hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
論理的思考力を育むための教育コンテンツの創成

当初計画ではWEB教材が主な研究対象とされていたが、さらに多様な教育メディアを研究対象とした方が論理的思考力や創造性を育む手法がより充実するとの観点から、次の各項目について展開を広げ、当初の目的を上回る研究成果を得ることができた。(1)ビデオ教材:ハイビジョン撮影を含む高画質素材を作成し、教卓実験に不向きな危険な実験(酸素の液化による磁性の検証、アルカリ金属と水の反応性など)の演示による考える教育、ならびに放送大学放送教材(20062009放映)の作成に活用した。後者は歴史観をもとに科学を考える教材として講義や実験でも使用した。(2)電子状態の可視化:等値曲面の実体模型を国立科学博物館で展示(20032012)する一方、電子の確率密度のガラス内彫刻という新しい技術を開発し、2005年度から2006年度にかけて意匠登録を完了した。また,配布のためのソフトウェアを整備した。これまでにない可視化技術であるので新しい着想を与える素材となることが期待される。(3)思考力を育むことを目的とする著書を研究期間内に7編印刷公開した。2005年度発行の2編が1年以内に改訂版として出版されたことから、「考える化学」を教えるための著書が好評であることが明らかとなった。(4)論文・総説類を研究期間(20032006)内に27編印刷公表した。(5)分子軌道法計算によって独創性、創造性を育むことができるソフトウェアを開発し、広く一般に配布した。2006年度までの配布数は301件に達した。(6)上記(1),(3)(5)のそれぞれを組み合わせてWEB教材を作成した。(7)上記すべての教育メディアをリンクフリーで閲覧するためのWEBシステムSUCRAを新たに大学内に構築した。規定制定やシステム構築のために大学内のリーダーとして努力した。2007年3月より試験公開が開始されている。WEB教材やソフトウェアの一部をこのシステム上で広く公開する予定である。(8)教育効果の検証は、埼玉大学、東京大学、上智大学、東京学芸大学および放送大学面接授業の場で引き続き行った。「優れた研究」に関する観察の結果をマルチメディアで提示し、大法則や大発見がどのようにして見出されたかを対話的に学ぶ教材開発を以下の項目について検討した。(1)ラザフォードの実験のシミュレーションと実験結果の解析(原子核の直径の算出)。(2)ミリカンの実験の測定結果からの電気素量の算出。(3)アボガドロの分子概念とそれにもとづく周期表の提案のプロセス。また、WEB教材などのマルチメディアの欠点を補うために以下に示す2種の教材を開発した。(4)パーキンのモーブの発見を再現する実験の追試ならびに、関連する他の原料を用いたときの生成物のスペクトル変化を分子軌道法計算により予測し、これを実験的に検証する教育プログラム。(5)原子軌道の電子雲表示を従来のような断面表示または平面への投影法ではなく、三次元の雲としてガラスブロック(いわゆる3Dクリスタル)内に彫刻する新技法の開発。以上のうち、特に(5)に関連する一連の研究は、国立科学博物館新館の落成に伴い、原子・分子の世界の展示に採用され、新しい教育コンテンツとしてその効能を検証することが予定されている。

なお、今年度の研究の研究過程において上記のように実験や造形(彫刻)を主体とする研究内容に重点を変更したため、交付申請書に記載した旅費・謝金などの使用予定を消耗品費にふりかえて使用した。コンテンツシナリオまたはその開発のための基礎を確立するため、以下の研究を行った。1)J.J.Balmerの1885年の原著論文を調査し、いわゆるバルマーの式の発見にはÅngstromの4つの測定値しか用いられなかったことをつきとめた。2)上記の測定値からいかにしてバルマーの式が導出されたかという記録は存在しないことがわかった。3)バルマーの式の導出方法として、3番目の測定値で4つの測定値をそれぞれ除算し、1000倍して得られる数に最も近い整数を求めて各々を素因数分解する方法を見出した。4)バルマーの式の導出方法の別解として、コンピューターの統計機能(最小二乗法)を用いるという効率的な方法があることを明らかにした。5)J.J.Thomsonの電子発見の諸過程を調査し、当時の論文に周期表における電子配列に関する考察が含まれていることを明らかにした。6)20世紀の物理学は、バルマーの式、周期律、モーズレイの式、ボーアの式、ド・ブロイの波動論、シュレディンガーの式など、「整数」がキーワードとなって発展したという考察を行った。7)力学的な振動をコンピューターで可視化または音として提示することの教育効果についても研究した。8)原子軌道のいろいろな表示法についてもひきつづき研究し、ボルンの確率表示をはじめて3次元的に彫刻する技法(3Dクリスタル)を学会発表し、大きな反響を得た。9)上記(8)に関連するconventionalな模型が東京上野の科学博物館の常設展示に採用され、公開された。A.(1)平成15年度の着想であるガラス内彫刻法を用いた「原子軌道の電子雲表示における新しい試み」を、次の観点により発展させ、意匠登録の申請を行った。また、学術雑誌への投稿を行った。1s,2s,3s,...などの軌道の広がりにおけるかたちや節面の表示を工夫し、ガラス内彫刻だけに可能な球形の殻状の節面の表示を生かしたこれまでにない教材を作成した。同様にして、2p,3p,4p,...または3d,4d,5d,...などの各軌道の比較による新しい表示を試みた。(2)波の干渉や光電効果の実験を通して、光が波動性と粒子性をあわせ持つ量子力学的粒子であることを認識させる対話型設問集として、「パソコンで考える量子化学の基礎」と題する著書を公開した。(3)電子の二重性:電子が粒子性と波動性を持つことを、クルックス管の実験のビデオや気体の電子線回折のシミュレーションを通して対話的に学ぶソフトウエアを東京大学、埼玉大学、放送大学における講義の際に利用してその効果を検証した。(4)不確定性原理:単スリットによる電子線回折の思考実験を波の干渉の実験と対比させると、ド・ブロイの式にもとづき、三角関数または単なる比例計算の過程を経るだけで不確定性原理の式が導けることを学生それぞれが体験しうる。この教育システムの効果を(2)の著書も併用して(3)に示した各大学で検証した。
「多文化教育」をめぐる諸概念の再検討-<国際化社会>における教育改革のための基礎研究

