hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非環式レチノイドによる肝臓癌特異的細胞死の経路解析に基づく新規抗癌剤の開発

肝臓癌再発予防候補薬である非環式レチノイドの作用機序を明らかにする目的で、抗癌作用に働く標的タンパク質の探索を行った。アフィニティービーズによる沈降実験ではグルタチオン代謝酵素PRDX4や翻訳開始因子eIF5Aを、次世代スクリーニングによる解析ではメチオニン代謝に関わるMAT2AやCTHを見出した。また、肝発癌に起因する既知受容体のリン酸化を捉える抗体を作製し、癌組織での検出に成功した。1.非環式レチノイドの標的タンパク質の同定及び評価癌細胞選択的な細胞死誘導作用を示す非環式レチノイドの標的タンパク質を同定するため、非環式レチノイドのカルボキシル基側にリンカー及びビーズを結合させた化合物を合成した。得られた化合物を肝癌細胞及び正常肝細胞の抽出液とインキュベーションした後に遠心し、得られたタンパク質を電気泳動してCBB染色することにより、質量分析を行うための候補タンパク質を調べた。その結果、正常肝細胞と比較して肝癌細胞を用いたサンプルでは16個のビーズ結合タンパク質のバンドに優位な違いが観察された。この16個のバンドを回収して質量分析を行ったが、一つのバンドに多くのタンパク質が含まれていたため、残念ながらそれぞれのバンドにおいてタンパク質の同定までには至らなかった。今後、ビーズと反応させる条件や電気泳動の分解能の向上に努め、タンパク質を同定する予定である。2.RXRのリン酸化阻害物質の探索肝癌細胞では正常肝細胞と比較し、RXRの82番目のスレオニンと260番目のセリンが恒常的にリン酸化されているため、このリン酸化部位を認識するポリクローナル抗体を作製した。リン酸化させたそれぞれのサイト付近のペプチドを結合したカラムを用いて、リン酸化サイト特異的に認識する抗体を得た。ELISAを用いた評価により、非リン酸化ペプチドにはほとんど認識しないが、リン酸化ペプチドには強く認識する抗体を得た。これらの抗体を用いて、核内リン酸化RXR量を定量するハイスループットスクリーニング系を立ち上げ、ライブラリーを用いてRXRのリン酸化を阻害する候補化合物をスクリーニングする予定である。1.非環式レチノイドの標的タンパク質の同定・性質決定癌細胞選択的な細胞死誘導作用を示す非環式レチノイドの標的タンパク質を同定するため、非環式レチノイドを結合させたビーズと肝癌細胞抽出液とをインキュベーションした後に、結合したタンパク質を溶出、電気泳動、CBB染色した。非環式レチノイドを結合していないビーズに結合したタンパク質と比較して、優位に増加するタンパク質について質量分析を行ったところ、ペルオキシレドキシン4、eIF5Aなどが非環式レチノイド結合タンパク質の候補として同定された。また、従来の結果から、非環式レチノイドの標的タンパク質の候補として予想されていたRasタンパク質も非環式レチノイド結合ビーズに結合することを、結合タンパク質のウエスタンブロットにより確認した。今後はこれらの候補タンパク質の非環式レチノイドによる癌細胞選択的細胞死誘導における役割について、発現ベクターやsiRNAを用いて検討していく予定である。2.RXRのリン酸化阻害物質の探索昨年度に作製したRXRαの82番目のスレオニンと260番目のセリンのリン酸化部位を認識するポリクローナル抗体について評価を行った。同抗体を用いて肝癌細胞及び正常肝細胞の免疫染色及びこれらの細胞抽出液を用いたウエスタンブロット解析を行ったところ、肝癌細胞選択的にリン酸化RXRαの染色シグナルやバンドが確認され、肝癌細胞では非環式レチノイド処理により染色シグナルの低下が確認された。ジメチルニトロサミン投与ラット肝発癌モデルから得られた肝切片の染色実験では、非癌部に比べ、癌部選択的にリン酸化RXRα抗体による染色像が確認された。研究計画では、同抗体を用いてRXRαのリン酸化を阻害する化合物をスクリーニングしていく予定であったが、得られた抗体量が十分でなかったため、同抗体を用いた様々な癌やRXRαの機能障害が予想される病変の染色実験に予定を変更した。来年度は抗体を再度作製し、RXRαのリン酸化を抑制する化合物のスクリーニング系を構築する予定である。1.非環式レチノイドの標的タンパク質の同定・性質決定昨年の研究において、非環式レチノイド(ACR)の候補標的タンパク質としてPRDX4、eIF5Aを同定したが、これらのsiRNAによる発現阻害実験ではACRによる肝癌細胞死の誘導作用への影響は認められなかった。PRDX4を発現抑制した肝癌細胞では増殖能が亢進した。また、ビーズの結合部位が修飾されたACRが殺癌細胞作用を持つかどうか、COOH基を修飾したメチルエステル体及びエチルエステル体を用いて癌選択的な作用を確認したところ、明瞭な細胞死誘導活性が認められなかったため、現在、COOH基の反対側にビーズを修飾させてCOOH側への結合化合物の取得を試みている。標的タンパク質探索の別のアプローチとして、ACR処理した肝癌細胞と正常細胞を用いたマイクロアレイ、トランスクリプトーム、メタボローム解析による網羅的な比較検討を行った。

その結果、RafやNF-kBの抑制に関与するGILZ/TSC22D3の発現亢進及びメチオニン代謝、特にS-アデノシルメチオニン(SAM)の合成に関わるメチオニンアデノシルトランスフェラーゼIIa (MAT2A)の発現抑制がACR処理した肝臓癌特異的に認められた。RafやNF-kBは癌細胞の増殖に関与、また、肝臓癌の前癌病変ではSAMの量の減少とMAT2Aの高発現が報告されているため、ACRによるGILZ/TSC22D3やMAT2A遺伝子発現の選択的な抑制作用が肝臓癌発症予防に関与している可能性が示唆された。2.RXRのリン酸化阻害物質の探索RXRのリン酸化を阻害する化合物の探索については、抗体量が不十分なため、施行しなかった。ACRとPI3K阻害剤の併用による肝癌細胞の相乗的増殖抑制効果の分子機構解明の一環として、RXRリン酸化の相乗的抑制の観察に本研究で開発したリン酸化RXR特異抗体を使用した。非環式レチノイド結合ビーズを用いて非環式レチノイドの標的候補タンパク質を同定したが、候補タンパク質の機能解析までには至らなかった。また、RXRαのリン酸化を認識するポリクローナルの評価を細胞・組織レベルで行った。しかしながら、RXRαのリン酸化を阻害する化合物のスクリーニングを行うほどには、抗体量が十分でないため、実験計画を一部変更した。24年度が最終年度であるため、記入しない。RXRαのリン酸化を阻害する化合物のスクリーニングを完了させるには十分な抗体量が得られなかったため、実験計画の変更を行った。同抗体を用いて様々な癌及びRXRαの機能不全に関わる病理組織を染色することにより、RXRαのリン酸化と病態形成との関係性を明らかにすることができると考えられる。来年度はスクリーニングに十分な量の抗体を再度作製し、RXRαのリン酸化を抑制する化合物のスクリーニング系を構築する予定である。
位置制御アームによる挿入等「環境接触作業」のためのデクストラス・グリッパの製作

