hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノベシクルとナノスフェアの経皮送達に関する研究

微粒子の皮内デリバリーは、エレクトロポレーションの使用により可能であることが明らかとなった。微粒子の皮内デリバリー方法の確立は、ワクチンデリバリーだけでなく放出制御型、pH制御型および温度制御型微粒子製剤の皮内デリバリーを可能とすると考えられ、この研究結果は、新たな皮膚を介したデリバリーの一歩として非常に有用であると考える。しかしながら、微粒子の物理化学的性質(粒子径、ゼータ電位、粘弾性など)と皮内デリバリー効率や皮内分布など多くの検討がまだまだ必要であり、早急に検討が必要であると考える。水溶性(log K_<o/w>が-3.5-0.29)で分子量が異なる(2040,000)薬物を選択し、in vitro及びin vivo皮膚透過・浸透性に及ぼす分子量の影響について、ヘアレスラット腹部摘出皮膚と三次元培養ヒト皮膚モデル(LsE-high)を用いて検討した。分子量約20318の薬物のLsE-high透過性はヘアレスラット皮膚透過性より約10倍高い値を示した。この結果は、これまでに我々が報告した低分子化合物の皮膚透過性結果と一致した。しかしながら、分子量約376512の水溶性薬物のLsE-high透過性は、分子量512の薬物を除きヘアレスラット透過性に比べて低いことがわかった。また、分子量がさらに大きい場合、LSE-high透過は認められなかった。そこで、ヘアレスラット皮膚とLSE-highの水溶性薬物の透過経路の違いをより詳細に考察するため、D_2Oを用いた透過実験から皮膚中の見かけの拡散係数D_<akin>を算出した。その結果、LSE-high中でのD_<akin>は、ヘアレスラット皮膚中より10倍高い値を示し、これは皮膚中のhydrophilic pathwayの大きさに起因していることが示唆された。これらの結果より、分子量が300以下の薬物の皮膚透過性は、皮膚中のhydrophilic pathwayに影響を受けることがわかった。一方、分子量300以上の薬物ではLsE-high透過性が急激に低下した。この結果から、分子量300以上の薬物ではhydrophilic pathwayより透過経路の大きい毛包等の付属器官ルートを介して透過する可能性が示唆された。さらに、粒径500nmのナノスフェアの皮膚透過・浸透性について調べた結果、ナノスフェアの存在が毛包内部にのみ確認できた。これらの結果より、毛包等の付属器官は水溶性高分子およびナノスフェアの重要な浸透ルートであることが示唆された。ナノマテリアル分野の発展は著しく、将来有望なナノマテリアルが広範な分野に亘って研究・検討されており、工業生産されたナノ材料の安全性については世界的な議論になっている。ナノマテリアルは生体内で溶解・分解するものとアスベストのように生体内で分解されないものに、大別することができる。また、生体内で分解・溶解する材料でも、その溶解物や代謝物の毒性について評価しなければならない。そこで、今年度は、生分解性の高分子として薬物のドラッグデリバリーシステムに用いられているPoly lactic-co-glycolic acid(PLGA)のナノスフィアおよび化粧品や塗料として使用されている酸化チタン微粒子の皮膚浸透もしくは透過性について評価した。PLGAナノスフェアおよびその封入薬物の皮膚透過性に及ぼす影響について検討した結果、PLGAナノスフェア自身は皮膚透過しないものの、含有薬物の高い皮膚透過性および皮膚中濃度が得られた。これらの結果から、PLGAナノスフェアは、医薬外用剤や化粧品の基剤として有効である可能性が示唆された。一方、酸化チタンを用いた場合では、経皮吸収性について評価する前に微粒子酸化チタンを静脈内投与後の体内動態を評価した。これらの結果、静脈内投与後、各臓器や血液中のチタンレベルが上昇したものの、脳への移行性は見られなかった。また、チタンのほとんどが肝臓に集まり、続いて、腎臓、肺、脾臓の順となった。しかし、投与後1ヶ月の肝臓中チタンレベルは80%にまで減少した。また、電顕観察の結果、ナノマテリアルサイズが投与後減少していくことが示唆された。以上より、チタンは体内から消失してゆくことが考えられた。水溶性高分子蛍光物質(FITC-dextran, M. W.4,000,FD-4)および粒径500nmと6.0μmのナノおよびマイクロスフィアをヘアレスラット皮膚および皮膚付属器官を持たない表皮および真皮からなる三次元培養ヒト皮膚モデルLSE-highに適用し、それらの皮膚透過・浸透性について調べた。FD-4を適用した場合、ヘアレスラット摘出皮膚では透過性を確認することができるものの、LSE-highを用いた場合では透過を確認することができなかった。また、ナノおよびマイクロスフィアを適用した場合は、いずれの皮膚でも透過を確認することは出来なかったものの、ヘアレスラット皮膚では、毛包内部にナノスフィアを確認することが出来た。これらの結果から、毛包等の付属器官はナノスフィアや水溶性高分子の皮膚透過もしくは浸透ルートとして重要な役割を果たしていることが分かった。

そこで、物理促進法として知られているエレクトロポレーション(EP)によるナノ粒子の皮内(表皮内)デリバリーの可能性とその有用性をナノおよびマイクロスフィアを用いて評価した結果、どちらの粒子もEP処理により毛嚢を介することなく皮膚の浅い部分に送達することができた。これらの結果より、EPの使用によりナノもしくはマイクロスフィアの表皮内デリバリーが可能となったと考えられた。本研究で確立されたEP法を用いることにより、ワクチンだけでなくペプチドやオリゴヌクレオチドなどの高分子薬物の放出制御型、pH制御型および温度制御型微粒子製剤の皮内デリバリーが可能となるど考えられ、皮膚を介した新たな微粒子デリバリー法の幕開けを予感させる。
タンパク質フラスコ内部における非天然多核金属中心の構築と新規生体触媒への展開

