hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミトコンドリア膜電位依存的腫瘍集積性を示す放射性薬剤の集積意義と新規薬剤への展開

また、MIBIを実験的に用いるには標識後、長時間にわたり標識体が安定であることが期待されるので、標識後の安定性の時間変化を評価すると共に、正常マウスにおける体内動態を検討した。腫瘍核医学においてTl-201やTc-99m-MIBI(以下、MIBIと略す)のような脂溶性カチオンが一部の腫瘍に集積し、腫瘍イメージング上有用であることは良く知られている。Tl-201およびMIBIはいずれも心筋血流シンチグラフィに用いられているが、最近の研究では心筋集積機序に大きな違いがあり、異なった輸送系により細胞内に取り込まれるとともに、細胞内での動態も異なることが報告されている。特にMIBIは細胞内でその多くがミトコンドリア画分に存在し、ミトコンドリア膜電位に依存した動態を示すと考えられている。事実、心筋細胞の膜電位は他の組織に比べてより低いことが知られている。同様に、正常細胞に比べて腫瘍細胞のミトコンドリア膜電位はより負に帯電しているものもあることから、この電位差に依存してMIBIが腫瘍に取り込まれているものと考えられる。そこで、この様な脂溶性カチオンの腫瘍集積性に関してモデル実験系を用いて検討し、その集積意義に関して検討すること、およびその結果をもってより有用性の高い新規放射性医薬品の開発研究に有効な指針を示すことを本研究の目的として検討を行った。種々の腫瘍細胞系を準備し、それぞれの性格付けを行うことを目的として、細胞培養系を整備し、JC-1という蛍光色素を用いて、ミトコンドリア膜電位を評価した。その結果、腫瘍細胞により膜電位がコントロール細胞と同様に低いものから、高いものまであることが確認された。さらにミトコンドリア膜電位の絶対値を測定する目的でRb-86を用いて取り込み実験系の確立を検討している。さらに、これら細胞の性格と各種イメージングプローブの取り込み量との関連性を検討する目的で、F-18-FDG、Tc-99m-MIBI、Tl-201-TlClを用いて細胞系での取り込み実験を行い、ミトコンドリア膜電位とMIBIの取り込みに高い相関性があることと共に、FDGとの取り込みに相関性があることが見出された。また、平成18年度に設置された動物用PET/SPECT/CT装置を用いて腫瘍モデル動物における腫瘍イメージングを施行することを目的として、その評価法を構築しているところである。腫瘍核医学においてT1-201やTc-99m-MIBI(以下,MIBIと略す)のような脂溶性カチオンが一部の腫瘍に集積し,腫瘍イメージング上有用であることは良く知られている。T1-201およびMIBIはいずれも心筋血流シンチグラフィに用いられているが,最近の研究では心筋集積機序に大きな違いがあり,異なった輸送系により細胞内に取り込まれるとともに,細胞内での動態も異なることが報告されている。特にMIBIは細胞内でその多くがミトコンドリア画分に存在し,ミトコンドリア膜電位に依存した動態を示すと考えられている。事実,心筋細胞の膜電位は他の組織に比べてより低いことが知られている。同様に,正常細胞に比べて腫瘍細胞のミトコンドリア膜電位はより負に帯電しているものもあることから,この電位差に依存してMIBIが腫瘍に取り込まれているものと考えられる。そこで,この様な脂溶性カチオンの腫瘍集積性に関してモデル実験系を用いて検討し,その集積性を利用した病態機能分析を本研究の目的として検討を行った。
体温上昇時に見られる換気亢進反応の特性解明

暑熱環境下で運動を行うと、常温下よりも運動パフォーマンスは著しく低下するが、近年、このことに体温上昇時の換気亢進反応(温熱性過換気)が関与している可能性が示唆されている。体温上昇に伴う換気亢進により動脈血中CO2分圧が低下し、脳血流量が低下することで、脳温の上昇ならびに中枢性疲労が引き起こされる可能性が示唆されている。しかし、体温上昇時の換気亢進反応及びその調節メカニズムは十分に明らかではない。近年我々は、この換気亢進反応に関して、深部体温(温熱性入力)に対して換気量(出力)をプロットすることで、(i)換気亢進の深部体温閾値(約37°C)と(ii)深部体温上昇時に対する換気感受性(回帰直線の傾き)によってその調節システムを定量化できることを明らかにした。本年度は、暑熱下運動時の換気亢進反応及びその調節システムが暑熱順化(暑熱ストレスの繰り返しによって起こる生理適応)によってどのように変化するのか検討した。健常男性9名を対象とし、安静時暑熱暴露(室温45°Cの暑熱下で2時間の安静)を10日間連続で行い暑熱順化を引き起こす前後で、暑熱下での中強度(最大酸素摂取量の50%負荷)一定負荷運動を行った。その結果、暑熱順化によって、運動時における換気量増加の経時変化は低下し、呼気終末CO2分圧の経時変化は高値を示した。体温上昇時の換気調節システムに関しては、暑熱順化によって換気亢進の閾値は低下し換気感受性は増大することで、同一体温時の換気反応は増大した。しかし、順化後には体温調節反応の亢進による深部体温の低下や酸素摂取量の低下が起こり、これらの変化が換気反応に対して抑制的に作用し、その結果として暑熱下運動時の換気亢進反応の経時変化は抑制されたと考えられる。この換気適応は、血中CO2分圧の低下を抑制し、それに付随して脳血流量を増加させることで、暑熱順化後の暑熱下運動パフォーマンスの向上に貢献しているのかもしれない。ヒトが暑熱環境下で運動を行った場合,深部体温の上昇に伴い皮膚血流量や発汗量の増加といった体温調節反応が亢進することで,熱放散量が増加する.これに加え,換気量もまた深部体温の上昇に伴って増加することが報告されているが,この換気亢進反応の特性や生理的意義については不明な点が多い.