hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
副交感神経の脳循環に与える影響

1.グリセロ-ル三叉神経節内注入が脳血管神経に及ぼす影響。グリセロ-ルの三叉神経筋肉注入が三叉神経痛に有効であることが知られているが作用機序は十分明らかではない。殊に神経伝達物質という観点からの機序解明は全くなされていない。我々は、ラット三叉神経節内にグリセロ-ルを注入し1、2、4週間後に三叉神経節内および脳血管外膜での各種神経の分布の変化を調べ以下の知見を得た。(1)三叉神経節内では注入後4週にわたって、サブスタンスP、カルシトニン遺伝子関連ペプタイドを含有する神経節細胞および神経線維が著明に変性した。(2)脳血管外膜では副交感、交感神経の分布に変化は認めなかったが、サブスタンスPおよびカルシトニン遺伝子関連ペプタイド含有神経線維の分布の低下傾向を認めた。2.脳血管閉塞が脳血管神経分布に及ぼす影響。従来の実験動物による報告では、脳血管閉塞は脳血管神経の分布を低下させるとされてきたが、実験脳梗塞の誘発手枝自体が神経分布に影響を与えている可能性が高く、再検討が必要である。各種ラット脳梗塞モデルを用いて、脳血管神経の分布の変化を比較検討し、次の結果を得た。(1)脳血管を外膜側より電気凝固して脳血管閉塞を誘発した場合(田村の方法)、脳血管神経は副交感および交感神経共に閉塞未梢部で消失する。(2)脳血管内にナイロン糸を挿入することにより脳梗塞を誘発した場合(Longaの方法)、閉塞血管外膜の神経分布は変化しない。(3)頸部操作で一過性の脳虚血を招来させた場合(Pulsinelliの方法)、脳血管神経の分布は変化しない。翼口蓋神経節から脳血管外膜への投射神経経路は、従来、主として変性実験の結果に基ずき推定されていた。本研究では、wheat germ agglutinin-conjugated horseradish peroxidase(WGA-HRP)を順行性の標識物質として採用し、ラットの翼口蓋神経節内に注入することにより翼口蓋神経節に由来するすべての節後神経を順行性標識し、脳血管に至る経路を調べた。その結果、1.翼口蓋神経節の節後神経の一部は篩骨孔を貫通し、前篩骨動脈に両側性に分布する。2.前篩骨動脈から前大脳、内頸、中大脳動脈に神経分布が進展している。3.後大脳および脳底動脈にはほとんど標識神経は認めないことが明らかとなった。以上の結果は、従来知られていた変性実験の結果を補完するものである。次に、クモ膜下出血と脳室上衣上神経との関係について調べた。脳室上衣および上衣上には上衣上神経(Supraependymal nerve)と称される自律神経が密に分布することが知られているが、その存在意義、病的状態に於ける役割等については解明されていない。クモ膜下出血のもとでは、脳血管神経の様に脳脊髄液に接して存在する神経は変性壊死し、この現象がクモ膜下出血の病態生理と密接に関係していることが指摘されている。ラットのクモ膜下出血モデルを用い、クモ膜下出血後の上衣上神経の分布の変化を免疫組織化学的に調べた。その結果、クモ膜下出血後、早期よりすべての脳室の上衣上神経は著明に減少し、回復するのに約1月を要することが明らかとなった。
バイオミメティクス・ナノ構造制御された自己修復滑液膜表面による熱伝達効率上昇

平成30年度は、金属基材上の滑液膜による液滴凝縮および熱伝達効率の上昇に関する検討を行った。凝縮熱伝達は水蒸気から熱を取り出すことによって行われるエネルギー交換方法のひとつである。水蒸気が凝縮し水に形態を変化する際、熱量の大きい潜熱が放熱される。これを用いることによって高効率の熱変換が実現される。これはエアコンの室外機や発電所などで使われており、凝縮熱伝達率の向上は資源の有効利用につながる。典型的な凝縮器の表面は金属でできているため多くは親水面である。よって水が凝縮すると濡れ広がり薄い液膜をつくるため熱伝達率が低下してしまう。凝縮器を撥水面にすると水が滴状に凝縮し、滑り落ちるので高い熱伝達率を得ることが可能となるため凝縮器表面を撥水性にするのが望ましいと考えられている。しかし、マイクロからナノレベルの凹凸構造をもたせた撥水面は凝縮環境下において凹凸構造内部で凝縮が進み液滴にピン止めが起きてしまうことが報告されている。これを克服するために油を凹凸構造で保持することによって撥水性を発揮する液膜の利用も提唱されたが、潤滑油が揮発してしまうことから長期的な撥水性の維持は依然として困難なままである。平成30年度、本研究では凹凸構造を有さずに撥水性を発揮する固体滑液膜を利用することで長期的な凝縮率熱伝達率の向上を目指した。申請者らは金属配管や金属平板上に固体滑液膜を形成し、水蒸気から水滴への液滴凝縮を計測することで、熱伝達係数が1.5倍に上昇することを確認した。本研究では、この成果を発電所や冷暖房、冷蔵庫等の熱交換機への適用をめざして、基礎的知見を積み上げ、熱伝達効率の最適化に関する基礎研究を行った。凝縮熱伝達性能評価の実験は恒温恒湿槽内にペルチェ冷却器を導入し、評価の対象とする基盤を1°Cに冷却しながら温度30°C、湿度80%の環境下で行なった。固体滑液面の比較対象として未処理の銅基板、凹凸構造による撥水面を用意し同様の環境で試験することで熱伝達性能の違いを評価した。熱伝達効率は凝縮試験中に凝縮した水を回収し、その質量を各々に測定することでそれぞれの熱伝達係数を計算し、評価を行った。実験の結果、固体滑液膜をコーティングした同基板は未処理の銅基板に対して149%の熱伝達率係数の向上が確認された。これは固体滑液膜が長時間撥水性を維持することで小さな水滴を滑落させ続けることにより水滴による熱抵抗率の増加を防いだだけでなく、新たな水滴の凝縮が可能となる固ー気界面を常に作り続けたためだと考えられる。実際に凹凸構造による撥水面は3時間もしないうちに水滴のピン止めが生じ水の転落性が悪化したのに対して、固体滑液膜は30時間経過してもその液滴滑落性能を劣化させることはなかった。これは固体滑液膜が平滑な面を持ちながらも撥水性をもつという利点が生かされた為であると考えられる。最終年度はこれまでの研究成果を融合し、エアコンの室外機を想定した複雑な配管、風雨にさらされる環境での使用を想定した、自己修復機能をもつ滑液膜を熱交換機モデルにコーティングした際の熱伝達効率の最適化およびロバスト性の評価を行う。実験室内外に小型試験装置を作製し、温度等の物性値を計測する。装置の作製は申請する消耗品費にて材料を購入し、作製する。得られた結果を総合的に検討し、バイオミメティクス・ナノ構造制御された滑液膜表面による自己修復機能及びエネルギー高効率化に関する知見を総括する。高分子複合材料の作製、自己修復性の評価、熱伝導の測定、測定系の作製と要素技術ごとに研究成果をまとめ、最終的な目標に向かって、有機的な協力体制のもとに進める。米国のハーバード大学およびMITのグループにより液体を滑らせる撥水・撥油現象として2011年にSLIPSが報告された。続けて申請者らは2013年に透明性と自立性、撥水性、撥油性を兼ね備えたGel-SLIPSという滑液膜を考案した。2しかし、いずれの膜も室外環境における風雨に耐えうる機能に乏しいため、本研究では、生物の表皮の代謝のメカニズムを模した生体模倣により自己修復機能を付与することを検討する。初年度は生体における擦り傷の治癒および外表皮の代謝のメカニズムを人工系に取り入れ、申請者らが見出した滑液膜表面(Gel-SLIPS)に自己修復機能の発現を試みた。樹木の表皮や植物の葉の表面には無数の配管(道管、師管、葉脈)によるネットワーク構造が巡らされ、樹皮の部分的な破損、水分の欠如に対応して徐々に再生していく。本研究ではこうした植物の再生機構のバイオミメティクスを推進している。具体的には葉脈のナノ構造をナノファイバーで作製し、それを薄膜に埋め込んだNano Composite構造を作製た。(1)温度による相転移を活用した固体→液体変化を活用し、また、(2)表面の液膜、もしくは固体膜の欠損による「液体/固体界面」での拡張係数の変化を活用することで、部分的に物質が欠損した表面への物質移動を促進させる。葉脈類似の構造に関しては、申請者らが確立してきたポリマーのナノファイバー構造を用いて推進している。申請者らは上記の概念をそれぞれ2016年に学術雑誌ACSNano等に発表した。本研究ではこの概念を滑液膜表面に適応した。その結果、より自己修復性に優れた薄膜を得ることができようになった。

