hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アポトーシス誘導型αラクトアルブミンの創出と構造特性

α-LAの構造は天然状態において、N末端側1-34残基とC末端側86-123残基にα-helical構造を形成し、中間の35-85残基はβ-sheet構造を持つ。低pHやカルシウムフリーの条件下では折りたたみ中間体(MG状態)を形成する。一方、ヒトミルクから単離されたオレイン酸α-LA複合体が癌細胞死を誘導する新たな機能が報告された。しかし、生物種ごとのα-LAのMG状態形成との関係や、α-LAの活性化部位、オレイン酸結合部位などの詳細は不明である。本年度は昨年度に引き続き、本研究ではホモロジーの高いヒト型α-LA(HLA)、ウシ型α-LA(BLA)およびこれらの遺伝子組み換え体を用い、各種オレイン酸-α-LA複合体の調製方法の考案と細胞死誘導活性を評価した。調製方法として従来よりもより簡便な熱処理法を考案した。この方法は、従来法より多くの利点をもつので、特許出願した。この方法により、牛乳からアポトーシス誘導型調製試料を作製できた。α-lactalbumin(α-LA)はミルクに含まれる123残基からなるカルシウム結合蛋白質で、β-1,4-ガラクトース転移酵素の基質選択性の補因子機能をもつ。一方、ヒトミルクから単離されたオレイン酸- α-LA複合体が癌細胞死を誘導する新たな機能が報告された。本研究ではαラクトアルブミンとオレイン酸の混合溶液に熱処理を施すことで複合体が得られること、また酸性Molten Globule状態のαラクトアルブミンとオレイン酸の混合溶液から複合体が得られることを発見し、複合体形成工程がより簡便になった。これらの手法を用いて調製した複合体について腫瘍細胞を用いたアポトーシスの活性評価を行った。トリパンブルー及びMTS cell proliferation assayの結果、アポトーシス誘導後6時間以内にL1210細胞の約90%が死滅することが明らかになった。本研究をとおして、αラクトアルブミンが既知のβ-1,4-ガラクトース転移酵素の基質選択性の補因子機能をもつこと以外に、αラクトアルブミンとオレイン酸の特殊な複合体(変性体)が生物学的に重要なアポトーシス誘導型αラクトアルブミンの創出できる成果が得られた。
軟骨幹細胞をモチーフとしたマルチモダルリハビリテーション手法の確立

これまでリハビリテーション領域においては個体や集団を対象にした解析が主に行われ、統計手法になじまないエビデンスは構築しにくく、他の領域との相互性が乏しかった。本研究は関節軟骨における軟骨幹細胞の存在を明らかにし、軟骨幹細胞に発現している受容体を介して、エクササイズや超音波刺激などで放出される生体内シグナルによる生体内軟骨再生を証明することで集団個体器官(組織)細胞生体内シグナルまでを研究対象とする新たな集学的リハビリテーションの確立を目的とする。当該研究は軟骨幹細胞の存在の証明、細胞を取り巻く環境構造、軟骨幹細胞に与えるリハビリテーションの影響を、解剖学、病理学、分子生物学、薬理学、再生医学、リハビリテーション医学の多方面からアプローチしている。これまでは関節軟骨の研究は別々に実施していたため、研究開発のストラトジーが作りにくく、散逸していたものを、軟骨幹細胞というキーワードで集学的に実施しているのが当該研究の特徴である。これらの検証のため、(1)構造(解剖学、病理学アプローチ)、(2)シグナル(分子生物学、薬理学、再生医学アプローチ)、(3)理学療法刺激による再生促進効果(リハビリテーション医学アプローチ)をそれぞれのユニットに分けて実施している。当該年度に実施した内容をそれぞれのパートに分けて記載する。(1)構造:関節軟骨最表層の構造を電子顕微鏡にて観察している。この結果からこれまでは注目されてこなかった最表層の三次元構造、構成成分が明らかになった(藤岡;第25回日本軟骨代謝学会発表)。現在この構造と細胞の間の構造学的連続性を検証している。(2)シグナル:関節軟骨最表層の細胞がPGE2受容体のうちのEP2受容体を発現していることを明らかにし、EP2受容体を介したシグナルが細胞増殖を促進、基質破壊を抑制している事を明らかにした(Mitsui H ; Arthritis Res Ther 2012にて発表)。(3)理学療法刺激による再生促進効果:今年度は主に物理療法による効果検証を実施した。この結果から超音波刺激によって関節軟骨の基質破壊が抑制されることが明らかになった(伊藤;第25回日本軟骨代謝学会発表)。今年度の検討から当初想定されていた軟骨幹細胞の働きとして同化作用の促進だけでなく、異化作用の抑制の可能性も示唆される結果を得たことから来年度もこの視点から研究を進めていく予定である。これらの検証のため、1構造(解剖学、病理学アプローチ)、2シグナル(分子生物学、薬理学、再生医学アプローチ)、3理学療法刺激による再生促進効果(リハビリテーション医学アプローチ)をそれぞれのユニットに分けて実施している。1構造:関節軟骨最表層の構造を免疫電子顕微鏡観察により明らかにした。この結果から関節軟骨最表層の三次元構造及び構成成分が明らかになり、リハビリテーションアプローチの糸口になった(Fujioka R;OsteoarthritisCartilageに掲載)。2シグナル:関節軟骨最表層の細胞がPGE2受容体のうちのEP2受容体を発現していることを明らかにし、EP2受容体を介したシグナルが細胞増殖を促進、基質破壊を抑制している事を明らかにした(Mitsui H; Arthritis Res Therに掲載)。3物理療法刺激によるIn vitro再生促進効果:軟骨細胞を用い、超音波刺激によって関節軟骨の基質破壊が抑制されることが明らかにし(Ito A;Ultrasound Med Biolに掲載)、基質産生を促進することを明らかにした(Ito A; Int J Hyperthermiaに掲載)。4運動療法刺激によるIn Vivo再生促進効果:ラットを用いて変形性関節症モデルを作成し、ここに細胞移植及び運動療法を付加した際に治癒促進が得られることを明らかにし、再生医療におけるリハビリテーションの有効性を示した(Yamaguchi S; J Orthop Resに掲載)当該研究は軟骨幹細胞の存在の証明、細胞を取り巻く環境構造、軟骨幹細胞に与えるリハビリテーションの影響を、解剖学、病理学、分子生物学、薬理学、再生医学、リハビリテーション医学の多方面からアプローチしている。1構造:関節軟骨最表層の構造を電子顕微鏡にて観察している。この結果からこれまでは注目されてこなかった最表層の三次元構造、構成成分が明らかになった(Fujioka R;英文国際誌投稿中)。

