hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
南部アフリカにおける地域的再編成と人の移動

なお南部アフリカ諸国間協力の発展がみられるかたわら、国境地帯の人々の活動も活発化している。市場経済化の進展と和平の到来、そして経済危機による地方の貧困化の中で、国境を越えた交易などが盛んになってきており、このことが国家とは何か、国民とは何かという問題に影響を及ぼしていることに注目する必要がある。1991年の政権交代に示されたザンビアの民主化はモデル的なケースであった。しかし以来10年の間、さまざまな課題が明らかになってきた。出生地主義をとらないザンビアは国籍が選挙において争点となるようになった。このことは本来国民とは何かという課題を負わされてきたアフリカの国が、民主化にともなって新たに抱える問題となっている。最終年となる今年度は、まず昨年度に引き続き、アパルトヘイト崩壊、冷戦終焉そして構造調整の実施による社会的インパクトについて調査研究を進めた。それと共に、南部アフリカの変動を表面的にではなく、歴史的背景と共にとらえるために、公文書館での史料収集と分析を精力的に行った。小倉は英国とザンビアにおいて、南アフリカの移民政策と北ローデシアからの国際移動に関する史料の収集と分析を行った。南アフリカについては中国人労働者導入をめぐる利害関係と国際的影響を明らかにした。さらにザンビア東部州のモザンビーク国境地帯農村いおいて、モザンビークの内戦終了とザンビアの構造調整実施による影響と移動の実態について調査した。ザンビア政治に関しては、遠藤が民主化に伴うNGOの活動について聞き取り調査をし、国際的支援と自立的な展開の間に生じる困難な状況について分析を加えた。島田はザンビア中央州において農業・農村社会の変化についての調査を継続し、ジンバブエからの移住農民の地域社会における実態を明らかにした。青木は依然内戦状態にあるアンゴラについて、南部アフリカの国際関係、更に国際政治の文脈において抱える問題点について分析を行った。南アフリカはその他の南部アフリカを論じる場合にも関連して取り上げられたが、とくに松田は真実和解委員会の資料の分析を通じて、和解の主体と錯綜する問題点を明らかにした。その他研究協力者に、モザンビークにおける移動、南アフリカにおける国内移動及び人種関係についての調査を依頼し成果を得た。以上の成果を取りまとめ報告書を作成した。
遺伝子のせめぎ合いから遺伝システムへ：制限修飾系を手がかりとする探究

ピロリ菌はヒトの胃に感染し胃炎、潰瘍、胃がんを引き起こす細菌であり、高い突然変異率と高い系列間相同組換えによる、ゲノムとエピゲノムの著しい多様性によって知られている。この細菌は幼年期に感染し、一生そこに存続し、遂には胃がんを引き起こす。速い進化の原因は、ピロリ菌がゲノムとエピゲノムを作り替えることによって、新しい小児ホストに適応して、定着することかもしれない。このようなゲノムのミクロ進化と適応を解明するために、私達は、同じ家族内の構成員から得られたピロリ菌で、従来の、7つの遺伝子の配列だけに基づくmulti-locus sequence typingでは、同一あるいはほぼ同一であり、ゲノムがそっくりと考えられるものを選び、全ゲノム配列をIlluminaのショットガンシーケンシングで解読した。まず、塩基突然変異を検出することによって、小児をも含んだ感染経路を詳細にかつ確実に明らかにすることができた。アミノ酸を替える突然変異は、病原性に関与する遺伝子群、外膜タンパク質など細菌細胞表層に関わるタンパク質の遺伝子群、シグナル伝達遺伝子群に起きていた。関与する遺伝子は、小児によって異なっており、これらから、ピロリ菌が新しいホストに適応していく様々な道筋が明らかになった。これらの結果は、病原性に関与する遺伝子が小児への適応に関与する可能性を示唆した。また、アミノ酸を替える突然変異は制限修飾系遺伝子にも起きていた。これらの突然変異は、メチロームを作り替えることによってトランスクリプトームを改変し、適応に関与している可能性がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。「ゲノムのせめぎ合いに対処するために遺伝システムが進化した」という仮説の下に、[A]制限修飾系が関わるせめぎ合いについて、「分子レベル」で明らかにする。[B]せめぎ合いのもたらすDNA切断(死)・組換え修復(再生)・ゲノム再編(進化)の「集団レベル」での解析から、遺伝システムの成立根拠に迫る。この目的のため、次の成果を達成した。ピロリ菌のIII型制限修飾系のDNA配列認識ドメインが、非相同な遺伝子へ組換えで移り、細菌界を広く動き回る事を発見した。ドメイン単位の大規模な水平伝達は、遺伝子進化の新発見である。これらから「制限修飾系によるDNAメチル化の配列特異性が、メチロームを変換し、それが複数の遺伝子の発現を足並みを揃えて変換し、適応進化をもたらす」という「エピゲノム駆動進化」仮説を提唱した。実際に、ピロリ菌のI型制限修飾系が、遺伝子発現に影響することを証明した。第三世代シーケンサーの一分子リアルタイムシーケンシングによってピロリ菌のメチロームを解読した。ピロリ菌複数全ゲノム配列を比較して、相同組換えの痕跡を全遺伝子について数え上げた。沖縄のピロリ菌複数の全ゲノムを解読した。これを含む世界のピロリ菌の全ゲノム配列間の相同組換えによる遺伝情報の流れを、コンピューター内染色体ペインティングという新しい方法で網羅的に明らかにし、詳細な集団構造を明らかにした。相同組換えと適応進化の関係を検討した。我が国のピロリ菌多数の全ゲノムを解読し、解析を開始した。rRNAとmRNAの翻訳開始に関わるSD相互作用が、一部の細菌では無くなっている事を発見した。ゲノムの「自己」「非自己」認識に関わるRecBCD酵素について、立体構造にもとづく変異体解析から、反応機構モデルを提出した。「制限修飾系の動くエピゲノム因子としての活動」および「制限修飾系の発現制御」について考察した。新しいアプローチから、画期的な成果が続いた。ひとつは、制限修飾系の配列認識ドメインの詳細な比較による、タンパク質のドメイン単位での遠縁への遺伝子水平伝達である。もうひとつは、相互の相同組換えによる遺伝子伝達の痕跡を網羅的に検出し、微細な種内集団構造を明らかにした成果である。

この二つのアプローチを統合して、生物の進化がゲノム配列の変化ではなく、DNAメチル化の変化に駆動されるというモデルを提案する事ができた。次世代シーケンサー(イルミナ)で多数のピロリ菌ゲノムを得た。新しく出現した第三世代シーケンサー(PacBio社)に取り組み、同種内5株の全メチローム解読に成功し、一塩基分解能での膨大なデータを得た。先端的オーミクス解析と、分子遺伝学的集団遺伝学的解析を統合する。(1)多数ゲノムを解読する。それらを含めた多数株ゲノム配列の比較から、ゲノム進化を集団レベルで明らかにする。(2)第三世代シーケンサー(PacBio)によるメチローム解析を進め、メチロームのミクロな進化を明らかにする。(3)複数の配列特異的DNAメチル化の、トランスクリプトームへの影響を明らかにする。(4)これらを統合し、「エピゲノム駆動適応進化」のモデルを検証する。ピロリ菌と大腸菌を主な材料とするが、他の生物も含めて制限修飾系の新しい生物機能を解析、探索する。
極限ベータ磁場配位における磁気圧縮加熱

