日本金属学会会報

昭和38年 6 月 6 日第 3 種郵便物認可・平成26年 4 月 1 日発行（ 毎月 1 回 1 日発行）

■
■

53

http://jim.or.jp/

MTERE2 53（4）133〜180（2014）

Vol.53 No.4 ISSN 1340-2625

ミニ特集「医療材料開発ニーズの現在と未来」

液滴エピタキシー

2014

http://www.jim.or.jp/journal/m/（←まてりあ記事オンライン）��������(������������ ����)��������������
���� ��������������

������������
��������������

�������������������������
������������������������� ���������������������
�� 2000 ������������������ � � 500cycle/sec �������������� ������������������������ ���������������������� ������������ S/N ��������� ���������������� ����������������������� �������������������
�������������������� �����������������
���������������
��������������� EG �������������������(����)�������������������� J ���������������

�������������������
������������������� IE ������������������������������

�������������������
������������������� T ���������������� VE ������������������

������������
�������������
���������� CC �������(E,G,�)���������(Cij)����
����������������� Cij ���(CC2 �)�����������

���������������
��������������� MS �������������������������������

�������

����������������

������

���������������EMAR��� EM ��������������
��������������
�������������� HV ��������������������������������
���� ��������� 3-5-21 �������������
��� 06-6390-5993� E-mail�ntp@nihon-tp.com
URL� http://www.nihon-tp.com

http://www.jim.or.jp/journal/m/

2014
Vol.53
No.4◎

会告原稿締切毎月 1 日

翌月号(1 日発行)掲載です．
支部行事shibu＠jim.or.jp
本会記事stevent＠jim.or.jp
掲 示 板materia＠jim.or.jp

ミニ特集「医療材料開発ニーズの現在と未来」
企画にあたって
仲井正昭

小泉雄一郎

上田正人

三浦永理

大津直史

廣本祥子

石本卓也

上田恭介……133

脊椎外科における材料のニーズの現在と未来

長谷川和宏 ………………………………134

関節外科における材料のニーズの現在と未来

坂井孝司 …………………………………139

歯科医療における金属材料のニーズの現在と未来
循環器科における材料のニーズの現在と未来

澤瀬

隆

平

曜輔 ………………143

鈴木孝英 …………………………………148

免疫学的解析に基づく新たな医療材料開発へのアプローチ
川野光子

武田裕利

液滴エピタキシー

解説

中村

生

小笠原康悦…………………………………………………………153

小口信行 …………………………………………………………………………157

半導体量子ナノ構造の自己形成手法である液滴エピタキシーに関し，その着想と展開を，材料研究におけるセレ
ンディピティという観点から解説する．

新進気鋭

固体高分子形燃料電池模擬環境における白金の溶解機構

はばたくNEMS 材料の信頼性向上を目指して

本会記事

会告 ………………………………………………171

材料系学協会情報コーナー ……………………177

共催行事 …………………………………………174

新入会員 …………………………………………177

掲示板 ……………………………………………174

書評 ………………………………………………177

会誌・欧文誌 4 号目次 …………………………176

行事カレンダー …………………………………178

次号予告 …………………………………………177

会報編集委員 ……………………………………180

菅原

優 …………………165

藤井達也 ………………………………………………170

会誌・欧文誌の投稿規定・投稿の手引・執筆要領，入会申込書，刊行案内はホームページを参照下さい．
http://jim.or.jp/
表紙デザイン北野玲

複写をご希望の方へ

本会は，本誌掲載著作物の複写に関する権利を一般社団法人学術著作権協会に委託しております．本誌に掲載された著作物の複写をご希望の方は，(一社)学術著作権協会より許諾を受けて下さい．但し，企業等法人による社内利用目的の複写については，
当該企業等法人が社団法人日本複写権センター((一社)学術著作権協会が社内利用目的複写に関する権利を再委託している団体)と包括複写許諾契約を締結している場合にあっては，その必要はありません．
（社外頒布目的の複写については，許諾が必要です．
）
権利委託先 一般社団法人学術著作権協会〒1070052 東京都港区赤坂 9
6
41 乃木坂ビル 3F
3475
5619 E
mailinfo＠jaacc.jp http://www.jaacc.jp/
FAX 03
複写以外の許諾（著作物の引用，転載，翻訳等）に関しては，直接本会へご連絡下さい．

O

1

O

2

前

3

前

4

前

5

前

6

企画にあたって
仲井正昭1
大津直史4
人々の健康とくらしを支える医療の発展は，我が国の最重要課題の一つとなっている．政府が策定した第四期科学技術
基本計画(平成23～27年度)においても，「ライフイノベーシ
ョンの推進」が国家戦略の一つとして掲げられ，安全で有効性の高い治療の実現や，高齢者，障害者，患者の生活の質(QOL)の向上などが，重点テーマとして挙げられている．
医療機器の性能向上は，医療の発展に直結することから，極めて重要な研究課題である．さらに，医療材料(医療機器に用いられる材料)の特性は，医療機器の性能を決定づける
重要な因子の一つであり，革新的な医療材料開発により，設計では付与できない機能をも医療機器に具備させられる可能性を秘めている．第 4 分科(生体・福祉材料)では「ハーモニックバイオマテリアル(1)」という概念を提唱し，金属，セラミックスおよびポリマーという枠組みに捕らわれず，それらの特性を協調的に発揮させることにより，各材料単独では得られない優れた特性を備えた材料開発をめざしてきた．さらに，この概念を具現化するため，医歯工学の有機的連携により，各材料分野の横断的な取り扱いはもとより，バイオメ
カニクス分野あるいは生化学分野などとの融合を推し進めてきた．その間に人材育成も進み，学生時代から医療材料の研究に携わっている医療材料研究者が輩出されるようになってきている．これらの取り組みにより，我が国の医療材料研究は，世界で最も高い水準にあるといえる．しかし，研究水準の高さとは裏腹に，国内で使用される医療機器の大部分は外国製であり，その国産化はこれまで遅々としていた．
この原因の一つに承認審査の問題が指摘されてきた．我が国の医療機器の承認審査は諸外国に比べて困難であると感じている研究者は多い．しかし，昨年( 2013 年)の薬事法改正など，よりスムーズな承認審査のための審査体系の整備が進んでいる．このような背景の下，今まさにこれまで蓄積されてきた研究シーズを「現場のニーズ」にマッチさせ，実用化に結びつける絶好の機会が訪れている．
「現場が求めるニーズ」は，医療機器開発に限らず，いずれの製品開発においても，最も重視すべき点であろう．最近の我が国の相次ぐ万能細胞関連の研究に代表される医学・医療技術の日進月歩の進展は，現場の医療機器へのニーズも加速的に変化させていることを予想させる．そこで，本ミニ特集では，「医療材料開発ニーズの現在と未来」と題して，臨床医，医学研究者，歯学研究者の先生方に，最近の医療現場の現状や問題点および医療材料に期待することなどについて

小泉雄一郎1
廣本祥子5

上田正人2
石本卓也6

三浦永理3
上田恭介7

の解説をお願いした．長谷川和宏先生(新潟脊椎外科センター)には脊椎外科，坂井孝司先生(大阪大学大学院医学系研究科)には関節外科，澤瀬隆先生ら(長崎大学歯学部)には歯科，鈴木孝英先生(JA 北海道厚生連遠軽厚生病院)には循環器科における現状と材料へのニーズについて臨床医の立場から解説を頂いた．さらに，川野光子先生ら(東北大学加齢医学研究所)には基礎医学の一分野として免疫学における金属アレルギーの最新の研究動向について解説を頂いた．
本ミニ特集により，医療現場のニーズと，読者が有する材
料科学的知見や材料工学技術とが融合し，近未来における医療の発展に向けた新たな医療材料開発につながるきっかけとなれば幸甚である．

文

献( 1 ) まてりあミニ特集，ハーモニックバイオマテリアル―界面制
御型生体調和材料の創製，46(2007), 451
475.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
仲井正昭
2001年 キヤノン株式会社研究員
2005年 日本学術振興会特別研究員(DC2)2005年 名古屋大学大学院工学研究科博士後期課程修了
2005年 日本学術振興会特別研究員(PD)2006年 東北大学金属材料研究所助手
2007年 東北大学金属材料研究所助教(職名変更)
2010年 現職
専門分野生体用金属材料◎主に生体用チタン合金の微細組織制御による力学的特性の改善や新合金開発に従事．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

仲井正昭

小泉雄一郎

上田正人

三浦永理

大津直史

廣本祥子

石本卓也

上田恭介

1 東北大学准教授 2 関西大学准教授 3 兵庫県立大学准教授 4 北見工業大学准教授
5 物質・材料研究機構主幹研究員(MANA 研究者) 6 大阪大学助教 7 東北大学助教
Preface to Special Issue on Present and Future Requirements for Development of Biomedical Materials; 1Masaaki Nakai, 1Yuichiro Koizumi,
2Masato Ueda, 3Eri Miura
Fujiwara, 4Naofumi Ohtsu, 5Sachiko Hiromoto, 6Takuya Ishimoto, 7Kyosuke Ueda
Keywords: biomedical materials, spinal surgery, arthroplasty, dentistry, cardiovascular intervention, metal allergy
2014年 2 月13日受理[doi:10.2320/materia.53.133]

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan脊椎外科における材料のニーズの
現在と未来
長谷川

和

宏

むが，脊柱管の横断面積はほぼ一定に保たれ，内包する神経

.

は じ

め

に

組織は保護される．
生体力学的観点から見ると，脊柱は椎弓と堆体の連結部

生体材料(インプラント)を用いた脊椎手術は， 1950 年代(椎弓根)を境界として前方(腹側)要素と後方(背側)要素に分に米国の Harrington が脊柱変形に対する矯正固定術を実施けられる(図 1B)．前方要素の椎間板は，主に軸圧に抗してしたのを契機として世界に広まった(1)．インプラントが実用

体重を支える．例えば腰椎の場合，体幹の荷重は，前方要素

化される以前の黎明期においては，脊椎固定術は，もっぱら(主に椎間板)で約 80 ，後方要素(主に椎間関節)で約 20 

骨移植と体幹ギプスなどの外固定のみによって骨癒合をめざが支えられる(2)．背筋群の収縮力は椎弓根を通して前方要素す方法であり，術後長期の臥床を余儀なくされ，歩行開始後に伝達される．後方要素の関節である椎間関節は，脊柱安定も厳重に外固定を継続する必要があった．近年開発された各性，とくに回旋において重要な役割を担う．脊柱では，頚種のインプラントによって，早期の離床と日常生活への復帰

椎，胸椎，腰椎，それぞれのレベルにおいて基本的構造は同が可能になり，患者への恩恵は計り知れない．

じであるものの，椎骨の大きさや同一椎骨内での各構成要素

本稿では，脊椎の機能解剖と現在行われているインプランの相対的大きさに違いがある．これは各レベルでの荷重や運トを用いた脊柱再建術を概説し，将来のニーズを考えてみた

動状態の差異によるものと考えられる(図)．健常者では，い．

視覚や聴覚の情報を脳で総合し，神経・筋活動を総動員して，無意識のうちに最小の筋肉活動エネルギー消費でこの複.

脊柱の機能解剖雑な形状をもつ脊柱バランスを維持している(3)(4)．

脊椎には体幹の支持性，運動性を維持しながら内部の神経組織を保護する機能がある．椎骨(椎体＋椎弓)は，前方の椎間板，後方の椎間関節，および頭尾側方向に縦走する靭帯群によって連結され，脊柱を形成する(図)．その内部の脊柱管には脊髄および馬尾が存在し，脊柱管内で分岐した神経根は椎骨間の隙間から脊柱管外へ出て末梢へ送られる．脊柱は，椎体間の関節(椎間板および椎間関節)でその可動性を生

図1

正常脊椎の機能的脊柱単位シェーマ．
A. 後方，B. 左側面．

図2

正常脊柱左側面図．

新潟脊椎外科センターセンター長(〒950
0165 新潟市江南区西町 2522)
Present and Future Requirments for Materials in Spine Surgery; Kazuhiro Hasegawa(Niigata Spine Surgery Center, Niigata)
Keywords: spine surgery, implant, reconstruction, pedicle screw system, intervertbral cage, fusion, functional anatomy
2013年12月 2 日受理[doi:10.2320/materia.53.134]

ミ ニ 特 集症例64才女性

.

脊椎手術の概要

骨粗鬆症性第12胸椎偽関節

尻もちをついてから背部痛が持続．徐々に腰曲りが強くな
り，歩行困難となって受診．胸腰椎移行部に圧迫骨折と後弯現在行われている脊椎手術は下記のように大別される．


椎間板ヘルニアや脊柱管狭窄症に代表される神経圧迫病



を認め，骨粗鬆症性第12胸椎偽関節(本来骨である骨折部が関節のように動く状態になっている癒合不全)(15)の診断で，変に対しては，圧迫の原因となる組織を切除する(5)．

脊柱矯正固定術を施行(図 A, B, C)．術後 3 年，腰曲りや関節機能の破綻が原因で痛みなどの症状を起こしている

背部痛はなく，日常生活を不自由なく送っている(図 3D, E,

場合には，関節を固定(関節固定術)，可動性を残して補F)．

強(制動術)(6)(8) ，あるいは，関節をインプラントで置換する(人工椎間板)
脊柱側弯症に代表される変形に対しては，様々なインプ

ラントを駆使して，正常の脊椎配列(アライメント)に近づけて固定する(脊柱矯正固定術)(9)(10)．


脊椎腫瘍のような破壊性病変に対しては，病巣を切除し，その欠損部をインプラントで補填し，残存する正常骨に固定する(11)．
通常，脊椎手術の第一の目的は神経の除圧である．除圧操

作には多かれ少なかれ脊柱構成要素の切除を伴う．その切除範囲が大きいほど脊柱の安定性は損なわれる(12)．インプラントを用いた脊柱再建術の目的は，このような除圧操作で生じた解剖学的破綻を即時に安定化し，術後早期の荷重や日常生活動作に十分耐えられるようにすることである．各種のインプラントが開発され，現在では，後頭および頚部(13) から仙骨に至るまで，あらゆる部位での再建が可能である．脊柱が強固に再安定化されれば手術後の装具も簡略化でき，早期の離床とともに退院後の日常生活や職場への復帰が容易となる．脊柱再建術の技術的進歩によって，手術適応は大きく拡大した．とくに高齢者脊柱変形に対する矯正固定術(9)(10) や
脊椎悪性腫瘍における腫瘍椎体の全切除再建術(11) ができるようになったことは脊椎手術に大きな変革をもたらしたと言
える．

図31

骨粗鬆症性第12胸椎偽関節．

立位側面 X 線(A)および CT 再構築画像(B)にて，胸腰椎移行部に圧迫骨折と後弯を認める． MRI T2 強調矢状断像( C )では，同部が圧潰し，偽関節となっている．

脊椎における病巣切除術は，脊椎構成要素のあらゆる部位に行われるが，その進入経路は前方と後方に大別される．従って，再建術も大きく前方法と後方法に分けられるが，場合によっては，両者を同時に行うこともある．前方からの脊柱再建術は，主病巣が脊柱の前方要素に存在する場合に適応となる．椎間板に病変が限局している場合には，罹患椎間板レベルを切除して，椎間ケージなどで椎間固定を行う．椎体腫
瘍では病変部を切除し，この切除部分を補填する．
再建術を行う場合には各部位の機能解剖と生体力学的作用を考慮した適切なインプラントと固定手技が必要となる(14)．

.


代表的な脊椎手術の実際

胸腰椎後方手術

骨折などで破綻した脊柱を，後方からインプラントおよび骨移植を行って再建する方法である．必要に応じて，神経除圧操作を行う．脊柱再建の目的は，脊椎配列を正常に近づけて骨癒合を得ることである．インプラントは，矯正した脊椎配列を維持するための補助であり，最終的にはインプラント
周囲を新生骨が取り囲んで連結することにより骨癒合が得られる．

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

図32

脊柱矯正・固定術を施行し，術後 3 年．

腰曲りや背部痛はなく，日常生活を不自由なく送っている(D)．
CT 再構築画像(E, F)にて，偽関節部は骨癒合し(矢印)，イン
プラントは折損なく脊椎の一部となっている．







腰椎前方椎体間固定術症例75歳男性

第12胸椎粉砕骨折

高所より転落して受傷．腰背部痛と両下肢のしびれのため腰椎・腰仙椎部は，体幹の大部分の荷重を受け，かつ可動に歩行不可能． MRI T2 強調矢状断像にて第 12 胸椎粉砕骨域が大きく，繰り返しのストレスを受け続けるため，腰椎椎折と診断(図 A )．椎体置換ケージ(図 5B )を用いた前方除間板ヘルニアや腰部脊柱管狭窄症などの変性疾患の好発部位

圧・固定術を実施した．術後 2 年骨癒合を得て，後遺障害である．前方手術の適応は，腰椎椎間板症など，病変部位がなく日常生活を送っている(図 5C, D)．

前方に限局し，神経圧迫症状の無い場合に行われる．椎間板の変性髄核および線維輪の一部を切除し，移植骨を充填した

.

脊椎外科インプラントのニーズ今後の展望

ケージを挿入するもので，残った椎間板線維輪を緊張させ，その反力で固定力を得るのが基本的作用である(16)．

脊椎に限らずあらゆるインプラントの必要条件としては，生体毒性がない，生体親和性が良い，使用法が簡便で周辺機症例58歳女性

腰椎椎間板症器が少ない(ユーザーフレンドリー)，目的に応じた強度を有数年来，ぎっくり腰を繰り返していたため受診．MRI T2する，などが挙げられよう．脊椎固定術において最も多く使

矢状断像にて，L5/S 椎間板に椎間板の著しい変性を認め，用されるインプラントは，椎弓根スクリューである．本スク

腰椎椎間板症と診断(図A)．内部に移植骨を充填するタイ

リューは，後方から椎弓根を通して前方の椎体に刺入するもプの椎間ケージを用いて前方固定術を施行．術後 2 年，隣のであり，その固定性は主に椎弓根部の骨皮質形状によって接する椎体間で骨癒合し，腰痛は軽減した(図 4B, C, D)．

決まる(18) ．強力な固定性を得るためには，インプラントは

胸腰椎前方再建術

椎骨の破壊が大きい場合には，その椎体を全切除し，人工
椎体またはケージ(17)で置換し，さらにスクリューシステム
で補強する方法．神経圧迫が存在する場合には，圧迫原因と除去(除圧術)を併せて行う．

図4

腰椎椎間板障害に対する前方固定術．

58才女性， MRI T2 強調矢状断像にて， L5/ S 椎間板に椎間板の著しい変性を認める(矢印 A)．内部に移植骨を充填するタイプの椎間ケージ(B)を用いて前方固定術を施行．術後 2 年，隣接する椎体間で骨癒合し，腰痛は軽減した(CCT矢状断像，DCT 横断像)．



図5

胸・腰椎前方再建術．

75才男性，高所より転落して受傷．腰背部痛と両下肢のしびれのために歩行不可能．MRI T2 強調矢状断像にて第12胸椎粉砕骨折と診断( A)．椎体置換ケージ(B )を用いた前方除圧・固定術を実施し，術後 2 年骨癒合を得た(C, D)．

ミ ニ 特 集より大きな形状となる．従来の椎弓根スクリュー製品は全て合を目指すことが多い．椎間固定術の場合，インプラントの欧米製品であり，もともと体格の異なる欧米人用に作られた

役割は骨癒合完成までの“補助”であり，骨癒合が完成しな

大きな形状であった(図A)．そのため，日本人，とくに高ければ，どのような強固なインプラントであろうと，いずれ齢者に用いるとインプラントが突出して愁訴となることがよ

破綻する(図)．見方を変えれば，インプラントは，強いほくあった(図 6B)．したがって，我が国で使用するインプラ

ど良いというものではなく，骨癒合完成まで破綻しなければントは，日本人の体格にあった小さな形状(low profile)が望良いのである．したがって，インプラントの形状および力学

ましい．我々は，日本人およびアジア人の体型にあった low

特性は，用いる部位および術式によって異なるべきものなの

profile な ト ー タ ル ス パ イ ン シ ス テ ム を 制 作 し て い る ( 図である．

)．インプラントを小さくすれば力学的強度は低下するの

インプラントを用いれば脊柱の安定性は高まるが，どの程で，必要十分な強度を担保できる範囲内でカスタマイズでき度の強度を獲得すれば必要かつ十分なのかは難しい問題であることが望まれる．

る．あまりに固定強度が強すぎると隣接椎間の障害(20)や固椎弓根スクリューシステムを用いた多椎間固定を行う場

定範囲内での椎体骨粗鬆化が生じうる．この対策として，イ合，スクリューは様々な方向に刺入されるので，ロッドの連

ンプラントの連結部に可動性を持たせる術式，制動術がある結を容易にするためにスクリューヘッドとシャフト部が自由(図)(6)．本術式は，椎弓根スクリューにポリエチレン製バに動く構造(ポリアキシアルスクリュー)が望ましい(図A,

ンドを連結して椎間の制動を得ようとするものである．制動B )．シャフトの形状は，刺入し易く，かつ早い，二条螺子される椎間には，わずかな動きが残るので，隣接椎間への負構造が主流になりつつある(図 8B)．さらに良好な脊椎配列担が軽減し，椎間障害発生のリスクは軽減するがを得るためには，ロッドを曲げなければならない．曲げると( 図)(21) ， 椎 間 関 節 が 保 た れ て い る こ と が 条 件 で あ

ロッド強度は落ちるので(19) ，何度曲げても必要強度が担保

り(7)(8)，適応病態は限られる．

されるような材質が望まれる．
インプラントを用いた脊椎手術は，椎間固定すなわち骨癒インプラントを用いた脊椎固定術を成功させるための必要条件の一つとして，その受け皿となる骨が健全であることが挙げられる．したがって，骨が脆弱な場合にはスクリューの

図8
図6

椎弓根スクリューシステム．

従来の外国製インプラントによる腰椎固定術後14年の高齢者．

図 9 インプラントを用いた脊椎固定術におけるインプラント(実践)と骨(点線)の荷重分担の経時的変化．

図7

手術に使用されている各社の椎弓根スクリュー
ヘッド．A側面像，Bトップヴュー

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

手術直後は，インプラントが負荷を担うが，骨癒合が進むにつれて移植骨強度が高まり，インプラントの担う荷重は徐々に小さくなる．順調に骨癒合が進めば，インプラントと骨とが分担する荷重は均衡状態となり，インプラント折損は生じない(黒線)．しかし，骨癒合が順調に完成しないと(グレー線)，インプラントの強度低下するとともに，その負担が増大し，疲労限界を超えると，破綻する(矢印)．

完遂するために必要な強度を有し，患者の体格に合った，可能な限り low profile のものが望まれる．長期的には，生体毒性がなく，隣接関節への影響が少ない形状および材質が理想的である．

文図10

腰椎制動術(6)(8)．
不安定椎間を固定するのではなく，わずかに動きを残しつつ，安定化させる．

図11

多椎間の脊椎固定術(A)と制動術(B)の比較．
脊椎固定術では，隣接椎間への負担が増え，関節障害が出やすい(矢印)．

緩みや挿入時の骨折の危険がある(22) ．これらの合併症を防ぐためには，骨粗鬆症の程度に応じたインプラントの工夫が必要である．例えば，インプラントと骨との界面の一部にストレスが集中しないように椎弓フックなどを追加した
り(23)，金属よりも骨・インプラント界面での破綻を生じに
くいポリエチレンテープで比較的強度が保たれる椎弓にロッ( 1 ) P. R. Harrington: J. Bone Joint Surg., 44A(1962), 591634.
( 2 ) A. Nachemson: Acta Orthop. Scand., Suppl., 43(1960), 1104.
( 3 ) D. Bernardin, H. Kadone, D. Bennequin, T. Sugar, M. Zaoui
and A. Berthoz: Exp. Brain Res., 223(2012), 6578.
( 4 ) J. Dubousset: Three
dimensional analysis of the scoliotic
deformity, Weinstein S. L, ed., Pediatric Spine: Principles andPractice, New York, NY, Raven Press, (1994).
( 5 ) 長谷川和宏，下田晴華 Monthly Book Orthopaedics, 25(2012), 27
33.
( 6 ) K. Hasegawa, Y. Hirata, T. Morita and H. Kobayashi: J. Musculoskel Res., 3(1999), 217232.
( 7 ) 長谷川和宏，高野 光，遠藤直人，原 利昭臨整外， 39(2004), 133140.
( 8 ) 長谷川和宏，平野 徹日本脊椎インストゥルメンテーショ
ン学会誌，3(2004), 2125.
( 9 ) K. Hasegawa and T. Homma: J. Neurosurg. (Spine), 99(2003), 125131.
( 10 ) 長谷川和宏，本間隆夫，渡辺 慶脊椎脊髄， 20 ( 2007 ) ,535545.
(11) K. Hasegawa, T. Homma, H. Hirano, A. Ogose, T. Hotta, Y.
Yajiri, J. Nagano and Y. Inoue: Spine, 32(2007), 142148.
(12) I. Posner, III AA. White, T. Edwards and W. C. Hayes: Spine,7(1982), 374389.
(13) K. Hasegawa, T. Hirano, H. Shimoda, T. Homma and O. Morita: Spine, 33(2008), 22842289.
(14) K. R. Gurr, P. C. McAfee and C. M. Shih: J. Bone Joint Surg.,
70A(1988), 11821191.
(15) K. Hasegawa, T. Homma, S. Uchiyama and H. Takahashi:
Spine, 23(1998), 22012206.
(16) K. Hasegawa, M. Ikeda, T. Washio and T. Hara: J. Spinal Disord., 13(2000), 247252.
(17) K. Hasegawa, M. Abe, T. Washio and T. Hara: Spine, 26(2001), 957
963.
(18) T. Hirano, K. Hasegawa, H. E. Takahashi, S. Uchiyama, T.
Hara, T. Washio, T. Sugiura, M. Yokaichiya and M. Ikeda:
Spine, 22(1997), 25042510.
(19) M. A. Slivka, Y. K. Fan and J. C. Eck: Spine Deformity, 1(2013), 395
400.
( 20 ) 渡辺 慶，長谷川和宏，平野 徹，遠藤直人，高橋栄明，内山政二，本間隆夫脊柱変形，17(2002), 66
70.
( 21 ) 北原 恒，長谷川和宏，朝比奈和哉，織部一弥，原 利昭
日本臨床バイオメカニクス学会誌，30(2009), 179184.
(22) T. Hirano, K. Hasegawa, H. E. Takahashi, S. Uchiyama, T.
Hara and T. Washio: J. Spinal Disord., 11(1998), 493497.
(23) K. Hasegawa, H. E. Takahashi, S. Uchiyama, T. Hirano, T.
Hara, T. Washio, T. Sugiura, M. Youkaichiya and M. Ikeda:
Spine, 22(1997), 958962.
( 24 ) 矢澤 隆，長谷川和宏，遠藤直人，原 利昭，佐治木 修
日本脊椎インストゥルメンテーション学会誌， 4( 2005 ) , 75 
79.

ドを連結する方法(24)など，様々な戦略を持つ必要がある．

. ま

と

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

め

脊椎手術におけるインプラントは，近年の生体力学的基礎研究に基づいてめざましい発展を遂げた．インプラントの発展は脊柱再建術を進歩させ，再建を前提として行う神経除圧や腫瘍切除も大胆かつ確実に行うことができるようになった．

献

長谷川和宏

1987年 新潟大学医学部卒業 整形外科入局
1992 ～ 94 年 米国インディアナ大学生体力学研究センター リサーチフェロー
1996年 同大学大学院修了
2002年 新潟大学整形外科講師
2004年 聖隷浜松病院・せぼねセンター部長
この間，北京首都医科大学附属同仁病院 客員教授，
米国コロラド大学 客員教授等を歴任．
2012年 新潟脊椎外科センター センター長★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

脊椎固定術に用いるインプラントは，骨癒合という目的を

ミ ニ 特 集関節外科における材料のニーズの
現在と未来
坂

井

孝

司

績も良好となり，現時点での術後 20 年での累積生存率は

.

