hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
telomeric repeat elongation assayの開発

表面プラズモン共鳴現象を応用した,生体内分子間相互作用解析装置を用いて,定量的テロメラーゼ活性の評価法telomeric repeatelongation (TRE) assayを開発した.TRE assayはBio sensor chipと呼ばれる金薄膜のコートされた1cm^2程のチップ上に,G-quartet構造を持った50bp程のDNA断片を固定化する.次に,テロメラーゼ抽出物ををロードし,結合・伸長・解離・再生を行う.得られたセンサーグラムから伸長の結果生じた重量変化をe-valueとした.本法の特徴は(1)PCR法を用いていないので,従来のTRAP法で生じていたPCR inhibitorの混入によるfalse-negativeがない(2)塩基の伸長速度を直接計測できる(3)電気泳動を必要としないone-step操作なので,ピペット操作や泳動操作の際に生じる誤差がない.(4)デンシトメータあるいはELISAによる計測の必要がない.(5)短時間にnon-labelingで解析可能である.などの利点があった.TRE assayはnon-labelingで,これまでのTRAP法による阻害効果の検討時間を1/50程に短縮する事が可能であり,本法を用いたテロメラーゼ阻害物質のスクリーニングが可能である.TRE assayは新規テロメラーゼ阻害剤の発見に効果を発揮し,テロメラーゼを標的とした分子標的治療法の開発に大いに貢献すると思われた.4.TRE assayは5min程の時間で解析可能であり,TRAP法に比較して簡単かつ迅速な解析が可能であった.5.TRE assayによる培養細胞のテロメラーゼ活性は正常線維芽細胞の2-4倍であった.6.TRE assayでは細胞あたりのテロメラーゼ活性の低い細胞でも,PCR阻害物質の混入を避けて解析可能であり,体細胞に対するテロメラーゼ活性の解析方法としても有効と考えられた.7.次年度は,TRE assayの応用として各種テロメラーゼ阻害剤の阻害効果を検討したい.テロメラーゼ阻害剤としては,逆転写酵素阻害剤,hTRETのプロモーター制御因子,G-quartet結合物質を想定している.表面プラズモン共鳴現象を応用した,生体内分子間相互作用解析装置を用いて,定量的テロメラーゼ活性の評価法telomeric repeatelongation (TRE) assayを開発した.TRE assayはBio sensor chipと呼ばれる金薄膜のコートされた1cm^2程のチップ上に,G-quartet構造を持った50bp程のDNA断片を固定化する.次に,テロメラーゼ抽出物ををロードし,結合・伸長・解離・再生を行う.得られたセンサーグラムから伸長の結果生じた重量変化をe-valueとした.本法の特徴は(1)PCR法を用いていないので,従来のTRAP法で生じていたPCR inhibitorの混入によるfalse-negativeがない(2)塩基の伸長速度を直接計測できる(3)電気泳動を必要としないone-step操作なので,ピペット操作や泳動操作の際に生じる誤差がない.(4)デンシトメータあるいはELISAによる計測の必要がない.(5)短時間にnon-labelingで解析可能である.などの利点があった.TRE assayはnon-labelingで,これまでのTRAP法による阻害効果の検討時間を1/50程に短縮する事が可能であり,本法を用いたテロメラーゼ阻害物質のスクリーニングが可能である.TRE assayは新規テロメラーゼ阻害剤の発見に効果を発揮し,テロメラーゼを標的とした分子標的治療法の開発に大いに貢献すると思われた.
多種多様な形状の物体表面を被覆可能な近接覚センサを用いたロボットの制御手法の研究

本研究は多種多様なロボットシステムに対し容易に導入可能で,複雑な状況下でも有効な情報の得られる近接覚センサを開発し,センサ情報に基づいた環境認識・行動制御手法の構築を行う.最終年度である本年度は,研究成果のとりまとめを中心としながら,近接覚センサシステムの完成度を向上させることを目標として,以下の研究課・題に取り組んだ.・スペクトラム拡散に基づく多センサ共存当研究では、動的環境に対し素早く応答するロボットシステム実現のため,ロボット表面から100mm程度の至近距離で非接触・高速かつオクルージョン無く物体検出を実現するセンサとして,赤外線反射とアナログ回路網による"抵抗ネットワーク型近接覚センサ"を取り扱ってきた.多指ロボットハンドなど,当センサの想定する応用システムでは,狭い領域に複数の近接覚センサが存在し,状況によってはそれらが互いに向かい合うことで,一方のセンサが発した赤外光が他方のセンサに直接入射する場合が生じうる.加えて,同一波長帯を使用する他方式のセンサや,環境中の光源についても考慮する必要がある.このような条件を踏まえ,無線通信分野で使用される直接スペクトラム拡散に基づく符号分割多重化(CDMA)を応用した赤外線変調方式について実験的検討を行った.その結果,外乱光源(照明,Time-of-Flight式距離画像センサ)の存在下や,複数系統の近接覚センサが向き合った状況下でも,外乱光と物体由来の反射光を分離し,実用的な信号対雑音比を確保できることを確認した.・センサ信号処理・計測用小型ボードの開発上記の成果をもとに,変調駆動型近接覚センサをロボット内部へ複数系統搭載する際便利な,小型信号処理/計測ボードを開発した.複数の光源からの成分が混合された受光信号から,センサ自身の発光により生じた反射光成分のみを取り出すには,受光電流の増幅,電流モーメントの算出,逆拡散による外乱光の分離,高域ノイズの除去という一連の信号処理が必要となる.この技術的課題に対して,アナログーデジタル変換器(ADC)やプロセッサへの負荷を抑えるため,これら信号処理の大半をアナログ回路上で行い,さらに採用したマイクロコントローラ(Cypress PSoC5)が備える内蔵周辺機能を活用した.これにより,応答速度と外乱光耐性を備えたうえで,小型(80mm×50mm名刺サイズ)・省電力(LED点灯込みで約5ワット)な計測システムを開発した.本研究は多種多様なロボットシステムに対し容易に導入可能で,複雑な状況下でも有効な情報の得られる近接覚センサを開発し,センサ情報に基づいた環境認識・行動制御手法の構築を行う.中でも本年度は,まず"ネット状近接覚センサ"におけるアナログ演算方式について再検討を行った.本研究は,多数の検出素子からの出力統合について,アナログ演算に基づく"ネット状近接覚センサ"を基礎としている.センサ構成方式として格子状の抵抗ネットワークを用いていたが,その動作について改めて解析を行ったうえで(1)円筒面を継ぎ目無く覆うことが可能なリング状回路(2)部品点数を従来よりも大幅に削減可能な簡略抵抗ネットワークを提案した.さらに,ネット状近接覚センサにおいて問題となる多物体同時検出のために,発光部の走査的点灯による分布量計測手法の検討を行った.この手法とリング状回路構成との組み合わせによる全周囲センサを試作し,単一物体の高速検出と走査点灯による多物体検出を動的に切り替えながら動作するセンサシステムを開発した(学会発表国内-3).このセンサを搭載した移動ロボットによる動的環境内での障害物回避動作を実装し,その有効性を実験により検証した.本研究は多様なロボットシステムに対し容易に導入可能で,複雑な状況下でも有効な情報の得られる近接覚センサを開発し,センサ情報に基づいた環境認識・行動制御手法の構築を行う.本年度は下記のような研究の進展があった.・フォトダイオード利用による高速応答型ネット状近接覚センサの実現電流のアナログ演算に基礎を持つネット状近接覚センサにおいて,応答速度に優れるフォトダイオードを受光素子とする構成への適用し,16×16素子,検出可能範囲250mm四方で応答時間3マイクロ秒を可能とする高速近接覚センサを実現した.・反射型センサにおける検出対象物の反射特性補償法の提案検出物体の材質により決定される反射率や,形状による投影面積の変化による影響に対して,一定距離を隔てた2系統の近接覚センサを用い,これらの変動が両者に等しく作用することを利用した距離推定法を提案し,その特性評価を行った.・ロボットにおける近接情報活用のための制御手法の提案動作生成アルゴリズムおよびその情報源となるセンサの応答時間に着目した階層化制御手法を考案した.具体的には低速(100ms周期)・高密度なレーザー測域センサに基づく一般的な経路計画アルゴリズムの出力に対し,更新周期の速い(1ms周期)ネット状近接覚センサを用いてリアルタイムに修正を行うことで,自律移動と反射的回避を両立するものである.当制御手法を全方向移動ロボットに適用し実験を行った結果,各種の静止・移動障害物の存在下で,移動速度2[m/s]での自律移動を実現した.本研究は多種多様なロボットシステムに対し容易に導入可能で,複雑な状況下でも有効な情報の得られる近接覚センサを開発し,センサ情報に基づいた環境認識・行動制御手法の構築を行う.最終年度である本年度は,研究成果のとりまとめを中心としながら,近接覚センサシステムの完成度を向上させることを目標として,以下の研究課・題に取り組んだ.・スペクトラム拡散に基づく多センサ共存当研究では、動的環境に対し素早く応答するロボットシステム実現のため,ロボット表面から100mm程度の至近距離で非接触・高速かつオクルージョン無く物体検出を実現するセンサとして,赤外線反射とアナログ回路網による"抵抗ネットワーク型近接覚センサ"を取り扱ってきた.

