hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アルミニウム自己修復性ハイブリッド塗膜の開発

海水環境におけるアルミニウムの耐食性向上のため,各種防食塗膜への添加剤について検討を行い,自己修復性に関する知見を得た。試験材料には,試験部9×9mmのアルミニウム合金(A3003)を用いた。試験液は3%NaCl溶液に添加剤を加え,塩酸でpH1に調節した後に,30°Cに保持した。添加剤として,末端基(COOH, COF, COCl, CH_3)および炭素数の異なるフッ素化合物,架橋剤(ジイソシアネート系化合物),金属イオンを添加し,単体の効果および2種類の添加剤を入れた場合の複合効果について調べた。試験時間は48hとし,試験後に表面観察および質量減量の測定を行った。試験の結果,フッ素化合物のみを1000ppm添加した場合には末端基がCOOH, COF, COClのフッ素化合物に腐食抑制効果が認められた。特に,末端基がCOOHのフッ素化合物では炭素数が多くなるにつれて防食効果が高くなり,アルミニウムの質量減量は最高で1/100以下になった。架橋剤については添加なしの場合に比べて質量減量が約1/2程度であった。金属イオンについてはアルミニウム,マンガン,ニッケルイオンの順に高い防食効果を示した。これらの結果を踏まえて,添加剤の複合効果について調べた。フッ素化合物50ppmに架橋剤,3種の金属イオンを添加した場合についてアルミニウム合金の質量減量を測定したところ,架橋剤を加えた場合はフッ素化合物のみの場合よりも質量減量が増加し,フッ素化合物の防食効果を阻害する働きがあることが分かった。金属イオンを加えた場合は,フッ素化合物のみ場合よりも質量減量が減少し,ニッケル,マンガン,アルミニウムイオンの順に優れていた。これは単体の効果の場合とは逆の結果であり,フッ素化合物と金属イオンはそれぞれが別々に防食効果を示すのではなく,お互いに作用しあってより防食効果を高めたものと考えられる。海水環境におけるアルミニウムの耐食性向上のための各種防食塗膜の評価を行った。耐食性の評価には腐食ピットの発生と進展の2面から検討した。試験材料には,試験部9×9mmのアルミニウム合金(A3003)基板上に7種類の塗膜(ゾルゲルセラミック3種,三フッ化樹脂1種,シリコン樹脂1種,有機無機ハイブリッド2種)を厚さ約30μm施したものを用いた。試験を開始する前にカッターナイフとピンで基板に到達するように3種類の欠陥(ピンホール,深い傷,浅い傷)をつけ,健全部の腐食挙動から腐食ピットの発生について,欠陥部(ピンホール,深い傷,浅い傷)の腐食挙動から腐食ピットの拡大について評価した。液温70°Cの3%食塩水をpH1.5に調整した試験液を試験片を浸漬し,120時間の腐食試験を行った。試験の結果,ゾルゲルセラミック塗膜(ハイブリッドタイプ硬化剤添加)および三フッ化樹脂塗膜は健全部には全く腐食が生じず,欠陥部がわずかに拡大しただけであり,これらの中で特に優れた耐食性を示した。この2種類の塗膜について,欠陥部の深さの経時変化を調べたところ,三フッ化樹脂塗膜の欠陥部は浸漬時間初期では深くなったものの時間の経過とともに浸食速度はしだいに小さくなり,100時間以降では欠陥部はそれ以上深くならなかった。これら2種類の塗膜の欠陥部の状態を調べるために交流インピーダンス法を用いて,腐食抵抗の経時変化を測定したところ,三フッ化樹脂塗膜は浸漬後期において100時間以降では腐食抵抗比の上昇が見られた。この結果から,三フッ化樹脂塗膜では欠陥部全体に皮膜が形成し,自己修復性能が発現したと推測した。この自己修復性を確認するために,三フッ化樹脂からの塗膜成分の溶出およびその防食性を調べたところ,この三フッ化樹脂塗膜には皮膜を作る作用があることが確認された。さらに,この三フッ化樹脂塗膜に各種の金属粉末を添加したところ,三フッ化樹脂塗膜の自己修復性能の向上が見られた。

フッ素化合物50ppmに架橋剤,3種の金属イオンを添加した場合についてアルミニウム合金の質量減量を測定したところ,架橋剤を加えた場合はフッ素化合物のみの場合よりも質量減量が増加し,フッ素化合物の防食効果を阻害する働きがあることが分かった。金属イオンを加えた場合は,フッ素化合物のみ場合よりも質量減量が減少し,ニッケル,マンガン,アルミニウムイオンの順に優れていた。これは単体の効果の場合とは逆の結果であり,フッ素化合物と金属イオンはそれぞれが別々に防食効果を示すのではなく,お互いに作用しあってより防食効果を高めたものと考えられる。
インスリンの糖取込み促進作用とGTP結合蛋白

本研究はインスリンの糖取り込み促進作用におけるG蛋白の関与を明らかにすることを目的としている。本年は特にGLUT4のエキソサイトーシスとエンドサイトーシスを区別して測定することが可能な系を確立し,このそれぞれのステップにG蛋白が関与するかどうかを検討した。エキソサイトーシスとエンドサイトーシスを区別する方法としてトランスフェリンなどのエンドサイトーシスをブロックすることが知られているDkペプチドを用いた。DkペプチドはGLUT4のエイドサイトーシスをほぼ完全に止めることができた。この様な方法によりGLUT4のエキソサイトーシスをみると,インスリンおよびGTPrSはともにGLUT4のエキソサイトーシスを促進した。この二者はDkペプチド非存在下にはほぼ同程度の作用をもつが,Dkペプチド存在下にはインスリンの方がはるかに作用が強かった。この理由を検討したところ,GTPrSにはエンドサイトーシスを抑制する作用があり,エキソサイトーシスを促進する作用はインスリンがはるかに強力であることが明らかになった。一方,エンドサイトーシスをトリプシン法で検討したところ,GTPで促進され,非水解性GTPアナログは逆にエンドサイトーシスを抑制した。以上の結果から,GLUT4のエンドサイトーシスとエキソサイトーシスにはGTPの水解の要求性が異なる複数のG蛋白が関与していることが明らかになった。
本州中部日本海側山地の亜高山・高山域における最終氷期以降の植物群・環境変遷史

