hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
矯正力荷重下における炭酸アパタイト骨置換材の病理組織学的解析

骨欠損を伴う顎骨の歯列矯正治療においては、骨再建が必要である。本研究では実験動物の顎骨に形成した骨欠損を炭酸アパタイト(CO3Ap)骨補填材で再建し、周囲の歯牙に矯正力を負荷した場合の歯および骨補填材の反応を組織学的に検討した。ラット上顎第一臼歯の口蓋側に形成した骨欠損部にCO3Ap顆粒を埋入し、治癒期間後、歯牙の移動を行った。CO3Ap埋入部へ移動した歯には過度の歯根吸収を認めず、また歯根膜に接触している補填材が吸収されている像が確認された。以上より骨欠損部への歯の移動はCO3Ap骨補填材で再建することで可能になることが示唆された。本研究は、実験動物に形成した骨欠損を炭酸アパタイト骨置換材で再建し、矯正力を負荷した場合の炭酸アパタイト骨置換材の骨への置換性を検討することである。前年度は初年度にあたり、動物実験用試料として、炭酸アパタイト顆粒及び対象試料群の調整および実験手技の確立を行った。炭酸アパタイト顆粒の作製には、まず水酸カルシウム圧粉体を調整したのち、二酸化炭素チャンバー(相対湿度100%)で炭酸化することで、前駆体となる炭酸カルシウムブロックを調整した。次に炭酸カルシウムブロックを粉砕、ふるいで分級し、100-200μmの炭酸カルシウム顆粒を調整、その後0.8mol/Lのリン酸水素ナトリウム水溶液中に浸漬し、リン酸化を行った。リン酸化の時間を調整し、炭酸カルシウム顆粒から100%組成変化した炭酸アパタイト顆粒と、表層から10%組成変化した炭酸アパタイト顆粒の2種類を調整した。対照群として水酸アパタイト顆粒及びβ型リン酸三カルシウム(β-TCP)の調製を行った。調製した骨補填材の組成分析を粉末X線回折装置および赤外分光分析を用いて行ったが、作製した試料が目的の試料であることが確認できた。また作成した骨補填剤のラット口蓋骨への埋入方法の確立を行った。9週齢SDラットを3%抱水クロラール水溶液にて全身麻酔を行い、口蓋粘膜及び骨膜を剥離し、口蓋骨を露出させた。骨欠損はラット上顎第一臼歯口蓋側に歯科用エンジン及びラウンドバーを用いて、直径1mm高さ1mmの骨欠損を形成、骨欠損部に試料をそれぞれ埋入し、創を閉じた。3週間の治癒期間経過後、上顎第一臼歯間にコバルトクロム製ワイヤーを設置し、歯の移動を開始した。試料が問題なく埋入されていること、また歯が移動していることがマイクロCT画像で確認できた。本研究の目的は実験動物に形成した骨欠損を炭酸アパタイト骨補填材で再建し、矯正力を負荷した場合の骨への置換性を検討することである。26年度は、前年度に確立した実験手技の改善及び炭酸アパタイト(CO3Ap)顆粒及び対照試料群であるハイドロキシアパタイト(HAp)顆粒及びβTCP顆粒の骨への置換性、補填材の吸収、歯根吸収の有無の検討を行った。矯正力を加えて歯を動かすためには、骨欠損部に新生骨が形成される必要があり、また矯正力による補填材の影響も検討する必要性もあったため、補填材が完全に吸収されず、かつ新生骨が形成される治癒期間の検討を行った。埋入後04週経過まで2週毎にμCTにて埋入部を確認した所、埋入4週経過後に前述の3種の補填材周囲には新生骨が形成され、かつ大部分の補填材がまだ吸収されていなかった。よって治癒期間を4週間に設定し歯の移動を開始した。歯牙移動期間に関しても、歯牙移動開始後04週経過まで1週毎にμCT撮影を行った。歯の移動は第一臼歯の口蓋側への傾斜移動を全てのラットで認め、4週経過後に充分に材料埋入部位まで上顎第一臼歯の近心口蓋根が接触している事を確認した。歯冠移動量に関してラット間で有意差は認めなかった。矯正力荷重開始4週間後、灌流固定を行い、歯及び試料周辺の組織を取り出した。組織標本の作製、H&E染色を行い、各補填材間の変化の差を観察した。CO3ApとβTCPは材料の吸収を認め、βTCP、CO3Apの順に高い吸収性を示した。HApは吸収を認めなかった。またHAp埋入群は他群と比較した際、圧迫側に過度の歯根吸収を認めた。CO3Ap埋入群は過度の歯根吸収は認められず、また歯根膜に接触している補填材が吸収されている像が確認された。26年度が最終年度であるため、記入しない。生体材料26年度が最終年度であるため、記入しない。

前年度は初年度であり、動物実験用試料として、炭酸アパタイト顆粒及び対象試料群の調整および実験手技の確立を行った。炭酸アパタイト顆粒の作製においてリン酸化の時間を調整することで、炭酸カルシウム顆粒から40°C-14日の条件下で0.8mol/Lリン酸水素ナトリウム水溶液に浸漬することで100%組成変化した炭酸アパタイト顆粒が、また40°C-45分の条件下で表層から10%組成変化した炭酸アパタイト顆粒が調整されることが分かった。また、対照群として水酸アパタイト顆粒及びβ型リン酸三カルシウム(β-TCP)を炭酸カルシウムとリン酸二水素カルシウムを用いて調製し、粉末X線回折装置および赤外分光分析による組成分析によって作製した試料が目的の試料であることが確認できた。また作成した骨補填剤のラット口蓋骨への埋入方法の確立を行い、試料が問題なく埋入されていること、また歯が移動していることがマイクロCT画像で確認できた。試料埋入後の治癒期間を3週間に設定した後に歯の移動を開始したが、今後、治癒期間、歯牙移動期間の条件設定を調整することにより、歯がサンプル周囲の新生骨へ移動する様相を病理組織標本にて観察する予定である。本年度は研究計画の2年目にあたり、1動物実験試料の追加解析および2病理組織標本での検討を行う。昨年度において、粉末X線回折装置および赤外分光分析にて組成分析を行い、目的の試料が作製されていることが確認できたため、今年度は物性についての検討を行う。ピクノメーターを用いての気孔率の測定、走査型電子顕微鏡による微細構造の観察、CHNコーダーによる炭酸アパタイト顆粒の炭酸基含有量の測定を行う。また、動物実験の手技を昨年度に確立したため、今年度は組織標本の作製を行う。一般組織染色(H&E染色)を行い、補填材の吸収程度、新生骨のリモデリング、歯根吸収の有無を評価、また補填材の吸収が見られた場合、破骨細胞性によるものかを判断するために、TRAP染色を行い破骨細胞が生じているかを確認する。また、骨の形成速度はテトラサイクリン、カルセイン、キシレノールオレンジなどの骨ラベリング法により検討する。また、歯を移動させたことによる骨置換性への影響を調べるために、サンプル埋入群、非埋入群で破骨細胞数の比較を行う予定である。
フラーレンとフラーレン電荷移動型化合物の光学非線形性に関する研究

