hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
住民による生活交通サービスの自己調達支援ツールの開発

現時点ではまだプロトタイプの段階であるが,対象地域を選定した上で実際に住民によるサービスの水準評価の模擬実験を行い,評価法の問題点を洗い出し改良を加えるとともに,自己調達に必要となるサブシステムを明らかにした.また,個々人の間に生じる利害を調整しうるかについても調査し,住民による自己調達の可能性と限界についても検討した.さらに,交通事業者がサービスの運行採算性や運行形態を決定するに際して,住民からどのような情報を収集しておく必要があるのか,またそれを解析するための道具立てが確立されているかをヒアリングにより明らかにし,住民による自己調達の受け皿を整えるために必要となる環境づくりの方向性について整理した.これらの成果により,最終年度には,新たなサービス確保の手段を実現するための環境づくりや自治体の新たな役割等を含めたツールを提案できるものと考えている.路線バスは多くの地域で生活交通サービスの中心的役割を担っており,地域住民の意識もまず路線バスの維持・充実に向けられるが,住民自身は生活交通サービスの調達技術を持っていないのが一般的であるため,バスサービスを確保しようとする努力が必ずしも成果につながらない.これは,路線バスというサービスが沿線地域の"住民全体"に対してサービスを提供するという特性を持っているのに対し,住民が知り得るのは自己の交通ニーズのみであり地域全体の交通ニーズを知り得ないということ,地域全体の交通ニーズがわかったとしてもそれを充足するためのサービスの内容をそのための費用負担等をも勘案しながらどのように設計すればよいかがよくわからないこと,といった支障が存在するためと推察される.このような認識に基づき,本研究では,地域が必要とする生活交通サービスとは何かを住民自身が考え,自治体等の支援を受けながら自らが主体的に維持可能な生活交通システムをデザインする仕組みを検討した.本年度は,昨年度実施した試行実験結果に基づき,平成15年度までに作成したバスを利用して行い得る活動の水準からバスサービスの利便性を評価する「対話型ソフトウェアモデル」と,住民が自分たちの手でもっとも望ましいバスサービスを見出すための手順としてとりまとめた「集団選択支援システム」を改良し,併せてサービス提供側からみたサービス案の実現可能性等についても検討を行った.また,全体的な検討フレームを明確にするため,バスサービスに関わる諸要素相互間の関連を整理し,提案したいくつかの手法相互の位置づけを明らかにした.これらの成果に基づき,新たなサービス確保の手段を実現するための環境づくりや自治体の新たな役割等を含めたひとつの方法論としてとりまとめた.
経頭蓋電気刺激を用いた同期的神経活動が視覚・認知に与える効果の検証

本申請研究では、脳内の同期的神経活動がヒトの知覚や認知に及ぼす効果を検証する。まず、経頭蓋交流電気刺激(tACS)による神経引き込みを脳波で測定し、誘発した神経引き込みが知覚や高次認知に与える効果を測定する。本研究の特徴は、確立した方法論を用いて脳内の同期的神経活動の機能を低次から高次の情報処理について包括的に理解することを目的とするものである。
離散および超離散パンルヴェ方程式の研究

今年度はNoumi-Yamadaによるパンルヴェ方程式の対称形式の理論を拡張し,A^<(1)>_l型アフィン・ワイル群対称性を持ったq-差分パンルヴェ方程式の族の対称形式を構成することができた.すなわち,新しい離散パンルヴェ方程式の階層,それらの対称性,τ関数,特殊関数型の特殊解および有理解の行列式表示などを組織的に構成することに成功した.また,これらの方程式の「時間発展」の方向はA^<(1)>_1対称性を持ち,構成された力学系はA^<(1)>_l×A^<(1)>_1root格子上の力学系と見なすことができる.今年度は特にA^<(1)>_2型対称性を持つq-差分パンルヴェIV方程式を詳しく研究し,特殊解としてcontinous q-Hermite関数で表わされる族と,Jacobi-Trudi型の行列式公式を持ち,q-Schur関数の特殊化と見なすことができる有理解の族を構成した.さらに,これらの方程式を対称性を保ったまま超離散化することに成功した.それと平行してパンルヴェV方程式の有理解を研究し,その結果,従来知られていたJacobi-Trudi型,すなわちSchur関数の特殊化の行列式表示ではなく,universal characterの特殊化としての表示を見い出した.この表示は従来の理論からは全く予想されないもので,表現論とパンルヴェ方程式の新しい関係がここから見えてくるものと思われる.同様の公式は今年度構成したA^<(1)>_3アフィン・ワイル群対称性を持つq-差分パンルヴェV方程式に対しても成り立つものと思われる.以上の結果については現在論文を投稿中である.今年度はパンルヴェおよび離散パンルヴェ方程式に関して次の結果を得た.1.第3および第5パンルヴェ方程式の有理解を特徴づける特殊多項式の行列式構造を決定し,それらがSchur関数の特殊化であることを明らかにした.行列式の要素は両者ともLaguerre多項式である.2.離散パンルヴェ方程式のBacklund変換を記述する離散Toda方程式の一般解の行列式構造を解明した.これは半無限Toda方程式の解に対するDarbouxの公式の一般化と考えられる.3.超離散系に対する新しい可積分性判定テストを提案した.第1の結果によって,パンルヴェ方程式の特殊多項式の構造は第6パンルヴェ方程式を除いて全て明らかになったと言ってよいだろう.また,第2,第3の結果によって離散および超離散パンルヴェ方程式の解構造を解明していく上での重要な道具が構成された.以上の結果のうち,第3パンルヴェ方程式に関する結果は今年度公表済である.残りの結果は次年度公表する予定であり,現在論文を準備中である.今年度はNoumi-Yamadaによるパンルヴェ方程式の対称形式の理論を拡張し,A^<(1)>_l型アフィン・ワイル群対称性を持ったq-差分パンルヴェ方程式の族の対称形式を構成することができた.すなわち,新しい離散パンルヴェ方程式の階層,それらの対称性,τ関数,特殊関数型の特殊解および有理解の行列式表示などを組織的に構成することに成功した.また,これらの方程式の「時間発展」の方向はA^<(1)>_1対称性を持ち,構成された力学系はA^<(1)>_l×A^<(1)>_1root格子上の力学系と見なすことができる.今年度は特にA^<(1)>_2型対称性を持つq-差分パンルヴェIV方程式を詳しく研究し,特殊解としてcontinous q-Hermite関数で表わされる族と,Jacobi-Trudi型の行列式公式を持ち,q-Schur関数の特殊化と見なすことができる有理解の族を構成した.さらに,これらの方程式を対称性を保ったまま超離散化することに成功した.それと平行してパンルヴェV方程式の有理解を研究し,その結果,従来知られていたJacobi-Trudi型,すなわちSchur関数の特殊化の行列式表示ではなく,universal characterの特殊化としての表示を見い出した.この表示は従来の理論からは全く予想されないもので,表現論とパンルヴェ方程式の新しい関係がここから見えてくるものと思われる.同様の公式は今年度構成したA^<(1)>_3アフィン・ワイル群対称性を持つq-差分パンルヴェV方程式に対しても成り立つものと思われる.以上の結果については現在論文を投稿中である.
自傷行為を行った中高生への養護教諭の対応に対する支援体制構築に関する研究