ほぼ研究計画どおりに進行し、論文発表(学術誌掲載4報)、国内学会、国際学会でそれぞれ成果発表を行った。平成30年度は、金属基材上の滑液膜による液滴凝縮および熱伝達効率の上昇に関する検討を行った。凝縮熱伝達は水蒸気から熱を取り出すことによって行われるエネルギー交換方法のひとつである。水蒸気が凝縮し水に形態を変化する際、熱量の大きい潜熱が放熱される。これを用いることによって高効率の熱変換が実現される。これはエアコンの室外機や発電所などで使われており、凝縮熱伝達率の向上は資源の有効利用につながる。典型的な凝縮器の表面は金属でできているため多くは親水面である。よって水が凝縮すると濡れ広がり薄い液膜をつくるため熱伝達率が低下してしまう。凝縮器を撥水面にすると水が滴状に凝縮し、滑り落ちるので高い熱伝達率を得ることが可能となるため凝縮器表面を撥水性にするのが望ましいと考えられている。しかし、マイクロからナノレベルの凹凸構造をもたせた撥水面は凝縮環境下において凹凸構造内部で凝縮が進み液滴にピン止めが起きてしまうことが報告されている。これを克服するために油を凹凸構造で保持することによって撥水性を発揮する液膜の利用も提唱されたが、潤滑油が揮発してしまうことから長期的な撥水性の維持は依然として困難なままである。平成30年度、本研究では凹凸構造を有さずに撥水性を発揮する固体滑液膜を利用することで長期的な凝縮率熱伝達率の向上を目指した。申請者らは金属配管や金属平板上に固体滑液膜を形成し、水蒸気から水滴への液滴凝縮を計測することで、熱伝達係数が1.5倍に上昇することを確認した。本研究では、この成果を発電所や冷暖房、冷蔵庫等の熱交換機への適用をめざして、基礎的知見を積み上げ、熱伝達効率の最適化に関する基礎研究を行った。凝縮熱伝達性能評価の実験は恒温恒湿槽内にペルチェ冷却器を導入し、評価の対象とする基盤を1°Cに冷却しながら温度30°C、湿度80%の環境下で行なった。固体滑液面の比較対象として未処理の銅基板、凹凸構造による撥水面を用意し同様の環境で試験することで熱伝達性能の違いを評価した。熱伝達効率は凝縮試験中に凝縮した水を回収し、その質量を各々に測定することでそれぞれの熱伝達係数を計算し、評価を行った。実験の結果、固体滑液膜をコーティングした同基板は未処理の銅基板に対して149%の熱伝達率係数の向上が確認された。これは固体滑液膜が長時間撥水性を維持することで小さな水滴を滑落させ続けることにより水滴による熱抵抗率の増加を防いだだけでなく、新たな水滴の凝縮が可能となる固ー気界面を常に作り続けたためだと考えられる。実際に凹凸構造による撥水面は3時間もしないうちに水滴のピン止めが生じ水の転落性が悪化したのに対して、固体滑液膜は30時間経過してもその液滴滑落性能を劣化させることはなかった。これは固体滑液膜が平滑な面を持ちながらも撥水性をもつという利点が生かされた為であると考えられる。申請者らは金属配管や平板上に固体滑液膜を形成することで、水蒸気から水滴への液滴凝縮を計測することで、熱伝達係数が上昇を計測する。本研究では、これを発電所や冷暖房、冷蔵庫等の熱交換機への適用をめざした、熱伝達効率の最適化に関する基礎研究を推進する。
フランスにおけるボードレール以降の詩的言語について

