hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
デンプンの繊維化技術の構築

アミロペクチンの多い馬鈴薯デンプンを用いた場合は、デンプン溶液は容易に調製できたが、得られたデンプン繊維は絡まりやすく、紡糸装置のノズル部分に目詰まりしやすかった。一方、アミロースを含むトウモロコシデンプンを用いた場合は、完全なデンプン溶液にはならなかったが、紡糸されたデンプン繊維は適度な強度を有し、分散性もよく、取り扱いやすいことが明かになった。デンプン濃度としては10%程度、ノズル径としては0.4mmが最適条件であった。今後、デンプンと他の水溶性高分子とのブレンドによる繊維物性の改質や、無機填料との複合化による機能化について検討する予定である。3.デンプン繊維を040%程度含有する手抄きシートを作成し、各種物性測定を行った。サイズ性や光学特性はやや低下したが、力学物性は著しい向上が認められた。また、加速劣化試験結果から、酸性条件下で調製したシートでも、劣化による耐折強度の低下を抑えることができた。
プラトンにおける詩人の追放と模倣の概念について

本年度は、プラトン『国家』篇の分析を通じて、劇場における詩人(役者)と観客との関係、そして観客が劇の登場人物に感情移入する仕組みについて論じた。プラトンは、詩人が生み出す詩は、彼らが語る際に考え、感覚していることを観客に極めて忠実に伝える媒体であると考えている。『国家』第10巻のいわゆる「詩人追放論」において、プラトンは詩人たちを摸倣家と規定し、彼らの営みを、模倣家・模倣対象・製作物の三者関係のうちに描いている。さらに、画家とのアナロジーを用いながら、詩人が摸倣対象として認識しているのは、実際のものごとではなく、その「影」に過ぎず、彼が生み出す詩(あるいは劇場に現われる登場人物)もそうした認識に基づいた単なる「影」にしか過ぎないとプラトンは理解する。詩人が摸倣対象として認識するものと、詩人が摸倣物として生み出す詩はプラトンにとって等しい。そうだとすれば、詩とは詩人達の思考・感覚の反映であり、観客はその詩を通じて詩人達の思考・感覚を追体験していると考えられる。なぜなら観客が劇場において認識している詩(登場人物やそのセリフ)は、まさにそのときに演じている詩人(役者)の思考の反映なのだから。本研究は、「詩人追放論」における、イデア論を背景とした存在論的な議論を、詩の倫理的な悪影響が論じられている「最大の告発」に結びつけるというアプローチ方法を採った。両者はこれまで緊密な関係において論じられてこなかったが、摸倣概念の分析という昨年度の研究成果を基に、本研究では論じることができた。この研究成果については32nd annual conference of the Australasian Society for Classical Studies(University of Auckland)において発表した。今年度は、プラトンが「詩人追放論」を展開する際に背景としている、模倣(ミーメーシス)の概念を分析した。(1)プラトンは『国家』篇において、いわゆる「詩人追放論」を展開する際、二つのミーメーシスを用いているとしばしば言われる。III巻では詩作の吟味において、ミーメーシスとは、真似る主体が、演技などを通じて自分以外の対象に成り代わることだとされている。しかしX巻に至ると、依然として詩作を中心とした論を我々が期待する文脈で、絵画製作とのアナロジーを通じて、ミーメーシスとは虚像製作だと結論付けられる。従来、こうしたミーメーシスに対する分析の相違はプラトンの議論の欠陥であると考えらていたが、どちらのミーメーシスにおいても、模倣者・モデル・模倣物の三者関係の構造が共通していることを見出し、「仮想的なモデルを観衆に提示する(される)」という同一の概念基盤が通底していることを本研究は導き出した。(2)さらに、本研究はプラトン以前のミーメーシスの用例を調査検討することによって、(1)において導き出した概念基盤は、プラトン以前のギリシア人達もまた共有していたという見通しを得るに至った。ミーメーシス概念の歴史的展開・変容の具体的なステップは未だ十分には解明されていない。したがって今後より詳細な文献学的調査によって、ここでの見通しが正しいことを裏付けることができれば、本研究はこれまでのミーメーシス概念史を再構成するための糸口となるだろう。以上の研究成果は、論文「演技・物真似のミーメーシスVS像製作のミーメーシス?」にまとめられ、『古代哲学研究』第41号に掲載が決定している。本年度はプラトン『饗宴』篇の解釈を通じて、詩人や弁論家などと哲学・哲学者の関係を考察した。『饗宴』篇は、医者や弁論家や詩人達がリレー形式で恋(エロース)を賛美するという特異な形式で進行するが、プラトンがなぜこのような作品の構成を選択したかについては、これまであまり論じてこられなかった。本研究は、『饗宴』において恋は哲学への原動力として描かれていることを確認する一方で、賛美という語りが各話者の恋を露わにすることを指摘し、詩人や弁論家も含めた登場人物のそれぞれが哲学に向かいうる可能性を持っていると論じた(この成果については「エロースと賛美プラトン『饗宴』における語りの形式について」『古代哲学研究室紀要』15号2009年にて発表した)。こうした成果は、プラトンの芸術思想、あるいは詩人に対する理解についての従来の解釈に、修正を迫ることになるだろう。というのも、プラトンは『国家』篇、第10巻のいわゆる「詩人追放論」において、詩人とは人々を堕落させ、哲学と全く相容れない存在であると論じている。すると、『国家』と『饗宴』の詩人についての見解は、相反することになる。しかし『国家』の「詩人追放論」は理想国家建設という特殊な文脈におかれるものであるから、その議論が本質的にはらむ急進性を適宜考慮する必要があると思われる。すなわち、『国家』の急進的な議論は、理想国家を今すぐ実現するために、現在する人々に対して直ちに様々な強制を加えるようなことは、意図してはいない。むしろ『国家』が現実の人々に対しては、プロトレプティックな役割を持つように執筆されているとすれば、『饗宴』と共通した性格を有していると言えるだろう。『国家』

第10巻のいわゆる「詩人追放論」において、プラトンは詩人たちを摸倣家と規定し、彼らの営みを、模倣家・模倣対象・製作物の三者関係のうちに描いている。さらに、画家とのアナロジーを用いながら、詩人が摸倣対象として認識しているのは、実際のものごとではなく、その「影」に過ぎず、彼が生み出す詩(あるいは劇場に現われる登場人物)もそうした認識に基づいた単なる「影」にしか過ぎないとプラトンは理解する。詩人が摸倣対象として認識するものと、詩人が摸倣物として生み出す詩はプラトンにとって等しい。そうだとすれば、詩とは詩人達の思考・感覚の反映であり、観客はその詩を通じて詩人達の思考・感覚を追体験していると考えられる。なぜなら観客が劇場において認識している詩(登場人物やそのセリフ)は、まさにそのときに演じている詩人(役者)の思考の反映なのだから。本研究は、「詩人追放論」における、イデア論を背景とした存在論的な議論を、詩の倫理的な悪影響が論じられている「最大の告発」に結びつけるというアプローチ方法を採った。両者はこれまで緊密な関係において論じられてこなかったが、摸倣概念の分析という昨年度の研究成果を基に、本研究では論じることができた。この研究成果については32nd annual conference of the Australasian Society for Classical Studies(University of Auckland)において発表した。
濃縮骨髄幹細胞のキャラクタライズと骨粗鬆症治療への応用可能性検討