我々の研究室は,近年,浸水冷却によって初期体温を低下させてから中強度の一定負荷運動を行った場合に,換気が亢進する深部体温閾値が約37°Cで見られ,その閾値以上の温度では深部体温の上昇に対して換気量が直線的に増加することを明らかにした.本年度は,換気亢進の深部体温閾値および閾値以降の深部体温上昇に対する換気亢進反応が概日リズムに伴う体温変動によって変化するのか検討した.被験者は健常男性10名であった.安静時深部体温の大きく異なる早朝(6:00)及び夕方(18:00)に,暑熱環境下(室温37°C,湿度50%)において,25分間の浸水冷却(18°C)により深部体温を低下させてから,中強度負荷の自転車運動を4060分間行った.食道温(深部体温の指標)に対して換気パラメーターをプロットし,深部体温上昇に伴う換気亢進反応を検討したところ,換気量増加の食道温閾値は早朝より夕方で0.6°C高く,閾値以降の換気亢進の感受性(食道温1°Cの上昇に対する各反応の変化)は早朝より夕方で大きくなった.呼吸回数増加の食道温閾値は早朝より夕方で0.6°C高く,感受性は夕方で増大した.一回換気量は食道温上昇に伴い徐々に低下し,その感受性に早朝と夕方で違いはなかった.これらの結果から,(1)換気亢進の深部体温閾値は,早朝に比べて夕方に高温側へシフトすること,(2)深部体温上昇に伴う換気亢進の感受性は,早朝より夕方で大きくなること,(3)これら換気亢進反応の変化は,主に呼吸回数の変化によるものであることが示唆された.暑熱環境下で運動を行うと,深部体温の上昇に伴い換気量が代謝要求以上に増加する(温熱性過換気)ことが報告されているが,その反応の特性及び生理的意義については不明な点が多い.近年我々は,浸水冷却により初期体温を低下させてから一定負荷運動を行った場合に,換気量増加の深部体温閾値が約37°Cで見られ,この閾値以上の温度では深部体温の上昇に対して換気量が増加することを明らかにした.昨年度,この換気量増加の深部体温閾値が日内変動を示すのか検討し,その結果運動時における換気亢進の閾値が早朝よりも夕方で0.6°C高くなることを報告した.しかし,運動前安静時における深部体温の差と換気亢進閾値温度の差がほぼ同じであったことから,観察された換気亢進閾値のシフトが概日リズムによるものではなく浸水冷却に伴う深部体温低下の影響によるものである可能性があった.そこで本年度は,運動前深部体温を早朝と夕方で合わせた場合にも,換気亢進の深部体温閾値が早朝より夕方で高くなるのか検討した.被験者は健常男性9名であった.

暑熱下(室温37°C,湿度50%)で早朝(6:00)に25分間,夕方(18:00)に50分間の浸水冷却(水温18°C)を行った後,中強度一定負荷(最大酸素摂取量の50%)の自転車運動を行った,安静時食道温(深部体温の指標)は,浸水前に早朝より夕方で有意に高く,浸水冷却によって両時刻で同一温度になった.食道温に対して換気量をプロットしたところ,運動時における換気量増加の食道温閾値は早朝より夕方で有意に高値を示した.この結果から,運動前深部体温を早朝と夕方で合わせた場合にも,運動時における換気亢進の深部体温閾値は早朝より夕方で高くなることが明らかとなった.したがって,深部体温上昇に伴う換気亢進反応が概日リズムによって調節された反応であることが示唆された.暑熱環境下で運動を行うと、常温下よりも運動パフォーマンスは著しく低下するが、近年、このことに体温上昇時の換気亢進反応(温熱性過換気)が関与している可能性が示唆されている。体温上昇に伴う換気亢進により動脈血中CO2分圧が低下し、脳血流量が低下することで、脳温の上昇ならびに中枢性疲労が引き起こされる可能性が示唆されている。しかし、体温上昇時の換気亢進反応及びその調節メカニズムは十分に明らかではない。近年我々は、この換気亢進反応に関して、深部体温(温熱性入力)に対して換気量(出力)をプロットすることで、(i)換気亢進の深部体温閾値(約37°C)と(ii)深部体温上昇時に対する換気感受性(回帰直線の傾き)によってその調節システムを定量化できることを明らかにした。本年度は、暑熱下運動時の換気亢進反応及びその調節システムが暑熱順化(暑熱ストレスの繰り返しによって起こる生理適応)によってどのように変化するのか検討した。健常男性9名を対象とし、安静時暑熱暴露(室温45°Cの暑熱下で2時間の安静)を10日間連続で行い暑熱順化を引き起こす前後で、暑熱下での中強度(最大酸素摂取量の50%負荷)一定負荷運動を行った。その結果、暑熱順化によって、運動時における換気量増加の経時変化は低下し、呼気終末CO2分圧の経時変化は高値を示した。体温上昇時の換気調節システムに関しては、暑熱順化によって換気亢進の閾値は低下し換気感受性は増大することで、同一体温時の換気反応は増大した。しかし、順化後には体温調節反応の亢進による深部体温の低下や酸素摂取量の低下が起こり、これらの変化が換気反応に対して抑制的に作用し、その結果として暑熱下運動時の換気亢進反応の経時変化は抑制されたと考えられる。この換気適応は、血中CO2分圧の低下を抑制し、それに付随して脳血流量を増加させることで、暑熱順化後の暑熱下運動パフォーマンスの向上に貢献しているのかもしれない。23年度は,深部体温上昇の伴う換気亢進反応に及ぼす暑熱馴化(高温下で深部体温を維持するための体温調節機能の適応)の影響を検討するために,実験を実施する予定であった.この実験は研究の特性上,外気温の低い1月から5月ごろにかけて実施しなければいけなかった[暑熱ストレスの影響を検討するため,外気温の高い時期には実験ができず,比較的気温の低い時期(5月ごろ)までしか実施できない]が,東日本大震災の影響による実験の中断及び再開の遅れで,実施可能な時期までに実験が終了しなかった。東日本大震災の被災による特別研究員の採用延長が認められ,24年度も実験を行うことが可能となった.したがって,現在は実験を実施しており,研究を遂行する上での問題点はない.
