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電気化学法による多糖合成および加水分解酵素反応の速度論的研究

デンプン粒の酵素的加水分解反応は、従来デンプン懸濁液中での反応の追跡が困難であったため、詳細な速度論的研究は行なわれてこなかった。本研究では、グルコアミラーゼによるトウモロコシ由来デンプン粒の加水分解反応を、電気化学バイオセンサーを用いることにより追跡し、反応初速度の解析を行なってきた。本年度は、前年度の結果をもとにより詳細な解析を行なった。粒径の異なるデンプン粒を用い、加水分解反応初速度のデンプン表面積との関係を検討したところ、反応初速度とデンプン粒の比表面積との間には明瞭な比例関係が認められた。この結果は、前年度示した酵素の基質表面への吸着を仮定して導かれる速度式により説明できた。反応速度式の理論的基礎、および酵素の基質表面への吸着量の検討結果等も含め、これまでの研究結果を学術誌(Journal of Agricultural and Food Chemistry,53(2005)8123-8127)において発表した。さらに、対象をトウモロコシ以外の各種植物由来デンプン粒に広げ、先と同様の速度論的解析を行なった。この結果、酵素のデンプン表面への吸着しやすさはデンプンの種類による違いがほとんどみられないが、吸着した酵素の活性はデンプンの種類により異なることが示された。また、セロビオヒドロラーゼによる結晶性セルロースの加水分解反応についても、電気化学バイオセンサーによる追跡法を確立し、速度論的解析を行なった結果、グルコアミラーゼによるデンプン粒の加水分解反応と同様の機構で反応が進行していることが示された。これら本年度の成果は、国際学会(1回)、国内学会(2回)において発表した。生デンプンの酵素的加水分解反応は、従来生デンプン懸濁液中での反応のモニターが困難であったため、詳細な速度論的研究は行なわれてこなかった。本研究では、グルコアミラーゼによる生デンプンの加水分解反応を、グルコースバイオセンサーを用いることにより追跡し、反応初速度の解析を行なった。電子伝達メディエータとしてベンゾキノンをカーボンペースト電極中に練りこみ、グルコースオキシダーゼを電極表面に固定化した電流計測型グルコースセンサーを作成し、生デンプン懸濁液中のグルコース濃度を連続的にモニターした。可溶化デンプンを基質とした場合、加水分解反応初速度はミカエリス-メンテン型の速度式にしたがうのに対し、生デンプンを基質とした場合には、反応初速度は酵素のバルク濃度に対して飽和する傾向を示す一方、基質の量に対しては比例するという、ミカエリス-メンテン型の速度式とは逆の濃度依存性が観察された。このような依存性は、ラングミュア吸着等温式を仮定して導かれる速度式により説明できた。基質を不溶性セルロース、加水分解酵素をセルラーゼとした系についても同様の反応速度の依存性が観察された(Chem. Lett.,33(2004)692)。さらに、粒径の異なる生デンプンを用い、加水分解反応初速度のデンプン表面積との関係を検討したところ、反応初速度とデンプンの比表面積との間には明瞭な比例関係が認められ、先に示した速度式からの予測と一致した。反応速度式の理論的基礎、および酵素の基質表面への吸着量の検討結果等も含め、これまでの研究結果を学術誌に投稿した(Biochim. Biophys. Acta, submitted)。また以上の成果は、国際学会(1回)、国内学会(3回)において発表した。
ウェルナー症候群ヘテロキャリヤーと糖尿病発症に関する研究

ウェルナー症候群は糖尿病を高頻度に発症することが知られており,そのヘテロキャリヤーでも老化現象が早期に生じている可能性がある.今回,ウェルナー症候群ヘテロキャリヤーと糖尿病発症の関連を検討するため,健常者と糖尿病患者とで同変異遺伝子の保因者率に差があるかどうかを検索した.糖尿病患者322人と健常者411人に,この研究の目的などのインフォームドコンセントを行った後,末梢血液を採取し,DNAを抽出した.平均年齢は糖尿病患者59.1±11.1歳,健常人48.2±10.4歳,性別はそれぞれ44.2%,51.2%が男性であった.肥満を表すBody mass indexはそれぞれ23.5±4.7,23.5±2.9と有意差を認めなかったが,過去の最大BMIはそれぞれ27.4±4.3,24.6±2.8であり,糖尿病患者に有意な肥満歴を認めた.また,糖尿病の家族歴はそれぞれ53.2%と26.4%と糖尿病患者に有意に糖尿病の家族歴を認めた.ウェルナー症候群遺伝子部位を含むDNAをPCRで増幅した後,ELISA Amplification Systemを使用してウェルナー症候群遺伝子の変異アレルの有無を検出した.最終的に,PCRで十分にDNAが増幅し,解析し得た症例は糖尿病患者で266人,正常人で398人の計604人であった.日本人ウェルナー症候群遺伝子のほぼ60%を占めるMutation4およびMutation6を検索したが,今回のわれわれの検討では,変異遺伝子を有する症例は存在しなかった.過去の報告では,一般の健常者内で0.6%のヘテロキャリヤーが存在すると報告されているが,今回われわれが検討した範囲では,ウェルナー症候群遺伝子のキャリヤーは存在しなかった.これは地域差による可能性があること,また,対象がいまだ少数であった可能性があると考えられた.ウェルナー症候群は種々の老化関連症状を若年期より発現する常染色体劣性遺伝病であり,内分泌学的には糖尿病を高頻度に発症することが知られている.近年,ウェルナー症候群へテロキャリヤーにおいて,細胞のアポトーシスが早期に生じ,p53などある腫のたんぱく質は発現が低下しているとの報告がなされた.このことから,ウェルナー症候群は劣性遺伝であるが,ヘテロキャリヤーでも老化現象が早期に生じている可能性がある.今回,ウェルナー症候群へテロキャリヤーと糖尿病発症の関連を検討するため,健常者と糖尿病患者とで同変異遺伝子の保因者率に差があるかどうかを検索した.糖尿病患者127人と健常者218人に,この研究の目的などのインフォームドコンセントを行った後,末梢血液を採取した.DNAを抽出し,ウェルナー症候群遺伝子部位を含むDNAをPCRで増幅した後,ELISA Amplification Systemを使用してウェルナー症候群遺伝子の変異アレルの有無を検出した.今回われわれが検索し得た限りでは,日本人ウェルナー症候群遺伝子のほぼ60%を占めるMutation4およびMutation6のホモおよびヘテロキャリヤーは存在しなかった.過去の報告では,一般の健常者内で0.6%のヘテロキャリヤーが存在すると報告されている.今回われわれが調べた範囲では,ウェルナー症候群遺伝子のキャリヤーは存在しなかったが,これは地域差による可能性があること,また,少数例しか検索できなかったことによる可能性があると考えられた.次年度も継続して症例数を増やすとともに,ウェルナー症候群へテロキャリヤーを発見した場合,本人とその家族全体にわたって,加齢と糖尿病発症を中心とした患者背景を,詳細に検討する予定である.ウェルナー症候群は糖尿病を高頻度に発症することが知られており,そのヘテロキャリヤーでも老化現象が早期に生じている可能性がある.今回,ウェルナー症候群ヘテロキャリヤーと糖尿病発症の関連を検討するため,健常者と糖尿病患者とで同変異遺伝子の保因者率に差があるかどうかを検索した.糖尿病患者322人と健常者411人に,この研究の目的などのインフォームドコンセントを行った後,末梢血液を採取し,DNAを抽出した.平均年齢は糖尿病患者59.1±11.1歳,健常人48.2±10.4歳,性別はそれぞれ44.2%,51.2%が男性であった.肥満を表すBody mass indexはそれぞれ23.5±4.7,23.5±2.9と有意差を認めなかったが,過去の最大BMIはそれぞれ27.4±4.3,24.6±2.8であり,糖尿病患者に有意な肥満歴を認めた.また,糖尿病の家族歴はそれぞれ53.2%と26.4%と糖尿病患者に有意に糖尿病の家族歴を認めた.ウェルナー症候群遺伝子部位を含むDNAをPCRで増幅した後,ELISA Amplification Systemを使用してウェルナー症候群遺伝子の変異アレルの有無を検出した.最終的に,PCRで十分にDNAが増幅し,解析し得た症例は糖尿病患者で266人,正常人で398人の計604人であった.日本人ウェルナー症候群遺伝子のほぼ60%を占めるMutation4およびMutation6を検索したが,今回のわれわれの検討では,変異遺伝子を有する症例は存在しなかった.過去の報告では,一般の健常者内で0.6%のヘテロキャリヤーが存在すると報告されているが,今回われわれが検討した範囲では,ウェルナー症候群遺伝子のキャリヤーは存在しなかった.これは地域差による可能性があること,また,対象がいまだ少数であった可能性があると考えられた.
バナッハ空間におけるリプシッツ発展作用素の生成・収束・近似

