hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
年輪幅・酸素安定同位体比標準年輪曲線ネットワーク構築とそれに基づく木材産地推定

また、この進展により、年輪幅データの試料空白地は、関東北部と紀伊半島南部のみとなった。木質遺物の標準年輪曲線構築については、新たに、鎌倉市内の複数の遺跡(鎌倉時代に相当)から出土した出土木製品を対象にデジタルカメラによる調査と年輪幅計測、標準年輪曲線を実施したが、表面処理が困難で、年輪の可視化が難しい試料が多いことから、現時点まででは、良好な結果が得られていない。現生試料の酸素安定同位体分析については、新潟、仙台などから得られた新規スギ試料のセルロース抽出・切り出し・秤量を継続するとともに、青森、岩手などの既計測サイトの試料数増加を図り、同様に切り出し・秤量作業を進めた。その結果、各サイトで2-4試料の確保に目処が立った。ただ、本年度は、質量分析計の不調もあり、予定していただけの測定を実施することができなかった。迅速な試料採取を実現するため、最近森林総合研究所が開発した自動コア採取装置を購入し、使用研修を受講した。これにより来年度以降、12mmコアの試料採取が容易になり、より多くの試料を得られるようになると期待される。現生材を対象とした年輪幅標準曲線ネットワークの構築については、今年度予定したとおり、新規に3曲線を構築できたため、順調に進展したと評価できる。一方、酸素安定同位体比測定については、測定用試料の準備は進んだものの、質量分析計の不調があり、十分な測定数を確保することができなかった。また、国際共同研究加速基金により、長期海外出張したため、木質遺物の試料調査をほとんど実施することができなかった。以上より全体としてはやや遅れていると評価した。研究3年目となる本年度は、年輪幅標準年輪曲線の延長と既存の曲線間に生じている年代ギャップを埋め、連続的な標準年輪曲線を構築することに重点を置いた。具体的には、長野県の寺院の古材を対象とした。得られた古材30点以上をデジタルカメラなどを用いて撮影、計測し、6世紀から13世紀にかけての600年長の年輪幅曲線構築を行った。これにより、既存の年輪幅曲線間に生じていた、7世紀から9世紀の年代ギャップを埋め、長期の年輪幅標準年輪曲線を確立することに成功した。また、さらに過去への延長を達成するため、鳥海山周辺から新たに出土した紀元前の埋没木試料を多数収集し、試料調製を行った上で計測を開始した。現生試料の酸素安定同位体分析については、引き続き、新潟、仙台などから得られた新規スギ試料のセルロース抽出・切り出し・秤量を継続するとともに、青森、岩手などの既計測サイトの試料数増加を図り、同様に切り出し・秤量作業を進めた。また、古材試料についても、測定試料の切り出し作業を継続した。ただ、本年度は、質量分析計の不調と測定に必要なヘリウムガスの入手困難という事態が生じたため、予定していただけの測定を実施することができなかった。長期年輪幅標準曲線構築については、今年度予定したとおり、連続的な曲線確立に成功したため、順調に進展したと評価できる。一方、酸素安定同位体比測定については、測定用試料の準備は進んだものの、質量分析計の不調とヘリウムガス入手性という外的要因があり、十分な測定数を確保することができなかった。現生材の年輪幅標準年輪曲線ネットワーク構築については、試料収集は残り1か所程度にとどめ、試料計測と解析作業に重点を置く。
情報処理機能を持つ物体操作のための計算機視覚及びロボット工学システム

平成17年度は,1枚の2次元画像から3次元物体を認識する手法の開発を行った.本手法の特徴は,物体の3次元モデルを視点や照明条件に依存しない不偏量によって記述し,またこれを用いて物体認識を行う点である.不偏量には幾何不偏量である射影不偏量と光学不偏量であるアフィンパッチを組み合わせて使用し,頑健な物体認識を可能にした.物体のモデルは,対象物体の写真を多数撮影し,それぞれから特徴点であるアフィンパッチを抽出する.射影不偏量は6つの特徴点から計算できるため,6点からなるアフィンパッチの組み合わせを全て求め,それぞれについて幾何不偏量を計算し,これを撮影時の見え(姿勢)と関連付けてデータベースに登録する.物体認識は,対象の写真を1枚撮影し,ここからまずアフィンパッチを検出する.次に,検出されたアフィンパッチの中から任意の6点を選択し,これから幾何不偏量を計算する.この幾何不偏量とデータベース中の幾何不偏量とを照合することによって,見え(姿勢)の候補を検出し,この候補の中からアフィンパッチの類似性が最も高い見えを選択する.最後に,その他のアフィンパッチも用いてカメラの射影パラメータを解き,正確なカメラの姿勢,つまり物体の姿勢の推定を行う.本手法の課題は,データベースが膨大になってしまうことに起因する計算効率が悪い点の改善と,画像ノイズや射影幾何に起因する誤差の影響の低減である.私の博士論文では、射影幾何を利用して3次元空間の点と画像上の点との対応付けを行い、物体の認識と同定を同時に行う手法を提案している。本年度は、この手法の拡張を行った。この手法の特徴は、本来非線形である射影幾何の関係式を線形化し、線形代数の方法を用いて解析的に対応付けを解く点にある。前半は、新しい理論に基づき、より高速かつ頑健である最適なアルゴリズムの開発に取り組んだ。また、多角形物体に対してこのアルゴリズムを適用し、形状が既知の単純物体に対して、認識および同定がより効率よく行われることを確認した。後半は、上記の射影幾何に基づく認識アルゴリズムに、近年のコンピュータビジョン研究の成果であるアフィンパッチ(画像特徴量)の認識を組み合わせた手法の開発を行った。これによって、これまでは積み木のような多角形物体の認識にしか適用できなかった本手法が、模様があり滑らかな表面を持つ一般的な物体の認識に使えるようになった。物体のモデルは3次元のアフィンパッチ群から構成され、認識アルゴリズムは次の2段階からなる。第1段階では、認識されたアフィンパッチの位置を利用して、射影幾何に基づく対応付けを行う。第2段階では、アフィンパッチの持つ特徴量を利用して、アフィンパッチ同士の対応付けを行う。この手法により、高速で頑健な物体認識と初期位置の不要な物体同定が同時に可能になった。この結果を、数ヵ月の内に海外の論文誌に投稿する予定である。平成17年度は,1枚の2次元画像から3次元物体を認識する手法の開発を行った.本手法の特徴は,物体の3次元モデルを視点や照明条件に依存しない不偏量によって記述し,またこれを用いて物体認識を行う点である.不偏量には幾何不偏量である射影不偏量と光学不偏量であるアフィンパッチを組み合わせて使用し,頑健な物体認識を可能にした.物体のモデルは,対象物体の写真を多数撮影し,それぞれから特徴点であるアフィンパッチを抽出する.射影不偏量は6つの特徴点から計算できるため,6点からなるアフィンパッチの組み合わせを全て求め,それぞれについて幾何不偏量を計算し,これを撮影時の見え(姿勢)と関連付けてデータベースに登録する.物体認識は,対象の写真を1枚撮影し,ここからまずアフィンパッチを検出する.次に,検出されたアフィンパッチの中から任意の6点を選択し,これから幾何不偏量を計算する.この幾何不偏量とデータベース中の幾何不偏量とを照合することによって,見え(姿勢)の候補を検出し,この候補の中からアフィンパッチの類似性が最も高い見えを選択する.最後に,その他のアフィンパッチも用いてカメラの射影パラメータを解き,正確なカメラの姿勢,つまり物体の姿勢の推定を行う.本手法の課題は,データベースが膨大になってしまうことに起因する計算効率が悪い点の改善と,画像ノイズや射影幾何に起因する誤差の影響の低減である.
輸血製剤への電子タグ応用可能性に関する研究

