hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
逆ひも状ミセルによる非極性・低極性溶媒のレオロジー制御

界面活性剤分子を非極性・低極性溶媒に溶解させると、親水基を内部に集合させた分子集合体である逆ミセルが形成される。用いる界面活性剤の分子構造を変えることによりμmオーダーの長さを有するひも状ミセルを形成させることができ、溶液の増粘・ゲル化がおこる。本研究では従来ほとんど研究がされていなかった非イオン界面活性剤を用い、レオロジー測定、小角X線散乱測定を用いて非極性・低極性溶媒の増粘・ゲル化が生じる条件を調べた。その結果、界面活性剤の分子量と少量の水の可溶化が逆ひも状ミセル形成に対し重要な因子であることを見いだした。本研究の成果は医薬品、化粧品、流体輸送、潤滑などへ応用可能である。循環系での水ベース流体輸送の低エネルギー化に貢献するDR剤として用いられるひも状ミセルは界面活性剤分子同士の自己集合により形成されるため、ポンプなどで剪断を受けて結合が切断されても自発的に再構築が行われる自己修復機能を有する。一方、原油輸送や潤滑油においてもはDR剤あるいは粘度調整剤として高分子が添加されるが、循環利用により高分子鎖の切断により性能を失っていく。さらに、オイルクレンジング剤などの油剤ベースの化粧品製剤でも有効な高分子増粘剤が限られており、さらに十分な使用感を得られないという問題がある。これらの問題を解決するために、本研究においては非極性/低極性溶媒中における逆ひも状ミセルの形成を行い、高分子添加剤に替わる粘度調整剤としての機能を見いだすことを目的とした。前年度まではジグリセリンアルキルエーテルの炭化水素中での会合挙動を調べ、濃度、温度などのパラメータを変えたときにミセルの一次元方向の成長の仕組みを明らかにした。今年度は会合傾向を高めるために分子量を高めたデカグリセリンジオレイン酸エステル(DGDO)を用いて逆ひも状ミセルの形成を試みた。ヘキサデカン溶液において濃度が20wt%以上で溶液は非ニュートン性を示し、動的粘弾性測定より得られた貯蔵および損失弾性率の周波数依存性極性が交差する粘弾性体の挙動を示した。また、この挙動はMaxwellモデルによって表されるため、逆ひも状ミセルの形成が強く示唆された。小角X線散乱測定による集合体構造解析を行った。25°CにおけるX線の散乱曲線をGIFT(Generalized Indirect Fourier Transform)法により解析したところ、シリンダー状構造に由来する二体間距離分布関数(pair-distance distribution function)が得られ、逆ひも状ミセルが得られていることが示された。循環系での水ベース流体輸送の低エネルギー化に貢献するDR剤として用いられるひも状ミセルは界面活性剤分子同士の自己集合により形成されるため、高分子DR剤と異なり、ポンプなどで剪断を受けて結合が切断されても自発的に再構築が行われる自己修復機能を有する。ジグリセリンアルキルエーテルは炭化水素中でジグリセリン基同士が水素結合によって自己集合し、水の添加なしで逆ミセルを形成し、小角X線散乱測定による集合体構造解析を行った。25°CにおけるX線の散乱曲線をGIFT(Generalized Indirect Fourier Transform)法により解析したところ、逆ミセルは濃度5%において棒状であり、濃度増加とともにその長軸長さの増大が見られた。また溶液の粘性率は濃度に対して一次関数的に増大し、球状コロイドのモデルから計算した増粘挙動より大きな増粘の程度を示したことから、棒状逆ミセルの形成が確認できた。温度の影響は75°Cまで上昇させると逆ミセルの長軸の長さは大きく減少し、また微量の水の添加によっては逆に長軸の長さは増大した。これらのことは温度上昇による親水基の脱水和と水和水による親水基間の水和力の増大による臨界充填パラメータの変化により説明できた。ひも状ミセルは界面活性剤などの両親媒性分子が自己集合することで形成される高分子鎖のように長く、柔軟性の高い分子集合体である。機械力による鎖の破壊に対して自己修復能を有することや、溶液を増粘・ゲル化させることが特徴である。水中におけるひも状ミセル形成に対して、無極性・低極性溶媒中で逆ひも状ミセルが形成される例は少なく、油剤の粘度調整やゲル化の必要な潤滑油、化粧品、医薬品などへの利用が期待されている。

前年度まではポリグリセリンアルキルエーテルの炭化水素中での会合挙動を調べ、濃度、温度などのパラメータを変えたときにミセルの一次元方向の成長の仕組みを明らかにし、溶液の増粘挙動との関係を明らかにした。最終年度は両親媒性ブロックコポリマーであるポリ(オキシアルキレン)ペンタエリスリチルエーテル(PPE)を用いてオイルゲル化挙動及び逆ミセル構造を調べた。PPEは炭化水素に溶解せず、芳香族炭化水素およびエステル油へ溶解し、少量の水の添加によりオイルゲルが得られることがわかった。また、芳香族炭化水素よりもエステル油中においてより高い増粘効果が得られ、エステル油の分子構造にも増粘挙動は大きく依存することがわかった。最も増粘効果の高いデカン酸イソプロピル(IPD)系において、小角X線散乱スペクトルをGIFT(Generalized Indirect Fourier Transform)法により解析したところ、シリンダー状構造に由来する二体間距離分布関数が得られ、逆ひも状ミセルが得られていることが示された。また、水の添加量増加にともないミセルの直径及び長軸長さがともに大きくなることが分かった。これは、水がミセルのコア部に可溶化されることで長軸及び直径を変化させたこと、コア部に可溶化した水が親水基間の相互作用を増大させてミセルの会合を促進したためだと考えられる。また、エステル油の分子構造もミセルの形状やサイズに影響することが分かった。分子集合系科学今年度は非極性・低極性溶媒中での逆ひも状ミセルのキャラクタリゼーションと溶液の粘弾性特性解析を行う計画をたてた。その結果、逆ミセルの一次元方向の成長に伴う増粘挙動と高粘度溶液の粘弾性特性を明らかにすることができ、目的を概ね達した。今年度は非極性・低極性溶媒中での逆ひも状ミセルの形成条件の抽出を行い、逆ひも状ミセルのキャラクタリゼーションを行う計画をたてた。その結果、界面活性剤濃度と温度による逆ミセルの一次元方向の成長に対する影響を明らかにすることができ、初年度の計画については目的を概ね達した。逆ひも状ミセルの形成に関する界面活性剤及び溶媒分子構造とミセル構造との関係を明らかにする。得られた知見を用いて溶液の増粘特性の向上を図る。ほとんどのリオトロピック液晶で見いだされている両親媒性分子集合体の構造対称性に関する理論をミセルについても提案する。前年度から引き続いて逆ひも状ミセルの形成に関する界面活性剤及び溶媒分子構造とミセル構造との関係とそれに対する温度、pH、電解質添加、微量の水分量などのパラメータとの関係を明らかにする。また、その知見を用いて、ほとんどのリオトロピック液晶で見いだされている両親媒性分子集合体の構造対称性に関する理論をミセルについても提案する。該当なし
アクアツーリズムの環境社会学的研究

