hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多機能高分子ナノミセル型遺伝子ベクターを用いた血管疾患の遺伝子治療法の開発

親水性高分子であるポリエチレングリコールとカチオン性高分子からなるブロック共重合体がポリアニオンであるpDNAと水中で自発的に会合して形成する高分子ミセルを用い、全身投与で血管疾患の治療を可能にする遺伝子デリバリーシステムの開発を行った。各種インテリジェント機能を付与した高分子ミセルを設計し、血中での安定性の向上、疾患部位の標的化、細胞内動態の制御、搭載遺伝子の効果的な放出を達成した。本研究では、全身投与で患部の標的化が可能な遺伝子ベクターの開発を目的とする。ベクターを投与してから効果を発揮するまでの各過程、すなわち、血液中における安定性、血管疾患部位への特異的な取り込み、細胞内に取り込まれた後の核に到達するまでの細胞内動態、ミセルに内包しているプラスミドの放出に関して、in vitroおよびin vivoで詳細に検討を行い、各機能の最適条件を探る。最終的には最適条件の各機能を兼ね備えた高分子ミセルを作製して評価を行うとともに、治療遺伝子を搭載したミセルを用い血管疾患モデルに対する治療の評価を行う。本研究では全身投与で患部の標的化が可能な遺伝子ベクターの開発を達成するために、初年度である本年度は、1.新規機能性ブロック共重合体の設計、2.ジスルフィド架橋ミセル、3.環状RGDペプチドリガンドミセル、についてそれぞれ検討を行った。1.新規機能性ブロック共重合体の設計表面をPEGで覆われた高分子ミセルは、培地中での分散安定性の向上、血清蛋白や細胞表面との非特異的な相互作用の抑制、毒性の軽減などに寄与する一方で、遺伝子導入効率が低下してしまうというジレンマを抱えていた。本年度は、PEGとポリカチオンの間を、細胞内還元環境に応答して開裂するジスルフィド結合で連結することで、PEG化ミセルと同レベルの毒性を維持しつつ、PEGのないポリプレックスと同程度遺伝子発現させることに成功した。今後はin vivoでの評価も行う予定である。2.ジスルフィド架橋ミセルミセル内核にジスルフィド架橋を施すことで、培養細胞に対する遺伝子導入効率が上昇することを確認した。また、既存の遺伝子ベクターと比べて血中滞留性を向上させることに成功した。3.環状RGDペプチドリガンドミセル前述のジスルフィド架橋ミセルの表層に、内膜肥厚部位で過剰に発現しているαvβ3インテグリンレセプターを特異的に認識する環状型RGDペプチドリガンドを付与することに成功した。レセプター発現細胞に対する遺伝子導入実験では、その遺伝子導入効率が著しく上昇した。また共焦点顕微鏡を用いたミセルの細胞内動態観察により、遺伝子導入効率の上昇は、取り込み量の増加ではなく、細胞内動態の変化に起因することが明らかとなった。本年度は、全身投与で患部の標的化が可能な遺伝子ベクターの開発を達成するために、1.ジスルフィド架橋ミセル、2.cRGD架橋ミセル、3.cRGD-PEG-PAsp(DET)についてそれぞれ検討を行った。1.ジスルフィド架橋ミセル細胞内の還元環境に応答して開裂するジスルフィド架橋を内核に施したミセルを用い、in vivo評価を行った。治療遺伝子として血管新生を阻害する可溶型のVEGFレセプター-1を発現するプラスミドを、モデルとして膵がんを皮下に移植したマウスを使用し、ミセルを尾静脈より全身投与したところ最適な架橋率のミセルにおいて有意にがんの増殖を抑制することができた。またその発現はがん選択的なものであり、GFP発現プラスミドを用いることでがん組織内の血管並びに間質の細胞での発現が確認された。2. cRGD架橋ミセル環状型のRGDペプチド(cRGD)は、内膜肥厚やがん周辺の増殖が昂進している血管内皮細胞や平滑筋細胞で過剰に発現しているαvβ3インテグリンレセプターを特異的に認識することが知られている。前述のジスルフィド架橋ミセル表層にcRGDを導入したところ、担がんマウスに尾静脈するとがん周辺の血管内皮細胞への集積性が向上することが明らかになった。また血管新生を阻害する治療遺伝子を搭載したcRGD架橋ミセルは、血管密度の低下と高いがんの増殖抑制を示した。局所投与型遺伝子ベクターとして優れたシステムであるPEG-PAsp(DET)ブロック共重合体にcRGDを導入したcRGD-PEG-PAsp(DET)を合成した。インテグリンレセプター発現細胞に遺伝子導入を試みたところ、リガンド導入により遺伝子導入効率が増加した。本年度は、全身投与で患部の標的化が可能な遺伝子ベクターの開発を達成するために、1.cRGD架橋ミセル、2.cRGD-PEG-PAsp(DET)ミセルについてそれぞれ検討を行った。1.cRGD架橋ミセル細胞内の還元環境に応答して開裂するジスルフィド架橋を内核に施したミセル表層に環状型RGDペプチドを付与したcRGD架橋ミセルについて、フローサイトメトリー・蛍光顕微鏡・共焦点顕微鏡を用いて細胞内での挙動をリアルタイムで評価した。

PEGの分子量が12kのミセルではcRGDの有無による細胞内での挙動に違いが見られなかったが、PEGの分子量が17kのミセルではcRGDの付与により顕著に早い細胞内取り込みとスムーズに核周辺へ移行することが確認できた。高分子ミセル型遺伝子ベクターを開発する上で、患部の標的化のためには17k前後の分子量のPEGを利用し、リガンドを導入することが有効であることを明らかにした。効率の良いエンドソーム脱出を可能にするPAsp(DET)ポリカチオンを持ったcRGD-PEG-PAsp(DET)ミセルについて、ラット頸動脈内膜肥厚モデルに対して局所投与し、その機能評価を行った。cRGDリガンドを導入することにより、患部での遺伝子発現が持続することが確認できた。また、蛍光標識プラスミドを用いた患部への集積性の評価では、cRGDミセルが有意に高い集積性を示した。cRGDリガンドの高分子ミセル型遺伝子ベクターへの導入が、血管疾患を標的とする上で有効であることを明らかにした。本年度は、全身投与型遺伝子ベクター開発に向けた、1.PAsp(DET)ポリカチオン構造への修飾、2.PEP-PAsp(DET)/PAsp(DET)ハイブリッドシステムについてそれぞれ検討を行った。1.PAsp(DET)ポリカチオン構造への修飾これまでにPAsp(DET)ポリカチオンは、非常に低毒性で生分解性機能を有し、高い遺伝子導入効率を達成できることを報告してきた。しかしながら、DNAやRNAなどのポリアニオンとの会合力が弱く、全身投与には不向きであるという欠点を有していた。そこで本年度は、PAsp(DET)の会合力の向上をねらい、ステアロイルやコレステロールなどの疎水性基をPAsp(DET)へと修飾した。当初の設計指針に基づき、pDNAやsiRNAとの会合力が向上し、著しく高い毒性を惹起することなく、高い遺伝子導入効率ならびに遺伝子抑制効率を示した。またマウス全身投与後の血中滞留性が向上し、治療遺伝子を搭載した担がんマウスの治療評価では、全身投与することで有意に高いがんの増殖抑制効果を示した。2.PEG-PAsp(DET)/PAsp(DET)ハイブリッドシステム高分子ミセル型遺伝子ベクターは、表層のPEGが生体成分との非特異的な相互作用を抑制し毒性の低下に寄与する一方で、遺伝子導入効率も低下させてしまうというジレンマを抱えていた。そこで、PEG-PAsp(DET)とPAsp(DET)を混合して作成したハイブリッドミセルについて検討した。最適な割合で混合したミセルについては、PEG-PAsp(DET)ミセルと同等の低毒性を維持しつつ、PAsp(DET)ポリプレックスと同レベルの高い遺伝子導入効率を示した。また、治療遺伝子を搭載したミセルの全身投与による担がんマウスの治療評価においては、PEG-PAsp(DET)ミセルならびにPAsp(DET)ポリプレックスでは不可能であった、有意に高いがんの増殖抑制効果を示すことを明らかにした。
後期上方読本の成立における実録の影響についての研究

