hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細菌-植物間で保存される低温適応機構の解明

低温馴化時のWCSP1の発現誘導が,mRNAレベルでは4倍程度であるが,タンパク質レベルでは1000倍以上に達し,翻訳レベルにおいて主要な調節を受けることを明らかにした.また,in situ解析の結果から,WCSP1の発現は,茎頂付近及び若い葉細胞で強く観察された.WCSP1は大腸菌cspA,cspB,cspE,cspG四重変異体の示す低温感受性を相補したことから,大腸菌CSPと同様のRNAシャペロン機能が推定された.実際にWCSP1が大腸菌内でRNA2次構造消活性を持つことを示し,試験管内でもその活性が証明されたことから,WCSP1は植物のRNAシャペロンであると判断された.また,欠失タンパク質を用いた解析から,RNAシャペロン活性にはZr-finger(ZnF)を含むC末端側領域は必要なく,CSDのRNA結合モチーフが不可欠であった.WCSP1タンパク質は煮沸後もその構造及び機能を維持した.その性質はグリシンに富む領域(GR)の有無に依存しなかった.WCSP1の細胞内局在性解析の結果,CSP1-GFP融合タンパク質は核及び小胞体に局在した.小胞体への局在にはC末端側GR及びZnF領域を介したタンパク質間相互作用が必要が必要と考えられた.WCSP1タンパク質固定化カラムを用いたターゲットRNAスクリーニングの結果,リボソームタンパク質S15a等数種類の候補分子が選抜された.WCSP1発現イネは,やや矮性であり,第2葉が大きく,稔実率が低かった(60-80%).マイクロアレイを用いてWCSP1発現イネ中で発現上昇(11個)或いは減少(16個)する遺伝子を同定したが,その中に低温適応と関連するものは見いだされなかった.低温馴化時のWCSP1の発現誘導が,mRNAレベルでは4倍程度であるが,タンパク質レベルでは1000倍以上に達し,翻訳レベルにおいて主要な調節を受けることを明らかにした.また,in situ解析の結果から,WCSP1の発現は,茎頂付近及び若い葉細胞で強く観察された.WCSP1は大腸菌cspA,cspB,cspE,cspG四重変異体の示す低温感受性を相補したことから,大腸菌CSPと同様のRNAシャペロン機能が推定された.実際にWCSP1が大腸菌内でRNA2次構造消活性を持つことを示し,試験管内でもその活性が証明されたことから,WCSP1は植物のRNAシャペロンであると判断された.また,欠失タンパク質を用いた解析から,RNAシャペロン活性にはZr-finger(ZnF)を含むC末端側領域は必要なく,CSDのRNA結合モチーフが不可欠であった.WCSP1タンパク質は煮沸後もその構造及び機能を維持した.その性質はグリシンに富む領域(GR)の有無に依存しなかった.WCSP1の細胞内局在性解析の結果,CSP1-GFP融合タンパク質は核及び小胞体に局在した.小胞体への局在にはC末端側GR及びZnF領域を介したタンパク質間相互作用が必要が必要と考えられた.WCSP1タンパク質固定化カラムを用いたターゲットRNAスクリーニングの結果,リボソームタンパク質S15a等数種類の候補分子が選抜された.WCSP1発現イネは,やや矮性であり,第2葉が大きく,稔実率が低かった(60-80%).マイクロアレイを用いてWCSP1発現イネ中で発現上昇(11個)或いは減少(16個)する遺伝子を同定したが,その中に低温適応と関連するものは見いだされなかった.低温馴化処理(4°C)を施したコムギクラウン組織より全RNA,及び可溶性総タンパク質を抽出し,ノーザン及びウエスタン解析により,低温馴化過程におけるWCSP1mRNAとタンパク質量の変動の定量化を行った.mRNAの蓄積はほぼ直線的に見られ,2週間で約4倍の誘導が観察された.しかしながらWCSP1タンパク質の蓄積は7日目以降に指数関数的な上昇が見られ,最終的には1000倍以上の誘導が観察された.この結果から,WCSP1の発現には,翻訳レベルでの調節機構が働いており,そこにWCSP1が関与する可能性が示唆された.In situ hybridization法により,WCSP1発現の組織特異性を調べたところ,WCSP1転写産物の蓄積は,低温馴化中のクラウン組織において観察され,特に茎頂付近の細胞及び若い葉組織で発現が強いことが明らかになった.また,WCSP1-GFP融合タンパグ質をコムギ茎葉組織に一過的発現させ,その細胞内局在性について検討した.WCSP1は,核及びERに局在している可能性が示された.精製タンパク質の解析の過程でWCSP1タンパク質は煮沸処理によっても変性(沈殿)しない性質を持つことが明らかとなった.また,その処理でDNAへの結合活性には変化がなく,活性を維持していることが明らかとなった.この化学的な安定性は本タンパク質の可塑的な構造の可能性を示唆しており,その特徴と機能発現との関わりを明らかにしていく必要がある.コムギの低温ショックタンパク質WCSP1はコムギの低温馴化過程で高度に蓄積され、大腸菌中では、大腸菌低温ショックタンパク質の機能変異を相補し、RNAシャペロン活性を示す。

本研究では、WCSP1のもつRNAシャペロン機能を試験管内で証明するため、部分的相補性を持つ2本鎖オリゴDNAを合成し、片方の鎖の5'末端をFITC蛍光分子で標識し、もう片方の鎖をクエンチャー(BHQ)で標識した分子ビーコンを作製した。この2本鎖DNA分子はアニール状態ではFITCの蛍光がクエンチャーに吸収され、見かけ上蛍光が観察されないが、1本鎖解離状態ではクエンチングが起きずに蛍光が検出される。このシステムを利用し、試験管内系を用いて、RNAシャペロン機能に必要な核酸融解活性の検出を行った。その結果、WCSP1はATP非依存的に、DNA二本鎖を一本鎖に解離する核酸融解活性を示した。試験管内系においてもWCSP1が低温時のRNAがとる安定高次構造を解除するRNAシャペロンとして機能することが示唆された。更に、WCSP1タンパク質のRNA結合モチーフの変異タンパク質は,核酸に対する結合,核酸融解活性をともに消失したことから、RNA結合モチーフがWCSP1の機能に必須であることが示された。次に、WCSP1の細胞内局在性をGFP融合タンパク質として発現させて検討した。その結果からWCSP1は小胞体及び核内に局在し、小胞体への局在にはWCSP1のC末端側グリシンリッチ、CCHCジンクフィンガー領域が必要であることが判った。従ってWCSP1の植物細胞内での機能として、粗面小胞体上での翻訳過程或いは核内でのrRNA,mRNAの成熟過程に関与するタンパク質である可能性が示唆された。
生活を重視した安全な避難方法と避難生活リハビリプログラムによる被災者生活復帰支援

