hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
学習者の英語利用文脈に即したモバイル英語リスニングシステムの企業での実践と評価

我が国の携帯電話の普及率は非常に高い。2003年5月現在、携帯電話の10代の保有率は80.3%、20代で96.9%となっている。昨今では、ビジネス携帯電話は、さらなる普及を見ている。このような圧倒的な普及率から、携帯電話は学習のためのツールとしても非常に有望視されている。本研究では、企業に勤務する社会人が継続的にリスニング学習を進めることのできる「モバイル英語リスニング学習システム」を、実際の企業フィールドにおいて評価することを目的としている。システムは、学習者の英語利用文脈に即したリスニング・スクリプトを素材とした学習が可能になる、という特徴をもっている。学習者は、自社の将来の事業展開のストーリーなど、自らが英語を利用する可能性の高い文脈においてリスニング学習を行える。本研究では、モバイル英語リスニング学習システムを、某企業の社員に一定期間利用してもらい、多角的に学習効果を測定する。実証実験は、プレポスト、および、実験群、対照群を仮設した2要因で実施する。実証実験の結果、プレテスト・ポストテストで測定される学習効果の差に関して、実験群および対照群で、差はなかった。両者ともにプレポスト間に優位な差が認められた。業務における有効性の期待度と,2ヶ月後に実際の業務における有効性については、真正性の高い教材の方が、優位な効果を認められた。企業に勤務する社会人が継続的にリスニング学習を進めうことのできる「モバイル英語リスニング学習システム」の定性的、および定量的評価を行った。このシステムは、学習者の英語利用文脈に即したリスニング・スクリプトを素材とした学習が可能になる、という特徴をもっている。平成19年度は、モバイル英語リスニング学習システムを、新日本製鐵株式会社の社員47名に4週間利用してもらい、37名分の完全なデータが取得できた。本評価実験の主要な評価視点としては、1)プレポストで学習者のリスニング能力は向上したのか、2)リスニング能力の向上には、どのような因子が影響していたのかなどであった。データとしては、膨大な学習者の行動ログ、GTECやCASEC等のIRTテスト、プレポストに実施する質問紙調査、および2ケ月後の遅延をおいた質問質問紙調査であった。このようなかたちで、実際の企業で、システムを活用し、データを収集し、本格的な評価を行った事例は、教育工学研究においても事例があまりない。平成20年度は、収集したデータを、統計分析ソフトにかけて、データの相関・因果関係を詳細に検証する。また、分析を行っていく上で、事後インタビューが必要になる場合には、それを行う。このようなプロセスを通して、学習効果に関する分析を行い、論文、国際学会等での成果発表を行う。近年の経済・社会のグローバル化の影響を受け、実践的な英語能力への関心が日増しに高まってきている。その影響から、ビジネス英語教育の現場では文法・語彙・読解といった教養的な英語教育だけではなく,聴解・発話といった実践的なコミュニケーション教育が実施されてきている。本研究では、企業に勤務する社会人が継続的にリスニング学習を進めることのできる「モバイル英語リスニング学習システム」の実証実験(評価)を行った。本システムは、学習者の英語利用文脈に即したリスニング・スクリプト(真正性の高い教材)を素材とした学習が可能になる、という特徴をもっている。評価実験は、英語教材の真正性の学習効果を測定することを目的とした。収集したデータは、サーバ等に格納された各種のログデータ、プレポストテストの結果(実践の事前事後の群間比較)、学習の有効性に関する質問紙調査等(実証実験直後と、2ヶ月後の遅延をおいて2度測定した)である。実証実験の結果、プレテスト・ポストテストで測定される学習効果の差に関して、真正性の高い群、低い群で差はなかった。業務における有効性の期待度と, 2ヶ月後に実際の業務における有効性については、真正性の高い教材の方が、優位な効果を認められた。
鼻腔内投与型医薬品開発における投与条件の最適化に関する研究

物性の異なる薬物に対する最適製剤条件の選択システムの構築を目的として、粉末製剤からの薬物吸収について詳細な検討を行った。製剤の鼻腔内滞留性と製剤からの薬物溶出のバランスが経鼻吸収率を決定する重要な因子であることを解明し、鼻腔内滞留性の制御による吸収改善の可能性を見出すことができた。また、経鼻吸収性を評価するための培養細胞種における膜透過性の組織間差を明らかにし、既存の経鼻吸収性評価システムの精度向上に繋がる知見を得ることができた。本年度は、下記の研究計画1)4)を遂行した。ラット鼻中隔上の蛍光ビーズの移動を、蛍光顕微鏡を用いて経時的・視覚的に観察し、その移動距離と時間から移動速度の算出が可能となった。また、鼻中隔粘膜の繊毛細胞の繊毛運動を亢進あるいは減退させる薬物によるMCの増減をも評価可能であることが明らかとなり、本研究の成果により、in vitroで簡便に生理的MCを測定する手法を確立することができた。2)薬物の物性とMCの関係が経鼻吸収に及ぼす影響投与薬物のCaco-2透過性が遅い薬物では、MCによる咽頭への投与液の移動が鼻粘膜からの吸収を抑制する主要因であること、また、投与液の粘性に加え、投与される鼻腔内の位置により投与液の鼻腔内動態が影響を受け、薬物の吸収率が変動することが明らかとなった。3)薬物の細胞層透過性における組織間差の検討本検討は、ヒト呼吸器細胞を用いた薬物透過実験をAbsonption system社(米国)で実施した。膜透過過程が単純拡散の薬物では、ヒト大腸癌由来のCaco-2単層膜に対する透過性と近い値を示したが、輸送担体が関与している薬物では透過性は大きく異なった。両細胞間の輸送担体の発現程度に差があると考えられた。4)鼻腔内投与後の粉末製剤の鼻腔内拳動粉末製剤からの薬物吸収を評価するために、胸部圧迫により呼吸を極短時間停止させたラット鼻孔から粉末の薬物を投与した。薬物は圧縮空気の噴出に伴い粉末が鼻腔内に投与されるよう設計した。投与後の血中薬物濃度推移は、粉末投与の典型的なパターン(最高血中濃度到達時間の遅延、吸収の持続)が確認され、MCの機能を確保した粉末製剤のin vivo鼻腔内投与実験の実験手法を確立することができた。本年度は、下記の研究計画1)3)を遂行した。MC変動と薬物の経鼻吸収動態の関係を明らかにするために、昨年度の研究で確立したin vitro MC測定法を用いて、各種製剤添加物及び薬物によるMCの変動を評価した。また、繊毛細胞の繊毛運動を連続撮影カメラにより観察し、運動回数を解析した結果、MCの変動と良好な相関関係が示され、MCの変動は薬物の繊毛運動に対する作用に起因することが明らかとなった。さらに、MCを変動させる薬物をラット鼻腔内に前投与し、薬物鼻腔内投与後の血中濃度推移を観察した結果、MCを低下させた場合に薬物の鼻腔内滞留性が向上し、経鼻吸収率の上昇が確認された。本検討では、MCと繊毛運動及び経鼻吸収性の関係を明らかにするための実験手技を確立し、MC変動時の薬物吸収性を推定する基本手法を構築することができた。2)粘性溶液投与時の薬物経鼻吸収性推定モデルの構築粘性溶液からの薬物経鼻吸収性推定モデルの構築には、投与液中の薬物の拡散及び投与液の粘膜接触表面積と経鼻吸収率の関係が重要であることを明らかにしたが、十分な推定精度のモデルを構築するには至っていない。一方で、経鼻吸収においてさらに重要な因子として粘性溶液から鼻腔粘液あるいは粘膜への分配性が深く関与している可能性を見出すことができ、今後、推定モデルの完成に繋がる結果が得られた。3)鼻腔内投与の粉末製剤の鼻腔内挙動昨年度確立したin vivo鼻腔内投与実験法を用いて、各種粉末製剤投与後の薬物吸収性を評価した結果、溶解度の低い薬物では、溶液投与に比べて粉末製剤(原末、顆粒剤、倍散)投与後のbioavailabilityは低くなることが明らかとなった。鼻粘膜への付着性は増加するが鼻粘膜表面の水分量は限られており、薬物の溶解が律速となっている可能性が考えられた。溶解度の低い薬物では鼻腔内滞留性の改善が必ずしも吸収率の改善に繋がるとは限らず、製剤からの薬物の溶出が経鼻吸収率を決定する重要な要因の一つであることが明らかになった。
単結晶評価を利用した半導体光触媒の効率制限因子の解明

