hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
東アジア地域で流行しているエンテロウイルス71脳炎のウイルス学的・病理学的研究

EV71の神経向性と病態をより明らかにする事を目的として、カニクイザル脊髄内接種実験において神経病原性が比較的強い株を用いて、静脈内接種を試みた。脊髄内接種を行った動物は弛緩性麻痺から始まる神経症状を示したが、静脈内接種後の動物は企図振戦から始まる神経症状を発症した。組織学的には、中枢神経全体の浮腫と炎症性反応が顕著であり、これらの病変に一致して神経細胞の細胞質内にウイルス抗原が検出された。静脈内接種の結果から、EV71の主な神経病原性は企図振戦、運動失調を症状とする脳幹部脳炎であると結論した。また、EV71の感受性細胞は非常に広範であり、運動神経細胞のみならず、知覚野における錐体細胞も感染が見られた。EV71感染カニクイザルにおける神経症状、ウイルス分離、血球像、病理は東アジア地域での手足口病流行時に多発したEV71脳炎患者のそれとほぼ一致し、病態を知る上で本モデルが有用であることを示した。(永田、網、清水)。1.東アジアで流行しているエンテロウイルス71の分子疫学的解析日本を含む東アジア地域における死亡例を含む重篤な中枢神経疾患症例および手足口病患者から分離したエンテロウイルス71(EV71)について分子疫学的比較解析を行なった。本年度は中国本土・タイの手足口病患者から分離したEV71の解析を行うことが出来た。VP4およびVP1領域の塩基配列を用いて分子疫学的解析を行なったところ、2種類のgenotypeのEV71が伝播していた。昨年までの結果を併せると、東アジア地域の広い範囲で、異なる2種類のgenotypeのEV71が伝播していることが確認された。日本のEV71臨床分離株の解析によると1970年代から2種類のgenotypeのEV71が伝播していたことが明らかとなった。モンゴル、ベトナム等これまでにEV71による手足口病流行が報告されていない地域からの検体収集を試みたが、サーベイランス体制が確立していないため適切な臨床検体が得られなかった(清水)。2.エンテロウイルス71神経病原性のカニクイザルモデルを用いた解析EV71分離株の病原性を比較しEV71の神経向性と病態をより明らかにする事を目的として、神経病原性が比較的強い株を用いて、カニクイザル感染モデルによる解析を試みた。EV71をカニクイザルに脊髄内あるいは静注により接種し、麻痺・運動失調等症状の発現、病理学的解析およびウイルス抗原の検出を行った。本年度はおもに、静脈内接種の結果から、EV71の主な神経病原性は脳幹部脳炎であり、運動神経細胞のみならず、知覚野における錐体細胞も感染が見られることを示した。EV71感染カニクイザルにおける神経症状発現および病理像は、マレーシアや台湾で認められたEV71脳炎患者の病態をよく反映しており、EV71感染モデルとして有用であることが確認された。(永田、網、清水)1.これまで、手足口病および重症エンテロウイルス脳炎のサーベイランスが十分行われておらず、エンテロウイルス71(EV71)分離の報告がほとんどなかった地域の研究施設との共同研究として、これらの地域で分離されたエンテロウイルスの同定を行い、特にEV71については分子疫学的解析を行った。ベトナム、タイおよび中国本土において分離されたEV71の解析を行った。
湖山池の生態と水質浄化に関する研究

本年度は当研究の最終年度にあたるが、過去2年の研究を継続するだけでなく、さらに新しい試みをも行った。吉田・猪迫・七條は湖山池の最深部に観測橋を組み、その際先端部に溶存酸素計、電気伝導計を深さ5.5mに設置し、2時間間隔で継続的に記録した。その結果、深さ4.5m以深では、秋、冬期においても貧酸素領域が出現することが分かった。水温の上がる春や夏には貧酸素領域はもっと浅い位置でも観測されることが推測される。また湖山池に流れ込む長柄川、湖山池および湖山池から流れ出る湖山川における揮発性有機物を測定したところ、長柄川、湖山池では比較的少ないものの、湖山川では多くの揮発性有機物が認められた。このことから、住宅地から湖山川に揮発性有機物が流れ出ていることが割った。七条は昨年同様に、湖山漁協にある三個の養魚施設において、フナを掛け合わせ、孵化させ、稚魚を育てた。稚魚の放流は鳥取大学付属小学校の生徒に手伝って頂いた。長谷川は昨年同様、湖山池内外の塩分調査を継続した。これらの研究成果を2編の論文にまとめ、タイで開催された国際会議で発表した。湖山池は鳥取市西部に位置する水面積6.88km^2、平均水深2.8m、貯水量1900万m^33の湖山砂丘背後にある潟湖である。この池も全国的な傾向と同様に昭和40年代以降、汚染が顕著となってきた。本研究は水質、漁業、流出の専門家が協力しあって、湖山池の浄化と漁業振興の道を探ることを目的としている。本研究は3年計画で、本年度はその初年度に当たる。吉田は航空写真を画像解析し、それをもとに湖山池に繁殖している水生植物の種類と分布状態の調査を開始した。また、毎年、夏季に発生するアオコを採取し、高温好気法にて処理する研究にも着手した。七条は湖山池の淡水漁業振興のために、3月末幼魚伺育及び産卵池の準備を湖山池湖畔で開始した。4月69日に親フナ(♂15尾、♀10尾)を入手し、5月16日、産卵を認める。10月30日養魚池の稚魚を取り上げ、11月1日放流と11月4日に合計59,000尾を放流した。その平均体重は1g、体長は67cmであった。なお、養魚池の水質実験は吉田が、プランクトンの発生状況調査、体長計測、養魚池の修理及び管理施設の整備については七条が担当した。長谷川は湖山池の流出解析を行った。湖山池と日本海とは幹川長3.5km、流域面積46km^2、流域平均幅13.5km湖山川でつながっている。湖山池の利水は、農業と漁業が競合しており、灌漑期は塩分濃度を150ppm(cl-)、非灌漑期は330ppmに設定して、湖山川下流の水門管理がされており、平成9年の水質ははほぼそれを満足していた。一般に山陰東部においては、水文量のスペクトル解析等によって、その降雨原因が冬期の降雪、梅雨、秋の台風と3つあることがわかっており、湖山池水域においてもそれがあてはまる。水域上流域の双六原に降水量の観測点があり、そこでの過去10年間の平均データによると、年平均降水量が2340mm、年間変化では、1月、7月、9月にピークが見られ、4月に極小値をとっている。現在、湖山池では水質浄化のために行政側による浚渫、下水処理,住民側による家庭雑廃水の自粛が行われている。筆者らはフナがアオコを食べて成長することに注目して、フナを養魚・放流して、湖水の浄化を行うと同時に、内水面漁業の活性化を目指している。七条は昨年同様に、湖山漁協にある三個の養魚施設(一個の大きさ:6m^*10m^*0.8m)において、フナを掛け合わせ、孵化させ、稚魚を育てた。七条は特に、飼育に当たっての餌、および養魚場の水の入れ替えに留意した。

