hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高度成長期の鉄鋼業における経営管理と労使関係の展開

本年度は、八幡製鉄所労働組合を中心に資料収集を続行するとともに、最終的なまとめを行った。これまで集めた資料を基にして、1950年代、1960年代の八幡製鉄所の経営管理の展開と労使関係の間にどのような関連が成立したのかを解明した。その結果、1950年代中ごろから進展した経営管理方法に適合的な形に職場労使関係が変容し、今度はそれを基盤として1960年代に新たな経営管理が進展したことを明らかにできた。より具体的にみると、(1)1951年協約によって、八幡製鉄所では会社側の経営権が確立した。建前としては組合の同意がなくても、会社は広範な経営上の案件を実行できたが、協約に基づく労使協議機構であった生産委員会の運営を見ると、会社側は労働組合側の要望をある程度受け入れて、組合の同意を得て経営を進めていた。(2)それは要員協議に顕著であり、会社は雇用保障を重要視して要員問題に取り組んだ。(3)1955年の日本生産性本部設立前後から、会社は合衆国の経営管理方法を精力的に製鉄所に導入した。(4)八幡製鉄労働組合やその上部団体である鉄鋼労連は、資金闘争を進めるために職場闘争を進めたが、八幡製鉄所ではそれは経営管理の進展を制約するものではなかった。(5)むしろ、1960年以降は、組合側は合理化に反対せず、むしろ合理化の成果の労働者への還元を目指し、労働時間短縮に取り組んだ。(6)会社側もこうした組合の要望を取り入れた。(7)このような労使関係をより強固なものとすべく、1963年に新たな労働協約が結ばれた。(8)労使関係が安定した1963年労働協約体制下で、現場の労働者によるコスト切り下げが強力に推し進められ、そのためにQCサークルや提案制度が展開した。(9)1970年代以降日本の経営の特徴とされたような現場の労働者の積極的な経営参加や能力主義は、このようにして生まれた。
シア・ストレス応答性cDNAの包括的単離と動脈硬化における役割の解明

我々はヒト臍帯静脈血管内皮細胞HUVECをマイクロキャリアに接着させ回転培養することでずり応力を負荷し、それに伴って発現上昇する多数の遺伝子群(RECS)をサブトラクティッドcDNAライブラリーを作製することにより多数クローニングしてきた。このうちRECS1はFas受容体と結合することによってFas経路のシグナルを下流に伝えることを阻害し、Fas経路のアポトーシスを特異的に阻害するLFG(Lifeguard)に高いホモロジーをもつ蛋白質(Recs1)をコードする。Recs1とLFGはいずれも複数の膜貫通ドメインを有する疎水性蛋白質であるが、全体で約50%の同一性を有するもののN末側約3分の1はほとんど相同性が見られない。脳に特異的に発現しているLFGとは対照的に、RECS1はあらゆる抹消組織で発現しており、脳では相対的に発現が低いことがノーザン解析により分かった。Recs1に相同性の高い因子であるLFGはFasによるアポトーシス誘導を抑制することから、Recs1に同様の機能があるかどうかを調べた。まず、抗Fas抗体を用いてHeLa細胞にアポトーシスを誘導したところ、vectorを導入したHeLa細胞は48時間後に約70%の細胞がアポトーシスをおこしたが、Recs1を発現させた細胞ではアポトーシスをおこした細胞が約50%に減少していた。次に、UVおよびガンマ線によってHeLa細胞にアポトーシスを誘導して同様の実験を行ったが、Recs1によるアポトーシスの抑制は見られなかった。さらに、ヒト正常繊維芽細胞TIG1にRECS1をレトロウイルスベクターで発現させて、TNF-aで誘導したアポトーシスに関しても同様の実験を行ったが、アポトーシス抑制能は見られなかった。したがって、これらの結果からRecs1はFasの経路のアポトーシスを抑制する因子であることがわかった。
口腔癌診断のための病巣集積型ナノバブルと高周波超音波を用いた画像診断法の開発

本研究の目的は、口腔癌の診断のためのナノバブルと高周波超音波を用いたリアルタイム画像診断システムを開発することである。これまで我々は、臨床での画像診断にも転用できる高周波超音波画像解析装置の診断精度を評価するために、ヒトと同等の大きさのリンパ節腫脹を示す近交系マウスを樹立し、このマウスを用いたリンパ節転移モデルの病態を詳細に検討してきた。その結果、ナノバブルは転移リンパ節においては、EnhancedPermeabilityandRetentionEffect(EPR)効果により腫瘍血管周囲に漏出、集積する可能性が明らかとなり、ナノバブルと高周波超音波を用いた画像解析がリンパ節転移病巣を描出する上で極めて有用であることが示唆された。本研究の目的は、口腔癌の診断のための病巣集積型ナノバブルと高周波超音波を用いた新しいリアルタイム四次元画像診断システムを開発することであり、我々が想定しているこの診断システムの概要は、口腔癌所属リンパ節の微小転移巣を精確に診断できること、口腔、頭頸部領域において腫瘍の転移や浸潤範囲を精確にリアルタイムで診断でき、術中迅速診断にも応用可能であること、および診断装置が小型で、価格維持管理費が安く、小規模の診療施設や手術室でも設置可能であることなどである。平成22年度においては、本研究の基盤となるヒトと同等の大きさのリンパ節を有するリンパ節転移モデルマウスにおける転移ルートの詳細な検討と、これまで我々が開発したリンパ節転移モデルマウスよりも飼育、繁殖が容易で、腫大したリンパ節の大きさが一定し、且つ、リンパ節腫脹の発症頻度が高いモデルマウスの作出を試みた。その結果、近赤外線を発するICGやFITC等の蛍光色素を用いて転移ルートの解明を試みたところ、鼠径リンパ節から腋窩リンパ節に至る転移ルートは1本のリンパ管であり、転移の方向は鼠径リンパ節から腋窩リンパ節への一方向であることが明らかとなった。また、これまで我々が樹立してきたリコンビナント近交系マウスであるMXH系マウスに、これまでに樹立したルシフェラーゼおよびGFP遺伝子を恒常的に発現する腫瘍細胞が生着可能であること、MXH系マウスが、これまで使用していたMRL/1pr系マウスよりも、比較的若い週齢でリンパ節腫脹を高頻度で発症し、比較的均等な大きさのリンパ節腫脹を示すマウスを、短い飼育期間で、数多く作出できることが明らかとなり、今後の研究の進展に大いに寄与することが期待できるものと思われた。一方、ナノバブルの開発においては、ICG封入型ナノバブルの作製に成功し、本研究で用いる転移モデルマウスの転移病巣の形成の解析に大いに役立つものと思われた。これまで我々は、臨床での画像診断にも転用できる高周波超音波画像解析装置の診断精度を評価するために、ヒトと同等の大きさのリンパ節腫脹を個体間変動が小さく、比較的若い週齢で高頻度に発症し、繁殖・飼育が容易な新しい近交系マウスを樹立し、このマウスを用いたリンパ節転移モデルの病態を詳細に検討してきた。その結果、近赤外線を発するICGやFITC等の蛍光色素を用いて転移ルートの解明を試みたところ、この転移モデルマウスの腸骨下リンパ節から腋窩リンパ節に至る転移ルートは1本のリンパ管であり、転移の方向は腸骨下リンパ節から腋窩リンパ節への一方向であることが明らかとなった。さらに、このリンパ節腫脹マウスにルシフェラーゼやGFP遺伝子を恒常的に発現する腫瘍細胞株を接種することにより、in vivoでのリンパ節転移の形成過程を画像として捉えることが可能であることが明らかとなった。しかし、この転移モデルに使用可能なこれまでに樹立したルシフェラーゼおよびGFP遺伝子を恒常的に発現する腫瘍細胞株は1株のみであることから、今後様々なリンパ節転移の病態を解析する上で、様々な細胞由来のルシフェラーゼやGFP遺伝子を恒常的に発現する腫瘍細胞株の樹立が必要である。平成23年度繰越期間においては、新たなルシフェラーゼ発現転移モデル腫瘍細胞株を樹立し、我々が樹立したリンパ節転移モデルマウスでの転移病巣の形成過程を生体発光イメージング法およびナノバブルと高周波超音波を用いた超音波イメージング法にてリアルタイムで解析した。その結果、新たに樹立したルシフェラーゼやGFP遺伝子を恒常的に発現する腫瘍細胞株がリンパ節転移実験に極めて有用であることが確認できた。

