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University of Yamanashi (山梨大学)博士(工学)医工農博甲第20

箭野, 裕一

 
 
氏 名  箭野 裕一 
博士の専攻分野の名称  博士（工学） 
学 位 記 番 号  医工農博甲第２０号 
学 位 授 与 年 月 日  令和元年９月２６日 
学 位 授 与 の 要 件  学位規則第４条第１項該当 
専 攻 名  機能材料システム工学専攻 
学 位 論 文 題 目  新規自己ドープ型導電性高分子の合成に関する研究 
論 文 審 査 委 員  主査  教 授  奥 崎 秀 典 
教 授  鈴 木 章 泰 
教 授  柴 田 正 実 
准教授  小 幡   誠 
教 授  柳     博 
教 授  米 山 直 樹 
 
学位論文内容の要旨 
ポリ（4-スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）
（PEDOT:PSS）は最も成功した導電性高分子の一つであり，固体電解コンデンサや電場シ
ールド，タッチパネルや液晶ディスプレイの透明電極として期待されている．一方，
PEDOT:PSS はコロイド分散型であるためコロイド粒径以下の薄膜化が困難であり，長期保
存により沈殿を生じるなどの課題がある．さらに，電気伝導度は本来数 S/cm 程度と低く，
高導電化にはエチレングリコールやジメチルスルホキシドなどの二次ドーパント（溶媒効
果）が不可欠であった．これは，水に不溶な PEDOT を分散させるために過剰な PSS を含ん
でいるためである．PSS は固体中で絶縁体であり，PEDOT 間のキャリアホッピングを妨げ
ることがわかっている．そこで，外部ドープ型の PEDOT:PSS の代わりに，分子内に直接ス
ルホン酸基を導入した自己ドープ型 PEDOT に関する研究が注目されている。しかし，電気
伝導度は最高でも約 30 S/cm と低く，一般に自己ドープ型 PEODT の高導電化は困難である
と考えられてきた．本研究では，3,4-エチレンジオキシチオフェン（EDOT）のエチレンジ
オキシ環にアルキルスルホン酸基を導入した EDOT 誘導体モノマーを新たに合成した．さ
らに，得られたモノマーを酸化重合することで新規自己ドープ型水溶性 PEDOT（S-PEDOT）
を合成し，電気光学特性ならびに高次構造について詳細に検討した． 
 
 
第 1 章では，導電性高分子の歴史やドーピングによる導電性発現のメカニズムについて
概説するとともに，現在最も産業界で広く利用されている PEDOT:PSS の階層構造について
説明している．また，PEDOT:PSS の問題・課題を明確にすることで，可溶性で高い電気伝
導度を有する自己ドープ型導電性高分子の重要性を強調し，本研究の目的を明確化した． 
第 2 章では，自己ドープ型導電性高分子の先行研究を紹介するとともに，本研究で目的
とする新規自己ドープ型導電性高分子の化学構造を決定した．具体的には，PEDOT 骨格に
スペーサーを介してスルホン酸基を導入した自己ドープ型PEDOT（S-PEDOT）を提案した．
最初にモノマーである S-EDOT を合成し，1H-NMR，13C-NMR，FT-IR 測定から同定した．
また，S-EDOT の化学酸化重合により新規自己ドープ型導電性高分子である S-PEDOT を合
成した．重合条件を詳細に検討したところ，酸化剤である FeCl3 濃度がモノマーに対して 0.6
倍等量で電気伝導度は 208 S/cm に達した．また，FeCl3 に加え Na2S2O8をモノマーに対して
2 倍等量添加しても 200 S/cm を超える高い電気伝導度を示すことがわかった．さらに，重
合条件を詳細に検討したところ，S-EDOT 濃度 3.6 wt%，重合温度 20℃，重合時間 3 h が最
適であり，モノマー転化率は 98.5％に達することがわかった．興味深いことに，孔径 0.02 µm
のメンブレンフィルターを用いた通液実験を行ったところ，0.5 wt%の S-PEDOT 水溶液は抵
抗なく透過したのに対し，PEDOT:PSS 水分散液はほとんど通液せず，加圧により透明な水
のみ透過した．このように，S-PEDOT は PEDOT:PSS とは異なり優れた水溶性を示すことが
明らかになった． 
第 3 章では，得られた S-PEDOT の特性評価を行った．S-PEDOT 薄膜の膜厚（d = 33~158 
nm）を変化させたときのシート抵抗（Rs = 1670~201 Ω/□）と全光線透過率（TT = 94.2~69.2%）
の関係から，透明電極としての性能指数（FOM）は 4.1 であった．さらに，S-PEDOT の電
気伝導度は 315 S/cm に達することがわかった． 
第 4 章では，S-PEDOT のさらなる高導電化について検討した．具体的にはモノマー濃度
（CS-EDOT）に着目し，1～10 wt%の濃度で重合を行った．CS-EDOT = 5 wt%で Mw は最大 22300 
g/mol となり，従来に比べ 4 倍以上大きいことがわかった．紫外可視近赤外吸収スペクトル
を測定したところ，近赤外領域にバイポーラロンに由来する吸収を示すことから，S-PEDOT
は高ドープ状態であることがわかった．一方，結晶化度（Xc）は CS-EDOT = 5 wt%で最高 72%
に達し，S-PEDOT は b 軸方向に約 8 個の分子が π スタックしたカラムが，a 軸方向に 3 段
程度積層したナノ結晶構造であることがわかった．さらに，導電性原子間力顕微鏡を用い
て電流像を測定したところ，S-PEDOT のナノ結晶に相当する電流が流れやすい多数のスポ
ットが，流れにくい領域に分布しており，ナノ結晶サイズ（Dnc = 5 nm）は結晶子サイズと
ほぼ一致した．一方，ナノ結晶数（Nnc）は Xc と同様，S-PEDOT の分子量に直線的に比例
 
 
して増加した．固体の電気伝導度を支配しているのはナノ結晶間のキャリアホッピングで
あり，ナノ結晶間距離（Lnc）は Nnc に反比例することがわかった．興味深いことに，電気
伝導度は Lnc の減少に直線的に比例して増加し，最高 1089 S/cm に達した．これは，現在最
も高い電気伝導性を示す市販の PEDOT:PSS（1000 S/cm）よりも高く，しかも二次ドーパン
トによる溶媒効果は不要であった．これまで困難と考えられてきた自己ドープ型導電性高
分子の高導電化に初めて成功した．ここで，キャリアホッピングに要する活性化エネルギ
ー（Ea）が Nnc の増加に比例して低下することから，Lnc が短くなることでキャリアがより
ホッピングしやすくなることがわかった．実際，Ea は室温の熱エネルギー（26 meV）に比
べ低いことから，室温でキャリアは充分ホッピング可能であり，これが非常に高い電気伝
導度発現のメカニズムであると考えられる．Mw やその分布を最適化することで Lnc を減少
させることができれば，さらなる高導電化が期待できることを示した． 
第 5 章では，本研究で得られた S-PEDOT の応用分野と，現在取り組んでいる新規用途開
発について述べている．具体的には，帯電防止剤や固体電解コンデンサの他，透明電極，
ファイバー，導電性複合樹脂について紹介している．さらに，S-PEDOT は「セルフトロン®」
として東ソー株式会社より商品化され，新規自己ドープ型導電性高分子の工業化に成功し
た． 
第 6 章では，総括として第 2 章から第 5 章までに得られた成果についてまとめている． 
 
論文審査結果の要旨 
ポリ（4-スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（3,4-エチレンジオキシチオフェン）
（PEDOT:PSS）は最も成功した導電性高分子の一つであり，固体電解コンデンサや電場シ
ールド，タッチパネルや液晶ディスプレイの透明電極として期待されている．一方，
PEDOT:PSS はコロイド分散型であるためコロイド粒径以下の薄膜化が困難であり，長期保
存により沈殿を生じるなどの課題がある．さらに，電気伝導度は本来数 S/cm 程度と低く，
高導電化にはエチレングリコールやジメチルスルホキシドなどの二次ドーパント（溶媒効
果）が不可欠であった．これは，水に不溶な PEDOT を分散させるために過剰な PSS を含ん
でいるためである．PSS は固体中で絶縁体であり，PEDOT 間のキャリアホッピングを妨げ
ることがわかっている．そこで，外部ドープ型の PEDOT:PSS の代わりに，分子内に直接ス
ルホン酸基を導入した自己ドープ型 PEDOT に関する研究が注目されている。しかし，電気
伝導度は最高でも約 30 S/cm と低く，一般に自己ドープ型 PEODT の高導電化は困難である
と考えられてきた．本研究では，3,4-エチレンジオキシチオフェン（EDOT）のエチレンジ
 
