hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
時間平均を中間生成量とする5成分分割による乱流－非乱流エネルギー変換機構の解明

研究2年目は乱流境界層の外層において、乱流ー非乱流の識別とその後の解析に向けたデータ解析を行った。解析を行った流れ場は自己相似性の成立する順圧力勾配下の二次元乱流境界層である。この流れ場は流れ方向の圧力勾配(順圧力勾配)を推進力として、エントレインメント(巻き込み)を全く必要としない状態で維持できるように設定が行われているものである。エントレインメントと乱流ー非乱流の識別解析を行う前に、時間平均構造、特にエネルギー収支についての詳細な定量的調査を実施した。エントレインメントを必要としない状態では、乱れ生成と散逸とがバランスし、それにより対数速度分布が成立することが確認された。順圧力勾配により対数速度分布に観察される後流成分が消滅することが発見された。後流成分は境界層のエントレインメントとの関係が指摘されているものの、直接的関係は解明されておらず、境界層のエネルギー収支解明において極めて重要な事実である。乱れエネルギー方程式の収支が評価され、拡散項の寄与が抑制されていることが判明した。乱流拡散は渦度の拡散と関係し、エントレインメントとも密接な関係をもつことが期待される。乱流拡散項の低減は変動速度の三重速度相関の低減によるものであることが明らかになった。後流成分が観察される外層において乱流ー非乱流の識別と条件付き平均操作による分析が行われた。後流成分が観察されず、エントレインメントが無い状態においても、乱流ー非乱流の界面を形成する乱流バルジが存在することが確認された。これは極めて興味深い結果であり、エントレインメントと乱流バルジの形状とは直接に関係がないこと、大規模渦の運動がエントレインメントの大きさを左右することが示唆され、今後の研究への重要な知見が得られた。2年目までの達成目標に対して、目標以上に進展したものと若干遅れているものがある。目標以上に進展した内容は、境界層内のエネルギー収支機構と乱流ー非乱流界面の挙動との関係である。これらについては、壁面せん断応力の大きさを圧力勾配下においても定量的に評価できたことが大きな要因となっている。壁面せん断応力は境界層への仕事としてエネルギー収支に影響を与えるため、エントレインメント量の物理的意味を考察するうえで重要な物理量であり、信頼できる値が直接測定やサブレイヤープレートにより計測できたことが予想以上の成果をもたらした。このような発見により、エネルギー散逸機構、乱れエネルギースペクトルなどの機構を調査する必要が生じ、大規模渦構造の抽出などは遅れている。今後は乱流ー非乱流界面においてエネルギー変換に寄与する大規模渦構造の抽出を推進する。まず、乱流ー非乱流の識別に基づき、渦構造の抽出と領域平均とを行い、統計量を算出する。その他、PODなどの解析を適用することで、エネルギー含有渦を抽出し、エネルギー収支との関係を考察する。2年間の研究で最も注目すべき発見は、エントレインメントが無い状態で後流成分が観察されなかったこと、それにも関わらず乱流-非乱流界面に沿った乱流バルジの存在が示唆された結果である。この発見に対して、エントレインメントを担う渦の形態、その渦と乱れ生成、散逸および拡散との関係を明らかにしていく。具体的には、抽出された大規模渦の位相平均を行い、渦とともに移動する座標系から観察した流れを描き、流体の動きとその乱流ー非乱流界面との相対的関係を明らかにすることである。以下のような手順で進めたいと考えている。1乱流ー非乱流界面に沿った大規模渦の抽出を行う、2位相平均により渦構造の標本平均を行う、3渦構造に描かれた流線分布とエネルギー収支との関係を考察する。研究対象としている平衡境界層の条件を整え、壁面せん断応力を含めた通常の平均による統計量の計測を完了し、条件が設定されていることを確認した。乱流と非乱流とを識別する方法を構築し、正常に使用できることを確認した。乱流境界層は二次元性を保ちながら、レイノルズ数が一定となる領域を作成するため、主流速度がべき乗側に従って加速する流れにより生成された。変動速度は熱線流速計により計測した。壁面せん断応力は従来から保有の直接測定装置に加え、局所の値を非平衡状態においても計測できるように、サブレイヤープレート法と呼ぶ方法を開発した。これにより、平衡状態に至る過程において、境界層の挙動が把握でき、最終段階である平衡状態の構造の解釈が可能と期待される。壁近くの壁法則において、圧力勾配の影響を確認し、その平均速度分布と乱流量分布における修正を試みた。この修正法は逆圧力勾配において開発したものであるが、当該流れ場である順圧力勾配においても有効であることを確認した。乱流量における修正案の有効性が確認されたのは初めてである。ただし、有効である圧力勾配の大きさには制限があり、比較的弱い圧力勾配の範囲では有効であるものの、強い圧力勾配においては修正が困難である。また、修正が有効である圧力勾配の大きさは逆圧力勾配よりも小さい。外層のエントレインメント構造に関し、平均速度分布の後流法則、間欠係数分布および領域平均を取得した。エントレインメントが極めて小さい状態において、平均速度の後流強さがほぼ零となることを確認した。一方、エントレインメントが極めて小さい場合においても、通常の境界層と同様に乱流バルジと呼ばれる界面の存在が予想される結果となった。しかしながら、乱流拡散の強度は低く、2年目に向けて本研究の主題である速度成分の5成分分割によりそのメカニズム解明に進むこととした。