災害時要援護者を災害の被害からどのように守るかということは、減災の基本的命題である。本件急は、これを重視しつつ、災害時要援護者の生活が、心身、社会的な健康型もたれなければ、災害からの復帰・復興葉が困難であるということを解明するために、避難所・仮設住宅で、被災者に対する調査を行い、生活実態をとらえるた。被災後の生活は、適度な運動(リハビリ、パワーリハビリ)と定期的な健康診査、人間関係の健康が3要素となり基本である。人との対話や交際をするための医療・保健・福祉サービスをつなぐツールとして、防災かるたとマナーかるたを作った。これにより体と心と人との交流を行う生活リハビリプログラムが出来上がった。自然災害による被災からの生活復帰には、早期の災害・避難情報の入手による安全な避難と避難生活の在り方が、生活復帰の円滑性を左右する要因であるとして、(1)災害時要援護者の生命の安全を守る早期の安全な「災害・避難情報の提供・伝達方法」の開発と(2)避難所での生活機能の低下を防止し、「避難生活リハビリ・プログラム」の開発による円滑な生活復帰支援方法の研究を行うことを本研究の目的とした。これは、これまでの4年間にわたる地域防災研究の成果をもとに本研究の必要性を重視したからである。本研究の研究対象地域の中心は、低平地であり、水害の危険性が大きい佐賀県域に設定し、期間は3年間として研究に取り組むこととし、平成23年度より着手した。研究方法は、従来取り組んできた異分野融合型の研究社チームによる研究体制をとり、(1)高精度GPS(佐賀大学開発)を利用した災害情報・避難情報と適切かつ安全な避難の実験、(2)医療・保健・福祉サービスの継続的利用支援、(3)避難生活リハビリ・プログラムの開発とその実験による生活復帰モデルを立案するために、避難所の適切性の評価を行うこととした。平成23年度は、通信情報研究Gが災害・避難情報を高精度GPS(佐賀大学開発)の利用による佐賀県下(本研究の対象)の、GH、介護施設の被災リスク基礎情報と災害時要援護者の位置確認実験を開始し、災害・避難情報の伝達の方法確立のためのデータを集積し、研究報告を行った。また、避難の基盤情報である避難準備・避難勧告・避難指示を発信する自治体の情報発信調査を実施した。避難のためのマップ作成には、災害リスク情報を基にし、避難経路と合わせ、要援護者の程度チャートを作成した。生活支援(医療福祉)研究G:避難所の質の分析のために、佐賀県下の避難所の踏査および避難所での医療・福祉サービスの受給体制と避難所での現行の要介護者へのリハビリ、介護予防リハビリの提供の課題を、デイケアサービス実施中の施設におけるインタビュー調査、地域包括支援センターのインタビュー調査を行い課題を抽出し学会発表を行った。「避難生活リハビリ・プログラム」開発の3年後の完成を目標に、避難訓練のデータ解析した。それを要援護者の僻難支援と地域包括支援センターの支援役割を学会報告した。本研究は3年間にわたり、災害時要援護者の被災後の生活復帰・復興をどのようにすれば、被災前と同様の生活に戻ることができるかを究明することが目的であった。社会科学系と工学系による異分野融合研究として、災害時に欠くことのできないインテリジェント情報を要援護者にどのように届け、被災を最小化するかということから、被災後の生活支援を提案する。これを重視しなければならない。被災した災害時要援護者の生活が、心身、社会的な健康型もたれなければ、災害からの復帰・復興葉困難である。その後の人生に大きな影響を与える。避難所・仮設住宅で、被災者に対する調査を行い、生活実態をとらえることができた。被災した後の生活は、適度な運動の要素(リハビリおよびパワーリハビリ)の有効活用と定期的な健康診査、家族や地域における人間関係が健康であるということが基本であり、生活復帰・復興の3要素ともいえるということが明らかになった。人が本来持つ欲求である人との対話や交流をすることが慣用であるが、避難所や仮設住宅などにおいてはそれが十分できない。そこで、人と人をつなぐためのツールとして、防災かるたとマナーかるたを作成した。これにより身体活動と人との交流を行う生活リハビリプログラムが、完成した。かるたで遊ぶことは、心を開放し、人と競うことができる。一人ででも多くの人とでも遊ぶことができる。認知症高齢者が声を出して読み、ゲームを行うことにより自然に避難方法やマナーを身につけ(よみがえらせ)ることは、生活復興に大きな意義を持つことになる。

さらに、防災と減災との知識が身につ区ことにもなり、健康かを促進できるということがゲーム後の調査によ浮き彫りにされた。人との交流に有用なかるたは医療・保健・福祉サービスをつなぐツールとなることを実証できた。自然災害被災からの生活復帰の要因は、早期の災害・避難情報の入手による安全な避難と避難生活の在り方である。1災害時要援護者の生命の安全を守る「災害・避難情報の提供・伝達方法」の開発、2避難所での生活機能低下防止の「避難生活リハビリ・プログラム」による円滑な生活復帰支援方法の研究が本研究の目的である。それは、これまで6年間の地域防災研究の成果をもとにしたさらなる要援護者支援研究を深化させるためである。本研究の研究対象地域は、低平地であり、水害の危険性が大きい佐賀県域を中心として、3年間に亘る研究に取り組むこととした。本研究は、異分野融合型の研究チームの強みを発揮する研究体制であるため、1高精度GPSを利用した災害情報・避難情報とその適切性および安全な避難の実験、2医療・保健・福祉サービスの継続的利用支援、3避難生活・仮設住宅・自宅復帰リハビリ・プログラムの理論による生活復帰モデルの立案とその試行を、諸外国に照らし合わせて検討し、避難所・仮設住宅の評価を試み、生活復興は避難の時点から始まり、その質が復興の速度と質を決定する要因であるという結論を得た。避難・避難所研究成果は、関係諸学会等で報告した。また、基盤情報発信(避難準備・避難勧告・避難指示)の自治体における防災訓練の在り方と参加者調査を分析し、その適切性を検証した。避難所や仮設住宅の質の分析のため、避難所・福祉避難所・仮設住宅・在宅復帰の過程で切れ目のない医療・福祉サービスの受給体制を、共通の課題を持つ諸外国と比較検討し、要介護者へのサービスとリハビリの課題を抽出した。「避難生活リハビリ・プログラム」開発の3年目の完成に向けて、要援護者の避難支援とその支援者となる地域包括支援センターの支援役割、福祉避難所の在り方と防災意識啓発の方法論を考案(防災かるた)し、地域の要援護者に対する意識啓発活動の実践を行った。要援護者の早期避難には、施設、地域包括支援センターの職員の意識と避難の適切性、避難経路の周知が必要であることを避難チャートを施設から避難所の踏査によって作成することによって研究を早く進めることができた。避難性あkつリハビリプログラムは、最終年度に作成のところから、順調に推移している。25年度が最終年度であるため、記入しない。1要援護者の早期避難については、既に避難チャートを施設から避難所の踏査によって作成したことをもとに、福祉避難所の検討を行ウことができたために研究を早く進展させることが可能となった。2避難所生活リハビリプログラムは、避難所だけではなく、仮設住宅および自宅復帰のあらゆる段階で必要であることを、避難所での調査のみに頼ることなく仮設住宅(岩手県)において行ったことから課題解決への進展が見られたためである。現在、最終年度へ向けて研究は順調に推移している。避難所の生活機能低下予防のための福祉避難所についての調査研究は、模擬福祉避難所の検討を行っており、平成25年度に3大学をネットでつなぎ、避難所の質についてのシンポジウムを計画しているなど、当初計画よりも早く推移している。東日本大震災の前に申請していた本研究であったが、同震災によって本研究で取り組もうとしていたことすべてが問題・課題として現出した。
戦前期、教科教育における教育心理学の発達科学・教育方法学としての浸透・定着過程