本研究では,本州中部日本海側山地において,高山・亜高山域での最終氷期以降の植物群と環境の変遷史を,湿潤多雪環境の推移および植物地理的な分布要素に基づき整理した植物群の挙動を中心として,固有性の高い植物群落の形成過程に焦点を当てて明らかにし,「乾燥気候が卓越した最終氷期時にも,より湿潤な気候下に分布するベーリング要素植物群が,地形的なすみわけを通じて共存分布していた」との,全く新しい植物群・環境変遷史を提示した.本研究では,本州中部日本海側山地において,高山・亜高山域での最終氷期以降の植物群と環境の変遷史を,湿潤多雪環境の推移および植物地理的な分布要素に基づき整理した植物群の挙動を中心として,固有性の高い植物群落の形成過程に焦点を当てて明らかにし,「乾燥気候が卓越した最終氷期時にも,より湿潤な気候下に分布するベーリング要素植物群が,地形的なすみわけを通じて共存分布していた」との,全く新しい植物群・環境変遷史を提示した.本州中部日本海側山地の亜高山・高山域には,湿潤多雪環境のもと,オオシラビソ林,ダケカンバ林,バ林,ハイマツ低木林,雪田植生などの多様な植物群が分布している.東アジアの植物地理構造を反映した分布要素からみると,北東アジアから北米西海岸の湿潤海洋性気候下に分布するベーリング要素植物群が中心であり,大陸内部の乾燥気候下に分布する東シベリア要素や寒帯に分布する周北極要素も共存しており,これらは日本固有の植物群を形成している.本研究では,本州中部日本海側山地において,高山・亜高山域での最終氷期以降の植物群と環境の変遷史を,湿潤多雪環境の推移および植物地理的な分布要素に基づき整理した植物群の挙動を中心として,固有性の高い植物群落の形成過程に焦点を当てて明らかにし,「乾燥気候が卓越した最終氷期時にも,より湿潤な気候下に分布するベーリング要素植物群が,地形的なすみわけを通じて共存分布していた」との,全く新しい植物群・環境変遷史を提示することを目的とする.平成22年度には,白馬岳周辺の神城湖成層の花粉と大型植物化石群を主に調査し,約5万年前から2万4千年前までの化石群のAMS年代を明らかにした.そこでは最終氷期最寒冷期のトウヒ属やモミ属といった亜寒帯針葉樹林の中で,チシマネコノメソウのような現在の多雪域に固有の草本類が草本群落を構成していたことが明らかになった.このほか,長野県梓川流域と新潟県信濃川流域の谷埋堆積物を調査し,最終氷期最寒冷期の大型植物化石群の組成と,イヌシデ型の花粉が中部地方の内陸部にまで分布することを明らかにした.日本地理学会の研究グループ「日本における亜高山・高山域の植生・環境変遷史」を立ち上げ,日本地理学会春季大会で研究集会を開き,亜高山・高山域の植生・環境変遷研究に関する問題点を整理するとともに,既存の研究資料のレビューを行ったほか,研究者間の情報交換を行った.本州中部日本海側山地の亜高山・高山域には,湿潤多雪環境のもと,オオシラビソ林,ダケカンバ林,バ林,ハイマツ低木林,雪田植生などの多様な植物群が分布している.東アジアの植物地理構造を反映した分布要素からみると,北東アジアから北米西海岸の湿潤海洋性気候下に分布するベーリング要素植物群が中心であり,大陸内部の乾燥気候下に分布する東シベリア要素や寒帯に分布する周北極要素も共存しており,これらは日本固有の植物群を形成している.本研究では,本州中部日本海側山地において,高山・亜高山域での最終氷期以降の植物群と環境の変遷史を,湿潤多雪環境の推移および植物地理的な分布要素に基づき整理した植物群の挙動を中心とした固有な植物群落の形成過程に焦点を当てて明らかにし,「乾燥気候が卓越した最終氷期時にも,より湿潤な気候下に分布するベーリング要素植物群が,地形的なすみわけを通じて共存分布していた」との,全く新しい植物群変遷史を提示することを目的とする.本年度には長野県北部の岩岳湖成層,神城湖成層,大正池ボーリング試料の植物化石を調べ,唐花見南部湿原でボーリング調査を行った.神城湖成層では,最終氷期最寒冷期のシラビソやカラマツを含む亜寒帯針葉樹林の中に現在の多雪域に固有なチシマネコノメソウが草本群落を構成していたことや,ブナ林の構成樹種であるウラジロモミが分布していたことが明らかになった.最終氷期からの報告が少なかったトウヒやダケカンバが,森林の主要構成種だったことも明らかになった.本科研メンバーによる日本地理学会「日本における亜高山・高山域の植生・環境変遷史研究グループ」は12月11日に信州大学山岳科学総合研究所で公開シンポジウム「日本における亜高山・高山域の植生・環境変遷史」を開催した.一般参加者を含む180名の参加者があり,本研究成果を公開し古植生,地質学,地形学の研究者と活発な議論を行った.本州中部日本海側山地の亜高山・高山域には,湿潤多雪環境のもと,オオシラビソ林,ダケカンバ林,バ林,ハイマツ低木林,雪田植生などの多様な植物群が分布している.

東アジアの植物地理構造を反映した分布要素からみると,北東アジアから北米西海岸の湿潤海洋性気候下に分布するベーリング要素植物群が中心であり,大陸内部の乾燥気候下に分布する東シベリア要素や寒帯に分布する周北極要素も共存しており,これらは日本固有の植物群を形成している.本研究では,本州中部日本海側山地において,高山・亜高山域での最終氷期以降の植物群と環境の変遷史を,湿潤多雪環境の推移および植物地理的な分布要素に基づき整理した植物群の挙動を中心とした固有な植物群落の形成過程に焦点を当てて明らかにし,「乾燥気候が卓越した最終氷期時にも,より湿潤な気候下に分布するベーリング要素植物群が,地形的なすみわけを通じて共存分布していた」との,全く新しい植物群変遷史を提示することを目的とする.本年度は最終年度なので,これまでの長野県北部の岩岳湖成層,神城湖成層,大正池ボーリング試料の植物化石を精査し,結果をまとめた.神城湖成層では,最終氷期最寒冷期のシラビソやカラマツを含む亜寒帯針葉樹林の中に現在の多雪域に固有なチシマネコノメソウが草本群落を構成していたことや,最終氷期からの報告が少なかったトウヒやダケカンバが,森林の主要構成種だったことも明らかになった.これまでの研究成果を国際学会2編を含む学会発表や著書,学術論文などとして公表し,成果を発信した.
学習後の振り返りにおけるメタ認知的方略獲得の支援ー「教訓帰納」の質に着目してー

