hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加齢に伴うH(Hoffmann)反射の考察-筋疲労、筋収縮様式、視覚の影響

実験では若年者13名(22.1±1.0歳)を用いて1msec矩形波の電気刺激を膝窩から後脛骨神経に送り、表面筋電図に表れるヒラメ筋反射(H反射)の変動値を測定した。刺激量はM波の閾値1.1倍を用いた。実験は31度の傾斜をつけた滑走背もたれの上に被験者は仰臥位になり、プラットフォームおよびカフレイズ(腓腹筋収縮)台に両足をのせた。足関節は背屈位ゼロ度であった。そして被験者は安静とテニスボールを両手で最大に握ることを無作為に行い、その間H反射を測定した。結果は、すべての被験者は安静に比べJM時において有意に反射量を促通させた。カフレイズ台ではプラットフォーム上よりH波値は少ないが、JMによりその値を多く促通させた。前年度の研究成果から重力、同一筋収縮、または重心動揺においてH波の変動は異なり、そしてJMにより促通値もする。このことはシナプス前抑制がJMにより脱抑制されたのではないかと示唆された。しかしこれらがない伏臥位ではJMによる促通がみられず、つまりシナプス前抑制がほとんどない状態と言え、そのためJMによる脱抑制がなく、促通がなかったのではないかと示唆された。これらの結果は今後加齢に伴う運動制御の変化を調べる手がかりとなった。
発がんモデルにおいてp53はミトコンドリアにおける直接的アポトーシス作用を持つか

p53蛋白は転写活性化作用によりアポトーシス関連遺伝子を発現させ,間接的にアポトーシスを誘導する。我々はこの作用が大腸癌そのものにおいても発生し,癌細胞にアポトーシスを誘導させることを示し,将来の癌治療への応用を目指している。昨年度までに大腸癌細胞癌株において同作用が生じていることを示し,さらに正常マウス大腸粘膜に対し放射線照射,抗癌剤投与にてストレスを与えるとp53はミトコンドリアに集積することを示した。本年度は,アゾキシメタンを発癌物質として投与されたマウスおよびラット大腸癌発癌モデルを作製した。ラット大腸癌において放射線照射,抗癌剤投与などのストレスを与えるとp53のミトコンドリアへの集積が見られ,アポトーシスが誘導された。さらに細胞内蛋白導入ドメイン付加ミトコンドリア標的化p53蛋白を作製した。この蛋白は大腸癌細胞株にアポトーシスを誘導した。これを担癌マウスに腹腔内投与する実験により癌におけるアポトーシス作用を検討した。ただしやむを得ない理由により実験が中断されたため,論文発表には十分な検証ができていない。発癌モデルを再度作製中である。また次の段階としてこの作用を治療に応用すべく実験を進めており,手応えを得ている。現時点で論文発表にはいたっていないが途中経過を,第60回日本消化器外科学会(東京),第15回世界外科学消化器病学会議(プラハ),第64回日本癌学会(札幌)で発表した。最近我々は細胞株およびマウス正常細胞においてDNA障害等ストレス下にp53がミトコンドリアに移動し非転写活性化作用により直接的にアポトーシスを誘導する機能も持つことを報告した。今回我々はこのp53の新機能の大腸癌における役割について解析した。大腸癌細胞株に対し抗がん剤camptothecinを5μM投与すると1時間後にはp53のミトコンドリアへの集積を認め,アポトーシスが誘導された。ミトコンドリア標的化p53を作製し同細胞株にトランスフェクションするとp53はミトコンドリアに集積し,アポトーシスが誘導された。また正常マウスに10グレイのガンマ線照射を行うと4時間後の結腸上皮細胞においてp53のミトコンドリアへの集積を認めた。これらより正常大腸上皮細胞および大腸癌においてもp53は非転写活性化アポトーシス誘導機能を持つ可能性が示唆された。これらの結果はアポトーシスのメカニズムについてあらたな知見を示すとともに将来的に癌の遺伝子治療への応用を期待させるものと考えられる。現在アゾキシメタンを発癌物質として投与されたラット大腸癌発癌モデルを作製中であり,来年度はラット大腸癌において放射線照射,抗癌剤投与などのストレスによるp53のミトコンドリアへの集積について解析を進める予定である。また次の段階として手術患者の摘出大腸癌標本より初代培養細胞を確立しヒト大腸癌においても同様のメカニズムが存在するか検討する予定であるp53蛋白は転写活性化作用によりアポトーシス関連遺伝子を発現させ,間接的にアポトーシスを誘導する。
絡み織構造耐突刺し防護テキスタイルの開発

絡み織物とは織物の経糸が相互に交絡しながら緯糸が織込まれた構造の織物であり、紗や絽などといったものが古くから知られている。この絡み織物は高い通気性を持っているにもかかわらず、一定の丈夫さを持ち、夏用の衣料材料として古くから重用されてきた。一方、現代においては警察官等が安全に職務を遂行するため耐突刺し防護衣として金属板を仕込んだ防護服を着用することとなっているが、金属製であるため重く、また通気性も全く期待できない。本研究では高強度繊維絡み織物によって通気性と防護性という相反する要求を高度に両立させる方法を探る。
芸術創作過程に関する認知心理学的研究

創造性にする認知心理学的なアプローチは、従来、洞察問題の解決や科学的発見過程などの研究が中心であったが、本研究では、今まであまり研究が進んでいない芸術的創作活動に焦点を当て、認知心理学的な手法を用いて、創作プロセスを詳細に解明することを目的とした。そして、山水画家が寺社やアトリエで山水画を制作する過程を、延べ30日以上の期間にわたり観察し、このフィールド観察やインタビューのデータに基づいて、画家の知識や技術、および山水画の制作過程について検討した。さらに、色紙絵の描画の様子をビデオで記録し、描画過程の詳細な分析を行った。研究1と2では、画家の知識を調べるため、画家がインタビューに応じて話した内容と教授場面で学生に説明した内容を分類し、カテゴリー化を行った。その結果、知識は「絵の描き方のストラテジー」、「絵の評価基準」、「絵を描くときの心構え」の3つに大きく分類された。また、インタビュー場面と教授場面では、報告された知識の内容はおおむね一致していたが、若干の違いも見られた。研究3では、ビデオ記録に基づいて色紙絵の描画過程の分析を行い、外的制約の役割の分析や空書行動の分析を行った。その結果、画家が描画の際に、他者の描いた落書きの線を積極的に利用してアイデアを生成していること、空書行動が描画において重要な役割を果たしていることなどが示唆された。近年、創造性に関する認知心理学的なアプローチに基づく研究が、科学的発見や創造的な問題解決を対象に行われるようになってきた。そこでは、天才と呼ばれる特別な人物によってのみ可能な、人間離れした特別なプロセスを経て創造的な作品や発見が生み出されるのではなく、人が日常的に用いている認知プロセスが組み合わされることによって創造活動が営まれ、何らかの特別な作品やアイデアが生み出されるのであると考えられている。本研究では、そのような視点に立ち、芸術創作のプロセスを、認知心理学的な手法を用いて詳細に解明することを目的としている。具体的には、一人の山水画家が寺社やアトリエで山水画を制作する過程を、現在までの時点で、延べ30日以上の期間にわたり観察し、このフィールド観察やインタビューの記録、描画過程のビデオ記録などに基づいて、画家の知識や技術、および山水画の制作過程について検討してきた。今年は2年計画の研究プロジェクトの初年度であり、以下の3つの研究を実施中である。研究1では、画家の知識を調べるため、画家がインタビューに応じて話した内容を分類し、カテゴリー化を行った。研究2では、さらに、画家が山水画の描き方を受講生に説明する教授場面で、画家の話した内容を分類し、カテゴリー化を行った。この二つの研究から、山水画に関して画家が持っている知識を多面的に取り出そうと試みた。研究3では、色紙絵の描画過程の分析を行い、外的制約の役割やアイデア生成時における既有知識の利用の分析を行っている。この研究は、現在データ収集中であるので、まだ結果の報告はできないが、研究1,2で明らかにした知識の内容と関連づけながら、山水画の制作過程を詳細に解明する予定である。
生体高分子の"ゆらぎ"および分子運動の解析

