hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
温熱環境条件が高齢者の睡眠及び日中の活動量に及ぼす影響に関する研究

その結果、若年者では機種による生理的負担の差異は殆ど認められないが高齢者では差が明確に表れ、さらに床条件の違いがストローク速度にも影響することが明らかとなった。以上の実験結果より、高齢者にやさしいさしい電気掃除機の条件として、まず軽さが要求され、ついでノズルやホースの操作性、そして最後に適度な吸引力があることなどが示唆された。本年度は温熱環境が日中の活動量及び夜間睡眠へ及ぼす影響を厳しい環境条件の夏期に測定し、昨年度の冬期(高齢女性7名)の測定結果と併せて比較、検討した。被験者には農作業従事高齢者7名(男性4名、女性3名、平均年令75.1歳)について屋外作業が厳しい夏期を選び、48時間連続して活動量の測定を行った。又、同時に被験者の周囲気温、湿度を連続測定し、24時間中の総活動量や農作業、家事、睡眠など様々な生活行動中の活動量及び所要時間を算出するとともに、総活動量に影響を及ぼす要因を導き出し冬期の測定結果と比較検討した。さらに、温熱環境が高齢者の日中の活動量や睡眠に及ぼす季節的影響について検討した。夏期の農作業者は昼食を挟んで午前と午後に活動量の山が見られるM型を示す。又、全員が昼食後12時間昼寝を行っており、冬期測定者と大きい違いを示す。また、農作業者は季節的な影響から起床時刻が早く、早寝早起きの習慣がみられる。しかし、1日の総活動量には両群間で大差なく、性別や作業内容の別なく主体となっている作業(家事、農業、外出など)の活動量が多い者は総活動量も多くなり、行動の種類に関係なく日中活動的に過ごすことが1日の総活動量の増加に繋がっている。夏期の農作業時では被験者の周囲気温が40°C付近にまで達している例が多く、日中はかなり高温環境に暴露されている。温熱環境が生活行動に及ぼす影響は日中よりも夜間睡眠時の方が大きく、寝室の気温と起床時刻、湿度と活動量(体動などによるもの)との間にはr=0.7近くの強い相関関係が認められた。睡眠中の体動と睡眠深度との間には高い関連性があり、29°C、75%にも上る夏期の寝室内温湿度では睡眠の質の低下を来している。冬期寝室の平均気温は11.5°Cとかなり低く、6°C前後の室温で眠っている者もあり、高齢者にとって危険な温熱環境で生活している者が多いことが明らかにされた。
テレビ放送により形成される地域のイデオロギーに関する社会言語学的研究

本研究は,ローカル局制作のニュースが,地域イデオロギーの管理いかに関与しているかをニュースの取りあげ方や伝え方など言語面を中心に質的・量的に追求することをおもな目的としている。最終年度の本年は,昨年度6月に1ヶ月間にわたり福岡,熊本,鹿児島の3カ所録画した同日のTBS系列ローカル局(RKB, RKK, MBC)のテレビニュース10日分を以下の点から分析した。1.ニュース番組の構成については,(1)MBCとRKBは地元のみの話題が多い地元密着型だが,RKKは全国的な話題を取り上げる傾向が見られる,(2)3人以上の出演者によるRKB, RKKのニュースは,出演者間の合間の掛け合い(ハッピートーク等)が多い,(3)MBCは他局より街頭インタビューが多い,などの異なりがあることがわかった。また鹿児島県内のローカル局とMBCのニュースとの比較も行った。ニュース素材はほぼ同じもので,番組の構成,言語使用も類似していたが,ニュース素材の放送順は異なっていた。2.言語とイデオロギー形成関連を調べるために,MeCabで形態素解析を行い,地域イデオロギーの形成につながる可能性のある部分を形態論的,統語論的に抜き出すことを試みた。また,それらの言語要素とニュース素材等と相関を見るためにMAXQDAで話題をコード化して分類し,それらの関連を探った。しかしながら,各局間で形態・統語的特徴の質的・量的に十分なちがいを見つけるには至らなかった。3.当初の予定ではローカルニュースの画像,映像,音声などのマルチ・モーダルな側面まで分析する予定だったが,言語面での分析に手間取り,今回は着手できなかった。4.成果の一部を「メディアとことば第4巻」(三宅和子ほか編)に寄稿する予定だったが十分な結果が得られなかったため見送った。本研究は,ローカル放送局が制作するニュースや情報番組が,地域のイデオロギーの管理(形成・維持・再生産・強化など)にいかに関与しているかについて,ニュースの取りあげ方や伝え方などを,言語面を中心に,映像,音声の各側面を加えて分析する番組制作の質的側面と,番組全体の構成の中で地域のイデオロギーに関わる内容・要素が占める割合等に関する量的側面の両方から追求することをおもな目的としている。初年度の今年は,(1)国立国語研究所においてテレビ放送全般に関わる文献資料収集,(2)北星学園大学の高野照司助教授を招いて「言語変異と言語イデオロギー」研究会の開催,(3)鹿児島地域で放送されているニュース,情報番組等の録画データ収集,(4)インターネットによる他県の放送局との番組編成比較の予備調査を行った。この研究の着想を得た2年前には,鹿児島ではローカル色の強い情報番組等がいくつか見られたが,研究に着手した今年度から,なぜかそのような番組が減ったようで,番組録画データの収集は難しくなっている。これまでの半年間にニュース等を録画したものを現在見返しているところだが,「地域」を強く前面に出した放送の数はあきらかに減っている。しかしながら,ニュースの内容などには,まだ地域を意識したものがあるようなので,そのような内容のデータを現在も増やしている。また,年度が改まって番組編成等も変わるので,今後番組の内容,構成にイデオロギー管理がどのように反映されるかもさらに追求する予定である。さらに,2,3年前から撮りためたビデオデータの解析も必要であれば行うつもりである。本研究は,ローカル放送局が制作するニュースが,地域のイデオロギーの管理(形成・維持・再生産・強化など)にいかに関与しているかについて,ニュースの取りあげ方や伝え方などを,言語面を中心に,映像音声の各側面を加えて分析する番組制作の質的側面と,番組全体の構成の中で地域のイデオロギーに関わる内容・要素が占める割合等に関する量的側面の両方から追求することをおもな目的としている。2年目の今年は,次のような研究を行った。(1)鹿児島のローカル局ニュースの特性を追求するために,福岡,熊本,鹿児島の3カ所で,同日のTBS系列ローカル局(RKB, RKK, MBC)テレビニュースを1ヶ月にわたりDVDに録画して収集,(2)この録画資料を,マルチモーダルな視点からの分析が可能なように,言語面だけでなく映像やテロップ等のその他のニュースの構成要素全体を整理した電子ファイル資料の作成,(3)鹿児島の3つのローカル局間でニュース放送に違いがないかを調べるため,同日のニュースを1ヶ月にわたりDVDに録画して収集(4)第1回「言語変異と社会言語学」研究会,および第18回社会言語科学会研究大会のワークショップにおいて,成果の一部を発表した。この研究の着想を得た3年前にくらべると,鹿児島のローカル色を前面に押し出した情報そのものは放送されることが少なくなったように感じていたが,上記(1),(2)の結果を見ると,ニュースの構成等には地域間でいくつか異なる点が見られるようである。どのような点が異なるか,イデオロギー形成とどのように関わるかは,次年度以降量的,質的側面から検証したいと考えている。(3)については,まだ資料化が終わっていない。これも次年度の課題である。また,19年度は選挙の年でもあるので,選挙報道と地域イデオロギーの関連を調べるために,ニュース放送等の録画資料収集を始めた。

