hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鰓後腺と副甲状腺に特徴的な機能分子と内分泌腺の形成・進化に関する分子生物学的研究

昨年度、ゲルシフトアッセイにおいて、非標識プローブを用いて結合の特異性を示す実験を成功させるのに予想外の時間を費やしたことや、これまで共通の研究室で共同研究を行ってきた共同研究者が急病になってしまい、大学内の業務が急増し、いろいろな面で多忙になったことで、研究プロジェクトの進行に多少遅れが生じた。本年度も、昨年に引き続き大学内の業務が多く、いろいろな面で多忙となり、本プロジェクトの進行に多少遅れが生じてしまった。研究は全般的にほぼ計画に沿って進められたが、少し結果を得るのが遅れていると考えている。ゲルシフトアッセイにおいて、非標識プローブを用いて結合の特異性を示す実験を成功させるのに予想外の時間を費やしたが、今後は、大きな問題なく行うことができるはずである。また、本研究プロジェクトそのものには直接関与されていないが、これまで共通の研究室で共同研究を行ってきた共同研究者が急病になってしまい、大学内の業務が急増し、いろいろな面で多忙になった。そのため、研究に充てる時間が限定され、本研究プロジェクトの進行に多少遅れが出たのは否めない。H24年度は、H23年度同様、多くの面で節約を心がけたこと、大学内の業務が急増したことにより、研究費を予定額使用するに至らなかった。また、小型魚類の飼育装置の購入を予定したが、学内で動物飼育施設を新設する計画もあり、購入を差し控えた。本年度は予算を効率的に使用しながら、下記の研究を行う。1)CTの遺伝子発現機構の解析:transfacにより予測されたNkx2-1とFoxA2の結合部位を考慮しつつ、メダカCT遺伝子上流域3kbp-2kbpの間の領域を部分的に取り除いて改変し,ホタル・ルシフェラーゼベクターに組み込む。そして,培養したTT細胞(ヒトCT細胞由来培養細胞株)にベクターを導入し,デュアル・ルシフェラーゼアッセイにより,エンハンサー領域を絞り込む。そして、特徴的転写因子がエンハンサー領域に作用するか,デュアル・ルシフェラーゼアッセイにより解析する。ゲルシフトアッセイにより,エンハンサー領域に特徴的転写因子が結合することを確認する。2)鰓後腺の分化形成機構の解析:クラスタリン遺伝子変異メダカF5のヘテロ同士を掛け合わせて、F6世代の個体(+/+, +/-, -/-)を作出し、形質の変化からクラスタリン遺伝子の機能を考察する。また、Nkx2.1の遺伝子発現が蛍光で検出できるトランスジェニック・メダカを作出、継代し、系統を確立する。3)両生類の副甲状腺に特徴的なmRNAの解析:成長過程にある小型のウシガエルを用いて副甲状腺由来cDNAライブラリーを作製し、副甲状腺ホルモンcDNAおよびその他の特徴的因子を同定する。H23年度は、多くの面で節約を心がけたこと、大学内の業務が急増したことにより、研究費を予定額使用するに至らなかった。今年度は、抗体の作製や塩基配列の解析を外注するなど、研究費の使用方法を工夫し、研究を進める時間をより増やせるように努め、下記の研究を行う。1)CTの遺伝子発現機構の解析:メダカCT遺伝子上流域3kbp-2kbpの間の領域を部分的に取り除いて改変し,ホタル・ルシフェラーゼベクターに組み込む。
ショウジョウバエをモデルとした行動を制御する神経回路の単一細胞レベルでの解析

雌による雄の求愛を受け入れて交尾をするか否かという意思の決定は性淘汰などの進化の諸過程において重要な役割を果たすと考えられている。そこで本研究では、脳神経回路を単一細胞レベルの解像度で解析することが可能であるキイロショウジョウバエをモデルに、雌の性的受容性を制御する神経細胞の同定を試みた。昨年度、雌の性的受容性を制御する神経細胞の候補として、約50個の嗅覚二次投射神経細胞から構成されるD細胞群(仮称)を同定した。D細胞群には6種類の二次投射神経細胞が含まれており、それらはそれぞれ異なる嗅覚受容体を発現する6種類の嗅受容細胞とそれぞれ特異的に接続する。本年度は、これら6種類のうちのどの嗅覚伝達経路によって処理される嗅覚情報が、雌の性的受容性に影響を及ぼすのかを調べた。その結果、嗅覚受容体Or47bによって受容される嗅覚情報が雌の性的受容性を制御していることが示唆された。Or47bを発現する嗅受容細胞はキイロショウジョウバエの体表面から発せられる匂いに応答するため、種の識別に寄与していると考えられている。また、Or47b発現嗅受容細胞では神経系の性決定遺伝子であるfruitlessが発現しており、その軸索末端には顕著な性差が見られ、雄のほうが大きい。さらに、Or47b発現嗅受容細胞と特異的に接続する二次投射神経細胞(D細胞群の一部である)もfruitlessを発現しており、性差を示す脳領域へと軸索を伸ばしている。以上から、Or47b発現嗅受容細胞は性特異的な嗅覚情報処理に関与していることが考えられ、雌が同種の雄と選択的に交尾をするために重要であるという可能性が示唆される。本研究成果は、行動を制御する神経回路の設計原理を単一細胞レベルで理解することにつながるのみならず、生殖隔離や性淘汰といった進化の諸過程の重要なメカニズムの解明にも役立つことが期待される。進化の諸過程において、雌の性的受容性は重要な役割を果たす。例えば、ダーウィンが定義したように、性淘汰の引き金となるのはほとんどの場合において雄に対する雌の選択性である。本研究では、ショウジョウバエの雌が雄の求愛をほとんど受け入れなくなるspinster変異体をtoolとして用い、雌性的受容性を制御する脳神経回路の同定を目指している。本年度は新たに、雌の性的受容性を制御する脳神経細胞の候補として、嗅覚情報を脳内で処理する2次投射ニューロンであるD細胞群(仮称)の同定に成功した。D細胞群を構成する神経細胞の数は約50であり、これは脳内の全神経細胞数である約10万に対して非常に少ない数である。雌性的受容性を制御する脳神経回路を高い解像度をもって解析できたといえるだろう。また先行研究によって、D細胞群とシナプスを形成する嗅覚受容ニューロンが既に同定されており、それらがそれぞれどういった匂いに応答するのかについても多くの知見が蓄積されている。さらに、特定の嗅覚受容ニューロンのみを不活性化または興奮させるためのtoolが既に存在する。そのため、嗅覚を介した雌性的受容性を制御する神経ネットワークを網羅的に同定するための足掛りとして、本成果は非常に意義深いものである。また、spinster変異体のD細胞群においてリソソームの肥大化が起きていることを発見した。これらの細胞内に自家蛍光をもつ物質の異常な蓄積が見られることと合わせて考えると、spinster変異体はリソソーム機能の破綻による細胞内老廃物の蓄積によって、D細胞群が変性したため、雄の求愛を受け入れられないという可能性がある。spinster変異体を用いた解析は進化学の観点からも重要である雌性的受容性を制御する神経ネットワークの解明に資するのみならず、神経変性疾患の分子メカニズム解明にも役立つことが期待される。

