hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
国際経済紛争処理手続の比較法的分析

近年、WTO紛争処理手続や投資仲裁等の国際経済紛争処理手続は急速な発展を遂げてきたが、他方でWTO上級委員会が強い批判を受けているように、手続的・制度的な正統性/正当性を向上することが求められている。そこで本研究は、国際経済紛争処理手続を、ICJ等の他の国際法上の紛争処理手続や国内裁判手続との比較を通じて分析するものであり、具体的には、1国際経済法内部での比較、2国際法平面での比較、3国内訴訟法との比較、4手続の実態調査、という4つの柱で研究を行っている。2018年度においては、研究代表者・分担者それぞれが各自の担当分野において研究を実施し、2019年3月3日に全体会合を開催して各自の研究の進捗状況を下記のように報告した。1国際経済法内部での比較に関しては、阿部がWTO上級委員会の危機的状況について過度な司法化が進んだのではないかとの観点から分析を行い、関根がWTO紛争解決手続が危機に陥った状況におけるFTAの紛争解決手続の意義を検討し、猪瀬が投資仲裁における承認・執行や上訴制度・常設裁判所の議論を分析した。2国際法平面での比較に関しては、小寺が国際経済紛争処理と他の国際法上の紛争処理における正統性・履行/遵守・キャパシティービルディング等の観点から分析を行い、阿部と李がICJとWTOにおける先決的抗弁の観点から検討を行った。3国内訴訟法との比較に関しては、阿部と佐瀬が法律問題と事実問題の区別の観点から分析を行った。4手続の実態調査に関しては、阿部と平見がICSID事務局におけるインタビューの結果を仲裁プロセスにおける事務局の役割と事務局の機構的側面からまとめて報告した。なお全体会合後の3月11日には、阿部・瀬田・平見がITLOS事務局への訪問インタビューも実施した。1国際経済法内部での分析については、WTO紛争解決手続をめぐる状況が急速に変化したものの、それをフォローしつつ現出した諸問題を分析することができており、その成果は2019年度中に公表予定である。2国際法平面での分析については、当初の目標通り研究メンバーの間における問題意識の共有と基礎的な分析が進んでおり、2019年度にはそれらを踏まえた研究成果を出すことができる見込みである。3国内訴訟法との比較についても、当初の目標通り研究メンバー間における問題意識の共有と内在的な基礎研究が進んでおり、2019年度には国際経済紛争処理手続と国内訴訟法との比較分析を行うことができる段階にある。4手続の実態調査に関しては、ICSIDとITLOSへの訪問インタビューを実施することができたので、国際裁判所・紛争解決機関の事務局の役割に関する比較分析を行うための基礎的情報収集が進んでいる。1国際経済法内部での比較については、阿部・猪瀬・関根・平見が担当し、具体的には、阿部は、研究の統括及びWTOとFTAの紛争処理手続における先決的抗弁を比較分析する。猪瀬は、引き続き投資協定上の国家間仲裁について実際の紛争事例を踏まえて検討し貿易(通商)紛争との異同を整理する。関根は、FTAにおける紛争解決手続の変容を踏まえて、WTOと対比した研究が進みつつあるので、その成果を公表することを目指す。平見は、投資仲裁およびWTO紛争処理における審査基準の問題を分析する。2国際法平面での比較については、阿部・小寺・瀬田・平見・李が担当し、国際経済紛争処理手続(WTO、FTA、投資仲裁)と他の国際紛争処理手続(ICJ、ITLOS、PCA仲裁)を比較分析する。具体的には、阿部は、研究の統括及び先決的抗弁に関するICJと投資仲裁との比較分析を行う。李は、当事者意思の観点からICJとWTOの抗弁事由の比較分析を行う。瀬田は、UNCLOS紛争解決手続上のITLOSと他の裁判所における先例の位置づけについて比較分析を行う。小寺は、国際紛争処理手続の比較検討のための視座として、国際法平面における正統性(legitimacy)概念の分析を行う。平見は、他の国際紛争処理手続における審査基準の議論を整理し、それぞれの異同を分析する。3国内訴訟法との比較については、阿部・佐瀬・平見・李が担当し、阿部は、研究の統括を行う。また、阿部・佐瀬・平見は、上級審の権限及び法律問題と事実問題の区別に関し、WTOと国内訴訟法を比較分析する。李は、昨年度に積み残したICJにおける証拠法理の論点整理を行う。4手続の実態調査については、阿部・瀬田・平見が担当し、ハーグにおいて、ICJ・PCA・ICCにおけるインタビューを行い、それぞれの裁判所事務局の体制・裁判所事務局と裁判官との関係等を調査する。

1国際経済法内部での比較に関しては、阿部がWTO上級委員会の危機的状況について過度な司法化が進んだのではないかとの観点から分析を行い、関根がWTO紛争解決手続が危機に陥った状況におけるFTAの紛争解決手続の意義を検討し、猪瀬が投資仲裁における承認・執行や上訴制度・常設裁判所の議論を分析した。2国際法平面での比較に関しては、小寺が国際経済紛争処理と他の国際法上の紛争処理における正統性・履行/遵守・キャパシティービルディング等の観点から分析を行い、阿部と李がICJとWTOにおける先決的抗弁の観点から検討を行った。3国内訴訟法との比較に関しては、阿部と佐瀬が法律問題と事実問題の区別の観点から分析を行った。4手続の実態調査に関しては、阿部と平見がICSID事務局におけるインタビューの結果を仲裁プロセスにおける事務局の役割と事務局の機構的側面からまとめて報告した。なお全体会合後の3月11日には、阿部・瀬田・平見がITLOS事務局への訪問インタビューも実施した。1国際経済法内部での分析については、WTO紛争解決手続をめぐる状況が急速に変化したものの、それをフォローしつつ現出した諸問題を分析することができており、その成果は2019年度中に公表予定である。2国際法平面での分析については、当初の目標通り研究メンバーの間における問題意識の共有と基礎的な分析が進んでおり、2019年度にはそれらを踏まえた研究成果を出すことができる見込みである。3国内訴訟法との比較についても、当初の目標通り研究メンバー間における問題意識の共有と内在的な基礎研究が進んでおり、2019年度には国際経済紛争処理手続と国内訴訟法との比較分析を行うことができる段階にある。4手続の実態調査に関しては、ICSIDとITLOSへの訪問インタビューを実施することができたので、国際裁判所・紛争解決機関の事務局の役割に関する比較分析を行うための基礎的情報収集が進んでいる。1国際経済法内部での比較については、阿部・猪瀬・関根・平見が担当し、具体的には、阿部は、研究の統括及びWTOとFTAの紛争処理手続における先決的抗弁を比較分析する。猪瀬は、引き続き投資協定上の国家間仲裁について実際の紛争事例を踏まえて検討し貿易(通商)紛争との異同を整理する。関根は、FTAにおける紛争解決手続の変容を踏まえて、WTOと対比した研究が進みつつあるので、その成果を公表することを目指す。平見は、投資仲裁およびWTO紛争処理における審査基準の問題を分析する。2国際法平面での比較については、阿部・小寺・瀬田・平見・李が担当し、国際経済紛争処理手続(WTO、FTA、投資仲裁)と他の国際紛争処理手続(ICJ、ITLOS、PCA仲裁)を比較分析する。具体的には、阿部は、研究の統括及び先決的抗弁に関するICJと投資仲裁との比較分析を行う。李は、当事者意思の観点からICJとWTOの抗弁事由の比較分析を行う。瀬田は、UNCLOS紛争解決手続上のITLOSと他の裁判所における先例の位置づけについて比較分析を行う。小寺は、国際紛争処理手続の比較検討のための視座として、国際法平面における正統性(legitimacy)概念の分析を行う。平見は、他の国際紛争処理手続における審査基準の議論を整理し、それぞれの異同を分析する。3国内訴訟法との比較については、阿部・佐瀬・平見・李が担当し、阿部は、研究の統括を行う。また、阿部・佐瀬・平見は、上級審の権限及び法律問題と事実問題の区別に関し、WTOと国内訴訟法を比較分析する。李は、昨年度に積み残したICJにおける証拠法理の論点整理を行う。
変異SOD1導入グリア細胞の運動ニューロン傷害機序と細胞内骨格の動態解析

