hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生物触媒を用いるスーパーバイオ電池の創出に関する基盤研究

微生物のエネルギー代謝を電気化学エネルギー変換系に直接結びつける新しい系として、バイオ電池を提唱し、実用にむけての科学的基盤を確立することを目的として研究を行った。(1)従来ほとんど考慮されて来なかったバイオカソード反応を取り上げて、電気化学の立場から厳密な考察を行った。ビリルビンオキシダーゼ(BOD)を用いると、シアノ金属錯体のようなメディエータ存在下、酸素の水への4電子還元を生理条件下電気化学的に実現できることを世界ではじめて見出した。さらに、特定の炭素材料を電極に用いた場合に、メディエータ無しで顕著な酸素還元電流が流れることを発見し、BOD固定法の工夫によって、予期しない大きな電流密度が実現できることを見出した。(2)水素をバイオアノード反応の燃料とする研究において、硫酸還元菌が強力な水素酸化触媒能を示すことを見出し、上記BOD触媒カソード反応と組み合わせて、プロトタイプの水素-酸素バイオ電池を世界ではじめて作成した。(3)グルコースのアノード反応の触媒にPQQを補酵素とするグルコース脱水素酵素を採用し、比較的大きな電流密度のバイオ電池作成に成功した。また、2アミノ,3カルボキシ-pナフトキノンをメディエータとするジアホラーゼ触媒電極反応でNADHの拡散律速電解酸化が起こることを示した。(4)エタノール燃料バイオアノードの研究の展開として、アルコールを犠牲試薬とする水素の電解製造の可能性について考察を進めた。硫酸還元菌触媒での水素の電解生成と酢酸菌触媒エタノール電解を組み合わせ、非常に少ない電力で純粋な水素の電解製造が可能になることがわかった。(5)藍藻の光化学反応を電極系に共役させ、光合成反応と呼吸反応を組み合わせた電池ができることを実証した。しかし、この系は大変不安定であり、また変換効率の低さも問題である。呼吸と光合成は生物が有する大変効率よいエネルギー獲得手段である。呼吸においては有機物の酸化に伴う化学エネルギーを、光合成においては直接光エネルギーを利用する。本研究では、このような生体エネルギー変換反応系を電気化学の立場から整理して考え、燃料電池反応と対応させて考察した。呼吸反応と光合成反応について、どちらも電子移動とプロトン移動に注目して模式化を試み、酵素や微生物を電極反応の触媒として用いる電池、バイオ電池、の基本構成と基本反応の考察を行った。まず水率/酸素バイオ電池について実験的検討を加えた。アノード極での水素酸化反応にはメチルビオローゲンを介する微生物(硫酸還元菌:Dυ(Hildenborough))触媒系を、また、カソード極での酸素還元反応には色素(2,2'-Azinobis(3-ethylbenzo-thiazoline-6-sulfonate):ABTS)を介する酵素(ビリルビンオキシダーゼ:BOD)触媒系を用いた。電極には炭素シートを用い、隔膜にはアニオン交換膜を用いた。作製した水素/酸素バイオ電池には室温、中性溶液中、開回路で1.17ボルトと理論値に近いの起電力を与え、電流密度1mA/cm^2程度で通電時においても1ボルト近くの電圧を発生した。これは、アノード、カソード両極に生体触媒反応を用いた水素/酸素燃料電池として、世界で初めての例である。藍藻の光合成系を利用する光バイオ電池の基本反応についても基礎実験を行い、出力電圧0.2Vで0.5mAの電流を得た。この場合アノードで水から酸素の発生が、カソードで酸素の水への変換が起こるので正味の化学変化無しに光-電気エネルギー交換が行える。本研究では、呼吸と光合成という生物が有する大変効率よいエネルギー獲得手法を電気化学の立場から整理して考え、生体触媒を用いる電気化学エネルギー変換系の実験系を確立し、その基本反応を理論的、実験的に明確にすることを第一の目的としている。

そして、その基礎成果にたってバイオ電池の創製を行い、その実用化への見通しを明らかにせんとするものである。前年度実績{ :1.アノード、カソード両極に生体触媒反応を用いた水素/酸素バイオ電池を世界で始めて実現。2.:正味の化学変化無しに光-電気エネルギー変換が行える、藍藻の光合成系を利用する光バイオ電池の基本反応の基礎検討。}を発展させる形で以下の研究成果を得た。本研究で見つけた、酵素(ビリルビンオキシダーゼ: BOD)触媒を用いるカソード電極反応の優秀性が認知され、競合関係ある外国の研究者によっても採用されるようになった。我々は更に、この反応系のメディエータとしてシアノ錯体が大変優秀であることを新たに見出した。鉄、タングステン、オスミウム、モリブデン、と中心金属を変えることによって、シアノ錯体の酸化還元電位を系統的に変化させ、BODと電極との電子媒介としての機能がどのように変化するかを検討した。その結果、このような酵素電気化学反応においても反応速度と酸化還元電位の間に直線自由エネルギー関係が成り立つことが実験的に明らかとなった。その理論的裏付けと電池カソード機能予測への利用が今後の課題である。一方で、グルコースやアルコールを燃料とするバイオ電池の実験的検討を行った。特に、キノプロテイン脱水素酵素やNAD(P)H関与脱水素酵素を用いるグルコースやアルコールのバイオエレクトロカタリシスアノード反応の系統的検討を進め、バイオ電池特性を定量的に明らかにした。この研究に関する論文で、本年度電気化学会論文賞を受賞した。さらに、酢酸菌を生体触媒とする、アルコールの電解酸化反応について、菌株やメディエータ化合物について、スクリーニング実験を進め、Acetobacter aceti株で高触媒活性を見出した。本研究では、呼吸と光合成という生物が有する大変効率よいエネルギー獲得手法を電気化学の立場から整理して考え、生体触媒を用いる電気化学エネルギー変換系の実験系を確立し、その基本反応を理論的、実験的に明確にすることを第一の目的としている。その基礎成果にたってバイオ電池の創製を行い、その実用化への見通しを明らかにせんとするものである。前年度までの実績{:1.アノード、カソード両極に生体触媒反応を用いた水素/酸素バイオ電池を世界で始めて実現。2.:正味の化学変化無しに光-電気工ネルギー変換が行える、藍藻の光合成系を利用する光バイオ電池の基本反応の基礎検討。3.:酵素(ビリルビンオキシダーゼ:BOD)触媒を用いるカソード電極反応系のメディエータとしてシアノ錯体が大変優秀であることを新たに見出した。○ヒドロゲナーゼ反応のpH依存性を詳細に調べ、触媒反応がメディエータ化合物の酸化還元電位と水素/プロトンの酸化還元電位の差によって大きく左右されることを明らかにした。○NADH関与脱水素酵素を用いるグルコースやアルコールのバイオエレクトロカタリシスアノード反応の系統的検討を進め、NADHを拡散律速で電極酸化できる電極系の作成に成功した。○BOD電極反応について、実験検討を進め
TDP-43分子の構造的ゆらぎに着目した筋萎縮性側索硬化症の新たな病態探索