本研究成果は、行動を制御する神経回路の設計原理を単一細胞レベルで理解することにつながるのみならず、生殖隔離や性淘汰といった進化の諸過程の重要なメカニズムの解明にも役立つことが期待される。
局所的密度変動の高速二次元分光計測による核融合プラズマ非接触化機構の解明

核融合炉実現に向け、プラズマ対向部(ダイバータ)の熱負荷軽減手法を確立することが急務である。本研究では大型ヘリカル装置のプラズマに対し、全長2.4 mのラバールノズルで生成した超音速ガス流を吹き付けてプラズマ外周領域の密度を局所的に増大させる実験を行った。その結果、外周領域の温度が低下し、輻射損失が増大した。超音速ヘリウムガス流がプラズマに接触し発光する様子を高速カメラで分光計測し、線強度比法によってプラズマ外周部における電子温度及び電子密度の二次元分布を評価した。電子温度は磁気面形状に類似した層状分布に、電子密度分布はガス流とプラズマの接触箇所をピークとする分布になっていることが示された。トーラス型磁場閉じ込めプラズマに対し、収束した超音速ガス流を入射することで、プラズマを対向部(ダイバータ)から切り離すデタッチメント(非接触化)の物理機構を解明し、新手法として確立することが本研究の目的である。超音速ガス流による局所的密度変動を検証するため、電離過程を高速カメラで二次元分光計測し、局所的な密度及び温度分布の変化を高時間分解で求める。平成24年度は高速二次元分光計測を行う視野を設定し、既設の高速カメラを用いて視野と光量を確認するための予備実験を行った。十分な視野を確保するために、超音速ガス入射装置の設置場所変更も実施した。本研究では超音速ガス流の発光画像を透過波長幅の異なる分光フィルターを通して1台の高速カメラで同時撮像し、これらの強度比から電子密度分布を求める。このため、観測窓から高速カメラまでを本補助事業で購入した5分岐イメージングファイバーを用いて接続した。プラズマ実験を行い、イメージングファイバーを経て得られる画像の視野を確認すると同時に、入射ガスの発光を既設分光器に導入してスペクトルを計測し、光量を確認した。入射ガスはヘリウムとし、線強度比法を用いて密度・温度計測を試みた。その結果、視野は適切であり、プラズマ周辺部のパラメータ計測が可能であることが示された。同時に、SSGPのガス流が想定していたよりも広がっており、プラズマとの接触面積が大きいことも明らかとなった。局所的な密度増大によるプラズマ周辺部冷却という当初目的を達成するためには、超音速ガス流を発生するラバールノズルの改良が必要である。また、ノズルのガス出口をよりプラズマに近づけることも有効である。このため、長さ2m以上のラバールノズルを導入するための検討を行った。平成24年の研究では、超音速ガス流が想定よりも広がっていることが明らかとなった。局所的な密度増大によるプラズマ周辺部冷却という本研究の目的を達成するため、平成25年度は超音速ガス流を発生するラバールノズルの全長を0.4 mから2.4 mに長尺化し、ノズルのガス出口をよりプラズマに近づけた。この超特大ラバールノズルは、ノズルスロート直径0.2 mmに対し、出口直径が88 mmとなっており、膨張比(=出口部断面積/スロート部断面積)が20万倍と非常に大きいのが特徴である。ヘリウムを用いた超音速ガス入射実験を行い、ガスがプラズマと接触・電離される過程を高速カメラで計測したところ、超特大ラバールノズルから十分に収束したガス流が噴出されていることを示す結果を得た。更に本研究費で整備した5分岐イメージングファイバーを用いて、同一視野の画像を特定の波長でフィルタリングし、それぞれの比を取る事で局所的な密度・温度計測を行うヘリウムビームプローブ計測を試みた。その結果、これまで一様と考えられてきたプラズマ周辺部の密度・温度分布に、磁力線の疎密を反映していると考えられる複雑な構造があることがわかった。超特大ラバールノズルからの超音速ガス入射により、ダイバータの熱流束分布にトロイダル/ポロイダル非対称性が現れることも明らかとなった。これは本研究の目的と直接関係する重要な結果であり、今後とも詳細に調べる必要がある。

昨年度までに大型ヘリカル装置に整備した長尺ラバールノズルを用いて、プラズマ実験を実施した。実験では通常のピエゾバルブからのガス入射と長尺ラバールノズル付きソレノイドバルブからの超音速ガス入射を併用し、周辺部密度を燃料ガスあるいは不純物ガスによって増加させることでデタッチメントを発現させる実験を行った。特に燃料ガスを用いた実験では、電子サイクロトロン加熱(ECH)プラズマにおいて、電子内部輸送障壁によって電子温度分布が中心ピークしている状態を維持しつつ完全デタッチさせることに成功した。ECHによる中心加熱があれば、完全デタッチ時にもエネルギー閉じ込め性能の顕著な劣化がないことを示した。これは、アルファ粒子による中心加熱が主となる核融合炉心プラズマにおいて完全デタッチメントとした場合でもエネルギー閉じ込めが劣化しないことを示唆する重要な結果である。ダイバータ板上に設置された静電プローブによって計測されたイオン飽和電流のスケーリング表式を実験的に求めることも試み、イオン飽和電流が周辺温度の平方根と周辺密度の積に比例することを見出した。これらのことについて、国際学会及び国内学会で発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。核融合学、プラズマ理工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画通りに超音速ガス入射装置の設置位置変更とイメージングファイバー等計測系の整備を完了し、プラズマ実験を行って線強度比法が適用可能であることを検証できた。実験の結果、ガス流が当初の想定よりも広がっていたため、その対策が必要となったが、超音速ガスを発生するラバールノズルを大型化することでこの問題を解決できる見通しを得た。当初計画通りに超音速ガス入射装置の設置位置変更とイメージングファイバー等計測系の整備を完了した。ガス流が当初の想定よりも広がっていたため、その対策が必要となったが、超音速ガスを発生するラバールノズルを大型化することでこの問題を解決し、実際にガス流が収束していることを示す実験結果を得た。線強度比法による温度・密度計測を行い、これらの2次元分布を求めることもできている。本研究の主目的の一つである局所的密度増大による周辺部プラズマ冷却についても、これが可能なことを示唆する初期的な実験結果を得ており、今後これを補完する実験を行う事で本研究の目的を完遂できる見通しである。ラバールノズルを大型化し、超音速ガス流の収束性を高めることで、本研究の目的である局所的な密度増大によるプラズマ周辺部冷却を実現する。このため、当初計画では整備する予定であった高速カメラについては購入せず、現在借用している既設の高速カメラを引き続き用いることとする。本研究の目的である局所的密度増大による周辺部プラズマ冷却によるデタッチメント制御手法を確立するため、引き続きプラズマ実験を行う。水素の線強度比法による局所的温度・密度分布の2次元高速計測を行い、デタッチメントに到るまでの周辺部温度・密度分布の推移を明らかにする。これまでの実験結果を論文にまとめ、投稿する。支払いが次年度になったため。次年度使用額は2円であり、翌年度分として請求した研究費と合わせて使用する。
新規情報伝達物質8－ニトロ環状グアノシンによる硬組織代謝制御機構の解明