は じ

め

に

90  以 上 と 報 告 さ れ て い る(3) ． UK registry や Australianregistry といった海外の人工関節登録調査によれば，現在欧私は整形外科医として，関節外科とりわけ股関節を専門に
日常診療および研究にあたっている．股関節手術においては

米および本邦ではセメントレス人工股関節が多く用いられる傾向にある．

人工股関節置換術がメインとなるが，人工股関節は，本邦に.

おける2010年度の出荷数として約10万ユニットを占め(人工股関節全置換術約43000，人工骨頭置換術約57000)(1)，
本邦の人工関節において半数以上を占め最も多く，次いで膝

セメントレス人工股関節

骨との固着(osseointegration)

関節置換術と続く．人工股関節は主に，骨との固着(良好なセメントレス人工関節では，術後早期のインプラント表面

骨形成と応力遮蔽の低減)，摺動面(摩耗粉の低減)，インプと骨との固着( osseointegration )は重要で，初期固定が得ら

ラントデザイン(良好な関節可動域)，インプラント自体の耐れないと長期安定性は得られない．線維組織の介在なく人工久性(疲労強度)・生物学的安全性といった観点から進歩して関節と層板骨が結合する必要があり(4)，動物実験やヒトの摘きており，患者さんの生活の質(quality of life)の向上に寄与

出組織検索では術後約 4～12週間で固着が得られる(5)．＜20

してきた．現時点でほぼ克服された課題もあるが，応力遮蔽mm の micromotion では骨形成が優位となり， 20 ～ 150 mm

による経時的な骨量の減少などの課題も存在する．本稿ではでは線維組織と骨組織の両者の形成が見られ，＞150 mm で

主に股関節外科における人工関節の現状と未来への課題につは線維組織が形成されるため，初期固定を得るためにはできいて概説させていただく．

るだけ micromotion を生じないようにする必要がある(6) ．
osseointegration に関わる要因として，インプラント表面加. 人 工 股 関 節

工やインプラントデザインが重要で，種々のタイプが使用されてきた．

人工関節は，人工股関節・膝関節の進化に伴い発展してきた経緯があり，人工股関節・膝関節の発展と共に蓄積された

セメントレス人工股関節の表面加工

様々なデータやノウハウが他部位の人工関節へと応用されてセメントレス人工関節の表面加工として，骨形成の観点かきたといえる．人工股関節は寛骨臼側・大腿骨側コンポーネらイングロース表面(ingrowth surface)とオングロース表面

ントからなり，摺動面は寛骨臼側インサートおよび骨頭から( ongrowth surface )に大別される． ingrowth surface では，なる．寛骨臼側・大腿骨側コンポーネントは金属製インプラ

50 ～ 400 mm の pore size の 多 孔 質 表 面 ， 孔 の 割 合 が 30 ～ントが主に使用され，骨との固着は手術用のセメントを使用

40  ま で で あ れ ば 力 学 的 強 度 が 保 持 さ れ る(7) ． ingrowth

して固定する方法と使用せずに固定する方法(セメントレス)

surface には以下の 4 つがある．beads coating は，CoCr 合に大別され，個々の症例の年齢や骨の性状が考慮されて各々金または Ti 合金の小さな beads を高熱環境下において溶接の適応となる．元来はセメントを用いたインプラントが使用する． fiber mesh coating は溶融によって metal pad を溶接され，術後 30 年以上でも良好な臨床成績が報告されていする．三次元造形法では目標物と同形状を三次元的に形成しる(2)．セメントレス人工股関節はセメント人工股関節に比較て， pore 間の連絡を有し(連通孔)， beads coating や fiber

して後発であるが，手技的にはセメント使用インプラントと

mesh coating ( 30 ～ 50 )に比較して高い気孔性( 75 ～ 85 )

比較してシンプルで，デザインや摺動面の改良に伴い術後成を有する(8)． macrotexturing はレーザーなどで表面処理を

大阪大学大学院医学系研究科講師器官制御外科学(整形外科)(〒5650871 吹田市山田丘22)
Present and Future Requirments for Materials in Arthroplasty; Takashi Sakai (Department of Orthopaedic Surgery, Osaka University
Graduate School of Medicine, Suita)
Keywords: hip implant, cementless, custommade, osseointegration, stress shielding, elasticity
2013年11月19日受理[doi:10.2320/materia.53.139]

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

行う表面切削法と，ロストワックス法がある．ロストワック
ス法とは，目標物と同じ形状の精密な模型を蝋で作製し，その周囲を耐火物で固めた後，加熱して蝋模型を消失させた後の空間に金属を流し込み冷却して鋳造にて作製する方法である．
ongrowth surface に は ， 主 に 以 下 の 2 つ が あ る ． grid
blast 処理は，酸化アルミニウムの小粒子で金属表面を処理

し ， 3 ～ 5 mm の 表 面 粗 さ を 得 る(9) ． plasma spray coating
は，金属粉と，圧縮しイオン化したガスを混合させ，金属表
面に吹き付けて形成する方法で，多孔性表面と比較して気孔率は低いが，多孔性表面では溶融後に疲労強度が 50 程度に低下するのに対し，plasma spray coating では疲労強度は90に保たれるとされる(10)．

現 在 で は こ れ ら の ingrowth surface ・ ongrowth surface

図1に，ハイドロキシアパタイトを添加して骨形成を図るインプ
ラントが多い．ハイドロキシアパタイトはリン酸カルシウム化合物で，ステム表面に直接 plasmaspray coating するか，
porous coating に追加コーティグする．理想的な厚みは 50

mm で強度には影響しない(11) ．骨伝導能があり，ステムへ

セメントレス人工股関節における大腿骨コンポーネントの種々のデザイン(正・側面)．
(上段左より) single wedge type, short single
wedge type, tapered splined type, double wedge
type, tapered round type，(下段左より) tapered
rectangular type, cylindrical fully coated type,
modular type, anatomical type, short type.

の骨形成を促進するが(12)，臨床例における X 線学的検討では，ハイドロキシアパタイトの有無による成績の差は証明されていない(13) ．最近では，純 Ti や Ti 合金を水酸化ナトリ

で，良好な骨形成が得られる表面加工を有することが要件とウム水溶液に浸漬した後加温処理すると，表面にチタン酸ナ

なる．人工股関節の場合，寛骨臼側コンポーネントおよび大トリウムを含む薄層を形成し，アパタイト形成能を有するよ

腿骨側コンポーネントがその対象となり，人工膝関節の場

うになることが発見され(14)，アルカリ加熱処理生体活性 Ti

合，脛骨トレイが対象で骨欠損を補填しうるデザインが望ま合金として人工関節に実用化されている．

しい．




セメントレス人工股関節のインプラントデザイン

一般的には大腿骨の helical CT データを基に，各水平断面におけるインプラント断面を決定し， CAD/CAM system

セメントレス人工股関節における大腿骨コンポーネントのを用いて 3 次元デザインを作製する．CT ではなく単純レン

インプラントデザイン(図)として，まずストレート型と骨トゲン正側面像を基に作成されるステムも報告されているが，形態に適合した弯曲を有するアナトミカル型に大別される．

3 次元デザインを作成するには不十分と考えられる．インプ single wedge ，  double
ストレート型は

wedge

ラントデザインを決定する際，ステム長，オフセット，頚体 tapered， cylindrical fully coated，
metaphyseal filling，

角，前捻角，側面での弯曲などについて，個々の症例に応じ modular に大別される(15)．どのインプラントデザインをてカスタマイズする．なお，応力解析を行って，ステム折損

選択するかは，手術者のコンセプトや大腿骨の状況による．

の危険性がないことを確認する．次いでコンピューター上で大腿骨コンポーネントのサイズ選択について，既製品のいく

インプラントの挿入シミュレーションを行い，大腿骨髄腔へ

つかのサイズバリエーションを有するインプラントシステム

設置可能であることを確認後，最終的にインプラントデザイ

を用いて，大腿骨髄腔形状に最も適合したサイズのインプランを決定する．以前は切削法によって加工され作製されていントを選択して使用する．股関節形成不全に引き続いて起こたものが多く報告されていたが，最近では 3 次元 CAD モデ

る二次性変形性股関節症は，日本人女性の股関節疾患で多くルを基に，レーザーや電子ビーム金属粉末積層造形法によっみられ(16) ，大腿骨形状については個々のバリエーションがて，表面加工とマクロのインプラントデザインを同時に作製

大きく，理想的な髄腔占拠と適合性を得るためのステムとし可能となってきており，海外では多くのメーカーで販売されて，大腿骨近位と遠位でのパーツを組み合わせて使用するモるようになっている．人工股関節における大腿骨コンポーネ

ジュラ―システムを有する大腿骨コンポーネントや，症例個ント以外にも，腫瘍の広範切除術後に生じる骨欠損を補填す々の大腿骨形状にあわせて作製するカスタムメイドステムがるような寛骨臼コンポーネントや大腿骨コンポーネン

オプションとして考えられる(17)．

ト(18) ，人工膝関節インプラントなどに関してもカスタムメ



カスタムメイド人工股関節

イドインプラントとして使用例が報告されている(19) ．なお，レーザーや電子ビーム金属粉末積層造形法による表面加カスタムメイド人工関節は，患者個々の骨形態に適合して工では，用いるシステム( ARCAM など)の進歩により，加理想的な髄腔占拠と適合性を実現しうる三次元的デザイン

工可能な気孔率や気孔径における精度の向上が期待されていミ ニ 特 集

る．前述したように，骨形成に適する ingrowth surface のlymphocytedominated vasculitisassociated lesion, AL-

多孔質の pore size は 50 ～ 400 mm とされており，少なくとVAL)が報告されている(25)．

も同程度の精度は必要となる．


.

応力遮蔽(stress shielding)

人工関節に用いられる金属

人工股関節の大腿骨コンポーネントの骨形成は良好となっ金属材質として，人工関節では主に Co CoMo 合金， Tiてきているが，長期経過に伴って，応力遮蔽( stress shield-

合金が使用されている．ヤング率は CoCoMo 合金(約 210ing)による骨萎縮が報告され，カスタムメイド人工股関節でGPa)よりも Ti 合金で低い．最近では Ti6Al4V 合金(a＋bもクローズアップされている(20) ．応力遮蔽に影響を及ぼす

チタン，約 110 GPa )よりもヤング率の低い Ti12Mo 6Zr 

要因として，大腿骨コンポーネントのサイズ，表面加工範

2Fe 合金( b チタン，約 60 GPa )も使用されるようになり，囲，金属材質，術前の骨密度・骨質などが報告されてい皮質骨(約 20 GPa)により近い弾性を有する人工関節も開発

る(21)(23) ．大腿骨コンポーネントの全長が長い，あるいはされている．こうした取り組みによって，応力遮蔽による骨表面加工範囲がコンポーネント全長にわたって広い範囲を有萎縮をより少なくしうる可能性がある．

するコンポーネントでは，経時的に応力遮蔽の程度は進行す.

る．応力遮蔽が進行するからといって必ずしも大腿骨コンポ

摺

動

面

ーネントのゆるみが生ずるということではないが，大腿骨の菲薄化をきたすと骨折を生じインプラントの長期安定性に影

長期安定性を得るためには，摺動面における摩耗粉発生を響する危険性がある．カスタムメイドインプラントを検討すできるだけ少なくする必要がある．摺動面における摩耗を低る場合，将来的にはインプラントデザインのカスタマイズの減すべくこれまで様々なオプションが使用されてきた．人工

みならず，金属材質・弾性，表面加工範囲などのカスタマイ

股関節の初期の成功例である Charnley 人工股関節では，ポズによって応力遮蔽による骨萎縮をできる限り最小限に留め

リエチレンライナーと SUS316 製の直径 22.225 mm 骨頭のうるような，症例個々の大腿骨に適合するインプラント作製

組み合わせが使用された．摩耗低減のため現在では highlyが望まれる．

crosslinked polyethylene liner(架橋ポリエチレン)と CoCr

合金製骨頭やアルミナセラミック骨頭の組み合わせ，アルミ

.

表面置換型人工股関節

ナセラミックライナーとアルミナセラミック骨頭の組み合わせ(セラミックオンセラミック，CoC)，CoCr 合金ライナー

大腿骨頭の表面を置換する表面置換型人工股関節と Co Cr 合 金 製 骨 頭 の 組 み 合 わ せ ( メ タ ル オ ン メ タ ル ，(図)(24) では，より生理的な近位での荷重伝達を達成し，MoM)が使用されている．これらの摺動面では年間の線摩耗

応力遮蔽による骨萎縮は通常の大腿骨コンポーネントを用い量は低くなったものの， CoC では異音やライナーの破損がた例と比較して圧倒的に少ない．表面置換型人工股関節で合 併 症 と し て 報 告 さ れ(26) ， ま た MoM で は 血 中 Co イ オ

は，表面のみ骨切除を行ってセメント固定するため骨欠損をン・Cr イオン濃度の増加，金属アレルギー様所見(ARMD)

最小限に留めることができ，また摺動面ともなる大腿骨コンが報告され(25) ，インプラントデザインとインプラント設置

ポーネントの直径が通常の人工股関節よりも大きくなるたが合併症の発生に際して重要な要因であることが報告されてめ，術後脱臼を起こしにくいのも利点である．但しこうしたいる．

インプラントでは，デザイン・加工方法によって後述するよ最近の進歩として， 2 メタクリロイルオキシエチルホス

うな血中 Co イオン・ Cr イオン濃度の増加，金属アレルギ

ホリルコリン( MPC )ポリマーを架橋ポリエチレン寛骨臼コー様所見(adverse reaction to metallic debris, ARMD, aseptic

ンポーネントライナー表面にナノメートルスケールでグラフ
トする摺動面の開発が挙げられる．MPC は細胞膜を構成す
るリン脂質分子に着目して分子設計されたメタクリル酸エス
テルで， MPC ポリマーを用いて基材表面を処理することで人工細胞膜構造を構築でき，抗血栓性，組織適合性で親水性のため水の薄膜層を形成する．MPC ポリマーを用いた寛骨臼コンポーネントライナーは臨床応用され，良好な長期成績が期待されている．

.

お

わ

り

に

現在人工股関節に多用されている金属は Ti 6Al 4V 合金
や Co Cr Mo 合金である．大腿骨コンポーネントとして用
図2

表面置換型人工股関節．

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japanいる場合，近年のインプラントデザイン・表面加工では骨との固着において良好な骨形成を期待でき，術後 20 年の長期安定性も報告される状況である．但し，表面置換型でない限
り，金属コンポーネントと皮質骨とのヤング率の違いによって，経時的には応力遮蔽による骨量の減少が生じる．将来的には人工関節としての強度を保ちつつ，応力遮蔽による骨量減少を最小限に抑えることができるようなコンポーネントの開発が期待される．
また，最近はメタボリックシンドロームや糖尿病の増加も相まって，頻度は低いもののインプラントの術後感染例も増加しつつある．このような場合，異物であるインプラントを抜去し感染を鎮静化してインプラントの再置換を要する場合も多い．良好な骨形成を呈するインプラントを抜去する場合は抜去に難渋し，抜去はしたものの多大な骨欠損を生じ再置
換時の状況が悪化する例もある．逆説的ではあるが‘必要に応じて抜去しやすく，骨欠損を生じないインプラント’が求められているのも厳然たる事実である．
こうしたインプラントを考えた場合，金属の材質の改変はもちろん，インプラントの長さやデザイン，表面加工の範囲を必要最小限に留めるような改変が必要になるかもしれない．

文献( 1 ) 矢野経済研究所 2011 年版メディカルバイオニクス(人工臓器)市場の中期予測と参入企業の徹底分析．
( 2 ) B. M. Wroblewski, P. D. Siney and P. A. Fleming: J. Bone
Joint Surg. Br., 91(2009), 447450.
( 3 ) M. R. Streit, M. M. Innmann, C. Merle, T. Bruckner, P. R. Aldinger and T. Gotterbarm: Clin Orthop. Relat. Res., 471(2013), 3262
3269.
( 4 ) T. Albrektsson, P. I. Branemark, H. A. Hansson and J.
Lindstrom: Acta Orthop. Scand., 52(1981), 155170.
( 5 ) J. Galante, W. Rostoker, R. Lueck and R. D. Ray: J. Bone Joint
Surg. Am., 53(1971), 101114.
( 6 ) R. M. Pillar, J. M. Lee and C. Maniatopoulos: Clin. Orthop. Relat. Res., 208(1986), 108113.
( 7 ) R. J. Haddad Jr, S. D. Cook and K. A. Thomas: J. Bone Joint
Surg. Am., 69(1987), 14591466.
( 8 ) J. D. Bobyn, G. J. Stackpool, S. A. Hacking, M. Tanzer and J.
J. Krygier: J. Bone Joint Surg. Br., 81(1999), 907914.

( 9 ) S. A. Hacking, J. D. Bobyn, M. Tanzer and J. J. Krygier: Clin.
Orthop. Relat. Res., 364(1999), 240253.
(10) J. J. Callaghan: J. Bone Joint Surg. Am., 75(1993), 299310.
(11) K. Søballe, E. S. Hansen, H. Brockstedt
Rasmussen and C.
B äunger: J. Bone Joint Surg. Br., 75(1993), 270278.
(12) S. D. Cook, K. A. Thomas, J. F. Kay and M. Jarcho: Clin. Orthop. Relat. Res., 232(1988), 225243.
(13) R. H. Rothman, W. J. Hozack, A. Ranawat and L. Moriarty: J.
Bone Joint Surg. Am., 78(1996), 319324.
(14) T. Kokubo: J. Am. Ceram. Soc., 79(1996), 11271129.
(15) H. S. Khanuja, J. J. Vakil, M. S. Goddard and M. A. Mont: J.
Bone Joint Surg. Am., 93(2011), 500509.
(16) N. Sugano, T. Nishii and M. Takao: The Adult Hip, ed., by J. J.
Callaghan, 2nd ed., Lippincott Williams and Wilkins, (2006),
10601077.
(17) T. Sakai, N. Sugano, K. Ohzono, S. B. Lee and T. Nishii: Clin.
Orthop. Relat. Res., 451(2006), 146153.
(18) K. Dai, M. Yan, Z. Zhu and Y. Sun: J. Arthroplasty, 22(2007),
981986.
(19) M. D. Swell, S. A. Hanna, H. AlKhateeb, J. Miles, R. C. Pollock, R. W. J. Carrington, J. A. Skinner, S. R. Cannon and T.
W. R. Briggs: J. Bone Joint Surg. Br., 94(2012), 339343.
(20) K. Kawate, Y. Ohneda, T. Ohmura, H. Yajima, K. Sugimoto
and Y. Takakura: J. Arthroplasty, 24(2009), 6570.
(21) C. A. Engh and J. D. Bobyn: Clin. Orthop. Relat. Res., 231(1988), 7
28.
(22) D. R. Summer and J. O. Galante: Clin. Orthop. Relat. Res., 274(1992), 202
212.
(23) C. A. Engh, T. F. McGovern and L. M. Schmidt: Clin. Orthop.
Relat. Res., 292(1993), 177190.
(24) T. Nishii, N. Sugano, H. Miki, M. Takao, T. Koyama and H.
Yoshikawa: J. Arthroplasty, 22(2007), 176183.
(25) D. J. Langton, T. J. Joyce, S. S. Jameson, J. Lord, M. Van Orsouw, J. P. Holland, A. V. F. Nargol and K. A. De Smet: J.
Bone Joint Surg. Br., 93(2011), 164171.
(26) J. R. Jeffers and W. L. Walter: J. Bone Joint Surg. Br., 94(2012), 735
745.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
2001 年 3 月

大阪大学大学院医学系研究科器官制御
外科学(整形外科学)博士課程修了
主な略歴2006年 7 月 大阪大学大学院医学系研究科整形外科 助教
2013年 7 月 現職
専門分野関節外科 骨壊死 リハビリテーション◎最近は電子ビーム積層造形による人工股関節の研究開発に従事．

坂井孝司★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ミ ニ 特 集

歯科医療における金属材料のニーズの現在と未来
澤瀬

隆
平
1)

曜 輔
2)

である．

.

は じ

め

に

口腔内は常に唾液の存在する湿潤環境にあり，また飲食物そのものや口腔内常在細菌の代謝産物により比較的大きな温歯科領域には様々な用途で金属材料が使用されてきた．金度変化や pH の変動に晒される．したがって歯冠修復材料と属の持つ強度や生体親和性，弾性，磁性など各種の特性を利しての金属材料には，物理的な硬さ，強度，耐久性に加え用した治療法が存在し，金属材料無しでは歯科治療は全く行て，化学的安定性，耐食性も求められる．さらに紙一枚の厚えないと言っても過言ではない．また歯科治療は，その多くみでさえも感知できる繊細な噛み合わせの調整や厳密な歯のがテーラーメイドの修復物を用いた医療であることから，金形態回復，修復物と残存歯質との緊密な適合のためには，高属の加工技術の開発と共に，金属材料の適用のされ方も変遷

い精度の加工性が必要不可欠である．

を遂げている．本稿では，歯科領域の具体的な治療法を紹介

そもそもヒトの歯の形は非常に複雑であり，さらに齲蝕のしながら金属材料の応用例と今後の開発が期待されるところ

程度，大きさも二つとして同じものはないことから，金属にをまとめてみたい．

よる歯冠修復治療は，ロストワックス法による鋳造技術を応用した完全なテーラーメイド医療が実践されてきた(図)．

.


強度を求められる歯科領域の金属材料鋳造技術による金属製歯冠修復

鋳造により精密な修復物を製作するために，貴金属合金が使用されており，特に本邦では健康保険に採用されている
12 金銀パラジウム合金の使用頻度が高い．前歯部など審

天然歯牙歯冠部最外層のエナメル質の 92 は無機質ハイ

美性を求められる部位においては，コンポジットレジンや焼ドロキシアパタイトで構成され，ヌープ硬さは“7”と石英成陶材など歯冠色の修復材料が使用されるが，これらの材料に匹敵する生体の中で最も硬い組織といわれている．人間にとって歯牙は，咀嚼や発音・発語を担い，外貌にも関わる重要な組織であるが，とりわけ咀嚼(食物を噛み砕く)に際しては，硬い歯によって，あらゆる食物を粉砕し，最大噛み締め
時には，体重程の荷重に耐えることが強いられる．そしてそれが一生涯繰り返されることから，高い耐久性が必要となる．さらに人間は摂食によって栄養を摂取するだけでなく，「よく噛んで食べる」ことで心が満たされ，また力を出す時に「歯を食いしばる」というように，歯は運動機能の制御にも大きな役割を果たす．
このように様々な目的で重要な働きをする歯牙であるが，
ウ ショク

齲 蝕 や歯周病に代表される口腔内の感染症や，事故・外傷(図)などにより，歯の一部や歯そのものを失ってしまうと，再生することはない．したがって失った歯が持っていた機能を取り戻すためには，何らかの代替材料で補う必要がある．歯牙の代替材料，すなわち歯冠修復材料として，永年頻用されてきたのが，適度な硬さ，強度を兼ね備える金属材料

図 1 様々な歯の病態．
(a) 齲蝕細菌の代謝産物である有機酸により歯が脱灰している(b) 歯周病細菌感染により歯槽骨が吸収している(c) 外傷外傷による歯牙破折長崎大学大学院医歯薬学総合研究科口腔インプラント学分野1)教授，2)准教授(〒8528588 長崎市坂本 171)
Present and Future Requirments for Metallic Materials in Dentistry; Takashi Sawase, Yohsuke Taira (Nagasaki University Graduate
School of Biomedical Sciences, Department of Applied Prosthodontics, Nagasaki)
Keywords: dental materials, dental implant, restorative materials
2013年11月25日受理[doi:10.2320/materia.53.143]

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japanも単独では臨床的に十分耐え得るだけの強度を持たないため，金属製フレームワークの表面にこれら歯冠色材料を装飾するといった形態をとることが多い(図)．

多い．
以上のように，歯の咀嚼機能を代替する歯冠修復物および大型の修復物に必要とされる，強度ならびに硬さ，耐久性，また歯冠修復だけではなく，鋳造技術は可撤性義歯のフレ耐食性，化学的安定性，適合性(精度)などの要件に応えてきームワークにも使用される．可撤性の義歯は堅牢さが求めらたのが，Au 合金や CoCr 合金を用いた鋳造修復物であり，れるため，曲げ強度の高い Co Cr 合金が使用されることが長きにわたって歯科領域のテーラーメイド医療を支える中心的存在であった．


CAD/CAM 技術の応用

21 世紀に入り，歯科における金属加工は，工業界から発信 さ れ た CAD / CAM 技 術 ( Computer-Aided-Design / Computer-Aided Manufacturing)によって大きな変革をもたらされている． CAD / CAM 技術が，歯冠修復で求められるミク
ロン単位の適合精度を達成し，臨床応用が現実的になると共に，従来の鋳造技術では適合精度や鋳造機の観点から Au 合
金に見劣りしていた CoCr 合金や Ti 合金が，アウトソーシ
ング化された CAM センターにおいて機械加工され，製作された修復物が診療所や技工所に送られて臨床に提供されるよ
うになっている．さらに， CAD /CAM による歯冠修復物の加工は，修復材料そのものの性質にも新たな可能性を呈示している．従来 CoCr 合金や Ti 合金の鋳造による修復物は，
図2

ロストワックス法による歯冠修復(金属冠)の作
製．( a ) 口腔内での支台歯形成 ( b ) 印象採得(c) 模型作製 (d) 型形成 (e) 埋没 (f) 遠心
鋳造 (g) 研磨 (h) 装着

その製作過程で避けることが難しい鋳巣等の欠陥や埋没材との反応層の生成が問題であったが， CAD / CAM で切削加工，あるいは積層焼結加工されることにより，内部欠陥の少ない均質な修復物の製作が可能となっている．
鋳造から CAD/CAM への変化を後押ししているのが，貴金属価格の高騰(図)と歯科インプラント治療の普及である．鋳造技術においては，高い寸法精度を得るためには，金合金をはじめとする貴金属合金の使用が不可避であったが，歯科治療費が貴金属の相場に左右されるため，代替材料が長年にわたり希求されていた．また，後述するインプラント治療においては，インプラントそのものが大量生産可能な既製品であるため， CAD /CAM の応用が容易となる．今後この流れは一層促進されることと思われる．
CAD / CAM による歯冠修復物の作製は，金属材料だけでなく，ジルコニアに代表される新たな素材の臨床応用も可能にした．金属材料ではないため本稿では詳述を避けるが，ジルコニアはホワイトメタルとも称される曲げ強度 1000 MPa

図3



( a )前歯部での歯冠修復物．( b )鋳造により作製されたメタルフレームに硬質レジンや陶材が築盛され，(c)前歯部の審美性を回復する．

図4

貴金属小売り価格推移(田中貴金属ホームページ
より改変)精密鋳造に頻用される貴金属の高騰．

ミ ニ 特 集を越えるセラミックスで， CAD / CAM を用いて初めて精密加工が可能になった．本来透明感のない真っ白のセラミック

歯科インプラントの特徴

スであるが，近年半透明ジルコニアとして歯冠色に近似する

整形外科領域の人工関節インプラントと異なり歯科インプよう改良が加えられ，割れない歯冠色修復材料として注目さラントの大きな特徴は，骨内から口腔粘膜を貫通し，生体外れている．

と言える口腔内に突出することである．そもそも生体組織は

さらに現在歯科領域では CAD/CAM に留まらず，口腔内

常に外胚葉性の組織である皮膚や粘膜で覆われているが，歯スキャナー(図)をはじめとするデジタル化が急速に進行し科インプラントはこの原則を逸脱し，ある意味人工物によっている．最新のスキャナーは，小型化され，高解像度でカラて上皮の連続性を断つことで，成り立っている．すなわち歯ー表示が出来，数分で上顎や下顎の全ての歯のスキャンが完

科インプラントの成功のためには，創傷治癒の常態に反し了するといわれている．患者の苦痛も術者の手間もそして材

た，病態を維持することが求められることになる．

料コストも大幅に削減でき，さらに多くの新素材の加工に必

生体の正常な異物反応に逆行するかのような歯科インプラ

要な形態情報をデジタルデータとして瞬時に得ることができ，ントは，すべからく構造的な欠陥がある．天然歯周組織におCAD / CAM と組み合わせて高品質な修復物を提供できるこ

いては図( a )に示されるように，歯肉粘膜結合組織のコラとから，これから飛躍的に普及することが予想される．

ーゲン繊維が歯根面に嵌合投錨したバイオロジカルシールにより細菌等の侵入を阻止する．これに対し，インプラントと.

