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19世紀末ドイツにおける技術の制度化と社会経済-現代技術文明の比較経済史的研究

連邦制をうまく運用しているドイツを参考に、技術の制度化を含む現代文明の方向をさぐる研究が急がれている。【阪神淡路大震災のため、研究実績は当初予定の約三分の二となった。停滞は許されないので研究は継続されている。】冷戦が終焉した戦後50年(1995年)に、「技術の制度化」をめぐる大事件が相次いだ。一は阪神淡路大震災(研究代表者種田も被災した)で、現代技術文明と危機管理の脆さを露呈したものである。都市生活や社会の復旧・復興にも技術の制度化が求められている。二は地下鉄サリン事件で、理工系大学院で学んだ信者による科学技術の悪用(テロ行為)は、技術の制度化には(震災とも並行する)「心のケア」がセットされねばならないことを示唆している。機能や効率ばかりを重視していては、人間のための技術は産まれない。三は高速増殖炉もんじゅナトリウム漏れ事故で、次世代エネルギー開発(技術)計画は大幅に遅れることとなる。事故(技術)情報を隠したことは制度化に潜む「罠」である。ドイツ・ヨーロッパでは(2年続いた異状気象、フランスの核実験による統合の低迷を除き)、マ-ストリヒト条約の内実すなわちヨーロッパ統合をより高次へ向わせる蝸牛の歩みがつづいている。共通通商政策はドイツ関税同盟の「完成」といえるかもしれない(大西健夫・岸上慎太郎編『EU統合の系譜』早稲田大学出版部;諸田寛ほか著『ドイツ経済の歴史空間』昭和堂、1995年)。100年前も今日も、技術と社会に関しドイツでは公的「資格」所有者の責任において意思決定してきた。19世紀末から20世紀初頭にかけて、ドイツは「資格社会」の枠組みに全職業世界を包摂していく/いった過程がくり広げられている。しかし、それは調和ある斉一な社会メカニズムの形成ではなく、選抜と選別、任用と排除、競合とヒエラルヒ-的上下関係といった葛藤とダイナミズムが働いている/いた世界である。(望田幸男編『近代ドイツ=「資格社会」の制度と機能』名古屋大学出版会、1995年)本研究の課題「19世紀末ドイツにおける技術の制度化と社会経済」とは、まさに20世紀末の問題でもあることで1995年は示したものであった。技術は伝統的なエリート職業だけでなく、文明を構成する「全体」、世界とかかわっているのである。
多品種フロー問題によるコンテナ船航路ネットワーク設計手法の開発

コンテナを輸送する船舶は、時刻表にしたがって、定められた航路を定期的に運航する。この航路の決め方により輸送の効率性が定まる。本研究は、この効率性が高くなるように航路を設計する数理モデルを開発することを目的としている。コンテナ輸送では、複数の異なる荷主のコンテナを一隻の船舶に混載する。この際、船舶の稼働率をできるだけ高く保つようにネットワークを設計することが重要である。そのために多品種フロー問題を拡張したモデルを開発した。本研究の目的は、コンテナ船が効率的に運航できる定期航路を、混合整数計画問題(多品種フロー問題の拡張)を用いて設計する技術を開発することである。この研究により、海運会社が船舶を常時高効率で稼働できる定期航路ネットワークの設計が可能になる。海運企業の意思決定は、長期(数年数十年)、中期(数か月数年)、短期(数日数カ月)に分けられる。本研究の対象は、中期の意思決定である。短期の意思決定の代表的なものは船舶スケジューリングと呼ばれ、研究代表者が既に実施した研究開発により、現行の計画作成手順よりも5-8%程度費用が削減できることがわかっている。短期の意思決定の効率化手法は、現場に導入しやすい半面、効率化効果が限定的である。本研究では、中期の意思決定までを効率化の対象に取り入れることにより、より大きな効率化を目指す。輸送要求を満たすように航路ネットワークを設計する問題には既存研究が存在するが、対象を内航船とした場合には、開港時間の制限(夜間休日は閉まる)、使用する船舶が小型で限られていることを考慮する必要がある。これらの条件を取り入れるために、多品種フロー問題を拡張した。より具体的には、船舶数を表す整数変数を導入することによって、輸送需要を満たすことのできる船隊構成のうち、最も費用の小さくなるものを選択することのできる混合整数計画モデルを開発した。ここで新たに開発しているネットワーク設計モデルは、短期の意思決定モデルである船舶スケジューリングモデルと連動させることを目指している。現在の船舶スケジューリングモデルは数日の計画期間を対象としているが、これをより長期の需要動向の統計情報を取り入れるものに拡張し、数値実験により開発モデルを検証した。貨物船が効率的に運航できる定期航路を、多品種フロー問題への定式化によって設計する技術を開発することが本研究の目的である。この研究により、海運会社が船舶を常時高い効率で稼働できる定期航路ネットワークの設計が可能になる。他の輸送モード、すなわち陸上輸送、航空輸送での多品種フロー問題の適用事例を調査し、取り入れることによって、海上輸送での運用条件を扱うことのできる汎用的な数理モデルを開発する。開発するモデルは混合整数計画問題となるので、実務規模の問題を実用的な時間で解くために、問題の構造を活かした効率的な解法(アルゴリズム)の設計を行う。多品種フロー問題のロジスティクス分野への適用事例を調査した。これは陸上輸送、航空輸送を対象としたものが主であるので、これらを中心に調査を行った。数理最適化問題としての多品種フロー問題の最新の研究動向も調査した。主な解法であるラグランジュ緩和に基づく方法、列生成に基づく方法を中心として、計算機上への実装を前提とした場合に有効な解法の調査を行った。この調査に基づき、航路ネットワーク設計のための基礎数理モデルを開発した。さらに、そのモデルを解くための効率的なアルゴリズムの開発を実施した。開発にあたっては、理論上の計算量とともに、計算機上への実装方法も十分に考慮した。中期の計画である航路ネットワーク設計は、短期の計画である船舶スケジューリングと密接な関係がある。したがって、航路ネットワーク設計と船舶スケジューリングとの連携を考慮することは重要である。短期の計画である船舶スケジューリングにおいて、中期の視点を取り入れるために、近似動的計画法を取り入れた数理モデルを開発した。
テューダー絶対王政期における王の統治技法

