hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パルス強磁場中の超音波測定による強相関電子系の秩序状態の研究

アンダードープ側からQCPに近づく弾性異常の振る舞いはBa(Fe1-xCox)2As2と類似であり、構造的量子臨界現象の振る舞いを示す事が分かった。Fe(Se1-xSx)の研究についても同様の現象が確認された。高磁場のパルス磁場中の超音波測定を行うために、クライオスタットを金属製からFRP製に取り替えるなどの改良を行い、ビスマスの超音波測定を行い、低磁場では量子振動、高磁場では相変化に伴う異常の観測に成功した。本科研費の研究期間を通して以下の結論が得られた。(1)URu2Si2に関しては、36TのQCP近傍で現れる弾性異常の系統的研究を行い、(C11-C12)/2弾性定数に加えて、C66にQCPの振る舞いを発見した。(2)URhGeのパルス磁場中の超音波測定では、C66に顕著な弾性異常とQCP的振る舞いを観測した。(3)ウラン系の弾性異常は鉄系と比較して1桁以上小さく、Jahn-Teller温度も約1Kであり、QCPの起源は磁性であると推測される。(4)QCP近傍の振る舞いは鉄系超伝導体と類似の点と相違の点があり、その原因は、QCPの起源や系に内在する局在電子と遍歴電子の二重性(Duality)に起因すると考えられる。本研究では、URu2Si2とURhGeの不思議な相転移を解明するために、パルス磁場中の超音波測定を行った。我々は、これらの物質において鉄系超伝導体と同様な構造的量子臨界現象が現れる事を発見した。ヤーンテラー温度は、鉄系物質の50Kに対し、ウラン化合物ではは1K程度と小さく、量子臨界点が磁性起源であることを強く示唆する。URu2Si2では、C66においても高磁場での弾性軟化現象を発見した。このことは、この隠れた秩序の原因として提案されている候補の中で、Eu対称性の関与を示唆する。これらの量子臨界点近傍の弾性的性質の振る舞いは、強相関伝導系の量子臨界現象に共通の性質であるように思われる。過去に研究例のないURhGeの弾性定数の温度依存性と磁場依存性を測定し、量子臨界現象に起因する興味深い物理現象を発見するなど、当初の研究計画に合致した研究過程であるので。物性物理学URhGeについては、C55とC55以外の弾性定数の測定も行い、URhGeの不思議な性質の解明を進めてゆきたい。併せて、URu2Si2や鉄系超伝導体SrFe2(As1-xPx)2やFe(Se1-xTex)系等についても研究を行い、これらの系に観測される量子臨界現象について、普遍的な学理を明らかにしたい。URu2Si2の一部の弾性定数についての研究例はあったが、本研究では、系の対称性に着目して、全ての弾性定数について研究を行い、隠れた秩序解明のための重要な情報が得られつつある。少額の経費が残り、次年度の予算と合算して使用することが本科研費を有効に使用することになると判断したため。URu2Si2について、CEとC66にそれぞれ異なったQCPの特徴が観測された。これは、この系に内在する局在電子と遍歴電子の二重性(Duality)に起因するように思われる。今後は、ここで得られたデータを基に、URu2Si2の隠れた秩序に対する考察を進めてゆきたい。また、他のウラン化合物についてもパルス磁場測定を行ってゆきたい。平成27年度は、物品費300千円、旅費500千円、人件費300千円を計上している。平成26年度繰越金は、平成27年度の物品費と合わせて使用したい。少額の経費が残り、次年度の予算と合算して使用することが本科研費を有効に使用すると判断したため。平成26年度は物品費400千円、旅費500千円、人件費300千円を計上している。平成25年度からの繰り越し金は、次年度の物品費と合わせて使用したい。
ゲルマニウム/ケイ素およびゲルマニウムの一次元ナノ構造の形成と特性の研究

ケイ素およびゲルマニウムから構成される一次元状ナノ構造は,次世代リチウムイオン電池の負極材料として興味がもたれている。本研究ではゲルマニウム/ケイ素を原料として,高圧アルゴンガス雰囲気中での連続発振レーザー蒸発法による一次元状ナノ構造形成を行った。原料組成およびアルゴンガス圧に依存して,酸化ケイ素のナノノチューブやナノワイヤーおよびゲルマニウムー酸化ケイ素のコアーシェル構造ナノワイヤーが形成できることがわかった。これらのナノ構造成長には,残留酸素ガスが関与し,高温状態でゲルマニウムやケイ素の溶融ナノ粒子がシード粒子として働く気相ー液相ー固相機構が寄与していると考えられる。本研究では,高圧(常圧の10倍程度まで)のArガス中で連続発振Nd:YAGレーザー光を組成の異なるゲルマニウム(Ge)/ケイ素(Si)固体ターゲットに照射し(異種元素の金属触媒を使用しない新規な成長法),ナノワイヤー(NW)およびナノチューブ(NT,中空構造)を成長させ,形状制御因子と成長機構を明らかにする。また,ナノ構造のリチウムイオン電池(LIB)負極や発光センサーなどへの応用可能性を明らかにする。27年度では,堆積した生成物の電子顕微鏡観察,組成分析等を行った。ターゲット組成に依存して,Ge/Si合金NW(Geが30原子量%の場合,直径7から56 nm,長さ500 nmまで,堆積物中の9割)およびGe/SiコアシェルNW(Geが豊富なターゲットから生成しやすい傾向,Geが70原子量%の場合,直径28から92 nm,長さ500 nmまで)が主生成物として得られることがわかった。また,高いArガス圧0.9 MPaでは,直径が大きく,長いNWが成長する傾向が見られた。また,Geがさらに豊富なターゲット(90から95%の範囲)からは,酸化ケイ素NT(Geが95原子量%の場合,直径10から99 nm,長さ5 μmまで)とGeナノ粒子が得られることを明らかにした。さらに,合金NWを用いて,LIB充放電試験に着手した。市販のLIB負極に使用されているグラファイトの理論容量の3倍以上の容量約1200 mAh/gが得られることがわかった。当初の計画では,発光測定のためのハロゲン光源を備品として購入する予定であった。研究の進展に伴い,学術的に意義がある3種類の一次元ナノ構造が作製できることが判明した。それぞれのナノ構造の応用に向けた高収率かつ大量合成法の検討が最重要であると判断し,レーザー蒸発に使用する真空ポンプ装置やGeおよびSi原料の購入に集中して経費を使用した。本研究の特徴は一次元状ナノ構造成長に異種元素の金属触媒(応用に際して不純物になったり,ナノ構造内部に入り込む可能性)を使用しないことである。レーザー蒸発とArガスを併用する高温・高密度反応場で,溶融するナノ粒子(形成されたNWおよびNTの片方の先端にはナノ粒子が付着しており,溶融粒子からの成長が関与していると考えられる)が形成され,一次元ナノ構造の析出成長の種(シード)として働く。Ge/Siターゲットを原料として用いているが,SiとGeの二元系相図において,SiとGeが全率で固溶体を形成し,ターゲット組成に依存する析出により,SiとGe量が異なる一次元状ナノ構造の成長が期待できる。初年度である27年度において,SiとGe量が異なるだけではなく,構造そのものが異なるGe/Si合金NWおよびGe/SiコアシェルNW(内側にGeが多く,外側にSiが多い)が主生成物として得られる(片方の先端に付着するナノ粒子の組成分析より,NWの自己触媒的成長が示唆)条件を見出すことができたことは,学術的に意義のある研究成果と自己評価する。また,通常の金属触媒によるNT成長(例えば,単層および多層カーボンNT)では,NT原料に比べて,用いる金属触媒量は1から多くても10原子量%である。本研究での酸化ケイ素NTにはGeナノ粒子が片方の先端に付着しており,Geが触媒となる過程が関与していると考察した。Geが多量に存在することが不可欠な特異的な成長であり,酸化ケイ素NTの溶融粒子からの成長は過去に報告例がない新規で独自性のある研究成果である。従来の報告とは異なる新規な高圧ガス中レーザー蒸発法により,3種類の一次元状ナノ構造およびGeナノ粒子を作製でき,一部のNWをLIB負極として評価できたことで,おおむね順調に本研究課題が進展していると評価した。28年度では,堆積した3種類の一次元ナノ構造(Ge/Si合金NW,Ge/SiコアシェルNWおよび酸化ケイ素NW)の生成物の電子顕微鏡観察,組成分析等に加えて,ラマンスペクトルに基づく解析を行った。ラマンスペクトルには,Si-Si,Si-GeおよびGe-Geの3種類のバンドが観測された。Siが豊富なターゲットから得られる合金NWではひずんだ状態を示すSi-Siバンドが観測され,Geを70%程度含むターゲットから得られるコアシェルNWは3種類のバンドがほぼ同等な強度比で観測されることがわかり,生成物の違いを明確に表わしている。また,Geが豊富なターゲット(90から95%の範囲)から得られる酸化ケイ素NT(Geが95原子量%の場合,直径10から99 nm,長さ5 μmまで)について,詳細な解析を行った。NTの層の厚さは,6から22 nm程度(平均13 nm)で限られた厚さであることが判明した。安定構造に由来する可能性が示唆される。

