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竹チップ発酵熱抽出・利用システムの実用化手法の開発

未利用資源の一つである竹チップの発酵過程における発生熱に着目し、伝熱理論と実験に基づいて、その熱の抽出・利用システムの適用可能性を検討した。まず、竹チップ層の発熱安定状態の発熱速度を求めた。次いで、竹チップ層内に埋設した配管への通循環通水による熱抽出の伝熱計算式を導いた。そして、抽出熱の蓄熱水槽、熱利用槽への熱供給を含めた総合システムを想定した小型システムによる伝熱実験により、伝熱計算モデルの妥当性を確かめた。さらに、実用的規模の竹チップ層を用いた発熱・蓄積・熱利用システムの実験を実施し、システムモデルの妥当性を確認した。1.竹チップ層の発熱特性と熱源としての的確性確保に関する検討・・・必要な基礎測定として、竹チップ層の熱伝導率、材料の高位発熱量の測定を実施した。成分分析と遺伝子解析は現在進行中である。これらの熱的物性値を使って実験室規模の容器内発熱実験から発熱速度を推算する手法を検討した。その結果、分解有機物の変遷が予測できた。この結果は熱源を所定の期間(3から4か月)、高温(5060°C)に維持するための条件としての、初期の発熱による高温確保の条件、高温状態の維持、日射量・外気温の変動に対する層内温度の追随について理論的に事前予測することができる。2.熱回収技術の確立・・・竹チップ層のように二次発酵を主体とした低速の発熱条件下では、熱回収時の放熱を最小限に抑える必要がある。このため、熱交換パイプ等による直接熱交換による熱抽出方式を検討対象とした。また、竹チップ層からの熱抽出計算は、内部発熱を伴う熱伝導モデルを組み立て、温度分布の解析解を導いた。熱抽出過程における竹チップ層内と蓄熱水槽内温度の現地試験結果を解析解による計算値と比較した結果、良好な一致を得、モデルの妥当性が確認された。3.効果的な蓄熱方法の検討・・・研究協力者の協力を得て能登地方で実施した熱抽出・蓄熱の現地実験において、熱抽出を繰り返して行う場合の発酵槽内温度回復能力があることを実験的に確認した。非定常伝熱モデル計算により、所定の温度に達するまでの所要時間、定常状態での温度を計算するプログラムが実験結果とよく再現することが分かった。この解を基礎として蓄熱槽容量の最適化、熱回収時の水温変動に及ぼす外部条件変動の影響を理論的に精査することができる。昨年度までに得られた竹チップ発酵熱の熱抽出過程の理論解析は極めて複雑であるため、実用的な伝熱計算手法として、熱伝導抵抗を竹チップ層と管内水の界面、すなわち、通水管壁近傍に集中するものと仮定して解析する方法を提示した。この簡便な方式による発酵槽内場所平均温度と蓄熱水槽温度の計算結果は、熱伝導の厳密解析結果とほぼ一致し、近似計算法の妥当性が確認された。この近似解析手法を基に,抽出された竹チップ発酵熱を幼魚養殖水槽の保温、温室保温、土壌加温、路上融雪へ利用することを想定して、その利用可能性を、伝熱工学的に定量的に検討した。ここで得られた成果は、想定された各システムの基本設計に役立つものと思われる。特に、幼魚養殖水槽の保温については、石川県輪島市で実施した野外実験を通じて、50m3程度の竹チップ層を用いれば、冬季3-4か月にわたる長期間の熱抽出・蓄熱・熱利用が可能であることを確かめた。制御システムの導入に関する検討が今後必要であるものの、実用技術への展開の段階に達したものと考えられる。地産地消技術としての本システムの成立は、原料の製造・供給態勢の充実と設備投資を補てん可能なランニングコスト削減可能性の可否にある。そのためには、本システムの実践的展開に関心の高い企業、団体との連携強化により、システムの動力源として、自然由来の未利用エネルギー(太陽電池、小水力発電など)を利用する等の方法を見出すことが肝要であると見込まれる。回収された発酵熱の利用施設の提案1)温室内暖房・保温:初めから低温の空気なので除湿不要。通気用パイプ配管により、ターゲットとなる空間を直接暖房する。このシステムについては、熱媒体が水ではなく空気である。伝熱モデルによる数値シミュレーションにより、パイプ出口空気温度が入口空気温度より20°C高くなることが示された。2)栽培土壌の保温:対源法で計算した土壌加温必要熱量は170 kJ/(m2h)と見積もられた。発熱速度を標準値200 kJ/(m3h)、竹チップ容積100 m3、熱回収・利用率60%とするとき、12000 kJ/hの熱が使え、育苗床加温面積が70.6m2と見積もられた。

3)陸上養殖槽の保温:小規模発酵槽(容積0.157m3)、蓄熱水槽(容積0.016m3)、養殖水槽(容積0.016m3)を用いた室内熱回収・利用実験を実施した。その結果、初期の発熱は大きく、熱回収により蓄熱槽、利用槽の温度は外気温より10程度高い状態を1週間程度維持できたが、装置が小さく、発熱量に対する放熱量が大きすぎたため、その状態が長くは続かなかった。このことから、大型装置の必要性が指摘された。また、この伝熱過程の数学的モデルを作成し、実験結果と良好に一致することを確認した。これを受けて大型装置のシミュレーションを行い、1000時間以上の発熱の長期安定と、利用槽の安定水温確保が予想された。さらに、輪島市で、(株)サクシードの協力を得て、50m3の竹チップ層を用いた熱回収・利用実験を実施し、外気温5°Cに対し、約2か月間養殖を想定し多水槽温度を35°C以上に維持できている。また、数学的モデルによるシミュレーション結果によれば、50m3の竹チップ層を用いた場合、約25m3の泥鰌などの養殖水槽温度を30°Cに維持できるものと試算された。竹チップの発酵熱を温度測定によって予測する手法はほぼ確立できたが、その発酵機構の微生物工学的検討が不十分である。発酵熱の抽出過程の伝熱計算手法は、実験結果との比較により、妥当性が確認できた。従って、利用施設をも考慮した伝熱プロセスモデル検討の基礎ができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。竹チップ発酵槽の陸上養殖水槽加温への利用システムについては、実験的・理論的に可能性の高さが示された。ただ、発酵機構の微生物工学的検討を進め、長期安定化のメカニズムを明確にする必要がある。全体的に、利用施設をも考慮した伝熱プロセスモデルが完成したので、実際的な実験による実証の基盤ができた。抽出・蓄積した発酵熱の利用システムとして、栽培土壌の保温、温室内暖房・保温、陸上養殖水の保温を対象として、伝熱モデルを開発する。また、発酵熱の安定的回収・利用のための温度条件を明確にするため、発酵状態にある竹チップからの通水熱回収実験により、安定発酵を維持できる最適通水温度を実験的・理論的に検討する。昨年度作成した小型発酵槽を用いた発熱・熱回収・熱利用実験、及び、輪島市で実施中のパイロットプラント規模の実験を継続的に実施し、これまでに作成した数学的シミュレーションモデルの妥当性を総合駅に検討する。屋外実験での動力源としては、自然エネルギー由来の太陽電池を使う方向で検討中。さらに、効果的な制御システムの研つも行い、総合的システムの設計方法を確立する。竹チップ堆肥化過程の微生物反応モデルを組み立て、その妥当性を微生物叢の遺伝子解析を通じて確認し、熱回収・利用操作の持続時間の予測をより正確に行う方法を検討する。竹チップ発酵熱の発熱特性、熱回収方式、有効な熱の利用システムについて得られた成果をまとめ、学会発表するとともに、印刷・製本し、公表する。
ヒト歯根膜由来株化線維芽細胞の超微細構造学的・細胞学的研究

