hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セラミック材料を用いた高温・重照射場用蛍光体の開発研究

電離放射線場の線量測定は、原子力発電システムの安全性保持や効率的な運転に重要な要素である。特に現在開発が進められている核融合発電システムにおいては、短時間分解能での電離放射線強度の即時診断が不可欠であるが、電磁ノイズが非常に大きいために、従来の電気式線量測定システムではプラズマ物理およびプラズマ工学分野の要求を十分に満たすシステムを設計・開発するには困難がある。耐放射線性光ファイバと放射線誘起発光材料を用いた光学式線量測定システムは電磁ノイズの影響をまったく受けないことから、この問題を十分に解決できうる手段であると考えられる。耐放射線性光ファイバの放射線による劣化は近赤外領域で非常に小さいため、重照射場という環境を考慮すると近赤外発光を持つ蛍光体を利用して光学システムを構築することは非常に有効であると考えられる。ここでは近赤外発光に重点を置いて研究を行った。材料を探索した結果、エルビウム酸化物(Er_2O_3)は近赤外領域(15002500mmの波長範囲)に照射誘起発光を持つということが分かった。そこで、プロトン照射場(1MeV、2.6x10_<13>p/cm2s)および核分裂炉においてEr_2O_3の照射誘起発光挙動に関する実験を行った。Er_2O_3には1500nmに明瞭な照射誘起発光のピークが存在し、そのピークはプロトン照射下では吸収線量が増大しても強度変化(劣化)が見られなかった。このように耐放射線性に優れていることから、イオン線量率測定に有用であると考えられる。一方、16002500mmの発光は核分裂炉での照射下で特異な挙動を示した。いくつかの欠陥が複雑に関与しているため特異な挙動を示したのではないかと考えられる。それ故に、それらの発光は(欠陥生成量を利用した)線量モニターとして使用できる可能性があると考えられる。放射線照射により発光現象を生じるシンチレータは中性子、ガンマ線等のすべての放射線に対して感度を有し、その強度、エネルギー情報を取得することができるため、炉内放射線管理のための優れた材料となりうる。しかしながら、高温・重照射場といった条件下で利用できるシンチレータ開発については今のところ芳しい成果は得られていない。そこで本研究では酸化物セラミックスを用いて高温用シンチレータの開発を行う。シンチレータの発光中心と期待する材料としては希土類酸化物のセラミックスである。これらを微量の付活剤(activator)として利用したシンチレータは存在しているが、それ自身を酸化物セラミックス発光体として使用した例は存在しない。そこで本研究では希土類酸化物自身の発光を測定し、その温度特性を調べた。使用した線源は、プロトン(1MeV、2.6×10^<13>p/cm^2s)、^<60>Coγ線(1.17,1.33MeV、6.3Gy(H_2O)/s)である。プロトン照射によって発光が得られた希土類酸化物は、ユーロピウム酸化物(Eu_2O_3)、ガドリニウム酸化物(Gd_2O_3)、エルビウム酸化物(Er_2O_3)であった。Eu_2O_3、Er_2O_3の発光はそれぞれのf-f電子遷移による発光であることが確認されたが、Gd_2O_3についてはその発光起源は不明であるため、今後の検討課題である。次にこれらの発光体に対して昇温さぜながらγ線照射を行った。ここではEr_2O_3の発光は得られなかったが、Eu_2O_3、Gd_2O_3については400°Cでも発光ピークが観測された。比較として、シンチレータとして広く利用されている硫化亜鉛系蛍光体(ZnS:Ag)についても同時に測定したところ、ZnS:Agの発光量は温度上昇と共に減少するが、Eu_2O_3、およびGd_2O_3の発光ピークは温度が上昇してもその発光量は減少せず、Gd_2O_3の発光に関しては温度上昇と共に増加傾向にあることがわかった。しかしながらこれらの発光ピークの強度は小さいため、実用においてはこれらを解決する必要がある。

Er_2O_3には1500nmに明瞭な照射誘起発光のピークが存在し、そのピークはプロトン照射下では吸収線量が増大しても強度変化(劣化)が見られなかった。このように耐放射線性に優れていることから、イオン線量率測定に有用であると考えられる。一方、16002500mmの発光は核分裂炉での照射下で特異な挙動を示した。いくつかの欠陥が複雑に関与しているため特異な挙動を示したのではないかと考えられる。それ故に、それらの発光は(欠陥生成量を利用した)線量モニターとして使用できる可能性があると考えられる。
亜熱帯林における群集形成プロセスの空間変異に着目した伐採インパクト評価

