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差別是正の法理論から新しい権利へ-「家庭生活を営む権利」の確立を目指して

本研究を開始して、3年間が経過した。この間に、少子化社会対策基本法や、次世代育成支援対策推進法が成立した。少子化社会への道を突き進むわが国にとって、もはや合計特殊出生率1.29(2003年度)の数値は無視できないものであり、この状況を変えるために法制度の整備が進められている。私の専門分野は労働法であるが、常に、わが国の労働法が「職場のみの労働者」に着目した制度であることに疑問を感じてきた。労働者は家庭人でもあり、また、自分自身が「家族」と思う家族との時間を過ごすことによってまた仕事への意欲を取り戻していくものである。そういう意味で、わが国が現在目指すところの「女性に子どもを産んでもらう」社会を目指す法律(上に挙げた少子化法、次世代法、及び男女共同参画社会基本法や男女雇用機会均等法、育児介護休業法)は、一方では女性に職業人たることを求めつつ、女性が子どもを産まないことには「次世代」が育たず、年金制度は崩壊し、国力が衰退する、として、女性たちのリプロダクティブ・ヘルス/ライツを軽視しかねない動きも見せる。またこれらの法が、少子化を問題としていながらシングルマザーや離婚家庭の子どもたちの良い育ちを目指すことを主眼に据えてはおらず、父親と母親と血縁の子ども2名ほどを構成者とする「家族」をスタンダードとイメージしていることを否定できない。当初、本研究を開始した際には、家族が一緒に暮らすための権利、あるいは、家庭生活を送るための権利の構築を目指そう、と考えていた。それは、家庭生活の維持を無視した企業の配転命令等に対抗する手段として、そういう権利の構築がありうるのではないかと考えたからである。しかし、「家族」じたいの定義が変わりつつある現在、単純に「家庭生活を営む権利」をベストな手段と考えることができなくなった。こうした時勢にかかわるテーマを見つめるとき、3年間という年月は短くもあり、また、長すぎるということもいえたのかもしれない、と思う。ともあれ、自分が家族と思う人をケアする、お互いにケアしあうための権利というものは、育児介護休業法を根拠としても当然存在するものと考える。育児や介護を男女労働者に休業理由としてゆるすという方法でプライベートな生活に最小限しか踏み込まないようにしてきた法が、男女共同参画法や、少子化法、次世代法でその方法論を変えた。私はこのやり方に賛成することができない。リプロダクティブ・ヘルス/ライツを最大限尊重するならば、国は「子どもを産み育てることに夢を持つ」ような社会に協賛することを、法によって国民に求めることはできないと考えるからである。本研究の成果については、あらためて、2005年5月日本労働法学会にて報告する。今年度は、まずわが国の過去の裁判例の整理を行った。過去5年分の女性労働者に関連する問題を取り扱った裁判例をすべてピックアップし、項目を立て、分類した。結論から言えば、「家族生活を営む権利」に似たものが主張された裁判例は見当たらなかった。ケンウッド事件(最三小判平12.1.28労判774号7頁、判時1705号162頁)帝国臓器事件(最二小判平11.9.17労民集47巻3号211頁)の小さい子どもを抱えた労働者に対する配転命令の違法性が争われた事例の最高裁判決がみられたが、この中ではそのような権利の存在には触れられておらず、かつ、労働者側の敗訴に終わっている。しかし、配転に関する事例ではないが、ライフスタイルを選択するときに職場との間で軋轢が生じ、訴訟に発展した事例はある。今川木の実学園事件(大阪地裁堺支部判平14.3.13労判828号59頁)は、内縁の夫の子どもを妊娠した幼稚園教諭が、園長から暗に中絶を勧められたばかりか、退職勧奨をされた事例であり、園長の行為の違法性が認められている。男女の両方が同じように労働の時間を短縮あるいは休業をして育児にかかわるということは、いうなれば「新しいライフスタイルの選択」であるともいえよう。このような新たな動きがあることは、わたくしのこの研究にも寄与するものである。他方、様々な研究機関・国の機関等が調査をした育児休業の実施状況に関する資料を多く収集した。特に男性の育児休業取得に関しての資料を重点的に収集した。いうまでもなく、わが国における男性の育児休業利用率は非常に低い。それでもゆっくりと増加していることは確認できた。以上の結果を踏まえ、来年度にはさらに「家庭生活を営む権利」を論じる必要性を確認していきたいと考えている。今年度は、本研究においてわが国との比較対象とする予定であるノルウェーの制度についての調査を中心に研究をすすめた。家庭生活を営む権利について考えるときに参考となるのが、労働者が仕事を辞めることなく育児や看病、介護等の家族的責任を果たせるように支援する法律である。わが国では「育児休業、介護休業等育児又は家族介護を行う労働者の福祉に関する法律」がこれにあたるが、ノルウェーの制度はどのようなものかについて調査を行った。ノルウェーの育児休業制度は、「労働環境法:Lov om arbeidervern of arbeidsmiljo」「国民保険法:Lov om folketrygd」の二つの法律によって規定されている。労働者に対して付与される育児休業は、当初の12週から拡大を続け、現行制度においては、休業前賃金100%の給付つきで42週、80%の給付つきで52週の期間が保障されている。

同時に、父親専用の4週間の育児休業が設けられており(いわゆる、パパ・クオーター制度)、この休暇部分は母親が取得できない休暇となっている。このような制度設計からも、男性が育児をするために休暇をとることが一般的であり、4週間か、それ以上の期間の育児休業を利用する男性は、実に子どもを持つ男性の9割ほどになるという。法による制度設計のなせる結果なのか、それとも、家庭生活を守るべきであるという意識(権利意識というには難しいかもしれないが)を強く持っていることからくるのか、まったく異なるインセンティブによるものなのか、非常に関心がもたれる。もし、「家庭生活を営む権利」に類するものが法に反映された結果だとすれば、より興味深い。本研究を開始して、3年間が経過した。この間に、少子化社会対策基本法や、次世代育成支援対策推進法が成立した。少子化社会への道を突き進むわが国にとって、もはや合計特殊出生率1.29(2003年度)の数値は無視できないものであり、この状況を変えるために法制度の整備が進められている。私の専門分野は労働法であるが、常に、わが国の労働法が「職場のみの労働者」に着目した制度であることに疑問を感じてきた。労働者は家庭人でもあり、また、自分自身が「家族」と思う家族との時間を過ごすことによってまた仕事への意欲を取り戻していくものである。そういう意味で、わが国が現在目指すところの「女性に子どもを産んでもらう」社会を目指す法律(上に挙げた少子化法、次世代法、及び男女共同参画社会基本法や男女雇用機会均等法、育児介護休業法)は、一方では女性に職業人たることを求めつつ、女性が子どもを産まないことには「次世代」が育たず、年金制度は崩壊し、国力が衰退する、として、女性たちのリプロダクティブ・ヘルス/ライツを軽視しかねない動きも見せる。またこれらの法が、少子化を問題としていながらシングルマザーや離婚家庭の子どもたちの良い育ちを目指すことを主眼に据えてはおらず、父親と母親と血縁の子ども2名ほどを構成者とする「家族」をスタンダードとイメージしていることを否定できない。当初、本研究を開始した際には、家族が一緒に暮らすための権利、あるいは、家庭生活を送るための権利の構築を目指そう、と考えていた。それは、家庭生活の維持を無視した企業の配転命令等に対抗する手段として、そういう権利の構築がありうるのではないかと考えたからである。しかし、「家族」じたいの定義が変わりつつある現在、単純に「家庭生活を営む権利」をベストな手段と考えることができなくなった。こうした時勢にかかわるテーマを見つめるとき、3年間という年月は短くもあり、また、長すぎるということもいえたのかもしれない、と思う。ともあれ、自分が家族と思う人をケアする、お互いにケアしあうための権利というものは、育児介護休業法を根拠としても当然存在するものと考える。育児や介護を男女労働者に休業理由としてゆるすという方法でプライベートな生活に最小限しか踏み込まないようにしてきた法が、男女共同参画法や、少子化法、次世代法でその方法論を変えた。私はこのやり方に賛成することができない。
ヒ素汚染に対するファイトレメディエーションにおける生分解性キレート剤の活用