本研究は,今後医療分野での応用が期待される電子タグを,注射投与と同様に取り違えによる医療事故が大きな問題となる輸血関連インシデント防止に応用すべく,システム開発と電子タグ読み取りによる輸血製剤への影響を調査する事を目的とした.輸血認証システムは,既に本院で注射認証に使用している電子タグリーダー内蔵携帯端末(PDA)を利用して開発した.タグの周波数帯は13.56MHzである.開発したシステムは,輸血部門での製剤受け入れ情報を輸血管理システムで管理し,払い出し時に電子タグを貼付,病棟では輸血実施時にPDAで電子タグを読み取り,無線LAN経由で病院情報システムの輸血オーダーと照合する.この事で,実施時の取り違えに対してリアルタイムに警告する事が可能となる.平成18年10月以降継続して本システムを実運用に供し,輸血製剤取り違え防止の有効性を確認した.問題点としては,電子タグを貼付する輸血部門の業務負担が増加する事と,新鮮凍結血漿バッグ表面の凍結のために接着剤では電子タグラベルの貼付が不可能な事である.前者は払い出し量がそれほど多くないため運用でカバーし,後者はバッグ側方スリットにラベルを通して装着する事で対応した.また,赤血球製剤,凍結血漿製剤いずれにおいても注射薬同様の距離で読み取り可能で,13.56MHz帯タグの十分な可用性が確認できた.輸血製剤への影響調査は,期限切れ赤血球製剤にリーダーから電磁波を照射し,コントロール群との比較を行なう事で調査した.使用した周波数帯は13.56MHzの他,UHF帯も用い,各々につき照射前,照射直後,1日後,3日後,7日後の血算,生化学,遊離ヘモグロビン値を比較検討した.照射時間は通常使用を想定した2秒×5回照射および,10倍負荷として100秒連続照射の2系で行なった.結果は,いずれの周波数帯,照射時間においても有意な差は生じなかった.本研究は,今後医療分野での応用が期待される電子タグを,注射投与と同様に取り違えによる医療事故が大きな問題となる輸血関連インシデント防止に応用すべく,システム開発と電子タグ読み取りによる輸血製剤への影響を調査する事を目的とした.輸血認証システムは,既に本院で注射認証に使用している電子タグリーダー内蔵携帯端末(PDA)を利用して開発した.タグの周波数帯は13.56MHzである.開発したシステムは,輸血部門での製剤受け入れ情報を輸血管理システムで管理し,払い出し時に電子タグを貼付,病棟では輸血実施時にPDAで電子タグを読み取り,無線LAN経由で病院情報システムの輸血オーダーと照合する.この事で,実施時の取り違えに対してリアルタイムに警告する事が可能となる.平成18年10月以降継続して本システムを実運用に供し,輸血製剤取り違え防止の有効性を確認した.問題点としては,電子タグを貼付する輸血部門の業務負担が増加する事と,新鮮凍結血漿バッグ表面の凍結のために接着剤では電子タグラベルの貼付が不可能な事である.前者は払い出し量がそれほど多くないため運用でカバーし,後者はバッグ側方スリットにラベルを通して装着する事で対応した.また,赤血球製剤,凍結血漿製剤いずれにおいても注射薬同様の距離で読み取り可能で,13.56MHz帯タグの十分な可用性が確認できた.輸血製剤への影響調査は,期限切れ赤血球製剤にリーダーから電磁波を照射し,コントロール群との比較を行なう事で調査した.使用した周波数帯は13.56MHzの他,UHF帯も用い,各々につき照射前,照射直後,1日後,3日後,7日後の血算,生化学,遊離ヘモグロビン値を比較検討した.照射時間は通常使用を想定した2秒×5回照射および,10倍負荷として100秒連続照射の2系で行なった.結果は,いずれの周波数帯,照射時間においても有意な差は生じなかった.
患者と支援者による「うつ」の解釈と対処行動――職域メンタルヘルスを事例に――

本研究は、日本の産業精神保健におけるうつの問題化という近年の趨向を医療社会学的観点から理解し、そのなかでうつの当事者らがいかなる困難を経験しているのかを明らかにすることを目的に行われた。本年度の調査では、五つのセルフヘルプ・グループの例会にて計15回、また、このうち一つの会の活動の延長として不定期に行われる、労災申請のための相談や学習会の場で計30回ほどの参与観察を行い、フィールドノーツを作成してきた。くわえて2件のインタビューを実施した。労災申請過程に着目したフィールドワークからは、語りが再構成される過程やストーリーの叙述を試み、次の三点を明らかにした。第一に、過去を振り返ることをめぐる困難。具体的には、過去を想起することの「しんどさ」に加え、当時の自分と回顧する自分という二者を区別することの困難である。第二に、労災補償制度の枠組みでは発病の文脈が独特な形で断絶・捨象されること。これは主に、発病前6ヶ月間の出来事という基準および「同種労働者」という参照点の存在によっている。第三に、労災申請のあとの「身の振り方」が切実な問題として立ち現われること。経済的補償の獲得という動機によっては説明できないような、「後に引けない」軌跡に入り込むという語りがしばしばみられた。これらの分析を通して、語りの多元性、ないしは語りの背後にある社会的文脈に着目する必要を提示した。成果の一部については国内の学会およびワークショップにおける報告と博士論文にて公表している。また、これら成果発信と並行して、「病いの語り」に関する研究会を四度開催した。29年度が最終年度であるため、記入しない。職域の「うつ」を主題とする本研究の目的は、以下の三点の問いに対する答えを(仮説生成的な観点から)与えることである。(1)職域メンタルヘルスとは、どのような領域なのか。(2)当事者や支援者は「うつ」をどう解釈し、どのような対処行動をとるのか。(3)そのような解釈や行動は制度的要因によっていかに規定されているのか。本研究は、参与観察やインタビュー等、フィールドワークを手法とする定性的研究である。本年度の調査では、「うつ」の当事者や家族を参加者とする五つのセルフヘルプ・グループにおいて、その例会および不定期にもたれる個別相談の場で80回あまりの参与観察を行い、フィールドノーツを作成してきた。また、各会の主宰者や参加者のうち17名に対してインタビュー調査(のべ35時間あまり)を行った。主な成果として、職域の「うつ」ではその「原因」への言及が当事者の語りの少なからぬ部分を占めること、その「原因」の構成要素が単一の出来事というよりむしろ数か月以上にわたる期間における複数の出来事の継起という文脈にしばしば帰せられることを、具体的事例から明らかにした。そして、労災申請を行おうとしている当事者などが、支援者との相互作用の過程でいかに自身の経験を一種のストーリーとして再解釈ないし再構築するのかを明らかにした。このような知見は、社会学的、定性的な観点から、病の「原因」に関する理解のあり方を広げることができる。研究成果の一部は7月の世界社会学会議(オーストリア・ウィーン大学)で報告し、各国の研究者と意見交換を行った。今後の研究でも、日本の制度や文化を相対化する視点を維持しながら、上記の三点の問いをさらに探究すべく調査研究を続ける。当初の計画では企業をフィールドとして産業保健スタッフおよび企業内の制度利用者を対象に調査を行う予定であった。しかし、当初の調査協力依頼先との間で具体的な調査スケジュールの調整が困難となったこと、単一企業内における支援者・当事者双方を対象とした調査から得られうる情報の範囲が限定的でありうるという認識をこの頃強めたこと、そして、先行研究の渉猟を通して、本研究の目的に即せばセルフヘルプ・グループをフィールドとすることが(一定の限界はあるにせよ)妥当であると判断したこと、などの事情により、協議を経て予定を変更した。複数のセルフヘルプ・グループへ協力依頼を行い、6月から五つの会で調査を始めて以降は、フィールドワークとデータ分析、そして成果発表のいずれについても、順調に進んでいる。

