hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地熱水からのリチウムとホウ素の同時分離回収のためのハイブリッドプロセスの開発

平成30年度は以下の2項の試験研究を行った。(1)連結カラムを用いた地熱水からのリチウムとホウ素の分離回収試験リチウム吸着剤とホウ素吸着剤を充填した吸着分離カラムを連結した2元素同時分離回収プロセスを用いて、地熱水からのリチウムとホウ素を選択的に吸着させ、他の共存元素を排除するシステムの開発に関する研究を行った。実験に使用する地熱水は、岩手県雫石葛根田地熱発電所の地熱水を用いた。具体的には、地熱水よりリチウム吸着カラムとホウ素吸着カラムにリチウムおよびホウ素を選択的に吸着させ、その後、カラムを水洗浄したあと、薄い酸を用いて溶離して濃縮したリチウムとホウ素を含む脱着液を得るプロセスである。このプロセスでの供給液速度、吸着後のカラム洗浄(スクラビング)、溶離についての最適操作条件の探索とその性能評価を行った。(2)バイポーラ電気透析法を用いたリチウムとホウ素の分離回収の基礎試験リチウムとホウ素を含む塩酸酸性溶離液を、陽極室と陰極室とバイポーラ電気透析装置にて電解すると、陰極室から水酸化リチウムの濃厚水溶液を、陽極室からホウ酸の濃厚水溶液を、直接得ることができる。本研究では(1)で回収したリチウムとホウ素を含む脱着液を用いてバイポーラ電気透析装置による電解を行い、水酸化リチウムとホウ酸の生成効率とpHやリチウム濃度、ホウ素濃度、印加電圧との関係を明らかにした。このとき、試料液と陰極液および陽極液の液量比を変化させることによって、生成する水酸化リチウムおよびホウ酸を濃縮することが可能であるので、試料液/陰極液(=陽極液)の液量比を1020倍に変化させ、水酸化リチウムおよびホウ酸の濃縮効果を検討した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1吸着剤を用いた地熱水からのリチウムとホウ素回収の基礎試験リチウム吸着剤としてはλ型二酸化マンガン系吸着剤、ホウ素吸着剤としてはN-メチルグルカミンを官能基とする吸着剤を用いて、地熱水からのリチウムとホウ素の吸着平衡実験を行い、地熱水中に共存するナトリウムやカリウム、シリカ、ヒ素などに対する吸着剤のリチウムとホウ素の吸着特性や選択性について定量的評価を行った。実験に使用する地熱水は、大分県別府鉄輪温泉および岩手県の葛根田地熱発電所の地熱水を用いた。2連結カラムを用いた地熱水からのリチウムとホウ素の分離回収試験リチウム吸着剤とホウ素吸着剤を充填した吸着分離カラムを連結し、リチウム吸着カラムとホウ素吸着カラムにリチウムおよびホウ素を選択的に吸着させ、その後、カラムを水洗浄したあと、薄い酸を用いて溶離して濃縮したリチウムとホウ素を含む脱着液を得るプロセスを開発した。3バイポーラ電気透析法を用いたリチウムとホウ素の分離回収の基礎試験リチウムとホウ素を含む塩酸酸性溶離液を、陽極室と陰極室とバイポーラ電気透析装置にて電解すると、陰極室から水酸化リチウムの濃厚水溶液を、陽極室からホウ酸の濃厚水溶液を、直接生成することができる。本研究では、バイポーラ電気透析の基礎研究として、塩化リチウムとホウ酸を希塩酸に溶解した水溶液を用いてバイポーラ電気透析装置による電解を行い、水酸化リチウムとホウ酸の生産効率とpHやリチウム濃度、ホウ素濃度、電圧、電流との関係を明らかにした。当初平成29年度に予定していた研究実施計画の3項目すべてを実施しており、おおむね順調に実験結果を積み上げることができた。ただし、当初使用を予定していた大分県の八丁原地熱発電所の地熱水が、昨年4月に発生した熊本地震の影響(被害)により、八丁原地熱発電所の地熱水の供給が不可能となった。そこで、急遽東北自然エネルギー株式会社の協力を得られ、岩手県の葛根田地熱発電所の地熱水を供給いただき、実験を遂行することができた。また、大分県別府鉄輪温泉の地熱水は、鬼山地獄のご協力で地熱水を供給いただき実験を遂行することができた。また、この地熱水サンプルの供給によって、次年度の実験で使用する地熱水の確保を行うことができた。平成29年度は、以下の2項の試験研究を行った。1.連結カラムを用いた地熱水からのリチウムとホウ素の分離回収試験リチウム吸着剤とホウ素吸着剤を充填した吸着分離カラムを連結した2元素同時分離回収プロセスを用いて、地熱水からのリチウムとホウ素を選択的に吸着させ、他の共存元素を排除するシステムについて研究した。実験に使用する地熱水は、岩手県葛根田地熱発電所の地熱水を用いた。具体的には、地熱水よりリチウム吸着カラムとホウ素吸着カラムにリチウムおよびホウ素を選択的に吸着させ、その後、カラムを水洗浄したあと、薄い酸を用いて溶離して濃縮したリチウムとホウ素を含む脱着液を得た。2.バイポーラ