多指ロボットハンドなど,当センサの想定する応用システムでは,狭い領域に複数の近接覚センサが存在し,状況によってはそれらが互いに向かい合うことで,一方のセンサが発した赤外光が他方のセンサに直接入射する場合が生じうる.加えて,同一波長帯を使用する他方式のセンサや,環境中の光源についても考慮する必要がある.このような条件を踏まえ,無線通信分野で使用される直接スペクトラム拡散に基づく符号分割多重化(CDMA)を応用した赤外線変調方式について実験的検討を行った.その結果,外乱光源(照明,Time-of-Flight式距離画像センサ)の存在下や,複数系統の近接覚センサが向き合った状況下でも,外乱光と物体由来の反射光を分離し,実用的な信号対雑音比を確保できることを確認した.・センサ信号処理・計測用小型ボードの開発上記の成果をもとに,変調駆動型近接覚センサをロボット内部へ複数系統搭載する際便利な,小型信号処理/計測ボードを開発した.複数の光源からの成分が混合された受光信号から,センサ自身の発光により生じた反射光成分のみを取り出すには,受光電流の増幅,電流モーメントの算出,逆拡散による外乱光の分離,高域ノイズの除去という一連の信号処理が必要となる.この技術的課題に対して,アナログーデジタル変換器(ADC)やプロセッサへの負荷を抑えるため,これら信号処理の大半をアナログ回路上で行い,さらに採用したマイクロコントローラ(Cypress PSoC5)が備える内蔵周辺機能を活用した.これにより,応答速度と外乱光耐性を備えたうえで,小型(80mm×50mm名刺サイズ)・省電力(LED点灯込みで約5ワット)な計測システムを開発した.本年度は,当研究課題が扱うアナログ演算方式の拡張により応答速度を大幅に高めたセンサの実現や,ロボット制御における近接覚情報を活用した瞬発的な動作の生成と自律移動の両立を可能とする階層化制御の手法提案・有効性の確認といった研究の進展が有った.これらに加え,赤外線センサの反射率依存性の補償手法について提案し,その成果発表では優秀講演賞を受賞するという業績も上げているため.最終年度となる平成24年度には,センサシステムの完成度向上と性能評価を中心として研究を行う.具体的には,本年度までに行ったネット状近接覚センサの応答速度・物体反射率依存性の改善に加えて,今年度は実ロボットの使用環境で問題となる多数の近接覚センサが動作した場合の混信・誤検出防止技術について計測システム上に実装し検証を行う.さらにここまでで開発したセンサシステムを使用し,その検出性能や応用ロボットシステム上での動作制御手法について有効性評価を行い,研究成果の取りまとめを中心とした研究の仕上げを行う.
各種骨材の潜在特性を生かした高機能ポーラスコンクリートの開発

本研究では,一般にはコンクリートでは使用されない規格外の骨材(反応性骨材,再生骨材,ウッドチップ等)を使用したポーラスコンクリートを作製し,これらの骨材が有する吸着性や反応性をプラスの潜在能力として活用し,高性能のポーラスコンクリートを開発することを目的とした.基礎的実験の結果,再生骨材やウッドチップの活用によって,ポーラスコンクリートの吸水性や重金属吸着性を向上させられることが示された.本研究では,一般にはコンクリートでは使用されない規格外の骨材(反応性骨材,再生骨材,ウッドチップ等)を使用したポーラスコンクリートを作製し,これらの骨材が有する特殊な性能をプラスの潜在能力として活用,高性能のポーラスコンクリートを開発することを目的とした.初年度は各種骨材を用いた基礎的検討を行った。反応性骨材を用いた検討においては,骨材の反応生成物の生成による強度増加を期待したが,反応促進にNaOHを用いたことによってセメント硬化体自体の強度が低下したことから,膨張量に対しての単純な強度比較が困難となることが判明した。セメントペーストと参照実験の結果も踏まえて継時的な変化から反応性骨材の生成物質の影響を検討した結果からは,強度増加への寄与は明確にはならなかった。再生骨材を用いた検討においては,高い吸水特性を生かしたヒートアイランド対策効果を検討した。実験の結果,ポーラスコンクリートとしての吸水性や保水性が向上することが示された。また,供試体を屋外に暴露して表面温度を計測することで蒸発冷却効果を検討した結果,再生骨材を使用することの効果が確認された。また,再生骨材を炭酸化したりフライアッシュを外割で混合することによって,強度の低下の問題も解消された。ウッドチップを用いた検討においては,水環境での溶脱挙動に着目した耐久性を検討するとともに,蒸発冷却効果や重金属吸着特性などを検討した。ポーラスな構造を有しているものの実用上は問題となる劣化を生じないことを確認するとともに,高い蒸発冷却効果を確認した。ただし,セメント水和時に間隙中のカルシウムイオンをウッドチップが吸着することで水和が阻害されていることを確認した。一方で強度は低下することが課題として明らかになった。ただし,セメント水和時に間隙中のカルシウムイオンをウッドチップが吸着することで水和が阻害されている可能性が示唆された。各種骨材(反応性骨材,再生骨材,ウッドチップ)を使用したポーラスコンクリートを作製し,これらの骨材を用いた効果を検討する実験を行い,結果を得て分析を行った。反応性骨材に関してはプラスの効果が認められなかったものの,再生骨材やウッドチップではプラスの効果があることが示され,開発の方向性が示された。一方で,ウッドチップの混合によるセメントの水和反応の阻害の可能性が示唆されたことから,次年度においては詳細な検討を行う。また,初年度は実験による検討に注力したために,数値解析手法の開発についての準備の進展がやや遅れた。特に高い性能を示したウッドチップ混合ポーラスコンクリートの開発を進めるため,セメントの水和反応に対する影響評価や重金属吸着特性の検討を進める。また,再生骨材に関しては,製造からの炭酸化影響に着目するとともに,フライアッシュのポゾラン反応との相乗効果によって機能向上が得られ鵜可能性も考察されたことから,あらたな実験を実施する。今後は,以上の実験による検討を中心に実施し,当初の数値解析手法による検討は予備的な扱として,現行モデルの範囲内での理論的考察を優先的に実施する。実験に必要となる消耗品の購入とともに,研究代表者の所属の変更に伴い,新しい所属である広島から共同研究者および実験担当学生がいる群馬を訪問しての研究