自伝的記憶の分布，想起内容，機能の関連の検討

自分が経験した出来事に関する記憶を自伝的記憶という。本研究では,第一に,10代から70代までの参加者に自伝的記憶の機能を測定する尺度に答えるようにもとめ,世代差(若年>高齢)と性差(女性>男性)があることを見出した。第二に,10代から50代までの参加者に鮮明な出来事を3つ思い出してもらい,経験した年齢とそれぞれについて自伝的記憶の機能を測定する尺度に答えるようにもとめた。その結果,鮮明な出来事の場合,反対の世代差(若年<高齢)を見出した。自分が経験した出来事に関する記憶は自伝的記憶という。自伝的記憶には,自己を確認する(自己機能),会話するときの話題を提供する(社会機能),自分を目標に対して動機づける(方向づけ機能)という3つの機能があり(Pillemer,1998),測定尺度として,Thinking About Life Experience Scale(TALE) (Bluck et al.,2005)が提唱されている。筆者らは海外の研究者と共同研究し,2013から2014年にかけて,約450人の大学生を対象にTALEの日本語版を実施し,日本とアメリカで自伝的記憶の文化差がみられるかを検討した(Maki,Kawasaki,Demiray & Janssen,2015)。その結果,アメリカ人の方が日本人よりも自己機能,社会機能を多く使用することが示された。しかし,大学生を対象にしたために,それより上の世代ではどのような傾向があるのかが不明であった。本年度は,筆者らの先行研究をもとに,自伝的記憶の機能を測定するためにTALEの日本語版を実施し,自伝的記憶の機能の世代差を検討した。本調査実施前に2014年8月に予備調査を実施した。20代から50代の社会人160人を対象に,自伝的記憶の機能を測定するための尺度を実施し,世代差を検討した。その結果,20代群よりも50代群のほうが社会機能,方向づけ機能を使う頻度が高い傾向がみられた(2014年11月北海道心理学会発表)。本調査として,2015年1月にインターネット上で30代から60代の600名を対象に,自伝的記憶の機能の世代差をみるための調査を実施した。その結果,20代群よりも50代群,60代群のほうが社会機能,方向づけ機能を使う頻度が高い傾向がみられた。この結果は2015年度中に学会発表する予定である。自分自身が経験した出来事に関する記憶を自伝的記憶という。自伝的記憶には,自己を構成し維持する働き(自己機能),他者とコミュニケーションをするときの話題を提供する働き(社会機能),自分の目標に対して動機づける働き(方向づけ機能)という3つの機能があり,その測定尺度としてThinking About Experiences Scale(TALE)(Bluck, et al., 2005)が開発されている。筆者らはTALEの日本語版を作成し,海外の研究者と共同し,日本とアメリカで自伝的記憶の機能について比較した。その結果,アメリカ人のほうが日本人よりも自己機能,社会機能を多く使用するという文化差,および日本人では女性のほうが男性よりも自己機能,社会機能を多く使用するという性差がみられることを示した(Maki, Kawasaki, Demiray and Janssen, 2015)。しかし,この研究では,大学生を対象としたため,世代間でどのように異なるのかを検討できなかった。そこで,2015年度に30代から60代の600名を対象に,日本国内での自伝的記憶の機能の世代差および性差をみるために調査を実施した。その結果,30代群よりも50代,60代群のほうが社会機能,方向づけ機能を使用する頻度が高い傾向がみられた。しかし,対象を30代から60代としたために,青年やより高齢な世代との比較ができなかった。そこで,2016年に10代,20代,70代を対象に,前年と同じ内容の調査を実施し,前年のデータとあわせて分析した。その結果,自己機能,社会機能,方向づけ機能で女性の方が男性よりも得点が有意に高い傾向がみられた。また,上記の3つの機能で10代,20代の方が60代,70代よりも得点が有意に高い傾向がみられた。この結果は2016年度の日本認知心理学会で発表する予定である。交付申請書では「(1)先行研究をもとに,自伝的記憶の機能を測定するための日本語による尺度を作成する。さらに,回想機能尺度の日本語版(瀧川,2010)との相関を測り,因子間にどのような関係があるのかを検討する」,「(2)若年層,成人層,高齢層に対して,手がかり語法による自伝的記憶の想起を求め,ライフスパンにおける分布,想起内容,機能の関連を世代間の比較を通して検討する」,「(3)若年層,成人層,高齢層に対して,鮮明に覚えている出来事を想起させることによって,ライフスパンにおける分布,想起内容,機能の関連を世代間の比較を通して検討する」,「(4)これらの結果をもとに,自伝的記憶のライフスパンにおける分布,想起内容,機能の関連に関する包括的な理論を提唱する」の4点を研究の達成目標としていた。前年度は,自伝的記憶の機能を測定する尺度の日本語版を作成することで目標(1)ついてほぼ達成できた。また30代から60代の参加者を対象にした調査を行うことによって目標(2)の一部について達成できた。また,本年度は,10代,20代,70代の参加者を対象にした調査を実施した。

前年度のデータとあわせて,10代から70代までを対象にした分析をすることによって,目標(2)を達成できた。また,予備調査として,目標(3)に関するデータも採取し,今年度に本調査を実施する準備もできた。全体的にみると,本年度は3か年計画の目標の6割程度達成できた。なお,目標(3),目標(4)について今年度に検討していく予定である。本研究では,若年者から高齢者までの参加者に自伝的記憶に関する想起をもとめ,ライフスパンにおける自伝的記憶の分布,想起内容,および機能の関連を世代間の比較を通して調査した。研究1,2では,10代から70代までの日本人の参加者にどのような目的で自分の過去の経験を想起するのかの尺度に回答することをもとめ,自伝的記憶の機能(自己,社会,方向づけ)にどのような世代差および性差があるのかを調べた。その結果,3つの機能すべてで世代差がみられ,自己機能と社会機能に性差があることを見出した。特に,世代差は新しい知見であった。研究1,2は人は日常的に過去をどのような目的で想起しているのかという傾向を測定しているのに対して,研究3では,特定の記憶をどのような目的で想起しているのかを調査した。それに加えて,想起内容と出来事を経験した時期(分布)との関連をみた。10代から50代までの日本人の参加者に鮮明に覚えている過去の出来事を3つ想起するようもとめ,内容を記述し,自伝的記憶の機能を測定する尺度に回答するようもとめた。