フランスにおける、ボードレール以降の詩人たちの言語観を明らかにしつつ、言語学における詩学の役割を考察した。従来、言語学において、詩は伝達を目的としない言語と見なされていた。これに対し、20世紀後半の詩人たちにとっては、詩の言語学はさらに新しい発展を見せ、読み手と詩人だけが対峙する場としての言語行為の言語学となっている。指示対象が詩人にとって「いま・ここ」にしか存在しない、という20世紀の詩的言語学はさらに発展し、詩の世界は「いま・ここ」にしか存在しない読み手によってのみ支えられたものとなっている。以上の視点の変化を、さまざまな詩人の言語観をもとに示した。ボードレール以降、第二次世界大戦後の詩人たちにいたるまで、彼らが詩の言語についてどのような考えを持ったのかを分析した上、20世紀に言語学との関わりから生まれた「詩学」について考察し、詩的言語と「詩学」を関連づける。本年度は、ボードレール、マラルメ、ランボー、ロートレアモン、クローデル、ヴァレリー、アポリネールの言語観について調べた。これまでの研究では、それぞれの詩人の作品分析、それぞれの言語観を取り上げたものはあっても、彼らの言語への取り組みの中で、共通する点を挙げたものはない。この点を探ることで、芸術哲学の中に詩的言語を位置づける、という新たな視点を示すことができると思われる。ボードレールは、詩を書く喜びだけで作り上げられた作品を純粋詩と考え、こうした作品の中に感覚と言葉とが響きあう一つの宇宙を作り上げようとした。このような詩的宇宙についての考えはマラルメ、ヴァレリーにも見出される。また、ランボーは自分の感じとったものを完全に表現しうる言語を作ることを目指し、ロートレアモンは言葉と言葉の結びつきに意外さを追求する。これらの詩人に共通するのは、言語を.記号としてではなく、作品の中でその場だけの意味を持つものとしてとらえようとする態度である。このように、19世紀から20世紀前半にかけての詩人たちの言語観は、芸術の自律性という問題を反映しており、これはプラトン以来古典主義まで続いた芸術のミメーシス性の崩壊を告げるものである。以上の考察のうち、ヴァレリーに関するものを論文、及び著書にて発表した。今年度は、シュルレアリストの詩人たちに始まり、コクトー、ポンジュ、ボヌフォワ、シャールの言語観について分析した。シュルレアリストの詩人たちについては、特にブルトン、アラゴン、エリュアールを中心に扱った。彼らの言語観に特徴的なのは、言葉が「何かを指す」「何かを意味する」ことを嫌い、詩からメッセージ性を排除するということである。ただし、アラゴン、エリュアールについては、この点がのちに彼らが飛び込むことになるレジスタンスの主張と合わないことから、やがてブルトンと袂を分かつことになるのだが、少なくともある時期までは、彼らの主張は、言葉と指示対象が次第に結びつかなくなるという現象につながっていく。コクトーは『職業の秘密』において、事物が言葉によって慣習化される以前の特殊な感覚について述べる。このような観点は、ボヌフォワにも共通してみられる。つまり、この二人の詩人は、言葉によって概念化できない、「いま・ここ」にしかない「この事物」と向き合うことを強調しているのである。また、ポンジュは、言葉ではなく、事物の側に立ってものを見る姿勢を述べており、やはり「事物」への愛着がうかがえる。シャールには、点字による看板についての詩篇があるが、これは言葉を絵画化してとらえる試みと言え、シュルレアリストの詩人たちとは違う角度からではあるが、言葉から意味を引きはがそうとする姿勢の現れと捉えられる。これらのことを示すことで、これまで個々に論じられてきた詩人たちに、ある程度共通する言語観がうかがえることが指摘でき、ある程度の時代性を示すことができたと思われる。本年度は、ミショー、ジャベス、メショニックについて、それぞれの思想を、その言語観を中心に考察した。また、詩人たちの言語観と、言語学や詩学との関連を探るため、特にヤコゾソンの思想をまとめた。20世紀後半の詩人たちにとって、詩の言語学は、ソシュールを祖とする言語記号の言語学ではなく、言語行為の言語学になりつつある。これはすでにシュルレアリスムの詩人たち、ボヌフォワやコクトーなど、昨年度までにすでに分析した詩人たちの思想にも共通していることである。言語行為の言語学とは、東京大学名誉教授竹内信夫が、メショニックの『詩学批判』のあとがきにおいて記しているように、バンヴェニストの言う「意味とそれを支える主体が問題の中心に置かれている言語学」である。つまり、詩を言葉で書かれた対象ととらえるのではなく、詩を読むこと、書くことの中で生まれてくる具体的な経験だけを対象とするのである。ここでは、詩をテクストとして客観的に分析する態度は否定される。

これに対し、ヤコブソンは、ソシュールの流れを汲み、『言語学と詩学』において、詩を機能的側面から分析している。当初の計画では、ヤコブソンの思想を知ることで、詩というものを言語学者がどう扱ったかを考察する予定であったが、実際に調べてみると、詩学はもっと遠く、深い地点に到達しているようである。20世紀の詩人たちにとって、詩作品は単に言語によって書かれたものであることをやめ、詩人と読み手が対峙する場として存在しているように思われる。本年度の分析は、言語学と新たな詩学とのずれを指摘するにとどまったが、来年度はこの点について、バンヴェニスト、コーエンなどの思想も踏まえながら、言語の作品としての詩を分析する言語学、詩学と、主体の問題に関係する詩学との分岐点を探ってみたい。本年度はまず、伝統的な詩学の流れを確認するため、ジュネット、ヤコブソンの詩学について分析した。この二人は、いずれも詩を言語の機能という観点から分析している。ジュネットは『フィギュール』において、詩的言語を「隔りのある言語」と表現する。伝達を目的とする日常言語からは隔たったところに詩的言語があり、その言語の状態は夢の状態にも似ている、と言う。ここで注目したのは、「夢」の状態がいかに従来の言語から隔たっているかということである。ジュネットの言う「隔たり」の中では、言語の持つ記号性は全く切り崩され、意味を失っている。そこで、伝統的な詩学と詩人の言語観を、「夢」をキーワードに関連づけ直した。夢とは理性ではとらえられない状態に遊ぶことである。シュルレアリスムの詩人たちも、知性の詩人という色眼鏡で見られがちなヴァレリーも、この「夢」と詩を結びつけて考察している。ヴァレリーによれば、夢とは肉体を介さない状態であり、その点で、時間、空間の中に身を置かない独特の状況であるとも言える。この視点は、時間性を超越したもの、という点で、ボンヌフォワやコクトーがそれぞれの言葉で説いたように、対象が詩人にとって「いま、ここ」で「一度きり」現れる状態にも通じている。このように、本年度は、さまざまな詩人、批評家が行ってきた、詩的言語における言葉と対象の結びつきについての分析を考察しなおし、それらを時間論との関わりでとらえ直した。こうした分析の中から、ヴァレリーに関するものの一部を『ヴァレリーと時間』という論文で発表した。
国際間移動を目的とした良質ヤギ胚作出法の開発に関する研究

