hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
標準的高さとその周辺

これについてはある仮定(具体的な場合にはこの仮定がみたされることが確かめられる)のもとで存在しないことの証明ができることが分かった,また,一般の射影空間の有理写像について,有理点の算術的な増大度と写像の次数の増大度の関係についても考えていたが,ブラウン大学のシルバーマン氏が,考えていたことを含む一般的な結果を先に得た.シルバーマン氏と,ブラウン大学ICERM研究所のプログラム「complex and arithmetic dynamics」で2月に短期滞在した折に,算術的増大度と次数増大度について議論をした.
オルガネラ異常を引き起こす線虫ABC輸送体の生理機能の研究

TAP-like(TAPL ; ABCB9)はリソソームに局在し、細胞質からリソソームにペプチドを運搬すると推測されているハーフタイプのATP結合カセット(ABC)輸送体であるが、その生理機能は依然として不明である。研究代表者らは、ゲノムデータベースの比較により、TAPLが単純なモデル生物である線虫C.elegansから哺乳類まで様々な種で保存されていることを明らかにした。本研究では、これらの生体内機能を解明するために、線虫のTAPLホモログであるHAF-4とHAF-9の発現部位やこれらの遺伝子欠損変異体の表現型の解析を行った。緑色蛍光蛋白質(GFP)で標識したHAF-4とHAF-9は共に、幼虫期から成虫期にかけて、非酸性ながら、リソソーム膜蛋白質(LAMP)のホモログLMP-1陽性の腸内顆粒の膜に局在していた。haf-4やhaf-9の変異体では、幼虫後期から成虫の早期にかけて腸細胞内の顆粒の欠失が認められた他、産卵数の減少、排泄周期の長期化、成長遅延の表現型を示した。更に、腸内顆粒の表現型は、GFP標識した野生型蛋白質の過剰発現でレスキューされたが、ATP非結合型のHAF-4ではレスキューされなかった。以上の結果は、輸送体HAF-4とHAF-9が、腸内顆粒の形成や他の生理的局面に関与することを示している。「線虫細胞内ペプチド輸送体による腸細胞内のペプチド動態の解明」、更に「腸内顆粒の形成・機能・調節機構と輸送体の関連の解明」を目的とした研究により、平成19年度は線虫腸内顆粒形成に関するABC輸送体膜蛋白HAF-4の輸送体としての機能を中心に解析し、以下の成果を得た。(1)線虫HAF-4局在顆粒の形成における輸送活性の必要性の検討haf-4欠損変異体において見出した腸内顆粒の消失は、GFP融合型HAF-4(HAF-4::GFPと表記する)の過剰発現により回復する。線虫HAF-4のWalkerA配列内のアミノ酸残基を変異させ輸送活性能を消失したHAF-4(K539M)::GFPの線虫発現ベクターを作成し、変異体へ導入した場合の腸肉顆粒の状態を観察した。その結果、顆粒の形成には輸送活性が必要であることが明らかとなった。(2)HAF-4局在する腸内顆粒の解析-1オルガネラマーカーとの比較未だ十分に解析されていない線虫の腸内顆粒の分類を行った。HAF-4::GFPの局在する腸内顆粒と、各種蛍光蛋白融合型オルガネラマーカー蛋白との共局在、もしくオルガネラ染色色素との局在の比較を蛍光顕微鏡下で観察した。その結果、HAF-4の局在する腸内顆粒は、線虫のLAMPホモログLMP-1と共局在するが、酸性オルガネラを染色するアクリジンオレンジでは染色されない、非酸性顆粒であることが明らかとなった。(3)HAF-4局在する腸内顆粒の解析-2電子顕微鏡によるオルガネラ観察haf-4欠損変異線虫の腸細胞内オルガネラについて、腸内顆粒の異常に至るまでにどのような細胞内の変化が生じているのかを詳細に検討するため、透過型電子顕微鏡による細胞内微細構造の観察の予備実験を行った。幾つかの切片作成までのプロトコールの中から腸内顆粒の形状が比較的よく保持される条件を見いだした。平成21年度は、線虫腸内顆粒形成に関するABC輸送体HAF-4/HAF-9の機能と、栄養状態変化や成虫化に伴うHAF-4/HAF-9陽性顆粒の変動を中心に解析し、以下の成果を得た。[連携研究者岩手医大・薬学部白石博久丹治貴博錦織健児]1. HAF-9の細胞内局在解析HAF-4とHAF-9の共局在これまでの解析で、線虫ABC輸送体haf-4とhaf-9のそれぞれの欠損変異体は、複数の共通する表現型を有していた。

そこで、今年度はHAF-9にも注目し解析を進めた。まず、HAF-9::mCherry及びHAF-9::GFPを発現するトランスジェニック線虫を作成し、HAF-9の局在を解析したところ、いずれも腸細胞内の顆粒膜上に局在した。また、HAF-4::GFP発現線虫とHAF-9::mCherry発現線虫との掛け合わせ実験により両者は同じ顆粒に共局在することが示された。以上より、2つの輸送体蛋白は相互作用、もしくは協調して機能する可能性が考えられた。2. HAF-4/HAF-9の局在する腸内顆粒の解析栄養状態の変化に伴う腸内顆粒の変動HAF-4::GFP発現線虫において、栄養状態の変化(幼虫における飢餓刺激と、飢餓状態からの回復)に伴う、腸内顆粒の変動を調べた。トランスジェニック体におけるHAF-4::GFP陽性顆粒を顕微鏡観察した結果、飢餓刺激で顆粒は消失したが、餌再投与でHAF-4::GFP陽性顆粒が再形成されることがわかった。3. HAF-4/HAF-9の局在する腸内顆粒の解析成虫老化における腸内顆粒これまでの解析で、haf-4やhaf-9の欠損変異体では、腸内顆粒は幼虫最終齢から成虫初期において顕著に消失するが、その後顆粒の数は増大する。成虫で増大する顆粒とHAF-4,HAF-9の関連を調べるため、野生型と変異体の成虫におけるABC輸送体HAF-4/HAF-9の局在を観察した。野生型成虫ではHAF-4は一部の顆粒にのみ局在し、大部分の顆粒には存在しなかった。またhaf-9変異体線虫ではHAF-4の顆粒上の局在がいっさい見られなかった。ABC輸送体HAF-4/HAF-9は幼虫から成虫への移行期に主要な顆粒上で働いている可能性が考えられた。4. HAF-4/HAF-9の局在する腸内顆粒の解析顆粒の精製法の確立HAF-4::GFP陽性腸内顆粒の分離・精製に関して、条件検討を進めた。線虫の生殖腺の発達する前に個体を破砕し、脱核して分画することで腸内顆粒の精製自体は行うことができた。しかしながら、量的問題(純度を高めると極端に少量の粒顆粒しか精製できない点)を解決できなかったため、今後の研究戦略を変更して、個体(野生型と変異体の幼虫腸全体)を用いたプロテオーム解析を進めた。
拡散電気二重層を使ったナノメートルスケール液体潤滑膜の負荷能力測定