本年度は、C_<60>と様々なアミンが作る電荷移動錯体の光学スペクトルと非線形感受率を測定し、超分極率の評価を行い、この系における非線形性の増大のメカニズムについて考察した。主な結果は以下のとおりである。1.C_<60>とイオン化ポテンシャル(I.P.)の異なる様々なアミン(アニリン(ANI;I.P.=7.7eV),N,N-ジメチルアニリン(DMA;I.P.=7.leV),N,N-ジエチルアニリン(DEA;I.P=7.0eV),N,N,N',N'-テトラメチル1,4フェニレンジアミン(TMPD;I.P.=6.2eV))が溶液中で作る電荷移動錯体の吸収スペクトルを測定した。それぞれの電荷移動吸収帯のピーク位置はイオン化ポテンシャルの増大とともに、高エネルギー側に移動した。2.電荷移動遷移の振動子強度を吸収スペクトルの解析により求めたところ、イオン化ポテンシャルが大きなものほど大きな振動子強度を持つことが分かった。一番大きなC_<60>-ANIではその値は、0.73となった。3.縮退四光波混合法により、それぞれの電荷移動錯体の3次の非線型感受率χ^<(3)>を測定した。χ^<(3)>は電荷移動吸収帯に共鳴して増大した。χ^<(3)>から電荷移動錯体の超分極率を求めたところ、イオン化ポテンシャルの大きなドナーが作る電荷移動錯体ほど大きな超分極率を持つことが分かった。一番大きな値を持つC_<60>-ANIでは5.2×10^<-28>esuになった。この値は、C_<60>分子のそれと比べて、2桁程度増大している。5.振動子強度と超分極率のイオン化ポテンシャルに対する変化が同じ依存性を持つことから、電荷移動錯体の超分極率の増大は、振動子強度の増大が原因であることがわかった。6.種々の有機共役電子系について、光学スペクトルや非線形感受率を理論計算から求め、その励起子やソリトン、ホ-ラロンの効果を明らかにした。
不定就労者の就労自立支援に向けたPBL型ソーシャルスキルトレーニングの開発と普及

本研究は、応用演劇のひとつであるフォーラムシアターの技法を利用し、職場で生じうる対人的な問題場面においてどのように行動するのが適応的であるかを、ホームレスの方々に正しく認知していただくことを目的としている。そこではPBL方式、すなわち参加者自らが問題を特定し、それに対してどのように対処するのかについて、みんなで話し合うことで問題解決を図るという方式を取っている。従来のコミュニケーションスキルトレーニングは、自然と体が動くという運動モデル(モータースキル)をベースにしたプログラムが多いのに対し、問題状況の認識と適切な行動の選択という認知面を重視したプログラムの開発を目指しているところが本研究の新奇性である。2017年度において、トレーニングに参加したホームレスの方々が職場で起こりうる対人的な問題への最善の対処法を話し合う中で気づきを得るというトレーニングプログラムのフレームワークを確立し、その効果性の検証を行った。2018年度は、シナリオの内容から特定のスキルの向上が見られないという問題点を解消するために、提示する問題シーンのシナリオの改定を行った。そして、数回にわたり新プログラムを用いたトレーニングを実施し、その効果性について検証を行った。さらに、年度後半では演劇集団に依頼するため高コスト化している本トレーニングを一般にも広く利用してもらうため、問題シーンと解決シーンの映像資料化に向けた取り組みを開始した。職を失ったホームレスの就労自立支援センターのご協力を引き続き得ながら、当初の予定通りに本研究独自のスキルトレーニングを実施することができている。また、映像資料化に向けた取り組みも開始し、台本の第一稿の完成と修正依頼を行い、撮影についてもコーディネーターを中心に準備が進んでいる。2019年度は台本の確定、会場や撮影・編集者の手配、役者の稽古を整えた後、撮影に入る。後半では、作成された映像資料を用いたトレーニングを実施し、演劇集団が生で演じたトレーニングとの間に効果の差がみられるかについて検証を行う。ホームレスが就労を継続するために、社会適応スキルトレーニングの準備を行った。トレーニングプログラムは、挑戦的萌芽的研究(26590138)で開発したプログラムを用いた。この挑戦的萌芽的研究のプログラムは、社会適応スキルのうち「社交性」「機転性」「不当受容」の3スキルを向上させることが確証されている。しかし、「不正受容」にはトレーニング効果が確認されていない。そこで、2017年度の前半は、劇作家の協力を得て、4スキルを総合的に向上するためのシナリオの開発に取り組んだ。そして、後半は新たに開発したシナリオを用い、就労自立センターに入所するホームレスに対して、スキルトレーニングを実施した。並行してホームレスに対する質問紙調査を実施した。調査では、社会調整スキルに加えて、上司や同僚、顧客とのやりとりで生じる負の感情に対処する「感情調節方略」に注目した。Hochschild(1983)の提唱した感情労働という概念は、Steinberg & Figart(1999)によって拡張された。この定義によれば、ほぼすべての就労者が感情労働に従事していることになる。ホームレスの社会適応スキルの向上を図る上で、適切な感情調節方略を取ることは重要な意味を持つ。基準として就労者を対象に調査したデータを分析した。その結果、感情調節のうち適応的だと考えられている「再評価」方略は全ての社会適応スキルに正の影響を受けていた。もう一つの「抑制」方略は機転性スキルと不当受容スキルから正の影響を受けていた。また、どちらの方略も、使用者の適応状態は未使用者よりも良好であった。安定した就労状態を維持するためには、労働する中で避けることのできない負の感情を発露するのではなく、機転を利かせてうまく受け流せなければならないということになる。これは、PBL型トレーニングに必要なシナリオ開発に重要な示唆を与えた。社会適応スキルを総合的に伸ばすためのトレーニングシナリオの開発において、慎重を期すため作成とその修正のプロセスを繰り返した。それにより、トレーニング実施開始が想定より三か月遅延したため、本年度は2回の実施になった。トレーニング以外の基礎データの収集と分析、PBL型トレーニングのための教材化の準備などは順調に進展している。

また、映像資料化に向けた取り組みも開始し、台本の第一稿の完成と修正依頼を行い、撮影についてもコーディネーターを中心に準備が進んでいる。2017年度に開発したシナリオを用い、1年を通してホームレスに対するスキルトレーニングを実施する。これにより十分なサンプル数を確保した上で、シナリオの効果性の検証を行う。併せて、感情労働に関する場面を中心に、業種を問わず就労において生じうる問題と、それへの適切な対処方法に関する大規模な調査を実施する。また、問題集に掲載するシナリオの形式・長さ・本数を決定し、映像として撮影する手段などを確保する。2019年度は台本の確定、会場や撮影・編集者の手配、役者の稽古を整えた後、撮影に入る。後半では、作成された映像資料を用いたトレーニングを実施し、演劇集団が生で演じたトレーニングとの間に効果の差がみられるかについて検証を行う。シナリオ開発に慎重を期したため、トレーニングの実施が三か月遅延した。予算の大半がトレーニングに関わる経費であるため、2017年度に計上していた予算の多くは、2018年度に繰り越されることになった。また、2月実施分の支払いが4月になるため、2017年度は1回分のみ計上されている。すでにシナリオは完成しているため、2018年度は予定通りトレーニングを実施し、プログラムおよびシナリオの効果性の検証を行いつつ、PBL型トレーニングプログラムとシナリオ集の開発を進めていく。本研究が考案した独自のトレーニングを広く一般に活用してもらうための映像資料作成にかかる費用に回すため、次年度に繰り越した。
湘南地方サナトリウムにみる近代メディカルツーリズムによる観光まちづくり