本研究では、新規生体金属触媒の創製を目的として、酸素結合タンパク質DcrH-Hrの活性中心であるカルボキシラート架橋二核鉄中心の改変および機能変換を実施している。カルポキシラート架橋二核鉄中心を有するタンパク質は、酸素分子を利用して様々な生体内化学反応を支援している。なかでも直截的かつクリーンな反応経路で不活性C-H結合を活性化するメタンモノオキシゲナーゼの酸素活性化能は非常に魅力的であるが、複雑な構造を有しており取り扱いが難しい。そこで、シンプルな構造かつ大腸菌による大量発現が可能であるカルボキシラート架橋二核鉄中心を含有するDcrH-Hrを研究対象とし、錯体化学的な知見に立脚した合理的な活性中心の再設計によって、本来備わっている酸素結合能から外部基質の酸化活性能への機能変換をめざしている。昨年度までに、二核鉄中心近傍に位置するIle119の配位性アミノ酸残基への置換が二核鉄配位圏の改変に有効であることを見出しており、本年度は野生型DcrH-Hrと異なる挙動を示すI119E変異体とI119H変異体について詳細な機能解析を行った。I119E変異体では、Glu119の二核鉄中心への配位が結晶構造解析より確認されている。しかし、pH依存的な外部配位子との結合挙動や活性中心の酸化還元電位の変化が観測されたことより、Glu119の配位能は、そのカルボシラートのプロトン化の程度に大きく影響を受けることが明らかとなった。さらに、I119H変異体では、本来の酸素結合能から過酸化水素駆動の外部基質の酸化能への機能変換が破認された。共鳴ラマン分光法および極低温での赤外分光法より、I119H変異体では、His119が二核鉄中心に結合した外部配位子と相互作用していることが明らかとなった。二核鉄中心に結合した過酸化水素に対してHis119が相互作用することによって酸化能が発現したと考えられる。このように当初の目的である二核鉄第一配位圏の改変および第二配位圏の改変による機能変換を達成した。(抄録なし)本研究では、酸素結合タンパク質DcrH-Hrの活性中心である二核鉄配位サイトの改変を実施し、新規生体金属触媒の創製を目的としている。鉄二核中心を有するタンパク質にはメタンのC-H結合等の不活性結合を活性し、メタノールへと酸化するメタンモノオキシゲナーゼ(MMO)のような酸素活性化および物質変換能を有するものがある。直裁的かつクリーンな反応経路で不活性結合の酸素による活性化するMMOは非常に魅力的であるが、このタンパク質は大量発現できず、また、構造的な複雑性から取り扱いが難しい。そこで、鉄二核中心を有し、取り扱いの容易かつ大量発現可能なDcrH-Hrをタンパク質フラスコとして見立てて、鉄二核中心の第一配位圏を錯体化学的な知見に基づいて合理的に設計し、酸素結合能から酸素活性化能への改変に着手した。一年目である本年度は各種作製した変異体の迅速な精製を可能にするため、His-tag融合タンパク質の大腸菌による発現および精製法を確立した。また、鉄二核中心近傍に位置するアミノ酸のうち、ヒスチジン118番をアスパラギン酸に置換した変異体、非配位性のイソロイシン119番を配位性アミノ酸残基であるヒスチジン、グルタミン酸へと置換した変異体等の改変タンパク質を作製した。野生型とアジドやフェノールとの結合モードが野生型と異なる事を明らかにし、違いが示唆されたI119E変異体について詳しく検討を行った。アジド付加体の紫外可視吸収とラマン分光測定を行ったところ、I119E変異体において導入したグルタミン酸のカルボキシラートが二核鉄に直接、または二核鉄の配位水分子に水素結合している可能性が示唆された。さらにこの変異体は過酸化水素を酸化剤、グアイアコールを基質とした酸化反応において、野生型にはない反応性を有する事を見出した。本研究では酸素結合タンパク質DcrH-Hrの活性中心である二核鉄配位サイトの改変を実施し、新規生体金属触媒の創製を目的としている。直裁的かつクリーンな反応経路で不活性結合を活性化するメタンモノオキシゲナーゼ(MMO)の酸素活性可能は非常に魅力的であるが、構造的な複雑性から取り扱いが難しい。そこで、4-ヘリックス・バンドル中にカルボキシラート架橋された二核鉄中心を有するという構造的類似性を有し、取り扱いの容易かつ大量発現可能な二核鉄タンパク質DcrH-Hrを研究対象とし、その活性中心を錯体化学的な知見に基づいて合理的に設計することで酸素結合能からMMOのような酸素活性化能への改変に取り組んでいる。二年目である本年度は昨年度に見出した野生型とは異なる挙動を示す変異体についてより詳細な分光学的手法による解析を行った。二核鉄近傍に位置する非配位性のイソロイシン119番を配位性アミノ酸残基であるグルタミン酸へと置換した変異体(I119E)は、導入したグルタミン酸のカルボキシラートが二核鉄に直接結合していることをラマン分光測定や結晶構造解析により確認した。このような配位アミノ酸の直接的な改変は多くの場合で二核鉄構造を保持できないため、これまでに報告例は少ない。

さらにI119E変異体では二核鉄を構成する配位アミノ酸のイミダゾールとカルボキシラートの数を変化させることで二核鉄の酸化還元電位が負側にシフトすることを確認した。これは二核鉄を構成する配位アミノ酸の違いに起因すると考えられている可逆的な酸素結合能あるいは酸素活性化能の違いを理解する上で重要な知見である。また、二核鉄近傍に位置する非配位性のイソロイシン119番をヒスチジンへと置換した変異体も作製した。このI119Hでは野生型には見られないグアイアコールやシクロヘキサジエンの過酸化水素による酸化反応が進行することを確認している。本研究では、新規生体金属触媒の創製を目的として、酸素結合タンパク質DcrH-Hrの活性中心であるカルボキシラート架橋二核鉄中心の改変および機能変換を実施している。カルポキシラート架橋二核鉄中心を有するタンパク質は、酸素分子を利用して様々な生体内化学反応を支援している。なかでも直截的かつクリーンな反応経路で不活性C-H結合を活性化するメタンモノオキシゲナーゼの酸素活性化能は非常に魅力的であるが、複雑な構造を有しており取り扱いが難しい。そこで、シンプルな構造かつ大腸菌による大量発現が可能であるカルボキシラート架橋二核鉄中心を含有するDcrH-Hrを研究対象とし、錯体化学的な知見に立脚した合理的な活性中心の再設計によって、本来備わっている酸素結合能から外部基質の酸化活性能への機能変換をめざしている。昨年度までに、二核鉄中心近傍に位置するIle119の配位性アミノ酸残基への置換が二核鉄配位圏の改変に有効であることを見出しており、本年度は野生型DcrH-Hrと異なる挙動を示すI119E変異体とI119H変異体について詳細な機能解析を行った。I119E変異体では、Glu119の二核鉄中心への配位が結晶構造解析より確認されている。しかし、pH依存的な外部配位子との結合挙動や活性中心の酸化還元電位の変化が観測されたことより、Glu119の配位能は、そのカルボシラートのプロトン化の程度に大きく影響を受けることが明らかとなった。さらに、I119H変異体では、本来の酸素結合能から過酸化水素駆動の外部基質の酸化能への機能変換が破認された。共鳴ラマン分光法および極低温での赤外分光法より、I119H変異体では、His119が二核鉄中心に結合した外部配位子と相互作用していることが明らかとなった。二核鉄中心に結合した過酸化水素に対してHis119が相互作用することによって酸化能が発現したと考えられる。このように当初の目的である二核鉄第一配位圏の改変および第二配位圏の改変による機能変換を達成した。一年目の計画であったタンパク質の調製を迅速にするHis-tag融合タンパク質の調製法を確立するとともに、野生型にはない酸化能を有する変異体の作製に成功した。しかし、その詳細な解析は十分に行えておらず、この点では計画から遅れている。しかし、二年目の研究計画であった二核鉄の他金属への置換法を確立することができた点では当初の計画より進行していると考えられることより、概ね順調に進んでいると言える。二年目では野生型と異なる外部配位子との結合挙動を示し、さらに活性中心の酸化還元電位のシフトを示す活性中心の配位アミノ酸変異体(I119E)の機能解析に行った。さらに、この変異体の結晶構造解析にも成功した。このようなに活性中心の二核鉄の配位アミノ酸の直接的な改変例はこれまでにほとんど例をみない。
数値シミュレーションを用いた、マゼラン雲と集団的星形成の研究