生体親和性を求められる歯科領域の金属材料

周囲軟組織界面は，いわば寄り添うだけの接触であり，細菌感染に対する抵抗性が乏しい(図 6(b ))．そのため，インプ

歯科領域における金属材料として，近年特に注目を集めてラントの生物学的併発症の 7 割は，インプラント周囲炎，いるのが歯科インプラント治療における純 Ti ならびに Ti

すなわちインプラント周囲の細菌感染症によるものであり，合金である．腫瘍等に伴う顎骨切除や外傷に伴う顎骨再建に

インプラントの成功のためには，天然歯にも勝るプラークコ

用いる Ti 製のプレートも，骨組織と接合する Ti の生体親

ントロールが重要とされている．

和性に負うところが大きい． Ti の生体親和性の本質は，最歯科インプラントのもう一つの特徴は，インプラントと骨表層に形成される不動態膜ともいわれる酸化膜による． Ti

が密接に接合すること，すなわちオッセオインテグレーショ

酸化膜は緻密かつ強固に被覆し，これにより Ti は例え過酷ンを達成することである．天然歯根の周囲には歯根と歯槽骨

な塩素イオンの存在下であっても良好な耐食性を示す．従来，との間に，歯根膜という 100 mm 程の軟組織が介在し(図 6Ti の生体親和性は，耐食性が良く，化学的にも安定である(a)矢頭)，歯根膜内の血流が周囲の免疫や創傷治癒に大きくこと，すなわちパッシブであることから，骨組織が近接し接寄与し，また歯根膜を横断するコラーゲン繊維が歯牙にかか合できるとされていた．しかしその後の研究から， Ti 表面る荷重に対して，一種のショックアブソーバーの働きをすの酸化膜は，化学的に安定なだけではなく，骨組織との結合

る．歯科インプラントにはこの歯根膜が存在しないため(図を得るのに十分な誘電率を有しており，疑似体液中で能動的6(b)矢頭)，上述の易感染性をもたらすばかりでなく，最大にリン酸カルシウムの沈着を示すことが報告され，現在では噛みしめ時には自らの体重程もかかる荷重が直接顎骨に伝達

Ti は骨組織との接合においてアクティブな材料と認識されされることになり，過大な応力集中によってインプラント支

ている．

図5

口腔内スキャナーによる歯牙のデジタルインプ
レッションと CAD ．( a )口腔内スキャナーにより撮影された 3 次元情報を元にコンピュータ上でデザインする．(b )最終的に CAM に送られ修復物が作製される．

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

図6

天然歯( a )とインプラント( b )の歯肉貫通部研磨
標本．矢頭天然歯には骨組織と歯根の間に歯根膜が存在するが，インプラントは骨組織と直接接合する．



持骨の吸収をもたらす要因となり得る．


材料学的に見た歯科インプラントの現在と未来(形状)が大きく注目されている．テーパー形状は骨の中にス
ムーズにインプラントを挿入することができ，また挿入した
インプラントが骨の中でガタつかないような皮質骨での確実 材質，◯

インプラントの材料学的な重要事項(1)である，◯

な固定を容易に達成することができる．インプラントに付与 デザインの 3 項目に沿って，インプラント材
表面性状，◯

されるネジ山の高さや，角度，ピッチにも構造力学に根ざしの変遷と未来への展望を考えてみたい．

た改良が試みられている(7)．歯科インプラントは， 600 回/

◯Implant material(インプラントの材質)

歯科インプラント材の主流となっているのは，純 Ti である．一部のシステムには，より強度の高い Ti 合金が使用されており，またより高い骨親和性のためにハイドロキシアパ
タイトでコーティングされたインプラントも存在する．現在
本邦では未承認ではあるが，欧米では純 Ti と同等の生体親和性を担保しながら強度が高いことで注目されている， Ti
Zr 合金やジルコニアも実用化されている．
◯Implant finish(インプラント表面性状)

日 ， 最 大 咬 合 圧 約 600 N と も さ れ る 咬 合 圧 に 晒 さ れ 続 ける．加えて歯根膜というショックアブソーバーがないため，荷重が直接骨へ伝達される．過大な応力集中は骨吸収を招き，インプラントの失敗に繋がるため，インプラントには適切な応力の分散を図るデザインが望まれる．いくつかのイン
プラントシステムに採用されているマイクロスレッド構造
は，荷重下インプラントの辺縁骨への応力集中を分散させ，インプラント辺縁骨の維持に大きく貢献しているといわれている(8)．Nakano ら(9)は，荷重を受けた骨組織は，骨細胞，
コラーゲン線維(Col)ならびに生体アパタイト結晶(BAp)な

オッセオインテグレーテッドインプラントの創生期，機械どで構成される骨微細構造(骨質)を変化させることを報告

加工表面やチタンプラズマスプレーなど，比較的平滑な面かし，整形外科領域における人工関節ステムにある種の表面溝

ら粗い表面まで様々であったが，やがてある一定の表面粗さ加工を施すことで主応力付加を積極的に促進し，さらに良好

がオッセオインテグレーションに有効であることが示唆されな骨質の誘導を図ることができると報告している．今後歯科た(2)．細胞が接着する足場となる生体材料の表面形状は細胞

インプラントにも荷重を意識した意匠デザインが反映される形態に影響を与え，細胞行動を規制し，かつ骨形成関連タンものと期待される．

パクの発現を亢進するといわれている．またインプラント表面での骨形成を促進するともいわれており，最適な表面粗さ.

弾性・磁性を求められる歯科領域の金属材料の存在を肯定している．現在では，ブラスト，酸エッチン
グ，陽極酸化など粗面を付与する方法に違いはあるものの，金属の特徴である弾性を利用した歯科材料がある．歯列矯

そのほとんどは中等度( Sa 値 1.0 ～ 2.0 mm )の粗さが採用さ

正のワイヤーがその代表であるが，部分床義歯(部分入れ歯)れている(2)．

の金属鉤(図)も，歯のくびれた部分に入り込むことによ

近年では第 2 世代の表面改質インプラントが上市されてり，義歯を外れにくくする．矯正用ワイヤーは治療が進むにいる．親水性を付与したインプラントや(3)．また，低濃度のつれ，数種類の弾性率を持つワイヤーを交換して用いる．特フッ酸で処理することで，化学的にインプラントと骨との結に治療の初期段階で使用されることが多い Ni Ti ワイヤー

合を促すことが示されている．
さらに第 3 世代のインプラント表面改質として， Boneは超弾性ワイヤーとして高い治療効果を発揮し頻用されるが，Ni は金属アレルギーを引き起こしやすいところが問題点でmorphogenetic protein(BMP)や Fibroblast growth factor( FGF )をはじめとするインプラント周囲への骨形成を積極的に促すサイトカインの応用が，研究レベルで積極的に進められている(4)．サイトカインの適用方法や徐放システム，また費用対効果の観点など解決すべき問題はあるが，近い将来臨床に供されることが期待されるところである．
インプラントの表面改質はオッセオインテグレーションの亢進のみではなく，インプラントの弱点である脆弱なバイオ
ロジカルシールの改善に関しても試みられており，数ミクロンの微細なレーザー加工を施し，コラーゲン繊維が貫入することを促すインプラント(5)や，また研究レベルでは，接着タ
ンパクをコーティングすることで化学的に接合を高める試み
や，逆にプラークの付着を阻害するような化学的表面改質も試みられている(6)．
◯Implant design(インプラントデザイン)

近年，表面性状とともにインプラントの(マクロ)デザイン



図7

部分床義歯の一例(矢頭が金属鉤)．
義歯の表面( a )と裏面( b )．口腔内に装着されると(c)金属鉤が歯牙のアンダーカットに入り鉤の弾性により維持力を発揮する．

ミ ニ 特 集ある．持続的でかつ比較的大きな弾性力を有するのは金属材

文料の大きな利点であり，他の材料では得られない特性であ献る．しかし歯列矯正用ワイヤーも部分床義歯の金属鉤も金属色を呈するため，審美性に関して臨床的にいまだ不満の残るところもある．
ユニークな金属の特性の歯科への応用に，義歯アタッチメ
ントへの磁力の応用がある．現在では小型で高い磁力を有す
る Nd Fe 磁石が応用され，これを義歯の中に組み込み，歯根にフェライト系のステンレス鋼を装着して義歯の維持力を発揮させている．このような磁性アタッチメントは歯根に対して垂直的には義歯が外れないだけの維持力を発揮する．一
方水平的には吸引力を示さず，かつ着力点を低くすることができるため，歯を横に動かす力が減り，歯牙に対しては愛護的で臨床において有効性が高い．しかし近年の高磁力 MRI
検査では，通常磁力を有さない磁性体金属が磁場の中で磁石となり，局所的ではあるが，MR 画像にアーチファクトを引き起こすことが問題視されている．

. 最

後

に

( 1 ) T. Albrektsson, P. I. Brånemark, H. A. Hansson and J.
Lindstr äom: Acta Orthop. Scand., 52(1981), 155170.
( 2 ) A. Wennerberg and T. Albrektsson: Clin. Oral Impl. Res., 20(2009), 172184.
( 3 ) A. A. Balshe, D. A. Assad, S. E. Eckert, S. Koka and A. L.
Weaver: Int. J. Oral Maxillofac Implants, 24(2009), 1113
1118.
( 4 ) R. Junker, A. Dimakis, M. Thoneick and J. A. Jansen: Clin.
Oral Impl. Res., 20(2009), 185206.
( 5 ) M. Nevins, L. Gobbato, H. J. Lee, C. W. Wang and D. M. Kim:
Int. J. Periodontics Restorative Dent., 33(2013), 261267.
( 6 ) R. Jimbo, T. Sawase, Y. Shibata, K. Hirata, Y. Hishikawa, Y.
Tanaka, K. Bessho, T. Ikeda and M. Atsuta: Biomaterials, 28(2007), 34693477.
( 7 ) T. Irinakis and C. Wiebe: J. Oral Implantol., 35(2009), 277
282.
( 8 ) D. W. Lee, Y. S. Choi, K. H. Park, C. S. Kim and I. S. Moon:
Clin. Oral Implants Res., 18(2007), 465470.
( 9 ) Y. Noyama, T. Nakano, T. Ishimoto, T. Sakai and H. Yoshikawa: Bone, 52(2013), 659667.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

に欠くことのできない材料となっている．今後は，材料の複澤瀬 隆
1993年 長崎大学大学院歯学研究科修了
1996年 スウェーデンイエテボリ大学生体材料研究所客員研究員
2004年 長崎大学大学院医歯薬学総合研究科准教授
現職
2009年 1 月専門分野歯科補綴学，口腔インプラント学◎歯科材料・生体材料の表面改質，生体親和性の評価，歯科インプラントの開発に従事．

合化や機能化，そしてさらなる新素材の開発による，審美性★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

金属材料の歯科利用について，必要とされる金属の特性に応じた例を述べてきた．各種純金属や合金が，様々な歯科臨床におけるニーズに応じて取捨選択され，現在では歯科治療へのチャレンジと生体親和性の向上が期待されるところである．

澤瀬

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

隆

平

曜輔




循環器科における材料のニーズの
現在と未来
鈴

.

は じ

め

木

孝

英

に

カテーテル治療(血管内治療やインターベンションともいわれる)は，外科的手術と比較して低侵襲であることから，
近年広く普及してきた．対象となる血管は，冠動脈，下肢動脈，腎動脈，頚動脈から脳動脈まで多岐にわたる．最近では
大動脈疾患を対象にしたステントグラフト内挿術や大動脈弁狭窄症に対する経カテーテル大動脈弁留置術も行われるようになった．中でも冠動脈インターベンション(Percutaneous
coronary intervention: PCI)は医療材料や技術の進歩により適応が拡大し，現在国内だけでも年間 20 万件以上施行されている(1)．本稿では冠動脈インターベンションで使用する主な金属材料であるガイドワイヤーとステントについて，臨床

図1

PCI 手技の様子．

的立場から現状と問題点について概説する．

. PCI の 実 際ンで拡張しただけでは，再狭窄が多く，また動脈解離による急性閉塞を起こす可能性もあるため，通常ステントを留置し始めに PCI 手技の概略を示す．大腿動脈(鼠径部)，橈骨

て手技を終了する．図に PCI 手技中の様子を示す．

動脈(手首)あるいは上腕動脈(肘)からシースを血管内に挿入する．シースとは始めに血管に挿入される短い管のことで，

.

冠動脈用ガイドワイヤー

挿入部を保護しその後のデバイスの挿入・交換を容易にする
目的のものである．次にシースの中にガイディングカテーテ

一般的なガイドワイヤーの構造を図A に示す．ステンレ

ル(外径 2.0 ～ 2.5 mm 程度)を挿入し，冠動脈入口部まで進ス鋼製のコアにコイルを巻きつけている(2)．ガイドワイヤー

める．続いてガイディングカテーテルを通して，冠動脈内にに求められる性能は，先端柔軟性，病変通過性，回転追従性

ガイドワイヤー(直径 0.36 mm，長さは 175 cm 以上)を進め(トルク性)，サポート性，形状保持性(耐久性)などがある

る．ガイドワイヤーの手元側の端に回転を伝えるためのトルが，対象となる病変によって必要な性能は異なる．

クデバイスを固定し，術者の手元でトルクデバイスを回転さ通常用いる汎用ワイヤーの場合には耐久性が求められる．

せる．このようにして 2 m 近く先にあるガイドワイヤー先

従来のステンレス鋼製のガイドワイヤーは耐久性に課題があ

端の操作を行い，目的とする病変部を通過させる．この間体った．そこで Ni Ti 製のガイドワイヤーが開発されたがト内に入ったデバイスの操作は全て X 線透視下に行われ，術ルク性能で劣っていた．そのためトルク性向上のために手元者は前にあるモニター画面を見ながら操作を行う．ガイドワ

側はステンレス鋼，先端は Ni Ti とし，異種金属を直接接イヤーを病変部の末梢まで十分進めたら，ガイドワイヤーに合したガイドワイヤーが登場した(3)．形状保持性とトルク性

病変拡張用のバルーンをのせて，病変部まで進める．バルーが認められ，汎用ワイヤーとして広く臨床使用されている．

JA 北海道厚生連遠軽厚生病院心臓血管カテーテルセンター主任医長(〒0990404 北海道紋別郡遠軽町大通北 315)
Present and Future Requirements for Materials in Cardiovascular Intervention; Takahide Suzuki(Cardiovascular Catheterization Center,
JA Hokkaido Engaru Kosei General Hospital, Hokkaido)
Keywords: percutaneous coronary intervention (PCI), chronic total occlusion (CTO), bifurcation, guidewire, drugeluting stent (DES), stent
fracture, very late stent thrombosis, bioabsorbable polymer, bioabsorbable vascular scaffolds (BVS)
2014年 1 月 6 日受理[doi:10.2320/materia.53.148]

ミ ニ 特 集

図2

A. 一般的なガイドワイヤーの構造，B. 特徴的な構造を有するガイドワイヤー．

に極めて優れており(2)(4)，複雑病変の手技成功率を高めた．
さらにこの構造を生かし，「慢性完全閉塞(Chronic

Total

Occlusion: CTO)」治療に特化したガイドワイヤーが開発さ

れ，CTO の手技成功率を上げることに貢献した．CTO は長期間完全に閉塞している病変であり，ワイヤー通過という観点でみると最も難易度の高い病変である．ガイドワイヤー通過の成否がそのまま手技成功率に直結する． CTO に対する
PCI の一例を図に示す．この症例は筆者が海外の PCI ワ

ークショップで行ったもので，ガイドワイヤーは Gaia シリーズ(朝日インテック社製)を用いた(5) ． Gaia シリーズは図2B の特殊構造を有しており，長い閉塞部内においても極めて優れたトルク性能を発揮した．
このようにガイドワイヤーは，PCI 手技成功において最も重要な役割を有し，性能向上のために多くの構造的工夫がなされている．しかし高度蛇行や長い閉塞部においてのトルク
性能は，まだまだ十分とは言えず，こうした性能を満足できる金属材料の開発が望まれる．
図 3 左回旋枝の CTO に対する PCI．
A の矢印が閉塞近位端，B の矢印が閉塞遠位端でその間が閉塞部(約 40 mm )．ワイヤー先端位置が C の矢印
で，予想されるライン(点線)より若干ずれているのがわかる．予想される方向に修正を加え閉塞部の通過に成功した．D はステント留置後の最終造影．

また現状のガイドワイヤーでは，先端形状のシェイプを修正するために，その都度体外へ取り出さなければならない．
そこで体内にあるままガイドワイヤー先端の形状の変更ある
いは硬さの調整ができれば，さらに手技成功率や効率を高めることができるのだが，夢物語だろうか．

.
一方複雑病変の治療を目的とするワイヤーにおいては，トルク性が重視される．トルク性と形状保持性の両立を目指

冠動脈用ステント

ステントの種類

し，特殊な構造を持つワイヤーが開発された(図 2B)．ステ

現在本邦で用いることのできるステントは，ベアメタルス

ンレス鋼製コアに「より線」を添わせ，それを中空コイル体

テ ン トと 薬 剤 溶出 性 ステ ン ト の 2 種 類 に大 き く分 け ら れ

で囲み，さらにコイルで巻き上げる複雑な構造をしている．

る．ベアメタルステント(Bare metal stent: BMS)はその名この構造で作られたガイドワイヤーはトルク性と形状保持性のとおり単なる金属ステントである．BMS では20程度の

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japanこれまでに VLST の原因に関する検討がいくつか報告さ再狭窄を認め，PCI のアキレス腱ともいわれた．再狭窄を抑制するために開発されたのが，薬剤溶出性ステント( Drug 

れ て い る ． 一 つ は ア レ ル ギ ー 反 応 ( hypersensitivity reac-eluting stent: DES)である．多くの大規模臨床試験で，DES

tion )によるもので，最初の報告は Cypher ステント留置後は BMS よりも再狭窄を抑制する効果が証明された(6)．現在

18 か月の VLST だった(14) ． Cypher ステント留置部の血管では，施設によってその使用率にばらつきはあるが， BMSが瘤状に拡張し，炎症細胞の浸潤を認めたことから，ポリマの使用は限定的であり，ほとんどの症例で DES が用いられ

ーに対するアレルギー反応と考えられた．また新生動脈硬化ている．

(Neoatherosclerosis)も VLST の原因の一つと考えられてい

る．これは DES 留置後に起こる早期の動脈硬化性変化で，第 1 世代 DES

内皮機能の低下や炎症が原因となる可能性が示唆されてい&る(15)．図は当院で経験した，Cypher ステント留置 6 年後Johnson 社製)で，日本では 2004年に販売が開始された．シに拡張病変と再狭窄病変を同時に生じた一例である(図 4A

最初に登場した DES は「 Cypher 」ステント( Johnson

ロリムスという免疫抑制剤が塗布されており，現在主流のは血管造影像，図 4B はステントを見やすくするための画像

DES もこの類(リムス系)である．Cypher の後まもなく，パ加工を施したものstent boost)．このような拡張病変(ステクリタキセルという抗癌剤を塗布した「 Taxus 」ステント

ント外への造影剤の染み出し)は，血管造影上の所見で(Boston Scientific 社製)の販売も開始された．Taxus ステン

Peri stent contrast staining ( PSS )といわれる． PSS を認めトを用いた大規模臨床試験である SYNTAX 試験では，従来た症例は，その後の VLST の発生頻度が高いことが報告さ

PCI の禁忌とされてきた左主幹部病変で，その一部ではあるれ(16) ， PSS を認めた症例ではステント破損( stent fracture:

が PCI とバイパス術が同等の成績という非常に印象的な結SF)の率が高いことも報告された．SF の頻度は LST よりも果が報告された(7)．

VLST の症例において高く， VLST の原因の一つと考えら

DES により PCI の成績は著しく進歩し適応の拡大につなれている(17)．

がった一方， DES の新たな問題点が明らかになった．それ

第 1 世代 DES は劇的に再狭窄を減らしたが，VLST のよは植込み後 1 年以降に発症する「超遅発性ステント血栓症」

うなこれまでは経験しなかった新たな問題を生むこととなっだった．「ステント血栓症」とはステントが血栓閉塞する現た．その原因は薬剤による血管治癒過程の遅延，ポリマーの象で，急性心筋梗塞や突然死として発症する場合がある(8)．

生体適合性とステント破損にあった． DES の主要要素であステント血栓症は BMS 時代にも存在したが，主に急性期かる薬剤，薬剤を溶出するポリマー，ステントプラットフォー

ら亜急性期の問題と考えられていた．しかし DES では留置ム(薬剤，ポリマーをのせる土台となる金属支持体を指す)の

1 か月以降の遅発性ステント血栓症(late stent thrombosis:

それぞれに課題があったのだ．

LST)，さらに 1 年以降の超遅発性ステント血栓症(very latestent thrombosis: VLST)が報告され大きな問題となったのである(9)(10) ．実際には VLST の発生頻度は年率 0.6 程度

第 2 世代 DES

主な第 2 世代 DES を表にまとめた．ここではそれぞれと低い．特に日本では血管内超音波検査などを用いて丁寧な
PCI 手技が行われているため，発生頻度は海外よりも低く年

率0.2～0.3と報告されている(11)(12)．
ステント血栓症の予防で最も重要なのは，抗血小板剤の投与である．アスピリンとチエノピリジン系薬剤の 2 剤併用
抗血小板療法(dual antiplatelet therapy: DAPT)が不可欠である． DES 留置後は血管治癒過程が遅延( delayed arterial
healing)し，再内皮化されない，つまり剥き出しのステント

ストラット(ステントを構成する金属支柱を指す)が残る可能性があるため，最低 1 年の DAPT 継続が推奨されている(13)．

表1

図4

Cypherステント留置後の拡張病変と再狭窄．

現在用いられている主なステントの比較．

Xience Prime/Xpedition

Promus Element Plus

Resolute Integrity

Noboriメーカー

Abbott Vascular

Boston Scientific

Medtronic

Terumo薬

エベロリムス

エベロリムス

ゾタロリムスバイオリムス A9

ステントの材質

CoCrNi 合金 L605

PtCr 合金

CoNiCrMo 合金 MP35N

ステンレス鋼 316L

ストラット厚(mm)

81

81

91

125

ポリマー

フルオロポリマー

フルオロポリマー

BioLinx

PLA

製



品

名

剤

ミ ニ 特 集の特徴と問題点に触れ，今後の課題を検討する．

せてある)， B は Promus Element ( 3.0 mm 径)の留置後のXience 第 2 世代 DES の代表は Xience シリーズで，第CT 画像( curved MPR )である． B の Promus Element はス

2 世代 DES の中では最も多くの臨床データを有している．

テントによるアーチファクトが強く，ステント内腔評価が困

メタ解析の結果では第 1 世代 DES と比べて同等の有効性を難である．X 線透視下での視認性を維持しながら，CT 画像

有しながら，安全性は優れているという結果が示されていでのアーチファクトが少なくステント内を正確に評価できる

る(18)(19) ．薬剤は Cypher ステントと同系統のエベロリムス

ステント材料が望ましい．

を使用しているが，薬剤量を調整したことで早期の血管治癒

Resolute Integrity 生体適合性を高めた BioLinx ポリマが図られている．またポリマーには生体適合性の高いフルオーが採用されているのが特徴である．生体細胞膜に似た構造

ロポリマー(Poly vinylidene fluoridecohexafluoropropy-

で，内腔側は親水性のため抗血栓性に優れている．またステ

PVDFHFD)が使用されている．また Xience のステ

ントデザインが特徴的で，1 本の CoNiCrMo 合金製ワイ

ントプラットフォームの素材には，CoCrNi 合金が使用さヤーをらせん状に巻きつけた形状をしている．その構造的特れている．ストラット厚を薄くすることができたため，再内徴から血管壁への圧着に優れており(22) ，特に分岐のある病

皮化されやすくなった． SF 率は Cypher ステントと比べて変においてはそのメリットが生かされる．図に一例を示低下したが，それでもまだ数に存在する．最近の報告(剖

す．分岐部病変に対して 2 本のステントを用いて治療を行

検 例 ) に よ る と ， SF の 発 生 率 は Cypher で 40  に 対 し てい，本症例では良好な結果を得た．ただし一般的には分岐部

Xience では 13だった(20) ．この報告によると SF を原因と病変でも 2 本のステントを使用するのは望ましくない．そする再狭窄や血栓症の割合は， Xience において相対的に高れは 2 本のステントがそれぞれ適切に血管壁に圧着するとくなった．図は Xience 留置後の SF の症例である．SF のは限らず，浮いたステントがステント血栓症のリスクになる部位に一致して再狭窄病変を認めた．

からである．分岐部病変用ステントは日本ではまだ認可されlene:

Promus Element 薬剤とポリマーは Xience と同じである．ステントプラットフォームが改良され，強度と視認性をておらず，分岐部病変に適した材料，構造のステントの開発，導入が待たれる．

高めるために， Pt Cr 合金が使用されている． Xience と同Nobori 初の国産 DES で，ポリマーには生体吸収性のじ ス ト ラ ッ ト 厚 で あ り な が ら ， 単 軸 方 向 の 強 度 ( radial

Poly Lactic Acid (PLA)が用いられているのが特徴である．

force)は高くなった．一方で構造上長軸方向の力に対して弱また薬剤・ポリマーのコーティングは血管壁側のみであり

くなりデバイス通過の際の変形の懸念が指摘された(21) ．ま(血管内腔側にはない)，早期の内皮化と内皮機能の回復が期た Computed Tomography (CT )でのステント内腔評価が難待される安全性の高いステントである．欠点はステンレス鋼

しくなったとの指摘もある．一例を図に示す．A は製でストラットが厚いことで，現在次世代に向けての開発がXience Prime ( 3.5 mm 径 と 3.0 mm 径 の 2 本 を 一 部 重 複 さ行われている．

図5

図6

Xience ステントのフラクチャーと再狭窄．

冠動脈 CT でのステント内評価( A. Xience Prime,
B. Promus Element)．

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

図 7 分岐部病変に対する PCI．
A. 治療前， B. 治療後， C. 2 本のステントが Y 字に留置されている(LAD: left arterior descending artery, 左前下行枝，Dg: diagonal branch，対角枝)．







現在の課題と次世代 DES

文献

これまでに述べてきたように，第 2 世代 DES は第 1 世代
DES の問題点を克服すべく改良されてきた．第 2 世代 DES

では生体適合性の高いポリマーが用いられているが，さらに現在は生体分解性ポリマーを用いた DES の開発が進んでいる．またポリマーそのものを用いない DES の開発も行われている．金属自体に小さな穴を空け薬剤を溶出させるもので，現在臨床治験が進行中である．しかし金属ステントを使用している以上，ステント血栓症がなくなることはないだろう．現在のガイドラインでは DES 留置後 1 年の DAPT 継続が推奨されているが，1 年経過しない間に消化管出血や観血的外科手術が必要となる場合など，抗血小板剤中止と血栓症のリスクとの板挟みとなることは臨床的によく遭遇する．
必要な時にいつでも安全に抗血小板剤を中止できるステントがあれば，このジレンマから解消される．
この問題を解決する一つの方法は，生体吸収ステントである．最近は bioabsorbable vascular scaffolding (BVS)と呼ばれることが多い．現在 ABSORB ( Abbott Vascular 社製)が既に海外で臨床使用可能であり，polyLlactic acid (PLLA)と poly D,L lactide ( PDLLA )，エ バロ リムス か ら構成 され，約 2 年で吸収分解される．良好な臨床成績が報告されており(23)(24)，現在日本でも臨床治験が進行中である．まもなく日本でも使用可能となる予定だが，強度の問題などから適応となる病変は限られ，全ての DES が BVS に置き換わることはないと思われる．

( 1 ) 日本循環器学会循環器病の診断と治療に関するガイドライン(2010 年度合同研究班報告)―安定冠動脈疾患における待機的 PCI のガイドライン(2011年改訂版)．
( 2 ) 西内 誠形状記憶合金協会， 2013 年度形状記憶合金に関する講演集，6976．
( 3 ) 佐藤英雄Coronary Intervention, 9(2013), 32
35.
( 4 ) 西内 誠Coronary Intervention, 9(2013), 13
15.
( 5 ) 槇 英昭Coronary Intervention, 9(2013), 19
21.
( 6 ) J. W. Moses, et al.: N. Engl. J. Med., 349(2003), 13151323.
( 7 ) P. W. Serruys, et al.: N. Engl. J. Med., 360(2009), 961972.
( 8 ) D. E. Cutlip, et al.: Circulation, 115(2007), 23442351.
( 9 ) E. P. Mc Fadden, et al.: Lancet, 364(2004), 1519
1521.
(10) H. William: N. Engl. J. Med., 356(2007), 981984.
(11) T. Kimura, et al.: Circulation, 119(2009), 987995.
(12) T. Kimura, et al.: Circulation, 125(2012), 584591.
(13) L. Grines Cindy, et al.: Circulation, 115(2007), 813818.
(14) R. Virmani, et al.: Circulation, 109(2004), 701705.
(15) G. Nakazawa, et al.: J. Am. Coll. Cardiol., 57(2011), 1314
1322.
(16) M. Imai, K. Kadota, K. Mitsudo, et al.: Circulation, 123(2011),
23822391.
(17) K. Kozuma, et al.: EuroIntervention, 9(2013), 831840.
(18) U. Baber, et al.: J. Am. Coll. Cardiol., 58(2011), 1569
1577.
(19) T. Palmerini, et al.: Circ. Cardiovasc. Interv., 5(2012), 357
364.
(20) F. Otsuka, R. Virmani, et al.: Circulation, (2013) Oct 25, [Epubahead of print].
(21) J. Ormiston: J. Am. Coll. Cardiol. Intv., 4(2011), 13101317.
(22) P. Mortier, et al.: EuroIntervention, 7(2011), 369376.
(23) Y. Onuma, et al.: Circulation, 123(2011), 779797.
(24) P. W. Serruys, et al.: Circulation, 122(2010), 2301
2312.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

.

