hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
配位子の反応活性部位を利用した集積型金属錯体の合成

フタロシアニンとシッフ塩基化合物の二つの骨格を同一化合物に取り込み融合した新規化合物の合成及びフタロシアニン化合物自体の多様化を目指して研究を行った。1.フタロシアニン-シッフ塩基融合錯体フタロシアニンは共役系の中で隣接する二個のシアノ基による環化反応の結果生じる。そこで、まずシッフ塩基配位子部分の共役系に二個あるいは四個シアノ基を有する銅(II)単核及び二核錯体を合成し、これをフタロシアニン錯体の合成と同様の条件で亜鉛(II)塩と反応させることにより、目的の銅(II)-亜鉛(II)のヘテロ二核あるいは四核錯体の合成を試みた。現在、得られた錯体の道程を行っている。また、フタロシアニン環にアミノ基を一個導入し、これにアルデヒドを反応させシッフ塩基部分を融合させることができた。現在銅(II)四核錯体については合成同定でき、磁気的あるいは電気化学的性質の検討を行っている。2.多核フタロシアニン金属錯体の合成二つのフタロシアニン環がベンゼン環で繋がれた二核フタロシアニン錯体([MP_c(t-Bu)_3]_2)の合成を、亜鉛(II)、銅(II)、ニッケル(II)、コバルト(II)、マンガン(II)及びオキソバナジウム(IV)金属イオンに対して行った。電子スペクトル、磁化率、ESRスペクトル及び電気化学の結果はフタロシアニン環間あるいは金属イオン間の相互作用の存在を示した。現在、得られた二核錯体を架橋配位子で連結することより新たなタイプの高次元ポリマー錯体の合成を目指している。
陸上植物の2倍体多細胞体制の起源をシャジクモ藻類の遺伝子から探る

本研究では陸上植物の2倍体多細胞体制進化に焦点を絞り、陸上植物の姉妹群候補の一つであり、1倍体世代だけが多細胞体制を作るシャジクモ類シャジクモ(Chara braunii)の生活環の様々なステージにある細胞から8種のライブラリーを作成し、RNA-seq解析を実施した。本解析で得られたコンティグの中から、シャジクモ藻類にはこれまで見つかっていなかった、植物の発生上重要な遺伝子の相同遺伝子を多数見いだすことができた。これらの結果は、今後、さらに個々の遺伝子の系統解析および発現・機能解析を進め、2倍体多細胞体制獲得の鍵が何であったかを解明する基盤となる。陸上植物は約4.8億年前に水中生活をする藻類から進化した。これまでの形態学的研究と分子系統学的研究の結果から、藻類の中でシャジクモ藻類が陸上植物に最も近縁だと考えられている。陸上植物は1倍体、2倍体両世代で多細胞体制を作る。一方、シャジクモ藻類は1倍体で多細胞体制を作るが2倍体は単細胞である。本研究では、陸上植物の2倍体多細胞体制進化を解明するため、陸上植物の姉妹群候補の一つであり、1倍体世代だけが多細胞体制を作るシャジクモ(Chara braunii)の全生活環を網羅した、トランスクリプトーム解析を進めた。本年度は「生命科学系3分野支援活動」(ゲノム研究分野)の協力を得て、次世代シーケンサーを用いたRNA-seq解析を実施し、シャジクモの生活環5ステージ(栄養成長期、生殖器官形成直前期、生殖器官成熟前期、生殖器官成熟後期、リゾイド)の配列を決定した。本解析で得られたシャジクモのショートリード配列のde novoアセンブリを実施した結果、アセンブリ条件を検討することによって信頼性の高い多くのコンティグを得ることができ、これらのコンティグの中から、陸上植物の発生に重要な遺伝子や陸上植物特異的と考えられている遺伝子と高い相同性を示す配列を多く見いだすことができた。さらに本研究で見いだした個々の候補遺伝子配列の系統解析および発現解析を進めている。今後、これらの候補遺伝子の進化を解明することにより、2倍体多細胞体制獲得の鍵が何であったかを解明できると期待される。本研究では、陸上植物の2倍体多細胞体制進化を解明するため、陸上植物の姉妹群候補の一つであり、1倍体世代だけが多細胞体制を作るシャジクモ(Chira braunii)の全生活環を網羅した、トランスクリプトーム解析を進めた。昨年度までに「生命科学系3分野支援活動」(ゲノム研究分野)の協力を得て、次世代シーケンサーを用いたRNA-seq解析を実施し、シャジクモの生活環5ステージ(栄養成長期、生殖器官形成直前期、生殖器官成熟前期、生殖器官成熟後期、リゾイド)の配列を決定しており、本年度はさらに生活環2ステージ(接合子、プロトネマ)の配列を決定した。本研究で得られたシャジクモの生活環合計7ステージのショートリード配列のABySSを用いたde novoアセンブリを実施した。その結果、200bp以上の長さのコンティグについて、k=40でコンティグ数が最大、k=58で最大コンティグ長が最大であった。これらのシャジクモのコンティグの中から、多数の植物特異的遺伝子ファミリーが新たに見つかってきた。
革新的高出力を可能にするコンバージョン反応によるアルミニウム二次電池の創製