琉球列島の亜熱帯林において、伐採後の経過年に沿った樹木群集構造の変化を、機能特性情報と系統樹情報を用いて解析し、人為攪乱が群集集合プロセスに及ぼす影響を検証した。その結果、対象地域では確率論的な集合プロセス(例:分散制限等)が卓越しており、伐採に対する植物多様性の応答の予測性の低さが示された。葉や幹の機能特性構造では、伐採後の変動パターンに直径クラス間で共通性が見られた。一方、種子の機能特性構造は、特に若齢林で直径クラス間の変動が大きかった。これは、種子散布戦略に関わる群集集合プロセスの決定論的な改変を示している。本研究の結果から、景観の空間構造を考慮した森林管理計画の必要性が示唆される。本研究では、琉球列島の樹木群集の形成機構の解明および、それらに対する森林施業のインパクト評価を目的としている。平成27年度は、野外調査を行うとともに、既存の毎木調査データを用いて群集生態学的アプローチに基づく解析を行った。屋久島、徳之島、沖縄本島において、樹木群集構造に関する情報が不足している地域を中心に、野外調査を実施し(合計383地点)、各地点での樹木群集の種組成を記録した。また、西表島においては、樹木の葉、幹のサンプルを採取し、機能特性の測定を行った。毎木データを用いた解析では、琉球諸島の3島(沖縄島・奄美大島・西表島)において、時系列で設置された毎木調査データ(地点ごと、樹木種ごとのアバンダンス)、および琉球列島産樹木種の機能特性情報(比葉面積、葉中窒素濃度、最大樹高、材密度)、種レベルの系統樹情報を用いて、遷移に沿った樹木群集集合プロセスの変化を検証した。各樹木群集の機能的・系統的構造(群集構成種間の重み付き距離)を計算し、それらのランダムからの逸脱を評価することで、卓越する生態プロセス(種間競争、分散制限、環境フィルター)を推察した。結果として、琉球列島の亜熱帯林では、確率的な集合プロセス(例:分散制限など)が卓越しており、決定論的なプロセスの影響は比較的小さいことが明らかになった。また、遷移系列に沿った群集集合プロセスの変化は不明瞭であることが明らかになった。これらの結果は、琉球列島において、皆伐後の樹木群集構造の変化を予測することの難しさを表している。琉球大学・理学部の研究チームの協力を得ることができた。これにより、調査要員、データ入力・整備要員をスムーズに確保できたため、野外観測データおよび既存の文献情報を計画通りに収集することができた。また、既存毎木調査データを用いた解析によって、琉球列島における、皆伐後の遷移系列にそった群集集合プロセスの全体的なトレンドを明らかにすることができた。これらの成果は既に学術論文としてまとめており、国際誌にて審査中である。平成28年度は、前年度からの野外調査を継続し、樹木群集構造データを拡充した。西表島、屋久島において、標高傾度(100m間隔)に沿って方形区(10m×10m)を設置し、樹木種ごとの個体数及び草本種の出現を記録した。これによって、緯度と標高をサロゲートとして、環境勾配に沿った群集集合プロセスの変化が検証可能となった。なお、亜熱帯林の樹木群集と比較するためのリファレンス群集として、宮崎県椎葉村の暖温帯林でも同様の調査を行った(合計で120箇所)。前年度に行った多点調査(屋久島、沖縄島、徳之島)の結果と、既存情報(植生調査・毎木調査データ)を合わせて種分布モデリングを行い、局所種プール(局所群集の種組成の制約になる)の空間分布を解析した。この成果は現在、投稿準備中である。前年度までの研究成果(時系列プロットデータを使った樹木群集の機能的・系統的構造解析)をEcological Research誌に投稿し、受理された。この論文では、群集構造のランダムからの逸脱を評価し、種集合における決定論的プロセスと確率論的プロセスの相対的重要性を評価した。その結果、琉球列島の樹木群集の全体的なトレンドとして、1)確率的な集合プロセス(例:分散制限など)が卓越している、2)遷移系列に沿った群集集合プロセスの変化は不明瞭であることを明らかにした。機能的構造解析アプローチを、沖縄島北部の森林モニタリングデータ(20年)に適用し、予察的な結果を得た。単純な帰無群集を用いた解析では、時系列データの場合と同様、確率的プロセスの卓越が示された。今後、系統情報を含め、より詳細な解析を行う予定である。昨年度と同様、琉球大学・理学部の研究チームの協力を得ることができた。これにより、調査要員の確保、データ解析、論文執筆を計画通り円滑に行うことができた。森林施業が生物多様性に与える負の影響の緩和は、資源管理・保全上の重要課題である。そのような施業を実現するためには、森林施業が生物群集の形成機構をどのように改変するかを十分に理解しておく必要がある。本研究では、琉球列島の亜熱帯性常緑広葉樹林において、森林伐採による樹木群集の群集集合プロセスの改変効果を検証した。当初の計画では、樹木の各生活史段階(成木、稚樹、種子)の群集データを作成する計画であったが、稚樹・種子の十分な情報を得ることが困難であったため、既存の毎木調査データを使ったサイズクラス別の分析を行った。

伐採からの時系列に沿って設置されたプロットにおいて、樹木のサイズクラスごとの群集機能特性構造(葉、材、種子)を評価し、森林伐採による群集集合プロセス(分散制限、生物間相互作用、環境フィルター)の改変効果を推論した。比葉面積(SLA)、材密度(WD)、種子重(SM)、それぞれについて種間の機能特性距離を計算し、各プロットの各サイズクラス(直径5cm以下、5cm10cm、1015cm、1520cm、20cm以上)における最小機能特性距離(MNTD)を計算した。SLAやWDのMNTDは、伐採後の林齢に関わらず、負の値をとる傾向があり、サイズクラス間での違いは小さかった。一方で、SMのMNTDはサイズや林齢によるばらつきが顕著で、特に遷移初期の上層木集団で種間の変異が大きかった。SMのMNTDのサイズクラス間の差は、林齢に伴って小さくなった。これらは、過去の森林伐採が、種子散布プロセスに決定論的な改変をもたらしたことを示している。本研究の結果から、林分の孤立度、林分間のソース・シンク構造など、景観の空間構造を考慮した森林管理計画の必要性が示唆された。琉球列島の亜熱帯林において、伐採後の経過年に沿った樹木群集構造の変化を、機能特性情報と系統樹情報を用いて解析し、人為攪乱が群集集合プロセスに及ぼす影響を検証した。その結果、対象地域では確率論的な集合プロセス(例:分散制限等)が卓越しており、伐採に対する植物多様性の応答の予測性の低さが示された。葉や幹の機能特性構造では、伐採後の変動パターンに直径クラス間で共通性が見られた。一方、種子の機能特性構造は、特に若齢林で直径クラス間の変動が大きかった。これは、種子散布戦略に関わる群集集合プロセスの決定論的な改変を示している。本研究の結果から、景観の空間構造を考慮した森林管理計画の必要性が示唆される。今後は、これまでの調査や、既存文献でも情報が無い地域(特に西表島)において、群集構造調査を進める。また、これまでの解析では、時系列プロットを用いて、遷移に沿った群集集合プロセスを評価していた。時系列アプローチは、森林のように長い時間スケールで変化する生物群集の研究では有効な手法である一方、時間的な変化のシグナルを見るために、空間的なばらつきを平均化してしまうという問題もある。今後は3つのアプローチでこの問題に取り組み、伐採に対する樹木群集の応答をより詳細に検証していく予定である:1)群集データの空間的網羅度を上げ、様々な環境要因と林齢を含めた解析を行い、それぞれの相対的重要性を評価する、2)大面積プロットのサイズ構造別の群集データを使い、群集全体の機能的・系統的構造、群集内部の微小環境の異質性および個体の空間構造との関係を検証する、3)既存のモニタリングデータを用いて、群集集合プロセスの時間変化を直接的に解析する。前年度までの時系列データを用いた解析(空間変動を平均化して扱う)では、亜熱帯樹木群集におけるランダムネスの卓越が示された。この結果を説明する仮説には、以下の2つが考えられる:1)確率的プロセスが種集合を完全に支配している;2)実際には様々な決定論的プロセスが働いているが、単一の決定論的プロセスの卓越を抑制する要因(例微小環境の空間的異質性、競争の非推移性(intransivity)、デモグラフィックニッチの多様化)が存在し、見かけ上ランダムと区別がつかなくなっている。本年度は、環境傾度、環境異質性、動態特性に着目し、亜熱帯林樹木群集の集合プロセスをより詳細に検証する。
ICTを利用した糖尿病患者に対するソーシャル・サポートの有用性に関する研究

