hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子計算系の進化的計算手法を用いた設計に関する研究

本研究の目的である分子計算系として,当初はすべてのDNAが一様に混ざっている均質系のみを対象にしていた.しかし均質系ではDNAを使った化学反応の時間発展を設計することはできるが,空間的なパターンを持たせることは難しい.そこで当該年度では,均質系に比べてより複雑な拡散反応系についての調査および予備実験を行った.具体的にはDNA架橋したポリアクリルアミドゲルを設計し, DNAのハイブリダイゼーション反応によって相転移を行う実験を行った.またゲルとゾルの区別を行う観察方法として,蛍光マイクロビーズのブラウン運動を評価する手法を用いた.予備実験の成果として,人手によって設計された化学反応による架橋点の作成または分解を行い,時空間的なゾル化や,時間的なゲル化を行うことに成功した.研究の目的の一つとして複雑な系の設計を挙げたが, DNA化学反応により時空間発展を行う系は,そのような設計の対象になると考えられる.また当初は人工遺伝子回路の自動設計を行う計画であったが,文献調査の結果,着眼点は異なるものの先行研究と呼べる研究がすでに存在することが分かった.一方で, DNA化学反応を使った時空間的に発展する拡散反応系の自動設計は新規性のある分野だと言える.シミュレータの作成や系の自動設計を行うには至らなかったが,新規性のある複雑な系を提案するという成果を得られた.この成果はCBI学会での「Excellent Poster Award」の受賞, FNANOと呼ばれる国際会議での口頭発表に採択されるなどの評価を得た.今後はこれまでに作成した均質系の数理モデルを基に拡散反応系のシミュレータを作成し, DNA化学反応によって駆動する反応場の自動設計へと,本提案手法が応用できると考えられる.将来的にはDNA化学反応による時空間的なパターン形成や物質輸送,ゲルを使った流体デバイスのフロー制御,ゲルゾル相転移による薬剤の放出などの応用に貢献できると期待される.分子計算系のシミュレーションにおいて従来から問題となっていた分子種の構造爆発を,モデルの抽象化により解決できた.特にRNAiのシミュレーションを行ったため,従来対象としていなかった酵素反応などをモデルに組み込むことが可能となり,提案手法の汎用性の高さを主張できる.また実際に自動設計されたDNAオートマトンは化学実験によりその動作が検証された.
津波被災後の海浜植物の再生ポテンシャルの評価

本研究は、宮城県沿岸を対象にして、2011年大津波によって被災した海浜から海岸林までの海岸エコトーンにおいて、海浜植物の再生状況を明らかにすることを目的に実施した。その結果、津波による海浜植物への被害は地域によって大きく異なることがわかった。また、海浜植物は海浜より倒壊した海岸林内で生育密度が顕著に高く、海浜から海岸林へ埋土種子や地下茎が津波時に供給されたと考えられた。また、津波は比高や塩分濃度の異なる多様な凹地を生み出し、このような微環境の違いに応じて、多様な湿地植物が定着していることが明らかとなった。本研究は、海浜植物の津波後の海浜植物の再生ポテンシャルを評価するために、野外調査として海浜植物の再生状況のモニタリング、室内実験として海浜植物の津波の海水冠水耐性の評価を計画・実施している。野外調査として、宮城県の複数の海岸の微地形や植生を調査した。調査は昨年度からの継続調査であり、津波から約2年半後の状況を記録した。津波の被害の大きかった海岸では、植被率や種数は増加傾向にあり、植生は昨年に比べて回復傾向であった。一方、津波の被害が小さかった海岸では、昨年度からの植生の変化がほとんどなく、植生は安定していた。対象地の一部では、防潮堤工事などの大規模な工事が進行しており、海浜植物への負の影響が危惧される。具体的には、津波後に海浜植物の多様性が高くなった場所が防潮堤の建設場所になったケースが確認された。また、本研究では、津波後に海浜植物が海岸林内に侵入・定着し、海岸林の破壊された場所が新たな海浜植物の生育地になっていることを確認している。このような場所において、早急な海岸林の再生のために、大規模な盛土とクロマツ植林が実施されており、海浜植物の新たな生育地が消失しつつある。津波から約2年半後の状況として、津波破壊後の早急な海浜植物の再生が認められるが、大規模な海岸の復旧・復興工事によって、生育地が消失・縮小しつつあることがわかった。室内実験として、海浜植物の海水冠水耐性を評価するために、海浜植物の苗の育苗、また海水冠水実験を予備的に実施している。宮城県の津波被災後の植生の回復状況を明らかにするために、植生と地形の調査を行った。調査地は、宮城県仙台市の井土浜、東松島市の野蒜と矢本の合計3地点である。各地点に数本の調査測線を設置し、海から陸方向の植生と地形の変化を把握した。調査の結果、津波による植生への影響は、地域によって大きく異なることがわかった。井土浜では地形の変化が著しく、植生の破壊が大規模であったことがわかった。また、井土浜では、クロマツの海岸林が破壊された立地に、海浜植物が侵入・定着していることがわかった。野蒜は地形の変化が少なく、津波被災の前後によって海浜植物の種組成や構造があまり変化していないことが推察された。再生した海浜植物の繁殖様式を把握するために、各地点において代表的な海浜植物であるコウボウムギとハマヒルガオの掘り取り調査を行った。調査の結果、植生への津波被害の大きかった井土浜や矢本では、種子から再生した個体が多かった。一方、植生への津波被害の小さかった野蒜では、地下茎から再生した個体が多かった。このことから、植生に対する津波被害の規模によって、再生する海浜植物の繁殖様式は異なると考えられた。海浜植物の津波時の海水への冠水耐性の実験を行うために、海浜植物の種子の採取および苗の育成を行った。種子の採取は、山口県光市の虹ケ浜で行った。苗の育成は、海浜植物としてコウボウムギ、ハマヒルガオ、ハマゴウ、ハマエンドウ、ケカモノハシ、ビロードテンツキの6種、外来植物としてコマツヨイグサ、オオフタバムグラの2種を対象に行った。津波被災後の海浜植物の再生状況を評価するために、宮城県の井土浜、野蒜、矢本の海岸を対象にして、継続して海浜植物と地形の変化をモニタリングした。結果として、津波から約3年半経過して、砂丘の発達とともに海浜植物は徐々に再生しつつあることがわかった。また、倒壊した海岸林内に侵入・定着した海浜植物も急速に群落を拡大していたが、海岸林の再造林に伴う盛土によって、大部分が失われつつあった。盛土は、海浜植物だけでなく、津波被災後に再生した海岸後背湿地の湿地植物にも影響を与えていた。仙台市の新浜地区では、海岸林の根返り跡の凹地(ピット)にタチコウガイゼキショウやカモノハシ、絶滅危惧種のヒメハッカやタコノアシなどが侵入・定着していた。これらの種は、わずかな比高差に沿って、種の分布が明瞭に異なることがわかった。

