hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Yb:GdYCOB多機能単一素子からの連続紫外レーザー光発生

本研究で得られた主な成果を以下に要約する。Yb : GdYCB母材であるGdYCOB結晶では、発生した紫外光によって光損傷が生じ、出力低下が引き起こされる。そのため、実際に波長変換素子として用いるためには、先ずレーザー損傷耐性の改善が不可欠である。これまでの研究で、光損傷は紫外光によって誘起される産後欠陥周辺部の希土類イオンの価数変化と関係していることがわかった。さらに、育成中の雰囲気に酸素を混入させることで、酸素欠陥は減少し、複屈折が小さくなる傾向が確認された。紫外光に対する損傷耐性の評価として、結晶にNd : YVO_4レーザー光の第3高調波(波長:355nm)を照射させ、その透過率の強度依存性を調べた。その結果、大気中(酸素20%含有)や酸素1%を含む雰囲気で育成した結晶は、従来のArガスのみの雰囲気で育成したものに比べて、光損傷発生により生じる透過率低下を大幅に改善できることがわかった。また、YCOB結晶の電子スピン共鳴を測定したところ、原料秤量や焼結、育成過程において生じる定比組成(化学量論比組成、YCa_4O(BO_3)_3)からの組成ずれが、結晶中に欠陥を生成させていることも明らかになった。具体的には、水分と反応しやすく、蒸発が激しいB_20_3成分が反応過程で失われやすく、陰イオンの不足分と電気的中性を保つために結晶中のYが3+から2+に価数変化している。Y^<2+>は紫外領域に吸収をもつため、この価数の変化がより深刻な光損傷、透過率の減少を引き起こすと考えられる。・波長1064nm光の第2、第3高調波発生が可能なGdYCOB結晶にレーザー媒質Nd又はYbを添加した、自己高調波発生用のNd:GdYCOB、Yb:GdYCOB結晶を育成した。・透過スペクトルの測定から、Nd:GdYCOBは高調波波長の532、355nm光に大きな吸収を持つことがわかった。一方、Yb:GdYCOBはこれらの波長において吸収がないため、自己高調波発生用の材料として適していることが明らかになった。さらに、Yb:GdYCOBは波長975nmにおいて大きな吸収を持つことから、汎用の半導体レーザーを励起光源として使える有望な材料であることがわかった。また、Yb:GdYCOBの吸収端波長は250nmで、Yb無添加のものに比べて40nm長波長シフトしていることが明らかになった。・Yb:GdYCOB結晶は、9501100nmの広い波長域で蛍光を持つことがわかった。1030nm付近の波長が最も強く発光を発するが、1064nmの発振も十分に期待できることが明らかになった。また、広帯域の蛍光スペクトルを持つことから、フェムト秒パルスの発生などにも有望な材料であることがわかった。・GdYCOB結晶は発生した紫外光によって光損傷を生じ、出力低下が引き起こされる。そこで、レーザー損傷耐性の改善を目的として、大気中で結晶育成を行った。光損傷閾値はAr雰囲気で育成した結晶に比べて3倍以上向上していることがわかった。また、従来の結晶に関しても、結晶を加熱することで約1W程度の高繰り返し紫外光(62.5kHz)を得た。
オンウエハセンサ技術による基板電荷蓄積量とイオンエネルギー分布計測技術の開発

プラズマプロセスにおける基板上の電荷蓄積量や紫外線照射損傷量、入射するイオンのエネルギー分布や電子密度をウエハ上で測定する「オンウエハモニタリングセンサ」を開発している。本年度はオンウエハセンサの信頼性向上を検討した。オンウエハセンサの実用のためには、センサ本体のばらつき、測定のばらつきなどが物理的にどう生じ、測定結果にどう影響を与えるかを定量的に把握しておく必要がある。チャージアップセンサのSEM断面観察を27サンプル行い、作製プロセスの管理を行うことで、断面形状のばらつきを±5%以下に抑えることができた。測定ばらつきの原因として、ボンディングパッド部分が考えられたため、ボンディング材料、塗布面積を最適化後、チップ間・ウエハ間・ロット間の測定ばらつきを観察した。測定ばらつきは大きく見積もっても±15%以内に収まることを実際のデータにより示した。また、ばらつき形状がチャージアップ量にどう影響するかについて、シミュレーション技術を用いて調査したところ、±5%以下に抑えることができれば、形状が与える電圧変化量は電圧の測定誤差内に収まることを明らかにした。また、高バイアス印加時の測定不良の改善を試みた。測定不良の原因は測定ラインとチャンバの電位差が起因なので、プラズマ中の測定ラインをガラス管で囲い、導入端子をガラス基板に設置、抵抗による電圧ダンピング、RFフィルタによるRFの除去により、5kWまでの高バイアス印加(DC2kV)でも測定を実現した。平成21年度はオンウエハモニタリングのプラズマ耐久性向上と、これらセンサの情報から基板表面電荷蓄積量やイオン軌道を予測するシステムを構築した。オンウエハセンサの基本構造は既に確立しているが、実際の量産装置におけるプラズマの条件は非常に過酷であり、プラズマ照射耐久性向上が望まれる。オンウエハセンサ測定のプラズマ照射耐性向上の為、1.入力インピーダンスが高いテスタの使用、2.電圧ダンピングの為の100Mオーム抵抗の挿入、3.接続部のプラズマ耐性向上のためのガラス設置、4.微小空間での放電抑制の為の遮断板の設置、5.ケーブル長の短長化、6.積極的なアース設置、7.カプトンテープに代わり導電性Siテープによる接着等の工夫により、3kWの高パワー下でも測定が可能であることを示した。また、基板表面電荷蓄積量・イオン軌道の予測においては、電子密度・電子温度センサから測定されるプラズアポテンシャル、電子密度、電子温度の情報と、側壁導電性センサから測定される側壁導電率、電荷蓄積量センサで測定される表面電位(上部電極電位)および孔底電位(下部電極電位)からイオン軌道を求めるシステムを構築し、ツイスティング形状異常の予測に成功した。
北海道所在史料群の伝存状況からみる地域的特質に関する基礎的研究

