hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオマーカーとして核磁気共鳴画像を用いた非アルコール性脂肪性肝炎の病態解析

本研究は肥満関連疾患の一つである非アルコール性脂肪性肝炎の病態を磁気共鳴画像(MRI)の技術を用いて解析するための基礎的検討である。動物実験および臨床試験では磁気共鳴画像の技術を用いることにより肝臓における脂肪および鉄の蓄積を非侵襲的に評価可能であった。また、肝臓における脂肪の蓄積と肝細胞機能との関連を調べる臨床試験からは脂肪の蓄積自体が必ずしも肝細胞機能を低下させないことがわかった。本研究は磁気共鳴画像(MRI)の技術を用いて肝臓の脂肪あるいは鉄沈着評価を行い、最終的には非アルコール性脂肪肝炎の病態モデルを解析することを目的としている。2年目にあたる本年度は、鉄ー脂肪ー水ファントムを用いた検討と非アルコール性脂肪肝炎モデルマウス(STAM Mice)を用いた検討を行った。鉄ー脂肪ー水ファントムを用いた検討では、人体の脂肪組織に近い成分を有するオイルを用いて、種々の濃度の脂肪あるいは鉄を含有するファントムを作成し、IDEAL-IQ法を用いてMRIの撮影を行った。そして、その脂肪分画、T2*値の妥当性について検討した。非アルコール性脂肪肝炎モデルマウスを用いた検討では、(1)標準高脂肪食、(2)鉄過剰高脂肪食1、(3)鉄過剰高脂肪食2、の3群で飼育を行い、それぞれ肝組織への鉄沈着の程度の異なる非アルコール性脂肪肝炎の個体を作成した。そのマウスに対して近隣の施設でMRI撮影を行い、肝組織における脂肪および鉄(T2*値)の定量を行った。現在、病理組織像における脂肪および鉄沈着の程度との相関について解析中である。また、鉄過剰症を有する臨床症例を対象とした肝臓をはじめとする臓器への鉄の蓄積の程度をMRIのIDEAL-IQ法を用いて評価する臨床試験が始まった。本研究は磁気共鳴画像のIDEAL-IQ法という技術を用いて肝臓の脂肪あるいは鉄沈着評価を行い、最終的には非アルコール性脂肪肝炎の病態モデルを解析することを目的としている。初年度はIDEAL-IQ法による脂肪あるいは鉄沈着評価の技術的側面について改めて検討した。IDEAL-IQ法は、従来のDixon法を応用した技術であり、グラディエント・エコー法において異なる6エコー分の画像データを収集し、水と脂肪におけるプロトンのスピンの位相差を利用して、T2*減衰を考慮した脂肪定量(fat fraction)を行うものである。肝臓では脂肪は中性脂肪として蓄積されているが、中性脂肪に含まれるプロトンの共鳴周波数は単一のスペクトルではなく、その分子結合様式により6個のスペクトルを示す。従来のDixon法をベースとした磁気共鳴画像による脂肪定量においては、脂肪は単一の周波数を有するものとして解析されてきた。しかしながら、最新の知見では複数のスペクトルを考慮に入れた計算をすることでより正確に脂肪定量あるいはT2*値の評価が行える可能性があることがわかってきた。本検討においてもこれらの影響を考慮して検討を行っていく必要があると考えられた。また、肝臓の脂肪沈着における肝機能への影響についても、臨床における肝臓の磁気共鳴画像のデータを用いてレトロスペクティブに検討を行った(本検討における脂肪定量については従来のDixon法を用いた)。その結果、単なる脂肪沈着のみでは肝機能への影響はほとんど認められず、肝機能の変化がある場合には線維化など別の要因が併存している可能性が示唆された。本検討に関しては英文学術誌に投稿し、現在印刷中である。3年目の最終年度にあたる本年度は、まず、2年度に引き続き、非アルコール性脂肪肝炎モデルマウス(STAM Mice)を用いてMRIによる肝組織の脂肪および鉄の定量に関する検討を行った。肝組織への鉄沈着の程度の異なる非アルコール性脂肪肝炎の個体を作成し、近隣の施設でMRI撮影を行った。当施設の画像ワークステーションを用いて画像データの処理を行い、肝組織の脂肪および鉄(T2*値)の解析を行った。また、マウスの肝臓を灌流固定し、病理標本を作製した。MRIによる脂肪およびR2*のマップとオイルレッドOによる脂肪染色およびベルリン・ブルーによる鉄染色を施行したマウス肝組織の病理標本スライドとを詳細に対比した。さらに脂肪および鉄沈着の程度とシリウス・レッド染色による線維化の程度との相関についても検討を行い、非アルコール性脂肪肝炎における肝硬変発症に関する鉄過剰の影響について考察した。また、臨床試験においては鉄過剰症を有する症例を対象として肝臓、脾臓、膵臓、腎臓、骨髄、骨格筋への鉄の蓄積の程度(T2*値)をMRIのIDEAL-IQ法を用いて評価し、鉄代謝に関連する血液データと対比するとともに、正常例と比較検討した。本検討結果の一部については第54回日本核医学会学術総会で発表した。腹部領域の画像診断平成24年度に施行予定であったファントム実験を本年度に行うことができた。また、平成25年度に施行予定であったモデルマウスを用いた検討も本年度に行うことができた。ただし、こちらに関しては平成26年度に追加の検討が必要と考えている。

さらに平成26年度に予定されていた臨床症例を対象とした検討も本年度に始めることができた。以上より、平成24年度においては当初の予定からは進行にやや遅れが生じていたが、今年度はほぼ回復したと考えられる。平成24年度においてはIDEAL-IQという撮影技術を用いた磁気共鳴画像による脂肪あるいは鉄沈着評価の妥当性についてのファントム実験も行う予定であった。しかしながら、当該の磁気共鳴装置の当施設への設置が平成24年度末であり、装置の調整などのため平成24年度中にはファントム実験を行うことはできなかった。ファントム実験は磁気共鳴装置の調整が完了次第、平成25年度始めに施行する予定である。当初の予定からはやや遅れが生じているものの十分回復可能と考えられる。平成26年度においては、引き続き非アルコール性脂肪肝炎疾患モデルマウスを用いた検討を行う予定である。また、鉄過剰症症例を対象とした検討も引き続き行っていく予定である。年度の後半では、それまでの研究の統括を行い、学会発表あるいは論文作成を行う予定である。平成25年度においては、まず磁気共鳴装置の調整が完了次第、磁気共鳴画像による脂肪あるいは鉄沈着評価の妥当性についてのファントム実験を行う。その後に当初の予定通りに非アルコール性脂肪肝炎疾患モデルマウスを用いた検討を行う予定である。平成26年度においては臨床症例における検討を予定しているが、その一部である肝臓の脂肪沈着における肝機能への影響についての検討は平成24年度にすでに行った。平成25年度の3月に行われた実験については費用の請求が次年度にまわっており、その分が次年度使用に持ち越されたためです。次年度使用分については、平成25年度の3月に施行した実験に対する請求の支払いに使用する予定です。翌年度分として請求した助成金に関しては、追加実験や論文作成などの費用に使用します。次年度の研究費についてはファントム実験に関わるファントムの材料費およびその他実験に必要な物品の購入に用いる予定である。
動的最適化問題での近似最適経路の導出と経済学への応用

