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非貴金属分子燃料電池の開発

最終年度は、(水素・一酸化炭素水素)-(酸素・過酸化水素)燃料電池の開発を行なった。本電池は、アノードでは、水素と一酸化炭素を電子供与体とし、カソードでは、酸素と過酸化水素を電子受容体として、駆動する。このような電池を構築するためには、水素と一酸化炭素を両方酸化できる触媒の開発と酸素と過酸化水素を両方還元できる触媒の開発が必要である。自然界には、水素を酸化する酵素としてニッケル・鉄ヒドロゲナーゼ、一酸化炭素を酸化する酵素として一酸化炭素デヒドロゲナーゼが良く知られている。いずれの酵素の活性中心にも、ニッケルと鉄が硫黄で架橋された部位が共通で存在する。そこで、その共通部位を分子レベルで人工的に再現することによって、水素と一酸化炭素の両方を酸化できる分子触媒を開発した。水素と一酸化炭素の酸化触媒サイクルにおける反応中間体の構造は、X線構造解析、分光学的手法、及び質量分析によって決定した。また、近年、酸素耐性ニッケル・鉄ヒドロゲナーゼが酸素を水に還元することが報告され、さらに、この酵素が過酸化水素を還元している可能性も報告された。本酵素の活性中心もニッケルと鉄が硫黄で架橋された構造をしており、その活性中心構造を模倣した分子触媒を合成することで、酸素と過酸化水素を両方還元できることを明らかにした。この還元触媒サイクルにおける反応中間体の構造も、X線構造解析、分光学的手法、及び質量分析によって決定した。以上のように、水素と一酸化炭素を両方酸化できる分子触媒と酸素と過酸化水素を両方還元できる分子触媒を開発し、それらの触媒を用いて、燃料電池の電極の作成を行なった。触媒とカーボンブラックを混合し、カーボンクロスに塗布し、プロトン伝導膜を用いて、固体高分子形燃料電池を構築した。アノードに水素と一酸化炭素を供給し、カソードに酸素と過酸化水素を供給し、本電池を発電させることに成功した。本年度の成果は、(a)「水素と酸素の活性化できる非貴金属触媒の開発とその反応メカニズムの解明」と(b)「水素と一酸化炭素を両方酸化できる新規分子触媒の開発」である。上記の成果は既に投稿の段階まで到達している。以下に具体的な内容について記述する。水素-酸素燃料電池は、水素から取り出した電子を酸素に与えることによって発電し、廃棄物として水しか排出しない環境調和型の発電システムである。その中でも固体高分子形燃料電池は、出力密度の高さや作動温度の低さ(室温90 °C)から自動車や家庭用電源のような比較的小型な移動用電源として実用化されている。しかし、この固体高分子形燃料電池は枯渇性資源の白金を使用しており、その実質的な普及のためには白金の代替触媒の開発が必須である。また、白金は、水素に含まれるごく微量の一酸化炭素で被毒されてしまうため、超高純度水素を必要とする問題も未だ解決されていない。そこで本研究では、(a)「水素と酸素の活性化できる非貴金属触媒の開発とその反応メカニズムの解明」と(b)「水素と一酸化炭素を両方酸化できる新規分子触媒の開発」を行った。(a)の研究テーマでは、天然に存在する水素と酸素を活性化できる酵素(ニッケル・鉄ヒドロゲナーゼ)の活性中心構造を模倣し、ニッケルと鉄原子を骨格に含む二核錯体を合成した。この骨格を保持する配位子を系統的に変化させることで、水素と酸素の活性化メカニズムの鍵となる要因を初めて解明することができた。本成果は現在論文投稿中である。(b)の研究テーマでは、水素を酸化できるニッケル・鉄ヒドロゲナーゼと一酸化炭素を酸化できる酵素(一酸化炭素デヒドロゲナーゼ)の活性中心構造を規範として、分子レベルでその構造をモデル化することで、水素と一酸化炭素を両方酸化できる分子触媒の開発に成功した。本成果も現在論文投稿中である。本年度は、研究の立ち上げに尽力し、とりわけ、水素と酸素の活性化触媒の開発に取り組み、その結果、上記の「9.研究実績の概要」に記載した成果を得ることができた。その成果について、3件の重要な国際学会で招待講演を行った(ICCC-42、AsBIC8、I2CNER International Workshop、詳細は「13.研究発表(平成28年度の研究成果)の学会発表」に記載)。また、以上の成果が評価されて、平成28年度錯体化学会研究奨励賞を受賞することができた(第66回錯体化学会討論会にて受賞講演)。平成28年度中に水素と酸素の活性化触媒の燃料電池用電極への応用を既に行っており、その評価実験も行っている。これまでの分子触媒よりも耐久性と性能が向上しており、その成果を早い時期に論文として投稿する予定である。また、水素と酸素を活性化する触媒の開発過程で、アセチレンなどの小分子を活性化する触媒の開発も行った(Dalton Trans. 2016, 45(37), 14620-14627[Themed issue on Small Molecule Activation]、Chem. Lett. 2017, 46(1), 74-76、「13.研究発表(平成28年度の研究成果)の雑誌論文」に記載)。これらの触媒開発も今後の研究の発展につながる重要な成果であると考えている。以上をまとめると、平成28年度の研究は順調に進展していると考えている。

