hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
抗うつ薬とBDNFによるミクログリア活性化の制御機序解明・TRPチャネルの関与

BDNFによる細胞内カルシウムイオン濃度[ Ca2+]i持続的上昇(Mizoguchiら, J Immunol 2010)にもTRPCチャネル、とくにTRPC3の関与を示唆する結果が得られた。BDNFは短時間でミクログリア細胞膜表面にTRPC3チャネルを挿入し、増加させることが判明した。BDNFは活性化ミクログリアによるNO放出を抑制する(Mizoguchiら, J Immunol 2010)が、この抑制にはTRPC3チャネル活性化が関与することが分かった。さらにreal-time RT-PCR法、免疫組織化学的手法によりTRPチャネルおよび関連分子・タンパクの検索を行った結果、ミクログリアはTRPC3チャネルを発現することを確認した。ミクログリア活性化による炎症性サイトカインやフリーラジカルの産生・放出には、[Ca^<2+>]i上昇が重要な役割を担う。抗うつ薬あるいは気分安定薬によるミクログリア活性化抑制作用の細胞内機序として、各薬剤による細胞内Ca2+シグナリングの制御が関与する可能性が高い。Paroxetine、fluoxetineなどのSSRIはBurkittlymphoma細胞あるいはOsteosarcoma細胞において[Ca^<2+>]iを上昇させるが、その詳細なメカニズムは不明である。今回報告者はミクログリアにおいてもparoxetine、sertraline、fluvoxamineなどのSSRIが主に細胞外からCa^<2+>を流入させて[Ca^<2+>]iを上昇させることを確認した。SSRIによるCa^<2+>流入過程にstore-operated Ca^<2+> channels (TRPチャネルを含む)が関与する可能性が示唆された。またBDNFによる[Ca^<2+>]i持続的上昇(Mizoguchiら,J Immunol 2010)にもTRPCチャネル、とくにTRPC3の関与を示唆する結果が得られた。申請者はさらにreal-time RT-PCR法、ウェスタンブロット法、免疫組織化学的手法によりTRPチャネルおよび関連分子・タンパクの検索を行った。これらの結果の一部について、国際学会で報告した。ミクログリア活性化による炎症性サイトカインやフリーラジカルの産生・放出には、[Ca2+]i上昇が重要な役割を担う。Paroxetine、fluoxetineなどのSSRIはBurkittlymphoma細胞あるいはOsteosarcoma細胞において[Ca2+]iを上昇させるが、その詳細なメカニズムは不明である。今回報告者はミクログリアにおいてもparoxetine、sertraline、fluvoxamineなどのSSRIが主に細胞外からCa2+を流入させて[Ca2+]iを上昇させることを確認した。SSRIによるCa2+流入過程にstore-operated Ca2+ channels(TRPチャネルを含む)が関与する可能性が示唆された。またBDNFによる[Ca2+]i持続的上昇(Mizoguchiら,J Immunol 2010)にもTRPCチャネル、とくにTRPC3の関与を示唆する結果が得られた。
トキシコゲノミクスによる新規機能性ナノ高分子(デンドリマー)の毒性評価

PAMAM(polyamidoamine)デンドリマーの生物学的活性は世代が大きくなる程高くなるため、毒性は世代に強く依存すると考えられる。世代依存毒性を含むPAMAMデンドリマーの毒性のより詳細な解明が必須であり、本研究ではPAMAMデンドリマーの毒性及びその発現メカニズムの解明を目的とした。ヒト肝癌由来細胞株HepG2細胞を用いて、PAMAMデンドリマーG4-G7の毒性評価を行った。全ての試験通して、PAMAMデンドリマーとBSAの相互作用による影響を除く為、PAMAMデンドリマーの溶媒にHBSS(Hank's balanced salt solution)にHEPESを10mMとなるように加えたものを用いた。また、暴露濃度にはNeutral red(NR)assayで細胞生存率が80%となる濃度をそれぞれ用いた。その結果、PAMAMデンドリマーの世代依存的な細胞毒性を確認した。同じNR assayで細胞生存率が80%となる濃度でも、世代の大きいPAMAMデンドリマーほどROSの産生能が高いことが明らかとなった。ROS産生は120minで最高値をとった。さらに、DNA損傷性を評価するために、H_2O_2をPositive Controlとしてコメットアッセイを行った。実験結果の解析は、尾の長さ、面積、濃さにより、尾の無いもの(I)から,核内のDNA全てが断片化した頭部の無いものあるいは頭部の極微少なもの(V)までIVの5段階に分けて評価した。その結果、AMAMデンドリマーで処理していないHBSS(negative control)の細胞群では、クラスIが大部分であった(75.2%)のに対し、PAMAMデンドリマー暴露系ではクラスIが40%55%と低く、G7で最低値の40.4%%となった。また、G6,G7では損傷の重篤であるIV,Vの割合が高く、コメット値はG5を除いて世代が増加するに従い、増加する傾向が認められた。以上の結果より、PAMAMデンドリマーがDNA損傷性を有しており、DNA損傷の程度は世代が大きい程より重篤であることが明らかとなった。また、1mM H_2O_2とPAMAMデンドリマーG6はROS産生量がほぼ同程度であったにも関わらず、DNA損傷レベルはH_2O_2の方がPAMAMデンドリマーに比べかなり高い値となった。このことから、酸化ストレスがPAMAMデンドリマーの毒性の直接的な原因ではない可能性が示唆された。本年度は、デンドリマーのヒト細胞に与える基礎的な有害作用を検討した。対象細胞としては、ヒト肝癌由来細胞HepG2を用いた。まずデンドリマーに対する基礎細胞毒性試験を実施した。異なる濃度のナノ粒子に暴露した場合の細胞の生存率を算出し、増殖抑制曲線からデンドリマー濃度の細胞増殖に対する影響を評価した。本研究では細胞培養から生存率測定までを単一のアッセイプレート上で行うことができるニュートラルレッド法を適用した。HepG2を培養後、異なる濃度のデンドリマーを培養液に添加して一定時間の暴露を行い、ニュートラルレッド溶液を添加して生細胞を染色した後、細胞の固定、洗浄、溶出液への色素の溶出を行い、マイクロプレートリーダーを用いて吸光値を測定、生細胞数を算出した。本研究では微量のデンドリマーによって発現変動する遺伝子を対象とするため、また、細胞から十分なRNAの回収量を確保するために、細胞生存率に影響が認められない最も高い濃度(最大無有害作用濃度)をマイクロアレイ解析時の暴露濃度とした。この試験では、設定するデンドリマー暴露濃度範囲内において、細胞レベルで明らかな細胞毒性(増殖抑制)を示した。培養時間は細胞の分裂速度(約24時間)を考慮し2日間とした。デンドリマーには炭素の分岐世代および表面修飾の異なる誘導体が存在する。このため、入手可能な誘導体毎(第4世代から第7世代)に実験を行い世代依存的な毒性を評価した。以上、本年度は、細胞生存率に基づく細胞毒性の評価、およびDNAマイクロアレイ解析時の暴露濃度を決定した。来年度は、決定した暴露濃度で再度毒性試験を行い、その後、DNAマイクロアレイによる遺伝子発現解析を行う予定である。