吉田・猪迫は養魚期間中、週一回のペースで水質(窒素、リン,BOD、溶存酸素、電気伝導度、pH)を測定した。七条、吉田、猪迫の研究結果から、養魚に当たって、餌をやると直ちに植物性プランクトンが発生し、日中には溶存酸素が過飽和になると同時に、pHは高くなる。夜は逆に、酸素、pHともにやや低下する。4日後にはpHが9以上になり、フナの稚魚が死ぬことが分かった。そこで、地下水を汲み上げ、水を養魚場にいれ、水を替えてた。4日を1サイクルとして水の入れ替えを行うことにより、稚魚を育てた。その結果、魚の養育には酸素よりも、pHのコントロールが重要であることが分かった。平成10年10月4日に、湖山西小学生徒による第二回放魚式を行った。養魚・放流を通じて漁師もやる気を出し、計画的な漁協の運営が行われ始めている。長谷川は昨年同様、湖山池内外の塩分調査を継続している。本年度は当研究の最終年度にあたるが、過去2年の研究を継続するだけでなく、さらに新しい試みをも行った。吉田・猪迫・七条は湖山池の最深部に観測橋を組み、その最先端部に溶存酸素計、電気伝導計を深さ5.5mに設置し、2時間間隔で継続的に記録した。その結果、深さ4.5m以深では、秋、冬期においても貧酸素領域が出現することが分かった。水温の上がる春や夏には貧酸素領域はもっと浅い位置でも観測されることが推測される。また湖山池に流れ込む長柄川、湖山池および湖山池から流れ出る湖山川における揮発性有機物を測定したところ、長柄川、湖山池では比較的少ないものの、湖山川では多くの揮発性有機物が認められた。このことから、住宅地から湖山川に揮発性有機物が流れ出ていることが割った。七条は昨年同様に,湖山漁協にある三個の養魚施設において、フナを掛け合わせ、孵化させ、稚魚を育てた。稚魚の放流は鳥取大学付属小学校の生徒に手伝って頂いた。長谷川は昨年同様、湖山池内外の塩分調査を継続した。これらの研究成果を2編の論文にまとめ、タイで開催された国際会議で発表した。
高温有機超伝導体を目指した有機-無機複合体の構築

研究代表者の見いだしたκ′-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3は,モット絶縁体へのキャリアード-ピングにより超伝導が実現された唯一の有機超伝導体である.この物質では,陰イオン層中のCuが1価-2価の混合原子価状態をとることにより伝導層に電子が供給されている.全ての銅が1価の場合,BEDT-TTFの二量体当り1個のホールが存在するモット絶縁体になっている.超伝導転移温度は,Cu2価の濃度の増加により急激に上昇し,430ppm以上で再び減少する.高濃度領域での転移温度の低下は,常磁性不純物であるCu^<2+>により超伝導電子対が破壊されるためであると考えられる.そこで,非磁性の2価金属イオンによる混晶の作成を試みたが,まだ良質な結晶を得るに至っていない.フィリング制御可能特性を持った新規有機-無機複合系として,θ-(BEDT-TTF)_2[Co(EDTA)]を得た.結晶構造解析は完了していないが,BEDT-TTF層の構造はほぼ定まった.空間群は斜方晶系I222で,BEDT-TTFはθ型と呼ばれる杉綾模様型の配列をとっている.同型のBEDT-TTF配列をとる錯体はほとんどがモット絶縁体ないしはモット境界近傍に位置する.従って,この物質もモット絶縁体である可能性が高い.陰イオン層のCo(EDTA)は強いディスオーダーが見られ,Co位置のみが定まっている.分子性スピンラダー物質(BEDT-TTF)Zn(SCN)_3の静磁化率及びESR測定を行った.この物質はBEDT-TTF1分子当り1スピンを持ち,モット絶縁体になっている.磁化率の温度変化はスピンラダーに特徴的な挙動を示すが,スピンギャップの大きさが予想される値よりもかなり小さい.この原因については,鎖内/鎖間の相互作用の比や,対角線方向の反強磁性相互作用によるフラストレーションの存在などが考えられる.いずれの場合も,過去に例のない特異な系である.ESRのg値は温度によらずほぼ一定である.ESR線幅は室温で15Gで,1次元性に対応した小さな値になっている.高温により直線的に減少し,100K以下では1Gでほぼ一定となる.研究代表者の見いだしたκ′-(BEDT-TTF)_2Cu_2(CN)_3は,モット絶縁体へのキャリアード-ピングにより超伝導が実現された唯一の有機超伝導体である.この物質では,陰イオン層中のCuが1価-2価の混合原子価状態をとることにより伝導層に電子が供給されている.全ての銅が1価の場合,BEDT-TTFの二量体当り1個のホールが存在するモット絶縁体になっている.超伝導転移温度は,Cu2価の濃度の増加により急激に上昇し,430ppm以上で再び減少する.高濃度領域での転移温度の低下は,常磁性不純物であるCu^<2+>により超伝導電子対が破壊されるためであると考えられる.そこで,非磁性の2価金属イオンによる混晶の作成を試みたが,まだ良質な結晶を得るに至っていない.フィリング制御可能特性を持った新規有機-無機複合系として,θ-(BEDT-TTF)_2[Co(EDTA)]を得た.結晶構造解析は完了していないが,BEDT-TTF層の構造はほぼ定まった.空間群は斜方晶系I222で,BEDT-TTFはθ型と呼ばれる杉綾模様型の配列をとっている.同型のBEDT-TTF配列をとる錯体はほとんどがモット絶縁体ないしはモット境界近傍に位置する.従って,この物質もモット絶縁体である可能性が高い.陰イオン層のCo(EDTA)は強いディスオーダーが見られ,Co位置のみが定まっている.分子性スピンラダー物質(BEDT-TTF)Zn(SCN)_3の静磁化率及びESR測定を行った.この物質はBEDT-TTF1分子当り1スピンを持ち,モット絶縁体になっている.磁化率の温度変化はスピンラダーに特徴的な挙動を示すが,スピンギャップの大きさが予想される値よりもかなり小さい.この原因については,鎖内/鎖間の相互作用の比や,対角線方向の反強磁性相互作用によるフラストレーションの存在などが考えられる.いずれの場合も,過去に例のない特異な系である.ESRのg値は温度によらずほぼ一定である.ESR線幅は室温で15Gで,1次元性に対応した小さな値になっている.高温により直線的に減少し,100K以下では1Gでほぼ一定となる.
自動運転のパーソナライゼーションによる乗員の快適性向上

