hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形移流拡散方程式系に対する爆発問題の研究

N次元有界領域Ωにおける非線形移流拡散方程式系に対する爆発問題において、次の2点を明らかにすることが本研究の目的である。1.時間大域解が存在するための初期関数の条件および領域Ωの幾何学的形状について、2.有限時間で解の爆発が起こるための条件,および爆発時刻での形状について。Neυmann境界条件を満たす非負解の時間大域的存在に関して、φ(ν)=χ^ν(χは正定数)で2次元有界領域Ωの場合にυ(x,t)の初期関数に対する条件∫_Ωυ(x,0)dx<4π/χの下で時間大域的に存在し、Ω={x∈R^2||x|<L}での球対称解のみを考えるならば∫_Ωυ(x,0)dx<8π/χの下で時間大域的に存在するという結果を得、初期関数に関する条件の中の4π/χや8π/χはTrudinger-Moserの不等式に現れるある指数の半分であるという関係を与えた。球対称解の場合、∫_Ωυ(x,0)dx<8π/χを満たし有限時間にδ関数の特異性を持つ球対称な爆発解が存在するというHerrro-Velazquezの最近の結果と合わせると、8π/χは球対称解が時間大域的に存在するための閾値であることを示している。Neumann境界条件を満たす非負な球対称解の爆発に関して、ε=0の単純な系でφ(υ)=χ^<υp>(p>0)とφ(ν)=χlog^ν(χは正定数)の場合に考察し、爆発が起こるかどうかは空間次元、p,X及び∫_Ωυ(x,0)dxに関係する結果を得た。球対称な爆発解の爆発時刻における形状や球対称でない解の爆発についてはこれからの研究課題である。
犯罪報道におけるジェンダー問題に関する実証的研究

平成30年度は、3回の研究会と1回の勉強会を開催し、研究メンバー全体で議論、確認の上、研究を進めた。まず、インターネット調査「マスコミ報道についての意識調査」を5月24日から5月28日にかけて実施した。この調査は、(株)サーベイリサーチセンターに業務委託を行い、調査会社マクロミルのウェブサイト上においてマクロミルにモニター登録している首都圏50キロ圏内在住の20歳以上79歳以下の男女合計1000人を対象にしたものである。調査項目は、「メディア接触」「基本属性」「犯罪報道に対する認識と被害経験」「マスコミやインターネットに対する意見」に加え、女性が関わる事件の報道評価を尋ねる項目として「殺人事件の報道についての意見」「幼児虐待事件についての意見」「性犯罪事件についての意見」などから構成した。この調査の成果の一部は、「受け手による犯罪報道への評価」(東洋大学社会学部紀要第56ー2号)に発表した。また、週刊誌の犯罪報道を対象に共起ネットワーク分析を行い、犯罪事件の報道における女性被害者および関係者の伝えられ方について、その特徴を導出した。これは平成29年度に行った新聞の犯罪報道を対象とした共起ネットワーク分析に続くもので、媒体による特徴の違いおよび共通点を見出す目的で行ったものである。この成果は、「犯罪報道の共起ネットワーク分析(2)」(宮崎公立大学人文学部紀要第26巻)に発表した。加えて、報道の伝え手(送り手)のインタビュー調査に着手した。朝日新聞社の社会部記者である河原理子氏を勉強会に招き、この20年とりわけ近年の性犯罪等について当事者に配慮した報道の在り方が報道現場にどのように浸透しているかについて、現況をご教示いただいた。平成31年度に実施するインタビュー調査に反映させる予定である。平成29年度から行っている犯罪事件の報道を対象とした共起ネットワーク分析を平成30年度も実施し、引き続き成果を論文として発表した。また、実施が遅れていたインタネット調査「マスコミ報道についての意識調査」を実施し、その成果の一部について論文による発表を行った。送り手インタビュー調査については、現場の記者である河原理子氏を勉強会に招き、近年の報道現場における記者のモラルや共有事項についてご教示いただき、平成31年度の調査実施に向けて調査デザインを構築、準備を行った。最終年度の平成31年度は、送り手インタビュー調査を実施し、その成果を公表する。また、これまで行ってきた犯罪事件の報道分析、受け手調査の結果について未発表のデータをまとめ、公表する。これまでの研究成果を踏まえて、報道内容分析(テクスト)ー受け手調査(オーディエンス)ー繰り手インタビュー調査(プロダクション)の3側面から近年の犯罪報道の課題をジェンダーの観点から考察し、本研究のまとめとしたい。本研究の目的は、現代日本の犯罪報道について、テクスト(報道内容)、送り手、受け手、3つの側面からアプローチを行い、犯罪報道におけるジェンダー問題を明らかにすることである。これまで犯罪報道に関する問題は、報道される者の人権やプライバシーという観点から議論されてきたが、その実証研究や効果に関する研究は十分とはいえない。また近年では、メディアや情報、犯罪をめぐる法制度の変化や多メディア時代の情報環境など、多方面から論じる必要がある。他方、メディアとジェンダー研究は、報道における女性表現の偏りやその要因、ジェンダーに関する事柄が受け手の認識に及ぼす影響について言及しているが、これらのことを論じるには実証的裏付けが必要だと考えるからである。初年度である平成28年度は、3回の研究会と1回のワーキンググループの会合を開き、4年間で行う研究計画を立てるとともに、本研究で調査に用いる事例(事件)を選定し、内容分析のための準備を行った。具体的には、平成28年11月から平成29年1月に発生し、報道された事件のうち、女性が被害者/被疑者となった事例で報道件数が多かったものを選定した。女性が被害者の事件として「千葉大生集団強姦事件」「仏・留学生不明事件」「大阪准看護師強殺事件」、被疑者の事件として「大阪男児死体遺棄事件」「大阪乳児死亡事件」「千葉アレルギー殺人未遂事件」の各3事件を選定し、新聞(朝日新聞、読売新聞、毎日新聞)、週刊誌(週刊文春、週刊新潮、週刊現代)、テレビ報道(各局主要ニュース1番組、各局ワイドショーなどニュース以外で事件を扱う1番組)の資料収集と整理を行った。平成29年度は次のように研究を進めた。平成28年度から行っている犯罪報道の内容分析を継続して行った。具体的には、対象とした6つの事件の新聞報道について、KHコーダーを用いて頻出語をカウントした上で共起ネットワーク図を作成し、分析を行った。近年の犯罪報道では、事件当事者が死亡したケースについては特に被害者名が多く出現する傾向にあるものの、個人のプライバシーや個人情報を想起する語や煽情的な語が共起することはあまりないことなどが確認された。これらの成果は、宮崎公立大学人文学部紀要第25巻第1号に掲載した。平成29に年度に計画していた報道の受け手の報道評価調査については、対象者のメディア接触、犯罪報道への関心、犯罪不安、報道への評価などについて知ることを目的とした24にわたる調査項目を設定し、準備を行った。調査委託先として(株)サーベイリサーチセンターと契約し、対象となる事件が発生次第、調査実施できる状況にある。しかしながら、平成29年度中に、本研究が対象とすべき事件が発生しなかったことから調査は実施に至っていない。