1.ファイトレメディーションに適した生分解性キレート剤の検討土壌中におけるヒ素吸収率の向上のためにEDTA及び生分解性キレート剤の適用を検討した。生分解性キレート剤を土壌に混合して、イネの無機及びメチルヒ素の取り込み量を求めた結果、HIDSを添加した場合に最も吸収量が大きくなった。水耕栽培によりイネの根細胞近傍の化学種組成を求めた結果、根細胞表面には粒子態鉄が形成されており、ここに含まれるヒ素の画分が大きいほど細胞内へのヒ素の吸収量も多くなることが分かった。培養液中のヒ素は根細胞表面の粒子態鉄に吸着した後、根に取り込まれると考えられる。2.ヒ素のファイトレメディーションにおける物質収支のモデル化生分解性キレート剤存在下における培養液中におけるヒ素の化学平衡と植物体へのヒ素の取り込みまでをモデル化し、化学平衡計算ソフトウェアを利用してヒ素の移動量を定量的に評価した。その結果、以下の2点を見いだすことができた。i)キレート剤の鉄に対する錯形成定数が著しく大きい場合は、根表面における粒子態鉄が減少して、根表面におけるヒ素の吸着量や細胞内への取り込み量は減少する。一方、キレート剤を含まない場合は、培地中における鉄の沈殿とともにスキャベンジャー効果によりヒ素が除かれるため、イネへのヒ素の取り込み量は減少する。ii)根細胞表面において、無機ヒ素種はリン酸/ヒ素トランスポーターを介して細胞内へ取り込まれるが、メチルヒ素種はアクアポリンを経由して取り込まれる。植物体内への取り込みに関するキレート剤の影響は、メチルヒ素種よりも無機ヒ素種の方が大きい。1.ヒ素汚染が深刻なバングラディシュの植物より、土壌及び湿地中のヒ素を効率よく吸収する植物種として、アズーラ、アオウキクサ、サンショウモ、ホテイアオイを見いだした。2.植物に取り込まれたヒ素の化学形態別分析法を検討し、根細胞におけるヒ素の分画には、キレート剤を含む洗浄液によって溶出後、フレームレス原子吸光法で定量する方法が有効であることが分かった。キレート剤の濃度や種類についての詳細は、現在検討中である。土壌中におけるヒ素については化学的分画法を適用し、間隙水、交換可能画分、炭酸塩画分、有機物画分、鉄マンガン酸化物画分、アルミノケイ酸画分に分画した。土壌及び間隙水中における無機及び有機ヒ素の分析法には、コールドトラップを組み合わせた還元気化原子吸光法、及び、フレームレス原子吸光法を用いた。3.バングラディシュでは、主食としてイネが栽培されている。無機及びメチルヒ素を含む培地中でイネを栽培し、植物内へのヒ素の吸収量を求めた結果、無機ヒ素の取り込み量は、メチルヒ素と比べると1-2桁高いことが分かった。根表面におけるヒ素のスペシエーション分析を行った結果、根表面の酸化鉄層に5価無機ヒ素が濃縮され、その後、根細胞内に取り込まれることが分かった。4.ヒ素の取り込みを促進する生分解性キレート剤を選定するために、各種キレート剤の生分解性を一般細菌を添加した液体培地で評価した。環境への蓄積による弊害を考慮して、1ヶ月以内にほぼ分解する生分解性キレート剤を5種類見いだしたので、次年度以降の実験に使用する予定である。本年度は、ヒ素汚染の深刻なバングラディシュの湿地において高濃度のヒ素を吸収しているアズーラ、ホテイアオイに加えて、最も一般的に栽培されているイネに焦点を絞って検討を行った。イネは、日本と同様にバングラディシュにおいても主要な穀物として利用されている。上記の湿地帯植物の室内培養において、植物の成長量及び無機ヒ素の吸収率を向上させるために数種類の生分解性キレート剤を添加した条件で検討を行った。その結果、キレート剤の濃度が増加するとともに各植物の成長は促進されるが、過剰量の添加は逆に成長を阻害した。培地中における必須元素の成分組成より、植物体の成長を制限する要因は、3価鉄の生物学的有効性に起因することが分かった。すなわち、キレート剤を含まない条件では3価鉄は粒子態が優先しており培地中の溶存態が枯渇するが、キレート剤濃度が増加すると溶解度が増加して培地中における鉄濃度に比例して植物の鉄吸収量が増加する。一方、過剰なキレート剤は、根細胞表面における鉄の取り込み反応に対して競争的に作用するため、鉄の吸収を減少させると考えられる。この条件において、植物の生体内へのヒ素の吸収量は、鉄の吸収すなわち植物の成長量に比例して増加した。従って、ファイトレメディエーションにおいてキレート剤の適度な添加は、植物のヒ素の吸収量を増加させる効果が期待できる。3価及び5価無機ヒ素及びメチルヒ素の吸収量を比較すると、5価無機ヒ素の吸収量が最も高く、3価無機ヒ素及びメチルヒ素に関しては1桁以上低くなった。

培養液中のヒ素は根細胞表面の粒子態鉄に吸着した後、根に取り込まれると考えられる。2.ヒ素のファイトレメディーションにおける物質収支のモデル化生分解性キレート剤存在下における培養液中におけるヒ素の化学平衡と植物体へのヒ素の取り込みまでをモデル化し、化学平衡計算ソフトウェアを利用してヒ素の移動量を定量的に評価した。その結果、以下の2点を見いだすことができた。i)キレート剤の鉄に対する錯形成定数が著しく大きい場合は、根表面における粒子態鉄が減少して、根表面におけるヒ素の吸着量や細胞内への取り込み量は減少する。一方、キレート剤を含まない場合は、培地中における鉄の沈殿とともにスキャベンジャー効果によりヒ素が除かれるため、イネへのヒ素の取り込み量は減少する。ii)根細胞表面において、無機ヒ素種はリン酸/ヒ素トランスポーターを介して細胞内へ取り込まれるが、メチルヒ素種はアクアポリンを経由して取り込まれる。植物体内への取り込みに関するキレート剤の影響は、メチルヒ素種よりも無機ヒ素種の方が大きい。
移動マスクX線加工法を用いたマイクロ3次元構造加工システム開発に関する研究

