hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アイソジオメトリック境界要素法によるプラズモニクス用３次元形状最適化システム

主たる研究目的であった電磁気学用3次元2周期境界値問題に対するアイソジオメトリック境界要素法(IGBEM)の開発を行った。定式化および解析プログラムの作成・検証を行い、関連学会(「第23回計算工学講演会」および「International Association for Boundary Element Methods (IABEM) 2018)」)において研究発表も行った。現在、当該の内容をもって英文雑誌への誌上発表に向けた執筆活動を行っている。当該問題に対するIGBEMの構成においてポイントとなるのは、(i)2周期開曲面のB-spline関数による表現、および(ii)擬周期性を考慮したベクトル基底関数の構成の二点である。(i)に関しては研究代表者のグループがこれまでに研究してきた2次元Helmoholtz方程式に関するIGBEMの構成に関して培って来た技術を発展することで解決した。一方、(ii)の解決は、Buffaら(2010年)の先行研究において提案されたB-spline関数に基づく基底関数を参考としたが、解くべき変分方程式を正則化するために必要となる擬周期境界条件を勘案する点は本問題に特化しており、提案したベクトル基底関数はオリジナルなものであると言える。これら(i)および(ii)によって本問題のIGBEMの構成が可能となり、数値解析例を通じて、本IGBEMの妥当性を確認した。また、本研究課題が注目する表面プラズモンに注目した薄型太陽電池の最適設計を念頭に置いて、表面プラズモンの励起に関するシミュレーションも成功裏に実施した。研究計画段階で導入を考えていた高速化技法である周期高速多重極法(Otaniら, 2018)は現時点では組み込みが行えていない。本IGBEMへの適用は原理的にはOtaniらに従えば可能であるが、細部の定式化と実装は多くの時間を要するものと考えられる。そこで、一旦は高速化すること無しにIGBEMの構築を主眼とする論文の作成に注力することとして、現在に至っている。一方、2019年度に研究実施予定である形状最適化の前身として、3次元Helmholtz方程式(3次元音響問題)に関する形状感度解析に関する研究を行い、学会および誌上発表を行った。形状最適化についても鋭意研究中である。2019年度は、研究計画当初の目的である3次元2周期電磁気学問題に対する形状最適化の定式化およびシステム開発を行う予定である。そのためには、形状感度解析の定式化が必須となる。基本的には2018年度に予備的に行なった3次元Helmholtz方程式の形状感度解析と同様であると考えられるが、自明でない部分も現時点ではある。先行研究のサーベイも行いつつ、当該の定式化を早急に行い、コード開発に移る予定である。なお、上記した周期高速多重極法等によるIGBEMの高速化については、実際の形状最適化を実施を行った段階で、どの程度高速化が必要であるかを見極めてから使用の有無を判断することとする。高速化自体は既存技術であるため、学術的にはそれほど大きなインパクトはないことも一つの理由である。むしろ、マルチコアCPUを用いたマルチスレッド並列化によって代用することが簡単かつ効率的であるとも考えられ、OpenMP等の利用についても検討する。2019年度は、研究計画当初の目的である3次元2周期

電磁気学問題に対する形状最適化の定式化およびシステム開発を行う予定である。そのためには、形状感度解析の定式化が必須となる。基本的には2018年度に予備的に行なった3次元Helmholtz方程式の形状感度解析と同様であると考えられるが、自明でない部分も現時点ではある。先行研究のサーベイも行いつつ、当該の定式化を早急に行い、コード開発に移る予定である。なお、上記した周期高速多重極法等によるIGBEMの高速化については、実際の形状最適化を実施を行った段階で、どの程度高速化が必要であるかを見極めてから使用の有無を判断することとする。高速化自体は既存技術であるため、学術的にはそれほど大きなインパクトはないことも一つの理由である。むしろ、マルチコアCPUを用いたマルチスレッド並列化によって代用することが簡単かつ効率的であるとも考えられ、OpenMP等の利用についても検討する。現在執筆中の論文作成に関する研究補助として大学院生1名(修士課程最終学年)に謝金を支給する予定であったが、修士研究の整理が3月初旬までかかったことから、当該の論文作成開始のタイミングが3月中旬にずれ込み、結果として、謝金支払い手続きの年度末期限に間に合わなかった。残金は、当該論文作成に必要な文献の購入費として使用する予定である。
メタファーを利用した統合型時空間データ管理方式の研究

