイクロアレイによって比較検討した。その結果、心筋細胞分化と有意な相関を示す遺伝子群が単離された。この遺伝子群の中に、インテグリンとファイブロネクチンとの結合においてキーとなるインテグリン分子中のドメインと高い相同性を示す機能未知のタンパク質をコードするものを発見し、このタンパク質をCMP2と命名した。最も心筋分化効率の高いCL6細胞のサブラインにおいてCMP2の遺伝子発現をRNAiによってノックダウンしたところ、心筋細胞分化が完全に阻害された。また、CMP2はそのアミノ酸配列から可溶性タンパク質と予想された。これらの結果から、CMP2は細胞外マトリクスとインテグリンとの間の相互作用を調節しながら心筋細胞分化を誘導することが初めて示唆された。
東アジア域の水害生起と異常気象現象の遠隔影響および将来予測に関する調査研究

本研究では、東アジアの水災害の歴史的経緯と諸相を明らかにすることを目的として、エルニーニョ南方震動現象(ENSO)などの東アジア圏外のよりグローバルな気候、海洋気象要素との関連、水害の社会への影響と軽減の方策、今後予測される水害リスクを調査した。研究成果の概要を述べると以下のようである。(1)東アジア水害経緯図・年表の作成災害発生に関する水文・水理資料、災害発生箇所、時期、人的被害状況、物的被害状況などのデータを、中国、韓国、ベトナム、フィリピンについて収集した。各国の自然的・社会的条件の変遷と人的被害、物的被害、洪水・渇水の規模と水害の発生状況の変遷を分析した。(2)水害と異常気象の時空間相関及びテレコネクション東アジア諸国での異常水文現象発生の経年的な特色と気圧配置などの気象変動との関連について、異常水文現象の生じた年の北極振動(AO)、南方振動指数(SOI)など空間分布パターンと集中豪雨及び災害との関係を、遠隔影響(テレコネクション)の観点から分析した。(3)土地利用変化による水害発生ポテンシャルの解明衛星画像・航空写真と各国の地形図、地質、土地利用などの主題図に基づく各国各流域の地表面変化の進展を整理し、洪水・渇水の被害ポテンシャルの変遷の関係を分析した。また、農地開発、都市化、貯水池の建造による流出及び水害ポテンシャルの変化を調べた。(4)水害の生起特性、社会影響評価とリスク予測各国・各流域の水害生起頻度の確率統計的分析の結果に基づき、水害(洪水・渇水)の頻度が時代の変遷とともにどのように変化しているかを明らかにした。また、水害の頻発が異常気象によるものであるか、人々の関心や報道通信体制の高度化による災害認識に関する社会の変化の結果であるのかを検討するための資料収集を行った。本研究は、中国・モンゴル・極東ロシア・朝鮮半島・台湾・日本における水災害の歴史的経緯と諸相を明らかにしようとするものである。平成16年度は、7月58日シンガポールで開催されたアジア太平洋水文・水資源協会(APHW)の第2回国際会議で東アジア域の水害に関する研究打ち合わせおよび研究発表を行った。11月2225日には、アデレード(オーストラリア)で開催されたユネスコ国際水文学計画東南アジア太平洋地域運営委員会第12回会合およびシンポジウムにおいて水害と異常気象の時空間相関に関する研究打ち合わせと研究発表を行った。1月1215日に、水災害の監視・軽減・予測に関する国際会議を京都大学において開催し、東アジア地域から研究者を招聘して、水害の杜会影響評価とリスク予測に関する資料提供を受けた。分担課題ごとに本年度の実績を述べると以下のようである。(1)東アジア水害経緯図・年表の作成:特に中国・韓国・日本における災害発生に関する水文・水理資料、災害発生箇所、時期、人的被害状況、物的被害状況などのデータを収集し整理した。(2)水害と異常気象の時空間相関及びテレコネクション:気象観測の充実している近年の観測データを収集し、エルニーニョ南方振動や北極振動が我が国の異常気象や水害に与える影響を示す資料を収集した。(3)土地利用変化による水害発生ポテンシャルの解明:衛星リモートセンシング画像・航空写真などを収集し、流域地表面変化の進展と洪水・渇水の被害ポテンシャルの変遷の関係に関する分析を開始した。(4)水害の生起特性、社会影響評価とリスク予測:水害時に河口域・海岸に集積する流木等のゴミ処理、流出防止対策及び沿岸域の回復方策について、韓国を事例にして調査を行った。分担課題別に研究実績の概要を述べると以下のようである。