参加者を年齢と職業によって,大学生群(18-23歳),成人期前期群(25-39歳),成人期中期群(40-59歳)に分けて分析した。その結果,自己機能と方向づけ機能で成人期中期群(40-59歳)および成人期前期群(25-39歳)のほうが大学生群(18-23歳)よりも高いことが示された。また,現在の年齢に近い過去の出来事を想起し活用している傾向が示された。研究の全体を通して,自伝的記憶の機能は日常の想起傾向と特定の記憶をどのように使用するかという傾向で異なり,若年者はより高齢な者に比べて,自分の過去の経験をよく想起し活用する頻度は高いが,高齢になると特定の出来事を想起し活用する可能性を示した。自分が経験した出来事に関する記憶を自伝的記憶という。本研究では,第一に,10代から70代までの参加者に自伝的記憶の機能を測定する尺度に答えるようにもとめ,世代差(若年>高齢)と性差(女性>男性)があることを見出した。第二に,10代から50代までの参加者に鮮明な出来事を3つ思い出してもらい,経験した年齢とそれぞれについて自伝的記憶の機能を測定する尺度に答えるようにもとめた。その結果,鮮明な出来事の場合,反対の世代差(若年<高齢)を見出した。交付申請書では,「(1)先行研究をもとに,自伝的記憶の機能を測定するための日本語による尺度を作成する。
アルツハイマー病脳アミロイドイメージングの分子論的解明

本研究は、高齢化社会での重要な医学的、社会的問題となっているアルツハイマー病認知症に関する研究であり、主として正確な診断法に関する検討を実施したものである。具体的には、臨床症例を対象とした脳画像法であるPiB-PETの意義を分析するものであり、基本的には健常人と孤発性アルツハイマー病患者間の比較検討を中心とした解析である。とくに早期発症型家族性アルツハイマー病を対象とした脳画像を取り上げることで、早期脳画像変化に焦点を絞ることを目的とした。さらに臨床的認知症度とPiBシグナルに基づく脳内アミロイド蓄積量との関係についえも調査した。PiBシグナルとFDG-PETシグナルを比較検討することで、脳機能とアミロイド蓄積量との関係も重要な課題であり、詳細な検討を実施した。現在世界的に試用されている化合物として米国ピッツバーグ大学で開発されたPiB化合物がある。このPiB-PETシグナルが意味する画像解析は未完成であることから、多様な臨床症例にて分析が進んでいる。本研究においては、正常例、孤発性アルツハイマー病症例をベースに、家族性アルツハイマー病を対象とした本PiB-PET研究を中心に実施した。概ね従来研究成果を支持する結果であり矛盾しないことを確認することで、本研究組織・体制に間違いがないことが確認された。さらに詳細には、家族性アルツハイマー病の特徴として、線状体での高いPiB保持率に対して皮質ではやや低いPiB保持率であることが明らかとなった。しかも、臨床症状での多様性とは異なり、PiBによる検討では脳内Aβ蓄積のパターンと程度は、各変異種によらないと結論した。アミロイド蛋白(Aβ)を病因分子であるとするアルツハイマー病アミロイド仮説は、家族性アルツハイマー病の遺伝子データによって強く支持されている。原因遺伝子であるAPP、PS1、PS2変異によって症状が出現する前からAβ42の上昇が認め照れており、Aβの病因論的意義は高いことが知られている。本研究では、[11C]標識したPIBを用いて、脳PETの核医学画像を多様な家族性アルツハイマー病に施行し、その結果を孤発性アルツハイマー病(n=30)、正常コントロール(n=60)と比較検討することにある。早期発症型疾患の特異性を明らかにすることは、大部分を占める孤発性疾患の脳変化を考察する上で、とりわけ重要な課題として期待されている早期診断への-助となることが考え照れる。今回解析の主対象とした家族性疾患は、PS1(n=6 : L85P, L173S, Y115C, L219P, C236T, dE9)とAPP(n=1 : V7171)である。統計分析は、ピアソンの積率相関係数を用いて解析した。すべての家族性疾患症例で線状体部分での高いPIBシグナルが検出されたことは特筆すべき結果であった。大脳皮質、とくに眼窩前頭皮質、帯状回・楔前部でもPlBシグナルは検出されていた。注目すべき結果は、線状体あるいは皮質PIBシグナルが臨床症状である認知症障害度と一致しない点である。孤発性疾患とのPIBシグナルを比較した場合、線状体で高く、皮質で低い点が強調するに値する。一方、PIBシグナル強度が示唆するAβアミロイド沈着量は、今回の研究対象となった遺伝変異種(部位)、認知度と一致しないことが明らかとなった。
超臨界流体技術による流動層微粒子コーティング造粒プロセスの開発

核粒子表蔓を微粒子で被覆するコーティング造粒技術は、新しい機能性を持つ粒子を設計する方法として広範な分野で開発・研究が進められている。特に医薬分野では、ドラッグデリバリーシステムの中心技術として開発が進められている。従来の流動層コーティング造粒では、バインダー溶液を層内に噴霧し、溶媒を乾燥させて核粒子表蔓にコーティング粒子の被覆層を形成させて、造粒を行う。従来法は簡便で大裏処理が容易であるが、噴霧する溶液による液橋によって過度の凝集が起こりやすく、このため制御が難しく、特に微粒子を取り扱うのが困難であった。この従来法に替わるプロセスとして、超臨界噴出法を用い核粒子と微粒子を混合・流動化させた流動層中にバインダーを溶解させた超臨界溶液を噴出し、核粒子表蔓上に微粒子を付着させ粒子を成長させるコーティング造粒プロセスの開発を行った。その結果、超臨界噴出法により安定で均一なコーティング造粒が可能であり、ノズル出口での温度がコーティング造粒物の性状を決めるうえで最も重要な因子であることを見いだした。コーティング粒子はまず層内で核粒子表蔓に粒子間力により付着し、これに超臨界噴出されて生成したバインダ物質の微少な核が堆積し、表蔓を被覆するとともに固体架橋の形成により粒子同士をしっかりと結びつける。これを繰り返すことによってコーティング層を成長し、造粒物ができることがわかった。また、超臨界噴出法による微粒子コーティングにおける除放性の制御に関しても調べた。その結果、十分なコーティング時間を取れば、超臨界噴出法によって微粒子のマスキングが可能であり、除放性を制御することができることを明らかにした。本研究で開発した超臨界噴出法による微粒子コーティング造粒法は、製薬・化学・食品・材料など広範など分野での応用を期待できる。核粒子表面を微粒子で被覆するコーティング造粒技術は、新しい機能性を持つ粒子を設計する方法として広範な分野で開発・研究が進められている。特に医薬分野では、ドラックデリバリーシステムの中心技術として開発が進められている。