本研究の目的は、溶液中における蛋白質の分子運動を実験的、且つ理論的に解析することであるが、本年度においては、特に血清アルブミンを試料として分子運動の荷電効果を詳細に解析した。測定は、高純度化した試料につき、準弾性光散乱法(ホモダイン)により種々の塩濃度及びPH環境下における時間相関関数【g_2】(t)を求め、これより並進拡散係数Dを求めることによって行われた。実験データーの解析結果から次のことが明らかとなった。1.高純度アルブミン溶液では塩濃度が大、または等電点の状態、すなわち電荷Z=0でlog(【g_2】(t)-1)tプロットが直線となる理想的拡散係数を与える。2.高純度試料ではZ≠0で上のプロットは湾曲するが、t=0での勾配よりシスティマテックなDが得られる。このDは蛋白濃度に関し、Zが大なる程強い非線型拡散を示す。3.アルブミンの低純度ではdimerなどが共存し、上のプロットは湾曲し、Zの影響を取出すことは不可能となる。systematicな勾配が得られない。4.拡散係数の荷電効果は、吾々の理論と照らし、蛋白分子間静電斥力ではなく、蛋白分子のまわりのcounterionの速い拡散による蛋白分子の引きづられ効果によるものとして完全に説明されることが分った。以上の結果は、蛋白質分子の拡散係数は、直接的な分子間静電相互作用による影響よりも、高分子イオンと対イオン間の静電相互作用の効果が圧倒的に重要であることを示すと共に、静電効果以外の蛋白質間相互作用を実験的に解析することの可能性を示したものである。以上の他、本研究においては、蛋白質の滴定に関するHasselbalch-Marinskyの関係式を蛋白質上の【H^+】のゆらぎの概念によって理論的に導くことに成功した。
下部マントル中央における化学組成不均質の地震学的研究

本研究において,地震計ネットワークの地震波形データを用いた変換波の解析により,マリアナ弧から伊豆小笠原弧東方を中心とする北西太平洋の下部マントル中央部に10km100km程度のスケールの比較的小規模な不均質が複数存在することを明らかにした.具体的研究内容は次ぎの三項目である:1北西太平洋下部マントルS波P波変換物体の決定論的検出を行なった.2北太平洋全域の下部マントルP波P波散乱体の組織的決定論的検出を行なった.3全地球規模の下部マントルにおけるP波散乱強度の統計的推定を行なった.1の結果:北西太平洋マリアナ東部深さ1000km2000kmに急傾斜する互層構造薄い層でS波P波変換が起こる.複数の面状の物体の数は34枚あるいはそれ以上である.面の間隔は60km300kmであり,各面での地震波変換効率は10%程度以下.各面の水平方向の広がりは500km×300km程度と考えられ,傾斜角は35゚程度である.面の一つは,層の厚さ8kmで,S波速度低下4%以上の薄い層と考えると観測のいくつかの側面がが良く説明される.北西太平洋の下部マントルには同種の地震波散乱体が複数存在する.例えば,カムチャッカ半島南や伊豆諸島周辺がその例である.2の結果:北部太平洋にはP波P波散乱体と考えられる物が少なくとも数十のオーダーで存在する.P波速度の変化は1%以下.3の結果:北部太平洋の下部マントルのP波速度の統計的ゆらぎは22.5%以下である.不均質の特徴的長さは1020kmと考えると都合が良いようである.上記のように,下部マントル小規模不均質を検知する手法を発展改良させて,全地球規模での同種の小規模不均質の分布状況を明らかにした.本研究において,地震計ネットワークの地震波形データを用いた変換波の解析により,マリアナ弧から伊豆小笠原弧東方を中心とする北西太平洋の下部マントル中央部に10km100km程度のスケールの比較的小規模な不均質が複数存在することを明らかにした.具体的研究内容は次ぎの三項目である:1北西太平洋下部マントルS波P波変換物体の決定論的検出を行なった.2北太平洋全域の下部マントルP波P波散乱体の組織的決定論的検出を行なった.3全地球規模の下部マントルにおけるP波散乱強度の統計的推定を行なった.1の結果:北西太平洋マリアナ東部深さ1000km2000kmに急傾斜する互層構造薄い層でS波P波変換が起こる.複数の面状の物体の数は34枚あるいはそれ以上である.面の間隔は60km300kmであり,各面での地震波変換効率は10%程度以下.各面の水平方向の広がりは500km×300km程度と考えられ,傾斜角は35゚程度である.面の一つは,層の厚さ8kmで,S波速度低下4%以上の薄い層と考えると観測のいくつかの側面がが良く説明される.北西太平洋の下部マントルには同種の地震波散乱体が複数存在する.例えば,カムチャッカ半島南や伊豆諸島周辺がその例である.2の結果:北部太平洋にはP波P波散乱体と考えられる物が少なくとも数十のオーダーで存在する.P波速度の変化は1%以下.3の結果:北部太平洋の下部マントルのP波速度の統計的ゆらぎは22.5%以下である.不均質の特徴的長さは1020kmと考えると都合が良いようである.上記のように,下部マントル小規模不均質を検知する手法を発展改良させて,全地球規模での同種の小規模不均質の分布状況を明らかにした.北西太平洋での下部マントル中央の不均質構造について、アメリカ西部の短周期地震計ネットワークのデータを用いて調べた。その結果、千島列島からマリアナに到る島弧の海洋側の下部マントル、深さ800km2000kmに約10個の小規模不均質が検出された。また、マリアナから伊豆ボニンの東方の下部マントルにおける不均質構造を詳細に調べた結果、およそ300kmの間隔を持つ3つの南傾斜の層構造を成すことが明らかとなった。各々の層の水平拡がりは、およそ500kmから300kmであり、かつそれぞれが10km程度の非常に薄い層からなっている可能性が波形の解析から示された。このように小規模で強い不均質構造は、化学組成が周囲のマントルと大きく異なる領域を表しているはずであり、マントルの進化と対流の様式に大きな制約を与える観測事実である。本研究において,地震計ネットワークの地震波形データを用いた変換波の解析により,マリアナ弧から伊豆小笠原弧東方を中心とする北西太平洋の下部マントル中央部に10km100km程度のスケールの比較的小規模な不均質が複数存在することを明らかにした.具体的研究内容は次ぎの三項目である:1北西太平洋下部マントルS波P波変換物体の決定論的検出を行なった.2北太平洋全域の下部マントルP波P波散乱体の組織的決定論的検出を行なった.3全地球規模の下部マントルにおけるP波散乱強度の統計的推定を行なった.1の結果:北西太平洋マリアナ東部深さ1000km2000kmに急傾斜する互層構造薄い層でS波P波変換が起こる.複数の面状の物体の数は34枚あるいはそれ以上である.

