hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がんの早期診断に向けた分泌膜小胞の新規精製法の開発

血液を利用したがんの診断法に換わる新たな診断技術の開発に向けて、がん細胞から能動的に分泌される小胞を効率良く精製し、それらを解析対象とする技術を開発した。開発した本技術によって、分泌膜小胞にあるタンパク質を見出すとともに、新しい精製カラムを利用した分泌膜小胞の精製法が確立でき、今後のがんの診断に利用出来る可能性が考えられた。細胞膜上の発現膜タンパク質は、その性質上、近接した細胞にのみ作用し、遠隔にある組織や臓器・細胞へは作用し得ないと考えられてきた。しかし最近の研究から、細胞の膜成分を含んだ脂質二重膜として血液や尿に分泌されている「分泌膜小胞」が、遠隔臓器や細胞に対して作用を示すこと明らかになりつつある。また、この分泌膜小胞は、生理的にも分泌されていることが知られているが、疾患の発症や悪化、治癒に伴って、血液中の分泌膜小胞の存在量や発現タンパク質の種類・量が変化することも、明らかになりつつある。従って、この分泌膜小胞を疾患のバイオマーカーとして利用しようとする試みが注目されており、その検出・精製法の早期の開発が求められている。そこで本年度は、分泌膜小胞を認識可能な抗体分子の開発を実施するとともに、アフィニティー精製に適うカラムの作製に向けた基礎検討を行った。まず我々は、複数のキャプチャー抗体によって分泌膜小胞を精製するために、CD81やEGFRに対する抗体を用いて、様々な細胞由来の分泌膜小胞で小胞形成に関わるテトラスパニン分子CD81をウェスタンブロットにて解析した。その結果、ヒト肺がん細胞であるH460およびH2228由来の分泌膜小胞では、いずれの細胞においても、CD81が検出された。さらに上皮がん由来の分子としてEGFRが分泌膜小胞上に発現していることも確認できた。これをもとに汎用的な分泌膜小胞バイオマーカー測定系として、CD81抗体で分泌膜小胞を補足し、バイオマーカーに対する抗体で検出するキャプチャーELISA系を構築する予定である。分泌膜小胞の捕捉に向けた検討については概ね良好に進捗している。また、セルロースベースの抗体担持モノリスカラムの作製についても、タンパク質の担持が可能な官能基を有したカラムの開発が進んでおり、概ね順調に研究は進展していると考える。細胞膜上に発現する膜タンパク質は、近接した細胞とのタンパク質間相互作用に関与し、遠隔にある組織や臓器・細胞とは相互作用し得ないと考えられてきた。しかし、近年、この細胞膜上のタンパク質が「分泌膜小胞」として分泌され、遠隔の組織・細胞と相互作用し、生理的な作用を示すことが明らかになりつつある。この分泌膜小胞は、がんや感染症等の病態と深く関連することが明らかになっており、疾患のバイオマーカー探索における有用な探索シーズと考えられている。そこで本研究では、分泌膜小胞を認識可能な抗体分子の開発を進めるとともに、これらの膜小胞を効率良く精製可能なアフィニティー精製に適うカラムの作製に向けた検討を行った。昨年度までに我々は、肺がんの培養細胞株から分泌膜小胞を効率良く精製するために、膜小胞に発現する膜タンパク質を解析するため、テトラスパニン分子であるCD81の発現解析を行った。本年度は、実際のヒト患者由来のオルガノイドから分泌されたタンパク質のプロテオーム解析を行うことで、疾患患者由来の分泌膜小胞を効率良く認識可能な膜タンパク質の同定を行った。超遠心法にて回収した分泌膜小胞をトリプシン等のタンパク質分解酵素にて消化し、分泌膜小胞の膜表面上に発現するタンパク質とその患者由来オルガノイドの膜タンパク質由来のペプチドを質量分析にて比較解析した結果、細胞間隙のタイトジャンクションの形成を制御するClaudinfamilyを多数同定することに成功した。これらの結果から、細胞から分泌される膜小胞は、細胞のタイトジャンクション形成メカニズムと何らかの関係性を示すことが強く示唆された。また、これらのタンパク質を認識する抗体を担持可能な、セルロースベースのモノリスカラムの形成にも成功しており、開発された技術基盤を用いて効率良く分泌膜小胞を回収可能なシステムの構築に成功した。1)精製分泌膜小胞の特性解析と精製法の評価(医薬基盤研)分泌膜小胞には、がん細胞から直接分泌された膜タンパク質やmRNA、miRNAなどが内包されている。そこで以下のカラムによって回収された分泌膜小胞を、電子顕微鏡にて形態学的に比較解析するとともに、その回収効率などを他の精製法と比較解析する。さらに、回収された分泌膜小胞を、既存のELISA等を用いて解析し、回収された分泌膜小胞の性質について解析する予定である。2)タンパク質反応性モノリスカラムの作製とその特性評価(大阪大)前年度までに作製したセルロース系モノリスカラムに対して、タンパク質が結合出来るように表面加工を行う。具体的には、タンパク質中に含まれるLys基に対して反応性を持つN-ヒドロキシサクシニミドを結合させる処理を行う。また、その他の官能基として、糖鎖を還元することで生じるアルデヒド基に対して、アミノ基をカップリングさせる方法などでも、タンパク質の捕捉効率を解析し、それぞれのタンパク質結合法の間での優位性を検討する。タンパク質工学本年度

順調に研究が進んだため、使用額を軽減できた。一方、次年度の使用にあたっては、より効率的に研究に使用するとともに、研究計画の不測の事態を避けるために、研究費を繰り越した。次年度での使用にあたっては、消耗品の購入および旅費の使用を計画している。
凹凸面上に形成した半導体ヘテロ接合太陽電池に関する研究