ICTを利用した同病者支援と対面式の患者会を融合させたシステムを開発し1年間運用した。1年間利用した患者に対して、システム利用1年後に対面式患者会を開催した。そこで患者会に参加した患者の語りに着目し、同病者を中心としたグループ支援のあり方を検討した。ICTでの繋がりのあった患者6名に開催日と内容を伝え5名の患者が参加した。参加者は男性2人女性3人、平均年齢50.4歳、3人が有職者であった。患者会では、1年間の自己管理状況の報告やミニ講義、モニタリングを行った。参加動機や自己管理状況、思いの語りを中心に逐語録に起こし質的帰納的に分析した。参加は<繋がりによる親密性>を基盤に、<同病者の体験に伴う自己管理への示唆>が得られることや<同じ思いの共有>さらに<専門家による最新情報>が主な目的であった。患者会では自己管理状況や目標設定に関する意見交換、家族状況や不安が語られ、それに対する励ましや思いの共有が行われていた。さらにミニ講義をきっかけに自己の薬や不副作用の恐怖が語られていた。最後には自然に異性に別れ、女性は健康チェックや食事の工夫、男性は薬物療法について専門家を交え積極的に交流していた。終了時には「自分の話が人の役に立ててよかった」「皆何がしか問題を抱えている」「また集まりたい」等の意見が聞かれた。患者会参加は自らの参加意思が不可欠である。壮年期の患者の参加を促したものは、集団であっても自分を理解してくれるICTの繋がりによる仲間の存在であった。今までの関係性が基盤となり情報交換や束縛感からの解放に繋がるだけでなく、シビアな家族状況や不満を語れる場となっていた。また進行につれ共通の関心事により小グループ化していたたことから、多岐にわたる疾患であるが故に、関心事や社会的背景など共通性の高いグループ形成が必要であり、共通性が自己管理への支援に繋がることが示唆された。糖尿病患者会の現状を明らかにし,同病者支援について検討するために,平成27年10月に関西地区の医療施設413件に対し,無記名自記式質問紙法を実施し,158件の施設から回答を得た(回収率38.2%).患者会のある施設は69.0%,患者会のない施設は31.0%であった.患者会のある施設の参加者は,65歳以上が83.5%であり、患者会の開催は,「活動していないは22%、6ヶ月毎は22%が一番多く,次いで月1回21%,45ヶ月に1回18%,23ヶ月に1回17%であり,勉強会やレクレーション,医療者や同病者との交流が行われていた.「活動していない」場合は,「参加者の高齢化で参加する人がいない」等が理由であった.患者会の運営で困っているが70.6%あった.会員のほとんどが高齢であり,核となりうる患者がおらず,医療関係者による企画・運営が行なわれていた.ウオーキングなどのイベントを主催しても,日時の関係や身体面への影響から参加者が集まらず,イベントが限定される悪循環を招いていた.さらに,会費収入に頼る組織運営は会員数の減少により資金面の確保が難しく企画内容や運営の制限を招いていた.また,インターネットによる情報収集ができるようになり,患者会から情報を得る必要がなくなったことが特に壮年期の人の参加を阻んでいると考えられた.患者会のない施設は,その都度患者指導をしていることで必要性を感じていなかった.また,施設で開催する時間や機会・医療スタッフの負担などから,糖尿協会,中核病院の患者会への参加を促していル場合や,勉強会などの催し時に患者間の交流を促していた.現在は自施設でそれぞれに開催しているが,糖尿病患者数が増加していることから、地域を包含した患者会の開催やインターネットを利用した相互支援など,時間や環境を考慮した多様な患者会のあり方が示唆された.平成27年度は患者会へのアンケート調査と並行し、システム開発、ICTシステムの利用施設を確保することを目的にしていた。患者会アンケートは郵送法にて実施し、すでに結果についても学会発表などを行っている。また、27年度はアンケート結果をもとに、システム開発を行う予定であった。そしてシステム設計が完了した地点で、システムの内容説明を行い、患者様への依頼を行う計画であった。当初の予定では、3月までにシステムを開発し、4月より、施設へ訪問し同意が得られた施設で患者様を確保し、実働する予定であった。しかし、システム設計において、iPadだけでなく、参加者の携帯やアイフォンなどを利用できるシステムや、エモテイコンの機能などを付加したため、開発の遅れが生じている。そのため、施設確保までには至っていない。現在、システム設計の開発中であり、5月末をめどに設計者に早急に進めてもらえるように依頼中である。システム開発が完了しだい、前年度の患者会アンケートで興味のある施設に研究依頼を打診し、話を聞くことに同意を得た施設に訪問し、同意が得られれば実働する予定である。今後の具体的な進行としては、8月の実働を目指し、5月末でのシステム開発を待って、6月7月で各施設に訪問して参加者を募り、8月に一同が顔合わせを行い(来れない場合はスカイプなどを利用)実施する予定である。