後期読本の成立期に制作された、実録を典拠とする上方出来の作品群に見られる方法が、その後の読本制作の基礎となっている。実録には、各々の話を連結していく独自の方法があるが、読本においては、特に長編構成を統括するための仕組みが考慮され、人物の内面と連動させて必然性を示しながら話を繋いでいくという様式が考案され継承されたことを解明した。後期読本史の全体像を把握するためには、文5、6年(1808、09)頃の、江戸読本の隆盛とそれによる江戸・上方読本間の作風の融合以前に位置する、享和文化初年(180005年頃)の上方読本の実態の解明が不可欠である。これに該当する作の多くは、実録を種本としており、その影響関係を明らかにする必要がある。既に従来の研究(200507年度・基盤研究(C))に基づき、京都の作者・速水春暁斎の読本に独自の記述体が存すること、それを踏襲する方法が、栗杖亭鬼卵など、文化期後半以降の作者の読本にも見出されるとの結論を予測し得ているので、このことを、各作者各作品に即して検証しようとする。後期上方読本の作『鎗権三累〓』も同じ事件を描くものである。本作品は、近松門左衛門の浄瑠璃『鑓の権三重帷子』に大きく拠っているが、読本独自の様式を備えている。具体的には、近松作にはなかった、悪人の滅亡という型を設けて、事件の終熄を象徴的に表示するという方法である。大きな流れの中において見るとき、実録の備えていた様式が後期上方読本へと流入していることを認めることができる。また鏡山物と称される敵討事件を扱った実録について資料収集を行い、一部系統立てを試みた。次年度に、この事件を扱う読本と対比しながら論究するための基盤の整備である。なお上記の例においても該当するが、実録と読本との位置関係を捉えるにあたり、演劇(特に浄瑠璃)を比較対象として加えることが有効と思われることを、本年度の研究によって把握することができた。実録が後期読本に及ぼした影響について探究するにあたり、実録・読本それぞれの様式を把握することを意図して研究を行った。まず実録における普遍的と言ってよい様式を探るため、あえて地方出来の実録を研究対象とした。出雲国で作られた実録『三巴八雲の敵討』に即して、敵討という、実録において多く取り上げられる素材が、地方の作者の手によっても、他の一般的な実録と共通の様式に沿って作品化されるという事例を明らかにした。全体の構成、人物の人間性の造形など、一定の記述の形を意識する中で作られていることが、同一事件について記す史料等との対比によって解明できた。また実録のもう一つの主要素材である御家騒動を扱う地方出来の実録の事例として、同じく出雲国で作られた『雲州橘之巻』に即して、特に人物の造形において作者特有の捉え方に沿って描写しており、そのことがあるゆえに実録としての様式が保たれていることについて論究した。さらに江戸読本作者の曲亭馬琴の作品に関して、人物の内面の把握のあり方が作品の長編構成を支える枠組に規定されていることを論じた。ここでは直接実録との影響関係には論及していないが、この論の結果を前提として、この枠組に実録的素材が如何に取り入れられるかという問題について、次年度以降探究することとなる。後期読本の重要な典拠の一つに〈実録〉があり、その本格的利用は、上方作者・速水春暁斎の〈絵本もの〉読本に始まる。この春暁斎の記述体(構成の型)が、この後の実録依拠の読本へと踏襲されていることを、前年度までの研究において解明した。本年度の研究によって、この記述体が、上方読本が江戸読本と融合を始める文化5、6年(1808、09)頃以降も存在し続け、文政期(1818)に入ってからも、上方作者たち(好華堂野亭、文亭箕山など)による実録依拠の読本に継承されていることを明らかにした。そして更には、江戸作者が上方へ入って来て、上方作者と交流しながら、実録依拠の読本を執筆していることを把握した。『忠臣山賤伝』(文政9年(1826)刊)は、江戸作者・桃華園三千丸が、上方の楠里亭其楽の校正を受けて刊行した作品で、実録の『玄同水滸伝』に拠る。ただし実録を大きく改変して、読本の様式に転換している。一方で、典拠の側に位置する実録の様式についての解明を行い、実作品の分析によって、実録特有の記述のあり方とは何であるかを把握した。実録における虚構は、作者が捉えた人物観、時代観などを一定の方向に沿って強調する意図のもとで施されていることを明らかにした。前年度までの研究において、文化5、6年(1808、09)頃の読本隆盛期以降に見られる読本作者たちの作法の基礎が、文化初年頃を中心とする速水春暁斎の実録依拠の読本に見られることを把握していたが、本年度はそのことを、同作者の『絵本雪鏡談』を通じて明らかにした。

この『絵本雪鏡談』は、加賀騒動物と鏡山物の二類の実録を摂取している。本年度の論では、そのうち鏡山物実録(浜田藩江戸屋敷における女敵討事件を素材とするもの)に即して検討した。まず鏡山物実録自体の調査研究を行い、その本文に大きく二つの系統があること、さらにその中が細分化されうることを報告した。その上で、実録から読本への摂取のあり方について検証した。読本化にあたり、実録には無い新たな様式を取り入れ、表現を組み替えていることが明らかになったが、ここに見られる方法は、前述した、後の時期の読本へと受け継がれるものである。また川関惟充の読本『絵本加々見山列女功』も同様に鏡山物実録に依拠するが、この作は、実録を長編読本に作り直すにあたり、長編構成を統括する枠組みを新たに導入していることが明らかになった。緊密な長編構成を作るという意識が働いた早い例として指摘することができた。この作法も、前述の全盛期とそれ以降の読本において定着していくものとして重要である。
中規模病院と大学の協働が導く研究を中核にした質の高い看護を目指す人材育成の効果