学習方略「教訓帰納」の利用の促進を担う教師に関する検討(研究1)と,実践的な取り組みによって介入研究への示唆を得た(研究2)。また,教科学習における「振り返り」の促進(研究3)と評価(研究4)に関する共同研究も行なった。教訓帰納と近年学校教育で行われている授業の振り返りは深く関連する活動であり,両者を検討することは今後の学校現場への重要な示唆になると考えられる。1「教訓」に対する教師の評価についての予備的検討学習者が引き出した教訓を教師がどのように評価するのかについて検討するため,教師20名に対して質問紙を用いた予備調査を行なった。数学の問題解決後に被験者が引き出した教訓を複数提示し,その後の問題解決に役立つかという有効性の観点から3段階で評価を求めた。2効果的な教訓帰納の利用を目指した学習法講座の実践中学1年生30名を対象に,教訓帰納をテーマとした2時間分の学習法講座を行なった。データ収集のため,講座の1ヶ月後に教訓帰納を促す課題を用いて遅延テストを行った。3理科授業における振り返り活動の促進自分で実験計画を立てるという理科の授業実践において,効果的な振り返りを促す介入を行った。中学2年生約70名を対象に5日間の授業を行い,実験群には,振り返りのモデルや振り返りの思考プロセスを提示した。その結果,授業中の振り返り記述の質が統制群よりも高く,振り返りの有効性に対する認知が向上したことが示された。4学習者の振り返りに対する教師の評価タイプの検討教師がどのように生徒の振り返りの記述を評価するのかを探索的に検討した。教師30名に対して,学習者の振り返り記述を提示し,「深い理解を達成しているか」という観点に基づいた評定と評価基準の記述を求めた。その結果,評価基準の記述から教師によって「深い理解」に対する認識が異なり,振り返りの評定値にばらつきが生じることが示された。研究計画に沿った教訓帰納に関する研究として,教師の評価に関する研究を予備的に行った(研究1)。現在分析中であるが,結果によっては来年度も継続して検討していく必要があるだろう。実践研究(研究2)に関しては,自分自身が実験として介入を行うための示唆を得られたという点で貴重な機会であったと考える。また,当初の研究計画には想定されていなかった主な研究成果として,教科授業における「振り返り」をテーマとした2つの共同研究を行ったことが挙げられる。1つは,中学2年生を対象とした理科の実験授業において,振り返りに対する介入の効果と,振り返りと協働的対話との関連を検討した(研究3)。もう1つは,授業での振り返り記述が,児童生徒の学びの深さを評価する媒体になりうることを新しい視点として掲げ,教師を対象として振り返りの評価に関する調査研究を行なった(研究4)。振り返りは申請者の研究テーマである教訓帰納と深く関連する概念であり,近年学校教育において振り返り活動が取り入れられるようになっているという社会的なニーズにも応えうる研究であると考える。これまでの研究成果についての論文執筆・投稿に関しては,今年度は計画通りに進まなかったため,次年度も継続して努めていく必要がある。研究の遂行以外の活動としては,積極的に学校現場に訪問し,授業観察や教員・児童生徒と交流を行なった。申請者は,学校現場に研究フィールドを持ち,自分でも実践しながら学術的研究を行なっていくというアプローチを試みているため,現場との関係作りができたことは,今後の研究を見据えた大きな収穫であるといえる。また,学会以外においても教師向けのセミナーや教授学習系の研究者や教育関係者に向けたシンポジウムで自身の研究成果を発表し,意見交換ができたことも今後の研究遂行への学びとなったと考える。まず,昨年度得られたデータの分析を終え,研究として発信できる状態にする。教訓帰納に対する教師の認識についての研究は,予備的に調査したものであるため,定性的な調査も行い,現状の学校教育の問題点や今後の方向性を考察する必要があると考える。新たな研究の遂行としては,「質の高い教訓を引き出す」ことを目標としてどんな介入・支援が必要であるかについて,引き続き検討していく。現在執筆中の論文で,教訓を引き出すためには,正解の理解・自分の思考過程の振り返り・前者2つの比較が必要であるということが示されている。そのため,これらの認知的活動を促す介入を教授法として提案するための実験を行う。具体的には,中学2年生を対象にした5日間の数学の実験授業において,問題解決活動後に,効果的な教訓帰納を行うために必要な認知的活動を促す介入を加え,その効果を検討する予定である。また,最終年度の研究計画のうちの1つである中長期的な実践研究を遂行するために,調査に協力してくれる学校や教師を探す予定である。今年度の学会の研究発表は,現時点で2件決定しているが,そのほかにも国内学会(日本教育工学会・日本教育実践学会など)にも参加し,自分の研究に関する情報収集や意見交換を行う。今年度中に,すでに研究成果が得られている2つの研究と,夏に予定している実験研究を論文にまとめ,投稿する予定である。

1「教訓」に対する教師の評価についての予備的検討学習者が引き出した教訓を教師がどのように評価するのかについて検討するため,教師20名に対して質問紙を用いた予備調査を行なった。数学の問題解決後に被験者が引き出した教訓を複数提示し,その後の問題解決に役立つかという有効性の観点から3段階で評価を求めた。2効果的な教訓帰納の利用を目指した学習法講座の実践中学1年生30名を対象に,教訓帰納をテーマとした2時間分の学習法講座を行なった。データ収集のため,講座の1ヶ月後に教訓帰納を促す課題を用いて遅延テストを行った。3理科授業における振り返り活動の促進自分で実験計画を立てるという理科の授業実践において,効果的な振り返りを促す介入を行った。中学2年生約70名を対象に5日間の授業を行い,実験群には,振り返りのモデルや振り返りの思考プロセスを提示した。その結果,授業中の振り返り記述の質が統制群よりも高く,振り返りの有効性に対する認知が向上したことが示された。4学習者の振り返りに対する教師の評価タイプの検討教師がどのように生徒の振り返りの記述を評価するのかを探索的に検討した。教師30名に対して,学習者の振り返り記述を提示し,「深い理解を達成しているか」という観点に基づいた評定と評価基準の記述を求めた。その結果,評価基準の記述から教師によって「深い理解」に対する認識が異なり,振り返りの評定値にばらつきが生じることが示された。研究計画に沿った教訓帰納に関する研究として,教師の評価に関する研究を予備的に行った(研究1)。現在分析中であるが,結果によっては来年度も継続して検討していく必要があるだろう。実践研究(研究2)に関しては,自分自身が実験として介入を行うための示唆を得られたという点で貴重な機会であったと考える。また,当初の研究計画には想定されていなかった主な研究成果として,教科授業における「振り返り」をテーマとした2つの共同研究を行ったことが挙げられる。1つは,中学2年生を対象とした理科の実験授業において,振り返りに対する介入の効果と,振り返りと協働的対話との関連を検討した(研究3)。もう1つは,授業での振り返り記述が,児童生徒の学びの深さを評価する媒体になりうることを新しい視点として掲げ,教師を対象として振り返りの評価に関する調査研究を行なった(研究4)。振り返りは申請者の研究テーマである教訓帰納と深く関連する概念であり,近年学校教育において振り返り活動が取り入れられるようになっているという社会的なニーズにも応えうる研究であると考える。これまでの研究成果についての論文執筆・投稿に関しては,今年度は計画通りに進まなかったため,次年度も継続して努めていく必要がある。研究の遂行以外の活動としては,積極的に学校現場に訪問し,授業観察や教員・児童生徒と交流を行なった。申請者は,学校現場に研究フィールドを持ち,自分でも実践しながら学術的研究を行なっていくというアプローチを試みているため,現場との関係作りができたことは,今後の研究を見据えた大きな収穫であるといえる。
糖尿病モデルマウスにおける難聴発症機序の解明