面の間隔は60km300kmであり,各面での地震波変換効率は10%程度以下.各面の水平方向の広がりは500km×300km程度と考えられ,傾斜角は35°程度である.面の一つは,層の厚さ8kmで,S波速度低下4%以上の薄い層と考えると観測のいくつかの側面がが良く説明される.北西太平洋の下部マントルには同種の地震波散乱体が複数存在する.例えば,カムチャッカ半島南や伊豆諸島周辺がその例である.2の結果:北部太平洋にはP波P波散乱体と考えられる物が少なくとも数十のオーダーで存在する.P波速度の変化は1%以下.3の結果:北部太平洋の下部マントルのP波速度の統計的ゆらぎは22.5%以下である.不均質の特徴的長さは1020kmと考えると都合が良いようである.
実験的肺葉性気腫モデル作成に関する実験的研究

肺葉性気腫は新生児期に発症する比較的稀な肺疾患であり、病因は明らかではない。気管支形成異常が主たる病因であるが、手術後でさえ約半数の症例ではその病因は明らかではない。本研究では現局的気管支奇形を作成し肺葉性気腫の出現の有無を観察し本疾患の発生機序を考察する。雑種幼豚(n=5)を用いて左主気管支軟骨除去を行い手術的左主気管支軟化症モデルを作成した。気管支内視鏡的観察にて現局性の呼吸性軟化が確認された。咳そう時には完全な虚脱を認めたが、一ヵ月の観察期間中には左肺の気腫性変化は認められなかった。Wister系雄性ラット(n=29)を用いて、手術的気管支狭窄モデルおよびパパインを用いた限局性気管支軟化症モデルが作成された。止血用微小クリップを用いた手術的気管支狭窄モデルは気管支造影で狭窄が証明された。一ヵ月の観察期間中には肺葉の気腫性変化は認められなかったため、強制陽圧を加えられたが、同様に気腫性変化は認められなかった。パパインを用いた限局性気管支軟化症モデルでは傍胸膜領域に気腫性変化は認めたが汎肺葉性の変化ではなかった。本研究において気管支狭窄モデル及び気管支軟化症モデルが作成されたが、肺葉性気腫の出現は認められなかった。肺葉性気腫は新生児期に発症する比較的稀な疾患であるが、その発生機序は今尚明らかではなく、本疾患の実験的モデルはその究明に不可欠である。気管支内視鏡を用いた気管支内腔からの観察では呼気、吸気、咳嗽の際に軟化症様変化が確認されたが、1ヶ月間の観察期間中には、限局性(左肺)の気腫性変化は認められず、喀痰排泄障害に伴う肺炎所見を認めた。Wister系雄性ラット(n=29)を用いて、手術的気管支狭窄モデル及び化学的気管支軟化モデルが作成され1ヶ月間観察された。更に上記モデルに強制陽圧を加えることも試みた。高度狭窄を認めた狭窄モデルでは無気肺を形成し、狭窄の比較的軽度な例では気管支軟骨の支持力が回復しほぼ正常な所見を呈した。パパインを用いた限局性気管支軟化症モデルでは傍胸膜領域に限局した左肺気腫を認めたが、肺葉性気腫に認められる汎肺葉性の気腫ではなかった。強制陽圧付加群でも汎肺葉性変化は認められなかった。気管支狭窄モデル、気管支軟化モデルは形成されたが、肺葉性気腫の如く汎肺葉性の気腫の出現は認められなかった。更に強制陽圧の条件を検討するが、現在までの結果では単純な軟化狭窄では気腫の発現は困難であり、新生児の持つ未熟性が肺葉性気腫の発現には不可欠であると推測される。今後は胎児期、新生児期の動物に同様の手技を加え肺葉性気腫の発現を観察したい。雑種幼豚(m=5)を用いて左主気管支軟骨除去を行い手術的左主気管支軟化症モデルを作成した。咳そう時には完全な虚脱を認めたが、1ヵ月の観察期間中には左肺の気腫性変化は認められなかった。Wister系雄性ラット(m=29)を用いて、手術的気管支狭窄モデルおよびパパインを用いた限局性気管支軟化症モデルが作成された。

止血用微小クリップを用いた手術的気管支狭窄モデルは気管支造影で狭窄が証明された.1ヵ月の観察期間中には肺葉の気腫性変化は認められなかったため、強制陽圧を加えられたが、同様に気腫性変化は認められなかった。パパインを用いた限局性気管支軟化症モデルでは傍胸膜領域に気腫性変化は認めたが汎肺葉性の変化ではなかった。本研究において気管支狭窄モデル及び気管支軟化症モデルが作成されたが、肺葉性気腫の出現は認められなかった。
MeVガンマ線全天探査装置の開発および長時間気球フライトによる実証観測

本年度は30cm角マイクロTPCを用いたMeVガンマ線カメラを稼働し、その性能評価をおこなった。この検出器は本研究において中心的なやくわりを担う部分のプロトタイプとなるものであり、その性能は前々年度に実施した気球実験に用いたものに比べ、格段の有効面積をもち、角度分解能もほぼ同等の結果をえることができた。この検出器に対して昨年度におこなったガス検出部および散乱ガンマ線検出用シンチレータ読み出し部の省電力化を適用し気球搭載モデルを製作予定であったが、JAXA/ISASの気球打ち上げチームの大樹町移転にともなう打ち上げ気球数の激減の影響を受け、気球搭載実験の実施は本研究期間中の実施が不可能になった。そのため、次年度以降の気球観測にむけたさらなる低電力化および性能向上に取り組んだ。具体的には性能向上の余地があったガス検出部の新読み出しCHIPの雑音特性改善やシンチレータ読み出し部の広ダイナミックレンジ化などをおこなった。またガス検出部の大型化に対するアプローチも開始しはじめた。並行してマイクロTPCを方向に感度をもつ暗黒物質探索を神岡地下実験施設でおこない、方向に感度を持つ方法において暗黒物質の物質との断面積に対して最も厳しい制限をつけることに成功した。このプロセスにおいて、一ヵ月以上の安定性をマイクロTPCで達成することを実現するとともに、非常に短い飛跡にたいする解析方法も改良をおこない確実性を高めることに成功した。平成19年度は天体MeV領域γ線観測に必要な30cm角のγ線カメラを製作した。また同時に気球搭載を可能にするために検出器の省電力化を行った。本研究においては平成18年度に実験がおこなわれた10cm角のコンプトンカメラを30cm角に拡張しMeVγ線に対する有効面積を飛躍的に増やし、天体観測が可能なコンプトンカメラを製作することがひとつ目の課題である。私はすでに開発済みの30cm角のマイクロピクセルチェンバーに30cmの高さのドリフトケージを作成し気密容器に封入することでコンプトンカメラの中心部である30cm角TPCを作成した。また、平成18年度気球実験に用いたものと同タイプの散乱γ線用シンチレーションカメラで30×30cm2のものを作成し、TPCと組みあわせることで(30cm)3のコンプトンカメラを作成することに成功した。そしてこのコンプトンカメラの正常動作も確認した。一方、TPCとシンチレーションカメラの両方とも既存の読み出し回路システムでは電力量が気球搭載可能な範囲をこえるため、あらたな読み出し回路システムの開発をおこなった。TPC読み出し回路においてはKEKと連携しCMOSプロセスを利用した集積回路チップの開発を進め、現段階では目標の性能まで到達しないもののTPCからの信号を取り出すには十分な性能をもつものになり、1、2年で実用可能になるレベルに達した。シンチレーションカメラの読み出し回路においては、集積回路、抵抗分割読み出しなどいくつかの方法をためした結果、クリアパルス社と共同で開発したヘッドアンプと抵抗チェーンを組み合わせることで必要な性能を十分な低電力で実現することに成功した。
農地法の法史学的分析―日本近現代農地立法の軌跡