北海道に所在する歴史史料は、地域の歴史に応じてその性格が規定される場合が少なくない。移住者のもたらした史料は、その移住元の属性を反映している。たとえば、士族移民の伝える史料は移住元には失われた武家文書としての価値がある。松前商人が移住先にもたらした史料群は、江戸時代の商業文書としての価値がある。開墾地で集積された文書は「殖民社会」の形成過程を示す価値がある。本研究プロジェクトでは、北海道に伝存したいくつかの未整理史料群につき、上述のような特質を意識しつつ、目録の作成を実施し、その特質を明らかにした。目録作成に際しては、院生・学生の参加を得て、史料整理手法に関する教育的効果を期した。本研究「北海道所在史料群の伝存状況からみる地域的特質に関する基礎的研究」の当該年度の実績は、昨年度に引き続き、北海道地方の地域社会の特質をティピカルに示すと考えられる史料群である北海道河西郡豊頃町二宮地区の君尹彦氏収集文書ならびに同利尻郡利尻富士町鬼脇地区の寺嶋菓子舗文書を対象とした史料調査団を組織しての史料調査の実施を軸になされた。調査にあたっては、現状記録方式を採用し、史料保存状況のスケッチ等による記録に基づき、現秩序に則した文書番号を付与し、中性紙封筒に封入・整理し、目録を作成した。また併せてディジタルカメラによる撮影を行い、大学における整理・分析の態勢を整えることができた。君尹彦氏収集文書は全体の8割の目録作成が完了し、内容の分析・検討に着手することができた。新たに見出された史料で目立ったのは、北海道の風土に根差した戦後初等教育史に関するおびただしい一次史料である。今年度は目録の完成と内容の分析を進め、報告書への掲載を期したい。寺嶋菓子舗文書は、文字史料の目録作成が全体の8割を超え、撮影も過半数を超えた。さらに当該年度は、研究協力者に物質文化研究のエキスパートである佐々木利和氏を迎え、アイヌ装束や漆器・陶磁器といった物質文化資料の調査(調書作成・撮影)を手がけることが叶った。さらに、文字史料目録と史料群の特質を学術雑誌に発表することもできた。新たに見出された礼文島の漁場史料を含め、総合的なイエ文書の性格を明らかにする環境が整いつつある。以上のように、昨年度に引き続き北海道所在の近世・近代史料群を、現状記録方式を用い、大学院生・学生の参加を得て具体的かつ本格的に調査がなされたことは、今後の北海道における歴史研究の水準を担保するうえでも、大きな意義があったものと考える。本年度は、研究計画に基づき、ふたつの史料調査を実施した。ひとつは十勝地方豊頃町二宮所在の「君尹彦氏文書」、いまひとつは利尻島利尻富士町鬼脇所在の「寺嶋菓子舗文書」がそれである。いずれも、前年度に引き続いての調査である。前者の「君尹彦氏文書」は、本研究プロジェクトの準備段階を含め、5次に亘った調査の最終年度とすることが叶い、10万点に及ぶ史料の調書を完成することができた。後者の「寺嶋菓子舗文書」は、本研究プロジェクト開始以来3回目の調査であり、史料群のうち文書616件の調書を作成することができたが、物質文化資料については一部それを完成することが叶わなかった。これら史料調査は、研究計画に基づき、昨年度に引き続き教育的効果を意識し、研究代表者・分担者の所属する大学の院生・学生の参加を得て実施された。本年度執行経費のうち旅費については、これら史料調査の実施に当たって要したものである。調査の実施と併せて、本年度はプロジェクトの最終年度であったため、その成果を公表する作業を実施した。調査の直接的な成果として、前者の「君尹彦氏文書」に関しては、本研究プロジェクトの経費を活用し、全体の約半数を掲載した目録を、解題・考察を付して出版した。後者の「寺嶋菓子舗文書」に関しては、本年度作成した文書の調書124件につき、その目録を解題を付して雑誌論文として公表した。解題作成に際しては、研究計画に即すかたちで、北海道所在史料の特質を、史料論的観点を踏まえた位置づけを試みた。今後は、本研究プロジェクトの成果を活かし、調査対象文書全点の目録公刊を果たし、併せてその史料学的位置づけを深めていくことを計画している。本研究「北海道所在史料群の伝存状況からみる地域的特質に関する基礎的研究」の当該年度の実績は、北海道地方の地域社会の特質をティピカルに示すと考えられる史料群である北海道河西郡豊頃町二宮地区の君尹彦氏収集文書ならびに同利尻郡利尻富士町鬼脇地区の寺島菓子舗文書を対象とした史料調査団を組織しての史料調査の実施を軸になされた。

前者は2011年8月29日31日に、後者は同年10月7日9日にそれぞれ実施された。調査にあたっては、現状記録方式を採用し、史料保存状況のスケッチ等による記録に基づき、現秩序に則した文書番号を付与し、中性紙封筒に封入・整理し、目録を作成した。また併せてディジタルカメラによる撮影を行い、大学における整理・分析の態勢を整えることができた。君尹彦氏収集文書の整理からは、10万点に及ぶその膨大なボリュームの史料群の約半数を整理することが叶い、(1)北海道史研究に関する史学史的価値、(2)札幌師範学校ならびに十勝地方の初等教育を中心とした教育史的価値、(3)近現代社会風俗史料としての価値、等の位置づけが叶う印象を得ている。今年度も継続して整理を実施したい。寺島菓子舗文書の整理からは、同文書群に含まれる近世史料のほぼ全点(約150点)の整理・撮影が終了した。近世松前における豪商の家政ならびに儀礼関係史料がそろっており、とくに香典帳の類からは従来知られるところの少なかった松前商人間の通婚関係などの社会的結合のあり方をリアルに知ることができ、今後の分析が期待される。今年度も、同文書群に含まれる近代史料の調査を継続していきたいと考える。以上のように、北海道所在の近世・近代史料群を、現状記録方式を用い、大学院生・学生の参加を得て具体的かつ本格的に調査がなされたことは、今後の北海道における歴史研究の水準を担保するうえでも、大きな意義があったものと考える。研究実績に記した、ふたつの史料群を対象とした調査団を組織しての史料調査を実施することが叶ったため。目録の電子入力作業も、逐次進めることができ、本年度完成の目途が立った。調査概報についても、寺嶋菓子舗文書に関し、学術雑誌に公表することができた。平成23年度の研究計画に記した、ふたつの史料群を対象とした調査団を組織しての史料調査を実施することが叶ったため。目録の電子入力作業も、逐次進めることができた。ただし、直接の調査概報については、目下投稿準備中で、本年度公表の予定である。平成25年度は、最終年度である。引き続き平成24年度と同規模の史料調査を年23回実施し、現状記録・目録作成・史料撮影をおこなう。その際、目録の完成を期した調査を意識する。調査の概報も、公表する。併せて、得られた現状記録ならびに史料画像を素材とし、史料の構造分析ならびに史料から見出された論点に即した研究を進める。そのうえで、調査史料の内容分析に着手し、目録とともに、研究報告書等のかたちで頒布できるような作業を実施する。平成24年度は、引き続き平成23年度と同規模の史料調査を年23回実施し、現状記録・目録作成・史料撮影をおこなう。最終年度の平成25年度は、目録の完成を期してまとめの史料調査を実施する。そのうえで、現状記録・目録に関しては、研究報告書等のかたちで頒布できるような作業を実施する。調査に関する費用ならびに史料分析に関する費用を旨としつつ、報告書の作成費用を意識し、計画的に予算を執行したい。藤女子大学に配分した直接経費の一部は、文書整理封筒の購入や配分先の整理用PCの整備等に充当したい。
デフェンシンの臨床応用

