hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品微生物の混合培養による新規食品機能の発現

平成9年度の結果より、(1)乳酸菌の混合培養によりヨーグルト中の抗変異原活性が単独培養に比べ上昇すること、(2)この活性上昇は菌数と相関しないこと等の可能性が示唆された。しかし実験毎のバラツキが大きく、本年度は測定法の改良を行うと共にデータの統計的解析も行い、結果の信頼性を向上させることを目的とした。バラツキの原因として(1)Ames Testにおける実験条件の問題、(2)ヨーグルト作成法の問題によるサンプルのバラツキの問題等が考えられ、(1)について、TA100株菌濃度、A社濃度、サンプル濃度の検討を行い、新条件で測定を行ったところ、実験毎のバラツキを小さくすることが出来たが(2)についての検討も必要であろう。この改変測定法を基に、(1)混合培養による生菌数の変化と抗変異原活性の相関、(2)ヨーグルト上清及び沈殿画分における抗変異原活性の分布、について検討した。(1)の結果、2株混合培養ヨーグルトサンプルのAF2に対する抗変異原活性は単独菌培養ヨーグルトサンプルならびに単独菌培養ヨーグルトサンプルを後から混合したサンプルの何れよりも有意に(p<0.01)高かった。混合サンプルにおける2株それぞれの菌数と単独培養サンプルにおける単独株の菌数とを比較したところ、菌数と抗変異原活性の間に相関性は見られず、昨年度の結果の信頼性が確認できた。(2)の結果、活性の殆どは上清に存在し、また、この活性は加熱により低下する事が判明した。これにより活性本体は水溶性・熱不安定物質である可能性が示唆されたが、完全同定は今後の検討が必要である。以上、ヨーグルトを材料にした検討により、混合培養により単独培養とは異なる新規活性が発現する可能性を示唆する有益な結果が得られたものと確信している。今後のさらなる検討が重要である。本年度は当研究室における既存データの再現性を確認すること、混合培養における活性増加と菌数の相関を把握することを目的とし、市販ヨ-グルトから新たに分離した乳酸菌を用い、ヨ-グルト作成中の菌数変化とAF2に対する抗変異原活性との関連性について検討した。また、AF2以外の変異原としてtrp-p-1についても若干の検討を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。1.(1)球菌単独培養、(2)桿菌単独培養、(3)球菌桿菌混合培養により作成したヨ-グルトでは、ヨ-グルトが固化した時点(分析時)における菌数は(1)9.8×10^7(cfu/ml)および(2)2.3×10^8(cfu/ml)であり、桿菌の方が最終菌濃度が高かったが固化する日数に違いが見られ、(1)では比較的早く固化したが、一方(2)では固化するまでに10日程度の長期間を要した。(3)の混合培養では球菌および桿菌を1:1の菌数比率で植菌したが、初めに球菌が増殖を開始しやや遅れて桿菌の増殖が見られた。また、桿菌の増殖につれて球菌数は減少した。ヨ-グルト固化時には桿菌の割合が高く83%(最終菌濃度:球菌6.7×10^7、桿菌3.3×10^8)であった。2.AF2に対する抗変異原活性は(1)、(2)、(3)で作成したヨ-グルト上清をAmes Testにより抗変異原活性を調べた。また、(4)として(1)および(2)で作成したヨ-グルトの上清を後から混合したものについても(3)との比較の意味で分析した。その結果、(1)2.0%(2)26.4%(3)51.4%(4)6.6%の抗変異原活性が見られ混合培養により抗変異原活性の顕著な増加が観察された。また、単独培養後の上清を混合した(4)では活性増加は見られず、混合培養中に何らかの抗変異原活性が生じるものと考えられた。また、菌数と活性増加との相関性は見られず、この結果も混合培養により何らかの相乗効果が現れる事を支持していた。

(2)の結果、活性の殆どは上清に存在し、また、この活性は加熱により低下する事が判明した。これにより活性本体は水溶性・熱不安定物質である可能性が示唆されたが、完全同定は今後の検討が必要である。以上、ヨーグルトを材料にした検討により、混合培養により単独培養とは異なる新規活性が発現する可能性を示唆する有益な結果が得られたものと確信している。今後のさらなる検討が重要である。
蛍光観察による新規的レオロジー測定技術の開発と潤滑膜その場観察への応用

本課題では,機械システムの基となる機械要素技術の発展を目的に,「潤滑膜内の油のレオロジー特性」を測定できる技術の構築と,それを応用した油膜内のレオロジー測定について研究を進める.研究の進展により,従来理解できていなかった膜内の油の状態を詳細に検討することができ,その結果は安定的な油膜形成技術に繋がり,機械,そのシステムの安全性,機能性向上に結び付くと考える.本研究では,蛍光現象とレオロジー特性の関係に着目し,接触面の直接観察を通して,転がり,すべり運動を行う油膜内におけるレオロジー測定を行う.2018年度は,測定システムの構築を行い,油膜からの蛍光スペクトルを測定する顕微鏡接続型分光器,およびCCDカメラを新規に購入し,実験装置へ導入した.また,測定システムを用いて基礎的な実験を行い,特に,油膜内のレオロジー変化に及ぼす荷重の影響について検討を行った.その結果として,接触部では入口側から油膜中央部にかけて明確な蛍光が観察され,その領域は荷重によって異なることが分かった.さらに,接触部における蛍光スペクトルは大気圧,常温下での油のそれとは異なる特性を示し,荷重が高いほどその変化が大きくなることが示された.結果を定量的に検討するため蛍光強度比を導入し,それを基に粘度を求めると,入口側から接触域内にかけて粘度が上昇し,域内の粘度は荷重とともに上昇することが明らかとなった.また,高荷重条件では,油の状態が粘弾性・弾塑性体になることも分かり,これらの結果は従来の研究結果に一致することも示された.他にも転がりーすべり条件での実験・解析にも取り組んだ.2018年度の結果から,本直接観察型測定システムを用いることによって,潤滑膜の粘度等のレオロジー特性を測定できることが明らかとなった.2018年度は,当初の計画であった測定システムの構築を行い,基礎的実験を通して,油膜内のレオロジー特性を測定できることが分かった.また,油膜内での粘度上昇等の新規的な結果も得られた.よって,おおむね順調と評価した.今後は開発した直接観察型レオロジー測定システムを用いて,各種運転条件における実験・解析を進める予定である.特に,転がりーすべり条件,速度・圧力の影響等について検討を行う.また,接触域内での2次元的な粘度分布の解析も進め,各種条件での粘度分布の変化を調べる.さらに,運転条件とレオロジー特性の関係性を整理し,従来理解との比較・検討も行う.本課題では,機械システムの基となる機械要素技術の発展を目的に,「潤滑膜内の油のレオロジー特性」を測定できる技術の構築と,それを応用した油膜内のレオロジー測定について研究を進める.研究の進展により,従来理解できていなかった膜内の油の状態を詳細に検討することができ,その結果は安定的な油膜形成技術に繋がり,機械,そのシステムの安全性,機能性向上に結び付くと考える.本研究では,蛍光現象とレオロジー特性の関係に着目し,接触面の直接観察を通して,転がり,すべり運動を行う油膜内におけるレオロジー測定を行う.2018年度は,測定システムの構築を行い,油膜からの蛍光スペクトルを測定する顕微鏡接続型分光器,およびCCDカメラを新規に購入し,実験装置へ導入した.また,測定システムを用いて基礎的な実験を行い,特に,油膜内のレオロジー変化に及ぼす荷重の影響について検討を行った.その結果として,接触部では入口側から油膜中央部にかけて明確な蛍光が観察され,その領域は荷重によって異なることが分かった.さらに,接触部における蛍光スペクトルは大気圧,常温下での油のそれとは異なる特性を示し,荷重が高いほどその変化が大きくなることが示された.結果を定量的に検討するため蛍光強度比を導入し,それを基に粘度を求めると,入口側から接触域内にかけて粘度が上昇し,域内の粘度は荷重とともに上昇することが明らかとなった.また,高荷重条件では,油の状態が粘弾性・弾塑性体になることも分かり,これらの結果は従来の研究結果に一致することも示された.他にも転がりーすべり条件での実験・解析にも取り組んだ.2018年度の結果から,本直接観察型測定システムを用いることによって,潤滑膜の粘度等のレオロジー特性を測定できることが明らかとなった.2018年度は,当初の計画であった測定システムの構築を行い,基礎的実験を通して,油膜内のレオロジー特性を測定できることが分かった.また,油膜内での粘度上昇等の新規的な結果も得られた.よって,おおむね順調と評価した.今後は開発した直接観察型レオロジー測定システムを用いて,各種運転条件における実験・解析を進める予定である.特に,転がりーすべり条件,速度・圧力の影響等について検討を行う.また,接触域内での2次元的な粘度分布の解析も進め,各種条件での粘度分布の変化を調べる.さらに,運転条件とレオロジー特性の関係性を整理し,従来理解との比較・検討も行う.物品費,旅費が当初の計画よりも安価となったため,3万円程度の次年度使用額が生じた.これについては,2019年度の物品費として使用する予定である.
口腔癌治療薬の口腔上皮系正常細胞に対する傷害性の克服に関する基礎研究

