hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
民主化支援活動の比較研究

そこでは、過去の事例を踏まえて、平和構築の目標の一つである民主化を進めるにあたって多様なアクターが参加する「民主的」パートナーシップの重要性と課題にも触れている。また、2016年6月には国際開発学会で「ルワンダのガバナンスに対する国際関係の影響の検証」を報告予定である。同報告では、本研究の成果の一部を生かして、ルワンダの民主化やガバナンスに対する民主化支援を含めた国際的な影響を検証する。本研究の目的は、複数のアクターによる複数の国家への民主化支援、特に人権に関する外交圧力・対話、選挙監視・支援、市民社会支援の事例について、(1)対象国の民主化の段階が異なる中で、各支援アクターが支援内容を決めた根拠や理由、(2)各アクターの支援が対象国の民主化にもたらした効果を明らかにし、それらを比較することで、どのように決定された、どのような内容の活動が、どのような国際的・国内的環境の下で、民主化の過程(の一部)に正ないし負の影響を与えうるか明らかにする。そのために本研究は、主要な国際アクターによる、ミャンマー、ルワンダ、フィリピン、カンボジア、インドネシア、エジプトなどに対する、人権に関する外交圧力・対話、選挙監視・支援、市民社会支援につき、3年間を通じて調査・比較する。27年度は、前年度に延期したエジプトを中心に民主化支援の事例を調査・分析を行い、研究をまとめることを計画していた。27年度は、これまでの調査のフォローや、その国の事例分析が比較的順調に進んだ。しかし、エジプトを含めた中東の治安状況が引き続き悪い状態で、エジプトへの現地調査は、27年度も断念せざるを得なかった。他方で、軍事政権から民政移管が行われ、最初の本格的な選挙が実施されたミャンマーについて、実地調査を含めて、民主化・ガバナンスの状況と市民社会の現状及び国際的な支援・関与について考察を行った。結果、民主化の移行期における先進諸国や国際機関の支援・関与戦略の一端が明らかとなった。それによって、本研究における民主化支援の比較分析がいっそう包括的なものとなることが期待できるが、今後の動きの追跡調査が必要である。また、エジプトの調査ができなかったため、本来予定されていた計画のまとめは今年度中には達成できなかった。本研究では、主要な国際アクターによる、ミャンマー、ルワンダ、フィリピン、カンボジア、インドネシア、エジプトなどに対する、人権に関する外交圧力・対話、選挙監視・支援、市民社会支援につき、支援の決定と実施のレベルに分けて調査・比較するものである。最終年度の28年度は、前年度に引き続き文献やウェブで情報を収集するとともに、国内外で実地調査を行った。2017年2月には、これまで延期になっていたエジプト調査を行い、民主化及び民主化支援について実態調査を実施した。本研究の全体の成果については、現在まとめている途上にあり、最終的な形にはなっていないが、28年度も上記の作業を通じていくつかの関連した研究成果を生んでいる。まず、松下冽・藤田憲編著『グローバル・サウスとは何か』ミネルヴァ書房所収の単著論文「紛争後の平和構築ーオーナーシップと民主化の課題を中心に」として2016年11月に公表した。
心臓植込み型電子機器装着患者の歯科治療時の安全性に関する研究

歯科用電子機器がペースメーカー(PM)や植込み型除細動器(ICD)に与える影響をIrnich人体ファントム水槽内に通電させ電磁干渉を測定した。その結果、電気的根管長測定器と超音波器具では電磁干渉は認められなかったが、高周波メスでは認められ、PMやICDに誤作動を誘発する可能性が示唆された。PM装着患者1名、ICD装着患者1名に対して電気的根管長測定器、超音波器具を使用した際の心電現象を多チャンネル高分解心電計で評価した結果、致死的不整脈、脱分極指標と再分極指標での異常は認められなかった。植込み型電子機器装着者が安全に歯科治療を受けるためには歯科治療に使用する電気機器が植込み型電子機器に与える影響を調査し安全を確保する必要がある。本科学研究費で行なう研究の目的は,歯科用治療用電子機器が心臓ペースメーカー、植込み型除細動器に与える影響を調査することである。平成25年度は,障害者歯科医療学会にて「埋込み型電子機器装着例の根管治療での問題点と対応について」の演題で,多チャンネル高分解能心電計(ドリームECG)を用いて埋め込み型電子機器装着患者の歯科治療時の不整脈惹起作用について検討した結果を報告した.(岩手医科大学歯学部倫理委員会の承認(No.01206)を得て行なった.)対象は,根管治療のため超音波機器,電気的根管長測定器の使用が必要であった,ペースメーカー装着者1名,植込み型除細動器装着者1名である.治療前に循環器内科専門医の十分な問診を行なった後に,ドリームECGを装着し,治療中の不整脈および循環器動態を測定した.治療に際しては循環器内科専門医と歯科麻酔専門医が立ち会い,不測事項発生時への充分な対応をした.いずれの症例でも,心電図モニターで若干のノイズ増加を認めるものの,致死的不整脈,脱分極指標および再分極指標で異常を認めなかった.日常の歯科治療では,歯科用医療機器(超音波治療器,電気的根管長測定器)の使用が必要な症例もあり,今後,歯科医療機器の埋込み型電子機器への対策が必要であることが示唆された.歯科用電子機器がペースメーカー(PM)や植込み型除細動器(ICD)に与える影響をIrnich人体ファントム水槽内に通電させ電磁干渉を測定した。平成24年度は,1)歯科用電気機器の外部漏洩電磁界測定を行なった.対象機種は,電気的根管長測定器(3機種),エンド用ロータリー器具(2機種),歯科用レーザー(1機種),LED照射器(3機種),ハロゲン照射器(1機種)マイクロモーター(5機種),歯科用タービン(3機種)超音波スケーラー(3機種),エアースケーラー(1機種),電気メス(1機種),加熱根管充填器(1機種)で行なった.その結果,多くの機種では, 0.1 mTesla以下であったが,マイクロモーター,エンド用ロータリー器具,超音波スケーラー,加熱根管充填器,ハロゲン照射器の一部で1 mTeslaを超える製品が見られ,その最大値は7 mTeslaであった.2)植込み型電子機器に対する影響を測定・評価するために,金属部品を全く使用せずアクリル板とセラッミックねじを使用してIrnich人体ファントムを改変した模型を作製した.現在,ペースメーカー,ICD,CRTへの機器への影響を調査中である.まず、歯科治療用電子機器がペースメーカー(PM)、歯科用電気機器が植込み型除細動器(ICD)に与える影響をIrnich人体ファントムの水槽内に通電させ電磁干渉を測定した。使用した歯科用機器は、電気的根管長測定器(3種)、高周波メス(1種)、超音波器具(2種)である。その結果、高周波メスではICD、PMのいずれにも電磁干渉が認められた。その他の機器については明らかな電磁干渉は認められなかった。ICD、ペースメーカー装着者に対して高周波メスを使用するべきではないことが明らかとなった。この結果については第143回日本歯科保存学会にて報告する。次に、電気的根管長測定(EMR)と根管内超音波洗浄時(US)の不整脈惹起作用について,多チャンネル高分解能心電計(ドリームECG)にて検討した.USならびにEMRの使用が必要なPM装着者1名,ICD装着者1名を対象とした.治療前に循環器内科専門医と歯科麻酔専門医による問診を行ない,ドリームECGを装着して治療中の循環器動態を測定した.治療には循環器内科専門医と歯科麻酔専門医が立ち会い,不測事項発生時への充分な対応をした.いずれの症例でも根管治療中にEMRならびにUSを使用した.ドリームECGで,致死的不整脈,脱分極指標および再分極指標で異常を認めなかった.PMあるいはICD装着患者において,十分な問診,歯科治療時の適切な循環動態の把握により,US,EMRを用いた場合でも安全な歯科治療遂行の可能性が示唆された.また,歯科治療中の循環動態の把握にドリームECGが有効であると思われた.これらは、第141回日本歯科保存学会(山形)にて報告し、現在日本歯科保存学会雑誌に投稿(査読)中である。