本研究は、東京都下にある中規模病院と大学の協働による看護研究を中核にした院内教育プログラムの介入効果を明らかにし、質の高い看護に向けた研究成果を創出し続ける看護師の育成について検討することを目的としている。本研究を開始するにさきがけ、「3年目看護師が、自身の成長を実感し職業継続意思へとつながる院内教育プログラムの検討」をテーマとした研究を実施した。【目的】経験年数3年目看護師が興味を持つ看護ケアの傾向を明らかにし、その動機と学習意欲との関連性の検討から院内教育プログラムへの示唆を得る。【方法】3年目看護師30名を対象に、看護の現象を研究的に捉える視点と論理的な記述と思考を高めること、興味をもって主体的に学習へ取り組むことを意図し、自身が興味を持つ看護ケアの根拠について深く調べ、そのケアを実践可能にするための行動計画を立案する研修を実施した。研修報告書の、「ケアを選んだ動機」部分の記述を質的に分析した。【結果・考察】研修参加者30名のうち、同意の得られた23名について分析をした結果、『3年目看護師に共通した興味ある看護ケア』は6項目に分類された。「必要とされる支援」の類似性を検討した結果、経験の中でわからない事を明らかにしたいという[現象の探求]として、【根拠に基づいた効果的なケアをしたい】【安全を提供したい】【安楽を提供したい】、必要とされている看護ケアが何であるかを知るための[対象の理解]として【対象の心理的な苦痛を理解し、ケアに活かしたい】【対象の状況に応じ、根拠をふまえて応用した看護をしたい】【対象者自身のセルフケア獲得を支援したい】であった。以上から、経験年数3年目は患者の尊厳や個別性を考えたケアの重要性を実感し、ケアの質を高めるための探求心を持ち始めていた。看護ケアの根拠を知り、対象の理解を深める能力を強化する研修プログラムが必要性が示唆された。研究の対象施設である東京都下にある中規模病院(以下A病院とする)は、充実した人材育成を目指し、複数名の主任が師長へ昇格し、看護部として新体制で今年度をスタートした。それに伴い、3年目の看護師をサポートする師長のメンバー構成も変更となった。新しく管理職となったスタッフに対する支援内容を強化しながら、3年目の看護師を対象とした院内教育プログラムは順調に進んでいる。本研究における院内教育プログラムの介入効果は、1ラダーIの看護師が身に着けた能力(研究1:自己評価)、2看護管理者のコンピテンシー(研究2:自己評価)、3管理者を除く全看護師が感じるワークエンゲージメントやチームワークへの影響(研究3:看護管理者への他者評価を含む自己評価)、以上3つの視点で評価する予定にしている。文献検討を進めながら、研究1を開始する準備を進めている。

本研究における院内教育プログラムの介入効果は、1ラダーIの看護師が身に着けた能力(研究1:自己評価)、2看護管理者のコンピテンシー(研究2:自己評価)、3管理者を除く全看護師が感じるワークエンゲージメントやチームワークへの影響(研究3:看護管理者への他者評価を含む自己評価)、以上3つの視点で評価する予定にしている。文献検討を進めながら、研究1を開始する準備を進めている。本研究プログラムを開始した今年度は、院内で研究に取り組める環境を整えるために助成金を使用した。加えて、院内教育プログラムの内容の充実を図ることを中心に活動したため、次年度以降に積極的な学会参加を行っていく予定である。
隔膜セルを用いた反応分離型触媒による部分酸化活性の制御

燃料電池は、燃料と酸素を|陽極|電解質膜|陰極|からなる隔膜の両側に導入し、電気化学的に両者を反応させ、これに伴う自由エネルギー変化を電力として取り出すデバイスである。通常の燃料電池の場合には、燃料(反応物)は完全酸化される。本研究において,陽極の電極触媒を改良することにより完全酸化活性を抑制し、部分酸化活性を発現させることができた。具体的には,[エチレン、水蒸気|Pd-陽極|リン酸電解質膜|Pt-陰極|酸素]からなる反応システムを用いることにより、両電極間を短絡するだけで燃料電池の原理で電流が流れ、触媒的にエチレンの部分酸化生成物であるアセトアルデヒドが選択率よく生成することを見出した。この反応システムは電解合成ではあるが、外部からは電圧を全く掛けておらず、反応システム全体としては触媒反応である。また、|Pd-陽極|リン酸電解質膜|Pt-陰極|を隔膜として、反応物と酸素が分離したままの状態、つまり酸化反応場と還元反応場を物理的に隔てた状態で触媒反応を実施することができる特長を有している。さらに、本反応システムは燃料電池でもあるので発電も可能である。つまり有用な化学品と電力とのコ・ジェネレーションが可能となった。上記反応系の実用化へ近づくため,反応活性の比較的向上を試みた結果,カソード反応にNOxメディエータを組み込むことによりアセトアルデヒド生成活性が10倍に向上することを見出した。本反応系はより付加価値の高いプロピレン酸化にも有効であった。また,本反応系をアルケンよりも遥かに反応性の低いアルカンの部分酸化に応用することを試み,電圧を掛けた状態ではあるが,常温常圧の極めて温和な条件でシクロヘキサンを選択的に部分酸化できることを見出した。さらに本反応系を水素の部分酸化による過酸化水素合成に適用し,効率よく過酸化水素が生成することを見出している。これまでの部分酸化反応は発熱反応であるため反応制御が困難でり、触媒をいくら工夫しても反応速度あるいは生成物選択性を迅速に制御することは決して容易なことではなかった。我々は、反応速度および生成物の選択性を外部から任意かつ迅速に制御可能な次世代の部分酸化プロセスとして、燃料電池反応システムの応用を考案した。燃料電池は、燃料と酸素を|陽極|電解質膜|陰極|からなる隔膜の両側に導入し、電気化学的に燃料(反応物)を完全酸化させ、これに伴う自由エネルギー変化を電力として取り出すデバイスである。我々は、陽極の電極触媒を改良することにより酸化活性を制御し、部分酸化活性を発現できることを見出した。我々は[エチレン、水蒸気|Pd-陽極|リン酸電解質膜|Pt-陰極|酸素]からなる反応システムを用いることにより、両電極間を短絡するだけで燃料電池の原理で電流が流れ、触媒的にエチレンの部分酸化生成物であるアセトアルデヒドが選択率よく生成することを見出している。さらにアセトアルデヒド生成活性を向上させることを目的に色々と検討した結果、カソードの酸素気流中にNOを添加すると電流密度が10倍に増加し、これに伴ってアセトアルデヒド生成速度も10倍に加速することを見出した。アセトアルデヒド選択性は96%以上であり、選択的に部分酸化反応が進行した。アルカンの代表としてシクロヘキサンを用い、部分酸化可能なアノードの探索を行った。その結果、Ir化合物をカーボンファイバー(CF)上に担持して作製したアノードは室温でシクロヘキサンを部分酸化できることを見出した。特にIr(acac)_3/CFアノードは高活性であった。Ir(acac)_3/CFの電極触媒作用の詳細を明らかにするために詳細な検討を実施した。アルカンの炭素-水素結合は強く、その酸化電位は1.6V以上であり、水が共存する反応系では水の電気分解(1.23V)が優先的に進行してしてしまうために、直接電解酸化することは不可能であると考えられてきた。上述したように、Ir(acac)_3/CFアノードを用いれば室温でシクロヘキサンの部分酸化反応が進行し、主生成物としてシクロヘキサノンが生成した。この現象は、アルカンのC-H結合の電気化学的な直接酸化では説明できない。我々は、Ir(acac)_3/CFアノード上で、水分子が活性化され、活性酸素種が生成し、これが非電気化学的にシクロヘキサンを酸化していると考えられ、つまり水を酸化剤としたシクロヘキサンの間接電解酸化が進行している。Ir(acac)_3/CFアノードはアルカン電解部分酸化に対して極めて有効な陽極である。本反応系は隔膜電解法を用いている。隔膜電解法の反応工学的特徴は、多孔質電極膜(Ir(acac)_3/CF)の片側に基質、反対側に電解質水溶液が接しており、多孔質電極膜中に界面が形成されていることである。そこで一般的なH型電解セルを用いて、Ir(acac)_3/CFアノードを電解液中に挿入し、シクロヘキサンの部分酸化を試みたが、全く酸化反応は進行しなかった。この結果は、隔膜電解法の反応場構造が重要な因子であることを示している。

