hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
戦後日本における「難病」対策の形成と変容に関する医療社会学的研究

本研究は、その成果を踏まえて、日本における難病の公費医療の特質を「疾患名モデル」と位置づけ、これまで未解明だった難病政策の歴史的メカニズムの解明を行った。戦後福祉国家の医療政策において一般医療政策とは異なる手段によって資源配分がなされてきた難病の医療政策の実相を、国費による医学研究事業に着目し検証を行っている。戦後の旧国立療養所の病床転換に関する統計データや、厚生省・厚生労働省の難病研究班の公的資料など関連するデータを再統合し、質的・量的両面から検証を行った。研究の結果、研究と患者の治療が一体化した研究主導型の公費医療が、皆保険の領域外で医療保障を担ってきた経緯が明らかになった。公費医療の目的は、一般に患者の救済をその使命とすると考えられており、医療保障の手段として難病政策を捉える見方は先行研究にも少なくない。しかし研究の結果、難病の公費医療は患者が臨床データを国に提供する見返りとされてきたことが明らかになった。国費による研究班が組織されその構成員である研究医と呼ばれる高度な専門性を有する医師が、疾患の医学研究事業と政策形成を複合的に担ってきた。また、旧国立結核療養所の結核病床が、1970年代以降に多様な難病病床へと変容したことを統計データの再統合により実証的に明らかにした。また、先進諸国のRare Diseases政策を3つのタイプに分類し、類型化を行っている。本研究の平成28年度では、平成27年度より継続している難病政策に関する歴史資料のアーカイブ化と分析作業に並行して、「疾患名モデル」の類型化と分析を行った。戦後の日本の難病政策では、世界でも特殊な形態で研究主導型の公費医療が運用されてきた。研究医を構成員として疾患毎に研究班が組織され、病態概念を確立し、研究謝金として患者へ医療費助成を行う日本の特殊な難病政策の形態を、本研究を通じて申請者は「疾患名モデル」と位置付けてきた。「疾患名モデル」の形成と変容のプロセスについて、難病対策要綱体制以降、疾患毎に編成され拡大した研究班に関する資料調査を実施し、戦後の研究班体制の推移について検証した。また、戦後の旧国立療養所の結核病床推移と難病病床推移の統計データを再編・再構築し、これまで殆ど先行研究が存しない公的病院の難病病床の量的変遷について、基礎的な研究を行った。また、「疾患名モデル」の国際的な位置について、比較研究を行った。Rare Disease政策に関する難病の公費医療の社会支出は国際的にも未整備だが、国際比較の基礎研究に必要な質的・量的要素について検討を行った。更に「疾患名モデル」に基づいて、先進諸国のRare Diseases政策を3つに分類し、類型化を試みている。上記の活動は本研究の目的と計画に添うものであり、研究の達成度は、おおむね順調に進展していると考えられる。本研究は、「医学研究への協力の謝金」という取り扱いによって患者の健康保険の自己負担分を補助あるいは無償化するという、世界的にみても非常にレアで奇妙な難病医療制度が、戦後日本において、どのような歴史的・社会的条件のもとで成立してきたのかについて、歴史社会学的な実証研究を行ってきた。戦後日本は国民に対する医療保障に、主に次の2つの手段を用いてきた。
相互作用「場」を活性化するコミュニケーション力の研究

対人関係を適切に解読することを学ぶことによってコミュニケーションの誤りは少なくなり、親密な関係を発展させることが可能になる。コミュニケーション行動の特徴を基にして関係を判断しており、その判断を基にして相互作用している。主として、同性による2者間会話、異性による2者間会話、4人集団による会話実験を実施の研究成果を踏まえて、相互作用相手との関係開始・継続の動機、相互作用についての満足、課題解決場面での解決行動との関連について、自他の認知、言語、非言語行動の指標群から場の活性化を目指すために有効なコミュニケーション行動を明らかにすることを目指した。2者間会話の活性化としては、発話時間,手の動きの大きさ,ジェスチャー,頭部移動が有効な指標であった。解決課題の有無を条件とした4人集団会話では、コミュニケーション行動と葛藤認知,心理的な満足度等との関連について検討した.課題解決条件は意見を出し合うことに伴う葛藤が高まりやすいが,同時に参加度,満足度も高い.チャット条件では社会的外向性や非言語的な表出スキルなどの個人特徴が有意な効果を示していた.話し合いに対する満足感は,課題解決条件では話し合いへの積極的な関与が,チャット条件ではメンバーへの配慮が各々重要な要因であった.集団場面での課題解決には主張,他者認知,傾聴,関係調整等の多くの社会的スキルが必要になり,トレーニングの有効なプログラムとして今後の活用がさらに期待される.対人関係を適切に解読することを学ぶことによってコミュニケーションの誤りは少なくなり、親密な関係を発展させることが可能になる。解決課題の有無を条件とした4人集団会話では、コミュニケーション行動と葛藤認知,心理的な満足度等との関連について検討した.課題解決条件は意見を出し合うことに伴う葛藤が高まりやすいが,同時に参加度,満足度も高い.チャット条件では社会的外向性や非言語的な表出スキルなどの個人特徴が有意な効果を示していた.話し合いに対する満足感は,課題解決条件では話し合いへの積極的な関与が,チャット条件ではメンバーへの配慮が各々重要な要因であった.集団場面での課題解決には主張,他者認知,傾聴,関係調整等の多くの社会的スキルが必要になり,トレーニングの有効なプログラムとして今後の活用がさらに期待される.問題解決課題を与えた、2人、4人によるコミュニケーション実験を設定した。言語、非言語コミュニケーション行動を観察、記録した。2人会話では、実験条件として立場(課題に対する指向性を操作した。指向性の一致群/不一致群を作成した)とスキル(高群ペア/低群ペア:募集時の質問紙の結果を利用して操作した)を操作し、同性同士のペア(52名26組:女性36名、男性16名)による会話を行った。4人会話条件では、男女混合の10組が課題解決条件とチャット条件に配置された。上記と同様にビデオ記録が行われた。立場が異なる場合に相手に対する視線量が減少し、特定の発言が増加、発言量に差が生じることが示された。それらの行動は対人認知や葛藤に否定的な影響を与えていた。また、個人のスキルの程度によって、手がかりとなる行動(=対人認知に影響する行動)に違いが見られた。具体的にはスキル低群では相手から自分に向けられた視線量が葛藤認知などに影響したのに対し、スキル高群では発話の影響が大きく見られた。この結果を踏まえ、参加者が相互作用時に注目していた行動(事後報告)と対人認知の関連性を検討すると、スキル高群は相手の発言内容に注目する傾向が見られたのに対し、スキル低群では音声的な情報に注目することが分かった。以上の結果から、立場が異なることで行動に変化が生じるが、それが葛藤認知に至るプロセスには個人のスキルによる違いが見られることが分かった。また、男女大学生を対象とした社会的スキル・トレーニング事態において、相互作用を行う2者の対人関係種類についての解読、また、設定した2者場面における顔面表情の推移の解読各々において、解読者の社会的スキル、パーソナリティの効果について検討し、非言語チャネルの持つ役割についての検討し、ACT(非言語表出性)の判別力の高さ、また、身体動作の有効な手がかり性が示されている。今年度は、下記の実験を実施し、前年度の成果と併せて、いくつかの考察を行った。a)同性による2者間会話(実験参加者は大学生120名、男性50名、女性70名、会話時間は12分間)。自他の認知評定からすると、会話相手の表現力が低い、自己抑制の傾向がある、外向性が低い場合に、より相手に合わせた行動をする傾向が示された。b)異性による2者間会話(大学生と大学院生の男女各30名の計60名が対象。会話は2分間,10分間の2セッション実施。

