hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己の温度を自在に制御可能な固体型CO2吸収材の開発と最適化

本研究課題により,我々は,自己の温度を自在に制御可能な2種類の固体型CO2吸収材コンポジットを考案し,実際に開発した。2種類のCO2吸収材コンポジットは,金属銅ベースのCu/Cu2O/CuO/Li2CuO2とケイ素ベースのSi/SiOx/Li4SiO4である。電流を使用する事により,これらコンポジットの温度及びCO2吸収能を自在に制御する事が可能である。酸素を含む雰囲気中で,銅もしくはケイ素に電流を流して発熱させるだけで,表面に銅酸化物もしくはシリコン酸化物を形成させる事が,また作製された酸化物に炭酸リチウムを反応させるだけで,Li2CuO2もしくはLi4SiO4を生成させる事が出来る。中心金属である純銅線(Cu)の電流(i)-時間(t)-発熱特性の調査及び純銅線の表面酸化による酸化銅層の形成を目指し,1)実際の通電実験と発熱体の温度計測を行った。その結果以下の結果を得た。1)通電による金属銅線の発熱とその表面温度の測定の実際まず数種の径をもつ純銅線について通電加熱実験を行った。電線メーカーの焼鈍(アニール)工程での通電加熱による銅線の赤熱を考慮し,0.28mmΦ,0.55mmΦ,0.90mmΦの3種類の直径をもつ銅線を,既存の定電流装置(高砂製作所製ZX-800LA)を用いて通電加熱し,発熱した銅線の表面温度を放射温度計(放射温度計: LEC製L-1000及び,センサーヘッド: LEC製SH-7C-60)で非接触測定した。実験は順調に推移し良質な測定データが得られた。その結果,電流値が大きくなると各銅線の表面温度は800°Cを優に超える事がわかった。この温度は,CO2吸収物質であるLi2CuO2及びLi4SiO4がCO2と高効率で反応する温度領域(650700°C)を超えており,さらに,一旦CO2を吸収したLi2CuO2やLi4SiO4が大気中でCO2を放出する温度である700°Cも超える温度である。このため,通電加熱による表面温度電流依存性の結果は非常に良好な結果となった。2)金属銅線上に酸化物(Cu2O,CuO)層を形成当初,金属銅線上への金属酸化物層(Cu2OとCuO)層の作製は,i)金属銅線を酸素雰囲気にした電気炉中で,780°Cで3時間加熱することにより金属酸化物層を形成させた。しかしながら、研究が進行するに従い,大気中で純銅線を通電加熱するだけで,銅が大気中の酸素と反応する事で,酸化銅層が好みの厚さに容易に形成可能である事が明らかとなった。この結果は,酸化銅層の形成に電気炉が不要である事を示していて,実用に向けて良好な結果が得られた事になる。従来より,Si系の問題点は,銅系とは異なり,Siの酸化温度が銅の場合よりも高い点とSi(ケイ素)とO(酸素)の不均化反応が起こる点であると考えられた。このため,酸素雰囲気下で酸化温度と保持時間を種々変えながらSiの表面酸化を試みた。が,今回の実験で多少の独自性があるとすれば,ケイ素表面の酸化を通常の電気炉加熱ではなくケイ素板(線)に直接電圧を印加して電流を流し、その熱により直接表面酸化を行った点である。5mm×0.5mm×80mm形状のSi板に20W60Wの電力をかけると、Siの温度は800°C1150°Cとなった。これら温度の内,1000°Cと1100°Cを選択しこれら温度で1時間から3時間保持した後常温に戻した。それら熱処理後、質量変化と表面のXRD測定を行った。いずれの場合でもXRDでは酸化ケイ素層を確認する事は出来なかった。しかしながら,質量増加は明らかに観測されたので,東工大真島研にある電子顕微鏡(HITACHI SU8000)を用いての表面観察と元素分析を行った。得られた結果の内,表面温度と保持時間とSi-Ox層の層厚の関係を表1に示す。温度が上昇すると同時に,保持時間が上昇すると層厚は大きくなる事がわかる。1000°Cで2時間熱処理を行ったSi板試料のSEM観察写真と元素分析結果を図2及び表2に示す。写真の上方の白い部分が酸化ケイ素層である事がわかった。表面酸化されたSi板に炭酸リチウムを反応させて,酸化ケイ素層の上にLi4SiO4層の作製を試みた。結果を図3に示す。同試料表面に対するXRD測定の結果も合わせると,Li4SiO4層はSi/SiO2層の最表面にかなり安定的に存在する事が確認された(図3の右の拡大図参照)。この結果から,本研究の最初の目的であるSi/SiO 2/Li4SiO4系CO2吸収材の作製に成功したと言える。当初,金属ケイ素線の表面酸化過程は,純銅線とは異なりかなりの高い温度が必要であると考えられたため,難しいと予想された。しかしながら,金属ケイ素線に安定な電圧を印加して通電すると,非常に均質な通電と発熱が実現されたため,常温下での通電により安全にケイ素の表面温度を上昇させる事によりその表面を酸化する事に成功した。また,表面温度とその温度での保持時の違いにより,生成される酸化ケイ素層の厚さを自在に制御出来ることもわかった。