2シグナル:関節軟骨最表層の細胞がPGE2受容体のうちのEP2受容体を発現していることを明らかにし、EP2受容体を介したシグナルが細胞増殖を促進、基質破壊を抑制している事を明らかにした(Mitsui H; Arthritis Res Therに掲載)。3理学療法刺激による再生促進効果:今年度は主に物理療法による効果検証を実施した。この結果から超音波刺激によって関節軟骨の基質破壊が抑制されることが明らかになった(Ito A;Ultrasound Med Biolに掲載)。今後は平成23,24年度に実施した研究結果を統合して実施する予定である。研究開始半年後に研究分担者の石橋が退職のため、解剖学的アプローチの遅延が危惧された。しかし高桑の病理学的アプローチと三浦の解剖学的アプローチを統合しすることで不足分を補う事が可能になり、当初予定していた計画をほぼ達成できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は1構造(解剖学、病理学アプローチ)、2シグナル(分子生物学、薬理学、再生医学アプローチ)、3理学療法刺激による再生促進効果(リハビリテーション医学アプローチ)をそれぞれのユニットに分けて実施しているが、それぞれについて結果を出し、国際誌発表、国際学会発表を実施しており、予定していた研究目標には到達していると考えられる。今後のアプローチとして、カテゴリーを(1)構造、(2)シグナル、(3)理学療法刺激による再生促進効果に再構築することで石橋の離脱の穴埋めをすると共に、より目的を確実にできた。(2)のシグナルに関しては薬理学的な検証はほぼ完了したため、今後は(3)の理学療法学的アプローチに合流し、理学療法におけるシグナル経路について推進していく予定である。平成25年度は、各ユニットに分かれて実施していた研究内容を統合し、当該テーマである軟骨幹細胞の存在から臨床応用までの提起を行っていく予定である。
ホスホニウム化合物を構造規定剤/リン修飾剤に用いた高耐久性小細孔ゼオライトの開発

分子レベルの大きさの均一なミクロ細孔を有するゼオライトを機能性材料として利用していく際の最大の課題は、使用環境下での構造・組成の安定性である。本研究では、アンモニウムカチオンとホスホニウムカチオンの2つを同時に構造規定剤として用いるゼオライト水熱転換(ゼオライトを出発原料に用いて目的のゼオライトを合成)により、新規なリン修飾法を開発することを目指した。その結果、リン修飾率の増大とともに8員環ゼオライトの耐熱性が著しく向上することを明らかにした。また、本手法を窒素酸化物のアンモニア選択還元(NH3-SCR)触媒の調製に応用し、高性能なリン修飾8員環ゼオライト触媒を開発した。申請者は、既存のゼオライトを出発原料に用いて目的のゼオライトを合成するゼオライト水熱転換法を開発した。本研究では、アンモニウムカチオンとホスホニウムカチオンの2つを同時に構造規定剤として用いるゼオライト水熱転換により、合成の段階でリン修飾に必要なリン源をゼオライト結晶の細孔内に導入する新規なリン修飾法の開発とそれを利用した高耐熱性/耐水熱性8員環小細孔ゼオライト合成法の検討している。ゼオライト水熱転換法を利用した高耐久性8員環小細孔ゼオライトの合成法を確立するためには、アンモニウムカチオンとホスホニウムカチオンの割合を変えながら、2つを同時に構造規定剤に用いたゼオライト水熱転換条件を明らかにする必要がある。そこで本年度では、合成温度・時間、アルカリ濃度、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、種結晶、鉱化剤等を様々に変えてFAU型ゼオライトからの8員環ゼオライト、中でもNH3-SCR触媒に有効と報告されているAFX型ゼオライトに着目しその合成条件を検討した。有機構造規定剤には1,4-ビス(1-アザビシクロ[2.2.2]オクタン)ブチルジヒドロキシド([Dab-4](OH)2)およびテトラエチルホスホニウムヒドロキシド(TEPOH)を用いた。AEIゼオライト結晶の合成には出発ゲルのNaOH/SiO2比が0.6以上と高アルカリ性条件を必要することがわかった。得られたAFXゼオライト結晶(ca. 5μm)は特徴的な六方両錐形の形態をしていた。ICP測定より求めたP/Al比は0.010.08と極めて小さな値であった。P/Al比は小さいもののリン修飾されたので、耐熱性の評価を行った。リン未修飾AFXゼオライトの相対結晶化度は熱処理温度の上昇とともに減少し、950°Cで結晶構造は完全に崩壊した。一方,リン修飾AFXゼオライトは900°Cにおいても70 %以上の結晶化度を維持し、リン未修飾AFXゼオライトと比較して耐熱性に優れていることが明らかとなった。分子レベルの大きさの均一なミクロ細孔を有する結晶性アルミノケイ酸塩ゼオライトは、分子ふるい作用、固体酸性、イオン交換能等を有しており、機能性ナノ空間材料として幅広い分野で利用されている。ゼオライトを機能性材料として利用していく際の最大の課題は、使用環境下での構造・組成の安定性であり、その耐熱性/耐水熱性の向上を目的に様々な研究が行われている。本研究では、アンモニウムカチオンとホスホニウムカチオンの2つを同時に構造規定剤として用いるゼオライト水熱転換により、合成の段階でリン修飾に必要なリン源をゼオライト結晶の細孔内に導入し、効率的なリン修飾が可能となる新規なリン修飾法を開発するとともに、それを利用した高耐久性8員環ゼオライトの合成法の確立を目指した。ゼオライト水熱転換条件の詳細な検討および6001200°Cの耐熱性試験から、ゼオライト細孔内に制御されて導入されたホスホニウムカチオンを熱分解/酸化することにより、効率的なリン修飾が可能である、リン修飾率の増大とともに耐熱性が著しく向上することを明らかにした。この耐熱性の向上は、ホスホニウムチオンが分解する過程で、ゼオライト骨格中の架橋水酸基と反応し、P-O-Al結合が生成し脱アルミニウムが抑制されたためと推論している。また、本手法を窒素酸化物のアンモニア選択還元(NH3-SCR)触媒の調製に応用し、高性能なリン修飾8員環ゼオライト触媒(CHA, AEI, LEV及びAFX)を開発した。FAU-AEIゼオライト水熱転換条件をさらに調査するとともに、リン修飾AEI型ゼオライトの大量合成についても検討する。得られた高耐久性AEI型ゼオライトを用いて高性能な窒素酸化物のアンモニア選択還元触媒、低級オレフィン合成触媒及びゼオライト分離膜の開発を行う。

ゼオライト化学当初リン含有量の多いAFX型ゼオライトについては大量合成を計画していたが、NH3-SCR反応に適したリン含有量の多いAFX型が合成できていない。そのため大量合成に必要な有機構造規定剤の購入を行わなかった。FAU-AFXゼオライト水熱転換条件をさらに検討し、リン含有量の多いAFX型ゼオライト合成条件を確定した後で大量合成を行う。
ゼオライト細孔内金属酸化物クラスターの構造制御と触媒作用