本研究は、濃縮骨髄幹細胞を用いた骨密度・骨質改善法の開発を目指して、間葉系幹細胞(MSC)の濃縮法の開発と骨粗鬆症モデルマウスへの細胞投与を行った。その結果、Sca-1陽性MSCは、通常培養のMSCと比較して、高い骨芽細胞分化能と破骨細胞形成抑制能を有しており、この細胞群を濃縮して投与することで、効果的に骨密度・骨質の改善が得られることが示唆された。さらに、尾静脈に投与した群と骨髄内に投与した群の骨密度・骨量の改善効果に有意な差は認めなかったが、骨髄内投与の方が塞栓の危険性が低く、安全性が高い投与法であることが示唆された。骨粗鬆症罹患者数は現時点においても推定1,000万人以上と考えられ、今後到来する超高齢化社会においてはさらに患者数が増加するものと考えられる。骨粗鬆症の本質は骨強度の低下であり、それ自体直接死につながる疾患ではないが、重度の骨粗鬆症では体の重みが加わるだけでも骨折の原因になるため日常生活に支障をきたす疾患といえる。骨の強度は骨密度と骨質により決まるため、骨粗鬆症に起因する骨折を予防するには骨密度と骨質の両方を改善する必要があるが、現在広く行われているビスフォスフォネート製剤による治療では骨密度の改善は得られるが骨質の改善は困難であり、骨折の予防効果は3割から5割程度とされている。また、ビスフォスフォネート製剤は顎骨の壊死や消化管障害などの重篤な副作用を起こすリスクがあることが明らかになってきたため、骨質の改善が可能で副作用の少ない新たな骨粗鬆症治療法の確立が待ち望まれている。本研究は、骨粗鬆症の幹細胞治療の可能性について検討を行うものである。平成23年度は、骨粗鬆症治療に使用する多能性間質細胞(間葉系幹細胞)を骨髄から効率的に単離する方法について検討を行った.骨髄多能性間質細胞(BMSC)を得る方法としては培地で希釈した骨髄液をプラスチック容器に入れて付着培養する方法が一般的であるが、骨髄にはBMSC以外にも多種類の付着性細胞が含まれているためBMSCの単離法としてほ非効率的である。そこで、本研究では骨髄に含まれる単核球細胞分画のみを培養することでBMSCが効率的に培養できるか検討を行った。ラット(SD)の大腿骨から採取した骨髄液を密度勾配遠心処理、または溶血処理し、単核球細胞分画を採取した。これらの細胞を従来の方法(無処理の骨髄液を培地で希釈し付着培養)で得た細胞と比較を行ったところ、密度勾配遠心処理で得た単核球細胞分画にはBMSCが多く含まれていることが明らかになった。本年度は濃縮骨髄幹細胞の骨密度・骨質改善メカニズムについて検討をおこなった。濃縮骨髄幹細胞(CD11b- , CD29+, CD45-, Sca-1+ MSC)は昨年同様MACS(磁気細胞分離法)を用いて分離した。コントロールとして、濃縮していない骨髄間葉系幹細胞(non-sorted MSC)を使用した。骨芽細胞への分化能;濃縮骨髄幹細胞の骨芽細胞への分化能を検討するために、骨芽細胞分化誘導培地で1週間分化誘導後、アルカリフォスファターゼ活性を測定した。その結果、濃縮骨髄幹細胞はnon-sorted MSCの2.9倍の活性値を示した。破骨細胞形成抑制能;濃縮骨髄幹細胞の破骨細胞形成抑制能を検討するために、破骨前駆細胞を濃縮骨髄幹細胞またはnon-sorted MSCとの共培養下で分化誘導を行った。その結果、濃縮骨髄幹細胞はnon-sorted MSCの3倍の破骨細胞形成抑制能を有することが明らかになった。以上の実験結果から、濃縮骨髄幹細胞は非濃縮の幹細胞に比し、高い骨芽細胞分化能と破骨細胞形成抑制能を有するため、この細胞を注入することでより効果的に骨密度・骨質改善が得られることが示唆された。濃縮骨髄幹細胞を用いた革新的骨密度・骨質改善法の開発を目指して、本年度は間葉系幹細胞の濃縮法の開発と骨粗鬆症モデルマウスへの細胞注入(移植)を行った。間葉系幹細胞の濃縮間葉系幹細胞(MSC)の細胞表面抗原はCD11b- , CD29+, CD45-, Sca-1+であることが知られている。そこで、皮質骨の酵素処理で単離・培養したマウス間葉系細胞のこれらのマーカー発現を調べたところ、Sca-1+の細胞はすべてCD11b- , CD29+, CD45-であることが明らかになった。すなわち、Sca-1+の細胞=MSCであることが明らかになったため、Anti-Sca-1抗体を用いてMACSによる濃縮を行った。

その結果、すべてがSca-1+の濃縮幹細胞が得られた。骨粗鬆症治療への応用可能性検討上記の方法で得られた濃縮幹細胞の骨粗鬆治療への応用可能性を検討するために、まず骨粗鬆症モデルマウスの作製を行った。6週齢の雌マウスを全身麻酔下で卵巣摘出(OVX)、またはsham-ope後、3か月間飼育し、大腿骨の骨量、骨密度を測定した。その結果、OVX群では骨量、骨密度が有意に低下していることが明らかになったため、OVXマウスを骨粗鬆症モデルマウスとして使用することにした。Sca-1で濃縮した幹細胞をOVXマウスに腹腔内投与、尾静脈投与、または、骨髄内投与を行ったところ、腹腔内投与群では骨量、骨密度に変化は認められなかったが、尾静脈投与群と骨髄内投与群では骨量、骨密度の改善が認められた。尾静脈投与群と骨髄内投与群の骨量、骨密度改善効果に有意な差は認められなかったが、骨髄内投与の方が塞栓の危険が少ない、安全性の高い投与法であることが示唆された。次年度は移植実験の追試を行い統計学的な検討を行う予定である。本年度は、前年度までに得られた結果の追試を行なった。前年度までに、Sca-1陽性濃縮骨髄間葉系幹細胞(MSC)が、非濃縮の骨髄MSCと比較して、高い骨芽細胞分化能と破骨細胞形成抑制能を発揮し得ることをin vitroにおいて明らかにしている。そこで、本年度は改めて、骨粗鬆症モデルマウスに移植を行い、Sca-1陽性MSC移植の効果について追試験を行なった。その結果、尾静脈投与群と骨髄内投与群の両方で骨量と骨密度の改善効果を確認できた。さらに、その効果は骨髄内投与群において、より顕著であることが分かった。現在、本研究内容について、論文を作成しており、近いうちに投稿を行なうつもりである。26年度が最終年度であるため、記入しない。口腔外科学、再生医学26年度が最終年度であるため、記入しない。現在までに骨髄からBMSCを効率的に単離する方法についての検討を終えている。予定していた実験はほぼ完了し、再現性の確認を含めて追加実験を行っている。又、現在論文を執筆中である。現在まで間葉系幹細胞を濃縮する方法の開発を終えている。また、濃縮した幹細胞の骨粗鬆症モデルマウスへの注入も始まっており、早ければ今年度中に実験が終了する。提出した実験計画に変更はなく、今後も計画に沿って着実に研究を進めていく予定である。実験結果にさらに詳細な解析を加えると共に、論文執筆を進める。
バクテリアべん毛モーターの回転子複合体と固定子複合体の結晶化

