hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Study on microfluidic devices for isolation of circulating tumor cells expressing a variety of surface makers

癌の治療・診断・研究において高い有用性が認められつつある血中循環腫瘍細胞(CTC)を効率よく捕捉する“ポリマーCTCチップ"を開発した。従来このようなデバイスでは癌細胞のEpCAMをターゲットとして捕捉するが、本研究ではEpCAM発現が低いCTCの捕捉を目指し、比較的多くの癌で高発現が見られるEGFRを中心とした他のターゲットによる捕捉を検討した。その結果、抗EGFR抗体としてCetuximabを選択することにより、これまでEpCAMでは捕捉困難だった癌細胞の捕捉を可能とした。EGFRは上皮間葉転換などによりEpCAM発現が低下した癌細胞にもよく見られるので、それをターゲットとしたCTC捕捉の可能性を確認できたことにより、本研究が目的とする様々なCTCの捕捉に大きく近づけたと考えられる。また本研究から抗体選択の重要性が明らかになっており、分子標的治療薬などのターゲットマーカーへの親和性が高い抗体の効果を確認できたことは、目的達成のために極めて重要である。さらに複数種のマーカーや新たなマーカーによる捕捉の検討も進めており、より多様なCTCの捕捉に繋げられることが期待できる。マイクロ流体デバイス癌細胞株による検討では、複数種のマーカー(EpCAMおよびEGFRなど)による捕捉を実施し、さらなる捕捉率向上を目指す。また新たなマーカーについてもターゲットとし、例えば乳癌、胃癌などのCTC捕捉を念頭においたHER2による捕捉などを試みる。臨床検体によるCTC捕捉試験については、EGFRをターゲットとした捕捉から開始し、他のマーカーや複数種マーカーへも広げて行きたいと考えている。目標とした表面マーカー(上皮間葉転換などによりEpCAM発現が低下した癌細胞に多く見られるもの)を比較的短期間に選定でき、それをターゲットとした様々な捕捉試験(EGFR単体だけでなく、複数種のマーカーによる捕捉などについても検討した)を実施するところまで到達しており、順調に推移していると考えられる。また現段階では選定した表面マーカーで十分な細胞捕捉を達成できていないが、ポリマーCTCチップにおける捕捉率向上のための重要な知見を得て以降の検討方針が明確になっており、今後も順調に進められると思われる。装置製作の費用が予定を下回ったこと、および論文投稿が年度内に完了せず用意した投稿料が使用されなかったことによるEGFRによる捕捉においては、抗原/抗体の相互作用に注目してモノクローナル抗体を選定し検討を進める。また捕捉方法として、細胞側に捕捉抗体を結合させチップ側には抗IgG抗体を固定して捕捉する方法などについても検討する。捕捉ターゲットとしては、上皮間葉転換した癌細胞が広く発現している表面マーカーについて幾つかの新しい論文報告がなされているので、抗体が入手可能なものについては検討する。論文投稿を進め、さらに残った予算は新たに必要となった捕捉用抗体の購入に充てる予定していた装置(半自動CTC捕捉システム)の製作費用が不足し、次年度に製作を延期したため。平成26年度の研究費と合算し、上記装置(半自動CTC捕捉システム)を製作する。
アメリカ合衆国の学術学会における女性研究者支援政策の研究:受容から積極的支援へ

1970年初頭以降、アメリカ合衆国の多くの学術学会が、女性研究者の地位と現状を調査する委員会を発足させた。本研究は、人文社会科学系(歴史学、心理学、教育学)の三つの学術学会をケース・スタディとして、これらの女性委員会が提起した支援政策とそれによる学術学会の変貌を、(1)女性委員会設立の直接の契機は何であったのか。(2)どのような女性研究者支援策が提言され、定着するに至ったのか。(3)女性が学術研究の主体である同時に客体でもあると認識したとすれば、どのような支援策政策が可能であったのか、といった研究課題のもとに解明することを目的としている。本研究は、アメリカ教育研究学会(AERA)、アメリカ心理学会(APA)、アメリカ歴史学会(AHA)を対象に、1970年の初頭に学会内に設立された、女性の地位と役割に関する委員会(女性委員会と略記)が、どのようにして、女性研究者への積極的支援政策を生み出すに至ったのか、また、学会内で、どのようにして新たな研究上のプラクティスが生み出されていったのかを解明することを目的とし、本年度は、女性委員会の設立の経緯と1980年代初頭までの政策を分析の対象とした。(1)女性委員会の設立は、当時の社会改革の諸運動-フェミニズム運動の第二の波、反戦運動、マイノリティの権利回復運動など-と緊密に繋がっており、女性委員会にはこれらの活動家・実践家が当初から含まれていた。このことは、女性委員会が、学会あるいは学術界内における女性研究者問題だけでなく、広くアメリカ社会における女性問題と取り組まざるをえなかったことを意味した。(2)1970年初頭、年次大会への参加・ジャーナルの著者表示・学会執行役員に占める比率といった点で、女性研究者は見えない、あるいは見えにくい存在であった。これを解決する方法として、女性委員会は、アファーマティブ・アクションの論理を採用したが、これは必ずしも支持を集めることはできなかった。(3)女性委員会が提言した政策は、三学会とも、女性が学問研究の主体である同時に客体でもあるという問題を意識したものであった。すなわち、女性の研究者としての自立と成長を支援すると同時に、女性についての学問研究を支援するという双方の活動が含まれていた。(4)研究上のプラクティスの変化は、年次大会における育児サービス実施から、ジェンダーを意識したジョブ・プレースメント、さらには、ジェンダーの問題を組み込んだジャーナル特集の決定など、今日では常識になっているそれらに見て取ることができる。いずれも、女性委員会が生み出したものであった。本研究は、アメリカ教育研究学会(AERA)、アメリカ心理学会(APA)、アメリカ歴史学会(AHA)を対象に、1970年の初頭に学会内に設立された、女性の地位と役割に関する委員会(女性委員会と略記)が、どのようにして、女性研究者への積極的支援政策を生み出すに至ったのかを解明することを目的とし、本年度は特に、アメリカ心理学会の政策を分析の対象とした。(1)APAの女性委員会設立の直接の契機は、1969年のAPA年次大会における女性会員の抗議活動と心理学における女性差別をテーマにした自主シンポジウム開催であった。APAは、翌1970年10月、心理学における女性の地位に関する声明書を準備すべく特別委員会を任命した。ヘレン・オスティン委員長は、女性博士号取得者に関する最初の体系的研究を公表した(1969年)研究者であり、以降のAPA女性委員会の基本的行動方針を決定するにあたり、大きな影響をあたえることになった。(2)他方、女性委員会を成立させるに至った二つの大きな社会的潮流を無視することはできない。その一つは、フェミニズムの運動(男女平等憲法修正条項批准のためのキャンペーンが典型)、さらにその背後にあるマイノリティの権利回復運動(1970年、ケネス・B・クラーク(1914-2005)が、アフリカ系アメリカ人として初のAPA会長に就任したことはその象徴)であった。(3)心理職の構造変動もまた、女性研究者への積極的支援政策を助けることになった。すなわち、心理職(サイコロジスト)が博士号を要求する職種に変貌していく中、心理学関係博士号が、従来の実験心理学系から臨床心理系にシフトしていくことになったことである。(4)APA女性委員会はまた、女性についての学問研究を支援する活動もおこない、女性心理学の部会(Division 35)を誕生させることになった。本研究は、アメリカ教育研究学会(AERA)、アメリカ心理学会(APA)、アメリカ歴史学会(AHA)を対象に、1970年の初頭に学会内に設立された、女性の地位と役割に関する委員会(女性委員会と略記)が、どのようにして、女性研究者への積極的支援政策を生み出すに至ったのかを解明することを目的としている。