一酸化窒素および活性酸素種のセカンドメッセンジャーとして発見された8-nitro-cGMPの骨・軟骨における8-nitro-cGMPの生成・機能を解明を目指した。従来、cGMP依存的に骨伸長が誘導されることが知られていたが、我々は、成長板の増殖軟骨層で生成した8-nitro-cGMPが軟骨細胞増殖を促進し骨伸長を促すことを見出した。さらに、破骨細胞前駆細胞では、炎症性サイトカインにより8-nitro-cGMPの生成が亢進すること、生じた8-niotro-cGMPが破骨細胞分化を促進することを明らかにした。これは、炎症性骨吸収のメカニズムの一部を説明するものである可能性がある。cGMPがニトロ化された8-NO2-cGMPの細胞内情報伝達分子としての機能が注目されている。骨格系における8-NO2-cGMPの生成と機能に関する報告はないが、我々は、マウス成長板軟骨の増殖軟骨細胞による8-NO2-cGMPの生成と8-NO2-cGMPによる長管骨の伸長促進を見出している。そこで我々は、骨格を形成する種々の細胞における8-NO2-cGMPの生成と機能を解析することとした。27年度は、軟骨細胞と骨芽細胞における8-NO2-cGMPの役割を解析した。まず、軟骨細胞増殖に対する8-NO2-cGMPの作用をcGMPの細胞膜透過型誘導体である8-Br-cGMPと比較した。脛骨器官培養系にて、増殖細胞をデオキシウリジン誘導体の取り込みで検出したところ、8-NO2-cGMPは静止・増殖軟骨細胞の増殖を促進したが、8-Br-cGMPにその作用はなかった。これは初代培養マウス軟骨細胞でも同様の結果が得られた。また、8-NO2-cGMPが成長板の増殖軟骨細胞層の幅を増大させることで脛骨の伸長を促進したが、8-Br-cGMPにその活性はなく、むしろ肥大軟骨細胞層の幅を増大させた。次に、我々は初代培養マウス骨芽細胞における8-NO2-cGMPの生成を免疫学的に確認した。そこで、骨芽細胞の分化・石灰化に対する8-NO2-cGMPの作用を8-Br-cGMPと比較したところ、8-NO2-cGMPおよび8-Br-cGMPは骨芽細胞におけるアルカリホスファターゼ活性をそれぞれ低下および促進した。また、8-NO2-cGMPは、骨芽細胞による石灰化物形成を抑制した。一方、8-NO2-cGMPは骨芽細胞の増殖に影響を与えなかった。以上から、8-NO2-cGMPは骨形成に関わる軟骨細胞および骨芽細胞において、cGMPにはない全く新しい生理機能を発揮していることが明らかとなった。骨格を形成する骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞、軟骨細胞における8-NO2-cGMPの生成および機能を解明することを目的として本研究を開始した。27年度は、主に軟骨細胞と骨芽細胞における8-NO2-cGMPの生成と機能について解析した。8-NO2-cGMPの生成を免疫学的に検出したところ、骨および成長板軟骨の増殖細胞層での生成が認められた。そこで、8-nitro-cGMPの軟骨細胞および骨芽細胞の増殖・分化に対する作用を、cGMPの細胞膜透過型誘導体である8-Br-cGMPを対照として解析した。8-NO2-cGMPは、成長板の増殖軟骨細胞の増殖を促進することで長管骨の縦方向の成長を促進することを器官培養脛骨および初代培養軟骨細胞を用いた解析で明らかにした。一方、8-Br-cGMPには培養軟骨細胞の増殖、成長板の増殖軟骨細胞層の伸長作用はなく、むしろ肥大軟骨細胞層の幅を増大させた。次に、8-NO2-cGMPの骨芽細胞の分化・石灰化における機能を8-Br-cGMPと比較した。8-NO2-cGMPは骨芽細胞の分化マーカーのひとつであるアルカリホスファターゼ活性を抑制したが、8-Br-cGMPは逆に促進した。一方、8-NO2-cGMPは骨芽細胞の増殖に影響を及ぼさなかった。27年度の研究から、8-NO2-cGMPは成長板の軟骨細胞の増殖を促進することで骨の伸長を促す一方、骨芽細胞による石灰化物生成には抑制的に働くことが示唆された。これらは、cGMPにはない全く新しい生理機能で、8-NO2-cGMPに特異的な機能と考えられた。8-NO2-cGMPの軟骨細胞および骨芽細胞における生成と機能を明らかにしたことから、本研究の進捗状況は順調といえる。NOの骨代謝における役割は十分解明されていない。我々は、前年度までの本研究で、NOの新規セカンドメッセンジャーである8-nitro-cGMPが成長板の増殖軟骨細胞で作られ、増殖軟骨細胞の増殖を促進することで骨の伸長を促進することを明らかにした。さらに、骨芽細胞で生成した8-nitro-cGMPが細胞外マトリックスの石灰化を抑制することを見出している。本年度はまず、8-nitro-cGMPによる軟骨細胞の増殖にcGMP依存性キナーゼ(PKG)が関与するか否かを検討した。すでにcGMPの誘導体である8-Br-cGMPには