口腔扁平上皮癌の治療に使われているドキソルビシン(DOX)は、ヒト口腔由来正常ケラチノサイト(HOK)に対して口腔扁平上皮癌細胞(HSC-2)と同程度に傷害を与えることが報告されている。本研究は、DOX誘発性の口腔正常ケラチノサイト細胞傷害を軽減する方法を探索することを目的として上記の3種のポリフェノール添加により、ヒト口腔扁平上皮癌細胞に対する傷害性は促進されるが、正常ケラチノサイトに対する細胞傷害性の抑制、抗酸化作用及び細胞保護に関する可能性について検討を目的としている。口腔扁平上皮癌細胞の治療に使われているドキソルビシンが、培養細胞系で、ヒト口腔正常ケラチノサイト(HOK)を口腔扁平上皮癌細胞(HSC-2)と同程度に傷害を与えること、そして、ポリフェノールの一種であるレスベラトロールが、それを軽減することが明らかにされた。ドキソルビシンの口腔正常上皮系細胞に対する副作用を減弱する方法を確立することの重要性を示している。本研究は、ドキソルビシン誘発性の細胞傷害を克服する方法を考案するため、ドキソルビシンによりヒト口腔正常ケラチノサイトに誘導される細胞死のタイプを特定する。ドキソルビシン単独処理でHOKに誘導される細胞死のタイプの特定レスベラトロール添加により、ドキソルビシンの安定性、細胞内への取り込み、ドキソルビシン誘発性細胞死の抑制、細胞周期の停止、抗酸化作用および細胞保護に関与する可能性のあるオートファジーの誘導について検討する。ステップ1はドキソルビシン単独処理でケラチノサイトに誘導される細胞死のタイプの特定。ステップ2はレスベラトロールによるドキソルビシン誘発性ケラチノサイト細胞死の抑制のメカニズムの検討。ステップ3はドキソルビシンの細胞傷害性が、他の口腔内における種々の上皮系正常細胞や炎症性細胞においても同様に観察されるかを調べ、一般性があるか否かを検討する。本研究システムを用いて、広く天然界より、ドキソルビシンの副作用を軽減する物質を探索し、臨床応用の可能性について総括する。今年度所属変更したので、最初は細胞・培地・試薬の購入や、設備などを備えることを時間がかかったが、その後計画を順調に実施し、目標を達成した。まず、再現性の確認するため、新購入(他のロット)のヒト口腔上皮系正常ケラチノサイト(HOK)および口腔扁平上皮癌細胞(HSC-2)を用いても同様な結果が得られるかを確認していた。現在までのところ、細胞毒性実験の結果によりHOKをドキソルビシン濃度に依存してHSC-2と同程度に傷害を与えること再現された。また、レスベラトロール添加により、ドキソルビシンはHSC-2に対する傷害性は促進されたが、ドキソルビシンによりHOKに誘導される細胞損傷に対して、レスベラトロールの細胞保護効果は弱いことをわかった。細胞死解析により、ドキソルビシン添加によりHOKをHSC-2とほぼ同じ傾向のアポトシスを誘導させた。現在、詳細な細胞周期解析を進めている。以上のような理由により、現在までの達成度としては、当初計画から最初は若干の遅れが見られるものの、概ね当初の計画どおりに進展していると判断している。供試した3種のポリフェノールのうち、RSVとDOXの併用でHOKとHSC-2細胞に対して、両方とも細胞毒性はRSV濃度依存的に増強されたが、EGCGとTAでHOKとHSC-2細胞に対する影響を違ったことが明らかにした。HSC-2細胞に対して、EGCGとTA濃度依存的に傷害性は促進された一方、HOKに対して、EGCGの併用では、低濃度DOXの場合は、細胞毒性はEGCG濃度依存的に増強されたが、高濃度DOXの場合は、EGCGにより細胞毒性は軽減された。TAの併用では、DOX濃度に関わらず、ほぼ一定の細胞生存率を示し、かつTA濃度依存的に細胞生存率は高かったことを見出した。メカニズムの解明に関して、HOK細胞死の解析では、RSVの併用はアポトーシスを増加、EGCGおよびTAの併用は、ネクローシスを減少させるとともにアポトーシスを増加させるという結果が得られた。細胞内活性酸素の解析による、EGCGやTAでのHOKの細胞障害軽減とHSC-2の細胞障害増強には細胞内ROSの関与だけではなく、HOKとHSC-2細胞に違う細胞周期制御作用および細胞膜の影響により、DOXの細胞内への取込阻害の効果が違うか引き続き検討が必要である。正常細胞およびがん細胞ドキソルビシン