これまで様々な太陽電池が研究されているが、太陽電池作製に大きなエネルギーを必要としている。本研究では半導体の凹凸表面を利用し、安価で省エネルギーの太陽電池を作製することを目的としている。TiO_2は安価で豊富な材料であり、成膜方法も簡単であるので、安価な太陽電池用材料として期待されている。本年度は凹凸形状をしだTiO_2を太陽電池に応用する場合に必要となるゾルゲル法によるTiO_2、Pbを添加したTiO_2の成膜法の確立、および物性評価を行いTiO_2を太陽電池に応用した。TiO_2、5%Pbを添加したTiO_2、10%TiO_2のバンドギャップはそれぞれ3.14eV、3.05eV、2.74eVであり、Pbの添加と共に長波長側ヘシフトした。X線回折から結晶系はすべてアナターゼである。XPSからPbはTiO_2のTiの格子位置に取り込まれてPb_xTi_<1-x>O_2が形成されていることが確認できたが、それと共にPbOの形成も示唆された。良好なpbの混入量を増加させて2.58eVのバンドギャップを得て、cuInSe_2と凹凸面状のpn接合を形成すれば、変換効率18%が得られることが予測された。そのためにはPbOを含まない単一相のPb_xTi_<1-x>O_2が望まれ、成膜条件と共に成膜法の検討も必要である。凹凸面状のTiO_2に色素増感させた太陽電池を作製した。膜厚の増加と共に変換効率は向上し、3μmで3.2%の変換効率が得られた。今後はさらに微細の凹凸形状の形成法や厚膜化によって高効率が達成できる。本年度は凹凸形状をしたTiO_2を太陽電池に応用する場合に必要となるゾルゲル法によるTiO_2、Pbを添加したTiO_2の成膜法の確立、および物性評価を行った。アニール温度を変化させたところ、X線回折と電子顕微鏡観察より700°Cで行った試料は粒径15nmの凹凸形状をしたアナターゼ型であることが明らかとなった。また、PbはTiO_2中に均一に添加され、禁制帯幅が減少できた。TiO_2の導電率は10^<-6>10^<-9>(Ωcm)^<-1>であるが、AMOの光を照射することによって45桁増大した。TiO_2を水素中で熱処理すると、導電率はさらに増加し、700°Cで最大となった。光導電率も同様に700°Cで最大となった。得られたTiO_2膜を透過スペクトルとエリプソメトリで評価し、得られた膜の屈折率、膜の均一性を評価した。屈折率の不均一性は熱処理温度が400°Cでは5-6%であるが、600°Cでは12-14%に増加した。次年度はこれらの結果を基に太陽電池への応用を行う。
寒冷地における初冬季造成草地の定着と生産に関する生態学的研究

北海道のような積雪寒冷地の草地造成は、その気象環境から一般に5月以降8月下旬までとされている。しかしこの時期は他の多くの農作業もあり、これを緩和する一方策として初冬季の播種により発芽を極力抑制する手段を講じ、翌春の出芽条件が整う時期に出芽させ定着させる方法が考えられる。本研究ではこれと関係の深い気象条件と牧草の出芽・定着およひ生長・収量を調べるとともに翌春におけるマメ科牧草の追播時期について検討した。1)定着率は有意差はないものの、初冬季播種区が春季区を上回った。2)草丈、乾物重は定着が早かったため初冬季播種区が春季区を終始上回り収量も高かった。しかし春季区の葉令増加速度は著しかった。3)乾物増加速度(CGR)は純同化率(NAR)に有利な春季区が速い結果となった。4)両季牧草地における雑草個体率と雑草乾物率の差異から、これが収量に最も影響を及ぼしているものと考えられた。即ち、牧草と雑草の出芽期の差から雑草率に差が生じ、春季播種された牧草地内の牧草密度の低下が生じ、よって収量に多くの差が出たものと考えられた。つまり初冬季播種法は春季播種法に比べ雑草の防除効果もあると考えられた。5)イネ科牧草初冬季播種によるマメ科牧草追播適期は4月中旬か下旬にかけてであり、最も安定的な混播草地の実現が可能となる。6)十勝管内の初冬季播種実践農家の実態を調査した結果、初冬季にイネ科のみ播種する事例が多く、良好な成績を得ている。一部傾斜地や風当りの強い事例で問題点を残していた。
周術期のネコにおけるアミノ酸輸液を用いた新規低体温予防法の開発

全身麻酔時には動物の体温は低下する。ネコは体重あたりの体表面積が大きく放熱しやすいことから、全身麻酔時の体温低下にはより注意を払う必要がある。ヒトやイヌでは全身麻酔時の体温低下をアミノ酸輸液により軽減できる。ネコにおいても、アミノ酸輸液により全身麻酔時の体温低下を軽減できる可能性があるが、主要なエネルギー源をアミノ酸とする栄養学的な特性を有することから、アミノ酸輸液による生理的な反応や副作用について理解しておく必要がある。本研究では、全身麻酔時のネコに総合アミノ酸製剤を輸液し、体温低下に与える影響を検討した。麻酔導入の前後1時間において、総合アミノ酸製剤を様々な用量に調整して輸液し、体温の変化を記録した。また、輸液直前、開始後1時間、2時間、2.5時間および3時間に採血し、血漿インスリン濃度と血糖値の変化を観察した。全身麻酔時の体温低下は1.0 g/kg/時のアミノ酸輸液により軽減され、輸液開始後の血漿インスリン濃度は用量依存性に上昇した。そこで全身麻酔を要する臨床症例に対して、アミノ酸輸液を1.0 g/kg/時で実施したが、全身麻酔時の体温低下はアミノ酸輸液を実施していない症例に比べて軽減されたが、軽度の血糖値の低下を伴うことがあった。この点は、全身麻酔時におけるアミノ酸輸液の臨床応用に向けた課題と言える。また、アミノ酸投与による熱産生メカニズムの解明を目的に、培養ネコ骨格筋細胞を用いて熱産生につながる細胞内シグナル伝達分子の発現について評価した。細胞へのインスリン添加によりインスリン受容体シグナル伝達分子のリン酸化は惹起されたが、アミノ酸添加によってもインスリン受容体を介さないAkt-mTOR経路の活性化を認めた。ネコへのアミノ酸輸液による熱産生は、アミノ酸自体と分泌刺激されたインスリンの両方の働きにより成立していると考えられた。ヒトやイヌにおいて、アミノ酸輸液は全身麻酔時の体温低下を軽減することが知られている。全身麻酔は動物の体温を低下させるが、体重あたりの体表面積の比較的大きいネコは他の動物よりも放熱しやすいため、麻酔時の体温低下の防止により努めなければならない動物である。また、ネコは他の動物種と異なりアミノ酸を主なエネルギー源の一つとする完全肉食動物である。そのことは、ネコのアミノ酸投与に対する生理的な反応性が他動物よりも高いことを意味し、アミノ酸輸液による麻酔下の体温低下防止効果がヒトやイヌにおけるものより大きくなる可能性を示す。そこで、全身麻酔中のネコにさまざまな投与濃度でアミノ酸輸液を実施し、体温変化に与える効果を検討した。投与する輸液は、10%総合アミノ酸輸液製剤と酢酸リンゲル液を用いて調整し、全身麻酔導入の前後1時間(計2時間)実施した。アミノ酸輸液の投与量は、0 g/kg/hr、0.5 g/kg/hr、0.75 g/kg/hr、1.0 g/kg/hrとし、実施する投与量の順番は無作為に決定した。全身麻酔は1時間とした。観察期間中には定期的に体温、心拍数および呼吸数を測定し、輸液直前、1時間後(麻酔導入直前)、2時間後(輸液および麻酔終了時)、2.5時間後および3時間後に採血した。採血した血液から血漿を分離し、血漿インスリン濃度と血糖値を測定した。ネコの全身麻酔中に見られる体温低下は、輸液するアミノ酸濃度依存性に軽減された。また輸液中の血漿インスリン濃度もアミノ酸輸液の濃度依存性に高かった。全身麻酔下のネコへの「アミノ酸輸液条件の最適化」について実験した。この計画については予定通り進捗している。いっぽう、培養ネコ骨格筋細胞を用いた「アミノ酸輸液による熱産生メカニズムの解明」については、実験条件の設定に時間を要したためにやや進捗が遅れている。一般的に全身麻酔は動物の体温を低下させるが、ネコは体重あたりの体表面積が比較的大きいために他の動物よりも放熱しやすいと考えられる。そのため、全身麻酔時には体温低下の防止に努めなければならない。また、ネコはヒトやイヌと異なりアミノ酸を主なエネルギー源の一つとする。そのため、アミノ酸投与に対する生理的な反応性が高くなり、アミノ酸輸液による麻酔時の体温低下防止効果が大きくなってしまう可能性が考えられる。全身麻酔中のネコにさまざまな投与濃度でアミノ酸輸液を実施し、体温変化に与える効果を検討した。全身麻酔導入前後1時間において、投与量を0, 0.5, 0.75および1.0 g/kg/hourに調整したアミノ酸輸液を実施した。観察期間中には定期的に体温、心拍数および呼吸数を測定した。また、輸液直前、1時間後(麻酔導入直前)、2時間後(輸液および麻酔終了時)、2.5時間後および3時間後にそれぞれ採血し、血漿インスリン濃度と血糖値を測定した。麻酔終了時の体温低下は1.0 g/kg/hourでのアミノ酸輸液により軽減され、血漿インスリン濃度はアミノ酸投与量に依存性に高かった。これからは、臨床麻酔症例において1.0 g/kg/hourでアミノ酸輸液を実施し、その効果を評価する。また、現在、アミノ酸輸液による熱産生メカニズムの解明に向けて、培養ネコ骨格筋細胞を用いた実験の準備に取り組んでいる。培養ネコ骨格筋細胞を用いた「アミノ酸輸液による熱産生メカニズムの解明」および「熱産生に関わるアミノ酸の選定」については、培養細胞の安定性の問題から、実験条件の設定に時間を要したため、やや進捗が遅れている。

