hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水溶性高分子による生体物質の可溶化

1.水中およびポリビニルピロリドン水溶液中でのプロトポルフィリンIXの含合挙動:プロトポルフィリンIXの含合挙動が異なったpHのもとで、吸収スペクトルやゲルクロマトグラフィ-によって研究された。プロトポルフィリンIXは酸性の水の中ではモノマ-として存在し、中性の水の中では凝集体として存在し、アルカリ性の水の中ではダイマ-として存在した。ポリビニルピロリドン(PVP)はプロトポルフィリンIXの二量体化や凝集体化を抑える傾向があった。2.水中およびPVP水溶液中でのクロロフィリン銅ナトリウムのゲルクロマトグラフィ-:水中のクロロフィリン銅ナトリウムのゲルクロマトグラフィ-を、PVP水溶液中でのクロロフィリン銅ナトリウムのゲルクロマトグラフィ-と比較した。吸収スペクトルの430nmのショルダ-(肩)は、クロロフィリン銅ナトリウムのモノマ-によるものと考えられた。PVPはクロロフィリン銅ナトリウムの凝集体化を抑える傾向があった。3.水溶性高分子とクロロフィルα,βーカロテンとの間の相互作用:超音波処理はクロロフィルαの赤色吸収の波長位置と半値幅への影響が認められなかった。ゲルクロマトグラフィ-によって、βーカロテンの長波長吸収(>495nm)は低波長側の吸収と分離しなかった。このことにより、両吸収は同一の起源をもち、βーカロテンは100%ミクロクリスタルを形成しているものと推論された。4.アンモニアを用いることによるビリルビンの中性の水への可溶化:1.水中およびポリビニルピロリドン水溶液中でのプロトポルフィリンIXの含合挙動:プロトポルフィリンIXの含合挙動が異なったpHのもとで、吸収スペクトルやゲルクロマトグラフィ-によって研究された。4.アンモニアを用いることによるビリルビンの中性の水への可溶化:(1)プロトポルフィリンIXの水中およびポリビニルピロリドン水溶液中での会合挙動。プロトポルフィリンIXとポリビニルピロリドンとの相互作用。(論文標題)プロトポルフィリンIXは、酸性領域でモノマ-として、中性領域で擬集体として、アルカリ性領域で二量体として水中に溶解することが吸収スペクトルとゲルクロマトグラフィ-によって判明した。その時、ポリビニルピロリドンが存在すると、中性、アルカリ性領域に於いてもモノマ-として溶解した。従って、ポリビニルピロリドンはプロトポルフィリンIXが会合しようとするのを抑制する効果をもつことが解った。(2)クロロフィルaー水溶性高分子複合体(i)赤色吸収の波長位置と半値幅ー超音波処理を行うなど種々の方法で複合体を調製し、その赤色吸収への影響を調らべてみたが、波長位置や半値幅にそれほど大きな変化は認められなかった。(ii)光劣化速度ープロジェクタ-・ランプで光劣化速度を調らべてみた。Chl(740)複合体の光劣化速度は、Chl(670)複合体のそれに比して非常に遅いことが解った。(3)βーカロチンー水溶性高分子複合体長波長吸収(>495nm)はゲルクロマトグラフィ-によって短波長吸収と分離しなかった。従って、両吸収は同一の起源をもち、βーカロチンは100%ミクロクリスタルを形成していることが判明した。1.クロロフィリン銅ナトリウムとポリビニルピロリドン(PVP)との様互作用クロロフィリン銅ナトリウムの水中でのゲルクロマトグラフィ-では、未分画と初期のフラクションで、その吸収スペクトルに430nmのショルダ-(肩)が認められなかった。他方、PVP水溶液中では、未分画試料と全てのフラクションで、430nmのショルダ-が認められた。このショルダ-は、フラクション番号が大きくなるにつれて、大きくなる傾向を有し、クロロフィリン銅ナトリウムのモノマ-によるものだと推定された。従って、PVPはプロトポルフィリンIXの場合と同様にクロロフィリン銅なトリウムの場合に於いても、その凝集体化を抑制する傾向があった。恐らく、PVPのランダムコイルの中にクロロフィリン銅ナトリウムのモノマ-がとじこめられて、クロロフィリン銅ナトリウムどうしの結合が抑制されたものと考えられる。

2.アンモニアを用いることによるビリルビンの中性の水への可溶化ビリルビンはヘモグロビンの分解産物で、胆汁色素の主成分である。ビリルビルは本来、中性の水には溶解しない。ところが、私たちは、アンモニア水を使うことによって、中性の水にビリルビンを溶解することに成功した。調製方法は次のようである。(1)水溶性高分子の濃厚水溶液にビリルビンと濃アンモニア水を加え、ビリルビンを溶解する。(2)アスピレ-タ-で乾燥し、ビリルビン一高分子フィルムをつくる。(3)少量の水を加え、よく練る。(4)水で希釈する。このようにして調製したビリルビン1高分子複合体水溶液について、種々のポリマ-に対するPH変化や光劣化速度を比較研究した。
外科的ストレスによる腫瘍増殖メカニズムの解析

1)膵癌組織においてチオレドキシンの発現が増強していること、膵癌患者において血漿中チオレドキシン高値を示す症例を認めることを明らかにした。さらに、CDDP耐性Hela細胞においてチオレドキシンの発現が増強していることも明らかにした。(Nakamura,etal.Cancer Detect Prev.2000;24(1):53-60)2)マウスにおいて血漿中チオレドキシンの増加が、LPSによるchemotaxisを抑制することを見出した。(Nakamura,et al.Proc Natl Acad Sci USA.2001Feb 27;98(5):2688-2693)3)チオレドキシンとp53のDNA結合活性との間に密接な関係があることを明らかにしてきたが、乳癌組織においてもチオレドキシンが、mutant p53とともに強発現していることを明らかにした。さらにCDDPによるDNA障害にチオレドキシンの核移行が認められ、p53とともにDNA修復にチオレドキシンの関与している可能性を見出した。(Ueno,etal.Immunol Lett.2000Dec1;75(1):15-20)4)ヒトの肝臓切除術後や食道切除術後などの侵襲の過大な術後に、末梢血リンパ球とくにNK細胞のミトコンドリア膜電位が低下していることをあきらかにした。さらに、この膜電位低下は血清中ノルアドレナリン濃度と相関しており、末梢血より分離したNK細胞は、ノルアドレナリンにてアポトーシスを誘導されることを見出した。5)ヒト末梢血のリンパ球とくにNK細胞がNO供与体によって、濃度依存性にミトコンドリア膜電位を低下させ、アポトーシスとなり、ビタミンEアナログにてこのNOの効果が抑制されることを明らかにした。(Takabayashi,etal.Antioxid Redox Signal.2000Winter;2(4):673-80)7)手術前、血清チオレドシン正常値を示した患者の術後のチオレドシン値が増加し、末梢血リンパ球のミトコンドリア膜電位の低下と相関していることを明らかにした。我々は、これまでSurgica1 stressをさまざまな角度から評価してきたが、今回はSurgical stressが腫瘍に与える影響を免疫学的な視点から評価することを目的とした。1、末梢血リンパ球のミトコンドリア膜電位(MMP)を測定することで、Surgical stressが生体にあたえる影響を評価した。(1)食道亜全摘術や肝切除術をうけた患者の術後1日目で末梢血のリンパ球のMMPが低下しており、3日目に回復していることが判明した。(2)CD56陽性のNK細胞が特にMMPの低下をきたすことが判明した。臨牀データでは血清ノルアドレナリンの濃度がMMPの低下と相関しており、アドレナリンや、コルチゾールとは相関しないことが明らかとなった。(3)ノルアドレナリン投与で、分離した末梢血リンパ球のMMPが低下し、βブロッカーでその効果が抑制されることが確認された。またNK活性とMMPとが相関することが確かめられた。2、NOが末梢血リンパ球のMMPを低下させ、アポトーシスを誘導することが確認され、CD56陽性細胞すなわちNK細胞がNOに影響されやすいことが確認された。