近年のGPSの開発や携帯電話の普及により移動物体に関する時空間データの獲得が容易になってきた.本研究では,これらの時空間データに対して,効率よくデータ管理する技術や,様々なアプリケーションに適用する際に必要なヒューマンインタフェース技術などを蓄積することを目的とする.具体的には本研究では,1)時空間データベース検索方式,2)メタファ型インタフェース,3)マルチメディア・アプリケーションの3つの時空間データに関わる技術を開発した.1)では,時間とともに位置が移動するようなオブジェクトを高速検索できるような方式を提案している.データ管理構造では,時間情報から構築された時間木と空間情報から構築された空間木から構成され,時間範囲と空間範囲から,より少ないデータ集合に絞り込めるような木構造を選択できるようになっている.2)では,時空間データに関連するアプリケーションを人がより直感的に利用できるようにするため,様々なメタファをベースにしたヒューマンインタフェース技術を開発した.まずは,監視映像の管理システムにおいて,「都市に仮想的な壁を配置し,それをある方向から眺める」ような検索入力方式を考案した.次に,空間と時間の遷移として,ある場所で起こった出来事が周囲に伝播していくような現象を波紋モデルとしてとらえ,それをインタフェースに適用した.さらに,時間遷移に基づき強弱を自由にコントロールできるような顔表情の操作インタフェースなども開発した.3)では,このようなマルチメディアデータの推薦を行うような方式を考案した.具体的には,音楽データのコンテンツに基づくフィルタリングを行い,時間遷移を伴う状態から一つの静的な状態を抽出し,決定木で推薦することとした.今後の展望として,これらの技術を統合的に用いることにより,様々なアプリケーションドメインに適用していくことが挙げられる.近年のGPSの開発や携帯電話の普及により移動物体に関する時空間データの獲得が容易になってきた.本研究では,これらの時空間データに対して,効率よくデータ管理する技術や,様々なアプリケーションに適用する際に必要なヒューマンインタフェース技術などを蓄積することを目的とする.具体的には本研究では,1)時空間データベース検索方式,2)メタファ型インタフェース,3)マルチメディア・アプリケーションの3つの時空間データに関わる技術を開発した.1)では,時間とともに位置が移動するようなオブジェクトを高速検索できるような方式を提案している.データ管理構造では,時間情報から構築された時間木と空間情報から構築された空間木から構成され,時間範囲と空間範囲から,より少ないデータ集合に絞り込めるような木構造を選択できるようになっている.2)では,時空間データに関連するアプリケーションを人がより直感的に利用できるようにするため,様々なメタファをベースにしたヒューマンインタフェース技術を開発した.まずは,監視映像の管理システムにおいて,「都市に仮想的な壁を配置し,それをある方向から眺める」ような検索入力方式を考案した.次に,空間と時間の遷移として,ある場所で起こった出来事が周囲に伝播していくような現象を波紋モデルとしてとらえ,それをインタフェースに適用した.さらに,時間遷移に基づき強弱を自由にコントロールできるような顔表情の操作インタフェースなども開発した.3)では,このようなマルチメディアデータの推薦を行うような方式を考案した.具体的には,音楽データのコンテンツに基づくフィルタリングを行い,時間遷移を伴う状態から一つの静的な状態を抽出し,決定木で推薦することとした.今後の展望として,これらの技術を統合的に用いることにより,様々なアプリケーションドメインに適用していくことが挙げられる.研究代表者らは、従来より、時空間データ管理構造の研究を進めてきており、静止オブジェクトを対象に効率的な検索が可能なデータ管理方式を開発するとともに、地図をベースにした都市の3次元モデルでのウォークスルーや地下配管の設備管理への適用検討なども行ってきた。本研究では、まずこれらの技術を基本として、移動オブジェクトを高速に検索できるような時空間データ管理方式の開発を行う。具体的には、木構造を時間木と空間木に分けて、検索範囲からそれらを適応的に選択することで高速検索を行う。また、時空間データの全体像や検索された時空間データを人間にとってわかりやすい形で表示することもめざし、時空間データの表象の方法論に関する工夫を行う。具体的には、時空間データとマッチングの良いメタファーとして「波紋モデル」「万華鏡モデル」をとりあげ、時間とともに状況が変化していく様子が人間に自然に伝わるインタフェースの実現をめざす。本年度は、移動オブジェクトを対象とした時空間データ管理手法を設計した。木構造を時間木と空間木に分けた上で、時間木は各データの開始時間・終了時間を2次元平面にマッピングし、それをツリー構造で管理すると共に、空間木に関しては移動範囲を囲む最小の外接直方体を管理し、それらを検索条件に応じて適応的に選択することにより効率の良い検索を実現した。また、人間に好ましい時空間でたのメタファーに関して検討するために、ユーザが携帯端末を持ってその画面に地図を表示させて実空間を探索するのに際し、ユーザの探索に影響する認知的要素は何であるかを実験した。具体的には、スクロール操作と拡大・縮小操作のみを備えた地図表示ソフトを携帯端末に用意し、目的地に移動するというタスクにおいて、携帯端末がどのようにユーザのナビゲーションに影響するかを調べた。その結果、道に迷うとそのことが携帯端末の操作の頻度に現れることが分かった。研究代表者らは、従来より、時空間データ管理構造の研究を進めてきており、静止オブジェクトを対象に効率的な検索が可能なデータ管理方式を開発するとともに、地図をベースにした都市の3次元モデルでのウォークスルーや地下配管の設備管理への適用検討なども行ってきた。

また、時空間データの全体像や検索された時空間データを人間にとってわかりやすい形で表示することもめざし、時空間データの表象の方法論に関する工夫を行う。具体的には、時空間データとマッチングの良いメタファーとして「都市空間における仮想壁」をとりあげ、直感的な検索が可能なインタフェースの実現をめざす。本年度は、分散型の映像データを、映像を特定するのに重要となる時間情報と空間情報に基づき、WebブラウザからGUI(graphical user interface)で検索が可能なシステムの設計と実装を行った。GUIでの検索には仮想壁(virtual wall)という概念を導入し、カメラの位置や方向を意識しない検索を可能とした。映像データの管理は、映像データ本体と映像の撮影情報を別に管理し、通信と検索インタフェースを含めてWeb環境で実現した。また実際の時空間データは、掲示板や評判情報などが投稿されるWebサイトや、時間と共に演奏されるような音楽データにも見られる。そこで、内容に基づく音楽情報フィルタリングシステム、協調フィルタリングにおける近傍ユーザ集合の可視化システム,社会的関係を用いた評価コメントの自動要約手法の設計、実装を行った。また、教育環境における掲示板で時系列形式で入力される内容の分析を行った。研究代表者らは、従来より、時空間データ管理構造の研究を進めてきており、静止オブジェクトを対象に効率的な検索が可能なデータ管理方式を開発するとともに、地図をベースにした都市の3次元モデルでのウォークスルーや地下配管の設備管理への適用検討なども行ってきた。本研究では、まずこれらの技術を基本として、移動オブジェクトを高速に検索できるような時空間データ管理方式の開発を行う。具体的には、木構造を時間木と空間木に分けて、検索範囲からそれらを適応的に選択することで高速検索を行う。本年度は、前年度に実装した仮想壁を用いた検索インタフェースを有する分散型映像データ管理システムの評価実験を行った。評価実験の結果、一つの町規模で所持すると想定される監視カメラの映像の検索・更新には十分に対応可能であることと、仮想壁を用いた検索インタフェースにより、ユーザのタスク効率が向上することが確認された。Web上のデータも時間とともに変化するため、一種の時空間データとみなせるが、本年度は情報抽出におけるドメイン知識の量と精度・再現率の関係を調べた。
効率的かつ高選択的なヘテロ四員環合成反応

金属錯体存在下、アジリジンとジアゾエステルから四員環アミノ酸を得ることは達成できなかったものの、以下の点で成果を挙げた。アジリジンをジチアンを用いて開環するテーマに従事した。これまではトシル基を窒素上に有するアジリジンをリチオ化されたジチアンを用いて開環する例しかなかったが、開環生成物のトシルアミドを脱保護するのに過酷な条件を必要とし、有機合成的価値が少なかった。そこで、より脱保護能の高いスルホニル基を窒素上に導入したアジリジンに対しリチオ化されたジチアンで開環させることを検討した。結果、tert-Buthylsulfonyl(Bus)と2-trimethylsilyl-ethylsulfonyl(SES)の二つの保護基を有するアジリジンは、リチオ化されたジチアンによって円滑に開環した。Busを有するアジリジンに関してはオレフィン・アルキル・フェニル・エーテルといった様々な官能基を有するアジリジンが、官能基修飾されたリチオジチアンでもって開環した。SESを窒素上に有するベンジルアジリジンに関しては、フェニル基とカルボキシラートを有するリチオジチアンを作用させたところ、円滑に開環反応が進行した。一方、無置換のリチオジチアンとTMSを有するリチオジチアンを基質に用いたところ、複雑な混合物が得られた。これも以下のようにリチオジチアンの塩基性に着目することで考察できる。無置換のリチオジチアンとTMSリチオジチアンは高い塩基性によってSESのスルホニル基のαプロトンの脱プロトン化を起こしてしまい、これが複雑な混合物を与える原因となる。一方、フェニル基とカルボキシラートを有するリチオジチアンは塩基性が低いためにαプロトンの脱プロトン化を起こさずに円滑に開環反応を進行させる。既報の化合物の酸性度のデータと照合することで、この仮説は成立する。以上より、アジリジンに関してはBus・SESを持つアジリジンをリチオジチアンでもって開環した。様々なβ-アミノカルボニル・Y-ラクタム・1,5-amino-alcoholが得られた。基質の適応範囲はpKaで説明ができる。開環生成物の脱保護にも成功した。
新規噴霧熱分解法による単結晶ナノ粒子の合成と応用

