hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
物理問題の解決方略とその認知過程の視線追跡技術を使った分析及び形成的評価への応用

(1)視線計測の実験で使用する物理の問題を、フィンランドとチェコとの共同で開発し、高校生を対象にした実験を開始した。解答をグラフと文章の2種類の選択肢で提示する問題である。フィンランドから5月に研究者が来日し、本研究の研究代表者の所属大学で打ち合わせを行った。その後、インターネットを利用したテレビ会議、電子メールによるやりとりを経て、4つの問題を作成した。高校生は左側に書かれた問題文を読み、右側にあるグラフと文章で与えられた5つの選択肢から解答を選ぶ。本研究では、高校生が解答する間の視線の動きを計測した。フィンランドが先行して実験を行ったので、その結果をまとめ国際会議で発表した。研究代表者は共著者に加わっている。会議後に投稿した論文は、今後出版されるプロシーディングスに掲載されることになった。(2)日本の文系大学生を対象に行った実験データをあらためて精査し、速度、加速度の概念についてどこまで理解しており、それを問題解決に利用できているかを分析した。直線運動するブロックの位置が一定の時間間隔で描かれている図を見て、複数のブロックの速度を比較したり、ブロックの加速度を評価する問題に着目した。分析の結果、大学生が解答を開始してからの視線の動きの変化で、正解に気づいた時刻を確認することができた。正解を導くことができなかった学生は、ブロックの特定の位置に注目して考えており、速度の概念を使いこなすまでには至っていないことが推測できた。この結果を、学会、国際会議で報告した。(3)昨年度投稿した論文に対する査読意見へ対応し、学術雑誌に掲載された。2018年度前半、視線計測システムに不具合があり、メーカーによる計測装置の検査、使用しているPCの適合性を確認することに時間を要した。高校生を対象にした実験を年度後半に移さねばならなくなった。さらに、2018年11月に研究代表者が左足首を骨折したため、高校等の学外に出向いて計測することが無理になった。これらの事情で、高校生を対象とした実験計測が遅れている。台湾での国際会議で発表する予定であったが、骨折事故のため、ポスター掲示のみで対応することになった。視線計測装置のトラブルは使用していたPCの不適合が原因であることがわかった。適合したノートパソコンを購入し問題は解決した。骨折治療も終了し、学外に出向いての計測が実施できるようになったので、遅れている高校生を対象にした実験計測を再開するとともに、理工系大学生を対象とした実験計測も進めていく。(1)人文・社会科学分野の大学生を対象とした実験結果の発表:人文・社会科学分野の大学生を対象に行った実験結果に対して、眼球運動だけでなくインタビューのデータも精査して、さらに緻密な分析を加えた。その結果、物理(力学)の問題を解答しているときの思考過程が眼球運動に反映していることが確認された。研究成果を、国内学会(第34回物理教育研究大会および日本物理学会第73回年次大会)、国際学会(GIREP-ICPE-EPEC 2017)で発表するとともに、論文として学術雑誌に投稿した(現在、審査中)。(2)FCI以外の調査問題検討:フィンランド、チェコ、台湾の研究者と協力して、新しい調査問題を検討した。文章とイラスト(グラフ)に対する視線の動きを計測する課題である。高校生を対象にした実験で使用し、さらに改善が必要な点を抽出した。(3)持ち運び可能な視線追跡装置の購入と実験準備:本研究では、他学部の建物や高校など研究室外での計測を行う必要があるため、持ち運び可能な視線追跡装置を購入する計画であった。これまで使用していた固定式の計測機器と同等の性能をもつ機種として、当初から計画していたメーカーの計測装置を、データ解析用ソフトと一式になっているパッケージで購入した。小型視線計測装置のノートPCへの装着、データ解析ソフトのインストールなどの準備作業を行った。札幌市内の高等学校に一式を持参し、複数名の生徒を対象にした計測を実施し、支障なく実験できることを確認した。英文学術雑誌へ投稿する計画であったが、上述の持ち運び可能な視線追跡装置の購入に予算(申請時からの減額支給)を充当した。そのため、論文投稿に経費を必要としない和文学術雑誌に投稿することとなった(現在、審査中)。そのため、おおむね順調と評価した。

分析の結果、大学生が解答を開始してからの視線の動きの変化で、正解に気づいた時刻を確認することができた。正解を導くことができなかった学生は、ブロックの特定の位置に注目して考えており、速度の概念を使いこなすまでには至っていないことが推測できた。この結果を、学会、国際会議で報告した。(3)昨年度投稿した論文に対する査読意見へ対応し、学術雑誌に掲載された。2018年度前半、視線計測システムに不具合があり、メーカーによる計測装置の検査、使用しているPCの適合性を確認することに時間を要した。高校生を対象にした実験を年度後半に移さねばならなくなった。さらに、2018年11月に研究代表者が左足首を骨折したため、高校等の学外に出向いて計測することが無理になった。これらの事情で、高校生を対象とした実験計測が遅れている。台湾での国際会議で発表する予定であったが、骨折事故のため、ポスター掲示のみで対応することになった。当初の計画では、申請者が国際会議GIREP 2018(スペイン、2018年7月)で成果報告を行う計画であった。しかし、本研究の成果の一部をフィンランド、チェコとの共同研究として実施しており、フィンランドの研究者がGIREP 2018に出席し発表することになった。そのため、旅費の節約も考え、本研究の成果の主要部分は、台湾で2018年11月に開催される国際会議で発表することに変更する。視線計測装置のトラブルは使用していたPCの不適合が原因であることがわかった。適合したノートパソコンを購入し問題は解決した。骨折治療も終了し、学外に出向いての計測が実施できるようになったので、遅れている高校生を対象にした実験計測を再開するとともに、理工系大学生を対象とした実験計測も進めていく。視線計測装置のトラブルと研究責任者の左足首骨折のため、当初計画していた実験計測と学会報告が実施できなくなり、次年度に行うことになった。
高速有機化合物分子のガスクロマトグラフィー検出器への応用