この効果はNO消去剤にて抑制され、また、ビタミンEアナログである、troloxにても部分的に抑制されることが確認された。3、術後の血清ADF濃度とMMPの低下とが逆相関し、術後の感染症発生などでも逆相関することが判明した。以上より、NK活性のMMPが術後著明に低下し、同時にNK活性の低下を反映していることが、示唆された。また、感染などで産生されるNOもMMPの低下に影響を与えることが確認された。今後はこれらの因子が癌細胞に与える影響を検討していく予定である。1)膵癌組織においてチオレドキシンの発現が増強していること、膵癌患者において血漿中チオレドキシン高値を示す症例を認めることを明らかにした。さらに、CDDP耐性Hela細胞においてチオレドキシンの発現が増強していることも明らかにした。(Nakamura,etal.Cancer Detect Prev.2000;24(1):53-60)2)マウスにおいて血漿中チオレドキシンの増加が、LPSによるchemotaxisを抑制することを見出した。(Nakamura,et al.Proc Natl Acad Sci USA.2001Feb27;98(5):2688-2693)3)チオレドキシンとp53のDNA結合活性との間に密接な関係があることを明らかにしてきたが、乳癌組織においてもチオレドキシンが、mutant p53とともに強発現していることを明らかにした。さらにCDDPによるDNA障害にチオレドキシンの核移行が認められ、p53とともにDNA修復にチオレドキシンの関与している可能性を見出した。(Ueno,etal.Immunol Lett.2000Dec1;75(1):15-20)4)ヒトの肝臓切除術後や食道切除術後などの侵襲の過大な術後に、末梢血リンパ球とくにNK細胞のミトコンドリア膜電位が低下していることをあきらかにした。さらに、この膜電位低下は血清中ノルアドレナリン濃度と相関しており、末梢血より分離したNK細胞は、ノルアドレナリンにてアポトーシスを誘導されることを見出した。5)ヒト末梢血のリンパ球とくにNK細胞がNO供与体によって、濃度依存性にミトコンドリア膜電位を低下させ、アポトーシスとなり、ビタミンEアナログにてこのNOの効果が抑制されることを明らかにした。(Takabayashi, etal.Antioxid Redox Signal.2000Winter;2(4):673-80)7)手術前、血清チオレドシン正常値を示した患者の術後のチオレドシン値が増加し、末梢血リンパ球のミトコンドリア膜電位の低下と相関していることを明らかにした。
知的精密測定法による次世代高精度マイクロ非球面形状の精密ナノ計測

マイクロ非球面レンズは内視鏡を用いた低侵襲治療や光ファイバを用いての光通信技術の重要な構成要素の1つである.マイクロ非球面レンズは100nmより高い形状精度が求められており,その形状精度を達成するためには±10nmの形状計測精度が必要となる.本研究課題の目標達成のために本年度は主に以下の2点について研究を行った.1.マイクロスタイラスの開発:一般に接触式変位計のスタイラス先端には球が取り付けられており,球を測定対象に押し付け変位を測定することで形状を得ている.現在市販されているスタイラスで先端球の直径が最も小さいものは直径が300μmほどで,直径が1mm程度のマイクロ非球面形状を計測するためには先端球直径が大きすぎる.本研究では,真球度が高い直径100μmのマイクロガラス球とガラスチューブを用いたマイクロスタイラスを開発した.マイクロスタイラスは100mN以上の接着強度をもち,非常に安価であるといった特長をもっている.2.タッピング型マイクロスタイラスの開発:先端の細いマイクロスタイラスは測定対象表面との摩擦力による影響を受けやすい.摩擦力の影響を低減するためスタイラス先端を高周波で感度方向に振動させることで接触時間を短縮しスタイラスの曲がりやスティックスリップの影響を低減するタッピング型マイクロスタイラスを開発した.タッピング型マイクロスタイラスを用いることで,スティックスリップ等の影響を低減し,計測の繰り返し性を10倍向上させることができた.マイクロ非球面レンズは内視鏡を用いた低侵襲治療や光ファイバを用いての光通信技術の重要な構成要素の1つである.マイクロ非球面レンズは100nmより高い形状精度が求められており,その形状精度を達成するためには±10nmの形状計測精度が必要となる.本研究課題の目標達成のために本年度は主に以下の2点について研究を行った.1.マイクロスタイラスの開発:一般に接触式変位計のスタイラス先端には球が取り付けられており,球を測定対象に押し付け変位を測定することで形状を得ている.現在市販されているスタイラスで先端球の直径が最も小さいものは直径が300μmほどで,直径が1mm程度のマイクロ非球面形状を計測するためには先端球直径が大きすぎる.本研究では,真球度が高い直径100μmのマイクロガラス球とガラスチューブを用いたマイクロスタイラスを開発した.マイクロスタイラスは100mN以上の接着強度をもち,非常に安価であるといった特長をもっている.2.タッピング型マイクロスタイラスの開発:先端の細いマイクロスタイラスは測定対象表面との摩擦力による影響を受けやすい.摩擦力の影響を低減するためスタイラス先端を高周波で感度方向に振動させることで接触時間を短縮しスタイラスの曲がりやスティックスリップの影響を低減するタッピング型マイクロスタイラスを開発した.タッピング型マイクロスタイラスを用いることで,スティックスリップ等の影響を低減し,計測の繰り返し性を10倍向上させることができた.
非アルコール性脂肪性肝炎の発症・進展機序の解明と栄養療法の開発