また、一部の凹地では、貞山運河からの汽水の流入によって、シオクグなど塩性の湿地植物も生育していた。以上の結果より、津波被災地では、これらの湿地植物や海浜植物を保全しつつ、海岸林の再造林を進めていくという課題を抽出することができた。上記の研究結果について、論文として投稿し、掲載された。また海岸林跡地に生じた湿地植生の再生に関する論文も現在投稿中である。助成期間3年間の海浜植物のモニタリング結果についても、論文として別途、投稿予定である。保全生態学野外調査として津波被災地の海浜植物のモニタリング調査は予定以上の成果を残せている。1年目は3地点の海岸を調査対象としていたが、2年目の昨年度は新たに1地点を追加することができ、順調に植生と微地形のモニタリングデータを取得できている。一方、室内実験として、海浜植物の海水冠水実験を実施しているが、発芽率が低い海浜植物があり、苗の育成がうまくいっておらず、予定より実験がやや遅れている。今年度の研究計画は、野外調査として、「津波被災地の植生の再生状況の把握」、室内実験として、「海浜植物の海水への冠水耐性実験のための種子採取および苗の育成」を予定していた。今年度は、野外調査および室内実験ともに予定通りに実施することができた。そのため、今年度は研究目的に対して、おおむね順調に進展していると評価した。3年目の今年度は、野外調査として、津波被災地の海浜植物のモニタリング調査を継続して実施する。また、モニタリング調査だけでなく、海岸の復旧・復興工事に対して、海浜植物の保全策を検討する。室内実験は当初の予定よりやや遅れているため、海浜植物の苗の育成方法を確立し、海水冠水実験を反復して実施する。上記の研究成果を踏まえて、津波被災後の海浜植物の再生ポテンシャルを評価し、人がどのように海浜植物の再生に関与すべきか検討する。野外調査では、津波被災後の植生の変化を継続してモニタリングする。また、今年度は3箇所であった調査地をさらに増やし、津波被災地の広域的な植生の被害と再生状況を把握する。また、海浜植物の実生の発生と生存状況を調査し、種子繁殖からの海浜植物の再生状況を詳細に把握する。室内実験では、今年度に育成した苗を使用して、海水への冠水耐性実験を実施する。また、海水への冠水耐性実験は、野外の個体を人工的に海水に冠水させ、冠水後の生存や成長を調査する。支出の中に人件費を計上していたが、使用していないため繰越金が発生している。人件費は学生の調査補助者への支出を予定していたが、研究室の学生が卒業研究の一部などとして関与しているため、人件費としての支出は不適切と判断した。人件費の代わりに、野外や室内実験の内容を充実させ、旅費や実験機材などとして支出し、今年度中に全額を予定通り使用する予定である。津波被災地の植生のモニタリングを継続するために、調査地までの旅費を使用する。また、海浜植物の実生の発生位置を把握するために、GPSを購入する。海水への冠水耐性実験のために、塩分濃度計や温湿度計、植物育成用の蛍光灯や台を購入する。また、関連学会で研究成果を公表するために、学会参加費や旅費を使用する。
虚血再灌流病態を伴う外傷性脳内血腫に対する術前急速導入脳低温療法の有効性の検討

急性硬膜下血腫患者かつ65歳未満の患者をWEBランダマイザにて早期導入脳低温療法を平温療法を比較した研究である。迅速な体温管理の導入には血管内冷却法(旭化成ゾールメディカル、Thermoguard)を用いた。これらを用いた直接的な重度副作用、合併症はなかった。本研究により日米合わせ32例の患者が登録された。しかし、頭部外傷患者年齢の高齢化に伴い、65歳以上の急性硬膜下血腫患者数が減少し、想定していたよりも患者登録に時間を要し、研究の遅延を余儀なくされた。また、日米共同研究の形をとっていたものの、米国側のSafety boardによる中間解析により、患者登録終了を宣告され、やむなくわが国の患者登録は終了した。これについては現在データクレンジング、およびPrimary/secondary analysisを進めているところである。また、患者から採取された血液検体をテキサス大学に送付し、バイオマーカー(GFAP、UCH-L1)を測定しているところである。本研究において、カテーテルによる冷却による安全性が担保されたが、設定すべき目標体温については、依然不明確なままである。症例数の少なさもあり、完全なRCTとしてしえなかったが、現在までのデータの集積と解析を待ち、今後国際誌に発表予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は本臨床試験に関するプロトコール、およびデータ管理、ランダマイザソフトの開発および調整を行った。また米国参加施設側との研究対象症例の統一化、および日米の倫理委員会の承認手続き等を行った。国内の参加施設間の調整に関しても、計10回の研究会議(WEB会議含む)を行った。各施設での前年の症例数や損傷形態の特徴を表したデータを持ち寄り、最終的に研究対象は121歳から65歳までの、2厚さ1cm以上かつ/あるいは正中偏移5mm以上の急性硬膜下血腫をもち、3GCS Motor Score 5点以下(重命に応じない)の患者が適応患者と決定した。また、本臨床研究の科学的根拠をレビューし、かつ、プロトコールを明確にした研究発表を、国際脳低温療法学会[International Hypothermia Symposium: Edingurgh, UKおよび日本脳低温療法学会(静岡)にて発表し、広く社会に周知させた。また、臨床研究データベース(UMIN-CTR)に、本研究の概要を登録し、研究者間での情報共有を得た。症例のランダマイズに関しては、共同研究者の田中が主導し、参加施設でディスカッションを行う中で、年齢とGCSを層別因子とした層別ランダム化で行うこととした。これを(株)アジャストに依頼し、WEBランダマイザを作成した。本臨床研究は当初の予定通り2015年4月1日0時より3年間の予定で開始となった。今後のデータ蓄積が待たれる。2015年4月1日より、症例登録を開始し、2016年4月現在まで4例の患者登録を得た。また米国との共同研究も開始し、米国側では12例の登録で、全体で16例の登録となった。今後の更なる症例登録が待たれる。学術面に関しては、2015年1月にFixした本プロトコールを含め、本研究(HOPES Trial)の特色や独創性を広く周知すべく、日本脳神経外科学会、日本救急医学会、日本集中治療医学会、日本脳低温療法学会等の主要学会や関連学会において本研究科関連演題を発表した。現在、本研究関連の英文論文(総説)を2編投稿中であり、うち1つはすでにAcceptされている。研究会議は2015年度に計7回行い、症例登録速度の遅延による研究の遅れや、進行する高齢化社会にどのように本研究が対応すべきかを、日本外傷データバンクや日本頭部外傷データバンクのデータを加味しつつ検討した。頭部外傷の年齢は我が国のみならず世界的に高齢化している。当初本研究は21歳-65歳までのinclusion cliteriaとしていたため、参加施設における対象患者の入院がすくなかったこと、また、交通事故発生率の低下やエアバッグなどの普及により、全国的にも外傷患者が減っている事実があることから、登録患者の増加が進まないのが現状である。また、本研究のプロトコールにおいて、代諾者にInformed consentをとることが必須とされていたため、突然の事故などの受傷で患者代諾者が来院されない場合、症例登録ができなかったのも一つ要因であると推測された。我々は急性硬膜下血腫(ASDH)に対する開頭術前からの脳低温療法が有効であるとの仮説を基に、2015年4月より多施設共同ランダム化臨床研究(RCT)を開始した。本研究は開頭手術を要するASDHに対し術前より速やかに体温管理を導入するRCTである。術前より脳低温療法(33°C)を導入し48時間維持した群と、経過中37°Cに常温管理した群で生命転帰、機能転帰や血中バイオマーカー(UCH-L1・GFAP)を比較する予定となっている。本研究は、頭部外傷患者に対して血管内体温管理法(Intravascular Temperature Management: IVTM)を用いた、世界初のRCTである。従来よりも導入が迅速であり、再灌流障害により二次的脳損傷が惹起される前に目標体温に達することができる。2017年4月現在、日米全体で25例の登録(うち日本6例)が終了している。