これまでの日本における多文化教育研究の多くは、多文化教育の「先進国」である欧米の現状や理論を紹介し、それに学ぶという傾向が強かった。また、「文化」や「民族」など、多文化教育研究のなかで所与のものとして考えられることの多かったいくつかの概念に関して、それらの概念そのものを問題とするような研究は非常に少ない。こうした状況に対して、本研究は、まず「多文化教育」が「多民族教育」と実質的に同義に扱われてきたことを批判し、まず、「文化」や「民族」といった重要な概念そのものを問うような理論的検討を重ねてきた。と同時に、「民族」以外の「ジェンダー」、「世代」、「階級」、「地域」などこれまでの日本における多文化教育研究においてあまり注目されてこなかった視点に立つ「文化」の相違に着目した。そして、こうした理論的枠組みの検討と平行して、研究代表者、分担者、協力者がそれぞれの専門地域において、「異文化接触」が引き起こす子育てや教育の変化をたどるような歴史的、思想的、実践的な研究を試みた。本年度は、昨年度に引き続き「文化」、「民族」、「ジェンダー」、「ナショナリズム」など「多文化教育」をめぐる基本的な概念、理論に関わる文献を収集するとともに、定期的な研究会におけるそれらの文献の講読を通じて諸概念の再検討を行った。その成果は、平成9年10月に行われた教育目標・評価学会において研究協力者によって口頭報告がなされた。また、最終報告書では、従来の日本の多文化教育研究においてあまり注目されてこなかったラテンアメリカ、ロシアに注目するとともに、多文化教育研究のさかんなヨーロッパで出されてきた新たな国際交流の動きにいち早く着目した。海外をケーススタディとした理論的な検討をふまえ、さらに、日本を対象とした教育の思想的、実践的、歴史的検討によって、日本における教育改革の基礎的な研究を目指した。本年度はまず、ヨーロッパ、ラテンアメリカ、日本の各地域を対象とした文献・資料を多数収集することに重点をおいた。その際、「移民」、「人種」、「民族」、「ジェンダー」、「地域」、「文化」などの問題を扱ったもの、および、各地域の「多文化教育」に関するものを中心に収集した。そして、来年度の研究計画にある文献・資料の分析、検討のための準備として、収集した文献・資料を整理する作業を現在継続している。また、文献・資料の収集と平行して定期的な研究会を組織し、文献購読、研究代表者らの論文検討などをおこなってきた。文献購読においては、とくに「民族」、「人種」、「ジェンダー」、「文化」などの諸概念をめぐる理論的な検討を進めるなかで、これまで比較的固定化されてとらえられてきたこれらの概念をどのようにとらえ直していくのかを議論したが、この点に関しては来年度もさらに検討を重ねていく予定である。研究会参加者の論文検討においては、代表者の専門領域であるロシアにおいて、異なる「民族」どうしの異文化間接触のなかで、子どもの<ひとりだち>の過程とそこに含まれる人間関係がどのように変化したのかを明らかにするための方法論の模索がなされた。また、研究分担者の専門領域であるラテンアメリカの一国メキシコにおいて、「人種」、「民族」、「文化」などの概念が、「メキシコ文化=混血文化」という言説のなかでどのように論じられていたのかという報告がなされた。今後も研究会を継続し、理論研究、および具体的な地域を対象とした実証研究をおこなう予定である。

また、「文化」や「民族」など、多文化教育研究のなかで所与のものとして考えられることの多かったいくつかの概念に関して、それらの概念そのものを問題とするような研究は非常に少ない。こうした状況に対して、本研究は、まず「多文化教育」が「多民族教育」と実質的に同義に扱われてきたことを批判し、まず、「文化」や「民族」といった重要な概念そのものを問うような理論的検討を重ねてきた。と同時に、「民族」以外の「ジェンダー」、「世代」、「階級」、「地域」などこれまでの日本における多文化教育研究においてあまり注目されてこなかった視点に立つ「文化」の相違に着目した。そして、こうした理論的枠組みの検討と平行して、研究代表者、分担者、協力者がそれぞれの専門地域において、「異文化接触」が引き起こす子育てや教育の変化をたどるような歴史的、思想的、実践的な研究を試みた。本年度は、昨年度に引き続き「文化」、「民族」、「ジェンダー」、「ナショナリズム」など「多文化教育」をめぐる基本的な概念、理論に関わる文献を収集するとともに、定期的な研究会におけるそれらの文献の購読を通じて諸概念の再検討を行った。その成果は、平成9年10月に行われた教育目標・評価学会において研究協力者によって口頭報告がなされた。また、最終報告書では、従来の日本の多文化教育研究においてあまり注目されてこなかったラテンアメリカ、ロシアに注目するとともに、多文化教育研究のさかんなヨーロッパで出されてきた新たな国際交流の動きにいち早く着目した。海外をケーススタディとした理論的な検討をふまえ、さらに、日本を対象とした教育の思想的、実践的、歴史的検討によって、日本における教育改革の基礎的な研究を目指した。
冠動脈分岐部病変におけるステント血栓症発生機序解明のための血栓可視化手法の開発

血管内治療機器である冠動脈ステント留置部における血栓症は抗凝固剤、薬剤溶出ステントや吸収性ステントといった革新的デバイスが開発されてきた現在においても残された課題である。特に、冠動脈分岐部へのステントの適用では血管内腔にステントの一部が突き出すことにより血栓症リスクが増加する可能性が指摘されているが、連続的観察が困難な臨床ではステント血栓症の発生機序の解明と適切な留置形態の確立には至っていない。本研究では病変および循環環境を再現した血液循環シミュレータの開発と血栓症の発生機序の分析を実現するリアルタイム血栓可視化装置の開発から、血栓形成リスクを低減し、安全な手技や留置形態の指標の提案を行う。
日独語比較による空間表現の類型に関する総合的研究