(1)インヒビン受動免疫法が雌シバヤギの血中ホルモン濃度と排卵数に及ぼす影響について検討した。実験には、10頭の成熟雌シバヤギを用い、5頭にはインヒビン抗血清(10ml)、他の5頭には対照群として、正常ヤギ血清を静脈注射し、血中ホルモン濃度を測定する目的で経時的に採血した。卵巣の変化は、開腹手術により肉眼で確認した。インヒビン抗血清投与群では、対照群に比べて有意な血中FSH濃度の増加が認められ、黄体退行後、血中エストラジオール-17β濃度が対照群の2倍にまで上昇した。排卵数は、インヒビン抗血清投与群で、14.4±2.2個、対照群で2.2±0.6個、直径4mm以上の卵胞数は、インヒビン抗血清投与群で10.0±0.8個、対照群で2.4±0.3個といずれもインヒビン抗血清投与群で有意な増加を示した。本研究において、プロスタグランジンF_<2α>投与の72時間前にインヒビン抗血清を投与することにより、FSH分泌量が増加し、卵巣では、卵胞発育が促進され、排卵数が増加するものと解釈された。以上の結果から、雌シバヤギインヒビン中和法は、シバヤギにおいて外因性性腺刺激ホルモン投与法による過排卵誘起法に代わる有用な方法であることが確認された。(2)インヒビン能動免疫法が雄シバヤギの血中ホルモン濃度と精子性状に及ぼす影響について検討した。11頭の成熟雄シバヤギを用い、6頭にはインヒビンワクチン、5頭には対照群としてアジュバントを5週間ごとに4回皮下注射した。その結果、血中FSH濃度がインヒビンワクチン投与開始から510週間で対照群と比べ上昇した。精子数は811週間で増加した。一方、血中LHとテストステロン濃度、生存精子数、精子運動性には差が認められなかった。以上の結果から、成熟シバヤギにおいて、インヒビンワクチンは、FSR分泌量を増加させ、精子数を増加させる効果のあることが判明した。
Phl陽性ALLにおけるBCR-ABLとBach2を介した発癌機構

Ph1陽性ALLにおけるBCR-ABLとBACH2を介した発癌機構を明らかにする目的で研究を行い、平成14年度は以下のことが明らかとなった。BACH2の標的遺伝子を解析するために、BACH2が発現していないB細胞株RAJIとレトロウイルスベクターを用いてBACH2を過剰発現させたRAJI細胞亜株との間の遺伝子発現量の差をマイクロアレイ法で解析した。BACH2を過剰発現させたRAJI BACH2 #67株と、対照となるRAJI pDL #3株に由来するmRNAを用い、約7000の遺伝子について、発現量の差異をマイクロアレイ法によって検索し、両細胞株の間で発現量の差が2倍以上である12個の遺伝子を見い出した。12個の遺伝子は全て、対照に比してRAJI BACH2 #67株において発現が低かった。次に、ノーザン・ハイブリダイゼーション法でその12個の遺伝子の発現を解析した。その結果、A1、EBI-3、aldolase C, seven in absentia homolog 2 (Siah2)の4つの遺伝子においてはBACH2過剰発現株において対照と比較して発現量が低下していることが確認された。これらの遺伝子の中で、特にアポトーシスを抑制する機能を持つBCL2関連遺伝子A1に注目して実験を進めた。まず、A1遺伝子の構造を決定し、BACH2がA1の発現を直接制御していることを、BACH2-MAFK発現ベクターを作製し、電気泳動移動度シフト解析およびプロモーター機能解析によって検索した。その結果、A1の5'非翻訳領域、イントロン、3'非翻訳領域には、NF-E2配列に相同性の高い配列が7箇所存在し、BACH2-MAFKヘテロ2量体は、転写開始点から約8.5kb上流に存在するNF-E2配列を介して直接転写を抑制していることが示された。
遅発性ジスキネジア患者におけるSOD1遺伝子の多型性について

抗精神病薬の副作用の一つである、遅発性ジスキネジア(TD)の原因は不明とされているが、我々は、活性酸素除去酵素の一つであるsuperoxide dismutase(SOD)の活性が、TDを含めた不随運動の認められない患者群と比較して、TDを含めた不随運動の認められる患者群において有意に低値であることを発見した。これを元に、本研究では、入院もしくは外来にて治療中の、長期間にわたり抗精神病薬を服用している精神分裂病患者のうちで、Schooler&Kane(1982年)の診断基準を満たすTDが認められる患者群(TD群)と、年齢・性・治療歴などをマッチングさせたTDが認められない患者群(非TD群)とから、各々の患者の同意を得た上で15ml程度の血液を採取し、赤血球中のSOD活性を亜硝酸法(Oyanagui,1984年)を用いて測定し、その差を比較検討した。その結果、各群でそれぞれ15例分の症例を集めたが、赤血球中のSOD活性値は、TD群では1101.2+/-147.2[U/1E10RBC]であったのに対して、非TD群では1049.9+/-109.5[U/1E10RBC]と、両群間に有意差は認めなかった。さらに、赤血球中のSODの定量の結果も、TD群では10.6+/-1.2[ng/1E6RBC]であったのに対して、非TD群では10.5+/-0.6[ng/1E6RBC]と、両群間に有意差は認めなかった。上記の結果より、幾つかの神経疾患において変異が知られているSOD1遺伝子の多型性について、RFLP(restriction fragment length polymorphism)などの手法を用いての多型性解析も行う予定であったが、有意差を認める可能性はほとんどないと考えれたため行わなかった.抗精神病薬の副作用の一つである、遅発性ジスキネジア(TD)の原因は不明とされているが、我々は、活性酸素除去酵素の一つであるsuperoxide dismutase(SOD)の活性が、TDの認められない患者群と比較して、TDの認められる患者群において有意に低値であることを発見した。これを元に、本研究では、入院もしくは外来にて治療中の、長期間にわたり抗精神病薬を服用している精神分裂病患者のうちで、Schooler&Kane(1982年)の診断基準を満たすTDが認められる患者群(TD群)と、年齢・性・治療歴などをマッチングさせたTDが認められない患者群(非TD群)とから、各々の患者の同意を得た上で15ml程度の血液を採取し、赤血球中のSOD活性を亜硝酸法(Oyanagui,1984年)を用いて測定して、その差を比較検討した。現段階においての結果では、各群でそれぞれ10例分の症例を集め、赤血球中のSOD活性を測定した結果、両群間に有意差は認めていない。しかし、今後さらに、測定検体数が増える予定であるので、両群間に差がみられる可能性がある。次年度(平成10年度)は、さらなる症例における赤血球中のSOD活性を測定するほか、採血した血液を用いて、赤血球中のSODの定量や、幾つかの神経疾患において変異が知られているSOD1遺伝子の多型性について、RFLP(restriction fragment length polymorphism)などの手法を用いての多型性解析も行う予定である。上記の結果より、幾つかの神経疾患において変異が知られているSOD1遺伝子の多型性について、RFLP(restriction fragment length polymorphism)などの手法を用いての多型性解析も行う予定であったが、有意差を認める可能性はほとんどないと考えれたため行わなかった.
初任保育者の乳児に対する子ども観と保育に関する縦断研究

