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次世代の安全・安心な低環境負荷型カルコゲナイド薄膜太陽電池の作製に関する研究

福島原発事故以来、再生可能エネルギーへの期待が一層高まり、安全・安心な太陽光発電が注目されている。将来の普及拡大に向けた課題は、資源的制約の無い、低コストな太陽電池を開発することである。本研究では、稀少元素のInやGaを含まず、資源上の制約が少なく、原材料費が安価であるという利点を持っている、次世代型のカルコゲナイド薄膜太陽電池の性能向上を目指して、成膜技術を検討することを目的とする。Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太陽電池の作製において、前年度、新規な結晶化プロセス(3S法と命名)を見出したので、本年度は、太陽光スペクトルに整合する活性層のバンドギャップの理論最適値1.41.5eVを実現できるS/(S+Se)比0.81.0になるCu2ZnSn(S,Se)4薄膜の3S法における結晶化温度を検討した。その結果、プリカーサの蒸着温度を500°Cにして、硫化温度を高くするほど開放電圧が向上した。3S法においてはプリカーサの基板温度がキー技術であることが明らかになった。Cu2SnS3薄膜太陽電池の作製において、プリカーサ蒸着後の真空チャンバー内への大気の導入開始時間を変化させて酸素の影響を調べたが、同時にCu/Sn比も変化したことから、酸素との相関は明確にならなかった。しかし、成膜技術としては、大気導入開始時間は10分以上で、比較的高い開放電圧が得られた。また、銀をドーピングした(Cu,Ag)2SnS3薄膜では、NaF添加で開放電圧253mV、KF添加で260mVが得られ、前回の244mVより向上した。本研究は、稀少元素のInやGaを含まず、資源上の制約が少なく、原材料費が安価であるという利点を持っている、次世代型のカルコゲナイド薄膜のCu2ZnSn(S,Se)4や(Cu,Ag)2SnS3薄膜を用いた太陽電池の高性能化を目指して、成膜技術を検討することを目的として実施している。申請時の課題として、太陽電池の開放電圧が小さいことによる変換効率の低さを挙げていた。昨年、Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太陽電池の成膜技術として新たな結晶化プロセス(3S法)を見出し、今回、プリカーサ蒸着時の基板温度がキー技術であることを明らかにした。さらに、結晶化温度を高くすることが開放電圧向上に有効であることを明らかにした。また、Cu2SnS3薄膜太陽電池においては酸素の効果は明確にならなかったが、プリカーサ蒸着後の大気導入時間を調整することで、銀をドーピングした(Cu,Ag)2SnS3薄膜では従来の値を超える開放電圧を実現できた。以上の理由より、3年計画の2年目の実績としては「当初の計画どおりに進展している」と判断した。前年度に引き続き、カルコゲナイド薄膜のCu2ZnSn(S,Se)4や(Cu,Ag)2SnS3薄膜を用いた太陽電池の性能向上を目指して、成膜条件を検討する。Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太陽電池については、本研究の初年度に見出した新たな結晶化プロセス3S法を用いて、Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜や太陽電池の作製条件を検討する。プリカーサ蒸着時の基板温度は500°Cが適しているが、硫化温度は高い方が開放電圧の向上が見られた。しかし、今までは基板にソーダライムガラスを使用していたので、硫化温度の上限は570°Cであった。今年度は、基板をEAGLEガラスに変更することで、より高い結晶化温度(650°C程度まで)でのCu2ZnSn(S,Se)4薄膜の作製に取組み、太陽電池のさらなる向上を目指す。さらに、EAGLEガラスには含まれていないアルカリ金属の添加方法についても検討する。Cu2SnS3や(Cu,Ag)2SnS3薄膜太陽電池についても、初年度の結果から、硫化温度を530°Cから570°Cに上げることで太陽電池の発電パラメータが大きく向上したことから、上記と同様に硫化温度の高温化を制限していたソーダライムガラス基板からEAGLEガラス基板に変更する。硫化温度の高温化を図り、太陽電池の性能向上を目指す。連続成膜法を活用したCu2ZnSn(S,Se)4薄膜太陽電池の作製において、Cu2ZnSnSe4化合物を蒸着材料に用いて基板加熱温度を変化させた結果、500°C以下ではCu2SnSe3を含む化合物になり、その後の硫化処理によってCu2ZnSn(S,Se)4が形成される新たな結晶化プロセスを見出した。さらに、連続成膜時にアルカリ金属のカリウムを添加することでCu2ZnSn(S,Se)4薄膜太陽電池の開放電圧が、カリウムなしの406mVから698mVへ大幅に改善されることが明らかになった。Cu2SnS

3薄膜太陽電池の作製において、アルカリ金属のNaやKを添加した上で、大気中熱処理の工程を追加することで太陽電池の開放電圧の向上が見い出された。また、銀をドーピングした(Cu,Ag)2SnS3薄膜を作製し、Ag/(Cu+Ag)=0.1程度までは混晶化が可能であり、銀の添加量を増加させると格子定数やバンドギャップが増加することを明らかにした。さらに、(Cu,Ag)2SnS3薄膜太陽電池を世界で初めて作製し、銀の添加とともに開放電圧の増加を確認し、変換効率4.07%を達成した。本研究は、稀少元素のInやGaを含まず、資源上の制約が少なく、原材料費が安価であるという利点を持っている、次世代型のカルコゲナイド薄膜のCu2ZnSn(S,Se)4や(Cu,Ag)2SnS3薄膜を用いた太陽電池の高性能化を目指して、成膜技術を検討することを目的として実施している。申請時の課題として、太陽電池の開放電圧が小さいことによる変換効率の低さを挙げていた。今回、Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太陽電池の成膜技術の一つである基板温度を検討する中で、新たな結晶化プロセスを見出したことは世界初の発見である。さらに、本方法を用いることで太陽電池の開放電圧が飛躍的に向上したことは注目すべき点である。また、Cu2SnS3薄膜太陽電池においては銀をドーピングすることの有効性を示し、変換効率4.07%の(Cu,Ag)2SnS3薄膜太陽電池を世界で初めて作製したことは大きな進展である。以上の理由より、3年計画の初年度の実績としては「当初の計画以上に進展している」と判断した。福島原発事故以来、再生可能エネルギーへの期待が一層高まり、安全・安心な太陽光発電が注目されている。将来の普及拡大に向けた課題は、資源的制約の無い、低コストな太陽電池を開発することである。本研究では、稀少元素のInやGaを含まず、資源上の制約が少なく、原材料費が安価であるという利点を持っている、次世代型のカルコゲナイド薄膜太陽電池の性能向上を目指して、成膜技術を検討することを目的とする。Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太陽電池の作製において、前年度、新規な結晶化プロセス(3S法と命名)を見出したので、本年度は、太陽光スペクトルに整合する活性層のバンドギャップの理論最適値1.41.5eVを実現できるS/(S+Se)比0.81.0になるCu2ZnSn(S,Se)4薄膜の3S法における結晶化温度を検討した。その結果、プリカーサの蒸着温度を500°Cにして、硫化温度を高くするほど開放電圧が向上した。3S法においてはプリカーサの基板温度がキー技術であることが明らかになった。Cu2SnS3薄膜太陽電池の作製において、プリカーサ蒸着後の真空チャンバー内への大気の導入開始時間を変化させて酸素の影響を調べたが、同時にCu/Sn比も変化したことから、酸素との相関は明確にならなかった。しかし、成膜技術としては、大気導入開始時間は10分以上で、比較的高い開放電圧が得られた。また、銀をドーピングした(Cu,Ag)2SnS3薄膜では、NaF添加で開放電圧253mV、KF添加で260mVが得られ、前回の244mVより向上した。
儀式書を中心としてみた平安時代政治機構の総合的研究

