ウイルス解体新書④

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救
ったと伝えられる "招き猫”と、井伊軍団のシンボルとも言える赤
備え（戦国時代の軍団編成の一種で、あらゆる武具を朱塗りにした
部隊編成のこと）の兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ。
愛称「ひこにゃん」　　　

                                      

１７　陽　貨　　よ う か
-------------------------------------------------------------
「性、相近し、習、相達し」（２）
「鶏を割くにいずくんぞ牛刀を用いん」（４）
「道に聴きて塗に説くは、徳をこれ棄つるなり」（14）
「ただ、女子と小人とは養い難しとなす」（25）
「年四十にして悪まるるは、それ終わらんのみ」（26）
-------------------------------------------------------------
１　陽貨はなんとかして孔子に会いたいと思っていた。しかし孔子
のほうでそんな機会をあたえなかったので、陽貨は一計を案じて子
豚を贈った。孔子が、相手の留守をみはからって返礼に出向いたと
ころ、あいにく帰り道でばったり局員に出会ってしまった。
　陽貨はすかさず声をかけた。
「まあ立ち寄ってください。ぜひあなたとお話ししたい」
　席に落ちつくと、かれはきり出した。
ころ、あいにく帰り道でばったり局員に出会ってしまった。
　局貨はすかさず声をかけた。
「まあ立ち寄ってください。ぜひあなたとお話ししたい」
　席に落ちつくと、かれはきり出した。
「人なみ以上の力をもちながら、その力を生かそうともせず、国の
混迷を傍観する。これが仁者のとるべき態度だろうか」
「いいえ、そうは申せません」
「では政治にたずさわる意志をもちながら、みすみす機会を逸して
しまう。これが知者の態度だろうか」
「いいえ」
「言うまでもないことだが、時は休みなく過ぎ去ります。時はわれ
われを待ってはいないのですぞ」
　孔子は言った。
「まことにおっしゃるとおりです。わたくしも、いずれはご奉公す
るつもりでおります」

〈陽貨〉　陽虎（季孫氏の家臣でありながら、主家を抑えて魯の国
政を動かした男。後に乱を起こして敗れ、亡命した）であるとする
説が一般だが、別人と見る説もある。

【新樹木図鑑×下句トレッキング：彦根の閑けき城桜】

　　古の大山ざくら里ざくら　彦根おとこねの閑けき城桜　　高山　宇ひろし

オオヤマザクラ（大山桜：Cerasus sargentii (Rehder) H.OhbaD）
樺太，北海道，本州北,中部，朝鮮などに分布する落葉高木。 北海
道に多いのでエゾヤマザクラの名もあり，また花が淡紅色を帯びる
のでベニヤマザクラともいう。葉はだ円形または卵状だ円形，下面
はやや帯白色で無毛，ヤマザクラよりやや大きく，基部はときに浅
い心形をなすものもある。葉下面，葉柄，花梗などに毛のあるもの
をケエゾヤマザクラという。開花期は５月。

  

ポストエネルギー革命序論 272:アフターコロナ時代 82
♘　現代社会のリスク、エネルギー以外も「分散の時代」

　


構造電池とその多機能性能
「質量のない」エネルギー貯蔵の大きな進歩
2021年3月22日公表：
スウェーデンチャルマース工科大学の研究グループは、１０倍もの
優れた構造的な蓄電池を作製している。電極、導体、耐荷重材料に
同時機能する炭素繊維を含む。最新研究の進歩は、車両やその他の
技術における根本的な「質量のない」エネルギー貯蔵への道を開く。

【概要】
構造荷重経路に電気エネルギー貯蔵する工学材料は、輸送モード全
体で軽量設計に革命をもたらす。固体電解質と弾力性のある電極と
セパレーターを使用する硬く堅牢な蓄電池は、不足している。
ここでは、24 Whkg-1のエネルギー密度と25GPaの弾性率および300M
Paを超える引張強度を特徴とする、前例のない多機能性能を備えた
構造用電池複合材料を示す。構造用電池は、強化炭素繊維（CF）が
電極および集電体として機能する多機能構成要素で作る。
構造電解質は荷重伝達とイオン輸送に使用され、ガラス繊維ファブ
リックがCF電極をアルミホイルで支持されたリチウム-鉄-リン酸塩
正極から分離。これらの素材を搭載することで、より軽量な電気自
動車、航空機、消費財を追求することができます。