超音速自由噴流法によって加速された有機分子が、加熱された固体表面と衡突し、エネルギー移動を行って正イオンを生成する現象について平成35年度にわたって研究を行った。初年度は、[1]超音速法による分子加速に関する最適実験条件の探索と実験装置の建設、第2年度は、[2]生成イオンの質量分析とイオン生成機構の研究、第3年度は、[3]ガスクロマトグラフィー検出器への応用研究、を主として行った。[1]超音速法による分子加速に関する最適実験条件の探索と実験装置の建設:(1)超音速ノズルの材質、孔径、ノズル温度、ノズル背圧、について本研究目的に最適な条件の探索を行った。(2)真空系:質量分析装置及びガスクロマトグラフィー検出器に本イオン化原理を適用するために必要な真空排気系の計算・設計、及び真空装置の建設を行った。[2]生成イオンの質量分析とイオン生成機構の研究:運動エネルギーを持つ有機分子が、加熱固体表面と衡突してイオン化される場合、イオン化効率は(1)運動エネルギーについて指数関数的に増大し、(2)固体表面温度、(3)固体表面の仕事関数(φ)の影響をもある程度受ける。(4)運動エネルギーにしきい値があり、これは、有機分子のイオン化エネルギーをIEとするとφ-IEの値にほぼ等しい。(5)分子の正イオン化だけでなく、分子の解離、水素転移などのやや複雑な化学過程を含む、などが明らかとなった。[3]ガスクロマトグラフィー検出器への応用研究:本イオン化原理に基づく検出器を試作し、その性能を市販FID検出器との比較によって評価した。(1)検出感度は、酸化レニウム固体表面の場合FID法の約100倍高い、(2)直鎖状炭化水素、アルコール等のイオン化エネルギーの高い有機化合物に対しても高い検出感度を示す、(3)メタノール等の低分子量化合物に対しても高い検出感度を示す、(4)ノイズレベルはFID検出器とほぼ同程度である、(5)ピーク幅もFID検出器とほぼ同程度である、等の優れた性能を持つことがわかった。一方、(6)有機化合物間に検出感度の差が認められ、この差はFID法より大きい、(7)バックグラウンドレベルは長時間の間にドリフトする、(8)固体表面温度に最適条件が存在し、この最適温度は試料有機化合物間で差がある、(9)検出感度を上げるためにノズル温度を上げるとノイズレベルも増大する、(10)ダイナミックレンジはFID法と比較するとやや小さい、等の事も明らかとなった。本研究の、初年度において行った研究の概要は、以下の通りである。[I]超音速分子流生成用ノズルの検討キャリヤ-ガス中に微量混入した有機化合物をノズルから噴出させ、120[eV]の運動エネルギ-まで加速させるのに適するノズルの探索を行った。ノズルの材質として(A)パイレックス、(B)ルビ-(時計穴石)(C)

セラミックスについて各種孔径及び厚みのものについて検討した。その結果、(A)パイレックス製ノズルは、実験目的を満足するものが得られない。(B)ルビ-、(C)セラミックス製ノズルでは目的に適う運動エネルギ-が得られ、ルビ-では50ー80、セラミックスでは150[μm]の孔径が適している。ガス流速に関してはセラミックス製が適しているが、ルビ-製は時計穴石により安価に自製できる為以後これを用いた。[II]正イオン生成効率の運動エネルギ-効果の測定前述のルビ-穴石を用いて、固体表面レニウム(Re)及びニッケル(Ni)、有機化合物ピペリジン(C_5H_<11>N)及びトルエン(C_7H_8)について、キャリヤ-ガス水素(H_2)を用いて、イオン生成効率の測定を行った。しきい値34[eV]以上でイオン生成効率が、運動エネルギ-について指数関数的に増大した。イオン生成効率は、最大10^<ー4>に達した。また固体表面から生成するバックグランドイオン電流を測定した。[III]差働排気真空系の建設固体表面で生成した正イオンを、真空分析計により質量分析するための差働排気真空系を組み上げている。現在の所、約90%完成している。まとめとして、[II]で述べたように、固体表面からの正イオン生成に対する顕著な運動エネルギ-効果を観測することが出きた。特にトルエンの正イオンを生成・検出したのは大きい成果で、目的とするガスクロマトグラフィ-検出器への本イオン化法の応用に明るい希望がもてる。本研究計画2年度目において行った研究の概要は以下の通りである。[I]生成イオンの質量分析とイオン生成機構本研究補助金により初年度に購入した真空分析計(日電アネルバ、AQA100MPX)をこの研究目的に用いた。この結果、以下の事が明かとなった。超音速法によって加速された有機分子が固体表面上でイオン化される場合、(1)イオン化効率は主として有機分子の運動エネルギーが支配しているが、(2)固体表面の性質(特にその仕事関数、φ)とその温度の影響をもある程度受けていることが判った。また、(3)運動エネルギーにしきい値が認められ、これは有機分子のイオン化エネルギー(IE)と固体表面の仕事関数との差φ-IEに近い値であった。さらに、(4)固体表面上では正イオン化だけでなく、有機分子の解離反応、分子間水素転移反応等の化学的過程をも含む事が明かとなった。また、(5)ピペリジン等のようなイオン化エネルギーの小さい有機分子のみならず、ベンゼン、トルエン、キシレンのような高いイオン化エネルギーを持つ炭化水素類についても、高いイオン化効率で正イオン化できることが明かとなった。ただし、これらの分子のイオン化効率は固体表面の状態の影響を受け、イオン化能の経時劣下が認められ、今後に課題を残した。[II]ガスクロマトグラフィー用イオン化検出器の試作イオン化検出器を2個試作し、ガスクロマトグラフ装置(島津、GC-14APF)に実際に装着してガスクロマトグラフを描かせた。第1の検出器は保温機構などに問題があって、満足な結果が得られなかった。第2の検出器は、2・3の改良を加え、水素炎イオン化検出器(FID)の保温機構をそのまま利用した。
段階的切断によるアミロイドβタンパク質の産生と膜内領域の代謝

γセクレターゼのAPP切断機構として、γセクレターゼが、膜・細胞質境界付近のε部位でAPPを切断した後、膜貫通領域のαヘリックスに沿って3アミノ酸残基ずつ切断し、最終的に膜内中央のγ部位で切断してAβを産生するという仮説を立て、その検証を行った。まず初めに、γセクレターゼにより長いAβ(Aβ46)からAβ43とAβ40が産生されるかについて検討を行った。細胞をDAPTで処理するとラフト画分にAβ46が溜まる。この画分を用いてL685,458存在下でcell-free系によるAβ産生実験を行うと、βCTFの切断(AβとAICDの産生)が抑制されているにもかかわらずAβ40とAβ43が産生され、溜まっているAβ46が消失した。この時Aβ42は産生されなかった。この反応はγセクヒターゼ依存性であり、Aβ46の減少量はAβ40とAβ43の増加量の総和にほぼ一致した。これらの結果から、γセクレターゼはAβ46を切断してAβ40とAβ43を生じることが示唆された。次に、γセクレターゼにより産生され膜から放出されると予想されるAPP膜貫通領域由来の3アミノ酸残基のペプチドを、LC/MS/MSを用いて直接的に検出し同定することを試みた。Cell-free系Aβ産生の反応液をHPLCで部分精製しLC/MS/MSで解析したところ、予想通りの5種類のトリペプチド、IAT、VIV、ITL、TVI、VITを検出、同定することができた。これらのトリペプチドの産生はL685,458により抑制された。従って、Aβが産生される際には、γ部位とε部位の間のAPP膜内領域が、γセクレターゼにより3アミノ酸残基ずつ切断されて、トリペプチドが放出されると考えられる。以上の結果は、γセクレターゼがAPP膜内領域をC末端側から3アミノ酸残基ずつ切断するという仮説を支持する。γセクレターゼは、APPからAβを産生する際に、APPの膜・細胞質境界領域のε部位で切断した後、膜貫通領域のαヘリックスに沿って3アミノ酸残基ずつ切断し、最終的に膜内中央のγ部位で切断するという仮説を立て、その検証を試みた。APPがε部位などで切断された後、C末端側から3アミノ酸残基ずつ切断されることを証明するために、まず、ε部位で切断された長いAβ(Aβ49)が細胞内に溜まる条件を探した。遷移状態アナログ阻害剤以外の様々なγセクレターゼ阻害剤で細胞を処理すると、多くの場合、DAPTの場合と同様に、Aβ46が細胞内に溜まったが、現在までのところ、Aβ49が溜まる条件を見つけることはできなかった。そこで、DAPT処理でAβ46が溜まった細胞の膜画分を調製し、Aβ46からAβ43とAβ40がγセクレターゼ依存的に産生されるかどうかについて、検討を行っている。また、γセクレターゼにより産生され膜から放出されると予想される、APPのγ部位とε部位の間の領域に由来する3アミノ酸残基のペプチドを、LC/MS/MSを用いて直接的に検出し同定することを試みた。βCTFを発現する細胞から膜画分を調製してインキュベートすると、Aβが産生される。