NbドープTiO2単結晶と、NbドープSrTiO3単結晶の光陽極としての性能を比較した。その結果、NbドープTiO2単結晶の方がより高い性能を示し、さらにNbのドープ濃度は、電気伝導性が保たれる限り、低い濃度の方が良いことも明らかになった。そして、我々が性能を向上させてきたpn接合を有し、さらにPt助触媒で表面修飾したSiC光陰極と、TiO2単結晶もしくはSrTiO3単結晶の光陽極とを組み合わせた。これらをタンデム化することで光起電圧を高め、無バイアスでの水分解を試みた。その結果、硫酸水溶液中で光陽極・光陰極をタンデム化することにより、無バイアスでの光電流を観測した。また、光の回り込みの影響が懸念されるものの、0.01wt%NbドープTiO2光陽極とのタンデム構造の場合、光電流値から計算される太陽光ー水素エネルギー変換効率は0.8%となった。さらに水素および酸素の発生も確認した。したがって、酸化物光陽極とSiC光陰極のタンデム化により、無バイアスでの水分解が達成された。SiC光陰極の還元反応に対する安定性、および酸化物光陽極の酸化反応に対する安定性を考慮すると、このタンデム構造は太陽光ー水素エネルギー変換の実用システムとして期待が持てると言える。またSiC光陰極表面の基礎物性を調査するため、4H-SiCのキャリア寿命の水溶液依存性を調査し、酸性水溶液中での長いキャリア寿命を観測した。これは従来我々が観測してきた3C-SiC光陰極性能のpH依存性と整合が取れているため、表面再結合が光触媒性能に影響を与えることが示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は単結晶光触媒材料における電子・正孔対の再結合機構を明らかにし、光触媒によるエネルギー変換効率を向上させる指針を得ることを目的としている。H27年度においては、単結晶ルチルTiO2における電子・正孔対の再結合が、結晶面方位に依存すること、またその温度依存性が見えないことを明らかにした。このことは、ルチルTiO2光触媒のエネルギー変換効率を向上させるには、表面の最適化が重要であることをしさせしている。一方で、SrTiO3においては、SiCと同様に結晶のバルクで電子・正孔対が再結合しているということがわかった。また、再結合に対する転位(面・線欠陥)の影響が小さいことも明らかになった。従って、SrTiO3によるエネルギー変換効率を向上させるには、結晶内部の点欠陥密度を低減させることが必要であることがわかった。またSiCにおいては、結晶内部の欠陥が重要であることがわかっているため、エピタキシャル成長時の基板の再検討を行い、結晶成長条件を変更した。その結果、微傾斜SiC基板上に高品質3C-SiCが成長し、それによりエネルギー変換効率の高い光陰極を作り出せることがわかった。また、その上に金属助触媒を形成することで、より高いエネルギー変換効率が得られること、表面にpn接合を形成することでも性能向上が可能であることがわかった。助触媒を形成した3C-SiC光陰極により、太陽光ー水素エネルギー変換効率0.5%を達成した。単結晶評価により光触媒のエネルギー変換効率制限因子を見出すのが本課題の目的であり、TiO2とSrTiO3の評価については順調に進展している。一方で、SiCを対象とした研究項目については、その過程で予想以上に高品質な結晶が得られた。エネルギー変換効率の定量的な値は、本課題では目標として挙げていないが、高品質な結晶により、従来よりもはるかに高い値が得られたため、計画以上に進展していると考えている。

今後は当初の計画であるTiO2、SrTiO3およびSiC結晶の評価を継続していく。特にSrTiO3については結晶内の点欠陥が重要であることがわかったため、それに対する解析を重点的に実施していく。また、得られた高品質3C-SiC結晶を用いて、その可能性を広げる研究も実施していく。SiC光陰極のみでのエネルギー変換効率のみならず、他の光陽極との組み合わせなどにより、より高い効率での水素生成を狙っていく。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ネットワーク外部性が働く産業での相互接続・規格標準化についての理論的・実証的分析