【研究目的】ヒトの非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)における病因・病態を完全に呈するモデル動物は確立されておらず、このことがNASHの病態解明や治療法の開発の障害となっている。また、NASHの予後である肝硬変や肝癌発症を考えると、肝線維化の発症・進展を抑制することが重要であると考えられるが、齧歯類は線維化を発症するまでに長期間を要する。本研究では短期間で高度な線維化を伴うNASH齧歯類モデルを作成することを目的とし、それと同時に肝線維化の発症に寄与する食餌因子を検証した。また、抗酸化能を有する青色素フィコシアニンによるNASH予防効果を検討した。【結果】メタボリックシンドロームモデルであるSHR/NDmcr-cpラットおよび通常の遺伝的背景をもつSprague-Dawleyラットに高脂肪・高コレステロール(HFC)飼料を摂取させたところ、9週間という短期間で肝臓において高度な脂肪沈着、小葉内炎症および肝細胞の風船様腫大を特徴としたNASH様肝病変を発症した。また、高度な肝線維化もみられ、長期間の飼育によって肝硬変に至った。一方、コレステロール無添加の高脂肪食を摂取した個体は、NASHと診断されるような肝病変および肝線維化を発症しなかった。肝臓の脂質・胆汁酸代謝を検討した結果、HFC飼料の摂取は脂質や胆汁酸の肝外への排出などの代謝経路に影響を与え、NASHおよび肝線維化の発症への寄与が考えられた。本モデルにフィコシアニンを摂取させると、血中ASTおよびALTを低下させたものの肝臓の組織学的改善には至らなかった。本実験は従来の肝線維化モデルの作成手法である遺伝子操作や肝毒性物質の投与などに依ることなく、ヒトが通常摂取する食事成分による新規NASH線維化モデルの開発に貢献した。また、食事性コレステロールが肝線維化の進展を促進する因子であることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。
放射性セシウムの土壌による固定能規定要因の全球的解析と植物への移行リスク評価

放射性セシウム(Cs)の移行リスク規定要因として雲母層間への固定現象が知られているが、土壌の放射性Cs固定能はこの現象のみでは説明できないほど大きく変異するため、移行リスクの予測は困難であった。本研究では、風成塵に含まれる微細雲母が、特に火山灰土壌の放射性Cs固定能を引き上げていることや、雲母の開裂構造内へのAlポリマーの充填や腐植物質の被覆が、放射性Csの固定を阻害すること、さらに、雲母に固定されたCsが、自然風化が進む中でも内圏錯体と呼ばれる強い固定態を保つことを明らかにした。これらの発見は、放射性Csの土壌-植物間移行リスクに応じた土壌分類化につながる基礎的知見として非常に有用である。1.土壌採取および一般理化学性分析日本(京都,福島)およびマレーシア(キナバル山複数標高帯)の非火山地帯および日本国内の火山地帯(熊本阿蘇,鳥取大山,青森六ヶ所村)において土壌採取を行い,試料調整と一般理化学性分析を行った.次年度にはウクライナ(チェルノブイリ近郊)およびアメリカ(サバンナ・リバーサイトおよびサンタカタリナ山の複数標高帯)において土壌採取を行う予定である.2.土壌生成プロセスの進行と放射性Cs固定能の関係解明2.1.化学風化:「Cs固定黒雲母」を作製し,Csの固定状態をSEM-EDXおよびEXAFSによって分析したところ,Csが層間内部まで侵入し,かつ層間で内圏錯体を形成していることが分かった.すなわち,雲母層間に固定されたCsの環境挙動を追跡するための試料として有用であることが確認できた.このCs固定黒雲母をメッシュバッグに封入し,京都,福島,キナバル山の土壌サンプリング地点に埋設した.次年度以降カプセル回収し,Csの固定形態や残留率を調べるとともに,H27年度に土壌サンプリングを予定している地点にも埋設を行う予定である.2.2.腐植の蓄積:京都府立大大野演習林の褐色森林土の0ー30 cm深から3 cmごとに土壌を分割採取し,そこから湿式篩別することにより得た,<20 μmサイズの粒子について,腐植の除去と層間Alポリマーの除去を逐次的に行った.これらの除去に伴うCs吸着能の変化について調べたところ,層間へのCs吸着は、地表に近いほど鉱物表面への腐植の被覆率増加によって阻害され、深くなるほどAlポリマーの層間への固定によって阻害されることが明らかになった.土壌表層での腐植のCs吸着効果が大きいことが確認できたため,次年度には,その効果が生じるメカニズムの詳細について,microscopicな方法を用いて調べる予定である.1.広域土壌の採取及び分析:アメリカ(サバンナ・リバーサイト(サウスカロライナ)およびサンタカタリナ山(アリゾナ))での土壌採取を行い、試料調整と一般理化学性分析の一部を実施した。次年度には残りの一般理化学性分析を終わらせる予定である。2.土壌生成プロセスと放射性Cs固定能の関係解析2.1.化学風化:H26年度に埋設したCs固定黒雲母カプセルの回収を、京都、福島、マレーシアキナバルの計8地点から2連ずつ回収することが出来た。また本年度土壌調査を実施したアメリカの7地点においてカプセルの埋設を実施した。次年度には回収したカプセルに残留する黒雲母を対象に、EXAFS振動の解析およびTEMを用いた構造解析を実施する予定である。2.2.腐植の蓄積:温帯および熱帯の、酸性岩(雲母を含む)地帯の森林土壌を対象に、表層に向かうほどAl水酸化物重合体によるCs吸着抑制効果が小さくなる反面、表層付近では腐植による鉱物表面被覆がAl水酸化物重合体と同程度のCs吸着抑制効果を示すことを実証した。さらに、酸化分解抵抗性が高い腐植ほどCs吸着抑制に寄与している可能性を初めて示した。次年度は超塩基性岩の森林土壌を対象に、雲母が存在しない系でのCs吸着に対する腐植の寄与について明らかにしていく予定である。2.3.風成塵の降下・堆積:日本各地から深さ別に採取した黒ボク土に含まれる、石英の酸素同位体比および雲母のK-Ar年代が火山噴火以外の起源である可能性を強く示した。この石英と雲母は量的に比例関係にあるとともに、土壌のCs吸着能が雲母量に比例したことから、地域や深さにかかわらず黒ボク土のCs固定能は主に風成塵降下量により規定されていることが強く示唆された。次年度は風成塵の影響が少ない低緯度アジア地域の黒ボク土についても同様の解析を実施し、日本の黒ボク土との傾向の比較から、黒ボク土における放射性Cs固定能に及ぼす風成塵の影響を明らかにする予定である。1.広域土壌の採取・分析およびCs固定黒雲母の埋設:土壌サンプリングおよびCs固定黒雲母の埋設地点を、乾燥帯(アメリカ西部)、温帯(アメリカ東部)および熱帯(マレーシアキナバル)の3地域における標高系列に設定し、各地での埋設地の維持・管理についてカウンターパートとの連携体制を構築することが出来た。2.土壌生成プロセスと放射性Cs固定能の関係解明2.1.化学風化プロセス:今年度EXAFS振動解析を予定していた高エネルギー加速器研究所でのビームライン確保が難しかったことから、Cs固定黒雲母の一連の解析はやや遅れているのが現状である。