本研究では、近代湘南海岸における「サナトリウム」「療養下宿」「別荘地」をサナトリウム群と捉え、そこで展開されたメディカルツーリズムの実態を明らかにすることを目的とした。その結果、近代の湘南海岸に設立された12のサナトリウムのうち特徴的なメディカルツーリズムが茅ケ崎と鎌倉で展開されたことを捉えた。茅ケ崎では、サナトリウム「南湖院」による徹底した衛生指導の下、比較的重篤でない患者を中心に湘南海岸、および東海道線沿線のまちにおけるメディカルツーリズムが、鎌倉では特に沿岸の地区において、藤沢から逗子に至る比較的広範囲において療養や通院と地域散策を為し得る体制が整っていたことを捉えた。本研究では近代に最多のサナトリウム群が形成された湘南地域において最大のサナトリウムであった茅ヶ崎「南湖院」に着目し、南湖院設立に伴う茅ヶ崎の発展と、療養者・見舞客の行動記録より把握した南湖院内外におけるレクリエーションの実態を明らかにすることで,近代メディカルツーリズムの端緒を捉えることを目的とした。その結果、南湖院設立に伴う茅ヶ崎の発展については、南湖院に係わる歴史的特徴から「南湖院以前」「南湖院開設期」「南湖院拡大期」「南湖院衰退期」の4期に分類出来、南湖院の開設・拡大が茅ケ崎の発展に大きく寄与した一方で、その後のまちづくりにおいて湘南観光のみが重要視されるようになり、「負」の要素となるサナトリウムが不要と判断されたプロセスを捉えた。一方、南湖院内外におけるレクリエーションは、関係者の手記からの読み取りより、療養者の病状に応じて「病棟内」「病棟外」「敷地外」において展開され、特に軽度のA患者およびその見舞客によって発見された「敷地外」の「砂浜」や「馬入川」をはじめとする地域の魅力は,茅ヶ崎のメディカルツーリズムにおける貴重な観光資源といえ、南湖院におけるメディカルツーリズムはこれらの発掘に大きく貢献したといえるであろう。以上より、南湖院の設立が、茅ヶ崎の発展に大きく寄与しただけでなく、メディカルツーリズムを通した地域観光資源の発掘へと繋がったことを捉えた。しかしながら、南湖院によって発掘され、発展した茅ヶ崎の観光が、別荘族をはじめとする療養者以外に価値を見出されたことで、「負」のイメージを併せ持つ南湖院自体の存在価値を問うこととなり、最終的に茅ヶ崎における南湖院および近代メディカルツーリズムは終焉を迎えたことが明らかとなった。鎌倉養生院(現・清川病院)および杏雲堂病院平塚分院については、資料収集および療養下宿に関係する協力者を募る段階で、事前に調査協力を依頼していた方が鬼籍に入るなどの事態が発生したため、元調査対象者のご家族への資料提供の依頼や別の対象者を探す、などの手続きが発生した。以上の理由により、ヒアリング調査の実施までに時間を要する結果となった。さらに、本研究における最初の調査が資料数が多く、かつ湘南最大のサナトリウムである「南湖院」を対象としたため、資料分析、ヒアリング調査に多くの時間を費やすこととなった。以上の理由から、茅ヶ崎以外の自治体に立地した近代サナトリウムについては十分な調査が出来なかった。その結果、近代の湘南海岸に設立された12のサナトリウムのうち、茅ケ崎、藤沢、鎌倉には、サナトリウムー療養下宿ー別荘地によるサナトリウム群が形成され、特に東洋最大のサナトリウムであった茅ケ崎の「南湖院」では、南湖院による徹底した衛生指導の下、比較的重篤でない患者を中心に湘南海岸、および東海道線沿線のまちにおけるメディカルツーリズムが展開されていたことを捉えた。一方、湘南最大の別荘地であった鎌倉に着目すると、比較的内陸に立地する大町地区では、サナトリウムー療養下宿ー別荘地が形成されていたのに対し、海岸沿いの由比ガ浜、材木座、腰越地区では、藤沢から逗子に至る比較的広範囲においてこの関係が形成されており、療養や通院と地域散策を為し得る体制が整えられていた。地域ごとのメディカルツーリズムの特徴についてみると、近世以降、「古都」観光が継承されてきた鎌倉および近接する逗子、藤沢では、主に別荘や療養下宿などの患者が名刹などの観光資源を散策する形態がとられていた。さらに、海浜院などが取り入れた牛乳や食肉など西洋式の滋養に良いとされた食品は、すぐさま鎌倉の産業として台頭したことに加え、東京と変わらぬ生活様式を保てるよう、別荘族が中心となって銀行や郵便局などの様々なインフラ整備がなされるなど、まさにサナトリウムありきでのまちづくりが展開されたことが捉えられた。南湖院設立以前は郊外の寒村であった茅ヶ崎では、南湖院設立以降にまち自体の開発が進められ、南湖院自体が観光資源となり、これに付随して周辺の風景などが名物化した様子を確認した。既に調査資料およびヒアリング調査準備が整っている杏

雲堂病院平塚分院については、早々に調査を実施し、療養者および見舞客の行動や近隣の都市開発履歴などを地形図上にプロットするなど空間的に捉えることで、近代サナトリウムにおけるレクリエーションの実態を把握する予定である。「鎌倉養生院(現・清川病院)」など鎌倉市域の3施設については、これまでに市史の調査等で情報を有している郷土史家を訪ね、ヒアリング調査および文献調査を実施する。また、後継施設がある6施設については、現況の施設管理者経営者に連絡した上で、資料調査・ヒアリング調査を実施し、療養者によって実施された各地のメディカルツーリズムの実態について分析する。また、後継施設が存在しない2施設については、文献から読み取れる範囲でのメディカルツーリズムの実態を把握する。観光まちづくり本研究において研究資料とした療養者および面会者の手記の多くが、明治・大正期に発行されたものであり、そのほとんどが現在絶版となっている。国木田独歩や樋口一葉など著名な作家のものについては比較的入手が容易であったが、市史の基礎資料となるような一市民のものについては古書店などに照会した上で、取り寄せしていたため、調査に至るまでに時間がかかり、年度内での購入に至らなかった。以上の理由により、文献調査・ヒアリング調査に関わる次年度使用額が生じる結果となった。なお、比較的規模が大きいサナトリウムであった、南湖院、杏雲堂病院平塚分院に係わる手記については概ね所在を把握している。上述の通り、南湖院、杏雲堂病院平塚分院については、資料の所在を概ね把握しており、購入手続き方法についても確認している。これらについては、随時購入を進め、迅速な調査遂行に努める予定である。また、他のサナトリウムについても、郷土史家を通じて、購入出来得る文献については手続きを進めている段階にある。また、療養者の末裔が所蔵しているような資料については、資料提供に関わる謝礼や古書文献専門の複写などの手続きを行い、迅速かつ適切な調査が遂行できるような予算執行計画を立てている。
インプロセス反応を伴う溶射素過程の解明と複合皮膜の構造制御