さらには,一旦酸化ケイ素層が生成すると,ケイ素と酸化ケイ素の線熱膨張係数にほとんど違いがないため,その密着性は非常に強固である事も明らかとなった。現在,ケイ素線表面上に様々な厚さの酸化ケイ素層の作製に成功していて,さらにそれら層厚を,電子顕微鏡を用いた方法と質量増加法の両面から概算に成功している。上記が,研究が計画以上に進展している理由である。中心金属(Cu,Si)の電流(i)-時間(t)-発熱特性の調査と表面酸化とリチウム複合酸化物層の形成に成功した。具体的には,以下の通りである。1)十分な発熱体となり得る中心金属素材の選定及び発熱調査として,ホウ素もしくはリンがドープされた不純物金属ケイ素の中で,電気抵抗率が10-210-4(Ω・cm)のものを選定出来た。これに対して銅の場合には,まず純銅線の発熱挙動を調査した。その後,選定された最適Si及びCu素材を直径0.2mm2mmで長さ10cm20cmに成形し,電流加熱実験を行った。Cu及びSi線(もしくは板)の表面温度は800°C(CO2が放出する温度より高い)まで優に到達する事を確認した。2) 1)で使用した金属ケイ素と金属銅の表面上への酸化物層(SiOx, CuO)の形成実験としての金属ケイ素と金属銅線の表面酸化については,電気炉中での酸素ガスによる酸化過程で行った。この加熱酸化実験では,電気炉内での加熱温度と雰囲気中の酸素濃度を変化させる事により種々の厚さをもつ層を形成出来た。SiOx層もしくはCu2O,CuO層の厚さは,円筒形試料の断面を既存の走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察出来た。得られた結果をもとに,酸化物層の最適な厚さについて検討した。3) 2)で作製した金属ケイ素と金属銅表面上の金属酸化物層の上へのCO2吸収層であるLi4SiO4とLi2CuO2の形成過程は,一見困難であるように予想されたが,容易に起こった。その理由としては,炭酸リチウムの融点が714°C近傍である事及び750°C以上の温度領域では融解した炭酸リチウムの粘性が著しく小さい事,さらに融解した炭酸リチウムとSiOxもしくはCuO間の反応が液相ー固相間反応となり,その反応時間が固相ー固相間反応よりも短くなった事が挙げられる。本研究課題により,我々は,自己の温度を自在に制御可能な2種類の固体型CO2吸収材コンポジットを考案し,実際に開発した。2種類のCO2吸収材コンポジットは,金属銅ベースのCu/Cu2O/CuO/Li2CuO2とケイ素ベースのSi/SiOx/Li4SiO4である。電流を使用する事により,これらコンポジットの温度及びCO2吸収能を自在に制御する事が可能である。酸素を含む雰囲気中で,銅もしくはケイ素に電流を流して発熱させるだけで,表面に銅酸化物もしくはシリコン酸化物を形成させる事が,また作製された酸化物に炭酸リチウムを反応させるだけで,Li2CuO2もしくはLi4SiO4を生成させる事が出来る。平成26年度の達成目標どおり,種々の径をもつ純銅線への通電加熱実験により,通電ー電流値と表面温度の関係を明らかにした点及び,純銅線の表面上への酸化銅層の形成に成功したという点で,26年度の目標をおおむね達成したといえる。この良好ととれる状況は,当初の研究計画がもともと現実的なものであった事と相関があると考えられる。また純銅線の表面酸化工程において,電気炉を使用せずとも,単に純銅線を通電過熱することにより好みの層厚の酸化銅層を形成可能である事を見出した点は、幸運であったと言える。26年度,27年度の研究成果から,銅線を用いた場合とケイ素線を用いた場合の2通りの場合において,研究目標とされていたCO2吸収材の素材の作製に成功している。このため,今後の研究の方向は,それら素材を用いて実際に応用されるべきCO2吸収材システムの構想と実現を目指す事である。
環境モニタリングのためのビジュアルフィードバックによる協調制御に関する研究

複数の剛体のビジュアルフィードバックによる位置・姿勢協調制御問題に対して,本年度は関連する3つの課題に取り組んだ.まず,これまでの成果では制御に用いる視覚情報が連続的に取得可能であると仮定しているが,汎用のカメラによる実装を考慮した場合にはそのフレームレートを無視することができず,離散的に情報が得られることに着目した.これに伴い,本研究では所望の制御を達成するためのフレームレートと制御則におけるゲインの上限の関係を新たに導出した.これは視覚情報に基づく制御では避けられない問題であり,本結果の意義は大きいといえる.つぎに,先行研究ではリーダ追尾型の情報交換構造をもつネットワークにおいて,所望の位置・姿勢構造の達成は静止したリーダに対してのみいえており,未知な運動を行うリーダについては偏差が残ってしまうことに着目した.本問題に対して,新たな仮定としてリーダの速度自体は未知であるがその運動モデルが既知である状況を考え,その運動モデルを組み込んだ制御則を新たに提案し,運動するリーダに対しても所望の位置・姿勢協調を達成することを示した.最後に,これまでの成果ではビジュアルフィードバックによって位置・姿勢協調を達成できる情報交換構造のクラスがリーダ追尾型のみであることに着目した.このような厳しい仮定を用いていた理由として, 3次元の位置・姿勢を制御することに対して各剛体が用いる情報が2次元の視覚情報に限定されていることが挙げられる.この仮定の緩和のための準備として,本研究では各剛体の得られる情報を3次元相対位置・姿勢のみに限定し,相対情報のみに基づく制御則により位置・姿勢協調を達成するための必要十分条件を導出した.ここで導出した条件はベクトル空間を扱う従来の合意問題で得られているものと同じものであり,本結果はベクトルから3次元位置・姿勢への自然な拡張を意味している.(抄録なし)複数の剛体のビジュアルフィードバックによる位置姿勢協調制御問題に対して,2012年度はこれまで得られていた成果の発展に従事した.本問題では,複数の剛体の3次元空間上の位置姿勢を協調させることを目的としていることに対して,各剛体の制御則に用いることができる情報を汎用のカメラから得られる2次元視覚情報に限定している.これは将来の工学的応用を陽に考慮しているからである.これまでの研究成果では,複数の視覚を有するロボット(剛体)から成るビジュアルロボティックネットワークに対して,剛体間の視覚による情報の流れを表す可視構造がリーダ追尾型であること仮定していた.さらに,自然とはいえないゲイン条件をもつ制御則を用いることでネットワークが位置姿勢協調を達成することを示していた.これに対して,2012年度では,(i)可視構造に対して課していたリーダ追尾型という厳しい仮定を緩和すること,(ii)位置姿勢協調を達成するための収束性解析へのアプローチを改良することで,提案制御則に用いていた不自然なゲイン条件をなくすことを達成した.(ii)で用いた新たなアプローチは汎用性が高く,これを応用することでより広いクラスの可視構造に対して協調を示すことが期待される.また,先の結果では各剛体の運動は運動学モデルで記述されており,提案制御則が速度入力であることに対して,(iii)剛体の運動方程式を動的モデルで記述し,協調を達成する力・トルク入力を提案した.これにより実際のロボットへの応用が容易になることが期待される.さらに,従来の実験システムでは剛体として2次元平面上を運動する全方向移動ロボットを用いていたことに対して,(iv)2012年度では新たに飛行体であるQuadrotorを用いた実験システムを構築した.これにより,工学的応用をより意識した検証実験が行えることが期待される.本成果の価値は学術雑誌論文,制御分野で最高峰の国際学会の会議論文に採択されることで認められている.複数の剛体のビジュアルフィードバックによる位置・姿勢協調制御問題に対して,本年度は関連する3つの課題に取り組んだ.まず,これまでの成果では制御に用いる視覚情報が連続的に取得可能であると仮定しているが,汎用のカメラによる実装を考慮した場合にはそのフレームレートを無視することができず,離散的に情報が得られることに着目した.これに伴い,本研究では所望の制御を達成するためのフレームレートと制御則におけるゲインの上限の関係を新たに導出した.これは視覚情報に基づく制御では避けられない問題であり,本結果の意義は大きいといえる.つぎに,先行研究ではリーダ追尾型の情報交換構造をもつネットワークにおいて,所望の位置・姿勢構造の達成は静止したリーダに対してのみいえており,未知な運動を行うリーダについては偏差が残ってしまうことに着目した.本問題に対して,新たな仮定としてリーダの速度自体は未知であるがその運動モデルが既知である状況を考え,その運動モデルを組み込んだ制御則を新たに提案し,運動するリーダに対しても所望の位置・姿勢協調を達成することを示した.最後に,これまでの成果ではビジュアルフィードバックによって位置・姿勢協調を達成できる情報交換構造のクラスがリーダ追尾型のみであることに着目した.このような厳しい仮定を用いていた理由として, 3次元の位置・姿勢を制御することに対して各剛体が用いる情報が2次元の視覚情報に限定されていることが挙げられる.この仮定の緩和のための準備として,本研究では各剛体の得られる情報を3次元相対位置・姿勢のみに限定し,相対情報のみに基づく制御則により位置・姿勢協調を達成するための必要十分条件を導出した.ここで導出した条件はベクトル空間を扱う従来の合意問題で得られているものと同じものであり,本結果はベクトルから3次元位置・姿勢への自然な拡張を意味している.視覚情報に基づく協調制御問題は国際的にも目覚ましい成果が未だ得られていない最先端の課題であり,国内でも類を見ない問題である.