マクロな系においては,流体潤滑は表面間の摩擦を最も小さくする方法として知られているが,分子間引力(van der Waals力など)が支配的な系においては,表面同士のすべり速度がごく低速だと,十分な動圧効果による負荷能力が得られず,分子間力に打ち勝つことができない.しかし,流体潤滑の優れた特徴を考えると,液体中で動作するMEMSを発達させるためにも,このような系でも成立するような新しい原理に基づく流体潤滑機構が必要となる.その機構のひとつとして,研究代表者らが提案した拡散電気二重層による潤滑機構では,表面間の反発力が数nmから10nmの範囲で発生するvan der Waals引力にも十分打ち勝つのに十分な力を発生させることが計算で確認されている.そこで,走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用い,液中でプローブの曲率や相手表面・プローブへの電位,イオン種およびイオン濃度,プローブと表面との間の距離などをパラメータとして,表面間の斥力すなわち軸受負荷能力を測定し,拡散電気二重層によるナノオーダ液体潤滑の可能性を検討することが本研究の目的である.まず,研究室に既存のSPMを液中で測定できるように改良した.市販のプローブに,数μmの樹脂球を接着し,接着層付近の導電性を保つため公称20nmの金膜をスパッタした.潤滑剤としてはイオン種として単独でも潤滑剤としての利用が検討されているイオン液体を用いた.プローブ・電極間に10mV150mVの電圧をかけた場合の反発力(=静的な軸受負荷能力)の測定を行い,イオン反発力が発生することを詳細に検討した.マクロな系においては,流体潤滑は表面間の摩擦を最も小さくする方法として知られているが,分子間引力(van der Waals力など)が支配的な系においては,表面同士のすべり速度がごく低速だと,十分な動圧効果による負荷能力が得られず,分子間力に打ち勝つことができない.しかし,流体潤滑の優れた特徴を考えると,液体中で動作するMEMSを発達させるためにも,このような系でも成立するような新しい原理に基づく流体潤滑機構が必要となる.その機構のひとつとして,研究代表者らが提案した拡散電気二重層による潤滑機構では,表面間の反発力が数nmから10nmの範囲で発生するvan der Waals引力にも十分打ち勝つのに十分な力を発生させることが計算で確認されている.そこで,走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用い,液中でプローブの曲率や相手表面・プローブへの電位,イオン種およびイオン濃度,プローブと表面との間の距離などをパラメータとして,表面間の斥力すなわち軸受負荷能力を測定し,拡散電気二重層によるナノオーダ液体潤滑の可能性を検討することが本研究の目的である.まず,研究室に既存のSPMを液中で測定できるように改良した.市販のプローブに,数μmの樹脂球を接着し,接着層付近の導電性を保つため公称20nmの金膜をスパッタした.潤滑剤としてはイオン種として単独でも潤滑剤としての利用が検討されているイオン液体を用いた.プローブ・電極間に10mV150mVの電圧をかけた場合の反発力(=静的な軸受負荷能力)の測定を行い,イオン反発力が発生することを詳細に検討した.マクロな系においては,流体潤滑は表面間の摩擦を最も小さくする方法として知られているが,分子間引力(van der Waals力など)が支配的な系においては,表面同士のすべり速度がごく低速だと,十分な動圧効果による負荷能力が得られず,分子間力に打ち勝っことができない.しかし,流体潤滑の優れた特徴を考えると,液体中で動作するMEMSを発達させるためにも,このような系でも成立するような新しい原理に基づく流体潤滑機構が必要となる.その機構のひとつとして,研究代表者らが提案した拡散電気二重層による潤滑機構では,表面間の反発力が数nmから10nmの範囲で発生するvan der Waals引力にも十分打ち勝つのに十分な力を発生させることが計算で確認されている.そこで,走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用い,液中でプローブの曲率や相手表面・プローブへの電位,イオン種およびイオン濃度,プローブと表面との間の距離などをパラメータとして,表面間の斥力すなわち軸受負荷能力を測定し,拡散電気二重層によるナノオーダ液体潤滑の可能性を検討することが本研究の目的である.まず,研究室に既存のSPMを液中で測定できるように改良した.市販のプローブに,数μmの金球を接着し,接着層付近の導電性を保つため公称20nmの金膜をスパッタした.潤滑剤としてはイオン種として単独でも潤滑剤としての利用が検討されているイオン液体を用いた.プローブ・電極間に10mV150mVの電圧をかけた場合の反発力(=静的な軸受負荷能力)の測定を行い,イオン反発力が発生することを確認した.マクロな系においては,流体潤滑は表面間の摩擦を最も小さくする方法として知られているが,分子間引力(van der waals力など)が支配的な系においては,表面同士のすべり速度がごく低速だと,十分な動圧効果による負荷能力が得られず,分子間力に打ち勝つことができない.しかし,流体潤滑の優れた特徴を考えると,液体中で動作するMEMSを発達させるためにも,このような系でも成立するような新しい原理に基づく流体潤滑機構が必要となる.その機構のひとつとして,研究代表者らが提案した拡散電気二重層による潤滑機構では,表面間の反発力が数nmから10nmの範囲で発生する

van der Waals引力にも十分打ち勝つのに十分な力を発生させることが計算で確認されている.そこで,走査型プローブ顕微鏡(SPM)を用い,液中でプローブの曲率や相手表面・プローブへの電位,イオン種およびイオン濃度,プローブと表面との間の距離などをパラメータとして,表面間の斥力すなわち軸受負荷能力を測定し,拡散電気二重層によるナノオーダ液体潤滑の可能性を検討することが本研究の目的である.まず,研究室に既存のSPMを液中で測定できるように改良した.市販のプローブに,数μmの金球を接着し,接着層付近の導電性を保つため公称20nmの金膜をスパッタした.潤滑剤としてはイオン種として単独でも潤滑剤としての利用が検討されているイオン液体を用いた.プローブ・電極間に10mV150mVの電圧をかけた場合の反発力(=静的な軸受負荷能力)の測定を行い,イオン反発力が発生することを昨年度より詳細に検討した.
運動知覚の色彩及び時空間要因分析による研究