各国の自然的・社会的条件の変遷と人的被害、物的被害、洪水・渇水の規模と水害の発生状況の変遷を分析した。(2)水害と異常気象の時空間相関及びテレコネクション東アジア諸国での異常水文現象発生の経年的な特色と気圧配置などの気象変動との関連を分析し、異常水文現象の生じた年の空間分布パターンとの比較分析を行う。災害と北極振動(AO)、南方振動指数(SOI)などと集中豪雨との関係を、遠隔影響(テレコネクション)の観点から分析した。(3)土地利用変化による水害発生ポテンシャルの解明衛星画像・航空写真と各国の地形図、地質、土地利用などの主題図に基づく各国各流域の地表面変化の進展を整理し、洪水・渇水の被害ポテンシャルの変遷の関係を分析した。また、農地開発、都市化、貯水池の建造による流出及び水害ポテンシャルの変化を調べた。(4)水害の生起特性、社会影響評価とリスク予測各国・各流域の水害生起頻度の確率統計的分析の結果に基づき、水害(洪水・渇水)の頻度が時代の変遷とともにどのように変化しているかを明らかにする。また、水害の頻発が異常気象によるものであるか、人々の関心や報道通信体制の高度化による災害認識に関する社会の変化の結果であるのかを検討するための資料収集を行った。東アジアの水災害の歴史的経緯と諸相を明らかにすることを目的として、エルニーニョ南方震動現象(ENSO)などの東アジア圏外のよりグローバルな気候、海洋気象要素との関連、水害の社会への影響と軽減の方策、今後予測される水害リスクを調査した。(1)東アジア水害経緯図・年表の作成:これまでに収集した過去の洪水資料・渇水資料を精査し、20世紀の水害(洪水・渇水)をレビューした。また、東アジアの水害経緯図(空間分布時系列図)および年表として系統的に整理する。各地域における人口、経済発展指標、水利用形態、主要産業の変遷と人的被害、物的被害、洪水・渇水の規模と水害の発生状況の関連を分析した。(2)水害と異常気象の時空間相関及びテレコネクション:気象観測データおよび20世紀(1900年以降)の洪水・渇水情報と、実観測データを用いたグローバルスケールの遠隔影響(テレコネクション)の解析結果をつき合わせて、近年の水害が経年的にどのような推移をたどっているか、また、グローバルな気温上昇や異常気象・気候とどのような関係にあるかを検討した。(3)土地利用変化による水害発生ポテンシャルの解明:人間活動による大規模な地表面改変が水害に及ぼす影響について、東アジア地域における斜面崩壊・土石流の大きな災害事例を対象に、それらの発生原因と地域性を明らかにする。東アジアにおける土地利用の変遷について、農地開発、森林伐採、砂漠化と洪水、渇水、土砂動態、地滑りなどの水害発生メカニズムとの関連を調べた。(4)水害の生起特性、社会影響評価とリスク予測:近年の東アジア各国・各流域の水害生起頻度を調査するとともに、その頻度が時代の変遷にともなってどのように変化しているか、その変遷と土地利用変化との関連を明らかにする。社会の変化という観点から、中国・朝鮮半島などの近年の水害を事例に、水害頻発の原因の把握を試みた。
シリル系試薬が介在する新規鉄触媒反応の開発ならびに創薬への展開