本研究では、“アクアツーリズム"と呼ばれる新しい観光の論理と仕組みを明らかにすることを目的とした。アクアツーリズムは次のユニークな特徴を持っている。すなわち、マスツーリズムが前提としてきた観光客の自由や自発性を著しく制限した観光であるにもかかわらず、観光客はそれをむしろ歓迎し、そのことがアクアツーリズムの魅力とさえなっていることである。ここでいう観光客の自由や自発性の制限というのは、従来の観光研究および観光政策において強い説得力を持っている“観光客のマナー"を遵守させるための規制とは異なって、地元コミュニティにおいて共有されている“ローカルなルール"を遵守させるものであった。というのは、アクアツーリズムが対象とする地域の湧水や洗い場は、その利用と管理のあり方をめぐって地元コミュニティのさまざまなルールや規範が内包されたコモンズであり、そこには住民の“権利"が存在しているからである。その権利とは次のようなものである。湧水利用は上水道とは違い水そのものは無料である。だが、誰もが利用できるわけではない。ではどのように利用権を確立しているかといえば、水場の管理(掃除)を担うことで利用権を確立させていた。住民は当番制で週に1度程度掃除をする。それらの管理義務を担うことで水場を利用する権利が地域社会の人びとから承認されていたのである。つまり、水場の利用権は管理義務とセットだということである。であるならば、行政が水場を観光資源に活用する際に住民が反対したり、利用をやめてしまう理由は、しばしば批判されるように住民が保守的だからとか、非協力的だからではない。そうではなく、水場にある“ローカルなルール"を破壊してしまうからなのである。本研究では、水場にある“ローカルなルール"を解明し、住民の利用する“権利"を壊さないようなアクアツーリズムを模索する必要性を論じている。本研究の目的は、地域社会が取り組みはじめたアクアツーリズムの論理とその仕組みを明らかにすることである。アクアツーリズムは次の興味深い特徴を持っている。すなわち、近代観光が前提としてきた観光客の自由や自発性を著しく制限した観光であるにもかかわらず、観光客はそれをむしろ歓迎し、そのことがアクアツーリズムの魅力とさえなっていることである。本年度は初年度でもあり、この特徴を分析の手掛かりとしながら、主要な事例地におけるデータ収集と先行研究における本研究の位置を把握することに重点を置いてきた。暫定的に得られた知見をまとめておこう。アクアツーリズムは、観光の対象が“水"という自然でもあるため、エコツーリズムと親和性が高いと考えられてきた。しかし、次の点で決定的な違いがある。よく知られているようにエコツーリズムは欧米型の自然観が埋め込まれたツーリズムであるから、人びとの手の入らない自然が望ましく、自然の希少性や生物多様性を評価するモデルをつくってきた。それに対して、アクアツーリズムが対象とするのは、地域社会に現存する湧水や洗い場といった人びとの手が入り続けた自然であり、いまなお現場の人びとの生活に欠かせない“コモンズ"でもある。このような現場の人びとの自然観がアクアツーリズムの魅力の形成にも寄与していることが想定される。というのも、アクアツーリズムに取り組む地域社会は、人びとの生活資源が観光資源化することに強い抵抗を示したり、観光利用によって“コモンズ"が壊れることがないようにさまざまな工夫をしていることが分かってきたからである。一方のアクアツーリズムに参加する観光客にとっても、地域の“コモンズ"であることに価値を見出していた。観光客は、ただ水辺を眺めたり、湧水を味わうことに満足しているわけではなかったからである。次年度からは、アクアツーリズムの論理の内実に迫っていくことになるだろう。初年度ではあるが、外部からの原稿依頼や国際学会での発表などの要請を受け入れるかたちで研究を暫定的にでもまとめる必要に迫られた。それらの成果は、次年度以降に公表されるものもあるが、これらの機会を生かすことで、研究を当初の計画以上に進めることができた。本年度は後に詳しく説明するようにコモンズの“排除性"という機能に注目し、分析を行った。前年度で検討したように、アクアツーリズムが対象とする地域の湧水や洗い場は地域の人びとのコモンズであることが観光資源としても意味を持ってきたのだが、それらを手入れしてきた管理組織は著しく弱体化しているため、アクアツーリズムに乗り出すにあたって、管理組織を強化するか、あるいは別の組織に管理を肩代わりさせる必要が生じるようになっている。すなわち、アクアツーリズムの現場では、地域のコモンズを開放することが政策的にも期待されるようになっているのである。ここで悩ましいことは、コモンズをただ開放すればよいかといえば決してそうではないことである。コモンズはある集団内で同質な構成員に限定されていたからこそ、合理的な資源管理が成り立ってきたからである。つまり、コモンズに内在する“排除性"という機能こそが資源管理能力を高めてきたのである。しかしながら、管理組織の弱体化という現実をふまえてみれば、資源管理に関心を示す異質で多様な担い手を新たに招き入れる必要があり、そうすると規範や規制の共有化は難しく、一時的であれ管理能力は低下することになってしまう。コモンズの資源管理能力を高めようとすれば、排除性を強めればよいのだが、そうすると新たな担い手を受け入れることが難しくなる。アクアツーリズムが対象とするような現代的なコモンズはこのような矛盾を抱えていることが明らかになった。