我が国の少子化対策・保育所入所待機児対策は,乳児保育の「量的拡大」を目指しているが,同時に「保育の質」をどう担保し,改善するかが急務となっている。現在,乳児期からの「保育の質」に関するデータは少なく,特に乳児保育については,保育者の保育スタイルが年数を重ねることで,どのように維持されるのか,あるいはどのように変容していくのかなどについては,未だ明らかになっていない。本研究は,乳児保育に携わる保育者が,どのような子ども観や保育観をもって,保育のスタイルをつくっていくのかを明らかにする。
トップヒートモードで作動する伝熱促進素子の動作特性

本研究は上方で加えられた熱を下方へ効率よく輸送するシステムの開発に関する研究である.本研究課題では特に,加熱により可逆的に収縮する密閉容器(以下,NTEカプセルと呼ぶ)について,安定した動作を行う機構を開発し,その動作特性を実験により明らかにすることを目的とする.申請者はこれまでに,形状記憶合金製のばねを用いて温度が上昇すると密閉容器内の空気を圧縮する装置を考案した.しかし,水中では水圧によって密閉容器が押され,得られる浮力が減少するため,水槽が深くなると,密閉容器が膨張出来ず動作が不安定になり,最悪の場合再浮上しなくなるという欠点があった.そこで申請者は,形状記憶合金ばねに替えて相変化物質(使用温度の高温側で蒸発する液体)を用いたNTEカプセルを考案した.この新型NTEカプセルは,空気を充填した大きな密閉容器の圧縮・膨張を小さな密閉容器内の相変化物質の蒸発・凝縮によって行い,装置に作用する浮力を変化させる仕組みで,形状記憶合金を用いたNTEカプセルの欠点を克服すると期待されるが,実機による検証実験ははまだ行われていなかった.そこで平成13年度は,相変化物質を用いたNTEカプセルを製作して,水深1mの水槽において動作を確認した.本年度は深い水槽中での相変化物質を用いたNTEカプセルの動作特性を,動作模擬装置(シミュレータ)を用いた模擬実験により調べた.PCMを用いたNTEカプセルは水深の深い水槽でも動作することが特徴であるが,その動作確認を実際の伝熱管と同様の上下に長い水槽をいて行うことは非能率で,現実的でない.そこで,装置を固定し周囲環境をコントロールして装置に作用する浮力および温度・圧力を計測するようなシミュレータを開発し,深い水深でも充分な浮力を得るための条件を調べた.シミュレータは圧力容器とコンプレッサー,クーラ,ヒータおよび温度を均一にするための攪拌機からなり,圧力容器内にNTEカプセルを,支持棒を介して細紐で水中に吊り下げた.測定項目は,圧力容器内の温度・圧力,空気および相変化物質を充填したそれぞれの伸縮密閉容器内の圧力・温度およびNTEカプセルに作用する浮力である.浮力は支持に作用する荷重の変化を,ロードセルを用いて検出することで測定した.その結果,・実験に使用したNTEカプセルは,3mの水深までは特別な調整をしなくても浮上可能であること.・NTEカプセルの浮力は,周囲流体の温度変化に応じて,ほとんど遅れなく変化すること.などが,明らかになった.ただし残念ながら,使用したヒータおよびクーラの容量が充分でなく,NTEカプセルの沈降/浮上をリアルタイムでシミュレートするまでには至らなかった.これについては,ヒータおよびクーラを容量のより大きなものに交換し,さらに温度制御を圧力容器内だけでなく圧力容器内外周からも行うことで,リアルタイムの動作模擬試験が可能になると考えている.本研究は上方で加えられた熱を下方へ効率よく輸送するシステムの開発に関する研究である.本研究課題では特に,加熱により可逆的に収縮する密閉容器(以下,NTEカプセルと呼ぶ)について,より安定した動作を行う機構を開発し,その動作特性を実験により明らかにすることを目的とする.本研究以前に,形状記憶合金製のばねを用いて温度が上昇すると密閉容器内の空気を圧縮する装置が考案され,その動作が確認されている.しかし,水槽下部では水圧によって密閉容器が押されるため,得られる浮力が減少する.一方,形状記憶合金ばねが密閉容器を圧縮する力は水圧の影響を受けないため,水槽が深くなると,いったん底部に沈んだNTEカプセルは冷却によって形状記憶合金ばねが柔らかくなっても,密閉容器が膨張出来ず,再浮上しなくなる.そこで,形状記憶合金ばねに替えて相変化物質(使用温度の高温側で蒸発する液体)を用いたNTEカプセルが提案された.この新型NTEカプセルは,空気を充填した大きな密閉容器の圧縮・膨張を小さな密閉容器内の相変化物質の蒸発・凝縮によって行い,装置に作用する浮力を変化させる仕組みで,これまでに数値計算による動作予測が行われているが,実機による検証はまだ行われていない.そこで本研究では,同装置の動作特性を実験により調べた.平成13年度は,相変化物質としてRC318(C_4F_8)を用いたNTEカプセルを製作し,以下の実験を行った.・同恒温水槽を用いて,NTEカプセルの温度を変化させ,NTEカプセルの体積変化を測定.・深さ1mのアクリル製水槽を用いて,NTEカプセルの動作を観察.・同水槽を用いて,NTEカプセルの伝熱促進効果を評価.実験は相変化物質の量および充填空気圧を変えて行い,NTEカプセルの動作に及ぼすこれら諸設定の影響を調べた.本研究は上方で加えられた熱を下方へ効率よく輸送するシステムの開発に関する研究である.本研究課題では特に,加熱により可逆的に収縮する密閉容器(以下,NTEカプセルと呼ぶ)について,安定した動作を行う機構を開発し,その動作特性を実験により明らかにすることを目的とする.申請者はこれまでに,形状記憶合金製のばねを用いて温度が上昇すると密閉容器内の空気を圧縮する装置を考案した.しかし,水中では水圧によって密閉容器が押され,得られる浮力が減少するため,水槽が深くなると,密閉容器が膨張出来ず動作が不安定になり,最悪の場合再浮上しなくなるという欠点があった.そこで申請者は,形状記憶合金ばねに替えて相変化物質(使用温度の高温側で蒸発する液体)を用いたNTEカプセルを考案した.

