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モンゴル時代の漢語イスラム医学書『回回薬方』の史的研究

本研究課題は、モンゴル時代に編纂された『回回薬方』(以下、『回回』)の史料的価値の検討である。昨年度に続き第30巻掲載の約200種の調剤レシピのデータベース化を進めた。第34巻について、傷損・骨折・焼灼の全項目の解読を完遂させ、中世イスラム医学書との記述比較から引用元を同定、叙述の比較作業を進めた。今年度明らかにしたことは主に以下の通りである。(1)第30巻はイスラム医学の薬局方の典型的な形式に倣ったものである。(2)第34巻は11世紀のイブン・スィーナー『医学典範』(以下、『典範』)を土台に、編者の解釈や見解、他書からの引用を追加・編纂された。(3)『回回』は12世紀以降、当時の住民が食品サンブーサを想起できる漢語文化圏の地で編纂された可能性が高く、編者は多数のイスラム医学書を閲覧できる環境にあり、幅広い臨床知識を持つ人物像が浮かび上がった。上記はいずれも、原典と漢語文との一字一句の比較対照により明らかになった。史学研究において典型的かつ地道な作業だが、史料の多面的な特質を照射するには極めて有効な検証法であると改めて確信した。また海外調査(イタリア)を実施、イスラム医学書のラテン語翻訳書に掲載された図版など、現地でのみ入手可能な文献史料の渉猟、調査を行い、本研究遂行上、非常に有益であった。今後は調剤レシピのデータベース作成の継続のほか、編纂当時のアラビア語・漢語の翻訳リストの作成に着手する。第12巻の中風・麻痺の論考を解読し、引用元の同定・項目での一言一句の比較、翻訳の特質や編者の背景を解明する。なお第34巻の止血法、焼灼法、接骨法の記述も同様の作業を行う。第12巻(中風・麻痺)に特化した医書写本類の調査・収集を行う。さらに『回回』の同時代性や東アジア的特徴を解明するために、アラビア語文献から、解毒剤テリアカや単薬(大黄、藍など)の利用の実相の記述を渉猟する。交付2年次は、1初年度に引続き第30巻の調剤レシピのデータベースの作成、2第34巻の解読の完遂したのちに漢語とアラビア語の一言一句の比較作業、3『回回』の時代性・地域性、編者の背景の把握、を進めた。1では、『典範』、9世紀のサーブール・ブン・サハル『病院処方集』、そして10世紀のマジュースィー『医学完全』の調剤レシピと比較対応を行い、第30巻がイスラム医学の薬局方の典型的なものであることを突き止めた。2では、項目「腹部損傷」と『典範』との引用踏襲の関係を突き止めた。すなわち、外科論考は『典範』を土台に911世紀の複数のアラビア語医書からの部分追記がなされ、複数の項目で『典範』と一語一句の対応がみられた。なお編者独自の追記の存在を確認した。追記は『典範』の内容の否定・反駁ではなく、ほとんどが材料の品質、医療用具の使用や処置指示などの言いかえ説明であった。編者自身の独見としては、部位の腐敗は「稟気の不在」の故である、という文言を見出した。この「稟気」は、イスラム医学理論の漢語解釈における鍵となるため注目する必要がある。3では以下の点に注目した。まず第34巻にて、レモンが「檬」と訳されている点、12世紀ヘラートの医学者アフマド・ファッルーフの名前が確認されたこと、食品サンブーサ(「三卜撒」)が包帯パッドの形状の例として使われた点、「我」という字を用いて編者自身の見解が記されていること、である。これらにより、『回回』は12世紀以降、編纂当時の住民がサンブーサを想起できる漢語文化圏の地で編纂された可能性が高いこと、編者は多数のイスラム医学書を閲覧できる環境にあり、幅広い治験を持つ人物像が浮かび上がった。また海外調査(イタリア)を実施、さらなる文献史料の渉猟、調査を行った。ザフラーウィーの『医学詳解』のラテン語翻訳書に掲載の、外科器具の挿入図など貴重な史料を新たに収集した。昨年度に引き続き『回回』調剤レシピのデータベースの作成、引用元との一語一句の比較作業を進め、アラビア語医学テキスト情報がいかなる形で東アジアへ伝播され、漢語を共通語とする社会でどのように情報が共有されたかを明らかにする。さらに『回回』という史料の持つ地域性・時代性の把握を試みる。1まず第12巻の中風門(麻痺・しびれに関する専章)の漢文読解に着手し完遂する。第30巻、第34巻同様、イスラム医学書との連関の有無、引用元の同定をみる。10世紀の『典範』およびザフラーウィー『医学詳解』、そしてマジュースィー『医学完全』を比較対象とする。2上記の三書以外の外科書では中風・しびれに関する論考を確認できておらず、麻痺に特化した医学書写本類の調査・収集を並行して行う。3第34巻の止血法、焼灼法、接骨法の記述につき、引用元の同定、原典と漢語との一語一句の対応、そして翻訳の特質や編者の独見の有無を解明する。新たな試みとして『回回』の時代性や東アジア的特徴を探求する方策を以下に展開する。

4第30巻において、記述された調合薬や単薬の利用の実相に焦点を当てる。解毒剤テリアカの一種“ローマのフィルーニーヤ"と“哲学者のフィルーニーヤ"、また大黄や藍に注目する。それらの利用状況から、『回回』が当時どのように受容・利用されていたかを探る。5同時に、同時代のイスラム社会における医療の実相把握を深めることで、『回回』の記載内容の東アジアでの受容の在り方をさらに深く捉える。そこでイスラム都市史研究にて定石といえるアラビア語文献、すなわち「市場監督の書」や「医学倫理書」、「法学書」、「旅行記」、イスラム医学とは別系統の「預言者の医学の書」といった分野の書を射程にいれ、それらから該当する記述を渉猟する。初年度は、『回回薬方』の第30巻に焦点をあて、資料の解読およびデータの収集、データベースの構築や一覧の作成、関連資料の探索を行った。(1)『回回薬方』第30巻に所収の約280種の調剤処方レシピの、医学用語・薬剤型・薬材・イスラム医学者・効能のアラビア語漢字音写と意訳の解読を行った。9世紀のバグダードの病院処方集と10世紀イブン・スィーナー(ラテン語名Avicenna)の『医学典範』のものと一致した処方レシピに基づいて、漢語・英語・アラビア語での対訳表を作成した。この作業は引き続き行う。(2)第30巻のレシピの引用元、すなわちアラビア語医学書との連関・系統性の解明に着手した。1個別の処方レシピの一文一文と、内容がそれに一致した9、10世紀の薬処方集内の同名レシピとの比較対照を行った。それらは、9世紀のネストリウス派医師サーブール・ブン・サフル(d. 869)の『小処方集』『バグダード・アドゥドゥ病院の薬局方』、10世紀のマジュースィー(ラテン語名Haly Abbas)の『医術完全』、10世紀のイブン・シーナーの『医学典範』である。2残存するイスラム初期の処方集aqrabadhinについての文献探索を行った。初年度はモロッコおよびフランスの文書館、図書館を中心とした海外調査およびインターネット等を用いた文献探索と収集を行った。調査地とした理由は、マグリブ(西イスラム世界)の医学書が国内ではほとんど入手不可能なためである。10世紀のコルドバのザフラーウィーの医学百科『医学詳解』をデジタルデータにて入手することができ、中世期マグリブ・アンダルス地域で活躍した医学者の多くの書は、ラバト(モロッコ)に所蔵されていることが判明した。この海外調査は、関連する研究書、史料集に豊富に出会う機会となり、同時にすでに見ていた史料の再考、分析しなおす機会にもなり、課題遂行上たいへん有益であった。(1)『回回薬方』内の処方レシピと、9、10世紀の医学書のものとの比較対照から、その連関は確実なことを認識した。現在までサーブールの書30種、マジュースィー22種、イブン・スィーナー60種のレシピが同一、あるいはほぼ同一(量・薬種類の追加など)を確認した。一方、意訳名のレシピについては、材料からのアプローチを継続している。(2)漢文とアラビア語原典の同一レシピの文章内容の比較対照作業を可能な限り進めたなかで以下の点を解明した。1アラビア語原典に存在しない記述として、「我」から始まる編者による説明、薬への評価、編者による用語説明などの補足が、諸所に挿入されて、このことから『回回薬方』が単純な並行的直接的翻訳ではなく、編者の意図に基づいてレシピの選択と配置がなされた書であるという、新たな認識を得た。こうした比較対照作業からは、さらなる探索の可能性への大きな示唆を得られた。21つの調合薬につき複数のレシピ・バリエーションがあった。それらは複数のイスラム医学者の独自の調合レシピであった。この発見から、編纂過程において、多数のイスラム医学書が比較検討されたという認識を得た。
シンプレクティック数値シミュレーション技術を用いた力学系解析システムの開発