本研究では主に、16世紀イングランドの行財政史の問題について扱った。本研究では、15世紀末から17世紀初頭までを「イングランドの長い16世紀(以下、長い16世紀と略記)」の国家財政構造と位置づけた。また同時にこの時期は、「直轄収入国家」から「租税国家」への移行期と捉え、それを実証することを試みた。「長い16世紀」に「直轄収入国家」から「租税国家」への移行の契機は、2度ほどあったと考えられる。1つは16世紀半ばの対スコットランド・フランス戦争に伴う財政危機と財政改革の時期、2つめは17世紀初頭の「大契約論争(the Great Contract)」の時期である。本研究では1つめの契機について主に扱った。16世紀半ばの財政危機に対する財政改革委員会の調査報告書を分析してみると、「租税国家」の成立に向けて議会税の恒常税化を目指すのではなく、国王の旧来の直轄収入を増加させ同時に経費の節減を試みるものであった。つまり「直轄収入国家」の再生が図られることになったのである。このように「長い16世紀」の国家財政運営は、保守的な財政理念を基盤としながら一貫して「直轄収入国家」の体制の維持が図られた。確かに経済的には「租税国家」への移行は、避けられなくなりつつあったが、「課税は戦争などの非常時に限る」という憲政上の課税原則がそれを許さなかったのである。研究業績として、実績報告書の第11項目にも示したように、本課題研究に関わる論考を学位論文も含めて三本ほど公表した。まず「15世紀後半期イングランドにおける宮内府改革とその意義」において、15世紀後半期における宮内府(the King's Household)の改革の意義について検討した。従来の研究では、宮内府改革が行われた理由について、もっぱら国家財政の危機的状況下にあって、経費節減のために部局の統廃合・合理化が目指された点のみが強調されてきた。本稿では、新たな意義として、国王宮廷にイングランドの有力貴族・ジェントリを集め、彼らを宮廷内階層秩序の中に組み込み国王が直接監視する体制が整っていったこと、さらに、この改革が同時に宮廷儀礼の精緻化を伴っていたこともその一貫であることを明らかにした。第二に「近世イギリスにおける権力と儀礼the Triumph of Honourに見るテユーダー王朝の君主政理念」において、1501年に行われたイングランドの皇太子アーサーとスペインの王妃キャサリンの婚儀に先立ってロンドン市において行われた「凱旋入市式」を分析しながら、そこにいかなるテユーダー王朝の君主政理念が組み込まれていたのかを分析した。まずこの入市式全体のテーマは、七つの枢要徳を身につけながら「名誉」を獲得することこそ、王が国家を統治する際に身につけるべき資質であることが強調されていた。しかしながら、この点は中世以来よく用いられたテーマである。この入市式が注目されるのは、新たにルネサンス的要素が加わっている点である。すなわち、古代ローマの凱旋式を模した入市式が新たに採用されており、そこに、テユーダー王朝が自らの支配の正統性を古代ローマの皇帝に求めようとしていた点が伺えるのである。またこうした凱旋入市式の由来を訪ねてみると、ルネサンス期イタリアを発祥とし、ブルゴーニュ宮廷を経由してイングランドに入ってきたことを明らかにし、この問題はヨーロッパの政治文化の中で捉えてみる必要性を指摘した。第三に「王の統治技法テユーダー絶対王政期の政治・経済・社会」であるが、これは2002年12月に広島大学文学研究科に提出した学位論文である。本論は三部構成からなっているが、本研究との関係で重要な論点は以下の点である。第一に、テユーダー国家財政の基本構造を分析した。特にこの時期に課税システムが整備強化されたにもかかわらず、一度も大規模な反税闘争が起こらなかった理由として、中央政府-議会-地方の相互に政治的回路が開かれていたことが政治的安定に繋がった点を明らかにした。

第二にテユーダー王朝時代の権力構造分析は、国王がいかにして絶対的な権力を獲得したかではなく、王国内の様々な社団的団体といかなる政治的・社会的関係を取り結んびながら政治的安定を維持するか、そのメカニズムを解明する必要がある。この点からすれば、テユーダー王朝を絶対王政と規定することには無理がある。しかしながら、王権の絶対性を「王の権威」から見直してみると、この時期のそれは著しく高まり、国王は政治的統合の象徴的機能を果たすようになった点を明らかにした。もとより、こうした国王の権威の高まりも、王による統治の安定性が保証されて初めて可能となったのである。本年度の研究活動を通じて、科研テーマに関する成果を主に3つの点において得ることができた。まず中世末期から近世にかけてのイングランドの財務行政について明らかにするために、当時の国家財政機構の中心的財政部局であった財務府(the Exchequer)の財務行政について分析した.その結果として、通説では中世末から近世にかけての財務府は旧態依然としており保守的な財政部局と言われてきた。しかしながら、それは同部局の会計業務の理論面においてであり、実体面について検討してみると、イングランドの国家財政構造の変化に対応すべく会計業務の改革が繰り返されており、テユーダー朝期の国家財政運営の中心的部局としての体制を整えていったことを明らかにした。その成果は下記の研究胎文「16世紀の財務府の会計業務と財政収支関係史料」として発表した。第二にテユーダー朝時代の税制問題について検討した。この時期に従来の10/1・1/15税に加えて新たに補助税(Subsidy)が導入されることになるが、その財政史上の意義について検討した。前者は各州や都市に対する割り当て税であったが、後者は個人の資産に対する資産評価額に基づいて裸税する直接査定税であった。1/10・1/15税は14世紀半ばに割当て税として導入されたが、その後、各州や都市に対する割当額がずっと固定されていたために、テューダー朝期に入ると、その割当額の分布が経済構造の実態と全くかけ離れたものとなり、各地域間あるいは個人間の税負担の不平等に対する不満が高まり各地で紛争が生じるようになった。また政府の側からしても割当額が固定されている以上、同税からの徴税額をさらに引き上げることが困難であった。そのため、国家財政収入を増加させるために直接査定税である補助税が導入されたのである。また同税の徴収は中央からの勅任官ではなく、地方の貴族やジェントリやほかの有力者に委任されていた。したがって、同税の運用の成功は、何よりも地方の徴税官らが中央政府の意向に従い忠実に資産評価と徴税を行うことにかかっていた。また別の観点からすれば、イングランドの徴税システムは地王の自律性を前提にしていたとも言えるだろう。これらの成果は、上海市(中国)の華東師範大学で行われた中国中世史学会(2003年11月2224日)において発表した。本年度は研究課題である「テューダー絶対王政期における王の統治技法」について、16世紀イングランドにおける議会課税の一つである10分1税・15分1税の分析を中心に研究活動を行った。同税はもともと税負担者の資産査定を行い、都市においてはその10分1、それ以外の地域においてはその15分1を支払うという徴税方法をとっており、いわゆる直接査定税であった。しかしながら,各徴税地域において次第に資産査定が行われなくなっていった。
常緑性・落葉性とその地理分布におよぼす樹木の葉のフェノロジーに関する研究