実験結果の解析は、尾の長さ、面積、濃さにより、尾の無いもの(I)から,核内のDNA全てが断片化した頭部の無いものあるいは頭部の極微少なもの(V)までIVの5段階に分けて評価した。その結果、AMAMデンドリマーで処理していないHBSS(negative control)の細胞群では、クラスIが大部分であった(75.2%)のに対し、PAMAMデンドリマー暴露系ではクラスIが40%55%と低く、G7で最低値の40.4%%となった。また、G6,G7では損傷の重篤であるIV,Vの割合が高く、コメット値はG5を除いて世代が増加するに従い、増加する傾向が認められた。以上の結果より、PAMAMデンドリマーがDNA損傷性を有しており、DNA損傷の程度は世代が大きい程より重篤であることが明らかとなった。また、1mM H_2O_2とPAMAMデンドリマーG6はROS産生量がほぼ同程度であったにも関わらず、DNA損傷レベルはH_2O_2の方がPAMAMデンドリマーに比べかなり高い値となった。このことから、酸化ストレスがPAMAMデンドリマーの毒性の直接的な原因ではない可能性が示唆された。
酵母を用いた蛋白間相互作用因子のクローニング法の確立

(1)redox変化によるNF-kBの活性の調節1)慢性関節リウマチ(RA)の病態形成にNF-kBとその標的遺伝子群は主要な役割を演じていることをRA患者から得た関節滑膜細胞を用いた実験で明らかにした。また、NF-kBの核への移行にThioredoxin(TRX)の核移行が伴うことを初めて明らかにし、TRXによるNF-kBのレドックス制御を確認した。2)NF-kBは血管内皮細胞ではE-selectinの遺伝子発現を制御し、がん細胞の接着を促進しがんの血行転移を促すことを明らかにした。3)NF-kB依存性プロモーターを利用してNF-kB阻害剤のスクリーニング系に用いる組み換え細胞を作成した。(2)AP-1様の転写因子である出芽酵母yAP-1の活性は、酸化ストレス条件下で上昇し、yAP-1はターゲットであるレポーター遺伝子および過酸化物抵抗性に必須なTRX2の転写を増強することが明らかとなった。さらに細胞全体に存在するyAP-1蛋白が酸化ストレスにより核に移行することがyAP-1の活性調節に重要であることを示した。この局在変化にはC末端ドメインが必須であり、その中のシステイン残基の重要性を示した。(3)USFに特異的に相互作用する因子をtwo-hybrid系によってスクリーニングした結果、bZip蛋白であるFra1が得られた。この相互作用には、Fra1のbZip領域のみならず、N末端領域も必要であった。USFの強制発現はAP1活性を低下させたことから、USFはAP1活性の負の調節因子であることが示唆された。HIV Tatの活性化領域に特異的に結合する細胞因子をtwo-hybrid系によってスクリーニングした結果、新規蛋白(TAM2)のcDNAを得た。TAM2はcyclinHおよびcdk7を沈降させることから、TatがTAM2を介しTFIIHを引き寄せ、転写の開始と伸長を活性化する機構が示唆された。蛋白分子間相互作用の解析は、生命現象の分子レベルでの解明に必要かつ不可欠のものである。申請物らは、酵母を用いた人為的な分子遺伝学的検出系を用いて、蛋白間相互作用をもとに未知の蛋白分子をコードする遺伝子を効率よくクローニングする方法を確立した。研究対象は、AIDSの原因ウイルスであるHIVの増殖に必須な2種類の転写因子NFkBとTatおよびPTB(polypyrimidine tract binding protein)とし、酵母のtwo-hybrid実験系によりこれら既存の蛋白分子と結合する未知の蛋白分子の同定と遺伝子クローニングを行ってきた。NFkB(岡本)又はTat(加藤)とDNA結合能を持つGa14subdomain(Ga14db)の融合蛋白を発現するレポーター酵母にcDNAをLiAc法によって移入することによって行った。また、PTB結合蛋白のクローニングにはSRFのDNA結合領域(SRF-db)を利用した(久下)。これらの酵母細胞を用いてHuman HeLaS3 Match-makercDNA libraryをスクリーニングした。この操作を繰り返しそれぞれ10^7以上のcDNAクローンにつきスクリーニングした結果、NFkB結合蛋白(岡本)、Tat結合蛋白(加藤)およびPTB結合蛋白(久下)のcDNAクローンを分離した。現在、これらの遺伝子につき、相互作用の特異性を確認すると共に、塩基配列決定、など基礎的情報を調べているところである。

申請者らは、酵母を用いた人為的な分子遺伝学的検出系を用いて、蛋白間相互作用をもとに未知の蛋白分子をコードする遺伝子を効率よくクローニングする方法を確立した。研究対象は、AIDSの原因ウイルスであるHIVの増殖に必須な2種類の転写因子NFkBとTatおよびPTB(polypyrimidine tract binding protein)とし、酵母のtwo-hybrid実験系によりこれら既存の蛋白分子と結合する未知の蛋白分子の同定と遺伝子クローニングを行ってきた。NFkB(岡本)又はTat(加藤)とDNA結合能を持つGal4 subdomain(Gal4 db)の融合蛋白を発現するレポーター酵母にCDNAをLiAC法によって移入することによって行った。また、PTB結合蛋白のクローニングにはSRFのDNA結合領域(SRF-db)を利用した(久下)。これらの酵母細胞を用いてHuman HeLa S3 Match-makerCDNA libraryをスクリーニングした。この操作を繰り返しそれぞれ107以上のCDNAクローンにつきスクリーニングした結果、NFkB結合蛋白(岡本)、Tat結合蛋白(加藤)およびPTB結合蛋白(久下)のCDNAクローンを分離した。現在、これらの遺伝子につき、相互作用の特異性を確認すると共に、塩基配列決定、など基礎的情報を調べているところである。
筋肉に対する放射線影響を解明する