今年度は,まず前年度に達成できなかった質量を持つ物体の相対論的なシンプレクティック数値シミュレーションに成功した.一般にあらゆる物体のシンプレクティック数値積分法による数値シミュレーションは広く普及しているが,本研究課題において開発されたシステムではハミルトニアンの定義のみでシミュレーションが可能である点が大きく異なる.つまり,本システムでは自動微分法により運動方程式が自動的に導出されるため,個々の運動方程式に対しシンプレクティック数値積分法を用いる一般の手法と比べ統一的かつ汎用性・実装の再利用性などで優位である.そのため,近似としてニュートン力学を含む相対論的運動方程式において質量の有無に関わらずシミュレーションが可能になったことは,ハミルトン系のほとんどあらゆるシミュレーションが可能になったことを意味する.その手法の発表により,本研究課題の研究代表者は2006年4月に日本応用数理学会若手優秀講演賞の受賞が決まった.また,本研究期間中に,少なくともいくつかの事象においてシンプレクティック数値シミュレーション技術より性能が良いと主張される全保存型差分法[1]が発表されたため,シンプレクティック数値シミュレーション技術と全保存型差分法の性能比較検討を実施した.その結果,両者にそれぞれ適する対象があることが分かった.同時に,全保存型差分法に対し時間反転性の保存を持たせる時間反転保存全保存型差分法の開発に成功したため,比較検討結果と時間反転保存全保存型差分法について,速報性の高いノートとして日本応用数理学会論文誌に投稿した(受付番号A60016,受付日2006年3月30日).しかし研究期間内に受理には至らなかった.論文の他には,本研究期間が始まり内容が公知となる直前に,本研究テーマの内容を申請していた米国特許が受理された(US Patent, 6,999,096).ただし当初の研究計画通り,学術目的に関しては無料でソースコード等を使用できるよう,公開の準備を整えた.[1]中西要介,峯崎征隆,中村佳正,離散Kepler運動の時間補正,応用力学研究所研究集会報告No.16ME-S1, Article No.36シンプレクティック数値シミュレーション技術はハミルトン系の精密な軌道計算が可能な反面,一般的な陽的な数値スキームが発見されていないために計算コストが高いことが問題であった.そこで本研究では,シンプレクティック数値シミュレーションの高速化を図るため,シンプレクティック数値シミュレーションにより力学系の軌道を計算する際の軌道上での大域的な計算誤差を推定し,複数の推定結果からシミュレーションを実行する全ての初期値に対する計算誤差推定値を表すエラーマップを生成することで効率良く計算する手法を開発した.計算誤差の推定は,ハミルトン系においては保存量が存在することを利用し,保存量の初期値からのずれが数値計算の誤差によることからずれの大きさを正規化することにより推定する.そして一定の割合で初期値を変化させ複数回のシミュレーションを実行することで複数の誤差推定値を算出し,それらを線形に補間することで必要な全ての初期値についての推定誤差を得てエラーマップとする.高速化は,数値シミュレーションの計算精度と計算速度を決定する要素として数値計算の刻み幅に着目し,刻み幅を適切に調整することで達成される.つまり,エラーマップを参照し,計算誤差が大きいと推定される初期値に対しては刻み幅を小さく設定して精密に計算し,計算誤差が小さいと推定される初期値に対しては刻み幅を大きく設定して高速に計算する.本年度では以上のアルゴリズムに基づきPCクラスタの上で実装し,エラーマップを使用しない場合に比べ処理が3倍から5倍の高速化が達成されたことを確認した.実装はオブジェクト指向言語であるC++を用いたシンプレクティック数値シミュレーション専用のクラスライブラリとして開発されており,多種多様な力学系の解析を行う際に短期間で効率的にコードを開発可能である.今年度は,まず前年度に達成できなかった質量を持つ物体の相対論的なシンプレクティック数値シミュレーションに成功した.一般にあらゆる物体のシンプレクティック数値積分法による数値シミュレーションは広く普及しているが,本研究課題において開発されたシステムではハミルトニアンの定義のみでシミュレーションが可能である点が大きく異なる.つまり,本システムでは自動微分法により運動方程式が自動的に導出されるため,個々の運動方程式に対しシンプレクティック数値積分法を用いる一般の手法と比べ統一的かつ汎用性・実装の再利用性などで優位である.そのため,近似としてニュートン力学を含む相対論的運動方程式において質量の有無に関わらずシミュレーションが可能になったことは,ハミルトン系のほとんどあらゆるシミュレーションが可能になったことを意味する.その手法の発表により,本研究課題の研究代表者は2006年4月に日本応用数理学会若手優秀講演賞の受賞が決まった.また,本研究期間中に,少なくともいくつかの事象においてシンプレクティック数値シミュレーション技術より性能が良いと主張される全保存型差分法[1]が発表されたため,シンプレクティック数値シミュレーション技術と全保存型差分法の性能比較検討を実施した.その結果,両者にそれぞれ適する対象があることが分かった.同時に,全保存型差分法に対し時間反転性の保存を持たせる時間反転保存全保存型差分法の開発に成功したため,比較検討結果と時間反転保存全保存型差分法について,速報性の高いノートとして日本応用数理学会論文誌に投稿した(受付番号A60016,受付日2006年3月30日).しかし研究期間内に受理には至らなかった.論文の他には,本研究期間が始まり内容が公知となる直前に,本研究テーマの内容を申請していた米国特許が受理された(US Patent, 6,999,096).ただし当初の研究計画通り,学術目的に関しては無料でソースコード等を使用できるよう,公開の準備を整えた.
化学反応の統計性・選択性と相空間構造