糖尿病の合併症の一つに難聴が知られている。一部にミトコンドリア遺伝子変異が関与していることが明らかになってきているが、多くは、障害部位、障害原因とも明らかではない。一方、肥満・過食・高インスリン血症など顕著な糖尿病症状を自然発生する突然変異の糖尿病モデルマウス(db/db)がジャクソン研究所で発見され、糖尿病およびその合併症の発症機構の解析究明に汎用されている。我々は、db/dbが難聴を発症し、そのホモ接合体はヘテロ接合体、野生型に比べ早期にABR閾値が上昇することを確認した。さらにDPOAEでもホモ接合体は早期からDPレベルの低下を認めた。このため、難聴の主因は蝸牛血管条障害であると予想したが、光学顕微鏡では有意な血管条障害やラセン神経節細胞の脱落は認めなかった。しかしながらレプチン受容体の内耳発現を確認するためにC3H/HeJのコルチ器を免疫染色したところ、外有毛細胞の不動毛において発現が見られた他、neonateの動毛において強い発現を認めた。これらの結果より、これらのマウスにおける聴覚閾値の上昇は、外有毛細胞の何らかの障害を含めた複数の機序が関与しているものと想定している。一部に数種のミトコンドリア遺伝子変異が関与していることが明らかになってきているが、多くは、障害部位、障害原因とも明らかではない。一方、肥満・過食・高インスリン血症など顕著な糖尿病症状を自然発生する突然変異の糖尿病モデルマウスがジャクソン研究所で発見され、糖尿病およびその合併症の発症機構の解析究明に汎用されている。C57BKS.Cg-m+/+Lepr^<db>を交配して、C57BKS.Cg+Lepr^<db>/+Lepr^<db>、C57BKS.Cg-m+/+Lepr^<db>、およびC57BKS.Cg-m+/m+を得る。この三者は体毛の色、体重増加から鑑別できる。上記3系統の個体を使用し、歪成分耳音響放射を計測した結果、ホモ接合体(BKS.Cg-+Lepr^<db>/+Lepr^<db>/Jcl)がヘテロ接合体(BKS.Cg-m+/+Lepr^<db>/Jcl)、野生接合体BKS.Cg-m+/m+/Jcl)に比べ、生後早期から閾値が上昇することを確認した。電気生理学的に解析の終わったマウスは腹腔内に多量のネンブタールを投与し安楽死させた後、ホルマリンで全身還流固定し、全身臓器を摘出した後、内耳はEDTAを用い脱灰しパラフィンで包埋して厚さ8μmの標本とした。そしてH-E染色を行いオリンパス社製光学顕微鏡にて観察した。このパラフィン切片では、ホモ接合体、ヘテロ接合体、野生接合体の間に明らかな形態的差異を認めなかった。上記3系統の個体を使用し、歪成分耳音響放射を計測した結果、ホモ接合体(BKS.Cg-+Lepr^<db>/+Lepr^<db>/Jc1)がヘテロ接合体(BKS.Cg-m+/+Lepr^<db>/Jc1)、野生接合体BKS.Cg-m+/m+/Jc1)に比べ、生後早期から閾値が上昇することを確認した。免疫染色では生後12日目のC3H/HeJでは、内耳有毛細胞においてLeprの弱い発現が認められた。

このため、難聴の主因は蝸牛血管条障害であると予想したが、光学顕微鏡では有意な血管条障害やラセン神経節細胞の脱落は認めなかった。しかしながらレプチン受容体の内耳発現を確認するためにC3H/HeJのコルチ器を免疫染色したところ、外有毛細胞の不動毛において発現が見られた他、neonateの動毛において強い発現を認めた。これらの結果より、これらのマウスにおける聴覚閾値の上昇は、外有毛細胞の何らかの障害を含めた複数の機序が関与しているものと想定している。
ラット海馬スライスのシナプス伝達に及ぼすm-alcoholsの作用

C2C6までのED50はmembrane/buffer partition coefficientに相関して減少したが、C8C10までは徐々にlevel offし、C11において作用か消失した。in vitro中枢神経標本においてもcut offが認められたことから、少なくとも細胞レベルのメカニズムでcutoffが生じていることが明らかとなった。n-alcoholsの麻酔作用は、C鎖の増加とともに増強するが、C=12付近で消失することがin vivoで研究されており、麻酔の作用機序を論ずる上で重要な根拠とされてきた。今回我々は、in vitro中枢神経標本におけるcutoff現象を明かにする目的で、ラット海馬スライスのfield potentialに及ぼすn-alcoholsの作用を検討した。本年度は低級アルコール(C1C7)について検討した。またそのED50は脂質膜溶解度の増加に依存して減少し、C鎖の増加とともに、麻酔の力価は増強する事が明らかになった。
咀嚼運動制御系の機能形態学的研究

逆行性および順行性標識法を用い、閉口筋あるいは開口筋を支配する三叉神経運動核ニューロンに投射する前運動ニューロンの下位脳幹における分布をラットで調べた。まず最初に、逆行性標識物質であるFlouro-Goldを閉口筋あるいは開口筋を支配する運動ニューロンが分布する三叉神経運動核の背外側部あるいは複内側部に注入し、標識された前運動ニューロンの下位脳幹における分布を調べた。次に、逆行性に標識された前運動ニューロンが多数存在する下位脳幹の部位に順行性標識物質であるPHA-Lを注入し、標識された神経線維および終末の三叉神経運動核における分布を調べることにより、逆行性標識実験から得られた所見を確認した。最後に、PHA-Lを下位脳幹に、また逆行性標識物質であるchorera toxin B subunitを咀嚼筋に注入し、標識された神経終末と三叉神経運動核ニューロンの接触関係を共焦点レーザー顕微鏡を用いて調べた。その結果、閉口筋を支配する運動ニューロンが分布する三叉神経運動核の背外側部に投射線維を送る前運動ニューロンが、主として三叉神経中脳路核、結合腕傍核内側部、三叉神経上領域、三叉神経主感覚核および三叉神経脊髄路核(尾側亜核を除く)の背側部に分布しているのに対し、開口筋を支配する運動ニューロンが分布する三叉神経運動核の複内側部に投射線維を送る前運動ニューロンは、主として結合腕傍核外側部、三叉神経主感覚核および三叉神経脊髄路核(尾側亜核を除く)の中央部、大細胞性網様核アルファー部に分布していることがわかった。また、鼓膜帆張筋を支配する運動ニューロンが分布するいわゆるgroup k領域(三叉神経運動核の腹外側方)には、橋網様体吻側部の背外側部に分布している前運動ニューロンが投射線維を送ることがわかった。
軟組織と硬組織を接着する新規生体材料の検討