本研究の目的は,半導体微細加工技術およびシリコンマイクロマシニング技術などの従来技術では実現不可能であった自由局面を有するマイクロ3次元構造体を実現する微細加工システムと加工技術の構築であり,(1)自由局面を有するマイクロ3次元構造体を作製できる新規な移動マスクX線加工システムの構築、および(2)移動マスクX線加工システムを用いてマイクロレンズなどの自由曲面を有するサブミクロンオーダ精度のマイクロパーツを加工する技術の研究、で構成される。加工システム構築に関しては,多自由度ステージの同時制御による複雑なステージ制御が可能,かつ1×10^<-4>Paの真空下で250°Cまでの基板加熱が可能な回転式基板加熱ステージを有する露光面積(50mm×50mm)のマイクロ3次元構造加工システム加工システムを構築した.さらに多自由度ステージ制御装置および制御プログラムを構築し,移動マスクX線加工システムを完成させた.マイクロパーツ加工技術に関しては,種々の直径の円形X線吸収パターンがアレイ状に形成されたX線マスクを用い,直径100μm,焦点距離200μmのアクリル製マイクロレンズアレイを試作し,理論形状と加工形状との比較,および焦点距離の測定を行った.その結果,形状誤差8.6%,焦点距離205μmのマイクロレンズアレイを実現できることが実証された.さらに加熱ステージと移動マスクX線露光法を用いて,テフロン表面を微細加工し.高さ50μm,ピッチ50μmの微小突起アレイを実現することに世界で初めて成功した.本研究の目的は,半導体微細加工技術およびシリコンマイクロマシニング技術などの従来技術では実現不可能であった自由局面を有するマイクロ3次元構造体を実現する微細加工システムと加工技術の構築であり,(1)自由局面を有するマイクロ3次元構造体を作製できる新規な移動マスクX線加工システムの構築、および(2)移動マスクX線加工システムを用いてマイクロレンズなどの自由曲面を有するサブミクロンオーダ精度のマイクロパーツを加工する技術の研究、で構成される。加工システム構築に関しては,多自由度ステージの同時制御による複雑なステージ制御が可能,かつ1×10^<-4>Paの真空下で250°Cまでの基板加熱が可能な回転式基板加熱ステージを有する露光面積(50mm×50mm)のマイクロ3次元構造加工システム加工システムを構築した.さらに多自由度ステージ制御装置および制御プログラムを構築し,移動マスクX線加工システムを完成させた.マイクロパーツ加工技術に関しては,種々の直径の円形X線吸収パターンがアレイ状に形成されたX線マスクを用い,直径100μm,焦点距離200μmのアクリル製マイクロレンズアレイを試作し,理論形状と加工形状との比較,および焦点距離の測定を行った.その結果,形状誤差8.6%,焦点距離205μmのマイクロレンズアレイを実現できることが実証された.さらに加熱ステージと移動マスクX線露光法を用いて,テフロン表面を微細加工し.高さ50μm,ピッチ50μmの微小突起アレイを実現することに世界で初めて成功した.3次元マイクロ加工システムの予備試作を行ない,3次元マイクロ加工システムの実現可能性を実証した。試作した加工システムは,露光チャンバサイズ0.6m×0.6m×0.6m,真空排気用にターボ分子ポンプとロータリーポンプを有し,1×10^<-5>Torr以下の真空中および大気圧以下のヘリウムガス雰囲気におけるX線露光が可能である。移動マスクX線露光用のX線マスク微動機構(分解能1nm)、基板回転機能(360°)および基板チルト機能(±90°),基板のX-Yスキャン機構(25mm×50mm),マスクと基板のマニュアルアライメント機構を有する,マスク枚数1枚、マスク・ステージ移動制御自由度6のシステムである。コンピュータによる装置のモニタおよびステージ動作制御が可能である。基板チルトおよび基板スキャンに使用した3ステージは,他ビームラインからの借用品であるため,動作レンジなどに制限はあるものの,基本的な加工に関する基礎データを得ることができた。真空中およびヘリウムガス雰囲気中でのSR照射X線によるPMMA加工の基礎データを得ると同時に,基板回転,基板チルト,基板位置合わせの機能が真空露光中にスムーズに動作し,かつこれらを組み合わせることによってマイクロレンズ,マイクロプリズム,マイクロノズル,マイクロギヤなどの製作が可能であることを確認した。この実験によって3次元マイクロ加工システムの実現可能性が実証できた。また実験によって3次元マイクロ加工システムに必要なステージ仕様が明らかになった。来年度はこの実験結果に基づいて,今年度導入した露光チャンバーに新しいステージを組み合わせて,マイクロ3次元構造加工システム(マスク枚数2枚、マスク・ステージ移動制御自由度6)の開発を進める予定である。加工システム構築に関しては,2000年度に予備試作した多自由度X線露光ステージをベースに,移動ステージの導入と制御システムの導入を行い,露光面積の倍増(50mm×50mm)および多自由度ステージの同時制御による複雑なステージ制御が可能なハードウエアを有する加工システムの構築を完了した.さらに1×10^<-4>

Paの真空下で200°Cまでの基板加熱が可能な回転式基板加熱ステージを設計,製作した.マイクロパーツ加工技術に関しては,直径75,50,25μmの円形X線吸収パターンがアレイ状に形成されたX線マスクを用い,種々のマスク回転直径を組み合わせた露光を行うことによって(1)直径155μm,焦点距離300μm,(2)直径100μm,焦点距離300μm,(3)直径55μm,焦点距離100μm,(4)直径49μm,焦点距離70μmのアクリル製マイクロレンズアレイを試作し,理論形状と加工形状との比較を行った.本研究の目的は,半導体微細加工技術およびシリコンマイクロマシニング技術などの従来技術では実現不可能であった自由局面を有するマイクロ3次元構造体を実現する微細加工システムと加工技術の構築であり,(1)自由局面を有するマイクロ3次元構造体を作製できる新規な移動マスクX線加工システムの構築、および(2)移動マスクX線加工システムを用いてマイクロレンズなどの自由曲面を有するサブミクロンオーダ精度のマイクロパーツを加工する技術の研究、で構成される。加工システム構築に関しては,2001年度に試作した多自由度ステージの同時制御による複雑なステージ制御が可能,かつ1×10^<-4>Paの真空下で200°Cまでの基板加熱が可能な回転式基板加熱ステージを有する露光面積(50mm×50mm)のマイクロ3次元構造加工システム加工システムの制御装置および制御プログラムを構築し,システムを完成させた.マイクロパーツ加工技術に関しては,直径75μmの円形X線吸収パターンがアレイ状に形成されたX線マスクを用い,直径100μm,焦点距離200μmのアクリル製マイクロレンズアレイを試作し,理論形状と加工形状との比較,および焦点距離の測定を行った.その結果,形状誤差8.6%,焦点距離205μmのマイクロレンズアレイを実現できることが実証された.さらに加熱ステージと移動マスクX線露光法を用いて,テフロン表面を微細加工し,高さ50μm,ピッチ50μmの微小突起アレイを実現することに世界で初めて成功した.
周辺制御因子によるRas/MAPキナーゼ経路の時空間的活性化機構の解析