 
オキシ環にアルキルスルホン酸基を導入した EDOT 誘導体モノマーを新たに合成した．さ
らに，得られたモノマーを酸化重合することで新規自己ドープ型水溶性 PEDOT（S-PEDOT）
を合成し，電気光学特性ならびに高次構造について詳細に検討した． 
第 1 章では，導電性高分子の歴史やドーピングによる導電性発現のメカニズムについて
概説するとともに，現在最も産業界で広く利用されている PEDOT:PSS の階層構造について
説明している．また，PEDOT:PSS の問題・課題を明確にすることで，可溶性で高い電気伝
導度を有する自己ドープ型導電性高分子の重要性を強調し，本研究の目的を明確化した． 
第 2 章では，自己ドープ型導電性高分子の先行研究を紹介するとともに，本研究で目的
とする新規自己ドープ型導電性高分子の化学構造を決定した．具体的には，PEDOT 骨格に
スペーサーを介してスルホン酸基を導入した自己ドープ型 PEDOT（S-PEDOT）を提案・合
成した．S-PEDOT は PEDOT:PSS とは異なり優れた水溶性を示すことが明らかになった． 
第 3 章では，得られた S-PEDOT の特性評価を行った．S-PEDOT 薄膜の膜厚（d = 33~158 
nm）を変化させたときのシート抵抗（Rs = 1670~201 Ω/□）と全光線透過率（TT = 94.2~69.2%）
の関係から，透明電極としての性能指数（FOM）は 4.1 であった．さらに，S-PEDOT の電
気伝導度は 315 S/cm に達することがわかった． 
第 4 章では，S-PEDOT のさらなる高導電化について検討した．具体的にはモノマー濃度
（CS-EDOT）に着目し，1～10 wt%の濃度で重合を行った．CS-EDOT = 5 wt%で Mw は最大 22300 
g/mol となり，従来に比べ 4 倍以上大きいことがわかった．紫外可視近赤外吸収スペクトル
を測定したところ，近赤外領域にバイポーラロンに由来する吸収を示すことから，S-PEDOT
は高ドープ状態であることがわかった．興味深いことに，電気伝導度はナノ結晶間距離（Lnc）
の減少に直線的に比例して増加し，最高 1089 S/cm に達した． 
第5章では，本研究で得られたS-PEDOTの応用分野と，現在取り組んでいる新規用途開発
について述べている．具体的には，帯電防止剤や固体電解コンデンサの他，透明電極，フ
ァイバー，導電性複合樹脂について紹介している．さらに，S-PEDOTは「セルフトロン®」
として東ソー株式会社より商品化され，新規自己ドープ型導電性高分子の工業化に成功し
た． 
第6章では，総括として第2章から第5章までに得られた成果についてまとめている． 
 
これらの研究内容は 2 報の査読付論文に発表され，学会発表やプレゼンテーション能力
も評価された．以上のことから，博士論文審査委員全員の合意において，本論文は博士（工
学）の学位論文として適格と認め，合格と判定した． 


Japanese

新規自己ドープ型導電性高分子の合成に関する研究

University of Yamanashi (山梨大学)博士(工学)医工博甲第453

CHAN, UDOM  APICHAI

氏        名  Apichai Chan-Udom 
博士の専攻分野の名称  博士（工学） 
学 位 記 番 号   医工博甲４５３号 
学 位 授 与 年 月 日  平成３１年３月２０日 
学 位 授 与 の 要 件  学位規則第４条第１項該当 
専   攻   名   情報機能システム工学専攻 
学 位 論 文 題 目       A Study on Knowledge Acquisition  
from Social Media Data and Its Application 
（ソーシャルメディアからの知識獲得と 
その応用に関する研究） 
 
論 文 審 査 委 員      主査 教 授 鈴木 良弥 
               教 授 宗久 知男 
               教 授 福本 文代 
               准教授 渡辺 喜道 
               准教授 丹沢 勉 
               准教授 西崎 博光 
 
学位論文内容の要旨 
 ツイッターに代表されるソーシャルネットワークサービスは全世界で非常に多くの利用
者がおり，その利用者が毎日膨大な量の文書を投稿している．投稿された文書には最新の
情報が含まれており，その新しい情報から多くの知識を獲得する研究が多数行われている． 
本論文はツイッターに代表されるソーシャルメディアサービスへの投稿データから知識を
獲得しようという研究である．不特定多数のユーザが即時性を重視して発信するため不均
質なテキストデータから語義の曖昧性解消，新語への意味付与，不均質なショートテキス
トの分類に対して，技術的な困難さについて言及し，その解決策を提案し，一定の成果を
報告した． 
具体的には， 
１．「英語ツイートデータを用いた科学技術用語の意味同定」（博士論文２章，３章に対応） 
２．「英語ツイートデータ中の科学技術用語の抽出とその意味検出」（博士論文２章，３章
に対応） 
３．「同一イベントに関するタイ語ツイートデータと日本語ツイートデータの分類とツイー
ト中からのアイデアの抽出」（博士論文４章に対応） 
について述べている． 
 
１．「英語ツイートデータを用いた科学技術用語の意味同定」では，Pacling2017 (the 15th 
International Conference of the Pacific Association for Computational Linguistics)への
投稿論文“Identification of Word Sense in Twitter Data Based on WordNet Glosses”
（2017 年 8 月）に関する研究をまとめている．プリンストン大学のジョージ・ミラーらが
構築している語彙データベースである WordNet の語義文を利用し，ツイート内に出現する
技術用語が WordNet 内のどの語義に対応するかを判定する手法を提案している．単語類似
度を求めるために６種類の尺度（Hellinger Distance(TF-IDF), Cosine 類似度(Binary), 
Cosine 類似度(TF-IDF), Hellinger Distance(term frequency), Jaccard Coefficient, Cosine
類似度(term frequency)を用いて実験を行い，Hellinger distance (TF-IDF)を利用した時に
語彙の意味同定精度が最も良いことを示した． 
 
２．「英語ツイートデータ中の科学技術用語の抽出とその意味検出」では，LTC’17 (The 8th 
Language and Technology Conference)への投稿論文 “Detection of new words and their 
senses in Twitter data using Wikipedia” (2017 年 11 月)に関する研究をまとめている．
１．の「英語ツイートデータを用いた科学技術用語の意味同定」では対応できなかった
WordNet に登録されていない新語の意味検出を行っている．WordNet に登録されていない
66 種類の単語を用いて実験を行い，それらの単語を Wikipedia の適切なページに対応付け
ることができた． 
 
３．「同一イベントに関するタイ語ツイートデータと日本語ツイートデータの分類とツイー
ト中からのアイデアの抽出」では，CISAI2018（The 2018 5th International Conference on 
Systems and Informatics）への投稿論文  “Classification of Thai Tweets: Mining 
Treasures from Tweet Heap” （2018 年 11 月），CICLing2019 (20th International 
Conference on Computational Linguistics and Intelligent Text Processing)への投稿論文 
“Classifying Short Text in Social Media for Extracting Valuable Ideas” (2019 年 4 月) 
に関する研究をまとめている． 2018 年 6 月～7 月にタイ王国の洞窟で起きた少年らの遭難
とその捜索，救出に対するツイートは世界各国から投稿された．その中でタイ語ツイート
と日本語ツイートのデータを利用してツイートを４種類（救出方法の提案，感情表現，報
道，その他）に分類した．ツイート利用の特徴から感情表現（「がんばれ！」，「無事を祈っ
ています」など）のツイートが多いが，その中に少数の「救出方法の提案」が含まれてい
る．その「救出方法の提案」を抽出するためにツイートを４種類（救出方法の提案，感情
表現，報道，その他）に分類している．ツイートの分類には多くの研究があるが，ほとん
どが１つのツイートに１つのラベルを付けている．しかし，実際のツイートは複数の内容
が含まれている．例えば報道内容を引用した後，自分の感情を表現するツイートが多い．
そのためこの研究ではマルチラベルの分類を行っている．ツイートの分類のために５種類
の分類器（Support Vector Machines (Linear), Naïve Bayes (Gaussian), Naïve Bayes 
(Bernoulli), Stochastic Gradient Descent, Passive Aggressive Classifier）を用い実験を行
い，実験に用いた 5 種類の分類器の中では Support Vector Machines (Linear)を用いたとき
の分類精度が一番良いことを示した． 
 
論文審査結果の要旨 
 ツイッターに代表されるソーシャルネットワークサービスは全世界で非常に多くの利用
者がおり，その利用者が毎日膨大な量の文章を投稿している．その投稿には最新の情報が
含まれており，その新しい情報から多くの知識を獲得する研究は社会的・学術的意義が大
きい．  
 本論文ではツイートデータから知識獲得の研究について述べている．具体的には 
研究１．「英語ツイートデータを用いた科学技術用語の意味同定」 
研究２．「英語ツイートデータ中の科学技術用語の抽出とその意味検出」 
研究３．「同一イベントに関するタイ語ツイートデータと日本語ツイートデータの分類とツ
イート中からのアイデアの抽出」 
について述べている． 
 
研究１．「英語ツイートデータを用いた科学技術用語の意味同定」ではプリンストン大学の
ジョージ・ミラーらが構築している語彙データベースであるWordNetの語義文を利用して，
ツイート内に出現する技術用語がWordNet内のどの語義に対応するかを判定する手法を提
案している．語義の曖昧性解消の研究は古くから研究が行われているが，1990 年代の研究
から最近の研究の調査を行い，従来手法の技術的課題を見つけ，その課題を解決するため
の手法を提案している．本研究の技術的貢献は語の曖昧性解消語彙の類似度の計算に
word2vec で作成した単語の分散表現と WordNet の語義文を用いて多義語の意味の同定の
精度を高めたことである．意味同定の結果は WordNet の第一語義を正解としたときとの比
較を行っている．また語義の同定に失敗した場合の分析・考察を行っている． 
 
研究２．「英語ツイートデータ中の科学技術用語の抽出とその意味検出」では１．の「英語
ツイートデータを用いた科学技術用語の意味同定」では対応できなかった WordNet に登録
されていない新語の意味同定を行っている．WordNet には非常に多くの語彙が登録されて
いるが，最新の技術用語などはあまり登録されていない．また新しい語は日々増加してい
くため，人手で WordNet などの辞書に登録することは非常にコストがかかる．そこで
WordNet に登録されていない語彙に対して Wikipedia のデータを用いて単語の意味を同定
する方法を提案している．Wikipedia には同じ単語に対して複数のページが存在するが，
Wikipedia の各ページのアブストラクトを利用することで，ツイート内で使用されている意
味を特定している． 
 
