hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
含複素環型バイオマスプラスチックの創製と極限材料物性評価に基づく高性能化

これは、多くの試料が複雑な融解挙動を示し、当初予定していた方法では妥当な数値が得られなかったためである。この問題は、高温下でのシンクロトロンX線測定や溶媒アニーリング処理を導入することで解決され、信頼性の高い平衡融点の値を得ることに成功した。5.「固体構造制御と高性能化」では、いずれの試料についても溶媒キャストや熱プレスにより自立フィルムを得ることができた。加えて、いくつかの試料において延伸条件の最適化を行っているが、3で述べた通り計画よりも難航している。本研究では、環状構造を有するバイオマス由来物質から新規高性能バイオマスプラスチックを創製することを目的とする。化学構造から固体構造まで一気通貫に制御し、構造学的見地から新規バイオベースポリマーの高性能化を目指す。1.重量平均分子量5万程度の高分子量化に成功した2,5-フランジカルボン酸由来ポリエステル(mGF)について、一軸配向試料と二重配向試料の作製に成功し、それぞれX線回折測定を行った。得られた繊維図とワイセンベルグ写真から、単位格子と分子鎖コンホメーションの決定を行った。これまでに得られたmGFの融点や結晶化速度のアルキル炭素数依存性における偶奇効果と、分子鎖コンホメーションとの間に明確な相関を見出した。2.アルキル鎖の長いイソマンニド由来ポリエステル(M12)やイソソルビド由来ポリエステル(S12)について、X線回折、赤外分光、エネルギー計算により分子鎖コンホメーションを決定し、結晶性とアルキル炭素数との関係を理論的に説明することができた。さらに、溶媒結晶化させた試料の詳細な小角X線散乱解析に基づき、Gibbs-Thomson式から平衡融点を決定した。3.アルキル鎖の短いイソマンニド由来ポリエステル(M4)について、シンクロトロン広角X線回折/小角X線散乱同時測定を等温及び非等温条件で系統的に行い、その結晶化及び転移挙動を調査した。その結果、2つの結晶形の結晶化速度及び存在割合の結晶化温度依存性や、結晶転移のメカニズムを解明することができた。後者については、平衡論及び速度論の両観点から考察した。4.イソイジド由来ポリエステル(I4)の一軸配向フィルムを作製し、そのX線回折像からコンホメーションを決定し、イソヘキシド構造の立体異性に基づき、M4との比較を行った。本研究では、主鎖に環状構造を有する種々のバイオマスプラスチックを合成し、その化学構造から固体構造まで一気通貫に制御し、構造学的見地から高性能化を達成することを目的とした。環状構造とアルキレン鎖長の異なる種々のバイオマスプラスチックについて、自立フィルムを形成可能な高分子量体を合成し、その熱物性を評価し、放射光X線を用いて詳細な固体構造解析を行った。さらに、理論的に取り得る最大の融点、平衡融点を決定し、固体構造制御と高性能化のための尺度として用いた。1.イソソルビド及びイソマンニドを原料としたポリエステル(ポリエステル1)については、重量平均分子量5万を超える高分子量体の合成及び自立フィルムの作製に成功し、当初の予定通りである。一方、2,5-フランジカルボン酸由来ポリエステル(ポリエステル2)についてはまだ十分な分子量ではないが、重量平均分子量24万のポリマーは得られており、目標達成は間近である。
マルチメディア通信ネットワークにおけるサービス品質保証と輻輳制御方式の研究

本研究では、マルチメディア通信ネットワークにおける輻輳制御方式を、ネットワークにサービス品質(QOS)保証の機能が備わっているか否かに分けて検討を行った。QOS保証を行うネットワークにおいて、コネクションの確立時に、ネットワーク内の資源としてバッファを確保すると共に、ネットワークの負荷に応じてビデオの解像度を選択する方式について、その性能をシミュレーションによって定量的に明らかにした。QOS保証を行わない従来のネットワークでは、ネットワークの負荷(ネットワークノードの処理待ち行列長)に応じて、ビデオの空間的及び時間的解像度を複数レベル間で動的に適応させる制御方式の性能をシミュレーションにより求めた。これらの成果、平成6年6月に仏国グルノ-ブル市で開催されたIFIP HPN'94で発表され、平成7年4月の電子情報通信学会論文誌に掲載される予定である。また、解像度変更を2レベル(高レベルと低レベル)で行う方式を扱い、複数レベルで変更する方式との比較を行うだけでなく、資源としてバッファ以外に帯域も確保したときの性能を評価した。この結果は、平成6年10月の電子情報通信学会通信方式研究会で報告されている。更に、本研究では、ビデオの解像度変更と画品質との関係を明らかにするため、予備的な主観評価試験を行った。そして、2レベルで解像度を変更する場合に対して、解像度変更の頻度や大きさが画品質に及ぼす影響を明確にした。この成果は、平成7年3月の電子情報通信学会総合大会で発表される予定である。
霞ケ浦水系アユの保全と利用に関する研究

霞ヶ浦水系のアユは、アロザイム分析により霞ヶ浦水系で増殖したアユは遺伝的に海系アユに極めて近いことが明らかとなった。しかし、近隣河川の海系アユとは対立遺伝子組成が少し異なり、クラスター分析により海系アユとは別のグループを形成した。少数標本について、電子線プローブマイクロアナライザーにより耳石のSr/Ca比を調べたところ海に降りていないことが確認された。霞ヶ浦湖内において、稚魚期初期は、かいあし類ノープリウス幼生、オナガミジンコ属等の小型プランクトンが主要餌料であったが、その後、成長に伴い霞ヶ浦におけるプランクトンの中心であるケンミジンコ目へと変化した。更に5月の後半以降ではより大型の餌料であるイサザアミヘの変化が見られた。流入河川恋瀬川において、アユの餌料は遡上初期より付着藻類が主体であったが、遡上初期の5月では、昆虫等も捕食しており餌料種類数も多かった。耳石日周輪の間隔から個体の成長を推定し、霞ヶ浦水系アユと近隣の海産アユの成長を比較した。その結果、水深が浅いゆえに湖内で水温の低下が著しい冬期2月頃に成長が極めて低下し、耳石には輪紋が観察されない透明帯が形成されていた。一方春から初夏にかけての成長は急速で海に降りたアユを凌駕した。湖水は海よりも水温の上昇が急速で、かつ餌となる動物プランクトンも豊富であることによると考えられた。その結果河川遡上期には海に降った海産アユと同程度以上の体長に成長していた。透明帯を形成していない1月までに採られたアユ仔稚魚の日輪数からふ化日を推定したところ、10月から11月と推定された。また、生まれ時期ごとに月間の成長率を比較したところ、冬を越えた後のものの方が秋に獲られた魚より成長率が有意に高かった。マイクロサテライトおよびミトコンドリアDNA分析の結果、水系内の遺伝的多様性は近隣の海産集団と大差なくビン首効果が働いた形跡は認められなかった。霞ヶ浦水系のアユは、1974年の水門閉鎖以前からその分布は確認されていたがごくわずかであった。しかし、水門閉鎖から20年経った1992年に突如として多獲されるようになった。本研究はその増加原因や個体群維持の機構に関する基礎的知見を得て、その保全と利用に資することを目的としている。まず、アロザイム分析により霞ヶ浦水系で増殖したアユは遺伝的に海系アユに極めて近いことが明らかとなった。また、水系内でサンプリング地点ごとの集団間の遺伝的距離は、全国から採取されたアユ集団間の距離に匹敵した。さらに、本水系内ではホモ接合体過剰の傾向がみられ、水系内に遺伝的に不均一な分集団が存在する可能性を示唆した。また、霞ヶ浦水系内でとられたアユの少数標本について、電子線プローブマイクロアナライザーにより耳石のSr/Ca比を調べたところ海に降りていないことが確認された。

