hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁気圏-電離圏結合における電離圏の能動的役割の研究

ノルウェー・トロムソ(北緯69.6度,東経19.2度)において、EISCATレーダー、全天プロトンイメージャ(透過波長486.1nm)、4波長フォトメータ、全天デジタルカメラによる同時観測を実施し、下向き沿磁力線電流領域における、プロトンオーロラ発光(磁気圏内の沿磁力線電場と関連)、電子密度の減少、電離圏電場などの物理量の相互関係を調べ、磁気圏-電離圏結合における電離圏の能動的役割を調べた。本研究課題の目的は、(1)電離圏電気伝導度の急激な変動に対する磁気圏-電離圏(M-I)結合系の応答の解明、および(2)下向き沿磁力線電流領域の沿磁力線電場生成への電離圏の能動的寄与の解明である。本研究課題は、各年度、北欧(主にトロムソ(北緯69.6度、東経19.2度))におけるEISCATヒーターとEISCAT UHFレーダーを用いた特別実験の実施と光学観測、およびそれらのデータ解析からなる。初年度である今年度は、プロトンオーロラ撮像用デジタルカメラの製作を行い、2006年2月から3月にトロムソにて試験観測を行った。また、EISCAT UHFレーダーとEISCATヒーターを用いた特別実験を2006年3月に行った。具体的には、「電離圏電気伝導度の急激な変動に対するM-I結合系の応答」においては、ノルウェーのトロムソに設置されているEISCATヒーター(電離圏加熱機)と3局方式のUHF帯EISCATレーダーを用いた同時実験を実施した。レーダーのモードは磁力方向を中心として、複数点にアンテナを向けて、arcモードと呼ばれる0.44秒時間分解能のパルススキームを用いて、ヒーターにより電離圏がどのように応答するかを調べた。「下向き沿磁力線電流領域の沿磁力線電場生成への電離圏の能動的寄与」においては、プロトンオーロラ撮像用デジタルカメラの製作を行い、トロムソにて設置し、既存の電子オーロラTVカメラをあわせ用いてEISCAT UHFレーダーとの同時観測を行った。本研究課題の目的は、(1)電離圏電気伝導度の急激な変動に対する磁気圏弊電離圏(M-I)結合系の応答の解明、および(2)下向き沿磁力線電流領域の沿磁力線電場生成への電離圏の能動的寄与の解明である。具体的には、(1)においては、ノルウェーのトロムソに設置されている電離圏加熱装置と3局方式のUHF帯EISCATレーダーを用いた同時実験を実施すること。(2)においては、プロトンオーロラ撮像用の全天プロトンイメージャーをトロムソにて設置し、既存の電子オーロラ観測機器をあわせ用いてEISCAT UHFレーダーとの同時観測を実施することである。これらの観測を通して、現象の解明を進めていく。平成18年度に製作した全天プロトンイメージャーの自動観測システムを構築し、平成18年10月にEISCATトロムソ観測所に設置した。同時に、電子オーロラを発生させる、降下電子の平均エネルギーとフラックスを求めるために、4波長フォトメータも設置した。プロトンイメージャーによる観測は、月のない暗夜に、平成19年2月まで継続して行い、多くのデータを取得した。そして、平成18年10月16日、18日、20日に計16時間のEISCATレーダー特別実験を行い、オーロラ光学機器との同時観測を実施した。EISCATレーダーの観測では、アンテナビームを磁力方向に向けて、arcモードと呼ばれる0.44秒時間分解能のパルススキームを用いた。平成18年10月20日は、晴天でかつオーロラ活動が活発であり、観測装置は正常に稼働し、良質なイベントデータが取得できた。現在解析を進めている。本研究課題は、各年度、北欧(主にトロムソ(北緯69.6度、東経19.2度))におけるEISCATヒーターとEISCATUHFレーダーを用いた特別実験の実施と光学観測、およびそれらのデータ解析からなる。(2)においては、プロトンオーロラ撮像用の全天プロトンイメージャーをトロムソにて設置し、既存の電子オーロラ観測機器をあわせ用いてEISCATUHFレーダーとの同時観測を実施することである。平成18年度に製作した全天プロトンイメージャーは、平成19年2月までトロムソにて自動観測を行い、日本に輸送した。

平成19年4月および9月に感度校正を実施したのち、平成19年10月にEISCATトロムソ観測所に再度設置した。同様に、電子オーロラを発生させる降下電子の平均エネルギーとフラックスを求めるために、4波長フォトメータも設置した。プロトンイメージャーによる観測は、月のない暗夜に、自動観測にて実施している。平成19年10月に計28時間のEISCATUHFレーダーによる特別実験を行い、オーロラ光学機器との同時観測を実施した。EISCATレーダーの観測では、アンテナビームを磁力方向に向けて、arcモードと呼ばれる0.44秒時間分解能のパルススキームを用いた。現在、これまで取得した同時観測データの整理、および解析を進めている。本研究課題の目的は、(1)電離圏電気伝導度の急激な変動に対する磁気圏-電離圏(M-I)結合系の応答の解明、および(2)下向き沿磁力線電流領域の沿磁力線電場生成への電離圏の能動的寄与の解明である。本研究課題では、トロムソ(北緯69.6度、東経19.2度)にて、(1)EISCAT電離圏加熱装置と3局方式のEISCAT UHFレーダーを用いた同時実験の実施、(2)プロトンオーロラ撮像用の全天プロトンイメージャーをトロムソに設置し、既存の電子オーロラ観測機器を併用して、EISCAT UHFレーダーとの同時観測を実施した。これらの実験から得られた観測データを解析して、課題達成に向けて、現象の解明を試みた。平成17年度に製作した全天プロトンイメージャーを、平成18年10月からトロムソに本格的に設置し、平成20年2月まで冬期(暗夜)自動観測を行った。同様に、電子オーロラを発生させる降下電子の平均エネルギーとフラックスを求めるため、4波長フォトメータによる、冬期(暗夜)自動観測を実施した。2006年10月20日に実施された、EISCATレーダー、全天プロトンイメージャー、フォトメータ、デジタルカメラによる同時観測データを解析した。このイベントではプロトンオーロラの発光と同時に、約100-300kmの広い高度領域における急激な電子密度の減少と、電離圏電場の増加に起因するイオン温度上昇がEISCATレーダーにより観測された。そこで、電子密度消失イベントでの電子密度高度プロファイルの時間変化を詳細に調べる事により、その消失過程として考えられる移流と再結合の効果について、吟味した。また、イオン温度上昇の原因と考えられる電場強度上昇の高度分布から、ペダーセン電流の寄与と、降り込み粒子の流れを考察した。これらの結果をまとめ、JGR誌に投稿した。
AAA型分子モーターダイニンの作動メカニズム