連星系形成の有力なシナリオによると、丸い分子雲コアが重力吸縮すると、高密度部が棒状に変形し、棒が分裂、分裂片が周囲のガスを降着して連星系へと進化する。このシナリオにもとづき、Zooming GridとNested Gridの2つの方法を用いて数値シミュレーションを行った。それぞれの結果は以下の通りである。1.Zooming Gridを用いて、分子雲コアの高密度部が棒状に変形するいメカニズムと、その成長率を調べた。Zooming Gridは、分子雲コアの高密度部分だけを追跡し、高解像度の数値シミュレーションを実現する。この数値シミュレーションにより、明らかになったことは以下の事柄である。(1)棒状に変形するメカニズム:分子雲コアが重力吸縮すると、高密度部でシアー運動が成長する。このシアー運動が、分子雲コアの高密度部を棒状に変形させる。一旦、棒状になると、自己重力で棒は細長くなる。(2)変形の成長率:棒の扁平率は中心密度の1/6乗に比例して増加する。還元すれば、棒の成長率は時間の1/3乗に比例する。この成長率は、線形解析の結果と良い精度で一致する。(3)棒形成の条件:典型的なモデルにおいて、球対称から10%程度変形している分子雲コアは、等温収縮中に棒状に変形する。2.Nested Grid法を用いた数値シミュレーションコードを開発し、分子雲コアの重力収縮、棒状への変形、棒の分裂、分裂片への質量降着と、これまでになく長い進化を追跡した。Nested Grid法は、高密度部を高解像度で、低密度部を低解像度で計算する方法であるため、このような長い進化が追跡可能になる。この数値シミュレーションによって明らかになったことは以下の通りである。(1)細長いファーストコアの分裂:長軸が短軸より3倍以上長い場合、ファーストコアは重力不安定により分裂する。逆に、長軸が短軸の長さの3倍よりも短い場合、ファーストコアは分裂せず、円盤状になる。(2)分裂片の進化:分裂片の周囲に回転平衡円盤が形成される。分裂片はこの円盤のガスを降着しながら、質量を増加させる。
P_<0.1>を指標としたプレツシャーサポート圧自動制御式人工呼吸器の開発

P_<0.1>測定は、人工呼吸器の吸気開始時の時相のずれを利用して、圧トランスデューサを介してひずみ圧力用アンプとミニポリグラフで計測し、マイクロコンピュータ(マッキントッシュ、クアドラ800)にて解析した。呼吸機能測定装置(ARFEL、アイビジョン社)でのP_<0.1>測定は、個々の患者でのバルブ閉鎖時間などの設定が困難で信頼できるデータを得ることができなかった。そこで、呼吸機能測定装置の気道閉塞の時期、閉塞の持続時間、吸気呼気の認識の方法を種々に変更し確実な方法を考案中である。なお、P_<0.1>の大小と患者呼吸仕事量との関係を明らかにするために、プレッシャーサポート下の呼吸不全10症例を対象に、P_<0.1>と呼吸仕事量との関係を検討してみた。呼吸仕事量の計測には、プルモナリーモニタ(CP-100、バイコア社)を用いた。プレッシャーサポート圧を15、10、5、0cmH_2Oと低下させると、P_<0.1>は1.4±1.3、1.7±2.1、2.4±2.0、3.2±1.8cmH_2Oと増加した。患者の呼吸仕事量も0.1±0.1、0.3±0.3、0.5±0.3、0.8±0.4ジュール/Lと増加した。P_<0.1>の増加と患者の呼吸仕事量の増加は高い正相関を示したが、同時に測定した酸素消費量とP_<0.1>とは余り相関を示さなかった。酸素消費量と呼吸仕事量とも余り相関を示さなかった。酸素消費量と呼吸仕事量が正相関を示さなかったのは、酸素消費量の測定装置の感度が悪いことによることが考えられた。以上の結果は、P_<0.1>の大小は患者の呼吸仕事量の大小とほぼ一致し、P_<0.1>を測定することにより患者の呼吸仕事量を推定できることを示唆した。この事実は、P_<0.1>を指標として患者の呼吸仕事量を適正なレベルに制御するプレツシャーサポート圧自動制御式人工呼吸器が開発できることを示唆する。
宋代州県官の地方行政実務遂行における地縁・血縁的影響要因の研究

南宋時代の州県官の裁判・公務執行関係文書集である『名公書判清明集』の詳細な解読が、本研究の基本作業現となった。そして両浙(特に浙東)・福健江西の事例に注目して検討した結果、次のような見解に達した。(1)宋代にはほぼ「近代的」とさえ思われるような体系性を備えていたと言われる伝統中国の官僚制も、州県レベルでの実務遂行においては、他方管の縁故者が正規の官吏としてではないが、その血縁的近さや居住場所の近さなどから判決の方向を変える程の影響力を持ち得た。(2)州県官は、在地有力者との関係においては、これを尊重し行政への積極的協力を取り付けるべく時には違法な便宜供与をも行なったが、基本的権力関係としてはあくまでも優位に立っていたといえる。これは儒教論理に忠実で法や刑を発動することに躊躇しない地方管が赴任して来た際には、従来の有力者たちの地位が一挙に覆る事例がまま見られることからもわかる。(3)(2)で在地有力者について述べた図式は、実は州県官に対しても有効である。彼ら地方官はあくまでも帝国全体の統治機構のなかで一つの地位を占めているに過ぎず、(1)のような事実があまりに突出すれば、更に上位の権力によって弾効されることとなる。本研究によって、これら3点について(『名公書判清明集』以外の同時代の文集・方志史料などからも)史料に密着した形で明確にでき、日・欧封建社会とは異質な伝統中国の国制にかんするより一般的考察への足掛かりができた。但し、この知見を同時に収集した周辺諸科学の成果と整合的に理解して行く作業は、いまだ緒についたばかりであり、今後の課題とせざるを得ない。
MOFを基盤とするエネルギー材料の創製と応用

