hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネのカスパリー線へのスベリン供給を調節する膜輸送体・転写因子の機能解明

平成24年度は、RCN1のパートナーになるABCGタンパク質の候補遺伝子にRFPをつないだ融合遺伝子を再構築した。一過的な発現系を用いて、その融合遺伝子とRCN1-GFPの融合遺伝子を共発現させて、2つの融合遺伝子の細胞内局在を調査したが、うまく蛍光を観察できなかった。そこで、イネへの形質転換系を用いて候補のABCトランスポーターが内皮のカスパリー線の部位に局在するかどうかを検証することにした。NAC系転写因子およびWRKY系転写因子が、根においてRCN1遺伝子やスベリン合成遺伝子と同じ部位で発現をすることが確認できていることから、これらの転写因子遺伝子の過剰発現形質転換イネ系統、機能抑制形質転換イネ系統を作出した。これらの中で形質転換体の作出が先行しているNAC遺伝子の過剰発現形質転換系統において、RCN1遺伝子や一部のスベリン合成遺伝子の発現が誘導されていることが明らかとなった。この結果より、少なくともこのNACタンパク質はRCN1やスベリン合成遺伝子の発現制御に関わる転写因子であることが示唆された。パートナー遺伝子の同定に至っていないため、当初の研究計画よりやや遅れている。RCN1とパートナー候補遺伝子を共発現させ、RCN1の細胞内局在の変化を観察することでパートナーになるABCGタンパク質の同定を試みた。しかし、本来単体ではERに観察されるRCN1-GFPの蛍光が細胞間隙に観察された。また、シロイヌナズナにおいて単体で細胞膜とERのそれぞれに局在するAtABCG11及びAtABCG12についても同様の結果が得られた。このことから、タマネギの表皮細胞ではこれらの遺伝子の細胞内局在が正確に観察できなかったと考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。一過的な発現系ではRCN1のパートナーになるABCGタンパク質の候補遺伝子の同定が困難であるという結論に至ったために、イネへの形質転換系による確認に方針を切り替えた。NAC系転写因子遺伝子の過剰発現形質転換系統において、RCN1遺伝子や一部のスベリン合成遺伝子の発現が誘導されていることが明らかとなったことから、このNAC系転写因子はRCN1遺伝子やスベリン合成遺伝子の発現制御因子の一つであることが示唆された。したがって、RCN1遺伝子やスベリン合成遺伝子の発現制御に関わる転写因子の同定については概ね研究計画通りに進行することができた。パーティクルガン法では、タマネギの表皮細胞においてABCGタンパク質の細胞内局在を正確に観察することができなかった。そこで平成24年度はタバコ培養細胞であるBY2を用いて、RCN1-GFPの融合遺伝子とパートナー候補遺伝子にRFPをつないだ融合遺伝子を共発現させることで、2つの融合遺伝子の細胞内局在を観察し、パートナー遺伝子の同定を行う。同定した遺伝子については、RCN1との相互作用についてBiFC法により観察する。さらに同定した遺伝子がカスパリー線におけるスベリンの蓄積に関与するかどうかを調査するため、遺伝子抑制系統を作製し、スベリン染色を行う。また、この遺伝子がカスパリー線で機能しているかどうかを調べるために、遺伝子のプロモーター領域にRFPをつないだ融合遺伝子のイネ形質転換体を作製する予定である。
水溶液を含んだグラフェンのナノスケール加工

本申請課題では溶液中の試料を原子分解能でイメージング可能なグラフェン溶液セルの作製を行い、作製した溶液セルの加工を行った。要素技術として2層グラフェンの3次元構造解析手法の開発を行った。透過型電子顕微鏡(TEM)観察とTEM実像の理論計算(マルチスライス法)の組み合わせによって、CVD成長させたグラフェンの転写過程でグラファイトの層間距離の約3倍の2層グラフェンが形成され得ることがわかった。またグラフェン表面への金属単原子分散体の作製、グラフェン液体セルの作製と加工を行った。作製したグラフェン液体セルはTEM観察中の電子線照射で可能が可能であることがわかった。本研究課題の達成に向けて本年度は下記の研究を推進した。・グラフェン溶液セルの作製グラフェンを化学気相成長により銅箔表面に成長させ、銅箔を溶解し、TEMグリッド上に転写することでFree-standingなグラフェン膜を得た。原子分解能イメージングのために北海道大学の共用設備として整備された収差補正TEMによる観察を行い、回折パターンと実像によってFree-standingな単層グラフェン膜が形成出来ていることを確認した。単層グラフェンの転写を2回繰りかえすことでグラフェンの層状構造を形成した。2回の転写前後で全く同一箇所の回折パターンを得られるようサンプル調整を行い、回折パターン内の正六角形の数の増加によって単層グラフェンの層状構造が得られていることを確認した。TEMだけではなく、同一の試料をXPSで元素分析、構造分析を行うことに成功した。・金属単原子形成手法の探索グラフェン溶液セルの加工には金属微粒子を用いるが、1原子単位での加工を行うためには加工に用いる金属を単原子化し、グラフェン表面に分散させる必要がある。複数の手法による金属単原子形成手法を探索した結果、スパッタリング法による形成が有力であることがわかった。スパッタリングによる金属単原子の分散体形成手法について、特許を1件申請中である。また金属単原子の分散体をグラフェン表面に形成した状態で単層グラフェンの層状構造を構築し、金属単原子を単層グラフェンで挟み込み閉じ込めることに成功した。グラフェン溶液セルの作製に関してはセル内に水分子がどの程度閉じ込められているかの定量化が難しく、当初予定よりもやや遅れている。一方で加工に用いる金属微粒子のサイズ制御に関して当初予定よりもスムーズに実験条件の最適化が進み、大きく進展があった。その結果計画よりも前倒しで技術開発を進め、特許を1件申請する成果をあげた。上記2つの独立した要素技術の進展を総合すると、研究課題の達成に向けおおむね順調に進展していると言える。・グラフェン溶液セルの作製と形状制御前年度に単層グラフェンの繰り返し転写によって、グラフェン溶液セルの作製を実現したが、今年度はセルの評価と形状制御についての研究を進行した。1回目と2回目の転写を行った後の回折パターンを比較すると、2回目のグラフェン転写後、1回目に転写されたグラフェンの回折パターンを維持したまま、2回目に転写されたグラフェンのスポットが新たに現れており、回折スポットの強度を解析すると、2枚のグラフェンの重なり角を正確に評価することが可能であることがわかった。更に実像も考慮することにより2枚が積層したサンドイッチ構造をしていることが明らかとなった。当初予定では金属微粒子、単原子によるグラフェンセルの加工による形状制御を行う予定であったが、TEM観察中の電子線照射によってセル形状が変形する現象も確認され、電子線によるセルのマニュピレーションの可能性が示唆された。・金属単原子形成手法の探索と化学状態評価前年度の研究によって固体表面から単原子を弾き出し、弾き出された単原子同士が集まってナノ粒子を形成することなく、単原子のまま飛来させることができるスパッタリング方法、およびグラフェン上に孤立した単原子の分散体を得ることに成功した(特許出願済み)。今年度は装置を改良した薄膜用スパッタ装置によって、陽極にTEMグリッドを配置し、Ptターゲットをプラズマスパッタリングし、Pt以外の金属についても単原子化が可能であることを見出した。またXPSによる化学状態評価の結果、単原子状態のPtはバルクのPtとは異なる位置にピークが現れ、このようなピークシフトが酸化によるものではなく、Ptのコアレベルのシフトに由来することが示唆された。その結果特許を1件申請する成果をあげた。1グラフェンモアレ構造の3次元構造解析手法収差補正透過型電子顕微鏡(TEM)で取得した2次元TEM像からグラフェンの積層構造を反映したモアレパターンの解析を行ったラマン分光では単層と判別される領域でTEM観察を行うと、六員環の方向の異なる2層由来の回折パターンが得られ、実像からはグラフェンの積層構造由来のモアレ構造が現れた。マルチスライス計算との比較によって、CVD成長させたグラフェン両面同時に転写した場合、グラファイトの層間距離(3.35Å)よりも大きい9-12Å離れた積層構造が形成される場合があることがわかった。銅箔の裏面を硫酸、過酸化水素水の混合溶液に数秒接触させることによってエッチング後にTEMグリッドへの転写を行った場合、モアレ構造は観察されず、ラマン分光による層数判別結果と一致した。