従来行われてきた反応制御の研究では、主に1自由度系が対象となってきた。この時、この自由度とレーザーとは直接に相互作用をするから、制御スキームを適切に設計することで、場合によっては100%の効率で反応制御を行うことができる。しかし実際の分子は多自由度である。多自由度系では、IVRのようなカオス的なダイナミックスが存在する。さらに、対称性から来る制約のために、レーザーと反応座標が直接に相互作用できるとは限らない。このような状況では、反応がIVRによって妨げられない事が必要となるし、場合によっては、IVRを利用して反応を制御する必要性すら存在する。このような状況において反応過程の解析を行い,さらには反応制御の可能性を探るに際して、ハミルトン力学系においてArnoldの網の目と呼ばれる、非線型共鳴の成すネットワークの性質が手がかりを与える。本研究では、赤外レーザーの下における高励起振動状態のアセチレンを対象に、Arnoldの網の目の諸特性が、反応過程にどのように効いてくるかを解析した。このダイナミックスを詳しく解析するためには、反応に大きく効いている非線型共鳴を知る必要がある。異性化反応において重要な共鳴を特定するために、特定の共鳴モードのみを持つモデルハミルトニアンを構成し、その挙動を調べた。その結果、異性化反応のモデル化には、二つの非線型共鳴が本質的である事が分かった。このように、外場を含めて、3対の共鳴が必要であることは、この反応過程が「Arnold拡散」と関係していることを強く示唆する。この点の解明と、反応制御の効率化は、今後の課題である。統計的反応論を越える、反応理論の枠組みを構築するため、本研究では、主に二つの方法を用いて研究を行っている。第1の方法では、ハミルトン力学系においてArnoldの網の目と呼ばれる、非線型共鳴の成すネットワークを手がかりに解析を行う。この方法は、分子内振動エネルギー再分配(IVR)を主な対象とする。第2の方法では、安定多様体と不安定多様体の成すヘテロクリニック交差を手がかりとするものであり、反応経路の分岐など、より大域的な情報を調べるために行う。以下、特に第1の方法に関して、本年度の研究の進展を報告する。分子内振動エネルギー再分配(IVR)の具体例として、本研究ではこれまで、高励起振動状態のアセチレンを対象としてきた。高励起振動状態のアセチレンでは、アセチレンからビニリデンへの異性化反応が関心を持たれている。特に、初期条件や外部から加えるレーザーによって、反応速度等に差が観測されれば、「反応選択性の可能性を探る」という観点から興味がある。本年度の研究では、「反応制御」とまでは行かないが、レーザーの下でのIVRに関して調べた事があるので報告する。レーザー下のIVRを調べた動機は次の点にある。高励起振動状態のアセチレンは、そのような典型例なのである。
幼児の生活世界と保育・教育者の視点との齟齬が、幼児の対人行動に及ぼす影響

前年度から引き続き、保育所(A園)5歳児クラス園児の他児に対する向社会的行動およびそれに対する保育者の声かけ等対応をビデオカメラを用いた自然観察法により調査した。また、前年度末で調査終了した園(B園)の分析を行った。B園の分析においては、一斉活動/生活活動/自由遊びの3場面で、4歳児クラス全体の単位時間当たりの向社会的行動数、成功率、当該相互作用への保育者の関与率、保育者の声掛け率を比較したところ、行動数と成功率は自由遊び、生活活動、一斉活動の順で大きく、保育者関与率は一斉活動、生活活動、自由遊びの順で大きかった。声掛け率は差が出なかった。保育者が関与しているほど数が少なく成功率が低いことについて、保育者インタビューで担任保育者が集団行動や園児の自律を重視する言及が得られたことから、「自分の問題は自分で解決する」「他者に助けを与えない/受けない」という保育者の配慮が向社会的行動という点において抑制的に働いた可能性が考えられる。A園での分析は、個別観察データについてのみ終了した。個別観察では園児間の個人差に注目し分析を行った。結果、単位時間当たりの向社会的行動数と成功率が相関した。また、1年間での向社会的行動数の増加が成功率と相関した。このことから、成功率が高いと行動数も増加する可能性が考えられる。さらに、合わせて行った人形を用いた物語完成法調査(MacArthur Story Stem Battery)で得られたいくつかのテーマと観察によって得られた変数が相関した。B園での分析結果は日本発達心理学会第27回大会自主シンポジウムで発表(話題提供)、A園での分析結果は日本発達心理学会第28回大会ポスター発表。28年度が最終年度であるため、記入しない。思いやりを支えるという保育指針の文言にもあるとおり、子どもの仲間への共感や配慮、援助の行動を保育者がどのように支えるかは、現在盛んに議論されている"保育者の専門性"の向上を考える上で、重要なテーマである。本研究はこれまで発達心理学であまり調査されてこなかった、自然場面での園児のピアに対する向社会的行動とそれに対する保育者の声かけについて観察調査を行い、保育者の信念や声かけ対応が、園児のピアに対する向社会的行動に影響を与えているのか、与えているとすれば、どのような声かけがどのように影響を与えているのか、また、向社会的行動を支える声かけとは、ということについて明らかにすることを試みた。調査の概要は以下;神奈川県横浜市内の2つの認可保育所(以下、A保育所・B保育所)にて、年中クラス児(A保育所15名、B保育所9名)を対象とし、A保育所2015年9月現在継続中、B保育所2015年10月2016年3月、月4回のペースで観察を行った。A保育所ではビデオ撮影を行い、B保育所ではフィールドノートを用いて観察した。午前(9時12時)はクラス全体を観察、午後(15時17時)は1人20分ずつ個別観察を行った。観察によって得られたデータは、それが生起した場面、行動主体と客体、行動の種類、有効性、保育者がその状況に含まれていた率、保育者が声かけをした率についてコーディング作業継続中である。また、A保育所では園児の愛着と向社会的行動の関連も考慮するため、人形を用いた物語調査(マッカーサー・ストーリーステム・バッテリー)を行った。これについては、2016年4月以降、2回目の追調査を行う予定である。当初の計画通り、複数の調査地で観察調査および人形を使った物語調査が実施されている。A保育所での観察調査は2016年8月末まで継続予定である。

また、A・B保育所で収集したデータのコーディング作業および分析作業を行い、研究としてまとめていく予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
中性炭素原子のサブミリ波輝線を用いた、銀河面における星間物質の相変化の探求