研究初年度においては、新しいモデルの構築を行った。基本形は葉の入れ替えモデル(Kikuzawa 1991)および開葉モデル(Harada & Takada 1988)であり、これらを組み合わせることにより、変動する季節環境下における開葉時期の遅速および葉寿命、常緑性、落葉性の違いを明らかにする見通しを得た。2年度においては温度-光合成速度、光合成速度の時間低下、月平均気温の年内変化に関するサブモデルを構築し、各パラメーターの範囲を決定した。これらを組み合わせることにより様々な地理環境における葉フェノロジー、葉寿命、常緑落葉性を明らかにすることを可能とした。2年度から3年度にかけて何度かの修正を経ながらさまざまなパラメーターの値の組み合わせを用いて実際の計算に入った。計算の結果、常緑性の緯度方向での二山分布を再現することが出来た。また季節環境での常緑性、落葉性のほかに、無季節環境での開葉時期0における常緑性および葉寿命の1年より短いものなどが出現した。これらの成果は2002年にソウルにおいて開催された国際生態学会議において、シンポジウムを企画して発表した。また現在は投稿原稿をとりまとめ中である。落葉広葉樹、常緑広葉樹、落葉針葉樹、常緑針葉樹の4つの基本類型について、葉フェノロジーの調査および光合成特性の変化について追跡調査を行った。落葉広葉樹では一斉開葉型のブナと順次開葉型のオオバヤシャブシについて葉寿命の追跡調査と光合成速度の追跡調査を行った。ブナはオオバヤシャブシに比べて2倍の葉の寿命を持つが、光合成速度は1/2程度と低い。しかしその時間低下はゆっくりである。開葉様式と葉寿命、光合成速度の間には一定の連関が認められた。常緑性樹種間でも同様の傾向があり、葉寿命が1年程度と短いクスノキ、シャシャンポでは光合成速度は高いが、シイ、カシ、ソヨゴなどでは低いという傾向が見られた。また冬期間に光合成速度がゼロになり、完全に休眠していると思われるシイ、クスノキなどの樹種と冬期間でも温度が上がればいくらか光合成を行うことのできるソヨゴ、アラカシなどの樹種のあることが解った。落葉性針葉樹のカラマツ(グイマツ)は、シベリアにおいては、気温が上昇し、土壌凍結が融解すると同時に急速に光合成速度を高めるが、常緑針葉樹であるヨーロッパアカマツではカラマツ開葉前の短期間に越冬葉の光合成が起こる。ただし新葉の開葉は遅れる。以上から、単に、平均気温と夏冬の長さの比率だけでなく、冬から夏への移行の際の温度上昇の速度が常緑性落葉性の地理分布を規定する重要な要因であることが指摘された。すなわち春先に温度が急速に上昇すれば落葉性に有利であり、徐々に上昇すれば常緑性に有利であると予測できる。常緑性、落葉性に関するKikuzawa(1991)モデルを基にして、年内の温度変化の度合いなどの影響を取り入れるために、モデルの改良を試みた。環境条件のモデルへの取り込みとしては、年平均気温とその月別変動を二次関数で近似した。植物の温度反応としては温度-光合成カーブをコサインカーブによって近似した。これらの他に光合成速度の葉齢にともなう変化曲線、葉の構成コスト、最大光合成速度等をモデル化した。これらを組み入れたモデルを現実の環境条件下でシミュレートすることを試みている。現実の光合成速度測定は、屋久島において各標高別に常緑樹種と落葉樹種について最大光合成速度の季節的変化を測定した。現在膨大なデータを解析中であるが、基本的には葉寿命が長ければ、最大光合成速度が低く、葉寿命が短ければ最大光合成速度が高いという、モデルから導かれる予測を満たす結果が得られている。さらに同じ落葉性樹種であっても、葉寿命の異なるオオバヤシャブシとブナを用いて、葉寿命の長期追跡と、光合成速度の継続観測を行った。オオバヤシャブシでは葉寿命は短いが、常に新しい葉を枝先端に付け、良好な光条件を有効に利用しているのに対し、ブナでは全ての葉を一斉に開葉させ、長期的に持続していることが明らかとなった。またボルネオ島キナバル山地林において数種常緑性樹種の光合成速度を測定した。常緑性樹種であっても、葉寿命には長短があり、長いものでは最大光合成速度が低いという傾向や、光合成速度の時間的低下率が低いという傾向が認められた。

これらの傾向は全て、新しい常緑性落葉性モデルの前提と予測を補強するものである。この研究の目的は、葉寿命を決定する新しい数理モデルを開発し、これを用いて常緑性・落葉性の地理分布を表現するところにある。従来の著名なモデルにはKikuzawa(1991)があるが、そこでは季節は冬から夏に瞬時に変化するだけで、その推移は実態に合っていない。そこで、温度の季節変化をコサインカーブで表現し、パラメータとしては平均気温と振幅を採用した。これによりあらゆる地域の気温の年内変化を表すことに成功した。また樹木の葉の光合成速度の温度に対する反応を示すサブモデルとして温度-光合成反応式を二次曲線で表現した。さらに光合成速度の時間変化は指数曲線で表現した。これらを組み合わせて、時間当たりの光合成速度を最大化する葉寿命を最適葉寿命とした。パラメータの組み合わせにより、次の3つのタイプが生じることが明らかとなった。1.時間0で葉が出現するタイプ。これは1年全体を光合成好適期間として利用することを意味し、明らかに常緑性であることを示す。ただしこのタイプの中でも葉寿命が1年未満のものと1年以上のものとが存在した。2.年の途中で葉が出現し、葉寿命は1年以上であるもの。これもまた常緑性である。3.年の途中で葉が出現し、葉寿命は1年未満であるもの。これは落葉性である。熱帯樹木には1のタイプの常緑性を示すものが多いこと、2のタイプの常緑性は暖温帯や逆に北方林に多いこと、3のタイプの落葉性は温帯林に多いことなどが明らかとなった。また常緑性の地理的2山分布を表現することもできた。
総合的な沖縄高専のネットワーク安定化を組ったトラフィックモニタの構築

沖縄高専ではカリキュラムの必要性から、学生全員にノートパソコンを購入させている。完成年度には定員800名となり、トラフィックモニタがない沖縄高専では、ウイルス等にかかりネットワーク通信量が増加しても感知ができない。そこでフリーソフトによるトラフィックモニタを作成し、通信量のモニタができる体制にした。次に、ネットワークセキュリティーとトラフィック量の低下が見込める自動WindowsUpdateサーバであるWSUSサーバをWindows2000Serverで構築し、テストを行った。ネットワーク部分は沖縄高専のネットワークに合わせるために、ポート番号の変更を行い、異なるVLAN間でも通信が行えるようにした。クライアント部分は、ドメイン環境下にない学生のノートPCでもWSUSサーバと通信ができるように、ポリシーの作成を行った。ポリシーは、グループポリシーエディタにて既定のバックグランドアクセスの設定から、学内WSUSサーバへとアクセス方向の変更を行った。これらの設定を各学生に行わせることは不可能と判断し、設定情報をレジストリーエディタを利用しエクスポートを行いレジストリファイルの作成を行った。また、レジストリは学生のライフスタイルに合わせて3種類作成を行った。その後学生のテスターを募集し、8名のテスターによる動作検証を行った。検証にて分かったことは、学生ノートパソコンにて無線、有線どちらの環境でもWSUSサーバにアクセスが行われ、自動Windows Updateも行われた。このことにより校内のネットワークトラフィック量を下げることと、ネットワークの脅威であるセキュリティーホールをふさぐ事が出来、ネットワークの安定化を図ることが可能となった。
金属錯体など特異なπ電子系を組み込んだ有機トランジスタ材料の開発