平成30年度は逆強化学習や自動運転に関する研究の調査,実験環境の整備,逆強化学習に用いる特徴量を抽出法の提案,および逆強化学習の比較や検討をおこなった.研究の調査では,主に国際会議の参加や調査論文の投稿をおこなった.ストックホルムでおこなわれたIJCAI-ECAI2018のワークショップATT2018において論文の発表をおこない,研究に関する議論を交わした.このワークショップは,メジャーな国際会議であるIJCAIに併設されていることから,非常にレベルの高い研究者が集まっていると考えられる.実際にここでの議論から様々な着想を得ることができた.また,世界各国から集まった研究の調査もでき,調査論文として内容をまとめて投稿した.学会に発表した論文では,自動運転車の強化学習に必要な特徴量を抽出するアルゴリズムを提案した.最近の自動運転技術では,数多くの観測すべき対象物を含む環境入力に対して適切な行動出力が学習できる深層強化学習が注目されている.しかし,入出力関係がブラックボックスとなる深層強化学習を適用することは難しい.そこで提案法では,深層強化学習後のネットワークを解析することにより,学習後の自動運転方策に必要となる特徴量を抽出する.基本的なアイデアは,入力に対する出力の勾配を求めることである.勾配の値が大きいほど,出力に与える影響も大きくなると考えられるため,勾配が大きくなる特徴量が重要となる.計算機実験では,自動運転タスクのベンチマーク問題であるTORCSを用いて,提案手法の有効性を確かめた.平成30年度の後半では,LogRegIRLやNNP-FIRLなどの逆強化学習アルゴリズムを比較し,検討していた.今後はこの検討結果をもとに研究を続ける.翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
「満洲国」の研究

補助金申請時の研究実施計画に予定したとおり, 62年4月より「「満洲国」の研究」をテーマとする共同研究会を組織し,機関外の専門家の協力も得て毎月2回の研究会を持った.古屋は日本の対満政策を中心に,山本は経済計画を中心に,鈴木は国家論について,また奥村は地方制度についてそれぞれ数回の研究発表をおこなった.以上とならんで,報告の予備作業としていくつかの資料収集および資料整理を行った.そのIは,アジア経済研究所所蔵の『張公権文書』のマイクロコピーならびに焼付であり,これは全13巻中10巻まで完了した.ただし同文書の翻訳・分析等は次年度にもちこされた.またアルバイターを雇い上げて京都大学人文科学研究所所蔵「満洲」関係文献目録のカード作成を行った.これは近々山本の編集により「目録」として刊行を予定されている.同じく古屋の編集により「「満洲国」法令年表」の作成が進行中であり,これまた遠からず刊行の予定である.なお上記の共同研究会は,来年度からメンバーをさらに拡大し,また新たに35年計画を立てて継持する予定である.研究会終了時に報告論文集が刊行される.補助金申請時の研究実施計画に予定したとおり, 62年4月より「「満洲国」の研究」をテーマとする共同研究会を組織し,機関外の専門家の協力も得て毎月2回の研究会を持った.古屋は日本の対満政策を中心に,山本は経済計画を中心に,鈴木は国家論について,また奥村は地方制度についてそれぞれ数回の研究発表をおこなった.以上とならんで,報告の予備作業としていくつかの資料収集および資料整理を行った.そのIは,アジア経済研究所所蔵の『張公権文書』のマイクロコピーならびに焼付であり,これは全13巻中10巻まで完了した.ただし同文書の翻訳・分析等は次年度にもちこされた.またアルバイターを雇い上げて京都大学人文科学研究所所蔵「満洲」関係文献目録のカード作成を行った.これは近々山本の編集により「目録」として刊行を予定されている.同じく古屋の編集により「「満洲国」法令年表」の作成が進行中であり,これまた遠からず刊行の予定である.なお上記の共同研究会は,来年度からメンバーをさらに拡大し,また新たに35年計画を立てて継持する予定である.研究会終了時に報告論文集が刊行される.
小児腫瘍の生物学的特性に関する病理学的及び分子生物学的研究

小児に発生する腫瘍は、成人のそれと異なり、しばしば急速な成長の反面、自然退縮を示す。この生物学的特性を、特に、神経芽腫群腫瘍につきアポトーシスを介した細胞死の観点から検討を行った。尿中カテコラミン代謝産物をマーカーとしたマススクリーニングによって診断された神経芽腫症例(以下、マス症例)は予後良好で、自然退縮を示した症例もある。我々はマス症例につき、病理組織学的検討およびDNA切断の検討を行った。組織学的には散在性の細胞死やアポトーシス小体と思われる封入体などアポトーシスを思わせる所見が認められた。しかし、DNAのヌクレオソーム間での切断は認められず、生化学的にはアポトーシスを積極的に証明する所見は得られなかった。また、アポトーシスに関連することが報告されている高親和性神経増殖因子レセプターTRKA、低親和性神経増殖因子レセプターLNGFR,tissue transglutaminase遺伝子(TS-TG)の発現をノザン法で検討した。その結果、マス症例はTRKA高発現群とLNGFR、TS-TG高発現群に大別された。前者は腫瘍細胞の分化を、後者はアポトーシスによる腫瘍細胞死を反映するものと考えられた(Miyagi et al.,投稿中)。さらに、神経芽腫の他にも自然退縮を示す腫瘍、すなわち、先天性皮膚血管腫や先天性自己治癒性組織球腫の症例を収集し、組織学的な検討を行った。これらの材料では神経芽腫マス例に見られたような所見は見られなかった。現在、神経芽腫については前年度得られた知見に基づき、神経芽腫培養細胞株にTRKA,LNGFR,TS-TGを移入し、細胞の増殖、分化、死に及ぼす影響を検討している。この生物学的特性を、特に、神経芽種群腫瘍につきアポトーシスを介した細胞死の観点から検討を行った。尿中カテコラミン代謝産物をマーカーとしたマススクリーニングによって診断された神経芽種症例(以下、マス症例)は予後良好で、自然退縮を示した症例もある。また、アポトーシスに関連することが報告されている高親和性神経増殖因子レセプターTRKA、低親和性神経増殖因子レセプターLNGFR、tissue transglutaminase遺伝子(TS-TG)の発現をノザン法で検討した。前者は腫瘍細胞の分化を、後者はアポトーシスによる腫瘍細胞死を反映するものと考えられた。(Miyagi et al.,投稿中)。さらに、神経芽種の他にも自然退縮を示す腫瘍、すなわち、先天性皮膚血管種や先天性自己治癒性組織球腫の症例を収集し、組織学的な検討を行った。これらの材料では神経芽種マス症例に見られたような所見は見られなかった。現在、神経芽種については前年度得られた知見に基づき、神経芽腫培養細胞株にTRKA,LNGFR,TS-TGを移入し、細胞の増殖、分化、死に及ぼす影響を検討している。初年度はマス・スクリーニングで発見され切除された神経芽腫を材料とし、高親和性神経増殖因子レセプター遺伝子TRKAおよび低親和性神経増殖因子レセプター遺伝子LNGFR、tissue transglutaminase遺伝子(TS-TG)の発現を中心に検索を行った。TRKA遺伝子の発現は神経芽腫の予後良好群と相関することがBrodeur,Garettにより示されていると同時に、神経細胞への分化の指標と考えられている。LNGFRは、アポトーシスを誘導することでしられるFAS抗原類似のレセプターで、実際に齧歯類の培養神経細胞にアポトーシスを引き起こすことが解っている。Ts-TGはアポトーシスと共に誘導されてくる酵素であり、アポトーシスによる細胞死の指標となり得る。その結果、マス・スクリーニング例はTRKA高発現群と,LNGFRとTs-TGをともに顕著に発現する群とに大別された。前者は腫瘍細胞の分化傾向を、後者はアポトーシスによる腫瘍細胞死を反映するものと考えられ、神経芽腫の自然退縮機構においては分化、アポトーシスの2つのメカニズムが独立して関与している可能性が示唆された。しかしながら、切除された神経芽腫よりDNAを抽出し断片化を検索した結果・超微形態学的検索・in situ endlabelling法による検索は、積極的にアポトーシスの存在を示唆するものではなかった。種々の理由が考えられるが、8年度はアポトーシスの関与が予想される腫瘍を広く収集し、同様の検索を行い比較検討することが必要と思われる。