更に5月の後半以降ではより大型の餌料であるイサザアミへの変化が見られた。流入河川恋瀬川において、アユの餌料は遡上初期より付着藻類が主体であったが、遡上初期の5月では、昆虫等も捕食しており餌料種類数も多かった。霞ヶ浦水系のアユは、1974年の水門閉鎖以前から湖内での分布が確認されていたがその数はごくわずかであった。しかし、水門閉鎖から20年経った1992年に突如として多獲されるようになった。本研究はその増加原因や個体群維持の機構に関する基礎的知見を得て、その保全と利用に資することを目的としている。本年度は耳石による成長解析とミトコンドリアDNA分析による遺伝的多様性の検討を行った。まず耳石日周輪の間隔から個体の成長を推定し、霞ヶ浦水系アユと近隣の海産アユの成長を比較した。その結果、水深が浅いゆえに湖内で水温の低下が著しい冬期2月頃に成長が極めて低下し、耳石には輪紋が観察されない透明帯が形成されていた。一方春から初夏にかけての成長は急速で海に降りたアユを凌駕した。湖水は海よりも水温の上昇が急速で、かつ餌となる動物プランクトンも豊富であることによると考えられた。その結果河川遡上期には海に降った海産アユと同程度以上の体長に成長していた。透明帯を形成していない1月までに採られたアユ仔稚魚の日輪数からふ化日を推定したところ、10月から11月と推定された。また、水系内と接続河川である利根川のアユの遺伝的多様性をミトコンドリアDNAの調節領域350塩基対の配列を比較することによって行ったところ、両者に差はみられなかった。この知見は霞ヶ浦水系アユ集団の設立に関して、接続河川である利根川の海産アユが堰を越えて水系内に一時に多数入ってきたという仮説と矛盾しない。本年度は耳石による成長・生残解析、餌料の検討とマイクロサテライトDNA分析による遺伝的多様性の検討を行った。1月下旬から2月に水温の低下とともにアユの成長が著しく低下し耳石に透明帯を形成した。透明帯形成以前と以降に採取されたものの間で生まれ日ごと月ごとの成長率を比較した。生まれ日は透明帯未形成個体では9月下旬から11月中旬までで盛期は10月中旬であったが、冬を越えた後に採集されたものでは10月上旬から11月下旬までで盛期は10月下旬と1旬ほど遅かった。また、生まれ時期ごとに月間の成長率を比較したところ、冬を越えた後のものの方が有意に成長率が高かった。これらの知見は冬の間に成長率依存的な死亡が起こっていることを示唆する。餌料生物に関して環境中には大型動物プランクトンとしてはカイアシ類が多く出現した。仔魚が出現する9-12月にはカラヌス目が卓越する時期もあった。その場合でも、胃内容物にはケンミジンコ目が多く出現した。仔魚から稚魚期の餌は発育に伴なってノープリウス幼生からケンミジンコへと推移した。小型の仔魚でも胃にワムシが見られることは極めてまれで、ケンミジンコに対する選択性が極めて高かった。マイクロサテライトDNA分析の結果、水系内の遺伝的多様性は近隣の海産集団と大差なくビン首効果が働いた形跡は認められなかった。
日本、韓国、台湾の青少年における問題行動、健康の社会・文化的要因に関する比較研究