本研究では、ネットワーク外部性が働く産業におけるネットワーク間相互接続や技術互換性について理論的・実証的に検討した。本年度の主要な作業は次の通りである。第一に、知的財産制度の存立理由、その諸側面、運用についての、これまでの主として法学、経済学からの研究を概観し、知的財産権の配分がどのようにネットワーク外部性の働き方に影響を与えるかを整理した。第二に、ネットワーク効果はしばしば技術標準に起因していることに鑑み、技術標準の成立過程についての理論的分析を進めた。技術標準が重要であり、かつ複数の企業が持つ技術が標準を構成するような産業では、多くの場合、クロスライセンスやパテント・プール等を通じた技術の融通が行われているが、必須技術の一部が研究開発専業企業によって開発される場合には、研究開発専業企業は自社技術について高額のライセンス料を他社から求める誘因を有する。本研究ではこのような状況で採られるべき政策を検討し、研究開発専業企業に対して標準に必須な技術については低廉なライセンス料率で技術をライセンスさせる政策を採ることが、標準成立の確率と社会厚生を引き上げる場合があることを示した。第三に、ネットワーク外部性が働く場合には、企業による積極的な行動がなくても特定の企業が大きな市場シェアを獲得する場合があることに鑑み、このような状況で採りうる政策を検討した。これに関連し、競争政策と知的財産制度全般について概観し、どのような場合に両者の間で緊張が生じ得るか、その際にどのような調整手段が用いられるかを整理した。本研究では、ネットワーク外部性が働いている産業におけるネットワーク間相互接続や技術互換性について理論的・実証的に検討している。本年度はまず、ネットワーク外部性について及びネットワーク外部性が働いていると考えられる産業に対する規制のあり方についての既存の理論経済学的分析と、特定の産業におけるネットワーク効果を測定する実証的分析を体系的に収集し整理した。また、日本の電気通信(ブロードバンドを含む)、パソコン通信、インターネット、金融ネットワーク、パソコンOS、アプリケーションソフト(ワープロ、表計算、動画プレイヤー)といった産業・市場について、資料・書籍を収集・整理するとともに、ヘビーユーザに対するヒアリング調査を行うことを通じ、各産業・市場の特徴と発展の経緯、特に、どのようにネットワークが拡大し、どのような形でのネットワーク間相互接続あるいは技術互換性が実現してきたかについて正確に把握することに努めた。更に、このような産業に対してどのような産業育成政策、規制、競争政策、知的財産政策が採られてきたについても資料・書籍を収集し整理した。これらを踏まえた理論分析の第一歩として、ある産業の初期においては複数のネットワークが相互に接続せずに競争するが、産業が発展するに伴い相互接続が実現するという、しばしば観察される事象を説明するためのモデルを複占モデルから寡占モデルに拡張し、政策的含意を導出した。現在、更なる理論的分析と実証的分析に必要な分析ツールについて近年の研究の動向の整理を進めている。第一に、ネットワーク外部性(複数の消費者間の需要面の規模の経済と捉えることができる)についての既存の理論的、実証的研究と、しばしばネットワーク外部性ともに観察されるスイッチングコスト(単一消費者の、複数時点間の需要面の規模の経済と捉えることができる)についての既存の理論的、実証的研究を体系的に整理した。第二に、日本のブロードバンド、インターネット証券、パソコンOS、アプリケーションソフト(ワープロ、表計算、動画プライヤー)といった産業・市場について、利用状況の推移についてのデータを入手し、ネットワーク効果の大きさを推計するための計量的分析を開始した。第三に、技術互換性の有無がネットワーク外部性の出現の仕方に根本的な影響を及ぼすことに着目し、VTR、ファクシミリ等の市場について、技術標準を通じた互換性の実現と、イノベーション、ネットワーク拡大の間の相互関係を調査した。第四に、技術標準の成立過程についての理論的分析を行った。技術標準が重要である産業で、標準が複数の企業が持つ技術によって構成される状況では、通常、企業はクロスライセンスやパテント・プール等を通じて技術をお互いにライセンスし合っている。ところが、必須技術の一部が生産を行わない研究開発専業企業によって開発されている場合には、研究開発専業企業は自社技術について高額のライセンス料を他社から求める誘因を有する。このような状況では、研究開発専業企業に対して標準に必須な技術についてはある程度低廉なライセンス料率で技術をライセンスさせる政策を彩ることが、標準成立の確立と社会厚生を引き上げる場合があることを、理論的に示した。

本研究ではこのような状況で採られるべき政策を検討し、研究開発専業企業に対して標準に必須な技術については低廉なライセンス料率で技術をライセンスさせる政策を採ることが、標準成立の確率と社会厚生を引き上げる場合があることを示した。第三に、ネットワーク外部性が働く場合には、企業による積極的な行動がなくても特定の企業が大きな市場シェアを獲得する場合があることに鑑み、このような状況で採りうる政策を検討した。これに関連し、競争政策と知的財産制度全般について概観し、どのような場合に両者の間で緊張が生じ得るか、その際にどのような調整手段が用いられるかを整理した。
小児慢性肝疾患に続発する肝性系球体腎炎の発症頻度とその発症機序に関する研究

小児期に高度の肝硬変症あるいは肝線維症をきたす疾患の1つである胆道閉鎖症患児がその経過中に血尿やタンパク尿をしばしば呈することより,同症患児の術後の長期観察期間の臨床経過を検討し,90例中40例という高頻度で腎炎性尿異常を呈していることを明らかにした.続いて28例の剖検腎組織の検討で,程度の差こそあれ全例で系球体メサンギウム領域の基質優位の増殖性変化を呈し,同部位へのIgAを主とする免疫グロブリンの沈着を明らかにした.二重染色にてC3が共存しており,これらは免疫複合体を構成していることが強く示唆された.糸球体の組織変化は,肝の線維化の程度と良く相関しており,また臨床的には血清コリンエステラーゼ値の低下を肝の予備能の指標とすると,肝機能の低下してから死亡までの期間が,糸球体病変と相関を認めた.本症患児は逆行性胆管炎が肝機能の増悪因子と考えられているが,この既往がある症例では,尿細管及び間質の変化を伴っている傾向があった.糸球体に沈着するIgAはIgA腎症や紫斑病性腎炎とは異なり,IgA2を多く含み,さらにsecretory componentの共存より消化管由来と推察された.同症患児における前視的検討では,閉塞性黄疸の還延している症例にて血清中のIgA型の免疫複合体が高値であった.糸球体変化の強い症例でも血清クレアチニン値の上昇といった,腎機能の低下は明らかにはならなかった.各種検査のうち,尿中微量アルブミンが腎障害の早期発見のマーカーになりうると思われた.小児期に高度の肝硬変症あるいは肝線維症をきたす疾患の1つである胆道閉鎖症患児がその経過中に血尿やタンパク尿をしばしば呈することより,同症患児の術後の長期観察期間の臨床経過を検討し,90例中40例という高頻度で腎炎性尿異常を呈していることを明らかにした.続いて28例の剖検腎組織の検討で,程度の差こそあれ全例で系球体メサンギウム領域の基質優位の増殖性変化を呈し,同部位へのIgAを主とする免疫グロブリンの沈着を明らかにした.二重染色にてC3が共存しており,これらは免疫複合体を構成していることが強く示唆された.糸球体の組織変化は,肝の線維化の程度と良く相関しており,また臨床的には血清コリンエステラーゼ値の低下を肝の予備能の指標とすると,肝機能の低下してから死亡までの期間が,糸球体病変と相関を認めた.本症患児は逆行性胆管炎が肝機能の増悪因子と考えられているが,この既往がある症例では,尿細管及び間質の変化を伴っている傾向があった.糸球体に沈着するIgAはIgA腎症や紫斑病性腎炎とは異なり,IgA2を多く含み,さらにsecretory componentの共存より消化管由来と推察された.同症患児における前視的検討では,閉塞性黄疸の還延している症例にて血清中のIgA型の免疫複合体が高値であった.糸球体変化の強い症例でも血清クレアチニン値の上昇といった,腎機能の低下は明らかにはならなかった.各種検査のうち,尿中微量アルブミンが腎障害の早期発見のマーカーになりうると思われた.小児慢性肝疾患の中で乳・幼児期に肝硬変並びに肝の線維化をきたすことの多い代表的な疾患である胆道閉鎖症の患児を対象にして,その腎合併症の検討を行った.1979年1月より1989年10月までに順天堂大学附属病院の小児科および小児外科に入院となった本症患児120例のうち術後経過が十分に追跡しえた90例の病歴をretrospectiveに検討した.90例中40例(44.4%)で有意な血尿and/orタンパク尿の出現を認めた。詳細な内訳は,血尿単独19例,タンパン尿単独7例,血尿およびタンパク尿合併例14例である.90例のうち50例が死の転帰をとり,これらの患児は強い閉塞性黄疸を呈しており,より高率に尿異常を呈した(54.0%).死亡例のうち28例で剖検腎組織が得られ,その評価を行った.全例で種々の程度の糸球体変化を認め,基質優位のメサンギウム増殖を認めた.糸球体病変を光顕にて3つに分類し,各症例の生前の血清検査結果との検討を行った.肝機能の低下を血清コリンエステラ-ゼ値の低下を指標とすると,糸球体病変の強い症例ほど肝機能の低下期間が長い傾向があった.腎糸球体に沈着した各種免疫グロブリン・補体の検討では,26例中16例でIgAが,21例でIgMが主にメサンギウム領域に沈着しており,Hepatic Glomerulonephritisが本症患児に高率に生じていることが示唆された.既に胆道閉鎖症患児を対象として糸球体障害の合併頻度を検討してきたが,剖検腎組織の検討を施行し,1)生前の肝障害の程度と糸球体病変の相関,2)メサンギウムに沈着するIgA型免疫複合体のサブクラスの検討,3)腎障害の早期発見因子の検討等を施行した.1)胆道閉鎖症患児は閉塞性黄疸により肝の線維化および肝硬変をきたすことより,肝の予備能を血清コリンエステラ-ゼ値で評価すると,本値が700IU/L以下に低下してから死に至るまでの期間と糸球体の組織変化の程度は有意に相関した.