歯根膜組織のin vivo、in vitroの検索により、この組織の線維芽細胞は高いアルカリホスファタ-ゼ(ALPase)活性を有し、歯肉を含む他の結合組織のものとは異なる性状、機能を有することが想定された。そこでin vitroの系でこの細胞の生存、生育の動態さらに外力および外部環境の変化に対する細胞応答性を形態学的に観察し、歯根膜中の線維芽細胞の機能を明かにすることを目的とした。初年度はヒト歯根膜由来線維芽細胞の単一細胞性クロ-ンの樹立を試みた。コラゲナ-ゼ処理により得られた768個の細胞から培養を継代し、7株のクロ-ンを樹立した。そのうち4株に皮膚由来の線維芽細胞と比較して25倍の高いALPase活性を認めた。樹立株の形態的観察では、細胞は長紡錘形を呈し、中央部に12個の核小体をもつ卵円形の核が認められた。細胞内は粗面小胞体、ミトコンドリア等の細胞小器官で満され、核近傍にはゴルジ野が観察された。この細胞が産生したと思われる線維状の細胞外基質が認められた。またALPase活性は主として形質膜に沿って認められた。次年度では、この株化細胞の外力に対する応答を検討した。培養細胞に対してHasegawa et al.(1985)らの方法に従い、牽引力を与えた。この機械的外力に対する形態的変化を微細構造学的、酵素組織化学的に検索すると共にαーtubulinの局在の検討も加えた。この細胞は光顕レベル、また電顕レベルにおいても外力の有無により、細胞の形態、配列方向、ならびに超微細構造に大きなを示さなかったが、ALPase活性の増強、特にALPase活性を示す細胞数の増加が認められた。最終年度では、このクロ-ンの性格をより明確にするために、培養液の中にunknown factorを含有しない合成培地での培養を検討した。その結果、血清の含有量がALPase活性の発現に影響を与えること、クロ-ンの増殖には成長因子であるInsulinが関与していることが示唆された。歯根膜組織のin vivoさらには歯根膜組織片のoutgrowthにより得られた細胞集団を材料とした検索により,この組織の主構成細胞である線維芽細胞には高いAlkalinePhosphatase (ALPase)活性が証明され,この細胞は歯肉を含む他の結合組織のものとは異なる性状,機能を有することが想定された.そこで本研究はin vitroの系でこの細胞の生存,生育の動態さらに外力および外部環境の変化に対する細胞応答性につき形態学的に観察し,歯根膜中の線維芽細胞の機能を明かにすることを目的とした.初年度は第一段階として安定した実験系確立のため,ヒト歯根膜由来線維芽細胞の単一細胞性クローン株の樹立を試み以下の成果を得た.1)歯根膜線維芽細胞の単一細胞クローン株の樹立ヒト歯根膜からコラゲナーゼ処理により得られた768個の細胞をマイクロピペットにて96穴マイクロプレート1穴につき1個ずつ移し,培養を継代し, 7株の細胞性クローン株を樹立した.そのうち4株の細胞に皮膚由来の線維芽細胞と比較して2ー5倍の高いALPase活性が認められた.2)樹立株の超微細構造学的・細胞化学的検索細胞は幅10ー20μm

長さ100μm以上に及ぶ紡錘型を呈しその中央部に, 12個の核小体をもつ卵円形の核が認められた.細胞内は粗面小胞体,ミトコンドリアなどの細胞小器管で満され,核近傍にはゴルジ野が観察された.細胞周囲にはこの細胞が産生したと思われる線維状の細胞外基質が認められた.またALPase活性は継代後8日でほとんどの細胞で認められるようになりその活性は主として形質膜に沿って認められた.この樹立株は次年度以降の外力等による細胞応答の実験的解析に有効に用いられるものと考えられる.歯根膜の機能を形態学的に検索する目的の一環として初年度はヒト歯根膜組維由来線維芽細胞の細胞性クローン株樹立を行った。その結果得られた細胞株は形態的には他の軟組織由来の線維芽細胞に類似しているが、主として形質膜に高いALPase活性を有し、歯根膜由来の線維芽細胞は他の結合組織由来のものとは異なる性状、機能を有する可能性が示唆された。本年度はこの細胞株を用いて外力に対する応答を検討した。方法:歯根膜由来線維芽細胞株をHasegawa et al.(1985)らの方法に従い、底面がflexebleな膜であるculture dishで培養し、外力として牽引力を与えた。この機械的外力に対して形態的変化を微細構造的、酵素組織化学的に検索すると共にαーtubulinの局在の検討も加えた。結果:培養された株化細胞は長紡錘影を呈し極めて均一な細胞集団として観察された。この細胞は光学顕微鏡レベル、また電子顕微鏡レベルにおいても牽引力を加えた実験群と無処置の対照群とでは差異は認められなかった。細胞骨格の変化を微小管の分布で検索する目的でαーtubulinのモノクローナル抗体を用いて検索を行ったが両群共に反応産物は細胞の主として両端部に認められ、また細胞辺縁部の樹枝状に伸びた部位に線維状に観察され、差異は認められなかった。アゾ色素法によるALPase活性は実験群で明らかに強く観察された。対照群においても活性を有する細胞が認められたがその数は少なかった。超微細構造的にはこの酵素活性は主として形質膜に局在しており、実験群、対照群での差異は認めなかった。以上、ヒト歯根膜由来株化細胞に牽引力を与えたが細胞の形態、配列方向、ならびに超微細構造的に大きな差異は認めなかったが、ALPase活性の増強を示唆する結果が得られた。次年度は外力の与え方、さらに外力に対する樹立株細胞の応答、特に細胞骨格に注目して検索を行う予定である。我々は歯根膜組織中には高いALPase活性を示す線維芽細胞が存在することに注目し、in vitroの系でこの細胞の諸性質を明らかにし、更に外力や外部環境の変化を与え、それらの細胞応答性を形態的に検索し、最終的にはin vivoにおける歯根膜の線維芽細胞の機能を解明することを目的とした。初年度においては、安定した実験系の確立のためヒト歯根膜由来線維芽細胞の単一細胞株の樹立を行った。次年度では、得られた細胞株について外力として索引力を与え、形態的観察を行った結果、外力を与えることにより、細胞の形態、配列方向、ならびに超微細構造に大きな差は認めなかったが、ALPase活性の増強、特にALPase活性を示す細胞数の増加を認めた。最終年度ではこのクロ-ンの性格をより明確にするために、安定した培養系の確立が必要であり、unknown factorを多く含有している血清を除いた培地でのクロ-ンの培養を試みた。まず血清添加量を段階的に減少させた。
ジェンダーを巡る<暴力>の諸相-交差・複合差別における「家族親密圏」の学際的研究