バナッハ空間におけるリプシッツ発展作用素の新しい一般的なクラスを導入し,その連続な無限小生成素の一つの特徴付けを得た。バナッハ空間におけるある抽象コーシー問題の弱連続な解の存在のための必要十分条件を与えた。増大度αの解析的半群の非線形摂動をそれに付随するコーシー問題を研究することにより調べた。区分的に線形な不連続関数の性質について考察し,その関数の周期的な性質に関する結果を得た。乗法的外力項を持つ一階単独保存型方程式に対する初期値-境界値問題を動力学的定式化による方法で扱い,その解の一意存在に関する結果を得た。従来から研究している,バナッハ空間におけるリプシッツ作用素半群の研究成果を時間に依存する発展方程式に応ずるリプシッツ発展作用素の理論として,発展展開させることを目的に研究した.本年度は生成素が連続なときの生成を論じ,Murakami(1966), Martin(1973), Lakshmikantham-Mitchell-Mitchell(1976), S. Kato(1976)などの結果の精密化を得た.非柱状領域で論じており,準縮小作用素の発展作用素の生成を論じたKenmochi-Takahashi(1980)やIwamiya(1983)などの拡張を与える.空間1次元の準線形散逸的波動方程式に対する初期値問題への応用も与えた.論文は準備中であるが,その概要を日本数学会2013年度総合分科会の企画講演において紹介した.関連して,増大度αの解析的半群の非線形摂動を考察し、対応する初期値問題のマイルド解の存在・一意性を得て,移流拡散程式の初期値境界値問題へ応用した.また,n×n双曲型保存則方程式系に対する波面追跡法の簡易化・厳密化や乗法的確率項を持つ保存型方程式に対する初期値・境界値問題の解の一意性についての研究成果を得た.昨年度に引き続き,バナッハ空間におけるリプシッツ作用素半群の研究成果を時間に依存する発展方程式に応ずるリプシッツ発展作用素の理論として,発展展開させることを目的に研究した.すでに得た非柱状領域での生成素が連続なときの生成についての結果は学術論文にまとめて投稿し,査読者の改善意見に従い再投稿した.また,生成素が連続な場合の拡張として,弱連続な場合に対する抽象コーシー問題の解の一意存在について結果を得た.さらに,ある区分的に線形な不連続関数の性質について考察し,その不連続のクラスの分類を試みることで,その関数の周期的な性質に関する結果を得た.保存則方程式系の初期値問題の解の一意性を示す足掛かりとなることを期待している.加えて,乗法的確率項を持つ非線形保存型方程式についての初期値ー境界値問題にたいしてバナッハ空間におけるリプシッツ作用素半群の研究成果を時間に依存する発展方程式に応ずるリプシッツ発展作用素の理論として,発展展開させることを目的に研究した。非柱状領域での生成素が連続なときの生成についての結果は学術雑誌に受理掲載された。当初の計画では発展作用素の近似・収束まで解明することを予定したが,論文としてまとめる段階には至っていない。従って計算機実験も実行していないが,これらについては今後も継続して研究する。生成素が連続な場合の拡張として,弱連続な場合に対する抽象コーシー問題の解の一意存在についての結果も,学術論文にまとめて投稿し,受理掲載された。加藤・ライなどの結果の拡張に当たり,具体的な問題への適用可能範囲が広がり,非線形シュレディンガー方程式および対数項を持つ非線形波動方程式の可解性の解明に応用した。上側にあるいは下側にジャンプする区分的に線形な不連続関数関数に対して周期的な性質に関する結果を得て,学術論文にまとめて投稿し,受理掲載された。乗法的確率外力項を持つ非線形1階双曲型偏微分方程式に対する初期値-境界値問題の運動力学的な解の一意性についてクルジコフの双変数法の立場から論じた論文を投稿し,受理された。研究協力者たちは変動指数を伴う関数空間の基本性質に関する研究成果やベルグマン距離に関し非拡大型な写像の不動点近似問題に関する研究成果をそれぞれ発表した。これらについては,発展方程式論への応用などが今後の課題である。日本女子大での発展方程式研究会は今年度も開催し,本研究の代表者や分担者もその研究成果について口頭発表した。