NTの片方の先端にはGeが豊富な粒子が存在しており,粒子径とNT直径には強い相関性があり,Si,Oなどの原料がGe粒子の表面拡散するvapor-liquid-solid機構により,チューブ構造が形成されると考えられる。27年度は合金NWを用いたLIB充放電試験に着手したが,28年度は, Ge/SiコアシェルNW(Geが70%のターゲットからは,直径28から92 nm,長さ500 nmまでの形状)が主生成物の試料を用いて,LIB放電試験を行った。市販のLIB負極に使用されているグラファイトの理論容量の3倍以上,合金NWの場合より100 mAh/gほど大きな放電容量である約1300 mAh/gが得られた。さらに,NW試料を用いて,フォトルミネッセンス(PL)測定に着手した。NWを分散させるための極性および無極性溶媒の探索を行っている。本研究の特徴は一次元状ナノ構造成長に異種元素の金属触媒(応用に際して不純物になったり,ナノ構造内部に入り込む可能性)を使用しないことである。レーザー蒸発と高圧Arガスを併用する高温・高密度反応場で,溶融するナノ粒子(形成されたNWおよびNTの片方の先端にはナノ粒子が付着しており,溶融粒子からの成長が関与していると考えられる)が形成され,一次元状ナノ構造の析出成長の種(シード)として働く。組成の異なるGe/Siターゲットを原料として用いているが,SiとGeの二元系相図において,SiとGeが全率で固溶体を形成し,SiとGe量が異なる一次元状ナノ構造の成長が期待できる。3種類の一次元状ナノ構造のつくり分けが可能であることが判明し,さらに28年度では酸化ケイ素NTの成長について詳細な解析ができた。通常の金属触媒によるNT成長では,NT原料に比べて,用いる金属触媒量は1から多くても10原子量%である。本研究での酸化ケイ素NTにはGeナノ粒子が片方の先端に付着しており,Geが触媒となる成長過程が関与している。合金粒子ではなく,純粋なGeナノ粒子が存在することが不可欠であり,酸化ケイ素NTの溶融粒子からの成長は過去に報告例がない新規で独自性のある研究成果である。本研究グループでは中空構造ではない酸化ケイ素NWの作製に成功しているが(J. Phys. Chem. C 117, 25169 (2013)),28年度において,原料のバルク拡散と表面拡散の違いを反映する成長過程の関与の知見を見出したことは,学術的に意義のある研究成果であると自己評価する。従来の報告とは異なる新規な高圧ガス中レーザー蒸発法により,3種類の一次元状ナノ構造を作製でき,2種類のNWをLIB負極として評価でき,高容量が得られることがわかったこと,PL測定に着手できたことから,おおむね順調に研究が進捗していると評価した。前年度までに,レーザー照射に組成の異なるケイ素/ゲルマニウム原料(ターゲット)を用いることにより, 3種類の一次元ナノ構造(ナノワイヤー,コアシェルナノワイヤーおよびナノチューブ)が生成することを見出し,リチウムイオン電池負極等の評価を実施してきた。この過程で,反応チャンバー内の残留酸素ガスの影響により,酸化ケイ素が生成するのではないかという疑問が生じた。そこで,生成物の詳細なナノ構造解析,一本のナノワイヤーやナノチューブの元素分析等(成長核シード粒子の解析を含めて)を中心にして研究を遂行した。
ミツバチの社会行動及び脳領野特異的に発現する遺伝子の同定と機能解析に関する研究