次年度確実に分析を進めていくために、あいちシンクロトロン光センターの利用を検討している。2.2.腐植の蓄積プロセス:鉱物表面に付着している有機物のうち、酸化分解抵抗性が大きく超音波処理での剥離が起こりにくいものが、雲母層間へのCs吸着を抑制していることが確かめられた。2.3.風成塵の降下・堆積:地点や深さが異なる複数の黒ボク土について雲母および石英の起源が火山灰とは明らかに異なり、風成塵起源である可能性が高いことを石英中酸素の安定同位体比およびK-Ar年代法の結果から明らかにすることが出来た。また、雲母の存在量と放射性Cs固定能の間に明瞭な比例関係があることから、風成塵に含まれる雲母が黒ボク土の放射性Cs固定能を大きく引き上げていることが明らかになった。・土壌生成プロセスの進行と放射性Cs固定能の関係解明1)化学風化:平成26、27年に埋設したCs固定黒雲母試料のうち、埋設から2年(京都×1地点、福島×2地点、マレーシア×5地点)または1年(アメリカ×7地点)経過後のものを回収し、雲母の風化状態およびCsの残存量について調べた。X線回折分析および全元素分析の結果、熱帯の強風化環境では雲母の層膨潤と層間のカリウムの損失が確認された。一方で層間のセシウムの損失はわずかであったことから、自然風化の過程での残留性の高さが明らかになった。さらに、層間に残留したCsを対象に放射光分析(EXAFS)を行った結果、一部のCsが水和状態に遷移している可能性が示唆された。H29年度は本年度回収した雲母を用いて、セシウムの連続抽出および放射光分析を行い、層間に残留するCsの化学状態の更なる解析を進める予定である。2)腐植の蓄積:母材に雲母を含まない超塩基性岩(蛇紋岩)が分布する地帯の森林土壌を対象に、土壌からの腐植の除去に伴うCs固定能の変化を調べたところ、H27年度に分析した酸性岩(雲母を含む)地帯の森林土壌と同様に、表層付近では腐植による鉱物表面被覆がCs吸着抑制効果を示すことを実証した。・放射性Csの土壌-植物間移行係数(TF)の測定平成26、27年度に採取した表層土壌17点を用いて安定Csの土壌-植物間移行試験(コールド試験)を実施した。土壌には安定Csを人工添加し、添加直後と添加から200日経過したものの2処理区を設けた。この土壌を培地とした根箱においてイタリアンライグラスを1週間培養した後、収穫した地上部に含まれるCs濃度をICP-MSを用いて測定し、移行係数の算出を行った。その結果、交換性Cs濃度と交換性K濃度を説明変数とすることで、TFの変動の約8割が説明できることが明らかになった。本研究はおおむね順調に進行している。詳細は以下のとおりである。・土壌生成プロセスの進行と放射性Cs固定能の関係解明:1)化学風化プロセス:Cs固定した黒雲母を日本(京都・福島)、マレーシア、アメリカ合衆国西海岸、アメリカ合衆国東海岸の計13地点に埋設し、全地点から計画通り埋設試料を回収することができた。この回収した試料に対して、X線回折分析やSEM-EDX分析を行い、雲母の風化状態を比較するための実験条件の検討が十分になされ、成果も徐々に得られつつある。また、雲母に残留するCs濃度次第ではEXAFS振動解析の実施が困難であったが、層間のKに対してCsの残留性が高かったことから、無事分析を進めることができた。
平衡ベクトルポテンシャルの研究

20世紀初頭に電気コンデンサーの数学的研究から平衡ベクトルポテンシャルの概念が生まれたことは良く知られている。我々は先研究期間において電気ソレノイドの研究により平衡ベクトルポテンシャルの概念に到達した。すなわち「ユークリッド空間R^3内に曲面Σを与えるとき、Σ上にうまく面電流Τを流すことによってΣの囲む領域D内のみに磁場Bを生じDの外では磁場がないように出来る」ことを見つけた。この磁場Bのことを曲面Σに関する平衡磁場といい、その母関数を平衡ベクトルポテンシャルと呼んだ。今研究期間で得られた主な結果の一つは「曲面Σ上の与えられた面電流J_0から平衡磁場を生じる面電流Τに到達するアルゴリズム(電磁気学的に意味のある数学的逐次近似法)を作成した」ことである。これは将来,コンピュターでの近似計算の可能性を示唆するものである。更にR^3におけるこの概念を複素ユークリッド空間C^nに拡張することを試みた。その結果特別な場合Bochner-Martinelliの定理に対応することが分かった。これは複素平衡ベクトルポテンシャルの概念の存在を示唆している。山口は1996年に平衡ベクトルポテンシャルについて、3つの論文(Hokkaido M.J.vol.25;Kodai M.J.vol.19;J.M.Kyoto Univ.vol.36)を発表した。今年度はこれらの成果を外国にて口頭発表し批評をあおいだ。6月にはPohang(韓国)で開かれた多変数函数論の国際会議にて発表した。また、9月10月と2カ月間スエ-デン滞在し、Umea大学、Midwest大学、Uppsala大学、Stockholm大学にて講演を行った。その結果、Umea大学のCegrell教授と共著で「平衡ベクトルポテンシャルへ至るアルゴリズム」についての論文を投稿中である。また、スエ-デン王立研究所のEbenfelt教授と共同で、Hokkaido M.J.の中で論じた実空間IR^3での平衡ベクトルポテンシャルについての結果を複素空間C^nに拡張することを試みた。そして、C^1の場合には、Bochner-Martinelliの公式と密接に関係していることを見出した。(2)R^3における不連続なベクトル場の電磁場的に意味のある直方分解定理を(1996年北大記要(山口))作ったが,これをC^2における(1,1)-形式に拡張した。そして,それは多変数函数論でのBochner-Nartineli分解に他ならないことが分った。これは今後の研究への小さな一歩である。すなわち「ユークリッド空間無いに曲面Σを与えるとき、Σ上にうまく面電流を流すことによってΣの囲む領域D内のみに磁場Bを生じDの外では磁場がないように出来る」ことを見つけた。今研究機関で得られた主な結果の一つは「曲面Σ上の与えられた面電流J_0から平衡磁場を生じる面電流Jに到達するアルゴリズム(電磁気学的に意味のある数学的逐次近似法)を作成した」ことである。これは将来,コンピューターでの近似計算の可能性を示唆するものである。これは表題"Construction of the equilibrium magneticvectorpotentials"によってKluwer(オランダ)から2000年度中に発表される予定である。今一つの結果はユークリッド空間での上の現象を複素空間で観察するとき簡単な例の場合丁度Bochner-Martinelliの定理に対応するこ分かった。このことは複素平衡ベクトルポテンシャルの概念の存在を示唆している。この研究は続行中である.なお複素およびベクトルポテンシャルの総合報告を日本数学会の雑誌「数学」の「論説」に発表した。
新世界ザルの生態と社会構造の比較研究

