hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光渦レーザープロセスによる不純物ドープZnO結晶球の創製

光渦は軌道角運動量と位相特異点によるドーナツ状のビームプロファイルをもつ光波である。本研究は、光渦レーザープロセスによる酸化亜鉛(ZnO)ナノ・マイクロ結晶球のオンデマンド作製と、これまでにない新たな不純物ドーピング手法を確立し、ドープZnO微結晶球による紫外光領域光電子デバイス分野を開拓することを目指す。昨年度までに高速度カメラ観察システムを用いて、光渦レーザー照射時にレーザー出力を変調することで直線飛翔するドロップレットのサイズを制御できることを実証したが、H30年度は、光渦レーザーのビームプロファイルを制御することで飛翔角度の制御が可能であることを見出した。具体的には光渦生成の位相板の調整によりドロップレットの飛翔方向を-20°+20°の範囲で制御できることを確認した。この成果は、作製したマイクロ結晶球の捕集と位置制御において強く有用となる。さらに、これまでの赤外光渦レーザー照射光学系に加え、軸対称偏光変換素子を導入することで紫外355 nm光渦レーザー生成にも成功した。この紫外光渦レーザーを用いることでZnO薄膜を加工できることを確認し、膜厚とレーザー出力の2パラメータによるZnOドロップレットのサイズ制御の可能性を見出した。作製したZnOマイクロ結晶球の発光特性について、HoドープZnOマイクロ結晶球において355 nmパルスレーザー励起時に紫外WGMレーザー発振を得るとともに、488 nm連続光レーザー励起時に波長670 nm帯における低しきい値WGM共鳴を得た。同一ZnOマイクロ結晶球から異なる波長帯にてWGM発光が得られることを世界に先駆けて実証した。さらに、MgドープZnOマイクロ結晶球のMg添加量に応じた結晶構造を明らかにするとともに紫外WGMレーザー発振の波長領域の拡張に成功した。また、電流駆動によるマイクロ結晶球からの発光も確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。H28年度は、螺旋位相板を用いて光渦を生成し、光渦レーザー照射系および高速度カメラ観察システムの構築を行なった。予備実験としてSiターゲットに対する光渦レーザー照射でSiマイクロドロップレットが数百マイクロメートルの距離を直線状に飛翔する様子を捉えることに成功した。さらに、ZnOターゲットについては緩和発振のパルス列照射によって複数のドロップレットが直線状に飛翔する様子を初めて観察することに成功した。一方、ドロップレットの直線飛翔には適した集光径とエネルギー密度の関係があり、その条件から外れると飛翔の直進性が損なわれることがわかった。ZnOマイクロ結晶球は光励起によりウィスパリングギャラリーモード(WGM)レーザー発振を示す微小光共振器として機能するが、発振波長の変調を指向してMgOを混入したターゲットを準備し、レーザー照射することでZnMgOマイクロ結晶球の作製に成功した。さらに、光励起によるWGMレーザー発振を確認し、発振波長の短波長化に成功した。また、不純物元素であるMgの含有量を変化させることで発振波長を制御できることを実証した。p型ZnOの実現を指向したSbドープZnOマイクロ結晶球の作製も行ない、p型電気特性とレーザー発振を確認した。H28年度の当初計画は次の通りである。(1)光渦パルスレーザーによるZnOマイクロ結晶球を作製する、(2)マイクロ結晶球の生成過程を高速度カメラで時間分解観察して生成メカニズムを明らかにする、(3)急速加熱・固化レーザープロセスを利用した不純物ドーピングを実現する、(4)雰囲気圧力の制御や各種ガスを導入し、レーザー生成プラズマの能動的な制御を実現する。このうち、(1)(3)については予定通りに実施され、特に、(3)についてはZnMgOマイクロ結晶球による20 nm程度の短波長化を達成し、WGMレーザー発振波長を制御可能であることを実証した。(4)については雰囲気圧力やガス種を変更しつつレーザー照射挙動を観察できる新規チャンバの設計に時間を要し、機器導入まで至らなかったが、ガス圧力の違いによって基板上に捕捉されるドロップレットのサイズや堆積量が大きく変わることを確認したことから、全体としてほぼ順調に進展していると言える。H29年度は、構築した光渦レーザー照射系および高速度カメラ観察システムを用いて、まずはSiターゲットに対してレーザー出力を変調することでドロップレットのサイズを制御できることを見出した。具体的にはパルスエネルギーを0.10.7 mJとすることで直径約48 umの結晶球のサイズ制御に成功した。ZnOマイクロ結晶球も同様にサイズの制御が可能であることを確認した。位置制御について、透明基板を用いてターゲット表面から直線飛翔するドロップレットを捕捉し、約2.9°の飛翔角度範囲内にマイクロ結晶球の捕捉位置を制御できることを確認した。

作製したZnOマイクロ結晶球の発光特性について、微動ステージを用いた顕微分光装置にて調査した結果、励起光の照射位置や照射角度によってウィスパリングギャラリーモード(WGM)レーザー発振のピーク波長が変化することを確認した。これは、結晶球内で形成される光ループが空間的に変化したことを示唆しており、センサ応用に展開する上で重要な結果と言える。さらに、励起レーザー波長を短波長化(Nd:YAGレーザー第三高調波(355 nm)からArFエキシマレーザー(193 nm))することでWGMスペクトルのWGMスペクトル幅が減少することを発見した。また、HoドープZnOマイクロ結晶球の作製と紫外WGMレーザー発振を確認した。H29年度の当初計画は次の通りである。(1)光渦パルスレーザーによるZnOマイクロ結晶球のサイズ制御の実現、(2)オンデマンド作製を指向した位置制御の可能性の調査、(3)ドープZnOマイクロ結晶球の構造解析と発光特性の評価、(4)雰囲気圧力の制御や各種ガスを導入し、レーザー生成プラズマの能動的な制御を実現する。このうち、(1)(3)については予定通りに実施された。特に、(1)、(2)についてはレーザー出力によるドロップレットのサイズ制御と直線飛翔するマイクロ結晶球の捕捉における基本的な条件を確立し、今後の実験を進める上での基礎を確立できた。(4)についてはレーザー加熱機構の追加により新規チャンバ設計が複雑になったため納入が年度後半となったために予備的な実験に留まったが、ガス圧力の違いによって飛散するドロップレットのサイズや堆積量が変化する様子を確認できた。以上のことから全体としてほぼ順調に進展していると言える。光渦は軌道角運動量と位相特異点によるドーナツ状のビームプロファイルをもつ光波である。本研究は、光渦レーザープロセスによる酸化亜鉛(ZnO)ナノ・マイクロ結晶球のオンデマンド作製と、これまでにない新たな不純物ドーピング手法を確立し、ドープZnO微結晶球による紫外光領域光電子デバイス分野を開拓することを目指す。昨年度までに高速度カメラ観察システムを用いて、光渦レーザー照射時にレーザー出力を変調することで直線飛翔するドロップレットのサイズを制御できることを実証したが、H30年度は、光渦レーザーのビームプロファイルを制御することで飛翔角度の制御が可能であることを見出した。具体的には光渦生成の位相板の調整によりドロップレットの飛翔方向を-20°+20°の範囲で制御できることを確認した。この成果は、作製したマイクロ結晶球の捕集と位置制御において強く有用となる。さらに、これまでの赤外光渦レーザー照射光学系に加え、軸対称偏光変換素子を導入することで紫外355 nm光渦レーザー生成にも成功した。この紫外光渦レーザーを用いることでZnO薄膜を加工できることを確認し、膜厚とレーザー出力の2パラメータによるZnOドロップレットのサイズ制御の可能性を見出した。
子どもの被子犯罪空間の自然的・社会的特性に関する研究

