hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スキルス・ラボの海外交流プログラムによる国際感覚育成に関する研究

海外留学生と医療系学部学生が合同で、スキルスラボでシミュレータを用いて基本的心肺蘇生を英語で受講後に急変患者の心肺蘇生実習とビデオフィードバックを行った。また、医学科5年生に外国人留学生が英語テキストを用いて、英語で縫合実習を行い、実習評価、アンケート調査を施行した。実習後アンケートでは、チーム連携、コミュニケーションの重要性を再認識し、今後の英語学習も積極的に行いたい、などポジティブな意見が大半を占めた。また縫合実習では上級医の評価は、平均90.6点(100点満点)と高評価で高い理解度を示した。【目的】海外からの留学生と合同で、英語を用いて行う職種連携型のシミュレーション教育プログラムを開発し、そのプログラムが国際的に通用するShow howDoesのレベルのノンテクニカルスキルの修得に有効であることを検討する。【対象・方法】<検討1.救急救命処置を中心とした医療シミュレーション実習>クリニカルクラークシップで消化器・移植外科を実習中の医学部生5名、フィンランド人留学生(本学保健学科看護学専攻との交換留学生)1名、看護学生5名で病棟手洗い、採血、BLS実習をスキルス・ラボでシミュレータを用いて施行した。シミュレータとAEDを用いてAHAガイドライン2010に基づいたBLSの手技を英語で解説し各パートのタスクトレーニングを行ったのち、「ナースステーションで心電図モニターがAFを示し、病室に駆けつけると心肺停止状態を発見した」という状況設定に学習者を投入して医師が到着するまでのBLSの流れを別室でシミュレーションし、他者はカメラを通して見学、後にビデオフィードバックを行った。<検討2.縫合実習>クリニカルクラークシップ(消化器・移植外科)実習中の医学部生(5名)を対象に消化器・移植外科の外国人留学生が指導者となり縫合方法の英語テキストを用いて、英語で外科基本縫合実習を行った。【結果】<検討1.>平成26年11月12日に合同実習を施行した。実習後アンケートでは、英語での表現方法が理解できた、実際の臨床現場を想定したシミュレーションを英語で行うことで、チームとしてより一層コミュニケーションがとれた、他学部学生と合同実習できたことはよかった、などポジティブな意見が大半を占めた。<検討2.>平成26年度は縫合実習を20回施行、98名が受講した。留学生による英語での説明であったが、上級医による縫合の手技、仕上がりの評価では、平均85.7点(100点満点)と好評価であった。【目的】海外からの留学生と合同で、英語の職種連携型シミュレーション教育プログラムを開発し、国際的に通用するShow howDoesのレベルのノンテクニカルスキルの修得に有効であることを検討する。【対象・方法】<検討1.救急救命処置医療シミュレーション実習>クリニカルクラークシップ(消化器・移植外科)学生5名、モンゴル人留学生(本学総合科学部との交換留学生)5名がスキルス・ラボでシミュレータとAEDを用いてAHAガイドライン2010に基づいたBLSの手技を英語で解説し、タスクトレーニングののち、「ナースステーションで心電図モニターがAFを示し、病室に駆けつけると心肺停止状態を発見した」という状況設定で、別室の模擬病室に学習者3名を投入して医師が到着するまでのBLSの流れをシミュレーションし、後にビデオフィードバックを行い、チーム連携、コミュニケーションの必要性などを検討した。<検討2.縫合実習>クリニカルクラークシップ(消化器・移植外科)実習中の医学部生(1グループ6名、18グループ)を対象に消化器・移植外科の外国人留学生が指導者となり縫合方法の英語テキストを用いて、英語で外科基本縫合実習を行った。【結果】<検討1.>平成27年2月6日に合同実習を施行した。実習後アンケートでは、英語での表現方法が理解できた、実際の臨床現場を想定したシミュレーションを英語で行うことで、より一層コミュニケーションの重要性が認識できた、今後の英語学習も積極的に行いたい、などポジティブな意見が大半を占めた。<検討2.>平成27年度は縫合実習を18回施行、108名が受講した。留学生による英語での説明のみであったが、上級医による縫合の手技、仕上がりの評価では、平均86.6点(100点満点)と高評価であった。実習後アンケートでは英語説明も理解可能であった、集中できたなどポジティブな意見が多かった。平成26年度に計画した救急救命処置と縫合実習における英語での実習および、外国人留学生、他学部生との合同実習を開催し、アンケートや上級医による手技評価を行うことで実習評価を行った。また、本実習を定期開催することとなった点で、達成度はおおむね順調に進展している。平成27年度は当初の予定通り、BLS合同実習と縫合実習における英語実習を定期的に行った。平成28年度は研究分担者の矢田と協力してOSCE受験前の医療系学部のボランティア学生を対象にUSMLE Step2 CSを意識したOSCEの実習と講義、解説を英語で行い、英語版OSCEの開発を目指す。【対象・方法】<検討1.救急救命処置医療シミュレーション実習>クリニカルクラークシップ(消化器・移植外科)学生5名、モンゴル人留学生(本学総合科学部との交換留学生)

5名がスキルス・ラボでシミュレータとAEDを用いてAHAガイドライン2015に基づいたBLSの手技を英語で解説し、タスクトレーニングののち、「ナースステーションで心電図モニターがAFを示し、病室に駆けつけると心肺停止状態を発見した」という状況設定で、別室の模擬病室に学習者3名を投入して医師が到着するまでのBLSの流れをシミュレーションし、後にビデオフィードバックを行い、チーム連携、コミュニケーションの必要性などを検討した。<検討2.縫合実習>クリニカルクラークシップ(消化器・移植外科)実習中の医学部生(1グループ56名、18グループ)を対象に消化器・移植外科の外国人留学生が指導者となり縫合方法の英語テキストを用いて、英語で外科基本縫合実習を行った。【結果】<検討1.>平成28年2月7日に合同実習を施行した。実習後アンケートでは、英語での表現方法が理解できた、実際の臨床現場を想定したシミュレーションを英語で行うことで、より一層コミュニケーションの重要性が認識できた、今後の英語学習も積極的に行いたい、などポジティブな意見が大半を占めた。<検討2.>平成28年度は縫合実習を17回施行、105名が受講した。留学生による英語での説明のみであったが、上級医による縫合の手技、仕上がりの評価では、平均90.6点(100点満点)と高評価であった。実習後アンケートでは英語説明も理解可能であった、集中できたなどポジティブな意見が多かった。海外留学生と医療系学部学生が合同で、スキルスラボでシミュレータを用いて基本的心肺蘇生を英語で受講後に急変患者の心肺蘇生実習とビデオフィードバックを行った。また、医学科5年生に外国人留学生が英語テキストを用いて、英語で縫合実習を行い、実習評価、アンケート調査を施行した。実習後アンケートでは、チーム連携、コミュニケーションの重要性を再認識し、今後の英語学習も積極的に行いたい、などポジティブな意見が大半を占めた。また縫合実習では上級医の評価は、平均90.6点(100点満点)と高評価で高い理解度を示した。平成26年度に計画した救急救命処置と縫合実習における英語での実習および、外国人留学生、他学部生との合同実習を開催し、アンケートや上級医による手技評価を行うことで実習評価を行った。また、本実習を定期開催することとなった点で、達成度はおおむね順調に進展している。平成27年度は当初の予定通り、BLS合同実習と縫合実習における英語実習を定期的に行うとともに、研究分担者の矢田と協力してOSCE受験前の医療系学部のボランティア学生を対象にUSMLE Step2 CSを意識したOSCEの実習と講義、解説を英語で行い、英語版OSCEの開発を目指す。研究代表者が所属する徳島大学教養教育院(仮称)設置準備室には医学・歯学・薬学・栄養学・保健学に跨がる多職種医療人の養成を担う教育・研究機関があり、学生および、留学生の動員は容易で、さらに基本的手技から高度な手技をトレーニングできるシミュレータは完備されており、本研究を行うにあたって設備は整っている。
自然癌化モデルを用いた癌化に関与する特異的な代謝機構の解明と治療標的の探索