デフェンシンは3-4kD、3組のジスルフィド結合を持つ抗菌性のペプチドであり、一般細菌のほか、真菌やウイルスに対してもその活性を有する。哺乳類で発現しているデフェンシンは、αデフェンシンとβデフェンシンに大別され、ヒト皮膚においても、ヒトベータデフェンシン(HBD)-1HBD-4の4種のデフェンシンが発現している。これらの優れた作用よりデフェンシンの臨床応用、とりわけ多剤耐性菌に対する治療薬として単独、または多剤との併用による抗菌活性の発揮が期待されている。しかし、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌に対する研究報告はいくつか見られるものの、それに続いて近年大きな問題になりつつあるメタロβラクタマーゼ産生緑膿菌に対する抗菌活性の検討は、これまでごくわずかしかなされていない。また、いずれの病原体に対しても、多剤との併用時の効果をみた報告は無い。そこで我々は、乾癬患者の皮膚からHBD3のクローニングを行い、pET28a expressionsystemを用いてrecombinantHBD-3(rHBD3)を発現、HPLCにより精製を行った。我々のrHBD-3はメタロβラクタマーゼ産生緑膿菌に対し、臨床より分離された緑膿菌に対するのと同等の抗菌活性を示した。また、デフェンシンは単独のみならず、多剤との併用による抗菌作用も注目されている。その観点より、rHBD-3とレボフロキサシンの併用時の効果についても測定したが、レボフロキサシン単独投与時と比較して有意差は無かった。しかし、他系統の抗生物質との併用時の検討は未だなされておらず、今後さらなる検討を続けていく予定である。デフェンシンは3-4kD、3組のジスルフィド結合持つ、陽性荷電を有する抗菌性のペプチドであり、ジスルフィド結合の形成部位とシステイン残基間のアミノ酸配列により、αデフェンシンとβデフェンシンに大別される。現在ではHBD-1HBD-4の4種のβデフェンシンがヒト皮膚より産生されることが知られている。我々はデフェンシンの臨床応用を目指し、皮膚への外用時の経皮吸収、毒性、白癬菌やヒト乳頭腫ウィルスに対する活性についての研究を行うため、リコンビナントヒトβデフェンシン-3(rHBD-3)の生合成を行った。方法としては、rHBD-2遺伝子をクローニング後、pET28a expression systemを用いてHis-tagフュージョン蛋自を発現させた後、Ni-NTA columnを用いてcrude sampleを回収し、Faxtor XaにてHis-tagを切り離して、C18 columnを用いたRP-HPLCによりさちに精製した。これにより、His-tagなどを付していない、in vivoの状態に非常に近いリコンビナントペプチドが十分量得られており、来年度はこれを用いて、前記の研究を進めていく予定である。また、HBD-3はHBD-1,2と比して、グラム陽性球菌にも強力な抗菌活性を有しており、これはC末端にアルギニン残基を2ヶ多く有することと関連があるものと推測し、このアルギニン残基を消去した変異rHBD-3も生合成し、オリジナルのHBD-3との抗菌活性の差を検討していく予定である。
近代内蒙古におけるモンゴル民族の女子学校教育の発展に関する研究

平成28年度は、これまで収集した文献史料とインタビューの整理や分析を進め、従前からの研究目的と分析視点をより明確にし、研究全体を総括的にまとめる作業を進めてきた。193245年に、日本は占領下の満洲国と蒙疆地域において、モンゴル民族を対象として教育、宗教、産業、衛生、及び出版などの事業領域における文化振興政策を実施した。その中でモンゴル人女子に学校教育を施すことを通じてモンゴル人の「家庭生活の改善」と人口増加などが図られたことから、女子教育が重要視されていたことがわかる。なぜ日本はモンゴル人の家庭生活を改善すべきだと考えたのか、この時期の日本のモンゴル人女子に対する教育的働きかけがどのような性質であったのかを解明するために、時代を遡って、191020年代の内モンゴル社会を生きるモンゴル人女性やその「家庭」のあり方について日本人の記録を通じて考察した。その際に、当時の日本本土における家庭のあり方はどのようなものであったのかということを視野にいれながら、日本にとって当時のモンゴル人女性とはどのような存在であり、また女性が主体となるモンゴル人の「家庭」のあり方はいかなるものであったのかについて分析するとともに、それら日本人によって記されたモンゴル人女性と「家庭」のあり方をめぐる言説の中で、いったいモンゴル人家庭生活の何が「問題」とされていたのかについて検討した。191020年代を対象としたこの研究は申請書にあげた研究時期に当てはまらないものの、問題関心は本研究課題と通底しており、特に1932から45年にかけての日本の対モンゴル人女子教育方針の制定及び実施に至るまでの経緯を知るための必要不可欠な基礎的考察になるはずである。最終的な研究成果をまとめる際にその知見をも組み込むことで近代内モンゴルにおけるモンゴル人女子学校教育の発展過程がより明確に描き出されることが期待できる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、1932年から47年にかけて、満洲国統治下にあった興安南省省立興安女子国民高等学校(略して興安女高という)と蒙疆政権下の西スニト旗家政実践女子学校(略してスニト女学校という)を中心に取り上げ、当時の内モンゴルにおける男女共学の学校と女子部が設置されていた男子校にも触れつつ、それぞれの学校にどのような女子教育がなされていたのかを考察し、その教育の実態を明らかにすることを通して、内モンゴルにおける女子学校教育の特徴と歴史的意義及びどのような位置づけにあったのか、その発展過程を明らかにすることである。平成26年度に行った研究は大きくわけて2つである。第一に、前半期は日本の京都大学、大阪大学、国際日本文化研究センター(日文研)などの図書館から幅広い領域で研究課題実施に関わる文献資料の収集と先行研究の整理分析を行なった。また日本国内のみならず、後半期は、夏休みや冬休みの時間を利用して、二回にわたって中国とモンゴル国へ出張し、内モンゴルフフホトやウランバートルの図書館・古書店及び内モンゴル档案館などの文献所蔵施設をめぐり、異なる言語の史料を膨大に収集することができた。第二に、満洲国統治下における内モンゴル東部地域に創られたモンゴル民族の女子教育機関に関する情報を網羅的に収集した。例えば、当時満洲国で発行されたモンゴル語の新聞などから本研究の対象である興安女高の生徒たちの投稿した記事の内容を抜き出し、また彼女たちの書いた回想録などの関連する文献資料の収集と先行研究をまとめつつ、教育学、女性史学的な視点から分析を行った。そしてこれまでまとめてきた調査内容の一部の成果を、近代女性史研究分科会において口頭発表を行なった。なお、それに更なる修正を加えて学術雑誌へ投稿している。これらは研究目的の遂行にとって必要不可欠なものであり、そういう意味で、本研究は順調に進展していると考える。今年度においては、近代内モンゴルにおける女子教育の理念に影響を与えた可能性が考えられる、日本人のモンゴル人女性観を明らかにすることを目的に、1930-40年代の蒙疆地域に活動した財団法人善隣協会、興亜院蒙疆連絡部、西北研究所など日本の調査機関や日本人の行った調査記録から、日本人がモンゴル人女性をどのように評価していたのかを検討した。これらの記録では、女性がモンゴル人の日常生活を維持する上で重要な存在であったこと、またモンゴル人女性の保健衛生意識の乏しいことやラマ僧に左右されやすいこと、貞操観念の低いことが指摘されており、さらに、それらの問題を改善する具体的な手段として女子教育が提案されていたことを明らかにした。また、日本人の持つ女性観の影響がスニト女学校における教育内容や学校の管理方式にも及んでいたことが分かった。すなわち、スニト女学校の「正しく潔い蒙古民族の生みの母」を養成するという教育目標は、1930-40年代の内モンゴルにおける日本の要請とモンゴル復興運動を色濃く反映したものであったことが明らかになった。また、徳王が女子教育を重視した最大の目的は、モンゴル社会の政治と経済に直接奉仕する女性を養成することではなく、伝統的な遊牧生活を営むモンゴル民族の母、すなわち「包の母」を養成することを通じて、モンゴルの復興を担う後継者を育てることだったことが分かった。さらに、その開始から終焉まで日本の対内モンゴル文化政策と密接に関わっていたものの、徳王が持っていたモンゴルを復興するという政治的抱負の下で、「包の女学校」は、モンゴル民族の遊牧生活に適する教育を展開するようになったことが明らかになった。