リプシッツ発展作用素の生成理論として,生成素が連続なときの生成を論じて結果を得たが,さらに,弱連続な場合にまで考察の範囲を広げた.従来の研究成果に比して一般的であるが,生成素が連続でないときの研究は不十分であり,この方面についてさらに考察する必要がある.また,生成素が連続の場合についても,もともとの目標である収束・近似に関する研究を進める必要がある.発展方程式論リプシッツ発展作用素の理論をさらに発展展開させることを目的に,かならずしも強連続とは限らない生成素の場合についての基礎的な考察をおこなう.関連して,双曲型保存則方程式系に対するリーマン問題や確率保存型方程式に対する非斉次ディリクレ問題などについて考察する.リプシッツ発展作用素の生成理論として,生成素が連続なときの生成を論じて結果を得た.従来の研究成果の拡張を与え,十分に一般的であり,空間1次元の準線形散逸的波動方程式に対する初期値問題への応用も与えることができたので,生成に関しては十分な成果である.これを土台にして,さらに,今後の目標である収束・近似に関する研究を進められる.しかし,生成素が連続でないときは未開発で,今後の研究が待たれる.また,応用についてもまだ不十分であり今後の問題である.謝金や消耗費などの必要が予定より少なかったため。リプシッツ発展作用素の理論をさらに発展展開させることを目的に,本年度以降は生成素が連続なときの発展作用素の特に収束・近似について研究する.非柱状領域で論じ,リプシッツ作用素半群の収束・近似を論じたKobayashi-Tanaka(2003)などの拡張を与えることを目指す.空間1次元の準線形散逸的波動方程式に対する初期値問題への応用も与えることを目指す.関連して,解析的半群の非線形摂動,双曲型保存則方程式系に対する波面追跡法,乗法的確率項を持つ保存型方程式に対する初期値・境界値問題について既知の結果を改良する.謝金や消耗費などとして使用する。消耗品の購入の予定が遅れた。消耗品の購入する予定である。
HPLC.蛍光偏光解消法の開発と、生体高分子化合物への適用

蛍光偏光解消の現象を、生体高分子のHPLC用高感度検出法として利用する研究を行なった。本研究は、次の2つの基本的原理を有する。(1)生体高分子をHPLC分離し、溶出液中の生体高分子に吸着蛍光試薬を送液し、ポストカラム法により通常の蛍光検出器を用いて検出する。(2)蛍光検出を蛍光偏光解消法を用い、その特長である低分子と高分子の選択性を増す。生体高分子として脂肪酸結合蛋白質(FABP)を選び、ラット肝臓中の本蛋白質の定量にHPLC蛍光偏光解消法を適用した。前述の(1)の研究遂行のために、ラット肝臓中のFABP定量法を開発した。これはラット肝臓をホモジネートしHPLCに注入後、ポストカラム法で吸着試薬(Dansylundecanoic acid)により、蛍光検出することに基づく。本法の開発により高感度かつ簡便にFABPの定量が可能になった。さらに、本法が高脂結症薬の薬効評価に有効であることを実証した。次に、先の蛍光検出器の励起側に偏光子を、発光側に検光子を装着し、これを用いて前述の(2)に関する研究を行なった。蛍光偏光の解消度は、低分子で大きく、高分子で小さい。したがって、先の脂肪酸結合蛋白質の測定において、HPLCクロマトグラム上のFABPに基づくピークが選択的に、強度を増すことを見いだした。これは、本法が生体高分子の定量に有効であることを示唆する。しかし、通常の蛍光検出器を利用する限りは、偏光子による光源からの光量の減少により、本法の有効性が効果的に得られない。そこで、現在、光源として、高出力、集光性、直線偏光を有するレーザー励起蛍光光源を利用することを考慮にいれ研究続行中である。
酵素,薬剤の封入を目的とした医用人工脂質膜(リポソーム)の開発

実際に臨床応用を目的としたリポソームの調製法を検討し、血中や目的とする臓器に到達するまで安定なリポソームの脂質組成として、ホスファチジルコリン(PC)、コレステロール(Chol)とジセチルホスフェイト(DCP)(4:5:1、モル比)の系を選び、均一な小さいサイズにするために超音波処理を2時間行った。酵素(インベルターゼ)を封入したリポソームをマウスに投与し、肝臓における活性の経時変化を細胞内局在を検討した。リポソームは【^(14)C】-トリパルミチンで標識し、その動態を同時に検討したところ、リポソーム膜は約2時間でリパーゼにより分解されPCや他の脂質の合成に再利用された。また、インベルターゼは約8時間を最高にリソゾーム内に蓄積され、その後徐々に失活する。リソゾーム内に取り込まれた酵素はタンパク質分解酵素によって分解されやすいために、その阻害剤(E-64)を含むリポソームを同時に投与すると、酵素活性がより長く肝臓に維持されており、長時間酵素活性を保持するのに有効な投与法であることが示唆された。また、肝実質細胞ヘリポソームを標的化するのに糖脂質(ラクトシルセラミド、LacCer)やアシアロフェツイン糖鎖断片を添加してリポソーム表面を修飾した。標的化リポソームは肝実質細胞表面にあるガラクトース糖タンパク受容体を介して取り込まれることが単離肝実質細胞系で示された。また、リポソーム表面に露出したガラクトース残基が細胞表面の受容体と結合するためには、リポソーム膜の流動性が影響し、卵黄PCよりDMPCやDPPCからなるリポソームの方が膜流動性が低く硬いリポソームの方が効果的であることが判明した。LacCer-標識リポソームは対照リポソームより肝実質細胞への取り込みが約4倍増加した。
極微量水素環境によるSMA極細線マイクロアクチュエータの劣化挙動の解明