お わ

り

に

現在日本の PCI 治療成績は世界のトップレベルであり，
ガイドワイヤーなどのデバイス，複雑病変の治療技術では日本が世界をリードする立場にある．今後も日本発の優れた
PCI デバイスが多く開発されることに期待したい．



鈴木孝英

2001年 旭川医科大学医学部医学科卒業
2001年 旭川医大病院研修医
2006年 JA 北海道厚生連 遠軽厚生病院 循環器内科
2011年 6 月 現職
日本心血管カテーテルインターベンション治療学会
専門医・指導医，旭川医科大学臨床指導講師◎主にカテーテルインターベンションに従事．海外学会，ワークショップに積極的に参加．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ミ ニ 特 集

免疫学的解析に基づく
新たな医療材料開発へのアプローチ
川 野 光 子武 田 裕 利
中村
1)
2)

生
小笠原康悦
2)3)より皮膚科に来院した患者にパッチテストを施行した場合の

.

は じ

め

に

約 3 割が，金属に対し陽性反応を示すことが明らかになった．特に Ni, Co, Cr が 3 大原因金属であること等が判明し金属は強度と延性を兼ね備え，加工性に優れていることかた(1)(2)．また近年では， Pd に対するアレルギーの発症が報らインプラントをはじめ多くの医療用デバイス，装飾品やコ告されている(3) ． Pd は歯科金属で多用されており，またインなど，様々な分野で利用されている．バイオマテリアル

EU では Ni の代わりに Pd を用いた装飾品等が流通していとして現在使用されている合金としては，ステンレス鋼・る(4)．金属アレルギーは身近な疾患であるものの，ステロイ

Ti 合金・ Co Cr 合金などが多く，優れた材料として認識さドによる治療が一定の効果を示すため，臨床的にも基礎的にれている．しかしその一方で，炎症や人工関節の緩み，金属も研究は進んでいない．

アレルギーの発症等が報告されている．実際，金属摩耗粉に金属アレルギーは遅延型アレルギーに分類され，生体防御よる偽腫瘍の発生や溶出金属イオンの体内動態，金属イオンにおいて重要な役割を担っている T 細胞依存性の疾患の一の細胞への蓄積や周辺組織への影響など，解明されていない

つと考えられている．アレルギーは大きく 4 つに分類され問題は多く，金属アレルギーの発症機序は不明である．これている(5)．型アレルギーには花粉症・アレルギー性鼻炎・らの問題を克服するためには，発症機序の解明が急務である

アナフィラキシーショックなどがあり，免疫グロブリン Eとともに病態解明に基づく治療法の開発およびより安全性の(IgE)を介した即時型アレルギーとされる．型アレルギー高い金属材料開発が求められている．

は自己免疫性溶血性貧血・バセドー病・重症筋無力症などがゲッシ

現行の安全性試験は主にウサギやモルモットなどの齧歯類

挙 げ ら れ ， 免 疫 グ ロ ブ リ ン M ( IgM ) や 免 疫 グ ロ ブ リ ン Gを用いた検討であり，医療用生体金属材料はこの安全基準を(IgG)により生じる組織傷害である．型アレルギーは，可達成しているものの，ヒトにおいては金属炎症やアレルギー

溶性抗原とそれに対する抗体による免疫複合体が局所に沈着が引き起こされる場合がある．すなわち，現行の安全基準でし，Fc 受容体 g (FcgR)を介した肥満細胞の活性化によは見逃されてしまう為害性があることを意味し，齧歯類を用り組織傷害が生じる反応であり，血清病・全身性エリテマト

いた安全基準では捉えきれない反応が，ヒトにおいて存在す

ーデスにおける腎炎や皮膚炎がある．～型のアレルギーると考えられる．臨床で用いられる生体用金属材料は十年単は抗体を介した反応であるのに対し，型アレルギーは抗原位で長期間埋入されることが前提であり，長期埋入による影への感作によって生じる病原性 T 細胞による組織傷害であ響等を実際に齧歯類において検討することは難しいこと，齧

り，抗原接触後 24 時間以上経過してから生じる遅延型の炎歯類とヒトで金属に対する感受性が異なる可能性について検症反応が特徴的である．金属アレルギーはこの型アレルギ

討されていないこと等，近年の生命科学的研究結果から様々

ーであるものの，適切な動物モデルが存在せず時系列的解析な指摘が見出されている．したがって，より厳しい安全基準ができなかったため，発症の詳しい分子メカニズムについて

を基礎医学的・免疫学的視点から策定することが必要と考えは良く分かっていない．

られる．本稿では，金属アレルギーの免疫学的な解析結果と今後の展開について紹介したい．

.

金属アレルギーの現状

.

金属アレルギー研究の現状

これまで遅延型アレルギーに関して， 2,4 dinitrochlorobenzene (DNCB)や 2,4,6trinitrochlorobenzene (TNCB),

松永らの金属アレルギー全国実態調査によると，皮膚炎に

2,4 dinitrofluorobenzene ( DNFB )などの化学物質を用いた

東北大学 1)助教 2)大学院生 3)教授加齢医学研究所(〒9808575 仙台市青葉区星陵町 41)
Approach for Development of Novel Biomaterials Based on Immunological Analysis; Mitsuko Kawano, Yuri Takeda, Sho Nakamura,
Kouetsu Ogasawara (Institute of Development, Aging and Cancer, Tohoku University, Sendai)
Keywords: DTH (delayedtype hypersensitivity), TCR (T cell receptor) repertoire, pathogenic T cells, hapten, adjuvant
2013年11月25日受理[doi:10.2320/materia.53.153]

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan先行研究が数多く報告されている(6)(8) ．これら化学物質識した病原性 T 細胞により炎症反応が惹起されると考えら

は，低分子化合物であり，ハプテン(それ自体は免疫原性をれている(図)．我々のモデルにおいて，実際に金属アレル

欠き，反応原性のみをもつ物質)として機能すると考えられ

ギーを引き起こす病原性 T 細胞が存在するのであれば，病ている．そのため，ハプテンは生体内の高分子キャリアータ

原性 T 細胞を他個体に移入することにより金属アレルギー

ンパク質と結合することにより，抗原として機能する．金属を引き起こすことができるはずである．そこで我々は，感作の場合も低分子化合物と同様にハプテンとして機能している成立個体の所属リンパ節細胞(PdSLNC)を T 細胞が存在しと考えられている．しかしながら，金属イオンが結合する内ないヌードマウスに移入(養子移入)し，金属を耳介に投与す在性タンパク質の同定が未だなされていないだけではなく，ること(惹起)だけで金属アレルギーを誘導することができる

関与する免疫担当細胞も金属種毎に同定されていないことかかどうか検討した(図)．対照群として無感作個体から得たら，抗原提示の分子機構は不明な点が多い．

所属リンパ節細胞(naäƒveSLNC)を用いて同様の実験を行っ

これまでの金属アレルギーの研究は主に，パッチテスト陽た．その結果，naäƒveSLNC の移入ではアレルギー反応は起性のヒト患者血液からリンパ球を分離し， in vitro においてこらなかったが，PdSLNC を移入した群では金属アレルギ

金属溶液に反応する T 細胞クローンを得ることにより進められてきた(9)(10)．こうして得られた T 細胞クローンの反応性を解析することは，患者のダイレクトな反応を捉えられる
一方で，すでにアレルギーを発症してからの解析であって，アレルギー発症段階を時系列的に解析することはできない．
また，ヒトの場合は様々な金属に暴露されており，単一の金属暴露による影響を解析することは不可能である．この問題を解決するためには，金属特異的にアレルギーを発症するモデル動物を開発し，金属アレルギー発症から終息までの時系
列的な病態解析を行うことが重要である．金属に特異的に反応する細胞やアレルギー誘導にかかわる分子群を同定することが，発症機序解析への第一歩となる．我々は，金属アレル
ギーをマウスに効率的に誘導するモデル系を構築し解析を行い，新規予防・診断・治療法の開発を目指している．

.

図1

金属アレルギー発症の模式図．

金属アレルギーモデルマウスの構築

これまでにもマウスを用いた金属アレルギーの解析がなされ，作用機序について報告されてきた．マウス個体に金属溶液のみでアレルギーを誘導させることは難しく，金属溶液＋アジュバント(抗原と混合して生体に投与することにより，投与した抗原に対する免疫応答を増強する物質)を用い誘導する方法が報告されている(11)(12)．我々は金属アレルギーにおける病原性 T 細胞の同定とその詳細な解析を目指し，ヒトの病態に極めて近い金属アレルギーモデルマウスの構築を
試みた．

図2

パラジウムアレルギー誘導マウスモデルの樹立．

図3

パラジウムアレルギーによる T 細胞の浸潤．茶色く染色された細胞が T 細胞．染色像内のバーはそれぞれ 100 mm.

我々は，歯科金属アレルギーという観点で，Pd に対するアレルギーに着目して研究を進めている．口腔内環境を考えた場合，金属と常在細菌が共存する環境にあることから，細菌成分をアジュバントとして金属と同時に免疫することでマウス個体に金属アレルギーを引き起こすことができるのではないかと考えた．実際にグラム陰性菌の細胞壁成分であるリポ多糖( lipopolysaccharide: LPS )と Pd の混合液をマウス腹腔内に投与して感作を行った後，マウス耳介に Pd 溶液のみを皮内投与することで金属アレルギーを誘導することができた．
前述の通り，金属アレルギーは遅延型アレルギーであることから， T 細胞依存性の疾患と考えられており，金属を認ミ ニ 特 集ーが引き起こされた．これらの結果は，金属を認識する病原表1性 T 細胞が存在することを示すものである．こうして，金属特異的なアレルギー反応を示すマウスモデルを樹立でき，Pd アレルギー誘導後の遺伝子発現変動解析．
機能分子

発現レベル

IFNg

＋＋＋

TNFa
IL2

＋＋＋

金属アレルギーにおける T 細胞受容体の解析

IL4
IL5

変化なし

このモデルを用いて， Pd による金属アレルギー発症の分

Fas

＋＋＋

Perforin

変化なし

Granzyme A

変化なし

Granzyme B

変化なし

時系列的な病態解析が可能となった(13)．

.

子メカニズムを解析した． T 細胞が欠損しているヌードマ
ウスに直接感作＋惹起を行った場合には金属アレルギーの誘

＋＋＋
変化なし

導は観察されなかったことから，ヒト金属アレルギー同様
T 細胞が重要な役割を担っていることが明らかとなった．

また，野生型のマウスに Pd アレルギーの誘導を行った際，惹起後 24 時間で T 細胞の有意な浸潤像を捉えた(図)．さレベルで解析したことにより，これまで不可能と考えられてらに我々は，病原性 T 細胞を同定するために，上述の養子いた金属アレルギーに対する治療標的の探索が可能となっ移入・惹起を数回繰り返し， in vivo で病原性 T 細胞の濃縮た．また，金属アレルギーによる炎症応答の開始から終息まを試みた．興味深いことに，養子移入を繰り返すことで，Tでを包括的に捉えることで，より生体の応答に近い治療法の細胞サブセットの存在比に変化が見られた．通常，リンパ節開発が期待される．

では CD4＋ T 細胞が CD8＋ T 細胞より多く存在する．しかし，養子移入を繰り返した金属アレルギーモデルマウスでは，所属リンパ節において CD8＋ T 細胞の集積が認められ，

.

金属アレルギーモデルマウスおよびその解析結果の応用

Pd に特異的に反応する病原性 T 細胞が CD8＋ T 細胞である可能性が示唆された．さらに，この病原性 T 細胞はどの T

これまで我々は，金属として Pd をピックアップし，マウ

細胞受容体( TCR )レパートリーを持っているのかについてスを用いたモデル系の構築を行ってきた．同様にして，金属検討を行った．生体防御系で主役となっている T 細胞は，

アレルギーを誘導するとの報告がある他の金属( Ni, Co, Cr

多くの病原体を排除するために 1×1018 通りもの多様性を持等)を用いたモデルマウスの樹立を進めている．これにより，つことができる．ヒトの細胞が 60 兆個，遺伝子が 25,000 でPd と同様，様々な金属に対して特異的に応答性を有する病あるものの， T 細胞は DNA 再構成により理論上 1 × 1018 通

原性 T 細胞の同定が可能となる．TCR レパートリーの網羅りの多様性を獲得する．この機構によりあらゆる抗原に対し的解析により理論上 1 × 1018 通り存在する T 細胞の中から特異的に応答することができる．我々は金属アレルギーモデ

特異的に応答するレパートリーを各金属に対してそれぞれ同

ルマウスを用いて網羅的に TCR レパートリーを解析するこ

定することができた場合，パッチテストに替わる安全性の高とで，Pd および Ni に特異的に反応する TCR レパートリー

い金属アレルギー診断法確立の可能性が高まる．一方，複数をそれぞれ Va181 および Va141 であることを発見し，金の金属に対して一つの TCR レパートリーの応答が見出され属アレルギー特異的に応答する病原性 T 細胞の存在を証明た場合には，交差反応の有無について情報が得られることかした(14)(15) ．我々はさらに， Pd アレルギーにおける炎症応

ら，接触を制限するべき金属の予想が可能となる．また，T答を分子レベルで解析した．より長期間にわたるアレルギー細胞以外の細胞の関与を捉えた場合には，遺伝子欠損マウス

性炎症反応を捉えるために，マウスの足蹠に金属アレルギー等を用いることで，アレルギー反応の誘導にどの細胞が重要を誘導し，遺伝子レベルで様々な分子の関与を解析した．免な働きを担っているか追究することができる．さらに，金属

疫応答はサイトカインと呼ばれる細胞分泌性のタンパク質に特異的病原性 T 細胞の応答について分子レベルで解析するより正または負にコントロールされている．また，炎症応答ことが可能となり，どのような分子メカニズムをもって炎症に細胞傷害性の T 細胞が関与する場合には，細胞傷害活性反応が起こっているのかを金属種毎に決定することができる．

を有する分子による細胞死の誘導が知られている．金属アレ

我々は，金属アレルギーの発症メカニズムの第二相・第三ルギー誘導後のこれらの分子の発現レベルを解析した結果，相を明らかにすることができた(図 1)．したがって，今後は免疫亢進を促すことで知られる Interferong(IFNg)，T 細

材料工学分野と協力して，生体内に埋入した際により安全性

胞増殖時に放出される Interleukin2 ( IL 2 )，炎症性サイトの高いバイオマテリアルの開発(金属溶出を極限まで抑える)

カインの一つである Tumor necrosis factora(TNFa)，細を行っていくことが重要であると考えられる．まず，生体に胞死の誘導に関わる Fas の発現上昇を捉えた(表)．一方，埋入した際の各金属からの溶出を解析し，生体にとって害を細胞傷害性 T 細胞の機能分子として Perforin や Granzyme

及ぼす金属種および溶出量を決定することが重要である．さ等の放出が知られているが，それらの発現に変化は見られな

らに，害になる金属の生体内挙動(溶出量と生体内におけるかった．金属アレルギーの誘導による炎症応答の詳細を分子閾値)を解析する．これらの解析結果を元に，害になる金属

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japanを除いた合金の開発が材料工学的に可能であるか否か，ある
いは害になる金属の溶出量をどこまで減らすことが可能であるかを検討していく．さらに，合金の開発だけではなく，合金の表面処理によって金属の溶出量を抑制できるかについても検討していく．以上により，免疫学的解析結果を利用して，これまで以上に安全性の高いバイオマテリアルの開発に取り組んでいきたい．

.

お わ

り

に

現在，金属アレルギーに対してステロイドの投与が一定の効果を示すことから研究が進んでおらず，金属アレルギーに対する有効な根治療法はない．したがって，金属アレルギーについては，予防することが第一であるが，その予防法についても確立されておらず，金属に接触しない以外に方法はな
い．臨床においては，優れたバイオマテリアルとして金属材料が広く使用されている．臨床および免疫学分野と生体材料工学分野が一体となって共に，より安全性の高いバイオマテ
リアルを開発していくことが期待されている．第一に，生体内に埋入した際に炎症を起こさない金属材料の開発である．
そのためには，金属溶出を極力抑えることが重要と考えられるが，現行の安全性試験ではその危険性を捉えることが難し
い．したがって，我々生命科学分野が今後明らかにしていく
情報を利用して，安全な生体金属材料の開発へ展開していきたいと考えている．

文献( 1 ) 鈴木加余子，矢上晶子，松永佳世子臨床皮膚科，66(2012),
6469.
( 2 ) 小笠原康悦 他厚生労働科学研究費補助金，金属アレルギーの革新的診断・予防・治療法の開発研究，平成 22 24 年度
総合研究報告書．
( 3 ) U. Raap, M. Stiesch, H. Reh, A. Kapp and T. Werfel: Contact
Dermatitis., 60(2009), 339343.
( 4 ) C. Tillman, M. Engfeldt, M. Hindsen and M. Bruze: Contact
Dermatitis., 69(2013), 288295.

( 5 ) P. G. H. Gell and R. R. A. Coombs, eds.: Clinical Aspects of Immunology, 1st ed. Oxford, England, Blackwell, (1963).
( 6 ) J. L. Garrigue, J. F. Nicolas, R. Fraginals, C. Benezra, H. Bourand D. Schmitt: Contact Dermatitis., 30(1994), 231237.
( 7 ) C. Lass, I. Merfort and S. F. Martin: Exp. Dermatol., 19(2010), 10071013.
( 8 ) N. Inagaki, N. Shiraishi, K. Igeta, T. Itoh, T. Chikumoto, M.
Nagao, J. F. Kim and H. Nagai: Eur. J. Pharmacol., 546(2006),
189196.
( 9 ) T. Werfel, M. Hentschel, A. Kapp and H. Renz: J. Immunol.,158(1997), 25002505.
(10) H. Hashizume, N. Seo, T. Ito, M. Takigawa and H. Yagi: J. Immunol., 181(2008), 80968102.
(11) S. Artik, C. von Vult áee, E. Gleichmann, T. Schwarz and P.
Griem: J. Immunol., 163(1999), 11431152.
(12) M. Kinbara, N. Sato, T. Kuroishi, T. TakanoYamamoto, S.
Sugawara and Y. Endo: Br. J. Dermatol., 164(2011), 356362.
(13) M. Kawano et al.: PLoS One., 9(2014), e86810.
(14) H. Kobayashi, K. Kumagai, T. Eguchi, H. Shigematsu, K.
Kitaura, M. Kawano, T. Horikawa, S. Suzuki, T. Matsutani,K. Ogasawara, Y. Hamada and R. Suzuki: PLoS One., 8(2013), e76385.
(15) T. Eguchi, K. Kumagai, H. Kobayashi, H. Shigematsu, K.
Kitaura, S. Suzuki, T. Horikawa, Y. Hamada, K. Ogasawara
and R. Suzuki: Cellular Immunol., 284 (2013), 163171.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
川野光子
2005年 3 月

筑波大学大学院生命環境科学研究科博士課程修了
博士(学術)
2002年皮膚の恒常性維持における FGF の機能解析に従事(産業技術総合研究所)
2008年金属アレルギーの病態解析に従事(国立国際医療センター研究所)
2009年 東北大学加齢医学研究所
2012年 4 月より現職
専門分野分子細胞生物学，免疫学◎皮膚疾患モデルの作製を通した病態解析に従事．生体の最外層で生体防御を担う皮膚の免疫機能に焦点をあてた研究を展開していきたい．

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

川野光子

武田裕利

中村

生

小笠原康悦

ミ ニ 特 集

このようなナノ構造を作製するためには，薄膜成長初期過

.

は じ

め

に

程においてストランスキー・クラスタノフ(SK)型成長機構に基づいて現れる微細な多数の島状構造を利用する自己形成

液滴エピタキシーとは，量子ドット，量子リングなどに代的な方法が，現在まで主に使われている．この方法は，表される各種の半導体量子ナノ構造を，結晶成長を利用して

In1－xGaxAs / GaAs 系のような，基板とその上に堆積する物

基板単結晶上に自己形成的に作製するための手法であり，質の間の格子定数が異なる，いわゆる「ひずみ系」の薄膜成1990 年筆者らにより提案された(1)(2) ．最近では化合物半導長過程に特有な現象を利用している．そのため，この方法は

体 GaAs, InAs, GaN, InN などを対象として，イタリア，日多くの電子デバイスに使われている GaAs/ Al1－xGaxAs のよ

本，韓国，中国，米国，ドイツ，フランス，ロシア，ハンガ

うな格子定数の一致する組み合わせである「格子整合系」に

リー，オーストラリア等 20 以上の国で活発にこの手法を用は適用できない．これに対して「液滴エピタキシー」は，ひいた研究が行われ，毎年多くの論文が出版されている．液滴

ずみ系，格子整合系を問わず，低融点の構成元素を含む化合

エピタキシーの詳細については，すでに筆者らのいくつかの物半導体の量子ナノ構造作製に適用できる．

解説(3)(12)にまとめてあるが，本稿においては液滴エピタキ

図に分子線エピタキシー( Molecular

Beam

Epitaxy:

シーに関する筆者らの最近の研究成果の一端を紹介するととMBE )成長装置の中で GaAs ナノ構造を Al1－xGaxAs 基板上

もに，この概念が生まれた当時の世界的な量子ナノ構造作製に作製する場合を例にとって，液滴エピタキシーのプロセス

手法の状況，この概念が生まれるきっかけとなった実験状

を模式的に示す．このプロセスは極めて簡単であり，まず況，概念を発表した際の学会や世界からの反響，その後の材Ga の融点(303 K)以上の温度に保持した基板表面に Ga 分子料系の展開，研究者間での広がりなどを中心に述べる．

線だけを短時間照射し，これを止めた後，これらに As 分子

従来の筆者らの液滴エピタキシーに関する解説では必ずし線を照射するだけである．これにより，はじめに大きさのよも記述してこなかった，研究の動機，背景，ブレイクスルー

くそろった多数の微細な Ga 液滴が基板表面にでき，またこの糸口などについて，失敗例を含めて時系列的にその着想とれらの液滴は As 分子線の照射によりそれぞれ GaAs エピタ

展開を述べることにより，この研究がどのような紆余曲折をキシャル微結晶に変化する．

経て現在に至っているのかを明らかにしたい．この研究にみ通常の GaAs 薄膜を MBE で作製する場合は， Ga 分子線られるセレンディピティの説明が本稿の読者，特に若手研究と As 分子線の同時照射を行って連続膜を形成する．一方，者，技術者やそれを目指す人々への刺激となれば幸いである．

液滴エピタキシーにおいては，マイグレーション･エンハンスト･エピタキシー(16) と同様に， Ga 分子線を照射した後に.

液滴エピタキシーの最近の研究成果

As 分子線を照射する．この際，基板表面に到達した Ga 原

子は再蒸発することなく，すべて基板表面に付着して Ga に
固体中の電子のドブロイ波長程度より小さい寸法をもつ 0

よる最安定化表面を作るとともに，余分な原子は微細な液滴

次元的な半導体ナノ構造は量子ドットと呼ばれ，接合型レーとなって凝集する．その後に到着した As 原子は， Ga 液滴

ザ，赤外線検出器，光増幅器，マイクロキャビティデバイス

に選択的に取り込まれて，それぞれの液滴部分でエピタキシなどへの応用(13)が考えられている．またこれは単一光子発ャル状態の GaAs の微結晶が成長する．この時，液滴内の生，量子もつれ状態生成などの基礎研究(14)(15)においても重Ga 原子の数には限りがあるので，すべての Ga 原子が As 原

要な基本構造である．

子と結合して GaAs に変わってしまうと，その後基板に入射ミラノ大学ビコッカ，LNESS 研究所・客員教授(Via Anzani 42, 22100 Como, Italy), nobuyuki.koguchi＠mater.unimib.it
Droplet Epitaxy; Nobuyuki Koguchi(University of MilanoBicocca, LNESSLaboratory, Italy)
Keywords: droplet epitaxy, MBE(MolecularBeam Epitaxy), quantum dot, quantum ring, quantum wire
2014年 1 月16日受理[doi:10.2320/materia.53.157]

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan




図1

液滴エピタキシーのプロセス．基板 AlGaAs に，はじめに Ga 分子線を，次に Ga 分子線をとめてAs 分子線を照射する．

図3

液滴エピタキシーにより作製された GaAs ナノ構
造の表面形態．ドットと単一リングからなる複合構造の AFM 像( a )とその断面のラインプロファ
イル( b )．ドットと同心二重リングからなる複合構造の AFM 像( c )と，その断面のラインプロフ
ァイル(d)．
(C. Somaschini et al.: Nanotechnology, 22(2011), 185601,
IOP PUBLISHING)

この方法により，最近筆者らにより得られた GaAs の代表的なナノ構造の AFM による観察結果(17) を図およびに示す．図 2 は底辺の直径が 60 nm ，高さ 30 ～ 40 nm 程度の円錐あるいはピラミッド状の GaAs ドットの周囲に直径 160
nm ，高さ 3 ～ 8 nm ，幅 20 nm 程度の GaAs リングが取り囲んでいる構造であり，寸法のよくそろったこれらの構造が多数 Al1－xGaxAs 基板表面にできていることがわかる．このドットおよびリングの高さは As 分子線の照射条件により制御できる．また図 3 にはドットとその周囲に単一のリング(同図(a))ばかりではなく，同心円状に二重のリングが取り囲ん
図2

液滴エピタキシーにより作製された代表的な
GaAs ナノ構造の表面形態．(a) AFM 像， (b)単一構造の断面ラインプロファイル．異なった色のラインプロファイルは，それぞれ異なる As 分子
線照射条件により作製した試料に対応している．
(C. Somaschini et al.: Nanotechnology, 22(2011), 185601,
IOP PUBLISHING)

でいる構造(同図(b))を作製した結果を，それぞれ単一の複合構造に着目して示す．これらの構造以外にも，ピラミッド状(18) ，リング状(18)(19) などの単一構造，あるいはドットの周囲を薄いディスクが取り囲んでいる構造(20)，中心にドットが存在しない同心二重リング(21)，同心多重リング構造(22)などの複合構造も作製されている．これらの構造の形状はAs 分子線照射時の条件により制御することができ，複合構

造を含め，個々の構造はそれぞれ単一の Ga 液滴からエピタしてきた As 原子は，それ以上の付着は起こらず再蒸発してキシャル状態で形成される．これらの構造における電子はそしまう．すなわち液滴内の Ga 原子数に制限されて， GaAs

れぞれの形状に応じたエネルギー状態をもち，それらのエネの成長は自己停止する．液滴の大きさおよび密度は Ga 分子

ルギー準位間の特徴的な光学遷移を示す．

線の強度，照射時間，基板温度により制御できる．また，

.