ジェンダーをめぐる支配と差別の構造が「家族親密圏」における暴力を通していかに現れるのかということを、アジアとヨーロッパ・アメリカという地域軸、伝統社会における近代化、植民地支配からポストコロニアル状況へという時間軸にそって分析した。その結果、各地域固有の社会的実践や権力関係に見られる〈暴力〉は、支配・被支配の結果であるばかりではなく、相互干渉、癒着、相乗作用の上に成立するものであることが判明した。本研究の目的は、社会的に構築された差異の関係性であるジェンダーをめぐる支配と差別の構造を、容易には解消しがたい<暴力>の諸相としてとらえ、そこから生じる権力関係の複雑で複合的な諸問題を分析し、その分析を可能にする適切な枠組みを理論的に構築することである。その際着目するのは、グローバル化する世界、ポストコロニアルな状況における「家族親密圏」である。ここで、「家族親密圏」とは、「社会的生の生産と再生産の現場」を意味しており、それを過去と現在の視点から、歴史学、政治学、社会学、哲学・思想史といった分野を学際的に横断し、解明することを企図している。具体的にいうと、(1)ジェンダーの視点から、とくに「家族親密圏」という分析概念を設定し、これに焦点を当てることをとおして、あらたなジェンダー概念を構築すること、(2)「家族親密圏」の構造とそこにある固有な社会的実践ならびに権力関係の経験的、歴史的、理論的な問題を分析し、解明すること、(3)こうした理論的枠組に基づき、現実に生起している「暴力」にどのように立ち向かっていけばいいのか、といった解決策を探る、の三点である。平成20年度は今後の研究の基盤作りを行うための基礎研究に重点をおき、現地調査、資料収集ならびに研究会・ワークショップを開催した。1. 5月31日研究会で、科研分担者の大川正彦と岩崎稔がジェンダーの基本概念についての見解を報告した。2. 7月25日には澤田ゆかりが「香港における大陸移民の家族」を報告した。4.南アジアにおけるジェンダー研究をしている大学院生上澤伸子を8月5日から23日まで、資料調査のために、バングラデシュに派遣した。10月29日の研究会でその成果を「バングラデシュにおけるマイノリティ集団ガロとジェンダー」と題して報告した。5. 12月3日には佐々木孝弘が「アメリカ南北戦争を考える-脱走兵と南部ノースカロライナ州ランドルフ州コミュニティー」と題して、合衆国における家族と戦争の問題を報告した。6. 3月21日には国際シンポジウム「問題としての『家』再論-存続装置としての養子システム、比較史的視点から-」を開催し、菊池慶子(聖和学園短期大学)、鄭肯植(ソウル大)、立叔子(韓国国史編纂委員会)、大森映子(多摩大)を招聘し、科研分担者からは吉田ゆり子(東京外大)、臼井佐知子(東京外大)、代表の粟屋利江(東京外大)が参加し、報告、コメントならびに司会を担当した。アジア圏における「家」の意義、問題性についての議論を含めた。尚、臼井佐知子は数回にわたって、京都に派遣し、資料収集にあたったが、その成果は本シンポジウムで報告することになった。平成21年度は、前年の成果に依拠しながら、現地調査、資料収集、ワークショップ、研究会を開催した。1.4月10/11日、8月1/2日、臼井佐知子を「東アジア史上における中国訴訟社会の研究」研究会報告および資料収集のために京都大に派遣した。2.4月24日、Heather Andrea Williams(アメリカ・ノースカロライナ大学)を招聘し、「南北戦争期のアフリカ系アメリカ人の家族」(通訳付)と題するワークショップを行い、小田原琳がコメントを、佐々木孝弘が司会を担当した。4.8月20日30日、金富子をポーランド・ワルシャワ/アウシュヴィッツにジェンダーと戦争に関する調査のために派遣した。5.9月22日、「リブ研究の現在」と題する研究会を開催し、セツ・シゲマツ(アメリカ・カリフォルニア大)武藤一羊(著述家)秋山洋子(駿河台大)千田有紀(武蔵大)を招聘し、岩崎稔が司会を務め、初期リブの歴史に関して議論を深めた。6.11月12日18日、岩崎稔をアメリカ・ニューヨーク大/コロンビア大/コーネル大でのジェンダーと文学・政治に関するワークショップでの報告のために派遣した。7.12月10日2010年1月8日、Ronald Toby(アメリカ・イリノイ大)を招聘し、「読書と性差の近世」と題する報告研究会を開催し、江戸期における読書をジェンダーの視点から分析した。8.12月20日30日、左右田直規を現地調査・資料収集のためマレーシア国民大学に派遣した。9.2010年3月19日23日、金富子を中国に派遣し、聞き取り調査・資料収集に当たった。平成22年度は、前年の成果に依拠しながら、現地調査、資料収集、シンポジウム、研究会を開催した。1.4月245月3日、金富子を全南大学5.18研究所主催のシンポジウムへの出席及び科研課題資料収集のために韓国に派遣した。