そこで、中学・高校生のソーシャルキャピタルと健康の関連を検討する質問紙を、日本語から台湾語と韓国語に翻訳し、4月に台北市(台湾)、7月にはソウル市(大韓民国)の中学、高校で調査を行った。さらに、日本の大都市部の学校のデータを補うため、9月から11月にかけて国分寺市、杉並区の中学校で実施した。日本では中学生2,002人、台北市では中高生1,029人、ソウル市では中高生420人の回答が得られた。まだ、分析の途上であるが、たとえばソーシャルキャピタル概念の中核である一般的信頼感「世の中のたいていの人は信頼できる」は、宮古市の中学生では55.5%が「あまり/全くあてはまらない」と回答していた。大都市部近郊の市川市では62.1%、都心の杉並区では64.9%と不信の割合がやや高いが、郊外の国分寺市では55.6%であった。また、一般的信頼感(低いほど高スコア)とCES-Dによる抑うつ度の関係を、性別をコントロールした偏相関係数で検討した結果、0.240.35(p<0.0001)と有意な関連が認められた。地域環境が、生徒の一般的信頼感に影響し、精神健康を左右する要因となっていると推測された。今後、台湾、韓国のデータを合わせて詳細な分析を行い、関連性を実証していく予定である。平成17年度の研究計画は、1)研究仮説を実証するためのソーシャルキャピタルという概念の検討、2)韓国並びに台湾の教育経験者から,各国の教育事情と学校事情,生徒の意識や行動に関するヒアリングを行い、3)台湾、韓国、日本における予備的調査を行うことであった。ソーシャルキャピタルという概念は、未だ制度・政治的なマクロ変数という捉え方と社会経済的な個人変数という捉え方が混在している。インフォーマルな力による社会秩序の維持、社会的援助、信頼関係などがその中核であるが、本研究では、そのようなソーシャルキャピタルの構成要素は近隣地域(生活圏),家庭,学校の風土・環境に根ざしたものであると考え、中学生、高校生がどのようにそれらを認知しているか探ることにした。中学生、高校生自身が身近な地域環境、家族環境、対人的環境をどのように認知しているのかは、よく知られていないことが文献で指摘されていたので、予備的調査研究として自由記述形式の質問紙を作成し、台湾語、韓国語に翻訳して、日本を含めた3カ国で中学2年生、高校3年生を対象に、各国の各学年それぞれ100名以上の回答を得た。調査時期は、台湾10月、韓国12月、日本12月であった。調査の性質上、いずれの学校も比較的学力が高い学校を選んだ。調査内容は、身近な地域環境の良い点、悪い点、ふだんの居場所とそこで影響を受けている人間関係、家族関係の良い点、悪い点、将来の希望とそれに対するジェンダーによる影響である。台湾、韓国の回答を翻訳し、現在、質的データ分析の方法を用いて分析中である。台湾のデータでは、ソーシャルキャピタルの中核概念からすると、「不良のたむろ」「公共のルールの無視」などインフォーマルな力によって社会秩序を維持できていない点、隣人や教師・生徒、家族の援助関係、プラスに働く生徒同士の競争関係、家族の期待から受けるプレッシャーなど興味深い記述に富む。平成17年度は、中学生、高校生自身が身近な地域環境、家族環境、対人的環境をどのように認知しているのか、台湾語、韓国語に翻訳して、日本を含めた3力国で中学2年生、高校2年生を対象に、各国の各学年それぞれ100名以上の回答を得た。17年度から18年度にかけて台湾語、韓国語の自由回答を翻訳し、平成18年度はその質的分析を行った。まず、地域環境(neighborhood)、居場所と学校環境の分析を行った。問題と思う地域環境においては、コード化とカテゴライズを行った結果、「不審者・危険を感じさせる集団」「公共の場でのマナー違反・規範のなさ」「近隣の人間関係の希薄さ」「衛生環境を汚す動物・ペット・野鳥」「公共施設の整備とアクセスの問題」「街の衛生的環境上の問題」「街の景観・自然と風紀の問題」「交通事故や犯罪など地域の安全と防犯」「近隣の物理的環境と利便性の問題」9つのテーマが抽出された。逆に、地域の良い点は、先にあげた問題点の反対の側面である。さらに、地域の自慢として誇れる「街のシンボル」があげられた。居場所については、回答が多かったのは、「コンビニエンス・ストア」と「店」である。このほか、「飲食店」や「ゲーム・メディア関係の店」、「娯楽施設」、商業施設以外では「塾」があげられていた。学校環境では、良い点では6カテゴリーが抽出できた。「学校における人間関係の結びつき」「生徒の活動」「学業・教育の質」「適切な規範」「学校の施設設備と環境」「学校の雰囲気」である。他方、学校環境の問題点は、先の6つの要素が不良好であることに加え、「危険」があげられた。この研究成果の発表を、2007年の第19回IUHPE国際会議で行う予定である。質的分析を踏まえ、中学・高校生のソーシャルキャピタルと健康の関連を検討する質問紙を作成し、日本では宮古市と市川市で調査を実施した。台湾でも実施中である。

さらに、日本の大都市部の学校のデータを補うため、9月から11月にかけて国分寺市、杉並区の中学校で実施した。日本では中学生2,002人、台北市では中高生1,029人、ソウル市では中高生420人の回答が得られた。まだ、分析の途上であるが、たとえばソーシャルキャピタル概念の中核である一般的信頼感「世の中のたいていの人は信頼できる」は、宮古市の中学生では55.5%が「あまり/全くあてはまらない」と回答していた。大都市部近郊の市川市では62.1%、都心の杉並区では64.9%と不信の割合がやや高いが、郊外の国分寺市では55.6%であった。また、一般的信頼感(低いほど高スコア)とCES-Dによる抑うつ度の関係を、性別をコントロールした偏相関係数で検討した結果、0.240.35(p<0.0001)と有意な関連が認められた。地域環境が、生徒の一般的信頼感に影響し、精神健康を左右する要因となっていると推測された。今後、台湾、韓国のデータを合わせて詳細な分析を行い、関連性を実証していく予定である。
残留性有機汚染物質の監視と汚染浄化におけるバイオサーファクタントの利用

哺乳類の生体機能の分子機構に基づき、ポリ塩化ビフェニル(PCB)などの簡便な生化学的測定方法を開発した。(1)アリルハイドロカーボン受容体(AhR)の組換え型を介したβ-グルクロニダーゼ(GUS)レポーター遺伝子発現系を導入した組換え体植物タバコとシロイヌナズナを作出して、それら組換え体植物を用いたPCBなどのGUSアッセイを確立した。とりわけ、バイオサーファクタントの使用によりPCBなどのGUSアッセイ感度が向上した。(2) PCBに特異的なモノクローナルおよび組換え型抗体を調製して、それら抗体を用いたコプラナー-PCB選択的な免疫測定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)を確立した。残留性有機汚染物質(POPs)には、ダイオキシン、PCBなどの12化合物が含まれる。POPsは環境中で安定で、脂溶性が高く、水系の底質に蓄積し、水中濃度は極めて低いが、食物連鎖を介してヒトなどの最上位の生物種に生物濃縮されて、高濃度に蓄積する。ダイオキシンは哺乳類の体内においてアリルハイドロカーボン受容体(AhR)に特異的に結合して、CYP1A1遺伝子などを誘導発現する。ダイオキシン同族体のAhRへの結合親和性と毒性の間には相関性が認められる。それを基に、ダイオキシンやPCB同族体のバイオアッセイを目的に、組換え型モルモット(g)AhR/β-グルクロニダーゼ(GUS)レポーター系遺伝子を導入した組換え体シロイヌナズナ系統を作出し、性能を評価した。しかしながら、ダイオキシンやPCB同族体は脂溶性が高いために土壌粒子や有機物に強く吸着し、植物体への取込み量は少ないと思われる。そこで、植物から分離した酵母菌株が生産するバイオサーファクタントであるマンノシルエリスリトールリピッド(MEL-B)について組換え体シロイヌナズナ系統を用いたPCB同族体のアッセイにおける添加効果を検討した。その結果、MEL-B濃度依存的GUS活性が認められた。さらに、PCB126濃度依存的GUS活性の上昇が認められ、GC/MS分析の結果からPCB126の取込み量の増加も合わせて認められた。また、キュウリの植物体の地上部から抽出した脂質画分を用いたPCB126のアッセイにおいて、PCB126誘導GUS活性の上昇が認められた。従って、キュウリにはバイオサーファクタント様物質を含有している可能性が示唆された。以上のことから、バイオサーファクタントはPCB同族体とミセルを形成し、受動拡散により植物体に取り込まれやすくなり、地上部へ移行して、GUS活性を誘導すると考えられる。本研究は組換え型アリルハイドロカーボン受容体(AhR)を介したβ-グルクロニダーゼ(GUS)レポーターの遺伝子誘導発現系を導入した遺伝子組換え植物を作出し、それを用いて、環境と食料のAhRリガンドのバイオケミカルアッセイを行った。ダイオキシン様化合物は難分解性でしかも脂溶性が高いために土壌中では土壌粒子や有機物に吸着して存在する。それらは、植物の根系から受動拡散によって取り込まれるが、極めて取り込まれ難い化合物が多く存在する。そこで、ダイオキシン様作用物質のバイオアベイラビリティーに関して、バイオサーファクタントやキャリアー蛋白質などの利用を試みた。これまでに、組換え型アリルハイドロカーボン受容体(AhR)を介したβ-グルクロニダーゼ(GUS)レポーターの遺伝子誘導発現系を導入した組換え型シロイヌナズナとタバコ植物を作出した。組換え型AhRはマウス(m)、ヒト(h)、及びモルモット(g)の(AhR)について性能を比較した。組換え型AhRがAhRリガンドに応答して示したGUS活性を測定したところgAhRが最も高い活性を示した。そこで、組換え型gAhRを介した誘導GUS活性を示すシロイヌナズナ系統XgD2V11-6を用いて内在性オーキシンIAAを含むオーキシン様化合物のGUSアッセイを試みたところ、IAAはGUS活性を誘導することが判明した。また、合成オーキシンである除草剤2,4-DはIAAよりさらに高いGUS誘導活性を示した。なお、土壌汚染の重金属のうち、Cdの効果をアッセイしたところPCB126(TEF : 0.1)のGUS誘導活性を高くすることが判明した。一方、PCB126のアッセイに酵母培養で産生するバイオサーファクタントであるMEL-Bや牛血清のアルブミン(BSA、薬物キャリアー)を培地に添加したところ、MEL-BとBSAでPCB126のGUS活性が高くなることが判明した。