本年度は、(1)「非貴金属ニッケル・鉄分子触媒による水素と酸素の活性化メカニズムの解明」と(2)「水素と一酸化炭素を両方酸化できる分子触媒の開発と燃料電池用電極触媒への応用」を推進し、論文とプレスリリースにて成果を発信した。具体的な内容を以下に記述する。(1)研究テーマ「非貴金属ニッケル・鉄分子触媒による水素と酸素の活性化メカニズムの解明」:ニッケル・鉄ヒドロゲナーゼモデル錯体による水素と酸素の活性化反応を速度論的に解析し、いずれの反応もミカエリス・メンテン型であることを明らかにした。さらにアイリングプロットより活性化エンタルピーと活性化エントロピーを決定した。中心金属の酸化還元電位と活性化自由エネルギー変化をプロットすると、自由エネルギー直線関係となることを明らかにした(Organometallics 2017, 36, 3883)。ニッケル・鉄錯体を用いてこのように詳細に速度論的解析を行った例は本研究が初めてである。(2)研究テーマ「水素と一酸化炭素を両方酸化できる分子触媒の開発と燃料電池用電極触媒への応用」:ヒドロゲナーゼは水素を酸化する酵素であり、一酸化炭素デヒドロゲナーゼは一酸化炭素を酸化する酵素である。これらに共通する構造を人工的に分子レベルで再現することで、水素と一酸化炭素を両方酸化できる触媒を開発し、燃料電池用電極触媒として応用した。燃料電池に用いる白金触媒はごく微量の一酸化炭素で被毒され、触媒性能を失活することから、高コストの超高純度水素を必要とする。本分子触媒を用いることで、粗水素で十分に燃料電池が駆動可能であることを明らかにした(Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 9723、表紙に採択、Hot Paperに選出、プレスリリース:2017年6月7日「水素と一酸化炭素を燃料とする燃料電池の開発」)。研究課題「非貴金属分子燃料電池の開発」に向けて、概ね順調に進展している。これまで(平成28・29年度)の主な進捗状況は、「研究実績の概要」に記載したように、(1)「非貴金属ニッケル・鉄分子触媒による水素と酸素の活性化メカニズムの解明」と(2)「水素と一酸化炭素を両方酸化できる分子触媒の開発と燃料電池用電極触媒への応用」である。以下に詳細に記述する。(1)研究テーマ「非貴金属ニッケル・鉄分子触媒による水素と酸素の活性化メカニズムの解明」:水素の酸化と酸素の還元は、燃料電池だけでなく、従来より化学的に重要な反応である。通常は、白金に代表される不均一系固体触媒がこれらの反応を得意とするが、このような反応を触媒する非貴金属均一系分子触媒は非常に少ない。特に、ニッケル・鉄錯体による水素と酸素をスイッチして活性化する反応はこれまで報告されていない。本成果は、水素と酸素を活性化する非貴金属分子触媒の開発に繋がる重要な分子設計指針となりうる。(2)研究テーマ「水素と一酸化炭素を両方酸化できる分子触媒の開発と燃料電池への応用」:燃料電池の問題点の1つは、白金触媒の一酸化炭素による被毒である。白金触媒はごく微量の一酸化炭素でその触媒性能を失活するため、燃料電池には超高純度水素を必要とし、水素の高コストが問題とされる。本触媒は、水素と一酸化炭素の混合ガスでも十分酸化することが可能であるため、低コストの粗水素で燃料電池が駆動することが可能である。本成果は、一酸化炭素に被毒されない非貴金属分子触媒の開発に繋がる重要な分子設計指針となりうる。
太陽光照射による不斉発現と新規不斉触媒の開発

アキラルな化合物から外的不斉源を用いずに高い光学純度の生成物を得る新しい手法の開発に成功した。アキラルなクロモンカルボン酸エステルを溶液中で光照射すると,結晶性の良い二量体が光学活性体として得られた。生成機構を明らかにし,条件を精査することで80%eeの光学純度を達成した。さらに,得られた光学活性体を分子変換し,触媒的不斉合成の配位子として活用することに成功した。また,本手法を新たな不斉合成反応に展開し,2ーベンゾイル安息香酸誘導体とアミンとの反応により,高い光学純度のイソインドリノンの絶対不斉合成にも成功した。外的不斉源を用いずに光学活性化合物を得る絶対不斉合成は、不斉合成の手法としてばかりでなく生命の起源説と密接な関係があり、化学の分野のみならず広い学問領域から注目されている。本研究では,アキラルなクロモンカルボン酸誘導体を溶液中で太陽光照射すると,光学活性な二量体を効率良く与える系を見出した。さらにこの二量体はモノマーとほぼ同じ吸収波長を有しており、太陽光照射により原料のモノマーに選択的に開裂することで,二量体の見かけ上のラセミ化が同時に進行した。二量体はモノマーに比べ溶解度が低いために溶媒と濃度を選択することにより光照射中に反応系中に晶出してきた。この際にコングロメレート結晶のどちらか一方の鏡像体が優先的に晶出することで反応系全体に不斉が発現し、反応の進行に伴い不斉増幅が起こることを解明した。24年度はC2キラルな光学活性化合物の生成の機構を明らかにするとともに,変換可能な多くの官能基を有している二量体を多彩な有機不斉反応の触媒や有機金属触媒の配位子として利用した。これまでに例のない不斉の発現と増幅を実現する本反応の一般性と,得られた光学活性体の有効的利用法を開発した。25年度は,不斉配位子をアルデヒドへの不斉アルキル化の触媒として利用した。クロモンカルボン酸アミドを光照射することで二量体を合成し,さらにカルボニル基をNaNH4還元しジオールを立体選択的に合成した。得られた不斉配位子を用いて,ジエチル亜鉛のアルデヒドへの不斉アルキル化を95%ee以上の光学純度で達成した。以上のように,アキラルな化合物の光照射により,光学活性化合物を簡便に合成する手法を開発し,さらに得られたC2対称化合物を配位子とする不斉合成を達成することに成功した。外的不斉源を用いずに光学活性化合物を得る絶対不斉合成は、不斉合成の手法としてばかりではなく生命の起源説と密接な関係があり、化学の分野のみならず広い学問領域から注目されている。これまでにも、円偏光を用いる手法や結晶のキラリティーを利用する方法がある。これらの反応は,不斉源を用いずに光学活性化合物を提供できる理想的な合成法であるが,用いることのできる反応には制限があり,これまでの成功例は非常に僅かで,新しい反応や手法の開発が強く求められていた。我々は,様々な天然物に含まれるフラボノイドやカテキン,ビタミンPなどの基本骨格であるクロモンの2位にエステル,アミド,ニトリルなどの官能基を有する基質を溶液中で光反応することにより,C2対称の二量体を高効率,高収率,高選択的に生成することを初めて見出した。生成物の物性を調査する中で,太陽光照射により,コングロメレートの二量体を効率良く与える系を見出した。24年度はC2キラルな光学活性化合物の生成の機構を明らかにするとともに,変換可能な多くの官能基を有している二量体を多彩な有機不斉反応の触媒や有機金属触媒の配位子としての利用した。太陽光を利用した「無」から「有」を創造する新しい不斉合成の手法を開発するとともに,生成物のさらなる不斉反応への展開を推進した。24年度は,太陽光照射の条件検討,溶媒,温度,濃度,溶解度などの条件を整えることで,反応の効率や生成物の光学純度の向上を図った。

高圧水銀ランプを用いて,低温で光照射した場合に80%eeの二量体の結晶が定量的に得られた。また,擬似太陽光を照射しながら,溶媒を自然に蒸発し乾固させる手法においても50%eeの二量体が得られた。高い光学純度の結晶性の光反応生成物を得るために,初期濃度,反応温度,溶媒の種類などを検討した。さらに,反応温度を徐々に下げながらの結晶成長を促す検討や溶媒を徐々に蒸発させながら光照射を検討し,高光学純度のC2キラル二量体の創出を達成した。さらに得られた光学活性体を有機触媒や不斉有機金属反応の配位子として活用するための分子変換反応を行った。光照射により得られた二量体は,変換可能な2種類のカルボニル基を有するため,種々のヒドラジンとの反応ではヒドラゾンを合成した。このヒドラゾンのPd錯体を形成し,スズキカップリングの触媒として有効であることを示した。さらに二量体をNaNH4で還元することでジオールを立体選択的に合成した。得られたジオールと亜鉛との錯体を形成しアルデヒドへの不斉アルキル化を達成した。ほぼ24年度の計画を達成することができた。24年度の研究成果を受けて,さらなる研究の展開のために,絶対不斉合成により得られたC2対称光学活性化合物を分子変換し,不斉触媒反応へと有効活用する。ジアミン配位子や有機リン配位子,さらに不斉有機触媒への展開を推進する。さらに,エピ化優先晶出を伴うジアステレオ選択的光二量化反応の開発と不斉反応への展開を検討する。分子内に不斉中心を導入した基質での太陽光照射により,見かけ上の光エピマー化を起こしながら優先晶出を行うことで,唯一のジアステレオマー結晶に収束させることができると予想した。絶対不斉反応とは異なるが,必ず光学活性体を得ることができるため,実用性に優れた手法であり,最初に導入した光学活性部位を,その後の不斉触媒反応へと利用できる分子デザインも含めて検討する。さらに,クロモンの二量化反応以外にも,光反応と動的優先晶出法の組み合わせにより,この新しい絶対不斉合成は可能である。光反応としては,ラセミ化を伴う,E,Z-異性化,α-開裂反応,水素引き抜き反応などの多くの反応へと展開が可能である。本手法を様々な反応系へと応用することで有用性を明らかにする。実験装置はほぼ整っているため,消耗品の購入に研究費を充てる。基質の合成,分離精製等に必要な試薬や実験器具,さらに生成物を物質変換し不斉配位子や有機不斉触媒として活用するための反応試薬,反応器具,また,光学純度を求めるための試薬や溶剤の購入に充てる計画である。
軍用地研究-戦時の拡大から戦後的変容へ-