この時の反応液をHPLCで部分精製し、これをさらにLC/MS/MSで解析した結果、予想通りの5種類のトリペプチド、IAT、VIV、ITL、TVI、VITを検出、同定することができた。これらのトリペプチドの産生はL685,458により抑制された。従って、Aβが産生される際には、γ部位とε部位の間のAPP膜内領域が、γセクレターゼにより3アミノ酸残基ずつ切断されて、トリペプチドが放出されると考えられる。現在、トリペプチドの定量的解析を行い、切断の時系列について調べている。私達はこれまでの研究から、γセクレターゼがAPPの膜内領域を複数カ所で切断していることを明らかにし、切断部位の位置およびγセクレターゼ阻害剤に対する感受性の相違から、γセクレターゼがAPP膜内領域を、そのαヘリックス構造上のある面に沿ってC末端側から3アミノ酸残基ずつ切断し、最終的にAβを産生するという仮説を立てた。本年度は、これを実証するために、γセクレターゼにより、長いAβ(Aβ46)が、実際にC末端側から3残基ずつ切断されていくことを証明した。βCTFを誘導的に発現するCHO細胞株を、γセクレターゼ阻害剤DAPTで処理して発現誘導を行うと、Aβ46が細胞内に溜まった状態を作ることができた。細胞を回収し、CHAPSO存在下のショ糖密度勾配遠心法で分画すると、ラフトを含む膜画分にAβ46が分画された。この画分を用いてcell-free系によるAβ産生実験を行うと、Aβ40、Aβ42、Aβ43とAICDが産生された。ところが、L685,458存在下で反応を行うと、βCTFの切断(AβとAICDの産生)が抑制されているにもかかわらず、Aβ40とAβ43が産生され、溜まっているAβ46が消失することが分かった。この時、Aβ42は産生されなかった。これらの反応は、DAPTを加えると抑制されたため、γセクレターゼ依存性であると考えられた。また、タイムコースを追って調べると、Aβ46の減少量は、Aβ40とAβ43の増加量の和にほぼ一致した。以上の結果から、Aβ46はγセクレターゼにより切断されて、Aβ40とAβ43を生じるが、Aβ42は生じないことが示唆された。これは、γセクレターゼがAPPをC末端側から3アミノ酸残基ずつ切断するという仮説を支持する結果である。
ゾル-ゲル法による多孔体ならびに機能性材料の作製

ゾル-ゲル法により多孔体および種々の機能性材料の合成を試みた。(1)超熱低膨張として知られているβースポジュメンおよびβー2ークリプタイト結晶から成るガラスセラミックスバルク体を金属アルコキシドを出発原料として作製した。割れのないゲルを得るための加水分解および乾燥条件を詳細に調べた。このゲル体を更に800°C以上の高温で熱処理することにより亀裂のないガラスセラミック体が得られた。これらは最終処理温度に依存してー13X10^7+12×10^<70>C^<ー1>の小さな熱膨張を示した。(2)テトラメトキシシランを出発原料として高塩酸添加の下で透明なSiO_2バルクゲル(直径30mm)を合成することに成功した。そこで、種々の機能性有機分子のド-ピングを行った。その結果、蛍光特性を示すロ-ダミンB、光化学ホ-ルバ-ニングを示すキニザリン、2次の非線形光学特性を示すMNAなどを均質にド-プさせることができた。それらの光学特性を光吸収および螢光スペクトルを測定することにより調べた。(3)大きな3次の非線形光学特性を示すと言われているCdSド-プシリカガラスコ-ティング薄膜を作製した。CdSが粒径100A以下の超微粒子として析出する条件を詳細に検討した。透過電子顕微鏡観察により析出結晶の粒子径と光吸収スペクトルにおいて観察される吸収端のブル-シフトとの間の関連性を調べた。3次の非線形光学感受率X^<(3)>の測定も間もなく行なう予定である。
船体構造用多結晶金属材料の疲労被害と繰返し塑性変形挙動の関係に関ずる研究

1.前年度に実施したアルミニウム合金A5083P-Oのstrain burst特性に関する実験を継続して実施した。その結果、(1)荷重振幅変化前後の応力振幅が同じ場合、荷重増大前の負荷回数はstrain burstによる塑性歪増大量に影響しない。(2)荷重振幅増大量が同じなら、荷重振幅変化前の応力振幅が異なってもstrain burstによる塑性歪増大量はほぼ等しい。(3)荷重振幅変化前の応力振幅と応力振幅増大量が一定値以上でないと、strain burstは生じない。ことがわかった。2.前年度に開発した繰り返し塑性変形を解析可能な結晶弾塑性有限要素法計算コードを、反復計算により各荷重ステップで残差を解消できるよう改良した。そして、strain burstが発生する場合、変動振幅負荷をうける場合について、塑性変形の局在化と非可逆すべり発生を解析し、疲労き裂形成機構について考察を加えた。その結果、下記の知見を得た。(1)反復計算によって各荷重ステップで残差を解消することにより、strain burst等の材料不安定現象発生時や、変形の局在化が顕著になった場合でも、安定して精度の高い解析が行えることを示した。(2)1.で判明した特性を設定して、改良した結晶弾塑性有限要素法計算コードを用いてstrain burst発生時の塑性変形挙動を解析した。その結果、strain burstが発生する部分が広いほど、疲労き裂発生過程の素過程である塑性歪の局在化と非可逆すべりの発生が速い負荷サイクルで始まることがわかった。(3)塑性変形の局在化と非可逆すべり発生量をき裂発生過程進行度と考えると、定振幅負荷時でも負荷サイクル数とき裂発生過程進行度は線形でないこと、および変動振幅負荷時は荷重負荷順序でき裂発生過程進行度が変化することが導かれることを示した。(4)き裂発生過程である塑性変形局在化と非可逆すべり発生は、初期不整による不均一塑性変形のために潜在すべり系が活性化する応力が負荷サイクルにつれて低下し、一定サイクル後に活動することにより生じることが示された。1.船体構造用アルミニウム合金等では、繰返し硬化飽和後は大応力域を除いて巨視的塑性変形が消失して、応力歪応答から疲労強度を推定できない。しかし、繰返し硬化飽和後に応力振幅を増大させたときの一時的な巨視的塑性歪の発生(strain burst)は生じる。strain burstは塑性変形の局在化の一因となり、き裂発生に関係すると考えられる。本年度は、上記の性質を有するアルミニウム合金A5083P-Oについて、荷重条件とstrain burstによる塑性歪Δε^Pの発生量の関係を実験的に調査した。その結果、(1)Δε^Pは荷重増大前の応力振幅にはあまり依存せず、応力増大量に強く依存する。(2)応力振幅増大前の負荷回数N_0が多いほどΔε^Pは減少し、一定値に収れんする。収れんに要する負荷回数は、繰返し硬化の飽和に要する負荷回数の数倍以上になる。ことがわかった。2.結晶すべりの支配方程式に背応力を導入して、Peirce-Asaro-Needlemanの結晶塑性有限要素法計算コードを繰返し塑性変形を解析できるよう拡張した。そして、すべり系が背応力として作用する転位の長範囲応力場のみで硬化すると設定して、面心立方単結晶体の繰返し塑性変形挙動を解析した。その結果、(1)ある負荷サイクルまで、荷重変位曲線は原点について対称な定常ヒステリシスループを描く。局所応力、局所歪は毎サイクル同じ分布の変化を繰り返し、可逆的すべりのみ生じる。(2)(1)の後、ある負荷サイクルで荷重変位曲線が定常ループから逸脱する。その後、局所塑性歪の局在化が亢進し、非可逆的すべりが発生する。(3)局所的な格子回転が生じると、geometrical softeningによって塑性歪の局在化、非可逆すべりの発生をもたらす変形モードを生じる。これは疲労き裂の発生源となる残存すべり帯、intrusionの形成機構のひとつと考えられる。ことがわかった。ことがわかった。