1,平安時代の政治機構の総合的研究(研究分担者の個別研究とその総合)(1)研究分担者はその分担にしたがい研究を進め、その成果の一部は3回の研究会(6月・10月・1月)で報告された。それらの要旨は報告書に掲載されている。(2)前年度に引続き、西宮紀の精密な輪読を行い、個別の儀式・政務の評細についての理解を深めた。この輪読は、科学研究者交付終了後の来年度以降も、継続して行う予定である。2.西宮記の常読学倫研究および動物のデ-タべ-スの作成(研究分担者全員による共同研究)(1)前年度に引続き、西宮記の古写本について書誌〓的調査を行い、前年度の調査結果と伴せて、総合的な検討を行った。その成果の一部は報告書に掲載されている。(2)故実業書本西宮記を底本とする西宮記動物のデ-タべ-スの作成を完了し、通称名と編集の二つの索引を作成した。この二つの索引もまた、報告書に掲載されている。(3)前年度に引続き、西宮記校訂本の作成のための古学本翻刻作業を進めた。この作業もまた、科学研究者交付終了後の来年度以降、継続して行う予定である。1.平安時代政治機構の総合的研究(研究分担者の個別研究とその総合)(1)研究分担者はその分担にしたがい研究を進め、その成果の一部は4回の研究会(8・11・12・3月)で報告され、儀式関係書の書誌学的研究、儀式・政務の歴史的度遷に関する研究などにおいて、種々の新たな知見が呈示された。これらは遂次公表される予定である。次年度以降はそのとりまとめを行う。(2)平安時代の政治機構を解明するには、儀式・政務の歴史的変遷とその意義を明らかにすることが、不可欠の前提となる。この課題を果すため、西宮記の輪読を開始した。この輪読は、科学研究費の給付終了後も、継続して行う予定である。2.西宮記の書誌学的研究および勘物の編年デ-タベ-スの作成(研究分担者全員による共同研究)(1)全国各地の諸機関が所蔵する西宮記諸学本の所在リストを作成し、前田尊経閣文庫、内閣文庫、文化庁、京都大学・東北大学各附属図書館、秋田県立・宮城県立各図書館、陽明文庫、天理図書館等において、古学本を中心とした調査を行った。特に前田尊経閣文庫所蔵巻子本と内閣文庫所蔵紅葉山文庫本の調査では、それらと宮内庁書陵部所蔵壬部本との関係が一部判明するなど、西宮記の書学・伝来に関する書誌学的に注目すべき知見を得た。次年度においてもこの調査は継続して行う。(2)故実叢書本西宮記を底本に用い、勘物を編年整理班した西宮記勘物のデ-タベ-スの作成を行い、入力作業をほぼ完了した。次年度はこれの校正を行って完成をめざし、平安時代政治機構解明のための新たな資料としてこれを活用する。(3)西宮記校訂本作成のための試みとして、研究分担者を3グル-プに分けて翻刻作業を行い、それぞれ校訂本の雛型を作成して、翻刻をめぐる問題点を検討した。この作業もまた、次年度以降継続して行う。1,平安時代の政治機構の総合的研究(研究分担者の個別研究とその総合)(1)研究分担者はその分担にしたがい研究を進め,その成果の一部は3回の研究会(6月・10月・1月)で報告された。それらの要項は報告書に掲載されている。(2)前年度に引続き,西宮記の精密な輪読を行い,個別の儀式・政務の詳細についての理解を深めた。この輪読は,科学研究書交付終了後の来年度以降も、経続して行う予定である。2,西宮記の書誌学的研究および動物のデ-タベ-スの作成(研究分担者全員による共用研究)(1)前年度に引続き,西宮記の古写本について書誌学的調査を行い,前年度の調査結果と併せて,総合的な検討を行った。(2)故実叢書

本西宮記を底本とする西宮記勘物のデ-タベスの作成を完了し、史料名と編年の二つの索引を作成した。この二つの索引もまた,報告書に掲載されている。(3)前年度に引続き,西宮記校訂本の作成のための古写本翻刻作業を進めた。この作業もまた,科学研究書交付終了後の来年度以降,継続して行う予定である。
固液２相系・多成分系を扱う３次元マントル対流シミュレーションプログラムの開発