磁場反転配位(Field Reversed Configuration : FRC)プラズマはプラズマ圧力の閉じ込め磁場圧力に対する比、即ち、ベータ値が1に近い極限的な値を持っている。従って10%程度の低ベータ閉じ込め方式に比し弱い磁場で核融合炉を構成することができ、工学的に有利である。このようなFRCプラズマを加熱・保持するには中性粒子ビームが考えられるが、これは高価な設備を要するため、これを適用するFRCプラズマの閉じ込め特性が良好で中性粒子ビームのパワーが小さいことが望まれる。ここでFRCプラズマの閉じ込めはFRCプラズマの太さr_sの23乗に比例することが知られている。これまで、FRCプラズマを生成部から閉じ込め部へと軸に沿って移動させる移送の際、閉じ込め部の磁束を生成部のそれより小さくすることによりプラズマ温度の重大な低下を招かずにr_sを増大させていた。しかし、この方法ではプラズマを超音速で移動させ、これを停止させる必要があり、その際、プラズマは径方向へ過膨張した後、壁との接触等により閉じ込めが劣化してしまうため、r_sの値は限られていた。そこでFRCプラズマを音速より充分遅く軸方向に圧縮、径方向には膨張させる軸方向圧縮を案出した。これは、FRCプラズマを軸方向に閉じ込めているミラー磁場の間隔を時間とともに短縮させることにより行う。そのために真空チェンバー内に設置でき、プラズマの閉じ込め時間よりは短く音速の伝播時間よりは長い50μs程度の立ち上がり時間を持つ磁場コイルを開発し、これを軸方向に配置して必要な時間差で順次通電した。これにより、プラズマからのエネルギーや磁束の減衰も考慮すれば断熱理論からの予測で説明できる軸方向圧縮が可能であることを実証した。更にプラズマ長35%にまで圧縮し、プラズマ長に対するプラズマ径の比が4.1にまで減少してもFRCプラズマ閉じ込めのスケーリングはプラズマ長に依存しないことも示された。これまで用いられてきたエネルギー源のうち、化石燃料はその資源の枯渇以上に燃焼生成物による環境汚染が深刻な問題となっている。又、原子核分裂炉は放射能汚染さわた廃棄物を1万年オーダーで管理しなければならないという弱点を持っている。これらの問題を大巾に軽減することを目的として核融合の研究が行われている。このうち磁場閉じ込め核融合においては閉じ込め磁場の圧力に対するプラズマ圧力の比、すなわちベター値が大きい程効率の良い炉を構成できる。とくに磁場反転配位(FRC)プラズマは極限的に大きなベータ値を持っており、このため中性子発生が他の方式より格段に少ない燃料を用いることができる。ところが、これまでFRCプラズマを生成する研究は行われてきたが、これを維持し、更に核燃焼状態まで持ち込むための研究は殆ど行われていない。本研究課題は、このような状況を克服するための一歩としてFRCプラズマの磁気圧縮加熱を企画している。本研究課題ではFRCプラズマの閉じ込め特性を改善できる可能性のある方法としてFRCプラズマを閉じ込めているミラー磁場の問題を減少させ、これによってプラズマを軸方向のみに磁気圧縮することを考えている。このような圧縮を実現するためには、立ち上がり時間100マイクロ秒以下、磁場強度0.2テスラ程度で真空チャンバー内に設置できる高電圧、大電流コイルが必要で、これを設計、製作した。これと同時に、このコイルに電力を供給するための充電器を設計・製作した。これらを用いて試験を行い、とくにコイルの真空チェンバーへの支持機構の電気絶縁構造に改良を加えることにより、FRCプラズマを30%軸方向に圧縮する予備実験を行うことができた。環境適合性の高いエネルギー源として核融合の研究がいくつかの方式について進められている。

この中で、中性子発生が少なく、環境適合性により優れた重水素-ヘリウム3のいわゆる先進燃料を燃焼させるためには高いベータ値(プラズマ圧力に対する閉じ込め磁場の圧力の比)を持ったプラズマが必要である。とくに磁場反転配位(Field Reversed Configuration ; FRC)プラズマは極限的に高いベータ値を持っているため先進的核融合炉を形成する可能性を持っている。しかしながら、これまでFRCプラズマは生成時にエネルギーを注入した後は減衰する一方で、追加熱などのプラズマを保持するための研究は殆ど行われてこなかった。このような状況を打開し、FRCプラズマを保持するための研究の道を拓くことを目的として本研究を企画している。すなわちFRCプラズマの閉じ込めに関して、これまでその長さへの依存性が報告されていない一方で径方向へは少なくとも2乗の依存性を持つことから、磁束保存容器内に存在するプラズマを軸方向に圧縮し、これによって径方向に膨張させることにより加熱と同時に閉じ込め改善を図る。先年度中にプラズマ長の30%の圧縮を行うための装置を開発し、圧縮が可能であること、更に閉じ込めが長さに依存しないことを実証した。今年度は65%の圧縮を行うためのコイルをプラズマ閉じ込め容器内に設置し、実際に圧縮実験を行った。圧縮コイルは4分割とし、各コイルの立ち上がり時間は40-50usecで10usecごとに順次通電することにより閉じ込め部のミラー磁場間隔を短縮させている。これにより、プラズマ長の4mから1.5mへの短縮が可能であることを示した。磁場反転配位(Field Reversed Configuration : FRC)プラズマの閉じ込め改善と両立し得る加熱法としての軸方向磁気圧縮実験について先年度までにプラズマ長を1/3にまで圧縮できることを実証している。今年度は圧縮の最適化を図るために、まず、時間変化する磁場内での反磁性信号測定系を開発し、プラズマの挙動を明らかにできるようにした。これは、通常の反磁性プローブ(ピックアップコイル)信号から軸方向圧縮用ミラー磁気コイル電流により生ずる磁場の影響を引き去ることで実現した。この際、周囲にプラズマが存在する真空容器内に設置されたコイルのシースに逆電流が生じない様な絶縁対策に留意した。このような測定系を用い、これまでに行ってきた軸方向圧縮に関する計算機シミュレーションの結果と比較することにより、実際のプラズマの挙動を明らかにすることができた。即わち、プラズマ径が20cm程度であることに対し、各々の圧縮コイルは軸方向に60cmの長さがあり、印可したミラー磁場増大とともにプラズマは径方向に圧縮され、プラズマ中の磁場強度も増大する。軸方向圧縮は、このプラズマ内の磁場強度が充分大きくなってから磁力線の張力による急激な収縮の形で生ずる。この収縮は音速程度に達し、プラズマの部分的な過膨張が生ずる。
清末民国期,江南デルタ市鎮社会の構造的変動と地方文献に関する基礎的研究

