hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抵抗スポット溶接時に生じる電流-熱-接触変形-ミクロ接触多重連成メカニズムの解明

本研究は,抵抗スポット溶接中に生じている電流,熱,接触変形,弾塑性変形,接触電気抵抗,接触熱抵抗などの物理現象がミクロな効果も含めて相互に影響を及ぼしあう,多重連成現象の定量的な評価を行い,連成CAEの開発と応用を目指すものである。初年度に実施した,電流ー熱ー接触変形連成解析コードによる実験条件の決定,ミクロ接触電気抵抗解析機能を有するマルチスケール解析コードの開発,連成効果検証溶接実験の準備および測定方法試験,2年めに実施した,抵抗スポット溶接時に生じる連成効果に関する実験結果と電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析コードの比較・検証および連成現象の支配因子の特定に引き続き,3年めは,異なる溶接条件における支配因子の決定を行い,さらに,本研究で提案した手法に関する評価と連成解析法の検証方法の提案を行った。(1)異なる溶接条件における支配因子の決定:溶接条件パラメータの異なる数十通り程度の条件下で,前年度に求めた連成現象の支配因子の感度について検討した。これにより,どの様な溶接条件下でどの連成現象が支配的になるかを示し,抵抗スポット溶接のメカニズムを解明し,溶接条件設定に応用した。(2)本手法に関する評価と連成解析検証方法の提案:今回使用した多重解析現象の評価手法に関して総合的に検討し,今後の連成CAE開発に向けた問題点を整理した。また,多重連成解析コードの検証はどうあるべきかを検討し,提案した。初年度は,既開発の電流ー熱ー接触変形連成解析コードによる予備解析,検証実験の条件設定を行い,ミクロ接触電気抵抗解析機能を有するマルチスケール解析コードの開発,溶接実験と温度測定系の準備を進めた。(1)電流ー熱ー接触変形連成解析コードによる実験条件の決定:既開発の電流ー熱ー接触変形連成解析コードを用いて,連成効果検証実験の条件設定を行った。ミクロ現象である接触抵抗に関して6通り,マクロな現象として3通りのサイクルがあり,これらのそれぞれのパスを考慮しない解析を行い,各連成効果サイクルの影響度を評価した。また,溶接条件パラメータへの依存性を求め,連成効果確認実験として適切な条件設定を行った。(2)ミクロ接触電気抵抗解析機能を有するマルチスケール解析コードの開発:ミクロ解析では,鋼板ー鋼板間,電極ー鋼板間の接触面に生じる接触電気抵抗を,レーザ顕微鏡画像をもとに作成された3次元ミクロモデルの熱弾塑性・大変形・接触解析から求めた。マクロ連成解析もミクロ解析もいずれも強い非線形性を有するため,マクロ接触面の数値積分点ごとにRVEサイズのミクロモデルを作成し,反復によってマルチスケール解析を行う機能を持たせ,大規模非線形マルチスケール解析とした。(3)連成効果検証溶接実験の準備および測定方法試験:溶接実験に使用する抵抗スポット溶接機の動作確認および電流,加圧力測定器等の較正を行った。さらに,表面温度分布の変化は高温用放射温度計を使用するため,溶接テストを行い,コード検証に必要なデータが取得できるよう,調整・確認を行なった。既開発の電流ー熱ー接触変形連成解析コードによる予備解析を行い,連成効果の影響度,パラメータ依存性を評価し,検証実験の条件設定を予定通り実施できた。並行して,ミクロ接触電気抵抗解析機能を有するマルチスケール解析コードの開発もほぼ終了し,溶接実験と温度測定系の準備も実施した。初年度に実施した,電流ー熱ー接触変形連成解析コードによる実験条件の決定,ミクロ接触電気抵抗解析機能を有するマルチスケール解析コードの開発,連成効果検証溶接実験の準備および測定方法試験に引き続き,2年めはまず,抵抗スポット溶接時に生じる連成効果について,実験結果と前年に開発した電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析コードの比較・検証を行い,これを用いて連成現象解析により連成現象の支配因子の特定を行った。(1)連成効果確認実験と連成解析コードの検証:前年度に設定した連成効果確認実験条件のもとで実験を行い,電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析コードを検証した。連成効果が典型的に生じる部位,時刻とその前後で溶接条件パラメータを変化させて,依存関係を比較した。(2)電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析による支配因子の決定:連成効果サイクルとして。当初の9通りにさらに新しい候補を追加して,各サイクルの影響度,パラメータ依存性について検討した。特に,接触域の移動,電流経路の移動,発熱部・高温部の広がり,温度依存物性値の分布,物性値温度依存性の効き方,影響度時刻歴グラフなどをもとに,抵抗スポット溶接中に生じている連成現象の支配因子を特定した。抵抗スポット溶接時に生じる連成効果について,実験結果と前年に開発した電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析コードの比較・検証を行った。これを用いて連成現象解析により連成現象の支配因子の特定を進め,ほぼ特定できた。

本研究は,抵抗スポット溶接中に生じている電流,熱,接触変形,弾塑性変形,接触電気抵抗,接触熱抵抗などの物理現象がミクロな効果も含めて相互に影響を及ぼしあう,多重連成現象の定量的な評価を行い,連成CAEの開発と応用を目指すものである。初年度に実施した,電流ー熱ー接触変形連成解析コードによる実験条件の決定,ミクロ接触電気抵抗解析機能を有するマルチスケール解析コードの開発,連成効果検証溶接実験の準備および測定方法試験,2年めに実施した,抵抗スポット溶接時に生じる連成効果に関する実験結果と電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析コードの比較・検証および連成現象の支配因子の特定に引き続き,3年めは,異なる溶接条件における支配因子の決定を行い,さらに,本研究で提案した手法に関する評価と連成解析法の検証方法の提案を行った。(1)異なる溶接条件における支配因子の決定:溶接条件パラメータの異なる数十通り程度の条件下で,前年度に求めた連成現象の支配因子の感度について検討した。これにより,どの様な溶接条件下でどの連成現象が支配的になるかを示し,抵抗スポット溶接のメカニズムを解明し,溶接条件設定に応用した。(2)本手法に関する評価と連成解析検証方法の提案:今回使用した多重解析現象の評価手法に関して総合的に検討し,今後の連成CAE開発に向けた問題点を整理した。また,多重連成解析コードの検証はどうあるべきかを検討し,提案した。今後は,まず,抵抗スポット溶接時に生じる連成効果について,実験結果と前年度に開発した電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗(マルチスケール)連成解析コードの比較・検証を行い,これを用いて連成解析により連成現象の支配因子を特定する。(1)連成効果確認実験と連成解析コードの検証前年度に設定した連成効果確認実験条件のもとで実験を行い,電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析コードを検証する。連成効果が典型的に生じる部位,時刻とその前後で溶接条件パラメータを変化させて,依存関係を比較する。(2)電流ー熱ー接触変形ーミクロ接触電気抵抗連成解析による支配因子の決定連成効果サイクルとして。当初の9通りにさらに新しい候補を追加して,各サイクルの影響度,パラメータ依存性について検討する。特に,接触域の移動,電流経路の移動,発熱部・高温部の広がり,温度依存物性値の分布,物性値温度依存性の効き方,影響度時刻歴グラフなどをもとに,抵抗スポット溶接中に生じている連成現象の支配因子を特定する。今後は,種々の溶接条件に応じた連成現象のメカニズムを明らかにする。(1)異なる溶接条件における支配因子の決定溶接条件パラメータの異なる数十通り程度の条件下で,前年に特定した連成現象の支配因子の感度について検討する。これにより,どの様な溶接条件下でどの連成現象が支配的になるかを示し,抵抗スポット溶接のメカニズムを解明し,溶接条件設定に応用する。(2)本手法に関する評価と連成解析検証方法の提案今回使用した多重解析現象の評価手法に関して総合的に検討し,今後の連成CAE開発に向けた問題点を整理する。また,多重連成解析コードの検証はどうあるべきかを検討し,提案を行う。連成効果検証
アルコールの中枢神経系情報伝達機構におよぼす影響