2)メサンギウムに沈着するIgAでは,IgA_1が優位ながらIgA_2も見られ,これらはIgA_1のみ見られたIgA腎症や紫斑病性腎炎とは異なった結果であった.さらにsecretorycomponentも同部位に観察され,消化管由来の免疫複合体であることが推察された.3)臨床のretrospectiveな検討では,一般の検尿にて血尿あるいはタンパク尿が発見された段階で既に糸球体の組織変化が見られていることより,prospectiveに尿中NAG活性,尿中β_2マイクログロブリン値,尿中微量アルブミン値の検討を行い,前2者が本症患児の尿細管障害の早期発見に,後者が糸球体障害の早期発見に有用であることが明らかとなった.小児の慢性肝疾患の患者はその頻度が余り多くなく,しかもその基礎疾患も多岐に及ぶことより,当初より我々の施設で比較的多く遭遇する胆道閉鎖症に続発する胆汁性肝硬変を主な対象とし,臨床検討を行なってきた.しかしながら,手術成績自体や術前術後管理の向上に伴って不幸にも死の転帰をとる症例が著減したため,剖検検体を前提にした検討は十分に施行しえなかった.本年度新たに明らかにされた知見は,1)手術時並びに剖検時の肝組織所見にて,肝硬変や肝の線維化の進行度と,剖検腎糸球体の組織障害の程度が相関し,閉塞性黄疸の遷延した症例や逆行性胆管炎が反復した症例では腎の尿細管間質領域の組織障害も伴っており,成人の所謂肝性糸球体腎炎と比べて進行が早いことが判明した.2)各種血液生化学検査は腎障害の進行した症例でも軽微であり,腎障害の早期発見の指標とはなりえなかった.尿検査では,尿中NAG活性や尿中β2ミクログロブリンが異常を呈する例が特に黄疸の遷延した症例に多く見られたが,組織上の腎障害とは相関を認めなかった.尿中微量アルブミン値が組織変化を反映しており,唯一の指標となりうると思われた.という2点である.
パラメトリックX線の理論的研究

従来のパラメトリックX線の理論は、巨視的なマックスウェル方程式を用いており、その基礎となっている、2体衡突レベルでの素過程が分かっていなかった。本研究で、パラメトリックX線の素過程は、原子分子・プラズマ物理学の分野で最近注目されている「分極放射」であることが明らかとなった。このことにより、今まで不明確だったパラメトリックX線のメカニズムが明瞭に理解されるようになった。従来はパラメトリックX線と遷移放射、チェレンコフ放射との関連及び相違点が明らかではなかった。パラメトリックX線の素過程を明らかにすることにより、遷移放射も、基本的には全く同等の放射であることを示すことができた。実際、分極放射の基本式から、電子密度分布を変化させるだけで、パラメトリックX線の公式と、X線領域の遷移放射の公式が導かれることを示した。つまり、パラメトリックX線と遷移放射は誘電率の非均一性から生じる放射である。それに対し、チェレンコフ放射は誘電率の平均的(均一)な寄与による放射であることが明らかとなった。また、パラメトリックX線の光源としての応用の可能性の評価を行った。以上の研究成果は、「パラメトリックX線放射と、その可変単色X線源への応用」(日本物理学会1993年秋)、“Quantum theory of parametric x-ray radiation"(「周期的構造物中での相対論的電子からの放射」国際会議・1993年9月・トムスク)で発表した。また、“Theory of polarization radiation fromcrystals and solids:parametric x-rayradiation and transitionradiation"をphysicalreview誌に投稿中である。
独自のエーテル環構築法を利用するＡｍｐｈｉｄｉｎｏｌｉｄｅＣの効率的全合成