本研究では、養護教諭への相談体制の構築を目的として、同意を得られた高校に勤務する養護教諭や保健主事に対して、自傷行為を行う生徒への対応方法、学校の体制についてのインタビューを実施した。結果、自傷行為への対応方法としては自傷を否定せずに生徒の気持ちを受け止めながら【生徒の気持ちに寄り添う】【関係構築の支援】を通して、生徒や家族に対して【対処行動を広げる】【家族と情報共有をして家族システムを整える】といった支援を実施していた。また、【人としての成長を尊重する】として、健康部分を尊重し、休むことを保証することや生徒の成長を見守る姿勢をとっていた。そして、【学校全体で対応する】【地域との連携を構築する】といった組織として対応していた。これを実施するための学校の支援体制として、【支援する教員のサポート体制】が作られており、養護教諭らが中心となり【チームでの効果的な支援体制の構築】【コーディネート力を発揮する】といったチーム体制の構築に貢献していた。学校全体として、【組織の情報共有体制】【変化する指導体制】【地域に開かれた学校を作る】【生徒全体へのノーマライゼーション】に取り組んでいた。また、養護教諭らは常に自らのメンタルヘルスを保つために学内外の資源を活用しながら迷いや困りごとを解決していたが、メンタルヘルスの課題について身近に相談ができる体制を求めており、更に支援についての具体的な方法や知識を学ぶ機会の必要性を感じていた。今後の課題としては相談に来ない生徒への支援があり、生徒のメンタルヘルスを向上するための教育の機会を設け、生徒同士の支えあいや生徒の援助希求行動を高めることが求められていた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は、テーマとする若者の自殺予防、メンタルヘルス支援に関する研究を開始するにあたって学校のニーズを把握するために教員や保護者を対象とする研修を3回行った。そこから、学校現場としては、自殺に関する話題を聴く機会が少ないこと、その背景となっているメンタルヘルスの問題の理解と対応については具体的な方法を知ることが役立つ、実際にリストカットをした生徒への対応、自己肯定感を上げる声かけ、生徒の声をうまく引き出せる方法といったことにニーズがあった。更に、大切であったのは中高生を支える保護者や教諭のメンタルヘルスを支えることであり、支援する大人の側がどのように自分たちのストレスコーピングを行うかということについて不安があることが分かった。研修を通して、更に研修受講者の中からインタビュー協力者を募って、中高生の自傷行為に対する教諭や養護教諭の対応、体制に関して具体的な工夫や困りごと、今後への希望などに関するインタビューを行っており、今後質的記述的に研究の分析を進めていく。インタビュー結果から現在言えることは、「学校における支援の体制」「具体的な生徒への支援方法」」「地域資源の連携と互助」の三つが大切であるということである。「学校における支援の体制」としては、教職員の疲弊へのサポート、生徒をチームでサポートする、教員の中の調整役の存在、課題のある生徒の情報共有方法の工夫といった内容があった。「具体的な生徒への支援方法の獲得」としては、研修への参加、対応方法の知識を得る、複数体制での対応、周囲からの客観的な助言といった内容であった。「地域資源の連携と互助」としては、スクールカウンセラーやスクールソーシャルワーカーなど外部支援の活用、学校と言う決まった期間における支援であるからこそ児童相談所や地域の子育て支援部門と卒業後を見据えた関係作りといった取り組みがなされていた。本研究のインタビュー協力者を募集するため教員向け研修の実施計画を立てたが、学校の年度計画と研修時期の調整が難航し遅れたため、研究協力者の募集時期が遅れることになった。教職員向け研修では、学校での大きな課題として生徒の自傷行為への対応があり研修会の参加希望者は管理者である、校長や教頭はじめ、教諭、養護教諭と幅広かった。研修参加者の中から協力者を募り、インタビューを開始することができるようになったところである。現在は研究協力者も確保できたため、学校行事との調整をしながらインタビューを開始している。学校側のニーズもあり、協力体制はあるため継続して進めていけることができると考えている。

また、養護教諭らは常に自らのメンタルヘルスを保つために学内外の資源を活用しながら迷いや困りごとを解決していたが、メンタルヘルスの課題について身近に相談ができる体制を求めており、更に支援についての具体的な方法や知識を学ぶ機会の必要性を感じていた。今後の課題としては相談に来ない生徒への支援があり、生徒のメンタルヘルスを向上するための教育の機会を設け、生徒同士の支えあいや生徒の援助希求行動を高めることが求められていた。平成30年度養護教諭への相談体制を構築として、三重県内の中学校高校に勤務する養護教諭や教諭に対して、生徒が自傷行為を行った際の対応の相談を受け、1自傷行為を行う生徒や生徒を取り巻く環境を理解するための知識や情報提供、2生徒や環境についてのアセスメント方法、3養護教諭や教諭が支援を行うための希望や不安の軽減と具体的なプランニングを行う。相談体制を受けた教諭や養護教諭の中で協力希望者には書面にてインタビュー調査の内容について説明し同意を得る。同意を得られた方を対象として、勤務する学校の校種、年代、経験年数、学校での役割を尋ねる。インタビュー内容は、自傷行為を行う生徒への対応の経験、今回の相談内容と生徒支援の影響として、初期対応と継続支援や他職種への調整に関して、1どのような対応の工夫を行い、実際に役立ったことは何か、2生徒への支援の中で役立った体制はどのようなもの、3養護教諭や教諭が目指したい支援と、それに関してどのような課題や改善点があるかについてインタビューガイドを用いて半構造化面接を行い質的な分析を行う。得られたデータから自傷行為を行った生徒に対して養護教諭や教諭が行う効果的な支援方法とそのために必要な支援体制について三重県立こころの医療センターのユースメンタルサポートセンターのスタッフとともに検討する。以上より分析した結果をもとに養護教諭や教諭といった学校関係者向けの生徒の自傷行為に関する理解を深め、支援方法と体制についてのパンフレットの作成を行う。パンフレットには、インタビュー内容をもとに自傷行為を行った生徒に関する効果的な養護教諭の初期対応、継続支援方法、他職種への調整方法と必要な支援体制についてパンフレットを記載し教育委員会や養護教諭に配布する。また、得られた研究成果について社会精神医学学会で公表するとともに論文執筆および投稿を行う平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
水平氷層の温度・濃度複合融解に関する研究