また、平成30年度に予定している受け手インタビュー調査について、インタビュー項目等の検討を行ったほか、7社(7名)のインタビュー対象者を暫定的に選定するなど、調査の準備を行った。「研究実績の概要」でも述べたが、平成29に年度に計画していた受け手の報道評価調査については、対象者のメディア接触、犯罪報道への関心、犯罪不安、報道への評価といったことを知ることを目的とした24にわたる調査項目を設定し、準備を行った。調査委託先として(株)サーベイリサーチセンターと契約し、対象となる事件が発生次第、調査実施できる状況にある。しかしながら、平成29年度中に、本研究が対象とすべき事件が発生しなかったことから、まだ調査実施に至っていない。よって、研究はやや遅れている状況にある。平成30年度は、3回の研究会と1回の勉強会を開催し、研究メンバー全体で議論、確認の上、研究を進めた。まず、インターネット調査「マスコミ報道についての意識調査」を5月24日から5月28日にかけて実施した。この調査は、(株)サーベイリサーチセンターに業務委託を行い、調査会社マクロミルのウェブサイト上においてマクロミルにモニター登録している首都圏50キロ圏内在住の20歳以上79歳以下の男女合計1000人を対象にしたものである。調査項目は、「メディア接触」「基本属性」「犯罪報道に対する認識と被害経験」「マスコミやインターネットに対する意見」に加え、女性が関わる事件の報道評価を尋ねる項目として「殺人事件の報道についての意見」「幼児虐待事件についての意見」「性犯罪事件についての意見」などから構成した。この調査の成果の一部は、「受け手による犯罪報道への評価」(東洋大学社会学部紀要第56ー2号)に発表した。また、週刊誌の犯罪報道を対象に共起ネットワーク分析を行い、犯罪事件の報道における女性被害者および関係者の伝えられ方について、その特徴を導出した。これは平成29年度に行った新聞の犯罪報道を対象とした共起ネットワーク分析に続くもので、媒体による特徴の違いおよび共通点を見出す目的で行ったものである。この成果は、「犯罪報道の共起ネットワーク分析(2)」(宮崎公立大学人文学部紀要第26巻)に発表した。加えて、報道の伝え手(送り手)のインタビュー調査に着手した。朝日新聞社の社会部記者である河原理子氏を勉強会に招き、この20年とりわけ近年の性犯罪等について当事者に配慮した報道の在り方が報道現場にどのように浸透しているかについて、現況をご教示いただいた。平成31年度に実施するインタビュー調査に反映させる予定である。平成29年度から行っている犯罪事件の報道を対象とした共起ネットワーク分析を平成30年度も実施し、引き続き成果を論文として発表した。また、実施が遅れていたインタネット調査「マスコミ報道についての意識調査」を実施し、その成果の一部について論文による発表を行った。送り手インタビュー調査については、現場の記者である河原理子氏を勉強会に招き、近年の報道現場における記者のモラルや共有事項についてご教示いただき、平成31年度の調査実施に向けて調査デザインを構築、準備を行った。
皮内の制御性Ｔ細胞による皮膚免疫応答制御機構の解明

本研究の目的は、制御性T細胞(Treg)がどのように皮膚の炎症を調節するかを詳しく理解することである。私の提案した計画は、接触過敏反応の様々な段階でTreg上の重要な分子の発現を同定すること(目的1)、それらの分子を操作して、皮膚Tregの抑制能力に対する重要性を調べること(目的2)、さらにin vivoイメージングを用いて、誘導性皮膚関連リンパ組織(iSALT)におけるTregと真皮樹状細胞(DC)の相互作用を調べること(目的3)である。本年度、私はTregの皮内浸潤がピークになる接触過敏反応の主要な段階がいつか、また、Foxp3 / DTR-GFPトランスジェニックマウスを用いてこの段階でTreg特異的に除去した場合の影響を調べた。これは目的2に関連した研究であり、目的2は接触過敏反応におけるTregの炎症制御能力に関与する重要な分子を明らかにしようとするものである。私はまた、in vivoイメージング(二光子顕微鏡)と免疫組織化学染色(目的3)の両方を用いて、iSALTにおける皮膚Tregと樹状細胞間の相互作用を特徴付けることを試みた。しかし、実験システムの制限のために、iSALTにおける皮膚Tregの役割を正確に同定することについて、本年度は達成できていない。このプロジェクトを完遂するために、「将来の作業の計画」のセクションで述べたように、追加のトランスジェニックマウスを作成した。これらの新しいツールは、私が提案した計画で述べた目的を達成するのに役立つものと考えている。当初の計画では、制御性T細胞(Treg)を観察するためにすでにラボ内で利用可能であったFoxp3 / DTR-GFPトランスジェニックマウスを用いる予定であった。しかし本マウスはフローサイトメトリーによるTregの同定こそ可能であったものの、二光子顕微鏡によるin vivoイメージング、および免疫組織化学染色での検出に用いるはシグナルが暗く、使用が難しいものであった。これにより、接触過敏反応におけるTregに対する遊走性分子の阻害の効果の観察実験(目的2)は遅延している。さらに、Tregを生体内でまだクリアには視覚化できていないことから、接触過敏反応におけるそれらの存在および誘発性皮膚関連リンパ組織(iSALT)における役割の解明の進捗もやや遅れている(目的3)。これを解決するために、現在他のTregトランスジェニックマウス(Foxp3-Cre / YFP; Foxp3-RFP×CD11c-YFP)の作成を進めている。これらのマウスは蛍光がより明るく、in vivoイメージングにも適するもと考えている。これらのマウスを用いた計画については後述する。目的2の解析をより包括的に行うために、現在Foxp3-Cre / YFPマウスとR26-LSL-Gi-DREADDマウスを交配している。このマウスは、クロザピン-N-オキシド(CNO)に特異的に結合する受容体をTreg特異的に発現する。CNOが受容体に結合すると、細胞内の経路が活性化され、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)活性を抑制される。ケモカイン受容体活性はGPCRシグナル伝達に依存するため、CNOの投与によりケモカインによるTregの遊走を特異的に阻害すること可能になる。CNOは分子量約342の低分子化合物であり、皮膚のバリアを通過することが可能であることから、CNOを皮膚に塗布することでも真皮中のケモカインによるTregの移動を阻害することができると考えている。これにより接触過敏反応においてTregが炎症を制御するのにケモカインがどの程度関与しているかを明確に理解することが可能になると考えている。目的3の解析をより詳しく行うために、現在CD11c-YFPマウス(黄色蛍光タンパクを真皮樹状細胞に発現する)とFoxp3-RFPマウス(赤色蛍光タンパクをTregに発現する)を交配している。赤と黄色の蛍光は互いにクリアに区別可能であり、これはこれまで提案していたCD11c-YFP×Foxp3-GFPマウスよりも有利である。これらのマウスを用いて、誘導性皮膚関連リンパ組織(iSALT)内のTregの可視化、特にiSALTにおける樹状細胞(DC)との相互作用による生理的作用とそのメカニズムについて解析を進める予定である。