昨年度(2002-2003年)までに南米チリ、アタカマ高地で運用してきた、口径18cmサブミリ波望遠鏡のシステムの改良を行った。具体的には、データ積分系の低ノイズ化と、システムの安定化をはかるために、これまで手作りであったデータ積分機を、改良のうえプリント基板におこした。そしてソフトウェアの改良などを加え、2台の分光計から同時にデータ取得が可能で、さらにOn The Fly Mapping Mode(OTF)に対応した観測システムを構築した。これらの試験を十分行った後、望遠鏡を南米チリのアタカマ高地に持ち込んた。、アタカマ高地においては、望遠鏡が小口径であることを生かして、南半球からのみ観測可能な銀河面に対して、中性炭素原子CI492Ghz輝線のサーベイ観測を行うことが目的である。これまで、銀河面規模においては星間物資の分子相をトレースする一酸化炭素分子(CO)のサーベイ観測は行われているが、対応する原子相である中性炭素の分布についてはほとんど調べられていなかった。そこで、本望遠鏡を用いて、世界に先駆けてその広域分布を調べるのが狙いである。チリにおいては、東大と、国立天文台のグループの協力により、銀河面上の60点(一度おき)に対してCI492Ghz輝線のスペクトルを得ることができた。その結果、その放射領域は銀河面規模において、分子雲(CO)と一致することが初めて明らかになった。この結果より、原子相は、"分子相が星間紫外線によって破壊された結果存在している"という従来考えられていた効果とは別の機構がその存在量を決定している可能性が示唆された。現在、より効率的なサーベイに適した遠隔制御や、運用の安定化のため、制御システムをこれまでのWindowsベースにしたものから、VME-TBusと、Solarisをベースにしたものへ移行するための開発、改良を行っている。本研究は、中性炭素原子のサブミリ波(492GHz;波長0.6mm)の輝線を、銀河面に対してサーベイしてその全容を明らかにし、他波長のサーベイデータと比較することにある。炭素は、宇宙において水素、ヘリウム、酸素についで4番目に存在量が豊富な元素である。そしてその形態に着目すると、星間物質がやがて星を形成する過程で、炭素原子、一酸化炭素分子と変化していく。一酸化炭素分子の銀河面における分布はこれまでよく調べられているので、それに対応する炭素原子の分布を明らかにするのが最終的な目的となる。そこで、私は、東大のグループと共同で、上記を目的とした可搬型の口径18cmサブミリ波望遠鏡の開発を行ってきた。その中で特に本研究においては、サーベイ運用のために重要となる安定したデータ積分系の開発を行った。これまでは手作りの回路による試験的なものを用いていおり、その読み出しノイズが大きいことが判明していた。そこで、本年度はその回路[分光計で使用しているCCD (Thomson社製TH7811A)のドライブ回路、CCDからの1次元データ(周波数)のA/D変換回路ならびに積分回路、そしてメモリへの転送回路]を一枚の基板に起こした。上記を2002年、7月までに終了し、その後、基板をおさめる筐体、電源回路ならびにGPIBインターフェースの作成を行った。その後、実際の分光計(AOS)からのCCD出力を入力し、その動作確認テストを行った。その結果、デジタル回路において、データ取り込みのタイミングパルスがうまく整形できず、取り込みがうまくいかないことが判明した。しかし、その原因を解明する時間がないまま、昨年度9月、南半球チリ(アタカマ高地、標高5000m)における望遠鏡運用が始まり、本積分機をチリにもちこみ運用することはできなかった。(運用は、以前製作した手製の積分機で行った。)その後、実験室において上記の問題の解明をしたところ、タイミングパルス形成にもちいているICチップの一部に不具合があったことが、判明し、現在は正常な動作が確認されている。現在、その性能評価を進めている。そして、来年度のチリにおける望遠鏡運用において用いることを予定している。

この結果より、原子相は、"分子相が星間紫外線によって破壊された結果存在している"という従来考えられていた効果とは別の機構がその存在量を決定している可能性が示唆された。現在、より効率的なサーベイに適した遠隔制御や、運用の安定化のため、制御システムをこれまでのWindowsベースにしたものから、VME-TBusと、Solarisをベースにしたものへ移行するための開発、改良を行っている。
二酸化炭素雰囲気下におけるポリオレフィンの物性制御および成形加工

ポリオレフィン系高分子に発泡剤ガス(二酸化炭素等)を溶解させ,高分子を微細に発泡させる技術は,自動車・家電産業で,現在注目を集め,開発が必要とされる技術となっている.ガスが溶解することで,樹脂物性および結晶状態が大きく変化するため,これらの因子ならびに装置操作条件が,得られる発泡体の内部構造にどのような影響を与えるのかを明確に把握する必要がある.本研究では,ポリオレフィン系高分子が結晶性樹脂であること,ならびに,ポリマーの工業的な成形加工の大部分が非等温過程にあることに着目し,ポリマー中の結晶の存在が発泡成形加工プロセス(気泡核生成プロセスおよび気泡成長プロセス)に与える影響についての実験的検討,および,二酸化炭素が溶解したポリマーが非等温結晶化過程においてどのような速度で結晶化するのかについての実験的検討を行った.前者の発泡実験では,二酸化炭素をポリマーに溶解させたのち圧力解放により発泡させるプロセスについて,高圧薄層可視化セルを用いて結晶状態の異なるサンプルを同条件下で発泡させ,気泡核生成,成長の様子を光学顕微鏡(CCDカメラ装備)により観測することにより検討を行った.結果,サンプルの結晶化度が上昇すると粘弾性が変化し,気泡成長を妨げる可能性があること,結晶とアモルファスの界面が気泡核生成サイトになっている可能性があること,そして,結晶の存在が気泡の合一に影響を与えることが示唆された.また,二酸化炭素加圧下で溶融状態のポリマーを非等温下で結晶化させる過程において,二酸化炭素がポリマーの非等温結晶化速度に与える影響について高圧DSCによる実験的検討を行った結果,結晶化モデルにより,非等温結晶化速度のガス溶解による変化を推算できることが明らかになった.ポリオレフィン系高分子に発泡剤ガス(CO_2等)を溶解させ,高分子を微細に発泡させる技術は,自動車・家電産業で,現在注目を集め,開発が必要とされる技術となっている.ガスが溶解することで,樹脂物性および結晶状態が大きく変化するため,これらの因子ならびに装置操作条件が,得られる発泡体の内部構造にどのような影響を与えるのかを明確に把握する必要がある.本研究では,ポリオレフィン系高分子が結晶牲樹脂であることに着目し,光散乱用の可視化分光高圧セルを用いてCO_2高圧下に挙けるポリマーの結晶化過程の観測,およびポリマーの結晶化が発泡プロセスに与える影響についての検討を行った.まず高圧セル内にポリマーを設置し,一定CO_2圧力下,一定温度下において保つ間にどのようにポリマーの結晶化が進行していくのかについて光学顕微鏡(CCDカメラ装備)により観測した.その結果,CO_2が樹脂中に溶解していく様子を表すフロントライン近傍が結晶核となって結晶成長が起こること,ならびにCO_2溶解に伴い,結晶化度が増加していく様子が観測された.また,同じく高圧セル内でCO_2をポリマー中に十分溶解させた後,温度を上昇させることにより,過飽和状態による発泡と温度上昇に伴う結晶化進行が同時に起こる条件下において,光学顕微鏡により発泡過程と結晶化過程を同時に観測した.その結果,結晶化が進行していく部分で気泡核形成が起こりやすいことが観測された.これは結晶力溌泡の核生成サイトの役割を果たすことを示唆するものである.今後,これらの結果を光散乱による結果とともにどのように定量的に評価していくかについて検討する予定である.ポリオレフィン系高分子に発泡剤ガス(二酸化炭素等)を溶解させ,高分子を微細に発泡させる技術は,自動車・家電産業で,現在注目を集め,開発が必要とされる技術となっている.ガスが溶解することで,樹脂物性および結晶状態が大きく変化するため,これらの因子ならびに装置操作条件が,得られる発泡体の内部構造にどのような影響を与えるのかを明確に把握する必要がある.本研究では,ポリオレフィン系高分子が結晶性樹脂であること,ならびに,ポリマーの工業的な成形加工の大部分が非等温過程にあることに着目し,ポリマー中の結晶の存在が発泡成形加工プロセス(気泡核生成プロセスおよび気泡成長プロセス)に与える影響についての実験的検討,および,二酸化炭素が溶解したポリマーが非等温結晶化過程においてどのような速度で結晶化するのかについての実験的検討を行った.前者の発泡実験では,二酸化炭素をポリマーに溶解させたのち圧力解放により発泡させるプロセスについて,高圧薄層可視化セルを用いて結晶状態の異なるサンプルを同条件下で発泡させ,気泡核生成,成長の様子を光学顕微鏡(CCDカメラ装備)により観測することにより検討を行った.結果,サンプルの結晶化度が上昇すると粘弾性が変化し,気泡成長を妨げる可能性があること,結晶とアモルファスの界面が気泡核生成サイトになっている可能性があること,そして,結晶の存在が気泡の合一に影響を与えることが示唆された.また,二酸化炭素加圧下で溶融状態のポリマーを非等温下で結晶化させる過程において,二酸化炭素がポリマーの非等温結晶化速度に与える影響について高圧DSCによる実験的検討を行った結果,結晶化モデルにより,非等温結晶化速度のガス溶解による変化を推算できることが明らかになった.
高磁場装置と高性能傾斜磁場コイルを用いた超高速高感度MR代謝画像法の研究