本研究では、動的最適化問題での近似最適経路の導出と経済学への応用に関して考察を行った。近年、経済学における動的最適化問題は、動的計画法という手法を用いて分析が行われているが、伝統的に知られている手法は、今日、応用で分析されているモデルと理論的な乖離があることが知られている。本研究は、近年開発された動的計画法の手法では、動的計画法において重要な価値関数の導出はできているものの、最適経路の導出に問題があることに着目し、それを解決するための理論的な手法の開発と経済学への応用を目標とした。最終年度には、昨年度に引き続き既存の研究よりも弱い仮定の下で動的計画法に関する研究を行った。特に、動的計画法において重要な価値関数を導出するためのvalue iterationという手法に着目し、古典的な一様収束、各点収束といった関数列の収束ではなく、近年Variational Analysisと呼ばれる分野で研究されている種々の関数列の収束を応用する分析を行った。この研究により、今後、最適経路の導出につながる良い結果が得られる展望が開けた。本研究課題について、最終年度には1本論文を公刊することができた。研究期間を通じて、価値関数を導出するために必要なベルマン作用素の不動点の存在とその近似方法に関してのいくつかの結果が得られた。本研究機関で得られた結果から、今後、Variational Analysisの知見を活かし、最適経路の導出や、経済学への応用上有益な手法の開発が期待できる。個人、企業、政府など経済学が扱う主体は、日々、様々な意思決定を行っている。その中で、主体は、それぞれ与えられた条件・制約のもと考えられうる候補から、何らかの価値基準を満足させる選択を行うという、最適化問題に直面しているといえる。一方で、経済成長、景気変動、インフレーション、デフレーションなど分析対象となる経済現象は時間の経過による変化が起こるため、その最適化問題も時間の概念を含んだもの、すなわち、動的最適化問題が分析されている。動的計画法は、動的最適化問題を分析するための、重要な分析手法のひとつである。ただ、それらの先行研究には、いくつかの理論的な問題が知られている。本研究はその問題解決を目標とする動的計画法に関する基礎・応用研究を行う。初年度は当該研究分野に関する基礎的な知見を深めると同時に、<1>問題の構造を分析し、<2>理論的な定式化を目標としていた。研究実績の概要の項で述べたように、いくつかの論文を完成させ、進捗中の論文もある。これは、<1>の問題の構造を分析する中で、文献の調査や他の研究者との交流を行い、動的計画法に関する研究課題を発見できたためである。<1>問題の構造を分析した結果、<2>理論的な定式化の方向性も定まりつつある。具体的には、Variational Analysisという数学の一分野で使われているepsilon-argmaxという概念が本研究課題にある近似最適経路を分析するために重要な要素になりうるという予測を立てることができた。完全な<2>理論的な定式化を行うために、当該分野の関連する結果を調査している。上述したいくつかの論文を作成できた点、初年度の目標である<1>、<2>をおおむね達成できているという点で、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。初年度はおおむね研究計画通りに研究を進めることができた。次年度以降も研究計画に則って研究を進行していく予定である。具体的には、<3>理論分析、<4>応用研究を目標としている。まずは、<3>理論分析の要となる近似最適経路に関する分析を中心に行う。また、初年度作成した論文を学術雑誌へ投稿し、場合によってはレフリーから要請される改訂作業を行う。また、現在進行中の論文に関しても完成を目指す。研究発表等を通じてより完成度の高い論文が作成できるよう改善していく。
小腸移植成績の向上を目指した自然免疫システム制御法の検討

小腸移植は他臓器移植と比べ拒絶反応の管理がより大きな問題となる.これまで移植免疫はリンパ球を主体とする適応免疫に主軸を置いて研究されていたが,近年小腸移植に占める自然免疫の役割が注目されており,小腸移植における自然免疫(補体,マクロファージ)の関与を解明し治療成績の向上を目標とする.ラット小腸移植モデルを用い,移植に於ける補体,マクロファージの変化を計測し,抗補体薬,抗マクロファージ薬投与によるグラフト生着期間の延長効果を検討する.本年度は昨年度に引き続き,ラット小腸移植モデル(同種異系移植)での免疫拒絶反応を検討した.同種異系モデルに対する自然免疫の関与について,拒絶を起こす移植後6日の時点で検体(グラフト小腸,血液,脾臓など)を採取し補体のmRNA量の測定,リンパ球混合試験にて評価を行い,同種同系モデルと比較し,免疫応答が生じることを確かめた.また昨年度までに,マクロファージの機能に関与するとされるPAK2 inhibitorであるPQA-18によるin vitroでの免疫抑制効果が得られていた.この結果を元に,同種異系移植モデルをPQA-18投与/非投与群に分けリンパ球混合試験を行い,免疫抑制効果の有無を検討中である.一昨年度に研究者が産休育休を取得したため全体の実験が遅れている.これに加え,ラット小腸移植モデル作成には高度な手術手技を要するため,モデル作成自体にも時間を要している.抗補体薬,PAK2 inhibitor(PQA-18)をラット移植モデルに投与し,免疫抑制効果(グラフト生着期間,補体mRNAの計測,リンパ球混合試験,サイトカイン測定)を検討する.小腸移植は他臓器移植と比べ拒絶反応の管理がより大きな問題となる.これまで移植免疫はリンパ球を主体とする適応免疫に主軸を置いて研究されていたが,近年小腸免疫に占める自然免疫の役割が注目されており,小腸移植における自然免疫(補体,マクロファージ)の関与を解明し治療成績の向上を目標とする.ラット小腸移植モデルを用い,移植における補体,マクロファージの変化を計測し,抗補体薬/抗マクロファージ薬投与によるグラフト生着期間の延長効果を検討する.本年度はラット小腸移植モデル(同種同系移植,同種異系移植)の作成を行い,グラフト生着率を比較した.同種同系移植では30日以上生着するのに対し,同種異系移植では移植67日で全例のグラフトロスが確認された.これらは従来報告されている実験モデルの生着率と同等の成績である.自然免疫の関与については移植後拒絶を起こす術後6日の時点で検体(グラフト小腸,血液,脾臓等)を採取し,補体のmRNA量の測定や脾臓からマクロファージを分離し測定を行っている.またラット同種異系モデルに投与予定の抗補体薬,抗マクロファージ薬についてvitroで検討を行っている.移植モデルに使用する系統のラットからリンパ球を分離しリンパ球混合試験を行い,抗補体薬,抗マクロファージ薬を投与することで免疫反応が抑制されることを検証中である.研究で使用している抗補体薬はラット用の薬剤であるが,臨床においては移植以外の疾患で実際に抗補体薬が使用されており,本研究で補体等の関与が明らかとなれば小腸移植において,そのような抗補体薬の適応が期待される.ラット小腸移植モデルの作成は,高度な手術手技を要するため,安定したモデルの作成に時間を要した.現時点では安定した移植モデルの作成が可能となっており,順次移植における自然免疫系の変化を計測予定である.小腸移植は他臓器移植と比べ拒絶反応の管理がより大きな問題となる.これまで移植免疫はリンパ球を主体とする適応免疫に主軸を置いて研究されていたが,近年小腸移植に占める自然免疫の役割が注目されており,小腸移植における自然免疫(補体,マクロファージ)の関与を解明し治療成績の向上を目標とする.ラット小腸移植モデルを用い,移植に於ける補体,マクロファージの変化を計測し,抗補体薬,抗マクロファージ薬投与によるグラフト生着期間の延長効果を検討する.本年度は昨年度に引き続き,ラット小腸移植モデル(同種異系移植)での免疫拒絶反応を検討した.同種異系モデルに対する自然免疫の関与について,拒絶を起こす移植後6日の時点で検体(グラフト小腸,血液,脾臓など)を採取し補体のmRNA量の測定,リンパ球混合試験にて評価を行い,同種同系モデルと比較し,免疫応答が生じることを確かめた.また昨年度までに,マクロファージの機能に関与するとされるPAK2 inhibitorであるPQA-18によるin vitroでの免疫抑制効果が得られていた.この結果を元に,同種異系移植モデルをPQA-18投与/非投与群に分けリンパ球混合試験を行い,免疫抑制効果の有無を検討中である.一昨年度に研究者が産休育休を取得したため全体の実験が遅れている.これに加え,ラット小腸移植モデル作成には高度な手術手技を要するため,モデル作成自体にも時間を要している.小腸移植は他臓器移植と比べ拒絶反応の管理がより大きな問題となる.