一般にp型有機半導体には優れたものが多いが、n型有機半導体には優れたものが少なく、特に空気中で安定に動作するn型有機半導体が強く求められている。そこで本研究では広範囲の酸化還元電位を実現できる金属錯体など、特異なπ電子系を利用した有機半導体の開発を行う。本年度は以下のような研究を実施した。(1)フェニレンジアミンを配位子とする金属錯体がテトラテトラコンタン処理した基板上でアンバイポーラトランジスタ特性を示すことを明らかにした。従来のNi錯体に代わってPd錯体で1桁程度高性能のトランジスタ特性を実現した。メチルやフッ素置換した錯体でp型からn型への連続的な特性変化を実現した。(2)サリチルアルデヒド分子を含むsalen金属錯体のp型トランジスタ特性を明らかにした。チオsalen錯体でアンバイポーラトランジスタ特性を観測した。(3)交互積層型電荷移動錯体はn型トランジスタ特性のみを示すものが多いが、その機構を明らかにした。ドナーHOMOには水平の節があるため、TCNQなどのアクセプターLUMOと直交し、HOMO・LUMO間のトランスファーはほぼゼロとなる。その代わりドナーHOMOー1はアクセプターLUMOと大きなトランスファーをもち、電子はドナーHOMOー1の混成によって流れる。アクセプターHOMOや、その他の分子軌道はエネルギー的にドナーHOMOから離れているため、ホールが流れることは難しい。このような状況はきわめて一般的に成り立つが、ペリレンのような幅広分子を使った場合や、ドナーが回転している場合、ドナーHOMOが水平の節をもたない場合やDCNQIのように対称性が低下した場合にはHOMO・LUMO間の直交性が失われ、アンバイポーラトランジスタ特性が現れることを明らかにした。(1)金属錯体を含む有機トランジスタ材料としていくつかの系がトランジスタ特性を示すことが明らかとなった。今後このような物質群をさらに探求する。(2)交互積層型電荷移動錯体のトランジスタ特性を支配する一般則が明らかとなった。これを出発点として、交互積層型電荷移動錯体のトランジスタを展開することが可能となった。(3)ビロダニン型分子も交互積層型電荷移動錯体をつくりトランジスタ特性を示すことが明らかとなった。(1)サリチルアルデヒド分子を含むsalen金属錯体のトランジスタ特性の特性改善、およびイオウ置換salen錯体のトランジスタ特性について検討する。salen錯体を含んだ高分子材料の開発を試みる。(2)交互積層型電荷移動錯体のうち、ドナーとアクセプターが同じ骨格をもち、HOMO・LUMOが同じ形をした組み合わせや、ドナーHOMOとアクセプターLUMOが同じ形をした系について解明する。電子伝導を強く示さないアクセプター分子として、LUMOが水平の節をもった分子の電荷移動錯体を開発し、そのトランジスタ特性について検討する。中性・イオン性転移を伴った電荷移動錯体のトランジスタ特性について検討する。(3)ビロダニン型分子は強いアクセプター性を示し、大気安定な有機トランジスタとなる。本年度は非対称ビロダニン、骨格拡張型ビロダニン分子の開発を行う。無置換ビロダニン分子の合成を試み、そのトランジスタ特性の評価を行う。ビロダニン系分子をアクセプターとする電荷移動錯体を開発し、トランジスタ特性の評価を行う。

(3)ビロダニン型分子も交互積層型電荷移動錯体をつくりトランジスタ特性を示すことが明らかとなった。(1)サリチルアルデヒド分子を含むsalen金属錯体のトランジスタ特性の特性改善、およびイオウ置換salen錯体のトランジスタ特性について検討する。salen錯体を含んだ高分子材料の開発を試みる。(2)交互積層型電荷移動錯体のうち、ドナーとアクセプターが同じ骨格をもち、HOMO・LUMOが同じ形をした組み合わせや、ドナーHOMOとアクセプターLUMOが同じ形をした系について解明する。電子伝導を強く示さないアクセプター分子として、LUMOが水平の節をもった分子の電荷移動錯体を開発し、そのトランジスタ特性について検討する。中性・イオン性転移を伴った電荷移動錯体のトランジスタ特性について検討する。(3)ビロダニン型分子は強いアクセプター性を示し、大気安定な有機トランジスタとなる。本年度は非対称ビロダニン、骨格拡張型ビロダニン分子の開発を行う。無置換ビロダニン分子の合成を試み、そのトランジスタ特性の評価を行う。ビロダニン系分子をアクセプターとする電荷移動錯体を開発し、トランジスタ特性の評価を行う。
癌原物質の活性化を行うヒト肝チトクロムPー450の薬理遺伝学差異の研究

RーおよびSーメフェニトインの立体選択的水酸化活性によりEM(14例)とPM(5例)とにphenotypeされたヒト肝ミクロソ-ムを用いてベンツピレン水酸化活性を測定したところEM(extensive metabolizer)の平均活性値はPM(poor metabolizer)の約5倍以上でありEMとPMの間に有意の差が認められた。また精製されたメフェニトイン水酸化酵素Pー450humanー2はベンツピレンの水酸化活性を触媒し、抗Pー450humanー2 IgGは当該活性を強く阻害した。しかし、ベンツピレンの水酸化活性と肝ミクロソ-ム中Pー450humanー2含量との間には良い相関が認められなかった(r=0.31)。したがってヒト肝におけるベンツピレンの水酸化にはPー450humanー2が大きく関与しているものの、当該活性にはPー450humanー2分子種ばかりではなく、他の分子種も関与していることが明らかとなった。クロ-ニングされたPー450humanー2 cDNAを酵母内で発現させ、そのミクロソ-ム画分を用いて薬物、癌原物質の代謝について検討した。癌原物質についてはベンツピレンの水酸化の他に2ーアミノー3ーメチルイミダゾー[4,5ーf]ーキノリン(IQ)についてPー450humanー2 cDNAその代謝活性化に関与していること及びシクロフォスファミドの酸化的代謝にも関与していることが明らかとなった。Pー450humanー2により代謝される薬物のうち、尿中排泄により薬理遺伝学的特性が容易に検討できる安全性の高い指標薬物をヒト肝ミクロソ-ム及び酵母に発現されたPー450humanー2 cDNA由来蛋白を用いて検索した。その結果ヘキソバルビタ-ルの3位水酸化はメフェニトイン水酸化の薬理遺伝差異に密接に関係していることが明らかになった。
微生物－昆虫間クロストークの解析による昆虫の適応度上昇メカニズムの全容解明