日本に心理学が輸入される過程を学校教育制度の施行との関連で明らかにした。心理学の導入は、大学の設置と底でのカリキュラムと関係して、開設の初期から一般教養科目として用意されていた。その後、師範学校の開設とも深く関わり、教育学の一領域として履修科目として定着していく過程を文献研究で明らかにした。他方で、戦前・戦中の教育に関わる心理学は、日本のアジア進出、とりわけ中国東北部(旧満州国・現在の吉林省など)、台湾・韓国への進出と深く関係していた。今年度は、心理学が客観科学として実証的研究を基礎に置くことで、教育の方法の有効性の検証、児童・生徒の教科内容の理解の過程の解明にまで研究領域を拡大した状況を整理した。主に東京高等師範学校発行の「教育心理研究」に掲載された論文の整理と分析を行い、現在も継続中である。教科領域への心理学研究の浸透は、教育実践の「科学化」につながるものであり、教育心理学の固有の領域の確立に一役買っていた。また、教育方法の改善や有効性を調査・研究に基づいて実証的に明らかにすることによって、教育科学としての教育心理学の位置を確立する時期でもあった。その一方で、当時日本は、東アジアに「共栄圏」「文化圏」を作ることを大きな課題とし、東アジアへの進出を積極的に進めていた。その一環として、日本の教育を現地に普及することが急務であり喫緊の課題であった。教育心理学は、日本の教育を東アジアンの諸国に普及させるためには、中国、台湾、朝鮮における諸民族の生活・習慣・「知的能力」等の実態について明らかにし、理解することが必要であると考え、比較研究を進めていた。今年度は、中国(延辺自治州)、台湾における19201945年頃の現地における日本語教育と学校の実態について聞き取り調査を行った。台湾においては当時の学校が現在も改修されて利用されているなど、日本が及ぼした教育面での台湾・中国への影響は大きかったことがわかる。他方、延辺自治州は朝鮮族の住民の占める割合が大きく、今でも日本語を話す年配の人は少なくない。日本語教育がいかに深く浸透していたかが示されている。旧満洲国における「日本の教育」普及の過程を現地の史(資)料、聴き取りを通して明らかにすることが研究の目的であった。延辺を訪れ、この地が日本が建国した傀儡国家「滿洲國」だったことを初めて認識した。博物館や革命紀念陵圓で、日本の植民地支配の実態を被支配国の住民の視点から知ると共に、抗日運動がどのように展開されたかを知ることができた。特に龍井の旧大成中学校、歴史記念館は、朝鮮族が如何に教育を重視してきたかを教えるものであった。戦争為政者・軍は領土を占拠し、人々の社会、生活、制度、信念、思想、文化、伝統、言語、すべてを支配・統治する。そのための最も基本的な手段が、植民地教育である。「伯父さんは、中国人でありながら中国語を話せず、日本語を話す」、香春さん(通約者)が話した通り、日本が欺瞞的に鼓吹した「朝鮮族解放」は植民地化そのものだった。しかし、征服者に対抗する力もまた教育によって培われる。展示資料は、このことを教えている。延辺の日本語教育は、1909年「間島普通学校」の開設に始まるという。そこでは、修身、国語、算数、日語、図画、体操、理科、物理、地理、歴史などが教えられた。国語とは、朝鮮語を指している。1910年の日韓併合で、日本語教育は本格化して、1945年の日本の敗戦で日本語教育が廃止されるまで続いた(山本, 2011)。1931年の滿洲事変は事態をさらに悪化させた。「日本が朝鮮族を初めて利用して勢力浸透を始めたのは、日露戦争以後、『間島問題』を捏造してから」であり(姜, 2011, p15)、朝鮮族と日露戦争、日本のアジア侵略は深刻な関わりをもつものであった。臺灣統治と同様、「満洲國」の建設に教育は欠かせなかった。心理学者が、天津や奉天(瀋陽の旧称)で行った調査研究の背景には、極東アジアへの日本の侵略戦争と教化政策があった。仏の現地調査はまとめているところである。まず、文献研究では学校教育、大学教育、師範教育、そして教科目の変遷を分析した。日本は、19世紀後半、西欧化を急速に進めた。学校教育を普及させたのもその一環だ。心理学に関わって言及するなら、人間の心身の発達に関わる科学、学問として積極的に教育に導入された。1868年の「學制」では大学と専門学校は明確に区別されていなかった(教育史編纂会, 1938a)。

1877年(明治10年)四月二十一日、文部省第二號布達「文部省管轄東京開成學校東京醫學校ヲ合併シ自今東京大學ト改稱候篠此旨相達候事」(開成学校)、「東京大學ニ四學部ヲ置舊東京開成學校ニハ理學部法學部文學部ヲ置舊東京醫學校ニハ醫學部ヲ置候事」(東京大學)が出され、初めて官立の大學が設置された。現地調査では、臺灣と中国東北部延辺朝鮮族自治州延吉市の戦跡を訪問し、展示資料と現地関係者からの聞き取りを行った。「敎育の心理學」が研究領域・分野として定着する時代的背景を明らかにするために、1880年代後半から1900年代中頃までの日本とアジア諸国の関係を探った。「大東亜共栄圏」の建設の大義名分の下、日本が東アジアの植民地支配を拡大させる中で、日本式の学校の設置と教育の普及・浸透、日本語使用の強制を通じた現地教育の支配、これらは皇国民への教化策として最重要課題であった。日本に心理学が輸入される過程を学校教育制度の施行との関連で明らかにした。心理学の導入は、大学の設置と底でのカリキュラムと関係して、開設の初期から一般教養科目として用意されていた。その後、師範学校の開設とも深く関わり、教育学の一領域として履修科目として定着していく過程を文献研究で明らかにした。他方で、戦前・戦中の教育に関わる心理学は、日本のアジア進出、とりわけ中国東北部(旧満州国・現在の吉林省など)、台湾・韓国への進出と深く関係していた。中国吉林省延辺朝鮮族自治州延吉市を訪問調査した。小・中学校、大学、博物館、戦争記念館、龍井旧大成中学校、領事館、等を現地調査した。民族問題があり、入国、乗り換え機搭乗時には保安員がゲートで荷物を開け、厳しいチェックを受けた。研究は、「日本の教育」が東アジアで展開された過程を明らかにし、概ね計画通り進んだ。記念館等には、展示案内パンフレット、展示関連書籍の販売が少なく、許可されて撮影した写真を資料として用いる工夫を余儀なくされたが、現地でなければ得られない資料を用いて整理することができた。旧満洲国における現地の教育の実態を現地の史跡・資料及び聴き取りにより現状を把握することができた(以下参照)。当時、龍井の学校教育は日本の支配を逃れることはできなかった。朝鮮族の民族教育は、清朝と国民党政府の施策と日本の支配の狭間で揺れ動き、喘いでいた。間島日本総領事館設置(1909年)後、日本教育支配が急速に進んだのである。1931年9月の「滿洲事変」と、傀儡国「滿洲國」建国で事態は急激に悪化した。在満朝鮮人は「滿洲國」第2等国民(1等は日本人、3等は漢人)とされた。「朝鮮人が運営してきた数百ヵ所の私立学校が焼き払われ、取り締まりを受け、革命意識と民族意識をもつすべての教員と学生は弾圧された。...小学校と中学校を強制的に『国民学校』『国民優級学校』『国民高等学校』に改めた。1944年の延辺の統計では、小学校は557校、在学生は96,700余名であり、中学校は18校(多くは職業学校)、在学生は6,700余名であった」。光明学園高等女学部が1938年1月には省立龍井女子国民高等学校と改称、大成中学校については「翌39年5月末現在では,私立龍井大成国民高等学校の名前が消え」(原・潘・隈部,1995)とあり、日本の統治による学校名称変更であることが確認できる。教育心理学19世紀末期には、日本は欧米諸国から開国を迫られ、欧米の先進的技術を導入した。日本社会の建築・施設設備の整備、さらに社会制度・法制度の近代化を早急に実現するには、欧米に倣った学校教育の制度の確立が必須であった。1872年、近代学校制度の基礎となる学制が発布された(1879年学校令まで)。
レーザ歯科治療における酸化チタン粉末の殺菌とその作用メカニズムに関する研究

