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若齢期の運動はその後の運動適応に影響を及ぼすか

研究の目的は、過去(若齢期)に運動を行ってから時を経て再び運動を行った場合、過去に行った運動が再開した運動適応にいかなる影響を及ぼすかを検討することである。本研究は特に運動の効果器である骨格筋の代謝や蛋白含量に着目した。研究は実験動物(ラット)を用いた基礎的な研究であり、健康の維持・増進のための推奨されている持久性の走運動について検討した。研究の主な結果として、若齢に行った持久性走トレーニングにより内側腓腹筋は筋部位により違いはみられるものの、酸化的酵素活性の向上などの適応変化のみられることが示された。また短期の脱トレーニングに関しては、筋線維の萎縮はみられなかったが、筋の遠位部での酸化系酵素活性の低下が観察された。その後再トレーニングを行った場合は、筋線維の肥大と酸化的酵素活性の亢進が観察された。さらに、一年間という長期に渡り脱トレーニング(トレーニング休止)行った場合は、骨格筋のグリコーゲン量や脂肪分解能はトレーニングを行わなかったレベルに戻ることが示された。筋蛋白濃度はトレーニングおよび一年間の脱トレーニング後で差は見られなかった。筋蛋白含量はトレーニングにより高値を示すものの、一年間の脱トレーニングによりトレーニングを行わなかったレベルに戻ることが示された。これらの一連の結果から、本研究ではラット下肢の内側腓腹筋では、筋部位で活動刺激に対する適応変化は異なるものの、若齢期のトレーニングはその後に行われる運動に体する適応変化に影響を及ぼさないことが示唆された。本研究の目的は,過去(若齢期)に運動を行ってから時を経て再び運動を再開した場合,過去に行った運動が再開した運動適応にいかなる影響を及ぼすかを検討することである。本研究は特に運動の効果器である骨格筋の代謝特性に着目した基礎的研究であり,研究対象としてラットを用いている。また,運動は強度や持続時間の規定が容易な小動物用トレッドミルを用いた持久性走トレーニングを用いた。なお,当初,本研究では老化促進マウスを用いる予定であったが,飼育に問題が生じたため,ラットを用いることにした。本年度は研究一年目であることから,若齢期で採用する持久性走トレーニングがラット骨格筋の代謝特性にいかなる影響を及ぼすかを明らかにすることにした。実験にはFischer系のラットを用い若齢期に持久性走トレーニングを実施した。トレーニング期間終了後,内側腓腹筋を摘出し,秤量後に急速凍結した。凍結した筋のサンプルは片側を収縮タンパク分析のために保存し,もう片側を用いて代謝特性の分析を行った。代謝特性の分析は凍結筋サンプルより連続切片を作成し,組織化学的定量法を用い,解糖系及び酸化系の酵素活性の測定を行った。その結果,持久性走トレーニングの実施でもともと高い酸化系能力を有する筋線維において酸化系の代謝能力の亢進が見られた。しかしながら,その酸化系代謝の亢進が観察されたのは筋内の近位部の筋線維においてのみであり,走トレーニングおける筋線維の動員が同タイプの筋線維であっても筋内部位で異なることが示唆された。なお,若齢期に実施したトレーニングの脱トレーニング効果を観察するために,現在トレーニングを行ったラットを引き続き飼育している。本研究の目的は、過去(若齢期)に運動を行ってから時を経て再び運動を行った場合、過去に行った運動が再開した運動適応にいかなる影響を及ぼすかを検討することである。本研究は特に運動の効果器である骨格筋の代謝特性に着目した基礎的な研究であり、研究対象として実験動物(ラット)を用いている。また、運動は強度や持続時間の規定が容易な小動物用トレッドミルを用い、健康の維持・増進のために推奨される持続性の運動を採用した昨年度は若齢期で採用した持久性の走トレーニングがラットの骨格筋の代謝特性にいかに影響を及ぼすかを検討し、特に酸化系の代謝特性を亢進することが確認できた。

しかしながら、その亢進の程度は骨格筋の体幹に近い部位と末梢に近い部位により異なることから、本年度は筋内での筋線維の代謝的な適応をより明らかにするために、同一横断面上における異なる部位での筋線維の代謝的な適応の違いを明らかにするための詳細な分析を行った。その結果、同一横断面における同じタイプの筋線維であっても、表層に近い部位と深層に近い部位とでは必ずしも代謝的な適応が同じではないことが示唆された。昨年度の結果と併せ考え、これらの結果は、一つの骨格筋内において筋線維はかなり複雑に動員されているものと考えられた。現在,若齢期に実施した持久性走トレーニングの効果がトレーニングを中止した場合のその後の変化(脱トレーニング効果)を明らかにするための実験を行っている。また,骨格筋内における筋線維の複雑な動員を調べる必要が示されたことから,筋線維を支配する運動神経細胞を含めた運動単位に関しても,今後検討を行っていく予定である。本研究の目的は、過去(若齢期)に運動を行ってから時を経て再び運動を行った場合、過去に行った運動が再開した運動適応にいかなる影響を及ぼすかを検討することである。本研究は特に運動の効果器である骨格筋の代謝特性に着目した基礎的な研究であり、研究対象として実験動物(ラット)を用いている。また、運動は強度や持続時間の規定が容易な小動物用トレッドミルを用い、実施する運動の内容は健康の維持・増進のために推奨されている持久性の走運動を採用した。一昨年には若齢期のラットに持久性走トレーニングを行わせて、採用した持久性トレーニングが下肢骨格筋を中心とした生体にいかなる影響を及ぼすかを検討した。その結果、骨格筋のグリコーゲン量はほとんどの筋で増加したが、一部の筋においては低下を示した。また、筋繊維の酸化系の代謝特性は同一筋内において部位により違いはあるものの全体的には亢進することが示された。昨年から本年にかけては、若齢期に先に行った同じ持久性走トレーニングを課した後、一年間に渡り脱トレーニング(トレーニング休止)を行い、トレーニング効果の消長を観察した。その結果、骨格筋のグリコーゲン量や脂肪組織の脂肪分解能はトレーニングを行わなかったレベルに完全に戻ることが示された。しかしながら、一年間の休止期間はあまりにも実験動物にとって長期間過ぎると考えられたため、本年は脱トレーニング(トレーニング休止)期間を3ヶ月として再トレーニングを5週間行うプロトコールで実験を行った。本年の結果に関しては、現在分析中である。本研究では、持久性走トレーニング、脱トレーニング、再トレーニングに対するラット下肢の内側腓腹筋の適応変化を近位・遠位の部位ごとに、組織化学的分析方法を用いて検討している。本研究で用いた手法は、従来行われている組織化学的な観察手法とは異なり、骨格筋の生理学的な働きと構造を考慮していることが特徴である。その手法とは、骨格筋に入り込む二本の神経枝に着目し、その片方の神経枝に電気刺激を行い、筋内基質を枯渇させ生理機能と構造を一致させる。さらに、骨格筋の内部構造を明らかにするために、筋長軸方向の異なる多部位の筋線維の形態的特性を調べている。研究の結果として、まず若齢に行った持久性走トレーニングにより内側腓腹筋は、酸化的酵素活性の向上など適応変化を示すが、その適応変化は近位部に比べて遠位部で顕著にみられることが示された。
ジルコニア総義歯の有益性の検討―装着時の感覚、細菌付着性―

