hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本・タイ両国における植林樹木ウッドスピリッツの新活用技術開発に関する研究

日本国産ヒノキおよびタイ国産ユーカリの植林地から排出される間伐材あるいは枝葉などの林業廃棄物から樹木精油を抽出し、新たな用途を探ることを目的に4つの利用法を検討した。まず、ヒノキ精油と廃発泡ポリスチレンとの複合体を住宅用建材に塗布して防腐防蟻効果を調べ、現時点で野外においても3年間有効であることを明らかにした。第2にディーゼル排ガスなどの空気汚染物質を低濃度ヒノキ精油蒸気に接触させることにより大幅に汚染物質を軽減させることができた。第3にヒノキ精油、ユーカリ精油の抗酸化活性、抗菌活性を明らかにし、その用途に利用できることを明らかにした。第4に樹木精油の自律神経系に及ぼす効果を調べ、ヒノキ葉精油およびユーカリ精油は副交感神経を亢進する働きのあることを明らかにした。本研究は当初の目的に従って樹木スピリッツの有効利用を目指した。本研究は3年計画であ初年度にあたる今年は主に、樹木スピリッツ(精油)の機能を明らかにするために幾つかの実験を行なった。まず、タイ国産ユーカリ葉精油の機能に関して抗酸化性、ラジカル捕捉能を調べるとともに、抗菌活性、抗シロアリ活性を調べ、いずれの機能においてもかなりの能力を示すことを明らかにした。それらの結果は中国で開催された国際学会(Harbin,2008)において発表するとともに、学会誌(J.wood sci.,2009)への投稿・掲載を行なった。国内産ヒノキの樹木スピリッツについては人体の自律神経系に及ぼす効果を調べるために、葉精油あるいは材精油を嗅いだ後の血圧、心拍数、ストレス度、脳波(低周波域)の変化を測定した。ヒノキ精油を嗅ぐことにより統計的に有意に血圧の低下、ストレス度の低下、α波の増加などが得られ、ヒノキ精油の香りは人体の副交感神経系を活性化、すなわち緊張状態を緩和する能力があることが明らかとなった。更に、ヒノキ精油は抗菌活性、抗シロアリ活性を有することを示し、これらの結果はIUMRS国際シンポジウム(Nagoya,2008)で発表した。後者の研究は公設試験機関との共同で野外確認実験を継続的に行なっている。今回明らかにされた樹木スピリッツの機能は今後の主要な植林木であるヒノキ材、ユーカリ材の高付加価値化において重要な意味を持ち、近い将来、地域活性化のための共同研究につなげていく予定である。今回、ウッドスピリッツとしては国産ヒノキの葉および材の精油とタイ国産ユーカリ属カマルドレンシスの葉精油(ユーカリ油)を検討した。両樹種ともにそれぞれの国において植林樹種として一般に使用されているものであり、バイオマス資源としては今後最も有望である。ユーカリ油はシロアリに対する殺蟻効果が高く、天然殺蟻剤として使用可能であることを明らかにし、殺蟻の生理的メカニズムの解明と併せてJournal of Wood Scienceに論文として発表した。更に、ユーカリ油については昨年度より2種増やして11種の菌に対して抗菌効果を調べ、つくばで開催された日本木材学会大会において発表した。カビに対しては菌種によって効果がかなり異なり、木材腐朽菌に対しては十分な抗菌効果が見られた。特に、今回追加した植物病原菌に対しては特に効果が高いことが分かった。ヒノキ精油については廃棄発泡ポリスチレンを溶かした溶液をスギの柱材に塗布して野外における防腐・防蟻試験を継続中である。さらに、ヒノキ精油の蒸気をディーゼル排ガスの処理に用いると排ガス中の窒素酸化物の減少、炭塵微粒子の除去に効果的であることを明らかにした。ヒノキ芳香を嗅ぐことによって血圧の低下、ストレス指標の減少、脳波中のα波の増加などをもたらし、自律神経系の副交感神経を亢進させる働きのあることを実験により明らかにした。これらのことについてはTrans. Material Research Sci. Japanに投稿した。以上の2種の樹木精油に加えて、今回よりユーカリと同じフトモモ科のメラルーカ属ロイカデンドラの葉精油、カユプテ油の検討を開始した。国産ヒノキ精油とタイ国産ユーカリ精油を用いて、精油組成、成分変動、品質等を調べるとともに、生物活性、人体の自律神経系に及ぼす影響を調べた。ヒノキ精油については、抗菌活性・抗シロアリ活性に優れており、その方面での利用を目指して、スギ柱角材の表面に精油・ポリスチレン複合材を塗布した試料を用いた野外長期耐朽試験を実施中である。現在のところ、3年が経過して、目立ったシロアリ等の食害は見られていない。なお、ヒノキ精油はディーゼル排気中の浮遊微小物質の除去に効果のあることを示すとともに、人体の血圧変動、唾液中のアミラーゼ活性、脳波(低周波数域)を指標とする自律神経系への影響を調べたところ、いずれも、緊張状態を軽減し、積極的にリラックス状態へ変化させる効果のあることがわかった。

タイ国産ユーカリ精油については、今回は植物病原菌であるFusarium oxysporumとThanatephorus cucumerisに対する抗菌活性を調べた。両菌糸培地へのユーカリ精油510mg/mlの添加でほぼ100%の菌糸成長阻害を示すことが分かった。ヒノキとユーカリはそれぞれの国で建材用、紙パルプ用として大量に植林されている樹木であり、現在は利用されていない枝葉、間伐材などの林業廃棄物の有効利用が求められている。ヒノキ精油、ユーカリ精油はこれらの林業廃棄物から採取されているものであり、今回の研究により、精油の高度利用への可能性が高まるとともに、樹木自身の価値を高めることが可能である。すなわち、これらの精油は木材保存剤、植物病原菌用殺菌剤、機能性芳香剤などへの利用が可能である。
重度要介護高齢者の在宅生活の長期継続に向けた効果的なサービス利用方法の検討