TiNi形状記憶合金細線について,長期使用の間における環境劣化挙動を実験的に解明することを目的とし,静的負荷による遅れ破壊試験と種々の条件における疲労試験を行った.静的な引張強さが低下するのはNaOH水溶液中である程度以上の電流密度の水素チャージを行った場合に限られたが,疲労寿命はNaOH水溶液中や純水中で水素チャージを行わない低水素濃度環境でも乾燥大気中より明らかに低下した.高水素濃度環境で応力が低い場合は,遅れ破壊でも疲労破壊でも水素環境に晒される時間で寿命は決まるが,高水素濃度でも応力が高い場合や低水素濃度環境では,水素環境と応力繰返し数の両者が疲労寿命に影響していた.本研究は,生体内や流体機械などの低濃度水素環境中での応用が期待されるTiNi形状記憶合金極細線マイクロアクチュエータについて,長期使用の間の環境劣化挙動とそのメカニズムを実験的に明らかにすることを目的としている.当該年度においては,まず,極細線マイクロアクチュエータに対して水溶液環境中において静的負荷による材料試験を実施できる試験システム,および,様々な変動負荷パターンでの疲労試験を行うことができる試験システムを構築した.水溶液環境中での試験のため,極細線試験片中央部が環境液槽内に入る構造とし,さらに陰極電解チャージによる水素導入を行いながら試験が実施できるものとした.疲労試験システムでは様々な負荷波形を与えることを想定し,ファンクションジェネレータからの出力を試験機制御装置に外部信号として入力し,アクチュエータをその波形にならって駆動させることができるものとした.次いで,直径0.7mmのTiNi細線に対して,NaOH溶液中および純水中において,一定引張応力下,および低ひずみ速度下での遅れ破壊試験を実施した.NaOH溶液中の試験では,水素吸収の程度を変化させるため,高電流密度および低電流密度の陰極電解チャージに加え,さらに低水素濃度となる陰極電解チャージを行わない試験も実施した.その結果,チャージ電流密度が高い場合ほどTiNi細線の破断寿命は低下し,低水素濃度である陰極電解チャージなしのNaOH溶液中および純水中では十分長期間の試験でも乾燥大気中と比べて寿命低下がなく,破断には至らないことがわかった.さらに,同じNaOH溶液中および純水中における疲労試験も開始した.繰返し速度2Hzの台形波で試験を行った結果,静的負荷の場合とは異なり,低水素濃度である陰極電解チャージなしのNaOH溶液中および純水中でも乾燥大気中と比べて疲労寿命が低下することがわかった.本研究は,生体内や流体機械などの低濃度水素環境中での応用が期待されているTiNi形状記憶合金細線マイクロアクチュエータについて,長期使用の間における環境劣化挙動とそのメカニズムを実験的に解明することを目的としている.当該年度においては,前年度に作製した,水溶液環境中で極細線の静的引張試験を行える試験システムと疲労試験システムを用いて,直径0.7mmと0.1mmの細線に対して一定応力下と低ひずみ速度下での遅れ破壊試験,および種々の条件における疲労試験を前年度から継続して行った.ただし,試験の効率向上のため,疲労試験システムを新たにもう一式構築した.NaOH水溶液中で水素チャージを行った高水素濃度では,静的引張強度も疲労寿命も乾燥大気中に比べて低下するが,NaOH溶液中や純水で水素チャージを行わない低水素濃度では,静的引張強度は低下しないのに対して疲労寿命だけが乾燥大気中よりも低下した.高水素濃度の場合,疲労寿命を水素チャージ時間で整理すると,疲労寿命が長くなる低応力振幅では同じ水素濃度の静的な遅れ破壊の寿命にほぼ一致し,時間依存型破壊といえることが明らかとなった.一方,高水素濃度でも応力振幅が高く疲労寿命が短い領域においては,遅れ破壊の寿命より疲労寿命のほうが短くなった.これは,疲労寿命が比較的短い場合は水素環境の影響を受ける時間が短くなり,応力繰返しによる疲労劣化の方がより大きく影響するためと考えられた.また,乾燥大気中と純粋中では疲労限の存在が実験結果から示唆されたが,NaOH水溶液環境では疲労限が認められない.破壊の微視機構を検討した結果,NaOH水溶液中で水素チャージを行った高水素濃度では細線表面から水素が侵入することによって表面に明らかな脆化層が形成され,時間とともに脆化層が厚くなるのに対し,低水素濃度では明らかな脆化層が形成されないという違いが明らかになった.本研究は,生体内や流体機械などの水素環境中での応用が期待されているTiNi形状記憶合金細線マイクロアクチュエータについて,長期使用の間における環境劣化挙動とそのメカニズムを実験的に解明することを目的とした.水溶液環境中で極細線の静的引張試験を行える試験システムと疲労試験システムを構築し,直径0.7mmと0.1mmの形状記憶合金細線に対して一定応力下と低ひずみ速度下での遅れ破壊試験,および種々の条件における疲労試験を行った.NaOH水溶液中で高電流密度の水素チャージを行った高水素濃度では,静的引張強度も疲労寿命も乾燥大気中に比べて低下するが,NaOH水溶液中でごく低電流密度の水素チャージを行った中水素濃度,およびNaOH水溶液中や純水中で水素チャージを行わない低水素濃度では,静的引張強度は低下しないのに対して疲労寿命だけが乾燥大気中よりも低下した.高水素濃度の場合,疲労寿命を水素チャージ時間で整理すると,低応力振幅では同じ水素濃度の静的な遅れ破壊の寿命にほぼ一致し,水素環境劣化に支配される時間依存型破壊といえた.

一方,高水素濃度でも応力振幅が高く疲労寿命が短い領域においては,水素環境だけでなく応力繰返しの疲労効果が加わり,遅れ破壊寿命より疲労寿命のほうが短くなった.中水素濃度および低水素濃度では,疲労寿命に対して水素環境と応力繰返しの両者が影響していた.また,乾燥大気中と純水中では疲労限の存在が実験結果から示唆されたが,NaOH水溶液環境中では水素チャージの有無にかかわらず疲労限が認められなかった.破壊の微視機構を検討した結果,NaOH水溶液中で水素チャージを行った高水素濃度では細線表面から水素が侵入することによって表面に明らかな脆化層が形成され,時間とともに脆化層が厚くなるのに対し,中水素濃度と低水素濃度では明らかな脆化層が形成されないという違いが明らかになった.TiNi形状記憶合金細線について,長期使用の間における環境劣化挙動を実験的に解明することを目的とし,静的負荷による遅れ破壊試験と種々の条件における疲労試験を行った.静的な引張強さが低下するのはNaOH水溶液中である程度以上の電流密度の水素チャージを行った場合に限られたが,疲労寿命はNaOH水溶液中や純水中で水素チャージを行わない低水素濃度環境でも乾燥大気中より明らかに低下した.高水素濃度環境で応力が低い場合は,遅れ破壊でも疲労破壊でも水素環境に晒される時間で寿命は決まるが,高水素濃度でも応力が高い場合や低水素濃度環境では,水素環境と応力繰返し数の両者が疲労寿命に影響していた.まず,前年度の方針として記載した通り,疲労試験システムを新たにもう一式構築することで,試験効率を向上させることができた.前年度までの直径0.7mmの細線に対する試験結果に加え,新たに直径0.1mmの極細線も用いて種々の条件下における遅れ破壊試験と疲労試験を実施できた.その主な結果として,高水素濃度下における低応力域の寿命が時間依存型であることを明らかにでき,一方の高応力域では水素脆化と繰返し応力による疲労劣化の両方が作用し,しかもシナジー効果が存在することも示すことができた.さらに前年度の課題であった疲労限の存在についても知見を得ることができた.また,破面観察等による破壊の微視メカニズムの検討も概ね計画通りに進行している.機械材料・材料力学これまでに行っている水素脆化き裂の発生・進展挙動の微視観察に加え,水素化物と変態マルテンサイト相の計測に着手し,水素吸収による劣化の微視メカニズムの解明を目指す.それらの結果とこれまでの試験・観察結果をもとに,水素拡散とき裂の破壊力学挙動との相互作用によるシナジー効果を考慮した破壊モデルを構築し,任意寸法・形状のTiNiマイクロアクチュエータに対する寿命評価法を提案する計画である.計画通り,TiNi細線マイクロアクチュエータ試験片に対して静的負荷および疲労負荷による材料試験を十分な精度で実施できる試験システムを構築できた.これら2台の試験機を作製できたことにより,静的負荷による遅れ破壊試験と疲労試験を並行して実施することが可能になっている.また,計画通り,直径0.7mmのTiNi細線マイクロアクチュエータ試験片に対して種々の環境下での遅れ破壊試験を実施したことに加え,当初は次年度開始予定だった疲労試験を開始することができ,研究目的である長期使用の間の環境劣化挙動について既に重要かつ興味深い知見が得られている.
低線量率ガンマ線によるガラス固化体内部の欠陥生成が将来の溶解速度に与える影響

