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エナメル質を保全できる矯正歯科治療―大気圧低温プラズマと蛍光物質の応用―

マルチブラケット装置は広く知られる矯正歯科装置のひとつであるが、装着時における酸処理や切削除去時における損傷などのエナメル質へのダメージは不可避とされてきた。こうした損傷の回避または低減を目的とし、エナメル質の表面改質方法および撤去時に視認可能なボンディング材の開発を進めている。当該研究助成により、大気圧低温プラズマによる表面改質(ヒドロキシ化)および優れた蛍光特性を持つユウロピウムのボンディング材への添加が有益であることを突き止めた。矯正歯科治療で不可避とされているエナメル質損傷(白斑やう蝕、酸エッチング、切削除去時の機械的損傷)の低減または回避に向け、『大気圧低温プラズマによるエナメル質表面改質』および『蛍光特性を持つ矯正歯科用ボンディング材』を応用して健全エナメル質を保全する先駆的かつ臨床的意義の高い治療法の構築を目指して当該研究課題に取り組み、以下のとおり初年度の成果を得た。大気圧低温プラズマの応用に関しては、まずペン型大気圧低温プラズマ発生装置(窒素ガス)の性能を評価するために、表面改質効果を評価しやすいステンレス鋼(SUS430)を試料とした。様々な照射時間(5-30秒)および照射距離(10-50 mm)での表面処理および静滴法での接触角測定の結果から、照射時間は5秒で十分であり、照射距離は10-30 mmの場合に40 mm以上の場合より有意に高い効果が得られることがわかった。また、Young-Dupre式と拡張Fowkes式を用いた解析から、プラズマ処理による試料の表面エネルギーの増加(73.6mJ/m2から112.9 mJ/m2)は双極子成分が主体であり、水素結合成分の寄与はわずかであることを明らかにした。蛍光ボンディング材の開発に関しては、ユウロピウム賦活酸化イットリウム(Y2O3:Eu3+)微粒子[Eu/Y比:1-10 mol%(1 mol%刻み)]を均一沈殿法で合成し、実験に充てた。同微粒子の励起および蛍光の極大波長は、それぞれEu3+固有のエネルギー遷移7F0→5L6および5D0→7F2を表す396 nmおよび611 nmに認められること、蛍光強度は8 mol%まではドープ濃度依存的に高くなるが、それ以上では発光効率が低下(濃度消光)することを明らかにした。さらに、同微粒子を添加したボンディング材の蛍光強度は、微粒子含有率に概ね比例して変化することを確認した。新規性の高い材料開発の領域では、特にその作製方法に通法と呼べるものはなく、作製方法のプロトコール確立に多大な時間と労力が必要となる。当該研究年度においても同様で、種々の作製プロセス毎に手法の確立に期間を要したが、各実験から今後の展開にとって有益な結果が得られたこと、ならびにY2O3:Eu3+微粒子を添加した蛍光ボンディング材の薄膜試料を一定の品質を保って作製可能となったことは重要な進展であったといえる。また、既に、大気圧低温プラズマの応用に関してはXPSによる各種金属試料の元素や化学結合の分析ならびに剪断試験による接着強さの評価を、蛍光ボンディング材の開発に関しては発光効率に与える焼成温度の影響の評価をそれぞれ準備実験として実施しており、平成27年度の成果として十分なデータを提示するには至らなかったものの、平成28年度以降の研究遂行に向けて概ね順調な進捗状況にあると判断している。これらの実験の継続実施および展開によって十分な成果が得られる見込みであることに加え、八フッ化プロパン(C3F8)ガス大気圧低温プラズマを用いての牛歯エナメル質表面の疎水化処理に関する実験の推進についても準備が整っていることから、平成28年度以降も当初予定のとおりの達成度が見込めると判断している。矯正歯科治療で不可避とされているエナメル質損傷の低減または回避に向け、健全エナメル質を保全する先駆的かつ臨床的意義の高い治療法の構築を目指して当該研究課題に取り組み、以下の成果を得た。大気圧低温プラズマの応用に関しては、初年度と同様にペン型大気圧低温プラズマ発生装置(窒素ガス)およびステンレス鋼(SUS430)を用いて評価を行った。表面改質の好適条件として、初年度に明らかにしたプラズマ照射時間10秒、照射距離10 mmを適用した。X線光電子分光装置(XPS)を用いた計測結果から、各種表面処理(プラズマ照射、プライマー処理、プラズマ照射+プライマー処理)を行った試料のうち、プラズマ処理単独の場合にのみ水酸基による531.5 eVのピークが認められることを明らかにした。また、4-META/MMA-TBBレジンで接着した場合の剪断強さは、プライマー処理を行っていない群で30 MPa以上と高く、なかでもプラズマ処理単独の場合に最大となることを明らかにした。蛍光ボンディング材の開発に関しては、均一沈殿法で合成した中間産物を800、900、1,000、1,100°Cの4条件で焼成して得たユウロピウム賦活酸化イットリウム(Y2O3:Eu3+)微粒子(Eu/Y比:8 mol%)を用いた。発光中心(Eu3+)を直接励起または間接励起させることで得た蛍光極大波長から、直接励起の場合には900°C焼成試料が、間接励起の場合には1,100°C焼成試料がもっとも強い蛍光を発することを明らかにした。直接励起で900°C