ダイニンは微小管と相互作用して運動を発生するモータータンパク質であるが、ダイニン分子において微小管結合部位とATP加水分解部位という非常に基本的な機能の実態の解明を試みた。まず、ダイニンモータードメインのATP結合部位(P1-P4)を含む組換え体の解析から、P1とP3の2ヶ所にATPase活性があり、P1が活性を持つためには隣のAAAモチーフに存在する特異的なアルギニンが必要であること、P3についても同様であることが明らかになった。ダイニンの運動特性を詳細に調べるために、ダイナクチンなどの付随物を含まず、かつ運動活性の高い細胞質ダイニンを脳組織から精製し、1分子ダイニンの運動特性を、光ピンセットを用いたナノ計測を行った。その結果、ダイニンは連続運動性を有し、8nmのステップを刻みながら微小管のマイナス端に向かって動き、最大力7pNを出すことが明らかになった。これらの挙動から、ダイニンはキネシンと同様なhand-over-handメカニズムで運動していることが示唆された。また、ダイナクチンp150フラグメントを利用して、無負荷状態のダイニン1分子の微小管との相互作用を観察したところ、ヌクレオチド状態による微小管との結合親和性の違いが明瞭に区別され、ADP・Pi状態でもっとも弱いことがわかった。さらに、ダイニン運動発生メカニズムの鍵となる、ダイニンと微小管の相互作用を明らかにするために、ダイニンの微小管結合部位であるストークのコイル部の長さの異なる一連の組換え体を作製し、微小管に対する親和性を調べた。コイル部が短いものより、コイル部が長くcoiled-coil構造をとっているものの親和性が低いことがわかり、コイル部の構造変化により微小管との結合解離を調節する可能性が示唆された。まず、微小管結合部位とされるストークヘッドとゲルゾリンを融合させたリコンビナントタンパク質を作製し、蛍光アクチンフィラメントをマーカーとして、ストークと微小管の相互作用を顕微鏡下で直接的に観察したところ、ストークヘッドは微小管上を1次元ブラウン運動し、その結合が弱いものであった。ストークヘッドに続くコイル領域の構造変化が微小管との結合に重要と考え、コイル領域の長さの異なるストークタンパク質を作製した。コイル領域がある程度長いものは、CD(円偏光二色性)の測定からアルファヘリックス含量が増加し、コイル構造をとっていると推察された。このタンパク質の微小管との相互作用を調べたところ、微小管上の滞在時間が減少したので、より弱い結合をすることがわかった。コイル構造が巻いているときと巻いていないときのどちらも弱い結合であり、ダイニンがパワーストロークを行うための強い結合状態を取るためには、何らかの別の構造変化が必要であろうと考えられる。また、ダイニンに6つ存在するAAAモチーフのうち、ATP結合部位(P1-P4)を持つ4つのモチーフ(D1-D4)を発現させて、ATPase活性を調べた。その結果、ダイニンのD1-D4において少なくともP1とP3の2ヶ所にATPase活性があることが明らかになった。さらに、D1に存在するP1が活性を持つためにはD2の存在する特異的なアルギニン必要であること、同様にP3の活性のためにはD4のアルギニンが必要であることがわかった。ダイニンの運動特性を詳細に調べるために、ダイナクチンなどの付随物を含まず、かつ運動活性の高い細胞質ダイニンを脳組織から精製した。

これをビーズに付着させ、1分子としてのダイニンの運動特性を、光ピンセットを用いたナノメートル運動計測系で調べた。その結果、ダイニンは連続運動性を有し、8nmのステップを刻みながら微小管のマイナス端に向かって動き、最大力7pNを出すことが明らかになった。これらの挙動は微小管上の動きの方向性のみが異なるだけで、キネシン1分子の挙動と極めて似ていた。このことは、ダイニンがキネシンと分子構造が大きく異なるにもかかわらず、キネシンと同様なhand-over-handメカニズムで運動していることを示唆しており、双頭構造の頭部のそれぞれが直径15nmであることを考慮すると、双頭がオーバーラップしながら交互に前進するものと考えられる。一方、ダイナクチンのフラグメントに蛍光色素を結合させ、無負荷での1分子の運動の観察を試みたが、運動連続性は見られなかった。ダイニンは負荷をかけることによって、連続運動性を生み出している可能性が示された。この運動観察系では、ヌクレオチド状態による微小管との結合親和性の違いが明確に区別され、ADP・Pi状態でもっとも弱く、No nucleotide、ADPの順で強くなりAMPPNP状態が最も強いことがわかった。さらに、ダイニン運動発生メカニズムの鍵となる、ダイニンと微小管の相互作用を明らかにするために、ダイニンの微小管結合部位であるストークのコイル部の長さの異なる一連の組換え体を作製し、微小管に対する親和性を調べた。コイル部が短いものより、コイル部が長くcoiled-coil構造をとっているものの親和性が低いことがわかり、コイル部の構造変化により微小管との結合解離を調節する可能性が示唆された。
P2Pビデオ配送機構の開発とその実環境での評価