このプロジェクトを完遂するために、「将来の作業の計画」のセクションで述べたように、追加のトランスジェニックマウスを作成した。これらの新しいツールは、私が提案した計画で述べた目的を達成するのに役立つものと考えている。当初の計画では、制御性T細胞(Treg)を観察するためにすでにラボ内で利用可能であったFoxp3 / DTR-GFPトランスジェニックマウスを用いる予定であった。しかし本マウスはフローサイトメトリーによるTregの同定こそ可能であったものの、二光子顕微鏡によるin vivoイメージング、および免疫組織化学染色での検出に用いるはシグナルが暗く、使用が難しいものであった。これにより、接触過敏反応におけるTregに対する遊走性分子の阻害の効果の観察実験(目的2)は遅延している。さらに、Tregを生体内でまだクリアには視覚化できていないことから、接触過敏反応におけるそれらの存在および誘発性皮膚関連リンパ組織(iSALT)における役割の解明の進捗もやや遅れている(目的3)。これを解決するために、現在他のTregトランスジェニックマウス(Foxp3-Cre / YFP; Foxp3-RFP×CD11c-YFP)の作成を進めている。これらのマウスは蛍光がより明るく、in vivoイメージングにも適するもと考えている。これらのマウスを用いた計画については後述する。目的2の解析をより包括的に行うために、現在Foxp3-Cre / YFPマウスとR26-LSL-Gi-DREADDマウスを交配している。このマウスは、クロザピン-N-オキシド(CNO)に特異的に結合する受容体をTreg特異的に発現する。CNOが受容体に結合すると、細胞内の経路が活性化され、Gタンパク質共役型受容体(GPCR)活性を抑制される。ケモカイン受容体活性はGPCRシグナル伝達に依存するため、CNOの投与によりケモカインによるTregの遊走を特異的に阻害すること可能になる。CNOは分子量約342の低分子化合物であり、皮膚のバリアを通過することが可能であることから、CNOを皮膚に塗布することでも真皮中のケモカインによるTregの移動を阻害することができると考えている。これにより接触過敏反応においてTregが炎症を制御するのにケモカインがどの程度関与しているかを明確に理解することが可能になると考えている。目的3の解析をより詳しく行うために、現在CD11c-YFPマウス(黄色蛍光タンパクを真皮樹状細胞に発現する)とFoxp3-RFPマウス(赤色蛍光タンパクをTregに発現する)を交配している。赤と黄色の蛍光は互いにクリアに区別可能であり、これはこれまで提案していたCD11c-YFP×Foxp3-GFPマウスよりも有利である。これらのマウスを用いて、誘導性皮膚関連リンパ組織(iSALT)内のTregの可視化、特にiSALTにおける樹状細胞(DC)との相互作用による生理的作用とそのメカニズムについて解析を進める予定である。
アクチナイド化合物の物性ー低温及び基礎物性測定

低温基礎物性測定装置の整備と高品質化合物についての低温基礎物性測定を以下の通り行った。1.比熱測定に関して、未整備であった液体窒素ー室温域での測定装置を東北大学に設置して,4大学の協力による室温以下mKまでの測定系を完成した。2.熱緩和法を用いた高感度比熱測定法を開発し1mgの試料でヘリウム温度域での比熱測定が可能となった。(東邦大学)3.磁場下での超低温物性測定として,BCC ^3Heの試料について磁化測定を行い,7Tまでの強磁場下で200μKの低温まで高精度磁化測定が可能となった。(東京大学)4.有機金属(DMeーDCNQI)_2Cuおよび(DMe_<1ーX>MeBr_XーDCNQI)_2Cuが比熱,帯磁率,電気抵抗の低温測定から重い電子系と類似の物性を示すことを見出した。(東邦大学)5.ウラニウム3元化合物および稀土類化合物の低温基礎物性測定:U_3T_3Sn_4,U_3T_3In_4(T=N_1,Pd,Pt,Au)およびUNiSnの低温比熱,超音波による弾性係数,磁化率,電気抵抗の測定,および稀土類化合物α(Ce,La)_3Al,CeTIn(T=Ni,Pd,Pt),CeNiSnの比熱,超音波測定を行った。これらの測定結果から基底電子状態を決めることを試みた。またTh_3Ni_3Sn_4化合物がTc=1.38Kの超伝導を示すことを見出した。6.UTX型ウラン化合物(T=Ni,Pd,Pt)の結晶作成を行い,その熱電能を測定し,特徴的な振舞を見出した。この振舞がf電子と伝導電子の混成の目安を与えることがわかった。(5と6は広島大学)7.UB_<12>,UIr_3,UOssB_2の単結晶を作成し,UB_<12>についてDeHaasーVnAlpher効果を測定することができた。この測定結果はUB_<12>のフェルミ面に関するバンド計算と良く一致することを見出した。(東北大学)低温基礎物性測定装置の整備と高品質化合物についての低温基礎物性測定を以下の通り行った。(東北大学)
ナノスケールサイズ極限の金属超薄膜の常伝導および超伝導状態での量子伝導

