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子宮筋における各種収縮・弛緩因子の相互作用による収縮弛緩調節に関する研究

本研究ではエンドセリン(ET)・一酸化窒素(NO)子宮筋収縮・弛緩の調節機構を明らかにし、ひいては子宮筋収縮・弛緩の生理を明らかにすることを目的としており、以下の点を明らかにした。(1)非妊娠及び妊娠ラット子宮筋においてET誘発子宮筋収縮はresting toneの上昇およびrhythmic contractionの2種類の収縮より構成されており、この2種類の収縮に関与するET受容体亜型は、ETAと考えられた。(2)妊娠の進行に伴いET誘発収縮はresting toneの上昇が変化し、非妊時と比較し妊娠7日令では減少20日令では増加していた。(3)非妊娠ラット子宮筋膜分画において[^<125>I]ETは単一結合部位を示し、ETA受容体が優位(90%)であった。妊娠時では、その全結合部位に変化は見られなかったが、新たに高親和性結合部位が出現し結合部位が2種類となっていた。またET拮抗剤を用いた競合実験では、BQ123抵抗性受容体が増加していた。(4)非妊娠ラット子宮筋においてET-1は低濃度ではETB受容体を介し弛緩を誘発した。(5)非妊娠及び妊娠各時期の摘出ラット子宮筋のNOによる弛緩は僅かであった。(6)NO合成酵素の内因性阻害物質であるN^G-metyl-L-arginine(L-NMMA),N^G-N^G-dimetyl-L-arginine(ADMA)のラット子宮筋内含有量は非妊娠時に比較して妊娠14,20日で減少し妊娠22日、産褥0日で増加していた。(7)ET-1のラット子宮筋内含有量は非妊娠時に比較して妊娠14,20日で減少し妊娠22日、産褥0日で増加しており、NO合成酵素の内因性阻害物質L-NMMA+ADMAの子宮筋内含有量と相関しており、NOが子宮筋においてET-1の産生の制御に関与する可能性が示唆された。本研究では、エンドセリン(ET)・一酸化窒素(NO)の子宮筋の収縮・弛緩の調節機構を明らかにし、ひいては子宮筋収縮・弛緩の生理を明らかにすることを目的としている。今年度は、非妊娠(発情期)、妊娠7日、14日、20日令のラット子宮筋のET誘発等尺性収縮をET拮抗剤を用いて検討した。又、非妊娠(発情期)、妊娠7日、14日、20日令のラット子宮筋のET受容体を[^<125>I]ETを用いた結合実験およびET拮抗剤との競合実験で検討した。1,非妊娠(発情期)ラット子宮筋におけるET誘発等尺性収縮の検討ではET誘発子宮筋収縮はresting toneの上昇及びrhythmic contractionの2種類の収縮より構成されており、それらはBQ123(ETA selective antagonist),Ro46-2005(Mixed type antagonis)で抑制され、RES701-1(ETB selective antagonist)で影響を受けない事よりこの2種類の収縮に関与するET受容体亜型は、ETAと考えられた。また[^<125>I]ETを用いた結合実験においては非妊娠(発情期)ラット子宮筋では[^<125>I]ETは単一結合部位を示し、ETA受容体が優位(90%)であった。

2,妊娠ラット子宮筋におけるET誘発等尺性収縮の検討においても、ET誘発子宮筋収縮はresting toneの上昇及びrhythmic contractionの2種類の収縮より構成されており、それらはBQ123,Ro46-2005で抑制され、RES701-1で影響を受けない事より2種類の収縮に関与するET受容体亜型は、ETAと考えられた。また、妊娠の進行に伴いET誘発子宮筋収縮はresting toneの上昇が変化し、非妊時と比較し妊娠7日令では減少、20日令では増加していた。また[^<125>I]ETを用いた結合実験では妊娠によりET受容体亜型の分布が変化していた。本研究では、エンドセリン(ET)・一酸化窒素(NO)の子宮筋の収縮・弛緩の調整機構を明らかにし、ひいては子宮筋収縮・弛緩の生理を明らかにすることを目的としている。平成8年度は、以下について明らかにした。(1)非妊娠ラット子宮筋におけるET誘発子宮筋収縮はresting toneの上昇及びrhythmic contractionの2種類の収縮より構成されており、それらET受容体の90%を占めるはETA受容体を介する。(2)妊娠ラット子宮筋においても、ET誘発子宮筋収縮は2種類の収縮より構成されETAを介する。(3)妊娠の進行に伴いET誘発子宮筋収縮はresting toneの上昇が変化し、非妊時と比較し妊娠7日令では減少、20日令では増加した。(4)妊娠によりET受容体亜型の分布が変化した。引き続き平成9年度は下記について検討した。1、非妊娠ラット子宮筋においてET受容体の約10%をしめるETB受容体の生理的役割について検討した。KCl誘発子宮収縮に対し、ET-1,ET-3,IRL1620[ETB agonist]を添加したところ子宮筋の弛緩がみられた。従って、ET-1は低濃度ではETB受容体を介して子宮筋弛緩作用を、高濃度ではETA受容体を介して子宮筋収縮作用を有すると考えられた。本研究ではエンドセリン(ET)・一酸化窒素(NO)子宮筋収縮・弛緩の調節機構を明らかにし、ひいては子宮筋収縮・弛緩の生理を明らかにすることを目的としている。平成8・9年度で以下の点を明らかにした。(1)非妊娠及び妊娠ラット子宮筋においてET誘発子宮筋収縮はresting toneの上昇およびrhythmic contractionの2種類の収縮より構成されており、この2種類の収縮に関与するET受容体亜型は、ETAと考えられた。(2)妊娠の進行に伴いET誘発収縮はresting toneの上昇が変化し、非妊時と比較し妊娠7日令では減少20日令では増加していた。(3)非妊娠ラット子宮筋膜分画において〔^<125>I〕ETは単一結合部位を示し、ETA受容体が優位(90%)であった。妊娠時では、その全結合部位に変化は見られなかったが、新たに高親和性結合部位が出現し結合部位が2種類となっていた。またT拮抗剤を用いた競合実験では、BQ123抵抗性受容体が増加していた。[4]非妊娠ラット子宮筋においてET-1は低濃度ではETB受容体を介し弛緩を誘発した。[5]非妊娠及び妊娠各時期の摘出ラット子宮筋のNOによる弛緩は僅かであった。平成10年度は以下の点について明らかにした。〔2〕ET-1のラット子宮筋内含有量は非妊娠時に比較して妊娠14、20日で減少し妊娠22日、産褥0日で増加しており、NO合成酵素の内因性阻害物質L-NMMA+ADMAの子宮筋内含有量と相関しており、NOが子宮筋においてET-1の産生の制御に関与する可能性が示唆された。
動物園と協働した野生動物の繁殖機能モニタリング法と繁殖技術の開発に関する研究