As 分子線照射時の分子線強度，照射時間，基板温度などの条件により，Ga 液滴からの Ga 原子の表面拡散と As 原子の吸着のバランスを制御でき，その結果 GaAs ナノ構造の形状が制御できる．



液滴エピタキシーの着想と展開

量子ナノ構造作製手法の80年代における研究状況

筆者らは，液滴エピタキシーの着想に至る研究を 1980 年

解説

代後半に始めた． 1980 年代の初期から中期にかけて，半導体低次元ナノ構造においては，従来の三次元的なバルク状半導体には期待できないさまざまな物性や機能が現れてくることが予想されていた．たとえば，半導体レーザの活性層の構造を 2 次元から 1 次元，0 次元へと低次元化することにより半導体レーザの性能，特に閾値電流密度の値およびその温度依存性が大幅に改善されるだろうという理論的な予測(23)(24)が発表された．あるいは，多数の低次元ナノ構造を規則的に並べることができれば，このような構造の中では電子が非常に高速で動くだろうという予測(25)もあった．これらは現在の量子ナノ構造研究の大きなきっかけにもなっている．これ
らの予測では低次元ナノ構造の寸法が均一であることを想定しており，これらの予測を実現するためには均一な寸法の低次元構造を作る必要があった．
しかし，このようなナノ構造を作製することは，いくつかの先駆的な研究が行われ始めてはいたが，容易ではなかっ

図 4 横型超格子(LSL)作製プロセス(30)．
(a) 単原子層のステップ列をもつ微斜面基板断面(b) 単原子層の高さの物質 A を分数層分基板に堆積(c) 残りの分数層分に物質 B を堆積(d) (b)および(c)のプロセスを繰り返して LSL を作製する

た．当時の結晶成長，プロセスの研究状況においては，良質の 2 次元的な量子井戸薄膜を作製できる状態にはなっていたが，1 次元的な量子細線構造，0 次元的な量子ドット構造

層分の成長を完成させる．このプロセスを繰り返すことによに関しては， 21 世紀になるまでわれわれが手にすることはり，基板単結晶表面に LSL による細線が作製できるだろう

ないだろうとも考えられていた(26)(27)．

という概念であり，いくつかの実験結果が発表されていた．

当時の量子細線あるいは量子ドット構造の創製に関する先

しかしこの方法には，分数層の制御精度以下のわずかのずれ

駆的な研究は，大別すると 2 次元的な量子井戸薄膜に対しが最終的な細線の断面形状に大きく影響を与えるという問題て電子線あるいは収束イオンビームなどを用いた微細加工をがあった．

利用して作製する方法，微細加工を施した加工基板上で生ず

0 次元構造作製に関しては微細加工を利用する方法以外でる優先的な成長あるいは選択成長を用いる方法，および結晶

は， In1－xGaxAs と GaAs 超格子を作製する際それらの界面

成長だけを利用する方法があった．この中で微細加工を利用に結晶のひずみにより 3 次元的な構造ができ，それが低次する方法および加工基板を用いる方法においては，幅あるい

元 構 造 の 研 究 に 有 用 で あ ろ う と い う こ と が ， 1985 年 には大きさが最小でも 30 nm 程度の構造しかできず，また複Goldstein ら(31) によって報告された．これが現在の S K 機

雑なプロセスに伴う加工損傷がこれらの微細な構造に与える構に基づく量子ドットの自己形成手法に関する最初の報告で影響も大きな問題であった．これらの 1 次元構造および 0あると主張する向きもある．しかしこの結果はナノ構造の形次元構造に関する 1980 年代の研究状況については，それぞ状，サイズおよびそのばらつきなどの詳細が必ずしも明確でれ Gossard らの解説(28) および Bimberg らの著書(29) に詳し

はないうえ，これらの大きさ，密度などを人工的に制御できい．なお， 0 次元的な構造に関しては「量子ドット( Quan-

るかどうかも明確ではなかった．そのため，これを量子ドッ

tum Dot )」という言葉ばかりではなく，当時は「量子箱トの，いわゆる自己形成手法として使えるだろうと考えた研( Quantum Box ) 」 あ る い は 「 量 子 井 戸 箱 ( Quantum Well

究者は，筆者らも含め当時は誰もいなかったと思う．これはBox)」という言葉も使われていた．

論文データベースにより彼らの論文の引用履歴を調べた結果

これらの中で，結晶の成長を利用する量子細線の作製手法

からも明らかである(32)．この 8 年後の1993年に，Petroff らとしては，横型超格子(Lateral Super Lattice: LSL)と呼ばれのグループが MBE を用いて S K 成長により量子ドットのる構造の作製手法が提案，検討(30)されていた．図にこの創製を目的にした実験結果を発表し(33) ，その後彼らの論文

方法の模式図を示す．低指数面からわずかに傾いた基板単結が再認識されるようにはなった．このような意味で現在活発

晶表面には，傾いた方向に周期的に単原子層の高さのステッに研究が行われている， S K 成長機構を利用して量子ドップ列ができる．たとえば，( 110 )方向に 1 度傾いた GaAs

トを人工的に作製する手法が明確に世に出たのは， 1993 年(100)表面には約 16 nm の間隔で直線状の単原子層ステップに発表されたこの Petroff らのグループの論文であろう．な列ができる．この方法では，この表面でのステップ端から次お格子整合系に関しては，結晶成長だけを利用して量子ドッの結晶成長が始まるいわゆるステップフロー成長を利用す

トを人工的に作製する手法は全く存在しなかった．

る．すなわち，この表面に MBE などをもちいて分数層の，例えば上記の例では 1 / 2 層に相当する幅 8 nm の単原子層厚

概念が生まれるきっかけとなった実験状況

さの GaAs エピタキシャル薄膜をステップ端から成長させ，液滴エピタキシーに関する研究は 1980 年代に筆者らが行残りの分数層部分に AlAs などを堆積することにより単原子っていた中赤外半導体レーザ用材料に関する研究にその端をま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan発している．当時，筆者の研究室では環境庁〈当時〉からのIn1－x－yGaxAlySb を対象に選びこの研究を始めた．ただしこ

補助を受けて，大気汚染原因物質検出のために波長 24 mmの 4 元混晶は組成の制御がやや複雑なので，格子定数の一の中赤外光領域で発振する半導体レーザの開発研究を行って致する組み合わせである CdTe 基板と InSb との組み合わせ

いた．この波長帯で発振する注入型半導体レーザの最高動作に対象を単純化してこの研究(38) を行った．すなわち，筆者

温度は， IV VI 族化合物半導体である PbS を用いたもの

らの量子ナノ構造に関する研究は，最初は量子ドットなどので，たかだか 120 K(34) であった．この最高動作温度を室温

0 次元点状構造ではなく，1 次元細線構造を対象としたもの

近くまで上げることが当初の研究の目的で，そのため筆者らであった．

はレーザ用活性層材料として IV VI 族化合物半導体である基板としての CdTe 単結晶ウェーハは当時まだ手に入らな

PbS ，および III V 族混晶化合物半導体である In1－x－yGax

かったので，筆者らの最初のアイデアでは，気相法などによ

AlySb を選び，それぞれの活性層材料に適切な，格子整合系り作製した CdTe 結晶の成長表面にできるであろう単原子層

クラッド層材料を探索する研究(35)を行っていた．これらのの高さの規則的な間隔の直線状成長ステップ列を，前述の材料のうち，筆者の研究室では IV VI 族化合物半導体 PbS

LSL 作製の際の微傾斜面の代わりに利用して InSb 細線の作を対象とした研究がまず進展し，クラッド層材料として新た製を目指そうというものであった．そのため昇華法によりまにいくつかの物質を見出し，MBE によりこれらを用いた注ず CdTe 単結晶を作製した．原料 CdTe 粉末を石英管中に真入型ダブルへテロ接合レーザを作製した．その結果，レーザ

空封入し，これを電気炉中に置いて保持することにより，石の最高動作温度を PbS / Pb1－xyCdxSryS ダブルへテロ接合を

英管中の低温部に大きさ 5 mm × 5 mm で厚さ 3 mm 程度の用いることにより 240 K まで上げることに成功した(36)．し

小さな CdTe 単結晶ができる．この単結晶は平坦な(100)面

かしその後は PbS と格子整合する物質の探索にも限界があとその周囲は取り扱いの際割れてしまった不規則な形状のり，動作温度のさらなる上昇を実現することは困難であった．

(110)へき開面から成っていた．

一方， III V 族混晶化合物半導体である In1－x－yGaxAlySb

まず平坦な(100)成長表面におけるステップ列の存在を確を対象とした研究の方はほとんど進展していなかった(37) ．

かめるために MBE 中で In 分子線だけを基板表面に照射しこの材料でダブルへテロ接合構造を作るために必要な基板材

た．結晶の成長表面における単原子層ステップなどの微細構料の作製に難航していたことが原因である．この材料と格子造を観察するために，古くからデコレーションと呼ばれる手

整合する基板用二元化合物半導体は存在せず，そのため基板法が知られていた．これは金属を結晶表面に蒸着した場合，用 材 料 と し て 筆 者 の 研 究 室 で 独 自 に In1－xGaxSb お よ び

その金属微粒子が結晶表面のステップなどの微細構造に優先Cd1－xZnxTe の単結晶育成に取り組んでいた．しかしこれら的に生成する現象を利用する方法である．しかし In 分子線の材料では均一な組成の大きな単結晶が得られないこと，電を照射しても， CdTe 単結晶の平坦な( 100)成長表面にでき気抵抗の低減化ができないことなどのため筆者らの研究は暗る In の微粒子にはその配置に何も規則性はなく，ステップ

礁に乗り上げていた．

列らしきものは観察されなかった．

これらの研究は半導体レーザ用材料としての新たな物質を一方， CdTe 単結晶の取り扱いの際割れてできた( 110 )へ探索するという意味での新規性はあったが，レーザ用構造とき開面には段差 30 nm 程度の巨大ステップ列が不規則な間

しては，それまで実用化されていた光通信用半導体レーザな隔で並んでおり，この巨大ステップ列では In 微粒子が配列

どと同じダブルへテロ接合構造を用いるものであり，レーザ

しているようにも見えた．そこで，細線の作製にこだわっての構造的な意味での研究の新規性はなかった．一方，レーザ

いた筆者らは，当初の LSL 作製とは異なるが， MBE 中での活性層を低次元化するという前述の東京大学および東京工

まず In 分子線を照射してこの巨大ステップ列に沿って微細業大学のグループから提案された予測(23)(24)は，レーザの性な In 液滴を連続して並ばせることができれば，その後 Sb

能を向上させるための，これとは別の一つの可能性を示すも分子線を照射することにより，これらが反応して微細な断面のであった．

をもつ InSb の細線が形成されるのではないだろうかという

筆者らは当時電子線リソグラフなどの微細加工のための装置，技術を持っておらず，レーザの活性層を低次元化するた素朴な発想のもと実験を進めた．
この発想に基づき上述の CdTe 単結晶を MBE 中に挿入し，めには，結晶成長のみを利用する方法に頼らざるを得なかっIn 分子線を照射する実験を繰り返した．SEM で観察した当た．しかし，筆者らの対象としていた格子整合系に関しては時の実験結果の一例を図( a )に示す．直径 100 nm 程度の結晶成長のみを利用して 0 次元点状構造を作製する手法は

In 液滴が CdTe(110)へき開面上の巨大ステップ付近に優先まったく報告されていなかった．そこで，筆者らは従来すで的に集まっている様子がわかる．液滴をステップに沿ってもに報告されており，結晶成長だけで作製できそうに思えた上

っと密に並べるために In の分子線強度，その供給量あるい

記 LSL の手法(30)で 1 次元細線構造を作ることにより，中赤は基板温度を種々変えて実験を繰り返した．それらの中でも外領域で発振する半導体レーザの高性能化につながる研究をっとも成功した例を図 5 ( b )に示す(38) ．図は基板温度を In行おうとした．

の融点よりわずかに高い 443 K に保持し，In を InSb 換算でそのため，筆者らの対象としていた材料の中で， PbS と約15原子層分堆積させ，その後 Sb 分子線を照射した場合に比 較 し て MBE に お け る 分 子 線 の 制 御 性 に 優 れ て い る得られる試料表面の SEM 写真である．ステップ列に沿って



解

説

図6

CdTe 単結晶( 100)面に In 分子線の照射によりできた In 微粒子の SEM 像．443 K に保持した基板に InSb 換算で約20原子層分の In を堆積した．

また InSb と同じ III V 族半導体である GaAs と，これとほぼ格子定数が一致する IIVI 族化合物半導体 ZnSe の組み合わせを用いても同様なプロセスを行うことにより GaAs のエ
ピタキシャル微結晶が作製できるだろうと予想できたので，
図 5 CdTe(110)へきかい面における成長実験結果．
(a) CdTe(110)面に堆積した In 微粒子(b) CdTe(110)面に作製した細線状 InSb
(小口等，金属材料技術研究所年報(平成 2 年度)，金属材料技術研究所発行( 1992 ) 金属材料技術研究所(現物質・材料研
究機構))

GaAs 単結晶ウェーハ基板上に ZnSe エピタキシャル薄膜を
MBE により作製して，まず Ga 分子線，次いで As 分子線の照射を行う実験も，当時導入した小型の新しい MBE 装置
を用いて同時に行った．
しかし，微細加工技術を使わず結晶の成長だけを利用して，すなわち現在自己形成と呼ばれる手法により量子ドットを作製しようという研究にはまったく前例はなく，最初はど

幅 20 nm 程度の InSb と考えられる細線状微結晶ができていのように研究を展開していけば良いのかわからなかった．

ることがわかる．しかしそれぞれの細線は同じ幅にはなってMBE に取り付けてある反射高速電子回折(Reflection

はおらず，また一本の細線の中でも幅が一様ではなく，およEnergy Electron Diffraction: RHEED)装置の蛍光板に投影

そ量子細線と呼べるようなものではなかった．さらにへき開される回折図形を薄暗くした実験室の中で肉眼で覗き込み，面に偶然できる巨大ステップを用いているため実験の再現性

プロセスの進行にともなう RHEED 図形の時間変化から，にも乏しく，またこの巨大ステップを制御性良く作る手法も液滴の生成過程，微細結晶の成長過程のその場観察を繰り返

思いつかず，この手法で量子細線を作る研究のこれ以上の進し，また実験終了後 MBE 装置から取り出した試料の SEM

展は困難な状況であった．

による基板の表面観察を繰り返した．このプロセスにおけるHigh

一方，この研究の中で CdTe の平坦な(100)成長表面に再RHEED 図形は，最初はほぼ平坦な基板表面を意味する超構度着目すると， In 分子線の照射により，その配置に何も規造を伴ったストリークであり，それが In 分子線の照射によ則性はないものの，図に示すように 60 nm 程度の直径でり不鮮明なハロウに変化し， Sb 分子線の照射によりその中

そのばらつきが 5程度の，大きさの良くそろった多数の微から明るい斑点が現れ始めるとともにハロウが消えていっ

細な半球状の In 液滴ができていることが観察された．また．毎日のこれらの実験で MBE 中の基板単結晶表面でどのた，これらの In 液滴は Sb 分子線の照射により InSb 微結晶ような現象が起こっているのかを，極めてあやふやで素朴なに変化することが RHEED による観察の結果わかった．し推測に基づき考察し，その結果を次の日の実験に反映させる

たがって，このようなプロセスでは 1 次元的な細線を作るという連続であった．

ことより 0 次元的な点状構造を作ることの方が無理がない
ように思えた．そこで，研究の目的を，当時全く前例のなか



概念を発表した際の学会や世界からの反響った点状構造を結晶成長だけで作ることに切り替えた．この研究の結果，上記プロセスにより CdTe 上には InSb(1) ，研究においては，自作の CdTe 単結晶ではなく市販の InSb

また ZnSe 上には GaAs(2) のエピタキシャル微結晶が再現性(100)単結晶ウェーハを基板として用い，その上にこれと格良く成長することが，RHEED, SEM および TEM による観子整合する CdTe エピタキシャル薄膜を MBE によりまず作察の結果明らかになった．これらの結果を， 1990 年の応用製し，この表面に種々の基板温度，分子線強度でまず In 分

物理学会で，また CdTe 上の InSb については1990年の分子

子線を，次いで Sb 分子線の照射を行う実験を繰り返した．

線エピタキシー国際会議で，「量子井戸箱の MBE による新

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japanしい成長法」として発表した．いずれの学会でもいくつかのれて GaAs の三次元的な成長が起こるという予想のもとに実質問がでたが，その多くは In 分子線と Sb 分子線を同時に験を繰り返した．その結果，この基板を用いて Ga 分子線と照射するのではなく，なぜ連続的に照射するのかということ

As 分子線を連続的に照射して Ga 液滴から GaAs エピタキであった．これらの分子線の同時照射を続けると，成長初期

シ ャ ル 微 結 晶 を 再 現 性 よ く 作 製 す る こ と(41)(43) に 成 功 しには寸法のばらつきの大きい島状構造はできるが，この場合た．これらの研究結果については筆者の他の解説に譲る．

成長の自己停止機構が何もないため最終的には通常の MBE

この結果を 1992 年オタワで行われた第 12 回北米 MBE 会による薄膜成長と同様に連続膜になってしまうということが議に Late News として投稿し採択された(42)．この会議では筆者らの答えであった．

量子ドットの作製に関しては筆者の論文 1 件のみで，会議

分子線エピタキシー国際会議は米国のサンジエゴで行わ主催者が，当時はまだ例のなかった IIIV 族化合物半導体同れ，筆者は口頭発表に選ばれた．座長はミシガン大学の士の組み合わせによる量子ドットの自己形成を目指した研究

Bhattacharya 教授であった．会場には UC Santa Barbara のの発表が，ポスターセッションで行われるとアナウンスしてPetroff および Gossard 両教授も聴衆の中にいた．これらのくれた効果もあり，多くの聴衆が筆者のポスターの前に集ま両教授は微細加工あるいは上記 LSL を主体とした量子ナノった．聴衆同士で議論を始める場面もあり， 40 件程度のプ構造の作製に関する先駆的な研究を行っていた．この中で，レプリントの送付要請があり注目を集めたようであった．そ特に Petroff 教授には会場ロビーで筆者らの発表に関連しての後，筆者らはいくつかの会議で講演を依頼され，またミラ

RHEED 図形の変化などについての追加的な説明も行った．

ノ大学ビコッカ，韓国標準科学研究院の研究者と共同研究を

しかし1993年に発表された彼らの SK 成長機構をもちい行うことになった．

た量子ドットの創製に関するはじめての論文(33) において

しかしこれらの試料においては量子ドットの構造はできる

は，筆者らの論文(1)(2) も，また Goldstein らの論文(31) も引

ものの，種々の応用に必要な品質をもつことを示す強いフォ

用されてはいなかった．筆者らが用いた CdTe 上の InSb あ

トルミネッセンスが得られなかった(44) ．この原因は基板表

るいは ZnSe 上の GaAs という IIVI 族化合物半導体と III 

面の安定化に必要な VI 族元素が微細結晶と基板の界面に不V 族化合物半導体の組み合わせを対象とした研究は当時の可避的に残存するためと考えられ，この問題を解決するため

学会においてはあまり一般的ではなく，量子井戸箱構造が作

種々の方法を試した．

製できるとは言っても，これらの組み合わせの特殊な現象

通常の Al1－xGaxAs 基板を用いた場合には， MBE 中の残で，また実用性もないのではないかという印象(27) を皆持っ留 As 雰囲気がたとえ僅かしかなかったとしても，基板表面たのかもしれない．この発表の後，筆者らはいくつかの会議

における As 原子の吸着が避けられず，前述したように，液で講演を依頼された．

滴からの二次元層状成長が起こってしまう．そこで， Ga 液

その後の材料系の展開，研究者間での広がりなど滴を作製した後，基板温度を液滴堆積時よりやや低めに保持して，しかも強度の強い As 分子線を急激に照射する実験を

そこで次に筆者らは，中赤外半導体レーザの研究を中断し繰り返した．理論的な裏付けは必ずしも明確ではなかったて，研究と実用化の進んでいる材料系であり，研究者の数もが，このようにすることにより， Ga 液滴からの二次元成長

多い GaAs / Al1－xGaxAs 系にこの手法を適用して GaAs 量子を抑制し三次元成長を促進できるのではないだろうかという

ドットを作製する研究に取り組んだ．しかしこの研究には当

素朴な発想であった．そのため，これらの実験には As 分子

時の学会の常識という大きな壁が立ちふさがっていた．

線源として，上記実験で用いていた密閉性の悪い開閉式のシ

この常識とは， Al1－xGaxAs あるいは GaAs 基板上では，ャッターをもつクヌーセンセルではなく，バルブ付きセルを筆者らの方法と同じようなプロセスを行った場合，化学量論用いた．このセルにより， As 分子線照射までの間の成長装的組成以上の余分な Ga 分子線を供給することにより多数の置内の残留 As 圧を極力下げることができ，また強度の強い

微細な Ga 液滴はできても，続く As 分子線の照射によりこ

As 分子線の急激な照射が行えるようになった．その結果，の 液 滴 は GaAs の 二 次 元 的 な 層 状 成 長 に 消 費 さ れ ， 結 局

特殊な表面処理を必要としない通常の Al1－xGaxAs 基板を用

GaAs の三次元的な微結晶はできない(39)(40) というものであいても，室温でも強いフォトルミネッセンスを示す量子ナノった．

構造を，結晶成長のみのプロセスにより作製できるようにな

筆者らも当時 GaAs 基板上ではこの二次元的な成長が優勢った(18)．これらの詳細については筆者らの他の解説に記述になることを確認しており，この常識にとらわれていた．そしてあるので本稿では繰り返さない．また GaAs / Al1－xGax

こで， GaAs あるいは Al1－xGaxAs 表面を直接用いるのではAs 量子ドットのさらなる高品質化，および筆者らの用いたなく，硫黄，セレンなどの VI 族元素を吸着させてこれらの(100)面とは異なる面方位基板上での量子ドット形成などに表面を安定化し，これらを基板として Ga 分子線と As 分子

ついては間野による解説(45)に詳しい．

線を連続的に照射する実験を行った．これらの表面では，上筆者らの提案した手法，すなわち最初に III 族元素分子線

記 II VI 族化合物半導体基板表面におけると同様に， GaAs

のみを照射して多数の微細な III 族元素の液滴を基板上にまの二次元成長を促進するように働く As 原子の吸着は起こら

ず堆積させ，その後 V 族元素分子線を照射することによず，したがって Ga 液滴のみに As 原子が優先的に取り込ま

り，それぞれの液滴から IIIV 族化合物半導体のエピタキシ



解

説

ャル微結晶を作製する手法は，その構成元素の液滴を利用し人々への刺激となれば幸いである．

ているため成長の自己停止が起こる．したがってこの手法は

本研究を遂行してきた中で，途中で放棄してしまった II

通常の液相エピタキシー( LPE )とも，また気相液相固相

VI 族化合物半導体上の IIIV 族化合物半導体ナノ構造， VI( VLS )成長とも異なり，これを簡単に言い表す既存の用語

族原子で安定化された IIIV 族化合物半導体上の IIIV 族化がなかったので，筆者らはこの手法を「液滴エピタキシー

合物半導体ナノ構造などは，当初目的としたレーザ用材料と(Droplet Epitaxy)」と名づけた(1)(2)．

しては使えないかもしれない．しかしこれらに限らず，最終

その後イタリア・フィレンツェ大学，フランス・ツールー

的には何かに使われるとしても，当面具体的なデバイス応用

ズ大学から共同研究の申し込みがあり，これらを行った．まがなくても，半導体で作製する新しい人工ナノ構造による人

た米国・アーカンソー大学からは液滴エピタキシーのプロセ

工原子や人工分子，人工格子などの新しい構造を作り出すこスに関する問い合わせがあり，筆者らの論文には記載してあとを興味の対象とし，そのことを目的にして挑む研究が将来るが，バルブ付きセルを用いることの重要性を伝えた．そのあっても良い．

後，彼らも液滴エピタキシーによる新たな展開(46) を見せている．

本稿の内容は，筆者の研究室に在籍した多くの研究者およ一方，筆者らが当初の研究目的としていた中赤外半導体レび学生とともに行った研究成果に基づいている．筆者の所属ーザの高性能化に関する研究状況としては， 1994年， Faist

していた金属材料技術研究所に， 1982 年半導体の研究を対らにより 2 次元的な多層薄膜を巧妙に利用する量子カスケ象とした MBE 装置を初めて導入する際，多大な尽力をさードレーザが提案(47)され，90 K までの温度ではあるが電流れ，その後も筆者らの研究を激励し続けていただいた故増本注入により中赤外光領域の 4.2 mm で 8 mW という強度の強剛博士に心より感謝したい．また本稿を執筆する機会を与えいレーザの発振が観測された．その後2002年に Beck らによていただいた本誌編集委員会に感謝する．

り室温連続発振の成功も報告(48) されている．この強力なカスケードレーザの成功を知り，筆者らは当初目的としていた

文

献

中赤外半導体レーザに関する研究を断念した．

.

さ い

ご

に

研究のはじめから量子ドットを作製するために，その材料として現在研究が盛んに行われている GaAs/Al1－xGaxAs を対象として研究を進めていたならば，液滴エピタキシーの着想には至らなかったように思う．最初に中赤外半導体レーザの開発を目的に，材料として In1－x－yGaxAlySb を対象として研究を行う中で， MBE 装置中で自作の CdTe 単結晶基板，
しかも極めて再現性に乏しいへき開面上にできる巨大ステッ
プ列を利用して，一次元的な細線を作ろうとしたことに液滴
エピタキシーの研究は始まった．この材料を用いて中赤外半導体レーザを作製することにも，また量子細線を作製することにも成功しなかった．しかしこの研究の過程で，小さな自作の CdTe 単結晶基板上に， MBE 中で In 分子線を照射す
ることにより大きさの良くそろった微細な In 液滴ができる
ことを見出したことが液滴エピタキシーの着想につながった．
その後，多くの試行錯誤的な実験の繰り返しにより，室温でも強いフォトルミネッセンスを示す品質に優れた量子ナノ構造を作製できるようになり，最近ではこの構造から，中赤
外光ではないが，レーザの発振も観測(49) されている．これ
らの経緯を現時点で振り返ると，いかにも右往左往して研究を進めてきたような感は否めない．しかし，新たな材料技術，価値は，たとえ理論的な裏付けが必ずしも明確ではなくても，素朴な着想と推測を大事にし，時には常識を疑って，多くの試行錯誤的な実験を繰り返すことにより，確立できる
ものかもしれない．この研究にみられるセレンディピティの説明が本稿の読者，特に若手研究者，技術者やそれを目指す

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan( 1 ) N. Koguchi, S. Takahashi and T. Chikyow: 6th Int. Conf. on
Molecular Beam Epitaxy, La Jolla, CA, USA, 2731, Aug.
1990, VI B 4.; J. Crystal Growth, 111(1991), 688692．小口信行，高橋 聡，知京豊裕 1990年春季，第 37回応用物理学
関係連合講演会，29pT10.
( 2 ) T. Chikyow and N. Koguchi: Jpn J. Appl. Phys., 29(1990),
L2093 L2095 ．知京豊裕，高橋 聡，小口信行 1990 年春
季，第37回応用物理学関係連合講演会，29p
T11.
( 3 ) 小口信行日本金属学会会報，32(1993), 485494.
( 4 ) 小口信行表面科学，16(1995), 1117.
( 5 ) 小口信行応用物理，65(1996), 926930.
( 6 ) 小口信行自己組織化プロセス技術，村田好正，尾関雅志，
野崎眞次 共編，培風館(1999), 283301.
( 7 ) 小口信行，大竹晃浩まてりあ，42(2003), 465469.
( 8 ) 小口信行，渡邉克之，間野高明，黒田 隆，迫田和彰応用物理，74(2005), 343
348.
( 9 ) 間野高明，小口信行日本結晶成長学会誌，33(2006), 101
105.
(10) S. Sanguinetti, N. Koguchi, T. Mano and T. Kuroda: J. Nanoelectronics and Optoelectronics, 6(2011), 3450.
(11) S. Sanguinetti, C. Somaschini, S. Bietti and N. Koguchi:
Nanomaterials and Nanotechnology, 1(2011), 1417.
(12) S. Sanguinetti and N. Koguchi: Droplet Epitaxy of Nanostructures in Molecular Beam Epitaxy: From Research to Mass
Production, ed. Mohamed Henini, Elsevier, (2013), 95112.
(13) 代表的な解説は P. Bhattacharya and Z. Mi: Proceedings of theIEEE, 95(2007), 17231740.
(14) A. Kiraz, M. Atature and A. Imamoglu: Phys. Rev. A, 69(2004), 032305.
(15) J. Vuckovic, D. Farral, C. Santori and G. S. Solomon: Appl.
Phys. Lett., 82(2003), 35963598.
(16) Y. Horikoshi, M. Kawashima and H. Yamaguchi: Jpn. J. Appl.
Phys., 27(1988), 169179.
(17) C. Somaschini, S. Bietti, N. Koguchi and S. Sanguinetti:
Nanotechnology, 22(2011), 185602.
(18) K. Watanabe, N. Koguchi and Y. Gotoh: Jpn. J. Appl. Phys., 39(2000), L79L81, K. Watanabe, S. Tsukamoto, Y. Gotoh and
N. Koguchi: J. Crystal Growth, 227228(2001), 10731077.