打合せ,ならびに,東京での各種会議や報告会,シンポジウム等への参加による情報収集のための旅費に多くを計上する。また,実験供試体の廃棄費用や一部分析のための外注費用として使用する予定である。
人工光合成系としての光半導体表面を使う高効率水素生成

太陽エネルギーは、光エネルギー源や熱エネルギー源として直接利用されるほか、種々の方法を介して熱エネルギー、電気エネルギー、化学エネルギーなどに変換される。このうち、光エネルギーのエネルギー変換として植物が行っている光合成が挙げられる。光合成反応によって植物はその内部に太陽エネルギーを蓄積していることを周知のことである。我々はかつて半導体電極による人工光合成系を構築し、太陽エネルギーを用いて水から水素と酸素を生成させる研究を行った。酸化チタンの半導体電極と白金電極で湿式光電池系を組んだところ、酸化チタン表面からは酸素ガスが、白金表面からは水素ガスが発生する人工光合成を組むことができた。この系は太陽エネルギーと水を原料にして、クリーンエネルギーである水素を得ることができる。この人工光合成のポイントは、光応答性のある半導体の固体層と水との界面の存在であり、この界面に光が照射されることで起こる電気化学反応、すなわち新しい光界面反応である。本研究では、これまでに得られた成果をもとに、新規な金属酸化物半導体電極および半導体微粒子を用い、その光電気化学反応を利用して光エネルギーおよび水から水素および酸素を高効率生成させることを目的に行い、特に水素・酸素生成率の高い光触媒の設計・合成を試みてきた。前年度では各種無機半導体と金属などをハイブリッド化させることで実用レベルの水素・酸素生成率を有する系を構築する研究成果を上げた。そして本年度は前年度の成果を踏まえた上で、新規の無機半導体電極系としてp型半導体ダイヤモンドに着目し、ダイヤモンド電極の合成・評価を行ったところ、この電極で水素を高効率生成する良好な研究成果を得ることができた。本研究は新規な酸化物半導体を用いた高効率ハイブリッド光触媒系の創成を目的とし、そのために必要となる材料作製法の確立や反応機構の解明、新しいマイクロ表面その場分析法の開発などを目指している。研究初年度にあたる本年度は、新規な高活性酸化チタン薄膜やナノサイズ超微粒子半導体光触媒の作製法の開発、および光触媒表面のキャラクタリゼーション法の開発と反応機構の検討などに関して以下のような成果を得た。1、高活性酸化チタン光触媒薄膜の合成とその光化学・電気化学的特性評価Ti-テトライソプロポキシドを出発原料として噴霧熱分解法、CVD法、およびゾルゲル法により酸化チタン薄膜を作製し、それらの光触媒薄膜をアセトアルデヒドの光触媒分解反応に基づいて活性評価し、製膜法の最適化を図ることにより平滑透明でしかも活性標準光触媒であるP25粉末を凌ぐ高活性な光触媒薄膜の開発に成功した。2、ナノサイズ半導体超微粒子の粒系制御と光触媒特性の検討量子サイズ効果により高活性、高反応選択的な光触媒特性が期待される粒径50-200A程度の硫化カドミウムの超微粒子を作製し、これをポリアクリルアミドゲル電気泳動法により分画してカラム内における蛍光挙動に基づいて単分散試料を分取することに成功した。3、光電流やラマン分光法等、半導体光触媒評価法の検討光触媒反応機構の解明と光触媒表面の微小領域における分析手法の開発を目的として実効分解能10μmで表面の2次元ラマン散乱イメージおよび光電流分布を画像化できるシステムの開発に成功した。現在、これを用いて溶液/半導体薄膜界面のin-situキャラクタリゼーションや活性サイトに関する種々の測定を実施している。このシステムを用いて、来年度以降に予定しているハイブリッド光触媒表面の光化学・電気化学的検討によって高活性光触媒システム構築に向けた設計指針が得られるものと期待される。本研究では、これまでに代表者らによって得られた成果をもとに、新規な金属酸化物半導体電極および半導体微粒子を用い、その光電気化学反応を利用して光エネルギーおよび水から水素および酸素を高効率生成させようとするものである。特に、水素・酸素生成率の高い光触媒の設計・合成を試みた。具体的には、各種無機半導体と金属などをハイブリッド化させることで実用レベルの水素・酸素生成率を有する系を構築した。最終目的として、より実用に側した低コスト高効率水素・酸素生成システムの構築に主眼を置いた。

なお、この研究過程で新しい表面評価法の開発もほぼ達成できた。特に下記については、非常に良好な研究成果をあげることができた。1.無機半導体電極・半導体微粒子による水素生成2.光触媒反応機構の解明3.低コスト水素生成システムの開発以上の成果を踏まえて、引続き下記の項目について、今後より高度な研究を展開していく。1)高効率で水素・酸素を生成する無機半導体とその触媒能を向上させる金属等とのハイブリッド化により、新規な高活性光触媒を合成し、評価する。2)光触媒としての基礎的な特性の評価を行い、安定的かつ高効率な水素・酸素生成法を確立する。3)水素・酸素の化学量論的高効率生成のみに的を絞り、無機半導体上への金属等の最適な担持方法を検討していく。
入札談合の経済分析