歯質表面にレーザ照射したときの様子を高速度ビデオカメラで撮影し,レーザ照射時に歯質表面で衝撃波が生じていることを明らかとすると共に,窩洞形成時の飛散物が歯質表面に対して鉛直方向に吹き飛ぶことを見出した.また,一次元弾性応力波理論に基づく衝撃応力測定方法を提案し,長棒材にひずみゲージを貼付した衝撃応力測定装置を製作した.そして,レーザ光の照射条件とレーザ照射に起因して生じる衝撃応力との関係や,吸収剤の違いによる衝撃応力を比較して,レーザ条件や吸収剤の種類と衝撃応力との関係を導くと共に,衝撃応力が歯質表面に形成された窩洞体積と相関があることを示した.さらに, Nd:YAGレーザおよびEr:YAGレーザを歯質表面に照射したときの歯質表面温度について,開発した赤外線輻射温度計を用いて測定を行い,レーザ照射条件と歯質表面の最高温度との関係を調べた.加えて,酸化チタン粉末と細菌を含有させた乳液中にレーザ照射を行い,レーザ照射の有無による細菌数の減少を調べ,酸化チタン乳液を懸濁させることで生菌数が著明に減少することを示し,その効果がレーザ照射に起因した熱作用や衝撃応力に起因した物理的な細胞壁の破壊である可能性を示唆した.歯質表面にレーザ照射したときの様子を高速度ビデオカメラで撮影し,レーザ照射時に歯質表面で衝撃波が生じていることを明らかとすると共に,窩洞形成時の飛散物が歯質表面に対して鉛直方向に吹き飛ぶことを見出した.また,一次元弾性応力波理論に基づく衝撃応力測定方法を提案し,長棒材にひずみゲージを貼付した衝撃応力測定装置を製作した.そして,レーザ光の照射条件とレーザ照射に起因して生じる衝撃応力との関係や,吸収剤の違いによる衝撃応力を比較して,レーザ条件や吸収剤の種類と衝撃応力との関係を導くと共に,衝撃応力が歯質表面に形成された窩洞体積と相関があることを示した.さらに, Nd:YAGレーザおよびEr:YAGレーザを歯質表面に照射したときの歯質表面温度について,開発した赤外線輻射温度計を用いて測定を行い,レーザ照射条件と歯質表面の最高温度との関係を調べた.加えて,酸化チタン粉末と細菌を含有させた乳液中にレーザ照射を行い,レーザ照射の有無による細菌数の減少を調べ,酸化チタン乳液を懸濁させることで生菌数が著明に減少することを示し,その効果がレーザ照射に起因した熱作用や衝撃応力に起因した物理的な細胞壁の破壊である可能性を示唆した.酸化チタン粉末のレーザ光吸収特性を調べるため,フォトダイオードと積分球を組み合わせた吸収率測定装置を製作して,各条件におけるレーザ光の吸収率を調べた結果,用いた手法では酸化チタン粉末に対して2%程度しかレーザ光が吸収されず,レーザ照射条件を変えても大きな差違が見られないことが明らかとなった.そこで,酸化チタン粉末にレーザ照射したときの特性について,酸化チタン粉末を介して材料表面をレーザ加工したときの特性を調べることで代替評価を行った.評価材料として石英ファイバを用い,酸化チタン粉末を介しながらレーザ照射したときの各条件と加工性について評価した.その結果,レーザ光の照射条件や酸化チタン粉末の濃度によって,材料表面の加工性に違いが見られることが明らかとなった.また,ジルコニア粉末や酸化マンガン粉末との加工性を比較し,酸化チタン粉末のレーザ加工性が優れていることがわかった.歯質表面にレーザ光を照射したときの表面温度について,開発したファイバ導光型赤外線輻射温度計を用いて測定を行い,レーザ照射条件と温度の関係について調べた.その結果,レーザエネルギや照射回数を変えることで測定温度に違いが見られることが明らかとなった.しかしながら,赤外線輻射温度計の温度校正方法に課題を有していることが明らかとなったため,次年度以降,その課題解決に向けた実験を行っていく予定である.歯質表面にレーザ照射したときの衝撃加速度について,加速度ピックアップを用いて測定を行った結果,レーザ照射に起因して材料内部に衝撃加速度が生じることが明らかとなった.レーザ照射条件とレーザ誘起衝撃力との関係や,酸化チタン粉末の有無による衝撃力の変化については,次年度以降継続して評価する予定である.本研究では,酸化チタン粉末にレーザ照射したときに生じる現象を実験的に調べ,レーザ照射によって生じる物理現象が歯質表面の殺菌に主体的に寄与する因子を考察すると共に,侵襲処置における各条件を考慮しながら酸化チタン粉末による罹患歯質表面の殺菌メカニズムを実験的に解明することを目的とした.そこでまず歯質表面にレーザ照射したときの様子を高速度ビデオカメラで撮影し,レーザ照射時に歯質表面で衝撃波が生じていることを明らかとすると共に,窩洞形成時の飛散物が歯質表面に対して鉛直方向に吹き飛ぶことを見出した.また,一次元弾性応力波理論に基づく衝撃応力測定方法を提案し,長棒材にひずみゲージを貼付した衝撃応力測定装置を製作した.そして,レーザ光の照射条件とレーザ照射に起因して生じる衝撃応力との関係や,吸収剤の違いによる衝撃応力を比較した.その結果,提案した手法はレーザ照射時に歯質表面で生じる衝撃応力を十分測定できることがわかった.また,レーザ条件や吸収剤の種類と衝撃応力との関係を導くと共に,衝撃応力が歯質表面に形成された窩洞体積と相関があることを示した.そして,歯質を単位体積除去するときに生じた衝撃応力を求めた.