社会性昆虫のモデル生物であるセイヨウミツバチApis melliferaをはじめとするミツバチ属における生物多様性および集団遺伝学的な解析をするために供優性であるマイクロサテライトマーカーの開発を行った.東南アジア各地に分布しているトウヨウミツバチApis cerana,クロコミツバチApis andreniformisオオミツバチApis dorsataから核ゲノムを制限酵素で切断し、繰り返し配列を持つ美オチンプローブとハイブリを行い、磁性ビーズによって繰り返し配列を持つDNAを濃縮する方法を用いて単離を試みた.結果、それぞれの種から23から69遺伝子座のマイクロサテライトDNAを単離することができた.これらの遺伝子座からPCRプライマーを設計,増幅試験を行い.各遺伝子座に20コロニーからの雄蜂および働き蜂によるnullアレルおよび多型解析を行ったところ,トウヨウミツバチでは32遺伝子座,クロコミツバチでは18遺伝子座,オオミツバチでは12遺伝子座が有効なマーカーであることが明らかになった。これらを使って、東南アジアに生息しているA.nuluensisおよびA.nigrocincaおよびA.koschevnikoviを加えた6種のコニーおよび集団レベルにおける遺伝子構造の解析を行った。マイクロサテライトDNAおよびミトコンドリアDNAの解析からトウヨウミツバチとその近縁種が東南アジア各地でそれぞれ種分化をしてきたことが明らかになった。またコロニー内の遺伝的多様性、オオミツバチグループが最も高いことガ明らかになった。これはまたコロニーサイズと相関があることが明らかになった。集団内、間の遺伝構造は、トウヨウミツバチが最も高く、多様な遺伝子型が種分化の基盤になっていることを明らかにすることができた。セイヨウミツバチをはじめとする社会性膜翅目における遺伝子導入および抑制方法の確立をおこなった。セイヨウミツバチにおいてトランスポゾン因子piggybacの転移活性の有無を調べるために、ドナー、ヘルパー、ターゲットプラスミドを作製し、それらを初期胚へマイクロインジェクションをすることによるトランスポジションアッセイを行ったところ、piggybac因子は、セイヨウミツバチにおいても高い転移活性があることを確認した。また、ショウジョウバエをはじめとする生物体から単離された各種プロモーター(アクチン、hsp70、hsp82、ポリユビキチン、ie1、CMV、3XP3、Vasa)の活性をセイヨウミツバチ初期胚でルシフェラーゼアッセイによるin vivo解析を行ったところ、アクチン、hsp82、ie1プロモーターで強い転写活性がみられた。さらにこれらのプロモーターの下流に緑色蛍光タンパク質の発現コンストラクトを作製し、初期胚にマイクロインジェクションを行ったところ、体細胞内において導入遺伝子発現による蛍光タンパク質の可視化がみられた。これらの結果をもとに、ミツバチ人工授精法を応用したpiggybac-バキュロウィルスベクターを作製し、女王蜂に感染させることによりトランスジェニック体の作製および二本鎖RNAの導入によるparental RNAiの方法を確立することができた。セイヨウミツバチの成虫の脳内へエレクトロポレーション法によりプラスミドを導入し、一過性の遺伝子の発現増加およびdsRNAの発現プラスミドベクターの導入でRNAi機構による発現抑制に成功した。さらにこの技術を発展させて、遺伝子導入個体に対する電気処理の影響を最低限に抑えることにより、処理個体の記憶・学習実験系への利用を可能にした。セイヨウミツバチの簡易的なトランスジェニック体作製法の開発に成功した。組換えウイルスベクターを利用して、雄成虫にウイルス感染させて得られた精子を使用して人工授精法によりF1世代に対してのgerm-lineへの遺伝子導入に成功した。またこの技術を応用して新規に開発したparental-injection法によって、これまで初期胚に対して顕微注入法を使用していた昆虫種を含めて親個体にウイルスベクターを使って感染させることにより次世代の一部の個体でgerm-lineへの遺伝子挿入が確認された。この方法は、従来の難易な顕微注入技術を必要としないため、きわめて有用な方法になると思われる。またミツバチの社会行動機構と脳組織で特異的に発現していると思われる4つの候補遺伝子(Am-121,Am187,Am322,Am443)の単離に成功した。これらの遺伝子については、完全長のサブクローニングを行った。そして、リアルタイムRT-PCRによる発現定量を行ったところ行動および組織特異的に発現していることを確認した。

またコロニー内の遺伝的多様性、オオミツバチグループが最も高いことガ明らかになった。これはまたコロニーサイズと相関があることが明らかになった。集団内、間の遺伝構造は、トウヨウミツバチが最も高く、多様な遺伝子型が種分化の基盤になっていることを明らかにすることができた。
行動とホルモンレベルを指標としたイルカのストレスと心理学的幸福の評価手法の開発

本研究は、イルカ類の健全な飼育環境の実現と生活の質の向上を目指す。そのためには、飼育下での行動を野生本来の行動に近づけること、簡易にストレスや心理学的幸福を把握する必要がある。本研究では、飼育環境を改善するための情報を得るため、行動を観察すると同時に、血液や表皮(垢)を採取しストレスおよび幸福の指標となるホルモンを測定し、イルカのストレスや心理学的幸福が観察だけでわかるような行動指標を見つけることを目的とした。平成30年度は飼育シャチにおいて血液サンプリングを行い、血中オキシトシン濃度測定に本種で初めて成功した。また、3年にわたり血中βエンドルフィン濃度・オキシトシン濃度・コルチゾール濃度の測定を行うとともに、採血前の行動のデータを収集・分析した。その結果、遊泳・静止状態とコルチゾール濃度およびβエンドルフィン濃度に関係性を見いだすことができ、ストレス状態を遊泳状態から判定できる可能性を示した。また、この期間中大きな疾病は無かったことから、本種の健全な状態のホルモンレベルと行動割合を明らかにできた。飼育ハンドウイルカにおいて3年にわたり血液およびいくつかの部位からの垢のサンプリングを行い、同時に行動データを収集した。背ビレや尾ビレなど採取部位による垢中コルチゾール濃度の差は認められなかった。このことから垢は部位を選んで採取する必要がなくストレス評価に有用な材料であることが示された。また、垢の蓄積量を調査し、垢は毎日流出し更新されていることを明らかにした。血中と垢中コルチゾール濃度の関係を検証したところ、血中濃度が高い数日間に垢中コルチゾール濃度も高かった。よって垢中コルチゾール濃度は1日から数日間のストレスの指標になる可能性が考えられた。1個体のみからこの結果を得ている状況であるため、今後実験を追加し検証していく。本研究は、小型のハクジラ亜目(以下イルカ)の健全な飼育環境の実現と生活の質の向上を目指す。本研究では、飼育環境を改善するための情報を得るため、野生個体と飼育個体の行動の定量的な分析と比較を行う。また、行動を観察すると同時にストレスおよび幸福の指標となるホルモンを測定し、イルカのストレスや心理学的幸福が観察だけでわかる行動指標を見つける。平成28年度は伊豆諸島御蔵島において野外調査を行い、ミナミハンドウイルカの行動配分を分析するためのビデオデータを得た。須磨海浜水族園・かごしま水族館・京都水族館にて、ハンドウイルカの飼育プール内および海水浴場と屋外水路における行動観察を行い、行動のレパートリーと時間配分を記録した。その結果、野外環境の方が遊泳速度が速く、静止することが少ないことがわかった。また、親和的個体同士の方が同調遊泳や同調呼吸を多く行うことが明らかになった。餌の吐き戻し行動について、京都水族館のハンドウイルカを対象に詳細に調査し、プールに同居個体がいる時の方が、単独でいる時に比べて吐き戻しが少なかった。社会的刺激が、吐き戻しのような望ましくない行動を低減させることがわかった。長期的ストレス指標とするための、ハンドウイルカの表皮中コルチゾール濃度の測定法の開発に成功した。さらに、表皮中コルチゾール濃度は、表皮サンプルすなわち垢が多く採取できた時ほど高いという結果が得られた。予定通り、野生および飼育個体の行動データを得ることができ、ハンドウイルカの表皮中コルチゾール測定法の開発にも成功したため、おおむね順調に進展していると考えられる。平成29年度は伊豆諸島御蔵島において野外調査を行い、ミナミハンドウイルカの行動配分を分析するためのビデオデータを得た。また、本種の社会的性行動を分析し、この行動がワカオス3頭以上で多く起こることを明らかにし、学会にて発表した。飼育ハナゴンドウ及びオキゴンドウにおける社会行動を調べ、子どもを中心とした社会行動について学会にて発表を行った。須磨海浜水族園にて、ハンドウイルカの飼育プール内および海水浴場における行動の観察を行い、行動のレパートリーと時間配分を記録した。餌の吐き戻し行動について、京都水族館のハンドウイルカを対象に調査を行った。かごしま水族館の飼育ハンドウイルカにおいて、表皮中コルチゾール濃度を酵素免疫測定法により測定した。現在、表皮を採取した部位の違いによる濃度の差を調査中である。今後、血中コルチゾール濃度と表皮中コルチゾール濃度の関係を明らかにしていく。飼育シャチにおいて、幸福感や疾走感を促すホルモンである血中βエンドルフィン濃度の測定に成功した。今後、血中βエンドルフィン濃度と行動との関係やストレスとの関係を明らかにしていく。予定通り、野生および飼育個体の行動データを得ることができ、血中βエンドルフィン濃度の測定にも成功したため、おおむね順調に進展していると考えられる。