本研究は入札談合の総合的な分析を実施した.共謀に付随する非対称性の取扱に関して非対称性の程度でオークションの収入と効率性の比較を行った.ある自治体の公共事業の入札データを用いた実証研究は,官製談合を初めて分析した研究であった.その結論は,官製談合ではない談合と違い官製談合では受注残高が企業の入札率に正の影響を与えていることを見出した.さらに,公取委の勧告を長期間調べた結果,カルテルに一種のブームがある事を示した.本研究は入札談合の総合的な分析を実施した.共謀に付随する非対称性の取扱に関して非対称性の程度でオークションの収入と効率性の比較を行った.ある自治体の公共事業の入札データを用いた実証研究は,官製談合を初めて分析した研究であった.その結論は,官製談合ではない談合と違い官製談合では受注残高が企業の入札率に正の影響を与えていることを見出した.さらに,公取委の勧告を長期間調べた結果,カルテルに一種のブームがある事を示した.公共事業入札やその談合において現れる非対称に関する簡単な理論論文Linear Bid in Asymmetric First-Price Auctionsを執筆し学会European Association for Research in Industrial Economicsにおいて報告した.2人の入札者の非対称な入札対象に対する分布を持つ均衡解の中で線型入札戦略に焦点を当てたこのモデルは,対称性がないためオークションルール間に関する収入の同値性が成り立たない.この論文の主眼は,対称性から非対称へ移行した場合の第一位価格オークション,第二位価格オークションおよび最適オークション間の収入や効率性を比較することである.入札制度の分析の基礎となるオークション理論では収入等価定理について多くの論文があるが,その中で直感的に把握しやすい入札戦略で収入の比較静学を行う事は,その定理の深い理解に役立つであろう.この結果と他の非対称性を扱うモデルとを比較する展望論文「非対称オークションとその収入」を執筆して異なった設定における諸結果を比較考量することによりこの分野の理解を深めた.入札談合に関する論文Ratifiable Collusion and Bidding Systems in Procurementについては査読付雑誌へ投稿する準備を行った.入札談合に関するファクト・ファインディングパートでは公取委の審決等テータベースを用いて丹野他(2008,競争政策研究センター共同研究報告書)「カルテルの実態調査と経済理論分析」のデータをさらに遡って蓄積している.また官製談合防止法の最初の適用事件である岩見沢官製談合事件を詳しく調べて一つの重要な事例研究として本研究に加えるべく資料の収集と整理を行った.また加藤雅俊助教(関西学院大学)との共著論文The determinants of bid rigging in public procurement auctionsではある自治体の入札談合事件の前後における落札率の決定要因を実証的に研究している.先に挙げた非対称オークション・モデルを入札ケースに応用した理論的考察は,本実証分析の理論的な理由付けを与えている.談合実態解明パートでは岩見沢市の官製談合事件を取り上げてこの最初の官製談合事件の実態と入札制度改革を調べた。市長がトップダウンで受注予定企業を決める談合形態は,応札企業が見積もりを行わなくなるような企業の緩みをもたらした。公取委の勧告を詳細に検討すると全ての企業が協調しているのではなく談合破りや談合への勧誘があったことが分かった。またアウトサイダー企業は入札改革に関する要望書を出す競争圧力が存在している事も確かめられた。この事件を契機に電子入札をいち早く導入する入札制度を改革する動きが出てきた事も見逃せない。このケーススタディーは,「岩見沢官製談合事件と日本の競争政策の深化」跡見学園女子大学マネジメント学部紀要第10号(2010年10月15日)に納められた。昨年度に引き続き丹野他(2008)「カルテルの実態調査と経済理論分析」のデータをさらに過去に遡って蓄積している。このデータベースは平成16年度までのデータであるので平成17年度の事件は審判がもしあったとしても結審していると思われる。今後は新しい日付のデータを付け加える予定である。各事件を詳細に検討するため時間がかかるが最終年度にはまとまった形にする。第二の研究目的である入札談合の実証分析では,平井貴幸氏と共著である自治体における談合時と競争時の入札率や落札率の違いを分析した.その結果は「ある自治体における公共調達の入札価格分析」に纏められたが,競争後の新規参入の価格下落への強い効果を既存研究の結果と同様に確かめられた。さらに談合から競争に至る過程を詳しく分析したところにオリジナリティーがある.その過渡期では観察された非談合企業の高い勝率-入札数に対する落札数の割合-が大きく市場を競争的にした事を発見した.この知見は今後談合を防止する大きなヒントを与えることになうと考えられる.第三の研究目的である公正取引委員会の勧告・審決の分析はデータの蓄積を行った.勧告文を読み解くのは時間が掛かりまとまった量にはなっていない.しかし,合計20年近い期間で談合やカルテルの推移を一瞥すると談合事件がカルテルの大きなウエートを占めるのはつい最近のことなど興味深い事実が分かった.研究期間の最終年度に当たる平成24年度の研究は主にある自治体の入札談合からその崩壊そして競争状態にいたる入札市場の動態的な変化を実証分析により実施した.平井貴幸(東京国際大学国際交流研究所研究員)氏との共同研究として"Collusion, Breakdown, and Competition in Procurement Auctions"と題する論文にまとめられた.

下記のように国内で1回,国外で1回の学会発表を行い.英語で発表した国内のワークショップ(経済工学リサーチワークショップ九州大学)でも発表を実施した.これらの発表機会を通じて論文の体裁,多重共変性の確認及び年度ダミーの導入の検討を行った.初年度から続いている公正取引委員会の審決等データベースを活用したカルテルの包括的な分析は,データの蓄積が終わった段階にある.膨大な量のデータになったためその詳しい分析の結果は翌年度に持ち越しになった.理論パートとファクトファインディンは遅れているものの実証分析ではある程度の成果が生まれている.総合すると概ね順調と言える.前者が遅れている理由は,理論パートについて非対称性が入ったオークションでは独特の難しさが有り既存の定理を単純に応用する術は使えないことにある.ファクトファインディングではデータの構築に時間が掛かることが遅れの原因である.しかし,実証研究の進み具合は他の二つの目的を凌駕していると考えられる.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は理論モデルの拡張を中心に進めていく。非対称オークションの論文は査読誌への掲載を目指す.その基本モデルに談合を付け加えた理論は簡単な2期間モデルでも良いので基本的なものを完成させる。英文化を行った実証パートの論文は海外での学会発表を計画している.できるだけ早く査読誌への投稿を目指したい.ファクトファインディングではデータの蓄積が不十分なので,取りあえずは中間報告の形の論文を仕上げる.今後数年をかけてデータを整理してその中から重要な談合やカルテルの傾向を探りたい.24年度が最終年度であるため、記入しない。
積層薄板中空導波路を用いた300GHz帯高利得高効率広帯域平面アンテナの研究