これらの分析を通して、語りの多元性、ないしは語りの背後にある社会的文脈に着目する必要を提示した。成果の一部については国内の学会およびワークショップにおける報告と博士論文にて公表している。また、これら成果発信と並行して、「病いの語り」に関する研究会を四度開催した。次年度の半ば頃まで調査を継続予定である。調査と並行してデータ分析を行い、成果の統合をし論文にまとめる。この際、個々の調査協力者の語りの文脈依存性を反映しつつも一定の抽象性をもった理論を導き出すことを目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。
不飽和浸透による空間的に不均一な水分移動を再現可能な積雪変質モデルの開発

平成30年度は、水みちを考慮したSNOWPACKと3次元次元水分移動モデルの比較を進めた。実データと比較するため、過去に行った室内のカラム実験、野外での散水実験、及びX線CTを用いた湿雪変質実験の3つの実験を対象に双方のモデルを用いて再現計算を行った。浸透過程の計算結果から動画等を作成して比較した結果、3次元モデルと水みちを考慮したSNOWPACKにおいてほぼ同様のプロセスで水が浸透していくことが確認された。一方で、全体的には3次元モデルの方が再現性が高く、一次元のSNOWPACKでは毛管障壁で水がたまりやすい傾向があることや全体の湿雪化が早いこと、また水みちへの水の集中は1次元のモデルでは再現が難しい事等、SNOWPACKへの改良に向けた検討課題が提起された。この結果は2018年10月にオーストリアで行われたInternational Snow Science Workshopにおいて発表した。また、3次元の水分移動モデルを用いた湿雪変質実験の再現計算においては、不均一な粒径成長がモデルでよく再現できることが確認された。その際に、湿雪変質による粒径変化と水みちの拡大に大きな関係があることが明らかになった。乾き雪に水が浸透する際に水みちが形成され、水みちの拡大が進むとともに均一な毛管流に変化していくプロセスが湿雪変質を考慮した3次元モデルで再現された本成果に関しては現在論文化を進めており、31年度の早い段階で国際誌に投稿する予定である。3次元モデルを用いた凍結過程の解析に関しては、3次元モデルに温度パラメータや、熱伝導プロセス、再凍結プロセスを組み込み、氷点下の積雪への水の浸透による温度分布の変化や水みちの凍結量を計算可能にした。また、氷点下の条件で行った実験データを研究協力者から取得し、モデルと実験の比較が可能な環境を得た。SNOWPACKと3次元水分移動モデルの融合に向け、双方のモデルの比較が大きく進んだ。過去の実験結果で得た実データとの比較で3次元モデルの方が再現性が高いことを確認し、SNOWPACKに必要な改良箇所が明らかになった。特に、湿雪変質による粒径成長が水みちの拡大に大きな影響を及ぼし、乾き雪が卓越する状態から濡れ雪が卓越する状態への遷移が再現できたことは申請時当初では予想していなかった成果である。現在のSNOWPACKでは、最初に水みちが形成し、毛管障壁に水がたまると毛管流によって浸透が開始され雪全体が濡れ雪となるプロセスで計算されているため、水みちを考慮していても全層の湿雪化が早い傾向が残っていたが、今回の成果で今後SNOWPACKの改良につながる情報を得ることができた。また、本研究の計画で3次元の水分移動モデルに温度過程や凍結過程を組み込み、検証、改良を加えることがあったが、30年度には、3次元水分移動モデルへ温度パラメータの導入と再凍結過程の組み込みを行い、熱伝導による温度分布の変化や再凍結に伴う潜熱開放や固体密度の増加を計算できるように改良を加えた。これにより、氷点下の乾き雪中に水みちが浸透した際に水みちの一部が凍結するとともに、水みち周辺の温度が高くなる過程が計算されるようになった。今後この計算を実データと比較して検証を進めていくため、過去に行われた氷点下における融雪実験のデータを入手した。また、新たな実験として、積雪への水の浸透を模し、冷却した砂カラムへの水の浸潤実験を行い、地表に添加する水の速度や温度と、浸潤前線や0°C線の進行速度、土中の氷量分布との関係を整理した。そして、砂カラムの温度分布に及ぼす選択流(水みちの形成)の重要性や、浸潤が断続的に生じる場合の間隔と土中での浸潤水の凍結量との関係を示した。今後の研究として、まず平成30年度に組み込んだ温度、再凍結過程を含んだ3次元モデルの検証を行う。検証のデータとして、氷点下環境における融雪実験や冷却した砂カラムへの浸潤実験のデータを用いて、それらと同じ条件で再現計算を行う。温度や粒径分布を測定しているので、それらを検証データに用いる。また、水みちの形成による温度分布変化の直接測定を行うため、サーモグラフィを用いて水みち形成の温度変化を測定する実験を新たに行い、モデルで再現計算を行う。その後、これらの再現計算を水みちを考慮したSNOWPACKでも行い、0度条件下の実験の時と同様に双方のモデルの比較を行ってSNOWPACKにおける水みち形成時の温度変化に関する計算手法を検討する。続いて、上記の結果やこれまでの比較結果に基づいて、SNOWPACKの改良を進めていく。3次元水分移動モデルで得た計算結果や実験で得た実データを参考に、1次元でそれらを近似して計算する手法やパラメータの最適化方法を検討する。安定した計算が可能であれば開発元であるスイス連邦雪・雪崩研究所の協力を得ながらSNOWPACKに組み込み、SNOWPACKにおける水分移動過程を改良する。これにより、SNOWPACKにおける水みち形成の遅れや湿雪化が早すぎる傾向を解消するための1次元近似手法が改良される。上記の改良を加えた上で、SNOWPACKを用いて国内外の積雪断面データや流出量と比較し、改良されたSNOWPACKの検証を行う。水分浸透の不均一性が測定可能なマルチライシメータが設置された長岡や、湿雪が再凍結しやすい寒冷な積雪地域である北海道やスイス等のデータで検証を行う。