本年度は,これまでに作成した二次元鉛直面内作業用2自由度フリージョイント機構を用いた様々な実験を行った.その結果,概ね実験は成功し,環境からの拘束の自由度と同等の自由度のフリージョイント機構を手首部に導入することにより,対象物は剛に把持し,かつ過大な内力の発生しない,環境接触作業が実現できることが確認された.しかし同時に,このような幾何学的条件だけではうまくいかない場合も確認された.たとえば,ならい作業中に対象物が床面から浮いてしまうように環境と対象物の接触が維持されない場合,摩擦が働くために幾何拘束方向でなく多少ずれた方向にも力学的拘束が発生してしまう場合,などが起きた.このような問題を解決するためには,これまでのような幾何学的な解析だけでなく,力学的な解析も合わせて行い,接触離脱条件,摩擦円錐条件を明らかにしなければならない.そこで本年度は,二次元円直面内に限定し,摩擦円錐の稜線を2本の力線ベクトルとして表現し,環境からの摩擦を含めた接触力,マニピュレータからフリージョイントを通して伝わる力(この力はフリージョイントによる幾何拘束の方向にのみ発生する),重力による力の釣り合い方程式を立てた.この力の釣り合い式を用い,無限大の内力が発生する危険性より,過大な内力の発生危険性の判定が可能となる.さらに,釣り合うような摩擦円錐内の力の有無を考慮することにより,位置制御マニピュレータにより安定に静止できるか,問題なく望みの運動方向へ対象物を移動させることが可能となるか,判断ができる.以上の判定法を基に,これまでのようなフリージョイント機構を含め様々な形態の機構や環境接触状態に対し,具体的な数値例により操作の可否の判定計算を行った.マニピュレータを用いた物体移動において,壁や床などの作業環境と対象物の接触を利用して,対象物を移動させる環境接触作業が存在する.環境接触作業を位置制御マニピュレータで行う際に,マニピュレータの手先に位置誤差が発生すると,対象物や関節部に過大な内力が発生してしまうことがある.環境接触作業ではないが,対象物を協調搬送する際にもマニピュレータの手先に位置誤差が発生すると,過大な内力が発生することがある.この問題点の解決案として,マニピュレータに受動関節を取り付けて過大な内力を発生させない手法が提案されている.この手法では,マニピュレータの手先の位置誤差を受動関節が吸収することにより,過大な内力の発生を防いでいる.この研究を環境接触作業に適用し,本研究ではマニピュレータの手首部分にフリージョイント機構を導入する.この際,対象物は環境に拘束されていない方向へ移動することができるので,この動きを仮想的なフリージョイントとみなし,手首部に導入する機構を簡素化できる.本研究ではまず,フリージョイント機構を用いると過大な内力がかからずに環境接触作業ができることを示し,マニピュレータの位置誤差が対象物の位置誤差に及ぼす影響を最小とするような「最適な」マニピュレータの関節角の決定方法を求めた.また実際に二次元空間で作業を行うためのフリージョイント機構を作成し,簡単な環境接触作業の例としてならい作業を,複雑な例として挿入作業を行い,考察を行った.最終年度にはこれを三次元空間へ拡張したモデル及び機構を作成し,より複雑な環境接触作業へ適用させる予定である.本年度は,これまでに作成した二次元鉛直面内作業用2自由度フリージョイント機構を用いた様々な実験を行った.その結果,概ね実験は成功し,環境からの拘束の自由度と同等の自由度のフリージョイント機構を手首部に導入することにより,対象物は剛に把持し,かつ過大な内力の発生しない,環境接触作業が実現できることが確認された.しかし同時に,このような幾何学的条件だけではうまくいかない場合も確認された.たとえば,ならい作業中に対象物が床面から浮いてしまうように環境と対象物の接触が維持されない場合,摩擦が働くために幾何拘束方向でなく多少ずれた方向にも力学的拘束が発生してしまう場合,などが起きた.このような問題を解決するためには,これまでのような幾何学的な解析だけでなく,力学的な解析も合わせて行い,接触離脱条件,摩擦円錐条件を明らかにしなければならない.そこで本年度は,二次元円直面内に限定し,摩擦円錐の稜線を2本の力線ベクトルとして表現し,環境からの摩擦を含めた接触力,マニピュレータからフリージョイントを通して伝わる力(この力はフリージョイントによる幾何拘束の方向にのみ発生する),重力による力の釣り合い方程式を立てた.この力の釣り合い式を用い,無限大の内力が発生する危険性より,過大な内力の発生危険性の判定が可能となる.さらに,釣り合うような摩擦円錐内の力の有無を考慮することにより,位置制御マニピュレータにより安定に静止できるか,問題なく望みの運動方向へ対象物を移動させることが可能となるか,判断ができる.以上の判定法を基に,これまでのようなフリージョイント機構を含め様々な形態の機構や環境接触状態に対し,具体的な数値例により操作の可否の判定計算を行った.
放電分散の制御による高機能表層構造体の製作法に関する研究