本研究では、飼育環境を改善するための情報を得るため、行動を観察すると同時に、血液や表皮(垢)を採取しストレスおよび幸福の指標となるホルモンを測定し、イルカのストレスや心理学的幸福が観察だけでわかるような行動指標を見つけることを目的とした。平成30年度は飼育シャチにおいて血液サンプリングを行い、血中オキシトシン濃度測定に本種で初めて成功した。また、3年にわたり血中βエンドルフィン濃度・オキシトシン濃度・コルチゾール濃度の測定を行うとともに、採血前の行動のデータを収集・分析した。その結果、遊泳・静止状態とコルチゾール濃度およびβエンドルフィン濃度に関係性を見いだすことができ、ストレス状態を遊泳状態から判定できる可能性を示した。また、この期間中大きな疾病は無かったことから、本種の健全な状態のホルモンレベルと行動割合を明らかにできた。飼育ハンドウイルカにおいて3年にわたり血液およびいくつかの部位からの垢のサンプリングを行い、同時に行動データを収集した。背ビレや尾ビレなど採取部位による垢中コルチゾール濃度の差は認められなかった。このことから垢は部位を選んで採取する必要がなくストレス評価に有用な材料であることが示された。また、垢の蓄積量を調査し、垢は毎日流出し更新されていることを明らかにした。血中と垢中コルチゾール濃度の関係を検証したところ、血中濃度が高い数日間に垢中コルチゾール濃度も高かった。よって垢中コルチゾール濃度は1日から数日間のストレスの指標になる可能性が考えられた。1個体のみからこの結果を得ている状況であるため、今後実験を追加し検証していく。表皮中コルチゾール濃度は、表皮サンプルすなわち垢が多く採取できた時ほど高いという結果が得られたので、今後、垢が多い時と少ない時の表皮中コルチゾール濃度、血中コルチゾール濃度、イルカの行動の比較を行い、表皮中コルチゾール濃度と行動との関係や、どのような状況で垢が多くなるのかといった垢の量とストレスとの関係を明らかにしていく。心理的幸福の指標となる行動やホルモンについても調べていく。例えばβエンドルフィンなどが候補として考えられる。和歌山沖の野生ハンドウイルカの調査については、遭遇率が低く十分なデータが得られない可能性があるので、他地域での調査を検討する。表皮中コルチゾール濃度と血中コルチゾール濃度の関係性について、今後、血中コルチゾール濃度が上昇するようなイベントの後に継続して表示中コルチゾール濃度を測定することで、血中濃度の変動がどの程度のタイムラグで表皮中濃度の変動に現れるのかを調査していく。幸福感の指標として血中βエンドルフィン濃度の測定の他に、血中オキシトシン濃度の測定も検討する。和歌山沖の野生ハンドウイルカは遭遇率が低いため、今後は奄美大島周辺のミナミハンドウイルカを対象とすることを検討する。カメラやパソコンなどの機材において、新しいモデルが発売され、当初計画よりも安価なモデルを購入しても十分に調査の用が足りたこと。調査の一部を次年度に見送ったため、次年度使用額が生じた。
頸部聴診法の人工知能化による嚥下モニターの開発

マンパワーの不足、介助者の知識・技術不足などを理由に摂食時の正確なモニタリングや介助が行われないこと、介助があれば経口摂取が可能と診断されても、同じ理由から経口摂取が開始できない患者が多数いることが大きな問題となっている。一方で、人工知能の音声認識は2017年に人間とほぼ同等の性能を得ている。本研究では、喉頭マイクより聴取した嚥下音・呼吸音を周波数解析し、抽出した信号パターンを人工知能に学習させ、頸部聴診法を人工知能化することで、嚥下の状態および異常時の解決法をリアルタイムで患者および介助者に告知する革新的なシステムを開発する。
食品から粘膜免疫に対して賦活化効果のある物質の分離同定

食品から抗インフルエンザウイルス作用を示す成分の検索を行い、はと麦茶中に存在を確認した。有効成分はハト麦、大豆、裸麦中に含まれていた。それら抽出物は全てのA型とB型のインフルエンザウイルスに有効であった。阻害効果はウイルスの細胞への接着時や増殖期に有効な複数の物質が含まれていること明らかとなった。大豆に含まれる有効物質の中に、イソフラボンであるダイゼインとグリシテインがあることがわかり、これらはウイスルの複製期の後期に阻害効果を示した。食品抽出物ライブラリーの作成は順調に進んでいる。ライブラリー中の粘膜免疫の賦活効果のある物質の検索にあたり、まず、抽出物がウイルスあるいは細菌に対して直接生育を制御するかどうかを検討した。その結果、培養細胞を用いた感染実験から、インフルエンザウイルスやロタウイルスに対して抗ウイルス効果を示す数種類の抽出物や大腸菌、サルモネラと黄色ブドウ球菌に対する抗菌効果を示す別の数種類の抽出物が見つかった。インフルエンザウイルスやロタウイルスに対して抗ウイルス効果を示す食品の1つははと麦茶で、そのはと麦茶に含まれているはと麦、ハダカムギ、大豆の抽出物にも抗ウイルス効果が認められた。大豆抽出物の液体クロマトグラフィーに分離とウイルス生育阻害物質のLC/MSによる分析から、1つの候補は大豆ポリフェノールの内のイソフラボンである可能性が示唆された。またこの候補はウイルスの増殖を阻止している可能性が、経時的なこの候補の感染細胞の培養液への添加実験から示された。また、大豆抽出物の中にはウイルスの細胞への吸着を阻止する物質もあることが示唆された。インフルエンザウイルス(ニューカレドニア株)をマウスに感染させた後の鼻腔内および肺臓中のウイルス力価およびIgA力価は測定可能となった。また、このインフルエンザウイルスをマウスに感染後、発病し、体重減少するウイルス濃度と発病し、死に至るウイルス濃度を明らかにした。現在、インフルエンザウイルスをマウスに感染後、感染マウスの死亡率を減少させる抗ウイルス効果を示す抽出物を検索中である。咽頭拭い液中のIgAおよびH1N1インフルエンザA(ニュウカレドニア株)抗原認識IgAを定量的に検出するためのELISA法、血中IgGおよびH1N1インフルエンザA(ニュウカレドニア株)抗原認識IgGを定量的に検出するためのELISA法の確立を行った。さらに、咽頭拭い液中のインフルエンザウイルスの定量を可能とするフォーカス法の確立も行い、H1N1インフルエンザA(ニュウカレドニア株)を感染させたマウスからの鼻腔粘膜からのウイルス、IgA、さらに血中IgGの定性・定量の準備が完了した。食物ライブラリー作成中に、熱水抽出水溶性画分から抗インフルエンザ作用を示す食品や別の熱水抽出水溶性画分からヒト単純ヘルペスウイルス-1やロタウイルスに対して抗ウイルス作用を示す食品も見いだした。食品から抗インフルエンザウイルス作用を示す成分を検索を行うために、食品抽出物のスクリーニングを行った結果、はと麦茶に抗ウイルス活性があることが判明した。さらにはと麦茶に含まれる原材料のうち、はと麦、裸麦、大豆抽出物に活性を確認し、その中でも最も強い活性を示した大豆から抗インフルエンザウイルス作用を示す有効成分の検索を行うこととした。その結果、分取LCにてアセトニトリル濃度が20-40%の範囲で溶出されてくる物質で活性が確認できたため、ポリフェノール系の物質ではないかということが予測された。さらにLC/MSにおいては、活性の確認できた範囲内に分子量254の共通したピークが見られた。この結果より、ダイゼインが大豆中の有効成分の1つである可能性が示唆された。このためダイゼインの活性試験をIn vitroにおいて行ったところ、抗インフルエンザウイルス作用を示すことが確認された。また、ダイゼインはウイルスの吸着は阻害せず、増殖段階を阻害していることも判明し、そのメカニズムとしてはウイルス自体に作用しているのではく、細胞になんらかの影響を与えている可能性が考えられた。さらにダイゼインを多く含む発酵豆乳をインフルエンザ感染マウスへ摂取させたところ、体重回復を促す可能性が示された。この結果より、In vivoにおいてもウイルス自体に作用しているのではなく、宿主側へ影響を及ぼすことにより、インフルエンザウイルスから生態を防御している可能性が示唆された。病原微生物学インフルエンザウイルスやロタウイルスに対して抗ウイルス効果を示す食品を新たに見つけたことにより、その解析に時間を取られ、本来の研究課題を推進するための時間的余裕が十分にとれなかったためである。しかし、ウイルス感染症の抑制という意味においては、抗ウイルス効果を示す食品の発見およびその成分の同定、作用機序の解明は研究として非常に価値があるものと考えられるので、本来の研究課題を推進すると同時に抗ウイルス効果を示す物質の同定を行うことにした。当初はロタウイルスを中心に研究を行う予定であったが、現在は抗原、抗体やウイルスが揃っているインフルエンザウイルスに対しての実験系の確立が順調に進んでいる。対象となるウイルスの変更はあったものの予定に近い状態で順調に進展している。