20042006年度の3年間にわたる太湖流域農漁村調査は極めて充実した内容となり、今後さらに研究を発展させていく大きな足がかりを得ることができた。内容を整理すれば以下のとおり。第一に、主に夏季休暇を利用して、江南デルタの県・市・区レヴェルの梢案館・図書館で地方文献(地方新開、地方梢案、郷土史料)の本格的な調査を実施した。具体的には呉江市档案館、青浦区档案館、嘉善県档案館、嘉興市档案館など計24カ所に及んだ。その成果は極めて驚くべきものがあり、解放前に市鎮本体で発行された新聞・地方志のほか、周辺農村を含む行財政統計・村落分布図・保甲冊籍・地籍図冊・囲墾養魚・私塾調査・商会(工商聯)設立・漁会入会登記・廟会などに関する貴重な文献史料が多数存在することが判明した。その研究成果は研究成果報告書のほか、太田出・佐藤仁史編著『太湖流域農村の歴史学的研究』(汲古書院、2007年刊行予定)として発表される予定である。第二に、農漁村に赴いて郷村統治関係者(書記・会計・婦女主任、保長・甲長・図正・保正・〓甲)、土地改革・互助組関係者(農会幹部・分田小組組長・互助組組長)、老農民(雇農・貧農・中農・富農)、老漁民(船上生活者・漁業村幹部)、米行・魚行・絲綢行関係者、私塾塾師、宣巻藝人、廟会組織人、村廟管理人(巫婆)など計150名ほどから聴取調査を行った。これらは来るべきフィールドワークの実施向けての準備として位置づけられる。しかしながら学術的にみても極めて有意義な聴取調査ができたため、現在、太田出・佐藤仁史編著『太湖流域農村調査報告書・呉江篇』(汲古書院、2008年刊行予定、続編も現在整理中)として整理・出版を予定している。第三に、毎年、同地域を研究する若手外国人研究者を招聘、シンポジウムを開催して、最新の研究成果について討論した。2004年度には馮筱才氏(中国・復旦大学)「地方文献与区域研究--以近世江浙商人之研究為例」、2005年度には呉滔氏(中国・中山大学)「草里村和荘家〓考察報告」、2006年度には唐立宗氏(台湾・万能科技大学通識教育中心)「明中後期広東恵州山区鉱盗、地域変動与士民議論--以『定氛外史』為中心的分析」、夏氷氏(中国・蘇州政協)「清末民初蘇州紳民群体及其活動」にそれぞれ報告していただき、活発な討論を行った。2004年度には馮筱才氏(中国・復旦大学)「地方文献与区域研究--以近世江浙商人之研究為例」、2005年度には呉滔氏(中国・中山大学)「草里村和荘家〓考察報告」、2006年度には唐立宗氏(台湾・万能科技大学通識教育中心)「明中後期広東恵州山区鉱盗、地域変動与士民議論--以『定氛外史』為中心的分析」、夏氷氏(中国・蘇州政協)

「清末民初蘇州紳民群体及其活動」にそれぞれ報告していただき、活発な討論を行った。本年度は研究計画の初年度にあたるため、研究代表者及び研究分担者全員が夏季・冬季休暇に江南デルタに赴き、現地において地方文献(地方档案・地方新聞・郷土史料)調査・聴取調査を実施した。研究代表者(太田)及び研究分担者(稲田・陳・佐藤)4名は2004年8月28日に上海市へと入り、蘇州市、呉江市(盛沢鎮・七都鎮・震沢鎮・黎里鎮・蘆墟鎮)、常熟市、嘉興市(王江〓鎮)、北京市、天津市などを訪れ、9月19日までに上海市図書館、蘇州市档案館、呉江市档案館、呉江図書館、常熟市档案館、青浦档案館、国家図書館、中国社会科学院地方志閲覧室、南開大学図書館、天津市図書館等において、地方文献の閲覧・収集にあたった。また太田・佐藤の2名は9月25日10月1日にも江南デルタに入り、市鎮の宗教施設(寺廟)や会館を参観するとともに、民間伝統藝能の一つであり、近年「復活」しつつある宣巻活動や廟会を見学し、宣巻の藝人、廟会の組織人等が居住する村落に赴いて聴取を行った。さらに戦後政策的に上陸させられた漁民(水上居民)で構成される漁業村・水産村へも赴き、彼らの社会生活・信仰・漁業経済などについて簡単な聴取を実施した。一方、研究分担者の山本は12月2130日に蘇州市(東山鎮・西山鎮・木涜鎮)、呉江市(黎里鎮・八圻鎮)を訪れ、蘇州市方志館で地方文献調査にあたるとともに、市鎮の景観調査を行った。これらの成果はすでに中国地方社会史研究会(10月10日、於大津・ピアザびわ湖)、近代江南デルタ市鎮研究会(11月3日、於神戸・UNITY)等において整理・報告した。本年度は昨年に引き続き、現地江南デルタにおいて研究スタッフ全員で文献史料調査・聴取調査を実施した。期間は研究者個人によって様々だが、概ね8月初旬9月中旬の比較的長期間にわたって行った。調査対象地は前年度が江蘇省南部を中心としたため、本年度は浙江省北部、主に嘉興市・嘉善県・湖州市等に重点を置いて調査した。まず文献史料調査であるが、浙江省の嘉興市図書館・嘉興市档案館・嘉善県档案館・湖州市図書館・湖州市档案館のほか、江蘇省の呉江市図書館・蘇州市档案館・崑山市档案館、上海市の青浦区档案館、上海市図書館・上海市档案館へ赴き、主に清末民国期の史料を閲覧・撮影した。これらの図書館・档案館には今まで紹介されたことのない厖大な量の地方新聞・地方档案・郷土史料が所蔵されており、今回の調査においてほぼその概要をつかむことができたと同時に、主要な史料群の撮影に成功した。帰国後、これら史料群の読解を鋭意進めつつある。続いて聴取調査であるが、これは主に上記史料所蔵機関が休館の日を利用して実施された。今回聴取対象として赴いたのは呉江市北〓鎮の大長浜村で、現在我々はこの江南デルタの一村落を徹底的に調査し始めている。本年度は長短あわせて50名ほどの村の老農民から解放前の状況を中心に聴取を行うことができた。そのほか、周辺の複数の村落へも足をのばし、北〓鎮漁業村、蘆墟鎮栄字村、七都鎮漁撈村などの村落において聴取を実施した。また、工商聯の元幹部からも有益な聴取ができた。こうした聴取調査は文献史料に描かれない部分を補う意味で、農民のみならず、漁民や宗教的職能者などの実態を知るうえで極めて重要な作業となる。来年度も継続して行う予定である。そして帰国後、11月に研究スタッフ全員が神戸市三宮に集まり、夏季調査の反省及び現在の研究状況の進捗等について報告・討論を行った。また、1月末から2月初に、夏季調査の際に現地で協力していただいた中山大学歴史系助教授の呉滔氏を招聘し、東京学芸大学で講演をしていただいた。タイトルは「草里村与荘家〓廟考察」である。本年度は本研究課題の最終年度にあたるため、私費も含めて夏・秋・春の計3回の調査を実施すると同時に、12月2日には慶応義塾大学・東アジア研究所において「清末民国期、江南デルタ社会の構造的変動と地方文献の可能性」と題するシンポジウムを開催した。8月20日9月17日の夏季調査にはメンバー全てが参加し、上海市青浦区档案館、同松江区档案館、江蘇省常熟市図書館、常熟市碑刻博物館、呉江市図書館、呉江市档案館で地方文献を閲覧・撮影した。
自閉症モデルマウスにおける海馬鋭波の観察とその操作による自閉症様症状の改善