研究課題の中で最も重要な問題は、軍用地と地域民衆の関係が、民主化政策を伴う占領期に、どう変わっていくのかということでした。しかし、占領下の接収軍用地では、日本陸軍の使用時代と比べても、演習場内に権利を有する付近住民の、演習場内での生産活動は厳しく制限されます。冷戦状態が深まり、さらに朝鮮戦争が始まると、演習場内への立入り規制はいっそう厳しくなり、それに対抗して、生存のために占領軍への主体的交渉力を強める中で、1950年代の軍事基地反対運動の基盤をつくり出していくことになります。(1)本年度の重点課題の一つとした陸軍省「大日記乙輯」(防衛研究所戦史部所蔵)からの土地取得関係の継続調査については、太平洋戦争期の航空基地用地の取得区域に係る調査を優先したため、進展が得られなかった。前者の課題は平成21年度前半に行う。後者については、防衛研究所図書館調査により、海軍中心に全国規模及び占領地での基地建設を含めて軍用地の広がりにつき大きな成果が得られた。資料が劣化し複写が難しいが、大日記では得られない時期のデータとして貴重である。(2)軍用地を擁した地域の調査では、戦前から戦後へ架橋する形で調査を実施した。金沢にて、戦前金沢市の軍用地、および戦後の小松基地関係、仙台では、明治からの仙台市内軍用地資料および仙台市内の現自衛隊関係資料、および宮城県内の演習場関係資料、三沢では、戦前の軍馬育成所として軍用化する過程から、戦後の米軍・自衛隊共用基地としての展開とその問題に関する資料、また、長崎県の調査では、佐世保市の海軍軍用地と戦後の推移について包括的なデータを得ることができ、さらに長崎の軍需工場関連の調査も行った。このほか、御殿場調査では、字レベルからの戦後軍用地に関する資料調査を行うことができた。調査を通じて実感したことは、現時点での基地および演習場相互運用に注目することの重要性である。基地機能の相互関連性に十分に注目して今後の調査を実施していきたい。(3)本年度の最大の成果は、従来私自身が行ってきなかった海軍軍用地に関する調査方法の道が開けたことである。防衛研究所所蔵資料と佐世保調査により、海軍用地に関する大まかな見通しがつきつつあり、当初予定どおり、海軍軍用地に関しては、呉・横須賀の再調査を含めて、次年度の重点課題としていきたい。(1)本年度の重点課題の一つであった軍用地の現地調査に関しては、H21年度実施計画に盛り込んだ(1)九州中西部地域につき、熊本と大分布、日出生台学習場(由布院)、(2)茨城県の百里を中心とする霞ヶ浦周辺の軍用地、(3)石川県小松基地、(4)東富士学習場の継続調査と北富士演習場調査、(5)岩国基地の継続調査を実施した。このうち(5)は、本科研費以外の経費による調査であるが、同基地問題に長く関わってきた元岩国市議の貴重な基地資料が得られた。しかし、防衛庁資料の調査および海軍軍用地の継続調査については時間を割けず、最終年度への課題として積み残した。(2)本年度の現地調査と関連文献の収集により得られた主な知見は以下の諸点である。(1)基地の立地条件を考慮することの重要性である。海兵的戦力が重視された戦後の軍事戦略のもとでは、演習場への海からのアクセスの良さが求められた。又航空基地に関しても海上や湖水を擁する訓練空域の設定が考慮されたと思われる。今後、基地整理と集中化の過程をこの面を重視して考察する。(2)関東地域(首都周辺)軍用地の分布を改めて考察する必要性である。従来より、神奈川県への米軍基地の集中は指摘されていることろであるが、これに自衛隊基地の分布、およびその自衛隊基地が有する基地機能の特殊性を見極める必要がある。すなわち(1)、(2)を通じて、「軍用地の地政学」的視点をより精密化していく。(3)当初予定にはなかった北富士演習場への調査を組み込んだが、その理由は戦後の演習地問題における入会地問題の意味を総合的に考察する必要である。富士山を南北につなぐ両演習場を対象に、入会権の観点から演習場問題の分析方法を考える。本年度は、航空自衛隊松島基地、鹿児島県知覧地区、同県鹿屋航空隊を主たる調査地とし、あわせて沖縄基地問題を継続調査した。前3者は、日中戦争前後、あるいは太平洋戦争初期に開設され、太平洋戦争末期に周辺地域を含めて特攻基地化していく基地群である。前年度の調査地域である茨城県の基地群とあわせて戦時的変容=急速な軍用地化が最も集中的に現れた地域であることが、調査により改めて確認できた。沖縄の嘉手納・読谷など主要な基地群も本土の特攻基地化の時期と軌を一にして建設された。

沖縄への視野を常に意識することで、対外戦争の総力戦化と航空戦力の増強、そして本土と沖縄を貫く特攻作戦重点基地化を、軍用地問題の側からもとらえうるという展望を得た。関連する研究成果としては、「基地の起源と自治体・地域社会」(東京市政調査会『都市問題』101巻11号)で概要をまとめたが、さらに次期の研究に引き継ぎたい。本年の課題の一つであった東富士演習場の戦後史に関しては、「東富士演習場と地域社会一占領期の基地問題一」(粟屋憲太郎編『近現代日本の戦争と平和』)として、占領期の動向を論文化した。同論文では、日本陸軍軍用地時代と占領期の米軍軍用地の性格の差異を具体的に指摘し、かつ、米軍占領時代は、占領軍基地としての性格と朝鮮戦争の実戦部隊としての国連軍基地としての性格の連続性と相違を明らかにし、戦後的変容の多層性を実証した。昨年度に調査の北富士演習場、日出生台演習場を含めて、1950年代末までの軍用地問題を総合的に考察することは今後の課題に残されたが、基礎資料の収集は、昨年度調査と本年度調査によりほぼ完了した。
城郭都市形成過程の比較研究