MEL-BはPCB126とミセルを形成し、また、BSAはPCB126のキャリアーとなり、根における受動拡散による取込みや地上部への移行を容易にすると考えられる。残留性有機汚染物質(Persistent Organic Pollutants,POPs)は脂溶性が高く、環境で安定で、水系の底質に集積して、食物連鎖を介して生物濃縮されて、最上位のヒトを含む哺乳類に高濃度に蓄積する。とりわけ、体内の脂肪組織にたまり、母乳などを介して、乳児に移行する。POPsのうち、ダイオキシン類、すなわち、ダイオキシン、ダイベンゾフランおよびコプラナーポリ塩化ビフェニル(Co-PCBs)の環境汚染が広がっており、とりわけ、日本ではPCBの汚染が最も広範囲である。これまで、ダイオキシン類は高分解能ガスクロマトグラフィー/マススペクトロメトリー(GC/MS)によって分析されてきた。高分解能GC/MSは感度・精度に優れているが、試料の前処理に時間が掛り、しかも、効率が悪く、経費が高い。一方、哺乳類の体内にはアリルハイドロカーボン受容体(AhR)が存在して、それにある種のダイオキシン類同族体がリガンドとして特異的に結合して、CYPIA1遺伝子などを誘導発現する。それと共に、ダイオキシン類同族体のAhRへの結合親和性と毒性には相関性が認められる。そこで、ダイオキシン類に対する毒性の感受性の高いマウスやモルモットのAhR遺伝子を用いて、組換え型AhR遺伝子を構築して、それと共にレポーターであるβ-グルクロニダーゼ(GUS)遺伝子を導入した組換え体植物タバコおよびシロイヌナズナを作出した。組換え体植物をダイオキシンやPCB同族体の存在下で栽培して、植物体のGUS活性を測定することにより、毒性の高いダイオキシンやPCB同族体を測定することができた。また、バイオサーファクタントMEL-Bを用いることにより、感度が向上した。なお、Co-PCBに選択的なモノクローナルおよび遺伝子組換え抗体を用いたCo-PCBsの免疫化学測定方法についても確立できた。
分子動力学・分子気体力学・実験の融合による相変化の微視的情報抽出と境界条件の確立

本研究は分子動力学、分子気体力学、衝撃波管実験により,非平衡気液界面での相変化について以下のことを明らかにしたものである。(1)物理的に正しい気体論境界条件を分子動力学解析により定式化し、この境界条件を用いた分子気体力学解析により流体力学方程式の気液境界条件を導いた。(2)水とメタノールの凝縮係数は非平衡状態では1よりも小さな値をとり、平衡状態に近づくにつれてそれぞれの蒸発係数の値に漸近する。(3)ナノ液滴の蒸発係数は微小な液滴ほど蒸発係数が小さい。(4)ナノ液滴の飽和蒸気圧は微小な液滴ほど蒸気圧が高い。(5)ナノ液滴の表面張力は微小な液滴ほど表面張力が小さい。蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮現象は本質的に未解明である.その理由は,気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則が知られていないためである.したがって,温度がわかっている液相に,温度と密度がわかっている蒸気を定められた速度で吹き付けたとき,どれだけの量の蒸発あるいは凝縮が起こるのかを前もって知ることはできない.本研究は,分子動力学と分子気体力学の数値シミュレーションおよびこれらに対応する実験を行うことによって,気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則を明らかにし,その結果をもとに気液界面の境界条件の確立をめざすものである.本年度の研究実績は以下のように要約される:1.分子動力学計算によって,水と水蒸気の界面から蒸発する分子の速度分布関数を構成し,これが平衡分布に蒸発係数をかけたものであることを明らかにした.結果として,水の蒸発係数が常温では0.8から0.9の間にあることが示された.2.分子動力学計算によって,アルゴンの気液界面における気体論境界条件を導いた.この過程で,アルゴンの三重点近傍では蒸発係数と凝縮係数がほぼ等しい値(およそ0.8)をとることを明らかにした.3.衝撃波管を用いたメタノール凝縮の実験を行い,これに対応する分子気体力学計算の結果とメタノールの分子動力学計算の結果を結合させる解析によって,常温におけるメタノールの凝縮係数を決定した.得られたメタノールの凝縮係数はおよそ0.8から0.9の間である.蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮現象は本質的に未解明である。その理由は、気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則が知られていないためである。したがって、温度がわかっている液相に、温度と密度がわかっている蒸気を定められた速度で吹き付けたとき、どれだけの量の蒸発あるいは凝縮が起こるのかを前もって知ることはできない。本研究は、分子動力学と分子気体力学の数値シミュレーションおよびこれらに対応する実験を行うことによって、気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則を明らかにし、その結果をもとに気液界面の境界条件の確立をめざすものである。本年度の研究実績は以下のように要約される:1.衝撃波管を用いた液膜凝縮実験の精度の向上を果たした。これによって水の凝縮係数を正しく求めることができるようになった。水の飽和蒸気圧はメタノールに比べて低いために、その凝縮係数決定のための実験には、メタノールの場合より高い精度が要求されたのである。結果として、水の凝縮係数は、常温近傍で生じる弱い凝縮に関する限り、メタノールの凝縮係数とほぼ等しいふるまいをすることがわかった。すなわち、凝縮が十分に弱ければその値はほぼ1に等しく、単位時間の凝縮量が増えるにつれてゆるやかに減少する。2.アルゴンの蒸気中にアルゴンの微小液滴が浮遊する分子動力学計算を行った。液滴と蒸気の気液平衡状態に関する網羅的で詳細な計算によって、蒸気密度と液滴半径および温度の関係を正確に定めた。さらに、真空にさらされた液滴の蒸発の分子動力学計算を行い、蒸発速度の液滴半径および温度依存関係を定量的に求めた。蒸気とその凝縮相からなる2相系の界面における蒸発・凝縮現象は本質的に未解明である.その理由は,気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則が知られていないためである.本研究は,分子動力学と分子気体力学の数値シミュレーションおよびこれらに対応する衝撃波あるいは音波を用いる実験によって,気液界面を通過する質量・運動量・エネルギーを与える法則を明らかにし,その成果を基に気液界面の境界条件の確立を目指すものである.本年度の研究実績は以下のように要約される:(1)常温付近で生ずる弱い凝縮を衝撃波管内で実現させるために,マッハ数が1に近い衝撃波を発生させる方法を検討した.

