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体験・分析・表現の３段学習成長プロセスによる主体的思考力を涵養する早期技術者教育

高等専門学校において,早期技術者教育を行なっている。技術に対する興味と体験が低下している入学生に対して,技術者共通の知識技能について専門共通教育を行なっている。学生の興味と体験に適合させた実験実習課題を部門ごとに開発した。学生の興味を引き出す体験を通じて,気づきを引き出し,その背景を分析させ,それを言葉で表現し発表させることで定着を図る教育システムを開発した。学生の学習の様子をアンケートで確認し教育システムにフィードバックした。科学技術分野の体験が減少する環境で育った15歳学生を対象に早期技術者教育を実現するため広範囲の好奇心を引出し,自分で考える場面を多く設定した教育方法を提案・実施することを目的とした。具体的には1.科目ガイダンスにて,複数分野の実験演習を行う科目の意義を説明し,学生たちのモチベーションを形成する。そして,実験実習当日の最後に「本日のまとめ」と称してその日の重点を挙げさせまた理由も書くようにする。このことを実験実習前に提示し,受け身でなく主体的な取り組みにさせた。2.年度末に,「課題のまとめ提出」に取り組み,ミニプレゼンテーションの試行を行う。「課題のまとめ提出」が開始されたところで。学生のアンケートデータ収集を行なった。3.技術者像,教育内容,課題内容について今年度は担当教員・技術職員間で意見交換を行なった。4.次年度に向け,対象物の性質を捉え,操作方法を工夫し,目的を達成する新規教材の作成を目指した。5.本年度の取り組みの結果を学内紀要論文として公開し履歴を残せた。年度末アンケートの集計は現在まとめ分析中であるが,中間アンケートが実施され,実験演習の直後にその日の重点をまとめる作業があることを念頭に取り組む形式がモチベーションを高めていると学生たちが感じているという結果が得られた。アンケート結果では行っている演習・実験が自分の知識が広がったと感じている学生が多いことも分かった。また,最終発表の準備・プレゼンテーションの過程ももう一度実験実習を振り返ることができ,また人にわかるように話す経験は低学年での良い刺激になった。また教員グループ側も,学生たちの反応を見て,自分たちが重点だと思っていることと学生たちのそれとが食い違っており,新しいテーマの模索・実施方法への工夫の足がかりが得られた。5.本年度の取り組みの結果を外部に公開し履歴を残した。アンケートが実施され,実験演習の直後にその日の重点をまとめる作業があることを念頭に取り組む形式がモチベーションを高めていると学生たちが感じているという結果が得られた。また教員グループ側も,学生たちの反応を見て,自分たちが重点だと思っていることと学生たちのそれとが食い違っており,重点を伝えるための工夫と,新しいテーマの模索・実施方法への工夫の足がかりが得られた。工業高等専門学校(高専)は,わが国で唯一,15歳の若者を受け入れ早期技術者教育を目指している学校種である.高専においても現在の理科離れの風潮は否めない。東京高専では,早期技術者教育で,技術を学ぶ学生の導入部として早期に細分化しない教育すなわち共通の技術素養の教育を目指して,本校の5つの専門学科に対応した,機械工学,電気工学,電子工学,情報工学,物質工学分野での共通導入教育(ものづくり基礎工学150時間)を40名単位のローテーションで実施している.ここで行われている技術系導入教育「(科目名)ものづくり基礎工学」において,実験・実習・演習を中心とした体験型の教育で,体験経験不足を補い,その後の技術者教育につなげるものとしている.融合・複合的な視野を持つことの意義を示すことで,全分野に対して積極的に取り組ませ,その後の学修の基礎としている.具体的な方法として,新規演習課題を取り入れ,提示方法に学生の主体的いとなみが入るように工夫したカリキュムを開発した。学生たちは予めその演習に望むにあたって,共通事項として要点をまとめる課題を与えられ,なにが重要なポイントなのかを意識し,体験の中で主体的な「気づき」を求められる。毎回それを意識的に文書化し累積する。年度最後にはそれらをプレゼンテーションで,他の学生に語る作業を行うことで,定着させ,主体的学びの道筋を確認することになっている。これらの学習方法はその後のアンケートにて,機能していることが確認された。

この実践は,毎年積み重ねられ,2013年に論文1件,2014年に学会発表6件,2015年に査読論文1件,論文1件,学会発表2件の外部への貢献となっている。また研究成果は実験・実習・演習テーマ作成者にフィードバックされ,テーマの充実に役立っている。高等専門学校において,早期技術者教育を行なっている。技術に対する興味と体験が低下している入学生に対して,技術者共通の知識技能について専門共通教育を行なっている。学生の興味と体験に適合させた実験実習課題を部門ごとに開発した。学生の興味を引き出す体験を通じて,気づきを引き出し,その背景を分析させ,それを言葉で表現し発表させることで定着を図る教育システムを開発した。学生の学習の様子をアンケートで確認し教育システムにフィードバックした。当初予定に掲げていた次の5点を達成した。1.科目ガイダンスにて,複数分野の実験演習を行う科目の意義を説明し,学生たちのモチベーションを形成した。そして,実験実習当日の最後に「本日のまとめ」と称してその日の重点を挙げさせまた理由も書くようにした。このことを実験実習前に提示し,受け身でなく主体的な取り組みにさせた。2.年度末に,「課題のまとめ提出」に取り組み,ミニプレゼンテーションの試行を行なった。「課題のまとめ提出」が開始されたところで。学生のアンケートデータ収集を行なった。3.技術者像,教育内容,課題内容について今年度は担当教員・技術職員間で意見交換を行なった。4.次年度に向け,対象物の性質を捉え,操作方法を工夫し,目的を達成する新規教材の作成を目指した。5.本年度の取り組みの結果を外部へ発表論文として公開した。簡単なアンケートにより,これらの活動が学生たちに評価され,よい循環を生んでいる。なお,成果として,日本工学教育協会第62回年次大会にて2件,平成26年度全国高専教育フォーラムにて3件,2014年電気化学会秋季大会にて1件,電気化学会第81回大会にて1件が発表公開された。騒音制御1.科目ガイダンスにて,科目の意義を説明し,学生たちのモチベーションを形成する。そして,実験実習当日の最後に「本日のまとめ」と称してその日の重点を挙げさせまた理由も書くようにする。ただし,演習内容の重点と,演習の進め方の注意・安全点検の重点に分けて上げさせるようにした。このことを実験実習前に提示し,受け身でなく主体的な取り組みにさせる。このような方法につての取り組み方アンケートにて効果を検証する。作成,年間スケジュールの作成を行う。(1つの教材は40名の学生を想定)2.年度末に,「課題のまとめ提出」に取り組み,ミニプレゼンテーションの試行を行う。学生のアンケートデータ収集を行う。(科目意義の理解,取り組み姿勢,課題内容定着状況を含む)PDCAサイクルとして,内容の吟味更新を行う。3.技術者像,教育内容,課題内容について技術懇談会との意見交換を行う。また,卒業生技術者講演を実施し,学生たちの将来の姿を実感させる。
キメラヘモグロビン結晶構造による蛋白質構造ブロック界面の分子進化機構の研究