本年度は研究の総括として、1980年代初頭までの期間を対象に、三学会の支援政策の比較分析をおこなった。(1)女性研究者支援政策に関して、学術学会は理論的に、研究の主体としての女性(女性教育学者、女性歴史家等)を支援するだけでなく、研究の客体としての女性の研究(歴史学、心理学等における女性の研究)をも支援するという二重の機能を果たす可能性をもつ。前者については、三学術学会ともに、女性委員会が学会内で一定以上の認知を獲得するためには、当該学会の構造改革(会長を含む執行役員の選出方法や各種委員会委員の選出等)が前提であり、両者には一定の相関があった。APAでもっとも改革が進み、AHAが最後まで困難を抱えていた。後者については、三学会ともに決定的な成果を挙げた。(2)学術学会は、その政策提言をつうじて、個別大学における女性研究者支援に対しても、一定の影響力を行使しうる可能性をもつ。これらは、研究対象となった三学術学会にとっても真であった。しかし、(a)個別大学の採用や昇進をめぐる性差別問題については、上記の女性委員会はほとんど無力であった。これは、当該の学術学会自体が、訴訟事件に関与することを一貫して避けてきたからであった。他方、(b)APAは大学(大学院)の心理学コースへのアクレディテーションをおこなっていたがゆえに、この過程をつうじて、影響力を行使することに成功した。(3)三学会ともに、後のアメリカ高等教育に定着するようになる優れた幾つかのプラクティスーたとえば、学会年次大会における保育(AERA)、女性研究者データベース(AHA)など-を誕生させた。
小型電動車の新たなモビリティーと安全性に関する研究

『小型電動車の新たなモビリティーと安全性に関する研究』に関して、2つの大きなテーマ(1:左右独立駆動車の制御、2:全方向移動技術の自動車への適用)について研究を行った。まず、左右独立駆動車の制御について、市販の電気自動車を改造し左右の駆動輪を独立制御可能とする車両を製作した。車両の操作系には、ハンドル、アクセル、ブレーキおのおのの操作量を検出するセンサを備え、その検出量から車両の運動学モデルを計算、左右の車輪を駆動するインホイールモータの回転速度を制御した。その結果、車両の運動モデルを用いない制御に比較して、3割程度の消費エネルギの低減、および、車両の運動(旋回半径)にも改善がみられることがわかった。つぎに全方向移動技術を自動車に適用した全方向移動車両を製作した。これは、前輪に2つの能動キャスタ機構を、後輪には通常の受動キャスタを2輪をそれぞれ搭載し、合計4輪構成の車両である。その操縦には、通常のハンドル、アクセル、およびブレーキを用い、またスイッチなどと併用することで、3自由度の運動指令の方法について検討した。さらに、運転のモードを2つ設定した。1つは、通常の自動車の運動を模擬する2自由度モード、2つめは3自由度の運動を自在に行う3自由度モードである。2自由度モードによる操縦の実験では、通常の自動車と同様な操縦感と車両運動によって、通常の自動車が模擬できることを確認した。2自由度モードにおいても、旋回の中心点をソフトで変更する方法を検討し、その結果、通常の自動車においては、後輪の中点にしか設定できない旋回中心を、車両の中央や、前輪側、後輪側と、自在に設定変更できることを示した。この結果、後輪側に設定する場合には、通常の自動車の動作になり、前輪側の設定では、後輪を操舵するフォークリフトのような動作、あるいは、車両中心の設定では、4輪操舵の動作を実現できることを確認した。小型電動車両に関する基礎的な検討用にマイクロカーを購入し、その仕組み、改造のための検討を行った。まず、現状の電気自動車の性能を確認した。バッテリーのみをエネルギー源とする電気自動車では、鉛電池を使用したものは一充電あたりの走行距離が4050km(カタログ値)であり、市街地走行を行った実際の使用環境ではカタログ値よりも劣り、2530km程度であった。次に一回の走行距離を延長させる目的で、ガソリン発電機を搭載した場合の走行試験も行った。これは、ガソリン発電機を車載した状態でバッテリーを充電しながら同時に走行するシステムであり、電気モータを主としたハイブリッドシステムということもできる。ガソリンは4Lを入れることができるが、ガソリンを使い切らないうちに、走行の限界に達したものの、走行距離は2倍程度に延長することがわかった。これはもともとの充電時間が46時間必要であることから、発電機を車載してもバッテリーに蓄えられたエネルギーは減り続けるために走行限界がくるものであり、連続的な走行を実現するためには、バッテリー電圧、充電器の性能、充電方式などを総合的に設計する必要がある。さらに、コンピュータにより車両の走行制御を行うための改造方法について検討を行った。現状の電気自動車に搭載されたモータは、PWM制御により印加電圧を可変にしているものの、電流、回転数などはオープンループの構造になっており、コンピュータにより速度制御を行うには、モータドライバを含め総合的な設計変更が必要であるこがわかった。また、従来の速度制御に加えて、回生制動を含むエネルギー回収も視野にいれたシステム設計について現在検討を行っている。『小型電動車の新たなモビリティーと安全性に関する研究』に関して、2つの大きなテーマ(1:左右独立駆動車の制御、2:全方向移動技術を自動車)について研究を行った。