平成11年度は、まず北海道根室半島を中心とした18世紀に下ると考えられる最終段階のチャシを集中的に踏査し、略測図を作成した。これらはチャシの中で軍事機能をもっとも強くもった一群である。松前藩との戦いという緊張下に、生活面を犠牲にして要害性を求めたもので、主郭を核とした求心構造の萌芽などプランに注目すべき点が多い。しかしもっとも高度なプランを実現したものでも並立的な構成を色濃く留めており、アイヌの社会構造を反映したものと位置づけることができる。これによってチャシプランを手がかりに社会構造の進化過程の復原を進めていくことが可能である。さらにヨーロッパとの比較では、アルプス以南でインカステラメントの典型とされるイタリアの城郭都市形成について、ドイツ考古学研究所ローマ支局を訪問し、ポールツァンカー博士の指導のもと、ロッカサンシルベストロをはじめとした標識遺跡を踏査した。この結果、ローマ・エトルリアなどの古典都市の継承と中世における新都市建設との関連の検討を進めることが必要であると思われた。その際には都市内部の構造の変化をどのように読みとるかが重要であり、それが中世都市への転換を考える指標となる。この点は日本の城下町研究においても等しく重要性をもつ。そして地方のインカステラメントが良くも悪しくも領主主導型の都市形成であり、同時期の自治都市とは異なった形で出現し、それが古代都市が成立しなかった地域に、中世段階の中小規模都市形成という歴史性と連関したのである。こうした特色は日本列島の城郭と城下の地域性の要因と共通するといってよいだろう。中世の都市形成過程のうち、その原初段階において城郭が果たした役割を、日本とヨーロッパの比較を行うことで、新しい評価を導き出すことが、本研究の目的である。本年度は、東北(青森県十三湊遺跡、福島県会津若松城下町)・東海(静岡県興国寺城跡)・九州(熊本県宇土城跡)の各遺跡を実際に調査した。さらにドイツのリュベック市の考古調査局・フランクフルトのドイツ考古学研究所、フランスアレシアの調査現場を訪問して、比較研究のための指導・助言を得た。この結果、ヨーロッパ中北部でも、広く都市形成に先立つ核として城郭の役割を評価してよいことが理解できた。こうした都市形成の過程はヨーロッパ南部と同様な「城郭都市形成」と同じと考えられる。
皮膚・口腔粘膜の創傷治癒促進薬としてのメトレレプチンの可能性

本研究では、創傷治癒促進薬としてのメトレレプチンの可能性につき検証するとともに皮膚創傷治癒におけるメトレレプチンの作用機序を明らかにすることを目的とした。化学熱傷モデルマウスにおける皮膚創傷治癒過程において、メトレレプチン投与により治癒期間を短縮できることを見出した。また、メトレレプチンがヒト皮膚角化細胞に対して増殖促進効果、分化促進効果、遊走促進効果、血管新生促進効果を有していることが明らかとなり、これらのことから、創傷治癒促進効果は角化細胞の増殖・分化・遊走促進と血管新生促進よるものと考えられた。本研究によりメトレレプチンを創傷治癒促進薬として利用できる可能性が強く示唆された。これまでに、われわれは口腔粘膜において抗肥満作用を有しているレプチンが創傷治癒促進効果を有する事を確認し報告してきたが、昨年、レプチン誘導体であるメトレレプチンの臨床応用が承認された。メトレレプチンもレプチン同様の生理的・薬理的作用を有している。そこで本研究ではメトレレプチンに着目し、皮膚・粘膜創傷治癒における役割について詳細に明らかにするとともに、皮膚・口腔粘膜の創傷に対してその治癒を促進できる可能性について検討した。化学熱傷モデルマウスにおける皮膚創傷治癒過程において、レプチンと同様にメトレレプチン投与により治癒期間を短縮できることを見出した。ヒト皮膚角化細胞においてレプチン受容体の発現が確認され、メトレレプチンがヒト皮膚角化細胞に対して増殖促進効果、分化促進効果、遊走促進効果を有していることが明らかとなった。さらに、メトレレプチン投与群において活発な血管新生が認められた。これらのことから、メトレレプチンよる創傷治癒促進効果は角化細胞の増殖・分化・遊走促進および血管新生促進によるものと考えられた。本研究は本年度予定されていた実験である、正常マウス皮膚および正常ウサギ口腔粘膜におけるレプチン受容体の発現の検討、皮膚化学熱傷モデルマウスの作製、皮膚創傷治癒促進効果の有無の検討、創傷部における組織学的・免疫組織化学的検討をすべて行うことがでできた。さらに次年度に予定されていた、口腔粘膜化学熱傷モデルウサギの作製口腔粘膜創傷治癒促進効果の有無の検討、創傷部における組織学的・免疫組織化学的検討、ヒト皮膚組織、ヒト口腔粘膜組織、ヒト皮膚角化細胞・線維芽細胞、ヒト口腔粘膜上皮細胞・歯肉線維芽細胞におけるレプチン受容体の発現の検討、ヒト皮膚角化細胞・皮膚線維芽細胞、ヒト口腔粘膜上皮細胞・歯肉線維芽細胞の増殖および分化におよぼすメトレレプチンの影響の検討も前倒しで行えており計画以上に進展している。メトレレプチンの影響の検討を行えた。これまでにわれわれは、抗肥満作用を有するレプチンが口腔粘膜において創傷治癒促進効果を有することを確認し、報告してきたが、近年、レプチン誘導体であるヒトレプチンのN末端がメチオニル化された、遺伝子組換え型ヒトレプチン製剤であるメトレレプチンが脂肪萎縮症治療薬としてわが国で承認された。メトレレプチンもレプチンと同様の生理的・薬理的作用を有している。そこで本研究では、創傷治癒促進薬としてのメトレレプチンの可能性につき検証するとともに皮膚創傷治癒におけるメトレレプチンの作用機序を明らかにすることを目的とした。本検討の結果、化学熱傷モデルマウスにおける皮膚創傷治癒過程において、受傷後8日目にはメトレレプチン貼布群で有意に創の縮小が認められ、レプチンと同様にメトレレプチン投与により治癒が促進されることが確認された。また、ヒト皮膚角化細胞においてレプチン受容体の発現が確認されるとともに、メトレレプチンがヒト皮膚角化細胞に対して増殖促進効果、分化促進効果、遊走促進効果、血管新生促進効果を有していることが明らかとなった。これらのことから、メトレレプチンよる創傷治癒促進効果は角化細胞の増殖・分化・遊走促進と血管新生促進よるものと考えられた。本研究によりメトレレプチンを創傷治癒促進薬として利用できる可能性が強く示唆され、今後より早期の臨床応用を進めていく予定である。今後は、創傷部における組織学的・免疫組織化学的検討を以下のように行っていく予定である。メトレレプチンもしくはPBS貼付後、4、8、12、16日目に潰瘍部を含む創部歯肉を採取し、4%パラホルムアルデヒドにて固定後、パラフィン包埋し組織切片を作製する。作製した組織切片にH-E染色を行い、経時的に組織変化を観察するとともに、レプチン受容体、PCNA、EMA、cytokeratinなどについてその発現分布につき免疫組織化学的に検討する。