前年度より検討していたシステムが作動可能となったことから、患者会アンケートを依頼した施設に、ICTを利用したシステムの研究主旨を説明ぢ研究依頼を行なった。さらに、関西地区の糖尿病専門医がいる施設に研究依頼を行なった。同意の得られた3箇所の施設に通院する患者に研究説明を行い、11名の対象者の同意が得られた。また、専門家の薬剤師・栄養士・看護師にも研究説明を行いシステム参加の同意を得た。そこで、平成29年1月より電子掲示板を利用したハイブリッド型ソーシャル・サポートシステム「Peer Smile」の運用を開始した。システムは、専門家によるコンテンツの作成や運用、マルチデバイス対応化、ピア・サポートを重視したコンテンツ設計、参加者及び専門家との双方向的な交流、会員制によるプライバシーの確保といった対応を行い、システム機能の一定の水準は担保された。また、システムによるピア・サポート効果を強化する意図で、運用にあたり、対面式の交流会の開催を導入した。平成29年1月から運用開始し、開始後3ヵ月後の3月下旬に、対面式での患者交流会を開催した。仕事の都合や年度末であったことから参加者は専門家を含め8名であった。患者会では、自己紹介、現在の状況をディスカッションし、その後、フードモデルを用いて日頃の食事の見直しを行なった。さらにシステム管理者も出席していたことからシステムの使い勝手について意見交換を行なった。その結果、「対面して話をしていても前から知り合いのような記がした」「実際にモデルを使って行なうと何がいけないのか分かった」等肯定的な意見があった。しかしシステムに関しては文字切れや写真投稿に時間がかかることなどの指摘があり、現在中間評価として利用者から使い勝手によるアンケートを行なっており、その結果を踏まえてシステム開発者と修正していく。システムの開発に時間がかかったこと、および対象者の参加の同意に時間がかかり、当初28年9月から開始予定であったが29年1月の開始となった。その都度システムの修正を行ないながら現在は11名でのコミュニケーションを行っている。ICTを利用したピア・サポートシステムを11名の患者で1年間実施した。利用者11名の内訳は男性8名,女性3名,平均年齢50.27±10.08 (SD)歳,平均病歴9.36±7.34(SD)年,有職者は9名(81.8%)であり,インスリン治療を行なっているものが3名(27.3%)で、平均HbA1cは7.35±1.20(SD)%,平均BMI29.7±4.57(SD)であった.1人当たりの月平均投稿回数は26.0±26.54(SD)回,平均閲覧回数は,78.0±63.25(SD)回であった.投稿・閲覧は開始4か月までは徐々にコミュニケーションが増加していたが,5か月以降は徐々に回数が減っていた.システム利用が療養支援に及ぼす影響について,影響を及ぼした内容と影響を及ぼさなかった内容を比較してみると,影響した内容では,日常的会話を通して,「他者比較による自己管理への意識強化」「自己管理への承認」や「日常的な気がかりへの励まし」等同病者同士の繋がりがコミュニケーションにより発展したことが,さらに相互支援が得られる機会となっていた.一方で,「病状やレベルの相違に伴う陳腐な情報」「目的の未達成」「ネガティブな生活の自覚」を抱いており,参加者の求める知識や共感が得られる機会に繋がらなかったことで不満や物足りなさを感じていたことが,コミュニケーションに影響し療養支援に繋がらなかったといえる.
高齢化社会における少子化対策に関する研究-女子青年の育児観及び関連する要因

6つの調査を実施し,分析・考察を試みた。平成10年度の調査及び平成11年度の調査1では,女性青年のライフスタイルに関する調査を行った。調査項目は,平等主義的性役割意識,職業意識,社会態度,ライフスタイルに関する意識であった。女子大学生では就職と結婚を両立させたいとする者,女子短期大学生では専業主婦を選択する者が多かった。5060歳代までの職業継続意志の有無とライフスタイルや平等意識の間に一定の関連が見られた。平成11年度の調査2及び平成12年度の調査1では,男子青年及び女子青年の育児観に関する調査を行った。調査項目は,育児への積極性,男女の性役割観,対児感情,男性への育児参加期待であった。男子青年及び女子青年のいずれでも,育児への積極性が対児感情と強く関連していることが示された。平成11年度の調査3及び平成12年度の調査2では,女子青年の育児観に関する調査を行った。調査項目は,育児への積極性,男女の性役割観,対児感情,母親の養育態度であった。これらの調査でも,育児への積極性が対児感情と強く関連していることが示された。今後は,育児への積極性及び対児感情について,より詳細な構造を明らかにし,その上で,それらの間の関連性,他の関連すると思われる要因との関連性を明らかにしていく計画である。科学研究費交付決定の通知を12月16日に受けたため,実験計画当初の調査項目とした以下4種類の調査は実施できなかった。1育児への積極性について予め同一対象者の中から意見を収集し,分析結果を意見項目とする調査用紙を用いたもの。2性役割意識についてMHF Scale(伊藤,1978)の調査用紙を用いたもの。3対児感情ついて花沢(1977,1991)の測定調査用紙を用いたもの。4母親の養育態度についてEICA(親子関係診断尺度)検査用紙を用いたもの。そこで文献を収集し先行研究,関連研究についての文献研究を主として行った。又,本研究の基礎的研究として7月に行っていた女子青年のライフスタイルに関する調査の分析を行った。その内容は,以下4種類の質問用紙を用いたものである。1平等主義的性役割意識については,鈴木(1987)のSESRAスケール。2職業意識については若林他(1983)の職業レディネス尺度。3社会態度については加藤他(1987)の社会態度尺度。4平成10年度の厚生白書の報告と比較でき,女性のライフスタイルに関する意識調査としてよく用いられている質問項目。被験者は女子大学1年生192名である。それらを統計的に分析した結果次のことが分かった。分散分析,平均値の差の検定結果から5060代までの職業継続意志の有無はライフスタイルや平等意識に有意な差を生じることが分かった。相関係数から平等主義的性役割態度,職業レディネス,社会態度は相互に関係があることが分かった。因子分析からは主観的・抽象的平等観,客観的・具体的平等観,意欲の3つの因子が抽出された。3つの調査を実施し分析・考察を試みた。第1は,女子大学生116名を被験者とした育児観の調査である。調査項目は,(1)育児への積極性,(2)男女の性役割観,(3)対児感情,(4)男性への育児参加期待の4つである。重回帰分析と共分散構造分析による相関的分析を行った結果,育児への積極性は対児感情によって影響されることが分かった。又今後,より適切な尺度による育児観の調査の必要性が示唆された。第2は,10年度に基礎研究として行った,女子青年のライフスタイルに関する調査である。調査項目には,(1)平等主義的性役割意識,(2)職業意識,(3)社会態度,(4)ライフスタイルに関する意識の4つである。本年度は女子短期大学生144名を被験者として行い,10年度に行った女子大学生の結果と比較した。

その結果,女子短期大学生は専業主婦を理想とする者の割合が高く,5060代までの職業継続意志の有無がライフスタイルや平等意識に有意な差を生じると強く云えないことが分かった。一方4項目の因子分析の結果は,ほぼ同様であった。第3は,実験計画当初の調査項目(1)育児への積極性,(2)性役割観,(3)対児感情,(4)母親の養育態度について,女子大学生14年生524名を被験者として調査を行った。現在結果を集計し,先行研究,関連研究についての文献研究をすすめながら本調査の分析と考察を行っている。2つの調査を実施し,分析・考察を行った。調査1は,平成11年度に調査対象を女子青年として実施したものと同様である。本年度は男子青年を加え,男子及び女子青年の育児観に関する調査とした。調査項目は,(1)育児への積極性,(2)男女の性役割観,(3)対児感情,(4)男性への育児参加期待の4つである。大学生231名(男子123名,女子108名)を対象として調査を行った。重回帰分析を行った結果,育児への積極性は対児感情に影響されることが分かった。調査2は,平成11年度に女子大学生524名を調査対象として実施したものと同様の女子青年の育児観に関する調査である。調査項目は,(1)育児への積極性,(2)男女の性役割観,(3)対児感情,(4)母親の養育態度の4つである。本年度は女子短期大学生400名を対象として調査を行った。重回帰分析の結果,育児観が子ども観と深く関係していることが分かった。本年度は平成10年度12年度に行った6つの調査の結果を総合的に分析・考察し3年間の研究成果をまとめた調査報告書を作成した。本研究が目的とした女子青年の育児への積極性を軸に,被験者の性役割意識,対児感情,母親の養育態度との関連性を明らかにすることに一定の成果を得る事ができた。本研究は,女子大学生を中心に,同年齢の他集団との比較も加えながら,女子青年の育児への積極性と,性役割意識,対児感情,母親の養育態度との関連性を調べることにより,数年後には母親となる女子青年の育児観を明らかにしようとしたことにも一定の成果を得ることができた。合計特殊出生率の下降傾向の続くなかでの高齢化社会への移行は,今後の日本の重要な社会問題であるが,女子青年の持つ育児観を明らかにすることに一定の成果が得られたことは先行研究としての意義があったものと思われる。
油水界面における不斉認識能を利用した新しい人工酵素の構築