ヒトやイヌにおいて、アミノ酸輸液は全身麻酔時の体温低下を軽減することが知られている。一般的に全身麻酔時のは動物の体温を低下させるが、ネコは体重あたりの体表面積が大きいために他の動物よりも放熱しやすいと考えられる。そのため、全身麻酔時には体温低下の防止に努めなければならない。またネコは、ヒトやイヌとは異なりアミノ酸を主要なエネルギー源としているため、アミノ酸投与に対する生理的な反応性が大きくなり、アミノ酸輸液による麻酔時の体温低下防止効果がより高くなったり、思わぬ副作用をもたらす可能性も十分に考えられる。全身麻酔中のネコに様々な投与濃度でアミノ酸を輸液し、体温変化に与える効果を検討した。全身麻酔導入前後1時間において、投与量を0、0.5、0.75、および1.0 g/kg/hourに調整したアミノ酸輸液を実施した。観察期間中には定期的に体温、心拍数および呼吸数を測定した。また、輸液直前、1時間後(麻酔導入直前)、2時間後(輸液しおよび麻酔終了後)、2.5時間後および3時間後にそれぞれ採血し、血漿インスリン濃度と血糖値を測定した。麻酔終了時の体温低下は1.0 g/kg/hourでのアミノ酸輸液により軽減され、血漿インスリン濃度はアミノ酸投与量に依存して高くなった。そこで、臨床麻酔症例において1.0 g/kg/hourでアミノ酸輸液を実施したが、麻酔終了時の体温低下軽減効果は認められるものの、血糖値低下を伴う可能性があり、臨床応用に向けての課題が残った。また、アミノ酸添加後の培養ネコ骨格筋細胞を用いてインスリン受容体シグナルタンパク質の発現を評価することにより、アミノ酸輸液による熱産生メカニズムの解明に取り組んでいる(解析中)。培養ネコ骨格筋細胞を用いた「アミノ酸輸液による熱産生メカニズムの解明」および「熱産生に関わるアミノ酸の選定」については、培養細胞の安定性の問題から実験条件の設定に時間を要したため、進捗が遅れている。全身麻酔時には動物の体温は低下する。ネコは体重あたりの体表面積が大きく放熱しやすいことから、全身麻酔時の体温低下にはより注意を払う必要がある。ヒトやイヌでは全身麻酔時の体温低下をアミノ酸輸液により軽減できる。ネコにおいても、アミノ酸輸液により全身麻酔時の体温低下を軽減できる可能性があるが、主要なエネルギー源をアミノ酸とする栄養学的な特性を有することから、アミノ酸輸液による生理的な反応や副作用について理解しておく必要がある。本研究では、全身麻酔時のネコに総合アミノ酸製剤を輸液し、体温低下に与える影響を検討した。麻酔導入の前後1時間において、総合アミノ酸製剤を様々な用量に調整して輸液し、体温の変化を記録した。また、輸液直前、開始後1時間、2時間、2.5時間および3時間に採血し、血漿インスリン濃度と血糖値の変化を観察した。全身麻酔時の体温低下は1.0 g/kg/時のアミノ酸輸液により軽減され、輸液開始後の血漿インスリン濃度は用量依存性に上昇した。そこで全身麻酔を要する臨床症例に対して、アミノ酸輸液を1.0 g/kg/時で実施したが、全身麻酔時の体温低下はアミノ酸輸液を実施していない症例に比べて軽減されたが、軽度の血糖値の低下を伴うことがあった。
超音波噴霧法による高効率Cu2ZnSnS4薄膜太陽電池の実現へ向けた研究

超音波噴霧法によるCu2ZnSnS4薄膜作製に向け、原料としてCuのアセチルアセトナト錯体、Znのアセチルアセトナト錯体、Snのアセテート錯体を選択した。これらのうち、Zn源とSn源は、酸化物薄膜の作製に用いたことがあり、それぞれの材料の分解温度や得られる酸化物薄膜の特性が既知である。一方で、Cu源については、この部分が不明であることと、Cu2ZnSnS4薄膜のp型化に大いに影響を及ぼすことが考えられることから、まずはCuのアセチルアセトナト錯体を用いたp型のCu2O薄膜の作製に取り組んだ。この結果、成膜温度や溶媒などの条件を最適化することで、ノンドープでp型のCu2O薄膜を得ることができた。これらの成果は、複数の国内学会で発表したほか、平成25年度中に国際学会においての発表や論文投稿を行う。これらの結果を踏まえ、さらにチオ尿素をS源としてCu2ZnSnS4薄膜の作製を目指した。XRD測定の結果、明瞭な結晶成長を観察することはできなかったが、EDS測定を行ったところ、OではなくSが選択的に取り込まれていることが分かった。Cu、Zn、Sn、Sのいずれもが取り込まれており、CZTSの薄膜が得られたが、それぞれの原料の分解温度や反応速度の差から、薄膜中の化学量論比が2:1:1:4とはなっておらず、成膜温度などの条件の最適化を行いながら、化学量論比と薄膜特性の相関を調べた。これらの結果は、現在のところ未公表であるが、取りまとめ次第、学会や論文などで発表の予定である。平成25年度も計画通り研究を遂行する予定であったが、超音波噴霧法のメリットを活かしてCu2ZnSnS4にOを加えた、Cu2ZnSn(O,S)4薄膜の作製を目指した若手研究(B)が平成25年度から採択されることとなったため、本研究助成事業については辞退し、これらの研究成果を引き継ぎながら発展的に研究を遂行していく。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
金属-金属ガラス接合プロセスの確立