本研究の目的は、患者にジルコニア床義歯とコバルトクロム床義歯を装着させ、装着時の患者の主観的評価、義歯粘膜面の細菌付着数、舌苔付着程度、口腔乾燥程度などを比較し、ジルコニア床義歯の有用性を明らかにすることである。義歯の装着順序はランダムで、それぞれの義歯装着期間は3か月とし、ジルコニア床義歯とコバルトクロム床義歯を着けかえる際は、ウォッシュアウト期間として1か月間旧義歯を装着させる。装着時の患者の主観的評価は、Visual analogue scale(VAS)を用いて装着1週間後、1か月後、3か月後の計3回評価させる。評価項目は1舌感、2装着時の臭い、3味、4重量感、5嚥下、6発音、7温度、8食品付着性、9金気、10異物感、11嘔吐感、12維持力、13総合的な装着感の13項目である。義歯粘膜面の細菌付着数、舌苔付着程度、口腔乾燥程度は装着1か月後、3か月後に評価する。そして、ジルコニア床義歯、コバルトクロム床義歯の両方の評価が終了した後に、今後も引き続き使用していきたい義歯はどちらなのかを被験者に選択させる。本年度は、上下顎無歯顎患者8名に対して、ジルコニア床義歯、コバルトクロム床義歯の製作が終了した。2名の被験者に対してはまだ義歯製作途中である。次年度は10名の被験者への評価を終了させ、研究成果を学会や論文で発表する。被験者10名に対して義歯作製が終了し評価を行っていたが、評価途中で来院しなくなった被験者が2名おり、新しく被験者を確保し義歯製作を行っているため、計画よりも進捗状況が遅れている。10名への各義歯の評価を終了させ、その結果をもとに学会発表、論文作成を行っていく。本研究の目的は、患者に対してジルコニア床義歯とコバルトクロム床義歯を装着させ、装着時の患者の主観的評価、義歯粘膜面の細菌付着数、舌苔付着程度、口腔乾燥程度などを比較し、ジルコニア床義歯の有用性を明らかにすることである。義歯の装着順序はランダムとし、それぞれの義歯の装着期間は3ヵ月とし、ジルコニア床義歯とコバルトクロム床義歯を付け替える際は、ウォッシュアウト期間として1か月患旧義歯を装着させる。装着時の患者の主観的評価は、Visual analogue scale(VAS)を用いて装着1週後、1か月後、3か月後の計3回評価させる。本年度は、大学内の倫理審査委員会において研究の承認を得た。その後、山本貴金属地金株式会社と研究目的でジルコニアフレームを製作するための契約を結んだ。それぞれの手続きを終えるのに時間がかかってしまい、研究を開始したのは2017年になってからとなってしまった。最終的には、上下顎無歯顎患者10名に対して、ジルコニア床義歯とコバルトクロム床義歯を製作する予定だが、今のところ、被験者として確保した患者は2名であり、そのうち1名の義歯製作が終了したところである。倫理審査委員会の承認をえること、ジルコニアフレームを製作する企業との契約することに時間がかかり、予定よりも実験を開始するのが遅くなってしまった。当初の予定では本年度中に5名程度には義歯を作り終えている予定であったため、進行状況としてはやや遅れている。本年度は、上下顎無歯顎患者3名に対してジルコニア床義歯、コバルトクロム床義歯の製作が終了しており現在各義歯を装着させ、評価を行っている。またこの他に5名の被験者を確保しており、現在義歯製作中である。最終的には10名の被験者に義歯を製作し評価を行う予定であるため、あと2名の被験者を確保する必要がある。

今年度中には被験者10名の義歯製作を終了させ評価を行っていく予定であったが、被験者の確保に手間取っているため、義歯製作終了しているのが3名、義歯製作中が5名であり、今後新たに2名の被験者を確保する必要があるため、進捗状況としてはやや遅れている。本研究の目的は、患者にジルコニア床義歯とコバルトクロム床義歯を装着させ、装着時の患者の主観的評価、義歯粘膜面の細菌付着数、舌苔付着程度、口腔乾燥程度などを比較し、ジルコニア床義歯の有用性を明らかにすることである。義歯の装着順序はランダムで、それぞれの義歯装着期間は3か月とし、ジルコニア床義歯とコバルトクロム床義歯を着けかえる際は、ウォッシュアウト期間として1か月間旧義歯を装着させる。装着時の患者の主観的評価は、Visual analogue scale(VAS)を用いて装着1週間後、1か月後、3か月後の計3回評価させる。評価項目は1舌感、2装着時の臭い、3味、4重量感、5嚥下、6発音、7温度、8食品付着性、9金気、10異物感、11嘔吐感、12維持力、13総合的な装着感の13項目である。義歯粘膜面の細菌付着数、舌苔付着程度、口腔乾燥程度は装着1か月後、3か月後に評価する。そして、ジルコニア床義歯、コバルトクロム床義歯の両方の評価が終了した後に、今後も引き続き使用していきたい義歯はどちらなのかを被験者に選択させる。本年度は、上下顎無歯顎患者8名に対して、ジルコニア床義歯、コバルトクロム床義歯の製作が終了した。2名の被験者に対してはまだ義歯製作途中である。次年度は10名の被験者への評価を終了させ、研究成果を学会や論文で発表する。被験者10名に対して義歯作製が終了し評価を行っていたが、評価途中で来院しなくなった被験者が2名おり、新しく被験者を確保し義歯製作を行っているため、計画よりも進捗状況が遅れている。予定では20名に対してジルコニア床義歯、コバルトクロム床義歯を製作する予定であったが、費用の問題より義歯製作できる人数は10名程度になると思われる。本年度は1名のみしか義歯を製作出来なかったので、次年度は10名の患者を確保し、義歯製作を終了させる。早急に残りの被験者2名を確保し、10名分の義歯製作を終了させ評価を行わせ、その結果をもとに学会発表、論文作成を行っていく。10名への各義歯の評価を終了させ、その結果をもとに学会発表、論文作成を行っていく。本年度中に被験者2名に対して義歯を製作する予定であったが、被験者である患者と予定が合わず、1名分の義歯しか製作し終えることができなかったため、残金が発生してしまった。予定していたものより義歯製作まで行った被験者が少なく、技工代として考えていた費用が未使用のまま次年度へと繰り越しになってしまった。繰り越した分は、当初の計画通り義歯製作のための技工代として使用する。当初の予定では、2018年度で研究を終了させ、学会発表、論文作成を行う予定であったが、被験者が2名評価途中で来院しなくなり、新たな被験者を探して再度義歯を作製しなければならなくなった。義歯作製にかかる費用、研究成果を発表するための学会参加費や論文作成、投稿などにかかる費用を次年度に使用する必要があるため、本年の使用額を次年度に繰り越すこととした。翌年度の助成金とあわせて残りの9名分の義歯製作費として使用する。
昭和前期における「遊覧都市」の空間計画に関する研究