子どもの被子犯罪と犯罪空間の実態を調査するため、予備調査として松戸市と市川市の12小学校、本調査として東京都葛飾区と江東区の18小学校の計30小学校の4,5,6年の全児童(約10500人)に対してアンケート調査を実施した。子ども達が「犯罪の危険」に遭遇する割合は、予備調査・本調査の30校で各小学校共に四割前后ある。各小学校の地域条件に係わりなく、どこの小学校でも高学年になると4割前后の子ども達が何らかの犯罪の危険に遭遇している。犯罪被害の内容では女子は風俗犯が多く、男子は粗暴犯の多さに特徴がみられる。犯罪が多く発生する空間を列挙すると、1つは集合住宅地の公園・緑地である。こゝでは多くの場合、公園・緑地が、日影規制の関係で非建ぺい空間となる集合住宅の北側につくられ、住宅居住者からの視線は殆んどない。逆に、集合住宅の南側の公園・緑地では犯罪は発生していない。2つ目の空間は、路上駐車で囲まれてしまう公園・広場である。公園周辺(外周)の道路に駐車する自動車によって公園や広場の内部が目隠しされて、こうした空間では犯罪が多く発生する。3つ目は、既成市街地の商店街である。こうした商店街では、郊外の大型店の進出等によって商業活動が衰退している所が多く、商店の閉鎖や夜型業種への転換がみられ、子ども達には危険になっている。更には、魚屋や八百屋などの日常的に地域住民が集ってくる施設の立地は、子ども達を犯罪から守るために有効である。今年度の研究としては、次のような3点に要約できる。一つは、本調査に入る前に、当研究室での既往の調査(予備調査)から読みとれる“子どもの被る犯罪空間"の特徴をまとめ、本調査の仮説を設定した。犯罪空間としては、公園、団地内緑地、道路が高い比率を示した。二つめは、国内外の既往の研究を集収し、そこにみられる特徴をまとめ、本調査の仮説設定をした。集収した文献は110文献に及んだ。既往研究の特徴は、子どもの被る犯罪に留意したものは極めて少なく、対象は成人をも含むものが一般的であり、分析の視点も、犯罪心理学、犯罪社会学といった分野が中心であり、犯罪空間に着目したものは極めて少ない状況にあることが確認された。三つめは以上の作業をふまえて、本調査を実施した。調査対象としては、東京都の江東区から9校、葛飾区から9校の18校を地域条件(土地利用、学校規模等)の相違を参考にして選出した。各校の4・5・6年生の全児童を対象に犯罪の有無、犯罪時の季節・時間・行為・相手の特徴を調べ、犯罪空間を“まちの地図"と“公園の地図"の上にプロットさせた。対象児童は約4,000人である。現在(2月末時点)、これらの調査票を回収し、アンケート結果をコンピュータに入力すると同時に、犯罪空間を犯罪種別に地図(まちの地図、公園の地図)に集計している途中である。3月中にこれらの作業を完了し、調査結果の分析作業に入る予定である。初年度は、国内外の既往の研究を集収し、そこにみられる特徴をまとめ、本研究の仮説設定をおこなった。既往研究の特徴は、子どもの犯罪に関するものは極めて少なく、対象は成人をも含めたものが一般的であり、分析の視点も、犯罪心理学、犯罪社会学といった分野が中心であり犯罪空間に着目したものは極めて少ないことが確認された。これをふまえて、本調査を実施した。調査対象としては東京都の江東区から9校、葛飾区から9校の18校を地域条件(土地利用、学校規模等)の相違を参考にして選出した。

各校の4、5、6年の全児童を対象に犯罪の有無、犯罪時の季節・時間・行為・相手の特徴を調べ、犯罪空間を"まちの地図"と"公園の地図"の上にプロットさせた。次年度は、得られたデーターを作表・分析すると同時に、各学区ごとに犯罪マップを作成し、危険空間の抽出をおこなった。これらをふまえて、各危険空間を現地踏査し、写真撮影と周辺住民へのヒアリングを実施した。
骨を中心としたネットワーク医学の統合的理解

我々は、世界に先駆けてレプチン-交感神経系による骨代謝の調節機構を見出し、骨代謝調節における新たなパラダイム「神経と骨のネットワーク」を提唱し、骨と骨外臓器は独立して代謝を営んでいるわけではなく、ネットワークを形成し、互いの代謝を調節していることを明らかとした。本研究ではこの概念をさらに発展させ、消化管による骨代謝調節機構、また骨から脳への情報伝達機構を検討することを目的とした。今年度は、神経系特異的RANK欠損マウスの骨量をマイクロCTにより定量化した。現在、組織学的骨形態計測法により、中枢神経系におけるRANKが骨形成、あるいは骨吸収を調節するのか解析を継続している。また、消化管による骨代謝調節機構について、全身でグレリン受容体欠損マウスが骨代謝の異常を示すことをすでに見出した。そこで、骨形態計測により、グレリン受容体欠損マウスでは骨形成が低下していることを明らかとした。現在、個体レベルにおけるグレリンの骨代謝作用の責任臓器を同定すべく、骨芽細胞、および神経細胞特異的なグレリン受容体欠損マウスを作成し、その解析を行っている。さらに、我々は、中枢神経系や骨で発現する神経ペプチド欠損マウスの骨組織を解析し、骨量に異常をきたす複数の変異動物を同定した。さらに、その一部では中枢神経特異的欠損マウス、骨特異的欠損マウスの作出を行い、個体レベルでの当該神経ペプチドの生理的な骨代謝調節作用の解明を行っている。以上のように、本研究課題は当初計画通り順調に進行している。我が国において骨粗鬆症の患者数は1100万人余りに至るが、その病態には不明な点が多い。我々は、世界に先駆けてレプチン-交感神経系による骨代謝の調節機構を見出し、骨代謝調節における新たなパラダイム「神経と骨のネットワーク」を提唱し、骨と骨外臓器は独立して代謝を営んでいるわけではなく、ネットワークを形成し、互いの代謝を調節していることが明らかとした。今年度は、骨から脳へのフィードバックシグナルについて、マイクロCTを用いた三次元構築による骨量定量法にて、神経系特異的RANK欠損マウスが骨量の異常をきたすことを定量化した。現在、組織学的骨形態計測法、in situ hybridization法、免疫組織染色法などにより、骨組織を詳細に解析し、神経特異的RANK欠損の骨代謝の異常が骨形成に起因するか、骨吸収に起因するか、あるいは両者の共存によるものかに関する検討を行っている。まだ、消化管による骨代謝調節機構について、本年度は組織学的検討により、全身でグレリン受容体欠損マウスが骨代謝の異常を示すことを確認した。また、マイクロCTを用いた三次元構築による骨量の定量を行った。さらに、in situ hybridization法、免疫組織染色法などによる骨組織の分子レベルでの解析を開始した。
日本古代官人データベースの構築ならびに木簡を用いた情報管理の研究

