hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
授業研究法としての「融合モデル」の提案と検証-「学習者としての教師」形成のために

(研究目的)(1)昨年に続き、海外におけるこれまでの授業研究成果を実地調査し、量的手法の限界点を実践的に明らかにする。(2)さらに量および質の各手法の特質を精査しながら、「学習者としての教師」を形成するための両手法の「融合モデル」の具体的手順を明示し、ある授業を使ってその有効性を確認する。(結果)(1)本年(平成14年度)は、ペルーを中心とした南北米の諸研究を現地調査し、アメリカはもとよりカナダでも、質的手法と量的手法の融合的な研究が盛んになされていることがわかった。私の提唱する「結合モデルS型」に近い授業研究が最近少なからず見られるように思われた。その中の質的手法として、語り分析、エスノ分析、ポートフォーリオ、リフレクション分析などが用いられていた。(2)授業研究のモデルとしてすでに提案した融合型、すなわち、「融合モデルR型」「融合モデルS型」「結合モデルR型」「結合モデルS型」の4下位モデルである。高校数学教師の協力を得てこれらの4モデルの中で最適なものを実際の授業データを元に検討した結果、「結合型モデルS型」が最も妥当であることがわかった。(3)最終年度である今年は、このモデルを高校の数学授業に当てはめた結果、質と量の組み合わせた本研究モデルが、生徒一人ひとりの学習過程の内実を探るのに最適であることを確認した。(研究目的)(1)海外を含めてこれまでの授業研究成果を実地調査し、再検討しながら量的手法の限界点を実践的に明らかにする。(2)また量および質の各手法の長所・短所を補い、「学習者としての教師」を形成するための有力な研究方法として両手法の「融合モデル」を提案し、その有効性を確認する。(結果)(1)本年(平成13年度)は、ヨーロッパを中心とした海外の諸研究を現地調査し、イギリスはもとより北欧で、質的手法と量的手法の融合的な研究が盛んになされていることがわかった。特に量的の補完として質的手法を多用するケースが多く見られた(私の提唱する「結合モデルS型」、日本教育工学関連学協会第6回全国大会発表論文参照)。その質的手法には、語り分析、エスノ分析、ポートフォーリオ、リフレクション分析などが用いられている。(2)授業研究のモデルとしてすでに提案した融合型を一部修整した「統合型モデル」を提案した。それは、「融合モデルR型」「融合モデルS型」「結合モデルR型」「結合モデルS型」の4下位モデルである。高校数学教師の協力を得てこれらの4モデルで中で最適なものを実際の授業データを元に検討した結果、「結合型モデルS型」が最も妥当であろうという判断を下した。その理由は、量的質的手法の研究作法を崩してまで、データや研究手続きの融合を求めることは現段階で説得力に欠けることが分かったからである。(3)次年度は、このモデルを元に実証的にその最適性を検証することである。

それは、「融合モデルR型」「融合モデルS型」「結合モデルR型」「結合モデルS型」の4下位モデルである。高校数学教師の協力を得てこれらの4モデルで中で最適なものを実際の授業データを元に検討した結果、「結合型モデルS型」が最も妥当であろうという判断を下した。その理由は、量的質的手法の研究作法を崩してまで、データや研究手続きの融合を求めることは現段階で説得力に欠けることが分かったからである。(3)次年度は、このモデルを元に実証的にその最適性を検証することである。
魚油リン脂質の抗酸化性に及ぼす脂肪鎖の影響

魚体に含まれる脂質の酸化速度は,皮で最も速く,普通肉で最も遅いといわれているが,その理由は充分には説明されていない。本研究では,先ず魚の異なる組織から抽出した全脂質(TL)の酸化安定性に及ぼす脂質成分の影響を調べた。マイワシから抽出したTLの誘導期(IP)の長さには,αートコフロ-ル(αーToc)含量,極性脂質(PL)含量および脂肪酸組成などが影響し,αーToc含量が高ければIPは長かった。αーTocを含むマイワシ中性脂質(NL)は,マイワシPLまたはホスファチジルエタノ-ルアミン(PE)の添加によりIPは延長するが,ホスファチジルコリン(PC)の添加はIPに影響しなかった。αーTocを添加したトリリノレイン(TriーLi)の場合には,ジパルミトイルホスファチジルエタノ-ルアミンの添加によりIPは延長するが,マイワシPEの添加はIPを短縮した。これらの結果から,NLの酸化防止に対するαーTocとリン脂質の相乗作用には主としてPEが関与し,相乗剤としての作用にはリン脂質の有機塩部が重要と思われるが,PEのアシル基の不飽和度も影響するものと推測された。この研究の過程でマイワシ脂質を100°C,1530min加熱処理すると,IPは延長することが判明した。このマイワシNLの加熱処理に伴うIPの延長は,NLとPLを混合してから加熱したときに起こり,NLとPLとをそれぞれ単独で加熱処理してから混合しても起こらなかった。このIPの延長にはPEが関与し,PCやαーTocは関与しなかった。恐らく,加熱処理中にNLとPEとの間で相互作用が起こり,その結果ある種の抗酸化性物質が生成するのか,または酸化安定性に影響するような何らかの変化がNLに起こるものと推定した。イワシヤサバに含まれる脂質の酸化速度は、皮で最も大きく、普通肉で最も小さいといわれているので、まずその理由を明らかにするためマイワシおよびマサバについて普通肉、血合肉、皮(皮下脂肪層を含む)および内蔵から抽出した全脂質(TL)の自動酸化速度を比較した。すなち、各脂質の一定量をバイアルビンに入れ、これを37°Cの恒温器中に放置して経日的に酸素吸収量をガスクロマト法により測定し、誘導機関(IP)を求めた。また、供試脂質について脂肪酸組成、極性脂質区(PL)および非極性脂質区(NL)の脂質クラス組成、α-トコフェロ-ル含量などを分析した。その結果、これらの脂質の自動酸化には主としてα-トコフェロ-ルが影響し、脂肪酸組成はほとんど関与していないものと推定された。すなわち、α-トコフェロ-ルをほとんど含んでいない脂質は、抽出した魚の組織に関係なくIPが短く、一方皮脂質でもα-トコフェロ-ル含量が高い場合には普通肉脂質と同様にIPは長かった。次に、マイワシTLとNLの自動酸化速度を比較するとNLの方が大きかった。このことは、魚油の自動酸化速度にリン脂質が影響していることを示すものと考えた。そこで、マイワシNL(またはtrilinolein(Tri-Le)の自動酸化速度に及ぼすマイワシPL、phosphatidylcholine(PC)およびphosphatidylethanolamine(PE)、さらにはdipalmitoPCおよびPEの影響を検討した。その結果、1.PCおよびPE自体はマイワシNLに対して抗酸化性を示さない、2.α-トコフェロ-