焼成試料の蛍光が最大であったのは、800°Cの場合よりも発光中心数が多いこと、かつ、1,000°C以上の場合よりも母結晶(Y2O3)の結晶化度が低い、すなわち結晶場の空間反転対称性が低いためEu3+の4f電子の電気双極子遷移が許容となりやすかったことが理由である。新規性の高い材料開発の領域では、その作製方法に通法と呼べるものは特にないため、作製方法のプロトコール確立に多大な時間と作業が必要となる。初年度から本年度までを通して高い品質管理を保ってY2O3:Eu3+微粒子の作製が可能となっていること、ならびに各実験から今後の展開にとって有益な結果が得られたことは特筆に値する。特に、発光中心(Eu3+)の励起波長として利用し得る253 nm(間接励起)および395 nm(直接励起)のうち、前者は強い蛍光を得られるものの生体に対する破壊性が極めて高いUVCであるため口腔内への応用は禁忌である。そのような観点からも、ほぼ可視光域に近い395 nmに励起極大波長を持つEuを選択し、蛍光の量子効率を最大限に引き出せる微粒子の作製に目途がついたことは非常に大きな成果であったといえる。また、既に、大気圧低温プラズマの応用に関しては歯科用金銀パラジウム合金試料の表面化学結合の分析ならびに剪断試験による接着強さの評価、蛍光ボンディング材の開発に関しては牛歯エナメル質への接着強さの評価を行うための準備が整っており、最終年度の研究遂行に向けて順調な進捗状況にあると判断している。これらの実験の継続実施および展開によって十分な成果が得られる見込みであることに加え、Eu3+錯体を用いる蛍光ボンディング材に関する実験の推進に関する準備も整っていることから、研究期間全体で予定どおりの成果が得られるものと判断している。エナメル質損傷の低減または回避が可能な矯正歯科治療法の構築を目指して当該研究課題に取り組み、以下の成果を得た。ユウロピウム賦活酸化イットリウム(Y2O3:Eu3+)ナノ粒子の応用に関しては、均一沈殿法で合成した各種Eu/Y比の中間産物を800、900、1,000、1,100°Cの4条件で焼成して得たナノ粒子を評価した。臨床応用に適する直接励起の実験結果から、900および1,000°C焼成試料の蛍光がもっとも強いことを明らかにした。1,100°C焼成試料における蛍光強度の低下については、過度な焼結の進行による真球度の低下が関与したと判断した。900°C焼成試料の蛍光が1,000°C焼成試料と同等に強かったことについては、母結晶の結晶化度の低さが結晶場の空間反転非対称を起こし、Eu3+の4f電子の電気双極子遷移を許容遷移にしたためと判断した。総括として、ナノ粒子の結晶化度および蛍光強度の観点から、Eu/Y比8 mol%かつ焼成温度1,000°Cが最適なナノ粒子作製条件であると結論づけた。ユウロピウム錯体の応用に関しては、Tris (1,3-diphenyl-1,3-propanedionato) (1,10-phenanthroline) Eu(III) [Eu (DBM)3 Phen]を用い、PMMA/MMA-BPO/アミン系レジンおよび4-META/MMA-TBB系レジンへの添加の効果について評価した。その結果、前者ではEu錯体添加率依存的に蛍光強度が増加するのに対し、後者ではほとんど蛍光を発しないことを明らかにした。後者に関しては、n-TBBによるDBM(立体障害の大きいフェニル基置換誘導体)の異性化とそれに伴う配位圏内でのカスケード遷移の不成立が、吸収したエネルギーを非輻射遷移に帰結させた要因であると結論づけた。
達成目標と解釈レベルが記憶抑制／促進に及ぼす影響：検索経験パラダイムを用いた検討

本年度は,当初の実験計画に従い,達成目標が検索誘導性忘却に及ぼす影響について昨年度実施した実験の追試を行った。具体的な手続きは以下の通りである。まず参加者に対して達成目標の教示を行った。具体的には,習得目標条件では「課題を通じて自分自身の認知能力を向上させる」ことが目標とし,遂行目標条件では「他の人よりも課題で優れた成績を獲得し優れた記憶能力を示す」ことを目標とするよう教示した。その後,実験参加者はカテゴリー事例ペアの学習を行った。学習段階の後,一部のカテゴリー内の半分ペアについて検索経験を行わせた。検索経験後,半分のカテゴリー事例ペアに対して再生テストが実施した。最後に,1日の遅延時間を置き,残りの半分のペアに対して再生テストを実施した。なお,本実験に関しては検定力分析に基づき参加者数を決定していたが,予定の参加者数を確保できておらず,データの分析は参加者を予定数募集した後に実施する予定である。また,昨年度の研究から,達成目標や解釈レベルと符号化の関係性についてより詳細な検討が必要であることが明らかとなったため,本年度は特に解釈レベルと符号化の関係性について検討する実験を新たに実施した。仮説としては低次解釈で項目特定性処理が優勢になり,高次解釈では関連性処理が優勢になると想定していたが,実験の結果,このような仮説とは一致しない結果が得られた。そのため,Ikeda et al. (2016)で想定していた解釈レベルと符号化の関係性について別の枠組みから捉え直す必要があることが明らかとなった。本年度は,当初の研究計画に従い,達成目標が検索誘導性忘却・促進に及ぼす影響に関する追試実験を予定通り実施した。ただし,昨年度得られた結果から,達成目標や解釈レベルと符号化の関係性について,再度詳細な検討を行う必要があることが明らかとなっていた。そこで,本年度は特に解釈レベルと符号化の関係性について検討する実験を実施した。これらの点から,本年度は一定の研究成果を得ることができており,おおむね順調に研究は進展しているものといえる。達成目標と検索誘導性忘却・促進に関しては,単純な課題だけではなく文章といったより複雑な課題での結果の再現性を確認する必要がある。また,本年度の研究から,解釈レベルと符号化に関しては,先行研究とは不一致な結果が得られた。そのため,解釈レベルと検索誘導性忘却・促進の関係性を検討する前段階として,解釈レベルと符号化の関係性に関してより詳細な検討が必要となる。本年度は,達成目標が検索誘導性忘却と促進に及ぼす効果について検討する実験を実施した。検索誘導性忘却に関して,本実験で得られた結果とIkeda et al. (2015)のデータを用いたメタ分析を行ったところ,習得目標条件では検索誘導性忘却が生じず,遂行目標条件では忘却が生じることが示唆された。これは先行研究に一致する結果であるといえ,習得目標条件で検索誘導性忘却が生じなかった背景には,関連性処理に基づく事例間の統合が生じたものと考えられる。これに対して,検索誘導性促進に関しては,習得目標条件では促進が生じ,遂行目標条件では生じないと予測していた。しかしながら,このような仮説とは一致せず,習得目標条件において,Rp-項目の忘却が生じていることが示された。このような仮説と不一致な結果は,達成目標が記憶過程(符号化過程)に影響を及ぼした結果である可能性がある。そのため,次に達成目標と符号化過程についてより詳細な検討を加えることとし,本年度ではさらに3つの実験を実施した。その結果,習得目標条件では項目特定性処理を統制条件よりも行わなくなり,遂行目標条件では関連性処理を統制群よりも行わなくなることが示唆された。本研究の結果は,習得目標が検索誘導性忘却を消失させるメカニズムを支持するものであるが,この結果からでは前述した遅延テストにおける仮説と不一致な結果を説明できるものではない。本年度は,当初の研究計画に従い,達成目標が検索誘導性忘却・促進におよぼす影響を予定通り実施した。ただし,上記の実験の追試までは実施できなかった。しかし,本研究の結果が仮説とは一致するものではなかったため,追試を実施する前に,この点について符号化の観点からさらなる検討を加え,一定の研究成果を得ることができた。これらの点からおおむね順調に研究は進展しているものといえる。

また,昨年度の研究から,達成目標や解釈レベルと符号化の関係性についてより詳細な検討が必要であることが明らかとなったため,本年度は特に解釈レベルと符号化の関係性について検討する実験を新たに実施した。仮説としては低次解釈で項目特定性処理が優勢になり,高次解釈では関連性処理が優勢になると想定していたが,実験の結果,このような仮説とは一致しない結果が得られた。そのため,Ikeda et al. (2016)で想定していた解釈レベルと符号化の関係性について別の枠組みから捉え直す必要があることが明らかとなった。本年度は,当初の研究計画に従い,達成目標が検索誘導性忘却・促進に及ぼす影響に関する追試実験を予定通り実施した。ただし,昨年度得られた結果から,達成目標や解釈レベルと符号化の関係性について,再度詳細な検討を行う必要があることが明らかとなっていた。そこで,本年度は特に解釈レベルと符号化の関係性について検討する実験を実施した。これらの点から,本年度は一定の研究成果を得ることができており,おおむね順調に研究は進展しているものといえる。今後の研究では,まず習得目標条件での遅延テストにおけるRp-項目の忘却が追試されるかという点,そして達成目標と符号化,検索過程の関係性の精緻化という観点から実験を行っていく必要があると考えられる。また,解釈レベルに関しても,解釈レベルの違いが符号化に及ぼす影響についてより詳細な検討を行った上で,検索誘導性忘却・促進に及ぼす影響を検討していく。達成目標と検索誘導性忘却・促進に関しては,単純な課題だけではなく文章といったより複雑な課題での結果の再現性を確認する必要がある。また,本年度の研究から,解釈レベルと符号化に関しては,先行研究とは不一致な結果が得られた。そのため,解釈レベルと検索誘導性忘却・促進の関係性を検討する前段階として,解釈レベルと符号化の関係性に関してより詳細な検討が必要となる。
マイクロ波援用メカノケミカル処理装置の開発と機能性ナノ粒子創製への利用