本研究では、712世紀の勤務評定・成績に関わる史料を調査し、長屋王家出先機関跡などの国内の木簡出土地、ならびに韓国慶州にて木簡の観察、現地調査を行い、日本古代国家の情報管理法の検討を行った。その一環として、『続日本紀』以下六国史の叙位記事のデータベース化を目的に、叙位記事の入力を完了させた。さらに宇多天皇以降の叙位記事を収集し合わせて入力した。これらのデータをもとに新しい叙位の形態「加叙」の成立過程を解明した。本研究は、勤務評定・成績に関わる資料(木簡・正倉院文書・六国史)を収集・分析し、中央官司・地方官衙・貴族邸宅等の経営構造とあわせて、日本古代国家の具体的な情報管理法を解明するものである。その一環として、六国史叙位記事のデータベースを作成し、8-10世紀の官人の昇進状況の復元を試みる。1.日本古代官人叙位記データベースの構築これまで作業を進めてきた、『続日本紀』『日本後紀』『続日本後紀』『日本文徳天皇実録』『日本三代実録』の叙位記事の入力・校正を引き続き行った。入力項目は、官人名・叙位年月日・本位階・新位階・官職を基本とし、六国史の欠損部分については、『類聚国史』等での補充を行った。現況では叙位記事の入力だけであるが、今後は位階記事全般を反映させ、完備させる予定である。さらに「正倉院文書」・木簡等にみえる官人・叙位記事や位階関連記事の収集を行い、上記データに反映させることを試みた。2.情報管理・伝達法の研究長屋王家木簡を用いて、貴族邸宅における情報管理法について検討を行った。長屋王家木簡には、出先機関とみられる複数の施設より進上された、労働の成果や勤務評定の報告に関わるものが含まれている。平成19年度は「竹」の進上ならびに上日を報告した「木上司」の推定地候補地である奈良県香芝市・広陵町・明日香村飛鳥の現地調査を行なった。8世紀と現在における植生の変化を加味しても、両推定地とも竹の産出に耐えうる地域であることを確認した。以上の調査を踏まえた上で、輸送の形態、輸送時期、モノの性質(竹の形状・植生)など、木簡の文面に表示されない情報を複合し、当該地域の地勢を含め、出先機関の性質および実態を検討した。本研究は、勤務評定・成績に関わる史料を収集・分析し、中央官司・地方官衙等の経営構造とあわせて、日本古代国家の具体的な情報管理法を解明するものである。その一環として、六国史叙位記事のデータベースを作成し、8-10世紀の官人の昇進状況の復元を試みた。【1.日本古代官人叙位記事データベースの構築】『日本三代実録』の叙位記事の入力を完了、続いて校正を行った。さらに『大日本史料』第1編(24冊+補遺4冊)第2編(29冊)の叙位記事の入力を完了し、『公卿補任』寛平(889)年間以降の入力を進めている。六国史と比較することにより、9世紀以降の変質過程の考察が可能となった。上記データを用い、正月に追加で叙位を行う「加叙」の成立過程の検討を通じて、平安期における叙位儀礼の変質について解明、公表した(別記論文・『年中行事大辞典』吉川弘文館、2009)。【2.情報管理・伝達法の研究】木簡導入に多大な影響を与えた韓国の出土木簡の検討が不可欠であることから、11月に韓国慶州の鴨雁池、月城跡等の実地調査を行い、慶州国立博物館にて木簡を実見した。また慶北大学校を訪問し、同大学の研究者と意見交流を行った。韓国木簡と比較すべく、類似点が指摘される7世紀の木簡の調査・検討を行った。9月に滋賀県安土考古博物館にて、滋賀県内で出土した木簡の観察、検討会への参加、ならびに実地調査を、2月に静岡県浜松市伊場遺跡を巡検し、同市博物館にて伊場木簡を実見した。以上を踏まえ、日本古代の組織の構造の変化について、複合的に解明することができた。
学習理論に基づく数理モデルを用いた高信頼型自己組織化ネットワーク構築に関する研究