現存する蛋白質の構造は、それらが様々な構造ブロックを組み合わせて作られたことを物語っている。この研究では、ヘモグロビンの幾つかのモジュールをα鎖とβ鎖の間で交換して作られたキメラヘモグロビンの結晶構造解析を通じて、構造ブロックの組み替えが蛋白質の立体構造に与える影響と、その蛋白質進化における意義を考察した。結果として2種類のキメラヘモグロビン(モジュールM4置換キメラとモジュールm7置換キメラ)について構造解析に成功した。モジュールM4置換キメラは、ヒトヘモグロビンβ鎖のM4をα鎖のもので置換した蛋白質である。この蛋白質の結晶化は、キメラヘモグロビンのコンピュータモデルを利用した立体障害予測に基づいて、ポイントミューテーション(F133V)を導入することにより成功し、2.5A分解能で分子モデル構築を行った。モジュールm7置換キメラはサブモジュールm7を同様に置換したものであり、2.0A分解能で構造決定した。これらの構造から、モジュールのようなコンパクトな部分構造は比較的構造が安定であり、蛋白質の構築ブロックとして機能できることが示唆された。また、ブロックの組み替えに伴って生じる界面の不適合は側鎖の構造変化によって緩和されると考えられる。
超格子スピネル型酸化物の設計とその電気化学的トポケミカル反応の解析

近年、リチウム二次電池の正極活物質としてスピネル型の結晶を有するLiMn_2O_4が安価で高電位を有する正極材料として注目され、研究が行われている。本研究では、MnをCr,Ni,Co等の金属で置換したスピネル型酸化物のサイクルに伴う構造変化と構成金属元素の価数変化を明らかにするため、粉末X線リ-トベルト法およびX線吸収微細構造法(X-ray absorption Fine Structure : XAFS)を用いて,B-サイト置換LiMn_2O_4(LiM_yMn_<2-y>O_4 ; M=Cr,Ni,Co)の充放電時の構造変化と遷移金属原子の価数変化について検討した。NiおよびCrをドープしたLiMn_2O_4は、空間群Fd3mの立方晶スピネル構造を有していることがリ-トベルト解析結果から明らかとなった。Niをドープしたスピネル酸化物では、4.1V付近と4.7V付近に平坦部が確認され、4.1Vの平坦部はMnの3価/4価間の酸化還元反応が起こることが明らかとなった。また、4.7V付近の電位平坦部では、電荷補償は正孔が主に酸素のpバンドに入ることによって行われていることが示唆された。クロムをドープしたLiMn_2O_4では、4.1V付近の電位平坦部に加えて、約4.9Vに電位平坦な領域が現れ、4.1Vの平坦部はMnの3価/4価間の酸化還元反応が起こり、4.9Vの電位平坦部ではCr^<3+>がさらに高酸化状態になっていることが確認された。リチウム二次電池はICカード用、マイクロエレクトロニクス用の電源として、また、高エネルギー密度が期待できることから電気自動車用の電源として、その開発が待望されている。リチウム電池の正極活物質は、電池の特性に大きな影響を与えるため、実用化のためには、その開発が必要となる。現在、正極活物質として、リチウムイオンが可逆的に構造内に挿入・脱離(トポケミカル反応)する化合物が注目されている。高エネルギー密度であるためには、高容量、すなわちリチウムイオンの収納サイトが多量に存在すること、トポケミカル反応が可逆であるためには、リチウムイオンの結晶内での拡散係数が大きい、すなわち良好な拡散サイトを有することが必要である。本研究では、これまでにない、カチオンの規則配列格子、すなわち超格子構造を有する遷移金属酸化物を設計、合成し、そのリチウウ二次電池正極活物質としての応用を行う。本年度は、カチオンの選別、作製条件の検討を行うことによって超格子構造をとる種々のスピネル型酸化物を合成した。その構造を粉末X線回折を用いたリ-トベルト解析により解析した。LiM_xMn_<2-x>O_4を固相法により焼成した。リ-トベルト解析の結果、正スピネル酸化物LiMn_2O_4のMnの一部がCrで置換され、格子定数がドープ量の増加と共に減少し、酸素パラメータが増大することが明らかとなった。また、電極を形成し、充放電特性を検討したところ、優れた充放電特性を示すことが明らかとなった。本研究では、MnをCr,Ni,Co等の金属で置換したスピネル型酸化物のサイクルに伴う構造変化と構成金属元素の価数変化を明らかにするため、粉末X線リ-トベルト法およびX線吸収微細構造法(Xray absorption Fine Structure:XAFS)を用いて,B-サイト置換LiMn_2O_4(LiM_yMn_<2-y>O_4;M=Cr,Ni,Co)の充放電時の構造変化と遷移金属原子の価数変化について検討した。

NiおよびCrをドープしたLiMn_2O_4は、空間群Fd3mの立方晶スピネル構造を有していることがリ-トベルト解析結果から明らかとなった。Niをドープしたスピネル酸化物では、4.1V付近と4.7V付近に平坦部が確認され、4.1Vの平坦部はMnの3価/4価間の酸化還元反応が起こることが明らかとなった。また、4.7V付近の電位平坦部では、電荷補償は正孔が主に酸素のpバンドに入ることによって行われていることが示唆された。クロムをドープしたLiMn_2O_4では、4.1V付近の電位平坦部に加えて、約4.9Vに電位平坦な領域が現れ、4.1Vの平坦部はMnの3価/4価間の酸化還元反応が起こり、4.9Vの電位平坦部ではCr^<3+>がさらに高酸化状態になっていることが確認された。
電磁波吸収・遮へい材料の評価及び反射・透過特性測定装置の開発