ヒトの視覚系における運動情報処理機構に関する興味深い知見がMurakami&Shimojo(1993)によって提出された。彼らは視野内に提示される複数の刺激によって生成される運動情報間の関係を解析し、「運動の捕捉」及び「運動の対比」として現れる2種の相互作用の刺激依存性を明らかにした。彼らの研究で得られた知見の内、等輝度近傍で「運動の捕捉」が優勢となり、輝度コントラストが高い条件では「運動の対比」が優勢になるという知見は、本研究の主たる課題である運動情報の生成機構及び色彩・輝度情報との相互作用を解明する上で重要な結果といえる。このような知見を考慮して、本年度の研究では当初の研究計画に加え、「運動の捕捉と対比」を通して運動知覚を解析するための刺激布置及び実験デザインの開発と行った。本研究では正弦波縞パターンを用いて、上下の誘導刺激に挟まれたテスト刺激の運動方向を判断する課題を用いた。このような刺激布置を用いることによりテスト・誘導刺激間の空間関係、時間関係、輝度コントラスト・色彩関係を広範囲に変化させ、より体系的に運動情報間の相互作用を解析することが可能となった。これまで行った実験から、このような刺激布置及び課題状況で安定した「運動の捕捉」が見られること、「捕捉」の大きさは刺激の空間周波数、距離、輝度コントラストの変化にともなって組織的な変化を示すことが明らかにされた。これらの結果をふまえ、現在運動情報の相互作用に関する研究論文を執筆中である。また、運動情報を生成する基本的構成要素である静止刺激の知覚における色彩・輝度情報の相互作用を解析するための実験を行い、その成果を発表した。(「研究発表」参照)。今後はさらに「運動の捕捉」における色彩情報、輝度情報の相互作用に主眼をおいた研究を展開する予定である。
画像に基づく障害物回避行動の研究

近年、医療や福祉、アミューズメントなどの用途で、人間の近辺で作業するロボットのニーズが高まっている。このようなロボットでは、人間に危害を加えないように衝突を回避しながら作業をする能力が必要とされる。この問題に対して、複数のビジョンシステムを用いて、様々な角度から人間とロボットの距離を計測し、障害物回避を行う手法が提案されている。しかし、ビジョンを用いた場合、画像処理に時間がかかりすぎて、実際の人間が存在する環境で用いることは難しかった。本研究では、超並列ビジョンチップを用いた高速な障害物回避行動を実現することを目的として研究を行った。具体的には、ロボットの存在領域を超並列ビジョンの画像空間内に投影し、画像上で障害物回避を計画する手法を提案した。回避計算の時間を短縮するために、超並列超高速ビジョンの並列計算能力に適したロボットと人間の接近距離の計算手法を開発した。提案する回避計算アルゴリズムを、1msで対象を追跡することが可能なターゲットトラッキングビジョンチップ上に実装して、ロボットマニピュレータの回避行動と緊急停止機能を実現した。超並列ビジョンの高速性を用いることで、差し出された人間の手の動きなどに俊敏に反応して、ロボットマニピュレータを緊急停止し、安全な作業空間が実現できることを示した。
都市近郊農地の耕作放棄地の防止および利用に関する研究

都市近郊では今もなお立地条件を生かした集約的な営農を続けている地域も多いが,その一方で耕作放棄地が不法投棄の対象となる例が相次ぎ,営農環境だけでなく居住環境,自然環境の悪化が特に問題視されている。このように環境悪化の源となる耕作放棄地の増加を防止し,その有効な利用方法を提案することは土地利用問題の解決に欠かせないテーマである。本研究は既往研究の少ない都市近郊地域での耕作放棄地に注目し,その防止策を耕作放棄後の土地利用変化から,また利用方法を全国で行われている事例調査から考察したものである。まず神戸市西区の2つめ農業集落を対象に1986年から2000年における耕作放棄後の土地利用変化を調べた。その結果,耕作放棄地は都市的用途へ転用されるだけでなく再び農地として耕作されるケースや,耕作放棄地のまま残されるケースもあることが分かった。このように耕作放棄後に利用先が分かれる原因に農家から農地までの距離や,農地の道路への接続状況が影響していることを明らかにした.そして,耕作放棄地のまま残らないために圃場整備等による基盤整備が必要であることを指摘した.一方,耕作放棄地の活用事例を1985年から2000年に発行された農林漁業現地情報(農水省統計情報部)から抽出し,取り組みの現状や課題および効果についてアンケート調査を行った。その結果,回答のあった179事例のうち,取り組みが利益を上げているのは29%に過ぎず,課題こして労働力の確保と採算性が最も多く挙げられた。取り組みが続けられるポイントには人の熱意が占める面が大きいが,採算を度外視することは難しく,公的機関や農協による助成制度を求める声が高いことも明らかになった。特に都市近郊で有効と考えられる貸し農園への利用事例からは,農地の貸借契約や経営面で農園としての継続利用を保証する制度が十分ではないこと,日常の管理面で利用者側の意識が低く,運営側に負担が偏っている実態が明らかになった。耕作放棄地の増加を防止し,その有効な利用方法を提案することは,昨年制定された「食料・農業・農村基本法」においても,優良農地の確保という視点から対策が希求されているように重要なテーマの1つである。本研究では既往研究の少ない都市近郊地域での耕作放棄地に注目し,その発生防止策を土地利用変化から,また利用方法を各地で行われている事例調査から考察するものである。本年度は,土地利用変化の分析を行うためのデータベースの構築と,近畿地方における5つの活用事例調査を行った。まず,データベースは対象地に選定した神戸市西区の1983年から1999年の農地法4条,5条に基づく農地転用申請を転用データとしてその整理を行うとともに,地形図,住宅地図,地籍図を地図データとして入力し,それらの統合をGIS(地理情報システム)上で行った。一方耕作放棄地を活用している事例には,放棄地を再び農地として復元しているケース,およびビオトープとして活用しているケースを取り上げ,活動の主体や取り組んだきっかけ,取り組みによる効果,今後考えられる課題等の聞き取り調査からこれらの利用方法を検討する際に考慮すべき点について考察を行った。その結果考慮すべき点として,利用内容に合った位置的特徴をもつ放棄地を選択すること,意欲の高い人材を確保すること,特に行政の支援が得られない場合には支出を工夫するなどにより経済的な収支バランスを取ることが明らかになった。さらにいずれの事例も新聞等で掲載されるなど反響が大きく,これからも耕作放棄地の活用事例は増えると考えられるが,取り組みの継続性を保証する制度が課題として挙げられた。今後はデータベースを利用した土地利用変化の分析を行うと同時に,耕作放棄地の活用事例についてもその全国における事例の蓄積を図り,農地やビオトープ以外に活用しているケースの調査も行い,その活用方法の検討を行う。

特に都市近郊で有効と考えられる貸し農園への利用事例からは,農地の貸借契約や経営面で農園としての継続利用を保証する制度が十分ではないこと,日常の管理面で利用者側の意識が低く,運営側に負担が偏っている実態が明らかになった。
細胞間接着分子Nectin・Neclの膵神経内分泌腫瘍における発現と機能の解析