Ras/MAPキナーゼ経路は活性化のon/offだけでなく、活性化される場所(細胞内局在)、活性化時間(一過的または持続的)もさまざまな因子によって制御されている。これらの制御が破綻すると、細胞は適切な応答能(増殖あるいは分化)を失いガン化する。われわれはネガティブフィードバック因子SproutyがERK MAPキナーゼの活性化時間を制御していることを明らかにしてきた。本研究ではさらにERKの活性化を制御する因子Rassf6(Ras association domain family 6)を同定し、その解析を進めた。Rassf6のファミリー分子Rassf1やRassf2がガン抑制遺伝子と考えられていることから、Rassf6もガン化メカニズムに関与する可能性が考えられた。培養細胞を用いた解析から、Rassf6はRas結合ドメインをもち、実際に活性型(GTP結合型)のH-Rasと結合することがわかった。Rassf6はFGF刺激によるERKの活性化を正に制御することが示され、Rasとの結合をとおしてこの経路の制御に重要な役割をはたすことが示唆された。またRassf6と相互作用する因子を酵母Two-hybrid法スクリーニングにより探索した結果、STE-20様キナーゼMST1が同定された。MST1はCaspaseによって活性化されアポトーシスに関与することが知られている。またこれまでの研究からRassf1がMST1と結合しアポトーシスを促進していることも報告されている。現在我々はRassf6がMST1とRasをリンクさせることで細胞ガン化、アポトーシスに重要な働きをしていないか検討しているところである。
入院中の高齢者のせん妄発症に関わる環境因子のリスクコントロール

環境因子に対して高齢者が示す反応からせん妄発症リスクを予測し、環境による発症リスクを軽減する方法を検討することを目的に、入院中の高齢者のせん妄発症に関わる物理的・人的環境因子に対する高齢者の認知の様態を明らかにし、せん妄発症群と非発症群の比較関連検証を行った。結果、物理的・人的環境に関して2群間に差が認められた項目は<部屋の位置><看護師の訪問頻度><緊張感を助長する検査の有無><他の患者との交流><不安を助長するものがある>であった。本研究の目的は、入院中の高齢者のせん妄発症にかかわる環境因子をコントロールするための看護ケアのスキルを開発することである。そのため、(1)先行研究に基づく物理的・人的な環境因子をより詳細に特定し、(2)その環境因子に対して高齢者が示す心理杜会的な反応を判断できる観察視点を明確にし、(3)病床環境とその環塊に対して高齢者が示す心理的な反応から発症リスクを予測し、環境によるリスクを軽減する具体的方法を提示することを課題としている。平成21年度においては、入院環境に対する高齢者の認識に関して、リスクコントロールに先立ち調査用質問紙の開発のため、高齢入院患者およびせん妄症状を示した患者を対象に、面接法により入院初期の時点と、手術後1週間程度経過した時点で、環境認識について語ってもらい、その質的データの分析を行った。研究対象は、便宜的に抽出した施設3施設(北海道、穎潟、東京)から、一般病院に入院する75歳以上の高齢者とし、研究チーム6名により、面接を行った。その結果、せん妄発症因子としての物理的環境要因(音、光、色、ベッドなど)に対しては、【気になる】【気にならない】が対極にある環境認識としてみられ、【気になる】とする背景因子に【病状としての痛み】【治療や病気の心配】【生活や家族の心配】など複数因子抽出され、人的要因(ケア提供者や家族など)に対しては、【安心感・信頼感がある】が認識の中心にあり、【医療スタッフのいつでも来てくれる感覚】【人としての距離感】などが抽出された。またせん妄症状を示した対象の体験では、【現実とは異なる感覚】が個別に表現され、語られた体験には発症前の【気がかりなこと】が反映されていた。今後、研究結果をもとに質問紙を作成し、環境リスクに関する認識を調査し、量的データにより現実の入院環境との関連を明らかにしていく。本成果は、22年日本老年看護学会に発表予定である。平成22年度は21年度に収集したデータを分析し、病床環境および対人環境に対する認知についてまとめた。その内容は、2施設21名の高齢者(6385歳、男性8名、女性13名、うちせん妄発症者4名)を対象とし、面接によって物理的環境に対する認知と対人に対する認知を抽出した。物理的環境では「気になる」「気にならない」が対極の認知としてあがり、「気になる」と語る背景には「痛み」「病気や治療の心配」「入院の緊急度」「ルートの数」などがあがった。また、対人環境では「安心できる」「信頼できる」など肯定的な認知が軸となって、「訪室頻度」「距離感の近さ」「看護技術の安定性」「馴染みのある言葉」などが反映されていたことが分かった。この結果をもとに発症リスクのコントロールに向け、質問紙の検討を行い、試案を作成した。これを平成23年3月から入院中の高齢者にプレテストをする予定だったが、震災のため次年度に開始することとした。本研究の目的は、せん妄発症に関わる物理的・人的な環境因子を特定し、その環境因子に対して高齢者が示す心理社会的反応を判断できる観察視点を明確にすること、またその環境因子に対して高齢者が示す心理的な反応から発症リスクを予測し、環境による発症リスクを軽減する具体的な方法を提示することである。平成23年度はせん妄発症の実態を2施設で調査し、どのような環境因子が具体的に発症に関与したかを検討し、ケアの方法を導いた。データ収集のための概念枠組みは、せん妄発症因子として、(1)物理的環境要因(音、光、色、ベッドなど)、(2)人的要因(ケア提供者や家族など)および(3)治療・身体要因(疾患、バイタルサインズ、血液等検査データ、生活自立度、活動制限など)を分類し、環境因子により、せん妄発症の有無に差があるかを2群の比較関連研究デザインによって抽出した。さらにせん妄発症者の主観的なデータを事例ごとに分析し、看護師の観察に基づいて主観的情報からのアセスメントの可能性を検討した。結果、1)対象者108名、DRS-R-98による評価でせん妄群21名、非せん妄群87名(発症率19.4%)で、年齢はせん妄群の方が有意に高く(<.05)。発症日は入院後3日以内が15名であった。