7テスラの高磁場MR装置に内径60mm、最大磁場勾配100 G/cmの高性能傾斜磁場コイルを導入した。マウス脳を対象とする多量子遷移を利用したHMQCによる高感度の1H検出13C-NMRスペクトロスコピックイメージングを実現するために、外径60mmの送信用容積コイル、直径15mmの受信用表面コイルとT/R制御装置を組み合わせた1H用RFコイルを導入し、更にこれに自作の13C表面コイルを組み合わせて、二重同調検出コイルを製作した。ソフト面では、超高速撮像法であるエコープラナーイメージングを応用したEPSIを試みたが、マウスの脳という小さな対象物と7Tという高磁場によって観測スペクトル帯域が広がるため、期待した高速化は達成できなかった。HMQCを利用したケミカルシフトイメージング(CSI)では、8x8=64ステップの位相エンコーディングのk-スペースの4隅を省略し、撮像時間を2/3程度に短縮しつつ同程度の分解能を得ることができた。この方法を利用して、マウスに投与した13C-グルコースから脳内で生成するグルタミン酸・グルタミンの画像の変化を約20分の時間分解能で観察することに成功した。24年度はソフト面、ハード面双方から、1H検出13C-MRスペクトロスコピー法による代謝画像の高速・高感度検出に取り組んだ。パルスプログラムについては、多量子遷移(HMQC)とエコープラナーイメージング(EPI)を組み合わせた1H検出13C-HMQC-EPSIの撮像プログラムについて改良を加えた。また、従来からの1H検出13C-HMQC-CSI(ケミカルシフトイメージング)については、64ステップの位相エンコードを4隅を除いた44ステップに圧縮し、ほぼ2/3の観測時間で同様の解像度が得られるように改良するとともに、このデータを処理するプログラムも作製した。RFコイルについては、昨年度製作した1H, 13C二重同調容積コイルでは、高い均一磁場の実現が難しく、EPSIには不利であった。先ずは、均一磁場と均一なRFパルスを両立できる、内径11cmの傾斜磁場コイル用の現有のTR制御による1H送受信コイルに、13C表面コイルを組み合わせて検討を行った。しかし、このコイルでは、EPSIによる高感度化は期待通りに達成されず、ラット脳での13C化合物の画像化には至らなかった。やはり高感度イメージングには当初計画した内径6cmの高性能傾斜磁場コイルとそこで使用可能なTR制御の1H送受信コイルと、13C表面コイルが必要との結論に至った。昨年度から、TR制御装置を用いた小型のコイル作りに1年間取り組んできたが完成に至らなかったため、今年度当初に研究費のほとんどを投入して、1H送受信コイルを外注することに決め、これに自作の13C表面コイルを組み合わせて実験を進めた。その結果、正常マウスにおいて、外部から投与した13C-グルコースから代謝されて生成する脳内13Cグルタミン酸・グルタミンの画像化に成功した。今年度は、7T動物実験用MR装置で内径60mm、最大傾斜磁場強度1000mT/mの高性能傾斜磁場コイルを利用して、本研究の目的である高感度の多量子遷移(HMQC)による1H検出13C-MRスペクトロスコピー法と超高速イメージングであるエコープラナーイメージング(EPI)の手法を組み合わせたエコープラナースペクトロスコピックイメージング(EPSI)を実現するためのソフトウェア・ハードウェアの整備を並行して行った。ソフト面では、先ずはシステムコンソールに備えられていたEPIのパルスプログラムを基に1HのEPSIを実現するための撮像プログラムを作製した。また取得したデータはMR装置では処理できないため、外部PCに取り出し、代謝画像を構築できる処理プログラムを準備した。一方でHMQCによる1H検出13C-MR法の通常のケミカルシフトイメージングのパルスプログラムとデータ処理プログラムも作製した。それぞれが正常に動作することを確認したのち、これらを合体させて、1H検出13C-HMQC-EPSIの撮像プログラムを製作した。ハード面では、この傾斜磁場コイルに挿入できるよう、同調回路の可変コンデンサーをコンパクトにまとめたマウスの体全体をカバーできる直径35mm、長さ10cmの1H, 13C二重同調容積コイルを製作した。