今年度に行なった研究成果として、まず水みちを考慮できるよう改良されたSNOWPACKを研究協力者であるNander Wever氏の協力のもとで導入を進め、使用可能な環境に整備した。その上で、3次元水分移動モデル(以降、3次元モデル)とSNOWPACKの比較を行なった。比較の際にはFrancesco Avanzi氏が行った積雪層構造中における水分浸透実験の結果を検証に用いた。その結果から、水分移動モデルとSNOWPACKでは定性的にはほぼ同様の過程で浸透していくことが確認された。また、水が底面に到達するタイミングや浸透後の含水分布に関しては水分移動モデルの方が高い再現性をもっていることが確認された。これらの結果から、SNOWPACKにおける水みちに関するパラメータを最適化することで水分浸透過程を改良できる可能性が示唆され、2月にアメリカで行なった研究打ち合わせの際には水みち形成時における透水係数や、水みち形成条件を調整して再現性向上の可能性を確認した。しかしながら、この調整によりSNOWPACKの計算が不安定になる等、テクニカルな問題も生じ、調整を行なっても安定した計算を可能にするための改良が課題として残された。また、3次元の水分移動モデルに関しては、本課題の研究協力者であるFrancesco Avanzi氏が行った湿雪変質実験の再現計算を行い、不均一な水分浸透過程とそれによる粒径成長の関係を再現し、水みちの検証について解析を進めた。また、平成30年度に行う氷点下の積雪における水みちの凍結実験にむけて、乾いた凍土中に水を浸透させて浸透した水の凍結メカニズムの解明を試みた。設置していた温度センサや電極センサの値から、浸透の最中に水が凍結して氷と水が共存した状態となったこと、またその場合は非凍土中に浸透する時に比べ浸透の速度が遅くなっていたことが確認された。本研究では、積雪変質モデルで水みちのプロセスを正確に再現できるよう改良するため、3次元モデルを応用して両モデルの長所を融合することを目標としている。1年目の計画としては、SNOWPACKと水分移動モデルの水分浸透過程に関する比較を行いその再現性の差を確認すること、また必要に応じて改良を加えることとしている。比較に関しては実測データを検証データに用いて再現性の差を定量的に比較し、その結果は国際誌であるHydrological and Earth System Sciencesに投稿して受理されており、11月に掲載された。SNOWPACKの改良については、安定した高い再現性を得られる段階までは達していないものの、再現性を向上させるために必要な改良点に関する目処をたてた。3次元モデルに温度、融解、再凍結過程の導入する改良は予定通りに進まなかったが、凍結の影響を考慮して実験結果との比較が可能になるよう、積雪中の水を任意のタイミングで手動で凍結させられるルーチンを組み込んだ。そのモデルを用いてX線断層撮影により確認した粒径成長の結果との比較を行い、水分移動モデルで用いている粒径成長のモデルの妥当性を確認した。また、水みちが拡大して毛管流が卓越するようになるプロセスにおいて、湿雪変質による粒径成長が大きな役割を及ぼすことがモデルの結果から確認された。これは当初の計画にはなかった内容であるが本研究を進める際に得られた成果であり、今後国際誌への投稿を予定している。
全固体リチウム二次電池の界面微細構造とイオン伝導特性

LLT固体電解質とLiCoO_2正極からなるモデル系を用いて,結晶性固体電解質/正極界面の微細構造と電気化学特性の相関を解明することを目的とした基礎研究を行い,電解質として結晶性材料を用いる場合は,単結晶を用いた配向制御あるいは多結晶材料のへき開特性を利用した配向制御と,電解質表面へのイオン照射といった表面処理を併用することが,電気化学特性および構造安定性の向上のために有効であることを明らかにした.LLT固体電解質とLiCoO_2正極からなるモデル系を用いて,結晶性固体電解質/正極界面の微細構造と電気化学特性の相関を解明することを目的とした基礎研究を行い,電解質として結晶性材料を用いる場合は,単結晶を用いた配向制御あるいは多結晶材料のへき開特性を利用した配向制御と,電解質表面へのイオン照射といった表面処理を併用することが,電気化学特性および構造安定性の向上のために有効であることを明らかにした.全固体リチウム二次電池におけるサイクル特性や内部抵抗などの電池特性は,全固体電池特有の固体電解質/固体電極界面の構造と物性により大きく左右される.本研究ではLLT固体電解質とLiCoO_2正極からなるモデル系を用いて,結晶性固体電解質/正極界面の微細構造と電気化学特性の相関を解明することで,高い構造安定性とすぐれたイオン伝導特性を兼ね備えた固体/固体ヘテロ界面構造の制御法を確立することを目指している.本年度は,界面の構造安定性やイオン伝導特性に影響を及ぼすことが予想される因子のうち,LLT固体電解質とLiCoO_2正極との配向関係および界面微細構造と電気化学特性の相関についての研究を行い,以下のような結果を得た.(1)様々な表面方位をもつLLT単結晶にLiCoO_2を蒸着したセルを用いて,LiCoO_2正極の優先配向方位ならびに微細構造に及ぼすLLT表面方位の影響について調べた.LLT表面方位が(110)である場合,LiCoO_2内には微細なドメイン構造が形成されるが,ほぼすべてのドメイン内のLi層が界面に対して垂直に配向し,そのような微細構造上の特徴を反映して,非常に良好な界面イオン伝導特性が得られることを明らかにした.(2)多結晶LLTについて,Arイオン照射およびショットピーニングによる表面処理を行い,いずれの場合も表面にアモルファス層が形成することに成功した.またこれらの導入により,界面イオン伝導特性,界面の構造安定性が向上することを確認した.(3)LLT相の結晶構造は,組成に依存して変化するが,これまで統一的見解は得られていなかった.そこで透過電子顕微鏡内での精密な電子回折実験による空間群の評価を行い,Li-rich組成では正方晶系P4/nbmが,またLi-poor組成では斜方晶系Amm2が空間群として妥当であることを初めて明らかにした.全固体リチウム二次電池の電池特性は,全固体電池特有の固体電解質/固体電極界面の構造と物性により大きく左右される.本研究ではLLT固体電解質とLiCoO_2正極からなるモデル系を用いて,結晶性固体電解質/正極界面の微細構造と電気化学特性の相関を解明することで,高い構造安定性と優れたイオン伝導特性を兼ね備えた固体/固体ヘテロ界面構造の制御指針を得ること目的とした.本年度は前年度に引き続き,界面の構造安定性やイオン伝導特性に影響を及ぼすことが予想される様々な構造的因子と電気化学特性の相関についての研究を行うとともにLi_4Ti_5O_<12>を負極とした全固体セルの作製を試み,以下のような結果を得た.全固体電池の電気化学特性はリチウムイオンが界面を横切る際の界面抵抗だけでなく,見かけ上の正極材料のイオン伝導特性に大きく左右される.電極/電解質界面への数ナノメートル程度の厚さを持つアモルファスLLTが存在する場合,界面抵抗が大幅に低減される.またLiCoO_2正極膜中においてLi層が界面に対して垂直となるように結晶粒を優先配向させた場合,見かけ上の正極膜のイオン伝導特性が最大となり,より高速な充放電が可能となる.以上の知見から,電解質として結晶性材料を用いる場合は,単結晶を用いた配向制御あるいは多結晶材料のへき開特性を利用した配向制御と,電解質表面へのイオン照射といった表面処理を併用することが,電気化学特性および構造安定性の向上のために有効であることが明らかとなった.またLLT電解質表面へのショットピーニング処理によりLLT表面に導入されたアモルファス層の解析から,イオン伝導特性および構造安定性に優れた新規非晶質系電解質材料の候補を見出した.
ペロブスカイト型人工チタン酸化物界面に形成する低次元電子秩序の解明