そのうえで、コモンズを開放するにあたってもコモンズの排除性を損なうことなくどのように新たな担い手を受け入れることができるのか、各地の管理組織の論理の分析を行った。外部からの原稿依頼や国際学会での発表依頼といったかたちで、本研究の成果を暫定的にでもまとめる場が与えられたことによって、研究を前進させることができた。本研究では、“アクアツーリズム"と呼ばれる新しい観光の論理と仕組みを明らかにすることを目的とした。アクアツーリズムは次のユニークな特徴を持っている。すなわち、マスツーリズムが前提としてきた観光客の自由や自発性を著しく制限した観光であるにもかかわらず、観光客はそれをむしろ歓迎し、そのことがアクアツーリズムの魅力とさえなっていることである。ここでいう観光客の自由や自発性の制限というのは、従来の観光研究および観光政策において強い説得力を持っている“観光客のマナー"を遵守させるための規制とは異なって、地元コミュニティにおいて共有されている“ローカルなルール"を遵守させるものであった。というのは、アクアツーリズムが対象とする地域の湧水や洗い場は、その利用と管理のあり方をめぐって地元コミュニティのさまざまなルールや規範が内包されたコモンズであり、そこには住民の“権利"が存在しているからである。その権利とは次のようなものである。湧水利用は上水道とは違い水そのものは無料である。だが、誰もが利用できるわけではない。ではどのように利用権を確立しているかといえば、水場の管理(掃除)を担うことで利用権を確立させていた。住民は当番制で週に1度程度掃除をする。それらの管理義務を担うことで水場を利用する権利が地域社会の人びとから承認されていたのである。つまり、水場の利用権は管理義務とセットだということである。であるならば、行政が水場を観光資源に活用する際に住民が反対したり、利用をやめてしまう理由は、しばしば批判されるように住民が保守的だからとか、非協力的だからではない。そうではなく、水場にある“ローカルなルール"を破壊してしまうからなのである。本研究では、水場にある“ローカルなルール"を解明し、住民の利用する“権利"を壊さないようなアクアツーリズムを模索する必要性を論じている。引き続き、アクアツーリズムに取り組む事例地にて調査を継続し、論文執筆や学会報告を続けていく。すでに選定している事例地が農山漁村地域にやや偏りがあるため、都市部や市街地地域でのアクアツーリズムの事例にも視野を広げながら調査を進めていく必要がある。今年度は本研究課題の最終年度となるため、成果を仕上げることに専念する予定である。現地での調査も継続するが、成果を形づくるための補足的な調査に留めることにしたいと考えている。本研究の成果は最終的には学術図書の執筆を目標としている。当初の計画より研究が進展し、次年度の初めに国際学会で発表するための渡航費用を支払う必要が生じたことから、途中で一部前倒し請求をし、その残金が生じたため。国際学会で発表するための渡航費用の支払いおよび追加調査のため、一部前倒し請求をし、その残金が生じたため。次年度もフィールド調査に重点を置くため、その旅費として支出予定である。
光化学変換素子創製のための有機光起電力発生材料を用いた新しい湿式系光電極の開発

本年度は、ペリレン系材料(n型半導体)およびフタロシアニン系材料(p型半導体)を用いた有機二重層系で湿式系光電極素子の開発研究を行った。以下に、研究実績の概要を示す:(1)真空蒸着法により、ITO基板上に、ペリレン誘導体、コバルトフタロシアンニンを順に積層したものを光電極素子とした。可視光照射下では、固(コバルトフタロシアンニン)/液(水)界面に酸化力が発生するため、結果として、光アノード電流の発生を伴って光誘起の酸素発生が起こることを明らかにした。本光電極系は750nm以下の広範な可視光エネルギーを効率的に吸収でき、さらに、本系は二重層の内部構造(p-n接合界面の形成)を反映した光物理過程を介して効率的なキャリアー移動を実現する等の特長を有する。本研究により、可視全域の光エネルギーに応答する光触媒系を有機材料により創出でき、さらに酸素の発生をももたらす初めての例を示すに至った。(2)また、n型半導体としてフラーレン、p型半導体として無金属フタロシアンニンを用いて二重層フィルムを作製した場合、固(無金属フタロシアンニン)/液(水)界面で光アノード反応が起こることがわかった。酸素発生は認めらなかったが、新規な湿式系光アノードとして機能発現することを見いだした。(3)さらに、n型半導体(ペリレン誘導体、もしくはフラーレン)とp型半導体(無金属フタロシアンニン)の積層順を上述の(1)や(2)の場合と逆にすると、固(n型半導体)/液(水)界面で光誘起の還元反応が起こることも明らかにした。特に、フラーレンをn型半導体として用いた場合には、触媒サイトの結合により水素発生が光誘起できることも明らかにした。以下に、研究実績の概要を示す:(1)真空蒸着法により、透明ガラス電極基板上に、ペリレン誘導体、無金属フタロシアンニンを順に積層したものを光電極素子とした。可視光照射下で、固(無金属フタロシアンニン)/液(水)界面に酸化力が発生するため、結果として、光触媒的酸化(還元剤:チオール)が誘起され、非常に高い光アノード電流が生じた。本光電極系は、750nm以下の広範な可視光エネルギーを効率的に吸収でき、さらに、二重層の内部構造(p-n接合界面の形成)を反映した光物理過程を介して効率的なキャリアー移動を実現する等の特長を有する。従来の光触媒は無機半導体が大半であり、かつ、通常、500nm以下の可視光にしか応答しない例がほとんどであるが、本研究により、可視全域に応答する光触媒系を有機分子により創出できたことから、光電気化学や光触媒の研究分野における今後の展開に大きな波及効果をもたらす結果に至った。(2)ペリレン誘導体/無金属フタロシアンニン系光電極のフタロシアンニン表面に貴金属酸化物(触媒)を結合すると、水酸化物イオンの酸化により酸素発生が起こることを見いだした。本電極反応を動的に解析したところ、酸素発生過程が律速段階を構成していることがわかり、効率的な酸素発生のためには、光電極への活性な触媒の結合が必要であるが明らかとなった。
コーチング心理学に基づいた女性の就労支援プログラム開発と有効性の検討