電気透析法を用いたリチウムとホウ素の分離回収の基礎試験リチウムとホウ素を含む塩酸酸性溶離液を、陽極室と陰極室とバイポーラ電気透析装置にて電解すると、陰極室から水酸化リチウムの濃厚水溶液を、陽極室からホウ酸の濃厚水溶液を、直接得ることができる。ここでは、まずその基礎研究として、ホウ酸リチウムを溶解した水溶液を用いてバイポーラ電気透析装置による電解を行い、水酸化リチウムとホウ酸の生産効率とpHやリチウム濃度、ホウ素濃度、電圧、電流との関係を明らかにした。このとき、試料液と陰極液および陽極液の液量比{試料液/陰極液(=陽極液)}の液量比を変化させ、水酸化リチウムおよびホウ酸の濃縮効果を明らかにした。当初平成29年度に予定していた研究実施計画の2項目すべてを実施しており、おおむね順調に実験結果を積み上げることができた。地熱水は、東北自然エネルギー株式会社の協力を得られ、岩手県の葛根田地熱発電所の地熱水を供給していただき、実験を遂行しているが、この地熱水サンプルの供給によって、次年度の実験で使用する地熱水の確保を行うことができた。平成30年度は以下の2項の試験研究を行った。(1)連結カラムを用いた地熱水からのリチウムとホウ素の分離回収試験リチウム吸着剤とホウ素吸着剤を充填した吸着分離カラムを連結した2元素同時分離回収プロセスを用いて、地熱水からのリチウムとホウ素を選択的に吸着させ、他の共存元素を排除するシステムの開発に関する研究を行った。実験に使用する地熱水は、岩手県雫石葛根田地熱発電所の地熱水を用いた。具体的には、地熱水よりリチウム吸着カラムとホウ素吸着カラムにリチウムおよびホウ素を選択的に吸着させ、その後、カラムを水洗浄したあと、薄い酸を用いて溶離して濃縮したリチウムとホウ素を含む脱着液を得るプロセスである。このプロセスでの供給液速度、吸着後のカラム洗浄(スクラビング)、溶離についての最適操作条件の探索とその性能評価を行った。(2)バイポーラ電気透析法を用いたリチウムとホウ素の分離回収の基礎試験リチウムとホウ素を含む塩酸酸性溶離液を、陽極室と陰極室とバイポーラ電気透析装置にて電解すると、陰極室から水酸化リチウムの濃厚水溶液を、陽極室からホウ酸の濃厚水溶液を、直接得ることができる。本研究では(1)で回収したリチウムとホウ素を含む脱着液を用いてバイポーラ電気透析装置による電解を行い、水酸化リチウムとホウ酸の生成効率とpHやリチウム濃度、ホウ素濃度、印加電圧との関係を明らかにした。このとき、試料液と陰極液および陽極液の液量比を変化させることによって、生成する水酸化リチウムおよびホウ酸を濃縮することが可能であるので、試料液/陰極液(=陽極液)の液量比を1020倍に変化させ、水酸化リチウムおよびホウ酸の濃縮効果を検討した。次年度は、本年度に開発してきた「地熱水からのリチウムとホウ素の同時分離回収のためのハイブリッドプロセス」に関する研究として、実地熱水を用いて、1連結カラムを用いた地熱水からのリチウムとホウ素の分離回収試験リチウム吸着剤とホウ素吸着剤を充填した吸着分離カラムを連結した2元素同時分離回収プロセスを用いて、地熱水からのリチウムとホウ素を選択的に吸着させ、他の共存元素を排除するシステムを開発する。実験に使用する地熱水は、大分県別府鉄輪温の地熱水を用いる。このプロセスでの供給液速度、吸着後のカラム洗浄(スクラビング)、溶離についての最適操作条件の探索とその性能評価を行う。2バイポーラ電気透析法を用いたリチウムとホウ素の分離回収の基礎試験リチウムとホウ素を含む塩酸酸性溶離液をのバイポーラ
基底膜部コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの産生細胞とその産生調節機序の研究

1.培養表皮細胞による基底膜部コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(BM-CSPG)のin vitroでの産生に関して以下の実験結果が得られた。A)培養表皮細胞はin vitroでBM-CSPGのmRNAを発現している。これは培養表皮細胞より抽出したtotal RNAだけでなく、purifyされたmRNAを用いたnorthern blot法でも証明された。B)BM-CSPG mRNAの発現は細胞をTGF-β(β_1β_3),TNF-αなどのcytokineで処理しても質・量のどちらにおいても変化がなかった。C)培養表皮細胞のcell extroct及び培養上清を用いてimmunoblot法およりimmunoprecipitotion法でタンパクlevelでのBM-CSPG産生を検索したが、どちらの方法でも培養表皮細胞によるBM-CSPG産生は同定できなかった。D)基底膜部ヘパラン硫酸プロテオグリカンであるperlecanの培養表皮細胞による産生はタンパクlevelで同定でき、TGF-β_1によりup-regulateされることが証明された。これは、BM-CSPGとperlecanは異なるメカニズムでその産生がコントロールされていることを示唆し興味深い。2.培養表皮細胞および正常ラット皮膚についてin situ hybridization法でBM-CSPG mRNAの発現を調べたが、いずれの場合にもBM-CSPG mRNAの発現は同定されなかった。3.nude rat(ヌードラット)に培養ヒト有棘細胞癌細胞を皮内注射し、腫瘍塊を作り、その腫瘍細胞塊周囲基底膜部におけるBM-CSPGの存在を抗ラットBM-CSPG抗体を用いた蛍光抗体法で調べた。BM-CSPGは腫瘍細胞周囲基底膜部に線状に局在していた。我々が用いた抗BM-CSPG抗体はラット特異的でヒトの皮膚は全く染色されないのでこの実験系で腫瘍細胞周囲に認められたBM-CSPGはラット真皮由来と考えられる。このことはin vivoでは、表皮細胞だけでなく(J Invest Permatol,106,531-537,1996),真皮成分もBM-CSPGを産生しうることを示している。
応力腐食割れ初生・進展過程のイオン局在化分布測定とAFM微視観察

イオン局在化分布を測定するためのシステムとして微小Pt電極(電極先端直径:20μm)を方形波を用いてアノードとカソード方向に繰返し分極することにより,同一電極を用いて塩素イオン濃度と水素イオン濃度分布を同時に測定できるChronoamperometric Mode測定が可能なシステムを開発した。これを用いて応力腐食割れの起点として極めて重要である腐食ピットの内部と外部の溶液性状(pH,Cl^-イオン濃度)を測定できることを確認し,孔食内部ではイオンの局在化が生じていることを示した。併せて,高強度鋼のSCCき裂進展過程のその場AFM観察を実施して,SCCき裂進展機構について考察を加えた。さらに,基本的な環境ぜい化特性を把握するために,高強度P/M系Al-Zn-Mg合金とTi-6Al-4V合金の低サイクルの大変動応力下のき裂進展特性について検討するとともに,SiCウィスカ強化Al合金のき裂発生と強度特性に及ぼす組合せ応力の影響について検討した。併せて,環境ぜい化損傷の初生過程を原子間力顕微鏡を用いて詳細に観察し,環境ぜい化損傷の初生過程の機構解明に原子間力顕微鏡が極めて有用であることを示した。本年度は,イオン局在化分布を測定するためのシステムとして市販の微小Pt電極(電極先端直径:20μm)および自作した微小Pt電極を保持時間50msの方形波を用いてアノードとカソード方向に分極することにより,同一電極を用いて塩素イオン濃度と水素イオン濃度分布を同時に測定できるChronoamperometric Mode測定が可能なシステムを開発・改良した。これを用いて腐食ピットの内部と外部の溶液性状(pH,Cl-イオン濃度)を測定できることを確認し,イオン選択性電極との比較を行った。併せて,基本的腐食特性と応力腐食割れ特性を明らかにするため,超高強度P/M系Al-Zn-Mg合金とTi-6Al-4V合金の低サイクルの大変動応力下のき裂進展特性について検討した。ここでは,特に環境効果として,乾燥空気を参照環境として,3.5%NaCl水溶液の影響とき裂採取方向の影響を検討した。併せて,微小機械要素として,近年注目を集めているSi単結晶微小機械要素を対象として,破壊特性に及ぼす水環境の影響について検討し,水環境中では破壊強度が低下することを明らかにするとともに,原子間力顕微鏡を用いてナノメータオーダの表面損傷を検討した結果,水環境中ではナノメータオーダの局部腐食部が生じるとともに,その局部腐食領域に(111)面に沿った深さ十数nmオーダのき裂状損傷が,環境と動的応力の相乗効果により生じていることが示し,原子間力顕微鏡観察の有用性を明らかにした。昨年度に引き続いて,イオン局在化分布を測定するためのシステムとしての市販の微小Pt電極(電極先端直径:20μm)および自作した微小Pt電極を保持時間50msの方形波を用いてアノードとカソード方向に分極することにより,同一電極を用いて塩素イオン濃度と水素イオン濃度分布を同時に測定できるChronoamperometric Mode測定とイオン選択性電極を用いて,局部腐食に伴うイオンの局在化分布を測定した。今年度は試料の電位を孔食電位に上げたのち、自然電位よりも高いある電位にまで下げ、ある一定時間保持することにより,任意の大きさの腐食ピットを作成する手法を新たに確立し,この腐食ピットを対象として、ピット内部および近辺のイオン濃度の測定を実施し,孔食内部ではイオンの局在化を生じていることを確認した。併せて,高強度鋼の一定持続荷重下のSCCき裂進展過程のAFMその場観察を実施し,表面で観察したSCCき裂の形状は内部で先行するき裂の影響を受けること,また,その影響は応力拡大係数が大きくなると小さくなることを示した。さらに,基本的腐食特性と動的応力下の応力腐食割れ特性を明らかにするため,超高強度ステンレス鋼,Ti-6Al-4V合金の低サイクルの大変動応力下のき裂進展特性に及ぼす環境と内部水素の影響について検討するとともに,腐食環境中におけるSiCウイスカ強化Al合金のき裂発生と強度特性に及ぼす組合せ応力の影響について検討した。
生物学的特性に基づくE1A遺伝子導入を用いた上皮性卵巣癌抗癌剤耐性克服の試み