これからの情報増大時代を考慮し,多種多様化する情報ネットワークにおいて,ネットワークを構成する各ノードが自律的に異常な振る舞いをするノードを正確に定義,検出することで異常ノードを回避したネットワークを自律的に再構築する自己組織化技術が必要とされている.そこで,本研究では多様なネットワーク上に存在する異常ノードを各ノードがネットワーク構築時から自律的に定義,検出し,さらにネットワークトポロジを考慮して異常ノードを適切に対処する高信頼型ネットワーク構築のための自己組織化技術の構築を目的としている.本研究では,様々なネットワークの中で時間の経過により通信状況が変化する無線LANを用いたマルチホップ無線網(Multihop Wireless Network)に焦点を当てた.2011年度の研究実績として,ネットワークトポロジを考慮したネットワークの再構成手法の検討を行い,さらに高信頼型MWNにおける通信性能改善のためのフレーム送信制御手法の検討を行った.異常ノードに対する各ノードの対処法について考慮すべき点は多数存在し,単純に異常ノードを回避した迂回経路を利用するとその通信性能は大幅に減少する.そこで,本研究では,ネットワークを構成する各ノードが有する無線インターフェースに着目し,伝送レートやPerformance Anomaly問題のような無線LAN特有の制約条件を考慮し,ネットワーク全体の通信性能の低下を大幅に抑制するネットワーク再構成手法を提案した.この再構成手法の評価のため,提案手法を計算機シミュレーション上に実装し,その有効性を示した.一方で,高信頼型MWNの通信性能改善のために,周辺ノードの振る舞いの監視結果に基づき各ノードが自律分散的に通信の衝突を回避する手法を検討し,周辺ノードの通信状況を考慮した動的送信スケジューリング方式であるAutonomous Dynamic Transmission Scheme(ADTS)を提案した.そして,このアルゴリズム評価のために,計算機シミュレーション上にADTSを実装し,この手法の有効性を検証した.これからの情報増大時代を考慮し,多種多様化する情報ネットワークにおいて,ネットワークを構成する各ノードが自律的に異常な振る舞いをするノードを正確に定義,検出することで異常ノードを回避したネットワークを自律的に再構築する自己組織化技術が必要とされている.そこで,本研究では多様なネットワーク上に存在する異常ノードを各ノードがネットワーク構築時から自律的に定義,検出し,さらにネットワークトポロジを考慮して異常ノードを適切に対処する高信頼型ネットワーク構築のための自己組織化技術の構築と,その有効性の評価を目的としている.2010年度の研究実績として,様々なネットワークの中で時間の経過により通信状況が変化する無線LANを用いたマルチホップ無線網に焦点を当てた異常ノードの自律的な検出手法を提案した.マルチホップ無線網はネットワークを構成するノード同士が無線通信で接続されているため,周辺の障害物や無線環境により通信性能が変動する.このようなマルチホップ無線網において異常ノードを誤検知せず,正確に検出するためのパラメータについて調査し,その調査結果を基に評価指標の候補を抽出し,異常検出アルゴリズムの検討を進めた.異常検出アルゴリズムには多数のノードの評価結果を利用し,集まったデータを集合知などの異常解析モデルをベースに,各ノードが自律的に異常ノードを検出するアルゴリズムを提案した.そして,このアルゴリズム評価のために,計算機シミュレーション上に異常検出アルゴリズムを実装し,この手法の有効性を検証した.これからの情報増大時代を考慮し,多種多様化する情報ネットワークにおいて,ネットワークを構成する各ノードが自律的に異常な振る舞いをするノードを正確に定義,検出することで異常ノードを回避したネットワークを自律的に再構築する自己組織化技術が必要とされている.そこで,本研究では多様なネットワーク上に存在する異常ノードを各ノードがネットワーク構築時から自律的に定義,検出し,さらにネットワークトポロジを考慮して異常ノードを適切に対処する高信頼型ネットワーク構築のための自己組織化技術の構築を目的としている.本研究では,様々なネットワークの中で時間の経過により通信状況が変化する無線LANを用いたマルチホップ無線網(Multihop Wireless Network)に焦点を当てた.2011年度の研究実績として,ネットワークトポロジを考慮したネットワークの再構成手法の検討を行い,さらに高信頼型MWNにおける通信性能改善のためのフレーム送信制御手法の検討を行った.異常ノードに対する各ノードの対処法について考慮すべき点は多数存在し,単純に異常ノードを回避した迂回経路を利用するとその通信性能は大幅に減少する.そこで,本研究では,ネットワークを構成する各ノードが有する無線インターフェースに着目し,伝送レートやPerformance Anomaly問題のような無線LAN特有の制約条件を考慮し,ネットワーク全体の通信性能の低下を大幅に抑制するネットワーク再構成手法を提案した.この再構成手法の評価のため,提案手法を計算機シミュレーション上に実装し,その有効性を示した.一方で,高信頼型MWNの通信性能改善のために,周辺ノードの振る舞いの監視結果に基づき各ノードが自律分散的に通信の衝突を回避する手法を検討し,周辺ノードの通信状況を考慮した動的送信スケジューリング方式であるAutonomous Dynamic Transmission Scheme(ADTS)を提案した.そして,このアルゴリズム評価のために,計算機シミュレーション上にADTSを実装し,この手法の有効性を検証した.
肥満者の脂肪細胞による脂肪細胞成長因子(仮称)の細胞生物学的研究

脂肪細胞の成長因子の追求するためには、培養条件下において、活発な増殖能を示す脂肪細胞を得ることが不可欠である。そのために、まず確実に増殖相の脂肪細胞を得ることができる“成熟脂肪組織片による天井培養法"を開発した。この培養方法については、病理学会、及び肥満学会で発表し、批判を受けるとともに、外国の専門誌(Journal of Lipid Research)に投稿し受理されて、国際的にも認めてもらうことができた。この細胞系を用いて、増殖を促進する因子を検討したところ、(1)コンディションド・メディウム、(2)インシュリン及び(3)コラ-ゲンがまず、明らかに促進作用を有することがわかった。コンディションド・メディウムが促進作用を有するということは、脂肪細胞は自ら、成長因子を産生しているということであり、正常細胞としては、通常のことであり、予想されたことであった。今後、メディウム中の成分の分析により、追求できるものと考えられる。次に、インシュリンの増殖促進作用であるが、インシュリン様成長因子(IGF)についても同様の効果を得ることができ、受容体を共通にしているものと考えられる。これは、特に脂肪細胞に特異的でない反応と考えられる。次にコラ-ゲンの影響であるが、これは、コラ-ゲン・ゲル・三次元培養という私共が既に確立していた方法及び今回の脂肪組織片培養法をコラ-ゲン・ゲル表面に応用しての方法によって確立したものである。脂肪細胞はコラ-ゲン等の細胞間基算内に存在しているものであるので、納得できる結果であり、脂肪細胞はコラ-ゲンに対する受容体を有しているものと考えられる。なお、Transforming Growth Factor(TGF)及びフィブロネクチンについては検討した結果、特に増殖に及ぼす明瞭な所見は得られなかった。この研究は脂肪細胞の成長因子を検討するものであるので、増殖相の脂肪細胞をまず得る必要があった。これに相当するものは線維芽細胞様脂肪細胞である。種々の試みの結果、私共は以下の方法を開発した。即ちラット、マウス及びヒトの腹部皮下脂肪組織を取出し、細切し遠心して浮遊する組織片のみを得て天井培養法を行なった。天井培養法とは脂肪細胞のように培養液中で浮遊する細胞に対して、私共が開発した。培養法で、フラスコに培養液を100%充満させフラスコの内上面(天井面)に接着させるものである。さて、脂肪組織片は培養2-3日で接着し線維芽細胞様脂肪細胞がはえ出して、活発に増殖した。そして、局所的に充満した場所から、細胞質内に脂肪滴が生じ、単胞性脂肪細胞にまで分化した。これらの細胞は酵素組織化学によっても脂肪細胞であることが同定された。この細胞系を用いて、脂肪細胞の増殖を促進させる因子(成長因子)の追求を行なった。まず、新生児牛血清は、10%以上添加状態において、胎児牛血清よりも増殖を促進させ、かつ分化もうながした。インシュリン(0.1mu/ml以上)は、新生児牛血清の添加状態で、成長因子となり得た。成長ホルモン、ステロイドホルモンは、明らかな効果を示さなかった。次に脂肪細胞自身が成長因子を分泌している可能性があるので脂肪細胞の古い培養液、即ち、コンディション・メディラムを、脂肪細胞に与えた。その結果、10%の濃度で加えることにより、軽度ないし中程度、脂肪細胞の増殖を促進した。又、成長因子として液性因子ではないが、細胞間マトリックス、中でもコラーゲン(実際にはコラーゲン・ゲルの状態で与える)は、成熟脂肪細胞の脱分化と増殖を明瞭に促進した。次年度もひきつづき、脂肪細胞に対する成長因子を追求していきたい。

