hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分子電極による電位計測基盤の創成

本研究では、分子電極分子について細胞毒性試験を行い動物実験で想定される濃度において顕著な有害性を認めないことを明らかにした。また、電位変動に対して想定されるスペクトル位置・画像強度変化量を検出可能な計測装置の高度化を行った。そこで1)分子電極イメージングの課題抽出、2)本法の有効性の実証、3)新たな分子電極分子の合成、について検討を進めた。X-band ESRを用いたスペクトルレベルの検討、オーバーハウザ効果MRIを用いたイメージングレベルの検討の双方において、pH 6-9程度の電位変動に応じて、分子電極分子の電子スピン共鳴スペクトルあるいはオーバーハウザー効果MRIのイメージング画像強度がpH依存的に変動することを実証した。さらに新規物質5種の合成と物性計測を行った。以上の成果により、電位応答性分子を分子電極として生体計測に用いる計測系を確立した。本系では計測領域に分子電極を到達させる必要が有ることから、組織・細胞内小器官送達性を高めるなどの分子合成を進めることで、さらに本法の有効性は向上するものと考える。前年度までに、既知物質分子電極分子について細胞毒性試験を行い動物実験で想定される濃度において顕著な有害性を認めないことを明らかにし、電位変動に対して想定されるスペクトル位置・画像強度変化量を検出可能な計測装置の高度化に着手した。本年度は、1)分子電極イメージングの課題抽出、2)本法の有効性の実証、3)新たな分子電極分子の合成、について検討を進めた。1)課題抽出においては、前年度の検討から高安定測定系を確立することが重要であることが明らかとなった為、高精度温度制御装置を導入した。その結果、計測データの極低雑音検出を実現した。2)実証研究では、X-band ESRを用いたスペクトルレベルの検討、オーバーハウザー効果MRIを用いたイメージングレベルの検討の双方において、pH6ー9程度の電位変動に応じて、分子電極分子の電子スピン共鳴スペクトルあるいはオーバーハウザー効果MRIのイメージング画像強度がpH依存的に変動することを実証した。さらに3)新規物質3種の合成と物性計測を行った。本年度は、分子電極の電位応答性について溶液レベルでの詳細解析により、既合成済み化合物各分子が有する電位分解能の解析を行った。生物試料への応用例が殆ど報告されていないため、培養神経細胞及びマウスにおいて、LD50の検討を行った。その結果、電子スピン共鳴計測で汎用されている最大血中濃度1-5mM程度において顕著な有害性は認められなかったことから、in vivo計測に向けた最大投与可能量の目安が得られた。分子電極化合物は電極としての電位応答性は十分有しているものの、計測対象の物理量変化が微小であること、化合物の電子スピン共鳴スペクトル線幅が広く、相対的に感度が低い可能性が考えられた。そこで、線幅から推定される感度低下を補い、動物実験において有効なイメージング感度を実現するため、検出装置の改良に着手した。本研究は電位応答性分子を分子電極として用いる新たな計測法の創生を目的としている。従って、応答性、検出感度、検出手法の適否といった、分子電極としての基本的特性が不明であった。そこで、まずこれら基本的特性の解明を目的とし、当該年度までに予定していた研究項目は、(1)分子電極の電位応答性について溶液レベルでの詳細解析、(2)磁石対応型の電極セル導入による電位-磁気共鳴スペクトル解析、(3)合成済・新規合成の化合物(2種程度)の最大投与可能濃度の評価、である。研究実績の概要に示した通り、細胞属性あるいは検出感度検討等に関して、研究項目(1)(3)について当初研究計画を達成している。また、電位応答性を持たない参照化合物と比べて、分子電極分子のスペクトル線幅が広くなる傾向を見出し、付随して生ずる感度低下について、対応策を進めるなど、当初目的の実現に着実に向かっているため。本課題は全く新しいアイデアに基づく生理現象計測基盤の創成を目指すもので、実用レベルでの計測実証が極めて重要である。そこで、基本原理の実証と共に、計測システムの改良など、本研究目的を実現するための諸方策を尽くしている。上述の通り、分子電極は類似構造を有するアミノキシルラジカル化合物に比べて、微小変化・広線幅など、相対的に感度が低くなる傾向が明らかとなった。

そこで、23年度は当初予算計画を変更し、SQUID(超伝導量子干渉を用いた高感度計測デバイス)導入による計測感度の向上に着手した。現時点では検出系は仮組みの段階であるが、既存計測器に比べて感度向上が実現できている。そこで、24年度は当初計画どおり、電位分解能の評価や実験動物での計測に着手する。第一年度で計測系とその評価がほぼ確立した。そこで、第二年度は電位分解能評価・実験動物での計測を行うため、主に分子電極合成、実験動物購入に研究経費を使用する。
自発運動・睡眠リズム特性からみる早産・低出生体重児の発達指標と長期的予後