さらにレプチンの血管新生への影響と創傷治癒との関連について検討することを目的に、血管内皮細胞マーカーであるCD31、CD34を用いた免疫組織化学的染色を行い血管内皮細胞数を計測、統計学的処理を行う。口腔外科本年ではin vitroの実験が順調に行えたため、培養に必要な消耗品を抑えることができたためと考えられる。引き続き実験動物の購入費、免疫組織学的検討や細胞培養に必要な消耗品に利用する予定である。また、実験結果の発表のための論文投稿料、学会参加のための旅費に利用する
活性型低酸素応答性転写因子HIF-1α遺伝子導入マウスの作製および解析

hypoxia-inducible factor-1 (HIF-1)は低酸素刺激に応答する転写因子で,癌組織においても重要な役割を果たしていると考えられる。本申請は,ヒトで見出された遺伝子型のHIF-1α(活性型HIF-1α)を遺伝子導入したマウスを作製し,癌の増殖・進展および転移能に与える遺伝子型の影響を明らかにすることを目的とする。ヒト口腔扁平上皮癌検体を用いた解析の結果,P582SまたはA588Tのどちらかの遺伝子アリールを持つ患者(ヘテロ型)の腫瘍は,WT(ホモ型)のそれよりも有意に多くの腫瘍内血管を持つこと,さらに初診時腫瘍径が大きいことを見いだし,HIF-1α遺伝子の転写活性化能に違いが認められる遺伝子多型が腫瘍の増殖や進展に関与する可能性が示された(投稿中)。現在,CMVプロモーターを用いた,FLAG標識ヒトHIF-1α野性型(WT)またはアミノ酸置換型(P582SおよびA588T)遺伝子発現ベクター導入BALB/cマウスを作製中(genotyping)である。また,腫瘍移植実験に用いるため,FLAGのみ,FLAG HIF-1αWT,またはP582S, A588Tの計4種類の発現ベクターをMMSV-BALB/3T3細胞に安定遺伝子導入した。今後,異なる遺伝子型腫瘍の移植実験等により,腫瘍-間質間相互作用の役割等,癌の増殖・進展および転移能について検討する予定である。
高機能培養骨髄間葉系幹細胞による高効率な実践的肝臓再生療法の開発研究

非代償性肝硬変症になると、たとえ肝炎ウイルスが制御できたとしても肝線維化や肝発がん等のため十分な生命予後の改善が得られないことが報告されている。そこで我々は、非代償性肝硬変に対する培養自己骨髄間葉系幹細胞(MSC)を用いた低侵襲肝臓再生療法を開発し、安全性評価目的の臨床研究を実施している。今回、コラゲナーゼ活性とレドックス制御能を有する高機能骨髄MSCの安定培養法を開発するため、高コラゲナーゼ活性を有するナノマテリアル培養骨髄MSCを用いて骨髄MSC増殖促進因子を同定した。非代償性肝硬変症に対する根治療法は肝移植であるが、慢性的ドナー不足、手術侵襲、免疫拒絶や医療経済面などの諸問題は依然として解決されておらず、対症療法を主体とせざるを得ないことが多い。これまで我々は、肝硬変症に対する再生療法として自己骨髄液から分離濃縮した骨髄単核球細胞を末梢静脈から投与する「自己骨髄細胞投与(ABMi)療法」を世界に先駆けて開発し、これは日本初の先進医療Bとして認可された。このABMi療法で明らかとなったProof of Conceptは、硬変肝に生着した投与骨髄細胞からのMatrix metalloproteinase-9等のコラゲナーゼが肝線維化を溶解し、それに引き続く肝前駆細胞の活性化や肝細胞の増殖が肝機能を改善し、肝再生を誘導することである。また次世代型ABMi療法として、局所麻酔下に採取した少量骨髄液中の肝線維化改善効果のある骨髄間葉系幹細胞(MSC)を培養して点滴投与する「培養ヒト骨髄MSCを用いた低侵襲肝臓再生療法」を開発し、平成26年度に安全性評価目的の臨床研究を開始した。一方、さらに治療効果の高い治療法の開発も求められている。これまでのマウスモデル解析により、培養ヒト骨髄MSC投与後に、肝線維化改善だけでなく血清抗酸化能の亢進や肝脂質過酸化の低下も確認する等、骨髄MSCにはレドックス制御能を有することが明らかとなった。さらに今回、培養ヒト骨髄MSC分泌物にもレドックス制御能があることが明らかとなった。これまで我々は、非代償性肝硬変症に対する「自己骨髄細胞投与療法」を開発し、その安全性と有効性を多施設臨床研究で明らかにしてきた。この自己骨髄細胞投与療法で明らかとなったProof of Concept (POC)は、硬変肝に生着した投与骨髄細胞からのMatrix metalloproteinase-9 (MMP-9)等のコラゲナーゼが肝線維化を溶解し、それに引き続く肝前駆細胞の活性化や肝細胞の増殖が肝機能を改善し、肝臓再生を誘導することである。また、全身麻酔施行困難例に対しては、局所麻酔下に採取した自己少量骨髄液から培養した間葉系幹細胞(BMSC)を投与する「低侵襲な肝臓再生療法」を開発し、再生医療等の安全性の確保等に関する法律に則り、安全性評価目的の臨床研究を実施中である。またこれまで本研究では、BMSCやその細胞外分泌物にはレドックス制御能があることを、BMSCと肝細胞との共培養系で明らかにしてきた。またBMSCと肝臓構成細胞との細胞間相互作用についても共培養系で検討し、特定条件下においてBMSCはマクロファージのMMPs産生を促進させることも確認した。さらに我々は、全骨髄単核球細胞から「CD73/CD105陽性かつCD45陰性で多分化能を有するBMSC分画」を効率よく培養することができる「高生体親和性ナノマテリアル培養皿」を開発しており、今年度はBMSCが高効率で培養されるメカニズムも独自解明した。これまでにBMSCやBMSCエクソソームのレドックス制御能を証明し、またBMSC培養誘導メカニズムを解明する等、概ね計画に沿って進んでいる。そのため、抗線維化及び発がん抑制効果を兼ね備えた肝臓再生療法の開発が社会的にも急務である。これまでに我々は、非代償性肝硬変に対して全身麻酔下に採取した自己骨髄細胞(非培養・全骨髄単核球分画)を点滴投与する「自己骨髄細胞投与療法」の臨床的有効性及び安全性を明らかにし、マウス高発がん肝硬変症モデルでも全骨髄細胞を頻回投与すると酸化ストレスを制御することで発がんが抑制されることを報告した。さらに独自のイヌ肝線維化評価モデルで培養自己骨髄間葉系幹細胞(BMSC)末梢静脈投与が肝線維化を抑制することを確認し、平成27年2月から全身麻酔困難な非代償性肝硬変を対象に「培養自己BMSCを用いた肝臓再生療法」を安全性評価目的に行っている。またすでに本研究では、BMSCやその細胞外分泌物にレドックス制御能があること、BMSCはマクロファージのコラゲナーゼ産生を促進させることを確認した。