ルの共存下ではPEは相乗剤として作用するが、PCは作用しない、3.NLの酸化に対してPEがα-トコフェロ-ルの相乗剤として作用するためには、PEのアシル基の不飽和度がNLのアシル基のそれとぼぼ同様かあるいは小さい必要があり、PEのアシル基の不飽和度が大きい場合(例えば、Tri-LeにイワシPEを添加した場合)にはPEはNLの酸化を促進するなどのことが判明した。マイワシから抽出した脂貭は,窒素気流下で100°C,30min程度の加熱処理を受けると,その後の酸化開始が著しく遅れることを見出した。そこで先ず,マイワシから抽出した全脂貭(TL)を極性脂貭(PL)と非極性脂貭(NL)とに分画し,PLはさらにホスファチジルコリン(PC)およびホスファチジルエタノ-ルアミン(PE)に分画した。そして,このNLにPL,PCまたはPEをそれぞれ単独で添加してから窒素気流下で100°C,30min加熱処理後37°Cに放置し,経日的に酸素吸収量を測定して誘導期(IP)を求め,IPに及ぼす加熱処理の影響を調べた。また,同様な実験を各脂貭をそれぞれ単独で加熱処理してから混合した場合についても行った。その結果,加熱処理に伴うIPの延長は,NLとPLとを混合してから加熱処理することにより起こり,NLとPLをそれぞれ単独で加熱処理してから混合した場合には起こらなかった。また,このIPの延長にはPL中のPEが関与し,PCやαートコフェロ-ルは関与しないことが判明した。そらに,マイワシのTLに代えて合成トリグリセリドであるトリリノレインを,またマイワシのPEに代えて0ーホスホエタノ-ルアミンを用いて同様な実験をくり返えした。これらの結果を総合して,マイワシTLの加熱処理に伴うIPの延長にはNLのアシル基の不飽和度だけでなく,PEのアシル基も関与しているものと推定された。すなわち,加熱処理中にNLとPEとの間で相互作用が起こり,その結果ある種の抗酸化性物貭が生成するか,あるいは酸化安定性に影響するような何らかの変化がNLに起こるものと考えた。
塩基性水溶液からのフォトアシスト高速電析CdTe薄膜を用いた太陽電池の高効率化

研究代表者は太陽電池材料として期待されているCdTe半導体の低コスト成膜技術としてカソード電析法を研究してきた。ここでは、Te(IV)イオン種の溶解度が低い硫酸酸性浴にかわる電析浴としてアンモニアを含有する塩基性浴を開発し、電析時にカソード表面に可視光を照射することで電析速度が向上する光アシスト電析によってCdTe層を成膜している。これまでの研究から、as-depositedのCdTe薄膜の問題点として、比抵抗が10^8Ωcmと非常に高く、結晶粒径が小さいことがその原因とわかった。そこで本年度は、錯形成能が大きいジエチレントリアミン(dien)を配位子として用い、Cd(II)/Te(IV)濃度比を大きくすることで、結晶性の高いCdTe薄膜を得ることを試みた。その結果、Cd(II)濃度を一定にした場合、浴中のTe(IV)濃度が低くなるほど結晶粒径の大きなCdTe薄膜が得られることがわかった。また、一定のpHの浴では、浴中のCd(II)濃度が高いほど、得られるCdTeの結晶粒が大きくなった。さらに、浴の攪拌速度の影響について調べたところ、攪拌速度が小さいほうがCdTe電析の電流効率が高いことが明らかになった。攪拌速度が小さいとカソード表面の拡散層が増大する。その結果、副反応の原因となる6価のテルル種や溶存酸素のカソード表面への物質輸送が低減され、電流効率が向上したと考えられる。電析電位の依存性についても調べたところ、電位-0.50Vでの電析物が最も高い結晶粒径となった。また、これと平行して、オートクレープを用いたより高い浴温での電解によりCdTe薄膜や、CdTeに対してドーパントとして作用する塩化物イオンが、フォトアシスト電析挙動および得られる電析物に与える影響に関しても調べた。研究代表者は太陽電池材料として期待されているCdTe半導体の低コスト成膜技術として電析法を研究してきた。これまでの研究から、as-depositedのCdTe薄膜の問題点として、比抵抗が10^8Ωcmと非常に高いことが挙がっている。そこで本年度は、電析浴中にCdTe化合物に対してp型ドーパントとなることが期待されるNa^+イオンを添加し、得られた電析CdTe薄膜の組成や電気的特性を評価した。その結果、塩基性浴からの電析CdTeに特徴的なp型の伝導特性を保ったまま、キャリア密度を従来よりも1桁向上させ、これによって、比抵抗を10^510^6Ωcmと約3桁低下させることに成功した。電析CdTeの組成はNa^+イオンの添加によっては影響を受けず、ほぼ化学量論組成であった。また、これと平行して、電析CdTe薄膜の熱処理による粒成長と比抵抗低減を試みた。その結果、熱処理温度の上昇および時間の増大とともにCdTe結晶粒が成長することがわかり、温度400°Cでは、as-depositedと比較して約6倍の粒成長がみられた。温度300°Cで熱処理を施したCdTe薄膜の比抵抗は2×10^4Ωcmで、熱処理前に比べ約4桁低下させることに成功した。しかしながら、熱処理後のCdTe薄膜のホール測定からは、キャリアタイプを決定することはできなかった。これは、熱処理時にCdTeが基板材料であるAuと反応し、薄膜にピンホールを生じるためであることが明らかとなった。透明導電性基板上での熱処理時の挙動を今後調べる必要があると考えられる。

電析電位の依存性についても調べたところ、電位-0.50Vでの電析物が最も高い結晶粒径となった。また、これと平行して、オートクレープを用いたより高い浴温での電解によりCdTe薄膜や、CdTeに対してドーパントとして作用する塩化物イオンが、フォトアシスト電析挙動および得られる電析物に与える影響に関しても調べた。
微小官構築制御の分子機構