鉄触媒は安価で安全な試薬であるため、その潜在的機能性探索は、有機合成化学において極めて重要である。汎用性試薬であるシリル系試薬と組み合わせることで、1ヘテロ環の開裂を伴った官能基化、2シリルオキシ基ならびにメトキシ基を脱離基として利用した新規反応を開発した。前者では、安定テトラヒドロフラン環やオキサノルボルナジエン誘導体の鉄触媒的炭素ー酸素結合部の開裂を伴った官能基化を達成し、創薬における有用な基盤反応を開発した。また、後者では一般に脱離能が低いシリルオキシ基やメトキシ基を鉄触媒的に効率的に脱離させ様々な骨格合成へと展開した。これはコストや工程数削減に直結するため利用価値が高い。今回、汎用試薬であるシリル系試薬と組み合わせることで、1ヘテロ環の開環を伴った官能基化、2ベンジル位の直接的官能基化ならびに3シリルオキシ基ならびにメトキシ基を脱離基として利用した新規反応を開発した。まず始めに1ヘテロ環の開環を伴った官能基化において、安定な環であるテトラヒドロフラン環の炭素ー酸素結合部の触媒的開裂に伴う官能基化を達成した。これは初めての触媒的手法であり、多様な鎖状化合物を合成できる。また基質をオキサノルボルナジエンへと変換することで、高官能基化されたナフタレン誘導体の合成法として応用した。次に2ベンジル位の直接的官能基化では、以前に金触媒を用いてのみ達成した手法を安価な鉄触媒を用いても進行することを明らかとした。一方、シリルオキシ基ならびにメトキシ基は脱離基としては機能しないため、一般に水酸基の保護基として用いられる。しかし、鉄触媒を用いることで3シリルオキシ基ならびにメトキシ基を脱離基として利用した新規反応を開発することができた。以上、生物活性物質やπ電子系化合物(ナフタレン等)として期待される複雑な骨格を簡便に合成できる手法を開発するとともに、合成ルートの多様化ならびに短縮を実現する有用新規反応を確立することができた。これら全て、安価で汎用性のある鉄触媒とシリル系試薬を用いて容易に達成できるため利用価値が高い。シリコンならびに鉄は、地球上に多く存在する原子であり安価で汎用される。この二つの原子を含有する基質ならびに反応剤を巧みに使い分けることで、従来ではなし得ない反応の開発に成功し継続的に遂行している。大別すると、一つはヘテロ原子含有環状化合物の炭素ーヘテロ原子結合の開裂に伴う官能基化であり、もう一つは通常アルコールの保護体として用いられるシリルエーテル体への直接的官能基化である。芳香環縮合型の基質である1,4-epoxy-1,4-dihydronaphthaleneの1,4-epoxy部の開裂により生じるカチオン中間体は非常に不安定であり、これまで求核種を導入することはできなかった。そこで、基質の橋頭位(カチオンの発生場所)に当る1,4位に官能基を導入することで、発生したカチオンを安定化し、様々な官能基を導入することに成功した。この反応では、鉄触媒とシリル系試薬の相乗効果により1,4-epoxy部の開裂が促進されており、シリル系試薬は求核種として同時に作用することで、従来法では困難である多官能基化された芳香族化合物を短工程かつ効率的に得ることができた。またテトラヒドロフランなどの単環性ヘテロ環は安定な環であり、それらの炭素ー酸素結合を容易に切断することは出来ない。しかし、鉄ーシリコン組み合わせを用いることで容易に切断できることを見出し、鎖状化合物の簡便合成法として展開した。興味深いことに、鉄ーシリコン活性化法はシリルエーテルなどの炭素ー酸素結合開裂にも適用できる。通常、アルコール(水酸基)の求核種に対する反応性を抑制するためにシリルエーテル体へと変換される。しかし、本方法論を適応することで、シリルエーテルを基質とした直接的な求核種導入が可能となった。鉄ーシリコン相互作用における詳細なメカニズムは現在調査中であり、得られた知見を基に新たな反応開発へと展開している。申請書の記載した殆どの計画は計画通りに進んでおり、得られた知見を元に更に新たな反応開発へと展開している。1,4-epoxy-1,4-dihydronaphthaleneのルイス酸による1,4-epoxy部の開裂に伴った官能基化は、シリル系試薬としてallyl silaneを用いることでアリル化されたナフタレン体が得られる。

