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鉄触媒を用いた炭素-水素結合直接変換反応の理論及び実験研究

本研究は,研究代表者らが最近開発した鉄触媒による芳香族炭素-水素結合の切断を経る直接アリール化反応の機構に関する実験および理論研究,また得られた高活性の要因を一般化することによる,鉄触媒を用いた新規炭素-水素結合直接変換反応の開発を目的としている,本年度は,鉄触媒を用いた芳香族炭素-水素結合の直接アリル化,アルキル化,アミノ化反応の開発,および鉄を量論量用いた様々な求電子剤の導入に成功した.鉄触媒前駆体,配位子,有機金属反応剤などの反応条件を精査した結果,アリルフェニルエーテルを用いたレフェニルピラゾール類およびN-(キノリン-8-イル)ベンズアミド類の直接アリル化反応を開発した.さらに,求電子剤としてハロゲン化アルキル,またはN-クロロアミンを用いることで,鉄触媒を用いた炭素-水素結合の直接アルキル化反応およびアミノ化反応を実現した.また, N-(キノリン-8-イル)ベンズアミドと量論量の鉄,配位子を用いて調製したメタラサイクル中間体が70°Cにおいて安定に存在すること,また求電子剤や不飽和結合と反応させることで,アルキル基,アルキニル基,ハーフルオロアリール基,プロモ基,といった種々の官能基を導入できることを見出した.本研究で開発した反応は,資源豊富で環境に優しい鉄触媒を用いる点で社会的に意義深いだけでなく,配向基近傍の炭素-水素結合切断により生成した鉄中間体を求電子剤により捕捉し,触媒反応へ展開するという鉄の未知の反応性を見出した点で基礎学術分野の観点からも重要である.想定されるいくつかの鉄活性種をモデルとした理論計算により,炭素-水素結合切断がσ結合メタセシス機構で進行するという知見も得ている.これらの知見をもとに,反応中間体の観測・単離,より詳細な反応機構の解明を行うことで,鉄触媒による炭素-水素結合活性化を利用したサステイナブル合成法の開発が加速していくことが期待される.(抄録なし)本研究は,研究代表者らが最近開発した鉄触媒による芳香族炭素-水素結合の切断を経る直接アリール化反応の機構に関する実験および理論研究,また得られた高活性の要因を一般化することによる,鉄触媒を用いた新規炭素-水素結合直接変換反応の開発を目的としている.本年度は,鉄触媒とグリニャール試薬を用いたオレフィン炭素-水素結合の直接アリール化反応の開発に成功した.鉄触媒前駆体,配位子,溶媒,グリニャール試薬の滴下方法などの反応条件を精査した結果,ピリジル基を配向基として持つ様々な環状および非環状オレフィンの直接アリール化反応が定量的に進行した.非環状オレフィンについては,溶媒を適切に選択する事により生成物のE/Z比を制御できることも見出した.また本反応は,α,β-不飽和イミンの直接フェニル化へ適用可能であり,生成物の加水分解により不飽和エノンのフェニル化体が得られた。これはα,β-不飽和カルボニル化合物を官能基化する新規な合成法である.本反応の機構に関して,配向基に対してシン選択的なオレフィン炭素-水素結合切断による五員環メタラサイクル中間体の生成が鍵段階であるという知見が得られている.本研究で開発した反応は,資源豊富で環境に優しい鉄触媒を用いたオレフィン炭素-水素結合直接アリール化の例として初めてであるだけでなく,扱いに便利なグリニャール試薬を求核剤として用いる点でも前例がないものである.位置選択性および立体選択性が高度に制御された多置換オレフィンを0度という極めて温和な条件下,5分という短時間のうちに与える点も特筆すべきである.今後,詳細な反応機構の解明により,鉄触媒による炭素-水素結合活性化を経るサスティナブル合成法のさらなる発展が期待される.本研究は,研究代表者らが最近開発した鉄触媒による芳香族炭素-水素結合の切断を経る直接アリール化反応の機構に関する実験および理論研究,また得られた高活性の要因を一般化することによる,鉄触媒を用いた新規炭素-水素結合直接変換反応の開発を目的としている.本年度は,鉄触媒とアリルフェニルエーテルを用いた芳香族炭素-水素結合の直接アリル化反応の開発に成功した.鉄触媒前駆体,配位子,グリニャール試薬などの反応条件を精査した結果,1-フェニルピラゾール類およびN-(キノリン-8-イル)ベンズアミド類の直接アリル化反応を実現した.いずれの場合もアリル化剤としてアリルフェニルエーテルを用いると反応が円滑に進行した.特に,アリル化後にその配向基を様々な官能基へ変換可能なキノリルアミドを用いた場合に,触媒および反応剤の使用量を大幅に削減することに成功した.