本研究は、放電加工によってクラックのないしかも耐食性や耐疲労特性を具備した表層を有する部品の加工を実現する新しい加工機械の実現を目指している。平成8年度までに以下の項目を実施した。1)放電分散制御加工の基礎実験シリコン電極の使用やシリコン粉末混入加工液を用いて仕上げ加工を実施し、放電分散の効果を確認した。またまたワイヤ状電極を束ねて電極とし、これらに独立に給電することにより、強制的な放電分散を試みた。いずれの場合も精細な加工物表面を得ることができクラックなどの発生を防止できた。さらに圧粉体を電極として放電加工を行い、加工物表面に母材とは異なる極めて硬い表層を形成することができた。その硬度は2000Hvを越えることが確認された。2)放電加工機主軸装置の製作とその実用化試験直径0.10.3mmのタングステンワイヤをインチワ-ム機構によって直接駆動する装置を試作しこれを主軸とした放電加工を実施した。また上記駆動装置を6つ束ねたドットマトリクス型の放電加工主軸機構を開発し、放電パルスを順次分配することにより放電分散の効果を確認した。3)各種加工対象の実加工評価圧粉体電極やシリコン電極による放電表面改質加工を試み、冷間鍛造金型や切削工具の寿命試験を実施した。特に超硬材料を母材とした切削工具においては、TiC圧粉体を電極とした放電加工による極めて簡易的な方法でその寿命を2倍程度に向上させることに成功している。本研究では,クラックの無い,しかも耐蝕性や耐摩耗性,耐疲労特性を具備した表層を有する部品の加工を,放電加工によって実施する新しい加工機械の実現を目指している.平成6年度は次の項目を実施し,具体的な加工機械を製作するための基礎的な知見を得た.1)放電分散制御加工の基礎実験針状単一電極およびSiやWCなどの抵抗体電極による放電状態の観察と加工結果の評価を実施した.また誘導電磁界の検出による放電位置の同定,さらに放電開始時の過渡電流と放電分散の程度との関係を調査した.2)多軸形放電主軸装置の仕様決定のための基礎実験ワイヤ状電極を多数並べてこのそれぞれの運動を独立に制御するために,積層圧電素子を用いたインチワ-ム機構を製作し,その制御特性と機構諸元の関係を明かにした.また多数の電極への分割給電によって放電の完全分散制御を実施し,クラックレス加工が実現することを確認した.3)圧粉体もしくは半焼結体電極による表面改質加工の実施WCの圧粉体や半焼結体を電極とした放電加工を実施して加工物表面の生成物を確認した.2次加工における膜生成のメカニズムを明かにするとともに,均一な生成膜を得る条件を見いだした.4)マシニングセンタによる部品加工の基礎実験マシニングセンタ主軸に電極を取付けて放電加工を実施した.通常のプログラム制御では極間の状態変化に対して主軸の応答が追いつかない.極間の加工液にシリコンなどの粉末を混入するか,応答の高い主軸ユニットを装着することの効果を確認した.本研究では、クラックのない、しかも耐食性や耐磨耗性、耐疲労特性を具備した表層を有する部品の加工を放電加工によって実現する新しい加工機械の実現を目指す。平成7年度までに以下の項目について検討を行った。(1)放電加工現象の解析放電波形から分散の程度を直接評価した。その結果、数mm以内の放電分散であるならば、放電波形から直接分散の程度を知ることが可能であった。分散の程度により加工速度が異なることを明らかにした。また、ある程度の放電偏在が加工速度をむしろ高めることが確認された。放電点近傍温度および圧力の計測を試験的に実施した。しかし、数μs以下のパルス幅では計測が困難であった。(2)加工物表面のキャラクタリゼーション加工液中に混合した粉末の効果およびシリコン電極、圧粉体電極の効果を確認した。これらにより、加工物表面に高硬度の表面が形成されることが明らかになった。

WC圧粉体を用いた加工では加工表面に1800mHv程度の表層が形成された。(3)強制分散を利用した放電加工のための加工機の開発多分割電極による強制放電分散を確認した。ワイヤ電極を絶縁して束ね、放電パルスを分配することにより、放電は分散し、クラックのない表面が観察された。また、これらの多分割電極の送りを独立にサーボコントロールする装置を試作した。これを用いて、任意の三次元形状の加工を行った。汎用ロボットに取り付けることを前提とした放電加工用エンドエフェクタとして、インチワ-ム機構による多自由度姿勢制御装置を試作しその運動性能の評価を行った。本研究は、放電加工によってクラックのないしかも耐食性や耐疲労特性を具備した表層を有する部品の加工を実現する新しい加工機械の実現を目指している。平成8年度は前年度までの研究成果を踏まえて以下の項目を実施した。1)放電加工機主軸装置の製作とその実用化試験直径0.10.3mmのタングステンワイヤをインチワ-ム機構によって直接駆動する装置を試作しこれを主軸とした放電加工を実施した。また上記駆動装置を6つ束ねたドットマトリクス型の放電加工主軸機構を開発し、放電パルスを順次分配することにより放電分散の効果を確認した。2)マシニングセンタおよびロボットによる放電加工システム化マシニングセンタの主軸に電極を取り付けて放電加工を実施した。特に仕上げ加工においては極間にシリミン粉末を混入することにより放電は分散しサブミクロン程度の表面粗さが実現した。また直流モータによる3本のリニアアクチュエータを協調駆動することにより、姿勢制御を可能にしたロボット用エンドイフェクタを開発した。これによりロボットを用いたミクロンオーダの精密放電加工が可能であることを確認した。3)各種加工対象の実加工評価圧粉体電極やシリコン電極による放電表面改質加工を試み、冷間鍛造金型や切削工具の寿命試験を実施した。特に超硬材料を母体とした切削工具においては、TiC圧粉体を電極とした放電加工による極めて簡易的な方法でその寿命を2倍程度に向上させることに成功している。4)放電点温度と加工圧力の加工性能に及ぼすえいきょうの確認細線電極による表面処理放電加工では電極での熱の伝達が1次元的拡散に制約されるため放電点温度が上昇し、極端な電極消耗が観察された。これによる精密放電処理の可能性を見いだした。また細線電極に対して横方向から放電を発生させて電極の振動を観察することにより加工圧力を測定した結果,千N程度の反力を確認した。
シナプス前・後部の機能変化を担うシグナル動態の可視化

蛍光タンパク質標識した培養プルキンエ細胞の軸索終末から直接パッチクランプ記録する方法を開発し、プルキンエ細胞の軸索終末は膨大な放出可能小胞プールを有し、個々の小胞の放出確率は低いことが分かった。また、プルキンエ細胞の軸索終末は膜興奮性が低いため、高頻度活動時の活動電位が負に調節され、その結果シナプス伝達が減弱するユニークなシナプス前部の可塑性メカニズムを明らかにした。シナプス後部可塑性の可視化については、運動学習に寄与する抑制性シナプス増強に重要な役割を担うCaMKIIの活性をモニターするFRETプローブを作成し、可塑性発現と密接に連関したシグナル動態を可視化できるようにした。本研究の目的は、記憶・学習の基盤と考えられている神経細胞間のシナプス伝達の可塑的変化に直結した細胞内シグナル変化を可視化することにより、記憶・学習の成立課程を見て理解できるようにするための基礎的な方法を確立することである。具体的には、運動学習を担う小脳の唯一の出力細胞であるプルキンエ細胞に焦点をあて、シナプス伝達変化の可塑的変化を単一シナプスレベルで高解像度かつ長時間にわたり可視化する技術を確立することを目指している。特に、本研究では比較的理解が進んでいるシナプス後部と、それに比べ理解が進んでいないシナプス前部双方でのシナプス伝達制御機構を比較検討しながら、電気生理学的解析と組み合わせた実験系を構築するものである。平成25年度は、プルキンエ細胞に形成される興奮性シナプスでの長期抑圧の発現と密接に連関するシグナル動態を検出するため、ケージトグルタミン酸の光活性化を用いた局所的なシナプス後部活性化を培養プルキンエ細胞に適用し、候補となる蛍光プローブ分子の局在変化を解析することを可能にした。また、シナプス前部の分子生物学的手法が適用可能な実験系を確立するために、プルキンエ細胞の軸索終末部からの直接パッチクランプ記録を行った。そして、そこでの伝達物質放出のCa依存性が興奮性シナプスの場合とほぼ同じこと、放出可能プールは膨大であること、しかしながら活動電位に応じたシナプス小胞の放出確率は低いこと、などの知見を得た。さらに、小脳皮質の演算結果が集約されて小脳核に伝えられる際に、プルキンエ細胞の軸索終末の電気的興奮性が低いため、その出力が活動レベル依存的に調節される新しい情報処理メカニズムを明らかにした。本研究の目的は、記憶・学習の基盤であるシナプス伝達の可塑的変化に直結した細胞内シグナル変化を可視化して、記憶・学習の成立過程を見て理解する基礎的な方法を確立することである。具体的には、運動学習を担う小脳の唯一の出力細胞であるプルキンエ細胞に焦点を当て、シナプス伝達変化の可塑的変化を単一シナプスレベルで高解像度かつ長時間にわたり可視化する技術を確立することをめざしている。特に、比較的理解が進んだシナプス後部と、それに比べ理解が遅れているシナプス前部双方でのシナプス伝達制御機構を比較検討しながら、電気生理学的解析と組み合わせた実験系を構築する研究を展開した。前年度の研究で、興奮性シナプス長期抑圧に加えて、抑制性シナプスでの長期増強が運動学習に寄与することを明らかにしたが、26年度はこの抑制性シナプス長期増強の誘導に重要な役割を担うリン酸化酵素CaMKIIの活性をモニターするFRETプローブを作成した。そして、実際にプルキンエ細胞で抑制性シナプス長期増強が起こる際に、持続的なCaMKII活性化が起こる様子を可視化することに成功し、その長期活性化がCaMKIIのサブユニット構成に依存することを見出した。その結果、長期増強の成否もCaMKIIのサブユニット構成により影響されることも分かった。以上より、運動学習に寄与するシナプス可塑性の成立と密接に相関する分子活性を可視化することができ、本研究の当初目的の一端が達成できた。また、シナプス前部の機能解析に関しては、前年度までの研究でプルキンエ細胞の軸索終末に直接パッチクランプ記録することに成功し、高頻度活動時に活動電位が修飾される結果、シナプス伝達の短期シナプス可塑性が起こることが示唆されていた。この点について、軸索終末のCaイメージングおよびシナプトフルオリンを用いた伝達物質放出の可視化により確かめた。神経科学シナプス後部の可塑性をモニターする蛍光タンパク質プローブについては、単一シナプスレベルでの検証をするための実験系の確立に至っており、それを実施することによりプローブの有効性を効果的に検証することが出来る段階に入っている。また、シナプス前部での機能調節を分子レベルで、あるいは蛍光プローブを適用して解析するための、操作性の高い培養標本での実験系を確立し、その過程で新たにユニークなメカニズムの同定に成功した。基本的に当初構想通りに研究を推進する予定である。