磁場中でマイクロ4端子プローブ法による電気伝導測定を行う装置を開発して,固体表面上の表面状態や超薄膜中の量子井戸状態のスピン軌道相互作用を見積もることを目指している.今年度では冷却機構の改善,電気伝導測定回路およびプログラムの洗練を行い,よりストレスなく測定ができるようにした.まず分子線エピタキシーにより作成したBi(001)薄膜の磁気抵抗効果を調べた.この測定の独創点は作成から測定まで超高真空環境を破らずに行っている点にある.結果,1μmの薄膜は5Tで1,000%の磁気抵抗効果を示した.この値は過去の研究の結果よりも小さいが,その説明として,磁気抵抗効果はBi中の電子とホールの濃度比によって決まることを考えると,作成法の違いもしくは大気暴露の影響によって異なる値になると考えられる.また,他の膜厚においても磁気抵抗測定を行い,膜厚依存性から磁気抵抗における表面状態の寄与をおよそ10%と見積もった.次にAg(111)超薄膜およびAg(111)√<3>×√<3>-Bi超薄膜の磁気抵抗測定を調べた結果,両薄膜とも反局在効果を示した.さらに両者の比較から表面のBiによって反局在効果が増大するのを観測した.光電子分光によるバンド構造を参照しながら,薄膜内の各々の量子井戸状態のスピン散乱時間を定量的に解析した.その値は1ps程度であった.さらに系のスピン緩和機構がRashba効果によって起こる伝道帯のスピン分裂に起因すると仮定して,系のRashba相互作用定数を各々の量子井戸状態に対して求めた.その値は1×10^(-12)eVm程度で現行の角度分解光電子分光では検出できない値である.以上の研究によって,上記の複合環境で動作する磁気輸送測定装置を開発することで,磁気輸送現象における金属量子薄膜のスピン軌道相互作用を調べる手段を確立した.1.超薄膜中の電子は量子井戸状態であるにも関わらず、輸送現象においては半古典的な膜厚依存性を示すことを確かめた。膜厚が電子のフェルミ波長程度の薄膜である超薄膜では、表面垂直方向の波数が量子化された量子井戸状態が形成される。Si(111)【square root】3×【square root】3-Pb表面上に原子レベルで均一なPb超薄膜を作成し、その電子輸送を端子間隔が20μmほどのマイクロ4端子を用いて行った。抵抗値を膜厚に対してプロットしたところ、15原子層以下の膜厚では、半古典的な式から外れ、高い値を示した。このことは、同じ膜厚領域で過去に見られた電気伝導度の振動と考え合わせると、Pb超薄膜では量子井戸状態での伝導が起こっていることを強く示唆する。また、以前に私が行った角度分解光電子分光測定により得られたバンド構造およびフェルミ面から独立に見積もった電気伝導度の値はこれと同程度であり、矛盾しない結果を示す。一方、15原子層以上の膜厚では半古典的な式でよく説明された。これは、過去に角度分解光電子分光において15原子層以上で量子井戸状態が観測されたことと一見矛盾する。しかし表面粗さによる準位ぼけの効果を考察することによって、Pb超薄膜の量子井戸状態はお互いに混ざり合ってしまい、その結果、量子井戸状態間の準位間散乱は抑制され、電子は古典的な電子のように振舞うことを見出した。2.表面状態の磁場応答を測定する2ユニットプローブ装置を(株)ユニソクへの設計依頼の下、研究室に導入した。現在は装置性能をチェックしている段階で、高真空下で液体ヘリウムによる12Kまでの冷却およびその温度でのプローブユニットの動作を確認している。1.Pb超薄膜中の電子明送の機構を電気伝度の直接測および系のバンド構造から考察した。金属の超薄膜の電気伝導どは膜厚の関数として振動することが理論的に予言されており、Pbはその振動の観測のために最も有力視されている元素の1つである。その振動の機構は、膜厚がある原子層nからn+1になったときに超薄膜中の量子井戸状態が1つ増えることによって量子井戸状態の準位間散乱確率が増えることによって生じる。私は電気伝導度測定から、直接その振動を観測することに成功していたが、実験的および理論的なバンド構造の観点からその振動機構を考察した。まず、角度分解光電子分光による測定から実験的にバンド構造を決定した。それを第一原理計算によって計算されたバンド構造と比較すると、実験結果は計算結果をよく再現することを確かめた。実験において現れる電気伝導度の振動周期は2原子層である。したがって理論的に予言される機構によって電気伝導の振動が起きるためには、バンド構造において2原子層周期でフェルミ準位下に降りてくる量子井戸バンドが観測されることが予想される。しかしながら、計算はそれをサポートせず1原子層おきに1つバンドが下りてくる結果を出した。その一方で、電気伝導度の膜厚依存性をボルツマン方程式で求めると、振動現象を再現する。これはバンドによって準位間散乱確率への寄与がちがうと考えられる。2.スピン分裂した表面状態のシュブニコフ・ド・ハース振動を測定する装置;超高真空・極低温・強磁場環境下で動作するマルチプローブシステムの開発を行っている。まず超高真空中で測定室において液体ヘリウム冷却および最低温度での磁場印加を確認した。また、以上の環境中でプローブピエゾが問題なく動くことを確認した。一方、試料作成のための準備室を設計し立ち上げた。試料作成および測定室への搬送が滞りなくできるようになった。

磁場中でマイクロ4端子プローブ法による電気伝導測定を行う装置を開発して,固体表面上の表面状態や超薄膜中の量子井戸状態のスピン軌道相互作用を見積もることを目指している.今年度では冷却機構の改善,電気伝導測定回路およびプログラムの洗練を行い,よりストレスなく測定ができるようにした.まず分子線エピタキシーにより作成したBi(001)薄膜の磁気抵抗効果を調べた.この測定の独創点は作成から測定まで超高真空環境を破らずに行っている点にある.結果,1μmの薄膜は5Tで1,000%の磁気抵抗効果を示した.この値は過去の研究の結果よりも小さいが,その説明として,磁気抵抗効果はBi中の電子とホールの濃度比によって決まることを考えると,作成法の違いもしくは大気暴露の影響によって異なる値になると考えられる.また,他の膜厚においても磁気抵抗測定を行い,膜厚依存性から磁気抵抗における表面状態の寄与をおよそ10%と見積もった.次にAg(111)超薄膜およびAg(111)√<3>×√<3>-Bi超薄膜の磁気抵抗測定を調べた結果,両薄膜とも反局在効果を示した.さらに両者の比較から表面のBiによって反局在効果が増大するのを観測した.光電子分光によるバンド構造を参照しながら,薄膜内の各々の量子井戸状態のスピン散乱時間を定量的に解析した.その値は1ps程度であった.さらに系のスピン緩和機構がRashba効果によって起こる伝道帯のスピン分裂に起因すると仮定して,系のRashba相互作用定数を各々の量子井戸状態に対して求めた.その値は1×10^(-12)eVm程度で現行の角度分解光電子分光では検出できない値である.以上の研究によって,上記の複合環境で動作する磁気輸送測定装置を開発することで,磁気輸送現象における金属量子薄膜のスピン軌道相互作用を調べる手段を確立した.
新規ステルス機能素子によるナノ粒子表面改質と癌微小環境制圧核酸キャリアーの開発