これらの研究成果を、それぞれ日本女性学研究分科会や教育史学会において口頭発表を行い、そこで得られた知見をもとにさらなる修正を加えて学術雑誌へ投稿している。スニト女学校において、伝統的遊牧生活を営むための教育を受けた女子生徒たちが実際に「包の母」として生きていったのか、そして学校教育が彼女らの生活にとって何を意味するものであったかということについて考察し、より広い範囲で把握するために興安女高のような女子学校のみならず、厚和蒙古族中学校女子部と徳化蒙古中学校女子部など、男子校に設置された女子部との比較検討をも行なった。これは、内モンゴル近代史の中で、女子のモンゴル民族意識がどのように形成され変容したのか、またそれら女子生徒の民族意識が地域や学校によってどう異なるのかを、学校生活の記憶を通じて比較分析した新しい試みとなるため当初の計画以上に進展していると言える。平成28年度は、これまで収集した文献史料とインタビューの整理や分析を進め、従前からの研究目的と分析視点をより明確にし、研究全体を総括的にまとめる作業を進めてきた。193245年に、日本は占領下の満洲国と蒙疆地域において、モンゴル民族を対象として教育、宗教、産業、衛生、及び出版などの事業領域における文化振興政策を実施した。その中でモンゴル人女子に学校教育を施すことを通じてモンゴル人の「家庭生活の改善」と人口増加などが図られたことから、女子教育が重要視されていたことがわかる。なぜ日本はモンゴル人の家庭生活を改善すべきだと考えたのか、この時期の日本のモンゴル人女子に対する教育的働きかけがどのような性質であったのかを解明するために、時代を遡って、191020年代の内モンゴル社会を生きるモンゴル人女性やその「家庭」のあり方について日本人の記録を通じて考察した。その際に、当時の日本本土における家庭のあり方はどのようなものであったのかということを視野にいれながら、日本にとって当時のモンゴル人女性とはどのような存在であり、また女性が主体となるモンゴル人の「家庭」のあり方はいかなるものであったのかについて分析するとともに、それら日本人によって記されたモンゴル人女性と「家庭」のあり方をめぐる言説の中で、いったいモンゴル人家庭生活の何が「問題」とされていたのかについて検討した。191020年代を対象としたこの研究は申請書にあげた研究時期に当てはまらないものの、問題関心は本研究課題と通底しており、特に1932から45年にかけての日本の対モンゴル人女子教育方針の制定及び実施に至るまでの経緯を知るための必要不可欠な基礎的考察になるはずである。最終的な研究成果をまとめる際にその知見をも組み込むことで近代内モンゴルにおけるモンゴル人女子学校教育の発展過程がより明確に描き出されることが期待できる。平成26年度の研究計画に書いていた調査内容を実現することができた。具体的な内容は、次の通りである。1まず、2014年8月21日-9月21日、内モンゴルに1ヶ月滞在することによって、内モンゴル図書館、内モンゴル大学校図書館及び内モンゴル档案館などの施設から本研究課題に関わる地方誌、旗誌及び文献史料の収集を行った。同時に、錫林郭勒盟西スニト旗に行ってスニト女学校の卒業生と連絡をとり、インタビューを行った。これらによって今まで不明点の多かった女学校のありさまが明らかになった。
リアルタイムMIDIによるインターネットを利用した共同音楽創作教育システムの研究

本研究では、インターネットを介してリアルタイムにMIDI信号を交すことで、複数の学校で共同して楽曲の創作を行うことを支援する、教育システムを研究・構築を行う。本研究の目的は、インターネットを介してMIDI信号をリアルタイムに伝送する仕組を実現し、音楽教育で利用できるシステムを構築する上での技術的問題点を解決し、実際に学校の音楽の授業で利用できるシステムを構築することである。昨年度は研究の手始めとして、インターネットでMIDI信号を伝送するシステムの調査、およびシステムの全体設計を行った。今年度は、RTPを用いた伝送システムの実装に取り組んだ。RTPは、インターネット上でUDPを用いながら、リアルタイム性を確保する仕組を備えたプロトコルである。RTPはこれまで音声や映像を放送するシステムに用いられ、成果をあげている。しかしながら、音声や映像は、情報伝達の過程で、ある程度の情報の欠落を容認することが可能である。これに対してMIDIにおいては、情報の欠落は許されず、たとえばノートオンで楽器が音を出すが、ノートオフ信号が欠落すると、音が止まらないという問題が発生する。このため、現在はTCPを用いたシステムも同時に開発しているが、TCPの場合は複雑な処理に起因する重さや、接続断が発生するなどの問題点がある。これらのことから、現在2通りのシステムの評価を行っているなお、システムのアーキテクチャについては、1998年6月にドイツで行われた国際会議「ED-MEDIA/ED-TELECOM98」で発表し、多くの参加者と有意義な議論、および情報交換を行った。本研究では、インターネットを介してリアルタイムにMIDI信号を送ることで、複数の学校で共同して楽曲の創作を行うことを支援する教育システムの研究・構築を行う。本研究の目的は、インターネットを介してMIDI信号をリアルタイムで伝送する仕組を実現し、音楽教育で利用できる音楽共同創作システムを構築する上での技術的問題点を解決し、実際に学校の音楽の授業で利用できるシステムを構築することである。本年度の研究の手始めとして、インターネットでMIDI信号を伝送するシステムの調査および、システムの全体設計を行った。MIDI信号をインターネットで送受信するためには、コンピュータ上でsocketシステムコールを利用したプログラムを作成する必要がある。本年度は、Windows95パソコンにおいて、socketを利用したプログラムを試験的に作成し、データ通信技術を確立した。一方、インターネット上である程度エラーのないリアルタイム通信を行うためには、RTPの利用が現実的である。Windows95上でRTPを利用するモジュールを入手して、現在プログラムの作成を行っている。研究において構築するシステムの全体設計については、1998年6月にドイツで行われる国際会議「ED-MEDIA」において、発表する予定である。一方、教育現場でシステムを利用するためには、使い易いインターフェイスを構築することが必要である。これについては、今後の課題である。
ロシアにおける放射性核種の地下水の挙動解析と拡散予測シミュレーションモデルの構築