これまで移植免疫はリンパ球を主体とする適応免疫に主軸を置いて研究されていたが,近年小腸移植に占める自然免疫の役割が注目されており,小腸移植における自然免疫(補体,マクロファージ)の関与を解明し治療成績の向上を目標とする.ラット小腸移植モデルを用い,移植に於ける補体,マクロファージの変化を計測し,抗補体薬,抗マクロファージ薬投与によるグラフト生着期間の延長効果を検討する.本年度は昨年度に引き続き,ラット小腸移植モデル(同種異系移植)の作成を継続している.本実験ではラットモデル作成に高度な手術手技を要するが,安定したモデルの作成が可能になった.そのため主目的であった同種異系モデルに対する自然免疫の関与について,拒絶を起こす移植後6日の時点で検体(グラフト小腸,血液,脾臓など)を採取し補体のmRNA量の測定,リンパ球混合試験にて評価を行った.また抗マクロファージ薬の投与量についてin vivoで検討を行った.またラットモデルへの投与方法について検討を行った.しかし手術前より手術日,後3日にかけて通常量の投与を試みたが,明らかな生着延長は見られなかった.また一方でマクロファージの機能に関与するとされるPAK2inhibitorであるPQA-18によるin vitroでの検討を開始し,一定の抑制効果が得られた.ラット小腸移植モデルの作成は高度な手術手技を要するため安定したモデルの作成に時間を要した.考えていた抗マクロファージ薬(クロドロン酸)の効果が得られなかった.ラット小腸移植モデルにおいて術前,術直後,拒絶時の自然免疫(補体/マクロファージ)の変化を計測する.またリンパ球混合試験で免疫抑制作用があると判断した抗補体薬,抗マクロファージ薬についてはラット同種異系移植モデルに投与しグラフト生着率の変化を計測する.抗補体薬,抗マクロファージ薬単剤で免疫抑制効果が得られなかったとしても,現在広く使用されている免疫抑制剤(FK506,Cyclosporine)を併用し,拒絶の抑制を試みる.これらの免疫抑制剤の使用量を減少できれば,免疫抑制剤の副作用軽減につながると考えられる.さらにT細胞の活性化や炎症性サイトカイン(IL-2など)の産生に関与するとされるPAK2を抑制する新しい薬剤であるPQA18についても小腸移植の免疫抑制効果があるか検討を試みるよていである.抗補体薬,PAK2 inhibitor(PQA-18)をラット移植モデルに投与し,免疫抑制効果(グラフト生着期間,補体mRNAの計測,リンパ球混合試験,サイトカイン測定)を検討する.抗補体薬,抗マクロファージ薬をラット移植モデルに投与し免疫抑制効果(グラフトの生着期間,補体mRNA,リンパ球混合試験等)を検討する.また,現在開始しているPAK2 inhibitor(PQA-18)による免疫抑制効果の測定についても検討し,これらの併用効果を見ていく.一部当初の計画と実際の進捗状況に差異が生じたため、今年度必要となると予想していた経費の一部を今後の段階で使用することが必要となったため.(理由)一部当初の計画と実際の進捗状況に差異が生じたため、今年度必要となると予想していた経費の一部を今後の段階で使用することが必要となったため.(使用計画)概ね当初の研究計画の方向に沿って研究を進めるが、今年度までの結果をふまえ、細かい点で作業の進め方に関して変更を加えた形で実験を行っていく(理由)一部当初の計画と実際の進捗状況に差異が生じたため、今年度必要となると予想していた経費の一部を今後の段階で使用することが必要となったため.(使用計画)概ね当初の研究計画の方向に沿って研究を進めるが、今年度までの結果をふまえ、細かい点で作業の進め方に関して変更を加えた形で実験を行っていく概ね当初の研究計画の方向に沿って研究を進めるが、今年度までの結果をふまえ、細かい点で作業の進め方に関して変更を加えた形で実験を行っていく。
不動態膜に覆われた金属チタン表面をアナターゼ型光触媒機能膜に変換する簡便法の開発

不動態被膜に覆われている金属チタン表面を、大気中酸化によりアナターゼ型の光触媒機能膜に変換させる方法は皆無である。本提案では、簡便な大気中酸化により優れた光触媒活性を有するアナターゼ型酸化被膜に変換する新規なプロセスを開発する。我々は最近、金属チタンの最表面の原子が、四面体構造からなるシリカと原子レベルで接触している場合、シリカと類似構造からなるアナターゼ型酸化膜が高温の大気中でも安定に生成し得る可能性を見出した。この結果を踏まえて、本研究では金属チタンにシリカの影響を及ぼし続ける簡単なプロセスを開発し、大気中酸化によりアナターゼ型酸化膜に変換するという金属表面の機能化に関する基盤を構築する。
「医療体操史」構想のための基礎的研究