誘導性細胞傷害のメカニズムの解明や、レスベラトロール(ほかのポリフェノール)の細胞保護効果メカニズムについて詳細に検討する必要がある。今後、酸化ストレスの誘導に関し、レスベラトロール濃度を変化させることでがん細胞に対する傷害性は促進の変化や正常細胞に対する保護作用の影響を解析する。また、超高感度質量分析(LC-MS/MS)解析により細胞代謝物や細胞内への取り込む試薬を同定する。さらに、HOKおよびHGF細胞は、IL-1βおよびLPSで炎症(PGE2, IL-6, IL-8, MCP-1の産生亢進)を惹起できるが報告されている。この炎症系においても、ドキソルビシンで増悪し、レスベラトロールで保護されるか否かを検討する。歯科学次年度使用額が生じた理由としては、初年度ということもあり、研究成果が学会発表の水準にまでは達しなかった部分があり、学会の出張を行わなかったため、学会旅費が発生しなかったことがあげられる。これらの金額と次年度以降に請求する研究費を合わせた使用計画としては、学会への参加のための旅費に使用すること、論文投稿の費用、などを計画している。細胞培養するための培養関連試薬、培養細胞を用いた細胞生物学的な解析(細胞内活性酸素蛍光測定キット、細胞内への取り込み物質の同定)のための試薬を購入する。以上の消耗品試薬類は比較的高額なものが多いために、本年度繰り越しとなった金額と来年度計上額との合計金額分の消耗品試薬類の支出が見込まれる。また、平成29年度に本科研費の成果を学会で発表、また論文投稿を予定しており、別刷り代をはじめとした投稿に際した費用の支出や論文投稿による追加実験の消耗品費用として使用する予定です。
地球科学の現状と在り方に関する調査研究

地球科学の最近の研究動向について調査分析を行い、現状の的確な把握と将来への提言を行うことを目的として研究が進められた。先ず、初年度はこれまでの地球科学各分野の発展を測地学100年の記念すべき年と合わせて概観する目的で、記念シンポジウムを開催した。ここでは、地球科学全般についてその歴史を、また太陽地球系科学分野ではとくに大きな発展を遂げたレーダー大気観測について、大気水圏科学分野ではエルニーニョ現象の解明を通しての気候システム科学の発展を、地震学の分野では地震予知の新たな展開の現状を、火山学ではマグマのダイナミクスと噴火予知について、宇宙空間と惑星科学分野は、探査機の果たした大きな役割を、また測地学分野では宇宙技術を用いた進展を、それぞれの仙った道程と近未来展望を併せて各分野のトップレベルの研究者が統括し、これをまとめてシンポジウム報告集「地球観の新しい奔流」を上梓した。平成11年度は、前年度出版のシンポジウム集の報告で明らかなように、人工衛星を用いた位置決定システムであるGPSは地球科学の広い範囲に亘って有力な手法として大きな地歩をしめると考えられ、GPS国際シンポジウム地球科学への応用(International symposium on GPS Application toEarth Sciences and Interaction with Other Space Geodetic Techniques)に連携、協力する形で各分野へのGPS技法の応用等について調査研究を行った。また、カナダのトロントでの国際電波科学連合(URSI)総会における地球惑星電波科学全般についての国際的な研究現状での調査やわが国における惑星探査将来計画への提言の取り纏めが行われた。地球科学の最近の研究動向について調査分析を行い現状の適確な把握と将来への提言を行うことを目的として研究が進められた。先ず、これ迄の地球科学各分野の発展を測地学100年の記念すべき年と合わせて概観する目的で記念シンポジウムを開催した。ここでは地球科学全般についてその歴史を、また太陽地球科学分野ではとくに大きな発展を遂げたレーダー大気観測について、大気水圏科学分野ではエルニーニョ現象の解明を通しての気候システム科学の発展を、地震学の分野では地震予知の新たな展開の現状を、火山学ではマグマダイナミックスと噴火予知について、宇宙空間と惑星科学分野は探査機の果たした大きな役割を、又測地学分野では宇宙技術を用いた進展を、それぞれの辿った道程と近未来展望を併せて各分野のトップレベルの研究者が統括し、これをまとめてシンポジウム報告集「地球観の新しい奔流」と題して上梓した。次いで次年度に計画している21世紀の地球科学に対する提言の取りまとめを行うため分科会を固体地球科学、大気海洋・降水科学、超高層科学の3つについて組織することなど本研究の具体的な進め方について種々検討を行った。本年度は、平成10年度の成果として出版されたシンポジウム集「地球観の新しい奔流」を広く国内に配布し、また関連研究者との議論を行うなど、当該研究調査を続けた。同シンポジウム集の地震学と測地学の項で述べているように、米国によって開発された人工衛星を用いた位置決定システムであるGPS(全地球測位システム)は地球科学の広い範囲に亘って広汎な応用と多大な貢献を期待されており、これを利用した新しい観測技術が地球科学の謎を解明する新しい有力なツールとして、大きな地歩を占めると考えられる。平成11年度においては、つくば市で開催されるGPS国際シンポジウム地球科学への応用(International Symposium on GPSApplication to Earth Sciences and Interaction with Other Space Geodetic Techniques)が、本調査研究の目的に密接に関連することから、このシンポジウムに連携、協力する形で各分野へのGPS技法の応用等について調査研究を行った。シンポジウムの成果概要、とりわけ地震学、火山学、測地学、気象学、電離圏物理学等地球科学の各分野への応用の現況と動向については、東京大学地震研究所から寄せられた全体報告、ならびに各セッションの報告として本研究の成果報告書に纏めた。また、平成11年度は、超高層分野の班員がカナダトロントで開催された第16回国際電波科学連合(URSI)総会に出席し、地球惑星電波科学全般についての国際的な研究現況と動向の調査研究を行った。
確率論的浸水評価を考慮したバッファゾーン設定に関する研究

津波防災地域づくりに関する法律に基づき、多くの都道府県で津波浸水想定区域を公表している。これを受けて市町村は、要避難対象区域を定めるが、国交省や内閣府は、地域の実状に留意したうえで、浸水想定区域の外側に予測の不確実性を考慮したバッファゾーンを設定することが重要であるとしている。しかし、このバッファゾーンの設定手法に関しては十分な基準が定められていない。本研究では、現状の市町村におけるバッファゾーンの設定手法の特徴を整理すると共に、津波数値計算の不確実性を考慮した確率論的津波浸水域を評価する。最終的に上記結果を踏まえ、市町村のバッファゾーン設定時に参考となる知見・基本的考え方を提示する。
イギリス的代市空間の歴史的生成