エタノールの中枢神経作用からの行動異常は精神作動性の受容体であるGABAならびにNMDA受容体が関与している報告は多いが、受容体後の情報伝達系をふくめた神経作用全体での研究は少なく新たな知見が待たれている。また、アセトアルデヒド脱水素酵素(ALDH)多型がアルコール摂取量の抑制に寄与しているとされているが、中枢神経作用との関係については明らかでない。そこでこの研究ではエタノールならびにその代謝物の情報伝達系への作用点を検索の前に、ALDH多型の動物モデルの存在の検索と、ALDH多型のエタノール代謝動態に及ぼす影響について検討した。Wistar系雄ラットを用いて、エタノール1g/kgを静脈投与後得られたエタノール濃度曲線ならびに酢酸濃度曲線を薬物動態学的に解析した結果、エタノール濃度曲線において差は認められないものの、酢酸濃度曲線については2型に分類された。さらに、肝ALDH型分析を行ったところ、mitoch on drial ALDHにおいて多型(2型)が認められ、先の酢酸濃度曲線の2型とそれぞれ一致した。したがって、Wistar系ラットにおいてALDH多型が存在し、その多型が酢酸動態に影響を及ぼすことが判明した。現在、ALDH遺伝子変異部の解析ならびに実験前診断法の確立を行っており、さらに中枢神経作用点の検索を検討している。
ダイネミシン類似体の合成と作用機作に関する研究

これまでの研究で我々は、ダイネミシン型抗生物質のモデルとして、分子内にフェニル基を含むエンジイン化合物を合成し、それらのDNA切断活性を検討した。これらの研究を有用な人工エンジインモデルの開発へ発展させるため、分子力場計算を用いて上記の化合物の誘導体の設計を進め、分子内にエステル置換基を持つモデルを合成した。これらの化合物が加水分解条件で脱炭酸を経由するカスケード反応によりダイネミシンと類似のビラジカルを生成することを見出した。さらに、これらのモデルは、ラジカルの寿命が極めて短く、イオン対へと変換することがわかり、種々の標識実験によりこれらの機構を解明した。一方、ビタミンB6補酵素とエンジインモデル化合物との反応を検討し、これらが酵素反応と類似のアレン形成により、エンインアレン中間体に変化し、引き続いてマイヤーズ型閉環反応を引き起こすことを証明した。この場合の反応は塩基性条件で効率よく炭素ラジカルを発生するカスケード反応であることがわかった。この研究により、DNA阻害剤としてのみならず、酵素阻害剤としての機能を発現しうることがわかった。さらに、反応機構の研究から、特徴的なラジカル反応により酵素の一部を分解し、特殊な生理作用を発現する物質の開発への展開の道が開けた。また以上の研究の過程で確立された合成方法は、今後機能性部位を備えたエンジインモデルを設計・合成しようとする我々の研究の展開にとって極めて有用なものとなった。これらは酸性条件でDNA切断活性を示すという重要な特性を持っているが、これ以外のトリガーを備えておらず、またDNA塩基配列の認識や親和性などの特性を示す置換基を持たないため、天然薬物に匹敵する活性は示さない。これらの研究を有用な人工エンジインモデルの開発へ発展させるため、分子力場計算を用いて上記の化合物の誘導体の設計を進め、本年度は、分子内ニエステル置換基を持つモデルを合成した。このことにより生体内で実際に起こるDNA切断反応が単なるラジカル機構のみではないことを示唆する実験事実を得た。一方、エステルの加水分解がトリガーとなる反応は、生体内での各種加水分解酵素との反応が期待されるため、エステル部分の化学修飾により酵素反応モデルを開発すべく検討を進めている。以上の研究の過程で確立された合成方法は、今後機能性部位を備えたエンジインモデルを設計・合成しようとする我々の研究の展開にとって極めて有用なものとなった。ダイネミシンモデルとして分子内にフェニル基を含むエンジイン化合物を合成し、それらのDNA切断活性を検討した。本年度は、分子内にエステル置換基を持つモデルを合成した。これらの研究の展開として、フェニル酢酸エステル部分を持つ誘導体を合成し、これらのカスケード反応の機構を明らかにした。これらのモデルは、ラジカルの寿命が極めて短く、イオン対へと変換することがわかり、種々の標識実験によりこれらの機構を解明した。

また以上の研究の過程で確立された合成方法は、今後機能性部位を備えたエンジインモデルを設計・合成しようとする我々の研究の展開にとって極めて有用なものとなった。ここに得られた成果を元にして、さらに有用な医薬品開発の為の研究を継続する予定である。
パラジウムカチオン錯体触媒によるアセチレンアルコールのカルボニル化