2)人的・物理的な環境に関して2群間に差があった項目は、<部屋の位置><看護師の訪問頻度><緊張感を助長する検査の有無><他の患者との交流><不安を助長するものがある>(<.05)で、主観的環境認知は、<他の患者との交流><不安を助長するものがある>(<.05)。3)主観的環境認知の測定不能例が6名で発症パターンが特定された。4)看護師による聞き取りでは、主観的な環境認知の特性として、患者の苦痛の訴えの様態、入院時の患者の行動などが観察され、観察可能な患者の様態が抽出された。本研究から、せん妄発症する高齢者の環境因子、心理的な反応の特性、観察可能な様態を看護ケアに具現化する必要性が示唆された。
適応放散における進化－生態フィードバックの寄与：微生物モデル系による実験的解析

前二年度に実施した進化実験(緑膿菌PAと黄色ブドウ球菌SAを使用)の結果、SAの共存によってPA集団の進化軌道が変化することが明らかとなっていたが、本年度はこの進化軌道の変化をより詳細に評価した。その結果、SAが共存する系では培養初期において有意にPA集団の多様度(Richness)が低下するが、これは特定のPA進化株(Sm株)の出現および優占化が、共存するSAによって促進されることに起因することが明らかとなった。このように、PAの進化動態は共存するSAとの相互作用によって変化することが実験的に示され、病原菌の進化過程、それも短いタイムスケールでの進化過程に種間相互作用が重要な役割を果たすことが示唆された。一方、様々なPA進化株について、より詳細な生理学的解析をおこない、運動性変化やバイオフィルム形成能の変化を検出した。同時に、SAの進化株についても対象を広げて生理学的解析をおこない、生育能やコロニー形態などを評価した。これらの結果、SA進化株の中には生育パターンが変化しているものがみられ、PAの進化動態変化に対応してSAの進化動態も変化していることが示唆された。また、Massey大学(ニュージーランド)において在外研究をおこない、これまでに得られたデータに基づく数理モデル解析を共同で実施した。ゲーム理論をベースとした数理モデルの構築をおこない、二種間の生態ー進化フィードバック関係が成立するための相互作用パターンを模索した。平成27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、競合関係にある2種の病原性細菌、緑膿菌と黄色ブドウ球菌(以外PAおよひSAと略記)による進化実験系の構築と個体群・進化動態の特徴付けをおこなった。静置培養条件でPA純粋培養系とPA-SA共培養系の継代培養をおこない、生菌数変化とコロニー形態の変化した株(Colony Morphology Variants, CMVs)の割合を測定した。その結果全ての系においてCMVsが検出された。全ての系で祖先型のコロニー形態を示すものは淘汰され、Umbonateコロニー(Um)、Wrinklyコロニー(SW、FCW)やSmooth (Sm)コロニーが優占種となった。最終的にほぼ単一の進化株が優占する系と複数の優占種が共存する系がみられた。PA純粋培養系ではUmやSW、FCWが、SAとの共培養系ではUm、SW、FCWの他に、Smが優占化する系統がみられた。このように、SAが共存することでPAの進化動態に影響を及ぼすことが明らかとなった。CMVsはほぼ全ての株でバイオフィルム形成能が祖先株に比べて向上していた。一部のWrinkly CMVsは運動性(twitching motility)が低下し、Smooth CMVsでは全ての株が運動性を失っていた。また、PAは二次代謝産物pyocyaninの生成量が変化していることが示唆された。PyocyaninはSAの生育を阻害するため、pyocyanin産生能の変化は両株間の相互作用様式を大きく変化させる可能性がある。祖先株とCMVs、合計12株のゲノムリシークエンスをおこったところ、SNPやIndelが検出されたORFのうち、機能既知の遺伝子は細胞内シグナル伝達系や運動性に関与するものであった。前年度に実施した進化実験(緑膿菌PAと黄色ブドウ球菌SAを使用)を再施行したところ、全ての進化実験系において実験開始から35日後にはPAのColony Morphology Variants(CMVs)が検出され始め、時間経過とともに種類も増加した。前回の結果と合わせて解析した結果、PA-SA共培養系でのみ検出されるPA進化株は検出できなかったものの、初期段階におけるPAの多様化の抑制や、PAの進化軌道の変化がみられ、共存するSAがPAの進化動態に様々な影響を及ぼすことが明らかとなった。個体群構造の再解析、CMVsの遺伝学・生理学的解析等によって、より詳細な個体群動態・進化動態解析をおこなったところ、ゲノム変異や生育能、二次代謝産物産生能などの変化がみられ、遺伝学的にも生理学的にも多様化が進行していることが示された。一方、SAのCMVsに関しても解析をおこなったところ、抗生物質耐性能の変化等を検出したことから、SAの進化動態もPAの影響を大きく受けていることが確認された。また、PAのCMVsの中でも特徴的な進化的挙動を示したSmooth(Sm)株に関して、より詳細な特徴付けをおこなった。Sm株は運動性(twitching motility)を失っていたが、遺伝子破壊によって作製した運動性欠損株との比較実験の結果、Sm株の適応優位性は運動性の欠損だけでなく他の要因との複合的な効果の結果であることが示唆された。より実環境に近い条件での実験(人工痰培地を用いた実験)ではSm株の優占が頻繁にみられたことから、Sm株の生理学的・進化学的特性は興味深いものであるといえる。このように、モデル微生物系を用いた進化実験によって、病原菌の進化動態に種間相互作用が大きく影響することが明らかとなった。

その結果、SAが共存する系では培養初期において有意にPA集団の多様度(Richness)が低下するが、これは特定のPA進化株(Sm株)の出現および優占化が、共存するSAによって促進されることに起因することが明らかとなった。このように、PAの進化動態は共存するSAとの相互作用によって変化することが実験的に示され、病原菌の進化過程、それも短いタイムスケールでの進化過程に種間相互作用が重要な役割を果たすことが示唆された。一方、様々なPA進化株について、より詳細な生理学的解析をおこない、運動性変化やバイオフィルム形成能の変化を検出した。同時に、SAの進化株についても対象を広げて生理学的解析をおこない、生育能やコロニー形態などを評価した。これらの結果、SA進化株の中には生育パターンが変化しているものがみられ、PAの進化動態変化に対応してSAの進化動態も変化していることが示唆された。また、Massey大学(ニュージーランド)において在外研究をおこない、これまでに得られたデータに基づく数理モデル解析を共同で実施した。ゲーム理論をベースとした数理モデルの構築をおこない、二種間の生態ー進化フィードバック関係が成立するための相互作用パターンを模索した。本年度は、進化実験の再施行と進化株の生理・遺伝学的解析をおこない、共培養系における対象2菌株の個体群・群集動態ならびに進化動態を詳細に解析することができた。また、数理解析(Massey大学と共同で実施)も開始しており、当初の研究計画で予定されていた研究項目を先行しておこなうことに成功している。平成27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題はおおむね順調に進展しており、当初の研究計画に加えて他種菌株を使用した比較実験も実施しつつ、今後も研究を推進していく予定である。本年度は、進化実験系の構築と進化株の生理・遺伝学的解析をおこない、対象菌株の基本的な個体群・群集動態ならびに進化動態を把握することができた。これらの結果は当初の研究計画で予定されていた研究項目であり、次年度の研究計画の土台となるものである。本研究課題はおおむね順調に進展しており、当初の研究計画に沿って今後も研究を推進していく予定である。研究遂行上大きな問題点は無いが、ゲノム解析の対象とする進化株が当初の予定よりも多数になったことから、必要に応じて現行以外の他のゲノム解析手法の導入も検討する。
知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップの基礎的研究