噴霧熱分解法では、目的生成物の構成元素からなる金属の硝酸塩、硫酸塩などを水中に溶解させ、これを噴霧し液滴化させて、キャリアガスにより加熱炉へ供給し、固体微粒子を製造する。しかし通常の噴霧熱分解法では、噴霧された液滴の大きさをよほど小さくしないとナノメートルオーダの微粒子を直接製造することは非常に困難であった。本研究では、フラックス(溶融)塩としてLi、Na、Kの塩化物を、金属硝酸塩、硫酸塩などを含む溶液に混合させて噴霧し、均一なナノ粒子が大量に合成できる新しい噴霧熱分解法を開発した。溶融塩を用いた噴霧熱分解法によるナノ粒子の合成法について、ナノ粒子のサイズおよび分布への塩の影響と製造条件の最適化、各種のナノ粒子材料(電池材料、蛍光材料、電極材料)への応用および本製造のスケールアップ化、などを中心に実験的に検討を行った。1)噴霧熱分解装置を用いて、金属系、複合酸化物系、硫化物系などのナノ粒子の合成実験を行った。2)操作条件、溶融塩の種類、プリカーサーの種類を変化させてナノ粒子を合成し、電子顕微鏡の観察によるサイズ、分布を観察し、粉末X線回折法により結晶性の評価を行い、分光光度計により発光特性の評価を行った。3)製造されたナノ粒子の合成メカニズムを検討・解明を行い、大きさのそろったナノ粒子が合成できる条件を明らかにした。4)製造されたナノ粒子のサイズ、結晶性、化学組成などの特性を、塩を用いない通常の噴霧熱分解法により合成された微粒子の特性と比較を行った。5)噴霧装置として用いている超音波噴霧装置を大容量の液滴が発生できる強力な超音波噴霧装置に変えて液滴の大量発生を可能とさせた。6)以上の実験より、本技術の新しいナノ粒子合成プロセスとしての実用化への展開を検討した。そこで、塩としてLi、Na、Kの塩化物を、金属硝酸塩、硫酸塩などを含む溶液に混合させて噴霧し、均一なナノ粒子が大量に合成できる新しい噴霧熱分解法を開発した。本研究では、塩を用いた噴霧熱分解法によるナノ粒子の合成法について、ナノ粒子のサイズおよび分布への塩の影響と製造条件の最適化、各種のナノ粒子材料(電池材料、蛍光材料、電極材料、触媒材料など)への応用および本製造のスケールアップ化、などを中心に実験的に検討を行った。1)噴霧熱分解装置を用いて、単純酸化物系(ZnO, NiOなど)、複合酸化物系(Y_2O_3 : Eu,(Y,Gd)BO_3 : Eu)などのナノ粒子の合成実験を行った。2)操作条件、塩の種類、プリカーサーの種類を変化させてナノ粒子を合成し、TEMおよびSEMによるサイズ、分布を観察し、XRDにより結晶性の評価を行い、分光器により蛍光特性の評価を行った。3)製造されたナノ粒子のうち、Y_20_3 : Euの蛍光特性を評価し、特性と製造条件との相関を明らかにし、最適な条件を明らかにした。6)以上の検討より、本技術の新しいナノ粒子合成プロセスとしての実用化への展開を検討した。

5)噴霧装置として用いている超音波噴霧装置を大容量の液滴が発生できる強力な超音波噴霧装置に変えて液滴の大量発生を可能とさせた。6)以上の実験より、本技術の新しいナノ粒子合成プロセスとしての実用化への展開を検討した。
シリサイドおよびナノ物質を用いた高効率排熱発電材料の理論解析とモデリング

理論的・計算科学的な手法から,環境低負荷な熱電半導体であるMg2Siにおける「高い熱電性能を引き出すキャリアチューニング」と「高温で安定なP型伝導性」の実現にむけて,理論予測を行った.主な成果として、Mg2Siの電子状態解析に向けた理論解析の枠組みの検討(複数の計算手法による電子状態の比較)、Mg2Siの高性能化、とくに熱起電力の向上にむけた電子密度の最適化、安定なP型伝導性を実現する不純物ドーパントの探索と新しいタイプのドーパントの提案、系の輸送特性に対する格子欠陥の影響調査といったテーマに取り組み、実験的手法から得ることが難しい電子状態やキャリアの輸送特性について新たな知見を得た。近年、加速するエネルギー資源の枯渇および環境汚染の現状を踏まえ、クリーンエネルギー技術の一つである熱電発電の本格的な導入が望まれている。しかし、現状では材料開発研究を効率的に展開するための基盤となる理論的枠組みが不足しており、既存の熱電材料の性能向上は実験による試行錯誤に頼る部分が大きい。そこで、本研究では、発電効率のみならず環境面でも優れた特長を有する新規熱電物質の探索と設計を目的とし、材料開発研究の指針を与えるような理論的手法の開発を行っている。初年度は環境負荷の少ないシリサイド系熱電物質を対象として、以下の課題に取り組んだ。【課題1】不純物添加時の結晶構造の変化を扱う計算科学的手法の検討【課題2】安定かつ高性能な不純物ドープ熱電物質の探索【課題3】実験との比較による理論的手法の妥当性の評価本テーマを推進する第一歩として、環境規制および希少資源対策の観点から、毒性を持たず、構成元素が地殻中に豊富に存在し、軽量かつ安価といった特長を有するマグネシウムシリサイド(Mg2Si)に着目した。【課題1】では、Mg2Si結晶の構造特性に対する不純物添加の寄与、すなわち格子定数の変化と局所的な原子位置のずれ、および安定な不純物サイトを、第一原理計算に基づいて解析した。計算手法による違いを明らかにするため、擬ポテンシャル法、FLAPW法、KKRグリーン関数法による計算結果を比較した。その結果、定性的な不純物ドープ効果はこれらの計算方法によらない事が示された。これを踏まえ、【課題2】では各手法を活用し、作製が困難な場合の多いp型Mg2Siの安定構造について考察した。【課題3】では、実験データとの比較により、本理論的手法の精度について調査した。構造特性の直接的な比較は実現していないものの、輸送特性の計算結果は実験を定量的に再現し、本理論モデルの妥当性を示すことができた。マグネシウムシリサイド(Mg2Si)は元々n形伝導性を示すことが知られ、不純物もn型のものが主に用いられる。一方、p形不純物を添加した系は、熱電性能と高温安定性の点でn形Mg2Siに劣るという問題があった。例えば、代表的なp形不純物であるAgを添加した系では、高温で伝導性が変化してn形になってしまうという挙動が報告されている。しかし、熱電発電ではpi型モジュール構造が広く用いられており、この構造ではn/p両極の半導体を必要とする。高温耐久性や機械的特性の観点からも、同一母材の素子を使用したモジュール作製は有用性が高く、もし安定かつ高出力なp形Mg2Siの作製が実現されれば、Mg2Siの性能を最大限に発揮できるモジュールが実現できると期待される。そこで我々は、安定かつ高出力なp形Mg2Siの実現を目指し、理論解析によるp形不純物の探索を行った。本研究では、不純物サイトとして、MgおよびSi置換と4bサイトへの格子間侵入を考えた。また、ユニットセル複数個から成るスーパーセルを用い、96原子(Mg原子64個、Si原子32個)中に不純物原子を1個添加した場合(濃度1.04%)について、擬ポテンシャル法に基づく第一原理計算を行った。格子緩和計算の結果から、系の形成エネルギーを求めたところ、Li, Ga, Clの添加系では比較的小さな形成エネルギーでp型伝導性を実現できることが分かった。これらはそれぞれ、Mgサイト(Li)、Siサイト(Ga)、4bサイト(Cl)でp型となる。本研究から、従来のMg、Si置換型ドーパントだけでなく、結晶格子間に侵入して正孔を放出する侵入型p型ドーパントの可能性も示唆された。また、格子定数の変化などの構造特性と電子物性の調査により、Ag添加系が示した不安定さは、高温における不純物の占有サイトの変化や、格子の熱膨張に起因する可能性を示した。前年度までに確立した計算手法により、電子物性や構造特性に対する不純物添加効果など、種々の物性の調査を本格的に推進できた。特に、マグネシウムシリサイド(Mg2Si)のp型不純物探索のテーマでは、複数のドーパント候補元素に対して包括的な計算を実施し、従来知られているp型Mg2Siの不安定さの原因を示唆する重要な結果を得た。しかし、本研究の目標とする熱電物性の現実的な理論解析には、Mg欠陥による効果や、高温下における熱電物性の取り扱いを、今後検討していく必要がある。本研究課題の目的である、環境低負荷な熱電材料のモデリングに向けて、理論的、数値計算的手法から研究を行った。最終年度である本年度は、前年度までに確立した理論的手法を用いて次のテーマに取り組んだ。すなわち、Mg2Siに対するP型ドーパントの探索と、結晶中の格子欠陥が系の伝導性に及ぼす影響について調査した。