2.7月31日8月19日、小林磨理恵(東京外国語大学大学院)をカーストコミュニティの実地調査、及び資料調査のためインドへ派遣した。また、その成果を11月29日「インドにおける「家族親密圏」」研究会で「現代インドにおける家族と「結婚持参金(ダウリー)」問題の諸相:ケーララの事例を中心にという題で報告した。3.8月299月12日、小田原琳を近代イタリアにおける女性と社会問題に関する調査及び資料収集のためイタリアに派遣した。4.11月17日11月24日、臼井佐知子を上海にて中国史における社会史及びジェンダー研究を行う研究者との研究交流及び現地にて資料収集、聞き込み調査のために中国に派遣した。5.11月18日21日、澤田ゆかりを香港大学における華南の移民と家族の変容をめぐる学術会議に出席及び現地での聞き取り調査のために、中国に派遣した。15により、各国固有の社会的実践や権力関係を具体的かつ個別に分析する機会が得られ、新しい概念構築のための大きな一歩となった。5.12月4日、Patricia Viseur Sellers(イギリス、オックスフォード大学)、梁鉱蛾(韓国、ソウル大学)を招聘し、「武力紛争下の性暴力-国際法の視点から-」と題するシンポジウムをおこなった。現実に生じている「暴力」が具体的に明らかにされたために、性暴力への対し方に関する理論的構築への足がかりが得られた。平成23年度は、前年に行った研究成果に従って、さらなる現地調査、資料収集、シンポジウムおよび研究会を開催した。1.6月24日、小田原琳を中心として、ワークショップ「人として共に生きる3.11後の未来像を結ぶためにドキュメンタリー映画『山川菊栄の思想と活動姉妹たちよ、かく疑うことを習え』上映会+パネルトーク《震災・原発・ジェンダー》」を開催し、山上千恵子(ドキュメンタリー映像作家)、栗田隆子(女性と貧困ネットワーク呼びかけ人)、野本京子がパネリストとして参加し、3.11以後の社会とジェンダーの関連性について、理論的構築を進めた。2.7月8日・12月25日、本科研の研究をもとに出版予定の粟屋利江・吉田ゆり子編『親密圏の脱構築と権力の諸相-交差差別と複合差別』についての研究会を開催し、全体の構想について参加者全員が報告した。3.10月14日10月18日、吉田ゆり子をピサで開催されたワークショップに参加および、ジェンダーと都市空間・建造物に関する調査のためにヴェネチアに派遣した。4.10月17日10月24日、小田原琳、樋口拓朗(京都大学)、松本哉(文筆業)をウォール街占拠とジェンダー・親密圏の関連調査のためにニューヨークに派遣した。5.12月13日、2011年「女性人権活動奨励賞(やより賞)」受賞者サラスワティ・ムトゥ(社会活動家)を招聘し、「マレーシアの女性活動家が語る40年の軌跡-草の根からの民主化をめざして」講演会を開催し、ディスカッサントとして徳永理彩(オーストラリア国立大学アジア太平洋カレッジ)の協力を得た。5.2012年3月13日、ジャーナリストのレベッカ・ソルニットを招聘し、「《災害ユートピア》論から検証する3.11」シンポジウムを開催した。コメンテーターとして渋谷望(日本女子大)、ディスカッサントとして林明仁(東京外国語大学)岩崎稔が参加し、ジェンダーという観点から3.11を検討し、日本社会における暴力という問題に関する実践的示唆を得ることができた。
miR-449aによる癌幹細胞性・上皮間葉転換・解糖系制御メカニズムの解明

microRNA-449a(miR-449a)の欠失や発現低下は大腸癌発癌・癌進展に密接に関与する因子であることが明らかとなった(Sci Rep 2017)。miR-449aの詳細な機能・制御機構については不明であり、癌悪性度評価や予後予測等バイオマーカーとしての確立、また新規治療手段開発に向けてさらなる研究が急務である。miR-449aはHiston diacetylase 1(HDAC1)、SOX4、Lactate dehydrogenase (LADH)といった癌幹細胞性、上皮間葉転換・解糖系を制御する遺伝子群を標的とし得る。miR-449aはこれら標的遺伝子を介して癌表現系・悪性度を決定づけるという仮説のもと、癌細胞株に置ける上皮間葉転換(EMT)誘導プロトコールの確立を図った。TGFβ、Wntシグナル増強によりEMT誘導がなされたかどうかを、EMT関連因子(E-cadherin,Twist,Snail)遺伝子の発現量にて評価下が有意な発現量の変化は認められなかった。TGFβ、Wintシグナル誘導のタイムポイントや細胞株自体のEMT誘導に対する感受性の差が関連していると考えられた。また胃癌摘出標本を用いた検討では、miR-449a発現量は非癌部に比較して癌部で有意に低く、深達度や病期など悪性度が高いほど低発現であった。miR-449a低発現群では高発現群に比較し優位に予後不良で有り大腸癌と同様に胃癌症例においてもmiR-449aはバイオマーカーとして機能しうることが示唆された。今後の推進方策:EMT誘導時におけるmiR-449aの発現パターンの解析においてin vitroでの細胞株EMT誘導プロトコールの確立およびEMTに特異的な細胞分画の同定とFACSセルソーターを用いた細胞分取、EMT獲得細胞におけるmiR-449aの発現を測定する。miR-449aの機能解析としてin vitroとin vivoのモデルにおけるmicroRNAmimicやinhibitorによるEMT誘導時に与える影響を解析し、さらにmiR-449aの標的遺伝子の候補としてHDAC1、SOX4,LADHのmRNA転写・タンパク翻訳レベルでの発現解析を行う。(理由)計画書作成時に購入を予定していた試薬等各種消耗品の価格変動のため(使用計画)次年度への繰越額は消耗品購入に使用予定である。
超音波の動力作用に関する研究

本研究の目的は、超音波の動力作用の基礎となる音響放射圧の現象について、原理的レベルにまでさかのぼって、その発生のメカニズムを理論的に解明することである。音響放射圧は、歴史的には、通常の物体に働くLangevin放射圧と密閉容器の壁に働くRay-leigh放射圧の二つに分けて論じられてきた。しかもそれぞれの放射圧について、種々の異なる理論が提唱されていて、いずれの理論にも、論理の飛躍や、不必要な仮定が含まれ、特に後者に至っては、理論値自体が200%異なるものがあったり、誰も実験で立証した者がいないなど、数十年来の論争が続いており、いわば一種の混乱状態にある。そこで、本研究では、Rayleighの放射圧とLangevinの放射圧を同時に記述できる統一理論の開発をめざした。本研究では、まずそのテンソル性の由来について錯綜するLangevinの放射圧の諸理論を統一し、テンソル性は唯一、物体表面が振動することに起因することを明らかにした。ついでLangevinの放射圧はRayleighの放射圧の特別な場合に過ぎないことを立証し、従来圧力とみなされてきたRayleginの放射圧もまたテンソルであることを示した。また、Rayleighの放射圧では、音波の非線形性に起因する「媒質の膨張」の影響が無視できないこと、従って、Rayleighの放射圧の定義「密閉」そのものを見直さなければならないと提言している。この理論の結果、従来の放射圧理論の通弊であったあいまい性が除去されただけでなく、放射圧は一般にテンソルであることが証明された。本研究は平成11年度から2年計画で行われ、本年度はその第1年にあたる。本研究の目的は、超音波の動力作用の基礎となる音響放射圧の現象について、それが生ずる原因を明らかにすることである。音響放射圧は歴史的には密閉容器の壁に働くRayleighの放射圧と、通常の物体に働くLangevinの放射圧の二つに分けて論じられてきた。しかもそれぞれの放射圧について、種々の異なる理論が提唱されていて、定説といえるものがなく、いわば一種の混乱状態にある。本研究は、Rayleighの放射圧とLangevinの放射圧を同時に記述できる、統一理論の開発をめざすものである。本年度は、文献収集と予備実験に当てられ、理論の完成は平成12年度の予定であったが、理論の開発が予想以上に進捗し、本年度でほぼ統一理論の完成をみることができた。その要旨は次の通りである。Rayleighの放射圧とLangevinの放射圧は、ともに流体力学の基本方程式から導かれる2nd orderの音圧の時間平均値として定義される。非線形効果のために、境界条件によっては、静圧の増加が現れることがあり、これがRayleighの放射圧であり、静圧の増加に影響されない実験系における放射圧がLangevinの放射圧である。しかしながら、従来の諸説に反して、いずれの放射圧もスカラーではなく、テンソル性を有する。この理論の結果、従来の放射圧理論の通弊であったあいまい性が除去されただけでなく、1次元理論から類推された3次元の放射圧理論のすべてが誤りであることが証明された。本研究は平成11年度から2年計画で行われ、本年度はその第2年にあたる。音響放射圧は歴史的には密閉容器の壁に働くRayleigh放射圧と、通常の物体に働くLangevin放射圧の二つに分けて論じられてきた。