層間の広い積層構造は銅箔の両面に成長したグラフェンを同時に転写することによって形成したと考えられる。ラマン分光は汎用的に用いられているグラフェンの層数を判別する手法であるが、層間距離の大きい積層構造が形成されている場合には見逃してしまう可能性があることが本研究により明らかになった。本研究結果は論文発表済である。2グラフェン液体セルのTEM観察と加工単層グラフェンを繰り返し転写することによってグラフェンの層間に水を挟み込んだグラフェン液体セルを作製し、TEMによる構造観察を行った。当初金属単原子を用いてセルの加工をする予定であったが、TEM観察時の電子線照射によって加工が起こることがわかった。グラフェン上での金属単原子作製手法と構造、電子状態解析の成果は特許1件を取得し、論文を2本投稿中である。本申請課題では溶液中の試料を原子分解能でイメージング可能なグラフェン溶液セルの作製を行い、作製した溶液セルの加工を行った。要素技術として2層グラフェンの3次元構造解析手法の開発を行った。透過型電子顕微鏡(TEM)観察とTEM実像の理論計算(マルチスライス法)の組み合わせによって、CVD成長させたグラフェンの転写過程でグラファイトの層間距離の約3倍の2層グラフェンが形成され得ることがわかった。またグラフェン表面への金属単原子分散体の作製、グラフェン液体セルの作製と加工を行った。作製したグラフェン液体セルはTEM観察中の電子線照射で可能が可能であることがわかった。平成28年度はグラフェン溶液セルの制御技術の開発に注力する。TEM観察とEDX測定等を用いて溶液セル構造の特定と溶液セルサイズの制御を行う。また、加工に用いる金属原子の種類を複数検討し、本研究課題達成に向けて最適な金属元素の選定とそれぞれの金属原子について構造の制御を行う。得られた構造について電子線照射の条件を検討し、電子線によって誘起されるグラフェンの加工に着手する。研究成果は国内外の関連する学会での発表を行うと共に、国内外の論文誌への投稿を積極的に行う。金属原子を用いずにグラフェン溶液セルの加工の可能性が示唆されたことは当初予定していなかった結果であり、うれしい誤算であった。また単原子状態の化学状態評価に成功し、バルクと異なる性質を見出したことは大きな発展であり、今後単原子特有の触媒作用についても期待出来る。一方で得られた予想外の結果に対する解釈に時間がかかり、考察のための追実験に時間がかかったことによって論文化が遅れている。投稿中も含め平成29年度中に3本の論文化を予定している。以上のことを総合的に評価するとおおむね順調に推移していると言える。表面科学グラフェン溶液セルに金属単原子を閉じ込めた構造を実現するため、金属単原子、クラスター、ナノ粒子の形成手法を複数検討する予定であったが、早々に単層グラフェン表面にサイズ制御可能な金属形成技術開発を行うことが出来た。
看護系大学教員の就労特性とキャリア支援に関する実証的研究

看護系大学教員が健康な状態で就労を継続し,キャリア形成を可能にする働き方を検討する目的で,看護系大学教員の就労状況を職業性ストレスに注目して分析した。質問紙調査票配布の協力が得られた看護系大学99校の教員1653名に自記式質問紙調査を実施した。664名から回収,女性543名を分析対象とした。職業性ストレスを従属変数にKruskal Wallis検定を行った結果,助手と助教は教授より,博士課程在学中の者は大学院に在学していない者より,職場の対人関係でのストレス得点が有意に高かった。助手や助教のストレスに配慮して職場における良好な職場の人間関係を構築していくこと,進学している教員に対して支援策を検討することの重要性が示唆された。本研究ではa.看護系大学教員の就労特性を明らかにし、b.専門業務型裁量労働制(あるいは実態としての裁量労働制)の下で、教育成果を上げながらキャリア形成を促す働き方を検討することを目的とした。平成23年には、看護系大学教員を対象にした先行研究の文献検討を行った。教育の質の検討や臨床との連携などは多くの研究がなされているが、働き方や負担に言及したものはほとんどなかった。働き方や労働負担に関する研究の蓄積の必要性が示唆された。この研究成果は、第38回日本看護研究学会、平成24年8月で発表した。平成24年は、働きながら博士号を取得した看護系大学教員4名へのインタビュー調査と99か所の看護系大学教員へのアンケート調査をおこなった。インタビュー調査では、いずれの対象者も仕事の過重負担、出産や子育てなど様々なライフイベントを抱えながら学位を取得しており、タイム・マネージメントの在り方が重要であることがわかった。またいずれも組織的・社会的支援はほとんど受けることなく独力で、さらに家族や身近な人の理解に支えられて学位取得を達成していた。アンケート調査(543名対象)では3全国の一般女性労働者よりも心理的な仕事の負担(量と質)がやや高かった、4博士課程に在学中の39.2%が助教、修士課程に在学中の者の60.0%が助手であった、5助手と助教は教授より職場の対人関係でのストレス得点が有意に高かった、6博士課程在学中の者は在学していない者より職場の対人関係でのストレス得点が有意に高かった。以上のことから仕事の量と質の負担軽減に努めること、助手や助教のストレスに配慮して職場における良好な人間関係を構築していくこと、進学している教員に支援策を提供していくことの重要性が示唆された。この研究成果は、第39回日本看護研究学会(平成25年8月)で発表予定、雑誌「労働科学」に投稿予定である。1.看護系大学の現状調査:看護系大学の教授、准教授、学科長4名にインタビューし、看護系大学教員の労務管理、就労支援には、大学によってかなりばらつきがあることがわかった。また、大学が縦割りの場合が多く、教員への研究・教育支援は、講座の教授に任されている場合が多く、教授の考え方も様々であることから組織全体の研究・教育支援の必要性が示唆された。これらをアンケート調査に盛り込んでいくこととした。2.文献検討:専門業務型裁量労働制については、きわめて文献が少ない。大学教員の負担については東海地区の労働組合で調査がされていた。看護系大学教員そのものについては、19922011年までを「看護大学教員」に「キャリア」「裁量」「労働」「研究」などのキーワードで検索した。その結果50件がヒットし、教育内容や病院などの臨床との連携に関するものが多く労働の側面から分析したものは見当たらず、教員の負担や労働特性を分析する必要性が示唆された。この結果については日本看護研究学会にて発表することとし、抄録が受理された。3.教職と学業を両立する教員のタイム・マネージメント調査:どのようにタイム・マネージメントを図り、学業と両立し、博士号を取得したのかを、働きながら学位を取得した教員に聞き取り調査を行った。A氏は手帳を用いて、1か月単位、1日単位で仕事、家庭、研究を色分けして記入、行動を管理していた。B氏は、家族には仕事(研究)への理解を求める一方で睡眠時間や自分の自由時間を削って研究を続けていた。2人に共通することは、研究に対して明確な価値観を持ち、学位取得にむかって、日々計画的に行動していることであった。今後さらに対象者を増やし調査を続けていく。働きながら学位取得をする方法が提示できれば、看護系大学教員の就労支援に結び付く可能性がある。文献検討、タイム・マネージメントり調査等により新しい知見が得られ、自記式質問紙調査票も作成できた。平成24年にはアンケートを配布し量的調査に踏み切れる。