Xenopus卵M期抽出液に哺乳類培養細胞から単離した中心体を添加する実験を行い、微小管切断因子として同定されたp48(=EF-1α)が中心体に集積することを明らかにした。この集積は微小官脱重合剤存在下でも起きた。したがって、p48が微小管をレールとして中心体に集積するのではなく、中心体に直接集積することが示唆された。Xenopusの微小官結合タンパク質p220に対するモノクローナル抗体を用いて、Xenopus卵のcDNA発現ライブラリーからp220の分子クローニングを行った。その結果、12個の陽性クローンを得、そのDNA配列から予想されるアミノ酸配列が、12個とも哺乳類のMAP4と相同性が高いことが明らかになった。Xenopusの中心体に対して作製したモノクローナル抗体のうちのひとつ、W8-C3抗体を用いて、Xenopus培養細胞A6の染色を行った。W8-C3抗体は、間期の細胞では中心体のみを認識するのに対し、M期の細胞では中心体に加えて紡錘体微小官も認識することが分かった。W8-C3抗体を用いてcDNA発現ライブラリーから抗原のスクリーニングを行ったところ、陽性クローンのひとつがヒトのPCM-1と相同であることが明らかになった。このXenoopus PCM-1の全長のDNA配列を決定し、さらにN端とC端の部分長のPCM-1をそれぞれ大腸菌に発現させて、ポロクローナル抗体を作製した。1.Xenopus卵M期抽出液に哺乳類培養細胞から単離した中心体を添加する実験を行い、微小管切断因子として同定されたp48(=EF-1α)が中心体に集積することを明らかにした。この集積は微小管脱重合剤存在下でも起きた。単離中心体と精製p48をインキュベーションした場合には、p48の中心体への集積は起こらなかったことから、p48は抽出液中の他の因子を介して中心体に結合することが示された。2.p48(=EF-1α)も含めた中心体の分子構成及び機能を解析する目的で、中心体に対するモノクローナル抗体の作製を開始した。Xenopus卵M期抽出液から中心子周辺物質を部分精製し、マウスに免疫することによってモノクローナル抗体を作製した。その結果、間期培養細胞において中心体のみを染色し、M期においては中心体及び紡錘体微小管を染色するという数種のクローンを得た。今後は発現ライブラリーからのスクリーニング等によって抗原を同定していくと共に、Xenopus卵抽出液からの免疫除去等によって抗原の機能解析を行う。(1)Xenopusの微小管結合タンパク質p220に対するモノクローナル抗体を用いて、Xenopus卵のcDNA発現ライブラリーからp220の分子クローニングを行った。(2)Xenopusの中心体に対して作製したモノクローナル抗体のうちのひとつ、W8-C3抗体を用いて、Xenopus培養細胞A6の染色を行った。W8-C3抗体は、間期の細胞では中心体のみを認識するのに対し、M期の細胞では中心体に加えて紡錘体微小管も認識することが分かった。このXenoopus PCM-1の全長のDNA配列を決定し、さらにN端とC端の部分長のPCM-1をそれぞれ大腸菌に発現させて、ポリクローナル抗体を作製した。この2つのポリクローナル抗体でA6細胞の染色を行ったところ、どちらの抗体とも、間期でもM期でも中心体のみを認識することが分かった。したがって、W8-C3抗体が、中心体に局在するPCM-1に加えて、M期紡錘体微小管に局在するもう一つの抗原を認識する可能性が考えられた。
リグニン分解キノコによる抗菌性芳香族塩素化合物の生合成・代謝機構の解明

本研究では、食用キノコを媒体とした林産未利用資源の生物変換システムの開発を目標とし、白色腐朽菌ヒラタケPleurotus ostreatusにおける香気物質p-anisaldehydeの生産ならびに生合成系に関する検討を行った。振盪と静置培養におけるp-anisaldehudeの生産性を比較したところ、振盪では香気の生産はほとんど認められず、静置培養の方が優れていた。続いて、培地成分を変化(基本培地、+Tyrosine、+Phenylalanine、+Tryptophan、-酵母エキス)させた静置培養を行い、香気ならびにリグニン分解系酵素への影響を調べた。その結果、酵母エキスを除いた区分では香気の生産がほとんど認められなかったのに対し、Tyrosineを添加した区分で最も高くなった。よって、Tyrosineがp-anisaldehydeの起源である可能性が強く示唆された。担子菌由来のp-anisaldehydeは、同じ白色腐朽菌Bjerkandera sp.で報告されており、この菌の場合、通常の培地では生産されないが、Phenylalanineを添加してはじめて生産がみられると記されている。したがって、P.ostreatusにおいては、上記とは異なる経路で生合成されていると予想される。また、Tyrosine添加区分では、p-anisaldehydeと同じ上昇割合でaryl-alcohol oxidaseおよびMn-perokidase活性の増加が確認され、両酵素の密接な関わりがより明らかとなった。P.ostreatusにおける香気物質p-anisaldehydeの生産は、H_2O_2供給源としてリグニン分解系の重要な一端を担っているのではないかと推測している。ヒラタケPleurotus ostreatusにおいて、キノコ本来のものとは異なる香気物質p-anisaldehydeの生産を認めた。さらに経時的サンプルについて分析した結果、新たに芳香族塩素化合物3-chloro-4-methoxybenzaldehydeが生合成されていることを発見した。P.ostreatusではこの種の化合物の生産報告例はない。リグニン分解能を有する白色腐朽菌が何故このような塩素化合物を生産するのか、またどのような経路で生合成するのかは未だ明らかになっておらず、キノコのリグニン分解機構を把握する上でも非常に興味深い現象と捉えている。本研究では、食用キノコを媒体とした林産未利用資源の有効な変換システムの開発を最終目的とし、芳香族塩素化合物の生合成・代謝機構の解明を行うものとする。これまでに、ヒラタケ由来の香気物質の生合成に関わっていると推定される酵素系について、リグニン分解酵素を中心に検討を行ったところ、p-anisaldehydeの生産と並行してaryl-alcohol oxidaseの活性上昇を確認した。また、Mn-peroxidaseにおいても同様の現象が認められた。これは、aryl-alcohol oxidaseによって生産されたH_2O_2が、Mn-peroxidaseへの供給系としての役割を担っているのではないかと推測している。一方、3-chloro-4-methoxybenzaldehydeにおいては、このような傾向は認められなかった。次に、Clを添加した培養を行ったが、3-chloro-4-methoxybenzaldehydeの生産には特に影響しなかった。現在、芳香族塩素化合物の起源ならびにchloroperoxidaseなど塩素付加に関わる酵素系について引き続き検討を進めている。
日本植民地支配時期の「朝鮮」思想研究に関する調査