(19) T. Mano and N. Koguchi: J. Crystal Growth, 278(2005), 108
112.
(20) C. Somaschini, S. Bietti, N. Koguchi and S. Sanguinetti: Appl.
Phys. Lett., 97(2010), 203109.
C. Somaschini, S. Bietti, S. Sanguinetti, N. Koguchi and A.
Fedorov: Nanotechnology, 21(2010), 125601.
(21) T. Mano, T. Kuroda, S. Sanguinetti, T. Ochiai, T. Tateno, J. S.
Kim, T. Noda, M. Kawabe, K. Sakoda, G. Kido and N.
Koguchi: Nano. Lett., 5(2005), 425428.
(22) C. Somaschini, S. Bietti, N. Koguchi and S. Sanguinetti: Nano.
Lett., 9(2009), 34193424.
(23) Y. Arakawa and H. Sakaki: Appl. Phys. Lett., 40(1982), 939
941.
(24) M. Asada, Y. Miyamoto and Y. Suematsu: Jpn. J. Appl. Phys.,
24(1985), L95L97., M. Asada, Y. Miyamoto and Y.
Suematsu: IEEE J. Quantum Electronics, QE22(1986),
19151921.
(25) H. Sakaki: Jpn. J. Appl. Phys., 19(1980), L735L738.
( 26 ) 荒川泰彦自己組織化プロセス技術，村田好正，尾関雅志，
野崎眞次 共編，培風館(1999), 2142.
(27) 荒川泰彦，塚本史郎応用物理，74(2005), 293306.
(28) M. Sundaram, S. A. Chalmers, P. F. Hopkins and A. C.
Gossard: Science, 254(1991), 13261335.
(29) D. Bimberg, M. Grundmann and N. M. Ledentsov: Quantum
Dot Heterostructures, John Wiley & Sons, (1999).
(30) P. M. Petroff, A. C. Gossard and W. Wiegmann: Appl. Phys.
Lett., 45(1984), 620622.
(31) L. Goldstein, F. Glas, J. Y. Marzin, M. N. Charasse and G. Le
Roux: Appl. Phys. Lett., 47(1985), 10991101.
(32) 小口信行物質・材料研究アウトルック2005年度，物質･材料研究機構発行，(2005), 85
89.
(33) D. Leonard, M. Krishnamurth, C. M. Reaves, S. P. Denbaars
and P. M. Petroff: Appl. Phys. Lett., 63(1993), 32033205.
(34) H. Preier: Appl. Phys., 20(1979), 189206.
( 35 ) 新居和嘉，小口信行，清沢昭雄，高橋 聡，橋本伸哉，吉原一紘，藤原 純高性能発光素子用金属間化合物材料の開発に関する研究，金属材料技術研究所年報(昭和 61年度)，科学
技術庁金属材料技術研究所(1987)，1314.
(36) N. Koguchi and S. Takahashi: Appl. Phys. Lett., 58(1991),
799800.
( 37 ) 小口信行，清沢昭雄，高橋 聡，橋本伸哉，吉原一紘，藤原純高性能発光素子用金属間化合物材料の開発に関する研究，金属材料技術研究所年報(昭和62 年度)，科学技術庁金属材料技術研究所(1988), 14
15.
( 38 ) 小口信行，高橋 聡，知京豊裕，石毛桂子半導体量子井戸
細線の特性評価に関する研究，金属材料技術研究所年報(平成2 年度)，科学技術庁金属材料技術研究所(1992), 141.

(39) T. Isu, M. Hata and A. Watanabe: J. Crystal Growth, 111(1991), 210
215.
(40) J. Osaka, N. Inoue, Y. Mada, K. Yamada and K. Wada: J. Crystal Growth, 99(1990), 120123.
(41) N. Koguchi and K. Ishige: Jpn. J. Appl. Phys., 32(1993), 2052
2058.
(42) N. Koguchi, K. Ishige and S. Takahashi: 12th North American
Conf. on Molecular Beam Epitaxy. Ottawa, Canada, 1214 Oct.
(1992), J. Vav. Sci. Tech., B 11(1993), 787790.
(43) T. Chikyow and N. Koguchi: Appl. Phys. Lett., 61(1992),
24312433.
(44) 小口信行，石毛桂子，渡邉克之，C. Lee and S. K. Noh金属
材料技術研究所研究報告集，科学技術庁金属材料技術研究所
発行，21(1999), 297
303.
(45) 間野高明応用物理，79(2010), 444447.
(46) J. H. Lee, Zh. M. Wang, N. W. Strom, Yu. I. Mazur and G. J.
Salamo: Appl. Phys. Lett., 89(2006), 202101.
K. A. Sablon, J. H. Lee, Zh. M. Wang, J. H. Shultz and G. J.
Salamo: ibid., 92(2008), 203106.
J. Wu, Z. M. Wang, K. Holmes, E. Marega, Z. Zhou, H. Li, Y.
I. Mazur and G. Salamo: ibid, 100(2012), 203117.
(47) J. Faist, F. Capasso, D. L. Sivco, C. Sirtori, A. L. Hutchinson
and A. Y. Cho: Science, 264(1994), 553556.
(48) M. Beck, D. Hofstetter, T. Allen, J. Faist, U. Oesterle, M.
Hegems, E. Gini and H. Melchior: Science, 295(2002), 301
305.
(49) T. Mano, T. Kuroda, M. Yamagiwa, G. Kido, K. Sakoda and N.
Koguchi: Appl. Phys. Lett., 89(2006), 183102.
T. Mano, T. Kuroda, K. Mitsuishi, M. Yamagiwa, X. J. Guo,
K. Furuya, K. Sakoda and N. Koguchi: J. Crystal Growth, 301
302(2007), 740743.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
1971年 3 月 東北大学大学院工学研究科電子工学専攻修士課程修了1971年 4 月 科学技術庁金属材料技術研究所入所
1985年 4 月 科学技術庁金属材料技術研究所 研究室長
2004年 4 月 物質・材料研究機構 量子ドットセンタ
ー センター長
2007年 3 月 物質・材料研究機構退職後ミラノ大学ビ
コッカ LNESS 研究所に移籍，現在にい小口信行
たるこの間19951997年 筑波大学先端学際領域研究センター 客員教授
2000
2003年 連携大学院大学(東京理科大学大学院基礎工学専攻)客員教授
工学博士(東北大学)★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

解説

固体高分子形燃料電池模擬環境における白金の溶解機構菅原優

Pt の溶解に関する基礎的な知見は少ない上に，Pt 触媒の耐

.

は じ

め

に

久性は電池を組み発電して評価されることが多く，その溶解機構の詳細を議論することができなかった．そこで筆者ら2015 年に予定されている燃料電池自動車( FCV )の市場化

は，未解明となっている PEFC のカソード模擬環境におけや今後の家庭用燃料電池の普及に向け，それらの電源としてる Pt の溶解機構を理解するため， ng オーダーの Pt の溶解使用される固体高分子形燃料電池(PEFC)の耐久性の向上が特性を電気化学的に評価してきた．本稿では，これまで行っ重要な研究課題となっている．特に PEFC の長時間運転時てきた Pt 溶解に関する基礎研究の中から，FCV の起動停止

において，カソード(空気極)側の触媒として使用されている及び負荷変動を模擬した電位サイクル下における Pt の溶解

Pt が劣化し電池性能を低下させることが知られており(1) ，特性を評価した取り組みを中心に紹介する．

PEFC の耐久性向上のためには Pt 触媒の劣化機構を把握することが不可欠である．
PEFC に使用されているカソード側の触媒は，カーボン担.

PEFC カソード模擬環境における Pt の電気化学
特性体上に 2 3 nm の Pt 微粒子が担持した構造となっており，
高い比表面積を有している．しかし PEFC を長期間運転す市販の FCV では，約 30,000 回の起動停止と約 300,000 回

ると， Pt 微粒子が粗大化し電気化学活性面積( ECSA )が減の負荷変動に対する耐久性が要求される(5) ． PEFC の I V

少するため，次第に大きな電流を取り出せなくなる(2)．この特性から， FCV の運転時には 0.6 0.95 V ( vs. SHE )の負荷粗大化機構の一つに，やや小さな Pt 粒子が優先的に電解質サイクルが想定される．また FCV 起動時にアノード(水素中に溶解し比較的大きな粒子に析出する，電気化学的オスト極)側に空気が存在すると，カソード側の電位が約 1.5 V 程

ワルド成長が提唱されている(3)．この機構に従えば，PEFC

度まで上昇することが指摘されている(6)．そのため，この 2稼働中における Pt 触媒の劣化は Pt 微粒子の溶解を起点とつの FCV 運転モードを考慮し電位範囲を 0.051.5 V としたしており， PEFC カソード環境での Pt の溶解特性の理解がときの，多結晶 Pt の典型的なサイクリックボルタモグラム

非常に重要となる．

(CV)を図に示し，PEFC カソード模擬環境下の Pt の電気

ところで， Pt は電気化学的に安定な金属であることが知

化学特性を説明する．なお， Pt 触媒を被覆している Nafion

られている．Pt の電位pH 図(4)にも見られるように，Pt はにはスルホン酸基が含まれているため，電解質には 298 K

貴な電位域において保護性の高い酸化物を形成するため，の 0.5 M H2SO4 を用いた．

PEFC 環境で Pt は酸化(腐食)するがその溶解速度は極めて0.8 V より正方向走査時に見られる酸化ピークは，主に Pt

低いと考えられてきた．しかし，触媒として使用される Ptの酸化物形成反応，もしくは Pt 表面への酸素原子の吸着

粒子は 23 nm であるため，単原子層(ML)レベルの溶解で( Pt Oad )反応に起因し，逆方向掃引時 0.75 V 付近に見られも電池性能に大きな影響を与える．その一方で，これまで

る還元ピークは酸化物の還元，及び酸素原子の脱着反応に対東北大学助教大学院工学研究科知能デバイス材料学専攻(〒9808579 仙台市青葉区荒巻字青葉 6
602)
Dissolution Mechanism of Platinum under Simulated Polymer Electrolyte Fuel Cell Condition; Yu Sugawara(Department of Materials
Science, Graduate School of Engineering, Tohoku University, Sendai)
Keywords: platinum dissolution, polymer electrolyte fuel cell (PEFC), platinum catalyst, potential cycling, channel flow double electrode (CFDE)
2014年 1 月17日受理[doi:10.2320/materia.53.165]

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan




図1

0.5 M H2SO4 中における多結晶 Pt のサイクリッ
クボルタモグラム．

応している．Pt 表面への酸化物形成機構としては Place Exchange モデルが知られており(7) ，電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM )や XPS の結果から PtO, PtO2 が形成すると報告されている(7)(8) ．また近年の放射光を用いた Pt

図2( a )めっき後，( b )前処理後の Pt 電極の SEM 画
像(11)．

酸化過程の in situ リアルタイム測定や DFT 計算から，酸化過程において Pt 表面へ O や OH の吸着が起こり，その後一部の酸素原子が内部に潜り込むといった新しい Place Ex-

CV を300サイクル行った後の，Pt 電極の SEM 像を図 2(b)change モデルも提案されている(9)(10)．酸化過程の主反応がに示す(11)．電極表面から Pt 微粒子が消失し，表面が均一に

PtO 形成なのか，もしくは PtOad であるのか議論は尽きななっていることが分かる．特にこの処理は電極の ECSA にいが，後述するように Pt は 0.8 V 以上で電気化学的に溶解大きな影響を与え，開始 50 サイクルにおいて急激な表面積することから，筆者らは少なくとも一部の Pt 表面においての減少を引き起こす．その後，100サイクル以降 ECSA の減

酸化物 PtO を形成していると考えている．このように，

少は緩やかになる(11)．そこで溶解試験の際には，前処理とPEFC カソード環境 0.6 1.5 V における Pt 触媒表面では，して作製した Pt 電極に上述した条件で CV を 100 サイクル

酸化物の形成もしくは酸素原子の吸着反応(本稿では両者を行い，電極表面の均一化を図った．なお，めっき時に導入さまとめて PtO と記述する)が起きている．そのため Pt の溶れた残留応力が開放されたため，数箇所にクラックが形成さ解特性を把握するには，PtO の形成・還元挙動を考慮する

れるが，溶解試験に大きな影響を及ぼすものではないと考え必要がある．

ている．

PEFC カソード環境ではないが， 0.05 0.4 V で見られる

電位サイクル下での Pt の溶解に与える電位範囲の影響を

酸化・還元ピークは， Pt 表面へ水素原子の吸脱着反応に起解析するため，繰り返し CV を行い CV の折り返し上限電位因する．この単原子吸着反応を利用し Pt 電極の ECSA を求( Eupper )と下限電位( Elower )の影響を調査した． 100サイクル

めることが知られており，本稿で紹介する結果はすべて CVの CV を行った時の Pt 溶解量に及ぼす Eupper の影響を図

測定より算出した ECSA で規格化している．

に示す(12) ． CV は Elower を 0.0 V に固定し， 0.5 M H2SO4 中
において走査速度 10 mVs－1 で行った． Pt 溶解量は，繰り.

電位サイクル下での Pt の溶解に及ぼす電位範囲の影響

返し CV 測定後直ちに溶液を取り出し，ICP 質量分析にて定量した．図 3 より， Pt 溶解量は Eupper が上昇するにつれ増加し，特に 1.0 V を超えると急激に溶解量が増大することが筆者らが行ってきた，0.5 M H2SO4 中における電位サイク分かる．図 3 に挿入されているグラフは，Eupper＝0.41.0 V

ル下での Pt の溶解挙動に関する結果を紹介する(11)(12) ．試の部分を拡大したものである． DW ＝ 0.4 ngcm－2 付近に引料電極として，水晶基板上に Au 薄膜を作製し，その上にかれている横線は， CV を行う前の準備段階で溶解した Pt

Pt めっきをしたものを用いた．この Pt 電極の SEM 画像を

量を示しており，この試験における定量限界と考えている．

図( a )に示す(11) ．めっき直後の Pt 電極は， 20 nm 以下の

この結果より，少なくとも 0.8 V よりも貴な電位範囲におい非常に小さな粒子で全体が覆われていることが確認できる．

て Pt の溶解が進行することが分かった．なお， PEFC に搭

電極表面の均一化とクリーニングを目的に，0.5 M H2SO4 中載される Pt 触媒は 5 nm 以下のナノ微粒子で構成されておにおいて電位範囲 0.05 1.4 V ，電位走査速度 100 mVs－1 でり，本研究の Pt 電極と比較し表面エネルギー的に不安定で

新 進 気 鋭

ある．そのため， 0.8 V より卑な電位で Pt の腐食反応が起こる可能性がある(13)．
1000 サ イ ク ル の CV を 行 っ た 時 の Pt 溶 解 量 に 及 ぼ す.

CFDE による電位サイクル下における Pt 溶解電位の解析

Elower の影響を図に示す(12) ． CV は Eupper を 1.4 V に固定

し ， 0.5 M H2SO4 中 に お い て 走 査 速 度 100 mVs－1 で 行 っ従来， Pt の酸化領域で形成される PtO は Pt の腐食を抑た．図 4 より，電位範囲 0.9 1.4 V ではほとんど Pt は溶解制すると考えられてきた．実際に定電位環境下においては，しなかったが， Elower の低下に伴い Pt の溶解量が増大する

Pt O の被覆率が上昇するにつれて Pt の溶解量が減少する

ことが分かった．特に 0.60.9 V 付近の還元ピークを通る場

ことが報告されている(12)．しかし上述の電位サイクル下で合には，Pt 溶解量が急増した．

の Pt 溶解試験結果では， PtO による Pt 表面の不働態化現以上の結果から， PtO の形成と還元が繰り返される電位象が不明確である．そこで，チャンネルフロー二重電極法

サイクルを行うことで，ナノレベルの Pt の溶解が起きるこ( CFDE )を用いて電位サイクル下における Pt の溶解電位をとが明らかとなった．PEFC カソード環境(0.6
1.5 V)では，解析し，Pt の溶解に及ぼす PtO の役割に関して検討した．

PtO の形成・還元反応が避けられないため，この環境におCFDE は，物質移動を制御することにより，拡散の影響

いて Pt 溶解反応が Pt 触媒の劣化の起点となり得ることがを排除した電荷移動反応を定量的に解析する対流ボルタンメ

示された．

トリー法の一種である(14)．筆者らが作製した CFDE セルを図に示す(12)．セルは 2 枚のアクリル板を組み合わせた構造をしており，中のチャンネル内を溶液が流れる仕組みとなっている．このチャンネル内に溶液と接するように， Pt 作
用極，対極，参照電極が設置されており，強制対流下において Pt の溶解試験を行った．加えて CFDE の最大の特長は，Pt 電極の下流側に 0.2 mm のギャップを挟んで Au 検出極が設置されている点である．この検出極を用いて上流の Pt 電極の反応生成物を捕捉し，その電流値から定量的に解析ができる．本研究では，図(12)のように上流の Pt 電極から溶解した Pt イオンを下流側の Au 検出極上で還元析出させることにより， Pt の溶解反応を解析した．上述したように，
PEFC カソード模擬環境において Pt の主反応は Pt O の形成と還元であり， Pt の溶解反応を CV の電流値から読み取る事はできないが，この CFDE を用いることで，電位サイ
図3

電位サイクル下での Pt の溶解量に与える CV の
上限電位の影響(12)． CV は下限電位を 0.0 V に固定し，電位走査速度 10 mVs－1 で 100 サイクル行
った．

クル下における Pt 溶解量を Au 検出極上での還元電流値から in situ 定量分析することが可能となる．しかしながら，溶解する Pt 量が極めて微量( 1 サイクルあたり 1.0 ngcm－2以下)であり，検出極での電流応答からその析出電流を見出すことが困難であったため，CFDE と EPMA を併用し，以下に示す exsitu 測定により電位サイクル下での Pt の溶解電位を解析した．
Pt 作用極において，電位範囲 0.05 1.5 V ，電位走査速度
20 mVs－1 の条件で，CV を1,000あるいは500サイクル行い，Pt を溶解させた．一方で，電位サイクル中の Au 検出極の電位を，Pt イオンが還元析出する 0.3 V と析出しない 0.8 V

図4

電位サイクル下での Pt の溶解量に与える CV の下限電位の影響(12)． CV は上限電位を 1.4 V に固定し，電位走査速度 100 mVs－1 で 1000サイクル
行った．

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

図5

本研究で用いた CFDE セルの模式図(12)．



の間で切り替えた．すなわち，溶解挙動を調べたい電位域に解し続けることが明らかとなった．また逆方向走査時(図 7

Pt 作用極が分極されているときだけ Au 検出極の電位を 0.3( b ))には， 1.2 → 1.0 ， 1.0 → 0.6 V で Pt の溶解が 起きていV に設定し， Pt 作用極がその他の電位域に分極されている

た．この電位範囲では還元電流が流れているため，正方向走時は 0.8 V に切り替わるようプログラムした．電位サイクル

査時に形成した PtO2 が Pt へ還元する際に，一部の PtO2 が終了後に，図 6 に示す Au 検出極の上流側約 20 mm の範囲

以下のような還元溶解反応(15)を引き起こすと考えられる．
PtO2＋4H＋＋2e－ → Pt2＋＋2H2O

を EPMA で分析し，Pt の電析の有無を検証した．
電位サイクル後の Au 検出極の EPMA 定性分析結果を図示す(12)．

Pt 作用極の電位が図中に示す電位範囲にあると

きのみ，検出極の電位を 0.3 V に保持した． 0.605 nm 付近

最近では， CFDE の進化とともに溶解した Pt イオンの価数が明らかにされるなど， Pt の溶解機構の全容解明に向け着
実に進んでいる(16)．

に見られるピークは Pt に起因し，このピークが出ている電位範囲において Pt の溶解反応が起こったと考えることができる．つまり， CV の正方向走査時(図 7 ( a ))には電位範囲

.

電位サイクル下における Pt の溶解機構と今後の展望

0.6 → 1.2 ， 1.2 → 1.4 V で Pt の溶解が起きており，ピークの大きさから溶解量は電位の上昇とともに増大していると考え以上の結果より想定される，0.5 M H2SO4 溶液中 0.051.5

られる．このことから，動電位環境下において今まで予測さV での Pt の溶解機構を簡単に紹介する(12)．0.6→1.2 V では，れてきた Pt O による不働態化は起きず， Pt はアノード溶

PtO の形成反応と同時にキンク・ステップ等の不安定な表

面サイトからごく一部の Pt が 2 価でアノード溶解する．
Pt O の厚さが 1ML 以上となる 1.2 V 以上では，酸素原子が Pt 内部に侵入する Place Exchange が始まり(9)，PtPt 結
合が切れ配位不飽和となった Pt がアノード溶解すると考えられる．また逆方向走査時には 1.2→ 0.6 V において， PtOの還元反応と同時に正方向走査時に形成した PtO2 の還元溶
解反応が起こる．電位サイクル下では，PtO が還元され裸の Pt 表面が繰り返し出現するため，上記の溶解反応が繰り返されサイクル数の増加に伴い Pt の溶解量は蓄積される．
電位サイクル下では Place Exchange が発生する 1.2 V 以
上の電位において， Pt の溶解反応が加速する．そのため，Pt 触媒の電位が 1.2 V 以下となるように PEFC カソード環

境を制御することが，触媒劣化を抑制するために重要である．しかし，PEFC の低コスト化と耐久性の向上のためには，
1.4 V 程度まで電位が上昇しても溶解しない高耐食性の Pt

系触媒を見出す必要がある．
Pt 触媒研究の中心は言うまでもなく触媒活性の向上に関する研究であり，これまでにたくさんの知見が得られ，酸素
図6

Au 検出極による溶解 Pt イオンの検出と EPMA
分析エリア(12)．

還元活性の発現機構の解明に近づくとともに，その機構に基づく材料因子の制御による触媒の高活性化が進んでいる．しかし触媒の劣化機構に関しては，その本質が理解されているは言い難く，明確な目的意識のもとに材料を制御し触媒の高耐久化に取り組んでいる研究は少ない．そのため，今後さらに Pt 表面の耐久性に関する基礎研究の重要性が増してくると思われる．高耐食性 Pt 表面の構築を目指し，現在筆者らは原子レベルで表面を制御した Pt 単結晶や，Pt 合金の脱合金化により表面に形成した 3 原子層程度の Pt 濃縮層の溶解機構に関する研究を進めている．表面構造の違いで電気化学特性が容易に変化する Pt の表面を制御しながら，ナノレベ
ルの溶解挙動を評価することは非常に困難であるが，表面構造と耐食性との関係を解明することが Pt 触媒の耐久性の向

図7



電位サイクル Pt 溶解試験後の Au 検出極表面のEPMA 分析結果(12)．Pt 作用極が図中の電位範囲ある時のみ，Au 検出極を 0.3 V に保持した．

上と Pt 使用量の低下への指針となり， PEFC の普及につながると信じている．

新 進 気 鋭

.

お わ

り

に

本稿では，筆者らが行ってきた Pt 溶解に関する基礎研究の中から， FCV の運転環境を模擬した電位サイクル下における Pt の溶解特性解析について概説した．本稿で紹介した研究を遂行するにあたり，東京工業大学大学院理工学研究科・西方篤教授，水流徹名誉教授， Amar Prasad Yadav 博
士には，終始懇切なる御指導，御鞭撻を頂いた．また，東北大学大学院工学研究科・原信義教授，武藤泉教授には，幾度となく貴重な御指導，御助言を頂いた．本研究の ICP 分析，
EPMA 測定の際には，東京工業大学大岡山分析支援センタ

ー・大塚洋子氏，飯山孝志氏に格別の御支援を頂いた．関係各位に感謝の意を表する．

文献( 1 ) Y. Shao
Horn, W. C. Sheng, S. Chen, P. J. Ferreira, E. F.
Holby and D. Morgan: Top. Catal., 46(2007), 285305.
( 2 ) P. J. Ferreira, G. J. la O`, Y. Shao
Horn, D. Morgan, R.
Makharia, S. Kocha and H. A. Gasteiger: J. Electrochem. Soc.,
151(2005), A2256A2271.
( 3 ) A. C. C. Tseung and S. C. Dhara: Electrochim. Acta, 20(1975), 681683.
( 4 ) M. Pourbaix: Atlas of the Electrochemical Equilibria in Aqueous Solution, National Association of Corrosion Engineers,
Houston, (1974), 378383.
( 5 ) M. F. Mathias, R. Makharia, H. A. Gasteiger, J. J. Conley, T.