文献検討、タイム・マネージメント調査の結果は、学会で発表予定である。1.タイム・マネージメント調査看護系大学教員で博士号を取得した教員を対象にが学位取得までのタイム・マネージメントを聞き取り調査する。教職と学業を両立させるにあたって、特徴的な点、共通点を分析し学会で報告するすでに数件、研究協力に同意が得られている。2.看護系大学教員の就労実態とストレスとの関連要因に関する調査看護系大学教員は、教職をしながら学位取得を目指す者が多い。現在、教員不足、教員の負担の増大が指摘される中、教員が学位取得をはじめとするキャリアアップを図りながら働き続けられる環境を検討する。日本看護系大学協議会に属する199校を対象に、看護学部長、看護学科長に調査の協力依頼を行う。承諾が得られた大学の看護職の資格を有する教員を対象に、基本属性、研究時間、教育時間、総労働時間等と職業性ストレスを調査する。どのような状況がストレスを高めているのか、組織的な支援の在り方を検討する。3.専門職型裁量労働制法的には大学の教授、准教授、講師は、労使が36協定を締結の上、専門職型裁量労働制が成立することになっている。しかし、それだけの大学が専門職型裁量労働制を取っているかは明らかではなく、変形労働時間制も決してベストの方法とは言えないとされている。文献、労働組合への聞き取り調査から、教員にとって働きやすい環境について考察していく。すでに関係者にはコンタクトがとれており、実施が可能である。これらの研究成果を学会で発表し(旅費は計上済)、論文をまとめていく。1.タイム・マネージメント調査:出張旅費、テープ起こしを業者に依頼する。2.看護系大学教員の就労実態とストレスとの関連要因に関する調査:調査打ち合わせ旅費、調査票の印刷代(約2000部)、郵送代(199部と2000部)、研究補助者の雇用に使用する。3.前年度実施の文献検討の結果発表:日本看護研究学会(沖縄)の旅費を支出する。4.専門職業型裁量労働制に関する考察:専門家への聞き取り時の出張旅費、文献複写、研究補助者の雇用に使用する。これらは当初予定された予算の範囲で行うことができる。
近代アジアにおける<自己表象>文学の発生と変容に関する研究

今年度は、以下の四回にわたる学会・国際シンポジウムで研究発表・講演を行った。1、創価大学日本語日本文学会2006年春季大会発表(2006年5月19日)で、「芥川龍之介の上海・北京観劇」という題で研究発表した。2、「第一回国際芥川龍之介学会・シンポジウム」(2006年9月9日、韓国・延世大学、仁川大学)における講演題目「「南京の基督」における中国表象--同時代的言説の中で--」3、「東アジア日本学研究国際シンポジウム」(2006年10月14日、中国・洛陽)における研究発表題目「芥川龍之介における洛陽という場(トポス)」という題で研究発表した。4、「東アジアで村上春樹を読む国際シンポジウム」(2007年3月30日、韓国・高麗大学)における講演題目「戦後日本の歪みの中の村上春樹」今年度中に活字化した研究成果は、以下の通りである。1、論文「ジブリアニメと2005年の日本」(『日本学研究』2006年11月)2、討論「パネルディスカッション「ジブリアニメの力」」(『日本学研究』2006年11月)3、研究ノート「上海小新聞の一記事から中日文壇交渉を探る」(『日本近代文学』第75集2006年11月)4、論文「芥川龍之介と谷崎潤一郎の中国表象--<支那趣味>言説を批判する『支那游記』」(『国語と国文学』2006年11月)5、論文「芥川龍之介の中国旅行と『支那游記』」(『書品』2006年10月)6、訳書『支那游記』」(中華書局2007年1月)当初の研究計画のうち、今年度は特に(1)明治期の漢詩文に表れる自然観と日本自然主義文学に与えた影響、(2)中国近代文学の基礎作りをした創造社のメンバーたちの日本の自然主義文学受容の様態、(3)芥川龍之介における1921年の中国旅行の意味づけ、の三点を重点項目に、資料の収集、調査にあたった。まずパソコン等の情報関連機器の整備をし、その上で書籍をはじめとする資料収集牽行うという展開をたどっている。このうち(3)については、本研究の推進過程で得た資料を基に、3月14日に白百合女子大学高橋博史研究室主宰の会で研究発表を行った。また、これに関連して、芥川龍之介『支那游記』の中国語翻訳を完成し、その中国旅行の背景を検証した文章を添えて、2006年内に中国で出版する予定である。また、上記の(1)および(2)については、収集した資料を基に日本語で関係する論文を執筆し、2006年11月号『国語と国文学』に発表する予定である。さらに(2)については、今年度の調査をふまえ、2006年5月に早稲田大学の研究会で研究発表する予定がある。また、本研究課題の調査のため、10月に北京で出張調査を行い、あわせて10月14日開催の北京日本学研究センターの国際シンポジウムにおいて、大衆文化と映像ジャンルに関する発表を行った。それについては、2006年3月15日発行の『東京大学国語国文学会報』に文章で紹介しており、また2006年11月の『日本学研究』に全文が掲載されることになっている。1、論文「ジブリアニメと2005年の日本」(『日本学研究』2006年11月)2、討論「パネルディスカッション「ジブリアニメの力」」(『日本学研究』2006年11月)3、研究ノート「上海小新聞の一記事から中日文壇交渉を探る」(『日本近代文学』第75集2006年11月)4、論文「芥川龍之介と谷崎潤一郎の中国表象--<支那趣味>言説を批判する『支那游記』」(『国語と国文学』2006年11月)5、論文「芥川龍之介の中国旅行と『支那游記』」(『書品』2006年10月)6、訳書『支那游記』」(中華書局2007年1月)
乳幼児の睡眠分析システム情報共有プラットホームの構築