近年増加傾向にある卵巣明細胞腺癌(CCC)はHER-2が過剰発現しており,その化学療法低感受性との関連が示唆されている.またCCCはp53変異の頻度が低いことが知られている.一方,アデノウイルス5型EIA蛋白は,HER-2発現を抑制するとともに,p53を安定化し殺細胞作用を示す.また,癌性腹膜炎は遺伝子治療の至適標的と考えられる.本研究では,CCCに対するアデノウイルスEIA遺伝子治療の有効性を明らかにすることを目的とした.Ad.ElA(+)はアポトーシスを誘導し細胞増殖を著明に抑制した.一方,ElA遺伝子導入後にp53,Baxおよび活性化Caspase 9蛋白発現が増加した.p53 siRNAはElA遺伝子導入によるアポトーシスならびに上記蛋白の発現を抑制した.癌性腹膜炎モデルにおいて,腫瘍組織内ElAおよびp53蛋白発現はAd.ElA(+)投与でのみ観察された.Ad.ElA(+)投与群の生存率は無投与対照群およびコントロールウイルス投与群に比して有意に高かった.以上の成績から,卵巣明細胞腺癌に対するElA遺伝子治療の有効性が示されるとともに,その作用機序にはp53依存性アポトーシスが関与していることが示唆された.近年増加傾向にある卵巣明細胞腺癌(CCC)はHER-2が過剰発現しており,その化学療法低感受性との関連が示唆されている.またCCCはp53変異の頻度が低いことが知られている.一方,アデノウイルス5型EIA蛋白は,HER-2発現を抑制するとともに,p53を安定化し殺細胞作用を示す.また,癌性腹膜炎は遺伝子治療の至適標的と考えられる.本研究では,CCCに対するアデノウイルスEIA遺伝子治療の有効性を明らかにすることを目的とした.Ad.ElA(+)はアポトーシスを誘導し細胞増殖を著明に抑制した.一方,ElA遺伝子導入後にp53,Baxおよび活性化Caspase 9蛋白発現が増加した.p53 siRNAはElA遺伝子導入によるアポトーシスならびに上記蛋白の発現を抑制した.癌性腹膜炎モデルにおいて,腫瘍組織内ElAおよびp53蛋白発現はAd.ElA(+)投与でのみ観察された.Ad.ElA(+)投与群の生存率は無投与対照群およびコントロールウイルス投与群に比して有意に高かった.以上の成績から,卵巣明細胞腺癌に対するElA遺伝子治療の有効性が示されるとともに,その作用機序にはp53依存性アポトーシスが関与していることが示唆された.近年増加傾向にある卵巣明細胞腺癌(CCC)はHER-2が過剰発現しており,その化学療法低感受性との関連が示唆されている.またCCCはp53変異の頻度が低いことが知られている.一方,アデノウイルス5型E1A蛋白は,HER-2発現を抑制するとともにp53を安定化し殺細胞作用を示す.本研究では,CCCに対するアデノウイルスE1A遺伝子治療の有効性を明らかにすることを目的とした。以上の成績から,卵巣明細胞腺癌に対するE1A遺伝子治療の有効性が示されるとともに,その作用機序にはp53依存性アポトーシスが関与していることが示唆された.現在,卵巣漿液性腺癌およびCCC由来細胞株を用いて,E1A遺伝子導入と抗癌剤(パクリタキセル,シスプラチン等)との併用効果を検索中である.近年増加傾向にある卵巣明細胞腺癌(CCC)はHER-2が過剰発現しており,その化学療法低感受性との関連が示唆されている.またCCCはp53変異の頻度が低いことが知られている.一方,アデノウイルス5型E1A蛋白は,HER-2発現を抑制するとともに,p53を安定化し殺細胞作用を示す.また,癌性腹膜炎は遺伝子治療の至適標的と考えられる.本研究では,CCCに対するアデノウイルスE1A遺伝子治療の有効性を明らかにすることを目的とした.Ad.E1A(+)はアポトーシスを誘導し細胞増殖を著明に抑制した.一方,E1A遺伝子導入後にp53,Baxおよび活性化Caspase 9蛋白発現が増加した.p53 siRNAはE1A遺伝子導入によるアポトーシスならびに上記蛋白の発現を抑制した.癌性腹膜炎モデルにおいて,腫瘍組織内E1Aおよびp53蛋白発現はAd.E1A(+)投与でのみ観察された.Ad.E1A(+)投与群の生存率は無投与対照群およびコントロールウイルス投与群に比して有意に高かった.以上の成績から,卵巣明細胞腺癌に対するE1A遺伝子治療の有効性が示されるとともに,その作用機序にはp53依存性アポトーシスが関与していることが示唆された.現在,卵巣漿液性腺癌およびCCC由来細胞株を用いて,E1A遺伝子導入と抗癌剤(パクリタキセル,シスプラチン等)との併用効果を検討中である近年増加傾向にある卵巣明細胞腺癌(CCC)はHER-2が過剰発現しており,その化学療法低感受性との関連が示唆されている.またCCCはp53変異の頻度が低いことが知られている.