ただし、運動記憶の可視化に関しては、運動記憶そのものは形成時にはプルキンエ細胞での長期抑圧が重要であるが、形成後には小脳核へ移動する、という考えが提唱されてきている。プルキンエ細胞が小脳核へ情報を送る軸索終末部から、直接的にパッチクランプにより機能解析できるという利点を生かし、記憶の皮質から核への移動を検出できる手法も意識しながら、研究を推進したいと考えている。設備備品については、当初予定通りに高感度カメラを購入したが、日常の研究遂行に必要となる消耗品費などについて、既に購入していた薬品などのストックによりかなりまかなうことが出来たため、新規に購入することなく研究を遂行できた。節約できた経費は、次年度の助成金と合わせて新たに蛍光光源の購入や消耗品の購入に充て、有効に研究推進に役立てたいと考えている。
出雲地方の築地松が有する防風効果に関する実験的研究

本研究は,島根県出雲平野の散居集落に見られる築地松(黒松によるスクリーン状の屋敷囲い)が有する防風効果を,その茂り具合との関連において,工学的に明らかにすることを目的としている。既に平成12年度において,築地松の遮蔽率は,剪定1年未満では68%,5年以上で96%であり,剪定後,指数関数的に増加することを定量的に明らかにするとともに,風洞実験において築地松を適切に模型化するための基礎資料を得るために,築地松と同様な剪定がされている直線状の植樹列を対象として,当該地域の気流鉛直分布と,植樹列風下側の気流性状に関するデータ(ただし,遮蔽率が91%と81%の状態における)を得ることができた。また,境界層風洞の測定部に,上記の実風観測に対応する乱流境界層と地形・建物および築地松の模型を縮率1/300で作成し,築地松の模型化に関する基礎的データを得ることができた。平成13年度においては,当初の研究実施計画に従い以下の研究成果をあげた。1.築地松を有する住宅の周辺気流に関する現地実風観測:築地松を有し広闊地に位置する住宅を対象として,超小型三次元超音波風速計を用いて,築地松周辺の気流分布に関する基礎的データを得た。2.築地松を有する住宅の周辺気流に関する風洞模型実験:上記の実風観測に対応する風洞模型実験を,スプリットフィルムプローブを用いて実施し,築地松の模型化に関する妥当性を検証した。これまでに,剪定から約2年目以降の築地松に関しては,実風観測と風洞実験の対応関係を得ることができたので,次年度には剪定直後(遮蔽率約70%)に関するデータを加え,風洞実験の妥当性を検証するとともに,築地松だけが存在する状況における周辺気流を風洞実験により測定し,築地松の防風効果について総括する予定である。本年度は,研究実施計画に従い以下の研究成果をあげた。1.築地松の茂り具合(築地松遮蔽率)と剪定後の経過年数との関係に関する実態調査:築地松は平均的には4年ごとに剪定作業が実施されているが,剪定時期が明らかな30軒の築地松を,デジタルカメラで撮影し,それを二値化処理することによって築地松遮蔽率を算出した。その結果,築地松遮蔽率は,剪定1年未満では68%,5年以上で96%であり,剪定後,指数関数的に増加することが定量的に明らかになった。2.直線状植樹列の周辺気流に関する現地実風観測:風洞実験において築地松を適切に模型化するための基礎資料を得るために,築地松と同様な剪定がされている直線状の植樹列(高さ約7m,長さ約74m)を対象として,当該地域の気流鉛直分布と,遮蔽率の異なる状態における植樹列風下側の気流性状を観測した。当該地域の平均風速鉛直分布のべき指数は約0.22であった。植樹列風下側の気流性状に関しては,遮蔽率が91%と81%の状態に関して,三次元風速ベクトルの分布データを得ることができた。3.直線状植樹列の周辺気流に関する風洞模型実験:境界層風洞の測定部に,上記の現地実風観測に対応する乱流境界層を縮率1/300で作成するとともに,直線状植樹列周辺の地形と地物を直径約300mの範囲で模型化した。直線状植樹列は空隙率が異なる穴あきスクリーンで模型化した。現地実風観測と風洞実験の結果を比較することによって,築地松の模型化に関する基礎的データを得ることができた。

これまでに,剪定から約2年目以降の築地松に関しては,実風観測と風洞実験の対応関係を得ることができたので,次年度には剪定直後(遮蔽率約70%)に関するデータを加え,風洞実験の妥当性を検証するとともに,築地松だけが存在する状況における周辺気流を風洞実験により測定し,築地松の防風効果について総括する予定である。
固体水素表面および液体ヘリウム薄膜表面上の2次元電子系