1　はじめに
軽量の電気エネルギー貯蔵システムは、輸送モードや消費財全体で
増え続ける電化のニーズを満たすために必要です。[1、2]現在のバ
ッテリーシステムは、システムの構造性能に影響を与えることなく
重量を増やす。たとえば、テスラモデルS（85 kWh）の蓄電池の重量
は、車両の総重量の約25％である。電気自動車の効率を高め、全電
気航空機を進化させるには、重量を維持または削減しながら、総エ
ネルギー貯蔵量を増やす必要がある。この記事では、効率的な電動
システムを実現の代替アプローチについて説明する。ここでは、電
気エネルギー貯蔵は、「構造蓄電池複合材料または構造電力複合材
料」として造られた多機能材料を介し、車両の構造材料に統合され
る。構造負荷経路での電気エネルギー貯蔵は大きな質量提供できる
ことが示されている自動車、航空機、家電製品などの節約構造用蓄
電池複合材料は、その多機能性から「質量のないエネルギー貯蔵」
と呼ばれることが多く、電気自動車やデバイスの将来の設計に革命
をもたらす。

積層構造電池複合材料を作成する最初の試みは、2007年に米国陸軍
研究所（ARL）によって行われた。[負極として炭素繊維（CF）薄層
を使用し、正極として陰極材料でコーティングされた金属メッシュ
をガラス繊維（GF）ファブリックで分離して使用。構造用蓄電池複
合材料は、有望な機械的性能を示したが、電気絶縁が不十分なため、
電気化学的エネルギーを蓄積できなかった。固体高分子電解質マト
リックスと組み合わせた短いCF強化電極を使用した構造電池複合材
料を提案。CFは電気化学的に不活性であり、補強材としてのみ使用
されました。しかし、彼らは意図したように短繊維電極を製造する
ことができず、十分に高いイオン伝導度を持つ固体電解質を特定で
きなかった。代わりに、ゲル電解質を使用し、約3GPaの低い引張弾
性率のバッテリーをもたらす。蓄電池は35Whkg-1のエネルギー密度
を示した。これらの研究に触発され、現在の研究者は構造電池複合
材料の開発に従事。最初の試みで、CF織りの負極、ガラス織りのセ
パレーター、およびリチウム-鉄-リン酸塩（LFP）/アルミニウム繊
維織りの正極で強化されたゲル電解質を使用して、機能する積層構
造電池を作成しました。電気化学的容量または機械的特性に関する
実験データは報告されていない。ただし、非常に柔らかいマトリッ
クス材料を使用し、機械的特性は不十分だと予想する。実際、ヤン
グ率が低い（数MPa以下）電解質は、繊維間の効率的な機械的負荷
伝達ができず、構造用電池の実現には使用できない。強化繊維間の
荷重伝達は、あらゆる構造複合材料のマトリックス材料の重要な特
徴である。

軟質電解質から離れ、Carlson が、構造スーパーキャパシタ用に開
発された、双連続多機能ポリマー/イオン液体電解質マトリックス
を使用し積層構造電池コンポーネントを作成した。構造用電池は、
IMS65 CF織物の負極と、LFPでコーティングされた金属箔の正極か
らガラス繊維で分離されて作られた。スタックには、硬化中に相分
離した多機能ポリマー/イオン液体電解質システムが含浸されてい
た。 LEDの点灯には構造用バッテリーが使用されたが、多機能材料
のデータは報告されていない。同様のアプローチが採用された。構
造電池を負の半電池にする。多層構造電池の半電池は、バイコンテ
ィニュアスエポキシ/イオン液体構造電解質中の T700CF電極から作
られた。半電池はコイン電池にされ、リチウム（Li）金属に対し電
気化学的に循環された。 12–25 mAh g-1の範囲の最初の放電容量が
報告され、サンプルはサイクリングを続けた後に大幅な容量損失を
経験する。構造用バッテリーの半電池について提示された剛性デー
タは、繊維方向に沿っていたため、CFが支配的であった。

最近、構造電池電解質（SBE）と 呼ばれる双連続高分子電解質シス
テムが構造電池複合材料用に開発されている。その後、製造用に最
適化された。 SBEは、イオン伝導性のためにLi塩を含む液体電解質
混合物を含浸させた多孔質メタクリレートポリマー（機械的荷重伝
達用）で構成されている。SBEのヤング率は約0.5GPaで、イオン伝
導度は2×10-4 Scm-1。CF電極半電池でこのSBEを使用すると、非常
に有望な電気化学的および機械的性能が実証された。さらに、機械
的特性は電気化学的サイクリングの影響を受けなかったため、 SBE
マトリックスはCFの体積変化を維持することがわかった。
同様のSBEが現在の研究で使用されている。 最近の研究ではさらに
別のタイプのCF強化構造リチウムイオン電池複合材料が報告される。
蓄電池はCFの電気化学的能力を利用していない。代わりに、負極の
活物質はグラファイトであり、LFPが正極の活物質として使用され
た。ＣＦ複合体支持電極薄層は、液体電解質に浸したワットマンＧ
Ｆ分離器によって分離された。その結果、CF強化リチウムイオン電
池複合材料の電気化学的活性領域に機械的負荷を伝達できなかった。
Whkg-1を超えるエネルギー密度を報告。さらに、約２GPa の低いヤ
ング率を示す（2 MPaを報告しているが、 データはこれが誤植であ
ることを示唆。
これまでの構造用電池複合材料の研究は、優れた電気化学的または
機械的性能を示している。優れた複合特性を実証した研究はまだな
い。さらに、ガラス状ポリマーの弾性率よりも大きい弾性率を有す
る構造電池は報告されていない。また、前の研究で提供された機械
的データは、繊維方向（硬くて強い方向）の剛性と強度のデータの
みを示し、繊維に垂直な方向ではありません。最後に、これまでの
ほとんどの研究では、多機能材料の構成要素を十分に活用していな
い。たとえば、繊維強化は剛性と強度を追加し、集電体として機能
しているが、電気化学的活性はない。または、機械的負荷を伝達で
きない液体電解質が使用される。