マウス胎仔の初代培養線維芽細胞(MEFs)を用い、(1)細胞の自然老化→自然癌化(不死化)モデルの樹立、(2)老化あるいは癌化(不死化)した細胞に特徴的な代謝産物の探索、を行い、それら細胞老化・癌化に特徴的な代謝産物の増減パターンのvalidationを行い、細胞老化・細胞癌化に実際に関与した代謝酵素反応を絞り込み、それらの代謝酵素の(a)過剰発現細胞株、(b)発現ノックダウン細胞株、(c)遺伝子破壊細胞株を樹立、(a)と(b)については、薬剤(テトラサイクリン)によって代謝酵素の発現をコントロール出来るシステム、すなわち、細胞の老化や癌化をコントロールできるシステムを樹立中である。細胞が老化して癌化していく過程における代謝の変動に注目して、老化と癌化の原因となる代謝の異常を掌握するプロジェクトである。初年度は、先ずは自然癌化モデルの作製を行った。マウス胎仔線維芽細胞(MEFs)の初代培養3T3継代モデルを用い、3日おきに8.25 x 10^5 cells/p100 dishの細胞密度を維持しながら、増殖期→増殖停止→老化→不死化するまで継代を続けた。細胞の性別が代謝に及ぼす影響を回避するため、本研究には雄の胎児由来のMEFsのみを使用した。その結果、8クローンのMEFsの不死化株の樹立に成功し、その全てのクローンに対して、算出したpopulation doubling timeによる細胞の増殖スピードの評価、SAβGアッセイによる細胞老化の評価、FACSによる細胞周期解析と倍数体以上の確認、などを行った。また、細胞の不死化の過程で、Phase 1(増殖期)、Phase 2(増殖期の細胞を接触阻害により細胞周期を停止させたもの)、Phase 3(老化により増殖が停止した時期)、Phase 4(不死化して再度増殖し始めた時期)のそれぞれのPhaseにおいて、安定同位体13Cで標識したグルコースを細胞に取り込ませ、その13C-グルコース由来の代謝産物の定量を行った。初年度には細胞の老化→自然癌化モデルを作製した。本年度は、増殖期(Phase I)、増殖期の正常細胞を接触阻害によってG0期に静止させたもの(Phase II)、老化期(Phase III)癌化後(Phase IV)につき、樹立した細胞株全てに於いてそれぞれ安定同位体13Cで標識したグルコースを投与し、13Cを含む代謝産物の網羅的定量解析を行った。その結果、老化細胞特異的、癌か細胞特異的に上昇している代謝産物や代謝経路を同定することが出来た。当初の予定通り進行している。前年度までに、マウス胎仔の初代培養線維芽細胞(MEFs)を用い、(1)細胞の自然老化→自然癌化(不死化)モデルの樹立、および、(2)老化あるいは癌化(不死化)した細胞に特徴的な代謝産物の探索、を完了し、当初のロードマップ通りにプロジェクトを進行させることが出来た。最終年度は、それら細胞老化・癌化に特徴的な代謝産物の増減パターンのvalidationを行い、細胞老化・細胞癌化に実際に関与した代謝酵素反応を絞り込み、それらの代謝酵素の(a)過剰発現細胞株、(b)発現ノックダウン細胞株、(c)遺伝子破壊細胞株を樹立することで、細胞老化・細胞癌化を誘導することが出来る代謝パスウェイを複数同定した。また、(a)と(b)については、薬剤(テトラサイクリン)によって代謝酵素の発現をコントロール出来るシステム、すなわち、細胞の老化や癌化をコントロールできるシステムを樹立中である。さらに、現所属先で既に樹立されていたヒトの正常線維芽細胞の細胞老化システムを用いて、マウスの胎仔の細胞を老化・癌化へと導くシステムが、ヒトの成体由来の細胞の老化・癌化をも同様にコントロールできることを確認中である。また、研究遂行中に、細胞老化・癌化に密接な関与があると思われた代謝パターンは、細胞の老化・癌化に関係無く、dishに播いた細胞の密度によっても全く異なるといった、予想外かつ興味深い、かつ要注意な知見をも得ることが出来た。最終年度は同定した代謝経路を人為的に操作した細胞株で老化や癌化の誘導や回避が出来るかどうかを検証する。細胞内エネルギー代謝予定通り、2年次は予定通り代謝産物解析と、その解析結果から、老化・癌化の過程における異常を来した代謝経路の同定を試みる。
コーチングに基づく機械系の行動学習支援および個人適応制御