P2Pビデオ配送機構を実環境において評価するために,過去に測定した経路品質情報から現在の経路品質値を推定する教師あり学習(Weighted k-nearest neighbor algorithm,WKNN法)に基づく手法を提案し,提案手法をPlanetlab上で動作するように実装し,実際のWAN環境を使用して評価実験を行った.その結果,経路品質(帯域など)に関して良好な推定精度を得ていることを確認し,提案手法の有効性を実験的に示した.P2Pビデオ配送機構を実環境において評価するために,過去に測定した経路品質情報から現在の経路品質値を推定する教師あり学習(Weighted k-nearest neighbor algorithm,WKNN法)に基づく手法を提案し,提案手法をPlanetlab上で動作するように実装し,実際のWAN環境を使用して評価実験を行った.その結果,経路品質(帯域など)に関して良好な推定精度を得ていることを確認し,提案手法の有効性を実験的に示した.MTcast方式を拡張し,異なる品質要求(ビットレート,ピクチャサイズ,フレームレート,音声チャンネル数,等)を持つ多数のユーザに対して,サーバから一度にビデオを配送できる効率の高いP2Pベースのオーバーレイネットワーク・ビデオストリーミング機構を考案し,実環境に近い環境下で実験・評価を行い実用化への一提案とするという研究目的にそって,以下の事について検討し成果を得た.改良したMTcast方式そのままでは,AS間のバックボーン帯域を消費し,数十万人規模の視聴者数に対応させることは不可能であるので,消費バックボーン帯域を抑制する形で配信木を改良し最適化する必要がある.具体的には,最もバックボーン帯域を浪費している枝を見つけ,これらの間でノードを交換することにより,帯域の消費を抑えることが可能となる.そのためには消費帯域等の測定が不可欠であり,オーバヘッドが少ない測定方法が重要となる.測定方法として,単純にホップ数を使用するのがよいのか,あるいは帯域測定ツール等を使用して行うのがよいのか,等について詳細に検討した.検討の結果,通信品質に影響を与えるprobe packetsを新たに送信することなく,過去に測定した経路品質より現在の経路品質を推定する手法を新たに提案した.そして,提案手法のプロトタイプを実装し,Planetlab上で予備的な実測実験を行い提案手法の有用性を確認するとともに,その結果の研究報告を行った.本研究は,異なる品質要求(画面サイズ,ビットレート,フレームレート,音声チャンネル数,等)を持つ多数(数十万人程度)のユーザに対して,サーバから一度にビデオを配送できる効率の高いP2Pベースのビデオストリーミング機構を考案し,実環境に近い環境下で実験・評価を行い実用化への一提案とすることを目的としている.解決すべき主たる課題としては,ユーザの要求に応じた様々な品質のストリーム生成(配信木生成),および配信経路をダイナミックに変化させて配信効率を上げるための経路品質(帯域や遅延)の計測,に基づく配信効率の改善である.評価実験の結果,帯域に関しては地理的距離の近い経路であっても別の経路で過去に測定された値との関係は認められず,予想しうる範囲内で帯域の推定を行うことができたこと,また遅延に関しても良好な推定精度を得ることができたことを確認し,提案手法の有効性を実験的に示した.この結果を論文にまとめ国際会議(Globecom2012)に投稿した.ビデオ映像の配信に際しては,それを再生するデバイスの種類と視聴する個人の特性を考慮することの重要性が増してきている.特にユーザが両眼立体視映像をごく自然に知覚するためには,画面のサイズおよび視聴者のディスプレイからの距離と,カメラで撮った左右の映像の視差角が対応している必要があり,さまざまなデバイスや視聴距離に対応させるためには,それらに適した視差角で撮られた両眼立体視ビデオを再生する必要がある.本研究では,ユーザの表示デバイスからの距離と,測定した視力に基づいて,再生するビデオの視差角と解像度を最適化するためのビデオ撮影・表示方式を提案している.提案手法では,人間の左右の目の間の距離を1とし,カメラ間の距離がそれぞれ4, 1, 2の間隔で配置された4台のカメラで撮影したビデオ映像を同時に配信し,表示側で適切な組み合わせを選択することで立体視効果の強さを6段階に切り替えて両眼立体視対応ディスプレイに表示する.適切な視差角は,ユーザの視点から見たビデオの画角に依存するため,提案システムでは3Dメガネに取り付けたARマーカを視聴デバイスに取り付けたカメラで読み取ることにより測定し,ユーザが視聴位置を変えても自動的に最適な視差角に調整している.ユーザのディスプレイからの距離と測定したユーザの視力に基づいて,再生する両眼立体視映像における左右それぞれの目に提示されるビデオの視差角と解像度を最適化するシステムを構築し,実験を行ってその有用性を確認するとともに,ユーザの満足度を損なうことなく必要帯域を削減するビデオ配信手法の実現のための知見を得た.研究目的の(i)および(ii)に関しては,実環境下でPlanetLabを用いた実験・評価を行い,所期の結果を得ることができた,(iii)に関しては(i),(ii)において小型端末も含む形態で検討しているが,商用環境の変容に柔軟に対処するためにも引き続き検討する.24年度が最終年度であるため、記入しない。近年,左右の目に別々の映像を提示することで従来より臨場感を増すことのできる両眼立体視映像の効率の良い配信・表示が注目されている.とくに受信デバイスの種類と個人の特性を考慮した3次元映像を配信することの重要性が増してきている.

自然な両眼立体視映像表示のためには,視聴デバイスのサイズおよび視聴者とディスプレイ間の距離と,カメラで撮った左右の映像の視差角が対応している必要があり,様々なデバイスや視聴距離に対応させるためには,それらに適した視差角で撮られた両眼立体視ビデオを複数個準備する必要がある.したがって,様々な端末上で最適な3D画像を再生するためには,3D画像の見え方の評価方法に関する検討に加えて,異なる視差角より対象を撮影した複数個のコンテンツより,2つを選択し再生するための3Dビデオ配信に適した新たな配送方式を検討する必要がある.これを今後の検討課題とする.24年度が最終年度であるため、記入しない。
磁気子午面観測網による低緯度磁気圏プラズマ過程の研究

日本ーオ-ストラリア〓気子午面(〓気経度約210度)に沿って日本の観測点(母子里、柿岡、父島、鹿児島)とそれらの〓気共役点を中心に、〓気圏プラズマ波動(LF,VLF電〓波、ULF〓波)の同時観測を行った。母子里(L=1.57)の共役点オ-ストラリア・バ-ズビルとその周辺では、3周波数のLFデッカ局電波ホイスラ波の同時観測を行った。その結果、地上で受信されるホイスラ波は電離層上部(F層)で、〓力線沿うダクト(周囲より電子密度の濃い部分)に侵入し,〓気圏内を伝搬し,反対半球の電離層をさらに透過し、地上に達することが実証された。さらに、210度〓気子午線に沿った日本国内4地点,オ-ストラリアの3地点(アデレ-ド,バ-ズビル,ウェイパ)でULF〓波の同時観測を行った。その結果、昼側で発生する連続性PC3型脈動の短周期成分(10ー20秒)に関して、L=1.6附近に〓力線共鳴振動し易い領域が存在することを見出した。これらの日本国内とオ-ストラリアの観測点では、1990年9月以降もULF〓波の観測を継続している。また、バ-ズビルではLFホイスラ波の強度と偏波の観測を継続している。一方、ハワイーアラスカ子午面(経度約270度)どは〓気環境調査を実施し,ハワイ・オワフ島津波センタ-ではULF〓波の予備的観測を開始した。日・豪子午面に沿う,グアム,パプアニュ-ギニアのウエワク地圧で〓気環境調査を行い,観測点を選定した。なお,インドネシアではULF〓波の共同観測についての協議を行った。
睡眠呼吸障害の病態分析と個別化治療の構築を目指して