膵神経内分泌腫瘍でのnectinの発現と膵癌細胞株を用いたnectin-3の機能の解析を行った。免疫組織化学では、膵神経内分泌腫瘍ではnectin-2とnectin-3の比較的高い発現が認められたが、nectin-1とnectin-4は低発現であった。また、nectin-3の発現低下は、非機能性腫瘍、腫瘍径の大きな腫瘍、ki67陽性率が高い腫瘍、WHO gradeの高い腫瘍と関連があった。膵癌細胞株を用いた検討では、nectin-3ノックダウン細胞では細胞増殖能、細胞遊走能がコントロール群と比較し有意に高かったが、基底膜マトリクスに対する浸潤能に有意差は認められなかった。平成26年度の検討では各膵神経内分泌腫瘍からサンプリングした1mm径のtissue microarray切片によるスクリーニング検討を行ったが、平成27年度ではより大きい切片である通常の病理組織切片を用いNectin-3の免疫組織化学を施行し検討した。通常の病理組織切片を用いた検討でも、Nectin-3の発現低下はWHO gradeの高い腫瘍、ki67陽性率の高い腫瘍、非機能性腫瘍、腫瘍径が大きい腫瘍、病期が進行した腫瘍に関連があった。また、Nectin-3の発現低下は腫瘍再発期間が有意に短かった。これらの結果は、tissue microarrayでの検討を支持する結果で、Nectin-3の発現低下が膵神経内分泌腫瘍の悪性化に関与することを示唆した。細胞株を用いた検討では、平成26年度にNectin-3の発現低下が細胞増殖能亢進と遊走能亢進に関与することを膵癌細胞株BxPC3を用い明らかにしたが、平成27年度では基底膜マトリクスに対する浸潤能について検討した。Nectin-3ノックダウン細胞と非ノックダウン細胞との間に、基底膜マトリクスに対する浸潤能に有意差はみられなかった。Nectin-3は基底膜マトリクスに対する浸潤には強く関与しないことが示唆された。Nectin-3の発現とepithelial-mesenchymal transition (EMT)関連因子との関連性を調べるためにDNAマイクロアレイによる網羅的解析を行った。網羅的解析では、非ノックダウンBxPC3細胞よりもNectin-3ノックダウンBxPC3細胞で2倍以上の発現亢進がみられた遺伝子は111個、発現減弱があったのは91個であった。細胞接着またはEMTに関与する分子に関しては、Nectin-3ノックダウン細胞ではsnailの発現亢進とE-cadherinの発現減弱が僅かに確認された。研究実施の前後はあるものの概ね計画通りに進んでいる。病理診断学今後は、まだ実施していないNeclや血清を用いた検討を行う予定である。
医療経済評価に用いる効用値尺度におけるレスポンスシフトおよび最小重要差の解明

2018年度は,回復期リハビリテーション病棟における,効用値尺度の有用さについて証明することができた.対象は94名(女性38名),年齢65.0±13.1歳,初期評価から再評価までは34.1±9.2日であり,病型は脳梗塞51名,脳出血36名,くも膜下出血7名であった.初期評価と再評価の比較では,SF-36は(初期評価/再評価),身体機能(14.2/25.4),日常役割機能・身体(20.4/27.8),体の痛み(45.9/46.0),社会生活機能(44.0/46.7),全体的健康感(47.4/50.7),活力(31.9/37.9),日常役割機能・精神(28.1/36.6),心の健康(44.0/49.1)であり,体の痛みを除いて有意に向上した(p<0.01).EQ-5D-5Lは(0.56/0.67),FIM合計得点は(93.2点/109.5点)であり有意に向上した(p<0.01).反応性については,FIM合計(1.23),SF-36の身体機能(0.78)で大きい効果量,SF-36の心の健康(0.52),EQ-5D-5L(0.60)で中等度の効果量を示した.本研究では,ADLのFIM合計得点,HRQOLの身体機能,心の健康,EQ-5D-5Lで反応性が高い値を示した.そのため,回復期病棟での作業療法のアウトカムとして,ADL評価に加えて,HRQOL評価を実施することで,より効果を示せることが示唆された.しかし,HRQOLが向上しているが,国民標準値の50と比較すると低値な項目が多く,特に身体機能,日常役割機能・身体,日常役割機能・精神については40未満であり,それらの項目へ積極的にアプローチしていく必要がある.上記より,リハビリテーションのアウトカムとしてHRQOL尺度を用いることは有用であり,HRQOL評価が,クライエント支援向上の一助になると考えられる.データ収集に時間を費やしたため,現在,全対象者数で,レスポンスシフトを含めた分析を実施中のため.2019年度前半でデータ解析を終了し,後半で学会発表および論文投稿を実施する.また,2018年度末までのデータを用いて,9月に学会発表予定である(採択済み).平成28年度は,4月から9月の前半で評価表の作成と研究協力病院への依頼を行った。研究協力病院から研究協力の承諾を得た後に、協力病院での倫理申請および療法士への研究説明を行った。倫理申請および方法論統一のための研究会議および療法士への説明を丁寧に実施したため、10月からデータ収集予定であったが、翌年の1月からデータ収集を開始した。それに伴い、データ収集期間を3月から6月に変更した。具体的には、評価・分析方法(評価者の経験年数を記入、レスポンスシフトについてはSF-36のみで実施)、評価対象者(本人回答の可否の判断には認知機能検査(MMSE)を用い、24点以上を対象とし、病院独自の認知機能検査を用いている場合には、MMSEに不足している項目のみデータ収集することとした)、評価時期(初期評価時期は現状で良いが、再評価時期は決めておいた方が良い。回復期病棟の平均入院期間が2ヶ月のため、初期評価から1ヵ月後を再評価に設定した。)について討議した。その他として、QOL評価表は、対象者の空き時間に記入する可能性もあるため、別冊にすることとした。また、リハビリテーションにおいて、一定の基準の介入は困難であるが、なるべく介入を揃える必要がある。薬剤等であれば、一定の介入が可能であるため、リハビリテーションにおいても今後の検討が必要である。現在はデータ収集中であり、今後、収集したデータのチェックおよび療法士との研究会議を実施し、研究内容についての確認を実施する予定である。また、平成29年度以降のデータ収集は7月から開始予定であったが、データ収集開始が3ヶ月遅れたため、10月から9月までをデータ収集期間とした。各施設での倫理申請および方法論統一のための研究会議および療法士への説明を丁寧に実施したため(10月からデータ収集開始予定であったが、翌年の1月からデータ収集を開始)。今年度は,回復期リハビリテーション病棟において,効用値尺度の変化および臨床における意味のある差(以下,最小重要差)を示すことができた.対象は61名(女性25名),年齢64.8±13.4歳,初期評価から再評価までは33.5±9.3日,病型は脳梗塞37名,脳出血19名,くも膜下出血5名であり,健康関連QOL尺度であるSF-36を基準として群分けを実施し,改善群30名,非改善群31名であった.初期評価と再評価の比較(統計学的分析)について,改善群では,健康関連QOL尺度であるSF-36は,体の痛みを除いて有意に向上し,効用値尺度であるEQ-5D-5Lも0.59から0.68へ有意に向上した.非改善群では,SF-36は身体機能および心の健康のみ有意に向上し,EQ-5D-5Lは0.58から0.66へ有意に向上した.