一方,アデノウイルス5型E1A蛋白は,HER-2発現を抑制するとともに,p53を安定化し殺細胞作用を示す.また,癌性腹膜炎は遺伝子治療の至適標的と考えられる.本研究では,CCCに対するアデノウイルスE1A遺伝子治療の有効性を明らかにすることを目的とした.Ad.E1A(+)はアポトーシスを誘導し細胞増殖を著明に抑制した.一方,E1A遺伝子導入後にp53,Baxおよび活性化Caspase9蛋白発現が増加した.p53 siRNAはE1A遺伝子導入によるアポトーシスならびに上記蛋白の発現を抑制した.癌性腹膜炎モデルにおいて,腫瘍組織内E1Aおよびp53蛋白発現はAd.E1A(+)投与でのみ観察された.Ad.E1A(+)投与群の生存率は無投与対照群およびコントロールウイルス投与群に比して有意に高かった.以上の成績から,卵巣明細胞腺癌に対するE1A遺伝子治療の有効性が示されるとともに,その作用機序にはp53依存性アポトーシスが関与していることが示唆された.
粘弾性相分離の機構解明とその普遍性の検証

我々は、高分子溶液系のような大きな分子と小さな分子を混ぜた混合系において、これまでに知られている相分離様式では説明できないまったく新しいタイプの相分離現象を見出し、実験・数値シミュレーション両面から研究を行ってきた。本研究では、粘弾性相分離における過渡的ゲルの形成という点に着目し、2つの異なる数値シミュレーション手法を用いて研究を行った。(1)過渡的ゲル状態がどのようにしてできるかを調べるため、最も単純な動的非対称系であるコロイド分散系の凝集過程について研究を行った。コロイド分散系の凝集過程において、あまり考慮されていなかった粒子間の流体力学的効果を取り入れるべく、新しい数値シミュレーション法を開発し、研究を行ったところ、流体力学的効果を含まないシミュレーションでは、局所的に凝集エネルギーを得するようクラスター状になるが、流体力学的効果を考慮した場合には粒子は数珠状に連結し、その結果、同じ粒子系であっても、低い濃度で凝集構造はネットワーク構造(過渡的ゲル)を形成することが分かった。(2)この過渡的ゲル状態をその長さに依存した確率で切断するバネを用いてモデル化し、粘弾性相分離の構造発展の様子を調べた。その結果、粘弾性相分離特有の相分離構造は、2つのパラメータによって特徴付けられることが分かった。1つめは核生成頻度と個々のドロップレットの成長速度に関するもので、2つめはドロップレットの異方的な形状に関するものである。核生成頻度が高い場合には、個々のドロップレットが成長する前に周囲の影響を受けるため、その結果できるネットワーク構造は密で均一である。一方、核生成頻度が低い場合には、ネットワーク構造は粗く多分散的になる。バネが外力に対して脆い場合には、マトリックス相の弾性変形を減らすよう、ドロップレットは亀裂状になる傾向があり、丈夫な場合には、応力集中を分散させるよう球状になる。我々は、高分子溶液系のような大きな分子と小さな分子を混ぜた混合系において、これまでに知られている相分離様式では説明できないまったく新しいタイプの相分離現象を見出し、高分子系においてはいくつかの系で既にこの現象の普遍性を確認している。粘弾性相分離の本質的な起源が成分間の動的な非対称性にあるという我々の主張が正しければ、最も単純な動的に非対称な系といえるコロイド分散系においても同様に、粘弾性相分離が観察されるはずであると考え、コロイド分散系の凝集過程の構造形成ダイナミクスを観察した。試料として、蛍光ポリスチレンラテックス粒子を用い、今回の実験では、透析膜を利用した独自のサンプルセルを作成した。このセルによりコロイド溶液中に徐々に塩を添加することができ、コロイド分散系の凝集過程を初期段階から観察することに成功した。また、三次元系における構造形成のダイナミクスを観察するために、1秒以内で三次元像を得ることができる高速レーザ走査型共焦点顕微鏡を開発し、これを用いて研究を行なった。一般的にコロイドの凝集過程は、粒子の拡散運動によって支配されるDLCA機構などによって記述することができると考えられてきたが、本研究で得られた凝集の振る舞いは、それらの予測する挙動と大きく異なるものであった。凝集初期において、コロイド粒子の濃度はO.25v%と極めて低いにも関わらず、凝集構造はネットワークを形成し、そのネットワークがちぎれることにより次第に凝集構造は粗大化していく。我々は、この振る舞いが高分子系で観測している粘弾性相分離初期における過渡ゲルの形成とその破壊による構造形成過程と同様のものであり、我々の提唱する粘弾性相分離の普遍性を示すものと考えている。また、このことはネットワーク構造を利用した粒子系による新しい機能性複合材料の開発の可能性を示すものと期待している。
少年司法における調査・鑑別と処遇との連携状況についての分析