この記事では、多機能材料の構成要素から作られた構造用電池複合
材料を提案し、その多機能性能を実証します。構造用電池複合材料
は、CF負極と、SBEマトリックス材料のGFセパレーターで分離され
たアルミニウム膜支持正極で構成されている。その結果、CFはLi（
つまり、活性電極材料）のホストとして機能し、電子を伝導し、材
料を強化する。同様に、正極フォイルは、機械的機能と電気的機能
の組み合わせを提供する。SBEは、リチウムイオンの輸送を促進し、
繊維、粒子、層の間で機械的負荷を伝達します。２種類のGFファブ
リックセパレーター、Whatman GF / AとGF平織りをモデル材料とし
て使用して、セパレーターの厚さと構造、および材料の異方性が多
機能性能に及ぼす影響を調査します。上図１に示すように、構造用
蓄電池複合フルセルが製造されている。

２　結果と考察
２．１　構造電池の微細構造
構造電池複合材料は 走査型電子顕微鏡（SEM）で研究され。２つの
異なるセパレータを備えたセルの顕微鏡写真を図２に示す。熱硬化
中に圧力が加えられるため、両方のセパレータの厚さは元の厚さよ
りも大幅に薄くなる。ワットマンGF / Aセパレーターの平均厚さは
185μmだが、GF平織りセパレーターの平均厚さは7 0μmである。比
較的一定のセパレータの厚さとは異なり、CF電極の厚さは構造電池
セルの幅全体で劇的に変化する。ファイバの体積分率は負極内で変
化するが、平均で約２０％。CF電極の厚さの変動は、手動の製造プ
ロセスに固有のもの。


図２　回路図の内接ボックスで示されている、構造用バッテリーの
断面のSEM顕微鏡写真。
a）ワットマンGF / Aセパレーターとb）GF平織りセパレーターを備
えた構造バッテリー断面積。顕微鏡写真に示されている領域の平均
厚さ：a）CF電極、65μm。 ワットマンGF / Aセパレーター、185μm;
および正極（LFP）、50μm; b）CF電極、125μm; GFセパレーター、
70μm; および正極（LFP）、50μm。さらに、図２から、CF電極 の
外観が２つのセパレーター溶液間で異なることが明らかである。こ
れは、セルの電気化学的性能に影響を与える電極薄層の局所特性（
例えば、導電率）に影響を及ぼす。

２．２　電気化学的性能
テストした構造用バッテリーセルの比容量とエネルギー密度を表１
に示す。
表１.0.05 C（つまり、約20 hの放電時間）でテストされた構造用
バッテリーセルの代表的な比容量とエネルギー密度、および 2.8V
の放電中の公称電圧で計算された最大エネルギー密度。 放電中の
公称電圧が2.48Vの3Cでの電力。「バッテリーセル」は、 バッテリ
ーセルの総質量が考慮される（つまり、すべての構成要素を占める）
場合に対応しますが、「アクティブマット」は「アクティブマット」
です。 活性電極材料（すなわち、CFおよびLFP粒子）の質量のみが
考慮される値を表す。

放電中の公称電圧は、両方のセルタイプで約2.8Vでした。ワットマ
ンGF / AとGF平織りセパレーターを使用したバッテリーセルの0.05
Cでのエネルギー密度（つまり、約20 hの放電時間）は、 それぞれ
11.6と23.6 Whkg-1。これらの数値は、バッテリーセルの 総質量に
基づく（つまり、セル内の電極、セパレーター、SBE、 および集電
体の質量を考慮）。対応するエネルギー密度は、活性電極材料（つ
まり、CFおよびLFP粒子）の質量のみを考慮した場合 それぞれ90.1
および106 Whkg-1。表１に、２つのセルの計算された最大エネルギ
ー密度を示す。活物質に関する最大エネルギー密度は、２つのセル
タイプで同じ。２つの構造用バッテリーセルの活物質質量に関する
測定エネルギー密度の違いは、セパレーターの厚さが異なることに
関連しており、Whatman GF/ A セパレーターが厚いほど、構造用バ
ッテリーの内部抵抗が高くなり、結果としてセパレーターが低くな
る。電極の利用可能な最大容量の利用。さらに、３ Cでの２つのセ
ルの比出力はそれぞれ 5.94と9.56Wkg-1。活電極材料に関して、比
電力は 34.7Wkg-1。テストされたすべてのバッテリーセルは、同様
の電気化学的性能を示す。