その結果,マッハ数11.6付近の衝撃波を利用して,弱い凝縮状態での水の凝縮係数を正確に決定し,実験式を呈示した.水の凝縮係数は,常温付近で生じる弱い凝縮に限れば,その値はほぼ1等しく,単位時間当たりの凝縮量が増えるにつれて緩やかに減少することを明らかにした.(2)弱い凝縮の極限として常温付近での平衡状態近傍における凝縮を実現させるために,音波を用いる方法を分子気体力学に基づく理論か解析により検討した.理論解析結果に基づき,実験装置を設計・試作し,所期の目的を達成できる可能性を見出した.(3)アルゴンの蒸気中にアルゴンの微小液滴が浮遊する分子動力学計算を行った.その結果,微小液滴の界面における蒸発係数,飽和蒸気圧力等に及ぼす液滴半径の影響を明らかにした.以上の研究により本年度の所期の目的が達成された.本研究は非平衡気液界面での蒸発・凝縮を対象として、(1)「衝撃波を利用した実験」と「多原子気体に適用可能なボルツマン方程式の理論解析」との融合による水の蒸発係数と凝縮係数の決定、(2)分子動力学によるアルゴンのナノ液滴に対する蒸発係数、飽和蒸気圧及び表面張力の決定を目的としてなされたものである。その結果、以下のことを明らかにした。(1)水の凝縮係数は、気液平衡状態に近づくにつれて1に漸近する。気液平衡状態では蒸発係数と凝縮係数はこれらの定義から等しいこと、及び分子動力学に基づく蒸発係数の計算値は0.99(300K)であることから、平衡状態近傍での凝縮係数の本測定値は計算値と極めて良く一致している。(2)ナノ液滴の蒸発係数は液滴径に大きく依存し、微小な液滴ほど蒸発係数が小さい。(3)ナノ液滴の飽和蒸気圧は液滴径に大きく依存し、微小な液滴ほど蒸気圧が高い。(4)ナノ液滴の表面張力は液滴径に大きく依存し、微小な液滴ほど表面張力が小さい。上記(1)の結果は、水-水蒸気系の気液界面での相変化(蒸発・凝縮)に関して支配的な役割を果たす蒸発係数及び凝縮係数の約1世紀にわたって行われてきた研究に終止符を打ったものと位置づけることができる。また、(2)(4)の結果は、これまで常に曖昧さが伴っていたナノ液滴の物理的性質を正確に解明したものと位置づけることができる。
13N-ammonia PET/MRIによるTAVI前後での心筋血流評価

重症大動脈弁狭窄症(severe AS)に対する経カテーテル大動脈弁植込術(TAVI)の成績は大動脈弁置換術に対して非劣勢であることが示されてきており、一般化されてきている。Severe ASの患者は低心拍出により、圧格差が過小評価されていることが多く、治療適応の患者が見落とされていることが多い。PET/MRI複合機は様々なPETトレーサーによる機能的評価と、MRIによる解剖学的評価を同時に可能である。本研究の目的は、PET/MRI複合機により13N-ammoniaを用いて、severe ASに対するTAVI前後の血行動態および重症度の評価をより正確に行うことである。
自然再生への「市民参加」における風土性の倫理的価値構造に関する研究

自然環境保全・再生型の社会基盤整備や地域づくり・まちづくりでは、事業を市民参加型で行うことが社会的なニーズになっているが、自然再生は、農山漁村地域で行われることが多く、こうした地域での社会基盤整備や環境問題では、地域の風土に根ざした生活を送る人々(地域住民)の参加が不可欠である。しかし、伝統的な価値観によって生活する地域の人びとに近代市民社会の人間像を期待した上での参加方式は、地域固有の風土特性をもつ日本の地域社会では極めて困難であり、むしろ地域の「風土性」に即した形での「市民参加・住民参加」が求められている。本年の成果は、地域社会の人々が社会的合意形成の主体として地域づくり等に参加する上での諸条件、とくに地域社会に固有の「自律性と協働性」「公共性」「資源管理およびリスク管理の配分の正義」等の倫理的価値の構造を理解するための重要な要素として、「局所的風土性」と「意見の理由の来歴」を含む地域社会での情報管理の重要性、および倫理的意思決定における行為の理解における「所与・遭遇・選択」の概念を明示したことである。これを踏まえて東日本大震災のもつ倫理的、歴史的意味についても考察を加えた。また、こうした理論的な研究を新潟県佐渡市、島根県出雲市、沖縄県国頭村などでの実践的活動に活用した。さらに、東日本大震災からの地域の復興に関して、農林水産省東北農政局の事業に対し、本研究の成果として得た知見を提供した。なお、本研究の成果を踏まえた新規研究「社会的合意形成における情報管理の倫理的価値構造に関する研究」が平成24年度科学研究機補助金の対象として採択された。平成21年度には、(1)「風土的市民性」研究のための資料、(2)関係する自然再生・社会基盤事業についての情報を収集するとともに、(3)具体的なフィールドに出向いて、多様な関係者と意見交換を行った。その成果として、沖縄県国頭村における亜熱帯林の保全・再生にかかわる森林管理事業および地域活性化事業に当事者として参画することが可能になった(国頭村森林ゾーニング検討委員会委員および国頭村魅力ある空間づくりアドバイザー)。この活動を通して、亜熱帯地域という固有の風土での市民参加のあり方を実地に観察し、また市民参加のあり方について指導しつつ、その課題を明らかにし、解決の方向を探求することが可能になった。また、国頭村やんばるの森と地域の森林政策等についての文献資料も蓄積しつつある。また、関連の研究を行っている研究者との連携により、市民参加と合意形成プロセスを理解し、また理論化するための概念として「理由の来歴」(意見の理由の形成過程を示す履歴)、「環境的自律性」(複雑性を特徴とする環境の相貌とつねに対峙しつつ、そこに含まれる課題の本質を、他者との談義と協働を通して捉え、解決策を熟慮検討し、解決の活動を通して自己を高めていくこと、またその能力)および「局所的風土性」の概念の示唆を得て、これらの概念の関係を明らかにすることで、本研究の課題に答えるための道筋を見いだすことができた。海外の研究者との交流、とくに、パリ・ラビレット建築学校、ヤン・ヌソム准教授との意見交換において「持続的風景」の概念の重要性について認識し、また、中国・大連大学人文学部歴史研究院魯霞准教授・同土木技術研究センター王桂萱教授との意見交換会により、本研究の目指す方向が東アジア地域で今後重要な課題になるということについて確認をすることができた。魯准教授、王教授は、今後、連携研究者として、継続的に意見交換する体制が整った。第2年度にあたる平成22年度は、本研究の基本的な方法である(1)文献研究、(2)地域社会での文献調査・インタビュー・ヒアリングにもとづく倫理的価値概念の分析、(3)概念の分析にもとづいた現代的な意義の解明と新たな解釈の提示において、(1)と(2)の作業を組み合わせ、(3)の作業にとりかかった。