負極にアルミニウムを用いるアルミニウム二次電池を実現するために不可欠な、新規正極材料の開発をおこなっており、特にコンバージョン反応により動作する正極材料に注目している。これは三価のカチオンになるアルミニウムはインサーション型の正極材料と強く静電的に結合することが予想されるためである。これまでに申請者は銅のハロゲン化物がコンバージョン型の正極材料として利用可能であることを示したが、充放電に伴う放電容量の減少が激しいという問題点が存在した。特に銅の塩化物は初期放電容量が非常に大きい(400 mAh g-1)一方で、2サイクル目以降の放電容量は1/10以下になってしまうという問題点が存在した。申請者は2018年度新たに酸化鉄を材料とすることで、銅のハロゲン化物とは異なるコンバージョン型の正極を作製可能であることを見出した。酸化鉄をアルミニウム二次電池用正極材料として充放電試験をおこなったところ、放電後の正極材料に金属の鉄が含まれることがわかった。これまでにアルミニウム二次電池用正極材料として報告されている遷移金属酸化物は酸化バナジウムなどの複数存在するが、遷移金属が0価まで還元される材料はなく、新たなコンバージョン型正極材料として期待できる。一方で放電容量は理論容量の1/10程度であった。これはコンバージョン反応に伴って生成する物質が反応の進行を妨げている、もしくは酸化鉄の電子伝導性が低いため利用率が低くなっているなどの原因が考えられる。これまでに銅のハロゲン化物を用いることでコンバージョン型のアルミニウム二次電池用正極材料が実現可能であることを示した来た。銅のフッ化物と塩化物では充放電特性に大きな違いが見られたことから、それぞれの反応物の解析を行うことで反応メカニズムを解明し充放電特性の違いを説明することが可能になった。以上に加えて2018年度には酸化鉄が新たにコンバージョン型の正極材料として利用可能であることが示された。一般的にアルミニウム二次電池用正極材料として遷移金属酸化物はインサーション型の反応を示すものが多いが、酸化鉄に限ってコンバージョン型の反応を示すことから、酸化鉄を材料として反応物の解析、反応メカニズムの解析を行うことであらたなアルミニウム二次電池用のコンバージョン型正極材料の提案が行えると考えている。アルミニウム二次電池用正極材料として酸化鉄がコンバージョン反応を生じることが示されたことから、新たなコンバージョン型正極材料の探索を酸化鉄を中心に行う。酸化鉄正極は理論容量の1/10以下の放電容量しか示さなかった。これを解決するために活物質の微粒子化、高比表面積の導電助剤との複合化などを行い、活物質の利用率の向上を行う。また、放電後の酸化鉄正極に金属の鉄が含まれることは粉末X線回折より判明しているが、その他の生成物は不明であることから、X線光電子分光や透過型電子顕微鏡を用いて生成物の分析を行い、反応メカニズムの解析を行う。負極にアルミニウムを用いるアルミニウム二次電池を実現するために、新規な正極材料の開発が不可欠である。三価のカチオンになるアルミニウムはリチウムイオン二次電池などで使用されるコバルト酸リチウムなどのインサーション型の正極材料と静電的に強く結合することから、正極内部の拡散が阻害され出力密度が低いことが予想されるが、コンバージョン反応を利用した正極であればこのような問題は生じない。申請者はこれまでにフッ化銅と塩化銅がコンバージョン正極として高い性能を示すことを発見した。初年度ではフッ化銅がどのようなメカニズムで充放電しているかを知るために、充放電後の電極の粉末X線回折による分析を行った。電極作製直後、放電後、充電後の電極を分析したところ、フッ化銅正極は充放電を繰り返すことで塩化銅に変化していることが分かった。申請者らはアルミニウム二次電池用の電解液に塩化アルミニウムとジプロピルスルホン、トルエンの混合液を使用している。この電解液には塩化物イオンが含まれているために、コンバージョン反応において、充電により正極が金属銅から銅イオンに変化すると電解液中の塩化物イオンと結合し塩化銅が生成することが推測される。一方で、塩化銅を用いた正極は初期放電容量が理論容量に近い値を示すが、サイクル特性が悪く2サイクル目以降は理論容量の20%以下まで低下してしまう。申請者は充電時のカットオフ電圧の向上(4 V)や塩化銅の微細化によりサイクル特性を改善することが可能であることを発見した。これらの知見はアルミニウム二次電池用正極材料として初めての発見である。本年度の研究計画として、フッ化銅と塩化銅を用いたアルミニウム二次電池用正極材料の充放電メカニズムを研究した。ポリイミドを結着材として導電助剤にケッチェンブラックを用いて作成した正極の状態を知るために粉末X線回折を用いて充放電後の正極材料を分析した。その結果、初期放電によりフッ化銅は金属の銅に還元されていた。一方でこの放電後の電池を充電したところ、フッ化銅には戻らずに塩化銅が生成していることが判明した。これはアルミニウム二次電池用の電解液に塩化アルミニウムとジプロピルスルホン、トルエンの混合液を使用している。この発見はフッ化銅電極の充放電メカニズムの推測に非常に重要であり、フッ化銅から塩化銅へのコンバージョンを踏まえてより高性能なコンバージョン正極の開発を行う。

また、塩化銅を用いたコンバージョン正極では充電時のカットオフ電圧の変更や塩化銅の微細化によりサイクル特性を改善することが可能であることを発見した。これは塩化銅を用いた正極の長寿命化に貢献する成果である。加えて、充電電圧を非常に高く(4 V)まで上昇させる必要があったことから、塩化銅正極を用いたアルミニウム二次電池のサイクル特性が悪い理由として、コンバージョン反応により生じる塩化アルミニウムが電解液中に溶解していることが考えられる。このようなメカニズムの解明はサイクル特性の向上に大きく資すると考えられる。負極にアルミニウムを用いたアルミニウム二次電池を実現するため、本研究では正極材料の開発を行っている。昨年までに、ポリイミドを結着材として導電助剤にケッチェンブラックを用いて作成した正極の状態を知るために粉末X線回折を用いて充放電後の正極材料を分析した。その結果、初期放電によりフッ化銅は金属の銅に還元されていた。一方でこの放電後の電池を充電したところ、フッ化銅には戻らずに塩化銅が生成していることが判明した。これはアルミニウム二次電池用の電解液に塩化アルミニウムとジプロピルスルホン、トルエンの混合液を使用している。この電解液には塩化物イオンが含まれているために、コンバージョン反応において、充電により正極が金属銅から銅イオンに変化すると電解液中の塩化物イオンと結合し塩化銅が生成することが推測される。これまでにまた、塩化銅を用いたコンバージョン正極では充電時のカットオフ電圧の変更や塩化銅の微細化によりサイクル特性を改善することが可能であることを発見した。申請者はこれまでに銅のハロゲン化物を用いたコンバージョン正極を開発しているが、新たに鉄系の酸化物などを用いることが可能であることを発見し、また銅のハロゲン化物と比較して良いサイクル特性を示した。
fMRI 順応法による視覚意識を伴う処理過程と伴わない処理過程の神経機構の研究