その結果、Agドープ系において、温度上昇につれてP型伝導性からN型伝導性に転じるといった不安定な挙動が見られた原因として、同等なエネルギーで複数のサイトを占有するためであることが示唆された。他の不純物ドーパントの候補元素についても、それらをドープしたMg2Siの電子状態を調査した結果、Li, NaがMg置換型、B, GaがSi置換型のP型ドーパントとなることを示したほか、FとClが格子侵入型ドーパントとして機能する可能性を、本研究で初めて見出した。さらに、格子欠陥が系の伝導性に及ぼす影響についても考察した結果、格子間侵入型のMg欠陥が、不純物ドーピングと同等のエネルギーで起こることを明らかにした。この欠陥が作る準位はバンドギャップを狭めることから、高温において電子とホールが同時に生成されやすくなると考えられる。さらに、これまでの理論的手法では取扱いが困難だった、有限温度における熱電輸送特性の計算方法についても検討を進めた。キャリア輸送の視点からマクロな熱電特性を説明する高精度な理論の確立をめざし、第一段階として、第一原理計算から得られた電子状態を基に、緩和時間のエネルギー依存性を考慮して輸送係数を計算するプログラムを作成した。今後は、このプログラムを発展させることにより、フォノンの効果を取り入れて、有限温度におけるキャリアの熱電輸送特性を扱う理論的枠組みを構築していきたい。理論的・計算科学的な手法から,環境低負荷な熱電半導体であるMg2Siにおける「高い熱電性能を引き出すキャリアチューニング」と「高温で安定なP型伝導性」の実現にむけて,理論予測を行った.主な成果として、Mg2Siの電子状態解析に向けた理論解析の枠組みの検討(複数の計算手法による電子状態の比較)、Mg2Siの高性能化、とくに熱起電力の向上にむけた電子密度の最適化、安定なP型伝導性を実現する不純物ドーパントの探索と新しいタイプのドーパントの提案、系の輸送特性に対する格子欠陥の影響調査といったテーマに取り組み、実験的手法から得ることが難しい電子状態やキャリアの輸送特性について新たな知見を得た。本テーマでは、高性能かつ環境負荷の少ない新規熱電材料の探索と設計を目的とし、理論研究を行っている。3つの条件(高い熱電効率、環境規制、希少資源対策)を主軸に据えたマテリアルデザインを目指して、環境半導体Mg2Siへの不純物ドープ効果を理論的に解析した結果、次の成果を得た。【課題2:安定なp型Mg2Siの探索】第一原理計算により構造特性への不純物添加の影響調査を行い、p型Mg2Si結晶のエネルギー的安定性について議論した。ドーパントとしてNa, Bを添加した場合について、形成エネルギーと不純物サイト(Mg, Si置換および格子間侵入)の占有率を求めた結果、Bが有望なp型ドーパントであることが示唆された。【課題3:実験データとの比較】不純物ドープ系の構造に関する実験データが不足していることから、現状では理論計算と実験との直接比較ができない。そこで、まず輸送特性について比較した結果、rigid band法による計算は、実験で得られたゼーベック熱起電力の温度依存性を非常に良く再現した。今後は、これまで得た成果を土台としてより現実的な理論解析に取り組む。特に、Mg欠陥による物性への寄与や、高温における不純物添加系の熱電物性などの課題に取り組む。これらは理論的、数値的な取り扱いが困難であるが、材料の熱電特性を定量的に扱う理論を確立するには避けて通れない課題であると考える。
企業勃興期における「商業登記公告」のデータベース化とその分析