本研究では、昭和前期の「遊覧都市」で策定された都市計画の特質について、全国的な動向と事例の検討により明らかにした。1930年代を中心に観光施策を活発化させた地方都市においては、都市計画法の適用を受けるなかで、遊覧・行楽客の受け入れに対応した空間計画が策定された。観光地への到達や風景享受のための街路計画と、社寺や景勝地等を取り巻く緑地を保全するための風致地区の設定が基本的手法であり、大正期に導入された「公園系統」の計画手法を適用し、公園や社寺・景勝地等をネットワーク化する事例も見られる。同様の考え方は地方計画においても導入され、広域的な交通網形成と緑地保全による観光圏構想の萌芽が見られた。今年度は、本研究が対象とする遊覧都市のうち、南九州において戦前期から盛んに観光振興に取り組んでいた宮崎市に関する資料調査を進めた。宮崎県立図書館所蔵の郷土資料、戦前期の新聞記事とともに、宮崎県文書センター所蔵の昭和初期の都市計画宮崎地方委員会の議事録をはじめとする計画文書を渉猟した。宮崎は明治期に県庁が置かれて以降の新興都市であると同時に、神武天皇の降誕の地として、宮崎神宮をはじめとする記紀神話に縁の観光資源に恵まれており、またそれらは戦前期の皇国史観にも適合する資源でもあったため、「神都」「祖国」を掲げた観光振興が展開された地域である。そうした時代状況のもと、当時の先進的な内務省技師の尽力により、欧米の田園都市論と、史蹟や風景地に恵まれた宮崎の地域性を活かすような都市計画が策定されていたことが明らかとなった。これらの宮崎に関する研究成果については、『日本建築学会計画系論文集』への投稿準備を進めている。また全国的な動向との関連においても、「神都」を掲げた都市の計画として、伊勢神宮を擁する宇治山田市のいわゆる「神都計画」との影響関係、さらには既に研究成果のある紀元2600年記念事業による橿原神宮周辺の都市計画との相対化を行うことで、当時の観光資源を活かした地域振興の潮流が明らかになりつつある。さらに城下町を基盤とする松江市に加え、和歌山市についても、一面においては和歌山城や和歌浦をはじめとする史蹟名勝を活かした取り組みが行われており、当時の観光案内図やパンフレット、さらに都市計画関連の資料収集を進めている。本年度は、遊覧都市の個別事例として、松江市、仙台市、和歌山市に関する空間計画・施策の検討を行った。いずれも大正後期から昭和初期にかけて旧都市計画法の適用を受け、商工業の振興による経済都市としての発展を指向しているが、各都市の有する観光資源の特性や立地条件等により、観光に関わる空間計画のあり方は異なる。宍道湖に臨む松江市においては小公園付きの湖岸道路の整備計画、仙台市においては東北産業博覧会を契機とした市電環状線等のインフラ整備が進められた。一方、城下町を基盤とする各都市では、いずれも城郭の公園化や関連資産の史蹟・国宝指定が行われている。さらに風致地区については、和歌山市においては和歌山城周辺や和歌浦等、市街地内外の景勝地に、仙台市においては市街地を取り巻く丘陵地等に指定され「森の都」の実態が保全されるなど、地域性に根ざした歴史的環境保全の萌芽がみられる。また各都市とも郊外に景勝地や社寺等を控え、昭和初期にかけて鉄軌道系の交通機関が開通していたのに加え、仙台周辺では松塩観光産業道路など、自動車によるアクセス道路の計画・整備も見られるようになった。加えて、近畿地方計画における観光圏に関する観点についても検討を行った。その結果、当時の京都・奈良・大津等における都市計画道路や風致地区指定等に、広域的な交通網や緑地計画との関連が少なからず見出される点が明らかになった。主要な「遊覧都市」の計画事例の全体的傾向として、社寺や城郭等の旧跡等の文化財指定や、自然景勝地等の風致地区指定により、都市内外の歴史的遺産と自然風景の観光資源化が進められ、それらを享受するための公園設置やアクセス道路等の基盤整備が計画されている。戦前期に実現した空間は限定的であるが、戦後にあらためて事業化される例もあり、そうした計画の連続性については更なる検討の余地がある。今年度は関連研究の整理を行うとともに、「遊覧都市」と見なされる都市の地形図、市街図や遊覧案内図等の収集を順次進め、昭和前期を中心とした「遊覧都市」をめぐる全国的動向の把握につとめた。また大津都市計画について具体的検討を行い、計画過程や昭和前期の「遊覧都市」構想を取り巻く社会背景との関連について分析を行った。