まず、左右独立駆動車の制御について、市販の電気自動車を改造し左右の駆動輪を独立制御可能とする車両を製作した。車両の操作系には、ハンドル、アクセル、ブレーキおのおのの操作量を検出するセンサを備え、その検出量から車両の運動学モデルを計算、左右の車輪を駆動するインホイールモータの回転速度を制御した。その結果、車両の運動モデルを用いない制御に比較して、3割程度の消費エネルギの低減、および、車両の運動(旋回半径)にも改善がみられることがわかった。つぎに全方向移動技術を自動車に適用した全方向移動車両を製作した。これは、前輪に2つの能動キャスタ機構を、後輪には通常の受動キャスタを2輪をそれぞれ搭載し、合計4輪構成の車両である。その操縦には、通常のハンドル、アクセル、およびブレーキを用い、またスイッチなどと併用することで、3自由度の運動指令の方法について検討した。さらに、運転のモードを2つ設定した。1つは、通常の自動車の運動を模擬する2自由度モード、2つめは3自由度の運動を自在に行う3自由度モードである。2自由度モードによる操縦の実験では、通常の自動車と同様な操縦感と車両運動によって、通常の自動車が模擬できることを確認した。2自由度モードにおいても、旋回の中心点をソフトで変更する方法を検討し、その結果、通常の自動車においては、後輪の中点にしか設定できない旋回中心を、車両の中央や、前輪側、後輪側と、自在に設定変更できることを示した。この結果、後輪側に設定する場合には、通常の自動車の動作になり、前輪側の設定では、後輪を操舵するフォークリフトのような動作、あるいは、車両中心の設定では、4輪操舵の動作を実現できることを確認した。
細胞質分裂における収縮環形成のメカニズム

1)分裂酵母rho4、rho5遺伝子をクローニングした。Rho4はアクチンパッチの局在と微小管の構築を制御し、隔壁と細胞壁形成を制御していることが分かった。Rho4はRhoGDIにより局在が制御され、RhoGAPのRga9により活性が制御されていることが分かった。2)ウニCdc42はヒトCdc42と87%の同一性を示した。これにIQGAPが結合してアクチンを重合させることが分かった。また分裂中にはIQGAPが分裂溝に局在する。3)分裂酵母のII型ミオシンMyo2が分裂位置に集まるのにC末端の134残基が必要十分である。この中にあるSer1444はG2期にリン酸化されているが、M期に脱リン酸される。するとMyo2は、予め分裂位置に核から移動しているMid1を標的として集合することを示した。4)分裂酵母Rho1のGEFであるRgf1とRgf2は間期に細胞の伸長端に、分裂期では隔壁に局在して細胞壁と隔壁の合成に関与する。Rgf3は分裂面にリング状に集積し、分裂の進行とともに収縮した。Rgf3は分裂期にRho1を介した収縮環の形成・維持と隔壁形成を調節すると考えられる。5)ミオシンS1修飾法/電顕観察により分裂酵母のアクチンケーブル中のアクチン繊維の方向性を決定した。間期のケーブルのアクチン繊維のB端は細胞成長端を向き、分裂期では細胞中央を向いていた。ミオシンVがケーブル上を、細胞成長に必要な物資を成長方向に向けて運ぶ、という仮説を提唱した。6)分裂酵母のアクチン脱重合因子Adf1は間期にはアクチンパッチに、分裂期には収縮環に局在した。Adf1はアクチン切断活性により収縮環形成に働く。その働きはトロポミオシンと拮抗した。収縮環の形成にはミオシンと協調的に働くことも分かった。これらからAdf1は収縮環の形成と安定化に働いていると考えられた。1)分裂酵母Rho4と上流因子の解析分裂酵母rho3、rho4、rho5遺伝子をクローニングし、Rho4の解析を行った。rho4遺伝子破壊細胞ではF-アクチンパッチの局在性が失われ、細胞質微小管の配向性も乱れていた。電子顕微鏡観察によると、二次隔壁と細胞壁は異常に厚くなっていた。活性化型変異Rho4の発現では細胞の形状が異常になった。F-アクチンパッチが局在を失い、微小管の配向も異常になった。Rho4とチューブリンに遺伝学的相互作用があることが分かった。間期ではRho4は細胞の成長端に、分裂期では分裂位置に局在した。以上からRho4はアクチンパッチの局在と微小管の構築を制御し、隔壁と細胞壁形成を制御していることが分かった。Rho4はそのRhoGDIであるRdi1によりその局在が制御され、RhoGAPのうちRga9によりその活性が制御されていることが分かった。2)ウニ卵IQGAPの機能解析ウニCdc42遺伝子をクローニングした。ウニCdc42はヒトCdc42とアミノ酸レベルで87%の同一性を示した。ウニCdc42をセファロースビーズに結合させ、GTPγS存在下でウニ卵抽出液とインキュベートしたところ、分子量180Kのタンパク質が特異的に結合した。

部分アミノ酸配列から、この成分はIQGAPであることが分かった。またビーズを抽出液とインキュベートすることによりその表面でアクチンが重合していることが分かった。ウニIQGAPの抗体を作裂し、卵抽出液からIQGAPを除いたところアクチンの重合は起こらなくなった。また分裂中にはIQGAPが分裂溝に局在すること、収縮環アクチン繊維よりわずかに細胞質側に存在することが知られた。細胞質分裂をになう収縮環はミオシンとアクチンから構成され、この2つの成分の相互作用により収縮する。これまでに、ミオシンはアクチンと独立に分裂位置に集まってくることをカエル卵と分裂酵母で明らかにしてきた。本年度は分裂酵母のミオシンが分裂位置に集まる機構を研究し、次のことを明らかにした。これはミオシンが分裂位置に集まる機構についての初めての報告である。1.ミオシンのC末端134残基の部分が集合に必要十分である。この部分はミオシンのATPase活性、アクチンとの相互作用と関係なく集合に必要である。2.この部分に含まれるSer1444は間期にはリン酸化されており分裂期に脱リン酸化される。この脱リン酸化が集合に必須である。脱リン酸化をミミックした変異ミオシンは分裂期以前に分裂位置に集まってしまうことが分かった。3.C末端134残基はMid1と結合することが分かった。このことから、Mid1が分裂期に先立って核から放出され、分裂位置の細胞膜直下に蓄積し、これに脱リン酸化されたミオシンがターゲットすることにより分裂位置に集まることが示唆された。また、分裂酵母のアクチン繊維を加圧凍結法により作製した試料で電顕観察することができるようになった。さらにミオシンS1により修飾し、その方向性を明らかにできることが分かった。これらの方法により、これまでF-アクチンパッチと呼ばれてきたものが短いアクチン繊維の糸まり状の構造であること、F-アクチンケーブルと呼ばれてきたものがアクチン繊維の束であることが明らかになった。分裂酵母のRhoGEFであるRgf1とRgf2、Rgf3の機能を解析した。これらの分子はいずれもRho1のGEFとして機能することがわかった。rgf1とrgf2の遺伝子破壊株は合成致死を示した。Rgf1とRgf2は間期に細胞の伸長端に局在し、分裂期では隔壁に局在した。この細胞内局在はRho1と一致する。以上のことから、Rgf1とRgf2は細胞壁と隔壁の合成に関与すると考えられた。一方、rgf3の遺伝子破壊は分裂期に重大な欠損を示し、収縮環形成、アクチンパッチの局在および隔壁形成に異常を示した。Rgf3は分裂期中期に分裂面にリング状に集積し、細胞質分裂の進行とともに収縮環と隔壁の間に位置し収縮した。以上のことから、Rgf3は分裂期にRho1を介した収縮環の形成・維持と隔壁形成を調節すると考えられる。分裂酵母のアクチンケーブル中のアクチン繊維の方向性を決定した。方法としては界面活性剤で透過性にした細胞にミオシンS1を浸透させ、アクチン繊維を修飾した。間期のケーブルを構成するアクチン繊維のB端は細胞成長端を向いており、分裂期のケーブルを構成するアクチン繊維のB端は細胞細胞中央を向いていた。この結果からミオシン6がアクチンケーブルをとおして細胞成長に必要な物資を成長方向に向けて運ぶ、という仮説を提唱した。分裂酵母のアクチン脱重合因子Adf1の機能を解析した。
医療における倫理的問題解決への看護職の関与に関する行動指針の開発と評価-臨床倫理委員会への参画と活用-