マイクロ波加熱流動層反応機を新規に開発し、これを用いて固相反応によりITO粒子の合成を行った。その結果、反応時間を大幅に短縮し、均一に反応を進行させることに成功した。また、数値シミュレーションから算出した発熱量によって、ITOへの転化率を予想できる可能性があることが示された。マイクロ波加熱水熱処理とメカノケミカル処理を同時に行う新規装置を開発した。これを用いることで、結晶性が高いナノサイズのチタン酸バリウム粒子を合成することに成功した。マイクロ波援用メカノケミカル処理法を確立するための基礎研究として、マイクロ波加熱固相反応を利用したITO粒子の合成に関する研究を行った、すなわち、マイクロ波感受性の高い酸化インジウムと酸化スズを原料とする粉体層を形成し、これを流動層化しながら、マイクロ波加熱することで固相反応を起こし、ITO粒子の創製を試みた。その結果、通常の外部ヒーター加熱では反応完了まで12時間以上要するのに対し、本手法では1/30以下の約15分で反応が完了することが確認された。これは、粉体層内で生じるヒートスポットが局所的に固相反応を促進したためであると予想された。また、粉体層を流動層化することで、反応の進行の不均一性が緩和され、固定層でマイクロ波照射した際の反応率よりも高い反応率を実現できることが明らかとなった。さらに、マイクロ波照射した際の発熱量は、粉体層の充填率に大きく依存することが明らかとなった。これは、充填率が小さい場合にはマイクロ波が粉体層内部にまで浸透し、外表面だけでなく中心部においても発熱するためであると考えられる。この考え方を基に、粉体層充填率と粉体層の比表面積の関係と粉体層内の温度分布を実測し、熱伝導方程式から発熱量を算出することで、マイクロ波照射時の粉体層の発熱量を推算する手法を確立した。以上の研究結果から、粉体層の充填率を低く抑えながら粉体層を攪拌・混合し、マイクロ波を照射することで、非常に短時間で高性能・高電気電導率を有するITO粒子の創製に成功した。その結果、粉体層を流動層化することで、反応の進行の不均一性が緩和され、これまでの1/30の反応時間で固定層においてマイクロ波照射した際の反応率よりも高い反応率を実現できることが明らかとなった。また、マイクロ波照射した際の発熱量は、粉体層の充填率に大きく依存することが明らかとなった。この考え方を基に、マイクロ波照射領域における電界・磁界強度分布の数値シミュレーションを行うと共に、熱伝導方程式から発熱量を算出することで、マイクロ波照射時の粉体層の発熱量を推算する手法を確立した。さらに、マイクロ波加熱による粒子生成メカニズムを明確にするために、硝酸銅および硝酸ニッケル水溶液からの酸化銅、酸化ニッケル粒子の製造を試みた結果、中間生成物のマイクロ波吸収性および中間生成物から酸化物への転化する反応温度の関係が重要であることを明らかとした。また、マイクロ波援用メカノケミカル処理法によるチタン酸バリウムナノ粒子合成を試みた結果、従来加熱法に比べ、1/2以下の反応時間で合成が可能となる可能性が示唆されてきた。マイクロ波援用メカノケミカル処理法を確立するための基礎研究として、硝酸銅および硝酸ニッケル水溶液からの酸化銅、酸化ニッケル粒子の製造を試みた。その結果、中間生成物及び最終製品である酸化物粒子のマイクロ波吸収特性と中間生成物から酸化物への変化する反応温度の関係によって、マイクロ波による脱硝の進行が規定されていることが明らかとなった。また、反応器内の電界・磁界強度分布の数値シミュレーションと熱伝導方程式から発熱量を算出することで、酸化物への転化率を定性的に予測できることを明らかにした。一方、マイクロ波援用メカノケミカル処理装置として、マイクロ波加熱水熱処理とビーズミル粉砕を同時に行うことができる装置を新規に開発した。本装置を利用して、酸化チタン粒子を水酸化バリウムと水酸化ナトリウムの混合水溶液に懸濁させて、これを水熱処理するという手法でチタン酸バリウム粒子の合成を試みた。その結果、ビーズミル粉砕を用いない場合でも、通常の加熱法による水熱処理でチタン酸バリウム粒子が生成しない常圧,100°Cにおいても、マイクロ波加熱水熱処理ではチタン酸バリウム粒子をある程度合成できることがわかった。しかし、その転化率,収率共に余り高くはなく、生成するチタン酸バリウム粒子の粒径もミクロンオーダーであり、粗大な粒子が得られた。

それに対し、マイクロ波加熱水熱処理とビーズミル粉砕を併用した場合、得られたチタン酸バリウム粒子の粒径は数百nmサイズであり、単分散に近い粒径分布となっていた。さらに、その結晶性は非常に高いことがわかった。また、このように粒径が小さく、結晶性の高いチタン酸バリウム粒子は他の手法で合成することは困難であった。
食餌中必須アミノ酸欠乏への応答における脳神経系・内分泌系の相互作用の解析