TAR DNA-binding protein 43kDa (TDP-43)は筋萎縮性側索硬化症(ALS)の主要な病原タンパク質であるがそれが引き起こす病態機序は不明である。我々は(以下特許申請中に付き公開不可)TDP-43のミスフォールディングにおける初期病的中間体のモデルである可能性を提示した。さらに凝集体形成の際に不可逆的な局所構造変化を起こす部位を同定し、当該部位に対する抗体が細胞質の異所性局在をしたTDP-43を認識することを発見した。TAR DNA-binding protein-43(TDP-43)は筋萎縮性側索硬化症(ALS)の病巣にユビキチン陽性の異常凝集体を形成するが、ミスフォールドタンパクの本態は不明で通常の解析では特定困難である。本研究では、幅広い圧力と温度環境における核磁気共鳴(NMR)測定に基づき、TDP-43のコンフォメーション平衡の全容解明を行い、ALSの病態に関連するTDP-43の構造異常を特定し、ユビキチン化とその分子基盤明らかにすることを目的としている。本年は、まずRNA結合領域であるRRM1とRRM2ドメインの安定同位体を作製し、その基軸構造と水和実験による不安定配列を特定した。さらにRRM1は高圧力負荷にて不可逆的な化学シフトを起こす部位を同定し、オリゴマーや凝集体が形成されることを突き止めた。さらにRRM2は濃度依存性に凝集体を形成し、振動負荷や70度の高温条件下でモノマー構造が変性し、これはベータシート構造の特定の部分の変異により誘導されやすいことが判明した。今後、ケミカルシフトを認めたドメインに対するウサギ抗体を作製し、培養細胞やマウス組織を用いて免疫細胞・組織学的、あるいは生化学的解析を行い、さらに変性中間体のモデルのデザインを開始する。また、TDP-43のユビキチンリガーゼを同定するためのin vitroユビキチン化アッセイと、クロスリンカーの組み合わせによる条件設定を行い、今後免疫沈降と質量解析実験を行うための実験基盤を立ち上げた。本研究では、幅広い圧力と温度環境における核磁気共鳴(NMR)測定に基づき、孤発性ALSの原因タンパク質であるTDP-43のコンフォメーション平衡の全容解明を行う。さらに、コンフォメーション平衡内で存在が想定される変性中間体(ゆらぎ構造)からミスフォールドTDP-43分子モデルを構築し、in vitroのALSモデル開発や特異抗体作出によるALSの分子病理の解明と共に、抗体の特性を活用した、分子標的に対する新たな治療薬の開発を目指すものである。本年度の申請計画内容と進捗は以下のとおりである。TDP-43のRRM1ドメインに圧力下に不可逆的なケミカルシフトを起こすアミノ酸配列に対する、ウサギポリクローナル抗体作製と、変性中間体モデルのデザイン決定、コンストラクションの作成。>我々はRRM1に対する圧力負荷によって、分子間のジスルフィド結合を介した二量体をコアとした経時的な凝集体形成が促進されることを発見した。RRM1ドメインには2ヶ所のシステイン(Cys173/Cys175)が存在するが、これらの単変異体(C173S,C175S)ではジスルフィド結合を介した二量体形成が促進され、さらに二重変異体ではジスルフィド結合とは無関係のオリゴマー形成が促進されることから、2つのフリーシステインRRM1ドメインの構造維持に重要であることが判明した。そしてCys173,Cys175に変異を有する全長TDP-43は各内で著明な封入体を形成し、TDP-43のミスフォールディングを反映した凝集体モデルの構築に成功した。さらにRRM1の凝集体をプロテアーゼ処理後の非切断断片を質量解析した結果、NMR解析で同定されたドメインと3箇所のアミノ酸群でオーバーラップしていることが判明し、凝集関連配列と命名した。2ヶ所の凝集関連配列に対するポリクローナル抗体を作製し、免疫細胞・組織化学的検島ソしたところ、培養細胞におけるCys175/Cys175の置換変異体と細胞質型TDP-43、ALS患者における細胞質封入体を認識したことから、本配列がRRM1のジスルフィド結合を介したTDP-43のミスフォールディングにおいて重要な役割を果たしていることが判明した。この成果を論文投稿した(Shodai et al,Disulfide-mediated aggregate propensity of RNA-recognition motif 1 links to TDP-43 misfolding in ALS).
ロジウム触媒反応を鍵反応とする抗腫瘍活性化合物の合成研究

化学選択的ロジウム(II)触媒C-H挿入反応つづく立体選択的共役付加反応を鍵反応として光学活性リンゴ酸から(2R,3R,4S)-4-(tert-ブチルジメチルシリル(TBDMS)オキシ)-2-メトキシカルボニル-3-メチルシクロペンタノン(1)を合成した。1を出発原料として、抗腫瘍活性海洋天然物discodermolideのC1-C8フラグメントの合成に成功した。1の2-位のメトキシカルボニル基を3工程でTBDMSオキシメチル基に変換後、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)を用いるBaeyer-Villiger酸化により(3R,4R,5R)-3,6-ビス(TBDMSオキシ)-4-メチルヘキサン-5-オリド(2)とした。次いで2の3-位のTBDMS基を除去後、立体選択的に2-位にメチル基(2R)を導入して(2R,3R,4R,5R)-6-TBDMSオキシ-3-ヒドロキシ-2,4-ジメチルヘキサン-5-オリド(3)を得た。3の3-位のヒドロキシ基を再びTBDMS基で保護後、6-位のTBDMS基を選択的に除去した。得られた第一級OH基を酸化してアルデヒドに変換し、さらにPh_3P=CHCHOとのWittig反応により二炭素増炭した。得られたα,β-不飽和アルデヒド部を飽和アルデヒドに還元後、アルデヒドのα-ヒドロキシル化によりC1-C8フラグメントの合成を完了した。一方、(S)-3-ヒドロキシ-2-メチルプロピオン酸メチルを出発原料としてC9-C15およびC16-C21の各フラグメント合成に成功した。以上によりdiscodermolideの形式合成を達成した。光学活性リンゴ酸から容易に合成できる(S)-5,6-ビス(tert-ブチルジメチルシリル(TBDMS)オキシ)-2-ジアゾ-3-オキソ-へキサン酸メチル(1)を触媒量の酢酸ロジウム(II)[Rh_2(OAc)_4]と塩化メチレン中還流し、シリカゲルカラムて処理すると化学(官能基)選択的C-H挿入反応続くシラノールの脱離により(S)-3-TBDMSオキシ-5-オキソ-1-シクロペンテン-1-カルボン酸メチル(2)が68-83%で得られた。本反応は1のベンゼンスルホニル誘導体でも有効で(S)-2-ベンゼンスルホニル-4-TBDMSオキシ-2-シクロペンテノン(3)が高収率で得られた。化合物2及び3はいずれもケトン基とエステル或いはスルホニル基の2つの電子吸引性基で活性化されたアルケンであるため、一般に共役付加反応には用いられないトリアルキルアルミニウムと反応して共役付加体を高収率で与えた。さらに、興味あることに付加した3位アルキル基と4位TBDMSO基はシス配置をとっていることがわかった。即ち、2或いは3とトリメチルアルミニウム(2.2-4eq)をトルエン中-78°Cで反応させると2,3-trans-3,4-cis体,(2R,3R,4S)-4-TBDMSオキシ-2-メトキシカルボニル-3-メチルシクロペンタノン(4)或いは(2R,3S,4S)-2-ベンゼンスルホニル-4-TBDMSオキシ-3-メチルシクロペンタノン(5)がそれぞれ66%,86%で単一の立体異性体として得られた。この高い3,4-シス選択性は、アルミニウム反応剤が基質の4位TBDMSO基の酸素原子とキレーションしてR基が4位TBDMSO基と同じ側から分子内て付加したものと考えると説明できる。現在、化合物4を用いる抗腫瘍活性天然物の合成を展開中である。
周術期口腔粘膜炎インディケータとしての唾液炎症マーカーの検討

