hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
コネクティビティ解析による自覚的認知機能障害患者の記憶障害の神経基盤の解明

この陽性率には有意差がなく、かつ2群間で全脳のアミロイド沈着の程度にも差がなかったため、本研究のSCI患者の物忘れの自覚に対するにアミロイド沈着の関与は少ないと考えられた。老年精神医学本研究においてこれまでに合計74例のMRIデータを収集した。昨年度は拡散テンソル画像(DTI)データを解析し器質的な線維連絡障害の容態を評価した。今年度は、当初の研究計画の通り、機能的な線維連絡の障害を反映する安静時機能的MRI(rs-fMRI)のデータ解析を行った。また初年度に健常者データは予定よりも多く収集できたため、今年度はSCI患者のデータ収集を重視した。SCI患者は健常者と軽度認知障害の中間の状態であるため、元々症例が少ない。また病院にかかる機会も少ないため、参加者の確保、データ収集について、若干、難渋している。今年度はSCI患者は15例から24例と9例の症例追加にとどまった。この点は今後引き続き、大阪大学病院神経科精神科内、および関連病院に本研究活動をより広く広報し、データ集積につとめる予定である。SCI患者の髄液アミロイドベータ、タウ蛋白測定については、30例分の髄液検体が収集できた時点でまとめて測定するため、今年度の結果報告では解析は行わなかった。髄液検体は、引き続き収集する予定であるが、検査に対して同意を得られないSCI患者も存在するため、今年度からはアミロイドPET検査で代用もはじめている。大阪大学病院神経心理外来通院中の患者の中から本研究に参加していただく被験者をリクルートし、DTIとrs-fMRI検査を行っている。これまでに検査を施行できた症例数の総数は79例で、H24年度目標症例数50例を大幅に上回っている。検査できた症例の内訳は、健常者が41例で、初年度の目標症例数10例を大幅に上回っている。またH24年度にSMI疑い者は、28例登録された。このうち、SMIの選択基準を満たす症例は15例で初年度の目標症例20例を若干、下回った。Mild Cognitive Impairment (MCI)患者は10例で目標症例数10例を達成。アルツハイマー病(AD)例は目標10例であったが2例であった。検査できた症例の内訳が、予定とやや異なったのは、SMIが疑われても後の臨床評価や検査で健常者、MCI、ADと診断されることもありやむを得ない。神経心理検査、臨床評価、DTI、rs-FMRI検査の施行は順調であると考える。髄液アミロイドベータ、タウ蛋白測定についても一部に拒否する患者が存在するが、80%の症例で髄液収集ができており、この点も順調である。ただし、髄液中のアミロイドベータ、タウ蛋白測定自体は、2030例分の髄液検体が収集できた時点でまとめて測定するため、今年度の結果報告では、いまだ十分な数のデータが収集できていなかったため、解析は行わなかった。引き続き、大阪大学病院神経科精神科神経心理外来通院中の患者を中心に、SCIの診断基準を満たしうる被験者をリクルートし、神経心理検査、臨床評価を行う。またこれらの患者に対して引き続きDTIとrs-fMRI検査を行う。さらに髄液採取を行いアミロイドベータ、タウ蛋白測定を行う。そして症例数を増やして、SCI患者のDTIデータ、rs-fMRIデータを健常者と比較し、かつ同一群内で、DTIデータとrs-fMRIデータ間の比較も行う。
内燃機関における自着火の促進と抑制

予混合圧縮自着火過程の最終段階で発生する熱炎はその直前で発生する「青炎」での前炎反応の状況に大きく支配されている.青炎のまえに発生する「冷炎」はホルムアルデヒドの脱活に伴う化学発光で同定する.冷炎でのホルムアルデヒドに注目して,縮退する時期にホルムアルデヒドを加えることで,次段の青炎を抑え,ひいては最終的な熱炎着火の発生をくいとめるという手法を考えて,実証実験を進めた.着火抑制機構はガス分析によって検討し,抑制効果の物理・化学的な特性を明確にし,ホルムアルデヒドをどのようにして添加すれば着火まえ反応を制御できるのかを演繹的に定め,添加する物質の性質との関連から着火抑制効果の意味を明確にした.ホルムアルデヒドの添加は燃料の分解過程への介入であり,アルキル鉛は酸化剤への抑制である.実際の往復式内燃機関への適用可能なものにするために,着火の抑制効果や促進効果がより明確に発揮される手法の開発へとつなげている.ホルムアルデヒドの有効性はメタンを主成分とする天然ガスには極めて顕著な添加剤として着火促進効果を発揮する.この温度域は「青炎支配域」と呼ばれており,ラジカル反応が主たる反応となる.ホルムアルデヒドは高温域では直ちにホルミルHCO以降に変化する.この過程でOHなどの酸化剤の再生成を引き起こす.自着火まえ過程で冷炎を発生させる一般の炭化水素燃料に対しては,その添加時の挙動は顕著な抑制効果であり,燃料の着火特性が変化しても,自動的に促進,抑制効果を与え,着火時期の制御と安定化が併せて図れることがわかった.予混合圧縮自着火機関の運転状況は筒内温度に大きく依存している.このことに注目して冷間始動方式としてグロープラグ利用を試行して,その効果を確認した.予混合圧縮自着火過程の最終段階で発生する熱炎はその直前で発生する「青炎」での前炎反応の状況に大きく支配されている.青炎のまえに発生する「冷炎」はホルムアルデヒドの脱活に伴う化学発光で同定する.冷炎でのホルムアルデヒドに注目して,縮退する時期にホルムアルデヒドを加えることで,次段の青炎を抑え,ひいては最終的な熱炎着火の発生をくいとめるという手法を考えて,実証実験を進めた.着火抑制機構はガス分析によって検討し,抑制効果の物理・化学的な特性を明確にし,ホルムアルデヒドをどのようにして添加すれば着火まえ反応を制御できるのかを演繹的に定め,添加する物質の性質との関連から着火抑制効果の意味を明確にした.ホルムアルデヒドの添加は燃料の分解過程への介入であり,アルキル鉛は酸化剤への抑制である.実際の往復式内燃機関への適用可能なものにするために,着火の抑制効果や促進効果がより明確に発揮される手法の開発へとつなげている.ホルムアルデヒドの有効性はメタンを主成分とする天然ガスには極めて顕著な添加剤として着火促進効果を発揮する.この温度域は「青炎支配域」と呼ばれており,ラジカル反応が主たる反応となる.ホルムアルデヒドは高温域では直ちにホルミルHCO以降に変化する.この過程でOHなどの酸化剤の再生成を引き起こす.自着火まえ過程で冷炎を発生させる一般の炭化水素燃料に対しては,その添加時の挙動は顕著な抑制効果であり,燃料の着火特性が変化しても,自動的に促進,抑制効果を与え,着火時期の制御と安定化が併せて図れることがわかった.予混合圧縮自着火機関の運転状況は筒内温度に大きく依存している.このことに注目して冷間始動方式としてグロープラグ利用を試行して,その効果を確認した.予混合気の圧縮自着火炎については,最終的な熱炎着火の前反応第二段階である「青炎」の生成如何が極めて深く関係しており,前反応の第一段階が縮退する時期のホルムアルデヒドに注目して,縮退する時期に加えたり,自ずと新たに生じる仕組みを与えることで,青炎の発生を抑え,ひいては最終的な熱炎着火の発生をくいとめるという手法を考え,その実証実験を進めた.着火抑制機構をガス分析により検討し,抑制効果の物理・化学的な特性を明確にし,ホルムアルデヒドをどのようにして添加すれば着火まえ反応を制御できるのかを演繹的に定め,添加する物質の性質との関連から着火抑制効果の意味を明確にした.ホルムアルデヒドの添加は燃料の分解過程への介入であり,アルキル鉛は酸化剤への抑制である.実際の往復式内燃機関へ適用可能なものにするため,着火の抑制効果や促進効果がより明確に発揮される手法の開発へとつなげている.このホルムアルデヒドの有効性はメタンを主成分とする天然ガスには極めて顕著な添加剤として着火促進の効き目を現わす.自着火まえ過程で冷炎を生じる一般の炭化水素に対しては,その効果は顕著な抑制効果であり,燃料の着火特性が変化しても,自動的に促進,抑制効果を与え,着火時期の制御と安定化が併せて図れることがわかった.