さらに高コラゲナーゼ活性があるBMSCが培養可能な「高生体親和性ナノマテリアル培養皿」の解析から、培養上清中にBMSC増殖を促進させる液性因子が存在することを見出し「BMSC増殖促進因子(Mesenchymal proliferation factors, MPFsと命名)」19種類を特定した。その後も絞り込みを行い、最終的に2種類の因子を特定し、「コラゲナーゼ活性とレドックス制御能を有する高機能BMSC」の安定培養法を確立した。骨髄細胞のMMP9制御因子を解明するため、培養ヒト骨髄MSC由来miRNA解析を行い、変動miRを抽出した。さらに、抽出miRの酸化ストレス抑制能を「Thioacetamide(TAA)で酸化ストレスを誘導した初代肝細胞との共培養系」で解析評価したところ、レドックス制御能があることが明らかとなる等、概ね計画に沿って進んでいる。「高機能BMSC」の安定誘導法を構築し、この細胞のマウス肝硬変モデルでの肝臓再生能を評価する。また、高機能BMSCエクソソームや同定したmiRを投与するセルフリーの肝臓再生療法の非臨床POCの取得を目指す。消化器内科学培養ヒト骨髄MSCと初代肝細胞との共培養系は確立され解析も進んでいる。そこで、平成27年度はMMP9/LacZ-DsRed Tgマウス骨髄由来細胞のMMP9発現動態とレドックス制御能について検討することで、高コラゲナーゼ活性とレドックス制御能を併せ持つ「高機能骨髄MSC」の安定誘導法を構築する。
発生過程をつかさどる階層縦断的な時間スケール制御機構の理論的解明

昨年度までの研究において、生物学的に確立したモデルであるMonod-Wyman-Changeux型のアロステリック分子のモデルにおいて、分子の修飾が同一の酵素に依存する状況では、定常状態への非常に遅くなることが見出された。これは、細胞や組織の分化や発生タイミングを決定するための基本的なメカニズムとなりうるものである。そこで、このモデルの確率的挙動を調べるために、統計力学的手法を用いてモデル化を行った。その結果、先行研究と同様に、平衡状態への遅い緩和が見られた。同時に、予想外の結果として、温度や酵素量のパラメータの変化に対して平衡状態へ緩和する軌道が転移するという現象が見られた。さらに、転移点近傍のパラメータ領域では、同一の初期条件からスタートしても平衡状態への緩和速度が各サンプル(例えば、それぞれの細胞など)によって大きく違うということがわかった。これは、たとえ同一のシステム(細胞、組織など)であっても、その時間スケールが大きく違いうるということを示唆する結果である。過去のシステム生物学の研究では、生体内分子の個数のゆらぎは大きな注目を集めてきたが、時間スケールのゆらぎは基礎的な模型の不在もあり殆ど注目を浴びることはなかった。現在、上記の結果は論文投稿中である。また、Koshland-Nemethy-Filmer型のアロステリック分子でも、同様の遅い緩和が見られたが、ゆらぎの性質は大きく異なることも見出された。この結果は、アロステリック制御さえあれば、定常状態への遅い緩和は普遍的に見出されるということを示唆する。この結果は現在論文投稿準備中である。また、本研究課題に対する考察から派生して、生体内の代謝システムに経済学で用いられる数学を適用することにより、代謝システムのコアとなる構造を抽出可能であることを見出した。この結果は現在論文投稿中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では、当初、遅い緩和を示す生体分子の模型を多階層化することにより、発生のタイミング制御のための基礎的モデルを見出すことを目標とした。我々の先行研究において、多数の修飾部位をもつ生体分子が同一の酵素を取り合っている状況では、修飾状態が定常状態への非常に遅い緩和を見せる、という現象が見出された。これをさらに複数カップリングさせることにより、発生などに見られる複数の細胞・組織間で、互いに分化などのタイミングを制御し合う現象を説明できるのではないかと考えた。そこで、実際に模型をカップリングさせる前に、まずモデルの確率的挙動を確かめるべく、統計力学的手法による再モデル化を行った。その結果、先行研究のモデルと同様に、平衡状態への遅い緩和が見られた。同時に、予想外の結果として、温度や酵素量のパラメータの変化に対して、平衡状態での熱力学量ではなく、軌道の相転移が見られることがわかった。さらに、転移点近傍のパラメータ領域では、同一の初期条件からスタートしても、平衡状態への緩和速度がサンプルによって大きく違うということがわかった。これは、生物学的には、たとえ同一のシステムであっても、細胞ごとにその時間スケールが大きく違いうる、ということを示唆する結果である。過去のシステムズバイオロジーの研究では、生体内分子の個数のゆらぎは大きな注目を集めてきたが、時間スケールのゆらぎは、基礎的な模型の不在もあり、殆ど注目を浴びることはなかった。本研究は、生物学における時間スケールのゆらぎの研究の端緒を開くものである。現在、上記の結果は論文投稿準備中である。また、上記の結果に加えて、代謝ネットワークを構成する基礎的なモチーフである、補酵素をリサイクルしている経路でも、定常状態への遅い緩和が生じることを見出した。この結果は、PLoS Computational Biology誌に掲載済みである。今年度は、当初の計画では、先行研究で得られたモデルを多階層へと拡張する予定であった。しかし、モデルの確率的挙動を調べるために、統計物理学的手法を用いてモデリングしたところ、軌道の相転移や時間スケールのゆらぎ等、予想外の結果を得ることができた。これらの発見に関して、領域会議でも重要であるとコメントをもらい、今年度はこれらの結果をもとに研究を進めた。

この結果は、アロステリック制御さえあれば、定常状態への遅い緩和は普遍的に見出されるということを示唆する。この結果は現在論文投稿準備中である。また、本研究課題に対する考察から派生して、生体内の代謝システムに経済学で用いられる数学を適用することにより、代謝システムのコアとなる構造を抽出可能であることを見出した。この結果は現在論文投稿中である。来年度以降は、まず今年度の結果を中心に論文をまとめる。また、軌道の相転移、時間スケールのゆらぎなどを他のモデルでも確認する。さらに、領域会議で領域代表の影山先生から、実際の発生過程においても時間スケールのゆらぎが重要であるとの示唆を受けている。そこで、さらに議論を深めることで、実際の発生過程における時間スケールのゆらぎのモデル化、そして理論の確立を試みる。また、モデルの多階層化についても引き続き試みる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
表面の非対称性を利用した分子・物質輸送に関する研究