バクテリアべん毛モーターは、10種類以上の蛋白質がそれぞれ2030分子ずつ集まり、規則正しく組織化された超分子複合体である。本研究では、べん毛モーターの回転子複合体と固定子複合体のX線結晶構造解析を目標に据え、それらの大量発現系・大量精製系の確立と結晶化を行う。回転子複合体と固定子複合体の構造解析を通して、それらのダイナミックな相互作用や回転機構の洞察へと発展させる。本課題の研究成果としては、1.モーター蛋白質MotYの結晶構造解析、2.固定子複合体を構成するPomBの精製と結晶化トライアル、の二つに要約される。1.モーター蛋白質MotYの結晶構造解析MotYはビブリオ菌べん毛の回転に必須な因子として見いだされた蛋白質であるが、べん毛回転における具体的な役割はよくわかっていない。X線照射実験はSPring-8のビームライン41XUにて行った。Se-Met置換結晶を用いたMAD法により3.2Å分解能で位相決定後、2.9Åまで位相を拡張して分子モデルを構築した。現在までに270残基中約240残基のモデルを構築した。MotYは細長い分子で、二つのドメインから形成されていた。今後、構造精密化を進めながら、残りのモデルを構築する予定である。2.固定子複合体を構成するPomBの精製と結晶化トライアル固定子複合体の高分解能の構造解析を行うために、構成因子の一つであるPomBの大量調製を開始した。オクチルグルコシドを用い可溶化・精製を行い、培養液10L当り0.5mgの精製PomBを得ることができた。精製蛋白質の結晶化を試みたが、蛋白質性の結晶は得られていない。引き続き、界面活性剤などを中心に条件検討を重ねていく予定である。
血管平滑筋細胞内カルシウム制御系遺伝子および細胞分化に対する甲状腺ホルモンの作用

血管平滑筋細胞における甲状腺ホルモン核内受容体(TR)の標的遺伝子は不明な点が多く、血管平滑筋細胞におけるTR刺激の作用は今日までほとんど検討されていない。そこで、本研究では合成型および収縮型のラット大動脈血管平滑筋細胞に対する甲状腺ホルモン(トリヨードチロニン,T3)の遺伝子調節作用をマイクロアレイによって網羅的に検討し、血管平滑筋におけるTRの標的遺伝子を評価した。その結果、(1)発現レべルに30%以上の有意な変動が認められた遺伝子は8740個のシーケンスタグのうち合成型では52個、収縮型では513個であり、これら遺伝子の機能は増殖、分化、代謝、細胞骨格、酸化還元、細胞接着、細胞情報伝達、イオン輸送、アポトーシス等、多岐に渡ることが明らかとなった。(2)心筋においてTRによって発現が調節され、かつ機能的にも重要なカルシウム制御系遺伝子群はこれらには含まれないことが明らかとなった。また、(3)平滑筋細胞分化に係りなくT3は内因性石灰化抑制蛋白質の遺伝子発現を上昇させることから、甲状腺ホルモンは血管平滑筋細胞の石灰化を抑制することが示唆され、(4)平滑筋細胞の分化に係りなくT3はナトリウム利尿ペプチド受容体の遺伝子発現を上昇させることからT3は血管平滑筋細胞の増殖の調節および血管平滑筋のトーヌスの調節に関与することが示唆された。さらに(6)合成型におけるミオシンアイソフォーム遺伝子発現の上昇および分化型におけるマイオゲニン遺伝子の発現上昇より、in vitroの培養条件下では甲状腺ホルモンは血管平滑筋細胞の骨格筋特異的遺伝子の発現を促進する作用を持つこと、また(7)グルコーストランスポーター4の遺伝子発現が合成型では上昇し、脂肪酸代謝関連遺伝子が収縮型において上昇することからT3は血管平滑筋細胞の代謝プロファイルを合成型では糖依存型に、収縮型では脂肪酸依存型にシフトさせることが示唆された。本研究の目的は甲状腺ホルモン刺激が平滑筋細胞の増殖・分化に及ぼす影響を明らかにし、血管平滑筋細胞の細胞内カルシウムストアにおけるSERCAアイソフォームをはじめとする細胞内カルシウム制御系タンパク質遺伝子の発現と、それらに対する甲状腺ホルモン刺激の影響を検討することにより、平滑筋細胞の増殖・分化における細胞内カルシウムストアの役割と甲状腺ホルモン受容体刺激の細胞内カルシウム制御系タンパク質発現を介した平滑筋細胞増殖・分化に対する効果を評価することにある。甲状腺ホルモン除去血清存在下における培養ラット大動脈平滑筋細胞のトリヨードチロニン(T_3)処理によるSERCA2発現量、および内因性SERCA2活性制御蛋白質ホスホランバンの発現量を検討したところ、双方ともに発現量の増加が認められた。SERCA2およびホスホランバンの遺伝子発現におよぼすT3の作用をリアルタイムRT-PCRにより測定したところ、T3処置によりそれぞれのmRNA量は平滑筋細胞内で有意な変化が認められなかったことから、T3によるSERCA2およびホスホランバン蛋白質増加は遺伝子転写以外のステップによるものと考えられる。いずれにせよ、ホスホランバンは分化した心筋細胞および平滑筋細胞にほぼ特異的に発現すると考えられており、以上の結果は甲状腺ホルモンの血管平滑筋細胞のカルシウムストア関連遺伝子および細胞分化に対する直接作用を初めて示唆するものとして重要である。
DNA修復における微小相同組換えの制御機構の研究