ヘリウム液面上の2次元電子系の研究は、これまでに電子結晶の観測など多くの重要な成果をもたらしてきた。ヘリウム液面上に実現し得る電子密度の上限は約【10^9】【cm^(-2)】であり、半導体界面における典型的な値【10^(11)】【cm^(-2)】【10^(12)】【cm^(-2)】との間には空白の領域がある。この密度領域の2次元電子系を実現するには液体ヘリウムに替えて、固体の誘電体表面を用いることが考えられる。本研究では固体水素を用いて、その上に高易動度の電子系を実現する試みを行なった。固体水素は融点近傍における蒸気圧が比較的低く、アニーリングによって平滑な表面を得易いという特徴をもつ、結晶作成条件の最適化の努力を行なった結果、表面上の電子易動度として最高6.5×【10^4】【cm^2】/V.secという良好な値を得た。これは極めて良質の表面が作成されていることを示している。次にこの系にヘリウムガスを導入して行くと、まず圧力の低いところでは、表面に吸着されたヘリウム原子による電子散乱が現われ、易動度はヘリウム単原子層の積層を周期として振動的に変化する。更に圧力を上げると、吸着ヘリウム膜厚の増加とともに上記の散乱機構は表面波(リップロン)による散乱へと移行する。一方、固体水素よりも誘電率の大きいLiFを基板として、その上に形成された液体ヘリウム膜上の電子易動度を測定した実験では、膜厚の減少とともに易動度はバルク表面の値から急激に減少することが見出された。この減少は、理論的に予想されている、基板からの強い鏡像力による自己束縛状態への遷移の前駆現象として解釈することが可能であるが、易動度の減少と有効質量の増加との対応関係について更に検討を要する。本研究で明らかになった固体水素表面上の高電子易動度に基づき、電子密度を上げて行って、電子結晶の融解に関する量子効果を調べることなどが、今後の課題である。
河川への温泉成分流出の定量的理解と環境負荷・生態系への影響に関する研究

日本最大の温泉地,別府温泉の河川は,下水道未整備地域に存在する沸騰泉からの温泉排水の影響を強く受けている.沸騰泉から絶えず湧出し,未利用のまま河川へ排出されている温泉水の関与が疑われる.温泉に由来する有用金属元素Li, Cs, Rbの河川への年間排出量は,それぞれ34,0.4,5.4トン,厳しい環境基準が設けられているAsとBはそれぞれ1年間に4.3,82トンである.温泉排水の流入が河川の珪藻量の増加も引き起こしており,別府湾へ流出する珪藻量は年間10ton以上にもなる.日本最大級の温泉地である別府温泉を流れ下る,朝見川,境川,春木川,平田川,新川の5つの河川について,上流域から下流域までの多地点で河川水を採取し,主要溶存化学成分の化学分析を行い,これまでに次のことがらを明らかにしている.(1)やや大きな支流を有する河川ではその合流によって総溶存化学成分濃度(TDS)の一時的な低下が見られるものの,おおむね河川の流下とともにTDS値は増加する傾向にあり,最上流域を除きどの河川でも河川水のTDS値が一般の河川のそれを大きく上回っており,特に平田川の下流域のTDS値は1000mg/Lを超えていた.(2)河川水,温泉水,地下水,生活廃水,海水のLi/Cl比とTDS値を比較したところ,TDS値-Li/Cl比図上で温泉水,地下水,海水は明瞭に区別され,上流域の河川水以外の河川水(TDS値≧200mg/L)はのきなみ温泉水が取るTDS値-Li/Cl比の範囲内あり,温泉排水の影響は甚大である.今年度の調査研究では,以上の5河川の最下流非感潮域において春・夏・秋・冬の都合4回の河川流量観測を行い,河川水の流量と化学分析データを掛け合わせることで化学成分の流出量を算出し,それぞれの観測日の日流出量データをもとに年間流出量の推定を行った.その結果,次の重要な知見を得た.河川水によるClとNa,Kの流出量(全河川の合量)は,それぞれ24.6ton/日,17.4 ton/日,2.5 ton/日であり,沸騰温泉からの流出量とほぼ一致し(それぞれ26.8 ton/日,17.8 ton/日,2.2 ton/日;由佐ほか,1975),湯気を上げ絶えず湧出している沸騰泉からの温泉排水の寄与が大きく,沸騰泉の温泉水の適正利用が自然環境の保全にとって重要かつ有効であることを示唆している.昨年度(平成25年度)の調査研究で,日本最大級の温泉地である別府温泉を流れ下る,朝見川,境川,春木川,平田川,新川の5つの河川の最下流非感潮域において春・夏・秋・冬の都合4回の河川流量観測を行い,河川水の流量と化学分析データを掛け合わせることで主要化学成分の流出量を算出し,それぞれの観測日の日流出量データをもとに年間流出量の推定を行った結果,河川水によるClとNa,Kの流出量(全河川の合量)は,それぞれ24.6ton/日,17.4 ton/日,2.5 ton/日であり,沸騰温泉からの流出量とほぼ一致する(それぞれ26.8 ton/日,17.8 ton/日,2.2 ton/日;由佐ほか,1975)という成果を得た.今年度(平成25年度)は,同最下流非感潮域において春・夏・秋・冬の都合4回の河川流量観測と河川水中の微量元素(As, B, V, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Rb, Sr, Mo, Cs, Ba, Wなど)の化学分析を行い,河川水の流量と化学分析データを掛け合わせることで主要化学成分と同様に年間の流出量の推定を行った結果,温泉に由来するAs, Li, Cs, B, Rbが1年間にそれぞれ4.3 , 34,0.4,82,5.4トン河川へ流出していることが明らかとなった.2年にわたる調査研究の結果,別府の河川は湯気を上げ絶えず湧出している沸騰泉からの温泉排水の寄与が大きく,沸騰泉の温泉水の適正利用が河川水質の保全にとって重要かつ有効であることを明らかにすることができた.最終年度は,温泉成分や浮遊珪藻を多量に含んだ別府の河川水が海洋(別府湾)に流出した後にどのように挙動するのかという未知の問題に挑戦するための準備・前調査として,別府(温泉)に隣接する別府湾北部の日出の沖合の地下水が海底に湧出するとされる海域で,海底地下水湧出(SGD)の検出に有用とされているラドンえい航観測を行った.その結果,推定されていた湧出箇所を含む複数個所において地下水湧出を示すラドン高濃度域を見出し,ラドン等収支に基づいた海底地下水湧出量の推定を行ったところ,当該地域の陸域の地下水湧出量11×103m3/dayのおよそ10倍もの地下水が海底に流出していることが明らかとなった.また,SGD検出域における潜水調査によって直接採取した海底湧出地下水は,陸域の井戸水と同様な水質・同位体組成を有していることを初めて示した.さらに,潜水調査時の目視観察で,SGD周辺に多くの小型の魚類が生息していることを確認でき,海底湧出地下水と海の生物生産の強いつながりを強く予感した.本年度はさらに,別府(温泉)に隣接する海域にも乗り出し,ラフなラドンえい航観測も実施した.