がん周術期の口腔粘膜炎発症を予測するための前向き臨床研究を行う上で、ある程度の発症頻度が予測されるがん化学療法患者に対象を絞ることを検討した。従来の報告でがん周術期の口腔粘膜炎の発現頻度は、固形がんに対して抗がん剤を使用する場合は2555%と報告されている。一方、周術期全般に関わる口腔粘膜炎発症要因として口腔カンジダがあるが、周術期口腔粘膜炎への対応において化学療法と口腔カンジダの2つの要因は区別されることなく総じて論じられてきた。それは、化学療法中に口腔粘膜炎がある頻度で出現するのは薬の副作用として不可避であると考えられてきたためである。それ故、化学療法中の口腔粘膜炎について、口腔カンジダの関与が詳細に検討された例は少ない。我々は、発症予測に適した臨床集団を選別することを目的に、がん化学療法患者106名における口腔Candida菌の保有状態と口腔粘膜炎の発症頻度及び重篤度との関連を明らかにすることとした。その結果、化学療法開始前にクロモアガーカンジダ培地で口腔カンジダが検出された者では、非検出の者に比べて口腔粘膜炎の発症率が有意に高い(73.1% vs 32.5%, p<0.001)を観察した。また、カンジダ検出、現在歯数、がんのステージを説明変数、口腔粘膜発症を目的変数としたロジスティック回帰分析でもカンジダ検出のみが有意な変数として選択された。さらに、23名の患者について化学療法前後のカンジダ量ならびに粘膜スコアを比較したところ、化学療法開始後にカンジダ量が有意に増加した。また、化学療法開始前にカンジダ量を対数値1.0以上保有していた者10名については粘膜スコアとカンジダ量が高い相関(r=0.872)を呈していた。これらから、化学療法における口腔粘膜炎発症にも口腔カンジダが大きく影響していることが示唆された。臨床研究実施前の既存資料による観察研究で、がん化学療法患時の口腔粘膜炎発症に対する口腔カンジダの影響を確認した。これらについては研究倫理委員会の承認を得て行った。しかし、口腔粘膜炎発症に関しては、化学療法の薬剤の種類や施療中の白血球数などの抵抗力が、またカンジダに関しては服薬状況や口腔乾燥状態が強い交絡因子となることが予測される。これらの要配慮個人情報について、当初の倫理審査申請時に利用することを想定していなかったため、分析に際し、新たに倫理審査の申請を行い、承認を受けた。これら分析と倫理審査のプロセス、ならびに今後臨床試験を行う岩手医科大学附属病院外科および血液内科病棟医師との打ち合わせ等に時間を要し、現在のところまだ臨床研究を開始していない。現在、臨床研究のための最終的プロトコールを作成し、研究倫理委員会に申請中である。承認され次第、以下のプロトコールで臨床研究を行う予定である。対象と方法:岩手医科大学附属病院外科または血液腫瘍内科において化学療法を用いるがん患者で、主治医から同附属病院歯科医療センター口腔ケア外来に対して口腔管理を依頼された者を対象とする。原疾患の治療スケジュールに合わせ、術前口腔ケア終了日と化学療法(前処置含む)開始直前に唾液採取と口腔粘膜炎の評価を行う。化学療法開始後は期間中毎日同様の唾液採取、SMT(唾液白血球測定簡易キット)検査および粘膜評価を行う。採取唾液の唾液中Hb、LDHの測定は岩手県予防医学協会に委託する。唾液検体は通報に従い、冷蔵保存アイスボックスに入れて搬送する。解析法:発症前の検査値の変動:術前口腔ケア(スケーリング、TBI)終了時をベースラインとして,化学療法中の粘膜炎発症前の検査値を観察する。ベースラインデータからの検査値の相対的上昇期(臨界期)が肉眼的所見に先行して観察されるかを検討する。さらに、粘膜炎が重症化した場合と軽度で済んだ場合の検査値の動向を比較し、差違があった場合のベースラインデータならびに臨界期の上昇加速度を重症化群と軽度群で比較する。また、唾液検査結果と診療情報との関連を検討し、スクリーニングの交絡因子となる変数を探索する。予定症例数:約120。

また、カンジダ検出、現在歯数、がんのステージを説明変数、口腔粘膜発症を目的変数としたロジスティック回帰分析でもカンジダ検出のみが有意な変数として選択された。さらに、23名の患者について化学療法前後のカンジダ量ならびに粘膜スコアを比較したところ、化学療法開始後にカンジダ量が有意に増加した。また、化学療法開始前にカンジダ量を対数値1.0以上保有していた者10名については粘膜スコアとカンジダ量が高い相関(r=0.872)を呈していた。これらから、化学療法における口腔粘膜炎発症にも口腔カンジダが大きく影響していることが示唆された。臨床研究実施前の既存資料による観察研究で、がん化学療法患時の口腔粘膜炎発症に対する口腔カンジダの影響を確認した。これらについては研究倫理委員会の承認を得て行った。しかし、口腔粘膜炎発症に関しては、化学療法の薬剤の種類や施療中の白血球数などの抵抗力が、またカンジダに関しては服薬状況や口腔乾燥状態が強い交絡因子となることが予測される。これらの要配慮個人情報について、当初の倫理審査申請時に利用することを想定していなかったため、分析に際し、新たに倫理審査の申請を行い、承認を受けた。これら分析と倫理審査のプロセス、ならびに今後臨床試験を行う岩手医科大学附属病院外科および血液内科病棟医師との打ち合わせ等に時間を要し、現在のところまだ臨床研究を開始していない。現在、臨床研究のための最終的プロトコールを作成し、研究倫理委員会に申請中である。承認され次第、以下のプロトコールで臨床研究を行う予定である。対象と方法:岩手医科大学附属病院外科または血液腫瘍内科において化学療法を用いるがん患者で、主治医から同附属病院歯科医療センター口腔ケア外来に対して口腔管理を依頼された者を対象とする。原疾患の治療スケジュールに合わせ、術前口腔ケア終了日と化学療法(前処置含む)開始直前に唾液採取と口腔粘膜炎の評価を行う。化学療法開始後は期間中毎日同様の唾液採取、SMT(唾液白血球測定簡易キット)検査および粘膜評価を行う。採取唾液の唾液中Hb、LDHの測定は岩手県予防医学協会に委託する。唾液検体は通報に従い、冷蔵保存アイスボックスに入れて搬送する。解析法:発症前の検査値の変動:術前口腔ケア(スケーリング、TBI)終了時をベースラインとして,化学療法中の粘膜炎発症前の検査値を観察する。ベースラインデータからの検査値の相対的上昇期(臨界期)が肉眼的所見に先行して観察されるかを検討する。さらに、粘膜炎が重症化した場合と軽度で済んだ場合の検査値の動向を比較し、差違があった場合のベースラインデータならびに臨界期の上昇加速度を重症化群と軽度群で比較する。また、唾液検査結果と診療情報との関連を検討し、スクリーニングの交絡因子となる変数を探索する。予定症例数:約120。「進捗状況」欄に記載したように、本研究において口腔カンジダの分析が必要となった。現有機器によりその分析を実施しようとしたところ、分析過程で必須の純水製造器が破損し、修理不能であったため、新規購入しようとしたところ、年度内に間に合わず、次年度使用額が生じた。次年度はじめに下記機器を購入予定である。
日本の議院内閣制統治の構造－予算・政府立法の比較制度分析を通じて－