熱力学的に不安定な粒子を含む複合(Cermet)溶射材料は,その成膜過程で分解することが知られている.そこで,インプロセス反応を伴う反応性溶射を行い,窒化物や炭化物を含む生成複合皮膜の形成が注目され始めた.本反応性溶射研究で得られた主な成果は以下の2項目に分類される:(1)Al合金の表面被覆としてプラズマ溶射鋳鉄皮膜に注目し,(i)基材予熱温度のスプラット形態に及ぼす影響,(ii)反応層と気孔の生成,(iii)スプラットのミクロ組織を基礎的に検討した.その結果,基材温度の上昇は,スプラット形態をスプラッシュ状からディスク(星型を含む)状に変化させる.基材の加熱により,スプラットの端には基材表面の変形と溶融が関与して盛上り(ridge)ができる.このリッジ形成のため,ディスクスプラットの偏平率は基材温度の上昇とともに小さくなる.また,基材温度が高くなると,スプラット界面にはFeAl_2O_4層を生じ,リッジの形成や界面気孔の減少とともに,スプラットの密着性を増加させる.基材予熱温度の上昇とともに,凝固速度が遅くなるためスプラットには黒鉛が生じ易くなる.(2)高フレーム速度と低溶滴温度を特徴とするHVOF溶射は,反応性溶射には不適とされていた.そのHVOFフレーム中でインプロセス反応を生じさせるため,発熱反応を伴うSiO_2/Al-Mg合金系の造粒粉末の使用を世界に先駆けて検討した.この系では,生成する安定酸化物としてはMgAl_2O_4が予想される.しかし,実際には,高速反応するMg_2Siを生じる.また,溶射距離とともにMgAl_2O_4の生成量が減少することから,期待した反応は飛行中ではなく,基材上で進行する.しかし,Ni粉末を添加し,発熱反応をより加速すると,飛行中でもMgAl_2O_4生成反応が進行するようになる.熱力学的に不安定な粒子を含む複合(Cermet)溶射材料は,その成膜過程で分解することが知られている.そこで,インプロセス反応を伴う反応性溶射を行い,窒化物や炭化物を含む生成複合皮膜の形成が注目され始めた.本反応性溶射研究で得られた主な成果は以下の2項目に分類される:(1)Al合金の表面被覆としてプラズマ溶射鋳鉄皮膜に注目し,(i)基材予熱温度のスプラット形態に及ぼす影響,(ii)反応層と気孔の生成,(iii)スプラットのミクロ組織を基礎的に検討した.その結果,基材温度の上昇は,スプラット形態をスプラッシュ状からディスク(星型を含む)状に変化させる.基材の加熱により,スプラットの端には基材表面の変形と溶融が関与して盛上り(ridge)ができる.このリッジ形成のため,ディスクスプラットの偏平率は基材温度の上昇とともに小さくなる.また,基材温度が高くなると,スプラット界面にはFeAl_2O_4層を生じ,リッジの形成や界面気孔の減少とともに,スプラットの密着性を増加させる.基材予熱温度の上昇とともに,凝固速度が遅くなるためスプラットには黒鉛が生じ易くなる.(2)高フレーム速度と低溶滴温度を特徴とするHVOF溶射は,反応性溶射には不適とされていた.そのHVOFフレーム中でインプロセス反応を生じさせるため,発熱反応を伴うSiO_2/Al-Mg合金系の造粒粉末の使用を世界に先駆けて検討した.この系では,生成する安定酸化物としてはMgAl_2O_4が予想される.しかし,実際には,高速反応するMg_2Siを生じる.また,溶射距離とともにMgAl_2O_4の生成量が減少することから,期待した反応は飛行中ではなく,基材上で進行する.しかし,Ni粉末を添加し,発熱反応をより加速すると,飛行中でもMgAl_2O_4生成反応が進行するようになる.本研究では,材料設計した溶射材料を用い,高速ガス炎(HVOF)とプラズマを溶射熱源とする反応性溶射を取上げた.成膜素過程(反応,偏平,凝固)における支配制御因子を解明した上で,溶射による生成複合皮膜の構造制御を目的とする.成膜素過程を理論的,実験的に解析し,(i)発熱反応を含む溶滴温度,飛行速度など溶滴因子,(ii)基材予熱温度など基材因子の解明により素過程の制御を可能とする.さらに,基材に衝突した粒子偏平形態など各素過程の制御に基づいて,生成複合皮膜の構造制御および高密着性を実現する.(1)溶射材料の材料設計とそのHVOF溶射:SiO_2/Al系など熱力学的計算に基づく溶射材料の設計を行い,その溶射過程(msオーダの飛行時間)における反応素過程を実測・調査した結果,造粒粉末間の濡れ性が反応支配因子であることが判明した.すなわち,SiO_2/Al-Mg系造粒粉末では,SiO_2とAl-Mg溶湯間の濡れ性が改善されるため,MgAl_2O_4/Al-Si系複合皮膜の形成が可能である.しかし,溶射粒子自動診断システムによる溶滴温度,速度の計測は,現在遂行中である.(2)DCプラズマ溶射における成膜素過程の解明:鋳鉄粉末のプラズマ溶射を行い,基材温度と雰囲気圧力が密着性,界面気孔,反応層,黒鉛化に及ぼす影響を調べた.

その結果,通常の鋳鉄並の黒鉛析出は困難であるが,大気中でも基材の予熱によって黒鉛を含む溶射鋳鉄皮膜の創製が可能であることを実証した.気孔,反応層,密着性についても総合的に調べ,冷却速度と化学組成が支配因子であるとの知見を得ている.本研究では,高速ガス炎(HVOF)とプラズマを溶射熱源とする反応性溶射を取上げ,反応,偏平,凝固の成膜素過程における支配制御因子を解明した上で,溶射による複合皮膜の構造制御を目的として研究を遂行した.溶滴飛行過程における酸化を含むインプロセス反応の進行を調べた結果,発熱反応を含む溶滴温度,飛行速度など溶滴因子,また,基材予熱温度など基材因子の解明により溶射成膜素過程の制御が可能となった.さらに,基材に衝突した粒子偏平形態など各素過程の制御に基づいて,高密着性複合皮膜の構造制御を実現した.(a)鋼および鋳鉄粉末のプラズマ溶射を行い,基材温度と雰囲気圧力が密着性,界面気孔,反応層,黒鉛化に及ぼす影響を調べた.その結果,大気中でも基材の予熱によって黒鉛を含む鋳鉄皮膜の創製が可能であることを実証した.気孔,反応層,密着性についても総合的に調べ,冷却速度と化学組成が支配因子であるとの知見を得た.(b)SiO_2/Al係など熱力学的計算に基づく溶射材料の設計を行い,その溶射過程(msオーダの飛行時間)における反応素過程を実測・調査した結果,造粒粉末間の濡れ性が反応支配因子であることが判明した.また,濡れ性に優れるSiO_2とAl-Mg溶湯間では,インプロセス反応を生じるため,MgAl_2O_4/Al-Si系生成複合皮膜の形成が可能である.
非線形初期値・境界値問題に対する領域分割 : 領域接合の研究