空間表現を扱う従来の日独語対照研究は類似の品詞間,構文間,またテクスト構成間の突き合わせを行い、そこに見られる共通点・相違点を指摘するに留まることが多かったが、本研究は我々の認知的な空間把握の在り方が一連の文法カテゴリー,諸々の構文,様々なテクストレベルを横断して顕在化しているとする立場に立脚して研究を行い、従来の対照言語学の枠を超えた機能類型論の開発の基礎を築くことができた。平成25年度は、1空間表現の類型について日独語比較を基軸に集中的かつ俯瞰的に探求し、2その総合的な研究成果により個別言語学,一般言語学のみならず外国語教育に対して新たな視座,展開をもたらし、3また認知科学,文化記号論など学際領域に資する研究を推進した。中間成果の公表、関係諸氏との意見交換を日本、ドイツ、スイスにて行った。その主なものは次である。(1)2013年度日本独文学会・春季研究発表会にてシンポジウム『ドイツ語研究に今日的自律性はあるのかー方法と方法論に関する考察』を開催(2013年5月、東京外国語大学)。なお、このシンポジウムの内容は近く『日本独文学会研究叢書』として刊行される。(2)ベルリン自由大学に出張し、空間表現の対照研究の第一人者であるマキシ・クラウゼ教授と日独語共同研究の構想を検討した(2013年8月、ベルリン)。(3)日独文化研究所にて「Esの宇宙-言い得ないものが言葉になる時」と題して招待講演を行った。ドイツ語の指示詞esが広く空間世界を指示する有り様を哲学・心理学など学際領域も射程に入れて論じた(2013年12月、京都)。(4)再度ベルリン自由大学にてクラウゼ教授と研究内容を深めるとともに、チューリッヒ大学にてドイツ語統語論・意味論の代表的研究者であるクリスタ・デュアシャイト教授と意見交換を行った(2014年1月、ベルリン、チューリッヒ)。(5)ドイツ・フンボルト財団の支援を受け、国際集会『比べること、同じであることー人文科学の学際シンポジウム』を運営し、講演を行うとともに、日独の研究者諸氏と討論・意見交換を行った。なお、(1)とならんで(2)、(3)、(4)、(5)での研究成果も日本、ドイツの専門出版社から刊行予定である昨年度の成果を受け、今年度も1空間表現の類型について日独語比較を基軸に集中的かつ俯瞰的に探求し、2その総合的な研究成果により個別言語学、一般言語学のみならず外国語教育に対して新たな視座,展開をもたらし,3ひいては認知科学、文化記号論など学際領域に応用できる基礎研究として資することを目的とし、研究活動を推進した。研究代表者、研究分担者が各自、研究成果を印刷物あるいは口頭発表の形で日本、ドイツ、オーストリアにて公にした。全体の研究実績としてはとりわけ、2015年3月にはドイツ・ハノーファー大学にて行われた国際会議「北ドイツ言語学コロキアム」にて研究代表者、研究分担者が参集し、本研究課題について多角的に成果報告を行った(そのための準備会を大薗正彦の所属する静岡大学で実施した)。本研究課題「日独語比較による空間表現の類型に関する総合的研究」を遂行するため、研究代表者・研究分担者が国内外で学会発表・招待講演を行うとともに、印刷物を刊行した。特に2015年5月には日本独文学会研究発表会において研究代表者・研究分担者が中心となり「ドイツ語と日本語に現れる空間把握ー認知と類型の関係を問う」を企画し、口頭発表を行った。その成果はさらに印刷物として刊行された。また同年8月にはミュンヘン大学での日独語対照ワークショップ「日本語とドイツ語における文法と語用の構成」において研究代表者・研究分担者が招待講演を行った。それ以外にも、各自が本研究課題に関連するテーマでさまざまな形で公にした。口頭発表・印刷物の形で研究成果は順調に進展している。とりわけ本年度は日本独文学会におけるシンポジウムおよびミュンヘン大学におけるワークショップという2つの場で、研究代表者・研究分担者が総合的に成果を公表することができた。また、2013年度に開催された国際会議「フンボルト・コレーク京都」(テーマ:比べられるものはいかに同じか、主催者:小川暁夫)、2014年度のエアフルト大学での日本語学ワークショップの論文集がそれぞれ刊行された。このほかにも各自が口頭発表・論文執筆、書籍公刊を行うなど、本研究課題の遂行はおおむね順調に進んでいる。今年度は本研究課題の成果を内外で印刷物として発信した。一つには、研究分担者である宮下を編者として『ドイツ語と日本語に現れる空間把握ー認知と類型の関係を問う』(日本独文学会研究叢書112)を刊行した。これには、研究代表者の小川、研究分担者の田中、宮下、藤縄、大薗が寄稿している。外部から仁科陽江、中村芳久という専門家2氏の寄稿も加わっている。二つ目は、小川を編者としてドイツの言語学専門出版Stauffenburgから『Raumerfassung - Deutsch im Konrtast』を叢書Sprachkontraste und Sprachbewusstseinの第3巻として刊行した。これには、小川、田中、宮下、藤縄、大薗、ルスターホルツ(研究代表者・研究分担者全員)が寄稿している。その他にも、Per Baerentzen(デンマーク)、Maxi Krause(フランス)Michail Kotin(ポーランド)、Irene Doval Reixa(スペイン)など国際的に最先端で活躍する言語学者の論文も掲載した。

さらには仁科陽江、岡本順治、山下仁といったベテラン研究者や段上佳代、和田資康といった若手研究者の寄稿も含め、本研究課題の最終的な成果として纏めた。なお、上記2つの刊行物は日本独文学会、ドイツ学術交流会(DAAD)、アレキサンダー・フォン・フンボルト財団などの学術機関をはじめ、ベルリン自由大学ドイツ文学・ドイツ語学科やインスブルック大学言語学科などドイツ語圏の主要な言語学関係の研究所に送付する予定である。空間表現を扱う従来の日独語対照研究は類似の品詞間,構文間,またテクスト構成間の突き合わせを行い、そこに見られる共通点・相違点を指摘するに留まることが多かったが、本研究は我々の認知的な空間把握の在り方が一連の文法カテゴリー,諸々の構文,様々なテクストレベルを横断して顕在化しているとする立場に立脚して研究を行い、従来の対照言語学の枠を超えた機能類型論の開発の基礎を築くことができた。本年度も、研究代表者、研究分担者が国内外で研究成果を積極的に公にしてきた。具体的には、上述の国際会議「北ドイツ言語学コロキアム」での多角的な成果報告と並んで、研究代表者・小川暁夫がオーストリア・インスブルック大学言語学科に招へいされた際、本研究課題について講演、シンポジウムを行った。最終成果を纏めドイツの言語学専門出版社であるStauffenburg社の叢書Stauffenburg-Linguistikより刊行する。編著者および仮題は次の通りである:28年度が最終年度であるため、記入しない。ドイツ語学、言語類型論、対照言語学最終年度となる2015年度は、まず日本独文学会春季研究発表会(2015年5月30日、東京・武蔵大学)におけるシンポジウム「ドイツ語と日本語に現れる空間把握ー認知と類型の関係を問う」で総合的な成果報告を行う(なお、本シンポジウムのための準備会を金沢大学にて行った。これは外部コメンテーターとして登壇を依頼している金沢大学教授・中村芳久氏との打ち合わせを兼ねたものである)。さらに2013年度、2014年度に引き続き、研究代表者、研究分担者、研究協力者の緊密な連携のもと、各自が日本とドイツを場として成果発表を行う(すでにミュンヘン大学への出張が予定されている)。最終的成果報告は纏まった印刷物として日本またはドイツで刊行を予定している。本研究課題は、1空間表現の類型について日独語比較を基軸に集中的かつ俯瞰的に探求し、2その総合的な研究成果により個別言語学,一般言語学のみならず外国語教育に対して新たな視座,展開をもたらし、3また認知科学、文化記号論など学際領域に資する研究を推進することを目標としている。1、2、3は相互に関連しており、すべてに通底する実証的・基礎的データの収集・分析、そしてその中間的成果ないし作業仮説の提示という点で、課題推進はおおむね順調に進展している。各研究分担者がそれぞれの専門領域を起点に「日独語の空間表現」の原理の解明に取り組み、口頭発表あるいは印刷物の形でその基礎データ、記述の方法、新たな説明の可能性を提示・提案してきた。それらは、次年度の研究の深化、発展、次々年度の研究の集約に向けての初期成果として資する。最終成果発表をドイツの言語学専門出版Stauffenburg社から刊行するにあたり、編集・印刷に時間を要するため。28年度が最終年度であるため、記入しない。
空間表象の形成過程の分析とそのモデル構成