研究３．「同一イベントに関するタイ語ツイートデータと日本語ツイートデータの分類とツ
イート中からのアイデアの抽出」では，2018 年 6 月～7 月にタイ王国の洞窟で起きた少年
らの遭難とその捜索，救出に対するツイートは世界各国から投稿されたが，その中でタイ
語ツイートと日本語ツイートのデータを利用してツイートを４種類（救出方法の提案，感
情表現，報道，その他）に分類した．ツイート利用の特徴から感情表現（がんばれ，無事
を祈っていますなど）のツイートが多いが，その中に少数の「救出方法の提案」が含まれ
ている．その「救出方法の提案」を抽出するために４種類に分類している． 
ツイートの分類には多くの研究があるが，ほとんどが１つのツイートに１つのラベルを付
けている．しかし，実際のツイートは複数の内容が含まれている場合がある．例えば報道
内容を引用した後，自分の感情を表現するツイートが多い．そのためこの研究ではマルチ
ラベルの分類を行っている．分類結果を得た後，コンフュージョンマトリックスにより，
どの分類がどの分類に間違いやすいかを分析し，分類間違いしやすいツイートについても
言及している．また，分類結果をもとにツイート中で提案されている解決策を抽出できる
ことを示している． 
以上より，本論文は不特定多数のユーザが即時性を重視して発信するため不均質なテキス
トデータから最新の情報を抽出する点に重要性がある．また，その困難な課題に対して，
技術的な困難さについて言及し，その解決策を提案し，一定の成果を報告している． 
 
 博士論文最終試験は 2019 年 2 月 6 日に行った．質疑応答では，上記の３つの研究の関連
性に関する質問，採用した手法に関する質問，分類結果の精度に関する質問に対して，回
答を行った． 
各研究の関連性に関しては，どの研究も不特定多数のユーザが発信する短く不均質なテキ
ストデータからの知識獲得であり，特に研究１「英語ツイートデータを用いた科学技術用
語の意味同定」の課題として，WordNet に登録されていない単語がツイート内に多数出現
するが，研究１の枠組みではその新語の意味を同定することが出来ないため，研究２「英
語ツイートデータ中の科学技術用語の抽出とその意味検出」で Wikipedia の情報を利用し
て新語の意味の検出を行ったと回答している． 
採用した手法を用いた理由に関しては，提案した手法で用いた技術は最新の手法ではない
が，その技術を組み合わせることによって精度を向上させることが出来た．今後の研究と
して，是非深層学習を用いた最新の手法も試してみたいと回答した． 
実験で得られた分類精度の評価についての質問については，同じデータで実験をしている
研究がないため明言できないが，複数の分類器を使って分類結果を比較していることを説
明した． 
 
 博士論文で取り組んだ課題の重要性，提案した手法の有用性を示すための実験と考察，
最終試験でのプレゼンテーションの構成，質疑応答の的確さを鑑み，本論文は，博士論文
としてふさわしい研究であると判断した． 


English

A Study on Knowledge Acquisition from Social Media Data and Its Application

University of Yamanashi (山梨大学)博士(医学)医工博4甲第269

村岡, 優

氏        名    村岡 優 
博士の専攻分野の名称    博 士 ( 医 学 ) 
学 位 記  番  号    医工博４甲 第 269 号 
学 位 授 与 年 月 日    平成 31 年 3 月 20 日 
学 位 授 与 の 要 件    学位規則第４条第１項該当 
専    攻    名    先進医療科学専攻 
学  位  論 文  題 名    Cancer-related genetic changes in multistep hepatocarcinogenesis 
and its correlation with image and histopathological findings 
多段階肝癌発生における癌関連遺伝子の変化とその画像所見、病理
組織学的所見との相関 
 
論  文  審 査  委 員     委員長  教 授  森石 恆司 
委 員  准教授  河野 寛 
              委 員  准教授  本杉 宇太郎 
 
 
学位論文内容の要旨 
（研究の目的） 
肝細胞癌（HCC）は、世界で 6番目に多い悪性腫瘍であり、癌関連死の最も一般的な原因の 1つで、
主要な原因は B型肝炎(HBV)または C型肝炎(HCV)、アルコール性肝障害や非アルコール性脂肪性肝炎
である。HCC は前癌病変である異形成性結節 (dysplastic nodule: DN)から早期肝細胞癌を経て古典
的肝癌に多段階的に進展する。近年画像検査法の進歩により、生物学的悪性度評価において組織学的
診断と対比した画像所見が報告されている。また、近年の次世代シークエンス技術の進歩によりこれ
までに hTERT、TP53 を代表とする p53/Rb1 細胞周期経路、CTNNB1 や AXIN1 を代表とする Wnt/βカテ
ニンシグナル経路をはじめ複数の遺伝子異常が報告されている。しかしながら、HCC 進展の各段階を
評価する体系的な画像所見は確立されていない。本研究は肝癌組織の多段階発生における画像所見と
癌関連遺伝的変化の相互関係を明らかにする目的で実施した。 
 
（方法） 
 2008 年以降に HCC に対して手術を行い臨床背景因子、画像検査所見、術後の経過が明らかである
68 例 117 結節を対象とした。平均年齢 69.2 歳、男/女＝50/18 例、HBV/HCV /その他=13/38/17 例、
平均腫瘍径 20.1mm、DN/早期/高分化/中分化/低分化=8/19/21/54/15 結節。腫瘍部と対応する非腫瘍
部から得られた DNA サンプルから癌関連 50 遺伝子の 2790 箇所の Hotspot をターゲットとした Ion 
AmpliSeq Cancer Panel Kit v2 を用い、polymerase chain reaction 増幅後に Ion Chef System、Ion 
Proton Sequencer により腫瘍にみられる遺伝子変化を検出した。hTERT 遺伝子のプロモーター領域に
みられる 2箇所の Hotspot 変異（C228T/C250T）は QuantStudio 3D Digital PCR system を用いて腫
瘍部と非腫瘍部それぞれにおいて検索した。画像検査は Gd-EOB-DTPA 造影 MRI（EOB-MRI）の
hepatobiliary phase（HBP）における低信号、ソナゾイド造影エコーの Kupffer imaging における
defect、造影 CT、肝動脈造影下 CT（CTHA）における腫瘍多血性、MRI diffusion-weighted imaging
（DWI）における高信号の各所見を組み合わせ、HCC の段階的進行時における画像所見と病理学的分
類による遺伝子変化を対比した。 
 
（結果） 
EOB-MRI の HBP、腫瘍の多血性、Kupffer imaging、DWI の所見により６つのグループに分類され、病
理所見と良好な相関関係が得られた。117 結節のうち、hTERT promoter 変異を最も高頻度に認め
（61.5%）、続いて TP53（42.3％）、RB1（24.8％）、CTNNB1（18.8％）に異常を認めた。上位２つの遺
伝子に注目すると、画像と組織学的分類の進行時に hTERT promoter 変異は高頻度であったが、腫瘍
における変異遺伝子の割合（variant allele frequency: VF）は上昇せず、対照的に TP53 変異例の
VF は画像分類（p=0.004）、病理所見（p<0.001）において有意に上昇する結果が得られた。HBP で高
信号となる腫瘍は CTNNB1 変異を 44.4％認めた。初発肝癌において、stage III or IV (HR 3.64, 95% 
CI 1.56–8.50, P=0.0028)、TP53 VF≥50% (HR 3.79, 95%CI 1.23–11.65, P=0.020)が術後再発に関連
する因子として同定された。 
 
（考察） 
hTERT promoter 変異は DNを含む前癌病変では低頻度にみられ、古典的肝癌に進行すると高頻度に観
察されると報告されており、gatekeeper 遺伝子としての役割が示唆されている。しかしながら本研
究では腫瘍毎の変異型 allele の割合は 30％未満に限られており、HCC の進展時には TERT 以外の遺伝
子異常が混在し不均一な腫瘍となることを示唆する。対照的に TP53 変異の VF の上昇は、腫瘍の選択
的な増殖を示し、TP53 変異の VF 上昇が予後規定因子となり得る可能性があるが、TP53 変異の頻度は
限られておりさらなる検討が必要である。 
 
（結論） 
複数の画像検査の体系的な所見の組み合わせは生物学的特徴を反映した遺伝子変化に関する情報を
間接的に評価することができる。本結果は、肝癌の生物学的悪性度を予測するための有用な情報を提
供し、個々の患者の治療前の診断および治療戦略に重要な臨床的意義を有する可能性がある。 
 
 
論文審査結果の要旨 
 
１．  学位論文の研究テーマの学術的背景と目的 
多段階過程を通して進展する肝細胞癌は、異型性結節（ＤＮ）から早期肝細胞癌を経て古典的肝
癌に進展する。近年、画像検査法の開発が進み、生物学的悪性度評価において組織学的診断と対
比した画像所見の知見が蓄積されている。一方、次世代シークエンス技術によって、テロメラー
ゼ、細胞周期経路や Wnt/beta-Catenin 経路などに遺伝子異常が肝細胞癌の各段階で報告されて
いる。癌関連遺伝子変異に相関した肝細胞癌進展の各段階を評価する体系的な画像所見診断法は
確立されたとは言えない。 
本研究の目的：肝癌組織の多段階発生における画像所見と癌関連遺伝子変化の相互関係について
検討し、新規治療法および新規治療戦略の発展に繋げる。 
 
２．  学位論文及び研究の問題点、争点、新しい視点など 
画像所見によるグループ分け（Group 1〜6）を行い、病理所見（ＤＮ、early, well, moderately, 
poorly, 他）とそれぞれ相関していた。癌関連遺伝子の変異を検討したところ、hTERT promoter
に最も高頻度に変異を認め、次に TP53、RB1、CTNNB1 の変異の順に高頻度に認められた。
更に、高頻度に認められた hTERT promoter C228T と TP53 の変異に関して解析した。hTERT 
promoter の変異は、画像解析と組織学的分類の進行時期に高頻度に見られ、ＶＦに変化なかっ
た。一方、TP53 の変異のＶＦは画像分類と病理所見に応じて有意に上昇した。 
本研究の結果では、hTERT promoter の変異は腫瘍ごとの変異型 allele 率は低率と限定的で
あり、更なる検討を加える必要がある。また、TP53 変異の VF 上昇は予後規程因子としての可
能性が示唆された。 
本研究によって現行の画像診断結果と病理所見結果との相関性が示唆され、癌関連遺伝子変
異との相関性について検討を加えることで、肝細胞癌の生物学的悪性度の予測に新たな知見を加
えている。本研究成果は、個々の肝細胞癌に対する新規診断法および新規治療戦略の開発に貢献
するものと思われる。 
 