本研究は、家族介護者及び介護支援専門員へのインタビューに基づく質的分析により、重度要介護高齢者の在宅生活の継続に向けた効果的なサービスの利用方法について検討することを目的とした。重度者の在宅生活の継続には、介護者の不安と負担の軽減が重要であり、そのためのサービスの利用方法として、要介護者の重度化と介護者の状況に応じて、介護、看護、医療等のサービスを自宅内に取り込むことが有効と考えられる。本研究は長期に在宅生活を継続している重度要介護高齢者のサービス選択の特徴を施設入所者との比較に基づく質的分析方法により明らかにし、重度者の在宅支援及びその家族介護者の支援のあり方について検討することを目的とした。宮城県A市内の複数の介護サービス提供事業所に対し、「重度者を在宅で3年以上介護している家族介護者」と「重度者の在宅介護を開始後3年以内に中断した家族介護者」の紹介を依頼し、2013年12月から2014年3月に、家族介護者25名に対し半構造化インタビューを実施した。得られたデータを基に、グランデッドセオリー・アプローチを用い、「重度要介護高齢者の状態の変化に応じた利用サービスの変更プロセス」を分析した。結果以下のことが明らかになった。要介護者への≪重度化に対する介護の必要性≫は、長期間の介護の延長として徐々に訪れるか、あるいは脳こうそくの発症等の急な病状変化による入院を契機として突然訪れるなど様々である。これに対して、家族介護者が様々な状況を考慮して在宅介護を希望しない場合は、施設入所ができるまでの間の対応としてデイサービスやショートステイといった<自宅外サービスの利用>の強化により対応し、その後施設入所となり在宅介護が中断されていた。一方、家族介護者が在宅介護を希望した場合、≪本人の状態の変化への対応≫や≪家族状況の変化への対応≫として、<訪問系サービスの利用><在宅医療の利用><自宅外サービスの利用>により対応が行われていた。この対応状況に対する家族介護者の評価として【安心感を得る】ことができた場合、それが在宅介護の長期継続へとつながり、また、【安心感を得る】ことができない場合は、≪本人の状態の変化への対応≫や≪家族状況の変化への対応≫としてサービスの再調整が行われていた。以上の結果を基に、重度者の在宅支援及びその家族介護者の支援のあり方について検討した。重度要介護高齢者(以下、重度者)の在宅生活の継続に向けた、効果的なサービス利用の方法について検討することを目的として、以下の調査を実施した。第1に、重度者の在宅介護を始めて1年未満の家族介護者等、これまでインタビューの対象枠組みに入れていなかった重度者の介護者を対象にインタビューを実施し、重度者の介護を始めてから現在にいたる経緯と、在宅介護を継続する中でのサービスの役割、今後の希望等について情報を収集した。結果、宮城県A市内の4事業所から紹介を受けた5名の家族介護者のインタビューデータが得られた。これらのデータは、これまで収集された長期に在宅生活を継続している重度者の要因分析の際の、比較として使用した。次に、重度者の在宅支援経験のある居宅介護支援事業所の介護支援専門員を対象とするインタビュー調査を実施した。聞き取り内容は、「重度者の在宅支援において介護支援専門員として心がけていること」「重度者が在宅生活を継続する上で重要なこと(要因)」「長期の在宅支援ができた(できなかった)事例」「重度者の在宅支援における、効果的なサービスの提供方法」等についてである。結果、宮城県A市内の5事業所から8名の協力が得られた。重度者を在宅支援する上で、介護支援専門員が重要視していることとして、1家族介護者の不安・負担の軽減、2状態変化に合わせた柔軟かつ敏速な対応、3医療との円滑な連携(訪問医療の利用)等がほぼ共通的にあげられていた。その他、サービスの提供方法については、1介護者の負担の軽減に配慮し、初期の段階から手厚いサービスを整える場合と、2家族介護者の様子を見ながら徐々にサービスを厚くする場合、の二つの型が見られた。これらのサービス提供方法については、さらなる検討が必要と考えられた。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初目標として、長期に在宅生活を継続している重度要介護高齢者の家族介護者15名と、在宅から施設ケアに移行した重度要介護高齢者の家族介護者15名に対するインタビューを計画していたが、最終的にそれぞれ13名と12名の計25名のデータを収集することができた。社会福祉学、社会老年学今後の推進方策は以下の二点に集約される。(1)本年度収集されたデータに基づき、長期に在宅生活を継続している重度者及びその家族介護者のサービス利用の特徴について、さらに詳細な分析を進めること。(2)在宅介護を開始して間もない重度要介護高齢者の家族介護者のインタビューを実施し、重度者の在宅介護における効果的なサービス利用の在り方について検討を進めること。
災害後の復旧・復興に資する持続可能な地域と教育の再生モデルの比較研究

本研究は、教育がもつ「社会関係資本」の構築や社会の「レジリエンス」の醸成、「持続可能性」の付与というソフト・パワーとしての機能に注目し、災害後の地域の復旧・復興に対して与える影響を、学校教育の取り組みと社会変容の分析という観点から分析したものである。ニューオリンズ(米)、スリランカ南西部、クライストチャーチ(ニュージーランド)、成都(中国)および福島(日本)の事例を比較検討した結果、持続可能性とレジリエンスをもつコミュニティ再生のためには、基盤となる人と人のつながりとネットワーク化、信頼の醸成が重要であり、教育は人々のエンパワーメントを担う役割があることが明らかになった。本研究は、教育が持つ「社会関係資本」、「レジリエンス」、「持続可能性」というソフト・パワーとしての機能に着目し、災害後における地域の復旧・復興に対して与える影響を、学校教育の取り組みと社会変容の分析という観点から国内外の事例の比較研究を通じて明らかにし、今後の地域再生における教育政策を提言することを目的とする。本研究の出発点は、メンバーが中心となって2011年12月以来活動してきた日本比較教育学会の「震災後の復興と教育プロジェクト」であり、初年度は、先行研究の収集およびレビューによって地域再生と学校教育の機能と課題分析を行う一方、福島における視察調査、アメリカ・ニュオリンズでの現地調査を基に、被災地の復旧・復興計画と政策を検証する分析枠組みの構築を行った。この検証過程では、特に日本とアメリカ、中国の事例比較等から、1教育行政が復旧・復興に果たす役割の在り方や、2日本の事例に示されるように、コミュニティの再生が、元あった通りの組織や形状に「復旧」する場合と、アメリカのように公立学校制度をチャータースクールに置き換え、新たな組織やシステムを構築する「復興」の場合、さらに中国のように町全体が別の場所に移転してしまう場合とでは、コミュニティにおける人的ネットワークや教育のあり方にも影響が及ぶという点で大きな差異があることが明らかとなった。そして、長期的な視野に立った当該コミュニティでの生活という観点からは、複数の事例を比較検討する事の意義が改めて確認された。なお、本研究のメンバーの一部は、日本比較教育学会第51回大会(2014年7月・名古屋大学)での共同研究発表にも参加し、本研究の知見に基く研究発表を行ったほか、日本学術振興会が平成24年から進めてきた震災の記録を収集・分析し、その知見を次世代に伝えることを目的とした「震災に学ぶ社会科学」プロジェクトにも参加し、研究交流を図った。本研究は、教育が持つ「社会関係資本」、「レジリエンス」、「持続可能性」というソフト・パワーとしての機能に着目し、災害後における地域の復旧・復興に対して与える影響を、学校教育の取り組みと社会変容の分析という観点から国内外の事例の比較研究を通じて明らかにし、地域再生のための政策提言を行うことを目的とする。2014年度(初年度)は、先行研究の分析ならびに福島とアメリカ・ニューオリンズの現地調査を行い、コミュニティの再生が、元通りに「復旧」する場合と、新たな組織やシステムを構築する「復興」する場合の2つの観点から捉えられることを明らかにした。そこで2015年度は、両事例調査の継続実施、ならびに研究成果の発表を積極的に行った。事例調査では、ハリケーン被害から10年余りのニューオリンズ、東日本大震災から4年余りの福島のいずれの事例も「復興」途上であり、そこでは行政や経済支援のみならず、文化の再興とそれを支える人々の認識や人的ネットワークの担保が必要不可欠であることが確認された。他方、研究成果の発信としては、得られた知見を基に、科研メンバー以外の研究者との討論を通じて分析を掘り下げた。日本比較教育学会第51回大会の課題研究II「災害後のコミュニティ復興と教育の役割」(2015年6月)では、前年度に同学会で行った共同研究発表を基に、本科研メンバーがパネルディスカッションのパネラー及びコメンテーターとして参加し、ニューオリンズと福島の調査の成果を、ニュージーランドのクライストチャーチの地震災害およびスリランカの津波被害後の状況と比較検討し、社会教育やノンフォーマル教育の視点を含めた教育の役割についての議論に貢献した。同パネルディスカッションに基づく研究論文は、日本比較教育学会編『比較教育学研究』第52号(2016年2月刊)に特集として収められている。平成27年度は、本研究の2年目として、前年度の先行研究調査及び事例調査を実施し、日本比較教育学会第51回大会の課題研究II「災害後のコミュニティ復興と教育の役割」において、比較研究の視点から研究成果の発表を行った。一連の研究分析のなかでは、本科研のメンバーの一部が2012年から参加してきた日本学術振興会による「震災に学ぶ社会科学」プロジェクトの成果も参照しながら、復旧・復興における再生モデルを検討した。なかでも前年度に続きメンバー間でより強く共有されるようになったのが、福島をめぐる問題である。原子力発電所事故の影響は、前年度も指摘したように復興を支える「レジリエンス」や「持続可能性」という点で、他の事例と根源的に異なる性質を持っているが、本年度あらためて福島をメンバーそれぞれが調査に訪れ、1年前と比較してまだまだ復興への道のりは遠いことを実感した。このことは、日本比較教育学会編『比較教育学研究』52号で特集「災害後のコミュニティ復興と教育の役割」として各人の論文をまとめるなかでも共通して意識したことである。他方、今年度予定していた計画のうち、比較対象のひとつである中国・四川省の大地震被害後のコミュニティ復興については、調査に取り組んではいるものの、発表の場で検討結果を公表するまでには至っていない。最終年度は、こうした事例を含め、これまでの議論の総括を行う。