重水素標識されたアリルフェニルエーテルを用いた実験により,本反応はr選択的にアリル化が進行することを見出した.本反応の機構に関しては,鉄活性種による炭素-水素結合切断を経て生成したメタラサイクル中間体へのアリルフェニルエーテルの挿入,および引き続くβフェノキシ脱離が鍵であると考えている.本研究で開発した反応は,資源豊富で環境に優しい鉄触媒を用いる点で社会的に意義深いだけでなく,配向基近傍の炭素-水素結合切断により生成した鉄中間体を求電子剤により捕捉し,触媒反応へ展開するという鉄の未知の反応性を見出した点で基礎学術分野の観点からも興味深い.今後,詳細な反応機構の解明により,鉄触媒による炭素-水素結合活性化を経るサステイナブル合成法のさらなる発展が期待される.本研究は,研究代表者らが最近開発した鉄触媒による芳香族炭素-水素結合の切断を経る直接アリール化反応の機構に関する実験および理論研究,また得られた高活性の要因を一般化することによる,鉄触媒を用いた新規炭素-水素結合直接変換反応の開発を目的としている,本年度は,鉄触媒を用いた芳香族炭素-水素結合の直接アリル化,アルキル化,アミノ化反応の開発,および鉄を量論量用いた様々な求電子剤の導入に成功した.鉄触媒前駆体,配位子,有機金属反応剤などの反応条件を精査した結果,アリルフェニルエーテルを用いたレフェニルピラゾール類およびN-(キノリン-8-イル)ベンズアミド類の直接アリル化反応を開発した.さらに,求電子剤としてハロゲン化アルキル,またはN-クロロアミンを用いることで,鉄触媒を用いた炭素-水素結合の直接アルキル化反応およびアミノ化反応を実現した.また, N-(キノリン-8-イル)ベンズアミドと量論量の鉄,配位子を用いて調製したメタラサイクル中間体が70°Cにおいて安定に存在すること,また求電子剤や不飽和結合と反応させることで,アルキル基,アルキニル基,ハーフルオロアリール基,プロモ基,といった種々の官能基を導入できることを見出した.本研究で開発した反応は,資源豊富で環境に優しい鉄触媒を用いる点で社会的に意義深いだけでなく,配向基近傍の炭素-水素結合切断により生成した鉄中間体を求電子剤により捕捉し,触媒反応へ展開するという鉄の未知の反応性を見出した点で基礎学術分野の観点からも重要である.想定されるいくつかの鉄活性種をモデルとした理論計算により,炭素-水素結合切断がσ結合メタセシス機構で進行するという知見も得ている.これらの知見をもとに,反応中間体の観測・単離,より詳細な反応機構の解明を行うことで,鉄触媒による炭素-水素結合活性化を利用したサステイナブル合成法の開発が加速していくことが期待される.本研究により鉄触媒を用いた炭素-水素結合変換反応をオレフィン炭素-水素結合へ一般化する事に成功した,本反応は,ユビキタス金属である鉄触媒を用い多置換オレフィンを極めて温和な条件下短時間のうちに与えることから,ルテニウム,ロジウム,パラジウムといった希少金属および過酷な条件を要していた従来法を凌駕する.鉄触媒を用いた新規炭素-水素結合変換反応の一つとして,芳香族炭素-水素の直接アリル化反応を開発した.これまで鉄触媒による炭素-水素結合切断後に導入できる官能基は有機金属反応剤由来のアリール基に限られていたが,はじめてアリール基以外の官能基を導入することに成功した.また,アリル化剤としてアリルフェニルエーテルという求電子剤を用いることも,鉄触媒と求電子剤を用いた炭素-水素結合変換反応の礎を築いた点で重要である.実際に,鉄触媒による直接アルキル化反応やアミノ化反応が進行するという予備的知見も得られている.人類の持続的発展に資する鉄触媒を用いた炭素-水素結合直接変換反応を一般合成反応へ成熟させるべく,反応基質と反応試剤の適用範囲のさらなる拡大,またアルキル基,アルケニル基,アシル基,および酸素,窒素,ハロゲン等のヘテロ原子の導入によるアリール化以外の反応形式の実現を目標とし,実験及び理論による反応機構研究と併行して研究を推し進める.鉄触媒を用いた炭素-水素結合直接変換反応を一般合成反応へ成熟させるべく,反応基質と反応試剤の適用範囲のさらなる拡大を目指す.基質としてアリル化に有効であったN-(キノリン-8-イル)
地中熱換気システムを用いた外気由来の汚染物質の除去手法に関する研究

自然エネルギーの利用は天候によって発電量が変動するため、安定的なエネルギーの確保が難しい。そこで、年中温度変化が少なく、安価で施工可能な地中熱パイプに注目した。しかし、空気循環式地中熱パイプの場合、外気温と地中パイプ表面の温度差によって結露発生、微生物の増殖と臭いの問題や、外気由来の汚染物質がパイプの表面に付着することが懸念される。本研究の目的は、地中熱換気システムをより安全・安心・健康的に利用できるように開発することである。今年度の研究では、実際に使用されている地中換気システムを想定した模擬パイプを作成し、実験室実験を行った。その結果、1)アルミ板表面は時間が経過するごとに徐々に汚染されることが分かった。24時間後の測定値は大幅に増大し約2500[RLU]となった。3日目からは汚染度が定常化している。2)アルミ板表面のカビによる汚染は2日目まで増えていることが分かった。アルミ板の表面カビ濃度の最大値は35000 [CFU/m2]であった。3)外気中カビ濃度は200600[CFU/m3]であった。0日目と1日目の外気中カビ濃度は高い値を示したが2日目と3日目は低い値を示した。この結果は3日目のアルミ板の表面カビ濃度結果に影響を与えたと考えられる。4)以上の結果より、空気循環式地中熱利用システムのパイプ表面は3日に1回清掃する必要があると考えられた。研究計画通りに測定調査が行われている。実験室実験により、地中熱パイプ表面の汚染度が把握でき、掃除頻度などを提案している。平成30年度の研究結果から見ると、地中熱パイプの表面には経時変化による表面汚染が見られた。しかし、長期間にわたる汚染データがないため、長期間における地中熱パイプ表面の汚染に関する測定を行う。また、汚染されたパイプの表面を掃除する方法、または、滅菌方法などを測定する予定である。太陽光発電、太陽熱給湯器などは天候不良によって発電量が変動するため、安定的な発電が確保出来ない。しかし、地中熱パイプの使用にはパイプ表面の結露、微生物の増殖や臭いの原因が懸念されるため、本研究では、地中熱換気システムをより安全・安心・健康的に利用できるように開発することを目的とした。今年度の研究としては、地中熱換気システムにおける外気由来微生物の除去率を測定した。パイプの底に水を貯めておき、外気由来微生物の除去率を経時変化で評価した。その結果、1)洗浄後3日目までは、地中熱換気システムにおける浮遊真菌除去率は1230%であり、水ありと水なしの条件における浮遊真菌除去率の差は見られなかった。2)3日目以後は、外気より地中熱換気システムを通った後の空気の浮遊真菌濃度の方が高くなり、システムの中に蓄積した浮遊真菌が再飛散されたと考えられる。3)水中の浮遊真菌濃度は1日目と2日目は低く測定されたが、3日目からは明らかに増加していることが分かった。また、7日目は大量の真菌数が確認された。今後、地中熱換気システムに定期的に水を噴流しながら、浮遊真菌の除去効果を測定する予定である。研究計画通りに研究や測定調査が出来ている。一方で外気由来の汚染物質の除去率が少ないことが確認できたため、除去率の向上が必要である。また、現場測定では地中熱パイプの表面汚れなどが確認出来ないため、実験室実験によるパイプ表面の汚染度を経時変化で測定する必要がある。今年度の測定結果から、外気由来の汚染物質の除去率が少ないことが確認された。2年目の研究計画から大きな変更はない。

しかし、地中熱パイプの表面汚れが把握できないと、パイプ内の洗浄頻度を決めるのが難しいため、今年度は実験室実験を行うことで、経時変化によるパイプ内汚染度を測定する予定である。平成30年度の研究結果から見ると、地中熱パイプの表面には経時変化による表面汚染が見られた。しかし、長期間にわたる汚染データがないため、長期間における地中熱パイプ表面の汚染に関する測定を行う。また、汚染されたパイプの表面を掃除する方法、または、滅菌方法などを測定する予定である。地中熱パイプの表面汚染度を測定する予定だったが、測定時期などが合わなかったため、測定を中止した。今年度は実験室実験による地中熱パイプの表面汚染度の経時変化などを測定する予定である。研究の進捗状況によって、長期間の測定が出来なかった。そのため、次年度は長期間の測定及び掃除方法や滅菌方法などの測定を行う。
遺伝子診断による消化器腫瘍の危険因子の解析