Amphidinolide CはKB cellや、マウスリンパ腫細胞に対して強力な阻害活性を示すことから、新規抗癌剤のリード化合物として魅力的なターゲットである。天然より採取されるAmphidinolide Cは極微量(単離収率0.0015%)であることから、医薬品シーズとしての展開を図るために本天然物を大量供給する合成ルートの開発は重要と言える。平成30年度、申請者は、研究計画に従いAmphidinolide Cの全合成研究に取り組んだ。その結果、ホスホニウム塩中間体を経由した独自のエーテル環構築法を用いることで、望みのTHF環骨格を有する各2つのフラグメントを合成し、各フラグメント同士のジチアンカップリングによって本天然物の中心骨格を構築するに成功した。研究計画書に従い、申請者は逆合成解析においてFragmnet1,とFragment2を合成ターゲットとし、各フラグメント合成を試みた。Fragment1は2工程で容易に合成可能なジケトン体を出発原料とし、2種のホスホニウム塩中間体を利用するone-potエーテル環構築法を適応することでFragmnet1前駆体を70%と高収率にて得ることに成功した。得られたFragment1前駆体のアルデヒド部位を足掛かりに8工程を経ることでFragment1へと導いた。Fragment2合成については、市販の原料から3工程で合成できる光学活性ジケトン体を出発原料とした。2種のホスホニウム塩中間体を利用するone-potエーテル環構築法を適応することでFragmnet2前駆体を65%と高収率にて得ることに成功した。得られたFragment2前駆体のアルデヒド部位を足掛かりにジチアンカップリング・薗頭カップリングなど6工程を経ることでFragment2へと導いた。続いてFragment1,Fragment2間のカップリング反応を試みた。当初の予定では、分子間アルドール反応によって、目的のカップリング体を得る計画であったが、本法を試みたところ、目的の成績体が得られなかったため、別途計画していた、ジチアンを用いるカップリング反応を試みた。種々検討の結果、THF/HMPA溶液中、sec-BuLiを添加することで目的の化合物が中程度ながら得られることを見出し、本法を用いることで中心骨格の構築に成功した。保護期の除去によってAmphidinolide Cへと導く。確立した合成ルートをもとに、リード化合物創成に向けた構造活性相関研究へと展開する。
興奮性アミノ酸による脳損傷に対する脳温変化の影響:低体温・高体温の効果について

脳外傷や脳虚血におけるグルタミン酸の上昇は神経細胞障害に重要な役割を果たす。本研究では、グルタミン酸毒性に対する脳温の影響を検討した。全身麻酔下にラット頭頂葉に刺入した微小透析プローブに0.5Mのグルタミン酸溶液を潅流すると興奮毒性病変が形成される。実験は、正常脳温群(脳温・直腸温37°C)、低脳温群(脳温・直腸温32°C)、高脳温群(脳温・直腸温40°C)の3群で行った。グルタミン酸潅流から7日後のパラフィン切片にヘマトキシリン-エオジン染色を施し病変の体積を測定した。グルタミン酸による病変は、低脳温群で縮小し高脳温群で増大した。グルタミン酸の潅流から1、3、5日後に、GFAP抗体、ED1抗体を用いてアストロサイト、マクロファージの増殖と脳温の影響について免疫組織学的に検討し、Tunnel染色によりアポトーシスの関与を検討した。脳低温はマクロファージの増殖とアポトーシスを遅延した。ついで、回収した透析液中で一酸化窒素(NO)代謝産物を測定した。低脳温は正常脳温下で認めたNO代謝産物濃度の上昇を抑制した。2種のNO合成酵素阻害剤(L-NAME、7-NI)共にNO代謝産物濃度の上昇を抑制した。さらに^<14>Cでラベルしたシュクロースを混じたグルタミン酸溶液を灌流後、凍結脳切片からオートラジオグラムを作成し、^<14>Cの拡散の面積から拡散体積を算出して、細胞外液中の拡散に対する脳温の影響を検討した。^<14>Cシュクロースの拡散体積は脳温が高いほど増加した。以上の結果から、低脳温の脳保護効果と高脳温の悪影響の機序の一つとして、グルタミン酸興奮毒性に対する影響が重要であることが示唆され、脳低温の脳保護作用にグルタミン酸によるNO濃度上昇の抑制が関係することがわかった。さらに、脳低温の中枢神経細胞保護作用と高脳温の障害作用はグルタミン酸の細胞外液中の拡散に対する影響も関与していると考えられた。脳外傷や脳虚血において細胞外液中の興奮性アミノ酸(グルタミン酸)濃度の上昇が認められ、脳外傷・虚血における神経細胞障害の機序において重要な役割を果たすことが知られている。本研究の目的は、グルタミン酸興奮毒性ラットモデルを用い、グルタミン酸毒性による脳損傷に対する軽度低脳温・高脳温の影響を生化学的・生理学的・組織学的および免疫組織学的側面から明らかにすることである。実験は成長雄ラットを使用して行った。ハロセンの全身麻酔下に右頭頂部に骨窓を設け、微小透析プローブと脳温度測定用電極を頭頂葉皮質内に挿入した。微小透析プローブに、人工髄液とL-グルタミン酸を用いて作成した0.5mol/lのグルタミン酸溶液を2μl/mで30分間潅流した。これにより頭頂葉皮質に虚血性細胞傷害と酷似する興奮毒性病変が形成される。実験群として(1)正常脳温群;脳温・直腸温37°C、(2)低脳温群;脳温・直腸温32°C、(3)高脳温群:脳温・直腸温40°C、の3群を設定した。