生後2週目から3か月の乳児の夜間の母児同室下における睡眠覚醒状態の特徴を明らかにするための録画・分析システムの開発を行い、国際的な睡眠研究者とのネットワークによるプラットホームを構築することを目的とした。その結果、録画システムは、非侵襲で、夜間の暗い環境状況下で安定した画像収録ができるような赤外線LED照明と超高感度モノクロカメラを実装した機械ができた。分析システムは、画像差分の算出をベースに自動判定アルゴリズムを作成した。情報共有プラットホームとして、研究者間で情報共有を行うインフラとして、大容量かつ高信頼性のサーバー構築を行った。システムの評価をした結果、自動判定アルゴリズムで乳児の睡眠状態をビデオ画像からロバストに自動判定できる可能性を確認した。新生児・乳児期の睡眠に関して、生活環境の中での睡眠研究を行っているものは希少である。よって、乳児の睡眠覚醒の実態を明らかにするために、データ収集・分析のシステムの開発、および情報や意見交換のための小児睡眠研究者間のネットワークを構築するWEBシステムを開発する。主な目標は以下の3点である。(1)母児同室下における乳児の睡眠覚醒状態のデータを継続して収集するとともに(生後3か月)、夜間の睡眠覚醒を録画するためのハードウェアを調整・完成させる。(2)これまでの画像録画データをあわせて画像分析の方法を検討し、視察判定に合わせたアルゴリズムの開発を行い、ソフトウェアを完成させる。(3)研究者とのネットワークを深め、各研究者間をつなぐプラットホームを構築し、アルゴリズム作成時の意見を収集するなど利用できるシステムに整備する。本研究を進めるにあたって3つの目標をたてた。1.生後2週目から3か月の乳児のデジタルデータを収集し、継続的な乳児の観察分析を通して、母児同室下における睡眠覚醒状態の経過を詳細に分析し、その特徴を明らかにする。2.乳幼児の睡眠覚醒状態のデジタルデータを収集・分析するシステム(ハード・ソフトウェアを含め)の洗練を行い、完成する。3.研究者とのネットワークを深め、各研究者間をつなぐプラットホームを構築し、学際的な研究チームとして、データの国際比較を行う。1.については、現在のところ5人の乳児の夜間の睡眠データを生後2週目から継続して、4週目、7週目、12週まで、4点でデジタル録画として収集することができた。同時に、アクチグラフと睡眠日誌も併用して、夜間の睡眠リズムも観察した。結果として、7週目を過ぎたところから、ほぼ20分だったNREM睡眠の長さが延長してきていることが観察された。また、その頃には概目リズムもほぼ形成されることが確認された。2.については、「覚醒に関する低侵襲計測・評価法の研究開発」の業務委託を行い、専門的な視点でのアドバイスを得ている。次年度にむけて、乳児の睡眠画像の分析、あるいは乳児の四肢動作の分析を行うことを視野に入れて、ハードウェアの試作と購入を検討した。ハードウェアに関しては、動画分析で実績のある既成の機械を購入する方向で進めている。3.については、第21回アメリカ睡眠学会や第32回日本睡眠学会に参加し、研究内容を発表することで、周辺領域の研究者との意見交換やネットワークづくりを行った。また、添い寝をしない欧米の乳児の睡眠状態について、母子の同調睡眠の視点から、米国の睡眠研究者たちと意見交換を行い、ネットワークの輪を広げた。本年度は、乳児の睡眠分析システムの開発に重点をおき、3つの目標をたてた。1.生後2、4、7、12週目の母児同室下における乳児の睡眠覚醒状態の映像および動作のデジタルデータを収集、その特徴を明らかにする。2.乳幼児の睡眠覚醒状態のデータを効率よく収集するためのハードウェアの試作とシステムの構築、洗練を行う。3.乳児の睡眠研究者とのネットワークを深め、各研究者間をつなぐプラットホームを立ち上げる。1.については、昨年に引き続き、生後2週の早期から継続的な乳児の観察分析を行い、デジタル録画として収集することができた。観察から得られた結果、早期乳児の睡眠時間における動睡眠の割合が、これまでのUSAの報告に比して多いことが確認された。2.については、自動収録部分を中心とした、仕様・基本・詳細設計および実装を行った。仕様設計は、自宅での母児同室睡眠環境下での収録とした。基本設計は、ビデオカメラ画像を中心に、ステレオ音声及び三軸加速度センサ記録を補助情報として同時収録とした。夜間の撮影のため、撮影現場の照明状態によらず一定の画像品質を保持できるように、赤外線LED照明とモノクロカメラを試用した。詳細設計は、ビデオカメラ画像では、実時間での画像処理が可能なKeyence製画像処理装置XG-7000を介して収録し、音声および三軸加速度センサ記録とともに、パーソナルコンピュータにデジタルデータとして記録することとした。今後、アルゴリズムの開発等を含むシステム開発に着手する予定である。