まず、末松保和編『朝鮮研究文献目録(1868-1945)』六冊(東京大学東洋分化研究所、昭和45-47年)と桜井義之編『朝鮮研究文献誌-明治大正編』(龍渓書舎、1979)を始めとして日本と韓国、そしてアメリカの主要図書館所蔵文献目録から、韓国思想に関する記事・著書をリストアップし、文献及び資料収集を行った。収集に当たっては、次の点に留意した。(1)明治期以来の「朝鮮」への関心の推移(「朝鮮論」という政略論、「朝鮮事情」という現地の調査・報告、「朝鮮史」出版という歴史研究と普及など)を整理すること。(2)植民地支配時期においては、植民地支配の合法性・正当性及びその業績の宣伝に関する諸主張と、植民地支配体制のなか、特に教育政策、思想統制政策の下で展開された諸主張の内容を把握すること。(3)このような植民地統治論とともに展開された「朝鮮」文化論・「朝鮮人」論の内容を把握すること。(4)このほか、植民地支配時期の「朝鮮」研究に対する、解放後の韓国・朝鮮人研究者の理解を整理すること。文献資料の収集のために、主に東京の国会図書館、東京大学図書館、学習院大学東洋文化研究所、東京経済大学図書館へ、そして福岡の九州大学への出張を行った。計画していた大阪の大阪市立図書館や奈良の天理大学図書館への出張は、都合上(阪神大震災によるスケージュル変更)、行えなかった。文献資料の収集は、主に電子複写によったが、復刻された図書は購入した。現在、収集した資料を(1)(2)(3)にしたがって整理しながら、内容の分析を行っている。植民地支配にするさまざまな賛美論と批判論によって屈折され、また単純化されているように思われる植民地支配時期の「朝鮮」思想研究の実体を把握するためには、(4)の視点のほか、敗戦後の日本人学者の研究を整理することも必要だろう。今後は、今度確認や収集できなかった資料の把握に努めながら、資料の整理、内容の分析の結果をまとめる作業に取り組んでいくつもりである。
糖鎖を基盤とするケミカルプローブライブラリーの効率的合成法の開発

細胞表層に存在する糖鎖は、他の細胞表面に存在する蛋白質や糖鎖と相互作用することにより、細胞の分化誘導、接着などに関わっていることが知られている。したがって、糖鎖が司る機能を制御することは新たな創薬戦略に繋がる。特に、幹細胞の分化誘導に関わる糖鎖は、再生医療において非常に重要なツールとなることが期待できる。そこで、糖鎖の機能解明を目的として、様々な糖鎖を有するケミカルツールが必要とされている。近年のコンビナトリアルケミストリーの発展により、様々な種類の骨格を有する保護糖鎖のパラレル合成が可能になってきている。ケミカルツールライブラリーの構築の構築には、これらの糖鎖の脱保護、および、蛍光分子や基盤への固定化の足掛かりの導入を行わなければ、ならない。しかしながら、無保護の糖鎖誘導体は、高極性で取り扱いが難しため、従来法で、多種類の糖鎖を一度に扱うには、困難である。そこで、本研究では、固相合成法を用いる保護糖鎖の脱保護、そして、ハイブリッド化について検討する。昨年度までに、プレリンカーを用いる新規固相脱保護法の開発と、それを利用した単純な単糖の脱保護に成功している。本年度は、複雑なオリゴ糖の脱保護を検討した。標的として分岐構造を有するトリメリックルイスX10糖および、ダイメリックルイスX7糖を選択した。これらのオリゴ糖は、ワンポットグリコシル化を利用して効率的に合成した。得られた保護オリゴ糖を本研究で開発した脱保護法を利用して、完全脱保護を行なうことに成功した。さらに、固相上に固定化された無保護糖を利用しする蛍光標識化ケミカルプローブの合成にも成功した。本年度は、メトキシテトラベンジルグルコースを利用して、糖鎖の固相法を利用した脱保護法の開発を行った。DHPと活性化エステルを有するリンカーを利用した2段階での固定化により、溶液中の糖鎖を効率的に固定化することに成功した.続いて、固相担体の脱ベンジル化反応に体する影響を検討した。その結果、ArgoPoreレジンを用いた場合に、目的とする脱ベンジル化反応が効率的に進行することを見いだした。さらに、本手法は、フタロイル基で保護されたアミノ糖の脱保護にも適応可能であることを明らかとした。
食道胃接合部癌における新規バイオマーカー(Runx3,EZH2)の機能解析

マイクロアレーやRT-PCRの結果同様、胃癌切除検体においてRUNX3は高率に不活化されていた。一方EZH2は79.4%(77/97)の症例で高発現していたが其の発現と予後との相関は認められなかったことからEZH2を介した新たな分子メカニズム(H3K27のメチル化やノンヒストン蛋白のメチル化)が悪性度や分化に関与すると考えられた。これまでに多くの癌腫においてEZH2の発現上昇と予後との相関を確認してきたことから新たなバイオマーカーとして血清中のELISA測定キットの開発を進めてきた。その一環として血清中の抗p53抗体価が大腸癌、胃癌、食道癌において感度、特異度共に有用であることを確認した。今研究において遺伝子発現プロファイリング及びmiRNA発現プロファイリングにおける標的遺伝子の中から候補遺伝子として選択されたEZH2,RUNX3の機能解析を行うと共にバイオマーカーとしての有用性を検討することを目的としている。そこで既に当科で手術にて切除、採取された胃癌患者の凍結標本、FFPE薄切標本から抽出し得られたDNA及び蛋白を用いて臨床検体におけるEZH2,RUNX3の発現解析を行った。また同時に腫瘍における発現及びその局在を現在確認し、臨床病理学的な因子との相関を検討中である(on going)また、ヒストン蛋白のmethyltransferaseであるEZH2が様々な癌の予後に関わることを報告してきた(Cancer Sci 2011;102(7):1298-305)が、EZH2が癌患者の血清中に存在し、その検出が可能であることを確認しており、簡便で検出率の高い測定方法を開発することで有用なバイオマーカーにつなげることが出来ると考え、血清中における測定方法を開発し評価を行う予定でいるが、現在安定した定量が得られておらず、有用な測定方法の開発を引き続き検討中である。我々がこれまで研究してきたSMYD3がnon-ヒストン蛋白であるMAP3K2のメチル化を介して癌化に関与することが報告された(Nature 2014;Jun 12;510(7504):283-7)。このことからも癌化においてmethyltransferaseが非常に重要な役割を果たしていることが示され、その測定法を開発することは癌の診断、治療に活用できると考えられ、同時にSMYD3との共発現等に関しても現在検討を行っている。食道胃接合部癌の症例を含めて2008年8月2014年12月までに当科で手術を施行した胃癌340症例のうちESD後の症例を除く210症例を対象とし、まずはその背景を検討した。胃癌はheterogenityがあるため単一のマーカーではその予後を説明出来ないとされているため、今回日常診療で使用される炎症性マーカー(GPS,mGPS,PNI,NLR,PLR,PI)及び腫瘍マーカー(CEA,CA19-9)に加えて大腸癌や乳癌等で適応とされている血清中抗p53抗体価を術前保存血清を用いてELISAで測定した。抗p53抗体は早期癌で陽性率が高く、全体での陽性率は16.2%であった。また抗p53抗体とCEAの共陽性症例は予後不良であった(P=0.025)これらの詳細な解析データーは2016年のアメリカ癌学会で報告した。またこれらを対象にEZH2,RUNX3に加えて他のMethyltransferaseに関しても発現解析を進めている。また同時にヒストンのメチル化についても確認を行う予定である。ただしEZH2の発癌メカニズムはヒストンH3のメチル化だけでは説明がつかない。そのため我々は新たなメチル化候補としてノンヒストン蛋白を考えている。実際にトリチウムを用いたwhole cell lysateによるメチル化アッセイ([methyl-3H]methionine)を行うと多くのEZH2によるメチル化蛋白のバンドが検出される。しかしながらそのバンドを切り出して解析するにはRI持ち出しの問題が生じるためcandidateアプローチを行いメチル化候補の同定を試みているが、いまだ有望な候補が確定出来ていない。新たな癌化のメカニズムとしてメチル化は有望であり、近年メチル化をターゲットとした抗がん剤も開発されてきておりこれらのコンパニオンバイオマーカーにつながる分子の同定を目指していきたいと考える。食道胃接合部癌に限定すると症例蓄積が進まないため、まずは対象を胃癌全体として症例の蓄積及び選択、臨床病理学的解析及び発現解析は前年より確実に進んでいるが、当初予定していたメカニズム解析の一つであるメチル化のアッセイ系が非常に手間と時間を要するためその候補を選択する時点で有望なものが未だに同定できず、機能解析まで到達出来ずにいるまたバイオマーカーとして血清中の測定法を開発するため、現在確立されている抗p53抗体のキットの測定を行い、データーが得られたが、同じように安定して測定出来る抗体の選定や条件設定が確定出来ていない。胃癌組織におけるEZH2の発現を調べるため胃癌切除検体の病理切片を使用し、癌細胞における発現レベルを評価した。168症例を用いてEZH2の発現レベルを三段階に評価(0=陽性細胞≦10%,1=陽性細胞>10%,≦50%,2=陽性細胞>50%)し発現レベルと臨床病理学的因子に関して検討を行った。腫瘍深達度(p=0.043),リンパ管侵襲(p=0.017),S-p53Ab(p=0.049)との相関が認められた。