本研究では、二電子の酸化還元反応を示すアントラキノンジカルボン酸配位子とMnイオンから成る新規多電子レドックス金属有機構造体(MOF)を作製し、これを正極材料とするリチウム電池が従来のリチウムイオン電池よりも大きな容量と安定なサイクル特性を示すことを見出した。In situ XAFSおよび粉末X線回折より、Mnイオンとアントラキノン両方の酸化還元により大きな容量が得られることを明らかにするとともに、電解質カチオンおよびアニオンの両方が関与するデュアルイオン電池であることを示した。また、ポリオキソメタレートとMOFからなるPOMOFの電池特性やMOFを鋳型とする炭素材料の作製も行った。今年度は、新たな多電子レドックスMOFとして、2電子の酸化還元反応を示すアントラキノンジカルボン酸配位子とMnイオンから成る新規Mn-MOFを作製した。この物質は、Mn7核クラスターがアントラキノンジカルボン酸により架橋された三次元構造を有し、1次元チャネルが形成されている。これを正極活物質とする二次電池を作製し、その電池特性を測定したところ、1サイクル目の充電過程で70 Ah/kg、その後の充放電過程では、2段階のプラトーを示しながら200 Ah/kgの充放電容量を安定に示すことが明らかとなった。この電池反応機構を解明するために、X線吸収微細構造分析を行ったところ、Mnイオンの酸化還元、アントラキノンの酸化還元の両方によって、この電池が駆動していることが明らかとなった。さらに、ジスルフィド系配位子を有する多電子レドックスMOFの開発にも着手し、大きな容量が得られつつある。一方で、MOFを鋳型とする新たな炭素材料(MTC)の開発については、テレフタル酸を架橋配位子とする亜鉛錯体MOFを合成し、これを窒素ガス雰囲気下550度で加熱して炭化させた後、塩酸処理により酸化亜鉛を取り除き、MTCを得た。窒素ガス吸着による表面積測定の結果から、MTCはメソ孔を有することが示唆され、その比表面積は単層カーボンナノチューブやグラフェンよりも大きく、高表面積なナノカーボンを作製できた。なお、亜鉛錯体MOFについては、合成条件を様々に変更することで、その粒子サイズや形状を変えることができており、このような粒子径の異なるMOFを焼いた場合に、得られる炭素がどのように変化するかを検討する予定である。また、今後は得られたMTCを用いて、様々な正極活物質のナノ複合化などを進める予定であり、その電池特性なども検討する。多電子レドックスMOFの創製と高容量電池の開発という点で、従来のリチウムイオン電池よりも大きな容量と安定なサイクル特性が得られているため、研究はおおむね計画通りに順調に進展している。また、これまでとは異なる酸化還元配位子であるジスルフィド配位子を用いたMOFの作製とこれを正極材料とする電池の作成にも成功していることから、問題はない。一方で、MOFを鋳型とする炭素材料の作製については、高表面積かつ空孔を有する炭素材料の作製に成功しているため、順調に進行はしているが、エネルギー材料への応用の点で課題が残った。現在、炭素材料の基となるMOFの粒径制御などに成功していることから、今後は得られる炭素の粒径制御なども試み、まずは電池電極材料としての応用を検討する。このように、MOFを基盤とする新しいエネルギー材料の創製と応用という観点で、研究はおおむね順調に進展している。金属有機構造体(MOF)は、架橋有機配位子と金属イオンから形成される多孔性物質であり、ガス吸着(分離)や触媒反応などへの応用から非常に注目を集めている。本研究では、MOFの酸化還元特性や空孔への電解質イオンの挿入と脱離が可能な点に着目し、電池材料への応用研究を行ってきた。H28年度は、酸化還元活性な有機配位子である4,4'-ジピリジルジスルフィド(4dpds)とCuイオンからなる2次元構造の[Cu(oxalate)(4dpds)](S-MOF)を合成し、これを正極活物質とするリチウム電池の充放電測定を行った。その結果、S-MOF電池では4dpdsとCuイオン両方の酸化還元に基づく理論容量とほぼ同じ値が安定に観測され、4dpds電池よりも良い電池特性を示すことが分かった。ここでは、正極のS K端XAFS測定により、電池反応におけるMOF中のジスルフィド(S-S)結合の状態変化の解明を試みた。その結果、充放電によりMOF配位子中のジスルフィド結合は可逆な開裂/結合と2電子の酸化還元を示すことが分かった。このことより、MOFの強固な骨格にジスルフィド配位子を組み込むことで、電気化学反応におけるS-S結合の可逆な開裂と再結合が可能となり、安定なサイクル特性を有する二次電池が実現できた。また、MOFにポリオキソメタレート(POM)を組み込んだPOMOFを用いた高性能な二次電池の開発にも取り組んだ。ここでは、POMの一つであるKeggin型のシリコモリブデン酸をCuイオンとピラジンやビピリジンから成るMOFと組み合わせたPOMOFを作製し、これらを正極活物質とするリチウム電池の充放電特性を検討した。POMOF電池の1サイクル目の放電容量は、シリコモリブデン酸そのものよりも大きく、POMOFにすることで、電解液への溶出などを抑えることができたといえる。

本研究では、二電子の酸化還元反応を示すアントラキノンジカルボン酸配位子とMnイオンから成る新規多電子レドックス金属有機構造体(MOF)を作製し、これを正極材料とするリチウム電池が従来のリチウムイオン電池よりも大きな容量と安定なサイクル特性を示すことを見出した。In situ XAFSおよび粉末X線回折より、Mnイオンとアントラキノン両方の酸化還元により大きな容量が得られることを明らかにするとともに、電解質カチオンおよびアニオンの両方が関与するデュアルイオン電池であることを示した。また、ポリオキソメタレートとMOFからなるPOMOFの電池特性やMOFを鋳型とする炭素材料の作製も行った。今後は、高容量を示す多電子レドックスMOFとしてジスルフィド配位子を有するMOFの開発に注力し、配位子の長さや空孔の大きさがどのように電池特性に影響を与えるかなどを検討する。一方で、MOFを鋳型とする炭素材料については、より様々なMOFを作製し、それらを鋳型とする炭素材料を開発することで、鋳型となるMOFの構造が得られる炭素材料に与える影響を調べる。また、このようにして作製した炭素材料について、二次電池用電極やキャパシタ電極としての応用を検討する。このように、MOFを基盤とする新しいエネルギー材料の創製と応用研究を2つの観点からさらに推し進めていく予定である。機能物性化学設備備品に関しては、すでに研究室にあるものを使用しながら研究を順調に進めることとができたため、研究に必要不可欠な試薬類、ガラス器具類、電池部材などの消耗品類に使用するにとどまった。一方で、旅費に関しては、本研究費でのみ得られた成果に関する学会発表を行わなかったために、使用することができず、これが次年度使用額が生じた大きな理由と考えている。いずれにしても、研究が順調に進展したために生じたものであると思われる。次年度は、より多くの金属有機構造体の作製などが必要であると考えており、そのために必要な試薬類などの消耗品はもとより、作製に必要な少額の物品(炭素の作製に必要な電気炉など)にも使用する予定である。また、今年度得られた成果を学会発表する時期に来ており、学会発表などの旅費にも使用したいと考えている。さらに、研究員雇用や研究協力者である大学院生らが合成などに従事することへの謝金にも使用し、研究をより効率的に行っていきたいと考えている。
要介護高齢者家族への支援における「家族生活安定度尺度」適用可能性の検証