当初3年間で120例の予定であったものが大きくずれ込む可能性が出てきた。そのため、日本側の主施設である日本医大でWaiver of Consentの手続きをとり、同意を得るべき患者代諾者が不明であっても患者のenrollを可能にした。今後も患者登録をさらに進める予定である。また現在登録患者の要件を21-65歳までとしているが、昨今の頭部外傷患者の高齢化にともない、年齢のクライテリア変更を考慮している。米国ではさらに2施設参加施設が増加する予定であり、更なるデータ蓄積が待たれる。(HOPES Trial: ClinicalTrials.govID: NCT02064959、UMIN-ClinicalTrial registry: UMIN000014863)若年者頭部外傷の減少に伴うCandidateの減少から、当初予測していた症例登録の速度と比して遅れている。本研究は、急速な冷却導入が可能である血管内冷却法(Intravascular Cooling :IVC法)を用い、脳虚血再灌流損傷を主病態とする外傷性脳内血腫の減圧開頭血腫除去術施行患者に対し、日米6施設で共同作成したプロトコールのもと、手術前より急速に脳低温療法を導入する。この急速導入脳低温療法が患者転帰改善効果、神経保護効果を示すかを明確にする多施設無作為臨床研究である。現在も効果的な治療法に乏しい神経外傷分野において、有効な治療戦略の確立が期待される。本研究結果をもとに、数年後改定される米国、および我が国の神経外傷治療ガイドラインへの提言を最終目標とする。このため外傷性脳内血腫患者を急速導入脳低温療法施行群と積極的平温療法施行群の二群にランダムに分類した多施設ランダム化試験(RCT)を行う。受傷後6ヵ月後のGlasgow Outcome Scale-Extended (GOSE)をもって転帰評価を行い、急速導入脳低温療法群と積極的平温療法群間の転帰良好率と死亡率を二群間で比較することで、脳低温療法の有効性を検討する。また補完的アウトカムの評価として受傷4週後のDisability rating score (DRS)を比較する。また、米国で同時並行にて行われるRCTから得られる結果を我が国と比較し、特有な患者年齢分布を持つ我が国の頭部外傷においても、この急速導入脳低温療法が有効か否かを明確にすることを本研究期間内の目標とする。本研究開始後4年が経過したが、研究開始後、日米を合わせて31例の患者が登録された。目標の120例に向けさらに患者登録を続けていく。また2017年11月に30例登録が終了した時点での安全性有効性の検討では、早期導入脳低温療法群の安全性、有効性における対照群との非劣性が確認されたことは特筆すべき成果である。当初予定していたより患者登録のスピードは遅れている。一つには頭部外傷患者の年齢が上昇しており、本研究のターゲットになりうる65歳以下の患者が来院しないことに起因する。もう一つは急性硬膜下血腫自体にターゲットを絞っており、頭部外傷患者全体の中でもさらに適応は絞られている。
浅海域における熱流量測定による南海トラフ地震発生帯の温度構造の研究

1.紀伊水道沖から東海沖に至る海域において、自己浮上式の機器による堆積物中の温度分布、海底水温の連続観測を実施し、計17地点において、517か月の長期計測データを得た。2.堆積物中の温度分布の長期データを解析し、海底水温変動の影響を除去することにより、紀伊半島東方沖(熊野沖)原び東海沖の浅海域6地点で地殻熱流量の値を得た。また、浅海域における新たな熱流量測定法として、海底水温の長期計測データと深海用プローブで測定した海度プロファイルと合わせて解析する手法を開発した。この方法を実測データに適用し、紀伊水道沖熊野沖の3地点で熱流量を求めることに成功した。3.熊野沖海域において、海底水温の長期計測データを用いて、通常の方法による熱流量測定が可能な水深の範囲、自己浮上式の機器によって熱流量を求めるために必要な測定期間、等の評価を行った。「また、海底水温データを、海流のデータや海洋物理モデルと比較することにより、水温の周期的変動と黒潮の蛇行の関係について考察した。4.熊野沖潮岬沖の深海域において、通常の方法による熱流量測定を実施した。その結果を、浅海域での測定結果、及び既存のデータと合わせることにより、熊野沖の南海トラフ海域において、沈み込むプレートから付加体にかけての熱流量分布を明らかにした。5.熊野沖、及び四国東部沖(室戸沖)の南海トラフ沈み込み帯について、付加体中の物質移動、海洋プレートの熱的進化と堆積物の沈積の影響を含むモデルを用いて、温度構造の計算を行った。熱流量の実測値、メタンハイドレートBSRの深度から求められた熱流量と、モデルによる計算値を比較するととにより、プレート境界面における摩擦発熱・せん断応力の値に制約を加え、巨大地震発生帯の温度構造を推定した。特にIODPによる掘削予定地点について、詳細な温度分布の推定と誤差の見積りを行った。1.自己浮上式熱流量計1式を新規に購入するとともに、これまで使用してきた同種の機器の改良を進めた。2.紀伊半島東方沖(熊野沖)の浅海域において、既に設置ずみの自己浮上式熱流量計2台、自己浮上式水温計2台を回収した。一方、新たに熱流量計4台、水温計5台を東海沖紀伊半島沖に設置し、うち熱流量計3台、水温計1台を回収した。これらの機器の回収時には、深海用プローブによる温度プロファイル測定も実施した。3.自己浮上式熱流量計によって得られた堆積物中の温度分布の長期計測データを解析し、新たに3地点において地殼熱流量の値を求めることができた。熊野沖海域で得られた海底水温データを使用し、長斯水温データが存在する地点において深海用プローブで測定した温度プロファイルから熱流量を求める解析方法の検討を行った。4.熊野沖紀伊半島沖の深海域(南海トラフ底、及び付加体斜面)において、深海用プローブを用いた熱流量測定を実施した。5.熊野沖の南海トラフ沈み込み帯について、定常状態を仮定し、最近の地震探査によって得られた構造を用いて、沈み込みの温度構造モデル計算を行った。本研究により浅海域・深海域で得られた熱流量データ、メタン・ハイドレートBSRの深度から推定された熱流量データと、モデルによる計算値を合わせることができることが示された。6.琵琶湖畔の掘削孔において温度プロファイルの測定、及び深さ30mと40mの温度の長斯連続観測を行った。また淡路島の掘削孔においても温度プロファイルを測定した。これらのデータを用いて、熱拡散と水の流れによる熱輸送が地下温度分布に与える影響についての研究を行った。