動物園と協働することにより,多種多様な希少野生動物における繁殖生理を非侵襲的にモニタリングする内分泌学的手法を確立し,繁殖特性を明らかにした。動物園(生息域外)での研究において確立した本手法および繁殖生理に関する成果を,生息域内での調査研究へ応用し実践することも試みた。1.各種動物園動物の糞中プロジェスチンの動態と繁殖関連行動および外見的兆候を継続的にモニタリングした。本年度から新たに加えた種を含め,偶蹄目ウシ科,キリン科およびマメジカ科,奇蹄目サイ科,バク科およびウマ科,長鼻目ゾウ科,食肉目ネコ科,イヌ科,クマ科およびアライグマ科,霊長目ヒト科,異節目アリクイ科およびアルマジロ科,双前歯目コアラ科およびウォンバット科の各分類群の多くの希少種において糞中プロジェスチン測定法の有効性を検証した。2,高速液体クロマトグラフィーとエンザイムイムノアッセイ法を組み合わせた方法により,糞中にはプロジェステロンではなく,多くが5α-または5β-プレグナンに還元され排泄されている可能性が示された。3.糞中エストロジェンの測定は,インドサイなど一部の種において卵胞活動の指標となり,キリンでは出産期の予測に利用可能であることが明らかとなった。アフリカゾウでは,本測定法は有効ではなかったが,尿中エストロジェン抱合体(エストラジオール-グルクロニド)の測定により卵胞活動や発情期のモニタリングが可能となった。すなわち,体内の性ステロイドホルモンは,動物種やホルモンの種類により糞あるいは尿経由の異なる経路により排泄されているものと推察された。4.飼育下個体から得られた繁殖生理に関する知見を基に,ロシア極東のアムールトラおよびアムールヒョウの野生個体の糞を用いてプロジェスチンの測定を行い,繁殖状況や繁殖生態を調査する試みを開始した。また,国内希少野生動物であるツシマヤマネコの繁殖生理学的調査も開始した。偶蹄目,奇蹄目,長鼻目および双前歯目に分類される6科21種163頭の希少草食動物を対象として,その種保全に有効となり得る繁殖生理の非侵襲的モニタリング法を確立し,この方法により各動物種の繁殖生理を明らかにすることを目的とした。1.糞からメタノールを用いて性ステロイドホルモンあるいはその代謝物を抽出する方法を確立し,プロジェステロン(P_4)等のプロジェスチン,エストラジオールー17β(E_2)等のエストロジェン,アンドロステンジオン等のアンドロジェンのいくつかの抗体を用いたEIAでの各測定系を作製した。2.血中のステロイドホルモンが糞へ代謝排泄されるのに要する時間を調査した。バーラルの血中と糞中のP_4,E_2およびエストロンの各動態の比較から,糞中での動態は約2日前の血中動態を反映したものと考えられた。また,様々な希少草食動物のステロイドホルモン排泄時間と消化管滞留時間を調査した結果,両時間はほぼ同程度であり,例えば多くのウシ科は12日以内であることが示唆された。3.雌個体では,糞中プロジェスチンまたはエストロジェンの測定により,大型アンテロープ類,ターキン,キリン,オカピ,インドサイ,ゾウおよびコアラの卵巣活動,発情周期,繁殖季節あるいは妊娠,雄ではアンドロジェンの測定により,バーラル,ターキン,ゾウおよびコアラの精巣活動やゾウのマストなどの繁殖生理を明らかにした。以上の繁殖生理に関する内分泌学的データは,動物園での希少種繁殖計画に役立つばかりでなく,糞を用いた内分泌モニタリング法により,野生個体の繁殖生態学的調査も可能になるものと思われた。
「情報文化」の学問的基礎形成に関する研究

本研究は,「コンピュータと文化」並びに「情報と文化」の融合における学術的コンセプトの具現化を目的とし,併せて「情報文化の教育」方法を示唆するものである。その成果として1.「情報文化」の持つ内容を,自然科学的見地から大別すると,筆者が提唱するように,「コンピュータと文化」と「情報と文化」となることが再確認された。またそれらの研究の具体的方法論も示唆された。2.現代文化としての「コンピュータ文化」の特質を明らかにした。さらに、それらを発展させ,「ネットワーク文化」の概念を掲示し,その特質を示した。3.ド-キンスの「ミ-ム」の「情報文化」に対する有効性が一部示された。しかし,「ミ-ム」の本性についてはまだ未知の部分が多く,本研究後引き続き解明に取り組む予定である。4.立正大学において,画像情報ネットワーク並びにHTMLを利用した独創性・創造性育成教育を実施した。その結果、学生個人の持つ「文化」と情報処理技術とを結び付けようとする行為が履修学生の間に観られる。この力こそ,「情報文化の芽生え」にほかならないと思量され,「情報文化」的教育の有効性が実証された。新しい学際領域として近年生まれた「情報文化」の学問的基礎確立を目差す本研究は、以上のように,情報と文化との融合としての具体的形のいくつかを浮き彫りにすることに一部成功した。しかし,言語論または記号論からのアプローチによる「文化」の情報科学的解釈の構築など解き明かさなければならない課題も残されているため,研究の続行が必要であろう。本研究は2年計画で,本年度はその初年度に当たる。「文化」を広く情報の一形態として捉え、文化現象を情報科学の立場から捉え直す方法として、ド-キンスの自己複製子の概念を導入した。人工生命のシミュレーションの手法を適用し、「ミ-ム」をコンピュータ上で進化させ,その振る舞いを観察した。その結果、研究途上ではあるが、文化現象としての振る舞いををミクロ的に解き明かしていくことの有効性が一部検証された。例えば、現代文化が、これまでの人類史上の文化には見られない幾つかの特徴を有していることが示された。それらは「極めて文化進化が早いこと」および「文化進化が点在すること」である。この現代文化を特徴づける要因として,通信技術の進歩を挙げることが出来る。有線,無線の現代通信技術,つまり電話,ラジオ,テレビ,インターネットを始めとする情報通信技術こそが,現代文化の性格を形作っている。よって,現代文化を,「ネットワーク文化」と呼ぶ事ができる。現代文化の特徴が「ミ-ム」のシミュレーションによって示されたことは大変興味深いことであるが、その結果もさることながら、「ミ-ム」の概念を文化研究に取り入れたこと自体に意義がある。今回の研究成果だけでは「ミ-ム」の有用性が必ずしも全面的に証明されたことにはならないが、文化現象をミクロ的に研究する試みは評価されよう。他方、文化現象を情報科学の立場から捉え直すもう一つの方法として、「文化」と「情報」の共通項は「言語論」および「記号論」であるという考えに立ち、原語論または記号論からのアプローチによって「文化」の情報科学的解釈を構築しようとしているが、これは現在模索中である。新しい学際領域として近年生まれた「情報文化」の学問的基礎確立を目的とする本研究は、以下の各アプローチにより、情報と文化との融合としての具体的形のいくつかを浮き彫りにすることに成功した。(1)「情報文化」の構成を明らかにすること。情報文化の持つ内容を、自然化学的見地から大別すると、筆者の提唱する「コンピュータと文化」と「情報と文化」となることが再確認された。(2)ド-キンスの「ミ-ム」についての概念の「情報文化」に対する有効性を示すこと。人工生命のシミュレーションの手法を適用し、「ミ-ム」をコンピュータ上で進化させ、その振る舞いを観察した。