2018年度は5年間にわたった本研究の最終年度に当たるため、個々の研究成果の仕上げを行うとともに、情報・知見の共有を進め、全体としての研究成果の取りまとめに取り組んだ。年度の途中(9月初旬)に計画されていた合宿型の研究会は、折あしく開催場所の京都が台風に直撃されたために中止のやむなきに至ったが、そのタイミングで一旦個々のペーパーの提出期限を設定していたことによって、その後の取りまとめ作業はかになり順調に推移した。準備が比較的順調に進んだことを受けて、年度の後半には研究成果の取りまとめとそれに続く対外的な発信に向けての取り組み準備を開始することができた。12月頃からは対外的な発信の形を検討した結果、岩波書店から学術的な体裁のまとまった書籍として出版することを目指すこととし、2月には岩波書店の関係者を交えた形で研究会を開催した。研究成果としては、研究分担者の全員と、当初は分担者でその後連携研究者として共同研究に参画し続けた成田憲彦氏がそれぞれ1本のペーパー(ただし、野中はフランスのペーパーと日本の国会についての2本)を執筆した。その上で、出版に向けた技術的な観点からさらに修正したバージョンを作成することとなった。2018年度の末までで、研究論文としての作成はほぼ全員が終え、それを受けてさらに出版に向けた追加の修正作業に取り組む手順となっている。最終的な出版物の内容は依然として確定していない部分もあるが、『比較議院内閣制論ー政府立法・予算から見た日本と先進民主国ー』というタイトルで、第I部には主要な他の国々の検討、第II部には比較から見た日本の代表制・有権者・帝国議会・国会政治といった内容が予定されている。日本政治が議院内閣制を採用していることの制度的・実態的な意味を比較実証の手法によって明らかにすることが出来たと考えている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、政府活動の骨格である予算と政府立法に焦点を当て、日本における議院内閣制の制度構造と実態的な運用の両面にわたって再評価を行うことであり、その際、欧米での最新の研究動向と知見を参照しつつ、具体的・実証的な比較分析をおこなうという手法をとる。第1年度である平成26年度は、これまでの主要な理論的動向をまとめるとともに、ある意味で本研究の基礎をなしている前回の科研研究の成果を改めて整理しなおした上でメンバーの間での共有と咀嚼を図った。同時に、各比較研究の担当者からは、本研究の趣旨に対応する側面を中心として、研究の現状や見通しなどについて報告してもらい、この面でも情報の共有と研究方向・手法に関する意見の交換を行った。年間を通じて5回の全体研究会(6月7日、7月30日、9月8日、11月29日、2月21日)をほぼ定期的に開催する一方、何回かにわたって海外の調査も実施した。イタリア(9月10日から18日、イタリア下院等)においては憲法改正問題を中心とする動向の調査、アメリカ(8月26日から9月1日、アメリカ政治学会)ではアメリカ政治学会での発表ならびに意見交換・情報収集を実施した。また、3月8日から16日にかけては、フランス・イギリスにおいて、議会内部の議事手続き、審議ルール・実態などについて、それぞれの下院・上院の議員・職員に対するヒアリング調査を行うとともに、選挙制度改革・区割り見直しルール・作業等についても内務省等の関係者から聞き取りを行った。本研究の目的は、政府活動の骨格である予算と政府立法に焦点を当て、日本における議院内閣制の制度構造と実態的な運用の両面にわたって再評価を行うことであり、その際、欧米での最新の研究動向と知見を参照にしつつ、具体的・実証的な比較分析をおこなうという手法をとる。第2年度である平成27年度は、第1年度での理論的な分析を踏まえて、さらにその作業を継続し、個々の担当者が具体的な研究計画案を提示しながら全員で検討を行った。年間を通じて5回の全体研究会(4月26日、7月18日、9月13日、11月15日、1月30日)をほぼ定期的に開催する一方、何回かにわたって海外の調査も実施した。4月の研究会では、主として野中から議院内閣制論の最近の動向について報告があり、それをめぐって理論的な観点からの問題整理を進めた。7月の研究会では、待鳥からアメリカ政治の動向、阪野からイギリス政治の動向について、それぞれ議院内閣制論のフレームワークとの関連が報告された。9月には成田が、ストローム、川人らの議院内閣制を踏まえた今後の研究の方向性について報告した。11月には、全員が今後の具体的な研究計画案を提示し、検討を行った。1月の研究会では、衆議院事務総長の向大野氏から日本の政府立法をめぐる国会運営の実態についてヒアリングを行った。2月20日から28日にかけて、ベルリン(佐々木・成田・野中)、並びにローマ(さらに伊藤)に出張し、議会内部の議事手続き、審議ルール・実態などについて、それぞれの下院・上院の議員・職員に対するヒアリング調査を行った。第2年度の研究実施状況は、おおむね予定どおりである。定期的に全体会合を開くことによって、理論的な側面での共通の認識が深まるとともに、各分野の個別の研究計画についてかなりの具体的な案が作成されてきた。また、特にドイツとイタリアに関連しては、2月の出張によるヒアリングによって極めて重要な情報が得られた。今後こうした情報をメンバー間で共有しつつ、さらなる分析の進展が期待できる。まず、平成28年度には、4回の定期的な研究集会を実施した。