その結果、strain burstが発生する部分が広いほど、疲労き裂発生過程の素過程である塑性歪の局在化と非可逆すべりの発生が速い負荷サイクルで始まることがわかった。(3)塑性変形の局在化と非可逆すべり発生量をき裂発生過程進行度と考えると、定振幅負荷時でも負荷サイクル数とき裂発生過程進行度は線形でないこと、および変動振幅負荷時は荷重負荷順序でき裂発生過程進行度が変化することが導かれることを示した。(4)き裂発生過程である塑性変形局在化と非可逆すべり発生は、初期不整による不均一塑性変形のために潜在すべり系が活性化する応力が負荷サイクルにつれて低下し、一定サイクル後に活動することにより生じることが示された。
腫瘍促進マクロファージの抑制を介した抗腫瘍T細胞活性化による膵・胆道癌治療

膵胆道癌患者からの腫瘍促進マクロファージ単離ができず、実験計画の再検討を余儀なくされた。当初検討していたCpG-siRNAの治療応用を鑑みたとき、腫瘍細胞および腫瘍微小環境間質細胞のTLR9発現とその相互作用が重要である観点から、研究計画を再度検討し、実行可能および意義のある実験系として、CpG刺激下大腸癌細胞での遺伝子発現変化および周囲微小環境との相互作用を観察する予定とし、研究をすすめた。SW480細胞を用いて、CpG-ODN刺激下での腫瘍微小環境調節因子の遺伝子発現を調べたが意義深い結果はみられず、TLR9の周囲微小環境への影響はin vitroでは見出すことが困難と判断した。そこで細胞内に存在する他のToll様受容体と学内協力体制から実現可能な研究を考慮し、TLR3に着目した。TLR3は化学療法や放射線療法などの外的ストレスにより腫瘍細胞がnecrosisを起こし、それから放出されるDAMPsと呼ばれる内在性因子が腫瘍微小環境において腫瘍促進にも抑制にも働くとされている。ヒト外科切除標本を用い免疫染色を行うとTLR3陽性群においてリンパ節転移陰性例が有意に多く見られた。再発率はTLR3陰性群において高い傾向にあった。SW480にTLR3アゴニストであるpoly I:Cをtreatmentした際に誘導されるchemokineをPCR及びELISAで確認すると、CCL2、CCL5、IL-8の遺伝子発現亢進とタンパクの発現が認められた。siRNAでTLR3ノックダウンを行うと、上記ケモカインの発現が有意に抑制された。以上から、腫瘍細胞におけるTLR3はCCL2、CCL5、IL-8の発現により周囲微小環境に影響を与え、転移抑制に関連することが示唆された。切除治療のみでは十分な予後が得られない悪性度の高い腫瘍に対する治療方法を開発するにあたり、治療標的となる腫瘍促進因子を明らかにすることが重要である。腫瘍促進因子として考えられているCD163+マクロファージの予後との関連を肝外胆管癌で調べた。当科で切除した肝外胆管癌例の切除パラフィン標本をCD8、CD163で染色し予後との関連性を調べると、CD163+マクロファージの腫瘍間質への浸潤数とCD8+ T cellの癌細胞巣への浸潤数の比は、切除後生存期間の独立した予後規定因子であった。また、補助化学療法群において、その比は予後不良群を同定した。CD163+マクロファージが有している腫瘍促進機構を標的として患者に本来ある腫瘍退縮性のCD8+T cellを活用する治療への期待を示唆した。ヒト膵胆管癌組織からの腫瘍促進マクロファージおよびCD8+T細胞の単細胞分離に苦慮している。さらにはTLR9発現癌細胞株に対するCpG-ODN作用の不安定性が判明した。当初検討していたCpG-siRNAの治療応用を鑑みたとき、腫瘍細胞および腫瘍微小環境間質細胞のTLR9発現とその相互作用が重要である観点から、研究計画を再度検討し、実行可能および意義のある実験系として、CpG刺激下大腸癌細胞での遺伝子発現変化および周囲微小環境との相互作用を観察する予定とし、昨年度は研究をすすめた。SW480細胞を用いて、CpG-ODN(3μM)を48時間暴露した細胞と、Ctrl-ODNで暴露した細胞の培養上清中に発現するVEGFタンパク(周囲微小環境の血管内皮細胞増殖因子)をELISAキットを用いて解析した。結果は差が得られず、昨年度の結果も踏まえてTLR9の周囲微小環境への影響はin vitroでは見出すことが困難と判断した。化学療法や放射線療法などの外的ストレスにより腫瘍細胞がnecrosisを起こし、それから放出されるDAMPsと呼ばれる内在性因子が腫瘍微小環境において腫瘍促進にも抑制にも働くとされている。TLR3+癌細胞とされるSW480においてTLR3リガンド(poly I:C)の刺激によりCCL2、CCL5、IL-8遺伝子の発現亢進及びタンパクの発現を明らかにした。今後は周囲微小環境に存在する宿主細胞との相互作用に着目して共培養を進める予定である。また、新たにヒト外科切除標本を用いてTLR3の意義を検証していく予定である。研究計画再検討を要したため。あらたにTLR3に着目し、意義深い実験結果が得られたため、次段階の実験に進む価値があると判断し継続の方針とした。