日出沖の平均的なラドン濃度の数倍以上にもなる高濃度域が検出され,かつて存在した天然砂湯や地下の温泉流動経路の終端域の一部と一致することが判明し,海底温泉湧出の存在が強く示唆された.前年度までに行った河川への温泉排水流出の研究・珪藻の生育状況および温泉成分との関係性に関する研究によって,温泉水は生態系へ確実に影響を与えていることが示されたので,海底温泉湧出と海の生物生産性の関係に関する研究へ大きくはずみをつけることができたと考える.日本最大の温泉地,別府温泉の河川は,下水道未整備地域に存在する沸騰泉からの温泉排水の影響を強く受けている.沸騰泉から絶えず湧出し,未利用のまま河川へ排出されている温泉水の関与が疑われる.温泉に由来する有用金属元素Li, Cs, Rbの河川への年間排出量は,それぞれ34,0.4,5.4トン,厳しい環境基準が設けられているAsとBはそれぞれ1年間に4.3,82トンである.温泉排水の流入が河川の珪藻量の増加も引き起こしており,別府湾へ流出する珪藻量は年間10ton以上にもなる.研究費申請段階に掲げた3つの具体的研究課題のうち初年度に十分な成果をあげられなかった〔II〕河川へ流入する温泉成分のうち,生態系に対して有害なものと,人にとって有用なものが1年間を通してどのくらい流出しているかという量的な状況を把握する.さらに後者については,有価金属市場の取引額を参照して,有用金属元素を温泉(排)水から回収した場合の経済的な試算を行う,に重点的に取り組んだ.その結果,次のことを明らかにした.(1)河川水中の微量元素について,前年度の研究で全量が温泉排水由来であることが示されたLiの濃度との相関関係を検討したところ,相関係数r2値が0.9を超える元素はAs, B, Cs, Ge, Rbであり,これらは温泉排水由来であると結論された.これらは沸騰泉に特徴付けられる元素であり,「別府の河川は湯気を上げ絶えず湧出している沸騰泉からの温泉排水の寄与が大きい」とする前年度の結論と符合する.(2)河川水の流量と化学分析データから微量成分の流出量を算出したところ,温泉排水由来で生態系に対して有害であるAs,Bは年間でそれぞれ4.3トン,82トンの河川への流出があり,経済的に有用なものであるRb, CsおよびLiの年間流出量はそれぞれ5.4, 2.9, 34トンであると見積もられた.また,“温泉由来の金属資源"をどのくらい流失させているかを実感するために,有価金属市場の取引額を参照し,Rb, CsおよびLiの河川への流出量をおおよその金額で表すと,それぞれ100億円,1000万円,10億円にものぼることが示された.以上の研究成果は,沸騰泉からの温泉排水を集めて金属市場での取引額の大きなLi, Cs, Rbなどを回収し,それで得たお金で同じく沸騰泉に多く含まれるAsやBなどの有害元素除去の設備や施設の整備を行うことで,別府温泉地域の河川の水質保全を一挙両得・地産地消的に解決できる可能性があるということを具体的にイメージできる基礎資料となりうる.地球流体化学補助事業期間の最終年度である来年度(平成27年度)は,研究費申請書にも著したように,温泉成分や浮遊珪藻を多量に含んだ河川水が海洋に流出した後どのように挙動するのかという未知の問題に挑戦するための基礎情報の収集,温泉由来の可能性のあるガスや地下水が海底湧出するとされる場所(野満ほか,1940)を探る研究の準備のために,小型船舶を用いた沿岸海域の試験的な調査・観測を実施する.研究費申請段階に,準備段階の研究で得た知見「温泉排水が河川へ流入していて,温泉由来成分の濃度が高い水質を示す」を踏まえて以下の3つの具体的課題に取り組むとした.〔I〕偏在していると予想される温泉排水の河川への流入場所(温泉排水の河川への際立った流出箇所)を特定するとともに,その検出方法を確立する.また,下水道整備網や暗渠の分布などとの比較検討から特定流出域の存在理由についても考察する.
放射性物質の大気沈着・拡散過程および陸面相互作用の理解

初期の放射性Cs放出には従来想定されていた水溶性サブミクロン粒子に加え,直径数μmの不溶性粗大球状粒子が存在することを初めて明らかにした。典型的な里山では再飛散由来のCs濃度は,都市部での結果と異なり,夏季に上昇し,冬季には低かった。夏季のCs担体は大部分が生物由来であることを初めて見出した。放射性Csの再飛散簡略スキームを開発し,領域エアロゾル輸送モデルを用いて森林生態系からの生物学的粒子による再飛散,ならびに事故サイトから継続する一次漏えいも含め,フラックス定量化ー収支解析を行った。その結果、他のプロセス同様、再飛散は、地表に沈着したCsの減少や移動にほとんど寄与しないことがわかった。1)大気試料の組織的捕集と放射能分析:福島県浪江町津島の高線量率地域(津島地区)にてHV、LV、降水・降下塵サンプラーで観測を継続。HVサンプラーで日毎の試料を得た。分析は気象研、東工大で実施。さらにA04-08班の大阪大と連携し1700試料を分析。2)放射性エアロゾルの物理・化学・同位体性状と燃焼再飛散解明:茨城県つくば市で2011年3月に得たHVフィルターからIP計測で放射性粒子を抽出し、SEMーEDS等で性状を解明。粒子はFe, Zn, Cs等の元素から構成され、1数μm径の球状で数BqのCs放射能とサブテラBq/gに達する高い比放射能をもつ。134/137Cs比はほぼ1で事故起源を示す。事故初期の放射性Csには微小で溶解性の高いものに加え、このような不溶性球状粒子もあったことが判明。公募班と連携し、同試料のSPring-8でのXRFイメージング分析で他のFP起源元素も検出。津島地区にてサルフェート、BC、粒径別重量濃度の観測を継続中。35Sの輸送、沈着に関するモデル評価を実施。フィルター試料の金属元素、燃焼指標有機物を分析しCsとの相関を解析。3)土壌再飛散の解明とエアロゾル大気質量分析:津島地区にて気象観測を継続。エアロゾルICP-質量分析を津島地区で1週間に亘り成功裡に実施。4)有機物・植物起源粒子による再飛散解明:フィルター試料のイオン成分、水溶性有機物、n-アルカンの分析を実施、Csとの相関につき統計解析を実施。5)放射性粒子の湿性沈着過程解明:球状Cs粒子の特性を組み込み、高解像度モデルによる沈着量計算を実施、従来のCsエアロゾルの仮定による計算結果と比較。6)再飛散過程モデル化と輸送・沈着モデルの高精度化:表土粒子飛散メカニズムを組み込んだ1D放射能飛散モデルを構築。一次放出の逆解析をさらに進め、高空間分解能の気象解析データの整備とアンサンブル計算を実施。1)大気試料の組織的捕集と放射能分析:福島県浪江町の高線量率地域(津島地区)にてHV、LV、降水・降下塵サンプラーで観測を継続。分析を気象研、東工大で実施。A04-08班の大阪大とも連携し、1,063試料を分析。2)放射性エアロゾルの物理・化学・同位体性状と燃焼再飛散解明:茨城県つくば市で2011年3月に得たHVフィルターから、IP計測とSEMーEDS等で不溶性球状粒子を抽出。公募班と連携し、同試料のSPring-8でのXRF分析でFP起源元素や微量のウランの検出、アモルファス性状などさらに詳細を把握。学術論文として発表。S-35の輸送、沈着に関するモデル評価を学術論文として報告。フィルター試料の金属元素、燃焼指標有機物を分析しCsとの相関を引き続き解析。第二回のエアロゾルICP-質量分析観測を津島地区で1週間に亘り成功裡に実施。4)有機物・植物起源粒子による再飛散解明:フィルター試料のイオン成分、水溶性有機物、金属成分、n-アルカンの分析を実施、Csとの相関につき統計解析を実施。ICP-MSによるエアロゾルの現場観測を実施、データ解析中。5)放射性粒子の再飛散過程解明:つくば市での大気中濃度の観測値とエアロゾル輸送モデルによる沈着量、輸送・拡散から、事故直後における再飛散係数の推定を実施。論文投稿中。6)再飛散過程モデル化と輸送・沈着モデルの高精度化:表土粒子飛散メカニズムを組み込んだ1D放射能飛散モデルと実測値の比較を実施。論文投稿中。高空間分解能の気象解析とアンサンブル計算の結果が学術雑誌に論文掲載。1)大気試料の組織的捕集と放射能分析:福島県浪江町の高線量率地域にて大気浮遊塵、降水サンプラーで観測を継続。さらにA04-8班の大阪大と連携し、H27年度802試料を分析。津島地区での大気中Cs濃度は都市と異なり、夏季に高いことが明確になった。2)一次放出の解明:A03-5班の筑波大や公募班の東京理科大と連携し、浪江地区の表土などから不溶性高比放射能Cs粒子を抽出、SEM-EDS等で性状解明を進めた。