そのために、まず確実に増殖相の脂肪細胞を得ることができる“成熟脂肪組織片による天井培養法"を開発した。この培養方法については、病理学会、及び肥満学会で発表し、批判を受けるとともに、外国の専門誌(Journal of Lipid Research)に投稿し受理されて、国際的にも認めてもらうことができた。この細胞系を用いて、増殖を促進する因子を検討したところ、(1)コンディションド・メディウム、(2)インシュリン及び(3)コラ-ゲンがまず、明らかに促進作用を有することがわかった。コンディションド・メディウムが促進作用を有するということは、脂肪細胞は自ら、成長因子を産生しているということであり、正常細胞としては、通常のことであり、予想されたことであった。今後、メディウム中の成分の分析により、追求できるものと考えられる。次に、インシュリンの増殖促進作用であるが、インシュリン様成長因子(IGF)についても同様の効果を得ることができ、受容体を共通にしているものと考えられる。これは、特に脂肪細胞に特異的でない反応と考えられる。次にコラ-ゲンの影響であるが、これは、コラ-ゲン・ゲル・三次元培養という私共が既に確立していた方法及び今回の脂肪組織片培養法をコラ-ゲン・ゲル表面に応用しての方法によって確立したものである。脂肪細胞はコラ-ゲン等の細胞間基質内に存在しているものであるので、納得できる結果であり、脂肪細胞はコラ-ゲンに対する受容体を有しているものと考えられる。なお、Transforming Growth Factor(TGF)及びフィブロネクチンについては検討した結果、特に増殖に及ぼす明瞭な所見は得られなかった。
分子振動の倍音の吸収強度と水素結合形成および溶媒効果

OーH伸縮振動及びNーH伸縮振動の第一倍音の振動数と吸収強度が水素結合形成や溶媒依存によってどのように変化するのかを赤外・近赤外分光法と量子化学計算法によって検討した。水素結合形成では分子振動の非調和性を増大するが第一倍音の吸収強度は減少することを水素結合形成モデルによる量子化学計算によって確かめることができた。また、溶媒依存による変化は溶媒の誘電率と相関を持つことが多いことが分かった。誘電場に伴う低波数シフトでは、第一倍音の吸収強度は増大することを、連続誘電体モデルによって解釈することができた。そして、第一倍音の吸収強度は基本音よりも分子間相互作用に対して敏感であることが分かった。本研究は、赤外・近赤外分光法と量子化学計算法を用いて、水素結合の形成および、溶媒の存在が、分子振動の倍音の振動数と吸収強度に与える影響を明らかにすることが目的である。平成26年度は、(1)水素結合形成による振動数と吸収強度の変化の測定、(2)計算レベルの違いによる水素結合形成の実験結果の再現性の検討の2点を取り組んだ。(1)では、メタノールおよび、ピロールのOHおよびNH伸縮振動について、ピリジン誘導体との水素結合形成による振動数と吸収強度の変化をフーリエ変換型赤外/近赤外分光光度計(FT-IR/NIR)を用いて測定した。その結果、いずれの水素結合形成においても、基本音の吸収強度は増大し、第一倍音の吸収強度は観測が困難な程に減少することが分かった。(2)では、密度汎関数法DFT(B3LYP、M06-2X)と幾つかの基底関数を用いて、伸縮振動の振動ポテンシャル関数と双極子モーメント関数を求め、この振動ポテンシャル関数と双極子モーメント関数を用いた非調和性を考慮したシュレディンガー方程式の数値解析によって伸縮振動の振動数および吸収強度を算出した。B3LYPとM06-2Xではピロール-ピリジン水素結合会合体のポテンシャル局面上の安定な構造は異なった。しかし、ゼロ点振動準位を考慮した平均構造はいずれも同様な構造であることが分かった。この構造についてNH伸縮振動の基本音・倍音の振動数と吸収強度を量子化学計算によって見積もると、水素結合の形成による基本音の吸収強度は増大して第一倍音の吸収強度は減少する結果を得た。この計算結果は、四塩化炭素溶媒中で観測されたピロール-ピリジン会合体の実験結果と一致した。変化の傾向は、B3LYP、M06-2Xおよび用いたいずれの基底関数でも再現し、より大きな基底関数程、実験値に近い値を示した。同様の結果がメタノール-ピリジン水素結合会合体でも得られた。本研究は、赤外・近赤外分光法と量子化学計算法を用いて、水素結合の形成および溶媒の存在が分子振動の倍音の振動数と吸収強度に与える影響を明らかにすることが目的である。平成27年度は(1)溶媒依存性の実験による検証とこれを再現する量子化学計算モデルの検討、(2)倍音の吸収強度の増減に関わる要素の検討の2点に取り組んだ。(1)では、メタノール、2-メチル-2-プロパノール等のOH伸縮振動と、ピロール、7-アザインドール等のNH伸縮振動について溶媒依存を調べた。その結果、第一倍音の振動数と吸収強度は溶媒によって異なった。この違いを溶媒パラメータの一つである比誘電率との相関を検討した。その結果、比誘電率の大きい溶媒ほど第一倍音の振動数は低波数に観測される傾向が見られた。さらに、溶媒の比誘電率の増加に対して、第一倍音の吸収強度の変化には増大する場合と減少する場合が見られた。これらの変化について水素結合モデルと連続誘電体モデルによる量子化学計算の結果と比較した。その結果、溶媒の比誘電率の増大に依存して第一倍音の吸収強度が増大する場合は連続誘電体モデルで再現できた。これに対して、溶媒の比誘電率の増大に依存して第一倍音の吸収強度が増大する場合は水素結合形成と連続誘電体場の複合作用として解釈できた。(2)では、水素結合形成と溶媒依存の実験結果と量子化学計算の結果を踏まえて、分子間相互作用に伴う倍音の吸収強度の増減の要因を検討した。振動数の低波数シフトに伴う吸収強度の増大と減少は振動ポテンシャルの非調和性と双極子モーメント関数の傾きによって解釈できた。吸収強度の変化には特に双極子モーメント関数の変化が重要であり、その傾きの増加が微かな間は吸収強度が増大するが、傾きの増加が大きくなると吸収強度が減少することが分かった。水素結合の形成前後でのOH(またはNH)伸縮振動の振動数と吸収強度について赤外・近赤外吸収スペクトルを測定し、水素結合形成が伸縮振動の基本音・倍音の与える影響の傾向を掴むことができた。

また、水素結合の形成による分子振動の基本音・倍音の振動数と吸収強度を変化を再現する計算レベルをおおむね絞り込めた。分子分光学引き続き水素結合形成の作用も調べるが、今後は溶媒効果の作用を中心に調べる。様々な溶媒中での赤外・近赤外吸収スペクトルの測定と連続誘電体モデルによる量子化学計算を行い、実験と理論の両面から分子振動の倍音の振動数と吸収強度に与える溶媒分子の影響を検討する。3月に研究発表で参加した日本化学会春季年会の旅費が含まれていない為、約10万円の差額が生じている。校舎の改装工事による実験室の移動があり、購入品の破損や劣化、紛失の危険性を避ける為、初年度購入予定の実験用試薬と器具の幾つかの購入を次年度に先送りすることにした。校舎の改装工事による実験室の移動により先送りした物品を今年度に予定通り購入し、研究を実施する。
TIMを介したアポトーシス細胞除去が気管支喘息の病態において果たす役割の検討