コロンビアのマカレナ地域熱帯雨林に同所的に生息するオマキザル科7種のサルについて、本研究では、かれらの生態や社会構造に関して以下の成果を得た。1.フサオマキザルの継続調査によって、次の諸点が確められた。すなわち、群れは複雄群タイプで、オスが専ら移籍する。出産に季節性があり、個体間の順位のあり方は、オスでは年齢と相関し、メスではオスとの親和的関係に依存している。肉食が頻繁にみられ、その分配行動もみられる。2.アカホエザルの継続調査によって、次の諸点が確められた。すなわち、群れは単雄群タイプでメスと交尾できるのは、1頭のオスに限られる。オスが頻繁に移出入し、オス間の攻撃行動も頻発する。仔殺しがαーmaleの交代時にみられ、観察群では出生した5頭のアカンボウのうち4頭が、そのようなオスによって殺されている。3.ウ-リ-モンキ-の継続調査で、特に社会学的に重要な次の諸点が確められた。(1)群れは複雄複雌タイプである。(2)メスだけが専ら移籍する。(3)性の季節性はない。(4)Mountingの時間が非常に長い。(5)発情メスが複数オスと次々交わる。これらの特徴は、新世界ザルの中では、同じクモザル亜科に属するクモザルおよびウ-リ-クモザルと共通する。また霊長類全体で比較すると、(2)はゴリラとチンパンジ-、(3)は類人猿とヒト、(4)はヒトとオラウ-タン、(5)はチンパンジ-(特にピグミ-チンパンジ-)に、それぞれみられる特徴である。クモザル亜科は形態学的研究からmonophyletic(単元的)な系統群といわれてきたが、このことは以上のように行動・社会の研究からも支持できる。また社会の平行進化的類似がクモザルとチンパンジ-の間で存在することが指摘されていたが、これは単にこれら二者間だけでなく、クモザル亜科と類人猿の間に存在すると結論してよい。4.オマキザル科5種の生息地利用と利用木サイズの違いを調査した。5種の中で比較的小型のリスザルとフサオマキザルは、起伏のある丘陵の中の斜面下部から低地部で森林の低層を利用することが多く、一方、比較的大型のケナガクモザル、ウ-リ-モンキ-とアカホエザルの3種は斜面上部から高台部の森林の中高層を多く利用した。利用木サイズにも種間で差がみられ、リスザルとフサオマキザルの利用木は胸高直径20cm以下の小径木に集中したが、その他の比較的大型の3種は胸高直径20cm以上の中大径木を多く利用した。ただし、アカホエザルだけは、生息地利用、利用木とも幅広い選択性を示した。これら生息地利用と利用木の種間差には、食性、採食行動、移動方法や社会形態も作用している。5.起伏の著しい丘陵の卓越する調査域内に、2本の帯状区(長さ1240m、500m)を設置し、植生と地形を調べた。構成個体の生育形、階層構造、被度の3尺度からなる相観によって5つの植生型を識別し、それぞれの存在が地形とその営力である撹乱に密接に関わっていることを明らかにした。また、丘陵尾根部に現われる最も発達した広葉樹林内の5地点(各400m^2)で毎木調査を行い、種組成と構造の多様性を明かにした。調査域内の維管束植物をも採集し、現在までにシダ植物4種、裸子植物1種、単子葉植物13科30種、双子葉植物45科120種を識別した。6.アカホエザルの土食いの理由を明かにするために、土の化学分析を行った。食土(「サラド」とシロアリの巣)は、食われない森林表土に比べて、pH(H_2O)と(4.4ー5.4)、N、P、Ca、K、Na、Clのいずれか複数の元素の含有率が高かった。

これらの特徴は、新世界ザルの中では、同じクモザル亜科に属するクモザルおよびウ-リ-クモザルと共通する。また霊長類全体で比較すると、(2)はゴリラとチンパンジ-、(3)は類人猿とヒト、(4)はヒトとオラウ-タン、(5)はチンパンジ-(特にピグミ-チンパンジ-)に、それぞれみられる特徴である。クモザル亜科は形態学的研究からmonophyletic(単元的)な系統群といわれてきたが、このことは以上のように行動・社会の研究からも支持できる。また社会の平行進化的類似がクモザルとチンパンジ-の間で存在することが指摘されていたが、これは単にこれら二者間だけでなく、クモザル亜科と類人猿の間に存在すると結論してよい。4.オマキザル科5種の生息地利用と利用木サイズの違いを調査した。5種の中で比較的小型のリスザルとフサオマキザルは、起伏のある丘陵の中の斜面下部から低地部で森林の低層を利用することが多く、一方、比較的大型のケナガクモザル、ウ-リ-モンキ-とアカホエザルの3種は斜面上部から高台部の森林の中高層を多く利用した。利用木サイズにも種間で差がみられ、リスザルとフサオマキザルの利用木は胸高直径20cm以下の小径木に集中したが、その他の比較的大型の3種は胸高直径20cm以上の中大径木を多く利用した。ただし、アカホエザルだけは、生息地利用、利用木とも幅広い選択性を示した。これら生息地利用と利用木の種間差には、食性、採食行動、移動方法や社会形態も作用している。5.起伏の著しい丘陵の卓越する調査域内に、2本の帯状区(長さ1240m、500m)を設置し、植生と地形を調べた。構成個体の生育形、階層構造、被度の3尺度からなる相観によって5つの植生型を識別し、それぞれの存在が地形とその営力である撹乱に密接に関わっていることを明らかにした。また、丘陵尾根部に現われる最も発達した広葉樹林内の5地点(各400m^2)で毎木調査を行い、種組成と構造の多様性を明かにした。調査域内の維管束植物をも採集し、現在までにシダ植物4種、裸子植物1種、単子葉植物13科30種、双子葉植物45科120種を識別した。6.アカホエザルの土食いの理由を明かにするために、土の化学分析を行った。食土(「サラド」とシロアリの巣)は、食われない森林表土に比べて、pH(H_2O)と(4.4ー5.4)、N、P、Ca、K、Na、Clのいずれか複数の元素の含有率が高かった。
新たなインプラント周囲組織の診断法の確立