金属酸化物触媒は工業的に重要な位置を占めている。担持金属酸化物触媒では、担体、担持量により活性、選択性が大きく異なる場合が多い。これは、表面金属酸化物種の構造、集合状態の変化によると推定されているが、十分には明らかになっていない。金属酸化物触媒の触媒作用をより深く理解し、触媒設計の指針を得るためには表面金属酸化物種の構造と触媒作用について明らかにする必要がある。本研究では、構造既知の均質な金属酸化物をゼオライト細孔内に合成し、その触媒作用を明らかにしようとした。また、酸化物とともに重要な金属硫化物についても同様な試みを行った。Mo酸化物、Fe酸化物、Co硫化物、Mo硫化物およびCo-Mo複合硫化物クラスターの構造と触媒特性について検討を行った。クラスターの構造は、X線吸収スペクトルを用いて検討し、FEFFにより解析した。金属力ルボニルを出発物質として用い、種々の構造をもつゼオライトを用いることにより構造の制御された一連の金属酸化物および硫化物クラスターの合成に成功した。Mo酸化物クラスターに関しては、エタノールの酸化活性は、Mo単原子からなる酸化物種では極めて低いが、二量体では増大し、さらに四量体ではさらに20倍の活性となり、Mo酸化物のクラスターサイズの増大とともに飛躍的に大きくなることを見いだした。Fe酸化物クラスターは、ソーダライトケージ内でFe_6Oxクラスターを形成していることを明らかにした。Fe酸化物クラスターは、NOx除去触媒として高活性を示した。さらに、Co-Mo複合硫化物クラスターはCo_2Mo_2S_6クラスターとして細孔内に存在し、キュバン型構造をもつことを見いだした。クラスターのCoサイトのみが水素化脱硫活性に関与していることを明らかにした。我々は、ゼオライト細孔内に構築された金属酸化物および硫化物の構造とその触媒作用を明らかにしようとした。まず、設備備品として購入したX線吸収微細構造解析システムを用いて、従来行ってきたゼオライト細孔内Co-Mo複合硫化物クラスターの構造決定を行った。解析は、多重散乱を考慮したFEFFパラメータを用いて行った。FEFFの有効性を、いくつかの試料について実験パラメータを用いての解析結果と比較することにより、確認した。Mo K-吸収端から求めたMo-Mo、Mo-Co、Mo-S結合の配位数および結合距離、さらに、Co K-吸収端から計算したCo-S、Co-Co、Co-Mo結合の配位数および結合距離に基づいて、ゼオライト細孔内Co_2Mo_2S_6クラスターは、キュバン型構造をもつことを初めて明らかにした。現在、真空ライン(デジタル真空計を装着)を用いての試料の作成と、流通系硫化反応装置(マスフローメーターを装着)を用いての触媒特性の検討を進めている。ゼオライト細孔内Fe酸化物クラスターの構造をX線解析手法により明らかにしようとした。回折線強度の解析により、Fe酸化物は6個のFe原子からなるクラスターを形成し、NaYゼオライトのソーダライトケージ内に存在することが明らかとなった(論文;投稿中)。現在、ゼオライト細孔内にMo酸化物クラスターの合成を行っている。特に、クラスターの構造に及ぼすゼオライト細孔構造の影響、細孔内カチオンの影響を検討中である。さらに、真空ライン(デジタル真空計を装着)を用いての試料の作成と、流通系反応装置(マスフローメータを装着)を用いての触媒特性の検討を進めている。

金属酸化物触媒の触媒作用をより深く理解し、触媒設計の指針を得るためには表面金属酸化物種の構造と触媒作用について明らかにする必要がある。本研究では、構造既知の均質な金属酸化物をゼオライト細孔内に合成し、その触媒作用を明らかにしようとした。また、酸化物とともに重要な金属硫化物についても同様な試みを行った。本年度は、Mo酸化物、Fe酸化物およびCo-Mo複合硫化物の構造と触媒特性について検討を行った。クラスターの構造は、X線吸収スペクトルを用いて検討し、FEFFにより解析したMo(CO)_6を出発物質として用い、種々の構造をもつゼオライトを用いることにより構造の制御された一連のMo酸化物クラスターの合成に成功した。エタノールの酸化活性は、Mo単原子からなる酸化物種では極めて低いが、二量体では増大し、さらに四量体ではさらに20倍の活性となり、Mo酸化物のクラスターサイズの増大とともに飛躍的に大きくなることを見いだした。Fe酸化物クラスターは、ソーダライトケージ内でFe_6Oxクラスターを形成していることを明らかにした。Fe酸化物クラスターの触媒特性は、以前報告した。さらに、Co-Mo複合硫化物クラスターはCo_2Mo_2S_6クラスターとして細孔内に存在し、キュバン型構造をもつことを見いだした。クラスターのCoサイトのみが水素化脱硫活性に関与していることを明らかにした。
先進ガスタービン用Ni基超合金とコーティングの高強度高機能化支援システム

本研究では、(i)Ni基超合金単結晶材、一方向凝固材、および、多結晶材を対象として、それらの熱疲労強度、クリープ疲労強度特性の比較等を通じて、それら強度特性のメカニックスとメカニズムの解明、および、熱疲労とクリープ疲労強度特性との類似点、相違点の抽出、(ii)(i)の基材に耐食コーティングを施した場合の熱疲労強度、クリープ疲労強度特性の比較等を通じて、それら強度特性のメカニックスとメカニズムの解明、および、熱疲労とクリープ疲労強度特性との類似点、相違点の抽出(iii)(i),(ii)の特徴をしながら、コーティング材に特有の問題点の抽出、などを通じて、(iv)使用環境や目的に応じたコーティング材の高強度、高機能化を支援する技術を開発することを目的として活動した.その結果、以下のことを明らかにした。まず、コーティング材の熱疲労について、その特性を一定温度下の高温低サイクル疲労試験だけから予測するには限界があり、熱疲労試験そのものが不可欠であることが明らかとなった。すなわち、従来の見解を踏襲すれば、「in-phase条件下における熱疲労の寿命≒熱疲労試験の最高温度条件における高温低サイクル疲労寿命」であり、一方、「out-of-phase条件下における熱疲労の寿命≒熱疲労試験の平均温度条件におけるLCF寿命」と近似できることになるが、本共同研究により、上述の見解をそのまま適用した場合に、条件次第によって危険側の予測さえもを与えかねないことが明らかとなった。また、一定温度の高温低サイクル疲労強度がコーティングを施すことにより向上したのに対し、熱疲労においてはそれと同様の傾向を示さなかったこと、そして、また、熱疲労破壊においては最高温度のみならず最低温度(極言すれば全ての温度)条件における特性も大きな意味を持つことも実験的に確かめられた。また、コーティング材の特性評価に関して、基材単体に関する知見の延長線上からではなく、やはりコーティング材そのものを用いた特性評価の重要性も明らかとなった。コーティング材の各種高温強度特性が、基材単体のそれらとは必ずしも同一の傾向で変化しなかったことがその具体的な現れである。これはまた,コーティング部材の強度が被膜と基材との『相互作用』ともいうべき現象によって支配されていることを示すものである.さらに、Ni基超合金という基材に特有の幾つかの特徴も実験的に明らかとなった。例えば、非弾性ひずみ範囲など従来材と類似のパラメータを指標として各種実験条件下の寿命特性を検討すると、基材による寿命の相違を明確に把握できなくなる傾向が見られることが確かめられた。このような状況はエネルギー的な概念を援用したOstegren流の取り扱いにおいても同様であり、むしろ、高サイクル疲労の検討の際に用いられてきた応力をベースにした方が理解しやすいことも確認された。以上のような特徴が、この種の合金に特徴的な変形挙動や構成式によるものであることを非弾性破壊力学的に示した。