また、予定外に食品ライブラリーから抗インフルエンザ作用を示す食品や別の熱水抽出水溶性画分からヒト単純ヘルペスウイルス-1やロタウイルスに対して抗ウイルス作用を示す食品も見いだした。食品抽出物ライブラリー中の粘膜免疫の賦活効果のある物質の検索は引き続き行う予定である。しかし、インフルエンザウイルスやロタウイルスに対して抗ウイルス効果を示す食品の新たな発見は、研究遂行上、抗ウイルス効果を示す食品中の成分の同定とその作用機序の解明が、非常に重要な課題として持ち上がってきた。従って、研究推進にあたり、抗ウイルス効果を示す成分の同定とその作用機序の解明も行う予定である。方法としては、抽出物の液クロによる生成とLC/MS/MSによる解析、解析が不十分なときはNMRを用いての解析を行う。さらに、同定産物を合成もしくは購入し、抗ウイルス効果を示すかどうか検討する。インフルエンザウイルス(ニューカレドニア株)を感染させたマウスの咽頭拭い液中のウイルス量を測定し、さらにIgAを定量的に分離し、そのインフルエンザ特異性を検討する。また、特異的IgAを誘導できる食品抽出物の検討も行う。この時の、血中の特異的及び非特異的IgGの濃度も検討する。さらに、不活化インフルエンザウイルスを径鼻接種し、特異的IgAを誘導できる食品抽出物を検討する。当初の予定外となるが、食品ライブラリーから抗インフルエンザ作用を示す食品や別の熱水抽出水溶性画分からヒト単純ヘルペスウイルス-1やロタウイルスに対して抗ウイルス作用を示す食品から抗ウイルス作用を示す物質を分離精製し、その物質の同定も行う。該当なし
X線構造解析の手法を用いた脳特異的カルシウム受容タンパク質S100の構造と機能相関

細胞周期や細胞の種類に特異的なカルシウム信号のメディエーターの1つと考えられているS100タンパク質の生化学的な機能として、1.カルシウム依存的に微小管の解離や集合阻害を助長する。2.微小管結合性蛋白質であるタウ蛋白質のリン酸化をカルシウム依存的に阻害する。3.キナーゼCの主な基質である87kDaの蛋白質のリン酸化も特異的に阻害する。などが知られているが、これら機能を研究する上で3次元立体構造を明らかとすることは必須の条件である。そこで、これら機能とS100蛋白質の3次元立体構造との相関関係を解明する目的で結晶学的研究に取り組み、ウシ脳からカルシウム非結合型のS100蛋白質の精製方法を確立し、カルシウム非依存下または存在下で結晶化を行ったところのカルシウム存在下でX線構造解析に適した結晶が得られ、分子置換法による構造解析に成功した。また、その後の構造精密化を1.7Å分解能という高分解能でほぼ終了し、米国ブルックヘブン研究所のProtein Data Bankに登録手続きを行っているところである。構造解析の結果、カルシウム存在下では、EF-Handドメインが収縮することによって疎水結合領域を露出することによって相手のタンパク質であるタウタンパク質との疎水相互作用を強め、複合体を形成する機構を発見することができた。この機構をより詳細に証明するためには、カルシウムイオン非存在下での構造解析を行う必要があり、現在それに取り組んでいる。以上の新規結果を含む構造解析に関する論文作成に着手している。
乳癌骨転移に対する新規保存的治療法についての基礎研究-ヒアルロン酸制御による-