その機構についてはさらに調べて学問へと高める必要がある.着火の温度域に対する影響を調べて,促進,抑制がどのような閾値によって左右に分かれるのかという点についての普遍的な法則を見いだそうとした.先に提案した「冷炎支配域」,「負の温度係数域」,「青炎支配域」という低温度自着火の分類法がその閾値となっていることを確かめた.予混合気が自着火するかどうかについては,熱炎着火の前反応第二段階である「青炎」の生成が深く関係しており,前反応の第一段階,冷炎,が縮退する時期のホルムアルデヒドに注目し,縮退する時期に,外部から加えたり,自ら新たに生じる仕組みを与えることで,青炎の発生を抑え,ひいては最終的な熱炎着火の発生をくいとめるという手法を考え,その実証実験を進めた.着火抑制機構をガス分析により検討し,抑制効果の物理・化学的な特性を明確にし,ホルムアルデヒドをどのようにして添加すれば着火まえ反応を制御できるのかを演繹的に定め,添加する物質の性質との関連から着火抑制効果の意味を明確にした.ホルムアルデヒドの添加は燃料の分解過程への介入であり,アルキル鉛は酸化剤への抑制である.実際の往復式内燃機関へ適用可能なものにするため,着火の抑制効果や促進効果がより明確に発揮される手法の開発へとつなげている.このホルムアルデヒドの有効性はメタンを主成分とする天然ガスには極めて顕著な添加剤として着火促進の効き目を現わす.自着火まえ過程で冷炎を生じる一般の炭化水素に対しては,その効果は顕著な抑制効果であり,燃料の着火特性が変化しても,自動的に促進,抑制効果を与え,着火時期の制御と安定化が併せて図れることがわかった.着火の促進,抑制がどのような閾値によって左右に分かれるのかという点についての普遍的な法則として,先に提案した「冷炎支配域」,「負の温度係数域」,「青炎支配域」という低温度自着火の分類法がその閾値となっていることを確かめた.また,含酸素燃料ながら,ジエチルエーテルを燃料とし,それにホルムアルデヒドをDopeするバーナ低温度炎バーナ手法を提案し,低オクタン価燃料の代表としてのn-ヘプタンへと拡張した.
第3世代超伝導線材実現のための基盤研究

第3世代超伝導線材の実現に向けて,鉄系超伝導体薄膜の臨界電流特性を向上させる取り組みを行った。具体的には,[001]方向が[100]方向に数度傾斜したオフ基板の上に薄膜を成膜した。透過型電子顕微鏡(TEM)による組織観察の結果,薄膜内部には,多くの積層欠陥が観測された。この薄膜の臨界電流特性は,通常の基板の上に成膜された薄膜に比べて大幅に上昇した。本手法は,簡便に超伝導薄膜内に欠陥を導入することができることから,様々な超伝導薄膜の臨界電流特性向上に応用できる。また,オフ基板上に成膜された薄膜の傾斜方向と,それと垂直な方向の抵抗率を測定することで,c軸方向とab面内方向の抵抗率を求めることができる。これを利用して,大きな単結晶成長が困難なNdFeAs(O,F)のc軸方向とab面内方向の抵抗率を求めることに成功した。c軸方向とab面内方向の抵抗率の比から常伝導状態の異方性を求めたところ,組成により異方性の温度依存性が異なることが分かった。超伝導転移温度Tcが最も高い試料の異方性は,温度の低下と共に増加し,Tc直上で約250となった。一方,超伝導状態の電子の有効質量の異方性は抵抗率の磁場・角度依存性を測定し,異方的ギンズブルグ-ランダウ理論の式を用いて解析することにより求められる。その結果,Tc近傍で有効質量の異方性が23程度となった。抵抗率の異方性は,電子の散乱時間などを一定と仮定すると,有効質量の異方性の2乗に相当するが,常伝導状態の異方性は有効質量の異方性よりもかなり大きいことが分かる。鉄系超伝導体は鉄の3d軌道に由来する5つのバンドがフェルミ面を横切るマルチバンド超伝導体であることが報告されている。このことから,常伝導状態と超伝導状態における異方性の差は,伝導に寄与するバンドがそれぞれの状態で異なっているためであることが考えられる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。NdFeAs(O,F)薄膜を[001]-tilt MgO(100)バイクリスタル基板上へ成膜し,粒界特性を調べた。その結果,臨界電流の面内配向度依存性は,銅酸化物高温超伝導体YBa2Cu3O7のそれと類似した傾向が得られた。従って,NdFeAs(O,F)の臨界電流特性を劣化させないためには,銅酸化物高温超伝導体と同様に,結晶を2軸配向させ,かつ結晶モザイシティを3°以下に制御する必要があると考えられる。しかし,薄膜の構成元素であるフッ素が粒界を腐食している可能性もあり,NdFeAs(O,F)固有の粒界特性を調べられていないことも懸念された。そこで次年度は,Fが含まれていない系,具体的にはFeサイトをCoで部分置換したNd(Fe1-xCox)AsOを研究対象物質とし,その粒界特性を調べることを計画している。次に,金属基板上へ成膜したPドープBaFe2As2 (コーテッドコンダクター)の強磁場下での詳細な輸送特性を調べた。その結果,粒界も磁束ピニングセンターとして働くことが分かった。また,PドープBaFe2As2コーテッドコンダクターは,4.2 K,15 Tの磁場を試料のc軸,ab面内に平行に印加しても臨界電流密度を0.1 MA/cm2以上保っており,MgB2やNbTiよりも優れた臨界電流特性を有していることが分かった。また20 Tの磁場を印加した時の臨界電流特性はNb3Snとほぼ同等であることを示した。また本研究対象物質ではないが,NiドープBaFe2As2の強磁場下での輸送特性を調べた結果,この系も超伝導線材のポテンシャルを有していることを明らかにした。特に,磁束液体領域がCoドープBaFe2As2に比べて非常に狭いことを明らかにした。NdFeAs(O,F)薄膜をバイクリスタル基板上へ成膜し,粒界特性を調べた。しかし,薄膜の構成元素であるフッ素が粒界を腐食している可能性があり,NdFeAs(O,F)固有の粒界特性を調べられていないことが懸念された。そこで次年度は,Fが含まれていない系,具体的にはFeサイトをCoで部分置換したNd(Fe1-xCox)AsOを研究対象物質とし,その粒界特性を調べる。MBE装置の不具合により,PドープBaFe2As2の粒界角度を変化させた粒界特性の研究を行えなかったが,最終目標である金属基板上へ成膜したPドープBaFe2As2を共同研究先から提供を受け,強磁場下での詳細な輸送特性を調べることができた。具体的には,粒界も磁束ピニングセンターとして働くことを示した。また,PドープBaFe2As2コーテッドコンダクターは,15 Tの磁場を試料のc軸,ab面内に平行に印加しても臨界電流密度が0.1 MA/cm2以上有しており,MgB2やNbTiよりも優れた臨界電流特性を有していることが分かった。