本年度は、界面分子インプリント法により調製した人工酵素ポリマーが触媒活性を示す必要条件を検討した。これまでに、調製した触媒ポリマーがアミノ酸エステルの加水分解を触媒し、さらにポリマー表面に記憶させた分子を特異的に触媒することが判明している。また、計算化学を用いた調査から、認識部位の構築には機能性分子の界面配向性や鋳型分子の側鎖の嵩高さが重要であることが推察された。つまり、ポリマー表面にいかに強固な認識部位を構築するかが、基質を選択的に取り込むためのポイントとなる。まず、機能性分子として界面吸着定数の高いイミダゾール誘導体と低いイミダゾール誘導体を用いて人工触媒ポリマーを調製した。それぞれの触媒特性を比較したところ、界面吸着定数の高い分子で調製したポリマーの方が明らかに高い触媒活性を示した。界面分子インプリント法は、エマルション油水界面を利用してポリマー表面に認識部位を構築する手法である。界面吸着定数の高い分子はポリマー表面に固定されるため、認識部位がポリマー表面に形成される。しかし、界面吸着定数の低い分子で形成される認識部位はポリマーマトリクス中に埋もれてしまう。ポリマー表面に存在する認識部位は基質を取り込む速度も大きくなり、触媒速度もおおきくなったと推察される。また、界面分子インプリント法で調製したポリマーは、機能性分子を含むインプリントポリマーの膨潤度が低いほど分子認識効果が高いことが知られている。機能性分子として用いたオレイルイミダゾールはポリマーの膨潤を防ぐことが明らかとなり、強固な認識部位が形成されていることが推察された。本研究で調製した人工酵素ポリマーは、分子認識能と触媒能を合わせ持つことから天然酵素に類似した機能を有する。それだけでなく、架橋したポリマーであるために、天然酵素が失活する有機溶媒中や高温の条件下でも使用が可能であり、非常に魅力的な機能性ポリマーである。
部位特異的光架橋法によるミトコンドリアトランスロケータの過渡的複合体の動態の解析

酵母細胞内で目的タンパク質に部位特異的に光架橋性非天然アミノ酸BPA(ベンゾイルイルフェニルアラニン)を導入し,紫外線照射によって架橋を行うin vivo部位特異的光架橋法は,in vivoまたはオルガネラ中(in organello)という生理的条件下でタンパク質間相互作用を検出することができる優れた方法である。TOM40複合体のチャネル因子Tom40はβバレル構造をとると考えられているが,Tom40チャネルがどのように開いて,基質タンパク質の膜貫通ヘリックスがラテラルに外膜に組み込まれるかは,大きな問題である。まずTom40の1次構造上のβストランドの位置をモデルビルディングで推定し,各βストランドの様々な部位にBPAを導入,他のサブユニットとの光架橋を行った。その結果,Tom40はβストランド上の様々な部位で,βバレルの外側に突き出した側鎖がTom22と接触することがわかった。βストランドでは各残基の側鎖は交互にβバレル外側と内側を向くはずなので,Tom22と架橋される残基が分かればそのβストランドの各残基の側鎖が外側,内側のいずれを向いているかを推定できる。そこで,in vitroで放射性標識した前駆体を膜電位を消失させた単離ミトコンドリアにインポートし,前駆体がTOM40複合体のチャネル内で停止した膜透過中間体をつくった。ここで光架橋を行い,前駆体がTom40のβストランドのどの残基と架橋されるかを調べたところ,側鎖がβバレルの内側を向くと考えられる残基において,前駆体との架橋が見られた。このことから,前駆体はTom40のβバレルの内側を通って膜透過すること,したがって基質外膜タンパク質が外膜にラテラルにリリースされる場合は,基質はTom40のβバレルの中から,βバレル構造が開くことで外膜にラテラルにリリースされることが明らかになった。25年度が最終年度であるため、記入しない。アセンブリー途上のTom22と過渡的に相互作用する因子の解析酵母細胞内で目的タンパク質に部位特異的に光架橋性非天然アミノ酸BPA(ベンゾイルフェニルアラニン)を導入し,紫外線照射によって架橋を行うin vivo部位特異的光架橋法は,in vivoまたはオルガネラ中(in organello)という生理的条件下でタンパク質間相互作用を検出することができる優れた方法である。TOM40複合体の中心的サブユニットTom22の様々な部位にin vivo部位特異的光架橋法を適用し,Tom22を酵母細胞内で過剰発現すると,過剰発現しないときには見られない架橋産物が観察された。この架橋産物は発現を抑えると減少していくので,TOM40複合体に組み込まれる前に,一過的に生ずる架橋産物であると考えられる。すなわちこれらの架橋相手は,Tom22のアセンブリー途上で過渡的複合体を形成するアセンブリー因子である可能性がある。架橋産物の局在を調べたところ,一つはサイトゾル,もう一つはミトコンドリア外膜に存在した。サイトゾルの架橋産物の架橋相手は,Hsp70分子シャペロンであることがわかった。Tom22をミトコンドリアに標的化されるまで,サイトゾルで可溶性に保つ機能があると考えられる。外膜の架橋産物の架橋相手は2種類から成り,既知のトランスロケータ構成因子ではなかった。そこでこの架橋相手を質量スペクトル解析により同定したところ,一つは外膜の内在性膜タンパク質のポリン(Por1)であった。Por1を遺伝子破壊すると,Tom22のTOM40複合体へのアセンブリーは促進され,Tom40のアセンブリーは阻害された。