軟骨細胞増殖促進作用がないことは確認していたが、今回、8-nitro-cGMPの軟骨細胞増殖促進作用がPKG阻害剤の影響を受けなかったことから、8-nitro-cGMPは、PKGに依存しない経路で細胞増殖を促進すると考えられた。8-nitro-cGMPによるタンパク質-S-グアニル化が免疫学的に検出されたことから、タンパク質-S-グアニル化を介したシグナル経路で軟骨細胞の増殖が促進された可能性がある。さらに、骨芽細胞でも、8-nitro-cGMPに依存したタンパク質-S-グアニル化が検出された。8-nitro-cGMPによるタンパク質-S-グアニル化を抑制するパースルフィドの産生酵素をノックダウンすると石灰化が抑制されたことからも、タンパク質-S-グアニル化が重要な役割を果たす可能性が高い。また、本年度から破骨細胞および骨細胞での8-nitro-cGMPの生成と機能を解析している。破骨細胞のみならずその前駆細胞であるマクロファージならびに骨基質中に存在し、骨代謝の中心的役割が示唆されている骨細胞でも8-nitro-cGMPの生成が確認された。さらに、化学合成した8-nitro-cGMPがRANKの発現を上昇させ、破骨細胞分化を促進することを見出した。骨の形成および骨リモデリングにおける8-nitro-cGMPの役割を解明することが本研究の目的である。27年度および28年度の研究で、8-nitro-cGMPが骨・軟骨を構成する主要な細胞のすべて、すなわち、軟骨細胞、骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞で生成されることを見出している。これらの細胞における8-nitro-cGMPの機能に関しても興味深い知見を得ている。すなわち、軟骨細胞では、8-nitro-cGMPがPKG非依存的に増殖を促進し、これにより骨の伸長を促進することを発見した。また、骨芽細胞において8-nitro-cGMPがタンパク質-S-グアニル化を介して石灰化を抑制する現象を見出している。骨細胞は骨リメデリングの司令塔的な役割を果たしていることが次第に明らかになって来ている細胞で、NOがその機能調節に関わることが示唆されている。我々は、今年度の研究で、骨細胞が8-nitro-cGMPを生成していることを見出した。さらに、破骨細胞分化が8-nitro-cGMPによって促進されることを明らかにしており、その機序としてRANKの発現促進が関与することが示唆された。今後、骨細胞における機能が明らかになれば、骨の形成および骨リモデリングにおける8-nitro-cGMPの役割の全貌が明らかになると考えられる。我々は、一酸化窒素(NO)および活性酸素種(ROS)の骨代謝における役割を解明する目的で本研究を進めてきた。我々は、NOとROSの両者の新しいシグナル分子である8-nitro-cGMPに着目し、骨・軟骨における生成と機能を解析した。27年度および28年度の研究により、8-nitro-cGMPが軟骨細胞、骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞といった、骨・軟骨を構成する主要な細胞すべてで生成されることを明らかにした。さらに、8-nitro-cGMPには、軟骨細胞の増殖促進作用、骨芽細胞の石灰化抑制作用、破骨細胞の分化促進作用があることを見出している。本年度、これらの知見を論文として報告した。さらに本年度は、主に骨細胞における8-nitro-cGMPの生成と機能を解析した。皮質骨切片の免疫染色により、骨中の骨細胞による8-nitro-cGMPの生成を確認した。骨細胞様細胞株も8-nitro-cGMPを生成していたが、成熟するにつれて生成量は低下する傾向が見られた。
近年の教育行政関係法制の改正と地方教育行政の変化に関する調査研究

本年度は、前年度に実施した新教育委員会制度とその運用実態に関する全国市区町村の首長と教育長を対象にした悉皆アンケート調査結果の分析と、教育委員会事務局の職員構成と人事に関する調査研究を重点に調査研究を進めた。前者の新教育委員会制度に対する全国の市区町村長・教育長の意識と評価に関する悉皆アンケート調査結果の分析内容の詳細な紹介は、村上祐介・本田哲也・小川正人「新教育委員会制度とその運用実態に関する首長・教育長の意識と評価ー2017年全国市区町村調査の結果からー」(『東京大学大学院教育学研究科紀要』第58巻2019年3月535頁562頁)を参照して頂くとして、調査結果の分析からは、1多くの市町村長、教育長ともに、新教育委員会制度に対しては肯定的な評価をしていること、22014年地教行法改正を促す原因とされた現行の教育委員会制度の弊害等については、それを引き続き批判する声は多くなく、特に、市区町村長では教育委員会制度に対する評価を改善させていること、等が分かった。それらの分析から、2014年地教行法改正は、市区町村長や教育長の立場からは一定の成果があったと評価できると結論づけることができた。教育委員会事務局の職員構成と人事に関する調査研究では、従来の調査に加えて、教育委員会事務局職員を採用時に一般行政枠として採用した行政職員を教育委員会事務局に長く勤務させることを通して、教育行政に関する知識・技能や行政運営に熟知した「教育行政」職員を育成している(複線型人事)京都府と北海道の「教育行政」職員と教育職員に対するインタビュー調査を行った。これらの自治体の「教育行政」職員は、他の一般行政職と比較して、指導主事等の教育職員が担当している教育専門的分野のポスト・業務にも配置され、教育と一般行政の重なる合う領域も担当し教育と一般行政の協働的仕事の要になっていることが分かった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、(1)新教育委員会制度、(2)教委事務局の組織編成、(3)子ども子育て新制度、(4)政令市への公立学校教職員給与移管、という4つの課題を各々の研究グループで取り組んでいる。平成27年度は、その中で、(1)、(2)、(3)に関する実態調査を進めた。(1)では、新制度で創設された総合教育会議の設置、開催、審議内容、事務局所在部局、参加メンバー、大綱の性格などを都道府県全てのデータを収集し分析した。開催回数では、1回最大11回まであり平均は3.1回、その回数の違いは教育大綱を、1新規作成、2既存計画で代替、3既存の計画をベースに作成、のどの方法で行ったかに起因している。因みに、1は11都道府県(23.4%)、2同11(23.4%)、3同19(40.4%)等、総合教育会議の運用を幾つかに類型化できることが分かった。(2)では、全都道府県・政令市の職員応募要項等を参照し各都道府県・政令市の教委事務局の職員組織構成の実態を把握し、その中から教育行政職や教育事務職等の採用枠を導入している9道府県のうち、兵庫、静岡、大分への訪問調査と愛媛への書面質問調査を行った。その中で、同じ教育行政職・教育事務職の採用枠を導入している県でも、それら職員の事務局内の配置部署や他機関との人事交流には多様なパターンがあることが分かった。(3)では、近年の子ども子育て新制度が始まった中で、全国の幼児教育の取り組みについて実情を把握するどのようなデータや調査等があるかを調査・収集する作業を行った。それと並行して、市長部局に子ども育成課を設置した高知市と県教育庁に幼保支援課を設置した高知県へのインタビュー調査を実施した。(4)政令市への給与移管準備の状況に関しては、政令市が情報を公表しないことから、平成29年度の給与移管が施行されてから本格的な全国調査とインタビュー調査をおこなうことにした。ほぼ当初の研究計画通りに調査研究の作業は進んでいる。唯一の問題は、平成29年4月から実施される政令市への公立義務教育学校教職員給与移管に関する準備状況等について、政令市教育委員会が情報提供に消極的で協力を得られなかったことである。この点については、事案の性格上、やむを得ない面もあり、この研究課題については、本年度は、政令市教育委員会のHP上で公開されている情報収集をしながら状況把握に努め、来年度の新制度がスタートした後に、大きな動きのあった政令市へのインタビュー調査を進めながら、全国的な状況把握と課題析出のための全政令市へのアンケート調査などを考えたい。平成28年度は、(1)平成27年4月からスタートした新教育委員会制度の運用実態の実証的調査、(2)教育委員会事務局の職員組織と人事に関する事例調査、(3)子ども・子育て新制度の全国的運用の実態と事例調査、を中心に調査研究を進めた。(1)については、全都道府県・政令市における総合教育会議の開催状況、審議内容、教育大綱の策定過程と大綱内容等に関する情報・データをインターネット検索により集中し、その全国的傾向を分析した。その分析結果は本田論文(2016)としてまとめている。