そこで細胞内に存在する他のToll様受容体と学内協力体制から実現可能な研究を考慮し、TLR3に着目した。TLR3は化学療法や放射線療法などの外的ストレスにより腫瘍細胞がnecrosisを起こし、それから放出されるDAMPsと呼ばれる内在性因子が腫瘍微小環境において腫瘍促進にも抑制にも働くとされている。ヒト外科切除標本を用い免疫染色を行うとTLR3陽性群においてリンパ節転移陰性例が有意に多く見られた。再発率はTLR3陰性群において高い傾向にあった。SW480にTLR3アゴニストであるpoly I:Cをtreatmentした際に誘導されるchemokineをPCR及びELISAで確認すると、CCL2、CCL5、IL-8の遺伝子発現亢進とタンパクの発現が認められた。siRNAでTLR3ノックダウンを行うと、上記ケモカインの発現が有意に抑制された。以上から、腫瘍細胞におけるTLR3はCCL2、CCL5、IL-8の発現により周囲微小環境に影響を与え、転移抑制に関連することが示唆された。細胞培養株および病理組織標本での研究をすすめる。他講座からの支援および助言をうけ、研究を推進する。CpG-ODN(ClassB)投与により反応性を示す細胞培養株の種類を検討する。その後間質細胞との共培養を行う。結果に応じて、外科切除標本での免疫病理組織学的検討を行う。共培養を行い、腫瘍微小環境における腫瘍細胞と宿主細胞の相互作用を検討する。研究計画の技術的および環境的困難による計画遂行の遅れが生じ、当初予定していた支出が延期となったため。研究計画の技術的困難による計画再検討の必要性が生じ、当初予定していた支出が延期となったため。平成30年度には今後の推進方策を実行するため、再検討した研究計画のもと必要な物品(および旅費)の支出を行う。平成28年度には今後の推進方策を実行するため、研究計画を再度検討しながら必要な物品(および旅費)の支出を行う。平成29年度には今後の推進方策を実行するため、再検討した研究計画のもと必要な物品(および旅費)の支出を行う。
新分離操作開発による化学プロセスの高効率化

化学工業におけるエネルギ-消費は、製造業全体の約1/3を占めており、その中では分離工程の消費割合が高いと言われている。ここでは、多数の分離操作が組み合わさっている、希土類元素およびバイオ生産物の製造プロセスに焦点をあて、その分理工程の高効率化をはかると共に、エネルギ-消費量の少ない新分離操作の開発を行い、以下の成果を得た。(1)バストネサイト、尋烏鉱ならびに燐酸塩系の希土鉱石に対してアルカリ水熱分解法を適用し、温度及びアルカリ濃度の影響を明らかにした。(2)イットリウムと重希土類金属間の分離係数を大きくすることが可能な各種油溶性錯化剤を合成し、その作用機構を明らかにした。(3)還元拡散法により、希土原料からニッケルー希土系の水素吸蔵合金を直接製造する研究を行い、還元剤の有効性を示した。特にCa還元により得られたNi_5Rmの水素吸蔵量が大きいことを明らかにした。(4)循環式フリ-フロ-電気泳動装置を試作して、各種アミノ酸ならびにタンパク質の分離精製実験を行った。さらに移動論モデルを構築し、数値解析により、各操作因子の影響を明らかにした。(5)複数本の液体クロマトカラムの組み合わせにより、三成分の連続分離が可能であることを実験的に確認した。(6)アルコ-ル脱水素酵素(ADH)を、アフィニティ水性二相抽出により分離精製した。6%の抽出剤添加することにより、ADHの選択性が最大になることを見いだした。(7)分離目的抗原タンパク質とアフィニティクロマト分離に適した抗体を得る方法を明らかにした。得られた抗体を用い、組換え酵母分泌αーアミラ-ゼを1段分離操作で高純度で分離することに成功した。(8)2成分分離系に対して、分離要求を満足させる最適シ-ケンスの候補をシステマチックに求める手法を開発した。
ヴィクトリア法文化の比較史的考察-19世紀後半期「近代法学」の実相と変容の研究

本研究の狙いは、近代法学を1850年代から1930年代までのヨーロッパ文化史の中に如何に位置づけるかという点にある。3カ年にわたる本研究の具体的な成果として次の5論文を得た。これら5論文の共通論点は、対象とするヨーロッパの近代法学が、それ以前からの問題を引き継ぎつつ主要な関心事として追求した事柄である。本研究のテーマは大きいので、成果の発表は、上述の諸論文の様な形で近代法学の主要問題をさらに一つ一つ思想史的・文化史的に押さえつつ、その総合的連関において全体像を構築していこうと思う。ここでは字数の関係で、3論文の概要のみを記しておく。(1)抵抗権についての考察本論文では、抵抗権に関する近世ヨーロッパの自然法思想以来今日に至る思想史を整理した上で、(イ)正常に機能している立憲体制下での、憲法原理を守るための抵抗と自然法的価値を護るための抵抗、(ロ)圧制下での自然法的価値をめぐる抵抗と圧制崩壊後のその評価、にケースを分けつつ、戦後ドイツの裁判をも素材にしながら考察した。本論文は、4月に印刷に付し、6月のオランダでの学会で発表する予定である。(2)擬制論本論文では、ドイツ近代法学を中心とした、擬制の評価をめぐる法理論史を整理した上で、文化史全体において擬制がいかなる位置にあるかを考察し、法学におけるこれまでの擬制論を独自の観点から再考した。(3)政治・法・道徳の原理比較による考察「政治」に関するカール・シェミントの問題提起を中心に置きながら、その観点から政治・法・道徳の原理的考察を行い、カント以来のドイツ法思想の流れを総括した。本年度は、1850年代から1920年代に至る時期のイギリス・ドイツ・アメリカなどにおいて社会史・文化史・精神史上での構造転換の軌跡を析出する作業を中心的に行った。ヴィクトリアニズムの伝統からの脱却が1920年代に顕著になったことやその態様は報告者の先の研究で明らかにしたが、本研究ではそれに先立つ「脱却」への動きとして、1874年の深刻な経済危機体験が及ぼした影響があることに注目した。しかし同時に、アメリカではこの時期以降にヴィクトリアニズムが強まるのでもある。こうした点を深めるために、ホブズボームの『帝国の時代』などを参考にしながら、社会史・文化史・精神史に関わる個別テーマ(たとえば決闘の歴史、専門職の歴史、サロンの歴史、女性史など)を押さえた。3カ年に及ぶ本研究の基軸は、こうした環境変化が法学の分野にどのような作用を及ぼしたかを明らかにすることにあるので、次年度以降はこの点を深めることが課題になる。ところで、法学の分野で「1874年」をもっとも深刻に受け止めたのはイエーリングであるが、彼以外にはどういう人物がいてどういう受け止め方をしたか、それらの相互関係はどのようなものであったかを明らかにすべく、近代法学(ギールケ、メンガー等をも含めて)の歴史分析をめることが、これからの課題にな。(1)1850年代から1940年代にいたる、ドイツ及びイギリスを中心とした文化史に重点を置いて研究を進めた。とくに、教養知識人層の展開と没落の具体的事情、かれらを生み出す基盤であった大学やギムナジウム、パブリック・スクールの展開史について、最近の重要文献を収集し読破した。また、この時代における中産階級の生活の変化などに関して、広く文献を渉猟した。(2)同時代のドイツの法学に関して、とりわけ、イェーリング、ゲルバー、ヴィントシャイトに関して、かれらの法学をめぐる相互の交渉を、その書簡集を中心とした分析から明らかにしようとした。書簡集-とりわけイエーリングとゲルバーのそれは、600頁にも及ぶ内容豊なものである-の分析は、上記の時代の教養知識人層の生き様を明らかにすると共に、他の同時代人法学者との関わりについても、興味深い資料を提供するものであった。