つまり電極の表と裏から基質と酸化剤が別々に供給される反応場が必要不可欠であることがわかった。燃料電池は、燃料と酸素を|陽極|電解質膜|陰極|からなる隔膜の両側に導入し、電気化学的に両者を反応させ、これに伴う自由エネルギー変化を電力として取り出すデバイスである。通常の燃料電池の場合には、燃料(反応物)は完全酸化される。本研究において,陽極の電極触媒を改良することにより完全酸化活性を抑制し、部分酸化活性を発現させることができた。具体的には,[エチレン、水蒸気|Pd-陽極|リン酸電解質膜|Pt-陰極|酸素]からなる反応システムを用いることにより、両電極間を短絡するだけで燃料電池の原理で電流が流れ、触媒的にエチレンの部分酸化生成物であるアセトアルデヒドが選択率よく生成することを見出した。この反応システムは電解合成ではあるが、外部からは電圧を全く掛けておらず、反応システム全体としては触媒反応である。また、|Pd-陽極|リン酸電解質膜|Pt-陰極|を隔膜として、反応物と酸素が分離したままの状態、つまり酸化反応場と還元反応場を物理的に隔てた状態で触媒反応を実施することができる特長を有している。さらに、本反応システムは燃料電池でもあるので発電も可能である。つまり有用な化学品と電力とのコ・ジェネレーションが可能となった。上記反応系の実用化へ近づくため,反応活性の比較的向上を試みた結果,カソード反応にNOxメディエータを組み込むことによりアセトアルデヒド生成活性が10倍に向上することを見出した。本反応系はより付加価値の高いプロピレン酸化にも有効であった。また,本反応系をアルケンよりも遥かに反応性の低いアルカンの部分酸化に応用することを試み,電圧を掛けた状態ではあるが,常温常圧の極めて温和な条件でシクロヘキサンを選択的に部分酸化できることを見出した。さらに本反応系を水素の部分酸化による過酸化水素合成に適用し,効率よく過酸化水素が生成することを見出している。
近代女子陸上競技組織成立の過程と女子陸上競技種目設定過程の研究

3年間を通じての研究成果は、別紙『報告書』に掲載した論文および諸資(史)料・翻訳を通じて示したが、以下の様に要約される。(1)近年の女性の陸上競技選手たちの樹立する記録の水準の高さには驚かされる.1998年段階での女性選手の成就している世界記録は、一部の例外を除けば、1936年の「オリンピック・ベルリン大会」当時から戦後の1950年代に出された男性の世界記録に匹敵するとともに、日本記録と比較すれば、1964年の「オリンピック・東京大会」当時の男性の出した記録をも凌駕しているものさえある。(2)こうした世界レベルの女性競技者による記録の飛躍的進展は、女性の身体的特性の研究に立脚した科学的トレーニング方法の急速な進歩とともに、今日世界に普及・発展した「陸上競技」を実践する数千万人という女性競技人口があるからに他ならない。(3)しかし、世界の陸上競技界にとって「女性の陸上競技」が組織として公然と活動を開始するのには幾多の「茨の道」を歩んできた.男性の近代陸上競技は、1850年代の英国に萌芽が見られ、1860年代の後半に「規則」が整備され、組織が確立して、今日の基礎になる姿を示すが、女性の競技は、米国の女性プロ選手による「賭け」競技として一部行なわれていた形跡が見られるものの、19世紀末までその出発を待たねばならなかった。(4)しかも、当初は「女性が競技をする」事に対し、男性の側からの蔑視や非難・妨害が多々あり、第一次大戦以降、当時の先駆的な女性たちが「女権獲得・選挙権獲得」等の運動と連動させながら、組織を創って立ち向かう中から今日の活動の基礎を築いてきたを忘れてはならない。(5)しかしその競技内容は1920年代以降、今日に至るまで約80年間にわたって、男性に「追いつけ追い越せ!」の思想の下で、用器具の軽量化・短小化・距離の短縮化等を行なうことによって男性種目の女性種目への転用をはかった、いわば「男性種目のミニコピー化」であったことが明かとなった。(6)今後、「女性陸上競技」が、21世紀に入ってもその路線を継承・発展させていくべきか、それとも「女性独自」の種目や内容の陸上競技を創出していくべきかについては、競技スポーツの本質を決定づける問題であろうが、筆者はこの研究を通じて、女性の身体特性に合致した「女性独自の競技種目」をこそ新たに創出・誕生させなければならないとの確信を持つに至った。本研究の初年度にあたる今年は、(1)94年度後期の留学中、ロンドン、バ-ミンガム、マッチ・ベンロック等、英国内各地で収集してきた中世以降、今世紀中葉に至る英米を中心とする陸上競技の膨大な文献から、女性がどの様な位置づけの下で活動してきていたのかについて解読し、各事項のデーター入力を行なって「年表」を作成し、「第2356回立命館土曜講座」(96年8月24日)[テーマ『オリンピックにおける女性(オリンピック参加にむけた女性たちの闘いとその後の女性選手の活躍)』]の中で発表した。