本研究の目的は,1)保育器内およびコット上で使用できる体圧分布計測シートの開発・作成により,早産・低出生体重児の新生児・乳児期における自発運動と睡眠リズムの発達を非侵襲的,簡易的,経時的に計測する手法および評価指標を開発すること,2)評価された自発運動および睡眠リズムの特性と児の長期的な発達の関連性を検討することである.平成28・29年度は主に低圧面状センサシート(体圧分布計測シート)の開発・作成に取り組み,研究実施協力施設において,開発シートを用いた低出生体重児の運動データ計測に着手することができた.平成30年度においては,計12例分のデータ計測を実施し,計測データの解析に取り組んだ.特に低出生体重児の体圧時系列データとstate(覚醒状態)は密に関連していることが示唆され,この成果に関して,日本赤ちゃん学会第18回学術集会(2018年7月,東京)にて「低圧面状センサシートを用いた低出生体重児の活動計測の試みー極低出生体重児を対象とした体圧データとstateの検討ー」と題した発表を行った.また,低出生体重児の発達特性との関連を検討する上で取り組んだ成果について,第32回中国ブロック理学療法士学会(2018年9月,鳥取)にて「極低出生体重児における1歳6ヵ月・3歳時の問診評価と6歳時発達の関連」と題した発表を行い,その後同内容に関する論文が「理学療法学(46巻2号)」に掲載された.さらに,新生児・乳児の自発運動特性を検討する上で取り組んだ成果として,論文「Evaluation of fidgety movements of infants based on Gestalt perception reflects differences in limb movement trajectory curvature」が「Physical Therapy」にアクセプトされた.本研究の目的は,1)保育器内およびコット上で使用できる体圧分布計測シートの作成により,早産・低出生体重児の新生児・乳児期における自発運動と睡眠リズムの発達を非侵襲的,簡易的,経時的に計測する手法および評価指標を開発すること,2)評価された自発運動および睡眠リズムの特性と児の長期的な発達の関連性を検討することである.28年度は,主に体圧分布計測シートの作成および研究協力施設の模索に取り組んだ.身長50cm,体重3000gの新生児・乳児を想定した計測シートの作成は,当初の予定を大幅に超過する時間を要したが,低圧面状センサの開発によって28年度末に試作品を完成することができた.また,28年度は体圧分布計測装置以外による乳児の自発運動計測に関する研究を実施し,その特性の解析について取り組んだ.得られた成果は,学会発表(国内4件,海外1件)および論文(和文1編)にて報告した.平成28年5月に口述発表した演題「Fidgety movements観察評価と四肢運動特性の関連」は,第3回日本小児理学療法学会学術集会長賞を受賞した.この他,29年度より新生児・乳児を対象とした計測を進めるにあたり,近隣・近県の周産期母子医療センターを有する総合病院に協力を仰ぎ,協同研究として計測を実施していく承諾が得られた.今後,倫理申請など必要な手続きを速やかに行い,順次計測を開始していく予定である.計測したデータを吟味し,必要に応じてセンサ等を調整し,体圧分布計測シートの計測信頼性を高め,長時間(最大24時間)のデータ記録が可能な仕様へと改良していく.計画当初,体圧分布計測シートの開発・作成に34ヵ月の期間を見込んでいたが,体重3000gの新生児・乳児を想定したシート(低圧面状センサ)の開発は予想以上に難航し,1年間を要した.これにより,予備研究の実施が遅れる等,全体のスケジュールがやや遅れる結果となっている.本研究の目的は,1)保育器内およびコット上で使用できる体圧分布計測シートの開発・作成により,早産・低出生体重児の新生児・乳児期における自発運動と睡眠リズムの発達を非侵襲的,簡易的,経時的に計測する手法および評価指標を開発すること,2)評価された自発運動および睡眠リズムの特性と児の長期的な発達の関連性を検討することである.平成28年度は,主に体圧分布計測シートの開発・作成および研究協力施設の模索に取り組み,年度末にシートの試作品が完成し,納品した.この間,体圧分布計測シート以外による乳児自発運動計測に関する研究にも取り組み,乳児期の自発運動特性について検討した.この内容について口述発表した演題「Fidgety movements観察評価と四肢運動特性の関連」が第3回日本小児理学療法学会学術集会長賞を受賞し,投稿論文「極低出生体重児におけるFidgety movements評価と四肢自発運動特性」が理学療法学第9回優秀論文表彰最優秀賞を受賞した.平成30年度においては,体圧分布計測シートを用いたデータ計測を着実に展開し,データ解析と成果の公表を積極的に行っていく.体圧分布計測シートの開発・作成が予想以上に難航し,予備研究としてのデータ計測およびデータ解析が遅れた結果,十分な例数のデータ計測に至っていない.スケジュールが全体に遅れている状態である.本研究の目的は,1)保育器内およびコット上で使用できる体圧分布計測シートの開発・作成により,早産・低出生体重児の新生児・乳児期における自発運動と睡眠リズムの発達を非侵襲的,簡易的,経時的に計測する手法および評価指標を開発すること,2)評価された自発運動および睡眠リズムの特性と児の長期的な発達の関連性を検討することである.平成28・29年度は主に低圧面状センサシート(体圧分布計測シート)の開発・作成に取り組み,研究実施協力施設において,開発シートを用いた低出生体重児の運動データ計測に着手することができた.

平成30年度においては,計12例分のデータ計測を実施し,計測データの解析に取り組んだ.特に低出生体重児の体圧時系列データとstate(覚醒状態)は密に関連していることが示唆され,この成果に関して,日本赤ちゃん学会第18回学術集会(2018年7月,東京)にて「低圧面状センサシートを用いた低出生体重児の活動計測の試みー極低出生体重児を対象とした体圧データとstateの検討ー」と題した発表を行った.また,低出生体重児の発達特性との関連を検討する上で取り組んだ成果について,第32回中国ブロック理学療法士学会(2018年9月,鳥取)にて「極低出生体重児における1歳6ヵ月・3歳時の問診評価と6歳時発達の関連」と題した発表を行い,その後同内容に関する論文が「理学療法学(46巻2号)」に掲載された.さらに,新生児・乳児の自発運動特性を検討する上で取り組んだ成果として,論文「Evaluation of fidgety movements of infants based on Gestalt perception reflects differences in limb movement trajectory curvature」が「Physical Therapy」にアクセプトされた.体圧分布計測シートの作成により,実際に新生児・乳児を対象とした体圧データの計測が可能となった.また,近隣・近県の総合病院に協力を仰ぎ,研究協力者(被験児)を募る環境も整いつつある.今後,順次計測を実施し,得られる体圧分布時系列データの解析へと進める.また,被験児の発達フォローアップも開始し,生後6ヵ月,1歳6ヵ月の発達状況と,新生児・乳児期の体圧データ特性の関連を検討していく.数例の計測実施およびデータ解析を通じて,体圧分布計測シートの有用性は確認できた.研究協力施設との連携も密となり,平成30年度は集中的なデータ計測を実施し,解析に必要なデータ数を確保するよう努める.また,データ解析を同時に進行し,積極的な成果報告へとつなげる.当初計画していた1歳6ヵ月・3歳時点における発達評価の結果との関連を検討することが難しい状況となっているが,6ヵ月時点の発達は可能な限り計画通りにフォローアップし,新生児・乳児期の体圧分布データとの関連を検討していく.今年度,体圧分布計測シートを開発・作成し,納品する予定で500,000円を計上していたが,年度内に開発・納品が間に合わず,次年度に持ち越すこととなった.また,計測シートと併せて購入する予定であったデータ計測・解析様のノートパソコン(300,000円)等も年度内の購入を見送り,次年度へ持ち越すこととなった.計画通りの予算使用を心がけたが,174円の残額となった.次年度に物品および消耗品費として使用する.次年度に持ち越した予算は,体圧分布計測シートおよび計測に必要な物品(ノートパソコンや周辺機器)の購入にあてる.
新規モデリング法を利用したモジュラーキチナーゼの立体構造と抗真菌機能の相関の解明