本研究では、研究代表者が中心となって開発してきたマントル対流の3次元シミュレーションプログラムを発展させ、固液2相系・多成分系へ拡張し、さらには超高温・超高圧力条件下でのマントル物質の流動を熱力学に正しい形で取り扱うことを可能にした。このプログラムを用いたシミュレーションにより、(i)マントル内の化学的不均質構造の発達の過程、(ii)マントル遷移層に停滞するスラブと「大きなマントルウェッジ(BMW)」のダイナミクス、(iii)巨大地球型惑星「スーパー地球」のマントル対流、などに代表される固体地球惑星科学の諸問題に関する重要な知見が得られた。平成22年度は、固液2相系・多成分系マントル対流3次元シミュレーションプログラムのうち、物質の移動を計算する部分の構築を集中的に実施した。これは、応募者が中心となって開発を進めている3次元箱型熱対流基本プログラムをベースとし、これに必要な機能を順次追加することによって実施したものである。まず最初に、応募者らが共同で開発した、高度な移流方程式ソルバの3次元対流計算プログラムへの導入を行うとともに、解析解と数値解との比較によりその有効性も確認した。このプログラムを用いて、大陸移動の効果に加えて、密度の異なる2成分からなる混合流体の熱・組成対流の効果を取り入れたマントル対流シミュレーションを実施した。これにより、マントル深部の熱・化学的不均質構造の発達と地表面での超大陸の配置・移動との関係を議論することが可能となった。この成果は地球惑星科学連合2010年大会で発表するとともに、現在は論文投稿に向けた作業を進めている。これに加えて、液相の運動を取り扱う手法の開発も行った。ここでは、固相に対する液相の相対運動を浸透流としてモデル化する方法を採用した。なおこの取り扱いの基本となる手法は1次元の剪断帯モデルにも適用され、地球科学的問題に対する有効性も実証できた(Ujiie,Kameyama,Yamaguchi,2010)。加えて、固相と液相の両方がそれぞれに運動する状況の取り扱いを可能にした。この際、固相の運動は、固相と液相の混合比の違いによる密度変化によって駆動されるものと仮定している。液相が固相より「軽い」場合と「重い」場合、及び浸透流の効果が大きい場合と小さい場合、のそれぞれの状況でテスト計算を行い、プログラムの正常動作が確認できた。平成23年度は、多成分系・固液2相系のマントル対流3次元シミュレーションプログラムのうち、(i)固体の流動を計算する機能の向上と、プレート沈み込み帯での固体マントルの流れ場をモデリングする手法の確立、及び(ii)物質の移動を計算する機能の構築、の2つを集中的に行った。(i)ではまず、ベースとなるACuTE法を用いた3次元箱型プログラムのうち、非弾性流体近似に基づいた求解ルーチンを修正し、静水圧下の圧縮による固相の体積変化がある場合の流れ場の求解を可能にした。同時に、Fortran90規格では非標準であった機能を排することで、地球シミュレータ2を含む広汎な計算機環境での正常動作を実現した。さらに今後の固液2相系でのシミュレーション研究の適用事例の1つとして、プレート沈み込み帯に注目したモデリングを開始した。ここではまずプレート沈み込みによって駆動される固体マントルの流れ場を求める手法を確立し、予備的なシミュレーションを実行することにより、マントル遷移層で停滞するスラブの上部も含んだ「大きなマントルウェッジ」内で上昇プルームが発生するまでの新たなシナリオを提案した。なおこの成果をまとめた論文は既に雑誌Geophysical ResearchLettersへの掲載が決定している。また(ii)では、(a)FCT (Flux-Corrected Transport)法による移流方程式ソルバの導入、(b)Darcy則に基づく固相と液相の相対運動の計算、及び(c)2相系流体の運動と熱対流運動のカップリングを行う機能を追加し、中規模モデルによるテスト計算によりその動作を確認した。特に(a)でFCT法を導入したことにより、従来の手法では取り扱いが困難であった発散を伴う流れ場による物理量の輸送をうまく取り扱うことが可能になった。最終年度となる平成25年度は(i)多成分系・固液2相系のマントル対流3次元シミュレーションプログラムに含まれる、固体の流動を計算する機能のさらなる高度化、及び(ii)開発したプログラムを用いたシミュレーション研究、を行った。(i)ではまずベースとなるACuTE法を改良した3次元箱型プログラムを用いて、静水圧下での強い断熱圧縮の影響を考慮した熱対流シミュレーションを実施した。これにより、近年太陽系外に相次いで発見されている巨大地球型惑星「スーパー地球」内のマントル内の熱対流の様式が地球のそれと大きく異なることを見出した。この成果は3編の論文として既に掲載済であり、さらに2編が投稿中・投稿準備中である。

また多成分流体の各成分ごとの力学的性質の違いを反映するものの1つとして「粘性率の異方性」を考慮した3次元熱対流シミュレーションプログラムを開発した。このプログラムはマントル対流の3次元シミュレーションでは世界で初めて粘性率に異方性がある場合の取り扱いを可能にしたものであり、線形解との比較によりその正常動作を確認できた。(ii)では地表面付近で生じる火成活動によって起こる物質分化の効果を(擬似的にではあるが)取り入れたマントル対流シミュレーションを系統的に実施した。その結果、現在の地球で想定される程度の量の海洋性地殻の沈み込み・堆積の効果のみでは、地球内部で観察されているLarge Low Shear Velocity Provinces (LLSVPs)様の大規模な化学的不均質構造を形成するには不十分であることを指摘した。この成果は現在、地表面に「大陸」という力学的性質の異なる構造の影響も加味したシミュレーションに発展し、これらの結果を踏まえた上で論文のとりまとめを進めている。平成24年度は、多成分系・固液2相系のマントル対流3次元シミュレーションプログラムのうち、(i)固体の流動を計算する機能の向上と実問題への適用、及び(ii)物質の移動を計算する機能の構築と予備的シミュレーション、の2つを集中的に行った。(i)ではまず、ベースとなるACuTE法を用いた3次元箱型プログラムのうち、非弾性流体近似に基づいて流れ場と熱輸送を解く各々のルーチンを修正し、静水圧下での強い断熱圧縮による固相の体積や温度の変化が生じうる場合の取り扱いを可能にした。またこのプログラムを用いて、近年太陽系外に相次いで発見されている巨大地球型惑星「スーパー地球」内のマントル中での熱対流シミュレーション研究を開始した。計算結果の詳細は現在解析中であるが、スーパー地球マントルのダイナミクスや熱輸送に関して、並行して行った半解析的研究の結果と調和的な結果が得られている。なおこの一連の成果はこれまで計3編の論文としてとりまとめを進めており、うち2編は既に雑誌Geophysical Journal InternationalとIcarusへ投稿中である。また(ii)では、地表面付近で生じる火成活動によって起こる物質分化の効果を(擬似的にではあるが)取り入れたマントル対流シミュレーションプログラムの開発を行った。これは応募者らが共同で開発したCIP-CSLR法に基づく高度な移流方程式ソルバを用いて、密度の異なる2成分からなる混合流体の熱・組成対流シミュレーションプログラムを高度化したものにあたる。これによって、沈み込みによってマントル深部に持ち込まれる物質の挙動とマントル深部の熱・化学的不均質構造の発達の関係、さらにはそれらと地表面での超大陸の配置・移動との関係をより深く議論することを目論んでいる。発散を伴う速度場による輸送方程式の多次元での解法に困難を抱えていたが、今年度の成果により克服することができた。また従来の計画では、固液2相系での対流シミュレーションの適用事例として主に核・マントル境界の現象のみを想定していたが、今年度の新たな試みによりプレート沈み込み帯でのマントル対流・流体移動過程への適用可能性を広げることができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。
情動による行動選択の最適化の脳内神経基盤の解明