また,各項目の差の平均値は,身体機能(PF) 9.7,日常役割機能(身体)(RP) 4.7,社会生活機能(SF) 0.9,全体的健康感(GH) 3.5,活力(VT) 5.5,日常役割機能(精神)(RE) 8.9,心の健康(MH) 5.6,EQ-5D-5L 0.09であった.上記結果より,リハビリテーション実施後には,健康関連QOLは有意に向上している項目が多いことが分かった.しかし,最小重要差を超えた項目はEQ-5D-5Lのみであり,リハビリテーション前後での比較のみの検討では不十分なことが示唆された.当初の予定である,最小重要差分析を実施できた.今年度にレスポンスシフト分析を実施する.2018年度は,回復期リハビリテーション病棟における,効用値尺度の有用さについて証明することができた.対象は94名(女性38名),年齢65.0±13.1歳,初期評価から再評価までは34.1±9.2日であり,病型は脳梗塞51名,脳出血36名,くも膜下出血7名であった.初期評価と再評価の比較では,SF-36は(初期評価/再評価),身体機能(14.2/25.4),日常役割機能・身体(20.4/27.8),体の痛み(45.9/46.0),社会生活機能(44.0/46.7),全体的健康感(47.4/50.7),活力(31.9/37.9),日常役割機能・精神(28.1/36.6),心の健康(44.0/49.1)であり,体の痛みを除いて有意に向上した(p<0.01).EQ-5D-5Lは(0.56/0.67),FIM合計得点は(93.2点/109.5点)であり有意に向上した(p<0.01).反応性については,FIM合計(1.23),SF-36の身体機能(0.78)で大きい効果量,SF-36の心の健康(0.52),EQ-5D-5L(0.60)で中等度の効果量を示した.本研究では,ADLのFIM合計得点,HRQOLの身体機能,心の健康,EQ-5D-5Lで反応性が高い値を示した.そのため,回復期病棟での作業療法のアウトカムとして,ADL評価に加えて,HRQOL評価を実施することで,より効果を示せることが示唆された.しかし,HRQOLが向上しているが,国民標準値の50と比較すると低値な項目が多く,特に身体機能,日常役割機能・身体,日常役割機能・精神については40未満であり,それらの項目へ積極的にアプローチしていく必要がある.上記より,リハビリテーションのアウトカムとしてHRQOL尺度を用いることは有用であり,HRQOL評価が,クライエント支援向上の一助になると考えられる.データ収集に時間を費やしたため,現在,全対象者数で,レスポンスシフトを含めた分析を実施中のため.平成29年度以降のデータ収集は7月から開始予定であったが、データ収集開始が3ヶ月遅れたため、10月から9月までをデータ収集とした。前半のデータ収集次第、研究の途中経過を学会等で公表する。データ件数が不足することが予想される場合には、早急に実習地病院へ依頼をする。平成30年度9月からデータ解析および学会発表、論文作成を行い、年度末には研究協力病院への研究結果報告および研究実績報告書を作成する。昨年度の推進方策で示したとおり,9月に国内学会,10月に国際学会で発表予定である.データは引き続き収集し,年度末までには論文作成および研究協力病院への研究結果報告を実施する.2019年度前半でデータ解析を終了し,後半で学会発表および論文投稿を実施する.また,2018年度末までのデータを用いて,9月に学会発表予定である(採択済み).研究分担者との研究会議を学会中に実施することが出来たため、当研究費からの支出が不要となった。また、データ収集が遅れており、データ解析を実施していないため。・研究分担者との会議がメールおよび電話会議で済んだため.・研究協力謝礼の支払いが平成30年度になったため.・国際学会発表が平成30年度になったため.
リニア発電エンジンの研究開発

クランク機構を有しないリニア発電エンジンのメカニズムを提言するとともに,高効率運転が可能な運動サイクルが実現できることを,主として,コンピュータシミュレーションによって確認した.すなわち,燃焼行程では,発電損失を最小とする速度で,かつ,内部エネルギーを使い切るまでストロークを延長する.圧縮行程では,ピストンが上死点で停止す位置でモータを止め,その後は慣性力のみで圧縮を行う.また,吸・排気工程では,背圧を充分さげるようにゆっくり運転を行うことで,高効率化が実現できる見通しを得た.なお,燃焼・排気工程と圧縮・吸気行程のストロークは同じにする必要がないため,制御則の制限が少ないのも特徴である.グリーンメカトロニクスの考えに基づき,クランク機構を有しない内燃機関による発電システム(ICLG)の概念に基づき,機構の実現性,および,高効率運転手法を整理し,その有用性を解析した.そして,提案概念の実現性,および,適用範囲の拡大見通しを得た.2.平成25年度の研究内容と成果・シミュレータの統合:ICELGシミュレータは,機構部(エンジン本体),発電・モータ部,電源部(キャパシタ充電放電システム)のサブシステムからなる.これらをシステムとして統合したシミュレータを構築するとともに,各部の性能を単独で評価することを概ね可能とした.これによって,各発電システムの全体効率にサブシステムが及ぼす影響を把握できるようになり,最適運転方法を抽出する基盤を得た.燃焼と運動の統合については,ピストンを理想的燃焼速度で動かすことが,最も有効であるとの考えから,ピストンを上死点でロックする方法等,初期速度を遅くする制御の実現に取り組んでいる.・リニア発電・モータの模擬実験装置と実験検証模擬実験装置については,機構,発電・モータ,電源について試作を完了した.しかし,熱機関部についての運用方法に手間取り,本格試験は次年度に繰り越すことになった.模擬装置の調整運転の結果,燃焼模擬試験を除いては,初期の実験が可能な状態となった.全体として,若干の遅れはあるが,今後,加速できる状況にきたと判断する.クランク機構を有しないリニア発電エンジンのメカニズムを提言するとともに,高効率運転が可能な運動サイクルが実現できることを,主として,コンピュータシミュレーションによって確認した.すなわち,燃焼行程では,発電損失を最小とする速度で,かつ,内部エネルギーを使い切るまでストロークを延長する.圧縮行程では,ピストンが上死点で停止す位置でモータを止め,その後は慣性力のみで圧縮を行う.また,吸・排気工程では,背圧を充分さげるようにゆっくり運転を行うことで,高効率化が実現できる見通しを得た.なお,燃焼・排気工程と圧縮・吸気行程のストロークは同じにする必要がないため,制御則の制限が少ないのも特徴である.1.研究の目的に関する成果グリーンメカトロニクスの考えに基づき,ピストンの往復運動を直接電力に変換する新概念のリニア発電エンジンシステム(ICELG)を具体化した.そして,効率向上のための多様な運転を実施することで,高い効率が得られることをシミュレーションによって確かめた.2.平成24年度の研究内容と成果・発電システム設計と高効率化運転:ICERGの吸気弁,排気弁機構,リニア発電・モータ機構,および,エンジンと蓄・放電系を統合化した制御システムを設計し,電気系を含めたシステムモデルを構築した.また,4サイクルエンジンでは,燃焼,排気,吸入,圧縮の各工程におけるストロークと速度を最適化することで高効率化できるという仮説を構築した.そして,燃焼行程ではストロークを最大化することによるガスエネルギーの利用効率向上,排気行程では排気バルブ損失を減じるための低速排気化,吸気行程ではストロークの最小化とモータ効率を最大化する吸入速度の制御,圧縮行程では圧縮動力を最小化するための速度の適正化とピストン慣性エネルギーの回生制御を行うことで,高効率化を達成できることをシミュレーション計算によって示した.また,この運転効率が,従来エンジンよりも優れていることを確かめた.・シミュレーションと模擬実験装置検証:シミュレーション精度を確かめるための模擬実験装置を設計し,基本動作を確認した.その結果,試験装置を構成する機器レベルでの範囲では,その特性がシミュレーション計算と概ね一致することを確認した.導入したリニア発電・モータとドライバの特性が把握しきれていないところがあるので,連続工程運動試験によるシミュレーション精度の検証が実施できていないが,当初の目標である定性的効率比較の範囲では目標を達成できたと判断する.クランク機構を有しないリニア発電エンジンを提言し,その実現の可能性をコンピュータシミュレーションと簡易な機能模擬実験によって確認することを目標として研究を進めてきた.・25年度は,従来エンジンを主体にエンジンのシミュレータを構築し,その機能を模擬できることを確認した.26年度は,リニア発電エンジンのシミュミレーションのための機構モデルを構築するとともに,模擬実験装置の試作をおこない,運動部についての動作を確認した.・最終年度は,構築したシミュレータを用いて,リニア発電エンジン駆動様式を分析し,各行程でのピストンの運動最適化を目指した.従来エンジンでの問題は,シリンダ内の残存エネルギーを排気行程で放出せざるを得ないことにあるが,リニアエンジンでは,多様な運動機能を活用することで,シリンダ内の燃焼エネルギー損失を減じることができ,大きな効率向上が可能なことをシミュレーションで確認した.併せて,圧縮行程でのガス反力損失を防止するために,上死点で速度がゼロになるようにモータを制御すること,すなわち,ピストンの慣性力の有効活用を考えることで,損失を低減することに成功した.当然ながら,大きなクーロン摩擦損失は,理論上は生じないため,高効率化に寄与する.・上記のように,完全フリーピストン機構を用い,ピストン運動を最適に制御することによって,既存エンジン効率をしのぐ発電エンジンが実現できる見通しを得た.・模擬実験については,安全対策やリニアモータの摩擦評価に手間取り,上記を確認できる十分なデータの裏付けができなかったので,引き続き検証を進める予定である.