その際には、災害後の復旧・復興過程における教育の役割をより具体的に示すこと、ならびに学校教育と社会教育・ノンフォーマル教育など、対象を複数の側面から取り上げるように努める。本研究は、2011年12月より、東日本大震災後の社会における復旧・復興と教育の役割を課題として活動してきた日本比較教育学会の「震災後の復興と教育プロジェクト」が、2014年から3年計画で実施した国際比較研究である。本研究の目的は、教育が社会に対して持つ「社会関係資本」の構築や「レジリエンス」の醸成、「持続可能性」の付与といったソフト・パワーとしての機能に着目し、災害後の地域の復旧・復興に対して与える影響を、学校教育の取り組みと社会変容の分析という観点から国内外の事例の比較研究を通じて明らかにし、地域再生のための政策提言を行うことにあった。初年度は被災地の復旧・復興計画と現地調査、ならびに日本比較教育学会第50回大会(2014年7月)での共同研究発表、日本学術振興会による「震災に学ぶ社会科学」プロジェクトへの参加を通じて、「復旧」と「復興」の差異を明らかにするとともに、教育行政の役割と課題を明らかにした。次年度は事例の継続調査の他、日本比較教育学会第51回大会(2015年6月)の課題研究II「災害後のコミュニティ復興と教育の役割」にて発表を行い、その成果を同学会紀要の『比較教育学研究』52号の特集として発表した。最終年度は、各人の研究調査に加え、これまでの研究活動を総括する国際セミナーを開催した。2016年11月6日に上智大学において開催した同セミナーでは、上智大学および西南交通大学(中国四川省成都)の大学院生による災害と物流に関する研究発表会、ならびにアメリカ(ニューオリンズ)、スリランカ南西部、ニュージーランド(クライストチャーチ)、中国(四川省成都)、日本の福島における各研究分担者の調査成果発表を行った。その結果、持続可能性とレジリエンスをもつコミュニティ再生のための政策には、基盤となる人と人のつながりとネットワーク化、信頼の醸成が重要であることが明らかになった。本研究は、教育がもつ「社会関係資本」の構築や社会の「レジリエンス」の醸成、「持続可能性」の付与というソフト・パワーとしての機能に注目し、災害後の地域の復旧・復興に対して与える影響を、学校教育の取り組みと社会変容の分析という観点から分析したものである。ニューオリンズ(米)、スリランカ南西部、クライストチャーチ(ニュージーランド)、成都(中国)および福島(日本)の事例を比較検討した結果、持続可能性とレジリエンスをもつコミュニティ再生のためには、基盤となる人と人のつながりとネットワーク化、信頼の醸成が重要であり、教育は人々のエンパワーメントを担う役割があることが明らかになった。初年度としては、当初予定していた先行研究の収集および地域再生の過程における問題意識や具体課題を整理することを行ったほか、福島ならびにアメリカでの現地調査を実施することができた。そこで明らかになった「復旧」と「復興」の違いは、今後の本研究の分析枠組みを組み立てる上では重要な指針となった。
高品質・高臨界電流密度サブミクロン接合に関する研究

平成10年度は、下部NbN電極をプラズマ窒化して形成したNbNxあるいはNb/AlOx/Nb三層構造を障壁層としたNbNジョセフソン接合の検討を行った。NbN/NbNx/NbN接合については、10Kで臨界電流密度Jc1.2kA/cm^2、IcRn積0.64mVというオーバーダンプ型接合が得られた。このIcRn積の値はかなり魅力的なものであり、本接合の潜在能力の高さを示すことができた。また、接合特性の均一性では、標準偏差1δが4.2Kで2.9%と比較的良好な結果を得ることができ、集積回路への応用が可能であることがわかった。接合の伝導機構については、ハイバイアス時の接合の電気的特性から、プラズマ窒化NbNx障壁層内の局在準位を介した伝導であることが推測された。このことから、接合特性は、局在準位密度に大きく影響することが予想され、これをプラズマ窒化条件によりいかに制御するかが課題となることがわかった。一方、NbN/Nb/AlOx/Nb/NbN接合では、まず、接合が10Kではオーバーダンプ型になることが確認された。Jc及びIcRn積に関しては、10Kで最大0.44kA/cm^2、0。16mVの値のものまで得られた。10KでのJcはNb層の膜厚に大きく依存し、高いJcを得るには下部Nbを用いない方がいいことがわかった。接合特性の均一性では、標準偏差1δが4.2Kで2.1%と良好な結果が得られた。この接合については、接合特性の均一性がかなり高いことから、Jcの上昇を図れば集積回路に適用可能であることが示された。平成9年度は、下部NbN電極をプラズマ窒化して形成したNbNxを障壁層としたNbN/NbNx/NbNジョセフソン接合の作製についての検討を行った。実験としては、反応性dcマグネトロンスパッチリング法により成膜したNbN薄膜を上部及び下部電極にして接合を作製し、特性評価を行った。その結果、臨界電流密度Jcが20kA/cm^2から40kA/cm^2という高Jc接合が得られた。この結果は、接合の高性能化につながる。一方、接合の電流-電圧特性におけるヒステリシスの大きさは、障壁形成時の窒素ガス圧に大きく依存することがわかった。窒素ガス圧を15mTorrと低くしたとき、接合は4.2Kにおいてヒステリシスの無いオバーダンプ特性を示し、ガス圧を高くしていくとヒステリシスのある特性を示した。臨界電流Icと常伝導抵抗Rnの積IcRnの値は、0.95mVと比較的高い値を示した。しかし、オーバーダンプ特性を示す接合は、再現性に乏しく、また、臨界電流の磁場依存性から障壁層がかなり不均一になっていることが推測された。それに対し、ヒステリシスのある接合は、再現性があり、また、障壁層が均一に形成されていることがわかった。さらに、この結合は、測定温度を高くしていくと、オーバーダンプ特性となった。IcRn積は、8Kで0.85mVと充分高い値を示した。これらの結果から、10K動作を考えたとき、4.2Kでヒステリシスのある接合が極めて有効であることがわかった。一方、化学的機械的研磨(CMP)による層間絶縁層SiO_2の平坦化技術の検討も行った。その結果、研磨レートの再現性等としては、その誤差が10%程度であることがわかった。また、実際にCMPを用いて接合を作製し特性評価を行った結果、高品質な接合特性が得られ、CMPプロセスによる接合特性への影響がないことが確認された。
脊髄虚血後の痙性対麻痺に及ぼすα2アドレナリン受容体アゴニストの鎮痙作用