両眼に異なる画像が呈示されると、両眼視野闘争と呼ばれる知覚現象が起きる。あるときは右目のみ、あるときは左目の画像のみが見えるというように、視覚意識の内容は切り替わり続ける。この知覚交替の持続時間には大きな個人差がある。本研究のfMRI実験によって、両眼視野闘争中の視覚意識の抑制の持続時間が、見えなくなった刺激に対する低次視覚野の脳活動から予測できることが示された。これは両眼視野闘争中の視覚意識のダイナミクスに低次視覚野の活動が関与することを示唆している。本研究の目的は、(1)低次視覚野内に共存する視覚意識を伴う処理と伴わない処理過程に、共通の神経細胞群が関与しているのか、あるいは異なる神経細胞群が関与しているかを明らかにすることと、(2)これらの意識的視覚処理過程と無意識的処理過程の機能的な違いを明らかにすることである。本年度は、これらを達成する準備段階として、視覚意識を伴わない刺激呈示法の一つである連続フラッシュ抑制とよばれる現象を用いた心理実験およびfMRI実験を行った。この実験から視覚意識抑制の持続時間は個人間で大きく異なること、抑制の持続時間が長いほど視覚意識を伴わない刺激に対する低次視覚野の応答が弱いことを見出した。これに並行して、目的(2)を達成するためのfMRI解析手法である受容野推定法の開発および実証実験を行った。実験では同一の視覚刺激に対するfMRI応答から、視覚的注意の状況に応じた受容野サイズの変化を捉えることに成功した。本年度の研究から得られた刺激呈示法に関する知見と、開発したfMRI解析技術を組み合わせることで、目的(1、2)を達成することが可能となる。視覚意識すなわち「見る」という主観的経験の神経基盤の解明は心理学および神経科学の根本的なテーマの一つである。本研究の目的は、視覚意識を伴うときと伴わない時の初期視覚処理過程の神経基盤が、どの程度共通でどの程度異なるかをfMRI順応法を用いて定量化することであった。このために連続フラッシュ抑制と呼ばれる錯視を用いて、視覚刺激が見える状況と見えない状況を作り出し、その視覚刺激によって生じる初期視覚野の活動をfMRIを用いて測定した。具体的には、被験者の利き目に高コントラストでダイナミックに変化し続けるフラッシュ刺激を呈示し、非利き目に視野内をゆっくりと回転移動するターゲット刺激を呈示した。このとき、視覚刺激は常に呈示されているにもかかわらず、被験者のターゲット刺激に対する視覚意識はあるときは抑制され主観的には見えなくなったり、またあるときは抑制されずに見えたりを繰り返した。初期視覚野は明確なレチノトピー性を持つため、視覚皮質上のある領域がレチノトピックに表象している視野位置にターゲット刺激が入ると、その皮質領域に活動が生じる。本研究ではこのレチノトピックな活動をfMRIを用いて測定した。実験には13名の被験者が参加した。連続フラッシュ抑制による視覚意識の抑制の持続時間には大きな個人差が見られた。平均抑制時間は、最長の被験者では323秒、最短の被験者では5秒だった。当初の目的とは異なるが、本研究ではこの抑制時間の個人差に注目した解析を行った。平均抑制時間と、抑制された(見えない)刺激によって生じた初期視覚野のfMRI応答振幅の相関解析を行ったところ、見えない刺激に対する応答が弱い被験者ほど抑制時間が長く続くことを発見した。この相関関係は、第1次視覚野を除く、第2次、第3次、第4次視覚野で有意だった。この結果を国際学会にて発表し、論文としてまとめ国際誌に投稿中である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ランダムネスの強い量子格子模型に対する大規模シミュレーション手法に関する研究

本研究課題の申請時に掲げた研究目標は以下の5点である.1)ランダム量子格子模型のための新たな量子モンテカルロシミュレーションの手法の開発とその応用.2)ランダムネスをもつ量子格子模型を定義するためのXML言語,およびC++クラスライブラリの開発.3)様々な物理量の分布などを効率良く測定・解析するためのC++クラスライブラリの開発.4)超並列スーパーコンピュータや分散計算機環境を利用したシミュレーションのための計算資源管理システムの構築.5)ランダム系のシミュレーションから得られる膨大な量の出力データを保存・検索・解析するためのアーカイブシステムの構築.1)については,磁気双極子相互作用やRKKY相互作用など一般の長距離相互作用を持つスピン系に対する0(N)モンテカルロ法,空間的/スピン異方性の強い量子スピン系に対するBethe型の鎖間平均場近理論や改良された多体Green関数法を開発した.さらに連続虚時間ループアルゴリズム量子モンテカルロ法を用いた大規模シミュレーションにより,非磁性スピンギャップ状態を持つ量子スピン系に対する不純物の効果を明らかにした.2),3),4)については,量子格子模型の大規模シミュレーションのためのALPSフレームワークを拡張し,またランダムネスの強い系に対する大規模並列モンテカルロシミュレーションのための新たなスケジューラALPS/parapackの設計・開発を行なった,さらに5)について,計算パラメータおよび計算結果を蓄積するデータベースシステムを開発・構築した.また,データベースにアクセスしデータの登録および可視化のためのデータ検索・抽出をおこなうためのインターフェイスの整備を行なった.本研究課題の申請時に掲げた研究目標は以下の5点である.1)ランダム量子格子模型のための新たな量子モンテカルロシミュレーションの手法の開発とその応用.2)ランダムネスをもつ量子格子模型を定義するためのXML言語,およびC++クラスライブラリの開発.3)様々な物理量の分布などを効率良く測定・解析するためのC++クラスライブラリの開発.4)超並列スーパーコンピュータや分散計算機環境を利用したシミュレーションのための計算資源管理システムの構築.5)ランダム系のシミュレーションから得られる膨大な量の出力データを保存・検索・解析するためのアーカイブシステムの構築.1)については,磁気双極子相互作用やRKKY相互作用など一般の長距離相互作用を持つスピン系に対する0(N)モンテカルロ法,空間的/スピン異方性の強い量子スピン系に対するBethe型の鎖間平均場近理論や改良された多体Green関数法を開発した.さらに連続虚時間ループアルゴリズム量子モンテカルロ法を用いた大規模シミュレーションにより,非磁性スピンギャップ状態を持つ量子スピン系に対する不純物の効果を明らかにした.2),3),4)については,量子格子模型の大規模シミュレーションのためのALPSフレームワークを拡張し,またランダムネスの強い系に対する大規模並列モンテカルロシミュレーションのための新たなスケジューラALPS/parapackの設計・開発を行なった,さらに5)について,計算パラメータおよび計算結果を蓄積するデータベースシステムを開発・構築した.また,データベースにアクセスしデータの登録および可視化のためのデータ検索・抽出をおこなうためのインターフェイスの整備を行なった.平成18年度は,1)ランダム量子格子模型のための新な量子モンテカルロシミュレーション手法の開発とその応用,2)ランダムネスをもつ量子格子模型を定義するためのXML言語,およびC++クラスライブラリの開発,3)ランダム系のシミュレーションから得られる膨大な量の出力データを保存・検索・解析するためのアーカイブシステムの構築,の3点を目標として研究を行なった.3)に関しては依然開発準備段階にあるが,1)については,空間非等方性の非常に強い量子スピン系に対するBethe型の鎖間平均場理論,磁気双極子相互作用やRKKY相互作用など一般の長距離相互作用を持つスピン系に対する0(N)モンテカルロ法などを新たに提唱した.特に前者は空間非等方性と強いランダムネスやフラストレーションなどの共存する系で特に有効であると期待される.我々は実際に擬一次元サイト希釈量子ハイゼンベルグ模型に対してこの方法を適用し,従来の理論に比べより定量的であるだけではなく定性的にも正しい結果を与えることを示した.後者の手法に関しては,現在性能測定,ランダムネスをもつ系への適用,量子系への応用を進めている.2)に関して,大規模並列モンテカルロシミュレーション用の新たなスケジューラの開発を行なった.現存のスケジューラでは,個々のシミュレータの実行がシングルプロセスに制限されている,数千から数万のサンプルに関するランダム平均を取らなければならないランダム系のシミュレーションのサポートが不十分,等の問題があった.我々はこれらの制限のない多重並列化スケジューラALPS/parapackを開発した.このスケジューラにより,ランダム平均操作の自動化,計算の途中経過を確認しながらのサンプル数の再調整等,ランダム系のシミュレーションを並列スーパーコンピュータ上で柔軟に実行することが可能となった.ALPS/parapackは現在公開準備中である.平成19年度は前年度に引き続き,ランダムネスの強い量子格子模型に対する大規模シミュレーション手法に関する研究を行なった.特に以下の三点に焦点を絞り研究を進めた.1)ランダム量子格子模型のための新たな量子モンテカルロシミュレーションの手法の開発とその応用:平成18年度に開発したBethe型の鎖間平均場近理論の強磁性体への応用,長距離相互作用系に対するO(N)温度交換モンテカルロ法の開発,双極子イジング模型の相転移への応用などを行なった.また,異方性の強い系に対する多体グリーン関数法を開発した.