本研究において二価のパラジウムカチオン錯体[Pd(CH_3CN)_2(PPh_3)_2](BF_4)_2を用いてプロパルギル型のアセチレンアルコール類1のカルボニル化を行ったところ,アレンカルボン酸2あるいは2(5H)-フラノン3が高収率で生成することを見い出した.反応は磁気撹拌子を入れた50mlのステンレス製オートクレーブ中で行った.結果を表に示す.1のカルボニル化による主な生成物は2と3であった.基質の1に関しては,末端のもの(R=H)りも内部のもの(R=H)の方が反応がきれいに進行した.Rの種類に関しては,かさ高いアルキル基の場合は2が,アリール基の場合は3が生成するという傾向が見られた.さらに長時間反応を行うと2は3に異性化した.本研究において二価のパラジウムカチオン錯体[Pd(CH_3CN)_2(PPh_3)_2](BF_4)_2を用いてプロパルギル型のアセチレンアルコール類1のカルボニル化を行ったところ,アレンカルボン酸2あるいは2(5H)-フラノン3が高収率で生成することを見い出した.反応は磁気撹拌子を入れた50mlのステンレス製オートクレーブ中で行った.結果を表に示す.1のカルボニル化による主な生成物は2と3であった.基質の1に関しては,末端のもの(R=H)りも内部のもの(R=H)の方が反応がきれいに進行した.Rの種類に関しては,かさ高いアルキル基の場合は2が,アリール基の場合は3が生成するという傾向が見られた.さらに長時間反応を行うと2は3に異性化した.
糖鎖を認識するユビキチンリガーゼの構造生物学的解析

SCF^<Fbs1>は細胞質において、N結合型糖鎖を有するタンパク質を認識して分解マーカーであるユビキチン鎖を連結する酵素であり、プロテアソームによる糖タンパク質の分解において重要な役割を担っている。これまでSCF^<Fbs1>の基質認識ユニットであるFbs1の糖タンパク質に対する分子認識の詳細を前年度まで明らかとしてきた。今年度は、同じファミリーに属するFbs2の糖鎖結合特異性をフロンタルアフィニティクロマトグラフィにより明らかとした。Fbs1は糖鎖のトリマンノシルコアと糖鎖の結合しているAsn残基を認識する一方、Fbs2は広い糖鎖基質特異性を示すことが明らかとなった。また、Fbs1と密接に生体内で関係しているPeptide : N-glycanase(PNGase)は細胞質においてN結合型糖鎖の結合部位にあたるアスパラギン残基側鎖のアミド結合を加水分解し、糖鎖を遊離させる酵素として機能している。N末端領域に存在するPUBドメインは小胞体関連分解(ERAD)に関与するタンパク質(ユビキチン、19SプロテアソームサブユニットS4など)と相互作用することが報告されており、PUBドメインの立体構造は、糖タンパク質分解における糖鎖修飾系とユビキチン修飾系の連携の構造基盤を明らかにする上で重要である。NMR解析の結果、PUBドメインは、αヘリックスに富むフォールドであることが判明した。またそのユビキチン結合部位を同定することに成功した。SCF^<Fbs1>は細胞質において、N結合型糖鎖を有するタンパク質を認識して分解マーカーであるユビキチン鎖を連結するユビキチンリガーゼであり、プロテアソームによる糖タンパク質の分解において重要な役割を担っている。SCF^<Fbs1>の基質認識ユニットであるFbs1の糖タンパク質認識様式を解明するため、Fbs1の糖鎖認識ドメイン(SBD)を用いてNMRによる相互作用解析を行った。その結果、SBD上のβ3-β4、β9-β10ループが糖鎖のGlcNAc2部分と、β5-β6ループがマンノース残基と相互作用していることが判明した。また、安定同位体で標識した糖ペプチドをリガンドとして用いてFbs1のSBDとの複合体の^<15>N-edited NOESYスペクトルを測定した結果、このレクチンは標的糖タンパク質の糖鎖部分のみならず糖鎖結合部位にあたるアスパラギン残基ともコンタクトを形成していることが明らかとなった。PNGaseはプロテアソームの分解標的となる糖タンパク質の糖鎖結合部位のアスパラギン残基側鎖を攻撃して糖鎖を遊離すると考えられているが、Fbs1存在下ではリボヌクレアーゼBに対するPNGaseの作用が阻害されることが示された。以上の結果より、Fbs1は糖鎖還元末端近傍を認識することにより変性状態にある糖タンパク質と特異的に相互作用しており、さらに基質上にポリユビキチン鎖を形成している間、基質の糖鎖をPNGaseから保護していることが明らかとなった。
ヒトGPCRであるドパミンD2受容体のX線結晶構造解析

Gタンパク質共役受容体であるドパミン受容体(DRD)は、神経伝達物質であるドパミンを受容することで運動、知覚や情動などに関与することが知られており、脳神経疾患の治療薬の標的タンパク質として注目されている。本研究では、DRD2のX線結晶構造解析を行い、ドパミンが関与する神経伝達や脳神経疾患の理解を深めることを目指した。DRD2を特異的に認識する機能性抗体を生産し、複合体を形成することで結晶化に成功した。SPring-8のマイクロフォーカスビーム及びX線自由電子レーザー施設で必要なデータを取得し、リガンド非結合型及びアンタゴニスト結合型の2種類の構造を明らかにすることができた。平成27年度に予定されていた研究計画では、DRD2の安定化変異体の作成、大量発現及び、発現したタンパク質の精製を行うことであった。現状では、初年度の計画である上記の3つのことについては順調に進んでいると考えられる。DRD2は比較的長い細胞内第3ループを有しているため、構造的フレキシビリティが非常に高く、不安定な状態で発現する傾向がある。細胞内第3ループにT4リソチームやアポ型チドクロームB562の変異体(bRIL)等を挿入することや、N末端/C末端を欠損することによって安定化変異体の作成に成功した。これらの安定化コンストラクトは酵母Saccharomyces cerevisiaeによるGFPハイスループット法を用いてそれぞれの安定性を評価し、最も単分散性が良い変異体を選別した。昆虫細胞Spodoptera frugiperda (Sf9)を用いて、選別したDRD2変異体の発現系を構築し、大量のDRD2を生産することができた。また、生産したDRD2変異体については精製を行い、最終的には高純度のタンパク質を大量に手に入れることができた。これらの精製標品におけるゲルろ過の単分散性や熱安定性など、その性質を評価した後、安定な性質を持つ変異体から順次的に結晶化を行う予定である。当該年度において、達成すべき内容は結晶化まで持っていけるDRD2の安定化変異体の作製及び大量生産であった。安定的に発現するDRD2変異体を作製において、まずは細胞内第3ループに構造的に安定なタンパク質を挿入することによって受容体の安定性を向上させることを試みた。T4リソチーム(T4L)、アポ型チドクロームB562の変異体(bRIL)、グリコーゲンシンターゼ(PGS)、ベーターラクタマーゼ(Toho-1)など様々なタンパク質を挿入することにより安定的に発現するDRD2-bRIL変異体を製作することができた。この変異体においてN末端やC末端の欠損、受容体内部の点変異導入などを行い、最も安定的に発現する変異体を作製した。この変異体における昆虫細胞での大量生産系、精製系の構築を行い、最終的に比較的高純度のDRD2変異体を大量に生産することに成功した。現在のところ、Sf9昆虫細胞の1 L培養で約1 mg以上のDRD2精製標品を手に入れることができる。これらの点においては当該年度の研究目的を少しは達成していると思われる。平成28年度に予定されている研究計画では、前年度の研究で確立したDRD2の発現・精製系を用いて、高純度のタンパク質を大量に生産した後、結晶化を行うことでDRD2の結晶を創出することであった。各種の安定化変異の導入や構造的フレキシビリティが高い細胞内第3ループをアポ型チドクロームB562の変異体(bRIL)等に置換することで安定性が向上したDRD2を得ることができたが、その結晶を作り出すことには至らなかった。そこで、DRD2の結晶化効率を向上するために、DRD2の3次元構造を特異的に認識する抗体の生産を試みた。抗体の作製は、マウスを用いたハイブリドーマ法にて行われた。マウスから作られた様々な抗体のうち、DRD2の3次元構造のみを認識する抗体を選別する為に、3段階の精密なスクリーニング過程を経て、最終的に3種類のDRD2構造認識抗体を得ることができた。得られた抗体を大量に生産・精製し、抗体のFab断片を調整した後にDRD2に結合させて結晶化を行なった。その結果、いくつかの良質な結晶を得ることに成功した。これからは、これらの結晶においてタンパク質の結晶であることを評価した後、大型放射光施設(SPring-8)及びX線自由電子レーザー(XFEL)施設(SACLA)で回折像を評価する予定である。当該年度において、達成すべき内容はDRD2の結晶を創出し、構造を決定して構造解析を行うことであった。前年度の研究により作製された10種類以上のDRD2安定化変異体を用いて結晶化を試みたが、有意な結晶を得ることはできなかった。そこで、DRD2の3次元構造を特異的に認識する抗体の製作を試みた。膜タンパク質の結晶化において抗体フラグメントは、親水性表面に特異的に結合することにより親水性領域を多くし、結晶の形成を助ける役割をする。DRD2に特異的に結合する抗体を生産し、結晶化に用いることができれば、結晶が得られる可能性が高くなると考えられる。精製したDRD2をマウスに注射することで免疫応答を起こし、抗血清価の上昇したマウスから脾臓細胞を摘出し、ミエローマ細胞と融合することで抗体産生ハイブリドーマを樹立した。