必須アミノ酸欠乏食に応答した摂食低下の機構について検討を進め、メチオニン欠乏食摂取は胃等から分泌される摂食促進物質グレリンに対して応答できない状況を生じさせることを示唆する結果を前年度得ている。これをさらに確認するため、いくつかの異なった条件において、解析を行った。グレリンはラット脳室内に直接投与した。予めメチオニン欠乏食を与えておいたラットにグレリンを投与した場合と同様に、絶食させたラットにグレリンを投与すると同時にメチオニン欠乏食を与えた場合にも、グレリンに対する応答能の損失が認められた。これにより、必須アミノ酸欠乏食は、脳内の摂食応答情報伝達の要素に影響を及ぼすことが明らかとなった。また、メチオニン過剰食に対する摂食抑制の消化管内認識機構についても解析を進め、腹腔内迷走神経選択切断による応答能の変化を調べた。詳細な解析の結果、前年度明らかにした胃枝の関与は摂食初期の短期応答に関わっていることがわかり、一方数時間後以降の長期の応答には肝臓枝や腹腔枝が重要であることが示された。このような消化管でのアミノ酸認識機構の分子レベルでの解明の端緒とするべく、近年味蕾で報告されたアミノ酸受容体候補分子T1R1/T1R3複合体について、消化管での遺伝子発現を検討した。その結果、いずれの遺伝子も胃や小腸でも発現しており、味覚認識と同様の経路が胃や腸で機能している可能性が示唆された。筋肉など多くの組織においても、これらの遺伝子が発現していることも明らかになった。食餌中必須アミノ酸欠乏による摂食低下の機構について、迷走神経を介した経路を解析した、腹腔内迷走神経の肝臓枝、または腹腔枝を切断したラットにおいて、メチオニン欠乏食に対する摂食低下が小さくなった。特に摂食開始初期のメチオニン欠乏食摂食抑制に関しては、迷走神経を介した感知機構が重要であることが明らかとなった。また、摂食促進因子グレリンを脳室内投与した場合、メチオニン欠乏食ではグレリンの効果が打ち消され、アミノ酸バランスはグレリンに対する応答に必須であることがわかった。一方、メチオニン過剰による摂食抑制についても同様の解析を行ったところ、過剰の場合はそれを感知して摂食抑制が起こるまでに時間がかかること、しかし数日間同様の食餌を与えると早くから感知するようになること、さらにその場合の応答には迷走神経胃枝が関与していること、などがわかった。さらに、必須アミノ酸欠乏時に視床下部で発現の変化する遺伝子をDNAマイクロアレイ法により検索したところ、レプチンのシグナルを伝えるSTAT3の発現がミメチオニンやリジンの欠乏で上昇することが明らかとなり、アミノ酸による摂食制御の一部を担っていることが示唆された。摂食抑制因子レプチンには、いくつかの不飽和脂肪酸が結合することが明らかとなっている。これまでにわかっているもの以外に、DHAが強く結合することや、レチノールが弱く結合することも判明した。脂肪酸が結合したレプチンでは摂食抑制効果が著しく低下していた。これは脳室投与、尾静脈投与の何れにおいても観察された。
膜貫通型DNAの創製及び人工シグナル伝達系の構築

膜貫通型DNAの開発にあたり、脂質二重膜と同様の厚さを有する疎水性領域をDNAに導入した膜貫通型DNAを設計し、前年度に確立した疎水性DNA合成法を用いて、設計した膜貫通型DNAを合成した。脂質二重膜と膜貫通型DNAの相互作用は、誘電率変化によって蛍光波長が変化する環境応答性色素を利用した蛍光測定によって調べることにした。そこで、環境応答性色素をDNAに導入するために、既報告の手法を参考にして、環境応答性色素を結合させた修飾ヌクレオシドを合成し、DNA合成に必要とされるモノマーユニットへと変換した。この環境応答性色素を含むモノマーユニットを用いたDNA合成法により環境応答性色素を導入したDNAを得ることができた。脂質二重膜と相互作用可能な疎水性DNAとして環境応答性色素を導入した膜表面結合型DNAと膜貫通型DNAの二種類を合成し、脂質二重膜(リボソーム)存在下における蛍光測定を行った。膜表面結合型DNAの場合、蛍光測定により得られた蛍光波長から、脂質二重膜表面に結合していることが示唆された。一方で、膜貫通型DNAの場合には、その蛍光波長からDNA中に導入した疎水性領域が脂質二重膜内に埋め込まれていることが示唆された。また上述した膜貫通型DNAに加えて、四重鎖構造を持つDNAを用いた膜貫通型DNAの創製にも着手した。既に確立した合成法により、四重鎖構造を形成しうる配列を有する疎水性DNAを合成した。この疎水性四重鎖DNAは、脂質二重膜存在下において四重鎖構造を形成することが円偏光二色性スペクトルによって明らかとなった。膜貫通型DNAの開発を目指して、脂質二重膜と相互作用可能な疎水性DNAの合成を行った。まずDNAのリン酸部位に疎水性官能基を導入するために、DNA合成に必要な疎水性官能基を有するホスホロアミダイトの合成を行った。アデニン、チミン、グアニン、シトシンの4種類のホスホロアミダイトの合成を達成し、大量合成にも成功した。それらのホスホロアミダイトを用いて疎水性DNAを合成したところ、目的とするDNAを得ることができた。この合成法の確立により、様々な配列の疎水性DNAの合成が可能になり、本研究を推進していく上で必要な合成技術を獲得した。次に疎水性DNAの二本鎖形成能を二本鎖融解温度測定によって評価した。両方のDNA鎖に3つずつドデシル基を導入した場合において、非常に安定な二本鎖を形成することが明らかとなった。二本鎖形成に対する塩濃度依存性や熱力学パラメーターなどから、二本鎖の安定化は、ドデシル基間の疎水性相互作用によるものだということが示唆された。さらにそのDNAは、疎水性相互作用によって安定化しながらも塩基識別能を保持していることが明らかとなった。この結果は、疎水性DNAがDNAとしての機能を保持していることを示し、脂質二重膜上で機能性分子として機能することを期待させる結果である。脂質二重膜と疎水性DNAの相互作用を蛍光変化によって調べるために、疎水性DNAに環境応答性色素を導入したDNAを合成することにした。環境応答性色素をDNAに導入するにあたり、既報告の手法を参考にして、環境応答性色素を結合させた修飾ホスホロアミダイト前駆体を合成し、その前駆体を上記に示した疎水性ホスホロアミダイトの合成法を用いてホスホロアミダイトを合成した。このホスホロアミダイトを用いたDNA合成においても目的とするDNAを得ることができた。現在、環境応答性色素を導入した疎水性DNAと脂質二重膜の相互作用を調べている。1年目の計画では、疎水性DNAの合成法の確立及び基本物性評価を目的として研究を行い、それらはすべて達成できた。現在、環境応答性色素を導入した疎水性DNAと脂質二重膜の相互作用を調べており、研究は計画通りに進展している。

今後、膜貫通型DNAの開発に向けて疎水性DNAと脂質二重膜の相互作用を調べる予定である。その相互作用は、環境応答性色素を導入したDNAを用いて、脂質二重膜存在化における蛍光変化を利用して調べる。膜貫通型DNAの開発後、脂質二重膜上でDNAの機能を活用した機能創出の実現を目指し研究を進める。
地下多相条件下のハイドロパルストモグラフィー技術の研究