対人距離、腕の動き、発話時間、発話内容取得のために3Dトラッカ、・加速度センサ、マイクを使用)、会話相手への親密さはうなずき(+)、個人の発言時間(-)と有意な関連が見られ、関係を開始し場を維持するためには男女ともに腕の動きの多さが有効であることが示された、c)4人集団によるコミュニケーション実験(ラウンジ形式の場面を設定)をさらに7組実施した(前年度の結果と含めて検討した。特定の課題を与えず、互いの知り合いになるようなチャット場面とした)。この結果を既設の測定装置により手腕動作、視線方向、および、観察者によるコーディングにより解析した。なお、参加者の個人特性、相互の認知評定を求め、得られた言語/非言語指標の特徴把握、評定値との関連についても検討した。課題解決に正解できた組は、積極的に発言し、それに伴って葛藤、緊張を生じやすい。かつ、他者に対する配慮にメンバー間の差は少ない。また、課題解決を要することによって葛藤が生じやすいものの、積極的に関与し、意見や葛藤の調整をすることから満足感も大きく、社会的スキル・トレーニングに多面的に有用であることが分かる。解決課題のない場面では個人特徴の影響が示されやすいことも示唆された。これらのことから、課題としての難易度の高くない話し合い場面では適度な競争と配慮がなされ、集団活動の基礎力向上に効果を有すると考えられる。難易度が高い場面は、自己主張、集団生産性向上には適している反面、配慮的側面を補うプログラムを用意する必要が示唆された。最終年度にあたり、これまで実施した研究結果をまとめること、成果を内外に発表し、議論することが主眼となった。a)同性による2者間会話、b)異性による2者間会話、c)4人集団によるコミュニケーション実験(ラウンジ形式の場面)の研究成果を踏まえて、相互作用相手との関係継続の動機、相互作用についての満足、課題解決場面での解決行動との関連について、自他の認知、言語、非言語行動の指標群からいくつかの規則性を示す結果が得られ、それらについて、国内、海外の学会等で発表した。課題としての難易度の高くない話し合い場面では適度な競争と配慮がなされ、集団活動の基礎力向上に効果を有すると考えられた。また、問題解決を要する難易度が高い場面では、自己主張、集団生産性向上に適していた。さらに、未知の2者関係がその後親密な関係に展開するために主要な働きを示すチャネルとしては、手のジェスチャ、発話時間などが重要な手がかりになることがこれまでの結果に加えて示された。そして、より多人数の相互作用場面におけるコミュニケーション行動の検討結果から得られるコミュニケーション行動指標を含めて検討するならば、視覚的な注目度の高さとも関連する手のジェスチャー、視線方向(頭の向き)が有効であると確認された。これらを踏まえて、場の活性化を目指す趣旨から、円滑な相互作用を促すためのトレーニングプログラムとして、一定の課題を与えた小集団でのコミュニケーション、2人による集中度の高い自己開示的コミュニケーションが重要であることが考えられる。複数の種類の場を勘案するならば、心理的適応度指標、複数の社会的スキル指標を用いることによって高い精度で、場の活性化を把握するのに有効であることが示された。今後をさらに、複数の年齢、所属性を含めて一般化を図りたい。2,4人の会話行動データをほぼ収集できた。言語、非言語行動指標については、膨大なデータ数であり、特にコーディングに人手、時間がかかるが、その性質を勘案した上で、概ねの進捗段階と言える。
発がんとがん予防における腸内フローラの役割の解明と機能的腸内菌の開発

2.腸管内でPhIPの解毒抱合体を脱抱合する腸内菌叢由来のβ-glucuronidase、cysteine conjugate β-lyaseの活性を、上記の抗生物質処理を行ったラットの糞便を用いて測定した。その結果、β-glucuronidase活性およびcysteine conjugate β-lyase活性は、いずれの抗生物質によっても低下していた。4.リコペン産生プラスミド保有大腸菌の菌体をラットに投与し、大腸発癌物質azoxymethaneによって誘発されるACF数が抑制されるかどうかを調べた。その結果、リコペン産生大腸菌投与群ではベクタープラスミド保有大腸菌を投与した場合に比べてACF数が有意に減少していた。さらに、4個以上のaberrant cryptを持つfocusの数も有意に減少していた。
遅延報酬の直接経験に基づく報酬獲得行動の形成機構