流れ場の設定、設定状態の確認が完了した。また、計測手法においても、非平衡状態における流れ場の変化を追跡できる壁面せん断応力の計測手法が確立できた。これは本研究において構造解明に重要な寄与をなすものである。2年目に向けて外層の基本構造を確認できたことは今後の研究の展開において極めて重要な進展である。エントレインメントが零に近い状態において、外層の後流強さがほぼ零であること、乱流拡散をもたらす変動速度の3乗積が極めて小さいことが確認でき、これは予想と一致していた。一方で、間欠構造においては通常の境界層と同様に入り組んだ界面が存在することが間欠係数分布から予想された。これは予想とは全く異なっていた。しかしながら、この事実は乱流界面においてエントレインメントがどのように行われるのかというメカニズムにおいて極めて重要と認識している。乱流界面において、エントレインメントが促進される構造と、抑制される構造とは何が異なるかを確認できれば、乱流境界層発達の予測と制御において新しい提案ができる可能性がある。今回の結果を参照すると、乱れエネルギーの収支がその鍵を握ることが期待される。乱流の活性度を上昇させるのは乱れエネルギーであり、その促進がどのように行われるのか、乱流領域と非乱流領域において各エネルギー収支が加速によりどのように影響を受けるか、非乱流領域から乱流領域へのエネルギーの伝達はあるのか、それはどのようにしてなされるのか、という疑問が生じることとなり、今後の研究における期待が増加した。エネルギー収支に基づき、再層流化において議論された項目が有効になると把握され、本研究の意義が増加した。研究2年目は乱流境界層の外層において、乱流ー非乱流の識別とその後の解析に向けたデータ解析を行った。解析を行った流れ場は自己相似性の成立する順圧力勾配下の二次元乱流境界層である。この流れ場は流れ方向の圧力勾配(順圧力勾配)を推進力として、エントレインメント(巻き込み)を全く必要としない状態で維持できるように設定が行われているものである。エントレインメントと乱流ー非乱流の識別解析を行う前に、時間平均構造、特にエネルギー収支についての詳細な定量的調査を実施した。エントレインメントを必要としない状態では、乱れ生成と散逸とがバランスし、それにより対数速度分布が成立することが確認された。順圧力勾配により対数速度分布に観察される後流成分が消滅することが発見された。後流成分は境界層のエントレインメントとの関係が指摘されているものの、直接的関係は解明されておらず、境界層のエネルギー収支解明において極めて重要な事実である。乱れエネルギー方程式の収支が評価され、拡散項の寄与が抑制されていることが判明した。乱流拡散は渦度の拡散と関係し、エントレインメントとも密接な関係をもつことが期待される。乱流拡散項の低減は変動速度の三重速度相関の低減によるものであることが明らかになった。後流成分が観察される外層において乱流ー非乱流の識別と条件付き平均操作による分析が行われた。後流成分が観察されず、エントレインメントが無い状態においても、乱流ー非乱流の界面を形成する乱流バルジが存在することが確認された。
慢性期脳梗塞治療戦略としてのミクログリア細胞移植療法の確立

ミクログリアを脳梗塞に類似した低酸素低糖刺激(OGD)にて,保護的M2ミクログリアに変化させることができることを明らかにした.さらに,この保護的ミクログリアを脳虚血後のラットに動脈投与することで,運動機能が改善促進させることを明らかにした.保護的ミクログリア細胞を投与した群では,コントロール群と比べて,虚血辺縁の神経軸策進展,虚血中心の辺縁部の血管新生を有意に認めた.さらに,成体脳梗塞ラットからミクログリアを分離できること,OGD刺激は,低酸素刺激,低糖刺激のみよりも相乗効果を有することも示した.M2ミクログリア投与は,脳梗塞に対する新しい治療戦略であることを示した.脳虚血後,外因性ミクログリアの移植にて脳実質内どの領域に移行するか,局在を確認することを目標とした.ラット塞栓糸脳梗塞再還流モデルを使用した.慢性期の運動機能として,30度の角にラットを置き,どちらに回るかを評価するコーナーテストのほか,hanging wire test(高さ60cmにラットをつりさげて,落下するまでの時間を評価),Bederson運動スケールで評価し,虚血前,虚血1日,3日,7日,14日,21日,28日の運動機能を評価した.また,無刺激,ある刺激を加えたミクログリア細胞を,虚血1週間後に1×106動脈投与し,その後3週間症状の差を検討した.移植ミクログリア細胞の局在を明らかにするためGFPマウス由来の初代細胞を準備し,1×106動脈投与した.その後3日後,1,2,3週間後に免疫染色サンプルを作成し,各種細胞マーカーとの二重染色を行い,脳内の局在を共焦点レーザー顕微鏡で観察した.ミクログリアの投与時期を虚血3日,1週間,2週間と変化させたときの運動機能の変化を観察もおこなった.実験遂行は順調に行わたため.脳虚血後,外因性ミクログリア移植による組織修復促進機序の解明を目標とした.まず,虚血に類似した低酸素低糖刺激(OGD)をミクログリア細胞に施したのち,培養液中の血管内皮増殖因子(VEGF),脳由来神経栄養因子(BDNF),各種サイトカインのELISAを行った.さらに,マトリックスメタロプテナーゼ-9(MMP-9)のFRETアッセイを行った.この刺激で,保護的ミクログリアが分泌するVEGFやTGF-βは増加し,炎症性サイトカインIL-6は低下し,保護的ミクログリア(M2ミクログリア)主体であることを示した.さらに,組織リモデリング因子のMMP-9分泌も増加していた.すなわち,OGD刺激を行うことで,ミクログリアを保護的な状態に誘導する条件を明らかにできた.さらに,このM2ミクログリアを動脈投与することで,脳梗塞28日後に,脳実質のVEGF,TGF-β,MMP-9発現が対照群と比べて亢進していることを示した.MMP-9は神経軸索伸展を阻害するコンドロイチンヘパラン硫酸(CSPG)を分解する.M2ミクログリア投与群では,脳実質のCSPG発現は低下していた.その結果,血管新生,神経軸索伸展を誘導することを明らかにし,ミクログリア移植による組織修復促進機序を明らかにした.実験遂行は順調に行われ,特許出願,学会発表,論文作成が行われた.ミクログリアを脳梗塞に類似した低酸素低糖刺激(OGD)にて,保護的M2ミクログリアに変化させることができることを明らかにした.さらに,この保護的ミクログリアを脳虚血後のラットに動脈投与することで,運動機能が改善促進させることを明らかにした.保護的ミクログリア細胞を投与した群では,コントロール群と比べて,虚血辺縁の神経軸策進展,虚血中心の辺縁部の血管新生を有意に認めた.さらに,成体脳梗塞ラットからミクログリアを分離できること,OGD刺激は,低酸素刺激,低糖刺激のみよりも相乗効果を有することも示した.M2ミクログリア投与は,脳梗塞に対する新しい治療戦略であることを示した.予定通り進行しており,継続の予定.予定通り進行しており,継続の方針脳血管障害競争的外部獲得資金を得たため,本年度の研究費はすべてそちらから捻出した.そのため,科研費はすべて来年度に繰り越した.競争的外部獲得資金を得たため,そちらから研究費を捻出した.そのため,残った科研費は来年度に繰り越した.平成28年度計画の実験では,ELISAや免疫染色,組み換え蛋白を様々必要とする.繰り越した予算を用いて,十分な検討を進めたい.H29年度の計画でも,ELISAや一次抗体を多く使用する.繰り越した予算を用いて,十分な検討を進めたい.
腫瘍及び嚢胞の増大に伴う骨吸収に関する研究