本研究は、新しい学問領域である医療体操史の基礎資料作成を大きな目的としている。今回は従来の研究成果に加えて、引き続き19世紀の欧米諸国における医療体操の状況を網羅的に把握するための作業を行った。その結果、ドイツ、スイス、オーストリア、オランダなどヨーロッパ諸国における身体障害者の治療施設では熱心に身体運動が用いられ、さらには、多くの医療体操施設が開設されていったことが跡づけられた。また、この種の施設における医療体操の専門職である体操療法士に関する情報も集められつつある。パラメディカルとしての体操療法士は、以降の医学医療に大きな影響を与えたといえる。なぜなら、彼らこそ現在の理学療法士の魁であり、その技術的基盤を模索してきたからである。こうして医療と体育の入り組んだ関係が明らかになるにつれ、「真っすぐで、強靭でなければならない身体」への執着というものは一体どこからの要求だったのかを再考する必要性が提起された。つまり、医療が個の身体をある基準に沿うか逸脱するかを判定し、逸脱するものに対しては身体運動を用いてケア-したり、逸脱しない身体を体育によって形成しようとする図式が浮き彫りにされたのである。本研究は、医療と体育を底辺にもつ三角形の頂点に何があるのかに着目しながら医療体繰というものをとらえることの重要性に気づかせる。このようなことから、こうしたいわゆる表向きの医療や体育とは別に、人々がどのような身体運動によって、健康を回復し、あるいは保持してきたかということについて、今後の「医療体操史」構想において光をあてていかねばならない領域であることがあきらかになった。これについては今後の課題としたい。
その場全反射赤外分光法による燃料電池電極反応の解析

燃料電池自動車や家庭用電源としての利用が期待されている固体高分子形燃料電池(PEFC)の実用・普及化に向けた課題の一つとして、カソードに用いられる電極触媒の一層の性能及び有効性の向上が挙げられる。カソードで生じる酸素還元反応(ORR)のメカニズムを理解するためには、電極/電解質界面における吸着種の同定が重要である。しかし、多くの研究は単結晶電極における反応中間体の観察にとどまっており、実用電極触媒上での報告例はない。そこで、本研究では、電極には実用電極であるカーボン担体上にPtまたはPtCo合金を担持したPt/C,Pt_3Co/C触媒を、電解質にはパーフルオロスルホン酸電解質であるNafionを用い、赤外分光法を用いて界面のその場解析を実施した。初めに、実用電極触媒での測定を可能とする新たなATR-FTIRASシステムを開発した。このシステムは、燃料電池の実作動を模擬した気相条件でのその場測定を可能にし、それまで実施されてきたような電解液を必要としないため、電解液由来の対イオンの吸着による影響を取り除くことを可能にした。また、ATR-GeプリズムとSi板を併用することで、Nafionに由来する振動バンドが観察される1000cm^<-1>以下の低波数領域の高S/N比での測定を可能にした。このシステムを使用し、Nafion-Pt/C及びPt_3Co/C界面のその場観察を実施したところ、Pt上の吸着水や、プロトンに配位した水分子、Nafionに由来するスルホン酸基やエーテル基といった振動バンドが明確に観察された。その結果、ガス層における実用電極触媒上でのスルホン酸基の特異吸着現象を赤外分光の観点から初めて証明することができた。また、Pt/CよりもPt_3Co/Cの方が低電位からスルホン酸基が吸着すること、そして、電位変化に伴いスルホン酸基を末端に有する側鎖が電極表面上に傾いて吸着する様子も併せて説明した。本研究で得られた知見は、燃料電池の電極触媒の設計、開発に大きく貢献することが期待される。固体高分子形燃料電池(PEFC)は、水素と酸素の化学反応により電力を作り出す発電システムである。作動温度が低く、小型・高出力化が可能であるため、次世代自動車や家庭用電源として注目を集めている。PEFCの高性能化のためには、電極触媒のより一層の活性向上が求められており、電極触媒と電解質間の界面構造の電位による変化の理解は、電極触媒や電解質膜の開発設計に指針を与える。我々は、実用作動に近い条件での測定方法を考案し、パーフルオロスルホン酸系電解質であるNafionと、カーボン担体に白金または白金コバルト合金を高分散担持したPt/C(以下、Pt)及びPt_3Co/C(以下、Pt-Co)電極触媒界面のその場(in-situ)全反射型フーリエ変換赤外分光(ATR-FTIR)測定を実施した。既報のATR-FTIRを用いた燃料電池研究のほとんどが電解質を模擬した電解液を用い、さらに、単結晶やスパッタ膜,めっき膜といったモデル電極を用いたシステムであるため、本測定は非常に独創的かつ燃料電池研究分野の新しい領域を拓くものである。この燃料電池模擬ATR-FTHUS測定システムによる知見は、新しい電解質バインダー(電極触媒と電解質)の分子設計や新規電極触媒の開発への有用な知見を与えることが期待される。当該年度は、本測定システムにより、水分子やエーテル基、スルホン酸基のその場同時観察に初めて成功した。これらをもとに、電位変化とともにNafion側鎖の配向が変化する界面モデルを提案した。また、Ptの結果との比較から、Pt-Coの方がより低電位からスルホン酸基が特異吸着しやすいことも初めて明らかにした。酸素還元反応が起こる実用電位で高分子電解質の特異吸着を抑制できれば、PEFCの性能向上が期待できる。

その結果、ガス層における実用電極触媒上でのスルホン酸基の特異吸着現象を赤外分光の観点から初めて証明することができた。また、Pt/CよりもPt_3Co/Cの方が低電位からスルホン酸基が吸着すること、そして、電位変化に伴いスルホン酸基を末端に有する側鎖が電極表面上に傾いて吸着する様子も併せて説明した。本研究で得られた知見は、燃料電池の電極触媒の設計、開発に大きく貢献することが期待される。高性能カソード触媒の設計・開発の指針を得るため、酸素還元反応(ORR)機構の解析に関する研究を当初計画通りに進めてきた。まず、実際の燃料電池の作動環境に近い状態で高分散白金触媒/パーフルオロスルホン酸系高分子電解質界面構造をその場赤外分光法により解析するために、新しい測定セルを考案した。そして、ナノメータサイズの白金あるいは白金合金と、水分子、高分子電解質のスルホン酸基との相互作用に関する極めて興味深い知見を得た。現在、この成果を英語論文としてまとめており、この分野の権威有る国際誌であるLangmuir(米国化学会発行)へ投稿予定である。今後、測定温度や湿度を変数とした測定を行う。これにより、加湿に伴うNafion膜のスルホン酸基の脱プロトン化が特異吸着に与える影響を検討する。また、研究グループ内で開発された新しい炭化水素系電解質膜(スルホン酸化ポリエーテル膜:SPE、スルホン酸化ポリイミド膜:SPI)を用いた測定を予定している。本研究ではin-situ ATR-FTIRAS測定により電極表面を直接観察し、SPE・SPI両バインダーの特異吸着挙動を明らかにすると共に、その吸着サイトでどのような現象が起こっているかを解明特定する。ATR-FTIRASにより表面吸着種の形態および化学状態を解析することは非常に有効な手段である。この解析結果がSPEの実用化に与える知見は非常に大きい。
βカテニンとPAR-3複合体の接着非依存的相互作用の解析