平成30年度の研究の主たる取り組みは、平成29年度から引き続き、少年鑑別所法のもとでの鑑別処遇の在り方、とりわけ「法務省式ケースアセスメントツール」を基軸とした鑑別の現状確認と、少年鑑別所法および少年院法のもとでの処遇の実情を確認することに努めたことである。本年度特に力を入れて取り組んだ研究は、「法務省式ケースアセスメントツール」を基軸とした鑑別・調査と処遇との連続的・体系的運用の実施状況を分析するための基礎的知識の修得のため、犯罪者処遇領域における心理的アセスメントおよび精神医療におけるアセスメントと処遇(治療)の関係に関する文献収集および精神科医および心理学研究者に対する同テーマについての聞き取り調査である。これに基づき、心理学・精神医学の領域におけるリスクアセスメント・ケースマネージメントについての現水準の理解、現代精神医学におけるEBP(Evidence-Based Practices)に基づく治療の実践についての理解を深めることが出来た。このほか、矯正実務家による新少年院法・少年鑑別所法の運用についての報告論文の収集に努めたほか、矯正職員に対する少年院および少年鑑別所における処遇と鑑別の取り組みについての聞き取り調査を実施した。本年度取り組んだ研究を通じ、本件課題研究のとりまとめに際しては、当初は多摩少年院および八王子少年鑑別所の職員により業務が開始され、現在は矯正研修所内に担当部門が組織されて実施されている少年鑑別・矯正についての効果検証業務の分析も必要不可欠であることを認識するとともに、効果検証作業自体に対する外部的評価の枠組みの構築についての提言も求められてくるとの認識を得ることとなった。本課題研究の進展状況としては、まず、少年鑑別所の理解および新少年院法の理解という点については、文献収集や矯正職員に対する調査等の取り組みにより、概ね順調に研究を進めることが出来ている。また、「法務省式ケースアセスメントツール」を用いた鑑別および処遇の実態調査については、当該制度についての文献収集および研究を通じて内容の理解に取り組むとともに、心理学・精神医学分野についてのリスク・マネジメント研究およびケース・マネジメント研究についての理解を深めるために、文献収集および心理学研究者および精神科医に対する調査に取り組み、少年矯正のおける鑑別と処遇の連続性を理解するための基礎となる行動科学分野におけるアセスメントについての基本理解を深めることが出来ている。しかし、平成30年度までに取り組んできた少年鑑別所側における再鑑別の実施状況についての調査および少年院における再鑑別の結果をふまえた個人別処遇計画の見直し状況についての調査については、少年矯正全体における当該制度についての取り組み状況を確認するためには、まだまだ事例および情報を増やしていく必要があると感じている。研究最終年度である令和元年度の研究計画としては、本研究課題の取りまとめとして、本研究課題の研究目的である、1「法務省式ケースアセスメントツール」の内容の適正性および機能検証、および2個人別矯正教育計画の見直しのための再鑑別の場面において、「法務省式ケースアセスメントツール」を基軸とした、処遇と鑑別の連続的・体系的運用についての現状分析についての報告書を作成することが目標となる。しかし、上述の通り、少年鑑別所における再鑑別の実施状況についての調査および少年院側における再鑑別の結果をふまえた個人別処遇計画の見直し状況についての調査については、少年矯正全体における当該制度についての取り組み状況を確認するためには、まだまだ事例および情報を増やしていく必要があると感じられることから、令和元年度も引き続き、「法務省式ケースアセスメントツール」の内容理解および運用状況についての調査に取り組むべく、少年矯正職員等への調査の実施を継続していく予定である。また、これまでに取り組んだ研究を通じ、本件課題研究のとりまとめに際しては、当初は多摩少年院および八王子少年鑑別所の職員により業務が開始され、現在は矯正研修所内に担当部門が組織されて実施されている少年鑑別・矯正についての効果検証業務の分析も必要不可欠であることを認識するとともに、効果検証作業自体に対する外部的評価の枠組みの構築についても検討課題としたい。本研究は、平成24年の「再犯防止に向けた総合対策」等の展開により、少年司法においても、明確に、実証的な犯罪学研究の成果をふまえた対策が求められるようになっており、少年法学においても、研究方法論として、実証的・機能的研究方法の活用の在り方の模索が求められていることをふまえ、少年司法における「法務省式ケースアセスメントツール」を基軸とした鑑別・調査と処遇との総合的・体系的連携を模索するため、同ツールの機能検証と再鑑別の場面における処遇と鑑別の連携についての現状分析に取り組むことを研究内容としている。平成29年度には、非行少年の矯正処遇に取り組む前提となる「個々の少年の特性」分析を行うために、再非行等に密接に関連する調査項目を少年鑑別所の心理技官が面接や鑑別資料に基づいて評定することにより、少年の再非行の可能性と教育上の必要性を定量的に把握するために、我が国独自のアセスメントツールとして開発された「法務省式ケースアセスメントツール」の内容の適正性および機能について、犯罪学分野における非行少年特性研究の成果をふまえての検証作業に取り組んだ。具体的な研究方法としては、これまでの犯罪学分野における少年非行および少年再非行研究において取り組まれてきた少年特性把握研究である、非行予測研究、リスクアセスメント研究についての国内外の研究の展開を時系列的および方法論的観点から再整理を行うほか、近時関心が広まっている展望的視点からの評価項目も含む再犯(再非行)研究の成果についての現状分析にも取り組み、非行少年の特性把握についての評価研究の現水準に照らして、「法務省式ケースアセスメントツール」の内容の検証に取り組んだ。また、「法務省式ケースアセスメントツール」の内容および運用状況の理解をに取り組むために、鑑別技官や法務教官へのインタビュー調査も実施した。

上記のように、の平成29年度には、また、「法務省式ケースアセスメントツール」の内容および運用状況の理解をに取り組むために、鑑別技官や法務教官へのインタビュー調査を実施した。この聞き取り調査については、一応、当初ある程度の成果を達成できたと思われる。しかし、もう少し調査対象者数を増やすべきとも思われ、この点については、今後も可能な限り、追加実施をしていきたい。平成30年度の研究の主たる取り組みは、平成29年度から引き続き、少年鑑別所法のもとでの鑑別処遇の在り方、とりわけ「法務省式ケースアセスメントツール」を基軸とした鑑別の現状確認と、少年鑑別所法および少年院法のもとでの処遇の実情を確認することに努めたことである。本年度特に力を入れて取り組んだ研究は、「法務省式ケースアセスメントツール」を基軸とした鑑別・調査と処遇との連続的・体系的運用の実施状況を分析するための基礎的知識の修得のため、犯罪者処遇領域における心理的アセスメントおよび精神医療におけるアセスメントと処遇(治療)の関係に関する文献収集および精神科医および心理学研究者に対する同テーマについての聞き取り調査である。これに基づき、心理学・精神医学の領域におけるリスクアセスメント・ケースマネージメントについての現水準の理解、現代精神医学におけるEBP(Evidence-Based Practices)に基づく治療の実践についての理解を深めることが出来た。このほか、矯正実務家による新少年院法・少年鑑別所法の運用についての報告論文の収集に努めたほか、矯正職員に対する少年院および少年鑑別所における処遇と鑑別の取り組みについての聞き取り調査を実施した。本年度取り組んだ研究を通じ、本件課題研究のとりまとめに際しては、当初は多摩少年院および八王子少年鑑別所の職員により業務が開始され、現在は矯正研修所内に担当部門が組織されて実施されている少年鑑別・矯正についての効果検証業務の分析も必要不可欠であることを認識するとともに、効果検証作業自体に対する外部的評価の枠組みの構築についての提言も求められてくるとの認識を得ることとなった。本課題研究の進展状況としては、まず、少年鑑別所の理解および新少年院法の理解という点については、文献収集や矯正職員に対する調査等の取り組みにより、概ね順調に研究を進めることが出来ている。また、「法務省式ケースアセスメントツール」を用いた鑑別および処遇の実態調査については、当該制度についての文献収集および研究を通じて内容の理解に取り組むとともに、心理学・精神医学分野についてのリスク・マネジメント研究およびケース・マネジメント研究についての理解を深めるために、文献収集および心理学研究者および精神科医に対する調査に取り組み、少年矯正のおける鑑別と処遇の連続性を理解するための基礎となる行動科学分野におけるアセスメントについての基本理解を深めることが出来ている。
味覚情報伝達・処理機構の解明を目指した経シナプス性トレーサーの改良とその利用