ほとんどの癌は環境中の発癌物質の摂取によっておこると考えられる。食道の扁平上皮癌は、喫煙とアルコール摂取が関連していると疫学的に報告されている。生体中にはこれらを代謝する酵素系があり、その強弱が食道癌発症に影響している可能性がある。これらの酵素系の強弱を簡便に調べる方法として、各酵素遺伝子の制限酵素断片の多型性を解析する方法がある。そこで我々は、これらの代謝に関係する酵素遺伝子として、CYPIA1,GSTM1,CYPIIE1,ADH2とALDH2を調べた。対象としては、94人の日本人食道癌患者と70人の健常日本人であり、血液からDNAを抽出した。方法としては、各々の遺伝子に特異的な多型性を制限酵素切断とゲル電気動により決定した。その結果、CYPIA1,GSTM1,CYPIIE1の遺伝子の多型性は、食道癌患者と健常人で違いを示さなかった。一方、ADH2とALDH2の多型性は両者で違いを示した。すなわちADH2^1/ALDH2^1遺伝子型、及びALDH2^1/ALDH2^2遺伝子型が、各々食道癌で有意さをもって正常人より多かった。ADH2^1型はアルコールからアセトアルデヒドへの代謝活性が低い。また、ALDH2^1/ALDH2^2型はアセドアルデヒドから酢酸への代謝が中程度で、そう高くない。以上からアルコールの代謝が遅い人は、食道癌のリスクが高いことが示唆された。食道の偏平上皮癌は、喫煙とアルコール摂取が関連していると疫学的に報告されている。すなわちADH2^1/ADH2^1遺伝子型、およびALDH2^1/ALDH2^2遺伝子型が、各々食道癌で有意さをもって正常人より多かった。

方法としては、各々の遺伝子に特異的な多型性を制限酵素切断とゲル電気動により決定した。その結果、CYPIA1,GSTM1,CYPIIE1の遺伝子の多型性は、食道癌患者と健常人で違いを示さなかった。一方、ADH2とALDH2の多型性は両者で違いを示した。すなわちADH2^1/ADH2^1遺伝子型、及びALDH2^1/ALDH2^2遺伝子型が、各々食道癌で有意さをもって正常人より多かった。ADH2^2型はアルコールからアセトアルデヒドへの代謝活性が低い。また、ALDH2^1/ALDH2^2型はアセドアルデヒドから酢酸への代謝が中程度で、そう高くない。以上からアルコールの代謝が遅い人は、食道癌のリスクが高いことが示唆された。
フッ化物を用いないCHA型アルミノフォスフェートの合成と膜化

本年度は、膜の透過分離性能の向上に向けた検討・評価を行うとともに、結晶の形成過程の評価を行った。膜性能向上については、これまで1段で膜合成を行っていたが、十分な分離性能が得られていなかった。その原因については、結晶間の空隙が残っており、水以外の分子の透過パスになっていることが考えられたため、2段合成を検討した。合成した膜は水おおよびIPAの透過量を測定することで、透過分離性能を評価した。結果、2段合成で得られた膜の透過分離性能は1段合成膜よりも高い透過分離性能を示した。また、2段目の合成ゲル組成が膜成長におよぼす影響を膜重量と結晶性を評価した結果、膜重量および結晶性は合成ゲル中のリン酸と構造規定剤の比率に依存する結果が得られた。この比率は合成ゲルのpHに大きく影響しており、酸性寄りであるほど膜成長が促進されることが示唆された。結晶形成過程の評価については、ケージあたりのOSDAの量が同じCHAとAEIでは、OSDAの立体配座の違いがそれぞれの構造の形成に関与することが示唆された。液相からの析出と結晶化が同時に起こる系ではOSDAのtg.tgの割合は時間経過により減少するものの、結晶化が起こる時間ではCHA型の生成する組成ではAEI型の生成する組成よりもtg.tgの割合が大きく、結晶化の際のOSDAの立体配座が生成物の選択性に寄与しうることが示唆された。AlPO4 chain modelを用いた検討からY/Zの大きい酸性領域では縮合が速く、AFI型やAPC型を形成する1D chainが形成されやすいことが示唆された。また、CHA型とAEI型でのOSDAの立体配座の違いはD6R層の積層の方向に関与することが示唆された。本年度はフッ化物フリー条件下におけるAlPO4-34結晶および膜の生成範囲の評価を行い、結晶の形成機構の解明に注力した。結晶の合成では、合成ゲルの組成をxAl2O3 : yP2O5 : zSDA : 100H2Oと、合成ゲル中に含まれるAl, P, SDAの割合を様々に変化させ、AlPO4-34結晶の生成範囲を調べた。その結果、Alの割合には大きな影響が見られなかったが、PおよびSDAの割合を変化させることによりCHAのほかにAFI, AEI, APC型の構造を有する結晶が得られた。それぞれの合成ゲルのpHを調べたところ、比較的に酸性条件下にてAFIが混晶、また中性からアルカリに近づくにつれ、AEI、APCが混晶することが分かった。膜合成の場合についても同様の合成ゲル組成にてAlPO4-34の生成範囲を評価したが、比較的に酸性条件下においてAFIが混晶することは同じであったが、結晶合成の場合に純粋なCHA型の結晶が得られた一部の合成ゲル組成において膜合成の場合はAENの混晶が見られた。本研究では、種結晶を用いた水熱合成法にて膜を合成しているが、種結晶がそのまま成長すると仮定すると結晶合成の場合と比較して膜合成では生成範囲が広くなるのではないかと予測していたが、予測とは異なる結果であった。これらの結果より、本研究において膜の形成は種結晶がそのまま成長する機構ではなく、一部の種結晶が合成ゲル中に溶解し、特異的なCBU(Composite Building Unit)を形成することにより、形成する結晶構造が異なるのではないかと考えられる。また結晶および膜合成におけるAlPO4-34の生成範囲を評価した結果、結晶形成の極初期段階にてーAlーOーPーの6員環構造ができているのではないかと考えられる。本研究は、フッ化物フリー条件下におけるCHA型アルミノフォスフェート(AlPO4-34)の合成と膜化を目的としており、本年度は種々の異なる組成を有する合成ゲルを用いて結晶および膜を合成することにより、AlPO4-34の生成範囲を明らかにした。また結晶形成の極初期段階においてーAlーOーPーの6員環構造が生成しているのではないかと示唆される結果を得ることができた。しかしながら、結晶合成において純粋なCHAが生成する組成の合成ゲルを用いても、膜合成ではAENの混晶がみられることから、結晶と膜とで形成機構が異なるのではないかといった当初の予測とは異なる結果も得られている。また次年度に得られた膜の透過分離性能を評価するために蒸気透過分離装置および浸透気化分離装置の整備も行った。以上のように研究計画をおおむね順調に進展させることができている。

