hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高濃度炭酸水浸漬による深部血流の改善と理学療法への応用可能性

運動負荷として、疲労し易いとされる握力の筋(主動作筋:浅指屈筋、深指屈筋)に対し、断続的握力測定を行い握力の低下から筋疲労の進行を観察し、休息時間中に前腕を浴槽に浸し、握力の変化に与える影響を評価するプロトコルを確立した。運動習慣のない被験者による予備的実験では、最大努力による握力発揮を仮定したが、握力最大値が断続測定の初回でなく数回目以降に出現するなど、「最大努力」が担保できたか疑わしい事例が多かった。そのためデーターのバラツキが大きく有意差が検出できなかったと考えた。本年度は、習慣的に運動を続けている運動部員を被験者とすることで、毎回の握力測定において「最大努力」が発揮されると期待した。結果の概要は実績欄に記載したとおりであるが、統計学的処理解析に十分と思われた被験者数にもかかわらず、有意性を主張できる結果が得られなかった部分が残った。その理由の一つは、運動鍛錬者といえども、毎回の計測で最大筋力を発揮できるとは限らないことである。さらに、筋疲労判断のために最大筋力の減少から判断する方法では、研究に使用した一般的な握力計測器は瞬間的な筋力の最大値を維持・表示するものであるため、データーのバラツキが大きくなりがちであることがわかった。この点については今後の実験方法に改善の余地を残す。また、左右両手の同時計測では、非利き手側でより大きな握力が発揮されるとの予備実験結果が得られていた。本実験では両手での握力発揮を恒常的に行う運動部所属の被験者ではそのような結果が得られなかった。左右の握力発揮に意識を分散することがバラツキに影響しているとも考えられ、今後の検討課題である。成果は第8回アジア・オセアニア生理学会(11月22-25日、バンコク)等で報告された。本研究は、高濃度二酸化炭素(1000ppm以上)を含む温水(人工炭酸泉)の理学療法への応用をめざす研究の一環として行われた。過去の実験結果が示唆した運動中の筋疲労進行や、運動後の筋疲労回復に対する人工炭酸泉への局所浸漬の効果検証が目的であった。過年度実験では最大努力での握力測定で筋疲労を誘導したが毎回最大努力を発揮した証拠が得られなかった。そこで実験プロトコルを変更し、定めた基準値に握力を維持できる時間を指標とし、断続的な握力維持運動に対する途中休息時の人工炭酸泉前腕浴の効果を検証した。健常成人被験者の利き腕前腕浅指屈筋上で近赤外線分光法による筋血流を、レーザードップラー法による皮膚組織血流を記録しつつ、握力トランスデューサー出力をリアルタイムモニター上で確認し、握力最大値の35%を基準値として維持した。握力維持時間が3秒未満になると10秒間休息、その後続けて基準値維持を繰り返し、握力維持時間が5秒未満になると1セットの終了とし、10分間休憩。休憩中、被験者は前腕を水道水または人工炭酸泉で満たされた腕浴槽内に置いた(水温3233°C、室温24°C)。被験者は同じ浴水を用いた同様な操作を全3セット行い、1週間以上の間隔で浴水の種類を変えて同様な実験を行った。各セット初回の維持時間には腕浴の効果が確認できなかった。各セットの維持時間減少過程には、水道水と比べ人工炭酸泉浴後の方が長い傾向にあったが、有意差は検出できなかった。腕浴中の皮膚組織血流、筋血流は、いずれも人工炭酸泉浴時に有意に増加していた(水道水浴では有意差なし)。過年度の結果も総合すると、運動後の人工炭酸泉浸漬による筋疲労回復効果は、最大筋力、筋力維持時間を指標とした筋パフォーマンスの観点からは効果が確認できない。疲労進行の抑制効果は傾向の域を出ないが、筋血流が増加を示したことから、実験条件の検討が今後の課題である。高濃度の二酸化炭素を含むぬるま湯(人工炭酸泉、3235°C)を筋機能の維持・改善に利用する可能性を検討した研究である。断続的な運動(例えば、野球の試合中の投手のような)の途中で、高濃度の二酸化炭素を含む水(人工炭酸泉)に、運動に使われている体部位を10分程度浸すと、同水温の真水に浸した場合と比べ、その後の運動に伴う筋疲労の進行が抑えられる傾向が有った。
正常機能を有する外耳道皮膚の再生:温度応答性培養皿を用いた人工外耳道皮膚の作製

外耳道の皮膚は特別な皮膚で、一度骨面が露出すると外耳道の皮膚が再生するには時間がかかり、他部位の皮膚を移植するも、本来の外耳道皮膚としての機能は損なわれていることが多い。これらの問題点を解決するために、特殊な細胞培養皿を用いて外耳道表皮細胞シートを作製した。今後この細胞シートを用いることにより、正常な外耳道皮膚機能を損なうことなく外耳道の再生を行うことが期待できる。耳は3つのparts,外耳・中耳・内耳にわけられ、外耳道は,外耳道孔(いわゆる耳の入り口)から鼓膜までの曲がった管状の通路で、全長は成人では入口より約3.5cmあり、外側1/3の軟骨部と,内側2/3の骨部(深部)からなる。外耳道の皮膚は常に新陳代謝を繰り返しており、自浄作用によってごみや耳垢を奥の方から、ベルトコンベアー式に外耳道の入り口へと排出されるように出来ている。外耳炎や外耳道湿疹の存在、体質的な軟性耳垢の場合や、高齢者で外耳道皮膚の新陳代謝に問題がある場合、あるいは外耳道皮膚が欠損した場合には、その自浄機能が障害され、耳垢が蓄積しやすくなる。このように外耳の皮膚は、その生理的機能からも他の皮膚とは異なった性質を有する特殊な皮膚と言える。臨床の場において外耳道皮膚が必要となる疾患には、先天性外耳道閉鎖症、後天性外耳道閉鎖症(外耳道深部繊維性閉鎖症)、外耳道真珠腫、鼓室形成術後の浅在化鼓膜などがある。また耳科手術の際、外耳道の皮膚が欠損し、皮膚移植が必要になる場面には少なからず遭遇する。一度骨面が露出すると外耳道の皮膚が再生するには時間がかかり、他部位の皮膚を移植するも、本来の外耳道皮膚としての機能は損なわれていることが多い。これらの問題点を解決するために、特殊な細胞培養皿を用いて外耳道皮膚細胞シートを作製し、この細胞シートを移植することにより、正常な外耳道皮膚機能を損なうことなく外耳道の再生を試みるのが今回の研究目的である。まずマウスの外耳道皮膚を剥離し培養が可能か予備実験を行ったが、採取可能な皮膚の面積が小さく、培養困難であった。実験動物をマウスよりラットに実験を進める予定である。また外耳道皮膚を採取したマウスを外耳道皮膚欠損モデルとし耳内の評価を試みたが、欠損面積を揃えることが困難であるため実験動物を変更する予定である。耳は3つのparts,外耳・中耳・内耳にわけられ、外側1/3の軟骨部と,内側2/3の骨部(深部)からなる。外耳道の皮膚は常に新陳代謝を繰り返しており、自浄作用によってごみや耳垢を奥の方から、ベルトコンベアー式に外耳道の入り口へと排出されるように出来ており、その生理的機能からも他の皮膚とは異なった性質を有する特殊な皮膚と言える。また耳科手術の際、外耳道の皮膚が欠損する場面には少なからず遭遇する。これらの問題点を解決するために、特殊な細胞培養皿を用いて外耳道皮膚細胞シートを作製し、この細胞シートにより、正常な外耳道皮膚機能を損なうことなく外耳道の再生を試みるのが今回の研究目的である。まずラットの骨部、軟骨部の外耳道皮膚を摘出した。ディスパーゼで処理することにより、表皮と真皮を分離しそれぞれを培養した。表皮由来の培養系では、多角形の細胞が相互に密に接着し敷石状に配列し、形態学的に上皮細胞由来の模様を呈した。免疫染色ではpan-cytokeratin陽性であり、外耳道表皮由来の表皮細胞培養に成功した。また真皮由来の培養系では、細胞は紡錘形をして、密度の低い時にはバラバラに存在し、密度が高くなると互いに接着して流れ模様を呈した。免疫染色ではvimentin陽性であり、外耳道真皮由来の線維芽細胞の培養に成功した。これらの細胞は温度応答性培養皿を用いて培養され、低温処理(少量のトリプシン併用)することにより、シート状に細胞を回収することが可能であった。今後はこれらの細胞シートの移植実験を行う予定である。
極小国家の「国家的アイデンティティ」の社会的・経済的・文化的基盤に関する研究