本研究の目的は、DDS開発に必須のポリエチレングリコール(PEG)修飾における課題である、非効率的な細胞内取り込みと特異的抗体産生、すなわちPEGジレンマを克服するために、低分子親水性化合物Tris [2-Amino-2(hydroxymethyl)-1,3-propanediol](Tris)修飾脂質と腫瘍微弱低pH応答性ぺプチドSAPSを修飾したリポソームを構築することである。2018年度は、Trisと脂質間のリンカーとしてコハク酸とグルタル酸の2種類のTris-脂質誘導体のTSLとTGLを各々組み込んだカチオン性リポソーム(TSL-lipoあるいはTGL-lipo)を構築した。TSL-lipoおよびTGL-lipoの物性を評価した結果、TSLあるいはTGLの修飾によって、カチオン性リポソームの正電荷の緩和が認められた。また、各々のリポソームの細胞内取り込みを評価した結果、PEG修飾体では細胞内取り込みが認められなかったが、TSLあるいはTGLを10 mol%修飾した場合ではカチオン性リポソームと同程度の細胞内取り込みを示し、TSLあるいはTGLの修飾率の増大に伴い取り込み効率の低下が認められた。さらに、低pHに応答して電荷の反転する機能性ペプチドSAPSを修飾したTSL-lipoおよびTGL-lipoの物性を評価した結果、pHに応答した粒子径および表面電荷の変化が認められた。また、これらのリポソームは低pH下で細胞内取り込みが2倍以上促進したことから、TSLおよびTGLは機能性ペプチドSAPSの機能を阻害せずに、リポソーム表面の改質可能な新規デバイスとして期待される。2018年度は、開発する核酸キャリアーの基盤となるTris脂質誘導体と機能性ペプチドを搭載したリポソームを構築し、その物性変化および機能性を詳細に評価することができた。また、本キャリアー内に封入予定の機能性核酸によって、細胞死が誘導されることを確認した。一方、他の機能性ペプチドを修飾した場合の影響も含めてTris脂質誘導体修飾リポソームの物性ならびに機能性を慎重に評価したため、今年度キャリアー内に機能性核酸を封入する計画であったが、現在予備検討の段階であるため、「やや遅れている」とした。本キャリアーの特性は、腫瘍内透過性と血中滞留性を保持しつつ、核酸を細胞内に効率的に導入することである。そのため、抗腫瘍siRNAをブタノール希釈法によって封入したSAPS-iRGD-lipoのスフェロイドに対する透過性を優先的に評価する。既に共焦点レーザー顕微鏡観察によるキャリアーの透過性に関する定量的評価方法は確立済みであるため、迅速に検討可能である。SAPS-iRGD-lipoのスフェロイド透過性が十分に確認された後、蛍光標識SAPS-iRGD-lipoを用いて、マウス尾静脈内投与後の血中滞留性を速やかに評価する予定である。また、微小環境制御核酸の薬効に関して、低酸素下で発現増大するlipocalin2ならびにmiRNAの機能解析を併せて進める計画である。

既に共焦点レーザー顕微鏡観察によるキャリアーの透過性に関する定量的評価方法は確立済みであるため、迅速に検討可能である。SAPS-iRGD-lipoのスフェロイド透過性が十分に確認された後、蛍光標識SAPS-iRGD-lipoを用いて、マウス尾静脈内投与後の血中滞留性を速やかに評価する予定である。また、微小環境制御核酸の薬効に関して、低酸素下で発現増大するlipocalin2ならびにmiRNAの機能解析を併せて進める計画である。
放線菌RNAポリメラーゼの構造と機能の研究

放線菌が、飢餓状態で胞子を形成し、またその一時期で抗生物質を生産する分化過程の、遺伝子転写パターンの大きな変化は、RNAポリメラーゼの遺伝子認識特性の変化によっていると考えられている。その機構を解明する目的で、放線菌各種増殖相で、RNAポリメラーゼを精製し、その構造と機能を調べた。従来は、蛋白分解酵素の活性が強くて、粗抽出液中で酵素が分解されるとされていたが、本研究では、細心の注意を払って操作を行うことによって、プロモーターから転写を開始できる完全なRNAポリメラーゼを単離した。その結果、これまでに、2種類のシグマサブユニット(プロモーター認識因子)を同定した。このうち、対数増殖期の主要シグマは、大腸菌シグマ因子との相同性を指標にクローニングされていた、hrbB遺伝子産物であることが、抗体との反応性から実証された。事実、このホロ酵素は、対数増殖期によく発現される必須遺伝子をよく転写した。HrbBシグマサブユニットは、しかし、RNAポリメラーゼ精製過程でコア酵素から容易に分離する傾向があった。この性質は、大腸菌主要シグマ因子とは違った性質で、放線菌では、シグマの交換が大腸菌より容易であるのかもしれない。一方、こうして純化されたRNAポリメラーゼの性質を調べる目的で、増殖必須遺伝子、ストレス応答遺伝子など、多数の遺伝子を単離し、それらのプロモーター構造を、DNA塩基配列のレベルで決定した。その結果、放線菌のプロモーターの実態が、一挙に明かになってきた。
加齢黄斑変性における脈絡膜新生血管発症機序の解明(AβとHtrA1の関与)

AβはRPEに対しHtra1とMMP2という二つの重要なプロテアーゼの発現を亢進させることが明らかになった。さらにMMP2発現上昇の過程として、AβはMMP14の重要なtranscriptional factorであるNFkBを活性化させ、このNFkBの活性化がMMP14発現を亢進させる可能性が示唆された。このMMP14の発現亢進が引き続きMMP2を活性型へと導くことで、Bruch膜の構造変化を引き起こす可能性があると予想される。AMDにおける脈絡膜新生血管発生の過程の中でAβのBruch膜への影響は重要なステップと考えられ、AMDにおける予防治療のアプローチを考慮する際に重要であると思われる。ヒトRPE細胞におけるMMPsの産生Amyloid beta刺激によりMMP2mRNA発現は亢進し、タンパクレベルでは総MMP2量に変化はないものの、活性型MMP2の発現上昇が認められた。この結果からpost-transcriptional levelでの発現調節が働くことが示唆され、調べてみるとRPEにおいてAmyloid betaはMMP2を不活性型から活性型に変換するMMP14(MT1-MMP)の発現を同時に上昇させることでMMP2の活性型を上昇させることが明らかになった。ヒトRPE細胞におけるAmyloid betaのシグナル誘導ルシフェラーゼ法を用いてNFkBsignalについてみたところ、Amyloid beta刺激により、NFkBシグナルの上昇をみとめた。さらにNFkB阻害剤を用いたところ、Amyloid beta刺激をおこなってもMMP14の遺伝子発現は上昇せず、MMP14を介したMMP2活性化の調節は主にNFkBによって行われることが明らかになった。加齢黄斑変性(AMD)は先進国において失明原因の上位にあり不可逆的な視力低下をもたらす。病態の本態は脈絡膜新生血管(CNV)であるが、CNV発生後の視力改善は不可能なことから予防治療が最も望ましい。しかしながらCNV発症の機序は未だ明らかになっていないのが現状である。AMDの前駆病変である細胞外沈着物drusenに存在するAmyloid beta(A β)に今回注目し、異常蓄積したAβが網膜色素上皮細胞(RPE)の基底膜であり脈絡膜新生血管の侵入を防ぐバリアーであるBruch膜に影響を与えるかを検討した。in vitroにおいてRPEはセリンプロテアーゼであるHtra1の遺伝子発現が亢進していた。さらにCNV発生に重要であるMatrix metall proteinase2(MMP2)の活性化亢進が判明した。この活性化はMMP2遺伝子の発現がAβ刺激によっても変化はなく、MMP2を活性型に変換する酵素であるMMP14の発現上昇によっていることが明らかになった。また、AβからMMP14発現上昇に至る系路として、転写因子NFkBの活性上昇が原因であることが判明し、MMP14の発現亢進はNFkB阻害剤であるMG132によりブロックすることが可能であった。これらの結果よりdrusen中に異常蓄積したAβによりBruch膜の脆弱下が惹起されることが示唆された。今回の研究結果は、AβからCNV発生に至る予防治療を考える上で、セリンプロテアーゼや様々なMMPといった細胞外基質に影響を与える因子が新しいターゲットになりうることを示したことから非常に重要な意味を持つと考えられる。
レーザー照射によるガラス中での非線形光学単結晶ラインの形成と光デバイスへの応用