南ウラル地方の核施設での中間レベル放射性液体廃棄物の湖への投棄が引き起こした地下水汚染は、50年に亘ってその実情が明らかにされてきた。しかし微生物の関与は未解明であるなど、なお学ぶべき極めて貴重な対象である。汚染地下水中には多数の原核生物が存在し、脱窒細菌も含まれることがDNA解析や直接培養法で明らかになった。脱窒反応が進行すると環境は還元化し、ある種の核種の粒子吸着を促進する可能性がある。現場の原核生物による核種吸着能や、ナノ粒子による吸着機構の詳細も明らかにされた。我が国で開発されたGETFLOWSによるシュミレーションモデルで汚染物質の20年後の拡散についての予測を試みた。本研究は、地下水中に放出された放射性核種がどのような拡散挙動をとるのかに関して、放射性物質に汚染され40年にわたりその観測が続けられているロシア・マヤーク地方を対象に、水中に多量に存在するナノ粒子や微生物粒子が果たす役割を考慮したシミュレーションモデルを構築することを目的としている。26年度は、9月に研究代表者(加藤)と、GETFLOWS(GEneral purpose Terrestrial fluid-FLOW Simulator)モデルの開発者で連携研究者の登坂教授がモスクワに赴き、ロシア側の研究協力者でアカデミシャンであるKamylkovモスクワ大学教授とNazinaロシア科学アカデミー主席科学者に加えて、ロシアにおける放射線核種の環境中への拡散に関する指導的研究者であるMyasedov教授に本研究の趣旨とGETFLOWSモデルが福島でどのように使われ始めているかを説明し、本研究で対象とするロシア・マヤーク地方の地質学、水文科学に関するデータ収集への協力を要請した。シミュレーションに組み込む地下水中の微生物とナノ粒子の放射性核種の挙動に与える影響に関する研究では、1放射性核種の溶存化を左右する酸化還元ポテンシャルに影響する脱窒活性について、脱窒活性の予測に直接つながる脱窒機能遺伝子nirSを標的とした検出法(Gene-FISH法)の開発に取り組んだ。2カラチャイ湖近くの地下水中に優占する細菌の一つであるP. fluorescensを用いて、活性下条件における希土類元素のナノ粒子形成の可能性を調べ、条件によって溶液中の希土類を元素のナノ粒子化することを明らかにした。3希土類をアクチノイド(放射性物質)のアナログとした研究では、広域X線吸収微細構造(EXAFS)法により微生物粒子のリン酸基が吸着部位として重要であることが示され、これをもとにしたアクチノイドの回収手法の開発へと研究が広がっている。本研究は、放射性物質に汚染され40年にわたりその観測が続けられているロシア・シベリア地方のMayakを対象に、地下水中の放射性核種の挙動を、【1】微生物の関与として、1脱窒活性の推定. 2優占細菌による放射性元素の吸着現象の解明.3希土類元素(REE)をアクチノイド類のアナログとした細菌粒子の関与の推定.【2】ナノ粒子ー放射性核種作用系を原子レベルでの解析.の観点から明らかにし、これらを組み込んだ【3】GETFLOWSによる地層中での放射性核種の拡散に関するシミュレーションモデルの構築することを目的とする。しかしながら、シミュレーションモデルの構築に必要な地形並びに地質環境に関する基礎データの収集が思うに任せない。このため加藤が平成27年5月にロシアを訪問し、St. Petersburgで開かれた国際研究集会『Modern problems of genetics, radiobiology, radioecology and evolution』で【1】1に関するMayakで得られた成果を発表した後、モスクワを訪問してKamylkovモスクワ連邦大学教授に情報収集を依頼し、またNazinaロシア科学アカデミー主席研究者と論文作成に向けた検討を行った。8月には、微生物情報を組み込んだモデル化の準備として進めている富士山地下圏での研究成果をプラハで開かれたGoldschmidt地球化学国際会議で発表した。なお研究成果については論文化が進んでいる(Sugiyama et al. Biogeosciences, Discussion Paper, 2016,加藤が責任著者)。また【1】1については、現場サンプルの比較的簡易な処理による試料を対象とした高精度な遺伝子による脱窒活性細菌の検出手法GeneFISH法の改良を進めた(成果は日本微生物生態学会発表)。3については、成果の論文化が進み(Takahashi et al. Geochemical Journal, 2015)、同手法の有効性が確立した。【2】については、セシウムの挙動について連携研究者の宇都宮らが福島での研究成果をまとめた(Yamanaka et al. 2016)。一方、シミュレーションモデルの構築に必要な現場ロシア・シベリア地方のMayakの地形並びに地質に関する質の高い情報の入手が容易ではないことと、現場で多数掘削され情報が存在するはずの水文科学的な情報(特に、地下水位の情報となる掘削井の水頭Water headについて)公表してもらうことができずやや困難な状況にある。このことを加味すると、研究全体の進捗は<おおむね順調>と言うことになる。

【1】では、脱窒活性細菌の高精度な遺伝子による検出手法GeneFISH法の改良をさらに進め(成果はJSME、ASMEにて発表)、アクチノイド類の微生物吸着について研究を進め成果を公表した(Ohumi et al. 2017)。【2】では、福島でのセシウムの挙動について連携研究者の宇都宮らが研究成果をまとめた(Furuki et al. 2017)。【3】について、これまでシミュレーションモデルの構築に必要な地形並びに地質環境に関する基礎データの収集が思うに任せなかったが、昨年度関係各所への働きかけにより本年度必要なデータのいくつかは入手できた。新たに入手したロシアMayak地方の地形、地質、気象情報を導入したGETFLOWSによる地下水中のストロンチウムを対象とした放射性核種流動モデル化を進めた。また、微生物情報を組み込んだモデル化の準備として進めている富士山地下圏での研究成果を国際学会(EUG、SIL)にて発表した。また、本基盤研究において得られた成果、ならびに研究対象としたMayak地方における地下水の放射能汚染に関して2007年ロシア語にてまとめられた重要な文献内容の紹介、私たちの研究成果との比較研究、さらに関連する福島における最近の研究調査成果やチェルノブイリでの成果を合わせてSpringer-Nature社との3分冊による成果出版契約が成立した。本研究は、「地下水中に放出された放射性核種がどのような拡散挙動をとるのか」、40年余にわたり観測が続けられたロシア・マヤーク地方を対象に、【1】水中に多量に存在するナノ粒子や微生物粒子が果たす役割を明らかにし、【2】その機能をシミュレーションモデルに組み込むことを目的とした.各課題について;【1】1現場環境での脱窒活性の推定.成果は、Possible microbial function in groundwater, K. Kato et al.として出版予定書籍Behavior of Radionuclides in the Environment I Mayak, Springer-Nature (契約番号Nr.59819)に収録する.2優占細菌による放射性元素の吸着現象の解明.成果は、雑誌論文2として発表.また平成28年度の成果として雑誌論文Furuki et al. Scientific Reports, 7:42731(2017)等を発表.3希土類元素(REE)をアクチノイド類のアナログとした細菌粒子の関与の推定.成果は平成27年度活動報告にある通りすでにTakahashi etal. Geochemical J. 49:653-674(2015)として発表. 4ナノ粒子ー放射性核種作用系を原子レベルでの解析.成果は雑誌論文3や4、5として発表済み.【2】GETFLOWSによる地層中での放射性核種の拡散に関するシミュレーションモデルの構築.
皮膚悪性腫瘍におけるセンチネルリンパ節検索パターンの解析