また,これらのサブユニットのアセンブリーを担うSAM複合体が不安定化した。Por1はTOM40複合体から一時的に解離したTom22の安定性に関わることが考えられる。Tom22とアセンブリー過程で一過的に複合体を形成するアセンブリー因子の検出と同定については,順調な成果が得られた。すなわち,酵母細胞内でTom22自身を過剰発現して,過剰発現特異的な光架橋産物として,一過的な相互作用相手を検出することで, Tom22のアセンブリー因子候補の同定の見込みが立った。そのうちの一つがサイトゾルのシャペロンHsp70であったことは,この想定が正しい事を証明する。もう一つの因子がミトコンドリア外膜のチャネルタンパク質Por1であったことは意外であったが,これはPor1の新たな機能を示唆するものである。現在Por1が,Tom22のアセンブリー因子である可能性,具体的には何を行っているのかについて,検討を行っている。これらの成果は,膜タンパク質複合体構成サブユニットの生合成時に過渡的に相互作用するアセンブリー因子(やシャペロン)を検出する新しい方法論として,部位特異的光架橋法が有効であることを示すものである。Tom22がアセンブリー途上で形成する過渡的複合体の検出とその複合体の解析については,順調な成果が得られた。Por1が真のアセンブリー因子である可能性について,解析を継続する。また未同定のもう一つの外膜因子については,質量スペクトル解析による同定を試みる。TOM40複合体中のTom22とTom40の配置の解析も進行中である。TOM40複合体のチャネル因子Tom40はβバレル構造をとると考えられており,Tom40チャネルがどのように開いて,基質タンパク質の膜貫通ヘリックスがラテラルに外膜に組み込まれるかは大きな謎であった。βバレル構造内部がチャネルであればN端とC端のβストランドが解離してチャネルを開く必要があり,Tom40オリゴマーが作るTom40の外側の間隙空間がチャネルとして機能するなら,オリゴマーが相対配置を変えてチャネルを開く必要がある。これらのモデルのどちらが正しいかを検証するには,Tom40の1次構造上のβストランドの位置を正確に決定し, βストランドがチャネルの内側または外側,いずれの面で基質タンパク質と接触するかを調べる必要がある。われわれは,Tom40はβバレルの外側でTom22と接触し,Tom22がTom40を束ねる糊の役割をしていることを見出している。そこでTom40の様々な部位にBPAを導入し,Tom22と光架橋される部分のマッピングを試みている。25年度が最終年度であるため、記入しない。
蛋白質機能を駆動する水和構造の時空間階層イメージング

本課題では、溶液中の蛋白質機能発現過程での分子及び溶媒和ダイナミクスを探る研究を行っている。これまで、グルタミン酸脱水素酵素のドメイン運動を結晶構造解析と分子動力学計算によって明らかにしてきた。前年度に引き続き、より多数の電子顕微鏡画像データを追加して、実験的にドメイン運動の準安定状態を探った。その結果、運動が制限される結晶構造解析では観察できない溶液中での構造多形を見出した。さらに、分子動力学計算結果と照合したところ、観察された各準安定状態が、分子動力学計算で現れる構造揺らぎの範囲内にあるものの、その出現頻度は大きく異なっていた。この結果は、200 ns程度の分子動力学計算では、分子運動の位相空間を十分にサンプリングできないことを意味する。これらの成果をまとめて、現在、論文投稿中である。溶液中蛋白質分子の構造変化を調べるために、植物の赤色光受容蛋白質フィトクロムBの全長試料について、排除体積クロマトグラフィーとX線小角散乱を組み合わせた測定を行った。赤色光吸収型の分子形状モデルをこれまでに開発した解析方法で明らかにし、類縁蛋白質フィトクロムAとの構造差異も明らかにした。また、赤色光照射下で、赤色光吸収型と近赤外光吸収型の混合状態についても測定し、生理活性を有する近赤外光吸収型が光科学的に非特異的凝集を生じることを明らかにした。この光依存的凝集は、近赤外光吸収型が他の蛋白質と相互作用する際に有利に働き、生理活性を生じるのではないかと推察した。この成果についても、現在、論文投稿中である。前年度に時間分解蛍光和周波測定で得られたダイナミック・ストークス・シフトのデータを、分子動力学計算によって解釈することを試み、蛋白質表面に生じる集団的な水和双極子が、トリプトファンの電子状態緩和に寄与することを明らかにした。この結果は、論文としてまとめて投稿し、現在、改訂中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では、溶液中の蛋白質がどのような分子及び溶媒和ダイナミクスを伴って機能発現しているのかを探る研究を行っている。これまで、酵素蛋白質のドメイン運動を結晶構造解析と分子動力学計算によって明らかにしてきたが、これに関連して、個々の分子のクライオ電子顕微鏡像から、実験的にドメイン運動の準安定状態を探り、動きが制限される結晶構造解析では観察できない溶液中での構造多形の可視化を試みた。グルタミン酸脱水素酵素の投影構造をクライオ電子顕微鏡を用いて観察し、100万にも及ぶ投影静電ポテンシャル像から、その平均構造を、0.25 nm以上の分解能で構造解析した。さらに、投影像からドメイン運動を分類することで、四つの準安定状態0.4 nm以上の解像度でを見出した。また、電子顕微鏡による構造解析の正当性を確かめるために、X線小角散乱プロファイルと、得られた三次元構造モデルから計算される球平均構造因子の比較も行った。ドメイン運動が顕著と考えられる植物光受容蛋白質phototropin2とphytochrome B全長の構造外形をX線小角散乱によって明らかにした。前者では、光誘起構造変化を明らかにし、後者では、排除体積クロマトグラフィーとX線小角散乱を組み合わせた測定から、凝集の無いプロファイルを得、多変量解析を用いた分子モデル選択アルゴリズムを用いて低分解能分子構造モデルを明らかにすることができた。また、クライオ電子顕微鏡を用いてその詳細な立体構造の可視化を試みた。時間分解蛍光和周波測定装置については、より少量の試料からダイナミック・ストークスシフトを測定することを主眼として、光学系の高度化と溶液セルの改造などを進めた。また、次年度に向けて、重水中でのダイナミック・ストークスシフトを計測して、トリプトファン周辺の水和構造ダイナミクスに変化が生じるか否かを測定するための準備を行った。本研究課題では、溶液状態にある蛋白質分子の運動を調べるために、分子動力学計算、クライオ電子顕微鏡、X線小角散乱、時間分解蛍光測定を用いた研究を展開しており、各研究手法や測定対象としている蛋白質分子の構造について論文掲載がなされるようになってきた。また、分子動力学計算では、従来方法からは予想できない成果も得られている。分子動力学計算では、前課題でドメイン運動を制御する水分子の存在を明らかにしたが、本課題では、さらに、水分子がアミノ酸残基と形成する水素結合について、より根本的な研究を行い、従来から分動力学計算に用いられてきた力場では、sp2混成軌道を有する脱プロトン化した酸素原子と窒素原子の水素結合を再現できないことを明らかにし、孤立電子対を考慮した力場を考案した。この力場を用いた結果、従来の力場を用いた場合と異なり、結晶構造解析で得られている水和構造を再現できるようになった。実験面では、電子顕微鏡、X線小角散乱、時間分解蛍光測定を三つの柱として研究を進めているところである。クライオ電子顕微鏡では、平成29年度の研究成果で述べたように、グルタミン酸脱水素酵素のドメイン運動を分類し、各準安定状態を検討できるようになっている。また、溶液中での立体構造を調べるX線小角散乱法を用いて、光受容蛋白質の構造解析を進めることができており、phototoropin2の光構造変化やphytochrome B分子概形を明らかにすることができている。時間分解蛍光測定では、生体試料からの微弱な和周波光を定常的に測定可能となり、リゾチームからの和周波測定に成功している。トリプトファン蛍光の動的ストークスシフトを再構成できるようなった。