本年度の研究実施状況として,自閉症スペクトラム障害を持つ児童のための療育支援ロボットに関する研究に取り組み,愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所と共同で長期に渡る実地実験を行った.それにより,自閉症児の社会性向上やコミュニケーションスキルの学習支援の実現性に関する興味深い結果が得られ,その結果を自閉症スペクトラム学会, Neuro2013およびIEEE International Conference onHuman-Robot Interaction 2014にて発表するとともに,それらをまとめたものを発達心理学系の権威ある雑誌であるJoumal of Autism and Developmental Disordersに投稿した. Neuro2013では共同研究者の論文が報道機関へのプレスリリースに選ばれ, 2013年6月21日付けの中日新聞の1面に掲載された.また,前年度に実施した駐車運転技量育成システムに関する研究成果をIEEE Transactions on Hapticsに投稿し採択されるとともに,計測自動制御学会論文集に掲載された論文が計測自動制御学会システム・情報部門技術賞を受賞した.(抄録なし)本年度の研究実績として,まず駐車運転技量育成のための運転支援システムについて,被験者実験で取得したデータの解析を行い提案手法による運転技量への影響を定量的に評価を行った.その結果,提案手法による運転支援を行った被験者群の駐車成績が,支援を行わなかった被験者群に比べて統計的に有意に向上したことから,提案手法による人の運転技量育成の意義とその可能性を示すことが出来た,また,2012年5月に米国で開催されたIEEE Interanational Conference on Robotics and Automationsや9月に札幌で行われた日本ロボット学会学術講演会において研究成果を発表し,自動車技術会学術研究講演会ではベストペーパー賞を獲得した.さらに,本プロジェクトの全体を通して得られた知見を論文としてまとめたものを計測自動制御学会論文誌へ投稿し採録が決定している他,IEEE Transactions on Hapticsへの投稿の準備も進めている.また,生体信号を用いたロボットの行動学習に関して,米国カリフォルニア州にあるNASAジェット推進研究所への短期インターンシップを行い,生体信号を用いたロボットの遠隔操作に関する小規模なプロジェクトを遂行し,重要な知見と経験を得た.発達障がい児のための療育支援ロボットプロジェクトに関しては,愛知県コロニー発達障害研究所の研究者とともに自閉症児を対象としたロボット介在活動を予備実験として複数回に渡って継続的に実施し,今後の研究方針についての考察を深めるとともに,実験を通して得られたロボット介在活動中の発達障がい児の社会的行動に関する知見等を,東京で行われた国際会議Human Robot Interaction 2013において発表を行った.本年度の研究実施状況として,自閉症スペクトラム障害を持つ児童のための療育支援ロボットに関する研究に取り組み,愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所と共同で長期に渡る実地実験を行った.それにより,自閉症児の社会性向上やコミュニケーションスキルの学習支援の実現性に関する興味深い結果が得られ,その結果を自閉症スペクトラム学会, Neuro2013およびIEEE International Conference onHuman-Robot Interaction 2014にて発表するとともに,それらをまとめたものを発達心理学系の権威ある雑誌であるJoumal of Autism and Developmental Disordersに投稿した. Neuro2013では共同研究者の論文が報道機関へのプレスリリースに選ばれ, 2013年6月21日付けの中日新聞の1面に掲載された.また,前年度に実施した駐車運転技量育成システムに関する研究成果をIEEE Transactions on Hapticsに投稿し採択されるとともに,計測自動制御学会論文集に掲載された論文が計測自動制御学会システム・情報部門技術賞を受賞した.まず,対外発表に関しては当初予定していた学会及び学術論文誌による発表を行い,ベストペーパー賞を受賞する等一定の評価を得ることが出来た.また,ジェット推進研究所へのインターンシップにも予定通り参加し,現地の研究者との議論や小規模なプロジェクトを通して目的を達成出来たと考える.また,療育支援ロボットについても発達障がい児を対象としたロボット介在活動を複数回継続的に実施し,その計測データをまとめた内容を国際会議等で発表するなど,おおむね当初計画した通りに進展していると考える.今後の推進方策として,まず療育支援ロボットに関して新たに養護学校に協力を要請し,提案手法の有効性を検証する為の総括的な実験を実施する環境を整える予定である.その際,生体電位信号に基づく表情計測や社会的インタラクションの定量的計測によって,情動や社会的交流に基づくロボットのコーチング技術に関する研究を行っていく予定である.その後,実験の成果について対外的に発表を行うことと並行して学位論文の執筆作業を行うとともに,特別研究員としての研究活動に関する最終的な報告を行うつもりである.(抄録なし)
家族形成過程における家族機能に影響する要因の概念モデル構築

「形成期家族の家族機能に影響する因子の概念モデル」の基盤となる案について、以下の3つの方略を用いて作成した。(1)研究代表者の本研究に関連する先行研究:2002.5-2003.1までに、101組の形成期家族・初めての子どもを迎える夫婦に対して、妊娠末期・産後2ヶ月の時点での睡眠-生活リズムの縦断調査の結果で得られたデータから、本研究・概念モデルの基盤となる理論的論文を作成し出版した。(2)文献検索:「家族機能」「生活リズム」をキーワードにして、国内外の文献検索を実施した。(3)質的データ収集からの概念の抽出:関西方面の育児サークルにおいてリクルートを行い、6名の乳児を育てている女性から、「子どもと暮らす生活にリズムが噛み合うということ」について、インタビューを行った。また、開業助産師・市町村保健師、各1名からインフォーマルに、「子どもと暮らす生活にリズムが噛み合っている家族・そうでなく気になる家族」について聞き取りを実施した。以上から、調査用紙の素案を作成し、Family Assessment Device(FAD)・SF8については、尺度開発者に連絡を取り、使用許可を得た。短縮版日常生活リズム尺度については、本研究における使用の妥当性を検討中である。平成19年度は、新しく関西方面に研究分担者を加え、データ収集を開始する予定である。1.東京大学の医学部研究倫理審査委員会において、承認を得られた。(受付番号2122)2.関西の助産院と産科単科病院にてプレテストの後データ収集を開始した。主に6-8月に妊娠期の調査用紙を上記の施設が開催している出産準備教室に赴いて、趣旨を説明し、対象者をリクルートした。その中で、一部出産予定日が6月のご夫婦は、産後2ヶ月の調査用紙を郵送した。(関西の2施設は研究倫理審査委員会がないため本学に依頼書を提出した)3.都立病院において研究倫理審査委員会の審査を受け、共同研究者である職員の連絡先を記載するなど若干調査用紙に修正を加えるように指摘された。(9月からデータ収集を行う予定)4.7-8月にはデータ入力と同時に、関連する文献の収集も行った。新しい家族成員を迎える家族の家族機能に影響する要因を縦断的デザイン(妊娠末期・産後2ヵ月・産後6ヵ月)で、家族機能尺度(FAD)を用いて探求し、個々の成員と一単位の家族双方にとって実践に提供が可能な妊娠末期から産後6ヵ月にかけての「家族形成過程における家族機能に影響する要因の概念モデル」を構築した.関西・関東にある3か所の施設の両親学級においてリクルートされ、計3回のデータ収集に有効回答であった78組のカップルを対象とし、記述統計・repeated measuredANOVA(初経別を調整)により、以下の項目を分析した.1.妊娠末期から産後6ヵ月の健康な形成期家族において、家族機能に影響する要因とは、「日常生活リズム」「職業上のストレス」「暮らしむき」「育児についてのソーシャルサポート」であった.2.【妊娠末期】【産後2ヵ月】【産後6ヵ月】のうち・家族機能は、【産後2ヵ月】が他の2時期よりも低くなった。3.家族機能に影響する要因は、【妊娠末期】には、「日常生活リズム」「職業上のストレス」であったが、【産後2ヵ月】および【産後6ヵ月】には、「日常生活リズム」「育児についてのソーシャルサポート」と変化した.4.2.における夫婦間の性差は、【産後2ヵ月】の起床・就寝時刻についての日常生活リズムについて、女性のみ家族機能に影響する要因であった.
岩手県九戸郡山形村沼袋在、大型石刃出土地点の発掘調査