1.ニュース番組の構成については,(1)MBCとRKBは地元のみの話題が多い地元密着型だが,RKKは全国的な話題を取り上げる傾向が見られる,(2)3人以上の出演者によるRKB, RKKのニュースは,出演者間の合間の掛け合い(ハッピートーク等)が多い,(3)MBCは他局より街頭インタビューが多い,などの異なりがあることがわかった。また鹿児島県内のローカル局とMBCのニュースとの比較も行った。ニュース素材はほぼ同じもので,番組の構成,言語使用も類似していたが,ニュース素材の放送順は異なっていた。2.言語とイデオロギー形成関連を調べるために,MeCabで形態素解析を行い,地域イデオロギーの形成につながる可能性のある部分を形態論的,統語論的に抜き出すことを試みた。また,それらの言語要素とニュース素材等と相関を見るためにMAXQDAで話題をコード化して分類し,それらの関連を探った。しかしながら,各局間で形態・統語的特徴の質的・量的に十分なちがいを見つけるには至らなかった。3.当初の予定ではローカルニュースの画像,映像,音声などのマルチ・モーダルな側面まで分析する予定だったが,言語面での分析に手間取り,今回は着手できなかった。4.成果の一部を「メディアとことば第4巻」(三宅和子ほか編)に寄稿する予定だったが十分な結果が得られなかったため見送った。
高強度・高導電性を有するＣｕ－Ｎｉ－Ｆｅ－Ｐ合金の開発

仕上げに60%冷間圧延を行なう加工熱処理を施したCu-1.0%Ni-0.2%P合金及びNiの一部をFeで置換したCu-Ni-Fe-P合金の強度へのFeの影響を調査した.Cu-0.8%Ni-0.2%Fe-0.2%P合金(0.2Fe)の0.2%耐力及び引張強さが最も高く,それぞれ660MPa,700MPaであり,従来のCu-Ni-P系合金より強度の高い合金を作製できた.加工熱処理の最後に80%極低温圧延を0.2Fe合金に適用した結果,耐力700MPa,引張強さ740MPaであり,さらに強度が増加した.これは転位密度と変形双晶密度がより高いことに起因する.本年度は,Cu-Ni-P系市販合金の導電率に匹敵し,その引張特性より優れたCu-Ni-Fe-P系合金を作製するため,昨年度作製したCu-0.8wt%Ni-0.2wt%Fe-0.25wt%P-0.1wt%Zr合金(以後wt%省略)においてP量を減らしZrを取り除き,昨年度とはさらに加工熱処理に工夫を凝らすと共に,液体窒素温度に近い温度で圧延を行う極低温圧延と適切な時効処理との組み合わせることにより強度向上を図った.得られた結果は以下のように要約される.1.Cu-0.8Ni-0.2Fe-0.20P合金を450°Cの予備時効後40%冷間圧延し再び450°Cでピーク時効を行い,仕上げに60%冷間圧延を実施した.0.2%耐力,引張強さ,伸び,導電率はそれぞれ660MPa,700MPa,8%,64%IACSであり,Cu-0.7Ni-0.13P-0.1Fe市販合金のそれぞれ630MPa,670MPa,7%,65%IACSと比べ,強度は向上し,伸びと導電率は同程度であった.昨年度の上記合金における結果より強度の向上,導電率の向上が達成された.2.仕上げに80%極低温圧延を0.2%Fe合金に施すと,80%冷間圧延を施した場合に比べ,引張強さは約40MPa増加し740MPaにも達する.この強度の増加は転位密度の増加に加え、変形双晶の存在する領域の割合が増加したためと理解された.伸びは8%,導電率は63%IACSであった.本年度は,極低温圧延により転位密度の増加だけでなく多くの変形双晶が導入されて強度が向上したことに意義を見出すことができる.昨年度は,Cu-Ni-P系合金の強度向上を目的として,Cu-0.8wt%Ni-0.2wt%Fe-0.20wt%P合金(以後wt%省略)を用い加工熱処理に工夫を凝らすと共に,極低温圧延を加工プロセスに導入することにより,市販合金の導電率に匹敵し,その引張特性より優れた合金の作製に成功した.本年度はCu-0.8Ni-0.2Fe-0.20P(0.2Fe)合金をベース材として,Cuの積層欠陥エネルギーを下げる効果があるCoをNiと置換し,変形双晶をさらに導入することによりさらなる強度の向上を図る.Co置換合金に時効処理,冷間圧延,極低温圧延の適切な組み合わせにより高強度のみならず,延性の付与も図る.得られた結果は以下のように要約される.(1) Cu-0.8Ni-0.2Co-0.20P(0.2Co)合金を450°Cの予備時効後40%冷間圧延し再び450°Cでピーク時効を行い,仕上げに60%冷間圧延を実施した.0.2%耐力,引張強さ,伸び,導電率はそれぞれ700MPa,730MPa,5%,58%IACSであり,0.2Fe合金のそれぞれ660MPa,700MPa,8%,64%IACSと比べ,強度は向上したが,伸びと導電率は低下した.Fe置換合金よりCo置換合金の強度が高いのは,高い転位密度,小さい析出物間距離,高い変形双晶密度による.(2)仕上げに80%極低温圧延を0.2Co合金に施すと,80%冷間圧延を施した場合に比べ,引張強さは約30MPa増加し760MPaにも達する.この強度の増加は転位密度の増加に加え、変形双晶密度の増加によると理解された.伸びは5%,導電率は57%IACSであった.以上,高強度・高導電性を有するCu-Ni-P系合金の作製には成功したが,延性は十分ではない.今後,高強度・高導電性を有し,市販合金レベルの良好な曲げ加工性,応力緩和特性の付与を目指す.仕上げに60%冷間圧延を行なう加工熱処理を施したCu-1.0%Ni-0.2%P合金及びNiの一部をFeで置換したCu-Ni-Fe-P合金の強度へのFeの影響を調査した.Cu-0.8%Ni-0.2%Fe-0.2%P合金(0.2Fe)の0.2%耐力及び引張強さが最も高く,それぞれ660MPa,700MPaであり,従来のCu-Ni-P系合金より強度の高い合金を作製できた.加工熱処理の最後に80%極低温圧延を0.2Fe合金に適用した結果,耐力700MPa,引張強さ740MPaであり,さらに強度が増加した.