今年度はこの研究計画の最終年度にあたるため、研究作業を続行するかたから、全体の取りまとめ作業にも着手した。(1)必要な文献は国内にかんしてはコピ-のかたちでほぼすべて入手できた。国外については、二、三点保存状態の関係で複写を断わられたものの、全体としては文献収集は予想以上に順調におこなうことができた。(2)入手した文献については読解作業とカ-ドづくりをすすめた。(3)本研究の概要をまとめて発表する機会があたえられた。そのうちのひとつ「疫病から見た都市の歴史)では古今東西の疫病と人間社会との深いつながりを鳥瞰し、その関係のなかでみると都市は「人類の墓場」として存在したことを明らかにした。すなわち、農村部に比べて都市の死亡率は一般的に高く、しかも都市内では死亡率が出生率をつねに上回っていた。その主たる原因のひとつが疫病の流行だったのである。この状態はヨ-ロッパでは19世紀末まで続いた。人口動態の歴史でみれば都市は農村部の過剰人口の「処理」の場だったのである。以上の内容はあるシンポジウムで発表したものをまとめたのだが、出席者はこうした新しい都市像にかなりの衝撃をうけたようであり、この研究をまとめて発表すれば、今後の都市史研究に一石を投じることができるとの確信をえることができた。(4)現在、原稿用紙で600700枚の書き下ろしを公刊する準備をすすめており、平成2年度末までには執筆をおえたい。内容は19世紀のコレラの流行が中心になり、それと都市化、さらに近代化とのかかわりがメイン・テ-マになる。都市と農村のイギリス的な空間配置の生成を社会史の観点より辿ろうとするのが本計画のメイン・テーマである.そして具体的には都市公衆衛生の展開に焦点をしぼることにした.この場合,公衆衛生とは広く都市環境全体の改良を意味し,従って,都市計画と密接にかかわってくる.今日,都市計画というと,健康の問題もふくまれようが,それよりも住民のアメニティーが中心的な課題になるけれども,それは19世紀末の細菌学説の確立とそれ以降の医療の進歩によって伝染病の問題が克服された結果であり,それ以前の段階においては,都市の環境問題と都市住民の健康,特に,伝染病の問題とは密接不可分のものとしてとらえられていた.そして,農村は,劣悪な都市生活のありようを批判する場合の,ひとつの基準となったのだった.特にイギリスでは都市化のテンポが他の国々よりも早かったために,非常に早い段階からそうした都市批判の潮流が形成されていったようにおもわれる.そして衛生対策をふくむイギリスの都市計画は,都市をできるだけ都市らしからぬものにしようとする,パラドタシカルな形態をとることになった.その最も象徴的なものが田園都市計画であり,田園郊外と呼ばれる郊外住宅地の発展であった.今年度は17世紀から19世紀までのイギリスにおける都市衛生の思想と実践に関係する文献の収集と,その読解作業をおこなった.20世紀については文献の収集だけにとどめた.また,都市化と伝染病の関係について,最近の欧米における研究動向をサーヴェイし,それを研究ノートとしてまとめて発表した.次年度は以上の基礎作業をふまえて, 17世紀から19世紀のイギリス都市衛生の社会史を概観した研究書の執筆にとりかかる予定である.1.今年度は研究の取りまとめ作業に重きをおいた。補助金は主に他大学への雑誌論文のコピー依頼に充当された。前年度と同じく史料整理を進める一方、研究の成果を発表する準備にも着手した。そのうち論文をひとつすでに発表し、さらに岩波書店が企画中の世界史シリーズに入る予定の論文も完成し、加えて現在、三本の論文を準備し、そのかたわら19世紀イギリス都市衛生史全般を扱う本の執筆作業も開始した。前者は来年度の前半までに書き上げ、後者は平成二年春には刊行にこぎつける予定である。2.ヨーロッパ、とくにイギリスの都市史を病いの次元から基本的に再検討することにこの研究の焦点は完全にしぼられた。これまでの日本での西洋史研究では自然現象や伝染病などを独立変数とみるような見方はそもそも邪道だとする傾向が強かった。都市史でも下層民の病いの状況が語られることはあっても、それは社会構造上の問題以上のものではなかった。しかしながら病いの視点からみれば都市はその空間に蔓延する伝染病によって農村より流入する過剰人口を処理する「人類の墓場」だった。18ー19世紀は都市の上・中流階級が「病気のアンシャン・レジーム」から解放される時代であった。そのために「清潔」な中流階級と「不潔」な一般大衆との衛生面での「階級対立」が激化した。しかし公衆衛生制度が確立されてくると社会全体の衛生水準が急速に改善されることになる。3.病いと衛生の視点からイギリス都市の歴史を以上の三つの段階に区分し、19世紀、とくにコレラの流行に中心をおいて来年度、研究の総まとめをおこないたい。

そのうちのひとつ「疫病から見た都市の歴史)では古今東西の疫病と人間社会との深いつながりを鳥瞰し、その関係のなかでみると都市は「人類の墓場」として存在したことを明らかにした。すなわち、農村部に比べて都市の死亡率は一般的に高く、しかも都市内では死亡率が出生率をつねに上回っていた。その主たる原因のひとつが疫病の流行だったのである。この状態はヨ-ロッパでは19世紀末まで続いた。人口動態の歴史でみれば都市は農村部の過剰人口の「処理」の場だったのである。以上の内容はあるシンポジウムで発表したものをまとめたのだが、出席者はこうした新しい都市像にかなりの衝撃をうけたようであり、この研究をまとめて発表すれば、今後の都市史研究に一石を投じることができるとの確信をえることができた。(4)現在、原稿用紙で600700枚の書き下ろしを公刊する準備をすすめており、平成2年度末までには執筆をおえたい。内容は19世紀のコレラの流行が中心になり、それと都市化、さらに近代化とのかかわりがメイン・テ-マになる。
食料生産が困難な荒廃地での植林・バイオマス利用による炭素(CO2)の循環・固定