昨年度は、文献収集と予備実験に当てられ、理論の完成は本年度の予定であったが、理論の開発が予想以上に進捗し、前年度でほぼ統一理論の完成をみることができた。本年度はその統一理論を、運動方程式、連続の式と放射力との関連性、また運動量の変化と放射力との関連性を考えることによって証明した。その要旨は次の通りである。Raylegihの放射圧とLangevinの放射圧は、ともに流体力学の基本方程式から導かれる2nd orderの音圧の時間平均として定義される。これらの放射圧は、放射力を受ける物体に接触している媒質流体の運動変化と質量変化、あるいは物体と媒質流体両方を含む領域の運動量変化を考えることによって導出することができる。この理論の結果、従来の放射圧理論の通弊であったあいまい性が除去されただけでなく、放射圧は一般にテンソルであることが証明された。
高感度有機半導体放射線検出器の開発

素粒子物理学実験の分野で非常に重要な放射線検出器の1つにシリコン半導体検出器がある。しかし、このシリコン半導体検出器は超高純度無機結晶を用いていることから、高価であり大型化が難しいという欠点がある。申請者は有機化学合成によって安価で大量に作ることができる有機半導体に着目し、これをセンサーとして用いた放射線検出器の開発を行っている。ポリアニリンなどの比較的空気中でも安定な有機半導体を放射線センサーとして用いたリアルタイム放射線検出器の開発は、国内はもとより国外でも、当研究室以外では行われていない。センサーの感度を向上させ、β線1個を20%以上の検出効率で検出できるようになることを目的とする。実用化すれば、素粒子物理学実験への応用のみならず、放射線医療、原子力、太陽電池など広範囲の分野へ応用でき、十分な意義がある。1)導電性高分子の製造企業において、有望な有機半導体であるポリアニリンなどを化学重合の手法によって、高純度で合成した。ポリアニリンをNMPに混ぜ板状に成型し、表面に金蒸着を施して電極を形成し、信号読み出し用リード線を取り付けてセンサーを完成した。次に、このセンサーの電圧・電流特性を測定し導電率を求めた。2)有機半導体材料の種類、導電率を左右するドーパントの種類と量、板厚などのセンサー形状等の有機半導体センサーを試作するときのパラメータとなる量の値を変えながら各種のセンサーを試作した。このセンサーに高速プリアンプ(1GHz)をつなぎ、バイアス電圧をかけてβ線を入射し、発生した電荷キャリアの信号を電荷積分型ADCを用いたオンライン・データ取得システムによって測定した。上記の各種パラメータの値を調整し、より高感度なセンサーを試作した。これによって、β線を約5%の検出効率で捕らえることができるセンサーを完成した。当初の目的を達成できている。今まで通りのやり方で研究を続け、更なる検出効率の向上を目指す。センサー製作用の物品やセンサー計測用の備品などを2016年度に購入する予定である。センサー製作用の物品やセンサー計測用の備品などを次年度に購入するためセンサー製作用の物品やセンサー計測用の備品などを2016年度に購入する予定である。
特発性間質性肺炎における正常肺組織DNAのモザイクパターン研究

正常組織においても、ゲノム異常がモザイク状に蓄積することが報告されつつあるが、未だ正常肺組織におけるDNAモザイク変異パターンを明らかにした報告はない。本研究では、特発性肺線維症と診断され、東京医科歯科大学疾患バイオリソースセンターにバイオリソースが保管された症例を対象としたエクソーム解析を行うことで、正常肺組織DNAモザイク変異パターンを明らかにする。これにより、特発性肺線維症の疾患関連遺伝子を同定し、難治疾患である特発性肺線維症の克服を目指すとともに、密接な関係にある「老化・炎症・発癌」の病態解明にも、重要な情報を提供するものと期待できる。
ポストメタロセン型の遷移金属錯体触媒を用いる新しいオレフィン系ポリマーの創製

本課題は従来の錯体触媒では合成が困難な新しいオレフィン系ポリマーの創製を指向した高性能遷移金属錯体触媒の設計と合成に関する。特に重合を精密に制御するポストメタロセン型の錯体触媒の創製と、各種単独・共重合体の精密合成及び特性解析を検討している。主な成果は以下の通りである。非架橋のアリロキシ配位ハーフチタノセン錯体触媒を用いるエチレンとスチレンや環状オレフィン(ノルボルネン)との共重合では、モノマーの相対反応性や生成ポリマーのミクロ構造を配位子上の置換基により制御でき、従来技術では困難な高機能ポリマー(高スチレン含量の共重合体や高透明性ポリマー)を創製できた。また、この錯体触媒による非共役ジエンの重合では、(従来触媒では環化が優先するが、この触媒では続くモノマーの挿入が優先し)ポリマー鎖中に任意にオレフィン二重結合を導入できた。この手法を基に、官能基化オレフィン系ポリマーの(環境調和型の)新しい精密合成ルートを提案できた。この錯体はホウ素系助触媒の共存下、1-ヘキセンの効率的なリビング重合の触媒となるが、スチレンの立体特異生重合は進行するものの、リビング重合挙動は示さなかった。各種錯体の合成や反応性に関する研究を通じて、この重合機構に関する詳細な知見を得た。各種アニオン性配位子(アリロキシ、アミド、アニリド、ケチミド)を有するハーフチタノセン錯体触媒を用い、エチレンや1-ヘキセン、スチレンの重合における触媒活性への配位子効果を検討した。特にスチレン重合における触媒活性は使用するアニオン性配位子の影響を強く受けることから、この重合における新しい触媒の作用機構を提唱した。非メタロセン型のバナジウム錯体触媒の設計・合成を検討し、従来にはない高活性を示しかつ高分子量ポリマーを与える高性能錯体触媒を見出した。また、オレフィンメタセシスに活性を示す錯体触媒も創製した。本課題は、従来のメタロセン型の錯体触媒では合成が困難な新しいオレフィン系ポリマーの創製を指向した高性能遷移金属錯体触媒の設計と合成に関する。特に重合を精密に制御するポストメタロセン型の錯体触媒の創製と、各種単独・共重合体の特性解析を主に検討するつもりである。平成13年度の主な研究成果は以下の通りである。オレフィン重合に高性能を発揮するバナジウム錯体触媒の設計に成功した。この錯体はアリールイミド及びアリロキシ配位子からなる5価錯体で、高価な助触媒を用いなくともエチレン重合に極めて高い触媒活性を示すことが明らかとなった。使用する有機アルミニウム化合物により、上記配位・挿入型ではなく、メタセシス反応の触媒となることも明らかとなった。バナジウム錯体触媒によるオレフィンメタセシスの初めての報告例で、上記エチレン重合の結果とともに、この分野で先導的な役割を果たし、本課題の重要な指針を得た。幅広い用途展開が期待されるエチレンとスチレンとの共重合において、シクロペンタジェニル(Cp)を有する架橋型アミド錯体を用いると、特に使用するアミド配位子により、共重合体中へのスチレンの取り込みやすさが大きく異なることを明らかにした。特にアミド上の置換基をシクロヘキシル基とすると、ほぼ定量的な収率で、スチレン連鎖のない交互共重合体を合成できることが明らかとなった(J. Mol. CataL. A特集号に掲載予定)。また、非架橋型のCp-アリロキシチタン錯体触媒による同共