DRD2の3次元構造を特異的に認識する抗体のみを選別する為に、融合細胞サブクローンの約1000株に対し、3段階のスクリーニング(リポソームELISA、変性ELISA、FSECなど)を行なって最終的に3種類のDRD2構造認識抗体の取得に成功した。これらの抗体は、DRD2と結合し複合体を形成することで、それぞれ15度の熱安定性を向上させる効果がある機能性抗体であることが明らかになった。得られた抗体を大量に生産し、精製することで、100 mLの培養で約3.3 mgの抗体Fab断片の精製標品を得ることができた。このFab断片とDRD2を結合させてDRD2-Fab複合体の結晶化を行なった。いくつかの結晶化条件からタンパク質の結晶と予測される結晶を創出することができた。これらの点においては当該年度の研究目的を少しは達成していると思われる。Gタンパク質共役受容体であるドパミン受容体(DRD)は、神経伝達物質であるドパミンを受容することで運動、知覚や情動などに関与することが知られており、脳神経疾患の治療薬の標的タンパク質として注目されている。本研究では、DRD2のX線結晶構造解析を行い、ドパミンが関与する神経伝達や脳神経疾患の理解を深めることを目指した。DRD2を特異的に認識する機能性抗体を生産し、複合体を形成することで結晶化に成功した。SPring-8のマイクロフォーカスビーム及びX線自由電子レーザー施設で必要なデータを取得し、リガンド非結合型及びアンタゴニスト結合型の2種類の構造を明らかにすることができた。今後の研究方針としては、精製ができたDRD2変異体について結晶化を行い、結晶を作ることである。まずは、DRD2変異体の精製標品について最終評価を合理的に行うことである。現在のところ、精製までできているDRD2変異体は10種類以上あるため、適切な評価方法を用いてその安定性を評価し、上位のものから順次結晶化を行う予定である。もし本年度中に結晶が得られた場合、SPring8のマイクロフォーカルビーム(BL32XU)を用いてデータ収集を行う。以上が現状における本年度の基本的な推進方針である。しかしながら、データ収集に必要な良質のDRD2結晶を得ることは非常に難しいと思われる。構造解析に資するような結晶であるためには、結晶の大きさ、形なども非常に重要である。そのために、様々な条件下で結晶化を行い、できるだけ複数の条件で色々な結晶を作り、構造解析に適切な結晶を生産する予定である。また、DRD2の結晶が得られない場合に備えて本年度の前期から抗体製作に入る予定である。膜タンパク質の結晶化において抗体フラグメントは、親水性表面に特異的に結合することにより親水性領域を多くし、結晶の形成を助ける役割をする。DRD2に特異的に結合する抗体を生産し、結晶化に用いることができれば、結晶が得られる可能性が高くなると考えられる。これら様々な可能性を考慮した上本年度の推進方針を決定する予定である。今後の研究方針としては、まずは取得したDRD2-Fab複合体の結晶について、実験室系のX線装置(Rigaku R-axis IV++)を用いてタンパク質結晶であることを確認する。タンパク質の結晶が確認できたら、大型放射光施設(SPring-8)のマイクロフォーカスビーム(BL32XU)及びX線自由電子レーザー(XFEL)施設(SACLA)で回折像の評価を行う。
認知症予防における発展的介入：居宅や施設を訪問して介入する人材の養成と効果の検証