昨年の調査結果から、経済的課題解決の必要性や子どもに対する影響への懸念などに加え、自己実現への不安や模索なども新たな就労要因として検討課題に追加する必要性が示された。また、就労支援コーチングプログラムを実施したところ、セルフコーチングの技法によるワークの実践は、自己の強みやリソースへの気づき、就労の障害要因からの視点の転換などに一定の効果があることが示された。そこで本年度は就労を希望する対象者自身が必要とするタイミングで活用でき、就労支援者も使用できる就労支援セルフコーチング指導者マニュアルの作成に向けて、セルフコーチングの介入効果を評価するための尺度の開発を試みた。その結果、「目標達成の選択肢を自由に考える」、「モチベーションを高め維持する」、「事実を観察し目標を設定する」、「目標達成の障害へのとらわれからの解放」という4因子構造を持つセルフコーチング尺度が作成された。セルフコーチング尺度全体ではα=.911であり内的整合性の一定基準を満たしていた。セルフコーチング尺度と社会情動スキル尺度(SES)、職場内自尊感情、一般的自己効力感尺度との間にも有意な正の関連性が示され、先延ばし尺度得点との間では負の有意な相関が示されたことから、セルフコーチング得点が高いほど効力感や自尊心が高く、実行力が高いことが明らかになった。求職中の女性は、セルフコーチング得点が無職者や主婦に比べ高く、セルフコーチングスキルやEQなど、自己の感情調整をはかり自己の強みを活かしながら、やるべきことを先延ばしにしていない。一方、無職の女性はすべて他の女性より低得点であった。今回対象となった女性の無職の理由は様々だが、セルフコーチング介入によって求職活動へとつながる可能性があると考えられる。研究計画では海外の子育て離職者の支援プログラムの聞き取り調査を行う予定であったが日程調整の問題で実施できていないこと、個別コーチングを実施できていないことなどから遅れていると判断した。海外で成功している子育て離職女性に対する就労支援プログラムの事例を参考に就労支援セルフコーチングマニュアルの作成を試みる。情動的コーチングと解決志向コーチングを用いた集団式および個別のコーチングの実践を行う。その実践の効果を、今年度作成したセルフコーチング尺度を活用するとともに再就労活動エフィカシー尺度を作成し評価する。出産、育児などのライフイベントにより離職した女性に対して再就労に支援のための質問紙作成の基礎的資料の収集を目的として、関連する文献検討、自由記述式アンケート調査による検討を行った。その結果、女性の就労促進に効果を与える可能性があるものとして、経済的課題解決の必要性の高さ、女性自身の育った家庭状況特に母親の就労状況、夫婦関係特に夫の就労への理解度、子どもに対する影響への懸念、保育園などの社会的支援の利用可能性、自己実現への模索などが影響要因として挙げられた。経済的課題解決の必要性や子どもに対する影響への懸念などは古くから多くの研究で就労の影響要因として指摘されているが、保育園などの社会的支援の利用可能性への認識、自己実現への不安や模索なども新たな要因として検討課題に追加する必要性が示された。また、就労支援コーチングプログラムの開発のために、就労を目指そうとする女性のためのコーチングセミナーを地域と連携して実施した。18名の参加者を対象としてセルフコーチングの集団式ワークショップを行い、質問のスキルや承認のスキルを就労の認識の明確化や行動化への意欲向上につなげる試みを行った。その結果、セルフコーチングの技法によるワークの実践は、自己の強みやリソースへの気づき、就労の障害要因からの視点の転換などに一定の効果があることが示されたが、長期的効果の確認についても検討していく必要性が指摘された。一方、就労への認識や再就労への不安などに年代による違いなど個別性の問題が認められ、対象者の支援の在り方を工夫する必要があることも明らかになった。研究計画では、出産、育児などのライフイベントにより離職し在宅の女性とその後再就職した女性を対象としていたが、2017年度はまだ復職していない女性のみを対象とした調査であった。また、介入方法もセルフコーチングによるプログラムを用いており、情動的コーチングと解決志向コーチングの1対1コーチングの方法については、その手続きの検討にとどまり実施できていない。そのため遅れていると判断した。

セルフコーチング尺度と社会情動スキル尺度(SES)、職場内自尊感情、一般的自己効力感尺度との間にも有意な正の関連性が示され、先延ばし尺度得点との間では負の有意な相関が示されたことから、セルフコーチング得点が高いほど効力感や自尊心が高く、実行力が高いことが明らかになった。求職中の女性は、セルフコーチング得点が無職者や主婦に比べ高く、セルフコーチングスキルやEQなど、自己の感情調整をはかり自己の強みを活かしながら、やるべきことを先延ばしにしていない。一方、無職の女性はすべて他の女性より低得点であった。今回対象となった女性の無職の理由は様々だが、セルフコーチング介入によって求職活動へとつながる可能性があると考えられる。研究計画では海外の子育て離職者の支援プログラムの聞き取り調査を行う予定であったが日程調整の問題で実施できていないこと、個別コーチングを実施できていないことなどから遅れていると判断した。今年度実施できていない海外で成功している子育て離職女性に対する就労支援プログラム開発のための観察・聞き取り調査を実施する。そして再就職した女性に対するインタビュー調査を行い、離職中にとらえていた再就労の阻害要因とその対処、再就労したことによる新たな課題など現在の認識を中心にインタビューおよびアンケート調査を実施する。今年度収集した就労促進関連要因に関する質問項目を含め検討を行う。その結果を用いて再就労活動エフィカシー尺度を作成し、その妥当性・信頼性を検討する。また、今年度実施できていない再就職した女性に対するインタビュー調査を行い、集団式コーチングプログラムと情動的コーチングと解決志向コーチングを用いた1対1コーチングの実践を行い、介入プログラムの開始前と後に、介入の効果を確かめるためのアセスメントを実施していく。海外で成功している子育て離職女性に対する就労支援プログラムの事例を参考に就労支援セルフコーチングマニュアルの作成を試みる。情動的コーチングと解決志向コーチングを用いた集団式および個別のコーチングの実践を行う。その実践の効果を、今年度作成したセルフコーチング尺度を活用するとともに再就労活動エフィカシー尺度を作成し評価する。今年度計画していたアンケートの実施や聞き取り調査を実施できておらず、次年度に持ち越した。そこで次年度は次のような使用計画を立てている。米国子育て離職女性に対する就労支援プログラムの観察・聞き取り調査のための旅費、再就職した女性に対するインタビューデータ処理のための人件費、就労支援のためのアンケート調査のための調査依頼費、情報収集及び研究成果報告のための学会出張費予定していた海外の子育て離職女性に対する就労支援プログラムを視察する日程調整がうまくいかず実施できなかった。
パラジウム水素化物の超伝導と同位元素効果

1.超伝導転移温度Tcは膜厚に依存するのでスパッター膜を作る場合、膜厚を制御する必要があり膜厚モニタ(日本真空社製)が購入された。2.パラジウムターゲットを用い、アルゴンガス中に適当量の水素ガス(【H_2】)を導入しPdHxスパッター膜を作製した。水素ガスをアルゴンがスに対して相対的に増加させていくとスパッタリング速度が遅くなり同じ膜厚の試料を得るのに時間が長くなる。このため基板の温度もそれぞれ異っているものと思われる。3.水素ガス(【H_2】)を10%100%まで変化させて作製されたPdHxスパッター膜の電気抵抗が測定されたがいずれの試料も1.4K以上で超伝導を示さなかった。これは水素原子が十分な量(X>0.7)パラジウム膜に侵入しなかったことを意味する。原因としてはスパッター時間が長くなると基板の温度が高くなるためと考えられる。基板の温度のコントロールが必要である。4.ニオブをターゲットとして水素ガス(【H_2】)および重水素ガス(【D_2】)を用いてNbHx,NbDxスパッター膜を作製し、電気抵抗の測定によりTcの変化を調べた。(1)TcはNbHx,NbDxともに水素ガス(【H_2】,【D_2】)の増加により減少する。(2)これらの膜のX線回折から格子定数【A_0】を測定したところ水素原子の侵入の増加とともに【A_0】は増加する。このことに対応してTcが下っていることが分った。(3)吸収された水素の濃度の決定は重要なことであるがまだ十分できていない。現在試料の加熱により脱離してくる水素原子の量を質量分析器で分析し濃度を決定することを試みている。(4)水素ガス(【H_2】)および重水素ガス(【D_2】)を導入して作製されたスパッター膜で格子定数が等しい膜同志のTcを比較すると重水素が吸収された方が明らかにTcが下ることが見い出された(同位元素効果)。
ストリゴラクトン生合成の調節メカニズムに関する研究