また、シリル系試薬依存的に立体選択的な分子内環化反応が進行することを見出し、TMSCNやTMSN3によるシアノ化ならびにアジド化を総括し論文発表した(Adv. Synth. Catal. 2013, 355, 517.)。また、同基質の1位にシロキシメチル基を置換することで、鉄触媒による多段階反応が進行することを見出し、allyl silaneとの環化反応によるbenzo[h]chromane類の合成にも成功した(Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 1515.)。安定な環であるテトラヒドロフラン類の環開裂型官能基化は、TMSN3やallyl silaneによる多用な鎖状化合物合成が可能であり、現在投稿準備中である。また、シリルエーテルを基質とした鉄触媒的な直接的なアジド化も既に論文化しており(Chem. Eur. J. 2012, 18, 16608.)、現在他の求核種導入へと展開している。計画に挙げているベンジル位の直接的アジド化は、現在基質適応性の拡充を行うとともに、生成物の更なる有用性を検討中であり、併せて論文化する予定である。これら反応は、論文化すると共に権威ある学会で研究代表者ならびに学生により発表した。1,4-epoxy-1,4-dihydronaphthaleneの環開裂型官能基化反応は、基質に既に芳香環が存在することより、多置換ナフタレンが得られる。そこで、この方法論を芳香環非縮合型基質に適応することで方法論の更なる発展性を模索する。一方、芳香族化合物を求核種とするFriedel-Crafts反応は、芳香族化合物の求核性が低いため、加温や芳香族化合物の溶媒量の使用が必要とされる。興味深いことに、1,4-epoxy-1,4-dihydronaphthaleneやシリルエーテルを基質とすることで、従来過酷な条件が必要とされるFriedel-Craftsが室温かつ短時間で進行することが明らかとなりつつある。これら反応では、医薬品構造として重要なビアリールやジならびにトリアリールメタンが得られる。そこで、これら反応を最適化するとともに基質汎用性を拡充する。また、メチルエーテルもシリルエーテル同様にアルコールの保護体として用いられるが、アルキルー酸素結合は非常に安定であるため、その後の官能基変換には過酷な反応条件が必要である。しかし、鉄ーシリコン活性化法を用いることで、通常脱離基として機能しないメトキシ基が容易に脱離することを見出し、メチルエーテルを基質とした直接的な官能基変換法へと適応している。次年度は、申請書に記載した計画を継続するとともに、上記に記載した新たな反応の開発を検討する。また、この研究を遂行する上で得られた知見を元に更なる反応開発を実施する。研究費の主な用途は、合成に必要な薬品類とガラス器具一式の購入、精製のための有機溶媒とクロマト担体である。申請書に記載した内容に留まらず、現在見出しつつある様々な反応開発のために使用させて頂く。本計画により多用な新規化合物が容易に合成できる。本計画は、医薬品のみならず導電性材料など様々な機能性物質の簡便母核合成を志向した反応開発であり、合成するのみならず、新規化合物の生物活性試験・物性評価なども検討していきたい。これらの措置により研究体制の充実が図れると考えている。また、成果発表は論文と学会が主であり、学会参加における研究成果発表を通じて情報収集を行う必要があることから国内、海外旅費として使用させて頂きたい。24年度末に成熟した研究テーマは、現在論文投稿準備中であり、25年度の初頭に開かれる学会・シンポジウムにて発表予定である。
代数体の定義方程式の特異点解消とゼータ関数との関係の研究