本年度は研究実施計画に書いたように、昨年度がら収集してきた資料を更に充実させるべく、群馬県立文書館に3回、京都府立総合資料館に2回、調査に赴いた。小作争議表、小作調停受理・結果報告書、自作農創設維持計画書、地主所蔵文書などを中心に、群馬と京都という二つの地械での地域での地主小作関係の現代的内容を考察するためである。今年度の科研費は、この調査にほとんど費やしたといっていい。ここからわかったのは、京都の場合、1927年頃から小作争議解決の方式とでもいうものが登場することで、小作調停条項であらかじめ検見対象地を決めておき、地主小作立会のもと、農会の技術者が厳密に収穫量を測定し、収穫量を前提に機械的に減免額を決定するという手続の設定にまでいたっているということである。地主小作立会のもとの検見というのは、それ自体としては、江戸時代からのムラ仕事としてなされる「ムラ決め」の延長線上といえなくもないが、これを調停条項として、法的強制力を持たせたところにこの時代の特徴がある。どりわけ、争議の際の「当事者間の合意」を制度的に排除してしまった点で、地主小作人間の対立が極限にいたり、ぎりぎりのところで小作関係を継続するためこのようなシステムが生まれたと思われるのである。農林省発行の「小作年報」所載の調停条項例で見ても、京都と新潟くらいでしか見られない特異なシステムである。これにくらべると、群馬では、そもそも京都のように小作料減額免除システムをあらかじめ決めておくという解決方法が少なく、一回きりの減額や土地返還を決めるものが圧倒的に多い。例外は、全国的に「無産村」として名をはせた新田郡強戸村と、隣村の山田郡毛里田村である。この2村では争議が激甚に戦われたが、これを反映して調停条項も、当該争議以降の減額免除規定を定めるものが多い。ただ、その内容を見ると、地主小作両者からなる「委員会」をつくってここで合意するとなっているものがよく見られ、京都のように合意の契機を排除するところまでいっていない。強戸村の場合、村政も小作側が握ってしまうという特異な事態があったにせよ、従来の「ムラ決め」的要素を引ぎずっているといっていい。この相違が、農地改革期にも現れ、京都の場合は、農地改革は自明のことで、次のステップが考えられていくのに、群馬では、農地改革自体に大きな力が注がれる。農地法下の農民のあり方もこれに規定されたものとなるのである。本年度は、研究計画の初年度であり、提出した計画に基づき、まず、ノートパソコン、デジタルカメラ、MOドライブ等を購入し、研究のハード面での整備を行った。ついで、1930年代から40年代の農地立法・施策を検討するため、茨城県立歴史館、群馬県立文書館に3回にわたって調査に赴いた。

茨城県では、農業史についてのまとまりのある研究がなされており、これらの文献・資料を閲覧・購入しつつ、歴史館所蔵の小作調停資料、経済更生運動関係資料を閲覧・撮影した。このうち、1940年代の小作調停資料は、全国的にも珍しいもので、この時期の小作関係の行き詰まり→農地立法への動向を知る貴重なものといえる。今後も継続して、調査を続けたい。群馬県立文書館は、1930年代から40年代の貴重な小作関係資料、農地立法関係資料を豊富に所蔵しており、資料の宝庫といってもいい。本年度の調査は、この資料群のなかで、農会及び小作調停関係資料に焦点をしぼった。近年の研究によると、農会については、本来「官製」的であったものが、第1次世界大戦後、その性質をかえて、生産農民層をとらえ出すことが指摘されている。この問題は、小作関係の動向と密接に関係しており、土地所有権の重畳構造を「ムラ」の規制力との関連で考察するという本研究にとっても無視できない重要な検討課題である。また、群馬県の小作調停資料は、他県に類をみないほどよく残っており、長期的なスパンでの小作関係の変動がかなりよくわかる。小作調停については、小作料減額免除規定の規範構造に注目することが重要だが、この観点に立ったとき、群馬県新田郡、山田郡などは、注目すべき調停条項を生み出していることがわかる。これら資料は、いくつか撮影したが、来年度さらに本格的に調査、分析する必要がある。本年度の研究実施計画に書いたように、昨年度から収集してきた資料の分析にあたり、高性能CPUを搭載したパソコンが必要となり、まず、その購入を行った。これによって、収集資料の効率的な分類が可能となった。つぎに、今年度は、昨年の調査によって検出した、群馬県、埼玉県の地方資料の本格的調査に及んだ。このうち、埼玉県児玉郡の村については、結局、資料が残っていないことが判明し、調査をうち切らざるを得なかった。一方、群馬県には、かなりの資料が残っていることがわかり、実施計画に書いた、群馬県新田郡、山田郡を中心に綿密な資料調査を行った。群馬県立文書館は、公文書及び私文書について相当量の資料を有しており、ここでの調査は、4度にわたって行うことになった。収集したのは、小作調停、小作慣行調査、地主会、農会、産業組合、耕地整理組合、自作農創設維持、農地委員会、経済更生計画書等、多岐にわたる。これらの資料については、まだ整理中であるが、本研究がめざしている、土地利用に関わる「村」の機能の問題が、小作料の減額免除方式や農地委員会の編成過程、経済更生計画の作成過程などから端緒的にみえてきている。このような調査を背景に、10月には群馬県新田郡新田町に現地調査に赴き、この地域での小作関係の実態について検討した。また、小作調停条項、とりわけ、小作料減額免除条項について、地主・小作間に特異な緊張関係を見出せる京都府の事例を検討するため、12月には、京都府立総合資料館に調査に赴き、資料を閲覧した。今年度注日した群馬県新田郡、山田郡で見られた小作調停条項は、小作料減額免除に関わる「村」の規制力の再編形態を示唆すると思われるが、京都府の事例は、この「再編」を極限的におしすすめたものともいえ、群馬にみられる「再編」の質を考える好材料を提供するものといえる。こうした成果の上で、来年度も資料調査・分析を続行したい。本年度は研究実施計画に書いたように、昨年度から収集してきた資料を更に充実させるべく、群鳥県立文書館に3回、京都府立総合資料館に2回、調査に赴いた。小作争議表、小作調停受理・結果報告書、自作農創設維持計画書、地主所蔵文書などを中心に、群馬と京都という二つの地域での地主小作関係の現代的変容を考察するためである。
生物膜電極法を応用した金属表面処理排水の同時的中和・脱窒・重金属イオン回収処理