従来の流動層コーティング造粒では、バインダー溶液を層内に噴霧し、溶媒を乾燥させて核粒子表面にコーティング粒子の被覆層を形成させて、造粒を行う。従来法は簡単で大量処理が容易であるが、噴霧する溶液による液橋によって過度の凝集が起こりやすく、このため制御が難しく、特に微粒子を取り扱うのが困難であった。この従来法に替わるプロセスとして、超臨界噴出法を用い核粒子と微粒子を混合・流動化させた流動層中にバインダーを溶解させた超臨界溶液を噴出し、核粒子表面上に微粒子を付着させ粒子を成長させるコーティング造粒プロセスの開発を行った。本年度は、平均粒径130μmのガラスビーズ(核粒子)と平均粒径1μmのシリカ微粒子を混合・流動させた流動層中に、バインダーとしてパラフィンを超臨界CO2中に溶解させ、これを流動層中に噴出させることによりパラフィンを析出させてコーティング造粒を行った。その結果、超臨界CO2中に溶解させたバインダーを急速に噴出することによって析出させ、核粒子に付着している微粒子同士および微粒子と核粒子との間に固体架橋を形成させることによって核粒子表面に微粒子の被覆層を成長させることができた。層内に液相が存在しないため過度の凝集は起こらず、安定なコーティング造粒が可能であることを明らかにした。また、ガス流速が小さい場合は、核粒子表面に均一に付着した微粒子析出することにより、均一な被覆層が形成された。

一方、ガス流速が大きい場合は小さい凝集体が生成し、これが核粒子表面に付着し、そこにバインダー物質が析出するため生成した造粒物表面は若干不均質であった。核粒子表蔓を微粒子で被覆するコーティング造粒技術は、新しい機能性を持つ粒子を設計する方法として広範な分野で開発・研究が進められている。特に医薬分野では、ドラッグデリバリーシステムの中心技術として開発が進められている。従来の流動層コーティング造粒では、バインダー溶液を層内に噴霧し、溶媒を乾燥させて核粒子表蔓にコーティング粒子の被覆層を形成させて、造粒を行う。従来法は簡便で大裏処理が容易であるが、噴霧する溶液による液橋によって過度の凝集が起こりやすく、このため制御が難しく、特に微粒子を取り扱うのが困難であった。この従来法に替わるプロセスとして、超臨界噴出法を用い核粒子と微粒子を混合・流動化させた流動層中にバインダーを溶解させた超臨界溶液を噴出し、核粒子表蔓上に微粒子を付着させ粒子を成長させるコーティング造粒プロセスの開発を行った。その結果、超臨界噴出法により安定で均一なコーティング造粒が可能であり、ノズル出口での温度がコーティング造粒物の性状を決めるうえで最も重要な因子であることを見いだした。コーティング粒子はまず層内で核粒子表蔓に粒子間力により付着し、これに超臨界噴出されて生成したバインダ物質の微少な核が堆積し、表蔓を被覆するとともに固体架橋の形成により粒子同士をしっかりと結びつける。これを繰り返すことによってコーティング層を成長し、造粒物ができることがわかった。また、超臨界噴出法による微粒子コーティングにおける除放性の制御に関しても調べた。その結果、十分なコーティング時間を取れば、超臨界噴出法によって微粒子のマスキングが可能であり、除放性を制御することができることを明らかにした。本研究で開発した超臨界噴出法による微粒子コーティング造粒法は、製薬・化学・食品・材料など広範な分野での応用を期待できる。
化学状態により変化するＴｈ－２２９ｍの核壊変機構の解明

229mThは229Thの第一励起準位の原子核であり,励起エネルギーが8 eV程度と極端に低い.そのため,原子核の半減期が化学状態に依存して大きく変化するなどの特異な現象が観測されると期待されている.最近229mTh由来の内部転換電子が初めて明確に観測され,Ni合金表面における半減期が7 ±1 μsであることが分かったが,化学状態に依存した半減期の変化は未観測であった.本研究では半減期変化を観測し,さらに内部転換電子分光測定により半減期変化の起源を解明することを目指した.今年度は,229Acから229mThに壊変する際に発生するβー線をトリガーとし,7 μs程度遅れて発生する229mThの内部転換電子を観測することを試みた。まず,229Acを232Th (p, α)229Ac反応により製造し,2段のイオン交換分離により229Acを232Thや核分裂生成物などから分離した.化学分離後に得られた溶液には229Ac,228Acのみが含まれており,4時間程度の短時間でAcを高い分離係数で分離することに成功した.その溶液を用いて電着法により229Ac線源を作製し,βー線ー電子同時計数測定を実施したところ,229mThの内部転換電子に対応した10 ±8 μsの減衰曲線が観測された.先行研究に比べて半減期の変化を観測できなかったが, 229mThが内部転換により脱励起し,その半減期が10 μs程度であることを先行研究とは別の手法で確認することに成功した.今後は,測定のS/Nを高めることで半減期変化を実際に観測できると期待される.一方,阻止電場ー磁気ボトル型電子分光装置を開発し,235mUの内部転換電子を高検出効かつ高エネルギー分解能で分光測定することに成功した.今後は,本装置を229mThの内部転換電子分光測定に用いることで229mThの内部転換過程を解明できると期待される.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。Th-229m(Th-229の第一励起状態の原子核、励起エネルギー:7.8 ±0.5 eV)が脱励起する際に生じる内部転換電子を測定することによって、Th-229mの内部転換半減期と内部転換電子の最大エネルギーを決定することを試みた。内部転換電子の最大エネルギーを決定することができれば、間接的方法によってしか測定されていないTh-229mの励起エネルギーを直接的に推定することができ、非常にインパクトのある成果となる。私はオーストリア・ウィーン工科大学にて、U-233からTh-229mにα壊変する際に発生するα線と電子のコインシデンス測定を実施した。U-233線源をSi検出器上に作製し、α線をSi検出器、電子をMCP検出器によって測定した。α線検出時を基準として電子の検出時間の分布を測定することで、Th-229mの内部転換電子がα線の検出から遅れて検出されることを期待した。さらに、U-233線源とMCP検出器の間に阻止電圧を印可し、内部転換電子のシグナルの阻止電圧依存性を測定することで、内部転換電子のエネルギーを求められると期待した。U-233線源について阻止電圧-0.8 Vを印可してコインシデンス測定を行ったとき、半減期7 μs程度の減衰成分が観測された。一方、U-234線源について同様に測定を行った場合は減衰成分が観測されなかった。