３．  実験及びデータの信憑性 
実験は適正に施行されており、実験及びデータの信頼性は高いと評価された。 
 
４．  学位論文の改善点 
提出された論文自体は、臨床応用を目指した研究であり、実用性が期待できる内容であり、特に
指摘された問題はなかった。該当領域内において高度な研究内容であるため、専門誌などへの掲
載が望まれる。 
 
委員との討議の結果、村岡 優氏の博士論文は学位に値するという結論に達した。 
 


Cancer-related genetic changes in multistep hepatocarcinogenesis and its correlation with image and histopathological findings

University of Yamanashi (山梨大学)博士(医学)医工博4甲第271

中山, 裕子

学 位 論 文 内 容 の 要 約 
 
 
氏名 
 
 
中山 裕子  
 
                
論文題目 
Phospho-STAT1 expression as a potential biomarker for anti-PD-1/anti-PD-L1 
immunotherapy for breast cancer. 
( ～p-STAT1は乳癌における抗 PD-1/抗 PD-L1抗体適応のバイオマーカーと 
なりうる～ ) 
学位論文内容の要約 
 
Background: 
The efficacy of immune checkpoint inhibitors (ICIs) has been studied in 
various types of cancer, including breast cancer, and the selection of 
patients who respond effectively to ICIs is an important issue for the 
treatment. In this study, we evaluated the mechanisms of programmed 
death-ligand 1 (PD-L1) expression in the breast cancer microenvironment 
with a focus on the role of IFN-γ, and the clinical indications for 
anti-programmed cell death protein 1 (PD-1)/anti-PD-L1 monoclonal 
antibodies (mAbs). 
 
Methods: 
By flow cytometry, Western blotting, and gene expression microarray 
analysis, we evaluated the expression of PD-L1 in four breast cancer cell 
lines in the presence of ras/mitogen-activated protein kinase inhibitor,  
phosphatidylinositol-3-kinase-protein kinase B inhibitor, combined epidermal g
rowth factor receptor/human epidermal growth factor receptor 2 tyrosine 
kinase inhibitor, and IFN-γ. We also recruited 111 stage II/III breast cancer 
patients, who had no history of neo-adjuvant chemotherapy and underwent 
surgery for breast cancer. Expression of phospho-signal transducer and 
activator of transcription 1 (p-STAT1), one of IFN-γ signaling pathway 
molecules, was analyzed using immunohistochemistry (IHC) in relation to 
PD-L1 and human leukocyte antigen (HLA) class I expression on cancer 
cells and tumor infiltrating CD8-positive T cells. Using The Cancer Genome 
Atlas (TCGA) database, the correlation of IFN-γ signature with PD-L1 
expression was also analyzed. 
 
Results: 
The JAK-STAT pathway via IFN-γ was mainly involved in PD-L1 expression 
in the studied breast cancer cell lines. IHC analysis revealed that the 
PD-L1 and HLA class I expression levels were significantly up-regulated in 
p-STAT1-positive breast cancer cases (p=0.003 and p=0.004, respectively). 
TCGA analysis further indicated that the expression of PD-L1 and IFN-γ 
signature showed a positive correlation (p<0001). 
 
 
学位論文内容の要約（続紙） 
        
氏名   中山 裕子 
           
Conclusions: 
PD-L1 and HLA class I were co-expressed in p-STAT1-positive breast 
cancer cells induced by IFN-γ secreted from tumor infiltrating immune cells. 
These results suggest that the tumor microenvironment suitable for the 
activity of anti-PD-1/anti-PD-L1 mAbs may be present in p-STAT1-positive 
breast cancer cases, and that the expression of p-STAT1 may be a 
potential biomarker for patient selection for immunotherapy with 
anti-PD-1/anti-PD-L1 mAbs. 
 
 
 


Phospho-STAT1 expression as a potential biomarker for anti-PD-1/anti-PD-L1 immunotherapy for breast cancer

University of Yamanashi (山梨大学)博士(医学)医工博4甲第279号、Clin EEG Neurosci. 2019 Jul;50(4):273-282に掲載、 doi: 10.1177/155005941880088

稲川, 拓磨

氏        名    稲川 拓磨 
博士の専攻分野の名称    博 士 ( 医 学 ) 
学 位 記  番  号    医工博４甲 第 279 号 
学 位 授 与 年 月 日    令和元年 9 月 26 日 
学 位 授 与 の 要 件    学位規則第４条第１項該当 
専    攻    名    先進医療科学専攻 
学  位  論 文  題 名    A Meta-Analysis of the Effect of Multisession Transcranial 
Direct Current Stimulation on Cognition in Dementia and 
Mild Cognitive Impairment 
(認知症及び軽度認知障害の認知機能に対する経頭蓋直流電気刺
激の効果に関するメタ解析) 
 
論  文  審 査  委 員     委員長  教 授  宇賀 貴紀 
委 員  准教授  新藤 和雅 
              委 員  准教授  川瀧 智之 
 
 
学位論文内容の要旨 
 認知症は、認知機能低下を中核症状とする緩徐進行性の神経変性疾患であるが、現在は
認知症に対する根治療法は存在せず、軽度認知障害に対する薬物療法のエビデンスは存在
せず、様々な薬物療法・非薬物療法の開発が期待されている。経頭蓋直流電気刺激（ tran
scranial direct current stimulation: tDCS）は、頭皮上に置いた電極から1-2mA程度の弱い
電流を流すことで脳の神経活動を修飾する安価・簡便・低侵襲な電気刺激法である。基本
的な作用メカニズムとしては、静止膜電位の脱分極、過分極をもたらすことが示唆されて
いる。近年のメタ解析研究では、背外側前頭前皮質や下前頭前皮質への陽極 tDCSにより、
健常者の認知機能を高める可能性が示唆され、特に、高用量（高い電流強度、電流密度）
が認知機能改善効果を高める可能性が示唆されている。しかし、認知症、軽度認知障害に
対する tDCSの効果に関しては結果が一貫せず、同疾患に対しメタ解析にて効果検証した
先行研究はない。本研究では、系統的レビュー及びメタ解析にて、認知症及び軽度認知障
害患者の認知機能に対する tDCSの効果を検証すると同時に、現時点での先行研究の限界
点を明らかにすることを目的とする  
 
独立した2名がPubmed, PsycInfo, Web of Scienceから検索し、2017年8月までに出版され
た英語の full-textを抽出した。独立した2名間で抽出論文が異なる場合は別の第三者が最終
判断をした。検索タームは下記とした。  
 
(1)“tDCS” OR “transcranial direct current stimulation” OR “transcranial electrical stimul
ation” OR “tES”, and (2)“dementia” OR “MCI” OR “mild cognitive impairment” OR “A
lzheimer” OR “neurocognitive disorder” 
 
適格基準は、参加者：50-90歳の神経認知障害もしくは軽度神経認知障害の患者とし、
背景疾患は問わないものとした。介入群は複数回セッションの実刺激群、対照群は複数回
セッションの偽刺激群とした。評価項目は、認知機能全般及び各種認知機能ドメインに関
する客観的評価尺度に関する、ベースラインから刺激終了後における各群の平均値の平均
差、標準誤差を固定効果及びランダム効果にて解析した。バイアスは6項目に関し、コク
ラン共同計画の手法に基づき評価した。  
 
 1998 本の文献記録を検索し、重複を除外した 1913 本をスクリーニングし、328 本の英
文フルテキストを入手した。うち、11 本が systematic review に該当した。1 本は中間値の
みの記載のため除外し、1 本は主観的評価項目のみ掲載していたため除外した。1 本は、
評価尺度の違いから除外した。8 本がメタ解析に該当した。  
 系統的レビューでは、軽度から中等度のアルツハイマー型認知症や、パーキンソン病等
の軽度認知障害に対する tDCSの有効性を認めたものが見られたが、中等度～重度のアル
ツハイマー型認知症等に対しては有意な改善は得られなかった。  
 
 Mini Mental State Examination (MMSE), Alzheimer’s Disease Assessment Scale- Cogn
ition (ADAS-Cog), Trail Making Test(TMT) A, Bにて、3報以上の文献が該当したため、
メタ解析対象とした。固定効果、ランダム効果で評価したMMSEの平均差は共に -0.13だっ
た。I2 statisticsで評価した異質性は0%だった。固定効果、ランダム効果で評価したADAS
-Cogの平均差は共に -0.53だった。異質性は0%だった。固定効果、ランダム効果で評価し
たTMT-Aはそれぞれ -0.98, -3.55だった。異質性は14%だった。固定効果、ランダム効果で
評価したTMT-Bではそれぞれ2.83, 3.80だった。TMT-Bでは funnel plotにて非対称性を顕
著に認めたが、他の尺度ではそれは認めなかった。  
  
少数の研究を集めた本解析では、認知症、軽度認知障害に対する tDCSのMMSE, ADAS-
Cogで評価される認知機能全般、TMTで評価される注意、作動記憶において、対照群と比
べ有意差は認めなかった。同疾患の認知機能に対し tDCSの効果が十分に得られない可能
性、評価尺度の統計学的検出力が弱い可能性、（ADAS-Cogで評価した研究は認知症のみ
を対象としているなど）対象疾患が均質でないこと、等が考えられた。今後の研究では、
標準的・包括的な認知機能バッテリーを使用し、主要評価項目を設定しサンプルサイズ設
計を行い、認知機能を評価する研究が必要であることを量的な手法を用いて明らかにした。 
 