GANP分子のDNA組換え制御機構に関して、βガラクトシダーゼ遺伝子を用いた組換え検出系によりGANPの相同組換え抑制に関しては中央部分のSac3相同領域が重要であること、またこの組換え抑制は二重鎖切断後に起こることが明らかとなった。さらにGANP欠損B細胞を用いてクラススイッチの解析を行うとIL-4と抗CD40抗体の共刺激による誘導で微小相同組換えによる修復が増加していた。以上の結果よりGANPはDNA修復において相同組換え、微小相同組換えを制御する役割を持つことが示された。本年度は、(1)、GANPによるDNA組換え制御機構、(2)、相同組換え関連(HR)分子とGANPとの相互作用に関して解析を行った。(1)、に関しては、我々は2つのβ-ガラクトシダーゼ遺伝子をタンデムにつないだ組換え検出ベクターを構築し、これを用いてGANPがHRを抑制することをすでに確認しているので、共発現させるGANPの種々の変異体を作成してGANPのどの領域が組換え抑制に関与するのかを検討した。予想通り、中央部分Sac3相同領域が核内で働くことが重要であることが判明した。新たに前方のβ-ガラクトシダーゼ遺伝子にI-sceI認識配列を挿入したベクターを作成し、I-sceI発現ベクターとともにGANP発現ベクターを共発現させた。I-scel切断による組換えをGANPは著明に減少させることがわかり、GANPによる組換え抑制は二重鎖切断後に起こることが示された。さらにGANPが非相同末端接合(NHEJ)にも影響を与える可能性を考え、NHEJが機能しないScidマウスから胎仔線維芽細胞を樹立し、組換えベクターを導入したが予想外に遺伝子導入効率が悪く、これに関してはさらなる検討が必要である。(2)、に関して、まずGANP欠損B細胞に電離放射線をあて、二重鎖切断を誘導した後のRad51のフォーカス形成を調べた。しかし、コントロールB細胞と比較してRad51のフォーカスに大きな差は見られなかった。またGANPとRad51、Rad54などとの会合も検討したが、これらの分子とGANPとは会合していなかった。従って、GANPのHRに対する抑制効果はこれまでに明らかにされているHRの機構とは異なるユニークなものである可能性が強く示唆された。免疫グロブリン遺伝子V領域及びC領域のDNA組換えにおけるGANPの機能を解析した。1)NHEJに関わる分子の遺伝子欠損マウスの解析結果から、V(D)J再構成とクラススイッチはNHEJが関与していることが示されている。GANPがRAG依存的に起こるV(D)J組換えに対してどのように影響するかをin vitroのV(D)J再構成システムにGANP発現ベクターを共遺伝子導入して解析した。その結果、GANPとそのC末端側のみをもつMCM3APの両者ともRAG依存的組換えには何の効果も及ぼさなかった。2)B細胞特異的GANP欠損マウスはコントロールマウスに比べて血清IgG1とIgE値が高く、またGANP欠損B細胞ではコントロールB細胞に比べて刺激後早期にγ1とεのswitched transcriptsが上昇した。またGANP欠損B細胞をIL-4/抗CD40抗体刺激でクラススイッチを誘導した時にmRNA発現量、細胞表面のタンパク発現量、さらに培養上清中の抗体価が正常よりも増加していた。この時、Sμ/Sγ1のjunction配列が25塩基のmicrohomologyで修復されている割合が有意に多くなっていた。GANP欠損B細胞をIL-4/抗CD40抗体以外の組み合わせ(LPS単独またはLPS/IL-4)で刺激し、Sμ/Sγ3のスイッチjunction及びSμ/Sγ1のスイッチjunctionにおけるmicrohomologyの出現頻度をシークエンス解析した。これらのスイッチjunctionではコントロールB細胞と比較してMMEJによる修復の増加は認めなかった,GANPはIL-4/抗CD40で誘導されるIgG1とIgEへのクラススイッチに関与することが示唆され、GANP欠損B細胞におけるクラススイッチの障害はmicrohomologyを介するMMEJにより修復される可能性が考えられた。
アメリカ合衆国の世界的覇権確立過程におけるキリスト教伝道の役割

アメリカ、韓国にある目的の資料、ジュネーブのWCCが保存するエキュメニカルな立場に立つ世界伝道に関する資料等を収集した。その一部をデジタル化し、研究の便宜を高めた。韓国の大邱、全州、朝鮮伝道に大きな影響を与えた中国山東省等で現地調査を行った。学会発表、研究会を通じ、韓国基督教歴史研究所の中心メンバーとの協力関係を構築した。一連の研究活動を通じ、朝鮮、中国、日本におけるアメリカ人による伝道は、その方法において共通するパターンがあるが、その歴史的展開においては、中国と日本は類似し、朝鮮は異なっていることがわかった。本研究は、アメリカ合衆国の世界的覇権の確立過程における、キリスト教の海外伝道の果たした役割を明らかにすることである。すでに日本についてある程度知識の蓄積があるので、比較の対象として、4年間で朝鮮伝道の研究を進めることを企図した。1)1884年にアメリカ人宣教師が朝鮮伝道を開始してから、1910年代に至るまでの時期の、ピョンヤンを中心とする朝鮮における伝道事業に関する資料収集。2)現地調査3)海外研究者との情報交換4)資料の検討アメリカ、韓国にある目的の資料、ジュネーブのWCCが保存するエキュメニカルな立場に立つ世界伝道に関する資料等を収集した。本年度は、主に主要資料の収集を行った。まず、すでに取得済みの在韓アメリカ長老派宣教師書簡のうち、1884年から1910年までのものをデジタル化し、共有できる形にした。本資料を研究代表者と研究分担者の関心に従って読み進める作業も平行して行い、11月と1月にその進捗状況と判明事実についての報告の会合を持った。8月には、韓国で関連研究発表を口頭でそれぞれが行い、また、韓国のキリスト教史研究者との交流を深めるとともに、韓国基督教歴史研究所に赴き、所蔵資料を渉猟し、一部を入手した。2月には、ジュネーヴにある、World Council of Churchesの文書館を訪ね、主にエキュメニカルな伝道事業について、アメリカ人宣教師との関わり、および、朝鮮半島における事業を中心に資料収集を行った。さらに、3月には、Organization of American Historiansの年次大会に研究代表者が赴き、""Globalization of U.S. Educational Ideals: Representations of Domesticity in China, Spain, and Argentina"と題されたパネルで司会およびコメンテーターを務め、伝道研究を進めるアメリカの研究者との交流を深めた。また、この時、フィラデルフィアにある長老派歴史協会を訪れ、主に20世紀初頭までにピョンヤンで活躍した女性の宣教師に関する資料収集を行った。現在までに複写依頼を行った資料の一部が届いている。本年度の研究は、資料収集という、最も基本的な部分を集約的に行った。予定した資料をほぼ収集できたことで、今後の研究の基盤が固まった。本科研費を使用して、昨年度行った主な研究は、資料収集と当該分野研究者との情報交換であった。まず、2008年10月18日から20日まで、韓国基督教歴史研究所所長・牧園大学教授金興洙氏を招聘し、また、延世大学教授で一年間の予定で明治学院大学で招聘教授を務めていた徐正敏氏、慶応義塾大学教授ヘレン・ボールハチェット氏の参加も得て、群馬県水上町で研究合宿を行った。金教授より、北朝鮮におけるキリスト教伝道の歴史と現状についてレクチャーがあり、徐教授からは、韓国のキリスト史についてのレクチャーがあった。ディスカッションでは、米英の伝道方策の差異や、日本と朝鮮におけるアメリカ合衆国の伝道方式の違いなどについて意見を交換した。次に、2009年2月27日から3月2日まで、韓国を訪れ、啓明大学校付属の宣教博物館、医療博物館、教育博物館、および、隣接する信明女学校資料館で、テグにおけるアメリカ合衆国長老派の伝道事業に関する資料を収集した。テグでは医療伝道が大きな比重を占めたことなどを学んだ。さらに、ソウルの崇儀大学校を訪れ、平壌でのアメリカ合衆国長老派の伝道事業に関する資料に関する資料も取得した。なお、2ヶ月に一度、主に第3土曜日に、研究代表者と連携研究者である恵泉女学園大学教授李省展は収集した資料の内容について報告会を行った。平成22年度は、朝鮮伝道に方法論的にも人的にも大きな影響を与えた中国山東省における、アメリカ人によるプロテスタント伝道事業についての調査を行い、主に、ネヴィウス方式と呼ばれる伝道の方法-現地人への教育は現地語で行い、基本的な教育に限るという考え方に基づく方法-が中国においてどのように遂行され、また、評価されているのかを調べた。通常韓国では、この方式が現地の伝統文化を尊重する方式として評価されているのだが、山東大学での調査を通じ、むしろ、多くの学生は宣教師から英語の習得を望み、現地語による実業教育には反発が強かったことなどの知見を得た。また山東省一帯で展開されたアメリカ系プロテスタントの伝道の主要拠点を確認してまわり、その内陸部への広がりを確かめるとともに、戦時中、カリフォルニアでの日系移民に対する扱いに対抗し、日本軍が、その占領地域のアメリカ人を収容していた山東省維坊市の楽道院が,ミッションの施設であったことを知った。