平成20年度にはカドヘリン分子と相互作用せずにPAR-3複合体とのみ相互作用する特殊なβカテニン・カドヘリン融合タンパク質の作製に成功した。本年度はこの融合タンパク質の性質とこの分子がPAR-3複合体とカドヘリン・カテニン複合体の相互作用を阻害するドミナントネガティブ因子として機能できるかどうか、解析を進めた。先ずこの融合タンパク質はカドヘリン非存在下でも内在性のαカテニンの発現増強を行うことを明らかにした。野生型のβカテニンではこの発現増強は見られず、融合タンパク質内のカドヘリン細胞質領域、特のそのC末端領域がαカテニンの発現状況であることも明らかにした。次ぎにこの融合蛋白質を通常の培養細胞に発現させたところ、目立った異常は見られなかった。しかし、上皮分化誘導をかけると上皮細胞接着装置複合体形成に微妙に影響を与える可能性が示唆された。より高い発現状態で上皮組織構築における影響を調べるために、ニワトリ初期胚においてこの分子の過剰発現を試みた。その結果、神経管上皮組織構築に異常が見られた。現在これが融合タンパク質によるドミナントネガティブ効果であるかどうか、詳細な検討を進めている。miRNA依存的な遺伝子発現抑制をカドヘリン、PAR-3などについて試みた。しかし用いたF9細胞では有効な発現抑制効果が見られなかった。miRNAの発現量が低い可能性が考えられるが、発現量を上げる手だてがなく、この計画は中断している。本研究は上皮極性形成においてカドヘリン依存性細胞間接着が果たす役割、上皮極性形成が細胞間接着装置複合体形成において果たす役割の解明を目的としている。具体的には上皮細胞の細胞間接着において重要な役割を果たすカドヘリン・カテニン複合体が機能しない条件下でのPAR-3複合体など極性関連因子の挙動の解析、接着活性を持たないカドヘリン・カテニン複合体とPAR-3複合体との相互作用の解析を行い、これまで見落とされていた、細胞間接着と極性形成機構との新たな関連を明らかにする。一昨年度までにβカテニンのアルマジロリピート2-9が極性複合体との相互作用に必要なことを明らかにした。昨年度はこの結果を元にβカテニン分子内でPAR-3複合体との相互作用に必要な領域の特定を試みたが失敗に終わった。しかしその過程で、βカテニン・カドヘリン融合タンパク質が、カドヘリン分子とは相互作用せずにPAR-3複合体とのみ相互作用することを明らかにした。この分子は一方で接着非依存的にαカテニンの発現を更新できることも明らかにした。現在このβカテニン・カドヘリン融合タンパク質が、カドヘリン・カテニン複合体とPAR-3複合体の相互作用を阻害するドミナントネガティブ因子として機能できるかどうか検討中である。合わせて、βカテニンとαカテニンの相互作用の分子機構についても解析を進めている。
環境アセスメント手続における瑕疵と実体的な違法性の判断との関係

本研究は、環境アセスメント手続における瑕疵の存在を実体的な違法性の判断においてどのように考慮すべきかという問題について、日本法とアメリカ法の文献研究によって検討を行うものである。アメリカでは、アセスの瑕疵の存在が実体的な違法性の判断において重要な考慮要素と捉えられ、アセスの瑕疵の認定にあたってはアセスの結果を正当化する十分に詳細な情報が存在するか否かが重要視されていることが明らかとなり、それを踏まえて日本における司法的救済の在り方について検討を行った。本研究は、環境アセスメント手続の瑕疵を争う訴訟における実体的な違法性の判断基準の在り方を検討するものである。その一環として、平成28年度においては、(1)アセス手続に関するわが国の議論状況の確認と、(2)アメリカ法を対象とした比較法研究を行った。(1)については、当初検討対象としていた1「事業の許認可の取消訴訟」のほか、アメリカにおいて当該瑕疵を争う訴訟とより構造が近いと考えられる2「アセス実施義務の確認訴訟(公法上の当事者訴訟)」についても検討対象に含める必要性を認識し、わが国の裁判例や学説の議論状況について文献研究を実施した。その結果として、1についてはアセス手続の違法性を認定する裁判例は多くないが、その不備を指摘する裁判例によって、事実上、追加調査や追加の環境保全措置が実施される例も見受けられることを確認した。また2については、事業地の周辺住民に「意見陳述権」が認められないことを根拠に確認の利益の存在が否定されており、環境影響評価法の改正を含めた議論の必要性を認識した。(2)については、当初の研究計画に沿って、アメリカにおいて実体的な違法性と結びつきうる「重大なアセスの瑕疵」とはいかなるものであるか、アメリカの判例法理について瑕疵の類型別の検討を行った。その結果として、1ミティゲーション措置については、対象事業と当該措置との十分な関連性の存在が要求され、当該措置の実施が確実でない場合や、対象事業がなくとも当該措置が実施されることが予定されている場合に、アセス手続の違法性を認める裁判例が存在することが明らかになった。また、2代替案の検討については、事業の目的と必要性に着目して審査されるため、それについての行政機関の主張いかんによって作成すべき代替案の数や内容が大きく左右されることになるが、裁判所がその主張の妥当性を否定する事例は非常に少ないことが確認された。アメリカの判例法理に係る調査において、(1)環境アセスメント手続の実施主体が検討すべき代替案やミティゲーション措置の内容、数、優先順位の決定等については、環境アセスメント手続について定める国家環境政策法(NEPA)およびその実施規則(CEQ規則)に概括的な規定が置かれているものの、具体的には各行政機関の運用規則の規定ぶりに左右されることも多く、その点も踏まえた検討が必要になることが明らかになったこと、(2)NEPAに関する連邦最高裁の判決はそれほど多くなく、下級審判決の分析が必須であるところ、各連邦控訴裁判所において異なる違法性の判断基準が用いられていることが判明し、当該判断基準の違いに応じた分析が必要になったことから、進捗状況に遅れが生じている。平成29年度においては、その一環として、(1)アメリカにおけるアセス手続の瑕疵に係る違法性の判断基準を分析し、(2)その成果を踏まえて日本法の検討を行った。(1)については、前年度に引き続いて、アメリカにおける実体的な違法性と結びつきうる「重大なアセスの瑕疵」とはいかなるものであるか、アメリカの判例法理について瑕疵の類型別の検討を行った。なかでも今年度は、環境影響評価書において検討が要求される環境影響の範囲を画定する上で重要となる「累積的影響」に係る判断基準に焦点を当てた。「累積的影響」の検討範囲については、環境アセスメントの実施主体である行政機関に一定の裁量が認められているが、その司法審査において、定量化された詳細なデータが提示されていない場合や、評価に不確実性が伴うにもかかわらずそれを正当化する根拠が明示されていない場合、専門家による科学的な意見が正しく反映されていない場合等には、環境アセスメント手続が違法と判断されている。(2)については、アメリカ法の分析結果を踏まえた上で、司法的救済が確立されているとは言いがたい日本の環境アセスメント関連訴訟について、その違法性判断の在り方を検討した。例えば、1事業の許認可の取消訴訟においては、環境大臣意見を踏まえた許認可権者意見への不対応などの重大な瑕疵が存在する場合には、環境影響評価法の趣旨に鑑み、許認可の違法が認められるべきであり、2環境アセスメント手続の実施義務の確認訴訟(公法上の当事者訴訟)においては、関係地域内の住民について確認の利益が認められるべきである。また、解釈論による解決のほか、環境影響評価法の改正によって環境アセスメント手続を直截に争う手段を整備することも望まれる。