本研究ではin vitroの系を用いてグリアからのシグナルが運動ニューロンに与える影響を明らかにした。実験材料として変異SOD1(G93A)を導入したトランスジェニックマウス(筋萎縮性側索硬化症モデルマウス)を用いた。変異SOD1を発現したアストロサイト上の運動ニューロンは生存率が低下、細胞体の面積が小さく軸索が短かった。Bax inhibitorであるV5を培養液に加えることで生存率の低下を抑制でき、細胞毒性の機序としてBaxカスケードの関与が示唆された。本研究の目的は、in vitroの系を用いてグリア細胞からのシグナルが運動ニューロンの構造タンパクに与える影響を、明らかにすることである。実験材料として変異SOD1 (G93A)を導入したトランスジェニックマウス(筋萎縮性側索硬化症モデルマウス)およびコントロールマウスを用いた。生後1-2日のマウス脊髄を取り出し、トリプシン処理し細胞を培養、振とう培養を行い、混入したミクログリアが除去されたアストロサイトの初代培養細胞を得た。別にHb9プロモーターの下でGFPを発現させたトランスジェニックマウスの胚性幹細胞からレチノイン酸およびソーニックヘッジホッグを用いて運動ニューロンを分化誘導した。この胚性幹細胞由来運動ニューロンをALSモデルおよびコントロールマウスのアストロサイト上で共培養し、アストロサイトが運動ニューロンに及ぼす影響を観察した。その結果、変異SOD1を発現したアストロサイト上の運動ニューロンは生存率がコントロールと比較して低下しており、また残存した運動ニューロンの細胞体の面積が小さく、伸長した軸索の長さが短いことがわかり、細胞毒性を持つと考えられた。この細胞毒性が液性因子によるものかを明らかにするためにそれぞれのアストロサイトの培養液を集め、その中で胚性幹細胞由来運動ニューロンのみを培養したところやはり神経細胞の生存率の低下が認められた。原因物質は同定できていないが、Bax inhibitorであるV5を培養液に加えることで生存率の低下を抑制でき、機序としてBaxの存在が示唆された。本研究の目的は、in vitroの系を用いてグリア細胞からのシグナルが運動ニューロンに与える影響を、明らかにることである。実験材料として変異SOD1(G93A)を導入したトランスジェニックマウス(筋萎縮性側索硬化症モデルマウス)およびコントロールマウスを用いた。また別にマウス胚の脊髄から運動ニューロンを分離した。この運動ニューロンをALSモデルおよびコントロールマウスのアストロサイト上で共培養し、アストロサイトが運動ニューロンに及ぼす影響を観察した。この細胞毒性が液性因子によるものかを明らかにするためにそれぞれのアストロサイトの培養液を集め、その中で運動ニューロンのみを培養したところやはり神経細胞の生存率の低下が認められた。続いて原因物質を同定するために変異SOD1発現アストロサイトの共培養からmRNAを抽出しサブトラクション法を用いてコントロールと比較して増減しているcDNAを同定した。
18世紀前半のナント海運業

本研究の目的は、18世紀前半のフランス海港都市ナントによる海運業の内実を明らかにすることであった。研究期間中、代表者はまず3,898隻の船舶のうちナント海運業を牽引したと考えられる二つの貿易分野ーアンティル諸島直行貿易とヨーロッパ沿岸貿易ーについて数量化作業を行った。続いて、これらに従事した代表的な海運業者について一次史料調査を行い、複数都市間に形成された実業家集団ー艤装業者、船舶所有者、船長、商品取扱業者ーのネットワークと紐帯の中核を明らかにした。平成26年度研究実績の第一は、本研究期間の開始直前に印刷・発行した『船舶艤装申告書一覧16941744年ロワール=アトランティック県文書館(フランス・ナント)Serie120J 18世紀フランス・ナントによるヨーロッパ沿岸貿易の痕跡』にもとづき、データ処理に着手したことである。その結果、出港目的を「ヨーロッパ沿岸交易cabotage」と申告した916隻について、時系列での数量変化と地理的な偏差を確認できた。つまり、全体の26%にあたる236隻は1694年から1701年まで出港しており、統計が取られ始めた時期のもっとも初めの数年間に沿岸貿易向け船舶の艤装が集中していたことがわかった。また地理的偏差を観察してみれば、フランドル地方・ヘントに向う船が299隻数えられ、これは全体の33%を占める。ついでアイルランド島に向う船が98隻(11%)あり、これら二つの目的地に向う船舶が全体の43%を占めたことを抽出できた。さらに第三の目的地としてイベリア半島・リスボン(80隻、9%)が確認できた。つまり、一次史料情報の一覧化と初期のデータ分析をとおして、ナント海運業がとくに17世紀の最末期においてフランドル地方とアイルランド島とをおもな取引対象地域としながら、また中世以来の取引相手先としてよく知られるイベリア半島がこの時期にも一定の割合をしめながら、いとなまれる様子を実証できたのである。研究実績の第二は、上述の第一の実績にもとづいて分析、考察のための方向性が定まったことである。つまり、「ナント海運業者たちがフランドルとアイルランド、イベリア半島を取引相手先地域とする歴史的理由はどこにあるのか」「この時期の沿岸交易は、その後の奴隷貿易港ナントの何を形作るのか」という問題関心を得ることができたのである。平成27年度における第一の研究実績は、『船舶艤装申告書一覧16941744年ロワール=アトランティック県文書館(フランス・ナント)Serie120J 18世紀フランス・ナントによるヨーロッパ沿岸貿易の痕跡』を再検証すると同時に数量分析し、ナント海運業者がいとなんだ沿岸貿易のうちの第一分野ーリスボン貿易ーについて個別研究をすすめ、共著論文を執筆したことである。同論文では、ナントに定着しリスボン貿易を主導的にいとなんだいくつかのポルトガル出身家系に着目した。この成果は、昨年度(平成26年度)にさだめた「ナント海運業者たちがフランドルとアイルランド、イベリア半島を取引相手先地域とする歴史的理由はどこにあるのか」という問題関心を具体的に考察することに他ならず、本研究全体の着実な進展を保証する。前年度までに調査・整理した史料情報にもとづくデータ処理と、個別テーマにしぼった考察ができ、共著論文として完成することができたため。平成28年度の主要な研究計画は、1一次史料(公証人文書、海事裁判所文書、教区簿冊)の調査と2ナントによるアンティル諸島貿易に関する研究を進めること、であった。このうち1については、調査のために現地への渡航を計画したが、2016年7月に発生したテロ事件の影響を受け断念せざるを得なかった。一方、各文書館が進めている史料デジタル化の進捗状況を精査して、日本国内からも閲覧可能な史料を可能な限り収集し、整理した。その結果、研究計画の2について、海運業者とさとうきびプランテーション農園経営者(または代理人)との関係を実証的に描出することができ、2017年3月29日に国内の研究会において学術発表を行なうことができた。現在は、同発表内容を学術雑誌に投稿する論文として執筆中である。本研究の目的は、1969年以降行なわれることがなかった網羅的な史料調査と整理をすすめ、記録情報を数量的に処理して18世紀前半のナント海運業の実像を解明することであるが、平成28年度までに行なったすべての作業はこの目的のために有機的に結びついており、個別論文の発表と単著執筆という成果に到達できると考える。現地での史料調査を断念しなければならなかったとはいえ、デジタル化された一次史料を閲覧することが可能であったので、当初の研究計画をおおむね実施できている。平成29年度の主要な研究成果は、『商業と異文化の接触中世後期から近代におけるヨーロッパ国際商業の生成と展開』(川分圭子・玉木俊明編、吉田書店、2017年7月10日発行)において研究論文「18世紀前半フランス・ナントによるヨーロッパ沿岸貿易リスボン貿易を中心に」を公表したことである。この論文は、本研究期間全体の目標の一つとして掲げた<「伝統的な」ヨーロッパ沿岸貿易の実態解明>という課題に取り組んだ成果であり、「船舶艤装申告書」「教区簿冊」の網羅的な調査・分析と「公証人文書」の一部について調査・分析したものである。同論文については、2017年11月に開催された国際商業史研究会において書評が行われ、丹念な史料調査を手がかりとした仮説の提示とその独創性が評価された一方、考察を深化させるためにはさらなる一次史料ー