乳癌細胞・肺癌細胞を使用したin vitroおよびマウス乳癌骨転移モデルを作成したin vivo実験において、ヒアルロン酸産生を抑制する4-MU(4-methylumbelliferone)および内因性ヒアルロン酸の蓄積を抑制するヒアルロン酸オリゴ糖は、有意な抗腫瘍効果と骨転移抑制効果を示した。4-MUについてはすでに他疾患で安全に臨床応用されており、骨転移に関するin vivoの実験でも特に副作用が認められなかったことから、臨床応用可能な治療方法として期待される。乳癌細胞株(MDA-MB-231)におけるヒアルロン酸合成酵素(HAS-1,-2,-3)はHAS-2,HAS-3が高く発現しており、ヒアルロン酸の細胞膜上受容体CD44の発現も確認できた。また骨肉腫細胞では細胞周囲マトリックス形成が旺盛な実験系を使用したことから、この乳癌細胞株での細胞周囲マトリックス形成を検討したところ、ほとんど形成していなかった。骨肉腫ではヒアルロン酸制御が細胞外マトリックス形成阻害を介して抗腫瘍効果を現すが、乳癌細胞ではこれとは異なったメカニズムによって抗腫瘍効果を発現すると予想された。薬物投与による抗腫瘍効果解析ヒアルロン酸の産生を阻害する4-MUで、抗腫瘍効果が認められた。またオリゴ糖投与についても抗腫瘍効果が認められた。in vitro:ヌードマウスの脛骨内にヒト乳癌細胞(MDA-MB-231)を移植し、骨融解性の骨転移モデルを作製。技術的に安定したモデル作製可能となった。1.ヒト乳癌細胞株(MDA-MB-231)に対するヒアルロン酸制御による抗腫瘍効果、骨転移制御に関する研究:昨年に引き続きin vitro、in vivoの実験を実施した。in vitro:ヒアルロン酸合成を阻害する4-MU(4-methylumbelliferone)によりアポトーシス(TUNEL法)を誘導、フローサイトメトリーにより細胞周期停止が生じ、ウエスタンブロットによりAktのリン酸化が阻害されることが明らかとなった。ヒアルロン酸オリゴ糖によるヒアルロン酸蓄積制御実験においても同様の効果があることが確認された。in vivo:ヌードマウスの脛骨内にヒト乳癌細胞(MDA-MB-231)を移植し、作成した骨融解性の骨転移モデルに対して、4-MU腹腔内投与群は対照群と比較して有意に骨融解病変進行を抑制した(NIHイメージ)。4-MU投与群においては骨転移巣において、腫瘍だけではなく宿主側間質におけるヒアルロン酸蓄積(ヒアルロン酸結合タンパクによる染色)も有意に抑制されていた。ヒアルロン酸オリゴ糖の局所投与についても同様にオリゴ糖群が対照群と比較して有意に骨融解性病変進行を抑制した。2.マウス肺癌細胞(Lewis)に対するヒアルロン酸制御による抗腫瘍効果、骨転移制御に関する研究C57BL6Jマウスに移植可能である肺癌細胞株(Lewis)を脛骨内に移植し、マウス骨転移モデルを作製することに成功した。骨転移巣形成を軟X線で確認した後に、4-MU投与を腹腔内に2週間投与した。4-MU投与群は対照群と比較して有意に骨転移巣進行を抑制した。以上の結果に基いて、今後は骨転移治療薬として認可されているゾレドロン酸(ビスフォスフォネート製剤)との比較実験を進める予定である。1.ヒト乳癌細胞株(MDA-MB-231)に対するヒアルロン酸制御による抗腫瘍効果、骨転移制御に関する研究in vitro:ヒアルロン酸合成を阻害する4-MU (4-methylumbelliferone)の効果が、外来性ヒアルロン酸の投与によりrecoverするかを解析し、recoverしないことが明らかとなった。4-MUの効果がヒト乳癌細胞だけでなく、骨転移巣における間質細胞にも影響を与えると考え、マウス線維芽細胞NIH3T3を使用して4-MUの効果を解析した。4-MUは乳癌細胞のみならず線維芽細胞の活性も抑制することが明らかとなった。4-MU投与による正常組織への副作用を評価するために、ヒアルロン酸の代謝・蓄積が豊富な関節軟骨および皮膚を採取し、ヒアルロン酸染色により評価した。体重等を含めて重篤な副作用のないことが明らかとなった。2.マウス肺癌細胞(Lewis)に対するヒアルロン酸制御による抗腫瘍効果、骨転移制御に関する研究肺癌細胞株(Lewis)を脛骨内に移植し、マウス骨転移モデルを作製した。従来より骨転移に対して臨床で使用されているゾレドロン酸(ゾメタ)との効果を比較し、また併用による相加・相乗効果を明らかにするために、対照、ゾレドロン酸単独、4-MU単独、ゾレドロン酸+4MUの4群にて、肺癌細胞および骨転移巣への治療効果をin vitroおよびinvivoにて解析した。in vitroにおいてゾレドロン酸単独、4-MU単独でも乳癌細胞の抑制効果はみられたが、併用により相加効果がみられた。in vivoにおいても、ゾレドロン酸単独、4-MU単独で骨転移巣抑制効果がみられたが、併用により相加効果がみられた。

以上より、4-MUは乳癌・肺癌骨転移に対して、マウスを使った実験において副作用なく、骨転移抑制効果を示し、従来のゾレドロン酸との相加効果もみられることが明らかとなった。
収着剤複合粒子流動層を用いた潜熱貯蔵型空調システムの構築

本研究では,新規有機系収着剤を用いた蓄熱システムの構築を目的としている.有機系収着剤は,シリカゲルなどの無機吸着剤と同様に水蒸気を取り込み,吐き出す性質を有する物体であり,本収着剤の粒子やガラスなどをコアにして周囲に収着剤を塗布した複合粒子を用いて,低温熱源を利用して乾燥状態にした収着剤を貯蔵して,必要な時点で空気の水蒸気を吸湿させることにより発熱をさせて熱を回収し,その後再び乾燥させるサイクルを行うシステムを展開するための基礎的知見を得る.平成28年度は,想定するシステムを模擬して乾燥(脱着)と吸湿(収着)挙動を観察するための実験装置を作製した.収着剤粒子を流動層型の蓄熱槽に充填し,槽下部より温空気空気を流入し,収着剤粒子を流動状態にさせ,収着剤の乾燥(脱着)操作を行い,その後,乾燥した収着剤により空気の水蒸気の吸湿を行うものである.平成29年度は,収着剤粒子等を潜熱貯蔵材料として用いるための基礎的なデータを収集するために,作製した実験装置を用いて種々の基礎的実験を行った.平成30年度には,収着剤粒子およびガラスなどのコアに収着剤を塗布した複合収着剤粒子を用いて実験を行った.潜熱貯蔵に関連する条件を変化させた際の特性を把握するために,前年度の測定と合わせて実験因子を空気流速,温度,湿度,および粒子量などとし検討を行った.さらに,効率的な蓄熱の実現を目的として,粒子層の熱移動特性の詳細な把握をするために,容器に充填した粒子層の内部の有効熱伝導率について,作製した熱伝導率想定装置を用いて測定を行うとともに,有効熱伝導率の推定に有用な熱移動のモデルを検討した.全体的な結果として,有機系収着剤を用いた蓄熱システムの構築のための有用な資料を得た.(1)収着剤複合粒子の材質等の検討本研究では,収着剤を用いて潜熱貯蔵を行うことを目的としており,収着剤粒子の特性を考慮して流動層にて水蒸気の出し入れ(乾燥と水蒸気収着)を行う.本研究では,ガラスや金属の粒子に収着剤を塗布する新規収着剤複合粒子を用いることを検討し,中心材を変えることにより径や密度,熱特性を変化させた粒子を試作し,最適な粒子を選定する.そのため,収着剤粒子の比熱や蒸気の平衡収着量など基礎的な物性値については収着量測定装置などを用いて,有効熱伝導率は定常型の熱伝導率測定装置を製作して測定することにより,各種物性値を測定した.(2)流動層式潜熱貯蔵槽の構造検討および実験装置の作製下記の実験装置を作製し,熱・物質バランスの確認など装置の信頼性の検証を行った.実験装置は,収着剤粒子を流動層型の蓄熱槽に充填し,槽下部より湿り空気を流入し,流動状態にある収着剤粒子に,加温された空気により収着剤の脱着(乾燥)操作を行い,その後,乾燥した収着剤により空気の除湿を行うものである.実験装置は大別して空気制御部および試験部から構成されている.空気制御部はコンプレッサ,アフタークーラ,メンブレンドライヤ,気泡塔,エアヒータより構成され,調温湿された空気を試験部へ送り出すことを可能とする.また,空気制御部は2流路に分かれており, 3方弁にて切換えることができる構造としている.試験部は可視化を可能とするためにポリカーボネイト製の円管容器とし,内部に収着剤複合粒子を充填する.また空気入口および出口に試験部の圧力損失を測定するための圧力タップ並びに湿度測定用の湿度センサーを設け,出口には精密湿度測定用の露点計も設置し,入口,出口の空気湿度を測定する.研究実績の概要に記したように,当初の研究計画に比較して,順調に研究を進めており,研究の目標が達成できるように創意工夫しながら遂行している.本研究では,新規有機系収着剤を用いた蓄熱システムの構築を目的としている.有機系収着剤は,シリカゲルなどの無機吸着剤と同様に水蒸気を取り込み,吐き出す性質を有する物体であり,本収着剤を塗布した複合粒子により,低温熱源を利用して乾燥状態にした収着剤を貯蔵して,必要な時点での空気の除湿操作を行い,その後再び乾燥させるサイクルを行う.平成28年度は実験装置を作製しており,収着剤粒子を流動層型の蓄熱槽に充填し,槽下部より湿り空気を流入し,流動状態にある収着剤粒子に,温空気により収着剤の脱着(乾燥)操作を行い,その後,乾燥した収着剤により空気の除湿を行うものである.平成29年度は,収着剤複合粒子を潜熱貯蔵材料として用いるための基礎的なデータを収集するために,作製した実験装置を用いて,種々の因子が収着・脱着挙動に及ぼす影響を検討した.1)流動層における収着剤複合粒子の脱着(乾燥)性能評価因子:空気流速の効果:負荷変動により空気流速を変更した場合を想定し,乾燥(脱着)性能に及ぼす効果を検討した.2)流動層における収着剤複合粒子の収着(空気除湿)性能評価因子:空気流速の効果:空気流速を変更した場合の空気除湿(収着)性能に及ぼす効果を検討した.入口空気湿度の効果:空気湿度が除湿(収着)性能(出口空気湿度など)に及ぼす効果を検討した.