我々はマス症例につき、病理組織学的検討およびDNA切断の検討を行った。組織学的には散在性の細胞死やアポトーシス小体と思われる封入体などアポトーシスを思わせる所見が認められた。しかし、DNAのヌクレオソーム間での切断は認められず、生化学的にはアポトーシスを積極的に証明する所見は得られなかった。また、アポトーシスに関連することが報告されている高親和性神経増殖因子レセプターTRKA、低親和性神経増殖因子レセプターLNGFR,tissue transglutaminase遺伝子(TS-TG)の発現をノザン法で検討した。その結果、マス症例はTRKA高発現群とLNGFR、TS-TG高発現群に大別された。前者は腫瘍細胞の分化を、後者はアポトーシスによる腫瘍細胞死を反映するものと考えられた(Miyagi et al.,投稿中)。さらに、神経芽腫の他にも自然退縮を示す腫瘍、すなわち、先天性皮膚血管腫や先天性自己治癒性組織球腫の症例を収集し、組織学的な検討を行った。これらの材料では神経芽腫マス例に見られたような所見は見られなかった。現在、神経芽腫については前年度得られた知見に基づき、神経芽腫培養細胞株にTRKA,LNGFR,TS-TGを移入し、細胞の増殖、分化、死に及ぼす影響を検討している。
効果的な教育実習指導に向けた学習支援ツールの開発と協働的活用

本研究では、幼稚園の教育実習指導において、それぞれの実習園や養成校の間で共有すべき枠組み(共通語)がないままに実習指導に当たっているという現状を改善すべく、養成校-実習園間ならびに実習園間において共有すべき用語の定義や実習の意義、段階について共通理解ができるような枠組みの確認と指導スキルの開発を主たる目的に行った。加えて、近年の教育実習生受け入れにあたって、学生自身のための基礎的なコミュニケーション能力を育成すべく『幼稚園教育要領』第3章の1第2節の「教師の役割」に明示された子どもや保護者、そして同僚との間で自分の意思や考えを伝えられるようになるための資質や態度の酒養、すなわち「対話と省察する力」の獲得を向上させるためのプログラムづくりを行った。平成22年度より、幼稚園教諭の養成校である中村学園大学・中村学園短期大学部との連携推進のための共同研究として実習事前・事中・事後の学習支援ツール『Teaching Practice Work Book』を新たに開発し、平成23年度からは、このツール(Ver.2)に示される『ラベルケーション』を活用しながら、実習生同士の、また実習生と指導担当教諭とのコミュニケーションの充実を図り、もって実習生同士による協同・協調的な育ち合いを実現。その教育実習の効果を検証するために、対象の学生にアンケート調査を実施した。その結果、『ラベルケーション』による実習生同士のかかわり合いを通して、一人ひとりが他の実習生の考え方や視点を共有すること、振り返りを通して課題を見つけること等の基礎的な「対話と省察する力」の獲得につながっていることが明らかになった。これは、本園の全実習指導担当者が実習生の成長を見据えた上で、意識的に『ラベルケーション』を行ってきたことで、学生自身も自分たちの対話する力の向上を認めていることが分かった。(第65回日本保育学会にて報告)本研究では、幼稚園の教育実習指導において、それぞれの実習園や養成校の間で共有すべき枠組み(共通語)がないままに実習指導に当たっているという現状を改善すべく、養成校-実習園間ならびに実習園間において共有すべき用語の定義や実習の意義、段階について共通理解ができるような枠組みの確認と指導スキルの開発を主たる目的に行った。(第65回日本保育学会にて報告)
ウシおよびブタ未成熟卵母細胞の新規凍結保存法と凍結障害卵母細胞の救助法の開発

ウシおよびブタの卵巣内に数多く存在している卵母細胞を有効利用するために,未成熟卵母細胞の凍結保存法の改良,および凍結障害を受けた卵母細胞の救助法の開発を行った。凍結法には短時間で簡便に処理できるガラス化法を用いた。ガラス化法では,細胞毒性のある高濃度の凍結保護物質に暴露することが必要で,その毒性や浸透圧の影響を軽減することがその後の生存に重要である。その方法として,低濃度の凍結保護物質から徐々に高濃度のものに暴露する方法を用い,ウシ凍結卵母細胞由来の個体作出に成功した。その成果を原著論文としてまとめ,Biology of Reproductionに掲載されている。また,凍結卵母細胞の発生能と卵細胞質内の活性型ミトコンドリアの関係を解析し,その成果を第106回畜産学会において発表を予定している。ブタのガラス化保存においては,卵細胞質内に多く含まれる脂質粒が主要な凍結障害の要因である。その脂質粒をガラス化前に除去することが,保存後の生存性の向上につながる。しかし,マイクロマニュピレーターを用いて脂質粒を除去する際に卵母細胞が損傷する可能性が高い。そこで,糖を添加した溶液中で卵母細胞を遠心することで脂質粒を卵母細胞から分離し,その除去を簡便にする方法を開発した。その成果を原著論文としてまとめ,Cryobiologyに掲載されている。また,凍結障害を受けた卵母細胞の救助法として,凍結後の卵母細胞の核をマイクロマニュピレーターで取り出し,未凍結の卵母細胞へ注入する卵核胞置換法を行った。また,凍結障害を回避するために,卵核胞置換技術を用い,卵母細胞から取り出した核のみを凍結する方法を開発した。その成果を,第46回哺乳動物卵子学会で発表し学術奨励賞を受賞した。その成果を,第97回日本繁殖生物学会において口頭発表するとともに,原著論文としてまとめ,Biology of Reproductionに投稿したところ,受理され印刷中である。その成果を原著論文としてまとめ,Cryobiologyに投稿したところ,受理され印刷中である。その成果を,第46回哺乳動物卵子学会で発表予定である。
セラミックスのグレイン/ファイバーブリッジングの特性評価法に関する研究