3次元空間の位置姿勢を制御するという目的に対して制御に用いることができる情報を2次元情報に限定していることが問題を大きく難しくしている.本研究でも可視構造の拡張に際して情報の限定により生じる様々な問題に直面し,計画通りには進めていないが,本分野としては十分な成果は得られている.2013年度では,まず2012年度で十分な成果が得られなかった協調を達成するための可視構造のクラスの拡張に優先的に取り組む.これは,計画している課題の中で最も意義の大きいものであるためである.また,2012年度に計画通りに進めることができなかったことに基づき,2013年度ではこの課題のみに従事するのではなく,2012年度に計画していた可視性維持問題や衝突回避問題にも並行して取り組む.研究計画は優先度の高い順に立てているため,以降2013年度に計画していた課題を繰り下げて行う.これに伴い,繰り下げられた課題に対しては当研究グループに助力を求めることを検討する.(抄録なし)
西洋と非西洋のあいだ――上杉慎吉の憲法学の再構築の試み

上杉慎吉の憲法学に対する評価は極めて低い。戦前の軍国主義・天皇絶対主義支配を肯定したものとして、(とりわけ美濃部憲法学と対比されつつ)そもそも検討に値しない、というのが学界の標準的な評価であろう。しかし、上杉の法理論は、プラトンやヘーゲル、ルソーなど西洋の法思想を基盤としており、この点について従来の研究が十分にフォローしてきたとはいい難い。そこで、本研究では、上杉の思想的背景を踏まえつつ、上杉憲法学の再構築を試みた。また、戦前期の他の公法学者との比較検討を行なった。本年度は、上杉慎吉の先行研究を精査した上で、1.美濃部達吉の憲法学との対比と2.戦前日本における憲法学全体における上杉憲法学の意義について考察・検討を行った。1.については、特に、美濃部憲法学と上杉憲法学との比較研究のみならず、両者に影響を与えたドイツ第二帝政期(特に1900年代)における公法学者(特にG.イェリネック)の影響やイェリネックと家産国家論者(ザイデルやハラー)との論争の影響にも留意しつつ、上杉憲法学及び美濃部憲法学の再定位を行った。更に、このような視点から天皇機関説論争の意義についても考察範囲を広げた。このような観点から上杉憲法学の再定位は、美濃部憲法学の比較及びドイツ公法学との比較といういわば同時代的な「横の比較」のアプローチである。この研究成果の一端は、森元拓「国法学と立憲主義」森村進編著『法思想の水脈』(法律文化社、2016年)、138-152頁として結実している。2.については、いわば歴史的な「たての比較」のアプローチである。天皇主権説を説いた穂積八束の忠実な後継者とされる上杉憲法学が、戦前日本の憲法学にどのように展開していったかに着目し、「上杉後」(上杉は1929年逝去)である天皇機関説事件(1935年)や新体制運動における上杉憲法学の影響関係、昭和10年代に新たに勃興した里見岸雄等の国体憲法学派との比較を行った。この研究は、大野達司・吉永圭・森元拓『近代法思想史入門ー日本と西洋の交わりから読む』(2016年、法律文化社)の企画や執筆に生かされている。本研究課題の進捗状況としては概ね順調に進展していると考えている。まず、研究に着手して確信したのは、本研究課題の射程は、予想よりもはるかに広く深いものであるということである。それは、上杉憲法学の再構成や可能性を探ることが、とりもなおさず戦前日本の憲法学の再構成を促すものであり、それが現代日本の立憲主義の再定位(あるいは積極的反省)を促すものであると判ったからである。この意味で、本研究が対象とする範囲は上杉と美濃部の憲法学に留まらず、戦前日本の主要な公法学者(黒田覚、佐々木惣一、筧克彦、里見岸雄等)に拡大しつつある。その意味で、本研究課題がもたらすものは想像以上に豊かな地平が広がっていると考えている。初年度にこのような感触を得るに至ったのは大きな成果であるし、この意味で、本研究が「当初の計画以上に進んでいる」ともいい得る。しかし、本研究の主要検討課題の一つである「上杉憲法学と「近代の超克」の検討」については、目下のところ十分に着手しているとは言い難い。「近代の超克」論自体がいまだにその評価が揺れていること、また、「近代の超克」論が必然的に西洋と東洋の思想史・哲学史を俯瞰する視点を要求することから十分な検討に至っているとは言い難い。以上の点を総合し、本研究課題の進捗状況を「おおむね順調に進展している」とした。本研究は、今日ではほとんど省みられることのない上杉慎吉の憲法学を改めて検討し、その法思想史的意義を明らかにしようというものである。具体的には、(1)上杉の法理論は、国粋的なものとして「検討に値しない」と思われているが、西洋の法思想の伝統に基づいて構築されていること、(2)上杉憲法学が「西洋と非西洋の間」に存在する日本の隘路と可能性を自覚し克服しようとした「近代の超克」論と同じ問題地平に立ったものと考え、上杉憲法学の意義と射程について検討する。研究2年目の2016年度は、1年目の研究に基づき発表した2つの論究(『近代法思想史入門』(共著、法律文化社、2016年5月)及び『法思想の水脈』(共著、法律文化社、2016年4月))をふまえ、これらの論究を更に深化・発展させるための調査研究を行なった。具体的には、上杉慎吉の渡欧中の業績を辿るためにドイツにおける調査研究を行なった。また、思想史研究はともすれば独善的に陥りがちになるため、他の研究者との意見交換は特に重要と考えている。このため、本年度は、特に、研究課題について、他の研究者との意見交換を行うことに注力した。具体的には、北陸公法学研究会(6月、金沢)で報告を行ない、法理学研究会(12月、京都)及び東京法哲学研究会(12月、東京)での合評会に著者として参加した。また、法哲学会(11月、東京)や日中公法学シンポジウム(11月、那覇)、日中研究者交流会(8月、札幌)に参加し、研究課題について意見交換を行なった。