Ti系歯科材料のろう材としての金属ガラスの可能性を目指し,市販の赤外線ろう接装置に対して,真空度ならびにろう接後の冷却速度を改善することにより,従来からの問題点の解消を試みた。組織観察、耐食性ならびに機械的性質により、接合部を評価した。主な結果は次の通りである。(1)市販の赤外線ろう接装置ではPd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>金属ガラスのみがろう接できたが,今回の装置改善により,さらにZr_<55>Cu_<30>Al_<10>Ni_5ならびにTi_<50>Cu_<20>Ni_<20>Nb_<10>金属ガラスによるろう接が可能となった。(2)いずれもアモルファス単相を得ることはできなかったが,Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>合金では均質な断面組織が得られた。(3)Ti_<50>Cu_<20>Ni_<20>Nb_<10>金属ガラス接合では約1.5GPaの曲げ強さが得られた。Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>金属ガラス接合では1.5倍の引張強さと1.6倍の曲げ強さが得られた。この結果はろう接後の冷却速度の向上による界面反応の抑制と雰囲気制御による酸化抑止効果が有効に働いたものと考えられる。(4)Cu_<60>Hf_<25>Ti_<15>ろう接材は破断強さが極端に小さく,耐食性も悪かった。また,Mg_<65>Cu_<25>Gd_<10>ろう接材は接合ができなかった。(5)本実験で使用した合金系では,Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_1ならびにTi_<50>Cu_<20>Ni_<20>Nb_<10>ろう接材が耐食性ならびに機械的強さにおいて優れており,Ti用ろう材としての応用が期待できる。(6)Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>ろう接部ではろう材に基づく結晶相の他にNi_3Ti基本構造のDO_<23>相が検出された。(7)Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>ろう接部でフラックスに起因するNaとKが検出され,これが脆性破壊の原因の一つと考えられる。(8)接合材の溶接内部は,ガラス相にTiを含むサブミクロンサイズの初晶および包晶が分散する組織であった。比較的遅い冷却速度でガラス化する金属ガラスの優れた形成能を利用し,金属ガラスのチタン系生体材料用ろう材への応用を試みた.バルク金属ガラスCu_<60>Hf_<25>Ti_<15>,Mg_<65>Cu_<25>Gd_<10>,Zr_<55>Cu_<30>Al_<10>Ni_5,Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>をろう材候補とし,Ar減圧中赤外線ろう接法及びYAGレーザー溶接法の2種類の方法を用いてろう接を行なった.接合後の試料は,光学顕微鏡及びSEM-EDXによる断面組織観察を行い,曲げ試験及び引張試験による強度評価を行なった.また,37°C人工唾液浸漬試験を行い,長期の人工唾液中保存による材料の劣化や構成元素の溶液中への溶解の有無を評価した.赤外線ろう接では,Mg_<65>Cu_<25>Gd_<10>以外の組成で接合が可能であった.一方レーザーろう接では,雰囲気制御不十分のため何れの組成でも十分な接合状態を得られなかった.赤外線ろう接後の試料で浸漬試験を行なった結果,Zr_<55>Cu_<30>Al_<10>Ni_5とPd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>ろう接合材では経時変化が殆ど無く,実際の口腔環境においても優れた耐食性が期待できると考えられた.一方,Cu_<60>Hf_<25>Ti_<15>接合材ではCuの溶出が見られ,Mg_<65>Cu_<25>Gd_<10>接合材についても接合部の崩壊が起こった.引張り及び曲げ試験の結果では,ろう材として使用した4種類の金属ガラスのうち,Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>で優れた結果が得られ,引張り強度で比較すると,従来材のTi-Cu-Ni結晶ろう材よりも1.6倍程度の強度を示した.そこで断面組織のSEMを行なったところ,ろう接部はマトリックスをガラスとした包晶析出が観察された.また,破断は接合界面で起こっており,界面に出来るTi拡散層が接合強度を支配していることが判明した.本研究成果は平成16年度日本金属学会秋期大会に置いて発表された.Ti系歯科材料のろう材としての金属ガラスの可能性を目指し,市販の赤外線ろう接装置に対して,真空度ならびにろう接後の冷却速度を改善することにより,従来からの問題点の解消を試みた。

組織観察、耐食性ならびに機械的性質により、接合部を評価した。主な結果は次の通りである。(1)市販の赤外線ろう接装置ではPd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>金属ガラスのみがろう接できたが,今回の装置改善により,さらにZr_<55>Cu_<30>Al_<10>Ni_5ならびにTi_<50>Cu_<20>Ni_<20>Nb_<10>金属ガラスによるろう接が可能となった。(2)いずれもアモルファス単相を得ることはできなかったが,Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>合金では均質な断面組織が得られた。(3)Ti_<50>Cu_<20>Ni_<20>Nb_<10>金属ガラス接合では約1.5GPaの曲げ強さが得られた。Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>金属ガラス接合では1.5倍の引張強さと1.6倍の曲げ強さが得られた。この結果はろう接後の冷却速度の向上による界面反応の抑制と雰囲気制御による酸化抑止効果が有効に働いたものと考えられる。(4)Cu_<60>Hf_<25>Ti_<15>ろう接材は破断強さが極端に小さく,耐食性も悪かった。また,Mg_<65>Cu_<25>Gd_<10>ろう接材は接合ができなかった。(5)本実験で使用した合金系では,Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_1ならびにTi_<50>Cu_<20>Ni_<20>Nb_<10>ろう接材が耐食性ならびに機械的強さにおいて優れており,Ti用ろう材としての応用が期待できる。(6)Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>ろう接部ではろう材に基づく結晶相の他にNi_3Ti基本構造のDO_<23>相が検出された。(7)Pd_<40>Cu_<30>P_<20>Ni_<10>ろう接部でフラックスに起因するNaとKが検出され,これが脆性破壊の原因の一つと考えられる。(8)接合材の溶接内部は,ガラス相にTiを含むサブミクロンサイズの初晶および包晶が分散する組織であった。
マクロファージの泡沫化に関わる分子の検索および解析