本研究は塩化カルシウム水溶液内の水平氷層が下面または上面からの自発的に融解する問題について数値解析と実験を行い、速度場、温度場、濃度場のそれぞれについて考察すると共に、融解系の急激な温度降下や融解量を定量的に検討したものであり、その結果を要約すると以下の通りである。(1)下面融解の場合は,濃度勾配を駆動力とする自発的な氷板の融解による潜熱の吸収により融解面の温度が降下し、その結果液層内の上下に温度差が生じ、温度差支配の自然対流が発生した.この対流によって,濃度の濃い水溶液が融解面近傍に輸送されるものの,融解速度は比較的に小さい値であった.これは融解面近傍に濃度の薄い融解液が蓄積停滞し濃度拡散層が現れるからである.つまり融解の駆動力はこの拡散層内の濃度勾配であるので,この層が時間経過とともに厚くなって,融解速度の低下の原因になったと考えられる.融解量の測定,液層内の対流の可視化観察結果から本数値解析は実験の傾向を比較的に良く予測することができた.(2)上面融解の場合は,氷板が融解している融解面近傍の融解液濃度は大変薄いので密度はかなり小さくなって,融解面近傍では大変大きな濃度差浮力が働き流動の激しい小さな乱れた渦がたくさん発生しているように思える.このため,液層内全域も乱れた対流挙動を示し,融解量は下面融解と比べで約2倍程度の多くの融解量が認められた.融解終了後の融解面を観察した結果,1mm間隔の多数の鮫肌のような凹凸現象が観察された.これは融解が促進された結果であると思われ,これが如何なる物理・科学的な挙動に基づいて現れたのか,今のところ的確な説明がつかない.層流の仮定に基づく本数値解析はこのような融解促進挙動を予測できず,実験結果よりも小さな融解量を予測するにとどまった.今後,詳細な融解実験を行って,この融解促進効果を解明したいと思っている.(3)2次元による数値解析結果と3次元による数値解析結果を比較した.流れ模様には2次元と3次元の特徴が現れたが,融解量に関しては,両者にほとんど差が見られなかった.したがって,融解量を予測するには計算時間の短い2次元計算で十分であると考える.本研究は塩化カルシウム水溶液内の水平氷層が下面または上面からの自発的に融解する問題について数値解析と実験を行い、速度場、温度場、濃度場のそれぞれについて考察すると共に、融解系の急激な温度降下や融解量を定量的に検討したものであり、その結果を要約すると以下の通りである。(1)下面融解の場合は,濃度勾配を駆動力とする自発的な氷板の融解による潜熱の吸収により融解面の温度が降下し、その結果液層内の上下に温度差が生じ、温度差支配の自然対流が発生した.この対流によって,濃度の濃い水溶液が融解面近傍に輸送されるものの,融解速度は比較的に小さい値であった.これは融解面近傍に濃度の薄い融解液が蓄積停滞し濃度拡散層が現れるからである.つまり融解の駆動力はこの拡散層内の濃度勾配であるので,この層が時間経過とともに厚くなって,融解速度の低下の原因になったと考えられる.融解量の測定,液層内の対流の可視化観察結果から本数値解析は実験の傾向を比較的に良く予測することができた.(2)上面融解の場合は,氷板が融解している融解面近傍の融解液濃度は大変薄いので密度はかなり小さくなって,融解面近傍では大変大きな濃度差浮力が働き流動の激しい小さな乱れた渦がたくさん発生しているように思える.このため,液層内全域も乱れた対流挙動を示し,融解量は下面融解と比べで約2倍程度の多くの融解量が認められた.融解終了後の融解面を観察した結果,1mm間隔の多数の鮫肌のような凹凸現象が観察された.これは融解が促進された結果であると思われ,これが如何なる物理・科学的な挙動に基づいて現れたのか,今のところ的確な説明がつかない.層流の仮定に基づく本数値解析はこのような融解促進挙動を予測できず,実験結果よりも小さな融解量を予測するにとどまった.今後,詳細な融解実験を行って,この融解促進効果を解明したいと思っている.(3)2次元による数値解析結果と3次元による数値解析結果を比較した.流れ模様には2次元と3次元の特徴が現れたが,融解量に関しては,両者にほとんど差が見られなかった.したがって,融解量を予測するには計算時間の短い2次元計算で十分であると考える.本年度の実験の遂行は当初の計画通りに順調に進んだ.氷板の厚さは20mmに統一して,液層厚さは25mmと50mmの2種類の場合について融解実験を行えるように実験装置も2種類の寸法を持つものを作製した.所定の厚さの透明な氷板を矩形水溶液容器底面に置いて,氷板が上面から融解する実験をまず行った.塩化カルシュウム水溶液の初期濃度は20wt%で初期温度は氷板の初期温度と同じく-5°Cである.特に融解開始直後から融解面の急激な温度降下を伴いながら氷板は自発的に融解していくが,100秒ほど経過した後は緩慢な温度変化を示した.

氷板が下面から融解する場合の融解量は融解時間1800秒で約0.8kg/m^2であり,上面から融解する場合よりもかなり少ない結果となった.これは融解面付近の濃度境界層の厚さに主たる原因があり,これが厚つくなればなるほど融解量も減少するのである.融解ヌセルト数は融解初期では非定常性のため大きな値を持つが融解時間が約30min過ぎると通常の水平流体層のヌセルト数に極めて近い値を示した.合わせて融解液層内の対流可視化観察も行った.数値解析の方は上記融解実験と平行して試みている.液層には連続,運動量,エネルギー,物質移動(質量保存)の各式を適用しする.この数値解析で最も重要な境界条件は融解面における熱および質量バランス(濃度拡散)である.信頼性が高いと言われているSIMPLER法によって繰り返し計算を行って支配方程式の収束解を求める.結果の一部は昨年(平成11年)の日本伝熱シンポジュウム(熊本)で講演した.氷板の下面融解実験前年度(平成11年度)は氷板が上面から融解するときの実験であったが,本年度は氷板が液層の上部に置かれて下面から融解するときの実験を行った.水溶液を入れる容器に所定の濃度の塩化カルシウム水溶液を所定の深さまで注入する.次に容器の上部にアクリル枠で補強した所定の厚さの氷板をのせて融解実験を開始する.氷板は融解面の温度降下を伴いながら自発的に融解していくが,氷板の内部や液層各部温度の時間経過を正確に測定し,温度変化の挙動を作図する.融解量は,所定の融解時間が経過したら,融解実験を停止して氷板を容器から離し,これの質量を精密天秤で測定して平均的な融解量を求める.このような一連の実験を繰り返して行い,時間と平均融解量の関係を把握する.合わせて,水溶液に微量の粉ミルクを混入させ,これにスリット光を照射させて液層内の対流の可視化観察を行った.結果として,氷板が下面から融解するときは,融解水の濃度は大変薄いので密度が小さくなって軽くなる.したがって,融解水は氷板下面近傍に蓄積されて次第に濃度境界層の厚さが厚くなっていく.本研究の融解の駆動力は融解面近傍の濃度勾配によるので,この境界層が厚くなると濃度勾配がゆるくなって融解速度が次第に小さくなっていくことが認められた.この現象は前年度の氷板が上面から融解するときの融解量より大きく減少し約50%以下になった.そして,融解液層内の自然対流には激しい濃度差対流が見られず,主として穏やかな温度差対流が支配的であり,これが次第に緩慢になっていき,液層内の位置によっては,ほとんど停滞している領域も可視化観察によって認められた.実験と平行して,数値解析も行って,融解挙動を吟味した.氷板が下面から融解する場合は,実験と解析は良く一致したが,上面から融解する場合は,実験の方が,数値解析結果よりも約40%程度融解量が大きくなった.これは,氷板が上面から融解する場合は大きな濃度差浮力のため,激しい細かい対流らしきものが発生するためであり,層流に基づく数値解析ではこのような複雑な融解挙動を予測することは難しく,今後の課題としてさらなる研究継続が必要であると思われる.
動脈硬化症特に糖尿病大血管障害の病態におけるVEGFの役割と抗VEGF療法の効果