メカトロニクス25年度までの成果目標は,シミュレータのシステム統合と模擬実験装置の試作であったが,以下のように,若干の工程遅れが発生した.・シミュレータの統合については,エンジンの各工程のモデル化と検証が終了したが,リニアモータの特性把握とモデル化に時間を要し,燃焼を含めた統合計算には至らなかった.・模擬実験装置は,機構部,発電・モータ部,畜放電部が出来上がり,工程ごとの部分的な機能を確認した.しかし,燃焼模擬を含めた運転について,安全実験方法が確定せず,各工程の連続実験には至っていない.しかしながら,高効率運転手法については,理論分析と解析によって,構築見通しを得た.24年度の成果目標は,リニア発電エンジン機構,および,制御システムが実現できることを示すこと,同発電エンジンの高効率運転法を抽出すること,また,エンジン効率を計算評価できるためのシミュレータを構築することであった.・リニア発電機構は従来エンジンの構造をベースにして,クランクを排除し,リニア発電モータを付加することで実現できることを,模擬実験装置の試作を通じて確認できた.また,発電エネルギーを回生電力としてキャパシターに充電し(降圧制御),その他の工程の運動を行うためのモータエネルギー(昇圧制御)として活用することによって,継続的運転制御が可能であることを,エネルギー収支を用いて例示することができた.・高効率運転方法については,24年度の成果に示すように,いくつか運転パターンを構想し,シミュレーション計算によって,その効率を比較解析することで有用な運転方法を構築できた.・上記の評価用に,シミュレータを開発し,検証作業の効率化を図った.以上,24年度に計画した目標を達成することができた.一部,模擬実験装置によるシミュレータの精度検証に遅れが生じたが,問題点は解決されており,次年度には達成可能である.これらの成果は,シミュレータのモデル化についての論文として掲載済であり,最適運転については論文とりまとめ中である.遅れの回復を含め,当初の予定通りの成果を得られるよう推進する.・シミュレータを活用した高効率運転手法の提言と有用性の検証:統合シミュレータについては,検証作業段階にきたので,年度の早期に統合を完成させ,分業による最適運転評価を実施し,構想した運転手法の抽出と改善を行う.・実験については,年度前半で,安全実験策と部品手配を行って,短期集中実験を実施し,シミュレータ計算の妥当性を確認する.・上記は,逐次,かつ,早期に論文にまとめ発表できるよう推進する.(1)リニアエンジン発電機構:平成25年度は,燃焼行程における解析については,主として燃焼速度の適正化,ピストンストロークの適正化を解析的に実施する.このために,燃焼解析シミュレータを用いるが,ICELGの効率評価シミュレータとは別々に実施する.
回転翼列内の複雑乱流場におけるコリオリ力の効果