その結果、研究途上ではあるが、文化現象としての振る舞いをミクロ的に解き明かしていくことの有効性が一部検証された。例えば、現代文化が、これまでの人類史上の文化には見られない幾つかの特徴を有していることが示された。それらは「極めて文化進化が早いこと」および「文化進化が点在すること」である。(3)「情報」と「文化」の共通項を見出すこと。「文化」と「情報」の共通項は「現下論」およぼ「記号論」であるという考えに立ち、言語論または記号論からのアプローチによって「文化」の情報科学的解釈を構築しようとしているが、コレハ現在研究中である。(4)「情報文化」的教育とは何かについての知見をえること。立大正大学において,画像情報ネットワークを利用した独創性・創造性育成教育を実施した。その結果,自分の「文化」と情報処理とを結び付けようとする行為が履修学生の間に観られた。この力こそ,「情報部文化の芽生え」にほかならないと思量される。
造形活動における子どもの発達的特性をふまえた鑑賞教育の方法論に関する研究

1.鑑賞教育の見直しと実践的課題の検討学習指導要領及び学術雑誌等に掲載された関連論文を対象に、戦後の鑑賞教育の理念及び方法等について歴史的変遷を調査するとともに、鑑賞教育の今日的な課題を明らかにした。学習指導要領における鑑賞教育は、試案時代の「消費者教育的」鑑賞教育」、昭和33年版及び昭和43・44年版の「美術史的内容を中心とした鑑賞教育」、昭和52年版以降の「表現活動との一体化が強調された鑑賞教育」に大別できること、また、鑑賞教育に関する学術研究の動向は、1970年代後半を転換点として、総論的なものから各論的なものへと変化していること、とりわけ1980年代後半以降、鑑賞のプロセスやアプローチの方法など、解釈学的方法を取り入れた方法論の研究が増加していることなどを明らかにした。2.鑑賞教育の理念及び目的、方法の検討鑑賞教育の研究動向などをふまえて、従来の名画・名作中心の礼拝的、拝跪的な鑑賞から、自らの推理や判断、想像などを加えたり、表現的活動や身体的な行為などを取り入れることによって、主体的かつ能動的に作品を読み取り、味わえるようなダイナミックな鑑賞教育の在り方を検討した。また、従来の表現や制作の活動に対して従属的、付随的な位置づけにあった鑑賞活動を、独自の美術教育的意義という観点から見直すことによって、表現や制作と真の意味で表裏一体的な鑑賞の在り方とは何かを明らかにした。3.発達段階を考慮した鑑賞教育カリキュラムの検討上の検討をふまえ、小・中学校の授業において鑑賞教育を実施する際の基本的な考え方や方法を検討し、鑑賞教育の授業モデルとしてまとめた。当初の計画では、小・中学校の授業担当者に授業実践を依頼し、授業モデルの検証を行う要諦であったが、十分な結果を得るまでには至らなかった。授業モデルの検証は、今度さらに継続して行う予定である。1.文献資料の収集と施設設備の改善初年度である平成8年度は、文献資料の収集と分析を中心に、次年度以降の活用をにらんだコンピュータ関連機器の充実など、施設設備の改善を図った。文献資料の収集と分析に関しては、入手の容易な発行年の新しい文献を中心に行った。2.鑑賞教育研究のための基礎的考察文献収集および施設設備の改善と平行し、鑑賞教育の理念・目的・方法等について、実践的な観点からの基礎的考察を行い、「図画工作・美術科における鑑賞教育の可能性」(『群馬大学教育実践研究』第14号,1997)にまとめた。その中で検討した問題は、従来の表現・制作VS.鑑賞という二分法にとらわれたスタティクで受動的な鑑賞を越える鑑賞教育の在り方である。現時点ではまだ素描の域にとどまるが、鑑賞活動を、表現=制作とともに身近な日常世界から歴史的な芸術作品まで通底する「視覚的イメージの形成と解読」にかかわる創造的活動として位置づけ、その方法を明らかにしようとするものであり、従来の固定し、閉ざされた鑑賞に対して、児童・生徒の能動的な参加と、児童・生徒の身近な生活世界へのフィードバックを重視する、ダイナミックなそして開かれた鑑賞の可能性を探るものである。1.鑑賞教育における題材化及びカリキュラム編成に関する実践的課題の検討鑑賞指導は、これまでともすると鑑賞教育全体を通底する理念や展望を欠いた単発的な題材の展開に終わりがちであった。表現・制作中心の美術教育観や、鑑賞の対象はア・プリオリに価値の高いものであり、その価値に頭を低くして接することが重要であるという鑑賞活動に対する狭隘な通念の下で、鑑賞教育の理念や方法に対する自覚的な検討が、少なくとも教育現場では十分に行われずに今日に至っている。

したがって、鑑賞教育の理念や方法を子どもの発達段階や美術教育の実践的な問題に配慮しつつ明確化することが急務といえるが、平成9年度上半期は実際の鑑賞教育に関わる指導事例の分析を通して、図画工作・美術科における鑑賞指導の題材化の視点及びカリキュラム編成に関する実践上の課題について検討し、「子どもの感覚や判断力に働きかける鑑賞指導の試み-図画工作・美術科における鑑賞教育の可能性(2)-」(『群馬大学教育実践研究』第15号,平成10年3月発行予定)にまとめた。2.鑑賞教育に関する授業モデル及びカリキュラム案の作成さらに下半期には、児童・生徒の発達レベルを「小学校低学年「同中学年」「同高学年及び中学校低学年(1年)」「中学校高学年(2・3年)」の4つに区分し、それぞれの発達レベルに即した鑑賞教育の授業モデルとカリキュラム案の作成を行い、「図画工作・美術科における鑑賞指導モデルとカリキュラム」(『美術教育ぐんま塾年報'97』平成10年3月発行予定)にまとめた。上のモデル及びカリキュラムは、単発的なものに終わりがちであったこれまでの鑑賞指導に対して一つの手がかりを与えようとするものであり、同時に、来年度小・中学校の研究協力者に対して授業実践を依頼する際の基本的な資料となるものである。1.研究課題のまとめこれまでの研究をもとに、研究課題のまとめの作業を行った。主な内容は、「(1)鑑賞教育の現状と問題点の所在」「(2)学習指導要領における鑑賞教育の考え方と方法」「(3)戦後における鑑賞教育論の諸相」「(4)鑑賞教育の見直しと今後の可能性」「(5)鑑賞教育の実践化のための考え方と方法」である。(1)では、学校現場における鑑賞指導の実態を先行研究及びアンケート等によって調査し、鑑賞教育を進めるうえで改善すべき課題を明らかにした。(2)では、学校現場での図画工作・美術の授業の展開に重要な影響を与えてきた学習指導要領を取り上げ、各期の鑑賞教育の考え方と方法を調査分析し、戦後の図画工作・美術教育における鑑賞教育の制度的背景を探った。また、その作業を通じて、鑑賞教育の今後の課題を整理した。(3)では、戦後の美術教育研究者らの代表的な鑑賞教育論を検討し、学習指導要領の鑑賞教育観との相互関連や時代的な特質を明らかにした。以上の検討をふまえて、(4)では、図画工作・美術科における鑑賞教育を改善、充実するための課題と方策について整理した。(5)では、実際の授業実践に伴うさまざまな現実的条件を考慮したうえでの、鑑賞指導の実践にかかわる基本的な考え方と方法を検討した。2.今後に残された課題本年度は、当初小・中学校の授業担当者に授業実践を依頼し、鑑賞教育の授業モデルの検証を行う予定であったが、十分な結果を得るまでに至らなかった。授業実践を通しての検証は、今後さらに継続して行うこととした。なお、小・中学校の授業担当者の共通理解を深めるねらいから、鑑賞教育における題材化のプロセス及び方法に関する考察を「鑑賞教育における『題材化』の試み」(『美術教育ぐんま塾年報98』平成11年3月末発行予定)にまとめた。
保育者が保護者に抱く感情の変容過程と保護者支援への応用に関する研究