成牛の長管骨から1MNaClを含むEDTA脱灰して非コラーゲン性蛋白質を抽出し、鶏胚由来骨細胞に対する増殖促進作用を有する画分について、生化学的分析を行い、次のような結果を得た。1.成牛骨を1MNaClを含むEDTAで脱灰抽出した蛋白質のうち、鶏胚の頭蓋骨由来骨細胞に対して増殖を促進する因子は、pH3.0により沈澱する画分に存在し、さらに、30mMのカルシウムイオン添加により沈澱する画分に認められた。酸の上清およびカルシウムの上清にはほとんど存在しなかった。2.カルシウム沈澱画分を、イオン交換(ED-52)およびゲル濾過(S-200)クロマトグラフィーを用いて、活性因子の精製を行った。さらに、一部は逆相高速液体クロマトグラフィーにて分離され、そのうちの2つの画分のゲル濾過では、ともに12,50025,000の分子量の範囲を中心として活性が溶出してきた。これらの画分は、骨膜や皮膚より調整した細胞にも増殖促進効果が認められた。また、HPLCによる分離でも溶出位置の異なる2つの活性画分が認められた。3.骨芽細胞様細胞株であるMC3T3-E1細胞に対する作用は、鶏胚由来の骨細胞とは、全く反対に増殖抑制的に作用した。一方、ALP活性に関しては、鶏胚由来の骨細胞と同様の効果を示す画分が認められた。以上の結果から、成牛骨の脱灰抽出した蛋白質には、骨芽細胞の増殖に関与する性質の異なる複数の因子の存在の可能性が示唆された。また、これらの因子のうのひとつはTGF-βである可能性が高く、TGF-βの口腔偏平上皮癌細胞株に対する作用を検討したところ、一部の細胞株に対し、その増殖を著明に抑制するという結果が得られたが、その詳細については、今後の研究課題である。1.骨細胞増殖因子の精製......成牛骨から精製した骨細胞増殖因子は、分子量が12500から25000の範囲に存在し、酸や熱処理および変性剤処理に安定な因子であるという結果が得られた。また、生化学的、生物学的性質の異なる複数の骨細胞増殖因子の存在が示唆された。完全精製には至っていないが、従来報告されている細胞成長因子とは、異なる点があり、新しい因子である可能性も考えられ、今後精製を進めて確認する予定である。2.骨細胞増殖因子の性質......本因子を、鶏胚の骨膜および皮膚由来の初代培養細胞・骨芽細胞様細胞株であるMC3T3-E1細胞・線維芽細胞様細胞株であるBalb/C-3T3細胞等に対する増殖効果を検討した。その結果、鶏胚の骨膜の細胞には、骨細胞と同様に高い増殖促進作用が認められたが、皮膚の細胞に対しては、比較的低い増殖効果であった。また、MC3T3-E1細胞に対しては、強い増殖抑制作用を示した。一方、Balb/c-3T3細胞には、ほとんど効果が認められず、本研究の因子は、比較的骨の細胞に対して特異性が高いと考えられた。3.腫瘍細胞との関連......本因子を、ヒト扁平上皮癌由来のHSC-3細胞に添加しても、増殖効果はほとんど認められなかったため、現在、腫瘍の産生物の骨芽細胞への影響を検討中である。予備実験において、HSC-3細胞が骨芽細胞(MC3T3-E1細胞)に対し、増殖を促進する因子を分泌しているという結果が得られている。

今後、骨細胞増殖因子の精製を進めてその性質を明らかにするとともに、種々の骨吸収促進因子の受容体を持つと考えられている骨芽細胞に対する、腫瘍細胞の産生物の作用を検討し、腫瘍と骨芽細胞と骨細胞増殖因子との関連を検索していく予定である。1.骨細胞増殖因子の精製......前年度・成牛骨から精製した骨細胞増殖因子は,分子量が20000前後に存在し,酸や熱処理および変性剤処理に安定な因子であり,生化学的,生物学的性質の異なる複数の骨細胞増殖因子の存在が示唆された.本年度もひきつづき精製を進めたが,いまだ完全精製に至っていない.現在は骨組織抽出物精製の各ステップにおいて各種細胞株に対する増殖効果に及ぼす影響を検討中である.2.骨組織抽出物の性質......成牛粉砕骨より1M-NaCl抽出液(N-ext)および, 0.6M-Hclにて脱灰後, 4M塩酸グアニジン抽出液を得,株化骨芽細胞MC3T3-E1および株化線維芽細胞BALB/C3T3のDNA合成能に及ぼす作用を検討したところ, N-extは1μg/mlの濃度でBALB/C3T3のDNA合成を有意に促進し, 50μg/ml以上の濃度では,コントロールに比し, 20倍以上促進した. MC3T3に対しても, 110μg/mlで約2倍促進したが, 50μg/ml以上の濃度では抑制した. 4M塩酸グアニジン抽出物のうち,水不溶性分画は, 1μg/mlの濃度でMC3T3のDNA合成を80%以上抑制し, Al-pose活性も抑制したが, BALB/C3T3には, 100μg/mlの濃度でも抑制しなかった.以上のことから,骨組織抽出物中の因子が,骨芽細胞と線維芽細胞に対し,異なる作用をもつことが示唆された.3.TGF-βの各種細胞に及ぼす影響......最近,骨組織中に大量のTGF-βが存在することが確認された為,上記細胞およびヒト口腔偏平上皮癌細胞HSC-2, 3, 4, 5, 7に対するTGF-βの作用を検討したところ, MC3T3およびBALB/C3T3に対し, TGF-3は, 4M塩酸グアニジン抽出物に非常に似た性質を示した.又, TGF-βはHSC-4, 7に対し,強い増殖抑制効果を示した.前年度研究結果から,成牛骨由来の骨組織抽出物中には少なくともTGF-βが存在することが示唆され,しかも,TGF-βが他の組織に比べ骨組織中に大量に存在するという報告があることから,本年度は六種の口腔扁平上皮癌細胞HSC-2,HSC-3,HSC-4,HSC-5,HSC-6,HSC-7の増殖に及ぼすTGF-βの作用を検討した。ヒト血小板より抽出精製されたTGF-βは各HSCに単層培養下で与え,経時的に形態変化の観察を行い,細胞数及び,DNA合成(^3H-Thymidineの取込による)を測定したところ,TGF-βはHSC-4およびHCS-7に対してのみ明らかな増殖抑制効果を示したが,他の細胞株に対してはその増殖に及ぼす明らかな影響は認められなかった。最近,TGF-βは各種の細胞に対し,fibronectin,laminin等の細胞接着因子およびそれらのreceptorの発現を促進し,これらの作用を介して細胞の増殖および分化を調節しているとの報告があり,我々も,六種のHSCのfibronectin産生に対するTGF-βの作用を検討したところ,培地中のfibronectin量が,HSC-4およびHSC-7においてのみcontrolの100倍以上になっていることが判明した。しかし,fibronectinを投与しても増殖に及ぼす影響は明らかではなかった。これらの腫瘍細胞株の骨吸収能については,現在検討中であり,TGF-βと腫瘍の骨吸収の相関については今後の検討が待たれるところである。
レーザカオスを用いた高秘匿光通信方式の開発