これは転位密度と変形双晶密度がより高いことに起因する.本年度は,通常Niを約0.7wt%(以後wt%は諸略),Pを約0.15含む,安価でリサイクル性のよいCu-Ni-P系合金にFeを添加し,NiとFeの合計が1,P量を0.25に増やしたCu-Ni-Fe-P系合金に強圧延と特殊な時効処理を組み合わせることによって,これまで以上に引張特性に優れ,良好な導電性を有するCu-Ni-P系合金の創製を試みた. Feの含有量を変えて実施した予備実験で最も高い強度が得られたCu-0.8Ni-0.2Fe-0.25P-0.1Zr合金に,1)450°Cで予備時効+76%冷間圧延+375°Cで再時効,2)450°Cで予備時効+6サイクルのARB加工+375°Cで再時効,3)450°Cで予備時効+40%圧延+450°Cで再時効+60%圧延,の3種類の加工熱処理を行った結果,3)の試料が最も引張特性に優れ,良好な導電性を有していた.すなわち,0.2%耐力=650MPa,引張強さ=680MPa,伸び=10%,導電率=60%IACSという特性が得られた.これらの値は,Cu-0.7Ni-0.13P-0.1Fe市販合金のそれぞれ630MPa,670MPa,7%,65%IACSと比べ強度は若干高く,伸びは大きく,導電率は低い.なお,76%冷間圧延後の結晶粒径は約14μm,ARB加工後のそれは0.2μmと非常に微細化され,予備時効後再時効を挟んで2回の圧延後のそれは2μmと微細化された.市販合金はMg等の元素を微量添加することによって強度をさらに向上させているが,本合金では安価なFeをNiの替りに一部置換することによって同等以上の強度を得たのみならず,伸びが向上したことに意義を見出せる.伸びの向上は曲げ加工性等の改善につながる.適切な加工熱処理を施して作製したCu-0.8Ni-0.2Fe-0.20P合金は,昨年度作製したCu-0.8Ni-0.2Fe-0.25P-0.1Zr合金より強度と導電性が優れ,従来のCu-Ni-P系市販合金に比べても強度は高く導電率と伸びは同程度である.さらに加工プロセス中に極低温圧延を行うことにより,結晶粒の微細化は特に達成されなかったが,多くの変形双晶を導入することができ,さらなる強度の向上に成功した.従来のCu-Ni-P系市販合金にFeを添加し,Ni量とP量を増やしたCu-0.8Ni-0.2Fe-0.25P-0.1Zr合金に,予備時効後再時効を挟んで2回の圧延を施した場合,予備時効後冷間圧延またはARB加工と再時効を併用したときと比較して強度が高く,市販合金と比べても強度は若干高く,伸びは大きい銅合金を作製することができた.しかし,合金元素の量を増やしたため導電率は若干低いし,ARB加工による結晶粒微細化も強度の向上には繋がらなかった.Cu-0.8Ni-0.2Fe-0.20P合金をベース材として,Cuの積層欠陥エネルギーを下げる効果がある元素をNiまたはPと置換し,変形双晶をさらに導入することによりさらなる強度の向上を図る.例えば,SiをPと置換し変形双晶をさらに導入し,Ni2Si粒子を析出させることによりさらなる強度の改善が期待される.新たに作製されたCu合金に時効処理と極低温圧延の適切な組み合わせにより高強度のみならず,延性の付与も図る.すなわち,高強度・高導電性を有し,市販合金レベルの良好な曲げ加工性,応力緩和特性の付与を目指す.なお,Cu-Ni-Si系合金においては時効処理と極低温圧延の適切な組み合わせにより強度と同時に延性が付与されることを最近見出している.Cu-Ni-P系市販合金の導電率に匹敵し,その引張特性より優れたCu-Ni-Fe-P系合金を作製するため,P量を減らすとともに,低温(-150-100°C)での強圧延と特殊な熱処理との組み合わせにより,析出強化と転位強化による強度の向上と結晶粒微細化による強度と延性の向上を図る.併せて,市販合金レベルの良好な曲げ加工性,応力緩和特性の付与を図る.なお,極低温圧延はARB加工に比べ,強度の向上には有効な手法であることが,本合金とは異なるNi,P含有量を持つCu-Ni-P系合金,Cu-Ni-Si系合金で確認してある.
ゲノムインプリンティングドメインの構造・制御・進化

ゲノムインプリンティングを受ける哺乳類遺伝子がゲノムの特定の場所にクラスターを形成することは,それがインプリンティングの制御機構や進化に密接に関わることを示唆している。本研究課題では,マウス第7染色体遠位部にあるインプリンティングドメインをモデルとして,機能ドメインの構造,制御,進化について比較ゲノム学とマウス発生工学を用いた総合的な研究を行った。まず,これまでの研究により得られたこのドメイン(およそ1.0Mbに10個余のインプリンティング遺伝子がある)の塩基配列を手掛かりとして,新たなエンハンサー,インスレーター,核マトリクス付着部位などを同定した。すなわち,これらの配列はヒトとマウス間で保存されており,その働きはin vivo,in vitroの機能測定により確かめられた。また,インプリンティングが哺乳類で進化した理由を探るため,上記のドメインに対応するニワトリのドメインをBACにクローン化し,その全塩基配列(およそ0.5Mb)を決定した。また,このドメイン内にあるニワトリIGF2,CASH4などの遺伝子は,その哺乳類のオルソログとは異なり,インプリンティングを受けないことを示した。今後は,哺乳類・鳥類間のさらに詳細な比較ゲノム解析により,インプリンティングドメインの進化についての手掛かりを得たい。
環境ホルモンが口唇口蓋裂発生に与える影響に関する研究