本研究の目的の1つは筋肉再生の起源となる筋肉幹細胞(筋衛星細胞と称される)への放射線影響を、体内での状況を反映させて評価することであり、もう1つは新しく発見された筋肉の内分泌機能に対する放射線影響を評価することである。筋肉幹細胞への放射線影響に関して、今年度は、昨年度みられた、X線照射による筋肉幹細胞の遊走阻害における増殖因子影響の再現性を確認した。HGFによる筋肉幹細胞の遊走誘発は、4 GyのX線照射後に確認できなくなった。HGFのレセプターc-Met、細胞遊走に関連するレセプターCXCR4、シグナル伝達経路中レセプター付近でのシグナル伝達に関わるGab-1タンパク質のリアルタイムRT-PCRによる遺伝子発現解析も開始した。FGF-2による筋肉幹細胞の遊走誘発は、4 Gy照射でも依然有意な遊走誘発が確認できた。FGF-2に関しても、FGF-2レセプター、CXCR4、Gab-1遺伝子発現の検討を開始した。筋肉の内分泌機能に対する放射線影響に関しては、今年度は、THF-α刺激で分泌が促進されるマイオカイン量へのX線照射影響をmRNA発現量解析によって評価した。THF-α刺激による場合にもX線照射によるCCL8 mRNAの減少がみられた。今後はELISAによる分泌量への影響評価、X線照射後THF-α刺激までの時間を変化させた場合も検討する予定である。今年度も、筋肉の速筋・遅筋間のタイプ変換の観点からの放射線影響を評価した。昨年度明らかになった、4 Gy以上のX線照射によるMyh4 mRNA発現量の上昇とMyh7 mRNA発現量の減少と、筋肉分化に重要な4種の転写因子との相関を検討した結果、分化誘導進行と筋肉タイプの変化に関連がある可能性が示唆された。昨年度4月に入試広報部長を拝命し入試及び広報関連の大学事務に多くの時間を割かれたが、本年度は昨年度の業務経験を活かすことで研究時間を確保することができた。昨年度分の遅れ全てを取り戻すほどには進捗できなかったため、今年度に昨年度の分の計画を進捗させた状態になった。このため、今年度が最終年度であったが、来年度1年の延長を申請することとした。2つある研究目的のうちの1つ、筋肉再生の起源となる筋肉幹細胞への放射線影響を体内での状況を反映させて評価する研究については、細胞遊走に関連する遺伝子、細胞内シグナル伝達への影響を評価し、発生機序を明らかにしていく検討を継続し、論文にまとめる。筋肉幹細胞は、通常、細胞周期休止状態にあること実験系への反映は、既報の方法では上手くいかないことが昨年度の検討で明らかになっているが、新しいアイディアが見つかったので、今後この新しいアイディアを試行する。もう1つの目的である、筋肉の内分泌機能に対する放射線影響を評価する研究については、昨年度は条件の狭い範囲に固執してしまったので、条件を広げて再検討し、影響を明らかにし、ELISA法による評価も加えて影響を明確にする。mRNAの発現量に放射線照射の影響がみられた速筋、遅筋の形成状況については、放射線照射影響の発生機序を明らかにし、論文にまとめる。本研究の目的の1つは筋肉幹細胞が放射線照射によって受ける影響を体内での状態に即して解明することであり、もう1つは筋肉の内分泌器官としての機能に対する放射線照射の影響を解明することである。平成28年度は、前者の目的に対し2つ、後者の目的に対して1つのアプローチを実施した。筋肉幹細胞は生体内では静止期にあるものが多く、筋肉幹細胞の静止期での被ばくに対する影響評価を試みたが、(1) Sachidanandanらによる2002年の論文の方法では論文通りの経過を辿らないこと、(2)静止期への方法自体が放射線影響を生む可能性があること、(3)分化誘導評価だけでは不十分なことが明らかになった。(1)と(2)の結果から、29年度以降実験方法を変更する。(3)の結果から、評価方法を追加する予定である。筋肉幹細胞は生体内では細胞外マトリックスに接着した状態で存在すると考えられている。今年度は、I型コラーゲンの存在が、X線照射2、4 Gyによる筋管形成の障害を軽減することを確認した。しかしながら、この原因が、(a) X線照射による幹細胞の障害を軽減しているのか、(b) X線照射された幹細胞からの筋管形成障害を軽減しているのか、(a)、(b)両方に効いているのかは不明瞭であった。29年度は、X線照射後早い時期からのサンプリング、遺伝子発現も検討し、これらを明らかにする予定である。筋肉には速筋と遅筋があり、加齢により速筋と遅筋の比率が変化する。放射線照射の影響には、加齢に類似した点も見られるため、筋肉の内分泌器官としての機能に対する放射線照射の影響を解明する予備検討として、X線照射された幹細胞から形成される筋管細胞の速筋、遅筋比率への影響を評価したところ、速筋の減少と遅筋の減少が示唆された。29年度は、再現性の確認と、筋管細胞へのX線照射への影響に評価を拡張する予定である。静止期を形成する方法が事前に期待していたよりも応用が利かず、別な方法を検討する必要に迫られたため。本研究の目的は2つある。1つは、筋肉再生の起源となる筋肉幹細胞(筋衛星細胞と称される)への放射線影響を、体内での状況を反映させて評価することである。もう1つは、新しく発見された筋肉の内分泌機能に対する放射線影響を評価することである。