【目的】認知症の予防的ケアへのアクセスにおいて、様々な認知レベルの、多岐に渡る状態像の高齢者たちは、アクセスが不均等である。そこで、均等なケアの提供を目標として、大学間のネットワークを拡げ、介入地域を拡大してケアを実践する。現状の介入地区は奈良県内であるが、和歌山、愛知、兵庫を追加する。また、認知症予防プログラムを提供できる人材の養成と派遣を行い、自宅や施設を訪問して予防的介入を行い、効果を検証する。1.4県での認知症予防活動の実施においては、計画通り進展しており、学会発表や論文発表を終えている。今年度は、活動の継続およびワークショップを開催して、成果と方向性を確認する予定であり、ワークショップの打ち合わせにおいても、実践と検証における順調な経過と成果報告、および活動の拡大を確認できている。2.認知症予防プログラムを提供できる人材の養成と派遣を行い、自宅や施設を訪問して予防的介入を行うことにおいては、認知症予防サポーター研修を修了し、活動の成果も学会発表している。これは2018年からの5年計画で、初年度は認知症予防サポーターの研修修了までを予定していたが、実際にサポーターの活動を開始し、成果の検証も進展していることから、計画より先まで進展している。また、研修参加者数も、1大学50名の計画を大きく超えて、各70名程度の参加があった。この理由については、認知症予防に対する期待が大きいこと、さらに日常的に予防方法が報道されているためと考えられる。今後は、ワークショップなどから得られた情報をもとに、さらにサポーターの活動の場を増大する計画である。また、活動を実践する過程において様々な協力先が得られ、研修の機会が当初の計画よりも増加した。今年度においては、フォローアップ研修開催の予定であり、打ち合わせにおいては活動の充実が確認できている。今後のフォローアップ研修では、活動の進捗と成果、困難点などの有無と解決策を検討する計画である。1.4県における認知症予防活動の継続とワークショップの定期開催による実践経過の確認:ワークショップの打ち合わせにおいて、順調な活動を確認できている。さらに地域住民を交えたワークショップによって、活動の場の拡大が予測される。サポーターは計画よりも多い人数が研修修了しているため、活動の場の拡大に十分対応できる予測であり、効果の検証結果の共有によって、さらに参加意欲の向上が期待できる。2.認知症予防サポーター研修の継続とサポーターの地域活動の検証:2018年度の活動経過において、認知症予防における高齢者の関心は、人生100歳時代を迎え大きく向上していることが明らかであると言える。認知症予防サポーターとして、退職直後の高齢者は活動能力が高く、主要な役割を果たすことができている。施設や居宅を訪問して介入する利点は、高齢者が自ら足を運ばなくて済むので、身体機能や認知機能が大きく低下した高齢者であっても介入が可能であり、認知テストや心理尺度の検証においても、サポーターの介助のもとに解答することができている。今後、寿命が100歳を超える状況において、外出できない高齢者の増加が見込まれるため、地域のニーズは益々高まると予測され、現状においても、計画のサポーター研修以外での研修を随時追加している状況である。今後はサポーターのフォローの強化のため、フォローアップ研修を計画しているが、連携体制の強化に向けて、フォローの機会を増やす方向で検討を進めている。

2.認知症予防サポーター研修の継続とサポーターの地域活動の検証:2018年度の活動経過において、認知症予防における高齢者の関心は、人生100歳時代を迎え大きく向上していることが明らかであると言える。認知症予防サポーターとして、退職直後の高齢者は活動能力が高く、主要な役割を果たすことができている。施設や居宅を訪問して介入する利点は、高齢者が自ら足を運ばなくて済むので、身体機能や認知機能が大きく低下した高齢者であっても介入が可能であり、認知テストや心理尺度の検証においても、サポーターの介助のもとに解答することができている。今後、寿命が100歳を超える状況において、外出できない高齢者の増加が見込まれるため、地域のニーズは益々高まると予測され、現状においても、計画のサポーター研修以外での研修を随時追加している状況である。今後はサポーターのフォローの強化のため、フォローアップ研修を計画しているが、連携体制の強化に向けて、フォローの機会を増やす方向で検討を進めている。本研究は、5か年計画の2年目であり、消耗品の購入と出張が2年目に増加の見通しである。このために、残額を2年目で使用したい。
病原性蛋白フリー物質による被覆人工血管の開発

布製人工血管の多くは、繊維間隙からの漏血防止のために牛由来のコラーゲンやゼラチンで繊維間隙を目詰まりさせているが、BSEが全世界的な広がりを見せている今日、それらに代わる被覆物質の開発が急務となってきた。本研究ではこのような背景を元に、牛由来物質に代わる最適の被覆物を行洗いなおすと共に、被覆される人工血管の構造自体をも改良することで「病原性蛋白が含まれない被覆型人工血管」を開発するための基礎的資料を得る事を研究を行った。被覆物質の研究では、生体内で分解吸収される物質の選択基準として、1.生体内で異物反応がないこと、2.遺伝毒性のないこと、3.病原性蛋白が含まれないこと、4.生体内で3週間以内に分解吸収されること、5.細胞親和性があること、6.細胞毒性のないこと、7.抗原性のないこと、8.滅菌可能であること、9.長期保存によっても変質しないこと、10.細胞成長因子の吸着と徐放出が可能なこと、等を明らかにした。その基準に従って、ヒアルロンサン、ポリエチレングリコール、ポリビニールアルコール、カルボオキシメチルセルロース(CMC)などを候補として見いだした。次にそれらをどの様にして人工血管に均質に塗布するか、塗布後にいかにして不溶化するか、生体内での分解吸収のコントロールをいかに微調整するか、という課題に取り組んだ結果、それらの物質の溶液もしくは懸濁液を作り、それを人工血管に塗布し、凍結乾燥と自然乾燥を組み合わせ、さらに真空下で加熱して熱架橋する方法を開発した。この時に、材料のpHと加熱温度、時間の調整によって、生体内での物質の吸収速度を調節する事が可能であることを明らかにし、実際に動物の体内に植え込むことによって、その効果を確認した。次に、被覆されるべき布製の人工血管にも改良する検討を行った。その結果、最小量の被覆物質で人工血管を効率よく被覆させるため、物質を捕捉させやすい構造を繊維に持たせることを見いだした。具体的には、通常の太さの繊維の間隙に極めて細い繊維を混在させることで、被覆物質が少量であっても剥がれなくする事に成功した。これは、丁度、壁土を塗る際に泥の中に藁を切って混在させるとしっかりした塗布が可能となる現象に似ている。我々はこの手法を用いて、現時点では世界に類を見ない優れた被覆型人工血管の開発を行うための基礎資料を得ることができた。布製人工血管の壁面からの漏血を予防するために、臨床では牛由来のコラーゲンもしくはゼラチンを被覆した布製人工血管が使用されている。しかしながら全世界的に狂牛病が広がりをみせるにつれて、これらの被覆材料の安全性が問われるようになった。本研究では狂牛病の原因物質とされているプリオンを含む可能性のある物質を排除した人工血管の被覆を実現するにはどのような手段があるかについて、2つの課題を掲げ、検討を行った。1つは被覆物の検討であり、2つ目は、被覆される人工血管の改良である。