研究1年目を終えた際にも示したが、本研究の射程は、当初予想したものよりもはるかに広く深いものであった。このため、研究1年目に引き続き、本年度も、上杉・美濃部の法理論の検討に留まらず、黒田覚や佐々木惣一、筧克彦、里見岸雄などの法理論の研究を行なった。このような研究は、それ自体も意味を持つものであるが、それ以上に、戦前日本の公法学における上杉憲法学の再定位に貢献するものであった。また、本年度は、積極的に各研究会や学会等に参加し、他の研究者と意見交換を行なったが、その際に得られた示唆やアドヴァイス等は極めて有意義であった。最終年度となる本年度は、戦前日本の公法学の法思想史全体に関する研究状況をふまえつつ、上杉憲法学の論点を明確にした上で、論文の形で結実させることに注力した。その際、上杉の思想的変遷を踏まえ、上杉憲法学を以下の三段階に区分して分析すべきとの考えに至った。すなわち、(1)初期(1906年まで):留学前の国家法人説受容期、(2)中期(1912年から1921年まで):帝大教授として活躍し、上杉憲法学の完成期、(3)後期(22年以降):社会学を積極的に摂取し、普選運動にコミットする等の新たな展開を示した発展期である。その上で、これまで学界で指摘されている上杉憲法学の諸課題を具体的に考察し、解明すべくつとめた。上杉憲法学の諸課題とは、(1)初期、中期、後期の異同(特に初期をどう理解すべきか)、(2)美濃部との天皇機関説論争の法思想史的意義の検討(上杉と美濃部との理論を比較検討した上で、上杉憲法学の意義を検討)、(3)後期上杉憲法学における社会学摂取の意義(特に、普選運動との関連で)、(4)以上の問題を踏まえた上で、「上杉憲法学が、夙に指摘されてきたように専制主義的で<とるにたらないもの>」なのか?」という観点から、上杉憲法学の積極的意義を見出し、その再構築を試みた。初年度・2年目の研究の蓄積をふまえ、それぞれの課題について、一定の見通しと目処をつけているところである。ところが、本課題を具体的な業績として研究期間内に公刊することは叶わなかった。それは、本課題の地平がヘーゲルやプラトン等の国家論やルソーの法理論、コント社会学にも及び、予想以上に広大深淵となり、この消化と上杉憲法学と如何に接続させるかに手間取ったためである。ただし、研究成果として形にできる目処はついており、今後速やかに研究業績として発表・報告していきたい。上杉慎吉の憲法学に対する評価は極めて低い。戦前の軍国主義・天皇絶対主義支配を肯定したものとして、(とりわけ美濃部憲法学と対比されつつ)そもそも検討に値しない、というのが学界の標準的な評価であろう。しかし、上杉の法理論は、プラトンやヘーゲル、ルソーなど西洋の法思想を基盤としており、この点について従来の研究が十分にフォローしてきたとはいい難い。そこで、本研究では、上杉の思想的背景を踏まえつつ、上杉憲法学の再構築を試みた。また、戦前期の他の公法学者との比較検討を行なった。本研究は、上杉慎吉の憲法学の再構築・再評価という課題によりスタートしている。しかし、「現在までの進捗状況」でも述べたとおり、本研究の射程は想像以上に広く、その地平からは豊かな収穫を期待できる。従って、ひとり上杉のみならず、また当初予定していたような上杉ー美濃部の論争の検証に拘泥することなく、戦前日本の憲法学全体を視野にいれ、上杉憲法学やその系譜をひく者達の意義を検討していきたい。従って、本研究は、上杉、美濃部に留まらず、これまで十分に検討されてきたとは言い難い黒田、佐々木、筧の各憲法学の意義の検討、また、これまでは等閑視されてきた里見岸雄等の国体憲法学派に関する理論的検証をも含むものとする。今後は、このような意識のもとで本研究を推進していきたい。
成人の脳形態、脳機能と遺伝子、生活習慣、認知力との相関

本研究ではこれまで遂行してきた大規模脳MRIコホート研究の再追跡である。その結果、200名余りの被験者より脳画像、遺伝子、生活習慣、認知力のデータを収集出来た。これらの結果から、加齢に伴う脳萎縮速度、性差、生活習慣要因の脳萎縮速度への影響が明らかになり、併せて、遺伝要因と環境要因との相互作用が明らかになった。例えば、加齢による脳萎縮は、知的好奇心レベルと相関しており、知的好奇心を高めることが認知力維持に重要である可能性を示唆した。更に、動脈硬化レベルが脳萎縮に与える影響も明らかにした。他にも複数の解析を施行中であり、追って国際雑誌への投稿を予定している。当該年度は、まず被験者候補の選定等の実験準備、更に、脳MRIの撮像、質問紙による種々のデータ収集、遺伝子キットによる遺伝子の収集を行った。具体的には、被験者候補は、申請者らが既に遂行した成人脳MRI形態縦断研究に参加した381人とし、これらの被験者候補者から参加希望者を募集した。募集方法はまず封書にて研究計画、案内を行い、研究に同意した被験者候補者が同封の返信葉書にて研究所に返信し、次に研究所から電話で直接の同意の確認、禁忌事項の確認を行った上で撮像日程を決める、と言う流れで行った。並行して、遺伝子解析に必要となる、唾液からのDNA採取キット、プローブ、プライマー、PCR用試薬、条件設定用予備解析PCR用試薬、及び種々のプラスティック容器を準備した。その後、平成24年度後半から、38名の脳MRI撮像、遺伝子、生活習慣、認知力テスト等のデータを収集した。脳MRI画像は脳形態、脳安静時血流、および白質微小構造とした。脳MRI解析は、既に確立しているvoxel-based morphometryの手法を用いて行っている。遺伝子解析に関しては、唾液から収集した遺伝子に対し、細胞膜融解、DNA結合蛋白の除去、DNA濃縮によりDNAを抽出し、解析まで冷蔵庫にて保管中である。認知力テストは、MMSEを用いている。これらのデータを元に大変両解析にて、脳形態、認知機能、遺伝要因および生活習慣との相関を解析するための前処理を、脳画像、遺伝子に対して行っている。平成24年度に引き続き、被験者の脳MRI撮像、質問紙による生活習慣の収集、だ液からの遺伝子収集を行うと共に、脳MRI画像の処理、統計検定を行った。本年度は78人の被験者からデータ収集を行った。昨年度までと同様、被験者候補者から引き続き参加希望者を募集した。募集方法はまず封書にて研究計画、案内を行い、研究に同意した被験者候補者が同封の返信葉書にて研究所に返信し、次に研究所から電話で直接の同意の確認、禁忌事項の確認を行った上で撮像日程を決めた。並行して、引き続き遺伝子解析に必要となる、唾液からのDNA採取キット、プローブ、プライマー、PCR用試薬、条件設定用予備解析PCR用試薬、及び種々のプラスティック容器を準備した。脳MRI画像は脳形態、脳安静時血流、白質微小構造を収集した。脳MRI解析は、既に確立しているvoxel-based morphometryの手法を用いて、脳画像の解剖学的標準化、組織分画、平滑化をStatistical parametric mattpingというソフトウェアを用いて行っている段階である。遺伝子解析に関しては、唾液から収集した遺伝子に対し、細胞膜融解、DNA結合蛋白の除去、DNA濃縮によりDNAを抽出する。ターゲットとする一塩基多型、対立遺伝子は、脳由来神経栄養因子Val66Met、およびアポリポタンパクe2/3/4対立遺伝子を今年度の解析対象としている。認知力テストは、65歳以上の被験者に対し、MMSEを用いた。これらのデータを元に多変量解析にて、既に収集分の被験者のデータを用いて、脳形態、認知機能、遺伝要因および生活習慣との相関を解析した。遺伝子データは現在genotypingのための準備を行っている段階である。これらの解析にて現状で得られた結果をとりまとめ、学会発表、英語原著論文の作成を行う。当該年度は、交付申請書に記載の通り、まず被験者候補の選定等の実験準備、更に、脳MRIの撮像、質問紙による種々のデータ収集、遺伝子キットによる遺伝子の収集を行った。