保育士を対象としたアンケート調査の結果、保育士の経験年数によって保護者に対する意識が変化することが把握できた。保育士の経験年数が1年未満では肯定的な印象が強く、520年ではばらつきが多く、21年以上では肯定的な印象と否定的な印象が混在していた。次に、保育士を対象としたインタビュー調査の結果、保育の経験と共に、保育士自身の結婚や出産、子育ての経験が保護者に対する意識に影響を及ぼす大きな要因となることが示唆された。保育者の保護者に対する意識を明らかにするために、保育士655名、保護者2855名を対象としたアンケート調査を実施した。その結果、全体的には保育士と保護者が互いに肯定的な印象を抱いていたが、保育士から保護者よりも保護者から保育士の方がより肯定的に捉えていた。肯定的な印象につながる特徴として、保護者の8割以上が選択した項目は「笑顔が多い」「子どもとの関わりが上手」「あいさつをする」であったが、8割以上の保育士が選択した項目はなかった。次に、保育士の経験年数別に保護者に対する印象を分析した結果、1年未満と21年以上の保育士において、保護者に対する印象が明確化されている可能性が示された。1年未満では、肯定的な印象が強く、21年以上では肯定的な印象と否定的な印象が混在していた。一方、経験年数が520年の保育士では、印象等にばらつきが多くみられ、明確な印象が示されなかった。否定的な印象につながる特徴を、経験年数が10年以上の保育士と10年未満の保育士で比較をすると、「外見が地味」「子どもとの関わりが下手」「子どもに関心がない」などでは、経験年数が10年未満の保育士の方が多く選択していた。一方、「学歴が高い」「自分より年上」「要求・苦情が多い」などでは、経験年数が10年以上の保育士の方が多く選択していた。このように、保育士の経験年数によって保護者に対する意識が変化することが把握できた。そこで、保育者の保護者に対する意識の変容過程を明らかにするために、保育士の経験年数が5年以上の保育士30名を対象としたインタビュー調査を実施した。その結果、保育の経験と共に、保育士自身の結婚や出産、子育ての経験が保護者に対する意識に影響を及ぼす大きな要因となることが示唆された。これらの結果は、保育者が保護者を支援する際の有益な資料となると考える。本研究の目的は、保育者の保護者に対する感情を明確化し、保育者が保護者に対して抱く感情が保護者支援に及ぼす影響を検討することで、保育者の保護者に対する感情の変容を解明し、保護者支援における保育者のための新たな実践方法を構築することである。平成23年度は、保育士655名、保護者2855名を対象に郵送によるアンケート調査を実施し、保育者が保護者に抱く感情の明確化を中心に行った。保育士からみた保護者の印象と保護者からみた保育士の印象を比較すると、保育士が保護者という言葉から受ける印象は偏りがなく、保育士は保護者に対して強い印象を抱いていない可能性が考えられた。一方、保護者から保育士に対しては、「感じのよい」「親切な」など肯定的な印象が高かった。また、保育士からみた保護者の印象は、保育士のソーシャルスキルが高いほどポジティブになる傾向が示され、活動性や協調性、リーダーシップ性などとの相関が認められた。ポジティブな感情として「親しみやすさ」、ネガティブな感情として「苦手さ」を感じる特徴について両者で比較をした結果、保育士には顕著な差がみられなかった。保護者では、親しみやすい保育士として「笑顔が多い」「子どもとの関わりが上手」など、苦手な保育士として「口調が攻撃的」「反応がうすい」などにおける選択率が高かった。したがって、保育士は、多岐にわたる特徴を基に保護者への親しみやすさや苦手さを感じ、保護者は、特定の特徴によって親しみやすさや苦手さを感じる可能性が示唆された。また、保育士が親しみやすさや苦手さを感じる保護者の特徴の数をみると、経験年数が10年以上の保育士よりも10年未満の保育士の方が多かった。以上により、保育士の保護者に対する感情には、保育士の経験年数やソーシャルスキル、性格傾向が関連している側面があると推察された。アンケート調査を実施し、分析に取りかかることができたため、おおむね順調である。しかし、アンケート作成や調査協力先との調整に予想以上に時間を要したため、インタビュー調査は平成24年度に取り組むこととした。現在、アンケート調査によって明らかになった保育者と保護者の相互に対する感情の結果を基に、インタビュー調査の準備(インタビュー項目や対象者の選定など)に取りかかっている。とくに、インタビュー調査の対象者の選定においては、対象者数を減らし、より詳細な項目の聴取を重視する必要があると考えている。今後は、インタビュー調査を実施し、アンケート調査結果と共に分析を行うことで、保育者の保護者に対する感情の変容過程を明らかにし、ケース検討会などに活用していく。

平成24年度では、インタビュー調査における調査協力費、テープ起こし、内容分析への謝礼等として使用する。さらに、成果発表として学会への参加費及び旅費、アンケート及びインタビュー調査協力者への成果物印刷代、郵送代等として使用する。
水生植物が繁茂する閉鎖性水域における熱的擾乱に基づく成層密度流