2)ランダム系のシミュレーションから得られる膨大な量の出力データを保存・検索・解析するためのアーカイブシステムの構築:計算パラメータおよび計算結果を蓄積するデータベースシステムを開発・構築した.また,データベースにアクセスしデータの登録および可視化のためのデータ検索・抽出をおこなうためのインターフェイスを整備した.ローカルディスク上のデータベースファイルとネットワーク上のデータベースサーバをシームレスに切り替えて使うことが可能であり,特に後者を利用する場合,複数の研究者によるデータの共有・交換,データの公開が容易に行える.現在公開準備を進めている.3)超並列スーパーコンピュータや分散計算機環境を利用したシミュレーションのための計算資源管理システムの構築:既存のスケジューラでは,個々のシミュレータの実行がシングルプロセスに制限されている,数千から数万のサンプルに関するランダム平均を取らなければならないランダム系のシミュレーションのサポートが不十分,等の問題があった.これらの制限のない多重並列化スケジューラALPS/parapackを開発した.さらに,交換モンテカルロ法などの拡張アンサンブルシミュレーションを並列環境で容易に実行するためのアダプタを開発した.2007年6月にALPS/parapackバージョン1.0を公開した.
脱灰・タンパク質分解包括モデルによる根面う蝕機序解明と予防・治療法の検討

超高齢社会の日本において、高齢者の口腔内で増加している根面う蝕に対して適切な予防・治療を行うことは、口腔から健康長寿を達成するための重要な課題である。しかしながら、歯冠部う蝕と比べて、根面う蝕に関する研究は遅れているのが現状であり、根面う蝕の詳細なメカニズムの解明や予防および治療法の検討・開発が急務である。本研究では、無機質の脱灰と根面に多く含まれる有機質(タンパク質)の分解を包括的に検討する新たな根面う蝕モデルを構築し、無機質脱灰機序、歯質に存在するタンパク質分解酵素や唾液および細菌由来のタンパク質分解酵素の根面う蝕への関わりについて解明し、根面う蝕の効果的な予防および治療法を検討する。
薬物政策への新たなる挑戦：ドラッグ・コートからハーム・リダクションへ

世界の薬物政策は、自己使用を犯罪とするか否か、および少量の所持を処罰するか否か、によって、1厳罰主義、2ダイバージョン政策(例ドラッグ・コート等)および3ハーム・リダクション(例メサドン・プログラム、大麻の合法化等)の3つの政策に大別できる。2016年6月に刑の一部執行猶予制度を開始した日本は、1から2への移行期にあるといえる。新たな制度の下でも、ダルクなどの民間の支援団体の果たすべき役割は大きい。研修については、知名度も上がり、海外でも開催の要望があるなど、期待は大きくなっている。2016年10月の第26回嗜癖行動学会には、ソウルDARSのメンバーが来日することになった。日本の薬物対策は、薬物乱用者にも拘禁刑を科す厳罰主義政策であった。しかし、徐々にではあるが、司法が医療や福祉と連携し、社会内での処遇を重視する方向へとむかっている。これは、米国におけるドラッグ・コートの展開や国内の自助グループの普及に刺激を受けたダイバージョン政策と位置づけることができる。わたしたちは、これまで「日本版ドラッグ・コート」構想を提唱してきた。しかし、この政策には、一回の再使用でプログラムが中断されてしまうという致命的欠陥がある。現在、欧州や米国の一部では、ハーム・リダクション政策が拡がりはじめている。本研究は、日本にもこの政策を導入し、自己使用の非犯罪化・少量所持の非刑罰化と早期介入を実現する可能性があるか、あるとすれば、どのような条件が必要かを検討することを目標としている。2年間の研究計画の前半である2014年度は、下記の調査研究を実施した。(1)全体会議期首には、具体的な研究計画とスケジュールを確定した。期末には、本年度の調査研究を総括し、次年度の具体的計画を立案したほか、定例研究会を開催した。(2)調査研究セクターでは、1ハーム・リダクションについての資料収集および文献研究を進めた。2欧州調査(ドイツ、ノルウエー、ポルトガル)を実施し、その成果を、2014年12月の公開研究会で発表した。3ドイツ調査については、龍谷法学にその成果を発表した。(3)開発普及セクターでは、1パーフォーマンスを活用したエモーショナル・リテラシー教育プランとして、2014年3月「児童劇・カルデモンメのゆかいなどろぼうたち」を上演し、200人以上の観客を集め、「わかりやすく、たのしい」との評価を得た。2DARSと協力して、2014年10月、仙台において薬物依存症回復支援研修会を開催した。日本の薬物対策は、薬物乱用者に拘禁刑を科す厳罰政策である。これは、米国におけるドラッグ・コートの展開や国内の自助グループの普及に影響を受けたダイバージョン政策と位置づけることができる。しかし、自己使用や単純所持を処罰する政策は、再使用でプログラムが中断されるという致命的欠陥がある。現在、欧州や米国の一部では、自己使用を非犯罪化し、少量所持を非刑罰化するハーム・リダクション政策がはじまっている。本研究では、日本にこの政策を導入し、非犯罪化・非刑罰化を実現した場合の早期介入の可能性を検討した。【調査・研究セクター】においては、(1)欧州および米国のハーム・リダクションの文献研究および現地調査を実施した。また、(2)ダルクの訪問調査を実施し、ダルク展開の歴史と70以上の施設の現状を把握するための予備調査を実施した。【開発・普及セクター】においては、(1)パーフォーマンスを活用した回復支援として、演劇や童話を活用したプログラムを開発した。(2)薬物依存回復支援(DARS)と協働し、仙台、京都、ソウル(韓国)において、薬物依存回復研修を開催した。以上の調査研究の成果を踏まえ、覚せい剤を主たる依存物質とする日本の薬物問題の状況に適合する「新たな薬物政策」を構築し、類似した社会的・文化的環境にある東アジア地域において、これたを普及・展開することを次の目標と刷る。ただし、本年度は、科学研究費の助成を受けることができないので、龍谷大学矯正・保護総合センターの研究プロジェクトとして体制を整備し、次年度以降の新たな展開を期することにする。【研究実績の概要】に示したように、当初予定した京急計画については、そのほどんどを実施することができた。そのほか、12014年6月、第6回アジア犯罪学会(大阪商業大学)においてセッション「司法福祉が刑事司法を福祉化するのか?それとも、刑事司法が福祉を司法化するのか?司法福祉の主体は誰か?」(原文英語)を企画した。