本研究では、地下水理特性逆解析手法であるハイドロパルストモグラフィー技術を多相流動条件に拡張するために、逆解析アルゴリズムの研究を行った。また、逆解析結果の信頼性を客観的に評価する手法の研究を行った。さらに、室内実験データおよび原位置試験データへの適用を試みた。逆解析アルゴリズムとして準ニュートン法と最適制御理論を組みあわせて、地下2相流動の3次元逆解析アルゴリズムの構築を行い、高速、低計算容量の逆解析コードを開発した。これを用いて2次元断面モデル数値実験を行い従来の単相逆解析と比較することにより2相逆解析の有効性を示した。室内実験では、乾燥試料と浸潤試料を用いてエアパルステストを行い、単相逆解析と2相逆解析により実験データを良く説明する浸透率分布を得ることができた。原位置試験データとして浅部飽和領域におけるハイドロパルステストデータを用いて2相流動逆解析を試み、単相逆解析との比較を行った。その結果、2相逆解析は実用的な計算量で圧力データを適度にマッチングし、単相逆解析結果とは異なる物性分布が得られることが示された。圧力値と圧力時間変化率を同時に自動マッチングする単相逆解析アルゴリズムを開発した。また、2相逆解析における圧力時間変化率マッチングの可能性を理論的に示した。計測データの質と量を評価し、さらに逆解析における各種設定条件の妥当性を評価するために、逆解析結果の信頼性を定量的に表す方法として逆解析結果の推定精度および信頼区間を求める方法を開発し、簡単な数値実験(1次元単相モデル)を行い、計測法や逆解析モデルの妥当性に関して定量的な評価ができることを示した。本年度は解析プログラムの研究を中心に行い、地下多相流動の3次元逆解析アルゴリズムの構築、及び圧力時間変化率を利用したハイドロパルストモグラフィー法による数値逆解析計算の高速化技術の開発を行った。圧力変化率を利用した逆解析法は、最適制御理論を適用した従来の逆解析法の拡張であり、従来手法より確実に高速化することができる新しい画期的な方法である。圧力変化率を利用した逆解析法を検証するために、1次元モデルおよび2次元モデルを用いた数値実験を行い、数値逆解析で必要とする順解析反復計算回数を減少させることに成功した。開発した逆解析では、反復1回に要する計算時間は従来の逆解析法と同程度(101%以下)であるため、確実に従来手法を超えた手法と言える。しかし、実用性を考慮すると、逆解析全体の計算速度の大幅な効率化はいまだ達成しておらず、多様な重みづけの検討あるいは計測法の検討をさらに行うことによりこれが実現できることが期待され、今後も継続して数値実験を行っていく予定である。(詳細な数値実験結果については未発表である。)3次元多相流動逆解析について、気液2相流動の逆解析アルゴリズムの開発を行った(現在未公表)。今後、上記の圧力変化率を考慮した逆解析に拡張する予定である。地質・水理モデルの検討として、不均質水理地質構造をもつ斜面における地下水脈状流動のモデル化についての検討を行っている(未公表、継続中)。室内実験については、実験方法の概要が決定し、装置の設計を行っている。本年度は、地下多相流動の3次元逆解析プログラムを用いて2次元モデル数値実験を行い、成果を発表した。また、圧力時間変化率を利用した逆解析計算の高速化技術に関する理論的研究を行った。さらに、実フィールドにおいて不飽和および飽和と条件を変えた注水試験を行ったデータを用いて数値逆解析による実証を試みた。多相条件を考慮した2次元モデル逆解析数値実験を行った結果、従来に比べて計算時間は410倍程度かかるものの、地下浅部におけるハイドロパルストモグラフィーによる浸透率推定結果の精度が向上する可能性を示した(途中経過を平成9年度応用地質学会にて発表)。さらに、より詳細な数値モデル実験を現在行っている(継続中)。

圧力変化率を考慮した評価関数を用いた逆解析手法の基礎的な部分についてまとめた(投稿中)。また、圧力変化率を組込んだ逆解析手法が多相流動逆解析にも適用可能かどうかについて理論的な検討を行っている(未公表、継続中)。実際の現場において、飽和条件および不飽和条件と、条件を変えた非定常注水試験を行った計測データを入手し、数値逆解析による比較を行うためのデータ処理法の検討を行い、3次元逆解析による数値実験を試みた(未公表、継続中)。石油工学におけるハイドロパルストモグラフィによる逆解析手法の問題点、研究の方向性について整理検討した(石技誌にて発表)。本年度は、数値解析的研究として主に逆解析結果の推定精度評価法に関する研究を行った。また、室内実験として2次元平板モデル(凝灰質砂岩)を用いた実験を行いそれに対する数値解析を行った。さらに、実フィールドデータを用いた2相流動逆解析を試みた。計測データの質と量を評価し、さらに逆解析における各種設定条件の妥当性を評価することを目的として、逆解析結果の信頼性を定量的に表す方法として逆解析結果の推定精度を求める方法を開発し、簡単な数値実験(1次元単相モデル)を行い適用性を検討した。しかしながら2相流動問題に対しては、圧力変化率マッチングの適用上の課題等が残ったため、推定精度の検討は行わなかった。室内実験では、空気単相(乾燥試料使用)状態における空気パルステストおよび、部分的に含水(同一試料に水を浸潤させる)させた状態における空気パルステストを行い、異なる圧力形態となることを確認した。また、各テストで得られた圧力データを用いて数値逆解析を試みた。その結果、開発した2相流動逆解析の有用性が示された。フィールドデータとして浅部飽和領域におけるハイドロパルステスト(多点非定常クロスホールテスト)データを用いて2相流動逆解析を試み、単相逆解析との比較を行った。その結果、2相逆解析は実用的な計算量で圧力データを良くマッチングし、単相逆解析結果とは異なる物性分布が得られることが示された。今後の課題として、2相流動逆解析においては単相逆解析で適用したウエルモデル等の扱いと2相特有の物性値(相対浸透率、毛管圧力等)についてさらに検討する必要性が示された。
酵素模倣有機触媒による構造制御ポリ乳酸の精密合成と高機能プラスチック新素材の開発