本研究は、「自閉スペクトラム症(ASD)では海馬鋭波(SWR)が異常であるために、興奮-抑制バランス(E/Iバランス)を適切に調節することができない」という仮説を検証することを目的としている。本年度は、ASDモデルマウスとしてpoly(I:C)マウスを用いて、in vitroにおいて局所場電位を記録し、SWRの変化を調べた。研究対象であるpoly(I:C)マウスは、妊娠マウスへpoly(Inosine:Cytosine) (poly(I:C))を投与し、免疫反応を引き起こすことで、その仔マウスにASD様症状を誘導するものである。Poly(I:C)群と対照群のマウスから海馬急性スライスを作製し、64チャネル電極アレイによりSWRを記録し、海馬CA1野におけるSWRを選んで解析を行った。CA1野は抑制性のインターニューロンが多く存在するため、SWRの鋭波に伴う高頻度のリップル波が明らかに観察できる。解析の結果、poly(I:C)群ではSWRの頻度が高い傾向にあることを確認したが、対照群とは有意差がなかった。一方で、poly(I:C)群と対照群から記録された全てのSWRに対して、振幅、持続時間、対称の度合い、またリップル波成分の強度をそれぞれ抽出し、4つのパラメータに基づいて、RCC(robust continuous clustering)という手法を用いて7個のクラスターに分けた。分類を行った結果、振幅が大きく、持続時間が長く、またリップル波の強度が高いSWRのクラスターを、poly(I:C)群から記録されたものが大きな比例で占めている。つまり、poly(I:C)群のSWRは頻度が有意に変わらないが、全体的に強くなる傾向を示した。SWRの特徴を詳細に解析するために、RCC(robust continuous clustering)というクラスタリングの手法を利用した。これにより、予想通りにSWRの特徴解析を順調に行うことができた。海馬において神経細胞の興奮-抑制バランスを測定する以外、海馬と結合関係を持つ皮質の領域に対しても調べてみたい。これは、海馬からの興奮性入力により、皮質の神経細胞も発火しやすい状態になり、さらに脳の広い範囲で興奮性が上がる可能性があるからである。Poly(I:C)マウスにおける脳の興奮-抑制バランスの変化、およびそれを調節する仕組みを海馬や皮質の広い範囲で解明したいと考える。
胃切除術を受けた患者の消化器愁訴と食事摂取に伴う残胃内容積の変化の関連性の検討

【目的】幽門側胃切除術を受けた患者の消化器愁訴と残胃内容積の変化および心理的側面との関連を明らかにすることを目的とした.【方法】S大学医学部附属病院一般・消化器外科病棟で胃切除術を受ける予定の20歳以上の胃がん患者を対象に調査依頼を行い,同意が得られた者に対し,手術前と手術後全粥摂取日に,試験食摂取前後の採血と自記式質問紙調査を行った.消化器愁訴については,日本語版EORTC QLQ-C30および日本語版EORTC QLQ-STO22を用いて評価した.残胃内容積の変化は,胃排出能測定法として一般化されているアセトアミノフェン法を用いて測定した.心理的側面については,HAD尺度,一般性セルフ・エフィカシー尺度を用いて評価した.なお,本研究はS大学倫理審査委員会の承認を受けて実施した.【結果および考察】分析対象者は男性12名,女性12名の合計24名で,平均年齢は68.4歳だった.全粥食の1日平均食事摂取エネルギー量は1028.4±297.5kcalであり,厚生労働省が策定した日本人の食事摂取基準の基礎代謝量を満たしていないことが明らかとなった.手術後の消化器愁訴は,食欲低下が最も多く出現し,次いで食事の制約,腹部痛,便秘,口腔内乾燥の順であった.手術前後を比較したところ,食欲低下,食事の制約,腹部痛,便秘,味覚変化,嚥下困難が手術後に有意に多く出現した.逆流症状が出現する患者ほど胃排出能の亢進の程度が弱かった.食欲低下,嚥下困難,腹部痛,逆流症状,食事の制約,口腔内乾燥の消化器愁訴が出現する患者ほど,不安が強かった.食欲低下,下痢の消化器愁訴が出現する患者ほど,自己効力感が低かった.消化器愁訴と抑うつに有意な相関はなかった.幽門側胃切除術を受けた患者に必要な看護は,手術後の消化機能の回復に応じた食生活を確立することに加え,不安の綬和と自己効力感を高めるための支援であることが示唆された.本研究は、胃癌に対する幽門側胃切除術をうける患者の残胃機能、とくに胃排出能の指標となる残胃内容積を客観的に数量化し消化器愁訴およびQOLとの関係を明らかにすることを目的としている。今年度は、胃排出能の測定方法を検証し健康な成人と術前の胃癌患者の胃排出能を明らかにした。また、幽門側胃切除術後の胃癌患者の胃排出能と消化器愁訴およびQOLとの関係性を検討した。健康な成人において腹部超音波法とアセトアミノフェン法の相関性を検討した結果、腹部超音波法により求められた胃排出能とアセトアミノフェン濃度相互間には有意な相関関係は認められなかった。結果より、本研究では胃排出能測定法として一般化されているアセトアミノフェン法を用いて調査を遂行することにした。胃癌患者は健康な成人と比較して胃排出能が遅延しており、また胃排出能が遅延している胃癌患者は術前の包括的QOLが低かった。幽門側胃切除術後の胃癌患者の胃排出能と消化器愁訴およびQOLとの関係性を検討した結果、胃排出能と消化器愁訴およびQOL相互間には有意な相関関係は認められなかった。しかし、胃排出能が亢進していると食事を摂取することに支障が生じている傾向にあった。胃排出能を経時的に示した時、全ての時点において体重やBMIと有意な相関が認められ、幽門側胃切除術後の胃癌患者の胃排出能と体重などの栄養状態は何らかの関係があると考えられた。この結果は8名の結果であり、複数の被験者の測定が必要である。次年度も同様の調査を継続し、データを蓄積することで結果の信頼性を高め、残胃内容積と消化器愁訴およびQOLとの関係性を検討したいと考える。【目的】幽門側胃切除術を受けた患者の消化器愁訴と残胃内容積の変化および心理的側面との関連を明らかにすることを目的とした.【方法】S大学医学部附属病院一般・消化器外科病棟で胃切除術を受ける予定の20歳以上の胃がん患者を対象に調査依頼を行い,同意が得られた者に対し,手術前と手術後全粥摂取日に,試験食摂取前後の採血と自記式質問紙調査を行った.消化器愁訴については,日本語版EORTC QLQ-C30および日本語版EORTC QLQ-STO22を用いて評価した.残胃内容積の変化は,胃排出能測定法として一般化されているアセトアミノフェン法を用いて測定した.心理的側面については,HAD尺度,一般性セルフ・エフィカシー尺度を用いて評価した.なお,本研究はS大学倫理審査委員会の承認を受けて実施した.【結果および考察】分析対象者は男性12名,女性12名の合計24名で,平均年齢は68.4歳だった.全粥食の1日平均食事摂取エネルギー量は1028.4±297.5kcalであり,厚生労働省が策定した日本人の食事摂取基準の基礎代謝量を満たしていないことが明らかとなった.手術後の消化器愁訴は,食欲低下が最も多く出現し,次いで食事の制約,腹部痛,便秘,口腔内乾燥の順であった.手術前後を比較したところ,食欲低下,食事の制約,腹部痛,便秘,味覚変化,嚥下困難が手術後に有意に多く出現した.