多彩な物性を示すペロブスカイト型チタン酸化物に注目し、薄膜の初期成長過程を原子レベル分解能で理解するための研究を実施した。真に原子レベルで秩序構造を有する原子制御単結晶基板上に成長した界面を走査型トンネル顕微鏡で精密に計測することによって、酸化物薄膜の成長化学を開拓した。本研究で遂行した真の原子レベルから観る酸化物薄膜研究が、デバイス特性向上に結びつく多くの知見を与え、より優れた高品質材料を創出することに繋がるものと期待できる。酸化物高温超伝導体の発見以降、酸化物薄膜研究の進展は目覚ましい。特に、ペロブスカイト型構造遷移金属酸化物は、強誘電性や巨大磁気抵抗効果など酸化物の多彩な電子物性の舞台として着目され、原子レベルで制御されたヘテロ構造による精緻な物性研究へと発展してきた。しかし近年、人工的に構造制御された強相関薄膜物性に注目が集まる一方、ナノスケールでの電子の自己組織化、空間的に不均一な電子状態や、複雑に絡む電子秩序に関する研究例は極めて少ない。本研究では、パルスレーザー堆積法(PLD)と走査型トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)で構成される複合装置を用いて、機能性ペロブスカイト型酸化物ヘテロ界面で人工的に誘起される極微な電子状態変調を、極低温におけるSTM/STSにて原子レベルで抽出計測し、新たな界面物性物理を開拓する。今年度は、SrTiO_3の原子レベル制御単結晶表面を再現性良く作製する手法の確立、およびホモエピタキシャル成長薄膜表面の電子構造を明らかにすることに注力した。具体的には、酸素欠損の導入を低減する酸化雰囲気での加熱プロセスを再構築した結果、ステップ-テラス構造を維持し、且つ面内の原子レベル分解能を示すSrTiO_3(001)表面STM像を観察することに成功した。通常のSrTiO_3(001)表面と比較して、表面欠陥密度が低減しており、ヘテロ界面での電子移動度の更なる向上および電界効果デバイス等への応用が期待できる。また、1000度以上の高温にてstep-flow成長、および700度にてSr/Ti=1となる条件にてlayer-by-layer成長したSrTiO_3薄膜をSTS走査した結果、特徴的な電子状態密度が観察され、成長様式や膜厚に依存する空間分布が存在することが明らかになった。これらの成果をもとに、平成23年度では、ペロブスカイト型ヘテロ界面を構築し、界面での電荷秩序や混合電子状態などについて詳細に検討する。薄膜成長技術を駆使して人工的に原子を一つ一つ積み重ねていくことにより新構造を作製し、物性を産み出すことがSiやGaAs等の半導体で実現されてきた。そのような技術を遷移金属酸化物に適用し、磁性や強誘電性、高温超伝導などの多様な物性を組み合わせたヘテロ構造を作製して新奇電子機能を探る研究が活発化している。近年、絶縁体同士のヘテロ界面における電気伝導性の発現が注目され、そのメカニズム解明に向けた精力的な研究がなされている。そのため、多彩な物性を示すペロブスカイト酸化物薄膜やヘテロ構造の物性開拓のためには、原子レベルでの表面・界面構造や初期成長過程の理解が、その起源を探るうえで重要となる。本研究では、パルスレーザー堆積法(PLD)と極低温走査型トンネル顕微鏡/分光(STM/STS)で構成される複合装置を用いて、機能性ペロブスカイト型酸化物薄膜成長初期過程を原子レベル観察すること、および界面電子秩序を解明することを目的とした。具体的内容としては、酸化物薄膜成長に従来用いられてきたSrTiO_3基板表面は原子スケールでは無秩序であること、およびその基板上に成長させたホモエピタキシャルSrTiO_3薄膜の成長モードの違いによる表面構造を観察した。さらに、真に原子レベルで秩序構造を有する原子制御基板[SrTiO_3(001)-(√<13>×√<13>)-R33.7°表面]の作製に成功した。この基板表面上にSrTiO_3やLaAlO_3極薄膜を堆積すると、基板表面の余剰なTiが表面に拡散し、(√<13>×√<13>)構造となって安定化することを明らかにした。これは、エピタキシャル成長界面においてコヒーレントな成長が起きる様子を可視化したものである。本研究で遂行した真の原子レベルから観る酸化物薄膜研究が、デバイス特性向上につながる多くの知見を与え、より優れた高品質材料を創出することに繋がるものと期待できる。
表面積基準に着目したナノ粒子の生体影響評価に関する研究