(3)上記(2)との関連で、とりわけ重点を置いたのは、テオドール・モムゼンを、同じローマ法研究者であるイェーリングとの比較をも踏まえながら考察することであった。このテーマをめぐっては、モムゼンの伝記を渉猟し、かつかれの論文集等を分析した。シュレスヴィッヒ・ホルスタインの地で、同時代の政治や社会に深くかかわった、モムゼンとイェーリングの比較、とりわけそれがローマ研究にどう現われているかを対照して考察することは、当時の法学者の社会との関わりを明らかにする上で、重要なテーマであった。(4)次年度は、本研究の最後の年に当たるので、以上の研究を踏まえてその成果を具体化していく方向で、さらに分析を進めていきた。本年度は、本研究に関する成果をまとめる作業が中心であった。その結果、具体的な成果として次の5論文を得た。すなわち、(1)抵抗権についての考察、(2)擬制論、(3)政治・法・道徳の原理比較による考察、(4)法解釈をめぐる規範主義と決断主義、(5)法解釈方法論の整理、である。これらの諸論点は、対象とするヨーロッパの近代法学が、それ以前から問題を引き継ぎつつ主要な関心事として追求した事柄である。本研究の狙いは、近代法学を1850年代から1930年代までのヨーロッパ文化史の中に如何に位置づけるかという大テーマにあるので、成果の発表は、上述の諸論文の様な形で、近代法学の主要問題を一つ一つ思想史的・文化史的に押さえつつ、その連関において全体のテーマを照射していこうと思う。ここでは字数の関係で、(1)(2)(3)について説明しておく。(1)抵抗権についての考察本論文では、抵抗権に関する近世ヨーロッパの自然法思想以来今日に至る思想史を整理した上で、(イ)正常に機能している立憲体制下での、憲法原理を守るための抵抗と自然法的価値を護るための抵抗、(ロ)圧制下での自然法的価値をめぐる抵抗と圧制崩壊後のその評価、にケースを分けつつ、戦後ドイツの裁判をも素材にしながら考察した。本論文は、4月に印刷に付し、6月のオランダでの学会で発表する予定である。(2)擬制論本論文では、ドイツ近代法学を中心とした、擬制の評価をめぐる法理論史を整理した上で、文化史全体において擬制がいかなる位置にあるかを考察し、法学におけるこれまでの擬制論を独自の観点から再考した。(3)政治・法・道徳の原理比較による考察「政治」に関するカール・シュミットの問題提起を中心に置きながら、その観点から政治・法・道徳の原理的考察を行いカント以来のドイツ法思想の流れを総括した。
ミズゴケと共生する窒素固定微生物相と光合成活性との関連

1.安定同位体比を用いたミズゴケ植物体の窒素固定機能の評価:窒素、炭素安定同位体比について合計218のデータを得た。これら全データを総合して産地間の比較について検討を行った結果、タデ原湿原、坊ガツル湿原の試料については窒素固定に依存して窒素源を得ている可能性が高いことがわかった。また東落石湿原の試料はマイナスの値を示したが、これは海洋からの窒素供給の可能性を示唆する。2.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種の生理活性の評価:ミズゴケ類と共生するユーグレナ属種の単離の方法について、培地の選択に関する検討を行った。Hoagland液体培地で集積培養を行った後に、生理食塩水で処理し、CM固体培地で培養することで、単離されたコロニーが得られた。このうち、独立で生息が確認されている1産地の個体群についてはユーグレナと確認できる細胞からなるコロニーが単離できたが、残りの3産地のものに関しては、単離はされたものの、コロニーを構成する細胞がユーグレナであることは確認できなかった。3.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種およびミズゴケに共生する細菌の単離と遺伝子解析:ユーグレナ属種に関しては、これまでに確認されている4産地のコロニーについてそれぞれ培養を行い、遺伝子解析を行った結果、4産地中1産地の個体群に関してはEuglena mutabilisであることが確定された。また、共生細菌については、国内2産地のミズゴケ試料を中心に、ミズゴケ懸濁液の無窒素培地(BG-110培地)での60日間の培養の結果得られたコロニーについて、遺伝子解析を行った結果、56のコロニーのうち6コロニーについて属レベルで同定された。確認された共生種は、Pandoraea, Sphingomonas, Paraburkholderia, Burkholderiaの細菌4属と、緑藻類のCoccomyxaであった。1.ミズゴケ植物体からの窒素固定細菌の単離:タデ原湿原および坊ガツル湿原より得たオオミズゴケ、ヒメミズゴケ植物体から、無窒素平板培地を用いて窒素固定細菌の単離を行った。2種のミズゴケ試料を計35地点から採取し、懸濁液中から5種の形態的に異なるコロニーを得た。2.安定同位体比を用いたミズゴケ植物体の窒素固定機能の評価:大分県タデ原湿原および坊ガツル湿原、長野県大阿原湿原、前山湿原および田ノ原湿原、北海道東落石湿原、インドネシア・中央カリマンタンラヘイ地域、フィンランド・キルピスヤルビ、オウルおよびヨエンスー地域、スウエーデン・アビスコ地域の各泥炭地から得たミズゴケ試料(約120個体)について、窒素安定同位体比を分析した。種間、産地間、気候帯間、生育環境との関連について検討したが、一貫した傾向は認められなかった。3.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種の分布:上記項目2と並行し、ミズゴケ植物体中に生息する底生ユーグレナの分布状況を調べた。その結果、長野県大阿原湿原およびフィンランド・キルピスヤルビ周辺のペーラ泥炭地から得たスギバミズゴケより底生ユーグレナを得ることができた。4.ミズゴケ群集の光合成機能の評価:ミズゴケ植物体の光合成機能は、従来、個体レベルで計測されてきたが、これは群集レベルでの計測と乖離した結果を与えるため、群集レベルでの計測を正確に行う手法を検討する必要がある。ミズゴケ個体群を用いた二酸化炭素収支の計測から、ミズゴケ群集での非光合成器官としてのリター部分は、ミズゴケ群集の炭素収支の計測値に影響を及ぼすことがわかった。さらに、群落光合成速度と水位環境との関連を明らかにするため、光合成速度計測時の群集内の水位を変化させ、同様な計測を行い、同じ光条件下でも高水位条件下では二酸化炭素収支の計測値が低く見積られることがわかった。1.ミズゴケ植物体からの窒素固定細菌の単離:ミズゴケ植物体から、5種の形態的に異なるコロニーを得たが、これに引き続き、各コロニーを構成する種の単離、培養、遺伝子解析を行う必要がある。さらに今後は、異なる産地や種について同様な解析を行う必要がある。当初は、本年度中に単離まで行う予定であったが、コロニーの形成に1か月以上要したため、進捗がやや遅れたものの、複数のコロニーを得ることができたため、本項目についてはほぼ見通しが立ったと思われる。2.安定同位体比を用いたミズゴケ植物体の窒素固定機能の評価:安定同位体比の計測値を約120の試料について得ることができたが、この中から法則性を見出すには至らなかった。さらに試料数を増やす必要があるが、計測試料数に関しては本年度当初の予定数を確保できたので、概ね目標は達成できたものと思われる。3.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種の分布:ミズゴケと共生する微生物として、当初はユーグレナ属種を想定していなかったが、研究を進めて行く中で、ユーグレナ属種も解析に加える必要があるとの認識に達し、新たな研究項目として加えた。4.ミズゴケ群集の光合成機能の評価:植物体の光合成機能は、当初個体レベルでの計測を予定していたが、群集レベルでの計測と乖離が著しいため、より現実的な計測値として群集レベルでの光合成計測による値を採用することとした。