1.陰極及び陽極としてそれぞれフェルト状炭素に脱窒細菌を固定した生物膜電極及び炭素棒を用いた完全混合型生物膜電極反応槽へpH約2.8,硝酸性窒素200mg/L,銅イオン濃度030mg/Lに調整した模擬酸洗い排水を流入させるとともにC/N比1.0で酢酸の添加と通電を併用して連続処理実験を行った.槽内では,脱窒細菌の活性に影響のない濃度まで銅イオンが除去されて脱窒が進行することにより中和も達成された.添加有機物と電解生成水素のほぼ全量が効率よく同時的に脱窒の電子供与体として利用されるとともに処理水pHは,安定して6.5程度に維持された.流入銅イオン濃度を30mg/Lまで段階的に上昇させるとともに滞留時間を36時間から10時間まで短縮してもその傾向に変化はなかった.また,溶解性銅濃度は,常に2mg/L程度以下であった.従って,生物膜電極法を用いて銅イオン含有強酸性高濃度硝酸イオン汚染水の同時的脱窒・中和・銅イオン除去が可能であることが明らかになった.2.処理水の溶解性銅濃度は,無通電系でも水酸化物や炭酸塩等の難溶性物質生成等により低下したが,懸濁成分を含めた全銅濃度は流入銅イオン濃度とほぼ等しかった.これに対して,通電系では,約50%程度に減少した.すなわち,通電系では,電極反応による銅イオンの陰極への固定が処理水の全銅濃度の低減に寄与していると考えられた.3.酸洗い排水に共存する可能性がある種々の重金属イオンに対して,脱窒処理への水素利用が可能であることを考慮して水素生成を許容すれば,電極への通電により,鉛やニッケルイオンも除去可能であることが無生物系電解実験から明らかになり,銅に加えてこれらの重金属イオンが共存する排水への生物膜電極法の適用可能性が示唆された.1・脱窒細菌生物膜電極および炭素電極をそれぞれ陰極および陽極として設置した完全混合型生物膜電極槽を作製し,強酸性高濃度硝酸イオン含有水(pH3,200mg-N/L)を供給して種々の操作条件下で連続処理実験を行った。被処理水が強酸性でも脱窒は効率良く進行するともに処理水pHは中性領域に維持された.本系の主な成分の物質収支,電荷収支および平衡関係から処理水pHと脱窒率の関係を理論計算した結果,脱窒率15%程度以上であれば処理水は,pH67程度まで中和できることが示唆され,計算結果は,実験の傾向とほぼ一致した.また,脱窒進行に伴う中和の達成は,陽極の電気化学的酸化および添加有機物水素供与体の酸化で生成する二酸化炭素による緩衝効果が大きく寄与しているものと考えられた.一方,脱窒の進行には,添加有機物と通電に伴う電解で生成する水素が効率良く利用されており,残留添加有機物のない効果的な操作が可能であった.2.銅イオン濃度を模擬した人工排水(30mg/L)を用い,本法による銅イオン除去特性について,非生物膜系で実験的検討を行った結果,陰極における金属銅への電解還元に対する限界電流密度条件以上で操作することにより1mg/L程度以下の低濃度までの銅イオン除去と脱窒の電子供与体となる水素供給を同時的に行うことが可能であり,本処理法ではこのような通電操作が有効であることが示唆された.3.銅イオンの脱窒活性への影響に関し,銅イオン非共存系培養脱窒細菌では,0.1mg/L程度の銅イオン共存下に初期暴露されると脱窒開始までの時間が遅れ,脱窒速度も著しく低下した.銅イオン濃度1mg/Lまでの範囲では,濃度の増大とともに脱窒開始時間が著しい影響を受けた.一方,銅イオン共存系で培養した脱窒細菌は,1mg/L程度までの範囲では,脱窒活性はほぼ等しかった.従って,数mg/L程度であれば,馴致効果が期待できるものと考えられた.1.陰極及び陽極としてそれぞれフェルト状炭素に脱窒細菌を固定した生物膜電極及び炭素棒を用いた完全混合型生物膜電極反応槽へpH約2.8,硝酸性窒素200mg/L,銅イオン濃度030mg/Lに調整した模擬酸洗い排水を流入させるとともにC/N比1.0で酢酸の添加と通電を併用して連続処理実験を行った.槽内では,脱窒細菌の活性に影響のない濃度まで銅イオンが除去されて脱窒が進行することにより中和も達成された.添加有機物と電解生成水素のほぼ全量が効率よく同時的に脱窒の電子供与体として利用されるとともに処理水pHは,安定して6.5程度に維持された.流入銅イオン濃度を30mg/Lまで段階的に上昇させるとともに滞留時間を36時間から10時間まで短縮してもその傾向に変化はなかった.また,溶解性銅濃度は,常に2mg/L程度以下であった.従って,生物膜電極法を用いて銅イオン含有強酸性高濃度硝酸イオン汚染水の同時的脱窒・中和・銅イオン除去が可能であることが明らかになった.2.処理水の溶解性銅濃度は,無通電系でも水酸化物や炭酸塩等の難溶性物質生成等により低下したが,懸濁成分を含めた全銅濃度は流入銅イオン濃度とほぼ等しかった.これに対して,通電系では,約50%程度に減少した.すなわち,通電系では,電極反応による銅イオンの陰極への固定が処理水の全銅濃度の低減に寄与していると考えられた.3.酸洗い

排水に共存する可能性がある種々の重金属イオンに対して,脱窒処理への水素利用が可能であることを考慮して水素生成を許容すれば,電極への通電により,鉛やニッケルイオンも除去可能であることが無生物系電解実験から明らかになり,銅に加えてこれらの重金属イオンが共存する排水への生物膜電極法の適用可能性が示唆された.
圧電素子による簡易応力計測センサの開発