これら一連の成果は,Scientific Reportsにて報告した。また本研究対象物質ではないが,NiドープBaFe2As2の強磁場下での輸送特性を調べた結果,この系も超伝導線材のポテンシャルを有していることを明らかにした。特に,磁束液体領域がCoドープBaFe2As2に比べて非常に狭いことを明らかにした。これら一連の成果はApplied PhysicsLettersに報告した。NdFeAs(O,F)粒界接合の組織観察を透過型電子顕微鏡を用いて行なった。その結果,フッ素が粒界に優先的に拡散しNdFeAs(O,F)を破壊していることが分かった。従ってNdFeAs(O,F)本来の粒界特性を調べるためには,超伝導特性,結晶性を維持しつつ,フッ素による粒界へのダメージを軽減することが重要であると結論できた。次にフッ素拡散量の過剰な拡散を制御することを目的にNdOFオーバーレイヤーの成長温度を変化させ,超伝導転移温度(Tc)とc軸長の変化を調べた。その結果,c軸長,Tc共にNdOFの成長温度により系統的に変化することが分かった。すなわちフッ素拡散量はNdOFの成長温度で制御できると結論できた。またTc40 Kが得られるNdOFの最低成長温度は700°Cであった。この結果から,NdFeAsOの成長温度を800°Cのまま,NdOFの成長温度を700°Cに設定しNdFeAs(O,F)粒界接合を作製した。その結果,粒界特性は向上し,臨界角度(Jcが指数関数的に減少を始める角度)は約8.5°と見積もられた。この値は他の鉄系超伝導体で報告されている値とほぼ同じであった。次にNdFeAs(O,F)臨界電流特性の向上を目的に,プロトン照射実験,ミスカット基板上への成膜,臨界電流密度JcのNdFeAs(O,F)膜厚依存性を調べた。プロトン照射した結果,Tcの低下(約3 K)は単結晶に比べて小さいことが分かった。Jcは,H||cでは僅かに向上したが,H||abでは低下した。ミスカット基板上に成膜したNdFeAs(O,F)の臨界電流特性は,僅かに低下した。膜厚依存性の実験では,NdFeAs(O,F)の膜厚が21 nmの試料で自己磁場中のJcは4.2 Kで8.6 MA/cm^2を記録した。またピン力密度Fpの磁場依存性からFpは1 TN/m^3を超える値が得られた。概要に記した通り,フッ素の拡散料をNdOFオーバーレイヤーの成長温度で制御できることを見出した。この成果から,粒界へのダメージを軽減しつつ結晶性,Tcを維持したNdFeAs(O,F)薄膜をバイクリスタル基板上に成長させることに成功した。その結果,NdFeAs(O,F)固有の粒界特性を調べることができ,Jcが指数関数的に減少を始める角度は約8.5°と見積もられた。これら一連の成果は国内外の学会で発表し,プロシーディングスとして報告した。またNdFeAs(O,F)臨界電流特性の向上を目的に3つ検討を行い,世界最高特性の薄膜の作製に成功した。プロトン照射の実験に関して,Superconductor Science Technology誌に発表,ミスカット基板上にNdFeAs(O,F)薄膜を成長させた結果は,応用物理学会,物理学会,International Symposium on Superconductivityにて発表した。膜厚依存性の実験から得られた世界最高のピン力密度Fpに関する成果はInternational Symposium on Superconductivityにて発表した。現在,論文を執筆中である。第3世代超伝導線材の実現に向けて,鉄系超伝導体薄膜の臨界電流特性を向上させる取り組みを行った。
歯牙硬組織とポリマーのハイブリッド化およびハイブリッド体の機能評価

P位を種々の官能基で置換した芳香族置換リン酸基を有する新規なメタクリラートを合成した.これらのモノマーを用いてボンディング剤を作成し,片歯に対する接着特性を検討した.官能基としてメトキシ基を有するモノマーでは従来の接着様式とは異なり,エッチング剤で処理することにより象牙質に対する高い接着強さが得られた.このことは,エッチング剤による処理で起こる象牙質コラーゲンの高次構造変化と接着強さとの間には関係がないことを示唆する新しい知見である.象牙質に強く接着した試料について,走査型電子顕微鏡により接着界面の観察を行うと,モノマーが象牙質中に含浸し硬化したハイブリッド体(樹脂含浸層)の形成が確認された.この樹脂含浸層の形成構造としては,脱灰された象牙質表層へ,モノマーがポリマーに成長する前に拡散,浸透し,そこで重合するものと考えられる.疎水性基と親水性基を同一分子内に有するメタクリラートは,生体組織との親和性が良いためモノマーの象牙質への拡散を促進する.また脱灰した象牙質のモノマー透過性を向上させることも,安定した樹脂含浸層を形成する上で重要であることが明らかになった.象牙質に生成した樹脂含浸層の耐酸性は,樹脂含浸層の組成,すなわちポリマー含量やその性質に左右される.事実,官能基としてメトシキ基を有するモノマーを添加した場合の方が,従来より用いられている4-メタクリロシキエチルトリメリット酸無水物を含む場合よりも優れた耐酸性を示した.以上のように本研究では,象牙質にポリマーを強く接着する方法,特に従来より用いられている不安定な重合開始剤を必要としない系や耐酸性のない象牙質表面に優れた耐酸性を付与する方法が見い出された.P位を種々の官能基で置換した芳香族置換リン酸基を有する新規なメタクリラートを合成した.これらのモノマーを用いてボンディング剤を作成し,片歯に対する接着特性を検討した.官能基としてメトキシ基を有するモノマーでは従来の接着様式とは異なり,エッチング剤で処理することにより象牙質に対する高い接着強さが得られた.このことは,エッチング剤による処理で起こる象牙質コラーゲンの高次構造変化と接着強さとの間には関係がないことを示唆する新しい知見である.象牙質に強く接着した試料について,走査型電子顕微鏡により接着界面の観察を行うと,モノマーが象牙質中に含浸し硬化したハイブリッド体(樹脂含浸層)の形成が確認された.この樹脂含浸層の形成構造としては,脱灰された象牙質表層へ,モノマーがポリマーに成長する前に拡散,浸透し,そこで重合するものと考えられる.疎水性基と親水性基を同一分子内に有するメタクリラートは,生体組織との親和性が良いためモノマーの象牙質への拡散を促進する.また脱灰した象牙質のモノマー透過性を向上させることも,安定した樹脂含浸層を形成する上で重要であることが明らかになった.象牙質に生成した樹脂含浸層の耐酸性は,樹脂含浸層の組成,すなわちポリマー含量やその性質に左右される.事実,官能基としてメトシキ基を有するモノマーを添加した場合の方が,従来より用いられている4-メタクリロシキエチルトリメリット酸無水物を含む場合よりも優れた耐酸性を示した.以上のように本研究では,象牙質にポリマーを強く接着する方法,特に従来より用いられている不安定な重合開始剤を必要としない系や耐酸性のない象牙質表面に優れた耐酸性を付与する方法が見い出された.
ポルフィリン錯体を反応場とする配位子の光反応の研究