本研究ではTizの全身およびくも膜下(IT)投与の虚血による痙性対麻痺ラットの伸展屈曲反射(SRA)に及ぼす効果と効果部位を検討した。方法: 10分間の一過性脊髄虚血によって痙性対麻痺を呈したラットに(i)Tiz全身ないしくも膜下に単回投与、(ii)Tiz投与後に、希釈液のみないし各種アドレナリン受容体(AR)拮抗薬を全身投与、(iii)Tizくも膜下投与後にα2a AR拮抗薬投与を行った。結果:全身およびくも膜下Tiz投与は伸展屈曲反射を有意に抑制した。α2a AR受容体拮抗薬はこのTizの効果を有意に拮抗した。脊髄標本の免疫蛍光染色では、α2a AR発現の増加とアストロサイトの活性化が観察された。【具体的内容】【方法】SD系ラット350-400gを用いた。鎖骨下動脈直下に留置したバルーンカテーテルを拡張し、胸部下行大動脈の血流を10分間遮断することによって、脊髄虚血を作成した。虚血8-12週後、独自に開発したSpasticityとRigidityを定量的に観察するモニタリング・システム(Spastic Meter^2)や誘発筋電図を用いて、痙性対麻痺を評価した。次いで、これに及ぼすチザニジンの治療効果を検討した。さらにα2アドレナリン受容体拮抗薬を用いて各種受容体サブタイプの役割を検討した。【結果】チザニジンくも膜下投与および腹腔内投与は、いずれも痙性の軽減に有効であった。この効果は、α_<2A>アドレナリン受容体拮抗薬及びイミダゾリン受容体拮抗薬で拮抗された。またチザニジンは脊髄レベルでの単シナプス反射と関連するホフマン反射を抑制した。【意義および重要性】本年度の研究結果で、大血管術後合併症を想定した痙性対麻痺に及ぼすチザニジンの鎮痙効果を確認し、この機序に既に指摘されている上位中枢とは別に脊髄レベルでのα2アドレナリン受容体作動薬の薬理学的作用が関与していることが示唆された。組織学的な検討を加えて作用機序の解明を進めていく。【方法】SD系ラット350-400gを用いた。虚血8-12週後、独自に開発したSpasticityとRigidityを定量的に観察するモニタリング・システム(Spastic Meter^2)を用いて痙性対麻痺を観察し、これに及ぼすチザニジンの治療効果を確認した後に、深麻酔下にラットをパラホルムアルデヒドで灌流固定し腰部脊髄の免疫組織学的検討を行った。免疫染色はGFAP、NeuN、Syn、α2Aアドレナリン受容体抗体を用い、共焦点走査型蛍光顕微鏡で観察した。【結果】正常ラットの脊髄横断切片では小型から中型の介在ニューロンとα運動ニューロンにα2A受容体陽性所見がみられた。同切片でGFAPに弱い抗原性を示すのみであった。痙性対麻痺ラットの脊髄ではα運動ニューロンは残存しアストロサイトが増加した。免染で、α2A受容体に対する抗原性も増加した。虚血部位周辺で増加したアストロサイトではα2A受容体も多くみられた。別のα2A受容体抗体を用いた免疫染色では、α運動ニューロンと介在ニューロン表面に受容体が存在することがわかった。α2A受容体抗原は介在ニューロンと運動ニューロンの両方に発現していた。対照ラットと虚血ラットで染色パターンに違いはみられなかった。共焦点蛍光顕微鏡を用いた観察でα2A受容体とサイナプシンがcolocalizeする像がみられた【意義および重要性】痙性対麻痺ラット脊髄ではアストロサイトが活性化し、同部位でα2A受容体の増加が確認できた。脊髄レベルでのチザニジンの薬理効果が示唆された。胸部大動脈手術の重要な術後合併症に虚血性脊髄障害による対麻痺がある。一方、痙性対麻痺患者に、α2アドレナリン受容体アゴニスト(テルネリン)が有効との報告がある。今回、虚血性対麻痺のメカニズムの解明と治療の可能性を検討するため、虚血性脊髄障害に伴う痙性対麻痺へのα2アドレナリン受容体アゴニストが及ぼす鎮痙作用とそのメカニズムに関する研究を行った。痙性に対するNO代謝酵素阻害薬の効果も検討しチザニジンとの相加相乗効果の有無を検討した。1)一過性脊髄虚血後の神経膠細胞の増加と痙性対麻痺へのチザニジンの効果i)