1.全国医療機関3115施設看護部長を対象とした、臨床倫理委員会の設置と活動内容、看護職委員、申請件数と内容等に関する質問紙調査の結果、764施設の回答(回収率24.5%)が得られ、759回答を分析対象とした。臨床倫理委員会を設置している施設は242 31.9%(病院全体221、看護部内9、両方12)であった。活動内容としては、「研究に関する倫理審査」が最も多く、事例のコンサルテーション、ガイドライン等の情報提供、教育・啓発活動が続いた。委員会が機能していると答えたのは67施設38.8%にとどまった。300床以上、1996年以前に設置、外部委員をおいている施設の方が機能していると回答した割合が高かった。現在未設置の509施設(68.4%)のうち、既に委員会の設置準備をしている、設置予定にあるとした施設が314施設(61.2%)と半数を超えた。委員会の設置予定がない195施設(38.0%)においては、設置の必要性を感じているが、何らかの困難があるという回答が多かった。2.臨床倫理委員会を設置している9施設看護部長及び看護職委員に対し、設置の経緯と看護職の関与、活動内容等の面接調査により、設置の経緯には(1)病院長のリーダーシップで決断、(2)看護部の働きかけで設置、(3)看護師の的な勉強会から、(4)自治体経営本部の主導の4タイプが見られた。設置前から勉強会等の準備がなされ、大規模病院では機能により複数の委員会とし、さらに現場看護職のエンパワー目的の看護部内倫理委員会を併せ持つなどの特徴や工夫が見られた。3.看護職員の倫理的エンパワーメントを目的に2病院に1年以上かかわった。看護倫理強化プロジェクト委員会への参加と継続的勉強会への出席であり、その結果1施設では1年後に看護部内倫理委員会の設置、1施設では参加職員に行動や意識が変化した人が多いという結果が得られた。平成16年度は以下の2つの調査を行った。I.既に臨床倫理委員会を設置している医療機関に対する面接調査:雑誌等で臨床倫理委員会の活動が明らかになっている20施設に面接調査を依頼し、承諾の得られた8施設の看護部長を対象とした。主な調査内容は、臨床倫理委員会の設置経緯および看護部の関与、委員会の活動内容等とした。8施設の調査により、臨床倫理委員会の設置経緯や活動内容等に関する施設の独自性や差異が明察された。II.全国の医療機関に対する質問紙調査:質問紙調査の対象は全国の9,266病院のうち、300床以上の医療機関全数1,594施設、および299床以下の医療機関の20%にあたる1,521施設の合計3,115施設の看護部長・総看護師長とした。調査は郵送による依頼・回収とし、調査期間は2005年2月3月であった。主な調査内容は、(1)臨床倫理委員会(看護倫理委員会を含む)の設置/準備状況・看護職委員の有無・人数(2)臨床倫理委員会の開催頻度・運営方式等・申請件数(看護職からの申請割合)・申請方法等(3)主な申請内容と結果フィードバック等(4)職員への周知・啓蒙状況等であり、質問紙は742部が回収された(回収率23.8%)。

質問紙調査により、すでに病院全体に臨床倫理委員会が設置されている施設が211施設(28.36%)、看護部内に設置されている施設が8施設(1.08%)、病院全体と看護部内の両方に設置されている施設が12施設(1.61%)であることが確認され、回答のあった施設の31.05%に臨床倫理委員会が設置されていることが明らかになった。また、現在臨床倫理委員会が設置されていない509施設(68.41%)の中でも、既に委員会の設置準備をしている、設置予定にある施設が314施設(61.2%)と半数を超え、委員会の設置予定がない195施設(38.0%)においても、設置の必要性を感じていることが確認された。なお、上記Iの結果は第31回日本看護研究学会学術集会シンポジウムで発表予定、また、上記IIの結果は第25回日本看護科学学会学術集会で発表の後、同学会誌に投稿予定である。本研究の目的は、医療施設における倫理的問題の解決に対する看護職の関与の現状と課題を明らかにし、臨床倫理委員会の設置・活動に対する看護職の積極的な貢献のための行動指針を作成することである。本年度は以下の2つの活動を行った。1.臨床倫理委員会設置のための行動指針(案)の作成(1)臨床倫理委員会の設置/準備状況と看護職委員の有無・人数。臨床倫理委員会の開催頻度・申請件数・主な申請内容などに関する質問紙調査と、(2)現在倫理委員会を設置している医療機関における設置の経緯および看護部の関与、活動内容に関する面接調査の結果をまとめ、第9回日本看護管理学会年次大会で発表した。2つの調査結果を、研究代表者が委員長を努める日本看護協会の倫理検討委員会に資料として提示し、「臨床倫理委員会活用の行動指針-看護職に向けて」の案を作成した。行動指針は(1)設置を予定している(その考えのある)施設を念頭におき、看護部を中心とする、臨床倫理委員会立ち上げに向けての「行動指針」(2)臨床倫理委員会委員を務める看護職の活動を効果的なものとするための「行動指針」(3)現場の看護職が直面する倫理的問題を解決するために、臨床倫理委員会を効果的に活用するための「行動指針」の3つで構成されている。2.倫理委員会の立ち上げ準備臨床倫理委員会設置のための行動指針(案)の作成と並行して、規模、設置主体の異なる3つの病院で倫理委員会の立ち上げ準備を行っている。倫理委員会の設置に向けて、中心となるメンバーを育成すること、看護スタッフ一人一人が看護倫理を身近に感じられることを目指し、各施設で倫理ワークショップ(倫理的ジレンマを含む事例について、倫理綱領や倫理原則等を参考にしながらグループワークにより問題解決への道筋を考え意思決定するというもの)を実施している。平成18年度は「行動指針」を完成させ、現在、土壌開拓をしている3病院で試用・評価を行う予定である。1.研究協力施設における「臨床倫理委員会の設置および運営に関する指針」の試用と評価・修正臨床倫理委員会の設置に関する調査結果等に基づき、日本看護協会倫理検討委員会をベースに指針案が作成され、有識者コメント及び検討修正等を経て平成18年11月完成・刊行された。2.医療機関における看護職員の倫理面へのエンパワーメントとその評価設置主体が異なる3総合病院で、看護部と協同で看護職員の倫理的実践能力の開発を目指し勉強会を実施した。参加者の発言や変化を記述し、1年後には勉強会の効果を知るために2施設で質問紙調査を実施し、現在結果分析中である。A施設:5月に発足した看護部倫理委員会に外部委員として関わり、評価を実施した。委員会は毎月定例で行われ、各部署の倫理的問題の共有や対応策の検討、事例検討等、積極的な討議を行った。
統制呼吸データを用いたメンタルワークロード評価法の開発