例えば「会社設立文書」や「海上保険契約書」ーの調査が不可欠であることが指摘され、今後の研究の道筋が示唆された。以上のように、平成29年度は本研究計画で掲げた二つの課題1「伝統的な」ヨーロッパ沿岸貿易2「新事業としての」アンティル諸島直行貿易のうち、1に関する実証的研究成果の公表と批判的検証を実行できた一年であった。本研究では、1969年以降行われることがなかった網羅的な史料調査と整理をすすめ、記録情報を数量化することをつうじて、ナント海運業が包括する多様な事業分野を一つ一つ個別に検証することができた。また研究期間全体を通して公表した成果を批判的に検証する機会をもつことができたので、今後の史資料調査と研究全体の方向性ー単著完成ーにむけて具体的な計画を立て実行する基盤を得ることができた。本研究の目的は、18世紀前半のフランス海港都市ナントによる海運業の内実を明らかにすることであった。研究期間中、代表者はまず3,898隻の船舶のうちナント海運業を牽引したと考えられる二つの貿易分野ーアンティル諸島直行貿易とヨーロッパ沿岸貿易ーについて数量化作業を行った。続いて、これらに従事した代表的な海運業者について一次史料調査を行い、複数都市間に形成された実業家集団ー艤装業者、船舶所有者、船長、商品取扱業者ーのネットワークと紐帯の中核を明らかにした。前年度までに調査・整理した史料情報にもとづくデータ処理と初期の分析を効率的に進めることができたため。交付申請書に記したとおり、史料の数量分析をとおしてナント海運業者によるヨーロッパ沿岸貿易の全体像を描出する。具体的には、フランス本国でも研究が少ないナントーリスボン貿易の歴史について引き続き考察し、すでに研究代表者自身が蓄積したアイルランド貿易に関する分析結果と綜合する。平成29年度は、これまでの研究成果を個別論文としてだけでなく、単著として出版するための作業を進める。これは、「研究成果公開促進費」事業として申請するための作業となる。近世フランス国際商業史平成26年度交付申請書に記したとおり、これまでに得られた知見を学術論文にまとめ投稿、公開する。沿岸貿易と並んで重要な活動分野であるアンティル諸島直行貿易について、平成26年度に行なったことと同様、データ化と初期の分析に着手する。
functional MRIを用いた強迫性障害の認知機能研究

強迫性障害(OCD)患者に対して、認知機能と脳機能の関連を検討することを目的とした神経心理検査およびfunctional MRI(fMRI)検査を施行した。対象は九州大学病院を受診したOCD患者31名と年齢および性別をマッチングさせた健常対照者19名で、OCD患者はY-BOCS(強迫症状評価尺度、40点満点)で29.56±3.29点で全例中等度以上の強迫症状を有していた。認知機能の評価のためWAIS-R(知能)、Wisconsin Card Sorting Test(遂行機能)、Stroop Test(選択的注意)、ROCFT(空間記憶)を施行した。OCD患者は健常者に比して知的に低かったが、遂行機能、選択的注意、空間記憶の認知機能検査において健常者との有意差を認めなかった。次に、1.5テスラの臨床用MRI装置を用いたfMRI検査を施行した。脳賦活課題として、Stroop Testを応用した課題をプロジェクターによってスクリーンに呈示した。解析にはSPM99を用い、対照条件時に比して課題条件時に強い賦活が得られた部位をp<0.05(補正後)を有意水準として算出した。OCD患者と健常者は背外側前頭前野、頭頂葉、後頭葉および小脳に類似の賦活パターンを認めた。しかしOCD患者は健常対照者に比して右尾状核の賦活が低下していた。これらの領域はこれまでの機能画像研究によって、OCDにおける安静時の活動亢進が報告されている。今回の結果もOCDでは安静時に既にこれらの領域の賦活が起こっていることを示唆していると思われる。前年度より更に対象者数を増やして検討したが、今回の結果から、神経心理学的検査ではOCDに特異的な所見を認めなかったものの、機能画像検査の所見から、基底核を含む神経回路の亢進がOCDの臨床症状および選択的注意などの認知機能と相互に関連する可能性が示唆された。強迫性障害(OCD)の認知機能と脳機能の関連を検討することを目的としたfunctional MRI(fMRI)検査を施行した。対象は九州大学医学部付属病院精神科を受診したOCD患者14名と年齢および性別をマッチングさせた健常対照者9名で、OCD患者はY-BOCS(強迫症状評価尺度、40点満点)で28.6±4.83点で全例中等度以上の強迫症状を有していた。まず、認知機能の評価のためWAIS-R(知能)、Wisconsin Card Sorting Test(遂行機能)、Stroop Test(選択的注意)を施行した。OCD患者は健常者と比して知的に低い傾向が見られたが、遂行機能、選択的注意機能に差異はなかった。解析にはSPM99を用いp<0.01の部位を有意とした。OCD患者と健常者は両側前帯状回、左頭頂葉、左背外側前頭前野、両側視床、両側小脳に同様の賦活を認めた。しかしOCD患者は健常対照者に比して前頭眼窩面の活動亢進と両側前帯状回、左頭頂葉、両側視床、両側小脳の活動低下が見られた。一方背外側前頭前野の活動には有意差がなかった。前頭眼窩面はこれまでの機能画像研究によって、OCDにおける活動亢進が報告され、病態との関連が強く指摘されている。