論文審査結果の要旨 
本学位論文は、認知症における認知機能低下に対する経頭蓋直流電気刺激（transcranial direct 
current stimulation: tDCS）の効果の系統的レビュー及びメタ解析の報告である。 
認知症は高齢化社会に伴い、急速に増加しており、治療が難しい疾患である。現状の薬物療法の効
果は小さく、抗体療法などの分子標的療法が未だ確立していない中、新規治療法が望まれている。新
規治療法の候補として、tDCS が挙げられ、健常者での認知機能回復の証拠はそろいつつあるが、認
知症での認知機能回復効果は未だ確立していない。 
そこで本研究では、系統的レビュー及びメタ解析を行うことで、認知症及び軽度認知障害（Mild 
Cognitive Impairment: MCI）患者の認知機能に対する tDCS の効果を検証した。Pubmed、PsycInfo、
Web of Scienceから検索した1998本の文献のうち、50～90歳の認知症あるいはMCI患者を対象とし、
複数回の tDCS とコントロールセッションを行い、客観的評価尺度を用いており、各群の平均値の平
均差、標準誤差の記述があった 11本の論文を解析した。 
代表的な先行研究では、軽症例に対する tDCS 効果の傾向が見られ、中等度～重度のアルツハイマ
ー型認知症に対する改善効果は見られなかった。メタ解析では、個々の認知機能評価尺度（Trail 
Making Test: TMT、Mini Mental State Examination: MMSE、Alzheimer’s Disease Assessment Scale- 
Cognition: ADAS-Cog 等）に対する tDCS の効果は見られなかった。このため、認知症に tDCS が効果
不十分である可能性が示されたが、現段階では、統計学的検出力が弱かった可能性も否定できないと
考えられた。 
さらに、これらの系統的レビューとメタ解析の結果を基に、新たに認知機能トレーニングを併用し、
tDCS の効果を増強できるかを RCT で検討した。計算課題と読字課題を遂行中に tDCS を行った結果、
ADAS-Cog が短期的に改善するという予備的な結果が得られた。 
以上の結果から、認知症における tDCS の認知機能改善効果は、中等度であると考えられ、上記の
成果は、メタ解析の英文原著論文および RCT パイロット研究の英文原著論文として報告された。一方
で、対象患者、刺激手法、認知機能トレーニングが適正化されていない可能性があり、さらなる RCT
を計画中である。 
本研究は、認知症における認知機能低下に対する tDCS の初めてのメタ解析として、新規かつ独創
的である。また、メタ解析の結果を受けて、手法の改良にすでに着手している点で意義が高く、博士
（医学）の学位に値する。 
 


A Meta-Analysis of the Effect of Multisession Transcranial Direct Current Stimulation on Cognition in Dementia and Mild Cognitive Impairment

University of Yamanashi (山梨大学)博士(医科学)医工博農甲第7

春山, 佳代

学 位 論 文 内 容 の 要 約 
 
 
氏名 
 
 
春山 佳代  
 
                
論文題目 
農業経験の有無と要介護期間との関連～Y-HALE調査より～ 
（Life expectancy with care needs of Japanese aged adults experiencing farm work. 
— Y-HALE study— ） 
学位論文内容の要約 
（研究の目的） 
日本は世界有数の長寿国である（Salomon、2012）。しかし、2016年の調査を基にした「日常
生活に制限のない期間の平均」（推定値）は男性で72.1歳、女性は74.8歳で、「日常生活に
制限のある期間の平均」（推定値）は男性で8.8年、女性で12.3年（橋本、2017）にもなる。
平均寿命と健康寿命に関連する要因について、都道府県別の解析では農林漁業者の人口比率
と高齢者の有業率が重要な決定要因であったと報告している（田辺、2015）。山梨県の平成2
8年の都道府県別の平均寿命では、男性は全国1位、女性は3位であった（橋本、2018）。果樹
栽培が有名な地域で、農業従事経験が山梨県の健康寿命の延伸に影響している可能性がある
が、明らかにされていない。そのため、本研究ではY-HALE調査を用いて農業従事経験が要介
護期間に影響を与えるかどうかについて検討を行った。 
（方法） 
データはY-HALE調査を使用した。調査の対象者は、山梨県内に居住する、介護保険を使用し
ておらず、地域在住の65歳以上の男女600人をランダムにサンプリングしたコホート調査であ
る（Kondo、2012）。分析対象者は、ベースライン時に要支援・介護状態ではなく、追跡期間
中に死亡した228人とした。アウトカムである要介護期間は、死亡時の年齢から要介護認定時
の年齢を引いた年数として算出した。要介護認定を受けずに死亡した場合の要介護期間は0
年とした。農業の従事経験の有無で2群に分け、要介護期間を目的変数として分散分析を行っ
た。その後、性別、年齢、喫煙状況、飲酒状況、入院経験の有無、服薬の有無、世帯構造、
仕事による収入の有無を調整変数として共分散分析を行い、要介護期間の推定値を求めた。 
さらに、「健康であったから農業ができた」という因果関係の逆転の可能性を考慮し、感度
分析として調査開始後2年以内に死亡した人を除いて同様の解析を行った。 
 
 
学位論文内容の要約（続紙） 
        
氏名   春山 佳代 
           
（結果） 
 2004年から研究開始時の2017年9月まで13.04年間追跡した。解析の対象となったのは228人
で、調査時の平均年齢、死亡時の平均年齢と要介護認定時の平均年齢は両群間の差はなかっ
たが、要介護認定を受けた人は、非農業従事群の方が多かった。全ての変数を調整した全対
象者の要介護期間の推定値は、非農業従事群が2.1年、農業従事群が1.3年で農業従事者は非
従事者に比べて要介護期間が短くなっていた（p＝0.01）。男性のみの解析では、農業従事者
は非従事者に比べて要介護期間が1年近く短縮していた（非農業従事群1.3年、農業従事群0.4
年、p＝0.03）。女性では統計学的に有意な差ではなかったものの、農業従事者の方が要介護
期間は短かった（非農業従事群2.4年、農業従事群1.5年、p＝0.16）。感度分析の結果は同様
に、全対象者で全ての項目を調整した解析では農業従事者の方が要介護期間は短く、その差
は大きくなった（非農業従事群2.3年、農業従事群1.2年、p＝0.004）。男性のみの結果でも、
同様に農業従事者の方が要介護期間は短く、その差は大きくなった（非農業従事群1.4年、農
業従事群0.3年、p＝0.02）。女性のみの解析では農業従事経験については非従事者の方が要
介護期間は長く、感度分析では差が大きくなっていた（非農業非事群2.4年、農業従事群1.4
年、p＝0.13）。 
（考察） 
本研究では日本人の 65 歳以上の地域在住高齢者を対象とし、農業従事の有無と要介護期間に関連が
あるかどうかを検討した。2016 年の 65歳の「日常生活動作が自立していない期間の平均」は、男性の
全国平均が 1.51 年、山梨県は 1.54 年、女性の全国平均が 3.45 年、山梨県は 3.66 年である（橋本、2017）。
本研究では要介護の定義に要支援を含んでいることと、対象者のベースライン時の平均年齢が 80 歳近
いこと、推計方法が違うことにより単純な比較はできないが、本研究における農業従事者の要介護期間
は大幅に短縮していた。要介護に至る原因には脳血管疾患、転倒・骨折、関節疾患などが挙げられる（厚
生労働省、2003）が、農業従事により身体活動量が多く（Morimoto、2008）、食材摂取状況が良好で（松
森、2009）、重大な疾病が予防されている可能性がある。また、認知症の予防（Wang、2002）（竹田、2010）、
や組合活動による社会的交流の維持にもつながっている可能性がある。農業は男性にも取り組みやす
く、小規模の農作業でも介護予防事業に取り入れることができれば、男性の参加者を増やすことに繋が 
 
 
学位論文内容の要約（続紙） 
        
氏名   春山 佳代 
           
るかもしれない。また、定年後の帰農や市民農園への参加、農村地域への移住は介護予防の観点からも
好ましいと考える。 
（結論） 
地域在住高齢者228人を13.04年間追跡調査し、農業に従事した経験の有無と要介護期間との関連につ
いて検討した。男性では農業従事者の要介護期間は非従事者に比べ短くなっていた。高齢になるまで健
康に過ごし、要介護期間を短縮するために農業は有効であることが示唆された。 
 
 
 


農業経験の有無と要介護期間との関連～Y-HALE調査より～

University of Yamanashi (山梨大学)博士(工学)医工農博甲第21

MD, SAIDUZZAMAN

 
 
氏 名  SAIDUZZAMAN MD 
博士の専攻分野の名称  博士（工学） 
学 位 記 番 号  医工農博甲第２１号 
学 位 授 与 年 月 日  令和元年９月２６日 
学 位 授 与 の 要 件  学位規則第４条第１項該当 
専 攻 名  機能材料システム工学専攻 
学 位 論 文 題 目  Study on Preparation and Characterization of New Bismuth 
Oxides by Hydrothermal Reactions 
(水熱反応による新しいビスマス酸化物の合成および特性評価に関する研究) 
論 文 審 査 委 員  主査  教 授  熊 田 伸 弘 
教 授  田 中 功 
教 授  武 井 貴 弘 
教 授  和 田 智 志 
准教授  綿 打 敏 司 
准教授  上 野 慎 太 郎 
 