昨年度、統制呼吸を呼吸による同期タッピングとみなし、従来研究による同期タッピングの反応特性を基に、作業の認知プロセス(作業記憶)における処理資源の消費量が多くなる、即ち認知プロセスにおける情報処理によるメンタルワークロード(以下MWL)が増加するにつれて、統制呼吸における刺激音を聞いた後に呼吸する割合(反応的呼吸率)が増加すると仮説立て、この反応的呼吸率を新たなMWL評価指標として提案した。また実験の結果、この反応的呼吸率は文字情報処理という認知プロセスにおける情報処理によるMWLを評価することが出来る新たなMWL評価指標となる可能性が示された。本年度は、文字情報処理に関わる認知プロセス課題について、その難易度を昨年度と比較し細分化した実験を昨年度と同様の実験方法で行った。その結果から文字情報処理のMWLの変化に対する反応的呼吸率の感度について検討したところ、主観的MWL評価指標であるNASA-TLXと比較し、感度が鈍いことが示唆された。また文字情報処理とは認知プロセスにおいて一部異なる処理資源を用いるとされる図形処理に関わる課題について昨年度と同様の実験方法で実験を行った。その結果、反応的呼吸率は図形処理という認知プロセスにおける情報処理によるMWLについても評価できることが示唆された。しかしそのMWLの変化に対する感度は、文字情報処理の揚合と同様にNASA-TLXと比較すると鈍いことが示唆された。以上のことから、統制呼吸データから得られる反応的呼吸率は、認知プロセスにおけるBaddeleyの作業記憶モデルによる視空間スクラッチパッド、音韻ループのどちらを主として用いる情報処理についても、そのMWLを評価できる指標であることが示唆された。その一方で、そのMWLの変化に対する感度は、主観的MWL評価指標であるNASA-TLXと比較し鈍いことが示唆された。VDT作業等に代表される情報処理作業における総合的なメンタルワークロード(以下MWL)を評価する指標として心拍変動性(HRV)が存在する。この指標のための心電図RR間隔測定に際しては、メトロノーム等を用いた一定間隔の音刺激に合わせた呼吸統制を行うことが一般的である。このとき得られる統制呼吸データは、呼吸統制の確認のためのみに用いられている。まず本研究ではこの統制呼吸を呼吸による同期タッピングとみなし、従来研究による同期タッピングの反応特性を基に、作業の認知プロセス(作業記憶)における処理資源の消費量が多くなる、即ち認知プロセスにおける情報処理によるMWLが増加するにつれて、統制呼吸における刺激音を聞いた後に呼吸する割合(反応的呼吸率)が増加すると仮説立て、この反応的呼吸率を新たなMWL評価指標として提案した。ところで作業におけるMWLは、情報処理プロセスのうちの認知プロセスに限らず、知覚、運動プロセスの情報処理によっても変動する。しかし前述の仮説より反応的呼吸率は認知プロセスにおける情報処理によるMWLの相違のみを反映すると期待される。そこで本研究では、知覚、認知、運動プロセスにおける情報処理をそれぞれ情報処理の主とする3課題を用いて、それぞれ課題の処理難易度を2段階設定した実験を行い、各プロセスにおける情報処理によるMWLの相違が反応的呼吸率に反映されるか否かについて検討した。その結果、認知プロセス課題においては情報処理によるMWLの相違は反応的呼吸率に反映されることが示された。一方、知覚、運動プロセス課題においては情報処理によるMWLの相違は反応的呼吸率に反映されないことが示唆された。以上のことから、統制呼吸データの反応的呼吸率は、作業の認知プロセスにおける情報処理によるMWLに特化して評価することが出来る新たなMWL評価指標となる可能性が示された。
活性点構造を精密制御した高活性担持金属酸化物触媒の調製

採用者は、過酸化水素を酸化剤とした選択酸化反応や二酸化炭素固定化反応などのターゲット反応に合わせ原子・分子レベルで活性点構造を制御した、高活性・高選択性金属酸化物触媒の開発を目的として研究を行った。前年度までに、四核ホスホペルオキソタングステート([PO4(WO(O2)2)4]3-, PW4)をZn/SnO2担体へ固定化した触媒PW4-Zn/SnO2において、PW4構造が保持されていること、均一反応系よりも高活性を示すこと、不均一系触媒として機能することを報告した。今年度は、PW4-Zn/SnO2の反応活性、NMRによる表面種測定について詳細に検討した。PW4-Zn/SnO2は過酸化水素を酸化剤とした種々のアルケンのエポキシ化反応及びシラン・アミン・スルフィドの選択酸化反応に対して高い活性を示した。触媒量を合わせた同一反応条件において、検討した全ての基質で採用者達が以前に開発した触媒と比較して高い反応活性を示した。シクロオクテンのエポキシ化反応におけるTON及びTOFは高い値となり、基質に対しほぼ等量の過酸化水素を酸化剤とした不均一系タングステン触媒では最も高い値となった。Zn担持量を変えたPW4-Zn/SnO2及び種々の触媒について31P MAS NMRの測定を行い、表面種の推察を行った。PW4-Zn/SnO2のシグナルはSnO2上のPW4、ZnO上のPW4、Zn2+と相互作用したPW4に帰属されるシグナルにより再現可能だった。このうちZn2+と相互作用したPW4のシグナルの面積割合の挙動は、PW4-Zn/SnO2のZn担持量に対する反応活性の挙動と類似しており、本触媒における高活性に対応していることが示唆された。また均一反応系において、Zn2+種の添加による飛躍的な活性向上を別途発見し、この結果もZn2+種と相互作用したPW4が高活性成分であることを支持している。26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度は、四核ホスホペルオキソタングステート([PO_4(WO(O_2)_2)_4]^<3->, PW4)をZn/SnO_2担体へ固定化したPW4-Zn/SnO_2触媒の調製と、その触媒作用について詳細に検討した。PW4は水溶媒中では二核種との平衡状態にあるため単一種として存在しない。そこで、PW4が単一種として存在するアセトニトリル溶媒中でZn/SnO_2担体上へ固定化することによりPW4-Zn/SnO_2触媒を調製した。PW4をZn/SnO_2に固定化すると、Zn/SnO_2担体表面に存在した<NO_3>^-に帰属される1051cm^<-1>のRamanバンド強度が減少し, PW4前駆体の対カチオンであるアルキルアンモニウムがほとんど検出されなかった。したがって、イオン交換によるPW4の固定化が示唆された。また、PW4-Zn/SnO_2触媒のキャラクタリゼーションからは固定化後もPW4の構造が保持されていることが推定された。PW4-Zn/SnO_2触媒は、過酸化水素を酸化剤としたシクロオクテンのエポキシ化反応に高い活性を示し、その反応速度は22.2 mM min^<-1>であった。この速度は、申請者達が以前に開発した触媒(W-Zn/SnO_2,5. 7 mM min^<-1>)の約4倍であった。さらに、PW4-Zn/SnO_2触媒は、前駆体であるPW4(均一系)の約9倍の反応活性を示し、均一反応系よりも高い活性を示す点で、これまでにほとんど例のない固体触媒であった。反応中に触媒を除去すると反応は完全に停止し、また系中への反応活性種の溶出はなかったことから、PW4-Zn/SnO_2触媒は不均一系触媒として機能していることが示唆された。反応の前後でPW4-Zn/SnO_2触媒のRamanスペクトルにほとんど変化はなく、回収した触媒は活性の低下なく再利用が可能であった。一方、SnO_2を担体として用いたPW4/SnO_2触媒は1-ヘキセンのエポキシ化の反応速度が0.83 mM min^<-1>とZnを添加した触媒(5.8 mM min^<-1>)の1/7程度と小さく、Znの重要性が示唆された。