日本旧石器時代に関する最近の研究において、石材の消耗過程に表われる原石産地遺跡と各消費地遺跡間の関係性から先史狩猟採集民の居住形態・移動様式を推測しようとする新しい研究法が注目されている。この観点に立つと、早坂平遺跡の石器分析によって明らかとなった次の諸点が重要である。1.在地産頁岩の露頭から直線距離して百メ-トル余の地点に位置する原石産地遺跡であること。2.石器素材として利用可能な良質の頁岩の露頭範囲が狭く、そのため大産地にしばしば見られるように利用時期が重複したり、その場での作業が複合したりしていないこと。3.考古学的時間でいえば、この遺跡が利用された期間はきわめて短く極端にいえば、一回性として限定できること。4.遺跡は原石そのものを採りに来た場所でなく、その場で大型の原石を加工してその後に使う石核・石刃の形態にして持ち出していること。5.石刃技法は一義的でなく、石材の形態に応じた技術的変異を明示していること。6.遺跡では石器素材の獲得以外の活動は行われていないこと。7.編年・系統関係の示準となる特定の石器器種を組成していなくてもそのことがかえってその場の機能を単純に示唆できる点を示していること。8.奥羽山脈以西の珪質頁岩地帯の石刃石器群とは異質の石器群が北上高地以東に存在するらしいこと。現在、発掘参加者による報告書の分担執筆がほぼ完了し、原稿が印刷にまわされている。小生の分担は、まとめとしての総論「日本旧石器時代構造変動試論」である。昭和53年の道路改修工事の際、山形村在住の長内三蔵氏が大型石刃類を採集していた早坂平遺跡を平成元年8月27日から9月5日にわたって発掘調査した。遺跡は久慈川上流、川井川と遠別川の合流点に向かって延びる河岸段丘上に位置する。黒色表土層下に6層のロ-ム層が確認された。N層が大型石刃石器群、III層が尖頭器の包含層で、表土から縄文時代前期前半の土器が出ており、V層とII層に降下火山灰の可能性もみられるので、東北地方北半の太平洋側の基準編年となりえよう。大型石刃石器群は約300点からなり、掻器1点、彫器2点、石槌1点の他は石核の整形・調整と石刃剥離に際して生じた剥片が多く、当遺跡は遠別川対岸100メ-トルの地点で見つかった頁岩露頭から石材を運んできて、石器素材の石刃を生産した製作址と考えられる。石核から想定できる剥離技術は極めて特異で、奥羽山系の石刃石器群にみられる石刃技法とは地域差を示している。尖頭器は採集資料1点、発掘資料6点の計6点と尖頭器を製作する際に生じるポイント・フレイクが数点出土した。尖頭は全長が10センチ前後の木葉形を呈するものが多く、縄文時代直前のものと考えられる。以上のように石器は道路で削平された部分にブロックの半分を有する大型石刃の一群と、それよりやや上層の南側に分布する尖頭器(石槍)の一群の二群が確認された。石刃石器群は地理的分布からみて北海道渡島半島と東北奥羽出脈以西の大型石刃石器群と何らかの関係を有するものと考えられるが、在地産の頁岩を使っていることや石刃の剥離技術等に地域的特色がみられ、その性質の同定は現在進めている整理作業の結果を待って、報告書のなかで行う予定である。
口腔カンジダ菌の病原性獲得に関わる因子の検討ならびに抗菌ペプチドによるその制御

口腔カンジダ症に対する新しい治療戦略を構築すべく口腔カンジダの病原性獲得に関連する因子を検討した結果、口腔カンジダの病原性獲得には唾液中のラクトフェリンやヒスタチン5などの抗菌ペプチドの減少が大きく関与していることが明らかとなった。この結果は、抗菌ペプチドが口腔カンジダ症の発症予防ならびに治療に有用である可能性を示唆しているものと思われる。【目的】口腔常在菌として存在するカンジダ菌が病原性を獲得する機序については十分に明らかにされていない。そこで、カンジダ菌の遺伝子型と病原性との関連の有無を検討した。【対象および方法】口腔カンジダ症患者の口腔内より分離したカンジダ菌101株を対象とし、CHROMagarにてC.albicans、C.tropicalisおよびC.kruseiを同定し、それ以外のコロニーについては、血液寒天培地およびAPI 20C AUX培地を用いて菌種を同定した(Phenotyping)。これらとともに一方では、カンジダ菌よりDNAを抽出し、DiversiLabシステムにてRep-PCR解析を行なうとともに、一部の菌では25S rRNAのPCRあるいはrDNAのITS1-5.8S-ITS2領域のシークエンスを行いました(Genotyping)。さらには、各カンジダ菌に対するAMPH-B、FLCZおよびITCZのMICを測定した。【結果】(1)カンジダ菌のPhenotypeは、C.albicansが59株(58.4%)、C.glabrataが26株(25.7%)、C.tropicalisが8株(8.0%)、C.parapsilopsisが4株(4.0%)、C.kruseiが2株(2.0%)、C.guiliemondiiが2株(2.0%)であった。(2)Genotypingの結果、PhenotypingによりC.albicansと判定されたものの中にC.dubliniensisが存在することが明らかとなった。(3)Rep-PCR解析(カットオフ値:95%)にて、C.albicans(54株)およびC.glabrata(26株)のGennotypeはいずれの菌も6グループに分類された。(4)C.albicansおよびC.glabrataいずれの菌においても、GenotypeとAMPH-B、FLCZおよびITCZのMICとの間に関連は認められなかった。【まとめ】口腔カンジダ菌において、PhenotypingによりC.albicansと判定されたものの中にC.dubliniensisが存在することが明らかとなった。c.albicansおよびc.glabrataずれの菌においても、Genotypeと抗真菌剤に対する感受性との間に関連は認められなかった。【目的】口腔常在菌として存在するカンジダが口腔内において病原性を獲得する機序を明らかにすべく、カンジダの遺伝子型と病原性との関連を検討するとともにその病原性に及ぼす唾液の影響を検討した。【材料および方法】口腔カンジダ症患者の口腔内より分離したCandida albicans (C.albicans)の遺伝子型をRep-PCR法にて解析するとともに、カンジダの増殖能、上皮への付着能、プロテアーゼ/ホスホリパーゼ産生能、SAP活性、菌糸形成に関与する遺伝子の発現、抗真菌剤に対する感受性を測定し、両者間の関連を検討した。さらに、これらの病原性に及ぼす健常人および口腔カンジダ症患者の唾液の影響を検討した。【結果】分離されたC.albicansは、Rep-PCR解析のカットオフ値を95%に設定すると6グループに分けることができた。C.albicansの増殖能および上皮細胞への付着能はグループ間に違いは認められなかった。さらに、SAP2、EFG1、CPH1、HWP1、TUP1、NRG1およびRFG1のmRNA発現レベルにおいてもグループ間に違いはなく、アムホテリシンBおよびイトラコナゾールに対する感受性もグループ間に差は認められなかった。これらとともに、C.albicansの増殖能および上皮細胞への付着能は唾液により抑剃され、その抑制の程度は口腔カンジダ症患者の唾液によるものが健常人の唾液によるものより強かった。しかし、カンジダにおけるSAP2、EFG1、CPH1、HWP1、TUP1、NRG1およびRFG1のmRNA発現レベルは唾液の影響をほとんど受けなかった。【まとめ】以上より、C.albicansの病原性は遺伝子型によって規定されているのではなく、唾液等の環境因子によって規定されるのではないかと考えられた。口腔常在菌として存在するカンジダがどのような機序で病原性を獲得するかについては十分には明らかにされていないが、口腔内に存在するカンジダが病原性を獲得するためには口腔内の種々の因子が関与していると考えられる。そこで、カンジダの病原性に及ぼす好中球、口腔粘膜上皮からの液性因子等の影響を明らかにするとともに、我々が開発したラクトフェリン由来抗菌ペプチド(Peptide 2)のカンジダの病原性獲得に及ぼす影響および安全性を検討した。1.カンジダを健常人より分離した末梢血好中球と非接触状態で共