本研究の対象とする時間枠からは外れるものの、国際関係の中で伝道事業がどのような役割を果たしていたかについてヒントとなる事例である。中国においては武漢の華中師範大学で開かれた国際会議に出席し、ペーパーを読み、中国、韓国のキリスト教史研究者と意見交換を行った。戦前期の日本と中国のプロテスタント・キリスト教伝道は、時間的なずれはあるが、通時的に見たときのそのパターンが似通っている。これに対して、朝鮮におけるそれは特異な展開をしていることを共通認識として持つに至った。なお、平成22年度は、アメリカ系メソジストの宣教師による朝鮮伝道の資料も入手した。当初は長老派に限る予定であったが、平壌における伝道の全体像を把握するには、この資料は欠かせないと考えたためである。平成22年度は、研究の最終年度ということで、主にこの間に取得した情報の整理と、足りない情報の補足的収集、また、韓国の研究者との交流を行った。5月11日、牧園大学校神学部教授の金興洙氏を招き、慶応義塾大学日吉キャンパスでChristianity in North Korea during Japanese Occupation"というテーマで研究会を行った。金教授は李光隣、李容閔等の著作を紹介し、近年の韓国における主に平壌のキリスト教史研究の動向を紹介した。小さな研究会ではあったが、公開で行い、日本ではあまり得ることのできない情報を参加者と共有できた。次いで9月に韓国での情報交換と研究者との交流を予定していたが、研究代表者の体調不良で、これを1月に延期した。1月28日から2月2日までの韓国滞在では、全州において、アメリカ南部長老派の伝道拠点を訪れ、イエス病院医療宣教博物館、新興高校、西門教会においてインタヴューと資料収集を行った。また、金山教会という、やはり、南部長老派系の教会で、植民地時代の建築がそのまま残っている教会を訪れ、牧師の案内で「キヨックチャ」と呼ばれる教会建築を見学した。男女の信徒が互いに見えない空間に居ながら、同時に牧師の説教を聞くことができる工夫が成された伝統建築物である。次に、大田の牧園大学を訪れ、金興洙教授と情報交換を行った。最後にソウルでは、延世大学神学部の徐正敏教授を訪問し、今後の研究について情報交換、相談を行った。今年も、アメリカ系長老派が大きな勢力を占めた北朝鮮、特に平壌を訪問すること(研究開始当初の計画)はかなわなかったが、韓国の長老派系の拠点を回り、また、韓国人研究者と交流することで、北朝鮮のキリスト教についての間接的な資料を収集することができたと考えている。
直接覆髄による肝細胞変性の評価と安全性・組織再生を両立した高次覆髄材の開発

1.リン酸化プルランを直接覆髄材として使用することを目指した。そのため、ウイスター系8週齢雄性ラットを用いて、本薬剤の有効性についての確認を行った。方法:8週齢雄性ウイスター系ラットの上顎臼歯に窩洞形成を行い露髄させる。露髄面をリン酸化プルランで直接覆髄したのち、メガボンドとプロテクトライナーにて充填した。対照群として水酸化カルシウムを蒸留水で練和したものを直接覆髄剤として使用した。1週間、2週間経過したのち屠殺。上顎臼歯を摘出し、薬剤の歯髄への影響の調査を行った。結果:上記薬剤にて直接覆髄を行った上顎臼歯のヘマトキシリンーエオジン染色標本を光学顕微鏡にて観察した結果、1週間経過時点では歯髄に著明な炎症反応は認められなかった。2週間経過時点では骨様象牙質の形成が認められた。また、窩洞内にリン酸化プルランが残留していたが、対照群には認められなかった。2.ゼラチン誘導体と光増感剤を混和したもの(光硬化型ゼラチン)に光を照射することで硬化することを確認した。本研究では歯髄の再生能を有する直接覆髄材の開発を目指しているため、ウイスター系8週齢雄性ラットを用いて、本薬剤の有効性についての確認を行った。上記結果より、リン酸化プルランならびに光硬化型ゼラチンは直接覆髄材として有用であることが示唆された。歯髄保護の重要性は、歯科医師全てが認識する共通の見解であるが、臨床の場で直接覆髄よりも抜髄を選択する歯科医師が多いのは直接覆髄材に対する信頼の欠如に他ならない。本研究ではこれまでのノウハウを生かし、再生医療のために開発された生理活性物質の固定用材料である光硬化型ゼラチン、天然多糖の誘導体、アミノ酸系モノマーなどの先端材料を併用することにより、歯髄組織再生能を供えた高次覆髄材の開発を目指した。本年度の研究成果を以下に示す。1.天然多糖の誘導体とカルシウム塩を混和したものを蒸留水で練和することにより、硬化することを確認した。本研究ではこの硬化体を直接覆髄材として使用することを目指している。露髄面を上記処方により作製した混合粉末を蒸留水で練和したもので直接覆髄したのち、メガボンドとプロテクトライナーにて充填した。一週間経過したのち屠殺。上顎臼歯ならびに肝臓を摘出し、薬剤の歯髄ならび生体への影響の調査を行った。結果:上記薬剤にて直接覆髄を行った上顎臼歯のヘマトキシリンーエオジン染色標本を光学顕微鏡にて観察した結果、歯髄に著明な炎症反応は認められなかった。また肝臓の組織標本にも変化は認められなかった。2.生理活性物質を直接覆髄材に添加することにより、歯髄の再生能を有する直接覆髄材の開発を目指している。その第一段階として生理活性物質を包埋・固定する材料としてFibrinogenとThrombinを用いた。両者を混合することによりgel状になることが確認されたため、生理活性物質を包埋・固定する材料として有用であると考えられる。また、物性はFibrinogenとThrombinの濃度を変化させることにより調整できた。