今年度は、PW4-Zn/SnO2の反応活性、NMRによる表面種測定について詳細に検討した。PW4-Zn/SnO2は過酸化水素を酸化剤とした種々のアルケンのエポキシ化反応及びシラン・アミン・スルフィドの選択酸化反応に対して高い活性を示した。触媒量を合わせた同一反応条件において、検討した全ての基質で採用者達が以前に開発した触媒と比較して高い反応活性を示した。シクロオクテンのエポキシ化反応におけるTON及びTOFは高い値となり、基質に対しほぼ等量の過酸化水素を酸化剤とした不均一系タングステン触媒では最も高い値となった。Zn担持量を変えたPW4-Zn/SnO2及び種々の触媒について31P MAS NMRの測定を行い、表面種の推察を行った。PW4-Zn/SnO2のシグナルはSnO2上のPW4、ZnO上のPW4、Zn2+と相互作用したPW4に帰属されるシグナルにより再現可能だった。このうちZn2+と相互作用したPW4のシグナルの面積割合の挙動は、PW4-Zn/SnO2のZn担持量に対する反応活性の挙動と類似しており、本触媒における高活性に対応していることが示唆された。また均一反応系において、Zn2+種の添加による飛躍的な活性向上を別途発見し、この結果もZn2+種と相互作用したPW4が高活性成分であることを支持している。26年度が最終年度であるため、記入しない。過酸化水素を酸化剤とした選択酸化反応においてより高い活性を示す固定化触媒(PW4-Zn/SnO_2)を開発した。各種調製条件の検討や、担体効果、溶媒効果の検討を行い、成果としてまとめられる知見が得られたため。第二成分元素による担持種の構造・電子状態、触媒表面の酸塩基の制御の検討を行い、またPW4以外のポリオキソメタレート、ペルオキソメタレートに関して検討を行う。
高分子の包接,認識,組織化による機能性超分子の構築

シクロデキストリンと種々のポリマーとの相互作用について検討したところ、グルコース6個からなるα-シクロデキストリンは細いポリマーであるポリエチレングリコール(PEG)と結晶性の錯体を高収率で形成することがわかった。グルコース7個からなるβ-シクロデキストリンはPEGとは錯体を形成しないが、ポリプロピレングリコール(PPG)とは高収率で錯体を形成することがわかった。α-シクロデキストリンはPPGとは錯体を形成しない。さらにグルコース8個からなるγ-シクロデキストリンはポリメチルビニルエーテル(PMeVE)と錯体を形成するが、α-、β-シクロデキストリンは(PMeVE)とは錯体を形成しないことがわかった。このようにシクロデキストリンはポリマーの構造により高い特異性を示すことがわかった。また錯体形成の効率はポリマーの分子量にも強く依存することがわかった。さらにα-シクロデキストリンとPEGビスアミンとの錯体を単離し、これを2、4-ジニトロフルオロベンゼンのようなシクロデキストリンの空洞を通り抜けることができないような大きな置換基と反応させることにより、多くのシクロデキストリンをポリエチレングリコール鎖に閉じこめることができた(ポリロタクサン)。平均分子量3350のPEGから合成したポリロタクサンには1つの分子に約20個のシクロデキストリンが閉じこめられていることがわかった。これはポリマー鎖のほぼ半分がシクロデキストリンによっておおわれていることになる。平均分子量約1450のPEGから合成したポリロタクサンにはシクロデキストリンが約15個閉じこめられており、ポリマー鎖のほぼ端から端まで詰まったポリロタクサンが得られた。
大型で電磁力に耐える超電導バルクの組織構造と機械特性発現機構の解明