痙性対麻痺モデルの作成(当施設で施行可能):雄のSDラットを空気+イソフルラン麻酔後, 2F Fogatyカテーテルを左大腿動脈から挿入しカテーテルの先端バルーンを膨らませ大動脈を遮断し,同時に左内頚動脈から脱血し低血圧(40mmHg)にすることで10分間の脊髄虚血を行った.(Taira, Stroke 27:1850-8, 1996).虚血後麻酔から覚醒させ,痙性対麻痺を呈したラットを使用した.ii)虚血再灌流後の痙性対麻痺の評価とチザニジンの鎮痙効果をSpasticityMeterを用いて評価した.2)痙性対麻痺に対するTizおよび一酸化窒素代謝酵素阻害剤(NOS阻害薬)の効果は作成した脊髄虚血性対麻痺ラットにくも膜下カテーテル(薬物注入用カテーテル)を挿入し、後日くも膜下カテーテルからチザニジンを投与し,その前後の痙性対麻痺の変化を1)-ii)の方法で評価し、チザニジンによる鎮痙作用を再度確認したが、一酸化窒素代謝酵素阻害剤(NOS阻害薬)の効果を確認できなかった。チザニジンの虚血性脊髄障害による痙性対麻痺への鎮痙作用が再現性を持って確認できた。α2アドレナリン受容体の各種サブタイプに対するアゴニスト、アンタゴニストを用いて鎮痙効果を観察しα2Aアドレナリン受容体の重要性に着目した。前記の薬理学的検証の後に、当初はNOに着想した薬理学的検討を行う予定であったが、組織学的検討を優先した。その結果、免疫組織学的手法を用いて脊髄のα運動神経や虚血脊髄で増加したアストロサイトでのα2Aアドレナリン受容体の発現を観察し、脊髄レベルでのチザニジンの薬理作用の可能性を証明した。24年度が最終年度であるため、記入しない。痙性対麻痺に対するTizおよび一酸化窒素代謝酵素阻害剤(NOS阻害薬)の効果:脊髄虚血性対麻痺モデル作成は前記と同じ.空気-イソフルラン麻酔-一脊髄硬膜移行部を25G注射針で切開し,くも膜下カテーテル(8.5cm PE-5カテーテルとPE-10カテーテルを結合し,作成した薬物注入用カテーテル)を挿入し,頭皮を絹糸で縫合する.ラットを麻酔から覚醒させる.後日,くも膜下カテーテルからチザニジンおよびNOS阻害薬を投与し,その前後の痙性対麻痩の変化を評価する.チザニジンやNOS阻害薬、それらの併用で痙性麻痺上が減少した場合,一酸化窒素の基質であるL-Arginineをくも膜下投与し,減少作用が拮抗されるか確認する.また、併用群では、アイソボログラムを作成する。
肥満感受性遺伝子群の網羅的なエピゲノム解析による肥満発症・進行メカニズムの解明

ヒト白色脂肪前駆細胞(腹部の皮下脂肪、性別は女性)を脂肪前駆細胞増殖培地でコンフルエントになるまで増殖させ(1前駆細胞)、脂肪前駆細胞分化培地にて72時間培養し分化させた(2分化誘導後の細胞)。さらに脂肪細胞栄養培地にて培養し、3脂肪蓄積開始初期細胞、4脂肪蓄積細胞、5成熟脂肪細胞の5つの過程で細胞を取得した。各過程の細胞からゲノムDNA、総RNA、総脂質、中性脂肪を精製した。分泌される中性脂肪の量の変化は、Adipogenesis Assay Kitを用いて測定した。Micro BCA protein assayによりタンパク質量を測定し、標準化を行い中性脂肪濃度を算出した。中性脂肪は、3脂肪蓄積開始初期細胞から増加し始め、5成熟脂肪細胞の中性脂肪濃度は、3脂肪蓄積開始初期細胞と比較すると約5倍であった。各過程の細胞は、脂肪細胞蛍光染色キットを用いて脂肪球(BODIPY)と核(Hoechst 33342)を染色した。脂肪滴の蓄積は、Image Jを用いて解析した。脂肪滴の量は、中性脂肪濃度と比例して増加していた。研究計画では、ヒト白色脂肪前駆細胞の皮下脂肪由来の場合、組織由来は腹部とし、内臓脂肪由来の場合は組織由来は大網、性別は共に女性に限定しており製品の購入にやや時間を要した。ターゲットバイサルファイトシーケンスをすぐに行える状態のものは、皮下脂肪由来の1ラインのみである。皮下脂肪3ライン、内臓脂肪3ラインから得られたゲノムDNAは、バイサルファイト処理を行い、候補領域に存在するCpG領域を全て含むように特異的にPCR増幅を行う。MiSeqにより100baseのPaired-endで高深度なランを実施する。出力データの解析は、主にフリーのNGS用解析ツールを用いた開発済みのパイプラインと、一部は独自開発のプログラムを組み合わせて行う。DNAのメチル化レベルに有意差がみられた全ての感受性遺伝子について、Total RNAを用いて定量的RT-PCR法により発現量を確認し、DNAメチル化と遺伝子発現量との関連を解析する。また、DNAメチル化レベルの変化による代謝物(脂質)の変動を解析する。各過程の細胞から脂質を精製し、Orbitrap質量分析計(Q Exactive四重極-Orbitrap LC-MS)と脂質自動同定ソフトウェア(Lipid Search)を用いて網羅的に変動する脂質分子を同定する。(理由)ヒト白色脂肪前駆細胞の皮下脂肪由来の場合は、組織由来は腹部、内臓脂肪由来の場合は、組織由来は大網、性別は共に女性の細胞の入荷が遅れたため、2018年度中に購入に至らず、予定していた経費を2019年度に持ち越すことになった。(使用計画)2019年度中に皮下脂肪2ライン、内臓脂肪3ラインを購入する。各過程の細胞からゲノムDNA、総RNA、総脂質、中性脂肪を精製する。
MPD(電磁プラズマ加速)アークジェットを用いた超稠密セラミック膜の生成

本研究では、電磁プラズマ加速アークジェット発生装置を用いた、セラミックス(ムライト、ジルコニア、窒化チタン)の成膜が研究された。放電電流は5から15kA、放電持続時間は0.6msecであり、数百発の放電により成膜を行った。その結果、すべての膜において、PVD法並の緻密質皮膜をPVD法に比べ高速に成膜できることがわかった。それぞれの成膜において最適条件が存在することが確かめられた。さらに、その生膜過程を調べるために、各種のプラズマ診断を行った結果、プラズマはガス種、放電電流値にかかわらず、陽極ノズル延長線の内側では下流に向かうにつれて径方向外側に徐々に広がり、特に中心軸付近では、陰極ジェット内ではほとんど軸に平行に流れた。しかしながら、ノズル延長線の外側ではプラズマが半径方向外側に大きく膨張することがわかった。それゆえ、プラズマ流はノズル延長線によって内部流と外部流に区分できることがわかった。探針側定によって見積もられた噴出プラズマ流中の電子温度、電子密度は共にガス種、放電電流値に依存せず、同じ下流軸方向位置では径方向外側に向けて小さくなった。内部流内では広がりノズルに沿ったスムーズなプラズマ膨張がなされ、その熱エネルギーが運動エネルギーにスムーズに変換されていくので、電子温度・密度は下流方向に低下していくと推定された。一方、外部流内では径方向外側への激しい膨張が起こり、極度に電子温度・密度の低下が低下し、その低下は境界からの離れるにつれて激しくなると推測された。こうして、効率よく加速されたプラズマ中をセラミックス粒子が飛行することが予想された。1)従来の宇宙用電磁プラズマ加速アークジェット推進機(MPD推進機)を改良し、高稠密セラミックス溶射用アークジェット装置を設計・製作した。陰極周りにセラミックス溶射用焼結材を配置するタイプ(無反応溶射)と陰極を溶融させ作動ガスと反応させるタイプ(反応性溶射)の2種類の装置を試作した。2)コンデンサーバンクを用いた、繰り返しパルス作動が可能な電源システムを製作した。放電電流は327kAの範囲、放電時間は0.6msecの性能を有する。3)作動ガスにはアルゴン、水素、窒素を用いて、試作したプラズマジェット装置の作動実験を行い、放電特性を取得した。放電電圧は放電電流の増加と共に大きくなり、10kA以上の作動ではメガワットクラスの投入電力が達成された。4)高速塵芥プラズマの流れ場を探針法、および分光法を用いて調べた。探針には静電ダブルプローブとトリプルプローブを用いた。作動ガスプラズマは高温・高密度状態にあり、イオンの活性種が多く存在することが推定された。5)高速プラズマ流の解析モデルを作成した。数値流体的な解析を目標にモデル化し、温度非平衡・化学非平衡・軸対称モデルを構築した。6)下流に基盤を設置し、成膜実験を行うと共に、生成したセラミックス膜の評価を行った。ムライト系、ジルコニア系セラミックス焼結材の溶融溶射と、チタン陰極と窒素ガスによる反応性溶射(窒化チタンの生成)によって、セラミックス膜を製作した。X線散乱測定、XPS分析により膜質を評価し、良質の膜が得られていることを確認した。本研究では、電磁プラズマ加速アークジェット発生装置を用いて、キロアンペアの大電流放電によって、溶融チタン電極から供給される微粒子と窒素ガスプラズマとの化学反応により、窒化チタンセラミックス膜の生成を行った。チタン陰極の直径は6,8,10mmと可変であり、放電電流は5から12kA、放電持続時間は0.6msec、窒素ガス流量は2.5g/sであった。陰極径10mm、作動パルス回数50回、放電電流10kAまたは12kAの時、基板表面は全面にわたってTiN特有の黄金色に変化した。また、陰極径6mmでは皮膜表面の凹凸は急激に増加し粗大粒子の付着も見られた。