水中リゾチームの分子動力学計算トラジェクトリーから、水分子の双極子とトリプトファンの双極子の相互作用が、動的ストークスシフトの主要因となっていることを、明らかにしている。本課題では、溶液中の蛋白質機能発現過程での分子及び溶媒和ダイナミクスを探る研究を行っている。これまで、グルタミン酸脱水素酵素のドメイン運動を結晶構造解析と分子動力学計算によって明らかにしてきた。前年度に引き続き、より多数の電子顕微鏡画像データを追加して、実験的にドメイン運動の準安定状態を探った。その結果、運動が制限される結晶構造解析では観察できない溶液中での構造多形を見出した。さらに、分子動力学計算結果と照合したところ、観察された各準安定状態が、分子動力学計算で現れる構造揺らぎの範囲内にあるものの、その出現頻度は大きく異なっていた。この結果は、200 ns程度の分子動力学計算では、分子運動の位相空間を十分にサンプリングできないことを意味する。これらの成果をまとめて、現在、論文投稿中である。溶液中蛋白質分子の構造変化を調べるために、植物の赤色光受容蛋白質フィトクロムBの全長試料について、排除体積クロマトグラフィーとX線小角散乱を組み合わせた測定を行った。赤色光吸収型の分子形状モデルをこれまでに開発した解析方法で明らかにし、類縁蛋白質フィトクロムAとの構造差異も明らかにした。また、赤色光照射下で、赤色光吸収型と近赤外光吸収型の混合状態についても測定し、生理活性を有する近赤外光吸収型が光科学的に非特異的凝集を生じることを明らかにした。この光依存的凝集は、近赤外光吸収型が他の蛋白質と相互作用する際に有利に働き、生理活性を生じるのではないかと推察した。この成果についても、現在、論文投稿中である。前年度に時間分解蛍光和周波測定で得られたダイナミック・ストークス・シフトのデータを、分子動力学計算によって解釈することを試み、蛋白質表面に生じる集団的な水和双極子が、トリプトファンの電子状態緩和に寄与することを明らかにした。この結果は、論文としてまとめて投稿し、現在、改訂中である。本研究課題では、溶液状態にある蛋白質分子の運動を調べることを主眼に研究を行っている。これまでに展開してきた分子動力学計算、クライオ電子顕微鏡、X線小角散乱、時間分解蛍光測定によって、溶液状態にある蛋白質分子の運動研究を更に展開するため、平成30年度は以下のような研究の展開を考えている。分子動力学計算では、これまでの自発的ドメイン運動に加えて、基質結合に伴う構造変化を追跡して水和構造がどのように変化しうるのかを観察する研究を展開したい。クライオ電子顕微鏡によるグルタミン酸脱水素酵素の構造解析結果では、すでに得られているX線小角散乱や分子動力学計算結果との比較検討を通じて、それら三つの測定手法を融合した新たなダイナミクス研究へ道筋を付けたい。メイン運動が顕著な光受容蛋白質phototropin2とphytochrome Bについては、X線小角散乱で得られた構造概形を用いて、クライオ電子顕微鏡像の選択ができないかを検討する。
超音波キャビテーション制御による液中微粒子の選択霧化分離