その結果、このリンパ節腫脹マウスのリンパ節にルシフェラーゼやGFP遺伝子を恒常的に発現する腫瘍細胞株を接種することにより、その下流のリンパ節への転移の形成過程を画像として捉えることが可能であることが明らかとなった。平成24年度においては、新たなルシフェラーゼ発現転移モデル腫瘍細胞株を樹立し、我々が樹立したリンパ節転移モデルマウスでの転移病巣の形成過程を生体発光イメージング法およびナノバブルと高周波超音波を用いた超音波イメージング法にてリアルタイムで解析し、さらに経時的にマイクロCTによる画像解析や病理組織学的解析を行うことにより、ナノバブルを用いた造影高周波超音波画像と実際のリンパ節転移病巣の組織構築の整合性を検証した。その一方で、このリンパ節転移モデルマウスを用いて、上流のリンパ節内に蛍光色素や超音波造影剤としてのナノバブルを注入した場合のリンパ節内の圧力上昇にともなう輸出リンパ管への蛍光色素や超音波造影剤の流出特性を解析し、ナノバブルと高周波超音波解析装置を用いて描出した画像を解析することにより、リンパ節転移を形成するリンパ管ネットワークの描出がリアルタイムで可能であるかどうかを検討した。以上の研究の結果、ナノバブルは転移リンパ節においては、EPR効果により腫瘍血管周囲に漏出、集積する可能性も明らかとなり、ナノバブルと高周波超音波を用いた画像解析がリンパ節転移病巣を描出する上で極めて有用であることが明らかとなった。ヒトと同等の大きさのリンパ節を有する近交系マウスと、このマウスに生着しリンパ節転移病巣を形成するルシフェラーゼ発現腫瘍細胞株を樹立できたことにより、臨床での画像診断にも転用できる高周波超音波画像解析装置の診断精度を評価することが可能な新たなリンパ節転移モデルを開発できた。24年度が最終年度であるため、記入しない。口腔癌の診断のためのナノバブルと高周波超音波を用いたリアルタイム画像診断システムを開発するために、我々が開発したリンパ節転移モデル動物を用いて、本診断システムを臨床応用するために必要な前臨床試験を想定した実験を様々な観点から推進していく予定である。
清末から中華民国初期の内モンゴルにおける近代学校教育の展開と知識人の育成

これまでの研究で、主に清末の内モンゴルにおける近代的な学校教育発足の実態について検討した。その際に、モンゴルの各地域に各々の特徴が存在することを想定した上で、最も先進的であったと思われるハラチン(外藩モンゴル)と帰化城トゥメド(内属モンゴル)という2つの地域を選んで事例とし、学会誌において下記のような3点の論文を発表した。(1)「ハラチン三学」が創設された背景の解明。ハラチンにおける学堂建設を、主にグンサンノルブによる近代化政策として評価する先行研究に対して、本論文は主に日本陸軍関係資料やロシアがハルビンで刊行していたモンゴル語の新聞を用いて、日本陸軍参謀本部が日露戦争前にロシアに対する軍事的な関心からハラチンへ軍事教官を派遣し、グンサンノルブはその計略の上に乗った状態で学堂建設をおこなったことを明らかにした。(2)清末の「新政」とハラチン地域の近代学堂創設の関係解明。主に中国第一歴史档案館や遼寧省ハラチン左翼モンゴル族自治県档案局所蔵の教育関係史料を用いて、ハラチン地域における近代的な学堂の建設について、清末の「新政」の影響を重視する立場から論じ、漢語の学習がより重視されていたのであって、モンゴルの伝統文化の発展に貢献できるような教育ではなかったという結論を得た。(3)帰化城トゥメド地域における満洲人旗人によるモンゴル人向け学校教育の実態解明。ハラチン地域と比較しながら、主に中国第一歴史档案館や内モンゴル自治区トゥメド左旗档案局所蔵の教育関係史料を用いて、満洲人旗人官僚、特に下関条約などによる清朝の多額の賠償金を準備するために帰化城トゥメドに派遣された貽穀らの満洲人旗人官僚が、開墾を行うとともに、「新政」政策に従って安定した辺境地帯を確保する目的でモンゴル人向けの近代学堂を創設していたため、これもモンゴル文化の復興を望む目的で実施された教育ではなかったと結論づけた。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度においては、主に清末の内モンゴルにおける近代学堂の設立運営の具体相を考察した。そのために、モンゴルの各地域に各々の特徴が存在することを想定した上で、最も先進的であったと思われるハラチン(外藩モンゴル)と帰化城トゥメト(内属モンゴル)という2つの地域を選んで事例とした。そして、両地域とも、漢文の教授を重視していたことを指摘したうえ、ハラチン地域では清朝の政策に従いつつも自民族の復興を図ることを目的としていたことが確認できるが、一方の帰化城トゥメト地域における教育の近代化は、清朝政府から派遣された満洲人旗人官僚が辺境地帯の安定を考慮した上で、モンゴル人を治めるために、近代学校教育をモンゴル人の中で広げようとしたものであったことを明らかにした。その内容を、2015年5月30日に、「清末の内モンゴルにおける近代学校教育振興の実態ーハラチン地域と帰化城トゥメト地域の事例を中心にしてー」というテーマで満族史研究会第30回大会において口頭発表し、12月末に『日本モンゴル学会紀要』に投稿した。2015年6月4日から8月19日にかけて、中国の中国第一歴史档案館、中国第二歴史档案館、内モンゴル自治区トゥメト左旗档案局やモンゴル国のモンゴル国立アルヒーフ(公文書館)で清末から中華民国初期の教育関係史料を確認・入手した。そのうち、特に内モンゴル自治区トゥメト左旗档案局で中華民国初期の教育関係史料が大量に所蔵されていることを発見したため、多量の時間がかかった。今年度もその続きを入手して、博士論文で生かしたいと思う。2015年12月20日から2016年1月11日にかけて、再び中国第一歴史档案館で史料調査した。モンゴル王侯がいなかった帰化城トゥメト地域における近代的学校教育の開始情況が、モンゴル王侯が主導していたハラチン地域とはいかなる点で異なっていて、実際にはどのように実施されたのか。その担い手を比較しながら検討して、論文を発表した。また、内モンゴル自治区トゥメト左旗档案局で中華民国初期の教育関係史料が大量に所蔵されていることを発見したため、当初予定していた計画より多量の時間や旅費がかかったため、研究の進歩に多少影響があった。そして、南京にある中国第二歴史档案館で中華民国期の貴重な史料の所蔵を発見できたことは、今後研究を展開していくうえで、非常に有意義なことであると思う。