被覆物の改良に関しては、それの持つべき条件の検討を行った結果、1.生体内で異物反応がないこと、2.遺伝毒性のないこと、3.病原性蛋白が含まれないこと、4.生体内で3週間程度で分解吸収されること、5.細胞親和性があること、6.細胞毒性のないこと、7.抗原性がないこと、8.滅菌可能であること、9.長期保存によっても変質しないこと、等が基本的に必要であることが判ったが、我々は人工血管の植え込みを受ける血管疾患の患者が比較的高齢者に多いことを考慮して、高齢者でも良好な治癒が得られるには、いかにすべきであるかを検討した。その結果、細胞成長因子を吸着、徐放出可能な物質が望ましいことが判った。この目標に沿って、検討をおこない、現時点では、ヒアルロンサン、ポリエチレングリコール、ポリビニールアルコールなどが候補として上がってきた。2番目の課題の布製人工血管の改良では、たとえ被覆物が急速に消失しても大量漏血が防げること、被覆が容易であること、という基本的条件の他に、高齢者にとっても有利な基材の検討を行った。その結果、繊維を極めて細くすることで、細胞を積極的に集めることが可能であることを見いだした。ポリエステル繊維は、通常はその太さが直径で16ミクロン程度であるが、3ミクロン以下になると、細胞が積極的に寄り添うように集まってくる現象がある。この現象を活用することで、高齢者でも有利な治癒状況が得られる被覆人工血管の作製が可能であることが判明した。臨床で使用されている布製人工血管では、繊維間隙からの漏血防止のために牛由来のコラーゲンやゼラチンが使用されているが、BSEが全世界的な広がりを見せている今日、それらに代わる被覆物質の開発が急務となってきた。本研究ではこのような背景を元に被覆物の開発を行うと共に、被覆される人工血管をも改良することで効率よく「病原性蛋白が含まれない被覆型人工血管」を開発するために基礎的資料を得る事を研究目的とした。被覆物質の研究では、生体内で分解吸収される物質の選択基準として、1.生体内で異物反応がないこと、2.遺伝毒性のないこと、3.病原性蛋白が含まれないこと、4.生体内で3週間以内に分解吸収されること、5.細胞親和性があること、6.細胞毒性のないこと、7.抗原性のないこと、8.滅菌可能であること、9.長期保存によっても変質しないこと、10.細胞成長因子の吸着と徐放出が可能なこと、等を明らかにした。その基準に従って、ヒアルロンサン、ポリエチレングリコール、ポリビニールアルコール、カルボオキシメチルセルロース(CMC)などを候補として見いだした。次にそれらをどの様にして人工血管に均質に塗布するか、塗布後にいかにして不溶化するか、生体内での分解吸収のコントロールをいかに微調整するか、という課題に取り組んだ結果、それらの物質の溶液もしくは懸濁液を作り、それを人工血管に塗布し、凍結乾燥と自然乾燥を組み合わせ、さらに真空下で加熱して熱架橋する方法を開発した。この時に、材料のpHと加熱温度、時間の調整によって、生体内での物質の吸収速度を調節する事が可能であることを明らかにし、実際に動物の体内に植え込むことによって、その効果を確認した。次に、被覆されるべき布製の人工血管にも改良する検討を行った。その結果、最小量の被覆物質で人工血管を効率よく被覆させるため、物質を捕捉させやすい構造を繊維に持たせることを見いだした。具体的には、通常の太さの繊維の間隙に極めて細い繊維を混在させることで、被覆物質が少量であっても剥がれなくする事に成功した。これは、丁度、壁土を塗る際に泥の中に藁を切って混在させるとしっかりした塗布が可能となる現象に似ている。
ライムケーキの低温固化とシックハウス原因VOC除去機能の評価

甜菜製糖工場から発生するライムケーキは年間約30万トンといわれ、その有効な再利用法が模索されている。ライムケーキの主成分は炭酸カルシウムであり、固めることが出来れば石膏ボード様の内装建材として活用できると期待される。本研究では内装建材として実用に堪え得る程度の強度をもつライムケーキ固化体作製法の検討、及び新たに見出されたライムケーキの特徴(多孔性)を活用した機能性材料の開発を目的として、自律型調湿機能およびシックハウス原因VOC除去機能の評価を行った。その結果、以下のことが明らかになった。(1)ライムケーキに助剤として水酸化カルシウムを加えた成形体を水蒸気-炭酸ガス雰囲気中100-150°Cで処理すると、最大約20MPaの圧縮強度をもつ固化体を製造することができる。(2)ライムケーキ固化体は相対湿度11%と84%の二定点で吸脱着を繰り返すと最大1.3wt%の水蒸気を吸放出する。(3)ライムケーキはホルムアルデヒド濃度を0.05ppm以下(検知管の検出限界以下)まで下げる能力をもつ。(4)排気下においても吸着残存するホルムアルデヒドの量は4.2x10^<-4>mol/gで市販珪藻土(3.6x10^<-4>mol/g)よりも多い。(5)その一方、トルエン、キシレンなどベンゼン系VOCの場合、同条件での吸着量は逆に珪藻土の方が多い。(6)TPD-MSによりホルムアルデヒドの吸着強度を評価した結果、脱離開始温度は約50°Cであり、通常の気象条件では容易に脱離しないことがわかった。脱離スペクトルのピークは106°Cであった。一方、珪藻土に吸着したホルムアルデヒドのTPDスペクトルのピーク温度は128°Cであった。珪藻土に吸着残存するホルムアルデヒドはより強い吸着状態にある。(7)ライムケーキと珪藻土のVOC吸着特性の違いは前者が固体塩基、後者が固体酸であることに起因すると推測した。以上の結果を総合して、ライムケーキ固化体は自律型調湿機能をもち、種々VOCを吸着除去する能力をもつ内装用建材材料として有望であると結論した。初期濃度5.5ppmのホルムアルデヒド5lに対して28gのライムケーキ試料を用いたホルムアルデヒド吸着除去実験を閉鎖循環系反応装置を用いて行った結果(6畳間の部屋の天井を厚さ8mmのライムケーキ建材で施工したことに相当する)、30分後のホルムアルデヒド濃度は0.05ppm以下(検知管の検出限界以下)にまで減少した。環境基準は0.08ppmであることを考えると、ライムケーキのホルムアルデヒド吸着除去能力は充分実用的であると言える。種々VOC(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、トルエン、キシレン、パラジクロロベンゼン)の単位重量当たり吸着量をスプリングバランスを用いて測定し、市販珪藻土と比較した結果、パラジクロロベンゼンを除いたVOCすべてで珪藻土の方が多かったが、珪藻土に吸着したアルデヒドは室温での排気処理によって多くが脱離(例えば相対圧0.05で吸着したホルムアルデヒドの場合、室温排気処理で63%が脱離した)し、排気後の吸着量は逆にライムケーキの方が多いことがわかった。一方、トルエンやキシレンの吸着量は排気後も珪藻土の方が多かった。