大津市が旧都市計画法の適用を受ける1927年以降、周辺町村を含む都市計画の策定と市町村合併が密接な関連を有し、「遊覧都市」を掲げる都市像にも曲折が見られたこと、また天智天皇の大津宮に遡る旧都を拠り所とし、近江神宮(1940年創建)の造営を推進する動きとの関連についても明らかとなった。さらに傅舒蘭氏(東京大学都市工学専攻博士課程)の協力のもと、中国・杭州の近代都市計画との比較研究を行った。杭州市は西湖に臨む歴史的資源の豊富な観光都市であり、大津市と立地条件に共通性があること、さらに1910年代から1930年代に近代都市計画の導入と、遊覧・観光に関わる空間整備を行っていることから、東アジアの近代における観光と都市計画の状況を相対化する上で有用であると考え、検討を行った。杭州の近代都市計画の嚆矢は、1912年の旧満営の城壁の撤去と跡地利用による湖浜地区計画であり、これを機に西湖と都市が接続され、西洋式の湖浜公園も整備された。その後「西湖環湖道路計画(1920)」や「西湖博覧会(1929)」が実施されるなど、遊覧・観光客の誘致のための施策が活発化するが、これは大津における湖岸埋立と湖岸道路の整備(1936年1942年)、琵琶湖周遊道路の完成(1936年)、第1回琵琶湖祭の開催(1935)に先行するものとして着目される。なお杭州については2011年度の日本都市計画学会『都市計画論文集』にて発表し、大津については同学会の一般研究論文集への投稿準備を進めている。これまでに、事例調査としては大津市、宮崎市についてほぼ完了するとともに、松江市と和歌山市(平成24年度に新たに対象地に追加)について、また仙台市についても一部資料収集に着手している。また欧米の影響を受けた東アジアの近代都市計画のあり方を捉える上で、遊覧対象としての西湖景勝地を活かした中国・杭州の湖浜地区計画についても検討を行った点は、昨年度に報告した通りである。また年度内の事例調査を予定していた奈良市については、戦前の都市計画に関する一定の研究蓄積があることから、これまで検討を進めてきた大津市の遊覧都市計画、さらには京都市の動向との関連から、当初の目的の4番目である広域的な観光計画(もしくは「観光圏」構想)の観点から継続的に検討を進める必要がある。平成24年度は勤務先の移動もあり、十分な調査期間を確保することができておらず、当初予定していたスケジュールに遅れが生じている。また本研究の事例調査で扱う史料として、都市計画関連の公文書以外に、地域社会の文脈を把握する上で新聞記事などの多様な情報源を把握する必要もあり、資料・情報の見極めも含め、予想以上の時間を要している。このため調査スケジュールや対象地の見直しも進めている。平成23年度は、「遊覧都市」としての性格を備えた国内主要都市の全体像の把握と対象都市の精査を行い、さらに大津市、奈良市を対象として具体的な検討を行う予定であったが、全国的な対象都市の精査については、現地図書館等でのある程度踏み込んだ資料収集を行う必要があり、継続的な調査が必要になる。大津市に関する資料収集と検討作業はほぼ完了し、都市計画論文集への投稿準備を進めているところである。一方、当初計画では組み込んでいなかった杭州についても、近代の遊覧都市を論じる上で、さらに大津市や今後調査予定の松江市といった湖岸の都市との比較を行う上で有用であると考え、比較対象として検討を行ったが、このために当初予定していた奈良市については、資料収集や現地での調査が十分に進められておらず、平成24年度に継続的に実施することとしている。最終年度となる平成25年度は、事例調査については松江市・仙台市を中心に進める予定である。
ゾアンタミンアルカロイドの合成研究

ゾアンタミンアルカロイドに見られる複雑な七環性骨格、ビスアミナール構造は、他の天然物には例がなく極めて特異である。このような新規骨格から新たな生物活性が見出される可能性は高く、本研究により確立される合成経路を基盤とした構造活性相関研究は新しい生理活性物質の開発に貢献できると考えている。その足がかりとして、我々は天然物であるノルゾアンタミン、ゾアンタミン、ゾアンテノールに着目し、その全合成を目的として研究計画を立案した。我々は、2009年、ノルゾアンタミンの全合成を達成し、その成果をAngewandte誌に報告している。ゾアンタミンは、B環の19位にメチル基を有するノルゾアンタミンの類縁体である。このメチル基の導入は、分子内Diels-Alder反応により導いたシリルエノールエーテルに対して、THF/DMPU中、LDAとヨウ化メチルを作用させる条件で立体選択的にメチル化を行い達成した。その後、A環のメチル基を1,4-付加反応で導入し、ゾアンタミンのABC環中間体を合成することができた。A環のカルボニル基は選択的にエチレンケタールとすることで保護し、C環に隣接する5員環は、シクロペンタノンのヒドロキシル化、Criegee酸化により開裂した。今後は酸化的開裂により得たアルデヒドと別途調製したケトホスホネートをHorner-Emmons反応により連結させて、全ての炭素骨格を有する中間体を得る計画である。その後、含水酢酸中で加熱する条件でビスアミナール環を構築し、ゾアンタミンの全合成を達成する予定である。その足がかりとして、我々は天然物であるゾアンタミン、ゾアンテノールに着目し、その全合成を目的として研究計画を立案した。当研究室では昨年度、ノルゾアンタミンの全合成を達成し、その成果をAngewandte誌に報告している。ゾアンタミンはB環にメチル基を有するノルゾアンタミンの類縁体であり、我々はまず二つの化合物に共通する鍵中間体を合成を行った。光学活性なヘイオス・パリッシュケトンを原料とし、18工程で中間体のアルデヒドへと導いた。これに対し、シロキシ基を有するヘプタジェンより発生させたジエニルアニオンを求核付加させ環化前駆体へと導いた。その際の収率は中程度であったが、得られる生成物はB環のメチル基における二種類のジアステレオマー混合物であった。それらは分離することが困難であったため、混合物のまま分子内ディールズ・アルダー反応を行い、その後両者をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより分離した。天然物と同じ立体化学を有する環化体については、全合成に向けたその後の変換反応を検討している。非天然型のメチル基を有する環化体については種々の条件でメチル基の異性化を試みたが、いずれの条件でも良い成果は得られておらず、今後の検討課題として残されている。
2変数の複素力学系の研究

一変数の複素力学系の研究が最近多くの成果をあげたのに刺激され,二変数の複素力学系の試みを私(研究代表者)は始めた。それ以前にはn次元複素ユ-クリッド空間C^n内の凸領域の正則自己写像の反復極限について研究していたのでC^n全体での正則自己写像の力学系への移行も自然であった。一変数の複素力学系については多くの研究があり1980年代に入ってからはコンピュ-タ-グラフィックスの発展によりジュリア集合が典型的なフラクタル図形として図示できるようになったが二変数の場合は論文は数少なく古くはBieberbachとJuliaの研究(1920年代)その後は1964年の西野・吉岡氏の研究,最近では木村氏のHe^^′non写像の研究がある。私はこれらの研究をたどりつつ多変数関数論的見地からの研究をすすめた。つまりC^nの解析的自己同型Fの吸引領域=Fatou-Bieberbach領域ということからこのC^n双正則同値だがC^n内の開集合を含まない領域の関数論的性質とその形状,分布を調べることを目的とした。又C^nの解析的自己同型群Aut(C^n)の構造をも知りたいと思っている。現在はAut(C^n)のうちの多項式変換のなす部分群について,上記の考察を進めている。そのさい一般He^^′non写像が研究の中心となっている。その他,Smaleの微分力学系的な見地からの研究には渡辺氏,エルゴ-ト理論的な考察については風巻氏に協力してもらった。
感覚情報処理の個人差が生み出す身体の「個性」

これまでの研究で、自閉スペクトラム症(ASD)者を中心に、外部空間に触知覚を定位しやすい人とそうでない人に分かれることが明らかになった。そこで、道具使用や身体性に焦点を当てた心理物理実験と脳機能計測を実施し、その障害メカニズムを明らかにする。さらに当該当事者を対象とした聞き取りやWEB調査を組合せて、特有な身体性がどのような個性を生じさせるのか明らかにする。特に身体にまつわる困難や特技に対応する認知的基盤の解明を目指す。
組換えワクシニアウイルスによるHTLV-I感染の予防