さらに, Er : YAGレーザを歯質表面に照射したときの歯質表面温度について,開発した赤外線輻射温度計を用いて測定を行い,レーザ照射条件と歯質表面の最高温度との関係を調べた.そして, Er : YAGレーザ照射時の温度がNd : YAGレーザ照射時のそれと比較して著しく低いことを明らかとした.加えて,酸化チタン粉末と細菌を含有させた乳液中にレーザ照射を行い,レーザ照射の有無による細菌数の減少を調べた.その結果,酸化チタン乳液と細菌を懸濁させた液中にレーザ照射を行うと,菌数が著明に減少した.その効果は,レーザ照射に起因した熱作用に加えて,衝撃応力に起因した物理的な細胞壁の破壊である可能性を示唆した.
接触多様体の幾何学

接触構造とYang-Mills-Higgs場の考察が行われた。3次元開多様体上の主束の上に磁気モノポールが定義される。物理的に意味のあるものであり数学的にも興味のある対象物である。この3次元モノポールを高次元計量的接触多様体上に拡張して定義した。この拡張された磁気モノポールは3次元の場合と同じくYang-Mills-Higgs汎関数の停留解になっているが,3次元モノポールと全く異なる性質を有することが本研究によって明らかになった。そのひとつは3次元モノポール方程式の種類は符号を除けば一つしかないが,拡張されたモノポールの場合には符号の違いを除いても3種類あるという点である。ふたつめは3種類あるうちのひとつは3次元モノポール方程式に対応するものであるが,漸近条件のもとでは解は零トポロジー不変量をもつことになり全く自明なものになってしまう点である。これは3次元のときの非自明解がたくさんあることとは全く様相が異なる現象である。今後の研究としては,接触形式に付随する交点形式理論の確立,接触形式が存在するための障害の研究があげられる。
匂いやフェロモンの情報伝達メカニズムの解明：嗅球から高次脳イメージングと行動解析

BOLD(Blood Oxygenation Level-Dependent)法を用いた機能的MRI解析において、周期的な繰り返しの嗅覚刺激に同期するMRI信号変化を抽出する手法を適用した。その結果、個々の匂い物質・フェロモンに応じて活性化されるマウス脳領域を、より高感度に検出することに成功した。また、多種類の匂い物質・フェロモンによる周期的な繰り返し刺激に対応できるように、嗅覚刺激装置を設計、作製し、嗅覚刺激の自動化を進めた。本課題における、測定法、解析法、装置の開発とその最適化により、匂い・フェロモン応答を、MRIを用いて高い感度で網羅的に解析する道が拓けたと考える。多くの動物は、匂いやフェロモンを介して情報を受け取り、種の保存や生命の危機回避を図っている。申請者らは、連携研究者との共同研究を通じて、メスマウスの性行動を誘起するペプチド性フェロモンESP1について、リガンドペプチドの発見、鋤鼻器官上の受容体の同定、副嗅球の活性化に至る一連の情報伝達経路に関する構造機能解析を行ってきた。本研究は、今まで明らかにしてきたシグナリングの先に存在する過程を研究対象とする。すなわち、MRIを用いて、匂いやフェロモンによって活性化される、嗅球から高次脳への神経伝達経路を可視化し、活性化された脳領域と行動との相関を明らかにすることを目的とする。本課題が達成されれば、齧歯類と人間の脳機能を理解し、脳機能疾患治療薬や新規機能物質の開発に展開することが期待される。現在までに確立した匂い物質およびフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料の準備を行った。また、確立した嗅球のMEMRI撮像条件を用いて、一部の匂い物質においては、匂い刺激により活性化される領域を明らかにした。フェロモンを検知する副嗅球のMEMRI撮像条件の検討を行い、撮像パラメータの最適化を行った。リアルタイムに脳内の嗅覚刺激応答を観測するため、機能的MRIにおいて代表的な手法であるBOLD法、および、造影剤を用いたCBV法に最適な嗅覚刺激システムの構築を行った。さらに、無麻酔下においてマウス服を用いて脳画像を取得するMRI法の開発を進めた。超高感度MRI検出器の故障により、MRI実験が実施できない期間が一時期あったが、現在は復旧し、順調に当初計画を進めることが出来ている。具体的には、嗅球のMEMRIにより、一部の匂い物質においては、匂い刺激により活性化される領域を明らかにした。さらに、リアルタイムに脳内の嗅覚刺激応答を観測する手法や無麻酔下において脳画像を取得する手法を適用する準備が順調に整った。確立した匂い物質およびフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料の準備を順次進めた。BOLD法を用いた機能的MRI解析において、周期的に繰り返した匂い刺激に同期する脳内のMRI信号変化を抽出する手法を確立した。この手法を適用することにより、2種類の匂い物質が共通して嗅覚伝導路である梨状皮質を活性化すること、および、脳深部の視床下部、扁桃体などは、それぞれの匂い物質特異的に活性化されることを明らかにした。さらに、無麻酔下マウスにおいても、機能的MRI解析に必要な脳画像を取得できるMRI手法の開発を進めた。順調に当初計画を進めることが出来ている。具体的には、BOLD法を用いた機能的MRI解析において、周期的な繰り返し刺激に同期する脳内MRI信号の変化を抽出する手法を確立し、異なる匂い物質がそれぞれ異なるマウス脳部位を活性化することを捉えることに成功した。さらに、無麻酔下マウスの機能的MRI画像を取得する手法の開発を順調に進められている。

BOLD法を用いた機能的MRI解析において、前年度までに確立した、周期的に繰り返した匂い刺激に同期する脳内のMRI信号変化を抽出する手法を、各種匂い物質に適用し、さらに必要な例数を確保した。その結果、匂い物質に応じて活性化される領域を、より高感度に検出することに成功した。次に、多種類の匂い物質に対応できるよう、匂い曝露装置の自動化を進めた。本課題により、測定法、解析法、装置の開発とその最適化により、匂い・フェロモン応答を、MRIを用いて高い感度で網羅的に解析する道が拓けたと考える。今後の研究への適用とデータの蓄積が重要である。BOLD(Blood Oxygenation Level-Dependent)法を用いた機能的MRI解析において、周期的な繰り返しの嗅覚刺激に同期するMRI信号変化を抽出する手法を適用した。その結果、個々の匂い物質・フェロモンに応じて活性化されるマウス脳領域を、より高感度に検出することに成功した。また、多種類の匂い物質・フェロモンによる周期的な繰り返し刺激に対応できるように、嗅覚刺激装置を設計、作製し、嗅覚刺激の自動化を進めた。本課題における、測定法、解析法、装置の開発とその最適化により、匂い・フェロモン応答を、MRIを用いて高い感度で網羅的に解析する道が拓けたと考える。現在までに確立した匂い物質やフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料について順次準備する。嗅球に加えて、MEMRI法では捉えることの難しい扁桃体や視床下部などの脳深部の活性化情報を得るため、神経活性化にともなう血流や血管の変化を観測する機能的MRIであるBOLD法やCBV法を用いた解析を並行して進める。さらに、通常のMRI法においては、動物は麻酔下において撮像するが、麻酔下動物では捉えられない嗅覚刺激応答を観測するため、無麻酔下において撮像できる手法の開発を進める。確立した匂い物質やフェロモン物質の調製法により、本課題に用いる試料について順次準備する。BOLD法とMEMRI法を併用して、匂いやフェロモンによって活性化される、嗅球から高次脳への神経伝達経路を可視化し、活性化された脳領域と行動との相関を明らかにする。また、通常のMRI法においては、動物は麻酔下において撮像するが、麻酔下動物では捉えられない嗅覚刺激応答を観測するため、無麻酔下において機能的MRI画像を取得する手法の開発を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。構造生物学,イメージング29年度が最終年度であるため、記入しない。
分子集合体の形態形成とダイナミクスについてのメゾスコピック理論の構築