本研究の目的は,レーザー変位計を応用した試作非接触型電磁式加振装置を用いて得られる周波数応答特性から,共振周波数,弾性係数および粘性係数の3種の力学的パラメーターを算出し,歯科インプラントの骨植状態を客観的に評価する方法を確立することである。今回,様々な程度のインプラント周囲炎を模したインプラント植立模型を作製し,本加振装置にて3種の力学的パラメーターを算出し,それらの変動とインプラント周囲炎の程度との関係について比較検討した。その結果,本装置から得られた力学的パラメーターは模擬インプラント植立模型の骨欠損の程度および模擬歯槽骨の性状などを検出できる可能性が示された。平成28年度は,レーザー変位計を応用した非接触型電磁式加振装置による模擬インプラント周囲組織の評価を行った。本実験では,模擬インプラント植立模型は模擬インプラント体として純チタン棒(直径6.0 mm,長さ25.0 mm)と模擬インプラント体を植立する歯槽骨を模したウレタン枠およびポリウレタン枠(縦30.0 mm×横30.0 mm×高さ50.0 mm)を用いて,骨欠損部の模擬軟組織として弾性裏層材とで構成した。模擬歯槽骨上端中央部に模擬インプラント植立窩を形成し,模擬インプラント体を模擬歯槽骨の各骨植状態を模した4つの骨欠損モデル(モデル1:0.5 mm×15.0 mm,モデル2:0.5 mm×10.0 mm,モデル3:0.5 mm×5.0 mm,モデル4:0.5 mm×0 mm)に埋入した。なお,模擬インプラントの総質量は,模擬インプラント体と測定に用いる円形フェライト磁石を合わせたものとした。各実験条件においてコントロールとしてPeriotestとOsstellを用いて模擬インプラント体の動揺度を測定し,レーザー変位計を応用した非接触型電磁式加振装置により得られた力学的パラメーターである共振周波数,弾性係数および粘性係数と比較検討を行った。共振周波数および弾性係数は骨欠損の範囲が減少するにつれて各骨欠損モデルで有意に増加し,粘性係数は骨欠損の範囲が減少するにつれて有意に減少した。また,ペリオテスト値は粘性係数と同様に骨欠損の範囲が減少するにつれて有意に減少した。モデル2とモデル3の骨欠損モデル間において共振周波数,弾性係数およびペリオテスト値に比較し粘性係数は統計学的な有意差が大きい傾向にあった。このことは,ペリオテストを用いた動揺度測定と比較し,本解析システムが模擬インプラント周囲組織の状態変化をより詳細に捉え得る可能性を示唆していると考えられた。申請者は以前までレーザー変位計を応用した非接触型電磁式加振装置を用いて模擬歯,模擬歯槽骨および模擬歯根膜から構成される模擬歯周組織モデルの性状変化について検討を行い,共振周波数,弾性係数および粘性係数の力学的パラメーターを解析することで模擬歯周組織の性状変化を捉えることが出来る可能性を報告してきた。平成28年度より,本解析システムを歯科インプラント治療に応用することを検討し,現在までにin vitroで,模擬インプラント周囲組織のモデルを作成しインプラント治療への応用に関する基礎的データを収集を行っている。研究実績の概要に記した各骨欠損モデルの条件において各力学的パラメーターの測定及び分析の結果から,各骨欠損モデルにて統計学的有意差を認め,本解析システムを用いて模擬インプラント周囲組織の性状変化を捉えることが可能であると考えられた。このことから,得られた基礎的データの分析を基に,学会発表を予定し学術論文の作成を行っている。本研究は周波数応用特性から得られる共振周波数,弾性係数および粘性係数の3種の力学的パラメーターを指標とした歯周組織の客観的評価に着目し,レーザー変位計を応用した試作非接触型電磁式加振装置を用いてインプラントのオッセオインテグレーションの客観的評価に対する有効性を検討することである。平成28年度は,インプラント周囲炎を模した植立模型を作製し力学的パラメーターの変動について検討した。植立模型は海綿骨を模した模擬歯槽骨として発泡ポリウレタン枠を使用し,コントロールとしてペリオテスト値も測定した。共振周波数と弾性係数は骨欠損の範囲が減少するにつれて有意に増加し,粘性係数は骨欠損の範囲が減少するにつれて有意に減少した。また,粘性係数はペリオテストや他のパラメーターと比較してインプラント周囲組織の状態変化をより詳細に捉えることができた。平成29年度では平成28年度の結果を踏まえ,骨質の性状が変化した際の力学的パラメーターの変化について着目し,植立模型は緻密骨を模倣したポリウレタン枠を用いて同様な実験を行った。共振周波数と弾性係数は骨欠損部の存在によって有意に減少し,粘性係数は有意に増加した。また,ペリオテスト値は粘性係数と同様な挙動を示し,骨欠損部の増加によって有意に増加した。なお,共振周波数および弾性係数はポリウレタン枠より発泡ウレタン枠で有意に小さく,粘性係数は有意に大きかった。これらのことから,本装置から得られた3種の力学的パラメーターは模擬インプラント植立模型の骨欠損の有無を模擬歯槽骨の性状と関係なく把握でき,さらに骨質の違いも検出できる可能性が示された。以上の模擬歯槽骨を利用した研究結果から,現在,実験動物を利用したin vivoにおける力学的パラメーターについてデーターを取得している。

本研究の目的は,レーザー変位計を応用した試作非接触型電磁式加振装置を用いて得られる周波数応答特性から,共振周波数,弾性係数および粘性係数の3種の力学的パラメーターを算出し,歯科インプラントの骨植状態を客観的に評価する方法を確立することである。今回,様々な程度のインプラント周囲炎を模したインプラント植立模型を作製し,本加振装置にて3種の力学的パラメーターを算出し,それらの変動とインプラント周囲炎の程度との関係について比較検討した。その結果,本装置から得られた力学的パラメーターは模擬インプラント植立模型の骨欠損の程度および模擬歯槽骨の性状などを検出できる可能性が示された。今後は引き続きin vitroで模擬インプラント周囲組織モデルを用いた基礎的データの収集を行うとともに,日本大学歯学部動物実験委員会の承認を得てラットを用いたin vivoでの実験を行う。in vivoの実験では骨質の異なる皮質骨による影響を検討するため複数の週齢のラットを用いて実験を行う。第一にマイクロフォーカスCTを用いて各週齢のラットの脛骨の撮影を行い,骨質の比較を行う。その後,ラットに埋入深さを変化させたインプラントを埋入し,埋入直後から経時的に本解析システム,PeriotestおよびOsstellによる測定を行い,比較検討した結果を学会発表および学術論文にて発表する。29年度が最終年度であるため、記入しない。歯科保存学29年度が最終年度であるため、記入しない。
異質倍数体ゲノム安定化のバイオインフォマティクス