7.ドイツで開催された熱流量・温度構造に関する国際シンポジウムに参加し、浅海域における熱流量測定の成果を発表するとともに、沈み込み帯の温度構造モデル等について議論を行った。1.平成16年度に購入した自己浮上式熱流量計について、海中での動作試験を実施し、その結果に基づいて必要な改良を行った。2.紀伊半島東方沖(熊野沖)及び四国東方海域において、16年度に設置した自己浮上式熱流量計1台、自己浮上式水温計2台を回収した。回収時には、深海用プローブによる堆積物中の温度プロファイル測定も実施した。一方、新たに熱流量計4台、水温計2台を東海沖紀伊半島沖に設置し、長期計測を開始した。3.自己浮上式熱流量計によって得られた堆積物中の温度分布の長期計測データを解析し、新たに2地点において地殻熱流量の値を求めた。また、海底水温の長期計測データと深海用プローブで測定した温度プロファイルを合わせて解析することによっても、3地点において熱流量を得ることができた。これらの2つの方法について、得られる熱流量の精度が長期計測を行う期間にどう依存するかを、3年間の海底水温実測データに基づいて評価した。4.熊野沖紀伊半島沖の深海域(南海トラフ底、及び付加体斜面)において、深海用プローブを用いた熱流量測定を実施した。また、ピストンコアラーを用いて堆積物コア試料を採取し、堆積物の熱伝導率を測定した。5.熊野沖、四国東部沖(室戸沖)の南海トラフ海域について、定常的なプレート沈み込みを仮定し、温度構造モデル計算を行った。浅海域・深海域で測定された熱流量データ、及びメタン・ハイドレートBSRの深度から求められた熱流量と、モデルによる計算値を合わせることにより、プレート境界面における摩擦発熱・せん断応力の値に制約を加え、巨大地震発生帯の温度構造を推定することができた。6.熊野沖海域で得られた海底水温の長期計測データを、海流のデータや海洋物理モデルと比較することにより、水温の周期的変動と黒潮の蛇行の関係について考察を行った。1.紀伊半島東方沖(熊野沖)及び潮岬南方海域において、平成1617年度に設置した自己浮上式熱流量計1台、水温計2台を回収し、1215か月間にわたるデータを得ることに成功した。特に、潮岬南方の水深約4700mの地点で得た海底水温の記録は、黒潮の蛇行と海洋深部の渦の相互作用について貴重な情報を与えるものである。一方、新たに熱流量計1台、水温計2台を東海沖熊野沖に設置して長期計測を行った。2.熊野沖海域での潜航調査において、長期留置されていた地層温度計と水温計を回収し、約2年半の海底水温変動データを得た。また、泥火山上の1地点に長期型の熱流量計測システムと水温計を設置した。3.自己浮上式熱流量計で得られた堆積物中の温度分布の長期計測データを解析し、新たに1地点で地殻熱流量の値を求めた。また、海底水温の長期データを用いて、熊野沖の水深20002500mの海域において、水温変動が通常の方法による熱流量測定に与える影響の評価を行った。4.熊野沖紀伊半島沖の深海域において、深海用プローブを用いた熱流量測定を実施した。
要介護高齢者に対する補完代替療法として有効な看護介入モデルの開発

認知症高齢者に対するアロマセラピーの効果を明らかにすることを目的とする。高齢者施設に入所中の23名の高齢者に、リラクゼーション効果のあるアロマオイルを用いたハンドマッサージを20分間行い、夜間に芳香浴を実施した。アロマセラピーの効果は、唾液アミラーゼ値、認知症の生活の質尺度(D-QOL)を用いて評価した。対象者の平均年齢は89.1(±7.7)歳。ハンドマッサージの後に唾液アミラーゼ値は有意に低下した(p<0.00)。アロマセラピーの介入後に、D-QOLの下位尺度5項目全てが有意に低下した(p<0.01)高齢者施設に入所中の認知症高齢者にとってアロマセラピーは有効であることが示唆された。【研究目的】施設入所中の要介護高齢者に対するアロマセラピーの効果を明らかにする。【研究方法】介入方法:1対象者の希望に応じた、1%濃度のローズウッドまたはラベンダーオイルを付加したハンドマッサージ:マッサージは左右合計で14分間実施した。評価指標として客観的指標には唾液アミラーゼ活性値、主観的指標にはD-QOLとアロママッサージに対する聞き取り調査を行った。2ラベンダーオイルを付加した芳香浴を20時8時間実施した。評価指標には、アクチグラフを用い、夜間の睡眠覚醒パターンを測定した。【結果】1.対象者の属性:対象者は9名で、平均年齢90.1(±6.9、範囲82104)歳、全員女性、MMSEは平均18.3(±2.6、範囲1522)点だった。2.唾液アミラーゼ値の変化:マッサージ開始前の平均唾液アミラーゼ値は281.7(±160.1、範囲10486)KLU/L、マッサージ終了直後は138.8(±121.6、範囲17333)KLU/Lと、マッサージ直後は有意に低下していた(P=0.011)。3.睡眠覚醒リズム:アクチグラフの装着による睡眠覚醒リズムの測定ができた4名のうち2名は、介入前のベースラインに比べて、介入後の総睡眠時間が長かった。4.D-QOLの変化:DーQOL総点および「美的感覚」「自尊感情」「肯定的情動」「否定的情動」「所属感」「生活の質」5つの下位概念について介入前後の得点変化を比較した。その結果、DーQOL総点は介入前に比べて介入後の方が有意に得点が改善した。5つの下位概念は「美的感覚」「肯定的情動」「否定的情動」「所属感」「生活の質」の得点は改善し、中でも「所属感」は介入前に比べて介入後の方が有意に得点が改善した。本年度は、施設入所中の要介護高齢者に対し、アロマオイルを持ちいたハンドマッサージのリラクゼーション効果、香りを付加したネックピローの睡眠への効果について検証した。介入と評価の方法は、11%濃度のラベンダーまたはイランイランオイルを付加したハンドマッサージを行い、マッサージは左右合計で14分間実施し、同時に芳香浴を実施した。評価指標として、客観的指標には唾液アミラーゼ活性値の測定、主観的指標にはD-QOLの測定と聞き取り調査を行った。2当初の計画であった蒸しタオル温浴に関しては保温効果や装着時間を考慮し、ラベンダーの香りを付加したホットネックピローの装着に変更した。評価指標には、眠りスキャン(マットレスの下に敷き臥床中の睡眠評価が可能な機器)を用い、夜間の睡眠・覚醒リズムを測定した。介入の結果、対象者は10名、うち女性9名、平均年齢90.8歳、認知機能は10点未満の者が1名、10点20点未満が6名、20点26点が3名であった。芳香浴を併用したハンドマッサージにおいて、実施前後の唾液アミラーゼ活性値を比較した結果、実施前は平均115.6kIU/L、実施後は平均44.2kIU/Lと実施後に有意に低下した。主観的評価として、アロママッサージに対する聞き取り調査の結果では、全員が気持ちよい、また実施して欲しいなど肯定的な評価が得られた。D-QOLは介入前に比べて介入後に改善したが有意差はなかった。アロマの香りを付加したホットネックピローによる睡眠の効果は、対象者10名のうち6名は睡眠時間が延長し、残り4名は不変またはわずかに減少していたが、統計学的な有意差は認められなかった。以上のことからアロマオイルを用いたハンドマッサージは、実施前後の唾液アミラーゼ値の変化から、認知機能障害がある要介護高齢者の補完代替療法として有用性のある看護介入である可能性が示唆された。【研究目的】施設入所中の要介護高齢者に対するアロママッサージの効果を明らかにする。【方法】介入方法:ラベンダーオイルを用い指先から肘関節のマッサージを左右合計で14分間実施した。