一方背外側前頭前野は遂行機能、選択的注意機能において中心的役割を担い、帯状回、頭頂葉、視床、小脳は葛藤情報処理、知覚情報処理に関与するといわれている。これらのことから、OCDの認知機能は心理検査上は保たれているものの、画像検査により前頭眼窩面を含むOCDループが選択的注意機能のネットワークに影響を与えていることが示された。強迫性障害(OCD)患者に対して、認知機能と脳機能の関連を検討することを目的とした神経心理検査およびfunctional MRI(fMRI)検査を施行した。対象は九州大学病院を受診したOCD患者24名と年齢および性別をマッチングさせた健常対照者14名で、OCD患者はY-BOCS(強迫症状評価尺度、40点満点)で29.4±4.22点で全例中等度以上の強迫症状を有していた。認知機能の評価のためWAIS-R(知能)、Wisconsin Card Sorting Test(遂行機能)、Stroop Test(選択的注意)、ROCFT(空間記憶、)を施行した。OCD患者はこれら全ての認知機能検査において健常者との有意差を認めなかった。次に、1.5テスラの臨床用MRI装置を用いたfMRI検査を施行した。脳賦活課題として、Stroop Testを応用した課題をプロジェクターによってスクリーンに呈示した。解析にはSPM99を用い、対照条件時に比して課題条件時に強い賦活が得られた部位をp<0.05(補正後)を有意水準として算出した。OCD患者と健常者は背外側前頭前野、頭頂葉、後頭葉および小脳に類似の賦活パターンを認めた。しかしOCD患者は健常対照者に比して前部帯状回、右尾状核の賦活が低下していた。これらの領域はこれまでの機能画像研究によって、OCDにおける安静時の活動亢進が報告されている。今回の結果もOCDでは安静時に既にこれらの領域の賦活が起こっていることを示唆していると思われた。今回の結果から、神経心理学的検査ではOCDに特異的な所見を認めなかったものの、機能画像検査の所見から、前頭葉-基底核を主体とした神経回路の亢進がOCDの臨床症状および選択的注意などの認知機能と相互に関連する可能性が示唆された。強迫性障害(OCD)患者に対して、認知機能と脳機能の関連を検討することを目的とした神経心理検査およびfunctional MRI(fMRI)検査を昨年度までのものにさらに対象を増やして施行し、全体のデータを解析した。対象は九州大学病院を受診したOCD患者31名と年齢および性別をマッチングさせた健常対照者19名で、OCD患者はY-BOCS(強迫症状評価尺度、40点満点)で29.56±3.29点で全例中等度以上の強迫症状を有してした。認知機能の評価のためWAIS-R(知能)、Wisconsin Card Sorting Test(遂行機能)、Stroop Test(選択的注意)、ROCFT(空間記憶)を施行した。OCD患者は健常者に比して知的に低かったが、遂行機能、選択的注意、空間記憶の認知機能検査において健常者との有意差を認めなかった。しかしOCD患者は健常対照者に比して右尾状核の賦活が低下していた。
新規酵母M111菌体を用いた難脱水性食品廃棄物の脱水促進機能に関する研究

各種食品廃棄物はセルロース繊維を多く含むことにより保水性が高く、そのろ過や脱水は非常に困難である。家藤ら1)は、セルロース系固形物に対し凝集促進性を有するGeotrichum属酵母M111株を脱水促進剤として用いた焼酎蒸留排液処理について検討した。このM111株のセルロース吸着能は、SDS処理、プロテアーゼ処理により菌体の細胞外壁蛋白質が関与しているものと推察されているが、この菌体を用いた脱水促進性機構、定量的モデル化が殆どなされていないのが現状である。そこで本研究では、細胞外壁分子認識素子蛋白質の固液分離プロセスへの応用のための工学的基礎研究として、M111株細胞外壁セルロース結合蛋白質含有菌体の吸着特性・ろ過促進機能を検討し、吸着凝集活性と脱水促進効果の関係をモデル化することを目的にM111菌体を用いた圧搾脱水実験を実施した。M111株のセルロース凝集活性の温度依存性を検討した。菌体を所定時間5075°Cの温度に保持した後、2%セルロース溶液を用いて凝集活性を測定した結果、50°Cについては数時間後も凝集活性の低下は見られなかったが、60°C以上では凝集活性の低下が確認され、70°C,75°Cでは200minまでに完全に失活した。このときの失活速度を一次反応近似すると、失活の活性化エネルギーE=213kJ/molが求められた。また凝集活性はドリゼラーゼ(多糖分解酵素)、プロナーゼ-E処理により消失した。しかし、一度セルロースに吸着した菌体をプロナーゼ-E処理しても失活しなかった。M111株のセルロース凝集活性に対する至適pHはpH 45、至適温度50°C以下であった。これは、セルロースに吸着するセルラーゼであるTrichoderma reeseiのエンドグルカナーゼと同じ範囲にあり、M111株にもこれらのセルロースに吸着特性を持つ表層タンパク質があるものと考えられる。セルロース粉末を20mMクエン酸緩衝液(pH5)を用いて03%に希釈し、M111菌体濃度0.3,0.7,1.3×107cells/mlで実験した。これよりM111株のセルロース結合定数K=0.3%が求められた。M111株菌体添加による芋焼酎蒸留排液の脱水促進効果を線形粘弾性圧搾モデルにより解析した。これは菌体と焼酎蒸留排液中のセルロースが結合することにより空隙ができ、脱水が促進されたためと考えられる。脱水期間を、自由水、セルロース空隙間、セルロース吸着水の3段階に分けて解析を実施した。セルロース空隙間の脱水を表す2段階の脱水期間において、菌体濃度0と1.0×108cells/ml-shochuとの圧搾定数が大きく変化していた。温度70°C,M111株菌体濃度1×108cells/ml-shochu添加が芋焼酎蒸留廃液の脱水促進に最も効果が現れ、脱水後の焼酎粕含水率を70%まで低下させることができた。以上、セルロースに対して凝集促進性を持つGeotrichum属酵母M111株は、セルロース凝集活性の至適pHは、45で至適温度50°C以下であった。この菌体を用いた芋焼酎蒸留廃液の脱水促進効果は、セルロースに菌体が吸着し芋焼酎セルロース間に空隙を広げることによると考えられた。