本研究は、これまで在宅介護を継続している家族の生活安定度を測定するために開発してきた尺度(家族生活安定度尺度: Family Lifestyle Stability Scale : FLSS)の、実践現場における家族支援への適用可能性について検証することを目的とした。前回調査とは異なる地域を対象として質問氏調査を行い、本尺度の交差妥当性、併存妥当性を明らかにするとともに、再度尺度の見直しを行った。その後、訪問看護ステーションに協力を得て、最終完成版尺度を試用した家族アセスメントを実施し、その有用性を検討した。本研究は、3年間の行程を経て、要介護高齢者家族に対する支援のアウトカムを評価する指標のひとつとして、平成16年度平成19年度に開発した、在宅介護を継続している家族の生活安定度を測定する尺度(家族生活安定度尺度)の実践現場における家族支援への適用可能性について検証することを目的とするものである。研究初年度にあたる本年度は、前回の調査対象地域以外、すなわち首都圏以外の地域を対象とし、本尺度の交差妥当性、併存妥当性を明らかにするとともに、再度尺度の見直しを行い、最終版尺度を完成させることを目的とした。対象:首都圏以外の都道府県に所在する訪問看護ステーションを利用している、65歳以上の高齢者を在宅介護する家族とした。研究協力の承諾の得られた4都道府県に所在する105ヵ所の訪問看護ステーションより紹介を受け、314家族から協力を得た。データ収集:平成22年1月3月を調査票配布回収期間とした。調査票は家族による自記式とし、基本属性および「家族生活安定尺度」に回答を得るとともに、併存妥当性の検討のため、理論的に関連性のある既存尺度としてZarit介護負担尺度日本語版の短縮版(J-ZBI-8Y)にも同時に回答を得ることとした。倫理的配慮:本研究は研究代表者の所属する大学の倫理審査会の承認を経て実施した。データ分析の方法と経過:現在分析中である。回収された314家族からの調査票の内、有効回答の得られた289件を分析対象とし、(1)基本集計、項目分析、主成分分析、および探索的因子分析による因子妥当性の検討、(2)介護負担感尺度等、理論的に関連性のある既存尺度との相関による併存妥当性の検討、(3)信頼性係数α、多因子構造を前提とした信頼性係数ω算出による尺度の信頼性の検討(4)確証的因子分析による、地域間における因子構造の異同(交差妥当性)の検討を行い、最終版「家族生活安定度尺度」を決定する予定である。本研究は、3年間の行程を経て、在宅介護を継続している家族の生活安定度を測定する尺度(家族生活安定度尺度:Family Life Stability Scale : FLSS)の実践現場における家族支援への適用可能性について検証することを目的とするものである。本年度から来年度は、病院の退院支援部門の協力を得て最終版「家族生活安定度尺度」を試用したケーススタディを行い、その有用性を検討することを目的とする。研究対象:病院退院調整部門を経由して自宅へ退院する要介護高齢者の家族、1519事例程度を予定する。データ収集方法:退院後の外来受診前にFLSSを郵送し、回答の上、返送してもらい、外来受診日に、家族代表者に以下を把握するための面接を行う。面接内容は家族代表者の了承の元に録音し、その後逐語録としてデータとする。研究に同意の得られた家族員のFLSSの回答結果を、退院支援にあたった看護師にフィードバックする。その後、当該看護師に、下記の内容を問うFLSSを用いた家族アセスメントの有効性に関するアンケートを実施する。データ分析方法:ケーススタディ・リサーチ法を用いて分析する。FLSSの測定値と、対象家族の基本情報および面接により聞き取った実際の家族の生活状況に関わる質的データを対比させ、FLSSの妥当性を分析する。FLSSの測定値と対象家族の基本情報、および面接により聞き取った実際の家族の生活状況に関わる質的データと、退院支援、在宅療養支援との関連性を分析する。看護師に実施したアンケートより、看護職から見たFLSSを用いた家族アセスメントの有効性と課題を分析する進捗状況:本年度はまず準備段階として本研究で使用するケーススタディ・リサーチ法に関する文献検討を行った。フィールドとの打ち合わせを終了し、研究実施について倫理委員会の承認を経て、研究調査に着手した段階である。現在、1事例目のインタビュー調査を実施している。来年度にかけて事例数を増やし分析を進めてゆく予定である。本年度は訪問看護ステーションの協力を得て、これまで開発し、信頼性・妥当性を検証してきた最終版「家族生活安定度尺度」を試用したケーススタディを行い、その有用性を検討した。本研究では、家族を当該高齢者の在宅介護に関わり、かつ、当該高齢者と血縁関係あるいは婚姻関係にある人々の集まりとした。対象は、東京都内に所在する

1訪問看護ステーションから紹介を受けた65歳以上高齢者を在宅介護する5家族、および在宅療養支援に当たる訪問看護師5名とした。対象家族に、事前に訪問看護師よりFLSSを配布してもらい、回答してもらった上で後日研究者が在宅介護しながらの家族の生活状況について30分1時間程度の面接による聞き取り調査を行った。その後、担当の訪問看護師からも、各家族の状況についてFLSSで評価を得るとともに、その家族の強みと弱み、必要と考えられる支援について自由記述で回答を得た。家族によるFLSSの測定値と、家族への面接により聞き取った実際の家族の生活状況に関わる質的データ、訪問看護師によるFLSS測定値との対応関係を検討した。さらに過去に実施したFLSSを用いた調査研究(n=515)より、生活安定度で優位差の認められた要介護度をブレーク変数とした下位尺度および項目毎の平均値と、各家族のFLSS得点との比較を行った。その上で家族の強みと弱み、必要な支援を分析して抽出した。抽出された家族の強みと弱み、必要な支援について、訪問看護師から得た回答との致度を吟味した。その結果、家族への面接から得られた質的データおよび訪問看護師による評価得点との一貫性、家族アセスメントとの一貫性が示された。本尺度が実際の家族状況を捉えうるものであり、支援の方向性を検討する際のひとつの指標として活用しうるものであると考えられた。
多重解像度解析に基づく高階エネルギーの自動構築

グラフカットによるエネルギー最小化問題は,コンピュータービジョンやパターン認識において広く扱われるが,その解法の制約やエネルギー設計の難しさから,実用的には比較的単純なもののみにとどまっている.解法は実用的なレベルになっているが,エネルギー自体の設計方法については,理論的な方針がない.一方で,過分割処理により問題を単純化することで,精度や計算量の面で大幅な改善がみられることが分かっている.本研究では,入力データの構造を基にしたエネルギー設計を実現するために,尺度空間解析による階層的な全自動の構成手法を提案し,医用画像や動画像などへの応用を通して,実用性を検証する.グラフカットによるエネルギー最小化問題は,コンピュータービジョンやパターン認識において広く扱われるが,その解法の制約やエネルギー設計の難しさから,実用的には比較的単純なもののみにとどまっている.解法は実用的なレベルになっているが,エネルギー自体の設計方法については,理論的な方針がない.一方で,過分割処理により問題を単純化することで,精度や計算量の面で大幅な改善がみられることが分かっている.本研究では,入力データの構造を基にしたエネルギー設計を実現するために,尺度空間解析による階層的な全自動の構成手法を提案し,医用画像や動画像などへの応用を通して,実用性を検証する.
構造の簡素な適応制御系設計手法とその適応サ-ボコントロ-ラ構成への適用