直径6mmの場合の膜厚は40μm、直径10mmの場合は約3μmであった。いずれの皮膜においても、基板表面に皮膜がほぼ均一な層状に堆積し、皮膜内部には一般的なプラズマ溶射皮膜に観察されるような直径数μm級の気孔は観察されなかった。放電時間当たりの堆積速度は8000μm/minに達し、電磁加速プラズマ装置がPVD法並の緻密質皮膜をPVD法に比べ高速に成膜できることがわかった。さらに、皮膜の組成は陰極径に大きく依存することがわかった。陰極径6mmの場合の組成はTiN,Ti_2Nや未反応Tiの混層であったが、陰極直径の増加と共にTiNの比率は増加し、陰極径10mmの場合ではほぼTiN単層の皮膜が得られた。同時に成膜実験前後のチタン供給量は、直径10mmでは直径6mmの場合の約1/5となり、このようなチタン供給量の適正化により皮膜の窒化が進行したと考えられる。本研究では、直線一広がりノズル型陽極をもつ準定常MPDアークジェット装置の噴出プラズマ流の状態が各種プラズマ診断法を用いて調べられた。作動ガスとしてArとH_2が用いられた。プラズマ輻射光分光法と離電複探針法により電子温度、電子数密度、およびプラズマの流れの方向が見積もられた。プラズマはガス種、放電電流値にかかわらず、ノズル延長線の内側では下流に向かうにつれて径方向外側に徐々に広がり、特に中心軸付近では、陰極ジェット内ではほとんど軸に平行に流れた。しかしながら、ノズル延長線の外側ではプラズマが半径方向外側に大きく膨張することがわかった。すなわち、プラズマの径方向膨張の角度はノズル延長線の内側では40度(ノズル頂角と同じ)であるが、その外側では40度以上であった。それゆえ、プラズマ流はノズル延長線によって内部流と外部流に区分できる。深針測定によって見積もられた噴出プラズマ流中の電子温度、電子密度は共にガス種、放電電流値に依存せず、同じ下流方向位置では径方向外側に向けて小さくなった。それらは半径50mm以内(半径位置0、50mm)では下流方向に単調に減少していくが、半径位置100、150mmでは軸方向位置200-250mm付近で最大値をもつことがわかった。このピークは内部流と外部流の境界近くに存在し、すなわち広がりノズルの影響が強く現れている。こうして、内部流内では広がりノズルに沿ったスムーズなプラズマ膨張がなされ、その熱エネルギーが運動エネルギーにスムーズに変換されていくので、電子温度・密度は下流方向に低下していくと推定される。一方、外部流内では径方向外側への激しい膨張が起こるが、軸方向位置を固定して考えたとき内部流・外部流境界の外側では径方向外側への極度の電子温度・密度の低下が起こり、その低下は境界からの離れるにつれて激しくなると推測される。
木質系材料から放散されるアセトアルデヒドの発生原因の究明

木材自身からのアセトアルデヒドの発生については、木材(針葉樹4種と広葉樹4種)を空気存在下、加熱(室温-100度、100-150°C、150-200°Cの3段階)処理しても極端な増加は見られなかったが、アカマツ、シナノキなどの特定の樹種において特異に放散が増加する傾向があり、樹種による放散挙動の違いが認められた。またレゾルシノール系接着剤を用いた集成材からのアセトアルデヒド放散について、接着剤の含有成分の種類、プレス方法、ラミナの樹種を変えた集成材を作製して測定した結果、エタノールが含有されている接着剤を用いた集成材の場合にのみ顕著なアセトアルデヒド放散が検出された。次に、エタノール含有レゾルシノール系接着剤自身の硬化過程あるいは硬化物からの放散を調べたが、アセトアルデヒドは全く検出されなかった。つまり、接着剤自身からは発生しないことが明らかになり、木材とエタノールとの間に何らかの相互作用があることが示唆された。そこで、エタノールを直接木材に塗布したところ、短時間のうちに大量のアセトアルデヒドが生成することが明らかになった。したがって、集成材から発生していたアセトアルデヒドはレゾルシノール系接着剤に含有されるエタノールが原因であり、エタノールが木材と接触することによって初めてアセトアルデヒドが生成してくることが判明した。さらに滅菌した木材にエタノールを塗布した場合、アセトアルデヒド発生量が無処理の場合より著しく減少したことから、木材表面の菌類がエタノールからアセトアルデヒドの変換に関与している可能性があることが示唆された。しかし、この作用は木材全てにあてはまるわけではなく、ある種の菌類が木材表面に生息する条件下にあるときにのみ、速やかにアセトアルデヒドが発生するのではないかと推定された。木材自身からのアセトアルデヒドの発生については、木材(針葉樹4種(スギ、ヒノキ、アカマツ、カラマツ)と広葉樹4種(サクラ、シナノキ、ミズナラ、イタヤカエデ))を空気存在下、加熱(室温100度、100150°C、150200°Cの3段階)処理しても極端な増加は見られなかったが、アカマツ、シナノキなどの特定の樹種において特異に放散が増加する傾向があり、樹種による放散挙動の違いが認められた。