(2)については、一般行政職採用の下で教育委員会事務局への配置を意識的に行っている、所謂、複線型人事運用をしている北海道教育庁と京都府教育庁へのインタビュー調査を行うとともに、近年、教育事務職採用枠の廃止=一般行政職採用枠で教委事務局や学校に職員を配置していた仕組みを改めて見直し、教育事務職採用を復活した県(佐賀県、宮崎県)等の情報収集を行った。(3)については、子ども・子育て新制度の運用実態と問題を明らかにするため、1全国の自治体における総合教育会議で乳幼児期の子ども・保育に係る議題がどう扱われているかに関する調査、2子ども・子育て新制度が自治体の子ども関係行政部局の組織編成や幼児教育政策にどのような影響を及ぼしているかを探るために、静岡県と高知県への訪問調査を行った。1の調査については、日本教育行政学会第51回大会(於:大阪大学)で自由研究発表報告を行った。当初の研究計画に沿って概ね順調に調査研究は進んでいる。その中で、研究課題の1つである平成29年4月から実施された政令市に対する公立義務教育学校教職員の給与移管が、当該都道府県・政令市の自治体教育行政にどのような影響を及ぼしているかに関する調査研究については、政令市が実施前に情報を公開することに応じてくれなかったこともあり、平成27年度28年度は全く取り組むことが出来なかった。但し、この研究課題については、平成29年4月に給与移管が実施されたため、本年度後半から本格的な訪問調査と全政令市へのアンケート調査を行う計画である。平成29年度の調査研究としては、3つの研究グループで以下のような調査研究を進めた。12014年地教行法改正が自治体教育行政と教育委員会の運営に及ぼす影響を明らかにするために、全国市町村(首長、教育長)に対する悉皆アンケート調査を実施した、2教育委員会の政策立案企画力の向上が期待される中で教育委員会事務局の職員組織と人事の在り方については、これまでの事例調査研究を引き続き行い、特に、教育委員会事務局職員の採用人事で首長部局の行政職採用(一元化)から、近年、新たに「教育行政職」採用枠を導入した2県(宮崎県、佐賀県)の訪問調査を実施し、教育委員会事務局の職員構成と人事の在り方に関する基本的課題を整理する作業を行った、3子ども子育て新制度による自治体の幼児教育政策に関しては、特に、地方自治体の総合教育会議において乳幼児期の子ども・保育に関わる施策がどのように議論されているか、その議題の設定や審議の状況等について調査を行い幼児教育政策の変化等を整理する作業を行った。ほぼ当初の計画通りに調査研究の作業は進んでいる。(1)2014年地教行法改正が自治体教育行政や教育委員会運営にどのような影響を及ぼしているのかに関しては、これまでの理論的研究や先行研究の検討を通して論点を整理したうえで、全国市町村(首長、教育長)への悉皆アンケート調査票を作成し調査を実施した(回収率:首長58%、教育長67%)。その詳細な分析は、平成30年度に行う予定である。(2)教育委員会事務局の職員組織と人事に関しては、事務局職員の組織構成や人事に関して特徴的な取り組みを行ってきたほぼ全ての県(平成29年度は、佐賀県と宮崎県を訪問調査)について訪問調査を行うことができ必要な資料・データを収集できた。これまで収取した資料・データを基に分析し課題を整理する作業を平成30年度に行う予定である。(3)子ども子育て新制度施行により全国自治体の幼児教育推進体制がどのように構築されてきているか等に関して担当部署に対するアンケート調査と先進県とみられている静岡県と高知県の事例調査に取り組んだ。幼児教育推進体制の構築に関するアンケート調査結果については平成30年度に分析する予定である。
環境浄化に資するバイオ凝集・沈殿剤および無機捕捉バイオ素材の創成

熱帯資源植物、モリンガ樹の種子に含まれる濁水浄化タンパク質の構造遺伝子の塩基配列を明らかにした。このタンパク質は微細な土壌粒子を沈澱させ、濁水を浄化させる機能がある。推定されたアミノ酸配列と、SサブユニットとLサブユニットのアミノ酸配列を比較して、濁水浄化タンパク質はシグナルペプチド、プロペプチド、Sサブユニット、リンカーペプチド、Lサブユニットから成ることが予想された。Lサブユニット遺伝子とSサブユニット遺伝子+リンカーペプチド+Lサブユニット遺伝子は大腸菌で発現させることに成功した。この成果を基に、濁水浄化システムの構築や金属捕捉タンパク質の創製が可能となった。我々は、モリンガ樹(Moringa oleifera)の種子に含まれるタンパク質が微細な土壌粒子を沈澱させ、濁水を浄化する機能があることを見出した。この濁水浄化タンパク質(MOFP)には、無機土壌との相互作用を引き起こすためのペプチド鎖(モチーフ)と凝集・沈殿に関与するアミノ酸残基が存在する。本研究では、MOFPをコードする遺伝子をクローニングし、発現系を構築する。次いで、機能発現に必要かつ最小限のモチーフの検索とそれに必須のアミノ酸残基を同定する。これにより得られたタンパク質ー無機物間の相互作用における新しい知見を基に、環境浄化に資するバイオ凝集・沈殿剤および無機捕捉バイオ素材を創成することが目的である。平成24年度の成果を以下に示す。(1) Inversed PCRにより、MOFPの3'末端の一部を除いた構造遺伝子の塩基配列とその推定アミノ酸配列(MOL-SEQ)を明らかにした。MOL-SEQはセイヨウアブラナの1.7S種子貯蔵タンパク質(Napin-2)、シロイズナズナの2S種子貯蔵タンパク質、バビンロウの耐熱性甘味タンパク質(マビンリン)との相同性が認められ、シグナルペプチド、プロペプチド、Sサブユニット(S-SUB)、プロペプチド、Lサブユニット(L-SUB)から成ることが推察された。(3) S-SUB、L-SUB及びS-SUB+プロペプチド+L-SUBのアミノ酸配列に対応する合成遺伝子を導入した組換え酵母を得た。モリンガの種子の濁水浄化タンパク質はSサブユニット(S)及びLサブユニット(L)からなる二量体であり、SとLの間に19アミノ酸残基のリンカー配列がある。本年度は、濁水浄化タンパク質の生産系を構築するために、S単独、L単独、SとL及びリンカー配列(SL)の3種類の遺伝子を大腸菌及び酵母での発現を試みた。(1)S、L、SL遺伝子を大腸菌発現ベクター、pET25bに挿入し、大腸菌BL21(DE3)株を形質転換した。各組換え菌を30°C、120rpmで培養後、IPTGを添加し、15°Cで24時間振とう培養した。各組換え菌の超音波破砕後の上清及び残渣をSDS-PAGEで分析したところ、S、L、SLタンパク質の産生は確認されなかった。(2)S、L、SL遺伝子を大腸菌発現ベクター、pColdIに挿入し、大腸菌BL21株を形質転換した。各組換え菌を(1)と同じ条件で培養後、各組換え菌の超音波破砕後の上清及び残渣を抗His-tag抗体によるウエスタンブロッティングで分析したところ、L遺伝子とSL遺伝子を導入した各組換え菌の破砕上清及び残渣には抗体陽性のシグナルが確認されたが、S遺伝子を導入した組換え菌はいずれの画分にもシグナルが検出されなかった。組換え大腸菌及び酵母菌でのS、L、SLタンパク質の生産が低かった原因は、1発現されたS、L、SLタンパク質が大腸菌や酵母菌の菌体内プロテアーゼにより分解された、2S、L、SLタンパク質に凝集活性があるため、菌体成分と結合して凝集沈殿した可能性などが考えられる。我々は、熱帯資源植物であるモリンガ樹(Moringa oleifera)の種子に含まれる12-kDaの塩基性タンパク質が微細な土壌粒子を沈澱させ、濁水を浄化する機能があることを見出した。このタンパク質には、無機土壌との相互作用を引き起こすためのペプチド鎖(モチーフ)と凝集・沈殿に関与するアミノ酸残基が存在する。本研究では、モリンガ樹の染色体DNAより濁水浄化タンパク質をコードする遺伝子をクローニングし、酵母菌または大腸菌における組換えタンパク質の発現系を構築する。次いで、タンパク工学的な手法を用いて、濁水浄化機能の発現に必要かつ最小限のモチーフの検索と、それに必須のアミノ酸残基を同定する。これにより得られたタンパク質ー無機物間の相互作用における新しい知見を基に、高い浄化能あるいは金属結合能などの優れた機能をもつ濁水浄化タンパク質、即ち、環境浄化に資するバイオ凝集・沈殿剤および無機捕捉バイオ素材を創成することが目的である。平成23年度は、次のような研究成果が得られた。(1) S