22014年12月、第3回日本更生保護学会大会(龍谷大学)において、セッション「薬物依存とシームレスな支援刑の一部執行猶予制度導入の意味と影響」を企画した。その成果は、同学会機関誌に掲載の予定である。以上のように、研究計画はほぼ予定通り進捗している。ただし、全国のダルクの聴取り調査について、調査計画は立案したもの、パイロット調査の実施までは至っていない。そのために達成度の評価が「おおむね順調」にとどまった。刑事法研究計画の後期に当たる2015年度については、これまでの調査研究の成果を踏まえ、さらに発展を期すとともに、遅れている国内調査を進めることにしたい。(1)期首および期末に全体会議を開催する。研究会を年4回程度開催する。(2)調査研究セクターでは、1研究計画を若干修正し、ポルトガルのポルトで開催される欧州犯罪学会に参加して、わたしたちのこれまでの研究の成果を発表するとともに、ポルトガルおよびその他の欧州諸国の薬物政策の実態調査を実施して、ハーム・リダクション政策についてより深く調査する。2全国のダルクの聴取りとアンケート調査を実施する。(3)開発普及セクターでは、1国内および韓国・ソウルで薬物依存症回復支援研修会を開催する。研修の成果ついての調査を実施する。(4)総括と展開1研究を総括し、成果を発表する。具体的には、米国ドラック・コート政策と欧州のハーム・リダクション政策とを比較検討し、アジア地域の特異性も踏まえた上で、薬物政策の段階的発展論(厳罰から治療へ、そして参加へ)を構築する。2国内調査の成果を総括して、「日本ダルク・ストーリー(仮)」をまとめ、1980年代後半において、日本社会がどうしてダルクを必要としたのかを明らかにする。3パーフォーマンスを活用した教育プログラムを実験し、その成果をまとめる。4研究成果を国内および国外の学会で報告し、その成果を論文等で活字化する。5最終報告会を開催し、研究成果を社会に還元する。その際、UstreamやFacebookなどのメディアを活用して内外に情報を発信する。
ナノインターフェイス制御による医用セラミックスの開発と評価に関する調査

近い将来、超高齢化社会が到来する我が国においては、高齢者特有の疾患である「骨粗籟症」などに苦しむ患者の増大は自明である。その一方で、全人口中の生産者人口の割合は減少の一途をたどる。そのため、現在のGDPを維持していくためには、65歳以上の高齢者の方々が実社会で大いに活躍できるような高い生活の質(Quality of life ; QOL)を達成する高度医療を実現する必要がある。本調査研究はそのような高度医療につながる「ハイパフォーマンス医用セラミックスの開発と評価」に関する研究の現状を把握し、今後の方向性を決定することを狙いとして推進した。具体的には、3回の合同会議を開催し、有識者による講演およびメンバーによる「ナノインターフェイス制御による医用セラミックスの開発と評価」の取り組みについて報告し、それに基づいて議論した。その結果、ナノインターフェイスという概念はバイオマテリアルと生体・細胞とをつなぐキーワードであり、ナノインターフェイス制御に立脚して、材料と共存する細胞を遺伝子レベルで制御するような「マテリアルゲノミクス」という学問領域を構築して新たな材料を創製することが高いQOLの実現に必要であるという考えに至った。また、学会活動としては、日本セラミックス協会秋季シンポジウムにおいてひとつのセッションとして「ナノインターフェイス制御による医用セラミックスの開発と評価」に関するシンポジウムを開催し、立ち見が出るほどの盛況であった。さらに、雑誌へのパブリッシュとしては、日本バイオマテリアル学会の機関紙である「バイオマテリアル」に「セラミックスと細胞のナノインターフェイス制御」と題する特集を組んでいただき、本メンバーの一部がそれに執筆している(タイトルなどは次ページ参照)。近い将来、超高齢化社会が到来する我が国においては、高齢者特有の疾患である「骨粗鬆症」などに苦しむ患者の増大は自明である。既に高度医療のひとつとして、未分化の細胞・成長因子・細胞の足場となるスキャフォルドの3つの要素を巧みに組み合わせて目的とする組織を構築させる「組織工学」あるいは「再生医学」が提案され、現在、活発な研究が行なわれており、成果も挙がってきている。しかしながら、再生医学の問題は細胞培養の期間が長期間にわたること、および成長因子が極めて高額であり、医療経済上の問題も解決されていない。もし、バイオマテリアル単独で組織工学(再生医学)が提供する高度な医療レベルを達成できれば、人工材料のメリットとして量産性が向上するため適切なコストでだれでもいつでも利用でき、不慮の事故などにも対応可能な「高度医療」を実現することができる。そこで、我々は上記の高度医療を実現するひとつのキーテクノロジーが「ナノインターフェイス制御」であると考え、実行力のある若手中堅の研究者のみで本チーム構成し、その事前調査に取り組んだ。

さらに、雑誌へのパブリッシュとしては、日本バイオマテリアル学会の機関紙である「バイオマテリアル」に「セラミックスと細胞のナノインターフェイス制御」と題する特集を組んでいただき、本メンバーの一部がそれに執筆している(タイトルなどは次ページ参照)。
廃用性萎縮防止用電気刺激ハイブリッドトレーニングシステムの具現化要素の研究開発