光を制御するには、光と同程度大きさを持つ構造や非線形光学結晶などを作製することが必要である。現在、無機材料においては、その微細構造作製法はフォトリソグラフィよる加工やレーザー加工が主である。しかし、これら作製方法はプロセスが複雑であることから簡易な方法で高精度の寸法精度を持つ光デバイスの作製が求められている。今年度の研究では無機成分として高硬度・高化学的耐久性を持ち、代表的なホウケイ酸塩系光学ガラス材料として用いられている硬質ガラスの主成分であるホウ素-珪素2成分系材料を、光重合可能な有機成分として高い透明性と耐候性を併せ持つメタクリル基を選択した.既存の光学系とスムーズな接合を目指し屈折率や熱膨張係数が近い光硬化性ホウケイ酸塩系材料の開発を行なった。研究の結果、ガラス基板との良好な密着性を示しかつ、サブマイクロミリオーダで微細構造形成可能な光硬化性の透明薄膜を得た.微細構造形成の手法は光照射や型押しのモールド加工等様々であり、簡易かつ短時間に、回折格子や光導波路の形成が可能となった。前年までの非線形光学分子を高濃度に含有できるハイブリッドガラス材料合成の結果と併し、光を利用した微細構造形成と組み合わせることで波長変換素子や光導波デバイスへの応用が強く期待できる。光波制御技術の一つとして、無機結晶と比べ大きな分極率を持つ非線形光学有機分子を利用した光波制御デバイスの開発および応用研究が盛んに行われている。当研究室で行われている無水酸塩基反応を用いて作製した低温溶融性を有す有機修飾ケイリン酸塩系ハイブリッドガラスは、無機ガラスと比較して有機化合物とめ高い親和姓を持つ為、このような有機分子のホスト材料の一つとして考えられる。本研究では、非線形有機分子を高濃度に含有する有機修飾ハイブリッドガラスを波長変換素子や光導波デバイスへの応用することを目指し、無水酸塩基法により非線形光学有機分子をドープした材料の作製を行い、ドナー・アクセプター型非線形光学有機分子の溶解度を調べた。また、電界ポーリングを行いガラス中の有機分子の配向を試みた。非線形有機分子を含有する有機修飾ケイリン酸塩系ガラス試料を作製した結果、ドナー・アクセプター型非線形光学有機分子をおよそ5mo1%まで含有したガラスを作製することができた。これは主鎖にリン酸塩基を含む為、分極率の大きいドナー・アクセプター型非線形光学有機分子の溶解度が高くなったと考えられる。次に、非線形有機分子を含有するガラス中の有機分子を配向させるために、厚み約200μmの薄膜を作製し、この試料に対して電界ポーリング処理を行った。電界ポーリングによる配向の効果はMaker fringe法による第二高調波発生強度測定により評価した。ポーリングの前後の第二高調波強度を比較すると、高角度側に色素の配向の結果出現したと考えられるフリンジが観測された。以上の結果から、非線形光学分子を高濃度に含有する有機修飾ケイリン酸塩系ハイブリッドガラスの作製に成功した。今回の実験は基礎的であるが、光を利用した微細構造形成と組み合わせることで波長変換素子や光導波デバイスへの応用が期待できる。環境問題への関心の高まりから、様々な機能性材料の低環境負荷合成法の開発が活発に行われている。特にガラス材料は、その製造過程で1000°C以上の溶融プロセスは不可欠であり、全く新しい合成法による、機能性ガラス材料の低温合成法の確立は火急の課題の一つである。通常、低温合成による有機-無機ハイブリッドガラスはゾルーゲル法により作製される。しかしながらゾルーゲル法ではゲル化あるいは乾燥過程において大きな体積収縮を伴い、成形性が悪くポーラスな構造が出来易いといった欠点があり、フォトニクス材料として重要となる寸法安定性や均一性を得ることが困難である。本研究では、酸塩基反応やアルコール縮合による低温無溶媒反応を用いた種々の有機-無機ハイブリッド材料の開発および光学素子への応用研究を行っている。本手法では作製に溶媒を用いないため溶媒蒸発に伴う収縮や割れが発生しないことから、光学材料に適する均質な材料の作製が期待できる。本研究では本材料の特長を利用し、微小光学素子の表面修飾を目的とした機能性コーティングとしての可能性を検討した結果、レーザーによる干渉光を照射することで素子表面nm-・mサイズの規則的周期構造を形成することに成功した。また周期構造形成の領域は非常に微小であることから一般的なディップコーティングは使用できず、新たにマイクロコーティング装置の作製を行った。光を利用した微細構造形成を素子表面に形成することで新たな機能を持つ光波制御デバイスへの応用が期待できる。

研究の結果、ガラス基板との良好な密着性を示しかつ、サブマイクロミリオーダで微細構造形成可能な光硬化性の透明薄膜を得た.微細構造形成の手法は光照射や型押しのモールド加工等様々であり、簡易かつ短時間に、回折格子や光導波路の形成が可能となった。前年までの非線形光学分子を高濃度に含有できるハイブリッドガラス材料合成の結果と併し、光を利用した微細構造形成と組み合わせることで波長変換素子や光導波デバイスへの応用が強く期待できる。
細胞システムデザインによる3次元複合肝臓組織再生