まず、歯の根面に細胞接着因子を誘導するEpidermalgrowthfactor (EGF)を配合した接着剤の物性を、既存の接着剤(4-META/MMA-TBBレジン)と比較した。次いで,動物モデル(ラット)を用いて、EGFを配合した接着剤を塗布して、その効果を検討した。接着強さは、EGFを配合しても有意に低下しなかった。歯肉剥離後1週間における対照群では、歯肉の外形は正常と類似していた。上皮下結合組織には炎症性細胞浸潤が認められた。レジン塗布群では、その介在部分に沿って、角化を伴った上皮様組織の形成が認められた。その部分の上皮下には炎症性細胞浸潤が認められた。また、上皮様組織は認められなかった。EGF0.0067%およびEGF0.033%配合レジン塗布群では、その介在部分に沿って、角化を伴った上皮様組織の形成が認められた。また、剥離した部位の根表面には上皮様組織の再生が認められた。1か月後における対照群では、正常な組織形態を呈していた。レジン塗布群およびEGF配合レジン塗布群では、レジン介在部分直下の剥離した部位の根表面に上皮様組織の再生を認めた。サイトケラチン14の免疫染色像において、対照群では接合上皮部分に発現を認めた。レジン塗布群およびEGF配合レジン塗布群では、根面に接するあたりから結合組織を被覆するように存在する上皮様組織にサイトケラチン14の発現を認めた。本課題は分子生物学を生体材料工学の領域へ応用した試みである。生体材料(バイオマテリアル)とは、生体に直接接触する、生きている細胞に接触する材料のことをいう。その代表例の一つが接着材であり、接着剤には生体硬組織同士、生体軟組織同士を接着するものが存在し、実際に商品として医療現場で応用されている。歯科材料に応用されている4-(2-methacryloxyethyl) trimellitic anhydride/methyl methacrylate -tributylborane(4-META/MMA-TBB)レジンは接着剤であり、生体硬組織同士を固定する際に使用される。しかし、生体硬組織と生体軟組織とを接着する材料は未だ存在しない。一方、分子生物学において、細胞を接着させる多くの接着分子や、それを誘導する因子が発見されている。しかし、これらの因子を接着剤に配合して、その効果を検討した報告は知られていない。本研究では、4-META/MMA-TBBレジンに細胞接着を誘導するタンパク質を配合して、歯質(硬組織)と歯を支える歯周組織(軟組織)の両方に接着して封鎖性が保てる新たな接着剤を開発することが目的である。平成28年度では、複数のタンパク質を配合した接着剤の物性を、既存の接着剤と比較しながら調べた。既存接着剤(4-META/MMA-TBBレジン)と成長因子であるEpidermal grwoth facor (EGF)を配合した接着剤(4-META/MMA-TBBレジン)の物性を比較検討した。その結果、接着強度は2群とも類似しており、既存接着剤にタンパク質を配合しても物性の劣化は認められなかった。当初の予定通り、物性試験を終了できたため。ラットを用いて、歯周組織に接着誘導因子を配合した接着剤を塗布して、その接着効果を検討した。なお、動物実験を行う前に、研究内容について岡山大学動物実験施設の倫理委員会の承認を得て行った。10週齢のWistar系雄性ラットを用いた。以下の4群(1群4匹)、1)自然治癒群:自然治癒、2)既存接着剤群:歯周ポケット内に既存接着剤(4-META/MMA-TBBレジン)を塗布、3)0.0067%EGF配合接着剤群:根面に0.0067%EGF配合接着剤を塗布、4)0.033%EGF配合接着剤群:0.033%EGF配合接着剤を塗布に分けた。全身麻酔下で、ラットの右側上顎口蓋側歯肉を剥離した。各種接着剤{既存のスーパーボンド(サンメディカル株式会社)・0.0067%のEGF(ヒトリコンビナントEGF、ProSpec TechnoGene、East Brunswick、NJ、USA)配合接着剤・0.033%EGF配合接着剤}を塗布して約5秒後に剥離歯肉を閉じた。なお、対照群では何も塗布せずに剥離歯肉を閉じた。実験期間は1週間とした。歯肉から組織標本を作製し、ヘマトキシリン・エオジン染色および免疫染色を行った。免疫染色では、サイトケラチン14の1次抗体(LS-B2443, Lifespan Biosciences, Inc., Seattle, WA, USA)(50倍希釈)を用い、組織学的な観察を行った。対照群では、付着上皮の根尖側先端はセメントエナメル境に達しており、歯肉の外形は正常と類似していた。既存接着剤群では、剥離した部位の根表面には結合組織が露出しており、上皮様組織は認められなかった。0.033%と0.0067%EGF配合接着剤群では、剥離した部位の根表面には上皮様組織の再生が認められた。剥離した部位の根表面にある上皮様組織にサイトケラチン14の発現が認められた。当初の予定通り、実験をまとめることができたため。まず、歯の根面に細胞接着因子を誘導するEpidermal growth

factor (EGF)を配合した接着剤の物性を、既存の接着剤(4-META/MMA-TBBレジン)と比較した。次いで,動物モデル(ラット)を用いて、EGFを配合した接着剤を塗布して、その効果を検討した。接着強さは、EGFを配合しても有意に低下しなかった。歯肉剥離後1週間における対照群では、歯肉の外形は正常と類似していた。上皮下結合組織には炎症性細胞浸潤が認められた。レジン塗布群では、その介在部分に沿って、角化を伴った上皮様組織の形成が認められた。その部分の上皮下には炎症性細胞浸潤が認められた。また、上皮様組織は認められなかった。EGF0.0067%およびEGF0.033%配合レジン塗布群では、その介在部分に沿って、角化を伴った上皮様組織の形成が認められた。また、剥離した部位の根表面には上皮様組織の再生が認められた。1か月後における対照群では、正常な組織形態を呈していた。レジン塗布群およびEGF配合レジン塗布群では、レジン介在部分直下の剥離した部位の根表面に上皮様組織の再生を認めた。サイトケラチン14の免疫染色像において、対照群では接合上皮部分に発現を認めた。レジン塗布群およびEGF配合レジン塗布群では、根面に接するあたりから結合組織を被覆するように存在する上皮様組織にサイトケラチン14の発現を認めた。平成29と30年度では、動物モデル(ラット)を用いて、タンパク質を配合した接着剤を塗布して、その接着効果を検討する。引き続きラットを用いた実験の解析などを行っていく。初年度、予定した額よりも少なく実験ができたため。次年度の研究に充当するため。(理由)当初予定した額よりも費用が削減できたため、次年度の研究に充当するため。(使用計画)予定している実験、解析用のパソコン、あるいは統計ソフトの費用に充当する予定である。平成29年度に予定している動物実験の費用に充当する。
多並列水中気泡内プラズマを用いた高濃度有機排水の高速フロー処理