本研究では不要電磁波対策として使用されている電波吸収体・電磁遮へい材に着目し、その評価法及び反射・透過特性が測定可能な装置の開発を目的とした。まず、電波吸収体の評価法として反射係数行列の対角化による評価法を確立し、その有効性を確認した。次に、ミリ波帯において電波吸収体の評価が可能な装置を作製した。本装置により吸収体の複素反射係数が正確に測定できるようになった。また、電磁遮へい材を評価するために、送受信アンテナを上下に対向させた透過係数測定装置を新たに作製した。本装置は通常の実験室内に納まるようにコンパクトに構成されており、遮へい材の透過係数が正確に測定できることを確認した。近年では、各種情報通信技術の急速な発展に伴い、不要電磁波による情報機器類への電磁干渉等の問題が懸念されている。その対策手法として、主に電磁波吸収・遮へい材が使用されている。本研究では、電磁波吸収・遮へい材の評価法に着目し、検討を行った。電波吸収体の評価に関しては、反射係数行列の対角化を用いた手法を確立した。本手法により,異方性電波吸収体の方向性の軸を特定できることを確認した。さらに、試料表面形状等により方向性の軸が特定できない試料においても本評価法が有効であることを確認した。従来より用いられている評価法としては、測定試料を数度毎に回転させ、方向性の軸を特定していたため、多大な測定時間、回数を要していた。本対角化評価法は、方向性の軸を簡便、且つ、正確に特定できるため、実用において非常に有効な手法である。電磁遮へい材の評価に関しては、マイクロ波帯における板状遮へい材の透過係数を測定する装置を試作した。本測定装置は、送受信アンテナを地面に対し垂直方向に対向して配置しているため、従来の電波暗室等で使用されているものに比べ、コンパクトに構成されており、通常の実験室内に十分に納まる大きさである。さらに、透過特性に入射波偏波依存性を示す遮へい材の評価が可能となるように、送信アンテナ及び測定試料を任意に回転できる工夫を加えた。幾つかの板状遮へい材の透過係数を測定したところ、妥当な結果が得られた。本測定装置は測定精度、試料取り扱い易さという観点から見ても実用において有効である。本研究では、不要電磁波対策として使用されている電波吸収体、電磁遮へい材の評価について、マイクロ波からミリ波帯において検討を行った。電波吸収体の評価では、まず異方性電波吸収体の方向性の軸の周波数依存性について検討した。具体的には、有限長金属線を一方向に配列させた試料を二種類(試料(A)、(B))用意し、それらを互いの方向性の軸が一致しないように積層させた試料を作製した。反射係数行列の対角化による評価法により方向性の軸を求めた結果、例えば8GHzでは方向性の軸は試料(A)の方向に、11GHzでは試料(B)の方向となることを確認した。本構成法により、方向性の軸が任意に設定可能となった。次に、実用を考え、ミリ波帯(5075GHz)において電波吸収体の反射特性が測定可能な装置を試作した。本装置の測定試料台に上下移動機構を設けることにより、反射波の位相成分も測定できる工夫を加えた。種々の電波吸収体を評価した結果、妥当な結果が得られた。本装置によりミリ波帯において電波吸収体の複素反射係数が簡便且つ正確に測定可能となった。電磁遮へい材の評価では、平成20年度に作製した透過係数測定装置を用い、種々の電磁遮へい材の透過係数を測定した。また、本測定装置内部の測定試料窓周辺をピラミッド型電波吸収体で完全に覆うことによりダイナミックレンジ(測定試料台に金属板を設置したときの値と何も設置しないときの値との差)を改善することができた。本装置では、送信アンテナ及び測定試料を任意に回転できるようにしている。この特徴を利用し、電磁遮へい材の入射波偏波依存性が測定できることを確認した。本装置は非常にコンパクトに構成されており、試料取り扱いも容易であるため、実用において遮へい材を評価するために非常に有効な手段である。
放射線グラフト重合法と原子移動ラジカル重合法の組み合わせによる新規電解質膜の創製

本研究では、(1)エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)に対するスチレンとクロロメチルスチレン(CMS)の放射線グラフト重合、(2)CMSユニットを起点とするp-スチレンスルホン酸エチルエステル(EtSS)の原子移動ラジカル重合(ATRP)、(3)EtSSユニットの加水分解、という3プロセスを経て燃料電池用新規電解質膜を作製した。(2)では、触媒と配位子の濃度を上げることで、50 °Cという比較的低温でEtSSのATRPが可能であることを見出した。得られた電解質膜は、従来の放射線グラフト電解質膜と比較し、高温・低湿度下においても良好なプロトン伝導性を示した。本年度は、(i)エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜に対するガンマ線前照射、(ii)スチレンおよびクロロメチルスチレン(CMS)モノマーの放射線グラフト重合(RIGP)、(iii)CMSユニットの塩素原子を起点としたスチレンスルホン酸エチルエステル(ETSS)モノマーの原子移動ラジカル重合(ATRP)、(iv)ETSSユニットの加水分解によるスルホン酸基の導入、という手順により、疎水性グラフト鎖(スチレンおよびCMSユニット)と親水性グラフト鎖(スチレンスルホン酸ユニット)を併せ持つ新規電解質膜を作製することに成功した。(ii)において、X線マイクロアナライザー(XMA)による元素分析の結果、RIGP後の膜内には塩素原子が均一に分布していることがわかり、スチレンとCMSが共グラフト重合されていることを明らかにした。(iii)において、反応温度を50 °Cという比較的低温にし、また触媒(臭化銅)と配位子(N,N,N',N'',N''-Pentamethyl-diethylenetriamine)の濃度を従来の約100倍に増大させることで、熱重合は生じずATRPのみが進行することを見出した。XMAによる元素分析の結果、ATRP後の膜内には硫黄原子が均一に分布していることがわかり、ATRPによってETSSグラフト鎖が均一に導入されたことを明らかにした。ATRPの反応時間を18 hと調節することで、ETSSのグラフト率を40160%の広範囲で変えることができた。これにより、イオン交換容量0.672.8 meq/gの電解質膜を得られた。本研究では、放射線グラフト重合法と原子移動ラジカル重合(ATRP)法を駆使し、高温・低加湿下において良好なプロトン伝導性を示す電解質膜の研究開発を進めている。昨年度までに、(i)エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜(50 μm)へのガンマ線照射(15 kGy)によるスチレンとクロロメチルスチレン(CMS)の共グラフト重合、(ii)CMSユニットを起点とするスチレンスルホン酸エチルエステル(ETSS)の原子移動ラジカル重合、(iii)ETSSユニットの加水分解によるエチル基のスルホン酸基への変換(スルホン化)、という手順で新規電解質膜を作製することに成功した。今年度は、まず(iii)において加水分解条件の最適化を行った。これまではETSSグラフト膜を95 °Cの純水に24時間浸漬して加水分解を行っていたが、このときグラフト鎖が時折脱離してしまうという問題があった。そこで加水分解温度を80 °Cに下げたところ、グラフト鎖の脱離の抑制と高いスルホン酸基変換率(80%以上)を達成できることが分かった。次に得られた電解質膜のプロトン伝導度を温度30 °C、相対湿度80%の環境下において2端子ACインピーダンス法によって測定した。プロトン伝導度はイオン交換容量(IEC)とともに上昇し、IEC = 2.6 meq/gのときに最大値0.011 S/cmに達した。これは従来膜Nafion212に匹敵する高い伝導度である。固体高分子型燃料電池(PEFC)の実用化のためには、高温かつ低湿度下で良好なプロトン伝導性を有する高分子電解質膜が必要である。そこで本研究では、放射線グラフト重合(RIGP)法と原子移動ラジカル重合(ATRP)法を駆使して新規電解質膜の創製を試みた。電解質膜は、(i)エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)膜へのガンマ線照射、(ii)スチレンとクロロメチルスチレン(CMS)のRIGP、(iii)CMSユニットを起点とするスチレンスルホン酸エチル(EtSS)のATRP、(iv)EtSSユニットの加水分解によるスルホン酸基の導入、という4つのプロセスを経て作製された。プロセス(iii)において、一般的な溶液中のATRPと比較し、触媒(臭化銅)と配位子(PMDETA)の濃度を約100倍に上げることで、50 °Cという比較的低温でATRPが進行することを見出した。ATRPの反応時間に応じて、EtSSのグラフト率を24240%の広範囲で制御できた。これらのグラフト膜を加水分解し、イオン交換容量0.962.9 mmol/gの電解質膜を作製した。温度80°C、相対湿度30%の環境下では、RIGP/ATRP電解質膜は従来のRIGP電解質膜よりも良好なプロトン伝導性を示し、また含水率も高かった。RIGP/ATRP電解質膜では、プロトン伝導を担うポリスチレンスルホン酸(PSSA)グラフト鎖がETFE主鎖から離れている。