液体報酬を用いた報酬探索課題をデザインした.この課題では,健常ヒト被験者が,遅延する液体報酬を待つ経験試行と,その経験に基づいて再び遅延する液体を待つ探索試行を繰り返していく.経験試行では被験者は報酬が得られるまで待つことが要求され,探索試行では,報酬が得られるまで遅延時間を待つことができるし,待つのをいつでもやめて次の試行に移ることができる.この課題遂行中の健常ヒト被験者の脳活動を,機能的MRI撮像により測定した.この実験で重要になるのは,遅延時間中の脳活動変化であるので,高い空間解像度の撮像が可能になるマルチバンド加速撮像を行なった.被験者がMRI撮像中に液体を飲むことにともない,被験者の頭は動く.その動きに由来する画像の雑音を最小化するためのオフライン処理方法を開発した.行動解析の結果,被験者は経験試行で長い時間待ち,獲得した報酬が少ないときほど,後の探索試行で待つのをやめることが多かった.そして,経験試行と探索試行の遅延時間における脳活動動態を,期待効用モデルにより記述した.経験試行中,被験者はいつ報酬が得られるか事前にわからない一方で,過去の経験からある程度は予測するという前提に基づいて,ベイズ推定によりモデル化した.探索試行では,経験試行で報酬が得られた時刻から,どれだけ離れた時刻で報酬が得られるかを期待する確率分布を,ベイズ推定によりモデル化した.経験試行では,期待効用モデルで予測される脳活動が,前頭前野の頭極部に観察された.探索試行では,報酬が得られるまで待ったとき,同様に前頭前野の頭極部に期待効用モデルで予測される脳活動が観察された.遅延する液体報酬を用いた意思決定課題遂行中のヒト被験者の脳活動を断続的に計測するという実験を2実験完了させた.異時的意思決定の実験は,データ解析が終了し,おおむね良好な結果を得て,原著論文を脱稿する間近になった.報酬探索課題では予備的解析からおおむね良好な結果を得ている.2019年度は最終年度であるので,報酬探索課題の解析をすすめて,原著論文執筆に着手する計画である.また,液体報酬を用いた異時的意思決定課題の論文の原著論文を投稿する予定である.合わせて,学会発表等を行なっていく.遅延する液体報酬を直接経験する行動課題を用い,ヒトを対象にし,報酬の経験が,後の意思決定にどのように関わるかを調べた.健常被験者(n=34)は,機能的MRI撮像中に異時的選択課題を遂行した.この課題では,遅延報酬と即時報酬を強制選択法により経験し,その後,自由選択でいずれかを選ぶ.液体を用いた遅延報酬と即時報酬のそれぞれ表す図形が2つ提示された.強制選択により,被験者は遅延報酬と即時報酬を経験した.遅延報酬の場合は,数十秒の遅延後に十数mlの液体報酬を,即時報酬の場合は選択直後により少ない液体報酬を消費した.その後,自由選択により,2つの報酬のいずれかを好きな方を選ぶ.この3試行(強制選択: 2,自由選択:1)を繰り返しながら,即時報酬の量を調整して遅延報酬の主観的価値を推定した.行動解析の結果,強制選択試行の遅延時間の長さに応じて,主観的価値が小さくなる遅延割引が観察された.画像解析では,自由選択において遅延報酬が選択された試行の遅延時間の信号を,期待効用(Jimura et al. J Neurosci 2013)と同様にモデル化したところ,前部前頭前野において顕著な効果がみられた.さらに遅延報酬の強制選択試行においても顕著な効果がみられた.そして,自由選択試行から推定した遅延割引の大きさと,遅延報酬の強制選択試行における前頭前野の期待効用効果の相関を調べてみると,遅延割引が小さい(異時的意思決定に自己制御が強い)被験者ほど期待効用効果が顕著であることがわかった.1実験目の異時的意思決定課題の実施が終了た.解析の現状は上記実績に示した通りであり,興味深い結果が得られたと判断している.さらに,2実験目の報酬探索課題の計画に着手し,概ね実験デザインが固まった.液体報酬を用いた報酬探索課題をデザインした.この課題では,健常ヒト被験者が,遅延する液体報酬を待つ経験試行と,その経験に基づいて再び遅延する液体を待つ探索試行を繰り返していく.経験試行では被験者は報酬が得られるまで待つことが要求され,探索試行では,報酬が得られるまで遅延時間を待つことができるし,待つのをいつでもやめて次の試行に移ることができる.この課題遂行中の健常ヒト被験者の脳活動を,機能的MRI撮像により測定した.この実験で重要になるのは,遅延時間中の脳活動変化であるので,高い空間解像度の撮像が可能になるマルチバンド加速撮像を行なった.被験者がMRI撮像中に液体を飲むことにともない,被験者の頭は動く.

その動きに由来する画像の雑音を最小化するためのオフライン処理方法を開発した.行動解析の結果,被験者は経験試行で長い時間待ち,獲得した報酬が少ないときほど,後の探索試行で待つのをやめることが多かった.そして,経験試行と探索試行の遅延時間における脳活動動態を,期待効用モデルにより記述した.経験試行中,被験者はいつ報酬が得られるか事前にわからない一方で,過去の経験からある程度は予測するという前提に基づいて,ベイズ推定によりモデル化した.探索試行では,経験試行で報酬が得られた時刻から,どれだけ離れた時刻で報酬が得られるかを期待する確率分布を,ベイズ推定によりモデル化した.経験試行では,期待効用モデルで予測される脳活動が,前頭前野の頭極部に観察された.探索試行では,報酬が得られるまで待ったとき,同様に前頭前野の頭極部に期待効用モデルで予測される脳活動が観察された.遅延する液体報酬を用いた意思決定課題遂行中のヒト被験者の脳活動を断続的に計測するという実験を2実験完了させた.異時的意思決定の実験は,データ解析が終了し,おおむね良好な結果を得て,原著論文を脱稿する間近になった.報酬探索課題では予備的解析からおおむね良好な結果を得ている.40人程度の被験者を目標にして,2実験目の実施に着手し,2018年度前半に終了させる.1実験目の追加解析を行い,論文にまとめていく.とりわけ,テンソル独立主成分分析を用いた時系列信号解析に注力する.あわせて学会発表をしていく.2019年度は最終年度であるので,報酬探索課題の解析をすすめて,原著論文執筆に着手する計画である.また,液体報酬を用いた異時的意思決定課題の論文の原著論文を投稿する予定である.合わせて,学会発表等を行なっていく.実験が当初予定していたよりも順調に進んだため.解析では,新規設備を導入せずに,既存設備で間に合わせたため.本年度は2実験目の実施に費用がかかる.また,データ量が増えると予想しており,解析用のハードウェアの増強が必要になる予定である.2018年度末の時点で,計画当初の予想と比較して,画像データの量が少なく,計算機環境を既存の設備で間に合わせることができたため次年度使用額が生じた.しかし本年度,データ量は当初の予想どおりに増大する予定であり,データ増大にともなう計算機・コンピュータ環境・ディスク装置の整備,解析の人件費,行動実験のデータ収集に必要な人件費に充当する予定である.また,学会発表の旅費,出版費用に拠出する予定である.
多次元光学情報の高度情報解析による知的センシング

物体の成分や特徴,組成を非破壊・非接触で知ることができる分光解析は,食品の産地判別,医薬品原料の種別,有害物質の推定,品質確認など,様々な応用が期待されている技術である。本研究では,可視域外の波長を含むワイドバンド光の反射・吸収・発光特性のデータに基づく深層学習により,従来に比べ圧倒的に少ない物理計測情報量で,最高レベルの識別精度を実現する知的センシング技術を開発する。そして,深層学習結果に基づき,識別問題に有効な特徴量抽出に特化した光学システムを構築し実験することで,従来法では不可能な,極めて簡素な光学系を用いた素材識別,物質含有量の定量計測を実現できることを示す。
緑色イオウ細菌の光化学反応中心複合体の分子構築と電子伝達機構に関する研究