ホウ珪酸ガラスのガンマ線照射と化学的安定性の関係を調べる一環として、ホウ珪酸ガラスの一種であるパイレックスにガンマ線を照射し、生じた常磁性欠陥をESR(電子スピン共鳴)で検出し、生成した欠陥種とその生成効率および熱安定性を調べた。生じた最も主要な欠陥は既に報告されていた通りBOHCと呼ばれるものであった。破砕した試料の場合、E'中心と呼ばれる珪素の未結合手が多く検出された。これは、破砕によって表面付近に酸素の空格子が生成したためと考えられる。また、BOHCの生成は抑制され、熱的には不安定になった。熱安定性の変化の原因はバンドギャップの変化によって説明できるかも知れない。また、生成効率の変化は主に破砕粒子の内部で起こっている事がエッチング実験によって示された。破砕によって粒子内部に影響が与えられる可能性として、内部応力の効果を議論した。観測された変化は内部応力1MPaあたり0.4%程度と見積もられた。以上の結果はJJAP誌に報告された。内部応力を保持したガラス試料として、水中で急冷して生成した熱強化パイレックスガラスを用いた実験では、逆に生成効率の上昇と熱安定性の向上が観測された。内部応力とガンマ線誘起常磁性欠陥との関係は単純なものではなく、応力の様式にも依存している事を示唆している。以上の結果はJJAP誌に報告される。パイレックスガラスを破砕すると溶解速度が上昇し、加熱するとその効果が無くなる。このような加熱による化学的安定性の向上はガンマ線照射によって促進される事が分かった。この原因については現時点では検討中であり、途中経過は日本原子力学会(2004年度秋)において発表したが、論文による公表はまだである。ガンマ線がホウ珪酸ガラスの化学的長期安定性に与える影響については、まだ不明な点が多く残っている事が明らかになってきつつある。これが現時点での研究実績の総括である。1破砕したホウ珪酸ガラスの低線量率ガンマ線照射効果について、主に常磁性欠陥の生成の観点で研究した。下記(1)から(3)が主な結果であり、(1)(2)についてはJJAPに論文投稿中である。(1)BOHCと呼ばれる正孔捕獲中心はガンマ線照射したホウ珪酸ガラスに普遍的に見られる常磁性欠陥である。この欠陥は破砕によってガンマ線による生成が抑制されることが明らかになった。この抑制効果は破砕粒子の表面よりも内部に働くことから、破砕によって粒子内部に残留した弾性歪に伴う応力が抑制効果の原因になっているという現象論的モデルを提案した。(2)E'中心と呼ばれる正孔捕獲中心は実験的には高線量率でしか実現できない高線量ガンマ線照射によってホウ珪酸ガラスに生成すると考えられていたが、破砕することによって低線量率、低線量でも生成するようになることが明らかになった。幾つかの実験事実から、この効果は破砕によって粒子表面付近に前駆体が生成することによるものと考えられる。(3)3価の鉄イオンのESR信号にも破砕効果はみられる。ホウ珪酸ガラス中の金属イオンの振る舞いはガラス固化体の安定性の観点から極めて重要であるが、観測された変化を明確に説明できるに到っていないため、今後の課題として残っている。2熱した球状ガラスを急冷することにより内部に残留応力ができる。この試料にガンマ線照射した場合、BOHCの生成効率は促進される。これは1(1)とは異なっているが、提案したモデルが反証されたわけではなく、歪の様態(圧縮、引っ張り、せん断)によって現れる効果が変わる事を意味していると考えられる。現在、内部応力の空間分布とBOHC濃度の空間分布を対応させる実験を行っており、その結果を添えて論文として発表する予定である。

この原因については現時点では検討中であり、途中経過は日本原子力学会(2004年度秋)において発表したが、論文による公表はまだである。ガンマ線がホウ珪酸ガラスの化学的長期安定性に与える影響については、まだ不明な点が多く残っている事が明らかになってきつつある。これが現時点での研究実績の総括である。
戦後わが国における技術革新とマーケティング

日本のマーケティングは、戦後の高度成長期の初期にアメリカから輸入されたが、その後、改良・精密化され、しだいにアメリカからも注目される我国独自のものに形成されていった。それは技術革新に支えられる一方で大量生産体制を実現しつつ、他方では多様なニーズを実現するという特徴を有する。その理論的・実証的解明のために、本研究では日本の代表的産業である家電産業と自動車産業および化粧品産業をとり上げた。そして、まずは各産業における個別企業の内外部にわたる資料とインタヴュー調査によって、その実態を正確に把握し、さらに高度成長期と低成長期のマーケティング戦略の対比を念頭に置きながら、日本企業のマーケティングの特徴を理論的に明らかにした。高度成長期においては、マス・マーケティングが特徴である。互換性部品とベルト・コンベアー・システムによって、大量生産された商品を国内・海外市場に販売することによって、マズ・マーケティング体制を実現した。この状況は家電産業を始め、自動車産業において典型的に見られる。低成長期に入ると、消費者ニーズの多様化に加えて、需要が停滞し、かつての大量生産とマス・マーケティング体制の存続が困難になった。この問題の解決のために重要な役割を果たしたものの1つに、生産過程における技術革新であるFMS(Flexible Manufacturing System),CIM(Computer Integrated Manufacturing)がある。これらは顧客ニーズの個性化、即時的充足化を可能にした。もう1つは海外市場を積極的に開拓し、グローバル、マーケティングの展開を大きく切り開いたことである。今回は化粧品産業のマーケティングにまで十分な研究ができなかったが、今後収集した資料をもとに一層深く研究すると同時に、日本企業のグローバル・マーケティングに関する研究を一層深めたい。産業の発展とともに生産は大規模化し,大量生産体制が確立し,標準化された製品が大量に市場に出される一方で,他方では消費者の側ではニーズと欲求が無限に拡大し,この両者の間での開きが一層拡大し,今日ではこの乖離が極点に達している.この両者の乖離を調整するものとしてマーケティンが大きな役割を果たす.本研究は,戦後わが国の代表的産業である自動車産業,家庭電器産業,化粧品産業を中心に,高度成長期のマーケティング戦略と低成長期のマーケティング戦略の対比を念頭におきつつ,大量生産体制の下におけるマス・マーケティング戦略の特徴を明らかにしようと試みた.高度成長期には,技術革新を基礎とした大量生産体制を実現し,この大量生産体制に適合的な大量販売体制としてのマス・マーケティング体制を構築した.低成長期においては,需要の一巡に加えて,商品が多様化し,消費者のニーズと欲求も多様化した.生産過程におけるオートメーション化,とりわけFMSは消費者の多様化したニーズと欲求に適合した商品の生産の可能性を拡大した.多様な流通システムの構築と消費者のニーズと欲求を素早く工場に伝達し,でき上がった商品を迅速に処理する情報システムが,この可能性を現実性にまで高めた.本年度は主として家電産業を中心とするマーケティング戦略の実態を分析し,上記のことが明らかとなった.なお,自動車産業と化粧品産業におけるマーケティングに関しては,引き続き分析を深め,論文に作成する予定である.戦後我国のマーケティングは、アメリカから導入されたものであるが高度経済成長過程から低成長過程の中で様々な改良が加えられ、精密化され、我国独自のものに形成されていった。それは技術革新にささえられて一方で大量生産体制を実現しつつ、他方では多様なニーズを実現するという特徴を有する。本研究は我国の代表的産業である家電産業と自動車産業、化粧品産業を取り上げ、それぞれの産業における個別企業の資料と直接企業訪問による聞き取り調査によって、その実態を踏まえて日本におけるマーケティングの特徴を理論的に解明したものである。高度成長期のマーケティングは、マス・マーケティングを特徴としており、互換性部品とベルト・コンベアー・システムによって、大量生産された商品を国内市場のみならず、海外市場に販売することによってマス・マーケティング体制を実現した。この状況は家電産業を始め、自動車産業において代表的に見られる。