酵素を模倣した高活性な新規有機触媒を開発し、分子量と化学構造を正確に制御した、“精密ポリ乳酸"の定量的合成を可能とした。開始剤・停止剤、モノマー/開始剤比、モノマー種の選択によって、高分子量化、多分岐化、末端基修飾、ブロック共重合体化し、分子量分布の狭いポリ乳酸を簡便に得ることができた。分子量21万まで、直鎖状から8分岐までの多分岐ポリ乳酸、ブロック比の正確なブロック共重合体の合成に成功した。その中から柔軟で耐熱分解性の高いプラスチック新素材の候補を見出せた。我々は、酵素を模倣した高活性な新規有機触媒を開発し、分子量と化学構造を明確に制御した、“精密ポリ乳酸"の定量的合成を可能とした。従来、ポリ乳酸の物性研究には分子量分布の広いものが用いられていたため、真の性質や性能の理解に基づく材料設計がなされておらず、プラスチック材料として一般普及に至らない一因となっている。そこで、分子量、分岐構造、末端基をデザインした“精密ポリ乳酸"を合成し、構造と物性を明確にすることで、大きな市場ニーズの期待される接着剤、フィルム、成形材料に焦点を当て、ポリ乳酸製の高機能なプラスチック新素材の創出を目的としている。本年度は、昨年度に得られた様々な構造の精密ポリ乳酸の特異的な物性について重点的に検討を進めた。1.分子量、分岐度と熱的性質の関連性:多官能の開始剤を用い、モノマー/開始剤比を任意に設定することで、分子量数百から21万まで、直線状から8分岐までの精密多分岐ポリ乳酸を合成し、それらのガラス転移温度、融点、融解熱等の熱的性質を調べた結果、分子量が大きくなるにつれて耐熱性が向上し、また分岐度が大きくなるほど結晶化しなくなる傾向が見られた。2.熱分解性メカニズムの考察:ポリ乳酸の熱分解メカニズムは、末端からの分解と、ポリマー鎖途中でのエステル分解が知られており、分子量や分岐構造、末端構造との関連が予想される。熱分解性を調べた結果、従来から知られている2つのメカニズムを明確に観測することができた。分岐度が大きいほど熱分解温度が低く、末端からの分解が観測され、末端からの分解を防ぐ末端修飾した場合には、より熱分解温度が高くなり、ポリマー途中のエステル分解が観測された。これらの知見から、分岐度によって柔軟性を制御し、分子量、末端構造によって熱分解性を大幅に向上させることが可能となり、最終目標のプラスチック新素材の候補を見出すことができた。研究計画初年度は、様々にデザインした精密ポリ乳酸の合成に重点を置き、合成の可能性と限界を探ることから着手した。1.高分子量化、多分岐化:多官能の開始剤を用い、モノマー/開始剤比を任意に設定することで、対応する精密多分岐ポリ乳酸を合成した。現時点で、高分子量化は21万が限界であり、多分岐化については、直鎖状(分岐なし)から等価8分岐まで得られることを明らかにした。また分岐度が高いほど柔軟、強靭になることを確認した。2.末端基修飾:ポリ乳酸の熱分解は末端基から進行すると考えられており、耐熱性向上には末端基の制御が重要である。予想以上に末端基の影響は大きく、末端アセチル化だけで、分子量3000と低い場合でも熱分解開始温度が300°C程度に達し、飛躍的な耐熱性向上が可能であることを示した。3.精密ネットワーク化:反応性官能基を末端に有する精密多分岐ポリ乳酸どうしを反応させることで、架橋点間距離、架橋3次元構造が揃った“精密ネットワークポリ乳酸"の合成を試みた。その結果、ある最適な鎖長の場合に、特異的に強度、強靭性に優れ、従来にない硬い精密ネットワーク新素材となる可能性を見出した。従来、ポリ乳酸の物性研究には分子量分布の広いものが用いられていたため、真の性質や性能の理解に基づく材料設計には至っておらず、プラスチック材料として一般普及に至らない一因となっている。

そこで、分子鎖長、分岐構造、末端基をデザインした、分子量分布の狭い“精密ポリ乳酸"を合成し、構造と物性の関連を明確化することを第一目標とし、その中から従来にない性質を見出すことで、高機能プラスチック新素材の開発に繋げることを最終目標とした。(1)デザインされた精密ポリ乳酸の合成:開発した新規有機触媒を用い、開始剤・停止剤、モノマー/開始剤比、モノマー種を選択し、高分子量化、多分岐化、末端基修飾、ブロック共重合体化を試みることで、様々な分子量、構造を有する、分子量分布の狭いポリ乳酸を簡便に得ることができた。分子量数百から21万まで、直鎖状から8分岐までの精密多分岐ポリ乳酸の合成に成功した。ブロック共重合化の可能性も示せた。(2)分子量、構造と諸物性の関連の明確化:得られた精密多分岐ポリ乳酸の熱的・力学的性質を調べ、分子量、分岐度、末端構造と耐熱性、結晶性、力学的性質との関連を明確化した。特に、熱分解開始温度は300°C以上に達し、従来品の耐熱性を大幅に更新した。(3)工業材料化を目指して:構造をデザインすることで従来のポリ乳酸とは全く異なる性質の発現、制御が可能となった。特に、分岐構造とすることで接着性、柔軟性に優れることが分かり、その知見をもとに、接着剤、フィルム、成形材料に適したプラスチック新素材候補を設計し、応用発展に繋がりつつある。・「柔軟で強靭なPLA」と題し、化学工業日報4面掲載(2015年2月2日)・「新PLA合成技術を開発柔軟・強靭、エポキシ並みの接着力」と題し、包装タイムス1面掲載(2015年3月17日)高分子・繊維材料本年度の研究成果は、分子量、分岐度、末端構造と、熱的性質、耐熱性および熱分解メカニズムに関する関連性を従来になく明確に観測し、プラスチック新素材に結びつく可能性のある制御法を見出したことであり、当初の期待を上回り、本研究事業の範囲で検討すべき事象がさらに増加した。得られた知見から、比較的早期に高付加価値プラスチック新素材に直結する可能性が大きく、工業材料開発の方向へ順調に進行している。これらが当初の予想以上に進展した分、計画の一つに挙げていたブロック共重合体についてはまだ検討を開始したところであり、次年度に重点的に検討していきたい。得られた成果については積極的に学会発表で公表し、また接着性に関して得られた知見については企業への技術移転に発展し特許出願に至っている。論文執筆も現時点で2報掲載されている。さらに本研究成果について、本年度6月に日本接着学会進歩賞を受賞した。また、8件の学会発表(内国際学会1件)、4件の依頼講演を受け、研究分野での評価が高まりつつある。本年度の研究成果として、高分子量の精密ポリ乳酸の合成、末端基修飾による耐熱性の大幅な向上、飛躍的な高信頼性を可能とする精密ネットワークポリ乳酸の3点が挙げられるが、いずれの成果も当初の期待を上回っており、本研究事業の範囲で検討すべき事象が予想以上に増加した。いずれも高付加価値なプラスチック新素材に直結する可能性が大きく、工業材料開発の方向へ順調に進行している。これらについて当初の予想以上に進展した分、計画の一つに挙げていたブロック共重合体の検討については、上記の成果以上に興味深い知見が得られるものと期待しているものの、まだ端緒についたところで、次年度に重点的に検討していきたい。得られた成果については積極的に学会発表で公表し、また接着性に関して得られた知見については企業への技術移転に発展し、本年度中の特許出願に至っている。特許出願の影響で、論文執筆が遅れているものの、現時点で3報分が投稿直前の状態となっている。さらに、本研究成果について、次年度の日本接着学会進歩賞の受賞が決定している。
北陸・畿内地域における古代の出土織物と紡織技術の考古学的研究