並行して、遺伝子解析に必要となる、唾液からのDNA採取キット、プローブ、プライマー、PCR用試薬、条件設定用予備解析PCR用試薬、及び種々のプラスティック容器を準備した。その後、平成24年度後半から、38名の脳MRI撮像、遺伝子、生活習慣、認知力テスト等のデータを収集した。脳MRI画像は脳形態、脳安静時血流、および白質微小構造とした。脳MRI解析は、既に確立しているvoxel-based morphometryの手法を用いて行っている。遺伝子解析に関しては、唾液から収集した遺伝子に対し、細胞膜融解、DNA結合蛋白の除去、DNA濃縮によりDNAを抽出し、解析まで冷蔵庫にて保管中である。認知力テストは、MMSEを用いている。これらのデータを元に大変両解析にて、脳形態、認知機能、遺伝要因および生活習慣との相関を解析するための前処理を、脳画像、遺伝子に対して行っている。平成25年度に引き続き、撮像希望をしている被験者の脳MRI画像、質問紙による生活習慣の収集、だ液からの遺伝子収集を行うと共に、脳MRI画像の処理、統計検定を行う。更に、これらの結果をまとめて、国内外の関連学術学会に成果発表を行うと共に、英語学術論文執筆を行う。被験者は全て確定しており、昨年度までに撮像の大半を終え、今年度は残りの8人の撮像を行う。いずれも研究実施の説明を行い、同意を得た上で実施した。併せて、だ液からの遺伝子収集、認知心理テスト、生活習慣のデータを収集した。その後、種々の解析を行った。脳MRI画像は脳形態、脳安静時血流、白質微小構造を収集し、脳MRI解析は、既に確立しているvoxel-based morphometryの手法を用いて、脳画像の解剖学的標準化、組織分画、平滑化をStatistical parametric mattpingというソフトウェアを用いて行った。遺伝子解析に関しては、唾液から収集した遺伝子に対し、細胞膜融解、DNA結合蛋白の除去、DNA濃縮によりDNAを抽出した。ターゲットとする一塩基多型、対立遺伝子は、脳由来神経栄養因子Val66Met、およびアポリポタンパクe2/3/4対立遺伝子を今年度の解析対象とする。認知力テストは、65歳以上の被験者に対し、MMSEを用た。これらのデータを元に多変量解析にて、脳形態、認知機能、遺伝要因および生活習慣との相関を解析する。特に、今年度は、脳由来神経栄養因子の一塩基多型、睡眠時間と脳形態、特に海馬形態および、MMSEによる認知力の相関を重点的に明らかにするための解析を行った。これらの結果を原著論文に執筆予定で、本研究の目的であった、生活習慣がどのように脳の加齢や認知力低下に影響するかをを明らかにして、認知症の一次予防を目指して行く。26年度が最終年度であるため、記入しない。脳画像解析学26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は、まず被験者候補の選定等の実験準備、更に、脳MRIの撮像、質問紙による種々のデータ収集、遺伝子キットによる遺伝子の収集を行った。
Ｕｎｒｕｈ効果を用いた曲がった時空での場の量子論の検証