サブユニット(34残基)とLサブユニット(71残基)の一部および両サブユニットの間のリンカー領域(57-bp)の塩基配列を基に、プライマーDNAを設計し、染色体DNAを鋳型にinverted PCRで増幅断片を得た。(2) Kluyveromyces lactisのコドン頻度を基に、SおよびLサブユニットのアミノ酸配列に対応する遺伝子を設計し、リンカー領域を含めて化学合成した。酵母菌発現ベクターの菌体外分泌シグナルの下流にSサブユニット遺伝子、Lサブユニット遺伝子、Sサブユニット遺伝子+リンカー領域+Lサブユニット遺伝子を挿入するために、制限酵素部位を導入したプライマーDNAを設計し、人工遺伝子を鋳型にPCRで3つの増幅断片を得た。これまでに、MOFP遺伝子のクローニングとその塩基配列の解析、S-SUB遺伝子、L-SUB遺伝子、S-SUB+プロペプチド+L-SUB遺伝子の組換え酵母を得ているが、当初の研究計画より進行が遅れている。その主な理由は次の通りである。実験に使用しているモリンガ樹の種子(local-type)が発芽せず、葉からのDNA抽出ができなかった。新たに種子を入手することは可能であるが、同じ産地であっても、植物のタンパク質には塩基配列が異なる多型が存在するため、local-typeの種子からDNAを抽出した。しかし、種子には油脂が含まれており、十分に破砕することができず、組換え実験に資するDNAを得ることはできなかった。そこで、保存の染色体DNAを用いたinversed PCRによる遺伝子クローニング実験に特化したが、染色体DNAの量が限られていたため、いくつもの実験を同時進行できなかった。前年度と同様、2月1日より4月19日まで科研費の執行が停止したため、試薬の購入ができなかった。濁水浄化タンパク質の全構造遺伝子のクローニングと酵母菌での人工遺伝子の発現が予定より遅れている。(1)濁水浄化タンパク質の分離・精製に使用した種子(local-type)の発芽率が低いために、若葉の収量が少なくなった。(2)モリンガ樹の若葉や種子には多糖類が多く含まれており、これらが制限酵素分解やリガーゼ反応を阻害するために、invert PCRの鋳型の調製に時間を要した。また、高純度の染色体DNAを得るために精製ステップを増やしたことにより、染色体DNAの回収率が低下した。(3) invert PCRで得られた増幅断片および人工遺伝子を鋳型にPCRで増幅したSサブユニット遺伝子、Lサブユニット遺伝子、Sサブユニット遺伝子+リンカー領域+Lサブユニット遺伝子の塩基配列を解析できなかった(2月より4月までは科研費が執行できない)。S-SUB遺伝子とL-SUB遺伝子は、MOFP遺伝子から推定されるアミノ酸配列とプロテインシーケンスとの間に相違点は、遺伝子多型やアミノ酸配列決定時の読み違え、グルタミンとグルタミン酸の置換については翻訳後修飾の可能も考えられる。塩基配列を再確認するために、inversed PCRの塩基配列を基に、染色体DNAからMOFP遺伝子を再クローニングし、MOFP遺伝子の全塩基配列を決定する。
パーキンソン病原因遺伝子LRRK2の変異による神経変性メカニズムの解明

本研究では、免疫沈降法およびレポーターアッセイを用いることによりLRRK2のGTPaseドメインの疾患型変異およびGTPase活性型・不活性型変異によってLBP1、LBP2との結合能が変化し、Notchシグナルの抑制効果に影響を与えることが明らかになった。ショウジョウバエ成虫ドーパミン神経において、Deltaをノックダウンすると寿命の延長がみられ、Notchをノックダウンすると寿命の短縮が見られた。一方、Deltaを強制発現させるとドーパミン量の増加が見られ、Notchの強制発現により低下する傾向がみられた。以上の結果から、LRRK2複合体が影響を与えるNotchシグナルは、成熟ドーパミン神経活動を修飾することが示唆された。
モラル・アフォーダンスを導入した道徳授業の開発

モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業から派生的に生まれた当事者研究的道徳授業へと研究を展開することで理想主義と現実主義および行為主義と人格主義の二軸平面に8つの道徳授業方法を類型化して位置づける方法を開発した。この方法を発問分析に応用した授業改善に取り組むとともに、一つの教材について複数の観点から教材分析と指導案作りを行い、それぞれの授業方法のメリット・デメリットとその改善方法を明らかにした。本研究は大きく分けて1モラル・アフォーダンスに関する文献研究、2モラル・アフォーダンスの道徳教育教材の開発、3モラル・アフォーダンスの教育方法の実践研究、の三つの部分から成る。1モラル・アフォーダンスに関する文献研究については、精神障害を抱えた当事者が自らの問題行動を客観的に研究し、その行動がどのようなものか、どのような状況でどのようなプロセスを経て発生するのか、その行動に対する処方箋は何か、などを明らかにする当事者研究の方法を生態学的観点から捉えた文献を手掛かりに、道徳授業に子ども中心主義的な語りを取り戻す方法がモラル・アフォーダンスの道徳授業が目指す現実主義的な道徳授業につながり得ることを明らかにし、「道徳の時間における『語り』の子ども中心主義的転回ー人格成長の共同体構築に向けた当事者研究の観点からの考察」として『山形大学教職・教育実践研究』第10号にまとめた。2モラル・アフォーダンスの道徳教育教材の開発に関しては、山形県の偉人の伝記の教材化に取り組み、菅実秀に関する文献を基に小学校高学年向け教材の草稿を作成した。今後、内容項目やねらいに基づいて内容を焦点化する予定である。3モラル・アフォーダンスの教育方法の実践研究については、資料「手品師」を用いたモラル・アフォーダンスの道徳授業の構想と学習指導案を「モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の提案(1)ー心理主義的授業と認知主義的授業の課題克服を目指した授業の構想」として『筑波大学道徳教育研究』第16号にまとめた。この指導案に基づいて山形大学附属小学校において授業実践を行い、その成果と分析結果について日本道徳教育学会第84回大会で発表した。資料「手品師」を用いたモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の実践結果とM-GTAを用いた分析結果について論文にまとめ、「モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の提案(2)ー多様で適切な予期的意識を持たせる実践とMーGTAを用いた分析ー」というテーマで『筑波大学道徳教育研究第17号』に投稿、掲載予定となっている。また、モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の理論研究から派生的に生まれた当事者研究的道徳授業について、日本道徳教育学会第86回大会で発表を行い、その成果を「問題解決的な学習としての当事者研究的道徳授業の可能性と課題ー問題解決型の道徳授業との比較からー」『山形大学教職・教育実践研究第11号』に掲載した。その中で、道徳授業方法について理想主義的傾向と現実主義的傾向、および行為主義的傾向と人格主義的傾向の二軸に基いて、心情主義的道徳授業、問題解決型道徳授業、当事者研究的道徳授業を位置づけたが、これによってモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の位置づけも明確になり、発問の検討方法や既存の道徳授業との連携方法が明らかになった。当初、モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の教材開発と実践を中心に計画していたが、まずは既存の授業方法との類似点や相違点を明らかにし、様々な道徳授業方法についての位置づけと関連づけを行い、方法論的な特徴を明確にした上で、教材開発と実践を行う必要が生じたため。前年度に明らかにした理想主義と現実主義、行為主義と人格主義の二軸に基づく類型化の方法を授業のねらいに焦点化して用いることで、モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業と従来のさまざまな道徳授業の方法を授業のねらいに基づいて8つに類型化することができることを明らかにした。また、道徳教育における信念対立に対して信念対立解明アプローチを用いて、理想主義と現実主義、行為主義と人格主義の二軸に基づく類型化を相補性と連続性をもった傾向性と捉えなおすことにより、多様な道徳教育方法の連携を図り、生活での実践に結び付いた主体的な道徳学習を推進するとともに、この方法が道徳教育方法論における信念対立の克服につながることを「道徳教育方法論における信念対立の克服に向けてー理想主義と現実主義、行為主義と人格主義の二軸に基づく類型化ー」として論文にまとめ、『山形大学教職・教育実践研究第12号』に掲載した。さらに、モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の方法によって習得される予期的意識をコンピテンシーの観点から捉えて自他の行為の結果について複数の可能性を重みづけて見積もることで柔軟な見通しをもって対応する力、とし、その他の授業方法によって身につくコンピテンシーとの組合せからコンピテンシー・ベースの道徳授業づくりが可能であることを「道徳科におけるコンピテンシー・ベースの授業づくりー知識構成型ジグソー法を用いた「二通の手紙」の授業の提案ー」として論文にまとめ、『山形大学教職・教育実践研究第12号』に掲載した。平成29年度の学部改革による新コース開設準備により最終的な研究の取りまとめ作業の時間が取れなくなったため。平成28年度までにモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の実践とその理論研究から派生的に生まれた当事者研究的道徳授業の実践へと展開する中で、理想主義と現実主義および行為主義と人格主義の二軸平面に8つの道徳授業方法を類型化して位置づける方法を開発した。

この方法は発問分析にも応用できることから、最終年度は理想主義と現実主義および行為主義と人格主義の二軸平面上での発問分析に基づく授業改善に取り組むとともに、一つの教材についてモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業を含めて複数の授業方法の観点から教材分析と指導案作りを行うことで、それぞれの授業方法のメリット・デメリットとその改善方法についての検討を行った。以上の研究成果については、研究協力者等の現職教員との共著の形で教員を目指す大学生や若手教員を対象とする道徳科の授業づくりのためのテキスト『道徳科初めての授業づくりーねらいの8類型による分析と探究ー』としてとりまとめた。本書は大学教育出版より平成30年4月30日に刊行予定である。以上の研究により、従来の心情把握型授業によって一つひとつの行為について他人事の正解探しや間違い直しにとらわれる「道徳的生活の微分化」の状態に陥り、教師も子どもたちも生活全体を通した道徳性の成長を見落とすことになりかねないという道徳授業に多く見られる課題を克服するための方途はモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業を含めて複数あること、そして、心情把握型授業についても目的や状況によっては効果的な場合もあることを明らかにすることができた。モラル・アフォーダンス獲得の道徳授業から派生的に生まれた当事者研究的道徳授業へと研究を展開することで理想主義と現実主義および行為主義と人格主義の二軸平面に8つの道徳授業方法を類型化して位置づける方法を開発した。この方法を発問分析に応用した授業改善に取り組むとともに、一つの教材について複数の観点から教材分析と指導案作りを行い、それぞれの授業方法のメリット・デメリットとその改善方法を明らかにした。文献研究については予想以上に幅広い分野をカバーする必要が生じているため今後も継続して行う必要が出てきた。また、教材開発、実践研究についてももう少し継続して小学校での実践に重点を置くことでモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の方法や分析方法の基盤を固める必要があるため。今年度の前半にモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業と既存の道徳授業方法との位置づけを明確にした上で、後半にこれまでのモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業や派生的に生じた当事者研究的道徳授業の実践例をとりまとめ、学校現場での道徳の教科化に向けた取り組みに活用できるような資料集を作成し、配布する。その後の継続的な研究としては、現時点で解明した道徳授業の8類型の中で相互に補完的な関係にあると思われる2方法を組みあわせた4組の授業方法について、学習指導案の発問例の開発と実践研究を行っていきたい。新コース運営による業務負担急増の状態が落ち着く9月から10月頃に研究の取りまとめを行う。道徳教育学当初は平成27年度より中学校向けの教材開発と授業実践に取り組む予定だったが、まずは小学校向けの教材開発と授業実践に継続的に取り組むことでモラル・アフォーダンス獲得の道徳授業の方法や分析方法の基盤を固めることにしたい。山形大学の決算業務が1ヶ月前倒しになり、2月末までに予算執行を行わねばならなくなったので3月使用予定分を次年度に執行することになったため。学部改組による業務負担急増によって研究のとりまとめ作業を行う時間が取れず、作業に必要な物品の購入についても延期したため。使用額に端数が生じたため。4月以降で予算執行が可能になった段階で早期に使用する。
金属酸化物スラリーを利用した多孔質膜の作製と耐熱性触媒材料への応用