斜流羽根車内の複雑乱流場に及ぼす流面傾斜の効果,すなわちコリオリ力の効果を明らかにすることを目的として,実験および数値シミュレーションにより得られた斜流および軸流羽根車内の流れ場を詳細に比較した結果,次のことが明らかになった.1.斜流羽根車内の翼先端漏れ流れ場では翼前縁近傍で一旦巻き上がった漏れ渦が羽根車後半部で崩壊し,この漏れ渦の崩壊により斜流羽根車内での漏れ流れの挙動が軸流羽根車のそれとは著しく異なる.2.漏れ渦の崩壊が発生すると,渦コアの消滅,渦の著しい膨張および渦中心での低相対速度領域の出現が起き,漏れ渦の構造に極めて大きな変化が現れる.3.羽根車流路後半部から下流においては,漏れ渦の崩壊に伴って高い渦度をもつ渦コアが存在しないために,漏れ渦の巻き上がりが認められない.さらに,渦コアが消滅すると渦内の圧力勾配が誘起されなくなり,ケーシング面圧力分布の谷も消滅する.4.漏れ渦が崩壊すると,上流から流入する主流と漏れ流れとの干渉が弱くなる.5.漏れ渦の崩壊によって低相対速度領域がケーシング面近傍からスパン方向に大きく広がり,ケーシング面境界層の著しい発達が引き起こされる.6.低相対速度領域の流体は後流のように大きな絶対周方向速度成分を有するため,羽根車下流のケーシング面境界層内で絶対周方向速度が大きくなる.7.ケーシング面境界層の著しい発達は,翼先端すき間に対する効率低下率の大きな増大をまねく.斜流羽根車内の複雑乱流場に及ぼす流面傾斜の効果,すなわちコリオリ力の効果を明らかにすることを目的として,実験および数値シミュレーションにより得られた斜流および軸流羽根車内の流れ場を詳細に比較した結果,次のことが明らかになった.1.斜流羽根車内の翼先端漏れ流れ場では翼前縁近傍で一旦巻き上がった漏れ渦が羽根車後半部で崩壊し,この漏れ渦の崩壊により斜流羽根車内での漏れ流れの挙動が軸流羽根車のそれとは著しく異なる.2.漏れ渦の崩壊が発生すると,渦コアの消滅,渦の著しい膨張および渦中心での低相対速度領域の出現が起き,漏れ渦の構造に極めて大きな変化が現れる.3.羽根車流路後半部から下流においては,漏れ渦の崩壊に伴って高い渦度をもつ渦コアが存在しないために,漏れ渦の巻き上がりが認められない.さらに,渦コアが消滅すると渦内の圧力勾配が誘起されなくなり,ケーシング面圧力分布の谷も消滅する.4.漏れ渦が崩壊すると,上流から流入する主流と漏れ流れとの干渉が弱くなる.5.漏れ渦の崩壊によって低相対速度領域がケーシング面近傍からスパン方向に大きく広がり,ケーシング面境界層の著しい発達が引き起こされる.6.低相対速度領域の流体は後流のように大きな絶対周方向速度成分を有するため,羽根車下流のケーシング面境界層内で絶対周方向速度が大きくなる.7.ケーシング面境界層の著しい発達は,翼先端すき間に対する効率低下率の大きな増大をまねく.高比速度斜流羽根車内の複雑乱流場に及ぼすコリオリ力の効果を実験および数値シミュレーションにより調べることにより,次のことが明らかになった.1.ハブおよびケーシングが回転軸に対してそれぞれ45°および25°傾いた円錐面をなし自由渦形式で設計された高比速度斜流羽根車下流の三次元速度場およびケーシング壁面上の圧力場に対して時間平均量を周期的多点抽出法により測定した結果,斜流羽根車下流の流れ場には軸流羽根車の場合のような翼先端漏れ渦の巻上がりが認められず,スパン方向mixingが軸流羽根車の場合より顕著であること,さらに翼先端漏れ流れによる低エネルギ流体は翼先端間隙が大きくなるほど,流量が少なくなるほど,軸流羽根車の場合とは逆に,翼の圧力面側から負圧面側へ移動することがわかった。2.上記の供試斜流羽根車の設計流量条件に対して緩和形陰的高解像度風上スキームを用いたナビエ・ストークス流れ解析を適用し,実験では得ることのできない羽根車内の複雑乱流場を解析した結果,翼先端漏れ流れによる低エネルギー流体内において,コリオリ力の欠損に起因した周方向圧力勾配とコリオリ力の周方向成分との不均衡により翼負圧面に向かう二次流れが発生し,羽根車前半部で形成された翼先端漏れ渦が羽根車後半部で消滅することがわかった。今後の研究の展開としては,実験および数値シミュレーションにより斜流羽根車におけるレイノルズ応力等の乱流特性値の分布を解析して,翼先端漏れ流れや翼伴流の乱流場に及ぼすコリオリ力の効果を定量的に調べる.斜流羽根車内の複雑乱流場に及ほす流面傾斜の効果,すなわちコリオリ力の効果を明らかにすることを目的として,実験および数値シミュレーションにより得られた斜流および軸流羽根車内の流れ場を詳細に比較した結果,次のことが明らかになった.1.斜流羽根車内の翼先端漏れ流れ場では翼前縁近傍で一旦巻き上がった漏れ渦が羽根車後半部で崩壊し,この漏れ渦の崩壊により斜流羽根車内での漏れ流れの挙動が軸流羽根車のそれとは著しく異なる.2.漏れ渦の崩壊が発生すると,渦コアの消滅、渦の著しい膨張および渦中心での低相対速度領域の出現が起き,漏れ渦の構造に極めて大きな変化が現れる.3.羽根車流路後半部から下流においては,漏れ渦の崩壊に伴って高い渦度をもつ渦コアが存在しないために,漏れ渦の巻き上がりが認められない.さらに,渦コアが消滅すると渦内の圧力勾配が誘起されなくなり,ケーシング面圧力分布の谷も消滅する.

4.漏れ渦が崩壊すると,上流から流入する主流と漏れ流れとの干渉が弱くなる.5.漏れ渦の崩壊によって位相対速度領域がケーシング面近傍からスパン方向に大きく広がり,ケーシング面境界層の著しい発達が引き起こされる.6.低相対速度領域の流体は後流のように大きな絶対周方向速度成分を有するため,羽根車下流のケーシング面境界層内で絶対周方向速度が大きくなる.7.ケーシング面境界層の著しい発達は,翼先端すき間に対する効率低下率の大きな増大をまねく.
Ramsey 的手法による極値組合せ論の研究

(1)研究分担者の野崎氏との共同研究では、正単体を含むよい2-距離集合の特徴づけと構成を行った。ユークリッド空間の有限部分集合Xの相異なる2点間の距離が丁度2-種類現れるとき、Xを2-距離集合という。球面上の2-距離集合については、幾つかのよい構成法が知られているが、同一球面上にない2-距離集合(非球面2-距離集合)のよい構成法についてはほとんど知られていなかった。本研究では、d次元ユークリッド空間上でd+1点の正単体を含み、頂点数が2d+2点以上の2-距離集合について考察した。特に、Wittデザインや有限アフィン空間から得られるデザインなどを用いて、所望の(極大な)2-距離集合を構成することができた。本研究成果については、RIMS共同研究(公開型)「代数的組合せ論と関連する群と代数の研究」での研究報告を行い、「Maximal 2-distance sets containing the regular simplex」として査読付きジャーナルへ投稿中である。また、arXivにも公表している。本研究では、「よい点配置はあるよい部分構造を含むこと(ラムゼー型問題)」と「よい部分構造を持つ点配置の分類(構成型問題)」を両輪として、よい点配置の特徴づけを行うことを主たる目的としている。上記(1)、(2)の研究成果は、それぞれに対する結果であり、当初の計画通りおおむね順調に進展しているといえる。上記(1)に対して、正単体を含むよい2-距離集合を無限個構成することができたが、分類に向けてはまだギャップがある。この問題は、極値集合論におけるある(k,L)-systemの分類問題に帰着され、一般的には難しい問題である。そのため、ある特定の場合に対してその分類を試みる。そこでは、計算機をより有効に使う必要があるであろう。上記(2)に関連して、当初の一つの目標はcR(5,5,5)の値を確定することであった。ここについては、まだかなり広い範囲でしか確定できていない。少しでも値の範囲を絞り込みたい。平面上の距離集合に関する課題「平面上のよい距離集合は正三角形格子上にあるか」について、現段階においては、何も進展を得られていない。難しい問題ではあるが、現れる距離に着目することで、この問題へのアプローチを試みる。使用残額が生じた最大の理由は、今年度予定していた計算機及びソフトウェアの購入を次年度にまわした為である。この分は次年度の早い段階で購入する予定である。また、当該年度は所用により当初の予定より出張の予定が少なくなった。その分の使用残額については、翌年度に従来から予定された分に加え、代数的組合せ論シンポジウムへの援助等に使用する予定である。
胆道閉鎖症患児由来の乳歯幹細胞を用いた病態解析および疾患治療のための基礎研究