歯髄保護の重要性は、歯科医師全てが認識する共通の見解であるが、臨床の場で直接覆髄よりも抜髄を選択する歯科医師が多いのは直接覆髄材に対する信頼の欠如に他ならない。本研究ではこれまでのノウハウを生かし、再生医療のために開発された生理活性物質の固定用材料である光硬化型ゼラチン、天然多糖の誘導体、アミノ酸系モノマーなどの先端材料を併用することにより、歯髄組織再生能を供えた高次覆髄材の開発を目指した。本年度の研究成果を以下に示す。1.天然多糖の誘導体とカルシウム塩を混和したものを蒸留水で練和することにより、硬化することを確認した。本研究ではこの硬化体を直接覆髄材として使用することを目指している。そのため、ウイスター系8週齢雄性ラットを用いて、本薬剤の有効性についての確認を行った。方法:8週齢雄性ウイスター系ラットの上顎臼歯に窩洞形成を行い露髄させる。露髄面を上記処方により作製した混合粉末を蒸留水で練和したもので直接覆髄したのち、メガボンドとプロテクトライナーにて充填した。1週間、2週間、4週間経過したのち屠殺。上顎臼歯を摘出し、薬剤の歯髄への影響の調査を行った。結果:上記薬剤にて直接覆髄を行った上顎臼歯のヘマトキシリン-エオジン染色標本を光学顕微鏡にて観察した結果、歯髄に著明な炎症反応は認められなかった。また2週間経過時点では骨様象牙質の形成が認められた。2.ゼラチン誘導体と光増感剤を混和したものに光照射を行うことにより、硬化することを確認した。本研究では歯髄の再生能を有する直接覆髄材の開発を目指しているため、ウイスター系8週齢雄性ラットを用いて、本薬剤の有効性についての確認を行った。結果:上記薬剤にて直接覆髄を行った上顎臼歯のヘマトキシリン-エオジン染色標本を光学顕微鏡にて観察した結果、1週間経過時点では歯髄に著明な炎症反応は認められなかった。
進化分子工学と先端接着技術による脆弱性骨折の予防・治療

CBD-BMP4を用いて結合性改変BMPの生体内定着安定性,基材定着安定性の評価を行い,CBD-BMP4はBMP4単独よりもin vitroおよびin vivoともに明らかに良好な定着安定性を示した。頭蓋骨に骨孔を作成したマウスと,ウサギの大腿骨にCBD-BMP4とBMP4を投与し、骨再生能を比較した。いずれにおいてもCBD-BMP4投与群で有意に良好な骨再生能を認めた。また,マウス大腿骨を用いたモデルにおいて,骨形成マーカーの発現をreal-time PCRで評価すると,ALPやosteocalcinにおいてCBD-BMP4投与群で有意に高い発現を認めた。骨折などの整形疾患において,BMP等の成長因子は治癒に非常に効果的に働く。しかし,これらの機能を十分に発揮させるには,まず患部にそれらの薬剤を留め,必要に応じて効果的に徐放させる技術を開発しなければならない。本研究では,理化学研究所と岡山大学で共同開発した3つのシーズ,すなわち1進化分子工学の手法を用いて創製する結合性改変成長因子,2リン酸化プルラン,3可視光硬化型ゼラチンなどの先端接着材料を効果的に用いることにより,骨粗鬆症患者の骨折予防や骨折治療に有効な新しい骨組織再生・再建技術を開発する。生体内でコラーゲンとファイブロネクチンは結合しているが,この結合に実際に関わっている配列がCBDであり,6個のモジュルで構成される。CBD-BMPは両者を融合させたタンパク質で,コラーゲン結合能を有したまったく新しい薬剤である。本年度はこのCBD-BMP4を用いて結合性改変BMPの生体内定着安定性,基材定着安定性の評価を行った。in vitroではCBD-BMP4は7日間以上コラーゲンゲル内に留まることができたが、BMP4単独では3時間以内にゲル外に放出された。in vivoではCBD-BMP4は2週間以上生体内の投与部位に留まることができたが、BMP4単独では3日以内に生体内より消失した。以上よりCBD-BMP4はBMP4単独よりもin vitroおよびin vivoともに明らかな定着安定性を示した。骨折などの整形疾患において、BMP等の成長因子は治癒に非常に効果的に働く。本研究では,理化学研究所と岡山大学で共同開発した3つのシーズ,すなわち1進化分子工学の手法を用いて創製する結合性改変成長因子,2リン酸化プルラン,3可視光化型ゼラチンなどの先端接着材料を効果的に用いることにより,骨粗鬆症患者の骨折予防や骨折治療に有効な新しい骨組織再生・再建技術を開発する。生体内でコラーゲンとファイブロネクチンは結合しているが,この結合に実際に関わっている配列がCBDであり,6個のモジュールで構成される。昨年度はこのCBD-BMP4を用いて結合性改変BMPの生体内定着安定性,基材定着安定性の評価を行い,CBD-BMP4はBMP4単独よりもin vitroおよびin vivoともに明らかに良好な定着安定性を示した。また,マウスの大腿骨における骨再生能評価を行った。マイクロCT,fluorescence images,組織学的検討でCBD-BMP4はBMP4単独よりも良好な骨再生能を示した。本年度はさらに骨欠損部環境での骨再生能と,より大型動物での生体内評価を行うため,頭蓋骨に骨孔を作成したマウスと,ウサギの大腿骨にCBD-BMP4とBMP4を投与し、骨再生能を比較した。ウサギにおいてはコラーゲンスポンジをscaffoldとして用いた。また,マウス大腿骨を用いたモデルにおいて,骨形成マーカーの発現をreal-time PCRで評価すると,ALPやosteocalsinにおいてCBD-BMP4投与群で有意に高い発現を認めた。マウスでのin vivoの実験に時間を要し,ブタやウサギなどさらに大きな動物での実験ができなかった。整形外科前年度の実験を引き続き行い、ブタや骨粗鬆症モデルウサギなど,より大きな動物を用いて骨再生能を評価する。また,新規生体接着材料との併用による骨再生能向上について,1光硬化型ゼラチンや2リン酸化プルランの調整、最適化を行う。新規生体接着材料併用による薬剤徐放能の評価として,ELISA法にて,光反応性ゼラチンやリン酸化プルランから徐放したCBD-BMPを定量評価する。さらに新規生体接着材料併用によるCBD-BMPの効果を動物実験による機能評価で行う。

