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金属人工格子多層膜の垂直抵抗と電流磁気効果

(1)Cu/Ni系の積層周期(Λ)の短い試料に於て、人工格子系としては初めて、電気抵抗とホ-ル効果の温度依存性に、キュ-リ-温度の低下に対応する異常を観測した。負の磁気抵抗はΛの増加と共に増大し、Λ=2.75nmで9.3%に達し、巨大磁気抵抗を示す。ホ-ル抵抗もΛの減少と共に増大し、巨大磁気抵との相関が示された。(2)Ag_m/Cr_nのAg層厚を6原子層に固定し、Cr膜厚を単原子層から10原子層まで変化させ、ホ-ル係数(R_H)の測定を行った。Crが単原子層の時、R_Hはほぼ純Agの値になり、Cr膜厚とともに絶対値が増加し3原子層で約3倍のピ-クを示した後、急に減少することを見いだした。(3)Au/Mn系では、Mnが0.05nmの試料でR_Hは室温のほぼ純金の値から出発して、降温と共に20Kまで増大を示す。角度依存性を示す負の磁気抵抗の結果とともに、2次元性を持つ磁気的散乱の暗示している。Mn厚6nmの試料では、R_Hの測定で、90K付近での急激な絶対値の減少として、αMnの存在が明示され、人工格子での電流磁気効果の測定の有効性を示された。(4)Pd/Coに於いて、磁気的左右非対称散乱を通し、"立った"ヒステレシスル-プをホ-ル抵抗の磁場依存性で直接観測に成功した。(5)Fe/Cr系で、負の磁気抵抗の大きさと異常ホ-ル効果の大きさの間に明白な相関を見いだした。(6)垂直抵抗の測定では種々問題が発生したが、他の方法では得られない根本的な情報を得ることができた。Ag/Coの面内抵抗は人工格子系の中で小さい部類であり、これは伝導電子が界面を鏡面的に透過するか、鏡面的に反射しているかを示している。しかし、面内抵抗測定のみでは、いずれが主であるかを決定することはできない。垂直抵抗の測定で、Λの減少に伴う抵抗の増大が少ないことより、界面での鏡面的透過が主に効いていることを初めて明らかにした。本年度の作業は、通常の並行方向の電気抵抗を初めとする、面内での輸送効果測定と、He_3温度までの垂直方向抵抗測定と熱電能測定を可能にするためのHe_3測定装置の組み上げが進められた。1.並並方向輸送効果測定は、(a)2成分が金属間化合物をつくるAl/NiおよびAl/Ag系と(b)互いに固溶する組成変調系であるCu/Ni系について行われた。(a)同じA1に対し、結晶構造・格子常数がきわめて近いAgと、逆に面内原子密度の大きく異なるNiを組み合わせ比較することがこの系を選択した理由である。これまでに非固溶のAg/Niで測定を行い、磁気抵抗の積層周期依存性におけるピーク、ホール効果による表面異方性等興味ある結果を得てきたので、これを広く超格子系で比較することは興味あることと考えた。現在の所Al/Niで積層周期の減少に伴うホール係数の変化がAg/Niと異なり、Superparamagnetic clusterの存在の可能性を示した。