筋肉幹細胞への放射線影響に関して、今年度は、筋肉幹細胞が生体内で比較的自由に遊走可能な点に焦点を当てた。その結果、4 GyのX線照射で約20%の遊走が阻害される結果を得た。筋肉幹細胞の遊走能力が阻害されると、再生が必要な部位での幹細胞数が不足し、筋形成の阻害に至ると考えられる。放射線による筋形成阻害に対し、幹細胞の局所注入(移植)が有効な可能性を示唆している。筋肉の内分泌機能に対する放射線影響に関し、今年度は、CCL2、CCL7、CCL8へのX線照射の影響をmRNA発現量によって評価した。その結果、4 Gyで約25%減少する結果を得た。放射線照射の影響は、放射線照射部位のみに顕著に表れると捉えられているが、今回の結果は、筋肉から分泌される生理活性物質への影響を介して、照射部位以外にも影響が現れる可能性を示唆している。今年度は、さらに、筋肉の速筋・遅筋間のタイプ変換の観点からも放射線影響を評価した。4 Gyの放射線照射によって、速筋と遅筋を制御しているmRNAの発現量に変化がみられる結果を得た。速筋と遅筋とでは、瞬発力、持続性、有酸素代謝か無酸素代謝かが異なる。速筋と遅筋は相互に変換することが知られ、筋肉の質と量が寿命に影響すると言われている。放射線照射により、速筋と遅筋の変換が生じているのか、どちらかが選択的に影響を受けているのか、発生機序を検討していく。本年度4月に入試広報部長を拝命し、入試問題作成プロセスを全て取り仕切る実務に従事することになった。さらに、本年度は、大学初の大学入試センター試験主担当校としての実施を企画、運営することになった。大学入試センター試験監督未経験教員の教育と当日の陣頭指揮のため、監督要領と実施要領を詳細に熟読・理解する業務が発生し、研究エフォートが大幅に減少、進捗に遅れが生じてしまった。来年度は、今年度の入試広報部長としての経験を業務に活かせるので、研究のエフォートは上げられる予定である。本研究の目的の1つは筋肉再生の起源となる筋肉幹細胞(筋衛星細胞と称される)への放射線影響を、体内での状況を反映させて評価することであり、もう1つは新しく発見された筋肉の内分泌機能に対する放射線影響を評価することである。筋肉幹細胞への放射線影響に関して、今年度は、昨年度みられた、X線照射による筋肉幹細胞の遊走阻害における増殖因子影響の再現性を確認した。HGFによる筋肉幹細胞の遊走誘発は、4 GyのX線照射後に確認できなくなった。HGFのレセプターc-Met、細胞遊走に関連するレセプターCXCR4、シグナル伝達経路中レセプター付近でのシグナル伝達に関わるGab-1タンパク質のリアルタイムRT-PCRによる遺伝子発現解析も開始した。FGF-2による筋肉幹細胞の遊走誘発は、4 Gy照射でも依然有意な遊走誘発が確認できた。FGF-2に関しても、FGF-2レセプター、CXCR4、Gab-1遺伝子発現の検討を開始した。筋肉の内分泌機能に対する放射線影響に関しては、今年度は、THF-α刺激で分泌が促進されるマイオカイン量へのX線照射影響をmRNA発現量解析によって評価した。THF-α刺激による場合にもX線照射によるCCL8 mRNAの減少がみられた。
NKT細胞を用いた膠芽腫プレシジョン医療の確立

本研究では、膠芽腫の診断が得られた患者の末梢血および手術時に摘出された腫瘍組織を用いて、NKT細胞を中心とした各種免疫細胞の機能解析を行い、腫瘍局所における抗腫瘍効果発揮メカニズムを明らかにする。そして、膠芽腫に対するNKT細胞を用いた免疫療法有効性の検討のため、重症複合免疫不全マウスにCD1d陽性膠芽腫患者検体を同所移植した膠芽腫patient-derived xenograft(PDX)モデルを用いて、NKT細胞および樹状細胞を投与する免疫治療実験を行う。さらに、膠芽腫におけるCD1d発現制御メカニズムを解析し、NKT療法の有効性を評価するコンパニオン診断の開発を目指す。
希土類金属を含む新しい積層化合物の探索と物性に関する研究

新しい希土類金属を含む積層化合物の物性探索として、ひとつは常温で電荷密度波(CDW)状態にあると言われるLaTe3,CeTe3の物性をTe,LaのNMRにより研究を行った。またRSe2,RSe3(R=希土類金属)の基礎物性(磁性、輸送物性)と電子顕微鏡を用いた構造研究を行った。LaTe3,CeTe3は岩塩をスライスした構造のLaTe層と正方格子のTeシートが交互に積層した構造を有する。電子線写真に超格子散乱が見られることからCDWの存在が示唆されていた。La核のNMRスペクトルはシャープなピークであるがTe核のNMRではシャープなピークと長周期構造を意味するブロードなスペクトルの重なりが見られた。従って岩塩構造に歪みはなく、Teシートに長周期構造があることが明らかになった。また核スピン-格子緩和時間の温度変化は通常の金属に特徴的なコリンハ則に従い、CDWの素励起に特徴的なギャップ的な振る舞いは観測されなかった。従って、この物質はCDWにより長周期構造を形成しているのではなく、格子系の不安定性のため格子変調をおこしているミスフィット化合物であると考えられる。またCeTe3のTe核のNMRではスペクトルはLaTe3に比べ大きく広がって、またその線幅は帯磁率にスケールするような温度変化が見られた。これはTe核がCe原子の磁気的なトランスファードハイパーファインフィールドを感じた結果であると考えられる。またRSe2,RSe3系はTe系と異なり半導体的な電気抵抗の温度変化を示す。これらの化合物ではラウエ写真から構造を調べたところ、希土類金属の種類に応じて、長周期構造を示唆する回折斑点の現れるものと現れないものがあることが明らかになった。このとき長周期の構造を有するものでは半導体的なエネルギーギャップが長周期構造を持たない物質の10倍近く大きいことが明らかになった。これらの結果により新しい希土類金属積層化合物の二次元的な構造に起因する物性を解明した。希土類金属を含む積層化合物において、新奇物性の探索を目指し、LaTe_3,CeTe_3の単結晶育成またRSe_2(R=希土類金属)の単結晶を作成し、基礎物性及びNMRにおける^<125>Te核のナイトシフト、核スピン-格子緩和時間の測定を行い、その微視的な性質を明らかにした。特にCeTe_3においてCDW状態にあるTe層の微細構造を有するナイトシフトをはじめて観測し、CDW歪による格子変調を用いてRKKYタイプのトランスファード超微細磁場を明らかにした。CeTe_3は歪んだ岩塩型をスライスしたCeTe層と二枚のTe層が交互に積層した構造を有する。磁性絶縁層であるCeTe層のTe核のNMR信号はシャープであり、ナイトシフトは帯磁率にスケールする。一方、2000K以上のCDWによる格子変調を受けた電気伝導を担うTe層での信号は3つの特異点を中心に広がりを有し、またその広がりは温度の低下と共に大きくなる。そのナイトシフトの分布は負から正へと大きく、ほとんど等価なサイトとしては非常に特異な現象である。これは3価のCeからの磁気モーメントの寄与(χ(q))がRKKYタイプで振動し、CDWによるTeサイトにおける僅かな歪みが、そのトランスファー磁場をプローブした結果であると考えられる。これまで挿入した不純物サイトの周りに発生する交番磁場などでRKKYタイプのχ(q)の振動が観測された例はあるが、純粋な化合物においてNMRを用い直接的なχ(q)振動の観測は初めての例であると考えられる。現在TeサイトのSb置換によるCDW構造の違いを反映した物性の変遷について研究を継続している。

これらの化合物ではラウエ写真から構造を調べたところ、希土類金属の種類に応じて、長周期構造を示唆する回折斑点の現れるものと現れないものがあることが明らかになった。このとき長周期の構造を有するものでは半導体的なエネルギーギャップが長周期構造を持たない物質の10倍近く大きいことが明らかになった。これらの結果により新しい希土類金属積層化合物の二次元的な構造に起因する物性を解明した。
精神疾患・障害を抱える労働者の就労継続モデル構築に関する法的研究