今回の研究成果を踏まえて、心臓植え込み型装置者に対する歯科治療のIN VIVOでの安全性を2729年度科学研究補助金にて明らかにする。歯科保存学多チャンネル高分解能心電計(ドリームECG)を用いて埋め込み型電子機器装着患者の歯科治療時の不整脈惹起作用について検討する研究(岩手医科大学歯学部倫理委員会の承認(No.01206))については順調に順調に進行している.歯科用機器が発生する電磁波の測定は終了している.現在,歯科用機器が植え込み型電子機器機器に与える電磁干渉,通電による誤作動について検討している.平成24年度は,1)歯科用電気機器の外部漏洩電磁界測定を行なった.一部の機器で最大7mTeslaの磁界が測定された.これらの機器の植え込み型電子機器(ペースメーカー,ICD,CRT)への影響を調査するべく,金属部品を全く使用せずアクリル板とセラッミックねじを使用してIrnich人体ファントムを改変した模型を作製した.現在,ペースメーカー,ICD,CRTへの機器への影響を調査中である.若干遅延しているのは,Irnich人体ファントムを改変した模型を作製に際して,図面,設計の依頼ならびに発注,作製に予想よりも時がかかったためである.また,当初予定していたエフォート値と比較して,本学の学生の自験症例中心とすべく教育改革での主要メンバーとなったことから教育のエフォートが高くなり,本課題のエフォートが低下したためであると考える.当初の研究医計画である,歯科用機器が発生する電磁波の測定は終了している.現在,歯科用機器が植え込み型電子機器機器に与える電磁干渉,通電による誤作動について検討している.当初の研究計画を前進させ倫理委員会の承認を得て,埋め込み型電子機器装着患者の歯科治療時の不整脈惹起作用についてを多チャンネル高分解能心電計(ドリームECG)を用いて検討する研究を追加し研究を行なっている.平成25年度は,24年度に作製したIrnich人体ファントムを改変した模型を用いて,直接体内を通電しない機器では1m Teslaを超えた歯科用機器について,直接体内を通電する歯科用電気機器については全機種についてIrnich人体ファントムの水槽内に通電用ロッドに通電させ植込み型電子機器に対する影響をプログラマーをメドトロニック社より借用して測定・評価し,学会報告予定である.研究計画の一部変更で,歯科治療用電子機器が植え込み型電子機器装着者の循環動態に与える影響を繰り上げて実施したために次年度使用額(\117,481)が生じた.この次年度使用額(\117,481)は,種々の歯科用電子機器が植え込み型電子機器に与える影響をIrnich模型で測定,評価する研究で使用する予定である.平成25年度は,24年度に作製したIrnich人体ファントムを改変した模型を用いて,直接体内を通電しない機器では1 m Teslaを超えた歯科用機器について,直接体内を通電する歯科用電気機器については全機種についてIrnich人体ファントムの水槽内に通電用ロッドに通電させ植込み型電子機器に対する影響をプログラマーを使用して測定・評価する.研究の遂行には植え込み型電子機器ならびにこれらの機器の誤作動の有無を調べるための専用のプログラマーが必要であるが高額であるため,メドトロニクス社から借用する.その際の借用費用と,消耗品に24年度の計画に若干の遅れが生じたため25年度へ繰り越した費用ならびに25年度の研究費を主に使用する.
高精細圧縮動画像におけるフリッカー除去と画質改善

圧縮動画像においては,フリッカーと呼ばれるリンギング状ノイズが観察され,高精細動画像の場合,解像度が高いため,フリッカーが特に目立ち,人間に与える不快感が大幅に増幅される.このフリッカーを除去し,圧縮動画像の画質を改善することが研究目的である.本研究では,高精細圧縮動画像のフリッカー除去にウェーブレット縮退法を適用し,高精細動画像の細かい動き情報を保持しつつフリッカーを低減させる.具体的には,オールパスフィルタに基づく対称直交ウェーブレット変換と,Neighboring Coefficients閾値処理法を導入することで,従来の手法より優れるフリッカー低減性能を実現できる.まず,解像度4Kの高精細動画像を最新のMotion JPEG 2000符号化技術を用いて圧縮し,圧縮率を変化させて,画質の劣化を調査した.圧縮率が高くなるにつれ,その劣化が顕著となり,フリッカー・アーティファクトと呼ばれるリンギング状のノイズを観察できた.このリンギング状のノイズは,中程度の圧縮率(20分の1)でも発生し,その位置と大きさの変化により,視覚的にちらつきを伴い感知されやすい.特に,高精細動画像の場合は,解像度が高いため,フリッカーが特に目立ち,人間に与える不快感が増幅されることを観察できた.次ぎに,ノイズ除去手法の一つであるウェーブレット縮退法を用いて,フリッカーを除去して画質の改善を図った.従来よく利用されたFIRウェーブレットフィルタではなく,本研究グループで開発したオールパスフィルタに基づくIIRウェーブレットフィルタを使用した.オールパスフィルタを使用することにより,従来のFIRフィルタでは実現できなかったウェーブレットの直交性と対称性を同時に実現でき,また,同等以上の性能をより効率的に実現できた.そして,いくつかの4K高精細テスト動画像を用いて,フリッカー除去の実験を行った.フリッカー低減後の4K高精細動画像を主観的および客観的に画質評価を行った.従来の方法より,フリッカーが低減でき,動画像の画質を改善できた.また,フリッカー処理アルゴリズムの効率化を改善し,処理時間が短くなり,4K高精細動画像を高速に処理することができた.高精細動画像をMotion JPEG 2000という符号化方式を用いて圧縮し,フリッカー・アーティファクトが発生することが観察できた.これは,JPEG 2000で用いたウェーブレット変換がシフト不変性が欠如していることが原因と考えられる.本研究では,このフリッカー・アーティファクトを除去するため,ウェーブレット縮退法を動画像の時間方向に適用した.また,ウェーブレット変換に本研究グループで開発したオールパスフィルタで構成された直交対称ウェーブレットフィルタバンクを用いた.このウェーブレットフィルタバンクは,IIRフィルタであるため,少ない演算量で高速に実装できる利点をもつ.また,ウェーブレット縮退法では,信号の形状を損なわず,ノイズを十分に除去するためには,適切な閾値を選択する必要がある.閾値の選択は,ノイズの大きさに緊密に関係するため,まずフリッカー・アーティファクトの強度を計測しなければならない.しかし,フリッカー・アーティファクトの強度を計測する方法と評価基準が未だ確立されておらず,動画像測定によく使われたPSNR(Peak Signal to Noise Ratio)とTI(Temporal Infomation)は,フリッカー・アーティファクトの評価基準として不十分であることを確認した.そこで,本年度では,まずフリッカー・アーティファクトの評価基準について調査を行った.また,フリッカー・アーティファクトを疑似的に作成し,この疑似フリッカー・アーティファクトの強度と閾値の関係についても調査を行った.今年度まで,研究はおおむね順調に進んでいると思います.高精細動画像を圧縮して,フリッカー・アーティファクトが発生することが確認できた.オールパスフィルタを用いた直交対称ウェーブレットフィルタバンクを実装し,ノイズを除去できるようになった.また,フリッカー・アーティファクトを疑似的に作成し,実際のフリッカー・アーティファクトとの比較を行った.また,フリッカー・アーティファクトの評価基準についても調査を行った.動画像圧縮の最新技術には圧縮の限界があり,量子化より情報の一部が削減されたため,復号化された画像の画質が劣化する.特に,圧縮率が高くなるにつれ,その劣化が顕著になる.また,静止画像と異なり,動画像での特有の現象も観察されている.それは,フリッカーと呼ばれるリンギング状のノイズである.このリンギング状のノイズは,中程度の圧縮率でも発生し,その位置と大きさの変化より,視覚的にちらつきを伴い特に感知されやすい.また,高精細動画像の場合,解像度が高いため,フリッカーが特に目立ち,人間に与える不快感が大幅に増幅される.本研究では,このフリッカーを除去し,圧縮動画像の画質を改善することを目的とした.まず,符号化方式におけるフリッカーの発生原因を解明した.Motion JPEG2000では,離散ウェーブレット変換のシフト不変性の欠如で引起され,また,MPEGでは,イントラ予測フレームの挿入が原因であった.次にノイズの性質を解析し,量子化処理による量子化誤差とフリッカーとの関係を調査した.そして,ノイズの性質に応じたフリッカーの除去手法を開発し,ウェーブレット縮退法を用いて,フリッカーを除去することにより,視覚的に画質を改善し,視聴者に与える不快感を解消した.