評価指標:客観的指標はSCC(Skin Conductance Change)と唾液アミラーゼ活性値、主観的指標はD-QOLとアロママッサージに対する聞き取り調査を行った。【結果】対象者は6名で平均年齢90歳(±8.7歳)、女性5名、男性1名だった。HDS-Rは20点以上2名、11-12点の人が4名だった。SCCの変化:マッサージ開始前に比べて開始後に、緊張を示すNegativeデータ面積が減少しPositiveデータ面積が増え、リラックス状態を示した人が4名、マッサージ開始前に比べて開始後から終了後までPositiveデータ面積に比べてNegativeデータ面積が増えた人、Negativeデータ面積が広い状態を維持した人が各1名だった。唾液アミラーゼ活性値の変化:マッサージ開始前に比べて終了後に唾液アミラーゼ活性値が減少し、リラックス状態を示した人は3名、変化がなかった人とわずかに上昇した人が各1名だった。D-QOLの変化:D-QOL総点及び「自尊感情」「肯定的情動」「否定的情動」「所属感」「美的感覚」の下位概念の得点変化をWilcoxon検定で比較した。マッサージ実施前と比較し実施後のD-QOL総点が有意に改善していた(p=0.046)。下位尺度では、実施後の美的感覚の値が有意に改善していた(p=0.027)。聞き取り調査:気持ちいい、気分が落ち着いた、今後も続けたいと対象者全員が答えた。アロマオイルの香りを感じなかった人が2名いたが、香りを不快に感じた人はいなかった。本年度は、アロマオイルを付加したハンドマッサージに加えて、夜間の芳香欲の効果の検証に取り組んだ。アロマオイルを付加したハンドマッサージの効果では、前年度は対象者の人数が少なく客観的指標である、唾液アミラーゼによる効果の検証ができなかったが、本年度は対象者の人数を増やしたことで、ハンドマッサージの効果を検証することができた。主観的指標であるD-QOLの変化においても、D-QOL総点と、下位尺度のうち「所属感」において有意な改善を認め、主観的指標からも、ハンドマッサージの効果を明らかにすることができた。夜間の芳香欲の効果については、客観的指標に用いたアクチグラフが装着できた対象者の人数が9名のうち4名しかおらず、評価に至らなかった。アクチグラフは、腕時計型で対象者に負担の少ない方法で、睡眠評価が可能な機器であるが、認知機能障害のある高齢者では、機器を装着することが困難なケースもあった。睡眠評価の方法を検討する必要性があった。本研究結果については、平成25年開催の第18回老年看護学会学術集会で発表の予定である。平成23年度当初の計画では、芳香浴の介入効果の検証を行う予定であったが、計画を変更し平成24年度に実施する予定であった、アロマオイルを付加したハンドマッサージの介入効果の検証に取り組んだ。用いたアロマオイルは、優れた鎮静効果やリラックス効果、安眠効果などが期待される、ラベンダーオイルである。6名の施設入所中の要介護高齢者を対象に介入した結果、QOL評価や、聞き取り調査の結果など、主観的評価においてはD-QOL総点が改善し、聞き取り調査の結果においても6名全員から好評価を得、補完代替療法としてのアロマオイルを付加したハンドマッサージの介入効果を確認でき、目標達成に近い成果が得られた。
ナノチューブ中での水とシリコンの構造と相転移ダイナミクス