クロロクロム(III)テトラフェニルポルフィリン(ClCr^<III>TPP)は水分子あるいはピリジン(Py)が軸配位することにより、ClCr^<III>TPP(H_2O)およびClCr^<III>TPP(Py)を形成する。これらの物質をトルエン中でレーザー光照射すると水分子やピリジンを光解離する。その収率は極めて高く、前者で0.9、後者で0.6であった。このような光による軸配位子の解離は各種の金属ポルフィリン錯体で観測されるが、その解離収率は周囲の環場場により大きく異なる。その一例はヘモグロビン酸素錯体である。この錯体は光照射により軸配位子である酸素を解離するが、数十ピコ秒後には再結合してしまい、見掛上酸素の光解離は観測されない。これはヘムを囲む蛋白が、解離した酸素を捕捉してしまうからである。我々はClCr^<III>TPP(Py)やClCr^<III>TPP(H_2O)をポリスチレン膜に溶解し、軸配位子であるPyや水の光解離について研究した。その結果、(1)ClCr^<III>TPP(H_2O)は膜中でも水分子を解離するが、ClCr^<III>TPP(Py)はPyを光解離しない。(2)いづれの錯体でもトルエン中では観測できなかった4T_1,6T_2の励起状態が観測できる,(3)両励起状態は熱平衡にある,等が明らかになった。
極性を有するポリシランの合成と新機能の研究

ソルバトクロミズム挙動とサーモクロミズム挙動を示す興味深い物質である,側鎖にオリゴエチレンオキシドを導入したポリシラン[{R-Si-(CH2)m-(OCH2CH2)n-OCH3}x,R=Me,Et,Bu,n=0,1,2,3],について,他のエネルギー環境の変化に対応する挙動研究の一例として,強磁場中での溶液挙動をUV吸収スペクトルにより調べた.上記極性ポリシランの吸収極大の位置は,磁界の変化(最高5テスラ)に応じた変化は示さないが,吸収強度は磁場変化に応じて増減した.その吸収強度の変化は遅く,磁場の変化に応じて直ちに追随せず時間的遅れを示した.代表的なポリシランであるポリメチルフェニルシランも同様な磁場変化を示すが,より強磁場(最高12テスラ)中でなけれその変化は明らかではなく,極性ポリシランのより鋭敏な磁場応答性はその長い側鎖部分の寄与があることを示した.SQUIDによる磁化率の測定により反磁性を示すことが明らかになり,上記極性ポリシランは磁界に対して主鎖が垂直に並ぶように振る舞うことを示唆する.この現象を適用したポリシランの機能向上を試み,強磁場中でポリメチルフェニルシラン膜を作成した.作成した膜のキャリアー移動度をTOF法で測定し,BosenbergerのDisorderモデルにより解析した結果,磁場中で作成したポリシラン膜は,エネルギー的(σ)及び位置的(Σ)な乱れが少ないことが明らかになった.膜面に平行に磁界をかけることが出来れば,基板に対して主鎖が垂直に配向したポリシランが作成できることになり,種々のポリシランデバイスへの利用が期待できる.ソルバトクロミズム挙動とサーモクロミズム挙動を示す興味深い物質である,側鎖にオリゴエチレンオキシドを導入したポリシラン[{R-Si-(CH2)m-(OCH2CH2)n-OCH3}x,R=Me,Et,Bu,n=0,1,2,3],について,他のエネルギー環境の変化に対応する挙動研究の一例として,強磁場中での溶液挙動をUV吸収スペクトルにより調べた.上記極性ポリシランの吸収極大の位置は,磁界の変化(最高5テスラ)に応じた変化は示さないが,吸収強度は磁場変化に応じて増減した.その吸収強度の変化は遅く,磁場の変化に応じて直ちに追随せず時間的遅れを示した.代表的なポリシランであるポリメチルフェニルシランも同様な磁場変化を示すが,より強磁場(最高12テスラ)中でなけれその変化は明らかではなく,極性ポリシランのより鋭敏な磁場応答性はその長い側鎖部分の寄与があることを示した.SQUIDによる磁化率の測定により反磁性を示すことが明らかになり,上記極性ポリシランは磁界に対して主鎖が垂直に並ぶように振る舞うことを示唆する.この現象を適用したポリシランの機能向上を試み,強磁場中でポリメチルフェニルシラン膜を作成した.作成した膜のキャリアー移動度をTOF法で測定し,BosenbergerのDisorderモデルにより解析した結果,磁場中で作成したポリシラン膜は,エネルギー的(σ)及び位置的(Σ)な乱れが少ないことが明らかになった.膜面に平行に磁界をかけることが出来れば,基板に対して主鎖が垂直に配向したポリシランが作成できることになり,種々のポリシランデバイスへの利用が期待できる.
マイクロ加速度センサーを用いた咬合力３次元可視化への挑戦ー外科矯正の観点からー