そのため、手法が確立されていない群集レベルでの計測の手法の確立から研究を行うこととなり、この点では、やや進捗状況は遅れていると判断される。1.安定同位体比を用いたミズゴケ植物体の窒素固定機能の評価:大分県タデ原湿原および坊ガツル湿原、長野県大阿原湿原、前山湿原および田ノ原湿原、北海道東落石湿原、インドネシア・中央カリマンタンラヘイ地域、フィンランドペーラ、同イート、同ラーサ、同ヨエンスー地域、スウエーデン・アビスコ地域の各泥炭地から得たミズゴケ試料について窒素安定同位体比を分析し、昨年度のデータと併せて解析を行った。2.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種の生理活性の評価:上記の各産地から得たミズゴケ植物体中に生息する底生ユーグレナ属種の分布状況を調べ、窒素安定同位体比から窒素固定との関連について調べた。また、ミズゴケ植物よりユーグレナ属種を単離し、この生理活性を評価することを試みた。これらの地域でミズゴケと共生するユーグレナ属種の単離はまだ成功していないため、坑排水(福岡県鞍手町泉水)および火山性湧水(大分県坊ガツル)より得た同種のユーグレナ系統について窒素栄養および光合成活性の計測を行った。3.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種およびミズゴケに共生する細菌の単離と遺伝子解析:ミズゴケ植物体中に生息する底生ユーグレナ属種、およびタデ原湿原および坊ガツル湿原より得たオオミズゴケ、ヒメミズゴケ植物体から、無窒素平板培地を用いて単離を行った微生物の遺伝子解析を試みた。ミズゴケ植物体中に生息する底生ユーグレナ属種については、単離が完了しなかったため、極力単独となるように試料を調整し、遺伝子の抽出を行った。これと、排水および火山性湧水より得た同種のユーグレナ系統について、遺伝子解析を行った。1.安定同位体比を用いたミズゴケ植物体の窒素固定機能の評価:産地間の比較から、産地ごとに一定の範囲内で窒素安定同位体比が分布することが明らかとなった。この中で、タデ原湿原、坊ガツル湿原、ラヘイ地域、ペーラの試料について、窒素安定同位体比が0‰付近に分布したことから、これらの地域のミズゴケは、種によらず窒素固定に依存して窒素源を得ている可能性が高いことがわかった。また、フィンランドイートの試料は26‰の高い値を、また北海道東落石湿原の試料は-4-6‰の低い値を示した。これらの地域のミズゴケは、窒素固定に依存せずに窒素源を得ている可能性が高いが、具体的な窒素源については知見が得られていない。2.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種の生理活性の評価:大阿原湿原およびペーラ泥炭地から得たスギバミズゴケより底生ユーグレナを得ることができた。このうち、ペーラ泥炭地から得たミズゴケは窒素安定同位体比が0‰付近に分布したが、大阿原湿原から得たミズゴケの窒素安定同位体比は-2‰付近に分布したことから、ミズゴケとユーグレナ属種との共生は直接窒素固定と関連が薄いことが考察される。ユーグレナ系統の生理活性の計測では、ユーグレナ属種はアンモニウム態窒素が硝酸態窒素より良好な増殖を示すが、硝酸態窒素も利用可能であることから、わずかではあるが硝酸還元活性を示すことがわかった。3.ミズゴケ植物体に生息するユーグレナ属種およびミズゴケに共生する細菌の単離と遺伝子解析:底生ユーグレナ属種の5系統について遺伝子解析を行ったが、良好な結果が得られなかった。ミズゴケと共生する細菌に関しては、当初は、本年度中に単離まで行う予定であったが、コロニーの形成に1か月以上要したため、進捗がやや遅れたものの、複数のコロニーを得ることができたため、本項目についてはほぼ見通しが立ったと思われる。1.安定同位体比を用いたミズゴケ植物体の窒素固定機能の評価:窒素、炭素安定同位体比について合計218のデータを得た。
弾性フィラー添加によるコンポジットレジンの物性改善

コンポジットレジンは、粉砕石英などの無機質フィラーをできるだけ大量にベースレジンに混入することにより機械的強さを向上させてきた。その結果、今ではフィラー充填率は85wt%を上まわり、機械的強さはアマルガムにも匹敵するものになっている。ところが反面、脆性が非常に強くなり、硬いが脆いという欠点を持つ。そのため、大きな機械的強さを持つにもかかわらず、辺縁破折などの問題がまだ未解決で残っている。本研究は、石英よりも弾性のあるフィラーを添加することによりコンポジットレジンの高靭化を計るものである。今回は弾性フィラーとしてE・ガラスファイバーをボールミルで粉砕したミルドファイバーを用いた。対照として粉砕石英などのフィラーを80wt%含むコンポジットレジンを用い、フィラーの一部をミルドファイバーと置換した。ミルドファイバー含量が増加するに従って、圧縮強さはやや減少する傾向をみせたが、曲げ強さ、曲げ弾性率、破壊靭性は上昇した。これらの性質の上昇は、ミルドファイバーのアスペクト比の大きい方が著明で、特に平均アスペクト比25のミルドファイバーを65wt%添加したものでは、破壊靭性値が対照の約1.7倍にまで達した。次いで辺縁破折に対する抵抗性を調べた。窩縁隅角135°のベベルを付与した円筒型窩洞にレジンを充填し、窩洞中央にくり返し荷重を負荷した場合の辺縁破折の状況を観察した。平均アスペクト比10あるいは25のミルドファイバーを添加すると、添加量の増加に従って辺縁破折量は減少したが、50wt%添加で最少になったあと、65wt%添加では30wt%添加と同程度にまで増加した。なお牛歯を対合歯とした摩耗試験や研磨後の表面粗さは、市販のコンポジットレジンと有意差はなかった。以上のことからミルドファイバーの添加は、コンポジットレジンの高靭化に有効で、辺縁破折に対する抵抗性を上昇させることが明らかとなった。コンポジットレジンは粉砕石英等のフィラーをベースレジンに高密度に充填することにより、高い機械的強度を得てきた反面、非常に脆性の高い材料になっている。近年、コンポジットレジンにもう少し弾性を与えた方が破壊しにくく、臨床的によい結果を得られるのではないかと考えられている。本年度我々は、石英に替えて弾性が高く、引張り強度も高いガラスウールを粉砕したミルドファイバーをフィラーとして用いることを試みた。市販の平均直径5μmのE-ガラスファイバーをボールミルで粉砕し、平均長さ20μmのミルドファイバーを得た。コントロールレジンとして、Bis-GMA/TEGDMA=7、3,フィラーは粉砕石英(平均粒径3μm)70wt%およびコロイダルシリカ(平均粒径0.04μm)10wt%のコンポジットレジンを調製し、さらに石英フィラーのうちの1065%分をミルドファイバーと置換したものを調製した。各試料につき圧縮試験、間接引張り試験、曲げ試験、破壊靭性試験を行った。曲げ強さ、曲げ弾性率、破壊靭性値はミルドファイバー含有率の上昇とともに上昇した。特に破壊靭性値の上昇は著しく、ミルドファイバー65%のものは、0%のコントロールの約1.7倍に達した。一方、間接張り強さには有意の変化はなく、圧縮強さは逆にミルドファイバー含量の増加により減少した。次にガラスファイバーを被覆しているサイジング剤のシラン処理に対する影響を検討した。