本研究では、情動の行動選択への影響の神経基盤を明らかとするため、情動喚起状況下で活動を亢進する特徴を持つ青斑核ノルアドレナリン神経系に着目し、その青斑核ノルアドレナリン神経系の行動選択への関与を検討した。昨年度の成果では、ラットを用いたT型分岐迷路装置による2選択肢選択課題において、青斑核ノルアドレナリン神経系活動が、意思決定におけるラットの熟考・内的探索に伴うとされる代理的試行錯誤行動(Vicarious trial-and-error)と相関することを明らかとした。この結果を受け、本年度は、ノルアドレナリン神経活動を抑制するノルアドレナリン自己受容体の作動薬(clonidine)投与の、T時型迷路課題中の代理的試行錯誤行動への影響を検討した。その結果、腹腔への薬理投与により、課題パフォーマンスの低下および代理的試行錯誤行動の減少が見られた。さらに、関与する脳部位の特定のため、迷路課題前に、同様の薬剤を内側前頭前野に局所投与した。その結果、腹腔内への薬理投与と同様の結果が得られた。以上の結果から、青斑核ノルアドレナリン神経系は、内側前頭前野に作用し、代理的試行錯誤行動の調節に関与していることが示唆された。以上の結果から、情動は、青斑核ノルアドレナリン神経の内側前頭前野の調節への影響を介して、選択肢の熟考・内的探索過程に影響を及ぼし、行動選択を変容させることが推察される。当初計画通りに、実験計画が実施でき、興味深い結果を得る事ができた。内容については、学会発表を実施し、関連分野の専門家から高い評価を得ている。また、現在論文投稿中である。本研究では、情動の行動選択へ及ぼす影響の神経基盤を明らかとするため、情動喚起状況下で活動を亢進する特徴を持つ青斑核ノルアドレナリン神経系に着目し、その青斑核ノルアドレナリン神経系の行動選択への関与を検討した。実験では、ラットを用いたT字型分岐を持つ迷路装置による2選択肢の行動選択課題を用い、異なる選択難易度における青斑核ノルアドレナリン神経系の活動量と行動指標との関連を検討した。選択難易度は左右の通路に配置する報酬量(餌ペレット数)の差分により操作し(0個vs4個,1個vs3個,2個vs2個:差分が小さいほど難易が高い)、青斑核ノルアドレナリン神経活動は、c-Fos蛋白を神経活動のマーカとした免疫組織化学的二重染色法により、c-Fos蛋白の発現が見られた青斑核ノルアドレナリン神経の数により定量した。実験の結果、選択難易度依存的に、大きい報酬が配置された選択肢側を選んだ割合は減少し、選択までの所要時間は増加した。さらに、ラットの意思決定の前段階の探索行動である代理的試行錯誤行動(Vicarious trial-and-error)も難易度依存的に増加した。青斑核ノルアドレナリン神経活動は、難易度依存的に亢進し、さらに、代理的試行錯誤行動回数との間に正の相関関係が見られた。以上の結果から、青斑核ノルアドレナリン神経系は、行動決定の前段階の選択肢の探索を調節していることが示唆された。本結果から、情動は、青斑核ノルアドレナリン神経活動への影響を介して、選択肢の探索過程に影響を及ぼし、行動選択を変容させることが推察される。今年度の研究の結果、青斑核ノルアドレナリン神経系活量と探索行動の間に正の相関関係が見られたことから、青斑核ノルアドレナリン神経系が行動決定の前段階の選択肢の探索を調節していることが示唆された。

この結果を受け、今後の研究では、ラットを用いたT型分岐迷路装置による2選択肢選択課題において、薬理投与によるノルアドレナリン神経活動の操作の行動選択に及ぼす影響を検討する。さらに、薬理投与を脳局所部位へ実施することで、ノルアドレナリン神経系による行動選択の調節に関連する詳細な脳内神経機構の検討を行う。
朝鮮半島の冷戦下都市復興における東西建設援助の建築史的研究

本研究は、朝鮮戦争後の北朝鮮・韓国でなされた東西両陣営による建設援助の実相を解明し、それらが第二次大戦後の戦災都市復興や冷戦下の国際援助競争のなかで定型化してきた歴史的手法であることを実証的に解明する都市・建築史研究である。研究開始年度である本年は、特に開発援助の背景となる朝鮮半島の植民地時代の都市基盤施設の分析も行い、北朝鮮地域に関する分析を進めることができた。また、韓国側に関しては戦後の製鉄所やダム関連の開発援助資料を収集することができた。加えて、旧ソビエトによる開発援助資料の捜索、西側(特に日本)のアジア都市開発援助の整理なども一定の進展をみた。ロシアやドイツ、ウクライナ、ベラルーシ、チェコなどで海外調査を展開し、多くの資料や情報を得ており、これら資料の分析を継続的に進めている。研究成果に関しても、前課題からの継続的なテーマであるというアドバンテージを活かし、北朝鮮の都市基盤施設に関する論文、国際シンポジウム・国際学会における平壌及び咸興に関する論文をそれぞれ1本ずつ出すことができた。本研究グループが主催した学術セミナーも6月に開催し、研究成果の還元も初年度より務めている。当該年度後半には分担者を一名加え、旧ソ連による東側諸国に対するアジア地域に対する都市計画関与などに関する研究体制を厚くすることができた。以上のように多様な資料・情報を収集し、研究の広さと深度を担保しつつ、研究を進めてきた。研究は概ね順調に進展していると考えている。ただし、資料や分析しなければならない情報が多く、予想していたスピードでは進捗していない部分がある。これは研究体制を充実させるとともに、研究対象を絞ることにより、プライオリティをつけて進めている。全体として見れば順調に海外調査を展開できたと同時に、研究グループ内でも役割分担などをはっきりさせると同時に、資料や情報共有をしながら進めることができた。対象時期が冷戦期という比較的新しい時代であるため、新鮮かつ多数ある情報に対してどのように軽重をつけて扱えばよいかという点について、難しさを感じている。こうした点に鑑み、1)前時代である植民地期との対象地域における連続性と断絶を意識するとともに、2)政治・経済史や地域研究などの建築・都市史をとりまく学問との連続性をより意識して研究をすることとしたい。この観点に絞ることで、観点毎に情報を対応させ、選別しながら、研究深度と速度確保したいと考えている。次年度はそうした点を意識しつつ、初年度の研究成果をまとめていくとともに、本課題の核心である「建設援助技法の歴史性の解明」を進めたい。
カンボジアにおけるHIV/AIDS流行に関する実態調査および疫学的研究

平成7年度より,「カンボジアにおけるHIV/AIDS流行に関する実態調査および疫学的研究」が開始されている。第1次調査団が平成7年12月6日より13日の間,カンボジアを訪問した。首都プノンペンにおいて,保健省エイズ対策部,衛生疫学センター,国立シアヌ-ク病院,国立カルメット病院,警察病院,陸軍病院,STDセンター,国立母子センター,国立輸血センター,プノンペンパスツール研究所を訪問し,HIV/AIDS流行状況,サーベイランス体制,研究・検査状況,医療,予防対策等に関する実状を調査し,情報資料を収集した。また,日本の現地NGOであるAMDAからもその活動と情報を入手した。これらの調査により,多くのことが明らかになっている。特に売春婦(CSW)ではHIV感染率は4314%,平均30%程度である。妊婦群では4.41.5%で,主に夫からの感染であることも明らかになった。輸血用血液の抗体陽性率はプノンペン市で4.3%であり増加傾向が見られ,また,他のSTDの検査に関しては梅毒34%,HBs抗原911%であるという情報が得られた。平成8年度は,前年に引き続き,首都プノンペン地域の他,南部の主要港都シアヌ-クビル(コンポソム)およびタイ,ベトナムと交流の多い地域においても調査を実施するとともに,性風俗産業従事者(CSWs)に対して性行動調査を行っている。日本からは研究者のべ9名(うち研究協力者のべ4名)が6月,11月および平成9年3月の3回にわたりカンボジアを訪問している。平成8年6月11日より6月15日までの間,カンボジア保健省エイズ対策担当者とリスク集団である性風俗産業従事者(CSWs)の性行動調査に関する調整・打ち合わせのため,森尾以下2名がプノンペンを訪れた。質問調査票(アンケート用紙)の検討・作成および調査対象地域の視察を行っている。視察はプノンペン市内およびその郊外にある売春宿,ダンスホール等,数ヶ所について行った。平成8年11月18日より22日までの間,CSWsの性行動調査の具体的実施方法についての打ち合わせのため,田島以下1名がカンボジアを訪れた。カンボジア保健省エイズ対策担当者と相談のうえ,性行動調査の対象地域5ヶ所と対象者600人の最終決定を行った。また,カンボジアにおける血清疫学調査の計画についての打ち合わせも同時に行われ,次年度以降の調査の具体的な方向性が話し合われた。田島らは,視察・調査のためシアヌ-クビル(コンポソム市)を訪れ,市の衛生部長Kiv Bun Sany氏と接見し,同市の地域特性,気候,風土,性産業などに関する情報を得た。なお1996年8月にオーストラリアとUSAの赤十字センターにより同市で行われた調査ではCSWsの51.5%(対象数99名)がHIV抗体陽性であり,また,妊婦の5.9%(対象数201名),警察官の13.7%(対象数51名),兵士の17.7%(対象数52名)がHIV抗体陽性であった。田島らは同市内にあるSTD診療所も訪れ,同市におけるSTD診療の実際を視察している。また彼らは,このカンボジア渡航の際にマレーシアを経由し,マレーシアのHIV流行状況の資料をマレーシア保健省より入手している。平成9年3月26日より30日の間,曽田以下3名がカンボジアに訪問し,前年12月から本年1月にかけて実施した調査結果の確認が行われた。また,この訪問中に次年度以降の調査の打ち合わせ,及び次年度から追加されるSTD血清抗体調査の具体的施行方法についての話し合いがなされた。本年度の性行動調査によって得られた調査結果を基本資料に,次年度以降は,行動疫学調査と血清疫学の組み合わせ研究が行われることになる。