本研究の目的は、気管支喘息の病態におけるTIMファミリー分子の役割をアポトーシス細胞除去の観点から検討することにある。TIMファミリー分子がアポトーシス細胞除去を介して気道の恒常性を維持しており、その機能不全が気管支喘息発症の要因となりうるという仮説を検証する。また、TIMファミリー分子の発現や機能を高めるような介入が、気管支喘息治療に応用できるか検討する。平成22年度は、患者から安全に検体を採取する方法、および測定系の確立に重点をおき、研究を進めた。ヒトの気道細胞を採取する方法としては、気管支鏡を用いた気管支肺胞洗浄や直視下気管支粘膜生検が効率的である。しかしながら、気管支喘息患者においては発作を誘発する危険があり、また治療方針の決定において必須ではないため、実際の臨床で施行されることはない。したがって、3-5%食塩水のネブライザー吸入で喀痰を誘発する事により、気道細胞を収集した。誘発喀痰の手法は気管支喘息患者に対しても発作を誘発することなく、安全に施行することができた。TIMファミリー分子(ヒトではTIM-1, 3, 4)の発現解析には、フローサイトメトリー、免疫染色、RT-PCR法を試みたが、集められる細胞数に限りがあるため、フローサイトメトリー法では十分な解析が困難であった。またRT-PCRは細胞種ごとの発現の評価ができないため、免疫染色での解析を中心に行っていくこととし、今後症例を集積していく予定である。収集した喀痰の液性成分における可溶性TIM分子の測定を行うため、リコンビナントタンパクをコントロールとして、ELISAシステムの確立を行った。こちらも症例を集積し、患者背景(重症度、病型、ステロイドへの反応性なと)と合わせて解析していく予定である。
日本人のナトリウム最少必要量に関する基礎的研究

目的:成人男子に食塩の漸減投与を行い、血液性状の変化とナトリウムバランスの観察からナトリウムの必要量及び目標摂取量を明らかにする。方法:研究計画書を配布して研究内容を説明した上で、参加の同意を文書で得られた健康な男子学生10名を対象とした。通常の日常生活では特別の発汗が認められない11月12月にかけての42日間を実験期間とし、実験開始後3日間は自由食を、その後はナトリウムも含めて全て栄養所要量を満足するように実験食を調整し、食塩含有量のみを漸減させて、食塩含有量10g/日の食事を3日間、6g/日の食事を11日間、5g/日の食事を14日間、4g/日の食事を14日間、この順序で摂取させた。実験食のナトリウム含有量は原子吸光法で測定し直した。飲料水は蒸留水を自由摂取とした。実験期間中は毎日24時間蓄尿を行い、1週間に2回(期間中13回)採血した。毎日、体重、自覚症状、飲料水量の変化を観察した。尿中成分として、Na、Cl、K、Ca、Mg、尿素窒素、尿酸、クレアチニン量を、血中成分として、一般生化学検査、およびインスリン、血漿レニン活性、アルドステロン、アンジオテンシン1、アンジオテンシン2、AVP、ANPを測定した。各実験食の最後の2日間には48時間のバランススタディーを実施した。結果:食事からの摂取量、尿中排泄量、糞中排泄量、皮膚からの排泄量を体重kg当たりで算出し、ナトリウム出納(摂取量-排泄量の合計)を算出した結果、1日当たり6g程度以上の食塩摂取の場合、出納は零から負の値を示したが、4g程度の食塩摂取では正の値を示した。高血圧の一次予防のためには1日6g以下の食塩摂取量が提言されているが、本研究の結果からは4gを下回らない程度の減塩が望まれると考えられた。方法:研究計画書を配布し、研究内容を説明した上で参加の同意を文書で得られた健康な男子学生5名(2228歳)を対象とした。実験期間は、通常の日常生活では特別の発汗が認められない時期を選び、平成12年11月6日から12月18日までの42日間とした。ナトリウムも含めて全て栄養所要量を満足させている実験食を調整した。42日間食品構成は同一にしたが、食塩含有量のみ漸減させて食塩含有量10g/日の食事を3日間、6g/日の食事を11日間、5g/日の食事を14日間、4g/日の食事を14日間、この順序で摂取させた。対象者は実験期間中提供された食物を全て摂取し、それ以外の食物は摂取しなかった。ただし、飲料水は蒸留水を自由摂取とした。実験期間中は毎日24時間蓄尿を行い、1週間に2回採血した。また毎日、体重、自覚症状、飲料水量の変化を観察した。期間中の13日目と14日目、27日目と28日目、41日目と42日目の48時間にバランススタディーを実施した。

各48時間とも、対象者は室温を一定にした部屋で生活し、48時間の尿、便、皮膚および脱ナトリウム処理を施した肌着に付着した汗(蒸留水により洗浄・抽出)を可能な限り収集した。それらの検体についてのNa、Cl、K、Ca、Mgを原子吸光法により測定した。また、これらの48時間に摂取した食事のNa、Cl、K、Ca、Mgも原子吸光法により測定した。結果:収集したデータを用いて、ミネラル類の出納を解析中である。目的:成人男子に食塩の漸減投与を行い、血液性状の変化とナトリウムバランスの観察からナトリウムの必要量及び目標摂取量を明らかにする。方法:日常生活では特別の発汗が認められない時期を選び、昨年度は平成12年11月6日から12月18日までの42日間を実験期間とした。本年度もデータの比較を考慮して同時期(平成13年11月5日から12月17日までの42日間)に実施した。研究計画書を配布して研究内容を説明した上で、参加の同意を文書で得られた健康な男子学生5名(年齢:2135歳、中央値23歳)を対象とした。実験開始後3日間は自由食を摂取させ、その後実験食に切り替えた。実験食の食品構成は昨年度と同じ内容とし、39日間とも同一にしたが食塩含有量のみを漸減させた。最初の11日間は食塩含有量10g/日の食事、続く14日間は8g/日の食事を調整し、全員(5名)が摂取した。その後の14日間は3名が6g/日の食事を、残りの2名は4g/日の食事を摂取した。実験期間の42日間は毎日24時間蓄尿を行い、1週間に2回(期間中13回)採血した。別に毎日、体重、自覚症状、飲料水量の変化を観察した。尿および血液の測定項目は昨年度と同じ内容とした。各実験食の最後の2日間には48時間のバランススタデイーを実施した。実施方法は昨年度と同じ方法で行った。結果:実験食のナトリウムを原子吸光法で測定した結果、食塩10g/日の実験食には9.9g、食塩8g/日の実験食には7.5g、食塩6g/日の実験食には5.5g、食塩4g/日の実験食には3.8gの食塩が含有されていた。食事からの摂取量、尿中排泄量、糞中排泄量、皮膚からの排泄量を体重kg当たりで算出し、ナトリウム出納(摂取量-排泄量の合計)を算出した。その結果、1日当たり6g程度以上の食塩摂取の場合、出納は零から負の値を示したが、4g程度の食塩摂取では正の値を示した。
ジェネラリスト・ソーシャルワークにおける社会資源活用に関する研究