北陸地域とその周辺部を中心に古墳時代から古代を中心とする出土織物・紡織具を集成し、一部について調査を行った。木製紡織具に関して、古墳時代前期中期の福井市高柳遺跡出土品や、福井県勝山市志田神田遺跡出土の輪状式原始機の布送具などが注目できるとともに、新たに福井県内の遺跡出土の紡錘車の集成を進めた。出土織物に関して、過去に材質同定が行われ、麻と絹が判別できる資料を対象とし、組織と織り技法の特徴を調査した。なかでも、平織の麻と絹について、時代・地域別に組織の特徴が異なる傾向がみられることから、今後、それぞれの製織に使用する織機の種類との関連性について分析を進める必要がある。本研究では、近畿・北陸地域を対象とし、紡織に関わる出土遺物の調査に基づき、古墳時代から律令時代までの紡織技術の特徴を考察することを目的とした。なかでも古墳時代前期中期の福井市高柳遺跡では各種の紡織具が出土している。当遺跡では鉄滓や漆塗りの刀装具なども出土し、機織のみならず、鍛冶・木工・漆工など各種の手工業生産が集約的に行われており、重要視できる。さらに、周辺の古墳副葬品における織物についても分析を進め、紡織具・織物の総合的検討を行う必要がある。北陸地域では原始機部材として、石川県小松市八日市地方遺跡出土品が知られていたが、福井県勝山市志田神田遺跡でも輪状式原始機の布送具が出土しており、両端に施された文様構成など他地域との比較検討を行う余地がある。また、福井県内の遺跡出土の紡錘車の集成を新たに進めた結果、時代ごとの材質・形状の特徴は、近畿地域での傾向とほぼ同様であることが確認できた。出土織物に関して観察・記録を行った。過去の研究で材質同定が行われ、麻と絹が判別できる資料を対象とし、組織と織り技法の特徴を調査した。なかでも平織の麻と絹について時代・地域別に組織の特徴が異なり、使用する織機の種類(原始機・地機・高機)との関連性について分析を進める必要がある。また、律令時代の織物生産について文献史料に基づく研究史の整理を行い、古墳時代後期から古代の出土織物・紡織具との関連性について検討した。25年度が最終年度であるため、記入しない。
Ｄｅａｔｈ　Ｒｅｃｅｐｔｏｒ　５を表面マーカーとした末梢循環腎癌細胞検出系の開発

腎癌患者の血液中を循環している極微量の癌細胞(末梢血循環腫瘍細胞Circulating tumor cell:CTC)を腎癌細胞の表面マーカーであるDR-5に対する蛍光標識抗体を用いて検出することを目的として本研究は計画された。予備実験では、腎癌細胞をCTCとしてカウント可能だった。しかし、限局性および転移性腎がん患者(それぞれ15名および4名)の末梢血において、DR-5陽性癌細胞の検出率は低くCTC検出は困難だった。また、腎臓より最初に流出する腎静脈の血液を用いてCTC測定を13名の患者で行ったが、腎摘出後のためコンタミネーションが非常に多くCTC測定には不適当であった。癌患者の血液中を循環する微量の癌細胞(末梢血循環腫瘍細胞Circulating tumor cell:CTC)を測定することは、癌の正確な病期診断のみならず治療効果判定に有用である可能性がある。泌尿器科領域では、進行性前立腺癌についてはその高い検出率から臨床応用への期待が高まっている。しかし腎癌については今まで特異的抗体がなかったため、検出率が低く臨床応用されていないのが現状である。我々はこれまでに腎癌の細胞膜上にDeath Receptor(DR)-5が高率に発現していることを報告し、さらにDR-5に対するモノクローナル抗体を作成しin vivo,in vitroでの治療効果に関する知見を得ている。今回の研究の目的は、この抗DR-5抗体を用いて腎癌患者におけるCTC検出システムを確立することである。これにより、腎癌治療戦略構築に大きく貢献すると考えられる。しかし腎癌については今まで特異的抗体がなかったため、CTC検出率が低く臨床応用されていないのが現状である。CTC測定には、べリデックス社(米国)のCell Search Systemを用いる。このsystemは蛍光標識抗体を用いて血液中を循環している極微量の癌細胞を識別することができる装置である。癌細胞を認識するために用いる抗体は通常抗CK抗体であるが、腎癌細胞の表面マーカーであるDR-5に対する蛍光標識抗体も併用することが本研究の特色である。この方法では、1検体で2種類の抗体(抗CK抗体and/or抗DR-5抗体)に染色されるCTCの判読が可能となる。予備実験として、腎癌細胞を混在した検体でCell Search Systemを使用し、癌細胞が抗DR-5抗体に標識されることは確認できている。腎癌患者においてCTC検出が出来るか評価する事が第一の目標であるが、限局性腎癌患者の末梢血でDR-5陽性癌細胞の検出率が低いことを経験している。また、腎臓より最初に流出する腎静脈の血液を用いてCTC測定が可能かどうか実験も行ったが、コンタミネーションが非常に多くCTC測定には不適当であった。更に、腎癌に特異的に発現しているとの報告があるCAIX抗体を用いて予備実験を行ったが、腎癌細胞に染まらなかった。転移性腎癌患者の抹消血において検出が可能か検討中だが、患者数が少ないのが現状である。腎癌患者においてCTC検出が出来るか評価する事が、第一の目標である。

腎癌患者の末梢血でDR-5陽性癌細胞の検出率が低いことを経験している。また、腎臓より最初に流出する腎静脈の血液を用いてCTC測定が可能かどうか実験も行ったが、コンタミネーションが非常に多くCTC測定には不適当であった。更に、腎癌に特異的に発現しているとの報告があるCAIX抗体を用いて予備実験を行ったが、腎癌細胞に染まらなかった。転移性腎癌患者における末梢血でのCTC測定を継続する。抗CK抗体(FITCで標識)と抗DR-5抗体(PEで標識)を用いた評価だけでなく、抗CK抗体のみの評価(通常CTC測定で使用される抗体)も行う。この理由としては、標識されているPEでは解像度が悪い印象があるために、CTC測定が困難ではないかと考えているためである。今後は転移性腎癌患者における末梢血でのCTC測定が可能かどうか検討する。本研究の実施にあたっては倫理的な配慮を慎重にし、被験者が研究に参加する前に本研究の内容を十分説明した上で、文書で患者本人または代諾者の同意を得るものとする。転移性患者の治療は分子標的治療±手術が基本であり、腎癌患者を分子標的治療毎に群別化しCTC測定を行う。同一患者においては、各イベント毎(手術前後、新病変出現時、分子標的治療開始前と開始後1か月目など)にCTC測定を行う。上記でCTC測定が可能であれば、下記内容について解析する。【1】診断時CTC値と無増悪生存期間、全生存期間の相関関係を解析する。また、新病変出現時にCTC測定を行い、病勢進行とCTC値との相関関係を解析する。これにより、腎癌患者におけるCTC値の指標(予後不良と判断する数値)を確立する。これにより、腎癌患者の正確な病期診断が出来、リスク分類のパラメーターの1つになる可能性がある。【2】治療前後CTC値の変化と無増悪生存期間、全生存期間の解析を行い、治療効果判定にCTC測定が有用となり得るかを検討する。このことは癌転移の早い段階(微小転移段階)での検知と早期治療が治療効果や長期成績の向上につながる可能性が高まっている。更なるデータの蓄積を行う。転移性患者の治療は分子標的治療(スニチニブvsソラフェニブvsエベロリムスまたはテムシロリムス)±手術が基本であり、腎癌患者を分子標的治療毎に群別化しCTC測定を行う。
プラズマCVD法による立方晶BN膜形成への表面反応制御