ハラチンにおける学堂建設を、主にグンサンノルブによる近代化政策として評価する先行研究に対して、本論文は主に日本陸軍関係資料やロシアがハルビンで刊行していたモンゴル語の新聞を用いて、日本陸軍参謀本部が日露戦争前にロシアに対する軍事的な関心からハラチンへ軍事教官を派遣し、グンサンノルブはその計略の上に乗った状態で学堂建設をおこなったことを明らかにした。(2)清末の「新政」とハラチン地域の近代学堂創設の関係解明。主に中国第一歴史档案館や遼寧省ハラチン左翼モンゴル族自治県档案局所蔵の教育関係史料を用いて、ハラチン地域における近代的な学堂の建設について、清末の「新政」の影響を重視する立場から論じ、漢語の学習がより重視されていたのであって、モンゴルの伝統文化の発展に貢献できるような教育ではなかったという結論を得た。(3)帰化城トゥメド地域における満洲人旗人によるモンゴル人向け学校教育の実態解明。ハラチン地域と比較しながら、主に中国第一歴史档案館や内モンゴル自治区トゥメド左旗档案局所蔵の教育関係史料を用いて、満洲人旗人官僚、特に下関条約などによる清朝の多額の賠償金を準備するために帰化城トゥメドに派遣された貽穀らの満洲人旗人官僚が、開墾を行うとともに、「新政」政策に従って安定した辺境地帯を確保する目的でモンゴル人向けの近代学堂を創設していたため、これもモンゴル文化の復興を望む目的で実施された教育ではなかったと結論づけた。今年度から中華民国初期を中心に考察していきたいと思う。要するに、モンゴル地域を管理する行政機関が清朝の理藩院から中華民国の蒙蔵院へと変わる変化の中で、内モンゴルの教育事業がどのように変化していき、中華民国側の教育目標はどの程度達成されたのか、それが内モンゴルの近代史にいかなる影響を及ぼしたのか、等の問題について検討したい。具体的には、ハラチン(外藩モンゴル)と帰化城トゥメト(内属モンゴル)という2つの地域を選んで事例とし、それらの地域の中華民国初期における学校教育振興の実態を個々に明らかにし、その上で蒙蔵学校との相互関係を検証する。そのため、これまで入手してきた史料に加えて、6月に、台湾で内モンゴル近代史関係の史料を入手する。7月末から、再び内モンゴル自治区トゥメト左旗档案局で中華民国初期の教育関係史料を入手する。そして、博士論文の執筆に向けて頑張りたいと思う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
DNA計算による制御系設計法の構築と制御系設計支援ツールの開発

アメーバ型分子ロボットの制御問題として、DNA濃度のレギュレーションを検討した。センサからの指令値とアクチュエータからのフィードバック信号は、共に1本鎖DNAの濃度と仮定し、これらの量が一致するようにアクチュエータに与える操作量を調整する制御問題である。本研究では,DNA反応系が持つ非負性、モジュール性、有限性を考慮した制御系設計法と特異摂動理論をベースとする解析手法の提案を行った。より高性能な制御器を設計するためには、既存のDNA論理回路、演算回路(以後、DNA回路と呼ぶ)の組み合わせ回路が自在に設計できる必要がある。このように、基本的な部品を組み合わせて複雑な回路を設計する手法はボトムアップデザインと呼ばれる。しかしながら、DNA回路のモジュール性は一般に低く、回路単体では正常に動作していても、組み合わせ回路を構築するために回路同士を接続すると個々のDNA回路の機能が損なわれるため、組み合わせ回路のボトムアップデザインには何らかの工夫が必要となる。本研究では、上述のDNA濃度レギュレータの設計の際に用いた遡及性理論と特異摂動理論を用いて、DNA回路のモジュール性を担保する設計手法を提案した。また、制御系設計支援ツールの開発のため、除算型フィードバックを有する生化学反応系の安定性に関するモデルベース解析手法を提案した。一般に、生化学反応系は高次元の非線形系でモデル化され、特にフィードバックループが含まれる場合は、リミットサイクルを引き起こす可能性がある。本研究では、フィードバックループの安定余裕を定量評価できるナイキスト安定判別法に着目し、複数存在するフィードバックループの中から特定の1つのループに対して適用する手法を提案した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、分子ロボットへの実装を考え、DNA反応系で実現可能な制御系の設計論・設計法の構築、生化学反応系の安定性解析手法・ロバスト性解析手法の構築、DNA回路の大規模化に向けてのモジュール性解析を行う。平成27年度は交付申請書で掲げた課題を含む以下の4つの課題に取り組んだ。1)DNA計算による積分制御系の設計法の構築:特定の分子の濃度を目標レベルに一致させる積分制御系をDNA反応系で構築した。細胞内シグナル伝達系において発見されている走化性に係る積分制御系の構造を模倣したDNA反応系による積分制御系を提案した。数値シミュレーションにより提案手法の妥当性を確認した。2)生化学反応系におけるP制御系の設計論とDNA計算による設計法の構築:産業用制御器のスタンダードであるPID制御器の分子ロボティクス版の確立を目指し、DNA反応系で実現されるP(比例)制御系の設計法について検討した。比例制御と類似の機能を有する制御器の設計には成功したものの、理想的なP制御との理論的差異の考察など、理論面において未完成の部分が残っているため、引き続き検討を続けている。3)DNA反応系の安定性解析手法、ロバスト性解析手法の構築:分子ロボットの制御系設計の際に必須となる安定性解析、ロバスト性解析ツールを構築した。安定性解析はナイキストの安定判別法をベースとしており、安定余裕(ゲイン余裕と位相余裕)をロバスト性の指標として算出することができる。4)DNA回路における論理回路、アナログ回路のモジュール性の検討:DNA反応系で実現される論理回路、アナログ回路のモジュール性について、遡及性理論を用いた解析を行い、一定の成果を得ている。上記「研究実績の概要」において示した各項目について説明する。1)DNA計算による積分制御系の設計法の構築:設計手法の構築と数値シミュレーションによる確認は完了しており、研究開始期間前に査読付き国際会議論文として発表している。現在、設計手法をブラッシュアップし、学術論文への投稿を目指して検討を続けている。2)生化学反応系におけるP制御系の設計論とDNA計算による設計法の構築:研究実績の概要で述べたように、理論的に未解決な問題が残されているものの、P制御と類似の機能を持つ制御系が得られており、途中の進捗状況を国内学会において発表している。3)DNA反応系の安定性解析手法、ロバスト性解析手法の構築:安定性解析手法の構築は完了し、ソフトウェア化に向けたアルゴリズム設計もほぼ完了している。安定性解析手法に関しては、学術論文が採択されている。ソフトウェア化に関しては、途中経過を、研究期間開始前に査読付き国際会議論文として発表している。4)DNA回路における論理回路、アナログ回路のモジュール性の検討:本検討結果は、国内学会発表、国際会議でのポスター発表を行っている。特に、国内発表においては、賞を受賞している。以上の理由により、おおむね順調に進展していると考えている。