超電導バルクを用いた応用機器の高性能化にとって、大型化に伴い増加する電磁力に耐えることのできるバルクの開発が求められている。超電導バルクとしては、希土類系の単結晶バルクが一般的であるが、種結晶から離れたところでの余分な核生成により大型のバルクを得ることは困難である。また、希土類系のバルクは、作製プロセスにおいて必然的に気孔を含み、それが機械的特性の低下を招く原因となっている。最近、希土類系のバルクに加えて、ニホウ化マグネシウムバルクに注目が集まっており、超電導転移温度は希土類系と比較して低いが、単結晶化しなくても焼結により優れた超電導特性を有するバルクが得られるとされる。これまでに、焼結を大気中で行って作製したニホウ化マグネシウムバルクを対象に機械的特性の評価が行われているが、充填率が50%程度と低く、希土類系バルクと比較して機械的特性が劣ること、熱間等方圧加圧により充填率が92%程度に向上し、機械的特性も著しく上昇することなどが分かっている。本研究では、更なる充填率と機械的特性の改善を目指し、放電プラズマ焼結によるニホウ化マグネシウムを対象として、内部での機械的特性のバラツキの少ないバルクを得るために、焼結温度と圧力の違いが充填率と機械的特性に及ぼす影響を検討した。焼結温度の上昇に伴い機械的特性は向上し、焼結温度1100°Cにおいて充填率98%程度のほぼ緻密質なバルクとなり、希土類系のバルクと比較して3倍程度の強さが得られた。また、焼結温度1100°Cにおいて焼結圧の影響を調べたところ、充填率と機械的特性の平均値に焼結圧による顕著な違いは見られなかったが、バルク内部での機械的特性のバラツキが拡大する傾向が見られた。ニホウ化マグネシウムバルクの機械的特性は、焼結法によらず充填率に大きく依存し、充填率の向上に伴い機械的特性は指数関数的に上昇することが示された。平成30年度においては、ニホウ化マグネシウムバルクに加えて、希土類系のバルクについても従来のバルクとは異なり気孔を含まない緻密質のバルクを対象に機械的特性についての検討を計画していて、おおむね当初の予定通りに研究が進展した。より多くの作製条件について、バルクの機械的特性の違いを効率的に検討するために、比較的小さいサイズのバルクを対象とし、研究を行った。それに伴い、脆性材料を対象とする従来の機械的特性の評価法である曲げ試験では、寸法の大きい試験片が必要となり、試験法として適さなかったので、小さい寸法の試験片により評価を行うために、試験片の両端を金属棒に接着して引張負荷を行うことを検討し、試験片と金属棒との接着剥離が生じずに、接着部近傍での応力集中が評価結果に影響を及ぼさないような、金属の材質や接着剤の組合せを様々な条件から決定することができた。曲げ試験では、最大応力の生じる領域が試験片の長手方向中央の引張側表面に限られるが、この引張試験では、試験片内部全域に含まれるすべての欠陥が破壊に影響を及ぼすため、これまでよりも、より正確に材料の機械的特性を把握できるようになった。結晶成長時の酸素分圧の上昇に伴い希土類系バルク内部の気孔が減少し、酸素中での結晶成長では完全に消滅すること、引張試験を通して、気孔(空隙)の減少に伴い機械的特性が上昇することを、ニホウ化マグネシウムバルクだけでなく、希土類系バルクにおいても確認できたことから、当初の予定通りにおおむね順調に研究が進展したと言える。希土類系バルクにおいて、気孔を含まないバルクを得るためのもう一つの製法であるインフィルトレーショングロース法によるバルクの評価も行い、機械的特性の改善を確認できた。気孔を含む従来の希土類系バルクの破断面上には、き裂の進展に伴い形成される筋状の模様が気孔から広がる様子が観察された。一方、気孔を含まない緻密質の希土類系バルクの破断面上にも筋状の模様が観察され、それを辿って破壊の起点付近に観察されたものの分析を行った結果、優れた超電導特性の発現にとって不可欠な第2相粒子が微細に分散した組織を得るために添加されるPtの化合物であることが明らかとなった。この結果を踏まえて、今後は、緻密質の希土類系バルクを対象に、第2相やPtの添加量による第2相粒子の分散状況などの材料組織の違いや、それが機械的特性と破壊のメカニズムに及ぼす影響を検討し、それによって得られた結果を作製プロセスにフィードバックすることで、優れた機械的特性を有するバルクの開発を目指す予定である。また、そのようなバルクの応用に向けて、バルクが実際に使用される状況下での機械的特性を正確に把握するために、低温下での引張試験方法についても検討する予定である。超電導バルク材料(以下,「バルク」.)の大型化は,応用機器開発にとっての課題の一つに挙げられる.現在,バルクとして主流の希土類系の酸化物は,優れた超電導特性発現のために種結晶を用いて作製される単結晶であり,種結晶から離れたところでの余分な核生成により,通常の製法では直径60 mm程度が大きさの限界とされている.大型化に伴いバルクに作用する電磁力は増大するため,破壊強度などの機械特性の改善や正確な把握も必要とされる.

一般に希土類系バルクは,均一な組成の前駆体を加熱して半溶融状態にした後,その上部中央に種結晶を配置して温度勾配下で結晶成長させて作製されるが,本研究では,種結晶から離れるに従い包晶分解温度が低下するよう組成を変化させた前駆体を用いて余分な核生成を伴わずに大型の単結晶が得られる希土類組成勾配法によって作製した直径100 mmの希土類系バルクを対象に,バルクから採取した試験片の曲げ試験を通して機械特性の評価を実施した.試験片には,組成の異なるそれぞれの領域から採取したものや,バルク上面の組成の境界を横切るように採取したものを用意した.試験片の破壊が組成の境界で起こるか否かを調査するため,試験片の内スパンにおいて最大曲げモーメントが生じる4点曲げ試験を選択した.大気中での評価に加えて,超電導転移温度よりも低い液体窒素温度での機械特性の評価も行った.破壊強度のデータには試験片によるバラツキが見られたが,組成の境界を含む試験片と含まない試験片の平均値には,顕著な違いは見られず,それらは,従来のバルクの破壊強度と同等であった.また,破断した試験片の元素マッピング画像を蛍光X線分析装置により得て,破断位置と組成の境界との関係を調べたところ,試験片の破断は,必ずしも組成の境界で生じていなかったことから,組成勾配法によるバルクは大型バルクとして有望であることが示された.平成29年度は,希土類組成勾配法による大型単結晶の超電導バルクの組織と機械特性との関係性を検討することを計画していて,おおむね当初の計画通りに研究が進展した.本研究の実施にあたり,大型バルク内部での組織と機械特性との関係性を正確に把握するために,試験片の採取の仕方に工夫が必要と考えていた.また,脆性材料で組成の境界を有する試験片の機械特性を適切に評価できる試験法を選択する必要があった.組成の異なるそれぞれの領域から採取した試験片や,バルク上面の組成の境界を横切るように採取した試験片を用意して,脆性材料の機械特性の評価に適用される曲げ試験のうち,試験片の内スパンにおいて最大曲げモーメントが生じる4点曲げ試験を選択して,組成の境界が内スパンに含まれるように試験片を冶具に設置して評価を行ったことで,大型バルク内部での機械特性を適切かつ詳細に把握することができ,順調な研究の進展に繋がった.さらに,機械特性評価後の試験片組織の観察においても,光学顕微鏡,走査型電子顕微鏡,エネルギー分散型微小部蛍光X線分析装置を使用して,的確に行えたと考えている.機械特性の評価においては,大気中に加えて,超電導転移温度よりも低い液体窒素温度においても行えたこと,平滑試験片を用いた破壊強度の評価に加えて,切欠きを有する試験片を用いた破壊靭性の評価も行えたことなども,順調に研究が進んだ理由に挙げられる.平成30年度以降は,組成勾配法による希土類系バルクと同様に,大型の超電導バルクとして有望なニホウ化マグネシウムのバルクを研究対象に加えることを予定していて,それに向けた準備も順調に進めることができた.超電導バルクを用いた応用機器の高性能化にとって、大型化に伴い増加する電磁力に耐えることのできるバルクの開発が求められている。超電導バルクとしては、希土類系の単結晶バルクが一般的であるが、種結晶から離れたところでの余分な核生成により大型のバルクを得ることは困難である。また、希土類系のバルクは、作製プロセスにおいて必然的に気孔を含み、それが機械的特性の低下を招く原因となっている。最近、希土類系のバルクに加えて、ニホウ化マグネシウムバルクに注目が集まっており、超電導転移温度は希土類系と比較して低いが、単結晶化しなくても焼結により優れた超電導特性を有するバルクが得られるとされる。これまでに、焼結を大気中で行って作製したニホウ化
石灰岩層を使ったCO2急速削減のためのフラクタル石灰岩モデルによる溶解速度予測式