以上のような特徴が、この種の合金に特徴的な変形挙動や構成式によるものであることを非弾性破壊力学的に示した。世界的に、起動性能、熱効率などの観点から、産業用ガスタービンが次世代のエネルギー源の主役になるであろうことは疑いのない事実であろう。本研究では、これらの発電用高効率ガスタービンの開発支援のため、主として、(1)代表的なNi基超合金であるCMSX-4(単結晶材),CM247LC-DS(一方向凝固材)、IN738LC(多結晶材)を対象として、基材単体、および、コーティング試験片の準備(2)共同試験の条件設定と試験開始などを行ってきた。これまでに得られた主な成果を要約すると:(i) Ni基超合金IN738LCの耐食コーティング材の疲労破壊に及ぼす耐食コーティングの影響を力学的観点からモデル化した.それらの効果は,コーティング層と基材の力学的特性に依存して,つぎのような3つの効果として集約,モデル化された.1つ目の効果は疲労き裂発生源としての効果であり,2つ目は疲労き裂の幾何学的形状を変化させる効果であり,3つ目は基材に応力集中をもたらす効果である.(ii) (i)のモデル化と,潜在き裂の概念を応用しながら,Ni基超合金単層コーティング材,および同複合コーティング材の疲労強度を簡便に推定する手法を検討・提案した.(iii) (ii)の検討手法は,必ずしも厳密でない点も含むものの,対象としたIN738LCコーティング材についてはほぼ満足できる推定結果を与えた.世界的に、起動性能、熱効率などの観点から、産業用ガスタービンが次世代のエネルギー源の主役になるであろうことは疑いのない事実であろう。本研究では、これらの発電用高効率ガスタービンの開発支援のため、主として、(1)代表的なNi基超合金であるCMSX-4(単結晶材),CM247LC-DS(一方向凝固材)、IN738LC(多結晶材)を対象として、基材単体、および、コーティング試験片の準備と共同試験の開始、(2)IN738LCコーティング材を対象とした熱疲労強度の調査、(3)IN738LCコーティング材の寿命推定法の検討などを行ってきた。これまでに得られた主な成果を要約すると:(i)等温低サイクル疲労試験において、裸材の寿命を900°Cと400°Cで比較した場合後者が長寿命となる。そして900°Cではデンドライト組織の影響を受けた粒界破壊の様相を示す一方で、400°Cではストライエーションの観察される粒内破壊が支配的である。一方、熱機械疲労特性は400°Cと900°Cにおける破壊特性特徴を併せ持つ。そして、寿命的に両者の中間に位置する。(ii)コーティング材の等温低サイクル疲労と熱機械疲労の寿命を比較するといずれの場合も寿命に大きな相違は見られないものの、破壊の特徴は裸材の特徴とは必ずしも一致しなかった。したがってコーティング材の寿命評価には、機械的熱疲労試験そのものが不可欠である。(iii)破壊寿命に及ぼすコーティングの影響から見ると、900°Cの等温低サイクル疲労試験においては、コーティングにより寿命が向上するが、400°Cにおいては低下をもたらした。
ファラデーの再発見をとおした「見える電磁気」教育支援プログラムの構築と実践

本研究は理科離れが言われて久しく,自分で周囲にあるものを使い・考え・工夫を凝らして作るという物作りの原点が遠くの方に行こうと感じられる今日,電気物理の本質をハット気づかせ,「なぜ?」「そうか!」「おもしろい!」という学習過程を形成できるようにすることが,学生の学習意欲の向上に最も有効であると考え,そのための学習プログラムの構築を行い,実践をとおしてその有効性を確認することを目的に行った.電気物理の原体験に近いのがファラデーの「電磁気」であり,強力なネオジム磁石や出力電流の大きい乾電池が普及している今日,ファラデーが行った実験は簡単に再現できる.ブラックボックス化した機器が周りに氾濫する今日,シンプルなもので「光ったり」「動いたり」「浮いたり」することは「なぜ?」という疑問を多くの人に誘起させる.そして、実験の考察をつうじて「なるほど」という理解から,より深い興味に到達すること狙いとした.本研究を遂行するために準備した実験道具は,ファラデーが行った実験を中心とする電磁気黎明期のものである.具体例として,磁石の上に電池を置き手作りの簡易ローターを置くだけでローターは回転を始める.「単極誘導」というローレンツカだけの非常にシンプルなモーターである.また,電池に磁石をつけた釘をくっつける(磁石がぶら下がっている状態),そして磁石に電流を流すと磁石は回転する.このとき「磁石は何に作用して回転するのか」と問いかけることによって,作用・反作用の法則はどうなったのか?という不思議にかられる.また,ファラデー・パラドックスという実験も「なるほど」とうなずくものである.さらには電磁誘導という"無線"を「五感を介して体験」することで,「見えない電磁気」を見えるようにするものである.このような実験プログラムを準備し,高校生を対象としたオープンキャンパス(2009.8.11)本学湯川記念室主催のSaturday Afternoon Physics 2009(2009.10.24),工学研究科と連携協力協定を結んでいる高知県佐川町の4っの小中学校(2009.9.28-30),さらには島根大学教養課程「電気通信技術の歩み」において実践講義(2009.10・29)を行った.すべてにおいてアンケートを実施し,その回答から小学生から大学生までが講義および授業の中で実験を取り入れることの大切さを確認した.この実践を新年度の専門基礎科目で新型授業として発展させる予定である.本研究は理科離れが言われて久しく,自分で周囲にあるものを使い・考え・工夫を凝らして作るという物作りの原点が遠くの方に行こうと感じられる今日,電気物理の本質をハット気づかせ,「なぜ?」「そうか!」「おもしろい!」という学習過程を形成できるようにすることが,学生の学習意欲の向上に最も有効であると考え,そのための学習プログラムの構築を行い,実践をとおしてその有効性を確認することを目的に行った.電気物理の原体験に近いのがファラデーの「電磁気」であり,強力なネオジム磁石や出力電流の大きい乾電池が普及している今日,ファラデーが行った実験は簡単に再現できる.ブラックボックス化した機器が周りに氾濫する今日,シンプルなもので「光ったり」「動いたり」「浮いたり」することは「なぜ?」という疑問を多くの人に誘起させる.そして、実験の考察をつうじて「なるほど」という理解から,より深い興味に到達すること狙いとした.本研究を遂行するために準備した実験道具は,ファラデーが行った実験を中心とする電磁気黎明期のものである.具体例として,磁石の上に電池を置き手作りの簡易ローターを置くだけでローターは回転を始める.「単極誘導」というローレンツカだけの非常にシンプルなモーターである.また,電池に磁石をつけた釘をくっつける(磁石がぶら下がっている状態),そして磁石に電流を流すと磁石は回転する.このとき「磁石は何に作用して回転するのか」と問いかけることによって,作用・反作用の法則はどうなったのか?という不思議にかられる.また,ファラデー・パラドックスという実験も「なるほど」とうなずくものである.さらには電磁誘導という"無線"を「五感を介して体験」することで,「見えない電磁気」を見えるようにするものである.このような実験プログラムを準備し,高校生を対象としたオープンキャンパス(2009.8.11)本学湯川記念室主催のSaturday Afternoon Physics 2009(2009.10.24),工学研究科と連携協力協定を結んでいる高知県佐川町の4っの小中学校(2009.9.28-30),さらには島根大学教養課程「電気通信技術の歩み」において実践講義(2009.10・29)を行った.すべてにおいてアンケートを実施し,その回答から小学生から大学生までが講義および授業の中で実験を取り入れることの大切さを確認した.この実践を新年度の専門基礎科目で新型授業として発展させる予定である.
トリクロロエチレンによる全身性皮膚-肝障害はHHV6の脱メチル化が原因である