さらに,比較のために,粒子を容器に充填し固定層とした試験部を作製し,収着時の熱回収に及ぼす空気流速の効果や入口空気の湿度の効果について検討した.研究計画の概要に記したように,当初の研究計画に沿って実験等を行い,結果に応じて追加の実験を行うなど,順調に研究を進めており,目標が達成できるように鋭意研究を行っている.本研究では,新規有機系収着剤を用いた蓄熱システムの構築を目的としている.有機系収着剤は,シリカゲルなどの無機吸着剤と同様に水蒸気を取り込み,吐き出す性質を有する物体であり,本収着剤の粒子やガラスなどをコアにして周囲に収着剤を塗布した複合粒子を用いて,低温熱源を利用して乾燥状態にした収着剤を貯蔵して,必要な時点で空気の水蒸気を吸湿させることにより発熱をさせて熱を回収し,その後再び乾燥させるサイクルを行うシステムを展開するための基礎的知見を得る.平成28年度は,想定するシステムを模擬して乾燥(脱着)と吸湿(収着)挙動を観察するための実験装置を作製した.収着剤粒子を流動層型の蓄熱槽に充填し,槽下部より温空気空気を流入し,収着剤粒子を流動状態にさせ,収着剤の乾燥(脱着)操作を行い,その後,乾燥した収着剤により空気の水蒸気の吸湿を行うものである.平成29年度は,収着剤粒子等を潜熱貯蔵材料として用いるための基礎的なデータを収集するために,作製した実験装置を用いて種々の基礎的実験を行った.平成30年度には,収着剤粒子およびガラスなどのコアに収着剤を塗布した複合収着剤粒子を用いて実験を行った.潜熱貯蔵に関連する条件を変化させた際の特性を把握するために,前年度の測定と合わせて実験因子を空気流速,温度,湿度,および粒子量などとし検討を行った.さらに,効率的な蓄熱の実現を目的として,粒子層の熱移動特性の詳細な把握をするために,容器に充填した粒子層の内部の有効熱伝導率について,作製した熱伝導率想定装置を用いて測定を行うとともに,有効熱伝導率の推定に有用な熱移動のモデルを検討した.全体的な結果として,有機系収着剤を用いた蓄熱システムの構築のための有用な資料を得た.種々の条件における基本的特性の把握:収着剤複合粒子を潜熱貯蔵材料として用いるための基礎的なデータを収集するために,実験装置を用いて,以下の因子が脱着,収着挙動に及ぼす影響を検討する.なお,試験因子が多いため各因子の影響を評価する場合には,まず基本となる条件を定め,優先順位を決めて実験を行う.実験装置は状況に合せて改良する.1)収着剤複合粒子の脱着(乾燥)性能評価因子(夜間に相当):空気流速の効果,流動層型潜熱貯蔵槽入口空気温度の効果,流動層型潜熱貯蔵槽入口空気湿度の効果2)収着剤複合粒子の収着(空気除湿)性能評価因子(昼間に相当):空気流速の効果,流動層型潜熱貯蔵槽入口空気温度の効果,流動層型潜熱貯蔵槽入口空気湿度の効果など.上記の測定結果をもとに,各入口空気条件における出口空気温度・湿度の経時変化,出口空気平均温度・湿度,収着剤粒子の水分量の経時変化を把握し,実機での性能の指標となる整理を行う.なお,実験は測定用パソコンを用いて計測し,収着剤粒子の収着量は天秤を用いて質量測定する.収着剤複合粒子を潜熱貯蔵材料として用いるための基礎的なデータを収集するために,作製した実験装置を用いて,平成29年度の実験因子に加えて関連する因子の効果を検討する.さらに,収着剤複合粒子の熱伝導率などの熱移動特性の測定およびモデル化を行い,これまでの潜熱蓄熱などの知見と合わせて,蓄熱システムを構築するため総括を行う.平成29年度以降にも機器改良のための費用や資料収集・研究結果発表のための旅費等の支出が見込まれ,一方,平成28年度分としては,購入した湿度計が適正な機種選定によりやや安価で購入ができ,消耗品に関しても設計や仕様を検討することにより,当該年度の経費としてはやや削減ができたため,研究計画全体の効果的な遂行を検討した結果,次年度に予算を繰り越すことを選定した.
ひずみ・応力/劣化に対する電磁物性の高精度計測と評価に関する総合研究