培養すると、カンジダの増殖および菌糸形成が抑制された。2.カンジダを健常人より分離した口腔粘膜上皮細胞と非接触状態で共培養した時のカンジダの増殖および菌糸形成は、いずれもカンジダ単独培養と同程度であった。3.口腔カンジダ症患者より分離したカンジダを各濃度のPeptide 2およびHistatin 5で処理したところ、いずれのカンジダも両抗菌ペプチド濃度依存的に増殖ならびに菌糸形成が抑制された。4.カンジダの増殖を抑制する低濃度のPeptide2で株化口腔扁平上皮癌細胞(OSC細胞)あるいは健常人より分離した口腔粘膜上皮細胞を処理しても、これらの細胞の増殖は抑制されなかった。以上より、口腔のカンジダの増殖は主に唾液中の好中球によって制御されているとともに、その制御に対する抗菌ペプチドの有用性が明らかとなった。得られた結果はNegative dataではあるものの、当初の研究計画に沿った研究を実施することができていることより、おおむね順調に進展していると評価した。24年度が最終年度であるため、記入しない。以下の検討を行う。1)カンジダの病原性に及ぼす免疫担当細胞の影響:カンジダを健常人より分離した末梢血好中球あるいは単核球と混合培養し(直接コンタクトさせ培養する系とミロポアフィルターを介して非接触状態で培養する系の両者で行う)、その後、カンジダの病原性を検討する。2)カンジダの病原性に及ぼす口腔粘膜上皮細胞の影響:カンジダを健常人より分離した口腔粘膜上皮細胞と共培養し(直接コンタクトさせ培養する系とミロポアフィルターを介して非接触状態で培養する系の両者で行う)、その後、カンジダの病原性を検討する。3)抗菌ペプチドのカンジダの病原性に及ぼす影響:各種のカンジダを抗菌ペプチド(Peptide 2およびHistatin 5)で処理し、カンジダの病原性に及ぼす影響を検討する。4)抗菌ペプチドの安全性薬理試験・薬物動態試験・毒性試験5)抗菌ペプチドの免疫毒性試験・生殖・発生毒性試験6)抗菌ペプチドの遺伝毒性試験・癌原性試験・局所刺激性試験24年度が最終年度であるため、記入しない。
カタクチイワシの回遊二型における成長と回遊履歴の解析

カタクチイワシの飼育実験の結果、耳石に見られる微細輪紋は水温15°C以上では1日1本の日周性をもつが、12°Cでは日周性はなくなることがわかった。餌量は輪紋間隔に影響した。耳石に含まれるマンガン、ストロンチウムなど68種の微量元素を分析した結果、元素組成により60100%の正しさで採集海域が判別できた。誤判別は互いに近い地点間であった。発生時からある程度の空間的まとまりをもって分布し、成長していくことが示唆された。1.全国各地10地点から採集した成魚耳石サンプルについてICP-AESを用いて6つの微量元素(Sr,Na,Zn,Mn,Fe,Mg)の発光強度を測定した。判別関数分析により10地点のサンプルを関数値から地理的な整合性のある7つのグループに分類することができた。中でも相模湾と燧灘については、他のサンプルとは明瞭に異なる元素組成を示した。2.2006年4月2007年7月に、相模湾でほぼ毎月、計12回にわたって本種を採集した。各サブサンプルについて前項と同様に処理し、耳石中の各元素およびCaの濃度を推定した。Mn,Mg,Srの季節変化から4つの季節グループに大別できた。相模湾には夏と冬に高いMn/Ca比を示す回遊履歴の異なる個体群が出現することが分かった。3.カタクチイワシの未成魚および成魚をいくつかの条件の下で飼育し、耳石微細輪紋に標識を導入して、微細輪紋の日周性についての検証と、餌および水温の影響について調べた。これより、冬季の低水温下では不明瞭になるが、カタクチイワシの未成魚・成魚期の耳石に明瞭に見られる輪紋は日周輪であることがわかった。また、輪紋間隔は餌環境の影響を受けることがわかった。1.成魚期における耳石微細輪紋の日周性の水温による影響を調べるために、15°Cと12°Cの一定水温で飼育実験を行った。ALCによる二重染色法によりその間の経過日数と輪紋数を比較した。その結果体長10cmを超える成魚期に於いても15°Cでは輪紋間隔が非常に狭くなるものの日周性を確認できた。一方。12°Cでは輸紋構造は不鮮明になり、輪紋数を読み取ることは困難であった。冬季には15°C以下の水温を実際に経験することがあり得るので、冬季を経たと想定される個体で輪紋構造が不鮮明な部分がある場合には齢査定には注意が必要であることがわかった。2.太平洋系群として、相模湾、銚子沖、常磐沖、道東沖、本州東方沖合の5地点、ならびに比較のために対馬暖流系群に属する長崎沖の標本を用いて、ICP-AESによりSr,Na,Zn,Mn,Fe,Mgの6元素を分析した。系群の異なる長崎沖標本の元素組成はほかと完全に区別された。太平洋系群においても78%が元素組成により採集地点が判別できた。6元素の中ではMnとSrが判別に寄与していた。本州東方沖合域標本はほかの海域と区別された。誤判別は太平洋岸の互いに近い地点であった。多くの個体は南北、東西に広く回遊せず、一部が近接海域と交流していると考えられる。1.ICP-AESによる耳石微量元素組成の地理的変異:北海道から九州まで、さらに本州東方沖合移行域を含めて計13海域で採集されたカタクチイワシ成魚耳石を用いて、Mn、Fe、Mg、Sr、Ba、Naの6元素の対Ca重量比を求めた。判別関数分析の結果、正判別率は56.9%となった。海域ごとにある程度のクラスターを形成し、誤判別となったサブサンプルの多くは地理的に比較的近い海域間で生じた。各海域の個体鮮である程度まとまりつつも、生息海域の重複があることが示された。正準得点のMnで特徴づけられる軸は採集点の沿岸-沖合方向の配置と一致し、Srで特徴つけられる軸はおよそ南北方向と一致した。2.IA-ICP-MSによる生活史を通した耳石微墨元素:レーザー照射型の耳石微量元素分析により個体の生活段階ごとに分析した。移行域と三陸から熊野などまでの計10海域において採集されたカタクチイワシについて耳石中のLi、Na、Mg、K、Mn、Sr、Ba、Caのイオンカウント数を測定し、各元素の対Ca mol比を算出した。レーザーを照射するスポットは、核から縁辺に向け各個体につき計6スポットとした。