本研究ではヒトヘルペスウイルス6型(HHV6)がトリクロロエチレンによる全身性の皮膚-肝障害患者においてしばしば再活性化することに着目して、本ウイルスの再活性化はウイルスゲノムの脱メチル化により起こるという仮説を立てた。ウイルスゲノムのメチル化の割合は再活性化に伴い最も早く発現すると考えられているIE1遺伝子のプロモーター領域及び、その上流の反復配列(R3領域)について調べた。患者の血液からウイルスゲノムを抽出し、DNA中のシトシンをウラシルに変換する反応を行った後、IE1とR3領域のみ増幅するプライマーを用いPCRを行い、その産物をsub-cloning後、シークエンスを行いメチル化の割合を確かめた。予備実験において、健常人(ウイルスのメチル化が想定される)及び培養したウイルス(脱メチル化が想定される)をサンプルとして測定の条件検討を行い、その後今回の測定目的であるトリクロロエチレンによる全身性の皮膚-肝障害患者40名のサンプルで測定を行った。IE1,R3両領域でbisulite処理後のPCR産物が得られるが、sub-cloning後sequenceすると、全てが別の遺伝子を増幅していることがわかった。bisulite処理をしているため、増幅しているものが何由来であるか判別不能であった。再度、某研究者より供与されたHHV6の潜在化、再活性化のモデルとなる3サンプルについてTaq、及びannealing温度の検討、nested PCR,touchdown PCR等を試みた。しかし、DNA中のシトシンをウラシルに変換する反応を行った後、IE1とR3領域のみ増幅するプライマーを用いPCR産物までは確認できるが、sub-cloning後sequenceしても目的のウイルスの塩基配列を検出できなかった。原因は最後まで判明しなかった。ウイルスの潜伏化及び活性化に伴いウイルスゲノムDNAのメチル化の割合が変わる。ヒト遺伝子の発現制御と同様にいくつかのウイルスではウイルスの活性化に必要なタンパク質の発現調節部位にメチル化が認められ、発現が抑制されることにより潜伏化していると考えられている。本研究はヒトヘルペスウイルス6型(HHV6)がトリクロロエチレンによる全身性の皮膚-肝障害患者においてしばしば再活性化することに着目して、本ウイルスの再活性化はウイルスゲノムの脱メチル化により起こるという仮説を立て、研究を行った。予備実験において、健常人(ウイルスがメチル化していると思われるヒト)及び培養したウイルス(脱メチル化していると思われる)をサンプルとして条件検討を行ったところ、以下のPCR反応溶液組成(dNTP,200uM;1X GC I buffer;primerluM, 500nM each;LA Taq(TAKARA)2U;template,about 100n)で、annealing温度は57°C(R3領域)or63°C(1E1領域)でPCRを行うことが最適であった。また結果はR3、IE1両領域で、培養ウイルスは健常人と比較して著しく脱メチル化していることが認められた。その後、上記患者及び治療後ウイルスが消失した同患者に対してメチル化の割合の測定を試みたが、両サンプルともPCRによる遺伝子の増幅は認められなかった。原因は不明である。
肥大型心筋症の心不全発症メカニズム-トランスクリプトーム網羅解析からの検討-

肥大型心筋症患者80名を対象としている(除外患者:二次性高血圧、慢性心房細動、β遮断薬またはナトリウムチャネル遮断薬にアレルギーの既往、狭心症に対して血行再建術の既往、症候性脳梗塞の既往、うっ血性心不全の既往、糖尿病、重症弁膜症を合併した患者は除外する。)現在対象者が60名である。対象者に対して血液検査)、自律神経機能検査(ホルター心電図)、心エコー検査、心臓MRI検査で評価し、フォロー開始時の基本情報を取得した。観察期間内の心血管事故(心臓死、心房細動、心筋梗塞、脳梗塞、心不全などによる緊急入院など)の有無を観察している。初回の採血時のみ血液からRNAを抽出する{Qiagen社(Hilden, Germany)のRNA抽出キットを使用}。トランスクリプトーム解析:愛媛大学プロテオ医学研究センターゲノム解析コアラボラトリーにillumina社製次世代シーケンサーMiSeqを用いる。血液サンプル、心筋生検サンプルよりRNAを抽出し、次世代シーケンサーMiSeq(illumina社)を用いて、網羅的Seq解析を施行する。また拡張相肥大型心筋症患者と非拡張相肥大型心筋症患者のサンプルよりmiRNAを同シーケンサーで解析し遺伝子発現メカニズムについても検討したい。さらにはトランスクリプトーム解析で相関が有意となったmiRNAについて、更なるリスク層別化が可能かどうかを検討したい。肥大型心筋症患者80名を対象としている。現在60名程度蓄積している。(除外患者:二次性高血圧、慢性心房細動、β遮断薬またはナトリウムチャネル遮断薬にアレルギーの既往、狭心症に対して血行再建術の既往、症候性脳梗塞の既往、うっ血性心不全の既往、糖尿病、重症弁膜症を合併した患者は除外する。)対象者に対しては、血液検査、自律神経機能検査(ホルター心電図)、心エコー検査、心臓MRI検査で評価し、フォロー開始時の基本情報を取得した。初回の採血時のみ血液からRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析(愛媛大学プロテオ医学研究センターゲノム解析コアラボラトリーにillumina社製次世代シーケンサーMiSeq使用)。さらにはトランスクリプトーム解析で相関が有意となったmiRNAについて、更なるリスク層別化が可能かどうかを検討する予定であるが更に多数例の症例を増やす予定である肥大型心筋症患者80名を対象としている。現在65名程度蓄積している。対象者に対しては、血液検査、自律神経機能検査(ホルター心電図)、心エコー検査、心臓MRI検査で評価し、フォロー開始時の基本情報を取得した。拡張相肥大型心筋症患者と非拡張相肥大型心筋症患者のサンプルよりmiRNAを遺伝子発現メカニズムについても検討したい。さらには解析で相関が有意となったmiRNAについて、更なるリスク層別化が可能かどうかを検討する予定であるが更に多数例の症例を増やす予定である肥大型心筋症患者80名を対象としている(除外患者:二次性高血圧、慢性心房細動、β遮断薬またはナトリウムチャネル遮断薬にアレルギーの既往、狭心症に対して血行再建術の既往、症候性脳梗塞の既往、うっ血性心不全の既往、糖尿病、重症弁膜症を合併した患者は除外する。また拡張相肥大型心筋症患者と非拡張