重合において、共重合体中へのスチレンの取り込みやすさや、得られるポリマーのミクロ構造が、使用する錯体触媒の配位子上の置換基に大きく依存することを明らかにした。なお、この錯体触媒を用いると、従来では極めて合成が困難なスチレン含量の高い(高分子量の)共重合体をほぽ定量的な収率で合成することが可能となった。共重合体の組成解析も各種分析手法により検討し、ほぼ単一組成のポリマーであることを明らかにした。これらの研究成果を学術論文に投稿中である。これらの研究を基盤として、さらに研究を発展させたいと思っている。本課題は、従来の錯体触媒では合成が困難な新しいオレフィン系ポリマーの創製を指向した高性能遷移金属錯体触媒の設計と合成に関する。特に重合を精密に制御するポストメタロセン型の錯体触媒の創製と、各種単独・共重合体の特性解析を主に検討している。平成14年度の主な研究成果は以下の通りである。新規高機能オレフイン系ポリマーとして幅広い用途展開が期待されるエチレンとスチレンとの共重合を検討した。従来では困難であった高スチレン含量かつ高分子量ポリマーの合成が、アリロキシ配位子を有する非架橋のハーフメタロセン型チタン錯体触媒を用いることにより達成できた。この共重合によるモノマーの相対反応性は使用する配位子上の置換基に依存した。この点はアミド配位子を有する架橋ハーフメタロセン型チタン錯体触媒でも同様で、使用するアミド配位子上の置換基に依存した。上記アリロキシ配位チタン錯体では、使用する助触媒を最適化するとほぼ100%の触媒効率でオレフィン重合がリビング的な挙動を取り、高分子量で分子量の揃ったポリマーが得られた。この触媒の作用機構を解析すべく、ジアルキル錯体と各種ホウ素化合物との反応や触媒活性種のモデル化合物の単離・同定・構造解析を行い、各種助触媒の役割を明らかにした。昨年度オレフィンの配位・挿入重合及びメタセシス重合に高い触媒活性を示したアリールイミドおよびアリロキシ配位子を有するバナジウム錯体を用いて、エチレン重合における触媒活性への配位子上の置換基効果を検討した。分子動力学計算より最もアルキルカチオンが安定化される(高い触媒活性を示と予想された)ジフェニルフェノキシ配位子を有する錯体は低温で高い触媒活性を示すこと、いずれの錯体触媒でもチタンと比べて少量のメチルアルミノキサン(MAO)助触媒で高い触媒活性を発現することが明らかとなった。以上の知見を基に、新しい高機能ポリオレフィンの精密合成と特性解析に関する研究をさらにつづけているところである。本課題は従来の錯体触媒では合成が困難な新しいオレフィン系ポリマーの創製を指向した高性能遷移金属錯体触媒の設計と合成に関する。特に重合を精密に制御するポストメタロセン型の錯体触媒の創製と、各種単独・共重合体の精密合成と特性解析を検討している。非架橋のハーフチタノセン錯体触媒を用いるエチレン/環状オレフィン(ノルボルネン,NBE)共重合におけるモノマーの相対反応性や生成ポリマーのミクロ構造は、シクロペンタジエニル配位子上の置換基に大きく依存した。特にインデニル配位錯体で効率よくNBEが(ランダムに)取り込まれ、(従来技術では困難な)均一組成で高透明性機能を有するポリマーが合成できた。官能基化オレフィン系ポリマーの(環境調和型の)新しい精密合成ルートの開拓を目的として、非共役ジエンの重合における反応の選択性を変えることで、ポリマー鎖中に二重結合を導入しようと考えた。
in vitro分化系を用いたα1Eカルシウムチャネルの機能解析

α1ECaチャネルサブユニット(以下単にα1Eと略)は、すでにクローン化されたいくつかのCaチャネルα1サブユニットの中でも生理的機能がよく分かっていないもののひとつである。例えば、α1EはT型CaチャネルをコードするのかR型チャネルをコードするのか、いまだに決着がついていない状況にある。本研究は精細胞を用いてT型Caチャネルにα1Eが寄与しているのかどうか、寄与しているのであればその生理的機能は何かを明らかにすることを目指している。精細胞において観察されるCa電流はT型の特性を示し、また精細胞においてα1Eの遺伝子発現がみられることから、精細胞におけるT型Caチャネルはα1Eにより構成されている可能性が示唆されていた。そこで、本年度はα1E遺伝子ホモ変異マウスの精細胞を用いて電気生理学的解析を行った。パッチクランプ法によりCa電流を調べたところ、α1E遺伝子ホモ変異マウス由来精細胞においても野生型マウス由来精細胞と同様のT型Ca電流が観察された。また、精細胞からのsingle cell RT-PCRを行ったところ、典型的なT型チャネルをコードすると考えられるα1G遺伝子の発現が認められた。これらのことからα1Eは精細胞のT型Caチャネルには必須のものではなく、α1G(あるいはα1Gと同じサブファミリーに属する他のメンバー)が関与している可能性が示唆される。しかし、野生型マウスの成熟精子においてα1Eタンパク質が免疫組織化学的に検出されたという報告もあり、α1Eが成熟精子において機能している可能性が考えられる。現在α1E遺伝子ホモ変異マウス由来精子の先体反応における一過的Ca上昇や先体反応率などに野生型マウス由来精子とで差異が見られないかを検討している。本研究はT型と呼ばれるカルシウムチャネルにα1Eカルシウムチャネルサブユニット(以下単にα1Eと略)が寄与しているのかどうか、寄与しているのであればその生理的機能は何かを明らかにすることを目的としている。本年度はまずT型カルシウムチャネルが存在すると考えられている心臓および精巣(精細胞)におけるα1E遺伝子の発現を調べた。われわれの作製したα1E遺伝子変異マウスは、α1E遺伝子内に大腸菌β-ガラクトシダーゼ遺伝子がインフレームで挿入されており、本来α1E遺伝子が発現する細胞でβ-ガラクトシダーゼを発現すると期待される。本酵素活性はX-galを用いた染色法により簡単に検出でき、α1E遺伝子の発現部位を簡便に調べることができる。しかし、心臓における発現はX-gal染色法では検出されながった。精巣においても同様にα1Eの発現を調べたが、内在性β-ガラクトシダーゼの活性が高く、特異的なシグナルは現在までのところ検出されていない。ただし、精巣においてはRT-PCRによりα1E遺伝子の発現が認められたので、対象を精巣(精細胞)にしぼって解析を進めている。α1E遺伝子ホモ変異マウスの精巣からは野生型のα1遺伝子のmRNAは検出できないことがRT-PCRの結果明らかとなった。このことはα1E遺伝子ホモ変異マウスにおいて正常なα1Eができていないことを示唆している。現在single cell RT-PCRにより精細胞1個のカルシウムチャネル遺伝子の発現を検出できるようにしており、各細胞におけるカルシウム電流の特性とα1E遺伝子およびα1G(典型的なT型カルシウムチャネルの構成成分であることが示唆されている)遺伝子の発現の有無との対応をα1E遺伝子変異マウスを用いて調べる予定である。
センサレスACサーボモータ駆動システムの高性能制御に関する研究