アルミナや窒化珪素などの多結晶セラミックスは,き裂の進展した破面間にグレインブリッジングが起きる.繊維強化セラミックスは,ファイバーによって同様にブリッジングが起きる.破壊特性を評価するためには,このブリッジング特性の評価が不可欠である.本研究では,両縁切欠き入り試験片を剛性の高いブリッジングステビライザと並列に引張り,試験片を安定的に破壊することによって,き裂貫通後のブリッジング応力を求める方法を開発した.この測定法では,破面の開口変位が一様となり,試験片に作用する力がそのままブリッジング力となるため,ブリッジング応力を直接的に測定するこができる.また,開口変位は,ブリッジングステビライザと試験片の変形から簡単に求めることができる.応用例として,多結晶アルミナのグレインブリッジング応力の測定をおこなった.その結果,1ミクロン以上の開口変位に対するブリッジング応力の評価が可能であることが確認された.本評価法では,開口変位がゼロのときに生じる最大ブリッジング応力を評価することができないが,ブリッジング応力を外挿することによって推定することが可能である.この方法によって推定されたアルミナセラミックスの最大ブリッジング応力は,他の方法で求められた最大ブリッジング応力とほぼ同じであった.本方法は,ブリッジング材料の繰り返し疲労のカギである,繰り返し変形に対するブリッジング応力の減衰を定量的に評価できる唯一の方法である.本研究の研究成果は,日本機械学会論文集において発表されている.また,日本機械学会のインターナショナルジャーナルにおいても掲載予定である.アルミナや窒化珪素などの多結晶セラミックスは,き裂の進展した破面間にグレインブリッジングが起きる.繊維強化セラミックスは,ファイバーによって同様にブリッジングが起きる.破壊特性を評価するためには,このブリッジング特性の評価が不可欠である.本研究では,両縁切欠き入り試験片を剛性の高いブリッジングステビライザと並列に引張り,試験片を安定的に破壊することによって,き裂貫通後のブリッジング応力を求める方法を開発した.この測定法では,破面の開口変位が一様となり,試験片に作用する力がそのままブリッジング力となるため,ブリッジング応力を直接的に測定するこができる.また,開口変位は,ブリッジングステビライザと試験片の変形から簡単に求めることができる.応用例として,多結晶アルミナのグレインブリッジング応力の測定をおこなった.その結果,1ミクロン以上の開口変位に対するブリッジング応力の評価が可能であることが確認された.本評価法では,開口変位がゼロのときに生じる最大ブリッジング応力を評価することができないが,ブリッジング応力を外挿することによって推定することが可能である.この方法によって推定されたアルミナセラミックスの最大ブリッジング応力は,他の方法で求められた最大ブリッジング応力とほぼ同じであった.本方法は,ブリッジング材料の繰り返し疲労のカギである,繰り返し変形に対するブリッジング応力の減衰を定量的に評価できる唯一の方法である.本研究の研究成果は,日本機械学会論文集において発表されている.また,日本機械学会のインターナショナルジャーナルにおいても掲載予定である.
ランタノイドを添加した光増幅酸化ケイ素薄膜の作成と評価

リモートプラズマCVDによって、原料としてHMDS(hexa-methyl-disilane)とTICS(tetra-isocyanate-silane)を用いて絶縁膜の形成に関する研究を行った。HMDSを用いることにより高品質なa-SiC:H薄膜を作成できる。TICSは-OH、H_2Oを含まないSiO_2のCVDプロセスに用いられるモノマーとして比較的新しいものである。TICS分子内にはNが存在するが、その堆積にNは含まれない。このTICSによる膜堆積のプロセスについてTEOS+O_2及びSiH_4+O_2による膜堆積のプロセスと比較する実験を行った。TICS+O_2によるSiO_2の膜堆積のプロセスは、SiH_4+O_2によるものと非常に似ているということがわかった。また、パターンの入った表面上でのステップカバレージについてもHiH_4+O_2によるものと同様の特性を示した。しかし、これらのフィルムは大気中に放出されると容易に水分を吸収し、電気抵抗が低下する。これらに加えて、SiO_2薄膜へのEr^<3+>の注入を試みる実験を行った。Er^<3+>源としては昇華温度の高いTris(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptane-dionato)erbium(III)を用いた。様々な実験条件の下で堆積を行ったが、Er^<3+>の注入された薄膜は得られなかった。Trisはその大きくて複雑な構造のため、プラズマで生じた酸素ラジカルによって、薄膜表面で吸収されるまでには十分に分解されなかったと考えられる。よって、現在SiO_2薄膜へのEr^<3+>の注入の実験は、他のEr^<3+>源を使うことによって行っている。
ゾル-ゲル法を用いた高密度な不斉空間を持つポリシロキサン光学分割膜の創製

かさ高いキラルなピナニル基を持つシリルアセチレンポリマーよりの膜が優れた光学分割能を示すこと、そしてこの膜は孔のない緻密な膜で複数のかさ高いキラルなピナニル基の間隙が『高密度な不斉空間』を形成し、ここをラセミ体が透過する際にR体とS体で拡散性の差が生じ光学分割が行われると考えられたことを見い出した。しかしながらこの不斉空間は非常に狭く、またピナニル基もかさ高く運動性が低いためにこの膜では透過速度が非常に低いものとなった。この点は同じピナニル基をペンダントに持ち、より主鎖の柔らかい『ポリシロキサン』を含む膜により透過速度の向上に成坊し解決した。ゾル-ゲル法によるラダーあるいは網目構造を目的とした場合は、架橋やシラノール基の同時に生成が起こり、膜全体の不均一化を引き起こし、透過性能を低下させた。またアルキルシロキシ基の加水分解で明確な分子間隙の生成を期待した場合も、水酸基の生成による水素結合形成が起こるため分子間隙は保持されなかった。したがって、膜状態での『ゾル-ゲル法』あるいはアルキルシロキシ基の加水分解による構造修飾をできるだけ他の構造に影響を与えずに行うことが必要である。これらの結果から、本研究で得られた結論を以下にまとめる。1)『高密度な不斉空間』は高い選択性をもつ光学分割膜の実現に重要である。2)『ポリシロキサン』構造の導入は透過性の向上に効果を示す。3)膜状態での『ゾル-ゲル法』あるいはアルキルシロキシ基の加水分解による構造修飾は膜強度の低下や膜中の欠陥の生成を併発し、制御が難しい。まず、キラルグループを含むアルコキシシリル末端アセチレン誘導体(ハイブリッドモノマー)の合成および重合の予備段階として、数種のアルコキシシリル末端アセチレン誘導体の合成と重合およびアルコキシシリル基の加水分解反応を試みた。アルコキシシリル末端アセチレン誘導体は、三重結合の導入反応後の保護基の除去の際にアルコキシシリル基を損なうことなく合成することができた。また、三重結合のみの重合により高分子量体を得ることができた。得られた高分子は優れた製膜性を示した。この高分子のアルコキシシリル基の加水分解反応を膜状態で試みたが、主鎖の分解が併発し製膜性の低下が見られた。さらに得られた膜の光学異性体選択透過測定の予備段階として、気体透過性を測定し、加水分解前後での透過性の変化を調べた。その結果、製膜性を維持した程度の反応条件では透過性能の変化は小さかった。次にキラルグループを含むアルコキシシリル末端アセチレン誘導体(ハイブリッドモノマー)の合成および重合の一例として、光学活性なピナニルシリルオキシフェニルアセチレンの合成と重合を行った。低収率ながらも高分子量体を得ている。現在、このキラルポリマー(ハイブリッドポリマー)のキャラクタリゼーション、製膜、加水分解条件について検討中である。1.研究目的申請者らは嵩高いキラルなピナニル基を持つシリルアセチレンポリマーよりの膜が優れた光学異性体選択透性を示すことを報告している。この膜は孔のない緻密な膜で複数の嵩高いキラルなピナニル基の間隙が不斉な空間を形成し、ここをラセミ体が透過する際にR体とS体で拡散性の差が生じ光学分割が行われると考えられた。しかしこの不斉空間は非常に狭く、またピナニル基も嵩高く運動性が低いためにこの膜では透過速度が非常に低いものとなる。またこの不斉空間は透過条件によっては破壊されやすい不安定なものであった。