ワットマンGF / Aセパレーターを備えた構造用バッテリー複合材料
の電気化学的性能を図3に示す。図3aは、さまざまなCレートでの定
電流サイクル中の構造用バッテリーセルの典型的な 充電/放電電圧
プロファイルを示す。電圧プロファイルは、さまざまな Cレートで
の安定した充電/放電プロセスと比較的バランスの取れた セルを示
し。さらに、図3bには、Whatman GF / Aセパレーターを備えた構造
用バッテリーセルのエネルギー密度がさまざまなCレートで示され
る。与えられたサイクリングプロセス内で容量の低下が無視できる
ことは明らかであり、さまざまなCレートでの安定したエネルギー
密度が実証される。さらに、1°Cでの長期サイクリングで良好な容
量保持が観察される（図3c）。図3cに示すように、バッテリセルは、
サイクル手順の前に35サイクル（つまり、図3bに示す前処理とサイ
クルスキーム）サイクルされていることに注意してください。した
がって、セルは60回を超える充電/放電サイクルの後でも高い容量
保持を示す。最後に、図3dは、両方の代替セパレーターのエネルギ
ー密度とCレートの関係を示しています。特に、GF平織りセパレー
ターを備えた構造バッテリーのエネルギー密度は、より厚いワット
マンGF / Aセパレーターを備えたセルのエネルギー密度よりも大幅
に高くなっている。一般に、電気化学的性能は、総質量に対する活
物質の質量によって制限される。これらの構造用電池の場合、 SBE
の量が多すぎると性能が制限される。これは、より均一に分散され
たCFと負極内のより高い繊維体積分率、つまり活物質の体積分率の
増加を可能にする改善された製造プロセスによって軽減できる。


図３．バッテリーセルの総重量に基づく電気化学的特性評価の結果

バッテリーセルの総重量に基づく電気化学的特性評価の結果。 a）
異なるCレートでの電圧プロファイル。 b）異なるCレートでのエネ
ルギー密度。 c）長期サイクリング（1 C）。 d）2つのセパレータ
ーソリューションのエネルギー密度とCレートの関係。 Cレートは、
テストされたバッテリーセルの容量に関して定義されていることに
要注意。

２．３　機械的性能
構造用電池の機械的特性は、図４に示すように、x方向とy方向の両
方の引張荷重下で特性評価された。GF平織りセパレーターは、繊維
が±45°または0°/ 90°方向に伸びるように配置され。ここで、0°
方向はx方向に平行です。 積層フルセルの平均弾性率と引張強度を
表２に示す。

図４．構造電池のフルセルラミネートとその機械的応答
荷重方向に対するセパレーターファブリックの方向を示す概略図a）
Whatman GF / A; b）縦糸と横糸が0°/ 90°の方向を向いたGF平織
り。c）縦糸と横糸が±45°の方向に向いたGF平織り。引張試験か
らの代表的な荷重-変位曲線。d）x方向の荷重および e） y方向の
荷重。表２（省略）

２．構造用バッテリーラミネートの引張試験による機械的特性

例 および 𝐸𝑦は、それぞれx方向とy方向の弾性係数。 XとYは、 そ
れぞれx方向とy方向の 引張強度。 実験のセクションで説明したよ
うに、報告された強度値は、サンプル準備プロセスの制限により下
限と見なされることに注意。


図５　構造電池のフルセルラミネートとその機械的応答。
荷重方向に対するセパレーターファブリックの方向を示す概略図 ：
a）Whatman GF / A;報告されている構造用電池複合材料の弾性率と
セルレベルのエネルギー密度。参照番号が付けられている。

２．４　多機能パフォーマンス
図５　報告されている構造用電池複合材料の弾性率とセルレベルの
エネルギー密度。参照番号が付けられている。構造用バッテリー複
合材は、実験のセクションで説明したように、ポーチバッグに含ま
れている。電気化学的および機械的機能をさらに説明するために、
構造用バッテリー複合材がグローブボックス内のポーチバッグか抽
出され、LEDに接続される。取り扱いおよび 穏やかな機械的曲げの
下での電気化学的機能を示すビデオは、補足情報に示されている。
ビデオからの２つの静止ショットを図６に示す。


図６．機械的負荷にさらされている間、ポーチバッグがグローブ
ボックス内の LEDを点灯していない構造バッテリーセルを示すビデ
オ（サポート情報として入手可能）からの画像。 a）セルが回路に
接続される前（LEDライトがオフ）およびb）回路に接続されている
場合（LEDライトがオン）。