真核生物、とりわけ植物のゲノム進化においては、異種由来のゲノムが融合することで作られる異質倍数体ゲノム(ハイブリッドゲノム)が重要な役割を果たす。しかしながら、倍数体ゲノムが誕生した後にそれがどのように新たな生物種のゲノムとして安定化していくか、そのプロセスの根本はほとんど明らかになっていない。本研究では、異質倍数体ゲノムの安定化プロセス解明のためのバイオインフォマティクス研究、特に、異質倍数体ゲノムにおいてはゲノムが大きく不安定化するとの予想のもと、情報と実験のハイブリッドアプローチによってそのプロセスを解明するための基盤を構築することを目指していた。平成30年度は、実際にゲノム3次元構造に関するデータを取得・解析した。具体的には、クロスリンク実験・制限酵素処理とイルミナ社のシーケンサを用いた大規模シーケンスを、複数の培養フェイズについて行うことでゲノム3次元構造を高精度に解明したほか、昨年度に引き続き、非モデル生物でもある異質倍数体ゲノムにおけるゲノム配列を構成する各スキャッフォールドデータの高精度化も行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、異質倍数体ゲノムの安定化プロセス解明のためのバイオインフォマティクス研究を展開する。特に、異質倍数体ゲノムにおいてはゲノムが大きく不安定化するとの予想のもと、情報と実験のハイブリッドアプローチによってそのプロセスを解明するための基盤を構築することを目指す。本年度は、異質倍数体ゲノム由来のゲノムデータ解析のためのアルゴリズムを開発するバイオインフォマティクス研究を行うとともに、データ取得のための予備実験を行った。非モデル生物でもある異質倍数体ゲノムにおいては、ゲノム配列を構成する各スキャッフォールドがそれぞれどのように染色体を構成し、かつ、各ゲノムフラグメントが2つの祖先種由来のゲノムのどちらに由来するかが不明な部分が残る場合が一般的である。直接の祖先種2種のコンプリートゲノム配列情報が入手可能であり、さらに、異質倍数体が生じた直後である場合にはこれらの問題は比較的容易に解決することができるが、開発する情報解析手法は、それらの条件が満たされない場合についても対応できるものとする必要がある。そこで本研究では、異質倍数体ゲノムデータを用いてこの問題を解決するためのアルゴリズムを開発した。予定通り研究が進展している。翌年度も、予定通り研究を推進する。
システムの変遷からみた書記史の研究-改新と採用の条件-

システムの変遷からみた書記史の記述とそのための方法論の開発のための基礎作業を行った。具体的には、システムの変遷に必要な条件、特に簡単に根拠として言及されていながらその内実がいまだに明らかにされていない「書記における『分かりやすさ』と『権威』の問題」について考察を加えた。修士論文以降、歴史的研究を行ってきたので、本研究においては現代を研究の対象として設定した。書記史研究で問題となる「権威」の問題についての考察の一環として、、敬語教育を取り上げ考察を加えた。「身につけたい日本語のスキルは何か?」というアンケートをとると、「敬語」という答えを上位に挙げる学生は多い。義務教育以来多くの時間をかけて学習していることに加え、アルバイト先でも一通りの教育を受けているにも関わらず、敬語を使い分けられているという実感がないのである。理由としては、社会状況の変化によって年齢差による敬語使用が若い世代では必要なくなってきていること、アルバイト先ではマニュアルの範囲内での対応が可能であること、学校教育では暗記中心に学習が進められてきていることなどが考えられる。しかし就職を控えた学生にとって、そのレベルでの敬語能力では社会では通用しないのではないかという不安は強い。そこで、日本語学の最新の知見である「ポライトネス」という視点から敬語教育についての変革の可能性を探ってみた。本研究の最終目的は、システムの変遷からみた書記史の記述とそのための方法論の開発である。修士論文以降、仮名文書記史について「改新」と「採用」という観点から研究を行ってきている。本研究の2年間では、システムの変遷に必要な条件、特に簡単に根拠として言及されていながらその内実がいまだに明らかにされていない「書記における分かりやすさと権威の問題」に考察を加えることを目的とする。1年目に「権威」の問題を扱ったので、2年目の本年度は「分かりやすさ」の問題について主として考察を行った。具体的には、「分かりやすく書くとはどういうことなのか」という問題について、大学初年次教育の現場における日本語表現法教育を対象として考察を行った。結果として、以下の3点についての成果が得られた。(1)「学全入時代をむかえ、学生の基礎力の低下が問題となっている現在、大学で必要とされる能力とはどのようなものなのか、そのような能力をつけるためには初年次教育においてどのようなカリキュラムが必要となるのか、また、諸大学の実践ではどのようなことが行われているのかということについて考察を行った。成果として、勤務校での初年次教育モデルの提案を行うことができた。(2)「初年次教育における日本語表現法の実践例として、パソコンを使った相互チェック教育の可能性を探った。他大学との共同研究として来年度以降も継続していく。(3)「留学生用の日本語表現法教科書の作成を行った。台湾版として、現在までに2冊が刊行された。以上の成果を基に、今後書記史の記述を行っていく。
微小多点表面電極を用いた聴神経摘出者用脳幹インプラントシステムの開発