シラン処理前にミルドファイバーを加熱処理後フッ化水素酸処理すると、破壊靭性値は熱・酸処理無のものに比べて最大45%の増加を示した。又、曲げ試験後の試料の破断面のSEM観察でも、熱・酸無処理のものではファイバーがレジンより引き抜かれ、破断面より突出した像が多く観察されたが、処理したものは多くが破断面で断裂しており、ファイバーとレジンの接着、ひいては脱サイジング剤の方法も大きなファクターになることがうかがわれた。コンポジットレジンはベースレジンに石英粉末などの無機質フィラーを局限にまで大量に混入させることによりアマルガムにも匹敵する機械的強度を得てきた。その反面、脆性の高いすなわち硬いが脆い材料となっている。そのためかなりの機械的強度をもつにもかかわらず辺縁破折などの問題が未解決で残されている。本研究は、従来フィラーとして用いられてきた石英粉末より弾性に富むフィラーを添加することによりコンポジットレジンの欠点である脆性を改善することを企図したものである。昨年の研究では、弾性フィラーとしてガラスファイバーをボールミルで粉砕したミルドファイバーを用いた。対照コンポジットレジンの石英フィラーをミルドファイバーに置換していくと、ミルドファイバーの増加とともに曲げ弾性率、破壊靭性値が増加し、特に破壊靭性値はミルドファイバーを65wt%添加すると無添加の対照の約1.7倍に達するという結果を得た。本年は、臨庄応用を考慮して辺縁破折に対する抵抗性並びに摩耗・研磨後の表面性状を調べた。円筒窩洞に窩縁隅角135°のベベルを付与した規格窩洞に実験レジンを充填し、中央にくり返し荷重を負荷して辺縁破折の程度を測定した。その結果ミルドファイバーの含有量が50wt%まではその増加に伴って辺縁破折に対する抵抗性は増加していったが、含有量が65wt%になると逆に30wt%のときと同程度にまで低下した。牛歯エナメル質を対合歯とした摩耗試験あるいは研磨後の表面荒さについては、現在市販されているコンポジットレジンと有意差は認められなかった。以上の結果より、ミルドファイバーをフィラーとしてコンポジットレジンに添加することにより靭性が向上し、辺縁破折に対する抵抗性が増すにもかかわらず、摩耗・研磨後の表面性状については臨床上特に問題のないことが明らかとなり、ミルドファイバーはコンポジットレジンのフィラーとして有用であると結論された。
ビスマスチオホスフェート材料の光電気化学および光触媒特性の研究

半導体光触媒を用いた水の光分解は、太陽光をエネルギー源としてクリーンで再生可能なエネルギー供給できる手段として関心が高い。これまで多くの水分解光触媒が報告されてきたが、そのほとんどが紫外光励起を必要とするワイドギャップの化合物である。中には50%程度の高い量子収率で反応が進行するものもあるが、紫外光は太陽光中には少ししか含まれていないために、太陽光の高効率利用は望めない。そのため、可視光を十分に利用できる光触媒の開発が必要となる。本研究では600nm付近までの光を吸収できる化合物の中で犠牲試薬を含まない水溶液から、可視光照射下で直接水を水素と酸素に分解できることをはじめて実証した。MgドープLaTaON_2 (Mg : Ta=1:2)を上記の錯体重合法で合成したところ、Mg未ドープのものと同様にペロブスカイト構造に帰属できる生成物を単一相で得た。MgがTaに置換することにより吸収端が640nmから600nmへとブルーシフトするこが確認された。これは生成物中のN/O比が減少したことによると考えられ、価電子帯の上端が少し正の電位側にシフトし、水の酸化能力が向上すると期待できる。合成したLaMg_<1/3>Ta_2/^3O_2Nを水素生成助触媒であるRhCrOで表面修飾し、さらに非晶質TiO2を光電着法により被覆すると、水素と酸素が2:1の割合で生成することが確認された。(抄録なし)平成23年度は、遷移金属酸窒化物をベースとし、可視光照射下において水の完全分解を達成するための研究を行った。主に対象とした物質は、ペロブスカイト構造を有する遷移金属オキシナイトライドであるLaTaON2という組成の化合物である。この物質はバンドギャップが2eV程度であり、この物質を用いて水分解が実現できれば、利用可能な波長領域がこれまでよりさらに100nm程度延びる。このLaTaON2という化合物は単味では水分解反応は進行しないことが知られている。本研究での主な改善的なアプローチは異元素導入による物性変調と助触媒との組み合わせによる高機能化である。異元素導入による高活性化の手法として検討したのはMgのドーピングによる高活性化である。MgはTaとイオン半径が近く、Ta5+サイトを同型置換することができる。Ta5+サイトの一部をMg2+で置換すると、カチオン成分の電荷の差を補償するために、N3-が02-に一部置き換わりLaTa1-xMgxO2+3xN1-3xの一般組成で表される一連の化合物を得ることができた。特にxが1/3のときに、高活性であった。平成24年度は、遷移金属酸窒化物をベースとし、可視光照射下において水の完全分解を達成するための研究を行った。このLaTaON2という化合物は単味では水分解反応は進行しない。さらにRh-Cr複合酸化物を担持することにより、可視光照射下で水素と酸素が同時に生成することが確認できた。遷移金属をベースとしたオキシナイトライドでバンドギャップが2eV程度のものを用いて可視光照射により水素と酸素の同時生成が進行したのは初めての例である。現時点では、水素と酸素に加え、窒素の生成も見られる。これは、触媒の分解が部分的に起こっているということであり、これを抑制することが、安定かつ高活性に水分解を進行させるために解決すべき課題となる。