本研究では原子・分子レベルでの自己組織化の制御を主眼において、分子集合体の形態形成とダイナミクスについてメゾスコピックなレベルでの理論構築を目的としてきた。その為の具体的な課題として、表面化学反応系と自己増殖反応系における形態形成とダイナミクスを採り上げ、これらをモデル化した数値実験を通して、理論の構築を進めてきた。本年度は特に、自己増殖反応系における形態形成の研究を中心に進めた。この研究では昨年度に引き続き、新たな役割を持つ因子を追加する事で構成的に構築した3つの自己増殖反応系モデルについて、反応拡散方程式(RD)とセルオートマトン法(CA)による結果の比較を行った。これらの手法の主な違いとして、構成要素の濃度の連続性(実数)または離散性(整数)、及び反応・拡散における決定論的または確率的ダイナミクス、の2点が挙げられる。自己増殖する因子と栄養因子による最も簡単なモデルでは、CAにおける離散的・確率的ダイナミクスがバクテリアのコロニー形成で見られる様な多様な形態形成に本質的な役割を果たすことを明らかにした。増殖を抑制する因子を追加したモデルでは、CAとRDによる反応ダイナミクスが定性的に異なることを示し、その結果としてCAでのみ様々な局在パターンが発生することを明らかにした。また、自己増殖における活性化過程と抑制過程を考慮したモデルでは、反応ネットワークの非線形性とCAのもつ確率的な反応・拡散ダイナミクスにより、CAでのみ連続的な反応波の発生が維持されることを明らかにした。一般に、RDはマクロな視点から現象をモデル化したアプローチであるのに対し、CAはミクロな視点から現象をモデル化したアプローチと位置付けられる。その意味で、RDとCAの比較研究は、マクロとミクロの中間であるメゾスコピックなスケールでの現象の理解と理論の構築を進めていく上で、今後非常に重要な研究となるものと考える。本研究では原子・分子レベルでの自己組織化の制御を主眼において、分子集合体の形態形成とダイナミクスについてメゾスコピックなレベルでの理論構築を目的としている。その為の具体的な課題として、表面化学反応系と自己増殖反応系における形態形成とダイナミクスを採り上げ、これらをモデル化した数値実験を通して、理論の構築を進めている。表面化学反応系の課題では、時空間熱ゆらぎが存在する基板表面吸着粒子のモデルの拡張を行った。具体的には、吸着粒子がステップの縁を拡散する際の配位数により活性障壁が変化する効果と基板への吸着エネルギーを顕わに考慮する事で、気相からの粒子の吸着過程も表現できる、より現実的なモデルへと拡張した。この拡張モデルを用いた数値実験により、基板表面上の吸着原子が自発的に樹状構造を形成する実験を再現する結果が得られた。自己増殖反応系の課題では、新たな役割を持つ因子を追加する事で構成的に構築した3つの自己増殖反応系モデルについて、反応拡散方程式(RD)とセルオートマトン法(CA)による結果の比較を行った。これら2つの手法の主な違いとして、構成要素の濃度が連続的(実数)または離散的(整数)である事、及び反応・拡散のダイナミクスが決定論的または確率的である事、の2点が挙げられる。増殖と死滅だけを考えた最も簡単なモデルでは、CAで現れるバクテリアのコロニー形成に似た多様なパターンの発生において、離散的・確率的なダイナミクスが本質的な役割を果たす事を、離散的・確率的ダイナミクスを擬似的に組み込んだRDによる結果との比較を通して、明らかにした。抑制因子を追加したモデルでは、CAとRDによる反応ダイナミクスが本質的に異なる事を数学的に表し、その結果としてCAでのみチューリングパターン等の多様なパターンが生じる事を明らかにした。
全ゲノム解析結果に基づいた2型糖尿病候補遺伝子の解析と糖尿病網膜症関連遺伝子の解析

1)2型糖尿病候補遺伝子の解析昨年までの結果より、本年度はChromosome 15よりスタートし、現時点では解析続行中。糖尿病で網膜症を有する群500例、網膜症を有さない群500例の臨床データーが整備でき、網膜症の関連遺伝子のSNPタイピングを開始した。MODYの1家系27名のDNAを用いた。模擬解析ではLod scoreの期待値は平均2.25、最大3.3で、Lod score>3.0となる確率は30%であった。単点解析では染色体7番の73cMから84cMにおいて0.731.03とLod scoreが最大となった。多点解析では、75gOGTT(検査時年齢9歳)で境界型であった者をphenocopyとした場合には単点解析で認められた領域に一致して、染色体7番68.5cMから112.3cMでLod score=2.51(suggestive)となった。また、affectedとした場合には染色体22番にLod score=2.92(suggestive)の領域が抽出され、本家系では7番あるいは22番染色体上に新規MODY遺伝子が存在する可能性がある。4)Calpain10遺伝子多型が日本人2型糖尿病のリスクを上昇させる1)2型糖尿病候補遺伝子の解析昨年までの結果より、本年度はChromosome 15よりスタートし、現時点では解析続行中。4)Calpain10遺伝子多型が日本人2型糖尿病のリスクを上昇させる
脳磁図を用いた自閉スペクトラム症児の視覚特徴検出

自閉スペクトラム症児は対人コミュニケーションに困難を抱えていることが知られているが、その基盤となる低次の感覚・知覚レベルでの歪みがあり、その中でも視覚認知の機能不全が根底にあることが指摘されつつある。しかし、子どもの詳細な内観を得ることが難しい以上、視力そのものには異常がない場合において、視覚認知の問題は見過ごされてしまいがちである。本研究は、視覚刺激と神経活動との対応関係を時間・空間分解能に優れる非侵襲的脳機能計測法である脳磁図(MEG)によって定量的に評価して子どもの視覚野の活動を詳細に記述することが目的である。
アクチン・ミオシン頭部複合体の結晶化とX線回析