代数体を定義する定義方程式は一意的ではなく,いくらでも多くの特異点や無限に近い特異点を持つが,特異点のもつ情報から代数体の性質の一部,例えば素イデアルの分解の様子が読み取れることが分かる.しかしながら実2次体と虚2次体の相違を反映するような特異点の性質は発見できなかった.一方,比較的簡単な計算で,底式の特異点集合が,ヒルベルトが数論報告で単位元形式と呼んだ同次式の零点集合に含まれることが証明できた.代数体を定義する定義方程式は一意的ではなく,いくらでも多くの特異点や無限に近い特異点を持つが,特異点のもつ情報から代数体の性質の一部,例えば素イデアルの分解の様子が読み取れることが分かる.しかしながら実2次体と虚2次体の相違を反映するような特異点の性質は発見できなかった.一方,比較的簡単な計算で,底式の特異点集合が,ヒルベルトが数論報告で単位元形式と呼んだ同次式の零点集合に含まれることが証明できた.有理整数環上では代数体の定義方程式に無限に近い特異点は存在しない,という当初の予想は,このままの形では成り立たない例が容易に構成されたため,予想を修正することにした.一つの代数体の定義方程式の選び方は一意的ではないが,その中の「極小」な式については非特異であるか,または特異であっても無限に近い特異点が存在しないようにしたい.問題は多項式の極小性をどのように定義するかである.上記の問題に関連して,19世紀後半に局所化を用いて代数的整数論の基礎を築いたゾロタレフの結果と,20世紀前半のバウアーによる多項式のピュイズー数の研究が参考になる.特異点の重複度とその点の下にある素数とが互いに素であれば,変数にチルンハウス変換を施して単項変換を行うと最大接触度を確実に下げることができるが,チルンハウス変換を行えない場合でもワイエルシュトラス座標を選ぶと同じ効果があることが知られている.ワイエルシュトラス座標を整数係数の場合に拡張することにより定義方程式の局所的な「極小性」に相当する性質が得られるかどうかを引き続き研究する.また,整数係数では局所的な極小性が得られたとしても直ちに大域的な極小性に延長できるとは限らない.証明の途中で係数環の完備化を行うと大域化は自明でなくなるからである.この点でも,完備化という手法を用いていない古典的なゾロタレフの仕事は本研究において参考になると思われる.前年度までの研究で,代数体の定義方程式の特異点集合は一意的ではなく,係数に適当な素数ベキをかけることにより,より多くの特異点をもたせることができ,しかもいくらでも多くの特異点や無限に近い特異点を持つものが構成できることが分かっている.そこでこのような定義方程式と違い,係数に不定元を含む底式を考察することにした.比較的簡単な計算で,底式の特異点集合が,ヒルベルトが数論報告で単位元形式(Einheitsform)と呼んだ不定元の同次式の零点集合に含まれることが証明できた.逆の包含関係,すなわち底式の特異点集合と単位元形式の零点集合が一致するかはまだ証明できていない.また,単位元形式が消えるような素数上における底式の特異点の性質もまだ分からない.単位元形式は判別式に以ているので,その零点集合はモジュライ空間の境界に似たような性質があると思われるが,具体例の計算が難しいため,確かめることが難しい.次に,同次式全体の中で代数体の底式となるような同次式の特徴付けを試みた.一般の代数体の底式は変数も多く次数も高く計算量が多くなって難しいので最初に2次体の場合を計算した.すなわち,不定元2個の整数係数同次式を係数とする1変数2次式で,全体で2次の同次式であるものが,ある2次体の底式になるための条件をコンピュータで計算してみた.この場合は係数に関する3次式の平方となる6次式が1つ得られた.したがって底式の全体は整数環上の5次元アフィン空間の中の余次元1の代数的集合をなすことが分かる.異なる底式が同一の2次体を定義する条件が係数の関係式で記述できれば2次体のモジュラスが得られたことになるが,その計算は次年度の課題とする.(1)実2次拡大を定義する判別式が正の2次式から派生する射影2次曲線のもつ有理整数環上の特異点の特徴を調べてみた.定義式が2次であっても無限に近いものを含めて2重点が3つ以上ある場合もあるが,現時点で2重点を解消した点の剰余体が素体上の拡大を引き起こす例は判別式正では見つからなかった.個別の方程式を扱う限りでは,それのもつ特異点の幾何学的な性質,たとえば特性対の集合と,整数論的な性質,例えば類数や実と虚を区別できるような性質,さらにはゼータ関数との直接の関係は存在しない可能性が高い.同じ代数拡大を定義し,特異点の違いしか無い定義式の集合を考え,これを拡大ごとに比較して違いを調べることは今後の課題であるが,2次拡大のときは,これらの定義式のなかで判別式が極小なものは非特異であるから,比較しても特異点と関係する数論的性質は興味深いものかどうかは分からない.(2)一般2次式の判別式を定義方程式とする整数係数