HTLV-Iは日本に多い成人T細胞白血病(ATL)の病因ウイルスである。HTLV-Iの主な感染経路は輸血、母乳、性交である。1986年以来供血者の抗体検査が行われるようになり、輸血感染の心配はなくなった。しかし、母乳感染と夫婦感染に対してはいまだ統一的対策がとられていない。そこで、第1年度においてはワクチンの開発を目的としてHTLV-Iのenv遺伝子を組み込んだワクシニアウイルスがHTLV-Iの輸血感染を予防するか否かを検討した。組換えワクシニアウイルスと対照のワクシニアウイルスを各々3匹のウサギに皮内注射し、10週後にHTLV-I感染ウサギから5ml輸血した。組換えワクシニアウイルスで免疫したウサギでは、抗env抗体の産生が認められたが、vesicular stomatitis virus(HTLV-I)pseudotypeに対する中和抗体の産生は認められなかった。輸血感染後8週目にPCRにより末梢白血球からHTLV-I遺伝子の検出を試みたところ、ワクチンを投与したうち2匹がウイルスゲノム陽性で、1匹がウイルスゲノム陰性であった。一方、対照のウサギは3匹とも輸血感染が成立した。組換えワクシニアウイルスをウサギに接種しても中和抗体が誘導されなかったために、2匹のウサギに感染が成立したものと考えられた。しかし、中和抗体が存在しないにも拘わらず1匹のウサギで感染が予防できたことから、その機序に細胞性免疫の関与が推測された。第2年度においてはニホンザルを用いて高力価の中和抗体を有するHTLV-I免疫グロブリン製剤(H-IgG)の感染予防効果を検討した。H-IgGで免疫した4匹のサルではHTLV-I産生Ra-1細胞を静注しても感染が成立しなかったが、正常免疫グロブリンを投与した2匹のサルではRa-1細胞静注後HTLV-I抗体が陽転し、PCRによりHTLV-Iゲノムが検出された。サルにおけるH-IgGの血中半減期は約2週間で、感染予防に必要な血清の中和抗体価は60倍であった。H-IgGは今後臨床応用可能と思われる。そこで、本研究においてはワクチンの開発を目的としてHTLV-Iのenv遺伝子を組み込んだワクシニアウイルスがHTLV-Iの輸血感染を予防するか否かを検討した。

以上の結果、組換えワクシニアウイルスをウサギに接種しても中和抗体が誘導されなかったために、2匹のウサギに感染が成立したものと考えられた。しかし、中和抗体が存在しないにも拘わらず1匹のウサギで感染が予防できたことから、その機序に細胞性免疫の関与が想定された。本研究によりHTLV-Iワクチンの開発にとって中和抗体の産生が重要であることが確認された。このことは高力価の中和抗体を有する免疫グロブリンによる受動免疫がHTLV-Iの感染予防に有効であるとするこれまでの私達の研究に合致する。平成6年度では組換えワクシニアウイルスがHTLV-Iの輸血感染を予防するか否か検討したが、期待した通りのワクチン効果はみられなかった。その理由として組換えワクシニアウイルスが中和抗体を誘導しなかったことが主な要因と考えられた。そこで、平成7年度では高力価の中和抗体を有するHTLV-I免疫グロブリン製剤(H-IgG)がHTLV-Iの感染を予防するか否かサルを用いて検討した。本研究において霊長類である日本猿でもH-IgGによりHTLV-I感染が予防できることが明らかになった。感染予防に必要な最低のH-IgG量は0.5ml/kgで、この量をサルに静注した直後の血清の中和抗体価は60倍であった。HTLV-Iの母児感染の予防や臓器移植や針刺し事故に伴うHTLV-I感染の予防にH-IgG臨床応用可能と思われる。
長波長帯波長可変超短パルスファイバレーザを用いた高侵達多機能生体イメージング

高侵達な生体イメージングへの応用が期待されている波長1.7 um帯超高分解能OCTの横方向分解能を向上させるために,高NA対物レンズと光ファイバの微小コアによる共焦点検出法を組み合わせた,1.7 um帯超高分解能タイムドメイン光コヒーレンス顕微鏡(OCM)システムを開発した.OCTの白色干渉効果と共焦点検出法により,深さ方向2.8 um,横方向1.3 umと3次元的に高空間分解能を実現した.開発したOCMを用いることで,マウス脳の深部(表面から約1mmまで)にあるミエリン鞘の高分解能イメージを取得することができた.このOCMシステムを昨年度開発した1.7 um帯UHR-SD-OCTに融合することで,高速,高分解能かつ高侵達な生体イメージングの実現が期待できる.OCMによる構造情報と化学的情報の同時取得を目指して昨年度開発した,1.7 um帯高出力擬似スーパーコンティニューム(SC)光による非線形イメージングの基礎検討を行った.擬似SC光から出力される超短パルス光の中心波長を適切に選択することで,波長700 nm帯に吸収極大を持つ蛍光色素からの2光子励起蛍光発光を観察した.より高感度に化学的情報を取得するために,擬似SC光出力のさらなる高強度化や量子効率の高い蛍光色素を用いた3光子励起蛍光の活用も今後検討していく.我々はこれまでに1.7 um帯超広帯域SC光を用いて1.7 um帯OCTの高分解能化を実現してきた.しかし,超広帯域スペクトルを利用することから,生体深部においては分解能が劣化する可能性がある.そこで,1.7 um帯UHR-OCTによる生体深部観察時の分解能の劣化の程度を,生体模擬試料を用いて定量的に評価した.結果的に,適切な波長分散の補償を行うことで,生体深部においても1.7 um帯OCTで超高分解能イメージングが行えることが分かった.この結果は,1.7 um帯UHR-OCT/OCMシステムが,生体深部の高侵達かつ高分解能なイメージングに有効であることを示している.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,長波長帯光コヒーレンストモグラフィ(OCT)と多光子顕微鏡技術を組み合わせた多機能イメージングシステムを開発し,高速・高分解能・高侵達な構造情報と組成情報の同時取得を実現する.開発した多機能イメージングシステムによって,3次元培養細胞や生体組織の生体機能の更なる解析が可能になると期待できる.本年度は,高速・高分解能.高侵達な構造情報の取得を実現するため,これまでに開発した波長1.7um帯スーパーコンティニューム(SC)光と新たに開発した高速InGaAsラインスキャンカメラを搭載した広帯域分光器を用いて,波長1.7um帯超高分解能周波数領域OCT(SD-OCT)システムの開発に取り組んだ.超広帯域な光源および検出器を用いることで,生体中で約3umの超高分解能性を実現し,超高分解能な断層像のビデオレートでの取得を実現した.さらに,開発したOCTシステムにフルレンジ法を適用することで,超高分解能性に加えて,約1.6mmの広イメージングレンジを同時に実現した.開発したOCTシステムを用いて,ホルマリン固定されたラット脳の表面から約1.5mm深部にある海馬組織の高分解能かつ高侵達イメージングを実現した.また,高繰り返し超短パルスファイバレーザと高速波長可変ソリトンパルス技術を組み合わせ,波長1.7um帯高出力擬似SC光源を開発した.繰り返し周波数を100MHzに向上させたことによって,平均出力100mWの高出力波長可変ソリトンパルスを生成できた.ソリトンパルスの中心波長は1.6-1.9umの間で可変で,パルス幅約250fsの超短パルスを取得した.開発した波長1.7um帯高出力波長可変ソリトンパルスと蛍光色素溶液を用いて,多光子蛍光の発光を確認した.開発した波長ソリトンパルスの高出力性と超短パルス性によって,非線形光学応答である2光子蛍光を高効率に発生させることができた.本年度は,高速・高分解能・高侵達な構造情報の取得に必要である波長1.7um帯超高分解能周波数領域OCT(SD-OCT)システムの開発に取り組み,超高分解能(生体中で約3um)かつ高侵達(約1.6mmのイメージングレンジ)なOCT断層像のビデオレートでの取得を実現した.また,高繰り返し超短パルスレーザと高速波長可変ソリトンパルス技術を組み合わせた,波長1.7um帯高出力擬似SC光源を開発し,高出力(100mW)かつ超短パルス性(約250fs)を有する波長可変ソリトンパルスを生成することに成功した.さらに,この波長1.7um帯高出力擬似SC光源を用いて,多光子蛍光の発光を確認できた.この波長1.7um帯高出力擬似SC光源を用いることで,多光子蛍光イメージングによる高分解能かつ高侵達な組成情報の取得が期待できる.以上のように,当初の研究計画に沿って研究を進めることができた.高侵達な生体イメージングへの応用が期待されている波長1.7 um帯超高分解能OCTの横方向分解能を向上させるために,高NA対物レンズと光ファイバの微小コアによる共焦点検出法を組み合わせた,1.7 um帯超高分解能タイムドメイン光コヒーレンス顕微鏡(OCM)システムを開発した.