そこで本研究ではより柔らかい主鎖を持ち、かつ安定な不斉空間を有する高分子膜を得ることを目的として、嵩高い光学活性基を持つ高分子残基を持つアルコキシシランを合成し、これを製膜したのち、キラルグループ部分を加水分解後の溶媒抽出により除去し、安定かつ運動性を持った不斉空間を構築する。これを用いて高い光学異性体選択透過性を実現する。2.研究実績(1)アルコキシシリル基含有アセチレンポリマーの合成アルコキシシリル基をもつ末端アセチレン誘導体を合成、重合し、得られた高分子より膜を得た。(2)膜中のアルコキシシリル基の加水分解による空間を含む膜の調製と透過性への効果このポリマー膜の加水分解と抽出によってアルコキシ基を除去し、空間を形成させ、得られた膜の透過性能の変化を調べ、空間の効果を検討した。これにより膜中のアルコキシ基の除去の最適条件を検討した。(3)キラルなアルコキシシリル基含有アセチレンポリマーの合成キラルなアルコキシシリル基をもつ末端アセチレン誘導体を合成、重合し、得られた高分子より膜を得た。(4)膜中のキラルなアルコキシシリル基の加水分解による不斉空間を含む膜の調製このポリマー膜の加水分解と抽出によってアルコキシ基を除去し、不斉空間を形成させることを試みた。(5)今後、これら膜の光学異性体選択透過能を評価する予定である。
変形性顎関節症における下顎頭吸収機序の解明と治療法の探求

最近の歯科医学分野において注目される疾患として顎関節症が挙げられる。臨床においても、さまざまな症状を有する顎関節症の本質、原因、治療法に関する検討が重ねられてきた。顎関節症にはさまざまな疾患が含まれるが、その中の変形性顎関節症はその症状や病態が重篤で、顎顔面領域にさまざまな影響を及ぼすため、特に関心が寄せられている。本研究において、変形性顎関節症の発現を一般母集団で調査したところ、若年成人における発現率がかなり高いことが示された。そこで、これらの患者群を対象として、形態計測学的、生体力学的、組織化学的、生化学的検討を行った結果、変形性顎関節症患者の形態的特長、下顎頭軟骨の機械的負荷に対する応答性、生化学的診断指標の有用性などが明らかとなった。とりわけ、下顎頭軟骨におけるCMP反応と尿中ピリジノリン、デオキシピリジノリン比が被験者群で高いことが明らかとなった。また、これらの知見に基づいて矯正歯科治療を適応した患者群において、適切な治療体系を用いることが下顎頭、とりわけ関節軟骨の適応反応を引き出すことにつながることが明らかとなり、新たな治療体系の確立のめどが達成された。本研究では,多層断層X線写真や磁気共鳴影画像(MRI)により顎関節病態を正確に判定し,その結果と生化学的分析所見との関係を明らかにすることを目的とする。そこで、本年度は、顎関節内障のなかで最も重篤な病態を示す変形性顎関節症(OA)を対象として,1)下顎頭位と顎関節病態の関連性,2)顎関節機能と顎関節病態の関連性,3)滑液の生化学的性状と顎関節病態の関連性,4)関節軟骨の組織構造と顎関節病態の関連性、の4点の検討を行った。その結果、下顎頭位は顎関節内の病態、すなわち顎関節内障の進行度に応じて特異的に変化し、これが下顎頭に作用する機械的負荷の特性(大きさ、性状)を決定する可能性が示唆された。また、関節機能も顎関節内の病態に応じた特徴的パターンを示すことが明らかとなった。これらの所見は、変形性顎関節症を鑑別するための重要な指標となる。さらに、ある体系に基づく治療を受けたOA患者群について、治療前後の下顎頭形態の変化を検討したところ、治療による咬合、顎顔面形態、とりわけ下顎骨の位置や形態の変化に呼応した適応変化を呈することが明らかとなり、矯正歯科治療の指針とその意義が強く示された。一方、滑液ならびに関節軟骨の分析については、収集した試料が十数例と未だ不十分であるが、現在までに、OA患者の関節軟骨層には高いレベルのCMP(軟骨基質タンパク質)が分布していることが明らかとなった。このことから、変形性顎関節症は関節軟骨層に何らかの炎症性破壊が進行した結果である可能性が強く示唆された。さらに、培養軟骨細胞に持続的伸展力を負荷した実験系において、細胞の増殖、分化が抑制されたことから、器質的病変の初発因子として関節軟骨に対する機械的負荷の不均衡が特筆される。この点については、既に昨年の第57回日本矯正歯科学会(東京)において公表したが、さらに平成10年度日本顎関節学会において発表する予定である。とりわけ、下顎頭軟骨におけるCMP反応と尿中ビリジノリン、デオキシビリジノリン比が被験者群で高いことが明らかとなった。
ALS運動ニューロンにおけるGLUR2RNA編集異常の解析