平成29年度は、研究課題の執筆を中心に研究活動を行った。基本的には、九州大学が所蔵するイギリスおよびフランスの学術雑誌、データベース、また特別研究員奨励費で購入した文献等を利用した。同研究を進めるにあたり、作業関連ストレスに起因する精神障害から労働者を保護するためには、労働者自身を予防のアクターとして位置づけ、精神障害の発症・増悪を予防するために行使し得る何らかの権限が労働者に与えられるべきであるとの考えを強めるにいたり、平成29年12月頃までに博士論文にまとめる準備を進めた。また、研究課題の内容をさらに深めるため、平成30年3月6日から同月19日の期間、イギリスおよびフランスに渡航して現地で資料収集等を行った。フランスでは、ボルドー大学フランス国立研究センター一級研究員であるL. Lerouge氏および笠木映里氏と意見交換を行う機会があり、研究課題の遂行に有益な知見が得られた。とりわけ、フランスでは昨年マクロン政権が誕生し、本研究にも影響が及ぶ法改正が次々となされている。そのため、フランスの研究者が、同政権の改革についてどのような評価をしているのかを直接うかがう機会を得られたことは、本研究にとって有益であった。なかでも、2017年9月22日に成立したオルドナンスのうち、これまで同一企業内に複数存在していた従業員代表機関を社会・経済委員会に統合したことが、本研究を遂行するにあたって重要な変更であった。本研究は、研究対象として従業員代表機関の1つ(労働者の健康および安全の保持増進を主要な任務とする衛生安全労働条件委員会(CHSCT)を取り上げており、上記改正が同機関にどのような影響を及ぼすのか、最新の動向・議論を研究課題に反映させることが課題である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
地域在住高齢者における座り過ぎの健康影響および決定要因を解明するための縦断研究

本研究の目的は、高齢者における座位行動の現状と健康影響を明らかにすることであった。ベースライン調査・測定の結果、一日の覚醒時間のうち座位行動が占める割合は58%(8.7時間)で、1回30分以上継続する長時間の座位行動は4.4回(総座位行動時間の42%)であった。男性、後期高齢者、過体重・肥満者における総座位時間等が最も長かった。テレビの視聴における座位行動が最も座りすぎを助長する生活場面(46.9%)であった。また、10分間の座位行動から中等度以上の身体活動への置換は、健康関連QOLや多くの身体機能(歩行能力等)の改善に有用である可能性が明らかとなった。今後は、縦断的検討を行っていく。本研究の目的は、高齢者における長時間の座位行動(座り過ぎ)の健康影響および決定要因を、縦断研究デザインを用いて明らかにすることである。初年度である平成27年度は、ベースライン調査・測定(郵送法による加速度計測定・質問紙調査、来所による体組成・運動機能測定等を含む)を実施し、客観的・主観的に評価した座位行動の記述疫学的検討を行う予定であった。しかしながら、本年度4月から9月までの産前産後の休暇および育児休業の取得の伴い交付申請を保留したため、研究計画も約半年の遅れが生じた。研究を再開した今年度10月からは、次年度からの更なる本研究の推進を目指して、本研究の研究倫理申請書の作成およびベースライン調査準備、研究中断期間中に掲載された関連論文の推敲を行った。また、これまで蓄積したデータを使用し、本研究の目的のひとつである長時間の座位行動の健康影響に関する予備的研究として、高齢者の客観的評価による座位行動パターンとインピーダンス法(MC-980A)による骨格筋および体脂肪率との関連を予備的に検討した。その結果、男女ともに骨格筋量および体脂肪率はそれぞれ総座位時間と有意な関連があった。また、20分以上連続した座位行動数も骨格筋との関連がみられた。この予備的研究から、日本人高齢者の身体的健康度の中でも、座り過ぎがサルコペニアなど筋骨格系機能や肥満を起因とする内科的慢性疾病の双方に悪影響を及ぼす可能性がある示唆を得た。次年度は、本年度の成果をもとにベースライン調査の実施など本研究を進めていく予定である。平成27度4月から9月までの産前産後の休暇および育児休業の取得により交付申請を保留したため、予定より半年分遅れている。平成28年度は、ベースライン調査・測定を実施し、客観的・主観的に評価した座位行動の記述疫学的検討を行った。具体的には住民基本台帳より無作為抽出した65ー84歳の地域在住高齢者に郵送法による質問調査を実施した。その後、対象者が居住する地域の施設に来所を求め、体組成・運動機能の測定を行った。その結果、加速度計による客観的な座位行動時間は522分/日で一日の覚醒時間の58.1%を占めていた。また、平均で7.7回/時間、座位行動を中断していた。加えて、30分以上続くような長時間の座位行動を4.4回/日とっていた。座位行動パターンにハイリスク集団は、男性、後期高齢者、過体重・肥満者、独身者であった。また、質問紙評価による余暇(テレビ視聴、パソコン・スマートフォン利用、読書などその他)、仕事、および移動(自動車運転・乗車、電車・バス移動等の公共交通機関利用)に伴う座位時間については、テレビ視聴に伴う座位時間が最も長く、総座位行動時間の45.6%にあたる200分にのぼった。ハイリスク集団の特徴は、生活場面ごとに異なっていた。以上の結果から、高齢者を対象とした座位行動減少の取り組みとして、主にテレビ視聴場面で30分以上続くような長時間の座位行動の中断を推奨することが有効である可能性が示唆された。次年度はこの記述疫学的検討の論文化および国際誌への投稿、加速度計、質問紙により評価した座位行動の場面・時間・パターンと体組成・運動機能との関連を検討していく予定である。平成27度4月から9月までの産前産後の休暇および育児休業の取得による研究中断のため、その後の計画が半年遅れで進行しているため。最終年度である平成29年度はフォローアップ調査・測定を実施した。ベースライン調査・測定に参加した349名のうち、フォローアップ調査・測定に対する協力依頼の送付ついて許可を得ている338名に対して、フォローアップ調査・測定への参加依頼状、対象者への説明文書、同意書、希望会場調査用紙、返信用封筒を同封した封書を郵送した。参加に同意する者には、返信用封筒にて、同意書および希望会場調査用紙を返送するように依頼した。フォローアップ調査・測定の参加に同意した者138名に対して、それぞれから提出された希望会場調査用紙をもとに、最大限希望に沿うように調査・測定日時を決定し、質問紙とともに調査・測定の案内状(実施場所・時間、注意要項を含む)を郵送した。その後、該当自治体の数か所市民センター・運動施設にて調査・測定を実施した。