逆流症状が出現する患者ほど胃排出能の亢進の程度が弱かった.食欲低下,嚥下困難,腹部痛,逆流症状,食事の制約,口腔内乾燥の消化器愁訴が出現する患者ほど,不安が強かった.食欲低下,下痢の消化器愁訴が出現する患者ほど,自己効力感が低かった.消化器愁訴と抑うつに有意な相関はなかった.幽門側胃切除術を受けた患者に必要な看護は,手術後の消化機能の回復に応じた食生活を確立することに加え,不安の綬和と自己効力感を高めるための支援であることが示唆された.
脳神経外科領域手術における血液希釈式自己血輸血施行の意議と安全性

緊急症例の多い脳神経外科領域では希釈式自己血輸血が広く用いられている。しかし、血液希釈状態では代償作用の一つとして脳血流が増加し脳圧亢進の可能性が高くなる恐れがある。今回の研究では血液希釈状態で、過換気により脳圧が低下するか、日常使用しているイソフルラン、セボフルラン麻酔による低血圧麻酔が脳に及ぼす影響を検討すること、さらに低血圧麻酔薬としてのニトログリセリン、プロスタグランディンE_1の比較検討を行った。1.雑種成犬を血液希釈し、ETCO2を40mmHgから20mmHgに低下させたところ、脳圧や脳血流量は血液希釈を行っていない群に比べ増加した。このことより血液希釈状態は脳神経外科領域の手術では注意しなければならない。2.雑種成犬を血液希釈し、平均動脈圧が70mmHgとなるようにイソフルラン濃度を下げ、低血圧状態を作製した。この結果、イソフルランは脳圧、脳血流量、脳組織酸素分圧の点で、低血圧麻酔薬として良好な結果を示した。イソフルラン深麻酔は脳外科手術では有効であった。3.雑種成犬を血液希釈し、平均動脈圧が70mmHgとなるようにセボフルラン濃度を上げ、低血圧状態を作製した。この結果、セボフルランは脳圧の点では満足のゆく結果を示したが、脳皮質血流量と脳組織酸素分圧では、非血液希釈状態に比べ注意が必要であった。セボフルラン深麻酔は脳外科手術では注意を要する。4.雑種成犬を血液希釈し、平均動脈圧が70mmHgとなるように低血圧麻酔薬としてのニトログリセリン、プロスタグランディンE_1を比較した。この結果、脳圧、脳血流では両者間に差は認められなかったが、脳組織酸素分圧でプロスタグランディンE_1が有利であった。脳外科手術ではニトログリセリン低血圧麻酔は注意を要する。脳神経外科領域の手術では緊急症例が多く、貯血式は無効で希釈式が唯一の自己血輸血法である。通常の脳神経外科領域の手術では脳圧のコントロールが重要で通常の麻酔では過換気状態によって脳圧低下を期待して麻酔管理を行う。一方、血液希釈状態では生体の代償作用の脳血流増加があるため脳圧上昇を来す可能性がある。今回、血液希釈の有無により、過換気の脳圧、脳血流に及ぼす影響を検討し、希釈式自己血輸血の脳神経外科領域での安全性を検討した。対象は雑種成犬を用い、血液希釈を行っていない群(通常群)と20ml/kg採血し、同量の6%ヒドロキシデンプン(MW 70,000)を輸液して作成した血液希釈群に分けた。麻酔は60%亜酸化窒素イソフルラン麻酔でETC02が40mmHgとなるように換気し、平均動脈圧が100mmHgとなるようにイソフルラン濃度を調節した。呼吸循環諸量測定のため各種カテーテルを挿入した。脳諸量測定のため、内頸動脈に電磁血流計を装着した。その後開頭して脳圧測定用カテーテル、水素ガスクリアランス法により大脳皮質・髄質の組織血流量を測定した。通常群はETC02 40mmHgで各種諸量を測定した後、ETC02 20mmHgの過換気とし30分後に各種諸量を測定した。血液希釈群は血液希釈前後でETC02 40mmHgとし各種諸量を測定した後、ETC02 20mmHgの過換気とし30分後に各種諸量を測定した。