上記の機器を使用して、新生児の2夜のデータを収集した結果、機器の実装については、一層の小型化と軽量化を図ることが課題となった。本年度は、画像録画・画像分析アルゴリズムの開発とソフトウェアの完成(録画・分析手法の確立)、研究者をつなぐプラットホームを整備することに努め、以下の3点を目標とした。1.母児同室下における乳児の睡眠覚醒状態のデータを継続して収集するとともに(生後2週目、4週目、7週目、12週目)、夜間の睡眠覚醒を録画するためのハードウェアを調整し、ほぼ完成させる。2.これまでの画像録画データをあわせて画像分析の方法を検討し、視察判定に合わせたアルゴリズムの開発を行い、ソフトウェアをほぼ完成させる。3.研究者とのネットワークを深め、各研究者間をつなぐプラットホームを構築し、アルゴリズム作成時の意見を収集するなど利用できるシステムに整備する。1.については、実際の乳児のデータ収集は予定通り行えなかったが、録画のハードウェアをほぼ完成させることができた。夜間の睡眠を録画するためのカメラの選択、家庭での自然な環境下での録画のための器械の軽量化等を配慮した一式の機会ができあがった。2.については、ソフトウェア作成の経緯については、第1回ISMSJ(lntegrated Sleep Medicine Society Japan)学術集会(神戸)にて発表した。第一段階の分析ソフトはできあがった。実際の詳細部分については、現在も開発を行っており、視察判定と比較しながら、分析方法を多面的に検討している。3.については、研究者とのネットワークについては、デンバーで行われたFifth Annual Pediatric Sleep Medicine Conferenceに出席し、乳児の睡眠研究者ら(Dr. Anders、Dr. Mndellら)と交流し意見の交換を行った。今後、研究サーバーがほぼ完成したので、WEB上でのデータの交換やソフトウェア作成においてディスカッションを行っていくことで共通の理解が得られた。最終年として、乳児の画像データの集積、画像分析ソフトウェアの完成(録画・分析手法の確立)を継続するとともに、研究者をつなぐプラットホームを完成させることを目標とした。具体的には、以下の3点である。1.母児同室下における乳児(生後2週目12週目)の睡眠覚醒状態のデータを継続して収集するとともに、夜間の睡眠覚醒を録画するためのハードウェアを調整し、完成させる。2.開発したハードウェアによる画像録画データから、視察判定に合わせたアルゴリズムの開発を行い、ソフトウェアを完成させる。3.研究者とのネットワークを深め、各研究者間をつなぐプラットホームを構築し、睡眠データの共有、アルゴリズム作成時の意見を収集する。上記、目標1.録画のハードウェアについては、対象である乳児に非侵襲で、夜間の暗い環境状況下で安定した画像収録ができるようにするために、特に赤外線LED照明と超高感度
DNA/タンパク質間相互作用の1分子多次元解析

本研究では,蛍光1分子イメージングとDNA1分子力学測定技術を融合した顕微鏡の開発と,この顕微鏡を用いた多次元同時測定によるDNA複製・修復・組み換え時のDNAとDNA結合タンパク質1分子間のこれまで見ることができなかったダイナミックな相互作用の分子論的解明を目指している。(1)顕微鏡と計測解析プログラムの開発:効率よくチャンバー内の溶液が交換できるようなフローシステムを設計し,ガラス基板,両面テープの選定,PDMSによる設計を行った。また,1分子同時計測に必要なメカニカルな部分の駆動,磁気ビーズ像,蛍光1分子イメージングのための画像取得,DNAの力学変化に伴う磁気ビーズの3次元的な位置と1分子蛍光強度測定が行えるプログラムを開発した。(2)蛍光1分子イメージングのための大腸菌ヘリケースUvrDの蛍光標識:SH反応特異性が高いmaleimide基をもった蛍光色素で標識したヘリケースUvrDの蛍光標識サイト(Cys残基)を酵素消化・アミノ酸配列解析によって決定した。さらに,特定の単一のCys残基に70%程度の標識率でUvrDを活性を損なわずに蛍光標識することができた。(3)表面コーティング法の新規開発:現在1分子計測世界で標準的に行われているPEGコーティング法は,本研究に必要なだけのガラス表面上で十分なタンパク質の非特異吸着抑制能がない。そのため,プロトコールの改良を行い,タンパク質のみならず,半導体超微粒子(Qdot)のガラス表面上での非特異吸着抑制を抑制することができた。(4)1分子同時計測系の確立:磁気ピンセットで操作しているDNAに相互作用している蛍光色素,Qdot,蛍光ビーズで蛍光標識したヘリケースUvrDを1分子レベルで観察することに成功した。本研究に必要な同時計測系を確立できたことになる。1 1分子のDNAの力学特性と1分子DNA/1分子タンパク質の相互作用を同時計測可能な顕微鏡の完成以下に示す光学系の開発とDNA1分子操作系部の開発を通じて、顕微鏡の開発を行った。(1)光学系の開発蛍光1分子検出部の開発:高感度CCDカメラの導入、多色同時イメージング(1分子蛍光エネルギー移動(FRET)や、DNA・タンパク質・ヌクレオチドの相互作用観察)用の光学フィルターの設置。磁気ビーズ観察系の観察:近赤外光源、蛍光1分子観察用カメラと同期したCCDカメラの導入。(2)DNA1分子操作系部の開発:永久磁石の精密位置制御系の構築。2蛍光1分子イメージングのためのタンパク質とヌクレオチドの蛍光標識タンパク質が活性を失わないように蛍光標識を行った。ヘリカーゼの一種であるUvrDの蛍光標識部位(Cys残基)を特定するための系の立ち上げを行った。また、分子生物学的手法によりビオチン化ペプチドタグをUvrDに導入し、ストレプトアビジンとの強固な相互作用を用いて、ATPase・ヘリカーゼ活性を損なうことなく特異的に半導体超微粒子や蛍光ビーズの標識することができた。また、Cy3-ATPを合成し、それがUvrDの基質となることを確認した。3表面コーティング法の新規開発背景光のもととなる蛍光標識したタンパク質のガラス表面上への非特異吸着は、ポリエチレングリコール(PEG)による表面コーティングで防止できることを確認し、その表面上でDNA分子操作が可能なことを確認した。また、脂質コーティングも非特異吸着抑制に有効であることを確認した。
交代制勤務女性看護師の精神的・身体的ストレス状況と労働ストレス要因