学位論文内容の要旨 
新しい材料の開発のためには、合成のための新しいプロセスの開発も重要である。数多
くある無機化合物の合成プロセスの中で水熱反応はエネルギー消費が少なく、環境に優し
い手法である。また、水熱反応では反応時間が速いだけでなく、粒子サイズおよび形態制
御、不純物混入の低減などの長所がある。水熱反応における粒子サイズおよび形態制御は
出発物質の割合、pH、反応温度および反応時間の調整によって制御が可能である。このよ
うな水熱反応の特徴を生かして本研究では酸化物の通常の合成法である固相反応では合成
が困難である 5 価のビスマスを含む酸化物の合成を試みた。その結果として水熱反応によ
って 2 種類の新しいパイロクロア型酸化物(Ca2Bi2O7、Sr2Bi2O7)および高結晶性のビスマス
酸バリウム(BaBi2O6)を合成することに成功し、それらについて放射光Ｘ線データによる結
晶構造の精密化、フェノール分解による光触媒活性および第一原理計算による電子密度解
析等の特性評価を行った。これらの化合物を含む多くの 5 価のビスマスを含む酸化物は出
発物質として NaBiO3.nH2O を用いた水熱反応によって合成することができるが、この出発
物質の正確な結晶構造は明らかにされていなかった。NaBiO3.nH2O の結晶構造については
1955 年に B. Aurivillius がその粉末 X 線回折パターンから空間群 P3 (#143)で、格子定数が
a = 5.605 Å, c = 7.425 Å であることを提案しているだけで、それ以降にこの化合物の結晶
構造に関する報告はなされていなかった。 
 
 
そこで、本研究では出発物質に用いる NaBiO3.nH2O の結晶構造の精密化を放射光 X 線
回折パターンを用いて行うとともに、放射光 X 線回折パターンの高温 in situ 観察を行った。
その結果、NaBiO3.nH2O の結晶構造は稜共有した BiO6 八面体によって形成された層状構
造を持ち、その層間では Na イオンが水和水によって八面体的六配位されていた。この化合
物は脱水によりイルメナイト型構造に変化するが、脱水時に中間相を経ることがわかった。
また、脱水に伴い層が互いに平行移動することでイルメナイト型構造に変化すると考えら
れた。この化合物の水和相および脱水相ともにフェノール分解に対する可視光応答型光触
媒活性を有することを確認した。第一原理計算による電子密度解析を行い、両相とも Bi の
6s と O の 2p による s-p 混成軌道によって形成されるバンド構造によって高い光触媒活性
を持つことを明らかにした。 
NaBiO3.nH2O を用いた水熱反応によって 5価のビスマスを含む 2 種類の新しいパイロクロ
ア型酸化物 Ca2Bi2O7 および Sr2Bi2O7 を合成し、その結晶構造および電子構造を調べた。こ
れらのパイロクロア型酸化物は B サイトが 5 価のビスマスだけによって占有された初めて
の例である。放射光 X 線回折パターンによって行った結晶構造の精密化により格子定数は
それぞれ a = 10.75021 (5) Å および a = 10.94132 (6) Å と計算された。室温で 6GPa の高圧力
で成形した試料について電気抵抗率を測定した結果、室温での電気抵抗率はそれぞれ 0.1 お
よび 0.03Ω.m であり、1.8K までの温度依存性では半導体的挙動を示した。磁化率の温度依
存性では温度に依存しない弱い常磁性を示した。第一原理計算による電子構造解析の結果
では金属的であることが示されたが、A サイトのアルカリ土類金属と O の 2p 軌道の無視で
きるほどの混成と伝導帯の弱い重なりにより半導体的挙動を示すと考えられた。また、こ
れらの化合物には光触媒活性は確認できなかった。 
最後にNaBiO3.nH2OおよびBa(OH)2.8H2Oを出発物質に用いて水熱反応による高結晶性
の BaBi2O6 の水熱合成、結晶構造の精密化、光触媒活性および電子構造解析について述べ
た。Ba(OH)2.8H2O の代わりに BaCl2.8H2O を用いた場合には結晶性が低い BaBi2O6しか合
成できていなかったが、出発物質を代えることで結晶性の高い生成物が得られることを明
らかにした。高結晶性の BaBi2O6を合成できたことにより放射光 X 線回折パターンを用い
て正確な結晶構造パラメーターを決定することができた。この化合物は PbSb2O6 型構造を
持ち、空間群は P-3m で、格子定数は a = 5.57534 (6) Å および c = 5.7381(1) Å であった。こ
の化合物は出発物質である NaBiO3.nH2O と同様にフェノールの分解について可視光応答
型の光触媒活性を示すことを明らかにした。また、第一原理計算による電子構造解析の結
果より、その電子構造は NaBiO3.nH2O のそれと類似していることがわかった。 
 以上のように本研究では水熱反応を用いて 5 価のビスマスを含む新しい化合物を合成し、
その結晶構造、電子構造および光触媒活性等の諸特性を明らかにした。また、これまでに
多くのビスマス化合物を合成することができた出発物質の結晶構造を明らかにすることが
でき、その反応機構や新たな化合物創出のための重要な基礎データとなると考えられる。 
 
 
 
論文審査結果の要旨 
本論文は、「Study on preparation and characterization of new bismuth oxides by hydrothermal 
reactions」(水熱反応による新しいビスマス酸化物の合成および特性評価に関する研究)と題
して 5 章より構成されている。 
第1章「Introduction」では、本研究の背景となる水熱反応の理論および応用、ビスマス酸
化物の結晶化学について予備考察し、章末では本研究の目的について述べている。 
第2章「Crystal Structure, Thermal Behavior, and Photocatalytic Activity of NaBiO3.nH2O」では、
出発物質に用いるNaBiO3.nH2Oの結晶構造の精密化を放射光X線回折パターンを用いて行
うとともに、放射光X線回折パターンの高温in situ観察を行った。その結果、NaBiO3.nH2O
の結晶構造は稜共有したBiO6八面体によって形成された層状構造を持ち、その層間ではNa
イオンが水和水によって八面体的六配位されていた。この化合物は脱水によりイルメナイ
ト型構造に変化するが、脱水時に中間相を経ることがわかった。また、脱水に伴い層が互
いに平行移動することでイルメナイト型構造に変化すると考えられた。この化合物の水和
相および脱水相ともにフェノール分解に対する可視光応答型光触媒活性を有することを確
認した。第一原理計算による電子密度解析を行い、両相ともBiの6sとOの2pによるs-p混成
軌道によって形成されるバンド構造によって高い光触媒活性を持つことを明らかにした。 
第3章「Hydrothermal Synthesis of New Pyrochlore-Type Pentavalent Bismuthates,  Ca2Bi2O7 
and Sr2Bi2O7」では、NaBiO3.nH2Oを用いた水熱反応によって5価のビスマスを含む2種類の
新しいパイロクロア型酸化物Ca2Bi2O7 およびSr2Bi2O7を合成し、その結晶構造および電子構
造を調べた。これらのパイロクロア型酸化物はBサイトが5価のビスマスだけによって占有
された初めての例である。放射光X線回折パターンによって行った結晶構造の精密化により
格子定数はそれぞれa = 10.75021 (5) Åおよびa = 10.94132 (6) Åと計算された。室温で6GPa
の高圧力で成形した試料について電気抵抗率を測定した結果、室温での電気抵抗率はそれ
ぞれ0.1および0.03Ω.mであり、1.8Kまでの温度依存性では半導体的挙動を示した。磁化率
の温度依存性では温度に依存しない弱い常磁性を示した。第一原理計算による電子構造解
析の結果では金属的であることが示されたが、Aサイトのアルカリ土類金属とOの2p軌道の
無視できるほどの混成と伝導帯の弱い重なりにより半導体的挙動を示すと考えられた。ま
た、これらの化合物には光触媒活性は認められなかった。 
第4章「Hydrothermal Synthesis, Crystal Structure, and Visible-Region Photocatalytic Activity of 
BaBi2O6」では、NaBiO3.nH2OおよびBa(OH)2.8H2Oを出発物質に用いて水熱反応による高
結晶性のBaBi2O6の水熱合成、結晶構造の精密化、光触媒活性および電子構造解析について
述べた。Ba(OH)2.8H2Oの代わりにBaCl2.8H2Oを用いた場合には結晶性が低いBaBi2O6しか
合成できていなかったが、出発物質を代えることで結晶性の高い生成物が得られることを
明らかにした。高結晶性のBaBi2O6を合成できたことにより放射光X線回折パターンを用い
て正確な結晶構造パラメーターを決定することができた。この化合物はPbSb2O6型構造を持
ち、空間群はP-3mで、格子定数はa = 5.57534 (6) Åおよびc = 5.7381(1) Åであった。この化
合物は出発物質であるNaBiO3.nH2Oと同様にフェノールの分解について可視光応答型の光
 
 
触媒活性を示すことを明らかにした。また、第一原理計算による電子構造解析の結果より、
その電子構造はNaBiO3.nH2Oのそれと類似していることを示した。 
第5章「Summary and Prospects」では、水熱反応を用いた新たな特性を持つ新しいビスマ
ス酸化物の探索に関する考察を述べている。 
以上、本論文は水熱反応の出発物質に用いられる NaBiO3.nH2O およびそれを用いて合成
された新しいビスマス酸化物の結晶構造および諸特性を明らかにした。本論文の内容は、
Inorg. Chem.に 2 編および Chem.Select に 1 編発表されており、さらに新たな研究成果に
ついて 2 編を投稿中である。よって、本論文は博士（工学）の学位論文として、十分に価
値があるものと認められる。 


Study on Preparation and Characterization of New Bismuth Oxides by Hydrothermal Reactions

University of Yamanashi (山梨大学)博士(工学)医工農博甲第10

葛西, 駿

 
 
 
氏 名  葛西 駿 
博士の専攻分野の名称  博士（工学） 
学 位 記 番 号  医工農博甲第１０号 
学 位 授 与 年 月 日  平成３１年３月２０日 
学 位 授 与 の 要 件  学位規則第４条第１項該当 
専 攻 名  機能材料システム工学専攻 
学 位 論 文 題 目  ワイドバンドギャップ半導体デバイスの 
高性能化及び新規プロセス開発 
 