その結果、対照と比べ通常群では過換気で脳圧は低下したが血液希釈群では低下を示さなかった。内頚動脈血流量は、血液希釈により血流量が増加した。脳皮質、髄質の組織血流量は、正常群では過換気によって血流量は低下したが、血液希釈群では血液希釈によって組織血流が増えたため過換気によっても対照より低値を示さなかった。つまり、過換気は脳血流量を低下させるが血液希釈で対照より血流量が増加しているため血液希釈状態では脳圧を低下させるには至らなかったものと思われる。結論:脳外科手術に希釈式自己血輸血を用いることは、同種血輸血回避には有効であるかもしれないが過換気の効果を両群で比較してみると、希釈式自己血輸血を脳圧上昇患者に行うことは脳圧、脳血流低下に対しては不利であった。対象は雑種成犬を用い、自己血採血と代用血漿輸液を同量で行う血液希釈モデルを作製し、過換気による脳諸量に及ぼす影響を検討した。血液希釈状態は脳血流量増加に伴う脳圧上昇が危惧されるが、過換気により血液希釈状態であっても脳圧は低下した。しかし、血液希釈状態を作製していない群と比較すると脳圧の低下は少なく、術前より脳圧が低下している症例での希釈式自己血輸血は慎重に行うほうがよい。脳外科手術に低血圧麻酔を併用すると出血量の軽減ばかりでなく手術を容易にさせる。血液希釈状態での低血圧麻酔薬が脳諸量に及ぼす影響を検討した。中でも、日常の臨床で最も使用が多いセボフルランとイソフルランによる深麻酔によって得られる低血圧麻酔が脳諸量に及ぼす影響を検討した。その結果、血液希釈状態でのセボフルランは低血圧中にもかかわらず、脳圧、脳血流は低下せず、脳酸素分圧は低下した。これに対し、イソフルランは低血圧中には脳圧が低下し、脳組織酸素分圧が保たれた。この結果、希釈式自己血輸血に麻酔薬を用いて低血圧麻酔を行う時には、セボフルランよりイソフルランのほうが有利であると結論付けられた。希釈式自己血輸血と低血圧麻酔をを併用すれば同種血回避に効果的である。希釈状態は代償作用として脳血流増加による脳圧亢進の可能性がある。今回、血液希釈状態を作製しニトログリセリン(TNG)、プロスタグランジンE1(PGE1)による低血圧麻酔を併用した時の循環・脳諸量に及ぼす影響について検討した。対象は雑種成犬を用い、TNG群とPGE1群に分けた。麻酔は60%亜酸化窒素イソフルランとし、平均動脈圧100mmHgに調節した。呼吸循環諸量測定のため各種カテーテルを挿入した。脳諸量測定のため内頸動脈に電磁血流計を装置した。その後、開頭して脳圧測定用カテーテル、脳血流は水素ガスクリアランス法で測定し電極を脳皮質に留置した。脳組織酸素分圧測定用電極を脳皮質部に挿入した。実験操作終了後、各種パラメータを測定し対照とした。そして、20ml/kgの自己血採血を行い同量の6% Dextran70で血液希釈状態を作製し血液希釈状態を測定した。次に、各群の低血圧麻酔薬で平均血圧が70mmHgとなるように調節し、低血圧状態を90分間維持した。その後低血圧麻酔客の投与を中止した。その結果、両群とも血液希釈により心拍出量、心収縮力、脳圧、脳血流量、内頸動脈血流は増加、体血管抵抗は減少、脳組織酸素分圧には変化がなかった。低血圧により対照に比べ、TNG群は内頸動脈血流増加、体血管抵抗、心収縮力、脳組織酸素分圧減少したが、心拍出量、脳圧、脳血流量には有意な変化は認められなかった。PGE1群は体血管抵抗、脳圧減少したが、心拍出量、心収縮力、脳血流量、内頸動脈血流、脳組織酸素分圧には有意な変化は認められなかった。両群間では心収縮力、脳組織酸素分圧がPGE1群では有意に高値を示した。
身体を通して自然環境を体感する“膜構造”を用いた教育遊具の開発

本研究は、教育遊具というアイテムに対して、造形芸術的側面と科学的側面からアプローチしたものである。従来、理科教育や数学教育と美術教育は、遠くかけ離れた領域という認識が一般的であった。しかし近年、総合的学習が学校教育現場に行き渡るにつれ、教科の枠組みを外し、横断的な内容が教授されるようになってきた。そこで、当初から3分野の内容を盛り込んだ教材を遊具として開発し、体験者がそれを触りながら、あるいはそれに乗って遊びながら、造形教育(デザイン)のみならず理科教育(物理)や数学教育(幾何学)の1領域が学べることを意図したものである。さらには、平衡感覚や身体感覚を養う保健体育との関連も視野に入れた。本研究の目的は、様々な形態が持つ基本的な性質(動き・錯視)について、造形芸術的側面と科学的側面からアプローチし、造形教育(デザイン)のみならず理科教育(物理)や数学教育(幾何学)の見地からも有用な内容を、体験者が直接手で触って感受できる、あるいはそれに乗って遊ぶことができる大型の教育遊具として開発することにある。今年度の研究成果は、展覧会における展示として1.第62回記念モダンアート展(東京都美術館)2012年4月1日15日、他3美術館巡回、2.第8回ピアザ展(銀座・ギャラリー青羅)2012年6月3日9日、3.現代美術「ZEROの視点」展(豊田市美術館)2012年8月28日9月2日、4.日本基礎造形学会第23回大会作品展(九州産業大学美術館)2012年8月30日9月2日、5.2012KANAZAWAモダンアート展(金沢21世紀美術館)2012年9月25日9月30日、6.環境芸術学会第13回大会作品展(東海大学湘南校舎S-Plaza)において発表した。学会等における口頭発表では、1.搭乗型キネティックアートにおける鑑賞者の反応についてー個展「地上遊泳」におけるアンケート調査結果からー(2012年度環境芸術学会第13回大会・東海大学湘南キャンパス)2012年11月25日、2.奇数スフェリコンの構造を応用した往復運動するオブジェの試作ー頂角60°の正円錐による「Tri-sphericon」ー(2012年度日本図学会秋季(東京)大会・東京工科大学蒲田キャンパス)2012年12月15日)で公表した。なお、口頭発表2.は、聴講者による推薦投票で発表44件中2編に送られる「優秀研究発表賞」を獲得した。また、科学研究費助成によるこれまでの研究業績により「2012年度日本図学会賞」も受賞した。これまで、FRP(繊維強化プラスチック)を用いた「面(膜)構造」による搭乗型造形作品の可能性を検討したが、外部を見通せる透明度があり、なおかつ荷重に耐えうる素材を発見することが難しかった。そこで、これまでのメインフレームに細いステンレスパイプを組み込んだ梯子状の“膜構造"で搭乗型作品を試作した。今年度の研究成果は、展覧会における展示として1.第63回モダンアート展(東京都美術館2013年4月2日16日、京都市美術館5月14日19日、福岡市美術館5月28日6月2日、愛知県美術館ギャラリー6月19日23日)、2.第9回ピアザ展(山梨県立美術館)2013年6月21日27日、3.日本基礎造形学会第24回札幌大会作品展(札幌市教育文化会館ギャラリー)2013年9月21日23日、で公表した。学会等における口頭発表では、1.“梯子構造による面"を用いた搭乗型教育遊具の開発(2013年度日本図学会春季(兵庫)大会・産業技術短期大学)2013年5月12日、2. Octasphericonを基盤にした「Space Walk on the Earth IV」について(2013年度日本基礎造形学会札幌大会・札幌市教育文化会館)2013年9月23日、で公表した。なお、5月11日の2013年度日本図学会総会において「優秀研究発表賞」を受賞した。また、同総会において、科学研究費助成によるこれまでの研究業績により「日本図学会賞」も受賞した。今年度の研究成果は、23年度の展覧会における展示(第61回モダンアート展,2011年6月2126日,福岡市美術館9月510日,横浜市民ギャラリー9月5日10日、第7回ピアザ展,8月1日6日)、ならびに学会等における口頭発表((1)日本基礎造形学会,2011年10月2日,日本電子専門学校、(2)環境芸術学会,2011年10月8日,新潟大学、(3)日本図学会,11月26日,大阪市立大学)で公表した。