前年度までの研究成果により,閉鎖性水域の熱対流に及ぼす水生植物の影響についてその水質浄化機能を向上させることを目的として現地観測・水理実験および数値計算を用いた検討を行った結果,水面に水生植物が繁茂する場合,水面において不均一加熱冷却過程により密度差に基づく水平方向の流れが生じ混合層の発達過程に影響を及ぼすことを示した.閉鎖性水域の熱対流現象を定量的に把握するためには,これに加えて,非一様水深の水域における熱対流場を考える必要がある.すなわち,水深の非一様性に基づく水平方向の熱容量差による水平対流の効果を考える必要がある.そこで,今年度は,浅水域を有する閉鎖性成層水域における放射冷却に基づく熱対流に関して,深・浅水域間に生じる水平方向の密度差に起因する水平対流が水温成層の消滅に及ぼす影響について検討を行った.水温鉛直分布計測および理論的考察の結果,水平方向密度差により深・浅水域間に発生する水平対流が混合層の水温低下速度および混合層厚さの発達速度に影響を及ぼすことを明らかにした.混合層水深が浅水域底部に達した後,深・浅水域間の密度差に基づく水平対流が深水域における混合層の水温低下速度および混合層厚さの時間変化に影響を及ぼし,時間の経過とともにその寄与率が大きくなることを示した.また,可視化実験による熱対流の形成・発達要因であるサーマルの特性について水深一様場との比較を行った結果,浅水域を有する水域におけるサーマルの発生頻度および発生間隔は水深一様場に比べ大きくなり,このサーマルの特性の変化が混合層の発達特性に影響を及ぼしていることを明らかにした.水質汚濁がしばしば問題となる閉鎖性水域の水質改善・保全を図るための手法として水生植物を用いた水質浄化法が提案されている.これに関し,効率的な水質浄化を行うための適切な繁茂量の定量化を目的として,水生植物の繁茂による水面被覆が水域内流動に及ぼす影響について検討を行った.水理実験より,閉鎖性成層水域における水面被覆が熱対流の発達に及ぼす影響について検討を行った結果,受熱期においては不均一加熱により水温の成層度が水平方向に異なること,また,放熱期において不均一冷却により駆動された水平対流によって混合層の発達過程が大きく変化することを示した.このことについて,理論的考察を行った結果,混合層の水温低下速度ならびに混合層厚さの発達速度は被覆部および水面部に付加される熱フラックス量とその差異に起因する水平対流に強く依存することを示した.また,水生植物の熱輸送に関する遮蔽効果について,植物体の被覆による水中照度および水面熱フラックスの遮蔽率を求めた.水中照皮および水面熱フラックスは,水生植物の種類によって異なり,また,熱フラックスの遮蔽率は水生植物の密生度に依存し増加し,それにより混合層の発達速度が減少することを示した.そして流動-水質予測モデルにおける水面境界条件に,水生植物の種類および密生度をパラメータとして適用することで,水生植物の被覆か水温成層の形成および混合層の発達速度に及ぼす影響,およびそれに伴う水域内の水質変動に関して検討を行った.その結果,水域内の溶存酸素の挙動は水域内流動および水温分布に大きく依存し,また植物プランクトンによる溶存酸素の生産量は水生植物の密生度および被覆率の増加に伴って減少し,その減衰率に関しては水生植物による照度の減衰率が大きく寄与していることを示した.前年度までの研究成果により,閉鎖性水域の熱対流に及ぼす水生植物の影響についてその水質浄化機能を向上させることを目的として現地観測・水理実験および数値計算を用いた検討を行った結果,水面に水生植物が繁茂する場合,水面において不均一加熱冷却過程により密度差に基づく水平方向の流れが生じ混合層の発達過程に影響を及ぼすことを示した.閉鎖性水域の熱対流現象を定量的に把握するためには,これに加えて,非一様水深の水域における熱対流場を考える必要がある.すなわち,水深の非一様性に基づく水平方向の熱容量差による水平対流の効果を考える必要がある.そこで,今年度は,浅水域を有する閉鎖性成層水域における放射冷却に基づく熱対流に関して,深・浅水域間に生じる水平方向の密度差に起因する水平対流が水温成層の消滅に及ぼす影響について検討を行った.水温鉛直分布計測および理論的考察の結果,水平方向密度差により深・浅水域間に発生する水平対流が混合層の水温低下速度および混合層厚さの発達速度に影響を及ぼすことを明らかにした.混合層水深が浅水域底部に達した後,深・浅水域間の密度差に基づく水平対流が深水域における混合層の水温低下速度および混合層厚さの時間変化に影響を及ぼし,時間の経過とともにその寄与率が大きくなることを示した.また,可視化実験による熱対流の形成・発達要因であるサーマルの特性について水深一様場との比較を行った結果,浅水域を有する水域におけるサーマルの発生頻度および発生間隔は水深一様場に比べ大きくなり,このサーマルの特性の変化が混合層の発達特性に影響を及ぼしていることを明らかにした.
高灰分バイオマス固形燃料のクリンカー形成機構に関する研究

灰分の少ない高品質のバイオマス原料確保が物理的にも経済的にも困難となっている。これが、バイオマスの普及を妨げる阻害要因のひとつとなっている。本研究では、木質ペレットと同サイズのバイオコークスを製造して家庭用木質ペレットストーブに適用して、燃焼状況によるクリンカー形成の違いを探り、以下の知見が得られた。(1)木質ペレットでは、安定した燃焼を妨げる恐れのあるクリンカーが比較的簡単に形成されることが確認された。(2)ペレット燃焼量がより少なく、空気比がより高いほど、クリンカー形成割合は減少することが確認された。(3)バイオコークスとの混焼により、クリンカーの生成が抑制される可能性が示された。バイオマス固形燃料の燃焼に伴うクリンカー形成は、固形燃料の灰分組成や比重、燃焼温度、そして燃焼形態が関係していると思われる。本研究は、原料を同じとするが比重の異なるバイオマス固形燃料(木質ペレットとバイオコークス)について、流通率の高い市販の燃焼機器を用いた燃焼比較実験をおこない、両者の燃焼形態の違いによるクリンカー形成機構の違いを探ることを目的としている。日本木質ペレット協会が制定した「木質ペレット品質規格」に基づき,同サイズ(φ8とφ6)のバイオコークスを製造できる小径バイオコークス製造装置を設計・製作した。1種類の木質ペレットを原料とし、水分率、加圧力、加熱温度、加熱時間、そして冷却時間などをパラメータとして、小径バイオコークスの最適製造条件を見出した。また、市販木質バイオマスペレット焚家庭用ストーブを改造して燃焼比較実験機を製作し、同じ原料から成る木質ペレットとバイオコークスを用いて、予備燃焼比較実験をおこなった。この結果、木質ペレットではクリンカーの形成が認められたが、バイオコークスではクリンカー形成が認められなかった。本研究で設計・製作した小径バイオコークス製造装置による小径バイオコークスの生産性が低く、燃焼実験用の試料を確保するための時間と労力に課題があることが判明した。今後、この解消に向けた取り組みを優先することにした。バイオマス固形燃料を使用する家庭用ストーブなどの小型燃焼機器では、クリンカー形成の問題から、燃料として利用可能な原料の種類や組成が狭い範囲に限られており、これらの普及を阻む大きな要因となっている。本研究は、これらの問題の解決に向けて、高灰分組成の木質ペレット(比重0.55)と同じ原料から同サイズ(φ8程度)のバイオコークス(比重1.4)を製造し、市販の燃焼機器を用いた燃焼比較実験を通して、燃焼状態の違いによるクリンカー形成機構の違いを探ることを目的としている。a)直径φ6の小径バイオコークスを製造するため、粉砕した木質ペレットの粉末の水分量を調節して成型器に詰め、一定荷重(6263kgf)を加えながら電気炉で加熱(180°C,2分間)し,室温程度まで冷却することで製作した。出来上がった燃料の長さ、直径、質量から比重1.4程度になったことを確認した。b)市販の木質ペレット焚きストーブを改造した燃焼比較実験機を用い、定格燃焼量(1.65kg/h)において、木質ペレットの専焼実験(1時間、6時間)とバイオコークスとの混焼実験(1時間)をおこなった。後者では、6分毎にバイオコークスを3個投入し、合計30個の投入を行った。定常運転移行1時間後に運転を停止し、燃焼室内に残った残渣物の状態を確認した。燃焼排ガス組成は、排出ガス温度が安定した状態で計測した。この結果、木質ペレットではクリンカーが比較的容易に形成されたのに対し、バイオコークスとの混焼では燃焼灰の減少が認められた。c)報告書の作成と成果報告:得られた知見をまとめ、国内外の学会での講演発表(国内3件、国外1件)と論文投稿(国内1件査読あり)をおこなった。a)灰分組成の異なる小径バイオコークスの製造:平成26年度と灰分組成の異なる3種類の木質ペレットを調達し、これらを原料として小径バイオコークスを製造した。b)燃焼比較実験機の改造(火格子の再検討):平成26年度の予備実験結果をもとに、最大炉床負荷や燃焼空気配分の異なる火格子を製作(改造)した。c)組成の分析とクリンカー形成機構の違いを探る実験・解析・考察:原料の組成の定量分析を外部の試験機関に依頼した。複数種類の原料から成る木質ペレットと小径バイオコークスを用いて、灰分組成(燃料種別)をパラメータとする燃焼比較実験をおこない、炉内圧力、排ガス組成、排ガス温度、消火後の燃焼灰生成の状態、及びクリンカー形成の状況から、クリンカーの形成機構の違いを探った。d)報告書の作成と成果報告:得られた知見をまとめ、国内外の学会での講演発表(国内3件、国外1件)と論文投稿(国内1件査読あり)をおこなった。バイオマスは、持続可能な社会の構築を担う再生可能エネルギーの有力株と目されて久しいが、その普及率は大きく伸び悩んでいる。この技術的な要因のひとつが燃焼灰の溶融化である。溶融化した燃焼灰(クリンカー)は、燃焼の立ち消えなど燃焼機器の連続運転の可否に大きな影響を与えるだけでなく、農地や林地への肥料としての価値も低減させるものとなっている。本研究では、高灰分の木質ペレット(比重0.55)と同じ原料から同サイズのバイオコークス(比重1.4)を製造し、家庭用木質ペレットストーブを用いた燃焼比較実験を通して、燃焼形態の違いによるクリンカー形成機構の違いについて探ることを目的とした。