2つの機能ドメインを結ぶ柔軟性の高いリンカーを持つ細菌キチナーゼ(キチナーゼC)に対して、そのリンカーに変異を導入した2種類の酵素を調製し、抗真菌活性とキチン分解活性を測定した。リンカーの変異はドメインの配置(全体構造)を大きく変える可能性があるが、今回導入した変異は、どちらの活性に対しても最大で25%程度の影響しか与えないことが分かった。また、このような構造を独自の方法でモデリングし、その中から、実測の溶液散乱データに基いて集団としてのモデルを選抜する方法を開発した。この方法を野生型キチナーゼに適用して得たモデル構造は、我々が提唱しているキチン分解機構と矛盾しないものであった。本研究課題で対象とするキチナーゼは、真菌の細胞壁構成成分の一つであるキチンを分解することで抗真菌活性を示す。研究対象としている細菌キチナーゼ(ChiC)はN末端側にキチン結合ドメイン、C末端側に活性ドメインを持っており、抗真菌活性の発現には2つのドメインが同一分子内にあることが重要である。これまでに進めてきた研究により、2つの機能ドメインはリンカーにより空間的に隔てられて位置していることが分かっている(Kezuka et al., J. Mol. Biol. 2006; Kezuka et al., Proteins 2010)。今年度は、昨年度構築した発現系を用い、リンカーの長さを2-3倍に延長した変異酵素(リンカー延長型)および、リンカーの配列を植物キチナーゼ(OsChia1b)のものと置き換えた変異酵素(リンカー置換型)の調製を試みた。この系では、これまで解析してきた野生型と同様、シグナルペプチドを付加した変異酵素を大腸菌のペリプラズム領域に発現させる仕組みになっているが、実験に充分な酵素の発現量を得ることができなかった。そこで、新たにC末端にヒスチジンタグを付加した変異酵素を細胞質に発現させる系を構築、変異酵素を調製し、触媒活性および抗真菌活性を測定した。野生型およびすべての変異酵素はほぼ同等の触媒活性および抗真菌活性を示した。しかしながら、抗真菌活性測定の際にいずれの酵素も不明瞭な阻止円を示した。精製のために付加したタグにこの原因があることが考えられた。今後、この点を考慮し研究を進める。抗真菌活性の発現には、キチン結合ドメインと活性ドメインがリンカーにより連結され、同一分子内にあることが重要である。これまでに進めてきた研究により、2つの機能ドメインはリンカーにより空間的に隔てられて位置していることが分かっている。また、リンカーの高い自由度によりドメインの相対配置は可変であり、溶液中ではキチナーゼは複数のコンフォメーションを持つ集団として存在すると考えられる。本研究課題では、ドメインの配置に自由度をもたらすリンカーの立体構造を独自に開発したモデリング法を利用して構築し、触媒活性や抗真菌活性の実験結果と照会することで、抗真菌活性の発現機構を立体構造の観点から解明する。これまでに、実験として触媒活性および抗真菌活性測定法の基礎を確立した。さらに、細菌キチナーゼであるChiCのリンカーの長さをn倍(n=2-5)に変化させた変異酵素と、リンカーを植物キチナーゼ(OsChia1b)のものと入れ替えた変異酵素の発現系を構築した。これと並行して、連携研究者が開発した超高速ランダムポリペプチド鎖構造生成法により、野生型酵素に対して10の10乗個のコンフォメーションからなる構造集団を構築した。これらから計算される理論上の溶液散乱曲線を、別に測定した実測の曲線と比較し、溶液中で取りうると考えられるコンフォメーションを選抜することに成功した。本研究課題で対象とする細菌キチナーゼは、N末端側にキチン結合ドメイン、C末端側に活性ドメインを持っており、抗真菌活性の発現には2つのドメインが同一分子内にあることが重要である。2つのドメインの位置関係は、リンカーにより大きく影響を受けると考えられることから、リンカーに変異を導入し、活性や構造に与える影響を検証すべく研究を進めている。試料調製に際し、変異酵素にタグを導入することで調製方法が簡便になった一方、これにより抗真菌活性の評価が正しく行えないことが昨年度実施した実験で分かった。したがって、今年度はタグの導入のない変異酵素(リンカー延長型およびリンカー置換型)の調製を試みた。まず、塩基配列の使用コドンを宿主である大腸菌のものに最適化することで、野生型と同じ系で活性測定に必要な酵素発現量を得ることができた。

このようにして発現、次いで精製して得た試料を用いて、抗真菌活性(被検菌: Trichoderma reesei)およびキチン分解活性(基質:コロイダルキチン)を測定した。その結果、変異導入による両活性への大きな影響は最大で20%程度であった。また、細菌キチナーゼと同様のドメイン構造を持つ植物キチナーゼについては、大腸菌において大量に発現するものの、不溶化が問題となっており、発現条件の検討が必要な状況にある。これと並行して独自の方法によりモデリングを実施し、溶液中で取りうると考えられるコンフォメーションの解析を行った(コンフォメーションの選抜については、平成24年度に報告)。得られたモデル構造には、2つのドメインが離れ、活性部位がキチン結合ドメインが基質と結合する面とは逆方向を向いている特徴が見られた。この配向は、我々が提唱しているキチン分解モデル(Kezuka et al., J. Mol. Biol. 2006; Kezuka etal.,Proteins 2010)と矛盾しないものであった。蛋白質結晶学変異酵素の発現量が野生型と同じ系では不十分であったこと、新たに構築した系から得た変異酵素ではC末端に付加したタグが活性に影響及ぼしている可能性が考えられたことから、新たな系を構築し直す必要が考えられた。当初の予定よりも試料調製に時間が掛かってはいるが、新たな系での変異酵素(タグ無し)の発現量は問題ないことが確認できており、今後速やかに触媒活性および抗真菌活性測定に移行できるものと思われる。概ね順調に進んでいる。触媒活性および抗真菌活性測定は本研究課題における実験分野の基盤であり、予定よりも時間は掛かったものの、信頼性がある系を講座内に構築できたと考える。ChiCの変異酵素作製については、高GC含量やリンカーの長さが増すことにより生じる繰り返し配列により、実験上の困難が伴うこと予想されたが、当初予定した変異酵素の発現系はすべて構築することができた。モデリングおよび得られた構造集団の選抜に関しても、今回のような複数のドメインからなるタンパク質への適用は初めてであったが、プログラムの改良により対応することができた。新たな系で調製したタグの無い変異酵素(と野生型酵素、すでに調製条件決定済み)を用いて触媒活性および抗真菌活性測定を測定し、リンカーの相違による活性への影響を検証する。測定法は前年度に確立しており、タグの無い変異酵素の発現がすでに確認されていることから、大きな問題なく遂行できるものと思われる。並行して溶液散乱実験のための、野生型および変異酵素を備蓄する。溶液散乱実験では、ドメイン配置の検証が大きな目的となる。モデリングおよび得られた構造集団の選抜は、野生型酵素から変異酵素に対象が変わったとしても、これまでの方法をそのまま適用可能である。しかしながら、変異酵素の調製(大腸菌における大量発現と、精製)とX線溶液散乱実験は、それぞれの酵素に個別の対応が必要になることも想定される。したがって、次年度はこの点を重点的に進めて行く。変異酵素の調製に時間を要し、当初計画していた溶液散乱実験に至らなかったため。平成25年度に使用しなかった研究費は、溶液散乱実験を行うための消耗品、試薬、旅費等に使用する。溶液散乱実験用の大量試料調製には、時間と手間が掛かる。26年度に配分される研究費については、調製を迅速に行うために実験補助員1名の雇用をはじめ、成果発表や消耗品、試薬等に使用する。
過去はどこまで今を制約するのか：海洋島陸貝群集をモデルとして