相肥大型心筋症患者のサンプルよりmiRNAを同シーケンサーで解析し遺伝子発現メカニズムについても検討したい。さらにはトランスクリプトーム解析で相関が有意となったmiRNAについて、更なるリスク層別化が可能かどうかを検討する予定であるが更に多数例の症例を増やす予定である。肥大型心筋症患者80名を対象としている(除外患者:二次性高血圧、慢性心房細動、β遮断薬またはナトリウムチャネル遮断薬にアレルギーの既往、狭心症に対して血行再建術の既往、症候性脳梗塞の既往、うっ血性心不全の既往、糖尿病、重症弁膜症を合併した患者は除外する。)現在対象者が60名である。対象者に対して血液検査)、自律神経機能検査(ホルター心電図)、心エコー検査、心臓MRI検査で評価し、フォロー開始時の基本情報を取得した。観察期間内の心血管事故(心臓死、心房細動、心筋梗塞、脳梗塞、心不全などによる緊急入院など)の有無を観察している。初回の採血時のみ血液からRNAを抽出する{Qiagen社(Hilden, Germany)のRNA抽出キットを使用}。トランスクリプトーム解析:愛媛大学プロテオ医学研究センターゲノム解析コアラボラトリーにillumina社製次世代シーケンサーMiSeqを用いる。血液サンプル、心筋生検サンプルよりRNAを抽出し、次世代シーケンサーMiSeq(illumina社)を用いて、網羅的Seq解析を施行する。また拡張相肥大型心筋症患者と非拡張相肥大型心筋症患者のサンプルよりmiRNAを同シーケンサーで解析し遺伝子発現メカニズムについても検討したい。さらにはトランスクリプトーム解析で相関が有意となったmiRNAについて、更なるリスク層別化が可能かどうかを検討したい。肥大型心筋症患者80名を対象としている。現在60名程度蓄積している。(除外患者:二次性高血圧、慢性心房細動、β遮断薬またはナトリウムチャネル遮断薬にアレルギーの既往、狭心症に対して血行再建術の既往、症候性脳梗塞の既往、うっ血性心不全の既往、糖尿病、重症弁膜症を合併した患者は除外する。)対象者に対しては、血液検査、自律神経機能検査(ホルター心電図)、心エコー検査、心臓MRI検査で評価し、フォロー開始時の基本情報を取得した。初回の採血時のみ血液からRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析(愛媛大学プロテオ医学研究センターゲノム解析コアラボラトリーにillumina社製次世代シーケンサーMiSeq使用)。さらにはトランスクリプトーム解析で相関が有意となったmiRNAについて、更なるリスク層別化が可能かどうかを検討する予定であるが更に多数例の症例を増やす予定である肥大型心筋症患者80名を対象としている。
ケアの平等性確保を目的とする地域医療・介護のネットワーク構築に関する研究

熊本市における医療・介護の事業ネットワーク組織のうち、脳卒中のネットワーク組織と大腿骨頸部骨折のそれは対照的なネットワークシステムの下に運営されている。本研究はその創痍の原因を明らかにするために、事例研究法により比較検討した。両者の違いは、疾患の性質による、急性期-回復期-維持期-在宅という流れの中で、どの時点でケアの全体のデザインを決定するのが妥当なのかという点によることが明らかになった。大腿骨頸部骨折は、急性期すなわちケアの流れの上流でデザインすることが適切であり、脳卒中は回復期すなわち中流でデザインすることが適切である。この違いのため、大腿骨頸部骨折のネットワークは、急性期が主導する強固なタイプのネットワーク組織となり、脳卒中のネットワークは、急性期が大まかなデザインを作ったあとに、回復期でそのデザインを適宜変更していく緩やかなタイプのネットワークになった。このほかの疾患のネットワークを作る際にも、どの段階でケアのデザインを確定することが適切なのかによって、ネットワークの性格が異なることが示唆された。熊本市における主要な地域医療連携組織である、「大腿骨頸部骨折シームレスケア研究会」と「熊本脳卒中地域医療ネットワーク研究会」を両研究会への参与観察と関係者への聞き取り調査で分析し、この2つの連携の仕組みがなぜ大きく異なっているのか、その因果関係を明らかにした。調査の結果、2つの連携組織の違いを根本的に規定するのは、急性期、回復期、維持期のどの時点で、治療、リハビリテーション、生活機能というケアのデザインを決めるのかという点にあることが判明した。さらにその違いが、連携組織の構造を規定していることも明らかになった。大腿骨頸部骨折は、急性期の段階で標準化が図られていれば、回復期、維持期の治療、リハビリテーション、生活機能を予想することが難しくないため、急性期の段階でケアのデザインを決定することが、効率的、効果的な連携には必要になる。そのため、この研究会(連携組織)の目的は標準治療のあり方を追究するものになっている。その結果、この連携組織が用いる連携パスは標準化を主目的とするものとなり、連携組織は、標準治療を確立するために成員が結束する「強い紐帯」で結ばれたものになっている。一方、脳卒中は病型が複数あるために、急性期の段階では、治療の方針はある程度予測がつくが、リハビリテーションや生活機能に関しては、そのあとに必要になるケアを予測できない。そのため、治療に関しては急性期でデザインを決定し、リハビリテーションや生活機能については、回復期や維持期で決定する必要がある。そのため、この連携組織が用いる連携パスは、各段階で適宜ケアのデザインを変更することが可能になっており、連携組織としては、急性期、回復期、維持期のそれぞれが何を行うのかを調整することが課題となる。連携組織の目的は、関係者がそれぞれ何を行ったのか、何を行う必要があるのかといった情報交換や情報共有をおこなうこととなっている。そのため、この組織は様々な意見が交流しやすいように「弱い紐帯」で結ばれている必要がある。結論して、医療連携組織のあり方を規定するものは、治療、リハビリテーション、生活機能などのケアをどの段階でデザインするのか、ということに大きく規定されていることが明らかになった。熊本市が地域医療連携のモデルとして全国的に注目されるのは、脳卒中と大腿骨頸部骨折のそれであるが、医療および介護の地域連携システムとしては、両者の仕組みに大きな違いがある。平成22年度の研究は、その違いのメカニズムを分析して、他の地域が熊本のモデルを参考にする場合の参照可能性を明らかにした。平成22年度は、脳卒中と大腿頸部骨折の2種類の連携組織が設計した地域連携パスの性質の違いに注目した。脳卒中では、急性期→回復期→維持期と連携パスが流れるなかで急性期以外でも、連携パスの内容変更が可能になるように設計されている。そのように設計された理由は、脳卒中が治療やリハビリの経過により患者が必要とする医療や介護の内容がさまざまに変わる可能性を持つ疾患であることに起因する。したがって脳卒中の地域連携パスは、ケア(治療、リハビリ、介護)の消費場所の出来るだけ近くで、そのサービス内容が決定されるような仕組みになっている。これを流通システムの概念を用いれば、「延期型医療・介護流通システム」ということができる。一方、大腿骨頸部骨折の連携パスは、急性期→回復期→維持期の流れの中で、できるだけ治療、リハビリ、介護の提供内容、提供基準がそれぞれの医療機関や介護事業所によって異ならないことが求められている。