ファイトプラズマは昆虫媒介性の植物病原細菌であり、植物と昆虫という異なる界に属する生物に寄生するユニークな微生物である。ファイトプラズマは、植物に対して病気を引き起こす一方で、昆虫に対しては病気を誘導せず、むしろ産卵数の増加や寿命の延長などの『適応度の上昇』を引き起こす。また、ファイトプラズマの媒介昆虫であるヨコバイ(カメムシ目:ヨコバイ科)は、共生細菌が宿主に不足する栄養素を補っている可能性が高い。したがって昆虫体内においては、「共生細菌」と「ファイトプラズマ」とがフローラ(細菌叢)を形成し、これが昆虫宿主の生命活動をサポートしていると考えられ、複雑系の例として非常に興味深い。以上をふまえ本研究では、『ファイトプラズマ・昆虫・共生細菌』の3者間のクロストークを明らかにし、ファイトプラズマが昆虫宿主の適応度を上昇させる分子メカニズムの全容の解明を目指す。昨年度および本年度は、1媒介昆虫ヨコバイ内における共生細菌の特定(→一次共生細菌としては、Sulcia muelleriとNasuia deltocephalinicola、二次共生細菌としてはWolbachiaやRickettsia、Diplorickettsia、Burkholdetiaの4種類が存在する)、2ヨコバイ体内における共生細菌の局在解析(→ヨコバイの菌細胞には、主としてS. mulleriおよびN. deltocephalinicolaが感染しており、互いに菌細胞の外側と内側とに住み分けている)、3昆虫体内における共生細菌およびファイトプラズマの診断PCR(→ヨコバイ体内でファイトプラズマが多様な細菌と共生さいていることが明かとなった)について、実験を行った。以上の結果をまとめ論文を投稿し、見事アクセプトされた。また、本年度はファイトプラズマの媒介昆虫と考えられているツマグロオオヨコバイの共生微生物叢の解析も行い、共生細菌および真菌が1種類ずつ共生していることを明らかにした。更に、ツマグロオオヨコバイ内における名微生物の菌細胞も特定し、その局在を明らかにした。以上の結果は共生細菌-ファイトプラズマ-昆虫間のクロストークを解明する上で非常に重要な基盤データと言え、これによって3者間による昆虫の適応度上昇メカニズムについて研究が飛躍することは間違いない。ヨコバイ共生細菌の特定についての論文化が達成され、更に新たにヨコバイの共生細菌も特定したことから。(抄録なし)ファイトプラズマは昆虫媒介性の植物病原細菌であり、植物と昆虫という異なる界に属する生物に寄生するユニークな微生物である。昨年度は、(1)媒介昆虫ヨコバイ内における共生細菌の特定(→Sulcia muelleriとbeta-proteobacteriaに属する細菌の2種類が存在する)、(2)ヨコバイ体内における共生細菌の局在解析(→ヨコバイの菌細胞には、主としてS.muelleriおよびbeta-proteobacteriaに属する細菌が感染しており、互いに菌細胞の外側と内側とに住み分けている)、(3)昆虫宿主への適応度が異なるファイトプラズマの取得(→宿主への適応度が異なるファイトプラズマの入手に成功)、(4)ヨコバイ以外のファイトプラズマ媒介昆虫(カメムシ科)の探索について、実験を行った。上記のうち最も大きな成果は、昆虫宿主への適応度が異なるファイトプラズマ系統を、野外から採集できたことである。これらのファイトプラズマゲノムを比較することによって、ファイトプラズマの宿主適応度上昇に関わる遺伝子を特定できることは明らかであり、共生細菌-ファイトプラズマ-昆虫間のクロストークによる昆虫の適応度上昇メカニズムについて研究が飛躍することは間違いない。昨年度は、(1)媒介昆虫ヨコバイ内における共生細菌の特定(→一次共生細菌としては、Sulcia muelleriとNasuia deltocephalinicola、二次共生細菌としてはWolbachiaやRickettsia、Diplorickettsia、Burkholderiaの4種類が存在する)、(2)ヨコバイ体内における共生細菌の局在解析(→ヨコバイの菌細胞には、主としてS. mulleriおよびN. deltocephalinicolaが感染しており、互いに菌細胞の外側と内側とに住み分けている)、(3)昆虫体内における共生細菌およびファイトプラズマの診断

PCR(→ヨコバイ体内でファイトプラズマが多様な細菌と共生さいていることが明かとなった)について、実験を行った。以上の結果をまとめ論文を投稿中であり、この結果は共生細菌一ファイトプラズマ-昆虫間のクロストークを解明する上で非常に重要な基盤データと言え、これによって3者間による昆虫の適応度上昇メカニズムについて研究が飛躍することは間違いない。ファイトプラズマは昆虫媒介性の植物病原細菌であり、植物と昆虫という異なる界に属する生物に寄生するユニークな微生物である。ファイトプラズマは、植物に対して病気を引き起こす一方で、昆虫に対しては病気を誘導せず、むしろ産卵数の増加や寿命の延長などの『適応度の上昇』を引き起こす。また、ファイトプラズマの媒介昆虫であるヨコバイ(カメムシ目:ヨコバイ科)は、共生細菌が宿主に不足する栄養素を補っている可能性が高い。したがって昆虫体内においては、「共生細菌」と「ファイトプラズマ」とがフローラ(細菌叢)を形成し、これが昆虫宿主の生命活動をサポートしていると考えられ、複雑系の例として非常に興味深い。以上をふまえ本研究では、『ファイトプラズマ・昆虫・共生細菌』の3者間のクロストークを明らかにし、ファイトプラズマが昆虫宿主の適応度を上昇させる分子メカニズムの全容の解明を目指す。昨年度および本年度は、1媒介昆虫ヨコバイ内における共生細菌の特定(→一次共生細菌としては、Sulcia muelleriとNasuia deltocephalinicola、二次共生細菌としてはWolbachiaやRickettsia、Diplorickettsia、Burkholdetiaの4種類が存在する)、2ヨコバイ体内における共生細菌の局在解析(→ヨコバイの菌細胞には、主としてS. mulleriおよびN. deltocephalinicolaが感染しており、互いに菌細胞の外側と内側とに住み分けている)、3昆虫体内における共生細菌およびファイトプラズマの診断PCR(→ヨコバイ体内でファイトプラズマが多様な細菌と共生さいていることが明かとなった)について、実験を行った。以上の結果をまとめ論文を投稿し、見事アクセプトされた。また、本年度はファイトプラズマの媒介昆虫と考えられているツマグロオオヨコバイの共生微生物叢の解析も行い、共生細菌および真菌が1種類ずつ共生していることを明らかにした。更に、ツマグロオオヨコバイ内における名微生物の菌細胞も特定し、その局在を明らかにした。以上の結果は共生細菌-ファイトプラズマ-昆虫間のクロストークを解明する上で非常に重要な基盤データと言え、これによって3者間による昆虫の適応度上昇メカニズムについて研究が飛躍することは間違いない。(1)ヨコバイ共生細菌の特定という、論文化可能なデータを出すことができたため。
パルスレーザデポジションによる窒化炭素(CN)薄膜作製プロセスの開発