本研究では、肝臓組織の再構築を目的にして、肝細胞などの細胞を積層化させて3次元組織を再構築する事を実現させた。ここで、我々は細胞のミクロ環境を整えて組織形成を促進させることを細胞システムデザインと呼び、組織形成を生み出す細胞本来の機能を誘発させる最適な環境を見出すことが極めて重要であると考えている。即ち、細胞のシステムデザインとは、バイオメカニクスと発生生物学の融合で、物理的(力学的)な刺激を負荷することにより、細胞組織が応答し、組織形成を促進させるミクロ環境を生み出させる。そのミクロ環境が、発生生物学に合致したものになるように、組織形成プロセスをデザインすることである。そこで、肝細胞の積層化に加えて、毛細血管網の形成が必要である。我々は内皮細胞層に力学的刺激を負荷することによって、毛細血管の3次元ネットワークが大きく拡大し、120μmm程度の深さまで侵入させるノウハウを確立させた。そのような血管網形成を目的として、内皮細胞と小型肝細胞の共培養系の実験を進めているが、肝臓内に存在する伊東細胞が極めて重要な仲介役をしていることが明らかになった。さらに、生体吸収性微孔性膜を活用して、3次元の積層化に成功した。これは、乳酸-グリコール酸共重合体微孔性膜を作成し、微孔性膜上に肝細胞を播種して細胞シートを作成してから、それらを重ね合わせた所、上下で細胞間の相互作用が生じ、さらに微孔性膜は時間と共に消失して、完全に肝細胞のみによる3次元構造が実現出来た。この成果は、将来の肝臓組織再生の実用化に一歩近づいたと言える。肝臓の再生を目的として、これまで肝臓の毛細胆管の形成に成功したが、毛細胆管は胆管に連結して、腸に胆汁を排出するため、胆管の組織形成が必要となる。そこで、19年度では、胆管のシステムデザインの方法について明らかにした。そこで、本研究では、胆管上皮細胞(Biliary Eithelial Cells:BECs)に分化を誘導すると言われているDMSOを添加して、胆管様管腔形成する事を見出した。さらに、管腔構造の形成過程、形成された管の分泌能についても検討を行った。コラゲナーゼ灌流法により成体ラット肝から肝細胞を除き、胆管上皮細胞を分離した。この細胞をコラーゲンゲル上で、単層培養し、培養4日目にコラーゲンゲルを被せてゲルサンドイッチ培養に移行した。培養8日目から、1%DMSOを培養液に添加した。コロニーの形態変化を位相差顕微鏡により経時的に観察し、形成された管構造の断面を透過型電子顕微鏡で観察した。免疫染色により管腔構造を形成した細胞の表現型を確認し、Fluorescein Diacetate(FD)の投与により、管腔形成の細胞の分沁能を調べた。BECsはコラーゲンゲル上での培養において、遊走・増殖し、コロニーを形成した。ゲルサンドイッチ培養開始後数日で小細管構造(Small Bile Duct structure:SBD)が形成され、その後DMSOを添加して10日間培養を続けると細胞が立体的に配列し、管腔構造(Large Bile Duct structure:LBD)が形成された。透過型電子顕微鏡により横断面を観察すると、SBDは2-3個の細胞で構成されており、直径は約30-50μmであった。LBDの内腔面には微絨毛が見られ、基底側には基底膜が存在し、タイト結合も見られるなど生体内の細胆管に類似した構造を有していた。LBD形成細胞は、胆管上皮細胞マーカーであるCytokeratin19,α-gutamyl transpeptidaseに共に腸性であった。またSBDではFDの排出は見られなかったのにたいし、LBDではFDが管中に排出され、排出能を有していることが明らかとなった本研究では、肝臓組織の再構築を目的にして、肝細胞などの細胞を積層化させて3次元組織を再構築する事を実現させた。
作物の塩類障害に対するオーキシンアナログの軽減作用

作物に対するオーキシン類の耐塩性付与効果を明らかにするとともに、そのメカニズムを根系の発達と作物種子内のα-アミラーゼ活性から解析した。1.オーキシン類の耐塩性付与効果IAA、2,4D、MCPを処理したイネ(湛水直播)、オオムギの耐塩性(NaCl)を、茎葉部風乾重と草丈を主な指標としてガラス室内のポット試験で調査した。(1)イネ:0.010.1ppmの2,4D、MCP水溶液にイネ種子(cv.コシヒカリ)を24時間浸漬することにより、茎葉乾物重は最大で20%ほどの上昇した。しかしながら、0.1ppm以上の濃度では、形態異常が観察された。(2)オオムギ:幼植物(農林61号、5葉期)に110ppmのMCPを茎葉処理することにより、生育障害は明らかに軽減され、その効果は草丈で顕著であった。耐塩性は2,4D処理によっても上昇したが、阻害と促進の濃度間差が極めて小さかった。2.耐塩性付与効果のメカニズム(1)α-アミラーゼ活性:イネ、オオムギ種子のα-アミラーゼ活性に対するIAA、2,4DおよびMCPの促進作用は認められなかった。しかしながら、マメ科植物のヤエナリでは、α-アミラーゼ活性はこれらオーキシン類により上昇し、現在、タンパク量当たり活性としての評価を行っている。(2)根系:オオムギ幼植の冠根の成長が0.1ppm以下の2,4D,MCPによって促進された。15EA06:以上のように、NaClによるイネ、オオムギの生育障害は2,4DおよびMCPの種子浸漬処理あるいは茎葉処理により軽減されることが明らかになった。これらオーキシン類の作物に対する耐塩性付与作用は、生理的な変化よりも根系の発達に大きく依存していることが示唆された。さらに、圃場条件下での試験を計画中である。
高機能性カルバニオンの創製とその特性を利用した新反応の開発

イノラートアニオンはエノラートの二重結合を三重結合に置き換えた未開拓機能性カルバニオンである。我々は既にエステルジアニオンの開裂を鍵反応とするイノラートの新規簡便合成法の開発に成功している。本年度は昨年度に引き続き、イノラートアニオンを用いた新反応の開発を目指した。(1)ケトンの高立体選択的オレフィン化反応による四置換アルケンの合成イノラートアニオンとケトンを室温で反応させるとβ-ラクトンエノラートが生成しこれが速やかに開環して四置換オレフィンを与えることを既に昨年度見出している。今年度はその一般性を検証するために様々なケトンとの反応を試みた。その結果、アリールアルキルケトンでは一般的に高い選択性が得られることが判明した。またパラ置換ベンゾフェノンでも高い立体選択性で四置換オレフィンを与えることを見出した。パラ位置換基の立体電子効果のみで最高6対1の選択性でオレフィンを得たことは驚愕に値する。(2)タンデム型[2+2]環化付加-ディックマン反応による多置換ナフタレンのワンポット合成イノラートとケトエステルとを反応させると表記タンデム反応が進行し二環性ラクトンが生成する。これを脱炭酸させると二置換シクロアルケノンが高収率で得られることを昨年度見出した。今年度、本反応の応用として2-アシルーフェニル酢酸エステルを基質としてイノラートとの反応を行ったところ、予想通りタンデム反応が進行し、更に後処理中に脱炭酸及びエノール化が進行し一気に3,4-二置換ナフトールが高収率で得られた。本反応ではtert-ブチル基のような立体的に嵩高い置換基を有するナフタレンや四置換ナフタレンの合成も可能である。この様な連続した置換基を持つナフタレンの合成は従来法では多段階を要しそれも容易ではないことから本ナフタレン合成法は極めて有用であると考えられる。更に特筆すべき点は立体制御ユニットとして有用なビナフチル化合物も定量的に得られた点である。(1)イノラートアニオンの特性を利用した新反応の開発a)カルボニル化合物の高立体選択的オレフィン化反応イノラートアニオンとアルデヒドを室温で反応させると、[2+2]環化付加反応によるβ-ラクトンエノラートが中間体として生成、これがすみやかに開環し三置換オレフィンをE体のみ与えた。さらに、ケトンを基質にすると従来にない高いE選択制で四置換オレフィンを得ることができた。ここでアセトフェノンを基質とした時、E/Z比は4:1であったが、ベンゼン環のパラ位に電子吸引性基を導入すると選択制は飛躍的に向上し最高>99:1の選択性を達成することができた。この立体選択性(E/Z比)の対数とパラ位置換基のσ値との間に直線関係が成立し、なんらかの立体電子効果が発現しているものと考えられる。b)タンデム型[2+2]環化付加-ディックマン縮合反応によるシクロアルケノンのワンポット合成イノラートアニオンをケトエステルと-78度で反応させると、中間体で生じるラクトンエノラートのディックマン型の縮合により閉環反応が進行し、二環性ラクトンが生成した。これは容易に脱炭酸し、有機合成上有用な2,3-二置換シクロアルケノンが高収率で得られた。以上の連続する三つの反応をワンポットで行うことも可能である。
飛灰のエージングに伴う安定化現象の解明と中間処理技術への応用に関する研究