水中に供給した酸素気泡内で発生させるプラズマ(水中酸素気泡内プラズマ)を21並列で生成し,それぞれのプラズマ処理孔で過酸化水素とオゾンを選択的に生成制御することにより,水中難分解有機物の分解速度・効率の向上を図った。プラズマで直接生成されるOHラジカルだけでなく,過酸化水素とオゾンの処理液中での反応により生成されるOHラジカルを有機物分解へと有効に利用することで,他のプラズマ方式に対して高速・高効率分解を達成した。また,化学プローブ法を用いた水中OHラジカルの定量測定技術を確立し,さらに,反応シミュレーションモデルにより過酸化水素の生成機構を明らかにした。水中気泡内プラズマにより生成される過酸化水素とオゾンを利用した促進酸化処理を実現すべく,プラズマの交流駆動においてプラズマへの投入電力を決定するバラストキャパシタと活性種生成量の関係を調査した。投入電力はバラストキャパシタの容量に比例して増加し,容量を変えることで過酸化水素およびオゾンの生成比を広範囲で制御できることが分かった。水中気泡内プラズマの多並列交流駆動においては,キャパシタ容量に応じて各処理孔への投入電力が決定され,複数の処理孔において活性種の選択的生成が可能となった。しかし,生成されたオゾンの大部分は処理水に吸収されることなく気中に排出されてしまっている。よって次年度は,オゾンの利用率を向上するとともに,処理水中の有機物の高効率分解達成を目指す。有機物の高効率分解に適した過酸化水素とオゾンの供給比を明らかにするため,過酸化水素およびオゾンの供給量をパラメータとした液相反応のモデルを構築し,数値シミュレーションを行った。過酸化水素およびオゾンはOHラジカルのスカベンジャとしてOHラジカルを消費してしまうため,いずれかの過剰供給は分解効率を低下させる。過酸化水素の供給モル量がオゾンの約0.5倍のときに,最も分解速度が大きくなることが分かった。また,処理水中に生成されるOHラジカルの定量計測手法として,テレフタル酸ナトリウムを用いた化学プローブ法を検討した。テレフタル酸ナトリウムとOHラジカルの反応により生成される2-ヒドロキシテレフタル酸(HTA)の蛍光計測によりOHラジカルの定量を行うが,プラズマ処理によるHTAの分解を考慮し,また,プラズマガスに応じたHTA生成反応の選択率を用いることで,従来よりも精度よくOHラジカルを定量できることを明らかにした。H27年度の実施計画では,(1)プラズマリアクタ構築,(2)活性種生成特性,(3)有機物分解特性,(4)液相反応モデル化および数値シミュレーション,の4項目を予定していた。項目(1)および(2)については,処理孔が1つおよび多並列駆動として処理孔が5つのプラズマリアクタを作成し,活性種生成特性を明らかにした。計画では処理孔20並列を予定していたが,処理孔の増加は容易である。(3)については,プラズマにより生成されたオゾンの利用率が低く,目標とする有機物の分解速度・効率に達していない。オゾン利用率の向上が,H28年度の課題の1つである。(4)については,酢酸の簡易的な分解モデルを用いた液相反応シミュレーションにより,過酸化水素とオゾンの供給モル比が0.5程度で最も酢酸の分解効率が高いこと,またその理由を明らかにした。また,計画していた上記4項目に加えて,化学プローブ法による液相OHラジカルの正確な定量手法を提案した。以上より,計画はおおむね順調に進展しているといえる。酸素ガスを用いた水中気泡内プラズマの多並列駆動において,処理孔に接続するバラストキャパシタの組み合わせと電源駆動周波数をパラメータとすることで,過酸化水素とオゾンの生成比の制御を可能とした。促進酸化処理においては,過酸化水素とオゾンの供給比に最適値が存在することから,これらのパラメータにより有機物の分解に適した条件を実現できる。水中気泡内プラズマリアクタ単独では,プラズマにより生成されたオゾンの処理液への効率的な吸収が困難であるため,オゾン消費率向上のためにオゾン吸収用の反応塔を設け,酢酸の分解実験を行った。プラズマリアクタから排出されるオゾン化ガスは,反応塔の内部で散気管を介して処理液に供給し,処理液はプラズマリアクタと反応塔を循環させた。オゾンの生成速度が大きい条件で分解速度・分解効率ともに高くなり,全有機炭素(TOC)濃度30 mgTOC/Lの酢酸溶液1 Lを21並列のプラズマ(電力44 W)で処理した場合に,分解速度1.9 mgTOC/h,分解効率0.43 gTOC/kWhとなった。ここで,TOCは全有機炭素量である。他のプラズマ方式に比べ高速・高効率な難分解性有機物分解を実現しており,プラズマにより生成される過酸化水素とオゾンを処理液中で反応させることで,OHラジカルとして効率的に再利用することを可能とした。水を一方の電極としたプラズマの二次元反応シミュレーションモデルを構築し,OHラジカルや過酸化水素の生成反応機構を明らかにした。

H27年度の研究により,有機物の高速・高効率分解には,プラズマにより生成したオゾンの利用率向上が必須であることが分かった。そこで,気泡の裁断化,もしくはオゾンを含むガス循環により,オゾン利用率の向上を図り,酢酸およびメチレンブルーに代表される有機物の高速・高効率分解を目指す。まずはバッチ処理で高効率分解に必要な要因を洗い出し,続いてフロー処理に展開して,高速・高効率な有機物分解処理の実現を目指す。液相反応モデルに関しては,副生成物の計測などを通して酢酸の分解過程を明らかとし,より詳細な分解モデルを用いた数値シミュレーションを実施する。液相OHラジカルの定量評価が可能となったので,気液界面を通しての活性種輸送も考慮したプラズマシミュレーションを実施し,プラズマ中での活性種生成と液相への輸送に関する反応過程も明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。プラズマ工学28年度が最終年度であるため、記入しない。
門脈・大腿静脈バイパス施行下の門脈遮断の肝に及ぼす影響及び安全性についての実験研究