孤発性筋萎縮性側索硬化症(ALS)運動ニューロンでは、AMPA受容体G1uR2サブユニットQ/R部位のRNA編集が低下しており、これはRNA編集酵素adenosine deaminase acting on RNA type 2(ADAR2)の活性低下によると考えられる。この分子変化が神経細胞死を引き起こす直接原因と考えられるので、G1uR2 Q/R部位のRNA編集異常がADAR2活性低下のみによりもたらされるかどうかを、Cre/LoxP系により一部の運動ニューロンでADAR2が欠損するコンディショナルノックアウトマウスで検討した。2ヵ月齢4匹の変異マウスからレーザーマイクロディセクターを用いて切り出した運動ニューロン3個からなるグループでのG1uR2 Q/R部位のRNA編集率は、0%、17-53%、56-98%、100%であり、ADAR2遺伝子のCreによる組み換えによりG1uR2 Q/R部位の編集率が0%になること、これらのグループでは3細胞のうち、それぞれ、3,2,1,0個でCre発現によるADAR2欠損が生じていた。この検討により、ADAR2 G1uR2 Q/R部位のRNA編集は専らADAR2により触媒されることが明らかになった。我々が既に報告している孤発性ALS脊髄前角におけるADAR2mRNA発現量の低下と合わせると、孤発性ALS運動ニューロンでは、ADAR2活性が低下していると考えられる。さらに、この変異マウスは緩徐進行性の運動ニューロン死を引き起こすことから、孤発性ALS運動ニューロンにおけるこの分子異常は神経細胞死の直接原因である可能性が高い。我々が明らかにした、孤発性筋萎縮性側索硬化症(ALS)脊髄運動ニューロンにおけるグルタミン酸受容体サブユニットGluR2のRNA編集低下の原因を探ることを目的とした。GluR2 Q/R部位のRNA編集は、RNA編集酵素ADAR2(adenosine deaminase acting on RNA type2)により触媒され、ALSにおけるこの部位の編集率低下はADAR2活性の低下に依ると考えられる。このことを明らかにするために、ALS組織におけるADAR2基質のRNA編集率の変化、ADAR2 mRNAの発現レベルを指標としADAR2活性の変化を測定した。凍結保存したALS827例及び正常対照1215例の剖検脊髄前角組織単一ニューロン組織を用い、GluR2及びADAR2 mRNAの定量と共に、ADAR2の基質として知られているGluR2 Q/R部位,R/G部位,GluR6 Q/R部位,kv1.1I/V部位の編集率との間の相関性を検討した。これらADAR2基質の間での相関性は見られず、基質ごとに異なる機構によりADAR2によるRNA編集が行われていることが示唆された。これは、正常対照単一ニューロンの検討では、GluR2 Q/R部位が100%に編集されているにもかかわらず、kv1.1I/V部位の編集率は、ニューロンごとに、その前角に占める位置依存性に大きく異なることに明瞭に表れている。孤発性ALSにおける検討から、GluR2 Q/R部位のRNA編集はADAR2 mRNA発現量により規定されると考えられ、他の編集部位ではADAR2発現量に依存しない調節機構が存在する可能性がある。
生体分子中の電子移動とプロトン移動の微視的理論とシミュレーション

タイプIに属する電子伝達銅タンパク質であるプラストシアニンについて、非経験的分子軌道計算と分子動力学シミュレーションを組み合わせた微視的解析を行い、近年報告された超高速ポンプ・プローブ分光と共鳴ラマン散乱の実験結果と比較しながら議論した。結果を要約すると、(1)Cu-S(Cys)結合伸縮、N(His)-Cu-N(His)変角振動、およびS(Cys)-Cu-N(His)2ピラミッド構造の屈曲運動の3つの分子運動が、基底状態から配位子金属間電荷移動(LMCT)励起状態への励起に最も強く結合する。(2)LMCT状態と基底状態の間のエネルギーギャップは、平均において約8kcal/molよりも近付くことはなく、光励起状態からの失活は、まずd-d励起状態とその下の第一励起状態を経てから、基底状態へ緩和すると予想される。これは、超高速ポンプ・プローブ分光から示唆された結果と整合している。(3)上記の第一回目のポテンシャル交差の後、約500フェムト秒でコヒーレントな回帰が見られ、再度交差点に近づく。この動力学的振舞いは、Cu-S(Cys)結合の開裂とそれに伴うN(His)-Cu-N(His)構造の反作用的応答と最もよく相関する。(4)約500フェムト秒以後は、エネルギーギャップの動力学は乱雑化され、統計平均後には平坦な経時変化を示す。しかしながら、平均化される前の個々の軌道には、ポテンシャル交差を引き起すに十分な大きさの揺らぎが見られる。すなわち、この時間領域では、ランダムな熱的揺らぎによって失活が起こることが示唆される。本年度は、準量子的時間依存ハートリー法の開発と水素結合構造における同位体効果への応用、代表的なブルー銅タンパク質であるプラストシアニンにおける光誘起配位子金属間電荷移動の分子動力学シミュレーション、の2テーマについて研究を行った。水素結合構造、特にその同位体効果を正しく記述するには、プロトンの量子性を適切に考慮することが不可欠である。同様に、膜タンパク質におけるプロトンポンプ輸送や、酵素触媒反応におけるプロトン移動反応を正しく取り扱うためにも、プロトンの量子力学的波束の拡がりとゼロ点エネルギーの効果を適切に取り入れる必要がある。本研究では、これらの観点について、現実的な分子モデルにも適用可能な新手法である準量子的時間依存ハートリー法を開発し、水素結合モデルにおける構造相関と同位体効果を計算し、定量的に良い結果が得られることを示した。次に、プラストシアニンについては、非経験的分子軌道計算に基づいて励起状態ポテンシャルエネルギー曲面を構築し、平衡および非平衡の分子動力学シミュレーションを実行した。特に、電子状態間遷移を記述するエネルギーギャップ座標の動力学を初めて計算し、銅イオンに配位したシステインと二つのヒスチジンの構造変化との動的結合の様相を明らかにした。非平衡動力学シミュレーションでは、電荷移動励起状態から銅イオン3d電子の配位子場励起状態へのポテンシャル交差が約70フェムト秒の高速で起こり、システイン配位の切断に続くヒスチジン残基の反跳運動がコヒーレントな振動を示し、その後は熱的なランダム運動によって非断熱遷移が起こるという描像を新たに提示した。
CCDカメラマイクロフォンの実現に関する研究