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia JapanJ. Fuller, C. J. Gittleman, S. S. Kocha, D. P. Miller, C. K.
Mittelsteadt, T. Xie, S. G. Yan and P. T. Yu: J. Electrochem.
Soc. Interface, 14(3)(2005), 2435.
( 6 ) A. A. Reiser, L. Bregoli, T. W. Patterson, J. S. Yi, J. D. Yang,
M. L. Perry and T. D. Jarvi: Electrochem. SolidState Lett., 8(2005), A273A276.
( 7 ) G. Jerkiewicz, G. Vatankhah, J. Lessard, M. P. Soriaga and Y.
S. Park: Electrochim. Acta, 49(2004), 14511459.
( 8 ) A. Sun, J. Franc and D. D. Macdnald: J. Electrochem. Soc., 153(2006), B260
B277.
( 9 ) H. Imai, K. Izumi, M. Matsumoto, Y. Kubo, K. Kato and Y.
Imai: J. Am. Chem. Soc., 131(2009), 62936300.
(10) E. F. Holby, J. Greeley and D. Morgan: J. Phys. Chem. C, 116(2012), 99429946.
(11) Y. Sugawara, A. P. Yadav, A. Nishikata and T. Tsuru: J. Electroanal. Chem., 662(2011), 379383.
(12) Y. Sugawara, T. Okayasu, A. P. Yadav, A. Nishikata and T.
Tsuru: J. Electrochem. Soc., 159(2012), F779F786.
(13) L. Tang, B. Han, K. Persson, C. Friesen, T. He, K. Sieradzki
and G. Ceder: J. Am. Chem. Soc., 132(2010), 596600.
(14) 青木幸一，徳田耕一Electrochemistry, 53(1985), 567
570.
(15) D. C. Johnson, D. C. Napp and S. Bruckenstein: Electrochim.
Acta, 15(1970), 14931509.
(16) Z. Wang, E. Tada and A. Nishikata: ECS Trans., 58(2013),
13091320.
★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★
2008年 4 月 日本学術振興会特別研究員(DC1）
2010年 9 月 東京工業大学 大学院理工学研究科 博
士課程修了
2010年10月 現職
専門分野腐食防食学，金属電気化学◎PEFC に使用される金属材料の腐食劣化，鉄鋼材料の大気腐食，局部腐食及び水素脆化に関する電気化学的研究に従事．

菅原優★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

近年，急速に発達した微細加工技術によりナノサイズの機械構造体を有するナノ電気機械システム( NEMS )の研究開発が進み，情報・通信から生体分野まで幅広い応用が期待されています．電気信号の授受のみで仕事を行う半導体デバイ
スとは異なり， NEMS の最大の特徴は機械的に動作する可動部の動きをもとに仕事を行うことです．将来の実用化を視野に入れ，性能・信頼性に優れる NEMS を作製するためには，構成材料の物理特性を十分把握した上で最適な設計を行う必要があります．すなわち， NEMS 構成材料の使用寸法
下での材料特性を実験的に十分調べ，得られた知見をデバイ
ス構造設計ならびにプロセス設計の双方に如何に反映させるかが重要です．
微小材料の電気特性は計測対象がマイクロサイズ以下でも比較的実測が容易です．例えば， Cu や Al 合金などの配線
材料のエレクトロマイグレーション特性はこれまでに数多く調べられ，素材改良により最近ではマイグレーションレスな合金配線材料が主流になっています．一方，微小材料の機械
特性は電気特性に比べて実測が非常に困難です．微小材料を対象とした機械特性評価法としては，引張試験，曲げ試験，
ナノインデンテーション試験，バルジ試験などが挙げられます．中でも引張試験は試験片全体に均一に応力が分布することから，機械特性の定量把握に適しています．私の所属する研究室では，独自開発した一軸引張試験機や二軸引張試験機を用いて単結晶 Si，DLC 膜，TiN 硬質膜，TiNi 形状記憶合金薄膜などの機械特性の実測に成功しています．これら材料試験の大半はマイクロサイズもしくはサブミリサイズの寸法下で実施されていますが，試験片がナノサイズになると機械特性の定量計測例は世界的にも少なくなります．理由は，試験片サイズの微小化に伴い，応力歪み関係の導出に必要な試験片の荷重と変位が極めて小さくなり，その実測が技術的に困難になるためです．また，試験片軸方向と試験機負荷方向とを一致させるための高精度な位置決め技術が必要となることも，ナノ材料の機械物性計測をより難しくしています．
ナノ構造体に対して力学特性を正しく実測するための新規材
料評価技術の開発が急務の課題となっています．
私は，上述の「微小材料」を対象とするが故に生じる技術的課題を解決すべく，様々なナノ構造体に適用可能な，新たなナノ引張試験技術を独自に考案・確立することを目的としてこれまで研究開発を進めてきました．この技術は，半導体加工技術を用いて作製したナノ引張試験デバイスと，集束イ
オンビーム(FIB)加工技術とを融合したものです．図に示す MEMS 引張試験デバイスは，櫛歯型の静電アクチュエー
タと静電容量センサから構成され，ナノ試験片に一軸引張負荷を付与でき，かつ，試験片の伸びと試験片に負荷された荷



図1

MEMS 引張試験デバイス．

重とを実測できます．本研究では，単結晶 Si ナノワイヤをデバイス設計の基準材料とし，荷重と変位の計測分解能を
15 nN, 1 nm としました．また，FIB 装置のプローブマニピュレーション機能と薄膜デポジション機能を用いてナノ試験片を作製する技術を確立しました．これらの技術の融合により， FIB 加工した単結晶 Si ナノワイヤ(最小幅 57 nm )の一軸引張試験を実施し，ヤング率および破壊強度の定量計測に成功するとともに， FIB 加工に基づく表面ダメージの影響も定量評価しました(1)．現在，同一の表面・構造(ここでは完全表面・完全結晶と呼ぶ)を持つ単結晶 Si ナノワイヤを様々な寸法で作製して引張評価し，加工によるプロセス(表面処理)効果を含まない機械特性の純粋なサイズ効果を完全解明する研究に取り組んでいます．この研究で，連続体概念が適用できる限界寸法(＝量子効果が現れる寸法)を実験的に特定することが現在の研究目標です．
これまでの研究では成果が出ないことへの不安や焦りに加え，最先端技術を用いた研究ゆえの孤独感のような感覚を得る機会が数多くありました．その一方で，自力で壁を乗り越えた時の達成感や喜びは相当大きく，それは何事にも代えられないものと感じることもできました．私は，研究に真摯に取り組み，小さな失敗と成功を繰り返していく中で自分自身を大きく成長させることができると理解しています．私が取り組んできたナノ材料の機械特性評価技術は，半導体デバイ
スや NEMS の性能・信頼性向上という半導体産業が抱える不変の課題のいくつかを解決できると自負しています．今，世界が注目しているナノ材料関連の研究テーマに着手できたことに感謝するとともに，その機械電気特性を誰よりも早く，正確に計測して未知のナノ物性を世界に先駆けて発見したいです．研究活動を通じて幅広い知識を習得し，一課題に対して様々な角度から解決できる研究者になることが，私の目標です．
最後に，研究を遂行するにあたり研究テーマの設定から終始一貫してご指導を賜っております生津資大准教授，今回「はばたく」への寄稿の機会を与えていただいた関係各位，
お互い切瑳琢磨しながら研究生活を過ごしております研究室の学生に深く感謝いたします．

文献( 1 ) T. Fujii, T. Namazu, K. Sudoh, S. Sakakihara and S. Inoue: J.
Eng. Mater. Technol., 135(2013), 041002.
(2014年 1 月23日受理)[doi:10.2320/materia.53.170](連絡先〒6712201 姫路市書写2167)

は ば た く

本
会

告

会

記

事

第78回定時社員総会開催案内 …………………………………171
今後の春秋講演大会開催日程 …………………………………171
第73回功績賞，第54回谷川・ハリス賞，第21回増本量賞，第56回技術賞候補者推薦依頼 ………………………………171
第46回研究技術功労賞受賞候補者の推薦依頼 ………………172
2014年秋期講演大会の外国人特別講演および招待講演募集…………………………………………………………………172
日本金属学会主催国際会議企画提案募集 ……………………173
会誌編集委員会からのお知らせ ………………………………173

事務局 渉 外 ・ 国 際 関 係secgnl＠jim.or.jp
会員サービス全般account＠jim.or.jp
会費・各種支払member＠jim.or.jp
刊 行 物 申 込 みordering＠jim.or.jp
セミナーシンポジウム参加申込みmeeting＠jim.or.jp
講 演 大 会annualm＠jim.or.jp
総 務 ・ 各 種 賞gaffair＠jim.or.jp
学術情報サービス全般secgnl＠jim.or.jp
分
科会stevent＠jim.or.jp
まてりあ・広告materia＠jim.or.jp
会 誌 ・ 欧 文 誌editjt＠jim.or.jp

共催行事 …………………………174 材料系学協会情報コーナー ……177
掲示板 ……………………………174 新入会員 …………………………177
会誌・欧文誌 4 号目次 …………176 行事カレンダー …………………178
次号予告 …………………………177

公益社団法人日本金属学会
〒


 仙台市青葉区一番町




 FAX 





TEL 
http://jim.or.jp/

投稿規程・刊行案内・入会申込は，ホームページをご利用下さい．
ご連絡先住所変更等の手続きは，本会ホームページ マイページ からできます．
会告原稿の締切は毎月 1 日で，翌月号掲載となります．

会

第
回功績賞，第回谷川・ハリス賞，
第
回増本量賞，第回技術賞候補者推薦依頼

告(ホームページもご参照下さい)第
回定時社員総会開催案内

第 78 回定時社員総会を下記の通り開催いたします．社員総会の構成員は民法上の社員である「役員と代議員」となります．

功績賞，谷川・ハリス賞，増本量賞，技術賞の各受賞候補者の推薦をお願いいたします．本会では多数の優秀な候補者を表彰し奨学に資したいという考えから，広く一般会員からの推薦(3 名以上連名の一般会員)を求めております．下記要領により積極的にご推薦

日

時

場

所

2014年 4 月23日(水) 1300～
エッサム神田ホール(東京都千代田区神田鍛治町 32
2)

下さい．
.

推薦を求める賞
功

報告事項

増

績
本

量

賞(第回)

谷川・ハリス賞(第回)

賞(第回)

技術賞(第回)報告事項 1

平成25年度事業報告および事業報告の附属明細書の報以上2015年 3 月開催の春期講演大会の折，授賞予定

告の件

.

推薦締切各賞共通 年月日(月)報告事項 2

平成26年度代表理事(会長)および副会長選定報告の件

.

候補者各賞共通

個人を対象とします.

推薦者各賞共通

本会社員(代議員)または 3 名以上連名の

正員

協議事項
第 1 号議案 平成25年度決算書承認の件
第 2 号議案 平成26, 27年度代議員および補欠代議員承認の件

.

第 3 号議案 平成26, 27年度理事および補欠理事一括選任承認の件○賞推薦」と明記し，送信下さい．送信後 2～3 日過ぎても受理
メールの無い場合はお問合せ下さい．(所定様式はホームページ

第 4 号議案 平成26, 27年度理事および補欠理事選任の件
第 5 号議案 平成26, 27年度監事選任の件からダウンロードして下さい).

問合先推薦手続各賞共通
所定の様式により必要事項を記入の上，下記メール宛に「○○○

申込・問合先〒980
8544 仙台市青葉区一番町一丁目1432(公社)日本金属学会(公社)日本金属学会

 022223
3685

 022
2233685

Email: gaffair＠jim.or.jp

各種賞係

FAX 0222236312%

Email: gaffair＠jim.or.jp

今後の春秋講演大会開催日程
2014年
秋期講演大会
2015年
春期講演大会
秋期講演大会■第回功績賞

推薦要領

年月日(月)推薦締切 

9 月24日(水)～9 月26日(金)

名古屋大学

候補者

個人を対象とします．

推薦者

本会社員(代議員)または 3 名以上連名の正員

主金属学または金属工業技術の進歩発達に寄与する有益な論

旨3 月18日(水)～3 月20日(金)東京大学駒場キャンパス

文を発表したもので，しかも将来を約束されるような新進9 月16日(水)～9 月18日(金)九州大学伊都キャンパス

を除いて，受賞対象者には年齢制限が設けられております

気鋭の研究者，技術者に授賞するものです．工業技術部門
ので，この点特にお含みの上ご推薦願います．
応募部門

物性，組織，力学特性，材料化学，材料プロセシング，
工業材料，工業技術の 7 部門から選び，推薦部門を記入して下さい．(部門別に選考いたします)

候補者の対象｢工業技術」部門を除いて受賞年度の月日時点
で歳以下の方

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan候補者略歴は10行以内で記載下さい．

提出書類
 推薦書
◯

業績主題を明記して下さい．

所定の推薦書様式に合わせてご推薦願います．

機能材料分野で卓越した新素材の発明発見・貴重な研究業

最終学歴は卒業年次および学校名(学部名)を記入，また，績の具体名を記載下さい．
 業績の大要と推薦理由A4 版 1 頁1,000字程度◯

大学院修了者は修了年次と大学名も併せて記入して下さい．
候補者略歴は10行以内で記載下さい．

 主要論文リスト特に主要な論文を「原著論文」「解説論◯ 業績の大要と推薦理由A4 版 1 頁1,000字程度◯

文」「国際会議論文」に分別し，計20編以内を A4 版 1～2

 主要論文リスト特に主要な論文を「原著論文」「解説論◯頁で提出下さい．

文」「国際会議論文」に分別し，計編以内を A4 版 1～2

論文種の分別が無い場合は，審査に供しないので，ご注頁で提出下さい．

意願います．

論文種の分別が無い場合は，審査に供しないので，ご注発表誌名，巻号年および共同研究の場合は，共著者名を意願います．

必ず明記下さい．

発表誌名，巻号年および共同研究の場合は，共著者名を必ず明記下さい．

■第回技術賞

推薦要領

年月日(月)推薦締切 
回谷川・ハリス賞
■

推薦要領

候補者

個人を対象とします．

年月日(月)推薦締切 

推薦者

本会社員(代議員)または 3 名以上連名の正員

候補者

個人を対象とします．

主

工業技術の改良進歩などに大きな業績を残された方を選ん

推薦者

本会社員(代議員)または 3 名以上連名の正員

主

本賞は次の各項に該当する業績で高温における金属学の基候補者の対象礎的分野または工業技術分野の発展に貢献した方，対象と

提出書類

旨

なる業績は研究成果の頂点または集積のいずれでも可．

旨で本賞を贈り，その功労に報いんとするものであります．
本賞は個人の業績を対象といたします．

 推薦書
◯

○鉄鋼・非鉄金属の製錬

所定の推薦書様式に合わせてご推薦願います．

○金属材料の熱処理に関連する研究最終学歴は卒業年次および学校名(学部名)を記入，また，○金属および非金属の耐熱材料に関する研究○その他高温における金属学に関する工業的あるいは基
礎的研究
提出書類

大学院修了者は修了年次と大学名も併せて記入して下さい．
主な業歴は 5～6 行程度で記載下さい．
 業績の大要と推薦理由A4 版 1 頁1,000字程度◯
 対象業績に関連する主要論文リスト(「原著論文」
◯
「解説論

 推薦書
◯

文」「国際会議論文」に分別)，特許リスト等A4 版 1～2

所定の推薦書様式に合わせてご推薦願います．

頁にまとめ，提出して下さい．

最終学歴は卒業年次および学校名(学部名)を記入，また，

論文種の分別が無い場合は，審査に供しないので，ご注

大学院修了者は修了年次と大学名も併せて記入して下さい．
候補者略歴は10行以内で記載下さい．
業績主題を明記して下さい．

意願います．
論文題目，発表誌名，巻号年および共同研究の場合は，共著者名を必ず明記下さい．

 業績の大要と推薦理由A4 版 1 頁1,000字程度◯
 主要論文リスト特に主要な論文を「原著論文」「解説論◯

文」「国際会議論文」に分別し，計編以内を A4 版 1～2
頁で提出下さい．
論文種の分別が無い場合は，審査に供しないので，ご注意願います．
発表誌名，巻号年および共同研究の場合は，共著者名を

第
回研究技術功労賞受賞候補者の推薦依頼
代議員の推薦締切日年月日(月)年月日(火)支部長の推薦締切日
推薦者本会社員(代議員)または支部長

必ず明記下さい．
研究技術功労賞の主旨■第回増本量賞

推薦要領

従来設けられている功績賞，谷川・ハリス賞または技術賞のよう年月日(月)推薦締切 

に研究および技術の第一線で活躍しておられる方々を主な対象とす

候補者

個人を対象とします．

るわけではなく学校，研究所または工場など現場において，多年に推薦者

本会社員(代議員)または 3 名以上連名の正員

わたり卓越した技術により金属の試験および研究上欠くことが出来主旨 「機能材料」分野で新 KS 鋼，センダスト，ハードパーム，ない装置の制作，試料調整，測定および分析などを通じて他の方々

アルフェル，超不変鋼，コエリンバー等幾多の卓越した新の研究成果に大いに貢献したいわゆる「かげの功労者」を選んで本素材の発明発見ならびに貴重な研究業績を残された，増本賞を贈り，その功労に報いんとするものである．

量博士のご功績を永遠に記念し，我が国の金属学界ならび候補者の対象に産業界の進歩発展を熱望された，博士の意志に応えるた通算30年以上実務に従事した方．
受賞時期(春期講演大会)において50歳以上の方．

め「増本量賞」を創設した．
候補者の対象研究遂行上「かげの功労者」として多年にわたり功績著しい方．

機能材料分野で卓越した新素材の発明発見ならびに貴重な研「かげの功労者」とは，金属の試験および研究上欠くべからざる

究業績を残され，同分野に関する学理または技術の進歩発展

装置の製作，試料の調整，測定および分析などを通じて研究者のに貢献した方提出書類

研究成果に大いに貢献した方．
企業体において経営者およびそれに準じない人．

 推薦書
◯

所定の推薦書様式に合わせてご推薦願います．

管理職(民間企業および行政職の公務員では「課長」以上)でない
人が望ましいが，管理職の場合には実情説明書を添付する．

最終学歴は卒業年次および学校名(学部名)を記入，また，大学院修了者は修了年次と大学名も併せて記入して下さい．

本 会 記 事

提出書類
.

推薦書所定の推薦様式に合わせてご推薦願います．

.

推薦理由ならびに実務における功労

A4 版 1 頁(700字～ 1,000字程度)にまとめ，別紙とし
て下さい．
◎送付方法

日本金属学会誌の論文種別の改訂
「レビュー」の新設および「解説論文」の名称変更について E mail の場合 gaffair ＠ jim.or.jp 宛に「研究技術功労賞候補者
推薦」と明記の上，Word 添付書類で送付下さい．

日本金属学会誌では，より一層の掲載論文の充実を目的とし，投稿可能な論文の種別として「レビュー」を新設いたします．また，
これまで「解説論文」としていた種別を「オーバービュー」と変更

年秋期講演大会の外国人特別講演および招待講演募集いたします(それぞれの種別の定義は下記の通り)．

特別講演

表示を「オーバービュー(解説論文)」と併記いたします．皆様のごいずれも，2014年 6 月 1 日受付分から適用いたします．
なお，「オーバービュー」については，当面の間，論文目次等の.

講演者著名な外国人研究者とする．

投稿をお待ちしております．

講演時間30分(討論10分)
採択件数3～4 件
滞在費補助10,000円
その他大会参加費免除，懇親会招待
.

招待講演

レビュー(頁以内)
各専門分野の研究開発の背景や最近の状況および今後の展望等について，重要な文献を引用して，各専門分野の専門家のみならず他分野の専門家や学生等も対象に，その概要を公正にかつわかりやす講演時間15分(討論 5 分)

く解説する論文． Materials Transactions 掲載後 1 年以内であれば投稿ができる．その事を脚注に明記する．

採択件数5 件
滞在費補助なし

また， Materials Transactions 掲載論文と異なる部分がある場合
は，その事を脚注に明記する．

講演者有益な講演が期待される国内に滞在する外国人研究者．

その他大会参加費免除
.

年月日(金)推薦書提出期日 

.

詳

細

まてりあ53巻 3 号134頁

ホームページ講演大会→2014年秋期講演大会のご案内

日本金属学会主催国際会議企画提案募集

オーバービュー(旧名称解説論文)(頁以内)
単なる一般的な review ではなく，執筆者独自の考えに立って

review し，取り上げた問題点の中において自説の位置付けを明確にした論文．ただし，事前に「タイトル」「氏名」「要旨」を編集委員会に提出し，了承を得た後，投稿する方式とする．

提案締切日 年月
日(金)
提案要項

下記事項を記載した文書( A 判)をもって，会長宛てに申請して下さい．

■固体中の水素と材料特性
(Hydrogen and Materials Characteristic in Solids II) 会議の名称(和文名・英文名)，
 会期，
 開催地・
 計画概要， 準備委員会委員(氏名・所属・意義，

2013年12月に発行された，日本金属学会誌 vol. 77, No. 12における特集「固体中の水素と材料特性」では，種々の水素貯蔵材料の特 提案(連絡)責任者(氏名・所属・役職・住役職)，

性や反応機構に着目した論文，あるいは構造材中に固溶した水素の所・電話・Email)

存在状態に着目した論文が数多く寄せられ，合計 16 編の論文投稿

 会議の目的・特徴， 日本開催の経緯と会場予定，

詳細まてりあ53巻 3 号134頁

があったことからも，大きな反響があったと感じられた．また，ホームページ行事の案内→国際会議

2015 年の水素燃料電池自動車販売開始を直前に控えた現在の状況
下において，今後，ますます水素の関与する固体材料に，大きな期
待と関心が寄せられることが予想される．
水素の特性上，種々の材料に対して微量に溶解し水素脆化を引き起こすことから，できるかぎり水素を固溶しない材料の開発が求められる．一方で水素貯蔵材料として利用する場合は，多量の水素が吸蔵される材料の開発が求められる．水素利用社会実現に向けて，こうした相反する特性を有する材料の開発が，それぞれ求められるわけであるが，いずれにしても固体材料と水素の相互作用がその特性を支配していることは言うまでもない．したがって，このような材料を俯瞰的に眺めることのできる特集記事は，多くの研究者や技術者にとって価値の高いものになると考えられる．
昨年度，固体中の水素と材料特性に関する特集を組ませていただ
き，多くの叱咤激励をいただいた中で，前回の特集では取り上げられなかった興味深い多くの注目すべき研究成果がまだ数多く存在す
ることに気づかされ，第二弾として特集企画を立てるべきとの結論に至った．以上の理由により，固体中の水素と材料特性に関する企画を提案したい．その内容としては，金属系水素貯蔵材料，超高圧合成による新規水素貯蔵材料，KSi による新規水素貯蔵材料，水素化物を利用したリチウムイオン伝導，水素透過材料，無機化合物中の水素の拡散，金属中水素の観察，水素脆化，メッキ処理材での水素挙動などに関する研究成果を考えている．

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

79巻 3 号(2015年

1540
1620

プラスチック材料の供給と循環使用

3 月発行)に予定しております．多数ご寄稿下さいますようお願いいたします．

1620
1700

非鉄金属素材の供給と素材循環使用に関する考え方

上記テーマに関する特集を，日本金属学会誌

東大大学院工平尾雅彦

東北大多元研(日本学術会議連携会員) 中村崇

実施予定号第79巻第 3 号(2015年)
予備登録締切日2014年 7 月 1 日(締切過ぎても登録可能)

申込方法

東京大学生産技術研究所前田研究室ホームページ

原稿締切日2014年 9 月 1 日厳守( http: // maedam.iis.u tokyo.ac.jp /)より参加登録(当日参加も可能)

本会 Web ページにて，論文題目，著者名，概要などをご入力の上，登録を行って下さい．

連絡先

東京大学生産技術研究所

前田教授室

高田真美

FAX 0354526299%

執筆に際しては，日本金属学会誌投稿の手引・執筆要領(本会 0354526297

Web ページ)を参照のこと．
通常の投稿論文と同様の審査過程を経て，編集委員会で採否を決Email: secretar＠iis.utokyo.ac.jp

定する．(ただし，修正を求められた学術論文は返却日から20日以内に再提出する．）
著者は，投稿・掲載費用を負担する(別刷50部寄贈)．
予備登録・原稿提出先〈公募類記事〉
無料掲載募集人員，締切日，問合先のみ掲載．
有料掲載1/4頁(700～800文字)程度．
「まてりあ」とホームページに掲載15,000円＋税ホームページのみ掲載
10,000円＋税〈その他の記事〉 原則として有料掲載．
原稿締切・掲載号毎月 1 日締切で翌月号 1 回掲載
原稿提出方法電子メールと FAX 両方(受け取りメールの確認をして下さい)原稿送信先%FAX 0222236312 Email : materia＠jim.or.jp〒9808544 仙台市青葉区一番町 11432(公社)日本金属学会誌編集委員会

http://jim.or.jp/
 0222233685 %FAX 0222236312
Email: editjt＠jim.or.jp

共催行事◇(再公募) 九州大学
機械工学部門環境を考慮した材料の循環使用に関するシンポジウム
主催

日本学術会議材料工学委員会材料の循環使用検討分科会

共催

日本鉄鋼協会，日本金属学会，資源素材学会，高分子学会

日

時

場

所

2014年 4 月24日(木)1320～1700
日本学術会議 講堂

大学院 工学研究院
教員募集◇

募集人員

助教

所

材料力学講座構造材料評価研究室

教育研究分野材料力学，材料強度学

属

担当科目

名

学部工学部機械航空工学科機械工学コースにて，機械工学実験など

開催趣旨

大学院工学府機械工学専攻にて，構造材料関連科目

これまでのようにインフラの設置や輸送機器の製造を何の制限も着任時期なく行なうことが現在の地球の容量から許されなくなりつつある．

勤務形態

2015年 4 月，ないしはそれ以前の適当な時期
常勤(任期なし)

そのために，我々はどのような人工物をどのように製造し，かつ運

応募資格

博士の学位を有するか，または取得見込みの方用しながら，最終的にどのように循環使用できるかを概略把握でき

提出書類




履歴書(写真貼付，学歴，職歴，資格を記載．連絡




先と E
mail を明記)
研 究 業 績 ( 学 術 論 文 ， 国 際 会 議 Proceedings ， 原

るモデルを持つ必要がある．これまでの CO2 排出に関する抑制議論は，国別，あるいは比較的あるセクターに限って議論が行われる

著・編著書，総説，学術資料等に分類，主要論文の傾向が強かった．これでは，もはや経済成長を遂げながら温暖化を

別刷(コピー可)を 5 編以内添付)抑える手法に限界が近づいている．これらの状態を打破するために

は，具体的に将来社会のインフラや輸送機器，その他の工業製品を

その他の業績(特許，科学研究費・共同研究費・受託研究費，その他の研究費(代表者の場合のみ))構成する素材とその供給，循環使用を考慮した素材使用におけるCO2 発生量，コスト等を概算するモデルが必要である．温暖化に関する情報を提供してきた従来のエネルギーモデルでは，素材供給




教育実績




所属学協会およびその学協会での活動歴がどのようになされるかがほとんど考慮されていない．将来の社会




受賞歴

のグランドデザインを素材供給面から見直すことは，これからの社

これまでの主要研究の概要(2,000字以内)

会のインフラ等をどのように構築するかを示唆することができる大

今後の研究計画(2,000字以内)

きな問題提起となる．合わせて素材供給とエネルギーの関係につい

応募の動機ならびに教育と研究についての抱負(1,000字以内)ても議論を行い，素材供給の将来展望を明らかにする．




プログラム
司会
1320
1330

東北大多元研(日本学術会議連携会員) 中村

シンポジウム趣旨説明
崇

持続可能な資源管理に向けた国際活動の動向

チタン材料の供給と循環使用
東大生産技研1530
1540



九州大学大学院工学研究院機械工学部門
教授

岡部

徹

休憩
司会

応募書類提出先および問合せ先〒8190395 福岡市西区元岡744

鉄鋼・アルミニウム素材の循環使用
東北大大学院工(日本学術会議連携会員) 長坂徹也

1450
1530

書類による 1 次審査後，面接(プレゼンテーションを含む)による 2 次審査実施

年月日(金)必着
公募締切 

東大大学院工(日本学術会議特任連携会員) 森口祐一
1410
1450

応募者について意見を伺える方 1 名以上の氏名，
所属および連絡先

選考方法

東北大多元研(日本学術会議連携会員) 中村
1330
1410

崇東北大大学院工(日本学術会議連携会員) 長坂徹也

戸田裕之

 092
8023246

FAX 0928020001%

Email: toda＠mech.kyushuu.ac.jp※「応募書類在中」と朱書し，簡易書留で郵送下さい．

本 会 記 事尚，応募書類は返却いたしませんので，ご了承下さい．
備

九州大学では，男女共同参画社会基本法(平成 11年法律

考

集

会

78号)の精神に則り，教員の選考を行っています．尚，
九州大学は文部科学省科学技術人材育成費「女性研究者
養成システム改革加速」事業を実施しており，女性が採

レアメタル研究会■主催

レアメタル研究会用される場合，全学の研究戦略委員会による審査を経

主 宰 者

東京大学生産技術研究所て，同事業の支援対象となる場合があります．

協力(一財)生産技術研究奨励会(特別研究会 RC40)

教授

岡部

機械工学部門の詳細は，共催

東京大学マテリアル工学セミナー

http://www.mech.kyushuu.ac.jp/indexj.html
を参照下さい．

協

賛(一社)軽金属学会，(一社)資源・素材学会，(一社)日本チタン協会，(一社)日本鉄鋼協会，(公社)日本化学会，(公社)日本金属学会■開催会場◇第回本多記念賞，第回本多フロンティア賞
及び第回本多記念研究奨励賞 贈呈式並びに記念講演◇
公益財団法人日時 年月日(木)～

会

場

岡部研

司会

 03
32925936)■第61回

森永正彦(本多記念会理事)■第62回

2014年 7 月 4 日(金)2014年 9 月19日(金)本多記念会理事長 村上正紀

■第63回
■第64回

2014年11月28日(金)2015年 1 月 9 日(金)■第65回

2015年 3 月13日(金)

― 開

会 ―

1.