SignedーDigit数系(SD数系)は,対称R進数表現の一種であり,SD加減算においては語長に無関係にキャリアの伝搬が隣り合った1けたのみに限定されるので,並列処理が可能となり高速演算が期待できる。しかし,これまで集積回路実現の観点から研究されたことがなかった。本研究では,知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップ実現の一つのアプロ-チとして,本研究代表者らが初めて開発したCMOSデバイスによる多値ス-パ-チップ実現のための高速SD数算術演算用アレ-の構成法を確立しその性能評価を行うと共に,知能ロボット用ス-パ-チップの開発設計を行った。初めに、電流源,カレントミラ-,スレショルドディテクタ,双方向電流入力回路を構成要素とする多値双方向電流モ-ド回路方向を提案した。得られた回路に基づき演算回路の基礎となる4進SD数全加算器の構成法を示すとともに,2μm設計ル-ルによるCMOS集積回路の試作を行い,優れた特性をもつことを確かめた。これらの成果を踏まえて構成モジュ-ルとして,加算部,部分積生成部,および商生成部よりなる算術演算モジュ-ルを開発した。本演算モジュ-ルをアレ-状に配列することにより種々の算術演算が実行できる。本ジュ-ルアレ-は,短い開発期間で高性能な算術演算システムを実現するためのセミカスタムVLSIの一方式として有用である。最後に,演算遅れ時間最小の基本計思想の下で,知能ロボット制御用並列構造VLSIプロセッサと,ロボットビジョン用VLSIプロセッサのア-キテクチャを考察し,その開発設討を行った。その結果,得られた多値ス-パ-チップの演算遅れ時間は,同等規模の2値VLSIプロセッサと比ベると格段に小さく,優れていることを確認した。Signd-Digit数系(SD数系)は対象R進数表現の一種であり、SD加減算においては語長に無関係にキャリアの電搬が隣り合った1けたのみに限定されるので、並列処理が可能となり高速演算が期待できる。しかし、これまで集積回路実現の観点から研究されたことがなかった。本研究では、知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップ実現の一つのアプロ-チとして、本研究代表者らが初めて開発したCMOSデバイスによる多値双方向電流モ-ド回路技術を確立するとともに、ス-パ-チップ実現のための高速SD数算術演算用アレ-の構成法を確立し、その性能評価を行った。初めに、多値双方向電流モ-ド回路方式の開発を行い、その結果、極性まで含めた線形加算が結線のみにより実行できることを示した。多値双方向電流モ-ド回路では、電流源、カレントミラ-、スレショルドディテクタ、双方向電流入力回路がその構成要素となる。次いで、演算回路の基礎となる4進SD数全加算器(SDFA)の多値双方向電流モ-ドによる構成法を与えその試作を行い、良好に動作することを確かめた。SDFAは2μmの設計ル-ルによるCMOS集積回路により試作されている。このSDFAに基づき4進SD数加算器の試作を行い、従来の2進加算器に比べ高速性、コンパクト性共に優れていることを実証した。これらの成果を踏まえて,高速算術演算用アレ-の構成モジュ-ルとして、加算部、部分積生成部および商生成部よりなる算術演算モジュ-ルを開発した。それぞれの回路は、遅延時間が語長に無関係なので特に語長の長い演算では有利である。ここでは、乗算器、除算器を例にとり、SPICEシミュレ-ション(2μmル-ル)により性能評価を行い、速度とコンパクト性で優れていることを確めた。

Signed Digit数系(SD数系)は対称R進数表現の一種であり,SD加減算においては語長に無関係にキャリアの伝搬が隣り合った一けたのみに限定されるもので,並列処理が可能となり高速演算が期待できる。しかし,これまで集積回路実現の観点から研究されたことがなかった。本研究では,知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップ実現の一つのアプロ-チとして,本研究代表者らが初めて開発したCMOSデバイスによる多値双方向電流モ-ド回路技術に基づきSignedーDigit数多値モジュ-ルアレ-を提案し,これによる算術演算VLSIシステムの構成法を確立した。すなわち,並列加算器,符号反転器および部分積生成回路を内蔵する基本演算モジュ-ル定義し,加算,減算および乗算よりなる任意の高性能演算システムをこのモジュ-ル1種類のみを用いて実現できることを示している。これにより,1種類のモジュ-ルをアレ-状に配置したものに配線を指定するだけで算術演算システムを設計できる。本モジュ-ルアレ-により,任意の算術演算システムを容易に設計でき,更にその演算速度が同等機能最高速2進演算回路と同様に高速性に優れていることを明らかにした。特に,設計容易性については,32ビット2進乗算器と,同等機能の本方式によるSD数乗算器の場合を比べると,前者の指定配線数は約45,000(素子数)×K(1素子当たりの配線数)であり,本方式の場合は約3,000と激減し,設計容易性が極めて優れていることを確認した。本モジュ-ルアレ-は,短い開発期間で高性能な算術演算システムを実現するためのセミカスタムVLSIの一方式として有用であり,種々の仕様に対して短期間で設計開発をする必要のあるロボット制御用VLSIプロセッサに適しているものと思われる。本年度は本研究の最終年度として,これまでの成果を踏まえ知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップを開発設計しその性能評価を行い,知能ロボット用チップとして優れていることを確認する。さらに,今後基礎的研究を越えた研究を目指す上での問題点を整理する。知能ロボット用チップには,種々の膨大な演算を瞬時に行い,その結果を統合させていく情報処理機能が要求される。特に,フィ-ドバックル-プ内で用いられるので,演算に際してはデ-タレ-トの高速性だけではなく,演算遅れ時間を絶対的に小さくするア-キテクチャの構築が必須となる。本研究では,演算遅れ時間最小化の基本設計思想の下で,知能ロボット用ス-パ-チップとして,多値SD数演算回路を内蔵したロボット制御用並列構造VLSIプロセッサと,ロボットビジョン用VLSIプロセッサのア-キテクチャを考案しその開発設計を行った。得られたチップのレイアウトに基づき,同等規模2値VSLIプロセッサとの性能比較を,電子回路解析プログラムSPICE2を用いて試みた。その結果,演算遅れ時間について,ロボット制御用プロセッサの場合約2倍,ロボットビジョン用プロセッサの場合約10倍の性能向上が認められた。知能ロボット用超高性能多値ス-パ-チップの例として,二つのチップを示したが,今後実時間で動作する知能ロボット実現のためには,軌道計画プロセッサ,センサ信号処理プロセッサ,3次元計測プロセッサ,言語処理プロセッサなど,多くのス-パ-チップファミリイが必要とされ,それぞれの開発設計が求められよう。
知能発達の前傾現象の逐年的変化に関する研究