上記作業によって得られた知見をもとに、「風土的市民性」の倫理価値の基本構造の解明およびその理論構築に向けて、枠組みを明確化、厳密化するための作業を行った。とくに、沖縄県国頭村を重点地域とし、国頭村による国頭村森林地域ゾーニング計画事業に参画しつつ、亜熱帯特有の地域性、風土性を認識しつつ、住民参加プロセスを含む合意形成プロセスの構築に従事することにより、貴重な経験を蓄積し、またその成果としての風土性についての理解を深めることができた。また、宮崎県海岸侵食対策事業や佐渡島天王川再生事業等の関係者との交流・連携により、本研究のテーマに関して、重要な概念について手がかりを得た。とくに連携研究者である順天堂大学吉武久美子准教授、兵庫県立大学豊田光世専任講師、フランス、パリ・ラビレット建築学校ヤン・ヌソム准教授、大連大学魯霞准教授、同王桂萱教授らとの議論において、風土的市民性を構築するための基本概念として、「理由の来歴」「風土的自律性」等の概念について分析を深めることができた。また、こうした成果を多様な媒体で発表した。自然環境保全・再生型の社会基盤整備や地域づくり・まちづくりでは、事業を市民参加型で行うことが社会的なニーズになっているが、自然再生は、農山漁村地域で行われることが多く、こうした地域での社会基盤整備や環境問題では、地域の風土に根ざした生活を送る人々(地域住民)の参加が不可欠である。しかし、伝統的な価値観によって生活する地域の人びとに近代市民社会の人間像を期待した上での参加方式は、地域固有の風土特性をもつ日本の地域社会では極めて困難であり、むしろ地域の「風土性」に即した形での「市民参加・住民参加」が求められている。本年度は、地域社会の人々が社会的合意形成の主体として地域づくり等に参加する上での諸条件、とくに地域社会に固有の「自律性と協働性」「公共性」「資源管理およびリスク管理の配分の正義」等の倫理的価値の構造を理解するための重要な要素として、「局所的風土性」と「意見の理由の来歴」を含む地域社会での情報管理の重要性、および倫理的意思決定における行為の理解における「所与・遭遇・選択」の概念を明示し、これを踏まえて東日本大震災のもつ倫理的、歴史的意味について考察を加えた。また、こうした理論的な研究を新潟県佐渡市、島根県出雲市、沖縄県国頭村などでの実践的活動に活用した。さらに、東日本大震災からの地域の復興に関して、農林水産省東北農政局の事業に対し、本研究の成果として得た知見を提供した。なお、本研究の成果を踏まえた新規研究「社会的合意形成における情報管理の倫理的価値構造に関する研究」が平成24年度科学研究機補助金の対象として採択された。
コラーゲン分子間架橋(HHL)の簡易定量法の確立とその臨床応用