球の詰め込み問題は古くから存在し、近年になって三次元空間における最密充填構造の「証明」がなされたことは有名だが、円筒への剛体球の詰め込み問題が取り上げられたのはごく最近である。この研究は準一次元系の相転移についての統計力学の問題としても興味深く、カーボンナノチューブに代表されるナノ細孔内に導入された物質の結晶構造の解明とも関連する。特に興味深い結果は、第一に、最密構造には複数の結晶構造と螺旋構造が存在すること、第二に、筒の直径の関数として最大充填率の一次導関数に不連続性が現われること、である。この剛体球系で予測された構造のいくつかはカーボンナノチューブ内のC60のシミュレーションでも確認され、その後、実験でも観測された。C60のモデル系においても、われわれのモデル系においても、液体状態から自発的に形成するいくつかの準一次秩序構造を二次元平面に開くと、三角格子があらわれる。最大直径の範囲内で三角格子を折って得られるすべての構造を組み立て、最急降下法によって圧力一定の元でのポテンシャルエネルギー極小構造を計算し、各構造の熱力学的安定性を自由エネルギー(この場合はOKに対応するのでエンタルピー)で評価した。三角格子の区別可能な折り方とその結果得られる準一次元構造を直径順に並べると、ある所定の順序で結晶構造と螺旋構造があらわれる。最初の10構造について円筒直径の関数としてエンタルピーをプロットすると9個の交点がえられ、この直径範囲内に実際10個の相が安定相として存在する可能性が示唆される。この計算を様々な圧力下で行うことにより、直径圧力平面上に9本の相境界線が得られる。次に分子動力学計算を行い、予想した構造が予想した直径領域で自発的に形成されることを確認した。1.水の制約空間における相挙動を計算機シミュレーションにより調べた。比較的直径の大きなナノチューブの場合において、計算機シミュレーションの時間内(数十ナノ秒)では何らの結晶も得られなかった。しかし、希ガスを添加することにより、8員環以上のサイズの氷がえられることを発見した。この場合に、希ガスはクラスレートハイドレートと同様の役割を果たしている。2.クラスレートハイドレートの安定性と相挙動を、広い圧力範囲において分子間のみから予測することを試みた。そのために、大きな空洞では小さなゲスト分子の多重占有を許容する場合への理論の拡張を行い、またゲスト分子を非理想気体として取り扱った。ゲストの高圧条件下におけるクラスレートハイドレートの各空洞の占有率等を計算した。3.さらに、シリコンのカーボンナノチューブ内での結晶構造とその物性を調べた。その結果、シリコンは水と同様にチューブ状の結晶を形成すること、またそれは電気伝導性があることを見出した。本年度は制約空間自身を水分子が形成する場合、すなわちクラスレートハイドレートの物性について検討を行った。通常の実験では非常に困難な高圧下でのクラスレートハイドレートの生成条件とその安定性を分子間相互作用から予測し、空洞の多重占有についての可能性を調べた。大きい空洞にゲスト分子2個まで、小さい空洞にゲスト1個までの占有を許すときのグランドカノニカル分配関数の計算を試みた。水-水の相互作用はTP4Pポテンシャルで記述した。ゲストはアルゴンとして、ゲスト同士と水とゲストの相互作用はLennard-Jonesポテンシャルとした。実際の2重占有の自由エネルギーの計算は、直接のゲスト間の相互作用についてのみ6重積分を直接計算し、ゲストー水についてはあらかじめ表を作成しておく方法を用いた。アルゴンクラスレートハイドレートについての解離圧の温度依存性を明らかにした。アルゴンの化学ポテンシャルは、既知の状態方程式の密度積分により、実在気体として取り扱った。

解離圧に関しては2重占有の影響は殆ど無いが、化学ポテンシャルの計算方法に関しては、実在気体としての取り扱いが有利なことが明らかである。2重占有は100MPaをこえてから顕著になっている。ゲストを理想気体と仮定したときにはこの圧力は1Gpa程度になることから、実在気体として取り扱うことが必須であることが分かった。カーボンナノチューブ程度の大きさの準一次元空間での氷のチューブ状結晶のような低次元系での相挙動やイオンの水和構造とその濃度揺らぎは、拘束条件の性質に依存して非常に多様であるが、直接観測するのが困難であるためバルクにくらべて未知である。ナノチューブ中での水の物性は、固液の相境界が臨界点で終わることや、ナノチューブのサイズが一次相転移と連続変化の差異が生じるうえで決定的役割を演じることなど、三次元とは大きく異なった未知の現象が数多く期待されているが、昨今ようやく我々を含めて具体的研究が始まったばかりである。また、これらの準一次元空間における水和されたイオンの動的挙動は、生体内のイオンチャンネルでの部分的に溶媒和されたイオンの構造や移動の機構を明らかにするうえでも重要である。生体内のタンパク質間の水の役割やイオンチャンネルにおけるイオンの水和構造と移動度を調べその機構を明らかにする目的で、低次元空間での相転移および溶質を含む水溶液の水和構造と輸送現象を計算機シミュレーションにより調べた。本年度は、カーボンナノチューブ内に水と疎水性分子を導入して、自発的に下図のような8員環から成るチューブ状の氷とそれに包接される疎水性分子の新規なクラスレートと呼ぶべき化合物が生成することを見出した。水単独では8員環は5-7員環と比較して不安定であるが、疎水性のゲスト分子の存在により、クラスレートと同様に高圧では安定化すること、またその安定性の統計力学的な取り扱いも示された。球の詰め込み問題は古くから存在し、近年になって三次元空間における最密充填構造の「証明」がなされたことは有名だが、円筒への剛体球の詰め込み問題が取り上げられたのはごく最近である。この研究は準一次元系の相転移についての統計力学の問題としても興味深く、カーボンナノチューブに代表されるナノ細孔内に導入された物質の結晶構造の解明とも関連する。特に興味深い結果は、第一に、最密構造には複数の結晶構造と螺旋構造が存在すること、第二に、筒の直径の関数として最大充填率の一次導関数に不連続性が現われること、である。この剛体球系で予測された構造のいくつかはカーボンナノチューブ内のC60のシミュレーションでも確認され、その後、実験でも観測された。C60のモデル系においても、われわれのモデル系においても、液体状態から自発的に形成するいくつかの準一次秩序構造を二次元平面に開くと、三角格子があらわれる。最大直径の範囲内で三角格子を折って得られるすべての構造を組み立て、最急降下法によって圧力一定の元でのポテンシャルエネルギー極小構造を計算し、各構造の熱力学的安定性を自由エネルギー(この場合はOKに対応するのでエンタルピー)で評価した。三角格子の区別可能な折り方とその結果得られる準一次元構造を直径順に並べると、ある所定の順序で結晶構造と螺旋構造があらわれる。
日本版子どもの活動・参加に関する評価法の開発‐特別なニーズがある子どもへの活用‐

本研究では、「幼児の活動・参加に関する評価法」であるPreschool Activity Card Sort(以下PACS)の日本版を開発する。日本版PACSに含まれる活動・参加項目の絵カードを作成し、日本版PACSの併存的妥当性と信頼性の検証を行う。さらに、実際に特別なニーズがある子どもへ日本版PACSによる評価を試行することで、活動制限や参加制約を明らかにすることを目指す。
I型アレルギーで惹起される新規の扁桃炎:マスト細胞の新たな生物活性の新知見

対象は当科にて慢性扁桃炎、習慣性扁桃炎、扁桃肥大の診断にて両側口蓋扁桃摘出術を施行した患者。術前のCAP-RAST検査にてハウスダスト、ダニの通年性アレルギー原因抗原が2+以上陽性の群でアレルギー症状を認めたことのある者をIgE関連性アレルギー群(5歳32歳、n=15)、いずれの抗原も陽性でなく、アレルギー症状を認めたことのない者を非アレルギー群(5歳38歳、n=28)とした。免疫組織染色にて扁桃におけるマスト細胞の分布を抗Tryptase, C-kit抗体をマーカーとして調べた結果、濾胞間領域と結合組織内血管周囲に多数認めた。また、アレルギー群と非アレルギー群との比較では濾胞間にて非アレルギー群に統計学的優位に分布していた。IgEの分布も検討した所、濾胞間、結合組織内血管周囲に多数認めたが、結合組織内血管周囲にてアレルギー群に統計学的優位に分布いていた。次に抗Tryptase抗体と抗IgE抗体の二重染色にてアレルギー群の半数以上が結合組織内血管周囲で二重染色されたが、非アレルギー群では濾胞間、結合組織内血管周囲いずれにても二重染色陽性細胞は少数であった。電子顕微鏡にて、扁桃におけるマスト細胞の構造を検討した結果、アレルギー群の非アレルギー群も濾胞間に存在するマスト細胞は多数、脱顆粒しており、結合組織内血管周囲では脱顆粒していなかった。扁桃の濾胞間にはCD4陽性T細胞が多数分布し、外来抗原やB細胞との応答に重要な役割を果たしていることからマスト細胞(抗tryptase抗体)とT細胞(抗CD4抗体)との二重染色を試みた結果、濾胞間にてマスト細胞がCD4陽性T細胞に囲まれて分布していた。以上の結果を要約すると扁桃の濾胞間に存在しているマスト細胞は非アレルギー群にて優位に分布しIgEとの結合をほとんど認めず、T細胞に囲まれ脱顆粒していた。免疫組織染色にて扁桃におけるマスト細胞の分布を抗Tryptase,C-kit抗体をマーカーとして調べた結果、濾胞間領域と結合組織内血管周囲に多数認めた。