本研究課題の対象地域はニューカレドニア、ケイマン、コルシカ、ココス、モーリシャス、マダガスカル、コモロの極小島嶼国家・地域である。本研究では、こうした極小国家・地域における「国家的アイデンテイテイ」の形成や再構築の動きを社会的文化的経済的側面から探究する一方で、国際政治環境および国際政治理論とのかかわりのなかで解明することをねらいとした。とくに、そのなかでも顕著であったのは、グローバル化した世界の現出のもとでナショナル・アイデンテイテイのゆらぎという現象であり、その震源に歴史的古層を抱え込んだ現実である。なかでも注目すべきものは、植民地主義の残像をひきずりながら、ポストコロニアルな状況をいかんなく示していることである。しかも、そのナショナル・アイデンテイテイのゆらぎという現象は、地域によって多様な立ちあらわれ方をしていることが特徴となっている。イスラームという宗教に傾斜する地域、国際金融網に取り込まれる地域、新たな文化的基盤の再整備を通じて国際社会における存在感を示そうとする国家・地域が本研究の対象となっていることは、きわめて象徴的なことであり、国際政治理論の新展開に大いなる示唆を与えるものとなったといえる。本研究課題の対象地域はコルシカ、コモロ、ココス、ケイマン、ニューカレドニア、モーリシャス、マダガスカルである。初年度は、各共同研究者がそれぞれの地域に出向いて問題発掘や資料収集につとめ、本格的な調査実施の準備段階を完了した。極小国家の「国家的アイデンティティ」は他の国家と同様に、現在、グローバル化の波にさらされている。この実態を現地調査から解明しようとするのが本研究の課題である。初年度の調査から得られた知見では、とくに、文化的な「脱植民地化」を模索しているコルシカ、ココス、ケイマン、ニューカレドニアとインド洋経済圏を形成する試みのなかにアイデンティティを再発見しようとしているモーリシャス、マダガスカル、コモロ(外務省海外危険地帯の指定を受けて、渡航見合わせ)に大別でき、地域独自の文化的・経済的・社会的な文脈でのアイデンティティ読み直しの動きとして注目することができる。このような独自な動きに加えて、グローバル化した世界における国家的アイデンティティの変容に関する理論的な分析も今後加味していくと同時に、より精緻化された地域固有の論理発見につとめていきたい。これが次年度以降の研究課題である。今後、初年度で得られた成果を整理し、さらに煮詰める作業が残っているが、その試みとして本年度は、本研究プロジェクトに参画した共同研究者間の討論や意見交換をスムーズに進めるために、また、関連した研究者との意見聴取をすすめるうえからも本研究関連のホームペーシを開設した。(ホームページアドレスhttp://edcgeo.edu.toyama-u.ac.jp)。来年度以降、このホームページを公開することで本研究のさらなる質の向上に努めたい。本年度は、各共同研究者がそれぞれの地域に出向いて問題発掘や資料収集につとめ、本格的な調査を実施した。本年度の調査から得られた知見では、とくに、文化的な「脱植民地化」を模索しているコルシカ、ココス、ケイマン、ニューカレドニアとインド洋経済圏を形成する試みのなかにアイデンティティを再発見しようとしているモーリシャス、マダガスカル、コモロ(外務省海外危険地帯の指定を受けて、渡航見合わせ)に大別でき、地域独自の文化的・経済的・社会的な文脈でのアイデンティティ読み直しの動きとして注目することができる。これが最終年度の研究課題である。今後、これまでに得られた成果を整理し、さらに煮詰める作業が残っているが、その試みとして本年度は、本研究プロジェクトに参画した共同研究者間の討論や意見交換をスムーズに進めるために、また、関連した研究者との意見聴取をすすめるうえからも本研究関連のホームページを公開した(ホームページアドレスhttp://edcgeo.edu.toyama-u.ac.jp/mcrhome/)。最終の本年度には、国際シンポジウムを開催することで本研究のさらなる質の向上に努めたい。

本研究課題の対象地域はニューカレドニア、ケイマン、コルシカ、ココス、モーリシャス・マダガスカル・コモロの極小島〓国家・地域である。本研究では、こうした極小国家・地域における「国家的アイデンテイテイ」の形成や再構築の動きを社会的文化的経済的側面から探究する一方で、国際政治環境および国際政治理論とのかかわりのなかで解明することをねらいとした。とくに、そのなかでも顕著であったのは、グローバル化した世界の現出のもとでナショナル・アイデンテイテイのゆらぎという現象であり、その震源に歴史的古層を抱え込んだ現実である。なかでも注目すべきものは、植民地主義の残像をひきずりながら、ポストコロニアルな状況をいかんなく示していることである。しかも、そのナショナル・アイデンテイテイのゆらぎという現象は、地域によって多様な立ちあらわれ方をしていることが特徴となっている。イスラームという宗教に傾斜する地域、国際金融網に取り込まれる地域、新たな文化的基盤の再整備を通じて国際社会における存在感を示そうとする国家・地域が本研究の対象となっていることは、きわめて象徴的なことであり、国際政治理論の新展開に大いなる示唆を与えるものとなったといえる。
地形の不整形性を考慮した断層面近傍の地盤ひずみ解析