このコイルは、1H-MRイメージ、1H-EPI、1H-EPSI、13C-CSI、HMQC-CSI、HMQC-EPSIすべてに利用できるので、これを活用し、パルスプログラムとデータ処理プログラムのテストとデバッギング、撮像パラメータの最適化を行った。今年度はTR制御装置を導入し、これを用いて比較的大型の送信専用の1H, 13C二重同調容積コイルと小型の受信専用の1H同調表面コイルに自作のアクティブデカップリングの回路を組み込んだ組み合わせコイルの製作を進めているところである。ソフト面では、予定していた1H-EPSI、13C-CSI、HMQC-CSI、HMQC-EPSIの撮像のためのプログラムと外部コンピュータによるデータ処理のためのプログラムを準備できた。ハード面では、内径60mmの傾斜磁場コイルに挿入可能で感度良好な1H, 13C二重同調容積コイルを製作した。このソフトウェアとRFコイルを利用してファントムを用いた1H-EPSI、13C-CSI、HMQC-CSI、HMQC-EPSIのデータ収集とデータ処理を行い、プログラムのデバッグと機能向上を行い、それぞれの撮像法についてのパラメータの最適化を行った。今年度実現したHMQC-EPSI法の更なる高感度化を目指して、既に導入したTR制御装置を使用してアクティブデカップリングの回路を組み込んだ大型の送信専用の1H, 13C二重同調容積コイルと小型の受信専用の1H同調表面コイルを組み合わせた新型のRFコイルの完成を目指す。高感度化を実現し、ファントムだけでなく動物実験でその有効性を実証して、生体レベルで13C代謝画像による代謝情報の高感度可視化を実現する。現在RFコイル製作を進めているところであるが、コイルは内径60mmの傾斜磁場コイルで入り口から約90cmの部位に設置する必要があり、しかも1H, 13C二重同調とアクティブデカップリングを組み込む必要があり技術的にも難しい。24年度は引き続きコイル製作のための非磁性、高耐圧の電子部品を購入する。予算面、仕様面で外部委託することはは難しいが、次年度が最終年度に当たるため、進捗の具合によっては自作困難な一部の回路について外部委託も考慮する。その他、実験動物、13C化合物、成果発表のために研究費を使用する予定である。
金属の微細組織の非均質構造を考慮したメゾスコピック破壊力学の構築

岡村ぱレーザー顕微鏡および走査型電子顕微鏡による破面の3次元画像処理システムを開発した。延性、脆性破面、ストライエーションの3次元的観察を行い、破壊と微視的疲労き裂進展メカニズムの検討を行った。また三年間の研究の総括を行った。菊池はボイドの発生・成長・合体によるディンプル破壊挙動を実験的、解析的に調べた。数値解析のために三次元有限要素プログラムを開発した。SiC粒子分散強化アルミニウム合金の損傷・破壊実験と解析を通じて、この材料の強度に及ぼす影響因子とその重要性に着いて調べ、新たな高強度複合材料設計の指針を示した。また延性破壊条件への拘束効果についての同様の手法により調べ、メゾスコピックなレベルでの挙動により拘束効果の現象が説明できることを示した。町田は三次元有限要素法によりRichardとBenitzが提案した混合モード負荷用試験片(Compact normal and shear specimen)について、ヤング率、ポアソン比、混合モード比を広範囲に変えた解析を行い、仮想き裂進展法、き裂閉口積分法、変位外挿法により界面き裂の応力拡大係数を評価し、多項式近似による応力拡大係数評価法を提案した。従来の破壊靱性試験では、簡便評価式により容易に破壊靱性値が求められたが、混合モード界面き裂では不可能である。本研究で提案した多項式近似を行うことにより、混合モード界面き裂破壊靱性試験での応力拡大係数の簡便評価が可能となり、界面き裂の破壊挙動がより明らかになるものと考えられる。また、レーザースペックル法により混合モードき裂の応力拡大係数を評価し、SunとJihの漸近解を用いることにより応力ひずみの高精度の解析が可能となった。更に、界面き裂の応力拡大係数評価法プログラムが完成し、それを微視的き裂問題に適用するためにICパッケージの界面剥離を取り上げた。樹脂モールド時に発生するボイドなどの界面欠陥を起点として発生した界面剥離は、パッケージにとって致命的な損傷の原因となる事が知られている。そこで、リフロークラックなどの初期欠陥を想定し、有限要素法解析により非定常熱応力下の剥離界面の応力拡大係数を解析し、剥離がモードII成分に大きく起因することを明らかにした。金子は金属や高分子材料の非弾性構成式を確立し、これを含む複合組織の変形強度特性を精度良く予測する道筋を付けることは、材料の使用目的に合致した最適な内部構造を有する材料の設計を行う上で極めて重要な意味を有している。本研究では種々の金属材料の非弾性構成方程式を粘性だけでなく時効を考慮した形式で統一的に構築することに成功しており極めて適用性が高いものとなっている。この三年間における研究の進展によって一部非鉄金属・高分子材料を含め、鉄鋼材料の粘性と時効特性が、負荷条件、試験温度、熱処理条件およぴ成分元素によって異なることを一連の実験的な検討によって示し、その定式化を行う事ができ、内部構造を考慮した複合材料の非弾性構成式構築へ大きなステップアップとなった。陳は金属の微細組織の非均質構造を考慮したメゾスコピック破壊力学を構築するために、分担者は特に、異材の界面や接合部に発生する応力特異性に着目して、各種非均質構造における弾性、塑性の応力特異性、特異応力場の強さを数値解析手法で求め、特異応力場に基づく高性能性材料の強度評価法ほ提案し、さらに実験結果に基づいてその有効性について検討を行った。その結果、特異応力場の強さに基づく非均質構造の強度評価法の有効性は明らかにされた。

そこで、リフロークラックなどの初期欠陥を想定し、有限要素法解析により非定常熱応力下の剥離界面の応力拡大係数を解析し、剥離がモードII成分に大きく起因することを明らかにした。金子は金属や高分子材料の非弾性構成式を確立し、これを含む複合組織の変形強度特性を精度良く予測する道筋を付けることは、材料の使用目的に合致した最適な内部構造を有する材料の設計を行う上で極めて重要な意味を有している。本研究では種々の金属材料の非弾性構成方程式を粘性だけでなく時効を考慮した形式で統一的に構築することに成功しており極めて適用性が高いものとなっている。この三年間における研究の進展によって一部非鉄金属・高分子材料を含め、鉄鋼材料の粘性と時効特性が、負荷条件、試験温度、熱処理条件およぴ成分元素によって異なることを一連の実験的な検討によって示し、その定式化を行う事ができ、内部構造を考慮した複合材料の非弾性構成式構築へ大きなステップアップとなった。陳は金属の微細組織の非均質構造を考慮したメゾスコピック破壊力学を構築するために、分担者は特に、異材の界面や接合部に発生する応力特異性に着目して、各種非均質構造における弾性、塑性の応力特異性、特異応力場の強さを数値解析手法で求め、特異応力場に基づく高性能性材料の強度評価法ほ提案し、さらに実験結果に基づいてその有効性について検討を行った。その結果、特異応力場の強さに基づく非均質構造の強度評価法の有効性は明らかにされた。岡村はレーザー顕微鏡および走査型電子顕微鏡の破面画像より,3次元破面画像を構成するシステムを開発,改良した.菊池は破面解析装置と,岡村の開発した三次元破面解析ソフトを用いて、SiC粒子強化アルミニウム合金の破面を解析し、破壊時のディンプル径を測定した。応力三軸度により、臨界ボイド率が変化することが確かめられた。この結果を用いて軸対称有限要素法により損傷解析を行った.巨視的な応力ひずみ関係は実験と良く一致した。町田はスペックル法による破壊の微視的機構測定のために、顕微鏡拡大視野内での変位場の測定を行った。相互相関関数に基づく二次元フーリエ変換パターンマッチング法により変位解析を行った。パターンマッチング法は原理的には表面の粗さや画像の倍率に依存せず変位が測定できるが、高倍率または表面荒さが小さくなると精度が低下した。低倍率の場合、スペックルも鮮明でありノイズの影響も小さいが、倍率が上がるにつれノイズが増しスペックル画像も不鮮明になることがわかった。金子は低炭素鋼(S25C)と低合金鋼(SCM435鋼)に種々の熱処理を施し、微視組織を変化させた試験片を用意し,粘性とひずみ時効特性を実験的に調べた結果,以下の点が解明され,時効を考慮した粘塑性構成式の検討を行った.(1)23倍程度の結晶粒径の差は粘性やひずみ時効特性にほとんど影響しない.(S25C)(2)加工硬化が大きい焼きならし組織では焼き入れ焼き戻し組織の場合と比べて粘性と時効特性は2倍も大きい.運動転位の割合が大きいと思われることが原因と考えられる.また,熱処理条件によっては,同一材料でも変形抵抗のひずみ速度逆依存性を示す場合があることを確認した.
廃用性筋萎縮に対する積極的な防止法としての運動の効果