この新型NTEカプセルは,空気を充填した大きな密閉容器の圧縮・膨張を小さな密閉容器内の相変化物質の蒸発・凝縮によって行い,装置に作用する浮力を変化させる仕組みで,形状記憶合金を用いたNTEカプセルの欠点を克服すると期待されるが,実機による検証実験ははまだ行われていなかった.そこで平成13年度は,相変化物質を用いたNTEカプセルを製作して,水深1mの水槽において動作を確認した.本年度は深い水槽中での相変化物質を用いたNTEカプセルの動作特性を,動作模擬装置(シミュレータ)を用いた模擬実験により調べた.PCMを用いたNTEカプセルは水深の深い水槽でも動作することが特徴であるが,その動作確認を実際の伝熱管と同様の上下に長い水槽をいて行うことは非能率で,現実的でない.そこで,装置を固定し周囲環境をコントロールして装置に作用する浮力および温度・圧力を計測するようなシミュレータを開発し,深い水深でも充分な浮力を得るための条件を調べた.シミュレータは圧力容器とコンプレッサー,クーラ,ヒータおよび温度を均一にするための攪拌機からなり,圧力容器内にNTEカプセルを,支持棒を介して細紐で水中に吊り下げた.測定項目は,圧力容器内の温度・圧力,空気および相変化物質を充填したそれぞれの伸縮密閉容器内の圧力・温度およびNTEカプセルに作用する浮力である.浮力は支持に作用する荷重の変化を,ロードセルを用いて検出することで測定した.その結果,・実験に使用したNTEカプセルは,3mの水深までは特別な調整をしなくても浮上可能であること.・NTEカプセルの浮力は,周囲流体の温度変化に応じて,ほとんど遅れなく変化すること.などが,明らかになった.ただし残念ながら,使用したヒータおよびクーラの容量が充分でなく,NTEカプセルの沈降/浮上をリアルタイムでシミュレートするまでには至らなかった.これについては,ヒータおよびクーラを容量のより大きなものに交換し,さらに温度制御を圧力容器内だけでなく圧力容器内外周からも行うことで,リアルタイムの動作模擬試験が可能になると考えている.
非造腫瘍性ヒト正常卵巣表層上皮不死化細胞株を用いた上皮性卵巣がん関連遺伝子の同定

卵巣癌発生に関与する遺伝子の検索のため、正常卵巣上皮不死化細胞株(IOSEC)を6株樹立した。正常卵巣上皮(OSE)、封入嚢腫(IC)、樹立したIOSECを用いて,種々の抗原マーカーの発現を免疫組織学的に検討し、ICはMenchymal to Epithelial Transition(MET)過程にあることが示唆された。さらにIOSECとそのprimary culture(PC)細胞間で発現が異なる遺伝子を包括的ヒトゲノム発現解析によりスクリーニングし、卵巣癌発生に関する遺伝子を104種類に絞り込んだ。【目的】卵巣癌発生に関与する遺伝子の検索のために正常卵巣上皮(OSE)、封入嚢腫(IC)、樹立した正常卵巣上皮不死化細胞株(IOSEC)を用いてMenchymal to Epithelial Transition(MET)の関与を検討した。さらにIOSECとそのprimary culture(PC)細胞間で発現が異なる遺伝子を包括的ヒトゲノム発現解析によりスクリーニングし、卵巣癌発生に関する遺伝子の検索を試みた。【成績】1)種々の抗原発現よりOSEは中皮細胞の性格を示し、ICは中皮細胞の性格を失いつつ、単層円柱上皮細胞の性格を獲得しつつある染色結果となった。2)同様にIOSECにおいてもICに類似した染色結果が得られた。3)PCとIOSEC間で有意水準5%で発現差が認められた遺伝子は104種類であった。【結論】ICはMET過程にあることが示唆され、IOSECはICと類似したMET過程にあるモデルとなることが示唆された。このモデルを用いてスクリーニングされた104遺伝子の中に卵巣癌発生に関する遺伝子候補がある可能性が示唆された。【目的】卵巣癌発生に関与する遺伝子の検索のために正常卵巣上皮(OSE)、封入嚢腫(IC)、樹立した正常卵巣上皮不死化細胞株(I0SEC)を用いてMenchymal to Epithelial Transition(MET)の関与を検討した。さらにI0SECとそのprimary culture(PC)細胞間で発現が異なる遺伝子を包括的ヒトゲノム発現解析によりスクリーニングし、卵巣癌発生に関する遺伝子の検索を試みた。2)同様にI0SECにおいてもICに類似した染色結果が得られた。3)PCとI0SEC間で有意水準5%で発現差が認められた遺伝子は104種類であった。【結論】ICはMET過程にあることが示唆され、I0SECはICと類似したMET過程にあるモデルとなることが示唆された。目的】卵巣癌発生に関与する遺伝子の検索のために正常卵巣上皮(OSE)、封入嚢腫(IC)、樹立した正常卵巣上皮不死化細胞株(IOSEC)を用いてMenchymal to Epithelial Transition(MET)の関与を検討した。3)PCとIOSEC間で有意差をもって発現に差が認められた遺伝子は104種類であった。
高温下での超微粒子の生成と制御

高温下での超微粒子の生成と制御に関する研究を重点領域研究として推進するため,本課題に含まれる多領域の研究の背景,現況,将来などの調査を3回の全体会議と3回の代表者会議を通して行った.その結果,次の5つの研究項目を重点的に研究すべきとの結論に達した.1.高温での凝縮相生成の化学高温の気相中から化学反応によって固体または液体の凝縮相が形成され,それを核として超微粒子が生成される化学反応過程を動力学的に研究する.2.クラスター動力学化学反応を伴わずに原子,分子単体のモノマーからのクラスターの生成,モノマー+クラスター,クラスター+クラスターによるクラスター生成など物理過程により凝縮核を生成する場合のクラスター動力学の確立を図る.3.超微粒子の成長過程気相熱分解反応などにより超微粒子を合成する場合,反応ガス濃度の増加,または反応温度の増加により,生成粒子の粒径が,均一核生成理論では説明できないほどの大きさで増加する.このような超微粒子の成長理論を構築する.4.超微粒子の動力学と制御高温化学反応過程で生成した超微粒子が物理的・化学的性状を変化させて行く過程を動力学的に解明し,高温場における超微粒の動体を明らかにする.5.超微粒子の特性を決定する基礎過程高温下で生成される超微粒子の特性を決定する基礎過程が何かを非接触式計測法を駆使して明らかにする.以上の5項目の研究を実施するための組織,経費に関しても十分な検討を行い,重点領域研究の立案と企画を完了した.高温下での超微粒子の生成と制御に関する研究を重点領域研究として推進するため,本課題に含まれる多領域の研究の背景,現況,将来などの調査を3回の全体会議と3回の代表者会議を通して行った.その結果,次の5つの研究項目を重点的に研究すべきとの結論に達した.1.高温での凝縮相生成の化学高温の気相中から化学反応によって固体または液体の凝縮相が形成され,それを核として超微粒子が生成される化学反応過程を動力学的に研究する.2.クラスター動力学化学反応を伴わずに原子,分子単体のモノマーからのクラスターの生成,モノマー+クラスター,クラスター+クラスターによるクラスター生成など物理過程により凝縮核を生成する場合のクラスター動力学の確立を図る.3.超微粒子の成長過程気相熱分解反応などにより超微粒子を合成する場合,反応ガス濃度の増加,または反応温度の増加により,生成粒子の粒径が,均一核生成理論では説明できないほどの大きさで増加する.このような超微粒子の成長理論を構築する.4.超微粒子の動力学と制御高温化学反応過程で生成した超微粒子が物理的・化学的性状を変化させて行く過程を動力学的に解明し,高温場における超微粒の動体を明らかにする.5.超微粒子の特性を決定する基礎過程高温下で生成される超微粒子の特性を決定する基礎過程が何かを非接触式計測法を駆使して明らかにする.以上の5項目の研究を実施するための組織,経費に関しても十分な検討を行い,重点領域研究の立案と企画を完了した.
高温度での場の理論の研究