３．結論
多機能成分を利用した構造用電池複合材料が実現され、24 Whkg-1の
エネルギー密度と25GPaの弾性率を示す。それらを組み合わせた電気
化学的および機械的特性は、文献で報告されている以前のすべての
構造電池材料よりも優れている。構造電池複合材料の構成要素と多
機能性能との関係から、薄くて硬いセパレーターを持ち、負のCF
電極の相対的な厚さおよび繊維の体積分率を高めることの重要性を
確認した。補完的で、時には反作用する電気化学的および機械的機
能のこの理解を武器に、将来の構造用バッテリー複合材料を設計で
きる。電気化学的エネルギー密度、弾性剛性、および機械的強度を
必要に応じて調整できる。

４．実験区分
材料
線形トウ重量0.52gm-1のT800SC-12k-50CPANベースCFの極薄スプレ
ッドトウUDテープは、スウェーデンのOxeonABから提供されました。
スプレッドトウCFテープの幅は15mmで、負極として使用。T800ファ
イバーの多機能特性は、たとえばKjellらが報告。Fredietalらはさ
らに、バッテリーグレードの片面LFP（LiFePO4）でコーティングさ
れたアルミホイル（厚さ82μm、定格容量1 mAh cm-2）に、正極は、
ドイツのCustom Cells ItzehoeGmbHから購入。2種類のGFセパレー
ターを使用。1）Sigma Aldrichが提供するWhatmanガラスマイクロ
ファイバーセパレーター（Whatman GF / A、厚さ260μm）と2）0°
/ 90°織りGFファブリック（GF平織り、スタイル1086）表面重量
53g m-2（厚さ約50μm）、イタリアのGividi Fabrics srlで製造さ
れ、欧州のIsolaGroupから供給。バイコンティニュアスSBEには、
次の成分が含まれる。ポリマー材料部分のビスフェノールAエトキ
シレートジメタクリレート（Mn：540 gmol-1）はSartomerEuropeか
ら供給。液体電解質部分には、Sigma Aldrichから供給された炭酸
プロピレン（PC）（PC?99％、酸チレンカーボネート（EC）（99％
無水）を使用。SBEリチウムトリフルオロメタンスルホネート（LiTf）
（99.99％）はSigma Aldrichから購入したリチウムビス（オキサラ
ト）ボレート（LiBoB）および2,2'-アゾビス（2-メチルプロピオニ
トリル）（AIBN）を使用。

構造電池フルセルの準備
構造電池複合フルセル製造の概要を図1に示す。負極はCFスプレッド
トウから作成、正極は市販のLFP電極フォイル。両方の電極は30×
15mm2の寸法にカット。これは、バッテリーセル全体で約19mgのCF
と38mgのLF??P粒子に相当。銅箔集電体は、銀の導電性塗料を使用
しCFに接着。アルミニウム集電体は、LFPフォイルのアルミニウム
側に配置。 2種類のセパレーターを使用しました。1）Whatman GF
/ Aで作られたものと、2）2つの0°/ 90°織りGFファブリック（GF
平織りと表示）のスタックで作られた。両方のセパレーターは電極
よりわずかに大きくカット（約50×20 mm2）、電極が直接接触しな
いようにした（短絡を避けるため）。次に、バッテリーセルスタッ
クをポーチラミネートバッグ（PET / Al / PE、12μm/9μm/75μm厚）
内に配置して、電気化学セルを空気と湿気から保護。次に、ポーチ
バッグを真空ヒートシールする前に、ピペットを使用してバッテリ
ーセルスタックにSBE混合物を含浸。 SBE混合物は、Schneider ら
の研究に記載されている手順に従って調製、唯一の違いは、電解質
中のDMMPをPCに置き換え、モノマーと液体電解質の混合比を採用。
補足情報で説明されているように、LiTfの排他的使用によって引き
起こされる望ましくない副反応を防ぐためにLiBoB塩が追加。 SBE
溶液は、50：50 wt％の1）LiBoBとLiTfをそれぞれ0.4および0.6 M
の濃度で混合した液体電解質溶液をEC：PC 1：1 w / w（50： 50
wt％）および2）モノマービスフェノールAエトキシレートジメタク
リレートおよび熱開始剤AIBN（モノマー重量の1 wt％）。均一な溶
液の実現に SBE混合物をボルテックスを使用して攪拌してから、バ
ッテリーセルに追加した。ポーチバッグが真空ヒートシールされた
ら グローブボックスの外側の予熱されたオーブンに移され、90℃
で60分間熱硬化され。熱硬化中、クランプを使用してセルに圧力を
かけた。合計16個の構造用バッテリー複合セルが製造され、その多
機能性能が特徴づけた。これらのうち、12個はWhatman GF / Aセパ
レーターを使用して作成され、4個はGF平織りセパレーターを使用
し作成した。