【目的】口唇口蓋裂の発現には、母体環境の影響を強く関与しており、口唇口蓋裂が自然発生するA/J系マウスにエストラジオールを投与することによって、口唇口蓋裂の発現率が減少することから、顔面の発生にも種々のホルモンが影響する可能性は否定できない。内分泌撹乱物質(環境ホルモン)は、女性ホルモン様作用を有しており、人体への影響が危倶されている。そこで、環境ホルモンの口唇口蓋裂発生に対する影響の有無を検討した。【方法】実験動物はA/J系マウス(日本SLC)を用いた。妊娠中のエストラジオール投与により、A/J系マウスの口唇口蓋裂の発現率が最も低下するのは、妊娠9日目であったため、ビスフェノールAの投与も妊娠9日目に行った。ビスフェノールAの投与量は、他の研究を参考に決定し、0、0.01、0.1,1,10mg/kgとし、オリーブ油に溶解して皮下投与した。そして、妊娠18日目に口唇口蓋裂の有無などについて観察した。【結果】対照群の口唇口蓋裂発現率は7.82%であった。0.01mg/kg投与群では4.08%、0.1mg/kg投与群では1.96%、1mg/kg投与群では4.91%、10mg/kg投与群では7.31%であった。口唇口蓋裂の発現率は、ビスフェノールAの投与量が0.01mg/kg投与群で4.08%と減少し、0.1mg/kg投与群で1.96%と最も低かった。しかし、1mg/kg、10mg/kgと投与量が増えるに従って、口唇口蓋裂の発現率は増加していた。【考察】ビスフェノールAは分子量が小さく、胎盤を通過して胎仔へも移行するとされ、エストロゲンレセプターに結合して、微量でも女性ホルモン様作用を示すと考えられている。顎顔面の発生には、頭部神経堤細胞が重要な役割をはたしており、その移動や、増殖の障害により口唇口蓋裂を初めとする先天異常が発生することが知られている。ビスフェノールA投与を行った胎齢9日目の胎仔では、神経堤細胞の遊走はほぼ終了していると考えられるため、ビスフェノールAは移動後の細胞に働き、その増殖に対して促進的に作用したのではないかと考えられた。また、環境ホルモンは、大量投与では口蓋裂などの先天異常を誘発することから、0.1mg/kg投与群では口唇口蓋裂の発生に対して抑制的に作用するが、1mg/kg、10mg/kg投与群では催奇形性がでてくるため、その結果として、口唇口蓋裂の発現率が上昇したのではないかと考えられた。今回の検討は、ビスフェノールAの投与が妊娠9日目における単一投与であるため、投与法、投与期間などのさらなる検討が必要と考えられる。

また、環境ホルモンは、大量投与では口蓋裂などの先天異常を誘発することから、0.1mg/kg投与群では口唇口蓋裂の発生に対して抑制的に作用するが、1mg/kg、10mg/kg投与群では催奇形性がでてくるため、その結果として、口唇口蓋裂の発現率が上昇したのではないかと考えられた。今回の検討は、ビスフェノールAの投与が妊娠9日目における単一投与であるため、投与法、投与期間などのさらなる検討が必要と考えられる。環境ホルモンの示すエストロゲン様作用の口唇口蓋裂発生に対する影響を検討で、今回の研究では環境ホルモンとして2,3,7,8-四塩化ダイオキシンと、ビスフェノールAを用いる予定であるが、2000年度から2001年夏にかけて、愛知学院大学歯学部の新築改装工事による研究室の移転にあたり、ダイオキシン類は管理上の問題から使用できないため、本年度は文献収集と投与量などの検討と、ビスフェノールAを用いた予備実験を研究協力者中村友保(愛知学院大学・歯学部・口腔外科学第二講座・助手)と共に行った。口唇口蓋裂が自然発生するA/J系マウスにおいて、エストロゲンの口唇口蓋裂発生抑制作用が最も認められたのは、妊娠9日目の投与であるため、薬剤投与は妊娠9日目に行った。ビスフェノールAの妊娠マウスへの投与実験では、ビスフェノールAの胎仔への移行が確認されている。また、ラットを用いた投与実験では経口、皮下、腹腔内投与において、7日間で投与量の8696%が糞便中に排泄され、残留する量は特に臓器別差異はないと報告されている。ビスフェノールAの投与は、0、1,10,100mg/kgとなるようにA/J系マウスの妊娠9日目に背部皮下投与した。その結果はコントロール群では口唇口蓋裂の発生率は8.8%であった。10mg/kg投与群では口唇口蓋裂発現率は変化なかったが、100mg/kg投与群では口唇口蓋裂の発生率は約20%に増加した。1mg/kg投与群では口唇口蓋裂の発生率は5%と低い傾向を示した。A/J系マウスは妊娠率が低くサンプル数が少ないため、2001年度は、まず例数を増やし、ビスフェノールAの作用の確認を行い、より細かい投与量を設定し、追加実験を行う予定である。研究室の移転が終了し、ビスフェノールAの作用の確認後、同様の実験を2,3,7,8-四塩化ダイオキシンを用いて行う予定である。【目的】環境ホルモンに関連したビスフェノールAは、女性ホルモン様作用を有するため、生殖機能のみならず、口唇口蓋裂の発生に対する影響も否定できない。そこで、妊娠中のビスフェノールAの口唇口蓋裂発生に及ぼす影響を検討した。【方法】A/J系マウスを使用し、胎齢9.5日(膣栓確認日=0日)にビスフェノールAを1,10,100mg/kgになるようにオリーブ油に溶解して腹腔内投与した。そして、胎齢18.5日に胎仔を確認した。【結果】コントロール群の口唇口蓋裂発現率は8.8%であったのに対して、100mg/kg投与群の口唇口蓋裂発現率は約20%にまで上昇した。10mg/kg投与群においては約9%と変化は認めなかった。1mg/kg投与群ではその割合は約5%とやや減少傾向を示したので、平成14年5月に岡山にて開催される日本口蓋裂学会総会にて成果を発表予定である。なお、環境ホルモンの示すエストロゲン様作用の口唇口蓋裂発生に対する影響を検討するため、当初の計画では環境ホルモンとして2,3,7,8-四塩化ダイオキシンと、ビスフェノールAを用いる予定であった。平成12年度は文献収集とビスフェノールAを用いた予備実験を行い、平成13年度にビスフェノールAの作用の確認を行う計画であった。実験には口唇口蓋裂が自然発生するA/J系マウスを日本SLCから入手予定であったが、日本SLCにおいて感染症が発生し、系の実験は予定より遅れている。【目的】環境ホルモンの示すエストロゲン様作用の口唇口蓋
北太平洋、ベーリング海、北極海における植物プランクトン生態系の気候変動への応答