64例の悪性黒色腫、21例の有棘細胞癌、8例の浸潤性Paget病、1例のエクリン汗孔癌、2例のアポクリン腺癌、1例のメルケル細胞癌を検討した。有棘細胞癌と浸潤性Paget病では、PETを用いて、リンパ節転移の予測できる可能性が示された。悪性黒色腫とエクリン汗孔癌はセンチネルリンパ節内の転移巣が微小であっても、すでに後継リンパ節への転移を認めた。有棘細胞癌では、センチネルリンパ節内の転移巣が大きくなって初めて後継リンパ節への転移を認めた。リンパシンチグラフィーを用いて、リンパ流速度によるリンパ節転移予測法を開発した。さらに、皮膚悪性腫瘍と上臀リンパ節の関係を明らかにした。悪性黒色腫をはじめとして、転移性皮膚悪性腫瘍である、有棘細胞癌、エクリン汗孔癌、アポクリン腺癌、メルケル細胞癌、パジェット病に対して、センチネルリンパ節検索を行った。術前評価として、全例に、(造影)CT検査、FDG-PET、フチン酸テクネシウムを用いたリンパシンチグラフィーを施行した。症例によっては、(造影)MRI検査および超音波検査を追加した。手術中は、ガンマプローブおよびインドシアニングリーン蛍光色素法によるセンチネルリンパ節同定を行った。術前の画像評価と術中所見を比較して、術前の画像評価法によるセンチネルリンパ節の同定率の差についても検討している。術後、リンパ節の病理組織学的所見が明らかになった時点で、腫瘍(原発巣)の組織学的所見(腫瘍の厚さ・分化度・細胞分裂の頻度・脈管浸潤の有無)と、センチネルリンパ節への転移の有無や術前の組織学的所見との関係について検討している。センチネルリンパ節に転移を認めた場合、センチネルリンパ節内での腫瘍細胞の局在が後継リンパ節への転移を推測する重要な資料となることがわかってきた。加えて、皮膚悪性腫瘍が転移するリンパ節として知られていなかった骨盤部の新たなリンパ節の知見が得られ、論文として発表した(後述)。今後とも、症例が増えるにつれて、このような新たなリンパ節に関する知見が得られることが予想される。腫瘍(原発巣)からセンチネルリンパ節への到達に要する時間とその距離からリンパ流速度を測定する新たな方法を論文として発表した(J Dermatol.in press)。今後、その速度がもつ臨床的意義を見出せる可能性が出てきた。症例の多い悪性黒色腫の治療法(再建法)に関しても論文発表した(後述)。今後、さらに症例を蓄積していく。加えて、皮膚悪性腫瘍が転移するリンパ節として知られていなかった骨盤部の新たなリンパ節の知見が得られた。学会発表を行い、現在、論文として投稿中である。今後とも、このような新たなリンパ節に関する知見が得られることが予想される。術前の画像評価と術中所見を比較して、術前の画像評価法によるセンチネルリンパ節の同定率の差についても検討した。

術後、リンパ節の病理組織学的所見が明らかになった時点で、腫瘍(原発巣)の組織学的所見(腫瘍の厚さ・分化度・細胞分裂の頻度・脈管浸潤の有無)と、センチネルリンパ節への転移の有無や術前の組織学的所見との関係について検討した。センチネルリンパ節に転移を認めた場合、センチネルリンパ節内での腫瘍細胞の局在が後継リンパ節への転移を推測する重要な資料となることがわかった。リンパシンチグラフィーのダイナミック画像でのセンチネルリンパ節周囲領域の放射性同位元素量を表すtime-activity curveを作成して、放射性同位元素量がプラトーに達する時間を求めた。その時間を腫瘍(原発巣)からセンチネルリンパ節への到達に要する時間と定義した。その時間で、腫瘍(原発巣)からセンチネルリンパ節との距離を除した値をリンパ流速度とする新たなリンパ流速度の測定方法を論文として報告した(後述)。リンパ流速度は、リンパ節転移陽性症例ではリンパ節転移陰性症例に対して、有意に速かった。その速度に基づいて、センチネルリンパ節生検を施行せずとも、リンパシンチグラフィーの段階で、リンパ節転移の有無の予測できるという臨床的意義を見出せる可能性が出てきた。皮膚悪性腫瘍再建外科腫瘍(原発巣)の状態、すなわち、腫瘍の組織学的所見(腫瘍の厚さ・分化度・細胞分裂の頻度・脈管浸潤の有無)と、センチネルリンパ節への転移の有無に密接な関係がみられている。センチネルリンパ節に転移を認めた場合、センチネルリンパ節内での腫瘍細胞の局在が後継リンパ節への転移を推測する重要な資料となることがわかってきた。また、現在まで、皮膚悪性腫瘍が転移することが報告されていなかった新たなリンパ節の所在を明らかにでき、論文発表を行った。加えて、腫瘍(原発巣)からセンチネルリンパ節へ到達するリンパ流に着目して、新たなリンパ流速度の測定法を考案して、論文発表した(J Dermatol. in press)。今後、リンパ流速度がもつ臨床的意義を見出せる可能性が出てきた。腫瘍(原発巣)の状態、すなわち、腫瘍の組織学的所見(腫瘍の厚さ・分化度・細胞分裂の頻度・脈管浸潤の有無)と、センチネルリンパ節への転移の有無に密接な関係がみられている。また、現在まで、皮膚悪性腫瘍が転移することが報告されていなかった新たなリンパ節の所在を明らかにできた。加えて、腫瘍(原発巣)からセンチネルリンパ節へ到達するリンパ流に着目して、その速度がもつ臨床的意義を見い出せる可能性が出てきた。症例を蓄積する。その中で、腫瘍の状態(腫瘍の組織型・腫瘍の厚さ・分化度・細胞分裂の頻度・脈管浸潤の有無)別にデータを分類してまとめていく。各検査(CT検査、FDG-PET、リンパシンチグラフィー、MRI検査、超音波検査)によるセンチネルリンパ節検出率を解析する。センチネルリンパ節内での腫瘍細胞の局在が後継リンパ節への転移の関係についても検討する。症例を蓄積する。研究課題に関して英文論文投稿中であり、英文校正費用および論文掲載費用のために残していた。昨年から投稿を行っていたが、時間がかかり、2014年3月にacceptされたため、今から請求がきて支払う予定である。英文論文の掲載費用等に使用する。悪性黒色腫以外の転移性皮膚悪性腫瘍のリンパシンチグラフィーは保健医療の適応外であるので、その検査費用に用いる。
九州を中心とした日本産ヤチグモ類の分子系統学的手法による分類の再構築