グルタミン酸の潅流から7日後に脳を灌流固定し、パラフィン包埋し薄切切片とした後、ヘマトキシリン-エオジン染色を施し光学顕微鏡にて組織学的変化を観察し、病変の体積を計算した。グルタミン酸による病変は、正常脳温群に比し、低脳温群で縮小し高脳温群で増大した。この結果から、低脳温の脳保護効果と高脳温の悪影響の機序の一つとして、グルタミン酸興奮毒性に対する影響が重要であることが示唆された。本年度の研究目的についてはほぼ達成されたと考えている。本年度の結果を踏まえて次年度の研究計画を進める予定である。脳外傷・虚血における神経細胞障害の機序において興奮性アミノ酸が重要な役割を果たすことが知られている。本研究の目的は、グルタミン酸毒性による脳損傷に対する軽度低脳温・高脳温の影響を生化学的・生理学的・組織学的および免疫組織学的側面から明らかにすることである。実験は成長雄ラットを使用して行った。ハロセンの全身麻酔下に右頭頂部に骨窓を設け、微小透析プローブと脳温度測定用電極を頭頂葉皮質内に挿入した。微小透析プローブに、0.5mol/lのグルタミン酸溶液を灌流することにより頭頂葉皮質に虚血性細胞傷害と酷似する興奮毒性病変が形成される。実験群として(1)正常脳温群;脳温・直腸温37°C、(2)低脳温群;脳温・直腸温32°C、(3)高脳温群:脳温・直腸温40°C、の3群を設定した。グルタミン酸の潅流から1、3、5、7日後に脳を灌流固定し、パラフィン包埋後薄切切片を作成し、脳障害の過程として病変内に出現するアストロサイト、マイクログリア、マクロファージの増殖と脳温の影響について検討した。また本モデルの脳損傷におけるアポトーシスの関与についても検討した。アストロサイト、マイクログリア、マクロファージの増殖はそれぞれに特異的なGFAP抗体、OX42抗体,ED1抗体を用いて免疫組織学的に検討し、アポトーシスについてはTunnel染色法を用いて検討した。アストロサイトの増殖は灌流後1日より7日目まで認められた。マクロファージの増殖は3日目より顕著となり、7日目には病変全体に著明な増殖が認められた。Tunnel染色で判断されるアポトーシスは3日目に顕著となった。各脳温間で著明な差は認められなかった。この結果からグルタミン酸興奮毒性に対する脳障害の過程に興味深い知見が得られたと考えている。本年度の研究目的についてはほぼ達成されたと考えられ、昨年度と本年度の結果を踏まえて次年度の研究計画を進める予定である。微小透析プローブに、0.5mol/l(M)のグルタミン酸溶液を潅流することにより頭頂葉皮質に虚血性細胞傷害と酷似する興奮毒性病変が形成される。平成10年度の研究である組織学的検索・免疫組織学的検索、平成11年度のグリア増殖・アポトーシスの評価の継続に加え、平成12年度は一酸化窒素代謝産物たるnitrite(NO_2),nitrate(NO_3)の脳内濃度変化につき検討した。成長雄ラットを使用。気管内挿管後、全身麻酔下に尾動脈にカニュレーションの後、動物固定器に固定。右頭頂部に骨窓を設け、膜長3mmの微小透析プローブ(Carnegie Medicine)、脳温度測定用電極を頭頂葉皮質内に挿入する。実験群:(1)正常脳温群;脳温・直腸温を37°Cに維持。
器官培養を用いた歯胚のTGF-β_1と細胞外基質の遺伝子発現

本研究は,硬組織形成の実験モデルを用てTGF-β1および細胞外マトリックスの遺伝子発現と蛋白の局在を観察し,歯や骨組織が毛製される過程でTGF-β1が硬組織形成細胞の分化に与える影響や細胞外マトリックスの合成および分泌をどのように制御するものかを解明することを目的としている。1.材料:(1)切歯および臼歯における観察:マウス切歯,胎生期13,から生後7日のDDYマウス臼歯歯胚を用い,光顕および電顕観察用の切片を作製した。(2)器官培養:マウス胎生期18日の第1臼歯歯胚をBGLb培地で2,4,7日間培養した。またサイトカイン(TGF-β1,IL-1,EGF)存在下でも培養を行った。培養後,光顕および電顕切片とした。(3)抜歯窩および切歯のTGF-β1およびosteonectinの遺伝子発現と局在を観察した。2.組織学的観察材料:(1,2)で作製した切片を光顕および電顕的に観察した。【mRNAのprobe】TGF-β1:マウスTGF-β1,ウシamelogenin,マウスtype I collagen,osteonectinおよびBSPを用いて,[α-^<35>S]UTP存在下でRNA probeを作製し,hybridizationを行った。4.免疫組織化学:抗体はヒトTGF-β1,amelogenin,抗ラット抗体などを用いて反応を行った。【結果】切歯,臼歯および一般培養ではエナメル器では,TGF-β1およびamelogeninによる遺伝子発現は前および分泌期エナメル芽細胞に強く発現された。また歯乳頭においては,TGF-β1,type I collagen,osteonectin,BSPによる遺伝子発現は前および分泌期象牙芽細胞に強く発現された。一般培養では,培養2日後では硬組織形成は認められれなかった。培養4日後では歯乳頭細胞の一部は象牙芽細胞に分化し,歯乳頭側に象牙質が形成された。また培養7日にエナメル質が形成される像が観察された。TGF-β1存在下で培養を行ったものでは硬組織形成は一般培養よりも早い時期に開始され,type I collagen,osteonectin,osteopontinおよびBSPの遺伝子発現は培養後2日,amelogeninでは4日後に発現が見られ、一般培養のものに比べ早い時期に遺伝子発現が観察された。またIL-1存在下の培養では,歯乳頭および歯小嚢の増殖がまたEGF存在下ではエナメル器の増殖見られたが,両者は硬組織形成には影響を示さなかった。この実験結果からTGF-βは歯の硬組織を形成する細胞の分化を促進し,さらに細胞外マトリックスの合成を制御することが証明された。またIL-1は歯小嚢の増殖II関与しており,EGFはエナメル器の細胞分裂を促進することが判明した。しかしながら両者は硬組織形成には影響を示さなかった。またIL-

1存在下の培養では,歯乳頭および歯小嚢の増殖がまたEGF存在下ではエナメル器の増殖見られたが,両者は硬組織形成には影響を示さなかった。この実験結果からTGF-βは歯の硬組織を形成する細胞の分化を促進し,さらに細胞外マトリックスの合成を制御することが証明された。またIL-1は歯小嚢の増殖II関与しており,EGFはエナメル器の細胞分裂を促進することが判明した。しかしながら両者は硬組織形成には影響を示さなかった。本研究の目的は切歯あるいは歯胚器官培養を用いて,TGF-β1および細胞外マトリックスの遺伝子発現と蛋白の局在を観察し,歯の形式でTGF-β1が細胞外マトリックスの合成および分泌をどのように制御するものかを解明することである。1.材料:(1)臼歯における観察:マウス切歯,胎生期13,から生後7日のDDYマウス臼歯歯胚を用い,パラフィン切片とした。(2)器官培養:マウス胎生期18日の第1臼歯歯胚をBGLb培地で2,4,7日間培養した。またサイトカイン(TGF-β1,IL-1,EGF)存在下でも培養を行った。培養後パラフィン切片とした。【mRNAのprobeの作製法】probeはTGF-β1:マウスTGF-β1,ウシamelogenin,マウスtype I collagenおよびヒトosteonectinをtemplateとして用いた。[α-^<35>S]UTP存在下でRNA probeを作製し,hybridizationを行った。【結果】切歯,臼歯および一般培養ではエナメル器では,TGF-β1およびamelogeninによる遺伝子発現は前および分泌期エナメル芽細胞に強く発現された。また歯乳頭においては,TGF-β1,type I collagen,osteonectinによる遺伝子発現は前および分泌期象牙芽細胞に強く発現された。一般培養では,培養2日後では硬組織形成は認められなかった。培養4日後では歯乳頭細胞の一部は象牙芽細胞に分化し,歯乳頭側に象牙質が形成された。また培養7日にエナメル質が形成される像が観察された。TGF-β1存在下で培養を行ったものでは硬組織形成は一般培養よりも早い時期に開始され,type I collagen,osteonectinの遺伝子発現は培養後2日,amelogeninでは4日後に発現が見られ,一般培養のものに比べ早い時期に遺伝子発現が観察された。またIL-1およびEGF存在下での培養ではtypeIcollagen,osteonectinによる遺伝子発現に変化は見られなかった。この実験結果からTGF-βは歯の硬組織を形成する細胞の分化および細胞外マトリックスの合成を制御することが証明された。硬組織形成の実験モデルを用て,TGF-β1および細胞外マトリックスの遺伝子発現と蛋白の局在を観察し,歯や骨組織が毛製される過程でTGF-β1が硬組織形成細胞の分化に与える影響や細胞マトリックスの合成および分泌をどのように制御するものかを解明することを目的としている。1.材料:(1)切歯および臼歯における観察:マウス切歯,胎生期13,から生後7日のDDYマウス臼歯歯胚を用い,光顕および電顕観察用の切片を作製した。培養後,光顕および電顕切片とした。
増殖と分化を連係する中間径フィラメントの新しい機能の解明