小笠原諸島の陸産貝類のうち、微小貝類を中心に分子系統推定を行った。キバサナギガイ類の系統推定をおこなったところ、父島と母島のエリマキガイでは、大きな遺伝的分化を遂げている一方、従来タマゴナリエリマキガイの名で呼ばれていた種は、遺伝的にはエリマキガイと大きな差がなく、シノニムと考えられた。他の地域や本土の集団と比較した結果、小笠原のエリマキガイは大東諸島のエリマキガイとは遺伝的に大きく異なり、別種とするのが妥当と考えられた。小笠原の南硫黄島から得られたコダマキバサナギガイは、北海道のコダマキバサナギガイと極めて近縁であり、数万年前に南硫黄島に渡来したと考えられた。この種は北海道では樹上性であったが、南硫黄島では草原や地上にも進出しており、島でニッチ分化が生じていることが判った。小笠原で新たに半陸生の貝類として、ヒラマキガイの一種が得られた。Mig-seqを用いて、ゲノムワイドに遺伝的変異を解析した結果、本種は父島で谷ごとに隔離され、遺伝的分化を生じていることが判った。本土や大陸のヒラマキガイ類と比較したところ、本種は韓国などを起源としており、鳥などに付着して長距離分散によって渡来したと考えられる。大東諸島の集団を含め、オナジマイマイ属陸貝の系統推定を行い、このグループの進化史と言遺伝的分化の要因を解明した。本グループの遺伝的に異なる地域集団の多くは、琉球列島や日本本土が島嶼化する前にすでに成立しており、島嶼化は遺伝的分化にあまり関与していなかった。島嶼化以降は琉球列島の島間での分散と隔離の効果が顕著であり、大東諸島だけでなく、多くの島で海洋島的な役割が果たされていたことがわかった。小笠原と大東列島で微小貝を中心にニッチ利用を調べた結果、本土では海浜に限定されているスナガイ類などで、山域に進出するなど、ニッチの拡大と分化が認められた。予定していた小笠原と大東諸島の陸産貝類種群での、ニッチ利用の解析については、微小貝類を中心に進めており、スナガイ類やキバサナギガイ類などで、本土との違いや島内での多様化を見出すなど、予定通りかつ想定通りの成果を得ることができた。小笠原の陸産貝類種群のうち、キバサナギガイ類、スナガイ類、ノミガイ類、ベッコウマイマイ類などの分子系統推定を進めており、順調に結果を得ている。またこのグループの他の地域や本土の種群との比較も進めている。大東諸島の種群としては、オナジマイマイ類(オナジマイマイ属とアツマイマイ属)について、分子系統推定を進めている。特にオナジマイマイ属については、大東島の集団の起源を解明したほか、その起源である琉球列島と九州南部の集団について、進化史と多様性の形成過程を推定することに成功した。その結果、琉球列島の多くの島は、地質学的には大陸島であるにもかかわらず、陸貝に関する生物地理的には、大東諸島と同じく海洋島的な性格を持っていることが明らかになった。これは研究計画段階では想定していなかった意外な結果であり、かつ従来見落とされていた重要な成果である。今後、生態学的に見た場合どうなのかを知ることは重要な意義をもつと考えられる。小笠原のヒラマキガイ類が固有種であることを実証することができたとともに、その大陸における起源を推定できたこと、また父島内で大きな遺伝的分化を遂げていることを推定できた点も、大きな成果である。この種は、小笠原ではニッチの変化や分化を生じておらず、大陸の最近縁種ともニッチ利用が似ており、進化的制約の存在を示唆する点で、想定していた制約の効果を示す成果である。以上のように、本研究は予想外の結果が得られた部分があるものの、おおむね順調に進展していると結論できる。本年度に行った分子系統解析とニッチ利用を、小笠原および本土と大陸で今後もさらに進めていく。特にまだ不足している本土と大陸で新たに試料の収集を進め、分子系統解析を行う。本年度の系統解析で得られた結果から、各種の分岐年代を推定する。また従来の少数の遺伝子の解析から推定された系統関係には問題があることがわかってきたため、今後は、RAD-seq解析を中心とした分子系統解析を進めるとともに、より正確な集団の分岐年代の推定に努める。従来得られている分子時計のデータに加え、新たな時代の校正点を求めて分子進化速度を系統ごとに推定する。本年度の研究では喜界島や宮古諸島の化石記録を利用したが、来年度は化石記録が豊富なヤマタニシ類やアツマイマイ類を利用して、上記の比較を進める。さらに化石記録中に含まれる化石種の構成から、絶滅した種の割合や、種構成の時間的変化について推定する。ただし琉球列島では比、較的新しい時代の移住が頻繁に起きていることがわかったことから、種構成の変化に移住の効果も想定する必要がある。今後は、こうした群集の種構成の変化と、分子系統学解析の結果を比較し、それらの整合性を調べていく予定である。これまでの解析によって得られたニッチ利用のパターンに加え、今後は種分化率、絶滅率を、本土と島で系統ごと、地域群集ごとに比較し相関を求める方針である。系統ごとに本土と島の群集間でニッチ利用のパターンや種の共存パターンの違いに、群集を構成する系統の組成がどれだけ貢献しているか、定量的に評価する。これによって、進化的制約が果たす生態的効果の解明を進めていく。

小笠原諸島の陸産貝類のうち、微小貝類を中心に分子系統推定を行った。キバサナギガイ類の系統推定をおこなったところ、父島と母島のエリマキガイでは、大きな遺伝的分化を遂げている一方、従来タマゴナリエリマキガイの名で呼ばれていた種は、遺伝的にはエリマキガイと大きな差がなく、シノニムと考えられた。他の地域や本土の集団と比較した結果、小笠原のエリマキガイは大東諸島のエリマキガイとは遺伝的に大きく異なり、別種とするのが妥当と考えられた。小笠原の南硫黄島から得られたコダマキバサナギガイは、北海道のコダマキバサナギガイと極めて近縁であり、数万年前に南硫黄島に渡来したと考えられた。この種は北海道では樹上性であったが、南硫黄島では草原や地上にも進出しており、島でニッチ分化が生じていることが判った。小笠原で新たに半陸生の貝類として、ヒラマキガイの一種が得られた。Mig-seqを用いて、ゲノムワイドに遺伝的変異を解析した結果、本種は父島で谷ごとに隔離され、遺伝的分化を生じていることが判った。本土や大陸のヒラマキガイ類と比較したところ、本種は韓国などを起源としており、鳥などに付着して長距離分散によって渡来したと考えられる。大東諸島の集団を含め、オナジマイマイ属陸貝の系統推定を行い、このグループの進化史と言遺伝的分化の要因を解明した。本グループの遺伝的に異なる地域集団の多くは、琉球列島や日本本土が島嶼化する前にすでに成立しており、島嶼化は遺伝的分化にあまり関与していなかった。島嶼化以降は琉球列島の島間での分散と隔離の効果が顕著であり、大東諸島だけでなく、多くの島で海洋島的な役割が果たされていたことがわかった。小笠原と大東列島で微小貝を中心にニッチ利用を調べた結果、本土では海浜に限定されているスナガイ類などで、山域に進出するなど、ニッチの拡大と分化が認められた。予定していた小笠原と大東諸島の陸産貝類種群での、ニッチ利用の解析については、微小貝類を中心に進めており、スナガイ類やキバサナギガイ類などで、本土との違いや島内での多様化を見出すなど、予定通りかつ想定通りの成果を得ることができた。小笠原の陸産貝類種群のうち、キバサナギガイ類、スナガイ類、ノミガイ類、ベッコウマイマイ類などの分子系統推定を進めており、順調に結果を得ている。またこのグループの他の地域や本土の種群との比較も進めている。大東諸島の種群としては、オナジマイマイ類(オナジマイマイ属とアツマイマイ属)について、分子系統推定を進めている。特にオナジマイマイ属については、大東島の集団の起源を解明したほか、その起源である琉球列島と九州南部の集団について、進化史と多様性の形成過程を推定することに成功した。その結果、琉球列島の多くの島は、地質学的には大陸島であるにもかかわらず、陸貝に関する生物地理的には、大東諸島と同じく海洋島的な性格を持っていることが明らかになった。これは研究計画段階では想定していなかった意外な結果であり、かつ従来見落とされていた重要な成果である。今後、生態学的に見た場合どうなのかを知ることは重要な意義をもつと考えられる。小笠原のヒラマキガイ類が固有種であることを実証することができたとともに、その大陸における起源を推定できたこと、また父島内で大きな遺伝的分化を遂げていることを推定できた点も、大きな成果である。この種は、小笠原ではニッチの変化や分化を生じておらず、大陸の最近縁種ともニッチ利用が似ており、進化的制約の存在を示唆する点で、想定していた制約の効果を示す成果である。
都市の河川敷の利用をめぐる社会・政治地理学的研究