この結果、市販の木質ペレットと同じ原料から製造したバイオコークスを混焼することでクリンカー形成が抑制されることの知見を得た。木質ペレットの燃焼に伴うクリンカー形成は、灰分組成から生成される燃焼灰を二酸化ケイ素と仮定すると、その融点1,650°Cを超えることでおこなわれると思われる。バイオコークスは、高温強度が大きいために燃焼の進行に伴う形状崩壊が起こらず、酸素が必要以上に供給されることがないため群燃焼時でもその融点を超えずにクリンカーが形成されないと考えている。一方、木質ペレットは、高温強度が小さいために燃焼の進行にともなって形状が崩れて空気との接触面積が大きくなり、群燃焼させることで燃焼温度が上がり易く、燃焼後の燃焼灰の温度がその融点を超えてクリンカーが形成されると考えている。平成28年度は、混焼率を最大5%まで段階的に増やす実験をおこなった。一連の研究で、木質ペレットと同サイズの小径バイオコークスの生産性の低さが課題となった。一連の燃焼実験で用いた木質ペレットの組成分析の他、国内外での発表(国内和文18件、国内英文1件、国外1件)や論文投稿掲載(国内和文4件、国内英文1件)などをおこなった。灰分の少ない高品質のバイオマス原料確保が物理的にも経済的にも困難となっている。これが、バイオマスの普及を妨げる阻害要因のひとつとなっている。本研究では、木質ペレットと同サイズのバイオコークスを製造して家庭用木質ペレットストーブに適用して、燃焼状況によるクリンカー形成の違いを探り、以下の知見が得られた。(1)木質ペレットでは、安定した燃焼を妨げる恐れのあるクリンカーが比較的簡単に形成されることが確認された。(2)ペレット燃焼量がより少なく、空気比がより高いほど、クリンカー形成割合は減少することが確認された。(3)バイオコークスとの混焼により、クリンカーの生成が抑制される可能性が示された。バイオマス固形燃料の燃焼に伴うクリンカー形成は、固形燃料の灰分組成や比重、燃焼温度、そして燃焼形態が関係していると思われる。本研究は、原料を同じとするが比重の異なるバイオマス固形燃料(木質ペレットとバイオコークス)について、流通率の高い市販の燃焼機器を用いた燃焼比較実験をおこない、両者の燃焼形態の違いによるクリンカー形成機構の違いを探ることを目的としている。日本木質ペレット協会が制定した「木質ペレット品質規格」に基づき,同サイズ(φ8とφ6)のバイオコークスを製造できる小径バイオコークス製造装置を設計・製作した。1種類の木質ペレットを原料とし、水分率、加圧力、加熱温度、加熱時間、そして冷却時間などをパラメータとして、小径バイオコークスの最適製造条件を見出した。また、市販木質バイオマスペレット焚家庭用ストーブを改造して燃焼比較実験機を製作し、同じ原料から成る木質ペレットとバイオコークスを用いて、予備燃焼比較実験をおこなった。この結果、木質ペレットではクリンカーの形成が認められたが、バイオコークスではクリンカー形成が認められなかった。本研究で設計・製作した小径バイオコークス製造装置による小径バイオコークスの生産性が低く、燃焼実験用の試料を確保するための時間と労力に課題があることが判明した。今後、この解消に向けた取り組みを優先することにした。a)小径バイオコークスの製造:小径バイオコークスの製造に多くの手間と時間がとられるため、可能な範囲で製造する。
実験的誘発口蓋裂ラット及び口蓋裂自然発生マウスにおける二次口蓋発生に関する研究