システムの低価格,小形軽量,高信頼性のためにセンサレス制御に対する要求が高まってきている。本研究は,このような背景のもとにブラシレスDCモータ,誘導電動機の回転子位置・速度およびPWMコンバータの電源位相角のセンサレス制御を実現した。提案する位置・速度等の推定アルゴリズムは,制御対象のモデル電流と実電流との誤差より位置および速度を独立に推定できるので,パラメータ変動に対してロバストな制御系が構成できた。本研究で得られた主な成果を下記に示す。1.ブラシレスDCモータのセンサレス制御については,速度推定アルゴリズムの安定性を理論的に明らかにできた。また,6極,1.2kWの供試機を用いた実験により±100%トルクの範囲で351500rpmの速度制御が実現できた。さらに,良好な始動,四象限,負荷外乱抑制特性が得られた。2.誘導電動機のセンサレス制御については,4極,2.2kWの供試機を用いて0100%のトルク範囲で202400rpmの速度制御が実現できた。また,良好な過渡特性(始動,正逆転,負荷外乱抑制特性)が得られた。3.三相PWMコンバータのセンサレス制御については,安定性およびゲイン設計法を理論的に明らかにし,1.7kWの試作システムを用いた理論通りの推定特性が得られることを確認した。また,提案する推定アルゴリズムは設定パラメータの誤差の影響をほとんど受けないことを理論および実験より明らかにした。単相PWMコンバータでは,安定性を明らかにし,シミュレーションと実験のよい一致が得られた。三相,単相とも始動法を提案し,±15°の誤差範囲で初期位置推定ができ,良好な始動特性が得られた。
新制癌剤感受性試験の癌化学療法への応用

それぞれの癌患者にとって、ある抗癌剤による癌化学療法がなされたときのその効果を予め推定出来ればその癌床寛解率の上昇と共に予後の改善が期待できる。加えて、効果の期待できない抗癌剤を併用薬剤から除くことが出来ればこれも癌化学療法の一つの問題である副作用面からみて大きな助けになる。制癌剤感受性試験法に関して、過去おおよそ50年間にわたって少なくとも9種類のin vitro試験法と、2種類のin vitro試験法が研究されてきたが、それぞれに特徴と弱点を持ち合わせており癌床反応との相関性は必ずしも満点の行く結果を示していなかった。そこで、代表研究者谷川允彦は腫瘍構成細胞郡の中のいわゆるTumor Stem Cellとでも呼ぶべき一部の特異な細胞郡に注目した感受性試験法である。Clonogenic AssayとThymidine摂取率によるassayを組み合わせたScintillationAssay1982年に開発して、その臨床的有用性を検討してきた。1985年11月より米国NCI新制癌剤スクリ-ニング系にClonogenic Assayに代わってしばらく採用されたことはその国際的評価を裏ずけていると言える。昭和63年度より2年間の科研費助成のもとに、福井医科大学附属病院および近郊の基幹病院(赤+字、済生会、県立病院)との連携を計ることにより多数の各種新鮮ヒト腫瘍の制癌剤感受性を特にScintillation Assayを用いて検討した。合計569新鮮腫瘍標本について制癌剤感受性試験を行い117標本(41%)で感受性判定が可能であった。また、52症例における77回の感受性判定結果と臨床反応との相関性は適応制癌剤の正診率は42%(14/33)であり、非感受性抗癌剤の予言性(真陰性率)は93%(41/44)であることが判明した。これらの成績は当初からの本研究の目的であったScintillation Assayの臨床的適用性に関する可能性と、現行の種々の感受性試験法一般に共通する問題点を明確にすることができた。昭和63年度までにIn vitro制癌剤感受性試験であるHuman Tumor Clonogenic Assay(以下HTCA)については671例、Scintillation Assay(以下SA)については439例の各種新鮮悪性腫瘍を用いて検討してきた。HTCAの671例のうち胃癌195例、大腸癌162例、またSAの439例のうち胃癌140例、大腸癌97例と両試験法ともに胃及び大腸癌を主体に検討してきた。まず感受性判定成功率についてみると、HTCAでは胃癌の成功率が大腸癌に比べて有意に低い値を示しているが、SAでは両癌の差は明らかではない。即ち、HTCAにおいては胃癌45%、大腸癌67%であり、SAにおいては胃癌58%、大腸癌56%である。HTCAはその感受性判定の為に腫瘍細胞のコロニーの形成を待たなければならないので、3週間前後の培養期間を必要とするのに対して、SAは僅か三日間の組織培養のみであり、これら二種類のIn vitro感受性試験法の根本的な違いがここにあると言える。このことから、胃癌細胞は大腸癌細胞に比較して現行の組織培養手段のもとでは長期培養にはむかないことが考えられる。換言すると、癌の臓器別に各種In vitro感受性試験の適・不適があることが想像される。また同時に上記事象は癌の臓器別を問わない感受性試験は短期培養からなるべきであることを示唆しているように解釈される。

すべてRetro spectiveに検討した結果であるが、感受性制癌剤の正診率すなわち真陽性率はHTCA52%(13/25)、SA42%(14/35)であり、非感受性制癌剤の正診率、すなわち真陰性率はHTCA95%(36/38)、SA95%(41/44)であり、きわめて類似した結果を示している。それぞれの癌患者にとって、ある抗癌剤による癌化学癌法がなされたときのその効果を予め推定出来ればその臨床寛解率の上昇と共に予後の改善が期待できる。加えて、効果の期待できない抗癌剤を併用薬剤から除くことが出来ればこれも癌化学療法の一つの問題である副作用面からみて大きな助けになる。制癌剤感受性試験法に関して、過去おおよそ50年間にわたって少なくとも9種類のin vitro試験法と、2種類のin vitro試験法が研究されてきたが、それぞれに特徴と弱点を持ち合わせており臨床反応との相関性は必ずしも満足の行く結果を示していなかった。そこで、代表研究者谷川允彦は腫瘍構成細胞群の中のいわゆるTumor Stem Cellとでも呼ぶべき一部の特異な細胞群に注目した感受性試験法であるClonogenic AssayとThymidine摂取率によるassayを組み合わせたScintillation Assay1982年に開発して、その臨床的有用性せ検討してきた。1985年11月より米国NCI新制癌剤スクリ-ニング系にClonogenic Assayに代わってしばらく採用されたことはその国際的評価を裏ずけていると言える。昭和63年度より2年間の科研費助成のもとに、福井医科大学附属病院および近郊の基幹病院(赤十字、済生会、県立病院)との連携を計ることにより多数の各種新鮮ヒト腫瘍の制癌剤感受性を特にScintillation Assayを用いて検討した。合計569新鮮腫瘍標本について制癌剤感受性試験を行い117標本(41%)で感受性判定が可能であった。また、52症例における77回の感受性判定結果と臨床反応との相関性は適応制癌剤の正診率は42%(14/33)であり、非感受性抗癌剤の予言性(真陰性率)は93%(41/44)であることが判明した。これらの成積は当初からの本研究の目的であったScintillation Assayの臨床的適用性に関する可能性と、現行の種々の感受性試験法一般に共通する問題点を明確にすることができた。
プラズマグラフト重合法による機能性微粒子の開発に関する研究