セルロース粉末を20mMクエン酸緩衝液(pH5)を用いて03%に希釈し、M111菌体濃度0.3,0.7,1.3×107cells/mlで実験した。これよりM111株のセルロース結合定数K=0.3%が求められた。M111株菌体添加による芋焼酎蒸留排液の脱水促進効果を線形粘弾性圧搾モデルにより解析した。これは菌体と焼酎蒸留排液中のセルロースが結合することにより空隙ができ、脱水が促進されたためと考えられる。脱水期間を、自由水、セルロース空隙間、セルロース吸着水の3段階に分けて解析を実施した。セルロース空隙間の脱水を表す2段階の脱水期間において、菌体濃度0と1.0×108cells/ml-shochuとの圧搾定数が大きく変化していた。温度70°C,M111株菌体濃度1×108cells/ml-shochu添加が芋焼酎蒸留廃液の脱水促進に最も効果が現れ、脱水後の焼酎粕含水率を70%まで低下させることができた。以上、セルロースに対して凝集促進性を持つGeotrichum属酵母M111株は、セルロース凝集活性の至適pHは、45で至適温度50°C以下であった。この菌体を用いた芋焼酎蒸留廃液の脱水促進効果は、セルロースに菌体が吸着し芋焼酎セルロース間に空隙を広げることによると考えられた。各種食品廃棄物はセルロース繊維を多く含むことにより保水性が高く、その脱水操作は非常に難しい。家藤らは、セルロース系固形廃棄物に対して凝集性を有するGeotrichum属酵M111株を焼酎蒸留廃液の脱水促進剤として検討した。本研究では、細胞外壁分子認識素子蛋白質の固液分離プロセスへの応用のための工学的基礎研究として、M111菌体のセルロース吸着能の特質と芋焼酎蒸留廃液のM111菌体の脱水促進機構について検討した。セルロース凝集活性は、種々の濃度に調整したセルロース溶液0.9mlとM111菌体懸濁液0.1mlをミクロチューブに加え、ボルテックスミキサーで攪拌後一定温度に静置し、30分後の凝集部の高さを測定した。セルロース凝集活性は、セルロースでpH45、ジェチルアミノエチル修飾セルロースでpH89に至適pHが存在し、カルボキシメチル基修飾セルロースは殆ど吸着しなかった。セルロース凝集活性の温度依存性は、50°Cで数時間も加熱処理した菌体溶液の凝集活性は殆ど低下しなかった。60°C以上では、菌体の温度では凝集活性の低下が確認され、70°Cでは200minまでに完全に失活した。このときの失活が1次反応で表されるとした場合の1次失活活性化エネルギーは、213kJ/molであった。セルロース凝集活性は、ドリゼラーゼ、プロテアーゼ処理により消失した。セルロース凝集活性の至適pHは、pH45、至適温度50°Cで以下であり、セルロースに吸着するセルラーゼ(Trjchoderma reeseiのエンドグルカナーゼ)と同じ範囲にあり、M111株にもセルラーゼと同様セルロース吸着能を持つ表層蛋白質があると推定される。M111菌体へのセルロース吸着結合定数は、凝集高さより求めた場合0.3wt%であった。表面プラズモンバイオセンサーを用いて測定した場合は、0.07wt%であった。セルロース凝集活性は、Span40,SDSを0.1wt%添加することにより完全に阻害された。M111菌体を芋焼酎蒸留廃液の脱水促進剤として利用し、この脱水機構について検討した。
完全格子整合による弗化物超薄膜ヘテロ構造デバイスの研究

si基板上に形成される弗化物系共鳴トンネルダイオード(RTD)はsiデバイスと集積可能な量子効果デバイス実現に高い可能性を持つが、ヘテロ成長層の品質が充分でないため、デバイス動作が不安定とう根本問題がある。本研究では、ヘテロ層の各層を混晶化して構造全体を格子整合することによって高性能を実現することを目的とした。ここで対象とするヘテロ構造は、バリア層(CaF_2)/井戸層(CdF_2)/バリア層(CaF_2)/基板(si)というsi基板上に三層の成長層が基本である。まず、第一層目の従来のCaF_2層に、新たにCa_xMg_<1-x>F_2層(x=0.1-0.2が整合組成と推定)を導入することを検討し、混晶としてのエピタキシャル成長性を確認し、成長時の結晶構造と結晶方位を明らかにした。そして、格子整合の組成において、従来のCaF_2層で問題であったピンホール欠陥が抑制できること、その結果、この層を用いたRTDで従来より高いピーク/バレー電流比など優れた素子特性が得られることを明らかにした。続いて、第二層目の従来はCdF_2を用いていた井戸層に、新たにSr_xCd_<1-x>F_2層を導入することを検討した。こちらも混晶としてのエピタキシャル成長性、格子定数の制御性を確認し、この混晶層を用いた素子動作まで確認できた。格子整合をとったSr_xCd_<1-x>F_2(x=0.2-0.3が整合組成)層がエネルギーバンド構造(伝導帯端のエネルギーレベルが充分低い)も含めて、量子井戸層に利用できることが明らかになった。井戸層の格子整合が素子特性に与える効果を明確にするのは今後の課題である。シリコン(Si)結晶基板上のCdF_2/CaF_2、およびこれらの混晶であるCa_xCd_<1-x>F_2による超薄膜ヘテロ系は、共鳴トンネルデバイスなどの量子効果デバイスをシリコンデバイスとモノリシック集積することを可能にする。しかし、このヘテロ系では、Si基板上に最初に成長するCaF_2のトンネル超薄膜にピンホール欠陥が発生し、デバイス特性の劣化を招く問題があった。本研究では、この原因がSiとCaF_2やCdF_2の格子不整にあるとの考えの基、新たな弗化物材料との混晶化により完全格子整合系で量子井戸構造を作ることでこれを解決することを目的としている。初年度は、Siより格子定数の大きいCaF_2にII族イオン半径の小さいMgF_2を混ぜた混晶の成長を検討した。ここでは、CaF_2が蛍石型立方晶系、MgF_2がルチル形正方晶系という異なる結晶型での混晶がどのような成長をするかを明らかにすることがひとつの課題であった。まず、分子線エピタキシー法で、MgF_2のみをSi基板上にエピタキシャル成長可能かどうか調べた結果、成長温度300500°C程度で、10nm程度の薄膜であれば(100)基板上でも(111)基板上でもエピタキシャル成長可能であること、およびそのエピタキシャル方位関係も明らかにした。次に、実際にCa_xMg_<1-x>F_2混晶を成長し、組成xとエピタキシャル成長の結晶型、およびエピタキシャル成長を継続できる膜厚範囲などを系統的に調べた。