交代制勤務群34名と日勤群16名の計50名の女性看護師に対して、仕事前後のストレス状況を把握する目的で精神的ストレス(GHQ28)と尿中8-OHdGを測定した。GHQ28の総得点は交代制勤務群のほうが日勤群よりもストレス状況がやや高い傾向を認めた。尿中8-OHdGは、交代制勤務群・日勤群ともに仕事前よりも仕事後のほうがストレス状況は低下し、特に交代制勤務群は日勤・夜勤ともに仕事後に有意に低下した。16時間を超える夜勤労働は身体的ストレス状況に影響を及ぼしておらず、安心して働けることが立証できた。しかし精神的ストレスは交代制勤務群のほうが高い傾向を認めたため、精神的サポートを行う必要がある。本研究は交代制勤務女性看護師の精神的・身体的ストレス状況を、労働による影響を実証する優れた酸化ストレスマーカーである尿中8-OHdGと抗酸化能(PAO)を測定に取り入れ、職場環境における労働ストレス要因を多角的に探ることを目的とするものである。平成26年度は産業医科大学病院の看護部長ならびに各病棟看護師長へ研究計画の概要を説明し、平成27年度より実施する調査研究の内諾を得た。また尿中8-OHdG測定に向け、大学内で研究協力を得ることができた。調査開始時期について分担研究者や看護師長に相談した結果、新人看護師が夜勤勤務を開始する時期に合わせて調査を開始したほうが良いというアドバイスを受け、平成27年の8月以降に生体試料採取を含めた調査を開始予定である。また、各病棟の超過勤務状況が、およそ一定である産業医科大学若松病院で調査を実施する予定である。現在、文献検討ならびに大学倫理委員会の審査を受けるための準備を行っている。運動量や活動性、睡眠効率などの生活リズムを測定するアクチグラフ(腕時計タイプ)を今後購入し、労働によるストレス要因を多角的に測定することを予定している。本研究により交代制勤務女性看護師の精神的・身体的ストレス状況を横断調査し詳細に探ることは、『女性と労働』を視座に据えた調査研究へと発展し、成人保健・産業保健に有益である。また1年以内の離職が問題となっている新人看護師のストレス状況を測定することで、職場環境要因の改善にもつながると推察される。本研究は交代制勤務女性看護師の精神的・身体的ストレス状況を、労働による影響を実証する優れた酸化ストレスマーカーである尿中8-OHdGと抗酸化能(PAO)を測定に取り入れ、職場環境における労働ストレス要因を多角的に探ることを目的とした。男性看護師も徐々に増加はしているものの看護師総数の約5%の割合であり、依然として女性看護師が多くを占める。そこで本研究は、女性看護師の精神的・身体的ストレス状況を解決する基礎資料とするための調査を行ったものである。産業医科大学若松病院の女性看護師に参加の同意を得て行った。日勤専従看護師をコントロール群とし、交代制勤務看護師(日勤+夜勤)とのストレス状況について比較検討を行った。この際、尿中8-OHdGは女性の月経周期(黄体期)に影響を受けるため、質問紙による月経周期調査と尿中エストロゲンおよびプロゲステロンの測定も同時に行った。仕事量の調整は各病棟や部署の超過勤務状況を事前調査し、仕事量の偏りを調整し、勤務時や休日の際に万歩計を装着してもらい運動量を調整変数として扱う。本研究によって得られた成果は、女性看護師のみならず交代制勤務を有する介護職等の医療職や専門職にも応用可能であると予測する。女性の就労環境を構築するにあたり、働きやすい職場環境の実現や離職を防ぎ長く働き続けることができるために何が必要であるかを探るために、精神的・身体的ストレス状況の実態を明確にすることは重要である。平成26年は質問紙作成やプレ調査を行い研究準備を行った。平成27年6月より産業医科大学若松病院看護師へ研究説明を行い、10月までに調査同意を得た(交代制勤務群34名,日勤専従群16名)。11月より質問紙調査と採血・採尿を行う本調査を開始し、平成28年5月に本調査終了予定である。交代制勤務群34名・日勤群16名の計50名の女性看護師に対して、仕事前後のストレス状況を把握する目的で精神的ストレス状況(GHQ28〕ならびに身体的ストレス状況(尿中8-OHdG)を測定した。平均年齢は29.9±7.6歳であった(21歳55歳)。精神的ストレス状況(GHQ28)の日勤群の結果は身体的症状得点1.94±0.45、不安と不眠得点1.13±0.35、社会的活動障害0.44±0.20、うつ傾向得点0.63±0.30、総合得点4.13±1.12点であった。交代制勤務群の結果は同様に2.41±0.27、2.29±1.37、1.09±0.25、0.62±1.18、6.41±0.85点であり、交代制勤務群のほうが精神的ストレス状況がやや高い傾向を認め、特に不安と不眠得点が有意に高かった(p<0.05)。身体的ストレス状況(尿中8-OHdG)の結果は、日勤群と交代制勤務群に有意差はないものの、交代制勤務群のほうが測定値は低い傾向を認めた。特に交代制勤務群の尿中8-OHdGは、日勤前3.43±0.22

ng/gCreに対して日勤後3.21±0.21ng/gCreと有意に低下した(p<0.05)。同様に、夜勤前3.61±0.27ng/gCreに対して夜勤後は3.23±0.25ng/gCreと有意に低下した(p<0.05)。日勤群の日勤前後は低下する傾向を認めたが、有意差はなかった。以上より、16時間を超える夜勤労働は身体的ストレスに影響を及ぼしておらず、安心して働けることが立証できた。しかしながら精神的ストレス状況は交代制勤務群のほうが高い傾向を認めたため、引き続き対象人数を増やして再調査を行う必要がある。交代制勤務群34名と日勤群16名の計50名の女性看護師に対して、仕事前後のストレス状況を把握する目的で精神的ストレス(GHQ28)と尿中8-OHdGを測定した。GHQ28の総得点は交代制勤務群のほうが日勤群よりもストレス状況がやや高い傾向を認めた。尿中8-OHdGは、交代制勤務群・日勤群ともに仕事前よりも仕事後のほうがストレス状況は低下し、特に交代制勤務群は日勤・夜勤ともに仕事後に有意に低下した。16時間を超える夜勤労働は身体的ストレス状況に影響を及ぼしておらず、安心して働けることが立証できた。しかし精神的ストレスは交代制勤務群のほうが高い傾向を認めたため、精神的サポートを行う必要がある。平成27年度に研究計画実施(質問紙調査と生体試料採取)を予定しており、おおむね順調である。平成28年4月より随時、質問紙の入力を開始している。5月に全ての調査が終わり次第、尿中8-OHdGと抗酸化能測定を行う予定である。ストレス状況のデータがそろい次第、学会発表や論文発表を行う予定である。臨床看護学今後、大学利益相反員会ならびに倫理委員会に申請し、承認を得た後に研究を実施する予定である。また生体試料採取に伴う備品等の購入や質問紙作成に向けての準備を行う予定である。平成27年11月より本調査の実施を行い、平成28年5月に質問紙調査ならびに生体資料(血液・尿)採取を終了する予定である。全ての生体資料が揃った後に、酸化ストレスマーカーや抗酸化能ならびに女性ホルモン測定を予定しているためである。生体試料採取を平成27年8月以降となったため、尿中8-OHdGと抗酸化能(PAO)測定キットを購入するのを平成27年度以降に変更した。測定キットは購入後、約6ヶ月間が使用期限であることより変更を行った。酸化ストレスマーカー,抗酸化能,女性ホルモン測定のための費用とする。平成27年度8月以降に生体試料採取を行い、測定キットを購入予定である。また尿中8-OHdG測定法を、より測定精度の優れたHPLC法も視野に入れ調整中である。抗酸化能(PAO)測定キットは平成27年8月以降に購入予定である。
プロトタイプCa(OH)_2Kaの反応系高温ケミカルヒ-トポンプの開発