そのため、PSSAグラフト鎖どうしが凝集して連結性の良いイオンチャンネルを形成し、プロトン伝導を促進すると推測される。最後に、RIGP/ATRP電解質膜をPEFCセルに組み込み、温度80 °C、相対湿度30%の環境下で発電試験を行った。PEFCの開回路電圧は0.94 V、最大出力密度は42 mW/cm2を示し、この新規電解質膜を用いたPEFCが作動することを確認できた。本研究では、(1)エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)に対するスチレンとクロロメチルスチレン(CMS)の放射線グラフト重合、(2)CMSユニットを起点とするp-スチレンスルホン酸エチルエステル(EtSS)の原子移動ラジカル重合(ATRP)、(3)EtSSユニットの加水分解、という3プロセスを経て燃料電池用新規電解質膜を作製した。(2)では、触媒と配位子の濃度を上げることで、50 °Cという比較的低温でEtSSのATRPが可能であることを見出した。得られた電解質膜は、従来の放射線グラフト電解質膜と比較し、高温・低湿度下においても良好なプロトン伝導性を示した。研究代表者は、2013年10月から2014年9月まで海外に留学しており、留学中は科研費の研究とは全く異なる研究に従事していた。そのため当初の計画通りに研究は進捗しなかった。高分子物性、電気化学放射線グラフト重合法と原子移動ラジカル重合法により作製した電解質膜の特性や構造を調べる。特に、大型サイズの電解質膜を作製し、燃料電池に組み込んで実際に発電試験を行う。研究代表者は、2013年10月初頭から現在までイタリアの膜技術研究所に留学しており、そこで全く別テーマの研究に従事している(帰国は2014年9月)。本研究課題の研究期間は2013年4月9月までの半年間しかなかったため、やや進捗が遅れている。研究代表者は、2013年10月から2014年9月までイタリアに留学し、科研費の研究とは異なるテーマの研究に従事していた。そのため当初の計画どおりに研究費を使用することができなかった。研究代表者は2014年9月に日本に帰国し、その後は本研究課題の推進に注力する。特に、RIGPとATRPの組み合わせで得られた新規電解質膜のプロトン伝導度測定を重点的に行い、従来のRIGP電解質膜との性能を比較する。電解質膜の作製に必要な試薬類およびガラス器具類を購入する。また発電試験を行うために燃料電池の単セルを購入する。研究代表者は2013年10月から現在までイタリアの国立膜技術研究所に留学している。そのため本研究課題の実施期間は2013年4月から同年9月までの半年間のみであった。したがって、当初の計画どおりに予算を使い切ることができなかった。研究代表者は2014年9月に日本に帰国し、その後は本研究課題の推進に専念したい。特にRIGPとATRPの組み合わせで作製した新規電解質膜のプロトン伝導度測定を行う。そのため電解質膜作製のためのモノマーおよび溶媒を購入する予定である。
オゾンによる表面改質による自動車破砕屑からのPVCの分別と資源化

当初の研究計画で予定されていた各目的についての検討を行った。分離対象である実自動車破砕屑(ASR)としては、昨年度、中国四国地方の自動車破砕(シュレッダー)会社3社の工場より提供頂いた各分離プロセスにおける重いプラスチックを多く含む画分を用いた。本年度はまずこれまで用いているガラス製のオゾン処理兼浮遊選別装置を用い、オゾンによる選択的親水化と浮遊選別の組み合わせ処理でのASR中のゴムの挙動解析を行った。ゴムのみを選択的に沈殿、分離させることができる曝気条件などを検討した結果、ゴムは他のプラスチック類より比重がかなり大きく、他の重いプラスチックが浮上する曝気強度、攪拌強度において、容易に浮上することを明らかにした。例えば本装置においては、50ml/L程度の曝気では攪拌が無くてもゴムは沈殿することがわかり、他の重いプラスチック類から浮遊沈降によって容易に分離できることがわかった。最後に、最終目的であるこれまでに得られた知見に基づく分離効率の改善については、昨年度得られたアルカリ洗浄やASRの破砕方法の結果も取り入れ、最適条件での浮遊選別を行った。結果、サンプルの破砕方法に関わらず、洗浄を行えば、曝気後、攪拌無しの条件でASRからまずゴムをほぼ完全に分離でき、攪拌を適切な強度で行うことで、実ASRからも高効率でPVCを分離可能で、ASRを資源化するのに必要な塩素含有量の低減が可能であることがわかった。実自動車破砕屑(ASR)は中国四国地方のシュレッダー会社3社より、重い画分を提供してもらえた。ASRに関するオゾンによるPVC(ポリ塩化ビニル)表面の選択的親水化メカニズムの解明については、フーリエ変換赤外線分光光度計、FTIR-ATR(現有)と原子間力顕微鏡により検討した。バージンのオゾン処理のメカニズムと同様で、表面粗さの変化はほとんどなく、PVC表面のビニル基が減少し、ケトンやカルボキシル基が増加していると考えられた。しかし、着色や汚れに起因すると考えられる。これにより、オゾンと塩素基の反応を促進すればよいとの結論を得たので、選択的親水化の強化を試みた。ここでは気中反応、オゾン濃度や処理時間を変化させて試験できた。しかしながらバージンでの検討では見られた気中反応での親水化の強化は、実ASRでは見られず、オゾン濃度の増加などでは他の樹脂の親水化も進行してまい本年度は達成できなかった。また、実ASRでの添加物や汚れの影響については、FTIR-ATRなどの分析結果より油系の汚れの影響が推察された。そこで、アルカリ等による洗浄を行った結果、10分程度の洗浄により、PVCの選択的親水化の向上が見られ、分離の改善が見られた。
酸化物メタマテリアル