血管内皮増殖因子(VEGF)は糖尿病網膜症(DR)の血管新生・浸出性病変の発症・進展に主要な役割を果たす。一方、高血糖による血管内皮細胞障害の第一段階として、多量の血中グルコース(Glu)が同細胞内に取込まれることが重要である。同細胞のGlu取込みは専ら糖輸送担体1(GLUT1)により行われるため、GLUT1発現量は細胞内Glu取込み量を規定する重要因子である。そこでDRの病態におけるVEGFとGLUT1の、血管内皮細胞への相互作用について検討した。培養ウシ網膜血管内皮細胞(BREC)の培地中にVEGFを添加した際の、細胞内へのGlu取込みとGLUT1の発現を検討した。次に血管内皮由来のGLUT1安定強発現細胞株を作成し、そのMAPK活性について検討した。BRECにおいて、VEGF用量依存的にGlu取込みの有意な上昇(VEGF濃度50ng/mlにおいて1.6倍)を認めた。その機序として、VEGFがPKC-β1を介してGLUT1を細胞表面にtranslocateさせていることが示唆された。またGLUT1強発現細胞において、活性型ERK(p42/44 MAPK)は有意に上昇(1.8倍)していることが明らかになった。他のMAPKファミリーであるJNK,p38活性の上昇は認めなかった。ERKは強力な細胞増殖シグナルであることから、VEGFは、GLUT1を介してERKを活性化する機序を通じて、DR増悪に関与していることが示唆された。その他、今回の結果を応用して、VEGFの自己免疫疾患における関与も検討し、本因子が、慢性関節リウマチの発症・進展に深く関与していることなどを、動物モデルおよび臨床検体を用いた検討にて示した。またGLUT1強発現細胞において、活性型ERK(p42/44MAPK)は有意に上昇(1.8倍)していることが明らかになった。
通気層を利用した壁・屋根のパッシブ冷却促進に関する研究

(1)通気層の断熱性能に関わるパラメータとして、壁本体構造、方位(日射量)、通気層厚および開口率、室内温度、地域差(外気温度、日射量)を変数とした非定常計算を行い、通気壁の断熱性能を定量的に算出した。その結果、各パラメータが通気壁の断熱性能に与える影響を定量的に把握することが出来た。またパラメータによっては、それぞれ熱負荷計算に拠らない熱負荷の算出に可能性が見出された。(2)通気層の冷却効果を促進させる手法として、外装材の材料(熱物性)および表面処理方法(日射吸収率)の影響、通気層内側壁に低放射率材料を使用して放射抑制を行った場合の影響を検討した。その結果、外装材の材料、表面処理方法および通気層内の放射抑制は、通気壁の冷却効果を促進させる有効な手法であることを確認した。(3)日本各地の都市における通気壁の断熱性能の簡便な把握を試みた。その結果、壁本体の熱抵抗値と負荷軽減量の関係を用いて、熱負荷計算に拠らずに、壁本体構造から熱負荷軽減量の把握が出来ると思われた。また、壁本体構造以外のパラメータについても、東京一日データとアメダスデータの検討結果の関係を明らかにすることで、さらに高精度な断熱性能の把握が出来るものと期待された。(4)計算の効率化、計算時間の短縮を目指し、プログラムの簡略化するための新たな計算法の提案を行った。その結果、定常・非定常伝熱状態において、いずれの場合も十分な精度で計算できることを確認し、本計算方法は有効であると確認できた。(1)通気壁加熱実験(高さ1800mm、通気層厚40mm)を遂行した。その結果、加熱条件、上下開口率と層内風速の関係が求められた。また開口率を制限した場合において、垂直通気層の上下開口部の取り付け位置(通気層への空気流入部に対する)によって、通気壁による換気冷却効果が変化することを確認した。(2)計算の効率化、計算時間の短縮を目指し、現有の二次元通気壁定常伝熱詳細計算プログラムを簡略化し、新たな計算方法の提案を行った。その簡略化とは、二次元固体伝熱における垂直方向伝熱量は小さいと推定してそれを無視した伝導計算の導入及び通気層での放射伝熱計算への大幅な簡略化(対向する層とその上下隣層からの放射熱交換を計算し、それ以外は無視する)の導入である。当該伝熱計算プログラムを作成し、従来の詳細計算方法による計算結果と比較した。その結果、簡略計算結果は詳細計算結果と十分な精度(概ね2%以内)で一致し、本計算方法の有用性が確認できた。(3)現有の二次元通気壁非定常熱負荷計算プログラムを汎用的なものに改良し、わが国各都市の気象データを利用した、季節・年間熱負荷計算に取り組んだ。予備的な計算ではあったが、通気壁内の遮熱目的通気層の上下開口率、室内設定温度、各都市気象条件に応じた通気壁を通過する空調熱負荷の概略の傾向が明らかとなった。(4)通気屋根(折板屋根)の伝熱計算への取り組みを開始し、通気層部分周辺の放射熱交換計算に必要な形態係数(立体角投射率)計算の検討を行った。本研究は、日射熱流入に伴う密度差換気が起こるような通気層を有する外壁・屋根の遮熱効果の検討を行っている。本年度は壁の遮熱効果に焦点を当て、解析的研究を実施した。第一に、設定室温が与える終日熱負荷に対する軽減効果の検討として、快晴日の気象データを入力し、それを一週間繰り返した後の一日をデータとして考察を行った。重量壁と軽量壁に対して行った計算結果では、遮熱効果は室温設定というよりもSAT温度(相当外気温度)との関係が深いことが判り、負荷予測に対して重要な示唆を得た。第二に、気象条件は同一で、一般的な壁を数種類設定し、それらとピーク負荷に対する遮熱効果との関係を検討した。