1.はじめに1994年Northridge地震や1995年兵庫県南部地震では震源近傍で非常に大きな地震動が観測されている。この理由として、単に震源距離が小さいためだけでなく、なぎさ効果など地盤の不整形性に起因することが指摘されているが、現在まで十分な解析はなされていない。このため、既存の断層モデルと地盤モデルをもとに、地表での応答変位を決定論的に求めて検討した。2.方法不整形地盤をFEM、BEMでモデル化し、地表での応答を求めた。まず、不整形地盤の堆積盆地内部をFEM、その周囲の半無限地盤をBEMモデルとした。不整形地盤の応答は不整形地盤がない場合の半無限均一地盤に入射する波動場と、不整形構造によって散乱される波動場の重ね合わせで表される。このため、断層面から放射された波動場を離散化波数法で求めた後に、不整形地盤による散乱波動場をFEM、BEMによって求め、重ね合わせて全体の波動場を求めた。3.シミュレーション1994年Northridge地震の断層モデルを用いて、Sylmarでの波形を解析的に求めて、観測波形と比較検討を行った。地盤モデルはVs=1.4km/s、1.8km/sの堆積盆地とVs=3.5km/sの半無限地盤にモデル化した。また、断層面は長さ20km、Dip Angle42°、滑り量1.2m、Rise Time0.9sとした。この結果、変位波形の概形は観測波形と類似した波形が得られ、最大変位は水平60cm、上下40cm程度であった。この値は観測記録に対して、ほぼ2倍の値になっている。この理由としてこのような大きな地震動が発生する場合、岩盤・堆積地盤の非線形の影響が無視し得ないためと、現在考えている。4.課題前述のように、最大振幅が観測よりもやや大きくなっており、この点について現在検討中である。その後、盆地端部を中心に応答変位、地盤歪を求めた比較検討する予定である。
叙亊詩の思想史的研究ー自然・神・人間を中心としてー

古来の漢字熟語である自然は現代語としてはまず第一にnatureの訳語として意識される。漱石とその時代がその転換期にあった。そしてnatureとしての「自然」は精神に対して,外的経験の対象である客観的存在を意味し、従って二元論を前提にして成り立っているが、「自然」は人間に対して圧倒的に大きな存在となっている。これに反してインドの代表的二元論哲学であるサ-ンキヤ哲学においては「自然」は精神の支配下に置かれていて,精神から切り離された独立の存在意義を有するものとは見なされていない。サ-ンキヤ哲学は民衆的叙事詩『マハ-バ-ラタ』において中心的思想の位置を占めたのみならず,後のインド思想に対して広汎な影響を及ぼし,ヴェ-ダ-ンタ哲学やヒンドゥ-教神学の一元論の枠組みの中に組み込まれた。また般若経など大乗経典の無差別思想にも影響を与えることになった。この亊実は自然概念がインドでは西洋的な意味での二元論の方向には向かわなかったことを意味する。この相違が生まれた原因は西洋におけるnatureの概念の特異な展開に帰せられるであろう。現代語としてのnature等及びその語源であるギリシア語やラテン語においては,天然に生成されたものを意味し、さらに生成変化のもとになる本性・本質を意味している。インドでも亊情はほぼ同様であって、サ-ンキヤ哲学及び叙亊詩においてprakrtiやsuabhava等の語はそのように用いられている。近代西洋ではこの中から純粋に外的・客観的な意味での「自然」が独立したが、インドでは主体をも含めた、主体的な本性・本質としての意味を保ち続けていた。また大乗仏教を介して中国哲学においては性の思想の展開として理と気の哲学を成立させた。こうして自然概念が東洋ではその重要な思想的特徴をなす万有一体観を支えることになった。今後さらに個々の問題に関して実証的研究を進めて研究を大成したい。
πースタック型導電性ビニルポリマーの合成と機能

チオフェン含有πスタック型ポリマーの原料となるモノマーとして4-メチレンシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン(MCPDT)の合成法を確立した。3-ブロモチオフェンとn-BuLiの反応により3-リチオチオフェンを調製し、これをチオフェン-3-カルバルデヒドと反応させてジ(3-チエニル)メタノールを得た。これをヨウ素化してビス(3-(2-ヨウ化チエニル))メタノールとしたのち、PCCでアルコール残基を酸化し、さらに銅触媒により縮環させてシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン-4-オンを合成した。これにMeMgBrを加えて、4-メチルシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン-4-オールとした後にp-TsOHを用いて脱水し、MCPDTを得た。MCPDTをn-BuLiを用いてアニオン重合したところ効率よくポリマーが得られた。また、ラジカル重合でもポリマーが得られた。いずれの重合法で得られたポリマーもπスタック型構造を有することを明らかにした。但し、研究を通じて、MCPDTモノマーは空気中の酸素と反応してビニル型でない構造を有する高分子を与えることが見出されたため、モノマーの保存・及び重合反応は窒素下で行う必要があることが分かった。アニオン重合およびラジカル重合のいずれでもπスタック型の高分子が得られたが、ラジカル重合体のほうが若干コンホメーション選択性が低いことが示唆された。加えて、ラジカル重合体はアニオン重合体に比べて良好な溶解性を示した。これは、わずかな構造の乱れによって分子鎖聞の相互作用が弱くなったためと推定される。さらに、新しいπスタック型高分子として側鎖にメトキシエトキシ基を有するポリジベンゾフルベン誘導体の合成に成功した。この高分子は無置換体に比べてはるかに高い溶解性を示した。パイスタック型導電性ビニルポリマーの合成を目的に研究を推進し、今回4-メチレンシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン(MCPDT)をモノマーとして用い、重合反応について検討した。その結果このモノマーをアニオン重合およびラジカル重合により高分子化することに成功した。研究を通じて、このモノマーは空気中の酸素と反応してビニル型でない構造を有する高分子を与えることが見出されたため、モノマーの保存・及び重合反応は窒素下で行う必要があることが分かった。これは、わずかな構造の乱れによって分子鎖間の相互作用が弱くなったためと推定される。加えて、高分子の溶解性や加工性をさらに向上させるためのメトキシエトキシ基を側鎖に導入したモノマーの合成を試みた。さらに、新しいパイスタック型高分子として側鎖にメトキシエトキシ基を有するポリジベンゾフルベン誘導体の合成に成功した。こうして得られた各種ポリマーの1HNMR測定からパイスタック構造に由来する遮蔽効果によって、芳香族ピークの顕著な高磁場シフトが観測された。またUV-vis測定により、ユニットモデルに比べ吸収ピークの大きな浅色シフトが観測され、これも高分子のパイスタック構造を指示する結果であることが明らかとなった。