Ca(OH)_2/CaO反応系を利用したケミカルヒ-トポンプの実用化を目指し、プロトタイプ高温ケミカルヒ-トポンプの開発を行った。その結果、以下のことが明かとなった。1)外部との熱交換を行わないCHP試験装置において、実用上の作動限界を種々条件で模索し、最適運転法の検討を行った。その結果、それぞれの条件下における作動特性の違いが分かった。2)標準熱重量分析装置を用いて、各種反応条件の下で、石灰石試料の種類、粒径、焼成条件の違いなどの反応速度に及ぼす影響を酸化カルシウムの再炭酸化反応によって検討を行った。その結果、再炭酸化反応において、焼成条件の違いが反応速度に大きく影響することが明らかとなった。3)本ヒ-トポンプシステムの理論的性能評価を試みた。その結果、数値解析による本システムの理論的検討が可能となった。4)CHP装置において、凝縮器の凝縮性能向上効果の検討を行った。本検討により、本ヒ-トポンプシステムにおける、脱水蓄熱性能に及ぼす凝縮器能力の影響および脱水蓄熱時の系内圧力関係を把握した。5)流体通路/発熱体一体型熱交換器、伝熱促進体、水蒸気拡散促進体および凝縮促進体を組み込んだ大型CHP装置におけるそれぞれの効果の検討を実験および理論の両面から行った。その結果、本装置の規模では伝熱促進、水蒸気拡散促進は十分であるが、凝縮促進は今後の検討が必要であることが分かった。6)水蒸気流通式熱重量分析装置により、各種反応条件の下で、石灰石試料の種類、粒径、焼成条件の違いなどに着目し、水和・脱水反応における活性を調べることにより、高反応性酸化カルシウム試料の探索および開発を行った。その結果、酸化カルシウムの水和反応における活性と炭酸化反応における活性には相関関係が得られた。また、酸化カルシウム焼成後これを一旦急速に水和し脱水することにより、活性がより高まることが分かった。7)大型CHP装置において、種々の実験操作によって汲み上げ温度、抽出熱量、熱効率などの基礎的性能評価に加え、実用機として重要となる、装置の耐久性、メンテナンス性などについての評価、検討を行った。本検討により、本装置の基本的性能は実用上十分であること、高温使用時には熱交換媒体等の制約がにより使用温度範囲が限られることが分かった。平成2年度は、主に以下に示す3点について検討を行い、それぞれの成果を得た。1)本研究者らが先に試作した、外部との熱交換を行わないCHP試験装置において、実用上の作動限界を種々条件下(出力あるいは再生用作動温度、反応時間、伝熱促進体形状、試料の種類、粒径等)で模索し、最適運転法の検討を行った。その結果、それぞれの条件における作動性能の違いを得た。特に低温度再生時においては、反応層内の水蒸気拡散低抗および凝縮器性能が作動性能に大きく影響することが分かった。現在、中心部熱交換型反応器高温用ヒ-トポンプ装置の作動特性を調べており、先の熱交換を行わないCHP試験装置における実験結果と併せて、スケ-ルアップ効果の検討を行っている。

2)本研究室において現有する熱重量分析装置(水蒸気流通仕様とはなっていない)を用いて、各種反応条件の下で、石灰石試料の種類、粒径、焼成条件の違いなどの反応速度に及ぼす影響を酸化カルシウムの再炭酸化反応によって検討を行い、ヒ-トポンプ用試料としての石灰石の反応活性試験をおこなった。その結果、再炭酸化反応において、焼成条件の違いが反応速度に大きく影響することが明かとなった。現在、本年度購入した水蒸気流通式熱重量分析装置により水和反応における活性を調べ、上記再炭酸化反応における活性との相関性の検討を行っている.今後、試料のド-ピング等の方法による再生脱水反応の平衡温度の降下に着目することにより、再生性能をも含めた高反応性酸化カルシウム試料の探索および開発を行う。3)熱交換を行う場合のヒ-トポンプシステムの理論的性能評価を試みた。その結果、本解析法によるCHPシステムの理論的性能評価が可能となった。本年度は、中心部熱交換器組込型Ca(OH)_2/CaO反応系ケミカルヒ-トポンプシステムにおいて、高温熱交換可能なCHPを実用機として可動させることを目的として、種々の検討を行うことにより最適運転条件の確立を計った。具体的には、1)CHP装置において、凝縮器の凝縮性能向上効果の検討を行った。本検討により、本ヒ-トポンプシステムにおける、脱水蓄熱性能に及ぼす凝縮器能力の影響および脱水蓄熱時の系内圧力関係を把握した。2)流体通路/発熱体一体型熱交換器、伝熱促進体、水蒸気拡散促進体および凝縮促進体を組み込んだ大型CHP装置におけるそれぞれの効果の検討を実験および理論の両面から行った。その結果、本装置の規模では伝熱促進、水蒸気拡散促進は十分な効果が得られているものの、凝縮促進は今後の検討が必要であることがわかった。3)昨年度購入した水蒸気流通式熱重量分析装置により、各種反応条件の下で、石灰石試料の種類、粒径、焼成条件の違いなどに着目し、水和・脱水反応における活性を調べることにより、高反応性酸化カルシウム試料の探索および開発を行った。その結果、酸化カルシウムの水和反応における活性と炭酸化反応における活性には相関関係が得られ、既存の炭酸化反応における活性評価が指針になることがわかった。また、酸化カルシウム焼成後これを一旦急速に水和し脱水することにより、活性がより高まることがわかった。4)大型CHP装置において、種々の実験操作によって汲み上げ温度、抽出熱量、熱効率などの基礎的性能評価に加え、実用機として重要となる、装置の耐久性、メンテナンス性などについての評価、検討を行った。本検討により、本装置の基本的性能は実用上十分であること、高温使用時には熱交換媒体等の制約がにより使用温度範囲が限られることがわかった。リサイクル時の石灰石試料の劣化の度合、装置の腐食,劣化の度合に関しては、各部形状を固定化した装置とすることにより耐久性は高まることがわかった。
衝撃的上下動を考慮したRC構造物の損傷および破壊メカニズムの推定に関する研究

兵庫県南部地震では、本格的な横揺れを感じる前に衝撃的な上下動を感じたという多くの人の証言があるように、一瞬の衝撃的上下動が構造物に作用した結果、被害を予想外に大きくしたのではないかという懸念がある。本研究は、特に鉄筋コンクリート橋脚を対象とした解析的および模型実験による各種検討を行い、衝撃的上下動初期におけるRC橋脚内への引張ひび割れ損傷発生の可能性およびそれがRC橋脚の損傷、破壊メカニズムにどのように関与したか明らかにしようとしたものである。本研究によって得られた新たな知見などの成果を以下にまとめる。1)バネ質点系モデルを用いた解析的検討:鉄筋コンクリート橋脚を対象とした1質点系モデルに力積の考え方に基づく運動量保存則を適用することで、衝撃的上下動初期におけるRC橋脚内への引張ひび割れ損傷発生の可能性を明らかにした。その結果、コンクリート柱部の直径が24m、柱長が310mの範囲をとると、v_o=20kine程度の衝撃的な上下動によって、概ね2030kgf/cm^2の瞬間的な引張応力がコンクリート柱に生じることになり、輪切り状ひび割れの発生の可能性があることが明らかとなった。2)3次元有限要素法を適用した解析的検討:阪神高速道路3号神戸線における標準的な円形断面の単柱式橋脚を対象として、シェル要素による3次元有限要素解析を行った。解析では、主鉄筋の段落とし位置を考慮し、入力する衝撃的上下動としては、周波数を変化させた最大速度100cm/secの速度余弦波(加速度正弦波)1波をフーチング下端から入力した。その結果、26.4Hzで16.8cm/secの1波入力があれば、橋脚断面にクラックが生じ、その後の地震動に対する弱点となり得ることがわかった。3)衝撃的上下動によるRC橋脚の輪切り状ひび割れの再現実験および解析:鉄筋コンクリート橋脚に発生した輪切り状ひび割れに着目し、これが衝撃的上下動により発生した可能性もあると考えて、この現象を衝撃突上げ実験により模型実験的に再現するとともに、ばね質点系にモデルによって衝撃突き上げ実験結果のシミュレーションを試みた。その結果、輪切り状ひび割れ発生のメカニズムをほぼ解明できた。すなわち、地盤(基盤)が停止した後の負の基盤加速度による上部質量に発生する慣性力(引張力)が輪切り状ひび割れを発生させるものと考えられる。
外側からのマクロファージ浸潤により血管再生を促進する吸収性動脈グラフトの開発