本研究では、大スケールの実空間を移動する際の空間表象の形成過程の分析とそのモデル構成を目的とした。そのために、入力状況として視覚的情報と運動感覚的情報の双方を取り上げ検討することを目的とした。しかしながら、その前段階として、従属変数として用いる予定であった道の角度判断やスケッチマップの全体像の判断を正確さのみを利用するのが適切であるかどうかを前もって検討するために発達実験を行った(小学3年生、5年生、中学1年生、大学生)。その実験では、すでに形成されている空間表象をスケッチマップに描くというものであったが、自由再生と規定再生(用紙の中にすでに出発地と目的地の場所が指定されている)と言う2つの条件の下で描くものであった。その結果、自由再生の時には角度の再生や出発地点と目的地との関係は正確に描くことができても、規定再生では歪みが生じることが明らかとなった。また、発達的に歪みのパターンの出現率の異なることが明らかとなった(日本心理学会発表)さらに、スケッチマップに含まれているランドマークの種類や数も異なることが明らかとなった(日本教育心理学会発表)。そこで、大スケール空間での空間表象の検討の前に、視覚情報に限定する意味で、パソコン上の迷路課題における空間表象の形成過程の分析を行った。その際、前述のパターンの違いが新しい空間での探索中の探索ストラテジーに違いを生じるかを検討した。その結果、規定再生でのパターンの歪みの違いによって迷路空間の探索ストラテジーが異なることが明らかとなった。しかしながら、自由再生、規定再生は、迷路空間を用いて行ったものではなく、規定再生での歪みが、個人内で一定しているという前提のもとで行われたものであったので今後さらに検討をする必要がある。また、当初の予定であった大スケールでの実験は、さらにこの規定再生という方式を取り込んで調査中である。
多孔質内混合拡散に関する研究

高レイノルズ数域での多孔質流れ場の流動・熱伝達特性を解明するために,管群Hele-Shaw多孔質を用いた実験的検証を行い,多孔質乱流モデルの構築を試みた.1.実験においては,管群Hele-Shaw多孔質モデルにはスパン方向長さを著しく短くした管群(千鳥配列)ならびに作動流体には水を用い,高レイノルズ数域での内部流動状況の把握を試みた.測定に関しては,流量および流れ方向圧力降下の測定ならびにトレーサー流出法(色素)による可視化を行った.まず,高レイノルズ数域では,圧力損失が速度の2乗に比例することを確認するとともに,流れ場の流動状態は乱流であることを明らかにした.さらに,トレーサー色素を2種類組み合わせた可視化によって乱流渦の構造を調べた.これより,固体に囲まれる空隙全体にわたって微視的乱流渦(空隙渦)が発生しているとともに,固体廻りを迂回する巨視的流れに起因する剥離渦(疑似渦)による混合が認められ,このような2種類の渦混合が高レイノルズ数域での多孔質流れに特有のForchheimer抵抗ならびに分散に深く寄与することを明らかにした.2.以上の実験結果を踏まえて,高レイノルズ数域での多孔質流れ場を表現可能な乱流モデルを検討した.渦拡散係数のモデル化に際しては,空隙渦を内部流路代表スケールで,疑似渦を多孔質固体寸法スケールで評価し,渦拡散係数をこの2種類の特性長さスケールで定義される渦拡散係数の代数和で表すモデルを提案し運動量方程式ならびにエネルギ方程式を構築した.この乱流モデルより,空隙渦による運動量輸送効果がForchheimer抵抗として,疑似渦による熱輸送効果は熱分散として表されることを明らかにした.以上の実験および理論的検討より,高レイノルズ数域での多孔質流れにおける流動・熱伝達現象の素過程が明らかにされた.高レイノルズ数域での多孔質流れ場の流動・熱伝達特性を解明するために,管群Hele-Shaw多孔質を用いた実験的検証を行い,多孔質乱流モデルの構築を試みた.1.実験においては,管群Hele-Shaw多孔質モデルにはスパン方向長さを著しく短くした管群(千鳥配列)ならびに作動流体には水を用い,高レイノルズ数域での内部流動状況の把握を試みた.測定に関しては,流量および流れ方向圧力降下の測定ならびにトレーサー流出法(色素)による可視化を行った.まず,高レイノルズ数域では,圧力損失が速度の2乗に比例することを確認するとともに,流れ場の流動状態は乱流であることを明らかにした.さらに,トレーサー色素を2種類組み合わせた可視化によって乱流渦の構造を調べた.これより,固体に囲まれる空隙全体にわたって微視的乱流渦(空隙渦)が発生しているとともに,固体廻りを迂回する巨視的流れに起因する剥離渦(疑似渦)による混合が認められ,このような2種類の渦混合が高レイノルズ数域での多孔質流れに特有のForchheimer抵抗ならびに分散に深く寄与することを明らかにした.2.以上の実験結果を踏まえて,高レイノルズ数域での多孔質流れ場を表現可能な乱流モデルを検討した.渦拡散係数のモデル化に際しては,空隙渦を内部流路代表スケールで,疑似渦を多孔質固体寸法スケールで評価し,渦拡散係数をこの2種類の特性長さスケールで定義される渦拡散係数の代数和で表すモデルを提案し運動量方程式ならびにエネルギ方程式を構築した.この乱流モデルより,空隙渦による運動量輸送効果がForchheimer抵抗として,疑似渦による熱輸送効果は熱分散として表されることを明らかにした.以上の実験および理論的検討より,高レイノルズ数域での多孔質流れにおける流動・熱伝達現象の素過程が明らかにされた.
ＤＣリンク情報のみ利用した交流電動機の新センサレスベクトル制御