本研究の目的は、生体の脳幹に多点電極を埋め込み、それを用いて脳幹を直接電気刺激し、聴覚信号を伝達する「脳幹インプラントシステム」を開発することである。本年度の研究実績は、(1)聴性誘発電位を用いて聴皮質の機能構造を明らかにしたこと,(2)脳幹・蝸牛神経核の電気刺激が音高の知覚を誘発できる可能性が高いことを示したこと,(3)電極間の神経を選択的に刺激できる多点ゲート刺激法を開発したことである.これまで開発した表面電極を用いて,純音で誘発された聴皮質反応を多点計測し,聴皮質の機能構造を考察した.この聴性誘発反応を中潜時反応,長潜時反応,オフセット反応に分けて,それぞれの特徴を考察した.中潜時反応の特徴として,その周波数・音圧が異なると,聴皮質上での時空間的活動パターンが明らかに変化する,すなわち,明らかな周波数局在構造と音圧局在構造が存在することを示した.長潜時反応には,明らかな周波数局在性は見られないが,音圧情報を改めて表現している.オフセット反応は,オンセット反応(中潜時反応)の周囲に分布する.これまで開発した剣山電極を用いて,脳幹・蝸牛神経核を電気刺激したところ,聴皮質上で誘発された反応波形は,音刺激で誘発されたそれと同じ特徴を示した.実際に,音刺激と電気刺激とで誘発された聴皮質上の反応を比較・検討したところ,蝸牛神経核の背側核を刺激しても,腹側核を刺激しても,刺激部位に応じて異なる音高を知覚させている可能性が高いことを示し,ABIの有用性を直接的に裏付けた.多点ゲート刺激法では,陰極の刺激で電極周辺の神経を幅広く発火させ,不必要な活動電位の伝播を陽極の刺激で抑制する.シミュレーションでは,電極間の任意の場所で刺激ができることを示した.さらに,動物実験でも,脊髄の両端に設置した電極で脊髄の中心の神経だけを刺激できることを示し,同刺激法の有用性を示した.本研究の目的は、生体の脳幹に多点電極を埋め込み、それを用いて脳幹を直接電気刺激し、聴覚信号を伝達する「脳幹インプラントシステム」を開発することである。本年度の研究実績は、(1)聴性誘発電位を用いて聴皮質の機能構造を明らかにしたこと,(2)脳幹・蝸牛神経核の電気刺激が音高の知覚を誘発できる可能性が高いことを示したこと,(3)電極間の神経を選択的に刺激できる多点ゲート刺激法を開発したことである.これまで開発した表面電極を用いて,純音で誘発された聴皮質反応を多点計測し,聴皮質の機能構造を考察した.この聴性誘発反応を中潜時反応,長潜時反応,オフセット反応に分けて,それぞれの特徴を考察した.中潜時反応の特徴として,その周波数・音圧が異なると,聴皮質上での時空間的活動パターンが明らかに変化する,すなわち,明らかな周波数局在構造と音圧局在構造が存在することを示した.長潜時反応には,明らかな周波数局在性は見られないが,音圧情報を改めて表現している.オフセット反応は,オンセット反応(中潜時反応)の周囲に分布する.これまで開発した剣山電極を用いて,脳幹・蝸牛神経核を電気刺激したところ,聴皮質上で誘発された反応波形は,音刺激で誘発されたそれと同じ特徴を示した.実際に,音刺激と電気刺激とで誘発された聴皮質上の反応を比較・検討したところ,蝸牛神経核の背側核を刺激しても,腹側核を刺激しても,刺激部位に応じて異なる音高を知覚させている可能性が高いことを示し,ABIの有用性を直接的に裏付けた.多点ゲート刺激法では,陰極の刺激で電極周辺の神経を幅広く発火させ,不必要な活動電位の伝播を陽極の刺激で抑制する.シミュレーションでは,電極間の任意の場所で刺激ができることを示した.さらに,動物実験でも,脊髄の両端に設置した電極で脊髄の中心の神経だけを刺激できることを示し,同刺激法の有用性を示した.
パルスパワーによるナノカーボン表面改質技術の深化と固体高分子型燃料電池への展開

本研究では、パルスパワー技術を用いてカーボンナノチューブ(CNT)等のナノカーボン材料の表面改質を行うことにより高機能化し、固体高分子型燃料電池(PEFC)の電極材料として応用する。また、表面改質技術をさらたに深化させ、極性の異なる親水性官能基で修飾された水溶性ナノカーボンを創製し、PEFCの動作特性における出力向上を目指す。さらに燃料電池の等価回路モデルを構築して実験と理論の両面より本研究の有用性を検討することを目的としている。本年度は、多層CNT、カーボンブラック、ケッチェンブラックの3種類のナノカーボン材料を用いて酸素雰囲気中でのバリア放電を利用してオゾンを生成し、表面改質を行った。酸素流量1L/minで放電時間を30分、60分、周波数100Hz、ナノカーボン材料は50mgとした。バリア放電の電圧は約6.5kV、最大パルス電流は約2Aである。オゾン濃度は約65-100ppmであった。オゾン暴露後のナノカーボン材料の表面分析結果より、多層CNTとCBはほぼ酸素原子の量が増加した。これは、表面に水酸基やカルボキシル基等の水溶性官能基が導入されたことを示唆している。一方、KBでは酸素原子の量が減少した。水中での分散性を検討した結果、多層CNTについては表面分析結果と対応したがCBとKBでは表面分析結果と一致しなかったため、次年度に検討する予定である。また、自動塗布装置を用いて燃料電池の電極を作製した。膜厚の調整や一度に複数個を作製することが可能となった。作製した多層CNT電極によるPEFCの出力特性結果より、水素極に表面改質CNTを用いることで出力を向上できることがわかった。本研究の目的を達成するために平成30年度は研究計画項目に基づいて、(1)種々のナノカーボン材料の表面改質と表面分析並びに表面観察、(2)固体高分子型燃料電池の動作特性試験についての研究を遂行した。(1)については、ナノカーボン材料としてカーボンナノチューブ、触媒である白金担持率が異なるカーボンブラックおよびケッチェンブラックの3種類を用いて酸素雰囲気中でのバリア放電で生成したオゾンによる表面改質を行った。(2)については、PEFCの出力特性における電極材料の最適な組み合わせを検討するために表面改質CNTと未処理CNTを用いて出力特性試験を行った。以上の研究計画項目(1)に対して「研究実績の概要」に記載した通り、当初の計画を概ね達成できている。しかし、ナノカーボン材料の種類によって表面改質効果が異なる結果が得られたため、継続して調査する予定である。また、研究計画項目(2)については、電極作製の高効率化のために自動塗布装置を導入したことにより、同時に複数個の電極を作製することができるようになった。一方、作製した電極を用いてPEFCの出力特性試験を行ったが再現性があまり認められなかったため、作製条件等を検討する予定である。このように一部で継続的な課題もあるが、パルスパワー技術を用いたナノカーボン材料の表面改質技術の深化と固体高分子型燃料電池への展開のための方策を徐々に確立できており、本研究を進展できていると評価する。これまでの研究内容を継続してバリア放電を用いたナノカーボン材料の表面改質および固体高分子型燃料電池の出力向上の観点より、(1)極性の異なる官能基による表面改質法および(2)固体高分子型燃料電池の動作特性試験について研究する。(3)表面改質CNTの効果および固体高分子型燃料電池の等価回路モデルの構築と物理現象の解明についての研究も行う予定である。研究計画項目(1)については、酸素ガス中でのバリア放電により生成したオゾンによるCNT表面改質の継続とともに窒素ガス中での表面改質を行う。これは、オゾン処理によって表面に導入される官能基である負極性に帯電したカルボキシルレートイオンとは異なる正極性に帯電したアミノ基の導入を検討するためである。研究計画項目(2)については、これまでの研究成果よりカルボキシルレートイオンが導入されたCNTをPEFCの電極材料として用いる際に酸素極と水素極での組み合わせがPEFCの出力特性に影響することが明らかになっため、異なる極性の官能基を導入したナノカーボン材料のPEFCの出力特性における効果を検討するためである。これらの研究に関して表面改質ナノカーボン材料の効果については、PEFCの出力に対する表面官能基の導入条件や表面改質ナノカーボンと燃料電池電極との最適な組み合わせの検討並びに表面官能基と白金担持量の相関性の考察を行う。また、固体高分子型燃料電池の等価回路モデルの構築と物理現象の解明については、研究計画項目(3)として、燃料電池電極のインピーダンス測定(Cole-Coloプロット)、RLC直並列等価回路によるインピーダンス解析(実験との比較検証)および異極性の官能基の帯電極性を考慮した等価回路モデルの構築の検討等を行う予定である。