とくに展示に関しては、鑑賞者や体験者から広く意見を聴取し、その反応等を調査したうえで次の試作への参考資料とするため、平成24年2月8日から14日の間、山梨県立美術館において個展を実施した。会場には、現在まで完成している試作5点と地上遊泳シリーズ3点の計8点を展示した。そこでは、ヘルメット・身体保持用ハーネス等を準備し、十分な安全性を確保したうえで、様々な年齢層・性別の鑑賞者に搭乗実験をおこなった。あわせて鑑賞者・搭乗者にアンケートを実施し、反応等を調べ、以降の研究への資料を収集した。なお、前回の科学研究費における研究成果を国際学会において口頭発表した論文が、座長推薦により投稿中であったが、査読を通過し英文国際ジャーナルJournal for Geometry and GraphicsVolume 15 (2011), No. 2, (PP.203-212)に掲載された。本研究の目的は、様々な形態が持つ基本的な性質(動き・錯視)について、造形芸術的側面と科学的側面からアプローチし、造形教育(デザイン)のみならず理科教育(物理)や数学教育(幾何学)の見地からも有用な内容を、体験者が直接手で触って感受できる、あるいはそれに乗って遊ぶことができる大型の教育遊具として開発することにある。これまで、FRP(繊維強化プラスチック)を用いた「面(膜)構造」による搭乗型造形作品の可能性を検討したが、外部を見通せる透明度があり、なおかつ荷重に耐えうる素材を発見することが難しかった。そこで、これまでのメインフレームに細いステンレスパイプを組み込んだ梯子状の“膜構造"で搭乗型作品を試作した。今年度の研究成果は、展覧会における展示として1.第64回モダンアート展(東京都美術館4月1日4月16日、京都市美術館5月13日5月18日、愛知県美術館6月18日6月22日、福岡市美術館7月15日7月21日)、2.韓国基礎造形学会2014パリ国際招待作品展(Paris,France)8月13日8月16日、3.村松俊夫展「重力の器- Geometoric Gravity」(ギャラリー5610)8月30日9月7日、4.第2回現代美術「ZEROの視点」展(銀座ギャルリー志門)9月1日9月6日、で公表した。とくに3.村松俊夫展においては、これまでの研究の総まとめとして「A Study of tangible」シリーズ、「Space Walk on the Earth」シリーズ、ドローイング等もあわせて21点展示し鑑賞者の意見を聞いた。また、その様子を動画としてDVDに記録した。学会等においては、「Geometric Dharma Doll-奇数スフェリコンの構造を用いた往復運動するオブジェ-」(2014年度日本図学会秋季(東京)大会・東京藝術大学)を発表した。本研究の目的は、教育遊具というアイテムに対して、造形芸術的側面と科学的側面からアプローチしたものである。従来、理科教育や数学教育と美術教育は、遠くかけ離れた領域という認識が一般的であった。そこで、当初から3分野の内容を盛り込んだ教材を遊具として開発し、体験者がそれに触りながら、造形教育(デザイン)のみならず理科教育(物理)や数学教育(幾何学)の1領域が学べることを意図したものである。
マルチ時間分解分光法による副腎皮質ホルモン合成過程の分子論的解析

副腎皮質細胞のステロイドホルモン合成を促進する物質としてACTH、ATP、アンギオテンシンIIのいずれを用いた場合でも、単一細胞で細胞内カルシウムイオン濃度が上昇するのが観測できた。ACTHを用いて観測できたのは世界で初めてである。どの物質を用いた場合でも、細胞内カルシウム濃度の変化する細胞と変化しない細胞とが観察された。ステロイドホルモン合成酵素であるチトクロムP450sccやP450c21、3βヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼは、カルシウム濃度の変化する細胞には認められず変化しない細胞に多かったので、カルシウム濃度の変化する細胞では直接ステロイドホルモンを合成していないことがわかった。共焦点レーザー顕微鏡で細胞を断層撮影をしてカルシウム濃度の変化を調べると、カルシウム濃度は細胞質だけではなく核内でも変化しており、カルシウム信号が核にも届いていることがわかった。ミトコンドリアにおけるステロイドホルモン合成をおこなうチトクロムP450sccに対する電子伝達蛋白質、アドレノドキシン(ADX)、アドレノドキシン還元酵素(ADR)を活性を失うことなくリン光色素で標識することに成功した。そして、ADXとADRの運動をリン光異方性測定で観測し、P450sccとの相互作用をリポソームとミトコンドリア内膜で調べた。その結果、これら3つの蛋白質、P450scc、ADX、ADRは3者複合体を形成しその中で電子伝達を行っていることがわかった。副腎皮質細胞における細胞刺激の情報伝達の初期過程を、微弱なカルシウムシグナルをfura-2の蛍光強度の変化を追跡して顕微蛍光断層撮影で二次元分布を可視化した。(1)アンジオテンシンII、ATPなどを作用させた所、これらがレセプターに結合して情報が伝わり、細胞質のカルシウム濃度が変化するのを測定することに成功した。(2)KClを副腎皮質細胞に作用させて電位依存性のCaチャンネルを開けることにより、レセプターを介しない細胞外Caの細胞内への流入をfura-2の蛍光強度の変化として画像的に捉えることに成功した。これら(1)(2)は単一の副腎皮質束状層細胞を用いては初めての観測成功例である。これらの初期過程に続いて起こるステロイドホルモン合成過程において、中心蛋白であるP-450の回転運動を測定することによって、以下のことを明らかにした。(1)ACTHを投与したラットから副腎皮質ミトコンドリアを単離して、P-450scc・COのフラッシュホトリシスで見ると、コレステロールが移動してP-450sccに結合したことがわかった。(2)副腎皮質ミトコンドリア内膜を調製して、アドレノドキシンの運動の変化やP-45sccの回転運動変化から、アドレノドキシンはアドレノドキシン還元酵素とP-450sccの間をシャトルして電子を伝達することが結論された。(3)ミクソソームの2種類のP-450(P-450C21,P-45017α)をリポソームに再構成してP-450還元酵素との相互作用を調べ、P-450C21は還元酵素と一時的に複合体を作り電子の授受を行うのに対し、P-45017αは還元酵素と完全に独立に運動しており、衝突によって電子の受渡しを行うことがわかった。ステロイドホルモン合成酵素であるチトクロムP450sccやP450c21、3βヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼは、カルシウム濃度の変化する細胞には認められず変化しない細胞に多かったので、カルシウム濃度の変化する細胞では直接ステロイドホルモンを合成してないことがわかった。

共焦点レーザー顕微鏡で細胞を断層撮影をしてカルシウム濃度の変化を調べると、カルシウム濃度は細胞質だけではなく核内でも変化しており、カルシウム信号が核にも届いていることがわかった。ミトコンドリアにおけるステロイドホルモン合成をおこなうチトクロムP450sccに対する電子伝達蛋白質、アドレノドキシン(ADX)、アドレノドキシン還元酵素(ADR)を活性を失うことなくリン光色素で標識することに成功した。そして、ADXとADRの運動をリン光異方性測定で観測し、P450sccとの相互作用をリポソームとミトコンドリア内膜で調べた。その結果、これら3つの蛋白質、P450scc、ADX、ADRは3者複合体を形成しその中で電子伝達を行っていることがわかった。
大気圧下の水プラズマによるポータブル型廃棄物処理システムの開発