質問調査票(アンケート用紙)の検討・作成および調査対象地域の視察を行っている。視察はプノンペン市内およびその郊外にある売春宿,ダンスホール等,数ヶ所について行った。平成8年11月18日より22日までの間,CSWsの性行動調査の具体的実施方法についての打ち合わせのため,田島以下1名がカンボジアを訪れた。カンボジア保健省エイズ対策担当者と相談のうえ,性行動調査の対象地域5ヶ所と対象者600人の最終決定を行った。また,カンボジアにおける血清疫学調査の計画についての打ち合わせも同時に行われ,次年度以降の調査の具体的な方向性が話し合われた。田島らは,視察・調査のためシアヌ-クビル(コンポソム市)を訪れ,市の衛生部長Kiv Bun Sany氏と接見し,同市の地域特性,気候,風土,性産業などに関する情報を得た。なお1996年8月にオーストラリアとUSAの赤十字センターにより同市で行われた調査ではCSWsの51.5%(対象数99名)がHIV抗体陽性であり,また,妊婦の5.9%(対象数201名),警察官の13.7%(対象数51名),兵士の17.7%(対象数52名)がHIV抗体陽性であった。田島らは同市内にあるSTD診療所も訪れ,同市におけるSTD診療の実際を視察している。また彼らは,このカンボジア渡航の際にマレーシアを経由し,マレーシアのHIV流行状況の資料をマレーシア保健省より入手している。平成9年3月26日より30日の間,曽田以下3名がカンボジアに訪問し,前年12月から本年1月にかけて実施した調査結果の確認が行われた。また,この訪問中に次年度以降の調査の打ち合わせ,及び次年度から追加されるSTD血清抗体調査の具体的施行方法についての話し合いがなされた。本年度の性行動調査によって得られた調査結果を基本資料に,次年度以降は,行動疫学調査と血清疫学の組み合わせ研究が行われることになる。本年度はHIV/AIDS流行の実態を把握するための情報の収集・解析とウイルス・血清学的調査および行動疫学調査の実施計画作定準備に主眼を置いた。現地調査は平成7年12月と平成8年3月の2回に分けて実施した。第1回調査においては、全国的流行状況およびサーベイランス体制の把握、保健省関係機関・医療施設、研究検査施設の実状調査、売春実態の調査、一部血清検体の収集と抗体検査に主眼を置いた。第2回調査では、流行状況および抗体保有状況の把握、前回未調査関連施設の実状調査、国際機関およびNGOの活動の把握、首都近郊の売春実態の調査、北部地方シエムリアプ県のHIV流行状況および関連施設の調査、および売春婦等リスク集団の行動疫学調査の実施計画の現地スタッフとの準備打ち合わせを行い、併せて帰途バンコクにおいて、カンボジアに多大な影響を及ぼしているタイ国の流行に関する疫学情報を関係者から収集した。本研究の目的はカンボジアのHIV流行の実態を明らかにし、更にウイルス血清学的手法による調査と、感染リスク集団の意識・行動調査により、同国のHIV/AIDS流行の疫学的特徴を解明することである。本年度の調査はその準備段階としてほぼ予定通りに進行しており、来年度の調査研究により成果をまとめる予定である。現在までの主な知見をのべると、(1)1991年にはじめてHIV感染者が発見されて以降急速に感染が拡大しており、首都の献血では陽性率6.4%に達している。(2)主な感染経路は異性間性的接触であり、主な感染源は買売春である。
ハイゴケ科の再定義に関する系統分類学的研究