中間径フィラメントが、増殖・分化過程で担っている役割を明らかにするために、ケラチン結合蛋白質トリコプレインとその類縁蛋白質群の機能解析を行った。そして、トリコプレインーオーロラA経路は、一次シリア形成の抑制を介して、円滑な細胞周期(G1期)進行に寄与していることを発見した。また、ビメンチンリン酸化不全マウスでは、レンズ上皮細胞の多核化および染色体異数性(aneuploidy)を引き起こし、老化の表現型である白内障をきたすことを明らかにした。トリコプレイン蛋白質が分化・増殖転換のカギとなる可能性と、それが一次繊毛形成制御を介した新規メカニズムによることを示す結果を得た。我々が増殖状態のRPE1細胞でトリコプレイン機能欠失(ノックダウン)を行ったところ、一次繊毛が形成された。つまり、トリコプレインは増殖期に一次繊毛形成が生じないようにしている。このトリコプレインの機能には(1)中心体局在化と(2)分裂期キナーゼであるオーロラAをG1期に活性化することの両方が必要なことをin vitroの生化学的実験および培養細胞を用いた実験で明らかにした。さらに、トリコプレインノックダウンでは細胞周期の休止を認めたが、一次繊毛を除去した系ではノックダウンでも細胞周期が休止していなかった。以上のことから、この細胞でトリコプレインは一次繊毛形成を抑制しており、そのことが円滑な細胞周期(G1期)進行に大きく寄与していると考えられる。一方、ビメンチンの細胞周期に依存した特異的リン酸化部位の変異マウスの作製・解析を行った。今回作製したホモ変異マウスでは、白内障を生じる事が明らかになった。ホモ変異マウスの水晶体の上皮細胞において、細胞分裂が終了しているにもかかわらず、2つの娘細胞が完全に断裂されていない細胞が見られ、多倍体の細胞も認められた。すなわち、今回作製した遺伝子改変マウスにおける白内障という表現型は、ビメンチンが細胞周期依存的にリン酸化されない事によって、分裂期の異常を引き起こした結果であることが示唆された。我々は、中間径フィラメント蛋白質が細胞分裂時に種々のリン酸化を受けていることを見出し、このリン酸化が、中間径フィラメント蛋白質の細胞質分裂時の分断に必須であることを明らかにしてきた。このリン酸化の個体レベルでの機能を解析するため、分裂期リン酸化部位(すべてSer残基)をAlaに置換したビメンチン(SA)のノックインマウスを作製したところ、老化の表現型である白内障および脊柱の湾曲が認められた。ビメンチンが高発現しているレンズ組織において、多核細胞形成のみならずaneuploidy(染色体異数性)が多数認められ、さらに、DNA損傷反応に関連した老化マーカーの特異的な上昇を認めた。これらの結果は細胞質分裂異常によって生じたaneuploidyと老化との因果関係を強く示唆するものである(Matsuyama et al., J. Biol. Chem., 2013)。我々はさらに、このマウスでは皮膚の損傷治癒遅延が引き起こされることを見出した。組織学的検討をおこなったところ、この変異マウスでは、経時的に多中心体の出現、aneuploidyを示す細胞の出現、さらには老化マーカーであるベータ-ガラクトシダーゼ陽性細胞の出現が認められ、損傷治癒完了時には、これらの細胞は消失して元の状態となった。一方、この変異マウスは、がんで頻繁に認められるaneuploidyを示すが、自然発がんは認められない。そこで、皮下に3-メチルコラントレインを投与して化学発がん試験を行ったところ、この変異マウスでは、腫瘍形成が抑えられた。この解析結果は、aneuploidyはむしろ老化を引き起こし、がん化の障壁になっているという概念を支持するものといえる。プロテインキナーゼによる中間径フィラメントの構築制御は、ヘッドドメインのリン酸化を通じて行われる。in vitro, in vivoにおける解析から、ヘッドドメインに細胞周期特異的にリン酸化される部位が同定されている。しかし、それらの生理的な機能はほとんど解明されていないため、本研究では、ビメンチンの細胞分裂期特異的なリン酸化部位の変異マウスを作製し解析を行った。この変異マウスは、目においてレンズの発育異常および白内障をきたしたが、ビメンチンの発現はレンズで特に多いため、レンズで主に表現型が現れたものと考えられた。レンズ上皮細胞では、ビメンチンリン酸化異常によって引き起こされる細胞質分裂異常を認め、2核(多核)細胞が出現し、細胞数の低下を生じていた。レンズ上皮細胞はレンズ線維細胞に分化していくが、このレンズ線維細胞ではaneuploidyの出現を認めた。さらに、皮膚に損傷を与えて、その修復過程を観察した。皮膚損傷部位では、ビメンチンの発現が急増し、変異マウスの皮膚では、創傷治癒の遅延が認められた。

詳細に解析すると、細胞数の低下、2核(多核)細胞の出現、aneuploidyの出現、細胞老化の所見などが観察された。また、このマウスにおけるレンズの白内障は、老化が早期に起こっためであると考えられた。これらの結果から、ビメンチンのリン酸化の意義が生体内で初めて明らかとなった。また、このビメンチン変異マウスは今後、aneupolidyと老化の関連の解明に有用なツールとなると考えられる。トリコプレインの一次繊毛制御機構を解明した論文が採択され、また、ビメンチン・ノックインマウスの解析が順調に進んでいるため。25年度が最終年度であるため、記入しない。トリコプレインの機能の一端を解明した。また、中間径フィラメントのリン酸化の意義が初めて明らかとなってきており、おおむね順調に研究は進展しているものと考えられる。当初の計画のとおり、今後、トリコプレイン類縁蛋白質の網羅的解析を行い、TPHDをもつ蛋白質群がもつ機能を明らかにする。また、トリコプレイン・ノックアウトマウスおよびビメンチン・ノックインマウスの解析を進め、個体レベルでの機能を解明する。ビメンチン変異マウスを用いて、さらにaneupolidyと老化の関連を解明していくため、ビメンチン変異マウスとp53ノックアウトマウスの交配などを行っていく。
三次元傾斜機能特性を有するパウダー・コンポジットの開発