射影平面曲線をCとし,Cの向きを保つ自己同型群である全モジュラー群の実射影平面への作用の例を計算した.Cの内部の有理点は判別式が負の,内部の有理射影直線は判別式が正の2次形式に対応し,それらの簡約や類数の計算は実数の範囲だけでできる.これは古典的な結果であるが,拡大で生じる複素数の概念を必要とせず,実射影平面の初等幾何学の有限の操作だけでできることはあまり注意されていない.これらの高次元化はこれからの研究課題である.当初の予想に反して,特異点が極小となる定義方程式の特徴付けがうまくいかず,新しい結果に乏しい内容になった.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は定義方程式の特異点の計算を念頭におきながら,底式について,その特徴付けと特異点集合の確定に時問を割いて研究を進めることにする.24年度が最終年度であるため、記入しない。
次世代リチウム二次電池の新規負極の開発

今年度もLi_<2.6>Co_<0.4>Nとならんで、高容量負極として昔から注目されていた合金系負極を手がけた。微粉のSn, SnSb、酸化物から出発するSnO, SiO等である。ナノスケール化することで、体積膨張効果が表面効果に隠れ、サイクル性の劣化がかなり押さえられることを見出した。たとえば、SnSbで500mAh/gの容量で40回以上のサイクル、SiOなら1000mAh/g以上の容量で30回以上のサイクルが可能となり、合金系負極も実用負極としての道が開けてきたように感じられる。しかし、この系には越えがたい欠点がある。つまり、一回目のLi挿入時に、粒子表面に出来る酸化膜の還元、あるいは酸化物粒子の金属への還元に使われたLiはサイクルに関与できないことになる。そのため、大きな不可逆容量の存在が実用化への大きな障害としてクローズアップされてきた。その解決策が、Li_<2.6>Co_<0.4>Nと合金系負極の複合化である。これははじめからLiを大量に含んでいる窒化物と、含んでいない合金系のバランスを取ることが可能であったために成功したものである。双方、含有Li量を考慮して混合した複合電極を作成することで、たとえば、初回から100%の効率で、Li_<2.6>Co_<0.4>NとSnSbでは500mAh/g、Li_<2.6>Co_<0.4>NとSnOでは600mAh/g、Li_<2.6>Co_<0.4>NとSiOでは1000mAh/g以上の容量を保ちながらサイクルすることが見出された。大容量リチウム電池の負極として大変有望であることが明らかとなった。この負極は固体ポリマー電解質と組み合わせても効果的であることが本研究で明らかとなり、将来の発展が期待されると思わる。Li_<2.6>Co_<0.4>Nは高い容量(900mA/g、黒鉛の2.5倍)で、サイクル性のよい負極材料として最近特に注目されてきている。今年度は、この窒化物を実用電池の負極に適用するべく以下の検討をした。Li_<2.6>Co_<0.4>Nは当初からLiを含んでいるので高電位正極のLiCoO_2等と直接組み合わせることが出来ない。そのためまず化学的にLi_<2.6>Co_<0.4>NからLiを除去する方法を検討した。その結果、PC溶液中でI_2とLi_<2.6>Co_<0.4>Nを反応させることでLi_<1.6>Co_<0.4>Nを合成することに成功した。さらに、当初からLiを含んでいるという性質を利用して、サイクル性はよいが初期不可逆容量の大きいサブミクロンSnSb_x合金に組み合わせて、不可逆容量の解消と、サイクル性のさらなる向上を図るのに成功した。また。この複合電極を固体高分子リチウム二次電池の負極として有望であると考え、PEOと混合した負極を作成、60°Cから80°Cの高温ではあるものの、500mAh/gの容量で数十回にのサイクルを示す結果を得るまでに至った。Li_<2.6>Co_<0.4>Nを化成せずそのまま負極として使用するために、種々の正極剤の検討も行った。