ウェーブレット縮退法では,従来のFIRフィルタがよく使用されてきたが,FIRフィルタは,直交性と対称性を同時に実現できなかった.そこで,オールパスフィルタを用いてウェーブレットを構成し,ウェーブレット縮退法に応用した.オールパスフィルタはIIRフィルタであり,従来のFIRフィルタと比較し,同等性能をより効率的に実現できた.また,直交性と対称性を同時に満たすことができる.そのため,ウェーブレット縮退法にオールパスフィルタを用いたウェーブレットを応用することにより,フリッカー除去や圧縮動画像の画質改善を達成できた.圧縮動画像においては,フリッカーと呼ばれるリンギング状ノイズが観察され,高精細動画像の場合,解像度が高いため,フリッカーが特に目立ち,人間に与える不快感が大幅に増幅される.このフリッカーを除去し,圧縮動画像の画質を改善することが研究目的である.本研究では,高精細圧縮動画像のフリッカー除去にウェーブレット縮退法を適用し,高精細動画像の細かい動き情報を保持しつつフリッカーを低減させる.具体的には,オールパスフィルタに基づく対称直交ウェーブレット変換と,Neighboring Coefficients閾値処理法を導入することで,従来の手法より優れるフリッカー低減性能を実現できる.現在まで,研究が順調に進んでいると思います.解像度4Kの高精細動画像を圧縮して,フリッカーが発生することが確認できた.また,ウェーブレット縮退法を用いたフリッカー除去アルゴリズムを開発している.開発中の処理アルゴリズムを用いて,フリッカー除去の実験を行っており,フリッカー除去の効果を確認しながら,動画像の画質評価を行った.おおむね順調に実験結果を得られた.今後は,まずフリッカー・アーティファクトの除去アルゴリズムを改善しながら,閾値の選択方法を重点に研究を進んでいく.まず,フリッカー・アーティファクトの評価基準についてさらに調査し,その基準の確立まで研究を進む.同時に,フリッカー・アーティファクトと閾値の関係についても調査を行う.疑似フリッカー・アーティファクト作成法を実際のフリッカー・アーティファクトと似せるように改善する.最終目標は,最適閾値をフリッカー・アーティファクトの強度に応じて自動的に選択することである.画像処理今後は,高精細動画像符号化技術およびフリッカーの除去技術に関連する研究情報を収集しながら,処理アルゴリズムの改良を行う.得られた実験結果を統計的に調査・分析し,画質の改善とともに,実現コスト(演算量)の低減を図る.具体的には,使用するウェーブレットフィルタの最適化、分解レベルの調査、および閾値の最適化などがあげられる.また,各種の高精細動画像を使用し,開発したフリッカー除去手法の性能を調査・評価する.主観的・客観的評価の両方を行う.客観的評価基準として,信号対雑音比(SNR)等があるが,フリッカーを測定する新しい評価が必要と思う.また,主観的な評価は,複数の観察者より処理後の動画像に対し視覚的な評価を行う.年度末の3月中旬と下旬に学会出張があり,出張旅費の事前概算と出張後の清算との間に差異が生じたためである.次年度使用額が小額のため,当初の計画の通り進む予定である.
小・中学校におけるバリアフリー施設としての問題点と今後の課題