高温触媒用の安定なコート膜の形成技術について、アルミナを中心に各種金属酸化物を複合したスラリーの特性とその制御及び得られる触媒の活性について研究した。ガンマアルミナー水系のスラリーの粘性を調整しコート操作に適当な条件を調べた。この系では、分散剤を用いずにアルミナのスラリーの分散とその安定領域を系統的に調べ、比較的低濃度のアルミナにおいても均一な混合状態と適度な粘性をもつスラリーが得られ膜作製の作業性にすぐれることがわかった。また、これらの作製プロセスにおける粘性とコート厚み等のパラメーターを最適化した。膜の乾燥後と焼成後の基板との一体性についても検討した。とくに、高温における膜の安定性について研究し、ランタンで安定化したアルミナを用いて1200°Cでも安定なコート膜を作製した。これらの作製技術の応用として、マンガン、ニッケル、クロム等を添加したアルミナ触媒について、熱安定化のため添加したランタン添加の効果について調べた。さらに定常リーンバーンの燃焼条件に適応した排ガス浄化触媒としてのNOx除去性能について比較した。固相反応のため、触媒活性は高温試験によって低下したが、リーンバーンNOx除去活性は、高温条件の耐熱性試験として1000°Cで熱処理した後の試料において、1022%(300400°C)の浄化率を維持した。すなわち、この温度では分解して活性を失うゼオライト系触媒に比べて、高温での活性維持が可能であることがわかった。以上の研究によって、金属酸化物スラリー制御による膜形成技術とその耐熱触媒への応用に関する新規な技術開発につながる学術的知見が得られた。金属酸化物微粒子スラリーによる耐熱性多孔質膜作製のため、はじめにアルミナ系の複合触媒粒子の作製を中心に行った。リーンバーン領域での窒素酸化物等有害ガスを除去するための触媒応用をめざして、遷移金属で修飾した活性アルミナの固相反応と相転移および触媒活性評価を行い、あわせて細孔等の状態の観察した。相転移を防止し耐熱性を高めるための表面修飾効果について研究し、特定元素の少量の添加が有効であることが分かった。結果の一部については、日本セラミックス協会年会で発表するとともに、欧文論文誌に投稿中である。また、活性アルミナのスラリーのレオロジー評価も並行して行い、最適な膜形成条件を見出すための系統的な実験を実施している。これらにより、排ガス浄化触媒に応用しうる多孔質膜の作製技術が確立されるものと考えている。次年度は、さらに実験結果を集約し、応用分野を広げるとともに、より耐熱性に優れた触媒用材料技術へと展開する。この系では、分散剤を用いずにアルミナのスラリーの分散とその安定領域を系統的に調べ、比較的低濃度のアルミナにおいても均一な混合状態と適度な粘性をもつスラリーが得られ作業性にすぐれることがわかった。また、これらのコートプロセスにおける粘性とコート厚み等のパラメーターを最適化した。固相反応のため、触媒活性は高温試験によって低下したが、リーンバーンNOx除去活性は、1000°C焼成後の試料でも1022%(300400°C)を維持した。

この温度では分解して活性を失うゼオライト系触媒に比べて、高温での活性維持が可能であることがわかった。以上の研究によって、金属酸化物スラリー制御による膜形成技術とその耐熱触媒への応用に関する新規な技術が開発できた。
純青色高輝度EL素子の開発

周期的ド-ピングの手法を用いることにより、純青色高輝度EL素子を開発することを目的として、ZnS:Tm薄膜の成長とその評価に主点を置いて研究を進めた。得られた結果は、目標の性能を達成するに到るものではなかったが、今後の研究の進展に有用な以下に要約する知見を得た。1.原料としてジエチル亜鉛、ジエチル硫黄またはH_2S、金属Tmを用いる有機金属分子線法により、ガラスおよびGaAs基板上にZnS:Tm薄膜の成長に初めて成功した。この方法により、数%のTmド-ピングが可能であることを見いだした。2.作製した薄膜がTm^<3+>イオンの内殻遷移による青色のフォトルミネッセンスを示すことを確認すると共に、赤色および赤外の発光帯を含めて、その遷移過程について検討した。また、ZnS:Tm粉末螢光体を用いたフォトルミネッセンスおよびエレクトロルミネッセンス測定から、Tm^<3+>イオンの励起過程はZnS母体からのエネルギー移動が支配的であり、Tm発光中心の直接励起の確率が低いことを明らかにした。3.ZnS:TmEL素子の青色発光輝度の向上を目指し、2の結果に基づいて発光層の設計を行った。具体的には、まず、(1)効率の良い青色発光を得るために、原子層ド-ピングの手法によりTm原子が膜中で十分に分散するように制御し、次いで、(2)EL素子において効率の良い励起を実現するために、(1)の発光層を電子加速層のアンドープ層と周期的に積層する素子構造の設計を行った。4.アンドープ層に周期的にTmの原子層ド-ピング層を挿入したZnS薄膜を作製し、この手法によりZnS:Tm薄膜の発光を制御できることを示した。その一方でTmが膜中で広がり易いことが明らかになり、急峻なド-ピング構造を作製するためには、この機構を解明することが重要と考えている。本研究は、ZnS:Tmを発光層とする純青色発光の高輝度EL素子を開発することを目的としている。3年間の研究計画の初年度にあたる平成元年度における研究経過と成果は、以下の通りである。ジメチル亜鉛-ジメチル硫黄付加体および硫化水素を母体原料とする減圧MOCVDにおいて、Tm原料としてジピバロイルメタナ-トツリウムまたはヘキサフロロアセチルアセトナ-トツリウムを使用して均一にTmをド-プしたZnS:Tm膜を成長した。成長層は、室温および低温でTm^<3+>の^1G_4→^3H_6電子遷移に対応する青色のフォトルミネッセンスを示し、これらのTm化合物が有効なド-パントであることを見いだした。2.EL素子の試作このようにして作製したZnS:Tm膜を発光層とし、スパッタ法により堆積したTa_2O_5膜を絶縁層に用いて2重絶縁構造のEL素子を試作した。このEL素子は、Tm^<3+>の内核電子遷移に対応する発光を示すが、青色域の輝度はまだ充分ではない。今後、発光層にTmの選択ド-プ構造を導入することにより、本研究で目標としている100cd/m^2の輝度を示す青色EL素子の開発に向けて研究を進める予定である。