応用諸分野における偏微分方程式の非線形問題を特に非凡な境界条件・接合条件に焦点を合わせて遂行することを目的とする本研究によって得られた主要な成果は次の通りである.1.摩擦型の境界条件の研究領域の内部に於いてはストークス方程式に支配される粘性非圧縮流に境界条件として摩擦型の境界条件を課した非線形境界値問題が対象である.この問題の変分不等式による数学解析は1993年に代表者がコレジュ・ド・フランスにおいて行った連続講演により先鞭を着けられたのであったが,この度,連続の方程式を線形拘束とみなし,圧力がラグランジュ乗数関数の役割を果たす変分理論が完成した.また,その結果を用いて,宇沢算法型の反復法の適用可能性が一般的に証明され,収束性の解明にも顕著な進歩が見られた.また,数値実験は海濱に打ち寄せる波の挙動のような具体的な現象のモデルについても成功した.2.領域分割法の研究領域の形状と収束の速さの関係を,1994年に提出された藤田の方法を用いて解明する研究が,代表者の指導のもとに若い協力者斉藤宣一が,ストークス方程式の場合について遂行した.そうして,inf-sup条件を通じて個別部分領域の特性も反映する結果が得られ,スカラー方程式の場合との対比において専門家の深い興味と高い評価が寄せられている.3.一般流束条件のもとでのナビエ・ストークス方程式の可解性の研究しかるべき対称性のもとでの2次元流についての可解性を解のアプリオリ評価を構成的に示す課題が,代表者の創出したvirtual drainの方法を用いて解決された.その発展として強い対称性のもとではある3次元流れについての結果も導かれた.また,一般流束条件を課せられた内壁をともなう2次元無限管内の流れの解析が代表者と分担者森本浩子の協力により完成された.応用諸分野における偏微分方程式の非線形問題を特に非凡な境界条件・接合条件に焦点を合わせて遂行することを目的とする本研究によって得られた主要な成果は次の通りである.1.摩擦型の境界条件の研究領域の内部に於いてはストークス方程式に支配される粘性非圧縮流に境界条件として摩擦型の境界条件を課した非線形境界値問題が対象である.この問題の変分不等式による数学解析は1993年に代表者がコレジュ・ド・フランスにおいて行った連続講演により先鞭を着けられたのであったが,この度,連続の方程式を線形拘束とみなし,圧力がラグランジュ乗数関数の役割を果たす変分理論が完成した.また,その結果を用いて,宇沢算法型の反復法の適用可能性が一般的に証明され,収束性の解明にも顕著な進歩が見られた.また,数値実験は海濱に打ち寄せる波の挙動のような具体的な現象のモデルについても成功した.2.領域分割法の研究領域の形状と収束の速さの関係を,1994年に提出された藤田の方法を用いて解明する研究が,代表者の指導のもとに若い協力者斉藤宣一が,ストークス方程式の場合について遂行した.そうして,inf-sup条件を通じて個別部分領域の特性も反映する結果が得られ,スカラー方程式の場合との対比において専門家の深い興味と高い評価が寄せられている.3.一般流束条件のもとでのナビエ・ストークス方程式の可解性の研究しかるべき対称性のもとでの2次元流についての可解性を解のアプリオリ評価を構成的に示す課題が,代表者の創出したvirtual drainの方法を用いて解決された.その発展として強い対称性のもとではある3次元流れについての結果も導かれた.また,一般流束条件を課せられた内壁をともなう2次元無限管内の流れの解析が代表者と分担者森本浩子の協力により完成された.本研究の目指すところは数理科学・産業数学の諸分野における非線形偏微分方程式の応用解析的研究を特に非凡な境界条件・境界接合条件に焦点を合わせて遂行するものであるが,本年度において研究が進捗し成果をあげたものは次の通りである。1.摩擦型の境界条件の研究(藤田・河原田);粘性非圧縮流に対する変分不等式を定式化に用いる当該境界値問題に対して,圧力をラグランジュ乗数関数として含む変分問題の基礎理論が整備された.また,その結果を用いて,鞍点型の変分的定式化および宇沢算法と呼ばれる型の反復法の研究が顕著な進歩を見せた.また,具体的な現象のモデルとして海岸に打ち寄せ砂浜に吸い込まれる海水の挙動の数理モデルが提出されたが,数値実験により納得できる結果が示された.2.領域分割法の研究(藤田・桂田・斉藤他);領域の形状と収束の速さの関係を,藤田の方法を用いて解明する研究が,基本的なポアッソン方程式の場合については完成度の高い結果に到達した.ついで,ストークス方程式を対象とする研究に取り組んだが,Steklov-Poincare作用素の分数ベキの定義域の特徴付けなどの基礎的な考察がほぼ完了した.3.一般流束条件のもとでのナビエ・ストークス方程式の可解性の研究(藤田・森本);しかるべき対象性のもとでの2次元流についての課題が藤田によりvirtual drainの方法により解決されたが,その発展として3次元の強い対象性のもとでの,しかし,興味ある結果が導かれた.また,一般流束条件を課せられた内壁をともなう

2次元無限管内の流れの解析がほとんど完成された.非線形偏微分方程式の応用解析的研究を特に非凡な境界条件・境界接合条件に焦点を合わせて遂行し,本年度は次の成果を得た.1.摩擦型の境界条件の研究(分担者藤田・河原田,協力者金子幸臣);摩擦型境界条件のもとでの粘性非圧縮流に対する境界値問題に対して,圧力をラグランジュ乗数とみなす変分問題の理論が完成した.その結果,線形拘束条件のもとでの最適化問題に対して創出された宇沢算法と呼ばれる反復法が,摩擦型境界条件のもとでのストークス問題に有効であることがわかり,収束性等の解明が前進し,また,興味深い解の挙動をとらえる数値実験が成功した.2.領域分割法の研究(分担者藤田,協力者会斉藤宣一);領域の形状と収束の速さの関係を,藤田の方法を用いて解明する研究が,ストークス方程式の場合について遂行さた.そうして,いわゆるinf-sup条件を通ずる個別部分領域の特性を取り込んた結果が得られ,当該分野の専門家の高い評価が得られた.3.一般流束条件のもとでのナビエ・ストークス方程式の可解性の研究(分担者藤田・森本);しかるべき対称性のもとでの2次元流についての課題が藤田によりvirtual drainの方法により解決されたが,その発展として3次元の強い対象性のもとでの結果が導かれた.また,一般流束条件を課せられた内壁をともなう2次元無限長方形領域の流れの解析が完成され,Y字状興味深い拡張の目途が立った.
モバイルカメラによる湾曲した紙面に描かれた情報の高解像電子化手法の開発