胆道閉鎖症は、肝外胆管閉鎖を原因とし、新生児期に発症する胆汁うっ滞性疾患であり、難病に指定されている。残念なことに、現在その詳細な病因は不明である。遺伝子変異を伴わないことから、後天的な障害が考えられており、病因解明には後天的な障害を保持している可能性がある成体幹細胞の解析が有効だと考えられる。しかし、ヒトの肝組織から解析に足る成体幹細胞を採取するのは非常に困難である。胆道閉鎖症は全身性の誘因で発症すると考えられており、全身の成体幹細胞も後天的な障害を保持している可能性が高い。従って本研究では、採取が非常に容易であるヒト乳歯幹細胞を用いて解析を行い、病因解明ならびに自家幹細胞移植治療を目指す。
融液静電噴霧法の提案とリチウムイオン伝導ナノガラスの創製

本研究は、ガラス融液へ静電噴霧法を適用してナノガラス粉体を合成し、新たなガラスの形態制御法を開発することである。融液静電噴霧装置を試作し、低融点Bi_2O_3-B_2O_3系ガラスにおいてファイバー化を確認した。リチウム鉄リン酸塩ガラス融体では、白金容器をアノードとして電界を印加したが、静電噴霧現象は観測されず、より分極率の大きな酸化物融体が必要であることを提案した。ガラス組成設計を通じて、新規なスピネル型LiFeSiO_4結晶およびNa_2FeP_2O_7結晶を発見した。本研究はガラス融液へ静電噴霧法を適用することで超微細ガラス粉体・ファイバ(数十数百ナノメートル)の簡便合成法、即ち融液静電噴霧法の提案・確立とリチウムイオン伝導性ガラスへの適用を目的とする。平成23年度は電気炉内で底部に細孔をもつ白金容器にリチウム鉄リン酸ガラス融体を入れ、容器をアノードとして電界を印加したが、炉体との絶縁破壊が生じてしまい、静電噴霧現象は確認出来なかった。平成24年度は、装置の改良と融液静電噴霧法の適用可能はイオン伝導性ガラスの開拓を行った。本年度に得られた成果を以下に示す。1)融体への直接電界印加ではなくガラスと炭素の複合体を作製し、レーザー照射で先端のみを溶融し、装置の構成の改良を進め、電界印加を行った。しかしながら、静電噴霧の現象は確認されなかった。これは通常室温で起こるような水溶液の静電噴霧に比べて酸化物融液の分極率は小さく、静電噴霧を可能とするためには、より高電圧を印加する必要があり、更に材料および周辺部の絶縁性が必要であることが明らかになった。2)装置改良の一方、組成設計の観点からガラス融体の分極率を上げる目的で材料探索を行ったところ、リチウムをナトリウムに置き換えた新規ナトリウム鉄リン酸系ガラスを見出し、かつそのガラスは容易に結晶化することを明らかにした。また、得られた結晶化ガラスはナトリウムイオン電池の正極活物質として良好に動作することを実証し、レアメタルフリーの二次電池実現に有望な材料であることを提案した。3)融液静電噴霧法の適用が可能と考えられるLi2O-Fe2O3-SiO2系ガラスについて検討した。このガラスからは、ガラス融体の急冷によってのみLiFeSiO4結晶が生成する。様々なガラス組成と冷却速度に対するLiFeSiO4結晶の生成挙動を明らかにし、この結晶のリチウムイオン二次電池材料としての問題点と可能性を提案した。本研究は、ガラス融液へ静電噴霧法を適用することで超微細ナノガラス粉体の簡便合成法を新たに提案・確立することを目的にする。さらに、本手法がガラスの新たな形態制御手法に成りうることを実証するため、ガラス結晶化法によるリン酸系リチウムイオン二次電池用正極活物質へ本手法を適用することである。本年度得られた結果を以下に示す。(1)融液静電噴霧装置(白金るつぼの底に直径0.5mmのピンホールを開け、白金るつぼと下部のグラファイト板に高電圧をかける。白金るつぼは電気炉内にセットする)を試作し、低融点Bi2O3-B2O3系ガラス(フラジャイルな液体)をモデル融液とした場合、ファイバーが引けることが分かった。しかしながら、放電が起こることから、装置の改良が必要である。(2)電気炉でガラスを溶融するのではなく、レーザーで加熱溶融しても、液滴を作製することが可能であることを見出した。(3)次世代リチウムイオン二次電池として注目されているリチウムリン酸系ガラス粉末(LiFePO4, Li3V2(PO4)3など)を作製し、その結晶化挙動を高分解能電子顕微鏡等により検討した。熱処理雰囲気、遷移金属イオンの価数、粒子の表面と内部での結晶化挙動の違いなどが生成結晶と電池特性(充放電特性)に大きく影響することを明らかにした。(4)ガラスの結晶化では、固相反応法では生成しない、熱力学的に非平衡な準安定結晶がしばしば出現する。融液を利用する本研究の特徴を活かし、これまで実験的に合成されていないスピネル型のLiFeSiO4結晶を融液の冷却で検討した。その結果、極めて高い電気伝導度を有するスピネル型のLiFeSiO4結晶が融液を冷却するだけで生成することを発見し、新たなリチウムイオン電池正極材料の可能性があることを提案した。提案した融液静電噴霧装置を試作し、基本的に、ファイバーや液滴の作製が可能であることを実証した。また、ガラスの結晶化で得られたリチウムリン酸系の結晶はリチウムイオン二次電池の正極材料として十分な性能を持つことを実証し、本研究の重要性や革新性をあらためて明らかにした。

融液静電噴霧装置における融液の作製をレーザーで行うことにより、装置の改良を検討する。この手法により、装置自体がより簡便化されると同時に、放電も抑制されることが期待できる。実際の融液には、LiFePO4組成や新たに発見したLiFeSiO4組成について検討する。融液静電噴霧装置の改良、白金坩堝、ガラス作製原料、資料収集や成果発表などの旅費、大学院生の実験補助費等に使用する。