本年度は北極海研究を中心に行ったほか、珪質植物プランクトン粒子の沈降フラックスと海洋環境との関係に関する知見を国内誌に報告した。北極海観測点Station NAPt(北緯75度西経162度)では、2011年10月に係留したセディメントトラップを回収し、2年目となる2011年10月から1年間の沈降粒子分析(全沈降粒子フラックス、無機/有機炭素・窒素含有量および同位体比、珪藻・珪質鞭毛藻群集解析)を行った。11月下旬の全沈降粒子フラックスは、1年目(2010年10月一翌年9月)と同様に極大を示したことから、この海域における沈降粒子フラックスの季節性を表している可能性が高い。一方、夏の全沈降粒子フラックスは1年目よりも大幅に低く、年による変化が大きいことが伺える。有機・無機炭素、窒素の含有量や安定同位体比には2年間で大きな変化が見られなかった。珪藻・珪質鞭毛藻の沈降フラックスは、11月は前年と同様に極大が観測された。夏は沈降フラックスが前年の夏と異なり、2011年夏はチャクチ海陸棚北部に残った海氷下で発生した珪藻の増殖が反映されていたが、海氷面積が最小を記録した2012年夏は珪藻沈降フラックスが前年夏よりも大幅に減少した。また、尾虫類のハウスが2011年夏には多量に含まれており、海洋深層へ鉛直輸送される粒状有機物に対してハウスも重要な寄与をしていたが、翌年夏にはほとんど見られなかった。Station NAPtも影響下にある貧栄養なボーフォート循環は、海氷減少とともに近年強化されている。本研究では2年分のデータが得られたが、今後も進行すると予想される北極海の海氷減少に対して、Station NAPt付近では2012年のように夏季の珪藻生産と粒状有機物の沈降フラックスは減少し、初冬に陸棚側から輸送されてくる有機物が深層へ供給される粒状有機物の多くを占める可能性もある。1.北極海における海洋観測とセディメントトラップ係留系の設置2010年9月10月にかけて実施された海洋研究開発機構の観測船「みらい」の北極航海MR10-05に乗船参加し、本研究のメイン試料を得るためのセディメントトラップ係留系をノースウインド海盆とチャクチ海盆に1系統ずつ設置することができた。この試料は来年度に回収予定である。2.西部北太平洋亜寒帯および亜熱帯におけるセディメントトラップを用いた珪藻沈降群集解析北西北太平洋の亜寒帯観測点Station K2(47N160E)において2008年11月-2010年1月に得られた沈降粒子試料について、珪藻分析を行った。水深4810mの試料について、2005-2006年の結果と比べると、珪藻沈降フラックスは2009年6月に大幅に増加した。この時、珪藻群集も亜寒帯の外洋性種群が卓越する群集から、寒冷な沿岸域で春季に優占する群集へ一時的に大きく変化した。この変化は、千島列島沿いの沿岸珪藻種が沖合まで運ばれたことを示唆しており物質循環を考える上で重要な結果である。2010年度のブルーアースシンポジウムで口頭発表を行った。3.ベーリング海および北太平洋北部における長期時系列試料の分析Stations AB(57.5゚N177゚W)およびSA(49゚N174゚W)の2係留系で、一部の期間を除く1990年夏-2006年夏の長期時系列珪藻分析データが揃った。これまでの結果について、国内外で口頭発表を行った。珪質鞭毛藻については1994年までのデータを得た。北太平洋亜寒帯の珪質鞭毛藻群集は東西で群集組成が異なる。その地理分布の特徴を利用することにより、北部亜寒帯の中央に位置するStation SA周辺の表層水塊が東西のどちらの影響をより強く受けていたかを探ることができた(国際誌2010年11月受理)。1.北極海の棚研究:平成23年度に北極海Northwind Abyssal Plainで投入したセディメントトラップ係留系の回収と再設置に成功した。昨年夏から12カ月にわたってセディメントトラップで捕集された試料も無事回収し、試料の全粒子束測定、無機/有機炭素および窒素の含有量と安定同位体比測定を行った。全粒子束は、基礎生産が活発な初夏だけでなく11月頃にも高かったことが分かった。無機・有機炭素の含有量は概してベーリング海や北太平洋亜寒帯よりも少なかった。また、有機炭素/有機窒素比および炭素同位体比の結果から、陸起源有機物の直接的な混入がほとんど見られないことも分かった。また、夏の試料にはゼラチン質動物プランクトンが多量に含まれていた。ベーリング海や北太平洋亜寒帯では、有機炭素の深層への輸送(生物ポンプ)に対する珪藻の寄与が大きいが、本試料ではゼラチン質粒子による寄与が高かった可能性がある。なお、昨年投入したもう一係留系の回収は、現場が海氷に厚く覆われていて回収作業ができなかったため、翌年度に再挑戦する。

2.ベーリング海および北太平洋亜寒帯における珪藻沈降粒子フラックスの長期時系列錫測:1990年代と2000年代では、珪藻沈降粒子の群集組成の傾向が異なっていたことが分かってきた。1992-1997年にかけては、Station SAの珪藻フラックスとPacific Decadal Oscillationに一定の関係が見られたが、2000年代に入ると関係性が見られなくなった。原因など結果の解釈はまだ不十分であり、今後の課題である。3.北西太平洋亜寒帯Station K2および亜熱帯St. S1における珪質鞭毛藻群集解析:両観測点の各季節に得られた海水試料について珪質鞭毛藻の生群集を解析した。その現存量や群集組成は、両海域における表層水塊の特徴的な違いを反映していた。Station S1の群集鉛直分布は、栄養塩鉛直分布に対応して表層と亜表層で優占種が異なることが分かった。本年度は北極海研究を中心に行ったほか、珪質植物プランクトン粒子の沈降フラックスと海洋環境との関係に関する知見を国内誌に報告した。北極海観測点Station NAPt(北緯75度西経162度)では、2011年10月に係留したセディメントトラップを回収し、2年目となる2011年10月から1年間の沈降粒子分析(全沈降粒子フラックス、無機/有機炭素・窒素含有量および同位体比、珪藻・珪質鞭毛藻群集解析)を行った。11月下旬の全沈降粒子フラックスは、1年目(2010年10月一翌年9月)と同様に極大を示したことから、この海域における沈降粒子フラックスの季節性を表している可能性が高い。一方、夏の全沈降粒子フラックスは1年目よりも大幅に低く、年による変化が大きいことが伺える。有機・無機炭素、窒素の含有量や安定同位体比には2年間で大きな変化が見られなかった。珪藻・珪質鞭毛藻の沈降フラックスは、11月は前年と同様に極大が観測された。夏は沈降フラックスが前年の夏と異なり、2011年夏はチャクチ海陸棚北部に残った海氷下で発生した珪藻の増殖が反映されていたが、海氷面積が最小を記録した2012年夏は珪藻沈降フラックスが前年夏よりも大幅に減少した。また、尾虫類のハウスが2011年夏には多量に含まれており、海洋深層へ鉛直輸送される粒状有機物に対してハウスも重要な寄与をしていたが、翌年夏にはほとんど見られなかった。Station NAPtも影響下にある貧栄養なボーフォート循環は、海氷減少とともに近年強化されている。本研究では2年分のデータが得られたが、今後も進行すると予想される北極海の海氷減少に対して、Station NAPt付近では2012年のように夏季の珪藻生産と粒状有機物の沈降フラックスは減少し、初冬に陸棚側から輸送されてくる有機物が深層へ供給される粒状有機物の多くを占める可能性もある。平成23年度に予定していた北極海観測は、海氷に覆われた一部を除き予定通り順調に終えた。試料分析は、翌年度に予定していた北極海試料の化学分析を本年度に優先したため、当初予定した分析ができなかった試料が一部残ったが、翌年度の作業で挽回できる見込みである。翌年度も引き続き、当初の計画に沿って観測航海と試料分析を行う。また、これまでに得られた結果について論文化を進める。
ガマズミ属植物における共生器官ダニ室の多様性とその適応的意義の解明