その結果、前述の結果と同様、外気象条件(温度・日射)・設定室温によって、通常の壁の通気壁化後のピーク負荷が十分精度よく推定できることがわかった。第三に、実際的な検討として、通年の日本全国都市気象拡張アメダス気象データを入力し、冷房期間を中心に負荷計算を実施した。その結果、通気層を設置することによる負荷軽減効果の予測は、設置前の壁構造の通期での期間貫流熱負荷・全SAT温度、緯度を用いて予測することが可能であることがわかった。また日ピーク負荷軽減量は壁の種類に依存し、地域に依存しないことがわかった。第四に、壁本体構造をパラメータとして、長期・短期熱負荷計算を行い、気象条件の影響について考察した。その結果、長期熱負荷軽減量は短期の熱負荷軽減から予測可能であることがわかった。第五に、より簡易な計算方法の開発を目指し、計算にいくつかの簡略化を施した計算方法の検討を行った。それは、固体熱伝導を1次元とすることを中心とした計算方法である。それによれば、定常状態の計算は十分精度よく求めることが可能であることが確認でき、より簡易な計算方法の道筋が開かれた。以上である。これまでに、密度差換気の生じる中空壁体の伝熱特性について、複層壁の層数・材質(熱物性値)・層厚・通気層厚・開口率等の入寮が容易な汎用通気壁非定常計算プログラム(精算法)を作成し、その検証を行ってきた。本年度は拡張アメダス気象データによる各地の都市気象条件を入力し、冷房期間を中心に計算を実行した。なお、壁方位や高さ棟の諸元は、これまでと同一としている。その計算結果から、冷房期間全体の貫流熱負荷および日ピーク負荷の傾向について考察した。本来の通気層非設置壁と熱負荷を比較した結果、通気壁の冷房期間通期での貫流負荷軽減効果は、概ね予測が可能であることが判った。また、日ピーク負荷軽減量については壁種類に依存するが、地域にはほぼ無関係であることを確認した。また、壁構造(熱抵抗)と負荷軽減量(日積算・日最大負荷軽減量)は予測可能であることが判った。さらに、短期計測結果によって長期負荷軽減量は推測可能と思われた。また、これまでに作成した以上の非定常プログラム(精算法)を簡易化する非定常熱計算プログラム(簡略法)に関して、以上の検討で用いた非定常プログラム(精算法)温度・熱流の計算結果との比較を行い、精度の検討を行った。その結果、各部平均温度、熱流割合は概ね良い一致を見せた。ただし、貫流熱に関して日射量の増大に伴い、詳細計算結果との際が拡大したが、最大2.8%と許容できるものであった。
新規大脳新皮質進化モデルの提案

大脳新皮質「層構造」は、哺乳類にしか存在しないため、哺乳類の進化に伴って突如現れた新奇構造であると考えられてきた。しかしこれまでの我々の研究で、大脳新皮質の上層と下層の神経細胞に類似する細胞が、ニワトリの脳にも存在することが明らかになった。本研究では、より原始的な形態であるとされるカメの新皮質相同領域にも、上層と下層のマーカー遺伝子を発現する神経細胞が存在することを明らかにした。これら細胞の分布パターンは、ニワトリと非常によく似ており、神経発生の時空間的なパターンもニワトリとカメとでよく類似していた。以上の結果は、我々の提唱する「大脳皮質発生機構の古い起源説」を支持する。大脳新皮質の「層構造」は全てのほ乳類に認められながらも、ほ乳類以外の相同領域には存在しない新奇な構造である。そのため、哺乳類の進化に伴って突如現れた、進化的に新しい脳構造であると考えられてきた。しかし、これまでの我々の研究で、哺乳類大脳新皮質の上層と下層に存在する神経細胞のサブタイプが、ニワトリの脳にも存在することが明らかになってきた。本研究では、より原始的な構造を持つとされるカメの新皮質相同領域を用いて、哺乳類大脳新皮質層特異的マーカー遺伝子の発現を調べ、ニワトリ脳における発現パターンと比較した。具体的には、第6層マーカーとしてTbr1、第5層マーカーとしてEr81, Fezf2, Ctip2,第4層マーカーRorb,第2/3層マーカーFoxp1, Mef2c, Satb2について発現解析を行った。その結果、カメの新皮質相同領域においても、上層と下層のマーカー遺伝子を発現する神経細胞サブタイプが存在することが明らかとなった。それらの分布パターンは、ニワトリと非常によく似ており、下層細胞は内側に、上層細胞は外側に局在していた。さらに、神経発生の時空間的なパターンもニワトリとカメとでよく類似しており、この神経発生のパターンが、哺乳類の層状の神経細胞分布との違いを生み出すと考えられた。以上の結果は、我々が提唱する大脳新皮質「層構造」を生み出す機構の古い起源を支持する。さらに本研究により、哺乳類の進化の過程で、新皮質の神経発生の時空間的パターンに変化が生じた可能性が示唆された。しかし、これまでの我々の研究で、ニワトリの脳にも、哺乳類大脳新皮質の上層と下層に存在する神経細胞のサブタイプが存在することが明らかになってきた。少なくとも培養条件下において、ニワトリ神経前駆細胞は、哺乳類型の層特異的遺伝子の発現を駆動できることから、哺乳類との間で何らかの遺伝学的基盤の共通性があることが予想される。そこで、ニワトリゲノムを導入したトランスジェニックマウスを作成して、遺伝学的基盤の共通性について検討した。もしも層特異的遺伝子の発現制御がニワトリとマウスで保存されているならば、層がないニワトリの遺伝子であっても、層が存在するマウス大脳新皮質の環境下におけば、層特異的に発現する可能性が考えられる。そこで、哺乳類の層特異的遺伝子を3種類選び、これらのニワトリオーソログ遺伝子を含むゲノムBAC計6種類について、GFPレポーター遺伝子を組み換え挿入した。これらのBACを用いてトランスジェニックマウスを作成したが、マウス新皮質において再現性のみられるレポーター発現は検出できなかった。これはハイリスク挑戦的な実験であり、この結果がすなわちニワトリの哺乳類との遺伝子発現制御の共通性を否定するものではないが、新皮質「層構造」の共通性はそれほど単純ではない、と考えられた。生物学計画通りに実験を遂行し、論文発表することができた。大脳新皮質の進化については、古くからたくさんの仮説が提唱されている。ニワトリに加えてカメの解析を行った事で、大脳新皮質「層構造」を生み出す機構の古い起源の根拠を強めることができた。本年度は、神経分化遺伝子ネットワークの共通性について集中的に検討する。層個性発生プログラムがニワトリとマウスで保存されているならば、層個性マーカー発現の遺伝子ネットワークも保存されている可能性が考えられる。すなわち、層がないニワトリの遺伝子であっても、層が存在するマウス大脳新皮質の環境下におけば、層特異的に発現することが期待できる。そこで、ニワトリゲノムを導入したトランスジェニックマウスを作成し、終脳新皮質におけるニワトリ遺伝子の遺伝子発現パターンを解析する。具体的には、ほ乳類の新皮質層マーカー数個を選び、それらのニワトリオーソログ遺伝子を含む