筋骨格系廃用性萎縮防止を目的とするハイブリッドトレーニングシステム(以下、HTS)に不可欠な、拮抗筋電気刺激の不快感軽減と十分な誘発筋出力を得る方法、トレーニング時の刺激強度と酸素摂取量、関節負荷の関係をシミュレーションで予測した。特に微小重力の極限環境で、地球での日常活動に伴う運動強度や関節負荷を、サイクリング運動において実現する場合、HTS併用した運動が非常に有用であることを示した。0gでの最適なサイクリング条件を求め、健康維持と限られた設備の有効活用に貢献できることを示した。電気刺激誘発筋電位(M波)を計測し、刺激筋の疲労や筋発揮力が推定可能か否か、検討した。高強度の刺激を除けば、M波と筋の疲労・発揮力のパターンは類似していた。これは電気刺激システムに筋電電極を追加するだけでよく、同質の機序でシステムを構築でき、微小重力下における被験者の作業負担を軽減できる。またオンラインでの筋発揮力推定であり、運動中の負荷量の評価を容易にする可能性がある。しかし、M波の抽出には刺激電位や蓄積電荷の影響などノイズ対策が極めて重要であり、引き続き検討を行う必要がある。一方、ハイブリッドトレーニング(HT)時の主動・拮抗の同時収縮運動時の内部作用力を筋骨格モデルにより算出し、微小重力下で問題となる骨減弱対策として運動時の関節負荷の推定を試みた。2014年度のISS内でのHTが予想以上に順調であったことは、関節変位の測定において、現行の光学式エンコーダが宇宙環境での雑音因子に対して頑健であり、同センサや刺激電極と配線ケーブルを設置したトレーニングウェア着脱も容易だったことを意味する。さらに、HTシステム(HTS)の放射雑音による周囲機器への影響や放射感受性による誤動作などは発生せず、考慮したEMC対策が信頼性の高い安全なトレーニングシステムを提供できたといえる。また適宜、トレーニング効果の評価を実施し、運動条件の見直しが必要となる。そこで狭隘な環境で筋力測定(等尺性および等速性)を可能とする小型・軽量の筋力計を設計・試作したが、今後、地上での評価試験、EMC対策など考慮する必要がある。現HTSは身体の船内固定を前提としているが、浮遊HTを想定した身体全体の搖動をシミュレートし、搖動の周波数と宇宙酔いとの関連性を調査した。上肢・下肢の運動が誘発する身体運動の影響は微小であり、運動によって酔いを誘発する可能性は小さいと推論した。喪失あるいは減弱した運動機能の電気刺激による改善・再建には,運動に必要な筋力を得ることが必要である.必要に応じ補償を考慮して,健常人レベルより低値を設定する.侵襲がほとんどない表面電気刺激では,被験者が耐え得る最大の刺激強度を調べ,それをベースに筋出力を制御することが多い.しかしこの最大耐用強度近傍での刺激は非常に強い不快さを伴うため,表面電気刺激がなかなか普及しない要因の一つとなっている.そこで最大耐用強度を調べなくても,電気刺激誘導電位(M波),刺激強度から筋張力を推定する手法を,足部の歩行時蹴り出し力を想定した等尺性運動を基に提案した.同時に,注目する運動を実現する刺激領域を細かく探索し,刺激用表面電極の貼付位置および大きさを決定(マッピング)すれば,不快感がなく,しかも大きな筋収縮力が得られた.またモータ駆動2リンクアームによる等速等の運動時の電気刺激筋収縮力を測定し,同時にM波測定からその力を推定できるようにアーム機構を見直し,強度を上げた.これにより種々の運動様式における刺激強度,筋収縮力,M波から,筋収縮力の予測式を求めることが可能となる.また筋骨格モデル(AnyBody)を用いてハイブリットトレーニングエルゴ(HER)モデルを構築し,酸素摂取量のシミュレーションを行った.この結果は地上でのHERの実験結果とよく一致した.無重力下での酸素摂取量も計算し,宇宙でのHER利用に知見を提供した.すなわち酸素摂取量は,電気刺激強度により容易に制御できることを示した.これは主動筋,拮抗筋同時収縮を伴うHERの特徴であり,エルゴメータの機械的負荷の変更より,効率的である.さらにHER時に関節間力や酸素摂取量をあるレベルに保ちつつ,運動代謝エネルギーを最小化するサイクリング条件を最適化手法により求めた.これは長期宇宙滞在時の食糧の備蓄問題と絡み,重要な知見となる.電気刺激誘発筋電位(M波),刺激強度による筋力推定を,不快感が少ない範囲内での測定値から推定し,強い不快さを感じる最大耐用強度の80 %程度まで精確な予測が可能であった.不快さを決定づけるには最大耐用強度が必要となるが,M波の変化と不快感を検討することで不快感を予測でき,その後の耐用強度測定を回避できると考えている.また筋骨格モデルを用いたハイブリットトレーニング(HTS)併用を各種運動に適用し,関節負荷や筋張力への影響をシミュレートした.平成27年度は次の課題1. 5.に取り組んだ.1.不快感が少ない範囲でM波,刺激強度,筋収縮力を測定し,強い不快さを感じる最大耐用強度の80 %までの筋力推定が精確に行えた.また不快感とM波の関連を検討した.

2.筋骨格モデルへのHTS併用を関節角速度情報から拮抗筋刺激の定式化を行い,スクワット,エルゴサイクリングのシミュレーションを実施した.HTS強度と関節反力,筋張力の関連を精査した. 3. 2.のHTSエルゴサイクリング(HER)時の酸素摂取量について,まず,地上を想定した筋骨格モデルHER(mHER)と実験HER(eHER)の両結果を比較し,よく一致していることを示した.さらにmHERで宇宙での酸素摂取量を推定した.4.宇宙での骨密度,筋力,心肺機能の維持と食糧備蓄の観点から,mHERを用いて所望の関節反力の大きさと酸素摂取量を満足し,運動代謝エネルギーを最小化する問題に取り組んだ. 5. 2リンクアーム筋力計の構造を見直し,強度を上げた.0gでの不活動性筋骨格系萎縮を改善あるいは防止するために,適切な運動手段と運動強度を設定することが望まれる。運動手段には運動強度の設定が容易なエルゴメータを想定した。運動強度の目安として,代謝を示す酸素摂取量と骨格系維持のための膝関節反力に希望値を設定し,かつエネルギー消費を低減するサイクリング運動の最適化を考えた。0gの実験環境もとで試行錯誤の実験を繰り返すことは,時間と費用が相当大きくなることが予想される。このためは精緻な筋骨格モデリングシミュレーションシステム(AMS)を用いてハイブリッドトレーニングシステム(HTS)を用いたエルゴメータ(HER)サイクリングについて,コンベンショナルとリカンベントの両タイプのモデルを作成した。これらのモデルを用い,広範囲の運動条件を仮定して筋骨格系萎縮対策に有用な適切な運動条件を見出す。まずモデル検証のため昨年に引き続き1gでの実験結果と比較した。随意運動を想定した前者タイプでの健常者によるクランク回転速度を変化(ただし複数の機械的負荷を与えた)させたときの酸素摂取量,身体機能が減弱していると想定できる人工股関節置換後の高齢者によるサイクリングにおいて機械的負荷を変化(ただし複数の回転速度を与えた)させたときの膝関節反力について計算を行い,実験値と比較した。両ケースとも良く類似した結果が得られた。また両タイプにおける機械的負荷と回転速度の酸素摂取量への影響を計算したところ,実験と同様にリカンベント型が大きいな値となった。次に1g,0g下での両タイプのエルゴ運動時の酸素摂取量と下肢関節反力を計算したところ,0gでの値が大きくなった。さらに運動強度に希望値を設けた0gHERの最適条件は,VERの場合の機械的負荷と回転速度を大きく低減させた。すなわち0g下での運動プログラムに融通性を与え,運用上の利点となる可能性を示した。HTSの筋収縮力測定のため,2リンクアームによる上腕における電気刺激遠心性収縮時の筋収縮力をM波のピーク値にて推定した。電気刺激遠心性収縮では,モーメントが上昇,M波のピーク値は減少した。また不活動性廃用の軽減や防止の観点から,運動強度に関節反力やエネルギー消費を加味した最適サイクリング運動について提案した。所望する酸素摂取量および膝関節反力のもとでの0 g随意エルゴ(VER)・HERサイクリングの最適条件の比較から,HTSがペダルの回転速度と機械的負荷を減少させ,受け入れ可能なトレーニング条件を得るのに効果的方法であることを示した。HTSを用いたリカンベントエルゴ(HRER)サイクリングをパラボリックフライトで検証するために,クランクの回転速度(60rpm)の保持状態にて,1g,1.5g, 2g, 0gでの被験者の経皮的動脈血酸素飽和度(SPO2)と脈拍,酸素摂取量(VO2),膝関節の変位,電気刺激タイミング,エルゴメータクランク角度,機内の気圧と三軸加速度を計測項目とする計測系を製作した。現在,計測データの解析中である。
混合イオン液体の設計に基づく機能性ナノ材料の創製