DCリンク電流を用いた交流電動機の速度センサレスベクトル制御について研究を行った。まず,誘導機の簡易センサレス制御法を考案した。DCリンク電流とインバータのPWM信号から相電流を推定する方法を開発し,シミュレーションで動作を確認した。開発した制御プログラムを実験装置に組み込んで,DCリンク電流のみを利用した速度センサレスベクトル制御を実現した。次に,永久磁石型同期電動機の速度センサレスベクトル制御法を考案した。考案したセンサレスベクトル制御のプログラムを開発し,実験装置に組み込んで実機実験を行った。この結果はシミュレーション解析と良く一致し,良好な速度制御が実現できた。交流電動機の回転位置を検出するエンコーダを省いたセンサレスベクトル制御が国内外で注目を集め活発に研究されている。本研究は,これまで申請者らが研究してきた交流電動機(誘導電動機及び同期電動機)のセンサレスベクトル制御を発展させ,更なるハードウェアの簡単化を目的として,現在3相電流検出のために使用されている電流センサを省き,DCリンク側の1個の電流センサだけでセンサレスベクトル制御を実現する。DCリンクの側の電流センサは現状のシステムでも保護用として使用されており,これが実現するとハードウェアが大幅に簡単化されることになり,装置の小型軽量化・対環境性向上が図れる。本研究は,申請者ら独自のセンサレスベクトル制御を発展させ,更なるハードウェアの簡単化を目的として,現在3相電流検出のために使用されている電流センサを省き,DCリンク側の1個の電流センサだけでセンサレスベクトル制御を実現することを目的としている。平成23年度は,センサで検出するDCリンク電流とインバータのPWM信号により3相電流を演算する方法を考え,PWM動作を詳細に考慮したシミュレーションを行った。この結果,IGBTのターンオン時間と短絡防止に挿入するデッドタイムの問題で相を誤る問題が生じ,相電流にスパイクが発生した。そこでスイッチングモードを正確に推定する方法を考案し,シミュレーションで良好に動作することを確かめた。平成24年度は,永久磁石同期電動機(IPMSM),負荷の直流発電機,トルクセンサ,PWMインバータ及びDSPボードを取り付けて,IPMSMのシステムを組み立てた。さらに,IPSMの定数の測定を行ってベクトル制御の実験用プログラムを開発した。平成25年度は,誘導電動機の速度センサレスベクトル制御に関し平成23年度に開発した方式の実験を行った。しかし,ノイズなどの影響で誤動作した。そこで最小2乗法を導入してこの改善を行い,研究の目的であるDCリンク電流のみによる誘導機のセンサレスベクトル制御を実現できた。IPMSMに関しては,d軸PI電流制御の出力電圧を利用したエンコーダレスベクトル制御方式を考案し,3相電流を検出した場合ではあるが実験により良好に動作する結果が得られた。本研究は,これまで申請者らが考案してきた交流電動機(誘導電動機及び同期電動機)のセンサレスベクトル制御を発展させ,更なるハードウェアの簡単化を目的として,現在3相電流検出のために使用されている電流センサを省き,DCリンク側の1個の電流センサだけでセンサレスベクトル制御を実現する。平成23年度は,センサで検出するDCリンク電流と制御演算で得られるインバータPWM信号(電圧指令)により3相電流を演算する方法を考案した。次にDCリンク電流から相電流の演算だけを行う場合についてPWM動作を詳細に考慮した誘導電動機のシミュレーションプログラムを開発した。これを用いて計算した結果,IGBTのターンオン時間と短絡防止に挿入するデッドタイムの問題で相を誤る問題が生じ,相電流にスパイクが発生した。そこでスイッチングモードを正確に推定する方法を考案し,この問題を解決した。さらに誘導電動機の速度センサレスベクトル制御にDCリンク電流による相電流の提案方式を適用し,定常及び過渡特性を検討した結果,その有効性が確認できた。同期電動機に関しては,速度センサレスベクトル制御法を考案し,特性を検証中である。またIPMSM,負荷の直流発電機,トルクセンサを購入た。今後実験装置を組み立てる予定である。

これまでにセンサで検出するDCリンク電流と制御演算で得られるインバータPWM信号により3相電流を演算する方法を考案したこと,PWM動作を詳細に考慮した誘導電動機および同期電動機のシミュレーションプログラムを開発したこと,スイッチングモードを正確に推定する方法によりDCリンク電流センサからの情報が不十分な場合の3相電流の補間法を開発したこと,誘導電動機の速度センサレスベクトル制御にDCリンク電流による相電流の提案方式を適用しその有効性が確認できたこと,同期電動機の速度センサレスベクトル制御を考案したこと,同期電動機の実験装置を完成しベクトル制御が行えたことなどの成果が得られ,当初の目的を期間内に達成できると考えられることからおおむね順調に推移していると判断している。センサで検出するDCリンク電流と制御演算で得られるインバータPWM信号(電圧指令)により3相電流を演算する方法を考案したこと,PWM動作を詳細に考慮した誘導電動機のシミュレーションプログラムを開発したこと,スイッチングモードを正確に推定する方法とDCリンク電流センサからの情報が不十分な場合の3相電流の補間法を開発したこと,誘導電動機の速度センサレスベクトル制御にDCリンク電流による相電流の提案方式を適用しその有効性が確認できたこと,同期電動機の速度センサレスベクトル制御を考案したことなどの成果が得られ,当初の目的を期間内に達成できると考えられることからおおむね順調に推移していると判断している。DCリンク電流のみを利用した誘導電動機の速度センサレスベクトル制御については,定常のみならず過渡状態まで含めた種々の運転状態で安定した動作が行えるかPWM動作を考慮したシミュレーション解析と実験により検証を行う予定である。また,DCリンク電流のみを利用した同期電動機の速度センサレスベクトル制御に関しても,種々の運転状態で安定した動作が行えるかPWM動作を考慮したシミュレーション解析と実験により検証を行う予定である。さらに得られた成果を学会に投稿するとともに,3年間の研究成果として報告書をまとめたい。DCリンク電流のみを利用した誘導電動機の速度センサレスベクトル制御のシミュレーション解析で良好な特性が確認できたので,今後は実験により検証を行う予定である。また,DCリンク電流のみを利用した同期電動機の速度センサレスベクトル制御に関しては,今後実験装置を組み立てて,センサ付のベクトル制御を行ってハードウェアを完成させたい。また,シミュレーション解析により誘導電動機の場合に考案している3相電流推定法が有効か検証したい。今年度のは,実験において必要となる負荷抵抗,測定器等と研究成果発表と情報収集のための出張旅費として使用したい。
野生種を利用したイネ耐塩性関連遺伝子座の同定と耐性品種育種に向けた基盤確立