今年度の研究において得られた成果は以下のとおりである。1.レーザー閃光照射実験によるナノ秒オーダー解析昨年度に得られていた反応中心の粗精製標品をさらに精製し、最終的にコアタンパク(68kDa)とチトクロムc_<C551>(21kDa)からなる標品(CRC-2)を得た。フェリシアン化カリウム、アスコルビン酸による酸化-還元差スペクトルから求められたヘムcの含量は、P840あたり1.7個であった。また、27±3個のBChlaと6-8個のBChl663が存在し、アンテナサイズとしては、ほぼ最小であると考えられる。CRC-2はすでにFe-Sセンターが破壊され、定常光照射によるトトクロム_<C551>の酸化活性はみられなかった。しかしレーザー閃光照射実験では、初期電荷分離(P840^+Bchl663^-)とその電荷再結合によるP840^Tの形成、及びそれに伴う遅延蛍光が観察された。このような遅延蛍光は、二次電子受容体であるフィロキノンを除去した光化学系I反応中心においても見られる。2.安定な電荷分離を示す複合体の単離・精製の試み反応中心に存在するFe-Sセンターは酸素に不安定なため、精製途中で容易に破壊され、安定な電荷分離が生じない。そこで嫌気グローブボックス内での単離を試み、精製の初期段階での活性の安定性を調べた。その結果、嫌気的操作も必要だが、タンパク質そのものの不安定さが示唆された。来年度は、好熱菌のC.tepidumを材料にして複合体の単離・精製を試みる予定である。3.チトクロムcサブユニットの一次構造解析構造解析に必要なチトクロムcサブユニットの遺伝子はすでにクローニングを行った。今後DNA配列を決定するとともに、形質転換系の構築を検討したい。
慢性骨髄性白血病の臨床的イマチニブ耐性機序とLyn高発現性耐性細胞株の包括的解析

1.CML患者臨床サンプルを用いた解析:計142例の症例(初発例は76例)における臨床効果と、遺伝子発現を調べた。K-M法解析では、細胞遺伝学的効果は初発例で、60ケ月でCCyRが94%であった。RQ-PCRにて、BCR-ABL mRNA発現を調べた。60ケ月でMMRが初発例で90%、CMRは(まだ途中であるが)35%であった。初期6ケ月間の平均投与量別に解析すると400mg未満では成績が有意に低く、500mg以上群では0コピー達成率が400-500mg群より高かった。ABL遺伝子変異検出は42例まで増やして調べたが、変異はPh陽性ALLの1例のみであり慢性期患者ではABL変異は少ないと考える。Lyn遺伝子発現は一部の患者で上昇する例があり、BACH2遺伝子発現はイマチニブ治療中の患者群では上昇していた。2.イマチニブ感受性株と耐性株の解析:イマチニブ感受性株MYLと抵抗性亜株MYL-Rの解析を継続した。Lynに対するsiRNA導入実験では、MYLでは変化がなかったのに対してMYL-Rでは細胞増殖抑制、アポトーシス誘導、イマチニブ感受性の部分的回復を認めたことから、耐性化にLynが関与していることが考えられた。さらにBimの発現とリン酸化を検討したBimはMYL-Rでは発現およびリン酸化が亢進していた。新規TKIであるダサチニブは、MYL-Rのリン酸化BCR-ABLを抑制し、細胞増殖も抑制した。これらのことから、MYL-Rにおけるイマチニブ耐性はダサチニブで克服できる可能性を示した。さらに新規TKI ABT-737はMYLを含むCML細胞株に対して増殖抑制効果を示した。本年度は以下のとおり実施した。1. CML患者臨床サンプルを用いた解析:細胞遺伝学的効果は初発例晩期例ともに、12ヶ月でCCyRが約90%であった。12ヶ月でMMRが初発例で64%、晩期例で50%であった。経時的に見るとBCR-ABL mRNAの減少は三相性を示し、好中球FISHの減少とパラレルであった。多くの例では投与開始2週目でBCR-ABL mRNAは上昇した。、ABL遺伝子変異検出は現在まで調べたCML約30例では変異は見つかっていない。2.イマチニブ感受性株と耐性株の析:イマチニブ感受性株MYLと抵抗性亜株MYL-Rを樹立した。両細胞株ともABL遺伝子変異、BCR-ABLの遺伝子増幅及び発現亢進は認めなかった。イマチニブ添加によりBCR-ABLとCrkLのリン酸化は両細胞株とも同程度に抑制され、MYL-Rにおけるイマチニブ耐性機序はBCR-ABL非依存性であった。MYL-RではLynの高発現に伴うLyn蛋白のリン酸化亢進を認め、JNK、ERK、STAT5蛋白のリン酸化亢進も認めた。MYL-RにPP2、Zoledronic acidを添加すると増殖が抑制された。MYL-Rに対するLynの発現抑制実験では細胞増殖抑制、アポトーシス誘導、イマチニブ感受性の部分的回復を認めたことから、耐性化にLynが関与していることが考えられた。MYL-RではIFNα、Zoledronic acid、PP2、CGP76030、SCH66336、FK228等の薬剤はイマチニブとの併用により増殖抑制効果が増強した。

このようなデータの結果を踏まえ最終年度となる来年度は、臨床症例をさらに増やし、また細胞株実験でも、BCR-ABL非依存性耐性関与が予想される分子Lyn、Bim, Bach2、Bcl-2等の発現の検討をさらに進めたい。1.CML患者臨床サンプルを用いた解析:計142例の症例(初発例は76例)における臨床効果と、遺伝子発現を調べた。K-M法解析では、細胞遺伝学的効果は初発例で、60ケ月でCCyRが94%であった。RQ-PCRにて、BCR-ABL mRNA発現を調べた。60ケ月でMMRが初発例で90%、CMRは(まだ途中であるが)35%であった。初期6ケ月間の平均投与量別に解析すると400mg未満では成績が有意に低く、500mg以上群では0コピー達成率が400-500mg群より高かった。ABL遺伝子変異検出は42例まで増やして調べたが、変異はPh陽性ALLの1例のみであり慢性期患者ではABL変異は少ないと考える。BACH2遺伝子発現はイマチニブ治療中の患者群では上昇していた。2.イマチニブ感受性株と耐性株の解析:イマチニブ感受性株MYLと抵抗性亜株MYL-Rの解析を継続した。Lynに対するsiRNA導入実験では、MYLでは変化がなかったのに対してMYL-Rでは細胞増殖抑制、アポトーシス誘導、イマチニブ感受性の部分的回復を認めたことから、耐性化にLynが関与していることが考えられた。さらにBimの発現とリン酸化を検討したBimはMYL-Rでは発現およびリン酸化が亢進していた。新規TKIであるダサチニブは、MYL-Rのリン酸化BCR-ABLを抑制し、細胞増殖も抑制した。これらのことから、MYL-Rにおけるイマチニブ耐性はダサチニブで克服できる可能性を示した。さらに新規TKI ABT-737はMYLを含むCML細胞株に対して増殖抑制効果を示した。
混和材を用いたコンクリートにおける塩害-中性化の複合劣化進行予測手法の構築