本研究は、福岡県を対象として、地方の企業勃興とその担い手の特質について究明することを目的とした。本研究での考察は株式会社に限定し、対象時期は明治期全般である。研究に際していかに信頼性の高い資料を幅広く網羅できるかはきわめて重要な問題であり、本研究では、地方新聞紙に掲載された商業登記公告から登記事項を抽出し、商号、目的、本店の所在地、設立年月日、資本金、商号および目的の変更、その他重要な登記事項の変更や消滅事項、および会社役員の氏名と住所などについてデータベースを構築した。上記の作業を通じて株式会社415社の詳細なデータベースを構築し公表した。初年度にあたる平成26年度は、まず商業登記公告のデータベース化を進めるため、『福岡日日新聞』のデータ収集を重点的に進めた。具体的な作業は次のとおりである。新聞の残存状況が良好である九州歴史資料館(福岡県小郡市)を主たる調査先に選び、同館において『福岡日日新聞』に掲載された明治30年代の「商業登記公告」をデジタルカメラにて撮影した。次に、撮影した画像の情報、たとえば、会社の場合は、商号、本店の住所、目的、資本金、設立年月日、取締役と監査役の氏名および住所、商号の変更などをエクセルに入力し、データベースとして構築した。主たる作業内容は上記のとおりであるが、新聞資料をカメラにより撮影し、それを文字情報としてデータベース化するという作業は、思いのほか相当な時間と労力を要する。また、福岡県における明治期の商業登記公告を網羅するためには、『福岡日日新聞』に加え、『門司新報』の撮影・入力作業も行わなければならない。しかし、『門司新報』については、まだわずかしか着手できていない。上記の理由から、平成26年度は、専ら資料の撮影とデータ入力に費やされた。平成27年度は、撮影と入力作業のピッチをあげてデータベースを早期に整え、本格的な分析に着手し、具体的な分析結果を公表するよう進めていく。なお、同館での資料調査の段階において、新たに見出した、いわば福岡県の資産家番付である明治29年の「長者鑑」という一次資料を所属する九州産業大学商学部の紀要(『商経論叢』第55巻第2号、2014年11月)に「資料紹介」として復刻し公表した。この資料は、現在作成を進めている商業登記公告のデータベースとリンクさせて分析することにより、企業勃興の担い手の特徴をより深く検討できる可能性を秘めたものである。今後の研究において活用したい。本研究は、近代日本の経済発展を「地域経済レベル」から実証的に明らかにすることを目的として進められた。近年、明治期日本の工業化過程における地方の経済動向が注目されている。先行研究により、明治期に進展した企業勃興は、東京や大阪などの大都市だけではなく、地方の積極的な動きによって支えられていたことが明らかにされつつあるが、地方を対象とした研究はまだ緒に就いた段階であり、研究の蓄積は十分とは言いがたい。このような研究動向をふまえ、本研究では地方の典型例として福岡県を対象とした。分野を問わず、研究を進めるうえで、いかに広く正確な分析資料を収集できるかは最も重要な点である。従来の研究では、明治期における地域経済の動向や会社設立の担い手などを網羅的に把握し検討する場合、各都道府県統計書や各種人名録などが用いられてきたが、記載漏れや間違いなど、データの網羅性や信頼性において問題もあった。この資料的な制約を克服するため、本研究では、1893年から1912年の期間における『福岡日日新聞』『福陵新報』『九州日報』『門司新報』に掲載された「商業登記公告」の全てに目を通し、データベースを構築した。「商業登記公告」は、商法の規定に基づき必ず裁判所から指定された新聞と『官報』に掲載される。つまり、研究の実証水準を一段高めることが可能となるためである。具体的には、明治期に設立された株式会社415社の商業登記公告事項を抽出し、本店住所、目的、資本金、商号・目的の変更、本店の移転、および会社設立時の役員(取締役と監査役)延べ1,708人の情報を時系列でデータベース化した。データベースの全体像については雑誌(『九州産業大学商経論叢』)に発表した。また、現段階での分析結果について社会経済史学会九州部会(2016年4月)において発表し、研究の意義、修正点などを確認し、今後の研究の推進方策に大きな示唆を得た。平成26年度は、当初の予定どおり新聞に掲載された「商業登記公告」の複写・撮影・データ入力をすすめ、本格的な分析を行うためのいわば土台づくりを行った。『福岡日日新聞』については、九州歴史資料館に所蔵されているものを複写・撮影した。撮影については比較的順調に進んでいるが、データ入力にかなりの時間を要している。

また、明治期における福岡県内の商業登記公告を全て網羅するためには、『福岡日日新聞』だけではなく、『門司新報』の複写・撮影、入力作業も進めなければならない。『門司新報』については作業が遅れ気味のため、一連の作業速度をあげる必要がある。以上、データベース化すべき資料は依然として残されているが、本格的な分析に着手できるだけのデータは整いつつあり、研究の目途は立ったと考えている。データ入力にかなりの時間を要したため、研究成果を発表・公刊するまでには至らなかったが、初年度の目的であったデータベースの構築という観点からみれば、本研究はおおむね順調に進展している。また、平成26年度においては、資料調査の際に見出した「長者鑑」という一次資料を復刻し公表した。この資料は、企業家の出自を検討するうえで貴重なものであり、今後の研究において活用できるであろう。27年度が最終年度であるため、記入しない。経営史今後は、平成26年度に入力したデータベースをもとにして、計画通りに分析作業をすすめていく。また、その研究成果は、社会経済史学会、経営史学会などの主要学会において報告し、研究論文として公刊する予定である。具体的には、第一に1900年から1912年までの期間における企業勃興の分析を行う。会社設立地と会社役員居住地の関係性、企業家の所得水準と出自(商人、士族、地主)などを他の資料群も併せて利用しつつ検討し、企業勃興の担い手の特質を明らかにしたい。この分析を通じて、明治期全般における地方の企業勃興の構造的特質に迫っていく。第二に、「商業登記公告」の基本データ(会社の場合であれば、商号、所在地、目的、資本金、設立年月日、取締役および監査役の氏名と住所、商号の変更など)について、第三者が利用できるような形での一覧表として作成し、それを公刊できるように進めていく。なお、本研究の大きな問題点として資料の撮影・データ入力に想定以上の時間を要する点があげられる。したがって、データ入力についてはアルバイトを雇用し、入力作業のピッチをあげていくことも検討しなければならない。ただし、その場合には少なくとも旧字の読解能力が必要となる。平成26年度においては、その適任者を周囲で見出すことができなかったが、新たに適任者が見つかった場合には、共同での入力作業も検討していく。
腹膜透析療法を受ける高齢者の家族介護者に対するレスパイトケアプログラムの開発