2011年11月23日12月13日に、オーストラリア連邦西オーストラリア州に設けた植林実験地にて現地調査を行った。現地では植林木の各部のサイズを測る毎木調査、萌芽更新実験による萌芽の成長状況の確認、センサーのデータ回収およびメンテナンス等を行った。これらのデータは植林樹木の生長による炭素固定量の推定、植林地における水や炭素の物質循環評価、現地の水移動シミュレーション構築の参考、ユーカリの萌芽更新によるバイオマスエネルギーの生産能力の評価などに使用される予定である。また2011年10月17日に、オーストラリア連邦で軽飛行機を使用した地上調査を行っているFlinder Universityのチーフサイエンティストにして、Airborne Research Australiaの代表を務めるProfessor Jorg Hackerと学術的会合を行った。彼らも、我々も植林地を設けて研究している西オーストラリア州のSturt Meadowsにて調査を行っており、今後のコラボレーションも視野に入れた意見交換およびデータを交えた議論を行った。一連の研究成果の一部は、国内外の学会および学術雑誌への論文で発表した。2011年5月日本沙漠学会東京2011年7月APCSEET2011アデレード市2010年9月128日および2011年1月17日2月5日に、西オーストラリア州に設けた植林実験地にて現地調査を行った。現地では植林木の毎木調査、センサーデータ回収、一部の植林木の伐倒および掘り取り調査等を行った。伐倒および掘り取り調査では、植林木の各部位のサイズと重量の間の関係式(アロメトリー式)を作成するための元データを測定した。作成されたアロメトリー式は、植林木のバイオマスとして固定された炭素量の評価に用いられる予定である。また2010年12月1422日にインド共和国へ植林実験計画立案のための現地視察調査を行った。現地ではカウンターパートナーであるSanjay Kumar教授に各実験候補地を案内してもらい、現地の水環境・土壌性質・社会的問題・植林の制限因子等について紹介してもらった。また今回は現地のMurdoch Universityに所属するRichard Harper教授の紹介により、パース市にて西オーストラリア州政府関係者および現地のエコノミスト達に本研究の方法、意義、将来性、成果等をプレゼンテーションする機会を得た。西オーストラリア州政府は"Carbon Farming"と題して内陸部の農業生産不可能な荒漠地・荒廃地を炭素固定の場として利用するとともに、何らかの経済的収益を得たいと考えている模様である。今後、彼らと意見交換を行って何らかの検討も行っていきたい。今年度の研究成果の一部は、マレーシア国ペナン市で行われたInternational Conference on Environment 2010を初めとする7つの国際学会と3つの国内学会等で発表した。国際学会ではProceedingsや査読付論文を提出しており、ProceedingsはCDで発行されている。それらの査読付論文は掲載が決まった時点で実績報告書に掲載していく。2011年5月日本沙漠学会東京2011年7月APCSEET2011アデレード市
化学形態とヨウ素同位体比に基づく地下深部でのヨウ素の挙動解明

地殻中のヨウ素は約70%が海底堆積物中に含まれていると推定されており,ヨウ素はプレートの沈み込み帯における流体の移動を調べる上で重要な指標となる可能性がある.本年度は,背弧域および前弧域に産出する高ヨウ素濃度の地下水形成過程を明らかにするため,北海道幌延地域および常磐ー浜通り地域においてヨウ素同位体比の測定を行った.北海道幌延地域では,日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターで掘削されたボーリングコア試料(珪藻質泥岩・珪質泥岩)および地下水試料からヨウ素を抽出し,ヨウ素同位体比を測定,比較した.その結果,ヨウ素同位体比は岩石よりも地下水の方が低く,均一な値を示した.ヨウ素同位体比から推定される地下水のヨウ素年代は約4200ー6000万年で,産出する地層の年代(200ー1300万年)よりもはるかに古い.そのため,背弧海盆である天北堆積盆において,産出する地層よりも下位の地層において岩石からヨウ素が解離・濃集し,高ヨウ素濃度の地下水を形成したと考えられる.一方,常磐ー浜通り地域では,花崗岩および堆積岩から採水した温泉水中のヨウ素同位体比を測定した.いずれの試料でもヨウ素年代として約4000万年であった.また,ヨウ素/塩素比は温泉水の温度と相関し,特に常磐地域の花崗岩から採水された温泉水で高温,高ヨウ素/塩素比を示した.本地域は火山フロントから遠いため,ヨウ素は沈み込んだ堆積物を起源とし,断層や亀裂を通って地下深部から供給されていると考えられる.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。地殻中のヨウ素は約70%が海底堆積物中に含まれていると推定されており,ヨウ素はプレートの沈み込み帯における流体の移動を調べる上で重要な指標となる可能性がある.本年度は,背弧域および前弧域に産出する高ヨウ素濃度の地下水形成過程を明らかにするため,北海道幌延地域および常磐ー浜通り地域においてヨウ素同位体比の測定を行った.北海道幌延地域では,日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターで掘削されたボーリングコア試料(珪藻質泥岩・珪質泥岩)および地下水試料からヨウ素を抽出し,ヨウ素同位体比を測定,比較した.その結果,ヨウ素同位体比は岩石よりも地下水の方が低く,均一な値を示した.ヨウ素同位体比から推定される地下水のヨウ素年代は約4200ー6000万年で,産出する地層の年代(200ー1300万年)よりもはるかに古い.そのため,背弧海盆である天北堆積盆において,産出する地層よりも下位の地層において岩石からヨウ素が解離・濃集し,高ヨウ素濃度の地下水を形成したと考えられる.一方,常磐ー浜通り地域では,花崗岩および堆積岩から採水した温泉水中のヨウ素同位体比を測定した.いずれの試料でもヨウ素年代として約4000万年であった.また,ヨウ素/塩素比は温泉水の温度と相関し,特に常磐地域の花崗岩から採水された温泉水で高温,高ヨウ素/塩素比を示した.本地域は火山フロントから遠いため,ヨウ素は沈み込んだ堆積物を起源とし,断層や亀裂を通って地下深部から供給されていると考えられる.日本は世界で二番目のヨウ素生産国であるが,高ヨウ素濃度のかん水形成過程は未解明な点が多い.また,放射性ヨウ素129は易動性が高く,長半減期であるため,放射性廃棄物の地層処分において重要な核種の一つである.そこで,本研究では,堆積岩地域における岩石および地下水中のヨウ素の分布・化学形態・同位体比を決定し,高ヨウ素濃度のかん水形成過程の解明,および,地下圏におけるヨウ素の固定化能の評価を行う.本年度は,北海道幌延地域を対象とし,地下水および岩石中のヨウ素の分布と化学形態を調べた.岩石コア試料は深さ約100-1000 mで採取された試料を用いた.その結果,地下水中のヨウ素は深部において高濃度で,主にI-として存在していた.一方,岩石中のヨウ素濃度は深部で低く,X線吸収端近傍構造により有機ヨウ素とI-の混合であることが明らかとなった.さらに,岩石中でヨウ素がどのように固定されているのかを明らかにするため,岩石のヨウ素マッピングを行ったところ,数数十μmの濃集域が確認された.これらの結果から,海底堆積物中に有機ヨウ素として固定されたヨウ素は,圧密・続成過程において特に深部においてI-として溶出し,高ヨウ素濃度の地下水を形成したと考えられる.圧密過程で間隙水は上方へ移動し,地下水中のヨウ素の一部は岩石へ吸着した可能性が高い.ヨウ素は地下水中で比較的吸着能の低いI-として存在するため,堆積物間隙水中に含まれるヨウ素は沈み込み帯の水循環を明らかにする上でも有用な指標となる可能性が高い.当初の計画において本年度は,岩石および地下水の化学形態別分布を調べ,岩石中のヨウ素マッピング分析を行うことで岩石のヨウ素固定化能を評価する予定にしていた.本年度は,北海道幌延地域における地下水および岩石中のヨウ素の分布と化学形態を決定し,概ね当初の目的を達成できた.試料は,日本原子力研究開発機構幌延深地層研究センターで採取されたものを提供していただいた.