2017年度は前年度に引き続き近現代日本における河川敷の利用実態とそれをめぐる政治的状況を明らかにするための調査を実行した。特に現地調査では、神戸市新湊川および静岡市安倍川の河川敷を対象に、それぞれ関係者へのヒアリングならびに関連機関での資料調査などを実施した。本年度の研究成果については、まず歴史学研究会『歴史学研究』第963号に「戦後都市、「不法占拠/居住」をめぐる空間の政治」が掲載された。本論文は、同年5月に開催された歴史学研究会大会現代史部会での報告内容で、河川敷居住を含めて、戦後都市で存在した「不法占拠」地区の形成と消滅をめぐる社会・政治的状況を明らかにしたものである。また、2017年6月に開催された第382回在日朝鮮人運動史研究会関西部会にて、「戦後、在日朝鮮人と河川敷居住」の報告を実施した。ここではとりわけ在日朝鮮人がいかに河川敷に居住したのかを主題に、かれらの生活実態とともに、移住までの様々な営為ついて、行政資料などから迫るものとなっている。このほか立正地理学会『地域研究』第58号に「戦後都市の河川敷居住の生成・消滅過程:行政対応に注目して」が掲載された。本論文は、鶴見川、安倍川、旧太田川、白川で戦後に展開した河川敷居住を事例とし、それぞれの生成過程や社会的実態を明らかにした上で、消滅をめぐる行政対応のあり方を明示するものとなっている。今後については、引き続き当該研究テーマに関する調査を継続するとともに、これまでの研究内容のとりまとめを行ない、出版化へ向けた準備を実施している。所属研究機関の変更および他科学研究費の研究分担者になった関係で、現地調査の実施回数が若干少なくなったため、進捗において当初予定していた計画よりもやや遅れた状況となっている。今後の研究については、残された研究費を適切にかつ有効に活用し、当初の計画よりもエフォート率を若干高めるとともに、迅速な対応する。また、現地調査で得た結果については、随時、論文執筆や関連学会での学会報告につなげ、研究目的を達成するよう努めたい。またこれまでの成果のとりまとめとして、出版化の準備を進めている。2015年度は現代日本の都市における河川敷の利用をめぐる政治的状況の明らかにするための調査を実施し、次年度以降に予定している現地調査の準備作業にあたった。なお、本年度は本課題とともに、科学研究費補助金(若手研究(B))「戦後都市化による河川敷の変容に関する社会・政治地理学的研究」(研究課題番号:24720383)の研究課題を並行して実施した。本年度の成果については、まず同志社大学人文科学研究所発行『社会科学』第45巻第3号に「戦後,集団移住へ向けた河川敷居住者の連帯:広島・太田川放水路沿いの在日朝鮮人集住地区を事例に」が掲載された。本論文では戦後広島に存在した河川敷居住地を事例に、その内部の社会状況や建物構成を明示し、集団移住を可能とさせた居住者の連帯要因を解明した。なお、行政との交渉過程を取り上げたこの論文の続編は次年度刊行予定の『社会科学』第46巻第1号に掲載予定である。また、2015年5月に開催された人文地理学会政治地理研究部会第15回研究会において、「戦後都市における河川敷居住とその立ち退き問題」を報告した。ここでは広島太田川、熊本市白川、静岡市安倍川を事例に、河川敷居住者の立ち退きをめぐる状況とその後の再定住のあり方にアプローチした。このほか、2015年6月に開催されたカルチュラル・タイフーン2015において、「「復興都市」を問いなおすー「阪神・淡路大震災」後の神戸長田からー」という共同発表も行ない、神戸市新湊川の河川敷利用のあり方を取り上げた。以上の研究成果は、並行する科研の成果として位置づけられる部分も多いが、現代都市の河川敷利用を知る上での歴史的位置づけを明らかにするものでもあり、本研究課題にとっても重要な研究実績である。本研究課題1年目はおおむね順調に進展している。これまでの研究成果を踏まえながら調査を実施し、現代日本の都市における河川敷の利用をめぐる政治的状況の概要を把握できた。なお、本年度は科学研究費補助金(若手研究(B))「戦後都市化による河川敷の変容に関する社会・政治地理学的研究」(研究課題番号:24720383)を並行して行なったため、当初の想定よりも調査回数は少なかった。2016年度は所属研究機関の変更および他科学研究費の研究分担者となった関係で、スケジュール自体には若干遅れはあるものの、予定している研究計画の内容に大きな変化はなかった。本年度は引き続き近現代日本における河川敷の利用実態とそれをめぐる政治的状況を明らかにするための調査を実行した。本年度の研究成果については、まず同志社大学人文科学研究所発行『社会科学』第46巻第1号に「戦後、集団移住へ向けた河川敷居住者の行政交渉:広島・太田川放水路沿いの在日朝鮮人集住地区を事例にー』が掲載された。本論文は、戦後広島に存在した在日朝鮮人が集住した河川敷居住地を事例に、集団移住を成し遂げるための行政交渉を通時的に辿り、行政による戦略と住民による戦術のダイナミズムを明らかにしたものである。また、2016年6月に開催された立正地理学会2016年度研究発表大会にて、「戦後、バタヤ集落の「くらし」を問い直す」の報告を実施した。