1。構造の簡素な適応制御系設計手法の開発従来の適応制御手法より構造がいちじるしく簡素なSimple Adaptire Control(以下SACと畧称)はSabelらにより始めて提案されたが,その適応範囲は著しく限定されていた。本研究ではまずフィ-ドフォワ-ド補償の導入によりその適用範囲が大巾に改善されることを示し,同要素の一般的な設計手法を確立した。また,外乱や非線形性要素に対しロバストとなるロバスト適応機構を付加することで外乱等に対するロバスト性が大巾に向上することを示した。その結果,追従モデル次数を任意に選ぶことができ,寄生要素及び外乱の存在に対し従来の適応制御手法よりはるかに構造が簡単でかつロバストな適応制御系の構成が可能となった。上記の結果は,安定性証明,フィ-ドフォワ-ド補償の設計法,ベンチマ-クテストによる制御性能確認等に関してまとめたものを計測自動制御学会に投稿している。また,国際論文誌へも発表を予定している。2。SACのサ-ボ系への適用上述の成果をロボットア-ムの位置制御を対象としたサ-ボコントロ-ラ構成に応用し,DCサ-ボモ-タ系に関しては負荷変動に対し従来のPID制御方式よりもはるかにロバストでかつ追従性能もよいことを確認した。この結果は現在日本機械学会論文集C編に投稿中である。また,ダイレクトドライブ方式のサ-ボ系にも適用し良好な結果を得ている。この成果は学会への発表を予定している。なお,上記のサ-ボコントロ-ラは市販のサ-ボドライバにパソコンを外づけした実験室レベルでのプロトタイプである。この専用ボ-ド化についても検討している。1。2。
植え込み型除細動器(ICD)の除細動閾値低減に関する研究

植込み型除細動器(ICD)植込み術の手術の際は、適正な除細動出力を決定するための除細動閾値(DFT)測定が不可欠である。また、DFTは可及的に低減させることが手術成功の向上には重要である。本研究の目的は、DFT低減のために新しい研究を試みた。すなわち、心室細動受攻期に電気ショックを与えた際に、心室細動が誘発されるショック・エネルギー量には一定の範囲があり、その最大値、即ちupper limit of vulnerability(ULV)なるものが存在し、それはDFT値の直下にあることが推察されている。我々はこの事実に着目し、ULVを測定することによりDFT測定より少ないエネルギー量にてDFTの代用とするための検討を試みた。結語:上記結果から、臨床においてULVをDFTの代用とすることの可能性が示唆された。しかしながら、ULVはDFT値より低いとはいえ、まだ十分とはいえない。したがって今後の展開として、例えばlower limit of vulnerabilityなど、より低値のエネルギー量でのDFTの代用が可能である方法を検討する予定である。それには心室細動誘発あるいは除細動に関する電気生理学的メカニズムの解析が不可欠であり、今後は多チャンネル(512チャンネル以上)マッピングによる研究を継続する予定である。心室頻拍(VT)、心室細動(VF)などの放置すると突然死に至る致死性不整脈の治療法として、植込み型除細動器(ICD)による治療法の評価はすでに確立されている。しかしながら装置の小型化、軽量化、除細動閾値の低減など、未解決の問題も多い。今回、我々が試みた研究は雑種犬を用いて種々条件下における除細動機閾値の低下を目的とし、除細動装置からの出力波形、電流値、電圧値などの至適条件を求めたものである。まず、従来から報告されている出力波形の形態を、1相性波形と2相性波形を比較した。他の条件を同一にして出力波形を1相性から2相性とすることにより、除細動閾値は約30%低下させることが可能であった。しかしながら、本実験の問題点は、除細動用放電を繰り返すことにより心筋障害が蓄積されるために、同一条件下での複数の実験が行なえない点にある。また、心筋血流量、動脈血酸素飽和度も一定に保つことは容易でない。この問題の解決には、心筋障害の少ない新鮮な実験動物を多数使用することが大切であろう。今後はさらに通電波形の通電時間の相違、出力電圧を上昇させた際の影響なども検討する予定である。また、心内膜電極のみによる除細動を試みる際に、最も有効な心内膜電極の位置を求めることは臨床上重要である。上大動脈、右心房、右心室、冠動脈洞などの数か所の位置の組合わせのうち、最も低い除細動閾値の得られるものを求める予定である。結語:上記結果から、臨床においてULVをDFTの代用とすることの可能性が示唆された、。
新規ユビキチン化酵素複合体Nqo1-PDLIM2による自然免疫応答制御機構