申請者らは、血管再生を促すスポンジ構造の内層と耐圧性を維持する機密性の高い外層から成る二層構造の生体吸収性血管グラフトを開発、マウス腹部大動脈への移植し良好なグラフト開存を得た。しかしこの気密性の高い外層は、外側からの細胞浸潤とそれに続く血管再生を阻害していた。そこで本研究ではポアサイズや吸収期間が異なる外層を持った複数の動脈グラフトをラット腹部大動脈へ移植し、細胞浸潤性と血管再生の関係を評価する。特に以下の2課題について検討する。課題1;吸収期間やポアサイズの異なる外層を持った二層性動脈グラフトの作製課題2;作成したグラフトを用いた再生血管の評価申請者らは、血管再生を促すスポンジ構造の内層と耐圧性を維持する機密性の高い外層から成る二層構造の生体吸収性血管グラフトを開発、マウス腹部大動脈への移植し良好なグラフト開存を得た。課題1;吸収期間やポアサイズの異なる外層を持った二層性動脈グラフトの作製課題2;作成したグラフトを用いた再生血管の評価
流体内部構造ミクロシミュレーションを組み込んだ複雑流体の流動シミュレータの開発

複雑流体の内部構造の変化は,流体の特異なレオロジー特性や流動挙動の原因であるため,流動中の流体内部構造の解析は,複雑流体の流動メカニズムの解析のために重要な情報をもたらす.複雑流体の流動誘起構造の解析にはミクロシミュレーションがよく用いられているが,単純な流れ場を対象とするものが主である。そこで,本研究では,より複雑な流れ場における流動誘起構造の解析を目指し,ミクロシミュレーションとマクロな流動解析とをカップリングした流動シミュレータの開発を試みた.本研究では,高分子流体,エマルション,サスペンションを対象として,シミュレータの開発のための基礎的研究を行った.高分子流体に対しては,絡み合い効果を考慮したモデル高分子を用いたブラウン動力学(BD)シミュレーションにより流路内流れのシミュレーションを行い,壁面の影響を調べた.また,マイクロ流路内流れの解析を想定し,壁面との相互作用を考慮した解析のための分子モデルを提案し,さらにそのモデルに基づく構成方程式を導出した.さらに統計力学的シミュレーションと紡糸流れとのカップリングについて検討した.エマルションについては3次元せん断流れ場と急縮小流路内流れにおける液滴変形挙動の解析プログラムを作成し,粘弾性液滴の変形挙動を解析した.本プログラムはエマルション中の液滴変形挙動解析プログラムの基礎となる.サスペンションについては,円板状粒子分散系に対するBDシミュレーションの伸長流れ場への適用の検討を行なった.また,サスペンション中の粒子の移流方程式の係数をBDシミュレーションから求め,ミクロシミュレーションとマクロ流動解析をカップリングするシミュレーション手法の可能性を検討した.本年度は複雑流体の内部構造のミクロシミュレーションとそれを組み込むためのプラットフォームとなるマクロ流動挙動解析プログラムの作成,およびレオメータを用いた複雑流体のレオロジー特性の測定を行った.ミクロシミュレーションでは,主にディスク状粒子分散系と,FENEダンベルを複数連結した高分子モデルを対象にブラウン動力学シミュレーションによる解析を行った.ディスク状粒子分散系ではせん断流れにおけるレオロジー特性の再現ができた,また,矩形管流路における流動の解析も行った.高分子モデルではポテンシャルを用いた相互作用を組み込むことにより,絡み合い現象の再現の可能性が見出された.また,ネットワークの生成・消滅を考慮した分子モデルの改良の検討も行い,生成・消滅速度のモデルにより種々のレオロジー特性を予測できることが見出された.一方,マクロ流れに関しては,ミクロ流路で顕著な影響が現れる壁面すべりを考慮した高分子流動の数値解析を行った.ミクロ流路では,壁面すべりの影響により流動パターンがマクロ流路と大きく異なることが分かった.また,エマルジョンの流れ解析を想定した液滴変形挙動の解析プログラムを作成し,せん断流れ下の粘弾性液滴変形挙動を解析し,流体の非ニュートン粘性や弾性の影響を調べ,shear-thinning粘性は液滴変形を大きくする効果を持つことが分かった.今後,ミクロシミュレーションとマクロ流動解析の両方の成果を組合せる作業を行い,流体内部構造変化のミクロシミュレーションを組み込んだ流動シミュレータの作成を目指す.複雑流体の内部構造の変化は,流体の特異なレオロジー特性や流動挙動の原因であるため,流動中の流体内部構造の解析は,複雑流体の流動メカニズムの解析のために重要な情報をもたらす.複雑流体の流動誘起構造の解析にはミクロシミュレーションがよく用いられているが,単純な流れ場を対象とするものが主である。そこで,本研究では,より複雑な流れ場における流動誘起構造の解析を目指し,ミクロシミュレーションとマクロな流動解析とをカップリングした流動シミュレータの開発を試みた.本研究では,高分子流体,エマルション,サスペンションを対象として,シミュレータの開発のための基礎的研究を行った.高分子流体に対しては,絡み合い効果を考慮したモデル高分子を用いたブラウン動力学(BD)シミュレーションにより流路内流れのシミュレーションを行い,壁面の影響を調べた.また,マイクロ流路内流れの解析を想定し,壁面との相互作用を考慮した解析のための分子モデルを提案し,さらにそのモデルに基づく構成方程式を導出した.さらに統計力学的シミュレーションと紡糸流れとのカップリングについて検討した.エマルションについては3次元せん断流れ場と急縮小流路内流れにおける液滴変形挙動の解析プログラムを作成し,粘弾性液滴の変形挙動を解析した.本プログラムはエマルション中の液滴変形挙動解析プログラムの基礎となる.サスペンションについては,円板状粒子分散系に対するBDシミュレーションの伸長流れ場への適用の検討を行なった.また,サスペンション中の粒子の移流方程式の係数をBDシミュレーションから求め,ミクロシミュレーションとマクロ流動解析をカップリングするシミュレーション手法の可能性を検討した.