本研究は,混和材を用いたコンクリートにおける塩害・中性化の複合劣化進行予測手法構築を目的としており,その予測手法を構成するモデルについての検討を行った.具体的検討内容と成果は,以下の通りである.1.フライアッシュおよび高炉スラグ微粉末に水酸化カルシウムを添加したペーストを用いて実験を行い,混和材が生成するC-S-Hの組成を基礎的に検討した.その結果,生成するC-S-HのCa/Si比は,水和の程度および水酸化カルシウム量に依存して経時変化することを明らかにした.さらに,Ca/Siモル比を推定するモデルを提案した.2.混和材の水和により生成するC-S-Hの塩化物イオン固定量を把握するため,混和材の種類・置換率・材齢の異なる硬化体での固定化量,さらに試薬合成したC-S-Hにおける固体化量を測定し,C-S-Hの組成の影響について検討した.その結果,C-S-Hの塩化物イオン固定量はCa/Si比によって変化することを明らかにし,C-S-Hの組成の影響を考慮した固定化モデルを提案した.3.混和材がコンクリートの塩化物イオン浸透に及ぼす影響について検討するため,内部組織と塩化物イオン拡散係数の関係についての実験的検討を行った.その結果,これらは混和材の種類や置換率に影響されること,さらに炭酸化の影響が大きいことが明らかになった.また,塩化物イオンの移動経路に関係すると考えられる空隙量と硬化体内部の表面積を用いることで,拡散係数を評価できた.さらに,水和生成物の表面積,空隙量により拡散係数を推定する式を提案した。上記13の成果に基づき,フライアッシュや高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートの塩害・中性化複合劣化予測手法を構築した.予測手法は,特定の条件下では精度良く劣化進行をできたが,より広範囲な条件における適用に課題を残した.これは,予測手法を構成する要素モデルの精度に起因するものと考えられた.本研究は,混和材を用いたコンクリートにおける塩害・中性化の複合劣化進行予測手法構築を目的としており,その予測手法を構成するモデルについての検討を行った.具体的検討内容と成果は,以下の通りである.1.フライアッシュおよび高炉スラグ微粉末に水酸化カルシウムを添加したペーストを用いて実験を行い,混和材が生成するC-S-Hの組成を基礎的に検討した.その結果,生成するC-S-HのCa/Si比は,水和の程度および水酸化カルシウム量に依存して経時変化することを明らかにした.さらに,Ca/Siモル比を推定するモデルを提案した.2.混和材の水和により生成するC-S-Hの塩化物イオン固定量を把握するため,混和材の種類・置換率・材齢の異なる硬化体での固定化量,さらに試薬合成したC-S-Hにおける固体化量を測定し,C-S-Hの組成の影響について検討した.その結果,C-S-Hの塩化物イオン固定量はCa/Si比によって変化することを明らかにし,C-S-Hの組成の影響を考慮した固定化モデルを提案した.3.混和材がコンクリートの塩化物イオン浸透に及ぼす影響について検討するため,内部組織と塩化物イオン拡散係数の関係についての実験的検討を行った.その結果,これらは混和材の種類や置換率に影響されること,さらに炭酸化の影響が大きいことが明らかになった.また,塩化物イオンの移動経路に関係すると考えられる空隙量と硬化体内部の表面積を用いることで,拡散係数を評価できた.さらに,水和生成物の表面積,空隙量により拡散係数を推定する式を提案した。上記13の成果に基づき,フライアッシュや高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートの塩害・中性化複合劣化予測手法を構築した.予測手法は,特定の条件下では精度良く劣化進行をできたが,より広範囲な条件における適用に課題を残した.これは,予測手法を構成する要素モデルの精度に起因するものと考えられた.本研究は,混和材を用いたコンクリートにおける塩害-中性化の複合劣化進行予測手法構築を目的としており,その予測手法を構成するモデルについての検討を行った.具体的検討内容と成果は,以下の通りである.1.フライアッシュおよび高炉スラグ微粉末に水酸化カルシウムを添加したペーストを用いて実験を行い,混和材がポゾラン反応によって生成するC-S-Hの組成を基礎的に検討した.その結果,混和材の水和によって生成するC-S-HのCa/Si比は,水和の程度および水酸化カルシウム量に依存して経時変化することを明らかにした.さらに,Ca/Siモル比を推定するモデルを提案した.2.混和材を用いたコンクリートの配合・材齢が硬化体中における塩化物イオンの平衡関係に及ぼす影響について検討した.また,固定塩化物イオンをフリーデル氏塩の化学結合による固相塩化物イオンと,C-S-Hの物理的吸着による吸着塩化物イオンとに分離し,それぞれの水和生成物の組成及び量と固定塩化物イオン量との関係についても基礎的に検討を加えた.その結果,固定塩化物イオンを固相塩化物イオンと吸着塩化物イオンとに分離した場合,吸着塩化物イオンの占める割合が大きいことがわかった.3.混和材がコンクリートの塩化物イオン浸透に及ぼす影響について検討するため,内部組織と塩化物イオン拡散係数の関係についての実験的検討を行った.その結果,これらは混和材の種類や置換率に影響されること,さらに炭酸化の影響が大きいことが明らかになった.また,塩化物イオンの移動経路に関係すると考えられる空隙量と硬化体内部の表面積を用いることで,拡散係数を評価できた.

さらに,水和生成物の表面積,空隙量により拡散係数を推定する式を提案した。本研究は,混和材を用いたコンクリートにおける塩害-中性化の複合劣化進行予測手法構築を目的としており,その予測手法を構成するモデルについての検討を行った.具体的検討内容と成果は,以下の通りである.1.フライアッシュおよび高炉スラグ微粉末に水酸化カルシウムを添加したペーストを用いて実験を行い,混和材が生成するC-S-Hの組成を基礎的に検討した.その結果,生成するC-S-HのCa/Si比は,水和の程度および水酸化カルシウム量に依存して経時変化することを明らかにした.さらに,Ca/Siモル比を推定するモデルを提案した.2.混和材の水和により生成するC-S-Hの塩化物イオン固定量を把握するため,混和材の種類・置換率・材齢の異なる硬化体での固定化量,さらに試薬合成したC-S-Hにおける固体化量を測定し,C-S-Hの組成の影響について検討した.その結果,C-S-Hの塩化物イオン固定量はCa/Si比によって変化することを明らかにし,C-S-Hの組成の影響を考慮した固定化モデルを提案した.3.混和材がコンクリートの塩化物イオン浸透に及ぼす影響について検討するため,内部組織と塩化物イオン拡散係数の関係についての実験的検討を行った.その結果,これらは混和材の種類や置換率に影響されること,さらに炭酸化の影響が大きいことが明らかになった.また,塩化物イオンの移動経路に関係すると考えられる空隙量と硬化体内部の表面積を用いることで,拡散係数を評価できた.さらに,水和生成物の表面積,空隙量により拡散係数を推定する式を提案した。4.上記13の成果に基づき,フライアッシュや高炉スラグ微粉末を用いたコンクリートの塩害-中性化複合劣化予測手法を構築した.予測手法は,特定の条件下では精度良く劣化進行をできたが,より広範囲な条件における適用に課題を残した.これは,予測手法を構成する要素モデルの精度に起因するものと考えられた.
水分の供給を受けるコンクリートの中性化進行予測手法の開発