第1回目(4月9日)には、前年度の2月に実施したドイツとイタリアでの現地調査・ヒアリングの内容を整理し、メンバーの間で共有する作業を中心として行った。イタリアに関しては、これまで十分に明らかとなっていなかった基本的な制度に加えて、政府立法とそれをめぐる運用の実際について、またドイツに関しても、政府と与党会派との関係、会派内部の組織とその運営が政府立法にどのような形で関連しているのかを中心として意見の交換と議論の整理を進めた。第2回目の研究会(7月9日)には、ブレギジットを決定したイギリスでの国民投票について詳細に検討し、またドイツについての調査に関して、第2回目として、予算作成プロセスについての報告をした。第3回目の研究会(9月10日)では、内閣と議員・個々の有権者レベルでの支持の異同に関する議論、日本の戦後国会における「合理化」の問題などを検討した。第4回目の研究会(2月21日)には、戦前の帝国議会がどのようなものであり、戦後の国会への影響をどうとらえるべきかを検討した。また、外部の研究者から、予算関連法案をめぐる政府・議会関係についての比較分析を提供してもらった。さらに11月には、イタリアのフィレンツェにおいて、日本からの本研究会のメンバーとEUI(欧州大学院大学)、その他2つの有力大学の研究者から参加を得て、共同研究会を開催した。比較研究の充実、海外研究者との交流という点で大変に有意義であった。全体として平成28年度中には、ブレギジット、米国でのトランプ大統領の当選といった重大な出来事が生じたこともあって、議会・立法制度のみならず、それを包み込むより大きな政治の文脈や政党政治・選挙への関心にも十分に関連づけつつ、研究の一層の充実と展開を図った面も大きい。本研究は、日本における議院内閣制という統治の仕組みについて、政府立法と予算という側面に特に注意を払いつつ、その全体的な制度構造と実態的な特質を分析することを目指している。ヨーロッパにおける主要な議院内閣制諸国との比較を進めつつ、近年における比較政治理論の成果を取り入れることによって、戦後日本の政治・近年の変化までを念頭に置きながら、日本の議院内閣制統治の実態とその特徴を、多面的かつ統合的に捉えることが目標である。現在までに、基本的な理論的研究に関わる部分の共有化と、各国における基礎的なデータ・分析の作業が相当程度進められてきた。そうした作業の蓄積を踏まえて、昨年度の11月にはイタリアにおいて共同ワークショップを開催した。つまり、本格的な比較分析を開始し、同時に、今後へのより踏み込んだ研究交流をスタートさせるところまで進めてきたと言える。また他方で、ブレギジットやアメリカでのトランプ大統領の誕生、ヨーロッパ諸国におけるポピュリズムの拡大など、民主主義という政治の大きな枠組みを揺るがしかねない事態が次々と生じてきたのに対応して、狭い意味での議会制度や立法プロセスに関わる検討に加えて、政府ー与党関係や選挙・政党政治の全体的な展開についても注意深く検討を進めつつある。議院内閣制という統治システムの全体的な基盤に関しても分析を本格化しているところである。本研究の第4年度である平成29年度には、通常型の研究会を4度、外部の幅広い有識者を交えたシンポジウムを1度開催した。
中学生の食生活や運動習慣及び咬む力が骨形成に与える影響について

1.研究目的近年の研究により、中学生の体格は向上しているが、体力や運動能力が低下していることがわかっている。ライフスタイルの変化に伴い、遊びの経験や身体活動の不足、食生活の変化や偏食、誤った知識による無理なダイエットなどが起因していると考えられる。骨粗鬆症の予防のためには、若年時にできるだけ強い運動刺激を骨に与える習慣を作ることが必要であり、特に女性にとって思春期は、女性ホルモンの分泌によって骨形成・骨密度が高くなる、一生の骨量を決定する大切な時期である。本研究では本校生徒の形態と骨密度・運動経験・文部科学省による新体力テスト8項目・食生活・咬む力・月経などを測定及びアンケートにより調査し、それらがどのように骨密度や咬合力と関連しているかを明らかにし、保健指導の基礎資料とする。2.研究方法(1)対象;本学生徒1学年から3学年、男女計362名(2)測定方法;(1)形態(身長・体重)(2)運動能力:文部科学省による新体力テストのテスト8種目(3)骨密度:古野電気社製の超音波骨密度測定装置(CM200)によるSOSを測定(4)咬合力:フジフィルム社製デンタルプレスケール50H-RおよびオクルーザーFPD-707(5)食生活・月経:アンケート調査3.結果(1)骨密度は、男子より女子が有意に高かったが、学年・身長・体重と骨密度に関連は認めなかった。肥満及びやせと骨密度について検討したが、関連は認めなかった。(2)咬合力は、学年・身長・体重が大きいほど強く、性別では女子より男子が強かった。(3)運動部に所属している者は、運動能力・骨密度・咬合力ともに高得点であった。骨密度の高い者は、新体力テストの8種目の体力測定全てにおいて高得点であった。咬合力の高い者は、握力・上体起こし・反復横とび・50m走・ボール投げの5種目において高得点であった。骨密度と咬合力に、関連は認めなかった。(4)食生活・月経の有無及び初潮から現在までの期間と、骨密度及び咬合力の関連は明らかでなかった。
担持金クラスター触媒による補酵素再生系の構築

酸化還元酵素の多くは反応時に化学量論量の補酵素を消費するため原子効率が低く、有機合成への利用が遅れている。そこで不活性化した補酵素を金クラスター触媒により再活性化しこれを克服する。補酵素再生系に金触媒による酸素酸化および水素還元を用いることで補酵素の消費量が低減でき、反応過程全体で基質と酸素(水素)のみを必要とし廃棄物を生じない(水のみ)原子効率が高く極めて環境負荷の小さな有機合成法を実現する。微小化した金クラスターを酸性および塩基性担体に固定した触媒を調製し、酸化および水素化活性の向上を行い、同時に過水素化や基質の二量化等の副反応の抑制を目指す。さらに酸化還元酵素との協奏的触媒系を構築する。
マイクロバブル温浴の末梢循環改善効果とその条件

大成らの特許に基づいた装置を開発し、レーザードップラー式血流計およびサーミスタ温度計を用いて、人体におけるマイクロバブルの血流促進作用について検討した。マイクロバブルは水中で収縮するが破裂しないことが示されており、その機序は従来の気泡浴で示されている気泡破裂時の超音波発生作用とは全く異なるものと考えられている。健常男性6例(2326歳)を対象とした。右足中趾末節掌側・背側にレーザー血流計(オメガウェーブ、FL0-C1)、同示趾末節掌側・背側にサーミスタ温度計(テクノセブン、K730)のセンサーを装着した。別に、上腕血圧およびサーモグラフィ画像を測定すると共に、自覚的な反応をスコアで調査した。両足の足関節まで33°Cの水に10分間浸漬させ、1)マイクロバブルを発生させた場合、2)マクロバブルを発生させた場合、3)水流のみを与えた場合の3条件を比較した。6例全てにおいて、マイクロバブル発生の条件で浸漬中に血流量の増加が観察され、マクロバブル、水流のみの条件と比較して有意差が認められた(p<0.05)。マイクロバブル浴終了後においても、浸漬前と比較して血流量が高い傾向にあることが観察された。マイクロバブル発生の条件において、浸漬中に皮膚温の上昇傾向が観察されたが、他の条件との差は有意でなかった。マイクロバブル浴が末梢血流促進効果を持つ可能性が示された。末梢循環障害患者を対象とする実験を継続すると共に、これまでの実験結果と併せて水温や水流速度との関連をさらに検討し、非侵襲的理学療法としての有効性の評価について総合的に明らかにする。
有限差分時間領域法による屋内電波伝搬解析