その結果、MgF_2が0から90%程度まで(0.1<x<1.0)混入しても、10nm程度の薄膜層ではCaF_2と同じ蛍石型構造でエピタキシャル成長できることが確認できた。さらに、原子間力顕微鏡による観察で、MgF_2が1030%程度のSiと格子整合条件に近いと考えられる組成領域では成長表面の平坦性が最も高く、CaF_2薄膜に観測されるピンホール構造も抑制されていることがわかった。本研究の基本的着想を支持する実験結果が得られ、次年度は更に電気的特性評価と機構解明を進める。昨年度に、Si基板上にピンホールのない弗化物系トンネル超薄膜を形成するのに従来のCaF_2に変わって、本研究で新しく導入したCa_xMg_<1-x>F_2混晶が有効であることを示した。これを受けて、本年度は、まず、このCa_xMg_<1-x>F_2の成長最適条件を探索した。その結果、温度350°Cでx=0.9付近の組成の場合に、平坦性、低電流リーク性の観点から最も良好なトンネル超薄膜をエピタキシャル成長できることを明らかにした。この組成は、混晶の格子定数がSiと格子整合する条件と推測される値にほぼ近いものである。また、この混晶系は、立方晶蛍石型のCaF_2と正方晶ルチル型のMgF_2の異なる結晶型を持つ材料同士の混晶となるが、Si(111)基板上に成長する場合、1.2nm程度の超薄膜では広範囲の組成(x=0.10.9)で立方晶で成長することを電子線回折法で明らかにした。あわせて、Si(111)およびSi(100)も含めてこれらの面上にpure-MgF_2を成長する場合の結晶構造とエピタキシャル関係も観測し、これらの結果から、Ca_xMg_<1-x>F_2混晶においてはMgF_2の本来の正方晶ルチル構造が比較的容易に格子を歪ませ、立方晶蛍石構造に変形して安定な混晶のエピタキシャル成長を実現できるものと考察を加えた。以上の検討から成長条件を最適化したCa_xMg_<1-x>F_2混晶を第一バリア層として、CaF_2/CdF_2/Ca_xMg_<1-x>F_2/Si(111)の超薄膜ヘテロ構造による共鳴トンネルダイオード(RTD)を製作し、従来のCaF_2/CdF_2/CaF_2/Si(111)構造のRTDと性能比較した。その結果、新しく実現したCaF_2/CdF_2/Ca_xMg_<1-x>F_2/Si(111)のRTDで、正常な微分負性抵抗特性を観測し、製作した素子の歩留まり、およびピーク電流/バレー電流比(PVR)において、新構造のほうが優れていることを実証した。以上より、Ca_xMg_<1-x>F_2混晶が弗化物系共鳴トンネル素子のSi基板上のバリア層材料として適していること、さらにヘテロ系の格子整合度を高める条件下で素子特性の向上できることを実証した。
アディポサイトカインによる乳癌の治療法および予防法の開発

肥満女性では乳癌のリスクが上昇し、乳癌の予後は不良である。その原因として、脂肪細胞から分泌されるアディポサイトカインが乳癌の発生や進展に影響する可能性が示唆される。本研究ではアディポサイトカインのうちアディポネクチンとレプチンに着目し、乳癌の発生や進展に関与するかどうかを検討した。肥満に伴い血清アディポネクチンが低下すると、乳癌の易罹患性が上昇することが報告されている。そこで、アディポネクチンが正常乳腺や乳癌細胞に直接影響を及ぼしているかどうか明らかにするため、正常乳腺細胞、乳癌細胞におけるアディポネクチン受容体1および2の発現を免疫組織染色によって検討した。その結果、正常乳腺細胞、乳癌細胞いずれにおいてもアディポネクチン受容体1および2の発現が認められた。従って、アディポネクチンは正常乳腺細胞、乳癌細胞に対して、直接作用を及ぼしている可能性が示唆された。次に血清レプチンレベルが、乳癌の発生や増殖に影響しているかどうか検討した。乳癌患者、健常女性それぞれ104人を対象にケース・コントロール解析を行った結果、血清中のレプチンレベルに有意差は認められず、ロジステック解析によってもレプチンの血清レベルと乳癌の易罹患性に有意な相関は認められなかった。さらに、血清レプチン濃度、乳癌組織におけるレプチン受容体の発現量が、乳癌の予後と相関するかどうかを検討した。その結果、レプチン受容体L (long form)とS (short form)の両方の発現量が高い群では、予後は有意に不良であった。さらに、血清レプチン濃度の高い群においてレプチン受容体LとS両方の高発現群が予後不良であった。今回の検討によって、アディポネクチンとレプチンが乳癌の発生や増殖に影響を及ぼしていることが明らかにされ、アディポサイトカインを標的とした乳癌の治療法や予防法の開発につながる可能性が示唆された。本年度の研究実績は以下の通りである。1)乳癌細胞株、乳癌組織におけるアディポネクチンおよびアディポネクチン受容体発現の検討ヒト乳癌細胞株(MCF-7、T47D、SKBR3、MDAMB231)、正常乳腺細胞株(HMEC)、およびlaser microdissection法で採取した乳癌組織、正常乳腺組織、間質細胞、さらに脂肪組織を対象に、アディポネクチンmRNAの発現を半定量的PCR法で解析した。その結果、乳癌細胞株、正常乳腺細胞株、乳癌組織、正常乳腺組織、間質細胞いずれにおいてもアディポネクチンの発現は認められず、脂肪組織においてのみ発現していた。一方、アディポネクチシ受容体(R1、R2)のmRNA発現量を半定量的に検索した結果、R1は乳癌細胞株、正常乳腺細胞株、乳癌組織、正常乳腺組織、間質細胞すべてにおいて発現していた。一方R2の発現に関しては、乳癌細胞株、正常乳腺細胞株、正常乳腺組織および乳癌組織(6例中5例)ではmRNAの発現が認められたが、間質細胞では発現していなかった。また定量的解析により、レセプターの発現量と乳癌の臨床病理学的特長(閉経状況、腫瘍径、リンパ節転移、組織学的異型度、ホルモン受容体)との相関はみられなかった。2)血清レプチンレベルと乳癌の易罹患性の検討乳癌患者、健常女性それぞれ104人を対象にケース・コントロール解析を行った。血清中のレプチンレベルをELISA法で測定した結果、それぞれ9.52±0.90ng/ml(平均±標準誤差)、10.86±0.89