平成15年度は、昨年度の調査結果を第17回日本社会福祉学会において、「ケアマネジメントにおける社会資源活用に関する研究(1)」のタイトルで報告を行った。フロアより、他の地域における在宅介護支援センターとの比較や活用を巡る要因の分析について示唆を受けた。9月には社会資源活用のプロセスについて、修正グランデッド・セオリー研究会において報告を行った。同研究会では、コアカテゴリーとしては「最適化(=主体がその環境においてもっとも効果的な状態になること)」を生成し、その観点からケアマネジメントの支援過程について論じている。さらに、8月に和歌山県G市にある5カ所の地域型在宅介護支援センターに勤務するケアマネジャー6名に対して面接調査と業務の参与観察を行った。各ケアマネジャーに、各3ケースについて、半構造面接を実施した。その結果、ケアマネジャーが社会資源を活用するにあたっては、ケアマネジャーの経験から蓄積された、いわば手持ちの社会資源のなかから、利用者の状態や家族状況に合わせて社会資源を選別することが明らかにされた。選別を行う要因としては、1.サービスの質に信頼がおけること、2.一つの事業所で複数の種類のサービスを提供していること、3.公共交通機関が利用困難であるため、利用者宅に近いか、サービス供給者が移動の手段を保持していることの三要因が示された。昨年度実施したA市における調査結果と比較すると、地理的な要因がサービス選択に強い影響を及ぼしていること、社会的な状況から、家族や近隣などのインフォーマルな人間関係が、社会資源の選別に強い影響を及ぼしていることが示された。さらに、兵庫県C市の基幹型在宅介護支援センターのケアマネジャーに対しても、調査を実施し、基幹型在宅介護支援センターの地域における総括的な役割について明らかにした。平成14年度は、東京都内A市にある基幹型の在宅介誕支援センターに勤務するケアマネジャー4名に対して面接調査と業務の参与観察を行った。調査対象であるケアマネジャー4名に、各3ケース以上の選定(合計13ケース)を依頼し、そのケースにおけるケアプランに組み込まれた社会資源を手がかりに、その社会資源を利用者に対して活用した経過や要因について半構造面接を実施した。その結果、ケアマネジャーが社会資源を活用するにあたっては、ケアマネジャーの経験から蓄積された社会資源のなかから、利用者のニーズに合わせて社会資源を選別することが明らかにされた。選別を行う要因としては、1.サービスの質がよいこと、2.サービスの質にばらつきがなく、常に同質のサービスが提供されること、3.多様な幅のサービスの選択が可能であること、4.待機時間が短く、申請後すぐに利用可能であること、5.利用者宅に比較的近いこと、6.サービス供給組織内にキパーソンが存在すること、7.費用が負担可能であり、かつその費用が妥当なものであること、8.利用者がサービスを試用するなど、使い勝手を確認することが可能であることが示された。しかしながら、利用者のニーズを充たす社会資源が地域のなかに存在しない場合もある。そのような場合、ケアマネジャーは、1.既存の代替的な社会資源をケアプランに組み込む、2.自分の所属機関や関連機関に存在する社会資源を活用して、そのニーズをカバーする、3.自治体にサービスを予算化するように地域ケア会議などではたらきかける、4.サービス提供者にサービスの質についてフィードバックし改善を促す、といった戦略をとっていた。
コイの補体第3成分(C3)の単離

哺乳類では、C3は補体の古典経路および第2経路に共通した成分であるのみならず、活性化によって食細胞の貪食を促進する作用のあるフラグメント(C3b)を生成するなど、生体防御に中心的役割を果たすことが知られている。本研究では、コイのC3を血清から単離し、その理化学的性質を調べた。コイのC3活性は、溶血中間複合体EAC14とヒドラジン処理コイ血清(Hd;C3とC4を欠く)からなる反応系に検体を加え、25°Cで60分間溶血反応を行って測定した。なお、EAC14は5mMCa^<2+>と5mMTTHA(Mg^<2+>の選択的キレート剤)の存在下に、感作ヒツジ赤血球とコイ血清(200%溶血相当量)とを0°Cで10分間反応させて調製した。また、Hdはコイ血清に1/(10)容のIMヒドラジン(pH7.5)を加え、25°Cで30分間インキュベートして得た。C3の精製は、100mlのコイ血清をBlue-Cellulofine,QAE-Sephadex,SepharoseCL-6BおよびCM-Sephadexカラムクロマトグラフィーに順次かけて行った。精製C3の最終収率は17%で精製度は27倍であった。このC3は、SDS電気泳動および免疫電気泳的に均質であり、分子量はSepharose-CL-6Bを用いたゲル濾過法によって約19万と推定された。さらに、還元条件下でSDS電気泳動を行うと、分子量約12万のα鎖と約7万のβ鎖とに分かれ、両鎖とも過ヨウ素酸-シッフ試薬で染色され、糖を含むことが明らかとなった。精製C3は、コイ血清で処理したザイモサンからIMヒドラジン(pH7.5)で溶出されるタンパク質と同一の抗原性を示した。また、哺乳類で知られているC3の不活化剤でコイC3を処理したところ、コイC3は0.5Mヒドロキシルアミンや0.2Mメチルアミンによって容易に失活したが、2MKBrや0.5MKSCNによってはほとんど失活しなかった。今後はコイのB因子、D因子を単離すると共に、細菌の細胞膜によるC3の活性化メカニズムを解明したいと考えている。
超臨界水による電気化学的合成アパタイト膜の改質と歯科インプラントへの応用