われわれが感じる5つの基本味の味情報がどのように神経伝達されて処理されるかという味覚情報のコーディング機構は不詳である。本研究では、新規に開発した経シナプス性トレーサー・トランスジーンによって実現された2経路の神経回路可視化技術を用いて、味覚情報のコーディング機構の一端を解明することを目指した。4種の味蕾細胞を起点とする神経回路を可視化に成功し、それら神経回路の関係を味神経のレベルで明らかにした。本申請研究では、12種以上の細胞を起点とする情報伝達・処理神経回路の可視化を実現する新規の経シナプス性トレーサー・トランスジーンをメダカを用いて開発し、2新規トレーサーを用いて、2種以上の基本味の情報伝達・処理経路を区別して可視化し、各経路の相関を明らかにすることを最終目標としている。本年度は以下の成果を得た。1.新規の経シナプス性トレーサー・トランスジーンの機能評価-前課題において新規開発した経シナプス性トレーサー・トランスジーンの詳細な機能評価を行うため、メダカPLCb2プロモーター制御下で経シナプス性トレーサー・トランスジーンを発現するトランスジェニック(Tg)メダカを系統化した。系統化したTgメダカの組織切片に対するin situハイブリダイゼーション(ISH)および免疫組織染色(IHC)を行い、味蕾標的細胞での各トレーサーmRNA・タンパク質の発現を観察・比較した。味蕾での経シナプス性トレーサーmRNA・タンパク質の染色強度はほとんど差がみられなかった。また、味神経細胞でのトレーサータンパク質の染色強度についても差がみられなかった。一方、新規の経シナプス性トレーサータンパク質は高次中枢への輸送量が少ないことが示唆された。2.メダカの基本味情報伝達・処理神経回路の相関関係の解明-メダカ味蕾の各細胞種に異なる経シナプス性トレーサー・トランスジーンを発現するTgメダカを作出し、系統化した。系統化したTgメダカを交配し、二重Tgメダカの作出を行った。本研究では、12種以上の細胞を起点とする情報伝達・処理神経回路の可視化を実現する新規の経シナプス性トレーサー・トランスジーンをメダカを用いて開発し、2新規トレーサーを用いて、2種以上の基本味の情報伝達・処理経路を区別して可視化し、各経路の相関を明らかにすることを最終目標としている。メダカ味蕾細胞の1つの細胞種特異的に発現誘導を可能なプロモーターを取得した。複数種の味蕾細胞それぞれに異なる経シナプス性トレーサーを発現するトランスジェニック(Tg)メダカ系統を作出した。それらを交配し、二重Tgメダカを作出した。これらの二重Tgメダカに対し二重IHCを行い、トレーサーの味蕾での発現および味神経への輸送を解析した。この解析によって2種の味蕾細胞を起点とした神経回路の関係性を明らかにすることに成功した。具体的には、味蕾において、tas1r1はplcb22発現細胞の一部に発現する。plcb2:トレーサーA x tas1r1:トレーサーBの二重Tgメダカの味神経において、トレーサーB陽性細胞はトレーサーA陽性細胞の一部であることが観察された。また、plcb2:トレーサーA x tas1r1:トレーサーCの二重Tgメダカの味神経において、トレーサーC陽性細胞はトレーサーA陽性細胞の一部であることが観察された。これらの結果から、解析系が想定通りの神経回路解析系として機能することが示された。続いて、味蕾において別々の細胞集団に発現する遺伝子プロモーターを用いて、これらの味蕾細胞を起点とした神経回路の関係性を明らかにした。当初計画では、マウスにおいて、味覚関連遺伝子プロモーターを用いて、開発した新規経シナプス性トレーサー・トランスジーンを味蕾細胞に発現させて、神経回路の関係性を解析することを計画していた。しかし、味覚関連遺伝子が味蕾細胞以外にも、腸管や気管(Avou et al., 2015)、更には、脳中枢神経や味神経にも発現していることが報告されたため(Voigt et al., 2015)、計画を変更することにした。別の課題研究でも取り組むウイルス感染による遺伝子導入によって、これらの問題を回避できると考えている。また、メダカでの解析によって、開発した新規経シナプス性トレーサー・トランスジーンが既存の経シナプス性トレーサー・トランスジーンtWGAと異なり、1シナプスのみを輸送される可能性が高いことが示された。この性質は神経回路解析に有用である。われわれが感じる5つの基本味の味情報は末梢の味蕾では別々の細胞集団で受容されることが明らかになってきた。一方、受容された味情報の神経伝達・中枢での認識という味覚情報のコーディング・デコーディング機構は不詳である。本申請研究では、12種以上の細胞を起点とする情報伝達・処理神経回路の可視化を実現する新規の経シナプス性トレーサー・トランスジーンをメダカを用いて開発し、2新規トレーサーを用いて、2種以上の基本味の情報伝達・処理経路を区別して可視化し、各経路の相関を明らかにすることを最終目標として行った。昨年度までに、神経回路を独立して可視化するツールとして、これまでに報告のなかった2種のトレーサー・トランスジーンの開発に成功した。

また、メダカの複数種の味蕾細胞に外来遺伝子発現を誘導可能なプロモーター配列の取得に成功した。本年度は、これらのツールを組み合わせ、メダカにおける複数種の味覚神経回路の関係性の解析を行った。その結果、旨味vs苦味、旨味+苦味vs酸味の神経回路の関係性を味蕾に投射する味神経のレベルで明らかにすることに成功した。この結果と、すでに報告のある味神経の味覚応答様式の情報と組み合わせて考察することによって味覚情報のコーディング・デコーディング機構の解明に大きく寄与するものであると考えている。現在、論文化を進めている。蛍光タンパク質とトレーサーの融合タンパク質トランスジーンについて検討を行ったが、神経トレーサーとして機能するものは得られなかった。われわれが感じる5つの基本味の味情報がどのように神経伝達されて処理されるかという味覚情報のコーディング機構は不詳である。本研究では、新規に開発した経シナプス性トレーサー・トランスジーンによって実現された2経路の神経回路可視化技術を用いて、味覚情報のコーディング機構の一端を解明することを目指した。4種の味蕾細胞を起点とする神経回路を可視化に成功し、それら神経回路の関係を味神経のレベルで明らかにした。Tgメダカの解析によって、新規の経シナプス性トレーサーについて、高次中枢への輸送量が少ないことが示唆されたことから、新規の経シナプス性トレーサーの性質の詳細な解析を行い、計画の再検討が必要だと考えた。そのため、既存のTgメダカを用いて行うトレーサーの性質の解析を優先することにした。計画の再検討を行ってからTgマウス作出するため、当初計画では26年度としていたTgマウス作出を27年度以降とすることにした。メダカ解析系において、新規経シナプス性トレーサー・トランスジーンの経シナプス性輸送の詳細を解析する。1シナプスのみを輸送される場合は、複数シナプスを輸送されるtWGAとの併用によって神経回路解析の有用なツールになると期待される。二重Tgメダカを用いた味覚情報伝達・処理神経回路解析について、解析の組み合わせを増やし、少なくともあと3組の回路の関係性を明らかにする。この結果に基づき、味覚情報伝達の仕組みを考察する。マウス味蕾細胞への遺伝子導入法を確立し、マウスでの味覚情報伝達・処理神経回路解析を可能にする。28年度が最終年度であるため、記入しない。食品科学Tgメダカの解析によって、新規の経シナプス性トレーサーについて、高次中枢への輸送量が少ないことが示唆されたことから、新規の経シナプス性トレーサーの性質の詳細な解析を行い、計画の再検討が必要である。当面、既存のTgメダカを用いて行うトレーサーの性質の解析を優先する。必要に応じてトレーサーの性質解明に繋がると考えられる神経細胞にトレーサー・トランスジーンを発現するTgメダカの作出も行う。性質を明らかにした後、「基本味情報伝達・処理神経回路の相関関係の解明」という目的を実現可能なTgマウスを作出する。年度末に学会参加を行った。事前の旅費総額計算が困難であったため、余裕をもって予算を確保した。11万円ほどが次年度使用額となった。学会参加に纏わる旅費が想定より少なかった。予算内で必要物品が揃ったため、残額を来年度使用することにした。
電気エネルギー貯蔵のためのカーボンハイブリッドの創製