したがって、ライムケーキはアルデヒドに対して特異的な吸着能力をもっているといえる。この特異的吸着のメカニズムを明らかにする目的で、多孔性炭酸カルシウム(ライムケーキの主成分)、及び市販シリカゲル(珪藻土の主成分)に吸着したベンズアルデヒドの赤外吸収スペクトルを詳細に検討した結果、ライムケーキに吸着したベンズアルデヒドの-CHOに帰属される吸収は著しく減少し、表面の塩基性サイトと強く相互作用していることがわかった。一方、シリカゲルの場合、ベンズアルデヒドは水素結合によって吸着していることが示唆された。甜菜製糖工場から発生するライムケーキは年間約30万トンといわれ、その有効な再利用法が模索されている。ライムケーキの主成分は石灰石と同じ炭酸カルシウムであり、固めることが出来れば石膏ボード様の内装建材として活用できると期待される。我々はライムケーキの低温固化法の検討を行い、一定の成果が得られたので、引き続き内装用建材としての特徴を検討した結果、固化体が自立型調湿機能や高いホルムアルデヒド吸着能をもつことを見出した。さらに、シックハウス症候群の原因物質と考えられているいくつかのVOCについてライムケーキの吸着除去能力を評価した結果、以下のことが明らかになった。(1)ホルムアルデヒド濃度を0.05ppm以下(検知管の検出限界以下)まで下げる能力をもつ。(2)排気下においても吸着残存するホルムアルデヒドの量は4.2x10^<-4>mol/gで市販珪藻土(3.6x 10^<-4>mol/g)よりも多い。(3)その一方、トルエン、キシレンなどベンゼン系VOCの場合、同条件での吸着量は逆に珪藻土の方が多い(例えばライムケーキのトルエン吸着量0.23x10^<-4>mol/gに対して珪藻土の吸着量は0.36x10^<-4>mol/g)。(4)TPD-MSによりホルムアルデヒドの吸着強度を評価した結果、脱離開始温度は50°Cであり、通常の気象条件では容易に脱離しないことがわかった。脱離スペクトルのピークは106°Cであった。(5)一方、珪藻土に吸着したホルムアルデヒドのTPDスペクトルのピーク温度は128°Cであった。排気処理後に珪藻土に吸着残存するホルムアルデヒドの量はライムケーキよりも少ないが、より強固に吸着されている。(6)ライムケーキと珪藻土のVOC吸着特性の違いは前者が固体塩基、後者が固体酸であることによると推測された。以上の結果を総合して、ライムケーキ固化体は種々VOCを吸着除去する能力をもつ内装用建材材料として有望であると結論した。
メディア・リテラシー教育実践の類型化に関する研究

本年度の研究では、昨年度にひきつづき、日本のメディアリテラシー教育に歴史的に特徴として見られるメディア制作活動と最近になって概念に導入された批評する活動の関係に関するモデル化を行った。特に、日本民間放送協会と東京大学大学院情報学環MELL Projectで行われた実践を中心にモデル化と分析を行った。「民放連プロジェクト」は、送り手と受け手が放送メディアを学び合う、新しい場を地域社会の中に作っていくことを目的としている。今年は、昨年度に引き続き、長野県と愛知県でパイロット研究を進めるとともに、宮城県、福岡県でも実践を行った。長野県は、テレビ信州と同県でメディアリテラシー教育を推進している林直哉・梓川高校教諭を中心とする各地の中学、高校で共同研究を行っている。愛知県は、東海テレビ放送と清水宣隆教諭をはじめとする私立春日丘中学・高校で実践が行われた。宮城県では東日本放送とせんだいメディアテーク、南方町ジュニアリーダーの協力体制の元生中継番組が制作された。福岡県では、RKB毎日放送と子どもとメディア研究会、台湾政治大学附属小学校の間で国際交流学習が行われた。今年の研究では、長野の実践を、メディア・リテラシーに取り組むリーダー(学校教師、子供たちのリーダーなど)を養成するためのプランとして、愛知の実践を地域に根ざした活動を定着させるためのプランとして、宮城の実践を社会教育に開かれたモデルとして、福岡の実践を教育NPOに開かれたモデルとして位置づけて、モデル化を行った。本年度の研究では、日本のメディアリテラシー教育に歴史的に特徴として見られるメディア制作活動と最近になって概念に導入された批評する活動の関係に関するモデル化を行った。今年は、長野県と愛知県でパイロット研究を進めた。長野では、テレビ信州報道部の人々が各地の学校に出向いて、いわば「一日出前ワークショップ」を行う。学校側では、先生やリーダー格の生徒を中心に前もって撮影などの準備をし、この日のワークショップのあいだに局の人間と意見交換をしながら、学校を舞台とした数分間のビデオを編集する。その映像は数日後、テレビ信州の夕方ニュースの中で紹介された。一方、愛知では、生徒たちがチームを作って番組を企画、立案し、編成や営業の論理も学びながら、番組制作をしていく。そのプロセスを東海テレビのスタッフがサポートし、やはり最終的には夕方ニュースなどの枠でオンエアーをした。今年の研究では、長野の実践を、メディア・リテラシーに取り組むリーダー(学校教師、子供たちのリーダーなど)を養成するためのプランとして、愛知のものを地域に根ざした活動を定着させるためのプランとして、それぞれ位置づけて、モデル化を行った。
情報教育の現状と課題

昨年度にひきつづき、情報教育を推進させていく場合の基礎となる理論的・実験的研究を積み重ねてきているが、本年はとくに、(1)Visualization研究の教育への応用の可能性、(2)構成主義の教授・学習理論におけるコンピュータ利用の展望、(3)科学教育における「天文」の教育方法に開発研究、および(4)僻地教育における国語感想文の作成支援環境の構成に焦点をあてた。(1)は、情報の視覚的提示に関して、認知心理学、神経生理学、工学の諸分野がどのように貢献しうるかを明らかにしたものである。(2)はコンピュータ教育を支える学習理論として、過去の行動主義心理学に対する近年の構成主義(J.PiagetやJ.S.Brunerらをはじめとする認知心理学、さらに最近の認知的徒弟性学習や自己内省型学習を含む)の動向を整理し、後者の立場からのコンピュータ教育のあり方を示したもので、(3)では自己内省型学習環境として、天文学の歴史的転換をハイパーメディアで追体験し、視野の転換、パラダイムの転換を実感する学習の例を示している。(4)では、社会・文化的アプローチにもとづく構成主義的学習理論の例として、きわめて少数の子どもしかいない僻地の分校の子どもたちが、本校の国語感想分とその意見発表の映像から多様な考え方に触れて触発されるハイパーメディア、「みんなの意見」システムの実践例である。いずれも新しいメディア教育の方向を示したものと評価されている。
熊本地震をモデルにした近代都市直下地震災害の予測と軽減対策