電気化学的試験
Neware CT-4008-5V10mA-164バッテリーサイクラーを使用して、定
電流充電および放電サイクルを繰り返すことにより、構造バッテリ
ーフルセルの比容量を測定した。セルは、一連の電流密度またはC
レートを使用し、2.00～3.55Vの間で循環されました。電気化学的
特性評価の前に、バッテリーセルを10回の完全な充電/放電サイク
ルでサイクルさせて、セルを事前調整。この段階で、印加電流密度
は、バッテリーセルで利用可能な活性電極材料（つまり、CFおよび
LFP粒子）の質量に対して1.76 mAg-1に設定。電気化学的特性評価
はプレコンディショニング段階の後に行われ、セルは次のように適
用される電流密度でサイクルされた：アクティブ電極材料に対し
1.76、3.51、7.02、および14.0 mAg-1を使用して各電流ステップに
対して5つの完全な充電/放電サイクルバッテリーセル内。これは、
テスト済みバッテリーセルの容量に関して、0.05、0.15、0.5、お
よび3Cとほぼ同等であることがわかった。各充電サイクルと放電サ
イクルの間に、60分の休止時間を使用してイオン濃度勾配を緩和。
合計で、8つのバッテリーセルがWhatman GF / Aセパレーターを
使用し電気化学的に特性評価され、2つがGF平織りセパレーターを
使用して特性評価された。



機械的試験
図４に示すように、x方向とy方向のラミネートの弾性特性を特性評
価に引張試験を実施。セル全体の寸法に、ラミネートの機械的特性
の測定には一定の制限がある。これらの試験片の場合、課題は、デ
ジタル画像相関やひずみゲージなどの従来の手法を使用する可能性
のないひずみ測定にある。機械的特性評価に使用されるマイクロテ
スターであるDeben2 kN引張ステージは、ASTMD3039などの従来のテ
スト標準の使用をさらに妨げました。代わりに、試験片は、30×3.3
mm2（長さ×幅）の寸法で、試験装置に合うように適合させた。



❏ ナノグラフェンの二重らせん構造が電子回折で明らかに
分子の凹凸でパズルのように組み上がる
【要点】
①有機溶媒中で集積し微細な繊維構造を形成する湾曲ナノグラフェ
　ンを開発
②湾曲ナノグラフェンが二重らせん状に集積していることを電子回
　折結晶構造解析で明らかにした
③分子の凹凸デザインによる新たなナノファイバー形成方法を見出
　した

３月24日、分子科学研究所らの研究グループは、有機溶媒中で自己
集合しナノファイバーを形成する湾曲ナノグラフェンを開発。さら
に電子回折結晶構造解析によりファイバー中での分子配列を決定し、
湾曲ナノグラフェンが二重らせん構造をとっていることを明らかに
した。二重らせんの内部では、置換基をもたない湾曲ナノグラフェ
ンがお互いの凹凸によりパズルのように組み上がっている。分子の
凹凸デザインという新しい超分子ナノファイバー形成方法を見いだ
した。本法によってこれまで不可能であった様々な炭素ナノファイ
バーの合成が期待できる。炭素68個、水素28個からなる湾曲ナノグ
ラフェン（図１）を合成し、各種有機溶媒と混合したところ、約１
日でゲル状態になった（図２左）。ゲル中における湾曲ナノグラフ
ェンの重量比は１％以下であり、効率的なゲル化剤であることが分
かった。透過型電子顕微鏡により、ゲル中において湾曲ナノグラフ
ェンがナノファイバーを形成していることを観測した（図２右）。



注　電子回折結晶構造解析
透過型電子顕微鏡を用いて、電子回折パターンから単結晶中の分子
構造やその配列を明らかにする手法。数100ナノメートル程度の超
微結晶でも解析可能であることから、これまでに解析できなかった
様々な分子集合体の構造解析が期待されている。（1ナノメートル
は100万分の1ミリメートル）。



【ウイルス解体新書 ④】



●　今夜の一冊
未知のウイルスの脅威に、立ち向かう時代がやってきた。最新のウ
イルス研究から導き出された闘い方とは…！？エボラ出血熱、ＭＥ
ＲＳ、デング熱など、従来では考えられなかった相次ぐ感染拡大に
どう立ち向かうのか！？






⛨ インドで「二重変異株」確認
新型コロナウイルスの「二重変異株」がインドで確認された。１つ
のウイルス内で２つの変異が見られるもので保健当局が感染力の強
さやワクチンの効力などについて調べている。二重変異株は、イン
ドの18州で集められた計1万787のサンプルの中で見つかった。この
サンプルからは、イギリス型の変異株も736、南アフリカ型は　34、
ブラジル型も１つ、それぞれ確認された。当局は、最近のインドで
の感染者数の急増と変異株には、関連がないとしている。インドで
は24日、新型ウイルスの感染者4万7262人と、死者275人が新たに報
告された。１日あたりの人数としては今年最大となった。