主な調査・測定項目は、場面別座位行動時間(自記式質問紙)、客観的座位行動パターン(加速度計測定)、抑うつ(CES-D)、健康関連QOL(SF-8)、疼痛の程度(腰・膝)、体組成(生体インピーダンス法)上肢筋力(握力)、歩行能力(5m最大・通常歩行速度)、移動能力(Timed Up & Go)、静的バランス能力(開眼片脚立ち)認知機能(認知機能検査用紙)であった。今後は、ベースラインおよびフォローアップ調査・測定データを用いて、高齢者における長時間の座位行動(座り過ぎ)の健康影響および決定要因を検討していく。本研究の目的は、高齢者における座位行動の現状と健康影響を明らかにすることであった。ベースライン調査・測定の結果、一日の覚醒時間のうち座位行動が占める割合は58%(8.7時間)で、1回30分以上継続する長時間の座位行動は4.4回(総座位行動時間の42%)であった。男性、後期高齢者、過体重・肥満者における総座位時間等が最も長かった。テレビの視聴における座位行動が最も座りすぎを助長する生活場面(46.9%)であった。また、10分間の座位行動から中等度以上の身体活動への置換は、健康関連QOLや多くの身体機能(歩行能力等)の改善に有用である可能性が明らかとなった。今後は、縦断的検討を行っていく。全ての研究工程を予定の半年遅れで実施していく。ベースラインからフォローアップ調査の期間は短縮できないため、迅速にデータ解析・論文執筆が出来る様、各調査終了後のデータ入力・整理を外部委託する。また、解析結果を速報として積極的に国内外の学会に発表する。さらには、これまでの蓄積データを活用して予備的研究の成果を国際学会に発表、国際誌へ投稿するなど、期間内に本研究目的が達成できるよう努めていく。平成27度4月から9月まで半年間の産前産後の休暇および育児休業を取得したため、全ての研究工程を予定の半年遅れで実施していく。それに伴いベースライン調査データを使用した客観的・主観的に評価した座位行動の記述疫学的検討および健康指標との関連に関するデータ解析や論文執筆を同時並行で迅速に行っていく予定である。健康運動科学平成27度4月から9月まで半年間の産前産後の休暇および育児休業により交付申請を保留したため。半年遅れで実施しているため、当初予定した座位行動分析ソフトの構築費の支出がなかったため。次年度使用額分の助成金は、平成27年度に実施予定であったベースライン調査・測定(郵送法による加速度計測定・質問紙調査、来所による体組成・運動機能測定等を含む)を実施するための郵送料、質問紙作成、回収された回答データの入力委託費および整理補助者金などに使用する。加速度計測定による座位行動パターンの詳細分析ソフト構築のために使用する。加えて、同様の対象者、手続き、項目による追跡調査・測定の準備の一部にも充てる予定である。
高い表面原子密度を有し点欠陥密度を極少化した精緻なステップテラス構造の構築

今年度は、LSAT単結晶基板を実験対象として、熱処理履歴を与えない室温表面処理技術の開発と、その処理後の試料表面原子構造観察、および、一般的な熱処理後の試料表面状態との比較を行った。これらの比較を行うために、未だ未知であるLSAT基板表面原子構造に関する知見を、主に超高分解能STEM観察によって基礎的知見を集積した。単結晶の基板方位はA/B-siteカラムを完全に区別して観察できる(011)とし、TEM試料薄片は基板表面同士をTEM試料用接着剤で張り合わせたのちに、表面平行方向から観察するCross-section試料とした。原子構造の観察、解析を行った結果、まずas-grownLSAT結晶では、結晶中にB-siteの規則配列構造が共存することが見出された。この規則構造は、B-してに配位するAl、および、Taイオンが交互に配置し、NaCl型配位となる構造である。また、表面ステップテラス構造構築のために熱処理を実施した基板では、最表面部にこの規則構造領域が存在しないことが分かった。B-site配位のAl,Taイオンは規則性を有せずにランダム配位となった。すなわち、熱処理による点欠陥形成が影響し、基板表面での原子構造の再配列が誘起され、その結果、本来含まれるはずの規則構造が消失したものと考えられる。一方、熱処理を用いずに室温処理で基板表面原子構造を形成させた単結晶の場合には、最表面部に規則構造が維持されていることが明らかとなった。これらの知見に関しては、現在論文として落ちまとめている状況である。単結晶基板の熱処理時に生じる表面上への汚染の除去が極めて重要であることが見出された。このための新たな熱処理炉の改良等に予想外の時間を要した。上記したように、熱処理に用いている電気炉の改良がすでに終了したので、今後は予定しているSTO,LSATをはじめとしたセラミック単結晶基板を使用して、順次、基板最表面部の原子構造解析等を行っていく。適切な熱処理を施した酸化物結晶表面には、原子レベルで平坦なテラスと単位格子高さのステップで構成されるステップテラス構造(ST構造)が現れる。このST構造最表面における僅かな原子空孔密度の違いが、ST構造上へ成長させる薄膜結晶の結晶品質を大きく左右する。酸化物結晶の空孔密度は、陽イオン空孔と陰イオン空孔とがバランスする臨界酸素分圧領域で極少となる、という点欠陥化学分野の基礎学理に着目した。この着想を突破口とし、臨界酸素分圧領域で熱処理を行った酸化物結晶の系統的な作製と、超高分解能透過走査型電子顕微鏡法(HAADF-STEM)によるST構造の原子配列直接観察とを密接に連携させ、世界最高の高原子密度を実現した精緻なST構造を構築することに挑戦することを目的として初年度の研究に着手した。次年度以降必要となる適切な熱処理条件に関する基礎的なデータの蓄積、および、超高分解能透過型電子顕微鏡を用いた熱処理後の単結晶基板最表面部の原子構造観察、電子状態計測に関する計測ノウハウの蓄積を行った。その結果、まず、SrTiO3単結晶基板において低酸素分圧、高酸素分圧における熱処理によって単結晶基板最表面部の最終端原子層の配列が大きく異なることを見出した。この酸素分圧の変化は基板表面近傍における陽イオンの欠陥形成挙動と密接に関係している。この点に着目して、今後欠陥生成挙動と構造変化とを相関させていく予定である。一方、このような原子配列の変化を酸素分圧制御によって胃実現する以外の手法の構築についても着手した。その一つの方法として外部から電界を印加する手法を着想した。この着想に基いた結果についてもモデル材にジルコニアを用いた基礎データの蓄積を行った。初年度に計画してた、酸素分圧を変化させたときの単結晶基板表面構造の変化を実験的に得ることができたこと、また、その構造の直接観察手法を確立させたこと、からほぼ予定通りに進行していると判断した。さらに、最表面原子構造を制御できる熱処理法以外の方法について検討を行ったところ、外部から基板に電界を印加することを着想した。この新規手法に関しての基礎データについても得ることができたことも、大きな成果と判断した。