OCTの白色干渉効果と共焦点検出法により,深さ方向2.8 um,横方向1.3 umと3次元的に高空間分解能を実現した.開発したOCMを用いることで,マウス脳の深部(表面から約1mmまで)にあるミエリン鞘の高分解能イメージを取得することができた.このOCMシステムを昨年度開発した1.7 um帯UHR-SD-OCTに融合することで,高速,高分解能かつ高侵達な生体イメージングの実現が期待できる.OCMによる構造情報と化学的情報の同時取得を目指して昨年度開発した,1.7 um帯高出力擬似スーパーコンティニューム(SC)光による非線形イメージングの基礎検討を行った.擬似SC光から出力される超短パルス光の中心波長を適切に選択することで,波長700 nm帯に吸収極大を持つ蛍光色素からの2光子励起蛍光発光を観察した.より高感度に化学的情報を取得するために,擬似SC光出力のさらなる高強度化や量子効率の高い蛍光色素を用いた3光子励起蛍光の活用も今後検討していく.我々はこれまでに1.7 um帯超広帯域SC光を用いて1.7 um帯OCTの高分解能化を実現してきた.しかし,超広帯域スペクトルを利用することから,生体深部においては分解能が劣化する可能性がある.そこで,1.7 um帯UHR-OCTによる生体深部観察時の分解能の劣化の程度を,生体模擬試料を用いて定量的に評価した.結果的に,適切な波長分散の補償を行うことで,生体深部においても1.7 um帯OCTで超高分解能イメージングが行えることが分かった.この結果は,1.7 um帯UHR-OCT/OCMシステムが,生体深部の高侵達かつ高分解能なイメージングに有効であることを示している.本年度に開発した,波長1.7um帯超高分解能SD-OCTシステムに高NA対物レンズを組み合わせ,波長1.7um帯超高分解能周波数領域光断層顕微鏡(SD-OCM)システムを開発し,高速・高分解能・高侵達な構造情報のイメージングを実現する.また,本年度に開発した,波長1.7um帯高出力擬似SC光源を用いて,高分解能かつ高侵達な多光子蛍光イメージングによる組成情報の取得を行う.さらに,開発したSD-OCMシステムと波長1.7um帯高出力擬似SC光源を組み合わせ,高速・高分解能・高侵達な構造情報と組成情報の同時取得可能な多機能イメージングシステムの開発を行う.開発した多機能イメージングシステムを用いて,3次元培養細胞や生体組織の高速・高分解能・高侵達イメージングを実現する.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
波浪スペクトルの海洋レーダによる推定とモデル推算に関する研究