本プロジェクトの目的は酸化物をベースにした物質の応用可能性を、とくに可視周波数領域において調査することです。これまでに発表されている文献のデータをもとに、本プロジェクトでは超伝導材料YBa2Cu3O7とフェロ磁性体スピネル構造を有するCuFe2O4のナノ合成に注力します。同様の材料の組み合わせにより、磁性体ナノ構造がマトリックス材料の中に自己組成することが知られています。このケースでは、マトリックス層に超伝導が用いられていました。薄膜はコンビナトリアル堆積手法を用いて作製されました。この手法によって二つの薄膜試料を一つの基板上に同時に堆積させることが可能で、膜中組成を基板上の端から他方の端まで変化させることが可能です。超伝導材料YBa2Cu3O7にフェロ磁性体スピネル構造を有するCuFe2O4を合成させていくと、急に超伝導特性が劣化することが分かりました。しかし超伝導とスピネル両方の構造を有する限られた組成領域があることもX線回折により分かりました。この研究はナノ合成材料において、超伝導材料にフェロ磁性体を合成させることが可能であることを示しています。これまでにSrTiO3基板上のCaHfO3とDyScO3膜の組み合わせについて実験しています。本研究はNEDOとの共同プロジェクトです。
日本現存朝鮮古刊本の調査とその語学的・書誌学的研究

本年度研究し得た所は、下の如くである。1.東京大学文学部蔵小倉文庫は、朝鮮語学資料で有名であるが、それを調査研究することによって、新しい知見を得た。その一は、16世紀後半資料に訓読の痕跡を有するものを二点発見したことである。近年高麗時代の訓読資料が発見されて以来、李朝初期の資料二種発見されていたが、筆者が新たに二種発見したことになる。更に詳査の上発表する予定である。その二は、明治初年の対馬及び釜山の韓語教習所の資料の発見である。従来その実態は明らかでなかったが、解明の大きな手掛りを得た。2.広島大学と京都大学の調査では、今回はさほど珍しい資料の発見はなかった。3.対馬宗家本の調査では、そこに蔵される書の多くが、刻工名の調査によって同じ17世紀半頃に、慶尚道という同じ地方で刊行されていることが判明した。又『大般若経』600巻を簡単に調査したが、高麗のかなり古い板であることが判り、又他に中国刊本とされる経典類も、高麗刊本であることが明らかになった。この『大般若経』は所謂初雕本とされるものであるが、眞正の初雕本か否やは判定が甚だ難しい。筆者は初雕本とされる南禅寺蔵本を調査しており、そこから得られた所見等を考慮に入れて、検討を加えたいと思う。更に壹岐安国寺にも初雕本と見做されるものがあり、今後はこの調査も行って判定の手掛りを検出したいと考える。日本は残存資料に恵まれているが、調査研究が甚だ不充分な現状にある。
新規光/電子機能媒体としてのナノヘテロ構造高分子擬固体の研究と光電変換への応用

本研究者が明らかにしているように,水を多量に含みながら,3次元的に架橋したヘリックスからなるナノヘテロ構造を持ち,硬く弾力性のある材料を作る多糖類固体中においては,高速分子拡散や電荷伝搬が起こるので,新規な光/電子機能のための固体媒体としての応用が期待される.そのための基礎的研究と,色素増感太陽電池への応用を行った.1)ミクロには液体でありながら固体状態を取る多糖類の基礎的な性質を調べた.アガロースやカラゲニンなどの固体中では分子は自由に拡散するが,自然対流が全く起こらないことを明らかにした.2)この固体中では増感剤の光励起状態から電子受容体への電子移動が水溶液中と同じに起こることをすでに見出している.ここではさらに,このような固体状態でのRu(bpy)_3^<2+>からメチルビオロゲンへの光電子移動において,光定常状態における平衡がどのように変わるかを研究した.光照射下でのin situ可視部吸収スペクトルをダイオードアレーで測定できるように工夫し,光定常下でのビオロゲンカチオンラジカル(MV^+)濃度を測定した.水を多量に含むアガロース固体中では,MV^+の定常濃度が増加する速度は遅いが,光定常状態ではMV^+濃度が水溶液中よりずっと大きい事が明らかとなった.3)本多糖類固体中にヨウ素系レドックス剤有機溶液を取り込んで電解質固体として用い,色素増感太陽電池を構成,液体系とほぼ同じ光電変換効率を示すことを明らかにした.交流インピーダンス法による解析により,二酸化チタン多孔質膜/電解質相界面,二酸化チタン内部,対極白金/電解質相界面,および電解質相内部の電荷伝搬は,液体型と固体型とほぼ同等なことを明らかにした.光/電子機能を持つ新しい固体媒体として,3次元的に架橋したナノヘテロ構造を持ち,水を多量に含む多糖類固体を提案し,その媒体中での光化学反応と分子拡散,電荷伝播を研究した.また,この固体を色素増感太陽電池へ応用した.この含水多糖類固体中に共存させた分子の電子移動反応や拡散を電気化学的に明らかにした.サイクリックボルタモグラム(CV),ダイオードアレー分光光度計を用いたポテンシャルステップクロノアンペロスペクトロメトリー,交流インピーダンススペクトロメトリーにより,小さい分子やイオンの拡散係数やこれによる電荷伝播は,水を多量に含んだアガローやカラゲニンの固体中でも水溶液中と同じように起こることを明らかにした.この多糖類固体中でRu(bpy)_32+光励起状態からメチルビオロゲンへの電子移動機構を解析した.アガロース固体中では,水溶液中と同じで,拡散・衝突による動的機構で進行し,速度定数も水溶液中と同じであった.しかしスルホン酸アニオン性基を持つカラゲニン個体中では動的機構に加えて,成分が動かずに反応する静的機構が含まれることが明らかとなった.この多糖類固体を,色素増感太陽電池の溶液部を固体化するのに利用した.水を含んだカラゲニン固体中の水を,I_3^-/I^-を含む有機媒体で置換して光電池特性を調べたところ,有機媒体と同様な特性を示した.本研究者が明らかにしているように,水を多量に含みながら,3次元的に架橋したヘリックスからなるナノヘテロ構造を持ち,硬く弾力性のある材料を作る多糖類固体中においては,高速分子拡散や電荷伝搬が起こるので,新規な光/電子機能のための固体媒体としての応用が期待される.そのための基礎的研究と,色素増感太陽電池への応用を行った.1)ミクロには液体でありながら固体状態を取る多糖類の基礎的な性質を調べた.アガロースやカラゲニンなどの固体中では分子は自由に拡散するが,自然対流が全く起こらないことを明らかにした.2)この固体中では増感剤の光励起状態から電子受容体への電子移動が水溶液中と同じに起こることをすでに見出している.ここではさらに,このような固体状態でのRu(bpy)_3^<2+>からメチルビオロゲンへの光電子移動において,光定常状態における平衡がどのように変わるかを研究した.光照射下でのin situ可視部吸収スペクトルをダイオードアレーで測定できるように工夫し,光定常下でのビオロゲンカチオンラジカル(MV^+)濃度を測定した.水を多量に含むアガロース固体中では,MV^+の定常濃度が増加する速度は遅いが,光定常状態ではMV^+濃度が水溶液中よりずっと大きい事が明らかとなった.3)本多糖類固体中にヨウ素系レドックス剤有機溶液を取り込んで電解質固体として用い,色素増感太陽電池を構成,液体系とほぼ同じ光電変換効率を示すことを明らかにした.交流インピーダンス法による解析により,二酸化チタン多孔質膜/電解質相界面,二酸化チタン内部,対極白金/電解質相界面,および電解質相内部の電荷伝搬は,液体型と固体型とほぼ同等なことを明らかにした.
正六角形平衡相を利用した高温強度に優れる軽量材料の開発