栽培イネの祖先野生イネであるOryza rufipogonに着目し、塩ストレスに対する表現型を調べると、野生イネは、栽培イネよりも塩に高い感受性を示し、かつ顕著により高濃度のNaを葉に蓄積していた。栽培イネ日本晴と野生イネの戻し交雑自殖系統群(BRILs)の各個体を塩ストレス処理し、元素一斉分析を行う事で葉のNa蓄積を支配するイネの遺伝子座の同定を試みた。152系統の葉身のNa蓄積の解析結果から、3つの主要な候補遺伝子座領域(QTL)を検出した。毒性のNa以外に、耐性に正の効果を及ぼすCa, Mg, Kに関しても解析を進め、各元素の葉への蓄積を支配する遺伝子座のおよその候補領域を絞り込んだ。本プロジェクトは、現代の栽培イネ(Oryza sativa)の祖先野生種と考えられる野生イネ(Oryza rufipogon)とジャポニカ米の栽培種二種(日本晴、コシヒカリ)の交雑系統群を利用し、重要な耐塩性関連遺伝子の単離同定を目指すものである。利用予定の二種の交雑系統群は、染色体断片置換系統群(CSSLs:野生イネXコシヒカリ)、および戻し交雑組み換え自殖系統群(BRILs:野生イネX日本晴)である。申請の段階で、Na+に加え、K+, Ca2+, Mg2+の塩ストレス下における蓄積に、野生イネと日本晴の間に顕著な差があることは判明していた。そこでCSSLsの親系統である野生イネとコシヒカリで、日本晴との間に認められたような差が存在するか、まずは調査した。野生イネ、コシヒカリを、それぞれ発芽後3週齢ほどまで水耕栽培で育成した。その後、各植物を、水耕溶液に50 mMNaClを加えた塩ストレス条件で3日間処理し、若い葉身部、葉鞘、根の3部位に分けて試料を採取し、高周波誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法により、主要元素の一斉分析を行った。その結果、当初の予想に反して、野生イネとコシヒカリの間には、本プロジェクトにおいて重要な二元素あるNa+およびK+の蓄積様式に、いずれの部位においても有意な差は認められなかった。Ca2+, Mg2+の蓄積に関しては、野生イネ-日本晴間同様の蓄積様式の差が存在していた。従って、本プロジェクトは、BRILsを用いた塩ストレス下におけるイオノミクス解析を優先的に行うことに決定し、159系統から構成される同交雑系統群のスクリーニングを開始した。今年度の実験結果をもとに、より効率的に有用遺伝子座の選抜を行う事ができるものと思われる。BRILsをもとにスクリーニングを開始するにあたり、共同研究者との協議の結果、初段階のスクリーニング過程を迅速かつ簡易にするために、週齢の若い植物を使用し、かつ試料は地上部、地下部の2部位として進める事を試みた。およそ発芽後2週齢の植物に塩処理を施し、ICP解析によるイオンの蓄積を見るスクリーニングを開始した。予想に反して、その条件での日本晴と野生イネの地上部のNa+の蓄積に、3週齢植物を使用した際に観察された有意な差が認められなかった。そのため、同時に数系統を用いて開始していたスクリーニングのデータが有効なものして扱えない状況になり、一時保留となった。前回のイオン蓄積に関する表現型の再現性を確認するために、急きょ、3週齢の親系統を再度準備し、ICP解析実験の準備を進めている。ジャポニカ米栽培種日本晴(Oryza sativa)と野生イネ(Oryza rufipogon)の戻し交雑組み換え自殖系統群(BRILs)を利用して、塩ストレスに関連の深い元素、Na, K, Ca, Mgの、イネの地上部・地下部への蓄積を制御する遺伝子座の絞り込みを試みた。水耕栽培により発芽後3-4週齢の各BRIL系統を準備し、NaClを水耕液に加える事で塩ストレスを処理した。その後、葉身、葉鞘、根の3部位にわけて試料を採取して、ICP発光分光分析により各元素の濃度を測定した。159系統からなる系統群のうち、既に50以上の解析が済み、現在も他系統の水耕栽培とICP解析が進行中である。現時点で出そろっている元素の濃度データをもとに、統計的に有意に地上部のNaの濃度の上昇を示す(野生イネ型)系統、および逆に有意に濃度が減少する(日本晴型がさらに強くなった傾向)系統を複数発見した。それらの系統に関しては、更に原因となる遺伝子座を絞るために、今夏日本晴と戻し交雑する準備を、共同研究者と共に進めている。まだ解析すべき系統が複数残っている段階にあるものの、これまで見えてきた結果の中で予想に反して興味深い点は、耐塩性に重要な影響を与える地上部のNaの濃度が、野生イネ型と日本晴型に分かれる以外に、上記のようにさらに日本晴よりもNaの低蓄積を実現させる組み合わせが存在する事が示唆された点である。これらの遺伝的要因を追求できれば、地上部によりNaを移行させない耐塩性型の栽培種の育種の礎になる遺伝子やその機能の解明に繋がる可能性が期待できる。前年に引き続き、ジャポニカ米栽培種日本晴(Oryza sativa)と野生イネ(Oryza rufipogon W630)の戻し交雑組み換え自殖系統群(BRILs)を利用して、塩ストレスに関連の深い元素:Na, K, Ca, Mgの若い葉や根への蓄積量を、ICP発光分光分析により測定した。

BRILsを構成する全159系統の、塩ストレス下における部位別の各元素蓄積量を明らかにした。各組織での元素の蓄積量に関する度数分布をみると、葉身部のNaに関してはややいびつな形になったものの、概して正規分布に近い形で、いずれの元素の蓄積に関しても、複数の遺伝子の関与が示唆された。一方で、問題点も生じた。問題を見越して栽培環境の安定化を試みたものの、晩秋から冬季の低温・低湿度で負の影響を受けたと予想される系統が複数認められた。最も大きな影響を受けた系統を除外した152系統のデータを使用して、不完全ながらQTL解析に進んだ。塩ストレスを考える際に最も重要な葉身のNa蓄積に着目してQTL解析を行ったところ、有力なQTL候補と予想されるピークが、1、3、8番染色体上に検出された。1番染色体に関しては、耐塩性遺伝子であるHKT1;5が座上する領域であることが判明したが、他の2領域に関しては、既知の情報から絞り込める有力な遺伝子はなく、新規のメカニズムを発掘できる可能性がある。期間全体を通して、一部系統はやむを得ぬ事情で解析が不完全となっているものの、BRILsを利用したスクリーニングによって、塩ストレス下でNa, K, Ca, Mgの各元素が、イネの葉身、葉鞘、根に野生イネ型で分配・蓄積される集団を見出し、関与する遺伝子領域の大まかな絞り込みを行う事ができた。栽培イネの祖先野生イネであるOryza rufipogonに着目し、塩ストレスに対する表現型を調べると、野生イネは、栽培イネよりも塩に高い感受性を示し、かつ顕著により高濃度のNaを葉に蓄積していた。栽培イネ日本晴と野生イネの戻し交雑自殖系統群(BRILs)の各個体を塩ストレス処理し、元素一斉分析を行う事で葉のNa蓄積を支配するイネの遺伝子座の同定を試みた。152系統の葉身のNa蓄積の解析結果から、3つの主要な候補遺伝子座領域(QTL)を検出した。毒性のNa以外に、耐性に正の効果を及ぼすCa, Mg, Kに関しても解析を進め、各元素の葉への蓄積を支配する遺伝子座のおよその候補領域を絞り込んだ。BRILsの親系統の再現性実験を終え次第、159の各系統を順次水耕栽培にて生育させ、発芽後3週齢の植物に塩ストレスを処理したのち、若い葉身、葉鞘、根の最低3部位に分けて試料を採取し、ICPによるイオノミクススクリーニングを本格化させる。H28年度中には、全てのスクリーニングを終え、各イオン別に候補系統を選抜、研究分担者とともに後代の作製に着手して(一部すでに後代集団あり)、適宜遺伝子マッピングへと進んでいく。また、ICPでは正確に定量することが困難な重要元素Cl-に関しては、陰イオンクロマトグラフィーやCl-電極を使った部位別の蓄積量の定量化とスクリーニング系の立ち上げを完遂する。出遅れが生じたものの、測定系は確立され、現在順調に解析が進められているため、当初の予定通り、最終年度終了までにBRILs 159系統、CSSLs 36系統の全ての元素の濃度測定解析を完結させる。その結果をもとに、Na, K, Ca, Mgの蓄積制御に有意に影響を及ぼす遺伝子座を含むと考えられる系統群を選抜し、戻し交雑による後代の作製と解析のための準備を完了させる。植物分子生理学先の研究の進捗状況欄で言及した通り、本年度の研究成果の一部に予期せぬ結果が含まれていたため、全体的に予定よりも実験計画に遅れを生じてしまった事が、次年度使用額の発生の主たる要因である。実験計画遂行にあたって、当初予定していた実験のうち、イネの各系統の部位別の元素量を測定する実験の進行に若干の遅れが生じたため、次年度使用額が生じた。
新しく発見された神経ペプチド,メラニン凝集ホルモンの生理機能解析