睡眠時無呼吸の要因である咽頭等の上気道のつぶれやすさ、呼吸の乱れやすさ、目の覚めやすさを評価するための検査法の確立、それに伴う病態分析を試みた。肥満の強い場合には、上気道の狭さの影響が強く、非肥満患者において、他の因子と上気道を開かせる筋の影響を評価する重要性があると考えられた。本アプローチのみでは時間と人手のかかる検査であり、より簡便、臨床的に使える方法の開発が求められる。本研究は、睡眠呼吸障害(SDB)患者に対し、睡眠中に持続陽圧呼吸(CPAP)圧を増減させ、それに対する換気反応、覚醒反応をみることで、その患者の呼吸調節、覚醒性、上気道虚脱性とその相互関係を評価し、病態分析を行う研究である。初年度の目標としては、検査法、検査体制の確立を目標とし、可能であれば、SDB患者に対し、検査を開始することを目指した。初年度においては、健常人ボランティアを対象に数回予備実験を実施し、実施の手順、問題点の抽出、解析についての検討を行った。次の点が課題として認められた。1.CPAPの圧変更のタイミング・迅速性2.高CPAP圧下での呼気炭酸ガス(CO2)分圧の測定不良3.解析における圧変更時における変動データの取り扱い、吸気、呼気の一回換気量の差の存在以上の課題を踏まえ、測定機器の変更、検査体制の確立を行った。解析法、データの解釈についてはSDB患者症例での検討が必要であると考えている。また、併行して、臨床的なSDBの検査法として行われている睡眠ポリグラフ(PSG)検査をレトロスペクティブに分析し、呼吸イベントと覚醒の関係の検討を行った。2年目としては、研究協力の同意を得られたSDB患者を対象として11名に実施した。課題として対象の実験検査においてデータサンプリング不十分な状況の症例が予想外に多くみられた。3年目として研究協力者のリクルートの推進および、複数回の実験検査の実施も行い、データ収集を増やし、解析を進めていく。また、臨床PSGデータとの関連性や、応用的利用の可能性についても検討していく。2年度の目標として、SDB患者を対象に実験検査を行い、テータの集積、および問題点の抽出と、その対策について確立することを目指した。問題点として、実験検査中に1。入眠しなかった研究協力者4名認めた。2。最低CPAP圧(4cmH2O)で呼吸が安定した研究協力者1名認めた。3。圧変動のトライアルが3回以下であった研究協力者3名認めた。等があり、1回の実験検査において一人当たりの被験者あたりのデータサンプリングが十分でないことがあった。また、臨床的なSDBの検査法であるPSG検査データで、病態把握の可能性を探るため、クラスター分析によるアプローチの実施したが、実験検査との関連性をみていく上では、データ数をより増やした上での検討が必要と考えている。また、呼吸不安定性を評価するための解析法についても検討しているが、実験検査との対比が必要であるため、有効性の確認が取れていない本研究は、睡眠呼吸障害(SDB)患者に対し、睡眠中に持続陽圧呼吸(CPAP)圧を増減させ、それに対する換気反応、覚醒反応をみることで、その患者の呼吸調節、覚醒性、上気道虚脱性とその相互関係を評価し、病態研究を行う研究である。2年目(平成27年)では、11名に対し実験検査を行ったが、データサンプリング不十分な症例が多くいたため、3年目(平成28年)では、症例選択を厳密にした上で、症例数を増やし、複数回の検査協力を依頼するなどし、データ収集を増やし、解析を進めていくこととしていた。リクルートを積極に行ったが、協力者は10名であった。しかし、症例を選択し、実験検査の準備、経験を積んだことで、1回あたり実験検査でのトライアル数は格段に改善した。ただ、目標症例数に達しないこともあり、延長の上、さらに症例数を集積し、解析を進めていく。また、この方法は、時間と労力を必要とするため、実臨床の現場での実施が難しいこともあり、PSG検査と関連づけられるかについても考慮している。その1つの方法としてクラスター分析を使用した臨床PSGデータに基づくフェノタイプ(サブタイプ)分類を行い、論文作成し、投稿予定である。そして、今後、さらにその裏づけとなる本研究による分類の関連性を探り、応用的利用の可能性等の検討していく2年度(平成27年)の問題点としてあげた実験検査中に1。入眠しない研究協力者がいた、2。最低圧4cmH2Oで安定トライアルできなかった、3。圧変動のトライアル数3回以下の症例がいたなど、1回の実験検査あたりのトライアル数が十分でなかったが、3年度(平成28年)では対象をより選定し、研究協力者に入眠できる工夫を合わせて依頼することで、入眠しなかった1名を除き、平均12.7(5-22)回のトライアルが実施できた。しかし、対象をより厳密に選定したため、目標症例数に半分以下しか、実施できていない。PSG検査データとの関連性をみていく上でも、より症例の集積が必要であると考えている。

本研究は、閉塞性睡眠時無呼吸などの睡眠呼吸障害患者(SDB)に対して、睡眠中に持続陽圧呼吸(CPAP)圧を増減させ、それに対する換気反応、覚醒反応をみることで、その患者の呼吸調節、覚醒性、上気道虚脱性とその相互関係を評価し、病態解析を行うことを目的とした研究である。ヒトを対象とした介入を行う生理学的研究であるため、前年度まで症例数の集積が不十分(21例)であったため、研究期間を延長して行った。平成29年度は7名実施し、総数28名に実施したが、入眠できなかった症例や、トライアル数が十分でなかった症例を除いて、解析中である。また、並行して、臨床上用いられるPSG検査210名のデータに基づくクラスター分析を行い、フェノタイプ分類に分け、肥満かつ無呼吸割合高値かつ高度低酸素血症群、非肥満かつ無呼吸割合高値かつイベント時間長持続群、無呼吸割合非高値かつ中枢性無呼吸頻発群に分けられ、その特徴をまとめた論文を、現在投稿中である。CPAP圧増減による介入でのSDB病態解析の生理学的研究と臨床的データのクラスター分析の研究でのサブクラスを組み合わせ、病態的特徴が、PSG検査より得られる表現型との関連性についての解析を進めて、今後、論文化に向け、作業を行っていく予定である。また、多系統萎縮症では、肥満がないにもかかわらず、睡眠時無呼吸の合併が多く、また、経過中、中枢性無呼吸が見られるようになることが知られている。このことについて、呼吸の不安定性を評価する方法としてエントロピー法を使用し、臨床PSGデータから覚醒時の呼吸の不規則性を評価し、同程度の閉塞性無呼吸の患者と比較した論文を現在、投稿中である。睡眠時無呼吸の要因である咽頭等の上気道のつぶれやすさ、呼吸の乱れやすさ、目の覚めやすさを評価するための検査法の確立、それに伴う病態分析を試みた。肥満の強い場合には、上気道の狭さの影響が強く、非肥満患者において、他の因子と上気道を開かせる筋の影響を評価する重要性があると考えられた。本アプローチのみでは時間と人手のかかる検査であり、より簡便、臨床的に使える方法の開発が求められる。初年度の目標としては、検査法、検査体制の確立を目標とし、可能であれば、SDB患者に対し、検査を行うことを目指した。予備実験を通じ、以下の課題を認めた。1.CPAPの圧変更のタイミング・迅速性:呼吸イベントを防止するCPAP圧から数cmH2Oずつ圧を下げたり、下げた圧を元の防止圧にもどす必要がある。これを一呼気時の間に行う必要があるが、手動操作のため、タイミングと迅速性が要求され、実施者の習熟は必要であった。2.高CPAP圧下での呼気CO2分圧の測定不良:呼気CO2分圧の測定をおこなっていたが、CPAP圧が低圧の場合には、呼気終末CO2分圧はきちんと測定されたが、圧が高値であると、測定不良となった。3.解析における圧変更時における変動データの取り扱い、吸気、呼気の一回換気量の差の存在:ニューモタコグラフを使用し、フロー波形より、呼吸数、一回換気量を算出することを考えていた。しかし、圧変更ポイントにおけるCPAP圧の変動に伴い、その点が不明確であったり、吸気、呼気の一回換気量の計算値に差を認めた。以上の課題を踏まえ、CO2サンプリング方法がメインストリームからサイドストリームのタイプの呼気CO2測定機器の変更し、実験補助者の役割分担を行い、機器操作の習熟を図り、検査体制の確立を行った。
網膜静脈閉塞症に対する血管内皮前駆細胞移植による治療的血管新生