Cr_3O_8が非常に優れており、この組み合わせでは現在市販電池の1.5倍以上の容量をだすことが出来た。ただ、Cr_3O_8は六価クロムを含んでおり、これが実用可への障害と考えられるので、さらなる物質の探索が必要である。Li_<2.6>Co_<0.4>Nは高い容量(900mA/g、黒鉛の2.5倍)で、サイクル性のよい負極材料として最近特に注目されてきている。昨年度は、この窒化物を実用電池の負極に適用するべくその可能性を検討をした。その結果、以下の実績を得ている。Li_<2.6>Co_<0.4>Nは当初からLiを含んでいるので高電位正極のLiCoO_2等と直接組み合わせることが出来ない。そのためまず化学的にLi_<2.6>Co_<0.4>NからLiを除去することを試み、PC溶液中でI_2とLi_<2.6>Co_<0.4>Nを反応させることでLi_<1.6>Co_<0.4>Nを合成することに成功した。さらに、当初からLiを含んでいるという性質を利用して、サイクル性はよいが初期不可逆容量の大きいサブミクロンSnSb_x合金に組み合わせて、不可逆容量の解消と、サイクル性のさらなる向上を図るのに成功した。また。この複合電極を固体高分子リチウム二次電池の負極として有望であると考え、PEOと混合した負極を作成、80°Cの高温ではあるものの、500mAh/gの容量で数十回にのサイクルを示す結果を得るまでに至った。今年度は、上記の実績をふまえ、Li_<2.6>Co_<0.4>Nと、SnSb_x合金など大容量を持つが、サイクル性に乏しく、初期不可逆容量の大きい種々の合金との複合化をさらに進めて、安定な大容量負極の開発を遂行した。その結果、SnSb_xばかりでなく、SnOやSiOなどとの複合化も大変有効であることが明らかとなった。その際、使用するSnOやSiOはナノサイズの粒子であることが、その大容量化とサイクル性の向上に必須であることが分かった。SnSb_xやSnOとの組み合わせで600mAh/g、SiOとの組み合わせで、1000mAh/g以上の容量で、数十回のサイクルでも劣化しない電極が得られた。この結果は、有機電解液系における挙動であるが、これを固体高分子系ポリマー電解質に適用するべく、前年度に引き続き検討した。PEO(ポリエチレンオキサイド)にリチウム塩を固溶させた固体高分子電解質にBaTiO_3を添加することでそのリチウムイオン導電性が一桁上昇することを見いだした。この新しく見いだされたポリマーを電解質に、正極をLiNi_<0.8>Co_<0.2>O_2を使用し、上記複合負極を使用することで、大容量でかつサイクル性がよく、60°Cから70°Cで作動する固体ポリマーリチウム二次電池が作成できた。今後は、複合電極と電池を作るための合剤など第三成分との相性、電解質のさらなる改良など進めることで、さらに安全でかつ高性能のリチウム二次電池作成が可能となろう。今年度もLi_<2.6>Co_<0.4>Nとならんで、高容量負極として昔から注目されていた合金系負極を手がけた。微粉のSn,SnSb、酸化物から出発するSnO,SiO等である。ナノスケール化することで、体積膨張効果が表面効果に隠れ、サイクル性の劣化がかなり押さえられることを見出した。たとえば、SnSbで500mAh/gの容量で40回以上のサイクル、SiOなら1000mAh/g以上の容量で30回以上のサイクルが可能となり、合金系負極も実用負極としての道が開けてきたように感じられる。