今回の検討においては傾向は認められたものの、EZH2の発現と予後との相関は示されなかった(p=0.174).しかしながら胃癌切除症例におけるEZH2の発現は93.2%(強陽性:72.9%)であり胃癌の発癌進展に関与する可能性は高く、その発癌進展に関するメカニズムを癌抑制遺伝子であるRUNX3の不活化と合わせて解析中である。また今回癌患者血清中には比較的早期から腫瘍抗原に対するIgG抗体が誘導されることからEZH2抗原の精製目的にEZH2蛋白の発現を行い、可溶性試験を行った後にキレートカラムの精製を行い、ELISAキットの作成を行い、抗体陽性率を検討した。同時に組織中におけるEZH2の発現と血清中の抗p53抗体の陽性率との相関が認められていたため、胃癌組織における抗p53抗体の陽性率を検討した。抗p53抗体の測定はanti-p53detection kit (MESACUP anti-p53 Test; Medical and Biological Laboratories (MBL)を用いて行い、陽性率がStageIで10.3%と従来の分泌型腫瘍マーカー(CEA 8.7%, CA19-9 2.4%)と比較して有用と考えられた。EZH2の測定キットはうまく感度が得られなかったため、anti-p53detection kitを参考に調整中である。胃癌のheterogenityにおけるEZH2の関与に関しても検討中である。EZH2の発現や胃癌組織における発がんのメカニズムに関しては検討が進んでいるものの、新規バイオマーカーとしてのELISAキットの開発が条件設定や臨床検体収集の遅れ等から遅れている。また既存のELISAキットを用いての測定を追加したためその解析を優先したことが遅れる誘因となっている。ヒストン蛋白のmethyltransferaseであるEZH2の胃癌における発がん機構の解明及びバイオマーカーとしての評価を行う目的で、EZH2のターゲット分子の同定及び機能解析を進めてきた。それと同時に胃癌組織におけるEZH2発現と予後因子としての評価を進めてきた。当初行ったパイロットスタディの結果、EZH2の発現と胃癌の予後との相関が示唆されたため、検証目的で新たな検体と検体数で再検証を行った。2008年6月2015年12月までに根治切除を施行した胃癌検体の中から97症例を抽出し、EZH2の発現解析を施行した。病理医とダブルブラインドで染色強度及び感度で評価を行い、50%以上の陽性細胞を認めたものをHighとしたところ79.4%(77例)がHighであったが染色強度、感度いづれにおいても予後との相関は認められなかった。様々な臨床病理学的因子との相関も残念ながら示されなかった。(第90回胃癌学会報告)この結果を受けて発現解析に関してqRT-PCR等を検討中であり、免疫組織学的検査に関してもさらなる症例蓄積を行い検討中である。また実臨床の現場でのバイオマーカーとして評価を行うために血清中のELISA測定キットの開発を進めてきた。其の中で血清抗p53抗体の測定法を参考とするために大腸癌、胃癌、食道癌における抗p53抗体価をELISAで測定しその有用性を報告してきた。(Anticancer Res 2018 Mar;38(3):1807-1813)
個別化医療のための人工知能・深層学習に対する統計学的評価法の開発

最近、特許出願した不均一性抽出アルゴリズムの高精度化と再評価を行なう。また、深層学習の各層特徴抽出結果に対する各変数による統計学的性能評価法の検討を行い、さらに教師ありデータに対する計算機集約的統計手法を用いたデータ活用法の開発を試みる。これら手法の応用として、乳がん患者公開データに対する集団の不均一性を考慮したバイオマーカー抽出を行う最近、特許出願した不均一性抽出アルゴリズムの高精度化と再評価を行なう。これら手法の応用として、乳がん患者公開データに対する集団の不均一性を考慮したバイオマーカー抽出を行う
スプライン関数による離散データの表現法