(2)大正末期から昭和初期にかけての、わが国における女子陸上競技黎明期の文献を購入蒐集するとともに、購入不可能な文献については東京・名古屋・鳥取等の諸大学にある蔵書からのコピーを用いて必要諸データーの入力を進めている。(3)女性が過去「オリンピック競技」のなかでどの様な扱いを受けてきたかについてのJ・ハ-グリーブス女史の文献を翻訳し、「立命館教育科学研究第8号」「同9号」で発表した。(4)「全国都道府県対抗女史駅伝競走大会」が、1980年以降の日本女子陸上競技中・長距離界の記録にどの様な影響を及ぼしたかについて「立命館文学」に投稿した。(97年5月刊行予定)(5)19世紀末から現在に至る「女子陸上競技」概史を、単著『陸上競技のルーツをさぐる』(96年9月刊行)の第2章として発表した。本研究の第2年年度目にあたる今年は、(1)94年度後期の英国留学中にロンドン・バ-ミンガム、マッチ・ベンロック等、英国内各地で収集してきた中世以降から今世紀中葉に至る英米を中心とする陸上競技の文献、97年8月にアテネで行なわれた「第5回世界陸上競技選手権大会」を記念して販売された陸上競技のルーツに関する多くの書籍、「ボストン・マラソン100年史」等の資料を用い、女性が陸上競技大会のなかで、どの様な位置づけの下で活動してきていたのかについて解読し、各事項のデーター入力を行なって女性長距離・マラソンに関する「年表」を作成し、「第11回スポーツ史学会」(97年11月29・30日)[テーマ『女子マラソン初期の歴史』]として口頭発表するとともに「第16回全国都道府県対抗女子駅伝競走大会」(1998年1月11日実施)のプログラムに投稿した。(2)96年度に続いて大正末期から昭和初期にかけての、わが国における女子陸上競技黎明期の文献を購入蒐集するとともに、英米独仏諸国発行の「女子スポーツ」「女子陸上競技」に関する新刊書籍を購入して、パソコンに必要諸データーの入力作業を進めている。(3)デジタルカメラ・写真ネガから取り込み装置を購入してすでに収集した2000枚に及ぶ陸上競技に関する写真(内女子陸上競技関係約500枚)をパソコン・CD-ROMに取り込む作業を行なっている。(4)1895年、世界初の女子陸上競技大会を開催した米国ヴァエサ-・カレッジの42年間に及ぶこの大会史を翻訳し、「立命館教育科学研究第11号」に発表した。[表題『ヴァエサ-・カレッジにおける42年間の陸上競技(18951937)』](5)「全国都道府県対抗女子駅伝競走大会」が、1980年以降の日本女子陸上競技中・長距離界の戦績・記録にどの様な影響を及ぼしたかに関し「立命館文学No.551号」に投稿した。(6)「東京女子マラソン」20周年を記念する朝日新聞社の座談会に「女子マラソンの初期の歴史」に関して招待され、発表した。(1998年1月30日)(7)「98京都シティハーフマラソン」(1998年3月8日実施)のプログラムに「超長距離とマラソンの歴史」の表題で投稿した。3年間を通じての研究成果は、別紙『報告書』に掲載した論文および諸資(史)料・翻訳を通じて示したが、以下の様に要約される。(1)近年の女性の陸上競技選手たちの樹立する記録の水準の高さには驚かされる。1998年段階での女性選手の成就している世界記録は、一部の例外を除けば、1936年の「オリンピック・ベルリン大会」当時から戦後の1950年代に出された男性の世界記録に匹敵するとともに、日本記録と比較すれば、1964年の「オリンピック・東京大会」当時の男性の出した記録をも凌駕しているものさえある。
患者自宅における生活動線内の家具の移動介助的機能に着目した転倒リスク基盤の開発

病院での在院日数短縮が加速化している昨今の医療情勢において、十分に動作レベルの回復がしていない、いわゆる転倒予備群の自宅退院の増加が見込まれており、退院患者の転倒に関連する要因を検討することは喫緊の課題である。近年、転倒予防対策に、住環境整備などの外的要因に関する戦略が用いられてきており、住環境と転倒との関連性を検討していくことは、退院後の再転倒を予防するといった観点からも、非常に重要性が高いと考える。そこで、本研究では、生活動線内にある家具・建具の移動介助的機能に着目して、自宅退院される高齢整形外科疾患患者の新たな転倒リスク基盤の開発に着手することを目的とした。
光分解型ポリロタキサン架橋剤を用いた着脱可能な新規レジンセメントの開発

申請者らの研究により開発された、光分解性PRX架橋剤を用いることで、可視光照射にて硬化し、紫外光照射で分解するレジン硬化体を作製する技術を応用し、着脱が可能な新規接着性レジンセメントの基礎技術を開発することが本研究の目的である。昨年度においては、各種配合比にて作製した試作レジンセメントの硬化反応の追跡を実施し、成果を日本歯科保存学会にて発表を行った。本年度は、研究計画に従い、試作レジンセメントを用いた歯質接着性能の可逆性の評価を実施した。具体的には、試作レジンセメントを用いた微小引張り接着試験を1)PMMAブロック同士を接着した場合2)PMMAブロックと牛歯象牙質とを接着した場合の2通りで実施し、どちらにおいても10%以上の光分解性PRX架橋剤をレジンセメントに配合することで、紫外光照射後に接着強さが有意に低下することが確認された。また、昨年の学会報告において、光分解型でないPRX架橋剤においての接着性能の確認の必要性を指摘されており、こちらに対応するために、光分解性を有さないPRX架橋剤を、同様に各種濃度で配合した際に、10%配合したレジンセメントにおいても、初期接着強さは有意に低下せず、また、紫外光照射前後でも接着強さに変化がみられないことを確認した。また、最終的な臨床における製品に近い状態での評価を実施するために、牛歯エナメル質における歯科矯正用ブラケットの接着試験を模したせん断接着試験を実施し、臨床に近い状況でも紫外光による可逆的な接着レジンセメントが機能することを確認した。これらの評価を基に、国際学会にての発表を予定しており、2019年6月に発表予定である。光分解性PRX架橋剤を用いた試作レジン硬化体での物性変化はすでに確認されていたものの、接着性レジンセメントへの適切な配合量は検討が必要であった。そこで本研究では、従来型レジンセメントのモノマーに対して異なる配合量の光分解性PRX架橋剤を配合した試作品を用い、第一段階としてはレジンセメント硬化体の基礎的な物性試験ならびに硬化反応の光分解性の検討を実施した。至適な配合比の候補を決定し、候補を絞り込んだ後に、実際にヒト抜去歯を用いた歯質接着性の可逆性の評価を実施したいたが、PMMAブロック同士の接着試験の結果から、光分解性PRX架橋剤を10%配合することで、初期接着性能を棄損せず、また紫外光照射にて接着強さが低下することが確認された。その結果を踏まえて、本年度は牛歯エナメル質において、臨床での応用を想定した歯科矯正用ブラケットを用いたせん断接着試験を実施することができた。また、その成果から、10%光分解性PRX架橋剤を配合したレジンセメントは、基礎的な微小引張り接着強さの結果と同等に、可逆的な接着性能を示すことが確認された。これまでに国内学会にて第1報は報告済であるが、進捗した内容で国際学会での発表を予定しており、計画時に予定していた程度に、本研究は進捗していると考えられる。本研究においては、光分解のためのUV-LED光照射器の検討が不可欠である。UVC領域(波長280nm以下)での光分解性能はすでに検討しているが、臨床応用を進めるためより安全な波長域のUV-LED光照射器を用いる必要がある。皮膚科などで医療機器としてすでに応用されているUVA領域(波長315-400nm)での基礎的実験の結果、本研究で用いる光分解性PRX架橋剤は350nmの近紫外光でも分解することが明らかになっているものの、その分解反応と生体安全性を両立させる波長域はまだ決定できていない。研究協力者である日機装株式会社からすでに試作LED照射器の提供を受けていたが、さらに照射光強度を向上させた試験用の照射器を作成しており、本年度は微小引張り接着試験を試作各波長域LED(265nm, 285nm, 300nm, 340nm)にて実施し、これまでの結果から得られた試適濃度である0%光分解性PRX架橋剤配合レジンセメントにて、照射光の波長域が接着強さに及ぼす影響について検討する。