重量濃度と表面積濃度に着目して、ラットに5種類の二酸化チタンナノ粒子を一定の重量濃度で気管内単回投与し、投与後の経時的な炎症度評価を行い、肺への生体影響を比較検討した。同様の表面積でも、二酸化チタンの種類により肺での反応は差が見られた。表面積は吸入によるナノ粒子毒性を決定する重要な一つの要因であることは示唆されたが、粒子の生成法や表面性状などもまた毒性決定要因であることが示唆された。本研究の目的は、ナノ粒子のリスクアセスメントや作業現場での管理を行う上で、従来の重量基準濃度による評価基準と、表面積基準による評価基準を比較検討し、より確かな濃度指標を開発することである。方法として、ナノサイズ粒子の表面積による影響について、BET表面積を測定するとともにいくつかの異なる重量濃度にて気管内注入し、経時的な生体影響を多方面より検討することを計画している。本年度は、3種類の二酸化チタン粒子(Amorphous,P25,P90)を使用し、まず、その表面積(BET径)を測定した。Amorphous,P25,P90二酸化チタン粒子の表面積はそれぞれ110,53.8,102m^2/gで、粒径はそれぞれ14,28,15nmであった。これらの粒子を溶媒に十分に分散させた後、8週齢のWistar系雄性ラットに対して、各分画試料をラット1匹あたり1000μgの重量濃度で0.4mlの蒸留水に懸濁し、気管内に単回注入した。解剖は、注入後3日、1ヶ月、のタイムポイントで行い、解剖時に気道からカニューラを挿入し、右肺から生理食塩水を用いて気管支肺胞洗浄を行った。1回につき5-10mlの注入を行い、自然落下にて採取し、計50mlのBALFを回収した。左肺では病理組織標本を作製するため、4%パラホルムアルデヒドで定圧固定を行った。注入後3日のBALF中の総細胞数は、P25>Amorphous>P90の順で増加しており、AmorphousとP25では有意差を認めた。また、注入1ヶ月後の時点では、BAL中の総細胞数は3群ともに3日と比較して減少していた。病理組織については現在検討中であるが、今後、濃度を変えてさらに検討を加える予定である。研究の目的本研究の目的は、ナノ粒子のリスクアセスメントや作業現場での管理を行う上で、従来の重量基準濃度による評価基準と、表面積基準による評価基準を比較検討し、より確かな濃度指標を開発することである。研究方法1.試料本年度は液相法により生成された二酸化チタン(アナターゼまたはルチル型一次粒径20nm40nm)の粒径分画を抽出し、BET表面積を測定した。2.気管内注入試験8週齢のWistar系雄性ラットに対して、2種類の二酸化チタン試料をラット1匹あたり1.0mgの重量濃度で0.4mlの生理食塩水に懸濁し、対照群は生理食塩水のみ注入する群を含め単回注入した。解剖は、注入後3日、1ヶ月、6ヶ月の3タイムポイントで行った。(合計45匹)解剖時に右肺から気管支肺胞洗浄液(BALF)抽出を行った。左肺は病理組織標本を作製した。3.病理評価BALF検体より総白血球数と好中球数を測定し、肺病理標本は、ポイントカウント法にて炎症度評価を行い、各物質による肺への生体影響評価を比較検討した。結果本年度までにデータが集まった二酸化チタンナノ粒子は5種類(アナターゼ、ルチル、P90、P25,アモルファス)で、それぞれBET表面積はアナターゼ(102m^2/g)、ルチル(102m^2/g)、P90(102m^2/g)、P25(53.8m^2/g),アモルファス(110m^2/g)であった。これらの粒子を1.0mg/ラット気管内投与した結果では、注入後3日の時点でBALFでは総細胞数がamorphous>P90>P25>>rutile=anataseの順で差が見られ、好中球数ではamorphous>P25>P90>>rutile=anataseの順で差が見られた。また、肺組織の炎症度の解析では限局性の肺胞炎が散見されたがP25>P90>amorphous>rutile>anataseの順で炎症度に差が見られた。しかしながら、これらの現象は注入後3日のみに見られた所見であり、注入後1ヶ月以後は対照群と有意差を認めず、炎症度が経時的に増加する傾向は見られなかった。これらのことより、表面積のみがナノ粒子の毒性を決定する要素ではなく、表面性状あるいは生成方法などの物性因子を考慮して毒性を評価する必要性が示唆された。最終年度はラットに対し気管内注入試験を施行した肺組織の病理組織学的検討と二酸化チタンサンプルの結晶子の大きさの計測を行った。

4種類の二酸化チタンナノ粒子[P25(Degussa),アモルファス(Wako)、アナターゼ、ルチル]1mgWistar系雄性ラットに単回気管内注入し、気管内注入後3日、1か月、6か月の時点で解剖を行った。肺組織はエラスチカ・ワンギーソン染色を行い、ポイントカウンティングにて肺組織のコラーゲン沈着率を計測し肺線維度を評価した。線維性評価において、P25が最も高いコラーゲン沈着率を示し、注入後6か月時点まで高値の状態が持続していた。化学組成が同じ二酸化チタンナノ粒子において結晶構造や生成法が異なる粒子間で線維性変化に差を認めた。今回もっとも線維化度が高かったP25は他の二酸化チタンナノ粒子と比較してBET比表面積は小さく粒子径は大きかった。また、二酸化チタンサンプル計5検体試料の結晶子の大きさを、X線回折(XRD)測定により計測した。その結果、1)5検体中4検体の試料の結晶子のサイズはSauter平均径(比表面積径)とほぼ同じであった。一次粒子は単結晶からなっていると思われた。2)気層合成で製造された試料はアナターゼとルチルの両方の結晶子を含んでいた。3)液相で晶析により製造された試料はそれぞれルチルとアナターゼのほぼ単一の結晶系からなっていた。4)製造方法は不明の試料はアモルファスであるが、アナターゼの結晶子も観察された。以上より、生体影響は、ルチルとアナターゼの結晶系の違いより、結晶に質(結晶の複合体、非晶質など)の違いではないかと推論された。肺組織の病理評価における線維性変化の解析については現在解析中であり、サイトカインなどの測定については予算的な事情もあり計画すべてが達成できているわけではない。しかしながら、対象粒子の物性解析と気管内注入試験はおおむね順調に達成できており、病理評価も大部分が進行しているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。上述のように、病理解析について進めるべき事項について完成を図るとともに、計画の最終年度であるため得られた成果に対する総括を行っていく予定である。
分子電子スピンの4量子ビット系量子テレポーテーションの実証