日本の義務教育における学校施設の在り方が大きく変わろうとしている。その内容は、情報化・多様化教育、教える教育から学ぶ教育のほか、生涯教育や地域開放、少子化に伴う空き教室の対応などである。その中で、障害をもつ子供達を普通学校において教育する共生教育の動きがみられ、特殊学級の併設などの実施例が目立つようになってきた。今後、学校において障害児を分け隔てることなく教育をする時代に入りつつある中で、バリアフリー環境を配慮した学校の設計条件を明らかにするために、公立の普通学校、養護学校のほか、ハートビル建築についてもその実態を調査した。研究では、「行きたいところに行ける」ことが最も重要であると考え、肢体不自由児の使用を前提にアクセスを中心にトイレなどの水廻り設備についてその問題点を明らかにした。調査の結果、バリアフリー化の努力のみられる学校もあったが、アクセスに関しては何とか使用できるとはいえ、細部について改善の余地が多くみられる。生涯教育や地域開放の役割を考慮すると、建築計画では対象とされにくい建築・人間工学の観点からの評価の重要性が確認された。また、肢体不自由児のほか、視覚や聴覚障害児についての対応も検討すべき時期にきていると考えられる。本年度の調査は、小学校4校、中学校2校、養護学校1校の7校と、ハートビル法の指定を受けた5施股について調査を実施した。研究の主たる目的は、人間工学の立場から「ひと-もの系」で捉えることであり、各建物における使われ方や、部位寸法・ドアの開閉力など、使用者の観点で調査した。調査の結果、普通学校では、問題点が多く見られたが、養護学校では、それなりの配慮がなされ、人との接点に改良点がある。ハートビル建築では、部分的な配慮がなされているが、使用者が不特定多数であることを考慮すれば、改善点は多い。何れの場合も、人間工学的に設計の精度が低いのが実情ではあるが、軽微な改良で使い勝手を向上させることは、可能であると考えられる。高齢社会や少子時代の中で、生活環境や生活構造を変えることは、容易ではないが、身近なところから手をつけること、即ち人間工学の観点から見直すことの意義は、極めて大きいといえる。「行きたい時に行きたい場所に、安全かつ、容易に行くことができ、そこでしたいことができる」ことを大原則として、具体的な配慮事項を整理することが必要である。物の寸法条件や配置の仕方を変えることでも、バリアの解消には十分に役立つことが明らかになった。また、「ハートビル法」や「長寿社会対応型住宅の設計指針」のもつ影響が大きいため、これらの内容の見直しも必須の条件である。そして、学校はこれまでの教育の他に、生涯学習など社会教育としての機能も持たなければならないため、学校用の設計指針を整備するなど、検討の時期がきているものと思われる。
高温型燃料電池の開発とその高性能化

1.溶融炭酸塩型燃料電池の高性能化と耐食材料の開発溶融炭酸塩型燃料電池の高出力化のためには、溶融塩中での酸素の溶解度が重要であることを明らかにした。また、電極材料を開発するために、イットリウムを用いてニッケル電極の表面改質を試みた。ニッケル金属上にUPD法によりイットリウムを析出させた電極ではニッケル金属に比較して優れた分極特性を示すことを見出した。2.固体電解質燃料電池実用化のための要素技術の確立円筒型電池の電解質として、低温プラズマを媒体とした気相電解析出によってイットリア安定化ジルコニア薄膜が作製できることが分かった。また、平板型電池の電解質として8mol%のSc_2O_3を含む正方晶ジルコニアに20wt%のAl_2O_3を複合化させることにより、機械的強度に優れ、かつ高いイオン導電率を有する電解質の作製が可能となった。電極材料と電解質との反応性について検討した結果、マンガン系のペロブスカイト酸化物電極は安定であり、反応生成相であるCaZrO_3の厚さは1000°C、1年間で0.7ー0.02μmの厚さになることが分かった。3.内部改質型燃料電池のための改質触媒の開発白金・金属酸化物触媒では400°C以下でメタノ-ルを100%の選択率で改質することができた。また、内部改質型電池では内部改質に伴なう炭素の生成が問題となるため、CーHーO系の相図から炭素の析出しない領域に水蒸気/メタン分圧を制御して発電を行うことにより、良好な特性が得られることが分かった。
人工タンパク質の新規設計による細胞および抗体ターゲッティング機能分子の創製

ポリペプチドの4α-ヘリックスバンドル構造体またはβαβα-構造体の限定された位置に、細胞接着性機能(RGD配列)や抗体認識機能(糖鎖)等々を導入したターゲティング機能分子の構築を提案した。さらにポルフィリン等の機能団を導入することにより物質情報変換機能を有する独創的な人工タンパク質分子の構築への展開を試みた。前年度、人工的に設計し組み立てたβαβα-構造体(49-ペプチド)に酵素らしさを持たせることを目標に、ペルオキシダーゼをモデルとし、ポリペプチドが形成する内部疎水場を反応場とするFe(III)ポルフィリン環導入βαβα-構造体(基本モデル)の構築に成功しているので、今年度はFe(III)ポルフィリンに配位するHisの位置を変えた(His scanning)4種の49-ペプチドを設計合成した。4種のβαβα型49-ペプチドはいずれもcumene hydroperoxideおよび過酸化水素を用いた(N-methyl-carbamoyl)-3,7-bis(dimetylamino)-10H-phenothiazine酸化活性に相違があり、Fe(III)ポルフィリンへのHisの配位状態と対応していた。特に、Hisの位置を基本モデルの位置から約一巻き分だけ上あるいは下に移動させたものが高活性であり、反応場の微細環境調整に成功した。また、ポルフィリン鉄錯体を坦時したβαβα-構造体を機能的に進化させるため、ポルフィリン環近傍にフラビンの導入を行った。1-benzyl-1,4-dihydronicotinamideを用いてアニリンヒドロキシラーゼ類似活性を測定した。活性はpHおよび有機溶媒含率に対して依存性を示したことから、βαβα-構造体の形成が活性発現に寄与していることがわかった。
治験実施のための教育からの視点に立った研究者教育の検討