本研究の目的は,炭酸アパタイトの電気化学的コーティングの研究成果を踏まえ,この生体活性処理をさらに改善するため,超臨界水を用いた被膜の改質を図ることである.水は臨界温度(374.4°C),臨界圧力(22.1MPa)以上では超臨界水と呼ばれ,その物性は通常の水とは大きく異なっている.超臨界水処理によるアパタイトの微細構造の変化は未知であるが,アパタイトは構造中にOH基を有しており,アパタイト被膜の改質および新たな現象の発現が期待できる.平成12年度はチタンの超臨界水による酸化状態の影響を検討するため,チタンに超臨界水処理を施して硬質レジンを前装し,接着強さを測定し,歯科用硬質レジン前装用前処理法としての可能性を検討した.サンドブラスト処理したチタンおよび12%AuPdAg合金を,密閉容器中を45MPaで450°Cにした超臨界水処理をした.電界放射走査電子顕微鏡では超臨界水処理した純チタンには0.2μm以下の微粒子が生成し,600°Cで大気焼成したものでは厚い膜が生成していた.X線回折により,これらの生成物はTiO_2であることが確認された.これらの表面処理をした金属板に2種の硬質レジンを接着し,せん断接着強さを測定した.1種の硬質レジンは超臨界水処理した純チタンとの接着強さは他の条件より大きい値を示した.平成13年度は電気化学的析出したアパタイトを超臨界水処理し,微細構造および基板のチタンとの結合強さに与える影響を検討した。チタン電極が負になるように直流を通電し,チタン表面にアパタイトを析出させた.水洗乾燥後,450°C,45MPaの超臨界水中に8時間保持した.XRD図形より,この処理によりアパタイトの回折線がシャープになり,結晶性の向上が認められた.FE-SEM観察では,25°Cの非晶質様の穎粒は微細結晶になり,60°Cの板状結晶は微細針状結晶になり,100,150,200°Cの針状結晶の端面のエッジは丸くなっていた.さらに,基板との結合強さは,超臨界水処理により,約2倍結合強さが向上した.これは,析出した結晶自体の結晶性が向上し,機械的強さが向上したためと推定された.一方,0.O1N HCl溶液中での重量減少,すなわち溶解速度は低下し,疑似体液中での重量増加速度は低下した.以上のことより,超臨界水によるアパタイトの改質はアパタィトの強度を向上させるが,生体活性は低下させると結論づけられた.本研究の目的は,炭酸アパタイトの電気化学的コーティングの研究成果を踏まえ,この生体活性処理をさらに改善するため,超臨界水を用いた被膜の改質を図ることである.水は臨界温度(374.4°C),臨界圧力(22.1MPa)以上では超臨界水と呼ばれ,その物性は通常の水とは大きく異なっている.超臨界水処理によるアパタイトの微細構造の変化は未知であるが,アパタイトは構造中にOH基を有しており,アパタイト被膜の改質および新たな現象の発現が期待できる.平成12年度はチタンの超臨界水による酸化状態の影響を検討するため,チタンに超臨界水処理を施して硬質レジンを前装し,接着強さを測定し,歯科用硬質レジン前装用前処理法としての可能性を検討した.サンドブラスト処理したチタンおよび12%AuPdAg合金を,密閉容器中を45MPaで450°Cにした超臨界水処理をした.電界放射走査電子顕微鏡では超臨界水処理した純チタンには0.2μm以下の微粒子が生成し,600°Cで大気焼成したものでは厚い膜が生成していた.X線回折により,これらの生成物はTiO_2であることが確認された.これらの表面処理をした金属板に2種の硬質レジンを接着し,せん断接着強さを測定した.1種の硬質レジンは超臨界水処理した純チタンとの接着強さは他の条件より大きい値を示した.平成13年度は電気化学的析出したアパタイトを超臨界水処理し,微細構造および基板のチタンとの結合強さに与える影響を検討した。チタン電極が負になるように直流を通電し,チタン表面にアパタイトを析出させた.水洗乾燥後,450°C,45MPaの超臨界水中に8時間保持した.XRD図形より,この処理によりアパタイトの回折線がシャープになり,結晶性の向上が認められた.FE-SEM観察では,25°Cの非晶質様の穎粒は微細結晶になり,60°Cの板状結晶は微細針状結晶になり,100,150,200°Cの針状結晶の端面のエッジは丸くなっていた.さらに,基板との結合強さは,超臨界水処理により,約2倍結合強さが向上した.これは,析出した結晶自体の結晶性が向上し,機械的強さが向上したためと推定された.一方,0.O1N HCl溶液中での重量減少,すなわち溶解速度は低下し,疑似体液中での重量増加速度は低下した.以上のことより,超臨界水によるアパタイトの改質はアパタィトの強度を向上させるが,生体活性は低下させると結論づけられた.

本研究は,炭酸アパタイトの電気化学的コーティングの研究成果を踏まえ,この生体活性処理をさらに改善するため,超臨界水を用いた被膜の改質を図ることを目的としている.水は臨界温度(374.4°C),臨界圧力(22.1MPa)以上では超臨界水と呼ばれ,その物性は通常の水とは大きく異なっている.超臨界水処理によるアパタイトの微細構造の変化は未知であるが,アパタイトは構造中にOH基を有しており,アパタイト被膜の改質および新たな現象の発現が期待できる.本年度はチタンの超臨界水による酸化状態の影響を検討するため,チタンに超臨界水処理を施して硬質レジンを前装し,接着強さを測定し,歯科用硬質レジン前装用前処理法としての可能性を検討した.超臨界実験用高圧容器に,純チタン板と適量の蒸留水を入れて密封し,電気炉中に放置し,容器内を450°C,45MPaの超臨界状態にした.取り出し後,チタン板表面をX線回折,フーリエ変換赤外分光光度計,電界放射走査型電子顕微鏡により状態分析した.この超臨界水処理した純チタン板,電気炉で600°Cの大気中で1時間酸化処理した純チタン板に硬質レジンを前装した.試料は24時間,37°Cの生理食塩水中に保存した後,その接着強さを測定した.X線回折図形より,超臨界水処理したものおよび600°Cで大気焼成した純チタン板は,ともにRutile型のTiO_2が生成していた.また,フーリエ変換赤外分光スペクトルにおいても両者の顕著な相違は認められなかった.しかし,電界放射走査型電子顕微鏡像の超臨界水処理したものでは600°Cで大気焼成した純チタン板より,小さく緻密な顆粒状のTiO_2が生成していた.これらの表面処理をした純チタン板に前装した光重合型硬質レジンの接着強さは,超臨界水処理したものが最も高い値を示した.本研究は,炭酸アパタイトの電気化学的コーティングの研究成果を踏まえ,この生体活性処理をさらに改善するため,超臨界水を用いた被膜の改質を図ることを目的としている.水は臨界温度(374.4°C)臨界圧力(22.1MPa)以上では超臨界水と呼ばれ,その物性は通常の水とは大きく異なっている.超臨界水処理によるアパタイトの微細構造の変化は未知であるが,アパタイトは構造中にOH基を有しており,アパタイト被膜の改質および新たな現象の発現が期待できる.平成12年度はチタンの超臨界水による酸化状態の影響を検討するため,チタンに超臨界水処理を施して硬質レジンを前装し,接着強さを測定し,歯科用硬質レジン前装用前処理法としての可能性を検討した.本年度は電気化学的析出したアパタイトを超臨界水処理し,微細構造および基板のチタンとの結合強さに与える影響を検討した。電解液はNaCl, K_2HPO_4, CaC1_2・2H_2Oの溶液に(CH_2OH)_3CNH_2を緩衝剤として加え,塩酸にてpHを7.2に調整したものを用いた.電解液温度は20, 60, 100, 150, 200°Cで行い、電流密度は12.5mA/cm^2にし,電解時間は60分とし,チタン電極が負になるように直流を通電し,チタン表面にアパタイトを析出させた.水洗乾燥後,450°C, 45MPaの超臨界水中に8時間保持した.XRD図形より,この処理によりアパタイトの回折線がシャープになり,結晶性の向上が認められた.FE-SEM観察では,25°Cの非晶質様の穎粒は微細結晶になり,60°Cの板状結晶は微細針状結晶になり,100, 150, 200°Cの針状結晶の端面のエッジは丸くなっていた.さらに,基板との結合強さは,超臨界水処理により,約2倍結合強さが向上した.これは,析出した結晶自体の結晶性が向上し,機械的強さが向上したためと推定された.一方,0.01NHC1溶液中での重量減少,すなわち溶解速度は低下し,疑似体液中での重量増加速度は低下した.以上のことより,超臨界水によるアパタイトの改質はアパタイトの強度を向上させるが,生体活性は低下させると結論づけられた.