本年度は,当初の研究計画に基づいて,まず親水性イオン液体,疎水性イオン液体,および水(牛血清アルブミン(BSA)水溶液)から成る3成分混合系の相図を作成した.親水性イオン液体として1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド(bmimCl),疎水性イオン液体として1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニルアミド(bmimTFSA)を用いた.得られた相図に基づいて, bmimCl, bmimTFSA, BSA水溶液を所定の組成比で混合し,激しく攪拌することにより, BSA水溶液の液滴を形成させた.このエマルションにグルタルアルデヒド水溶液を加えてBSAを架橋した.その後,エタノールアミン水溶液を加えて, BSAマイクロカプセルを一段階で水中に抽出した.走査型電子顕微鏡(SEM)観察により, BSAカプセルの粒子径を評価した.その結果, bmimClとbmimTFSAの組成比に依存してカプセルの粒子径をサブミクロンレベルで制御できることがわかった.次に,塩を添加したときのタンパク質カプセルの粒子径変化について検討した. βラクトグロブリンマイクロカプセルを上記の手法により作製し,純水中に懸濁させた.ここへ様々な塩を添加し,カプセルサイズの変化を共焦点レーザー顕微鏡により, in-situで観察した.その結果,塩の種類や添加濃度に依存してカプセルのサイズが変化することを見出した.このようなタンパク質カプセルの"動的な"粒子径変化は, DDSをはじめとするライフサイエンス分野へ応用するうえで非常に重要であると考えられる.本年度は,当初の研究計画に基づいて,まず親水性イオン液体,疎水性イオン液体,および水(牛血清アルブミン(BSA)水溶液)から成る3成分混合系の相図を作成した.親水性イオン液体として1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムクロリド(bmimCl),疎水性イオン液体として1-ブチル-3-メチルイミダゾリウムビストリフルオロメタンスルホニルアミド(bmimTFSA)を用いた.得られた相図に基づいて, bmimCl, bmimTFSA, BSA水溶液を所定の組成比で混合し,激しく攪拌することにより, BSA水溶液の液滴を形成させた.このエマルションにグルタルアルデヒド水溶液を加えてBSAを架橋した.その後,エタノールアミン水溶液を加えて, BSAマイクロカプセルを一段階で水中に抽出した.走査型電子顕微鏡(SEM)観察により, BSAカプセルの粒子径を評価した.その結果, bmimClとbmimTFSAの組成比に依存してカプセルの粒子径をサブミクロンレベルで制御できることがわかった.次に,塩を添加したときのタンパク質カプセルの粒子径変化について検討した. βラクトグロブリンマイクロカプセルを上記の手法により作製し,純水中に懸濁させた.ここへ様々な塩を添加し,カプセルサイズの変化を共焦点レーザー顕微鏡により, in-situで観察した.その結果,塩の種類や添加濃度に依存してカプセルのサイズが変化することを見出した.このようなタンパク質カプセルの"動的な"粒子径変化は, DDSをはじめとするライフサイエンス分野へ応用するうえで非常に重要であると考えられる.
ゲーム木の反復構造を利用した探索アルゴリズム

本研究の目的は、ゲーム木の探索問題において近似節点の反復構造を利用するアルゴリズムを設計し、具体的応用例として、詰将棋を解く高速プログラムを作成することである。近似節点は、チェスプログラムの局面表を一般化したものであるが、探索グラフの中で、反復して現れる近似節点の集合を表現するデータ構造の工夫により、非常に高い木をもつ探索問題を解くアルゴリズムが設計できる。例えば、研究代表者が作成したプログラムによれば、611手詰のある詰将棋問題を解いた時に数十時間かかったが、近似節点の利用により1時間程度で解け、本研究の反復構造の利用により数分で解けるようになった。また、従来解けなかった長手数の問題で、本技法により解けたものもある。近似局面の反復構造を利用する技法に関して、理論的な計算量解析は難しく十分できていないが、本研究の成果として、実験的に詰将棋問題の解法に有効であることを示せたといえる。本研究では、上記のアルゴリズムの開発もふくめて、詰将棋問題に関するいくつかの結果をえた。並列計算による高速解法と設計と実験的評価、詰将棋スログラムを応用した詰将棋問題の正しさの検査(余詰チェック)、その検査プログラムを利用した詰将棋問題の自動作成システムの開発である。正しさの検査については、歴史的に重要な古典問題集で研究代表者自身による前の検査でも発見できず、従来知られていなかった余詰をもつ問題を今回いくつか発見した。なお、最新の結果も含めて詰将棋アルゴリズムの研究成果について雑誌掲載のための総合報告を作成した。
歌舞伎脚本の系統化ならびにデータベース化の研究-幕末から明治を対象に-

1.歌舞伎台本(台帳)の調査・収集本研究は『新黙阿弥全集』刊行のための基礎的段階として位置づけられる。したがって当該年度は調査対象を黙阿弥関係台本にしぼり、書誌調査と写真撮影を行った。特にその大半を所蔵する早稲田大学演劇博物館蔵本については、全台本の表紙ならびに良質の台本全丁の紙焼を収集した。2.明治期の活字本の調査・収集調査対象は(演劇脚本)と総称される明治期の活字本計246点、〈狂言百種〉全8巻計11点ならびに読売新聞に連載された7点である。このすべてについて、書誌調査を完了し、全丁の紙焼またはコピーを収集した。調査の結果、読売新聞本と初期の〈演劇脚本〉は初演時の形態を残しており、〈狂言百種〉も含めて『新全集』の底本・対校本たりうると判断される。3.データベースの構築以上の調査にもとづき、現在〈台本目録〉〈活字本目録〉の2種類のデータベースが構築されつつある。ただし本研究の特色は台本と活字本を共通の規格で扱う点にあるので、「研究成果報告書」では両者を統合し、演目ごとに台本と活字本のデータを一覧できるよう配慮している。4.今後の課題今後は、当該年度中に完了できなかった黙阿弥関係以外の台本を調査する一方、『新全集』に向けて演目と底本を選定し、本文確定のための作業を行う。本研究の目的は、新『黙阿弥全集』刊行のための基礎研究として、幕末・明治期の歌舞伎脚本の所在調査・書誌調査を行い、個々の作品について諸本の系統を明らかにすることにある。河竹黙阿弥の活動期間は幕末から明治にわたっているため、調査対象を台帳(自筆本・写本)に限るのではなく、明治期に刊行された活字本をも視野にいれることが本研究の特徴である。平成6年度に行った調査研究は次のとおりである。A.台帳の所在調査・書誌調査イ.各所蔵機関の台帳の閲覧と書誌調査ロ.台帳各冊の表表紙と裏表紙の撮影B.明治期の活字本目録の作成Aについて:Aのイについては、閲覧手続きの難しい関西松竹図書館以外はほぼ調査が完了した。Aのロについては、早稲田大学演劇博物館所蔵の黙阿弥関係の台本の撮影を完了し、引き続き良質の台本を閲覧・複写する作業にはいっている。ただし、演劇博物館所蔵台本の中には虫損の甚だしいものが多いため、研究成果を網羅的に発表するのは修復作業を待たねばならないと考える。Bについて:明治期刊行の活字本のうち、単行本と新聞の類については調査が完了した。しかし、当時の一級資料である雑誌『歌舞伎新報』の情報がかなり重要であることから、現在は同誌の記事を整理することに調査の重点を移そうとしている。調査結果をデータベース化することも本研究の重要な目的である。現在、台帳・活字本ともにかなりのデータが集まっている。これらはすでにコンピュータに入力済みであるが、これをさらに公開可能な形式に整形する方法を模索中である。2.明治期の活字本の調査・収集調査対象は〈演劇脚本〉と総称される明治期の活字本計246点、〈狂言百種〉全8巻計11点ならびに読売新聞に連載された7点である。