粥状硬化は、高血圧を含む多くの循環器疾患を引き起こす原因の一つである。粥状硬化は、血管内皮に浸潤したマクロファージが、特に、酸化LDLを取り込むことによって泡沫細胞化し、その後、内膜に蓄積することが原因であると考えられている。酸化LDLは、スカベンジャーレセプター等を介してマクロファージ内へ積極的に取り込まれるとともに、マクロファージの遊走能に対して促進活性を持つことが報告されている。一方、インテグリン裏打ちタンパク質であるパキシリン及びその結合タンパク質が、単球細胞及びマクロファージの浸潤、運動過程、さらに貪食過程にも関与することが明らかとなってきた。本研究では、パキシリン結合タンパク質に共通するドメインに注目し、遺伝子データベースによる検索、構造分類を行う。さらに、それら遺伝子のマクロファージの運動及び貪食過程における関与、酸化LDLを貪食させた際の発現パターンを調べることで、マクロファージの泡沫化に関与する遺伝子の探査解明を行い、粥状硬化の予防、診断、治療に貢献することを目標としている。本年度は、パキシリン結合タンパク質に共通するドメインであるARFGAPドメインに注目し、検索の結果、9つのタンパク質がこれに該当することが明らかとなった。これらは、アンキリンモチーフを持つもの(7つ)と持たないもの(2つ)の2つの群に分類することができた。これら全てのタンパク質を293T細胞を使い発現させ、パキシリンとの結合を調べた。その結果、アンキリンモチーフを持つものでは、発現しなかった1つ除く、残り6つ全てのタンパク質がパキシリンに結合したのに対し、アンキリンモチーフを持たないものでは、いずれもパキシリンに対して結合を示さなかった。さらに、アンキリンモチーフを持つものうち、これまで我々が解析を進めてきたPAG1とPAG3について、マクロファージの貪食過程における関与を調べた結果、PAG1が貪食過程においてほとんど影響を示さなかったのに対し、PAG3は、貪食過程において深く関与することが明らかとなった。
公的/私的領域の言説構成の批判的検証と、それに基づく現代政治倫理の再構築

政治思想史における「公的/私的領域」の分節化とその倫理の問題において、当年度における研究実績は以下のようなものである。1,20世紀におけるギリシア的公共性の再興をめぐる問題古代ギリシャ・ポリスをめぐる議論は、「公・私」をめぐる研究の根源にかかわる問題であり、20世紀においてもその再興がハンナ・アーレントとレオ・シュトラウスという思想家によって行われてきた。「『全体性』の政治、『世界性』の政治一レオ・シュトラウスとハンナ・アーレントにおける『政治』と『哲学』」(現在『社会思想史研究』投稿中)は、そうした点を踏まえながら、両者の思想を比較検証し、ギリシャ・ポリスをめぐる両者の議論の差異を、両者の「公・私」の分節化の相違、とりわけ「政治」と「哲学」との関係性の相違として捉え、その現代的意義を論じた。2,ハンナ・アーレントの公共性論についての啓蒙「公・私」の分節化の問題については、ハンナ・アーレントの研究が現在ますます注目されているが、初学者にはその議論の見通しと今日的意義は分かりづらい状況となっている。「政治II--ハンナ・アーレント『人間の条件』」『はじめて学ぶ政治学』(ミネルヴァ書房、2008年出版予定)は、そうした点を鑑み、アーレント『人間の条件』の内容を、初学者向けに分かり易く解説したものである。これにより、アーレントが『人間の条件』で何を訴えたのか、どのような点で新たな「公共性」の枠組みを提起したのかについての普及に努めた。政治史・政治思想史における「公的/私的倫理」の分節化とその倫理の問題において、初年度の研究計画においては、古代ギリシア・ポリスに関わる問題を主たる研究対象としていた。これに関しては、古代世界の資料読解と先行研究の批判的検証を行い、ギリシア・ポリスにおける「倫理」の変節という問題を、制度面とエートス面との相関性を考察し、2つの論稿を作成途中である。(1)第一の論稿は、主としてBC6世紀初頭の古代アテナイの政治家ソロンの言説に注目したものである。これは、ソロンの言説において「正義」概念がどのように再編されたのか、またそれが「財産制度(ティモクラシー)」の成立とどのように結びついていたのか、さらにはその「財産制度」が以後の古代アテナイの「デモクラシー」の進展に対してどのような功罪を果たしたのか、という問題に焦点を当てたものである。(2)第二の論稿は、主としてBC5c中頃の政治家ペリクレスの政治活動と言説に注目し、この時期における公職者弾劾制度に代表される一連の制度化が、従来の古代ポリスの倫理観を再編成していった過程を論じたものである。とりわけそこで重要となるのは、こうした制度化の進展に伴って、それ以前には美徳とされていた「贈与」行為が、「贈賄」として制度的に処罰の対象とされていった過程にほかならない。この「贈与/贈賄」の境界設定を問題として対象化することは、政治思想史的に重要な意義を持つと考えられる。以上の本研究の内容と構成は、受入指導教官と随時討議を行い、適切な助言と批評を元に作成されたものである。初年度はこのような形で、「公/私」の分節化とその倫理的問題について新たな視点を切り開く端緒となる研究が行われた。政治思想史における「公的/私的領域」の分節化とその倫理の問題において、当年度における研究実績は以下のようなものであある。1.「民営化」の孕む政治的問題(『相関社会科学』第15号、2006年3月)現代政治において「民営化」の問題は、既存の「公的領域/私的領域」の枠組みを大きく揺るがすものであるが、その端的なものとして「民間軍事会社」(PMF)の問題に焦点を当てた。本論は、Peter W. Singer, Corporate Warrioirs(山崎淳(訳)『戦争請負会社』)において提示されるさまざまな倫理的問題を取り上げ、それに対する批評を行った。2.秩序の「原理(アルケー)」をめぐる問題(『社会科学研究』社会科学研究所投稿中)昨年度において展開された古代ギリシアの「ポリス/オイコス」(=公的/私的領域)に関する研究は、当年度において、アリストテレスの「自足性(autarkeia)」に関する論稿として結実した。アリストテレスが提示する「ポリス/アイコス」のモデルは、今日まで「公的/私的」領域の枠組みに影響を与えるものだが、それを「自足性」という観念を中心として再考することで、新たな視点を切り開いた。以上の本研究の内容と構成は、受入教官と随時討議を行い、適切な助言と批評を元に作成されたものである。当年度は以上のようなかたちで、「公/私」の分節化とその論理的問題についての研究が行われた。「『全体性』の政治、『世界性』の政治一レオ・シュトラウスとハンナ・アーレントにおける『政治』と『哲学』」