木材自身からのアセトアルデヒドの発生については、木材(針葉樹4種(スギ、ヒノキ、アカマツ、カラマツ)と広葉樹4種(サクラ、シナノキ、ミズナラ、イタヤカエデ))を空気存在下、加熱(室温100度、100150°C、150200°Cの3段階)処理しても極端な増加は見られなかったが、アカマツ、シナノキなどの特定の樹種において特異に放散が増加する傾向があり、樹種による放散挙動の違いが認められた。しかし、メカニズムまでは解明できなかった。またレゾルシノール系接着剤を用いた集成材からのアセトアルデヒド放散にっいて、接着剤の含有成分の種類、プレス方法、ラミナの樹種を変えた集成材を作製して測定した結果、エタノールが含有されている接着剤を用いた集成材の場合にのみ顕著なアセトアルデヒド放散が検出された。次に、エタノール含有レゾルシノール系接着剤自身の硬化過程あるいは硬化物からの放散を調べたが、アセトアルデヒドは全く検出されなかった。っまり、接着剤自身からは発生しないことが明らかになり、木材とエタノールとの間に何らかの相互作用があることが示唆された。そこで、エタノールを直接木材に塗布したところ、短時間のうちに大量のアセトアルデヒドが生成することが明らかになった。したがって、集成材から発生していたアセトアルデヒドはレゾルシノール系接着剤に含有されるエタノールが原因であり、エタノールが木材と接触することによって初めてアセトアルデヒドが生成してくることが判明した。さらに滅菌した木材にエタノールを塗布した場合、アセトアルデヒド発生量が無処理の場合より著しく減少したことから、木材表面の菌類がエタノールからアセトアルデヒドの変換に関与している可能性があることが示唆された。しかしながらこの作用は木材全てにあてはまるわけではないことがわかった。その結果、木材の履歴や保管されている状況が、表面に存在する菌類に影響を与え、ある種の菌類が木材表面に生息する条件下ではエタノールとの反応により速やかにアセトアルデヒドを発生すると推定した。
日本列島におけるキリギリス類の種分化と系統解析

日本列島に広く分布するササキリ属は、太平洋地域、東南アジアに広く分布する同属のものと関連する。この属はいくつかの亜属に分けられているが、この亜属の取り扱いは非常に難しい。そこでここでは亜属を考えないで、日本列島に分布する本属の種について検討した。ササキリ属はよく知られているものは7種あるが、このほかにさらに7種がいることがわかった。このうち1種は新種であると判断されたので、これまでに知られた種と形態から比較してみたところ、太平洋に広くみられる種に近いが、いくつかの重要な点で異なることがわかった。このためややくわしくこの種について記述した。ついで、日本列島のササキリ類はお互いにどのような関係にあるのか、形態と列島への侵入ルートなどを検討して考察した。Conocephalus melasのように、完全に東南アジア系統のものが見られたり、C.dorsalisのように北から北海道へ侵入してきたものもあとづけることができた。一方、狭義のキリギリス類の日本列島に広くみられるので、これをとりあげて、この類の発音から、どの程度類縁が調べられ得るか、検討してみた。材料として、北海道のG.ussuriensis、本州のG.buergeri、中国のG.gratiosaとG.sp.を選んだ。発音特性からみて、本州のものは、中国のG.sp.に近く、同じ中国のG.gratiosaはかなり異なる特性をもつことがわかり、日本に普通に見られる種はG.sp.の系統であることが分かった。また北海道のG.ussuriensisは発音からみて、本州のものとはこれもやや異なるが、類似している部分もあることがわかった。本年度、とくに1997年キリギリス類の調査にあたっては、冷夏が続いたため、昆虫の発生が不安定で、成虫の時期がきわめて短期だったのは予定外であった。この悪条件の中、調査は琉球列島の南端にあたる与那国島、石垣島、波照間島、久米島などで行い、音声の録音を行った。また、同じ種でも各島間に遺伝的な差が出てくると考えられるので、各島における直翅類はできるかぎりサンプリングし、冷凍して持ち帰り、備品として購入した超低温フリーザ-に保存した。アロザイム分析にはまだ資料が足りないので、次年度のものと併せて分析する予定である。一方、得られた材料を生かして持ち帰ったものでは、細胞分類学的分析を行った。また、キリギリス科のオキナワキリギリスほか数種の音声分析を行った。これまで、音声分析はソナグラフに頼ってきたが、キリギリス科については決して、明快な分析ができるものではなかった。今回、サウンドエディットを購入し、音声はこれでうまく分析できるようになった。さらにメコリハイコーダを使用すると、キリギリス類の音声が完全にパターン化することができるので、これによって他種との比較がきわめて容易で、とくに今年録音したウマオイやキリギリスなど、これまでソナグラフ分析ではうまく解析できなかった音声がうまく分析できる見通しがついてきた。これによってメロディーをもつ鳴く虫の音声の起源が追及できるものと期待された。本年度のキリギリス類ならびにその近縁の群の調査は、前年にひきつづき冷夏の傾向があったことで、昆虫の発生が不安定で、成虫の発生時期がきわめて短く、時期をはずすとほとんど材料が採れないなどの、予定外のことがあった。また一方、通常の年にはさほど多くはみられないものが、異常に多いという現象がみられた。とくにヤブキリなどはその例であった。しかし、このようなことは例外的なので、効率を考え本年度の調査はなるべく短時日にし、昨年できなかったところを補うことに重点を置き、染色体の調査などを行なった。また微細構造をみるため、走査型電子顕微鏡で発音器の構造を調べた。この間できるかぎりサンプリングし、材料をアルコールに浸け、DNAライブラリー用の資料として保存した。

またアロザイム分析のために冷凍して材料を持ち帰り、超低温フリーザーに保存した。これらは来年度の材料と併せて、分析する予定である。一方、録音による音声の比較と行動の調査も行い、とくに音声とテリトリーの関係について調べるとともに、ソナグラムでうまく分析できない音声について、メモリハイコーダーで分析し、パターン化することに成功した。これによりキリギリス類の固有な鳴き声の起源を調べることが可能になったと考えている。またキリギリス類は発音時超音波を発生させるが、どの程度の範囲の超音波を出しているのか調べたが、どの種がどの程度出すかがわかってきた程度で、完全な数値化まではできなかった。来年度の課題である。本年度の大きな収穫は、キリギリス類の中でももっとも小型のグループであるササキリ類に新種1種が発見されたことである。本種は関東地方特産と思われ、荒川下流域を生息地としているようで、本年度はもっぱらこの種の発見に努めるため、荒川での調査を集中的に行った。おそらくこの種は低湿地性ないし気水性のよし原に生息するトンボ類と同じ分布様式をもっているとも考えられるので、本種の由来を考えるのに参考になるものと考えられ、この点を重視して調べた。現在、新種記載をするために、文献などの調査に当たっているが、系統的には東南アジアまたは中国南部に関連が考えられるかもしれない。さらに沖縄地方に分布する種の系統関係について検討を加えた。一方、直翅系昆虫の分子からみた系統の構築は、対象動物群が古生代以来の古い群であるために分子の選択がむずかしく、試行段階にとどまった。しかし、形態などの形質から仮説的ながらキリギリス類の系統を組み立て、日本列島産のものがどのようなルートを通って分布を広げたかを検討しつつある。東南アジア由来か中国南部由来によるものかを識別して考察を行っている。録音による音声の比較では、昨年から行っている新しい音声のパターン化に取り組んだ。とくにメロディアスな音調をもつ種とそうでない種との比較を野外観察を通じ、音声の特化形質について考察を行った。音声の進化はおそらく系統と関連していると考えられ、性的な選択が働いているとの仮説から、飼育実験などを行った。
動的破壊における非線形挙動の実験的解明