本研究では、大気圧の直流放電の水プラズマによる有機系廃棄物の分解および分解機構を検討することによって、ポータブル型の廃棄物処理システムを開発することを目的とした。水プラズマによる高濃度フェノール含有排水処理に関しては、1ms程度の処理時間で1mol%フェノール溶液に含まれるフェノールをppmレベルまで分解することができた。アセトン溶液(1-10mol%)の分解では、アセトンの熱分解によってCH_3、CHなどのラジカルが生成し、CH_3によってすすが発生し、CHは水プラズマ由来のOラジカルに酸化されてCOを生成することを明らかにした。本研究は,プラズマによる廃棄物処理の優位性(大量処理が可能,起動停止が簡単)を活用し,固体,液体,気体それぞれの廃棄物に対応した新しいポータブル型廃棄物処理システムを開発することを目的としている。H20年度では,水プラズマによる気体状廃棄物の処理を行った。PFC(パーフルオロカーボン)とHFCを分解するための反応器を設計した。CF_4分解中およびHFC134_a分解中に水プラズマ中に存在する化学種を分光的に測定することによって,水プラズマの温度と濃度分布を計測し,プラズマによる廃棄物処理という場で起こっている高温電離場中の反応機構を解明するための基礎データを取得した。また,アーク電流が7Aのとき,0.215L/minのHFC134aを99%以上分解できた。このときのフッ素回収率はほぼ100%であった。水プラズマによってHFC134aを分解したときの副生成物はCHF_3、CH_2F_2、CH_3Fであると考えられる。PFC,HFCの分解率を高めるため,さらに副生生物の発生を抑制するには,水プラズマ中に酸素を添加することが重要であり,酸素添加の効果を実験および熱力学的に検討した。これらの結果から,水プラズマによるPFCとHFCの分解を比較すると, PFCでは分解解率がやや低いことに対して,HFCでは分解率そのものは高いが,分解後に副生成物が生成する結果を得た。続いて,水プラズマを大気圧下の直流放電によって安定に発生するために,アークの変動現象を解析し,電極の特性を調べた。電極の特性を調べた結果,陰極からの金属蒸発よりも,陽極からの金属の蒸発が多いことから,安定な水プラズマを発生するには,陽極の構造が重要であることがわかった。本研究では,プラズマによる廃棄物処理の優位性(大量処理が可能,起動停止が簡単)を活用し,固体、液体、気体それぞれの廃棄物に対応した新しいポータブル型廃棄物処理システムを開発することを目的とした。特に、大気圧下の直流放電によって水のみを用いたプラズマ発生システムを開発し、高温の水プラズマの物理化学的特色の解明と、水プラズマによる廃棄物処理という場で起こっている高温電離場中の反応機構を解明することを本年度の目的とした。水プラズマを大気圧下の直流放電によって発生することに注目し、廃棄物処理に実際に適用できる長時間の安定な放電を可能とするシステムを作り上げた。学術的に重要な点として、水プラズマの温度を分光的に計測し、その温度分布をもとに,プラズマによる廃棄物処理という場で起こっている高温電離場中の反応機構を解明した。廃棄物処理への応用という点では、処理する物質の形態によってシステムが異なり、その分解挙動も違ったものになるので、ポータブル型処理システムとして本年度は気体としてはHFC,PFCの分解,液体としてはフェノール水溶液の分解を行い,それぞれの分解効率,分解に必要なエネルギーの推算を行い,水プラズマ中での分解機構を解明した。熱プラズマは電子のみならずイオンや原子などの重い粒子も高温領域にあり,かつエネルギー密度が大きいため,処理対象物質を短時間で高温にすることができる.また,化学反応速度は温度に対して指数関数的に増大するため,熱プラズマ中では反応速度が著しく大きくなる.さらに,プラズマ中における高温状態の物質を急速に冷却することによって有害な副生成物を抑制することができる.特に,熱プラズマの一種である水プラズマは経済上および安全上優位である.水プラズマに存在しているHラジカルやOラジカルを利用することによって新しい廃棄物処理プロセスを開発することが可能となる.本研究では,大気圧の直流放電の水プラズマによる有機系廃棄物の分解および分解機構を検討することによって,ポータブル型の廃棄物処理システムを開発することを目的とした.水プラズマによる高濃度フェノール含有排水処理に関しては,1mol%フェノール溶液に含まれるフェノールをppmレベルまで分解することができた.分解に有効な水プラズマの高温領域におけるフェノールの滞留時間は1msであるが,このような短時間でCOD(10^5mgL^<-1>)を320mgL^<-1>まで減らせることができた.水プラズマによってアセトン溶液(1-10mol%)を分解し,生成したガス,液体,および固体の成分を詳細に分析し,水プラズマ中におけるアセトンの分解機構について検討した.

アセトンは水プラズマ中で主に熱分解され,C-C結合の開裂によるCH_3,CHなどのラジカルを生成し,このCH_3によってすすが発生し,CHは水プラズマ由来のOラジカルに酸化されてCOを生成することを明らかにした.
低級炭化水素-水混合気体の選択的光酸化

天然ガスの主成分であるメタンを含む低級炭化水素は自然界に豊富に存在する。また、メタンはバイオテクノロジ-を応用すれば、石油と異なって循環性のある炭素資源とみなすことができる。しかるに、低級炭化水素は化学的にきわめて不活性であるので、ほとんど燃料として消費しているのが現状である。本研究においては、メタンおよびエタンを水蒸気やアンモニアの存在において光化学的に高付価価値物質に転化することを目的とし、メタノ-ル、エタノ-ル、メチルアミン、エチレンジアミン等の物質が高収率で得られることが明らかになった。本研究は2種類の実験から成っているが、それぞれの成果について以下説明する。(i)炭化水素-水混合系の光酸化。-メタンと水蒸気から成る混合気体を低圧水銀ランプを用いて光分解するとメタノ-ルやホルムアルデヒドを主成分とする生成物が得られた。これは、水の光分解によって発生したOHラジカルがメタンから水素を引き抜き、生成するメチルラジカルを出発物質とする2次光化学反応によるものである。エタン-水系の場合にはエタノ-ル、アセトアルデヒドなどが主生成物であった。この転換においても、OHラジカルによる水素引き抜きが一連のラジカル反応のキ-反応であった。両反応において、生成物の定量分析を行い、反応速度、量子収率を求め、反応機構を検討した。(ii)光酸化反応中間体のESRによる検出。-光反応において生成する常磁性種をニトロソ化合物やナイトロン化合物に付加させ、ニトロキシドとして安定化し、そのESRスペクトルを測定することによって被捕捉種の同定を行った。メタン-水系においては、OCH_3ラジカルの存在が明らかになった。この系にアンモニアを添加するとOCH_3ラジカルの外にアミノメチルラジカルも検出された。これらの知見をもとにメタンおよびエタンの光化学反応による活性化機構を明らかにした。