本研究結果から,岩石中には複数の化学形態でヨウ素が存在しており,岩石のヨウ素の固定化能を評価するためには,化学形態を調べる必要があることを明らかにした.今後,岩石中のヨウ素の分布については,サンプル数を増やしてより広域に分析を行う必要がある.また,高ヨウ素濃度のかん水形成過程については,ヨウ素が地下深部で有機ヨウ素から無機ヨウ素へ変化するメカニズムが重要であることを固液両相の非破壊化学形態分析から示すことができた.また,来年度行う予定であるヨウ素同位体比の測定についても一部の分析に着手し,結果が得られつつある.新たな調査地である常磐・浜通り地域においても温泉水の採取を既に行った.今年度までの研究で,北海道幌延地域における岩石と地下水中のヨウ素の化学形態と分布を明らかにした.これらの結果は,高ヨウ素濃度の地下水形成メカニズムを理解する上で重要である.今後は,岩石および地下水中のヨウ素同位体比を測定し,固液両相のヨウ素年代を算出する.得られたヨウ素年代と地層の堆積年代を比較し,地下水中のヨウ素の起源となる地層を推定する.また,岩石中の炭素の化学形態分析を行い,有機物の熟成過程においてヨウ素が有機物から解離する条件を探る.これらの結果を総合的に理解し,北海道幌延地域におけるヨウ素の広域・長期の移動変遷を解明する.さらに,前弧域に位置する常磐・浜通り地域において温泉水中のヨウ素年代等を決定し,沈み込み帯におけるヨウ素の移動解明を試みる.25年度が最終年度であるため、記入しない。25年度が最終年度であるため、記入しない。
高活性炭素ガス化触媒を用いた新しい硫黄回収法の開発

石炭チャーとSO_2との反応を利用した高効率硫黄回収法の開発を目的として、褐炭から無煙炭まで幅広い炭化度の石炭から得られたチャーとのSO_2ガス、更に各種の触媒を石炭に添加した接触ガス化を行い、ガス化速度促進効果を比較検討した。実験には、炭化度の異なる9種類の石炭を用いた。また、鉱物質の影響を調べるため、10%の塩酸で脱灰処理を行った。更に、各種触媒の効果を調べるため、Yallourn炭を用いて触媒担持を行った。触媒担持には、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硝酸鉄を用い、含浸法により、金属含有量0.310wt%の担持試料を調製した。熱天秤を用いて9種類の石炭チャーおよび各種触媒担持炭チャーのSO_2ガス化を行ったところ、全ての試料において、反応初期で重量が増加し、その後重量減少する特異的な反応プロファイルが認められた。重量増加量、重量増加速度、ガス化速度は、石炭種類、触媒種類、触媒担持量および反応温度によって依存した。ガス化速度は炭種に大きく依存し、炭化度の低い石炭チャーの反応速度が大きいことが分かった。石炭中の鉱物質は反応初期の重量増加およびガス化速度に影響を与え、いずれの炭種においても塩酸処理によってガス化速度は低下し、SO_2ガス化に対しても触媒効果を示すことが分かった。また、添加触媒によって、SO_2ガス化速度は促進された。なかでもK触媒の活性が極めて高かった。反応温度700°Cの場合、ガス化速度はK担持量が3%までは担持量の増加にともなって著しく増加し、無触媒の場合に比べて15倍の速度を得ることが出来た。また、反応初期の重量増加は、チャー表面へSO_2の吸着および触媒の化学的形態の変化によるものと考えられた。触媒の化学的形態をX線回折によって調べたところ、K触媒担持炭ではK_2SO_4、Ca触媒担持炭ではCaSに由来する回折ピークが認められた。また、ガス化時には炭素表面に含酸素表面コンプレックスが形成され、しかもその量が触媒金属によって影響されることが明らかとなった。また、鉱物質の影響を調べるため、石炭を10%の塩酸中で1時間撹拌した後、ろ過、洗浄し、塩酸処理試料とした。触媒担持には、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、硝酸鉄を用い、含浸法により調製した。9種類の石炭チャーとSO_2との反応を行ったところ、全ての石炭チャーにおいて、反応初期での重量増加、その後の重量減少が認められ、重量増加量、増加速度、減少速度は、炭種によって著しく異なることが分かった。反応初期の重量増加は、チャー表面へのSO_2の吸着および鉱物質との反応によるものと考えられた。ガス化速度は炭種に依存し、炭化度の低い石炭チャーの反応速度が大きいことが分かった。

石炭中の鉱物質は反応初期の重量増加およびガス化速度に影響を与え、いずれの炭種においても塩酸処理によってガス化速度は低下した。石炭チャーの水蒸気ガス化速度が石炭中に含まれる鉱物質によって促進されることは既に知られているが、本実験により石炭中の鉱物質は、SO_2ガス化に対しても触媒効果を示すことが分かった。また、添加した触媒によって、SO_2ガス化プロファイルは影響された。SO_2ガス化速度はK,Naのアルカリ金属触媒によって著しく促進されることが分かった。今後、反応の詳細を検討するためには、作用状態での触媒の化学的形態を明らかにする必要がある。石炭チャーとSO_2との反応によって単体硫黄を高効率で回収するため、石炭チャーのSO_2ガス化速度に対するK触媒およびCa触媒の活性評価を行った。脱灰処理した褐炭に所定量のK_2CO_3あるいはCa(OH)_2を含浸担持し、0.310wt%の担持試料を調製した。熱天秤を用いて担持炭をSO_2ガス化したところ、全ての試料において、反応初期での重量増加、その後のガス化による重量減少が認められ、重量増加量、重量増加速度、ガス化速度は、触媒種類、触媒担持量および反応温度によって著しく異なることが分かった。石炭チャーのSO_2ガス化に対してK触媒の活性が極めて高かった。反応温度700°Cの場合、ガス化速度はK担持量が3%までは担持量の増加にともなって著しく増加し、無触媒の場合に比べて15倍の速度を得ることが出来た。また、反応初期の重量増加は、チャー表面へのSO_2の吸着および触媒の化学的形態の変化によるものと考えられた。そこで、ガス化時の触媒の化学的形態を明らかにするため、種々の反応時間でSO_2ガスの供給を停止し、得られた試料をX線回折によって調べたところ、K触媒担持炭ではK_2SO_4、Ca触媒担持炭ではCaSに由来する回折ピークが認められた。尚、ガス化時の作用形態については更に検討が必要である。石炭チャーのSO_2ガス化機構を分子レベルで検討すること及び硫黄回収実験を行うことを目的として質量分析系を備えた流通式の反応器を新たに設計製作した。本実験装置により、SO_2ガス化機構を検討したところ、ガス化時には炭素表面に含酸素表面コンプレックスが形成され、しかもその量が触媒金属によって影響されることが明かとなった。また、生成ガスを冷却することによって単体硫黄を回収出来たが、回収した硫黄の純度について今後検討する必要がある。
悪性神経膠腫に対する核酸類縁体の抗腫瘍効果