論 文 審 査 委 員  主査  准教授  有 元 圭 介 
准教授  小 野 島 紀 夫 
教 授  鍋 谷 暢 一 
教 授  矢 野 浩 司 
准教授  山 中 淳 二 
山梨大学名誉教 授  中 川 清 和 
 
学位論文内容の要旨 
半導体デバイスは、我々の日常生活に存在し大きな影響を与えている。コンピュータや、
携帯電話、家庭用電気製品などあらゆるものに入り込んでおり、その消費量は益々増大す
ると予想される。それら半導体デバイスにおける半導体材料の多くは Si である。情報処理、
デジタルの分野では非常に適した材料であるが、大電力を変換するパワーデバイスの分野
では適していない。Si はバンドギャップが狭く、絶縁破壊電界も低いために高温・高圧下
における動作には不向きだからである。ここで、Si デバイスに代わるものとして化合物半
導体が注目されている。窒化ガリウム(GaN)に代表されるワイドバンドギャップ半導体の物
理定数は Si に比べ、電子移動度、飽和速度、絶縁破壊電界において優れた値を有している。
つまり、化合物半導体を用いることで、過酷環境下でも安定に動作する半導体電子デバイ
スの作製が可能であり、回路のワンパッケージ化、小型軽量化、水冷システムの簡略化が
可能と予想されるため研究が日々盛んに行われている。 
第 1 章では、研究の背景及び研究の目的について記述している。本研究は、半導体デバ
イスの高効率化、高駆動能力化、高速化を目的としており、これらを実現するためにはオ
ン抵抗の低減や相互コンダクタンスの向上が必要である。後述の新規プロセスを用いて新
 
 
 
たな知見や高性能デバイスの実現を目指す。 
第 2 章では、研究に関する諸原理の説明である。 
第 3 章では、化合物半導体の特徴について記述している。 
第 4 章では、GaN 基板上に形成したデバイス間の素子分離の可能性を記述している。低
損失･単一電源スイッチングデバイスへの実現にはノーマリーオフ型動作が望まれており、
p 型 GaN 基板上の MISFET はその有力な候補の一つである。しかし、p 型 GaN 基板表面
はプラズマプロセス、成膜工程などによるダメージにより、n 型に弱反転してしまうことが
一般的に知られている。本章では、窒素イオン注入によりを用いて非結晶層を形成し、高
抵抗化させることで素子分離が可能であるかを検討した。その結果、窒素イオン注入を用
いることで大幅にリーク電流が低減していることが分かる。10 V 時で、約 5 桁のリーク電
流の低減に成功した。また、窒素イオンの注入量では一番注入の低い 1×1019 /cm3はリー
ク電流が多いことが分かった。注入量が 1×1019 /cm3では十分な非結晶層が形成できてい
ないことから、リーク電流が多いと考えられる。また、5×1019 /cm3以上の注入量になると
あまり差が見られずにリーク電流は飽和することがわかった。これより、これ以上注入量
を増やしてもリーク電流は減少しないことが予想される。またその他の結果や既知の見識
から考察すると、貫通転位の影響を受けて、バッファー層を介したリーク電流が存在する
と考えられる。窒素イオン注入を用いることで表面のリーク電流はほぼなくなったと言え
るが、バッファー層を介したリークパスを見出した。これを防ぐためにはバッファー層に
Fe や C をドープし、高抵抗化させることなどが対策として考えられる。 
第 5 章では、Mg イオン注入を用いた Halo 構造 GaN MISFET について記述している。
斜めから Mg イオンを注入することで一部 p 型層を形成し、その他のチャネル領域の移動
度を高いままに保つことで性能の劣化を防ぎつつ、しきい値をシフトさせることを目的と
した。この Halo 構造は Si の LSI では古くから用いられている技術であるが、GaN デバイ
スでは用いられていない。それは GaN においてイオン注入で p 型を形成するのが非常に難
しいとされてきたからである。しかし、イオン注入を用いた p 型層形成が近年多く報告さ
れている。本章では GaN への Mg イオン注入で p 型層が形成されることを利用し、Si 基
板上の MOSFET でよく用いられる Halo イオン注入技術を GaN MISFET に応用して、
性能の劣化を防ぎつつ閾値制御を目指した。Mg イオン注入無しの場合、最大ドレイン電流
Idss が 245 mA/mm、最大相互コンダクタンス gmmaxが 25 mS/mm という値が得られた。し
かし、Idの立ち上がりの電圧が-5 V であり、デプレッション動作であった。一方、Mg を 4
×1013 /cm2で注入したデバイスの最大ドレイン電流 Idssが 165 mA/mm、最大相互コンダク
タンス gmmaxが 30 mS/mm という値が得られ、Idの立ち上がりの電圧は 1.5V であった。Id
 
 
 
の立ち上がりの電圧が Mg のドーズ量を増やすことでプラス側にシフトしていることが確
認でき、-5V から 1.5V までシフトしていることがわかる。これらの結果より、Mg イオン
注入の有効性が確認できた。 
第 6 章では、自立 GaN 基板（GaN 基板上に成長した GaN）に第 5 章で行ったプロセス
を用いて MISFET を作製し、デバイスの特性向上を試みた。自立 GaN 基板は、格子不整
合を緩和するためのバッファー層を必要としないので、結晶欠陥が 106 /cm2程度と高品質
な結晶性を得ることができる。 
結果は、Mg イオンの注入量を増やすほど、しきい値がプラス側にシフトしていることがわ
かった。Mg イオン注入によって、p 型層が形成されたことに起因すると考えられる。性能
は従来のデバイスに比べ、非常に良くなっており、これは結晶性の優れている自立 GaN 基
板を用いたことで、移動度が高く、デバイスの性能が向上したと考えられる。また、ゲー
ト長が短いデバイスでは Mg のイオン注入量によって、しきい値が高くなる傾向が見て取れ
る。これより、Mg イオン注入はゲート長の短いデバイスにおいて効果がよくわかり、ショ
ートチャネル効果の抑制などに効果的であるということがわかった。しかし、しきい値は
p-GaN を用いているにも関わらず、すべてのデバイスにおいてマイナスを示していること
がわかる。今回のデバイスでは、Mg イオンを活性化させる目的で 1250 ℃と高い温度で活
性加熱処理を行ったが、それにより、窒素空孔も多く発生したと考えられる。温度を低く
することで窒素空孔を抑えることが出来るが、温度を低くすることで Mg イオンが活性化せ
ず、p 型として機能しない可能性がある。よって、窒素空孔を抑えることができ、かつ、
Mg イオンを活性化することのできる適当な温度設定が必要である。次に隣り合うデバイス
間でのリーク電流は非常に低い結果が得られた。これは第 4 章で述べた、バッファー層を
介したリーク電流が存在しないことや、C を高濃度でドープしたことで縦方向のリーク電流
が防げたことが要因として挙げられる。 
第 7 章では、各章で得られた知見を要約し、本論文の総括とした。 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
論文審査結果の要旨 
 
 ハイブリッド車・電気自動車の普及や電力を巡る環境の変化などにより、パワー半導体
デバイスの高性能化は益々重要となってきている。現在は Si を用いたデバイスが主流であ
るが、次世代デバイスに向けた材料として高いバンドギャップ・エネルギーを有する GaN
や SiC が考えられ、実用化が始まっている。特に自動車産業においては、電気自動車の普
及に伴ってより高温での半導体デバイスの動作保証が求められており、ワイドバンドギャ
ップ半導体への関心が高まっている状況である。これらの材料の問題点として、結晶欠陥
などに起因するリーク電流や、伝導性の制御が困難であることなどが挙げられる。また、
電気抵抗についても更なる低減が望まれる。これらの問題点に対し、本研究では新しいプ
ロセス技術を考案し、その効果を検証した。具体的な研究内容として、まず素子分離の問
題に取り組んでいる。第４章に記されている通り、リーク電流が発生する原因をつきとめ、
その抑制に成功した。デバイス間のリーク電流はデバイスの誤動作や電力の浪費につなが
るため、重要な成果である。次に、閾値電圧の制御法の考案と、系統的な実験による検証
を行っている。GaN ではゲート電極にバイアス電圧を印加しない状態でもドレイン電流が
流れるノーマリー・オン型の動作になってしまうことが問題となっている。これに対し、
本論文の第５章・第６章では、Halo 構造による閾値電圧の制御とノーマリーオフ化の試み
を行っている。Halo 構造は Si の LSI では古くから用いられている技術であるが、GaN デ
バイスでは用いられていない。それは GaN においてイオン注入で p 型を形成するのが非常
に難しいとされてきたからである。しかし、イオン注入を用いた p 型層形成が近年多く報
告されている。本章ではこれらの報告を踏まえ、Si 基板上の MOSFET でよく用いられる
Halo イオン注入技術を GaN MISFET に応用して、性能の劣化を防ぎつつ閾値制御を目指
した。このため、イオン注入技術による GaN への p 型不純物導入や高温熱処理による電気
的活性化についての研究も行った。ここで、高温熱処理は電極の選択や自己整合プロセス
の可否にも影響を与えるため、高融点電極材に関する検討や熱処理条件が素子特性に及ぼ
す影響の検討についても研究を行っている。 
以上の議論を通して、葛西氏は半導体作製プロセス全般および材料物性に関する知識・
学識も十分であることを確認した。研究成果は、査読付きである英文論文として３件公表
され、研究成果も認められている。 
 以上の厳正な審査により、博士としての学識・知識・能力を十分に有すると判断する。 


ワイドバンドギャップ半導体デバイスの高性能化及び新規プロセス開発

University of Yamanashi (山梨大学)博士(工学)医工農博甲第14

OJHA, RAJIT

 
 