本研究では、上述のDNA濃度レギュレータの設計の際に用いた遡及性理論と特異摂動理論を用いて、DNA回路のモジュール性を担保する設計手法を提案した。また、制御系設計支援ツールの開発のため、除算型フィードバックを有する生化学反応系の安定性に関するモデルベース解析手法を提案した。一般に、生化学反応系は高次元の非線形系でモデル化され、特にフィードバックループが含まれる場合は、リミットサイクルを引き起こす可能性がある。本研究では、フィードバックループの安定余裕を定量評価できるナイキスト安定判別法に着目し、複数存在するフィードバックループの中から特定の1つのループに対して適用する手法を提案した。上記「研究実績の概要」において示した各項目について説明する。1)DNA計算による積分制御系の設計法の構築:現在、設計理論と数値シミュレーション結果をまとめて、学術論文への投稿を目指している。2)生化学反応系におけるP制御系の設計論とDNA計算による設計法の構築:平成28年度の検討課題としては、最も重点を置く予定である。研究計画では、P制御回路が確立した後に、PI制御回路、PID制御回路の検討に進む予定である。PI制御回路は、P制御回路と(1)の積分制御回路と融合させることを考えている。一方で、PID制御回路に関しては、D動作(微分動作)をどのようにDNA反応系上で実現するかが最大のポイントとなる。3)DNA反応系の安定性解析手法、ロバスト性解析手法の構築:安定性解析手法に関する学術論文は投稿済みであるため、一定の結果は得られている。4)DNA回路における論理演算回路、アナログ回路のモジュール性の検討:平成27年度は、特定のDNA論理回路やDNAアナログ回路のモジュール性解析を行い、一定の成果を得たが、「どのように設計することでDNA反応系のモジュール性は保証されるのか?」という設計の一般論の提案には至っていない。平成28年度は、この点について検討を行い、結果を得たいと考えている。28年度が最終年度であるため、記入しない。
バイオ燃料電池と電気培養を併用した汚泥処理システムの構築

主要な排水処理方式である活性汚泥法は、好気微生物による有機物除去を促すための空気供給および余剰汚泥処理に多大なエネルギー・コストを要している。また、汚泥処理過程で生じる温暖効果ガス排出も重要な課題であり、創エネルギーかつ省エネルギーであり環境問題に配慮した技術の開発が排水処理に求められている。バイオ燃料電池(MFC)は創エネルギーかつ省エネルギーな次世代型水処理技術であるが、既往の処理技術に比べて建設コストが高いこと、嫌気処理であるため処理水質が悪く、処理水質向上のためには更なる後段処理の導入が必要であるなど課題が多い。そこで本研究員は「省エネルギー」、「CO2排出量削減」、「高品位な処理水確保」が可能な汚泥処理システムの構築を研究目的とし、MFCと膜分離活性汚泥法(MBR)の統合効果の検証を行った。本年度の研究成果は大きく2つある。まず、顕著なファウリング進行能力を有する菌株(FCB)の特徴解明を行った。都市下水を処理するMBRより得た菌株をラボスケールクロスフロー引抜き装置内で純粋培養し、ファウリング進行能力を評価することでFCBを特定した。また最大増殖速度などの特性評価を行い、FCBと関連が高い因子の解明を行った。その結果、単離株のファウリング進行能力予見には、株レベル以上の塩基配列同定が必要であることが分かった。また、FCBは含水率の高いコロニーを形成し、親水性有機物、糖を多く含む有機物を分泌する傾向があることを明らかにした。次に、MFCへのMBR導入による膜ファウリング抑制効果の検証のため、外部抵抗値が異なる膜分離型バイオ燃料電池を構築し、膜ファウリング進行能力の評価を比較した。その結果、MFCには膜ファウリング抑制能力があり、発電流量が大きいほど膜ファウリングは抑制され、ファウリング関連物質であるバイオポリマーの生産量が低減することが分かった。27年度が最終年度であるため、記入しない。主要な排水処理方式である活性汚泥法は、空気供給、余剰汚泥処理による多大なエネルギー・コストを要している。バイオ燃料電池(MFC)は「排水から発電が可能」「エアレーションが不必要」「汚泥の減量が可能」というメリットを有する一方、処理性能が低い、高コストなどの課題を持つ。本研究は「省エネルギー」、「CO2排出量削減」、「高品位な処理水確保」が可能な汚泥処理システムの構築を目的とし、MFCと膜分離活性汚泥法(MBR)の統合効果の検証を目指している。後段処理を当初のメタン発酵からMBRに修正することで目的をより高水準で達成できると期待している。MBRをMFCの後段に設置することで、「高品位な処理水確保」を達成出来る一方,膜ファウリング発生によるエネルギー及びコスト増が懸念されるが、MFC導入による槽内菌の代謝変化が、膜ファウリングの進行に好影響を与えられないかと期待できる。本年度はMFCを新たに構築し、MFCによるCO2回収能力の評価およびメカニズムの解明を行った。MFCにより回収できるCO2の量は、MFCを流れる電流量に比例することが分かり、またMFCに接続される外部抵抗値が小さいほど、CO2の回収量は増大することが分かった。また、構築したMFCとMBRを統合して膜分離型バイオ燃料電池の構築に成功した。アノード槽の処理水をろ過することで膜ファウリング進行能力の評価を比較した結果、MFCには膜ファウリング抑制能力があり、発電流量が大きいほどその抑制が可能であることが分かった。発電流量が大きいほど、膜上のケーキ層の量が小さくなっていたことから、MFCには膜ファウリング進行に関与する分泌物の生産を抑制する効果があることが分かった。