低成長期になり、消費者ニーズの多様化と個性化の進行に加えて、需要が停滞し、高度成長期に実現してきたマス・プロダクションとマス・マーケティング体制が困難となった。これらの問題の解決のために重要な役割を果たしたのは、生産過程における技術革新の典型であるFMS(Flexible Manufacturing System)、CIM(Computer Integrated Manufacturing)がある。このような革新的な生産技術は、顧客ニーズの個性化、即時的欲求充足化等を可能にするとともに、いわゆるニッチマーケティングの登場を可能にした。もう一つは海外市場を開拓することにより、文化、生活慣習の相違を示す多様な市場と大量市場を保障し、グローバル・マーケティングの展開を大きく開いた。今回は化粧品産業のマーケティングまでに十分な研究ができなかったが、今後収集した資料をもとに一層深く研究すると同時に、日本企業のグローバル・マーケティングに関する研究を一層深めたい。
自然粘土の温度依存粘性挙動と熱弾粘塑性構成式の高度化

自然粘土はさまざまな環境において、変動する温度の影響をうけている。本研究では、異なる温度環境のもとで自然洪積粘土および練り返し再圧密粘土を対象に三軸圧縮試験・物理試験を実施するとともに、提案する熱弾粘塑性構成式を用いた一次元定ひずみ圧密試験の数値シミュレーションを実施した。得られた結論は以下の通りである。1.異なる温度環境のもと(実験装置の制約から摂氏10-60度)での三軸圧縮試験を実施した。高温環境下においては圧密が促進され、常温環境のものよりも短い時間で高密度化することがわかった。また、圧密に引き続いて実施されたせん断試験結果より、高温度環境下における強度増加の促進が理解できた。採用した温度の範囲では、破壊定数は異なる温度環境下でほぼ同じであった。2.異なった温度環境下における自然粘土のコンシステンシーを調べた。その結果、大阪洪積粘土においては約10-50°Cの範囲で、液性限界および塑性限界に変化は見られなかった。3.提案している熱弾粘塑性構成式を用いた一次元定ひずみ圧密試験の数値シミュレーションを行った。異なる温度環境、異なるひずみ速度での圧密現象が定量的に満足できる精度で再現できた。4.自然粘土は発達した骨格構造を有し、過圧密領域ではかなり脆性的な挙動を示すが、ひとたび構造を乱すと延性的な挙動が卓越してくることがわかった。したがって、自然粘土のモデル化においては、構造の変化を定量的に評価できなければならない。4.珪藻土について、骨格構造と力学特性の関連を把握するために、各種室内試験とSEM観察を実施した。その結果、1)自然含水比は液性限界よりもかなり高く、乱れに対してかなり鋭敏な土である。2)圧縮指数が3程度で、降伏後の圧縮性はかなり大きい。3)乾湿の繰り返しによって構造が容易に破壊する、等の結論が得られた。1.異なる温度環境のもと(実施装置の制約から摂氏10-60度)での三軸圧縮試験を実施した。試料としては、大阪上部洪積粘土を練り返し再圧密したもの、および藤の森粘土とよばれる粉末パウダーを練り返し再圧密したものを使用した。両粘土とも、高温環境下において圧密が促進され、常温環境のものよりも短い時間で高密度化することがわかった。本年度の実験条件として採用した温度の範囲では、破壊定数は異なる温度環境下でほぼ同じであった、洪積粘土の異なる温度環境下での物理試験より、摂氏10-60度程度の温度環境の変化では、液性・塑性限界等にさほど差異は認められないことがわかった。2.提案している熱弾断粘塑性構成式を用いた一次元定ひずみ圧密試験の数値シミュレーションを行った。温度によって粘土の力等特性が変化する要因としては、透水係数の変化、粒子構造の変化、ボンディングの促進、吸着水性の変化などが挙げられるが、そのメカニズムの全貌はいまだ明らかにされていない。

そこで、平成10年度においては異なる温度環境下における力学試験、物理試験を実施するとともに、粘土の構造変化に着目し、走査型電子顕微鏡観察を実施して構造と力学特性の関連について詳しく議論した。得られた成果は以下の通りである。1.異なった温度環境下における自然粘土のコンシステンシーを調べた。その結果、大阪洪積粘土においては約10-50°Cの範囲で、液性限界および塑性限界に変化は見られなかった。2.異なった温度環境下における自然粘土・練返し再圧密粘土の力学特性を調べた。その結果、約20-60°Cの範囲で、温度の上昇に伴って、1)圧密過程での排水量が大きくなる、2)せん断強度が増加する、3)負のダイレイタンシーが小さくなる、等がわかった。3.大阪洪積粘土について、不撹乱試料、練返し再圧密試料、大きな応力履歴を与えた試料のそれぞれについて三軸圧縮試験を実施するとともに、粘土の構造を視覚的に捉えるために電子顕微鏡撮影を実施した。その結果、自然粘土は発達した骨格構造を有し、過圧密領域ではかなり脆性的な挙動を示すが、ひとたび構造を乱すと延性的な挙動が卓越してくることがわかった。したかつて、自然粘土のモデル化においては、構造の変化を定量的に評価できなければならない。
メモリー指向性TCRを基盤とした新規がん免疫療法の開発