本研究では、水分の供給を受けるコンクリートの中性化進行予測手法を開発するために、モルタル供試体を用いて以下の実験を行った。1.促進中性化試験および促進試験中に定期的に供試体に水分を供給する散水促進中性化試験を行った供試体の中性化深さの経時変化の測定2.任意の含水率に調整した供試体を用いた水分浸透実験による、浸透水分量および供試体内の含水率分布の経時変化の測定3.任意の材令において乾燥または水分の供給を受ける場合のセメントの結合水量の経時変化の測定その結果、以下の成果が得られた。1.水分浸透実験の結果より、不飽和状態における水分浸透係数を明らかにし、モルタルの微細組織との関係について検討した。この結果から、任意の細孔構造を持つモルタルの水分移動予測手法(水分逸散を含む)を開発した。2.乾燥および水分の供給を受ける場合のセメントの結合水量予測手法と水分移動予測手法を組み合わせることにより、任意の環境条件下で含水量が変化する場合のセメントの水和の進行とそれに伴うモルタルの性質の経時変化を予測することができた。3.水分移動予測手法とセメントの水和進行予測手法を中性化進行予測手法と組み合わせることにより、水分の供給を受ける場合の中性化の進行を精度良く予測することができた。4.3.の中性化進行予測手法により、促進試験中の水和の進行が中性化速度に及ぼす影響を定量的に検討した結果、試験中に水分の供給が有る場合は、セメントの水和が中性化の抑制に大きな役割を果たしていることが明らかとなった。また、水和反応性の低い結合材を使用した場合や初期養生の不十分な供試体を用いて、水和の進行が阻害されるような条件で促進試験を行う場合、中性化速度を過大評価することが明らかとなった。
クロマグロの初回成熟過程における卵巣の分子ダイナミクス

クロマグロ初回産卵魚の成熟特性を明らかにする端緒として、卵巣における成熟誘導遺伝子群の体系的な収集、ならびに初回産卵魚と経産卵魚による比較解析を行った。その結果、卵巣から単離した成熟誘導遺伝子のうち特定の成熟誘導遺伝子の発現が、初回産卵魚と経産卵魚間で異なることが明らかとなった。これらは、本種初回産卵魚を用いた低コスト・省スペースによる採卵技術を開発する上で重要な知見になるもの考えられる。本研究は、クロマグロの初回成熟魚における成熟特性を明らかにするために、(1)クロマグロ卵巣における成熟誘導遺伝子群の体系的な収集ならびに、(2)初回成熟魚ならびに成魚における成熟誘導遺伝子等の発現と上位ホルモンに対する応答性の解明、に焦点を当てて実施した。平成25年度の研究成果は以下の通りである。(1)既知の遺伝子情報を利用することで、クロマグロ卵巣から成熟誘導因子をコードする計23種類の遺伝子(ステロイド合成酵素、濾胞刺激ホルモン受容体ならびに黄体形成ホルモン受容体等)を単離・同定した。また、クロマグロの全ゲノム情報を利用することで、魚類ではこれまで不明な部分が多かった成熟誘導遺伝子(FMR1等)の単離に初めて成功した。さらに、単離した遺伝子の一部については、得られた塩基配列情報をもとにリアルタイムPCR等による遺伝子の定量系を開発することで、次年度以降に用いる解析ツールを作成した。(2)奄美大島で養殖されたクロマグロ雌3歳魚の卵巣を用いて、成熟誘導遺伝子の卵形成過程における発現動態を解析した。その結果、ステロイド合成酵素や卵巣の発達に関わる因子群の遺伝子発現が成熟期に増加することが明らかとなった。また、血中ステロイドホルモン量(エストラジオール-17β等)の測定から、その血中動態が成熟誘導遺伝子の発現と関連していることがわかった。別途、次年度以降、上位ホルモンに対する当該遺伝子の応答性の明らかにする手始めとして、卵巣の初代培養系を条件検討を行うことで好適条件を見出した。本研究は、クロマグロの初回成熟魚における成熟特性を明らかにするために、(1)クロマグロ卵巣における成熟誘導遺伝子群の体系的な収集ならびに、(2)初回成熟魚ならびに経産卵魚の成熟誘導遺伝子等の発現と上位ホルモンに対する応答性の解明を目的としている。平成26年度研究成果は以下の通りである。(1)既知の遺伝子情報やクロマグロの全ゲノム情報を用いることで、クロマグロ卵巣から成熟誘導因子をコードする遺伝子27個(activin beta B、activin receptor type II、androgen receptor等)を単離した。さらに、単離した一部の遺伝子については、塩基配列情報をもとに遺伝子の定量系の開発を行った。(2)奄美大島で養殖された雌4歳魚の群成熟率や成熟期における血中雌性ホルモン量の動態を解析し、これら結果を3歳魚のものと比較検討した。その結果、卵黄形成期から産卵期において3歳魚は約40%の個体が成熟していたのに対して、4歳魚では全ての個体が成熟することが明らかとなった。さらに、estradiol-17beta、estroneならびにestriolの血中量は卵黄形成期に高値を示したが、その値はいずれも初回産卵魚(3歳魚)と比べて有意に高いことがわかった。また、3歳魚ならびに4歳魚の成熟誘導遺伝子の解析から、follistatin-related proteinやa disintegrin and metalloproteinaseの遺伝子発現が3歳魚で高い値を示すことが判明した。以上の結果より、経産卵魚(4歳魚)と比較して初回成熟魚(3歳魚)では群成熟率や血中雌性ホルモン量等が低いこと、また一部の成熟誘導遺伝子の発現が両者で異なることが明らかとなり、初回産卵魚では成熟に関わる制御機構が経産卵魚と大きく異なる可能性が示唆された。併せて、昨年度開発した卵巣片の生体外培養系を用いて、血中雌性ホルモン量を指標とした上位ホルモン(GtH)の応答性を明らかにした。クロマグロ養殖では、初回産卵魚を用いた低コスト・省スペースによる採卵技術の開発が強く望まれているが、本種初回産卵魚の成熟特性については不明な部分が多い。そこで本研究では、クロマグロ卵巣の成熟誘導遺伝子群の体系的な収集、ならびに初回産卵魚における成熟誘導遺伝子の発現特性等を明らかにすることを目的としている。これまでに、既知の遺伝子情報やクロマグロの全ゲノム情報を用いることで、クロマグロの卵巣から成熟誘導関連因子をコードする遺伝子、約50種類を単離した(平成25-26年度)。また、初回産卵魚ならびに経産卵魚を用いた比較解析から、初回産卵魚では全ての個体が成熟しないこと、また血中雌性ホルモン量が有意に低いことを明らかにしている(平成25-26年度)。平成27年度においては、前年度までに単離した成熟誘導遺伝子を用いて、初回産卵魚と経産卵魚で発現量の比較解析を行った。その結果、初回産卵魚では経産卵魚と比べて、プロゲステロン受容体や雄性ホルモン受容体等の成熟誘導遺伝子が有意に高いことが判明した。また、初回産卵魚の卵巣を用いた初代培養実験の結果、それらの一部の遺伝子が上位ホルモンによって減少する傾向にあることがわかった。他方、初回産卵魚では経産卵魚と比較して、低比重リポタンパク質受容体や特定の転写調節因子の発現量が有意に低いことが明らかとなった。以上の結果より、クロマグロの初回産卵魚では、経産卵魚と比較して卵巣における特定の成熟誘導遺伝子の発現が異なることが明らかとなった。