したがって、U-233線源において観測された減衰成分は、Th-229mの内部転換電子のシグナルに対応している可能性が高いと考えられ、非常に見込みのある結果が得られた。また、より高い検出効率とエネルギー分解能で内部転換電子の測定を行うために、磁気ボトル型電子分光装置の設計・作製に取り掛かった。今年度は図面の作製および必要な物品の発注を行った。Th-229mの内部転換電子に対応していると思われるシグナルを検出することができたため、順調に進展しているといえる。α線等によるノイズや電子の平均自由行程の短さなどが問題になると思われたが、適切なU-233線源を作製し適切な実験回路をくみ上げることで、非常に見込みのある結果が得られた。また、磁気ボトル型電子分光装置の作製に向けて共同研究者と議論を重ね、物品の購入や装置の設計を行うことができた。今年度前半は,オーストリア・ウィーン工科大学にて,U-233からTh-229mにα壊変する際に発生するα線と電子のコインシデンス測定を実施した,U-233電着線源をSi検出器上に作製し,α線をSi検出器,電子をMCP検出器によって測定した.α線検出時を基準として電子の検出時間の分布を測定することで,Th-229mの内部転換電子がα線の検出から遅れて検出されることを期待した.そして,U-233線源とMCP検出器の間に阻止電圧を印可し,内部転換電子のシグナルの阻止電圧依存性を測定することで,内部転換電子のエネルギーを求めようとした.U-233線源のU-233由来のα線をトリガーとして電子の検出時間分布を測定したところ,期待通り半減期7 μs程度の減衰成分が観測された.しかしながら,不純物に由来するU-232

由来のα線をトリガーとした場合も同程度の半減期および強度の減衰成分が観測されたため,今回観測された減衰曲線はTh-229mの内部転換電子由来ではなく,α壊変のエネルギーによって生じた妨害電子であることが明らかになった.上記問題の解決のため,Ac-229を用いたβー線と電子のコインシデンス測定を新たに計画した.Ac-229は半減期が60分程度と短いため,加速器によって製造後すぐに精製分離し線源を作製する必要がある.今年度はAc-229の製造・精製テストを行った.上記の実験では,内部転換電子を高効率かつ高分解能でエネルギー測定する必要がある.今年度はそれを実現するために阻止電場ー磁気ボトル型電子分光器の製作を行い.U-235mを用いた電子分光測定のテストを開始した.結果的にTh-229mの内部転換電子を検出することはできなかったものの,U-233を用いたα線ー電子同時計数測定の問題点を明らかにし,問題点を解決できると考えられるAc-229を用いたβー線ー電子同時計数測定実験を新たに考案した.そして,Ac-229を加速器によって製造・精製のテストを行うことができた.また,阻止電場ー磁気ボトル型電子分光装置の設計と必要な物品の購入を終え,実際に装置を作製し,U-235mを用いた測定のテストを開始することができた.229mThは229Thの第一励起準位の原子核であり,励起エネルギーが8 eV程度と極端に低い.そのため,原子核の半減期が化学状態に依存して大きく変化するなどの特異な現象が観測されると期待されている.最近229mTh由来の内部転換電子が初めて明確に観測され,Ni合金表面における半減期が7 ±1 μsであることが分かったが,化学状態に依存した半減期の変化は未観測であった.本研究では半減期変化を観測し,さらに内部転換電子分光測定により半減期変化の起源を解明することを目指した.今年度は,229Acから229mThに壊変する際に発生するβー線をトリガーとし,7 μs程度遅れて発生する229mThの内部転換電子を観測することを試みた。まず,229Acを232Th (p, α)229Ac反応により製造し,2段のイオン交換分離により229Acを232Thや核分裂生成物などから分離した.化学分離後に得られた溶液には229Ac,228Acのみが含まれており,4時間程度の短時間でAcを高い分離係数で分離することに成功した.その溶液を用いて電着法により229Ac線源を作製し,βー線ー電子同時計数測定を実施したところ,229mThの内部転換電子に対応した10 ±8 μsの減衰曲線が観測された.先行研究に比べて半減期の変化を観測できなかったが, 229mThが内部転換により脱励起し,その半減期が10 μs程度であることを先行研究とは別の手法で確認することに成功した.今後は,測定のS/Nを高めることで半減期変化を実際に観測できると期待される.一方,阻止電場ー磁気ボトル型電子分光装置を開発し,235mUの内部転換電子を高検出効かつ高エネルギー分解能で分光測定することに成功した.今後は,本装置を229mThの内部転換電子分光測定に用いることで229mThの内部転換過程を解明できると期待される.今後は、測定精度を高めるために、実験装置や回路の改良を行い、ウィーン工科大学にて引き続き測定を行っていく。さらに、様々な阻止電圧について測定を行うことで、内部転換電子の最大エネルギーを求め、Th-229mの励起エネルギーを世界で初めて直接的に推定することができると期待している。これは、今大きな注目を浴びている原子核時計を作製するうえでも非常に重要な成果となると期待される。さらに、より高い検出効率と分解能で電子分光測定を行うことができる磁気ボトル型電子分光装置の作製を行う予定である。この装置によって測定精度の大きな向上が見込まれる。
高エネルギー密度リチウム二次電池用正極活物質の合成とその電池特性

高エネルギー密度が期待されるリチウム二次電極の正極活物質として、V_2O_5、LiNiO_2の検討をした。1)VOSO_4溶液のオゾン酸化によってによって得られるV_2O_5(03-V205)の電気化学的挙動は、電解酸化合成V_2O_5(e-V205)のそれと一致し、結晶質V_2O_5(c-V205)、非晶質V_2O_5-P_2O_5(a-V_2O_5-P_2O_5)との中間的な挙動を示した。推定構造もc-およびa-V_2O_5との中間的な構造を示し、構造と電気化学的挙動がほぼ対応した。O_3-、e-V_2O_5の放電容量は260mAh/g以上を示し、c-V_2O_5、a-V_2O_5-P_2O_5のそれらより大きい値を示した。c-V_2O_5について、放電にともなう構造変化を、作製した密閉型セルを用いて、in situ XRD追跡したところ、放電の初期段階でα-LiV_2O_5が生成し、x=0.4からγ-あるいはε-LiV_2O_5が、x=1.0付近でδ-LiV_2O_5が生じていると予想された。4種類のV_2O_5中へのLi^+の化学拡散係数(D)を、定電流断続滴定法(GIT法)とAC法により求めたところ、両法の値はほぼ一致した。