結晶形成過程の評価については、ケージあたりのOSDAの量が同じCHAとAEIでは、OSDAの立体配座の違いがそれぞれの構造の形成に関与することが示唆された。液相からの析出と結晶化が同時に起こる系ではOSDAのtg.tgの割合は時間経過により減少するものの、結晶化が起こる時間ではCHA型の生成する組成ではAEI型の生成する組成よりもtg.tgの割合が大きく、結晶化の際のOSDAの立体配座が生成物の選択性に寄与しうることが示唆された。AlPO4 chain modelを用いた検討からY/Zの大きい酸性領域では縮合が速く、AFI型やAPC型を形成する1D chainが形成されやすいことが示唆された。また、CHA型とAEI型でのOSDAの立体配座の違いはD6R層の積層の方向に関与することが示唆された。フッ化物フリー条件下における結晶形成および膜形成機構の解明は次年度も引き続き行っていく。本年度の検討で6員環の存在が結晶形成において重要なファクターとなり得ることが示唆される結果が得られているので、その6員環構造の有無を直接的あるいは間接的に証明できるよう評価を行うとともに、得られた膜の透過分離性能の評価および合成条件の最適化を並行して行う。当該年度の10月より所属研究機関が変わったため。
実践コミュニティ間の越境をともなった日本語学習者の学びに関する基礎的研究

本研究は、海外の日本語学習者がどのように複数の実践コミュニティ(Community of Practice: CoP)を行き来しながら、日本語を使用し、学びを深めているのかを「越境」の理論を使って、明らかにするための基礎的研究である。複数のコミュニティや文脈、状況を行き来しながら学ぶ「越境」は、1つのコミュニティや文脈、状況での学びと異なるとされている。1つのコミュニティや文脈、状況での学びでは、そこで価値のあるスキルや知識が熟達するのに対し、越境を伴う学びでは考え方が変わったり、物の見方が変わったりすると考えられている(香川2015)。本研究では、現在、キャリアや看護師の育成などの分野で使われている「越境」の理論の整理を進めるとともに、言語学習の分野での越境を伴う学びがどのように起こっているのかについて探る。平成29年度の予備調査では、豪州大学での学習者の越境の様子を即時的に調査することが難しい状況にあったことから、豪州大学の日本語の元学習者5名にライフストーリー・インタビューを実施したが、この手法では越境の詳細について明らかにすることは難しいことが分かった。そのため、平成30年度は、海外で日本語を学ぶ学習者が日本という文脈に越境し、日本の大学の学生とプロジェクト共に実施するという実践コミュニティへ越境する際の学習者の変化をプロジェクト期間中という短い期間に限ってデータ収集することとした。学生同士のやり取りの音声録画や活動の様子の動画撮影など詳細なデータ収集を行い、またプロジェクト直後にインタビューを実施することで参加学生たちが考えたことや感じたことの詳細を聞くことが可能となった。平成30年度にアメリカの大学の学生とのプロジェクトで予備調査を行い、平成31年度(令和元年度)の本調査に備えている。予定していた方法や対象者での実施が難しいことがわかり、方法および対象者を変えて調査を実施しているため。平成30年度に実施した予備調査をもとに、平成31年度(令和元年度)に本調査を実施する。予備調査同様、アメリカの大学で日本語を学ぶ学生が来日し、日本の大学の学生と一緒にプロジェクト行うという文脈での越境的学習について調査する。特に、プロジェクトの中の学生のやりとりを録音することで、どういったやりとりを行なっているのかを分析し、また越境によってどのような変化が起きたのかをインタビューやエスノグラフィーを使って調査する予定である。CoPを学習環境に取り入れている豪州大学の日本語学習者/元学習者のCoP間の行き来のプロセスと学びの過程を縦断的に調査・分析する。「学び」を社会的な営みと捉え、社会における学習者の言語の使用と学びのダイナミクスの解明に大きく貢献し、言語の教室と社会をつなぎ、言語教育の現場を大きく変える示唆となることを目指す。現在、キャリアや看護師の育成などの分野で使われている「越境」の理論の整理を進めるとともに、予備調査を実施し、豪州大学の日本語の元学習者、5名にライフストーリー・インタビューを実施した。在学中の「越境」よりは、大学を卒業し、働き始めるところで日本語を使用する仕事かどうか、日本に関係のある仕事かどうかなどといったより影響力のある大きな「越境」があることが分かった。特にこの5名からは「越境」を避けるきっかけや経緯について話を聞くことができた。同時に、過去の「越境」の詳細について振り返ることに限界があることが分かり、詳細にプロセスを明らかにするためには越境をしている最中の学習者/元学習者に調査する必要があることが予備調査からわかった。今後は、倫理委員会への申請をし、豪州大学の日本語の元学習者の中で日本語で仕事をしている、または日本に関係する仕事をしている元学習者の越境のプロセスを調査する予定である。文献展望及び調査実施のための文献検討に時間を要してしまったことと、日程が確保できず、予定していたデータ収集のための海外出張2回のうち1回しか実施できなかったため。

学生同士のやり取りの音声録画や活動の様子の動画撮影など詳細なデータ収集を行い、またプロジェクト直後にインタビューを実施することで参加学生たちが考えたことや感じたことの詳細を聞くことが可能となった。平成30年度にアメリカの大学の学生とのプロジェクトで予備調査を行い、平成31年度(令和元年度)の本調査に備えている。予定していた方法や対象者での実施が難しいことがわかり、方法および対象者を変えて調査を実施しているため。予備調査の分析を進め、日本語を使用したり、日本に関する企業に就職しなかったという「越境」しないことを選択した過程について考察を進めるとともに、日本語の元学習者で、日本語で仕事をしている、または日本に関係する仕事をしている人たちにここに至るまでのプロセスに関してインタビュー調査する予定である。平成30年度に実施した予備調査をもとに、平成31年度(令和元年度)に本調査を実施する。予備調査同様、アメリカの大学で日本語を学ぶ学生が来日し、日本の大学の学生と一緒にプロジェクト行うという文脈での越境的学習について調査する。特に、プロジェクトの中の学生のやりとりを録音することで、どういったやりとりを行なっているのかを分析し、また越境によってどのような変化が起きたのかをインタビューやエスノグラフィーを使って調査する予定である。2回計画していたデータ収集のための海外出張が実施できなかったため、旅費や、収集したデータの整理や書き起こしのために申請していた人件費などで使用できなかった予算があった。2017年度に実施できなかった分のデータ収集も2018年度に実施する予定である。研究計画のやむを得ない変更に伴い、旅費が減ったため。
新規HIV-1組換えウイルスの探索とその病因論の展開