金基板上に形成した単分子膜で生じる酸化還元反応を利用し、表面のぬれ性を可逆に変化させた。基板上の電極電位分布を制御することで、ぬれ勾配を発生させ、基板上の液滴を動かした。微少分析システムへの応用を意識し、小数分子の検出方法として一分子の電気伝導度を計測した。また、ソフトマテリアルの極微少な構造を作製するため原子間力顕微鏡を用いたリソグラフィー法を開発した。1.電極表面上の分子層や液滴の動的挙動を観測する為の表面プラズモンイメージング装置の開発を行った。2/3インチ大型CCDカメラにより、1cmx1cm程度の面積のイメージングが行える。また、高屈折率ガラスを用いたプリズムにより水やこれまで計測が困難であった高屈折率の溶液中での計測が行えるようにした。現在は、大気中で水滴のイメージングが行えることを確認済み。2.V字型の電極パターン上に形成した単分子膜の電気化学反応により、電極表面のぬれを繰り返し変化させることで液滴の変形を行うと、電極形状によるラチェット効果により液的が一方方向へ移動することを見いだした。3.液滴を反応溶媒兼微小容器として使う場合の適切な溶媒として、イオン液体に注目し、イオン液体中での電気化学反応としてGeの電析を行った。イオン液体は屈折率が1.4強で、通常プリズムに用いられるBK7ではSPRカーブを得ることが困難であるが、1で使用している高屈折率ガラスプリズムは計測可能な屈折率となっている。微小反応セルとしての活用が期待できるイオン液体中での巨大分子計測の可能性を研究した。その結果、下記の知見を得た。1.イオン液体中において単一分子の電気伝導度を計測するための計測装置を開発し、金原子からなる量子ポイントコンタクトの電気伝導度をイオン液体中で計測することに成功した。この成果により、イオン液体を微小反応計測に用いることができることが示された。2.1で開発した装置を用い、有機溶媒中でオリゴチオフェン分子ワイヤーの単一分子電気伝導度を計測することに成功した。オリゴチオフェン分子内の電気伝導度はチオフェン環23個まではトンネル伝導を示し、それ以上のときにはホッピング伝導を示すと考えられる結果が得られた。ホッピング伝導領域では、電気化学ドーピングによる電気伝導度の変調が可能と考えられ、1の結果とあわせてイオン液体中で微量分析モデルが開発された。3.原子間力顕微鏡の針の先端に塗布した導電性高分子を絶縁体基板上に書き込むことに成功した。イオン液体のリソグラフィーへの展開が可能となる。微少反応セル中における一分子計測のための装置を開発し、下の知見を得た。1.単一分子の電気伝導度を計測するための計測装置を開発し、金原子からなる量子ポイントコンタクトの電気伝導度を数十秒間維持することに成功した。2.オリゴチオフェン分子ワイヤーの単一分子電気伝導度を計測することに成功した。3.原子間力顕微鏡の針の先端に塗布した種々の低分子有機半導体を絶縁体基板上に書き込むことに成功した。
租税手続法の国際的側面に関する総合的研究

研究計画に従って,次の3つの作業を同時並行的に進めました。(い)租税条約上の制度の個別的分析。租税条約に関する逐条解説の国際プロジェクトの成果として,「Article 22: Capital」in IBFD, Global Tax Treaty Commentaries(IBFD,online,2018.04)を完成し,オンラインで公表しました。また,「実現原則と国外転出時課税制度」日税研論集74号81-122頁(2018.09)においても,租税条約の譲渡収益条項と国内法との関係を検討しています。(う)国内法上の制度の横断的分析。論文「納税者情報の公開」金子宏=中里実編『租税法と民法』581-599頁(有斐閣2018.11)を公表し,実質的支配者情報をめぐるマネロン規制・登記制度・租税制度の交錯や,多国籍企業の国別報告書に関する情報公開論が生じてきた背景,納税者の申告情報の公開に関する各国立法政策の分岐点と日本の経験の評価,について意見を述べました。*国際的フォーラムの動向の巨視的分析。移転価格の国別情報申告(Country-by-country reporting)に関する報告書や,紛争処理手続に関する報告書など,BEPSプロジェクトにおける租税手続法関連の文書を検討しました。また,論文「国際課税における手続の整備と改革」日税研論集70号515-580頁(2017.01)において,国際的フォーラムにおけるとりくみの概要を整理し,国際公法との関係を意識しつつ,紛争処理メカニズムの未発達のゆえにいまだ枢要な点において国際課税レジームの形成には至っていないことを示しました。*租税条約上の制度の個別的分析。租税条約に基づく自動的情報交換について,欧州司法裁判所のSabou事件以降の議論の状況を,欧州人権条約との関係で実際の裁判例をもとに実証的に明らかにし,論文「課税情報の交換と欧州人権条約」法学新報123巻11・12号333-356頁(2017.03)(玉國文敏先生古希記念)にまとめました。*国内法上の制度の横断的分析。盗難データの利用可能性について,刑事法における証拠排除の議論や,租税条約等実施特例法の解釈など,日本法の状況を横断的に検討する作業をはじめました。この期間に公表したものとして,論文「租税手続法の国際的側面」宇賀克也・交告尚史編『現代行政法の構造と展開小早川光郎先生古稀記念』199-214頁(2016.09)があります。同論文において,情報交換に際して関係者に通知を行うべきことや,私人による情報収集は違法であるものの課税当局は合法的にその情報を入手した場合,特段の事情がある場合を除き,情報の使用を認めてしかるべきであることなどを論じました。研究計画で予定していた3つの作業を同時並行的に行うことができ,この年度内に3つの論文(いずれもクレジット付き)として公刊することができました。とくに,この年度の当初(2017年4月)にパナマ文書が公表され,この問題領域に関する関心が高まったことから,研究の遂行には好適な環境を享受できたことは幸いでした。課税目的やマネロン規制目的で法人や信託の実質的支配者を開示させようとする動きについて,「『グローバルな税の透明性』と信託」能見善久=樋口範雄=神田秀樹編『信託法制の新時代ー信託の現代的展開と将来展望』363-378頁(弘文堂2017.11)で,近時の流れを整理し,今後の動きを展望しました。なお,判例評釈として,「税務調査と国税犯則調査」宇賀克也ほか編『行政判例百選I第7版』(2017.11)212-213頁があります。研究計画で予定していた3つの作業を同時並行的に行うことができ,この期間内に,英文論文を1編,日本語論文を1編(クレジット付き),書評ないし論文紹介を2編,判例評釈を1編,公表することができました。また,納税者情報の公開について検討を進め,脱稿することができました。

当初の計画のとおり,国際的フォーラムの動向の巨視的分析,租税条約上の制度に関する個別的分析,国内法上の諸制度の横断的分析,の3つの作業を進めます。*国際的フォーラムの動向の巨視的分析については,平成28年度の作業を進めるとともに,新しい動向を継続的にフォローします。*租税条約上の制度に関する個別的分析については,平成28年度の作業を進めるとともに,新しい動向を継続的にフォローします。*国内法上の諸制度の横断的分析については,マネロン規制との関係について,検討を継続します。平成29年度税制改正において,国税犯則取締法の内容が現代化されて国税通則法に取り込まれましたので,その改正との関係についても検討したいと考えています。*国際的フォーラムの動向の巨視的分析については,平成29年度の作業を継続するとともに,新しい動向を継続的にフォローします。*租税条約上の制度に関する個別的分析については,平成29年度の作業を継続するとともに,新しい動向を継続的にフォローします。*国内法上の諸制度の横断的分析については,AIやブロックチェーンといった新しい技術の与えるインパクトに留意して,とくに情報の角度から検討を進めたいと考えています。勤務校の授業の枠内でも特にそのためのゼミを開講し,文献会読と議論を行う予定です。書籍の発注が年度をまたぎました。図書発注が年度をまたぎました。次年度当初の書籍購入に充てます。
仕事関数の低い固体表面近傍における励起原子の脱励起過程