c-V_2O_5のD値は放電の進行に伴い変化し、in situ XRD法で追跡した構造変化と良く対応した。a-V_2O_5については、Li_xV_2O_5におけるxが変化しても、D値にはほとんど変化が無く、構造安定性を裏付けた。e-V_2O_5、O_3-V_2O_5のD値はほぼ等しく、かつその変化はc-V_2O_5の場合ほど激しくなく、V_2O_5の構造変化が起こりにくく、充放電サイクル特性に優れていることを支持した。また、その大きさは10^<-8>cm_2s_<-1>程度で、a-V_2O_5-P_2O_5のD値より1桁以上大きく、より大電流特性に優れていると考えられる。2)LiCoO_2に替わるより安価な活物質として期待されているLiNiO_2のより高容量化、サイクル特性向上をめざして、これにわずかにFe、Mg、Inを添加したLiFe_xNi_<1-x>O_2、LiMg_xNi_<1-x>O_2、LiIn_xNi_<1-x>O_2を合成した。前二者では容量低下が見られ期待に反したが、Inの場合、LiNiO_2の164mAh/gより若干向上し、168mAh/gを示した。また、容量維持率も無添加の場合より向上した。

2)LiCoO_2に替わるより安価な活物質として期待されているLiNiO_2のより高容量化、サイクル特性向上をめざして、これにわずかにFe、Mg、Inを添加したLiFe_xNi_<1-x>O_2、LiMg_xNi_<1-x>O_2、LiIn_xNi_<1-x>O_2を合成した。前二者では容量低下が見られ期待に反したが、Inの場合、LiNiO_2の164mAh/gより若干向上し、168mAh/gを示した。また、容量維持率も無添加の場合より向上した。VOSO_4溶液をオゾン酸化することによってによって正極活物質としてV_2O_5を合成し、その電気化学的挙動を検討したところ、電解酸化合成によるV_2O_5のそれとほぼ一致し、結晶質V_2O_5、非晶質V_2O_5との中間的な挙動を示した。XRD、IRによる推定構造も結晶質、非晶質V_2O_5との中間的な構造を示し、構造と電気化学的挙動がほぼ対応した。オゾン酸化合成、電解酸化合成によるV_2O_5の電池活物質としての放電容量は175mAh/gで結晶質、非晶質V_2O_5のそれらより約25mAh/g大きい値を示した。次に、密閉型in situ XRDセルを作製し、このセルを用いて結晶質V_2O_5の電気化学的還元を行い、生成した空気中では不安定なリチウムバナジウムブロンズ(Li_xV_2O_5)をセル内に留めたまま、そのXRDスペクトルを測定し、構造変化を追跡した。その結果、放電の初期段階でalpha-LiV_2O_5が生成し、x=0.4付近からgamma-あるいはepsilon-LiV_2O_5が、x=1.0付近でdelta-LiV_2O_5が生じていると予想された。放電時に起こるV_2O_5へのLi^+の拡散係数を求めることは大電流放電が可能か否かの目安となる。Weppnerによって提唱された定電流断続滴定数を適用し、結晶質、非晶質、電解合成、およびオゾン酸化合成による4種類のV_2O_5について拡散係数(D)を求めた。未放電時のD値はいずれも10^<-9>cm^2s^<-1>オーダーであった。結晶質V_2O_5については、放電の進行とともにD値が著しく変化し、放電曲線の形状変化、in situ XRDの結果によく対応するとともに交流法で求められている様子とよく一致した。したがって、本法によって求めた他のV_2O_5に対するD値も信頼できると考えられる。他のV_2O_5のD値の放電に伴う変化はそれほど著しくなく、構造も大きく変化はしていないと予想される。種々のニッケル塩とリチウム塩を用いてLiNiO_2を合成したところ、それぞれ水酸化物を用い、空気雰囲気下で合成したとき、最も高容量、150-160mAh/gが得られた。リチウム二次電池用正極活物質としての種々のV_2O_5、すなわち結晶性V_2O_5(c-V_2O_5)、非晶質V_2O_5-P_2O_5(a-V_2O_5-P_2O_5)、電解合成V_2O_5(e-V_2O_5)、オゾン酸化合成V_2O_5(O_3-V_2O_5)について、放電時に起こるV_2O_5へのLi^-の化学拡散係数(D)を、定電流断続滴定法(GIT法)と交流法によってもとめたところ、両法での値はほとんど一致した。c-V_2O_5のD値は放電の進行に伴い変化し、交流法によって求められた文献のそれと挙動が良く一致した。また、in situ XRD法によって昨年度測定した放電に伴うV_2O_5の構造変化とD値の変化は良く対応した。a-V_2O_5のDについては、Li_xV_2O_5におけるxが変化しても、D値にはほとんど変化が無く、従来からいわれているように、構造安定性を裏付けた。これらにたいして、e-V_2O_5、O_3-V_2O_5のD値はほぼ等しく、かつ前二者の中間的な変化挙動を示した。すなわち、反応の進行に伴うD値の変化はc-V_2O_5の場合ほど激しくなく、V_2O_5の構造変化が起こりにくいことを示唆しており、充放電サイクル特性に優れていることを支持した。また、その大きさは10^<-8>cm^2s^<-1>程度で、a-V_2O_5-P_2O_5のD値より1桁以上大きく、より大電流特性に優れていると考えられる。
市場経済全体を考慮した非対称情報経済分析のための一般均衡モデルの構築

本研究は、市場経済全体を考慮する一般均衡理論の枠組みにおいて、非対称情報経済のモデルを構築することを目的にしている。ここで言う非対称情報経済とは、買い手と売り手との間に、財の質に関する情報の非対称性が存在する状況を意味する。これまでの研究においては市場取引に掛かるコストに対する仮定として、財を市場に提供する際に特定の財がコストとして完全に消滅してしまうことを排除していた。したがって労働のような財の存在を仮定する事ができず、市場全体を考慮する経済モデルとしての妥当性を欠いてしまう。そこで本年度は、まずこの仮定を緩める方向での均衡存在定理の一般化を検討した。これにより、特定の財が完全に消滅していても、各市場に正の取引量を提供できる技術を保有していれば経済の均衡が存在することを明らかにし、一般化された仮定のもとで均衡の存在証明を与えた。また、この仮定を満たさない場合に均衡の存在しない例を構築し、この仮定が結果に対して本質的であることも明らかにした。以上の結果は論文「General Equilibrium Model for an Asymmetric Information Economy without Delivery Upper Bounds」に纏められている。現在は査読付き国際学術誌の改訂要求を承けて改訂および再投稿済みの状態である。