Al-Mg_2Si合金の高温での機械的性質を改善する目的で、この合金にCu、Agあるいは両方を同時に添加した合金を20種類作製し、その板状析出物、ならびに時効硬化挙動を硬さ測定とTEM観察で調べた。Cu,AgおよびAgとCuの両方を含む合金を673Kで時効すると、観察方位<111>_<Al>で六角形状の組織が観察された。この六角形状の組織は、CuあるいはAgを含まない合金では観察されず、Cu,Agを含む合金で初めて発見されたものであった。<111>_<Al>での観察では、六角形の板面は母相の{111}_<Al>に平行で、各辺は<110>Al方向に平行であった。この六角形状の析出物は、板状でβ相(Mg_2Si)と同じ結晶格子のサイズと化学組成をもつと考えられた。ただし、六角形状の析出物からは少量のAgが検出された。これらの合金を423Kで時効した場合、引張り試験の結果、Ag添加合金では伸びが、Cu添加では引張り強さが改善され、CuとAgの複合添加は、その双方の長所を得ることができた。この成果をもとに特許の出願を行った。Al-Mg-Si合金にAgおよびCu添加した合金を作製し、250°C以上の温度で時効処理、250°C、300°C、350°C、400°C時効を施し、時効時間に対する硬さの変化挙動と時効析出組織について調査した。Cuを単独で添加した合金では、高温での時効により、正六角形状のMg2Siと同じ形態のQ相が共存しており、その区別は電子回折に頼らなければならないことが判明した。これは両相の区別が形態だけでは不可能であることを意味し、常に透過型電子顕微鏡による構造の確認が必要であることがわかった。また、このCuを単独添加した合金では焼入れ直後から試料中に長さ約1nm,幅0.5nm程度の非常に微細な析出物が観察されており、この合金の核生成が焼入れ時の冷却過程でも進行していることがわかった(Mater.Trans.掲載予定)さらにAgを単独添加した合金では、中間相β'にAgが含まれると考えられる分析結果が得られた。とくにMgとAgが置換していると考えられる結果が、電子回折と高分解能透過電顕観察における格子定数の算出結果から得られており、添加された元素が単にAl-Ag系の化合物を作らないことが判明した。また特筆すべきこととして、Cuを単独添加した合金の場合には、主に高温で時効した場合の中間相としては4元系AlMgSiCuの中間相Q'が観察されたが、Agを単独添加した合金では、前述のβ'相が高温まで安定であるとともに、4元系AlMgSiCuの中間相Q'と類似の化合物も観察されており、これら複数の中間相の共存がAg添加合金では可能であることがわかった。AgとCuを同時添加した合金の523Kでの硬化挙動は、単独添加に比較してHVで30程度高く、また時効硬化速度も速いことがわかった。この合金における組織観察、とくに平衡相の形態と、ひずみ負荷での析出実験は19年度の予定である。Al-Mg-Si合金にAg、Cuおよび複合添加した合金を12種類作製し、250°C以上の温度で時効処理、150°C400°C時効を施し、時効時間に対する硬さの変化挙動と時効析出組織について調査した。また、このCuを単独添加した合金では焼入れ直後から試料中に長さ約1nm,幅0.5nm程度の非常に微細な析出物が観察されており、この合金の核生成が焼入れ時の冷却過程でも進行していることがわかった(Mater.Tra員s.掲載)さらにAgを単独添加した合金では、中間相β'にAgが含まれると考えられる分析結果が得られた。

とくにMgとAgが置換していると考えられる結果が、電子回折と高分解能透過電顕観察における格子定数の算出結果から得られており、添加された元素が単にAl-Ag系の化合物を作らないことが判明した。また特筆すべきこととして、Cuを単独添加した合金の場合には、主に高温で時効した場合の中間相としては4元系AIMgSiCuの中間相Q'が観察されたが、Agを単独添加した合金では、前述のβ'相が高温まで安定であるとともに、4元系AIMgSiCuの中間相Q'と類似の化合物も観察された。さらに、正六角形の板状β相の存在が本研究により始めて確認された。機械的性質ではAg添加はある一定量で硬さは頭打ちとなったが、適量のCuを同時に添加することで、硬さの増加が可能であり時効硬化速度も速かった。
日本語教育における反転授業を用いたアカデミックリテラシー教育実践

本研究の目的は未だ研究が進んでいない日本語教育における「高次能力学習型」の反転授業の有効性の検証である。日本語教育における反転授業に関する先行研究では主に初級から上級の学習者を対象に文法教育等での完全習得学習型反転授業が行われ、その効果検証もされているが、高次能力学習型の反転授業の実践及び効果検証はほとんどされていないのが現状である。そこで本研究では、高次能力学習型反転授業の実践を行い、その実践で得られたデータを基に学習成果分析、学習者特性分析を行うことによって、その有効性の検証を行う。本研究による分析結果は日本語教育の分野だけでなく、外国語教育にも貢献でき、有益な指標となることが期待される。
知識・行為・制度をめぐる「因果性」と「志向性」の哲学的解明