ニトロキシドラジカルを電子スピン量子ビットとして用いた3量子ビット系トリラジカルを非磁性ホスト分子に希釈した単結晶の育成に成功し、単結晶ESRスペクトルから3電子スピン量子ビット系として機能しうることが分かった。ニトロキシド基に基づく4量子ビット系テトララジカルにおいて複雑な溶液ESRスペクトルの完全解析に成功し、量子状態制御に基づく量子シミュレータとして可能性を検討する物質系を得ることができた。分子電子スピンをもちいた量子コンピュータを目指し、2量子ビット系よりも大きな3量子ビット系、4量子ビット系の構築と系のキャラクタリゼーションを行った。ニトロキシドラジカルをラジカルユニットとした擬3回対称性をもつ弱交換相互作用系トリラジカル、正方対称性をもつフタロシアニン誘導体テトララジカルを合成した。トリラジカルに関しては非磁性ホスト分子をもちいた希釈単結晶化に成功し、静磁場角度依存性を示すESR測定の予備的な解析の結果、3量子ビット系として機能することが分かった。つまり、配向した分子に対して3つの量子ビットに別々にアクセスすることができることを示すことができた。量子ビット間の相互作用の大きさを調べるためにパルスESR測定を行い、予備的な解析の結果、3スピン系であることを反映して、静磁場配向に依存して複数の双極子相互作用を確認した。これらの結果は、3量子ビット系による量子演算の可能性を示している。テトララジカルに関しては溶液ESRの解析の結果、ESRスペクトルの完全解析に成功し、交換相互作用を含むスピンハミルトニアンパラメータを決定した。窒素核との超微細構造定数は1.433mT、交換相互作用は辺方向10.8MHz,対角方向20.0MHzであることがわかった。スピンハミルトニアンが決定されたのでスピン状態、遷移確率を計算で求めることができる。溶液での多数あるESR遷移の帰属ができたので、それらのESR遷移を利用する量子シミュレータとしての可能性を検討することができる初段階に入ることができた。量子計算・量子情報処理研究において、量子情報を如何にして量子ビットに記憶させるかといういわゆる量子メモリーの研究課題がクローズアップされてきた。量子計算・量子情報処理において量子メモリーは必要不可欠であるのでその重要性に鑑み当該年度は有機磁性分子を用いた量子メモリーの研究もおこなった。2つのニトロキシド基をもつ分子であるイミノニトロキシド-ニトロキシド直接連結型基底三重項ジラジカル1は交換相互作用J=+550K、微細構造定数|D|=0.0639cm^<-1>、|E|=0.005cm^<-1>、g_x=2.0032、g_y=2.0048、g_z=2.0032であることが岡田、工位らによって実験的に決められている。この分子は、ゼロ磁場下で超伝導qubitと結合する分子スピンqubitアンサンブルとして興味がもたれ量子メモリーとして期待されるが、スピン物性を精緻に解析する必要がある。D値の絶対符号を決定するために10K以下でESR測定を行った。三重項スペクトルのZ成分の低磁場側と高磁場側の強度にボルツマン分布による寄与の差からD値の符号を決定することができる。実測の結果、分子1のD値の符号は負であると決定した。微細構造定数の量子化学計算からスピン-スピン相互作用だけでなくスピン軌道相互作用も重要であることがわかった。また、分子1は広範囲の低温領域のESR測定において2量子遷移の信号が観測されたので、CW/Pulse ESRをもちいて、詳細な2量子遷移の機構解明の研究も併せて行った。143Kおよび10Kにおける、2量子遷移強度のマイクロ波パワー依存性から2量子遷移はConsecutiveな機構であると結論した。今回の研究結果からジラジカル1は量子メモリーとして有望なスピン物性を備えている重要な研究対象であることがわかった。また、量子演算の高速化の観点から2量子遷移を利用した量子情報処理の研究の端緒になると考えられる。我々は有機分子電子スピンをもちいて量子演算・量子情報処理を行う研究を行ってきた。量子ビットとして様々な量子物理系が提案され研究されているが、最近ではそれぞれの量子物理系の長所をいかしたハイブリッド系を構築することが注目されている。特に最近ではハイブリッド系における量子メモリーの研究課題がクローズアップされてきた。量子情報処理において量子メモリーは必要不可欠であるのでその重要性に鑑み昨年度より有機磁性分子をもちいた量子メモリー開発に研究をシフトさせた。2つのニトロキシド基をもつ分子であるイミノニトロキシド-ニトロキシド直接連結型基底三重項ジラジカル1(微細構造定数D=-0.0655 cm-1)は、ゼロ磁場下で超伝導量子ビットと結合する分子スピン量子ビットアンサンブルとして興味がもたれ量子メモリーとして期待される。当該年度は、量子メモリーとして利用するためジラジカル1をホスト結晶に希釈させた希釈単結晶を育成しESRによるキャラクタリゼーションを行った。ジラジカル1のNO基をCO基に置換した構造のよく似たホスト分子を用いることによりジラジカル1を任意の濃度で希釈させることができることがわかった。

希釈単結晶をすりつぶしたパウダーのESR測定の結果、ジラジカル1は結晶場においてD値の異なる2つのコンフォマーが存在することがわかった。ESRスペクトルの温度変化の測定の結果、温度の低下につれてD値は変化し、それはNO基を含む2つの面の2面角が変化するためであることがわかった。今回の研究結果からジラジカル1の希釈単結晶は、超伝導量子ビットとのハイブリッド系における量子メモリーとして有望であることがわかった。今後の量子情報処理の研究の主流になると考えられるハイブリッド系の開発に大きく貢献できると考えられる。3電子スピン量子ビット系について、希釈単結晶化には成功しているが、ESRスペクトルが複雑で完全解析には至っていない。4電子スピン量子ビット系について、溶液ESRは完全解析には成功し、新たな知見も得られている一方、希釈単結晶育成のためのホスト分子の合成が遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。3電子スピン量子ビット系について、結晶内での分子構造は分かっているので、それに基づいて予想される単結晶ESR/PELDORのスペクトルと観測スペクトルを照らし合わせながら完全解析を早期に実施し、分子スピン電子量子ビット系での初めての量子情報処理実験を達成する。4電子スピン量子ビット系についてホスト分子の合成ルートを完成させる。
発酵乳ホエーより単離したメラトニン合成を促進するペプチドの作用機序の解明