NQO1欠損マクロファージではLPS誘導性IL-6産生がコントロール細胞に比べ著しく高くなることが判明していたが、今回そのメカニズムの詳細を明らかにした。LPS刺激により誘導されるTNF-aやIL-1産生はLPSシグナル下流ではたらくNF-kBにより直接的に誘導される。一方で、IL-6やIL-12産生はNF-kBにより誘導される核内転写因子IkBzを介して誘導されることが報告されており、LPS誘導性IL-6産生は2段階制御を受けている。これまでの研究成果により、in vivoにおけるLPS投与実験においてもNQO1欠損マウスおよびPDLIM2欠損マウスにおいてコントロールマウスよりもLPS感受性が高くなっており、血中IL-6量も高値を示していることを明らかにした。昨年度は野生型(WT)あるいはNQO1欠損マクロファージをマウスにトランスファーした後、LPS投与実験を行ったところ、NQO1欠損マクロファージをトランスファーした群ではコントロール群に比べLPS感受性が高くなっていた。これらの結果は生体内においてもマクロファージ由来のNQO1がLPS応答の抵抗性において重要であることを示唆している。また、LPSと同様に自然免疫を活性化させるNodリガンドやHMGB1によるIL-6誘導にはNQO1は関与していないことを明らかにした。その原因として、NodリガンドやHMGB1はIkBzを介さずにIL-6を誘導していることも発見した。一方で、IL-17産生性ヘルパーT細胞(Th17)において、NQO1の発現が上昇し、IL-17産生を抑制していたことから、Th17細胞分化においてもNQO1が重要なはたらきをしていることが示唆された。LPSにより誘導されるIL-6産生において、NQO1の作用機序を明らかにした。また本研究成果は、J Exp Med. 215: 2197-2209, 2018.に掲載されている。また本研究成果は2017年第46回日本免疫学会学術集会においてベストプレゼンテーション賞を受賞した他、本年度の本研究所主催の研究所夏季リトリート2018において最優秀賞を受賞している。以上のことから本研究の進捗状況は計画より進んでいるものと思われる。Nqo1酵素活性を制御できるNqo1リガンドは複数存在しており、これらNqo1リガンドの中からマクロファージにおいてLPS誘導性IL-6産生を抑制できるものを同定する。具体的にはWTおよびNqo1 KOマクロファージをLPSとNqo1リガンドで処理し、上清中のIL-6量をELISAで測定する。WT細胞においてIL-6産生を抑制できるNqo1リガンドが同定されれば、マウスにLPSやリステリア感染によるエンドトキシンショックを誘導し同定されたNqo1リガンドによる生存率の改善や血中サイトカイン量の減少を確認する。さらにT細胞においてNQO1が誘導され、T細胞文化にも関与している結果が得られていることから、T細胞におけるNQO1の作用機序に関しても明らかにしていく。今回われわれはNQO1がLPSにより誘導されるIkBzのユビキチン化を促進していることを発見した。NQO1自身はユビキチンリガーゼではないことから、IkBzのユビキチン化を誘導するユビキチンリガーゼを探索したところ、核内ユビキチンリガーゼであるPDLIM2が同定された。NQO1欠損マクロファージと同様に、PDLIM2欠損マクロファージにおいてもLPS誘導性IL-6産生が特異的に上昇していた。われわれはPDLIM2がIkBzと結合しユビキチン化を誘導する際に、NQO1が両者の結合の橋渡しとしての役割を担っていることを明らかにした。さらにPDLIM2がNQO1やIkBzと結合するにはPDLIM2内に存在するLIMドメインを介していることもdeletion mutantを使った実験により明らかにした。またin vivoにおけるLPS投与実験においてもNQO1欠損マウスおよびPDLIM2欠損マウスにおいてコントロールマウスよりもLPS感受性が高くなっており、血中IL-6量も高値を示した。以上の結果から、NQO1はPDLIM2によるIkBzユビキチン化に必要な橋渡しタンパクとしてはたらくことにより、LPS誘導性IL-6産生を特異的に抑制していることを明らかにした。LPSにより誘導されるIL-6産生におけるNQO1の作用機序を明らかにし、現在それら結果をまとめ論文に投稿中である。また、NQO1リガンドを用いたLPS誘導性のIL-6抑制の研究にも着手しており、本研究は順調に進展していると言える。

LPS刺激により誘導されるTNF-aやIL-1産生はLPSシグナル下流ではたらくNF-kBにより直接的に誘導される。一方で、IL-6やIL-12産生はNF-kBにより誘導される核内転写因子IkBzを介して誘導されることが報告されており、LPS誘導性IL-6産生は2段階制御を受けている。これまでの研究成果により、in vivoにおけるLPS投与実験においてもNQO1欠損マウスおよびPDLIM2欠損マウスにおいてコントロールマウスよりもLPS感受性が高くなっており、血中IL-6量も高値を示していることを明らかにした。昨年度は野生型(WT)あるいはNQO1欠損マクロファージをマウスにトランスファーした後、LPS投与実験を行ったところ、NQO1欠損マクロファージをトランスファーした群ではコントロール群に比べLPS感受性が高くなっていた。これらの結果は生体内においてもマクロファージ由来のNQO1がLPS応答の抵抗性において重要であることを示唆している。また、LPSと同様に自然免疫を活性化させるNodリガンドやHMGB1によるIL-6誘導にはNQO1は関与していないことを明らかにした。その原因として、NodリガンドやHMGB1はIkBzを介さずにIL-6を誘導していることも発見した。一方で、IL-17産生性ヘルパーT細胞(Th17)において、NQO1の発現が上昇し、IL-17産生を抑制していたことから、Th17細胞分化においてもNQO1が重要なはたらきをしていることが示唆された。LPSにより誘導されるIL-6産生において、NQO1の作用機序を明らかにした。また本研究成果は、J Exp Med. 215: 2197-2209, 2018.に掲載されている。また本研究成果は2017年第46回日本免疫学会学術集会においてベストプレゼンテーション賞を受賞した他、本年度の本研究所主催の研究所夏季リトリート2018において最優秀賞を受賞している。以上のことから本研究の進捗状況は計画より進んでいるものと思われる。in vivoにおけるLPS投与実験においてNQO1欠損マウスおよびPDLIM2欠損マウスではコントロールマウスよりもLPS感受性が高くなっており、血中IL-6量も高値を示していたことから、今回発見したNQO1の機能を促進させるようなNQO1リガンドは敗血症の治療にも有効であることが予想される。そこで当初の研究計画に記載したとおり「NQO1リガンドによるエンドトキシンショックに対する新規治療法の開発」を目指す。Nqo1酵素活性を制御できるNqo1リガンドは複数存在しており、これらNqo1リガンドの中からマクロファージにおいてLPS誘導性IL-6産生を抑制できるものを同定する。具体的にはWTおよびNqo1 KOマクロファージをLPSとNqo1リガンドで処理し、上清中のIL-6量をELISAで測定する。WT細胞においてIL-6産生を抑制できるNqo1リガンドが同定されれば、マウスにLPSやリステリア感染によるエンドトキシンショックを誘導し同定されたNqo1リガンドによる生存率の改善や血中サイトカイン量の減少を確認する。Nqo1酵素活性を制御できるNqo
ヒトゲノム反復配列の不安定性にもとづく疾患の診断技術の開発

染色体テロメアDNAは、TTAGGGの繰り返し配列からなり、蛋白質成分と共に構成するテロメアは染色体の安定な維持に必須な機能構造体である。テロメア長は、DNA複製に伴う短小化とテロメレースによる伸長傾向の平衡関係の結果決定されるダイナミックな変化をとげる。そこで、腫瘍細胞におけるテロメア繰り返し配列の構造機能の変化とその医学的意義を明らかにするためには、腫瘍細胞の成立のどの段階で、テロメア長とテロメレース活性とがいかに変化するかを解析する必要がある。まず、正常人の抹消血有核細胞のテロメア長を測定したところ、おおむね検体の由来する個体の年齢と相関して減少することを見いだした。しかし、調べられた最も高齢の98歳の正常人でも、平均テロメア長は約6kbを示し、正常個体の示すテロメア長には下限があることが示唆された。一方、慢性骨髄性白血病(CML)と急性骨髄性白血病(AML)では、患者の年齢に関わらずいずれも、正常人が示す下限値よりも短いテロメア長を示した。テロメレース活性を定量的かつ高感度で測定するために、我々はstretch PCR assayと呼ぶ方法を独自に開発した。テロメレース活性は正常細胞ではほとんど検出されなかったが、CMLの芽球転化後やAMLの再発例など、予後の悪い悪性化傾向の強い症例で特徴的に著しい活性が認められた。以上の検討から、短いテロメア長と強いテロメレース活性の二条件がそろうことは、悪性腫瘍の予後が悪いことを占う診断上の価値があることが示唆された。一方、逆に、この二条件が悪性腫瘍の進化の原動力となることを提唱した「テロメア・クライシス」モデルを発表した。不安定性を示す代表的なゲノム反復配列であるテロメア配列をPCRを用いて正確かつ高感度に測定する方法を開発することに成功した。一般に、繰り返し配列をPCRによって遺伝子増幅する際には、二つのプライマー配列を、同じ繰り返し配列のsenseとanti-senseの二つの配列にせざるを得ないために、プライマー同志のアニーリングがおきてしまう可能性があ琉。また、たとえプライマーが目標とする鋳型DNAにアニーリングしても、末端の繰り返し単位ではなく、内側にある繰り返し単位とアニーリングすると、それに由来するPCR産物は、初期の鋳型とした繰り返し配列の長さを反映することができない。このような点から、これまで繰り返し配列をPCRを用いて解析することは困難であった。我々は、プライマーの配列、長さ、およびPCRの反応条件を詳しく検討することで、以上の短所を克服することに成功した。この新しいPCR技術、“Stretch PCR"を用いることで、ゲノムに存在するテロメア繰り返し配列そのものだけではなく、テロメア長を調節する酵素、テロメレースの酵素活性を高感度かつ特異的に測定する系の開発に成功した。