インドで新型コロナウイルスの感染者が、これまでにないペースで
急増。先週だけで新規感染者は約26万人に上っている。当局による
と、先週（15～21日）の感染者数は、その前の週と比べ10万人増え
た。国内感染の7割近くが、西部マハラシュトラ州で確認されてい
る。専門家は、感染対策の不徹底が感染者数を押し上げていると指
摘している。急増の背景に変異株があるとの見方もあるが、証明は
されていない。インドではこれまでに累計1100万人以上が新型ウイ
ルスに感染し、約16万人が亡くなっている。


⛨ 米国　新型コロナ 感染者3000万人超 「第４波」警戒
アメリカで確認された新型コロナウイルスの感染者の累計が 24日、
3000万人を超えた。１日に報告される感染者の数は、ピーク時と比
べて減少しているものの経済活動の制限などの相次ぐ緩和が感染の
拡大につながるとも指摘されていて、感染の「第４波」への警戒が
高まっている。ジョンズ・ホプキンス大学のまとめで、米国でこれ
までに確認された感染者の累計が24日、3000万人超を数えた。

⛨ 全国で1900人超の新規感染確認　
2月6日以来　再拡大の懸念
新型コロナウイルスの感染者は24日、全国で新たに1918人確認。新
規感染者が1900人を超えるのは、2月6日（2279人）以来で、感染の
再拡大が懸念される。死者は21人増えて累計で計8957人になった。
厚生労働省によると、重症者（24日午前0時現在）は前日より8人多
い 328人だった。



⛨  変異株、累計649人　自治体担当者「感染力強いと認識」
緊急事態宣言の全面解除に伴い新型コロナウイルス感染症の再拡大
力が強いとされる変異株の感染拡大が続いている。厚生労働省は24
日、23日までの変異株の累計感染者は 549人で、空港検疫を含めて
649人になったと発表した。1週間で 164人増えた。神戸市など一部
の自治体では変異株が占める割合が増えており、政府や自治体、専
門家は警戒感を強める。「現場の肌感覚として感染力が強いという
ことを認識せざるを得ない」。24日、新たに18人の変異株疑いが確
認された札幌市の担当者は危機感をあらわにした。 6日に初めて報
告されてから2週間あまりで変異株の疑いのある感染者は123人に増
えた。同市内では食品関連会社の二つのイベントを介してクラスタ
ー（感染者集団）が発生。担当者は「従来株では濃厚接触者を検査
してもかなりの割合で陰性になるが、変異株は陽性者の数が多いと
の印象がある」と分析する。独自に約６割の新型コロナ感染者に対
して変異株のスクリーニング検査をしている神戸市では、感染経路
が不明な変異株の感染者が11日までの１週間で17・2％を占め、そ
の前の2週間（2月19日～3月4日）の5・4％ より急増。スクリーニ
ング検査の検体に占める変異株の割合も増え、直近（5～11日）で
は55・2％に達した。久元喜造市長は「市中に大きく広がっている
とまでは言えないが、確実に割合が高くなっている」と警戒。英国
では、小児への感染性が高まることや、死亡リスクの増加などを示
す解析結果も報告されている。国内では16日時点で、変異株の感染
者のうち10歳未満の小児が占める割合は14・9％。保育関連施設で
変異株疑いのクラスターが発生した新潟県によると、関係者計34人
に確認され、うち園児は12人だった。園児から家族全員が感染した
例も複数確認している。

神戸６６％、東京わずか１０％
厚労省の集計では、１～７日に全国で１８８４件の検査を実施。同
時期の新規感染者７２３１人の２６％を行った計算になり、厚労省
が求める５～１０％をクリアしている。ただ、神戸市が直近の１週
間で感染者の６６％を検査したのに対し、感染者が最も多い東京都
では約１０％にとどまるなど地域差が大きい。



【ウイルス解体新書 ④】

序章
ゲノム構造　１－３
転写、複製、翻訳、遺伝学　１－４
感染すると、ゲノムRNAの20 kbポリメラーゼ遺伝子の２つの大きな
ORFは、リボソームフレームシフトを介して、翻訳中に新生内の3-C
様およびパパイン様プロテアーゼによって切断される単一の非常に
大きなポリタンパク質として翻訳される。さまざまなペプチドを生
成するタンパク質。大きなポリタンパク質のプロセシングと、 RNA
依存性RNAポリメラーゼ活性における 結果として生じるペプチドの
機能は、多くの研究室で分析される。


図１　コロナウイルスビリオンのモデル
30 kbのプラスセンスRNAゲノムを含むヘリカルヌクレオカプシドは
S、M、およびE糖タンパク質を含むエンベロープ内に巻かれている。
MHVに関連するいくつかのコロナウイルスもHE糖タンパク質を発現。
出典：Fields BN、Knipe DM、Howley PM et al（eds）（1996）
Fields Virology、3rdedn。Philadelphia：Lippincott-Raven．