本研究は、構造物にはたらく応力を圧電材料により簡便に測定するためのセンサ開発を目的としたもので、本年度は以下のことを明らかにした。1)圧電材料の構造物への適用方法曲面形状を有する構造部材の応力測定に関して、高分子圧電材料(圧電フィルム)を使用し、丸棒部材において、軸力、曲げ、ねじりなど、測定目的に応じたフィルムの形状、接着法を考案し、実験を行って各手法が有効であることを確認した。また同手法は、円孔などのように部材の形状変化による応力勾配の影響がある場合にも有効であることを実験的に確認した。さらに、圧電フィルムの面内異方性を利用することで、部材にはたらく多軸応力測定が可能となることを明らかにし、考案したフィルムの取付け法・配線法を実験的に検討した。2)応力センサの信号処理回路の改良昨年度は、圧電セラミック材料に適した信号処理回路の開発を行ったが、本年は圧電フィルムに使用する信号処理回路の設計・試作・検証をシミュレーションおよび回路実験を通じて行った。センサ回路には振動センサなどで使用される電荷増幅回路を使用し、フィルムの機械-電気特性を考慮することと、本センサで使用する低周波応力変動に適した性能を発揮するため、回路時定数などの回路構成の確立と、必要部品の選定をおこなった。この結果、フィルム用として十分実用に耐えうる回路を試作することができた。3)信号処理方法の改良本センサの測定信号処理には、発生応力範囲を多段階に分割し、各レベルの超過数を計数するレベルクロッシング法を使用している。昨年度までのアナログ回路方式を改め、本年度はマイコンを導入することで計数レベルの多段階化(12段階)と測定結果を選択的に表示できるように液晶ディスプレイを導入した。これにより、本センサをより実用に近いものとすることができた。本研究は、構造物に負荷される応力を圧電材料により簡便に測定するためのセンサ開発を目的としたもので、本年度は以下のことを明らかにした。1)構造物へのセンサの取り付け法:圧電素子を使用したセンサにより構造物に作用する応力を効率的に測定するため、接着剤やセンサケース厚、センサの取付け方向について実験的に検討した。研究の結果、応力測定性能に直接関わる素子及びケースの接着に使用する接着剤と配線に使用する接着剤をそれぞれ確定し、応力伝達効率を考慮するとケース厚さは0.5mmが適当であること、センサはその取付け方向によらず構造物の応力測定が可能であることを明らかにした。さらに、多軸応力が付加された場合にその主応力方向を測定することを目的としたセンサの形状や、曲面を持つ構造の応力測定用に圧電フィルムの使用を検討した。2)センサの測定性能:センサの測定精度、最大荷重などの実用面で要求される性能について実験的に検討を行った。センサを平滑試験片に取付けて試験を行った結果、応力速度0.05Hzから5Hzの引張り・圧縮の変動応力に対して150MPaの範囲でセンサの出力信号は応力に対して線形性を示した。また、センサの測定限界を明らかにするため、圧電素子を軟鋼平滑試験片表面に接着して引張り試験を行ったところ、試験片の降伏点230MPa程度、ひずみにして1300ストレインまでは確実に測定できることを明らかにした。3)信号処理回路の改良:センサの測定精度および信頼性を向上するための改良を行うと同時に、測定期間を延長するための改良を行った。この結果、従来の測定時間12時間に対して1週間以上測定できる見通しを得た。4)その他:上記の簡易測定用センサの開発と同時に、平成12年度に実施する研究の準備として、圧電素子を自発的に振動させてセンサの取付け状況を診断する方法について予備実験を実施した。
異なる受容体を備えるシナプス後膜活性領域の構造特異性

本研究では、性質の異なる受容体を備える中枢および末梢のいくつかのシナプス受容膜について、凍結割断レプリカ法を含む超微形態学的観察を行い、各シナプス受容膜の活性領域に特有な受容体構造を比較しようとしたものである。本研究で得られた結果を以下に示す。1.アフリカツメガエル脊髄の興奮性S型シナプスと、抑制性F型シナプスをレプリカ像、およびエッチング像として区別することができた。両者の後膜活性領域の真の内・外表面には、膜内粒子の特異的集合を反映する粒状構造が認められた。また、後膜の内表面の粒状構造の一部が細胞骨格と結合することを認めたが、グルタメートを伝達物質とするS型と、GABAまたはグリシンを伝達物質とするF型シナプスの後膜表面構造に明らかな違いを見出すことはできなかった。(報告書研究成果1)2.自立神経系シナプスのニコチン性ACh受容体を備えるニワトリの毛様体神経節の後膜P面には、直径8nmと10nmの膜内粒子の集合が認められた。一方、ムスカリン性受容体のみを備えるニワトリ副腎クロマフィン細胞のシナプス後膜にも、類似の膜内粒子の集合がP面に認められた。従来の考えと異なり、ニコチン性と同様に、ムスカリン性受容体もシナプス後膜の活性領域に局在していることが証明された。また、ニコチン性およびムスカリン性受容体が、それぞれ200-250kDa、70-89kDaの分子量をもつ膜内蛋白であることが知られていることから、神経節の10nm膜内粒子およびクロマフィン細胞の8nm膜内粒子がそれぞれニコチン性およびムスカリン性受容体と密接に関連する蛋白構造であることが示唆された。(報告書研究成果2)3.当初の研究計画に含まれていなかったが、化学的シナプスを観察するうちに電気的シナプスの構造に興味ある所見が得られたため、電気的シナプスとしてのギャップ結合の構造とくに、その代謝経路について得られた所見が追加された。(報告書研究成果3)本研究では、性質の異なる受容体を備える中枢および末梢のいくつかのシナプス受容膜について、凍結割断レプリカ法を含む超微形態学的観察を行い、各シナプス受容膜の活性領域に特有な受容体構造を比較しようとしたものである。(報告書研究成果3)神経伝達物質の受容蛋白が、シナプス後膜にいかなる形で組込まれているかは、神経筋接合部を除き、ほとんど知られていない。ここでは、性質の異なる受容体を備える中枢および末梢のいくつかのシナプス受容膜について、免疫電顕および凍結割断エッチング法により観察し、各シナプスの後膜活性領域に特有な受容体構造を理解しようとするものである。平成3年度では、おもに凍結割断エッチング法による実験がなされ、以下の結果を得た。1.アフリカツメガエル脊髄の興奮性S型シナプスと、抑制性F型シナプスをエッチングレプリカ上に区別することができた。両者の後膜活性領域の真の内・外表面には、膜内粒子(IMP)の特異集合を反映する粒状構造を認めた。また、後膜内表面の粒状構造の一部が細胞骨格と結合することを認めたが、S型とF型の後膜表面構造に明確な違いを示すに至っていない。2.自律神経系シナプスのニコチン性SCh受容体を備えるニワトリ毛様体神経節の後膜P面には、径8nmと10nmのIMPの集合(3140/μm^2)が認められた。