本研究では、網膜静脈閉塞症の循環障害を改善させる目的で、末梢血より採取した血管内皮前駆細胞を含む単核球を、網膜静脈閉塞症の眼球内へ投与することにより、循環障害領域に側副血管を形成させ得るかどうかについて検討した。実験の結果、家兎モデル眼において、血管内皮前駆細胞注入後に血管閉塞部位の周囲に新生血管が形成されたものを認め、本法により側副血行路の形成が促進された可能性があることが示唆された。網膜静脈閉塞症における循環障害を改善させるためには,血管閉塞部位の解除もしくは側副血行路の形成が必要である。本研究の目的は,末梢血より採取した血管内皮前駆細胞を含む単核球を網膜静脈閉塞症の眼球内へ投与することにより,循環障害領域に側副血管を形成させ得るかどうかについて検討すること,また,フルオレセイン蛍光造影等を用いて,形成された側副血管の血管透過性や組織学的特徴について検討を行うことである。今年度は有色家兎を用いて網膜静脈閉塞症モデルを作成し,末梢血から血管内皮前駆細胞を含む単核球を分離して眼球内に投与した結果について検討した。血管内皮前駆細胞を眼内注入した結果,硝子体出血や網膜下出血を生じたために眼底観察困難になったものが多くみられたが,血管閉塞部位付近に新生血管が形成されたものも認めた。網膜下に血管内皮前駆細胞を投与したものは硝子体内投与したものより血管形成や出血が多い傾向であった。硝子体出血や網膜下出血は,網膜静脈を閉塞させる手技によるもの以外では,新たに形成された血管の破綻によるものと考えられ,形成された血管の強度が脆弱である可能性が示唆された。フルオレセイン蛍光造影にては旺盛な蛍光漏出を示す部位を認め,新生血管からの漏出と考えられた。以上の結果より,網膜静脈閉塞症モデルに対する血管内皮前駆細胞注入は,眼内の出血に留意する必要があるものの,側副血行路の形成を促進させる可能性があることが示唆された。網膜静脈閉塞症における病態の寛解には、血管閉塞部位が解除されるか、側副血行路が形成されることが必要である。本研究の目的は、末梢血より採取した血管内皮前駆細胞を含む単核球を網膜静脈閉塞症の硝子体腔内へ投与することにより、循環障害領域に側副血管を形成させ得るかどうかについて検討すること、また、フルオレセイン蛍光造影等を用いて、形成された側副血管の血管透過性や組織学的特徴について検討を行うことである。前年度の実験結果では、血管内皮前駆細胞の眼内注入後に硝子体出血や網膜下出血を生じたものが多くみられたため、当初予定していた臨床応は行わず、前年度に引き続き、有色家兎を用いて網膜静脈閉塞症モデルの作成をおこない、末梢血から血管内皮前駆細胞を含む単核球を分離して硝子体腔内に投与した結果について更なる検討を行った。前年度は主に眼内電気凝固による人工的静脈閉塞を行ってきたが、今年度はレーザーの過剰凝固による網膜静脈閉塞症モデルを作成した、その結果、血管内皮前駆細胞の眼内注入後に硝子体出血や網膜下出血を生じる割合はやや減少した。血管閉塞部位付近に新生血管か形成されたものも認めたが、健常部位にも血管新生を認めたものもあった。網膜下に血管内皮前駆細胞を投与したものは硝子体内投与したものより、血管形成や出血のいずれも多い傾向であった。硝子体出血や網膜下出血の主な原因は、新生血管の破綻によるものと考えられ、形成された血管の強度が脆弱である可能性が示唆された。フルオレセイン蛍光造影にては旺盛な蛍光漏出を示す部位を認め、新生血管からの漏出と考えられた。組織学的検討では、血管内皮前駆細胞注入器部位近傍の網腰に新生血管の管腔形成が観察されたものを認めた。以上の結果より、網膜静脈閉塞症の動物モデルに対する血管内皮前駆細胞注入は、側副血行路の形成を促進させる可能性はあるものの、新生血管の破綻出血に留意する必要があることが示唆された。
碍子粉を活用した路面温度低減型舗装の疲労耐久性の研究