ng/mlであり、有意差は認められなかった。さらにロジステック解析によりレプチンの血清レベルと乳癌の易罹患性を検討したが、有意な相関は認められなかった。血清アディポネクチンレベルが低い女性は、乳癌の易罹患性が上昇することはすでに明らかにしているが、今回の結果から血清レプチンレベルは乳癌の易罹患性には影響しないと考えられた。そして、正常乳腺細胞、乳癌細胞でアディポネクチンの受容体の発現が認められたことより、脂肪細胞で産生されたアディポネクチンが血流を介して、正常乳腺細胞および乳癌細胞の増殖を制御している可能性が示唆された。以上の結果より、アディポネクチンは正常乳腺細胞や乳癌細胞の増殖に抑制的に作用しているメカニズムが推測された。本年度の研究実績は以下の通りである。1.ヒト乳癌細胞におけるアディポネクチン受容体の発現解析前年度の検討により、血清アディポネクチンが乳癌の易罹患性に影響することを明らかにした。しかし、アディポネクチンが正常乳腺や乳癌細胞に直接影響を及ぼしているかどうか、という点に関しては不明である。この点を明らかにするため、正常乳腺細胞、乳癌細胞におけるアディポネクチン受容体1および2の発現を検討した。まずwestern blottingによる解析を行った結果、乳癌細胞株においてアディポネクチン受容体1および2が発現していることを確認した。さらに免疫組織染色による検討を行ったところ、正常乳腺細胞、乳癌細胞いずれにおいてもアディポネクチン受容体1および2の発現が認められた。以上の結果から、アディポネクチンは正常乳腺細胞、乳癌細胞に対して、直接作用を及ぼしている可能性が示唆された。2.血清レプチンおよび乳癌組織におけるレプチン受容体発現量が予後に与える影響の検討In vitroの検討により、レプチンは乳癌細胞の増殖を促進することが示されている。そこで、ヒト乳癌においても血清レプチン濃度、および乳癌組織におけるレプチン受容体の発現量が、乳癌の予後と相関するかどうかを検討した。91例の乳癌組織を対象に、腫瘍内のレプチン受容体(long form (L)およびshort form(S)) mRNA発現量を定量的に解析した。その結果、レプチン受容体LとSの両方の発現量が高い群では、予後は有意に不良であった。さらに、レプチン受容体LとSの両方の高発現群を血清レプチン濃度の高い群と低い群に分け、予後を検討した結果、血清レプチン濃度の高い群でのみ受容体の発現量と予後に相関が認められた。以上の結果から、乳癌においてレプチン受容体1と2が高発現し、かつ血清レプチン濃度が高くなると、レプチンシグナルの活性化が生じ、乳癌の予後に影響すると考えられた。肥満者では血清レプチン値が上昇していることから、肥満者の乳癌が予後不良であるのは、レプチンが原因である可能性が示唆された。
新規なヘテロ接合ナノ粒子合成経路の開発と人工光合成系への展開

ヘテロ接合ナノ粒子は、異種無機相界面に有機保護層からなる絶縁層を有しないため、効率的な空間電荷分離が生じる。そのため、光触媒や太陽電池などの光電気化学デバイスへ応用することで、単純に粒子を混合しただけの系に比べて高効率な性能が期待される。特に局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示すような金(Au)ナノ粒子は、半導体と接合することで、ホットエレクトロン注入によって光触媒活性を示す。また高い酸化安定性を持ち、自己溶解しない光触媒として機能するため注目を集めている。本研究では、高い伝導帯を持つカルコゲン化物(ZnS、CdSなど)とLSPRを示す粒子(Au、Ag)が保護剤を介さずに原子レベルで直接結合したヘテロ接合ナノ粒子を液層合成し、水分解水素生成反応への展開を試みている。異種半導体ナノ粒子の合成には、両者の格子ミスマッチが小さくなければならない。Ag2SとCdSの格子ミスマッチが比較的小さなことを利用して、Ag2SからCdS層をエピタキシャルに成長させ、さらにAg2S層の一部からSを引き抜くことによって、三相構造のAg-Ag2S-CdSヘテロナノ粒子を合成した。この粒子の励起子ダイナミクスと水分解光触媒活性を調べたところ、Ag-CdSナノ粒子に比べて、Ag-Ag2S-CdSナノ粒子は励起子寿命の伸長が見られ、33倍もの高い水素生成活性を示した。これは、CdS層で生じた励起電子がAg側へ逆電子移動する失活プロセスを、間に挟んだAg2S層が防ぎ、ホールのみをドレインするためである。Ag2S層のようなキャリア選択的なブロッキング層を利用することで、LSPRを利用した光触媒の活性を大きく向上できることを初めて明らかにした。また、Au@ZnS@CdSの3層構造を有したヘテロ接合ナノ粒子についても合成に成功し、AuのLSPR励起に伴うCdS層への電子注入の長寿命化を観測した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。特に、プラズモン共鳴を示すような金(Au)ナノ粒子は、半導体と接合することで、ホットエレクトロン注入によって光触媒活性を示す。また、高い酸化安定性を持つため、自己溶解しない光触媒として機能するため注目を集めている。本研究では、Auと半導体が保護剤を介さずに原子レベルで直接接合したヘテロナノ粒子を合成して、その電荷分離を促し、水分解や二酸化炭素還元など、種々の化学反応への展開を試みている。本年度は、可視ー近赤外に光吸収を示す硫化銀(Ag2S)ナノ粒子を核として、紫外に吸収をもつ硫化亜鉛(ZnS)や可視に吸収を持つ硫化カドミウム(CdS)が成長したヘテロ接合ナノ粒子の合成に成功した。また、これらのヘテロ接合ナノ粒子に対して、ケミカルエクストラクション法によって硫黄を溶媒中に引き抜くことで、Ag2SからメタルAgを合成できることを明らかにした。合成したAg-ZnSやAg-CdSナノ粒子は可視光領域にAgナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴由来の強い光吸収を示した。これらのナノ粒子の光触媒活性をメチレンブルーの還元反応によって評価したところ、Ag-ZnxCd1-xSが最も高い光触媒活性を示した。これは、Agナノ粒子の局在表面プラズモン共鳴によって可視光領域の光が強く吸収され、光電変換効率が向上したためだと考えられる。次年度は、より安定性の高い金を用いたヘテロナノ粒子の合成と、水の還元や二酸化炭素還元といったより高付加価値な還元体の光合成反応への利用を検討する。局在表面プラズモン共鳴を示すようなAg-CdS、Ag-ZnS、AG-ZnxCd1-xSナノ粒子の合成に成功し、それらのナノ粒子の光還元能を比較した。Ag-CdZnSナノ粒子が局在表面プラズモン共鳴による増強効果によって最も高い活性を示すことを明らかにし、その量子効率測定手法も確立した。このことから、平成28年度の目標であった、プラズモンナノ粒子と半導体ナノ粒子が直接決結合したヘテロ接合ナノ粒子の合成に成功しており、その光触媒活性を簡易的にではあるが評価することができている。おおむね順調に研究が進捗しているといえる。本研究では、高い伝導帯を持つカルコゲン化物(ZnS、CdSなど)とAuが保護剤を介さずに原子レベルで直接結合したヘテロ接合ナノ粒子を合成し、水分解や二酸化炭素還元など種々の化学反応への展開を試みている。