高容量・高効率な電気エネルギー貯蔵用カーボンハイブリッドを,環境負荷がなるべく少ない方法(原料・装置などが低コスト,廃棄物の利用,プロセスが単純あるいは簡易で特殊な装置を必要としない)で合成することを目的とした。リチウムイオン二次電池およびリチウムハイブリッドキャパシターに利用可能なケイ素/炭素/酸素からなる材料および電気化学キャパシターに利用可能な高い電気容量を持つホウ素/炭素/窒素からなる材料を創製することができた。1.Si-C-Oガラス状化合物-カーボンハイブリッド:サイズの異なる膨張黒鉛に2種類の液状シリコーンを含浸し,大気中で硬化後,アルゴン中で熱分解してリチウムイオン二次電池の負極材料を合成した。電極の可逆容量は膨張黒鉛のサイズにはあまり影響を受けなかったが,シリコーンの含浸量を減らすと増加することがわかった。材料のXRD,NMRによる検討およびサイクリックボルタモグラムの形状から,Liイオンの挿入脱離が金属Siとの合金化機構による可能性は非常に低いということは判明したが,明確な機構は不明のままである。第1サイクルの不可逆容量の低減策として,サイクル試験前に試料極と対極を30分間短絡すると第1サイクルの効率が88%まで上昇し,短絡時間が長くても短くても性能があまり向上しないことを明らかにした。2.C-N系およびB-C-N系コンポジット:ポリアクリルアミドとMgOから比表面積250450m^2/gのC-N系材料を,また,N-メチルグルカミン-ホウ酸錯体から比表面積250580m^2/gのB-C-N系材料を合成した。硫酸溶液中でキャパシターとしての特性を評価した結果,C-N系では180F/g,B-C-N系では250F/gの最大電気容量が得られた。両方とも,電気容量は比表面積と無関係で,ヘテロ原子による擬似容量であることが明らかとなった。特に,ホウ素の効果についてはこれまで報告が無く,さらに検討を続ける計画である。3.含水酸化マンガン(IV)-カーボンハイブリッド:KMnO_4とMn(OCOCH_3)_2水溶液を用いてサイズの異なる膨張黒鉛および人造黒鉛微粒子上に含水酸化マンガン(IV)微粒子を分散した。これを電極として中性塩水溶液中で電気容量を測定した結果,サイズの大きい膨張黒鉛の場合に充放電特性が最も良くなり,この系の導電剤としては微粒子より薄片状黒鉛の方が適していることを明らかにした。本年度の研究実施計画に基づいて研究を進め,以下の結果を得た。(1)Si/C/Oガラス状化合物・カーボンハイブリッド:膨張化グラファイトのサイズおよびSi/C/Oガラス状化合物の担持量を変えて合成した結果,リチウムイオン二次電池の負極として使用した場合,サイズの効果はほとんど無く,化合物の担持量を減らすと容量およびレート特性が向上することがわかった。(2)ウレタンフォームをテンプレートとするSi/C/Oガラス状化合物:電池負極とした際の第1サイクルの不可逆容量は金属リチウムとの短絡処理で解決し,PC電解質中で800900mA h/g(50mA/g時)の可逆容量が得られた。また,この材料は金属リチウムとの短絡処理でリチウムイオンをドープしておくことにより,活性炭を対極として充放電できることを見出し,この電極配置で電池ではなくキャパシターとしての特性を評価した結果,高いエネルギー密度を持つリチウムイオンハイブリッドキャパシターとして作動できる可能性があることがわかった。(3)C/N系カーボンハイブリッド:N含有高比表面積電極材料を目的として,水溶性高分子化合物とマグネシウム塩の水溶液を原料として合成した結果,用いる高分子化合物の種類が生成物のN含有量および比表面積に大きく影響することがわかった。キャパシター電極にした場合,充放電速度に寄らず200F/g以上の容量を示すものも得られた。この材料については次年度も研究を継続する。(4)B/C/N系カーボンハイブリッド:アミノ糖類とホウ酸の錯体を熱処理して得た材料は,Bを加えずに合成したものよりN含有量が増加し,またB-N結合,B-OH型官能基などが生成することを明らかにした。この材料をキャパシター電極とすると,酸性水溶液中で充放電速度の影響が比較的少なく170250F/gの容量を示した。しかし,中性水溶液中では半分以下の容量となり,他のC/N系材料と類似の結果となった。前年度までの研究成果を基に研究を進め,以下の結果を得た。(1) Si/C/Oガラス状化合物:ウレタンフォームをテンプレートとして合成した材料で作製した電極にリチウムイオンをドープしたものを負極。市販のキャパシター用活性炭を正極としてリチウムイオンハイブリッドキャパシターを組み,その特性を評価した結果,通常のリチウムイオンニ次電池用電解質中でパワー密度200800W/kg,エネルギー密度4575Wh/kgという高容量で作動することを明らかにした。

また,全く別の合成法として,ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸と液状シリコーンの混合物から合成しても, 600mAh/g(50mA/g時)以上の高いリチウムイオン挿入脱離容量が得られることを見いだした。また, NMRスペクトルから両者の構造が異なることが示唆され,今後の研究が必要である。(2)C/N系カーボンハイブリッド: N含有高比表面積電極材料を目的として, 3種類の水溶性有機化合物と酢酸マグネシウムの水溶液を原料として合成した結果,原料化合物と熱処理条件に応じてN含有量3.619mass%,比表面積871430m^2/gの材料が得られた。硫酸電解質中でキャパシター電極として最も性能が良かったものは,低充放電速度で230F/g,高充放電速度で180F/g以上の容量を示した。(3)BICIN系カーボンハイブリッド:糖類とホウ酸を用いた前年度までの結果を基に,ポリアクリルアミドとホウ酸からB/C/Nコンポジットを合成した結果, B-N結合の割合が大きくならない850950°C程度で合成すると,硫酸電解質中で300F/g(2mV/s時)を超える電気容量を示す材料が得られることがわかった。これに対し, Nを含まないポリビニルアルコールではBの含有量がきわめて少なく,電気容量も低かった。
量子ダイナミクスに基づく半導体デバイス界面におけるトンネル現象の理論的考察