本申請者は,これまで電力関連から廃棄されてきた碍子のリサイクル過程で回収される碍子粉の有効利用と歩車道周辺の熱環境の改善に向けた路面温度低減型舗装の開発を行ってきた.この開発した舗装は,夏季において60°Cに達したアスファルト舗装の表面温度と比較して,1520°Cの表面温度低減効果を有している.また,昨今の公共事業における財源不足や労働力確保などの問題から,アスファルト舗装の長寿命化が望まれる.平成28年度および平成29年度では,夏季を想定した40°C,春季・秋季を想定した30°Cの温水内における路面温度低減型舗装の定点疲労試験を実施し,ポーラスアスファルト舗装に比べて疲労寿命が大幅に向上することを確認した.これらの結果を踏まえ,平成30年度は,道路交差点における自動車によるねじり・骨材飛散に対する抵抗性を評価するため,ねじり試験を実施した.ねじり試験では,路面温度低減型舗装およびポーラスアスファルト舗装に対して,標準試験である50°C環境,ならびに30°C環境下において,ホイールトラッキング試験機によりねじり力を作用させた.その結果,ポーラスアスファルト舗装では,50°C環境下において排水性舗装における骨材飛散率の限界値20%に早期(30分)に達した.一方,路面温度低減型舗装では,50°C環境下においても規定時間である120分到達時に骨材飛散率は0.1%程度であり,表面のセメントミルクが研掃された状況であった.このことから,非常に高いねじり・骨材飛散抵抗性を有していることが明らかとなった.本申請者は,これまで電力関連から廃棄されている碍子のリサイクル過程で回収される碍子粉の有効利用と歩車道周辺の熱環境の改善に向けた路面温度度低減型舗装の開発を行ってきた.この開発した舗装は,夏季に通常のアスファルト舗装表面が60°Cに達した時に約20°Cの表面温度低減効果をゆうしている.また,昨今の公共事業における財源不足や労働力確保などの問題を鑑みると,アスファルト舗装の延命化・高耐久化が望まれる.そこで本研究では,この路面温度低減型舗装の疲労耐久性を評価することにより,アスファルト舗装の高耐久化や打ち替え時の延命化を期待して,40°Cの温水内に浸水した路面温度低減型舗装と通常のポーラスアスファルト舗装に対して,定点疲労試験を実施した.本試験では,試験体の破壊状態の定義として,わだち掘れ深さを指標にした,載荷点の沈下量が20mmに達した時とし,その時の繰返し回数を用いたS-N曲線を作成することにより,疲労耐久性の相対比較を行った.その結果,載荷荷重の大きさによって路面温度低減型舗装とポーラスアスファルト舗装の疲労寿命差が異なり,一般に橋梁床版の設計に用いられる大型自動車の輪荷重の接地圧に相当する荷重レベルにおいて,路面温度低減型舗装の疲労寿命はポーラスアスファルト舗装の約40倍でった.このことから,夏季における高温状態においても本申請者が開発した路面温度低減型舗装は高い疲労耐久性を有することが明らかとなった.本研究から,この路面温度低減型舗装は,夏季における表面温度の低減効果と高い疲労耐久性を有する舗装体としての活用が期待される.平成28年度の研究実施計画通りに研究を進展させることができ,また,疲労試験から得られた結果についてもほぼ当初の想定通りであり,その成果を国際ジャーナルへ投稿することができた.本申請者は,これまで電力関連から廃棄されてきた碍子のリサイクル過程で回収される碍子粉の有効利用と歩車道周辺の熱環境の改善に向けた路面温度低減型舗装の開発を行ってきた.この開発した舗装は,夏季において60°Cに達したアスファルト舗装の表面温度と比較して,約1520°Cの温度低減効果を有している.また,公共事業における財源不足や労働力確保などの問題から,アスファルト舗装の長寿命化が望まれている.そこで本研究では,開発した路面温度低減型舗装の疲労耐久性を評価することにより,高耐久性を確認するとともに,寿命評価に供するデータを取得するための疲労試験を実施してきた.平成28年度は,夏季を想定した40°Cの温水内に浸水した路面温度低減型舗装と通常のポーラスアスファルト舗装に対する定点疲労試験を行い,わだち掘れ深さを指標としたS-N曲線を作成し,それらの疲労耐久性の相対比較を行った.その結果,路面温度低減型舗装の疲労寿命はポーラスアスファルト舗装の約40倍であった.平成29年度は,春・秋季を想定した30°Cの温水内に浸水して同様の疲労試験を実施し,路面温度低減型舗装とポーラスアスファルト舗装のS-N曲線を得るとともに,疲労耐久性を相対比較した.その結果,両舗装の疲労耐久性は温水の温度に大きく影響を受けることが明らかとなった.ポーラスアスファルト舗装の30°Cにおける疲労寿命は,40°Cに対して約10倍であった.一方,路面温度低減型舗装の30°Cにおける疲労寿命は,40°Cに対して比較できないほどの向上が見られたことから,春・秋季における路面温度低減型舗装はポー^ラスアスファルト舗装に比べて大幅に疲労寿命を延ばすことが可能であることが明らかとなった.また,これまでの2ヵ年の研究成果により,両舗装のわだち掘れに対する年間を通した疲労耐久性を評価する基礎データを得ることができたといえる.平成29年度の研究実施計画通りに研究を進捗させることができ,路面温度低減型舗装の疲労耐久性を評価できる結果を得たことから,おおむね順調に進展していると判断する.

本申請者は,これまで電力関連から廃棄されてきた碍子のリサイクル過程で回収される碍子粉の有効利用と歩車道周辺の熱環境の改善に向けた路面温度低減型舗装の開発を行ってきた.この開発した舗装は,夏季において60°Cに達したアスファルト舗装の表面温度と比較して,1520°Cの表面温度低減効果を有している.また,昨今の公共事業における財源不足や労働力確保などの問題から,アスファルト舗装の長寿命化が望まれる.平成28年度および平成29年度では,夏季を想定した40°C,春季・秋季を想定した30°Cの温水内における路面温度低減型舗装の定点疲労試験を実施し,ポーラスアスファルト舗装に比べて疲労寿命が大幅に向上することを確認した.これらの結果を踏まえ,平成30年度は,道路交差点における自動車によるねじり・骨材飛散に対する抵抗性を評価するため,ねじり試験を実施した.ねじり試験では,路面温度低減型舗装およびポーラスアスファルト舗装に対して,標準試験である50°C環境,ならびに30°C環境下において,ホイールトラッキング試験機によりねじり力を作用させた.その結果,ポーラスアスファルト舗装では,50°C環境下において排水性舗装における骨材飛散率の限界値20%に早期(30分)に達した.一方,路面温度低減型舗装では,50°C環境下においても規定時間である120分到達時に骨材飛散率は0.1%程度であり,表面のセメントミルクが研掃された状況であった.このことから,非常に高いねじり・骨材飛散抵抗性を有していることが明らかとなった.平成28年度の研究実施計画では,40°Cの温水内での路面温度低減型舗装とポーラスアスファルト舗装に対する定点疲労試験を実施した.平成29年度には,温水温度を40°Cから30°Cに低下させ,外気温が20°Cを想定した状態で同様の定点疲労試験を実施する.平成28年度の試験状況から,平成29年度に実施する試験についても概ね順調に計画通りの実施が見込まれる.平成28年度および平成29年度に当初計画通りの研究を進めることができたことから,平成30年度は研究実施計画通りに,道路交差点における自動車のねじり・骨材飛散抵抗性についての疲労耐久性を評価するため,路面温度低減型舗装とポーラスアスファルト舗装のねじり試験を実施する.試験体を作製するためのアルミ製型枠の材料費高騰により,当初予定の購入数を減じ,さらに,試験体の処分費や切断費と調整した結果,次年度使用額が発生しました.(理由)平成28年度の定点疲労試験体に使用した硬質ゴム板の損傷が激しく,平成29年度に作製した試験体すべてに対して硬質ゴム板を新たに購入する必要があったため,物品費の支出が大幅に増額した.これにより平成29年度に予定していた旅費をこれに充当した結果,次年度使用額が少額発生した.(使用計画)平成29年度および平成30年度の研究成果を論文として研究発表する予定であり,論文投稿費に充当する計画である.千円未満の少額であり,次年度はアルミ製型枠を新たに製作する必要がありません.しかし,昨今の人件費の高騰のため,アスファルト試験体の作製費に関わる人件費が増額になる見込みであり,これに充当する計画である.
沖縄県における障がい児の学校体育への参加の現状及びその重要性について-障がい児の日常生活における運動の意味-