螺旋(スパイラル)は、曲率が単調なために、変曲点、尖点、ループに代表される特異点が表れないためにコンピュータグラフィックスでは平面上において与えられた曲線を延長したり、二本の曲線間、例えば、直線と円、円と円(交わる場合、一方がすっぽりともう一方に含まれる場合等)、直線と直線等をつなぐために使われる。特に、曲率が連続で3次曲線から構成される螺旋は数値制御が容易なためNC旋盤の設計、高速道路、鉄道、工業用ロボットの軌道等に使用される。そのために、先ず3次のスプライン関数がスパイラルになるための、端点における単位接ベクトル(方向ベクトル)の条件を求めた。一個の3次曲線で結ぶのが困難なときは、円弧と併用してArc/T-cubicの形で使用されるが、今回、単位接ベクトルの大きさから3次曲線、Arc/T-cubicのいずれか一方のみが可能で、そのいずれが可能かを決める領域を求めた。次に、3次スプライン関数のオフセット曲線の3次スプライン関数による近似のアルゴリズム(計算手順)と幅(与えられた関数とオフセット曲線の間の距離)に関する可解性を調べた。最後に、数式処理言語マセマチカを使用して滑らかな螺旋の幾何学的連続度2(螺旋の上の2点を通り、そこでの方向ベクトルと曲率が一致する)の3次スプラインによる2点エルミート補間が再び、螺旋になることを始めて示した。平面データの持つ形状を保存するスプライン近似について研究を進めた。これまでは、ベゼエ曲線によるものが主流であつたが、得られるグラフの形状、計算の手間や精度の面からスプライン関数(区分的多項式あるいは区分的有理式)が使われるようになってきている。我々は、適度の近似の精度を維持しながら、データの持つ各種の性質(単調性、正値性、凸性等)を保存し、更に不必要な(unwanted)変曲点や特異点(ループと尖点)の現われないような平面データの"当てはめ方"について、研究を行った。(1)これまでに知られている平面データの表現法、特にベゼエ曲線と有理型スプライン関数を利用した場合の比較を『出来るだけ簡単な手間で、出来るだけ正確な値を』の視点から比較をした。(2)3次の有理型スプライン関数上に現われる変曲点と特異点の分布決定。(3)数式処理言語Mathematicaを使用して以下の"cubic/cubic"タイプの曲線上の変曲点と特異点の分布の決定:(4)unwanted or unplannedな変曲点と特異点の消去し、望ましい曲線を得るため計状制御パラメータの選び方。(5)「硬い」微分方程式の数値解法により得られる近似解(平面データとして得られる)への応用を試みている。(6)道路設計、工作機械等に於いて有用な有理型スパイラル曲線(螺旋)が得られるための与えられるデータの条件の選び方。(7)スプライン曲線から一定の距離にあるoffset curveのスプライン曲線による近似とその解析を進めた。本研究ではの外国旅費を使用して,この分野の代表的な研者者のカナダ・マニトバ大学のミーク、ウオルトン両教授との研究打ち合わせ、バンクーバーにおける数値解析研究集会(SciCADE2001, July29-Aug.3)に参加することが出来た。データの当てはめ方への応用として3次の平面曲線上にどのような条件下で特異点(loopとcusp)や変曲点(inflection points)が現われるかを,特に"曲率"の面から,平面上のデータの"出来るだけ自然でかつ出来るだけデータの性質を保存するような"表現法について研究を進めた。数式処理言語のMathematicaとMapleのソフト使って3次の平面曲線がスパイラル言い替えれば螺旋(曲率が単調で特異点や変曲点を含まないので取扱が容易である)になるためのデータの満たすべき実用的な必要十分条件を見つけた。更に,"cubic/cubic"あるいは"cubic/quadraic"のタイプの有理型スプライン関数が,螺旋になるためにデータの満たすべき条件を得た。

Offset curveのスプライン近似を始め,円と直線,交わらない円と円,直線と直線,一方が他方に含まれる二つの円を螺旋で結ぶためのアルゴリズムの開発等これまでに,次のような結果を得た。スプライン関数による情報の可視化に関する2002年3月サウジアラビアのKing Fahd Univ. of Petroleum&Minerals(受理済み)でのWICS 2002,コンピュータグラフィックスに関する2002年7月London大学(投稿中)でのIV02-CAGD以上の二つのシンポジュームでこれらの研究成果を発表する予定である。
心房細動の治療におけるベプリジル血中濃度測定とCYP2D6遺伝子診断の有用性

【目的】心房細動に対する拡大肺静脈隔離アブレーションを施行された患者に、再発予防としてベプリジルが汎用されている。ベプリジルの体内動態には個体間変動が大きいことが知られており、これまでに有効治療濃度域並びに血中濃度と徐脈や心電図QT延長等の副作用との関係について十分な検討がなされていない。本研究では、心房細動に対するアブレーションを施行された患者において、ベプリジルの血中濃度を測定し、血中ベプリジル濃度と有効性・安全性の相関を評価した。【方法】三重大学医学部附属病院においてアブレーション後にベプリジルの投与を受ける患者を対象とし、ベプリジルの血中濃度ならびに心電図、血液生化学的検査をアブレーション前ならびに術後1、3、6ヵ月目に測定する。有効性は心房細動の有無を心電図所見から客観的に評価する。副作用の発現は、QT間隔が0.5秒以上、脈拍が50回/分以下の場合とする。ベプリジルの血中濃度測定は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を使用した。なお本研究は当院倫理委員会の承認を得たうえで実施した。【成果】現在、13例27点の血中濃度を測定したところ、体重当たりの投与量と血中濃度に相関関係は認められなかった。また、血中濃度と洞調律、QT間隔および脈拍に相関関係は認められなかった。今回の結果から、血中濃度に個体間変動が大きいことが確認でき、今後は症例数を増やし、ベプリジルの代謝に関与するCYP2D6の遺伝子多型と血中濃度との相関について調査していく。
越境性大気中PM2.5結合ヒトアルブミンの生体影響とその予防法の開発