窒化炭素(Carbon Nitride以下CN)の中でも、βーC_3N_4はダイヤモンドを凌ぐ超高硬度材料であるとの発表もあり、ダイヤモンドあるいはダイヤモンドライクカーボンまたは立法晶窒化ボロンに次ぐ高硬度エンジニアリング材料として注目されている。CN薄膜作製法としてはプラズマCVD法やスパッタイリング法など各種の方法が報告されているが、薄膜の組成制御、結晶性、密着性等の問題があり、解決すべき課題を多く残している。本研究ではCN薄膜作製法としてパルスYAGレーザデポジション装置にイオン源及び高周波(または直流)バイアスを付加した新方式を提案し、Si(100)基板上にCN薄膜の作製を行った。ターゲットにカーボン(純度99.999%)を用い、パルスレーザの繰り返し率を10Hzとし、各種パルスレーザアブレーション条件を変化し実験を行い、堆積した薄膜特性を調べた。薄膜特性分析には、オージェ電子分光分析装置、X線光電子分光分析装置、薄膜X線回折装置、走査電子顕微鏡、電子線マイクロアナライザ、フーリエ変換型赤外分光分析装置やラマン分光分析装置を用いた。その結果、CN薄膜作製に直流バイアス電圧が有効であることを明らかにした。また、CN薄膜の組成と基板温度の影響について明らかにした。さらに、CNプラズマプルームからの発光スペクトルを分光分析し、発光種を同定し、CN薄膜特性とプラズマ特性の関係について検討した。CNナノチューブ作製条件やイオン照射がCN薄膜特性に及ぼす影響についても検討した。その他の機能性材料としてCrC、WC、SiC、TiC、cBN、SiN、TaN等の高硬度薄膜やSnO_2、WO_3等の薄膜ガスセンサ素子作製も行い、CN薄膜作製プロセスと比較検討した。以上の研究成果の一部をJJAP、Thin Solid Films等のジャーナルやMat.Res.Soc.2000、Beams 2000、IUMR2000、IIT2000等の国際学会で発表し、従来得られなかった知見を得たものとして、世界的に高い評価を得た。窒化炭素(Carbon Nitride以下CN)の中でも、β-C_3N_4はダイヤモンドを凌ぐ超高硬度材料であるとの発表もあり、ダイヤモンドあるいはダイヤモンドライクカーボンまたは立方晶窒化ボロンに次ぐ高硬度エンジニアリング材料として注目されている。CN薄膜作製法としてはプラズマCVD法やスパッタリング法など各種の方法が報告されているが、薄膜の組成制御、結晶性、密着性等の問題があり、解決すべき課題を多く残している。

高排気量のターボ分子ポンプを新しくPLD装置に取り付け、イオン源を併用した薄膜作製実験を行った。イオン照射強度とCN薄膜特性の関係については現在詳細に検討中である。その他の高硬度材料としてWC、cBN、SiC、SiN、TiC、TiN薄膜作製についても検討し、CN薄膜作製プロセスと比較検討した。研究成果の一部をCarbon.NANO98、IUMRS-ICEM-98、電気関係学会九州支部連合大会、応用物理学会九州支部大会、電気学会全国大会等で発表した。窒化炭素(Carbon Nitride以下CN)の中でも,β-C_3N_4はダイヤモンドを凌ぐ超高硬度材料であるとの発表もあり,タイヤモンドあるいはダイヤモンドライクカーボンまたは立方晶窒化ボロンに次ぐ高硬度エンジニアリング材料として注目されている。CN薄膜作製法としてはプラズマCVD法やスパッタリング法など各種の方法が報告されているが,薄膜の組成制御,結晶性,密着性等の問題があり,解決すべき課題を多く残している。本研究ではCN、薄膜作製法としてパルスYAGレーザデポジション装置にイオン源及び高周波(または直流)バイアスを付加した新方式を提案し,Si(100)基板及びWC-5%Co上にCN薄膜の作製を行った。ターゲットにカーボン(純度99.999%)を用い,パルスレーザの繰り返し率を10Hzとし,各種パルスレーザアブレーション条件を変化し実験を行い,堆積した薄膜特性を調べた。薄膜特性分析には,オージェ電子分光分析装置,X線光電子分光分析装置,薄膜X線回折装置,走査電子顕微鏡,電子線マイクロアナライザ,フーリエ変換型赤外分光分析装置やラマン分光分析装置を用いた。その結果,CN薄膜作製に直流バイアス電圧が有効であることを明らかにした。また,CN薄膜の組成と基板温度の影響について明らかにした。さらに,CNプラズマプルームからの発光スペクトルを分光分析し,発光種を同定し,CN薄膜特性とプラズマ特性の関係について検討した。CNナノチューブ作製条件やイオン照射がCN薄膜特性に及ぼす影響についても検討した。その他の高硬度機能性材料としてCrC,WC,cBN,SiC,SiN,TiC,TiN,TaN薄膜作製についても検討し,CN薄膜作製プロセスと比較検討した。研究成果の一部をJpn.J.Appl.Phys.,BANPIS2000,ISSS3,Nanostructure Phys.,プラズマプロセス研究会,電気関係学会九州支部連合大会,応用物理学会九州支部大会等で発表した。窒化炭素(Carbon Nitride以下CN)の中でも、β-C_3N_4はダイヤモンドを凌ぐ超高硬度材料であるとの発表もあり、ダイヤモンドあるいはダイヤモンドライクカーボンまたは立方晶窒化ボロンに次ぐ高硬度エンジニアリング材料として注目されている。CN薄膜作製法としてはプラズマCVD法やスパッタリング法など各種の方法が報告されているが、薄膜の組成制御、結晶性、密着性等の問題があり、解決すべき課題を多く残している。本研究ではCN薄膜作製法としてパルスYAGレーザデポジション装置にイオン源及び高周波(または直流)バイアスを付加した新方式を提案し、Si(100)基板上にCN薄膜の作製を行った。
胚性幹細胞および骨髄間質細胞より誘導した神経幹細胞を利用した脳梗塞治療の開発

ラット骨髄間質細胞より、神経幹細胞様細胞を分化させて脳梗塞モデルに移植、細胞の生着と行動の改善を確認した。またマウスES細胞をS分化させ神経幹細胞のマーカーでsortingを行い、回収した細胞を脳虚血モデルに移植し腫瘍形成を解析。腫瘍形成能、生存率の改善および運動機能の改善を確認した。さらにiPS細胞から神経幹細胞を誘導、脳虚血モデルに移植し、細胞の生着と運動機能の改善を確認した。そしてES細胞より誘導した神経幹細胞の移植におけるIL-6抗体の影響を解析した。腫瘍形成抑制や、臨床応用可能な骨髄モデルの応用など大きな進歩があった。脳血管疾患は厚生労働省の人口動態統計における国民年間死亡原因の第3位を長年占めている。しかも、厚生労働省の介護給付費実態調査によると要介護の原因となった疾患の内約3割が脳血管疾患であり、特に男性においてはその割合は4割以上と報告されている。脳梗塞に対する再生医療の試みとしては、内因性神経新生を亢進させる方法と細胞移植の二つに大別されるが、内因性神経新生は非常に数が少なく、たとえ亢進できたにしても機能回復をもたらすのには十分でないと考えられる。そこで、脳梗塞後の機能回復のためには細胞移植を行う必要がある。細胞移植による神経再生については、1990年代末から2000年前後にかけて、胚性幹細胞(embryonicstem cell, ES cell)や骨髄間質細胞がneuronに分化する方法や可能性が報告され、飛躍的に研究が進歩した。これらES細胞由来神経幹細胞、骨髄間質細胞由来神経幹細胞を用いた脳虚血に対する移植の問題点を解決し、いち早い臨床応用を目指す研究とする。細胞移植による神経再生については、1990年代末から2000年前後にかけて、胚性幹細胞(embryonic stem cell, ES cell)や骨髄間質細胞がneuronに分化する方法や可能性が報告され、飛躍的に研究が進歩した。本年度は脳虚血後の血管透過性を左右するmatrix metalloproteinaseの役割を解明するためにその生体内の阻害物質であるtissue inhibitor ofmetalloproteinase (TIMP)の脳虚血時における役割をそのknockout mouseを用いて行った。その結果、脳虚血後再潅流における血管透過性亢進と神経細胞死にはTIPM-1が強く関わっていることが示されJCBF&M誌に掲載された。