平成8年度の研究で,I型コラーゲンの成熟型分子間架橋であるhistidinohydroxylysinonorleucine(HHL)を,微量皮膚サンプルでも迅速にpMレベルで測定する方法を確立した.平成9年度には本方法を臨床研究に応用する手始めに,病的線維化疾患である全身性強皮症皮膚(systemic sclerosis,SSc)におけるHHL量の変化を検討した.その結果,SSc患者硬化部皮膚のコラーゲン1分子当たりのHHL量は対照とした正常人の約2倍に増加していた.このデータは,SScの病変部コラーゲンの質的異常を初めて示したものである.SScにおけるコラーゲンの均質化・硝子化という光顕的異常所見にHHLの増加が反映されているのではないかと推定している.また,分子間架橋が増えることによりコラーゲンの安定性が増し,分解を受けにくくなることが強皮症におけるコラーゲン蓄積に関与している可能性が推定された.現在,HHLの増加が強皮症に特異的な変化であるか確認するため,他の皮膚線維化疾患についても検討虫である.HHLの形成は細胞外に分泌されたコラーゲンがlysyl oxidase依存的に自動的に進むと考えられている.強皮症患者皮膚および内蔵においては血管内腔が狭小化しており,組織に低酸素および低栄養状態がもたらされている.三次元培養系の低酸素条件下では,細胞層のコラーゲン量はほとんど不変であったが,HHL量は著明に減少した.なお,低酸素,低栄養あるいは低栄養【symmetry】低酸素条件は単層培養系ヒト真皮線維芽細胞のTGF-βmRNA発現の上昇とMMP-lmRNA発現の低下をもたらしたが,lysyl oxidaseの発現には変化が無かった.今後,培養条件を種々設定してHHL形成に及ぼす他の因子についても検討する必要がある.平成8年度の研究で,I型コラーゲンの成熟型分子間架橋であるhistidinohydroxylysinonorleucine(HHL)を,微量皮膚サンプルでも迅速にpMレベルで測定する方法を確立した.平成9年度には本方法を臨床研究に応用する手始めに,病的線維化疾患である全身性強皮症皮膚(systemic sclerosis,SSc)におけるHHL量の変化を検討した.その結果,SSc患者硬化部皮膚のコラーゲン1分子当たりのHHL量は対照とした正常人の約2倍に増加していた.このデータは,SScの病変部コラーゲンの質的異常を初めて示したものである.SScにおけるコラーゲンの均質化・硝子化という光顕的異常所見にHHLの増加が反映されているのではないかと推定している.また,分子間架橋が増えることによりコラーゲンの安定性が増し,分解を受けにくくなることが強皮症におけるコラーゲン蓄積に関与している可能性が推定された.現在,HHLの増加が強皮症に特異的な変化であるか確認するため,他の皮膚線維化疾患についても検討虫である.HHLの形成は細胞外に分泌されたコラーゲンがlysyl oxidase依存的に自動的に進むと考えられている.強皮症患者皮膚および内蔵においては血管内腔が狭小化しており,組織に低酸素および低栄養状態がもたらされている.三次元培養系の低酸素条件下では,細胞層のコラーゲン量はほとんど不変であったが,HHL量は著明に減少した.なお,低酸素,低栄養あるいは低栄養【symmetry】低酸素条件は単層培養系ヒト真皮線維芽細胞のTGF-βmRNA発現の上昇とMMP-lmRNA発現の低下をもたらしたが,lysyl oxidaseの発現には変化が無かった.今後,培養条件を種々設定してHHL形成に及ぼす他の因子についても検討する必要がある.1)微量の皮膚試料中のコラーゲン3分子間,hisidinohydroxylysinono-rleucine(HHL),を高感度(110pM),短時間で定量する方法を確立した.原理は試料を加水分解後,9-fluorenylmethyl chloroformateで標識し,逆層高速液体クロマトグラフィーで分離,定量するものである(Anal Biochem投稿中).本法を用いることにより,これまでアミノ酸分析により行なわれていたHHLの分析が簡便となり,多くの施設で分析可能となる.2)本法を用いて,全身性強皮症患者前腕硬化部皮膚のHHLを定量し,年令および部位を一致させた対照正常人のそれと比較した.その結果,コラーゲン1分子当たりのHHL量(モル比)は強皮症(n=7)が0.333【.+-。】0.033,対照(n=8)は0.15【.+-。】0.043であり,強皮症で有意にHHLが増加していた.この研究は,強皮症患者皮膚コラーゲンの質的変化を初めて生化学的に証明したものである.HHLが増えることによりコラーゲン分子同士の架橋が強固となるとともに,プロテオグリカン,フィプロネクチンなどの他の細胞外基質との相互作用によりコラーゲン分子の安定性が増すと推定される.その結果,強皮症ではコラーゲンが分解されにくくなり,過剰沈着が起こるという機序が推定された(Biochem Biophys Res Commun投稿中).今後,生体におけるHHL形成の制御機構を明らかにしていく必要がある.平成8年度の研究で,I型コラーゲンの成熟型分子間架橋であるhistidinohydroxylysinonorleucine(HHL)を,微量皮膚サンプルでも迅速にpMレベルで測定する方法を確立した.そこで,本年度は病的線維化

疾患である全身性強皮症皮膚(systemic sclerosis,SSc)におけるHHL量の変化を検討した.その結果,SSc患者硬化部皮膚のコラーゲン1分子当たりのHHL量は対照とした正常人の約2倍に増加していた。このデータは,SScの病変部コラーゲンの質的異常を初めて示したものである.SScにおけるコラーゲンの均質化・硝子化という光顕的異常所見にHHLの増加が反映されているのではないかと推定している.また,分子間架橋が増えることによりコラーゲンの安定性が増し,分解を受けにくくなるためにコラーゲンの蓄積が起こる可能性もあると思われた.HHLの形成は細胞外に分泌されたコラーゲンがlysyl oxidase依存的に自動的に進むと考えられている.強皮症患者皮膚および内臓においては血管内腔が狭小化しており,組織に低酸素および低栄養状態がもたらされている.そこで,低酸素および低栄養状態が線維芽細胞細胞のHHL形成に及ぼす影響を検討した.三次元培養系の低酸素条件下では,細胞層のコラーゲン量はほとんど不変であったが,HHL量は著明に減少した.なお,低酸素,低栄養あるいは低栄養+低酸素条件は単層培養系ヒト真皮線維芽細胞のTGF-bmRNA発現の上昇とMMP-1mRNA発現の低下をもたらしたが,lysyl oxidaseの発現には変化が無かった.今後,培養条件を種々設定してHHL形成に及ぼす他の因子についても検討する必要がある.
水文循環モデルのスケールアップ・ダウンと水資源システムへの応用

水文循環のスケールアップおよびスケールダウンを考えるに当たって鍵となるのは,地形,蒸発散量および降水量分布のそれである。一方ではstbchasticな議論も非常に重要である。すなわち,平均的な物理量が互いにどういう関係にあるかを様々なスケール毎に個別に議論するだけでは現象を理解したことにはならず,スケール間の関連および相違が説明づけられなければならない。さらには,洪水防御計画や水質源計画に対する降水量分布や水位,流量のstochasticな構造の情報は,今や実用上欠くことのできないものとなっている。以上が,大気との相互作用という視点以外に,水文プロパ-の水循環のモデル化において考慮されなければならない点である。本研究は以上の視点をベースに,水文循環モデルのスケールアップ・ダウンと水資源システムへの応用を一貫した課題として取り組むための突破口となるべく,イ)流域特性のメッシュ集中化によるマクロ水文モデルの開発,2)降雨分布の時空間分布特性の物理-確率過程モデルの開発,3)大気-降水-土壌・湖面-地表・地中・地下水流出-蒸発散の相互作用の観測,モデリグ,4)雲の存在を重視した降水過程のモデル化と観測,5)地形情報のスケールアップ・ダウンと流出モデルのそれに蒸発散および降水分布特性が及ぼす影響の明確化,6)種々の時間,空間スケールで得られる水文情報の洪水防御計画,水資源計画への活用手法の開発,7)地上および衛星リモートセンシング情報の有効利用手法の開発,を各研究者が連携しながら進めたものである。本研究は,「水文循環モデルのスケールアップ・ダウンと水資源システムへの応用」を完全に確立する事を目指したのではなく,その展望や突破口を具体的に形で示すことにあった。各課題一貫してこれから進むべき方向を研究成果として具体的に示せたことにより,突破口としての役割を果せたと言える。マクロ水文学の構築をめざして,以下の研究を関連させて行った.1)流域特性のメッシュ集中化によるマクロ水文モデルの開発をめざして,流出系の構造的モデル化を図った.2)降雨分布の時空間分布特性の物理-確率過程モデルの開発については,レーダーによって観測された鹿児島豪雨を例に取り,降雨分布の地形依存特性のスケール効果を解析した.また,レーダー情報と数値予報結果との結合手法も開発した.3)各水文素過程間の相互作用の観測とモデル化に関しては,琵琶湖高時川流域で衛星同期観測を実施するとともに,土地利用スケールと放射熱収支-蒸発散および,蒸発-降水,さらに都市化に伴う熱放射-降水間のモデル化を行い,数値実験を行った.4)雲の存在を重視した降水過程のモデル化と観測に関しては,微物理過程を考慮した積雲モデルを用いて,山岳効果による初期上昇流と積雲の成長度合い,もたらされる降水量の関係を,数値実験によって明らかにした.また,MUレーダーによる観測を実施し,雨滴粒径分布の鉛直分布の観測とモデル化を行った.5)地形情報のスケールアップ・ダウンと流出モデルのそれに蒸発散および降水分布特性が及ぼす影響の明確化に関しては,河川流量系列の単位時間間隔と流域面積との関係の分布を行うとともに,中小流域における豪雨と出水との関係のモデル化を図った.6)種々の時間,空間スケールで得られる水文(予測情報)情報の洪水防御計画,水資源計画への活用手法の開発に関しては,長期気候変動の流域水資源量への影響評価を行うとともに,情報工学的手法を用いた局地降雨予測手法の開発を行った.7)地上および衛星リモートセンシング情報の有効利用手法の開発に関しては,空間分解能の異なるリモートセンンシングデータを用いた土地被服分類精度の定量評価を行うとともに,地上レーダーおよび合成開口レーダーを用いて,水文特性把握の可能性を探った.マクロ水文学の構築をめざして,以下の研究を関連させて行った.