1.磁場下の固体材料の変形を支配する基礎式を導き,材料の弾性的性質と磁気的性質の相互作用を理論的に明らかにした。2.電磁気を応用した非破壊検査手法の高度化を対象とした三次元電磁界解析手法の開発,電気機器の磁界解析を対象とした有限要素法を用いた解析手法の改良,多層構造体の電磁場解析を対象とした境界要素法を用いた解析手法の開発を行った。3.種々の応力下において励磁電磁石周辺の磁束密度分布を計測し,応力感度の観点から適切なセンサ位置の検討を行った。また磁気異方性検出による残留応力測定の高精度化を行った。4.材料の組織・劣化評価のための高感度磁気センサと信号処理手法の開発ならびに単一き裂の高感度非破壊評価を狙った近接端子を用いた直流電位差法の開発を行った。5.磁歪効果について詳細に検討し,同効果を利用した応力計測手法を開発した。6.磁性箔・膜による非磁性材の表面応力測定法を開発した。7.鋼線材やワイヤロープの応力および劣化を評価する磁気的手法を開発した。8.材料組織と磁気的性質の関係について検討し,バルクハウゼンノイズ,磁化過程AE,電磁超音波センサを利用した材料劣化評価手法ならびに磁気的傾斜機能材料を開発した。9.多重き裂を特徴とする材料損傷の評価を対象とした直流電位差法,交流磁化法および直流磁場計測による方法を開発した。10.材料中の欠陥検出のための誘電率変化に着目したマイクロ波を用いた方法および材料表面欠陥検出のための磁気光学素子を用いた方法を開発した。本研究は,材料力学に関わりをもつ広い意味での電磁物性(抵抗率,透磁率,磁気AE等)を調査し,電磁物性とひずみ・応力/劣化の関係を高精度に計測し,正確に評価する方法の確立を狙ったものである。初年度は基礎となる以下の項目について研究を実施した。1.電磁物性と材料力学の関わりの調査と問題点の抽出軟質磁性材料における応力による磁区構造変化,磁気AEの変形への依存性,磁気異方性センサの動作原理と応用測定例等について調査した。また疲労による磁気の変化,残留応力計測手法,マルテンサイト変態による磁気的傾斜機能材料の創製技術等についても調査した。これらを踏まえた上で,磁気的応力測定法等の問題点を明確にした。2.電磁物性の理論・数値解析手法の評価磁性材料の磁気特性を踏まえた電気機器の磁束分布解析,有限要素法ならびに境界要素法を用いた渦電流に関する電磁場解析とその応用等について調査し,検討した。3.電磁物性計測法の高精度化の対策応力計測に関しては,材料固有の透磁率-ひずみ(応力)関係の基礎的構造を解明し,さらに劣化評価については電磁気材料定数の変化に着目した材料および劣化評価の手法等を開発した。また欠陥評価に関連して,磁気光学素子を用いた欠陥の可視化と深さの定量化等について検討した。本年度は,研究組織の研究者が一堂に会した会合を二回開催し,緊密な研究打合せを介して上記の実績を上げた。本研究は,材料力学に関わりをもつ広い意味での電磁物性(抵抗率,透磁率,磁気AEなど)を調査し,これらの電磁物性とひずみ・応力/劣化の関係を明らかにして,電磁物性によりひずみ・応力/劣化を高精度に計測・評価する方法を確立することを目的とする。本年度は,昨年度の実績を踏まえ以下の研究を実施した。1.電磁物性と材料力学の関わりの調査と問題点抽出の充実電磁物性とひずみ・応力/劣化の関係の高精度計測と評価のための基礎の確実化を狙い,昨年度に実施した調査と問題点抽出をさらに推し進めて,軟鋼の残留応力と磁歪曲線の関連,パルス磁場による高温超電導体の磁化特性や磁束侵入の周波数特性などについて詳細な検討を実施した。2.電磁物性の理論・数値解析手法の評価の充実

渦流探傷試験への応用を念頭にした有限要素法による電磁界数値解法,磁化曲線の高精度計測のためのノイズ低減数値シミュレーション,交流漏洩磁束探傷試験の簡便化のための近似的数値解法の検討など,具体的事例について数値解析を行い当該評価の充実を図った。3.高精度計測の検証磁気特性を用いたワイヤロープの劣化評価,回転磁束型磁気センサによる鋼板裏側欠陥の評価,直流磁場による三次元多重き裂の評価,同軸ケーブルを用いた電磁波による欠陥の評価,直流電位差法によるクリープ疲労損傷評価などを実施して,検証した。本年度は,研究組織の研究者が一堂に会した会合を平成9年7月と平成10年1月に開催し,緊密な研究打合わせをして上記の実績を挙げた。広い意味での電磁物性(抵抗率,透磁率,磁気AEなど)とひずみ・応力/劣化の関係を明らかにして,電磁物性によりこれらを高精度に計測・評価する方法を確立することを目的に,本年度は以下の研究を実施した。1.電磁物性の異なる種々の磁性材料を対象とした電磁物性とひずみ・応力の関係の定量化および劣化に対する定量化磁場下の超音波横波による応力と磁化分布の測定,磁気特性による鋼線材の応力の定量評価,スパッタNi膜の応力による透磁率変化の評価などを実施した。2.残留ひずみ・応力分布および分布する劣化の程度の高精度評価への応用手法の検討磁気プローブによる残留応力測定の精度改善,近接端子を用いた直流電位差法によるき裂の高精度評価のためのセンサの開発,誘電率変化に着目したマイクロ波による電子パッケージ内のはく離の定量的非破壊評価手法の開発などを実施した。3.電磁物性と材料力学の関わりの調査バルクハウゼンノイズと疲労の関係,磁気異方性測定による材料組織の評価方法,外部磁束密度計測における磁極直下の磁束密度と応力の関係,半導体デバイスの特性と応力の関係などを調査し,明らかにした。4.電磁物性の理論・数値解析手法の評価磁界解析の高精度化を目的とした磁性材料の磁気特性のモデリング,多結晶軟鋼における磁気弾性結合のシミュレーション,渦電流式膜厚測定法の多層めっき材への応用のための境界要素法の援用,渦電流探傷法のための有限要素解析の高度化などを実施した。本年度は,平成10年8月と平成11年2月に会合を開催した。なお日本機械学会第76期全国大会においてオーガナイズドセッション「電磁物性・物理量と材料力学」が開催され,本研究組織から多数の研究経過を発表した。
漢字音読能力を用いた痴呆性患者の病前知能の推定に関する研究

【目的】本研究の目的は,軽度脳血管性痴呆(VD)患者および軽度アルツハイマー型痴呆(AD)患者において漢字熟語音読による病前IQ推定が可能であるか検討することである。【方法】DSM-IVの診断基準を満たし,専門病院において治療中のAD患者,VD患者に対し,漢字熟語音読課題100問,WAIS-R下位6検査(知識,絵画完成,数唱,単語,符号,類似),Mini-Mental State Examination(MMSE)を施行した。MMSE≧16である患者を軽度AD群(n=21,平均年齢78歳),VD群(n=16,平均年齢75歳)として選択した。対照群として,健常者(n=135,平均年齢48歳)のデータを用いた。3群のWAIS-RのIQおよび漢字音読結果をANOVAを用いて比較した。同時に健常者における漢字音読とIQとの相関を検討した。【結果】WAIS-RのIQでは,健常者(平均109.2±13.0)と軽度AD群(平均79.1±12.6)軽度VD群(79.3±14.8)の間で有意差がみられたが,漢字音読結果正答数では健常者(平均76.2±12.8)と軽度AD群(67.7±16.6)・VD群(69.4±21.2)との間に有意差はみられなかった。また健常者においては,音読正答数とIQとの間に高い相関(r=0.74,p<0.001)がみられた。【考察】漢字熟語音読能力は,WAIS-RのIQと比較して,軽度AD患者およびVD患者において保たれることが示された。また,健常者において漢字熟語音読とIQは強い相関がみられることから,軽度痴呆性患者において,漢字熟語音読は,病前IQを推定するよい手がかりになると考えられた。