我々は,現在までに睡眠ホルモンであるメラトニンを作り出す酵素serotonin N-acetyltransferaseが,内因性トリペプチドであるグルタチオンによってレドックス制御をうけることを明らかにしている.乳酸菌による発酵乳ホエーをラットに与えることにより,内因性メラトニン分泌リズムの位相調整又は振幅増強作用があることをみいだしており,この作用は発酵乳ホエー成分が細胞内グルタチオンレベルを上昇させ,メラトニン合成の律速酵素であるserotonin-N-acetyltransferase活性を増強させていることによると考えている.アセトアミノフェンを過剰投与すると肝臓中グルタチオンが枯渇するため肝障害が誘発されることが知られている.従って,細胞内グルタチオンレベルを維持することによりアセトアミノフェンによる肝障害が抑制されると考えられる.今回,発酵乳ホエーのグルタチオン上昇作用を明らかにするため,アセトアミノフェン肝障害への影響について検討した.発酵乳ホエー投与により肝臓内グルタチオン量の増加が導かれれば,アセトアミノフェンによる肝障害が抑制されると予想される.そこで,肝障害の指標として血清中ALT及びAST活性をを測定し,マウスへの発酵乳ホエー投与によるアセトアミノフェン急性肝障害への抑制効果について検討した.その結果,アセトアミノフェン肝障害の原因となる肝臓中のグルタチオンの減少が抑制され,肝障害の抑制効果がみられた.これらの結果により,in vivoにおいても発酵乳ホエー成分により細胞内グルタチオンレベルが上昇することが明らかとなった.発酵乳ホエーの投与により細胞内グルタチオンが上昇することが,in vivoにおいても明らかとなった.この結果により,発酵乳ホエーによるアセトアミノフェン急性肝障害への抑制効果を明らかにすることが出来た.細胞内グルタチオン上昇作用の解析(1)抗酸化及びグルタチオン生成に関する遺伝子発現解析:ヒト肝がん細胞培養系に発酵乳ホエーを添加後,経時的に細胞を処理し16の項目について測定する.1細胞内グルタチオン濃度,2グルタチオン生合成経路酵素活性,3グルタチオン生合成経路酵素遺伝子発現,4抗酸化ストレス関連遺伝子発現,5システイン取り込み系遺伝子発現(2)酸化ストレス防御系Keap1-Nrf2経路の誘導解析:グルタチオン濃度を制御する転写因子(Keap1-Nrf2系)遺伝子発現について検討する.我々は,現在までに睡眠ホルモンであるメラトニンを作り出す酵素serotonin N-acetyltransferaseが,内因性トリペプチドであるグルタチオンによってレドックス制御をうけることを明らかにしている.乳酸菌による発酵乳ホエーをラットに与えることにより,内因性メラトニン分泌リズムの位相調整又は振幅増強作用があることをみいだしており,この作用は発酵乳ホエー成分が細胞内グルタチオンレベルを上昇させ,メラトニン合成の律速酵素であるserotonin-N-acetyltransferase活性を増強させていることによると考えている.アセトアミノフェンを過剰投与すると肝臓中グルタチオンが枯渇するため肝障害が誘発されることが知られている.従って,細胞内グルタチオンレベルを維持することによりアセトアミノフェンによる肝障害が抑制されると考えられる.今回,発酵乳ホエーのグルタチオン上昇作用を明らかにするため,アセトアミノフェン肝障害への影響について検討した.発酵乳ホエー投与により肝臓内グルタチオン量の増加が導かれれば,アセトアミノフェンによる肝障害が抑制されると予想される.そこで,肝障害の指標として血清中ALT及びAST活性をを測定し,マウスへの発酵乳ホエー投与によるアセトアミノフェン急性肝障害への抑制効果について検討した.その結果,アセトアミノフェン肝障害の原因となる肝臓中のグルタチオンの減少が抑制され,肝障害の抑制効果がみられた.これらの結果により,in vivoにおいても発酵乳ホエー成分により細胞内グルタチオンレベルが上昇することが明らかとなった.発酵乳ホエーの投与により細胞内グルタチオンが上昇することが,in vivoにおいても明らかとなった.この結果により,発酵乳ホエーによるアセトアミノフェン急性肝障害への抑制効果を明らかにすることが出来た.細胞内グルタチオン上昇作用の解析(1)抗酸化及びグルタチオン生成に関する遺伝子発現解析:ヒト肝がん細胞培養系に発酵乳ホエーを添加後,経時的に細胞を処理し16の項目について測定する.1細胞内グルタチオン濃度,2グルタチオン生合成経路酵素活性,3グルタチオン生合成経路酵素遺伝子発現,4抗酸化ストレス関連遺伝子発現,5システイン取り込み系遺伝子発現(2)酸化ストレス防御系Keap1-Nrf2経路の誘導解析:グルタチオン濃度を制御する転写因子(Keap1-Nrf2系)遺伝子発現について検討する.有効成分の同定に時間がかかり,動物実験が実施出来なかった.有効成分の同定を速やかに行い,有効物質の合成後,動物実験を実施する.
回折結晶学的手法による半導体中の点欠陥集合体の構造解析

半導体結晶における格子欠陥の存在はその電気的あるいは物理的性質に多大な影響を及ぼすため研究例も多い。格子欠陥の原子配列が解明されれば,半導体の結晶成長,素子製造の過程を原子的尺度で制御するための基礎データとなることが期待できる。半導体では欠陥領域の原子も共有結合を保ち4配位となる傾向が強い。そのために,ある種の周期的配列が欠陥領域でも形成されている可能性が高いと考えられる。この点で微視領域からの電子回折法あるいは透過電子顕微鏡法は有力な研究手方で半導体の格子欠陥の原子配列を解明できることが期待できる。本研究の結果,従来,未解明の欠陥の構造が解明された。1 {113}面欠陥この面欠陥はイオン照射,電子線照射,熱処理でシリコン結晶内部に誘起される。電子回折,高分解能透過電子子顕微鏡の実験データから新しい原子配列モデルを提唱した。それによると結晶中に導入された多数の格子間原子が集合して,ある種の格子再構成を結晶内部で引き起こしていることが判明した。このモデルの安定性は既に理論計算により確認された。2 GaAs結晶中のシリコンの面状集合体シリコンはGaAs結晶の電気的性質を制御する便利な添加元素の一つであるが,この原子はCaAs結晶中の格子位置を置換原子として占有する場合とシリコン集合体を作る場合がある。詳しい電子顕微鏡観察の結果,集合体ではシリコン原子が2枚の{111}格子面を形成してGaAs結晶中に析出していると結論された。他にシリコンにおける水素誘起に{111}面欠陥に対して新しい原子配列モデルを導くなどの成果を得た。回折結晶学的な研究手法が半導体における点欠陥の集合構造の解明には有効であることをあきらかにした。シリコン単結晶中には点欠陥やその集合体が不可避的に存在している。これら格子欠陥を原子レベルで生御して、極微細な半導体素子を製造することが大変重要な課題となっている。そのために、これら格子欠陥の構造を原子レベルで明らかにしておくことは必要であるが、従来、信頼できる実験デ-タは少なかった。本研究ではシリコン結晶中の点欠陥の集合構造を電子回折あるいは高分解能透過電子顕微鏡法で明らかにすることを目的とした。以下にその成果を列記する。1.シリコンの(113)面欠陥の構造解析この面欠陥はシリコン結晶にイオンを注入したり、あるいは電子線の照射により誘起される。シリコンの酸化物あるいは格子間原子の集合であるなど諸説があったが、その原子配列は確定していなかった。本研究により、その構造をほぼ明らかにできた。これはシリコンの格子関原子により結晶内に誘起される格子の再構成であった。2.シリコン中の水素集合体の構造シリコン結晶内の不純物を電気的に不活性とするために意図的に水素を注入することがある。不純物原子の空いた結合手に水素原子が付着して目的が達成される反面、水素原子が結晶内で凝集していまう場合もある。この凝集構造について本研究では従来と異なる新しい構造模型を提案した。以上のように、回折結晶学的手法が半導体の点欠陥集合構造の研究に大きな役割を果たすことを具体的に明かにできた。今後はこの手法をシリコン以外の半導体結晶に適用させ、さらに研究を進めたい、一方、得られた欠陥構造のモデルについてエネルギ-計算を行い、異なる角度から欠陥構造モデルを評価することで、半導体の格子欠陥についての「信頼できる構造デ-タ」を得るべく研究を行なう。格子欠陥の原子配列が解明されれば、半導体の結晶成長、素子製造の過程を原子的尺度で制御するための基礎データとなることが期待できる。