経験則で築いた咬合状態を、客観的に測定するためMicro Electro Mechanical Systems (MEMS)技術により超小型化され3軸マイクロ加速度センサーを歯面頬側に装着し、咬合時に歯にかかる力の方向を3次元的にリアルタイムに評価するシステムを試作した。結果、タッピング時には、臼歯部より前歯部のほうが強い力がかかり、咀嚼時にかかる力の大きさとは異なることが判明した。また、臼歯部は歯軸にほぼ垂直に力がかかるが、前歯部にはflare outさせる力がかかり、犬歯には複雑な方向にかかることが判明した。咬合の実態を測定するには活気的な手法であるが、改善も必要であることが判明した。口腔内の環境に適する超小型の3軸加速度センサを選定した。数ある中から、センサの大きさ、感度、出力法、設置法、そして増幅法、解析法までも検討し、大きさが3mmX3mmX1mmのピエゾ抵抗型3軸加速度センサ(HAAB-346A、北陸電気工業、富山)を選定した。歯の表面の限られたスペースに設置し、しかも咀嚼運動を障害しないような体裁にしなくてはならず試行錯誤を重ねた。結果、フレキシブル基盤にセンサを搭載して、各歯面の頬側にスーパーボンドで接着し、そこからケーブル伸ばし口角の部分に出す形状とした。口角の部分にはフレキシブル基板ーケーブル変換基板を設置して、メモリハイロガー(LR8431、日置電機株式会社)を接続し、記録することとした。この配線構造を実現するため随処に創意工夫が必要であった。まず、口腔内は湿潤環境であるため適切なシーリングが必要であり、また、体内への設置となるため体に影響を及ぼす可能性のある材料の使用は控えた。即ち、鉛を含まない接合剤や死腔を埋めるための充填剤の工夫を行った。結果、充填剤はシリコーン樹脂(Sylgard 184 Silicone Elastomer、DOW CORNING社)を選定した。ただ、センサは対放射線設計はされていないため、薬液消毒を行って使用することとなった。また、メモリーロガーとの接続法を検討し、感度良く記録できる条件を設定した。このように、測定センサの設計、環境設定、条件設定を行った後、当院の高度先進医療支援センター自主臨床研究事務局に実験計画書を提出し審査を仰いだ。結果、生体内に設置するためには、さらにクリアーしなければならない問題点をいくつか指摘され、現在その検討を行っている。測定システムの大きな構図はできあがっているため、今後は指摘された項目をクリアーしながら、生体内に設置して臨床応用を図る予定である。当院の高度先進医療支援センター自主臨床研究事務局に実験計画書を提出し、実際の患者での試行のため審査を仰いだ。しかし、生体内に設置するためには、さらにクリアーしなければならない問題点をいくつか指摘され、そのクリアーのため日々、創意工夫を行っている。一方で、実験データの解析のため、センサーを模型に装着して、咬合器上で測定手技を検討した。測定が可能であることは判明し、条件を変えると条件にそった結果は得られるが、現時点はスカラーの値だけであり、2次元のベクトル表示は作図によって求めている状況である。3次元でかつリアルタイム表示に向けて、現在検討中である。また、一個体、一時点での測定は上記の如く可能であるが、その再現性や異なる個体での測定の統一性に関しては難点が残り、その改善の検討も同時に行っている。今後は、3次元表示に加え時間軸を加えた4次元での表示方法も念頭に入れている。歯科模型にセンサーを装着して、予備実験を引き続きおこなった。センサー配線の強度の問題も起こり、その工夫も必要であった。センサーの破損もおきた。安定したデータが得られる条件を設定後、さまざまな条件でおこなった。模型での結果、1,センサーは上顎につけその上顎を動かした開閉口させるため、実際の開口運動の下顎を動かす様式とは異なり、上顎の様々な動きを拾ってしまった。2,センサー配線の緊張も加速度に影響を及ぼした。3,接触時にかかる加速度は臼歯部が強いと考えていたが実際は前歯部の方が強かった。これは、顎関節から回転半径が大きいためと考えられた。咬合時咀嚼時の加速度と接触時の加速度は異なることが判明した。4,また、接触時の加速度は、前歯部は上下と前後方向、臼歯部は上下方向、犬歯部はあらゆる方向に複雑に加速度がかかっていた。5,前歯部は歯軸方向には加速度はかからず、Flare outする方向に、また、臼歯部は比較的歯軸方向にかかり、安定を増強する様式と考えられた。引き続き、大学の倫理委員会の承認を得た後、実際に口腔内に加速度センサーの装着を試みた。センサーの良好な設置法、センサーからの配線の処理、変換基板の設置は、予測より困難を極めた。当初模型に装着して、実験を行い、その手技はマスターしたが、口腔内の唾液、頬粘膜の干渉に悩まされた。

上顎へのセンサーの設置で被蓋は関係無いかと思われたが、困難であった。また、金属冠装着の状態ではセンサーの設置は更に困難であった。当初の思惑通りに行かず、困難なスタートであった。しかし、上顎を動かす模型とは異なり、動かない剛体にセンサーを装着したため、動いた剛体が接触した際の加速度を純粋に測定できた。実際に接触している歯牙であれば測定できるものの、接触していない歯牙では測定できなかった。また、汎用的に測定するための煩雑さも浮き彫りとなった。経験則で築いた咬合状態を、客観的に測定するためMicro Electro Mechanical Systems (MEMS)技術により超小型化され3軸マイクロ加速度センサーを歯面頬側に装着し、咬合時に歯にかかる力の方向を3次元的にリアルタイムに評価するシステムを試作した。結果、タッピング時には、臼歯部より前歯部のほうが強い力がかかり、咀嚼時にかかる力の大きさとは異なることが判明した。また、臼歯部は歯軸にほぼ垂直に力がかかるが、前歯部にはflare outさせる力がかかり、犬歯には複雑な方向にかかることが判明した。咬合の実態を測定するには活気的な手法であるが、改善も必要であることが判明した。新規の発想であり、測定そのものも心配であったが、実際に測定できることは判明した。しかし、実際の生体への装着には、材料学的、生物学的に難点を残し、改善が望まれる。よって、現在、下記の2本柱で研究を行っているため、やや遅れている。1,口腔内への設置の方法、検討測定装置そのもの材料の改善、設置方法、測定器械との接続法2,測定結果の解釈、解析、そして応用歯列模型に測定装置を装着し、咬合器を用いて実際の咀嚼運動の再現。しかし、手動での咀嚼のためそのタイミング、かかる力の均一性には乏しい状態である。よって、測定ができることは確認したため、その信憑性があがる実験系の確立を行っている。口腔外科生体への直接の応用は、改善箇所が多く時間がかかることが予測され、現時点は実験系、解析方法の早期確立に主眼を置いている。また、顎顔面領域の形態的解析は各種行われているが、機能を数字で表す研究は頻繁には行われていないため、今回は咬合に題材にはしているが、従来の古典的な評価に寄らない、顎顔面領域での複雑な運動機能の評価に応用したい。即ち、この分野の発展を見据え、礎となる結果を出す予定である。測定システムは完成したが、生体への装着には材料学的な問題、滅菌消毒の問題、誤嚥時の問題などいくつかクリアーしなければならない点がある。また、測定された波形の解析についても、その抽出条件の設定が必要である。模型等を用いてのシミュレーションも考えているが、実際の生体での環境を再現できる実験系が難しく、検討の最中である。今までは、咬合力の測定の実験を手動で行っていた。これは、測定が可能か否かのパイロット的な意味合いがあった。本来は、再現性があり均一の条件で実験行う必要があるが、その条件設定のための期間が長く、自動化が遅れていたため使用額に余剰がでた。生体への設置の観点、分析法の観点の2本柱で検討する。前者に関しては、材料学的に対放射線特性を有した構造の工夫、シーリングの方法も再検討する。また、後者の分析法の確立に関しては、客観性、再現性のあるジグの検討も行いたい。本年は自動化を行うので、費用はかかると考えている。
沖縄県の環境水および患者検体より検出されるAeromonas属の病原因子解析