IT時代の基盤技術となる全世界規模の光通信ネットワークは既に不可欠なインフラストラクチャとして定着しつつあるが、伝送時における情報セキュリティ問題は最重要課題であるにもかかわらず現在未解決のままである。従来のセキュリティ通信方式はコンピュータのソフトウェアで作成された暗号コードを用い、その秘匿性は計算量複雑性に起因しているが、これは近年提案されている量子コンピュータや次世代の超高速コンピュータにより原理的に解読可能となる。そこで従来の手法とは異なる、「原理的に安全な」通信手法の開発は緊急課題であり、本研究ではレーザカオスを利用した高秘匿光通信システムの開発を行った。従来のカオス秘匿通信方式では単にカオス自身にメッセージを埋め込む手法が主であったが、本研究ではカオス信号自身をメッセージとして用いる「Chaotic on-off keying」法を新たに提案し、実験的実証に成功した。カオス的レーザ出力に外部強度変調をオン・オフしてデジタル信号と見做し、受信側ではカオス同期の精度の変化を利用して復号化を達成した。変調の有無に関わらず伝送信号の統計的性質は完全に一致しているため、伝送信号からメッセージ信号の解読は原理的に不可能であり、非常に高秘匿な通信システムが実現できた。また、従来の光注入型レーザカオス同期法では二つのレーザ間でのパラメータ誤差に対する同期許容幅が広く、第三者のレーザにおいても盗聴可能であるという重大な欠点を有する。そこで本研究では新たなカオス同期法として、二つのレーザ強度の差信号を受信側の励起電流にフィードバックする「インコヒーレントカオス同期法」を提案し、その有用性を証明した。二つのレーザのパラメータ誤差に対する同期許容幅はいずれのパラメータに対しても1%未満と非常に狭く、秘匿通信用のカオス同期法として非常に適していることが分かった。
「平成の大合併」と基礎自治体行政の効率性・公平性に関する実証的研究

「平成の大合併」で基礎自治体行政と外部環境との接点がいかに変化し、公共サービスの効率性と公平性がどう帰着したかを明らかにすることが目的である。具体的には、外部環境との接点として、民間委託、住民参加、議会の3つを取り上げた。研究方法は、質問紙調査とケーススタディである。合併自治体では、効率性よりむしろ、公平性が合併自治体では主たる課題となるという発見が得られた。いわば、合併自治体では「旧市町村」が運営上の重要な規定因となることが示唆された。平成25年度は、研究実施計画に基づいて、基本概念の検討と分析枠組みの構築、次年度以降の研究の基礎となる各種資料の収集等を中心に実施した。研究全体としては、第1に、本研究の基本概念である行政(公共)サービス、効率性、公平性についての検討を実施した。行政組織と外部環境の接点に関しては、特に行政組織の開放度の高さについて内外の諸研究を整理することができたが、基本概念の検討については文献調査に力を注いだため、今年度中にすべての作業を終えることができなかった。従って、基本概念を前提とする分析枠組みの設定も十分な結論に至らなかった。これらの点については、次年度への課題として持ち越すことになった。第2に、データセットの構築のための資料を収集し、整理した。当該データセットは市町村合併と行政(公共)サービスの変化を捉えるための研究全体の基礎資料として、また次年度に控える市区の質問紙調査の準備として位置づけられるものである。次年度でもさらに情報を収集し、データセットの構築作業を継続する予定である。本研究はテーマごとにメンバーが分担する体制を採用しているが、各担当個別に進めた作業は以下の通りである。行政組織と「民間企業・非営利団体」接点考究担当においては、市町村合併と民間委託との関係についての文献収集を実施した。行政組織と「住民」(住民参加)との接点考究担当においては、住民参加の仕組み、特に全国のコミュニティ政策や地域自治組織についての基礎的な文献収集と若干の聞き取り調査を行った。行政組織と「議会」との接点考究担当においては、議会改革白書等を収集し、基礎的なデータベースを構築した。年度途中で担当ごとの進捗を管理しつつ、次年度の研究を積極的に実施する上での礎を形成することができた。本年度は、研究全体の最も重要な年度であり、初年度に実施した諸作業に依拠しつつ、実証研究を本格的に進めた。研究実施体制については、行政組織と「民間企業・非営利団体」との接点考究、行政組織と「住民」(住民参加)との接点考究、行政組織と「議会」との接点考究として、これらのテーマごとに研究メンバーが個別・共同で実証作業に当たった。とりわけ本年度の大きな事業は全国市区への質問紙調査の実施である。第1に、質問紙調査の準備段階として初年度来取り組んできた市区の合併等に関するデータセットの整備を年度前半に実施し、各々のメンバーにおいてリサーチクエスチョンの設定や仮説形成の作業に取り組んだ。第2に、第1と同時に、質問紙調査における仮説形成に活かすため、基礎自治体の効率性と公平性に関する概念整理を研究会において初年度に引き続き行った。特に組織理論のアプローチを援用して概念間の整理を検討した。そして第3に、質問紙調査に付随する諸事業を実施した。特に、質問紙の設計が年度後半の大きな事業となった。「平成の大合併と基礎自治体のこれからを考えるためのアンケート」と題して、全国813市区(企画、建設、福祉、産業の4部署)を対象に郵送法によって質問紙を配布した。2015年3月現在の回収率は、約35%であった。3月に一度返送確認を行ってはいるが、分析の精度をもう少し高めるため、本調査事業を次年度にも継続して実施する予定である。他方、インタビュー調査は引き続き次年度で本格的に実施する。最終年度は主として、前年度に実施した全国市区アンケート調査について引き続き返送確認作業を行いつつ、データの入力、集計、分析を実施した。本調査を通じて以下の点が明らかとなった。第1に、民間委託、住民参加、地方議会と行政との各接点局面については、合併によってそれらが大きく影響を受けないことである。一方で、第2に、行政組織一体化や重複投資の回避で「効率性」、また広域観点からのサービス実施等で「公平性」は達成されているものの、住民の旧市町村意識と較差が残存していることである。行政の統合は進んだが、地域社会レベルの統合が進んでいない。さらに第3に、行政職員の専門化が進んでいないことである。これまで学術上、合併によって自治体行政の専門性が高まるとされてきたことと反対の結果であった。くわえて、このアンケート結果を踏まえて事例調査も実施した。事例を通じても、合併で仕組みを大きく刷新するというより、以前の制度資源を活用して継承している状況が窺えた。結果を社会に還元するため、アンケート調査報告書を作成し、自治体等に配布した。研究期間全体を通じては、自治体行政の民間、住民、議会との接点について、研究仮説では合併のような政治行政スキームの変化がそれらに大きな影響をもたらすと考えていたが、合併は諸接点変化の契機とはなっておらず、ひとまず接点はどうあれ合併後に効率性と公平性は一定に達成されているという評価が可能であるが、「旧市町村」の境界の残存、そして行政の専門性における課題という変数が今後の諸接点変容に影響し、行政効率性と公平性に負の作用をもたらしうる点を考察した。