次に、MFCへのMBR導入による膜ファウリング抑制効果の検証のため、外部抵抗値が異なる膜分離型バイオ燃料電池を構築し、膜ファウリング進行能力の評価を比較した。その結果、MFCには膜ファウリング抑制能力があり、発電流量が大きいほど膜ファウリングは抑制され、ファウリング関連物質であるバイオポリマーの生産量が低減することが分かった。研究計画に若干の修正が必要になったが、当初より掲げている研究目的である「省エネルギー」、「CO2排出量削減」、「高品位な処理水確保」が可能な汚泥処理システムの構築を、より高い水準で達成できる処理システムの構築に取り組めている。メタン発酵の代わりにMBRをMFCに統合することで、処理水質は著しく向上できると期待できる。MBRの運転には特に膜ファウリングを起因として多くのエネルギーを必要とするが、MFCによる微生物の呼吸方法の変化により、膜ファウリング進行の抑制に好影響を与えられるかもしれないと期待できる。本年度は、MFCによる二酸化炭素回収メカニズムの解明に成功し、MFCは排水処理システムの「CO2排出量削減」に大きく寄与することを示した。また、上記のようにMBR運転の最大の課題である膜ファウリングの抑制効果がMFCにあることを示した。「省エネルギー」の実現が可能であることを示した。以上より、本年度のMFCとMBRの統合による処理システムの実現にとって、非常に有意義な知見を明らかにすることができたと言える。そのため、当初の計画以上に研究は進展していると評した。27年度が最終年度であるため、記入しない。現在、以下の研究を推進している。・MFC中の菌相を解析し、膜ファウリング抑制効果と比較し、菌による効果を検証・都市下水を処理するMBRより、膜ファウリング進行能力の高い菌の単離に成功しており、その幾つかは電気生産能力を有することが分かっている。それらの株を培養してMFCを構築し、MFCによる膜ファウリング抑制効果のメカニズムの詳細解明を検討27年度が最終年度であるため、記入しない。
レムナントリポ蛋白の血管内皮・平滑筋細胞、マクロファージに与える作用に関する研究

高レムナントリポ蛋白(RLP)血症は動脈硬化の危険因子とされ、最近、血管内皮依存性拡張反応(EDR)の低下を伴うことが示された。酸化ストレスは動脈硬化に伴う内皮障害に重要な役割を果たしている。そこで、抗酸化剤であるビタミンE(VE)内服投与が、高RLP血症患者におけるEDR低下に対しどのような効果をもたらすか検討した。【方法】当科に入院した連続200名の早朝空腹時血清RLP値の分布をもとにRLP値が75パーセンタイル以上および25パーセンタイル以下である場合をそれぞれ高RLP血症および低RLP血症とした。高RLP血症患者40名および低RLP血症患者30名をそれぞれVE投与(300mg/day)群及びプラセボ(PL)投与群の2群に無作為に割り付け、4週間経口投与した。投薬加療前後に、上腕動脈におけるreactive hyperemia時のEDRを高周波超音波断層装置により計測した。同時に脂質過酸化の指標であるthiobarbituric acid reactive substances(TBARS)の血漿値を計測した。【結果】投薬前においては高RLP血症患者のEDRは低RLP血症患者に比べて有意に低下していた。高RLP血症患者のEDRはVE投与後に有意に改善したがPL投与では変化を認めなかった。高RLP血症患者のTBARSはVE投与後に有意に低下したがPLでは変化を認めなかった。低RLP血症患者のEDRはVE投与およびPL投与のどちらでも有意な変化を認めなかった。【総括】VEは高RLP血症患者のTBARSを低下させるとともに内皮障害を改善させた。高RLP血症患者の内皮障害には酸化ストレスが関与している可能性がある。攣縮を有する冠動脈のトーヌスに及ぼす還元型グルタチオンの効果高レムナントリポ蛋白(RLP)血症は動脈硬化の危険因子とされ、最近、血管内皮依存性拡張反応(EDR)の低下を伴うことが示された。攣縮を有する冠動脈のトーヌスに及ぼす還元型グルタチオンの効果【目的】VLDLとカイロミクロンにリパーゼが作用して生じるレムナントリポ蛋白(Remnant Lipoprotein, RLP)が、動脈硬化病変部の病態に重要な役割を有する内皮依存性血管拡張反応(Endothelium-dependent Relaxation, EDR)に与える作用をin vitroおよび臨床的に検討した。【方法】79例の器質的冠狭窄を有さない胸痛症候群患者を対象とし、冠動脈造影時に施行したアセチルコリンの冠動脈内直接注入による冠動脈径および左前下行枝血流量(フローワイヤー)の変化を計測し冠危険因子との関連性を多変量解析を用いて検討した。さらにRLPの作用機序を解明するために、摘出ウサギ胸部大動脈条片を用いたOrgan Chamber実験にて、RLPとインキュベーション後のEDKを測定した。RLPはヒト食後血漿よりアポB-100及びアポA-1に対する両モノクローナル抗体混合アフィニテイーゲルを分離した。【結果】アセチルコリンによる冠動脈拡張の低下は喫煙、血清コレステロール値、LDL-コレステロール値、年齢、RLP値と有意に相関したが、RLP値との相関性が最も高かった。(partial r=-.661, p<0.0001)。アセチルコリンによる冠血流量増加もRLP血と有意な負の相関関係を示した(partial r=-.634, p<0.0001)。Organ Chamber実験にて、RLPはアセチルコリンおよびサブスタンスPに対する内皮依存性拡張反応を抑制したが、この抑制反応は内皮細胞表面のアポ蛋白受容体およびプロテオグリカンを介する作用ではなくRLPに含まれる脂質分画によって惹起されることが判明した。VLDLは抑制作用を有しなかった。【考案】

RLPは内皮細胞機能障害を惹起させるが、このことが高RLP血症を伴うIII型高脂血症、家族型複合型高脂血症その他の食後高脂血症における動脈硬化の発症・病態に関与している可能性が示唆された。高レムナントリポ蛋白(RLP)血症は動脈硬化の危険因子とされ、最近、血管内皮依存性拡張反応(EDR)の低下を伴うことが示された。酸化ストレスは動脈硬化に伴う内皮障害に重要な役割を果たしている。そこで、抗酸化剤であるビタミンE(VE)内服投与が、高RLP血症患者におけるEDR低下に対しどのような効果をもたらすか検討した。【方法】当科に入院した連続200名の早朝空腹時血清RLP値の分布をもとにRLP値が75パーセンタイル以上および25パーセンタイル以下である場合をそれぞれ高RLP血症および低RLP血症とした。高RLP血症患者40名および低RLP血症患者30名をそれぞれVE投与(300mg/day)群及びプラセボ(PL)投与群の2群に無作為に割り付け、4週間経口投与した。投薬加療前後に、上腕動脈におけるreactive hyperemia時のEDRを高周波超音波断層装置により計測した。同時に脂質過酸化の指標であるthiobarbituric acid reactive substances(TBARS)の血漿値を計測した。【結果】投薬前においては高RLP血症患者のEDRは低RLP血症患者に比べて有意に低下していた。高RLP血症患者のEDRはVE投与後に有意に改善したがPL投与では変化を認めなかった。高RLP血症患者のTBARSはVE投与後に有意に低下したがPLでは変化を認めなかった。低RLP血症患者のEDRはVE投与およびPL投与のどちらでも有意な変化を認めなかった。【総括】VEは高RLP血症患者のTBARSを低下させるとともに内皮障害を改善させた。高RLP血症患者の内皮障害には酸化ストレスが関与している可能性がある。攣縮を有する冠動脈のトーヌスに及ぼす還元型グルタチオンの効果
超低体温下、逆行性脳組織潅流の方法と安全性確保に関する実験的研究