平成29年度も、引き続き、アメリカの判例法理に係る調査を実施することを予定している。まず平成28年度に課題として残った、各行政機関の運用規則や各連邦控訴裁判所における違法性の判断基準の違いを踏まえた分析を行い、前年度に行った研究を補完する。そして、アメリカ法の調査・分析が終了した時点で、わが国におけるアセス手続の瑕疵に関する違法性の判断基準の在り方についての検討に移行したい。その際、前年度に調査したアセス手続に関するわが国の議論状況を踏まえて、許認可の取消訴訟に限らず、アセス手続の再実施を要求する手段として用いられている公法上の当事者訴訟も含めて、アメリカの制度設計や訴訟構造との違いに留意しつつ、わが国における違法性判断基準の在り方について検討を行う予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。公法学29年度が最終年度であるため、記入しない。
弾性力を利用した剛性調整型足関節装具と股関節装具による片麻痺患者の歩行再建

本課題では大きく分けて2つの研究を実施した。1つ目は、装具を開発するに当たり、脳卒中片麻痺患者の歩行を力学的な視点から動作解析装置を用いて解析した。2つ目は、剛性調整型足関節装具を開発し、既存の剛性調整型股関節装具と合わせて脳卒中片麻痺患者の歩行への効果を検証した。検証した結果、脳卒中片麻痺患者の歩行時の足関節と股関節における剛性と下肢の力学的な協調性の特性が明らかになるとともに剛性調整型装具の歩行への効果が示唆された。本研究の知見は、より効果的で科学的根拠に基づいた装具療法への寄与が期待できる。平成27年度は、3次元動作解析装置を用いてi)21名の脳卒中片麻痺患者と10名の健常者の歩行を測定し、歩行中の立脚期における足関節の剛性と、ii)18名の脳卒中片麻痺患者と10名の健常者の歩行を測定し、歩行中の立脚期における股関節の剛性、iii)21名の脳卒中片麻痺患者と12名の健常者の歩行を測定し、主成分分析にて歩行中の下肢の各関節で発揮される力の主成分を解析した。脳卒中片麻痺患者において、健常者と比較し、麻痺側立脚期の足関節背屈の最終域で生じる剛性は低下し、股関節伸展の最終域で生じる剛性は増加した。また、麻痺側の各剛性は推進力となる足関節パワーと股関節パワーと有意に相関し歩行速度とも有意に相関した。これらの結果は、脳卒中片麻痺患者においてQOL(quality of life)の向上にとって重要な歩行速度を改善するために、足関節と股関節の剛性を増加させる必要性を示唆している。更に、主成分分析を用いて算出した、下肢の各関節で発揮された力の第一主成分と推進力を示す床反力の前後方向成分との相関係数を調べ、健常者の左側と脳卒中片麻痺患者の麻痺側、非麻痺側の間で比較した。その結果、麻痺側の相関係数は非麻痺側の相関係数より有意に低い値であった。以上の結果より、脳卒中片麻痺患者の麻痺側において足関節と股関節で力学的な協調により十分に推進力が得られていない可能性がある。この結果は、歩行中の推進力を得るためには、先行研究にて解析されてきたように脳卒中片麻痺患者の歩行中において単関節での力発揮の評価をするのではなく、各関節間の力学的な協調性から生成された値を評価することの重要性を示唆している。これらの得られた知見は、これまで調べた先行研究はなく、新規性のある知見となった。また、研究で算出されたパラメーターは脳卒中片麻痺患者の歩行を評価する、新たな有用となる指標として使用出来る可能性がある。平成28年度に計画していた、脳卒中片麻痺患者の歩行の立脚期における股関節と足関節の運動力学的データの解析においては、測定、解析ともに終了した。また、足関節の剛性に関する研究に関しては、論文化し受理されている[Gait Posture,42(3),(2015),348-353]。また、主成分分析にて脳卒中片麻痺患者の歩行中における下肢の各関節で発揮された力の主成分を解析した研究についても、論文化し投稿中である。平成28年度は、3次元動作解析装置を用いて、i)50名の脳卒中片麻痺患者の歩行データから歩行中の立脚期における股関節と足関節の剛性を用いてクラスター分析を行った。ii)10名の健常者を用いて剛性股関節装具を用いて、歩行への効果について検証した。iii)剛性足関節装具を開発し、作成した。更に8名の健常者を用いて剛性足関節装具を用いて、歩行への測定を行った。IV)剛性股関節装具と足関節装具を装着下での8名の片麻痺患者における歩行の測定を行った。脳卒中片麻痺患者の各関節の剛性については、4群に分類された。グループ1は足関節と股関節の剛性が双方ともに低い群、グループ2は立脚初期の足関節の剛性が高い群、グループ3は立脚中期の足関節の剛性が高い群、グループ4は股関節の剛性が高く足関節の剛性が低い群に分類された。このような結果は患者により弾性装具の適応を考慮する必要性があることを示唆している。健常者における剛性股関節装具の歩行への効果については、股関節の力発揮ではなく股関節屈曲角度を増大させていた。一方で、負の膝の仕事量が増大していた。剛性股関節装具を患者に装着する場合、膝伸展筋力が不足している症例には不適合である可能性が示唆された。また、剛性足関節装具は、既存の可動式足関節装具に開発したカムーバネ継手を装着し作成された。作成した剛性足関節装具の健常者歩行への効果について測定を行い解析途中である。1名のみ解析を行い結果をみてみると、最大足関節底屈モーメントが剛性足関節装具を装着することにより、増大していた。今後、開発した剛性足関節装具が脳卒中片麻痺患者の蹴り出し時の補助となり得る可能性が示唆された。平成29年度に計画していた脳卒中片麻痺患者の剛性股関節装具と足関節装具を装着下での歩行の測定は概ね終了した。また、当初、計画になかった研究を行い、新たに50名の脳卒中片麻痺患者の足関節と股関節の剛性をクラスター解析により分類し、各片麻痺患者により足関節と股関節の剛性の特性が異なることが明らかとなった。