腹膜透析療法を受ける高齢者の家族介護者の介護負担感とレスパイトケア受領状況の調査2018年度は、研究協力機関を募り、多施設共同研究デザインの質問紙調査に着手した。具体的な実施内容は以下のとおりである。2017年度に設計した質問紙調査のプレテスト実施、並びにワーディングを確認し質問紙の精度を高めた。また、調査実施に向けて、先行研究の結果から検出力ベースで分析必要症例数を166名と計算し、回収率を60%と予測して、305名の質問紙配布対象者が必要と見積もった。研究協力依頼を九州、中国地方の7施設に行い、5施設から許諾を得た。研究協力機関の研究分担者を通して5施設の対象者に質問紙を配布した。質問紙の配布対象者が家族となるため、当初の配布予定数より、実質的な配布数が少なくなり、回収数が予定研究期間中に目標に達しなかった。これらのことから、研究協力依頼病院をさらにエリアを拡大して確保する必要性が明らかとなった。九州・中国地方のPD療法を実施する病院では、十分な症例数を確保することが難しいと考えられたため、50例以上の高齢者に対するPD療法実施の実績をもつ関東方面の病院へ、研究協力依頼を行い、分析におけるパワーを確保できるようする。今後、質問紙調査の結果を分析し、PD療法を受ける高齢者の家族介護者の介護負担感の要因を、家族介護者側と高齢者側の両側面から検討する。また、家族介護者の介護負担感とその要因を最も説明できるモデルを、統計学的分析により明らかにする予定である。研究協力を5施設から得て、質問紙調査を実施したが、腹膜透析療法を受ける高齢者の家族背景が多様化しており、外来における質問紙の配布数が、予定数に達しなかった。現在、新たな施設に研究協力依頼を行っているが、症例数の確保に時間を要しているといえる。今後、統計の専門家にもコンサルテーションを受け、確保できた症例数を報告、分析方法も必要に応じて再考する。2019年度は、質問紙の回収と分析を行い、腹膜透析療法を受ける高齢者に家族介護者に対するレスパイトケアプログラムを開発するための示唆を得る予定である。家族介護者の介護負担感の要因を特定した後、その要因をもつ対象者を支援した看護実践の事例研究を行う。有用な支援方法を見出し、具体的なレスパイトケアプログラムの開発へとつなげる。腹膜透析療法を受ける高齢者の家族介護者の介護負担感に影響する要因と介護負担感軽減効果を示すレスパイトケアを特定することを目的に、平成29年度は以下のことを計画にあげた。1.腹膜透析療法を受ける高齢者の家族介護者の介護状況に対する情報収集2.1の結果を受けた質問紙の設計及び調査の実施福岡のCKDケア研究会に所属する専門職者に対し、ヒアリングをした結果、機器の導入が進む腹膜透析ケア方法、血液透析との併用療法など、近年の治療的側面の変化による家族介護者の負担感への影響が推定できた。また、腹膜透析患者に対する家族会などの社会的支援の不足が明らかになった。これらの要因を正確に調査できる質問紙を、腹膜透析に携わる医師、看護師にスーパーバイズを受けて設計し、内容妥当性を確保した。調査の実施については、フィールドの候補にしていた高齢者の腹膜透析に関する研究会が現在活動を停止していることが判明した。腹膜透析療法を実施している医療機関ごとの症例数は、1施設当たり50例以下の医療機関が多い。目標とする症例数を確保するためには、地域ごとの偏りがないよう配慮した研究依頼施設のリストアップが多数必要となった。そこで、分析方法を再考し、検出力をふまえた必要症例数を再度算出した。そのうえで、腹膜透析ケア方法に関する正確なデータを収集するためには、研究協力機関との緊密な連携が必要である。今後、これらの条件をクリアできる研究協力施設の確保をする予定である。研究フィールドの確保に対し、予定していた高齢者の腹膜透析に関する研究会の活動が停止していることが判明した。研究協力機関の確保に時間を要していることが、研究の進捗状況が遅れることに影響していると言える。

今後、質問紙調査の結果を分析し、PD療法を受ける高齢者の家族介護者の介護負担感の要因を、家族介護者側と高齢者側の両側面から検討する。また、家族介護者の介護負担感とその要因を最も説明できるモデルを、統計学的分析により明らかにする予定である。研究協力を5施設から得て、質問紙調査を実施したが、腹膜透析療法を受ける高齢者の家族背景が多様化しており、外来における質問紙の配布数が、予定数に達しなかった。現在、新たな施設に研究協力依頼を行っているが、症例数の確保に時間を要しているといえる。今後、統計の専門家にもコンサルテーションを受け、確保できた症例数を報告、分析方法も必要に応じて再考する。新たに、腹膜透析医療に携わる医師を研究協力を依頼し、協力者として加わってもらった。今後、研究協力者と連携し、研究協力機関の情報収集と確保に努める。2019年度は、質問紙の回収と分析を行い、腹膜透析療法を受ける高齢者に家族介護者に対するレスパイトケアプログラムを開発するための示唆を得る予定である。家族介護者の介護負担感の要因を特定した後、その要因をもつ対象者を支援した看護実践の事例研究を行う。有用な支援方法を見出し、具体的なレスパイトケアプログラムの開発へとつなげる。平成29年度に予定していた「腹膜透析を受ける高齢者の家族介護者に対する介護負担感とレスパイト受領状況に関する調査」の実施が遅れてた。そのため、調査研究旅費、質問紙印刷費、解析やアンケート配布の謝金などの人件費が未使用である。平成30年度にこれらに必要な経費を予算としてあげる。旅費としては、研究フィールドを関東方面まで拡大するために、研究協力施設への出張旅費が必要である。また、研究の進捗状況がやや遅れており、予定していた質問紙の回収を今年度行うために、九州、中国地方への協力病院への旅費が必要である。人件費については、質問紙調査結果を整理、入力するための人件費を必要とする。物品費については、調査結果を分析するための統計ソフトをバージョンアップするために購入する予定である。
昆虫の脳特異的低分子量GTP結合蛋白質の機能特性

本研究では、昆虫の神経ペプチド分泌に関与するs-GBPが果たす役割を分子レベルで明らかにするために、s-GBPをリン酸化するprotein kinase及びリン酸化されたs-GBPの分子機能を調べる。そこで、まずカイコの脳より3種類の全長cDNAを含むRab蛋白質(Rab1,Rab8,Rab14)を発現した。この内Rab14については、ratの脳のprotein kinaseによりリン酸化されることを明らかにした(Arch Insect Biochem Physiol,2003)。一方カイコ脳より各種カラムクロマトグラフィーを用いて、各種Protein Kinaseを分離した[Protein kinase C (PKC),Ca/CaM dependent protein kinase (CaM kinase),Nucleoside diphosphate kinase(NDP kinase)]。その内NDP kinaseについては、完全に精製することができた(Arch Insect Biochem Physiol,2002)。これらのkinaseを用いてRab蛋白質をリン酸化したところ、Rab8とRab14は、CaM kinaseによりわずかに、そして、PKCにより、強くリン酸化されることがわかった(Arch Insect Biochem, Physiol,投稿中)。現在、このリン酸化されたRab蛋白質の分子特性を調べている。また、Rabをリン酸化するPKCについて、その分子種を明らかにするために、PKCの2種類のcDNAを動物細胞で発現させた。これらの発現蛋白質はProtein Kinase活性を有していた(投稿準備中)。現在この発現蛋白質がRab蛋白質をリン酸化するか調べている。低分子量GTP結合蛋白質は(s-GBP)は、多数のスーパーフアミリーを形成し、細胞分裂、細胞増殖、神経関連分子などの分泌に関与している。一方、Prothoracicotropic hormone (PTTH)は、昆虫の変態、脱皮を引き起こすステロイドホルモンであるecdysoneの分泌を引き起こす神経ペプチドである。阻害剤を用いた研究により、この神経ペプチドの脳内からの分泌には、s-GBPが関与し、その分泌過程でs-GBPがprotein kinaseによりリン酸化されることがわかった。本研究では、神経ペプチド分泌に関与するs-GBPが果たしている役割を分子レベルで明らかにするためにs-GBPをリン酸化するprotein kinase及びリン酸化されたs-GBPの分子機能を調べる。そこで、まず、蚕の脳より8種類のs-GBP(脳内で神経ペプチドなどの分泌に関与するRab蛋白質;Rab1,2,3,8,14及び新規の3種類のRab)の部分長cDNAをRT-PCRにより得た。この内Rab1,8,14の全長cDNAを大腸菌で発現させ、精製した。Rab14については、その分子特性を調べ、GDPに結合すること、脳内のprotein kinaseにより、リン酸化されることを明らかにした(Archives of insect biochemistry and physiology,2003)。一方、蚕脳より、各種カラムクロマトグラフイーを用いて、各種protein kinaseを分離、精製した。そのうち、nucleoside diphosphate kinaseについては、その詳細な分子特性を調べ、このkinaseが(1)tetramerを形成すること(2)リン酸化により調節を受けること、(3)protein kinase活性を有することを明らかにした(Archives of insect biochemistry and physiology,2002)。今後、これらのprotein kinaseを用いてs-GBPをリン酸化させ、リン酸化されたs-GBPの分子機能を解明する。
農業の多面的機能をめぐるフランス山村の再編に関する地理学的研究