テロメレース活性を定量的かつ高感度で測定するために、我々はstretch PCR assayと呼ぶ方法を独自に開発した。テロメレース活性は正常細胞ではほとんど検出されなかったが、CMLの芽球転化後やAMLの再発例など、予後の悪い悪性化傾向の強い症例で特徴的に著しい活性が認められた。以上の検討から、短いテロメア長と強いテロメレース活性の二条件がそろうことは、悪性腫瘍の予後が悪いことを占う診断上の価値があることが示唆された。一方、逆に、この二条件が悪性腫瘍の進化の原動力となることを提唱した「テロメア・クライシス」モデルを発表した。
新規な手法で作製した二元系Cu触媒担持木質バイオマス炭素化物の水素製造用触媒特性

ボールミルを用いた新規手法によりCu-Mn触媒あるいはCu-Zn触媒を担持したスギ炭素化物を作製し,製造条件が表面特性と触媒特性に与える影響を評価した。Cu-Mn触媒のCuとMn比の影響を検討したところ,スギおが屑にCu-Mn触媒を担持し炭素化するまでは,添加したCu-Mn触媒のCuとMn比が維持されたままであった。さらに過マンガン酸カリウム溶液中で加熱処理することにより一酸化炭素酸化の触媒活性が向上するが,過マンガン酸カリウム溶液中での加熱処理によりCu-Mn触媒が脱離し,CuとMn比も変化した。結果的に共沈法で作製するCu-Mn触媒はCuとMnのモル比が2:1で調製すると過マンガン酸カリウム処理後のCuとMn量が同程度になり,検討した中では一酸化炭素酸化の触媒性能が最も高かった。Cu-Zn触媒についても,Cu-Mn触媒と同様に過マンガン酸カリウム溶液中の加熱処理により水性ガスシフト反応の触媒性能が向上した。過マンガン酸カリウム溶液処理によりCu-Zn触媒担持量は減少したが,CuとZnの比は大きな変化がなかった。検討した中ではCuとZnのモル比が2:1の時,水性ガスシフト反応の触媒性能が高かった。スギおが屑に担持するCu触媒を共沈法とボールミル法で調製した場合を比較した。作製したCu-Zn触媒担持スギ炭素化物を電子顕微鏡とエネルギー分散型蛍光X線分析を用いた元素マッピングにより観察したところ,共沈法で調製したCu-Zn触媒はCuとZnが同一粒子に存在していたが,ボールミル処理で調製した場合は,CuとZnが別の場所に担持されている様子が観察された。検討した条件においては,CuOとZnOをボールミル処理しスギおが屑と混合してもスギおが屑表面に均一に担持されず,Cu-Mn触媒をボールミル処理により調製するにはさらなる条件検討が必要であることが分かった。ボールミルを用いた新規手法によりCu-Mn触媒を担持したスギ炭素化物を作製し,製造条件が表面特性と触媒特性に与える影響を評価した。共沈法により調製したCu-Mn触媒をボールミル処理によりスギおが屑に担持し,炭素化することでCu-Mn触媒担持スギ炭素化物を簡便に作製できた。CuとMnの担持量比は,共沈法によるCu-Mn触媒調製時の添加量比とほとんど同じであり,本方法では簡便にCuとMnの組成比を制御できることが示された。400°C,700°C,1000°Cで炭素化した際,炭素化温度の上昇によりCuとMn担持量はわずかに増加し,BET比表面積や全細孔容積は大きく増加した。Cu-Mn触媒担持スギ炭素化物の粉末X線回折測定において,400°Cおよび700°C炭素化時はブロードなピークが検出されアモルファス状で担持されていることが示唆された。1000°C炭素化時はCu-Mn複合酸化物,CuO,Cu2O,MnOのピークが検出された。作製したCu-Mn触媒担持スギ炭素化物のCO酸化性能については,過マンガン酸カリウム溶液による処理の有無が大きく影響した。Cu-Mn触媒担持スギ炭素化物作製後,過マンガン酸カリウム処理しない場合は,ほとんどCO酸化性能を示さなかったのに対して,過マンガン酸カリウム溶液で処理することによりCO酸化性能が大きく向上した。また炭素化温度の影響を検討した結果,700°C炭素化時が最も高いCO酸化性能を示した。これは金属担持量と担持したCu-Mn触媒の結晶性が影響していると考えられた。Cu-Mn触媒担持700°Cスギ炭素化物は水素リッチガス中においてもCO酸化性能を示した。平成28年度の研究計画は,Cu-Mn触媒を担持したスギ炭素化物の作製と表面特性,触媒特性の評価であった。Cu-Mn触媒担持量,組成,炭素化温度,炭素化後の酸化処理の有無等が細孔特性,分散金属の化学形態,金属担持量,組成等の表面特性およびCO酸化性能に与える影響を評価し,多くの知見を得た。ボールミルを用いた新規手法によりCu-Zn触媒を担持したスギ炭素化物を作製し,製造条件が表面特性と触媒特性に与える影響を検討した。共沈法により調製したCu-Zn触媒をボールミル処理によりスギおが屑に担持し,炭素化することでCu-Zn触媒担持スギ炭素化物を簡便に作製できた。共沈法によるCu-Zn触媒調製時の添加量比(Cu/Zn)と比べて担持量比(Cu/Zn)は大きくなった。しかし,共沈法で調製したCu-Zn触媒におけるCuとZnの比(Cu/Zn)と比べると担持量比(Cu/Zn)はほぼ同じであり,また,Cu-Zn沈殿添加量に比例してCuとZn担持量が増加したことから,本方法では簡便にCuとZnの組成比を制御できることが示された。炭素化温度の影響としては,400°C,700°C,1000°Cで炭素化した際,炭素化温度の上昇によりBET比表面積や全細孔容積は増加したが,1000°Cで炭素化した際,Cu担持量に比べてZn担持量が極端に少なかった。