BACゲノムを取りよせて、GFPをレポーター遺伝子として翻訳開始部位に組み換え挿入する。得られたBAC組換え体を、マウス受精卵に導入してトランスジェニックマウスを作成し、レポーターの発現を調べる。掲載論文の掲載料の支払いが年度を超えることとなったため。また、輸入予定マウスの飼育状況等の理由により輸入が遅れたため。論文掲載料は26年度始めに既に支払いを完了している。マウスの輸入も26年度前半には終了予定である。
傾斜機能化電極/固体電解質一体型燃料電池の作製と電気特性評価

酸素イオン伝導体であるイットリア安定化ジルコニアなどの固体電解質は,固体酸化物燃料電池(SOFC)などへの応用が期待されている.SOFCは燃料の持つ化学エネルギーを直接電力に変換できるものである.SOFCは全て固体で構成されているので,電解質と電極材との整合性が必要で,我々は電極材料として,電解質材料である安定化ジルコニア(YSZ)をベースにした電子-イオン混合伝導体を用いることを考えている.またYSZに添加する材料の濃度を傾斜することで,電極/電解質界面での整合性が向上すると考えられる.本研究ではCe-YSZの傾斜機能薄膜をレーザアブレーション法により作製し,その構造,電気的特性の評価を行い,最適な作製条件を研究することを日的とする.これまで,傾斜機能薄膜の構造解析,電気伝導待性を評価してきたが,本年度はこれまでの結果の再検討と傾斜機能薄膜を電極として用いた場合の過電圧特性の評価を行った.作製した傾斜機能化混合伝導体を燃料極として用いることで,薄膜/基板界面における酸素の拡散がよりスムーズに行われることを明らかにした.また,対極を白金にしてセルを組み,カレントインタラプタ法により電極の過電圧特性を評価した結果,現在燃料極として主として利用されているNiO-YSZのサ-メット電極に比ベ,過電圧を小さくすることができることを明らかにした.以上の結果より,電極材の傾斜機能化によりSOFCの電気化学的特性を向上させることが明らかになった.今後,さらに,SOFCへの傾斜機能材料の適用可能性について検討し,単セル試験を行う.また低温動作型のSOFCに適用する傾斜機能電極の開発も行う予定である.酸素イオン伝導体であるイットリア安定化ジルコニアなどの固体電解質は,固体酸化物燃料電池(SOFC)などへの応用が期待されている.SOFCは燃料の持つ化学エネルギーを直接電力に変換できるものである.SOFCは全て固体で構成されているので,電解質と電極材との整合性が必要で,我々は電極材料として,電解質材料である安定化ジルコニア(YSZ)をベースにした電子-イオン混合伝導体を用いることを考えている.またYSZに添加する材料の濃度を傾斜することで,電極/電解質界面での整合性が向上すると考えられる.本研究ではCe-YSZの傾斜機能薄膜をレーザアブレーション法により作製し,その構造,電気的特性の評価を行い,最適な作製条件を研究することを日的とする.これまで,傾斜機能薄膜の構造解析,電気伝導待性を評価してきたが,本年度はこれまでの結果の再検討と傾斜機能薄膜を電極として用いた場合の過電圧特性の評価を行った.作製した傾斜機能化混合伝導体を燃料極として用いることで,薄膜/基板界面における酸素の拡散がよりスムーズに行われることを明らかにした.また,対極を白金にしてセルを組み,カレントインタラプタ法により電極の過電圧特性を評価した結果,現在燃料極として主として利用されているNiO-YSZのサ-メット電極に比ベ,過電圧を小さくすることができることを明らかにした.以上の結果より,電極材の傾斜機能化によりSOFCの電気化学的特性を向上させることが明らかになった.今後,さらに,SOFCへの傾斜機能材料の適用可能性について検討し,単セル試験を行う.また低温動作型のSOFCに適用する傾斜機能電極の開発も行う予定である.
原子層レベルで制御された量子マイクロ構造に基づく高度機能光制御材料とその応用

1.結合量子井戸の電気光学特性:薄い障壁を介して結合した二つの量子井戸からなるシステムにおける光電界吸収効果を研究し,光変調に有用な偏光特性が現れることを理論と実験の両面から明らかにした.また,結合量子井戸を利用したSEED光双安定素子を試作し,従来になく広い動作波長範囲(約15nm)と低いバイアス電圧(2V)を得ることに成功した.2.放物線量子井戸を用いた偏光無依存光変調:量子井戸を用いた光変調で問題となる,量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)の有効質量依存性を,量子井戸のポテンシャル形状を実効的に放物線形とすることで解消した.これを導波路型光変調器に導入し,QCSEに立脚した偏光無依存光変調を初めて実現した.3.有効質量依存幅量子井戸構造による偏光無依存光変調:成長が容易で,かつ特性が作製誤差にさほど敏感でない新たな偏光無依存量子井戸構造を考案した.これは,矩形量子井戸に薄い障壁を1ないし2組挿入し,井戸の実効幅が有効質量に依存するようにしたものである.理論解析,設計,試作を行い,偏光無依存動作波長範囲10nm,スイッチング電圧5Vにおける消光比最大-28dBなど,極めて良好な特性を得ることに成功した.4.GaAs基板上伸張歪み量子井戸の作製と応用:GaAs基板上に格子定数の大きいInAlAs基板を形成する方法を開発し,これを用いてGaAs基板上の伸張歪量子井戸を初めて実現した.これを利用して,偏光無依存光変調器を作製した.次に,上記伸張歪み量子井戸にポテンシャル制御構造を導入することにつき検討した.理論解析の結果,励起子吸収ピーク波長,シュタルクシフト量ともにそろった完全な偏光無依存性の得られることが予測された.5.量子井戸を用いた方向性結合器光スイッチ:新しい縦型構造の結合係数変調方式を提案,試作し,長さ138μmの素子においてスイッチング電圧5Vを得た.素子長・電圧積の値は,現在報告されている中で最小である.1.結合量子井戸の電気光学特性:薄い障壁を介して結合した二つの量子井戸からなるシステムにおける光電界吸収効果を研究し,光変調に有用な偏光特性が現れることを理論と実験の両面から明らかにした.また,結合量子井戸を利用したSEED光双安定素子を試作し,従来になく広い動作波長範囲(約15nm)と低いバイアス電圧(2V)を得ることに成功した.2.放物線量子井戸を用いた偏光無依存光変調:量子井戸を用いた光変調で問題となる,量子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)の有効質量依存性を,量子井戸のポテンシャル形状を実効的に放物線形とすることで解消した.これを導波路型光変調器に導入し,QCSEに立脚した偏光無依存光変調を初めて実現した.3.有効質量依存幅量子井戸構造による偏光無依存光変調:成長が容易で,かつ特性が作製誤差にさほど敏感でない新たな偏光無依存量子井戸構造を考案した.これは,矩形量子井戸に薄い障壁を1ないし2組挿入し,井戸の実効幅が有効質量に依存するようにしたものである.理論解析,設計,試作を行い,偏光無依存動作波長範囲10nm,スイッチング電圧5Vにおける消光比最大-28dBなど,極めて良好な特性を得ることに成功した.4.GaAs基板上伸張歪み量子井戸の作製と応用:GaAs基板上に格子定数の大きいInAlAs基板を形成する方法を開発し,これを用いてGaAs基板上の伸張歪量子井戸を初めて実現した.これを利用して,偏光無依存光変調器を作製した.次に,上記伸張歪み量子井戸にポテンシャル制御構造を導入することにつき検討した.理論解析の結果,励起子吸収ピーク波長,シュタルクシフト量ともにそろった完全な偏光無依存性の得られることが予測された.5.量子井戸を用いた方向性結合器光スイッチ:新しい縦型構造の結合係数変調方式を提案,試作し,長さ138μmの素子においてスイッチング電圧5Vを得た.素子長・電圧積の値は,現在報告されている中で最小である.1.結合量子井戸の電気光学特性:多重量子井戸システムにおいて井戸間の障壁を薄くして結合を強めた場合にみられる電気光学特性について、理論的・実験的な検討をした。電界デカップリング効果により、結合系の吸収スペクトルを非結合系のものへ変化させることが可能である。また、TEモ-ドとTMモ-ドが吸収端附近で逆の光吸収変調特性を示すことも確認できた。この効果をさらに顕著にするため、井戸層の組成を変化させ、エネルギ-バンドを傾斜させた傾斜結合構造を考案して、低電界で結合系のデカップル状能が実現できた。2.歪量子井戸・超格子によるバンド制御:格子不整合の大きい半導体同士からなる歪量子井戸・超格子構造では、エピタキシャル層の膜厚がある臨界膜厚より小さい場合、格子不整合は成長層の歪みによる緩和される。現在、分子線エピタキシ-で作製した歪超格子構造の歪状態と結晶性を二結晶X線回折とフォトルミネセンスを用いて実験的に解析している。また、その電気光学特性の偏光依存性を理論的に検討している。3.放物線ポテンシャル型量子井戸を用いた偏光無依存光スイッチ:放物線ポテンシャル型量子井戸においては、印加電界に対する励起子ピ-クのシフトがキャリアの実効質量に依存しない性質による、偏光に依存しない光スイッチング特性が期待できる。