遺伝子組換えはHIV-1が高度のゲノム多様性を生み出す重要な要因である。しかし遺伝子組換えが、現実のフィールド株のゲノム上のどのような領域で、どのような特異性によって起こっているかは、in vivoの組換え実験の系を除いては、ほとんど明らかにされていない。そこで、我々は、分布するHIV-1株の10-30%が組換えウイルスであるミャンマー中部をフィールドとして選び、この地域に流布する組換えウイルスの組換え点(recombination breakpoints)を詳細にマップすることで、組換え点周辺の遺伝子配列上の特徴、組換えのホットスポットの探索を行った。その結果、(1)解析した2.6-kbのgag-RT遺伝子領域当たり1-6個(平均3.3個)の組換え点が検出された。これは、HIV-1ゲノム全長でみると、数十数個の多重の組換え点をもった複雑な構造の組換えウイルスが新生していることを意味するものである。(2)overalの組換え構造はウイルス株毎に異なるが、組換え点のいくつかは相互に共有されていることが明らかになった。組換え点の多くは、中国で見出される組換え型流行株(CRF07_BCとCRF08_BC)と同一と考えられ、ミャンマーに分布するURFの一部は過去の共通の組換えeventによって生み出されたことがはじめて示唆された。(3)組換え点近傍には、逆転写酵素反応の減速(paising)によって遺伝子組換え(鋳型乗換え)を誘導すると考えられているhomopolymeric tract(同一ヌクレオチドが連続している配列)が他の領域に比べ、1.5倍程度高い頻度で見出されること。組換え点は、gag(p17-p24)間やprotease-RT間のようなタンパク質の機能的ドメインの境界部にしばしば観察され、遺伝子組換えによるウイルスのfitnessの低下を回避するような選択圧がかかっていると推定されることなど、現実のフィールドで見出された組換え点の塩基配列上およびその生物学的特徴に関する解明が進んだ。
加熱機器の伝熱特性の解析と焼き魚の評価システムの開発

実験用マアジ(平均重量125g)は、静岡県焼津沖にて一括して水揚げし、-40°Cで冷凍保存したものを流水解凍して用いた。熱源には紀州産備長炭、主として放射熱で加熱するブラスト式業務用ガス魚焼き器、主として対流熱で加熱するブンゼン式業務用ガス焼き物器の3種を用いた。熱源の放射特性(赤外線分光計)、温度(2波長比率演算方式2色温度計)、二酸化炭素量(赤外線炭酸ガス測定器)、水蒸気量(高温用湿度検出器)、および加熱中の魚の表皮直下、中心部の温度(サーマルアレイコーダー)を測定した。焼き魚の評価には官能検査用シートの他に、重量、水分(常圧定時乾燥法)、保水性(遠心分離法)、硬さ(テクスチュロメーター)、表面温度(サーモビュア)、焼き色(画像解析)を用いた。専門料理人に対するアンケートの結果から、焼き魚のおいしさには姿形の良さ、表面の状態、焼きムラの有無、焦げ色、身のほぐれ、汁け、うま味が必要であり、配点の高かったおいしさに重要な項目は焦げ色、汁け、うま味であった。得られた焼き魚おいしさ評価シートを用いて消費者パネルによる官能検査を実施し、その妥当性を確認した。熱源の温度はいずれも800度付近であったが、放射率は炭、ブラスト式、ブンゼン式の順に0.63、0.59、0.17であり、特に長波長側(5μm以上)の放射が炭では高かった。官能検査では炭、ブラスト式に比べ、ブンゼン式で加熱したアジの焦げ色およびうま味の項目の点数が低かった。また、炭、ブラスト式間に有意の差はなかった。一定の内部温度までの到達時間を変化させた時、焼き魚の仕上がりは加熱時間が短いものほど重量減少が大きく、肉質は硬く、焼き色は強かった。炭またはブラスト式により両面を10分間かけて加熱したアジが最も好まれた。以上、焼き魚のおいしさには焦げ色、汁け、うま味の寄与が大きく、一定条件下では炭とガス(ブラスト式)の仕上がりが等しいことが明かとなった。食の多様化に伴う加熱機器の開発が盛んな今日、本研究の結果は有用な情報となると考えられる。焼き魚は日本人に最もなじみの深い食品でありながら加熱条件と焼き魚の仕上がり状態との関係を客観的に関係づけた報告はこれまで見られない。平成7年度は、まず、焼き魚の仕上がり状態を評価するための官能検査用シートの作成を試みた。日本料理専門調理人9名による聞き取り調査、60名に対するアンケートから予備的な評価シートを作成した。評価シートを用いて実際に焼き方の異なる5種のアジを調製し、熟練パネルによる官能検査を行った。その結果に基づいて修正し、最終的な「焼き魚おいしさ評価シート」を作成した。これは以下の7項目から成る。すなわち、姿形の良さ、表面の状態、焼きムラの有無、焦げ色、身のほぐれ、汁け、うまみである。これらはそれぞれ10、8、6、20、6、25、25点ずつ配点され、合計が100点となっている。

このシートを用いて消費者パネルに焼いたアジを評価させたところ、同じアジに対する熟練パネルの評点と高い相関(r=0.95)が得られ、この評価シートの実用性が確かめられた。魚の焼き加熱の方法を比較検討するための条件の決定は以下の3種で行った。すなわち、炭火、ガスブラスト式およびガスブンゼン式加熱機器である。これらの伝熱特性を熱源の波長分布、熱源の温度で評価し、同時に魚の加熱中の炭酸ガスおよび水蒸気量を測定した。熱源側の魚の表皮直下の温度履歴が等しくなるよう熱源からの距離を調節して魚を焼いたところ、魚の中心部の温度履歴は3種の熱源で等しくなった。作成した「評価シート」を用いて焼き魚の官能検査を行ったところ、炭火とガスブラスト式加熱機器で焼いた魚は有意の差は認められなかった。専門料理人に対するアンケートの結果から、焼き魚のおいしさには姿形の良さ、表面の状態、焼きムラの有無、焦げ色、身のほぐれ、汁け、うま味が必要であり、配点の高かったおいしさに重要な項目は焦げ色、汁け、うま味であった。得られた焼き魚おいしさ評価シートを用いて消費者パネルによる官能検査を実施し、その妥当性を確認した。熱源の温度はいずれも800度付近であったが、放射率は炭、ブラスト式、ブンゼン式の順に0.63、0.59、0.17であり、特に長波長側(5μm以上)の放射が炭では高かった。官能検査では炭、ブラスト式に比べ、ブンゼン式で加熱したアジの焦げ色およびうま味の項目の点数が低かった。また、炭、ブラスト式間に有意の差はなかった。一定の内部温度までの到達時間を変化させた時、焼き魚の仕上りは加熱時間が短いものほど重量減少が大きく、肉質は硬く、焼き色は強かった。炭またはブラスト式により両面を10分間かけて加熱したアジが最も好まれた。以上より、焼き魚のおいしさには焦げ色、汁け、うま味の寄与が大きく、一定の条件下では炭とガス(ブラスト式)の仕上りが等しいことが明らかになった。食の多様化に伴う加熱機器の開発が盛んな今日、本研究の結果は有用な情報となると思われる。
冷却原子を用いた非平衡孤立量子系の制御と前期熱化の研究