ストリゴラクトン(SL)は、植物自身の生長制御と同時に、植物の生長を促す有用微生物(AM菌、根粒菌)、植物の生長を阻害する根寄生植物との相互作用にも関与していることから、農業生産性の向上に資する極めて重要な生理活性物質である。リンや窒素がSL生産・分泌に影響を与えることが明らかになっているものの、リンや窒素がSL生産・分泌をどのように制御しているのか詳細は不明である。本研究では、SL生合成の制御における、植物ホルモン、スクロース、およびリン(P)の相互作用の解明を行うことにより、未だに不明な点が多いSL生合成の調節メカニズムの解明を目的として研究を行ってきた。本年度、所属の変更に伴い、これまで使用していたものとは異なる土壌資材および植物培養環境下で、シロイヌナズナ(Col-0およびSL生合成/受容シグナル伝達欠損変異体)を培養したところ、植物体の生育が非常に良好となり(地上部バイオマスの増加)、地上部枝分かれの数が顕著に増加した。しかしながら残念なことに、内生SL含量の顕著な低下が認められた。AM菌の宿主植物では、リン酸欠乏条件下でSLの分泌が促進される。一方、AM菌の非宿主であるシロイヌナズナでは、リン酸欠乏では内生SL含量が増加しないことが報告されていた。今回、ナズナの生育が良好であったことから、土壌養分がリッチな条件であったことが推察される。すなわち、シロイヌナズナも、栄養条件に反応し、SL生産の制御を受けている可能性が示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。イネのストリゴラクトン(SL)生産において、リン(P)とサイトカイニン(CK)は阻害的に作用することを明らかにしている。そこで、PとCKがどのように相互作用してSL生産に影響を与えているのかを明らかにするために、PおよびCKが、CK生合成・受容/シグナル伝達関連遺伝子の発現に与える影響を検討した。その結果、PおよびCK処理によって発現が上昇した遺伝子が、CK生合成関連遺伝子IPT18では4つ、シグナル伝達関連遺伝子typeA-RR110では2つあることが判明した。また、オーストラリアでサンプリングしたエンドウの地上部からストリゴラクトンの同定を試みた。その結果、既知ストリゴラクトンは見つからなかったが、新奇ハイドロキシカーラクトン酸と推定されるピークが検出された。更に、SL生合成関連遺伝子の機能を一部明らかにすることができた。これまでSL生合成経路が一部分明らかにされたナズナおよびイネに加えて、根寄生植物Striga,トマト、トウモロコシのMAX1(SL生合成遺伝子の一つ)を酵母で発現させ、その機能を調べたところ、全てのMAX1はカーラクトン(CL)からカーラクトン酸(CLA)を生成すること、CL, CLAを基質にしても他の既知SL(その植物が生産しているSL)が生成されないことが明らかになった。更に、イネのCYP7111A2では、CLおよびCLAから18-OH-CLAが生成され、トマトMAX1では、4-OH-CLAおよび18-OH-CLAが生成されることを明らかにした。ストリゴラクトンを含めた植物ホルモンを分析するための機械であるLC-MS/MSの原因不明の故障が何度も起こったり、平成27年度3月に完了した研究室の引っ越し時に植物ホルモンの内標などが紛失するなどの予期せぬトラブルはあったが、確実に結果をだし、筆頭論文が2報掲載されたため。本研究では、SL生合成の制御における、植物ホルモン、スクロース、およびリン(P)の相互作用の解明を行うことにより、未だに不明な点が多いSL生合成の調節メカニズムの解明を試みている。SL生合成欠損変異体は、植物地上部において過剰な枝分れの表現形を示す。一方で、地上部少分枝品種などは知られていない。このような中、ダイズにおいて少分岐品種が選抜され、共同研究先である北大のグループがその原因遺伝子の探索を試みた。しかしその形質は環境に左右されやすく、ファインマッピングまでは至らなかったが、少分岐に関わる責任遺伝子の候補が見つかった。今後は、この少分枝品種において、SLおよび他の植物ホルモンの内生量などを精査することにより、SL生産・分泌制御の解明を行う。一般的なダイズ品種を用いて、既知SLの同定を行った。その結果、典型的な四環性SLであるorobancholおよびorobanchyl acetate、非典型的SLであるcarlactonoic acidがダイズの根および根浸出液から検出された。これまで、イネでは、典型的な植物ホルモンであるサイトカイニンはSL生産・分泌に対して負に制御することを明らかにしていた。このサイトカイニンによる負の制御は、イネだけでなくトマトでも起こることを確認した。

リンや窒素がSL生産・分泌に影響を与えることが明らかになっているものの、リンや窒素がSL生産・分泌をどのように制御しているのか詳細は不明である。本研究では、SL生合成の制御における、植物ホルモン、スクロース、およびリン(P)の相互作用の解明を行うことにより、未だに不明な点が多いSL生合成の調節メカニズムの解明を目的として研究を行ってきた。本年度、所属の変更に伴い、これまで使用していたものとは異なる土壌資材および植物培養環境下で、シロイヌナズナ(Col-0およびSL生合成/受容シグナル伝達欠損変異体)を培養したところ、植物体の生育が非常に良好となり(地上部バイオマスの増加)、地上部枝分かれの数が顕著に増加した。しかしながら残念なことに、内生SL含量の顕著な低下が認められた。AM菌の宿主植物では、リン酸欠乏条件下でSLの分泌が促進される。一方、AM菌の非宿主であるシロイヌナズナでは、リン酸欠乏では内生SL含量が増加しないことが報告されていた。今回、ナズナの生育が良好であったことから、土壌養分がリッチな条件であったことが推察される。すなわち、シロイヌナズナも、栄養条件に反応し、SL生産の制御を受けている可能性が示唆された。関連研究で若手Bの科研費が採択された。そのため仕事量は更に増えることが予想される。そのため、技術補佐員を雇うなどし、本課題の研究が遅れないようにする。当初の計画では、過剰な枝分れを生じると予想される糖シグナリング関連遺伝子のノックアウト株のSLおよび他の植物ホルモンの内生量などを精査する予定であったが、ノックアウト株作成がうまくいかなかった。そのため、少枝分品種として選抜されたダイズ品種を用いた実験に変更し、SL生産・分泌制御の解明をめざす。29年度が最終年度であるため、記入しない。
活火山の潜在的活動度評価の試み