平成17年度においては、モバイルカメラを用いて湾曲した紙面を撮影し、紙面の形状を自動推定するための手法を開発し、試作システム上への実装を行った。また、研究会、国際会議等での口頭発表およびデモ発表により研究成果を広く公開した。具体的には、まず、従来から申請者らが開発してきた平面を対象としたビデオモザイキングシステムをベースに拡張を行い、紙面形状の推定処理が可能な試作システムを開発した。また、処理の高速化を行うことで、実用的な処理速度でモザイク画像を生成することに成功した。試作システムを用いた実験から、得られたモザイク画像上において幾何学的な歪みがおおむね正しく補正できることを確認したが、光学的には影の影響が残り、人間の目には未だ湾曲しているかのように錯覚されるという問題が発覚した。そこで、影の影響を取り除くため、新たに紙の色が白であるという事前知識を用いて陰影の除去手法を開発し、試作システム上への実装を行った。その結果、最終的に幾何学的にも光学的にも湾曲が補正され、正しく平面状に展開されたモザイク画像を生成するシステムを開発することに成功した。また、定量的な評価についても実施し、距離、角度に関する歪みがどちらも1%未満であることを確認した。このことから、本手法は、個人的な画像アーカイブや、インターネット経由での書類データの送信等の用途において、実用的な精度での復元が行えることが分かった。今後、更なる計算コストの削減により、携帯電話等のカメラ付き電子機器への搭載が可能となる見込みである。平成16年度においては、モバイルカメラを用いて湾曲した紙面を撮影し、紙面の形状を自動推定するための基礎研究および、手法開発のための情報収集を行った。具体的には、まず、従来から申請者らが開発してきた平面を対象とした高解像電子化手法(超解像ビデオモザイキング手法)をベースに拡張を行い、動画像からの三次元復元手法を適用することによって、画像上で観測できる特徴点の三次元位置を逐次推定する手法を開発した。また、これによって得られた三次元点群に基づく局所的二次曲面あてはめによって推定誤差の排除を行い、同時に紙面の湾曲度を推定することを可能とした。最終的には、得られた曲面情報を用いて撮影画像データを平面状に展開することによって、高解像モザイク画像を生成することに成功した。これによって、原理的には、湾曲した紙面に描かれた情報をモバイルカメラを用いてなぞるように撮影するだけで紙面を高解像電子データとして自動的に電子化する手法を開発することができた。ただし、計算コストが大きいため、モバイル機器等の計算能力の低い計算機を用いた場合には、対象の電子化に膨大な時間がかかるという問題が新たに発覚した。また、従来の平面を対象とするビデオモザイキング手法に対して、三次元物体を対象とした場合には推定精度が低下するという問題が明らかとなった。これらの結果から、次年度では、より実用的なシステムを構築するための、手法の高速化および高精度化手法の検討が必要であると考えられる。
有明海におけるシログチ仔稚魚の輸送・減耗過程:最近年の魚類資源減少の要因を探る

有明海において資源の減少が懸念される魚類の代表種としてシログチを取り上げ、仔稚魚の成育場への輸送過程と減耗に関与する要因について現地調査と数値モデル解析を行った。その結果、シログチ仔魚の遺伝学的な同定手法、親魚の産卵および仔稚魚の分布や成育場への輸送の実態、潮汐に対する選択性の発現など仔稚魚の能動的な行動の重要性、輸送過程における摂餌の成否や底層の貧酸素水塊の影響等について新たな知見が得られた。本研究は、有明海において最近年急激に資源が減少する傾向を示している底棲性魚類資源の代表種としてシログチをとりあげ、その資源変動に重要な中央部の産卵場から奥部の成育場への仔稚魚の輸送とそれに伴う減耗に関与する要因を明らかにすることを目的としている。19年度は、仔稚魚輸送のモデリングに必要な情報を得るため、シログチ仔稚魚や産卵親魚の採集と流れを含む物理・生物環境の測定などフィールド調査に重点を置いた。19年度に得られた研究成果の概要は以下の通りである。(1)仔稚魚の輸送に重要な働きをしている残差流の時間変動特性を解析し、有明海の残差流は仔稚魚輸送に重要な1週間から1か月の時間規模で大きく変動していること、その主な要因は小潮期の密度流の強化と台風等の気象擾乱に伴う吹送流の影響と考えられることを指摘した。超音波ドップラー流速計(ADCP)による測流結果では、通常の密度流のパターンとは異なる南向きの残差流が底層に認められ、またその流速は全体に小さかった。これについては、20年度に引き続き観測を実施しその再現性等を検討する必要がある。(2)シログチ仔稚魚は、有明海奥部(10定点)に6-8月に出現したが、9月以降は全く出現しなかった。最も出現数が多かったのは7月で合計238個体が採集され、8月には採集個体数が著しく減少した。採集された個体の多くはふ化後まもない前屈曲期仔魚であり、主に島原半島付近から諌早湾、奥部の塩田川河口の定点で採集されたことから、シログチ仔稚魚の輸送経路は有明海奥部の西側であることが示唆された。(3)産卵は6-8月(とくに7-8月)に行われており、8月に仔稚魚の出現数が減少したことの原因は仔稚魚の生残率の低下による可能性が高い。今後の検証が必要であるが、8月下旬に諌早湾付近の底層で発達した貧酸素水塊などの影響が注目される。なお、産卵親魚の人工授精とふ化仔魚の飼育により、耳石の日周輪形成がほぼ確認できており、20年度には仔魚の目齢別分布特性の分析を行う予定である。本研究は有明海において資源が減少傾向を示している魚類の代表種としてシログチをとりあげ、その資源変動に重要と考えられる中央部の産卵場から奥部の成育場への仔稚魚の輸送とそれに伴う減耗に関与する要因の解明を目的としている。20年度の研究成果の概要は以下の通りである。(1)2008年のシログチの産卵盛期は7-8月であり、仔魚は7月から9月にかけて有明海奥部(主に西側海域)に出現した。こうした状況は2007年とほぼ同様であったが、2007年に比べて仔魚の出現数は少なかった。シログチの人工授精実験を現場で行った結果、受精卵は浮上することなく沈降することが分かった。シログチは底層で夜間に産卵することから、シログチ卵は少なくとも受精直後は底層に分布すると考えられる。(2)シログチ仔魚の輸送経路と考えられる奥部の西側海域の流れ(残差流)とその時間変動について、7月にADCPによる測流と水温・塩分の集中観測を行い、観測結果の数値モデルによる再現性を検討した。現場海域では上層で南下、下層で北上する残差流が卓越しており、数値モデルでも同様の傾向が再現された。下層の北上流は中底層に分布するシログチ卵・仔魚の奥部への輸送に重要な働きをしているものと考えられる。(3)諌早湾および奥部の底層に発生する貧酸素水塊の変動実態について解析を行い、卓越する風の変動が貧酸素水塊の発達の程度や移動に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。シログチ仔魚の出現状況の変動との関連について、さらに検討を進める予定である。(4)島原半島沿岸から奥部に向かってシログチ仔魚が大型化すること、奥部の仔魚ほど夜間の上げ潮流時に中底層に出現する傾向が強くなることが分かってきた。まだ事例は少ないものの、このことはシログチが奥部の成育場への移動に潮流を選択的に利用している可能性を示唆している。