繰り込み群を駆使することによって,高温度での場の理論の性質,特に場の理論の相構造を求めることを目的として始めた当研究だが,より基本的な場の理論の構成の問題,ゲージ理論のゲージ依存性,およびゲージ理論のゲージ不変な取り扱いの3つの分野で成果を得ることとなった.1.ゲージ理論を物質場の理論として定義する可能性はHeisenberg, Bjorkenにより唱えられているが,この可能性をより現代的に,K.G.Wilsonの繰り込み群の考えを使って議論した。摂動論では繰込み不可能な理論も,パラメターを調整することによってWard identitiesを満たす繰込み可能なゲージ理論になることを示した.2.ゲージ理論においてグリーン関数はゲージによるが,ゲージ対称性のおかげで特別なゲージ依存性をもち,物理量はゲージに依存しない.グリーン関数がどのようなゲージ依存性をもつかは,ゲージ対称性そのものを理解するうえで重要である.本研究では,Procca型の質量項があるQEDのゲージ依存性を,厳密に求めることに成功した.3.ユニタリ・ゲージの利点は,物理的な自由度のみを扱うことだが,グリーン関数は繰り込み不可能であることが欠点とされてきた.アーベリアン・ゲージ理論におけるゲージ不変な複合場のグリーン関数はユニタリ・ゲージで繰り込み可能であることを示した.また準備中の論文では,Higgs2重項のあるSU(2)ゲージ理論のユニタリ・ゲージにおける繰り込みや,ユニタリ・ゲージを使ったColeman-Weinberg機構のゲージ不変な取り扱いについて発表する予定である.繰り込み群を駆使することによって,高温度での場の理論の性質,特に場の理論の相構造を求めることを目的として始めた当研究だが,より基本的な場の理論の構成の問題,ゲージ理論のゲージ依存性,およびゲージ理論のゲージ不変な取り扱いの3つの分野で成果を得ることとなった.1.ゲージ理論を物質場の理論として定義する可能性はHeisenberg, Bjorkenにより唱えられているが,この可能性をより現代的に,K.G.Wilsonの繰り込み群の考えを使って議論した。摂動論では繰込み不可能な理論も,パラメターを調整することによってWard identitiesを満たす繰込み可能なゲージ理論になることを示した.2.ゲージ理論においてグリーン関数はゲージによるが,ゲージ対称性のおかげで特別なゲージ依存性をもち,物理量はゲージに依存しない.グリーン関数がどのようなゲージ依存性をもつかは,ゲージ対称性そのものを理解するうえで重要である.本研究では,Procca型の質量項があるQEDのゲージ依存性を,厳密に求めることに成功した.3.ユニタリ・ゲージの利点は,物理的な自由度のみを扱うことだが,グリーン関数は繰り込み不可能であることが欠点とされてきた.アーベリアン・ゲージ理論におけるゲージ不変な複合場のグリーン関数はユニタリ・ゲージで繰り込み可能であることを示した.また準備中の論文では,Higgs2重項のあるSU(2)ゲージ理論のユニタリ・ゲージにおける繰り込みや,ユニタリ・ゲージを使ったColeman-Weinberg機構のゲージ不変な取り扱いについて発表する予定である.本年度は、場の理論において非常に基本的な重要性をもつと考えられる結果を得ることができた。具体的には、ゲージ理論が物質場だけの理論として定義できることを示した。(参考文献[1])Heisenbergの統一場の理論に始まって、素粒子の相互作用を媒介するゲージ場を物質場から生成する、という考えは歴史が古く、ゲージ理論を物質場だけの理論として表す試みはずいぶんとなされてきた。私の仕事[1]は、2つの点で新しい貢献をしたと考えられる。1つは、一見繰込み不可能な物質場の理論がなぜ繰込み可能になるかを、繰込み群という現代的な観点をもちいて示したこと。もう1つは、理論にゲージ対称性があるかないかをWard identitiesの有無として厳密に調べていることである。論文[1]で議論されている理論は、いわゆる繰込み不可能な場の理論であるが、パラメターを調整することによってこれらの理論は繰込み可能になることを詳述した。研究実施計画では、本年度はφ4乗理論及びU(1)Higgs理論の相転移を研究するとなっていたが、U(1)Higgs理論の高温度での振る舞いは、その高エネルギーでの振る舞いに関係していて、必然的に紫外カットオフへの理論の依存性を研究することになった。本年度の成果は、広い意味で、実施計画に沿った内容となった。本年度は、まず前年度からの研究[1]を継続して、カイラルU(1)ゲージ対称性が力学的に生成されるような、フェルミオン物質場の理論を研究した[2]。このモデルは、2つの複素スカラー場とアーベリアンのゲージ場からなる繰り込み可能な理論と同値であるが、スカラー場が1つでなく2つ生じる点で、興味深いものとなっている。本年度の中盤には、QED(量子電気力学)のゲージ依存性について研究した。ゲージ理論は、そのゲージ対称性をあからさまにしたままでは、量子化ができないことはよく知られている。しかしゲージ対称性のおかげで、グリーン関数は、物理量には影響を与えない特別な形のゲージ依存性をもつ。したがって、どのような形のゲージ依存性をグリーン関数がもつかは、ゲージ対称性そのものを理解することになる。本研究では、Procca型の質量項(ゼロでもかまわない)があるようなQEDのゲージ依存性を、厳密に求めることに成功した[3]。現在は、このゲージ依存性の研究の拡張として、ゲージ不変量のみを自由度として持つユニタリ・ゲージの繰込みの性質の見直しを行っている。