【目的】Aeromonas属は、亜熱帯地域に位置する沖縄県に特有の感染症起因菌であり、肝硬変や糖尿病などの疾患をもつ患者の敗血症は極めて予後不良となる。本研究課題は、沖縄県在住の患者に由来する臨床検体と沖縄本島内で採集した環境水に由来するAeromonas属の病原因子を表現型と遺伝子型から解析することを目的とした。【材料と方法】沖縄本島内の河川、池、湧き水など、234箇所で環境水を採取し、そのNaCl濃度を測定すると同時に、遠心沈査を血液寒天培地に接種、培養してAeromonas属の分離を試みた。また、患者検体に由来する菌株、A.hydrophila 63株、A.sobria 4株を収集した。それぞれの菌株について、ガス産生能、Voges-Proskauer(VP)試験、リジン脱炭酸試験を行い、ヒト血液への溶血活性はプロス培養法で定量した。Aeromonasの保有する溶血毒素遺伝子(ahh 1、asA 1、aer A)を特異プライマーを用いてPCR法により確認した。【結果】234件の環境水よりA.hydrophila 93株、A.sobria 41株の計134株(分離率57%)を分離、同定した。Aeromonas属が分離された環境水のNaCl濃度は97%の分離株で0.9%以下であった。ガス産生能、VP試験およびリジン脱炭酸試験の陽性率には患者検体由来株と環境水由来株には有意差はなかったが、環境水由来の菌株の溶血活性は2峰性を示した。溶血毒素遺伝子は患者検体由来株の96%で確認されたが、環境水由来株では81%と、有意に低率であった。【考察】環境水中に広く分布する多様なAeromonas属の内、溶血毒素遺伝子あるいは表現型として強い溶血活性を示す菌株が重篤なヒト感染症を来すものと推測された。患者由来菌株と相同性をもつ菌株を環境由来菌株群のなかに探索することでその解明が可能になると考えた。
社会経済データベースのための探索的情報モデル構築システムの研究

コンピュータの発達と連係して、社会経済データベースの構築と利用が一般化しているなかで、データベース中に蓄積されている数値情報の効率的な処理システムの研究は、社会的要請を担う重要な課題である。本課題研究で、不確実な初期モデル設定から逐次的に完全数学モデルを構築するシステム、対像データに不完全性(欠測値、級併合、打ち切り、外れ値データなど)を許した下での有効数字モデルの構築システム、データに内在する潜在情報に関するモデル構築システムなど探索的な情報モデル構築システムの研究開発を行った。本システムは、現実的な社会経済データベースへの適用を最終目的とするため、とくに、今年度は具体的な経済データの諸特性を吟味し、そこでの数値モデルの構築システムの理論展開とそのソフトウェアシステムを設計・制作した。その後、そのシステムを使用したシミュレーション実験を行い、本モデルの妥当性と有用性を数値評価した。その成果は、第61回日本統計学会において、「Tobitモデルに対するロバスト分析」の演題で報告された。これは、経済学でよく知られた従来のTobitモデルを任意打ち切りデータ、切り捨てデータ、外れ値の混在したデータに適用できるように拡張したモデルの、新規提唱とアルゴリズムの開発、その数値評価を行ったもので、本モデルの実用化を促進する成果である。また、データの潜在構造モデルを探索する数学モデルとして、「局所独立の仮定を外した潜在クラス分析」を第61回日本統計学会で発表した。上記の研究の遂行は、コンピュータ援用の下に行われたため、その関連経費が消化された。
高効率アモルファス太陽電池のシンクロトロン放射光による劣化現象

本研究では,将来のアモルファスト太陽太池の宇宙空間等における利用を考えた場合に予想される,高エネルギーフォトン照射による劣化現象を調べ,その光劣化原因を究明すること,さらに劣化対策への指針を得ることを目的としている.先ず, GD(グロー放電分解)法により作製した水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)pin構造太陽電池を作製し,真空紫外光から軟X線の短波長光を多く含むシンクロトロン放射(SR)光の照射を行った.その結果,同程度のパワーの可視光照射の場合と比較して,極めて短時間に,光起電力特性や電流電圧特性に大きな劣化を生じることがわかった.また,これらの劣化は, 100°C程度の低温アニールにより,ほぼ回復した.次に, GDa-Si:H膜にSR光を照射し,その電気的・光学的特性の変化を調べた.この場合も,暗・光伝導やフォトルミネッセンス強度に急速な劣化を生じ,同程度のパワーの可視光照射時と比較して約千分の一の時間で同じ劣化を生じた.しかし,どちらの光によっても劣化の傾向やアニールによる回復特性はほぼ同じであり,劣化原因が,光誘起キャリアの再結合により生じる欠陥であるとしたモデルでこれらの傾向をほぼ説明できた.一方,ジシランガスを熱分解させることにより作製したa-Si:H膜はSR光,可視光どちらの照射に対してもほとんど劣化を生じなかった.そこで,熱分解法によりPin太陽電池を作製したところ,現状では成長条件が最適でないため効率は高くないが,少なくとも可視光照射に対して劣化が極めて小さく安定な素子が得られた.以上より, Gt)a-Si:H膜にSR光を照射することその特性に速い劣化を生じるが,劣化機構は可視光の場合と同様と推定された.劣化対策として,熱分解による膜作製が考えられた.本研究では,将来のアモルファスト太陽太池の宇宙空間等における利用を考えた場合に予想される,高エネルギーフォトン照射による劣化現象を調べ,その光劣化原因を究明すること,さらに劣化対策への指針を得ることを目的としている.先ず, GD(グロー放電分解)法により作製した水素化アモルファスシリコン(a-Si:H)pin構造太陽電池を作製し,真空紫外光から軟X線の短波長光を多く含むシンクロトロン放射(SR)光の照射を行った.その結果,同程度のパワーの可視光照射の場合と比較して,極めて短時間に,光起電力特性や電流電圧特性に大きな劣化を生じることがわかった.また,これらの劣化は, 100°C程度の低温アニールにより,ほぼ回復した.次に, GDa-Si:H膜にSR光を照射し,その電気的・光学的特性の変化を調べた.この場合も,暗・光伝導やフォトルミネッセンス強度に急速な劣化を生じ,同程度のパワーの可視光照射時と比較して約千分の一の時間で同じ劣化を生じた.しかし,どちらの光によっても劣化の傾向やアニールによる回復特性はほぼ同じであり,劣化原因が,光誘起キャリアの再結合により生じる欠陥であるとしたモデルでこれらの傾向をほぼ説明できた.一方,ジシランガスを熱分解させることにより作製したa-Si:H膜はSR光,可視光どちらの照射に対してもほとんど劣化を生じなかった.そこで,熱分解法によりPin太陽電池を作製したところ,現状では成長条件が最適でないため効率は高くないが,少なくとも可視光照射に対して劣化が極めて小さく安定な素子が得られた.以上より, Gt)a-Si:H膜にSR光を照射することその特性に速い劣化を生じるが,劣化機構は可視光の場合と同様と推定された.劣化対策として,熱分解による膜作製が考えられた.
大腸癌の悪性度評価における細胞形質発現と遺伝子異常の関連