悪性神経膠腫(膠芽腫)における治療成績の改善は課題である。TMZが標準治療薬であるが満足すべきものではない。一方、核酸類縁体であるRibavirin(Rib;分子量244)は抗ウィルス薬として、1972年に報告されている。また、抗腫瘍効果を示すという報告が散見されている。当教室からも悪性神経膠腫において抗腫瘍効果を示すことを報告している(Oncol Lett. 2014)。そこで、Ribの膠芽腫に対する臨床応用を目指して本研究を行った。なお、医薬品に対するDrug Repositioningという側もある。Ribはヒト悪性神経膠腫細胞株(7種類)において、容量依存的に細胞増殖抑制効果を認めた。なお、肝炎における血中濃度は100 μM以上に相当するが、10 μMでも効果を示し臨床応用に期待が持たれた。作用機序としては、DNA double-strand breaksを誘発し、細胞周期をG0/G1に誘導、さらにアポトーシスも誘導することによると考えられた(p53 pathwayを誘導。外因性と内因性アポトーシスともに活性化)(Oncol Rep.に投稿)。現在、膠芽腫に対してより効果的なTMZ治療レジメが必要である。慢性C型肝炎では、RibとIFN-α2aとの併用投与が標準治療となっている。そこで、悪性神経膠腫細胞に対し、TMZ単剤、TMZ + Ribの2剤、およびTMZ + Rib + IFN-β3剤併用投与群における比較検討を行った。3剤の組み合わせは、TMZ感受性だけでなく耐性細胞においても、Ribの容量依存的に(比較的低濃度も含む)細胞増殖抑制効果を認めた。この抗腫瘍効果は相乗的相互作用であり(Chou-Talalay法)、アポトーシスの誘導が根底にあると考えられた。さらなる研究が必要であるが、膠芽腫に対して有効なレジメとして期待される結果であった(投稿準備中)。悪性神経膠腫、なかでも膠芽腫は極めて難治性であり治療成績の改善は大きな課題である。現在、temozolomide(TMZ)が化学療法における標準治療薬として用いられているが、延命効果を示すものの、満足すべき効果を約束するものではない。一方ribavirinは、核酸アナログであり抗ウィルス薬として、1972年にSidwellらがはじめて報告している。また、IFN-alpha2aとの併用投与により、慢性C型肝炎に対する標準治療薬となっている。このribavirinが、乳癌や急性骨髄性白血病において、抗腫瘍効果を示すという報告が散見される。また、当教室からもごく最近、悪性神経膠腫細胞株において細胞増殖抑制効果を示すことを報告してきた(Oncol Lett. 2014)。そこで、ribavirinの膠芽腫に対する臨床応用を目指し、さらなる知見の蓄積を目的として、以下の本研究を計画した(ribavirin(医薬品)に対する再開発(Drug Repositioning)という側もある)。悪性神経膠腫細胞株(および脳腫瘍幹細胞:GSCs)を用いて、ribavirinの抗腫瘍効果の作用機序を解明するために、1apoptosisの誘導、2細胞周期への影響、3p53 pathwayの活性化を検討、4DNAへの影響、等などを検討。また、膠芽腫の標準治療薬であるTMZ単剤と比較して、TMZにribavirin(2剤)、TMZにIFN-βとribavirin(3剤)を併用することで、相乗効果が得られるかも検討(それぞれにおける作用機序も検討)。一方、膠芽腫の治療はglioma stem-like cells (GSCs)を対象、あるいは幹細胞の側面を理解とした戦略に転換する必要もある。そこで、GSCsにおける分化制御の過程、多能性、未分化性の維持機構に対する、ribavirinの効果も検討する。以上より、ribavirinのヒト悪性神経膠腫細胞株に対する抗腫瘍効果は、DSBsを誘発し、細胞周期をG0/G1に誘導、さらにアポトーシスも誘導するよることによると考えられた。現在、temozolomideが標準治療薬として用いられているが、延命効果を示すものの、満足すべき効果を約束するものではない。一方、ribavirinは核酸アナログであり、抗ウィルス薬として1972年にSidwellらがはじめて報告している。このribavirinが、乳癌や急性骨髄性白血病において、抗腫瘍効果を示すという報告が散見され、当教室からも最近、悪性神経膠腫細胞株において細胞増殖抑制効果を示すことを報告してきた(Oncol Lett. 2014 )。そこで、ribavirinの膠芽腫に対する臨床応用を目指し、さらなる知見の蓄積を目的として、以下の本研究を計画した(Drug Repositioning)という側面もある)。悪性神経膠腫細胞株を用いて、ribavirinの抗腫瘍効果の作用機序を解明するために、1)細胞増殖抑制試験、2)apoptosisの誘導、3)細胞周期への影響、4)p53 pathwayの活性化の検討、5)DNAへの影響、等などの検討を行った。その結果、ribavirinは悪性神経膠腫細胞株に対して増殖抑制効果を認めた。Flow cytometryによる解析より、apoptosisとcell cycle arrestを誘導することが示唆された。また、ウエスタンブロット法による解析からは、Ataxia telangiectasia mutated(ATM)、p53 pathwayの活性化を誘導することが確認された。

さらに、蛍光顕微鏡でribavirinはDNA double-strand breaksを示す、リン酸化H2AX(γH2AX)を誘導することが観察された。。Ribavirinのヒト悪性神経膠腫細胞株に対する抗腫瘍効果として、7種類の細胞株(U-87MG、U-138MG、A-172、AM-38、T98G、U-251MG、YH-13)において、dose-dependentに細胞増殖抑制効果を認めた。なお、肝炎における定常期の血中濃度は100 μM以上に相当するが、10 μMでも細胞増殖抑制効果を示しており、臨床応用に期待が持たれた。さらに、ribavirinが、DNA doubl strand breaks(DSBs)を起こすことを確認した(蛍光顕微鏡でγH2AXが核内にドット状に集積。また、Western blottingにてリン酸化ATMが発現。なお、ribavirinによるDSBsはnon-homologous endjoiningによる修復機構を誘導すると推察)。また、FACSにて細胞周期をG0/G1に誘導することが確認された。さらにp53 pathwayを誘導(p53、リン酸化p53、p21をWestern blottingにて確認)するとともに、アポトーシスを誘導が確認された(FACSにて後期アポトーシス)。Caspase cascadeの検討では(Bax、Fas、caspase-8、caspase-9、caspase-3をWestern blottingにて確認)、外因性アポトーシスと内因性アポトーシスの両系とも活性化することが確認できた。以上より、ribavirinのヒト悪性神経膠腫細胞株に対する抗腫瘍効果は、DSBsを誘発し、細胞周期をG0/G1に誘導、さらにアポトーシスも誘導するよることによると考えられた。概ね順調に進んでおり、結果の一部は論文として投稿することができた。また、さらなる検討を行なっている。悪性神経膠腫(膠芽腫)における治療成績の改善は課題である。TMZが標準治療薬であるが満足すべきものではない。一方、核酸類縁体であるRibavirin(Rib;分子量244)は抗ウィルス薬として、1972年に報告されている。また、抗腫瘍効果を示すという報告が散見されている。当教室からも悪性神経膠腫において抗腫瘍効果を示すことを報告している(Oncol Lett. 2014)。そこで、Ribの膠芽腫に対する臨床応用を目指して本研究を行った。なお、医薬品に対するDrug Repositioningという側もある。Ribはヒト悪性神経膠腫細胞株(7種類)において、容量依存的に細胞増殖抑制効果を認めた。なお、肝炎における血中濃度は100 μM以上に相当するが、10 μMでも効果を示し臨床応用に期待が持たれた。作用機序としては、DNA double-strand breaksを誘発し、細胞周期をG0/G1に誘導、さらにアポトーシスも誘導することによると考えられた(p53 pathwayを誘導。
酸化物高温超伝導体における結晶粒界の通電機構の解明と高臨界電流密度化