(現在『社会思想史研究』投稿中)は、そうした点を踏まえながら、両者の思想を比較検証し、ギリシャ・ポリスをめぐる両者の議論の差異を、両者の「公・私」の分節化の相違、とりわけ「政治」と「哲学」との関係性の相違として捉え、その現代的意義を論じた。2,ハンナ・アーレントの公共性論についての啓蒙「公・私」の分節化の問題については、ハンナ・アーレントの研究が現在ますます注目されているが、初学者にはその議論の見通しと今日的意義は分かりづらい状況となっている。「政治II--ハンナ・アーレント『人間の条件』」『はじめて学ぶ政治学』(ミネルヴァ書房、2008年出版予定)は、そうした点を鑑み、アーレント『人間の条件』の内容を、初学者向けに分かり易く解説したものである。これにより、アーレントが『人間の条件』で何を訴えたのか、どのような点で新たな「公共性」の枠組みを提起したのかについての普及に努めた。
ラット骨形成細胞の株細胞の樹立及びアルカリ性ホスファターゼの生理的役割の追及

骨形成細胞の機能を研究するには、in vitroにおいてin vivo同様に骨基質を生産し石灰化し、骨形成を行う株化した細胞系を得るのが望ましい。現在、上記の条件を満たす"正常"の株細胞は少なく、多くは腫瘍を起源としている。本研究は正常ラットの骨芽細胞の株細胞樹立を目的とした。方法研究材料:(1)細胞は、Wister系ラット1921日目の胎児の頭蓋冠を細片し、35mm dish一個当たり12個静置し、それらの骨片よりout growthした細胞より得た。(2)細切した頭蓋冠よりコラ-ゲナーゼ消化法を用いて得た細胞を、1数細胞を培養して得た。培養は標準的α-MEN培地を用い通常の方法で行った。継代培養:初代培養において、増殖力が強くかつ形態が同一と考えられる細胞を、pre-confluence(約7日間)に達する毎に90mmのdishに移植し、継代培養を続行した。観察:光学並びに透過型電子顕微鏡により、細胞培養・石灰化組織形成を観察し、また生化学的にアルカリ性ホスファターゼの消毒を計測した。結果継代培養並びに石灰化能:平成4年より二十数回に亘る初代培養を行い、計100以上の継代を試みた。その結果、18系統について、5代毎に凍結保存を行っている。これらの中には、培養35日間で前石灰化と考えられる部位も認められ、系統樹立への可能性を示したものとして、その中の数系統を3年間に亘り80代継代培養を続けている。ALPase活性:活性はp-nitorophenyl phosphateを基質に用いて測定したが、全細胞系を通じ線維芽細胞より高くかった。また継代を経ると共に減少するが、石灰化能を有すると推定される系の細胞では、培養日数と共に漸次上昇し、石灰化部位が出現する直前に最大に達した。石灰化組織形成:培養2日目より28週(7カ月)に亘り観察した。〔2日目〕細胞内小器官未発達の細胞が単層〔7日目〕や発達した小器官の細胞が複層。線維出現〔2週目〕多層の細胞、隆起出現。基質にコラーゲン線維確認。〔6週目〕結節出現。その表面には、骨芽細胞様細胞が認められ、その内層には層状配列の細胞が見られる。〔28週目〕更に層状構造は発達し、コラーゲン線維群間にはCa,Piより成る針状結晶が認められ、埋入した細胞は骨細胞に似ていた。以上、ラット胎児頭蓋冠由来の石灰化能を有する若干数の細胞系を現凍結保存し、今後の研究に利用し得ると考えている。〔6週目〕結節出現。

骨形成細胞の種々の機能を研究するには、in vitroにおいてin vivo同様に骨基質を生産し石灰化し、骨形成を行う株化した細胞系を得るのが望ましい。現在、上記の条件を満たす“正常"の株細胞は少なく、多くは腫瘍を起源としている。申請者は、残された研究生活3年間に正常ラットを起源とする株細胞の樹立を第一目的とし、本年は細胞を初代より継代へと培養を行ってきた。方法1.研究材料:細胞はWistar系ラット1921日目の胎児の頭蓋冠を細片にした後、以下の培養方法により骨片からoutgrowthした細胞を継代培養することにより得る。2.細胞の培養:骨片は、35mm dish一個当たり23個を、10%牛胎児血清・100μ/ml penicillin・100μg/ml Streptmycinを含むα-MEM培地(pH7.4)を用い培養し、2日毎に培養液交換を行いその際細胞の増殖状態を観察した。3.継代培養:初代培養において、増殖力が強くかつ形態が同一と考えられるdishの細胞をpre-confluenceに達する毎に、6090mmのdishに移植し継代培養を続行している。結果現在、二十数回に亘る初代培養を行い、一回につき少なくとも10dish以上を培養し、計100dish以上の継代を試みている。その結果、18細胞系について、骨芽様細胞とみられる細胞系が得られ、それらの継代培養並びに各継代の細胞の凍結保存を行っている。これらの中には、培養35日間で石灰化と考えられる部位も認められ、系統樹立への可能性を示したものとして今後の研究の進展が期待される。また、継代培養はすでに12代以上続けられている細胞系もある。同時に初代培養も試みており、この中からも株細胞となり得るものも出るものと考えている。来年度は、株化樹立の確定並びにそれら細胞系について第二目的である石灰化における酵素の生理的役割について検討したい。申請者は、残された研究生活3年間に正常ラットを起源とする株細胞の樹立を第一目的とし、平成4年は細胞を初代より継代へと培養を行い、続いて本年はその性状を検索してきた。方法1.研究材料:細胞は、Wistar系ラット1921日目の胎児の頭蓋冠を細片し、35mm dish一個当たり23個静置した。続いて骨片からout培養液は10%牛胎児血清・100μ/ml penicillen・100μg/ml Streptmycinを含むα-MEM培地(pH7.4)その骨片を用い、2日毎に培養液交換を行った。2.継代培養:初代培養において、増殖力が強くかつ形態が同一と考えられるdishの細胞をpre-confluenceに達する毎に6090mmのdishに移植し、継代培養を続行した。結果平成4年より二十数回に亘る初代培養を行い、一回につき少なくとも10dish以上を培養し、計100dish以上の継代を試みた。その結果、18系統について、各系統並びに各継代の細胞を5代毎に凍結保存を行っている。これらの中には、培養35日間で前石灰化と考えられる部位も認められ、系統樹立への可能性を示したものとして今後の研究の進展が期待される。18系統中、現在7系統を2年間に亘り4560継代以上続けている。この中で、石灰化能を持つ系統について、経時的にその石灰化部位を電顕で検索中である。
視交差上核を介する内因性神経活性物質による代謝制御機構