本研究課題の目的は、広帯域ディジタル通信の信号伝送特性に大きな影響を与える建物内の複雑な電波伝搬特性の解析をシミュレートするための理論構築と、その理論に基づいたシミュレーションプログラムの作成、そしてその解析手法の正当性を実験によって確認検証するための、屋内電波伝搬特性計測システムの構築である。本研究では、有限差分時間領域法を拡張することによって空間伝達関数を求め、それを広帯域信号の伝搬特性を予測するための手段として用いることにより、理論解析手法を構築した。電波伝搬問題を解析する場合には、幾何光学理論に基づいた手法が一般に用いられている。しかし、幾何光学理論では、広帯域信号の周波数特性を解析することができないため、本手法のように、波動方程式をベースとする解析手法が有効である。昨年度は、本手法の理論構築を行い、そしてそれをベースとしたシミュレーションプログラを作成した。そして今年度は、ベクトルネットワークアナライザを中心とする電波伝搬実験システムを構築し、マイクロ波帯(811GHz)を用いて検証実験をおこなった。その結果、本研究で作成したシミュレーションプログラムによる結果と、電波伝搬実験システムによる実験結果はよく一致し、本研究で提案する手法の有効性を確かめることができた。特に、入射波が直接到来し、かつ電波散乱体からの反射波とによって激しく定在波が生じるような環境においては、シミュレーション結果と実験結果は非常によく一致する。しかし、物体の陰になるような部分においては、実験環境において考慮していない不要な反射波の影響を受けるため、実験結果に含まれる誤差が大きくなり、この点は今後の課題である。本研究により、本手法で提案する有限差分時間領域法を用いた周波数選択性フェージングの解析法が確認され、かつ有効であることが明らかとなった。本研究では、有限差分時間領域法を拡張し、広帯域信号の伝搬特性を予測するための理論解析手法を構築した。これは、有限差分時間領域法によって求められた時間領域伝搬波形を離散フーリエ変換することにより、建物内の場所による周波数領域伝達関数を求め、広帯域ディジタル通信の信号伝送特性を、シミュレーションによって予測する手法である。本解析手法を用いることにより、屋内の什器レイアウトが広帯域信号の伝搬に与える影響を、実験を行うことなく予測することができるようになる。本年度は、この解析手法の理論構築を行い、そして本手法を用いた数値計算用プログラムを作成し完成した。また、本研究の理論解析手法の正当性を実験により実証するため、屋内電波伝搬特性計測システムの構築を進めている。このシステムは、ネットワークアナライザ、送信アンテナ、マイクロ波増幅器、受信アンテナ、プリアンプ、制御用コンピュータによって構築される。本年度は、このシステム用の送受信アンテナを作成し、各ユニットを接続して動作させるまでシステム化した。これら各ユニットをコンピュータを用いて制御し、シミュレーションによって予測した結果と比較検証するのは、次年度となる見込みである。
並列分散画像認識による親和的情報空間の構築

親和的情報空間の自動構築・保持・更新に関わる分散視覚処理モジュールとして、平成13年度はまず、ステレオ物体認識エージェント、移動物体追跡エージェント、認識結果呈示エージェントのプロトタイプ試作を行い、Visual C++によるソフトウェアモジュールとして、4台のPCを結合したシステム上に実装した。さらに、鹿児島大学工学部情報工学科内の実験室内(天井部、PC前)に設置したカメラ群、及び簡易的に作成した光軸平行ステレオカメラで得た映像シーンを用いて評価実験を行った。また平成14年度は、環境内人物認識エージェント、3次元モデル構築エージェントのプロトタイプ試作を行い、Visual C++によるソフトウェアモジュールとして、7台(平成13年度購入分:4台,平成14年度購入分:3台)のPCを結合したシステム上に実装した。さらに、鹿児島大学工学部情報工学科内の実験室内(天井部、PC前)に設置したカメラ群、及びステレオカメラで得た映像シーンを用いて、評価実験を行った。以上の研究成果を、技術論文6編(うち投稿中2件)、研究会発表7編、大会発表1編に纏め、公表を行った。親和的情報空間の自動構築・保持・更新に関わる分散視覚処理モジュールとして、平成13年度はまず、ステレオ物体認識エージェント、移動物体追跡エージェント、認識結果呈示エージェント等のプロトタイプ試作を行い、Visual C++によるソフトウェアモジュールとして、4台のPCを結合したシステム上に実装した。このシステム構築の一環として、シーン中で随時測定した明度ヒストグラムに混合分布モデルを当て嵌め統計的パラメータ推定を行った結果に対し、Kullbackダイバージェンス(相対エントロピー)を用いて変化判別を行うことによる、シーン状態変化の自動認識技術、上記明度ヒストグラムに混合分布モデルを当て嵌め統計的パラメータ推定を行った結果を用いて物体投影領域の明度値範囲を推定することによる、動的に変化するシーン映像の自動領域分割技術、天井カメラ映像からの移動物体検出時における、局所領域単位の変化検出に基づく適応的背景画像自動更新技術、状況認識結果のネットワーク結合された外部PC上へのリアルタイム呈示技術、光軸平行ステレオカメラを用いた物体特徴点の自動選択技術、及び3次元モデル自動作成技術を各々開発し、複数の人物が存在する屋内シーンにおける実験により有効性を確認した。以上の研究成果を、技術論文2編、研究会発表3編、大会発表1編に纏め、公表を行った。本年度の研究実績親和的情報空間の自動構築・保持・更新に関わる分散視覚処理モジュールとして、平成14年度は、環境内人物認識エージェント、3次元モデル構築エージェント、認識結果呈示エージェントのプロトタイプ試作を行い、Visual C++によるソフトウェアモジュールとして、7台(平成13年度購入分:4台,平成14年度購入分:3台)のPCを結合したシステム上に実装した。このシステム構築の一環として、シーン中で随時測定した色相値ヒストグラムを基に混合分布モデルを当て嵌め統計的パラメータ推定を行った結果を用いた、動的に変化するシーン映像の自動領域分割技術、環境内に自由設置したステレオカメラの画像に基づき対応付けの信頼度を評価することにより選出した特徴点群を用いた、カメラ間の幾何学的関係を表す基礎行列の自動推定技術、移動中の人物の自動追跡技術、及び、正面顔領域自動抽出技術を各々開発し、複数の人物が存在する屋内シーンにおける実験により有効性を確認した。以上の研究成果を、技術論文1編(投稿中)、研究会発表4編に纏め、公表を行った。
変動期における高校生の社会意識とアスピレーションの形成過程