以上の結果を要約すると扁桃の濾胞間に存在しているマスト細胞は非アレルギー群にて優位に分布しIgEとの結合をほとんど認めず、T細胞に囲まれ脱顆粒していた。
日本企業における創造性発揮を促進する研究開発技術者の人事管理制度の研究

旧来我が国の製造企業、特に加工組立型産業においては、研究開発技術者に対して、事務系労働者(ホワイトカラー)と公平、平等な処遇を行ってきた。こうした処遇体系は欧米企業という目標に追いつくという側面では効果的であったかもしれないが、創造性や独創性を求められる現在の競争環境ではその機能を十分果たしているとは言い難いと思われる。こうした研究意識を持って、前年度の研究では、我が国の製造企業における研究開発技術者に対する人事制度の現状を把握することを主眼に、企業の人事担当者に対する面談調査を行ったほか、近刊の学術雑誌やその他の文献を和洋を含めてサーベイする作業を行った。その結果、研究開発部門においては、人的資源管理がより専門化(個別化ともいえる)していく傾向にあることがわかった。また、前年度及び本年度のさらなる調査分析によって、研究開発技術者のキャリア形成が他の職種と比べて特徴あるパターンを持っており、そうした特徴をふまえた能力開発、キャリア管理施策が求められていることを指摘した。つまり、研究開発技術者にとって、キャリア開発の重要性が以前にも増して高まっているということである。さらに、人事管理論的なアプローチだけでなく、組織行動論の知見を活用しながら、研究開発部門におけるリーダーシップ行動とその適用用件を提示することも行った。既存のリーダーシップ理論に研究開発部門、研究開発技術者、独特の諸条件を加味した上でのリーダーシップ行動の有効性を検討したのである。以上の研究成果は以下に提示される論文にまとめられ、公表される予定である。旧来我が国の製造企業では、研究開発技術者に対して、いわゆるホワイトカラー職種の労働者と同等な処遇体系を持って処遇してきた。こうした研究意識を持って、本年度の研究では、我が国の製造企業における研究開発技術者に対する人事制度の現状を把握することを主眼におこなった。手法としては、実際に企業の人事担当者に対する面談調査を行ったほか、近刊の学術雑誌やその他の文献を和洋を含めてサーベイする作業を行った。その結果、我が国の製造企業の研究開発部門における人事制度は今まさに変化している最中であり、現状でベストな解決方法を提示することはできないが、いくつかの方向性は見えてきているのではないかということである。一つには、専門化(個別化ともいえる)の流れである。ついで、キャリア開発の重要性が増していることである。さらにモチベーションやリーダーシップの重要性が依然として重要であるとの認識があることである。第一の専門化の流れについては、下記の論文に詳しく述べてある。次年度以降は、本年の研究で明らかになった、第三の点について特に焦点を当てて、研究を進める予定である。手法としては、組織行動論よりの知見を活用しながら、リーダーシップ行動とその受容のプロセス、そしてパフォーマンスへの影響を明らかにできるアンケート調査票をデザインし、その実施を通して、より定量的な研究成果を出していきたいと予定している。
石炭チャーを直接燃料とするダイレクトカーボン燃料電池の開発