実際に、特価型量子井戸構造を有する導波路型光スイッチを作製し、偏光無依存特性を実証した。4.量子井戸構造方向性結合器型光スイッチ:量子閉じ込めシュタルク効果を利用したプレ-ナ構造積層型方向性結合器光スイッチにおいて、導波路部分を全て量子井戸構造にすることにより設計に非常に近い最小完全結合長が実現できた。また、分離層の中央部だけに電界を印加することで低スイッチング電圧化が達成できた。1.伸張歪GaAs量子井戸の作製:GaAs基板上の伸張歪GaAs量子井戸の作製に初めて成功した。従来、半導体量子井戸は、対象とする量子井戸と格子定数の異なる半導体基板上に形成される。本研究では、まず、GaAs基板上に格子定数に異なるInAlAsを臨界膜厚を超えて厚くエピタキシャル成長した上で、その際発生する結晶転位のフィルタとしてInGaAa-GaAs超格子を更に成長し、再びこの上にInAlAsを成長することで転位は非常に減少することが確認された。その上にGaAs-InAlAs量子井戸を成長し、歪量子井戸となったGaAs井戸の作製を実現した。また、この試料を2結晶X線回折法とフォトルミネッセンスで調べたところ、量子井戸中に伸張歪が存在していることが実験的に確認された。2.伸張歪GaAs量子井戸を用いた偏光無依存光スイッチング:伸張歪量子井戸の歪の量を調整すると光波の偏光に依存しない電界吸収型の光スイッチングが実現できる。そこで上記量子井戸を理論的に解析し、導波路型伸張歪量子井戸光スイッチを作製した。波長860nmにおいて、偏光依存性の無い光スイッチングを実現した。800nm帯短波長において、伸張歪を用いた偏光無依存光スイッチングは初めての報告である。3.多重量子井戸構造方向性結合器型光スイッチ:結合係数変調型の積層構造方向性結合器を一般化して解析し、分離層の中心付近のみに電界印加による屈折率変化を与えると低電圧化が可能であること、これに量子井戸の屈折率変化の二次非線形性を加味するとスイッチング電圧はより削減されることを解明し、標記スイッチの動作機構の詳細な説明を与えた。1.GaAs基板上伸張歪み量子井戸へのポテンシャル制御構造の導入:昨年度に開発したGaAs基板上の伸張歪み量子井戸偏光無依存光変調器においては,グリッド層の電気特性が必ずしもよくないので,グリッド層を経由しないで電気的接触を得るラテラル上面電極構造を新たに開発した.さらに,偏光無依存性の一層の向上を目指して,上記伸張歪み量子井戸にポテンシャル制御構造を導入することにつき検討した.理論解析の結果,励起子吸収ピーク波長,シュタルクシフト量ともにそろった完全な偏光依存性の得られることが予測された.予備実験の結果,シュタルクシフト量が実際にそろうことが確認された.2.有効質量依存幅量子井戸構造による偏光無依存光変調:昨年度まで研究してきた放物線ポテンシャル量子井戸は,井戸構造のわずかなフラクチュエーションによってその特性が大きく影響される問題があった.そこで,より成長が容易で,かつ特性が構造にさほど敏感でないあらたな偏光無依存量子井戸構造を考案した.これは,矩形量子井戸に薄いバリアを1ないし2組挿入し,井戸の実効幅が有効質量に依存するようにしたものである.理論解析,設計の後,プレーナまたはリッジ導波路光変調素子を実際に作製して,偏光無依存動作波長範囲10nm,スイッチング電圧5Vにおける消光比最大-28dBなど,極めて良好な特性を得ることに成功した.
リポソームをテンプレートとしたモリブデンナノ粒子合成法の実用化に向けた研究開発