ブタやウサギなどマウスよりも大型の動物を用いた実験ができず,予定よりも支出が少なかったため。次年度においてより大型の動物を用いた実験の際の動物購入費などに使用予定である。
エネルギー有効利用のためのプロセスシステム工学

1)段間熱交換型蒸留塔の開発:メタノールー水系による実験を続行しており、また深冷分離システムへの省エネ効果と第3成分を加えない共沸蒸留システムの可能性がシミュレーションで確認された。2)空気プロセスの省エネルギー構成:PSAと深冷分離の最適構成の導出方法を知識工学的接近でシステマティックに行なえることを窒素のみが目的のプロセスに対して見出した。3)ヒートポンププロセスの動的挙動:プロセス全体のなかでのヒートポンプの活用可能な場所の探索とその評価を行なう方法を提案した。4)プロセスの周期操作と省エネルギー:従来の周期操作の効果を更に上げるため段間に液溜なしの塔の構造を開発し、水-メタノール系で実験を行っている。5)省エネルギーのための多変数制御:多重効用蒸留塔の構成法とその操作可能領域との関係をシミュレーションによって解析し、興味ある知見をえている。6)柔軟性を有するスケジューリングシステムの開発:バッチプロセスの生産性を高めて省エネルギーを計るためには、スケジューリングの一般化が鍵となるので、優先度指数を導入しその一般化に成功した。7)最小エネルギー運転のための分布定数系境界条件の同定:境界要素法、勾配法を導入することにより分布定数系の境界条件の推定のアルゴリズムを開発した。8)多目的評価による電源配分計画:種々の電源開発計画を多目的混合整数計画問題として定式化し、2段階法による求解法を開発した。9)製鉄-化学結合システムによる省エネルギー:最適運用条件の特性を把握した。
飛翔体内の高エネルギー中性子測定用ホスウィッチ型検出器の応答関数と特性評価の研究

航空機搭載用のホスウィッチ型中性子検出器に使用されている液体シンチレータと同じものを使い、入射荷電粒子のエネルギー損失が少ない構造の2インチサイズの検出器を作り、放医研サイクロトロンで、陽子30,50,70MeV、重陽子50MeV、α粒子100MeVを検出器の前面と側面より直接入射して、各荷電粒子の発光量を計測し、簡易式でエネルギーと発光量の関係を置き換えたのと、発光量の発光位置による光の減衰も表現した。MCNPXモンテカルロ法を用いて、38,68MeV中性子をボスウィッチ型検出器に入射させて、生成される2次荷電粒子のエネルギー損失を計算し、その各粒子によるエネルギー損失と発光量の関係を用いて応答関数の計算評価を行った。計算には、プラスチックシンチレータによるコインシデンスも含まれている。この結果をサイクロトロンにプロトン40,70MeVを厚さ4mmのリチウムターゲットに入射させ、そこから生成される準単色中性子を用い、加速器信号を用いたTOF法で検出される中性子エネルギーを同定して38,68MeV中性子の応答関数を得ることができた。得られた実験結果は先の計算と比較し、検出器の分解能を考慮する必要と、低発光量での差異は見られるが、おおむね両者は一致していた。この結果を用いて200MeVまでの応答関数マトリックスを計算し、HIMACでの実験結果と比較検討を行う。陽子と中性子検出時のホスウィッチ検出器からの信号をサイクロトロン(プロトン70MeV)、HIMAC(プロトン160MeV)をデジタルオシロスコープを用いて取得し、得られた結果を反映させて搭載時に使用するデータを自動取得できる装置を製作し、現在、検出器と合わせたテストを行っている。粒子識別は、100nsec以降の信号を認識させることにより、中性子と陽子を十分に弁別できることが分かった。搭載用のホスウィッチ型検出器に採用されている有機液体シンチレータと同じ材質で作製した2インチサイズのシンチレータを使い、粒子によるエネルギー損失が少ない構造のシンチレーション検出器を作製した。その検出器に、放医研サイクロトロンで加速された陽子ビーム(30,50,70MeV)を直接、検出器に入射させてシンチレータの発光量を、ガンマ線の発光量をベースにして計測した。陽子エネルギーと発光量との関係は従来の有機液体シンチレータとは異なるものであった。シンチレータ中での光の減衰を同様に陽子ビームで計測した。発光量は、シンチレータを伝播する間に10%弱の減衰があり、実験データより、これは光の反射によるものと推測できた。得られた発光量データを、計算コードに反映させることを検討している。完成した搭載用のホスウィッチ型検出器(試作器)を用いて、放医研サイクロトロン、HIMACで50-150MeV陽子ビーム、150MeVまでの連続エネルギー分布の中性子ビームを入射させ、検出器より得られた両粒子の信号の波形をデジタルオシロスコープで高速サンプリングした。作成した処理プログラムで得られた波形を処理して、陽子と中性子の識別能力を調べた。両波形にはトリガーから100nsec遅れた時間から、0-0.5Vの電圧範囲に違いを見出し、それをデータロガーの最適化に反映させている。周囲のシンチレータの影響は、簡易計算では、10%程度あることが分かり、周囲のシンチレータの寄与を計測可能な検出器を完成させた。モンテカルロコードMCNPXを用いた中性子検出器の応答関数の計算は、テスト計算を実施した。
ナノ秒極性反転パルス沿面放電を用いた排ガス中有機化合物の高効率分解