ゲノムRNAをテンプレートとして使用して、ポリメラーゼは5 'ポリ
（U）配列を持つ完全長のマイナス鎖RNAを生成。感染細胞には、5 '
末端にキャップと約70 bp のリーダー配列を持つポリアデニル化サ
ブゲノムプラスストランドmRNAの3'コターミナルネストセットも含
まれている（ウイルス解体新書②参照）。各サブゲノムmRNAに対応
するマイナス鎖RNAテンプレートは 感染細胞にも見られます（ウイ
ルス解体新書②参照）。非プロセッシブなリーダープライムポリメ
ラーゼ活性は、各mRNA上のリーダーの存在を説明すると仮定された。

全長ネガティブストランドテンプレートの 3 '末端から転写された
ポリメラーゼとリーダーの複合体は、テンプレート上のISに結合し、
サブゲノム mRNAの合成のプライマーとして機能する。
この仮説は、 各サブゲノムRNAのネガティブストランドテンプレー
トの存在を説明するものではない。対立仮説は、ポリメラーゼのジ
ャンプが負の鎖の合成中に起こることを示唆する。その後のmRNA合
成のためのサブゲノムネガティブストランドテンプレートの生成。
ORFに先行するISの変異は、その ORFが5 '末端にあるmRNAの転写を
妨げる可能性がある。ウイルス株は感染細胞内のさまざまなmRNAの
相対量が異なるが、転写の時間的調節はほとんどない。

コロナウイルスの複製は、２つのメカニズムによって発生する高頻
度の突然変異に関連しています。まず、約30 kbの各RNAゲノムの複
製中に、RNAポリメラーゼの既知のエラー頻度に基づいて、 いくつ
かの点突然変異が発生すると予想されます。
第２に、コロナウイルスゲノムは非常に高い頻度でRNA組換えを 受
ける。組換え部位での小さなまたは大きな欠失は、 変異ウイルス、
または欠陥干渉（DI）RNAおよびサブゲノムレプリコンを 生成する
可能性がある。S糖タンパク質をコードする遺伝子の特定の 部位に
大きな欠失があり、 N遺伝子に変異があると、病原性、組織向性、
または熱安定性が変化したウイルスが生成される。したがって、連
続した単一プラーク分離の後でも、コロナウイルスストックには常
に準種の混合物が含まれています。異なる細胞株での継代中または
様々な培養条件下で、異なるウイルス変異体を選択することができ
る。
したがって、コロナウイルス株または変異体の継代履歴を文書化す
ることが重要。まれに、コロナウイルスのゲノム RNAと細胞または
無関係のウイルスの mRNA との間で組換えが起こることがある。こ
のような非合法なRNA組換えイベントは、インフルエンザCのHE糖タ
ンパク質をコードする mRNAが、MHVグループの祖先であるコロナウ
イルスのゲノムに組み込まれた可能性がある。同様に、いくつかの
NS ORFは、外来mRNAとの組換えによって獲得された可能性がある。

コロナウイルスゲノムの完全長の感染性cDNAクローンがまだ利用で
きないため、コロナウイルスの遺伝子解析はやや制限されている。
野生型ウイルスに感染した細胞にトランスフェクトされた DIRNAは
複製可能であり、キャプシド形成および転写開始シグナルの研究に
使用されている。部位特異的変異は、変異誘発されたサブゲノム
cDNAでトランスフェクトされた感染細胞における標的 RNA組換えに
より、いくつかのコロナウイルスゲノムに導入される。コロナウイ
ルスの複製は細胞質で起こり、核を必要としない。各コロナウイル
スmRNAの5 '末端にあるORFのみが、感染細胞内またはinvitroで翻
訳される。最小のmRNAの1つから翻訳されるリン酸化Nタンパク質は、
感染細胞で最も豊富なウイルスタンパク質。それは細胞質内のゲノ
ムプラス鎖RNAと集合して、らせん状ヌクレオカプシドを形成する。

ウイルス糖タンパク質は粗面小胞体で翻訳され、そこで Sがオリゴ
マー化してからゴルジ体に輸送され、そこで一部のコロナウイルス
の Sタンパク質がトリプシン様宿主細胞プロテアーゼによって切断
されて、S1およびS2ペプチドが生成される。 SおよびHE糖タンパク
質は原形質膜に発現する。ウイルスのS、HE、M、E糖タンパク質とヌ
クレオカプシドは、特別なプレゴルジ区画で出芽することにより組
み立てられ、ビリオンは、原形質膜と融合して無傷の細胞からビリ
オンを放出する大きな小胞で細胞表面に輸送される。エキソサイト
ーシスによる。感染した細胞は、吸着されたビリオンの厚い層で特
徴的にコーティングされている。

宿主範囲、組織向性およびウイルス増殖　１－５
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　この項つづく



風蕭々と碧い時代：
（作詞／作曲）

● 今夜の寸評 :時間が足らない。

いゃ、寸評も書けないほど状況が変化している。高齢時代の新しい
戦略が必要だ ^^;。