チャーを燃料とするダイレクトカーボン燃料電池(DCFC)を開発し,発電メカニズムを明らかにした.まず,溶融炭酸塩に対するチャーの濡れ性が良好な場合に,DCFCの連続発電が行えることを明らかにした.また,電極周りの炭素割合の増加に伴い,COが生成する部分酸化反応が進行することを明らかにした.さらに,単一チャーを用いたDCFC発電実験も行い,発電後の炭素表面の形状変化を明らかにした今年度は,まず,固体炭素を直接燃料とするダイレクトカーボン燃料電池(DCFC)を製作し,活性炭および石炭チャーの発電実験を行った.製作したDCFCでは,アノード,カソード,参照電極には金(Au)を用い,アノードはAr,カソードはO2/CO2雰囲気となっている.アノード周りの炭素/溶融炭酸塩のスラリーと,電解質としての溶融炭酸塩の分離には,平均細孔直径95.6 nmのアルミナ管を用いた.まず,活性炭を用いて発電実験を行ったところ,OCVは,理論値(1.02 V)に近い1.1 V程度となり,最大で50 mW/cm2程度の出力密度を達成した.多孔質アルミナ管による固体炭素と電解質の分離も成功した.さらに,炭素/溶融炭酸塩のスラリーおよび溶融塩をArバブリングによりかく拌したところ,安定した発電を行うことができた.また,DCFCの燃料に,ドロップチューブ燃焼炉で作成した石炭チャーを使用し,発電実験を行ったところ,22 mW/cm2程度の出力密度を達成することができた.さらに,DCFCのアノードでは,固体炭素と電極の接触という,気体を燃料とする他の燃料電池にはない因子がある.そこで,固体炭素と電極間の接触について検討を行うことのできる実験装置を製作した.この実験では,金電極に,固体炭素を押し付けることで発電を行うようになっており,今年度は,発電中における押し付け力とポテンシャルの関係について検討した.結果として,電流値の増加および押し付け力の減少に伴い,ポテンシャルが減少し,接触抵抗の影響が現れることが示された.今年度は,活性炭と溶融炭酸塩のスラリーを用いたDCFCセルを用いた発電実験を行うと同時に,単一カーボンを使用したDCFC発電実験を行い,固体炭素の電気化学的な反応メカニズムを明らかにした.従来は,DCFCの発電過程では,完全酸化反応(C + 2 CO32- →3 CO2 + 4e- (R1)が支配的な反応パスと考えられていた.本実験では,アノード周りのC/CO32-が低い場合は,アノードオフガスの主成分はCO2であり,完全酸化反応(R1)から得られるCO2の生成量の理論値とほぼ一致することを示し,完全酸化反応が支配的であることを示した.一方,アノード周りのC/CO32-が高い場合,アノードオフガスの主成分がCOになり.部分酸化反応(C + CO32- →CO2 + CO + 2e- (R2), C + 3/2 CO32- →CO2 + CO + e- (R3))が発電過程において重要な役割を有していることを明らかにした.部分酸化反応はクーロン効率を低下させるため抑制させることが望ましい.カーボンスラリーをバブリングでかく拌することで,部分酸化反応を抑制することができ,クーロン効率が向上することを明らかにした.さらに押し付け力を制御して,単一カーボン粒子を電極に接触させる発電実験を行い,電気化学酸化反応前後の炭素の観察および表面分析を行った.電気化学反応後は,炭素表面が滑らかになることを示し,電極表面における固体炭素の電気化学反応メカニズムを明らかにした.チャーを燃料とするダイレクトカーボン燃料電池(DCFC)では,燃料にチャーを溶融炭酸塩中に分散させたカーボンスラリーを用いる.Li2CO3/Na2CO3/K2CO3の混合炭酸塩の混合比を変化させることで,溶融炭酸塩の表面張力が変化し,カーボンスラリーにおける固体炭素の濡れ性が変化することが予想される.今年度は,混合炭酸塩の混合比が固体炭素の濡れ性に及ぼす影響を明らかにし,DCFCの発電特性へ与える影響について検討した.Li2CO3,Na2CO3およびK2CO3のモル分率を変化させ,表面張力の値を操作し,さまざまな条件のカーボンスラリーを調整した.混合炭酸塩に対する活性炭の質量比は1.0 wt%とした.炭酸塩および活性炭の粉末を十分にかく拌した後,Ar雰囲気下で1073 Kまで昇温させ,カーボンスラリーとした後,冷却固化したカーボンスラリーの観察を行った.溶融炭酸塩の表面張力が200 mN/m程度以下の場合は,冷却固化後に表面が滑らかなカーボンスラリーを得ることができたが,表面張力が200 mN/m以上の場合は,冷却固化したカーボンスラリー表面に活性炭粒子の析出が見られ,固体炭素の濡れ性が著しく低下することが明らかになった.続いて,これらのカーボンスラリーを用いてDCFC発電実験を行った.固体炭素の濡れ性が良好な場合(表面張力が200 mN/m程度以下),長時間連続発電を行うことができた.しかし,濡れ性が良好でない場合(表面張力が200 mN/m以上),安定的な連続発電を行うことは困難であった.DCFCの発電では,電極表面にカーボンおよび炭酸イオンが供給された後,三相界面で反応が進行する.つまり,固体炭素が溶融炭酸塩に対して十分に濡れていない条件では,3相界面が連続的に形成されていない可能性が示された.チャーを燃料とするダイレクトカーボン燃料電池(DCFC)を開発し,発電メカニズムを明らかにした.

まず,溶融炭酸塩に対するチャーの濡れ性が良好な場合に,DCFCの連続発電が行えることを明らかにした.また,電極周りの炭素割合の増加に伴い,COが生成する部分酸化反応が進行することを明らかにした.さらに,単一チャーを用いたDCFC発電実験も行い,発電後の炭素表面の形状変化を明らかにした本研究では,DCFCセルの製作を行い,発電実験に成功し,出力密度向上のための指針を示すことができた.さらに,DCFCセルの発電実験に加えて,単一チャーを用いた実験を行い,固体炭素の電気化学的な反応メカニズムを明らかにできたため,順調に進展していると判断した.熱工学今後は,発電性能におけるカーボンスラリーの影響やDCFC内部現象を明らかにし,さらなる出力密度向上を目指す.当初の計画では,今年度は,微粉炭チャーを用いた発電実験まで進行しない予定であったが,実験が順調に進み,微粉炭チャーを用いた発電実験を行うことができたため.平成26年度に,DCFCの発電特性を明らかにし,固体炭素の電気化学反応メカニズムを基にシンポジウムにおいて発表する予定であったが,DCFCの発電特性がカーボンスラリーの分散状態に依存している可能性が生じたため,計画を変更し,カーボンスラリーの分散状態について検討を行うこととしたため,未使用額が生じた.今年度は,I-V特性だけでなく,アノードオフガス特性についても検討を行い,クーロン効率といった観点からDCFCセルを評価する.また,アノードのバブリングによりDCFCの性能向上が期待できるため,バブリングの影響についても検討を進める.このため,DCFCの発電特性におけるカーボンスラリーの分散状態の影響解明とシンポジウムでの発表を今年度に行うこととし,未使用額はその経費に充てることとしたい.H25年度末に,論文を執筆し,英語論文校正費用に充てる予定だったが,論文執筆過程において,追加の実験および考察が必要になり,H26年度の投稿と予定を変更したため,次年度使用額を生じた.英語論文校正費用とする予定である.
バイオマス変換から生じる液体有機質資材の水田施用に伴うメタン発生量予測手法の開発

バイオマス変換から生じるエタノール廃液やメタン発酵消化液等の液体有機質資材の農地還元利用は,コスト削減や肥料成分の有効利用の観点から有望であるが,それらの資材の水田への施用は,水田土壌からの温室効果ガスであるメタンの発生量を増加させる懸念がある.本研究の目的は,メタン発酵消化液やエタノール廃液などの液体有機質資材の水田における農地還元利用が温室効果ガス排出に及ぼす影響を解明することである。平成25年度は,1各種液体有機質資材の水田土壌でのメタン生成ポテンシャルの測定,2チャンバ法によるガスフラックス測定および湛水下の土壌に存在するガス(気泡および溶存ガス)の採取が可能なガス透過性シリコンチューブを用いたガス採取装置による土壌ガス濃度モニタリングの試行,3水田土壌からの温室効果ガス発生量を含めた,エタノール製造,メタン発酵システムの温室効果ガス排出量評価を行うためのシステム範囲の設定や使用する排出原単位の決定およびエタノール製造やメタン発酵技術のインベントリーデータ(エネルギー消費量,薬品使用量等)の収集を行った。その結果、エタノール廃液のメタン生成ポテンシャルは非常に高かったのに対して、メタン発酵消化液は種類によらずメタン生成ポテンシャルは低かった。そのことから、エタノール廃液を水田に農地還元した場合、水田からのメタン生成量が増加することが懸念される一方、メタン発酵消化液は、メタン発酵過程において有機物の分解を経たものであるため、それ由来のメタン生成量は少ないことが示唆された。メタン生成ポテンシャルと易分解性有機物量の指標であるBOD、CODCrなどとの間に、明確な関係はみられなかった。また、チャンバ法によるメタンのガスフラックスと土壌中のメタンガス濃度の季節変動はおおむね一致しており、土壌中のメタンガス濃度を測定することにより、水田からのメタン発生量を評価できる可能性が示された。