また、昨年の学会報告において、光分解型でないPRX架橋剤においての接着性能の確認の必要性を指摘されており、こちらに対応するために、光分解性を有さないPRX架橋剤を、同様に各種濃度で配合した際に、10%配合したレジンセメントにおいても、初期接着強さは有意に低下せず、また、紫外光照射前後でも接着強さに変化がみられないことを確認した。また、最終的な臨床における製品に近い状態での評価を実施するために、牛歯エナメル質における歯科矯正用ブラケットの接着試験を模したせん断接着試験を実施し、臨床に近い状況でも紫外光による可逆的な接着レジンセメントが機能することを確認した。これらの評価を基に、国際学会にての発表を予定しており、2019年6月に発表予定である。申請者らの研究により開発された、光分解性PRX架橋剤を用いることで、可視光照射にて硬化し、紫外光照射で分解するレジン硬化体を作製する技術を応用し、着脱が可能な新規接着性レジンセメントの基礎技術を開発することが本研究の目的である。光分解性PRX架橋剤を用いた試作レジン硬化体での物性変化はすでに確認されていたものの、接着性レジンセメントへの適切な配合量は検討が必要であった。そこで本研究では、従来型レジンセメントのモノマーに対して異なる配合量の光分解性PRX架橋剤を配合した試作品を用い、第一段階としてはレジンセメント硬化体の基礎的な物性試験ならびに硬化反応の光分解性の検討を実施した。至適な配合比の候補を決定し、候補を絞り込んだ後に、実際にヒト抜去歯を用いた歯質接着性の可逆性の評価を実施したいたが、PMMAブロック同士の接着試験の結果から、光分解性PRX架橋剤を10%配合することで、初期接着性能を棄損せず、また紫外光照射にて接着強さが低下することが確認された。その結果を踏まえて、本年度は牛歯エナメル質において、臨床での応用を想定した歯科矯正用ブラケットを用いたせん断接着試験を実施することができた。また、その成果から、10%光分解性PRX架橋剤を配合したレジンセメントは、基礎的な微小引張り接着強さの結果と同等に、可逆的な接着性能を示すことが確認された。これまでに国内学会にて第1報は報告済であるが、進捗した内容で国際学会での発表を予定しており、計画時に予定していた程度に、本研究は進捗していると考えられる。本研究においては、光分解のためのUV-LED光照射器の検討が不可欠である。UVC領域(波長280nm以下)での光分解性能はすでに検討しているが、臨床応用を進めるためより安全な波長域のUV-LED光照射器を用いる必要がある。皮膚科などで医療機器としてすでに応用されているUVA領域(波長315-400nm)での基礎的実験の結果、本研究で用いる光分解性PRX架橋剤は350nmの近紫外光でも分解することが明らかになっているものの、その分解反応と生体安全性を両立させる波長域はまだ決定できていない。研究協力者である日機装株式会社からすでに試作LED照射器の提供を受けていたが、さらに照射光強度を向上させた試験用の照射器を作成しており、本年度は微小引張り接着試験を試作各波長域LED(265nm, 285nm, 300nm, 340nm)にて実施し、これまでの結果から得られた試適濃度である0%光分解性PRX架橋剤配合レジンセメントにて、照射光の波長域が接着強さに及ぼす影響について検討する。当初計画においては、国際学会発表を2年目に実施する予定であったが、開催予定が3年目の6月となったため、必要な旅費を次年度に繰り越した。これらの費用を国際学会発表旅費ならびに解析に必要な費用に充当し、予定通り3年間で本研究を遂行予定である。
動脈硬化予防食材としてのヨモギの可能性を探る食品栄養学的研究

ヨモギ熱水抽出液は、ヒトLDL酸化系において、共役ジエン形成Lag Timeの延長、TBARS生成抑制、ヘキサノイルリジン生成抑制、ApoB100断片化抑制など、様々な酸化マーカーに対し、投与量依存的に強い抗酸化性を示した。また、ヨモギ熱水抽出成分は、CaCo-2およびHepG2細胞培養系において、それぞれ、ApoB48の分泌およびApoB100の合成を、ポジティブコントロールAtorvastatinと同様に抑制した。以上のことから、invitroではあるが、ヨモギは、動脈硬化の主因とされるヒトLDL酸化を強く抑制すること、コレステロール吸収抑制・コレステロール合成抑制にも関与することが明らかとなり、動脈硬化予防食材としての可能性が示唆された。本研究は、(1)動脈硬化形成の原因とされるヒトLDL酸化に対するヨモギ熱水抽出液の抗酸化能の有無を観察すること、ならびに、(2)肝臓におけるコレステロールの合成・分泌モデルとしてHepG2細胞培養系を用い、LDL合成・分泌に対するヨモギ熱水抽出液の影響を観察すること、さらに、(3)小腸におけるコレステロールの吸収モデルとしてCaCo-2細胞培養系を用い、カイロミクロンの合成・分泌に対するヨモギ熱水抽出液の影響を観察することにより、ヨモギ成分の動脈硬化抑制能の可能性の有無を、in vitroで、ヒトの試料を用いて明らかにすることを目的としている。平成21年度は、主として(1)及び(2)の課題について検討した。その結果、課題(1)では、in vitroのヒトLDL酸化系において、酸化マーカーの共役ジエン、TBARS、ヘキサノイルリジンの生成抑制効果や、LDLコレステロール構成タンパクApoB100の断片化抑制など、ヨモギ熱水抽出成分が強い抗酸化能を示すことを明らかにした。更に、課題(2)では、ヒト肝細胞モデル実験系としてHepG2細胞培養系を用い、動脈硬化促進因子とされるLDLコレステロールの肝細胞内での合成と細胞外への分泌にヨモギ抽出液がどのような影響を及ぼすか、AtorvastatinをPositive controlとして、ApoB100量をウェスタンブロッティングにより電気泳動的にモニターした。その結果、ヨモギ熱水抽出成分によりHepG2細胞内ApoB100の合成抑制が観察された。課題(1)および(2)の結果から、ヒトLDL酸化ならびにヒトLDL合成をヨモギ成分が抑制することが明らかになり、in vitroではあるが、動脈硬化予防食材としてのヨモギの可能性を示唆する成果が得られた。本研究は、(1)動脈硬化形成の原因とされるヒトLDL酸化に対するヨモギ熱水抽出液の抗酸化能の有無を観察すること、ならびに、(2)肝臓におけるコレステロールの合成・分泌モデルとしてHepG2細胞培養系を用い、LDL合成・分泌に対するヨモギ熱水抽出液の影響を観察すること、さらに、(3)小腸におけるコレステロールの吸収モデルとしてCaCo-2細胞培養系を用い、カイロミクロンの合成・分泌に対するヨモギ熱水抽出液の影響を観察することにより、ヨモギ成分の動脈硬化抑制能の可能性の有無を、in vitroで、ヒト試料を用いて明らかにすることを目的としている。平成21年度は、主として(1)及び(2)の課題について検討し、その成果の概要については前年度に報告した。平成22年度は、主として課題(3)について検討した。ヒト小腸上皮細胞モデル実験系CaCo-2細胞培養系を用い、コレステロール吸収にかかわるカイロミクロン合成・分泌に対してヨモギ抽出液がどのような影響を及ぼすか、カイロミクロン構成タンパク質ApoB48量をウェスタンブロッティングにより電気泳動的にモニターした。その結果、ヨモギ熱水抽出成分によりCaCo-2細胞におけるApoB48の分泌抑制が視察され、ヨモギ抽出成分によるコレステロール吸収阻害の可能性が示唆された。課題(1)、(2)および(3)の結果から、ヒトLDL酸化抑制効果やヒト細胞培養系におけるコレステロール吸収や合成をヨモギ成分が抑制することが明らかになり、in vitroではあるが、動脈硬化予防食材としてのヨモギの可能性を示唆する成果が得られた。平成21年度は、主として(1)及び(2)の課題について、並びに平成22年度は、主として課題(3)について検討した。課題