1.目的および研究方法本研究では仕事関数の低い表面で散乱されたH^+イオンが表面からどのような準位に電子を捕獲して中性化するかを調べることを目的としている。Cs被覆されたW表面にH^+を入射し、表面から散乱されたH原子からの自然放出光を観測し、H^+がどの準位(主量子数n)に電子を捕獲したかを調べる。衝突真空槽内にWを置き、真空蒸着法によりCsを表面に吸着させる。標的表面がWのみの場合とCs被覆された場合とでHバルマ-線の発光強度の主量子数依存性がどのように変化するかを測定する。真空槽は現有のものを使用したが、到達真空度を上げるために、新たにターボ分子ポンプによる排気システムを採用した。また、ガラスアンプルに封入されたCsを0.2mmφのW線ヒーターで加熱し、蒸着させる蒸発源を作成した。2.結果(1)H^+イオンを3.0KeVでW表面およびCs被覆W表面に衝突させたとき、散乱されたH原子のバルマ-発光線(Hα,Hβ,Hγ,Hδ)が観測された。(2)蒸着源のヒーター電力を0[W]から2[W]まで変化させたとき、Hα線の発光強度が最大50%程度増加した。(3)バルマ-線の発光強度(I[J])は上準位の主量子数(n)に対しておよそn^<-6-7>に比例して減少することが分かった。この依存性は表面がCs被覆された場合もそうでない場合もほとんど変化しないことが分かった。3.まとめCs被覆されたW表面で散乱されたHα線発光強度が、Cs被覆されない場合の発光強度に対して最大で50%程度増加した。バルマ-線強度のn依存性はW表面とCs被覆W表面とでほとんど変化しなかった。すなわち、Csを被覆することによって励起H原子数は増加するが、電子の捕獲準位分布は変化しないことが分かった。
有隈体上の対称空間と新谷descent

有限簡約群G(F_q)の表現論と有限体上の対称空間の理論を結び付ける研究を行った。有限簡約群の既約指標を決定する問題は、G(F_q)の概指標と、指標層から得られる特性関数がスカラー倍を除いて一致するというLusztig予想により、原理的に解決される。簡約代数群Gが連結な場合、Lusztig予想は筆者により解決された。そこで次の問題はLusztig予想に現れるスカラーの決定である。標数が十分大きいとき、古典群、Sp_{2n}(F_q),SO_N(F_q)については筆者の仕事を拡張する形でWaldspurgerによりこのスカラーは決定されている。しかしこの方法はある種の等式の値をmodulo4で評価するものであり、qが2と素であることが本質的である。したがって、この方法は標数2の古典群には適用できず、それを扱うためには、根本的に新しい方法を見つける必要があった。今年度の研究で、有限体上の対称空間の理論と結び付けることにより、標数が2の場合の、Sp_{2n}(F_q)に対してスカラーを決定することができた。G=SP_{2n}とする。G(F_q)の単位表現をG(F_{q^2})に誘導して得られるG(F_{q^2})の表現をVとする。G(F_{q^2})の既約表現とVとの重複度は、川中、Lusztigにより計算されている。これよりG(F_{q^2})の概指標とVの重複度も分かる。一方、ある種の指標層の特性関数とVとの重複度も計算できる。これより、G(F_{q^2})に関してはLusztig予想に現れるスカラーを決定できる。この部分は標数に無関係に成立する。さらに標数が2の場合は、て、ある種の特殊化の議論をすることにより、G(F_{q^2})の場合のスカラーとG(F_q)の場合のスカラーが一致することが示される。これより、G(F_q)のスカラーが決定される。証明の過程で、Murghnahan-Nakayamの公式を利用した、かなり面倒なHecke環の指標の計算をする。この証明の議論は、かなりの部分はSO_{2n}(F_q)にも適用できるが、この場合、全ての場合を尽くすことができない。これを扱うには、non-split型のSO_{2n}に関する対称空間を考える必要があり、それは非常に興味ある問題である。有限体上の対称空間に対する研究を行った。K.Sorlinとの共同研究でSL_nの対称空間を調べた際に、有限体の2次拡大(これが本来の対称空間)を一般のn次拡大に拡張しても成立する性質があった。これについては、まだ分かっていないことが多いが、Deligne-Lusztigの一般指標の場合に、GL_n(F_q)とGL_n(F_{q^n})との関係を見出すことが重要である。これについては、今年度に調べ始めたが、まだ結果は得られていない。一方、対称空間との直接的関連はまだ不明だが、Weyl群のSpringer表現に関するInduction Theoremの拡張版が得られた。Induction Theoremは、簡約代数群GのLevi部分群Lのベキ単元uで定まるW_LのSpringer表現とGのベキ単元uで定まるWのSpringer表現との関係が誘導表現で与えられるというものだが、その際、W_Lおよび、Wのgraded moduleとしての情報は無視されている。Lusztigの証明は有限体に移して、qを1に特殊化してDeligne-Lusztigの一般指標の性質を利用するというものだが、それを変形し、1のベキ根への特殊化を考えることにより、Induction Theoremで無視されたgradingに関する情報を復活させた。それは、Springer表現の特殊な場合である余不変式環の場合(u=1の場合)に、Stembridgeや、森田-中島で得られていた結果(u=1の場合,しかも主にGL_n)を一般の簡約代数のuに拡張する結果である。Fを簡約代数群GのFrobenius写像とし、その固定点の群をG^Fとする。有限群G^{F^2}のG^Fによる剰余類G^{F^2}/G^Fは有限対称空間とみることができ、色々研究されている。特に、川中、LusztigによりG^Fの単位指標のG^{F^2}への誘導指標におけるG^Fの既約指標の重複度はすべて計算されている。この結果を利用して票数2の有限古典群に関するLusztig予想を証明することができた。ここでいうLusztig予想とは、有限簡約群の概指標と指標層の特性関数がスカラー倍を除いて一致するとの要請である。さらにそのスカラーの決定も重要な問題である。中心が連結な古典群については、筆者によりLusztig予想が示され、さらに筆者、Lusztig, Waldspurgerにより標数が十分大きい場合にこのスカラーが決定されていた。しかし、標数が2の場合には、そこでの方法は適用できない。今年度の研究ではこの問題に上記の有限対称空間に関する結果が有効に使われた。標数2の古典群の場合にcuspidalな指標層の特性関数に関する寿機の重複度が計算できてゼロでない値になる。一方で対応する概指標に対する重複度はそれまでの結果から計算できる。