2017年度からは主として波浪推算に関する研究を行っている。波浪推算には海上風データが必要である。特に再解析風データを波浪推算などの海洋モデルに使用する場合,再解析風データセットの時間補間が必要である。そのために多くの場合,格子点ごとに時系列データの時間補間を行う。ところが台風や移動する低気圧などを格子点ごとに時間補間を行っても移動する低気圧を再現することはできない。時刻tと時刻t+Tの間の時刻の,移動する低気圧を補間を考える。この場合,時刻tの低気圧の位置と,時刻t+Tの低気圧の位置の2つの低気圧が出現する。これは明らかに不適切である。そこでこのような擾乱の動きも再現する時間補間法を報告者は開発した。そしてそれを波浪推算に適用した。2018年度はこの研究をさらに進め,多くの係留ブイの波高・周期・波向きの観測データと波浪推算値との比較を行った。また漂流ブイの波高の観測データと波浪推算値との比較も行った。これらの比較の結果,従来の格子点ごとに時系列データを時間補間に比較して,擾乱の動きも再現する時間補間法によって,波浪推算の精度が改良することが示された。2018年度はこの成果を論文として発表した。さらに漂流ブイの波高・周期の観測データと波高・周期の再解析データを比較した。その結果,再解析波高データは海の流れが速くなるほど,その精度が低下することが示された。また波の伝搬方向が海が流れていく向きと反対の場合,再解析波高データは過小評価されることが示された。沿岸域の波浪観測は,沿岸海洋災害からの防災,海洋開発,船舶の安全運航,海洋活動の安全性の確保などといった点で,極めて重要である。その観測装置の一つとして短波海洋レーダがある。短波海洋レーダとは,短波帯の電波を海面に照射し,散乱された電波を解析することによって,海洋を観測する装置である。短波海洋レーダは陸上に設置するため,海底設置式やブイ式の観測装置に比べて,維持管理が容易である。またマイクロ波の波高計に比べて,広い範囲を観測できる。短波海洋レーダによって,表層流及び波浪スペクトルの推定が可能である。表層流は,一次散乱のピークドップラー周波数から求められる。一方,波浪スペクトル推定には,一次散乱のみならず二次散乱を使用する。従って表層流の観測に比較して,波浪観測は広く行われていない。ドップラースペクトルは,レーダを中心とした極座標格子点上で得られる。報告者は,これまで,一基のレーダから,このような極座標格子点上における,波浪スペクトルの推定を行ってきた。2014年度は,この手法を改良することによって,直交座標格子点上における,波浪スペクトル推定手法の開発を行った。この手法では,直交座標格子点から成るセル内において,波浪推定に使うドップラースペクトルを選択する。その選択には,自己組織化マップ解析などを使用している。本手法は,レーダが一基或いは二基以上,いずれの場合についても適用することが可能である。短波海洋レーダは,短波帯の電波を海面に照射し,散乱された電波をスペクトル解析することによって,海洋表層の流れや波浪を観測する装置である。2014年度は,直交座標格子点上における,波浪スペクトル推定手法の開発を行った。これはレーダが一基或いは二基以上の場合についても適用することが可能であった。そこで2015年度は,一基及び二基の場合について求めた波浪データの比較を行った。まず現場観測データとの比較の結果,二基のレーダから求めた波浪データが最も精度が良いことを示した。そしてその次に精度が良いのは,単一のレーダのうち,現場観測付近のドップラースペクトルの数が多い方のレーダから求めた波浪データであった。次に一基及び二基のレーダから求めた波浪パラメータの相互比較を行った。その結果,波高については、二基のレーダから求めた波高と合うのは,ドップラースペクトルの数が多い方の一基のレーダによる波高ではなく,広い範囲に渡ってドップラースペクトルがサンプルされている方のレーダによる波高であった。一方,周期については,ドップラースペクトルの数が多い方のレーダによる周期の方が,二基のレーダから求めた周期と一致した。さらにこれとは別に,自己組織化マップ解析を用いて海洋レーダによる海流データ及び風や水温などの分類を行った。これらのデータのカバーする領域は一致しない。そこでこれらのデータの分類パターンが,最も良く一致するような最適な領域を決める手法を開発した。一基及び二基のレーダから求めた波浪パラメータの相互比較は初めての試みである。その結果として,ドップラースペクトルの数及びドップラースペクトルをサンプルした領域の広さによる波浪パラメータの一致の違いについて,興味深い結果が得られた。さらに波浪モデルの構築のため,風データを時間補間する新しい手法を開発した。自己組織化マップ解析を用いて海洋レーダによる海流データ解析の結果については,Ocean Dynamics誌に掲載された。短波海洋レーダは,海面に短波帯の電波を照射し,散乱された電波のドップラースペクトルを求めることによって,海洋表層の流れや波浪を観測する装置である。これまでは直交座標格子点上における,波浪スペクトル推定手法の開発を行ってきた。

一基及び二基のレーダを用いた場合について,報告者が開発した手法で求めた波浪スペクトルの相互比較を2015年度に行った。そしてそれらの結果を2016年度に論文としてまとめた。ところが,短波海洋レーダから波浪スペクトルを推算するのには,二次散乱を用いるため,高い信号対雑音比が要求される。一方,一次散乱を活用して海上風ベクトルが推定できれば,波浪推算も可能である。また一次散乱のみならば,二次散乱を用いる場合に比べて,高い信号対雑音比は要求されない。海洋レーダから得られた一次散乱から,海上風向を求めることができる。そこで次に,それを活用した沿岸域の波浪推算を行った。これは再解析風ベクトルデータを,海洋レーダで求めた海上風向から簡単な方法で補正する。この補正された風データから波浪推算を行った。推算された波浪パラメータを現場観測の値と比較した。その結果,島嶼沿岸域など吹送距離が風向によって敏感に変化しやすい海域では,波浪推定精度が向上することを示した。またそれに先立ち風データの時間補間の改良も行った。これは,高・低気圧の移動を考慮した補間方法である。この時間補間によって,従来の手法に比べて,補間の精度が改良することを実証した。さらにこの時間補間による風データから,近慣性振動の計算を行った。その結果,近慣性振動の振幅の推定精度が向上することを示した。従来の海洋レーダから風の場を求めた手法では,現場観測データによる較正が必要である。或いは高い信号対雑音比が必要である。それに対して今回の手法は簡便であり,風の予報データが得られれば,準リアルタイムで波浪を推定することが可能である。さらに波浪モデルの構築のため,風データを時間補間する新しい手法についてはEarth and Space Science誌に掲載された。また一基及び二基のレーダから求めた波浪パラメータの相互比較の結果は,Ocean Dynamics誌に掲載された。短波海洋レーダは,海面に短波帯の電波を照射し,散乱された電波のドップラースペクトルを求めることによって,海洋表層の流れや波浪を観測する装置である。一般に海洋レーダを用いて波浪を観測するのには,二次散乱を使用する。そこで2016年度までは主にこの二次散乱を使用した波浪スペクトル推定手法の開発を行ってきた。実際には再解析風データから波浪推算が可能である。二次散乱を使用した波浪スペクトル推定手法の開発に引き続き,二次散乱を用いず,一次散乱のみで海上風ベクトルを再解析風データから補正する手法を開発し,波浪推算を行った。またその波浪推算の結果を超音波波浪計による観測データと比較した。その結果,波浪推算の精度が向上することが確認できた。2017年度はこの成果を論文としては発表した。また風データを時間補間する手法を2016年度までに開発した。この手法は格子点ごとに時系列データを時間補間する手法とは異なる。この手法では低気圧などが移動し,かつ複数個低気圧が同時に存在する場合でも,それらの低気圧の移動を正しく再現することが可能である。その補間手法の開発に引き続き,2017年度は,この手法で時間補間された海上風データを波浪推算に適用した。その波浪推算値を係留ブイによる波高・周期データ及び漂流ブイに波高データと比較し,精度の評価を行った。
定量キラルメタボロミクスを実現する三次元LC分析基盤開発と腎・心不全の早期診断

定量キラルメタボロミクス実現のため、世界に先駆けて三次元LC分析基盤を開発し、腎・心不全の診断マーカーを探索する。これらは生活習慣を含む様々な要因で発症し、日本でも1000万人以上が罹患している。慢性化することが多く、早期診断が予防と治療に直結する。応募者は予試験を通しキラル識別により新規マーカーが発見でき、早期診断には微量キラル化合物を正確に定量する三次元LCの構築が有用となる確信を得た。本研究では定量三次元LC分析法を開発し、疾患モデル動物および臨床検体を用いた含量解析を行う。本研究の達成は侵襲性の低い血液・尿分析による腎・心不全の早期診断、鑑別を可能とし、人々の健康寿命延長に貢献する。
高性能エタノール選択透過膜の創製と膜透過装置の開発に関する研究