昭和61年度の研究で,門脈遮断時におりる門脈・大腿静脈バイパスのバイパス流量の差による腸管循環に及ぼす影響について実験を行い, (1)バイパス流量は門脈流量の10%あれば,門脈遮断による腸管循環に対する影響は,単純遮断に比しかなり軽減されるが, (2)2時間の門脈遮断に対しこのバイパスの限界条件となるバイパス量は30%前後であり, (3)2時間以上の門脈遮断を循環動態及び腸管循環への影響を無視して安全に行うには50%以上のバイパス流量を確保する必要があることを明らかにした.このことを前提に昭和62年度は次の2つの実験を行った.1)門脈遮断時における門脈・大腿静脈バイパスのバイパス流量の差による肝に及ぼす影響について〔方法〕雑種成犬を用い,門脈遮断を2時間行い,同時に門脈-肝内門脈60%バイパスした群,門脈-体循環60%バイパスした群,門脈-体循環10%バイパスした群を作製し,肝組織adeninenucleotidesや代謝性変化,生化学的な変化について検討した.〔結果〕門脈のみの2時間遮断では,肝への門脈血流がないことによる直接の肝実質への影響はほとんどないことが推察された.門脈遮断+門脈・体循環バイパスでは,その主たる病態は門脈領域のうっ血であり,バイパス量によって大きく影響されるものと考えられた.2)肝動脈・門脈遮断における門脈-肝内門脈バイパスの病態生理について1)の結果を前提にし,肝阻血状態におけるバイパス術の有用性と安全性について明らかにするために実験を行い以下の結果を得た. (1)1)と同様にバイパス量が病態に与える影響が大きい.(2)バイパス量が小さいと肝内門脈へバイパスすることによる酸素供給ができないばかりか,かえって肝に負荷となり危険になることが推察された.昭和61年度の研究で,門脈遮断時におりる門脈・大腿静脈バイパスのバイパス流量の差による腸管循環に及ぼす影響について実験を行い, (1)バイパス流量は門脈流量の10%あれば,門脈遮断による腸管循環に対する影響は,単純遮断に比しかなり軽減されるが, (2)2時間の門脈遮断に対しこのバイパスの限界条件となるバイパス量は30%前後であり, (3)2時間以上の門脈遮断を循環動態及び腸管循環への影響を無視して安全に行うには50%以上のバイパス流量を確保する必要があることを明らかにした.このことを前提に昭和62年度は次の2つの実験を行った.1)門脈遮断時における門脈・大腿静脈バイパスのバイパス流量の差による肝に及ぼす影響について〔方法〕雑種成犬を用い,門脈遮断を2時間行い,同時に門脈-肝内門脈60%バイパスした群,門脈-体循環60%バイパスした群,門脈-体循環10%バイパスした群を作製し,肝組織adeninenucleotidesや代謝性変化,生化学的な変化について検討した.〔結果〕門脈のみの2時間遮断では,肝への門脈血流がないことによる直接の肝実質への影響はほとんどないことが推察された.門脈遮断+門脈・体循環バイパスでは,その主たる病態は門脈領域のうっ血であり,バイパス量によって大きく影響されるものと考えられた.2)肝動脈・門脈遮断における門脈-肝内門脈バイパスの病態生理について1)の結果を前提にし,肝阻血状態におけるバイパス術の有用性と安全性について明らかにするために実験を行い以下の結果を得た. (1)1)と同様にバイパス量が病態に与える影響が大きい.(2)バイパス量が小さいと肝内門脈へバイパスすることによる酸素供給ができないばかりか,かえって肝に負荷となり危険になることが推察された.昭和61年度の研究では、門脈遮断時における門脈・大腿静脈バイパスの病熊生理について、主としてバイパス流量の差による腸管循環に及ぼす影響を明らかにするために以下の実験をおこなった。〔方法〕雑種成犬を用い、門脈を遮断した群,門脈遮断と同時に抗血栓性カテーテルを用いて門脈血を大腿静脈へ門脈流量の10%を還流した10%バイパス群,同様に30%バイパスした群,50%バイパスした群を作成し、遮断群は1時間遮断,他の群は2時間遮断を行ない、遮断解除後3時間まで実験を行なった。それぞれ全身血行動態及び腹部臓器の血行動態を検討,また経時的採血を行ない、生化学的な変化を追求した。〔結果〕以下の点について明らかにした(第87回日本外科学会総会にて発表予定)。1.バイパス流量は本来の門脈流量の10%あれば、門脈遮断による腸管循環に対する影響は、単純遮断に比し、かなり少なくなる。2.バイパス流量が本来の門脈流量の50%あれば、循環動態,及び腸管循環への影響は、ほとんどない。このことを前提として現在、門脈・肝内門脈枝バイパスの門脈遮断及び門脈・肝動脈同時遮断,ならびに門脈・大腿静脈バイパス+大腿動脈・肝内門脈枝バイパスの肝に及ぼす影響及び安全性についての実験を行なっている。
パルス高熱負荷照射と磁場印加によるプラズマ対向材溶融層のダイナミクス研究