他生物との共進化を類推させながらも、その多様化の原因や経緯が明らかではない器官に「ダニ室」がある。本研究ではガマズミ属植物を用い、ダニ室の形態・生態的多様性の実態を明らかにするため、形態学、分子系統樹との比較、生態学の調査を行った。その結果、45の調査種で、ダニ室の有無は地域・系統などでは分かれなかった。ダニ室の多くは毛束型だった。同地域の形態が異なるダニ室、同じ形態でも違う地域のダニ室、同地域で同形態だが違う季節のダニ室では、それぞれダニの種類や数が、一部重複はするものの異なった。これらの結果から、ガマズミ属のダニ室は環境に応じて並行的に進化し、特定のダニとの強い共生関係より、緩やかで多様な関係を保つ共生器官として機能している可能性が示唆された。他生物との共進化を類推させながらも、その多様化の原因や経緯が不明な葉上器官「ダニ室」について、その形態・生態の多様性と適応的意義を、ガマズミ属植物を用いて明らかにする。具体的には、ガマズミ属植物におけるダニ室の多様性の実態と歴史的経緯を、比較形態学的に調査し、分子系統樹と比較解析する。また、ダニ室とダニ室を利用する動物の生態の相関を、現地調査および実験によって明らかにする。本年度は、ガマズミ属植物のダニ室(domatia)の形態的多様性に関する国内調査を行った。また、ダニ室の形態学的および生態学的研究に着手した。1)ガマズミ属のダニ室多様性の国内調査ガマズミ属植物のダニ室にどのような形態があるのか、とくに日本の種についてその実態を調査した。調査では、野外における直接観察のほか、京都大学が所蔵する日本産ガマズミ属植物標本を用いた標本観察を行った。その結果、日本産ガマズミ属14種のうち、ダュ室を持つ種が10種あり、そのうちのー種のみが穴型と毛束型の混合タイプで、残りの9種は毛束型を持つことを明らかにした。また、毛東型ダニ室に、毛の形状の違う2つのタイプがあることを明らかにした。このことから、日本産のガマズミ属植物にも、多様なダニ室が形成されていることが確認された。2)ダニ室多様性の植物形態学的研究ガマズミ属植物のダニ室および葉の全般的な形態を比較・研究するため、ミクロトーム切片およびクチクラ観察による解剖学的研究を行った。前者については、サンブルの切片作成について試行を進めている段階で、後者については、ダニ室を多数持つことで知られるクスノキ科の葉と比較した。比較の過程で、クスノキ科の新種を発見やクチクラの分類学的有用性の発見などの副産物的研究成果があった。3)ダニ室の生態的研究1)で調べた結果、ガマズミ属中で唯一穴型のダニ室を持つ種サンゴジュについて、その野生木と栽培木を沖縄と名古屋で、一月おきに年間を通じで観察し、ダニ室の内外や周囲にある木のダニの種・数を調査した。計約800枚の葉の約5500のダニ室を観察した。その結果、ダニ室には、ダニ室を持たない葉やダニ室の外より有意にダニが存在すること、沖縄と本州ではダニ室内のダニ相が異なり、それぞれの場所で季節によ゚てもダニ相が異なることを明らかにした。この結果は、3月に行われた日本植物分類学会で発表した。本年度は、1)ガマズミ属植物のダニ室と相互作用関係にあると推測される生物に対する、生態学的観察および実験、2)ダニ室の形態の多様性に関する解剖学的研究、3)ダニ室多様性の歴史的背景探索のためのDNAサンプル収集、以上三つの調査・研究を実施した。1)生態学的観察および実験ガマズミ属植物のダニ室にどのような生物がいるのか、これらの生物が植物にどのような役割を果たしているのかを明らかにするため、観察とともに操作実験を実施した。調査は、おもに沖縄で行った。まず春、自然状態におけるガマズミ属植物を観察し、ダニ室内に生息するダニなどの種類・生態を調査した。また、ガマズミ属サンゴジュの葉をもちいて、ダニ室を塞ぐ実験を行った。これらの葉は秋に回収し、スキャンした画像と実際の葉の解剖から、葉の被食状態・葉にいる生物種・数を調査した。また、春と秋の葉の一部を菌類研究者に送り、菌の繁殖状態について調査を依頼した。その結果、ダニ室を塞いだ葉と塞がなかった葉では、被食や菌の繁殖に大きな差は見られないことが明らかになった。

これらのことから、ダニ室が、葉の適応度を高めるためだけに存在しているのではない可能性が示唆された。2)解剖学的研究前年度につづき、ガマズミ属植物のダニ室などの形態を比較・研究するため、ミクロトーム切片およびクチクラ観察による解剖学的研究を行った。これらの研究では、ガマズミ属の葉を、ダニ室を多数持つことで知られるクスノキ科の葉と比較した。前年度同様、比較の過程で、クチクラの分類学的有用性について新たな知見が得られ、副産物的研究成果があった。3)DNAサンプル収集歴史的背景の探索に必要な遺伝子による系統樹作成に向け、調査地や標本室より、ガマズミ属植物各種の葉を採集し、DNA抽出を開始した。今年度は、ダニ室多様性の実態・歴史・形態の調査を続行した。特に歴史的背景の解明を試みた。また、生態学的調査のまとめを行った。1)ダニ室多様性の実態把握ガマズミ属の各種のダニ室について、形態と生育地・生育状態との関連を調査した。主に国内各地の標本を使用し、ダニ室の形態を観察し、採集地などとの相関を調査した。その結果、ダニ室の形態は、生育地環境とはあまり相関がないことがわかった。この結果から、ダニ室の形態は種の歴史的要因により関連していることが推察され、ダニ室多様化の歴史的背景を探る重要性を認識した。2)ダニ室多様化の歴史的背景の探索今年度の中心的研究として、ガマズミ属の分子系統樹の構築を目指した。昨年度採集したサンプルおよび標本室より提供を受けたサンプルを用いて、ガマズミ属の分子系統樹の作成を試みた。葉緑体・核ゲノム両方の遺伝子について約50サンプルからDNAを抽出したが、多くの標本サンプルでは抽出ができなかった。まとまった系統樹の作成には生サンプルの追加が不可欠であることが判明し、この研究は来年度に継続することとなった。3)ダニ室の生態的特徴に関する調査、連携研究者とその学生の協力を仰ぎ、ダニ室の生態的観察・比較とそのまとめを行った。今年度は主に、京都の二つの異なる植生地でダニ室内のダニの季節変動をダニ室のない植物と比較した。この結果、ダニ室はダニの存在と有意に相関があること、しかし、ダニ室はなくても毛のある植物でも、ダニの存在と相関がみられることなどが判明した。これは、ダニ室が、毛などの比較的簡単な形態から発達していった可能性を示唆する。ダニ室の有無とダニの季節変化などについては、連携研究者の学生を第一発表者として、国際学会で発表を行った。下記1・2のような調査を行うとともに、これら結果と昨年度までの研究を併せ、ダニ室多様性について総合考察した。1)ダニ室多様化の歴史的背景の探索:昨年から継続してガマズミ属の分子系統樹構築を試みたが、独自系統樹作成は成功しなかった。そこで、他の研究者による分子系統樹を使用し、ガマズミ属の種分化の歴史とダニ室の形質を比較した。その結果、ダニ室の有無という形質はガマズミ属の系統樹上に散在し、系統と強い相関はないことがわかった。穴型のダニ室については、情報が不足していて系統との関連を見ることはできなかった。2)ダニ室多様性の形態学的研究:樹脂切片法にて組織標本を作製し、ダニ室の構造とその形態形成を記載・比較した。その結果、穴型のダニ室も毛束型のダニ室も葉の展葉期から形成が開始されること、同じ毛束型に分類されるダニ室も、毛の形状や密度が種によって異なることを確認した。3)総合考察:これまでに得られた知見を統合・分析し、ガマズミ属におけるダニ室の多様性について総合考察を行った。その結果、以下のことが明らかになった。
コモンマーモセットの体外卵子産生系の構築