過去、およそ一世紀の間、ほぼコンスタントに継続してきたと考えられるいわゆる発達の前傾現象(加速現象)の加速度が、取り分け第二次大戦後顕著になり、各方面から注目されてきたが、ごく最近になって、その前傾現象の停滞、ないしシーリングも指摘されるようになった。ただし、そこで取り上げられてきた前傾現象は、もっぱら体位や身体成熟等の身体的発達の側面に限られ、精神発達面の前傾現象については、それを議論するに必要な客観的手掛りが不足してきた。それは、精神的特性を客観的に測定し、長期の比較を可能にするデータが欠如していたからである。本研究では、精神的側面の中、知能発達の前傾現象を、比較的長期にわたる資料について検討した。即ち、幼児の知能発達の前傾現象を、WISC知能検査を中心に分析した。データは、昭和34年60年の27年間に、首都圏において集積された約12000名に関するものである。主たる結果は、1)その期間の幼児の知能(測定知能)は、ゆっくりではあるが、なおほぼ一貫して上昇傾向を示す。2)その上昇傾向は、精神年齢に換算して、.158月/年(年間約5日)程度の増加率であった。3)さらに、知能の内容に関して前傾現象の逐年的変化を見るべく、項目に多次元解析を施し、3因子を得た。それらは、動作性因子、言詰性因子、及び、数因子と解釈された。4)それらの因子毎に、前傾現象の逐年的変化を分析すると、最も変化勾配の大きいものは、動作性因子であり、他の二因子には、有意な前傾現象を指摘できなかった。
がれき残渣の有効利用法とその安全性に関する検討

東日本大震災により発生したがれき残渣と呼ばれる再利用が困難な混合廃棄物の有効活用法を確立することで今後,発生が危惧されている南海トラフ巨大地震等の激甚災害において,がれき残渣処理の指標になることが期待される.しかし,がれき残渣は多様な物質で構成されているため,有効利用時に製品の品質のばらつき,海水由来のイオンによるセメント水和物への影響が懸念される.本研究では,がれき残渣を使用した際のモルタルおよびコンクリートへの影響を把握する目的でがれき残渣の溶出量試験およびモルタル,コンクリートの圧縮強度試験,粉末X線回折によるセメント水和物の同定,熱重量分析によるポルトランダイトおよびカルサイトの生成量の測定を行った.その結果,がれき残渣を細骨材として使用したモルタルは,養生条件等によって程度は異なるが同材齢の普通細骨材を使用したモルタルと比較すると圧縮強度が低下し,材齢による圧縮強度の増進も比較的少なくなることが明らかとなった.溶出量試験によりがれき残渣中に塩化物イオンや硫酸イオンが含まれていることが確認されたが,粉末X線回折の結果ではフリーデル氏塩の生成やエトリンガイトの増加といったこれらのイオンによるセメント水和物への影響は認められなかった.熱重量分析結果よりがれき残渣モルタルは普通骨材モルタルに比べて,ポルトランダイトの生成量が少なく,カルサイト生成量が多いことが確認された.これに対して,がれき残渣を粗骨材として使用したコンクリートはがれき残渣による圧縮強度の低下や材齢による圧縮強度の増進の低下はあまり見られなかった.溶出量試験の結果においても塩化物イオンや硫酸イオンはほとんど確認されなかった.そのため,粉末X線回折による分析は実施しなかった.熱重量分析の結果ではポルトランダイトの生成量の差は認められなかったが,カルサイトの生成量はがれき残渣コンクリートが多い結果となった.東日本大震災により発生したがれき残渣と呼ばれる再利用が困難な混合廃棄物の有効活用法を確立することで今後,発生が危惧されている南海トラフ巨大地震等の激甚災害において,がれき残渣処理の指標になることが期待される.しかし,がれき残渣は多様な物質で構成されているため,有効利用時に製品の品質のばらつき,海水由来のイオンによるセメント水和物への影響が懸念される.本研究では,がれき残渣を使用した際のモルタルおよびコンクリートへの影響を把握する目的でがれき残渣の溶出量試験およびモルタル,コンクリートの圧縮強度試験,粉末X線回折によるセメント水和物の同定,熱重量分析によるポルトランダイトおよびカルサイトの生成量の測定を行った.その結果,がれき残渣を細骨材として使用したモルタルは,養生条件等によって程度は異なるが同材齢の普通細骨材を使用したモルタルと比較すると圧縮強度が低下し,材齢による圧縮強度の増進も比較的少なくなることが明らかとなった.溶出量試験によりがれき残渣中に塩化物イオンや硫酸イオンが含まれていることが確認されたが,粉末X線回折の結果ではフリーデル氏塩の生成やエトリンガイトの増加といったこれらのイオンによるセメント水和物への影響は認められなかった.熱重量分析結果よりがれき残渣モルタルは普通骨材モルタルに比べて,ポルトランダイトの生成量が少なく,カルサイト生成量が多いことが確認された.これに対して,がれき残渣を粗骨材として使用したコンクリートはがれき残渣による圧縮強度の低下や材齢による圧縮強度の増進の低下はあまり見られなかった.溶出量試験の結果においても塩化物イオンや硫酸イオンはほとんど確認されなかった.そのため,粉末X線回折による分析は実施しなかった.熱重量分析の結果ではポルトランダイトの生成量の差は認められなかったが,カルサイトの生成量はがれき残渣コンクリートが多い結果となった.
カルシウムイオン注入チタンの生体中での表面特性の解明