九州地方を中心としたヤチグモ類5属27種について、ミトコンドリアDNAのCOIと核DNAの28SrRNA領域の塩基配列を用いて分子系統解析をおこなった。系統解析のためサンプルの一部に東北、中部、近畿、四国産の個体を加えた。このうちCOIは多くの個体で配列を読むことができたが、28SについてはDNAの増幅はできたもののシーケンスの結果が芳しくなく、信頼しうるデータはCOIに比べ少なかった。そのため解析についてはCOIで得られた480bpの塩基配列情報をもとに最尤法、ベイズ法によって系統樹を作成した。まず、さまざまな形態形質を持つ種を包含する日本産Coelotes属について、すでに配列が判明しているヨーロッパ産のC. atropos (属模式種), C. terrestrisと比較し、系統的な整合性について検討した結果、今回解析した日本産の全てのグループでヨーロッパ産のグループとは異なるクレードを形成した。また九州、四国で多様な地理変異を生じるサイゴクヤチグモ種群の3種について、既存の形態形質による分類を塩基配列情報から再検討した。その結果、別種として記載されたトウワヤチグモとトサノヤチグモ(いずれも雌のみで記載)は同種の個体変異であることが示唆されたため、前者を後者の新参シノニムとして記載準備中である。同時に四国から得られた正体不明の雄がこれらの雄であることも判明した。さらに九州において多様な変異を生じるサイゴクヤチグモはこれまで通り同種として扱うのが妥当であることが分かった。その一方で本研究では、形態形質をもとに同じ系統に分類されていたCoelotes属の各種群に加え、Tegecoelotes属3種、Iwogumoa属3種も解析に加えたが、これらは分子系統的にも同様のグループを形成し、既存の分類が正しいことが裏付けられた。以上のように、DNAの塩基配列をもとにした分子系統解析は、ヤチグモ類において古典的な形態形質での系統分類を補完、修正する上で非常に有効であることが分かった。
ニューラルネットワークを用いた傾斜機能材料の超高温熱破壊に関する研究

一般に複合材料は微視的に複雑な材料構成を持っており、異材間の界面には応力の特異性が発生する。このため、強化材または介在物とマトリックスとの間に界面剥離や、塑性化、亀裂、損傷などが発生する。また、介在固体の体積分率が大きくなれば介在物間の応力干渉が起き、現象は一層複雑となる。本研究では、このような複合体を素材とする構造体の設計・解析に必要となる材料構成則を立てる事を目的とし、その手段として三つの方法即ち、理論構成モデル、計算力学的アプローチとしての均質化法、そして特に中心課題とするメゾメカニックスとニューラルネットワークを用いて開発を行った。(1)任意の粒子形状の介在物に対する複合材料の非線形構成則を可能とするために、ニューラルネットによる本方法を開発した。任意の温度と体積分率をもつ粒子分散領域の応力-歪み挙動を有限要素解析により求め、教師データとする。これらをニューラルネットにより汎化し、熱弾塑性構成則に用いる方法である。本方法は複雑な挙動を短い計算時間で処理できる点において優れている。本方法を、セラミックとチタニウム合金を組成材料とする傾斜機能材料の熱衝撃破壊問題に適用し、合金相が熱塑性を呈し、セラミックス相が粘塑性挙動をする動的亀裂進展時の亀裂強度の解析を実施した。骨格構造をもつ中間領域層にはファジィを用いて平均化した。また本方法、受鋼容器の不定型耐火材の反応膨張の予測問題にも適用した。(2)粒子分散周期パターンをもつ複合材料の構成則テンソルを均質化法により求めた。マトリックスに塑性が起きる場合と、損傷が起きる場合についてテンソル化を試み、粒子分散複合材料の構成則を求めた。本方法の長所は巨視的な材料挙動と同時に微視的な材料挙動、応力状態をも解析できる点にある。しかし、連続的な傾斜材にはいまだ適用できない事と、非線形問題には多大な計算時間を要することが実際的な適用を困難にしている。(3)上の二つの方法を開発したのは、複雑な材料構成をもつ傾斜機能材料に対する理論的な構成モデルの構築が難しいためである。しかしながら本研究では、楕円体介在粒子に等価介在物を考えた理論モデルの開発を試み、まず任意の体積分率に対する弾性粒子分散材料の構成則の開発に成功した。このモデルは広く利用されているMori-Tanakaの混合則を遙かに凌ぐ精度を持っていることが確認できた。Mori-Tanakaの混合則の適用範囲はかなり狭い両材料組成の剛性比と体積分率に制限されるが、本モデルは事実上全域に亙って適用可能な精度を持つことを確かめた。また、確率理論を用いて塑性にまで拡張したモデルをも開発した十分信頼できる精度を得ている。本方法を傾斜機能材料のみならず、相変態材料にも適用し、形状記憶合金や塑性誘起相変態現象問題への適用効果を示した。