「平成の大合併」で基礎自治体行政と外部環境との接点がいかに変化し、公共サービスの効率性と公平性がどう帰着したかを明らかにすることが目的である。具体的には、外部環境との接点として、民間委託、住民参加、議会の3つを取り上げた。研究方法は、質問紙調査とケーススタディである。合併自治体では、効率性よりむしろ、公平性が合併自治体では主たる課題となるという発見が得られた。いわば、合併自治体では「旧市町村」が運営上の重要な規定因となることが示唆された。質問紙調査における質問紙の設計が予想以上に難航した。当初は、全ての市区及び各部署に対して、同じ種類の質問紙を送付する予定であった。しかしながら、先行研究や先行調査を詳細に解析していった結果、先行研究・調査において意外にも合併の実態に関して不明瞭なままになっている点が多く、結局合併をめぐる詳細な設問が増え、合併市区用の質問紙と非合併市区用の質問紙を別々に用意しなければならなくなったことなどから、夏頃から始めた質問紙設計の作業は翌年2月までかかった。延べ5回の検討会、それに付随する準備作業で年度を通してまるまる1ヶ月から2ヶ月を要してしまった。ただ、何とか質問紙調査は年度内に実施することができた。一方で、質問紙調査にエネルギーを費やさざるを得なかったため、インテンシブなインタビュー調査は実施することが出来ていないが、合併自治体に関するデータセットを各種情報から整備して、合併の影響や課題等を検討することが出来た。行政学平成27年度は最終年度であり、必要な文献を追加的に収集しつつ、平成26年度に実施した質問紙調査の結果、そしてインタビュー調査の結果等を分析し、成果発表を積極的に行う。大きな課題は、質問紙調査である。調査自体は前年度中に実施出来たものの、質問紙の設計に時間がかかってしまい、送付時期が年度末となってしまったことから、回収率が思った以上にのびなかった。分析の精度を高める上でも、平成27年度にも継続的に調査を実施することとしたい。すでに、4月の時点で準備を始めており、6月末までに回収作業を終える予定である。この諸作業が遅延すれば成果発表が出来なくなるために、当初研究協力者(院生等)によるデータ入力作業を想定していたが、専門業者を活用(業務委託)することで迅速にデータセットの整備を実施する。また、インタビュー調査も併せて実施しなければならないが、年度内に成果発表作業に出来る限り取りかかるために、すでに専門誌・紀要への投稿、学会セッションへの応募等を検討している。最終年度であることからも、ゴール地点を先に設定することで研究事業全体がのびのびにならないようにタイムキーピングを行うこととしている。本年度は、分析枠組み設定と次年度の大規模な調査に向けての準備に専念することを計画としていたので、研究全体を貫く基本概念に関する文献調査やデータセット整備作業に取りかかることができた。基本概念の検討と分析枠組みの設定については継続作業となったものの、研究業績の概要で示した通り、概ね次年度の研究を順調に進めることができる状態には達していると判断した。第1に、質問紙調査の準備過程に相当の時間を要したからである。
訪問看護事業所の開示情報の活用及び調査方法の改善等による在宅看護研究基盤の確立

本研究では平成23年度には実施した訪問看護事業所を対象とした調査のより効果的な実施方法としての介護サービス情報公表制度のデータの活用や調査データのデータアーカイブへの寄託等の理論的検討を行った。平成24年度は実際に介護サービス情報公表制度で公開されている訪問看護ステーションの住所データの応用方法を検討するために、専門性の高い看護師と訪問看護師との同行訪問の実施可能性を地理情報システム(GIS)を用いて検討した。平成23年度に実施した訪問看護事業所を対象とした調査のより効果的な実施方法としての介護サービス情報公表制度のデータの活用や調査データのデータアーカイブへの寄託等の検討を受けて、平成24年度は計画を一部変更し、実際の介護サービス情報公表制度で公開されているデータを用いた発展的な研究方法の検討を行った。平成24年度の診療報酬の改定により緩和ケアや褥瘡ケアについて専門性の高い看護師(特定領域の専門看護師や認定看護師が該当)が訪問看護師と同行して訪問看護を実施することに対して評価がなされることになった。この同行訪問を実施するためには、訪問看護ステーションと専門性の高い看護師の勤務地の地理的関係が大きく影響してくる。そこで、介護サービス情報公表制度で公開しているステーションの住所と日本看護協会が公開している専門看護師・認定看護師の所属機関や養成機関の情報等から、両者の地理的関係を地理情報システム(GIS)ソフトMANDARAを用いて関連性を検討した。今回、各県の老年人口10万人あたりの緩和ケアについて専門性の高い看護師について検討したところ、秋田(6.55人)、福島(6.74人)、新潟(6.92人)の順に少なく、最も多い神奈川県(17.3人)とは最大で2.64倍の差が見られ、養成機関から150km以上離れた地域で少なかった。最も人数が少なかった秋田県と同様に人数が少なく、かつ類似した地理的環境を持つ宮崎県について、県内でのステーションと専門性の高い看護師の所属施設の関係を見たところ宮崎県の方が人的資源には恵まれていたが、それぞれの分布が偏っているため老年人口集積地を十分にカバーできない可能性が示唆された。このことから質の高い関連のデータを集積・公表し活用できれば、不要不急な調査による回答者の負担を軽減できるものと考えられた。訪問看護事業所の回答負担を軽減し、これらを対象とした調査の回収率の改善により、質の高いデータに基づいた科学的知見の蓄積および政策決定につなげることを目的に、平成23年度は、3つの内容について研究を実施した。まず1点目として過去5年間程度の大規模な訪問看護事業所を対象として調査研究の報告書・論文等を精査し、調査項目の共通点等について検討を行い、主たる調査目的は異なるが、A4版2ページ程度は、法人種別、事業所規模、訪問件数、利用者の要介護度別分布など共通する内容であることが多く、事業所ごとにデータを作成しておけば、調査の際に繰り返し利用可能であると考えられた。2点目は、訪問看護事業所の調査の回答に関わる負担軽減策を検討するため、看護以外の研究者も集まる第70回日本公衆衛生学会総会の自由集会として検討会を開催し、意見交換を行った。大規模調査データについては、東京大学社会科学研究所等で管理している既存のデータアーカイブがすでに存在しており、これらをアレンジしながら活用することで、一部の項目には限定されるが回答者の負担を軽減しつつ、縦断調査と同様の成果が得られるなど、有意義であることが確認できた。調査対象の割振りや介護保険の公表サービスのデータを使用することも、回答者の負担軽減に役立つものではあるが、これらを管理する場(団体)やその経費負担などが今後の検討課題として指摘された。年度当初はこうした負担軽減策について訪問看護事業所の意向調査を行う予定であったが、研究者側の懸念事項を検討する必要が生じたため、次年度実施する予定であった関連領域の調査研究者を対象とした調査を前倒しして実施し調査票の作成を行ったが、研究倫理安全委員会の申請のタイミングに間に合わなかっため、実施は次年度に行うこととした。平成23年度に計画していた3つの項目のうち、過去の関連分野の報告書等の収集と分析、回答者である訪問看護ステーションの調査協力に伴う負担の軽減策等に関する検討については、予定通り終了することができた。予定を変更して行う予定であった研究者を対象とする調査に関する実態・意識調査については、調査票の作成等の準備は進んだが、倫理委員会の申請時期の兼ね合いで24年度に実施を変更した。以上より、おおむね予定通りに研究目的に沿って進行していると考えられる。平成23年度に実施できなかった研究者等を対象とした調査、訪問看護ステーションを対象とした負担軽減策に関する意向調査、事業所に導入されている電子カルテシステムを活用した調査の回答システムについてのヒアリングなどを通じて、総合的に回答者の負担軽減策を例示し、改めて在宅看護関連の研究者との意見交換も行い、最終的には今後の調査の実施に役立つようハンドブックまたはガイドラインを作成する予定である。今年度の残額は実施できなかった研究者向け質問紙調査を次年度に実施する際の諸経費として用いる予定である。