誘発口蓋裂(外因)と自然に発生する口蓋裂(内因)の発生様式が同様か否かについては未だ解明されておらず、両者を比較しその差異を明らかにすることは意義あることと思われる。そこで、口蓋形成期における種々の形態学的変化のうち、1.細胞増殖活性,2.上顎骨の初期発生,3.血管系の形成に着目し、これらの点が口蓋裂発生にどの様に関与しているかを明らかにするために、実験的誘発口蓋裂ラットならびに口蓋裂自然発生マウスを用いて二次口蓋の発生過程を比較検討した。結果:誘発口蓋裂ラットでは、口蓋突起水平転位の約一日前に細胞増殖活性が最高値を示し、その際口蓋突起の鼻腔側基部にS期細胞の集積が認められたが、細胞増殖活性・集積は正常群に比し低値を示した。骨発生は上顎骨体を中心に外側および後方へ向かう不明瞭な新生骨梁として出現し、正中方向・前方へと骨形成が進行するが、骨形成量は正常群よりも少なかった。口蓋突起の血管分布は、水平転位前には鼻腔側に比して口腔側が高かったが、水平転位時の血管網の伸展像は認められず、癒合前に正常群の口蓋突起正中側自由縁にみられる球状塊も認められなかった。また、いずれの結果も正常群に比して口蓋裂群が約1日の遅れが認められた。一方、口蓋裂自然発生マウスでの骨組織分化は、切歯歯胚外側および眼窩下神経外側の間葉にALP ase活性が出現し、臼歯歯胚の正中側に沿って口蓋突起内を拡延し上顎骨が形成された。血管分布は水平転位前には鼻腔側に比して口腔側で密であり、口腔側・鼻腔側移行部には毛細血管の拡張像が観察されるが正常群に比して遅延していた。また口蓋突起自由縁の球状塊はみられず、多くの樹脂の漏洩が認められた。以上、誘発口蓋裂ラットと自然発生口蓋裂マウスの観察結果に大きな差異は認めず、実験系として誘発口蓋裂を用いることは特に問題がないと思われた。正常ラット及び過剰ビタミンA投与により実験的に誘発させた口蓋裂ラットを用いて、二次口蓋部の細胞分裂活性及び、骨・血管系の分化・形成過程を比較観察した。1.口蓋突起の水平転位・癒合は正常群では胎生16.5日に認められたが、口蓋裂群ではほぼ一日遅れの胎生17.5日に観察された。この時期のDNA合成期細胞をBrdU(Bromodeoxyuridine)抗体を用いて免疫組織化学的に検索した結果、(1)正常群・口蓋裂群とも口蓋突起の鼻腔側上皮よりも口腔側上皮で細胞分裂活性が高かった。(2)口蓋突起の上皮細胞、間葉細胞とも口蓋裂群では正常群に比べ細胞分裂活性が低かった。2.一般組織標本ならびにアリザリンレッドS骨染色標本を作製し、上顎骨・口蓋骨の発生様式を経時的に観察した結果、(1)上顎骨・口蓋骨の形成は口蓋突起癒合期から始まり、出生直前に正中口蓋縫合が形成され骨口蓋の基本形態が完成した。(2)口蓋裂群では骨の形成過程も約1日遅れで観察された。

3.アクリル系樹脂を注入した血管鋳型走査電顕法を用いて二次口蓋の三次元的微細血管構築を経時的に観察した結果、(1)正常群、口蓋裂群ともに口蓋突起が水平転位する以前の口蓋突起の血管分布密度は、上皮細胞の細胞分裂活性に一致して、鼻腔側よりも口腔側で高かった。(2)上顎骨、口蓋骨の形成端には密な血管網が認められ、同領域における活発な骨形成に対応していた。(3)口蓋裂群では、血管網の発達は遅延し、毛細血管の太さや網目の大きさ、分布密度の不均一といった微細血管構築の相違が認められた。以上から過剰ビタミンA投与は細胞分裂や骨・血管系の分化、形成を抑制すると考えられた。また細胞分裂活性の局在やそれに対応した血管分布が、口蓋突起の水平転位に関与している可能性が示唆された。今後、口蓋裂自然発生マウスであるCL/Fr系マウスを用いてさらに検索する予定である。平成元年度は、実験的に誘発させた口蓋裂ラットを用いて研究を進めてきたが、平成2年度は、口唇・口蓋裂自然発生マウス(CL/Fr系マウス)を用いて、血管鋳型走査電顕法により三次元的微細血管構築を観察し、破裂形態の違いによる血管構築の相違や、実験的誘発口蓋裂ラットとの血管系の相違を比較検討した。方法:胎齢18日から出生直後までのCL/Fr系マウス(CR length:18ー22mm)に麻酔を施し、左心室に27Gの針を刺入して生理食塩水で寫血し、10%ホルマリンによる潅流固定後、Mercox resinを注入して室温で重合させ、20%KOHで軟組織を除去し、水洗、乾燥、プラチナコ-ティングを施して走査電子顕微鏡で観察した。結果と考察:硬口蓋部では、正常群と口唇・口蓋裂群の間で基本的には差がなく、ビタミンA過剰投与により実験的に口蓋裂を誘発させた場合に見られた毛細血管の太さや網目の大きさ、分布密度の不均一といった変化は認められなかったことから、これら血管系の変化は、過剰ビタミンAの薬理作用によるものと思われた。一方、軟口蓋部においては、正常群の血管網は口唇・口蓋裂群に比べ密であり、横走する毛細血管が多数観察されたが、口唇・口蓋裂群の毛細血管は、特に後方領域において、破裂縁に沿って縦走する傾向が見られた。これは、軟口蓋に分布する筋の走行や組織量と血管分布とが密接な関係にあることを示唆するものと思われた。また口唇・口蓋裂群のpremaxillaにおいては、血管の増生を伴う浮腫性変化が認められたが、この様な変化は両側性唇顎口蓋裂群で特に著明であった。従来の報告でも、CL/Fr系マウスへの高酸素投与が口唇裂の発生率を著しく低下させること、また多くのCL/Fr系マウス胎仔に顔面血腫の認められることから、胎生期の循環障害を唇顎口蓋裂発生の一要因とするものもあり、今回のCL/Frマウスで観察された口蓋の微細血管構築の所見は興味あるものと思われる。(1)口唇・口蓋裂自然発生マウス(CL/Fr系マウス)で、口蓋突起が水平転位・癒合するまでの胎齢18日以前の時期における、口蓋突起の三次元的微細血管構築を血管鋳型走査電顕法を用いて研究を進めてきた。この時期のマウス胎仔は非常に小さく、胎仔の心臓とアクリル樹脂を注入する針先の直径にあまり差がないことから、樹脂注入が極めて困難であった。しかし、操作方法の向上とともに血管鋳型標本は徐々に揃いつつあるが、未だ口蓋突起の形態変化における血管系の役割を詳細に論じるまでには至っていない。次年度継続し分析を進める予定である。(2)また同時期のビタミンA誘発口蓋裂ラットの二次口蓋発生過程と細胞増殖活性との関係については、胎齢14.518.5日の正常ならびに口蓋裂ラット胎仔のDNA合成期(S期)細胞を、BrdU抗体を用い免疫組織化学的に染色し、コンピュ-タ-画像解析処理を行った結果、細胞増殖活性(L.I.)が正常群では15.5日、口蓋裂群では16.5日に最高値を示したことから、口蓋突起発生段階には細胞増殖活性のピ-クが存在することが明らかとなり、いずれの群でも口蓋突起水平転位の1日前にピ-クが見られ、細胞増殖活性が口蓋突起の水平転位に深く関与している可能性が示唆された。
蛋白質と化合物の共進化により誘導される蛍光/PET脳機能イメージング技術