次世代のナノスケール半導体デバイスの中核技術となる荷電担体のトンネル制御の指針を与えることを目的として、量子ダイナミクスの立場から半導体デバイス中の界面における電子のトンネル過程を探求した。「次元の異なる系へのトンネル現象」において顕在化する「電子の動的相関ダイナミクス」に着目し、検討を進め、ナノスケールの界面における局所的なポテンシャル場のゆらぎにより、協調的トンネル現象などの新奇な現象が発現する可能性を明らかとした。本研究では、次世代の半導体デバイスの中核技術となる荷電担体のトンネル制御の指針を与えることを目的として、量子ダイナミクスの立場から半導体デバイス中の界面における電子のトンネル過程を探求している。本年度は、その中でもっとも基礎となる半導体デバイス界面の電子トンネルの素過程の検討を行った。具体的には、SiナノドットフローティングゲートメモリーにおけるSiナノドットへのトンネルによる電荷注入過程を検討し、この系において見出された、直接トンネル領域における注入電圧の温度依存性の起源を解明することを目指した。本研究では、従来のトンネル現象に対する研究では重要視されてこなかった、電子ガス中の過渡的な電子状態がトンネルに与える影響に着目した。電子ガス中での電子状態は、不純物やフォノンなどによる散乱に伴い、フェムト秒からピコ秒の間の極短時間の時間スケールで大きくその状態を変えており、これらの影響が電子のトンネル過程に与える影響は非常に大きいと考えた。上記の視点の下に、電子のトンネル過程の検討を行った。その結果、電子ガス中の電子の時間的・空間的ゆらぎにより、Siナノドット直下で過渡的な電子状態が形成されたときに電子のトンネル確率が飛躍的に増大し、トンネルが起こるというモデルを提案した。また、このモデルによりトンネルの温度依存性を説明可能であることも同時に示すことに成功した。この結果は、ナノ構造への電荷注入の素過程においては、従来重要視されてこなかった、電極中の電子状態が極めて重要となることを示しており、将来のナノスケールサイズのデバイスにおける電荷注入過程の制御にとって、大きな意義を持つ結果である。本年度は、半導体デバイス中の界面におけるトンネル現象の素過程に対して、前年度までに明らかとした知見を踏まえ、以下の課題に取り組み成果を得た。1.デバイス界面におけるトンネル素過程に対する理論の個別の界面への適用デバイズの動作原理およびその信頼性に、半導体デバイス界面におけるトンネル現象が、大きな影響を与える系として、量子ドットメモリーへの電荷注入放出機構を対象として、それらにおける電子のトンネル過程を検討した。デバイスの個性および物質の特徴を踏まえた電子のトンネル過程の解明を行うと同時に、我々の理論の適用範囲を探った。実験との緊密な連携を行い、実験的に明らかとなった当該デバイス構造における直接トンネル領域での温度依存性の理論モデルを提出した。さらに、自らも実験を行い電気的特性の所得を行い、その解析を進めた。2.電子の動的な相互作用に基づくダイナミクス研究の展開少数個の電子により駆動されるデバイスにおいては必然的に電子間相互作用が強くなり、デバイスの特性へ与える影響も無視出来ないものとなる。我々のアプローチの特性を活かし、従来取り扱うことの難しかった電子の動的な相互作用に基づくダイナミクスを扱うことを試みた。本年度はトンネル現象における電子ダイナミクスの探求を、エミュレーションをベースとした確率モデル計算を用いて扱うことを試み、電子の動的相関効果の入ったトンネル現象の解明の準備を行った。以上述べたように本年度本研究は、昨年度に引き続き、半導体デバイス中の界面におけるトンネル現象の理論展開を実験と緊密な連携をとりつつ行い、その時間に依存した特性を、実験による現象の抽出から理論の構築までを一貫して行った。これらの知見は、将来のナノデバイス設計にとって有益であることが期待される。本研究では、次世代のナノスケール半導体デバイスの中核技術となる荷電担体のトンネル制御の指針を与えることを目的として、量子ダイナミクスの立場から半導体デバイス中の界面における電子のトンネル過程を探求してきた。以下に本年度得られた成果を報告する。本年度は、これまでの研究成果を発展させ、半導体デバイス中の界面における新たなトンネル現象に対する理論構築を行った。まず、昨年度に引き続き半導体デバイス界面におけるトンネル現象について、特に量子ドットメモリーへの電荷注入放出機構を対象として、実験で得られた現象の抽出、理論の構築、開発した現象論的シミュレーションによる検証までを一貫して行った。デバイス中の反転層に形成された電子ガス中の電子ダイナミクスと電子間相互作用に着目して検討を進めた結果、「動的相互作用に基づく電子の協調的トンネル現象」を提案するに至った。続いて、提案した協調的トンネル現象の体系を、次世代の大容量メモリセルの有力候補である電荷蓄積型メモリセルの電荷注入過程に展開し、当該デバイスにおいても、協調的トンネルが起こりうることを明らかとした。この成果は、電荷蓄積型メモリの新たな多値化の可能性を示唆する成果である。

以上の成果により、ナノスケールの半導体デバイス中の界面においては、局所的なポテンシャル場のゆらぎと、それに伴う動的相互作用の顕在化により、本研究で提案した協調的トンネル現象などの新奇な現象が発現することが明らかとなった。これらの成果は、将来のナノスケール半導体デバイスにおいて要求される荷電担体の精密制御を実現する上で極めて重要な知見である。
CTおよびMRIを用いた乳癌の三次元術前拡がり診断による手術システムの開発

<研究成果の概要>【目的】乳房温存療法において乳管内進展・多発病巣を術前に正確に捉えることは、適応や切除範囲を決定する上で重要である。新たなmodalityとして、3-D CTと3-D MRIによる術前の病巣評価を行い、病理検索結果と対比させてその整合性を比較し、画像上false positiveとなった病巣の病理について検討した。【対象と方法】対象は2000年2002年に東北大学附属病院で手術を受けた初発乳癌患者52例。術前に患側乳房のhelical CTおよびMRI検索を施行し、コンピューター画像処理による三次元構築により乳管内進展と多発病巣の存在を予測した。これらと摘出標本の詳細な病理検索結果とを対比させ、その精度を比較検討するとともに画像診断で多発病巣の存在が示唆された症例で、その局在が明らかであった部位の病理診断結果を検討した。【結果】1)病理診断にて2cm以上の乳管内進展を認めたのは17例でその感度、特度度、正診率はCT 65%,97%,87%、MRI 71%,94%,87%であった。2)病理診断にて実際に多発病巣を認めたのは8例でその感度、特度度、正診率はCT 63%,93%,88%、MRI 75%,80%,79%であった。3)高度な乳管内進展をCT, MRIともに捉えられたのは11例で、8例がcomedo type、histological gradeは9例がII以上であった。4)多発病巣に関する画像上のfalse positiveはCT 2例、MRI 6例で、このうち局在が確認された病変の病理像は(sclerosing)adenosis, PDWAであった。【考察】高度な乳管内進展病巣の描出感度においては3-D MRIが3-D CTよりもやや優れていたが、多発病巣に関しては3-D MRIで特異度が劣り、overdiagnosisとなる傾向が認められた。画像上false positiveとなった病巣の病理診断は、(sclerosing)adenosis, PDWAが大部分を占め、増殖性病変と癌病巣との鑑別のための至適撮影条件の追求が必要と考えられた。【目的】乳房温存療法において乳癌病巣の拡がりを術前に正確に捉えることは、適応や切除範囲を決定する上で重要である。【対象と方法】対象は2000年2月2001年7月までに東北大学付属病院で手術を受けた初発乳癌患者38例。術前に患側乳房のhelical CT及びMRI検索を施行し、コンピューター画像処理を用いた三次元構築により乳管内進展・多発病巣の存在を予測した。これらと摘出標本の詳細な病理検索結果とを対比させ、精度を比較検討するとともに画像診断で多発病巣の存在が示唆された症例で、その局在が明らかであった部位の病理診断の結果を検討した。【考察】