【目的】本研究の目的は,大学で体育実技に参加する障がいのある学生の状況を把握することであった.また,学生本人及び体育実技担当教員からの聞き取りにより,大学及び義務教育課程における障がいのある児童生徒の体育のあり方を検討することも目的とした.【対象と方法】対象は、滋賀県内の大学で障がいのある学生が参加する体育実技の学生(1クラス),障がいのある学生本人,体育実技を担当する教員3人であった.対象者には,研究の目的を十分に説明し,同意が得られた者のみを対象とした.対面式インタビュー,自由記述及びグループディスカッションを行った.障がいのある学生本人には,これまでの体育への参加方法,大学での体育実技参加に対する思いや不安,参加した感想を聞き取り,障がいのない学生には,障がいのあるクラスメイトと共に体育実技を行った意見・感想を自由記述及びディスカッションで表現してもらった.体育実技担当教員には身体的あるいは知的な障がいのある学生を担当した経験,障がいのある学生を担当した時の気持ちや困った点,障がいのある学生と障がいのない学生がともに「体育実技」に参加することのメリット・デメリットなどを述べてもらった.分析は質的記述的分析手法を用い,障がいのある学生及びクラスメイトの体育実技に対する思い,参加への阻害要因などをまとめた.調査期間は,平成19年4月平成19年9月であった.【結果と考察】障がいのある学生は,これまで体育実技に参加したことはなく,ほとんどが別室学習を行っていた.自身が体育実技に参加できる(その能力や機会がある)ことへの驚きが多く語られた.反面,他者に対する心配や不安(迷惑をかける)も述べられた.一方,クラスメイトの多くからは戸惑いが語られた.力加減や怪我をさせるのではないかという心配が戸惑いの一番の原因であった.しかし,障がいのあるクラスメイトが楽しんでいる姿を見て,一緒にしたい,一緒にできることを探したいというように変化したとの意見も多く見られた.実技を担当する教員からもやはり怪我に対する戸惑いが語られた.また,障がいのある学生を障がいのない学生が共に実技させたいと思う反面,障がいのない学生の運動量が減ってしまうことに対するジレンマも語られた.これらの心配や不安は,障がいに関する情報や障がい児者と接した(特に体育)経験の少なから生じると考えられる.学生・教員共に障がいのある学生とない学生が共に体育実技を行うことの意義は十分に感じており,幼少期から全児童生徒が共に体育実技を行うことが児童生徒のみならず,教員の授業展開に役立つことが示唆された.【目的】沖縄県内の小中学校において,身体的な障がいのある児童生徒の体育授業への参加の現状について調査を行い,今後の参考資料とすることを目的とした.【対象と方法】離島を含む沖縄県内の全ての小中学校398校(小学校243校,中学校119校,小中併設学校36校)の学校長宛に無記名式アンケート調査用紙を郵送し,返信をもって研究への参加同意とみなした.調査期間は10月下旬から12月中旬であった.【結果と考察】アンケート回収数は,小学校186校(回収率66.7%),中学校100校(回収率64.5%)であった.障がいのある児童生徒が在学する学校は,小学校119校(63.9%),中学校56校(56.0%)であった.その内,身体的な障がいのある児童生徒が在学する学校は,小学校48校,中学校19校であり,児童生徒数は小学生76人(10人は重複障がい),中学生23人(1人は重複障がい)であった.また,身体的な障がいのある児童生徒が2人以上在学する学校は,小学校17校,中学校3校であった.小学校において,通常学級在籍の身体的な障がいのある児童は31人(46.9%)であり,重複障がいのある児童10人はすべて特殊学級在籍であった.中学校では,通常学級在籍の生徒は15人(68.1%)であり,重複障がいのある生徒は特殊学級在籍であった.通常学級で体育を受ける児童は,小学校76人中57人(75.0%),中学校23人中21人(91.3%)であり,その回数は週3回から月1回と幅が見られた.体育の内容については「他の児童生徒と全く同じ」から「ほとんど見学」と異なり,通常学級で体育を受けるという概念が教員により違うことが示唆された.自由記述では,"児に合った方法を見つけたい","他の児童生徒と共にさせたいがその方法がわからない"などが挙げられ,統合体育へ積極的であり,その方法を模索していることも明らかとなった.【目的】障がいのある児童生徒が見学や得点付けではない形での参加を阻害する要因を体育担当教員へのインタビューから明らかにすることを目的とした.また、障がいのある児童生徒と障がいのない児童生徒が共に体育の授業に参加することが双方にとって重要であることを検証し,積極的に参加できるための工夫や方策を検討することも目的とした.【対象と方法】沖縄県那覇市内の小中学校各1クラスの児童生徒,体育担当教員,ヘルパー,中学生の障がいのある生徒本人及び障がいのある児童生徒の保護者を対象とした.実施体育担当者と本研究者合同での「体育」授業実践前後に意識調査を行った.

体育担当者,ヘルパー,及び保護者に対しては,前後にインタビューを実施した.児童生徒に対しては,実施前にインタビュー,実施後は記述式で気持ちを表現する手法をとった.分析は,質的記述的分析手法を用いて,阻害要因及び障がいのある児童生徒と共に行う体育に関する子どもの気持ちをまとめた.調査実施期間は,平成18年4月10月であった.【結果と考察】合同授業実施前の児童生徒へのインタビュー結果から,小学生30人全てが「障がいのある友人と共に体育の授業を受けたい」と答えたが,中学生では,「一緒に受けたい」と答えた生徒が約半数(15人),「できることをすればいい」と答えた生徒が約3分の1であった.しかし,全児並生徒のほとんどが,「もし自分だったら嫌だ」「一人になった気がする」という気持ちを表現した.障がいのある児童生徒に適したルールをクラス全体で考え実施した授業の後には,小学生では「みんなでやると楽しい」「自分もボールをいっぱい触れた」などの意見が多く,中学生では「(車椅子で)バスケットができることにびっくりした」「最初は楽しくないと思ったけど楽しくなった」「Aが楽しそうだからいい」という意見が多かった.小学生では,障がいのある児童に適したルールが体育の苦手な児童の有意義な参加にもつながること,中学生では,障がいのある生徒への認識の変化や思いやりの気持ちの芽生えが明らかとなった.体育担当教員へのインタビューの結果から,「教員が障がいのある児童生徒に対する身体活動の教育を受けていないこと」「人員の不足」「金銭面での困難」が障がいのある児童生徒の有意義な体育への参加を阻害する要因であることが明らかとなった.また,中学校の教員からは障がいのある生徒の笑顔とスピードを制限しなければならない障がいのない生徒のストレスのジレンマがあるという意見も聞かれた.これらの結果を踏まえ,小学校と中学校の統合体育のあり方が異なりそれぞれにあった計画やプログラムが必要であることも明らかとなった.【目的】本研究の目的は,大学で体育実技に参加する障がいのある学生の状況を把握することであった.また,学生本人及び体育実技担当教員からの聞き取りにより,大学及び義務教育課程における障がいのある児童生徒の体育のあり方を検討することも目的とした.【対象と方法】対象は、滋賀県内の大学で障がいのある学生が参加する体育実技の学生(1クラス),障がいのある学生本人,体育実技を担当する教員3人であった.対象者には,研究の目的を十分に説明し,同意が得られた者のみを対象とした.対面式インタビュー,自由記述及びグループディスカッションを行った.障がいのある学生本人には,これまでの体育への参加方法,大学での体育実技参加に対する思いや不安,参加した感想を聞き取り,障がいのない学生には,障がいのあるクラスメイトと共に体育実技を行った意見・感想を自由記述及びディスカッションで表現してもらった.体育実技担当教員には身体的あるいは知的な障がいのある学生を担当した経験,障がいのある学生を担当した時の気持ちや困った点,障がいのある学生と障がいのない学生がともに「体育実技」に参加することのメリット・デメリットなどを述べてもらった.分析は質的記述的分析手法を用い,障がいのある学生及びクラスメイトの体育実技に対する思い,参加への阻害要因などをまとめた.調査期間は,平成19年4月平成19年9月であった.【結果と考察】障がいのある学生は,これまで体育実技に参加したことはなく,ほとんどが別室学習を行っていた.自身が体育実技に参加できる(その能力や機会がある)ことへの驚きが多く語られた.反面,他者に対する心配や不安(迷惑をかける)も述べられた.一方,クラスメイトの多くからは戸惑いが語られた.力加減や怪我をさせるのではないかという心配が戸惑いの一番の原因であった.
炭化水素類による直接酸化型燃料電池の電極開発と電極反応の分光学的追跡