ハイゴケ科及び関連する科の約200分類群の葉緑体3遺伝子(rbcL、rps4、psaB)の塩基配列を初めて決定した。3遺伝子の解析では、ハイゴケ科とその亜科も単系統にならず、ハイゴケ属自体も多系統となった。ハイゴケ科の分類群は10系統群に分かれた。属の別科や種の別属への移動を支持する結果が多く得られた。系統関係構築の最大の障害となっていた胞子体の欠如が分子系統解析により克服できる可能性がある。平成18年度は、9月に北海道の日高において、11月に台湾の蘭嶼島において野外調査を実施した。両地域および他地域から、ハイゴケ科及び近縁の科(ナガハシゴケ科、サナダゴケ科、ツヤゴケ科、ヤナギゴケ科)の材料を入手することができた。中でも、ハイゴケ科のラッコゴケ属とクシノハゴケ属について多くの種の材料を入手することができた。入手した資料をもとに、研究室で詳細な外部形態の観察を行うとともに分子系統解析を行った。この解析ではとくにハイゴケ属および近縁属に着目し、今回入手した材料から新たに得られた50分類群のrbcL遺伝子の塩基配列データとこれまでに蓄積されている約200分類群のデータセットにより系統解析を行った。その結果、今回の解析ではこれまでのrbcL遺伝子を用いた分子系統解析同様に、ハイゴケ目は単系統となるものの、その中の科間・属間の関係は明瞭ではなく、ハイゴケ科もハイゴケ科内の亜科も単系統にならず、ハイゴケ属自体も多系統となった。しかし、以下の例に示すいくつかの新知見も得られた。(1)ハイゴケ属は多系統性を示すが、ハイゴケ、オオベニハイゴケ、ヒメハイゴケはウシオゴケ属とグループをつくる。(2)キャラハラッコゴケとオオカギイトゴケを除くラッコゴケ属は単系統性を示すが、キャラハラッコゴケはホンダゴケおよびキャラハゴケ属と、オオカギイトゴケはヤマトキヌタゴケと単系統となり、ラッコゴケ属とするのは妥当でないことが示唆される。次年度は、さらに多くの分類群の材料の入手に努めるとともに、rbcL遺伝子以外の適切な分子種を検討し、分子系統解析に導入することによって、より精度の高い系統樹を作成することを第一の目標としたい。平成19年度は、5月に茨城県北部、6月に長野県東部、7月にマレーシア半島部、8月に京都市、10月に中国雲南省南部、3月に鹿児島県北部及び熊本県南部において野外調査を実施した。各調査地域から、ハイゴケ科及び近縁の科の材料を入手することができた。また、得られた成果の一部を7月にマレーシアで開催された国際蘚苔類会議及び3月に八王子市で開催された日本植物分類学会第7回大会で発表した。今年度はrbcL遺伝子に加え、葉緑体rps4遺伝子を調べ、約260OTU分のデータセットによって系統解析を行った。その結果、両遺伝子のデータを組み合わせた解析では、それぞれの遺伝子単独による解析に比べより高い解像度の系統樹が得られた。従来ハイゴケ科とされてきたものは、以下のように8系統群に分かれた。(1)ハイゴケ属(9種を含む)、ヤリノホゴケ属、ウシオゴケ属、フクロハイゴケ属、キヌゴケ属、ラッコゴケ属、キヌタゴケ属を含む群。(2)ハイゴケ属(タイプ種他の2種を含む)、クサゴケ属、キャラハゴケ属、ホンダゴケ属を含む群。(3)ハイゴケ属(1種を含む)、キャラハゴケモドキ属、クシノハゴケモドキ属、アカイチイゴケ属を含む群。(4)ハイゴケ属(2種を含む)、ダチョウゴケ属を含む群。(5)ミチノクイチイゴケ属を含む群。(6)クシノハゴケ属を含む群。(7)エゾノヒラツボゴケ属、Struckiaを含む群(サナダゴケ科に含まれる)。(8)ハイゴケ属(1種を含む)、イヌサナダゴケ属、シロイチイゴケ属、フトハイゴケ属を含む群(ハシボソゴケ科に含まれる)。この結果は従来のハイゴケ科及びハイゴケ科の下位区分と大きく異なっており、本科の再定義を検討する上で重要である。平成20年度は、6月に北海道芦別市、稚内市、7月に仙台市、8月に秋田市、9月に中国雲南省西部、3月に宝塚市及び和歌山市において野外調査を実施した。

また、得られた成果の一部を3月に仙台市で開催された日本植物分類学会第8回大会で発表した。入手した資料をもとに、研究室で詳細な外部形態の観察を行うとともに分子系統解析を行った。今年度はrbcL遺伝子とrps4遺伝子に加え、葉緑体psaB遺伝子を調べた。調べた領域の長さは倍以上になったが、OTUの数は従来の7割程度の約200 OTUとなった。その結果、それぞれの遺伝子単独による解析に比べより高い解像度の系統樹が得られた。従来ハイゴケ科とされていたものが含まれる10系統群のうち7つは、今回の解析でも認められ、2系統群はひとつになり、残りの1つは2つに分かれ、結果として以下の10系統群に分かれた。(1)ハイゴケ属(14種を含む)、キヌゴケ属他5属を含む群(キヌゴケ科に相当)。(2)ハイゴケ属(タイプ種)、ミヤマハイゴケ属を含む群。(3)ハイゴケ属(1種)、クサゴケ属他2属を含む群。(4)ハイゴケ属(1種)、キャラバゴケモドキ属、クシノハゴケモドキ属を含む群(ヤナギゴケ科に近縁)。(5)アカイチイゴケ属を含む群。(6)ハイゴケ属(2種)、ダチョウゴケ属を含む群。(7)クシノハゴケ属を含む群(アオギヌゴケ科、ハイヒモゴケ科に近縁)。(8)ハイゴケ属(1種)、ヒラツボゴケ属を含む群。(9)エゾノヒラツボゴケ属、Struckiaを含む群(サナダゴケ科に相当)。(10)ハイゴケ属(1種)、イヌサナダゴケ他2属を含む群(ハシボソゴケ科に相当)。この結果は従来のハイゴケ科及びハイゴケ科の下位区分と大きく異なっており、本科の再定義を検討する上で重要である。
嗅覚系による代謝調節機構の解明に基づいた糖尿病嗅覚療法の開発

中枢性代謝調節機構を標的とした糖尿病の新規治療法の開発を指向して、本研究では嗅覚系の機能に着目した。食餌の知覚情報は頭相応答として急性的に消化・吸収・代謝を促進することは古くから知られているが、嗅覚系を起点とした頭相応答機構が糖・脂質代謝の調節や糖尿病の発症に及ぼす影響は不明である。そこで本年度は、マウス嗅覚系の刺激と破壊が糖・脂質代謝に及ぼす影響を解析し、嗅覚系による糖・脂質代謝調節機能の存在を実証することを目的とした。まず、マウスに嗅覚情報を的確に伝達可能な食餌性嗅覚刺激装置を開発し、その実用性を実証した。本装置を用いて嗅覚と糖・脂質代謝の関連を解析した結果、絶食下での食餌性嗅覚刺激により血中遊離脂肪酸濃度が増加すること、また、糖負荷試験で評価した耐糖能には変化がないが、ピルビン酸負荷試験では肝糖新生活性が抑制されることを見出した。次に、嗅覚消失が代謝機能に及ぼす影響を検証するため、嗅球摘除による嗅覚消失マウスに長期間高脂肪食(HFD)を負荷した。対照(偽手術)群との比較の結果、嗅覚消失により短期間のHFD負荷時では耐糖能が改善したが、長期間のHFD負荷時では逆に耐糖能異常とインスリン抵抗性が増悪した。したがって、嗅覚系は食餌性肥満により誘発される糖代謝異常を防止することが示された。なお、自発運動量やエネルギー消費量には差異を認めなかった。このように本研究では、食前の食餌の匂い刺激は代謝適応を誘発し、エネルギー源を糖から脂肪酸に変換することが示唆された。また、長期的な嗅覚破壊が肥満に伴う耐糖能異常を増悪させることから、嗅覚系はエネルギー恒常性の維持に重要な役割を果たしており、その破綻は2型糖尿病などの代謝異常を誘発すると考えられる。平成30年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書において、補助事業期間中の研究実施計画に記載した通り、本年度は「嗅覚系による糖・脂質代謝調節機能の存在の解析」を実施した。その結果、研究開始時点で予測した通り、嗅覚刺激や嗅覚破壊に伴いマウスの糖・脂質代謝機能が変化することを見出し、その変化を定量的に検出することに成功した。このように本年度の研究において、嗅覚系を活用することで中枢性代謝調節機構を能動的に制御できる可能性がさらに高まったことから、2019年度以降も引き続き、「嗅覚ー代謝系を制御する中枢機構」や「2型糖尿病マウスの代謝異常に対する嗅覚刺激の予防・治療効果」の解析を計画通り実施することが可能な状況である。平成30年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書において、補助事業期間中の研究実施計画に記載した通り、本研究の第2ステップとして、「嗅覚ー代謝系を制御する中枢機構」を検証する。そのため、中枢性代謝調節に異常を示す各種遺伝子変異マウスに対して食餌性嗅覚刺激を行い、嗅覚を起点としたエネルギーバランスの変化を小動物用代謝測定システムで解析し、嗅覚系と代謝系の連係を仲介する脳内機序を明らかにする。また、食餌性肥満マウスの糖代謝機能が嗅覚消失に伴い変化する機序を解明するため、GeneChipを用いて嗅球摘除マウスの肝臓の遺伝子発現変化を網羅的に解析する。さらに本研究の第3ステップとして、「2型糖尿病マウスの代謝異常に対する嗅覚刺激の予防・治療効果」の解析に着手する。糖尿病病態では概日リズムの攪乱と嗅覚機能の低下が認められるので、日周性の嗅覚刺激により生体リズムの形成を強化することで、代謝異常が改善できるかを検証する。このように補助事業の最終年度(2020年度)において一定の結論が得られるよう配慮しつつ、研究を推進する。