始原生殖細胞特異的に蛍光タンパク質を発現するレポーター遺伝子(Blimp1^tdTomato (BT), Nanos3-EGFP (NG))をもつコモンマーモセットES細胞から始原生殖細胞を誘導する条件を検討した。誘導は始原生殖細胞の分化に必須な転写因子を強制発現する方法と成長因子を与える方法をそれぞれ試した。その結果、転写因子の強制発現ではBTNG陽性細胞が認めらた。また成長因子による誘導においても、低い効率であるが、BTNG陽性細胞が認められた。転写因子の強制発現により誘導されたBTNG陽性細胞をマウスの生殖巣の細胞と凝集培養したところ、生殖細胞としての分化の促進が認められた。一方、コモンマーモセットES細胞から生殖巣体細胞を誘導する研究において、マウスを使った先行研究を展開した。その結果、生殖巣体細胞までの分化過程において指標となる重要なレポーター遺伝子を複数決定した。コモンマーモセットにおけるこれらの遺伝子を同定し、その遺伝子領域にレポーター遺伝子を組み込むためのコンストラクトを構築した。胎児または新生児卵巣の培養方法を確立する研究において、新生児卵巣の入手経路を確立した。その後、得られたコモンマーモセットの新生児卵巣を用いて、組織凍結方法の検討を行った。これまでに誘拐後に生存している卵胞があることを確認している。ES細胞から始原生殖細胞を誘導する研究に関しては、成長因子による分化誘の効率が(ヒトやカニクイザルの結果をもとにした)当初の予想よりも低いものであった。このため、ES細胞の培養条件から再検討する必要が生じた。コモンマーモセットはプライム型のES細胞であることから、ナイーブマーカー遺伝子の発現を指標に、シグナル阻害剤の効果をひとつひとつ検討する必要性があった。現在までにナイーブマーカー遺伝子の発現が増強する培養条件を見出すに至った。ES細胞から生殖巣体細胞を誘導する研究に関しては、マウスを用いた先行研究に時間を要した。当初の予想よりも複雑な遺伝子セットがレポーターとして必要であることが明らかとなり、それらの全てについてノックインによるレポーター細胞を構築した。これらを用いて、マウスにおいての分化誘導条件をほぼ決定することができた。胎児または新生児の卵巣を器官培養する研究に関しては、材料の入手が当初の予想よりも困難であった。現在構築している入手ルートは育児放棄などで、成長の見込みのない新生児の卵巣を採取する方法である。この方法によりる卵巣の入手の頻度は、予想よりも低いものであった。現在はこれとは異なった複数のルートを構築中である。ES細胞から始原生殖細胞を誘導する研究に関して、ES細胞のナイーブマーカー遺伝子の発現が増強する培養条件を既に決定している。この培養条件は複数のシグナル阻害剤の組み合わせをもつ。この条件で培養されたES細胞はナイーブマーカー遺伝子の発現のほか、BTNG陽性細胞への高い分化傾向をもっていた。今後はこの培養条件を起点とにして始原生殖細胞の誘導条件を検討する。ES細胞から生殖巣体細胞を誘導する研究に関して、コモンマーモセットES細胞へのレポーターコンストラクトの導入を急ぐ。これまでにコモンマーモセットを用いた高効率のノックイン方法を確立しており、レポーターコンストラクトの導入にはそれほど時間を要さないことが期待される。また分化誘導に関しては、マウスを用いた膨大な基礎データが集められており、これらを有効に活用することにより、コモンマーモセットの生殖巣体細胞の分化誘導を急ぐ。胎仔または新生仔の卵巣を器官培養する研究に関しては、現在さらに複数の入手ルートを構築中である。また今年度にはこれに従事する人員を補充する予定であり。効果的に凍結・培養方法を検討していく。