高温超伝導薄膜における局所電界・電流分布の観測手法を開発すると共に、これらの手法を用いた測定によって、単一粒界の磁界下における損失発生機構に関する詳細な知見を得た。さらに、薄膜型高温超伝導テープ線材へと展開し、線材メーカとの協力により臨界電流向上のためのプロセス条件を明らかとすることによって、実用レベルの臨界電流値を有する希土類系高温超伝導線材の実現に貢献した。高温超伝導体では、結晶粒界の傾角の増大と共に粒界を透過する臨界電流密度は指数関数的に低下することが知られている。しかしながら、粒界の幅は試料の電極間距離に比べ何桁も小さく、一般に用いられる四端子法によるマクロスケールの測定では、粒内の損失が支配的となる高磁界領域においては、粒間の真の臨界電流密度J_cを検出する事は困難である。本研究では、この点を指摘すると共に、低温レーザ顕微法により電界検出の空間分解能を大きく向上させ、局所的な電流-電圧測定を実現する事により、磁界下の低傾角粒界における電流輸送特性を明らかとした。試料には、傾角6゚の(001)SrTiO_3バイクリスタル基板上に成膜した人工的YBCOバイクリスタル薄膜を用い、レーザスポットにより数μm程度の領域のみを励起し、電圧計測の空間分解能をμmオーダーに向上させ、粒界部分ならびに粒内での局所的な電流-電圧特性を評価した。両者の定量的比較を行った結果、高磁界下のクロスオーバ領域において、粒間J_cと粒内J_cの差異を明確に捉えることに世界で初めて成功した。このことは、粒界での損失状態が、高磁界領域においてバルクのそれと比べ明らかに異なることを示しており、粒界における量子化磁束挙動を理解する上で、極めて重要な知見といえる。また、同様のレーザ励起による手法を用いて、レーザ照射位置から粒界での電圧応答が得られるまでの時間差を、ロックイン測定における位相信号より評価し、YBCO薄膜の面内方向の熱拡散率を評価する手法として有効であることを示した。さらに、微少ホール素子をセンサとして用いた走査型磁気顕微鏡システムを構築し、試料面内の局所的な2次元電流分布を定量的に評価する手法として確立した。本手法により、上述した局所電界のみならず、超伝導試料内の局所電流密度の評価が可能となった。本年度は、超伝導線材の電磁現象の観測手法に大きな進展が得られた。また、実用上重要となる金属基板上に堆積した希土類系高温超伝導線材(RE123)における結晶粒、局所結晶欠陥と損失発生の影響を、作製プロセスとの相関の点からも明らかとし、今後の特性向上のための重要な知見を得た。平成21年度の主要な成果は以下の通りである。1)磁気顕微法による電磁現象可視化法の確立:微小ホール素子をセンサとした磁気顕微法により、希土類系高温超伝導線材の電磁現象の可視化技術を確立した。本手法により、線材内の粒界および局所欠陥が電流分布と誘導電界の空間分布に及ぼす影響を定量的に評価可能であることを実証した。すなわち、交流電流の印加に伴う損失発生の時間発展をμmスケールの空間分解能を有する2次元像として取得可能であり、損失発生因子の観測手法としての有用性を示した。2)基板平坦化プロセスの影響の定量的評価:レーザの局所照射に伴う、熱電電圧の観測によって試料の面内配向性と粒界構造の評価を行い、基板の平坦化処理による局所配向性ならびに空間均一性の向上を明らかにすると共に、磁束フロー損失低減の明瞭な効果を捉え、平坦化プロセスと結晶組織および臨界電流との相関を明らかとした。3)各種成膜法によるRE123線材の評価:上述した観測手法を用い、各種プロセスの組み合わせによる線材の特性評価を実施した。すなわち、配向中間層上および配向金属基材上の線材における結晶粒構造の可視化、さらに、超伝導層の成膜にパルスレーザ蒸着法、塗布熱分解法MOCVD法を用いた場合のそれぞれの線材について、結晶粒構造と磁束フロー損失の空間分布の観点から特性の差異を明らかとした。平成22年度は、平成21年度までに得られた、バイクリスタル基板上の単一結晶粒界における知見を基に、実用上重要となる配向金属基材上に成膜したRE123コート線材の特性評価へと展開し、実際のコート線材中における、より複雑な結晶粒の集合体の特性を調査した。これまでの研究で確立できている観測手法を複合的に用いることにより、結晶粒界と局所的電磁特性との関係を調べ、RE123コート線材の臨界電流制限因子を明らかとした。平成22年度の主要な成果は以下の通りである。1)RE123高温超伝導層結晶粒の可視化:レーザ誘起ゼーベック電圧イメージング法を用い、超伝導層の結晶粒とその配向の様子を可視化し、粒界位置の特定とその傾角の評価、さらに基材の圧延工程により線材長手方向に延びた面内で異方的な粒構造を有することを明らかとした。

2)局所的磁束フロー損失の可視化:低温レーザ顕微法を用い、印加電流の増大に伴って生ずる磁束フロー損失は粒界位置に沿って発生することを明らかにすると共に、電流を完全にブロックする粒界の存在を示し、臨界電流低下の主因となっていることを解明した。以上の特性を超伝導層を系統的に変化させた試料を用いて調べ、それらの振舞いがほぼ同様であることから、配向基材最表面の結晶粒構造に起因することを明らかとした。また、この粒界の改善により、約20%の臨界電流値の増大が見込めることを示した。3)局所電流分布ならびに量子化磁束ダイナミクスの評価:磁気顕微法により粒界部位における電流分布と磁束挙動を調べ、実用線材における結晶粒界と損失発生、電流透過性との相関を明らかとした。