下層に並列給電回路,上層に放射スロットアレーを有する2層構造の導波管型平面アンテナを300GHz帯で検討した。エッチング銅薄板積層拡散接合を用いて16x16素子アレーを試作した。形状値を10um減少させたアンテナにおいて損失を含めたアンテナ効率のピーク値が約75%と高い値が得られた。光技術を用いた送信機を接続して,送受間距離50cm,送信電力20uWでビット誤り率が10E-10以下となる中心周波数範囲が10GHzあり,最大可能伝送速度は約17Gbpsと見積もられた。60GHz帯モデルからのスケールダウンを基本にして設計周波数350GHzで設計した。エッチング銅薄板積層拡散接合を用いて16x16素子アレーを製作した。平成24年度では,形状変化による周波数変化を確認するため,設計値そのままのもの,すべての形状値を10um増加あるいは10um減少させたものの3種類を製作した。30umのオーバーエッチングを仮定して形状値を変化させて利得の周波数特性を再計算したところ,設計値そのままの形状のアンテナでの実験値とおおむね良好に一致した。形状値を10um増加あるいは10um減少させた場合の周波数特性の変化も実験により確認できた。平成25年度では,平成24年度の実験結果に基づき,形状値を30um減少させて,2台のアンテナの試作を再度行った。利得の周波数特性の実験値は平成24年度に比べ設計値に近づいた。しかし,設計値のように25GHzの幅にあたってアンテナ効率が70%程度にならず,すべての形状値を10um減少させた周波数特性に近くなった。試作した2台のアンテナの周波数特性には若干の差が見られた。良いほうのアンテナについて,アンテナ効率が約70%越える周波数範囲は364GHz369GHzの5GHzの幅となり,アンテナ効率が約40%越える周波数範囲は357GHz372GHzの15GHzの幅となった。100300GHz帯のアンテナ評価技術に関して以下の2点について新たな進展を得た。まず,周波数逓倍器を用いたシステムにより送信出力が一桁向上するとともに周波数の可変が容易になり,アンテナの測定時間が大幅に改善(1/3以下)された。また,アンテナの近傍電界測定技術として,フリーランの周波数可変レーザ光源を用いながらも,周波数精度±200MHz,位相精度0.2radで3次元の電磁界分布を測定できる手法を開発した。銅薄板の厚さの種類は限られているため0.2mmとした。スロットの角の曲率半径は銅薄板の厚さの80%とする必要があるため0.16mmとした。整合用の金属壁の厚みもエッチング精度の制限から0.2mmとする必要がある。これらを考慮し形状を決定した。形状変化による周波数変化を確認するため,設計値そのままのもの,すべての形状値を10um増加あるいは10um減少させたものの3種類を製作した。利得の周波数特性を測定したが,設計値と実験値は一致しなかった。しかし,30umのオーバーエッチングを仮定して形状値を変化させて再計算をしたところ,設計値そのままの形状のアンテナでの実験値とおおむね良好に一致した。損失を含めたアンテナ効率に関しては,形状値を10um減少させたものにおいてピーク値が350GHzで約75%(利得は約31.5dBi)と高い値が得られた。334GHzから354GHzまでにわたりアンテナ効率40%以上を実現した。光技術を用いた300GHz帯送信機に本アンテナを接続し,10Gbpsの無線データ伝送実験を行った。中心周波数338GHz,送受アンテナ間距離50cm,送信電力20uW,光検出器電流5.5mAのときにビット誤り率10E-11を実現した。ビット誤り率が10E-10以下となる中心周波数範囲は10GHzあり,この結果から本アンテナによる最大可能伝送速度は約17Gbpsと見積もられた。350GHz帯でアンテナを試作したが,現在は利得が約32dBの16x16素子アレーだけを試作している。設計値と実験値には30umのオーバーエッチングによると考えられる差異がみられるため利得3dB低下比帯域が現在のところ約6%となっている。しかし,ピークのアンテナの効率は約75%と極めて高い値が得られており,銅の導電率を5.8x10E7S/mと仮定した計算値とほぼ一致しており,エッチング銅薄板積層拡散接合技術による電気的接合が良好であることが確認できた点は大きな成果といえる。

また,10Gbpsのデータ伝送実験を行い,ビット誤り率が10E-11程度とほぼエラーフリーといえる良好な結果も得られ,さらに,現在の段階で最大可能伝送速度が約17Gbpsと,10Gbpsを超える超高速無線伝送の実現可能性が示されたことも大きな成果である。これらの成果に対する発表を2011年12月にアジアパシフィックマイクロ波国際会議で行い,約500件の発表のうち2件に対して授与されるアワードの1つに選ばれており,高い評価もすでに受けている。設計値と実験値には30umのオーバーエッチングによると考えられる差異がみられるため,その差異の除去が次年度の最大の課題である。銅薄板積層拡散接合の1回の製作費が100万円弱とかかるため,予算の残額を考えると1回の製作に限られる。アンテナの動作を考えると並列給電回路層の製作精度が重要であるため,エッチングより製作精度がでるワイヤーカッターにより並列給電回路層の製作を考える。上記の改良型のアンテナにより、15Gbpsを超える無線伝送をデモンストレーションするとともに、近距離無線など実利用に向けた課題を実験的に明らかにする。今年度の執行額に残額が生じた状況については,今年度の残額だけでは再度のアンテナ試作ができず,次年度に回して一体で使用することとしたためである。次年度の研究費は,銅薄板積層拡散接合アンテナの製作に使用する。
鼻粘膜における交叉防御性抗体産生機構の解明