ボース凝縮した光格子中イッテルビウム174Yb原子に対して、原子が局在した状態からホッピングを急に可能にしたのちの応答を実験的に探索した。この系は、ボースハバードモデルに相当する。本研究では、光格子の原子に対して、光格子のポテンシャルを急にさげることで、局在した状態から原子が様々に移りまわれるように変化させた。観測量は、飛行時間法を用いた吸収イメージ法による光格子擬運動量分布の測定、および1S0-3P2遷移を用いた高分解能分光などによる原子相関である。観測されたこれらの量の時間発展から、熱平衡化の過程や、平衡値を実験的に算出した。また、この擬運動量分布、および原子数相関の期待値から、ボースハバードモデルにおけるハミルトニアンの各項のアンサンブル期待値も計算できた。原子のホッピング時間程度での運動エネルギー・相互作用エネルギーの再分配を観測することができた、この和はほぼ一定であった。これは、光格子ポテンシャルを下げた後の時間発展において、運動量項と相互作用項の和がエネルギー保存則を満たしていることを示している。また、同時に我々の考えた、飛行時間法を用いた吸収イメージ法による光格子擬運動量分布の測定、および1S0-3P2遷移を用いた高分解能分光などによる原子相関による方法が正しい観測方法であることも示している。加えて、近距離の非局所的相関の値を測定することに成功した。その測定の結果、原子相関は距離に依存して弾道的に広がっていくことを観測した。特に、1次元系だけでなく、世界に先駆けて2次元でも観測することに成功した。29年度が最終年度であるため、記入しない。また、光格子の最終深さを変えることにより、相互作用の大きさを変化させて測定した。加えて、これらの測定を、光格子のポテンシャルをある次元方向のみ変化させるような次元性を変えて測定した。飛行時間法を用いた吸収イメージ法による光格子擬運動量分布の測定、および1S0-3P2遷移を用いた高分解能分光などによる原子相関の測定に成功した。その結果、この和はほぼ一定であった。以上のように、当初の研究計画通りに遂行している。

加えて、近距離の非局所的相関の値を測定することに成功した。その測定の結果、原子相関は距離に依存して弾道的に広がっていくことを観測した。特に、1次元系だけでなく、世界に先駆けて2次元でも観測することに成功した。ごく最近に、近距離の非局所的相関の値を測定することに成功したので、相関の空間的広がりや熱平衡化などを系統的に測定していく。今後は我々が初めて確立した運動エネルギー・相互作用エネルギーの直接測定を通して、非平衡ダイナミクスや前期熱化の観測に向けた研究を進めていきたいと考えている。さらに、また、光格子のクエンチ以外の操作によるダイナミクスの観測も行っていきたい。29年度が最終年度であるため、記入しない。
放射線防護剤・抗がん剤開発を目指した新しい発がんメカニズムの解析

がん細胞への放射線照射は、放射線耐性や薬剤耐性などの形質を持った細胞の出現を誘導することがある。本研究では、放射線照射によるがん細胞の形質獲得細胞の出現を抑制する方法を見出すことで放射線治療効果の向上を目的としている。がん細胞は突然変異頻度が高く、ゲノム中に多くの変異が蓄積し、主な要因として、ゲノムの不安定性、DNA修復能の低下やDNA損傷の増加が考えられている。放射線照射による突然変異では特有の変異スペクトルを示さないと考えられている。しかし、我々はこれまでに、がん細胞において放射線照射後、いくつかのがんの突然変異の要因となっておりkataegisを引き起こすと示唆されているAPOBEC3B(A3B)が誘導されること、このA3Bの発現が放射線照射後の突然変異に影響を与えることを明らかにした。つまり、放射線照射後、A3Bの発現がA3B依存性の突然変異を増加させている可能性が考えられた。本年の研究では、放射線照射による突然変異にA3Bがどのように関与しているのかを調査するため、A3Bの発現とHPRT遺伝子の突然変異パターンの解析を行った。A3B KO細胞は、自然突然変異率が低いだけではなく、放射線照射後の突然変異率も低かった。また、これまでの様々な報告の通り、放射線照射後の突然変異はどの細胞群も欠失の割合が高くなった。放射線照射やA3Bの発現の有無に寄らず、A3Bのtarget配列の変異と考えられるC>T変異はHPRT遺伝子の中にほぼなく、A3Bによる点変異は、HPRT遺伝子の変異に影響を及ぼさないことが推測された。しかしながら、APOBEC3Bが放射線照射後のγ-H2AXのfociと放射線照射後の細胞生存率に影響を及ぼすことも同時に明らかとなった。これらの結果は、A3BがDNA修復に関与する可能性とC>T変異以外の突然変異の増加にも関与している可能性を示唆した。放射線によるがん化リスク上昇の解析のため、培養細胞を用いた放射線照射による突然変異誘導について解析を行っている。放射線照射による突然変異は、DNA損傷後の修復ミスが主な原因と考えられているが、我々は放射線照射を繰り返した細胞のみならず、放射線照射の単回照射でも線量依存的にシチジンデアミナーゼであるAPOBEC3の発現が上昇することを見出した。そこで放射線照射誘導性の突然変異に対するAPOBEC3の関与を考え解析を行なった。APOBEC3は主にウイルスなどの一本鎖DNAのC>U変異により抗ウイルス作用を示すことが明らかにされてきたが、近年がん細胞におけるC>T変異パターンに寄与していることが数多く報告されている。本年度は複数のがん細胞で放射線照射後に発現が上昇し、がん細胞の突然変異にも関与していることが報告されているAPOBEC3Bに注目し、APOBEC3Bノックアウト(KO)細胞をCRISPR-Cas9のゲノム編集技術を用いて作成した。突然変異頻度は、HPRTアッセイを用いて測定した。APOBEC3B KO細胞は、自然突然変異率が著しく低下するだけではなく、放射線照射後の突然変異頻度の上昇も有意に抑制することが明らかとなった。APOBEC3B過剰発現細胞は、逆に自然突然変異を上昇させたが、放射線照射後の突然変異頻度の上昇に相乗的な作用はなかった。突然変異のパターンを解析するため、HPRT遺伝子のエキソンをPCRで増幅させ、DNAシーケンスを行い突然変異のパターン解析を行なった。APOBEC3B KO細胞は、自然突然変異において点変異の頻度が顕著に抑制されたが、放射線照射後の欠失の増加も抑制することが明らかになった。解析の結果から、APOBEC3B KO細胞による突然変異頻度の抑制は、C>T変異の抑制だけでは説明できない。今後は、その作用機序解明を目的に解析を続けていく。APOBEC3Bによる放射線照射後の突然変異への関与が明らかとなり研究目的の一つは達成された。しかしながら、その詳細な作用機序に不明な部分があり、今後この点について詳細な解析を行うことが研究の発展につながると考えられた。またAPOBEC3B過剰発現細胞やAPOBEC3C KO細胞の作成と評価も行った。