一方、熱処理を用いずに室温処理で基板表面原子構造を形成させた単結晶の場合には、最表面部に規則構造が維持されていることが明らかとなった。これらの知見に関しては、現在論文として落ちまとめている状況である。単結晶基板の熱処理時に生じる表面上への汚染の除去が極めて重要であることが見出された。このための新たな熱処理炉の改良等に予想外の時間を要した。研究を予定している結晶ごとの電気伝導度の酸素、温度依存性データを確定させる。特に、SrTiO3を用いた実験に注力する。このデータが、これ以降取り組む熱処理による表面原子構造制御の最も基本となる基礎データとなる。SrTiO3については、得られたデータと、これまでに報告されている過去のデータとの比較を行い、使用する単結晶の欠陥(小角粒界の有無、転位密度、入手時の熱処理状態に依存する欠陥種の見積もりなど)を評価する。この結果をもとに、再度、初期化のための熱処理条件を確定させ、実行する。この初期化は、基礎的な知見を系統的に得ていくために必須の処理である(既報の研究はこの処理が欠落している。この事実が研究者ごとに異なる表面構造の同定の一因となっている可能性も考えられる)。得られた電気伝導度線図をもとに熱処理条件を決定する。研究期間を考慮して、n型領域、p型領域、およびその極小点の三種の酸素分圧を選択し、それぞれにおいて想定した熱処理を行い、結晶最表面構造の超高分解能観察を行っていく。最表面、および、その近傍領域の原子像観察結果の精度を向上させるために、STEM像シミュレーションとの比較検討についても対応する。これらの研究については12月ごろを目標として、まず、SrTiO3に関するデータを取りまとめ、実験指針の確認、調整、電気炉の調整などを精査し、実験の流れを確定させる。また、初年度において新たに着想した外聞電界印加による結晶最表面原子構造の制御法についても順次検討を行っていく。上記したように、熱処理に用いている電気炉の改良がすでに終了したので、今後は予定しているSTO,LSATをはじめとしたセラミック単結晶基板を使用して、順次、基板最表面部の原子構造解析等を行っていく。
概念表象の異なる認知主体によるシンボルコミュニケーションを通した共通理解の獲得

この研究では、新規対象物を定義することのできる実機ロボットシステムとそのようなロボット同士が円滑なコミュニケーションをとるために会話の仕方を更新していくアルゴリズムを構築した.実機ロボットシステムは、ビジョンデータを元に対象物の未知・機知の判定と、新規概念生成・ラベル付けを行う機能を持つ.コミュニケーションの円滑化では、シンボル共有できた情報からお互いの概念表象を推定し合い、相手の表象をモデル化することが可能である.この研究では、新規対象物を定義することのできる実機ロボットシステムとそのようなロボット同士が円滑なコミュニケーションをとるために会話の仕方を更新していくアルゴリズムを構築した.実機ロボットシステムは、ビジョンデータを元に対象物の未知・機知の判定と、新規概念生成・ラベル付けを行う機能を持つ.コミュニケーションの円滑化では、シンボル共有できた情報からお互いの概念表象を推定し合い、相手の表象をモデル化することが可能である.本研究では、新奇対象物を自己の身体性に基づいて定義可能な知能ロボットの知覚アーキテクチャの構築と、そのような複数のロボット間での知識共有化アルゴリズムの開発という二つの目的がある.平成22年度は、前者の目的に相当する分割課題(1):知覚アーキテクチャの構築に重点的に取り組んだ.カメラ画像からの3D立体構造の対象物認識では、カメラ画像情報から欠落している対象物の奥行き情報を如何にして取得・補完するかが重要である.この課題に対し、本研究では、ロボットの移動に伴って変化する対象物の画像上でのオプティカルフローから、奥行き情報を算出し、3次元立体構造を再構成するアプローチをとっている.このため性能の優れたカメラ、画像グラバ、画像処理プログラムが必要であり、空間分解能4.2mm(カメラから0.5mの距離)、画角170度、処理速度60fpsの画像取り込み系を構築した.この性能は、現在開発中のVisual-SLAMアルゴリズム、LKトラッカーを用いた3次元対象物の再構成アルゴリズムを開発するために必要十分である.また、後者の目的である、他者の概念表象空間の推定については、概念空間を画像特徴空間で代用しものについて開発し、その考え方、成果を第16回創発システム・シンポジウムにて発表した.本研究では、新奇対象物を自己の身体性に基づいて定義する知能ロボットの知覚アーキテクチャの構築と、そのような複数のロボット間での知識共有化アルゴリズムの開発という二つの目標を立てている.知覚アーキテクチャの構築では、自身の環境への働きかけ(移動)に対する環境から受け取る刺激(センサ入力)の変化を捉えることが重要であり、行為と知覚の循環系を構成しうる物理的身体を持つ知能ロボットが必要である.知覚は画像から、移動はホイール機構を選択している.昨年度より構築していた画像取り込み系では、カメラ処理速度、画像グラバ処理速度が60fpsの性能を満たしていても、画像処理プログラムが複雑になりCPUへの負荷が大きい場合には、入力のフレームレートが10fps以下へと落ちてしまうという問題があった.これは公称転送速度480Mbpsであるが、CPU負荷によって転送速度が落ちてしまうUSB2.0規格を利用していたためであることがわかった.そこで、転送速度がCPU負荷の影響を受けない、ieee1394カメラを利用し画像処理プログラムが複雑化した場合でも必要なフレームレート維持される画像取り込み系を構築した.一方で、ロボットの移動機構は全方向に移動可能なオムニホイール台車を選択した.移動機構と画像取得系はLinux上のマルチスレッドプログラムで接続され、画像のオプティカルフローとロボットの移動量から対象物の距離を推定し、立体的な対象物の表象を獲得する実験を行っている.また、得られた表象を既に獲得した表象と比較し、新奇物体かどうかを判定する実験も行っている.センサ信号のみからボトムアップに新奇対象物かどうかを判定する仕組みは知覚アーキテクチャの根本を成すもので重要であり、実験的に正当性・有用性を示し、学会論文として投稿する準備を進めている.知識共有化については、知覚と伝達を同時に扱うD・スペルベルの関連性理論を基に捉えなおす必要がある.「認知プロセスは関連性の最大化に向けて調整が行われる」といった原理を実機ロボットへ応用を検討している.
超流動Heのパルス的熱伝達機構の研究