国立大学病院臨床研究推進会議加盟施設を対象に、臨床研究を実施する者に対する卒後教育についてのアンケートを実施し、現状を調査した。国立大学病院間では、研究者教育の内容や方法は大きく異なり、質の確保のため、特定の機関(国)が各施設の教育に対し認証を与える制度の導入が必要である(63%が賛同)。東京大学・大学病院臨床試験アライアンスでは、国立大学附属病院長会議で承認を受けた「介入試験を実施する研究責任者の学習目標・シラバス」に準拠したe-learning教材のCREDITSを構築している。我々はCREDITSの倫理関連以外をまとめたダイジェスト版を今回制作した。多くの病院での採用を希望する。近年、アカデミアにおける臨床研究の不正問題が次々と明らかになり、アカデミアによる臨床研究に対する信頼が大きく揺らいできている。これらの不正問題の原因のひとつとして研究者の臨床研究に対する認識不足が挙げられている。そのため臨床研究を実施する研究者の教育は喫緊の課題となっている。また、治験においても国際共同治験が数多く実施されるようになり、国際的に通用する高いレベルの研究者教育が必要とされる。本邦では治験はGCP、臨床研究は倫理指針という2つの異なる基準により実施されるという特殊な状況があり、臨床研究を実施する研究者に対する教育と治験を実施する研究者の教育を分けて考えることが多い。しかし、臨床研究を実施する研究者は治験も実施することが多く、さらに倫理指針より厳しい基準のGCPで実施される治験の教育を行うことは、日本国内の研究者の臨床研究のレベルアップにつながり、また、特定臨床研究なども今後GCPで実施されることも想定されており、臨床研究を実施する研究者に倫理教育のみならずICH-GCPやGCP教育は必要と考えられる。本研究はICH-GCPやGCPによって行われる治験に対する研究者教育を行うことで、研究者全体のレベルアップを図ることを目的に計画した。昨年度は当院泌尿器科の医師主導治験(名古屋大学)に対するスタートアップ時の当院で独自に作成したパワーポイントの教材「GCPトレーニング」(治験教育プログラム)や日本製薬工業協会のGCPトレーニングを参考に作成した教材を用いた「研修医向けクルズス」などのGCP対応の研修を実施した。対象となる受講者に合わせる形で現在2つの教育プログラムを作成した。今年度以降はこれらの2つの教育プログラムの改訂を継続していくとともに、院内あるいは院外の研究責任者を対象として、倫理審査委員会や治験審査委員会に申請に必須の教育プログラムの構築を予定する。治験スタートアップ時の当院独自の治験教育教材「GCPトレーニング」、日本製薬工業協会のGCPトレーニング教材を参考に作成した「研修医向けGCP教材」の2つをすでに作成した。これらの教材を用い、院内の研究者に対し治験の教育をすでに実施した。東京大学・大学病院臨床試験アライアンスで現在構築中の研究者教育教材CREDITSの作成に現在関与している。この教材は国立大学病院臨床研究推進会議で定めた介入試験を実施する研究責任者の学習目標・シラバスに準拠した教材であり、将来的に本邦の多くの研究者が受講できるようにe-learning教材としている。大学病院臨床試験アライアンス(UHCTアライアンス)の「倫理教育委員会・共同倫理審査委員会設置作業班」のプロジェクトリーダーとして、これまでアライアンス内に倫理教育に関するアンケートをとった。すべての大学において何らかの形で研究実施の必須の教育として倫理教育は実施されていた。平成27年度に「GCPトレーニング教材」、「研修医向けGCP教材」を作成した。平成28年度は国立大学病院臨床研究推進会議加盟施設を対象に、臨床研究を実施する研究者への教育に関するアンケートを実施した。その結果、臨床研究の実施にあたり、93%の国立大学病院が介入研究、観察研究のいずれも、その実施に際し研究者の研修を義務づけているが、研修内容や方法は多様であった。また、外部機関で教育・研修をうけた研究者が、自施設で義務付けている研修を受講していない場合には自施設の講習を再度受講する施設が52%、また国立大学病院臨床研究推進会議などの機関が各施設の研究者教育に対し認証を与えることで教育の質の確保をすることに63%の施設が賛成した。研修体制が未整備な施設においては研修の充実を図ることは喫緊の課題と考えられる。東京大学・大学病院臨床試験アライアンスでは、研究者教育教材CREDITSを作成している。この教材は国立大学病院臨床研究推進会議で提案され、国立大学病院長会議で示された「介入試験を実施する研究責任者の学習目標・シラバス」に準拠しており、本邦の多くの研究者が受講できるようe-learning教材となっている。すでに東京大学では臨床研究実施の際の研究責任者・分担者の必須の研修となっている。一方、本邦ではCITI Japanのe-learning教材が研究者の行動規範・倫理教育の講習として多くの施設で採用されている。CREDITSは12章から構成され、第1章から第3章までの倫理教育はCITI Japanと共通しており、すでにCITI Japanを取り入れている施設でCREDITS教材も併用すると倫理教育の部分が重複する。このような重複を防ぐため、本事業でCERDITSの第4章から第12章をまとめたダイジェスト版の作成に取り掛かった。平成28年度は国立大学病院臨床研究推進会議加盟42大学45施設を対象に臨床研究者の教育に関するアンケートを実施し、臨床研究者教育の現状を調査した。国立大学病院臨床研究推進会議などの機関が各施設の研究者教育に対し認証を与えることで各施設の教育の質の確保をすることに対し63%の施設が賛成しているという結果がでた。

このような認証制度を実施するための基本となる教育のシラバス、学習目標としては、国立大学病院臨床研究推進会議で提案され、国立大学病院長会議で示された「介入試験を実施する研究責任者の学習目標・シラバス」がある。東京大学・大学病院臨床試験アライアンスでは現在、このシラバスに準拠した研究者教育教材CREDITSを作成している。CREDITSを本邦の研究者の教育として広めることで各施設の研修体制の向上が図れる。CITIJapanを既に倫理教育として実施している施設では、CREDITSのダイジェスト版(CREDITSの倫理教育以外を概説)を使用することで、重複なくシラバスに沿った受講が可能となる。そのために今回はCREDITSダイジェスト版を作成する。CREDITSダイジェスト版は平成28年度末にはほぼ完成した状態である。CREDITSは大手バイオ医療企業から構成されるTransCelerateのGCP教材(治験実施者対象)を目指している。CREDITSダイジェスト版の作成は、当初の計画であった治験実施者に対する効率的な教育プログラムの構築にあたり、おおむね順調に進展していると考えた。平成27年度に「GCPトレーニング教材」、「研修医向けGCP教材」を作成し、院内の研究者の教育に活用した。平成28年度は国立大学病院臨床研究推進会議加盟施設を対象に臨床研究を実施する研究者の教育の関するアンケートを実施した。その結果、介入研究、観察研究いずれもその実施にあたり、93%の国立大学病院が研究者の研修を義務づけているものの研修の内容や方法に大きなばらつきが見られた。また、外部の機関で教育・研修をうけた研究者が、自施設で義務付けている研修を受講していない場合には自施設の講習を再度受講する施設が52%であり、また、国立大学病院臨床研究推進会議などの機関が各施設の研究者教育に対し認証を与えることで教育の質の確保をすることに63%の施設が賛同した。研修体制が未整備な施設においては研修の充実を図ることは喫緊の課題と考えられた。東京大学・大学病院臨床試験アライアンス(関東甲信越の国立大学8大学9施設の治験・臨床研究支援部門で構成されるネットワーク)では、研究者教育教材CREDITS(e-learning教材)を構築している。この教材は国立大学病院臨床研究推進会議で検討され、国立大学病院長会議で示された「介入試験を実施する研究責任者の学習目標・シラバス」に準拠したものであり、全国的に広く活用されることが望まれる。平成29年度は、CREDITSの倫理関連以外の項目をまとめたダイジェスト版(e-learning教材)を作成した。CREDITSのダイジェスト版は現在信州大学の研究者が閲覧可能となり、院内の研究者教育に役立っている。さらに、研究者が手軽にいつでも参照できるようにCREDITSのダイジェスト版を印刷し、冊子「臨床研究、その進め方ー臨床研究に関する教育ー」を作成した。
界面活性剤水溶液の回転円板摩擦抵抗特性