 
氏 名  Rajit Ohja 
博士の専攻分野の名称  博士（工学） 
学 位 記 番 号  医工農博甲第１４号 
学 位 授 与 年 月 日   平成３１年３月２０日 
学 位 授 与 の 要 件   学位規則第４条第１項該当 
専 攻 名  環境社会創生工学専攻 
学 位 論 文 題 目   
Interrelationship between consumer, utility and groundwater externalities in  
water pricing in Kathmandu, Nepal   
（ネパールカトマンズでの水価格設定における消費者、給水事業体ならびに 
地下水外部性の相互関係） 
論 文 審 査 委 員  主査  教 授  風 間 ふたば 
教 授  西 田  継 
教 授  舛 谷 敬 一 
准教授  石 平  博 
准教授  武 藤 慎 一 
山梨大学客員教 授  新 藤 純 子 
 
学位論文内容の要旨 
The sustainability of water supply services has been central to the main water supply 
agenda globally. Affordability and equitable distribution of water can be considered a 
way to improve sustainability in water supply services. Generally, “willingness to pay” 
is seen as the indicator by which to measure affordability of water supply services, but it 
fails to link affordability with equitable distribution. In this research, the methodology 
adopted proposes to link affordability with equitable distribution. Furthermore, the 
linkage of affordability and equitable distribution with “environmental externalities” is 
mostly missing in the urban areas of developing countries. This research considers 
groundwater over-extraction as an environmental externality and has attempted to link 
these three areas in terms of water pricing.  
This research uses the case of Kathmandu to construct a link between affordability, 
equitable distribution of water service, sustainability of water utilities, and 
 
 
 
environmental externalities in various water sources in use. Kathmandu Upatyaka 
Khanepani Limited (KUKL) is the major agency responsible for providing the water 
supply services inside the Kathmandu Valley. However, in recent times it has not been 
able to cover the water demand, and the supply deficit from KUKL’s point of view is 
increasing day by day. Of the water demand for 370 million liters per day (MLD), KUKL 
is only able to supply 95-154 MLD. The Melamchi Water Supply Project (MWSP) is 
currently under construction inside the valley to alleviate the water deficit. The water 
price of KUKL post-MWSP should be such that it could be affordable to the consumer, 
and it should generate enough revenue to make KUKL financially sustainable.  
Groundwater is a major alternative water source used to cover the deficit of water 
from KUKL. The groundwater price relative to that of KUKL affects priority of usage, 
and hence, the sustainability of groundwater resources. Therefore, taxation or subsidies 
on water sources become necessary based on their environmental implications. The 
Kathmandu Valley Water Supply Management Board (KVWSMB), along with the 
Groundwater Resource Development Board (GWRDB), are responsible for handling 
groundwater regulation. Furthermore, local governments inside the Kathmandu Valley 
such as Kathmandu Metropolitan City and Lalitupur Sub-Metropolitan City are also 
capable of regulating water resources under the powers provided by the Constitution of 
Nepal and local governing acts. Water taxation and subsidies fall more under the 
jurisdiction of the local governing bodies, but there is a possibility for duplication or 
ineffective regulation due to the various institutions in the same area working under 
the different layers of government. Hence it becomes imperative that institutional 
challenges and solutions are also discussed while discussing the sustainability of water 
resources. 
In order to promote affordable, equitable, and sustainable water supply, this research 
has proposed a method to set the piped water price inside the Kathmandu Valley. This 
methodology can be a unique way to identify urban water pricing requirements and can 
also be used as an indicator to know whether affordability, equitability, and utility 
sustainability can be achieved at the established price level. The expenditure ratio (ER) 
of households in terms of water expenditure (WE) and total expenditure (TE) of 
households have been taken as indicators of affordability. The standard deviations of 
ER among the various service areas are taken as indicators of equitability, and 
 
 
 
sustainability was measured as the ratio of operation and maintenance costs to total 
revenue of the utility company (working ratio: [WR]). In the case of the Kathmandu 
Valley, domestic water use and expenditure data were obtained from a survey of 1,500 
households. Post- MWSP data were developed based upon per capita water use and 
water price. The expenditure for piped water service and alternate water sources were 
taken into account to calculate the total water expenditure. The other aspect of this 
research is to link environmental externalities to water price and water taxation or 
subsidies, depending upon the source’s contribution to groundwater sustainability, and 
KUKL’s water price has been chosen as the indicator.  
In this study, we evaluate volumetric water price, including initial investment and 
operation and maintenance (O&M) costs for different water sources, and compare it 
with the water price of KUKL. Institutional health was measured from the Water 
Institutions’ Health Index developed by Dinar and Saleth. Interviews were conducted 
with key stakeholders in order to gain deeper insight into the challenges and solutions 
for the measures to be adopted in water pricing. 
The results show that an increase in water price of approximately 54% over the 
current price is necessary to meet O&M costs, assuming the WR to be 0.7. An increase of 
approximately 30% in water use (a minimum of 80 liters per capita per day [LPCD]) can 
be maintained post-MWSP. However, water use of 135 LPCD increases the ER more 
than 1%, the threshold of water affordability and may cause groundwater stress. 
Shallow groundwater is cheaper than KUKL’s water, and for groundwater sustainability, 
taxation on shallow groundwater seems necessary. For the recent water use of 97 LPCD, 
the taxation requirement is NRs. 320/month (0.35% of total expenditure) if the initial 
investment for well construction and O&M cost are considered, and NRs. 626/month 
(0.7% of total expenditure) if only O&M cost is considered. On the other hand, rainwater 
harvesting and recharging, the measures to cope with groundwater exploitation, might 
require a 40% to 50% subsidy for their initial investment. 
Institutional coordination seems critical as WTFC decides KUKL’s water tariff, 
whereas KVWSMB decides the taxation on groundwater. On the other hand, subsidies 
and mandatory policies on rainwater harvesting and recharge can only be adopted by 
the support of local governments, and recent improvements in distribution lines come 
from MWSP. Thus, the coordination between these entities seems necessary for the 
 
 
 
sustainability of both surface and groundwater resources in the Kathmandu Valley.｜ 
 
 
論文審査結果の要旨 
 人々が水に不自由なく衛生的に暮らすために、水道は欠かせない公共施設であり、行政
は安全・安心な水道事業のためにまず水資源確保策を考える必要がある。使える水資源が
豊かであれば問題はないが、それを使う人々の人口に対して相対的に水資源量が少ない場
合は、その使用に制限をかけなければならない場合もある。また地下水に多くを依存する
地域の場合、地下水の利用を制限しなければ、地下水の枯渇や地域の地盤沈下など大きな
社会問題を将来引き起こすことも懸念される。このように給水によって人々の暮らしを守
ることと地域の水資源を持続的に守ることとにコンフリクトが生じる事例は多く、特に人
口集中が激しい開発途上国の都市部において、現在も大きな課題となっている。そのよう
な状況下において、両者のバランスをとるための一つの有効な方法が水道料金の設定等、
経済的な手法である。 
ネパールのカトマンズもその例に当てはまる都市である。水資源量が少なく給水量が限
られているために、人々は水道水以外にボトル水やタンカー水など公共ではない水マーケ
ットからの水の購入や、自宅の井戸からの地下水利用により生活を維持しており、水の確
保にかける経費も少なくない。これを解決すべく、この地域外から水道水を導入する計画
があり、今年度中にも給水が開始される見通しである。この新しい水が導入されたとき、
利用者から徴収する水道料金は、利用者の満足度と給水事業者が継続して給水できるだけ
の資金とのバランス、さらには給水区域内の公平性から決定されるのが理想的であり、さ
らにその料金は、安易な地下水利用を抑制するものである必要がある。すなわち、あまり
に高額なら水道水が給水されても人々は水道の水を使わず、地域の地下水へのストレスは
増してしまうという皮肉な事態を招きかねない。 
本研究はカトマンズを一つのモデルケースとし、持続的に運営可能な給水を維持できる
水道料金の設定方法と地下水資源を保全するための施策について、社会科学的な調査を中
心とした方法論の検討を行った。研究は、水道料金設定に関する既存の文献レビューから
始め、カトマンズ盆地内の住民に対して水利用等に関するアンケートを行った既存の膨大
なデータの解析を中心としつつ、現状の水利用における種々の経費等の調査や行政機関の
担当者へのアンケート等の解析と考察とによって構成されている。このうち、第 4 章で取
り上げた適切な水道料金設定に関しては、料金を支払う側である各家庭支出に占める水確
 
 
 
保に関する経費の割合が 1％以下であることを目標とし、給水側においては運転経費が収入
の 70％以下に収まることを目標として、両者の条件を最大限満たしつつ地域内の給水区で
の差が最も小さくなるような水道料金を探す方法論を提示した。一方、第 5 章では、地下
水保全と水の利用のバランスをとるために、給水量が多くなるに伴って増加する水道料金
と井戸水利用コストとの赤字分を地下水税として徴収することや、雨水利用や雨水涵養に
対する補助金などの導入を検討した。その結果、今後導水プロジェクトが動き出した時に
設定する適切な水道料金としては、現在提案されている料金よりは安く設定した方が公平
で持続的な給水ができる可能性があることや、地下水利用に対する税金と併せて雨水利用
や雨水による地下水涵養設備の導入による地下水税の相殺などの有効性を指摘できた。一
般的に環境保全に関する経済的評価には、仮想評価法（CVM）が用いられるが、それはあ
くまで支払者の主観的な判断であるのに対して、本研究ではより具体的かつ現実的な料金
設定のための方法論を提案している。本論文の工学的貢献度は高く、本審査委員会は博士
（工学）論文に値するものであると認め、合格と判断した。 


Interrelationship between consumer, utility, and groundwater externalities in water pricing in Kathmandu Nepal

University of Yamanashi (山梨大学)博士(工学)医工農博甲第17

University of Yamanashi

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