1)流域特性のメッシュ集中化によるマクロ水文モデルの開発をめざして,流出系の構造的モデル化を図った.2)降雨分布の時空間分布特性の物理-確率過程モデルの開発については,レーダーによって観測された鹿児島豪雨を例に取り,降雨分布の地形依存特性のスケール効果を解析した.また,レーダー情報と数値予報結果との結合手法も開発した.3)各水文素過程間の相互作用の観測とモデル化に関しては,琵琶湖高時川流域で衛星同期観測を実施するとともに,土地利用スケールと放射熱収支-蒸発散および,蒸発-降水,さらに都市化に伴う熱放射-降水間のモデル化を行い,数値実験を行った.4)雲の存在を重視した降水過程のモデル化と観測に関しては,微物理過程を考慮した積雲モデルを用いて,山岳効果による初期上昇流と積雲の成長度合い,もたらされる降水量の関係を,数値実験によって明らかにした.また,MUレーダーによる観測を実施し,雨滴粒径分布の鉛直分布の観測とモデル化を行った.5)地形情報のスケールアップ・ダウンと流出モデルのそれに蒸発散および降水分布特性が及ぼす影響の明確化に関しては,河川流量系列の単位時間間隔と流域面積との関係の分析を行うとともに,中小流域における豪雨と出水との関係のモデル化を図った.6)種々の時間,空間スケールで得られる水文(予測情報)情報の洪水防御計画,水資源計画への活用手法の開発に関しては,長期気候変動の流域水資源量への影響評価を行うとともに,情報工学的手法を用いた局地降雨予測手法の開発を行った.7)地上および衛星リモートセンシング情報の有効利用手法の開発に関しては,空間分解能の異なるリモートセンシングデータを用いた土地被服分類精度の定量評価を行うとともに,地上レーダーおよび合成開口レーダーを用いて,水文特性把握の可能性を探った.
大気圧マイクロトレンチプラズマによるCO_2水素化技術

平成12年度は前年度に用意した実験システムを使用し、より高い動作圧力でCO_2プラズマの発生を可能とするため、マイクロトレンチ構造を発展させたマイクロホローカソードを電極構造に取り入れ、直流およびパルス励起方式の研究によって大気圧まで安定にプラズマ化する技術を確立した。直流駆動の実験では陰極穴径200μmの場合に、最大460Torrまで安定な放電ができた。しかし、大気圧での運転は放電が不安定になり、実現できなかった。また、直流駆動の場合は大きな値の安定化抵抗を必要とするため効率は低く、これら問題点を解決するため、パルス駆動化を進めた。パルス駆動の場合は、陰極穴径600μm、ギャップ長100μmの場合に、100%CO_2ガス大気圧で安定な放電を始めて実現した。パルス駆動の場合は、安定化抵抗を直流駆動に比較して50分の1にまでに低減でき、抵抗で消費される電力の大幅削減を可能として全体効率の向上を実現した。また、パルス駆動のマイクロホローカソード放電の安定性はガス圧力pと陰極穴径Dに影響されるだけではなく、陰極-陽極間のギャップ長dにも大きく影響されることを示し、これらの実験結果から、安定放電領域の上下限をpD積及びpd積により示すことを提案した。さらに、圧力760Torr、陰極穴径600μm、ギャップ長100μm、放電電流100mAの場合、負グロー部の換算電界は127Tdであり、陽光柱部の換算電界37Tdに比較して、3倍強であることがわかった。同条件での放電電流密度は35A/cm^2、放電エネルギー密度は1.3MW/cm^3であった。CO_2の分解特性は、マルチチャンネル分光測定及びガス検知管により観測し、マイクロホローカソード放電によって、COとO_2に分解されている様子を確認した。以上より、微小陰極穴径をもちかつ短ギャップ化したマイクロホローカソード構造により大気圧プラズマを駆動する技術を確立し、これによって換算電界の高い負グロー部を有効利用することを可能とし、今後この特徴を生かした幅広い応用が期待されることを示した。平成11年度は水素化ガスを含んだCO_2ガスの分解反応を促進するマイクロトレンチ内での安定なプラズマ発生技術の開発とガス分解の過程を計測するためのレーザダイオード計測システムの構築を以下のように進めた。始めに、CO_2ガスとH_2ガスを簡易流量計によって供給する際の定量制御の限界値を見極めた。また、マイクロプラズマ発生用トレンチ構造の製作とプラズマ発生研究を進め、ガラスおよぶセラミックス基板上に形成したマイクロトレンチ構造を用いて、交流駆動によるプラズマを発生させた。この際、電極表面に発生する沿面方向電界を現有の電界計算プログラムによって計算し、電極形状の決定を進め、プラズマ反応領域の評価を行った。またトレンチ形状とマイクロプラズマ発生との相関関係を実験的に明らかにし、CO_2ガスの水素化に重要なプラズマ中の電子エネルギーやCO_2ガスの解離特性について、次年度以降に考慮すべき課題を明らかにした。一方で赤外レーザダイオードによるガス成分変化の空間分布計測を可能とする光学的分析システムの構築を進めた。プラズマ発生部領域がサブミリ以下の微小空間であることからレーザ光の形状制御により数百ミクロンオーダの空間分解能を実現した。またガス成分の定量値を得る手法としてガス検知管による校正方法を確認した。