岩手山、秋田駒ケ岳を含む岩手県北部・秋田県北東部の火山地域及びその周辺に6点の臨時観測点を設置した。既存の定常観測点と合わせ構成される稠密観測網データに基づいて、火山地域及びその周辺の詳細な深部構造、微小地震活動特性が明らかになった。P波,S波及びPg,【P^*】等の後続波の到達時刻データを用いて、この地域の地殻構造が調べられた。その結果、コンラッド面の深さは約18km、モホ面の深さはおよそ34km程度で北に向って深くなっている等、詳細な地下構造が明らかになった。またP波及びS波到達時刻データを用いた三次元インバース法による解折では、火山体下に顕著なP波、S波低速度域が存在し、それは火山体直下からおよそ100km程度の深さの深発地震面付近に迄達している。火山体直下では周囲に較べて【V_p】/【V_s】比も顕著に大きな値をもつことも見出された。観測点近傍で発生した地震のコーダ波を用いて、地震波減衰構造が調べられた。その結果、この地域及びその周辺のコーダQ値空間分布が推定された。解析された224hzの周波数範囲で、火山地域下に顕著な低Q域存在すること、かつその低Q域の分布範囲及びその形状が明らかにされた。火山地域下で発生する微小地震の深さ分布が調べられ、過去に比較的大きな内陸被害地震の発生した非火山地域ではおよそ20km程度の深さ迄微小地震が分布するのに対して、火山地域ではせいぜい十数km程度迄の地殻浅部にしか分布していないことが明らかになった。以上、岩手山、秋田駒ケ岳等の火山体下の詳細な深部構造、浅発微小地震活動特性が明らかになり、現在作業中の比抵抗分布の解析も含め、火山の潜在的活動度を評価する上で、これらの情報が重要な指標となり得ることが確かめられた。
分離肺循環を用いた局所麻酔薬の薬理作用に関する研究

局所麻酔薬リドカインの肺血管,血液ガス値に及ぼす影響ならびに肺への取り込みを調べるため, 2頭の犬を用いて分離肺循環の実験系を確立した.〔分離肺循環の方法〕犬をGOF麻酔下に開胸し,左上葉ならびに心臓葉を切除し,左下葉の気管支にチューブを挿入して右肺との分離換気を行なった.左肺下葉動精脈に灌流用および圧測定用のカテーテルを留置し,もう一頭の犬の股静脈血をポンプを用いて一定流量で左下葉肺動脈に送血し,左肺静脈からドナー犬の外頭静脈へ返血した.送血カニューレよりリドカインを微量注入器により投与した.左下葉を50%酸素で換気し,リドカインの血中濃度が40μg/ml以下では肺動脈圧,肺静脈圧,血液ガス値の変化はなかった. 4070μg/mlでは肺動脈圧,肺静脈圧は軽度増加し, 140μg/mlでは肺血管は有意に収縮した.この時肺静脈のPo_2が有意に増加した.この高濃度リドカインによる肺血管収縮は肺血管に対する直接作用と考えられた.また肺静脈Po_2の増加が生じていることよりこの肺血管収縮は低酸素状態にある肺血管により強く生じている可能性が考えられる.そこで3%酸素による低酸素換気下で同様の実験を行うと,リドカインはより低濃度で肺血管を収縮させることが分った.アンジオテンシンにはこの低酸素による肺血管収縮増強作用は認められなかったので,リドカインの特異的な作用と考えられる.リドカインの肺への取り込みは,リドカイン注入1分後で約50%, 3分以降では20%以下に低下した.この取り込みはリドカインの血中濃度により差がなかったことより単純拡散が主であり,飽和的な取り込みは少ないと考えられる.またこのような肺への取り込みには,血液PH,蛋白結合などの因子が関与している可能性がある.局所麻酔薬の肺血管抵抗、肺内シャントに及ぼす影響ならびに肺への取込みを調べるため、分離肺循環を用いて以下に記すような実験系を確立した。開胸犬を用いて、左下葉の肺動静脈に送脱血用のカニューレを挿入した。送血カニューレより末梢1cmのところで肺動脈圧を測定した。左下葉肺静脈の末梢にカテーテルを挿入し、肺静脈圧を測定した。動物用灌流ポンプを用いてもう一頭の犬の大腿静脈より脱血し、左下葉肺動脈に送血した。肺静脈よりの血液はもう一頭の犬の外頸静脈にもどした。送脱血量は電磁流量計により測定したがその差は10%以内であった。左下葉気管支にカニュレーションし50%酸素で換気した。送血カニューレより局所麻酔薬を微量注入器により投与し、脈動脈圧、肺静脈圧の変動を調べた。脈動脈側と肺静脈側の血液を採取することによりシャント率を求めた。局所麻酔薬の血中濃度をTDXにより測定し、肺動脈側と肺静脈側の濃度の差より局所麻酔薬の肺への取込みを測定した。現段階では、確定的なことは言えないが、局所麻酔薬リドカインの大量注入では肺静脈が収縮し、また肺内シャントには一定の傾向がないように思われる。更にリドカインの肺への取込みは注入初期には非常に大きいが、10分後にはほとんど取り込まれなくなり、また注入終了後には、肺より血中へすみやかに放出された。今後、局所麻酔薬投与時の肺静脈中のカテコールアミンの濃度、α、βブロッカー前処置による肺循環動態の変動などを観察し、局所麻酔薬投与による肺循環系の変動の機序を解明していく予定である。さらに左下乗気管支を10%酸素で換気し、低酸素状態での局所麻酔薬の肺血管に対する作用、肺への取込みについて検討していく予定である。局所麻酔薬リドカインの肺血管,血液ガス値に及ぼす影響ならびに肺への取り込みを調べるため, 2頭の犬を用いて分離肺循環の実験系を確立した.〔分離肺循環の方法〕犬をGOF麻酔下に開胸し,左上葉ならびに心臓葉を切除し,左下葉の気管支にチューブを挿入して右肺との分離換気を行なった.左肺下葉動精脈に灌流用および圧測定用のカテーテルを留置し,もう一頭の犬の股静脈血をポンプを用いて一定流量で左下葉肺動脈に送血し,左肺静脈からドナー犬の外頭静脈へ返血した.送血カニューレよりリドカインを微量注入器により投与した.左下葉を50%酸素で換気し,リドカインの血中濃度が40μg/ml以下では肺動脈圧,肺静脈圧,血液ガス値の変化はなかった. 4070μg/mlでは肺動脈圧,肺静脈圧は軽度増加し, 140μg/mlでは肺血管は有意に収縮した.この時肺静脈のPo_2が有意に増加した.この高濃度リドカインによる肺血管収縮は肺血管に対する直接作用と考えられた.また肺静脈Po_2の増加が生じていることよりこの肺血管収縮は低酸素状態にある肺血管により強く生じている可能性が考えられる.そこで3%酸素による低酸素換気下で同様の実験を行うと,リドカインはより低濃度で肺血管を収縮させることが分った.アンジオテンシンにはこの低酸素による肺血管収縮増強作用は認められなかったので,リドカインの特異的な作用と考えられる.リドカインの肺への取り込みは,リドカイン注入1分後で約50%, 3分以降では20%以下に低下した.