省エネルギーおよび環境問題の点から地域冷暖の温水・冷水の循環系に界面活性剤を添加し,その流動抵抗の減少を試みる研究がなされている.このことは,界面活性剤水溶液が機械的劣化の影響をほとんど受けないことから循環系に適用でき,実用的に優れた性質をもつことによる.本研究は循環系流れの中心を担うターボ機械の効率向上に直接関連する回転円板の流れおよび実機である遠心ポンプに界面活性剤水溶液が及ぼす影響を,実験的・解析的に明らかにしたものである.平成13年度の研究で以下の2つの問題が明らかにされた.(1)ポンプ内部の界面活性剤水溶液の羽根車の円板摩擦損失特性を明らかにする為,タフト法を用いて容器内回転円板近傍の流れの可視化実験を行った.さらに,円管内乱流の対数速度分布を用い回転円板上境界層内の運動量積分方程式による流れ角の解析を行った.実験に使用した界面活性剤はEthoquad O/12水溶液の200ppmである.その結果,界面活性剤水溶液は回転円板近傍の流れの方向を円周方向外側に向け,このことが抵抗減少効果の要因であることが明らかになった.また,実験結果は解析結果とよく一致した.(2)界面活性剤水溶液を実機の遠心ポンプに適用し性能試験を行った.さらに,昨年度の研究で明らかになった回転円板摩擦抵抗に対する実験結果を基に,円板摩擦の減少がポンプの性能に及ぼす影響についての解析を行った.実験の結果,界面活性剤水溶液の濃度が小さい場合にはポンプ性能の変化はほとんどないことが判った.一方,濃度が高い場合には同一回転数で流量が増加すること,および低回転域においてポンプ効率が向上することが明らかとなった.また,界面活性剤水溶液中の回転円板摩擦抵抗に基づく解析結果はポンプ性能の実験結果とよく一致した.界面活性剤水溶液による回転円板摩擦の抵抗減少のメカニズムに関連する容器内回転円板周りの流れの特性を明らかにするため,アルミ粉法およびタフト法により,界面活性剤水溶液中の回転円板上流れの可視化を行った.実験に使用した円板はアルミニウム製で直径180mm,厚さ3mmである.供試円板は透明アクリル樹脂製の容器内で回転する.供試流体として界面活性剤であるEthoquad O/12の200ppm水溶液にカウンターイオンとして等モル量のサリチル酸ナトリウムを加えたものを用いた.アルミ紛法による可視化実験は,周辺を暗幕により暗くしアルミ粉を懸濁させた供試流体を用い,円板の側面からレーザーによるスリット光を当て正面から写真撮影をすることで行われた.タフト法には表面にタフトを48本接着した円板を用いた.撮影はストロボライトを円板の回転数に同期させ行われた.アルミ紛法による可視化実験より,界面活性剤水溶液は回転円板上流れの遷移域に見られる螺旋渦の強さを弱め,円板上の流れを水道水と比較して半径方向外側に向けることが明らかになった.また,乱流域においても界面活性剤水溶液は乱れを抑制し,流れは半径方向外向きとなる.これらの結果,界面活性剤水溶液中の回転円板摩擦モーメント係数は減少すると考えられる.タフト法による可視化実験より,層流域では界面活性剤水溶液が流れ角に及ぼす影響はほとんどなく,界面活性剤水溶液は遷移域以降の流れに影響を与えることが明らかになった.また,従来の界面活性剤水溶液の対数速度分布を基にして,運動量積分方程式による回転円板摩擦モーメント係数の解析を行った.従来の実験結果と比較した結果,抵抗減少効果を示す界面活性剤水溶液中回転円板流れの摩擦モーメント係数に関して,最大抵抗減少漸近線を明らかにした.省エネルギーおよび環境問題の点から地域冷暖の温水・冷水の循環系に界面活性剤を添加し,その流動抵抗の減少を試みる研究がなされている.このことは,界面活性剤水溶液が機械的劣化の影響をほとんど受けないことから循環系に適用でき,実用的に優れた性質をもつことによる.本研究は循環系流れの中心を担うターボ機械の効率向上に直接関連する回転円板の流れおよび実機である遠心ポンプに界面活性剤水溶液が及ぼす影響を,実験的・解析的に明らかにしたものである.平成13年度の研究で以下の2つの問題が明らかにされた.(1)ポンプ内部の界面活性剤水溶液の羽根車の円板摩擦損失特性を明らかにする為,タフト法を用いて容器内回転円板近傍の流れの可視化実験を行った.さらに,円管内乱流の対数速度分布を用い回転円板上境界層内の運動量積分方程式による流れ角の解析を行った.実験に使用した界面活性剤はEthoquad O/12水溶液の200ppmである.その結果,界面活性剤水溶液は回転円板近傍の流れの方向を円周方向外側に向け,このことが抵抗減少効果の要因であることが明らかになった.また,実験結果は解析結果とよく一致した.(2)界面活性剤水溶液を実機の遠心ポンプに適用し性能試験を行った.さらに,昨年度の研究で明らかになった回転円板摩擦抵抗に対する実験結果を基に,円板摩擦の減少がポンプの性能に及ぼす影響についての解析を行った.実験の結果,界面活性剤水溶液の濃度が小さい場合にはポンプ性能の変化はほとんどないことが判った.一方,濃度が高い場合には同一回転数で流量が増加すること,および低回転域においてポンプ効率が向上することが明らかとなった.
レ-ザ-光を用いた電子加速器の基礎的研究

逆スミス・パ-セル(ISP)効果を用いた次世代レ-ザ-加速器を実現するための基礎的研究として、その駆動レ-ザ-波長を大出力レ-ザ-が存在する赤外域まで短縮化するため、当初研究計画に基づき、実験及び理論的研究を一貫して進めた。その結果、赤外域でのISP効果観測のための基本的な実験装置等の準備を終了し、研究計画の主な目的を達成した。以下に箇条書きに得られた成果を述べる。1.赤外域でのISP効果観測に関する理論検討結果波長185496μmのサブミリ波帯に於けるISP効果の実験及び理論検討の結果、赤外域(波長λ10.6μm帯)に於ける本効果の実験的観測が可能であることを示し、同時に、要求される回折格子等の主な装置性能を明かにした。2.実験装置の製作(1)EMQスイッチCO_2レ-ザ-:単一基本モ-ド、単一ピ-クパルス出力を持つ、新しいタイプのCO_2レ-ザ-を開発、改良し、本実験で使用するのに十分な特性を実現した。(2)レ-ザ-光学系:レ-ザ-光を真空容器内に置かれた回折格子表面まで導くためのレンズ系を設計し、その製作を終了した。(3)シリコン(Si)回折格子の設計と製作:赤外域のISP効果用回折格子を、サブミリ波帯での実験結果と理論解析に基づき設計を完了した。次に、シリコン(Si)を回折格子基板として用い、結晶方位によるエッチングレ-トの異方性を利用した製作技術を確立した。(4)電子検出系:最低検出可能電子数を電子検出部に新たに2次電子増倍管(MCP:マイクロチャネルプレ-ト)を装着することで、従来より1桁小さくした。平成2年度の当初研究計画では、短波長のサブミリ波レ-ザ-(波長70μm)を用いて逆スミス・パ-セル(ISP)効果を観測する予定であったが、その後それまで得られた実験結果と理論との照合を詳細に行うことにより、より短波長の赤外域での実験的観測が可能であるとの結論を得た。そこで本年度は、本研究課題の大きな目標の一つであるCO_2レ-ザ-を用いたISP効果観測の為の理論的、実験的準備を行った。以下に得られた研究結果及び成果を箇条書にて述べる。1)理論的検討結果:先ず現在まで得られたサブミリ波帯におけるISP効果の実験結果とその理論との照合を詳細に行った。その結果、30kW以上の出力を持つCO_2レ-ザ-(波長10μm)を用いることにより、出力信号電子数として1000個/sec程度得られる事が分った。この値は、現在有する電子検出装置を用いて観測可能な値である。2)EMQスイッチCO_2レ-ザ-の性能改善:駆動用レ-ザ-として新たに開発した高出力、高繰り返しレ-トパルス動作型のQスイッチCO_2レ-ザ-の性能向上を計り、本研究で要求される単一ピ-ク、単一基本横モ-ドで30kWの出力パルスを200ppsの繰り返しレ-トで得た。3)CO_2レ-ザ-光の導波路系の設計と製作:レ-ザ-出力部から回折格子上までレ-ザ-ビ-ムを導き、格子上でビ-ムウエストとなる光学系をガウスビ-ムの伝搬理論に従い設計し、その製作を終了した。4)シリコン(Si)製回折格子の設計及び製作:櫛の歯断面形状を持つ回折格子表面上での電磁界解析を基礎に最適溝寸法(ピッチ=5.3μm、溝幅=2.1μm、溝深さ=2.2μm)を決定した。