しかも、厚生労働省の介護給付費実態調査によると要介護の原因となった疾患の内約3割が脳血管疾患であり、特に男性においてはその割合は4割以上と報告されている。脳梗塞に対する再生医療の試みとしては、内因性神経新生を亢進させる方法と細胞移植の二つに大別されるが、内因性神経新生は非常に数が少なく、たとえ亢進できたにしても機能回復をもたらすのには十分でないと考えられる。そこで、脳梗塞後の機能回復のためには細胞移植を行う必要がある。細胞移植による神経再生については、1990年代末から2000年前後にかけて、胚性幹細胞(embryonic stem cell,ES cell)や骨髄間質細胞がneuronに分化する方法や可能性が報告され、飛躍的に研究が進歩した。これらES細胞由来神経幹細胞、骨髄間質細胞由来神経幹細胞を用いた脳虚血に対する移植の問題点を解決し、いち早い臨床応用を目指す研究とする。本年度は脳虚血後の血管透過性を左右するmatrix metalloproteinaseの役割を解明するためにその生体内の阻害物質であるtissue inhibitor ofmetalloproteinase(TIMP)の脳虚血時における役割をそのknockout mouseを用いて行った。その結果、脳虚血後再潅流における血管透過性亢進と神経細胞死にはTIPM-1が強く関わっていることが示されJCBF&M誌に掲載された。また、骨髄乾漆細胞由来の神経幹細胞を脳梗塞巣に移植し生着することをJCBF&M誌に発表、そしてTRX-1トランスジェニックマウスが脳虚血再潅流障害に耐性を持つことをBrain Res誌に発表した。平成23年度の研究は以下のように経緯した。(10マウスES細胞をSFEB法で分化させ神経幹細胞のマーカーSOCS1でFAC Ssortingを行い、viabilityや回収効率など至適条件を検討。回収した細胞を脳虚血モデルに移植し腫瘍形成を解析。腫瘍形成能、生存率の改善および細胞の生着と運動機能の改善を確認した。以上の結果は、Lab Invest誌に掲載された。(2)ips細胞からSFEB法で神経幹細胞を誘導、脳虚血モデルに移植し、細胞の生着と運動機能の改善を確認した。以上の結果はBrain Res誌に掲載予定である。(3)ES細胞より誘導した神経幹細胞の移植におけるIL-6抗体の影響を解析、IL-6抗体により拒絶反応の抑制、神経分化の促進が起こることを確認した。以上についてはJ Neurosci Res誌に掲載された。
野生復帰を目指したモンゴル野生馬の繁殖特性解明と遺伝子保存に関する研究

モンゴル野生馬の繁殖特性を解明する目的で、胎子期および新生子期の家畜馬の性腺(卵巣・精巣)および副腎の機能について研究を実施し、以下の結果を得た。(1)胎子期には200-250日令をピークとして、胎子性腺(卵巣と精巣)が肥大し、ピーク時には、母親の卵巣よりも大きく肥大する現象が認められるが、出生時期(340日令)には、ピーク時の10分の1程度にまで縮小するダイナミックな変化が確認された。出生後は、6ケ月令まで性腺はゆっくりとサイズを減少する事実が明らかとなった。雌雄共に血中ステロイドホルモン(プロジェステロン、テストステロン、エストラジオール)濃度は出生後2日以内に基底値に低下したが、インヒビン濃度は、ゆっくりと低下して出生後100日前後に基底値まで低下した。組織学的検索を行った結果、胎子卵巣と精巣の間質細胞が増殖肥大し、肥大した間質細胞にインヒビンα、βAおよびβB鎖の局在が確認された。以上の結果から、ステロイドホルモンの分泌に関しては胎子・胎盤ユニットの協同作用が重要であり、分娩と共にこの胎子・胎盤ユニットが破壊されることから、ステロイドホルモン分泌は直ちに低下するが、インヒビンは胎子の性腺の主として間質細胞から分泌されるために、性腺の委縮に伴ってゆっくりと低下するものと推察された。(2)胎子期の副腎皮質細胞には、インヒビンβB鎖の局在が認められα鎖とβA鎖は認められなかった。また、馬胎子副腎には、P450scc、P450c17およびアロマターゼか検出されたが、3βHSDは検「出されなかった。以上の結果から、馬胎子副腎は、ステロイドホルモン分泌能を有していること、およびアクチビンβを分泌するが、インヒビンは分泌しないものと推察された。平成18年度は、以下の成果が得られました。1.ウマ胎子副腎細胞のインヒビンおよびステロイドホルモン分泌機能ウマ胎子の副腎がインヒビンとステロイドホルモンを分泌する機能を有するか否かを明らかにする目的で、胎令235日のサラブレッド胎子の副腎を用いて、インヒビンα、β_A、β_B鎖および4種類のステロイドホルモン合成酵素の抗体により免疫染色を行った。その結果インヒビンβ鎖が陽性を示したが、インヒビンα鎖とβ_A鎖は陰性であった。これらの結果からウマ胎子副腎は、アクチビンBを分泌する可能性を有するがインヒビンの分泌能は無いと判断された。ステロイドホルモン合成酵素については、3β-HSDHが陰性であったが、P450SCC,P450C17,およびP450aromataseが陽性であった。これらの結果から、ウマ胎子副腎では、コレステロールからプロジェステロンを合成する能力は無いが、テストステロン、エストラジオール、コルチコステロンを合成する能力を有することが判明した。従って性腺あるいは胎盤で合成された、プロジェステロンが副腎に移行するものと推察された。2.雌ウマの発育過程における性腺刺激ホルモンおよび卵巣ホルモンの分泌変化出生から6ヶ月令までの雌新生子の血中LH、FSH,インヒビン、プロジェステロン(P)、テストステロン(T)およびエストラジオール(E)濃度を測定した。その結果、出生後72時間以内にP、T、Eは基底レベルに低下したが、インヒビンは30日令頃までゆるやかに基底レベルに低下した。血中LH濃度は、出生後6ヶ月まで大きな変化は認められなかったが、FSH濃度は4ヶ月頃から基底レベルの上昇が認められた。以上の結果から、雌ウマ新生子では、出生後ステロイドホルモン分泌は急激に低下するがインヒビン分泌は維持され卵巣の萎縮と共に低下するものと推察された。