本研究では、特に多面的機能に関わる欧米系の議論とその地理学の応用が最もなすべき課題であった。その成果は査読誌に掲載を行なった。大きな流れとしては下記のようにまとめられる。1990年代以降,経済のグローバル化と世界を取り巻く農業の環境変化のなか,いかに農業・農村の価値を再び見出すかという課題において農業の多面的機能(Multifunctional Agriculture: MFA)は多くの議論を集めてきた。特に,WTOを中心とする貿易自由化交渉において,農業・農村に対する先進諸国の多額の補助金が国際ルールの削減対象となったことで,MFAはヨーロッパを中心とする農業への保護が必要な諸国に政治的に利用されてきた。MFA論は,1990年代に提唱されたポスト生産主義論との関連のなかで発展してきた。特に生産主義/ポスト生産主義という二項対立や,ポスト生産主義論の抱える概念的な限界性は,MFA論の拡大へと引き継がれ,理論的・概念的な研究を中心に議論が展開されてきた。一方,ポスト生産主義への批判点ともなっていた実証研究の不足はMFA論でも同様であり,MFA論の実践と応用をフィールド研究にいかに位置付けるかを,地理学者Wilsonの概念を中心に論じた。MFA論の応用においては政策との関わりからその農家への影響を精査し,広い地域的フレームで捉えることが重要といえる。また,今後は地理的スケールや国ごとの政治的文脈の差異に着目し,マクロな文脈とミクロな農家との相互関係の解明が求められる。これがこれからの課題として位置付けられる。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
情報処理システムとしての都市法に関する比較公法学的研究

本研究では、「情報処理システムとしての行政」という観点からの都市法の現代的展開に関する分析を目指し、都市空間についての意味/情報の産出/処理過程の行政法的位置づけに重点を置いた。(1)「生成途上の規範意識」:論文「景観保護と司法判断」(矢作弘/小泉秀樹編『成長主義を超えて』所収)において、(i)「審美的判断の主観性」(ii)地域空間の意味の「物語性」などについて論じた。(2)「開かれた社会における財産権」:論文「建築紛争と土地利用規制の制度設計」では、地域空間形成に関する調整・分配ルール」を「権利配分」の動態的具体化過程と捉え、段階モデルによる考察を試みた。論文「まちづくり・環境訴訟における空間の位置づけ」では、「土地所有権=財貨秩序」と「人格秩序」の協働を捉える視点を強調した。財産権のイノベーション的役割を指摘するカール・ハインツ・ラデーア論文を翻訳公表した。(3)「都市空間管理の制度設計」:論文「景観保護と司法判断」および論文「建築紛争と土地利用規制の制度設計」において、利害関係者の情報構造の観点から現行土地利用規制制度を分析した。コース論文の読み直しの上に立って、「事前確定型規制」の過度の重視を批判し、「まちづくりアセスメント」「協議型まちづくり」の重要性を主張した。論文「条例制定の法的課題と政策法務」では、「規範抵触論」的思考枠組を前提として法律と条例の関係を再検討し、自治体の認知的・試行的先導性を活かした創造的まちづくりのための制度設計にも触れた。論文「まちづくり・環境訴訟における空間の位置づけ」「都市計画の司法統制」判例評釈「騒音問題と都市計画事業の適法性-小田急訴訟上告審本案判決」において、都市空間に関わる行政争訟の制度設計を検討した。本研究年度においては、「都市空間についての意味情報の産出・処理過程の公法学的位置づけ」という観点から、以下の研究を行った。1景観保護と司法判断-国立市マンション事件民事控訴審判決」(矢作/小泉編『成長主義を超えて』所収)と題する論文を執筆し、日常景観の重視、協議型まちづくりへの着目などの従来からの問題意識に加え、(i)「審美的判断の主観性」論(ii)地域空間の意味の「物語性」などに関するやや突っ込んだ考察を試みた。また同時に、コースの定理に依拠した「景観利益」批判論について分析し、「法と経済学」的知見への応答を試みた。現在、都市計画法制における「権利」の動態と当事者の情報構造に着目し、「法と経済学」的知見に批判的に応接する論文を執筆中である。関係する研究会・シンポジウム報告が4件ある。2 2004年制定の景観法について、土地法学会関西支部大会において報告した。同法による景観保護スキームのポイントは、(i)従来の重点主義・選別保護主義から脱却し、一応の広域性・総合性の確保を実現したこと(ii)「計画認定」という定性的規制と市町村長の裁量を導入したこと。(iii)「景観」の定義をオープンにして「開かれた目標」を設定し、住民参加による具体化を予定したことにある。課題としては、(i)従来の都市計画・建築基準法制との関係(ii)景観に関する情報産出と評価手法(「まちづくりアセスメント」)の開発があげられる。3ドイツ・シュパイヤーで開催された地方自治の国際比較をめぐるシンポジウムに出席し、日本の都市計画法制についてドイツ語で報告した。結果は公刊予定である。本期間に公表した論文(1)「建築紛争と土地利用規制の制度設計-情報構造の観点から」は、都市空間に関わる利害関係者の情報構造の観点から、現在の日本の土地利用規制を分析したものである。