放射線照射やA3Bの発現の有無に寄らず、A3Bのtarget配列の変異と考えられるC>T変異はHPRT遺伝子の中にほぼなく、A3Bによる点変異は、HPRT遺伝子の変異に影響を及ぼさないことが推測された。しかしながら、APOBEC3Bが放射線照射後のγ-H2AXのfociと放射線照射後の細胞生存率に影響を及ぼすことも同時に明らかとなった。これらの結果は、A3BがDNA修復に関与する可能性とC>T変異以外の突然変異の増加にも関与している可能性を示唆した。作用機序解析のためのAPOBEC3B-GFP発現細胞の作成には成功したが、安定高発現株ではいくつかの問題が生じ、その改善のため、Tet onsystemを用いた発現細胞の作成を行い、作用機序解析を中心に行う予定である。予定以上に計画が進んだ部分があったため、効率化のため、一部実験計画の順序の変更し計画の前倒しと次年度への先送りを行ったため。
ナノ自己組織化作用による革新的水素分離チャンネル膜の創製と新規分離機構の解明

クリーンエネルギー水素を選択的に分離するナノ自己組織化分離チャンネルを有する革新的水素分離チャンネル膜を創製し、その新規分離機構の解明と分離性能の最適化を行うことを目的とした。従来の高分子膜の溶解・拡散機構に基づく膜材料設計とは異なり、ポリイミドとメタクリル酸誘導体から成るABA型ブロックコポリマーにナノ自己組織化作用を発現させて水素選択分離チャンネルを形成させようというものであった。本研究は、水素社会の実現に不可欠な水素を、加速性分子篩作用により選択的に分離するナノ自己組織化分離チャンネルを有する革新的水素分離チャンネル膜を創製し、その新規分離機構の解明と分離性能の最適化を行うことを目的とする。1従来の高分子膜の溶解・拡散機構に基づく膜材料設計とは異なり、高度に分子設計されたポリイミドとメタクリル酸誘導体から成るABA型ブロックコポリマーにナノ自己組織化作用を発現させて水素分離チャンネルを形成させようとする。2ゼオライトに代表される無機多孔膜の様なジグザグ経路を取らない最短直線距離のチャンネルの形成を目指す。また無機物とは異なり、有機結合の分子振動を利用して分離チャンネルを透過する際の水素分子の拡散を加速させる材料設計をすることを特徴とする。本研究は3年計画であり、ポリイミド(B成分)と水酸基含有メタクリル酸誘導体(A成分)から成るABA型ブロックコポリマーによるナノ自己組織化作用の発現による革新的水素分離チャンネル膜の創製とその新規分離機構の解明および分離性能の最適化を目的として研究を進めた。初年度である平成27年度は、ポリイミドマクロイニチエーターと水酸基含有ポリメタクリル酸セグメントのセグメント鎖長を変えたブロックコポリマーの合成をATRP法で行い、溶剤キャスト法による溶媒の揮発過程でナノ自己組織化を発現させ製膜した。得られた化合物は、1H-NMR, 13C-NMR, FTIRおよびGPC等を用いて化学構造を同定した。そして膜形態をSEMやPOM等の顕微鏡を用いて観察し、DSCやTGAを用いて膜の耐熱性を研究した。さらに当初次年度からの実施予定であった、当研究室で試作した測定装置を用いたガス透過実験の測定条件の検討に入ることができた。合成実験において当初よりも早く実験条件を見出すことができたため、次年度から実施予定であったガス透過実験にも取り掛かることができた。平成28年度は昨年度の研究成果に基づいた実験条件にて、ポリイミドマクロイニチエーターと水酸基含有ポリメタクリル酸セグメントのセグメント鎖長を変えたブロックコポリマーの合成をATRP法で行い、溶剤キャスト法による溶媒の揮発過程でナノ自己組織化を発現させ製膜した。そして当研究室で試作した測定装置を用いたガス透過実験を水素、酸素、窒素、二酸化炭素、メタン、水蒸気に対して行い、各ガスの透過係数を得た。そして水素とその他のガスとの分離係数を導き出し、この分離性能を考察した。合成実験とガス透過実験において当初よりも早く実験条件を見出すことができたため、次年度から実施予定であった検討項目にも取り掛かることができた。従来の高分子膜の溶解・拡散機構に基づく膜材料設計とは異なり、高度に分子設計されたポリイミドとメタクリル酸誘導体から成るABA型ブロックコポリマーにナノ自己組織化作用を発現させて水素分離チャンネルを形成させようとする。平成27・28年度において、ポリイミドマクロイニチエーターと水酸基含有ポリメタクリル酸セグメントのセグメント鎖長を変えたブロックコポリマーの合成をATRP法で行い、溶剤キャスト法による溶媒の揮発過程でナノ自己組織化を発現させ製膜した。