2007年に「教育と社会に対する高校生の意識」第6次調査を実施し、分析結果を冊子体の報告書として刊行した。全体的に高校生・保護者とも格差に敏感になったが、ゆとり教育の影響は明確でない。約20年間に高校生の専門職志向が高まったが、近年では安定志向も強まりフリーターのイメージも悪化した。また近年、高校生の学習意欲が高まったが学習方法の変化は見られない。高校生の規範意識にも変化が見られない。保護者から高校生への期待に、自律性より同調性を重視する傾向が強まった。父不在高校生の大学進学希望率の低さも確認された。平成18年度からの科学研究費補助金の交付決定を受け、平成18年8月に、宮城県内・仙台市内の高校教育を管轄としている行政機関(宮城県教育庁高校教育課・宮城県総務部私学文書課・仙台市教育局学校教育部教育指導課)に、この研究課題およびその中心である高校生とその保護者を対象とした調査の実施に関して、協力を依頼した。並行して、宮城県高等学校の教員との懇談会や教員に対する聴き取り調査を実施し、高校教育の現状に関する情報を収集した。また平成18年度には、合計3回の研究打ち合わせ会議兼研究報告会を開催し、研究計画・スケジュールを検討するとともに、平成19年度秋に実施予定の「教育と社会に対する高校生の意識」第6次調査の設計について議論を行った。この調査設計に関しては、以下の3点について基本方針を確定した。第一に、「教育と社会に対する高校生の意識」第1次から第5次調査までの設計の基本を踏襲し、高校2年生とその保護者を対象とする。第二に、調査依頼校は直近の第5次調査だけでなく約20年前の第1次調査との比較もできるような13校を候補とする。第三に、調査項目は、これまで5回の調査と比較が可能な「継続型」の項目と、雇用の流動化や若者の意識の変化などに代表される現代社会の状況に対応した「現代型」の項目とをバランスよく組み合わせる。研究報告会では、特に第5次調査データの再分析により、高校生の学習時間・メディア接触時間、高校生女子の性別役割意識と教育アスピレーションの規定要因を考察した研究報告が行われた。この研究成果と、過去の調査のデータのさらなる再分析をもとに、第6次調査の企画と分析計画の細部について検討を行った。平成19年2月には、上記の教育関連行政機関に、研究経過の報告を行うとともに、本研究課題および「教育と社会に対する高校生の意識」第6次調査実施への協力をあらためて依頼した。仙台圏(仙台市とその周辺の市町村)から調査依頼校を抽出し、高校2年生とその保護者を対象とした調査票調査(「教育と社会に対する高校生の意識」第6次調査)を実施した。調査依頼校の抽出にあたっては、調査対象(高校生とその保護者)が仙台圏全体の縮図となるよう配慮した。また過去の調査との比較可能性も考慮した。並行して、研究打ち合わせ会議を開催し、調査票案を作成した。56月に、教育行政機関(宮城県教育庁高校教育課、宮城県総務部私学文書課、仙台市教育局学校教育部教育指導課など)から調査実施の許可を得て、これらの機関から各学校長に対して調査への協力依頼の連絡をしてもらった。その後、直接、各調査対象校を訪問し、調査への協力を依頼した。13の高校に対して依頼を行った結果、12の高校から調査実施の了承を得た。8月に、調査票案を用いて、調査依頼校以外の高校生を対象として予備調査を実施した。予備調査結果と協力者の高校生からの意見をふまえ、調査票を確定した。9月に調査票や実施の手引きなどを印刷・作成し、1012月に、調査依頼校を通して高校生・保護者に依頼する形で、自記式配票調査を実施した。1月中には業者に委託して自由回答部分を除く回答のコードをコンピュータで入力し、データセットの電子ファイル(暫定版)を作成した。2月にこのデータセットを用いて単純集計を行い、特に興味深い知見が得られた点についてまとめた「速報」を作成した。この「速報」は、調査依頼校を通して、調査協力をお願いしたすべての高校生とその保護者に対して、3月中に配布した。また教育行政機関等にも配布するとともに、ウェブサイト上でも公開した。2007年に実施した「教育と社会に対する高校生の意識」第6次調査の自由回答部分のコーディングと追加データ入力を45月と8月に実施し、公式データセットを完成させ、研究代表者・連携研究者の各々が研究テーマに応じた分析を行った。分析結果については8月と11月の研究会で議論を行った。並行して7月の第47回東北地区私学教育研修会や9月の日本行動計量学会第36回大会で研究報告を行った。

これらの過程を経た上で調査報告書原稿を執筆し、高校教員との懇談会(1月)で受けたコメントを踏まえ、3月に『教育と社会に対する高校生の意識-第6次調査報告書-』を刊行した。この報告書は、調査依頼校や教育行政機関に配布した。主な知見は次のとおりである。(1)約20年間に高校生では男女ともに専門職志向が高まったが、近年では同時に安定志向も強まった。(2)近年、フリーターに対する高校生のイメージが急激に悪化した。(3)約20年の間に特に女子で大学進学希望率が増加し、男女差がほとんど無くなった。(4)近年、高校生の学習意欲が高まったものの学習方法に変化は見られない。(5)保護者から高校生への期待に関しては、自律性よりも同調性を重視する傾向が高まった。(6)高校生の規範意識には約8年間で変化が見られなかった。(7)近年、高校生が家族や先生に相談する傾向が強まった。(8)父不在世帯の高校生では大学進学希望率が低くなる傾向があり、これには経済的要因が大きいと考えられるものの、特に女子では文化資本が豊富であるのに文化資本の効果が小さいという傾向も見られた。(9)自由記述欄では保護者・高校生ともに「格差」や「ゆとり教育」に関する言及が増えた。以上の知見には、時代の変化の反映といえるものもあるが、時代の変化を強調する通説と異なり変化が見られないものや通説で説明できないものも多かった。
高温度条件下でのガスケット付きねじ締結体の強度特性に関する基礎的研究