本年度は、蛍光やポジトロン断層撮像法(PET)により生体脳組織における分子動態や生理機能をマルチモーダルに可視化できるレポーターイメージング技術の開発を目指し、1)標的レポーター蛋白質をFluorogenicにラベル可能な蛍光性プローブの開発、2)蛋白質間の相互作用を評価可能なSplit型バイオセンサー分子システムの構築、の2点に取り組んだ。1)標的レポーター蛋白質をFluorogenicにラベル可能な蛍光性プローブの開発生体脳に発現させた標的レポーター蛋白質を高いS/N比で検出可能で脳移行性の良い蛍光性プローブ開発を目指し、プローブ基本骨格に多重結合とアリール基を付加する事で可視領域に吸収特性を持たせた新規化合物の合成を実施した。当初設計したいくつかの候補化合物の合成は難航したが、この過程で予期せず脳移行性を飛躍的に改善させる骨格構造が見出された為、この新規骨格をもとに改めて蛍光性プローブ開発を進めている。2)蛋白質間の相互作用を評価可能なSplit型バイオセンサー分子システムの構築標的レポーター蛋白質の応用性を広げる為、蛋白質間の相互作用を検出可能なSplit型バイオセンサー分子システムの構築に取り組み、試行錯誤を重ねながら達成する事ができた。現行の色素標識プローブを用いてライブセルイメージングでの検証を重ねた結果、Split型分子の自発的な多量体形成や薬理学的に誘導された二量体化を迅速かつ高感度に蛍光イメージングできる事が見出された。引き続き応用性を検討しつつ、生体脳における有益性も視野に入れて検討を進めている。蛍光型プローブ候補化合物の開発を進める過程で予期せず新しい化合物構造の特性と可能性が見出され、生体脳イメージングにより最適化された性能へと改善する見込みが得られた。また、Split型レポーター分子の開発も順調に実現された事により、様々な神経生理現象を可視化し機能制御し得る可能性も広がった。新規蛍光性プローブ開発とレポーター蛋白質の遺伝子改変を通じた共進化の可能性を引き続き検証しながら、生体脳イメージングにより最適化された性能への改善を推進する。蛋白質間の相互作用を検出可能とするSplit型センサー分子の応用性は高く、生体脳組織における神経生理や機能制御の可能性も念頭に新たな展開が期待される。ポジトロン断層法(PET)も活用し、生体脳深部における標的レポーター分子の開発にも合わせて取り組む。
金属複酸化物系ガス分離膜の動力学的組織変化の制御と長寿命化

本研究では,1173Kの酸素ポテンシャル勾配下においてSrCo_<0.8>Fe_<0.2>O_<3-δ>酸素分離膜中に生じる動力学的組織変化を実験的に観察した。その結果,酸素分離膜の組織は,膜中の酸素透過によって大きく変化することがわかった。一方,酸素分離膜中のイオンの流れの発散を計算し,その組織変化を定量的に予測することを試みたが,計算結果を得るには至らなかった。本研究では,金属複酸化物系ガス分離膜の動力学的組織変化を定量的に予測することで,現実の使用条件をパラメーターとして,酸素分離膜中の組織変化を系統的にまとめる。また,添加するドーパントの最適化をはかり,長時間の使用に耐えうる金属複酸化物系ガス分離膜の設計指針を提案することを目的としている。今年度は,金属複酸化物系酸素分離膜のモデル系として,ペロプスガイド系金属複酸化物(SrC_oO_<3-δ>)を選択し,分離膜中の酸素ポテンシャル分布を計算するために必要な電気伝導度と構成イオンの拡散係数に関するデータを収集した。その結果,SrC_oO_<3-δ>については,電気伝導度と酸化物イオンの拡散係数に関する報告を得ることができたが,計算に必要なそれらの酸素分圧依存性に関する報告を得ることができなかった。ペロプスガイド系酸化物の点欠陥構造を基に拡散係数の酸素分圧依存性を推算し,酸素ポテンシャル分布,構成イオンの流束とその発散を計算する必要がある。一方で,酸素分離膜の動力学的組織変化を実験的に検討するため,SrC_oO_<3-δ>膜とSrCo_<0.8>Fe_<0.2>O_<3-δ>膜を作製した。また,作製した分離膜を高温で両端を異なる酸素分圧に保持できる実験装置を作製した。さらに,この装置に酸素センサーや分離膜の表面酸素ポテンシャルを測定する素子を取り付けた。この実験装置を用いることで,酸素分離膜の動力学的組織変化を明らかにできると共に,酸素透過能や分離膜表面の熱力学的条件を定量的に測定できるようになり,相分離を含む分離膜中の動力学的組織変化を実験的に再現できるようになった。本研究では,金属複酸化物系ガス分離膜の動力学的組織変化を定量的に予測することで,現実の使用条件をパラメーターとして酸素分離膜中の組織変化を系統的にまとめる。今年度は,本研究が提案している酸素ポテンシャル分布計算法を多元系に拡張した。酸素分離膜が相分離しない条件下において,陽イオン同士の移動速度の関係を新たな拘束条件をして計算に組み込めば, 3成分系以上の金属複酸化物中の動力学的組織変化を定量的に予測できることを明らかにした。次年度以降,この手法を酸素分離膜に適用していく。また,金属複酸化物系酸素分離膜のモデル系としてSrCo_<0.8>Fe_<0.2>O_<3-δ>(SCF)に注目し,電気伝導度,ドーパントの拡散係数,酸素分離膜が相分離する酸素分圧差を計算するために必要な標準ギブズエネルギー変化に関する文献調査を行った。その結果, SCFの電気伝導度および酸化物イオンの拡散係数のデータを収集することができたが,ドーパントの拡散係数や基礎的な熱力学データがほとんど存在していないことが明らかになった。次年度以降,酸素分圧差を変化させて酸素分離膜の相分離を再現する必要がある。一方,酸素分離膜の動力学的組織変化を実験的に検討するため, SCF膜の作製を昨年度に引き続き行った。その結果,亀裂やボイドの少ない焼結体を得ることが非常に困難であることが明らかになった。今後, SPS法などを用いて緻密な焼結体を得る予定である。本研究では,金属複酸化物系ガス分離膜の動力学的組織変化を定量的に予測することで,現実の使用条件をパラメーターとして酸素分離膜に生じる組織変化を系統的にまとめ,長時間の使用に耐えうる金属複酸化物系ガス分離膜の設計指針を提案することを目的として研究を行ってきた。今年度は,酸素分離膜の動力学的組織変化を実験的に観察した。昨年度に引き続き,金属複酸化物系の酸素分離膜としてSrCo_<0.8>Fe_<0.2>O_<3-δ>(SCF)を選択し,これを固相反応法によって作製した。その結果,貫通孔のない焼結体を得ることができた。この試料の両端にArガス(低酸素分圧側)およびN_2-21%O_2混合ガス(高酸素分圧側)を流し,1173Kにおいて試料を604.8ks保持した。実験前と実験後のそれぞれについて,酸素分離膜の両端の組織観察を行った。試料の中央部では,酸素分離膜の両側において顕著な組織変化は観察されなかった。

また,実験中に酸素分離膜の両端には,約1桁の酸素分圧差がついていた。これより,試料の中央部では組織変化が緩やかに進行したと考えられる。一方,試料の端では酸素分離膜の両側に顕著な組織変化が見られた。高酸素分圧側ではSr酸化物が形成していた。低酸素分圧側では粒状のCo酸化物が一部析出し,その直下の表面組織は酸化物が分解したような形態になっていた。さらに微細な組織変化も観察された。今後,組織観察を継続し,酸素分離膜中の組織変化の形態を明らかにしていく。他方,今年度も相分離しない条件下における酸素分離膜中の動力学的組織変化について,その定量的な計算を試みたが,陽イオンの拡散係数に関するデータを収集することができず,具体的な計算結果を得るには至らなかった。今後,これらの材料中の陽イオンの拡散係数や標準生成ギブズエネルギー変化を実験的に測定していく必要がある。