重力場における量子論は、統一理論の構築のみならず、宇宙の起源や星の重力崩壊の解明においても極めて重要な役割を担うと考えられている。前年度までは、基礎的な問題として、曲がった時空での場の量子論の解明のために、Unruh効果という加速度系における粒子生成の理論的研究を行ない、その検証可能性まで議論を行ってきた。当該年度においては、強重力場における量子論の検証可能性に対して、重力波の観点からアプローチした。近年検出されたブラックホール連星合体からの重力波によって、量子重力の性質を知ることができるかを理論的に調べたのである。ブラックホール連星合体からの重力波の中でも、特にリングダウン重力波という「ブラックホール合体の十分後に緩和過程として現れる重力波」に注目した。そのリングダウン重力波には、ブラックホールの質量、角運動量とブラックホール地平面付近の境界条件だけで決まる固有振動数のみが含まれている。したがって、もし量子論的な効果で境界条件が修正を受けている場合、ブラックホールの固有振動数、つまりリングダウン重力波に影響が及んでいる可能性があるため、このリングダウン重力波の精細な観測には重要な意義がある。量子重力が効いてくるエネルギースケールで重力波の分散関係がずれている場合に、それがブラックホール合体からの重力波に無視できない規模で影響を及ぼすことを明らかにした。今後、重力波観測は益々精度を上げていくことが期待される。それとともに天体物理だけでなく、ブラックホールの量子論的な性質にも迫れる可能性を示唆したという意味で、本研究は極めて意義深いものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.加速度運動する荷電粒子による量子論的放射に関する研究平坦な時空であるMinkowski時空で真空として振舞う量子場は、加速度系においては、その量子場は熱的に励起された状態で観測されると考えられている(Unruh効果)。電子が加速度運動した場合には、電磁場が熱的に励起され、電子と電磁場の相互作用が電子の軌道に熱的な摂動を与える。したがって電子は、加速度運動による制動放射とは別に、Unruh効果を起源とする量子的放射を出すことが予想される。電荷を持つ点粒子が電磁場と相互作用している系において、電子がどの程度のエネルギーで放射するのかを理論的に調べ、Unruh効果由来の放射は主に負のエネルギーを持つことが明らかとなった。量子場の理論では、負のエネルギー密度が局所的に生じ得ることは既に知られており、カシミール効果として実際に観測されている。Unruh効果を起源とする電子の量子的放射が理論通りに観測されれば、Unruh効果の初の観測となり得る。Hawking-Moss(HM)転移とは、あるエネルギー密度で一様に満たされた宇宙が、より大きなエネルギー密度を持つ宇宙へと転移する解として知られている。転移前と後の系が準静的であると仮定した場合、物質場(正のエネルギー)と重力場(負のエネルギー)双方の寄与により、全体でエネルギーはゼロとなることを指摘した。重力効果(宇宙膨張)で現れる地平面によって生じるエントロピーのみが、系の自由エネルギーに寄与し、HM転移率は単にこのエントロピーから計算される微視的状態数の変化分として導出できることを示した。この主張によれば、HM転移は指数関数的に強く抑制されていることが知られているが、これはHM転移が宇宙のエントロピーを減少させるような転移であるためであると理解できる。今年度は当初計画していた場の量子論の検証に関する研究のみならず、その知識を応用させ、量子宇宙論の分野に関する研究にまで着手し、成果を得ることができた。場の量子論の検証を目的としたUnruh放射の研究は、その放射の起源が量子もつれである可能性を指摘し、Unruh放射の観測に至る上で必要となる知見を得ることができた。これは、当初の想定を上回る業績である。また、宇宙の相転移を重力のエントロピーと結びつけて解釈する必要があることを示し、量子宇宙論においても重要な貢献を果たすことができた。1.曲がった時空での場の量子論の理論的整合性に関する研究加速膨張宇宙(ド・ジッター宇宙)は、ハッブル定数Hで特徴付けられる膨張率を持ち、1/H以上離れた位置からの情報にはアクセスできない。この性質により、加速膨張宇宙における重力場は1/H^2に比例するエントロピー(Bekensteinエントロピー)を持つことが知られている。stochastic inflationという描像によると、膨張宇宙の重力場を特徴付けるパラメーター加速膨張率Hは、物質場の熱的な量子揺らぎの影響で、ストカスティックに揺らぐことが知られている。この場合、有限の確率で重力場のエントロピーは減ることとなり、愚直には熱力学の第二法則が宇宙のスケールで破れ得ることとなる。私は加速膨張宇宙における量子揺らぎの量子デコヒーレンスを考慮すると、デコヒーレンスによるエントロピー生成が、Bekensteinエントロピーの減少分を相殺し、全系のエントロピーは減少しないことを示した。2.ブラックホール(BH)内部の量子揺らぎの古典化とBHの情報問題2012年にPolchinskiたちのグループは、BHの終状態が始状態の情報を含んでいるためには、Hawking対の持つ量子もつれが切れる必要があることを指摘した。しかし、その量子もつれが切れる無矛盾な機構は従来まで知られていなかった(AMPSパラドックス)。本研究では、BH内側に向かって落ちていく量子揺らぎは、「量子揺らぎの古典化」という機構により、量子論的性質を喪失することを示した。これにより、Hawking対の量子もつれも喪失することになる。

量子揺らぎの古典化は、本来宇宙論の分野で十分に研究されている機構である。このように、宇宙論の分野で得られた知見を量子情報の問題に応用することで、BHの情報問題(AMPSパラドックス)というより基礎的な問題に大きく寄与することができた。今年度はUnruh効果による観測的な場の量子論の検証のみならず、曲がった時空での場の量子論と熱力学、量子情報との理論的整合性についても研究を行い、成果をあげることができた。また、本研究はブラックホールの情報問題や初期宇宙論の熱力学的整合性の問題とも関係しており、幅広い物理学の分野で貢献し得る知見を得ることができた。重力場における量子論は、統一理論の構築のみならず、宇宙の起源や星の重力崩壊の解明においても極めて重要な役割を担うと考えられている。前年度までは、基礎的な問題として、曲がった時空での場の量子論の解明のために、Unruh効果という加速度系における粒子生成の理論的研究を行ない、その検証可能性まで議論を行ってきた。当該年度においては、強重力場における量子論の検証可能性に対して、重力波の観点からアプローチした。近年検出されたブラックホール連星合体からの重力波によって、量子重力の性質を知ることができるかを理論的に調べたのである。ブラックホール連星合体からの重力波の中でも、特にリングダウン重力波という「ブラックホール合体の十分後に緩和過程として現れる重力波」に注目した。そのリングダウン重力波には、ブラックホールの質量、角運動量とブラックホール地平面付近の境界条件だけで決まる固有振動数のみが含まれている。したがって、もし量子論的な効果で境界条件が修正を受けている場合、ブラックホールの固有振動数、つまりリングダウン重力波に影響が及んでいる可能性があるため、このリングダウン重力波の精細な観測には重要な意義がある。量子重力が効いてくるエネルギースケールで重力波の分散関係がずれている場合に、それがブラックホール合体からの重力波に無視できない規模で影響を及ぼすことを明らかにした。今後、重力波観測は益々精度を上げていくことが期待される。それとともに天体物理だけでなく、ブラックホールの量子論的な性質にも迫れる可能性を示唆したという意味で、本研究は極めて意義深いものである。今後は、近年観測されたブラックホール連星からの重力波から、極限重力における場の理論の検証について研究を進めていく。時空に微視的な構造があるという指摘は、多くの先行研究でなされてきている。ブラックホールの摂動から放射されるリングダウンシグナルから、そのような時空の微視的構造が観測され得るため、重力波からの重力場の検証について研究していくことは有意義である。また、曲がった時空での場の量子論はブラックホールの蒸発を引き起こす。これは、1年目の研究テーマのUnruh効果とほぼ等価な現象である。ブラックホールの蒸発は、量子論か相対性理論の破綻を示唆するという指摘は1970年代から議論されてきているが、この問題を初期宇宙論の知識で解決する方法について研究していく。
不均質融体(液体)モデルの実証とガラスセラミックス開発への応用