チロシンをニトロ化したヒトアルブミン(NO2-hAlb)とPM2.5をマウスに投与した結果、NO2-hAlb単独投与では、気道の好産球の増加を認め、PM2.5を加えることにより好産球数がさらに増加した。さらに、肺組織のPCRによりIL-5、エオタキシン2、muc5ac、muc5bがNO2-hAlb単独で上昇し、PM2.5が加わると相乗的に増加した。NO2-hAlbにはアレルギー性があり、PM2.5の存在でその作用が増強されることが判明した。大気中から粒径0.1mm以下のnanoPMを純粋に大気中から収集することに世界で初めて成功し、PM2.5とnanoPMの電子顕微鏡による形状を比較すると、PM2.5は丸みを帯びた構造物で、nanoPMは、角張った構造物であった。気管支上皮細胞への毒性を透過型電子顕微鏡で検討すると、PM2.5に比しnanoPMは、ミトコンドリア障害が顕著であった。さらに細胞影響を、PCRで検討すると、PM2.5及びnanoPM曝露は、クラスリン関連因子、ミトコンドリアに局在する抗酸化酵素SOD2が有意に発現上昇し、ヒトアルブミン添加でその発現上昇がさらに増強した。PM2.5及びnanoPMは、大気中のヒトアルブミンの存在下、クラスリン受容体を介して細胞内へ侵入し、ミトコンドリア障害を引き起こすことを証明した。このことはPM2.5及びPM2.5に含まれるnanoPMが、大気中の存在するヒトアルブミンと結合し、細胞に侵入しやすくなっていることを世界で初めて証明したことになる。また一方、企業健診受診者の炎症関連バイオマーカーの研究として、チロシンニトロ化ヒトアルブミンと無修飾ヒトアルブミンに対する自己抗体(IgG)を測定した結果、血清中抗体化が高い程、血圧が低い結果となった。ニトロチロシンに対する抗体が、ニトロ化蛋白質を排除している可能性が示唆された。ヒトアルブミンをPM2.5中に発見し、ヒトアルブミンがPM2.5や今回新たに分離されたnanoPMのミトコンドリアを中心とする細胞毒性を増強することが判明したことは、この研究の主な目的の一つを達成しており、今後の細胞内移行の分子的機序や生体内移行機序の解明に重要な鍵となる。大気中からのnanoPMの収集は、世界初なので、細胞を使ったnanoPMの細胞毒性作用に関する詳細な検討が必要であるが、同時に、マウスを用いた全身組織への移行の実験を行う。大気中のヒトアルブミンのニトロ化以外の化学修飾については、免疫沈降により大量のヒトアルブミンを抽出中である。ヒト喘息やアレルギー性鼻炎患者の血清中の、ヒトアルブミン及びニトロ化ヒトアルブミンに対する自己抗体(IgG)の測定は、健診血清の分析結果から血圧や動脈硬化と関連があるため循環器内科を含めて呼吸器内科及び耳鼻科と協議中である。大気中PM2.5におけるヒトアルブミン量の国際都市比較を行い、岡山、北九州、長崎で経時的測定により既存の大気環境汚染物質との関連性を検討し、発生源の特定を行う。PM2.5とヒトアルブミンの相乗的生体作用を、細胞分子レベル、マウス実験で詳細に実験を行うことと並行して、すでに大気中から収集に成功しているnanoPMの成分分析、ヒトアルブミン結合量、ヒトアルブミンとの相乗的生体作用を気管支上皮細胞やマウスを用いて行い、細胞内移行、全身組織への移行機序の解明や、毒性機序の解明を行う。大気中のヒトアルブミンのニトロ化以外の化学修飾については、免疫沈降により大量のヒトアルブミンを抽出中であり、アルギニン、プロリン及びリジンのカルボニル化、メチオニンのスルホシド化を、アミノ酸の変化としてとらえる。さらに、ジメチルアルギニンが、抗体で既に検出されているのでこの定量化を行う。

PM2.5及びnanoPMは、大気中のヒトアルブミンの存在下、クラスリン受容体を介して細胞内へ侵入し、ミトコンドリア障害を引き起こすことを証明した。このことはPM2.5及びPM2.5に含まれるnanoPMが、大気中の存在するヒトアルブミンと結合し、細胞に侵入しやすくなっていることを世界で初めて証明したことになる。また一方、企業健診受診者の炎症関連バイオマーカーの研究として、チロシンニトロ化ヒトアルブミンと無修飾ヒトアルブミンに対する自己抗体(IgG)を測定した結果、血清中抗体化が高い程、血圧が低い結果となった。ニトロチロシンに対する抗体が、ニトロ化蛋白質を排除している可能性が示唆された。ヒトアルブミンをPM2.5中に発見し、ヒトアルブミンがPM2.5や今回新たに分離されたnanoPMのミトコンドリアを中心とする細胞毒性を増強することが判明したことは、この研究の主な目的の一つを達成しており、今後の細胞内移行の分子的機序や生体内移行機序の解明に重要な鍵となる。大気中からのnanoPMの収集は、世界初なので、細胞を使ったnanoPMの細胞毒性作用に関する詳細な検討が必要であるが、同時に、マウスを用いた全身組織への移行の実験を行う。大気中のヒトアルブミンのニトロ化以外の化学修飾については、免疫沈降により大量のヒトアルブミンを抽出中である。ヒト喘息やアレルギー性鼻炎患者の血清中の、ヒトアルブミン及びニトロ化ヒトアルブミンに対する自己抗体(IgG)の測定は、健診血清の分析結果から血圧や動脈硬化と関連があるため循環器内科を含めて呼吸器内科及び耳鼻科と協議中である。大気中PM2.5におけるヒトアルブミン量の国際都市比較を行い、岡山、北九州、長崎で経時的測定により既存の大気環境汚染物質との関連性を検討し、発生源の特定を行う。PM2.5とヒトアルブミンの相乗的生体作用を、細胞分子レベル、マウス実験で詳細に実験を行うことと並行して、すでに大気中から収集に成功しているnanoPMの成分分析、ヒトアルブミン結合量、ヒトアルブミンとの相乗的生体作用を気管支上皮細胞やマウスを用いて行い、細胞内移行、全身組織への移行機序の解明や、毒性機序の解明を行う。大気中のヒトアルブミンのニトロ化以外の化学修飾については、免疫沈降により大量のヒトアルブミンを抽出中であり、アルギニン、プロリン及びリジンのカルボニル化、メチオニンのスルホシド化を、アミノ酸の変化としてとらえる。さらに、ジメチルアルギニンが、抗体で既に検出されているのでこの定量化を行う。
組合せ論的考察を中心とする群の研究