挨

拶

2.

本多記念賞選考報告

選考委員長東京大学教授 幾原雄一

3.

本多フロンティア賞選考報告

選考委員長東京大学教授 川崎雅司

4.

本多記念研究奨励賞選考報告

5.

本多記念賞贈呈

6.

本多フロンティア賞贈呈

7.

本多記念研究奨励賞贈呈

8.

祝

選考委員長千葉工業大学教授 小林政信

辞学術支援専門職員

宮嵜智子

Email: tmiya＠iis.utokyo.ac.jp

本多記念会～平成年度レアメタル研究会のご案内(予定)～

贈呈式(～)★貴金属シンポジウム(第 2 回)＋新年会★(合同開催)＊研究会ホームページ＊

http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/japanese/rc40_ j.html★備考関連研究会

文部科学省研究振興局長

殿

日本学士院長殿

同〈米国版レアメタル研究会(RMW)のご案内〉
Workshop on Reactive Metal Processing(Reactive Metal Workshop)

会 ―記念講演(
～

)

司会

石田清仁(本多記念会理事)■RMW10 March 20 (Fri)
21 (Sat), 2015, Cambridge, MIT

講演(1415～1455)＊Reactive Metal Workshop の HP

「遷移金属酸化物における強相関電子機能の開拓」
本多記念賞受賞者 十倉好紀

2.

(最寄り駅駒場東大前，東北沢，代々木上原)■参加登録・お問い合わせ

学士会館(東京都千代田区神田錦町 328

1.

(五十音順)

東京大学生産技術研究所

An 棟 2F コンベンションホール
(〒153
8505 目黒区駒場 461)

お知らせ

― 閉

徹

http://www.okabe.iis.utokyo.ac.jp/coretocore/rmw/

講演(1455～1520)「光電子分光法による量子物質の電子構造と物性発現機構の解本多フロンティア賞受賞者 高橋

明」

3.

隆

講演(1520～1545)

レアメタル研究会は，一般財団法人 生産技術研究奨励会の特別研究会( RC 40 )の一つとして， 2002 年に発足し，これまでに合計「ミクロ組織制御による鉄鋼材料の高性能化」
憩(1545～1555)―

59 回開催しました．参加者の累計はすでに 5700 人を超え，今では，毎回80～180人の関係者が集まる極めて活発な研究会となって司会おります．本研究会は，様々な重要な情報を社会に向けて発信し，本多フロンティア賞受賞者 津o兼彰

―休

4.

松宮

徹(本多記念会理事)

講演(1555～1605)

また，レアメタルに関する産官学(＋メディア)の交流の場として機「スピン軌道相互作用を用いた電気的スピン生成・スピン制御に関する研究」

5.

誠く，最近の社会的な関心の高まりをはじめとするレアメタルブームの一翼も本研究会は担っております．
本研究会は，企業会員の会費により運営されているプライベー

本多記念研究奨励賞受賞者 下川智嗣

ト・インフォーマルな会合であり，学会等の学術的な研究会ではあ講演(1615～1625)「磁性金属超薄膜および磁性金属人工格子膜の界面磁性に関す

りません．企業会員向けの「勉強会・交流会」が主たる目的です．

本多記念研究奨励賞受賞者 白土優

講演(1625～1635)

従いまして，研究会の内容は，レアメタルのプロに対する技術的な内容の講演や，最近のトレンドや問題点，さらには，将来展望などの話題が多くなります．

「原子間力顕微鏡による原子分子技術の開発」
本多記念研究奨励賞受賞者 杉本宜昭

8.

能してきました．プロ集団からの情報発信源としての役割だけでな「原子シミュレーションによる格子欠陥の相互作用に関する研

る研究」

7.

本多記念研究奨励賞受賞者 好田

講演(1605～1615)究」

6.

■レアメタル研究会について

講演(1635～1645)「ゲルを用いたカーボンナノチューブの新規分離法の開発」
本多記念研究奨励賞受賞者 田中丈士

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan

大学・省庁・メディアの関係者の方には，ビジターあるいはオブ
ザーバ・講師として，無料にてご参加いただいております．企業関係者は，最初の一回はビジターとして無料で参加できますが，継続的に参加する場合は，原則，入会して企業会員としてご参加くださ
い．




日 本 金 属 学 会 誌 掲 載 論 文Vol. 78, No. 4（2014）
論

Effects of Homogeneous Low Energy Electron
Beam Irradiation (HLEBI) on Water Absorptionand Hydrolysis Suppression of High Strength
Shohei Ogawa, Junhua Quan,
Polycarbonate
Yoshiki Yamazaki, Masae Kanda, Takehisa Shibuya andYoshitake Nishi

文

BNCT リチウムターゲット表面への N2 ガスによる
石山新太郎 馬場祐治 藤井 亮
Li3N 膜の直接合成
中村

勝

今堀良夫

Interfacial Reaction Mechanisms of Dilute Gas on
Pt Electrode by Using a Gas Controllable H2 | H＋
Electrolyte | Pt Cell
Kazuya Kazama and Shuji Harada

マグネシウム合金製円管の衝撃エネルギー吸収特性
上田哲也

長尾昌樹
木下昭人

池尾直子
加藤 晃

鷲尾宏太
向井敏司

室町時代末期から江戸時代の鎧に用いられた鎖の製作
釘屋奈都子 永田和宏 北田正弘
方法
光触媒抗菌試験条件がチタン基板上の大腸菌生存率に
坂本広太 小宮谷真司 高原豊文
与える影響
住佐

太

大津直史

微粒子衝突処理を施した生体用低ヤング率型チタン合金の機械的強度と骨接触性の変化
大口友里恵

赤堀俊和

服部友一

福井壽男

新家光雄

微細表面凹凸を有するステンレス鋼表面における仔ウ
シ由来軟骨細胞の増殖性と培養ディッシュへの応用
倉科佑太

濱野拓巳

宮田昌悟

小茂鳥

潤

小山尹誉

Materials Processing

Influence of Mo and W on High Temperature
Hardness of M7C3 Carbide in High Chromium
White Cast Iron
Kaoru Yamamoto, Sudsakorn Inthidech, Nobuya Sasaguri
and Yasuhiro Matsubara

Synthesis of ZnO Crystals with Octahedral Morphology through Thermal Evaporation Technique
Min-Sung Kim and Geun-Hyoung Lee
in AirEffects of Electro-Magnetic Stirring on Microstructural Evolution and Mechanical Properties in
Semi-Solid Forming of a Hypo-Eutectic AlSiCuYoung-Soo Jang, Byoung-Hee Choi andNi
Mg AlloyChun-Pyo Hong
Environment

Effect of Orifice Introduction on the Pneumatic
Separation of Spherical Particles

Materials Transactions 掲載論文
Vol. 55, No. 4（2014）―Regular Articles―
Materials Physics

Magneto-Dielectric Properties of Epitaxial
Ba(Fe0.5Sn0.5)O3－d Thin Films on (001) SrTiO3
Substrates by Pulsed Laser Deposition
Ryoichi Shinoda, Akihiro Iwase and Toshiyuki Matsui
Microstructure of Materials

Aging Behavior of Ultrafine-Grained Al
Mg
Si
X
(X＝Cu, Ag, Pt, Pd) Alloys Produced by HighDaichi Akama, Seungwon Lee,
Pressure Torsion
Zenji Horita, Kenji Matsuda and Shoichi Hirosawa

Influences of Fine-Particle Bombarding and Conventional Shot Peening on Surface Properties of
Tatsuro Morita, Sho Noda and Chuji Kagaya
SteelMechanics of Materials

Transitory Embrittlement of Polycrystalline Silver by Liquid Gallium
Kohei Arakawa, Koudai Yamamoto, Kazumichi Sakai and
Hirokazu Koizumi
Materials Chemistry

3 KeV H2＋ Irradiation to Li/Pd/Cu Trilaminar
Neutron Production Target for BNCT
Shintaro Ishiyama, Ryo Fujii, Masaru Nakamura andYoshio Imahori

Zone Refining of Aluminum and Its Simulation
Masayoshi Nakamura, Mahiko Watanabe,
Kisaburou Tanaka, Atsushi Kirihata, Tsunetaka Sumomogi,
Hiroaki Hoshikawa and Ichiro Tanaka

Naohito Hayashi and Tatsuya Oki

Degradation of Chlorinated Organic Compounds
by Mixed Particles of Iron/Iron Sulfide or Iron/
Masahiro Shiba, Md. Azhar Uddin,
Iron Disulfide
Yoshiei Kato and Tomoshige Ono―Express Regular Articles―
Near-Net-Shape TungstenRhenium Alloy Parts
Produced by Plasma Spray Forming and Hot
Yueming Wang, Xiang Xiong,
Isostatic Pressing
Weizhong Zhao, Lu Xie, Jianhui Yan,
Xiaobing Min and Feng Zheng

Preparation of Nano-Structured La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8
O3－d Cathode for Protonic Ceramic Fuel Cell byHiroyuki Oda, Yuji Okuyama,
Bead-Milling Method
Takaaki Sakai and Hiroshige Matsumoto

Effects of Deposition Temperature on the Electrochemical Deposition of Zinc Oxide Thin Films
from a Chloride Solution
Shigeo Hori, Toshimasa Suzuki, Tsukasa Suzuki,
Shuhei Miura and Shuichi Nonomura―Rapid Publications―
Microelectrochemical Study on the Surface Oxidation of Pt: The Effects of Crystal Orientation andMayu Sasaki, Yu Sugawara,
Grain Boundary
Izumi Muto and Nobuyoshi Hara

Microstructure and Mechanical Properties of Alternately-Compressed AZ31 Mg Alloy in Two Orthogonal Directions
Hyukjoon Kwon, Mamoru Mabuchi and Yasumasa Chino―Express Rapid Publication―
Effect of Static Recrystallization on Texture Development and Formability in Mg
Al
Zn andJong-Youn Lee, Young-Su Yun,
MgLiZn Alloys
Seok-Hwan Jung, Won-Tae Kim and Do-Hyang Kim



本 会 記 事

まてりあ

第
巻

［紹
介］2014年春受賞者紹介，2014年度新役員紹介［学会賞受賞記念講演］
形状記憶合金の基礎研究と材料開発……………………………………………宮崎修一

第号

予告

［本多記念講演］材料強度と熱活性化変形過程に関する若干の考察 ………………………………………加藤雅治［最近の研究］半導体へのスピン注入 ……………………手束展規―他―(編集の都合により変更になる場合がございます．
）“材料系学協会情報コーナー”〈軽金属

第巻第号

研究論文

アルミニウム薄皮付きブレージングシートを用いたフラックスレスろう付法/大橋裕介，後藤章仁，鈴木義和，柳川 裕薄肉超小型試験片の単軸駆動式二軸引張試験方法の開発/花房泰浩，瀧澤英男，桑原利彦
内面壁にスパイラル突起を有する 1050 アルミニウム
円管の押出加工/村田 眞，久保木孝，山崎弘之
水酸化ナトリウム水溶液中のアルミニウムの分極曲線とその解析/世利修美，細井勇志，佐々木大地
高分子樹脂被覆アルミニウムのアンモニアを作動流体とした海洋温度差発電用プレート式熱交換器への利用可能性/有馬博史，小山幸平
切削屑添加による鋳造アルミニウムの結晶粒微細化/
田伏賢一，佐藤 尚，渡辺義見【小山田記念賞】
小型・軽量アルミニウム合金製熱交換器用 低 Si ろ
う犠材チューブの開発/手島聖英，杉浦慎也，根倉健

解

説

予定〉

二，大河内隆樹，長谷川恵津夫，渥美哲郎，田中宏和，久富裕二
小さい不整合度を有する異質核によるアルミニウ
ム鋳造材の結晶粒微細化/渡辺義見，佐藤 尚
走査透過電子顕微鏡による結像技法/川崎正博，塩尻
詢

連載講座

〈ふぇらむ

第巻

第号

予定〉

物理分析入門初めて使う人のために蛍光 X 線分析法の原理と活用事例/山田康治郎
鋼の凝固入門7 凝固シミュレーション組織形成モデル/
棗 千修
躍動 企業の研究者として/田路勇樹
解説 受賞技術17 熱延ミル冷却帯内鋼板温度計による高精度冷却制御技術の開発/中川繁政
入門講座

―他―

(2014年 1 月25日～2014年 2 月21日)

正

員

飯塚恵文
学

生

沖 宗一郎
杉森太一

東京丸善工業株式会社

松岡瑞樹

旭硝子株式会社

竹下哲史
保志雄平

金沢大学

員
九州大学
富山大学

長岡技術科学大学



機械・材料設計に生かす実践分子動力学シミュレーション
泉

聡志・増田裕寿共著

本書は，分子動力学計算を初めて行う研究者・技術者・学生を対間発展過程解析は多体問題の典型である．いくつかの制約があるに象として執筆された実践ベースのテキストである．前半の二章は理せよ，この困難な問題を決定論的に解く分子動力学法は，金属材料論編であり，ここでは「分子動力学計算の基礎」および「原子間ポ研究においても多くの局面で唯一無二の知見をもたらす有用な解析

テンシャル」という主題の下で，分子動力学計算を行う上で最低限法である．様々な汎用コードが開発され，必ずしも分子動力学プロ

必要な知識がまとめられている．後半の二章は実践編であり，第三グラムを一から自作する必要がなくなった昨今，これらのコードを章「分子動力学の実践モデリング」では演習問題の出題と汎用コー正しく使うための手法や考え方を優先的に学び，実践を通して分子ドを使った解答例が，第四章「マルチスケール解析への展開」で動力学法を身に付ける学習法は現代的であり，また効率的でもあろは，空間スケール問題と時間スケール問題を克服するための最新のう．初学者が分子動力学法による基礎的な計算を実践するには，こマルチスケール解析に関する研究事例が紹介されている．本書は，の一冊で事足りるのではないだろうか．
(大阪大学大学院工学研究科

分子動力学計算の初学者が難しいと感じるポイントが効果的に抑えられており，一言でいえば，豊富な指導経験をもとにコンパクトに［2013年

144頁

3,400円＋税

垂水竜一)

森北出版］

書かれた実践ベースのマニュアルという印象である．多原子系の時

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia Japan




行
開催日
月
13～16

事

カ

名称・開催地・掲載号

COMPSAFE2014 (第 1 回安全・安心のための計算理工学国際会議)(仙台)

22

第 55 回塑性加工技術フォーラム「先進医療・生
体用材料とその塑性加工技術の最前線」(首都大)

第回定時社員総会(東京)(本号頁)

環境を考慮した材料の循環使用に関するシンポジ
ウム(東京)(本号頁)

月
8 ～10

The 4th International Symposium on Advanced
Microscopy
andTheoretical
Calculations(AMTC4)(浜松)

レ

ン

主催・担当

ダ

ー 太字本会主催(ホームページ掲載)
問合先

JACM 他 ・ 吉 村 secretary＠compsafe2014.org(東大)
http://www.compsafe2014.org
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

ファインセラミッ TEL 052
8713500
クスセンター ナ http://www.congre.co.jp/amtc4/jp/index.
ノ構造研究所html
日本セラミックス TEL 033362
5231
協会
cersj-kyouiku＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp
日本顕微鏡学会
FAX 0333682827
jsmdesk＠bunken.co.jp
http://www.microscopy.or.jp/conf2014/

セラミックス大学2014(東工大他)

11～13

日本顕微鏡学会第 70 回学術講演会～顕微鏡学の来し方行く末～(千葉)14

関西支部総会・設立 50 周年記念式典「ものづくり50年 そして未来へ～」(大阪)
第308回塑性加工シンポジウム「コンパクト化が進む冷間鍛造の進歩と最近の動向」(東京)

日本塑性加工学会 TEL 090
92800383
関西支部
kansai＠jstp.or.jp
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

16

第 196 回研究会 有機/分子磁性材料の現状と今後の展開(中央大)日本磁気学会16

第19回分子動力学シンポジウム(福岡大)

日本材料学会

19～21

トライボロジー会議2014春

20～23

第50回真空技術基礎講習会(和泉)日 本 ト ラ イ ボ ロ TEL 033434
1926
ジー学会
http://www.tribology.jp
日本真空学会関西 TEL 0725532329
支部他・山中yamanaka＠dentai.triosaka.jp
http://www.vacuumjp.org/

22～23

第31回希土類討論会(東京)22～24

東京(東京)TEL 0352810106
http://www.magnetics.jp/seminar/topical/
196.html
http://www.jsms.jp

日 本 希 土 類 学 会 TEL 066879
7352
(阪大内)
kidorui＠chem.eng.osakau.ac.jp
http://www.kidorui.org/
ナノ学会第12回大会「深化するナノサイエンス」 ナノ学会
nano2014＠mtgofficepolaris.com
(京都大)

26～30

第 21 回制御核融合装置におけるプラズマ・表面
相互作用国際会議(金沢)27

腐食防食部門委員会

月
4～5

第57回表面科学基礎講座(阪大)日本表面科学会

5

第 92 回シンポジウム「電子顕微鏡による材料研究」～組成分析と材料評価の現状～」(日本大)6, 16

第 217 回第 218 回西山記念技術講座「日本の鉄鋼の発展を支えてきた製銑・製鋼技術」(東工大・大阪)

TEL 0335380232 jilm1951＠jilm.or.jp
http://www.jilm.or.jp/
日本鉄鋼協会・楢 TEL 033669
5933
岡
educact＠isij.or.jp
http://www.isij.or.jp/

6～8

平成26年度塑性加工春季講演会(つくば)7第 56 回塑性加工技術フォーラム「茨城地区における産官学金連携の試みとその成果」(つくば)11～13

第19回計算工学講演会(広島)12

第21回課題研究成果発表会(大阪)

12～13
19～20

第24回電子顕微鏡大学(東大)第10回核融合エネルギー連合講演会発電実証に向けた核融合研究の進展と拡がり(つくば)

プラズマ・核融合 TEL 052
7353185 plasma＠jspf.or.jp
学会，日本原子力 http://www.jspf.or.jp/10rengo/
学会

23～24

第 8 回状態図・統計力学セミナー(京都)(3 号123頁)

日 本 学 術 振 興 会 kajihara＠materia.titech.ac.jp
産学協力研究委員会 合金状態図第172 委員会・梶原
(東工大)



第298回例会(大阪)

定員45名

日本金属学会・齋 TEL 0222233685 FAX 0222236312
藤gaffair＠jim.or.jp
日本学術会議材料 TEL 03
54526297 FAX 0354526299
工学委員会材料の secretar＠iis.utokyo.ac.jp
循環使用検討分科 http://maedam.iis.utokyo.ac.jp/
会・高田(東大前田研)

10～11.8

16

締切

4.10
定員
100名

講演
2.14

5.12

発表
1.24

核 融 合 科 学 研 究 TEL 057258
2168
所・増崎
masuzaki＠LHD.nifs.ac.jp
日本材料学会TEL 0757615321
http://www.jsms.jp jimu＠jsms.jp

TEL 0338120266
shomu＠sssj.org http://www.sssj.org

軽金属学会

日本塑性加工学会 TEL 033435
8301 http://www.jstp.jp
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp
日本計算工学会・ TEL 033868
8957 office＠jsces.org
石塚
http://www.jsces.org/koenkai/19
軽金属奨学会TEL 0662713151
lmfoundation＠nifty.com
日本顕微鏡学会
jsmdenken＠bunken.co.jp

5.30
定員
80名

定員
50名

5.19

本 会 記 事

開催日

名称・開催地・掲載号

26～27

第 19 回動力・エネルギー技術シンポジウム(福井)27

第309回塑性加工シンポジウム「半溶融・半凝固の応用最前線とそれを支える基盤技術」(東大生
産研)

月
1

主催・担当

問合先

日本機械学会・山 TEL 035360
3505
口yamaguchi＠jsme.or.jp
http://www.jsme.or.jp/pes/Event/symposium.html
日本塑性加工学会 http://www.jstp.or.jp

合同セミナー2014大気圧プラズマ ―その基礎と新しい医療を目指した取り組み―(大阪大)

日本真空学会関西 TEL 075
7247418
支部・日本表面科 takahash＠kit.jp
学会関西支部・高 http://www.vacuum
jp.org/
橋(京都工繊大)

1～3

NIMS Conference 2014ソフトマテリアルが拓く
未来社会(つくば)

NIMS
Confer- UCHIYAMA.Kana＠nims.go.jp
ence 2014組織委 TEL 0298513354(3886)
員会

4

第61回レアメタル研究会

レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)

9 ～11

第33回電子材料シンポジウム(EMS33)(伊豆)電子材料シンポジ TEL 053
4781336
ウム運営委員会・
光野(静岡大)19～21International conference and summer school on
advanced silicide technology 2014 ( Tokyo
University of Science, Katsushika Campus)

24～25
月
24～30

国 際 材 料 研 究 学 会 連 合 ア ジ ア 国 際 会 議 2014
(IUMRSICA 2014)(福岡大)

日本 MRS・室井TEL 0452638538
iumrsica2014＠mrsj.org
http://www.iumrsica2014.org
日 本 工 学 教 育 協 TEL 035442
1021 kawakami＠jsee.or.jp
会・川上

28～30

日本実験力学会 2014 年度年次講演会(兵庫県立大)

日本実験力学会・ TEL 086
2569615
林(岡山理科大)officejsem＠mech.ous.ac.jp

2014年度茨城講演会(茨城大学)

日本機械学会関東 TEL 029438
5027
支部・関東(茨城 ibakouen＠mx.ibaraki.ac.jp
大)6

平成26年度 YNU 公開講座「アクティブマテリア
ル～自己治癒材料の現状と将来～」(横浜国大)

横 浜 国 立 大 学 グ gmihonbu＠ynu.ac.jp
リーンマテリアル
イノベーション拠
点・梅村(横浜国大)

9 ～11

日本セラミックス協会第 27 回秋季シンポジウム(鹿児島大)

9 ～11

日本セラミックス協会第 27 回秋季シンポジウム
特定セッション「次世代を切り拓くハイブリッド
マテリアル」(鹿児島大)

日本セラミックス TEL 033362
5232
協会・山口
fall27＠cersj.org
http://www.ceramic.or.jp/igsyuki/27th/
ハイブリッド材料 TEL 0527367345
研究会・増田(産 masuday＠aist.go.jp
総研)

19

第62回レアメタル研究会

レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)


～


日本金属学会年秋期講演大会(名古屋大学)

日本金属学会

研究集会「結晶と組織の配向制御による材料高性能化研究会」(軽井沢)研 究 会 No. 68 ・ TEL 072
2549316 FAX 0722549912
井上(大阪府大)inoue＠mtr.osakafuu.ac.jp
日 本 LCA 学 会 ・ TEL 033503
4681
末次
ecobalance2014＠sntt.or.jp
http://ilcaj.sntt.or.jp/EcoBalance2014/

27～30
月
1～6

2～6
5

6～8

6.23

The Professional http://annex.jsap.or.jp/silicides/icsssiliGroup on Semi- cide2014/index.html
conducting Silicides and RelatedMaterials
Division of the Japan
Society of Applied Physics
第 48 回 X 線材料強度に関するシンポジウム(大 日本材料学会
TEL 0757615321
阪)
jimu＠jsms.jp http://www.jsms.jp/

平成26年度工学教育研究講演会(広島大)

月
9 ～10

定員
80名

ems＠ems.jpn.org

28～30

月
5

締切

EcoBalance 2014(つくば)

第11回エコバランス国際会議

The 9th International Symposium on Advanced
Science and Technology in Experimental
Mechanics(New Delhi)
The 7th International Symposium on Surface
Science (ISSS7)(松江)
第 17 回ミレニアム・サイエンスフォーラム(東京)第 32 回疲労シンポジウム第 3 回日中合同疲労シ
ンポジウム(高山)

ま て り あ 第53巻 第 4 号(2014)
Materia JapanTEL 0222233685 FAX 0222236312
annualm＠jim.or.jp

日本実験力学会・ officejsem＠mech.ous.ac.jp
林(岡山理科大)TEL 0862569615
http://jsem.jp/ISEM9/
日本表面科学会
TEL 0743726021 isss7＠sssj.org
http://www.sssj.org/isss7
ミレニアム・サイ TEL 036372
8966
エンス・フォーラ msf＠oxinst.com
ム
http://www.msforum.jp/
日本材料学会

5.7

申込
6.20

講演
'14.6.27

TEL 0757615321
http://www.jsms.jp




開催日

名称・開催地・掲載号

主催・担当

18～21

Plasma Conferene 2014 (PLASMA 2014)(新潟)
第63回レアメタル研究会

日本物理学会他

28


年月
第64回レアメタル研究会(第 2 回貴金属シンポジ
9
ウム)
月
13


～

月

～

月
5～8

問合先

締切

plasma＠jspf.or.jp
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)
レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)

第65回レアメタル研究会

レ ア メ タ ル 研 究 TEL 035452
6314
会・岡部(東大生 tmiya＠iis.u
tokyo.ac.jp
産研)

日本金属学会春期講演大会(東京大学駒場キャンパス)

日本金属学会

annualm＠jim.or.jp
TEL 0222233685 FAX 0222236312

日本金属学会秋期講演大会(九州大学伊都キャン
パス)

日本金属学会

annualm＠jim.or.jp
TEL 0222233685 FAX 0222236312

Asia Steel International Conference 2015(Asia
Steel 2015)(横浜)

日本鉄鋼協会

asiasteel2015＠issjp.com
http://www.asiasteel2015.com◇◇

事務局人事異動のお知らせ

JIM's New◇◇2014年 4 月 1 日付採用
山村英明 事務局次長に就任となります．
宜しくお願い致します．

◇◇

2013, 2014年度会報編集委員会
委
委

員

長
員

古原
忠
赤瀬善太郎
石丸
学
上田正人
奥村圭二
小泉雄一郎
佐藤
尚
高橋
淳
寺山
朗
南島
晋
藤原航三
三浦永理
村石信二
湯葢邦夫

阿部世嗣
石本卓也
太田道広
小澤俊平
好田
誠
篠田弘造
竹田
修
仲井正昭
長谷崎和洋
古澤孝之
水内
潔
村上浩二
横井龍雄

有賀珠子
礒部繁人
大津直史
川喜多 仁
小林正和
柴田曉伸
田中真悟
中野正基
波多
聰
細川裕之
水口
隆
森戸茂一

◇

(五十音順，敬称略）

池田賢一
井手拓哉
大塚
誠
菊池丈幸
小山佳一
清水崇行
田中秀明
仲道治郎
畠山賢彦
本間智之
光原昌寿
山崎倫昭

池田大亮
上杉徳照
大沼郁夫
菊地竜也
佐々木泰祐
須藤祐司
田中將己
中村貴宏
廣澤渉一
松尾元彰
水本将之
山田高広

石川和宏
上田恭介
大野宗一
北嶋具教
佐藤和久
高木秀有
垂水竜一
柳楽知也
廣本祥子
松八重一代
宮岡裕樹
山室佐益

ま て り あ 第巻 第号（）
発行所



定価,円＋税(〒120円）
年間機関購読料金,円(税・送料込)
発行日 2014年 4 月 1 日
公益社団法人日本金属学会〒9808544 仙台市青葉区一番町一丁目1432 発 行 人 梶原義雅
印 刷 所 小宮山印刷工業株式会社
TEL 0222233685
発 売 所 丸善株式会社
FAX 0222236312
郵便振替口座 0221025592〒1050022 東京都港区海岸 1918

本 会 記 事

第 3 種郵便物認可

平成26年 4 月 1 日発行「まてりあ」

５