今回の研究は、超低体温下逆行性脳灌流における方法と安全性確保に関する実験的検討を行った。現在臨床応用されている逆行性脳灌流は、灌流圧を指標として灌流量を制御する方法が主流であるが、これを検証可能とするための実験モデルは存在しなかった。今回の研究では、容易に入手可能な雑種成犬を用いた両側顎静脈送血、両大静脈遮断による逆行性脳灌流モデルを考案する事により実験的検討を行った。この実験系にて、1)逆行性脳灌流法は頭部低体温状態の維持、酸素の供給、二酸化炭素および代謝産物の排出、好気性代謝の維持、脳組織高エネルギー燐酸化合物の維持などが証明され、循環停止単独に比較して脳保護の点で有効であり、逆行性脳灌流法が循環停止法の有用な補助手段であると考えられた。次に至適灌流条件に関する検討を行ったが、まず送血および脱血の部位が脳組織代謝に与える影響では、2)上大静脈送血による逆行性脳灌流時は、下大静脈からの脱血を遮断することにより、より有効な脳保護効果を有するものと考えられ、灌流圧に関する検討からは、3)上大静脈送血、下大静脈遮断による逆行性脳灌流法においては、灌流圧として20mmHgが適当であると考えられた。さらに、送血波形に関する検討からは、5)拍動流を応用した逆行性脳灌流にて、脳浮腫が軽減される可能性が示唆された。また今後の課題としては、今回の実験結果は、いずれも逆行性脳灌流終了時点での結果であることから、復温後どのような経過を示すのか、更なる検討が必要であり、加えて逆行性脳灌流施行後の脳の機能的な評価が必要と考えられた。雑種成犬を用い、超低体温下逆行性脳組織潅流の実験を行った。実験は、大腿動脈より送血を行い、上下大静脈より脱血し咽頭温20°Cの超低体温に導入したのち、上行大動脈を遮断して、心停止を得た後、逆行性脳組織潅流を開始する。実験動物である雑種成犬では、人には存在しない静脈弁の存在が明らかになり、上大静脈への送血は、脳のみならず、上半身及び、一部下半身へ送血される事が判明した。又、他の中型実験動物(豚等)でも静脈弁の存在を確認したため、実験動物を変更するよりは、送血部位をより脳に近い外顎静脈に変更すると共に、静脈弁を逆行性送血に先立って破壊するという実験モデルを作成した。この実験モデルを用い、今年度は超低体温下で、逆行性に送血を行ったが、実験犬の大脳皮質において水素クリアランス法にて組織血液流量を測定すると、静脈からの送血にも関わらず、脳組織を潅流する血流が観測された。又、還流して大動脈に戻ってくる血液のガス分析では、送血された血液の酸素分圧に比較して、かなり低下しており、超低体温下逆行性脳組織潅流の環境下でも、脳組織での好気性代謝が行われている事実が証明された。今年度は、かかる実験モデルにおいて、逆行性送血量を、10、20、30ml/kg/minと変化させ、それぞれでの脳組織血流量、上矢状静脈圧、還流血液の酸素分圧、二酸素炭素分圧等の測定を行っている。来年度以降は、さらに、送血に現在用いている定常流のみならず、拍動流を応用し、逆行性脳組織潅流への影響を研究して行く予定である。本年度の実験概要であるが、雑種成犬を用い、超低体温下逆行性脳組織潅流の実験を行っている。

実験方法であるが、大腿動脈より送血を行い、上下大静脈より脱血した体外循環を設立した後、鼻咽頭温20°Cの超低体温に導入した。大動脈を遮断、心停止を得た後、逆行性脳組織潅流を開始する。昨年度までの実験により、雑種成犬では、人では存在しない静脈弁の存在が明らかになったため、送血部位を外頸静脈としていたが、本年度は、より脳組織に近位である内顎静脈に送血部位を変更している。また、送血方法は、脳組織においては、潅流圧が過大になると、脳組織の損傷が増加すると言われており、本年度は昨年までの潅流量依存式から、潅流圧依存式に変更し検討を行った。この実験モデルを用い、両側内顎静脈から、外頸静脈圧で10、20、30mmHgと変化させて逆行性脳潅流を行うとともに、拍動流による送血を行い、送血波形による効果を検討し、以下の結果を得た。1)逆行性脳潅流法においては、循環停止法と比較して、脳組織内ATP濃度は有意に高く温存され、脳組織保護効果のあることが確認された。2)送血波形として、通常の送血方法である定常流送血と拍動流送血との比較検討では、脳組織内血流量およびATP濃度は有意差は認められなかったが、脳組織内水分量から評価した脳浮腫の程度は、拍動流群が、定常流群と比較して有意に低い水準にあることが観察された。更に、現在臨床的には種々の方法で行われている、逆行性脳潅流法に関して、下大静脈からの脱血の有無が、脳保護効果に与える影響に関して検討を行い、以下の結果を得た。1)下大静脈の遮断を行った群では、遮断をせず脱血を行った群と比較して、脳組織内血液流量では差がなかったにも関わらず、酸素消費量及び、二酸化炭素排出量、大動脈への血液還流率が有意に増大していることが観察された。このことは、下大静脈脱血群では、水素クリアランス法では観察されるものの、酸素消費及び二酸化炭素の排出には関与しない血流の存在が考えられ、逆行性に送血された血液が、脳組織レベルで、静脈から静脈へシャントしている事を示唆するものと考えらた。したがって、逆行性脳潅流時は、下大静脈の脱血を遮断することにより、このシャント血流量を減少させ、有効な脳組織内血流の確保が期待でき、より効果的な脳組織保護作用が期待できるものと考えられた。本年度の実験概要であるが、昨年と同様の雑種成犬を用いた圧規定方式による両側顎静脈送血モデルで、超低体温下逆行性脳組織灌流の実験を行っている。実験方法は、大腿動脈より送血を行い、上下大静脈脱血での体外循環を設立した後、鼻咽頭温20°Cの超低体温に導入した。大動脈を遮断、心停止を得た後、逆行性脳組織灌流を開始した。送血方法であるが、両側の顎静脈からの逆行性脳灌流を、外頚静脈圧で10、20、30mmHgと変化させて行い、逆行性脳灌流法における至適灌流圧の検討を行った。実験結果は、10mmHgの灌流圧でも脳組織血流は観察されるものの、cerebral excess lactateの値からは好気性代謝には至らず、逆行性脳灌流を60分行った時点での脳組織内ATP濃度も、昨年までの実験と比較して、循環停止とほぼ同程度の値にとどまっており、灌流圧としては不十分であると考えられた。灌流圧を20mmHgとした群では、脳組織内血流量は逆行性脳灌流直前の順行性送血と比較して約47%の血流量が観察され、代謝は好気性へと転じ、脳組織内ATP濃度も10mmHg群と比較して有意差をもって上昇していることが観察された。一方で、脳組織内水分量では10mmHg群と同様の低い水準を維持しており、脳組織の浮腫は軽度であることが観察された。灌流圧を30mmHgに上昇させた群では、脳組織内血流量は順行性送血と比較して約58%の値が観察されたが、脳組織内ATP濃度は20mmHg群と比較して上昇はしているものの有意差はなく、脳組織内水分量は20mmHg群より有意な上昇が観察された。これらのことから、圧既定による逆行性脳灌流法では、20mmHgの灌流圧が適当であるとの結果を得た。
最新分類学大系に基づく植物系統進化学web版教科書開発のための研究(その2)