この分析は、現在まで得られていた成果を経済モデルとしての妥当性の観点からさらに精緻化するものであり、現在までに得られていた成果と併せて学術的にも非常に重要である。また、本研究の「市場経済全体を考慮した非対称情報経済分析のための一般均衡モデルの構築」という目的に対する高い成果であると言える。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では非対称情報経済の一般均衡理論を取り扱っている。特に、レモン市場型非対称情報経済の一般均衡モデルとして典型的な先行研究の用いる「プール市場」の仮定を、静学的一般均衡の標準的なモデルであるArrow-Debreu生産経済モデルに導入し、その均衡存在条件と均衡の性質を分析している。また、モデルの分析結果を元に、モデルのより経済学的に自然な定式化を試み、その拡張モデルの均衡存在条件を分析している。本研究では、上記モデルの構成要素であり、先行研究においても採用されている「各主体の供給量上限」を表すパラメータの存在が、非対称情報経済の分析に対して本質的であることを示した。本研究の分析により、上限のパラメータを持つモデルにおいて均衡の配分がパレート最適でなければパラメータが直接均衡配分を決定してしまうことが示された。これは、パレート最適でない状況が典型的である非対称情報経済の分析において、モデルの持つ本質的な恣意性を含意しているとともに、この上限を単に取り去ることは非対称情報経済をこのモデルで分析する意義をも取り去ってしまうことを示している。本研究ではさらに、この供給量上限パラメータをモデルから完全に取り除く事はできないことを示した。供給量上限のもつこのような本質的な問題を解決するため、本研究ではこの上限を単に取り去ってしまうのではなく、自然なコストをモデルの中に組み込むことで内生化することを試み、その試みに成功した。モデルを拡張することで、各主体の供給量上限は主体のもつ供給技術によって内生的に決定されることとなり、先行研究の持つ欠点を回避することができる。当初は、本研究の基本となっているレモン市場型非対称情報経済の一般均衡モデルとして典型的な先行研究の用いる「プール市場」の仮定を、静学的一般均衡の生産経済モデルに導入し、供給量上限パラメータを仮定したまま分析をすることが目標であった。しかし、その分析が進むにつれて、モデルのもつより本質的な問題点が明らかとなった。特に、上限のパラメータを持つモデルにおいて均衡の配分がパレート最適でなければパラメータが直接均衡配分を決定してしまうことが示された。これは、このモデルによって非対称情報経済を分析する際の本質的で不可避的な問題点を指摘するものであり、先行研究すべてにおいても共有されている問題点であるが、これまでに一度も指摘されてこなかったものである。したがってこれは、非対称情報経済のための一般均衡モデルを構築するという本研究の課題に対して大きく貢献する結果である。また、当初の目的では本研究の基本となっている上限パラメータモデルに関する分析のみを論文としてまとめる予定であったが、現在までに、上限パラメータモデルの持つ問題点を理論的に指摘する分析、上限パラメータを取り除くことができないことを数値的に指摘する分析、市場取引の自然なコストを導入することによる拡張モデルの定式化、および、拡張後のモデルに関する均衡存在条件の分析という、より統合された観点から研究内容を論文にまとめることができた。当該論文は、大阪大学大学院経済学研究科および大阪大学大学院国際公共政策研究科のディスカッション・ペーパーとして公表することで、これまでに関連分野の研究者から有益なコメントを得ている。また、セミナー等による研究発表時をすることで当該分野の研究者より有益なコメントを得ている。さらに、当該論文を国際査読誌に投稿中であり、現在は編集者および査読者からのレポート・コメントを元に改訂作業中である。

そこで本年度は、まずこの仮定を緩める方向での均衡存在定理の一般化を検討した。これにより、特定の財が完全に消滅していても、各市場に正の取引量を提供できる技術を保有していれば経済の均衡が存在することを明らかにし、一般化された仮定のもとで均衡の存在証明を与えた。また、この仮定を満たさない場合に均衡の存在しない例を構築し、この仮定が結果に対して本質的であることも明らかにした。以上の結果は論文「General Equilibrium Model for an Asymmetric Information Economy without Delivery Upper Bounds」に纏められている。現在は査読付き国際学術誌の改訂要求を承けて改訂および再投稿済みの状態である。この分析は、現在まで得られていた成果を経済モデルとしての妥当性の観点からさらに精緻化するものであり、現在までに得られていた成果と併せて学術的にも非常に重要である。また、本研究の「市場経済全体を考慮した非対称情報経済分析のための一般均衡モデルの構築」という目的に対する高い成果であると言える。これまでの研究において、アドバースセレクション型の非対称情報経済の問題を扱う一般均衡モデルが持っていた、本質的な欠点が明らかになり、その問題点を解決するための拡張モデルを提案した。しかし、先行研究においては、本質的な欠点を有したままのモデル(上限パラメータモデル)によって、スクリーニング・モラルハザードといった非対称情報経済の基本的な問題が分析されているのみである。上記のように、上限パラメータを用いたモデルは、非対称情報経済の分析において本質的な欠点を有しており、この欠点が、分析する問題(スクリーニング・モラルハザード・アドバースセレクション)に依存して変化することが当然考えられる。そこで、問題に依存して上限パラメータのもたらす欠点がどのように変化するかを詳細に分析することが今後の方策として挙げられる。また、上記の拡張モデル、すなわち、上限パラメータをより自然なコストに置き換えることで拡張したモデルによって、スクリーニング・モラルハザードといった問題の分析結果が、先行研究の結果とどのように変化するのかを調べることも今後の課題である。また、均衡の存在定理の一般化に関しても、当初の目的であった上限パラメータ型の基本モデルにおける分析に加えて、市場取引にかかる自然なコストを導入した拡張モデルにおいて、その条件を調べることが必要である。特に、現在までの研究で得られている均衡存在条件を構成するうちの一つである「消費者の効用関数の強い単調性」の仮定が、この一般均衡のフレームワークでモラルハザード問題を取り扱うためには強すぎることが明らかになっている。したがって、基本となる上限パラメータモデルおよび自然なコストを導入した拡張モデルにおいて、この仮定を「単調性」にまで弱めて、均衡存在を保証することができるかどうかを明らかにする。