12時間明-12時間暗の照明条件下で飼育したラットについて以下の実験成績を得た。1.CCK-8の摂食に対する効果。(1)背部皮下に植込んだ浸透圧ミニポンプを介して側脳室にCCK-8を連続的に投与すると、暗期の摂食量のみ著しく減じた。この事実はわれわれの過去の実験成績に照すと、CCKが視床下部腹内側核(VMH)に作用していることを示す。(2)そこで、これを確かめるため、遠山らによって見出されたVMHに投射するCCK様物質含有ニューロンの細胞体の存在する中脳背側脚傍核(PBD)を破壊したところ、予想通り過食と肥満を誘発した。2.PBDの電気刺激による高血糖誘発機構。(1)PBDの電気刺激による摂食抑制効果を検討中、この刺激が高血糖を誘発し、しかも、明期の方が高い明暗依存性を示すことが見出された。血中インスリン,グルカゴン濃度を測定すると、PBDの刺激により、前者は低下し後者が上昇するが、これらの変化も明期に大きい明暗の依存性を示した。(2)PBDの刺激による高血糖はβ-アドレナリン作動性受容体の阻害剤であるプロプラノロールによって完全に阻止された。また副腎摘出によって完全に抑制された。しかし、同じ副腎を介する2-デオキシグルコースの脳内投与による高血糖がアドレナリン分秘に依存するのに対し、PBD刺激による高血糖はアドレナリン+糖質コルチコイドの共同作用の結果であることが判明した。(3)PBD刺激による高血糖が明暗依存性を示すため、概日時計の存在する視床下部視交差上核(SCN)を破壊したところ、高血糖応答の消失が観察された。「考察」以上の結果は血糖の中枢性調節の最高部位がSCMに存在することを支持すると共に、SCN→VMHと、SCN→PBD→(CCK)→VMHの2つの経路で血糖調節情報が末梢へ送られることを示す。最近、電気生理学的にもこの結論を支持する実験結果を得ているが、今後更に詳細に機構解析をすすめる予定である。
老人がん患者のインフォームド・コンセントに関する支援方法の開発

本研究の目的は、高齢のがん患者本人が納得して適切な医療を受けながら主体的な療養生活をおくれるよう、「十分な説明にもとづいた本人の納得と決定・同意(Informed Consent:IC)」に焦点をあてて、高齢のがん患者にふさわしいICに向けて看護者が医師と協同しながら支援する方法を開発することにある。研究は、都内の老人専門病院を調査フィールドとして、以下の4段階の調査を行い、高齢のがん患者のIC支援システムを作成し、妥当性と有効性を検証した。1・高齢のがん患者からみたlCに関する体験とニ一ズの特徴の把握患者51名を対象にインタビュー調査を実施。説明不十分だった時期と内容、説明が十分であっても医師の方針に同意できいない老年者の背景、医師と方針がずれた場合のICのタイプ、自己決定できたケースの可能性などの特徴が明らかになった。家族まかせではなく高齢者自身が積極的に自己決定・同意を望むタイプが多く、患者の視点からIC支援のための様々なニ一ズとアイディアが把握された。2・高齢のがん患査のlC支援に関する看護の役割と課題の明確化10名の熟練看護婦を対象に集団焦点面接調査を実施。機能として4機能21項目、領域別の役割内容として4領域24項目、役割遂行上の課題として5項目が明らかになった。3.高齢のがん患者のIC支援システムに求められる要件・構造の整理とシステムの試作2と同じ方法を用いて調査。システムの6要件と中心的システムおよびバックアップシステムの必要性が明らかになった。それをもとに5サブシステムからなるシステムが試作された。4.高齢のがん患者のIC支援システムの検証IC支援システムを用いて、高齢のがん患者21ケースの文援を実施。ストラクチャー、プロセス、アウトカムの3側面から評価し、妥当性、有効性で概ね良好な結果が得られた。老人がん患者に適切な治療を推進しつつ、本人のQOLを尊重した医療を提供していくためのポイントとして「十分な説明にもとづいた本人の納得と同意(IC)」に焦点をあて、本研究では老人がん患者にふさわしいICに向けて医師と看護婦が共有できる支援方法の開発をめざす。まず今年度は、老年期のがん患者のICの特性や現実的な課題を明らかにすることを意図して、以下に示す2側面からの調査研究を実施し、次年度の研究の基礎となる様々な成果を得た。1)老人がん患者の経過に沿ったICの実態とニーズの把握老人癌患者49ケース(性:男性32、女性17、年齢:70歳未満15、70歳代27、80歳以上7、診療科:泌尿器科23、外科11、血液科7、その他8、療養形態:入院中37、外来通院中12、病期:早期32、中期12、晩期5)を対象に、半構成的なインタビュー調査を実施した。逐語録をデータとしてコンピュータ入力し、系統的質的分析をおこない、高齢の癌患者が体験しているICのプロセスの特徴(情報をめぐっての老人の不安・疑問・理解の特徴、老人の主体性と家族、医療スタッフとの関係、老人のニードの詳細と援助を求めているタイミングなど)が明らかにされた。2)ICに携わる医師、看護婦の抱えている問題や実践上の工夫の把握上記ケースに関係した医師や看護婦の記録類、ケースの調査データをもとにしたケースカンファレンスなどをもとに、ICを支援する上での実践的な問題や具体的方法の課題・工夫などが把握された。本研究では「十分な説明にもとづいた本人の納得と同意(Informed Consent : IC)」に焦点をあて、老人癌患者にふさわしいICに向けて医師と看護婦が協同して行う支援方法の開発をめざす。