本研究は、申請者により発見された、種々の径をもつサブミクロン粒子懸濁液を超音波霧化することで、特定の径を持つ粒子のみが気相に移って回収できる現象において、粒子のサイズ認識メカニズムの解明と、分離粒子径を自在に制御する手法の開発を目的とする。H30年度には、H29年度に開発した粒子を含む霧の回収方法をさらに改善し、高い粒子回収率を安定して達成できる方法を確立した。超音波霧化によるシリカ粒子の100 nmと300 nmの混合物の分離実験を行う際に、試料液の溶存気体を空気からアルゴンに変えることにより、回収液中の100 nm粒子濃度は仕込み液の5.2倍に濃縮される一方で、回収液中の300 nm粒子は仕込み濃度の1.1倍となり、100 nm粒子の選択濃縮に成功した。この100 nm粒子濃縮の傾向は空気飽和の場合と同じで、空気飽和では100 nm粒子が回収液に2倍濃縮され、アルゴンを用いることによる溶存気体量の影響とも考えられた。そこで、加圧空気を用いて試料を空気過飽和としたところ、100 nm粒子の濃縮度は回収液で3.2倍になった一方、回収液中の300 nm粒子は仕込み液の0.3倍となり、300 nm粒子が霧から排除された。これらの一連の結果は、霧による粒子分離とキャビテーションとの明確な関係を示す証拠である。興味深いことに、キャビテーションの強度、すなわち振動子への投入電力を変化させて分離特性を調査したところ、100 nm粒子の分離・濃縮度にピークが見出された。これは、粒子分離に対して最適なキャビテーション状態があることを示しており、この物理的な意味を探求することで分離メカニズムの本質の解明と分離粒子径の制御法の確立を達成できる。進捗状況について、上記の研究実績の概要で示したH30年度の計画として、溶存気体の種類と溶解量、および各種の操作条件が粒子分離に及ぼす影響について調査を行った。溶存気体を空気からアルゴンに変えると100 nm粒子の濃縮度と選択性が空気に比較して大きく向上したことは顕著な成果である。加圧空気を用いて試料液を空気過飽和としたところ、100 nm粒子の濃縮度はアルゴンに近かったが、選択性はアルゴンよりも優れ、分離特性は溶存ガス濃度のみではなく、ガス種で変化することが明らかとなった。そのため、現在はキセノンを用いて粒子分離への影響を調査している。操作条件の影響として著しいものは、振動子への投入電力が分離特性に及ぼす影響である。当初はキャビテーション作用が強いほど分離性能が向上すると予測したものの、特定の投入電力の値で分離度にピークが現れた。この事実は粒子分離に対して最適なキャビテーション状態の存在を示し、この物理的意味を探求すれば、H31年度の課題である分離メカニズムの本質に迫ることができる。H30年度で検討を予定していた、液粘度、添加物として界面活性剤や揮発性物質の影響の調査が遅れているため、H31年度に実施を予定している。これまでの研究が概ね順調に遂行されていることから、計画の変更は予定しておらず、微調整にとどめる。当初計画が遅れている部分のキャッチアップとして、分離特性に及ぼす溶液物性の変化および界面活性剤の添加の影響を調査する。H31年度の中心課題は分離メカニズムの解明であり、そのためにはキャビテーションで生じた気泡と粒子の相互作用についての検討が不足しているため、気泡含有水に粒子を加えた場合の気泡と粒子の個数密度の変化を測定し、静的気泡への粒子吸着が起こるかどうかを解明して気泡と粒子の相互作用を検討する。さらに、液体中での気泡の存在状態すなわち、液中気泡濃度分布の観察を行う。霧の発生場所である、液の噴水中でのキャビテーションの生成状態を可視化する方法として、ルミノール水溶液の発光を用いる手法を発案したので、分離場のキャラクタリゼーションを進めて理解を深める。予想される研究進捗の主な問題は実験的検討の遅れであり、その場合には研究分担者の課題を増やすことと、研究協力者の大学院生を増員することで対応する。本研究は、研究代表者により発見された、種々の径をもつサブミクロン粒子懸濁液を超音波霧化することで、特定の径を持つ粒子のみが気相に移って回収できる現象において、粒子のサイズ認識メカニズムの解明と、分離粒子径を自在に制御する手法の開発を目的とする。平成29年度には、粒子混合物の分離特性解明のため、実験装置を製作するとともに分析手法を確立し、粒子の分離と回収に及ぼす操作条件を変化させて、分離特性に及ぼす操作条件の影響を明らかにした。得られた重要な成果は4つある。第1にこれまで超音波霧化分離では困難であった霧の回収方法が確立され、霧の回収率として90%以上と、サブミクロンシリカ粒子の回収率として80%以上を達成したことである。第2に100 nmと300 nmのシリカ粒子の混合懸濁液を霧化して回収すると、選択的に回収される100 nm粒子濃度が原液よりも高くなり、濃縮されることがわかった。第3に、回収液中での粒子濃縮は、原液が異なる径の粒子混合物でのみ発現され、原液が単成分粒子、例えば100 nm粒子のみ含む場合には、濃縮が起こらなかった。

第4に、購入した分析装置であるナノサイトを用いて、液中に気泡と粒子が含まれる場合に、気泡と粒子のどちらが主成分であるかを見分けることができる方法が確立された。これは当初の計画では平成30年度に取り組む課題として設定していたが、予想したよりも早く研究を進展させることができた。得られた結果の意義として、高い回収率の実現は、結果の信頼性の担保として重要で、原液に異なる径の粒子が混合されていた場合にのみ、特定粒子が濃縮して回収されることは、分離技術としての価値が高いだけでなく分離メカニズム考察の重要な鍵を与える。液中に存在する粒子について、気泡と粒子の判別は世界に例を見ない重要な発見である。一方、溶存ガス種の変化、粒子種の変化の検討が遅れている。進捗状況については、上記の研究実績の概要で示した平成29年度の計画として、装置作製を実現し、その装置が順調に稼動していることを高い霧の回収率と粒子回収率の実現で確認した。もうひとつの課題である分離に及ぼす操作条件の影響について、条件として超音波周波数、溶存空気濃度、超音波パワー、混合粒子組成を変化させた。超音波周波数では、周波数5 MHz以上で超音波霧化を生じさせるのは困難であり、それ以下の周波数で超音波霧化を行うことが適切であることがわかった。溶存空気濃度は、粒子混合物の分離では非常に重要なパラメータであり、粒子懸濁液が空気で飽和している場合には、特定の径を持つ粒子が選択的に霧に移って回収されたが、溶存空気濃度を低下させて、キャビテーションを起こりにくくすると、分離能力が失われた。混合粒子組成については、単一成分と2成分混合物について、分離特性を調査した。計画では、溶存ガス種、液粘度と添加物として界面活性剤や揮発性物質の影響も調査を予定したが、平成30年度の課題とする。一方、平成30年度に予定していた、気泡と粒子を切り分けて測定する手法を発見することができ、この点では当初よりも早く研究が進展した。これらの点を総合的に判断して、概ね計画通りに進行しているとした。本研究は、申請者により発見された、種々の径をもつサブミクロン粒子懸濁液を超音波霧化することで、特定の径を持つ粒子のみが気相に移って回収できる現象において、粒子のサイズ認識メカニズムの解明と、分離粒子径を自在に制御する手法の開発を目的とする。H30年度には、H29年度に開発した粒子を含む霧の回収方法をさらに改善し、高い粒子回収率を安定して達成できる方法を確立した。超音波霧化によるシリカ粒子の100 nmと300 nmの混合物の分離実験を行う際に、試料液の溶存気体を空気からアルゴンに変えることにより、回収液中の100 nm粒子濃度は仕込み液の5.2倍に濃縮される一方で、回収液中の300 nm粒子は仕込み濃度の1.1倍となり、100 nm粒子の選択濃縮に成功した。この100 nm粒子濃縮の傾向は空気飽和の場合と同じで、空気飽和では100 nm粒子が回収液に2倍濃縮され、アルゴンを用いることによる溶存気体量の影響とも考えられた。そこで、加圧空気を用いて試料を空気過飽和としたところ、100 nm粒子の濃縮度は回収液で3.2倍になった一方、回収液中の300 nm粒子は仕込み液の0.3倍となり、300 nm粒子が霧から排除された。これらの一連の結果は、霧による粒子分離とキャビテーションとの明確な関係を示す証拠である。興味深いことに、キャビテーションの強度、すなわち振動子への投入電力を変化させて分離特性を調査したところ、100 nm粒子の分離・濃縮度にピークが見出された。