更に、面方位(110)のSi結晶が持つ異方性を利用した化学エッチングによるSi回折格子の試作を行い、その製作が可能である事を明かにした。本年度は、赤外域(波長λ=10.6μm)で逆スミス・パ-セル(ISP)効果を実験的に観測するために、サブミリ波帯での実験及び理論結果に基づき設計した回折格子を始めとする各実験装置の製作を行い、その準備を進めた。以下に得られた成果を箇条書きに述べる。1.サブミクロン精度のシリコン(Si)製回折格子の製作回折格子は、電子とレ-ザ-光との相互作用回路となる重要な装置である。特に赤外域で使用するISP効果用の回折格子は、各溝定数に(格子ピッチ=5.3μm、溝幅=2.1μm、溝深さ=2.2μm)にサブミクロンの製作精度が要求される。そこで、精密加工が可能なSi基板を用いた回折格子製作を一層進め、設計値を実現するためのエッチングレ-ト等の各種条件を実験的に明かにした。2.微小電子検出系の製作駆動レ-ザ-の短波長化に伴う信号電子数の減少に対処し、電子検出部に新たに2次電子増倍管(MCP)を装備した。又、それに伴う電源系及び前置増幅器等の改良を行い、従来の最小電子検出電子数を一桁下げた。3.高安定EMQスイッチCO_2レ-ザ-の製作駆動用レ-ザ-として用いるパルス動作型CO_2レ-ザ-(EMQスイッチレ-ザ-)の出力安定度を改善するため、パルス電源系、及び管冷却系の改良を行い、安定度(パルス毎の波形再現性)を従来に比べ30%向上させた。同時に、高出力化を計り、現在まで、繰り返しレ-ト350ppsで70kWの出力を単一基本モ-ド、単一ピ-クパルスで得ることが出来た。これは、本研究を行うに十分な特性である。以上、基本的な装置製作を終了し、本研究計画の当初の目的を達成した。
キャビテーションの能動制御によるミクロン液微粒子の大量生成法

本研究は,ミクロンオーダの液微粒子を大量に生成する方法として,キャビテーションの発生を能動的に制御し,それによって液流内に乱れを発生させ,乱れた液流に気流を衝突させる新しい気流微粒化法を開発することを目的としている。まず初めに,良好な噴霧特性を得るための最適なキャビテーションの性状を明らかにした。次に,この最適なキャビテーションを発生させるための制御方法を開発し,操作条件を変えながらその適用範囲を明らかにした。さらに新しく開発したキャビテーションの能動的制御方法を用いた気流微粒化法を開発し,その噴霧特性を調べた。その結果,以下の研究成果を得た。まず,背圧が低いほど,レイノルズ数が高いほどキャビテーションは発生しやすく,流れの形態はキャビテーション数のみで分類できる。キャビテーション流れの形態は,キャビテーション数が減少するにつれて,平滑流れ,クラウドキャビテーション流れ,シートキャビテーション流れ,ハイドロリックフリップへと変化する。微粒化用ガス速度が小さい条件では,噴霧特性に対してキャビテーション流れの影響が大きく現れ,シートキャビテーションが発生する条件では噴霧特性が大幅に向上し,ハイドロリックフリップが発生する条件では大幅に悪化する。また,微粒化用ガス速度が大きい条件では,生成する噴霧のザウター平均粒径に対するキャビテーション流れの影響は小さくなり,微粒化用ガス速度の影響が支配的となる。微粒化用空気速度を300m/s以上にすると,平均粒径が20ミクロン以下になった。このことから,液噴流への微粒化用空気の衝突方法を工夫することによって,噴霧粒子径をさらに小さくすることが可能であることが分かった。以上の実験結果により,ノズルを設計する際の定性的な指針を得ることができた。本年度は、気流微粒化において、噴射器内でのキャビテーションの発生が微粒化過程へ及ぼす影響について調べた。初期の計画では、噴射器内の流れを可視化するため二次元噴射器を使用する予定であったが、ミクロン粒子を多量に生成することが最終目標であるため、とりあえず噴霧粒子径を測定する必要があり、本年度は実用的な同軸気流噴射器を使用することとした。まず、ノズル出口部に縮小部を持つ同軸気流噴射器を製作した。ここで、縮小部入口が直角なものとRを持つものの2種類のノズルを製作した。縮小部入口が直角なものはRを持つものに比べてキャビテーションが発生しやすいため、両者を比較することによってキャビテーションの微粒化過程への影響が調べやすいためである。最初に気流を流さない状態で、液噴射速度を変えながら、ノズルから噴射される液噴流の様子を観察した。その結果、Rを持つノズルではレイノルズ数Re=8400において、噴射された液噴流の乱れは小さく、ノズル内でキャビテーションは発生していないか、あるいはクラウドキャビテーションが発生しているものと思われる。入口が直角のノズルでは、同条件で液噴流はかなり乱れており、ノズル内でシートキャビテーションが発生しているものと予想される。同じノズルで、液噴射速度を少し増大しRe=8600とすると、ノズルから噴射された液噴流の径は出口径より小さく、乱れも小さくなる。この条件では、ノズル内でハイドロリックフリップが発生し、縮小部ではく離した液流はノズル内壁に再付着せずにノズルより噴射されたものと考えられる。つぎに、気流を流し生成した噴霧の粒径を粒子解析装置により測定した。その結果、シートキャビテーションが発生すると粒径はやや減少すること、ハイドロリックフリップが発生すると粒径は急増することが明らかとなった。次年度では、粒径を減少するのに最適なキャビテーションの性状を調べることが必要である。