これまでの成果によってZnSナノ粒子から格子ミスマッチが小さいAu2S層の形成が容易に進むことが明らかとなってきた。そこで、直径10nm程度の粒径の揃ったAuナノ粒子の最表面に硫化処理をすることで、よりZnSとの格子ミスマッチが小さなAu2S層をAu表面に形成した。その後、Au-Au2Sナノ粒子を分散した溶液中にZn前躯体を混合し、高温下でS前躯体を注入することで、Auからヘテロエピタキシャルに成長したZnSナノ粒子を得た。これにより、可視光域でLSPRを示すAu-ZnSヘテロ接合ナノ粒子の合成に成功した。さらに、Au-ZnSナノ粒子では、過渡吸収測定によってAuからZnSへの電子注入を観測したが、電荷再結合が数十fs程度であり、光触媒としての利用が困難であった。しかし、Au-ZnSナノ粒子の外殻に、CdS層やZnSe層といったZnSより低い伝導帯位置を持つ電子リザーバー層を導入したAu-ZnS-CdSやAu-ZnS-ZnSeナノ粒子では、数nsの電荷分離寿命を得ることに成功した。これまでの研究の障害として「化学的な安定性が高く、LSPRを示すようなAu」と、「高い伝導帯位置を持つZnS」のヘテロ接合ナノ粒子の合成が困難なことが挙げられる。Auは、熱や化学的に安定で、可視光領域で強いLSPRに基づく光吸収を示すため、耐久性の高い光触媒としての利用が期待できる。そのため、これまでもAu-CdSヘテロ接合ナノ粒子の合成法が多数報告されてきた。しかし、これらの報告では、カチオン交換法を利用した非エピタキシャル成長により、キャリアが表面準位にトラップされやすいといった問題や、より高付加価値な還元体の光合成をするためには、CdSでは伝導帯位置が低いという問題があった。そこで本研究では、高い伝導帯位置を持つZnSを用いた、Au-ZnSヘテロ接合ナノ粒子の合成法を検討してきた。しかし、昨年度の研究で、ZnSなどの高い伝導帯位置を持つカルコゲン化物とAuの格子ミスマッチが比較的大きいため、直接的なヘテロ接合ナノ粒子の合成が難しいことが判明した。本年度の研究では、ZnSナノ粒子から格子ミスマッチが小さいAu2S層の形成が容易に進むことが明らかとなってきた。研究計画における、粒子合成と・キャリアダイナミクスに関する目標はおおよそ達成されたと言え、概ね順調に研究が進んでいるといえる。ヘテロ接合ナノ粒子は、異種無機相界面に有機保護層からなる絶縁層を有しないため、効率的な空間電荷分離が生じる。そのため、光触媒や太陽電池などの光電気化学デバイスへ応用することで、単純に粒子を混合しただけの系に比べて高効率な性能が期待される。特に局在表面プラズモン共鳴(LSPR)を示すような金(Au)ナノ粒子は、半導体と接合することで、ホットエレクトロン注入によって光触媒活性を示す。また高い酸化安定性を持ち、自己溶解しない光触媒として機能するため注目を集めている。
高速き裂分岐現象が衝撃破砕のべき乗質量分布側に果たす役割の実験的解明

高速多重分岐き裂によって発生する破砕片の質量分布に関して、3つの研究を実施した。一つは、累積質量分布に対する実験装置の大きさと測定限界の影響を取り込んだ理論の構築であり、円盤試験片の衝撃落下試験によりその妥当性を検証した。二つ目は、高速多重分岐き裂のエネルギー解放率を測定する方法の開発である。破砕片の質量分布は多重分岐き裂のエネルギー解放率に関連していると予想されるが、それを測定する方法が存在しなかった。本研究は、その方法を確立した。3番目は、一様引張応力下の高速多重分岐き裂によって発生する破砕片の質量分布測定である。これにより、最も単純な力学的環境下における質量分布を明らかにした。1.研究目的固体材料が衝撃力によって破砕されるとき、その破片の質量分布にはべき乗則が現れることがある。この法則は、衝撃破壊の結果を予測するうえで重要であるが、その特性と力学的機構は不明のままである。他方、脆性材料が破壊する際には高速で進展するき裂が発生し、き裂が突然2つに分岐することが知られている。本研究は、分岐を繰りかえす高速多重分岐き裂が、衝撃破壊で発生する破片の質量分布に果たす役割を実験的に明らかにするものである。2.平成27年度実施計画無限に長い帯板と同等の条件でき裂多重分岐を発生させ、理論解析の基礎となるデータを取得する。以下に示すように、平成27年度の計画を順調に実施している。1.大型試験片と多重分岐き裂の発生横幅600mm以上の大型PMMA試験片を用い、長さ100mm以上の領域で高速進展き裂の多重分岐を発生させた。これは、無限に長い帯板中でのき裂進展と同等の実験であり、理論解析の基礎となる。計画通り実行されている。2.大型試験片に対応した測定用光学系の構築高速多重分岐亀裂のエネルギー解放率測定のために、直径150mmの観測領域を持つコースティック法の光学系を構築した。また、高速多重分岐き裂の測定を可能にするために、従来ほとんど用いられることのなかった測定法を導入し、測定精度の向上に成功した。最初の計画ではエネルギー解放率の測定に高速度ホログラフィ顕微鏡法や干渉法を用いることを予定していたが、観測領域の拡大に困難が伴うことと、測定に多大な労力を要することから、コースティック法を用いることとした。これも当初の計画の範囲内である。(1)衝撃破壊における破砕片の質量分布には、べき乗則が存在することが知られている。しかし、その成立に関する力学的機構は解明されていない。本研究は、衝撃破壊における破砕片の質量分布の生成機構を明らかにするために、実験装置の大きさの限界と測定器の最小測定限界を考慮に入れた累積質量分布の理論式を提案した。また、高さ17mから直径36cmのガラス円盤と石膏円盤を落下させ、その累積質量分布を測定し、理論式と比較した。その結果、理論式は測定結果の中に存在する折れ曲がりを説明することができ、理論式の妥当性が示された。(2)衝撃破壊によって生成される破砕片の質量分布には、べき乗則が現れることが知られている。べき乗則に関する研究は、これまで主に、物理学における統計力学の立場からの研究されてきた。しかし、機械工学の一分野である破壊力学は、破壊に関する組織的な知識が蓄積されてきており、特にエネルギー解放率との関連はべき乗則解明の鍵になる問題である。本研究は、衝撃破壊における破砕片を生成する高速進展亀裂のエネルギー解放率を高精度で測定する手法として、ホログラフィ干渉法を提案し、その有効性を示した。(3)固体材料が衝撃的に破壊する際には、秒速数百m/s以上の高速で進展するき裂が発生する。き裂速度が十分速いとき、き裂先端が突然二つに分岐する。また、固体内に十分なひずみエネルギーが蓄えられている時、分岐を何度も繰り返す多重分岐が発生する。多重分岐は破砕片の質量分布に直接関連する力学的機構と考えられるが、き裂分岐の力学的機構に不明な点が残されていた。本研究は、Y字型の分岐切欠を製作し、分岐角度を変えながら、切欠き先端で発生するき裂の進展角を測定した。その結果、き裂分岐角が14度であるのは、き裂とき裂先端に発生する微小き裂との相互作用によるとの推論を強く支持する結果を得た。以下に示すように、研究はおおむね順調に進んでいる。(2)Suzuki , S., Iwasaki, Y., Shimizu, Y., and Yusof, M. A. B., Mech. Eng. J., 3-6, (2016), DOI: 10.1299/mej.16-00541.【概要】試験片が衝撃的に破砕される際には秒速200m/s以上の高速で進むき裂が発生する。き裂速度が十分速いとき、き裂は突然二つに分岐する。さらに、固体内に蓄えられているひずみエネルギーが大きいときには、分岐を繰り返す多重分岐が発生する。この多重分岐は、衝撃破壊における質量分布を支配する重要な力学的機構であると考えられている。この研究では、その力学的機構を明らかにするための静的実験を実施し、き裂分岐の力学的機構に新たな知見をもたらした。