1)鼻粘膜IgAの由来細胞の確認:B-2細胞による抗体産生にはヘルパーT細胞の存在が必須であるのに対して、B-1細胞の場合、T細胞非依存性にも抗体産生が起こることが知られている。そこでT細胞を欠損するヌードマウスに経鼻インフルエンザワクチンを投与したところ、抗体産生は全く起こらなかった。この実験結果は鼻粘膜IgA産生はB-2細胞が行ない、B-1細胞は補助的な役割を持つことを強く示唆するものである。2)鼻粘膜IgAの交叉反応性の検出:経鼻インフルエンザワクチン投与後のマウス鼻腔洗浄液を限外ろ過法にて濃縮することにより、MDCK細胞を用いたウイルス中和試験で中和活性を検出することができた。しかしサンプル中の抗体量の制限から亜型ウイルスに対する交叉中和性の測定には至らなかったため、不活化ウイルスを抗原としたELISA法により、交叉結合能を測定した。その結果、血清IgGおよびIgAは交叉結合性を示さなかったのに対し、鼻腔洗浄液IgAは交叉結合能を示した。このことから気道粘膜IgAは血清IgAとは異なる抗原特異性を持つ、あるいは分泌型IgAの形を取ることにより交叉結合能を獲得する、などの機構により交叉防御能に関与している可能性が考えられる。3)その他:Btkノックアウトマウスを用いてインフルエンザウイルス感染実験を行った。経鼻インフルエンザウイルスを事前投与し、防御能は感染2日後の鼻腔洗浄液中ウイルス量の測定により評価した。Btkノックアウトマウスは自然抗体を持たないにもかかわらず、ワクチン接種前の感染感受性は対照群と同程度であった。しかし、ワクチン投与により得られる感染防御能は対照群と比べ有意に低かった。交叉防御能については低いなりに観察された。このことからA.Btkノックアウトマウスは経鼻ワクチン投与時の鼻腔IgA産生は低いが産生される抗体の交叉反応性は野生型と同じである。B.Btkノックアウトマウスでは細胞性免疫により感染防御が維持されており、これが交叉防御能も備えている。の2つの可能性が考えられる.1)経鼻免疫におけるB-1細胞の関与:自然抗体産生細胞であるB-1細胞を欠損するBtkノックアウトマウスにインフルエンザワクチンをpoly(I : C)とともに経鼻接種したところ、鼻腔への抗原特異的IgA分泌が野生型と比べて有意に低かった。この現象がB-1細胞の欠損によるものか確かめるために野生型マウスのB-1前駆細胞を移植し、B-1細胞を再構築したところ、ワクチン反応が部分的に回復した。これによりB-1細胞が経鼻ワクチンに対する液性免疫応答に関与することが明らかとなった。一方、インフルエンザワクチンを経鼻接種したBtkノックアウトマウスの脾細胞を抗原で再刺激すると野生型マウスと同等のインターフェロンγ産生T細胞が観察されたことから、B-1細胞は経鼻ワクチンに対する細胞性免疫には不要であることが示唆された。2)マウスの鼻組織B細胞にはCD23陽性のB-2様表現型を示す細胞とCD23陰性のB-1様表現型を示すB細胞が観察されるが、後者はBtkノックアウトマウスにも存在した。また、BtkノックアウトマウスにCD45.1アロタイプの異なるB-1前駆細胞を移植するとドナー由来のB-1細胞が腹腔内に観察されたが、鼻組織には見られなかったことから、鼻組織B細胞はCD23の発現の有無にかかわらず、B-2細胞であることが推測された。さらに経鼻ワクチン接種後の鼻粘膜IgAは自然抗体に特有なホスファチジルコリンに対する結合能が見られないことからB-2細胞由来の獲得免疫抗体であると推測された。3)上記の結果より経鼻ワクチン反応においてB-1細胞はそれ自身が特異抗体産生に関わるのではなく、B-2細胞による特異抗体産生をB-1細胞あるいはそれが産生する自然抗体が誘導することが考えられた。

Btkノックアウトマウスは自然抗体を持たないにもかかわらず、ワクチン接種前の感染感受性は対照群と同程度であった。しかし、ワクチン投与により得られる感染防御能は対照群と比べ有意に低かった。交叉防御能については低いなりに観察された。このことからA.Btkノックアウトマウスは経鼻ワクチン投与時の鼻腔IgA産生は低いが産生される抗体の交叉反応性は野生型と同じである。B.Btkノックアウトマウスでは細胞性免疫により感染防御が維持されており、これが交叉防御能も備えている。の2つの可能性が考えられる.
IgA腎症発症機序における常在菌、特にブドウ球菌膜抗原の関与に関する研究

IgA腎症は、世界中で最も頻度の高い糸球体腎炎の病型である。しかしながら現時点において、IgA腎症の発症における起因抗原は明らかとなっていない。我々は以前にメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)感染後に糸球体へのIgAの沈着を伴う新たな糸球体腎炎について報告した(Kidney Int, Vol.47,207-216,1995)。そこで、IgA腎症の病因における黄色ブドウ球菌表面抗原の関与を免疫学的に検討するため、黄色ブドウ球菌の細胞膜表面抗原に対する数種類のモノクローナル抗体を作成し、IgA腎症患者の糸球体に沈着した抗原のエピトープを検討した。方法:黄色ブドウ球菌培養から黄色ブドウ球菌細胞膜表面の膜抗原を分離した。この膜抗原に対するマウスモノクローナル抗体を作成し、アフィニティーカラムで精製後、この抗体の標的抗原のアミノ酸配列、DNA配列を解析した。IgA腎症患者116名、IgA腎症以外の腎生検組織(122名)について、血清中の黄色ブドウ球菌抗原に対する抗体価の定量ならびに、蛍光顕微鏡により、黄色ブドウ球菌抗原の糸球体への沈着の有無を確認した。結果:得られたモノクローナル抗体で認識する黄色ブドウ球菌の主要抗原は黄色ブドウ球菌細胞膜抗原のadhesin(ACCESSION AP003131-77,Protein ID ; BAB41819.1)であることが推測された。IgA腎症患者ならびにMRSA感染後腎炎患者の血清中にはIgGクラス、IgAクラスの黄色ブドウ球菌細胞膜抗原に対する抗体価が他の腎炎患者、正常コントロールに比べ有意に高値であることを確認した。IgA腎症患者116名中79名(68.1%)の腎生検組織で糸球体内の同抗原の局在を確認した。またこの抗原沈着部位にはlgA抗体があわせて局在することを確認した。免疫複合体の沈着を認めない腎炎患者にはこの抗原の糸球体への沈着はないものの、数名の免疫複合体沈着を伴う腎炎患者糸球体への沈着を認めた。結論:黄色ブドウ球菌細胞膜抗原がIgA腎症発症抗原の新たな候補であることが確認された。(2)抗原と抗体の局在に関する検討:IgA腎症患者の腎糸球体に沈着しているadhesion抗原とIgA1抗原と抗体の局在について検討したところ、糸球体における抗原の検出率は65%、主にIgA1とco-localizeすることが判明した。(3)抗S.aureusに対するsubclassの検討:IgA腎症、post-MRSA関連腎炎は組織像の判明している他の疾患群に比して、抗S.aureus抗体(IgA1)抗体価が有意に高値であった。さらに、S.aureus抗原遺伝子を大腸菌に組み込み、fusion proteinを作成し、当該蛋白に対する抗体価をELISAによる測定系を確立した。(5)免疫学的背景:S.aureus抗原刺激による細胞内cytokinesの測定を測定したところ、IgA腎症患者ではTh2優位であった。以上の結果から、IgA腎症患者の多くはS.aureusに対してhigh responderであり、腎炎惹起性を有する低結合活性の抗体を産生するものと推測された。今後、これらの抗体産生を規定する免疫遺伝学的背景因子の検討が必要である。