この高分子は無置換体に比べてはるかに高い溶解性を示した。ポリマーの原料となるモノマーとして4-メチレンシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン(MCPDT)の合成法を確立した。。3-ブロモチオフェンとn-BuLiの反応により3-リチオチオフェンを調製し、これをチオフェン-3-カルバルデヒドと反応させてジ(3-チエニル)メタノールを得た。これをヨウ素化してビス(3-(2-ヨウ化チエニル))メタノールとしたのち、PCCでアルコール残基を酸化し、さらに銅触媒により縮環させてシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン-4-オンを合成した。これにMeMgBrを加えて、4-メチルシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン-4-オールとした後にp-TsOHを用いて脱水し、MCPDTを得た。MCPDTをn-BuLiを用いて重合したところ効率よくポリマーが得られた。目標の一つである4-メチレンシクロペンタ[2,1-b;3,4-b']ジチオフェン(MCPDT)の合成に成功しており、重合反応により高分子を得ることに成功している。また、重合条件によって溶解性をある程度制御できることが明らかになり、導電材料を創成するうえでの重要な知見が得られている。溶解性を大幅に向上させるメトキシエトキシ基を導入したMCPDT誘導体の合成はまだ達成していないが、この置換基を有するジベンゾフルベンポリマーの誘導体を合成し、この置換基が溶解性の大幅な向上に有効であることを見出しており、研究の方向性は明らかになっている。MCPDTモノマーの合成法を確立し、かつ、アニオン重合によるポリMCPDTの調製にも成功している。新しいπスタック型高分子として合成した側鎖にメトキシエトキシ基を有するポリジベンゾフルベン誘導体の電子物性について検討する。酸化剤としてFe(III)ClO4あるいはSbCl5を加え、ドープした状態での吸収スペクトルを測定し、分子内電荷移動を示すホールレゾナンス吸収帯の発現を確認する。さらにドープした高分子を薄膜成型し、低効率を測定する。加えて、解性を大幅に向上させるメトキシエトキシ基を導入したMCPDT誘導体の合成を引き続き試みる。MCPDTポリマーの溶解性はあまり高くないため、溶解性を向上させると考えられる2-メトキシエトキシ基を導入した新規モノマーの合成法を確立する必要がある。メトキシエトキシ基を有するポリジベンゾフルベン誘導体の電子物性に用いる光学セル、石英版等の消耗品を購入する。また、メトキシエトキシ基を導入したMCPDT誘導体合成のための化学薬品、ガラス器具などを購入する。加えて、共同研究打ち合わせおよび情報収集等のための学会参加旅費に充てる。MCPDTモノマーの合成法を確立するのに当初予想より時間がかかり、2-メトキシエトキシ基を導入した新規モノマーの合成に取り掛かることができなかったため当該費用が発生した。当該費用は2-メトキシエトキシ基を導入した新規モノマーの合成のための原料およびガラス器具等消耗品購入費、合成に有用な情報収集のための旅費等に主に充当する予定である。
高分解能レーザ光電子分光装置の開発と金属ナノ構造体励起量子化電子状態の研究

本研究では、まず第1にフェムト秒超短パルスレーザを励起光源とした高(エネルギー、時間、角度)分解能時間分解・角度分解2光子光電子分光装置を開発することを目的とした。そして分子線エピタキシー(MBE)法により作製した金属人工格子の最小構成単位である遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜についての角度分解2光子光電子分光測定より、フェルミレベル直上に発現する非占有量子化電子構造の詳細について明らかにし、これらの非占有量子化電子準位を中間励起状態にした時間分解・角度分解2光子光電子分光により、量子状態(エネルギーE、運動量k)分解した金属ナノ薄膜構造における励起電子ダイナミクスを明らかにすることを第2の目的とした。本年度は昨年度までにほぼ構築した高分解能時間分解・角度分解光電子分光装置の改良、調整を引き続き行い、それらの装置を用いて、当初の計画通りMBE法により系統的に作製した遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜について、それらの非占有量子化電子構造及び励起電子ダイナミクスの直接観測を現在行っている。また通常の実験室光源を用いた角度分解光電子分光により、上記と同様の貴金属ナノ薄膜に発現するフェルミ準位近傍の占有量子化電子構造の詳細(量子化準位のエネルギー固有値及びそれらの膜厚依存性、基板電子構造との混成効果)について明らかにした。これらの実験結果は現在考察を行っている励起電子ダイナミクス、とりわけ電子-電子散乱過程を議論する上でリファレンスとなる。本研究では、まず第1にフェムト秒超短パルスレーザを励起光源とした高(エネルギー、時間、角度)分解能時間分解・角度分解2光子光電子分光装置を開発することを目的とする。そして分子線エピタキシー(MBE)法により作製した金属人工格子の最小構成単位である遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜についての角度分解2光子光電子、分光測定より、フェルミレベル直上に発現する非占有量子化電子構準の詳細について明らかにし、これらの非占有量子化電子準位を中間励起状態にした時間分解・角度分解2光子光電子分光により、量子状態(エネルギーE、運動量k)分解した金属ナノ薄膜構造における励起電子ダイナミクスを明らかにすることを第2の目的とする。本年度はまずモードロックチタンサファイアパルスレーザシステムの立ち上げを行い、現時点でパルス幅サブ10fs(基本波)の超短パルスレーザシステムの構築に成功し、現在2光子角度分解光電子分光測定系の最終的な構築及び調整を行っている。また次年度にポンプ・プローブ分光用光学系を設置することにより時間分解測定用のシステムを構築することを計画しているが、世界最高レベルの時間分解能を実現させるための、時間遅延路に用いる超精密ピエゾステージの選定及び、群速度分散補償用光学系及び群速度分散によるパルス幅の増大を極力抑えるような光学系やマッハ.・ツェンダー干渉計を用いた光学系の揺らぎをフィードバックさせるシステムについても詳細に検討し設計を行った。また通常の実験室光源を用いた角度分解光電子分光により、MBE法により系統的に作製した遷移金属基板上のAgナノ薄膜に発現する占有量子化電子構造、とりわけ基板3d電子状態と量子化電子状態との相互作用(混成効果)の詳細について明らかにした。そして分子線エピタキシー(MBE)法により作製した金属人工格子の最小構成単位である遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜についての角度分解2光子光電子分光測定より、フェルミレベル直上に発現する非占有量子化電子構造の詳細について明らかにし、これらの非占有量子化電子準位を中間励起状態にした時間分解・角度分解2光子光電子分光により、量子状態(エネルギーE、運動量k)分解した金属ナノ薄膜構造における励起電子ダイナミクスを明らかにすることを第2の目的とする。本年度は昨年度構築したモードロックチタンサファイア超短パルスレーザシステムに、前年度詳細に検討を行ったピエゾアクチュエータを用いたマッハチェンダー干渉計をベースとしたポンプ・プローブ分光用光学系および群速度分散補償用光学系の構築と調整を行い、ほぼ励起用超短パルス光源光学系の立ち上げは終了した。平行して既存の角度分解光電子分光装置の改良、調整を施すことにより、角度分解2光子光電子分光測定が可能となった。これらの実験結果は次年度に電子ダイナミクスを観察する上でリファレンスとなる。