それは、大腿骨頸部骨折の疾患特性が、急性期病院における手術の段階で、ある程度、予後の見通しが立てやすいことに起因している。そのため、急性期(上流)でサービス内容の妥当性と信頼性が高く決定されれば、回復期(中流)→維持期(下流)とケア(および患者)が流れるなかで、効率よく、安定したサービスが流通することになる。これを流通システムの概念を用いていうならば、「投機型医療・介護サービス流通システム」ということが出来よう。したがって、熊本モデルを他の地域に応用しようとする場合には、その疾患特性によって連携パスおよびそれを用いる連携組織のありかたを見極めて用いることが必要であり、表面的な模倣は厳に慎まなければならない。脳卒中や大腿骨頸部骨折など、齢者が罹患する確率の高い疾患は、治療と介護を別々に提供しても問題は解決しない。そこで、治療と生活の連続したケア提供を目指した、ケアミックス提供体制の再構築が各地で試みられている。熊本市は、脳卒中および大腿骨頸部骨折治療・介護のケアミックス再設計の先進的事例として評価されている。本研究は熊本市を先進事例として、経営学の観点からこれらの供給システムの事業ネットワーク構造を明らかにした。この再構築を目指す際に、実務上きわめて重要なことは、ケアミックス提供を支える事業ネットワークの再編をはからねばならないということである。事業ネットワークの調整機構は、「知覚」システム、「目標」システム、および「実施」システムという3種の下位システムを持つ。すなわち、情報をどのように知覚して、どのような目標を追求するのか、そして目標の実現のためにどのような活動を、どのようにおこなうかというシステムである。ネットワーク組織においては、情報ネットワークを通してネットワーク組織参加者によって情報が収集され、ネットワークを組むことによって得られる共通の利益のために、対等なパートナー関係において対話がなされることで、環境に対して柔軟に対応する。これらに関して、脳卒中と大腿骨頸部骨折とでは、対照的な調整機構を作っていることが明らかになった。すなわち、脳卒中はきわめて多くの類型を持つため、目標システムの共有を中心にしたネットワークを構築しているのに対して、大腿骨頸部骨折は類型が少なく標準治療、標準介護が容易であるため、実施システムの標準化を中心にしたネットワークを構築していた。脳卒中、大腿骨頸部骨折ともに知覚システムとしての情報共有が重視されていることは共通して見られた。本研究で明らかになったことは、疾患特性が事業ネットワーク構造を規定するということである。他の疾患についても、その疾患特性によって事業ネットワークの構造が規定されることが推測される。
細胞増殖因子と受容体の細胞内分解の分子機構

細胞増殖因子が細胞表面の受容体に作用すると、両者は複合体として細胞内に内在化・分解され、down-regulationされる。このプロセスは増殖シグナルの負の制御機構として重要な役割を担っている。我々はこのプロセスに新規シグナル伝達分子Hrs-Hbp複合体が関与すること、その働きにはHbpのSH3ドメインに結合する蛋白質が必須であることを既に示している。昨年度は、このような蛋白質の候補としてユビキチン特異的プロテアーゼUBP-Yを同定した。本年度はHbpとUBP-Yの相互作用について詳細に検討するとともに、新たなHbp結合蛋白質のスクリーニングをおこなった。UBP-Y上のHbp-SH3結合部位を検討したところ、最終的には2箇所、各々9アミノ酸の領域にマッピングすることができた。SH3は通常、プロリンに富む配列に結合し、そのコンセンサス配列も知られているが、今回明らかにされた結合部位は、このコンセンサス配列に合致しない新しいタイプのものであることがわかった。いっぽう、あらたなHbp結合蛋白質としてファーウェスタン法によりポリユビキチンを同定した。実際、Hbpはユビキチンセファロースヘの結合能をもっており、相互作用を確認できた。また、Hbp上のユビキチン結合部位をマッピングしたところ、HbpのN-末端側の領域がユビキチン結合能をもつことを見い出した。この領域は既知のユビキチン結合蛋白質と相同性が見られない新規のものであった。現在、酵素活性やHbp結合能を欠失したUBP-Yの変異体、あるいはユビキチン結合領域を欠失したHbp変異体を過剰発現することにより、増殖因子と受容体の細胞内分解がどのように影響されるかを解析中である。
牛海綿状脳症における生体内プリオンの役割の近赤外分光法による解明

近赤外分光法による異常プリオンと正常プリオンの識別の可能性を確認するため、細胞レベル、組織レベル、固体レベルの実験のうち、基礎的なデータを取得するため細胞レベルの実験を行った。試料の調整及びスペクトル測定は動物衛生研究所のプリオン病研究センター施設で、スペクトルの解析は食品総合研究所内で行った。試料の調整では動物衛生研究所の協力を得た。得られた成果は次の通りである。(1)スライドガラス上にプリオン細胞を培養・固定する方法を採用した。スライドガラスに固定したプリオン細胞を、試作した馬蹄型透過型光ファイバー(測定部の隙間:2mm)にセットするだけで、スペクトルが測定可能な測定装置を開発した。スペクトル測定には分散型近赤外装置(Foss社製、NIRS6500)を用いた。(2)試料として、プリオン病研究センターで培養された異常型細胞{スクレイピー持続感染マウス神経芽種細胞(ScN2a)}及び正常型細胞を用い、異常プリオンによる測定装置の汚染を防止するため、試料プレートを近赤外測定用ポリエチレン袋に挿入・密封し、袋を介してスペクトルを測定する方法を開発した。スペクトル測定時のレファレンスとして、空気、袋素材のポリエチレン、細胞固定に用いた50%グリセリンを比較検討した結果、空気において最も良好なスペクトルが得られた。(3)化学成分値(対象値)として、異常プリオン細胞に1及び正常プリオン細胞に0の値を代入し、重回帰を行った結果、0.5の値を境界として異常プリオンと正常プリオンの識別の可能性が示唆されたが、測定精度は相関係数で0.74であり、技術と開発の段階には達しなかった。培養した細胞の密度がスライドガラス毎に異なることから、細胞一つ一つのスペクトルが測定可能な近赤外イメージング手法の導入が不可欠と思われた。
アパタイトセラミックスにおける固溶化反応と構造物性制御