以上の結果から、馬胎子副腎は、ステロイドホルモン分泌能を有していること、およびアクチビンβを分泌するが、インヒビンは分泌しないものと推察された。
総括班

総括班は、本特定研究の立案、各柱間の交流、及び成果の総括を行う。この目的に沿って、各年度毎に3回ないし4回の総括班会議において班活動と研究成果のまとめをそれぞれの中心課題として討議を行った。昭和60年度の研究成果の評価のため、61年6月24日に評議委員会を開催し豊島総括班長より進渉状況の説明と資料の提出を行った。全体として、よく進んでいることは分るが、代表として話されない個々の研究活動も評価対象に加えた方がよいとの意見があり、61年度の研究代表者会議は、全評価委員、総括班員を招待して各代表者より進渉状況の報告を行うこととした。9月24、25日の2日にわたり、研究代表者会議が開催され、研究成果の発表と活発な討論がなされた。又毎年2月には「がん特」を中心とした合同シンポジウムに参加し、発表、討論を行っている。62年3月20には、対がん10カ年総合戦略の一環として、厚生省・科学技術庁の研究班と合同で3年間の進渉状況報告と各分野の代表によるシンポジウムが計画されている。研究支援活動としては、引続きオリゴヌクレオチドの供給を行っている。又61年12月19、20日の2日間、東京大学医科学研究所遺伝子解析施設と共催で、オリゴヌクレオチドの利用を中心としたDNA研究技術の公開セミナーと講習会を開催し、多数の参加を得た。出版としては、がんバイオサイエンスニュース各年度13号を発行し、61-3号を編集中である。又年度末には、年度研究成果をまとめて発行している。
チオシアン酸アンモニウム溶液による金属の溶解に関する研究

製鉄所コークス炉ガスを湿式脱硫する際に発生する大量の廃液に含まれるN【H_4】SCNは、各種金属を水溶性のアンミン錯体やチオシアン錯体として溶解する可能性がある。よってその基礎資料を得るため、試薬N【H_4】SCNの溶液を用いて各種物質の溶解條件と溶解度および溶解速度の関係をしらべ、また平衡論的検討結果および反応速度論的検討結果も考え合わせて溶解反応を推定した。溶解対象物としては、貴金属含有スクラップ,製鉄・製鋼ダスト,マンガン団塊等からの有価物の回収を考えて、Ag,ZnO,Mn【O_2】,CuO,NiO,Co酸化物をとりあげた。得られた主要な知見を下記に要約する。1.AgはN【H_4】SCN濃厚液にかなり溶解する。pH2-3の溶液に【Fe^(3+)】を、pH8-10の溶液に【Cu^(2+)】を添加したものを用い、酸素を吹き込みながら溶解すると、Agはチオシアン錯体となってかなりの速度で溶解する。2.ZnOの溶解は極めて速く、1時間で平衡溶解度に達する。溶解度はpH7付近で極小値、pH9付近で極大値を示す。酸性溶液では【Zn^(2+)】およびZnチオシアン錯体、アルカリ性溶液ではZnアンミン錯体となる。3.Mn【O_2】は酸性溶液にのみ溶解し、pH4でかなり速く溶解する。Mn【O_2】の4価MnがSC【N^-】により2価に還元されて酸に溶解される。4.CuOはN【H_4】SCN濃厚液にかなり溶解し、2時間で平衡溶解度に達する。溶解度はpH7付近で極小値、pH9付近で極大値をとる。酸性溶液ではチオシアン錯体;アルカリ性溶液ではアンミン錯体となる。5.NiOの溶解は極めて遅く、酸性溶液ではチオシアン錯体,アルカリ性溶液ではアンミン錯体となる。6.市販Co酸化物(【Co_3】【O_4】)は酸性溶液にのみ溶解し、チオシアン錯体となるが、溶解速度は極めて遅い。【Co_3】【O_4】を熱分解して得たCoOの溶解速度は【Co_3】【O_4】の100倍以上でかなり速い。
外科的透析内シャント作成術に代わる新しい経皮的内シャント作成術の開発

本研究は豚を用いて外科的透析内シャント作成術に代わる新しい経皮的内シャント作成術の開発することである。慢性血液透析患者のシャント静脈は恒常的な動脈血の流入による機械的な刺激に加え、繰り返される穿刺による血管損傷のため修復機転に伴う血管壁肥厚により狭窄を生じシャント不全となる。このためくり返し新たなシャント作成を余儀なくされる。そこで従来の外科的手術に代わり経皮的に動静脈瘻を皮下に作成し透析内シャントを作成する方法を開発すれば作成部位の制限が少なくなり長期間にわたり自家血管シャントを確保できる。われわれが開発した方法は、動脈と静脈をガイドワイヤーにて貫通し、このワイヤーに追従させてシースイントロデューサーを挿入し、動脈と静脈を短絡させた瘻孔の作成である。作成した瘻孔にカバー付ステントを挿入しシャントを作成した。シャントを血管造影にて確認し、その後豚を屠殺し、血管、周囲臓器の損傷を確認した。実験初期には血管の損傷が大きく血液の血管外漏出を認めたが、市販のデバイスを独自の形状に改良することにより、損傷を回避することができた。この実験を繰り返し、血管、周囲臓器の損傷を最小限に抑えるデバイスとその組み合わせを開発し、独自の形状のデバイスをプロトタイプとして製作した。この手技の重要な部分となる動静脈を貫通させる技術の開発とデバイスの開発により経皮的内シャント作成術に成功した。計画当初の方法は成功率が低く作成部位が限定されたが、研究期間中に術式をモディファイしこれらの問題を解決した。モディファイされた方法は他の管腔臓器にも汎用性があることが判明し、われわれは下大静脈-門脈短絡、肝内胆管-消化管短絡にも有効であることを確認した。慢性血液透析患者のシャント静脈は恒常的な動脈血の流入による機械的な刺激に加え、かつ繰り返される穿刺による血管損傷のため過酷な状況にさらされている。シャント静脈はこのような障害に対する修復機転に伴う血管壁肥厚により狭窄を生じシャント不全となる。そこで従来の外科的手術に代わり経皮的に動静脈痩を皮下に作成し透析内シャントを作成する方法を開発すれば作成部位の制限が少なくなり長期間にわたり自家血管シャントを確保できる。我々が今年度計画した研究はこの手法をモディファイし動脈と静脈のシャントをインターベンションの手法を用いて経皮的に作成することである。方法はまず静脈にPTCD針を留置しこの針を静脈外脂肪組織へ進める。さらに近傍の動脈にあらかじめ留置したバルーンカテーテルを穿刺し針先を動脈内に留置する。ついでガイドワイヤーを挿入し静脈内から動脈内へガイドワイヤーを貫通させた。このガイドワイヤーを用い、セルジンガー法で留置カテーテルを挿入する。作成された動静脈の痩孔に留置カテーテルを挿入し7日間、豚を飼育する。7日後に留置カテーテルを抜去し、血管造影にて痩孔が作成されていることを確認する。また同様の方法で留置カテーテルの代わりに作成された痩孔にカバーつきステントを留置し、一期的に動静脈シャントを作成することにも成功した。このシャント作成の技術は人間の透析シャント作成に応用できる技術であり外科的透析内シャント作成術に代わる新しい経皮的内シャント作成術の基礎となる動物実験である。