本研究は高温度条件下に置かれたねじ締結体の特性を把握し、その強度設計合理化を目的とし、ねじ締結体の基本的モデルである中空円筒がボルト・ナットあるいはねじ込みボルトにより初期締付けされ、これらが温度変動を受けた場合、ボルトおよび中空円筒に及ぼす力学的諸特性について検討した。更に1本のボルト・ナットにより初期締付けされガスケットを用いた有限長帯板締結体が一端面から温度伝導を受け、かつ他端面に放熱している場合、ねじ締結体に及ぼす力学的諸特性について検討した。以上の検討より次の結果が得られた。(1)締結ボルトと被締結体である中空円筒が異種材料で構成されたねじ締結体が温度変動を受けた場合、温度とボルトおよび中空円筒の軸力およびひずみ変動量に関して解析する方法を示した。(2)(1)についての数値計算により中空円筒の外径と内径との比、ガスケットの厚さ、およびガスケットの有無が温度変動を受ける締結体のボルト軸力変動に及ぼす影響について数値的に明らかにし、中空円筒の外径と内径との比が3の場合には130°Cの温度変動でボルト軸力が初期締付け力(F_f=9.8kN)の2.5から2.8倍に達することが示された。(3)締結ボルトと被締結体である有限長帯板が異種材料で構成されたねじ締結体が熱温度伝導を受けた場合、温度とボルト軸力の変動量、このときボルトに発生する曲げモ-メントおよび差分法による有限長帯板の温度分布などに関して解析する方法を示した。(4)(3)についての数値計算によりガスケットの厚さ、有限長帯板の板厚が温度伝導を受ける締結体のボルト軸力変動に及ぼす影響について数値的に明らかにした。(5)(2)および(4)によって得られた数値計算結果を確かめるための実験を行い、計算結果と実験結果はかなりよく一致することが示され、本解析法の妥当性が確かめられた。なお、本研究課題の一つであった管フランジ締結体の場合は引続き研究を進める予定である。本年度は温度変動下での基本的なねじ締結体の特性を把握することを目的とし、アルミニウム製の中空円筒あるいは有限長帯板が一組の鋼製のボルト・ナットを用いて初期締付け力され、これらの締結体が一様な温度場で温度変動を受ける環境下に置かれたとき、温度とボルト軸力変動量および締結体各部に生じる力学的特性について検討を行った。この解析に基づいた数値計算を行い、中空円筒については円筒の外径と内径の比、ガスケットの厚さ、ガスケットの有無などが温度変動に対し、ボルト軸力の変動に及ぼす影響について明らかにされた。更に理論解析に対応する実験を試み、これはボルトと中空円筒に高温ひずみゲージを貼り、温度とボルト軸力および中空円筒のひずみ変動を連続的に測定した。得られた実験結果と解析結果との比較検討を行ない、両結果はかなりよく一致することが示された。一方、有限長帯板については中空円筒の場合と同様の実験の他に、板厚方向に一組のボルト・ナットで締結された2枚の帯板が一端面から加熱され、かつ他端面から放熱を受ける2次元モデルでのねじ締結体の軸力変動および締結内での熱伝導特性について理論および実験の両面より検討した。上述のそれぞれの実験は本年度の購入備品である熱風循環式

精密加熱槽により、締結体が温度勾配が一定でかつ均一に加熱され、このときの締結体各部の温度分布はマルチ温度計用多点替えスイッチからアナログ出力付き温度計を通してXーYレコーダにより記録した。翌年度の研究予定である管フランジ締結体の管内に高温の作動流体が封入された場合についても本年度に購入された圧力変換器を用い、現在実験準備中である。締結体内部に高熱源を有する実例である内燃機関などより実際に近いガスケットを用いねじ締結体の強度特性解析のための基礎研究として、1本のボルト・ナットで締結された2枚の長方形厚板が上端面から加熱され熱供給を受け、同時に下端面から放熱を受けるような締結体内の温度分布、ボルト軸力変動およびボルトに発生する曲げモ-メントなど力学的特性について解析を行った。締結体内の温度分布については差分法を用いて解析し、更に締結ボルトの軸力変動量およびこのとき同時にボルトに発生する曲げモ-メントについては締結体のばね定数およびコンプライアンスを導入し、それぞれ理論および実験の両面よりこれらを明らかにした。上述のねじ締結体について数値計算を行い、ガルケットの厚さ、ガスケットの有無、被締結体の材質、締結ボルトの締め付け長さなどがボルト軸力に及ぼす影響について数値的に明らかにした。一方、実験による検討ではボルトと被締結体に高温用ひずみゲ-ジを貼り、締結体の加熱温度とボルト軸力およびひずみの変動量を実験により計測し、解析結果と実験結果の比較検討を行い、計算結果と実験結果はかなりよく一致することを示し、本解析法の妥当性が確かめた。更に管フランジ締結体に高温の作動流体が封入され、かつ高内圧が作用したとき、ガスケットの厚さ、材質、ボルト穴中心円直径などが密封性能および内力係数などの特性に及ぼす影響について若干の検討をした。上述のそれぞれの実験は本研究補助金による購入備品である熱風循環式精密加熱槽により、締結体が温度勾配が一定でかつ均一に加熱され、このときの締結体各部の温度分布はマルチ温度計用多点切替えスイッチから温度計を通してX-Yレコ-ダにより記録した。
急冷凝固およびメカニカルグラインディングによるMg_2Ni水素吸蔵合金の組織制御

本研究ではMg_2Ni合金の吸・脱蔵温度の低下および吸蔵速度の向上を目的として、第三元素による置換を試みた。第三元素としては、Mg_2NiH_4化合物の生成エンタルピーの絶対値を減少させると予想されるMn,Fe,Co,Cu,AI,ZnおよびAgを選択した。溶製した合金の組織の均質化を図るため、急冷凝固およびメカニカルグラインディング(MG)を施した。得られた試料のミクロ組織観察を行い、プロチウム吸・脱蔵特性を評価した。プロチウム吸蔵特性としては、水素雰囲気中において室温からの300°Cまでの昇温中に吸蔵されるプロチウム量および吸蔵開始温度、250°Cにおけるプロチウム吸蔵速度曲線を求めた。プロチウム放出特性は、TG/DTA装置を用いて、アルゴン雰囲気中において室温から400°Cまでの昇温中に放出されるプロチウム量、放出開始温度および活性化エネルギーを求めた。得られた結果を要約すると以下のようになる。1.活性化後の各試料は、プロチウム吸蔵時の格子ひずみの増大に伴った亀裂の進展による新規表面の生成およびそれに伴う反応面積の増大により室温付近からプロチウムを吸蔵し始め、その吸蔵量も増加する。2.プロチウム吸蔵速度は急冷凝固材が最も速い。特に、Mg_2Ni_<0.9>Co_<0.1>,合金およびMg_2Ni_<0.9>Co_<0.1>合金が最も速い吸蔵速度を示す。これは、FeおよびCo置換効果と急冷凝固による組織の微細化のためと考えられる。3.水素化後のアルゴン雰囲気中での放置時間の増加に伴い、水素化物が高温相から低温相へと構造変態し、放出温度は低下し、放出量は増加する。同様な現象は、水素化後の試料を破砕した場合にも見られる。4. 3d遷移金属の置換により脱水素化反応の活性化エネルギーおよび水素化物の生成エンタルピーが減少する。以上の結果から、3d遷移金属の置換と急冷凝固およびMGは、プロチウム吸・脱蔵特性の改善に有効であると考えられる。本研究では、軽量かつ高容量な電池になる可能性を秘め、次世代EV等へ応用可能と考えられるMg_2Niプロチウム吸蔵合金に注目した。しかし、Mg_2Ni合金はプロチウム吸・脱蔵温度が高く、またプロチウム吸蔵速度が遅いため、急速充電に対応できない。これらの欠点は、水素化物が安定であることに起因する。そこで、Mg_2Ni水素化物を不安定化させるため、第三元素による置換を試みるとともに、Mg_2Ni相への第三元素の固溶量の増加と組織の均質化を目的として、急冷凝固およびメカニカルグラインディング(MG)を行った。得られた試料のミクロ組織観察を行い、プロチウム吸蔵特性を測定した。その方法として、水素雰囲気中での昇温中に吸蔵されるプロチウム量,250°Cでの圧力-組成等温曲線(P-C-T曲線)および吸蔵速度曲線を求めた。急冷凝固およびMGにより比較的均質で微細な組織が得られ、MGにより粒径約1mumの微粉末試料が得られた。