CO2による琉球石灰岩の溶解速度を調査した結果、滞留時間20年間に、水中のCO2濃度が12%において、Ca濃度、アルカリ度およびpHの上昇が生じ、石灰岩鉱物の飽和度も上昇している地域をみつけた。溶解速度Dは、CaあるいはHCO3濃度C(mol/L)と滞留時間t(年)の関係から濃度の時間変化R=C/tを求め、石灰岩コアのX線CTスキャン画像解析から得た比表面積S(cm2/L)から、D = R/Sとして推定した。天然環境では、CaCO3溶解量とCO2消費量Pは、P=DVSで表される。ここに、D=1.20.76 nmol/cm2/yr, Vは対象となる石灰岩の全空隙体積である。H27年度は、石灰岩帯水層中の地下水中のCa濃度の時間変化R(モル/L/年)をとらえるため、沖縄本島南部琉球石灰岩帯水層分布地域を対象に、石灰岩層中のCO2ガス土壌分圧, Ca濃度,石灰岩層中の鉱物の飽和度そして地下水の滞留時間および地下水流速の測定を実施した。その結果、以下の成果が得られた。1)琉球石灰岩帯水層の井戸水は流動性と滞留性の2種類に大別でき,本研究では滞留性の地下水が多く存在することがわかった. CFCsおよびSF6による年代測定の結果から地下水の滞留時間はおよそ0年から25年の範囲にあると考えられる。2)流動性の井戸水では、Ca濃度は各井戸に到達する前に飽和平衡状態に達していることがわかった.このことから流動性の井戸水ではCO2分圧は石灰岩を構成する鉱物の溶解反応を促進していないと推定される.3)滞留性の井戸では, Ca濃度が高いとCO2分圧も高い傾向がみられる.4)滞留性のある井戸にはGL-30m以深の強滞留ゾーンが存在し,強滞留ゾーンではCaCO3+H2O+CO2 ⇔Ca2++2HCO3-の化学反応が右方向に進行している.5)流動性の井戸と滞留性の井戸の比較から, CO2を貯留するには石灰岩の溶解反応が進む滞留性の井戸が望ましい.6) SF6の年代決定率が30%台である.7)沖縄県のCFCs大気中濃度と北半球平均大気濃度を比較すると,北半球平均大気濃度を1とした場合, CFC-12が0.88, CFC-11が0.93, CFC-113が1.78, SF6が1.07である.8)沖縄本島南部の琉球石灰岩帯水層内の不圧地下水の流動モデルは,混合流モデルおよびピストン流モデルで近似される.ただし, SF6による年代決定率が低いので期間をおいて、再調査する必要がある.H27年度に石灰岩帯水層の井戸水サンプルの年代測定を実施した結果、年代パラメータであるSF6やCFCsが過大であるサンプルが多く、年代決定できた地下水が少なかった。SF6やCFCsが過大になった地下水は、硝酸汚染が進んでいた。また、年代決定できた地下水の滞留時間は025年と推定されたが、地下水流動は、ピストン流モデルのものと、混合流を示すものが混在していた。そのため、同一流動経路上の地下水の滞留時間とCa2+やCO2ガスなど溶存成分濃度との関係を整理するのが困難で、時間を要する。天然環境下の石灰岩帯水層の数年数十年スケールの溶解速度D1とCO2消費速度D2を調べるため、沖縄本島南端域(米須地区・仲座地区・慶座地区)および、宮古島の琉球石灰岩層中の多くの井戸水について調査した。また、野外の琉球石灰岩から円柱コアを抜き出し、X線CT画像解析を実施した。その結果、地下水の滞留時間tは、525年、溶存CO2ガス濃度(pCO2)は、12%であった。仲座地域の地下水では、tが長くなると、Ca濃度の上昇と、pCO2が低下するとともに、pHが上昇し、石灰岩鉱物のカルサイトおよびアラゴナイトの飽和度(SI)が上昇している。石灰岩の溶解が進行している。宮古島地域では、tが長くなると、PCO2が増加するとともに、pHが低下し、鉱物のSIが低下している。地下水中に石灰石の沈殿・生成が進行するとともに、酸性化が進行している。一方、米須地区、慶座地区は、滞留時間が15年を境にPCO2、pH、石灰岩の溶解・沈殿の挙動が反転している。琉球石灰岩コアのCT画像解析の結果、連続する空隙割合(空隙率n)は0.069で、空隙の約77%が連結している。琉球石灰岩の空隙体積Vおよび空隙の表面積Sとも、分布はフラクタル(自己相似性)であった。D1(モル/cm2/年)およびD2は、フィールドで得られた地下水中のCa2+およびHCO3-濃度の時間変化R(モル/L/年)と、空隙体積に対する空隙表面の割合である比表面積s(cm2/L)から、D=R/sとして決定した。Dに対する溶存CO2ガス濃度の依存性については、課題として残った。CaCO3の溶解量P1(モル/年)およびCO2消費量P2は、P1=D1・V・s, P2=D2・V・sとなる。

天然環境では、およそD1=0.00000000121, D2=0.00000000228 (モル/cm2/年), s=29800(cm2/L)であった。CO2による琉球石灰岩の溶解速度を調査した結果、滞留時間20年間に、水中のCO2濃度が12%において、Ca濃度、アルカリ度およびpHの上昇が生じ、石灰岩鉱物の飽和度も上昇している地域をみつけた。溶解速度Dは、CaあるいはHCO3濃度C(mol/L)と滞留時間t(年)の関係から濃度の時間変化R=C/tを求め、石灰岩コアのX線CTスキャン画像解析から得た比表面積S(cm2/L)から、D = R/Sとして推定した。天然環境では、CaCO3溶解量とCO2消費量Pは、P=DVSで表される。ここに、D=1.20.76 nmol/cm2/yr, Vは対象となる石灰岩の全空隙体積である。地下水の滞留時間だけでなく、流速とCaイオンやCO2ガスなど溶存成分濃度との関係を整理するとともに、採取した琉球石灰岩ブロックサンプルを使って、X線CT画像解析から空隙の幾何形状や分布特性を検出する。検出したフラクタルパラメータを用いた3次元空隙フラクタルモデルの作成を実施して、モデルから単位体積の水と接触する石灰岩空隙の表面積Sや間隙率の決定を行う。また、岩石の間隙率の実測や、透水係数を実測するため、試験装置を作製し、透水試験や数値解析を実施する。以上のH27年度とH28年度の結果を総合して、フラクタルモデルによる石灰岩帯水層の溶解速度の予測式を追及する。予測式を用いた急速CO2削減方法と溶食による空洞の発達の将来予測方法をまとめ、提案する。水文学当初計画で見込んだよりも安価に研究が進んだため、わずかに次年度使用額が生じた。次年度使用額の128円は、実験記録用ノートに使用する。H28年度請求額は、採取した琉球石灰岩ブロックサンプルから円柱サンプルをくり抜く費用、そのサンプルのX線CT画像を取得する代金、透水試験装置の作製の部品に使用する。