MRSA感染後腎炎患者25名,IgA腎症患者67名,他種腎疾患患者118名,正常健康人16名を対象として,黄色ブドウ球菌に対するIgAサブクラスの血清抗体価を酵素抗体法で測定,また,MRSA感染後腎炎,IgA腎症各患者の腎生検標本に対して,黄色ブドウ球菌細胞膜抗原に対するモノクローナル抗体,ヒトIgA1,ヒトIgA2抗体を用いて蛍光抗体法による腎組織染色を行った.MRSA感染後腎炎では,IgA腎症を含む他種腎疾患,正常健康人と比較して,黄色ブドウ球菌細胞膜抗原に対するIgA1,IgA2抗体価が最も高値だった(IgA1抗体価:1.339±0.135 O.D.,IgA2:0.094士0.025 O.D.,いずれもP<0.05).IgA産生細胞に対する刺激に対する感受性は,MRSA感染の最中に増加する事が予想されるが,この現象は,MRSAの外毒素に対する宿主反応によるサイトカインの放出によって誘発されている事が示唆された.IgA腎症患者では,黄色ブドウ球菌細胞膜抗原に対して,IgA1抗体価のみ,他種腎疾患患者及び正常健康人よりも有意に高値だった(IgA1抗体価:1.023±0.062 O.D.,P<0.05).我々は,黄色ブドウ球菌による上気道感染を契機とした抗原抗体反応によってIgAを中心とした免疫複合体が形成され糸球体メサンギウムに沈着する機序を提唱しており,ヒトにおける黄色ブドウ球菌の平均保菌率は37.2%で,多くのヒトがIgA腎症のリスクを持つ事にはなるが,IgA腎症患者では黄色ブドウ球菌に対する免疫応答の感受性が高い事が推察された.MRSA感染後腎炎とIgA腎症の間には,多くの類似点が存在するが,今回の現象は,両者を識別する上で重要な点のひとつであると考えられた.蛍光抗体法による腎組織染色では,MRSA感染後腎炎では80.0%(4/5),IgA腎症では60.8%(28/46)に黄色ブドウ球菌細胞膜抗原の沈着を認めた.両組織共に抗原沈着全例にIgA1が沈着し,抗原と同じ染色パターンを示した.糸球体への沈着におけるIgA1独特の関与,即ち,ヒンジ部のO結合型糖鎖構造の異常の可能性等との関係が示唆されるが,抗黄色ブドウ球菌-IgA1抗体にヒンジ部の糖鎖異常があるか否かはまだ不明であり,実験的IgA腎症誘発モデルの確立と共に,同抗体の構造異常の有無の解明が今後の課題である.
破骨細胞前駆細胞のトランスマイグレーションに細胞接着分子が及ぼす影響

破骨細胞に分化することが知られている細胞株RAW264を用いて破骨細胞分化因子であるsRANKLを添加することによって細胞の接着・運動に関わることが知られている細胞内シグナル伝達分子の検討を行った。その結果、sRANKL刺激によりFocal adhesion kinase(FAK)がリン酸化されることが明らかとなった。さらにRAW264にフィブロネクチンによる細胞接着刺激を加えると、FAKの397番目のチロシンがリン酸化され、さらに共刺激としてsRANKLを加えるとFAKの861番目のチロシンがリン酸化されることが明らかとなった。FAKのロスオブファンクションの影響を検討するためにBLOCK-iT Pol II miR RNAi ExpressionシステムによるFAKのサイレンシングを行った。FAKのサイレンシングでは破骨細胞分化の抑制はみられなかった。以上の結果からsRANKL刺激により破骨細胞分化とは別に細胞接着および運動に関わる分子が活性化されることが明らかとなった。骨はその物理的強度の維持や血中カルシウム濃度の維持のために、絶えず形成と吸収を繰り返す動的な器官である。リウマチや歯周病などの炎症性骨疾患や骨粗鬆症などの代謝性骨疾患による骨吸収は、破骨細胞による骨吸収量が骨芽細胞による骨形成量を上回る結果生じると考えられている。破骨細胞の分化・活性化にはサイトカインであるRANKLとM-CSFがkey factorであると考えられており、実際、in vitroでは単球・マクロファージ系細胞を上記2分子で刺激することにより破骨細胞が形成される。さらに近年遺伝学的手法により免疫細胞においてその重要性が認識されていたITAMシグナルが破骨細胞分化に不可欠であることが示された。このように破骨細胞分化と機能発現に決定的な細胞間情報伝達分子が明らかとなった。しかしながら他のサイトカインやケモカイン、接着分子やメカニカルストレスなどが破骨細胞形成および機能発現を微調整する分子の存在も示されており、生体内での破骨細胞、骨芽細胞間のより複雑なコミュニケーションを解明することが今後の課題であると考えられる。このような観点から私は、破骨細胞と骨芽細胞の関係を破骨細胞のトランスマイグレーションという現象に注目して、細胞間接着および遊走に焦点を当てて検討している。実験系として、破骨細胞前駆細胞として用いられるRAW264細胞への遺伝子導入とstable lineの構築が可能となった。また、遺伝子導入技術と同時に、miRNAによる遺伝子ノックダウンが可能となった。これらの技術を用いて細胞間コミュニケーションに関わる分子のノックダウンおよび過剰発現により破骨細胞分化の詳細を現在検討している。骨芽細胞と骨髄由来細胞との共培養では効率的に破骨細胞が形成される。この培養皿を観察すると、破骨細胞の上に骨芽細胞の層が存在する。骨表面は骨芽細胞によって覆われているため、破骨細胞が骨を吸収するためには骨芽細胞を押しのけるかあるいはトランスマイグレイトすることが必要になると考えられる。近年、骨芽細胞は造血幹細胞の維持、あるいはB細胞の分化に必須のニッチを形成することが明らかとなった。本研究では、骨面に接着した破骨細胞の周囲を破骨細胞に特異的な微小環境として捉え、破骨細胞前駆細胞は分化に先立って、骨芽細胞層をトランスマイグレイトするのかを明らかにし、関与する分子の同定を試みた。まず破骨細胞に分化することが知られている細胞株RAW264を用いて破骨細胞分化因子であるsRANKLを添加することによって細胞の接着・運動に関わることが知られている細胞内シグナル伝達分子の検討を行った。
複合材料化したＣｏ－Ａｌ系酸化物分散強化（ＯＤＳ）耐熱材料の開発