今年度は「IC支援システムの試案」作りを目指し、以下の2側面から研究を実施した。1.老人がん患者の経過に沿ったICの総合的ニーズと支援方法の検討7年度実施したインタビューデータをもとに老人癌患者の受療プロセスのプロトタイプモデルを作成した。それを素材にして、病棟の熟練看護婦(主任級以上)10名を対象としたフォーカスグループ調査を計7回実施し、1)老人癌患者の受療のプロセルの途上でICに関してどのようなニーズを有しているのか、2)そのニードの充足を支援していくために医師と看護婦が、どの時点でどのような役割・機能を有しているのか、の検討をおこなった。その結果、外来受診時から入院、退院、その後の受療・療養を通して老人癌患者のニードが連鎖的・経時的に変遷していくこと、受療過程の多くの段階で老人癌患者がICに関する自己コントロールの力を工場させていく契機があり、そのような本人の力を適切に見極め医師・看護婦が継続的に支援していくことの必要性と、そのための役割・機能の具体的内容が明らかにされた。2.老人癌患者の「IC支援システムの試案」作成昨年度および上記1.のデータに加えて文献検討をもとに、IC支援のフローチャート、老人癌患者のICの力のチェックリスト、療養プロセス段階別IC支援ガイドライン、医療者共通IC記入シートを試作し、熟練看護婦10名を対象にパネル調査を繰り返し、その結果をもとに試案の改良を行った。来年度は試案の検証を行う。本研究では「十分な説明にもとづいた本人の納得と同意(Informed Consent:IC)」に焦点をあて、老人癌患者にふさわしいICに向けて看護婦が医師と協同して行う支援方法の開発をめざす。今年度は「IC支援システム」の完成を目指し、以下の2段階の研究を実施した。1.老人癌患者の「IC支援システム」作成昨年度までの研究成果を統合し、「IC支援システム」を完成させるために、熟練看護婦10名に対するパネル調査を実施し、その結果をもとに以下の3サブシステムを作成した。1)老人癌患者を継続的に支援していくための看護婦の役割と内容を療養プロセス段階別に整理したIC支援看護ガイドライン、2)外来受診から入院、転科、退院、再び外来通院という患者のプロセスにそって病棟単位を超えてガイドラインを確実に実行していくことをバックアップするためのシステムとしてIC患者登録&シグナルシステム、3)IC支援看護ガイドラインを実施したことでの成果を評価するとともに、支援のための個別プランの質の向上をはかることを目的に、説明の十分さ、理解度、納得度などを患者に経時的に自己評価してもらい、それをIC検討委員会でモニターしていく「ICモニターシステム」を作成した。2.老人癌患者の「IC支援システム」の実証分析都内のT老人専門病院において上記システムを導入し老人癌患者19ケースに試行し、検証のために1)プロセス評価(支援実施状況、実施内容)、2)アウトカム調査(患者自己評価、看護婦調査)を実施した。1)、2)ともほぼ良好な結果がえられ、今回作成した「IC支援システム」の有効性が確認された。同時に、1)の結果からIC支援のためのスタッフ教育の重要性が問題提起された。今後、「IC支援システム」の定着をはかりつつ、より効果的に質の高いIC支援を実施できるための「IC支援の教育システム」の開発が課題である。
エマルション液滴のミクロ爆発発生メカニズムおよび液滴飛散挙動に関する検討

2年目となる本年度もエマルションのミクロ爆発挙動を主な観察対象とし、二次液滴の飛散速度の算出にも取り組んだ。沸点の異なる三種類の直鎖炭化水素燃料(n-ドデカン、n-テトラデカン、n-ヘキサデカン)をベース燃料とするエマルションをそれぞれ作成し、液滴の挙動を比較した。エマルションのベース燃料の炭素数が大きくなるほど、液滴の加熱開始から相分離状態になるまでに要する時間は短くなり、また分裂が発生するまでの遅れ時間も同様の傾向を示した。K型熱電対の測温接点を液滴に挿入し、液滴温度を計測したところ、ベース燃料の炭素数が大きくなるとともに、分裂発生時の液滴温度は高くなる傾向が見られた。ドデカンをベースとするエマルションは、沸点付近まで液滴温度が上昇し分裂が発生したが、炭素数が大きくなるほど沸点と液滴温度の差は大きくなる。また液滴温度履歴からも、温度上昇過程で分裂が発生するようになることを確認した。分裂発生後、周囲に飛散する二次液滴を高速度カメラで撮影(16,000 fps)したところ、分裂直後には液相と考えられるものが周囲に広がり、徐々に蒸発が進み像が薄くなる様子を捉えた。分裂直後の2コマ間(62.5 us)で二次液滴の前縁部の移動量を計測し、飛散速度を算出した。ベース燃料の炭素数による飛散速度の分布に違いが見られ、テトラデカンが最も速く、次いでヘキサデカン、ドデカンとなった。分裂発生時の液滴温度が最も高いヘキサデカンをベースとするエマルションが、最も速くなると予測していたが、それとは異なる結果となった。分裂発生時の液滴サイズや表面張力など、分裂強度に影響を及ぼす可能性がある因子を検討しているが、メカニズムの解明には至っていない。分裂により周囲に飛散する二次液滴の速度算出は、1年目の遅れとなっていた項目であるが、本年度で取り戻すことができた。しかしながら、三種類のベース燃料種で速度の比較を行ったところ、分裂発生時の液滴温度だけでは飛散速度を整理することができず、他の因子を検討する必要があることが分かった。しかしながら、その特定には至っておらず、今後の課題として残っている。また、当初16,000 fpsでの高速度撮影により、液滴内での気泡核生成過程を詳細に観察することができると予測していたが、1回の撮影につき1フレームのみ、多い時でも3フレーム程度で気泡核の挙動を観察できる程度にとどまっている。気泡核生成過程と二次液滴飛散速度の関連性については、体系的な検討が困難な状況にある。最終年度となる平成31年度は、分散水滴の粒度分布がエマルション液滴のミクロ爆発挙動に及ぼす影響を調べる。これまで扱ってきたエマルションは撹拌法で作成したものであり、分散水滴の粒径は数umから30 um程度と分布に幅がある。今年度はエマルションを膜乳化法により作成し、粒径が均一な単分散エマルションを扱う。一般的に単分散エマルションは乳化の安定性が優れているが、これまでの研究で得られた知見から、エマルション液滴の相分離やミクロ爆発挙動に影響を及ぼすと予測される。ベース燃料や界面活性剤の種類と混合割合は同一条件とし、分散水滴の構造を変化させた場合の液滴内部挙動やミクロ爆発挙動の違いを比較する。液体燃料を水乳化することで得られるエマルションは、燃焼効率向上と環境負荷物質の排出低減を同時に実現することができる。エマルションが燃焼する際、ミクロ爆発といわれる現象が発生して液滴が微粒化されるとともに、空気との混合が促進されることが理由の一つとして挙げられる。このことから、本研究はエマルションの調整条件がエマルションのミクロ爆発挙動に及ぼす影響を明らかにすることを目的としている。1年目となる本年度は、計画していたエマルションの含水率に加え、エマルションの乳化安定性を変化させるため界面活性剤濃度にも着目し実験を行った。高温壁面上(表面温度600700 K)にエマルション液滴を滴下し、その後の液滴の内部挙動およびミクロ爆発挙動をビデオカメラで記録した。界面活性剤濃度を下げると乳化安定性が低下するが、エマルション液滴を加熱すると早期に乳化が解消されるようになり、エマルション液滴中の分散水滴の凝集も早くなる。このことから母液滴が消失するような強いミクロ爆発(分裂)の発生する頻度が高くなり、また発生時期も早くなる傾向が確認された。さらにK型熱電対(素線径0.025 mm)を液滴に挿入して温度履歴を確認したところ、界面活性剤濃度を下げると、より低い温度で分裂が発生することがわかった。また、ドデカンをベース燃料とするエマルションの含水率を変化させた場合、分裂の発生頻度が極大となる含水率が存在することが明らかになった。また分裂発生時の液滴温度は、含水率の増大とともに単調に下がることが確認された。分裂発生時の二次液滴飛散速度の計測を行うため、新たに実験装置および光学系を構築した。複数の条件で液滴蒸発実験を行ったところ、16,000 fpsの高速度撮影により二次液滴の飛散の様子を捉えられることを確認し、今後の推進方策を検討するために必要となる飛散速度の概算値を得ることができた。