「因果性と「志向性」という、生成に関する伝統的な二つの原理について、知識や認識に関わる理論的側面、行為や自由・責任につながる実践的側面、そして制度や規範・法に関わる社会的側面の、三つのアスペクトからアプローチをすることによって、説明、理解、合理化、正当化、というおよそ人間の活動であるならいかなる場面にも当てはまる普遍的な事態の構造を解明し、多様な学問領域の橋渡しを行った。本研究「知識・行為・制度をめぐる「因果性」と「志向性」の哲学的解明」は、「因果性と「志向性」という、生成に関する伝統的な二つの原理について、知識や認識に関わる理論的側面、行為や自由・責任につながる実践的側面、そして制度や規範・法に関わる社会的側面の、三つのアスペクトからアプローチしていき、そのことによって説明、理解、合理化、正当化、というおよそ人間の活動であるならいかなる場面にも当てはまる普遍的な事態の構造を解明し、多様な学問領域の橋渡しをするという哲学固有の課題をはたしていこうと目論むものである。最終的には三つのアスペクトそれぞれを通じて応用倫理的な問題場面への原理的・哲学的提言へとつなげていくことを目的とする。平成18年度は、全体として、因果性と志向性が様々な知識や行為の理解の場面で働くありように主たる焦点を当てて研究を遂行した。例えば、因果性と責任能力との連関、理由概念の志向的機能などについての研究成果が上がった。一ノ瀬正樹は、『原因と理由の迷宮』を刊行し、「因果性」と「志向性」の対比を正面から論じた。また、いわゆる「触法精神障害者の刑事責任」の問題について口頭発表し、自由と責任をめぐる「因果性」の研究を進展させた。松永澄夫は、人々が制度によって行動を制約されつつも、制度あればこそ可能となる行動のレパートリーを手中にしていることを示し、後者の種類の行動が一般にどのような構造をもっているのかを探究した。天野正幸は、アリストテレスの自然学・形而上学の四原因説における始動因と目的因を再検討するとともに、『分析論後書』における原因探究法としての論証的推論(三段論法)を研究した。高山守は、ヘーゲル、それにB.ラッセル、J.Lマッキー、D.ルイス等の因果論を総合的に論究することで因果論の本質を明らかにし、いわゆる因果関係が同時にまた我々の志向的あり方そのものを構成するものであることの解明を試みた。榊原哲也は、フッサール現象学における「志向性」概念の本質構造とそれを解明する方法とを明らかにするとともに、それらと比較しつつ、ハイデガーの「方法」としての「現象学」概念への、解釈の準備作業を行った。門脇俊介は、『理由の空間の現象学』で展開した表象的次元での「志向性」概念理解の批判を踏まえ、「因果性」と「志向性」の絡み合う言語空間に即しつつ、理由概念の根源的解明を試みた。中真生は、悪と苦しみの経験における「因果性」についてレヴィナス思想の検討を通して研究した。その結果、レヴィナスは、悪と苦しみに関して従来の因果性概念を翻す見解を提示していることが明らかになった。平成19年度は,全体として文化や規範といった制度負荷的な場面でさまざまな仕方で機能する因果性と志向性の絡み合いについて研究を遂行した。一ノ瀬正樹は,「曖味性」の問題に関して,確率的因果の考え方を適用する道筋についての論文を発表した。また,自由と責任の問題に関して,修復的司法への道筋に向けての議論を発表し,一定の前進を果たした。松永澄夫は,環境問題を事例に,地域の文化,普遍的理念,科学的知識の三者を摺り合わせて,いかにして政策が生まれるべきか,追求した。天野正幸は,アリストテレスの倫理学を,特にアクラシア論,実践三段論法。快楽論を中心に研究した。高山守は,必然性と両立しうる自由を,「十分な理由(充足理由)」の欠落という観点から捉え,そうした自由の内実をシェリングにおける「善と悪との能力」という観点に即して論究した。榊原哲也は,フッサール現象学の「志向性」概念について考察し,他者経験における「志向性」および「動機づけ」の機能を明らかにするとともに,フッサールの思想の展開全体を見直す作業を行うた。鈴木泉は,中世後期から近世にかけての特に「因果性」概念の意義を,マルブランシュとスピノザに探り,前者において因果性が説明概念へと変質することの知識論的意味と,後者の特異な内在的因果性概念の存在論的意味をそれぞれ解明した。門脇俊介は,単著『現代哲学の戦略』を公刊し,現象学的視点と認知科学的視点とを交差させつつ,制度負荷的な因果性の働きを志向性の関係へと包摂する視点を模索した。中真生は,悪と苦しみにおける「志向性」の研究を進め,身体における根本的志向性の次元と日常的な因果連関とは異なるレヴィナス独自の「意味」概念に関する考察を深め,博士論文に結実させた。吉由聡は,自己についての「知識」における「志向性」の研究を進め,特にフッサール現象学における「自己触発」概念を手掛かりとして考察を深めた。

一ノ瀬正樹は、意味の因果的側面についての論文を発表したり、国際学会で自由意志に関する口頭発表を行った。また、触法精神障害者の刑事責任についての図書を編集出版した。松永澄夫は、言葉が意味と同時に価値評価を携えるその仕方を吟味し、言葉に担われた知識がどのようにして社会の中ヒ浸透しつつ或る価値作用を行うか、その構造を解明した。天野正幸は、アリストテレスの倫理思想・政治思想を、プラトンの『国家』・『法律』における倫理思想・政治思想と比較・研究した。高山守は、因果関係の内実を徹底して追求し、その関係が充足理由関係に解消することを明らかにした。また、それを踏まえて、因果必然性と自由との両立的な関係性を明確にした。榊原哲也は、昨年度に引き続き、フッサール現象学の「志向性」概念について考察し、他者経験における「志向性」と「動機づけ」の関係を明らかにするとともに、これらの思想と西田哲学との比較を試みた。鈴木泉は、中世後期から近世にかけての「志向性」概念の変遷を「第二の形而上学」の中に辿り、本研究における基礎的な概念に対する哲学史的な見通しを与えた上で、「因果性」概念と「志向性4概念を統一的に把握するスピノザの内在性の哲学の現代的な意義に関し、一定の見通しを得た。門脇俊介は、出来事存在論、欲求一信念モデルといった行為の因果説の考え方に対して、反因果説の側からどのような代案を提示できるかを、ハイデガー哲学に基づいて探究した。吉田聡は、現象学的観点から、「志向性」・「因果性」双方を視野に入れつつ、「知識」や「行為」における自我のあり方に関する研究を行った。連携研究者・中真生は、レヴィナス研究を通じて、日常的な経験の根本において働く「因果性」と「志向性」の次元を、知識、行為といった問題と関連させつつ明らかにし、またその成果をケア倫理学へと展開するための基礎的研究を行っだ。一ノ瀬正樹は、論文"Freedom and Subvaluationism"および「生命現象に基づく「自由」理解についての一考察」において、一般に必然性あるいは因果的決定論との対立のもとで論じられることの多い「自由」の問題に対して、「自由度」つまり「自由の程度」の概念を導入する道筋の可能性について本格的な検討を加えた。松永澄夫は、社会で関心がもたれている事柄を簡潔に表現する言葉、フレーズ等が広く流通することで、人々の意識がますますその事柄へ向かい、事柄を巡る新しい社会情勢が形成されてゆくさまを、さまざま事例で考察した。天野正幸は、プラントの『国家』および『法律』における、最善の国家を実現するための国政・法律・教育に関する考え方を検討した。高山守は、因果的な世界観を脱却し、世界は十分な理由によってこそ満たされているとの世界観を踏まえ、私たち人間の「自由」の内実を、家族論との関連で究明する基盤研究を行った。榊原哲也は、看護ケアにおける認識と行為の問題を現象学的に考察するとともに、現象学的記述の表現の問題も含め、志向性を記述する現象学的方法について包括的考察を行った。鈴木泉は、「因果性」概念と「志向性」概念を統一的に把握するスピノザの内在性の哲学が、知識・行為・制度という主題に対してもたらす現代的な意義を現代におけるもろもろの議論と突き合わせて解明した。門脇俊介は、行為の因果説のオルタナティヴとしての「表現としての行為」の概念を、「徳」の概念との連関を考慮しながら展開した。吉田聡は、知識・行為・制度の成立の基盤を開示するため、人間が世界および他者に対して関与する際の「志向性」の構造について現象学的な観点から考察した。
認知症カフェスタッフの認知症の人とその家族の顕在的・潜在的ニーズに対する認識