研究実施計画では、本年度は有限温度でのアーベリアン・ゲージ理論の相構造を研究することになっていた。有限温度での性質ではないが、アーベリアン・ゲージ理論の基本的な性質を研究したということで、本年度の成果は、広い意味で、実施計画に沿った内容となったといえる。参考文献:本年度は,前年度に行ったゲージ理論のゲージ依存性を決定する仕事(論文[1])の拡張をまず試みた.具体的にはゲージ理論のゲージ不変性を保つ方法(ユニタリゲージ)について,その繰り込み可能性を考察した.ユニタリゲージの利点は,物理的な自由度のみを扱うことだが,グリーン関数は繰り込み不可能であることが欠点とされてきた.光子にProcca型質量のある場合のQEDについてユニタリゲージで「なぜ」グリーン関数が紫外発散するのか,その理由を考察した.論文[1]の結果を用いることによって,グリーン関数は座標空間で考える限り,繰り込めることを示し,さらに運動量空間での紫外発散は,場の複合性(compositeness)に基づくものであることを明らかにした.論文[2]本年度の中盤には,上の仕事をHiggs場のあるQEDへ拡張することを試みた.単純な拡張はできながったが,ゲージ不変な漸近場を使えば,ユニタリゲージは繰り込み可能になることを示し,運動方程式を解いてグリーン関数の構造を決定した.論文[3]この結果をさらにSU(2)ゲージ理論でHiggs2重項のある場合に拡張した.(論文作成中)本年度の後半には,上で得られたゲージ不変なゲージ理論の扱いの応用を試みた.Coleman-Weinberg機構のゲージ不変な取り扱いがそれである.(論文作成中)参考文献:
固体高分子燃料電池の電流密度分布解析と過渡応答解析の研究

変換効率が高く,環境性に優れた固体高分子燃料電池(PEFC)が電気自動車用や家庭用分散電源として期待されている。固体高分子膜は湿潤度や温度によってイオン導電度や電気浸透係数などが大きく変わるので,PEFC中の水分挙動や温度分布を正確に把握し,セル全体で一様に発電するよう湿潤度や温度を管理することが重要である。またPEFCを電気自動車などの負荷変動に応じて効率良く発電させるためには,負荷や活物質流量が変動した時の電池応答特性を明らかにしておくことも重要である。そこで本研究ではまずPEFCの定常発電特性を解析するため,質量・電荷・エネルギー保存と膜物性変化を考慮した解析コードを開発し,セル温度,活物質の加湿温度や利用率,電流密度などの運転条件を変えて,発電特性を解析した。ただし,反応過電圧は発電時の実測電圧-電流特性に合うよう定めた。その結果燃料や酸化剤の加湿温度により膜の湿潤度が変わり,電流分布が多様に変化することが分かった。これらを確認するため,分割電極セルで電流分布を測定し,膜・電極接合体の接触抵抗に多少のばらつきはあるものの,解析値に合う電流分布を計測することができた。また,膜の水蒸気に対する拡散係数と電気浸透係数も実測した。更に,PEFCの負荷電流と活物質量を急変させてセル電圧の応答を実測・解析したところ,一定の水素/酸素流量を流した状態で早い負荷電流変化に対しては,応答時間は電気二重層と反応抵抗で決まる時定数となり,一定の改質ガス/空気流量では拡散効果が大きくなり,応答時間は遅くなることが分かった。負荷電流を一定にして燃料や酸化剤の流量を数秒で変えた実験ではセル電圧は余り変化せず,数十秒の遅れで膜の湿潤状態が変化し,セル電圧も変わることが判明した。1,電流密度分布の測定と解析燃料電池セルの流れ方向の電流分布を測定するため、燃料側は並列流路を酸化剤側は水捌けを良くするため直列-流路を持つセルで、酸化剤側電極を分割し、それぞれに分流抵抗を接続し、電流分布を測定した。分割電極の膜・電極接合体への当たりが一様でなかったためか、流れ方向に電流分布は下がらず、出入り口で電流が低い分布が得られた。この傾向は集電極を分割した方が大きかった。分割した電極や集電極を考慮した解析では、非分割電極と同じ出口に一様に低下する電流分布が得られ、集電極の分割電極間の短絡は問題にならないことを確認した。故に、実験では個々の分割電極の接触抵抗が流れ方向に一様でなかったと考察し、電流分布のばらつきの少ない非分割集電極で実験を続けることとした。2,過渡応答の測定と解析非分割電極セルと分割電極セルにおいて、燃料や酸化剤を一定流量流しておき0.1ms以内で制御する電子負荷装置で負荷電流を急変させると、分割電極も含めて電極電位は数十msの早い時間で応答した。この応答時間は、交流インピーダンス法などで測定される電気二重層や反応抵抗などによる等価回路の応答時間と一致した。燃料利用率を50%から100%とする負荷電流変化では、最初一様に流れていた電流は数分でセル上流側電極に集中し、下流側電極には電流が流れなくなり、セル電位も大きく低下した。この応答時間は燃料が対流・拡散する流体時間に対応する。一方、負荷電流が変化する時の過電圧による発熱変化はセルの熱容量や活物質の対流で決まる数分の熱応答時間に表れることが、セル温度や活物質の出口温度を測定して判明した。これらの実験結果を元に、膜の湿潤状態を記述する式も含めた非定常解析を検討し始め、膜性状を明らかにして解析するため、高分子膜の電気浸透係数なども計測し始めた。

変換効率が高く,環境性に優れた固体高分子燃料電池(PEFC)が電気自動車用や家庭用分散電源として期待されている。固体高分子膜は湿潤度や温度によってイオン導電度や電気浸透係数などが大きく変わるので,PEFC中の水分挙動や温度分布を正確に把握し,セル全体で一様に発電するよう湿潤度や温度を管理することが重要である。またPEFCを電気自動車などの負荷変動に応じて効率良く発電させるためには,負荷や活物質流量が変動した時の電池応答特性を明らかにしておくことも重要である。そこで本研究ではまずPEFCの定常発電特性を解析するため,質量・電荷・エネルギー保存と膜物性変化を考慮した解析コードを開発し,セル温度,活物質の加湿温度や利用率,電流密度などの運転条件を変えて,発電特性を解析した。ただし,反応過電圧は発電時の実測電圧-電流特性に合うよう定めた。その結果燃料や酸化剤の加湿温度により膜の湿潤度が変わり,電流分布が多様に変化することが分かった。これらを確認するため,分割電極セルで電流分布を測定し,膜・電極接合体の接触抵抗に多少のばらつきはあるものの,解析値に合う電流分布を計測することができた。また,膜の水蒸気に対する拡散係数と電気浸透係数も実測した。更に,PEFCの負荷電流と活物質量を急変させてセル電圧の応答を実測・解析したところ,一定の水素/酸素流量を流した状態で早い負荷電流変化に対しては,応答時間は電気二重層と反応抵抗で決まる時定数となり,一定の改質ガス/空気流量では拡散効果が大きくなり,応答時間は遅くなることが分かった。負荷電流を一定にして燃料や酸化剤の流量を数秒で変えた実験ではセル電圧は余り変化せず,数十秒の遅れで膜の湿潤状態が変化し,セル電圧も変わることが判明した。