(1)、(2)および(3)の結果から、ヒトLDL酸化抑制効果やヒト細胞培養系CaCo-2cellならびにHepG2cellにおいて、それぞれ、コレステロール吸収やコレステロール合成をヨモギ成分が抑制することが明らかになり、in vitroではあるが、ヨモギの動脈硬化予防食材としての可能性を示唆する成果が得られた。ヨモギ成分の内どの物質に細胞培養系において効果があるのかを明らかにすることが重要であることから、平成21年度は、ヨモギ抽出液の抗酸化成分の分析を行い、ヨモギの主な抗酸化成分は、クロロゲン酸、カフェ酸、ジカフェオイルキナ酸などであることを明らかにした。平成23年度は、クロロゲン酸のCaCo-2ならびにHepG2細胞培養系におけるApoB48ならびにApoB100合成・分泌への影響、すなはち、コレステロール吸収・合成への影響についても検討を始めている。
クロマチンの構造変化による転写制御機構の解明

1.酵母ゲノム及びミニ染色体におけるZn-finger蛋白質Rmelによる転写抑制機構1) RmelはIME1上流-2030と-1950の2箇所に結合し,2つの部位の塩基配列には,コンセンサス(CCTCAA(G)AAG)がある.2)RmelのZn-fingerがin vivoでDNA結合に関与しており,転写抑制の機能に必須である.3)2つの結合部位を破壊すると,RmelはIME1の転写を抑制できなくなり,Rmel欠損株と同じように胞子形成が起こる.4)RGR1とSIN4の遺伝子を破壊しても,Rmelの結合には変化はないが,転写のderepressionが起こる.5)CYC1プロモーターにおけるRmelの転写抑制機構として,転写活性化因子Hap1,Hap2/3/4の結合が阻害されることがin vivoで実証された.以上の知見から,Rmelの転写抑制機構におけるクロマチン構造の関与が示唆された.2.DNAの高次構造とクロマチンの構築酵母α2 repressorによってポジショニングしたヌクレオソームの中央またはリンカー部位に分子内三重鎖,cruciform,左巻Z-DNAの配列をクローンした.このようなnon-B型DNA構造がヌクレオソームを破壊して,ヌクレアーゼ感受性領域を形成することが示唆された.1.酵母ゲノム及びミニ染色体におけるZn-finger蛋白質Rmelによる転写抑制機構1) RmelはIME1上流-2030と-1950の2箇所に結合し,2つの部位の塩基配列には,コンセンサス(CCTCAA(G)AAG)がある.2)RmelのZn-fingerがin vivoでDNA結合に関与しており,転写抑制の機能に必須である.3)2つの結合部位を破壊すると,RmelはIME1の転写を抑制できなくなり,Rmel欠損株と同じように胞子形成が起こる.4)RGR1とSIN4の遺伝子を破壊しても,Rmelの結合には変化はないが,転写のderepressionが起こる.5)CYC1プロモーターにおけるRmelの転写抑制機構として,転写活性化因子Hap1,Hap2/3/4の結合が阻害されることがin vivoで実証された.以上の知見から,Rmelの転写抑制機構におけるクロマチン構造の関与が示唆された.2.DNAの高次構造とクロマチンの構築酵母α2 repressorによってポジショニングしたヌクレオソームの中央またはリンカー部位に分子内三重鎖,cruciform,左巻Z-DNAの配列をクローンした.このようなnon-B型DNA構造がヌクレオソームを破壊して,ヌクレアーゼ感受性領域を形成することが示唆された.
信頼性・耐久性向上に向けた完全固体セラミックス/金属ハイブリット電池の創成