また、長期的な嗅覚破壊が肥満に伴う耐糖能異常を増悪させることから、嗅覚系はエネルギー恒常性の維持に重要な役割を果たしており、その破綻は2型糖尿病などの代謝異常を誘発すると考えられる。平成30年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書において、補助事業期間中の研究実施計画に記載した通り、本年度は「嗅覚系による糖・脂質代謝調節機能の存在の解析」を実施した。その結果、研究開始時点で予測した通り、嗅覚刺激や嗅覚破壊に伴いマウスの糖・脂質代謝機能が変化することを見出し、その変化を定量的に検出することに成功した。このように本年度の研究において、嗅覚系を活用することで中枢性代謝調節機構を能動的に制御できる可能性がさらに高まったことから、2019年度以降も引き続き、「嗅覚ー代謝系を制御する中枢機構」や「2型糖尿病マウスの代謝異常に対する嗅覚刺激の予防・治療効果」の解析を計画通り実施することが可能な状況である。平成30年度科学研究費助成事業(学術研究助成基金助成金)交付申請書において、補助事業期間中の研究実施計画に記載した通り、本研究の第2ステップとして、「嗅覚ー代謝系を制御する中枢機構」を検証する。そのため、中枢性代謝調節に異常を示す各種遺伝子変異マウスに対して食餌性嗅覚刺激を行い、嗅覚を起点としたエネルギーバランスの変化を小動物用代謝測定システムで解析し、嗅覚系と代謝系の連係を仲介する脳内機序を明らかにする。また、食餌性肥満マウスの糖代謝機能が嗅覚消失に伴い変化する機序を解明するため、GeneChipを用いて嗅球摘除マウスの肝臓の遺伝子発現変化を網羅的に解析する。さらに本研究の第3ステップとして、「2型糖尿病マウスの代謝異常に対する嗅覚刺激の予防・治療効果」の解析に着手する。糖尿病病態では概日リズムの攪乱と嗅覚機能の低下が認められるので、日周性の嗅覚刺激により生体リズムの形成を強化することで、代謝異常が改善できるかを検証する。このように補助事業の最終年度(2020年度)において一定の結論が得られるよう配慮しつつ、研究を推進する。
高応答・高範囲噴射率制御によるクリーンな間欠噴霧燃焼実現のための基礎解析研究

噴射率選定自由度及び制御応答性に優れている燃料噴射系であるコモンレール式を基本に、単発噴射化の改良、燃料噴射圧の向上をまず始めに進めた。単発噴射化は噴射コントローラーの改造と制御プログラムの開発によって対応した。また噴射圧力の向上は特設の増圧ユニットの新規開発によって実現した。上記燃料噴射系の単体性能試験に拠れば、最大噴射圧力は175MPaに至った。一方、噴射率制御に関しては、パイロット噴射、スプリット噴射、N回分割噴射が可能であることを確認した。予圧サプライポンプ、急速圧縮膨張装置の駆動、燃料噴射等の同期を具現化するためのコンピュータ制御システムを完成し、当該噴射系を急速圧縮膨張装置に組み込み、燃焼実験に供した。その結果、着火遅れ期間は噴射圧力の向上やノズル噴孔径の縮小につれて短縮されること、今回の実験範囲では噴射圧力の向上に対する着火遅れ期間短縮傾向は飽和領域に至っていないこと、パイロット噴射によると主噴射燃料の燃焼による燃焼器内圧力上昇率が緩和されること、分割噴射に呼応して複数回熱発生率が出現するものの、遅い噴射に対する熱発生率が緩慢になるなどの挙動が確認できた。さらに、ノズル仕様が噴霧燃焼の燃焼室壁面への熱損失に与える影響を急速圧縮膨張装置による燃焼実験で明らかにするために、ノズルの噴孔径・噴孔数・噴射方向などが燃焼効率と熱損失割合に与える効果の定量的な把握を試みた。その結果、噴霧火炎と燃焼室壁面の接触を極力回避することを狙い、小噴孔径化と噴孔数増加を組み合せると、熱損失は減少するものの、各噴霧間の相互干渉に起因すると考えられる燃焼効率の低下が見られること、この燃焼効率低下を避けるために、噴射角度の異なる噴孔2種を組み合せた二段型ノズルでは、燃焼効率は改善するが、逆に熱損失割合は顕著に増大するなどの実験的事実を得た。応答性と噴射率自由度の優れている点に着目して、コモンレール燃料噴射系を基本に単発噴射化の改良、燃料噴射圧の向上を始めに進めた。また噴射圧力の向上は特設の増圧ユニットの新規開発によって対応した。このユニットの試作に先立ち、ユニットの作動を模擬するための数値シミュレーションを行ない、スリーブとバレル間の間隙量が重要な設計因子となることを事前に確認して設計に反映させた。さらに、燃焼実験のための急速圧縮膨張装置の設計と試作も併行して行なった。燃料噴射系の単体試験にいれば、目標最大圧力200MPaに対して175MPaを至った。200MPaの実現には噴射弁ホルダの改造を要するが、これは次年度達成の見込みである。一方、噴射率制御に関しては、パイロット噴射、スプリット噴射、N回分割噴射が可能であること、及びスプリット噴射や複数回噴射では、セパレーション間隔の低減には噴射弁駆動信号波形の後半部のデューティー比制御が有効であることなどを確認した。当該噴射系を急速圧縮膨張装置に組み込むと同時に、予圧サプライポンプ、急速圧縮膨張装置の駆動、燃料噴射等の同期を具現化するためのコンピュータ制御システムを完成させて燃焼の予備実験を実施した。これによれば、着火遅れ期間は噴射圧力の向上やノズル噴孔径の縮小につれて短縮されること、今回の実験範囲では噴射圧力の向上に対する着火遅れ期間短縮傾向は飽和領域に至っていないこと、パイロット噴射によると主噴射燃料の燃焼による燃焼器内圧力上昇率が緩和されること、分割噴射に呼応して複数回熱発生率が出現するものの、遅い噴射に対する熱発生率が緩慢になるなどの興味深い挙動が確認できた。本研究の2年目に当たる次年度には、一層の燃料噴射圧力の向上検討と広範な実験範囲に亘っての燃焼解析実験を計画している。