高温融液中に微量の固相(微結晶)が存在する不均質モデルをリチウム珪酸塩融液について実験的に確認した。溶融温度とともに微粒子の濃度および粒子径が低下することを確かめた。組成を3種類、溶融時間を2種類、熱処理時間を4種類変えて実験を行ない以下の結果を得た。1.33Li_2O・67SiO_2(モル%)組成。1300°C、2時間または20時間溶融して作製した融液を1035°C1200°Cまでの種々の温度に12時間保持した。急冷ガラスを600°C650°Cの各温度で20分45分熱処理し、生成した微結晶の数Nおよび短軸長を測定した。微結晶の数Nは、溶融温度の高いガラスほど少なく、短軸長は溶融温度が高いほど小さくなった。これらの結果は不均質液体モデルと合致した。2.2種の溶融熱履歴をもつガラスを示差熱分析(DTA)によって昇温速度1°C/分20°C/分で加熱すると結晶化ピーク(Tc)が現われた。Tcはガラスの溶融温度が高いほど高くなった。3.分相組成(31Li_2O・69SiO_2)については、500°Cで核生成させ600°Cで結晶成長させた。ガラスは分相して乳白色になったが、微結晶の数Nは高温になるほど減少した。Li_2Oリッチ相に微結晶核が存在していたと推測された。不均質モデルは分相系でも成立すると考えられる。4.35Li_2O・65SiO_2組成についても1.3.と同様な結果が得られた。同じ溶融温度でのNの数を比較すると分相ガラス>33Li_2O・67SiO_2>35Li_2O・65SiO_2の順であった。5.33Na_2O・67SiO_2組成のガラスを8801300°Cで溶融し、600°Cの熱処理すると低温溶融したガラスは表面の結晶化速度が速く、結晶粒径も大きいことが分かった。ガラス融液中に微結晶核が存在するとする不均質液体モデルの確立の実験リチウムケイ塩酸(Li_2O・2SiO_2組成)をモデル実験の対象とした。この組成のガラスを1300°C、2時間溶融して作製し、二つの種類の実験(A)および(B)を行なった。(A)1035°C1200°Cまでの種々の温度にこのガラスを1時間保つ。急冷ガラスを600°C650°Cの各温度で20分45分熱処理する。生成した結晶核の数を光学顕微鏡を使って数える。また最大結晶片の短軸長を測定する。溶融温度に対して結晶核の数Nおよび短軸長をプロットすると、溶融温度の高いガラスほどNは少なく、融点(1033°C)に近いほどNの値は大きくなった。また短軸長の大きさは溶融温度が高いほど小さく、融点に近いほど大きくなった。これらの結果は不均質液体モデルの構造と合致する。(B)上記の溶融熱履歴をもつ2種のガラスを示差熱分析(DTA)によって結晶化挙動を解析した。

バルクガラスと粉末ガラス(平均粒径400ミクロン)を使用した。昇温速度1°C/分20°C/分で加熱すると700°C750°Cに結晶化ピーク(ピーク温度Tc)が現われた。Tcはガラスの溶融温度が高いほど高く、融点に近いほど低くなった。加熱速度が速くなるとTcの温度差は増大した。粉末ガラスではなお表面結晶化の影響が大きいことが判明した。DTA測定途中のガラスを取り出し、微結晶の数Nを顕微鏡によって測定した。Nは溶融温度が高いほど少なく、融点に近いほど多くなった。これらの結果は融液中には微結晶核が温度に応じて分布していると仮定すると説明できる。1.33Li_2O・67SiO_2(モル%)組成の融液を対象とした。以下の4種の実験を行なった。1300°C、20時間溶融して作製した融液を1035°C1200°Cまでの種々の温度に2時間保持した。その急冷ガラスを600°C650°Cの各温度で20分45分熱処理し、生成した微結晶の数Nを光学顕微鏡を使って数えた。また最大結晶片の短軸長を測定した。微結晶の数Nは、溶融温度の高いガラスほど少なく、短軸長の大きさは溶融温度が高いほど小さくなった。これらの結果は不均質液体モデルと合致した。2.2種の溶融熱履歴をもつガラスを示差熱分析(DTA)によって結晶化挙動を解析した。昇温速度1°C/分20°C/分で加熱すると700°C750°Cに結晶化ピーク(Tc)が現われた。Tcはガラスの溶融温度が高いほど高くなった。3.分相組成(31Li_2O・69SiO_2)についても同様な熱処理を行なった。500°Cで核生成させ600°Cで成長させた。ガラスは分相して乳白色になったが、微結晶の数Nは高温になるほど減少した。Li_2Oリッチ相に微結晶核が存在していたと推測された。4.35Li_2O組成のガラスは分相は起こらなかったが、微結晶の数Nの溶融温度依存性は(a)の場合とと同じであった。同じ溶融温度でのNの数を比較すると分相ガラス>33Li_2O・67SiO_2の順であった。5.33Na_2O・67SiO_2組成のガラスを8801300°Cの範囲で溶融し、急冷ガラスの表面の結晶化挙動を調べた。600°Cの熱処理で低温溶融ガラスほど結晶化が速く、結晶粒径も大きくなった。融液構造が溶融温度で変化していることが示差された。以上の結果は溶液中には微結晶核の数が温度に応じて分布している不均質融体モデルを支持することが分かった。
溶存オゾンの吸着による高濃度オゾン反応場の創生と水処理への応用

平成14年度の研究結果から判断された、溶存オゾンの吸着に適した吸着剤(ZSM-5、モルデナイト)を用いてトリクロロエチレン、アセトアルデヒド、及びエタノールとオゾンの反応を観察したところ、バルク水中での反応と比べて著しく増大した。また処理対象物質とオゾンの見掛けの反応速度はそれらの吸着能力が高い吸着剤を用いる程大きいことから、吸着濃縮が反応速度増大に大きな影響を与えていることが示された。さらに、数理モデルによって算出した、吸着状態でのオゾン及び処理対象有機物の濃度を用いることで、吸着材細孔中での反応速度を定量的に説明することができ、同プロセスの装置設計に必要な基礎的事項を整理できた。一方本プロセスは、吸着濃縮によるオゾンと処理対象物質の接触時間の短縮により、有害副生成物の形成を抑制しうるものと期待できる。その実証試験として、水道水質基準に挙げられる2-メチルイソボルネオール(2-MIB)とオゾン処理の副生成物である臭素酸イオンの同時低減を試みた。まず臭素酸イオンの前駆体である臭素イオンと2-MIBの共存水溶液の処理を行ったところ、最適な吸着材を用いて、滞留時間の短縮と溶存オゾン濃度の低下により2-MIBを平均滞留時間1分以内で完全に分解し、臭素酸の生成を規制値以下に抑えることができた。また、水道原水処理に同法を応用する場合、フミン質等溶存有機物の影響が懸念される。その影響を確認するため、水道原水(河川水)を,用いた実験を行ったところ、2-MIBは溶存有機物との競争吸着により、吸着後すぐ脱着した。また、固定層反応装置においても溶存有機物が優先的に吸着しオゾンを消費したが、吸着阻害有機物分解に十分な溶存オゾン濃度と必要な吸着材量を持つ反応器の設計により、2-MIB分解が可能となり、本プロセスが2-MIBの分解と臭素酸生成抑制の両立を可能とすることが実証された。本年度は、溶存オゾンの吸着特性及び吸着状態でのオゾンの分解特性といった基礎的知見の収集を行った。吸着剤としてはシリカアルミナ系吸着剤を用いた。溶存オゾンの吸着特性評価では、シリカアルミナ系吸着剤の有する細孔構造、ならびにシリカとアルミナの組成比(SiO_2/Al_2O_3比)との吸着性能との依存関係を、破過吸着実験を行うことにより評価した。前者においては,細孔構造の異なる3つのゼオライト、すなわち、US-Y(細孔径7.5-10Å)、Mordenite (6.7-7Å)、およびZSM-5(5-5.5Å)を用いて実験を行ったところ、細孔径の減少に従いオゾン吸着容量が増加することが確認され、ZSM-5においてもっとも高い吸着容量が観測された。一方、ZSM-5およびMordeniteに関してSiO_2/Al_2O_3比を変化させた(ZSM-5では303000、Mordeniteでは1090)実験の結果より、SiO_2/Al_2O_3の増加に伴い、オゾン吸着容量が増加することが確認された。吸着状態でのオゾンの分解特性評価では、オゾン水溶液によって完全に破過させた吸着材を一定時間密閉放置後、蒸留水を流通し出口濃度の経時変化を追うことにより脱着量を求め、放置時間と脱着量の関係を調べることで吸着状態でのオゾンの分解速度を測定した。ここでは特に,吸着状態でのオゾンの分解機構について検討を行うため、吸着剤の性質(SiO_2/Al_2O_3比)、溶液pHとオゾン分解特性との関係を評価した。