超流動ヘリウムは極めて高い有効熱伝導率を持つと共に臨界熱流束も非常に大きい。特に瞬発的な発熱に対する冷却力に優れている。核融合炉に用いられるポロイダルマグネットは発生磁場が高い上に磁場が急速に変化するため、これを超電導化した際の冷却に超流動ヘリウムを使用することは非常に有効であると期待される。我々は先づ、瞬発的な発熱に対するHe【II】中のエネルギー移送のうち超流動成分と常流動成分の対向流の他に第二音波によるエネルギー移送を調べるために、バルクな超流動ヘリウム中における第二音波の振る舞いを種々の熱発生条件の下で調べた。実験結果を要約すると1.ヒートパルスの伝播速度は第二音波の音速に正確に一致する。2.パルス巾が短い時(32μsec.)ヒートパルスの高さは、与えた熱エネルギーに比例して高くなる。3.パルスの高さが低い領域では、ヒートパルスの巾は与えた熱パルスに一致し、その面積は与えたエネルギーに比例する。4.伝播によってヒートパルスの高さは減少するが、面積は一定に保たれる。5.与える熱パルスが大きい領域でパルス巾を長くしてゆくと、初めのうちはヘリウム中を伝播するヒートパルスの巾も比例して長くなるが、巾が150μsec.以上のところでは液固有の巾が現れはじめ、熱パルスの前半の形状は与えるパルス巾に依らなくなり、時間巾の影響は熱パルスの減衰の仕方に現われるようになる。さらに詳細な測定を現在進めているが、最後の5.の結果を分析することにより、与えた熱エネルギーに対する第二音波への変換率を求めることができるものと考えている。
原子レベルでの核発生-結晶成長機構の解明とゼオライトの新規合成法の開拓

本研究においては、代表的な合成ゼオライトであるLTA型(A型)およびFAU型(X型、Y型)を中心に、ゼオライトの結晶成長機構を原子レベルで検討し、更にこれに基づく合理的な合成プロセスを提案することを目的に検討を行った。初年度は、希薄系を中心に検討を進め、液中の前駆体の検出と結晶生成過程の原子レベルでの解明を並行して行った。あらかじめ合成したファセットの発達したFAU、LTAを種結晶とし、80°Cの希薄アルミノシリケート溶液に一定時間浸し、浸す前後の結晶表面の変化をAFMにより同一視野観察を行った。原料中のAlが多い場合、FAU上にはFAUが、LTA上にはLTAが成長することが確認できた。一方少ないときは、FAU上では成長と溶解もおきなかったが、LTA上ではLTAが成長することが確認できた。溶液をラマン分光により評価したところ、Alが少ないときには、四員環/六員環が大きくなる傾向が確認できた。以上の結果は、LTAの前駆体としては四員環を、FAUの前駆体としては六員環を想定すると合理的に説明できた。第二年度は更に詳細に結晶成長過程の検討を進めた。結晶成長に関しては原子レベルでの表面構造観察を進めることにより、成長時の表面の微細構造を確定することに成功した。その詳細な検討から、LTAに関してはシングル四員環、FAUにシングル六員環を単位として成長が進行することを示すことに初めて成功した。更に成長時の溶存種を同定するために共同研究者のSankar博士と共同で検討を進め、Spring8の強力X線回折用ビームラインにおいて、ゲルの回折を測定した。現在解析を進めている段階であるが、LTAが成長しやすい場合と、FAUが成長しやすい場合とでは、溶存種のリング構造に違いがあることを初めて明らかにすることができた。本研究では、代表的な合成ゼオライトであるFAU型(X型、Y型)およびLTA型(A型)を中心に、ゼオライトの結晶成長機構を原子レベルで検討し、更にこれに基づく合理的な合成プロセスを提案することを目的に研究を進める。従来これらを個別に検討した例はあるが、包括的な理解は得られていない。そこでまず結晶成長に関わる部分を原子レベルで解明し、本研究に最適なプロセスパラメーターを決定する目的で以下の検討を行った。あらかじめ合成したファセットの発達したFAU、LTAを種結晶とし、80°Cの希薄アルミノシリケート溶液(9ONa_2O : xAl_2O_3 : 9SiO_2 : 5760H_2O)に一定時間浸し、浸す前後の結晶表面の変化をAFMにより同一視野観察を行った。x=1.0のときにはそれぞれ種結晶と同じ結晶構造をもつ物質が既往の研究により成長することがわかっている。x=1.0のときにはFAU上にはFAUが、LTA上にはLTAが成長することが確認できた。またx=0.2のときは、FAU上では成長と溶解もおきなかったが、LTA上ではLTAが成長することが確認できた。またxの異なる溶液をラマン分光により評価したところ、x=0.2においてはx=1.0の場合に比べて、四員環/六員環が大きくなる傾向が確認できた。以上の結果は、Aの前駆体としては四員環をFAUの前駆体としては六員環を想定すると合理的に説明できる。

更にFAUの成長時の表面構造を原子レベルで検討したところ、表面は二重6員環のn倍のステップで覆われていた。この結果もラマン分光の結果をサポートするものであった。引き続き次年度は更に詳細に結晶成長過程を検討するとともに、核発生に関する検討を進めていきたい。本研究においては、代表的な合成ゼオライトであるLTA型(A型)およびFAU型(X型、Y型)を中心に、ゼオライトの結晶成長機構を原子レベルで検討し、更にこれに基づく合理的な合成プロセスを提案することを目的に検討を行った。初年度は、希薄系を中心に検討を進め、液中の前駆体の検出と結晶生成過程の原子レベルでの解明を並行して行った。あらかじめ合成したファセットの発達したFAU、LTAを種結晶とし、80°Cの希薄アルミノシリケート溶液に一定時間浸し、浸す前後の結晶表面の変化をAFMにより同一視野観察を行った。原料中のA1が多い場合、FAU上にはFAUが、LTA上にはLTAが成長することが確認できた。一方少ないときは、FAU上では成長と溶解もおきなかったが、LTA上ではLTAが成長することが確認できた。溶液をラマン分光により評価したところ、A1が少ないときには、四員環/六員環が大きくなる傾向が確認できた。以上の結果は、LTAの前駆体としては四員環を、FAUの前駆体としては六員環を想定すると合理的に説明できた。第二年度は更に詳細に結晶成長過程の検討を進めた。結晶成長に関しては原子レベルでの表面構造観察を進めることにより、成長時の表面の微細構造を確定することに成功した。その詳細な検討から、LTAに関してはシングル四員環、FAUにシングル六員環を単位として成長が進行することを示すことに初めて成功した。更に成長時の溶存種を同定するために共同研究者のSankar博士と共同で検討を進め、Spring8の強力X線回折用ビームラインにおいて、ゲルの回折を測定した。現在解析を進めている段階であるが、LTAが成長しやすい場合と、FAUが成長しやすい場合とでは、溶存種に違いがあることが明らかとなった。