本年度は昨年度までにほぼ構築した高分解能時間分解・角度分解光電子分光装置の改良、調整を引き続き行い、それらの装置を用いて、当初の計画通りMBE法により系統的に作製した遷移金属基板上の貴金属ナノ薄膜について、それらの非占有量子化電子構造及び励起電子ダイナミクスの直接観測を現在行っている。また通常の実験室光源を用いた角度分解光電子分光により、上記と同様の貴金属ナノ薄膜に発現するフェルミ準位近傍の占有量子化電子構造の詳細(量子化準位のエネルギー固有値及びそれらの膜厚依存性、基板電子構造との混成効果)について明らかにした。これらの実験結果は現在考察を行っている励起電子ダイナミクス、とりわけ電子-電子散乱過程を議論する上でリファレンスとなる。
有限状態規則の獲得過程と脳表象

連続音声を単語に切り分ける能力は、言語獲得の大前提である。さらに、単語同士がどのような時系列規則で生起するのか、そのルールを捉えることが、文法をもった言語を可能にする。本研究では、純音によって半音階を構成し、これらをランダムに連結した「単語」を作り、単語どうしを統計的な規則で連結して「文」を作った。これを刺激として、被験者が単語の切れ目、文が構成されるルールを学習してゆく過程を、事象関連電位を指標として解明しようとした。被験者は1音550ミリ秒、3音からなる1単語(1150ミリ秒)をランダムに連結した刺激を7分間連続して提示され、その間、それぞれの音の出だしをトリガーとして脳波を測定した。これを3セッション行い、その後、提示された「単語」と提示されたことのない「単語」とを弁別するテストにより、単語を切り出して知覚していたのかどうかを検討した。被験者全体で正答率は72%であった。被験者全体を平均より1/2標準偏差下のもの、上のもの、平均値の周囲1標準偏差の3グループに分けて解析すると、高学習者では1セッションめ、中学習者では3セッションめにおいて1音めの提示にともなう強い陰性電位が見られたが、低学習者ではそうした電位は観察されなかった。この電位は、高学習者でセッションにともない下降し、中学習者で上昇することから、実時間の学習獲得の微分計数であろうと考えられる。本実験では、規則獲得過程をダイナミックに表現する脳電位を観察することができた。これがどのように発生するのか、EMGやfMRIを使ってさらに深く解明し、ヒトとマシンとのインターフェイスとして使えるような信号であるかどうか、今後研究してゆく必要がある。
痴呆を中心とした脳機能異常のポジトロン画像診断法の開発

FDG法による、正常若年ボランティアの閉眼安静臥床時及び開眼視覚刺激時に於ける、脳ブドウ糖代謝の測定・解析が行われた。既に知られている後頭葉一次視覚野での局所脳ブドウ糖消費率の亢進と言う変化のみならず、刺激・賦活による速度定数の変化の抽出も可能と思われる結果が得られた。これは、賦活による脳ブドウ糖代謝の亢進の機構を知る上でも、重要な知見と思われる。又、単純な数値計算を負荷する事により、前頭葉に高いRI集積が見られ脳の活動の抽出が示唆された。老年ボランティア・痴呆症状を持つ老年被検者・痴呆と同様の脳血流の全般的な低下を見ながら痴呆を持たない老年被検者の閉眼安静臥床時に於ける脳ブドウ糖代謝の測定も行われ、脳ブドウ糖代謝消費率や速度定数等のパラメータの加齢による変化の抽出・解析が進められている。正常の加齢変化と痴呆との鑑別に役立つものと思われる。更にこれらのPET検査より、動脈採血とオートラジオグラフィ法による定量画像の解析・簡略化の検討が行われた。平均標準化された血中時間RI濃度曲線を実際のRI濃度2点で補正する事により、頻回の動脈採血を省略しても、それとほぼ同等の局所脳ブドウ糖消費率の算定が可能という結果を得た。これは、検者・被検者の負担の軽減や、真の負荷試験の確立の為に役立つ新たな知見と思われる。^<15>O-CO_2持続吸入法では、開眼による視覚刺激、臭い物質静注による嗅覚刺激、食塩水による味覚刺激試験による脳局所の賦活部位の抽出が行われた。視覚刺激により、後頭葉一次視覚野の活動が抽出され本法の妥当性が示された。味覚・嗅覚刺激により、大脳辺縁系の有意の脳血流の増加が見いだされ、これらの部位の賦活が示唆された。これは、嗅覚・味覚刺激による脳の賦活を抽出した初の知見であり、痴呆症と関連の深いこれら部位の変化検出の可能性を示唆するものである。正常ボランティアのFDG法による安静臥床時脳ブドウ糖代謝測定の解析が行われた。動脈採血より求めた定量画像と、脳内の放射活性よりなる生の画像との相関、それからの採血を用いない脳ブドウ糖代謝の定量化が検討された。生の画像とオートラジオグラフィ法による定量画像間の、普遍的な変換パラメータの検出は容易ではなく、少数回の静脈採血による定量化を検討中である。又、正常ボランティアに於ける前頭葉への刺激試験も行われた。クレペリンテストと全身運動の負荷により特に前者での前頭前野の高い活動が抽出され、高度の知的作業に於ける同領域の関与が考えられ、痴呆症例での脳ブドウ糖代謝の刺激に対する応答性の変化を本法で検出することが可能と思われた。更に、^<15>O-CO_2持続吸入法により視覚刺激での脳の活動部位の検出が検討された。本法により一次視覚領の活動が検出され、本法により個々人での刺激に対する応答性が検討しうると考えられた。FDG法による正常若年ボランティアの閉眼安静臥床時及び開眼視覚刺激時に於ける脳ブドウ糖代謝の測定・解析が行われた。現在迄、既に知られている特に後頭葉一次視覚野に於ける局所脳ブドウ糖

消費率の亢進と言う変化のみならず、刺激・賦活による速度定数の変化の抽出も可能と思われる結果が得られた。これは、賦活による脳ブドウ糖代謝の亢進の機構を知る上でも、重要な知見と思われる。又、老年ボランティア・痴呆症状を持つ老年被検者・痴呆と同様の脳血流の全般的な低下を見ながら痴呆を持たない老年被検者の閉眼安静臥床時に於ける脳ブドウ糖代謝の測定も行われ、脳ブドウ糖代謝消費率や速度定数等のパラメータの加齢による変化の抽出・解析が進められている。正常の加齢変化と痴呆との鑑別に役立つものと思われる。更にこれらのPET検査より、動脈採血とオートラジオグラフィ法による定量画像の解析・簡略化の検討が行われた。平均標準化された血中時間RI濃度曲線を実際のRI濃度2点で補正する事により、頻回の動脈採血を省略しても、それとほぼ同等の局所脳ブドウ糖消費率の算定が可能という結果を得た。これは、検者・被検者の負担の軽減・真の負荷試験の確立の為に役立つ新たな知見と思われる。^<15>O-CO_2持続吸入法では、食塩水の味覚刺激試験による脳局所の賦活部位の抽出が行われた。食塩水と蒸留水の弁別を行う事により、視床・島皮質・前頭弁蓋部・帯状回前部・海馬傍回に有意の脳血流の増加が見いだされ、味覚の弁別によるこれらの部位の賦活が示唆された。これは、味覚刺激による脳の賦活を抽出した世界で初の知見である。
出血性ショック時の心臓障害発生のメカニズム