4.今後の課題今後は、当該年度中に完了できなかった黙阿弥関係以外の台本を調査する一方、『新全集』に向けて演目と底本を選定し、本文確定のための作業を行う。
バンドエンジニアリングによる高機能光触媒材料の開発

平成18年9月に着任以来、物質創製の基本指針としてバンド計算を利用し、高性能な新しい可視光応答型光触媒の研究開発に携わり、環境・エネルギー問題への貢献を目指した。具体的には、太陽エネルギーの転換技術として、水分解による水素の生成や有害有機・無機物質を分解可能な新しい特性の優れた光触媒材料の開発を課題に、これまで新物質合成とその特性評価などの研究開発に専心してきた。次に、それらの結果の概要を述べる。(1)活性が高い光酸化能をもつリン酸塩半導体Ag_3PO_4を新しく見出した。その材料は、可視光照射下で、酸素発生や有機汚染物質の分解反応などにも高い活性を示した。(2)紫外線照射下では高性能なNaTaO_3バンドギャップを、LaCrO_3やLaCoO_3との固溶体合成によって調整し、可視光照射下でH_2発生に利用できるようになった。(3)酸化物Pb_2WO_5のWサイトをCrやMoに置換することによって、バンドギャップを、3.4eVから2eVまで連続的な調整に成功した。一連の置換された材料の中に、ガス状IPAの分解に有効な可視光応答型光触媒を見出した。(4)強誘電体ビスマス酸化物Bi_3TiNbO_3が紫外線照射下で酸素を効率的に発生することを見出した。更に、遷移金属の置換によって可視光照射下でIPA分解を可能にした。(5)Ptを助触媒に用いたCrドープSr_2TiO_4酸化物で可視光照射下でメタノール水溶液から水素の発生に成功した。平成18年9月に着任以来、物質創製の基本指針としてバンド計算を利用し、特性の優れた光触媒材料の開発を課題に、これまで新物質合成とその特性評価などの研究開発に専心してきた。合成した物質の特性評価を既設のX線回折装置やUV-Visスペクトロメータ、光触媒特性評価装置などを用いて行い、幾つかの物質について水素製造特性や有害化学物質の分解特性などを新たに確認している。得られた成果と研究の現況は以下の通りである。1.ビスマス層状ペロブスカイト強誘電体で光触媒特性を見出した。犠牲剤を用いた試験では、紫外線照射下で、水を水素と酸素とに分解出来ることを確認した。今後は、この材料の結晶構造の最適化を図り、可視光にも応答することを目指している。2.ビスマス層状構造強誘電体は、可視光照射下でイソプロピルアルコールを分解する有害物質分解用の光触媒となることを確認した。この酸化物では、より狭いバンドギャップを実現されると予想されるイオン置換によって、より高効率化を目指している。3.NaTaO_3のバンドギャップを調整するために、酸化物固溶体を合成し、可視光照射下で水素ガスの製造を目指している。4.元素置換によって、鉛クロム酸塩のバンドギャップを3.4eVから2eVまで調整し、イソプロピルアルコールを可視光照射下で効率的に分解することを明らかにした。これまで、バンドエンジニアリングを応用して多くの物質合成とその評価に取り組んできた。今後、精密な特性評価や光触媒特性の最適化などに研究開発の焦点を合わせ、これまでの成果のとりまとめを図り、平成19年度以降の研究計画へ発展させる予定である。平成18年9月に着任以来、物質創製の基本指針としてバンド計算を利用し、高性能な新しい可視光応答型光触媒の研究開発に携わってきた。具体的には、太陽エネルギーの転換技術として、水分解によるクリーンな水素エネルギーの生成や有害有機物質や無機汚染物質を分解可能な新しい特性の優れた光触媒材料の開発を課題に、これまで新物質合成とその特性評価などの研究開発に専心してきた。1.高い光酸化活性を持つ燐酸塩の新しい酸化物半導体を見出した。酸素発生を引き起こす水分解や有機汚染物質の分解は、可視光照射下で著しく加速された。2.NaTaO_3の4eVのバンドギャップを、LaCrO_3やLaCoO_3との固溶体合成によって調整し、可視光照射下でH_2発生に利用できるようになった。3.酸化物Pb2WO5のWサイトをCrやMoに置換することによって、バンドギャップは、Pb_2CrO_5での3.4eVから2eVまで連続的に調整できることを明らかにした。4.幾つかの紫外線を吸収するビスマス層状ペロブスカイト強誘電体について、バンドギャップを調整を試みた。この研究では、構成元素の変更に伴いバンドギャップは、僅かに減少し、可視光照射下でガス状IPAを分解できることを明らかにした。5.複合酸化物半導体Sr_2TiO_4にCrをドープし、水分解によって極めて高効率に水素ガスを発生する可視光応答型光触媒となることを明らかにした。(1)活性が高い光酸化能をもつリン酸

塩半導体Ag_3PO_4を新しく見出した。その材料は、可視光照射下で、酸素発生や有機汚染物質の分解反応などにも高い活性を示した。(2)紫外線照射下では高性能なNaTaO_3バンドギャップを、LaCrO_3やLaCoO_3との固溶体合成によって調整し、可視光照射下でH_2発生に利用できるようになった。(3)酸化物Pb_2WO_5のWサイトをCrやMoに置換することによって、バンドギャップを、3.4eVから2eVまで連続的な調整に成功した。一連の置換された材料の中に、ガス状IPAの分解に有効な可視光応答型光触媒を見出した。(4)強誘電体ビスマス酸化物Bi_3TiNbO_3が紫外線照射下で酸素を効率的に発生することを見出した。更に、遷移金属の置換によって可視光照射下でIPA分解を可能にした。(5)Ptを助触媒に用いたCrドープSr_2TiO_4酸化物で可視光照射下でメタノール水溶液から水素の発生に成功した。