これまでの研究で、胃型(human gastric mucin)、腸型(MUC2、CD10)のマーカーを用いた形質発現と大腸上皮性腫瘍の発育進展様式と悪性度および遺伝子異常の関連を解析し以下のことが判明し、これらの結果を基礎としてさらに解析を進めてきた。2)絨毛性腫瘍や粘液癌、炎症性腸疾患に合併した癌では胃腸混合型形質が多い。3)CD10の発現する癌では肝転移やリンパ節転移が高率であり、CD10発現は高悪性度の指標である。そして、胃腸混合型形質が高率にみられる絨毛性腫瘍や炎症性腸疾患に合併した癌において、マイクロサテライト不安定性(MSI)の解析をhMLH1やMSH2を用いた免疫染色やマイクロサテライトマーカーを用いたPCR法により、混合型形質とMSIの解析し混合型形質を示す大腸癌ではMSIの関与があることが示唆された。若年者大腸癌とMSIの関連がしばしば報告されているが、若年者大腸癌では混合型形質の癌を高率に認め、hMLH1の免疫染色により混合型形質発現とMSIの関連が示唆された。また、大腸癌の肝転移には既報告と同様にCD44v6、TGF-α、VEGF発現が関連があることが示されたが、CD10発現とはそれらの因子の関連は認められなかった。これまでの胃型(human gastric mucin)、腸型(MUC2,CD10)のマーカーを用いた形質発現研究で大腸癌の形質発現と悪性度の関連があることが示唆され、とくに小腸型(CD10発現)において静脈浸潤が高度であることが判明した。そして、肝転移を来した大腸癌においても小腸型(CD10発現)の頻度が高く(Pathology 2002)、肺転移を来した大腸癌でも小腸型(CD10発現)の頻度が高いことよりCD10発現が高悪性度の指標となることを報告した。さらにリンパ節転移を来した早期大腸癌においてもCD10発現の頻度が高いことより、早期大腸癌の悪性度評価の指標としてもCD10が有用であることが示された。また、これまでの解析に加え大腸のさまざな上皮性腫瘍の形質発現のさらなる解析により形質からみた腫瘍の発育進展様式が推測された。管状型腺腫はほとんどは大腸型形質であったがそれ由来の癌では小腸型への形質転換が約半数でみられたが、絨毛型腫瘍では腺腫も癌も混合型がほとんどであり、腺腫の組織型の違いで形質発現が異なることが示された(Histopathology投稿中)。一方、adenoma-carcinoma sequenceによる発癌経路に属する隆起型早期癌の形質は管状腺腫と類似していたが、de novo発癌に属すると推察される非隆起型早期癌と2cm以下の進行癌では分類不能の割合が多く、発癌経路により癌の形質発現が異なることが示唆された。形質発現と遺伝子異常の関連に関しては、マイクロサテライト不安定性(MSI)のマーカーであるMSH2やMLH1の免疫染色により絨毛性腫瘍などの混合型形質の腫瘍ではMSIの異常が示唆されたので、現在腫瘍のパラフィン標本からDNAを抽出しMSIの解析を進めている。これまでの研究で、胃型(human gastric mucin)、腸型(MUC2、CD10)のマーカー用いた形質発現と大腸上皮性腫瘍の発育進展様式と悪性度および遺伝子異常の関連を解析し以下のことが判明し、これらの結果を基礎としてさらに解析を進行中である。2)絨毛性腫瘍(Takata et al. Histopathol 2003)や粘液癌、炎症性腸疾患に合併した癌では胃腸混合型形質が多い。3)CD1Oの発現する癌では肝転移やリンパ節転移が高率であり、CD10発現は高悪性度の指標である。今年度は胃腸混合型形質が高率にみられる絨毛性腫瘍や炎症性腸疾患に合併した癌において、マイクロサテライト不安定性(MSI)の解析をhMLH1やMSH2を用いた免疫染色やマイクロサテライトマーカーを用いたPCR法により、混合型形質とMSIの解析を継続していおり混合型形質を示す大腸癌ではMSIの関与が高率であることが判明しつつある。

また、若年者大腸癌とMSIの関連がしばしば報告されているので若年者大腸癌における形質発現を調べたところ混合型形質を高率に認め、若年者大腸癌と形質発現とMSIの関連が示唆されたが現在データーが不十分であり、絨毛性腫瘍や炎症性腸疾患に合併した癌と併せて実験継続中である。これまでの研究で、胃型(human gastric mucin)、腸型(MUC2、CD10)のマーカーを用いた形質発現と大腸上皮性腫瘍の発育進展様式と悪性度および遺伝子異常の関連を解析し以下のことが判明し、これらの結果を基礎としてさらに解析を進行中である。胃腸混合型形質が高率にみられる絨毛性腫瘍や炎症性腸疾患に合併した癌において、マイクロサテライト不安定性(MSI)の解析をhMLH1やMSH2を用いた免疫染色やマイクロサテライトマーカーを用いたPCR法により、混合型形質とMSIの解析を継続しており混合型形質を示す大腸癌ではMSIの関与が高率であることが判明しつつある。また、若年者大腸癌とMSIの関連がしばしば報告されているので若年者大腸癌における形質発現を調べたところ混合型形質を高率に認め、若年者大腸癌と形質発現とMSIの関連が示唆されたが現在データーが不十分であり、絨毛性腫瘍や炎症性腸疾患に合併した癌と併せて実験を行った。また、CD10の発現する癌では肝転移やリンパ節転移が高率であり、CD10発現は高悪性度の指標であることが判明していたがその機序が解明されていない。肝転移の危険因子であるTGF-α、VEGF、CD44などとの相関を調べたが、今のところCD10と相関のある因子は見つからず、継続してCD10の機能を解析した。
レーザ応用瞬時画像計測による拡散火炎と渦の干渉に関する研究