また、確率理論を用いて塑性にまで拡張したモデルをも開発した十分信頼できる精度を得ている。本方法を傾斜機能材料のみならず、相変態材料にも適用し、形状記憶合金や塑性誘起相変態現象問題への適用効果を示した。本年度には、傾斜機能材料の構成相内での塑性化が構造内部に生じる応力に与える影響、すなわち応力緩和の解析に関する課題について解析し、特に亀裂がある場合の破壊強度への塑性化の効果に焦点を当てて計算力学法の開発と解析を示した。有限要素法を用いた解析では傾斜機能材料のマクロな弾塑性構成則が必要となるが、これを球状粒子分散モデルを等価介在物法を用いて理論的に導出を試みた。このようなモデルに対しては実験による検証が必要であるが、実験データがないため本研究ではマイクロメカニックス・モデルを用いて理論との比較を行った。それによれば、介在相の体積分率が高い場合には介在物粒子間の干渉効果のため、それを考慮していない理論モデルとマイクロメカニックス・モデルとの間にかなりの差を生じ、今一つ理論構成則の信頼性に欠ける。そのため、マイクロメカニックス解析結果から、温度と体積分率空間において応力-歪特性を補間するニューラルネットワーク・アルゴリズムを構築し、傾斜機能材料の弾塑性熱衝撃破壊の解析に用いた。本方法は任意の自由度を持つことが出来るニューラルネットワークの優れた汎化能力をパラメタの多い非線形材料の構成則の決定に効果的に利用したもので、十分な精度と信頼性がある。現時点では理論構成則がなく、解くことが出来ない非均質性の高いこの種の問題の非線形解析を許す計算力学解析法として、今後ますますその発展が期待される。一般に複合材料は微視的に複雑な材料構成を持っており、異材間の界面には応力の特異性が発生する。このため、強化材または介在物とマトリックスとの間に界面剥離や、塑性化、亀裂、損傷などが発生する。また、介在固体の体積分率が大きくなれば介在物間の応力干渉が起き、現象は一層複雑となる。本研究では、このような複合体を素材とする構造体の設計・解析に必要となる材料構成則を立てる事を目的とし、その手段として三つの方法即ち、理論構成モデル、計算力学的アプローチとしての均質化法、そして特に中心課題とするメゾメカニックスとニューラルネットワークを用いて開発を行った。(1)任意の粒子形状の介在物に対する複合材料の非線形構成則を可能とするために、ニューラルネットによる本方法を開発した。任意の温度と体積分率をもつ粒子分散領域の応力・歪み挙動を有限要素解析により求め、教師データとする。これらをニューラルネットにより汎化し、熱弾塑性構成則に用いる方法である。本方法は複雑な複雑な挙動を短い計算時間で処理できる点において優れている。本方法を、セラミックとチタニウム合金を組成材料とする傾斜機能材料の熱衝撃破壊問題に適用し、合金相が熱塑性を呈し、セラミックス相が粘塑性挙動をする動的亀裂進展時の亀裂強度の解析を実施した。骨格構造をもつ中間領域槽にはファジィを用いて平均化した。また本方法、受鋼容器の不定形耐火材の反応膨張の予測問題にも適用した。(2)粒子分散周期パターンをもつ複合材料の構成則テンソルを均質化法により求めた。マトリックスに塑性が起きる場合と、損傷が起きる場合についてテンソル化を試み、粒子分散複合材料の構成則を求めた。
亜臨界水とハニカム型構造体触媒による非食料セルロースの連続式加水分解反応場の創製

新規なセルロース加水分解反応場の構築を目的として,ゾルーゲル法とディップ法の組み合わせにより活性炭担持のAC-SO3H系構造体触媒をプレート基材上に構築した。NH3-TPD測定から、この触媒上には強い酸点の形成が確認された。得られた構造体触媒は、亜臨界水の環境下でセルロースの加水分解に対して高い分解特性を示した。また,脱硫黄成分を目的としたMnO2触媒も調製した。このMnO2触媒層の結晶性は、前処理条件の違いによって大きく影響を受けた。そして、酸化処理した触媒は、還元処理した触媒よりもメタノールの分解反応に高い活性を示すことが明らかとなった。目的の連続加水分解反応場の創製の可能性が示唆された。本研究は,亜臨界水の高い加水分解力をメタルハニカム型構造体触媒で制御・調整することで,非食料系セルロースをグルコースなどの糖アルコール類に高速で連続的に,かつ高効率に変換する加水分解反応場の創製を目的としている。平成24年度は,年度の前半で亜臨界水による触媒反応場の物質変換特性が評価できる反応装置の製作を行ない,高温高圧系の反応操作パラメータが制御可能な反応装置を立ち上げた。そして,昨年度の検討において加水分解用として候補にあげたハニカム型Ru/Al2O3系構造体の調製条件のブラシュアップとその物性特性評価を行なった。さらに,他の触媒候補としてカーボン担持スルホン酸系触媒を取り上げ,この触媒創製とその物性測定,ならびにセルロースの加水分解特性について評価した。物性測定の結果と亜臨界水条件下における触媒安定性などの点から,目的とする亜臨界環境下の加水分解用としてはカーボン担持スルホン酸系触媒が好ましいものと判断し,この触媒の触媒物性の精査と基本分解特性の評価,および触媒の構造体化などを行なった。以下に今年度の結果をまとめる。1.カーボン種としてActive Carbon(AC)を選定し,硫酸成分を蒸発乾固法によって担持したところ,所定量の硫黄(S)分を保持したACーSO3H系触媒が調製できた。このことは触媒層のXPS測定とEDX測定から明らかにした。2.試薬セルロースの加水分解反応特性について,反応温度:423453K,圧力:15MPaで実施したところ,調製したACーSO3H系触媒はセルロース分解活性を示し,グルコースの生成が確認された。3.上記のACーSO3H系触媒は粒状形であるため,フィン型構造体触媒形に触媒成分をディップ法で付着し,構造体触媒が調製できた。しかし,得られた触媒の分解特性はまだ目標数値には達しなかった。調製法の検討が必要であることがわかった。本研究は,亜臨界水がもつ高い加水分解力とメタルハニカム型構造体触媒の化学反応の制御性を組み合わせることで,非食料系セルロースをグルコースなどの糖アルコール類に効率的に変換する加水分解反応場を創製することを目的としている。昨年度までにおいて、緻密な制御を可能とする亜臨界水発生装置を完成し、またその臨界水中における調製触媒資料の加水分解特性を評価する実験手順を確立している。そこで、平成25年度は,加水分解用の構造体触媒の創製について重点的に取り組むこととした。具体的には、セルロース加水分解の触媒成分として酸化マンガン(MnO2)を選定し、その構造体型MnO2触媒の調製を検討するとともに、その化学反応特性を評価することである。構造体化のベース基材としてはステンレス板とアルミニウム板の両方について検討した。また、基材上への触媒成分の付着法としては汎用性の高いゾルーゲル法を基本とし、ゾル溶液の粘性と触媒成分の付着強度に留意した。1.アルミニウムトリイソプロポキシドとホルムアルデヒド、硝酸、そして硝酸マンガンからなるゾル溶液をゲル化することで、基材上に付着強度のあるMnO2成分の創製が可能であった。2.アルカリ処理と酸処理を施すことでAl基材は凹凸性の高い表面形状を有し、ゾルーゲル法でMnO2触媒成分を創製することでアンカリング効果により亜臨界水中でも触媒成分の脱落がほとんどなかった。一方、ステンレス基材の場合は同様の触媒成分付着処理でも脱落が見られた。3.創製した構造体型MnO2触媒を用い、亜臨界水中におけるメタノール成分の燃焼分解を行なったところ、反応前に酸化処理した場合に高い活性を示した。セルロースの加水分解に適用可能な触媒が創製されたと考えられる。本研究は,亜臨界水の高い加水分解力をメタルハニカム型構造体触媒で制御・調整することで,非食料セルロースをグルコースなどの糖アルコール類に高速で連続的に,かつ高効率に変換する加水分解反応場の創製を目的としている。