また次年度については、今年度の研究成果を生かし、具体的なガイドラインを作成するための検討のための調査や会議の実施、電子カルテを用いた調査支援についてのソフトウェアメーカーからのヒアリング、負担軽減策についての意見に関する訪問看護ステーション向け調査の実施の経費として研究費を使用する計画である。
PET/CTと高分解能心臓CTでの不安定プラークの検出とサイトカインの関連

頚動脈の不安定プラークが疑われるPET/CT検診者対象に高分解能心臓CTを施行し、頚動脈の不安定プラークへのFDG集積と冠動脈の不安定プラークの関係を検討し、これらとプラーク形成や破綻に関与する血清サイトカイン(MPO, PTX, ADMA,高感度CRP, MDA-LDL)との関係を調べた。頸動脈のFDG集積の評価法はtarget-to-background ratio(TBR)を用いた。TBRは高感度CRPやMDA-LDLと有意な相関を認め、特にMDA-LDLとの関連が強かった。心臓CTは80例中3名の負荷心電図で異常が見られ、3名に心臓CTをおこない、1名の冠動脈に50%狭窄と不安定プラークが見られた。しかし、頸動脈のFDG集積と冠動脈不安定プラークとの関連ははっきりとした結論は得られなかった。この研究の目的は頚動脈の不安定プラークが疑われるPET/CT検診者対象に高分解能心臓CTを施行し、頚動脈の不安定プラークへの^<18>F-FDG集積と冠動脈の不安定プラークの関係を検討し、これらとプラーク形成や破綻に関与するサイトカインとの関係について血清マーカーを用いて明らかにする事にある。この研究では初年度で10人の程度のPET/CT検診者で頸動脈にプラークの存在が疑われ、このうち約8人に頸動脈エコーにて頸動脈にプラークが見られた。頸動脈エコーとPET/CTのSUV maxの関係としては8例と少ないので、詳細な統計学的解析は困難であるが、基本的にはSUV maxが高いものは高感度CRP傾向にあるようである。また、研究当初は部分容積効果を補正するためにcorrection SUV maxを算出する予定であったが、Luddらが最近の文献では動脈硬化の集積の程度の評価法としてT/B ratioを推奨しているためT/B ratioによる評価も現在おこなっている途中である。また、採血内容としてはadiponection,PAI-1,高感度CRP,MPO、と新たにADMAやPTX3の採血項目として採用した。これらはLuddらが頸動脈の集積と血清マーカとの関連性を最近一部報告しているためである。心臓CTについては8人中7人で心エコーや心電図で異常がなかったので、施行されていないが、1名は胸部症状があったため、心臓CTは施行しなかったものの心臓カテーテル検査が行われ、狭心症と診断された。このように頸動脈の集積と冠動脈疾患との関連性については少しずつではあるが、明らかにされつつある。今後はさらに症例を増やして、頸動脈集積と冠動脈疾患との関連性について明らかにする所存である。この研究の目的は頚動脈の不安定プラークが疑われるPET/CT検診者対象に高分解能心臓CTを施行し、頚動脈の不安定プラークへの<18>^F-FDG集積と冠動脈の不安定プラークの関係を検討し、これらとプラーク形成や破綻に関与するサイトカインとの関係について血清マーカーを用いて明らかにする事にある。この研究の初年度の患者数は10人前後であったが、初年度と今年度を併せて31名まで患者数を増やす事ができた。血液検査の内容については前年度同様にadiponectin,PAI-1,高感度CRP,MPO,ADMA,PTXを行い、さらにFDG集積の評価はSUV maxとLuddらが提唱しているTBRを用いて検討している。現在、FDG集積とこれら血清マーカーとの関連性についての詳細な統計学的解析は患者数が増えてきたため、今後施行していくが、傾向としては昨年同様に基本的には高感度CRPが高いものほどFDG集積が高い傾向にはあるが、MPOについては頸動脈プラークへのFDG集積と関連性が少ない印象である。Luddらはadiponectin,との関連性を報告しているが、これについては現在検討中である。心臓CTの施行に関しては明らかな胸部症状を訴える患者がいなかった事や心エコー等でも心機能が保たれている患者が多かった事もあり、施行した患者はいなかった。この2年間の研究で31名中1名が狭心症と診断されていることからPET/CT検診者で不安定プラークを持っていた場合に虚血性心疾患を起こす患者の割合は少ない可能性も考えられるが、新たな動脈硬化のバイオマーカーと<18>^F-FDG集積の関連性が見いだされば動脈硬化へのFDG集積機序の新たな発見につながる可能性もあり、来年度はこの点にも注目して検討していきたいと考える。

この研究の目的は頚動脈の不安定プラークが疑われるPET/CT検診者対象に高分解能心臓CTを施行し、頚動脈の不安定プラークへのFDG集積と冠動脈の不安定プラークの関係を検討し、これらとプラーク形成や破綻に関与するサイトカインとの関係について血清マーカーを用いて明らかにする事にある。この研究の初年度の患者数は31人前後であったが、初年度,前年度、最終年度を併せて80名まで患者数を増やす事ができた。血液検査の内容については前年度同様にMDA-LDL、adiponectin、PAI-1、高感度CRP、MPO、ADMA、PTXを行い、FDG集積の評価はLuddらが提唱しているTBRを用いて検討している。FDG集積(TBR)とこれら血清マーカーとの関連性、さらにはFDG集積と一般生化学検査や頸動脈エコー所見、BMIとの関連性も加えて統計学的解析をおこなった。血清マーカーとの関連についてはMDA-LDL(r=0.466,P=0.008)、高感度CRPでは(r=0.402,P=0.025)と有意な相関をみとめた。また、multiple stepwise regression analysisでは高感度CRPがP=0.078,MDA-LDLがP=0.008と頸動脈のTBRはMDA-LDLと関連が深いことがわかり、頸動脈のFDG集積が強いほどMDA-LDLの発現が強い事がわかった。また、ADMAについてはr=0.287,p=0.118とFDG集積が強いほどADMAの発現が強い傾向が見られたが、有意ではなかった。他のadiponection、PAI-1、MPO、PTXは関連がみられず、また、年齢、性別、頸動脈のIMT,血圧、肝機能(AST,ALT,γGTP)、血糖値、中性脂肪、コレステロール、LDLコレステロール、HDLコレステロール、eGFR、尿酸値、HbA1cでは有意差がえらなかった。BMIについては頸動脈のTBRが高いほどBMIが高い傾向にあったが、有意差は見られなかった。また、心臓CTについては80例中2名に負荷心電図で異常が得られなかったため、2名心臓CTをおこなったが、2名とも有意狭窄は得られず、不安定プラークの有意な所見は得られなかった。頸動脈のFDG集積と冠動脈不安定プラークとの関連性についてははっきりした所見は得られなかった。
磁性流体継手のパルス幅変調によるトルク制御