本研究は有明海において資源が減少傾向を示す魚類の代表種としてシログチをとりあげ、その資源変動に重要と考えられる仔魚輸送の実態と機構、輸送過程における減耗要因の解明を目的としている。21年度は現地調査を継続するとともに、数値モデルによる仔魚輸送過程の検討に重点を置いた。成果の大要は以下の通りである。(1)飼育実験の結果、これまでシログチ仔魚の種査定の基準とされてきた外部形態には個体変異が大きく、前屈曲期までの仔魚の外部形態は近縁種であるコイチと区別ができないことが分かった。そこで、(2)ミトコンドリアDNAをもとにPCR法によって上記の2種を判別するためのプライマーを開発し、採集されたすべてのニベ科仔魚にそれを適用した結果、コイチは産卵場である奥部や諫早湾付近に分布するのに対して、シログチは中央部の産卵場から奥部の成育場への輸送経路と考えられる奥部西側海域に主に分布し、両種の分布様式が明確に異なることが分かった。(3)親魚の成熟状況からシログチの産卵盛期は7月と推定されたが、仔魚の採集数はむしろ8月から9月に多かった。シログチ仔魚は主に5m以深の中底層に分布し、水平的には奥部に向かって急に水深が浅くなる場所に形成される密度フロントの南側で相対的に低水温・高塩分の底層水塊に集積する傾向を示すことが分かった。(4)輸送モデルにもとづく検討結果から、シログチ仔魚の奥部成育場への輸送には、流れによる受動的な輸送に加えて、選択的潮汐輸送(Selective Tidal Stream Transport)など仔魚の能動性の発現が重要な役割を果たしていることが示唆された。(5)胃内容物の分析結果によれば、シログチ仔魚は大型のカイアシ類幼生を選択的に摂餌しており、発育初期の仔魚ほど空胃率が高いことから、摂餌開始時の餌料条件が夏季に奥部や諫早湾の底層に形成される貧酸素水塊とともに、仔魚の減耗に影響を及ぼしている可能性があることが示唆された。
超短パルスに対する微小励起子ポラリトン系の光学応答

以下の成果が得られた。(1)超短パルス応答を数値的に求める方法として、tight-bindingphoton近似に基づいて、実空間での計算手法とフーリエ空間での計算手法の2つの方法を考案し、CuCl薄膜に対するパルス応答を計算した。その結果、時間領域での励起子と輻射場のdynamicsを明らかにすることができた。数フェムト秒という短い時間領域では連成波としてのポラリトンという抽象よりも励起子系と輻射場とを分離して考える抽象の方が適切であることがわかった。また、数フェムト秒程度のパルスに対しては実空間での手法が適していること、数十フェムト秒以上のパルスに対してはフーリエ空間での手法が適していることを示した。さらに、非共鳴領域では通常のパルスの部分的反射と透過という現象が見られるが、共鳴近傍では反射波及び透過波に励起子の生成消滅にともなう振動が見られることを見い出した。(3)そのほかに、tight-bindingphoton近似を用いてはいないが、準周期プラズモンポラリトン系のトンネル電流による光放射及び非平衡励起子系の超放射の共振器の次元依存性について研究を行った。後者では新たに非平衡系の光学応答に経路積分を用いる手法を開発した。
多機能材・ホイスラー型強磁性体形状記憶合金の開発

多機能材・ホイスラー型強磁性体形状記憶合金としてNi_2MnGaを取り上げ、その材料開発を行った。今年度はアーク溶解材、SPS焼結材およびスパッタ膜の作製とこれらの物性・材料特性を測定し、形状記憶効果を示す材料を開発することを最終目的とした。最終年度において目的とする材料を開発することができた。1.アーク溶解バルク材の物性:FeまたはCo元素を添加し、その変態温度およびキューリー温度を測定した。これらの温度は添加元素により変化した。これらの現象は原子あたりの電子数で説明できた。Ni_2MnGaは強磁性の性質をもち、強磁性温度領域でマルテンサイト変態をする。この変態温度が磁場でどのように変化するかを調べた。02Tの磁場まで磁場の増加とともにプレマルテンサイト変態温度は低下し、マルテンサイト変態温度は上昇した。2T以上5Tまではこれらの温度は一定値となり変わらなかった。2.焼結法による試料作製と物性:脆性を改善するため、粉末治金の手法の1つであるプラズマ・スパーク・シンタリング(SPS)法によりアーク熔解後粉末化した試料を焼結した。結晶構造および変態温度を測定し、バルク材との類似性を確認した。この材料の機械的特性を調べるため超音波法により変態温度の前後のヤング率を測定した。このSPS材料は1%程度までの引っ張りが可能で、バルク材に比べ脆性が改善された。3.スパッタ膜の作製と物性および形状記憶効果:高周波電磁マグネトロン・スパッタリング装置を用い、ターゲット材および高周波電力を制御することにより、ポリビニールアルコール(PVA)基板上に膜厚5μmのスパッタ膜を作製した。基盤からの剥離後、熱処理を行うことにより脆性の小さい膜を作製した。磁気特性を測定し膜特有の温度変化を測定した。この膜の平面状の形状を90°曲げた後加熱すると、再び平面状の形状に自発的に戻り一方向形状記憶効果を示す材料を開発することができた。このNi_2MnGa膜を用いると強磁性をもつ形状記憶合金としてマイクロマシーンの中心部となるマイクロアクチュエータを作製することができる。化学量論および非化学量論Ni_2MnGaの物理的性質を調べるため、NiとMnの組成を変えた数種類の試料を作製した。高純度原料を秤量し、アーク炉で熔解した後、規則化のため石英管に真空封入し、高温で長時間熱処理した。得られた試料はX線マイクロアナライザーにより組成分析を行い、組成を決定した。X線回折により試料の結晶構造を測定し、組成の範囲内でボイスラ-型の結晶構造をとることを明らかにした。2.変態温度の測定示差走査熱量計(DSC)を用いて加熱・冷却に伴うDSC曲線を求め、吸熱・発熱ピークからマルテンサイト変態開始および終了温度、MsおよびMf、オーステナイト変態開始および終了温度、AsおよびAf、を求めた。これらの変態温度はNi量の増加とともに上昇した。これより室温においてマルテンサイト相が実現する組成が明らかになった。また、変態温度間の温度差はどの組成においても大きく変わらなかった。