平成29年度は、3次元動作解析装置を用いて、10名の脳卒中片麻痺患者を対象に開発した剛性足関節装具と市販されている股関節装具(Acsive)を用いて、歩行への効果について検証した。1.剛性足関節装具の効果:歩行中の立脚終期の足関節底屈方向のパワーは増加せず、下腿セグメントの前方回転と股関節屈曲方向の加速度及びステップ長と歩行速度が有意に増加した(p < 0.05)。股関節加速度とステップ長の増加率に有意な正の相関関係を認めた(p < 0.05)。足関節装具は装着により、前記したパラメーターに有意な増加が認められなかった。2.剛性股関節装具の効果:歩行中の立脚終期の股関節屈曲方向のパワー及び歩行速度は増加せず、遊脚期の股関節屈曲角度が有意に増加した(p < 0.05)。3.剛性足関節装具と股関節装具の組み合わせの効果:歩行中の立脚終期の遊脚期の股関節屈曲角度と立脚終期の下腿セグメントの前方回転加速度及びステップ長と歩行速度が有意に増加した(p < 0.05)。また、剛性足関節装具装着後の歩行速度の増加率と裸足歩行時の麻痺側足関節底屈トルク値、各装具の組み合わせ後における歩行速度の増加率と裸足歩行時の足関節底屈トルク値及び股関節屈曲トルク値とにそれぞれ有意な正の相関関係を認めた(p < 0.05)。以上の結果から、本研究で開発及び使用した剛性装具は補助した各関節パワーを増強する機能を有さないが、関節パワーを増強せずに異なるメカニズムで麻痺側ステップ長を増加させ歩行速度が増加していることが明らかとなった。また、装具の適応を判定する上で麻痺側股関節屈曲と足関節底屈トルク値のパラメーターが重要であることが示唆された。本課題では大きく分けて2つの研究を実施した。1つ目は、装具を開発するに当たり、脳卒中片麻痺患者の歩行を力学的な視点から動作解析装置を用いて解析した。2つ目は、剛性調整型足関節装具を開発し、既存の剛性調整型股関節装具と合わせて脳卒中片麻痺患者の歩行への効果を検証した。検証した結果、脳卒中片麻痺患者の歩行時の足関節と股関節における剛性と下肢の力学的な協調性の特性が明らかになるとともに剛性調整型装具の歩行への効果が示唆された。本研究の知見は、より効果的で科学的根拠に基づいた装具療法への寄与が期待できる。今後、平成27年度で解析したデータを元にして、剛性調整型足関節、股関節装具を試作する。試作した装具を健常者を対象に装着させ、各装具で数段階の剛性を組み合わせた条件で歩行を測定する。その結果を元に剛性を変化させることによる健常者の各関節の力発揮及び力学的な協調性への影響を調べることで、より適切な推進力を得るためには、どのような剛性の組み合わせが適切であるかを検討する。また、同時に装具の操作性、快適性についてアンケートを取り、適宜、剛性調整型足関節、股関節装具の修正を行う。8名の脳卒中片麻痺患者における剛性股関節装具と足関節装具を装着下での歩行データの解析を進め、剛性股関節装具と足関節装具の効果について検証を進める。更に、患者の股関節と足関節の剛性の違いによる装具の効果の特性について調べ、装具の適応についても検討を行う。歩行解析予定してた旅費の支出が不要となり次年度使用額が生じた。必要な物品費の購入が不要となったため、次年度使用額が生じた。本年度の予算は、カムーバネ継手式装具の開発費用と、学会出張時の旅費に使用することを計画している。また、実験で協力して頂いた被験者への謝礼金や研究で必要な書籍の購入費に使用することも計画している。カムーバネ継手付き装具の改良の費用と学会出張時の旅費に使用していることを計画している。また、追加データが必要になった場合の被験者への謝礼金や研究に必要な書籍の購入に使用することも計画している。
沸騰二相流中の障害物による不安定流動とドライアウト発生機構の熱流動工学的研究

狭い環状流路内沸騰二相流中に設置した流動障害物近傍の発熱管表面温度変動特性とその流動様相とを同時計測した。供試管の熱流束、質量速度、入口クオリテイがそれぞれ独立に急変する場合の過渡変動が流動障害物近傍の壁温変動に与える影響ならびに供試管上流側にエルボ部を有する場合における不安定流動の影響について詳細に調査した結果、次の結論を得た。(1)熱流束急増および流量急減の過渡変化の場合、過渡変化の影響は小さく、変化後の条件が定常BTとほぼ同じ条件の場合にのみBTが発生する。また低流量の場合(j_L=0.1m/s)、BTの開始がスペーサ下部か内部にかかわらず発生するが、スペーサ下流ではBTは発生しない。(2)熱流束急減による過渡変化ではその変動幅によってドライパッチがスペーサ内部およびその上流側にまで及び、温度上昇幅は20K30Kに及ぶ。(3)供試管入口クオリテイを急増させる場合には安定に遷移するが、逆に急減させる場合には擾乱波の通過頻度が急減後に少なくなり、スペーサ近傍でBTが発生する。(4)過渡変化により流動様相が変化しても、流速が速くなりせん断力が増す方向に変化する場合には比較的安定に遷移するが、反対に速度が低下する方向に変わる場合には、定常BT条件以下でもBTが発生することが有り、注意が必要である。(5)本実験のように、供試管上流側にエルボ部を有する場合にはそのエルボ部のクオリテイX_<in>が0近傍の値であると、最大約40Kの大きな壁温上昇を伴う非定常性の強い不安定な流れになる。これは蒸気スラグがエルボ部で合体し、大気泡に成長し易いことによる。X_<in>、が大となって入口の流れが発達するか、流量が大となるとX_<in>≒0近傍でも流れの不安定はなくなり、壁温変動の振幅は小さくなる。(6)本研究でのBT発生に対する共通の知見として、擾乱波の通過頻度(蒸気スラグ存在時間)がBT発生と密接に関係し、擾乱波の通過間隔が長くなるとBT発生に至ることが明らかになった。狭い環状流路内沸騰二相流中に設置した流動障害物近傍の発熱管表面温度変動特性とその流動様相とを同時計測した.供試管の熱流束,質量流量,入口クオリティをそれぞれ急変する場合の過渡変動が流動障害物近傍の壁温変動に与える影響ならびに供試管上流側にエルボ部を有する場合における不安定流動の影響について詳細に調査した結果,次の結論を得た.(1)熱流束急増および流量急減の過渡変化の場合,過渡変化の影響は小さく変化後の条件が定常BTとほぼ同じ条件の場合にのみBTが発生する.また低流量の場合(j_L=0.1m/s),BTの開始がスペーサ下部(上流側)かスペーサ内部かに関わらず,いずれでも発生するがスペーサ下流では常にBTは発生しない.(2)熱流束急減による過渡変化ではその変動幅によってドライパッチがスペーサ内部及びその上流側にまで及び,温度上昇幅も20K30Kにも及ぶ.