我々は筋収縮のエネルギー変換を蛋白質の分子構造に立脚して理解するために、最小単位であるアクチンとミオシン頭部の単量体コンプレックスを調製し、その結晶化とX線結晶構造解析ならびに溶液X線散乱による溶液構造解析を併用してエネルギー変換中のアクトミオシン分子の構造解明を目指した。昨年度はG-アクチンを二価性架橋剤マレイミドベンゼン酸エステル(MBS)処理後、さらにサブドメインIIのチロシン53をジアゾニウムテトラゾル(DHT)で化学修飾した結果、ファロイジンを作用させても全く重合しないがミオシンと結合するアクチンモノマーを調製し、MBSによりアクチンとミオシン頭部S1との1:1架橋複合体を形成させることに成功した。今年度は架橋複合体と可逆結合したアクチンモノマー・S1複合体のX線溶液散乱実験をし、原子モデルを構築した。架橋複合体のX線溶液散乱実験から算出した分子の形態を表す慣性半径はS1単独(40オングストローム)より著しく大きく、約60オングストローム、原子散乱強度から求めた分子量は300kDa近くあり、推定分子量(150kDa)の約2倍あり比較的高濃度蛋白溶液中では複合体ダイマーと考えられた。一方混合して可逆的に強く結合したアクチン-S1複合体のみの散乱強度分布は遊離アクチン、S1を補正すると混合モル比に関係せず一致した。算出した慣性半径は50オングストローム、分子量150kDa、最大分子コード長は180オングストローム、アクチン-S1重心間距離70-80オングストロームとなった。これらを指標にしてアクチン、S1の原子座標を用いて散乱強度分布を最適化するドッキングモデルをコンピューターにより探索したところ、S1先端近くにアクチンが結合することが確定した。しかし完全な一致は得られないので、この違いが何によるのか水分子の配位、ドメイン間内部運動などモデル起算により検討している。以上、現在までアクチン・ミオシン複合体モノマーの結晶化には至っていないが、これらの試料のX線溶液散乱実験はかなり進展した。現在結晶化を精力的に押し進めている。
斜面における森林蒸発散量の時空間分布の把握

森林からの蒸発散量の従来の研究は,平坦な場所に広がる森林を対象としたものが多く,微気象的方法や植物生理的な手法が独立に,それぞれ異なったスケールで行われることが多かった。そのため,森林が分布することの多い斜面での森林蒸発散量については情報が不足しており,森林からの蒸発散量の空間分布やその季節変動を議論するには至っていなかった。本研究課題では,幹熱収支法,微気象的方法,乱流変動法,流域水収支法などを併用し,森林蒸発散量の空間分布とその季節変動の把握を目的とした。名古屋大学農学部附属稲式演習林内に設置した観測斜面において上部,中部,下部で改良型幹熱収支法による蒸散観測を、斜面の7ケ所に設置したマイクロライシメータにより林床面蒸発量を測定した。微気象観測、乱流変動法を用いた顕熱フラックスの観測も実施した。観測は、夏から初冬にかけ4回実施した。改良型幹熱収支法による蒸散観測からは斜面位置ごとに異なる蒸散の日変化が観察された。マイクロライシメータにより観察された林床面蒸散量は深さ10cm程度の土壌水分の変動とよく対応し、この傾向は各斜面位置において確認された。観測を実施した1994年は渇水にみまわれ斜面は例年になく乾燥していた。このため今後も観測を継続し様々な水分条件下で森林蒸発散量の時空間分布の把握を進めていく必要がある。
神経移植の核医学的評価に関する基礎的研究

日本でも近年患者数が増加し、社会問題となっている、アルツハイマー病のモデル動物を作成し、種々のRIリガンドを用いたオートラジオグラフィを比較検討することにより、ECTイメージングによる臨床的評価の基礎的資料を提供する目的で本研究を行った。前脳基底部をイボテン酸で破壊したラットに自家副交感神経である迷走神経節を大脳皮質に移植し、step-through型受動的回避実験装置を用いた受動的回避学習の反応保持テスト、組織化学的検索並びにコリンアセチル転移酵素及びアセチルコリンエステラーゼ活性にて移植が生着することを確認した。破壊手術群、シャム手術群、移植群において、^3H-QNBを用いたmAChRインビトロオートラジングラフィ、^<35>S標識オリゴヌクエオチドプローブを用いたm1,m2mAChR-mRNAのin situ hybridization、^3H-Vesamicol及び^3H-Hemicholiniumを用いたACh Transporterインビトロオートラジオグラフィを行った。その結果、1.^3H-QNBでは3群ともに有意な変化を認めなかった。2.m1mAChR-mRNAでは破壊群において2週間で増加、4週間で減少した。一方,移植群では2週間で減少,4週間で増加した。3.m2mAChR-mRNAではm1mAChR-mRNAと逆の結果を示した。4.^3H-Vesamicol及び^3H-Hemicholiniumでは破壊群で減少した。移植群の例数が少なく更に検討を要するが、移植効果判定に有効であると考えられた。Hemicholiniumは脳血液関門を通過しないので、VesamicolをRIで標識した方がECT用として有望であり現在^<125>I標識Vesamicolについて検討中である。
溶融塩ブランケットの安全性と熱効率向上を目指した水素溶解度の積極的制御の実験研究