近代における直下地震の貴重な一例である熊本地震の調査により、熊本市のような中規模都市の地震被害の予測とその軽減策について検討を試みた。それらを要約すると以下のようになる。1)熊本地震による木造家屋の大被害域が、市の直下を走る北落ちの立田山断層線上に並び、この断層線より北部の地域に地割れと井水異常が集中していたことを見出した。これより熊本地震はこの浅い活断層による直下地震であったこと、さらに、立田山山中等で、この断層が活断層であることを視認し、20万年前より平均0.1mm/y以上の活動をしていることを確かめた。2)常時および台風時の微動観測結果から、13秒の卓越周期が気象変動による波浪から励起されることが分かった。そこでこの一過性の海洋スペクトルを消去してみると、沖積層が厚いと卓越周期は低く、振幅は増大し、大むね沖積層厚と木造家屋の被害率との強い相関性を確認した。3)気象庁震度は、地震動強度の体感尺度と考えられるが、現在の高層ビルでの震後のアンケート調査による震度分布と強震計記録による分布とはよく合致し、この体感尺度は物理的尺度に近づくことが分かった。これより、過去の記述から推定される震度は、適当な補正をすれば、かなり正確に評価できそうである。4)熊本地震における地盤の液状化は、そのほとんどは、新・旧河川敷、掘割あるいは埋立地等の水位の高い砂質性の地盤で発生し、断層には沿っていなかった。さらに、その余震でも液状化が同一地点で再発し、慣用の液状化推定範囲をはるかに越えた地域にも液状化が発生していたことが調査により分かった。これより液状化の判断には、微地形および軟弱地層構造の両面の調査を重視すべきことを提起した。
電位依存全反射赤外分光法によるNafionの水和構造に関する研究

固体高分子形燃料電池(PEFC)の電解質膜(PEM)に用いられているNafionについて,PEFC作動中を模擬して電位を与えながら全反射赤外(ATR-IR)スペクトルを測定した.得られたATR-IRスペクトルは,摂動相関二次元相関(PCMW2D)法により解析し,その結果からNafionの水和構造を考察した.これにより,Nafionの側鎖末端における水和構造が官能基レベルで明らかになった.固体高分子形燃料電池(PEFC)の電解質膜(PEM)に用いられているNafionについて,PEFC作動中を模擬して電位を与えながら全反射赤外(ATR-IR)スペクトルを測定した.得られたATR-IRスペクトルは,摂動相関二次元相関(PCMW2D)法により解析し,その結果からNafionの水和構造を考察した.これにより,Nafionの側鎖末端における水和構造が官能基レベルで明らかになった.電位依存全反射赤外分光法を実現するために,フーリエ変換型赤外分光装置に組み込む反射光学系を設計・作製し,試料に電位を印加するための電極を準備した.また,研究課題であるNafionの水和構造を調べる予備実験として,窒素ガスによりNafionを充分に乾燥させた後,気体水,或いは液体水を含水させて全反射赤外スペクトルを測定した.その結果,窒素ガスにより充分乾燥させたNafionでも, Nafion鎖側鎖末端に存在するスルホン酸基当たりに1分子の水が水和しており,スルホン酸基と水分子との水素結合が存在すると思われる全反射赤外スペクトルの傾向が観察された.また, Nafionに気体水を飽和含水させると,側鎖末端スルホン酸基当たりに14分子の水が水和し,スルホン酸基と水分子との水素結合だけでなく,水分子同士の水素結合によるネットワーク構造に由来すると思われる全反射赤外スペクトルの傾向が観察された.これらの結果は,今後実施するNafionの電位依存全反射赤外分光において,有用な情報が得られる可能性を示しており,さらなる研究の進展により,固体高分子形燃料電池における高分子電解質膜(Nafion)の材料物性評価の実現が期待できる.フーリエ変換型赤外分光装置(FT-IR)と反射光学系を用いて,固体高分子形燃料電池(PEFC)の高分子電解質膜(PEM)に用いられているNafionの全反射赤外(ATR-IR)スペクトルを測定することに成功した.乾燥Nafionが含水する過程を時間分解測定することによって,Nafionの側鎖末端スルホン酸基に水和する水分子が徐々にクラスター構造を形成することがわかった.また,Nafionの温度依存赤外スペクトルを測定し,得られたスペクトルを摂動相関二次元相関分光(PCMW2D)法により解析したところ,100°C以上において,側鎖末端スルホン酸基に水和した水分子が完全に脱離し,それに伴い,遊離プロトンがスルホン酸基にSOHとして結合することがわかった.さらに,含水Nafionに電位を与えることで,水由来のO-H伸縮振動バンドの形状変化がみられ,電位変化に伴うNafionの水和構造変化が示唆された.本研究により,PEFCのPEMに用いられているNafionの含水状態や温度が,実際にPEFCを運転する際に与える影響を議論することに成功した.今後,これらの知見が,新規PEMの開発やPEFCの改良に繋がることが期待される.
低栄養回避を目指す食環境整備に向けた高齢者中食食事パターン分類別栄養管理の検討

本研究は、配食サービス及び「中食」の利用頻度の高い高齢者の料理の選び方、食べ方をパターン化した「高齢者中食献立・摂取量タイプ分類」を開発し、栄養状態との関連を明らかにする。そして、パターン別の低栄養予防・改善の栄養管理方法を検討し、高齢者自身の食意識・行動変容を目指す。さらに、配食事業者には、低栄養予防・改善に向けた新たな食種と献立の提案を行い、栄養面で真に充足可能な高齢者向け弁当の基礎資料とする。高齢者のみならず、配食事業者に働きかけることで、地域全体で乖離のない栄養管理を行える食環境を整備することが可能となり「地域包括システム」の一助となると考える。
室温溶融塩中におけるチタンめっきの可能性

本研究では、金属チタンのTMHA-Tf2Nイオン液体中におけるアノード溶解挙動と、EMIC-TiCl2浴におけるカソード分極挙動を調査した。その結果、アノード溶解挙動においては、アノード溶解前の機械的研磨、その後の浸漬電位ならびに、アノード溶解電位の関係が明らかとなった。具体的には、チタンがアノード溶解可能な最低の電位は、チタン板の機械的な研磨度により決まる。そのチタン板の研磨度、チタン板表面にどの程度酸化皮膜が存在しているかを示す値として浸漬電位を用いることができる。浸漬電位が-1.2 V (vs. I-/ I3-)を示す程度まで研磨したチタン板を用いると、電位+1.6 V以上で電解を行うことによってチタンのアノード溶解が可能である。このような電位は、イオン液体TMHA-Tf2Nの電位窓内に収まっており、また、アノード溶解後のチタンは、金属光沢のある"ぴかぴか"チタンであるため本技術をチタンの電解研磨技術として応用することが可能であると考えられる。EMIC-TiCl2からの電析については、TiCl2を添加したEMICにおいて白金板を用いて電位-1.8 Vで定電位電解を行うと、チタンを含む濃青色の膜が生成した。銅板もしくはニッケル板を用いた場合は、電解を行わなくても銅板やニッケル板自身が還元剤として働き、チタンを含む濃青色の膜が析出した。この膜は、空気に晒すと白色に変化し、白色の物質はアナターゼ型のTiO2であった。濃青色の膜は、チタンとEMI+とCl-を含む化合物と考えられる。