土壌からの粒子は、つくば市の大気試料から得たCs粒子と同様の組成・性状をもち、Cs粒子がより広範に分布することを証明した。3)二次放出の解明:汚染直後の放射性Csの再飛散率として、10-610-5/hを得た。津島地区の試料を用い、SEMでの分析と水抽出により大気中Csの性状把握に努めた。夏季にはバイオエアロゾルが多く、水抽出率も高い。Csを濃縮する真菌類胞子も多く含まれ、バイオエアロゾルが夏季の大気中Csを支える実体として浮かびあがった。A03-6班と連携し、金沢大の専門家の協力を仰ぎ予備的な観測を実施したところ、津島地区の夏季大気で5-8×105個/m3という高濃度のバイオエアロゾルの存在が明らかとなった。DNA解析も実施中。4)大気モデルの精度向上・再飛散モデル化:表土粒子飛散メカニズムを組み込んだ1D放射能飛砂モデルを構築し、論文出版。A01-1班と協力し、領域モデルに二次放出スキームとしてこの飛砂モジュールと新規の森林放出スキームを組み込み。冬季の大気中Cs濃度は飛砂で説明できるが、夏季のひと桁程度大きなCs濃度は説明できず、植生活性をグリーンフラクションで代表し地表面汚染に対して10-7/hの放出率(割合)を与えると、観測値再現が達成できた。二次放出源として、夏季の森林生態からのバイオエアロゾルを考慮すべきことがモデルからも示された。1)試料組織的収集・放射能分析、2)一次放出、3)二次放出、4)大気モデルの精度向上・再飛散過程モデル化の各副課題について、観測・解析が全体として順調に進捗した。特に1)について、二次放出された放射性Cs大気中濃度変動とその発生源に関し重要な成果が得られ、大きな進展があった。すなわち、一旦地表面に沈着した放射性核種が再度大気中に放出される過程については、季節変動があって、暖候期と寒候期とで発生源が変わるらしいこと、従来想定された1表土飛散に加えて、森林生態系からの2バイオエアロゾルの発生という全く想定されなかった発生源が存在することが分かった。関連する報告の国際会議での発表が予定され、論文化も進行中である。1)大気試料の組織的捕集と放射能分析:福島県浪江町の高線量率地域にて大気浮遊塵、降水サンプラーで観測を継続。分析は気象研、東工大、茨大で実施。さらにA04-8班の大阪大と連携し580試料以上を分析。Cs濃度の変動状況を調べた。2)一次放出の解明:A03-5班の筑波大や公募班の東京理科大と連携し、浪江地区の表土などから引き続き不溶性高比放射能Cs粒子を抽出、SEM-EDS,SPring-8でのμX線分析で性状解明を進めた。土壌から得た粒子は、大気試料から得たCs粒子と同様シリカを主体とした組成をもつが、Cs同位体比測定や土壌採取地点の放射性物質のバルク測定から推定される発生源の違い(1号炉なのか2号炉なのか等)に応じ、比放射能、形状や微量元素組成に違いのあることがわかった。3)二次放出の解明:A03-6班と連携し金沢大の専門家を研究協力者に加えて、引き続きバイオエアロゾルに関する観測を実施した。DNA解析の結果から、大気試料では担子菌起源のバイオエアロゾルが主体を占めており、降水試料では子嚢菌起源のバイオエアロゾルが顕著に検出されることが示された。また、光学顕微鏡で計数した有色胞子個数とCs-137濃度との間に相関が見出され、真菌類胞子のCs再飛散に関する重要性が確認された。4)大気モデルの精度向上・再飛散モデル化:
酸化チタンの電気化学的還元によるチタン板および合金の新規製造方法の開発