磁性流体の移動を利用したトルク伝達可変装置を試作し,外部信号のON-OFFによる伝達トルクのスイッチング特性および制御方法としてPWM(パルス幅変調)方式とファジィ簡略化推論法を検討した結果,以下のことが明らかになった.(1)円板にスリット(切り欠き)を設けることで,磁性流体の移動が容易となり,磁場の有無の切換えにより大きなトルク差が得られる.(2)油槽底面に溝を設けることで,磁場を切ったときのトルクを零とすることができ,磁場の印加により大きなトルク差が得られる.(3)円板にスリットおよび油槽底面に溝を設けることで,円板を回転したままでも,磁場の有無の切換えによるトルクのスイッチング制御が可能となる.(4)PWM方式で電磁コイルによる磁束密度を変えることができ,外部からの信号によって伝達トルクの可変制御が可能である.(5)非線形のトルク特性と温度外乱に対して,ファジィ推論を用いることにより,良好なトルク制御を行うことができる.(6)ファジィ制御により,目標トルクの変化に対してほぼ追従することができ,伝達トルクの可変制御が可能である.磁性流体の移動を利用したトルク伝達可変装置を試作し,外部信号のON-OFFによる伝達トルクのスイッチング特性および制御方法としてPWM(パルス幅変調)方式とファジィ簡略化推論法を検討した結果,以下のことが明らかになった.(1)円板にスリット(切り欠き)を設けることで,磁性流体の移動が容易となり,磁場の有無の切換えにより大きなトルク差が得られる.(2)油槽底面に溝を設けることで,磁場を切ったときのトルクを零とすることができ,磁場の印加により大きなトルク差が得られる.(3)円板にスリットおよび油槽底面に溝を設けることで,円板を回転したままでも,磁場の有無の切換えによるトルクのスイッチング制御が可能となる.(4)PWM方式で電磁コイルによる磁束密度を変えることができ,外部からの信号によって伝達トルクの可変制御が可能である.(5)非線形のトルク特性と温度外乱に対して,ファジィ推論を用いることにより,良好なトルク制御を行うことができる.(6)ファジィ制御により,目標トルクの変化に対してほぼ追従することができ,伝達トルクの可変制御が可能である.本研究では磁性流体を用いたトルク伝達の外部信号による制御を可能とするため試作したトルク伝達装置に改良を加え,さらにトルクの制御方法としてPWM(pulse width modulation:パルス幅変調)方式と簡略化推論法を用いたファジィ制御を行い,その有効性を検討した結果,以下のことを明らかにした.(1)円板にスリット(切り欠き)を設けることで磁性流体の移動が容易となり,磁場の有無により大きなトルク差が得られる.(2)油槽に磁性流体溜(磁性流体の溜まる溝)を設けることで,磁場のないときのトルクを零にすることができ,磁場を印加すると大きなトルクが得られる.(3)円板にスリットおよび油槽に磁性流体溜を設けることで,円板の回転中に磁場のON-OFFによりトルク制御が可能となる.(4)PWM方式によって電磁コイルの磁束密度を変えることができ,外部からの信号によって伝達トルクの可変制御が可能である.(5)PWMに対して非線形なトルク特性を有するが,ファジィ推論を用いることにより,良好なトルク制御を行うことができる.本研究では磁性流体の移動を利用したトルク伝達装置の制御方式としてコイルの印加にパルス幅変調(Pulse Width Modulation: PWM)方式を用い,磁場を変化させてトルク制御を行うことを試みた.さらに,この装置の入出力間の非線形性と応答遅れに対し,希望する出力特性を得るコントローラを生成するため,ニューラルネットワークによる学習システムを提案し,その有効性を検討した結果,以下のことを明らかにした.(1)PWM方式によって磁場を変化させることにより磁性流体を移動させることができ,これにより伝達トルクを制御することができる.(2)制御対象を二次遅れ系の伝達関数で近似することにより,学習シュミレーションが可能となり,コンピュータにより第一次近似のコントローラを得ることができる.(3)シュミレーションによって得たコントローラをトルク伝達装置を含めた学習システムに組み入れると,学習により実機へ適合でき,トルク伝達装置を任意のトルクに制御可能となる.(4)温度外乱による制御対象の変化に対して学習により変化量を補正し,コントローラを適合することができる.これにより,外乱に対しても制御対象を希望するトルク特性で安定に駆動させることができる.
事前学習用eラーニングを活用した脳神経科シミュレーションプログラムの有効性の検証

本研究では、基礎的研究として開発・実施した脳神経科シミュレーションプログラム(Neuro Sim)に、事前学習用eラーニング教材を取り入れ、その有効性を検証することを目的とし、急変に遭遇する機会の多い脳神経科領域における看護師の臨床実践能力の向上を目指すものである。研究初年度である平成29年度は、Neuro Sim事前学習用eラーニング教材に有効な要素・方法の抽出を行った。研究2年目である平成30年度は、Neuro Sim事前学習用eラーニング教材を作成し、研究者会議にて内容妥当性を確認し、コンテンツの洗練化に努めた。eラーニング教材作成後は、研究代表者が所属する施設の倫理委員会に申請し承認が得られた。最終年度である平成31年度に向け、複数の調査実施施設の倫理審査を受け、調査を実施する予定である。対象者数確保のために、調査は複数の施設で実施する予定である。それぞれの倫理審査に時間を要すため、やや遅れているとした。eラーニング教材のコンテンツ作成まではおおむね順調に経過したが、倫理審査に時間を要しているため、倫理審査承認後すぐに調査が開始できるように準備を整えておきたい。本研究では、基礎的研究として開発、実施した脳神経科シミュレーションプログラムに、事前学習用eラーニング教材を取り入れ、その有効性を検証することを目的とし、急変に遭遇する機会の多い脳神経科領域における看護師の臨床実践能力の向上を目指すものである。研究初年度である平成29年度は、Neuro Sim事前学習用eラーニング教材に有効な要素・方法の抽出と学習課題を明らかにするために、医学、看護、教育等の分野で広く文献検索した。また、研究計画に基づき、ハワイ大学SimTikiシミュレーションセンターならびにハワイ大学看護学部にてJP SWIMに参加し、ハワイ大学の教員より本研究に関するスーパーバイズを得た。また学習ニーズについて質的調査を実施した。今後は、次年度に向け、海外視察、文献検討、質的調査の結果を統合し、eラーニング教材を作成していく予定である。当初の研究計画通り、海外視察、文献検索、質的調査は実施したが、それらの結果をまだ十分に統合できていないことを鑑み、(2)おおむね順調とした。研究はおおむね順調に進展しているため、今後も当初の計画に基づき進めていきたいと考えている。教材の目的、目標、内容を明確化することで、学習者が到達目標を段階的に達成でき、知識、アセスメント力、論理的・臨床的思考の統合に至るような教材にしたい。次年度は、eラーニング教材の作成を実施する予定である。次年度分の交付予定額は申請時より削減されているとともに、教材作成に費用がかかることが予測されるため、今年度分残金を教材作成のための費用にあてたい。eラーニングおよび調査実施が遅れているため、平成30年度の経費にも未使用額が生じている。平成31年度は調査実施に伴い、交通費、分析、成果公表等に費用がかかることが予測されるため、今年度分残金をその費用にあてたい。
備前焼における鉄系化合物の生成と色調に関する研究