私は生物進化研究部門に所属し、分子系統学の研究を支援している。近年、植物の分子系統学の研究が飛躍的に進展し植物の分類が大きく変わったが、それを解説する研究者以外を対象とした日本語の教科書の整備は非常に遅れている。そこで私は平成24年度から、当補助金の支援のもと(課題番号24923006)、最新の知見に基づいた被子植物の分類体系を日本語で分かりやすく解説するwebサイト(http://www.nibb.ac.jp/evodevo/tree/00_index)を構築してきた。しかし、被子植物は陸上植物の一部であり、他の分類群においても同様の教科書を作成する必要がある。そこで、昨年度に得た成果を応用し、今年度はシダ類の分類体系の解説を加えて陸上植物の最新分類学の教科書の充実を目指した。1)日本語のテキストとして、所属研究室の教授の最新系統分類学講義資料を参考に、どのような構成にすれば分かりやすい教材になるか研究した。具体的には、系統関係を理解するための複雑な派生形質をまとめ、分かりやすいインデックスやキーワードの設定を試みた。2)細部の器官における派生形質を分かりやすく解説するための写真撮影・処理法を研究した。また、多数の派生形質画像を迅速かつ鮮明に得られるよう工夫し、比較的平面な葉の派生形質については、スキャナーを用いて直接画像を取得する方法を確立した。3)ブラウザーのページ内検索方法を研究した。Webサイト上における系統樹は図であり、テキスト情報ではないため、検索には不適切である。そこで、図である系統樹にテキスト情報をリンクさせることで、目的の分類名を検索でき、さらにその分類名が系統樹のどの位置に存在するかを検索できるようになった。また、教授の講義資料の更新に伴って、速やかにwebサイト上の内容を更新できるよう、自動更新システムを開発し現在試験運用を試みている。
ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置を用いたコンクリートの各種劣化機構の解明

本研究は、ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置を用いてコンクリートの各種劣化の進行過程を実測、可視化するとともに物理的変化による劣化機構の解明を行うことを目的とする。対象とする劣化は乾燥収縮、塩害、アルカリシリカ反応であり、劣化過程の初期(潜伏期)より終期(劣化期)に至るまで連続的に計測を行い、劣化機構モデルや劣化予測式の構築を行う。新たにより高精度なラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置を開発することも研究目的の一つとする。平成30年度は、ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置の高精度化を図るため、副走査方向の送り精度と制御方法の改良を行った装置の設計、製作を行った。なお、装置の製作にあたっては、当初計画に無い新しい機能を付加させることを検討し、設計に反映させた。新しい機能とは、次年度以降に研究が計画されているひび割れの進行過程の実験において、装置を設置したままコンクリート表面に発生したひび割れを観察、撮影できるように装置上面を開放した構造として、ひずみ計測時には遮光版によって計測精度が確保できるように上蓋を設置する装置とした。次年度以降のひび割れの可視化に関する予備的な実験として、模擬ひび割れ(スリット切削)試験体を用いてひび割れ幅変化率をラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置を用いて測定する検証実験を行った。実験結果として、無筋コンクリート試験体ならばひび割れ幅変化率を装置により測定でき、スリット部の弾性変形挙動の理論とよく一致することが確認された。ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置の設計、製作を行い完成した。計測精度については目標値に達成していないため制御プログラム等の改良が必要となる。次年度以降のひび割れの可視化に関する予備的な実験を前倒しで行っている。吸水率の異なる骨材3種類を用いてコンクリートの乾燥収縮率を変化させた配合について1年半の長期計測実験を行う。試験体の寸法は400(W)×400(L)×50(t)mmであり、20°C-60%R.H.の環境下で養生を行い、乾燥収縮進行過程の面内ひずみ実測およびひずみ分布をコンター図により可視化する。得られた結果を用い複合モデルによる予測式の構築を行う。ラインセンサタイプ全視野ひずみ計測装置の計測精度を当初の目標値に到達させるため制御プログラム等の改良を行う。
都市、海洋、山岳大気中の小イソトオン濃度に与えるエアロル、ラン、宇宙線の影響

都市、海洋、山岳大気において、小イオン濃度と同時に、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度、宇宙線強度を測定し、その変動要因を調べた。小イオン濃度と既存粒子への付着速度との間に負の相関が見られ、小イオンがエアロゾルに付着して減少することが示された。また、海上の小イオン濃度と風速との間に正の相関が見られ、小イオンは海水の泡がはじける時に生成されることがわかった。近年、宇宙線強度と雲量の間に相関があることが指摘されたが、その原因としてイオン誘発核による粒子生成が考えられる。イオン誘発核による粒子生成のプロセスを明らかにする事を目的として、都市大気(東京),山岳大気(富士山頂)において、小イオン濃度と同時に、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度、宇宙線強度を測定し、その変動要因を調べた。・イオンカウンタを購入し、インレットを作成し、東京において正常に動作する事を確認した。・7月中旬から8月末まで、富士山山頂においてエアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度、宇宙線強度と同時観測を行った。その結果、小イオン濃度から計算した電気伝導率は夜間高く日中低い日変化が確認された。また、エアロゾル粒子濃度との逆相関も確認された。しかし、1959年の観測結果と比べると半分以下となり、この50年の間に富士山頂の空気が粒子汚染されたことを示唆する結果が得られた。ラドン濃度との明確な関係は見られなかった。・11月から2月にかけて、新宿区神楽坂において小イオン濃度、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度の同時観測を行った。やはり、電気伝導率には夜間高く日中低い日変化が見られたが、1520年前より値が大きく、東京の空気がきれいになったといえる。ラドン濃度とは明確な関係は見られなかった。今後、宇宙線強度も含め変動要因を検討する。また、2011年度は山頂と同時に太郎坊(1300m)においても同時観測を行い、大気境界層の空気の山頂への影響を評価する。さらに2012年1月3月に行われる白鳳丸航海にて、海洋大気の観測を行う予定である。イオン誘発核生成のメカニズムを明らかにする事を目的として、都市大気(東京),山岳大気(富士山頂(3776m)、太郎坊(1290m))、白鳳丸航海(太平洋)において、小イオン濃度と同時に、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度、宇宙線強度を測定し、その変動要因を調べた。・2010年11月から6月にかけて、新宿区神楽坂において小イオン濃度、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度の同時観測を行った。3月11日の原発事故の影響が電気伝導率に表れた。・2台のイオンカウンタの器差を求め、インレットの損失を調べた。・7月中旬から8月末まで、富士山山頂と太郎坊において同時に、小イオン濃度、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度を測定した。その結果、小イオン濃度は太郎坊では夜間高く日中低い日変化が確認されたが、山頂では逆の傾向であった。今のところ、その原因については良くわからず、他の要素との比較により解明して行く。イオン濃度の増加と新粒子イベントとの関連性は2011年8月14日から15日の深夜に1度のみ見られた。この時、人為起源である一酸化炭素濃度に比ベてオゾン濃度が高く空気の混合比も低くなったことから、成層圏のエアマスが降下してきた可能性が考えられた。また既存粒子濃度が低かったことも要因の一つと思われる。・2011年11月3月に行われた白鳳丸航海にて、海洋大気中の小イオン濃度を測定した。現在解析中である。イオン誘発核生成のメカニズムを解明することを目的として、海洋大気(房総半島南端)、山岳大気(富士山頂、太郎坊)、都市大気(東京)において、小イオン濃度と同時に、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度、宇宙線強度を測定し、その変動要因を調べた。・2011年11月から2012年3月にかけて行った白鳳丸太平洋航海のデータ解析を行った。小イオン濃度と風速との間に正の相関が見られ、小イオンは海水のバブルがはじける時に生成されることがわかった。また、既存粒子への付着速度を表すcoagulation sinkと負の相関が見られた。・6月に房総半島南端にある東京理科大学館山研修センターにおいて観測を行った。やはり、小イオン濃度とcoagulation sinkとの間に負の相関が見られた。イオン誘発核生成らしきイベントは観測されなかった。・11月12月にかけて、新宿区神楽坂において小イオン濃度、エアロゾル粒子の粒径分布、ラドン濃度の観測を行った。