水酸アパタイト(HAp)を種々の方法にて固溶化させることにより新機能アパタイトの創出と諸機能発現の機構の解明を目的として、以下の研究を遂行した。研究の骨子は主に次の1と2から成る。成果を研究別に記述する。1.新種固溶アパタイト(ss-HAp)の製出と固溶化反応の解析1.1 HAp-Y_2O_3、HApーLa_2O_3系において、溶液反応を利用して新種イットリウおよびランタンss-HApセラミックスを得た。1.2 HAp-ZrO_2系においては、固相反応によるアパタイト相の分解機構解明と、その抑制因子を明らかにしアパタイト構造を有する緻密HAp-ZrO_2コンポジットを得た。1.3熱処理による非晶質リン酸カルシウム(ACP)のHApへの転化の機構を検討し、ACP調製の最適条件を確立した。2.固溶アパタイトの物性の発現機構とそれらの制御2.1 HApセラミックスにおいて導電率で3桁の経時変化を見い出した。経時変化の様相に及ぼす熱処理の影響や、各種固溶イオンの効果についても明らかにした。2.2電気化学的手法(水素濃淡電池、水蒸気電解セル)によりHApおよびイットリウムss-HApセラミックスのプロトン輸率は6001000°Cにおいてほぼ1であること、即ちこれらにおいてチャージキャリアーはプロトンで10^<-4>10^<-3>S・cm^<-1>の導電率を有することを明らかにした。2.3アパタイトの湿度感応特性は水酸イオンの格子欠陥が強く相関することを見い出した。溶液反応および固相反応による固溶化を利用した、種々のアニオンまたはカチオン置換型固溶アパタイトの合成と、構造物性の解明とを行った。1.(1)湿式合成した水酸アパタイトとハロゲン化アンモニウムとを配合し加熱することにより、所望量のFあるいはCLを固溶したアパタイトを得た。(2)Fの固溶量の増加に伴い水酸アパタイト結晶のa軸は縮小しc軸はほとんど変化せず、またCL固溶の場合、a軸は増大しc軸は縮小する、という構造変化を示した。(3)加圧燒結によりF-CL固溶アパタイトは100%近い相対密度の燒結体となり、一部のものは透光性を示した。(4)これらの燒結体において、硬度が500700kg/【cm^2】のものを得た。2.電氣泳動により、チタン板に水酸アパタイトを合成付着させた。そのESCAスペクトルを解析した結果、Ca/P比が量論比になっていないことを認めた。3.(1)カルシウムイオンを同原子価のカチオン(Sr,Ba等)で置換した水酸アパタイト固溶体は、単位格子の大きさがイオン半径により増減する以外には、アパタイトの基本結晶構造に変化はなかった。(2)カルシウムイオンを異原子価のカチオン(Na,Y等)で置換した水酸アパタイト固溶体では、X線回析およびIR・ラマン分析により、アパタイト単位構造中のOH基の格子位置が一部空位になったものや、酸素イオンに転換したものがあることが、判明した。また電氣的特性を検討したところ、とくにY固溶アパタイトが置換量に応じ10倍以上もの電氣伝導度変化を示すことを見出した。この事実は固溶化による物性制御の可能性を証明したことになる。本年度は主に次の2項目について研究を行った.(A)イットリウム固溶アパタイトの電気的特性の化学組成依存性と,最適組成をもつセラミックスの高温における水蒸気燃料電池特性(B)

アパタイトージルコニア系コンポジットの焼結と固相反応(A)の研究では,アパタイト系セラミックスを用いる高温作動型の水蒸気燃料電池の開発を目的としている.本系の化合物は次の組成式で表わされる.[Ca_<10ーx>Y_x](PO_4)_6[(OH)_<2ーx>O_x]この系の化合物の電気的特性は組成に強く依存し,X=0.65で最適の電気的特性が得られた.この組成をもつセラミックスをYHApー65とする. YHApー65の800°Cにおけるイオン導電率は10^<-4>S/cmで,その活性化エネルギーは約1.0eVであった.次にYHApー65の水蒸気燃料電池としての作動特性を測定した. 800°Cにおいて数百mVの起電力が得られ,YHApー65の水蒸気燃料電池用隔壁材としての有効性が明らかとなった.(B)の研究は,ジルコニア添加によりアパタイトセラミックスの高強度化および高靭性化を行う場合に生じるアパタイト構造の分解や焼結等の固相反応の諸問題を解明することを目的としている.この系の材料をHApーPSZコンポジットと呼ぶ.通常の条件下では,HApーPSZコンポジットのアパタイト構造は焼結過程で分解するが,水蒸気がそれに対して抑制効果をもっている事を明らかにした.これは,焼結過程の固相反応により中間体として生成する非化学量論アパタイトの安定性に起因するものと考えている.この条件下でアパタイト構造をもつ高密度のHApーPSZコンポジットを得た.本年度は水酸アパタイト(HAp)と各種固溶アパタイト(ssーHAp)のバルクおよび表面機能に関する次の諸項目((1)(4))に関する研究を遂行した。以下にその成果を述べる。研究項目(1)HApおよびイットリウムssーHApセラミックスにおけるプロトン伝導特性とその機構(2)HAp、イットリウムssーHAp、およびナトリウムssーHApの各セラミックスにおける経時変化の機構(3)HApーZrO_2系コンポジットの固相反応研究成果(ここの(1)(4)は研究項目の番号に対応する)(1)電気化学的手法(水素濃淡電池、水蒸気電解セル)によりHApおよびイットリウムssーHApセラミックスのプロトン輸率は、6001000°Cにおいてほぼ1であること、即ちこれらにおいてチャージキャリアーはプロトンで10^<-4>10_<-3>Scm_<-1>の導電率を有することを明らかにした。(2)HApセラミックスにおいて導電率で3桁の経時変化を見い出した。経時変化の様相に及ぼす熱処理の影響や、各種固溶イオンの効果についても明らかにした。(3)HApーZrO_2系コンポジットの固相反応において大気雰囲気ではアパタイト構造は分解する。この分解機構のモデル化と、抑制に水蒸気やZrO_2の安定化剤の有効性について成果を得た。(4)アパタイトガスセンサーの湿度感応特性は水酸イオンの格子欠陥が強く相関することを見い出した。イットリウムssーHApにおいてこの推論を証明した。