また、それら遺伝子の多くがステロイドホルモンの産生や受容に密接に関連していることを考え併せると、初回産卵魚では当該遺伝子の差異によって雌性ホルモンの合成・受容不全が生じ、ひいては卵巣の発達度合いが悪い等の成熟不全が起こる可能性が示唆された。クロマグロ初回産卵魚の成熟特性を明らかにする端緒として、卵巣における成熟誘導遺伝子群の体系的な収集、ならびに初回産卵魚と経産卵魚による比較解析を行った。その結果、卵巣から単離した成熟誘導遺伝子のうち特定の成熟誘導遺伝子の発現が、初回産卵魚と経産卵魚間で異なることが明らかとなった。これらは、本種初回産卵魚を用いた低コスト・省スペースによる採卵技術を開発する上で重要な知見になるもの考えられる。引き続きクロマグロの卵巣から成熟誘導因子をコードする遺伝子の単離を行うことで、前年度の結果と併せて計50種類の遺伝子を収集するに至った。また、3歳魚ならびに4歳魚の比較解析から、群成熟率、血中雌ステロイドホルモン量ならびに一部の成熟誘導因子の遺伝子発現が両者間で異なることを明らかにした。さらに、生体外培養系によって、血中雌性ホルモン量を指標とした上位ホルモン(生殖腺刺激ホルモン:GtH)の応答性を明らかにする等、当該年度においては当初の計画通り研究は順調に進捗した。魚類繁殖生理学今年度に引き続き単離した成熟誘導遺伝子の定量系の開発を行い、3歳魚(初回成熟魚)ならびに4歳魚(経産卵魚)の卵巣における当該遺伝子の発現を明らかにする。併せて、成熟段階の異なる卵巣を用いた初代培養系によって、上位ホルモン(GtH)に対する成熟誘導遺伝子の応答性を解析する。さらに、これまでの解析から得られた知見を多角的に比較解析することで、養殖クロマグロの初回成熟魚における生物学的特性を明らかにする。既知の遺伝子情報並びにクロマグロの全ゲノム情報を用いることで、クロマグロの卵巣から成熟誘導因子をコードする遺伝子の単離・同定を行った。また、単離した遺伝子の一部については得られた塩基配列情報をもとに遺伝子の定量系を開発することで、成熟期におけるその発現動態を明らかにした。このように、当該年度においては当初の計画通り研究は順調に進捗した。物品購入について、節約に努めたため、予定購入金額より実支出額が下回ったため。前年度に引き続き、卵形成に関与する成熟誘導遺伝子の体系的収集を行う。さらに養殖クロマグロの初回成熟魚並びに成魚の卵巣を用いて、これらの卵形成におけるこれら遺伝子群の発現をリアルタイムPCR等により定量的に調べる。併せて、ELISAによる血中性ステロイド量の測定や卵巣の組織学的観察を行い、両者における成熟誘導遺伝子の発現との関連性を明らかにする。次年度は、クロマグロ卵巣片を用いた生体外培養実験を行うため、培養に用いる試薬や消耗品等に使用する予定である。当初は、既知の遺伝子情報を用いた成熟誘導遺伝子の単離・同定に関わる解析に費用がかさむことを想定していた。しかしながら、クロマグロの全ゲノム情報を用いることで効率的に遺伝子を単離することが可能となり、結果的に解析コストの削減に繋がった。このため、本年度においては次年度使用額が生じることとなった。
溶融溶媒和物電解液の開拓と高電圧二次電池への応用