正の小イオン濃度とエアロゾル濃度との間には負の相関が見られた。また、風速との間に正の相関が見られたが、風速とエアロゾル濃度との間に強い負の相関があるためと考えられる。・正のイオン濃度の4地点の日変化を比べると、館山、太郎坊では、夜間高く日中低い規則正しいパターンが観測されたが、富士山頂、神楽坂でははっきりしなかった。白鳳丸航海は年度末まで行われたので、データの解析は終わっていない。ラドン測定器にトラブルが起こり、十分なデータを取得することができなかった。太郎坊での係留気球観測は、2011年は悪天候のため十分なデータを取得することができなかったが、翌年追加観測を行った。その他のデータは予定通り取得することができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。白鳳丸航海のデータ解析を早急に行う。海洋大気のデータが少ないが2012年度は白鳳丸観測の予定がない。そこで、房総半島の南端に位置する東京理科大学館山研修所において観測を行う予定である。
メチレンシクロプロパンのリビング重合を用いる新しい大環状ポリマーの精密合成

昨年度までに、環状のパラジウム錯体が2-アルコキシ-1-メチレンシクロプロパンのリビング開環重合を引き起こし、分子量制御された大環状ポリマーを与えることを見出している。本研究では親水性および疎水性側鎖を有する両親媒性環状ブロック共重合体を合成し、直鎖状の両親媒性ブロック共重合体とのミセル挙動の比較を行った。さらに、高分子反応により一つの繰り返し単位に親水性基と疎水性基をあわせもつポリマーを合成し、そのミセル挙動についても検討を行った。[(π=PhC_3H_4)PdCl]_2に対して2-ブトキシ-1-メチレンシクロプロパンとトリエチレングリコール鎖を有するメチレンシクロプロパンを順次反応させ、直鎖状の両親媒性ブロック共重合体を合成した。環状Pd錯体を用い、同様に両モノマーを順次反応させたところ、両者の分子量分布の狭いブロック共重合体が得られた。また、親水性ポリマーをヒドロホウ素化し、さらに疎水性イソシアナートを反応させることにより、親水性基と疎水性基が一つの繰り返し単位に結合した両親媒性ポリマーが得られた。1,6-ジフェニル-1,3,5-ヘキサトリエンを油溶性色素として用いた可溶化法により、直鎖状両親媒性ポリマーと環状両親媒性ポリマーの臨界ミセル濃度を測定したところ、環状ポリマーの臨界ミセル濃度は直鎖状ポリマーに比べて高いことが明らかになった。すなわち、環状ポリマーの方が直鎖状ポリマーに比べてミセルを形成しにくいと考えられる。直鎖状ポリマーの水溶液を加熱したところ、40°C付近で白濁した。動的光散乱を行ったところ、温度上昇に伴って、ミセルの粒径が大きくなることが明らかになった。一方、環状ポリマーは温度上昇による白濁は観測されず、温度上昇による粒径の変化も小さいことが分かった。一つの繰り返し単位に親水性基と疎水性基をもつポリマーはミセル挙動を示さなかった。πアリルパラジウム錯体はアルコキシメチレンシクロプロパンのリビング重合を開始する。この場合、重合生長末端は水や空気に比較的安定な、πアリルパラジウム種である。本研究では、種々のアルコキシメチレンシクロプロパンの重合を行い、さらに生成ポリマーの高分子反応を行うことにより、両親媒性ポリマーの合成について検討した。さらに、環状πアリルパラジウム錯体を用いることにより、環状ポリマーの合成についても検討を行った。親水性基あるいは疎水性基を有するメチレンシクロプロパンの重合は、いずれもリビング的に進行し、分子量分布の狭いポリマーが得られることが分かった。また、それぞれのメチレンシクロプロパンを順次反応させることにより、親水性メチレンシクロプロパンと疎水性メチレンシクロプロパンのブロック共重合体の合成も可能である。得られたポリマーの一部は、両親媒性を示すことが分かった。得られるメチレンシクロプロパンポリマーはexo-メチレン基を有していることから、それを利用した様々なポリマー反応について検討を行った。ルテニウム触媒によるクロスメタセシス反応は進行しなかったが、オゾンとの反応によりカルボニル基、あるいはヒドロキシ基をポリマー中に導入できることが分かった。しかし、この場合には分子量が低下した。ヒドロホウ素化を行った場合には、分子量の低下を伴わず、exo-メチレン基をヒドロキシメチル基へと誘導できることが分かった。ヒドロキシ基とカルボン酸塩化物やイソシアナートとの反応により、種々の側鎖を導入することも可能である。これによって、ひとつの繰り返し単位中に、親水性基および疎水性基の両側鎖を有する両親媒性ポリマーを合成できることが明らかとなった。環状πアリルパラジウム錯体を合成し、それを用いて種々のメチレンシクロプロパンの重合を行った。アルコキシメチレンシクロプロパンの重合は、非環状のパラジウム錯体を用いた場合と同様にリビング的に進行し、分子量分布の狭いポリマーが得られた。

直鎖状ポリマーの水溶液を加熱したところ、40°C付近で白濁した。動的光散乱を行ったところ、温度上昇に伴って、ミセルの粒径が大きくなることが明らかになった。一方、環状ポリマーは温度上昇による白濁は観測されず、温度上昇による粒径の変化も小さいことが分かった。一つの繰り返し単位に親水性基と疎水性基をもつポリマーはミセル挙動を示さなかった。