一方ムスカリン受容体のみを備えるニワトリ副腎クロマフィン細胞のシナプス後膜にも、同様のIMPの集合(3770/μm^2)がみられた。従来の考えと異なり、ニコチン性と同様、ムスカリン性受容体もシナプス後膜に集合することが確かめられた。またニコチン性およびムスカリン性受容体が、それぞれ200ー250kDa,70ー80kDaの分子量をもつIMPであるとされることから、神経節の10nm IMPおよびクロマフィン細胞の8nm IMPが、それぞれニコチン性、ムスカリン性受容体と密接に関連する蛋白構造であることが示唆される。本研究では、性質の異なる受容体を備える脊髄のシナプス受容膜について、エッチング法による観察を行ない、各シナブス受容膜活性領域の構造特異性を明らかにした。本年度はさらに、当初計画には含まれていない、電気シナプスとしてのギャップ結合(GJ)の構造に注目し、興味ある所見を得たので合せて報告する。I.アフリカツメガエル脊髄の興奮性S型シナプスと、抑制性F型シナプス受容膜のエッチング像を観察し、両者ともレプリカ像に特異的に示された膜内粒子に対応する粒状構造が、後膜の内外表面に認められた。このことから、レプリカ膜にみられたS型、F型シナプス受容膜に集合する膜内粒子は、ともに膜貫通型の蛋白であることが確かめられた。また、これらの貫通蛋白構造の少なくとも一部は、受容膜の裏打ち構造と直接結合していることが確かめられた。II.電気シナプスとしてのGJに関し、以下の所見を得た。1.毛様体神経節のGJ膜は、とくに生後2-3週で、しばしば細胞内に取込まれるが、成鶏では認められなかった。2.水平細胞のGJでは、光照射の条件により、明期でコネクソンの分布密度は疎で、暗期で明らかに密度が増大した。この密度変化は、ドパミンを伝達物質とする細胞により調節されていた。3.クロマフィン細胞のGJは機能に伴う形態変動に乏しく、代謝回転も遅いものと考えられる。4.GJの代謝過程を理解する目的で、機能状態により著しい形態変動を示すマウス卵巣の果粒層細胞のGJについて観察し以下の結果を得た。(1)細胞内にGJ膜が取込まれる際にアクチンが主導的役割を演じる。(2)細胞内に取込まれたGJ膜は、リソソームによって分解され、GJ蛋白(コネクシン)も同様に分解される。(3)GJの形態形成にformation plaqueが関与する。(5)formation plaqueにみられる大型膜内粒子はコネクシンの前駆蛋白ではない。
モバイルセンサーを用いた気候環境と人体生理反応のポータブル型環境モニタリング

体感温熱環境の面的把握手法の確立を目的として、モバイルセンサーを用いた気象要素と人体の生理的反応に関するポータブル型環境モニタリングを、東京都区部等をモデルケースとして実施するため、ここ数年で取得された夏季典型暑熱日における東京都心航空機リモートセンシング地表面温度画像の解析作業、ならびに地上におけるバイタルセンサー等を用いた人体生理・温熱環境の移動観測データの解析作業を行った。また、2010年以降実施してきた関連先行プロジェクトにおける成果の問題点を洗い出し、この間センサーの開発環境が2Gから5Gへと変化したことを踏まえ、5G時代に適応した観測システムの開発に関する検討を進めてきた。従前の関連研究においては2Gの通信環境下で類似のシステムを開発し、複数の観測事例を蓄積してきたが、リアルタイムのデータシェアリングシステムとしては根本的に無理な部分があったことが明らかになったため、今年度は前年度における検討にもとづき、5G環境下での基本的な部分の開発から実施し、1km四方程度の狭領域における動作が担保されることをめざすべきであるとの結論に至った。さらに近年の航空機観測事例のうち、2016年夏のデータは飛行時間帯が正午前後であり、時差補正の必要があまり大きくなかったのに対し、2017年秋のデータは午後に寄っていたことや、空気が乾燥していて午後の地表面冷却が速かったため、時差補正の適用には慎重な検討が必要であることが指摘された。従前の関連研究においては2Gの通信環境下で類似のシステムを開発し、複数の観測事例を蓄積してきたが、リアルタイムのデータシェアリングシステムとしては根本的に無理な部分があったことが明らかになったため、今年度は前年度における検討にもとづき、5G環境下での基本部分の開発から実施し、1km四方程度の狭領域における動作が担保されることをめざす。年度末までに予定していた屋外観測にかかわる業務契約が4月以降にずれ込んだためである。この遅れを取り戻すべく、粛々と従前計画を進める。
プロトン導電性リン酸二量体電解質を用いた中温領域型燃料電池の創製

燃料電池を150°C・無加湿条件で作動することによって、従来のPEFCに対して、(1)面倒な水管理が不要となり、(2)白金使用量を減少でき、(3)廃熱効率が高まり、(4)一酸化炭素耐性が強まり、(5)良質な温水が利用できる等の効果が期待できる。その他にも、(6)燃料多様性による使用用途の拡大、また(7)白金代替化の可能性などの効果も生まれやすい。本研究では、新規なプロトン導電体であるリン酸二量体を使用することで、燃料電池の高温作動化を実現するとともに、上述の効果、特に(1)、(2)、(4)、(6)、(7)を検証した。本年度は昨年度までに見出したプロトン導電体SnP_2O_7に関して、そのプロトン導電率のさらに高めることを目的に、Sn(IV)イオンの一部を低原子価(III)カチオンで置換し、固体内のプロトン濃度を増大させることを試みた。また、このプロトン導電体を使用して、無加湿の中温作動燃料電池を構成することも併せて検討した。SnP_2O_7へのドーパントカチオンとして種々のIII価カチオンを検討したところ、Inイオンが唯一プロトン導電率を高める効果があり、10mol%まではドーピング量とともに導電率が増大し、200°Cで1.9×10^<-1>Scm^<-1>に達することがわかった。この材料のプロトン輸率を測定するために水素ガス濃淡電池を構成したところ、観察された起電力は理論値と近い値であり、プロトン輸率がほぼ1であることが判明した。昇温脱離法(TPD)から固体内に溶解したプロトン量はInイオンドーピング量と同じ値の10mol%であったことより、ドーピングによって固体内にプラスの点欠陥(電子ホールと酸素イオン空孔)が導入され、これらと外気中の水蒸気との交換反応を通して固体内のプロトン濃度が増加したと考えられる。次にこの材料を電解質に使用して中温作動燃料電池を構成したところ、250°C・無加湿雰囲気であるにも関わらず開回路電圧が約900mV、最大出力密度が264mW cm^2に達するまでに至った。加えて、本燃料電池は水素燃料ガス中に10%の一酸化炭素が混入していてもアノード分極特性が全く影響されないこともわかった。これによって、固体高分子形燃料電池(PEFC)で必要なシフト反応器や一酸化炭素除去器が不要となり、PEFCに比べてシンプルで低コストなシステムを構成することを期待できる。さらに、本燃料電池の特長を活かしてアノードからのPtフリー化についても検討を行った。遷移金属酸化物や炭化物などいろいろな材料を試験した結果、Mo_2CがPt並のアノード分極特性を示し、これによってPtフリーでも十分高い出力特性を発揮できることが見出された。これは中温領域で作動する本燃料電池のもう一つの特長である。高分子形燃料電池(PEFC)は100°C以下での作動が求められるため、それに起因するいろいろな課題を有している:(1)過度な加湿条件を必要とする、(2)アノード触媒に深刻なCO被毒をもたらす、(3)電極反応が円滑に進まないため高価なPt触媒を必要とする。そこで、In^<3+>ドープSnP_2O_7を電解質に使用して中温燃料電池を構成し、これらの課題を克服することに努めた。昨年度までの成果として、150250°Cで無加湿のH_2と空気をアノードとカソード(いずれもPt/C電極)にそれぞれ供給したところ、900mV程度の開回路電圧が発生し、しかもそこから比較的大きな出力を得ることができた。また、中温領域でのPtアノード触媒のCO耐性を評価するために、作動温度250°CでCOを含んだH_2をアノードに供給した。観察された放電曲線は、燃料ガス中のCO濃度(010%)に関わらず全く同じ特性を示し、本燃料電池のアノード触媒がCOに対して優れた耐性を持っことが見出された。さらに、中温領域ではPt代替触媒を使用できる可能性もあるごアノードについて遷移金属酸化物や炭化物を中心に探索を行った結果、Mo_2Cが中温において有望な代替触媒であることが分かった。また、触媒調製時にMoとともにZr種を少量添加することで、アノード過電圧がさらに小さくなり、Pt触媒並の値にまで低下した。今年度は、中温作動の特長をさらに活かし、カソードについてPt代替触媒の開発を行った。種々の遷移金属酸化物をカーボンに担持し、それらのO2還元活性を250°Cで評価した。どの金属酸化物もPtに比べ触媒活性が劣るものの、カーボン単独よりは高い活性を示していた。