本研究では微粒子の表面改質のためのプラズマグラフト重合最適条件並びにグラフト層の反応性を利用した機能性微粒子作製とその評価について検討した。微粒子基材はポリスチレン(平均径10-260μm)とシリカ(平均径70μm)であり、モノマーはメタクリル酸グリシジル(以下GMAと略記)、アクリルアミド(以下AAMと略記)およびN-イソプロピルアクリルアミド(以下NIPAMと略記)である。これらを使用し、プラズマ照射部と後重合部からなる装置を使って、グラフト重合層の合成を行った。その間、放電出力、プラズマ照射時間、モノマー濃度、後重合時間を種々変化させた。プラズマ照射で微粒子表面に生成したラジカル活性点は1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジル(DPPH)を用い、また、ポリ(GMA)の重合量はエチルアミンを用いて各々定量した。その結果、ポリスチレン微粒子の場合は、ラジカル活性点の生成には放電出力はほとんど影響せず、50W程度で十分であり、その照射時間は300秒が最適であった。また、シリカ微粒子の場合は、放電出力200W、照射時間1分が最適であった。さらに、グラフト重合量はモノマー濃度と後重合時間で制御できることが分かった。ポリ(GMA)のエポキシ基にイミノ二酢酸二ナトリウムの(DSIA)を二次的の付加させて、表面にカルボキシル基を有する機能性微粒子が得られた。この粒子は金属イオンを定量的に化学吸着し、遷移金属の場合はpH差による分離が可能であったが、希土類元素の場合は選択的分離は困難であった。また、ポリ(NIPAM)は32°C付近で膨張と収縮を繰り返す感温性を有している。この前後の温度スウィングにより酵素の包括固定化が可能であった。この方法で作成した固定化リパーゼを用いてヒマシ油の加水分解によるリシノール酸の合成を行い、反応率82%、リシノール酸生成率40%の結果を得た。ポリ(NIPAM)をグラフトしたシリカ微粒子はリパーゼ以外の酵素固定にも有効である。まず、グラフト重合の制御因子を検討するために、ポリスチレン微粒子表面へのメタクリル酸グリシジル(以下GMA)をモノマーとするグラフト重合実験を行った。回転容器型のプラズマ処理装置において、放電出力、プラズマ処理時間、グラフト重合時間、モノマー濃度を種々変化させてグラフト層を付与した微粒子をエチルアミン水溶液(60°C)中に分散させ、グラフト層のエポキシ基に付加したエチルアミン量をグラフト量と見なした。その結果、ポリスチレン微粒子にグラフト重合が可能であり、グラフト量は主にモノマー濃度とグラフト重合時間で制御でき、放電出力に無関係で、プラズマ処理時間は100W,5minが最適であることが分かった。次に、シリカ微粒子にアクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド(以下NIPAM)、GMAをモノマーとするグラフト層の付与を試みた結果、表面分析により、いずれのモノマーともグラフト重合が可能であることが分かった。しかし、水溶液でないGMAのグラフト重合はかなり困難であった。また、NIPIMのグラフト層は感温性であり、37°Cでのゾル-ゲル相転位を利用してリパーゼの固定が可能であることが分かった。

さらに、GMAのグラフト層に2次元にイミノ二酢酸ナトリウムを付加させると、微粒子は銅(II)イオン吸着能を有するようになることが分かった。本年は主としてセラミックス系材料のシリカ微粒子(平均径70□m)とマイカ微粒子(平均径10□m)を基材として、その表面にメタクリル酸グリシジル(GMA)、N-イソプロピルアクリルアミド(NIPAm)をモノマーとするグラフト重合層を形成させることにより得られる機能性微粒子について研究した。まず、電子スピン共鳴スペクトル分析(ESR)により、アルゴンプラズマ処理したシリカ微粒子表面のラジカル活性点の検出を試みた。処理前の粒子には吸収ピークは見られないが、プラズマ処理後のシリカ粒子には33mT付近に明確な吸収ピークが測定された。このことから、プラズマ処理後のシリカ微拉子表面にはグラフト重合開始能のあるラジカル活性点が存在することが確認された。また、ラジカル捕捉剤である1,1-ジフェニル-2・ピクリルヒドラジル(DPPH)を用いて、種々のプラズマ操作条件下でシリカ粒子表面に形成されたラジカル活性点量を測定した。その結果、本研究の場合、放電出力200W,照射時間1minのとき、最大ラジカル濃度1^*10^<-6>[mol/g-粒子]が得られることが分かった。次に、操作電子顕微鏡(SEM)とフーリエ変換赤外吸収スペクトル(FT-IR)を用いた表面分析の結果、P(GMA)やP(NIPAm)のグラフト層がシリカやマイカ微粒子表面に共有結合されていることが確認された。このようにしてセラミックス系粒子表面に形成させたP(GMA)層は水素供与化合物との二次的な反応性を有し、また、P(NIPAm)層は32-37°Cの温度で膨潤と収縮の相転移を起こす感温性機能を有する。そこで、P(NIPAm)層をグラフトしたシリカ並びにマイカ微粒子表面へ、10°Cと37°C温度差を利用して、酵素リパーゼを包括固定化した。固定化率は37mg酵素/g-粒子であった。また、この固定化リパーゼを用いてひまし油の加水分解によるリシノール酸の合成を行い、反応率82%、生成率43%の結果を得た。次に、シリカ微粒子表面のP(GNMA)グラフト層にイミノ酢酸ニナトリウム(DSIA)を付加させて金属イオン吸着能を有する微粒子を作製した。この微拉子0.5gをpH6.3の銅イオン(II)水溶液(8^*l0^<-5>mol,10ml)に導入し、バッチ法による吸着実験を行い、ほぼ100%の吸着率を得た。またこの粒子はY,Ho,Erのような希土類元素イオンも定量的に吸、脱着することが分かった。最後に、プラズマグラフト重合による機能性微粒子作製のスケールアップについて検討し、放電処理部とグラフト重合部を分離して有する大型装置の試案をまとめた。