メラニン凝集ホルモン(melanin concentrating hormone;MCH)は1983年Kawauchiらによりサケ下垂体から発見された神経ペプチドである。本研究では1)ラジオイムノアッセイと免疫染色にてヒト視床下部におけるMCHの局在を、2)ノーザンブロット法にてヒト脳とラット種々組織におけるMCHmRNAの発見を検討した。さらにラジオイムノアッセイにて3)ヒト血中における存在と、4)ヒト副腎と副腎腫瘍における存在も検討した。MCHはヒト脳に広範に存在した。特に高濃度のMCHが視床下部から検出された(6.38±3.87pmol/g湿重量,n=4,平均±SEM)。逆相高速液体クロマトグラフィーでは、視床下部MCHの大部分は合成ラット/ヒトMCHと同部位に流出しピークを形成した。ヒト視床下部の免疫染色では、視床下部後部、特にperifornical nucleus,tuberomammillary nucleus,posterior nucleusに多数のMCH陽性細胞が観察された。このMCH細胞の分布はこれまで検討してきたコルチコトロピン放出ホルモン、ソマトスタチン、成長ホルモン放出ホルモンなどの視床下部ホルモンやバゾプレッシン、オキシトシン等とは異なっており、MCHがこれらの種々ペプチドとは異なった生理作用を有している可能性が示唆された。ノーザンブロット法では、ヒトとラットの視床下部のみから約1kbのMCHmRNAが検出された。正常ヒト血中からはMCHは検出されなかった。また種々神経ペプチドの存在が知られているヒト副腎や褐色細胞腫をはじめとする副腎腫瘍からもMCHは検出されなかった。以上の結果からMCHは、ヒトでは、主として視床下部で産出され、脳において神経伝達物質あるいは修飾因子として働いている可能性が示唆された。
競合秩序系の電気伝導に現れる臨界性のテラスペクトロスコピーによる研究

本研究は,異なる秩序が拮抗する競合秩序系の境界付近での高周波電気伝導を調べることにより,各秩序形成の本質を理解することを目的とした。特に銅酸化物高温超伝導体の超伝導・反強磁性境界周辺でのTHzまでの複素電気伝導度測定を行い,超伝導ゆらぎがどのように消えてゆくか,あるいは生き残るのか,常伝導状態に理論から存在が示唆されている特徴的な異常な電荷励起があるのか否か,それらは互いにどう関連するかなどについて明らかにし,高温超伝導発現機構の理解の本質に迫る情報を提供することを目的とした。また,本研究では,手法的にも,競合秩序相の相境界での電荷励起の直接測定を行うことによって,競合秩序の物理学,とくに銅酸化物高温超伝導体の電子相図の理解の最も本質的な部分に決着をつけることを目的とした。本年度は以下のような結果が得られた。(1)引き続き測定用薄膜試料の準備を行った。(塚田(いずれも研究協力者))(2)超伝導・反強磁性相境界の試料でのTHz領域での電気伝導度測定(前田,北野,中村) :不足ドープLa2-xSrxCuO4(x=0.07,0.12)の試料において,ゼコ磁場下で,温度,周波数の関数として複素電気伝導度をTHz領域で測定した。その結果, 2個の異なる特徴的な温度があることがわかった。第一は,超流体密度が顕著になり始める温度であり,これは,ゼロ抵抗が実現する温度の高々2倍であることがわかった。この結果は昨年までに我々が得ていたマイクロ波領域での測定の結果と完全に整合するものであり,さらには,ネルンスト効果が超伝導の始まりを示唆しているという解釈に対して疑問を投げかけるものである。第二の温度は,ドルーデ型の伝導度に現れる緩和時間が延び始める温度であり,ちょうど角度分解光電子分光などで提唱されている擬ギャップが開きはじめる温度とよく一致することがわかった。このことから,擬ギャップの起源としては超伝導の揺らぎではなく,反強磁性のペアができることによるものであることが指示される。そして,銅酸化物高温超伝導体を記述する適切な理論とは,これらの側面を無理なく説明するものでなければならない。(3)これらの技術が応用できる系として,興味深い物質(RbOs2O6)のミリ波でのTHz領域以下の複素電気伝導度も測定した。低温になるほど準粒子の緩和時間が増大するという結果が得られたが,ラットリング運動が電気伝導に寄与しているといるような兆候は見つからなかった。今後, K塩, Rb塩などで同様の測定を試みる。(1)電子ドープ超伝導体LCCOにおいて交流伝導度に現れる超伝導揺らぎを測定することに成功した。特に,キャリヤ濃度を変化させてそれらの振舞いを追跡することに成功した。超伝導ゆらぎはどのキャリヤ密度においても3次元XY的であることがわかった。この結果はホールドープ系と非常に好対照をなしており,超伝導発現機構を特定する上で大変重要な情報になると考えられる。すなわち,ホールドープ系と電子ドープ系の対称性を重視する解釈に疑問を投げかける結果となった。(2)磁場下の超伝導状態が,どの領域が超伝導ゆらぎによる記述が比較的良好であり,また度の領域がボルテックスによる記述が比較的良好であるかを探ることを目的として,ブロードバンドスペクトロスコピーの方法を用いて磁場下で高温超伝導体LSCO,LCCOの複素交流伝導度を測定した。その結果,磁束格子の一次転移点直情から既に,ボルテックス的描像だけではデータを満足に説明することができず,このような領域でも超伝導揺らぎを扱うことのできる理論的取り扱いの出現を切望する結果となった。(3)時間領域分光法でTHz領域の電気伝導度を測定できる装置をくみ上げた。時間領域の波形の観測に成功しており,クライオスタットおよび超伝導体試料を装着した測定が現在開始されつつある。また,超伝導マグネット内蔵の光学測定用クライオスタットを修理し,テラヘルツ伝導度測定用に改造しつつある。これが終了すれば,(1)(2)の測定をテラヘルツ領域に拡張できる。