この取り込みはリドカインの血中濃度により差がなかったことより単純拡散が主であり,飽和的な取り込みは少ないと考えられる.またこのような肺への取り込みには,血液PH,蛋白結合などの因子が関与している可能性がある.
血清中リトドリン濃度を指標とした双胎妊娠患者への切迫早産治療法の適正化

リトドリンは子宮選択的β_2刺激剤であり、切迫流・早産の治療薬として用いられている。双児妊娠患者は、単児妊娠患者に比べて切迫流・早産の危険性が高いため、診断初期からリトドリンが投与されている。しかし、経験的な投与はときに過量投与を招き妊婦の肺水腫や胎児頻拍などの副作用を招く場合があることが指摘されている。また、双児妊娠患者を対象としたリトドリン薬物体内動態についての報告は少ない。本研究では双児妊娠患者を対象とし、血清中リトドリン濃度を指標とした治療指針を作成することを最終的な目的とし、投与量と血清中濃度との関係を検討した。対象は2005年2月から2006年7月までの間に治療を受け、文書により同意を得た双児妊娠患者で、年齢は32.1±4.1歳、入院時体重61.7±10.8kg、リトドリン投与開始時の妊娠週数27.7±2.6週(mean±SD)の14人である。検討項目は、妊娠週数、リトドリン投与量、血清中リトドリン濃度、さらに、各患者の分娩した日から数えて13日前の血清中リトドリン濃度である。血清中濃度はHPLCにより測定した。本研究は天使病院倫理委員会の承認を得た。結果として、対象患者の分娩した週数の平均とSDは、35.3±1.1(範囲:32.936.7)週と早産であった。リトドリン投与量の平均とSDは、2.4±1.2μg/min/kgであり、測定した99点の血清中リトドリン濃度は、96.0±53.4ng/mLであった。投与量と血清中濃度との関係は有意な正の相関(y=42.3x-5.11,r=0.915,p<0.001)を示した。一方、分娩前の血清中リトドリン濃度は46.8290ng/mLと6倍の差が認められた。したがって、このような大きな個体差の要因を解明する必要があることが判明した。今後、さらに対象患者を集め検討していく予定である。
遷移・典型元素による不活性結合活性化型新規触媒反応と普遍元素による代替手法の開発

2年目の研究課題は、(1)前年度で明らかになった銅を用いたトリフルオロメチル化反応の更なる展開(基質一般性の確認、トリフルオロメチル銅錯体の市販試薬からの調製、触媒量の銅試薬を用いた脱炭酸反応の更なる効率化)、及び(2)研究計画で実施予定であった新規触媒による脱水素的クロスカップリング反応及びアミノ化・エーテル化反応の開発と普遍元素による置換であった。このうち、(2)の反応の達成には困難が伴うことが判明したため、(1)の研究に注力することとした。まず、基質一般性の検討を行ったところ、既存の類似錯体を経由する反応に比べて、温和な条件下で反応が進行し、高い収率にて目的のトリフルオロメチル化された芳香族化合物を得ることに成功した。また、既存の反応では困難な種々の官能基を持った基質に対しても問題なく反応が進行した。次に、トリフルオロメチル銅錯体の市販試薬からの調製を試みたところ、安価な試薬の組み合わせでトリフルオロメチル銅錯体が系中にて生成可能である事が判明した。この条件を用いることで、グローブボックスなしでのトリフルオロメチル化反応が可能になり、本反応の応用可能性が飛躍的に向上した。また、本反応はパーフルオロアルキル基の温和な条件下での導入にも適用可能であることが示された。なお、触媒量の銅試薬を用いた脱炭酸反応の更なる効率化に関しては、種々検討したものの満足のいく結果を得ることはできなかった。しかしながら、上記で達成されたトリフルオロメチル化反応は既存の反応に比べて十分な基質適用範囲及び温和な反応条件を有しており、本研究により十分な実績を挙げることができたと判断した。1年目の研究課題は、米国イリノイ州イリノイ大学アーバナシャンペーン校のHartwig教授の元で、酸素を再酸化剤とする新規触媒的脱水素的クロスカップリング反応を開発し、上記で達成された触媒的脱水素的クロスカップリング反応をアミノ化・エーテル化反応へと応用することであった。しかしながら、種々検討の結果、上記反応の達成には困難が伴うことが判明した。そこで、新たな研究の展開として銅触媒を用いたトリフルオロメチル基の脱炭酸型クロスカップリングを試みることとした。トリフルオロメチル基は医薬品や有機触媒等によく見られる重要な官能基の一つであり、化合物の安定性の向上や活性の増大に寄与することが知られている。このトリフルオロメチル基を導入する方法としては、四フッ化硫黄や三フッ化砒素などを用いた反応が古典的に知られているが、試薬の毒性や効率の面で問題を抱えていた。一方、炭素-炭素結合を生成する上で重要であるクロスカップリング反応によく用いられるパラジウム触媒では、トリフルオロメチル基の導入が難しいことが知られている。また、銅を触媒とする反応はいくつか報告があるものの、用いる試薬の価格や基質の適用範囲等に問題を抱えていた。そこで、私は安価に入手可能で低毒性なトリフルオロ酢酸塩を用いた脱炭酸型クロスカップリングの検討を開始した。その結果、触媒量の配位子を添加することで、現在までに40-50%の収率にて目的物を得ることに成功している。また、反応機構解析を目的として中間体の単離及び反応性の検討を行った結果、本反応が副生成物であるヨウ化物の塩によって阻害されること、脱炭酸過程が律速段階であること、及び脱炭酸後に生成するトリフルオロメチル銅が室温においてもクロスカップリング反応を進行させることを明らかとした。現在本反応のさらなる反応性の改善及び収率の向上に向けた取り組みを行っている。
日米大学生のコミュニケーション・スタイルの比較及びそのデータを使った教材の開発