20分間で全血液量の25%を出血させるラットの出血性ショックモデルを用い,ショック時の心臓障害の解明を試みた。虚血などでサイトカインの産生を促す細胞内シグナルであるp38MAPK(Mitogen-activated protein kinase)活性化阻害剤であるFRI67653投与群と非投与群において,出血1,3および5時間後に心臓を採取し,p38MAPKの発現,炎症性サイトカインであるTNF-αとIL-1βの発現を観察した。また,各時間において,血清中のCPK-MBで心臓の器質的傷害を,心室性不整脈,心拍数や血圧の変化で機能的障害を解析し,心臓におけるp38MAPK活性とそれに続く炎症反応の発現や臓器障害との関係を検討した。FR167653非投与群の平均血圧は出血前102±6mmHgから出血後41±3mmHgへと低下したが,徐々に昇圧し,出血60分後では一旦出血前に回復し,以後は継続的に低下した。心拍数も同様の経過を辿った。また,出血3時間後から心室性不整脈が出現し,その頻度は経時的に増加した。心臓中のp38MAPK活性は出血1時間後に,TNF-αmRNAは出血1時間後に,IL-1βmRNAは3時間後にいずれも最も強く上昇した。心臓血中のサイトカイン濃度も同様の経過であった。組織学的には,出血5時間後に血管腔内に好中球の集簇,心筋の好酸性化および間質の浮腫などが認められ,さらに心筋傷害によるCPK-MBの上昇を認めた。しかしFR167653投与群には,出血による上記の変化は認められなかった。このことから,出血による血流減少というストレスが心臓内でp38MAPKを活性化し,炎症性サイトカインの発現を促して好中球の活性化を引き起こし,最終的には炎症反応を介した器質的傷害が発生して,不整脈出現などの機能的障害が生じることが明らかとなった。麻酔下のラットの総頚動脈にカテーテルを挿入して,20分間で全血液量の25%を出血させる出血性ショックモデルを作製した。出血1,3,5時間後の心臓を採取し,炎症性サイトカインの産生を促すことで知られている細胞内シグナルの一つであるp38MAPK,炎症早期から上昇するサイトカインであるTNF-αおよびIL-1βの発現を観察した。また,各時間において血清生化学的検査結果ならびに不整脈の出現,心拍数や動脈圧の変化などを心電図や動脈圧をもとに心臓傷害を解析した。さらに,p38MAPKの活性化を阻害するFR167653を投与し,同様の検討を行い,出血性ショック後の心臓におけるp38MAPK活性とそれに続く炎症反応の発現や臓器障害の関係について検討を行った。FR167653非投与群の平均血圧は,出血前101±4mmHgから出血後39±3mmHgへと低下したが徐々に昇圧し,出血1時間後では出血前に回復したが,その後は継続的に低下した。心拍数も同様の経過をたどった。また,心電図上3時間後から心室性不整脈が出現し,その頻度は経時的に増加した。心臓組織中のp38MAPK

活性は1時間後で最も上昇,TNF-αmRNAは1時間後で,IL-1βmRNAレベルは3時間後に最も強く上昇し,心臓血中の同サイトカインレベルも同様の経過をたどった。また,5時間後には血管腔内に炎症細胞の集簇,心筋の好酸性化および間質の浮腫が認められ,さらに血清生化学的に心筋傷害を認めた。しかしFR167653投与群には,上記の変化は認められなかった。このことから,出血による心臓中の血流減少というストレスが心組織内でp38MAPKを活性化し,炎症性サイトカインの発現を促して好中球などの炎症性細胞のプライミングを引き起こし,最終的には炎症反応を介した心臓傷害が発生して,不整脈の出現など機能的な障害が生じた可能性が示唆された。ラットを用いて出血性ショックモデルを作製し,経時的に動脈圧と心電図をモニターリングした。虚血やアシドーシスなどの際に反応性に炎症性サイトカインの産生を促す細胞内シグナルの一つであるp38MAPK (Mitogen-activated protein kinase)の活性化を阻害するFR167653(FR)投与群と非投与群において,出血1,3および5時間後に心臓を摘出し,p38MAPKの活性化ならびに炎症性サイトカインのうち早期から上昇するTNF-αおよびIL-1βの発現を観察した。また,上記の2群について,各時間後の血清中CPK-Mbを測定して心臓傷害を,不整脈の出現,心拍数や動脈圧の変化など機能的障害を解析して,出血性ショック後の心臓におけるP38MAPK活性とそれに続く炎症反応の発現や臓器障害の関係について検討した。FR非投与群の平均血圧は,最初は出血前102±6mmHgから出血後41±3mmHgへと低下したが徐々に昇圧し,出血40分後では一旦出血前に回復したが,その後は継続的に低下した。心拍数も同様の経過をたどった。また,心電図では出血3時間後から心室性不整脈が出現しその頻度は経時的に増加した。心臓組織中のp38MAPK活性は出血1時間後で最も強く上昇,TNF-αmRNAは出血1時間後で,IL-1βmRNAレベルは3時間後に最も強く上昇し,心臓血中のサイトカインレベルも同様の経過をたどった。また,5時間後には組織学的に血管腔内に好中球の集簇,心筋の好酸性化および間質の浮腫が観察され,さらに心筋傷害によるCPK-Mbの上昇を認めた。しかしFR投与群には出血による上記の変化は認められなかった。このことから,出血による心臓中の血流減少というストレスが心臓組織内でp38MAPKを活性化し,炎症性サイトカインの発現を促して好中球などの炎症性細胞のプライミングを引き起こし,最終的には炎症反応を介した心臓傷害が発生して,不整脈の出現など機能的な障害が生じると推測された。
南極大陸固有の土壌生態系に及ぼす人為的影響の監視