ここでは1950年代から60年代にかけての東京都区部を対象に、河川敷も多く含まれるバタヤ集落の居住・生活実態に迫るものとなっている。以上の研究成果は、この本科研に先行して実施した「戦後都市化による河川敷の変容に関する社会・政治地理学的研究」(科学研究費補助金(若手研究B)、研究課題番号:24720383)の研究成果として位置付けられる部分も多いが、現代都市の河川敷利用にアプローチする上での歴史的位置付けを明示するものであり、本研究課題にとっても重要な研究実績である。なお、本年度の調査内容については次年度以降の研究成果として報告する予定でもある。所属研究機関の変更および他科学研究費の研究分担者になった関係で、現地調査の実施回数が若干少なくなったため、進捗において当初予定していた計画よりもやや遅れた状況となっている。2017年度は前年度に引き続き近現代日本における河川敷の利用実態とそれをめぐる政治的状況を明らかにするための調査を実行した。特に現地調査では、神戸市新湊川および静岡市安倍川の河川敷を対象に、それぞれ関係者へのヒアリングならびに関連機関での資料調査などを実施した。本年度の研究成果については、まず歴史学研究会『歴史学研究』第963号に「戦後都市、「不法占拠/居住」をめぐる空間の政治」が掲載された。本論文は、同年5月に開催された歴史学研究会大会現代史部会での報告内容で、河川敷居住を含めて、戦後都市で存在した「不法占拠」地区の形成と消滅をめぐる社会・政治的状況を明らかにしたものである。また、2017年6月に開催された第382回在日朝鮮人運動史研究会関西部会にて、「戦後、在日朝鮮人と河川敷居住」の報告を実施した。ここではとりわけ在日朝鮮人がいかに河川敷に居住したのかを主題に、かれらの生活実態とともに、移住までの様々な営為ついて、行政資料などから迫るものとなっている。このほか立正地理学会『地域研究』第58号に「戦後都市の河川敷居住の生成・消滅過程:行政対応に注目して」が掲載された。本論文は、鶴見川、安倍川、旧太田川、白川で戦後に展開した河川敷居住を事例とし、それぞれの生成過程や社会的実態を明らかにした上で、消滅をめぐる行政対応のあり方を明示するものとなっている。今後については、引き続き当該研究テーマに関する調査を継続するとともに、これまでの研究内容のとりまとめを行ない、出版化へ向けた準備を実施している。今後の研究については、残された研究費を有効に活用し、当初の計画を踏まえながら着実に調査を実施し、随時、論文投稿や関連学会での報告を実施する。なお、所属先が変更となり、予算の関係上、調査計画を再考する必要もあるが、1年目の予算が想定よりも多く残っていることもあり、それを今後の研究費に回すことが可能である。そのため、対象地区の変更や調査回数の増加は予定しない。今後の研究については、残された研究費を適切にかつ有効に活用し、当初の計画よりもエフォート率を若干高めるとともに、迅速な対応を行なう予定である。また、現地調査で得た結果については、随時、論文執筆や関連学会での学会報告につなげ、研究目的を達成するよう努めたい。
転換期としての「昭和50年代」と大衆メディア文化の変容

本研究は、「昭和50年代」(1970年代半ば80年代半ば)の大衆メディア文化を検討し、いかに「政治の季節」の文化(「学生運動文化」「教養主義」「戦争の記憶」)が残存・変容しながら「バブル文化」に至ったのか、その転換の過程を解明する。「政治の季節」(1960年頃70年前後)の政治運動や学生運動については多くの研究蓄積があり、1980年代論やバブル文化論も、近年、隆盛を見せている。だが、「政治の季節」から「バブル文化」に行き着くまでに、どのような文化や社会の変容が見られたのか。その過程で、先行する時代をいかに引き継ぎ、断絶していたのか。この転換の過程については、これまで整理がなされなかった。本研究は、「昭和50年代」という転換期のメディア文化に着目し、「政治の季節」から「バブル文化」に至る文化変容を検証する。その解明は、戦後文化史を捉え直す意義を持つ。小熊英二は、終戦から55年体制成立までを「第一の戦後」、それから大学紛争終焉までを「第二の戦後」とし、それ以降の「第三の戦後」の時代と区分している。だが、「第三の戦後」は前の時代と画されたものではなく、また、80年代の消費文化のみに代表されるものでもないこうした問題意識のもと、本研究は「昭和50年代」という転換期の大衆メディア文化(雑誌、映画、マンガ、アニメ、TVドラマなど)を多角的に分析し、「政治の季節」のインパクトがさまざまに変化しながら「バブル文化」に至る変容プロセスを検証する。こうした目標に向けて、2018年度は基礎的な資料の収集(前年度より継続)、研究会の実施(5月、9月、12月、3月)、各自の調査・分析経過の情報共有を行った。また、戦後沖縄の問題を視野に入れ、「昭和50年代のメディア文化史」を多角的に捉え返すべく、9月に沖縄にて共同調査(資料収集、フィールドワーク、インタビューなど)を実施した。基礎資料の収集を、各自の分担にしたがって、予定通りに収集している。研究会も概ね3カ月に1度のペースで実施できており、共同研究メンバー間の情報共有もなされている。本研究は、「昭和50年代」の大衆メディア文化が、「政治の季節」をどのように引きずり、「バブル文化」に向けて変容を遂げたのかを検証する。その際、1.個別メディアの分析(映画、マンガ、アニメ、TVドラマ、雑誌など)と2.メディア横断的分析(「論壇誌と大衆メディア比較対照」「個別メディアの比較対照」「国際比較」など)を行なう。資料については古書を入手するほか、国公立図書館、関連資料館などで収集する。成果としては、邦文論集の刊行をめざす。そのために、次年度は、昭和50年代メディア史資料の収集、関係者へのインタビュー、研究会の実施を進めるとともに、成果論集の公刊にむけて、調査内容の分析を進めていく。具体的には以下のとおりである。1.補足資料の収集・関係者へのインタビュー前年度の資料収集の後に新たに必要となった文献・映像資料を収集し、適宜、聞き取りも行う。2.研究会の実施立命館大学(京都衣笠キャンパスもしくは東京キャンパス)において、3ヵ月に1度程度の頻度で研究会を開催し、論集刊行にむけた各自の研究内容や調査分析について、意見交換と情報共有を行う。こうした目標に向けて、2017年度は基礎的な資料の収集、研究会の実施(5月、7月、12月、3月)、各自の調査・分析経過の情報共有を行った。