・メタン直接利用型燃料電池の電極触媒活性の検討炭化水素が直接利用可能な固体酸化物型燃料電池の開発を目指し、イットリア安定化ジルコニア(Zr_<0.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下YSZと記す)およびスカンジア安定化ジルコニア(S_<CO.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下S_<G>SZと記す)をニッケルと混合焼結した電極触媒(Ni-YSZ, Ni-S_CSZ)のメタン改質反応および炭素析出反応の観測を行った。Ni-YSZとNi-S_CSZのメタン改質反応速度を質量分析計により測定したところ、両者に大きな差は見られなかった。一方、メタンの熱分解によって生じる析出炭素量はNi-S_CSZの方が多かった。ラマン分光測定により、Ni-S_CSZには主にグラファイト状の炭素が析出するのに対して、Ni-YSZにおいては、アモルファス炭素とグラファイト炭素の両者が析出することが明らかとなった。この結果は、Niの酸化物表面における形状の違いであると考えられ、Niと酸化物の固溶反応の制御が重要であることを示す。・メタノール直接利用型燃料電池の電極触媒開発メタノールを燃料とした燃料電池の場合、メタノールの分解過程で生成するCOによって電極触媒である白金が被毒され、効率が低下することが大きな問題となっている。本研究では、COに耐性を有し高活性な電極触媒の開発を行った.これまでのところPtにチタニアもしくはヘテロポリ酸を添加することにより、メタノールの酸化反応の促進が確認された。直流過電圧測定と交流インピーダンス測定等の電気化学測定、およびXPS等の分光測定によりメタノール酸化促進効果の機構について検討した。チタニアの場合、チタニアの添加によりPtの電子状態が変化し、COの吸着緩和が促進される機構を提案した。ヘテロポリ酸の場合は、ヘテロポリ酸自身のメタノールやCOの酸化反応に対する触媒効果ではなく、ヘテロポリ酸の添加によるプロトン伝導率の向上が原因であると推察された。固体酸化物型燃料電池(SOFC)の場合、従来は電気化学測定によって表面反応の議論を間接的に行ってきたが、より直接的な表面反応の情報を取り出す測定手法の開発が望まれる。本研究では、分光学的な手法を取り入れ、電極表面における各反応種の直接検出手法の確立を目的とし、電解質材料、電極材料のラマン分光法による表面観察を行った。電解質材料として板状のイットリア安定化ジルコニア(Zr_<0.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下YSZと記す)、およびサマリアドープセリア(Ce_<0.8>Sm_<0.2>O_<0.9>、以下SDCと記す)を購入した。タングステンフィラメントを用いてYSZ基板とSDC基板にAgを蒸着し、電極観測用試料を作製した。石英チャンバー中に試料を固定し、周辺にセットした管状炉で温度制御を行った。試料にCWアルゴンイオンレーザー(波長488nm)を照射し、後方散乱光をCCD検出器で検出した。Ag/YSZ、Ag/SDC試料の酸化処理前後におけるラマンスペクトルの観測を行った。酸化処理した試料では、Ag/YSZ、Ag/SDC共に957cm^<-1>にピークが観測された。957cm^

<-1>のピークはAgの酸化物由来のピークである可能性が高い。既往の研究から、957cm^<-1>のピークはAg=0であると考えられる。また、YSZ上にAgコロイドコーティング膜をつけて、酸化処理をした場合、957cm^<-1>と446cm^<-1>のピークは観測されず、これらのシグナルは表面の形状に強く依存することがわかった。今後は、同位体を用いた測定によりピークの帰属の検討を進めると共に、これらのピークの雰囲気(Ar,O_2,炭化水素類)、温度、および電位に対する依存性を調べ、Ag表面の酸素種の反応性を検討する予定である。・メタン直接利用型燃料電池の電極触媒活性の検討炭化水素が直接利用可能な固体酸化物型燃料電池の開発を目指し、イットリア安定化ジルコニア(Zr_<0.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下YSZと記す)およびスカンジア安定化ジルコニア(S_<co.84>Y_<0.16>O_<1.92>、以下ScSZと記す)をニツケルと混合焼結した電極触媒(Ni-YSZ, Ni-S_cSZ)のメタン改質反応および炭素析出反応の観測を行った。Ni-YSZとNi-S_cSZのメタン改質反応速度を質量分析計により測定したところ、両者に大きな差は見られなかった。一方、メタンの熱分解によって生じる析出炭素量はNi-S_cSZの方が多かった。ラマン分光測定により、Ni-S_cSZには主にグラファイト状の炭素が析出するのに対して、Ni-YSZにおいては、アモルファス炭素とグラファイト炭素の両者が析出することが明らかとなった。この結果は、Niの酸化物表面における形状の違いであると考えられ、Niと酸化物の固溶反応の制御が重要であることを示す。・メタノール直接利用型燃料電池の電極触媒開発メタノールを燃料とした燃料電池の場合、メタノールの分解過程で生成するCOによって電極触媒である白金が被毒され、効率が低下することが大きな問題となっている。本研究では、COに耐性を有し高活性な電極触媒の開発を行った。これまでのところPtにチタニアもしくはヘテロポリ酸を添加することにより、メタノールの酸化反応の促進が確認された。直流過電圧測定と交流インピーダンス測定等の電気化学測定、およびXPS等の分光測定によりメタノール酸化促進効果の機構について検討した。チタニアの場合、チタニアの添加によりPtの電子状態が変化し、COの吸着緩和が促進される機構を提案した。ヘテロポリ酸の場合は、ヘテロポリ酸自身のメタノールやCOの酸化反応に対する触媒効果ではなく、ヘテロポリ酸の添加によるプロトン伝導率の向上が原因であると推察された。