赤松を燃料として登り窯で焼成した備前焼の作品表面に形成する茶褐色模様の構成相と微構造について検討した。模様中の主結晶相はスピネル(Mg(Al, Fe)_2O_4)であることが明らかとなった。この相は、赤松から供給されるMgと備前焼粘土が反応することにより形成することがわかった。組成がMg : Al : Fe=1 : 2-x : x(x=0.50-1.50)となるよう秤量したMgO、Fe_2O_3およびAl_2O_3の混合物を、備前焼粘土表面に塗布し、大気中にて1250°Cで焼成した結果、登り窯で焼成した作品表面と同じ色調の試料作製に成功した。備前焼模様に、「金彩」、「銀彩」備前と称される稀な模様がある。これらの模様は、作家の経験と熟練および偶然によって作製されており、発色構成相および形成条件については全く明らかになっていない。連携研究者(備前焼作家)から提供された「金彩」および「銀彩」模様片について、発色構成相と微構造について検討した。「金彩」および「銀彩」模様の色は、作品が稲ワラと焼かれることから、作品表面に付着した炭素薄膜に起因すると考えられてきた。即ち、炭素の膜圧が25nmでは銀色となり、50nmでは金色になり、更に厚くなると青から黒色になると考えられてきた。しかし、粉末X線回折およびエネルギー分散型X線分光(EDX)による分析を行った結果、炭素は検出されなかった。詳細な電子顕微鏡観察の結果、これらの模様中には、主な結晶相として酸化鉄が生成し、「金彩」模様中にはアルファ型酸化鉄(α-Fe_2O_3)が生成し、「銀彩」模様中には、イプシロン型酸化鉄(ε-Fe_2O_3)が生成していることが分かった。これらの相の存在は、メスバウアー分光測定においても確認した。「金彩」および「銀彩」模様の形成条件について、備前焼作家である連携研究者と検討した。その結果、これらの模様は、作品を稲ワラとともに、一般的な備前焼が焼かれる温度よりも高い温度まで昇温後、炭素を導入し還元雰囲気にした後、室温まで冷却すると比較的現れ易いことが分かった。今後、これらの情報を基に再現実験を行う。備前焼は紬薬を施さずに焼かれるが、焼成後の作品の表面には様々な色模様が現れる。これらの模様は、原料である鉄分を多く含む備前焼粘土と燃料として用いられる赤松の灰または作品の溶着防止材として用いられる稲ワラが反応することにより形成する。備前焼模様の中でも稀な模様である「金彩」および「銀彩」模様は、還元雰囲気下で稲ワラと焼成すると形成することから、作品表面に付着した炭素薄膜に起因すると考えられてきた。しかし、備前焼作家から提供された試料片について走査透過型電子顕微鏡観察を行った結果、炭素は検出されず、主な結晶相として酸化鉄が生成していることがわかった。「金彩」模様中には、約5μmの板状のアルファ型酸化鉄(α-Fe_2O_3)結晶が凝集した粒子を形成していることがわかった。また、電子線回折の結果、これらの粒子は[0001]晶帯軸であり、非常常に配向性が高いことも明らかになった。一方、「銀彩」模様中には、約3μmイプシロン型酸化鉄(ε-Fe_2O_3)が生成していることがわかった。更に、「銀彩」模様中には、スピネル(Mg(Al, Fe)_2O_4)が生成し、イプシロン型酸化鉄と結晶学的方位関係を有することがわかった。「金・銀」模様は、備前焼粘土と稲ワラを焼成すると現れる。そこで、備前焼粘土のペレット状試料に稲ワラを置き、種々の酸素分圧下で焼成を行い、模様の再現を試みた。その結果、酸素分圧により鉄イオンの化学形態が変化し、試料表面の色も大きく変化することがわかった。今後、種々の熱処理条件下で試料を作製し、微構造と色調の関係を解明する。赤松の薪を燃料として、登り窯で焼成した備前焼表面は茶褐色となる。この色は、電気炉で焼成した場合には現れないことから、薪の成分と備前焼粘土が反応することにより形成すると考えられる。作家(研究協力者)により提供された登り窯で焼成した備前焼について、茶褐色模様の構成相を検討した結果、主結晶相は化学式がMg(Al,Fe)_2O_4として表されるスピネル相であることがわかった。この相は、赤松から供給されるMgと備前焼粘土が反応することにより形成することが明らかとなった。

また、スピネル粒子について透過聖電子顕微鏡観察を行った結果、粒子は約1μmの八面体で粒子であることがわかった。さらに、スピネル粒子には0.5μmのマグネタイト(Fe_3O_4)粒子が、スピネル相と同じ結晶方位で生成していることが明らかとなった。これらの結果を基に、備前焼粘土表面にMg化合物を塗布し焼成することにより模様の再現を試みたが、模様の再現には至らなかった。種々の組成のスピネル(Mg(Al,Fe)_2O_4(x=0-2.00))を合成し、その色調について検討した結果、鉄の置換量の増加に伴い、粒子の色調は茶褐色から黒色となった。これらのスピネル相の原料(MgO、Fe_2O_3およびAl_2O_3)の混合物を、塩化カリウム溶液に分散し、備前焼粘土表面に塗布して1250°Cで大気中にて焼成した結果、登り窯で焼成した作品表面と同じ色調の試料作製に成功した。備前焼表面の色調は、焼成条件により大きく変化する。作品の表面に生成するスピネル相、マグネタイトおよび酸化鉄の生成量の違いにより色調が変化すると考えられる。