日米の大学生(18歳23歳)に対して各種の状況を含むコミュニケーション・スタイルに関する調査(会話完成テスト)を行い、調査で得た回答(データ)の分析を行った。さらに、データを利用して、日米のコミュニケーション・スタイルに関する教材を開発し、教材の試行を行った。具体的な研究の手順及び成果は次のようであった。1.日本語と英語で同じ内容のコミュニケーション・スタイルに関する調査用紙を作成し、日本語の調査用紙は日本人学生に、英語の用紙は米国人学生に与えて、回答(データ)を収集した。データは、日本側は白鴎大学、信州大学、清泉女学院短期大学のそれぞれの学生から、米国側は、コロラド大学どアマースト大学の学生から収集した。2.データの分析による日米大学生の相違は、文化背景から説明し得るものであった。又、データ分析は、中部地区英語教育学会「紀要29」及び「紀要30」で発表した。3.データを使ったConsciousness Raising手法による教材を開発し、その教材を白鴎大学、信州大学と米国のウエルズリー大学の学生の学生で試行し、教材の有効性を証明した。この教材は、平成13年秋出版予定となっている。教材の特長は,調査で得た日米の回答(データ)を、学生が読んで,考えで、議論し、発見するという点で、キーワードとして次の3点を挙げることが出来る。4.本研究の展開として、コミュニケーション・スタイルの違いによって不快を生じるケースを特定する調査用紙(会話完成テスト)を作成し、快・不快の観点からの日米ミュニケーション・スタイル研究に着手した。日米の大学生(18歳23歳)に対して各種の状況を含むコミュニケ-ション・スタイルに関する調査(会話完成テスト)を行い、調査で得た回答(データ)の分析を行った。さらに、デ-タを効率的に利用して、Consciousness Raisingの手法による、学習者自らが日米のコミュニケーション・スタイルにおける相異を発見する教材を開発し、教材の試行を行った。データ収集は、日本側は信州大学2年生、清泉短期大学2年生他、米国側は、コロラド大学とアーモスト大学の学生であった。教材の試行は、信州大学の学生と米国のウエレスリ-大学の学生に対して行った。具体的な研究の手順は次のように行った。1.日本語と英語で同じ内容のコミュニケ-ション・スタイルに関する調査用紙を作成した。2.日本語の調査用紙は日本人学生に、英語の用紙は米国人学生に与えて、回答(デ-タ)を収集した。3.デ-タの分析・調査の整理を行った。4.デ-タを使ったConsciousness Raising手法による教材を開発し、その教材を信州大学の学生で試行した。5.米国側デ-タを提供している研究協力者を通して、同じ内容の教材を米国ウエレスリ-大学で日本語を学ぶ学生に教材として試用した。6.新たな観点からコミュニケ-ション・スタイルに関する調査用紙(会話完成テスト)の作成の検討を始めた。新たな観点とは、コミュニケ-ション・スタイルの違いによって不快を生じるケ-スを特定することであり、平成12年以降の研究に組み込む予定である。データは、日本側は白鴎大学、信州大学、清泉女学院短期大学のそれぞれの学生から、米国側は、コロラド大学とアマースト大学の学生から収集した。

3.データを使ったConsciousness Raising手法による教材を開発し、その教材を白鴎大学、信州大学と米国のウエルズリー大学の学生の学生で試行し、教材の有効性を証明した。この教材は、平成13年秋出版予定となっている。教材の特長は,調査で得た日米の回答(データ)を、学生が読んで,考えて、議論し、発見するという点で、キーワードとして次の3点を挙げることが出来る。4.本研究の展開として、コミュニケーション・スタイルの違いによって不快を生じるケースを特定する調査用紙(会話完成テスト)を作成し、快・不快の観点からの日米ミュニケーション・スタイル研究に着手した。
ヘリウムフリーMRIのためのマグネット内蔵型安定化電源の開発

ヘリウムを100%輸入に頼る日本ではヘリウムフリーMRI用超伝導マグネットの実現は重要な課題である。しかし、その高い運転温度のために完全な超伝導を実現出来ず、僅かに減衰する電流を補償するために非常に高価な超安定化直流外部電源が必要なる上、太いリード線からの熱侵入が冷凍機に負担をかけ、また冷凍機が止まると短時間の内に超伝導リードが焼損するなど、そのマグネットは致命的問題を抱える。本研究では、マグネット内部に大電流が収まるような、極低温・超高真空・高磁場に耐えうる外部電源システムの実現可能性を追求した。本研究ではまず、電源として使用可能なシステムにどの様なものがあるかを調査した。その結果、1990年以降、複数の試みがなされており、フラックスポンプ型電源の多くはマグネット励磁用に、熱電素子に関しては、励磁後の磁場レベル維持に有用であることが分かった。次に、電源では最も重要なパワー素子であるN型MOSFETに関して低温実験を行った。その結果、少なくとも液体窒素温度では正常に動作し、逆に素子のオン抵抗が下がり有用性が高いことが判明、当初の予想以上に使用出来る素子の選択肢が広いことが分かった。そのため我々は、当初の計画を越えてヒトMRI用超電導マグネットへの利用を想定した電源システムの要素技術開発を試みた。具体的には、MOSFETが理想ダイオードとして動作することに注目し、低オン抵抗MOSFETを用いた整流回路を開発、電磁誘導コイルや常伝導マグネットと接続し、その整流回路によりどの程度の電源安定性が得られるかを調べた。加えて、磁場安定性を高めるための磁場モニタリングシステムとして、MgH2を信号源とするNMRプローブを開発、その可能性を調査した。その結果は決して肯定的ではなかったが、MgH2の製造方法などを変えれば、可能性がまだ残っていることが示唆された。ヘリウムを100%輸入に頼る日本ではヘリウムフリーMRI用超伝導マグネットの実現は重要な課題であるが、ごく僅かな電流減衰を補償するために非常に高価な超安定化直流外部電源が必要なる上、太いリード線からの熱侵入が冷凍機に負担をかけ、また冷凍機が止まると短時間の内に超伝導リードが焼損するなど、そのマグネットは致命的問題を抱える。本研究では、マグネット内部に大電流が収まるような、極低温・超高真空・高磁場に耐えうる外部電源システムの実現可能性を追求する。本年度ではまず、電源として使用可能なシステムにどの様なものがあるかを調査した。その結果、過去にされた開発研究として、古くは90年代初頭にパワー素子を用いた超伝導マグネット内直流電源開発の試みがあり(Ise, T. et.al, 1991)、また90年代後半以降、フラックスポンプ(Oomen, MP., et al, 2005; Geng, J. 2017他)や熱電素子(Tosaka, T., 2008;山田他, 2008)を用いた高温超伝導マグネット用電源開発研究が複数見つかった。またフラックスポンプ型電源には複数の種類があり、その多くは発生できる電圧は高いが安定性に欠けるマグネット励磁用に適したものであること、逆に熱電素子に関しては、電圧は低いが安定性には期待できる、励磁後の磁場レベル維持に有用であることが分かった。その他、文献には見当たらなかったが、光電素子の電源への応用にも検討したが、低温には耐えられる可能性はあるものの、大電流に対応するには現実的ではないことが判明した。また、電源では最も重要なパワー素子であるN型MOSFETに関して、低温実験を行い、良好な結果を得た。具体的には、複数のMOSFET素子に大してテスト回路を作成し、液体窒素に浸けてその動作を確認、低温により素子が破壊されることはなく、少なくと実験及び調査の結果、少なくとも液体窒素温度であれば、電源に必要な素子は多く見つかることが判明した。おそらくこれは、今後ますます主流となる電気自動車の開発のために高温に耐えうるパワー素子の開発が進み、逆に低温領域でも動作するようになったためと推測される。加えて、発熱を抑えるために素子の低抵抗化も進んでおり、予想していた以上に素子の選択肢は広いことが分かった。これは、研究開始前に最も懸念されていた、極低温で動作する素子が見つかるかどうか、という大きな問題がほぼ解決されたことを意味しており、研究は計画以上に順調に進んでいると考えている。