溶融酸化物中におけるチタンの電気化学的還元を観察するため,酸化チタンを酸化リチウムと混合して電解浴とし,電気化学測定を行った.とくに,安定した電解試験を実現するために使用可能な電解浴の支持容器および対極でのアノード反応について検討した.電解浴の容器にはジルコニアを用い,これを固体電解質として利用するとともに,溶融した鉄炭素合金の酸化をアノード反応として選択し,安定な測定が可能であることを確認した.本研究で探査した手法を用いて,酸化物中のチタンの還元について今後より詳細な知見が得られると期待できる.本年度は,高温の酸化物融体を電解浴とし,そこにイオンとして含まれるチタンの電気化学的挙動を観察するための測定システムを作製した.まず,チタンを高濃度に含む酸化物混合物が1100度程度で溶融可能となるように,電解浴組成(添加する化合物の種類および量)について検討した.酸化チタンに添加する化合物としては,電気化学的に安定な塩基性酸化物を中心に適するものを探索し,高温での挙動を文献および実験により調査した.つづいて,チタン含有酸化物融体を保持するための容器材質を選定した.容器は電解浴とする溶融酸化物に溶け込まない材質を必要とするが,ここでは電解浴を特定の酸化物が飽和した系と見なせる組成となるようにし,飽和状態にある酸化物を用いて保持する方針を見出した.選定した容器に電解浴原料となる酸化物を装填して加熱する予備試験を実施し,液体状態で保持可能であることを確認した.つづいて,高温実験系を電気化学測定装置と組み合わせ,作用電極,対極および擬似参照電極を溶融酸化物に浸漬する三電極系の測定システムを作製した.作用電極の材質の選択肢としては,合金化が起こりにくい金属を用いることにより金属チタンを還元析出させる方針が考えられるが,チタンと容易に合金化する金属を用いることも可能である.複数種類の電極基板を用いて分極試験に着手し,電極上の還元反応が電流値として観察可能であることが確認された.今後検討する課題として,チタンのイオンが複数種類の価数を取り得ることや,電極基板として用いる金属が還元剤となりうることを考慮し,反応を解析する必要がある.適切な順序で電解浴組成の検討および装置の開発を進めており,現在までおおむね順調に進展している.本年度は前年度に引き続き,チタンを含有した酸化物溶体を利用した電解を目指した.比較的低融点となる系を選択し,酸化チタンへのアルカリ金属酸化物の添加を基本方針とした.エリンガム図からも示唆されるとおり,熱力学的な観点からK2OやNa2OはTiO2よりも優先的に還元されると予想される.一方,Li2OはTiO2よりも還元されにくく,かつ融点を下げることが可能なのでLi2O-TiO2系に焦点をあて,擬二元系において1100度で溶融状態となる組成で電気化学試験を行った.また,Al2O3を添加した溶体を電解浴とする試験を実施した.電気化学測定は,擬参照電極を用いた三電極法を用いた.擬参照電極の材質としては,酸化物融体に溶け込みにくい貴金属を利用した.また,容器にグラファイトるつぼを用いて対極とする電解方式と,容器にMgOを用いてMgO飽和状態としたLi2O-TiO2-MgO溶体を電解浴とする電解方式について検討を行った.作用電極は,実験温度よりも融点が高い金属のうち,チタンと合金を形成するものから選択し,板状に成形して用いた.サイクリックボルタンメトリーを行い,低い電位においてカソード電流が流れることを確認したのち,一定時間保持することにより電極反応の生成物を調べたが,反応後の電極上にチタンは確認されなかった.研究代表者らによる過去の研究においては,SiO2-Li2O系融体の電解でケイ素の還元を確認しているが,チタンは同様には還元されない.この一因としては,チタンイオンが電解浴中で複数の価数を取りうることが考えられ,電位と価数の関係について詳細な調査が必要である.研究代表者が所属機関を変更し,研究環境および実験設備を新たに整備する必要があった.2016年度の前半は高温装置の立ち上げを行うとともに,薬品類を用いた実験環境を整えるのに費やしたため,計画に遅れが生じた.本年度は前年度から引き続き,酸化リチウム-酸化チタン系融体を電解浴とする電気分解の調査を行った.前年度までは,グラファイトるつぼにより電解浴を保持し,これを対極とした実験を実施した.本年度は,ジルコニア系るつぼを用いて融体を保持し,これを固体電解質として利用する方法を探索した.ジルコニア内で溶融した酸化物融体には,金属線を浸漬してカソードとした.一方,ジルコニアを隔てて配置するアノードとしては,白金等の貴金属電極を接着して酸素発生を進行させることが標準的な指針と考えられるが,本研究ではアノードの状態を安定させながら酸化反応を進行させるために溶融金属の利用を試みた.ただし,例えば溶融した銀をアノードとした場合は固体電解質との界面で銀の酸化が進行し,ジルコニア内へ銀イオンが浸透・通過することが実験で示唆された.そこで,グラファイトるつぼ内で炭素飽和鉄をアルゴン気流中1200度で溶融状態とし,これにジルコニアるつぼを浸漬した.この炭素飽和鉄をアノードとすれば,溶質の炭素がジルコニアとの界面で酸素イオンと反応して二酸化炭素が発生する.これにより,アノードと電解質との接触を維持しながら界面で安定的に酸化反応を進行させるとともに,セルの周辺全体が還元雰囲気に維持されることを期待した.

本手法を用いて,サイクリックボルタンメトリーで電解浴の電気化学的な反応を調査した.さらに,一定電位での電解を行い,電極上の生成物を電子顕微鏡で観察した.溶融酸化物中におけるチタンの電気化学的還元を観察するため,酸化チタンを酸化リチウムと混合して電解浴とし,電気化学測定を行った.とくに,安定した電解試験を実現するために使用可能な電解浴の支持容器および対極でのアノード反応について検討した.電解浴の容器にはジルコニアを用い,これを固体電解質として利用するとともに,溶融した鉄炭素合金の酸化をアノード反応として選択し,安定な測定が可能であることを確認した.本研究で探査した手法を用いて,酸化物中のチタンの還元について今後より詳細な知見が得られると期待できる.酸化物融体に含まれる遷移金属の電気化学的挙動を捉えるために,融体中に含まれるイオンの価数を外部から積極的に制御する方針を検討する.多元系の溶体の電解浴を視野に入れ,効果的に還元を進行させる電解条件を探索する.とくに,試験温度における流動性や,電位条件の影響を調査する.また,還元されたイオンの価数と電位の関係について調査するとともに,イオンの制御方法について探索する.金属生産工学平成27年度は,現有の実験装置を用いた予備試験に時間を費やしたため,次年度使用額が生じた.所属機関の変更により,当初計画していた電解試験を行うための装置準備に時間を要した.このため,実験回数が少なくなった.平成28年度においては,予備試験の知見をもとに設計した本研究専用の高温装置等を新たに作製する予定である.また,研究代表者の所属機関変更に伴い,新たな実験設備を購入する必要がある.28年度に研究装置を整備できたため,予定していた研究を29年度に加速して進める.
母乳哺育終了時の母子の支援に関する研究

1.研究内容第1子において、断乳をした母親258名を対象に、アンケート調査を実施し、以下の内容を調査した。(1)基本的属性、(2)断乳の要因、(3)断乳時の月齢、(4)断乳方法、(5)断乳時の子どもの反応、(6)母乳哺育に対する思い、(7)母親にとっての断乳とは2.結果断乳時の平均月齢は14.1か月であり、先行研究と一致した。断乳理由には、「子どもの月齢」、「離乳の進行状況」、「母乳の分泌状況」が上位となったが、「友人の断乳経験」、「職場の環境」など、母親の情報源がpeerであること、働きな」がら子育てする母親が多いことがわかった。断乳方法および子どもの反応については、脱質的分析により、カテゴリが抽出され、断乳の実態が明らかとなった。3.意義母乳哺育終了への支援にカウンセリングが重要と言われている現在において、断乳の詳細な実態が明らかとなったことは、母親への具体的な情報提供や指導につなげることができる。母乳哺育の終了は、個人的要素が大きく、その時期や方法は多様であるため、断乳後の母子の変化が予測困難である。そのため、断乳がいかに行われ、子どもがいかに反応するかについての情報提供は、断乳時の母子のストレスを軽減する可能性がある。4.重要性卒乳が普及し始める中、断乳を選択する母子は未だに多い。今まで、日本の断乳の現状について看護の視点で明らかにした研究はなく、合同、断乳の詳細な実態が明らかになったことは、母子への具体的支援につながる可能性を持っている。