これまでの研究より、我々は、T細胞表面に発現する各細胞固有のT細胞受容体(T cell receptor: TCR)が有する抗原ペプチド-MHC分子複合体への反応の強さ(TCR avidity)に反映されない「何か」によってT細胞の分化の方向性(つまり、エフェクターT細胞もしくはメモリーT細胞に分化する方向性)や機能に違いが生じる可能性を示唆する結果を得た。しかしながらこの結果は、遺伝子背景や共刺激分子の細胞表面発現が様々なprimary T細胞を用いて得た結果であるため、正確にTCR avidityを評価できていない可能性が考えられた。そこで、T細胞の分化を決定づける因子を探索するにあたり、まず初めに、TCR avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製を試みた。内因性TCR発現を欠いているJurkat-76細胞株にヒトCD8分子およびNFAT-GFPレポーター遺伝子を導入することで、PMA/ionomycin刺激によってNFAT下流のGFPが陽性となる2D3細胞の作製に成功した。この2D3細胞に、異なるα鎖およびβ鎖からなるTCRを有する4種類のWT1特異的CD8+ T細胞クローン由来のTCRをそれぞれ遺伝子導入し、WT1ペプチドに対する反応性をEC50で評価したところ4種類のTCRのavidityが異なることを明らかにできた。さらに、これらTCRをヒトCD8+ T細胞に遺伝子導入し、cytokine産生能および増殖能、細胞傷害活性によってeffector機能を評価したところ、high avidity TCRを発現するT細胞のみがこれらeffector機能を示した。以上より、TCR functional avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞(2D3細胞)の作製に成功した。この成果を2018年度に学会および論文で発表した。T細胞の分化の方向性を決定する因子を探索する上で、TCR avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製に成功したことは重要であり、前進していると考える。しかしながら、TCRのavidityに依存しないメモリー指向性TCRを規定する遺伝子を探索するためには、分化様式が異なると考えられるCD8+ T細胞とCD4+ T細胞のいずれにおいても共通してT細胞のメモリーとしての性質(優れた増殖能や長期生存など)を規定する遺伝子を選択することが重要である。したがって、遺伝子探索に先立って、WT1特異的CD4+ T細胞由来TCRのTCR avidityを評価できるplatform細胞の作製を試みる。2D3細胞にヒトCD4を遺伝子導入し、CD4-2D3細胞を作製する。このCD4-2D3細胞にすでに我々の研究室で樹立している2種類のWT1特異的CD4+ T細胞クローンより単離したTCRを遺伝子導入し、WT1ペプチドに対する反応性を評価する。また、これらTCRをprimaryCD4+ T細胞に遺伝子導入しcytokine産生能などの機能評価を行う。CD4-2D3細胞で評価したTCR avidityとTCR導入CD4+ T細胞で評価した機能が一致する、CD4+ T細胞由来TCRのTCR functional avidityを正確かつ簡便に評価できるCD4-2D3細胞の樹立を試みる。これまでに我々は、T細胞が発現するT細胞受容体(TCR)の抗原ペプチド-MHC分子複合体への反応の強さ(TCR avidity)に反映されない「何か」によってT細胞の分化の方向性や機能に違いが生じる可能性を示唆する実験結果を得た。しかしながらこれらの結果は、遺伝子背景や共刺激分子の発現が様々なprimary T細胞を用いて得た結果であるため、正確にTCR avidityを評価できていない可能性が考えられた。そこで、まず初めに、TCR avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製を試みた。内在性TCR発現を欠いているJurkat-76細胞株にヒトCD8分子およびNFAT-GFPレポーター遺伝子を導入することで、PMA/ionomycin刺激によってGFPが陽性となるCD8+ 2D3細胞の作製に成功した。この2D3細胞に4種類の異なるWT1特異的CD8+ T細胞由来TCRを遺伝子導入し、WT1ペプチドに対する反応性をEC50で評価したところhigh avidity TCRとlow avidityTCRに分けられた。これらTCRをヒトCD8+ T細胞に遺伝子導入し、cytokine産生能および増殖能、細胞傷害活性によってeffector機能を評価したところ、high avidity TCRを発現するCD8+ T細胞のみがこれらeffector機能を示した。以上のことより、TCRのfunctional avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製に成功した。T細胞の分化の方向性を決定する因子を探索する上で、TCR avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製は重要であると考える。作製したplatform細胞を用いることで、メモリー指向性TCRを規定する遺伝子の探索に簡便に用いることが出来る可能性があり、今後の研究を推進するために前進していると考える。

そこで、T細胞の分化を決定づける因子を探索するにあたり、まず初めに、TCR avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製を試みた。内因性TCR発現を欠いているJurkat-76細胞株にヒトCD8分子およびNFAT-GFPレポーター遺伝子を導入することで、PMA/ionomycin刺激によってNFAT下流のGFPが陽性となる2D3細胞の作製に成功した。この2D3細胞に、異なるα鎖およびβ鎖からなるTCRを有する4種類のWT1特異的CD8+ T細胞クローン由来のTCRをそれぞれ遺伝子導入し、WT1ペプチドに対する反応性をEC50で評価したところ4種類のTCRのavidityが異なることを明らかにできた。さらに、これらTCRをヒトCD8+ T細胞に遺伝子導入し、cytokine産生能および増殖能、細胞傷害活性によってeffector機能を評価したところ、high avidity TCRを発現するT細胞のみがこれらeffector機能を示した。以上より、TCR functional avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞(2D3細胞)の作製に成功した。この成果を2018年度に学会および論文で発表した。T細胞の分化の方向性を決定する因子を探索する上で、TCR avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製に成功したことは重要であり、前進していると考える。しかしながら、TCRのavidityに依存しないメモリー指向性TCRを規定する遺伝子を探索するためには、分化様式が異なると考えられるCD8+ T細胞とCD4+ T細胞のいずれにおいても共通してT細胞のメモリーとしての性質(優れた増殖能や長期生存など)を規定する遺伝子を選択することが重要である。したがって、遺伝子探索に先立って、WT1特異的CD4+ T細胞由来TCRのTCR avidityを評価できるplatform細胞の作製を試みる。CD8+ T細胞とCD4+ T細胞はその分化様式が異なることが考えられるが、TCR avidityに依存しないメモリー指向性TCRを規定する遺伝子を探索するためには、CD8+ T細胞およびCD4+ T細胞のいずれにおいても共通してT細胞のメモリーとしての性質(例えば長期生存)に関連する遺伝子を選択することが重要だと考えられる。したがって、優先的に、癌抗原WT1特異的CD4+ T細胞由来TCRのTCR avidityを正確かつ簡便に評価できるplatform細胞の作製を試みる。2D3細胞にヒトCD4を遺伝子導入し、CD4-2D3細胞を作製する。このCD4-2D3細胞にすでに我々の研究室で樹立している2種類のWT1特異的CD4+ T細胞クローンより単離したTCRを遺伝子導入し、WT1ペプチドに対する反応性を評価する。
技術移転の経済効果