スポット内海域間での判別分析の正判別率は、SP0で50.0%、LP1で70.0%、LP2で72.5%、LP3で75.0%、LP4で82.6%、LP5で100.0%となり、体長が大きくなるにつれて正判別率が高くなった。SP0内およびLP1内での海域間誤判別は様々な海域に及び、最も離れた移行域B-熊野灘間でも生じたことから、生活史初期においては、サンプル全体での交流が存在する。しかし、スポット0で50.0%という正判別率を示したことと、発達と共に判別率が上昇したことから、発生時からある程度の空間的まとまりをもって成長していくと考えられる。
ペルー近海における外洋と沿岸の海洋力学リンクに関する学術調査

2015年に各地で異常気象を引き起こしたエルニーニョ現象は2016年末にはラニーニャ現象に遷移することが予報され、エルニーニョ・サイクルの不規則性がますます際立ってきた。本研究ではこれまで独立して実施されることが多かった沿岸と外洋の観測を連携して実施、近年のエルニーニョ・サイクルの変遷の原因を明らかにすることをめざす。今年度はペルー沿岸域での継続観測と外洋域での亜表層観測を実施した。また、沿岸と外洋のクロスカッティングな解析について基盤を構築した。具体的には前年度に引き続き、ペルー沿岸にてデータロガーの観測を実施した。前年度の観測の結果、塩分センサ内蔵のデータロガーの信頼性を考慮に入れ、継続性を重視しつつ適切にセンサを選択した。7月、2月に海外調査を行い、これまでのデータを回収・確認するとともにあらたなロガーを設置することができた。ENSOイベントが活性化している時期に継続的に取得していた水温時系列データを更新できたことは本海外調査の大きな成果である。また、外洋の観測としては、深海型自動昇降型ブイ観測を実施し、現在までに7プロファイルの水温塩分データを取得している。データはJAMSTEC Argoのサイトから公開されている。昇降のタイミングを1ヶ月毎とすることで、想定通り、疑似係留観測として同海域にとどまっていることを確認できた。今後、これらのデータを同時に解析することで海洋環境の把握とペルー沿岸域への影響評価を大きく前進させることに資する。当初計画通り、沿岸観測としてペルーでのロガー観測とそれに付随する渡航調査を2回実施し、データを取得できた。また、外洋観測として、こちらも計画通りに自動昇降型ブイによる亜表層観測を実施し、継続的にプロファイルを取得している。どちらもロガーの入れ替え、フロートミッションの更新など、順調に進捗し、研究計画通りの海外調査を続けている。本年度に引き続き、ペルー沿岸にて時系列水温・塩分データを継続して取得する。そのためデータロガーの回収・設置を、2回(8月、2月予定)、ペルーに渡航し行う。渡航調査にあたっては、研究協力者(海外共同研究者)であるLa Molina国立農科大学水産学部のLuis Icochea教授の協力を得る。同時に、海洋地球研究船「みらい」にて投入に成功した深海型自動昇降型ブイによる疑似係留観測を継続する。これにより外洋での海洋亜表層変動を把握し、先の沿岸データからあらわになった海況変動との関連などを調べ、科学的知見を獲得する。平成29年度はペルー沿岸域での継続観測の実施と外洋域での亜表層観測の準備を行った。具体的にはこれまでに継続的に実施していたペルー沿岸でのデータロガーを用いた水温観測を充実させながら、電気伝導率ロガーを用いた沿岸の塩分観測を実施した。実施には現地研究協力者のラ・モリーナ国立農科大学水産学部Luis Icochea教授の協力を得た。電気伝導度ロガーに関しては、海洋研究開発機構の試験バス、塩分検定装置などを活用することで事前検定を高精度で行っている。

平成29年8月、平成30年2月の2回、海外調査を行い、予定していたペルー沿岸の観測地点8か所を中心にこれまでの水温データを回収・確認するとともに新たな水温・電気伝導率ロガーを設置することができた。また、並行して水温の鉛直分布観測も実施した。外洋の観測としては、現地船舶事情などの関連で平成29年度中の投入ができなかったため、深海型自動昇降型ブイのデータ送信機能確認のための通信試験などを行い陸上での準備を整えた。また、ブイ投入予定海域付近のArgoフロートデータの解析を実施した。深海型自動昇降型ブイは平成30年12月に海洋地球研究船「みらい」にて投入した。沿岸観測としてペルーでのロガー観測とそれに付随する渡航調査を2回実施し、データを取得できた。また、外洋観測として、深海型自動昇降型ブイの投入準備を完了し、平成30年12月に当該海域に投入した。投入までの期間は周辺海域のArgoフロートでモニタリングを続け、外洋の海洋環境把握を実施することでカバーした。深海型自動昇降型ブイの疑似係留観測の検証に関しては、平成31年からの観測でも本研究の取りまとめ時期には間に合うと考えている。本年度に引き続き、ペルー沿岸にて時系列水温・塩分データを継続して取得する。そのためデータロガーの回収・設置を、2回(8月、2月予定)、ペルーに渡航し行う。渡航調査にあたっては、研究協力者(海外共同研究者)であるLa Molina国立農科大学水産学部のLuis Icochea教授の協力を得る。同時に、海洋地球研究船「みらい」にて投入に成功した深海型自動昇降型ブイによる疑似係留観測を継続する。これにより外洋での海洋亜表層変動を把握し、先の沿岸データからあらわになった海況変動との関連などを調べ、科学的知見を獲得する。そのためデータロガーの回収・設置を、平成30年度に2回(7-8月、2月)、ペルーに渡航して行う。その後も引き続き年2回の渡航調査にて継続的な沿岸データを取得する予定しており、現地研究協力者との調整を行っている。平成30年度12月に、海洋地球研究船「みらい」にて投入の深海型自動昇降型ブイを用いて疑似係留観測を実施しつつ、Argoフロートデータなども活用しながら、外洋での海洋亜表層変動を把握する。深海型自動昇降型ブイのデータが蓄積した時点で、沿岸、外洋のデータを比較し、科学的知見を獲得する。
宇宙の音：ミューオン検出器を用いた素粒子楽器のアートディレクション