核融合ブランケットの溶融塩冷却材(FLiBe、FLiNaBe、FLiNaK)に水素吸蔵Ti微粒子を0.1wt%添加することで、実効的な水素保持能力が最大で5桁以上向上することを確認した。また、従来、高温強度に優れるものの、水素吸蔵材料であるために、溶融塩冷却材と組み合わせての使用が難しいとされてきたV合金構造材料への水素蓄積を、Ti微粒子添加により抑制できることも実証した。これらの結果は、金属微粒子を添加する新概念が、より安全で高効率の発電に寄与できることを示している。さらに、金属微粒子に蓄積した水素を効率的に回収するための新提案であるマイクロ波加熱による金属微粒子の選択的加熱にも成功した。本課題研究の目的であるTi、Zr、V等の水素吸蔵金属微粒子による溶融塩の実効水素溶解度制御に必要な各要素について、基礎実験を実施した。(1)液体Flinak冷却材中における水素溶解度および拡散係数を正確に評価するために、厚み0.5-1mmの薄い層を透過させる水素透過測定装置を構築した。これにより既存の測定手法では正確な係数評価の妨げとなり得る対流の影響を抑制し、データ解析、評価に成功した。(2)水素吸蔵金属と液体Flinakの水素溶解度から想定される金属微粒子内の水素濃度の検討、及び、溶融塩冷却材中における金属微粒子沈降速度予測から、直径10μm以下の粒子を混合させることが適していると評価し、この条件を中心に本課題研究を展開することとした。また、静止場実験用ポットを製作し、550°C静止液体Flinak中に混合した金属Zr微粒子への水素吸蔵、及び、放出実験を実施したが、水素吸収量は理論溶解度からの想定値を大きく下回った。金属粒子表面に酸化膜が存在する等の要因が考えられる。(3)Flibeについてニッケル坩堝を使い原料のLiFとBeF2から製造し、HFによる精製、pH測定をおこない、今後のFlinabe製作の準備を行うとともに、Flinakを合成して水素透過予備試験をおこなった。基礎物性の研究例が少ないFlinabeについて、理論計算により融点、粘度の基礎データの予測を行い、最適な三成分組成の探索を行った。(4)溶融塩中に存在する水素吸蔵金属粒子のみを加熱する手法として、マイクロ波を利用することの発想に至った。この原理を検証するために固体Flinakおよび固体Flinak+Ti粉末試料に対するマイクロ波加熱実験を行なったところ、後者のみ磁場定在波による温度上昇が生じた。金属粒子のみを加熱することにより、効率的な水素回収を実現するための有効な技術となることを確認した。粒子分散溶融塩の実効的水素溶解度を測定した。実験にはミクロンサイズのチタン粒子(0.1wt%)を含有させたFLiNaK溶融塩を用い、石英ガラス試験管内で水素・水素含有アルゴンガスをバブリングして水素を吸収させ、続く純アルゴンガスによるバブリングで水素を回収して水素溶解度を測定した。測定は525700°Cにて実施し、純粋な溶融塩に比較して5桁高い水素溶解度を確認した。また、大気暴露した分散溶融塩では水素溶解度の上昇が認められず、分散粒子表面の清浄性が重要であることも明らかになった。さらに、分散粒子の比表面積の影響を明らかにするため、ナノサイズのチタンを分散させたFLiNaKを調整した。九州大学においては、実験室への簡易フードの増設などの設備強化をおこない、溶融塩FLiNaBeを合成した。また作製したFLiNaBeと3重管構造の水素透過測定装置を用い、水素の溶解度及び拡散係数の測定を開始した。関連溶融塩であるFLiNaK、FLiBe、FNaBe等も併せて作製し、特性の比較を行った。粒子分散溶融塩の流動特性を模擬するための水流動ループ装置については、1インチ配管ループ内に数m/sで高速循環させるために圧損計算、駆動ポンプ、超音波センサー、流量計の選定を行い、機器設置作業を進めた。金属粉末から水素を取り出す新しい手法として、粒子分散溶融塩中の水素を吸蔵した金属粉末(チタン粉末)を局所加熱するためのマイクロ波加熱実験を進めている。今年度、試料位置を変えずにマイクロ波の電場成分と磁場成分の入力エネルギーを制御できる装置の開発を行った。また、マイクロ波共振器による加熱実験で、当初の計画通りマイクロ波磁場成分では、溶融塩は加熱されず、金属粉末のみが加熱される知見を得た。水素を吸蔵した金属粉末は水素吸蔵前の金属粉末よりも電気抵抗が大きく、より加熱されることも明らかとなった。水素吸蔵微粒子を分散させた溶融塩の流動特性を模擬するために、ブランケット配管材料の候補である低放射化フェライト鋼と同様のフェライト系材である430ステンレス鋼の3/8インチ配管を用いた小型水ループ装置を構築した。超音波流量計により、流速7 m/sの連続流動が可能であることを確認し、微粒子添加による流動特性変化、配管内壁損耗等の基礎データ取得に着手した。溶融塩に水素吸蔵金属微粒子を添加した際の実効水素溶解度の向上に関しては、ナノサイズのチタン粒子(0.1wt%)を含有させたFLiNaK溶融塩を用い、石英ガラス試験管内で水素・水素含有アルゴンガスをバブリングして水素を吸収させ、続く純アルゴンガスによるバブリングで水素を回収して水素溶解度を測定した。525700°Cにおいて、純粋な溶融塩と比較して4桁高い水素溶解度を確認した。

また、気相からNi壁およびFLiNaK層を通しての純バナジウムへの水素移行において、ナノチタン微粒子含有のFLiNaKではバナジウムへ水素蓄積が大きく抑制されることも実証した。九州大学においては、フッ化ベリリウム含有の溶融塩を合成し、3重管構造の水素透過測定装置を用いて水素の溶解度及び拡散係数の測定を実施した。さらにチタン微粒子を混合した状態では、水素輸送挙動が変化することも確認した。溶融塩中の水素吸蔵微粒子を局所加熱し、水素燃料回収を実証するためのマイクロ波加熱実験については、試料位置を変えずにマイクロ波の電場成分と磁場成分の入力エネルギーを制御できる装置の開発を行った。本装置による加熱実験で、μmサイズのチタン微粒子を添加したFLiNaKにおいて、大きな温度上昇を確認し、マイクロ波磁場成分で金属微粒子が選択加熱されることを実証した。さらに、水素を吸蔵した金属微粒子は水素吸蔵前の金属微粒子よりも電気抵抗が大きく、より加熱されることが明らかとなった。(1)水ループを用いた水素吸蔵金属微粒子の流動模擬実験:核融合ブランケットで使用される低放射化フェライト鋼を模擬したフェライト系ステンレスで水ループ装置を構築し、ブランケットにおいて想定される溶融塩冷却材流速を超える7m/sでの安定した循環を確認した。高精度の特性評価に必要な超音波流速計、電磁流量計の設置と動作確認、また、ハステロイやインコネル等のフェライト鋼以外の溶融塩冷却材配管の候補材料に対する表面損耗効果を調べるための試料片取り付け部の準備も終了し、当初の計画通り、微粉末添加での流動特性、材料損耗データ取得に着手している。(2) FLiBe、FLiNaBe溶融塩の実効水素溶解度制御:当初の計画通りの手法、条件により、ナノチタン微粒子を混合したFLiNaKの実効水素溶解度の評価、バナジウム板への水素蓄積抑制効果の実証を行うとともに、FLiNaBeを用いて、配管からの水素透過抑制に対する金属微粒子添加の効果についての検証実験を推進した。特に、FliNaBeと三重管構造の水素透過測定装置を用いた水素溶解度や拡散係数の測定値は、計画にあるブランケット中での水素輸送挙動の正確なモデル化に欠かせないものであり、適切に進展している。微粒子表面の酸化効果については、昨年度実施したFLiNaKの実効水素溶解度の評価結果と今年度の結果の間に1桁程度の違いが表れており、今後、使用した金属微粒子表面の詳細な分析・比較により、明らかにすることが期待でき、当初の計画通り進んでいると判断される。(3)マイクロ波加熱による水素回収実験:本年度、電場成分と磁場成分の入力エネルギー割合を制御する装置の開発を行うともに、成分割合を調整した加熱実験によって、金属微粒子の選択的加熱を確認した。水素回収の条件最適化に向けた鍵となる要素の検証であり、計画通り進んでいる。金属微粒子分散溶融塩の流動特性を模擬するため、ブランケット配管材料と同様のフェライト系ステンレス鋼配管で構築した水ループ装置を用いた流動実験を行った。ループ配管屈曲部に低放射化フェライト鋼、Ni試験片を設置し、水にはTi粉末(粒径45μm、150μm)、Al2O3粉末(1μm、50μm)を含有させた。顕微鏡観察により、流速1.7m/s、12時間の試験では試験片表面に損耗が生じていないこと、また、永久磁石により磁場を印加した際に流速変化がないことを確認した。