このうち、一番活性の高かったZrO_2に着目し、その触媒活性の担持量依存性を調べた結果、20wt.%の時にカソード過電圧が最も小さくなった。さらに、ZrO_2の触媒活性は熱処理温度にも影響を受け、650°Cの時にカソード過電圧が最小値を示した。これらの最適化によって、ZrO_2のカソード過電圧を最終的にPtの値に対して約2倍相当まで小さくすることができた。ここで興味深い結果として、各温度で熱処理したZrO_2の結晶構造をXRDで分析したところ、ZrO_2はどの熱処理温度でも単斜晶と正方晶の混合相として存在しており、熱処理温度650°Cで正方晶の割合が最も多くなることが見出された。この結果はカソード過電圧の熱処理温度依存性とよく対応していることから、正方晶のZrO_2がO_2還元反応に有効な触媒として働いていることを示唆する。最後に、アノードにMo_2C-ZrO_2、カソードにZrO_2を使用した燃料電池の放電特性を測定した。放電時の電圧降下は作動温度の上昇とともに減少し、燃料電池からのPtフリー化には中温作動が不可欠であることが分かった。しかしながら、本燃料電池の出力密度は、同条件下でのPtを使用した値に比べて、5分の1程度であった。これは主にカソードの性能がまだ不十分なためであるので、次年度への課題としてZrO_2の電子構造や微構造などを改善することが強く要求される。本年度の研究では、始めに賦存量が豊富で安価なカチオンをドープしたSnP_2O_7を探索した。続いて、中温・無加湿燃料電池の特長を活かして、Pt使用量の低減化またはその代替化またはその代替化、及び炭化水素を使用する燃料多様化も併せて検討した。主な結果を以下に示す。(1)種々のAl原料から合成したAl^<3+>ドープSnP_2O_7の導電率を測定したところ、Al(OH)_3をドーパントとしたときに最も高い導電率(0.19Scm_1@250°C)が得られた。これはAl(OH)_3が他のAl原料に比べて酸性溶液中で溶解しやすいためであった。(2)アノードのPt代替物として遷移金属酸化物や炭化物を中心に探索を行ったところ、Mo_2Cが中温において有望な代替触媒になり得ることが分かった。また、触媒調製時にMoとともにZr種を少量添加することで、アノード抵抗がさらに小さくなり、Pt並の値にまで低下することも見出した。カソードのPt触媒特性を向上するため、カーボン担体上のPt触媒近傍にナノレベルのSn_<1-x>In_xP_2O_7を高分散担持し、三相界面面積を増大することを試みた。このカソードはPt量が0.6mgcm^<-2>であるにもかかわらず、200°Cでの抵抗が1.5Ωcm^2まで減少し、この値はPt量6.1mgcm^<-2>のPt/Cが示す値よりも低かった。(3)炭化水素を直接燃料として使用することを試みた。その結果、安定したOCVを得るのに200°C以上の作動温度が必要であった;Ptアノード抵抗はPt量の増加、または作動温度の上昇とともに向上した;アノード反応は理想的に進行し、生成物はCO_2のみであった;作動温度が300°Cでは(2)で見出されたMo_2C-ZrO_2/CでもPt並みの特性が得られた。本研究の目的は、100°C以上で作動可能な中温燃料電池を開発することによって、従来の固体高分子形燃料電池(PEFC)が持つ課題を解決し、自動車及び家庭用燃料電池の早期実用化を目指すことである。多くの中温プロトン導電体が150°C以上で導電性を失ったり、もしくは導電率を保つために過度の加湿を必要としている中で、我々が見出したSn_<0.9>In
すべての排便制御機能の再建を目指した肛門直腸移植術の実験的研究

肛門括約筋を肛門部に移植する場合に、手術時の括約筋の状態が、最終的な肛門機能にどのような影響を与えうるのかという点に注目して今年度は研究した.成犬を用いた慢性実験にて検討した.括約筋に使用した筋肉は大腿二頭筋であった。最初の手術時に、肛門括約筋を直腸の周囲に巻きつけることで形成した群と、骨格筋の中央に裂け目をつくりその裂け目に直腸を通して括約筋とした群と、後者ではあるが筋肉に緊張を与えなかった群との3群にわけて手術し、新括約筋を形成した.手術は全身麻酔にて行い、一時的なストーマは作らなかった.それぞれ、6頭の成犬を用いて、生理学的に、レントゲン学的に、および、また、検討した.その結果、手術直後の肛門管内圧は、肛門括約筋を巻きつけることで形成した群で、もっとも高かった。しかし、数週間後には、3群との間での差は小さくなり、いずれの群でも統計学的な差を認めなくなった.また、昇圧帯の高さおよび長さも、手術直後では、肛門括約筋を巻きつけることで形成した群で、もっとも良好であった。しかし、数週間後には、3群との間での差は小さくなり、いずれの群でも統計学的な差を認めなくなった.レントゲン検査による検討でも、同様に、初期においては、巻きつけた群の成績が良かった。特に、肛門管の長さに関しては、長期的には、肛門括約筋を巻きつけることで形成した群がもっとも長い肛門管を形成したが、次第に差は小さくなった.組織学的な検討には、筋繊維タイプ分類を用いて検討中である.肛門と直腸が有するすべての機能の回復を目的とする直腸肛門移植の基礎実験が研究の目的である。特に本年は肛門機能と直腸機能に対し、陰部神経と骨盤神経叢がどのように影響しているのかを動物実験で明らかにした。成犬を用いて研究する。外肛門括約筋を支配する陰部神経を脱神経させた後、経時的に肛門機能と直腸のコンプライアンスを測定し肛門機能および直腸機能の変化を研究した。次に骨盤神経叢を脱神経し、切除して、経時的に肛門機能と直腸のコンプライアンスを測定し肛門機能および直腸機能の変化を研究した。(1)成犬を用いた。外肛門括約筋を脱神経させた後、肛門機能と直腸容量を測定した。また、その後、骨盤神経叢を切除して、肛門機能と直腸機能の変化を計測した。陰部神経切除は肛門機能を低下させたが、直腸機能には影響なかった。また、骨盤神経叢の切除では、肛門機能の低下を認めなかったが、直腸の容量が減少した。それらの変化より、直腸肛門移植において、再建すべきあるいは再建可能な機能として、骨盤神経叢も重要な1構成因子であると考えられた。特に、肛門管の長さに関しては、長期的には、肛門括約筋を巻きつけることで形成した群がもっとも長い肛門管を形成したが、次第に差は小さくなった.組織学的な検討には、筋繊維タイプ分類を用いて検討中である.