プラズマCVD法による立方晶BN膜形成は,通常,高励起のプラズマを用いて達成されていたが,我々は,立方晶BN形成の基本的製作因子は,基板に適用する負のセルフ・バイアスであることを見出していた。本年度は,この点をくわしく,プラズマ状態のプロ-ブ法による同定を併用して,BN膜の成長機構を吟味した。主要な結論は,次の如くまとめられる。1.基板をプラズマポテンシャルより正電位にし,正イオン電流が基板に達しない条件では,六方晶BNのみが形成される。これにより、六方晶BNを形成するラヂカル種は、電子励起によって生じたものである。2.基板を負のセルフ・バイアスにして,正イオン電流を基板に到達させると、立方晶BNの形成が始る。このことより、立方晶BNの形成は、イオン電流により生ずるラヂカル種またはイオン種による。立方晶BN膜の堆積は、イオン電流によるエッチング作用との競合で生じる。立方晶BNのイオン電流による正味の堆積速度は、イオン電とより相関を示し、またイオン電流についての閥居値を要求しない。この後者の点は、立方晶BNが六方晶BNのイオン電流による改質で生じるとする考へ方を否定する。3.この方法を、炭素膜の石墨とダイヤモンドの作製に利用するためには、ダイヤモンドの形成に寄与する電子励起のラヂカル種を何らかの方法で消去せねばならぬ。このラヂカル種を消去するガス分子の同定が、その意味で切に望まれる。
建築構造物に作用する衝撃荷重に対する構造物の動的挙動の解明

本研究の目的は水素供給ステーションにおける水素爆発がどのような結果を引き起こすかを明らかにし、水素爆発によるリスクを最小化することである。平成28年度は下記の2項目の研究を実施した。1.数値シミュレーションの精度検証数値シミュレーションによる精度を検証するために、2種類の実験結果を対象として研究を実施した。1種類目は共同研究先でもある清水建設技術研究所で実施した爆燃実験である。この実験ケースに対して数値シミュレーションを実施し、実験結果を再現するための重要なパラメータを定義した。最適化されたパラメータを用いて行った数値シミュレーション結果は実験結果をよく再現していることが示された。2種類目はBauwensらが実施した実験であり、部分的に換気された爆燃が考慮されたケースを対象とした。5.4と2.7平米の2種類の通気面積を有する部屋を対象に、3箇所の点火源とした6ケースを対象として数値シミュレーションを実施した。1種類目の検証で設定したパラメータを用いることで水素爆発を十分な精度で予測可能であることが示された。2.水素ステーションの設計検討項目1で決定した数値シミュレーション手法とパラメータを使用して水素燃料補給ステーションの設計について検討を行った。水素漏れが可燃性ガス混合物を形成する貯蔵室を満たし、爆発が起こるケースを対象とした。爆発によって発生する圧力が貯蔵室構造物の耐力を超えないように対応策を考える必要がある。効果的な圧力低減対策は、爆発によるエネルギーを放出できる適切な排気領域を設けることである。この対応策の有効性を評価するために、2種類の異なる排気面積について解析を行った。結果として、排気面積の増加により、水素貯蔵室内の圧力が減少することが分かった。この結果に基づいて、適切な排気口の使用で水素給油所の爆発のリスク軽減を達成することができることが明らかとなった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
中小企業の「健康経営」推進に向けた保健師の専門能力の明確化と支援モデルの開発

1.中小企業の経営者ならびに安全衛生担当者らから情報収集した、中小企業における「健康経営」の現状や今後の望ましい方向性について質的に分析した結果をもとに、中小企業ならではの「健康経営」とその構成要素をまとめて、学会発表を行った。現在、それらに加えて、先行研究や、経済産業省等で展開されている健康経営推進の動向なども参考に、中小企業の健康経営の評価基準ならびに推進ツールともなり得る項目リストを作成し、精緻化に向けて検討中である。2.中小企業への健康支援活動が活発な地域産業保健センターや労働衛生機関、医療保険者、および保健所・保健センターなどに所属する保健師、ならびに、開業保健師などが、どのように中小企業に働きかけ、企業ニーズの把握と課題の共有、各種の資源(支援ツール・機関)情報の提供、経営者への「健康経営」導入の動機づけ支援、社員の健康確保をしているのか、に関する専門能力を把握できた。現在、中小企業の「健康経営」推進に向けた地域・職域保健師の専門能力(コンピテンシー)の明確化に向け、地域・職域の保健師に共通する専門能力とそれぞれの機関の保健師の立場によって異なる専門能力の分析・検討を進めている。3.中小企業の「健康経営」に向けて、地域の保健師らが多職種と協働で実施した良好実践事例の分析結果をまとめ、学会発表の準備を進めた。さらに、31年度以降に予定している、保健師の専門能力を活用した中小企業の健康経営推進のための支援モデルの開発・検証に向けた検討・準備を行った。中小企業経営者らの協力を得ることができ、経営者にとっても受け入れやすい保健師等の多職種多機関による健康経営推進の支援について、検討することができている東京商工会議所など、健康経営の施策を進めている機関との連携を進め、保健師の専門能力を活用した中小企業への支援モデルの開発と検証を進める予定である。1.「健康経営」とその推進施策に関する国内外の既存文献(論文、報告書、学会発表、解説など)を検索・収集し、大企業と中小企業における「健康経営」の共通点と相違点を明らかにし、中小企業における「健康経営」の推進方法への示唆を得た。また経済産業省の健康経営セミナー、東京商工会議所の健康経営アドバイザー養成研修の関係者などへのヒアリングを行い、近年行政的に試みられている中小企業の「健康経営」の啓発方法と企業の受入れ状況を整理・分析した。2.中小企業経営者の参画を得て、フォーカス・グループ・インタビュー(FGI)を行い、中小企業における「健康経営」の現状やその構成要素、今後の望ましい方向性について情報収集した。また、その実現に向けて、どのような支援が必要かについても意見を聞いた。現在、これらのデータを質的に分析し、中小企業ならでの「健康経営」とその構成要素の試案を作成中である。3.中小企業の「健康経営」に向けて、地域・職域の熟練保健師が多職種と協働で実施した良好実践事例を収集した。具体的には、中小企業への健康支援活動が活発な地域産業保健センターや労働衛生機関、および保健所・保健センターなどに所属する実践経験豊富な保健師や、中小企業の健康支援を担う開業保健師などを対象にインタビュー調査を実施した。これらのデータから、中小企業の「健康経営」への保健師の支援方法とその効果および今後の課題に関して分析中である。初年度に予定していた中小企業経営者ならびに保健師対象のインタビュー調査を、概ね順調に実施できた。中小企業経営者らの協力を得ることができ、経営者にとっても受け入れやすい保健師等の多職種多機関による健康経営推進の支援について、検討することができている2年目以降は、初年度に収集したデータ分析を進めるとともに、さらに不足の情報を収集して、中小企業ならではの実現可能な「健康経営」の概念と構成要素、ならびにその推進に向けて支援する保健師のコンピテンシーを明確化する。研究遂行にあたっては、多機関に所属する実践保健師とともに、経営の当事者であり意識の高い中小企業経営者等の協力を得る予定である。東京商工会議所など、健康経営の施策を進めている機関との連携を進め、保健師の専門能力を活用した中小企業への支援モデルの開発と検証を進める予定である。