得られた化合物は、1H-NMR, 13C-NMR, FTIRおよびGPC等を用いて化学構造を同定した。そして膜形態をSEMやPOM等の顕微鏡を用いて観察し、DSCやTGAを用いて膜の耐熱性を研究した。3年目となる平成29年度は、平成27・28年度の研究成果に基づいた実験条件にて作製した膜について、当研究室で試作した測定装置を用いたガス透過実験を水素、酸素、窒素、二酸化炭素、メタン、水蒸気に対して行い、各ガスの透過係数を得た。そして水素とその他のガスとの分離係数を導き出し分離性能を考察し、ABA型ブロックコポリマーの設計にフィードバックした。本年度中に分離性能評価と膜合成のフィードバックを2回繰り返すことができ、分離性能の最適化に近づけることができた。クリーンエネルギー水素を選択的に分離するナノ自己組織化分離チャンネルを有する革新的水素分離チャンネル膜を創製し、その新規分離機構の解明と分離性能の最適化を行うことを目的とした。従来の高分子膜の溶解・拡散機構に基づく膜材料設計とは異なり、ポリイミドとメタクリル酸誘導体から成るABA型ブロックコポリマーにナノ自己組織化作用を発現させて水素選択分離チャンネルを形成させようというものであった。現在までは計画を前倒しして実施することができているため、平成27年度と同様の方針で進めていく。合成、製膜、膜物性評価、水素ガス透過・分離性評価の一連の過程を繰り返し、各段階での考察をふまえ分離性能の最適化を図る計画の中で、平成27年度中にガス透過実験にまで進むことができた。すでに各段階での実験結果を考察し課題の抽出をしているため、これに基づき平成28年度において最適な膜構造の材料の合成を目指し、製膜、膜物性評価、水素ガス透過・分離性評価の一連の過程を繰り返して研究を進めて行く。現在までは計画を前倒しして実施することができていることから、平成28年度と同様の方針で進めていく。合成、製膜、膜物性評価、水素ガス透過・分離性評価の一連の過程を繰り返し、各段階での考察をふまえ分離性能の最適化を図り、本研究を完了させる。工学(材料工学、構造・機能材料、機能性高分子材料)平成27年度は当初の計画以上に順調に実施することができた。特に、合成実験において、当初よりも早く実験条件を見出すことができたために、試薬の購入費を抑えることができた。平成28年度は当初の計画以上に順調に実施することができた。平成28年度は、差額分を利用して試薬及びガスを購入し、合成実験およびガス分離実験の実施回数を増やすことにより、実験データの精度を高める予定である。平成29年度は、差額分を利用して試薬及びガスを購入し、合成実験およびガス分離実験の実施回数を増やすことにより、実験データの精度を高める予定である。
エマルションフローを利用した海水中微量ウランの捕集・資源化

新発想に基づく液液抽出装置であるエマルションフロー抽出装置を利用した海水中微量ウランの捕集・資源化を行った。抽出材として安価なPC-88A/灯油を用い、海水中懸濁物の影響を受けない向流式エマルションフロー抽出装置を開発した。また、抽出ウランによる有機相の飽和を防止する自動逆抽出装置、海水中妨害元素除去装置、抽出材の排液への漏洩を防止する油滴回収装置を組み合わせたシステムにより、海水1200Lからウランを90%以上回収することに成功した。高塩濃度溶液である海水から高選択的にウランだけを抽出できる液体捕集材を探索・開発するために、実際の海水や模擬海水を用いてエマルションフロー抽出法により種々の抽出材を試験した。その結果、安価で入手容易なリン系抽出剤であるDEHPA及びPC-88Aが最も適していることを明らかにした。この時希釈溶媒として、無害で海水への溶解度が極めて小さいアルカン類を主成分とし、市場で最も安価な灯油を用いることができた。水相ヘッド部が海水中に多量に浮遊する微小粒子(懸濁粒子)により目詰まりするのを防ぐために、水相ヘッド部の穴が5mmまで大きくても良好なエマルションが生成する向流式エマルションフロー方式を開発した(特願2008-253779)。すなわち、有機相を水相の流れに対向するように噴出循環することで水相ヘッドの穴径に依存せず良好なエマルションが安定に生成することを明らかにした。また、水相ヘッドより流入した5mm以下の懸濁粒子がエマルションに補足され凝集することから、有機相と水相の液液界面に懸濁物を集める装置を開発できた(特願2008-253778)。以上のことから、海水中懸濁粒子を除去することなく導入し選択的に海水中ウランを回収できる装置の開発に成功した。大量の海水から短時間にウランを回収するためにはエマルションフロー抽出装置の大型化が不可欠であるが、上述の向流式エマルションフロー装置の開発により、装置を大型化しても良好なエマルションを生成させることができた。これにより、毎時1000Lの抽出装置を製作することができた。高塩濃度溶液である海水から高選択的にウランだけを抽出できる液体捕集材PC-88Aとその希釈溶媒である灯油を用いて海水からのウランの回収試験を行った。その結果、前年度に開発した海水中に多量に浮遊する微小粒子を回収する向流式エマルションフロー装置では、粒子が有機相と水相の液液界面に凝集しヘッドが目詰まりせず稼働することを確認した。また、向流式大型抽出装置に関しても装置を大型化しても良好なエマルションが生成することを確認できた。さらに、大量の海水から希薄なウランを高濃度で回収するには長時間連続的に装置を稼働しても性能の劣化が生じない必要がある。そこで、毎時60Lの抽出装置を用いて長時間の性能安定性を評価した。その結果、海水100L処理後ウランの抽出率が徐々に低下することが分かった。これを解決するために捕集材が妨害元素により飽和しウランを抽出しなくなることを防ぐための妨害元素除去装置を新たに開発した。また、長時間連続運転のためには、捕集材に濃縮されたウランを装置を止めることなしに逆抽出し回収する必要がある。そのために連続ウラン回収装置も新たに開発した。エマルションフロー抽出法で抽出率を向上させるにはエマルションをより微細化すればよい。しかし、微細化に伴い抽出材の排水への漏洩が多くなる。これを防止するための油滴回収装置を開発した。これらの新たに開発した装置を組み込んだ多段システムを用いて海水800Lを約13時間かけて処理した結果、ほぼ100%ウランを回収することができた。向流式抽出装置に関しては、装置を大型化し毎時1tで処理しても良好なエマルションが生成し、ウランをほぼ100%抽出できることを確認できた。そこで、前年度に引き続き毎時60Lの抽出装置を用いて長時間の性能安定性を評価した。妨害元素の中で特にMgに着目した妨害元素除去装置を新たに開発した。これに連続ウラン回収装置及び油滴回収装置を組み込んだ多段システムを用いて海水1200Lを約20時間かけて処理した結果、90%以上のウランを回収することができた。これを防止するため油滴回収機構を組み込んだ新規の抽出装置を開発した(特許出願予定)。

また、この新規装置に最適化した油相微細化噴出ヘッドを考案した。この油相ヘッドの採用により、水相を微細化し噴出するヘッドがなく単に水相をホースで導入するだけで、良好なエマルションが生成することを確認した。これにより海水中懸濁物による水相ヘッドの目詰まりの問題を完全に解消することができた。