「政治の季節」(1960年頃70年前後)の政治運動や学生運動については多くの研究蓄積があり、1980年代論やバブル文化論も、近年、隆盛を見せている。だが、「政治の季節」から「バブル文化」に行き着くまでに、どのような文化や社会の変容が見られたのか。その過程で、先行する時代をいかに引き継ぎ、断絶していたのか。この転換の過程については、これまで整理がなされなかった。本研究は、「昭和50年代」という転換期のメディア文化に着目し、「政治の季節」から「バブル文化」に至る文化変容を検証する。その解明は、戦後文化史を捉え直す意義を持つ。小熊英二は、終戦から55年体制成立までを「第一の戦後」、それから大学紛争終焉までを「第二の戦後」とし、それ以降の「第三の戦後」の時代と区分している。だが、「第三の戦後」は前の時代と画されたものではなく、また、80年代の消費文化のみに代表されるものでもないこうした問題意識のもと、本研究は「昭和50年代」という転換期の大衆メディア文化(雑誌、映画、マンガ、アニメ、TVドラマなど)を多角的に分析し、「政治の季節」のインパクトがさまざまに変化しながら「バブル文化」に至る変容プロセスを検証する。こうした目標に向けて、2018年度は基礎的な資料の収集(前年度より継続)、研究会の実施(5月、9月、12月、3月)、各自の調査・分析経過の情報共有を行った。また、戦後沖縄の問題を視野に入れ、「昭和50年代のメディア文化史」を多角的に捉え返すべく、9月に沖縄にて共同調査(資料収集、フィールドワーク、インタビューなど)を実施した。基礎資料の収集を、各自の分担にしたがって、予定通りに収集している。研究会も概ね3カ月に1度のペースで実施できており、共同研究メンバー間の情報共有もなされている。本研究は、「昭和50年代」の大衆メディア文化が、「政治の季節」をどのように引きずり、「バブル文化」に向けて変容を遂げたのかを検証する。その際、1.個別メディアの分析(映画、マンガ、アニメ、TVドラマ、雑誌など)と2.メディア横断的分析(「論壇誌と大衆メディア比較対照」「個別メディアの比較対照」「国際比較」など)を行なう。資料については古書を入手するほか、国公立図書館、関連資料館などで収集する。成果としては、邦文論集の刊行をめざす。そのために、次年度は、昭和50年代メディア史資料の収集、関係者へのインタビュー、研究会の実施を進めるとともに、成果論集の公刊にむけて、調査内容の分析を進めていく。具体的には以下のとおりである。1.補足資料の収集・関係者へのインタビュー前年度の資料収集の後に新たに必要となった文献・映像資料を収集し、適宜、聞き取りも行う。2.研究会の実施立命館大学(京都衣笠キャンパスもしくは東京キャンパス)において、3ヵ月に1度程度の頻度で研究会を開催する。
システム同定のための法則・知識・データの融合によるモデル構造の決定

定係数連立常微分方程式モデルで表現される線形時不変の多入出力連続システムを主な対象として,本研究ではシステムのモデル構造の明確な表現方法を確立するため,モデルの次数および構造指数の決定法やパラメータについてのジェネリックな特徴を明確にするパラメータ表現法の開発を目指した.パラメータ表現においては,測定データは有用な情報ではあるが,雑音の存在などによりモデル構造を完全に決定するだけの質・量を持つことはないため,物理・化学法則にもとづいた情報の利用が有効である.そこで両者のもつ情報に対して,相互に検証や不足分の補完を行うことにより,良質の情報を引き出す手法の開発を試みている.制御系設計の立場からは,例えば制御仕様が要求する周波数域の特性をモデルが正確に表現していれば,それは制御系にとって適切なモデルと考えられる.このようにモデルの用途からの要請も考慮されなければならないので,制御系設計を中心にモデルに要請される事項を整理し,これらをパラメータ表現に反映できる形でモデルを定めることにより,測定データや物理化学的考察による情報との融和を図った.より具体的には,モデル近似の立場からの最小二乗法の検討,データのフィルタリングの効果,入出力観測雑音,モデル次数決定問題,離散時間モデルの単位パルス応答列と連続時間モデルのインパルス応答との関連といった問題について考察を行った.定係数連立常微分方程式モデルで表現される線形時不変の多入出力連続システムを主な対象として,本研究ではシステムのモデル構造の明確な表現方法を確立するため,モデルの次数および構造指数の決定法やパラメータについてのジェネリックな特徴を明確にするパラメータ表現法の開発を目指した.パラメータ表現においては,測定データは有用な情報ではあるが,雑音の存在などによりモデル構造を完全に決定するだけの質・量を持つことはないため,物理・化学法則にもとづいた情報の利用が有効である.そこで両者のもつ情報に対して,相互に検証や不足分の補完を行うことにより,良質の情報を引き出す手法の開発を試みている.制御系設計の立場からは,例えば制御仕様が要求する周波数域の特性をモデルが正確に表現していれば,それは制御系にとって適切なモデルと考えられる.このようにモデルの用途からの要請も考慮されなければならないので,制御系設計を中心にモデルに要請される事項を整理し,これらをパラメータ表現に反映できる形でモデルを定めることにより,測定データや物理化学的考察による情報との融和を図った.より具体的には,モデル近似の立場からの最小二乗法の検討,データのフィルタリングの効果,入出力観測雑音,モデル次数決定問題,離散時間モデルの単位パルス応答列と連続時間モデルのインパルス応答との関連といった問題について考察を行った.本研究では,定係数連立常微分方程式モデルで表現される線形時不変の多入出力連続時間システムに対して,(1)モデルパラトリゼーションの確立(2)測定データと物理・化学法則に基づく情報との相互補完による良質の情報抽出法の開発(3)制御系設計の立場からモデルに要請される事項の整理と(2)で得られた情報との融和を目的としている。以下,各項目について順に研究実績の概要をまとめる.(1)常微分方程式で記述される線形時不変多入出力連続時間システムに対する次数の決定を測定データに基づく場合について検討し、測定データに含まれる雑音のレベルに応じた測定データからの次数推定法を開発の可能性を示した.また,測定データのみからパラメータを一意に決定するためには適切なパラメトリゼーションが必要であるので,モデルの細部構造を規定する構造指数を、パラメータ推定の容易さの観点から選択する方法を検討した.(2)物理・化学法則に基づく考察によりモデル構造が詳細に決定できる場合でも,モデルのパラメータは測定データにより推定することが必要であるが,雑音などの影響のために信頼できる推定値が得られないことがある.これは,先に定めたモデル構造が測定データのもつ情報に比べて詳細すぎることが原因であると考えられるので、物理・化学法則による構造決定の結果を測定データを用いて検証し,モデル構造を適切なレベルまで簡略化する方法の開発を検討した。(3)制御系設計の観点からモデルに要請される事項について検討した.また、これらの事項の中でパラメトリゼーションに反映可能なものを調べ、測定データおよび物理・化学法則に基づく情報との整合性の良い形式について検討した.常微分方程式で記述される線形時不変多入出力連続時間システムに対する次数の決定を測定データにもとづく場合について検討し、測定データに含まれる雑音のレベルに応じた測定データからの次数推定法を開発した。測定データのみから一意に決定するためには適切なパラメータ表示が必要であるため、モデルの細部構造を規定する構造指数をパラメータ推定の容易さの観点から選択する方法を開発した。また、物理・化学法則にもとづく考察によりモデル構造が詳細に決定できる場合でも、モデルのパラメータは測定データによる推定が必要である。このとき、雑音などの影響のために信頼できる測定値が得られないことがある。これは、先に定めたモデル構造が測定データのもつ情報にくらべて詳細すぎることが原因であることが多い。そこで、物理・化学法則による構造決定の結果を測定データを用いて検証し、モデル構造を適切なレベルまで簡略化する手法を開発した。さらに、制御系設計の観点からモデルに養成される事項について整理を行った。ついでこれらの事項の中でパラメータ表示に反映可能なものを調べ、測定データおよび物理・化学法則にもとづく情報と整合の取りやすい形式について検討を行った。
テルミット反応を利用した金属酸化物廃棄物からの金属回収