その結果, 2個の異なる特徴的な温度があることがわかった。第一は,超流体密度が顕著になり始める温度であり,これは,ゼロ抵抗が実現する温度の高々2倍であることがわかった。この結果は昨年までに我々が得ていたマイクロ波領域での測定の結果と完全に整合するものであり,さらには,ネルンスト効果が超伝導の始まりを示唆しているという解釈に対して疑問を投げかけるものである。第二の温度は,ドルーデ型の伝導度に現れる緩和時間が延び始める温度であり,ちょうど角度分解光電子分光などで提唱されている擬ギャップが開きはじめる温度とよく一致することがわかった。このことから,擬ギャップの起源としては超伝導の揺らぎではなく,反強磁性のペアができることによるものであることが指示される。そして,銅酸化物高温超伝導体を記述する適切な理論とは,これらの側面を無理なく説明するものでなければならない。(3)これらの技術が応用できる系として,興味深い物質(RbOs2O6)のミリ波でのTHz領域以下の複素電気伝導度も測定した。低温になるほど準粒子の緩和時間が増大するという結果が得られたが,ラットリング運動が電気伝導に寄与しているといるような兆候は見つからなかった。今後, K塩, Rb塩などで同様の測定を試みる。
抗菌界面活性剤のアクリルレジンへの安定分散とレジンのバルクおよび表面物性への影響

常温重合型アクリルレジンに抗菌物質として塩基性界面活性剤を添加した際の、重合体内の活性剤分散性、バルクの機械的性質および表面の色調等を検討した。レジンモノマーに不溶の活性剤粉末を直接添加すると、機械的強度は低下しなかったが光学的に著しく不均一になった。一方、活性剤とモノマーの共溶媒であるエタノール等を介して重合すると完全に一様な重合体が得られたが、機械的強度が顕著に低下し、著しい変色が生じた。これはアルコールの重合阻害と可塑作用およびアミン系重合開始剤との反応によると推測された。種々の条件下での調製の結果、強度低下と変色を許容限度内に抑え、かつ活性剤を溶解可能な共溶媒の配合条件を確定できた。本課題は、抗菌性陽イオン界面活性剤である塩化セチルピリジニウム(CPC)を添加した床用アクリルレジンを調製し、CPCの添加がレジン物性に及ぼす影響と添加されたCPCの抗菌効果を評価することを目的とし、初年度にはレジンへのCPCの均一な添加の方法を検討するとともに、各添加方法で調製したアクリルレジンの機械的性質(曲げ強さ、硬さ)と吸水性および重合体からの成分(CPC、未重合モノマー)溶出特性について調査(実験)を行った。この結果に基づき、CPC添加アクリルレジンの機械的強度についての解析・考察を行った。CPCとレジンモノマーの共溶媒であるエタノールにCPC粉末を一旦溶解する方法で添加した場合(共溶媒法)、CPCをレジン粉材に直接混合・添加した場合(単純添加法)よりも曲げ強さが低下するとともにビッカース硬さも小さくなった。床そのものとして使用するには不利であるが、重合型のアクリル系裏装材(準軟質裏装材)として使用できる可能性が浮上した。共溶媒法では、CPCを粉末状態で添加する単純添加法に比べてCPCの溶出が少ない点は、CPCの抗菌効果をその強さと持続期間の2方向で考えるとき後者に関連し、頻繁な再裏装を避けられる利点につながると考えられる。一方、吸水性が単純添加法よりも共溶媒法で高かった点については、粘膜に対する親和性が向上することが利点として働く可能性が示唆された。一般に、親水環境下では微生物が増殖しやすい点が問題視されるが、材料表面が抗菌性を有するならばこの問題は解決できると考えられる。種々の衛生用品で抗菌性と安全性が認められている陽イオン界面活性剤の塩化セチルピリジニウム(CPC)をアクリルレジンに添加し、安定に分散させる方法を検討した。当初、比較的長い炭化水素鎖を有するCPCはモノマーであるメタクリル酸メチル(MMA)に溶解すると予想して臨んだが、実際には非常に溶解度が低いことが確認された。そこで、(1)粉末状のCPCをポリマー(PMMA)粉末と混合して粉液重合を行う(単純添加法)、(2)CPC、MMAの双方に親和性の高い共溶媒を見出し、CPCを溶液状態でMMAに添加して粉液重合を行う(共溶媒法)、二つの添加方法を試みた。板状のアクリルレジン重合体を調製し、蒸留水への37°C/24時間浸漬前後の重量変化と浸漬液の溶出成分の紫外可視分光分析から吸水および成分溶出挙動を調べ、板状試料の機械的強度(ビッカース硬さ、曲げ強さ、弾性率)測定を行い、CPC添加の影響と水中浸漬の影響を評価した。曲げ強さ、弾性率測定には、初年度に本研究費で導入した小型卓上試験機(島津EZ-XL5kN)を用いた。直接添加法では水中浸漬後、未重合のMMAの溶出が認められた。添加CPCの溶出は予想よりも少量であったが、添加量が多いほど増加した。機械的強度へのCPC添加および水中浸漬の顕著な影響は認められなかった。レジン重合体内部にはCPCが粉末状態で分散している様子が認められた。これに対して、共溶媒法でCPCをレジンに添加した場合、吸水による重量増加が顕著であったが、CPCの溶出は直接添加法に比べてごくわずかであった。機械的強度は直接添加法に比べ著しく低下したが、水中浸漬の影響はほとんどなかった。レジン重合体中にCPC粉末の分散は認められなかったが、褐色の着色が認められた。現時点では強度、審美性(非着色性)、CPCの自然溶出の各面から直接添加法が共溶媒法よりも有利であると考えられる。