日本においては,発生する年間5,000万tの都市ごみの約75%が焼却される。焼却率は極めて高く,埋立ごみに占める焼却残渣の割合も高い。飛灰からは高濃度で有害重金属が溶出するため,埋立処分に際しては,法律で定められた4つの方法で安定化しなければならない。このような中で,湿潤させた飛灰を常温下で大気中に放置すると,有害重金属(鉛,カドミウム)が不溶化(飛灰の自己安定化)する現象を溶出試験(JLT13)より見出した。焼却炉の形式や排ガス処理方式が異なる全国の飛灰48試料について,この現象を確認した。この不溶化の過程において,溶出液中のpHやアルカリ度は低下した。30日間大気中に放置した飛灰のpH依存性試験(4≦pH≦13)からは,有害重金属の溶出量が原灰の溶出量よりも小さく,安定した化合物に変化していると考えられた。飛灰周辺の炭酸ガス濃度(0≦CO_2≦30%)が高いほど,有害重金属が早期に不溶化した。有害重金属の不溶化は,飛灰中のCa(OH)_2と大気中の炭酸ガスが反応して生成する炭酸塩に有害重金属が捕捉さるためであることが示唆された。一連の研究を通して,重金属不溶化の機構として,次のシナリが考えられた。つまり,塩化鉛の形態で存在していた鉛は,飛灰を水混練することによって高アルカリ性のもとで溶解し,炭酸イオンや高濃度の硫酸イオンやと反応し不溶化する。この過程において,鉛を含有したエトリンガイトやカルサイトが生成し,鉛がマトリックスの中に取り込まれる。さらに,炭化処理を行うことにより,エトリンガイトは二水石膏やバテライトへと分解されるが,鉛は硫酸イオンや炭酸イオンと結合しているため依然と難溶解性であり,炭酸ガスの吹き込みとそれに伴うpHの低下により,PbSO_4の一部はPbSO_4よりも溶解度が小さいPbCO_3へと変化し,一層,鉛は難溶解性となることが考えられた。水混練飛灰中の重金属が不溶化するに伴いアルカリ度が低下していたことから,不溶化現象には大気中の炭酸ガスが関与するものと推測された。水混練飛灰は高アルカリ性を示し,炭酸ガスを吸収する。炭酸ガスは飛灰が保有する水に溶解し,カルシウムと反応することによってアルカリ度は低下し,反応生成物に重金属の一部は取り込まれるものと考えられる。そこで,含水率を一定に維持した湿潤飛灰を室内大気に放置した場合(以下,エイジング試験)の経時的な鉛の飛灰からの溶出濃度を分析することにした。また,カラムに充填した水混練飛灰に濃度が異なる炭酸ガスを強制通気し,鉛の不溶化の程度を把握した(以下,カラム通気試験)。エイジング試験においては,環境庁告示13号法(以下,JLT13)による溶出濾液と湿潤飛灰の保有水について分析を行った。カラム通気試験においては,JLT13とpH依存性試験を行った。大気放置によりアルカリ度とPb溶出量が減少した。カラム通気試験によるサンプルについて,pH依存性試験を行ったところ,実験した全pH領域で原灰と比較して不溶化が進行していた。

また,カラム試験において炭酸ガス(0.3,0.03%)を通気した場合において,空気通気に比較してさらに不溶化が進行したことが分かった。X線回折分析を行ったところ大気放置などでも炭酸カルシウムの生成が認められた。以上の結果より,炭酸ガスの接触が,Pb,Cdの不溶化に最も大きく関与していることが明確になった。高濃度(66g/kg,6.6%)に鉛を含有する飛灰を水混練したのち,炭化処理することにより,鉛の溶出濃度は激減した。原灰の濃度930mg/Lに対して,水混錬と炭化処理によって2.1mg/L(99.8%)まで低下した6また,一連の処理に伴い大きく溶出液中の濃度が変化した成分として,カルシウム,ナトリウム,カリウム,硫酸イオン,炭酸イオン,塩化物イオが挙げられる。特に,硫酸イオンは興味深い挙動を示し,原灰の1,280mg/L,に対して,水混練飛灰は4.3mg/L(99.7%)へと激減し,その後炭化処理を行うことで1,110mg/Lへと濃度上昇が見られる。XRDの結果では,飛灰を水混練することで針状結晶物のエトリンガイト(3CaO・Al2O3・CaSO4・32H2O)が生成し,炭化処理を行うことにより二水石膏(CaSO4・2H2O),パテライト(CaCO3)が新たな主要鉱物として確認された。EPMAにより表面定量分析を行った結果,特異的な結晶物には硫黄と鉛が同じ部位に高濃度で定量された。一連の研究を通して,重金属不溶化の機構として,次のシナリが考えられた。つまり,塩化鉛の形態で存在していた鉛は,飛灰を水混練することによって高アルカリ性のもとで溶解し,炭酸イオンや高濃度の硫酸イオンやと反応し不溶化する。この過程において,鉛を含有したエトリンガイトやカルサイトが生成し,鉛がマトリックスの中に取り込まれる。さらに,炭化処理を行うことにより,エトリンガイトは二水石膏やパテライトへと分解されるが,鉛は硫酸イオンや炭酸イオンと結合しているため依然と難溶解性であり,炭酸ガスの吹き込みとそれに伴うpHの低下により,PbSO_4の一部はPbSO_4よりも溶解度が小さいPbCO_3へと変化し,一層,鉛は難溶解性となることが考えられた。