既存の触媒技術に頼ることなくパルス沿面放電処理だけで,排ガス中や排水中に含まれる難分解性物質を高効率分解する技術の確立を目指す。水面に対向する注射針電極から,エレクトロスプレーにより過酸化水素含有ミストを拡散させるとともに,同一電極から水上沿面放電を進展させることにより多量のOHラジカルを形成し,その高い酸化力を利用して分解を促進する。しかしながら,ひとつの注射針電極から,液体の静電噴霧とストリーマ放電を同一空間に進展させることは難しい。そのため,静電噴霧用電極とストリーマ放電用電極を独立して用意し,噴霧とストリーマを別々の位置から進展させるのが一般的である。しかしこの方法では,針先端部の高電界領域で噴霧とプラズマの両方が形成されていることにはならない。我々はこの問題を解決するために,針先端の水滴の固有振動周波数に同期して脈動する直流電圧に繰り返しナノ秒パルス電圧を重畳することにより,スプレー拡散と放電進展の時間制御を目指している。解決すべき課題は以下の通りである。(1)脈動周波数の最適化に関する理論と実際(2)気液混相領域でのパルス放電の進展特性の理解(3)エレクトロスプレーによるラジカルインジェクションの効果の確認昨年度(2017年度)に,エレクトロスプレーによる気液混相領域の形成と放電プラズマ進展の両立を実現するための電圧印加方法について検討し,気液混相領域と放電プラズマ進展領域を一致させる条件を探した。これを受けて今年度は,トルエン含有ガスの分解処理に本手法を適用し,その処理能力を評価した。濃度1%の過酸化水素水の静電噴霧とパルス沿面放電をトルエン含有ガス中へ交互進展させることにより,トルエンが分解することを確認した。このときのトルエン除去率は,静電噴霧単独処理や,放電プラズマ単独処理におけるそれらよりも高い値を示すことを実験的に示した。それぞれ独立した二つのプラズマ処理室が直列に接続されたハイブリッド型の排ガス処理装置を製作した。各処理室では,エレクトロスプレーと水上沿面放電の交互進展,もしくは乾燥雰囲気中でのコロナ放電によるオゾン生成のどちらかがなされる。すなわち,様々なラジカルの組み合わせによるプラズマ化学反応実験が可能となった。ギャップ長10 mmの電極間に,正の直流電圧6 kVを印加するとともに,注射針先端部の液滴の固有振動周波数成分を含んだインパルス電圧を重畳した。インパルス電圧の波頭部および波尾部にはそれぞれ重要な役割を有している。針先からのストリーマ放電を進展させる役割を波頭部が果たしており,一方,波尾部印加中には,針先端の水滴の固有振動による噴霧液滴の微細化が引き起こされる。すなわち,波尾部に含まれる脈動成分が,針先端の水滴の固有振動を引き起こすように時定数を最適化しているのが特徴である。濃度50 ppmのトルエン含有空気を1L/minで反応器中に送気した状態のもと,反応器の一室で過酸化水素水の静電噴霧とパルス放電を交互に進展させた。重畳パルスの波高値がゼロの場合,すなわち直流成分だけで静電噴霧によるラジカルインジェクションのみが引き起こされている場合には,トルエン除去率はゼロであった。これに対して,脈動パルスを重畳することによって水上沿面放電が広がると,トルエンが分解されていることを確認した。脈動電圧の波高値の上昇とともに,トルエン除去率は上昇し,除去率は最大で60%に達した。さらに過酸化水素水を用いることなく乾燥状態での放電処理によりオゾンを形成し,これによるトルエン分解を試みたが,この場合の除去率はゼロであった。以上の結果より,過酸化水素水の噴霧によるラジカルインジェクションとパルスストリーマの同一空間への拡散がトルエン除去に有効に作用することを実験的に示すことができた。(1)論文発表(担当:弓達,尾崎)2018年度終盤に得られた研究成果を,査読付き論文誌への掲載するとともに,2019年度の国際会議での発表を目指す。(2)廃水処理技術への展開(担当:門脇)廃水中に含まれている難分解性有機化合物の分解処理を試みる。模擬廃水としての酢酸水溶液を注射針先端から静電噴霧により噴射させるとともに,パルス放電を交互進展させる。排水中でのパルス放電処理による酢酸の分解効率と比較することにより,本手法の有効性を検証する。希少金属を用いた触媒技術に頼ること無く高電圧パルス放電処理だけで,排ガス中に含まれる有害物質や臭気性物質を高効率分解する技術の確立を目指す。ナノ秒領域で電圧の極性が瞬時に反転するときの放電現象を利用して,加湿下でも,波高値が低く幅の短いパルス電圧で非平衡プラズマを形成することが本研究の要素技術である。実用化に向けて以下の課題を解決する。(1)パルスの極短化(2)加湿下(エレクトロスプレー)でのパルス放電の進展特性の理解(3)湿式放電処理法による難分解性有機化合物の分解本申請者は,ナノ秒極性反転パルス電圧を用いたバリア放電処理方法を独自に考案し(特許第4355789号),これを用いた排ガス処理に取り組んでいる。ナノ秒極性反転パルス放電の特徴は,放電開始電圧が低いため,消費電力を低減できるという点である。さらにもうひとつの特徴として,負から正へと急峻な立ち上がりで反転するパルスを印加すれば,水分を多く含む雰囲気中でも放電の進展能力が低下しないという点が挙げられる。

ナノ秒極性反転パルスのこの特徴を生かせば,水分を多く含んだ空間での非平衡プラズマ形成により多量のOHラジカルを発生させ,その結果,酸化促進作用を発現させることができるのではないかと考えている。この考えに基づく放電処理装置を構築するまえに,2016年度は,1本の針電極(注射針)で,エレクトロスプレー法による気液混相領域の形成と放電プラズマ進展の両立を実現するための電圧印加方法について検討した。高速度カメラを用いた霧滴の拡散分布観察と暗室下での放電光観察を様々な電圧印加条件下で実施し,気液混相領域と放電プラズマ進展領域を一致させる条件を探した。静電噴霧処理と極性反転パルス放電処理の両方が可能なプラズマ反応器を製作した。バリアの背面に接地電極としての金属膜を形成するため,さらに比較実験において反応器内に封入する誘電体ビーズ表面に銀をコーティングすることを目的として真空蒸着装置を購入した。プラズマ反応器内に注射針電極1本を配置して,純水を送り込みながら,電圧を印加したときの気液混合領域の広がり方を高速撮影モード(1200 fps)を有するデジタルカメラ(CASIO COMPUTER CO., LTD.,EX-F1)で撮影した,さらに放電光の広がり方をデジタルカメラ(株Nikon,D-90)による長時間露光撮影により観察した。直流,矩形波交流(立ち上がり時間1 ms,50 Hz),ナノ秒極性反転パルス(立ち上がり時間50ナノ秒)の3種類のいずれかの電圧を電極間に印加した。ギャップ長10 mmの電極間に,直流電圧±5 kVを印加したところ,放電光の広がりだけでなく,気液混合領域の広がりにおいても顕著な極性効果が認められた。正針の場合,水の粒径が細かくなり針先から広角で気液混合領域が形成されている。これに対して負針の場合,静電気力により水の微粒子が形成される確率は非常に小さく,比較的大きな水滴が垂直に落下するだけであった。一方,電圧をさらに上昇させると針先からストリーマ状のコロナ放電が観測された。ここで注目すべき点は,放電光が進展すると,キャピラリー先端の局所高電場が弱められるため,静電噴霧効果が失われ,気液混合領域の形成が阻害されているという事実である。すなわち,直流電圧の単独印加では,気液混合領域と放電進展領域を時空的に一致させることは困難であることが明らかとなった。現在引き続き,直流にパルスを重畳することにより,気液混合領域と放電進展領域の時空的な一致を目指して検討を続けている。既存の触媒技術に頼ることなくパルス沿面放電処理だけで,排ガス中や排水中に含まれる難分解性物質や臭気性物質を高効率分解する技術の確立を目指す。静電噴霧下の気液混相領域中で非平衡プラズマを形成することにより多量のOHラジカルを形成し,その高い酸化力を利用して分解を促進する。しかしながら,ひとつの注射針電極から,液体の静電噴霧とストリーマ放電を同一空間に進展させることは難しい。そのため,静電噴霧用電極とストリーマ放電用電極を独立して用意し,噴霧とストリーマを別々の位置から進展させるのが一般的である。しかしこの方法では,針先端部の高電界領域で噴霧とプラズマの両方が形成されていることにはならない。