実験物理学者とサウンドアーティスト/デザイナーの協働によって、宇宙の音(エネルギーの振動)を人間が享受する体験を創造できるのではないか。そうした問いのもと、本研究の目的は、地球上に降り注ぐ宇宙線に含まれる素粒子の検出器を用いた楽器のプロトタイプを国際・学際協働して制作し、ユーザ体験と演奏を通じた検証を繰り返すことで、素粒子楽器の研究・実践を発展させる基盤をつくることである。また、本研究は素粒子物理と音楽をつなぐ方法をアートディレクションの視点から模索し、社会に展開するものである。
低コストで使い捨てが可能な歩行計測用スマートインソールの開発

■研究の目的:「歩き方」や「走り方」を評価するために,市販の安価なセンサと他の材料を組み合わせて,足底荷重分布と足圧中心軌跡,足部アーチの動的変化を携帯端末でリアルタイム計測できる,低コストで使い捨てが可能な歩行計測用機器を開発する。■研究の意義:「高価で,高性能な」部品と特殊な加工技術を用いる精密機器開発における従来の発想を転換させ,誰でも入手できる「安価で,低精度な」部品を用いて,これまでと同等以上の性能をもつ歩行計測用機器の開発に挑戦する。研究成果は,スポーツ指導,転倒メカニズムの解明,下肢機能の評価,術前・術後の比較分析を行う場面で貢献し,歩行分析の発展に学術的・社会的意義をもたらす。
最適化手法に基づく複数住宅での温水需要予測技術とマネジメント技術の開発

本研究では、温水の融通・共有により高効率給湯器をより効果的に活用し、経済性、省エネルギー、環境負荷低減といった導入効果を最大化するためのマネジメントシステムの開発を行った。エネルギー需要予測手法を開発し、それを組み込んだ予測モデル、最適化モデル、逐次運用モデルの3つから構成されるエネルギーマネジメントシステムを開発した。需要予測手法としては、ボトムアップアプローチによる手法とサポートベクター回帰による手法とを開発した。実際の住宅のエネルギー需要を用いて運用シミュレーションを行い、性能を評価・検証した。本研究課題の研究項目は、予測モデルと最適化モデル、逐次運用モデルおよび検証実験から構成される。これらについて、平成26年度の実施状況は次の通りである。[予測モデル]複数住戸(2-6戸)単位の温水消費を、前日に予測する手法開発のための影響因子を抽出するために、温水消費データの解析を行った。外気温、居住者の在宅/不在宅状況、平日/休日、湯張りの有無および過去のエネルギー消費実績と実際のエネルギー消費実績との相関を調べた。その結果からは、特定の一つの因子が支配的であるとの確証は得られなかった。そこで、複数の因子による予測手法の検討を行った。サポートベクターマシンを用いた統計的手法による予測と、湯張り、追い焚きおよびシャワーといった用途別消費データに基づくボトムアップアプローチによる予測の両方について検討を行った。戸別の需要および複数住戸の一括需要の両方の予測について検討を行った。いずれも予測モデルのプロトタイプを構築し、パラメータ調整等を行いながら、モデルのブラッシュアップを行っている。[最適化モデル]予測手法の開発と並行して、予測需要をもとに翌日の機器最適運用計画を立案するモデルの開発を行った。数理計画法により温水融通・共有を行う複数住戸を一括して最適化するモデルを構築した。目的関数は複数住戸のエネルギー費用(電気代+ガス代)合計値の最小化(経済性)とした。制約条件としては、給湯器の運転制約(起動停止頻度、運転時間)や部分負荷効率、温水融通時や貯湯槽における放熱特性を考慮した。以上を混合整数問題として定式化したモデルを構築した。平成27年度は、予測モデル、最適化モデルおよび逐次運用モデルを構築し、それらを統合して運用シミュレーションを行うDEM-SEM(Demand- side Energy Management Simulation and Evaluation Model)を開発した。住宅4戸を対象とした具体的なエネルギーシステムやエネルギー料金形態を複数想定してシミュレーションを行った。各モデルに関する実施状況は次の通りである。[予測モデル]前年度の解析結果をもとに、住戸単位の温水消費を前日に予測する手法を開発した。サポートベクターマシンを用いて、外気温、居住者の在宅/不在宅状況、平日/休日といった影響因子を学習データとして入力し、温水消費量を予測するモデルを構築した。影響因子の取捨選択や学習期間等による予測精度の違い、予測および逐次運用の結果について比較を行った。ボトムアップアプローチ予測手法についても一部アルゴリズムの見直しを行った。[最適化モデル]エネルギー費用最小化(経済性)に加えて、一次エネルギー最小化およびCO2排出量最小化も考慮した多目的最適化モデルに拡張した。また、異なるエネルギーシステムを扱えるようにモデルの見直しを行った。[逐次運用モデル]運用計画に基づいて、当日、温水消費やタンクの貯湯量を考慮しながら逐次運用するため、逐次、機器を制御する機能と運用計画を修正する機能とを構築した。シミュレーションはDEM-SEM上で行うこととしており、10分毎に、温水消費状況から湯張り時刻等予測を修正し、貯湯量を考慮して、最適化モデルにより修正した運用計画を立案する機能を構築した。[検証実験]検証実験のための準備として実験設備の改造・追加を行った。沸かし上げ量を制御できるようにCO2ヒートポンプ給湯機を改造し、コージェネの熱供給に見合った温水を供給するための設備を増設した。各モデルについて順調に構築が完了するとともに、全体を統括して運用シミュレーションを行うDEM-SEMを構築した。検証実験の整備もハードウェアについては完了した。以上から、平成27年度の目標は達成されている。本研究では、住宅のエネルギー需要予測技術と、それを実装した予測モデルおよび最適化モデルと逐次運用モデルから構成されるエネルギーマネジメントシステム(EMS)とを開発した。[住宅のエネルギー需要予測技術]エネルギー需要(電気・温水)予測手法を開発した。予定では、温水のみを対象としていたが、電気についても対象に含めた。温水については、住宅のエネルギー需要データ(電気・温水、6戸、2秒間隔、4年間)を解析し、過去のエネルギー消費実績と、エネルギー消費行動や各種環境要因(過去の同時刻の温水消費実績、気温、平日/休日、在宅/不在宅)との相関を調べ、温水消費行動分析に基づくボトムアップ予測手法と、サポートベクター回帰(SVR)を用いた手法の、2つの手法を構築した。[EMS]予測モデルのほかに、最適化モデルと逐次運用モデルとを構築し、EMSモデルを構築した。需要家のエネルギーシステムとしては、住宅4戸に対し、家庭用燃料電池やヒートポンプ給湯機を設置した場合を想定した。住戸間における電気・温水の融通や共同利用も想定した。機器仕様(性能、貯湯容量)と機器の組み合わせ、運用制約(逆潮流と温水融通の可否)およびエネルギー価格(経済性)について、様々に想定して運用シミュレーションを行った。最適化モデルでは、機器の特性や運転制約などを考慮した多目的の混合整数計画モデルを構築し、需要予測に基づいて機器運用計画を立案する。逐次運用モデルでは、運用計画に従って運用を行いながら、状況の変化に応じて運用計画を修正していく。