技術移転もしくは技術協力の問題を考えるに当たって、どのような視点、評価尺度で考察するかを明確にすることが重要である。本年度に収集した資料の検討、外部専門家との討論を経て、そもそも技術移転といっても、国際関係的な側面(先進国から発展途上国への援助政策、先進諸国間の技術協力・技術競争、経済の国際化・グロ-バル化に伴う海外生産拠点への進出)と、国内的な側面(工場の地方進出に伴う中央と地方間の技術格差・情報格差、系列企業間での技術交流、ME化・情報化・多能工化など作業の質的転換を図るための社内あるいは世代間の技術教育)があることがわかった。本研究計画では、(1)発展途上国への技術援助の視点から技術移転の諸条件や環境などの分析、(2)技術援助政策を評価するための数理モデルの作成、(3)先進諸国間の技術競争となっている知的財産権問題の分析に、テ-マを絞った。さらに、この問題への接近方法として、(a)現代管理技術史的視点、(b)QC等の日本の管理技術の移転を対象とした分析、(c)国際技術比較論、(d)技術の種別と国家政策上の意議、(e)社会システムの5つがある。本年度は、結果的には、(1)発展途上国への技術援助に関して文献を整理し、有用なデ-タの収集に努め、今後の利用の便宜のため、購入した計算機(ワ-クステ-ション)にデ-タ入力した。次年度以降、入力デ-タの相互関係を見極め、技術の効果の計測、特定の技術の適切さの評価方法等を研究し、(2)援助政策評価のための数理モデル構築する予定である。また、これらの作業と独立に、本年度は(3)AT&TのKamarkar特許問題を中心に、今、先進国間での技術移転でもっとも厳しい争点となっている知的財産権の諸問題に関して、事実関係を調査し、学術研究の発展と企業の技術政策の両面から問題の洗い出しを行ない、その結果を本重点領域全体の研究報告書の形で報告した。
光ドープされた伝導体の電子輸送特性

本研究の目的は、酸化物絶縁体に光を照射することによって伝導体を創りだし、その伝導パラメタを精密に計測し、光ドープされたキャリアの輸送特性と微視的機構を明らかにすることである。具体的には、我々はZnS、ZnO、SrTiO3、CuO、La2CuO4、CuFeS2など様々な絶縁体に可視から紫外領域の光を照射し、光伝導率、光ホール係数、光ゼーベック係数などを定量的に計測し、光ドープされたキャリアの輸送特性を明らかにした。特にSrTiO3では量子常誘電性により熱起電力が遮蔽されることを明らかにした。ZnOにおいては、薄膜、単結晶、多結晶で光ゼーベック係数は同じ値で飽和することを見出した。本研究の目的は、(1)様々な絶縁体単結晶や薄膜に光を照射することによってキャリアを励起し、(2)その電気伝導率、熱起電力、ホール係数、熱伝導率を光の波長・強度、温度の関数として計測し、(3)光によってドープされたキャリアのキャリア濃度、移動度、ローレンツ数を定量的に明らかにすることである。また、緩和過程として光伝導が生じている状態での発光スペクトルも計測する。第1年度である平成26年度はSrTiO3、ZnO、ZnSの光ゼーベック効果と光伝導率について幅広い温度で計測を行った。以下に主な結果を示す。(1) ZnSの光輸送現象を解析し、電子とホールの両方が輸送現象を支配していることを示した。またルミネッセンスの計測に成功し、光の緩和過程についての情報を得ることができた。(2) ZnO薄膜の光ゼーベック効果と光伝導率から光Jonkerプロットを行い、その膜厚依存性を明らかにした。(3) SrTiO3の光輸送現象の低温での測定結果を、系の誘電性と熱電特性を同時に満たすような現象論を構築し、定量的に説明することに成功した。(4) Pb2CrO5などの半導体の光輸送測定の結果を解析、論文にまとめた。第2年度である平成27年度はSrTiO3単結晶および高品質薄膜の光ゼーベック効果、光伝導率、光ホール効果の精密測定を行った。主な結果を以下に示す。(1) ZnOの光ゼーベック効果を解析し、単結晶、多結晶、薄膜の応答を総合的に比較し、論文にまとめた。その結果、すべての形態の試料でキャリア濃度は単位胞あたり0.1%程度で飽和することがわかった。これはZnOの中光で生成された電子ホール対のうち、ホールをトラップする欠陥準位の密度が単結晶、多結晶、薄膜でほぼ同じであることを示している。(2) SrTiO3の光輸送現象の低温での測定結果を、系の誘電性と熱電特性を同時に満たすような現象論を構築し、定量的に説明することに成功し誘電性と比較した。また、わずかにAlをドープした単結晶試料において光ゼーベック効果を計測した。そして、わずかな不純物によって光ゼーベック係数や光伝導率が変化するこを発見した。(3) SrTiO3高品質薄膜を用いて、光伝導率、光ゼーベック係数、光ホール係数の同時計測に成功した。その実験結果を解析することで、光キャリア濃度、移動度、散乱機構についての知見を得ることに成功した。光交流法による熱伝導測定システムは構築できたが、光による本質的変化を得るにはいたっていない。その理由として、光強度を上げてもキャリア濃度は飽和し、その値十分に増やすことができないため、光ドープされたキャリアの寄与を正しく分離できないからある。その代わりに、光伝導、光ホール、光セーベック効果の同時計測には成功しており、これによってキャリアの特性を評価することに成功した。本年度の実績を以下に列挙する。(1)ZnO単結晶を用いた電子の拡散長の計測を行った。これまでの光熱起電力効果では、光の侵入長が深さ方向の典型的な長さスケールであると仮定し、キャリアの拡散長については考慮してこなかった。今年度は、フォトマスクパターン加工したZnO単結晶票目に紫外光を照射し、光照射領域を系統的に変化させることで光ゼーベック効果の変化を調べた。残念ながら信号が弱く、有意な結果は得られなかった。そこで入射光の波長をわずかに変えながら光の侵入長を変えて光ゼーベック効果を測定した。その測定結果から侵入長についての知見を得ることができた。結果は現在解析中である。(2)フランスCRISMAT研究所で作成した硫化物試料の光ゼーベック効果と光伝導度を計測した。光照射による有意な変化は観測できず、得られた変化はほぼ試料の温度上昇によって説明できることがわかった。今後はより絶縁性の高い硫化物で光熱電特性を探索する。(3)CuOやL2CuO4などのモット絶縁体の光伝導をしらべたが、シグナルが小さすぎることがわかった。また光ゼーベック効果の前段階にあたるCo酸化物の光物性をまとめ出版した。