昭和基地周辺の土壌生態系に及ぼす人間活動の影響をセルロース分解活性,キノン組成および藻類組成を指標として長期間監視した。基地の排水処理水放出口付近ではセルロース分解が促進された年があったが一過性であり,その影響は速やかに回復可能なものであると考えられた。他の生活圏では未汚染の裸地と同様に推移したことから,何らかの汚染があったとしても,セルロース分解に対しては影響を及ぼすものではないと考えられた。また,キノン組成を解析したところ,未汚染の裸地ではActinobacteriaが優占しているのに対し,ペンギン営巣地,汚水処理水放出口および物資搬入口の付近ではActinobacteriaが減少してα-, β-またはγ-Proteobacteriaが優占しており,これが基地周辺の土壌が富栄養化した際の微生物群集の共通の特徴と考えられた。また,物資搬入口付近では近年,本来の群集構造に回復しつつあることが示唆された。以上より,基地周辺における土壌の富栄養化の進行や回復を監視する際には,MK-7(H4), Q-8, Q-9およびQ-10の割合が有効な指標と考えられた。一方,観測隊の生活圏より,土壌藻類31種が出現した。藍藻2種,珪藻3種,黄緑藻8種,緑藻18種であり,緑藻が半数以上をしめた。出現種のうち黄緑藻Xanthonema sp.2と緑藻Chlorella vulgarisのみ地点1で調査期間継続的に出現した。逆に調査期間中1地点で1回のみ出現した種は,藍藻2種,珪藻2種,黄緑藻1種,緑藻9種の計15種で出現種の約半数が該当した。富栄養な土壌環境の指標となる緑藻Prasiola crispaは地点1で2000年と2005年にのみ出現した。出現種数は地点1が4-15種,地点2は0-6種,地点3は3-9種であった。この6年間の調査では各地点における種組成の明らかな変化は認めることができなかった。昭和基地周辺の土壌環境に及ぼす人間活動の影響を特定の微生物指標によってモニタリングする手法を確立することを目的として、東オングル島などの土壌微生物群集構造をキノンプロファイル法を用いて解析し、土壌の富栄養化との関連性を考察した。比較的貧栄養な3地点(S5、S6、S7)、観測隊の活動により富栄養化している2地点(S1およびS2)、アデリーペンギンの営巣によって富栄養化している1地点(S8)を調査地とし、それらの土壌からイソプレノイドキノンを抽出し、ユビキノン4種およびメナキノン21種の存在比を調べた。その結果、検出されたキノン種数は、S1とS2で少なく、S8で最も多かった。また、存在比が高いキノン種は、S5S7ではMK-7(H4)やMK-8(H4)、S1とS2ではQ-8、Q-9およびQ-10、S8ではQ-8であった。以上の結果から、貧栄養な土壌ではActinobacteriaが、観測隊の活動により富栄養化した土壌ではβ-、γ-およびα-Proteobacteriaがそれぞれ優占していると考えられた。一方、アデリーペンギンの営巣により富栄養化した土壌では微生物相が多様化し、中でもβ-Proteobacteriaが増加していると考えられた。

これらのことから、昭和基地周辺における人間活動による土壌の富栄養化の進行および回復をモニタリングする際には、キノン種の多様性、ならびにMK-7(H4)、Q-9およびQ-10が有効な指標であると考えられた。さらに各地点の土壌藻類相のモニタリングを行ったところ、Leptoyngbya属、Nostoc属、緑藻ではChorella属、Diplosphaera属、Macrochloris属、Desmococcus属、黄緑藻Xanthonema, Botrydiopsis、Heterococcus属、珪藻Navicula属などが検出された。前年度に引き続き、東オングル島などの土壌微生物群集構造をキノンプロファイル法を用いて解析し、土壌の富栄養化との関連性を考察した。比較的貧栄養な3地点(S5、S6、S7)、観測隊の活動により富栄養化している2地点(S1およびS2)、アデリーペンギンの営巣によって富栄養化している1地点(S8)を調査地とし、それらの土壌からイソプレノイドキノンを抽出し、ユビキノン4種およびメナキノン21種の存在比を調べた。その結果、検出されたキノン種数は、S1とS2で少なく、S8で最も多かった。また、存在比が高いキノン種は、S5S7ではMK-7(H4)やMK-8(H4)、S1とS2ではQ-8、Q-9およびQ-10、S8ではQ-8であった。以上の結果から、貧栄養な土壌ではActinobacteriaが、観測隊の活動により富栄養化した土壌ではβ-、γ-およびα-Proteobacteriaがそれぞれ優占していると考えられた。一方、アデリーペンギンの営巣により富栄養化した土壌では微生物相が多様化し、中でもβ-Proteobacteriaが増加していると考えられた。さらに各地点の土壌藻類相のモニタリングを行ったところ、Leptolyngbya属、Nostoc属、緑藻ではChorella属、Diplosphaera属、Macrochloris属、Desmococcus属、黄緑藻Xanthonema, Botrydiopsis、Heterococcus属、珪藻Navicula属などが検出された。前年度までは東オングル島などの土壌微生物群集構造をキノンプロファイル法を用いて解析し、土壌の富栄養化との関達性を考察したが、本年度はその結果の妥当性を検証するために、また、さらに詳細な検討を行うためにPCR-DGGE法を用いて細菌群集構造の解析を行った。比較的貧栄養な地点(S5)および観測隊の活動により富栄養化している地点(S1)の土壌からDNAを抽出し、PCR法によって16S-rDNAを増幅させた後、DGGE法によってDNAを分離し、得られたバンドについて部分塩基配列を決定した。その結果、いずれの区からも多数のバンドが検出されたが、両区のバンドパターンは明らかに異なり、S1では土壌の富栄養化により細菌群集構造が変化していると考えられた。さらに、得られたバンドについて部分塩基配列を決定したところ、貧栄養なS5土壌ではActinobacteria等の菌群が、また、観測隊の活動により富栄養化したS1土壌ではβ-、γ-Proteobacteria等の菌群がそれぞれ優占していると考えられた。これらの結果は、前年度までに実施したキノンプロファイル法による解析結果と一致した。これらのことから、昭和基地周辺における人間活動による土壌の富栄養化の進行および回復をモニタリングする際にキノンプロファイル法とPCR-DGGE法がいずれも有効であると考えられた。
新規マイクロ波加熱法の高度利用による環境・省エネルギー・材料プロセスの開発