その結果、分解速度はSiO_2/Al_2O_3比やpHの影響をほとんど受けなかった。特にバルク流体中でのオゾン分解はpHの影響を強く受けることから、吸着状態でのオゾン分解は、バルク流体中のそれとは異なる機構でその分解が進むことが考えられた。平成14年度の研究結果から判断された、溶存オゾンの吸着に適した吸着剤(ZSM-5、モルデナイト)を用いてトリクロロエチレン、アセトアルデヒド、及びエタノールとオゾンの反応を観察したところ、バルク水中での反応と比べて著しく増大した。また処理対象物質とオゾンの見掛けの反応速度はそれらの吸着能力が高い吸着剤を用いる程大きいことから、吸着濃縮が反応速度増大に大きな影響を与えていることが示された。さらに、数理モデルによって算出した、吸着状態でのオゾン及び処理対象有機物の濃度を用いることで、吸着材細孔中での反応速度を定量的に説明することができ、同プロセスの装置設計に必要な基礎的事項を整理できた。一方本プロセスは、吸着濃縮によるオゾンと処理対象物質の接触時間の短縮により、有害副生成物の形成を抑制しうるものと期待できる。その実証試験として、水道水質基準に挙げられる2-メチルイソボルネオール(2-MIB)とオゾン処理の副生成物である臭素酸イオンの同時低減を試みた。まず臭素酸イオンの前駆体である臭素イオンと2-MIBの共存水溶液の処理を行ったところ、最適な吸着材を用いて、滞留時間の短縮と溶存オゾン濃度の低下により2-MIBを平均滞留時間1分以内で完全に分解し、臭素酸の生成を規制値以下に抑えることができた。また、水道原水処理に同法を応用する場合、フミン質等溶存有機物の影響が懸念される。その影響を確認するため、水道原水(河川水)を用いた実験を行ったところ、2-MIBは溶存有機物との競争吸着により、吸着後すぐ脱着した。また、固定層反応装置においても溶存有機物が優先的に吸着しオゾンを消費したが、吸着阻害有機物分解に十分な溶存オゾン濃度と必要な吸着材量を持つ反応器の設計により、2-MIB分解が可能となり、本プロセスが2-MIBの分解と臭素酸生成抑制の両立を可能とすることが実証された。
口腔扁平上皮癌の浸潤増殖動態に関する実験的研究-特に浸潤様式からみた浸潤機序の解析を中心に-

本研究課題ではin vitroおよびin vivoでの各浸潤モデルにおける浸潤増殖像の検討およびin vivoでは浸潤モデルにおける浸潤像と転移との関係についてそれぞれ検討した。その結果、コラーゲンゲルを用いたin vitro浸潤モデルにおいて各癌細胞の浸潤能に応じた浸潤像を再現することに成功し、浸潤様式が高度になるにつれゲル中へのび漫性の浸潤を認めた。また、浸潤様式4D型の癌細胞ではコラーゲンゲル中に線維芽細胞を入れない状態でも、同様にび漫性の浸潤を認めた。これらの細胞の運動能を検討した結果、浸潤能の高い細胞で浸潤時に自己分泌型の運動促進因子(autocrine motility factor ; AMF)の高い発現を観察し、高浸潤細胞では線維芽細胞の産生するHGF等に頼らず自ら産生する運動因子で浸潤する能力があることが証明された。基質分解能では各種のマトリックスメタロプロテナーゼ(MMP)を検討したところ浸潤能の高い細胞でMMP-2,MMP-9,MT1-MMPの過剰発現を認めた。接着能では細胞間接着分子であるカドヘリンおよびデスモグレインについて検索したところ、浸潤能の低い細胞の浸潤像では細胞間接着が強固に観察されたが、浸潤能の高い細胞の浸潤像では両者の接着分子はいずれも高度に消失していた。癌細胞周囲の間質反応を検索した結果では浸潤様式4D型において周囲に強い結合織造成が認められた。以上より口腔扁平上皮癌の浸潤像の形成には運動能、基質分解能、接着能が密接に関係していることが示唆された。また、最も高度な浸潤様式4D型では顕著な間質反応を伴いながら浸潤して行く様相が観察された。14年度はin vitroとin vivoでの浸潤モデルにおける浸潤増殖像の検討をおこなった。また、in vivoでは浸潤モデルにおける浸潤と転移との関係についても検討した。その結果、コラーゲンゲルを用いたin vitro浸潤モデルにおいて細胞の浸潤能に応じた浸潤像を再現することに成功し、浸潤様式が高度になるにつれゲル中へのび漫性の浸潤を認めた。またこれらの細胞の運動能、基質分解能、接着能を免疫組織化学的に検討した結果、運動能では浸潤能の高い細胞で浸潤時に自己分泌型の運動促進因子(autocrine motility factor ; AMF)の高い発現を観察した。基質分解能では各種のマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)を検討したところ浸潤能の高い細胞でMMP-1,MMP-2,MMP-9/MT1-MMP, MT-3-MMPの過剰発現を認めた。接着能では細胞間接着分子であるE-カドヘリンおよびデスモグレイン-Iについて検索したところ、浸潤能の低い細胞の浸潤像では細胞間接着が強固に観察されたが、浸潤能の高い細胞の浸潤像では両者の接着分子はいずれも高度に消失していた。そこで、同じ癌細胞をヌードマウスの口腔内に移植した正所性移植モデルにおける浸潤像を検討したところ細胞の浸潤能に応じた類似の組織像を再現できることが確認された。また、高度浸潤像を示すOSC-19細胞ではほぼ100%のマウスに頸部リンパ節転移を認めた。現在は上記と同じ抗体を用いて免疫組織学的に、腫瘍の運動能、基質分解酵素、接着能の検索を行い、浸潤像やリンパ節転移との関係について解析を行っている。