アルミニウム熱還元反応(テルミット反応)および炭素熱還元反応を用いて廃棄耐火物(マグネシア・クロミアレンガなど)からのマグネシウムやクロムなどの有価金属の回収、あるいはカーバイドとしての有価物として再利用することを目指して、反応速度論的研究を行った。アルミニウム(<150μm)または活性炭(<44μm)とマグネシア(0.4μm)の混合粉末を等方静水圧プレスにより種々の圧力でペレット(直径5mm×長さ5mm)に加圧成形し、熱天秤を用い、マグネシウムおよび一酸化炭素の生成による重量変化を測定し、反応速度を求めた。その結果、マグネシアの還元は、アルミニウム熱還元反応では、1300K以上、炭素熱還元反応では約1600K以上で開始することがわかった。アルミニウム熱還元反応を用いたマグネシアの還元においてはある臨界温度以上で急激に反応が進行するが、還元率が0.75以上では反応速度が非常に遅くなることがわかった。また、臨界温度も昇温速度によって変化するなど、還元挙動は非常に複雑である。なお、急激に還元反応が進行している段階では、マグネシウム蒸気とスピネルが生成し、還元率0.75以上においては、スピネルの還元が起こっていることがわかった。アルミニウム(<150μm)と酸化クロム(3μm)の混合粉末を油圧ジャッキによりペレット(直径10mm×高さ5mm)に加圧成形し、実験に用いた。アルミニウムと酸化クロムの混合比を1:1から1:5と種々変化させ、タングステンヒーターを用いて燃焼合成反応を生起させた。その結果、いずれの混合比においても、'試料を燃焼波が伝播し反応が起こった。反応開始温度はアルミニウム量に関わらず大きく変化しないが、反応開始までの時間がアルミニウム量の増加とともに長くなった。混合粉末にグラファイト粉末を加えて圧密体を作製して同様に実験を行った。アルミニウム量の増加とともに試料を燃焼波が伝播しきらず未反応部分が増加した。グラファイトを加えない場合と比較して反応開始温度は減少した。また、実験後の試料にはグラファイトやカーバイドが検出されなかったことから、すべて還元剤として消費されたと思われる。熱天秤を用いて、マグネシアの還元により生成する金属マグネシウムの蒸発による試料の質量減少を連続的に測定した。グラファイト製るつぼ(内径5.8mm、高さ5.5mm)中にアルミニウム粒子(粒径75150μm、純度99.99%)とマグネシア粒子(平均粒径0.4μm、純度99.99%)をMgO:Alのモル比が3:2となるように混合し、CIP(Cold Isostatic Press)により直径5mmの円柱状に加圧成形したペレットを所定量装入し、アルゴンガス雰囲気下で還元した。ガス流量は150Ncm^3/minとした。ペレットの昇温速度は1273Kまでは200K/min、1873Kまでは30100K/minと変化させた。成形圧力は0、10、50、150MPaとした。なお、一部の実験は、スピネル粉末(18.74μm以下、純度91.2%)を用いた。以下に示す反応によりペレットは減量する。質量減少曲線には3つの領域が存在することがわかった。

実験初期(I)は試料やるつぼに含まれる水や吸着ガスの脱離などにより試料質量が見かけ上減少する。実験中期(II)は質量減少速度が大きく、(1)式の還元反応によりマグネシウム蒸気およびスピネルが生成する。実験後期(III)は質量減少速度が遅く、(2)式の還元反応が進行していると考えられる。このことを確認するために、マグネシアとスピネルの還元率を比較した。スピネルのほうがマグネシアより安定であるため、還元率が小さくなった。還元率αは還元によって生成したマグネシウムの質量(δW)と還元前の試料中のマグネシウムの質量(W_0)の比(δW/W_0)と定義した。還元開始温度(T_I)は昇温速度が遅いほど低いことがわかった。また、α≒0.75まで(1)式の還元反応が進行し、(1)式の反応が終了する温度(T_II)も昇温速度が遅いほど低くなった。以上より、マグネシアのアルミニウム熱還元では、α<0.75までは(1)式の反応、0.75<αでは(2)式の反応が起こることが明らかとなった。アルミニウム熱還元反応(テルミット反応)および炭素熱還元反応を用いて廃棄耐火物(マグネシア・クロミアレンガなど)からのマグネシウムやクロムなどの有価金属の回収、あるいはカーバイドとしての有価物として再利用することを目指して、反応速度論的研究を行った。アルミニウム(<150μm)または活性炭(<44μm)とマグネシア(0.4μm)の混合粉末を等方静水圧プレスにより種々の圧力でペレット(直径5mm×長さ5mm)に加圧成形し、熱天秤を用い、マグネシウムおよび一酸化炭素の生成による重量変化を測定し、反応速度を求めた。その結果、マグネシアの還元は、アルミニウム熱還元反応では、1300K以上、炭素熱還元反応では約1600K以上で開始することがわかった。アルミニウム熱還元反応を用いたマグネシアの還元においてはある臨界温度以上で急激に反応が進行するが、還元率が0.75以上では反応速度が非常に遅くなることがわかった。また、臨界温度も昇温速度によって変化するなど、還元挙動は非常に複雑である。なお、急激に還元反応が進行している段階では、マグネシウム蒸気とスピネルが生成し、還元率0.75以上においては、スピネルの還元か起こっていることがわかった。アルミニウム(<150μm)と酸化クロム(3μm)の混合粉末を油圧ジャッキによりペレット(直径10mm×高さ5mm)に加圧成形し、実験に用いた。アルミニウムと酸化クロムの混合比を1:1から1:5と種々変化させ、タングステンヒーターを用いて燃焼合成反応を生起させた。その結果、いずれの混合比においても、試料を燃焼波が伝播し反応が起こった。反応開始温度はアルミニウム量に関わらず大きく変化しないが、反応開始までの時間がアルミニウム量の増加とともに長くなった。混合粉末にグラファイト粉末を加えて圧密体を作製して同様に実験を行った。アルミニウム量の増加とともに試料を燃焼波が伝播しきらず未反応部分が増加した。グラファイトを加えない場合と比較して反応開始温度は減少した。また、実験後の試料にはグラファイトやカーバイドが検出されなかったことから、すべて還元剤として消費されたと思われる。