最近になって解明されてきた、マイクロ波特有の加熱現象と新規なマイクロ波加熱プロセスを高度に利用して、その学理を検討した上で、材料プロセッシングや廃棄物処理等の環境技術への応用を開発した。電場/磁場を分離した加熱法の開発と金属粒子や薄膜のマイクロ波磁場による効率的加熱、強磁性共鳴加熱法の原理と磁性材料プロセッシング応用など基礎と応用を結びつける研究を行った。一方マイクロ波加熱の特徴を生かした環境処理、例えば急速加熱に依る鉄鋼スラブ処理、スラッジからの有用金属還元回収法の開発等により、プロセスの高効率化や省エネルギーに関する検討を行った。最近になって解明されてきた、マイクロ波特有の加熱現象を高度に利用して、その学理を検討した上で、材料プロセッシングや廃棄物処理等の環境技術屁の応用を開発する。本研究は、下記に示す目的において行われている。最近MW加熱における微視的非平衡性、特殊反応性、およびMWの電場・磁場を分離することによりMW加熱に及ぼす磁場の影響などが明らかにされてきた。これらの現象が、これまで言われてきたMWの非熱的効果や選択加熱などと深く関係している。本研究は、これらの新現象を、環境(廃棄物)処理、省エネルギープロセス構築、高機能材料の高効率プロセスなどに積極的に応用することを目的としている。これまでに研究代表者・分担者らにより、Ti含有スラグのMW加熱による含Ti化合物の選択分離、ステンレス酸洗スラッジの炭素還元金属回収における省エネルギー性の確認、還元生成した金属のMW加熱挙動、マグネシア耐火物炭素還元からのMg回収、鉄鋼スラグの結晶化と再利用、金属のMW加熱特殊反応性(優先窒化)の発見、特殊機能材料合成などに関する研究成果が得られている。含Cr系スラグ処理に関しても研究を開始した。これらのテーマを更に発展させている。本年度においてはこ1、金属加熱、スラグ処理、カーボサーマル反応のために2.45GHzMWを用い、2、含水廃棄物処理のために5.8GHzMWによる加熱を行なう。3、迅速高密度焼結、結晶化、新規物質合成の目的から28GHzMWを用い、研究をスタートする予定である。既存のMW装置と合わせ、本研究に特化した装置システムを構築し、全体として研究を開始できる体制を作ることに着手した。既存の結果に追加する形で、いくつかの研究展開がなされており、それらの結果を、総括班会議や、日本電磁気エネルギー応用学会シンポジウムで発表を行うと主に、研究代表者吉川と分担者森田が日本金属学会と日本鉄鋼協会の秋季大会において、マイクロ波プロセシングの共同セッションを開催した。本研究は、最近MW加熱における微視的非平衡性、特殊反応性、およびMWの電場・磁揚を分離する等の新しいマイクロ波加熱法を駆使することにより、環境(廃棄物)処理、省エネルギープロセス構築、高機能材料の高効率プロセスなどに積極的に応用することを目的としている。H19年度の研究に於いては、2.45GHzのマイクロ波照射により、ソーダ石灰ガラスの加熱溶融におけるマイクロ波電場・磁場の印加効果(J.Mater.Res.掲載予定)の他、NiOやCr_2O_3の炭素還元に於ける電場・磁場印加効果に関して明らかにする実験結果を得た。これらは、金属生産プロセスに於ける廃棄物からの金属回収に対して重要な基礎データである。一方、マイクロ波加熱による材料製造プロセスの高効率化を目的として、多層薄膜内の金属加熱に関する研究も行っており、ゾルゲル法で作製したPZT薄膜の迅速な結晶化を得ることができた。これらは、本研究成果の一部であるが環境技術、材料プロセスという2方向からのアプローチを行っており、来年度に継続する予定である。本年度においては、2.45GHzや5.8GHzのキャビティーが設備され、マイクロ波電場・磁場の分離と共振度を正確に制御できる実験環境が整い、基礎データが出始めている。これを来年度の研究発展につなげる予定である。本研究成果は、日本金属学会、日本鉄鋼協会の共同セッション、および日本電磁波エネルギー応用学会などにおいて、分担書と共に、発表が成された。来年度には、国内で予定されている2つの国際会議(GCMEA, ICS2008)などにおける成果発表の基礎データを十分に得ることが可能となった。(1)金属生産過程で発生する廃棄物の処理:鉄鋼スラグのような複合酸化物内においては、MWを吸収し加熱されやすい酸化物が含まれている。これを選択加熱・肥大化後、破砕分離を行うため、結晶相の優先加熱条件と肥大化の関係を調べた。これにより含Ti鉄鋼スラグの破砕を容易にする可能性を見出した。また酸洗スラッジなど水和化合物の処理への新規適用を行なった。これの方法により、有効な脱水の手法を開発し、有価金属含有物のリサイクルの前処理工程を検討した。(2)都市

ゴミ焼却灰の溶融固化処理: MWの電場による低温度域の誘電加熱昇温により電気伝導度を増加させた上で、MWの磁場を利用して誘導加熱溶融を行う。この電磁場複合プロセスによる焼却灰、飛灰の溶融固化(減容、有害元素固定化)の高効率化を実現化する。この目的でソーダ石灰ガラスへの金属粉末添加によるマイクロ波加熱挙動に関し詳細な知見が得られた。(3)適切な周波数利用、マイクロ波電場・磁場の適切利用による金属・セラミックス材料の高品位高効率プロセス化:マイクロ波は迅速なセラミック焼結、材料合成や結晶化が可能である。本研究では、微視的非熱平衡、及び特殊反応性を利用して、特殊な微細組織を有する新規機能材料作製や表面処理法を開発する。たとえば、金属薄膜のマイクロ波磁場を利用した加熱処理を行うと加熱効率が高い事を見出し、ゾルゲル法で作成したPZTを含む多層膜における金属膜の加熱により迅速にPZTを結晶化する事がに成功した。本研究は、電磁波非平衡加熱プロセスとして、GHz帯のマイクロ波加熱を利用した材料・環境プロセスを行うことである。その特徴としては選択加熱、内部加熱、迅速加熱、非熱的効果が挙げられる。これらの特徴を最大限に応用することを試みる。物質の加熱に対しては、更に電場と磁場の分離を行い適切なプロセスを設計する事を目的とする。またマイクロ波プロセスにおいては材料の物性値の温度依存性に伴い、熱暴走が生じる事が有るが、これを積極的に利用し高温を得ることも可能である。また非熱的現象を顕在化させ、系統的な応用を考える。これまでに並行したマイクロ波加熱に関する基礎的研究を基に、新規マイクロ波加熱法と題されるプロセスを確立する事を目的とすして、平成18年度からスタートした。平成21年度においては、1、薄膜多層膜のマイクロ波磁場による金属の有効な加熱処理に関し、原理的および応用的な研究を行った。2、ステンレス鋼酸洗スラッジ空の有価金属リサイクルに関し、マイクロ波脱水について重要なデータを得ることができた。3、マイクロ波加熱における選択加熱の状況に関するシミュレーション法による研究を行った。4、酸化物軟磁性材料の熱処理と、それによるミクロ/ナノ組織の変化、磁気特性への影響に着いて調べた。5、鉛含有ガラスからのマイクロ波印加酸浸出プロセスに関し、新たな試みを行ない、速度論的な有為な結果を得ることができた。このような結果を基に、来年度の研究計画を立てる事が可能になった。プロジェクト最終年の3月に起こった震災のため、実験を中断したが、総括を行うために不足していた種々のマイクロ波プロセッシングに関して必要な研究を補充した。これらを基に全体の総括を行うことができた。1.マイクロ波磁気加熱を磁性材料プロセッシングに応用し、マイクロ波磁場に依る磁性材料の加熱に関して定量的な評価を行った。種々の磁性材料における誘導損失と磁気損失の寄与について定量的に検討することができた。2.マグネタイトの迅速加熱処理により、発現されたミクロ/ナノ組織に関する精彩な観察を行い、成因に関して検討を行った。高温におけるウスタイトとマグネタイトの導電率を基にマイクロ波吸収特性を検討し、マイクロ波加熱処理における材料の相構成に関して検討を行った。