本年度は退行性筋萎縮に対する効果的な防止法の策定を目的とし,筋運動とアナボリックステロイド(AS)投与が筋の退行性変化に及ぼす影響を検討した.実験には成熟したF344系雌ラットを用い,3週間の後肢懸垂を行い,後肢懸垂期間中の筋運動ならびにAS投与の効果を収縮特性,組織学的特性,生化学的特性の変化から調べた.運動は等尺性の筋力発揮を主体とするレジスタンス運動(体重の50%の重りをつけ,傾斜80度の金網の床面で維持)とし,1日30分,週6日行った.ASはスタノゾロールを用い,体重1kgあたり10mgの割合で1日1回,腰部皮下注射により投与した.3週間の後肢懸垂により,足底筋,ヒラメ筋重量は4050%減少した.ヒラメ筋の最大張力の低下は筋重量の低下を上回り,したがって,後肢懸垂により筋重量および筋断面積あたりの最大張力の低下がみられた.一方,足底筋では変化がみられなかった.後肢懸垂ヒラメ筋では,筋線維の部分欠損,Gomori染色で赤染されるragged red fiber, ATPase染色で酸性側,アルカリ側いずれの前処理においても失活する線維などの異常所見が観察された.後肢懸垂期間中に負荷した筋運動やAS投与は,ヒラメ筋の後肢懸垂に伴う筋線維の変性,崩壊を抑制し,最大筋力の低下を軽減した.したがって,筋線維の変性,崩壊を含む筋原線維蛋白濃度の低下が筋重量及び筋断面積あたりの最大張力の低下の原因と考えられた.ヒラメ筋に対する萎縮軽減効果はAS投与に比べ筋運動の方が顕著であった.足底筋に対しても,筋運動やAS投与は明らかな萎縮軽減効果が認められ,とくにAS投与は筋重量,最大筋力の後肢懸垂による低下をほとんど抑制した.以上の結果から,活動制限を余儀なくされた場合の筋の退行性萎縮に対する筋運動やAS投与の抑制効果が示唆され,病床での萎縮軽減策として有用であろうと思われる.本年度は退行性筋萎縮に対する効果的な防止法の策定を目的とし,筋運動とアナボリックステロイド(AS)投与が筋の退行性変化に及ぼす影響を検討した.実験には成熟したF344系雌ラットを用い,3週間の後肢懸垂を行い,後肢懸垂期間中の筋運動ならびにAS投与の効果を収縮特性,組織学的特性,生化学的特性の変化から調べた.運動は等尺性の筋力発揮を主体とするレジスタンス運動(体重の50%の重りをつけ,傾斜80度の金網の床面で維持)とし,1日30分,週6日行った.ASはスタノゾロールを用い,体重1kgあたり10mgの割合で1日1回,腰部皮下注射により投与した.3週間の後肢懸垂により,足底筋,ヒラメ筋重量は4050%減少した.ヒラメ筋の最大張力の低下は筋重量の低下を上回り,したがって,後肢懸垂により筋重量および筋断面積あたりの最大張力の低下がみられた.一方,足底筋では変化がみられなかった.後肢懸垂ヒラメ筋では,筋線維の部分欠損,Gomori染色で赤染されるragged red fiber, ATPase染色で酸性側,アルカリ側いずれの前処理においても失活する線維などの異常所見が観察された.後肢懸垂期間中に負荷した筋運動やAS投与は,ヒラメ筋の後肢懸垂に伴う筋線維の変性,崩壊を抑制し,最大筋力の低下を軽減した.したがって,筋線維の変性,崩壊を含む筋原線維蛋白濃度の低下が筋重量及び筋断面積あたりの最大張力の低下の原因と考えられた.ヒラメ筋に対する萎縮軽減効果はAS投与に比べ筋運動の方が顕著であった.足底筋に対しても,筋運動やAS投与は明らかな萎縮軽減効果が認められ,とくにAS投与は筋重量,最大筋力の後肢懸垂による低下をほとんど抑制した.以上の結果から,活動制限を余儀なくされた場合の筋の退行性萎縮に対する筋運動やAS投与の抑制効果が示唆され,病床での萎縮軽減策として有用であろうと思われる.
水素連続製造のための中空光触媒粒子集積システムの構築