本研究では、核医学診断に用いられるテクネチウムを効率的に生成するために、その親核種であるモリブデンのナノ粒子を生成する手法の構築を行った。効率的にナノ粒子を生成するために球状脂質二分子膜(リポソーム)を反応場としてモリブデンナノ粒子の合成を行った。リポソームの内膜にモリブデンイオンを封入し、外側からカルシウムを添加することで難溶性のモリブデン酸カルシウムを生成する手法を採用した。様々な条件を最適化することで、数十nm程度の粒子を得ることができた。これは用いられている粒子よりも100倍程度小さいものである。99mTcは核医学診断に用いられる重要元素であるが、その親核種である99Moは全てを輸入に頼っている。このため半減期が短い99mTcを国内で安定供給することは我が国の重要な課題となっている。近年、濃縮同位体100Moに高速中性子を照射し、生成物の昇華温度の違いを利用して99Moおよび99mTcを分離、回収する手法(昇華法)が提唱されているが、原材料である100Mo粒子の大きさが生産効率を下げる要因と考えられる。申請者はこれを解決するために、球状脂質二分子膜(リポソーム)を用いたモリブデンナノ粒子の合成法を考案したが、収率が低い点が問題であった。そこで本申請課題では、昇華法の実情に合わせた系の再構築、最適化することでモリブデンナノ粒子の収率向上を図り、本合成法の実用化することを目的としている。本年度は、モリブデンナノ粒子収率向上のため、結晶の成長時間およびリポソームの粒径を変化させながら、溶液中に残存したモリブデンイオン濃度を誘導結合プラズマ質量分析計を用いて測定することで、収率を求めた。また生成したモリブデン酸イオンは走査型電子顕微鏡および動的光散乱を用いて粒径や組成について分析した。リポソームの粒径を30、50、100 nmと変化させた結果、リポソームの粒径が大きくなるにつれて結晶のサイズが大きくなることが分かった。昇華法に用いるモリブデン粒子は小さいほうが好ましいためリポソームの粒径は30 nmに最適化した。また、結晶生成に要する時間を検討したところ、反応時間が10分を越えると粒径が1 μmを超えることが分かった。結晶成長の速度が速いため、反応時間は5分に設定した。最適化した条件でモリブデンナノ粒子の生成収率を求めたところ、9割程度となった。本年度は、当初予定していた実験を全て終えることが出来た。また、得られた収率も想定した値になった。ただし、溶液中で生成したモリブデンナノ粒子を回収する際に凝集することが分かったため、これについての検討が新たに必要となる。来年度は、この問題も含めて、モリブデンの収率を上げるための実験条件について、詳細に検討を進めていく。核医学診断で最も用いられているテクネチウム-99mはモリブデン-99から得られるが、これらの核種は半減期が短く、海外からの輸入に頼っている。しかし、供給が安定しないことから、モリブデン-99の国産化が進められている。そのうちのひとつとしてモリブデン100の中性子照射によりモリブデン-99ならびにテクネチウム-99mを得る方法が試みられている。本研究では、この収率を挙げるために、材料となるモリブデンのナノ粒子化を目的としている。前年度は、球状リン脂質二重膜(リポソーム)を用いてモリブデンナノ粒子を合成する際の、リポソームの粒径を最適化した。また、結晶成長速度が速いために粒径が大きくなることが原因と考えられたため、これを解決するためにリポソームの組成を変化させて結晶成長速度に関する考察を行った。実験では、リポソーム内部にモリブデン酸イオンを封入してカルシウムイオンを加えることで、リポソームの表面で生成するモリブデン酸カルシウムの粒子を得た。比較対象としてリポソームがない場合の結晶成長を観察した。リポソームは、中性のリン脂質ホスファチジルコリンおよびアニオン性リン脂質であるジセチルリン酸を用いた。またリポソームの物理的強度を高め、イオンの膜内透過速度を変化させるコレステロールの影響を検討した。この結果、アニオン性リン脂質が多くなると、リポソーム内部から外部へのモリブデンの流出速度が遅くなることが分かり、ジセチルリン酸との静電反発によるものと考えられた。またコレステロール含有量が増えると、ジセチルリン酸よりもモリブデンの流出速度減少に大きく寄与することも分かった。これは膜の流動性と関係することが示唆された。さらに、リポソーム表面へのカルシウムイオンの吸着量はコレステロールの含有量が多くなるにつれて増加することが明らかとなり、この結果をもとにリポソームの組成を最適化した。本年度は、モリブデンナノ粒子をリポソームをテンプレートとして生成させるための条件設定を行った。また、結晶成長する際に有利になるリポソームの組成を決定した。このほか、ナノサイズの粒子を得るための様々な物理化学的パラメーターも収集できつつあるため、順調に進展していると考えられる。核医学診断で最も用いられているテクネチウム-99mはモリブデン-99の子孫核種であり、海外からの輸入に頼っている。しかし、輸入に際して供給が安定しないことから、モリブデン-99の国産化が進められている。

そのうちのひとつとしてモリブデン-100の中性子照射によりモリブデン-99ならびにテクネチウム-99mを得る方法が試みられている。本研究では、この収率を挙げるために、材料となるモリブデンのナノ粒子化を目的として研究を行った。実験では、リポソーム内部にモリブデン酸イオンを封入してカルシウムイオンを加えることで、リポソームの表面でナノ粒子を得る手法を採用した。前年度では、リポソームの組成が粒子生成に与える影響を検討し、アニオン性リン脂質およびコレステロールの含有量を変えたときのリポソーム表面で生成するモリブデンナノ粒子の影響を検討し、リポソーム組成の最適化を行った。本年度は最適化したリポソームを用いて、生成物の粒径に対する諸条件の影響を検討し、条件の最適化を行うとともにリポソーム表面で起こるナノ粒子生成メカニズムの解明を行った。まず、カルシウムイオン濃度の寄与を検討した結果、カルシウムイオン濃度が20mMを超えるとリポソームが凝集し、これにともない生成物も粒系が大きくなることが分かり、テンプレートの凝集挙動がナノ粒子生成に重要な要因であることが分かった。そこでカルシウムイオン濃度を1mM程度に減らすとリポソームの凝集が抑制された。この条件で得られた生成物をウラン染色を用いた透過型電子顕微鏡により観察すると、リポソーム表面に10nm程度の粒子が生成していることが明らかとなった。さらに、溶液中の未反応のモリブデン濃度を誘導結合プラズマ質量分析により定量した結果、反応時間5分程度で8割を超えるモリブデンが溶液から除去されていることが示され、本手法の有効性が確かめられた。本研究では、核医学診断に用いられるテクネチウムを効率的に生成するために、その親核種であるモリブデンのナノ粒子を生成する手法の構築を行った。効率的にナノ粒子を生成するために球状脂質二分子膜(リポソーム)を反応場としてモリブデンナノ粒子の合成を行った。リポソームの内膜にモリブデンイオンを封入し、外側からカルシウムを添加することで難溶性のモリブデン酸カルシウムを生成する手法を採用した。様々な条件を最適化することで、数十nm程度の粒子を得ることができた。これは用いられている粒子よりも100倍程度小さいものである。27年度は、モリブデンナノ粒子を効率よく合成するために、テンプレートとなるリポソームの粒径や反応時間などについて検討を行った。本年度は反応温度やリポソームの構成成分などを変化させることでリポソームの収率向上を図る。同時に現在得られるモリブデンナノ粒子の粒径は100 nm程度であるため、サイズ縮小についても検討を進めていく。これまでの2年間で、ナノ粒子を得るための実験条件の最適化を行ってきた。最終年度は、この収率向上を達成するために実験条件を設定することと、粒径のさらなる縮小化についても検討する。また、回収する際の収率向上について検討を行い実験系全体における収率の向上について検討を進めて行きたい。分析化学