二次電池の高エネルギー密度化に向け、既存リチウムイオン電池より高い作動電圧を有する次世代電池の開発が行われている。しかし、正極側が強酸化雰囲気となるため、電解液や電池部材の劣化が激しく起こる。特に、正極中の炭素導電助剤の劣化は電池の安定作動を妨げると報告されているものの、詳しいメカニズムは明らかにされていない。本研究では、5 V級電池の実用化に向け炭素導電助剤の劣化要因を調べることを目的とする。炭素導電助剤を不活性雰囲気下で600-2000 °Cで熱処理し、表面酸素官能基量と黒鉛化度の異なるサンプルを得た。これらの炭素導電助剤サンプルを作用極(導電助剤/バインダー(1/1,w/w))とし、昨年度に見出された高酸化安定性を有する高濃度電解液6 M LiBF4/ジメチルカーボネート中において、酸化電流によるクロノアンペロメトリーを行った。その結果、1200 °Cまでの熱処理によって、酸化反応に起因する電気量の減少が確認された。これは、熱処理によって活性サイトとなる表面酸素官能基が除去され、電解液との反応が抑制されたためである。一方、1500 °C以上の温度で熱処理を行った場合、急激な酸化電気量の増加傾向が認められ、表面酸素官能基以外にも黒鉛化度が酸化反応に大きな影響を与えていることが示唆された。1500 °C以上では黒鉛化が進行し、4.8 V以上の電位において電解液中に存在するリチウム塩の対アニオン(BF4-)が黒鉛状層間に挿入する反応が起こることが確認された。対アニオンの挿入は黒鉛状層間を大きく拡張し、炭素導電助剤の構造を破壊するため、新たな活性サイトが出現することにより更なる酸化反応を引き起こすと考えられる。以上より、炭素導電助剤の表面官能基量の制御に加え、黒鉛状層間への対アニオンの挿入の抑制が、高電圧リチウムイオン電池の可逆作動において必須となることが見いだされた。研究1年目において、次世代5V級リチウムイオン電池の実用化にむけた高酸化耐性の新規高濃度電解液の開発に成功した。研究2年目において、電解液以外の各種電池部材の副反応に着目し、多角度な検討を行った結果、強酸化雰囲気における炭素導電助剤の劣化メカニズムを明らかにし、熱処理温度の最適化を通した不可逆反応の抑制に成功した。高黒鉛化度の炭素導電助剤が活用できる新規機能性電解液を開発する。高電位機能性正極材料は導電性が低いため、電極の導電ネットワークを緻密に形成することが重要である。しかしながら、高黒鉛化度の炭素導電助剤は高電位下でアニオン挿入反応を起こすことから、電池劣化の直接的な原因になる。この問題を解決する方法として、アニオン挿入反応と電解液の溶液構造との関係を調べることで、電極劣化を抑える新規機能性電解液設計を検討する。見いだされた知見に基づき、5 V級リチウムイオン電池の安定充放電を達成する。二次電池の高エネルギー密度化・高電圧化のため、高い反応電位を有する正極材料の採用が求められている。しかし、既存の正極(リチウム基準4 V)を超える5 V級の材料を使用すると、電解液、バインダー、炭素導電材、セパレータなどの部材が強い酸化雰囲気に晒され、また正極材料からの遷移金属の溶出も起こるため、安定的な充放電反応を起こすことができなかった。本研究では、5 V級リチウムイオン電池に向けた新規高安定電解液及び関連部材の開発を目的とした。新規高安定電解液として、常温溶融溶媒和物に着目した。高い酸化安定性を有するリチウム塩と溶媒を選択し、高塩濃度となるように(溶媒/塩モル比<2)混合することで溶融溶媒和物電解液を得た。得られた電解液の酸化分解電位を電気化学的手法により調べた結果、高塩濃度化することにより酸化分解電位が上昇する傾向が認められた。特に最も高濃度の溶融溶媒和物電解液は、リチウム基準5 V以上の電位でも安定であることが分かった。次に、溶融溶媒和物電解液のラマン分光測定を行った結果、全ての溶媒分子がリチウムイオンに配位した状態となっており未配位の溶媒分子が存在しないことが確認された。強いルイス酸であるリチウムイオンに配位し部分的に電子供与することで、最高被占軌道準位が低下し、酸化電位が上昇したと推察した。次に、電解液以外の電池構成材料の検討を行った。高電圧下では電解液の酸化によって微量のフッ化水素が発生し、正極の劣化を引き起こすことが知られている。HFの影響を最小化するため、HF scavenger機能を有するセパレータに新たに着目した。また、高電位における炭素導電材の酸化挙動を調べた結果、電解液の酸化分解と黒鉛状層間へのリチウム塩アニオンの挿入が劣化の原因であることが分かった。以上より、比表面積と黒鉛化度が炭素材料選択における重要因子であることを見出した。商用電解液を適用した際の課題を抽出し、目標とすべき電解液性能・性質を適切に設定することで、商用電解液を大きく超える新規電解液の開発に至ることが可能であった。加えて、新規電解液の基礎物性や局所配位構造を調べることで、新たな電気化学安定化機構やイオン輸送機構が把握でき、高電圧用電解液の設計の基本方向を定めることが可能であった。電解液だけでなく、各種電池部材の改善も必要であると考え、高電圧リチウムイオン電池の安定充

放電に向けた多角的な検討を行った結果、5 V級リチウムイオン電池の安定充放電反応が初めて達成できた。二次電池の高エネルギー密度化に向け、既存リチウムイオン電池より高い作動電圧を有する次世代電池の開発が行われている。しかし、正極側が強酸化雰囲気となるため、電解液や電池部材の劣化が激しく起こる。特に、正極中の炭素導電助剤の劣化は電池の安定作動を妨げると報告されているものの、詳しいメカニズムは明らかにされていない。本研究では、5 V級電池の実用化に向け炭素導電助剤の劣化要因を調べることを目的とする。炭素導電助剤を不活性雰囲気下で600-2000 °Cで熱処理し、表面酸素官能基量と黒鉛化度の異なるサンプルを得た。これらの炭素導電助剤サンプルを作用極(導電助剤/バインダー(1/1,w/w))とし、昨年度に見出された高酸化安定性を有する高濃度電解液6 M LiBF4/ジメチルカーボネート中において、酸化電流によるクロノアンペロメトリーを行った。その結果、1200 °Cまでの熱処理によって、酸化反応に起因する電気量の減少が確認された。これは、熱処理によって活性サイトとなる表面酸素官能基が除去され、電解液との反応が抑制されたためである。一方、1500 °C以上の温度で熱処理を行った場合、急激な酸化電気量の増加傾向が認められ、表面酸素官能基以外にも黒鉛化度が酸化反応に大きな影響を与えていることが示唆された。1500 °C以上では黒鉛化が進行し、4.8 V以上の電位において電解液中に存在するリチウム塩の対アニオン(BF4-)が黒鉛状層間に挿入する反応が起こることが確認された。対アニオンの挿入は黒鉛状層間を大きく拡張し、炭素導電助剤の構造を破壊するため、新たな活性サイトが出現することにより更なる酸化反応を引き起こすと考えられる。以上より、炭素導電助剤の表面官能基量の制御に加え、黒鉛状層間への対アニオンの挿入の抑制が、高電圧リチウムイオン電池の可逆作動において必須となることが見いだされた。研究1年目において、次世代5V級リチウムイオン電池の実用化にむけた高酸化耐性の新規高濃度電解液の開発に成功した。研究2年目において、電解液以外の各種電池部材の副反応に着目し、多角度な検討を行った結果、強酸化雰囲気における炭素導電助剤の劣化メカニズムを明らかにし、熱処理温度の最適化を通した不可逆反応の抑制に成功した。新規正極材料の探索を行う。5Vより高い平均充放電電位を有する正極材料を開発し、常温だけではなく、50°Cを超える高温においても安定的駆動を目指す。新規電解液の局所配位構造と導電材のアニオン挿入との相関関係を明確にする。高電圧においての電極劣化原因として新たに導出されたアニオン挿入反応と電解液の溶液構造との関係を調べることで電極劣化を抑えるデザインを見出す。高黒鉛化度の炭素導電助剤が活用できる新規機能性電解液を開発する。高電位機能性正極材料は導電性が低いため、電極の導電ネットワークを緻密に形成することが重要である。しかしながら、高黒鉛化度の炭素導電助剤は高電位下でアニオン挿入反応を起こすことから、電池劣化の直接的な原因になる。この問題を解決する方法として、アニオン挿入反応と電解液の溶液構造との関係を調べることで、電極劣化を抑える新規機能性電解液設計を検討する。見いだされた知見に基づき、5 V級リチウムイオン電池の安定充放電を達成する。
高精度プローブ法による300GHz帯における誘電特性の評価技術の開発

新たな材料誘電率の計測技術「プローブ後方反射法」を研究開発することにより、実測の事例がない未踏領域である300 GHz帯(190340 GHz)での誘電率の測定を可能とする。新たな計測手法は、独自に開発した高周波プローブの高精度な位置決めの技術を活用して板状材料に配した伝送線路上で共振現象を発現させることで、300 GHz帯での低損失材料の誘電率の評価を実現する。本研究で対象とする周波数範囲は、従来手法である共振器法やテラヘルツ時間領域分光法では観測が難しい“狭間領域"であり、本手法に実現により高い精度で誘電率を連続的な周波数で取得することができる。