通常、破壊は不安定で亀裂の進行は予測不可能な現象と思われている。本研究では、サンプルに熱歪を加え、二つの熱浴のギャップ間を移動させることにより亀裂の進展速度と不安定性を制御可能な実検系を開発した。この系は、亀裂の進行速度が音速に比べて極めて遅い準静的破壊に分類される。この実験により、亀裂進展なし、直線亀裂、振動亀裂、カオス的不規則亀裂、分岐亀裂などの異なったパターンが、パラメータを変えることにより転移現象として観測されることを初めて示した。振動の開始は、非線形力学系のHopf分岐として理解されることを明らかにした。また、振動の波長が何によって決まるかを明らかにした。高速破壊に関しては、バネモデルを用いて、衝撃破壊の数値シミュレーションを行ない、破片サイズのべき乗分布則を再現した。また、有限サイズスケーリングの理論を展開し、物体の次元をd、衝撃波の進行波面の次元をDとすると、べき乗指数β=2-(D/d)という一般的関係が成立することを示した。
製鉄ダストの新溶解プロセスの研究

製鐵所で発生するダストを処理するため、我が国においては既にコールドペレットを製造し高炉の装入物として使用されたり、ミニ造粒された後、焼結プロセスに投入されたりしている。ブラジルの共同研究者は製鐵プロセス及び電気炉で発生するダストの物理化学的性状を研究し、前者については、Znがほとんど含有されておらず、製造した炭材内装コールドペレットは強度、還元性とも十分であり、ふくれや破壊は生ぜず、ガス還元、溶融還元法ともに利用できることを確認している。また、Znを複雑なスピネル(Zn,Fe,Mn)Fe_2O_4として相当量含有する電気炉ダストについても、炭材内装コールドペレットを作成し、還元性、強度等が調べられた。その結果、1060Cまで加熱すると、異常ふくれが生じること、1200C以上に加熱すると95%のZnが除去でき、また、溶融還元すると,Znは約70%がZnOとして気化し、ダストに濃縮される。このダストはZn製造用の原料として使用可能である。このようなダスト処理プロセスとしてFAR炉の開発研究も進められている。日本側の共同研究者は炭材フィルター法によるダスト中の鉄と亜鉛の分離プロセスの開発を進めている。これは電気炉ダストを1000Cの高温に加熱したコークス充填層に導入し、複雑なスピネル構造になっている亜鉛を還元気化し、そのまま、コンデンサーに導き、液化回収する。一方、鉄は炭材フィルターで還元されるが固体状態であるためコークスとともに排出され、そのまま、溶融還元法や現行製鐵プロセスに投入され、回収される。当研究所では、既にコークス充填層中における微粉(オーバーミクロン)の挙動の研究を行い、炭材充填層を使い効率よく分離可能であることを示した。しかし、電気炉ダストにはサブミクロン粒子が多量に含有されており、開発を進めている炭材フィルター法により、このサブミクロン粒子の分離が可能であるかどうか、コールドモデルを作製し実験的に研究した。その結果、条件により、十分な効率で分離できることを見出している。他方、スラグの有効利用技術として、溶融スラグの持つ熱エネルギーの回収とともに均質粒度の微粒スラグを製造するための基礎的な研究を試みた。回転カップアトマイザー法の疑熱間モデルを作製し、実験室的なワックスの微粒化、ならびに、テスト試験として、高温溶融スラグの微粒化を行った。ワックスの微粒化については、特定の条件下で均質な粒度の微粒子(粒径約0.7mm)が得られた。溶融スラグの微粒化についても、微粒子が得られており、実用プロセスの研究が期待される。ブラジルの共同研究者が製鉄プロセス及び電気炉で発生するダストの物理化学的性状を検討し、処理プロセスとしてコールドペレット法の適用を研究した。

前者については、Znがほとんど含有されておらず、製造した炭材内装コールドペレットは強度、還元性とも十分であり、ふくれや破壊は生ぜず、ガス還元、溶融還元法ともに利用できることを確認している。また、Znを複雑なスピネル(Zn,Fe,Mn)Fe_2O_4として相当量含有する電気炉ダストについても、炭材内装ペレットを作成し、還元性、強度等が調べられた。1060°Cで加熱すると、異常ふくれが生じること、1200°C以上に加熱すると焼結が生じることを認めている。この炭材内装ペレットを1120°Cから1200°Cまで加熱すると95%のZnが除去でき、また、溶融還元すると、Znは約70%がZnOとして気化し、ダストに濃縮される。このダストはZn製造用の原料として使用可能である。このダスト処理プロセスとしてFAR炉の開発がテクノレッド社などですすめられており、本プロジェクトとの共同研究が進められている。日本側の共同研究者は炭材フィルター法によるダスト中の鉄と亜鉛の分離プロセスの開発を進めている。これは電気炉ダストを1000°Cの高温に加熱したコークス充填層に導入し、複雑なスピネル構造になっているZnを還元気化し、そのままコンデンサーに導き、液化回収する。一方、Feは炭材フィルターで還元されるが固体状態であるためコークスとともに排出され、そのまま、溶融還元法や現行製鉄プロセスに投入して、鉄を回収することができる。当研究所に炭材フィルターのコールドモデルを製作し、コークス充填層中における微粉の挙動の研究を行っている。電気炉ダストは粒度が紬かくサブミクロン粒子がかなり含まれているが、これらの微粒子も十分炭材フィルターでキャッチでき、分離できる可能性を見出している。製鐵所で発生するダストを処理するため、我が国においては既にコールドペレットを製造し高炉の装入物として使用されたり、ミニ造粒された後、焼結プロセスに投入されたりしている。ブラジルにおいても、近年、コールドペレット法が研究され、加熱・還元時の強度や被還元性、体積膨張等が既にブラジルの鉱石について研究されているが、さらに、FAR炉への装入のため、軟化・溶融挙動の研究が行われ、高温性状の改善が試みられている。しかし、電気炉によるスクラップの溶解時に発生するダストはサブミクロン粒子をかなりの割合に含有しており、Znを複雑なスピネル(Zn,Fe,Mn)Fe_2O_4として含有しており、ZnとFeの分離が資源として再利用するための条件になっている。ブラジルにおいては、このダストを造粒し、電気炉に投入する試みを実施し、炉内において、Znは気化し、Feは還元・溶解され、プロセスへの悪影響はほとんど認められないという報告がなされている。当研究所では、既にコークス充填層中における微粉(オーバーミクロン)の挙動の研究を行い、炭材充填層を使い効率よく分離可能であることを示した。電気炉ダストにはサブミクロン粒子が多量に含有されており、開発を進めている炭材フィルター法により、このサブミクロン粒子の分離が可能であるかどうか、コールドモデルを作製し実験的に研究した。特に、サブミクロン粒子の取り扱いは、供給装置等種種の困難があったが、測定可能な装置を作製した。その結果、条件により、十分な効率で分離できることを見出している。他方、スラグの有効利用技術として、溶融スラグの持つ熱エネルギーの回収とともに均質粒度の微粒スラグを製造するための基礎的な研究を試みた。