1.単純群をできるだけ初等的かつ自然で統一的に把握するための研究の一環として,研究代表者岩崎は従来の諸研究の一部を整理しながら, 5つのMathieu群に付随する幾何である5つの(Mathieu-)Wittシステムを組合せ論的に扱って結果を得た.即ち,これら5つのシステムは従来大小の2グループに分けて別々に扱われがちであったが,我々の研究では, 5つのシステムをできるだけ統一的かつ初等的に構成・記述した.特に,差型または代表ブロックという概念を導入して,全てのブロックを統一的に記述する簡単な一つの方法を得た.この方法によって,たとえばシステムW_<24>, W_<12>に於いて,与えられた5点を含む唯一のブロックを容易に見つけることができる.また, 5-デザインW_<12>を特別の場合として含む無限クラスの3-デザインを構成し,その全てのブロックの具体的な形も与えた.2.MonsterやConway群などの単純群と保型形式との驚くべき関係が数年前から注目され研究されているが,それに関する興味ある事実を分担者山田は電子計算機を用いて調べた. Dedekindのエータ関数を用いることにより,一般置換に対して,エータ積とその乗法性が定義されるが, 24次の一般置換のうちで, Conwayi群〓と深くかかわる24次の多項式のFrame shapeとよばれるもののエータ積の乗法性を調べた.3.分担者永島は,数理論理学の形式言語理論への応用として,生成文法理論を従来とは異なる観点から形式化し, Hertz・Gentzen流の演繹体系を構築した.また, LISPとその裏付けの帰納関数論との関係を考察し成果を得た.4.分担者宮地は、擬微分作用素のある評価式を与え、それらを用いて、擬微分作用素のL^<P^1空間やHP>間での有界性を詳しく調べた。5.代表者・分担者はそれぞれの専攻分野に関する研究集会に参加して,他大学の研究者と有益な研究交流を行った.1.単純群をできるだけ初等的かつ自然で統一的に把握するための研究の一環として,研究代表者岩崎は従来の諸研究の一部を整理しながら, 5つのMathieu群に付随する幾何である5つの(Mathieu-)Wittシステムを組合せ論的に扱って結果を得た.即ち,これら5つのシステムは従来大小の2グループに分けて別々に扱われがちであったが,我々の研究では, 5つのシステムをできるだけ統一的かつ初等的に構成・記述した.特に,差型または代表ブロックという概念を導入して,全てのブロックを統一的に記述する簡単な一つの方法を得た.この方法によって,たとえばシステムW_<24>, W_<12>に於いて,与えられた5点を含む唯一のブロックを容易に見つけることができる.また, 5-デザインW_<12>を特別の場合として含む無限クラスの3-デザインを構成し,その全てのブロックの具体的な形も与えた.2.MonsterやConway群などの単純群と保型形式との驚くべき関係が数年前から注目され研究されているが,それに関する興味ある事実を分担者山田は電子計算機を用いて調べた. Dedekindのエータ関数を用いることにより,一般置換に対して,エータ積とその乗法性が定義されるが, 24次の一般置換のうちで, Conwayi群〓と深くかかわる24次の多項式のFrame shapeとよばれるもののエータ積の乗法性を調べた.3.分担者永島は,数理論理学の形式言語理論への応用として,生成文法理論を従来とは異なる観点から形式化し, Hertz・Gentzen流の演繹体系を構築した.また, LISPとその裏付けの帰納関数論との関係を考察し成果を得た.4.分担者宮地は、擬微分作用素のある評価式を与え、それらを用いて、擬微分作用素のL^<P^1空間やHP>間での有界性を詳しく調べた。5.代表者・分担者はそれぞれの専攻分野に関する研究集会に参加して,他大学の研究者と有益な研究交流を行った.
中低温イオン液体を用いる真空マグネシウム電解

高温溶融塩を用いるマグネシウム電解製錬は、投入エネルギーの半分が浴の温度維持に消費され効率が小さい。こういった背景から、高温溶融塩に代わる浴を用いた新規プロセスが期待される。Mgは卑な酸化還元電位をもつため、用いる溶媒は還元耐性に優れる必要がある。本研究では脂肪族4級アンモニウムカチオンをもつ疎水性イオン液体TMHA-Tf_2N(trimethyl-n-hexylammonium bis[(trifluoromethyl)sulfonyl]amide)を溶媒とし、さらにイオン液体の難揮発性という特徴を活かし、浴中の水分および酸素を除去するために、真空雰囲気下のプロセス構築を試みた。ここではまず、真空下でラボスケールの金属電析が可能な電解セル(真空電解装置)を設計し、組み立てた。さらに、その装置を用いて真空雰囲気下でのMgの酸化還元挙動を調べた。イオン液体浴を真空雰囲気でも用いることで、電析Mgに酸化をもたらす残留水分を、常時20ppm程度に抑えることに成功した。一方で、プロセス初期に溶存空気によるバブルが発生して電解を妨げるなど、真空雰囲気特有の問題点があることがわかった。真空雰囲気下での純粋なTMHA-Tf_2Nの分極測定から、温度140°Cでの電位窓は約4.4Vと、常温常圧での値(5V以上)よりも狭いことが明らかとなった。マグネシウム塩を溶解させたTMHA-Tf_2Nを用い、温度140°C,電位-2.0V vs.Snで定電位電解を行った結果、作用極として用いたCu板上にマグネシウムを含む析出物が得られた。しかし、X線回折測定では単体の金属Mg由来の回折線は観測されず、マグネシウムがどのような形態で析出しているか判断するには今後さらなる追加実験が必要である。いずれにしても、本研究により真空電解装置の設計製作ができたことから、この装置を用いた他の金属電解へと今後応用範囲を広げる予定である。
表面融解現象を利用した溶鉄生成温度の低温化〜高温ナノテクノロジーへの挑戦

まず,純γFeの表面融解をシミュレートし,その温度依存性および面方位依存性について調査した。このために,(100),(110)及び(111)表面を有する厚さ約88nmのγFeの薄膜モデルに対してMD計算を行った。表面融解層は各面方位において生成すること,また,現実にγFeが存在する温度においても,γFeに表面融解層が生成する可能性があることを示した。次に,Cを2及び4at%固溶するγFeの場合,およびCがγFe表面から拡散(浸炭)する場合について,純γFeと同様の計算を行なった。その結果,Cを固溶したγFeの場合では,(1)温度が上昇するにつれて,Fe表面付近のC濃度は増加するが,CはFeの最表面には存在しないこと,(2)C濃度の増加にともなって表面付近のFe原子の平均二乗変位が大きくなり,表面融解層が生成し,融解の起点となること,また,(3)C濃度の高い薄膜モデルほど,より低温で融解することを明らかにした。さらに,(4)生成した液相とそれに接する固相との界面において,C濃度に大きな差が生じることを見出し,融解がさらに進行するには,この界面付近に固相内部からCが拡散してくる必要があることを見出した。また,浸炭のモデルからは,一定温度において,表面融解層が厚く生成する(110)では,浸炭反応が他の面方位よりも速く進行することがわかった。最後に,以上の知見をもとに,表面融解を利用した溶鉄製造の低温化の可能性ついて検討した。γFe-C系においては,表面融解が融解の低温化に有効に働く粒子径を約10nmとMD計算より見積もった。例えば,このサイズの(110)表面をもつFe粒子にCを接触させることで,ナノ粒子に対して熱力学的に予想される液相線温度よりも40K以上低い温度において溶鉄を製造できる可能性がある。