乱流燃焼場では流速やスカラー量(温度、化学種濃度)が空間的に不均一かつ時間的に変動し、これらの特性が火炎構造を支配する。このため、その乱流火炎の構造を基礎的に解明し、合理的な乱流火炎モデルを構築するためには、渦の挙動と火炎の相互干渉を実験的かつ解析的に分析することが求められる。このため、燃料流を音響励起させることにより,制御可能な大規模渦を伴う噴流拡散火炎を対象にレーリ散乱法とレーザ誘起蛍光法を組み合わせ瞬時2次元温度・OH濃度分布同時測定とPIV法による流速測定を行い、火炎内における大規模渦と火炎との干渉挙動を観測することを可能とし、以下の結果を得た。(1)燃料流に大きな速度変動(振幅)を与えた場合、渦円周部において大きな温度低下と、その温度低下と対応したOH濃度の局所的な低下がみられ、火炎反応帯が途切れる場合が認められた。(2)燃料流に与える速度変動(振幅)をさらに大きくした場合、渦円周部側面部あるいは渦後流部において反応帯が途切れ、火炎内部および渦円周部に反応帯がエッジフレームとして形成されることが認められた。反応帯が途切れる原因としては、渦の流動によって火炎内に高温の燃焼ガスが巻き込まれ、時間とともにその高温燃焼ガスが消散し、渦後流部への燃料ガスの供給が阻害され、局所的燃料不足が生じるためと考えられる。このため、燃料流を音響励起させることにより,制御可能な大規模渦を伴う噴流拡散火炎を対象にレーリ散乱法とレーザ誘起蛍光法を組み合わせ瞬時2次元温度・OH濃度分布同時測定を行い、火炎内における大規模渦と火炎との干渉挙動を観測することを可能とし、以下の結果を得た。(1)渦を伴う噴流拡散火炎をパイロット火炎で保炎することにより、火炎が吹き飛ぶことなく、大きな速度変動(振幅)を燃料流に与え、渦円周部の側面や渦後流において局所的に反応帯の途切れた噴流拡散火炎を形成させることを可能とした。(2)燃料流の振動の影響により噴流拡散火炎中心部に未燃の燃料がほとんど存在しない領域が部分的に形成されるため、周囲の酸化剤である空気がノズル中心軸近くにまで侵入し、非加振時の定常層流火炎の場合では予想できない位置に拡散火炎が形成されることが認められた。(3)燃料流に大きな速度変動(振幅)を与えた場合、渦円周部側面において大きな温度低下と、その温度低下と対応したOH濃度の局所的な低下がみられ、火炎反応帯が途切れることが認められた。また、一旦途切れた火炎が回復して下流方向へ伸びていくことが確認された。(4)燃料流に与える速度変動(振幅)をさらに大きくした場合、渦円周部側面および渦後流において火炎反応帯が途切れ、渦内部に新たな火炎反応帯が形成され、渦内外に火炎反応帯がエッジフレームの形で存在するような火炎が形成されることが確認された。

(1)燃料流に大きな速度変動(振幅)を与えた場合、渦円周部側面において大きな温度低下と、その温度低下と対応したOH濃度の局所的な低下がみられ、火炎反応帯が途切れる場合が認められた。(2)燃料流に与える速度変動(振幅)をさらに大きくした場合、渦円周部側面および渦後流において火炎反応帯が途切れ、渦内部に新たな火炎反応帯が形成され、渦内外に火炎反応帯がエッジフレームの形で存在するような火炎が形成されることが確認された。反応帯が途切れる原因としては、渦の流動によって主噴流内に高温の燃焼ガスが巻き込まれ、時間とともにその高温燃焼ガスが消散し、渦後流部への燃料ガスの供給が阻害され、局所的燃料不足が生じるためと考えられる。この反応帯が途切れた後に形成される火炎のエッジ部には燃料不足および空気不足が生じていると考えられる。(3)この非定常噴流拡散火炎に対してPIV法により2次元流速測定を行い、数値シミュレーションのためのデータベースの構築を行った。
圧力スイング式反応器によるパラフィンの芳香族化の促進

1.反応装置の試作現有の単塔型PSA反応器を改良し、原料供給系を従来のシクロヘキサンとn-ヘキサンにプロパンを追加した。キャピラリーガスクロを購入し分析系に追加した。芳香族とパラフィンの全成分分析と各々の成分の精密分析を行い、非定常状態の反応率の迅速測定と生成物の精密測定の両方を測定出来るよう工夫した。2.触媒の選定典型的な脱水素触媒である白金/アルミナ、本反応に有効と思われる白金-FKLおよび亜鉛-ZSM5ゼオライトを準備し、触媒活性の比較を行った。プロパンの脱水素芳香族化反応を検討したところ、n-ヘキサンの系と同様に、亜鉛-ZSM5が本操作条件での触媒として最適であることを見いだした。3.脱水素芳香族化への本システムへの適用の可能性シクロヘキサンからベンゼンへの脱水素芳香族化反応の成果を基にn-ヘキサンに引き続きプロパンについてPSA反応器の応用の詳細を検討した。n-ヘキサンではマグネシウム系水素吸蔵合金、プロパンの場合チタン金属およびタンタル金属を共存させることによって反応で生成した水素反応を反応条件下で除去できた。いずれも平衡を超えて反応が進行した。合金が水素で飽和した後、常圧のパ-ジにより分圧をスイングさせるPSA操作を行い本反応器の応用の可能性を確認した。n-ヘキサンに関する成果は石油学会誌に投稿し、公表した。4.プロパンの脱水素芳香族化反応系における成果についてもまとめを終え、投稿中である。1.反応装置の試作現有の流通管型反応器を改良して、反応ガスとパージガスを切り替え可能な単塔型PSA反応器を試作した。キャピラリーガスクロを購入し分析系とした。2種類のカラムを用い非定常状態の反応率の迅速測定と生成物の精密測定の両方を必要に応じて測定出来るよう工夫した。n-ヘキサンの脱水素芳香族化反応をとりあげ検討したところ、亜鉛-ZSM5が本操作条件では触媒として最適であることを見いだした。3.脱水素芳香族化への本システムへの適用の可能性本反応の重要な要素反応のひとつである、シクロヘキサンからベンゼンへの脱水素芳香族化反応についてPSA反応器の応用の詳細を検討した。同反応は通常の白金触媒でもよく進行し、温和な条件でも容易に平衡反応率を達成可能であった。ニッケル系合金を共存させることによって、反応をほぼ100%まで促進することを見いだした。常圧のパージにより分圧をスイングさせるPSA操作を行い本反応器の応用の可能性を確認した。この成果は化学工学論文集に投稿し、公表した。4.現在、目標反応のひとつであるn-ヘキサン脱水素芳香族化反応系への応用を試みるべく当該反応条件下で、作動する各種合金の選定作業が進行中である。1.触媒の選定n-ヘキサンからの脱水素芳香族化反応にて白金/アルミナ触媒、ゼオライト触媒Pt-FKL、Zn-ZSM-5に関して、触媒活性の比較を行った。その結果、本実験条件ではZn-ZSM-5触媒が有効であることを見いだした。プロパンの脱水素芳香族化反応に関しても同様の比較を行ったところ、n-ヘキサンからの反応と同様、水素を取り除く本実験においては、Zn-ZSM-5触媒が有効であることが明らかになった。2.水素吸蔵合金の選定低級パラフィンであるn-ヘキサンからの脱水素芳香族化反応に関して、水素吸蔵合金を共存させ、生成水素を選択的に除去することによる促進効果を検討した。本実験の反応温度で、水素を吸蔵すると考えられる様々なMg系合金を触媒と共存させて反応を行った。