浸透気化法に用いるエタノール水溶液からエタノールを選択的に透過する高分子膜材料として,ジメチルシロキサンマクロモノマー(DMS)とメチルメタクリレート(MMA)からのグラフト共重合体(PMMA-g-PDMS)およびブロック共重合体(PMMA-b-PDMS)を合成した。これらの共重合体から調製したPMMA-g-PDMS膜およびPMMA-b-PDMS膜のエタノール水溶液の透過分離特性は,共重合体中のDMS含有率に著しく依存し,DMS含有率の少ない膜では水選択透過性を示し,DMS含有率の高い膜ではエタノール選択透過性を示した。これらの選択透過性の違いは,膜のミクロ相分離構造のモルホルジーに依存していることが透過型電子顕微鏡の観察から明らかにされ,DSC分析の結果と一致することが明らかとなった。また,膜の透過型電子顕微鏡観察の結果,PMMA-b-PDMS膜のミクロ相分離構造はPMMA-g-PDMS膜よりPDMS相の連続構造がラメラ構造となっており,エタノール選択透過性に有利なモルホロジーであった。一方,高い透過速度を有するエタノール選択透過膜の調製を目的として,ポリジメチルシロキサンのエマルションから多孔質膜の調製を凍結乾燥法によって試みた。生成した多孔質PDMS膜の構造を走査型電子顕微鏡で観察したところ,小室を含む連続多孔質構造を有していた。この多孔質膜を用い,温度差制御気化浸透法でエタノール水溶液の透過分離特性を検討した結果,高い透過速度を有するエタノール選択透過膜であることが明らかとなった。供給液と膜周辺との温度差や膜の一次側と二次側の圧力差がエタノール水溶液の濃縮に著しく関係していることが明らかになり,多孔質PDMS膜を温度差制御気化浸透法に適用することにより,高い透過速度とエタノール選択透過性を得ることができ,従来にない高い膜性能を認めた。気化浸透法および温度差制御気化浸透法に用いるエタノール水溶液からエタノールを選択的に透過する高分子膜材料として,ジメチルシロキサンマクロモノマー(DMS)とメチルメタクリレート(MMA)とからのグラフト共重合体(PMMA-g-PDMS)を合成した。MMAとDMSとの仕込みモノマー組成を変え,種々のPMMA-g-PDMSを得,DSC分析をした結果,いずれのグラフト共重合体にも2つのガラス転移温度(Tg)が観察され,1つはPMMAに,もう一方はPDMSに基づくTgであり,グラフト共重合体はミクロ相分離構造を有していることが推察された。これらの共重合体から調製したPMMA-g-PDMS膜のエタノール水溶液の透過分離特性は,共重合体中のDMS含有率に著しく依存し,DMS含有率の少ない膜では水選択透過性を示し,DMS含有率の高い膜ではエタノール選択透過性を示した。これらの選択透過性の違いは,膜のミクロ相分離構造のモルホロジーに依存していることが透過型電子顕微鏡の観察から明らかにされ,DSC分析の結果と一致することが明らかとなった。この多孔質膜を用い,温度差制御気化浸透法でエタノール水溶液の透過分離特性を検討した結果,高い透過速度を有するエタノール選択透過膜であることが明らかとなり,多孔質の構造と透過条件の検討を行えば,さらに高いエタノール選択透過性能を有する膜の調製の可能性があることが暗示された。

平成12年度はエタノール水溶液からエタノールを選択的に透過する膜として,ジメチルシロキサンマクロモノマー(DMS)とメチルメタクリレート(MMA)とからのPMMA-g-PDMSグラフト共重合体を調製し,浸透気化法における膜透過性能を検討した結果,膜の選択透過性がPMMA-g-PDMS膜のDMS含有量によって著しく異なることが明らかとなり,これらの選択透過性の違いは膜のミクロ相分離構造のモルホロジーに著しく依存していることを明らかにした。そこで,本年度はエタノール選択透過性の向上と選択透過性の膜構造の関係をより明確にすることを目指して,PDMS高分子開始剤を用いてMMAとのブロック共重合体としてPMMA-b-PDMSを合成し,これら共重合体から得られるPMMA-b-PDMS膜のエタノール水溶液の選択分離特性を種々の条件下で検討し,その選択透過性と膜のモルホロジーとの関係についても検討を加えた。DMS含有量の低いPMMA-b-PDMS膜は水選択性を示したが,DMS含有量が多い膜ではエタノール選択性を示し,PMMA-g-PDMS膜とよく類似した膜性能を示した。しかし,膜の透過型電子顕微鏡観察の結果,PMMA-b-PDMS膜のミクロ相分離構造はPMMA-g-PDMS膜よりPDMS相の連続構造がラメラ構造となっており,エタノール選択透過性に有利なモルホロジーをとっていることが明らかになってきた。一方,ポリジメチルシロキサンのエマルションからの多孔質膜によるエタノール選択濃縮については、凍結乾燥成膜におけるキャスト液量の変化や温度差制御気化浸透法における透過条件の変化に伴う膜性能が検討された。その結果,多孔質膜の構造と透過条件との関係の制御がエタノール選択濃縮に著しく影響されていることが明らかになってきた。凍結乾燥法によるポリジメチルシロキサン(PDMS)のエマルションからの多孔質膜の成膜をキャスト液量,凍結安定剤量などの成膜条件を変えて検討した。得られたPDMS多孔質膜の温度差制御気化浸透法におけるエタノール水溶液からのエタノール選択透過性の膜性能に及ぼす透過条件の影響が種々検討された。10wt%のエタノール水溶液の供給液温度を一定にし,膜周辺温度を供給液温度より低くすると,透過速度は減少したが,透過液中のエタノール濃度は増加し,透過液中のエタノール濃度が約75wt%までに濃縮された。この膜周辺温度と供給液温度との差の増大に伴う透過速度の減少と透過液中のエタノール濃度の増加は,緻密PDMS膜の場合と同じ傾向である。しかし,多孔質PDMS膜の場合には緻密膜とほぼ同程度のエタノール濃縮性能を保持すると同時に,透過速度は約1000倍となり,優れた膜性能を示した。また,膜の二次側の減圧度を増すと透過速度は増すが,透過液中のエタノール濃度は減少した。このように供給液と膜周辺との温度差や膜の一次側と二次側の圧力差がエタノール水溶液の濃縮に著しく関係していることが明らかになり,多孔質PDMS膜を温度差制御気化浸透法に適用することにより,高い透過速度とエタノール選択透過性を得ることができ,従来にない高い膜性能を認めた。また,エタノールに対して高い親和性を示し,膜密度が低いポリ[1-(トリメチルシリル)-1-プロピン](PTMSP)膜を用い,温度差制御気化浸透法でエタノール水溶液の濃縮を検討した。