昨年度実施した回分式反応系での光触媒活性評価結果を受け、本年度は流通式反応系での活性評価試験を行った。評価対象は、シリカで構成されたインバースオパール(IO)を基本構造とする光触媒粒子集積体であり、IOの空隙部に球状チタニア粒子を閉じ込めた光触媒である。光触媒内の空隙間はサブミクロン孔で連結されており、光触媒を流動場に設置すると流量に応じて光触媒集積体内の流れが変化する。そこで、外部エネルギーとなる紫外線の照射下で、光分解対象となる有機分子を含む水溶液を異なる流速で光触媒集積体に流したところ、いずれの体積流量においても有機物分解率が流通時間とともに増大する傾向が現れた。このことから、微小空間に閉じ込められたチタニア粒子であっても、十分な光照射と液の流通が確保できれば、流通式反応器内において光触媒反応を連続的に進められることを実証できた。しかしながら、過度に流速を高めると、インバースオパール骨格が崩壊して閉じ込めた球状チタニア粒子が流出する可能性が明らかになった。さらに、空隙径に対する内包チタニア粒子径の比率を変えて作製した粒子集積体の光触媒活性評価も行った。その結果、空隙/チタニア粒子径比が2.5以下の領域では、空隙径の増大とともに光触媒活性が高まる傾向が見られたが、粒子径比2.5を超える領域では、空隙径の増大とともに光触媒活性が低下する傾向が見られた。この結果から、空隙内での物質移動速度と、集積体単位体積あたりの球状チタニア粒子数の両者のバランスを図ることが、流通式光触媒集積体内での光触媒反応高効率化に重要であることが明らかになった。触媒活性を有する表面を互いに接触させることなく、光触媒粒子を高密度で集積させることを目的として、シリカで構成されたインバースオパール(IO)体の空隙部にチタニア系光触媒を、その表面を露出させた状態で閉じ込めた「IO型光触媒粒子集積体」の作製プロセスを検討した。検討した合成プロセスは、球状チタニア粒子をポリマーで被覆する工程、ポリマー被覆チタニア粒子を集積過程で同チタニア粒子の間隙にシリカ成分を充填する工程、シリカ成分を取り込んだ同チタニア粒子集積体を焼成する工程の3種の工程からなる。第一のポリマー被覆工程では、ポリマーシェルの厚膜化には複数の重合が有効であることを明らかにした。第二のシリカ成分充填工程では、ポリマー被覆チタニア粒子の間隙に充填するシリカ成分としては、従来検討されてきたシリカナノ粒子だけでなく、シリコンアルコキシドを酸性条件で加水分解したシリカ前駆体も有効であることを実証した。第三の焼成工程では、焼成温度と時間を適切に選べば、チタニア粒子の集積状態を大きく損なうことなく、ポリマー等の有機成分を選択的に取り除けることを明らかにした。このように作製したIO型光触媒粒子集積体の光触媒能を調べるため、回分式反応器内での有機物分解速度を紫外線照射下で評価した。その結果、本研究で作製したIO型光触媒粒子集積体は、500 rpm以上での撹拌速度の増大により、中空構造を持たない光触媒粒子集積体の場合よりも、有機物分解速度の増大比率を高くできることを示した。これらの結果から、触媒活性表面を異種材料で覆うことなく光触媒粒子を高密度で集積させることができれば、反応基質(有機汚染物質や水)とその分解反応によって生じる生成物の物質移動を確保した状態で光触媒反応を連続的に進めることが可能となり、流通式光触媒反応による連続プロセスも今後期待できる。シリカ骨格からなるインバースオパール構造を利用することで、光触媒活性を有する表面を異種材料で覆うことなく、球状チタニア粒子を集積化できたが、流通反応による光触媒活性評価には至っておらず、次年度への課題を残した。流通反応による光触媒活性評価を中心に検討する。

触媒活性を簡便な評価法として、紫外線照射下での有機汚染分解反応を利用して、流通式連続プロセスに適した光触媒構造を検討するとともに、流通条件も検討する。今年度は、光触媒活性を評価するための装置導入を効率的に進めることができたため、次年度使用額が生じた。次年度は、流通式反応器内で触媒活性を評価するための費用として使うことで、照射光を効果的に利用できる光触媒システムを構築する。
社会的インフルエンサーとしての環境・動物保護団体―米英との比較の視点から

環境・動物保護団体の運動理念や組織としての具体的な活動内容について、各種文献の分析やインタビュー調査によって、日本といわゆる欧米を比較する中で考察する。追求する問いは、1環境意識や動物保護の現状について欧米と日本でどのような違いがあるのか、2その違いもたらしている要因は何か、3環境・動物保護団体は各国社会でどのような役割を果たしているのかーである。日本の環境・動物保護運動を前進させるための方策を提示するとともに、日本の市民運動の活動をさらに広範で強固なものにするための指針を探る。
フォトクロミックおよびエレクトロクロミック機能を有する新材料の開発

本研究2年間を通じて、鮮明な3色エレクトロクロミズム及び高感受性フォトクロミズムを発揮する新しいπ共役化合物を合成することに成功した。これらの基礎的成果は新しい有用なエレクトロクロミック及びフォトクロミック有機材料の作製に役立つことが期待される。1.エレクトロクロミック分子:テトラキス(4-ヒドロキシフェニル)チエノ[3、2-b]チオフェン、1、3-ジテオ-ル置換[n]ラジアレン及びデンドラレン(n=3、4、5、6)を合成し、これらのエレクトロクロミズムについて検討した。このチエノテオフェンは、2電子及び4電子酸化されたモノ-及びジ-キノン体との間で可逆的なレドックス系を形成し、かつ色調も黄色、青色、茶赤色と顕著な変化を示した。一方、1、3-ジテオ-ルラジアレン及びデンドラレンも比較的低電位領域でカテオンラジカル、ジカチオンへと可逆的に酸化され、黄色、暗青色、緑色の鮮明な3色変化が観察された。2.フォトクロミック分子:光応答機能材料の一つのキ-化合物として、ドナ-・アクセプタ-型ビシクロアルカジエン類を合成し、光電子スペクトルによりその電子構造を系統的に検討した。その結果、ノルボルナジエン骨格が最適と考えられ、媒体混合性のよい誘導体の合成に至った。一方、新規フォトクロミック分子として、1、2、3位に嵩高い置換基を有するアントラキノンやナフタセンキノンを設計・合成し、それらが光照射により対応するヘミジュワ-体に原子価異性化することを見出した。この反応は定量的かつ可逆的であり、新しいフォトクロミックス系である。さらに、ナフタセンキノンの場合、7、8、9位に嵩高い置換基を導入したものでは、対応するバレン誘導体との間で可逆的な光原子価異性化が起こり、バレン誘導体の速度論的安定性がよいため、有望なフォトクロミックス系である。1.エレクトロクロミック分子:4つの1,3ージーtーブチルー4ーヒドロキシフェニル基で置換されたチエノ[3,2ーb]チオフェン及び1,3ージチオール[n]テンドラレン、(n=3,4)を合成し、これらが顕著な3色エレクトロクロミズムを示すことを見出した。このチエノチオフェンは比較的低電位(+0.95V/銀1塩化銀)内で、2電子及び4電子酸化物間で、淡黄、青、赤褐色の色調変化を示し、各酸化物の寿命も比較的良好であった。一方、テンドラレンでは、+0.30Vの低電位内で、カチオンラジカル及びジカチオンに基づく、黄、緑、青色の3色変化を示した。とくに、対応する[2]テンドラレンの場合と異なり、この場合にはジカチオンが青色を呈し、カチオンラジカルよりもより長波長側に吸収を有している(吉田、杉本)。2.フォトクロミック分子:ドナー・アクセプター型ビシクロ化合物はフォトクロミック機能材料の1つのキー化合物であるため、それらの分子の電子構造に関する研究を光電子スペクトル及び分子軌道法的手法を用いて系統的に研究し、ビシクロ[2,2,n]アルカジエン誘導体において普遍的に、n=2と3の間でHOMOと第2HOMOがアボイテドクロッシングするという重要かつ新しい現象を見出した(小林、吉田、三木)。一方、新規フォトクロミック分子として、1,2,3位に嵩高い置換基を有するアントラキノン誘導体を設計・合成し、それらが光照射下、対応するヘミヂュワーアントラキノンに原子価異性化することを見出した。