本研究は認知症カフェが提供する支援・サービス内容と、カフェスタッフの、初期および若年性認知症の人とその家族の顕在的及び潜在的支援ニーズへの認識をアンケートにより調査し、支援・サービス内容とニーズ認識との乖離を解消する方法を模索し、カフェの支援機能を高める示唆を見出すことを目的とする。特に、BPSDの「状況因」として、社会参加機会と尊厳の喪失が指摘されており、認知症カフェが、本人と家族の社会参加の機会に加えて、ニーズに応えた支援を提供することにより、BPSD発症の予防と、すでに発症しているBPSDの軽減または解消が可能となり、本人および家族介護者のQOLがさらに向上すると期待される。
代数多様体の楕円型小特異点

この研究で以下のような画期的な成果が得られた。本年度の研究は高次元楕円型多様体Xの楕円型孤立小特異点(X,x)に関するものであって,その小特異点解消f:Y→Xの例外集合C=f^<-1>Xによって,その構造を研究するものであった。特にCが既約で非特異な場合が興味の対象であった。2次元の場合と異なり,Cの法線束N_<C/X>が負であることが期待できないことが,3次元以上の問題であることを,以前から私は指摘していた。しかし,そのような具体例は今まで知られていなかった。この点に関して,私は以下の結果の一部を簡略化して述べると以下のようになる。実際に得られた結果の全体は,紙面の制約上詳しく述べられないが,上記よりもっと精密な評価や,有理性に関する諸結果を含むものである。
脳浮腫発症に果たすアルドース還元酵素の役割解明と酵素阻害剤による治療の試み

脳浮腫が引き起こされた時には、脳圧が亢進し、何らかの方法により脳圧を低下させる必要が生じるが、現時点での治療法として外科的には減圧手術、内科的にはマニトール等の浸透圧利尿剤の投与がある。外科手術を行なわず、内科的に亢進している脳圧を減圧させることが、治療法としては理想的ではあるが、浸透圧利尿剤による治療はその効果が一時的であり、有効な治療法とは考えられない。そこで、脳グリア細胞C6を用いて実験を開始した。C6細胞を、各種高浸透圧培地で培養を行ったところ、NaCl、尿素群においては、600m0sm/kg H_2O処理、グルコース、スクロース群では、450m0sm/kg H_2O処理で、24時間以降に細胞面積の増大が見られた。グリセロール群に関しては、600m0sm/kgH_2Oまでの高浸透圧処理では細胞面積に変化がなかった。高浸透圧刺激により細胞面積の増加が認められた群において、coulter counterを用い、高浸透圧処理48時間後の細胞容積の測定を行ったところ、すべての群で細胞容積の増大傾向が認められたが、600m0sm/kg H_2O尿素群と、450m0sm/kg H_2Oスクロース群では、通常培地群の細胞と比較して有意な細胞容積の増大(約2倍)が確認できた。これらの群では、細胞形態にも特徴的な変化が認められ、尿素群では細胞が大きく広がり、細胞表面に小突起が複数形成されていた。また、細胞は非常に扁平で、辺縁部は大きく波打った形態を有していた。一方、スクロース群では、通常培地で培養した細胞と同様の形態を有していたが、細胞内に多数の空胞が形成されていた。アルドース還元酵素阻害剤を投与したところ、上記の細胞容積変化を抑制する傾向はみられた。脳血栓等に起因する虚血性疾患発症後再環流や外傷といった種々の原因で引き起こされる脳浮腫は、脳圧亢進を引き起こす。現在では、内科的治療として浸透圧利尿剤投与が行われているが、効果が一時的でありさらに有効な内科的治療法の開発が望まれている。そこで、本研究では、内科的治療法の開発のために必要な脳浮腫の誘発原因とその分子メカニズム解について脳グリア培養細胞を用いて試みたところ、以下の結果を得たので報告する。【脳グリア培養細胞系での脳浮腫を想定した実験系確立】脳浮腫の誘発原因解明も踏まえて、様々な浸透圧物質での高浸透圧刺激による脳グリア培養細胞の細胞容積変化を経時的に観察したところ、脳グリア細胞の容積変化および形態変化が認められ、長期的(24時間96時間)な高浸透圧刺激が脳グリア細胞の容積膨張を引き起こすことを見い出した。この結果は、長期的な血漿浸透圧上昇は、脳浮腫の原因となることを示唆するものである。【高浸透圧刺激により引き起こされる細胞膨張の抑制機序】脳グリア培養細胞系で、高浸透圧刺激により引き起こされる細胞膨張に対するアルドース還元酵素阻害剤の効果を検討したところ、現存するアルドース還元酵素阻害剤では、細胞膨張を抑制する効果は認められなかった。そこで、細胞内浸透庄物質として重要な役割を果たしている細胞内電解質との関連性について検討するため、イオンチャネル阻害剤を用いたところ、高浸透圧刺激により引き起こされる細胞膨張を有意に抑制することを見い出した。現在は、このイオンチャネル活性化機構について検討を加えているところである。