3.磁気的性質の測定交流法により低磁場帯磁率を測定した。マルテンサイト相は磁気異方性があり、オーステナイト相は等方性のため、低磁場帯磁率の測定により、マルテンサイト相とオーステナイト相との相変態温度とキューリ-温度が同時に求められる。測定の結果、Ni量の増加とともに相変態温度は上昇し、キューリ-温度は低下した。さらにNi量を増加すると相変態温度とキューリ-温度は一致した。強磁性形状記憶合金Ni_2MnGaの合金組成を変化させNi_<2+x>Mn_<1-x>Ga(x=00.20)を作製し,結晶変態温度と磁気変態温度を測定した.この結果,Ni組成の増加に伴い,結晶変態温度は上昇するが磁気変態温度が低下し,Ni組成が2.16以上でこれら二つの温度が一致することを見い出した.熱力学的考察により,この実験結果を理論的に解析すると共にNi組成が2.20以上の場合の結晶変態温度と磁気変態温度のNi組成依存性を予測した.また,磁場をかけた場合の結晶変態温度の変化量を定式化した.強磁性形状記憶合金Ni_2MnGaの脆性を小さくし,機械的特性を向上させる目的で放電プラズマ焼結法により試料作製を行った.すなわち,アーク熔解したインッゴットを粉砕し,短時間での放電プラズマ焼結で円板状の試料を得た.この試料に熱処理を施し規則格子合金を作製した.変態温度および結晶構造を示差走査熱量計およびX線回折装置を用いて測定し,バルク材と同様の変態が起こることを明らかにした.圧縮による機械的性質の測定を行った結果,アーク熔解試料に比べ放電プラズマ焼結試料では脆性が改善された.多機能材・ホイスラー型強磁性体形状記憶合金としてNi_2MnGaを取り上げ、その材料開発を行った。今年度はアーク熔解材、SPS焼結材およびスパッタ膜の作製とこれらの物性・材料特性を測定し、形状記憶効果を示す材料を開発することを最終目的とした。最終年度において目的とする材料を開発することができた。1.アーク熔解バルク材の物性:FeまたはCo元素を添加し、その変態温度キューリー温度を測定した。これらの温度は添加元素により変化した。これらの現象は原子あたりの電子数で説明できた。Ni_2MnGaは強磁性の性質をもち、強磁性温度領域でマルテンサイト変態をする。この変態温度が磁場でどのように変化するかを調べた。02Tの磁場まで磁場の増加とともにプレマルテンサイト変態温度は低下し、マルテンサイト変態温度は上昇した。2T以上5Tまではこれらの温度は一定値となり変わらなかった。2.焼結法による飼料作製と物性:脆性を改善するため、粉末冶金の手法の1つであるプラズマ・スパーク・シンタリング(SPS法)によりアーク熔解後粉末化した試料を焼結した。結晶構造及び変態温度を測定し、バルク材との類似性を確認した。この材料の機械的特性を調べるため超音波法により変態温度の前後のヤング率を測定した。このSPS材料は1%程度までの引っ張りが可能で、バルク材に比べ脆性が改善された。3.スパッタ膜の作製と物性および形状記憶効果:高周波電磁マグネトロン・スパッタリング装置を用い、ターゲット材および高周波電力を制御することにより、ポリビニールアルコール(PVA)基盤上に膜厚5μmのスパッタ膜を作製した。
中枢・末梢組織の脳由来神経栄養因子による摂食脂肪蓄積制御機構の解明

Brain-Derived Neurotrophic Factor(BDNF)は、主に脳内で産生分泌される神経栄養因子であるが、脳内での産生が低下するとうつ病や神経性食思不振症の原因となることが示唆されている。摂食中枢においては、メラノコルチン受容体の下流シグナルとして、TrkB受容体に作用することによって、摂食をネガティブに制御し、末梢の異化反応を促進すると報告されている。しかしながら、BDNFが中枢や末梢組織においてどのような役割を果たしているかについては、まだまだ不明な点が多い。我々は最近、組織特異的BDNF/TrkB欠失マウスを確立し、中枢性のBDNFが心筋細胞のTrkBを介した末梢作用によって、心筋保護的に働いていることを明らかにした。さらに本研究では、脂肪組織などの末梢組織においてBDNF/TrkBが発現しており、栄養状態によってその発現が変化すること、末梢組織特異的BDNF/TrkB欠失が摂食や脂肪蓄積に影響を与えることなどを明らかにした。以上より、中枢・末梢組織におけるBDNF/TrkB axisは、何らかの機序によって栄養状態を感知し、相互に作用することによって、摂食や代謝・脂肪蓄積制御に関与している可能性がある。今後は、様々な遺伝子改変マウスを用いて、特に末梢のBDNF/TrkB axisが、どのように摂食や代謝・脂肪蓄積制御に関与しているかを明らかにし、今後の治療標的となりうるかについて検証していきたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。Brain-Derived Neurotrophic Factor(BDNF)は脳内で産生分泌される神経栄養因子であるが、摂食を抑制的に制御することも知られている。以前より、動脈硬化・虚血性心疾患の危険因子の一つとして、うつ病気質が提唱されている。一方、脳内でのBDNF産生が低下するとうつ病の原因となることが報告されている。また、BDNFのノックアウトマウスのホモ接合体は、胎児期に心不全を起こして死亡することも報告されている。これらのことから、BDNFが心血管系に対して病態生理学的な役割を果たしていることが示唆される。そこで我々は、BDNFと虚血性心疾患の関係に注目し検討した。まず、全身性のBDNFノックアウトマウスは死亡するため、BDNFの誘導型コンディショナルノックアウトを作成した。これらのマウスに心筋梗塞を作成してみると、梗塞後の心機能は悪化していた。また、心筋細胞特異的にBDNFの受容体(TrkB)を欠損させたマウスを作成しところ、同様に梗塞後の心リモデリングの進行を認めた。これに対して、心筋細胞特異的にBDNFを欠損させたマウスを作成し、心筋梗塞を作成してみると、梗塞後の心機能は野生型マウスと比較して変化はなかった。さらに検討を進めたところ、心筋梗塞後に中枢神経系や血液中のBDNF濃度が上昇していることがわかった。そこで、心臓から中枢神経系への求心性繊維を薬理学的にブロックしたところ、中枢神経系や血液中BDNF濃度の上昇が消失し、梗塞後の心機能は悪化した。また、中枢神経特異的にBDNFを欠損させたマウスにおいても、血液中BDNF濃度の上昇が消失し、梗塞後の心機能は悪化した。以上の結果より、心筋梗塞後には中枢神経を介してBDNFの発現が調節され、心臓保護的に働いていることが予想された。本研究では、中枢や末梢組織におけるBDNF/TrkB axisが生活習慣病に与える影響はどのようなものか?中枢や末梢組織におけるBDNFの欠失、あるいは、TrkBの欠失が、摂食や代謝・脂肪蓄積にどのように関与するか?を解明することが目的であった。今回は、当初提案した計画の一部である中枢性のBDNFの生活習慣病に対する作用の解明に関する計画が順調に進んでいると考えられた。中枢や末梢組織におけるBDNF/TrkB axisが生活習慣病に与える影響に加えて、組織特異的BDNF/BDNF受容体欠失