通常のマイクロフォンが音声入力,音声信号出力であるのに対し,本研究ではCCDカメラによる口唇および舌の画像情報入力,音声信号出力のマイクロフォンシステムの構築に目的があった.本システムは,大きな環境雑音下の音声も画像入力という本質的に異なった媒体により大雑音の分離が可能となるほか,実際の発声をしなくても音声信号が送れるという本質的な秘話機能や声帯に障害を持つ人の発声代替機能も持つ.昨年度までに本報告者が考案した2種のアナログ型構成法,すなわち,(1)直接法(口唇および舌の画像情報をニューラルネットを介し直接音声スペクトルに写像する方法)と(2)伝達関数法(口及び舌の画像情報から声道の伝達関数を求め適当な音源と伝達関数から音声の合成を行う方法)の中でも,後者を中心に基礎システムの構築と実験を行った.これまでに得た結果をまとめる.まず,動画像から音声への変換を日本語5母音を基にシステムを構成した.昨年の疑似動画像から本年度は真の動画像を処理するシステムとした.具体的には伝達関数と対応する声道断面積関数を通し,画像情報からの音声信号化システムを構成した.日本語5母音を基に構成したシステムであるが,英語の3母音も合成可能であることが分かった.次に,発声不能者の発声代替システムとしての可能性を検討するため,聴取者の慣れによる聴取力向上の実験を行った.次ページの文献欄の文献にも示されるようにテストを繰り返す度に認識率(聴取率)は向上し,5日間で69%から90%にまでなった.正解は聴取者に提示されていないので,純粋な慣れによる聴取力の向上と考えられ,発声代替システムの可能性が示された.最後に,子音への適用のための拡張をはかり,子音の内有声破裂音についての検討を行った.音声の品質には向上の余地があった.以上より,子音処理の改善の後にCCDカメラマイクロフォンの実現の可能性が十分あることが分かった.通常のマイクロフォンが音声入力,音声信号出力であるのに対し,本研究ではCCDカメラによる口唇および舌の画像情報入力,音声信号出力のマイクロフォンシステムの構築に目的があった.本システムは,大きな環境雑音下の音声も画像入力という本質的に異なった媒体により大雑音の分離が可能となるほか,実際の発声をしなくても音声信号が送れるという本質的な秘話機能や声帯に障害を持つ人の発声代替機能も持つ.昨年度までに本報告者が考案した2種のアナログ型構成法,すなわち,(1)直接法(口唇および舌の画像情報をニューラルネットを介し直接音声スペクトルに写像する方法)と(2)伝達関数法(口及び舌の画像情報から声道の伝達関数を求め適当な音源と伝達関数から音声の合成を行う方法)の中でも,後者を中心に基礎システムの構築と実験を行った.これまでに得た結果をまとめる.まず,動画像から音声への変換を日本語5母音を基にシステムを構成した.昨年の疑似動画像から本年度は真の動画像を処理するシステムとした.具体的には伝達関数と対応する声道断面積関数を通し,画像情報からの音声信号化システムを構成した.日本語5母音を基に構成したシステムであるが,英語の3母音も合成可能であることが分かった.次に,発声不能者の発声代替システムとしての可能性を検討するため,聴取者の慣れによる聴取力向上の実験を行った.次ページの文献欄の文献にも示されるようにテストを繰り返す度に認識率(聴取率)は向上し,5日間で69%から90%にまでなった.正解は聴取者に提示されていないので,純粋な慣れによる聴取力の向上と考えられ,発声代替システムの可能性が示された.最後に,子音への適用のための拡張をはかり,子音の内有声破裂音についての検討を行った.音声の品質には向上の余地があった.以上より,子音処理の改善の後にCCDカメラマイクロフォンの実現の可能性が十分あることが分かった.
多孔性配位錯体の結晶複合化による相乗的構造転移現象の機構解明と吸着挙動制御

本研究は,多孔性の配位錯体微粒子が示す構造転移に起因する特異な吸着挙動を制御し,所望の条件での構造転移を示す材料設計指針の確立を目的とする。錯体微粒子の化学組成を試行錯誤的に変化させる従来の試みとは全く異なり,本研究のアプローチでは,粒子径・形状の制御および結晶複合化による相乗的な構造転移制御,そして,それによる吸着特性制御を目指す。本年度は,Soft MOFのコアシェル型粒子合成に向けて,Zeolitic Imidazolate Framework (ZIF)を対象のSoft MOFとして検討を行った。具体的には,コア粒子に亜鉛イオンと2-methylimidazole (2-MIM)から構成されるZIF-8を,シェル部にコバルトイオンと2-MIMからなるZIF-67を用い,コアシェル複合化によるゲート吸着挙動への影響を検討した。具体的な内容は以下のとおりである。A. ZIF-8コア粒子の合成:亜鉛イオンと2-MIMの水溶液を,マイクロリアクタで混合した。混合後,速やかに核生成が進行し,粒子径200 nm程度のZIF-8粒子が得られた。B. ZIF-8@ZIF-67粒子の合成:Aで合成したZIF-8粒子とコバルトイオンの混合液と2-MIMをマイクロリアクタで混合した。コア粒子濃度が低いと,単独のZIF-67が析出したが,コア粒子濃度を大きくし界面を多く提供することで,コア粒子表面でのシェル形成反応が優先的に進行し,ZIF-8@ZIF-67コアシェル型粒子が形成された。C.吸着特性評価:A, Bで合成した粒子の吸着等温線を測定したところ,コアシェル複合化することによって,ゲート吸着挙動が緩慢になることが明らかとなった。界面の形成によって,協働的に構造転移が誘起されるためと考えられる。当初の研究実施計画に沿って検討を行い,ほぼその目的を達することができたため。吸着による体積変化を伴わない系として,今年度に合成を試みたZIF-8@ZIF-67複合型MOF微粒子の特性を詳細に評価すべく,コア粒子のサイズ・シェル厚みを変化させ,それらが吸着挙動に与える影響を検討する。さらに,体積変化を示す系のモデルとして,銅錯体について,そのコア粒子サイズ・シェル厚みがゲート吸着挙動に与える影響を評価する。得られた結果の比較・検討を通して,Soft MOFのコアシェル複合化による界面形成が,どのようにゲート吸着挙動に影響を与えるか,さらにはSoft MOF自体の体積変化とどのように関係するかを,系統的に評価する。その上で,吸着挙動を予測し得る工学モデルの構築を目指す。本年度は,構造の変化しないRigid MOFをコア部に,構造柔軟性を有するSoft MOFをシェル部に有するコアシェル型Soft MOF粒子合成に向けて,まず,Rigid MOF微粒子の合成を試み,その上で吸着/脱着特性を評価した。まずは,コア部,シェル部ともに,銅イオンにビピリジンが配位することで形成される2次元レイヤーが積層した構造を有する錯体を対象に検討を行った。シート間を接続する柱としての役割を担う分子が異なるように設定することで,コアとシェルで同様の結晶構造とし,結晶複合化の実現を目指した。銅イオンと配位子の溶液を,それぞれシリンジポンプを用いてマイクロリアクタに送液し,混合することで,配位反応を進行させ,錯体結晶を得た。得られた粒子を走査型電子顕微鏡で観察したところ,粒子サイズは数十マイクロメートル,直方体形状であった。粉末X線回折装置で結晶構造を解析すると,Reference patternと一致したことから,Rigid MOFの生成を確認した。また,同様の手順で,シェル部に用いるSoft MOF粒子を単体で合成した。電子顕微鏡観察から,数マイクロメートルの直方体形状の粒子生成を確認した。B.吸着等温線測定Aで合成したMOFの吸着等温線を測定した。Rigid MOFは吸着量が少なかったため,前処理条件の検討が必要と考えられる。Soft MOFは,粒子サイズに依存した等温線を示した。