最近,工業製品に対して多機能化や高品位化が要求されており,それらを実現化するためには,その構造材料として従来から使用されてきた鋼,鋳鉄だけは不十分である.それに対して現在インテリジェントマテリアルやCMCなどのユニークな新素材が開発されているが,単純な一次元の傾斜機能を有する材料や2,3の異方性を有する材料程度が実存するだけで,バラエティに富んだ物性値分布の構造材料を提供する新素材は実存しない.そこで,本研究では,著者らが開発したセラミックスレジンコンクリートの製作方法を応用し,三次元方向に傾斜機能特性を持つインテリジェントマティリアルの開発を行なった.その結果として以下の結論が導かれた.(1)所望の特性値を得るための材料と重量比を計算するプログラムの計算誤差は,密度5%,ヤング率15%,熱伝導率20%,比熱6%,線膨張率6%程度であり,本材料を製作する際に利用が可能である.(2)三次元傾斜機能特性を有するセラミックスレジンコンクリートの製作技術を確立した.(3)本材料は接合部に連続した両骨材からなる中間層が形成され,連続した一体構造物と見なすことができた.(4)意図してびびり振動発生限界を遅引することを目的に,三次元傾斜機能特性を有する刃物台を製作し,シェービング加工による実切削を行った結果,表面粗さR_aが0.2mm以下の高品位表面をコンスタントに生産でき,後の研削加工を省略することができた.このように,本パウダーコンポジットは多機能・高品位な工業製品を開発するための構造材料として有効であると考えられる.最近,工業製品に対して多機能化や高品位化が要求されており,それらを実現化するためには,その構造材料として従来から使用されてきた鋼,鋳鉄だけは不十分である.それに対して現在インテリジェントマテリアルやCMCなどのユニークな新素材が開発されているが,単純な一次元の傾斜機能を有する材料や2,3の異方性を有する材料程度が実存するだけで,バラエティに富んだ物性値分布の構造材料を提供する新素材は実存しない.そこで,本研究では,著者らが開発したセラミックスレジンコンクリートの製作方法を応用し,三次元方向に傾斜機能特性を持つインテリジェントマティリアルの開発を行なった.その結果として以下の結論が導かれた.(1)所望の特性値を得るための材料と重量比を計算するプログラムの計算誤差は,密度5%,ヤング率15%,熱伝導率20%,比熱6%,線膨張率6%程度であり,本材料を製作する際に利用が可能である.(2)三次元傾斜機能特性を有するセラミックスレジンコンクリートの製作技術を確立した.(3)本材料は接合部に連続した両骨材からなる中間層が形成され,連続した一体構造物と見なすことができた.(4)意図してびびり振動発生限界を遅引することを目的に,三次元傾斜機能特性を有する刃物台を製作し,シェービング加工による実切削を行った結果,表面粗さR_aが0.2mm以下の高品位表面をコンスタントに生産でき,後の研削加工を省略することができた.このように,本パウダーコンポジットは多機能・高品位な工業製品を開発するための構造材料として有効であると考えられる.本研究目的は,パウダーコンポジットを利用・発展させて三次元傾斜機能構造材料を開発することである.具体的には、まず、数種類のパウダーを選択して加振充填を行う.次に、その気孔部に水を含浸させて冷凍庫で凍結させてパウダーコンポジット要素を仮製作する.同様にして、複数個のパウダーコンポジット要素を個々に仮製作する.最後に,各パウダーコンポジット要素の全てが入る密封型の中に、凍結仮製作したパウダーコンポジット要素を順番にセットし、凍結解除、真空引きと乾燥機による水分除去を行った後に、結合材を真空引きによって含浸・硬化させて各パウダーコンポジット要素を一体化させ,三次元傾斜機能特性を有する構造用新素材の開発をしようとするものである.今年度分の研究成果を以下に示す.(1)所望の物性値を持つパウダーコンポジット要素を得るためのパウダーと結合材の種類,重量比を決定するためのプログラムの開発を終了し,データベース中の材料の組合せをさまざまに変化させて繰り返し計算を行い,パウダーコンポジット要素に要求される物性値を得るために必要な構成材料の組合わせとその重量比を求めることが可能となった.(2)パウダーとしては鋼球,銅球,アルミナボール,ジルコニアボール,窒化珪素ボール,ガラス玉,ナイロンボール,ゴムボールを使用し,結合材としてエポキシ樹脂を使用して,三次元傾斜機能構造材料の製作技術を確立した.また,実用化のために必要な作業性・フリージング特性・乾燥特性などの基礎データの測定・整理を行った.(3)製作した試験片境界面の3点曲げ試験によって,各パウダーコンポジットの境界面の微視的・力学的な挙動を観察・評価をした.その結果,境界面には両コンポジットの成分からなる中間相が存在し,その力学挙動もちょうど中間的であり,各コンポジットが連続的に接合されており,1体構造物とみなせることを確認した.以上の結果は,来年度の実験を行うための基礎データとして有効に利用することが可能である。最近,工業製品に対して多機能化や高品位化が要求されており,それらを実現化するためには,その構造材料として従来から使用されてきた鋼,鋳鉄だけは不十分である.

それに対して現在インテリジェントマテリアルやCMCなどのユニークな新素材が開発されているが,単純な一次元の傾斜機能を有する材料や2,3の異方性を有する材料程度が実存するだけで,バラエティに富んだ物性値分布の構造材料を提供する新素材は実存しない。そこで,本研究では、著者らが開発したセラミックスレジンコンクリートの製作方法を応用し,三次元方向に傾斜機能特性をインテリジェントマティリアルの開発を行なった.その結果として以下の結論が導かれた.(1)所望の特性値を得るための材料と重量比を計算するプログラムの計算誤差は、密度5%,ヤング率15%,熱伝導率20%,比熱6%,線膨張率6%程度であり,本材料を製作する際に利用が可能である.(2)三次元傾斜機能特性を有するゼラミックスレジンコンクリートの製作技術を確立した.(3)本材料は接合部に連続した両骨材からなる中間層が形成され,連続した一体構造物と見なすことができた.(4)意図してびびり振動発生限界を遅引することを目的に,三次元傾斜機能特性を有する刃物台を製作し,シェービング加工による実切削を行った結果,表面粗さRaが0.2mm以下の高品位表面をコンスタントに生産でき,後の研削加工を省略することができた.このように,本パウダーコンポジットは多機能・高品位な工業製品を開発するための構造材料として有効であると考えられる.