従来のリチウムイオン電池は電解質に液体を利用しており、安全性・信頼性・耐久性を考えると全て固体で構成されることが望まれている.一方で、構成材料の成膜法や金属とセラミックスの接着に関する知見は極めて少なく、新たな成膜手法の確立が急務であった.そこで、本研究では高速衝突成膜法を用いて従来のセラミックス成膜のための高温プロセスを用いない新規な方法で構成材料の成膜に挑戦し成功した.また、電池としての性能も出ており、70サイクルまでの充放電試験では若干の性能低下があったものの、それ以降ではほとんど性能低下が見られない安定的な性能を発揮できた.今後、初期劣化予防ならびに成膜法の確立に注力したい.(1)セラミックス粒子の飛行速度ならびに金属基板近傍における衝撃波に関する流体計算・・・セラミックス粒子の飛行速度ならびに粒子が基板に衝突することにより発生する衝撃波を解析し、粒子形状、粒子径ならびに噴射圧力の最適化を図った。その際、工学研究科機械工場と協力して微小粒子を高速に噴射できるノズルの開発も同時に行い、最適化に成功した。(2)セラミックス粒子・金属基板の化学結合性の最適化計算ならびに粒子の破壊計算・・・セラミックス粒子と金属基板の化学結合性を計算し、粒子ならびに金属基板材料組合せの最適化を図り、アルミニウムへの成膜に成功した。その際、第一原理計算を用いて材料間の結合力計算を行い、付着機構を明らかにした。今後、他の有望な候補材料でも最適化計算を行い、より高い結合性を有する材料組み合わせを選択する。(3)無焼結プロセスを用いたセラミックス/金属ハイブリット薄膜の創成・・・(1),(2)の計算を連携させて、無焼結プロセスを用いて緻密なセラミックス薄膜を金属基板に成膜を行った。対象となるコバルト酸リチウムをアルミニウム板に噴射することで成膜に成功した。成膜した材料を用いて電気化学特性を評価し、電池として作動することがわかった。その際、AEやレーザー顕微鏡を併用したその場観察も行い、これまでの研究では可視化できなかった電極の膨潤過程を世界に先駆けて可視化することに成功し、電極の安定性を評価することができた。本成果は来年度に開催される学会や学術論文で公表する予定である。本研究では、世界にさきがけ無焼結でコバルト酸リチウムの成膜に成功し、電池としても動作することを確認した。2015年度まで行った実験・理論計算を組み合わせることで有効な条件を見いだすことができた。また、計画段階では成膜ならびに電池として動作すること主眼を置いていたが、高い性能ならびに極めて低い劣化率を両立できる可能性が出てきた。昨年に引き続き主に2つの視点からアプローチを行い、成果を上げることができた。1.複合酸化物粒子の飛行速度ならびに金属基板近傍において発生する衝撃波計算・・・コバルト酸リチウムの飛行速度ならびに粒子が基板に衝突することで発生する衝撃波を解析し、粒子形状・粒子径・ガス種・噴射圧力・距離等の検討を行い、最適化を実施した。2.複合酸化物粒子・基板の化学結合力の最適化・・・第一原理計算を用いてコバルト酸リチウムに対する各金属の化学結合力を計算するのと同時に電気的性能の両立を図るための最適化を行い、最適な材料選択を行った。以上の2つのアプローチより無焼結でコバルト酸リチウム厚膜の成膜に成功し、電池として充放電特性も良好だった。特に、充放電サイクル特性が良好で今後は充放電密度の向上に力を入れる。また、その場観察手法を駆使し、充放電による電極・集電金属界面における剥離挙動の観察に成功し、界面劣化が一般的に考えられているものと異なることがわかった。それらの成果の一部は機械学会で発表した。本成果は来年度に学術誌で発表する。計画調書においては、低温焼結で複合酸化物を成膜し電池として機能することを主眼に置いていたが、想定以上の高性能であり、また、充放電サイクルでの劣化率が著しく低いという成果が得られた。より高性能にするために厚膜化を推進する。本研究は、燃料電池ならびに2次電池をセラミックス・金属のハイブリットで創成し、性能のみならず高い耐久性・信頼性を実現することを目指した挑戦的研究である。機能性酸化物材料は耐熱性・耐環境性・耐薬品性・寸法安定性等に優れている一方、脆性特性を有するため構造を全てセラミックスで担持することは極めて困難であると考えられる。また、生成プロセスが全く異なるセラミックスと金属を積層することは多くの困難が予想されることは容易に想像できる。そこで、本研究ではパウダージェット、コールドスプレー等の高速衝突を利用した方法ならびにPLDやプラズマ溶射等を用いた溶射法によりセラミックス薄膜の成膜を行った。加えて、担持体ならびに電極材となる金属基板にセラミックス薄膜を積層し、金属・ハイブリット電池の創成を試みた。成膜したセラミックス膜や金属基板の微細構造や電池を構成した際の電池性能、サイクル性能等を詳細に評価することで、セラミックス・金属ハイブリット電池の将来性について従来物との比較検討を行った。特に、本研究では、リチウムイオン電池は作製方法に重点を置き、燃料電池は新たな金属基板の創成に力点を置いた研究を行った。リチウムイオン電池の正極材料はコバルト酸リチウムを用い、金属基板はアルミニウムを対象とした。アルミニウム基板にコールドスプレーやプラズマ溶射で成膜することに成功した。

コールドスプレー法により作製した電池の性能は従来法で作製したものに比べて低いが充放電サイクル特性は優れており、長期に安定して使用するためには極めて有用な方法であることが明らかとなった。従来のリチウムイオン電池は電解質に液体を利用しており、安全性・信頼性・耐久性を考えると全て固体で構成されることが望まれている.一方で、構成材料の成膜法や金属とセラミックスの接着に関する知見は極めて少なく、新たな成膜手法の確立が急務であった.そこで、本研究では高速衝突成膜法を用いて従来のセラミックス成膜のための高温プロセスを用いない新規な方法で構成材料の成膜に挑戦し成功した.また、電池としての性能も出ており、70サイクルまでの充放電試験では若干の性能低下があったものの、それ以降ではほとんど性能低下が見られない安定的な性能を発揮できた.今後、初期劣化予防ならびに成膜法の確立に注力したい.当初の予定通り金属導電体に酸化物の成膜に成功し、電気的特性も十分優れていることが電気化学評価から明らかになった。来年度以降も本年度同様に研究を遂行するが、本年度の研究で充放電挙動ならびに界面安定性も従来法で作製したものよりもよりも期待できるため、予定以上の成果が期待できる。現段階では電解質が液体であるため完全固体電池ではない。電解質も固体化し、電極を厚膜化することで全固体電池の高出力化につなげたい。それが実現できればモバイルだけでなく幅広い分野での応用展開が可能になると考えられる。そこで、特に今年度は以下の2点を重点的に推進する。1.電解質の固体化・・・現在は電解液を用いて電池を構成しているが、電解質も無焼結で成膜することで低環境負荷で電池を作成することができる。また、長寿命化・高安定性が期待できる。2.電極の厚膜化・・・現在、数層の積層には成功しているがミリ・センチオーダーの積層を成功させることができれば、充電容量も大きくなり幅広い分野での応用が期待できる。材料力学(1)接合界面のイオン・電子流動ダイナミクスの電気化学測定ならびに導電機構の解明・・・引き続き前年度の「粒子飛行速度ならびに衝撃波シミュレーション」および「化学結合力ならびに粒子破壊・基板変形シミュレーション」の結果に基づき、金属体への薄膜成膜ならびに薄膜の機能性発現を実現する。その際、膜の結晶性ならびに欠陥導入をXRDならびにTEMを用いて評価する。成膜したセラミックス/金属界面のイオン・電子流動ダイナミクスは電気化学的評価法を用いて評価する。電気化学的測定には、電気化学インピーダンススペクトロスコピー法を用い、くし型電極およびスポット電極で評価する。くし型電極は膜全体の平均的なイオン・電子物性を評価し、スポット電極では、最高1ミクロン程度の極めて限られた領域のイオン・電子物性を評価する。また、基板をケミカルエッチングで取り除くことにより垂直方向のイオン・電子ダイナミクスを評価する。これにより、膜の局所性や異方性を評価することが可能となる。(2)プロトタイプハイブリット燃料電池・リチウムイオン電池の創成と性能実験で成膜した緻密膜に多孔質な電極材料を成膜することでプロトタイプの電池を創成する。その際、金属支持基板をアノード材として活用する。燃料電池もしくはリチウムイオン電池電解質材料の成膜が容易で安定性が高い方を中心に検討を行う。