また、機器の状況や温水消費状況により需要予測や運用計画を見直す機能も実装した。[検証実験]最後に、実際の給湯機器から構成される実験設備を用いて、構築したEMSの動作と効果の検証を試みるべく、実験設備の構築を行った。本研究では、温水の融通・共有により高効率給湯器をより効果的に活用し、経済性、省エネルギー、環境負荷低減といった導入効果を最大化するためのマネジメントシステムの開発を行った。エネルギー需要予測手法を開発し、それを組み込んだ予測モデル、最適化モデル、逐次運用モデルの3つから構成されるエネルギーマネジメントシステムを開発した。需要予測手法としては、ボトムアップアプローチによる手法とサポートベクター回帰による手法とを開発した。実際の住宅のエネルギー需要を用いて運用シミュレーションを行い、性能を評価・検証した。予測モデルについては温水消費データ解析が完了し、予測手法の検討に着手している。最適化モデルについても機器最適運用計画を立案するモデルの構築が完了している。以上から、平成26年度の目標は達成されている。DEM-SEMを活用し、異なるエネルギーシステムや料金形態にも対応したエネルギーマネジメントシステムの構築を目指す。エネルギーシステム工学予測モデルについてはサポートベクターマシンとボトムアップアプローチの2つの手法による予測手法の構築を目指す。最適化モデルについては多目的問題に拡張する。さらに逐次運用モデルを構築して、各モデルが連携し、エネルギーマネジメントシステムと機能するようなシステムの構築を図る。また次年度に予定している検証実験の準備を進める。次年度使用額は、文献、実験補助員費および検証実験設備の整備に要する費用の一部について、使用しなかったために生じた。文献および検証実験設備の整備に要する費用の一部は、他予算を充当したため、科研費を使用しなかった。実験補助員費は、研究代表者自らが作業を行ったため執行しなかった。次年度使用額は、文献、英文校閲および学会参加費について、使用しなかったために生じた。文献および学会参加費は、他予算を充当したため、科研費を使用しなかった。英文校閲は、執筆していた論文について予期せぬ成果が得られる見込みが出たため、さらに研究を続けてから提出すべきと判断し、平成26年度中に提出しなかったため執行しなかった。検証実験における予想外の不具合等に備えた予備的な資金として留保しておく。大きな不具合なく実験可能となった場合は、実験補助員費や成果発表に要する英文校閲や学会発表旅費等に充当することで、より多くのデータ取得・成果獲得や、積極的な成果発表のために活用する予定である。
スーパーキャパシタ用非晶質マンガン酸化物電極のソノケミカル合成と特性評価

近年、電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる高出力電源の性能向上が求めれられている。昨年度までに高出力Liイオン電池用の電極材料として、非晶質マンガン酸化物を導電助剤であるアセチレンブラックやケッチェンブラック表面にコーティングしたナノ複合体をソノケミカル合成した。ケッチェンブラックとの複合体では10,50A g^<-1>という非常に大きな電流密度下でも放電容量の大きな低下は見られず、155,127mAh g^<-1>の初回放電容量を示した。最大1300m^3 g^<-1>と非常に大きな比表面積を有する炭素を用いることで、電気化学に対する有効体積が拡大して高速な充放電でも充分にリチウムとの反応が行われたためであると考えられる。本年度はこれらの複合体が、特にケッチェンブラックとの複合体がどのような微細構造を有しているかについて詳細に研究を行った。アセチレンブラックとの複合体では非晶質のマンガン酸化物がアセチレンブラックの表面に数ナノメートルの厚みでコーティジグされていることがTEMとEDSにより明確に確認された。一方、ケッチェンブラックとの複合体では、EDS分析によりケッチェンブラックの表面にマンガン酸化物が存在することが示唆されるが、TEM観察では明確なマンガン酸化物相は確認できなかうた。ケッチェンブラックは中空構造を有しておりその中にマンガン酸化物が存在する可能性もあったが、合成前後のBET比表面積により見積もった細孔体積の変化よりこれについては否定された。ケッチェンブラックの表面がアセチレンブラックと比較して起伏が非常に激しく、マンガン酸化物はその凹部分に少量堆積したような構造であるものと結論づけられる。このようにTEMによっても観察が難しいほどに薄くコーティングされていることが上述の既存の電池材料を凌駕するような高い高出力特性を導いたものと思われる。近年、電気自動車やハイブリッド型自動車等に用いられる高出力電源の性能向上が求めれられている。リチウム電池の高出力化のためにはリチウムイオン拡散距離の短縮と電子伝導性の向上が必要であり、電極材料のナノ化と導電助剤炭素との複合化が有効である。本研究はスーパーキャパシタ用の電極材料として、非晶質マンガン酸化物を導電助剤であるアセチレンブラック表面にコーティングしたナノ複合体をソノケミカル合成し、その特性を評価することを目的とする。マンガン酸化物はVII価の過マンガン酸イオンをIV価に還元することで得られるが、本研究では超音波照射によるソノケミストリーを用い還元を行った。超音波を水溶液に照射するとキャビティーが発生し、それが成長・崩壊する際には内部が数千度にも達するホットスポットと呼ばれる場が生じる。ホットスポット周辺では水の分解により還元性のラジカルが生じ、それらが主に還元反応を起こすものと思われる。合成後の複合体試料を透過電子顕微鏡により観察すると、導電助剤のアセチレンブラックの表面に非晶質の物質が数ナノメートルの厚みでコーティングされていた。EDS分析、ICP分析により、このコーティングはナトリウム含有水和マンガン酸化物であることが明らかとなった。この試料の電極性能を充放電試験により評価した。その結果、電流密度0.059、0.59、5.9、59A/gの条件で、それぞれ265,271,218,212mAh/gの初回放電容量が得られた。特に59A/gという高速充放電条件下では、約10秒というごく短時間で200mAh/g以上の要領が得られており、コーティング構造が高速充放電に適していることを表している。