(3)供試管入口クオリティを急増させる場合には安定に遷移するが,逆に急減させる場合には擾乱波の通過頻度が急減後に少なくなり,スペーサ近傍でBTが発生する.(4)過渡変化により流動様相が急変しても,流速が早くなりせん断力が増す方向に変化する場合は比較的安定に遷移するが,その反対に速度が低下する方向に変わる場合には定常BT条件以下でもBTが発生することもあり十分な注意が必要である.(5)本実験のように供試管上流側にエルボ部を有する場合,そのエルボ部のクオリティx_<in>が0近傍であると最大約40Kの大きな壁温上昇を伴う非定常性の強い不安定な流れとなる.これは蒸気スラグがエルボ部で合体し大気泡に成長し易いことに因る.x_<in>が大となって入口の流れが発達するか,流量が大となるとx_<in>≒0近傍でも流れの不安定はなくなり,壁温変動は低減する.(6)本報でのBT発生に対する共通の知見として,擾乱波の通過頻度(蒸気スラグ存在時間)がBT発生と密接に関係し,擾乱波の通過間隔が長くなるとBT発生に至ることがわかった.狭い環状流路内沸騰二相流中に設置した流動障害物近傍の発熱管表面温度変動特性とその流動様相とを同時計測した。供試管の熱流束、質量速度、入口クオリテイがそれぞれ独立に急変する場合の過渡変動が流動障害物近傍の壁温変動に与える影響ならびに供試管上流側にエルボ部を有する場合における不安定流動の影響について詳細に調査した結果、次の結論を得た。(1)熱流束急増および流量急減の過渡変化の場合、過渡変化の影響は小さく、変化後の条件が定常BTとほぼ同じ条件の場合にのみBTが発生する。また低流量の場合(j_L=0.1m/s)、BTの開始がスペーサ下部か内部にかかわらず発生するが、スペーサ下流ではBTは発生しない。(2)熱流束急減による過渡変化ではその変動幅によってドライパッチがスペーサ内部およびその上流側にまで及び、温度上昇幅は20K30Kに及ぶ。(3)供試管入口クオリテイを急増させる場合には安定に遷移するが、逆に急減させる場合には擾乱波の通過頻度が急減後に少なくなり、スペーサ近傍でBTが発生する。(4)過渡変化により流動様相が変化しても、流速が速くなりせん断力が増す方向に変化する場合には比較的安定に遷移するが、反対に速度が低下する方向に変わる場合には、定常BT条件以下でもBTが発生することが有り、注意が必要である。(5)本実験のように、供試管上流側にエルボ部を有する場合にはそのエルボ部のクオリテイx_<in>が0近傍の値であると、最大約40Kの大きな壁温上昇を伴う非定常性の強い不安定な流れになる。これは蒸気スラグがエルボ部で合体し、大気泡に成長し易いことによる。x_<in>が大となって入口の流れが発達するか、流量が大となるとx_<in>≒0近傍でも流れの不安定はなくなり、壁温変動の振幅は小さくなる。(6)研究でのBT発生に対する共通の知見として、擾乱波の通過頻度(蒸気スラグ存在時間)がBT発生と密接に関係し、擾乱波の通過間隔が長くなるとBT発生に至ることが明らかになった。
都市活動に由来する大気汚染微粒子の地球温暖化抑制効果の評価

大気浮遊微粒子は日射を散乱・吸収することにより地球の熱収支を変化させており、特に都市活動に由来して多量に排出される硫酸塩粒子と有機物粒子の増加が、地球の温暖化を抑制しているのではないかといわれている。ただしこの抑制の度合いは、特に大気浮遊微粒子全体の日射吸収特性に大きく依存しており、地球上さまざまな地域での大気浮遊微粒子の吸収特性を把握することが重要である。本研究では、西太平洋域の海洋上大気浮遊微粒子の吸収特性を明らかにすることを目的として、沖縄本島の辺戸岬において大気浮遊微粒子を一カ月毎に連続捕集し、その化学分析を行って組成を明らかにし、組成分析結果から吸収特性を算出した。また、硫酸塩粒子および硝酸塩粒子の前駆物質である二酸化硫黄ガスおよび硝酸ガスの濃度測定も行った。その結果沖縄海域における粒径2μm以下の大気浮遊微粒子は、ほぼ黒色純炭素、有機物、硫酸、硝酸、塩素、アンモニウム、海塩起源陽イオンおよび土壌粒子成分で構成されており、その総重量濃度は311μg/m^3であること、中国大陸からの輸送が卓越する春季には、土壌(黄砂)成分の他に、都市活動等により排出された硫酸成分や、有機物成分、煤成分が多量に含まれていること、一方夏季には小笠原気団に覆われ、総重量濃度が低く、さらに煤成分や土壌成分の濃度も低いが、ただしバナジウム、ニッケル、銅等の人間活動に由来する成分の存在比が高いことから、低濃度ではあるが西太平洋域において人間活動に由来する微粒子が広範囲に輸送拡散され分布していることがわかった。以上の観測により得られた組成分析結果から吸収特性を表す単一散乱アルベドを算出したところ、夏季に0.95、冬季に0.90、年平均値が0.92であり、この結果から、沖縄海域の大気浮遊微粒子は、吸収性が小さく(散乱性が強く)、その増加に伴って地球温暖化を抑制する効果の大きい浮遊微粒子であることがわかった。本研究では、沖縄地域を観測地として、東風条件下で太平洋沖合のバックグラウンドエアロゾルを捕集し、一方、それ以外の風向条件下では、中国大陸および韓国・台湾等の都市活動・産業活動の盛んな地域から輸送されて来る人為起源大気微粒子(大気汚染微粒子)を捕集して、それらの大気エアロゾルの組成分析を行うことを第一の目的としている。そこで、本年度はまず観測地点の選定、および大気エアロゾル・ガス成分の風向風速別サンプラーの開発を行った。観測地点としては、現地視察を行い、周囲の地形、電源の供給、さらに一ヵ月に一回のサンプル(捕集フィルター)の交換のための交通の便等を考慮した結果、沖縄本島北端の辺戸岬にある沖縄県衛生環境研究所の観測所を借用することとした。この地点は周囲1km以内には人家はなく、さらに自動車道路からも50m程離れた海岸付近にあり、三方を海に囲まれていて、本研究の観測には最適な地点である。大気エアロゾルおよびガス成分の捕集システムとしては、テフロンフィルター、石英繊維フィルター、ニュークリポアフィルターの3種類のフィルターを用いて3系列で大気エアロゾルを捕集し、さらに試薬含浸ろ紙により二酸化硫黄および硝酸ガスを捕集する。この捕集システムを二組作成し、一組は風向風速別制御器に接続して、東風3m/秒以上の風速時に捕集を行い、他の一組は風向風速に無関係に一ヵ月間連続捕集を行う。風向風速制御器は、東を中心として120度の角度内の風向時において10分間の平均風速が3m/秒を越える場合にのみ、捕集スイッチが入るように制御されている。