当初の予想よりも複雑な遺伝子セットがレポーターとして必要であることが明らかとなり、それらの全てについてノックインによるレポーター細胞を構築した。これらを用いて、マウスにおいての分化誘導条件をほぼ決定することができた。胎児または新生児の卵巣を器官培養する研究に関しては、材料の入手が当初の予想よりも困難であった。現在構築している入手ルートは育児放棄などで、成長の見込みのない新生児の卵巣を採取する方法である。この方法によりる卵巣の入手の頻度は、予想よりも低いものであった。現在はこれとは異なった複数のルートを構築中である。始原生殖細胞特異的なレポーター遺伝子をもつES細胞の確立および始原生殖細胞の誘導を行った。レポーター遺伝子としてBlimp1およびNanos3遺伝子座の下流にtdTomatoおよびGFPをノックインした(それぞれBlimp1-tdTomato(BT)およびNanos3-EGFP(NG)とする)。これらを用いて始原生殖細胞の分化誘導を試みた。分化誘導には成長因子のほか、転写因子の強制発現による始原生殖細胞の分化誘導も試みた。強制発現系による分化誘導を行うために、ヒトのSox17、Blimp1、TFAP2Cを発現するベクターをコモンマーモセットES細胞に導入した。これらの遺伝子はそれぞれ独立した薬剤により任意のタイミングで発現を誘導できる。これらの転写因子の強制発現により、およそ20%程度の細胞にBTおよびNGの発現が認められた。次に、これらを陽性対照として、成長因子による誘導を試みた。その結果、ヒトやマウスのES細胞を用いた誘導方法では、コモンマーモセットES細胞からは始原生殖細胞が誘導できないことが明らかとなった。これは現行の培養条件下におけるコモンマーモセットES細胞が始原生殖細胞分化のために十分な未分化性を維持していない可能性を示唆していた。そこでES細胞をよりナイーブな状態に置くことを目的に培養条件の検討を行った。担当する予定であった研究協力者が進路変更することになり、同様の知識と技術を要する人員の確保に時間を要した。新たな人員の確保をしたのちは、レポーター遺伝子をもつES細胞の樹立や始原生殖細胞の誘導実験に関してはおおむね予定通りに進行している。しかしながら、コモンマーモセットES細胞の性質はヒトやマウスとも異なり、独自の条件検討の必要性が生じた。このため、ES細胞の培養条件から検討を行う必要性が生じた。ES細胞から始原生殖細胞を誘導する研究に関して、ES細胞のナイーブマーカー遺伝子の発現が増強する培養条件を既に決定している。この培養条件は複数のシグナル阻害剤の組み合わせをもつ。この条件で培養されたES細胞はナイーブマーカー遺伝子の発現のほか、BTNG陽性細胞への高い分化傾向をもっていた。
水素吸蔵合金による炭化水素ガスからの水素の直接改質

燃料電池への水素供給を炭化水素ガスから水素吸蔵合金を使用して直接改質する考えのもと、その合金開発を試みた。CH_4の分解をGibbsの自由エネルギーから考えると、250°Cで得られる分解水素圧力は、35MPaで約0.06MPaと低い。そのため、ベースとなる合金は純マグネシウムとなり、吸蔵速度の向上および炭化水素ガス改質の触媒としてカーボンの中でも表面積が大きいカーボンナノファイバー(以下CNFと略す)を選択した。従来の研究において、16hミリングしたMg-20mass%CNF(以下Mg-CNFと略す)複合材は、250°C,初期水素圧力0.85MPaの条件で理論吸蔵量の80%を1200minで吸蔵し、室温から0.5°C/minで昇温した際に373°Cまでに吸蔵量の96%を放出することを明らかにした。そこで、本研究は、Mg-10mass%Ni合金にCNFを添加し、更なる吸蔵速度の向上と共に放出開始温度の低下を図った。その結果、16hミリングしたMg-8mass%-20mass%CNF(以下Mg-Ni-CNFと略す)複合材の吸蔵速度は、大幅に向上し、理論吸蔵量の94%に当たる5.2mass%を700minで吸蔵する。その放出特性は333°Cまでに吸蔵量の96%を放出する。これは、Mg-CNF複合材と比較して約40°Cの低下である。また、この複合材料は、室温,0.9MPaおよび250°C,0.1MPaの水素圧力でも速やかな吸蔵を示す。ボールミリング法により複合化され、吸蔵速度が向上したMg-CNFおよびMg-Ni-CNF複合材の組織には、繊維状のCNFが観察しにくくなることから、より安価な粉末状のグラファイトを用いて複合化を行った。その結果、32hミリングしたMg-8mass%-22.3vol%Graphite複合材の吸蔵速度は、理論吸蔵量の94%に当たる5.0mass%を540minで吸蔵するが、Mg-Ni-CNF複合材と比較して活性化処理時間が増加する。放出特性に関しては、Mg-Ni-CNF複合材と変わらない。近年、固体高分子形燃料電池は、分散型電源としての小型発電器として最適で、コジェネレーションにより約80%近い高効率発電が行えるため、環境にやさしい新しいエネルギー源として注目されている。家庭用燃料電池は、既存のインフラを考慮すると供給する燃料は、都市ガスおよびLPガスなどの炭化水素ガスになると考えられている。しかし、燃料電池へ供給する水素は、高純度なものが要求されること、改質時に650°C以上の高温を要するため、熱およびCO_2を発生する。そこで、水素吸蔵合金の分離,精製機能を利用し、様々な改質装置がいらない炭化水素ガスからの水素の直接改質を考えた。しかし、炭化水素ガスの中で安定なCH_4 10気圧の分解をGibbsの自由エネルギーから考えると、250°Cで得られる水素圧は約0.01MPaと低く、プラトー圧の低い純マグネシウムでさえ、多量の水素を吸蔵できない。また、マグネシウムはプロチウム吸・脱蔵速度が遅いことを欠点として持つ。以上のことを解決する方法として、マグネシウムにカーボンナノファイバー(以下CNFと略す)の添加を考えた。これは、炭化水素ガス分解の触媒としての炭素およびプロチウム拡散速度の速い界面の増加による吸・脱蔵速度の改善を行う狙いがある。本研究は、炭化水素ガスの直接改質を行う水素吸蔵合金の前段階の試験として、水素雰囲気におけるプロチウム吸・脱蔵特性を調べた。その結果、Mg-22.3mass%CNF複合材は、ミリング時間の増加と共に粉末は均一かつ微細化し、その組織中からはCNFはあまり確認できない。これは、ミリングによりCNFが粉砕されたことを示唆する。活性化前の昇温試験において、8hミリングした試料は、室温から300°Cまでに約4.3mass%の吸蔵量を示し、8hミリングした純マグネシウムの0.45mass%を大きく上回った。これは、CNFとMg相との界面がプロチウムの拡散を促進させ、吸蔵速度が向上することを示唆する。250°Cで最大までプロチウムを吸蔵させた試料は、373°Cまでに吸蔵量の85%を放出可能であることを明らかにした。

その結果、16hミリングしたMg-8mass%-20mass%CNF(以下Mg-Ni-CNFと略す)複合材の吸蔵速度は、大幅に向上し、理論吸蔵量の94%に当たる5.2mass%を700minで吸蔵する。その放出特性は333°Cまでに吸蔵量の96%を放出する。これは、Mg-CNF複合材と比較して約40°Cの低下である。また、この複合材料は、室温,0.9MPaおよび250°C,0.1MPaの水素圧力でも速やかな吸蔵を示す。ボールミリング法により複合化され、吸蔵速度が向上したMg-CNFおよびMg-Ni-CNF複合材の組織には、繊維状のCNFが観察しにくくなることから、より安価な粉末状のグラファイトを用いて複合化を行った。その結果、32hミリングしたMg-8mass%-22.3vol%Graphite複合材の吸蔵速度は、理論吸蔵量の94%に当たる5.0mass%を540minで吸蔵するが、Mg-Ni-CNF複合材と比較して活性化処理時間が増加する。放出特性に関しては、Mg-Ni-CNF複合材と変わらない。