噴射率選定自由度及び制御応答性に優れた燃料噴射系であるコモンレール式を基本に、本年度は噴射特性の改良検討を中心に進めた。具体的には、昨年度に開発した増圧ユニットのシミュレーションに加えて、系の構成全要素の影響が机上チェックできる噴射系シミュレーションを作成し、まず数値実験によるパラメトリックスタディを実施した。その結果、コモンレールやそれとインジェクターを接続する高圧管に関しては、容積や全長などの設計因子は単発噴射に於ける噴射率には、殆ど影響を及ぼさないが、ニードル弁ロッド上部に設けした制御部容積、それの流路出入口を形成するオリフィス径の寸法は、噴射率波形や噴射量に多大な影響をもたらすことを明らかにした。噴射系仕様を最適化するとともに、燃焼解析実験に供する急速圧縮膨張装置については、それ用の燃焼室を新たに設計試作し、また、主要な実験パラメータである圧縮比の設定幅を増すためのストローク拡大改造を行なった。しかる後に、今年度は、ノズル仕様が噴霧燃焼の燃焼室壁面への熱損失に与える効果を急速圧縮膨張装置を用いた燃焼実験で明らかにする事を主眼に、ノズルの噴孔径・噴孔数・噴射方向などが燃焼効率と熱損失割合に与える効果の定量的な把握を試みた。その結果、噴霧火炎と燃焼室壁面を接触を極力回避することを狙い、小噴孔径化と噴孔数増加を組み合せると、熱損失は減少するものの、各噴霧間の干渉に起因すると考えられる燃焼効率の低下が見られること、この燃焼効率低下を避けるために、噴射角度の異なる噴孔2種を組み合せた二段型ノズルでは、燃焼効率は改善するが、逆に熱損失割合は顕著に増大するなど興味深い実験的事実を得ている。
肥満予防基礎研究のための新たな視点でのモデル動物の探索

食餌脂肪と炭水化物量の違いが内臓脂肪蓄積に影響するかを調べるため、等カロリーで食餌脂肪と炭水化物量を変化させたとき内臓脂肪の蓄積や体重が変化するモデル動物を探索した。その結果、db/dbマウスでは高脂肪食では低脂肪食に比較し摂取カロリーが少ないにもかかわらず、体重が増加した。しかし、内臓脂肪蓄積に有意差がなく、肥満を誘導するかは明確ではなかった。db/dbマウスでは高脂肪食摂取時の脂肪燃焼応答が極めて低いことが明確に示され、等カロリー条件でも肥満を誘発する可能性が示唆された。このことから、db/dbマウスが等カロリーでも高脂肪食で内臓脂肪蓄積が誘発されるモデルとして利用できる可能性が示された。本研究は、主要栄養素である脂肪と炭水化物量の違いが内臓脂肪蓄積に影響するのかを厳密に調べるため、単位重量当たりのカロリーを等しくした食事で、脂肪や炭水化物の量を変化させたとき、内臓脂肪の蓄積や体重が変化するモデル動物を探索する事を目的とする。5週齢のSDラットおよびC57BL/6Jマウスを用いて、試験を行った。食事脂肪は大豆油とし、低脂肪高炭水化物食では脂肪7%、高脂肪低炭水化物食では脂肪14%とし、等カロリーとなるように炭水化物量を調整した。この食事を、5週間および9週間与えた。飼育途中にエネルギー代謝を測定した。SDラットおよびC57BL/6Jマウス共に、5週飼育では高脂肪食で一過性のわずかな体重増加が起こるが、内臓脂肪は蓄積せず、9週間後には差がなくなった。エネルギー代謝測定の結果、摂食開始直後では、低脂肪食では高脂肪食に比べ、脂肪の燃焼量が低く、炭水化物燃焼量が高かった。これは、食事組成に準じた応答と考えられた。しかし、飼育が進むにつれて、低脂肪食摂取群の脂肪消費量が増加していき、9週飼育では低脂肪食群と高脂肪食群の脂肪消費量および炭水化物消費量に差が見られなくなるという興味深い知見を得た。これらの知見から、成長に伴って低脂肪高炭水化物食群では、炭水化物を脂肪に転換して、脂肪を燃焼させるという代謝的適応が起こっていることが示唆された。一方、肝臓の中性脂肪量およびβ酸化や脂肪酸生合成系酵素は、食事総脂肪量、炭水化物量および食事多価不飽和脂肪酸量に応答して、複雑に変化することが示された。しかし、肝臓のこのような変化は、内臓脂肪蓄積量とはまったく連動していないことが明らかとなった。このように、試験した実験動物においては、等カロリー条件下で食事脂肪および炭水化物量を変化させても、肥満は誘発されないことが示された。食事脂肪と炭水化物量の違いが内臓脂肪蓄積に影響するのかを厳密に調べるため、単位重量当りのカロリーを等しくした食事で、脂肪や炭水化物の量を変化させたとき、内臓脂肪の蓄積や体重が変化するモデル動物を探索する事を目的とする。昨年度はSDラットおよびC57BL/6Jマウスを用いて実験を行った。本年度はICRおよびdb/dbマウスを用いて試験を行った。この食事を5週間与えた。ICRマウスでは内臓脂肪重量に全く差がなく、低脂肪食と高脂肪食の影響は認められなかった。一方、食餌性肥満モデルであるdb/dbマウスでは、高脂肪食群で摂食量が若干少ないにもかかわらず、体重増加量は高く、摂食効率は有意に高かった。しかし、単位体重あたりの内臓脂肪重量は、高い傾向にあるものの有意な増加は認められなかった。エネルギー代謝測定では、ICRマウスでは脂肪消費量が高脂肪食では高く、低脂肪食では低いという食餌組成に応答した反応を示した。しかし、db/dbマウスでは、摂食開始当初は、高脂肪食でも低脂肪食でも脂肪消費量は極めて低く、2群間で差がなかった。3週間後には、2群共に脂肪消費量が増加し、高脂肪食では、低脂肪食よりも脂肪消費量が高くなった。これらのことから、db/dbマウスでは、高脂肪食での脂肪燃焼への応答が極めて鈍いことが明らかとなった。一方、肝臓トリアシルグリセロール濃度は、ICRおよびdb/dbマウス共に2群間の有意差はなく、SDラットやC57BL/6Jマウスとは応答がかなり異なった。以上より、どの系統も等カロリー条件下で高脂肪食および低脂肪食により内臓脂肪蓄積に明確な違いが見られないものの、db/dbマウスは脂肪燃焼力が弱く、モデルとして利用できる可能性が示された。農学ICRマウスの飼育試験が遅れ現在分析中であり、まだ最終結果が得られていない。遅れているICRマウスの分析を完了させる。その後、肥満モデルマウスを用いて、前年度と同じ食事条件、飼育条件で実験を行う予定である。