磁化同軸プラズマガンを用いてプラズマを照射することで,核融合実験炉ITERにおいてプラズマ対向壁材料として選ばれたタングステン(W)に対して,パルス熱負荷を模擬した試験を行った.そして,磁場中において,熱負荷によるW板表面での溶融層の形成とダイナミクスについて調べた.高速カメラによる撮影で得られた画像を解析することで,溶融層からのドロップレット飛散量および飛行速度が,磁場印加により減少し,その飛散方向には偏りがあることを明らかにした.溶融層に表れる波紋の抑制も見出した.また,磁場印加の有無に関係なく,照射直後でもW板の表面温度はWの融点に近い3700Kであることも明らかにした.本研究では,核融合科学研究所内に設置されている磁化同軸プラズマガン(MCPG)であるSPICA装置を用いて,プラズマ対向壁材料に対してパルス熱負荷模擬試験を行っている.本年度は,照射対象の材料を固定するサンプルホルダーを設計・製作し,SPICA装置で水素ガスを用いたコンパクト・トーラス(CT)プラズマを生成・加速し,タングステン(W)板に照射した.高速カメラの映像から,プラズマ照射によるW材料表面の溶融層の形成と,そのドロップレットの飛散を確認した.この照射実験では,MCPGの内部電極先端(SUS304)に放電電流が集中するため,電極自体もエロージョンを起こしやすい.そのため,電極先端の表面状態も変化した場合,先端表面自体の溶融か,材料表面の溶融層からの飛散物か,観測時点では判断がつきにくい.そこで,内部電極先端の損耗や照射材料への汚染などを防ぐため,新たにモリブデンの内部電極先端部を製作した.SPICA装置の材料照射装置としての性能を評価するため,熱入力計測として,カーボン製チップによるカロリーメーターも設計・製作した.形状の異なる先端チップを製作し,入力熱負荷の評価において,プラズマの回り込みによる影響の検証も行った.また,ロゴスキーコイルによるサンプル材料付近の電流計測により,溶融層形成において,加速されたCTプラズマの材料への衝突による熱化以外に,CTプラズマやガン放電電流の材料表面への流れ込みによる影響を示唆する結果が得られた.そして,最終実験で目指している磁場中での溶融層の挙動を観測するために必要な磁場印加装置の簡易コイルと電源を整備し,磁場印加の予備実験を行った.その結果,想定している磁場強度で実験を行うためには,簡易コイルの形状と電源,それを設置する真空容器について,それまで進めていた設計に修正が必要であることが明らかとなった.本研究では,核融合科学研究所内に設置されている磁化同軸プラズマガン(MCPG)であるSPICA装置を用いて,プラズマ対向壁材料に対してパルス熱負荷模擬試験を行っている.本年度は,磁場印加装置等の改良により磁場印加強度およびタイミングを変化させて,タングステン(W)板に形成される溶融層および飛散するドロップレットの様相を観測した.そして,磁場中では,形成された溶融層の挙動が抑制され,飛散するドロップレットが減少することが確認できた.そのドロップレットの飛散量を,高速カメラによる撮影で得られた画像を前後時間でのフレームで差分を取り,それを二値化したデータから飛散(移動)するドロップレットを抽出することで算出した.ドロップレット飛散量のデータから,磁場強度や方向に対する依存性を調べた.その結果,磁場の増加とともに,ドロップレットの飛散量が抑制されることが明らかとなった.さらに,磁場の方向により,飛散方向に偏りがあることも明らかとなった.その偏りは,磁場が強いほど大きく現れた.また,プラズマ照射による熱負荷入力をより正確に評価するため,カロリーメータのヘッドチップ部を改良し,計測を行った.大学での基礎実験の結果とも比較した結果,SPICA装置(バイアスコイル:120A,ガン放電電圧:14-16kV)の内部電極先端から21mm離れた位置では,0.1MJ/m2程度のエネルギー密度の熱負荷であることが分かった.また,磁場を印加した場合の熱負荷入力の変化についても調べた.その結果,磁場の増加とともに熱負荷が減少する傾向であった.このことから,W板に照射されるCTプラズマ塊が,SPICA装置から射出直前に印加磁場の影響を受け,減速している可能性があることが分かった.今後は,これらの影響も考慮し,磁場中での溶融層の形成とドロップレット飛散の解析が必要であることが分かった.昨年度の成果により明らかとなったプラズマ対向壁材料の溶融層の生成条件をもとに,SPICA装置によりコンパクト・トーラス(CT)プラズマを生成・加速し,タングステン(W)板への照射を行った.そして,高速カメラを用いた観測により,磁場を印加したW材料表面の溶融層の形成と,そこからのドロップレットの飛散を調べた.その他計測により,溶融層形成とドロップレット飛散の状況再現に必要は実験条件を確立した.これにより,W材料表面における溶融層形成とドロップレットの飛散を効率的に再現し,それらの磁場中での挙動観測実験的を行った.その結果,磁場印加により,溶融層の挙動が抑制され,ドロップレットの飛散も磁場強度および方向に依存していること示すデータを得ることに成功した.また,ロゴスキーコイルや,ヘッドチップを改良したカロリーメータにより,磁場中での照射熱負荷を調べた.

その結果から,SPICA装置のCTプラズマ射出口付近においても印加磁場の影響が示唆され,磁場中での溶融層の形成とドロップレット飛散の解析,評価においては,磁場印加時の照射熱負荷の変化等を考慮する必要であることが分かった.研究計画全体としては,想定よりも早期に溶融層の形成とドロップレット飛散の再現を確立することで,磁場中における高パルス熱負荷照射によるW材料表面の溶融層の形成とドロップレット飛散の挙動観測に成功し,新たな知見をえることができた.今後,磁場中における融層の形成とドロップレット飛散の詳細を解明する実験を実施する予定である.本研究では,核融合科学研究所内に設置されている磁化同軸プラズマガン(MCPG)であるSPICA装置を用いて,プラズマ対向壁材料に対してパルス熱負荷模擬試験を行った.そして,磁場中において,プラズマ照射によるタングステン(W)板表面での溶融層の形成とダイナミクスについて調べた.今年度は,実験装置部品等の開発・製作をより迅速に行える様,大学内の予備実験装置の整備も行った.それより,カロリーメータのヘッドチップ部の追加改良を短期間で行うことができた.チップ材料は,材料の昇華による影響も調べるため,グラファイトとモリブデンを用いた.また,チップへの電流流入による加熱の影響を考慮し,ヘッドチップをガラス管で絶縁した場合と金属管で接続した場合で計測を行った.熱負荷の評価においては,チップ側面からの熱入力も考慮した.その結果,内部電極先端近傍における熱負荷のエネルギー密度は,最大4MJ/m2に達することが分かった.そのエネルギー密度は,磁場印加時においても変化はみられなかった.このことから,磁場印加の有無によるW板へのプラズマ照射条件に違いがないことが確認できた.二分岐光学系を備えた高速カメラにより,二線強度比によるW板表面の二次元温度計測も行った.W板へのプラズマ照射時は,プラズマの発光が強く温度計測ができなかったが,プラズマ照射直後にあたる放電後200μs前後からは,温度計測が可能であった.計測により,磁場印加の有無に関係なく,照射直後でもW板の表面温度はWの融点に近い3700Kであることが確認できた.高速カメラによる撮影で得られた画像を解析するプログラムの改良を行い,飛散するドロップレットの飛散量と磁場強度や方向に対する依存性についても解析した.その結果,磁場印加により,飛散量が減少し,その飛散方向には偏りがあることが分かった.また,溶融層に表れる波紋の抑制も確認できた.磁化同軸プラズマガンを用いてプラズマを照射することで,核融合実験炉ITERにおいてプラズマ対向壁材料として選ばれたタングステン(W)に対して,パルス熱負荷を模擬した試験を行った.そして,磁場中において,熱負荷によるW板表面での溶融層の形成とダイナミクスについて調べた.高速カメラによる撮影で得られた画像を解析することで,溶融層からのドロップレット飛散量および飛行速度が,磁場印加により減少し,その飛散方向には偏りがあることを明らかにした.溶融層に表れる波紋の抑制も見出した.また,磁場印加の有無に関係なく,照射直後でもW板の表面温度はWの融点に近い3700Kであることも明らかにした.本研究で重要となるプラズマ対向壁材料の溶融層の生成について,SPICA装置によりコンパクト・トーラス(CT)プラズマを生成・加速し,タングステン(W)板への照射を行った.高速カメラの映像から,プラズマ照射によるW材料表面の溶融層の形成と,そのドロップレットの飛散を確認した.