「法と経済学」的分析の古典であるコース論文の読み直しの上に立って、「事前確定型規制」を過度に重視することを批判し、「まちづくりアセスメント」「協議型まちづくり」の重要性を主張した。図書(1)(行政事件訴訟法の加除式注釈書の分担執筆)では、行政訴訟の実務的諸問題に関して、情報処理システムの観点を加味した法解釈を試みた。論文(2)では「勧告」の処分性に関する最高裁の新判例を、「タイミング論」および「訴訟類型選択論」の二つの観点に分けて分析した。論文(1)「条例制定の法的課題と政策法務」では、(1)条例制定権をめぐるこれまでの議論をレビューし、「規範抵触論」(岩橋健定)的思考枠組みを取ることを前提として、(2)法律と条例の間にどのような「規範抵触」がありうるかについて、厳密な意味での規範抵触と法解釈のバックグラウンドルールとを区別した上で、(a)行政機関の案件処理規範(b)私人の行為規範それぞれの観点から検討した。(a)については、抵触回避解釈の方法としての「標準設定」論を分析し、(b)については、規制主体-名宛人-第三者の利害関係の法的把握を前提とした考察の必要性を述べた。2006年都市計画法改正による大規模集客施設規制にも触れ、自治体の認知的・試行的先導性を活かした創造的まちづくりのためには、法律によるデフォルト規制を厳しくして自治体の判断による規制緩和を認める制度設計の方が望ましいのではないかと主張した。論文(2)「まちづくり・環境訴訟における空間の位置づけ」(5)「都市計画の司法統制-審査対象と時間軸の問題を中心に」では、主に都市計画分野における行政争訟のありかたについて、処分性・審査対象・原告適格などの問題を空間的側面(論文(2))時間軸的側面(論文(5))から考察した。司法審査の入口(訴訟要件)や枠組の問題を手がかりに考察したこれら論文に加え、論文(4)「判批:騒音問題と都市計画事業の適法性-小田急訴訟上告審本案判決」では、審査の密度に関わる都市計画の裁量統制手法についても検討した。論文(翻訳)(3)では、知識・情報秩序と基本権の関係を考察する手がかりとして、ラデーア論文を翻訳した。本補助金によるドイツ出張により、同論文引用文献等の関係資料を収集し、議論の見取り図を理解した上で、より正確な翻訳に近づけることが可能になった。
高靭性環動複合材料の創製とその破壊機構の解明

環動高分子基材における架橋点の運動性と大変形下での破壊挙動との相関を解明するために、まずはポリロタキサン(PR)を架橋剤として用いた環動エラストマーのX線散乱測定を行った。その結果、環動エラストマーを変形させると、内部のPR架橋剤の形態がランダムコイル状から延伸方向に細長い楕円状になることが明らかになった。さらに、異なるPRにある二つの環状分子同士を連結することで得られた環動ゲルに対しても変形下におけるX線構造解析を行った。環動ゲルにある環状分子数の減少に伴って、架橋点のスライドによってむきだされた軸高分子の長さが増加し、伸長誘起結晶化が起こることで、破壊靭性が著しく向上することが明らかとなった。ハイドロゲルにおいて伸長誘起結晶化が観測されたのは本研究が初めてである。環動ゲル亀裂先端の局所応力・歪み分布を調べるために、偏光高速度カメラを用いてゲルの破壊過程を観察した。通常の化学ゲルでは、亀裂先端にある特異点以外の応力分布は線形破壊力学が適用できるのに対して、架橋点運動性を持つ環動ゲルでは、局所応力・歪みが均一に分布しているCohesive zoneが亀裂先端付近の広い範囲で観察された。ナノセルロースやナノクレイなど異方性を持つナノ粒子を環動高分子材料に充填するための検討、ならびに予備実験を開始した。異方性ナノ粒子の配向しやすさを利用することで環動高分子基材における構造変化を促進し、破壊靭性の更なる大幅な向上が期待できる。本研究では、従来のコンポジット材料に比べて静的・動的破壊靭性が大幅に向上した環動複合材料を開発することを目指している。今年度、可動架橋点の運動性による環動高分子基材が大変形下でのミクロ構造変化を解明したこと、亀裂先端における局所応力・歪み測定手法を構築できたことなどから、おおむね順調に進展していると判断した。今後の研究の推進方策としては、繊維状のナノセルロース、カーボンナノチューブや平面状のナノクレイ、酸化グラフェンなど、異方性ナノ粒子を環動ゲルと環動エラストマーに充填させることで、変形下でのナノ粒子配向挙動による亀裂進展の分岐、転向、更に抑止などを試みる。さらに、環状分子とナノ粒子表面に導入官能基の種類や修飾率を変化することによって、ナノ粒子と環動高分子基材の間の相互作用を広い範囲で制御し、前述の手法で静的破壊・動的疲労過程をマルチスケールで明らかにする。これによって、ナノ粒子と環動高分子基材の間の相互作用を最適化し、環動高分子複合材料を創成する。
膵癌に対するEvidence-Basedペプチド療法の開発

高度進行膵癌症例に、新細胞性免疫定性法にて反応を認めるペプチドワクチンを判定し、最大4種類のペプチド3mgと不完全フロインドアジュバンドを混和したペプチドワクチンを2週間間隔で3回投与して、安全性を確認すると共に、臨床効果や免疫反応について検討した。対象は、HLA-A24あるいはHLA-A02の切除不能あるいは再発膵癌患者で、(1)評価可能病変がある例、(2)8週間以上生存が期待できる例、(3)PerformanceStatusが0か1、(4)2カ月以内に他の治療法を受けていない例、(5)患者本人から同意が得られる、(6)他の癌病変を含めた重篤な基礎疾患がない(7)重篤なアレルギー既往がない、と規定した。院内のIRBの許可と患者からの同意書は取得し、倫理面の配慮を十分行っている。10例の内訳は、切除不能膵癌5例と再発膵癌5例(腹腔内リンパ節再発2例、リンパ節再発と骨転移1例、局所再発と肝転移1例・局所再発と肝転移と腹膜播種1例)であった。予定10例を終了し、毒性に関しては、局所発赤・腫脹が7例で全てgrade Iであり、発熱が7例と全てgrade II以下、grade Iの食欲不振を2例に認めた以外は副作用を認めず、安全性が確かめられた。なお、ペプチド投与回数が増加すると、大腿部皮下の左右交互に投与したにも関わらず、投与反対測の前回投与部位に発赤を認めたことから、ペプチドに対する免疫が成立していることが強く示唆された。臨床効果に関してはNC3例、PD7例であり、NCの1例に14ヶ月の生存を認め、現在も生存中である。肝転移には効果を認めなかったが、リンパ節再発や局所進展に効果がある傾向を認めた。免疫反応に関しては、CTL誘導を7例に行い、2例で投与ペプチドに対するCTLが誘導された。抗体価は9例で測定し、5例で投与ペプチドに対する抗体が血中に観察された。