新たな耐熱材料として、Co-Alベースの酸化物分散強化型(ODS)合金に着目して、熱力学計算ソフトによる成分設計、1000°Cでの強度試験と酸化試験を行った。Co-20Cr-10Al(wt%)は等量の硬質B2相とCo固溶体から成り、ナノ酸化物粒子(Y2Hf2O7、Y2Hf7O17、Al2O3)がAl濃度の高いB2相でより緻密分散した2相組織である。結晶粒サイズは1μm以下と微細であるため、1000°Cの高温では粒界変形の影響を受ける。1000°C大気中ではα-Al2O3スケールが早期に生成し、優れた耐酸化性を発揮する。遊星ボールミルを用いたメカニカルアロイングと放電プラズマ焼結により作製したCo-3Al-1.2Hf-1.5Y_2O_3(wt%)合金の組織形成を調べた。1200°C×2時間の焼結で硬質相と軟質相から成る2相組織が形成され、両相でAlの再分配が生じていた。3次元アトムプローブ(3DAP)と高分解能電顕(HRTEM)による分析から、硬質相ではAl酸化物とY-Hf酸化物から成る2種類の酸化物粒子が存在し、それらのサイズは数nmであった。一方、軟質相では酸化物粒子はほとんど認めらなかった。1000°C×10日間の時効ではそれらの分布に変化は無い。しかし1200°C×10日間の時効では、硬質相中の酸化物粒子は数百nmサイズにまで著しく粗大化し、硬さ測定でも硬質相・軟質相の区別がなくなり、試料全体で硬さがHv500からHv200まで低下した。以上のことから、硬質相・軟質相の2相組織化は酸化物粒子の分散状態で決まっていること、またこのような酸化物粒子の分散状態はAlの相分離を「きっかけ」として生じている可能性が示された。作製したCo基ODS合金の結晶粒径は数十数百nmと微細であり、高温では粒界すべりによる強度低下が起こる。これを克服するため、再結晶熱処理を利用した結晶粒の粗大化を試み、1300°C以上の再結晶熱処理で結晶粒径を数十μmにまで粗大化できることを明らかにした。またこの研究過程で、再結晶で粗大化した結晶粒から室温に冷却する過程でマルテンサイト変態が起こることを新たに見出した。1300°Cの高温での熱処理は同時に酸化物粒子の粗大化も引き起こすことから、酸化物粒子が粗大化しない温度で再結晶組織を得るための加工熱処理条件の最適化が今後の課題として新たに示された。Co-3Al-1.2Hf-1.5Y2O3(wt%)合金の微細組織の熱安定性を評価するため、焼結まま材、1000°C、1200°Cで各240時間の熱処理を行った試料について、SEM、TEM、3次元アトムプローブ(3DAP)による組織解析を行った。焼結まま材は主にfcc構造を有するCoナノ結晶相よりなる硬質相と、hcp構造とfcc構造のCoが混在した粗大結晶粒相よりなる軟質相より構成される。酸化物粒子は、硬質相には高密度に分布するが、軟質相にはほとんど存在しない。STEM-EDS解析の結果、硬質相に存在する酸化物粒子には、3種の酸化物が存在することが確認された。なかでも、Al2O3相は、平均サイズが8nm程度と最も小さく、高密度に分散しており、一部は結晶粒内に存在する。粗大なY2Hf2O7、Y3Al5O12相が結晶粒界上に存在する。3DAPによる解析の結果、Al2O3相と母相の界面には、Y、Hfが偏析していることが確認され、solute-drag like effectによってAl2O3相が微細に保たれていることが示唆された。Co-3Al-1.2Hf-1.5Y2O3合金は高温で安定なfcc構造から、冷却時にε-マルテンサイト変態によりhcp構造に変わるため、冷却後の組織観察からでは高温焼鈍で形成したfcc構造の再結晶粒サイズを評価できない。そのため、ε-マルテンサイト変態温度が室温以下になるように調整した4.3wt%Feを含有するCo-4.1Al-4.3Fe-1.5Y2O3-1.2Hf(wt%)を作製し、室温でもfcc構造が安定な試料を用いて再結晶挙動を評価した。1200°Cで24時間の焼鈍を行った後のEBSDによるIPFマップから、高温で安定なfcc結晶の再結晶粒組織を室温で直接観察することに成功し、数十nmから数μmの再結晶粒で構成されていることを明らかにした。また、Feを含有しない通常試料との比較から、再結晶fcc結晶粒から数個のε-マルテンサイト粒が形成されることを確認した。熱力学解析プログラムを用いて1100°CでのCo-Cr-Alの3元系状態図を計算した。これに基づき、実用材への適用を想定して耐食性・耐酸化性を確保するため20 wt%Crをベースとし、主要な安定相がfcc固溶体相となるCo-20Cr-5Al (wt%)、及びfcc固溶体相とbcc構造のB2相が同量平衡するCo-20Cr-10Alの2種類の組成を選定した。

これに1.5 wt%のY2O3と酸化物粒子微細化促進のため2.4 wt%のHfを添加したCo-Cr-Al基ODS合金を設計した。製造した5、10 wt%のAlを添加した2種類のCo-20Cr-Al基ODS合金について、SEM、TEM、3DAP、FE-EPMAによる分析を行った。2種類の合金とも、粗大結晶粒(fcc相)と微細結晶粒(fcc相とB2相)よりなるバイモーダル組織を有するが、Al添加量が多くなると微細結晶粒領域中のB2相の体積率が増加する。fcc相とB2相の組成は熱力学解析プログラムの予測値と一致することを確認した。一方、酸化物粒子としてナノサイズのY-Hf系酸化物とAl2O3の2種類が確認されたが、そのほとんどは微細結晶粒領域中に存在していた。粗大結晶粒の形成原因を詳細に調べ、放電プラズマ焼結時に粉末粒子の間で生じるプラズマ放電で局所的に融点以上に加熱され、いったん溶融したことに起因することを明らかにした。このような複相組織の力学特性解析に先立ち、実用材の最適材料設計において考慮すべき重要な高温酸化特性を評価した。高温酸化試験は900°Cと1000°Cにおいて、最長225時間まで実施した。その結果、5 wt% Al材に比べ10 wt Al材で耐酸化性は大幅に改善されることが判明した。また10 wt% Al材では、900°Cより1000°Cの方が酸化重量増加は小さかった。これは、成長速度の遅いα-Al2O3が1000°Cにおいてより早くから生成することに因ることを突き止めた。Co-20Cr-10Al基ODS合金の耐酸化性はODSでない溶解材である実用Co合金より大幅に優れ、Ni基ODS合金と同等であることを示した。Co-20Cr-1.5Y2O3(wt%)をベースに、Al濃度が5wt%、10wt%、15wt%の3種類のCo-Al系ODS超合金を作製した。また比較材として、Y2O3を含有しないCo-20Cr-10Al超合金も作製した。作製は遊星ボールミルによるメカニカルアロイング、放電プラズマ焼結による固化成形、1200°Cでの熱間圧延により行った。これらは金属間化合物であるB2相とFCC固溶体の2相組織であり、B2相の体積割合が5Alでは10%、10Alで50%、15Alで90%になるように設計した。それぞれの相に分散している酸化物粒子を3次元アトムプローブ(3D-AP)と高分解能TEMで分析し、FCC固溶体において酸化物粒子サイズは小さく、より緻密に分散していることを確認した。また、ナノインデンターでそれぞれの硬さを測定し、FCC固溶体はB2相より本来は軟質であるが、より緻密に分散した酸化物粒子による分散強化が有効に働き、両相は近い硬さを有することを見出した。その結果、1000°Cでの引張強度は5Al合金と10Al合金はともに100 MPa程度の同レベルの強度を示した。これに対し、Y2O3を含有しない合金では30 MPa程度であり、これから分散強化応力を評価した。B2相とFCC固溶体が同等割合存在するCo-20Cr-10Al-1.5Y2O3(wt%)を最適成分として選定した。また、実用合金開発の観点から900°C、1000°Cでの高温酸化実験を行い、耐酸化性に及ぼすCr、Al、Y2O3の効果を明らかにし、Co-20Cr-10Al-1.5Y2O3(wt%)は耐酸化性の観点からも最も優れた成分であることを確認した。新たな耐熱材料として、Co-Alベースの酸化物分散強化型(ODS)合金に着目して、熱力学計算ソフトによる成分設計、1000°Cでの強度試験と酸化試験を行った。Co-20Cr-10Al(wt%)は等量の硬質B2相とCo固溶体から成り、ナノ酸化物粒子(Y2Hf2O7、Y2Hf7O17、Al2O3)がAl濃度の高いB2相でより緻密分散した2相組織である。