昨年度の研究成果を踏まえ,本年度は,噴霧特性の改善に効果のあるシートキャビテーションが発生する噴射条件を調べ,広範囲な噴射条件で発生するようにノズル形状を工夫すること,噴霧粒子の平均粒径が20ミクロン以下となるように微粒化方法を検討すること,を目的に微粒化実験を行った結果,以下の研究成果を得た。まず,オリフィス部入口にRがついているノズルを用い,微粒化用空気を流さない状態で微粒化実験を行った。液の噴射圧を上げキャビテーション数を減少していくと,キャビテーション数が0.47あたりから液噴流が乱れ始めシートキャビテーションが発生し始めることが分かった。さらに,噴射圧を上げていくと,キャビテーション数が0.38あたりで,ノズル出口の液噴流の径が急に細くなり,ノズル内の流れがハイドロリックフリップに遷移することが分かった。ハイドロリックフリップが発生すると,噴霧特性は急激に悪化する。次に,オリフィス部入口にRをつけないノズルを用いて同様な実験を行った結果,シートキャビテーションの発生する領域がやや拡がった。このことから,オリフィス入口部の形状を工夫することによってシートキャビテーションが発生する領域を広げることが可能であることが分かった。また,噴霧粒子径を小さくするため液噴流周囲に微粒化用空気を流し,空気速度を変えながら噴霧粒子径の測定実験を行った。その結果,微粒化用空気速度を上げると平均粒径は急激に小さくなり,微粒化用空気速度が小さい条件では,キャビテーションの形態が平均粒径に大きく影響することが分かった。微粒化用空気速度を300m/s以上にすると,平均粒径が20ミクロン以下になった。このことから,液噴流への微粒化用空気の衝突方法を工夫することによって,噴霧粒子径をさらに小さくすることが可能であることが分かった。以上の実験結果により,ノズルを設計する際の定性的な指針を得ることができた。
有機半導体を適用したアンモニア酸化分解用可視光応答性デバイスの開発

カーボンフリーな水素貯蔵化合物と考えられるアンモニアやヒドラジンの可視光分解により水素をもたらす光触媒デバイスの開発に関する研究を行った.従来の無機半導体を適用する手法とは異なり,有機p型およびn型半導体からなるp/n接合体を適用して,ヒドラジン分解を伴って水素が生じる全可視光応答型の光触媒システムを見いだした.さらに,可視光照射下ではこれまで困難であったアンモニアの酸化分解が可能な有機光触媒デバイスの例も見いだした.本研究ではまず,ペリレン誘導体(PTCBI, n型半導体)とテトラフェニルポルフィリン(MTPP, p型半導体)からなるp/n型有機フィルムを種々作製し,それらを光アノードとして適用した条件でアンモニアの酸化分解活性を調べた.詳細はまだ明らかではないが, M = H2およびZnとした場合にボルタモグラム上で光アノード電流の発生が見られた.また,アンモニアをボランと錯体化させたもの(アンモニアボラン)を電解質水溶液として用いた条件では, PTCBIとコバルトフタロシアニン(CoPc, p型半導体)からなる光アノード上で酸化的に窒素が生じることを確認し,さらに無バイアス条件では窒素に加えて,還元的に水素が生じ,水相中で光触媒的にアンモニアボランの分解が起こる例も初めて明らかにした.さらに,前年度に見いだしたフラーレン(C60, n型半導体)と亜鉛フタロシアニン(ZnPc, p型半導体)からなるp/n型有機フィルムを光アノード(酸化用光触媒)とし,それに白金線を連結して光触媒系を構成したところ,ヒドラジン(アンモニアの中間酸化生成物)の分解が起こり,窒素(酸化生成物)と水素(還元生成物)が化学量論比1:2で生じることを見いだした.光電解実験からヒドラジンの4電子酸化による窒素生成に対する電流効率が90%以上であることを確認したことから,ヒドラジンの2電子酸化によるジアゼン生成およびその自然分解を経た窒素生成ではないと判断された.ZnPc表面上にヒドラジンの吸着材としてナフィオン膜を担持した条件では,その濃縮効果により光触媒活性が向上することも明らかにしたとともに, 30時間(通算照射時間)以上の光触媒系の安定性も確認した.紫外域無機半導体系光触媒では2例ほどあるが、上記はヒドラジンの完全分解が可視域光触媒系で誘起された初めての例となった.前年度までに,フラーレン(C60, n型半導体)と亜鉛フタロシアニン(ZnPc, p型半導体)からなるp/n型有機フィルムがヒドラジン酸化を誘起する光アノードとして機能することを見いだすとともに,それを適用して光触媒システムの設計・構成により,化学量論的なヒドラジンの光触媒分解により窒素(酸化生成物)と水素(還元生成物)が生じることを明らかにした.また,最終年度には,ペリレン誘導体(PTCBI, n型半導体)/コバルトフタロシアニン(CoPc, p型半導体)系も上記の系と同様にヒドラジン分解活性を有し, C60/ZnPc系よりも約2倍程度活性な光触媒システムを構成できることを見いだした.いずれの系もフタロシアニン表面へのナフィオン膜の結合が有効に作用し,ヒドラジンの表面濃度の向上により,より高い光触媒活性をもたらした.光電気化学データに基づいたメカニズムの提案も行い,ヒドラジン酸化は1段階4電子過程で進行している可能性についても示した.ヒドラジンはアンモニア酸化分解時の中間体と位置づけられるが,ヒドラジンの可視光分解の例はこれまでに報告がなかったことを考慮すると,本研究を通して重要な知見と成果が得られたと言える.さらに,最終年度において,カーボンナノチューブに担持したIr-Ptをナフィオン中に分散して触媒膜として用い,それをペリレン誘導体(PTCBI, n型半導体)/無金属フタロシアニン(H2Pc, p型半導体)系光アノードに結合してアンモニア分解を検討した.その結果,可視光照射下,かつ電位規制下でアンモニアの分解による窒素発生(酸化生成物)と水素発生(還元生成物)を確認できた.今後は触媒の調製条件を中心とした最適化に関する検討を進め,水素発生を伴ったアンモニア分解用の可視域光触媒システムの創製に向けて研究を継続していく.カーボンフリーな水素貯蔵化合物と考えられるアンモニアやヒドラジンの可視光分解により水素をもたらす光触媒デバイスの開発に関する研究を行った.従来の無機半導体を適用する手法とは異なり,有機p型およびn型半導体からなるp/n接合体を適用して,ヒドラジン分解を伴って水素が生じる全可視光応答型の光触媒システムを見いだした.さらに,可視光照射下ではこれまで困難であったアンモニアの酸化分解が可能な有機光触媒デバイスの例も見いだした.近年,アンモニア(NH3)の排出量は自然界の窒素サイクルで分解できる許容量を大きく上回っていると指摘されている.アンモニアを可視光により分解し化学量論的に窒素と水素をもたらすことができれば,アンモニアの処理法とクリーンな水素製造法が一挙に得られることになるが,そのような過程を誘起できる可視域光触媒の例はほとんど知られていない.本研究では,フラーレン(C60, n型半導体)と無金属フタロシアニン(H2Pc, p型半導体)からなるp/n型有機フィルムを光アノードとして用いてアンモニアの酸化分解を光電気化学法により検討した.現時点では窒素発生を伴うアンモニアの6電子酸化活性を見いだすには至っていないが,ヒドラジン(N2H4:アンモニアの酸化生成物)の酸化に対しては4電子酸化活性を示し, C60/H2Pc系光アノード上で窒素発生が誘起されるとともに,対極上で還元的に水素がもたらされた.