Ca^<2+>注入チタンを,各濃度の硝酸,pH5.2のリン酸-クエン酸緩衝液に一定期間浸漬し,洗浄・乾燥した後,X線光電子分光およぴオージェ電子分光で分析し,Caの溶出とそれに伴う表面化学状態の変化を解析した.その結果,Caは硝酸中で時間の対数に従って減少し,pHが大きいほど減少速度は大きい.Caの減少と共にOも減少し,Tiは逆に増加していた.これは,Ca^<2+>注入チタンの表面酸化層全体がCaTiO_3であるとすると,酸性溶液中ではCa^<2+>が溶出し表面酸化物がTiO_3に近づいていくことに由来する.これに伴って表面水・酸基量が減少した.リン酸-クエン酸緩衝液の場合でもCaの溶出が確認でき,硬組織埋入によって実際にCa溶出が起こることが明らかになった.Caの微量溶出によりCa^<2+>注入チタン表面近傍はリン酸カルシウムに対して過飽和になり,リン酸カルシウムの析出が加速される.キレート反応を利用して,Ca^<2+>注入チタンおよびチタン表面の活性な水酸基量を測定した.また,滴定によって表面改質層を構成する酸化物の零電荷点を測定した.その結果,活性な水酸基量は,Ca^<2+>注入チタン表面のほうがチタン表面よりも多いことが明らかになった.また,零電荷点は,アナターゼよりもCaTiO_3のほうが大きく,体液中では,Ca^<2+>注入チタンのほうが,チタンよりも正に帯電しており,アニオンの吸着が速いことが予想される.すなわち,Ca^<2+>注入チタンはチタンと比較して,荷電サイトが多く,無機イオンやタンバク質の吸着が速く,しかもより正に帯電しているためリン酸イオンの吸着が多く起こり,結果としてリン酸カルシウム析出を加速する.また,Caが表面に存在することもリン酸イオンを引きつける要因となる.以上のチタンとの相違によって,Ca^<2+>注入チタンは良好な骨伝導性を示すと考えられる.Ca^<2+>注入チタンを,各濃度の硝酸,pH5.2のリン酸-クエン酸緩衝液に一定期間浸漬し,洗浄・乾燥した後,X線光電子分光およぴオージェ電子分光で分析し,Caの溶出とそれに伴う表面化学状態の変化を解析した.その結果,Caは硝酸中で時間の対数に従って減少し,pHが大きいほど減少速度は大きい.Caの減少と共にOも減少し,Tiは逆に増加していた.これは,Ca^<2+>注入チタンの表面酸化層全体がCaTiO_3であるとすると,酸性溶液中ではCa^<2+>が溶出し表面酸化物がTiO_3に近づいていくことに由来する.これに伴って表面水・酸基量が減少した.リン酸-クエン酸緩衝液の場合でもCaの溶出が確認でき,硬組織埋入によって実際にCa溶出が起こることが明らかになった.Caの微量溶出によりCa^<2+>注入チタン表面近傍はリン酸カルシウムに対して過飽和になり,リン酸カルシウムの析出が加速される.キレート反応を利用して,Ca^<2+>注入チタンおよびチタン表面の活性な水酸基量を測定した.また,滴定によって表面改質層を構成する酸化物の零電荷点を測定した.その結果,活性な水酸基量は,Ca^<2+>注入チタン表面のほうがチタン表面よりも多いことが明らかになった.また,零電荷点は,アナターゼよりもCaTiO_3のほうが大きく,体液中では,Ca^<2+>注入チタンのほうが,チタンよりも正に帯電しており,アニオンの吸着が速いことが予想される.すなわち,Ca^<2+>注入チタンはチタンと比較して,荷電サイトが多く,無機イオンやタンバク質の吸着が速く,しかもより正に帯電しているためリン酸イオンの吸着が多く起こり,結果としてリン酸カルシウム析出を加速する.また,Caが表面に存在することもリン酸イオンを引きつける要因となる.以上のチタンとの相違によって,Ca^<2+>注入チタンは良好な骨伝導性を示すと考えられる.カルシウムイオン注入チタンと非注入チタンの表面特性を比較した.表面水酸基量の測定鏡面に研磨した純チタン(99.9%)に,カルシウムイオンを18keVのエネルギーで10^<18>ions/cm^2注入した.塩化アンモニウム水溶液と塩化亜水溶液を混合し,アンモニア水でpHを6.9に調整した溶液に試料を浸漬する.この操作により試料表面の活性な水酸基は亜鉛と錯体を形成する.試料を純水ですすいだ後硝酸水溶液に浸漬すると,錯体を形成した亜鉛が硝酸中に放出される.硝酸中の亜鉛量をプラズマ発光分析によって定量し,試料単位表面積当たりの水酸基量を算出した.表面水酸基量はカルシウムイオン注入チタンで15.40±10.58nm^<-2>,チタンで1.84±1.56nm^<-2>であり,カルシウムイオン注入チタンのほうが,表面水酸基量が多い.この結果は,X線光電子分光(XPS)によっても確認された.すなわち,体液中で表面水酸基が電離したときの電荷サイトの数は,カルシウムイオン注入チタンのほうが多い.零電荷点の決定カルシウムイオン注入チタン表面酸化層を構成するCaTiO_3およびTiO_2について零電荷点(pzc)を測定した.

水酸化ナトリウム水溶液に硝酸水溶液を滴定した際の滴定曲線は酸化物粉末が存在するとずれを生じ,酸化物が存在しない曲線との間に交点を作る.この交点のpHがpzcである.pzcはCaTiO_3で8.1,アナターゼで5.9,ルチルで4.6であった.すなわち,カルシウムイオン注入チタンはチタンよりもpzcが大きく,体液中でチタンより負に帯電している.カルシウムイオンの溶出CaTiO_3およびTiO_2の焼結体を疑似体液に浸漬したところ,TiO_2では重量がほぼ一定だったのに対して,CaTiO_3では一旦減少しその後増加した.この変化はCa^<2+>の溶出およびリン酸カルシウムの析出に対応している.したがって,カルシウムイオン注入チタンは体液中で,Ca^<2+>を微量溶出する.Ca^<2+>注入チタンを,各濃度の硝酸,pH5.2のリン酸-クエン酸緩衝液に一定期間浸漬し,洗浄・乾燥した後,X線光電子分光およびオージェ電子分光で分析し,Caの溶出とそれに伴う表面化学状態の変化を解析した.その結果,Caは硝酸中で時間の対数に従って減少し,pHが大きいほど減少速度は大きい.Caの減少と共にOも減少し,Tiは逆に増加していた.これは,Ca^<2+>注入チタンの表面酸化層全体がCaTiO_3であるとすると,酸性溶液中ではCa^<2+>が溶出し表面参加物がTiO_2に近づいていくとに由来する.これに伴って表面水酸基量が減少した.リン酸-クエン酸緩衝液の場合でもCaの溶出が確認でき,硬組織埋入によって実際にCa溶出が起こることが明らかになった.Caの微量溶出によりCa^<2+>注入チタン表面近傍はリン酸カルシウムに対して過飽和になり,リン酸カルシウムの析出が加速される.キレート反応を利用して,Ca^<2+>注入チタンおよびチタン表面の活性な水酸基量を測定した.また,滴定によって表面改質層を構成する酸化物の零電荷点を測定した.その結果,活性な水酸基量は,Ca^<2+>注入チタン表面のほうがチタン表面よりも多いことが明らかになった.また,零電荷点は,アナターゼよりもCaTiO_3のほうが大きく,体液中では,Ca^<2+>注入チタンのほうが,チタンよりも正に帯電しており,アニオンの吸着が速いことが予想される.すなわち,Ca^<2+>注入チタンはチタンと比較して,荷電サイトが多く,無機イオンやタンパク質の吸着が速く,しかもより正に帯電しているためリン酸イオンの吸着が多く起こり,結果としてリン酸カルシウム折出を加速する.また,Caが表面に存在することもリン酸イオンを引きつける要因となる.以上のチタンとの相違によって,Ca^<2+>注入チタンは良好な骨伝導性を示すと考えられる.