Al/Agについては、ホール係数が積層周期の現象と共に正方向に変化し、やがて正の値に符号変化する振舞いを見いだした。xー線では見えない界面領域での金属間化合物の生成の可能性を示唆している。(b)Cu/Niではこれまで報告されている、抵抗率の異常な減少(積層周期が小さい場合の)は見いだされず、正常な依存性を観測した。ホール効果から見積られた、表面異方性はAg/Ni,Al/Niに比較してきわめて小さいことがわかった。積層周期(15オングストローム)のものでは、Tcが200Kまで減少していることが、抵抗、ホール効果の測定で明瞭に見いだされ、どうじにミクト磁性的振舞いが見いだされた。2.He_3測定装置については、0.5Kでの電気抵抗(SQUID電圧計を組み込み垂直方向抵抗測定も可能)と熱電能測定をめざし、全て部品が揃い、現在組み上げ中である。まもなく稼動を開始する予定である。昨年度Al/Ni系で我々は電気抵抗の温度依存性に、約15Kに最小を見いだした。原因として考えられるのは、近藤効果と局在効果である。磁気抵抗効果が正で、低温領域で大きな温度依存性が認められないことは、近藤効果ではないことを示しているが、温度依存性を正確にフィットして確かめる必要が有るが、これまでの1.5Kまでの測定では不十分であり、He_3冷凍機による測定を準備した。その結果は、極在効果であることが判った。我々は電流磁気効果を、同じNiに対し、Ag、Al、Cuを相手とする人工格子について統一的に測定し、組合せ効果を調べた。その結果Niの強磁性の積層周期依存性が相手により大きく異なること、つまりAgでは磁化はあまり変化せず、Alでは十オングストロ-ムで磁化を失い、Cuでは連続的な磁化とキュウリ-点の減少が観測された。Cu/Niについては直接の磁化測定と矛盾する部分もあり、現在検討中である磁気抵抗についても、組合せにより変化に富んでおり、いずれの場合にもきれいな積層周期依存性がみられ、結果は界面での、伝導電子の部分的通過が磁気的散乱を含んでいることを示唆している。Cu/Niの積層周期の小さい試料では、磁場中冷却の効果がみられ、何等かのスピン凍結が有ることを示しており、界面でスピングラス的な部分ができていると解釈される。垂直抵抗に関しては、電流電圧端子のNb層と試料界面間の電圧降下寄与の存在のため、比抵抗の絶対値を決定するのにまだ問題があるが、誤差を考慮に入れた、垂直抵抗と面内抵抗の比較から、界面での伝導電子が、鏡面反射ではなく鏡面的通過が存在することを証明できた。Al/Niについては、熱電能の周期依存を測定し、周期の減少に伴う熱電能の増強を観測した。伝導電子が人工周期、二次元性、新しい界面をどの様に感じるかを調べることを目的とした。多層膜の垂直方向の電気抵抗測定と、電流磁気効果の測定が現段階での人工格子系研究に重要である。まず垂直方向電気抵抗測定に関して述べる。この場合、電流方向長さが短く、逆に面積は広く抵抗測定は極めて困難である。見積られる抵抗値は10nΩで、通常の方法では電圧測定も不可能である。ミシガン州立大との共同で研究が進められ、かなりの部分が解決された。帯状のNb膜を多層膜試料を挟む形で、しかもお互いに交差させる形でスパッタ-する。各々のNb膜を電流端子,電圧端子とすることにより、上下のNb帯が重なった断面積部分の電気抵抗が測定できる。微電圧はSQUID電圧系で測定する。依然問題は残るが、Ag/Co系で次のことが分かった。電気抵抗は平行方向より常に大きく、積層周期依存性はほぼ平行になっている。これは、この系での比較的小さい残留抵抗は、界面での鏡面反射に因るのではなく、鏡面的透過によることが示している。これと同時に、電流磁気効果の測定が進められた。
気泡流体中での強い衝撃波のカオス現象の解明

気泡流体中を伝播する衝撃波は,媒質の分散性のため波頭後方に振動波列を伴うことが知られている.本研究では、強い衝撃波に現れる、この振動波列の不規則現象が非線形性によるカオス現象である可能性が高いことを示した.気泡流体で満たされた鉛直衝撃波管を用いた衝撃波の伝播実験で既に得られた波形データに関して以下の2通りの方法で解析を行った:1.衝撃波管の近接した2点で測定された各々の変動圧力、その1階及び2階の微分変動圧力の3成分で構成された2つの軌道間の距離(セパレーションディスタンス)の時間発展を調べる2.フーリエ変換及びウェーブレット変換を用いて波形データのスペクトル分布を調べる1の方法により、初期に隣接した軌道間の距離は、弱い衝撃波に対しては線形で増加するのに対して、強い衝撃波の場合、指数関数的に離れていくことが示せた.ただし、衝撃波の場合、気泡分布の非一様性による影響は十分小さいと考えられる.その結果、強い衝撃波の不規則振動では、弱い衝撃波の場合と異なり非線形性が重要な役割を演じていることがわかった.一方、2の方法により、衝撃波波頭後方に現れる不規則波形のスペクトル分布の特徴が明らかになった特に、フーリエ変換により、衝撃波が強くなるに従い、基本周波数の高調波成分の発生に加えて、基本周波数と無理数比に近い新しい周波数が少なくとも1つ現れ、これらの周波数を持つ波の線形結合で波形が構成される.さらに、ウェーブレット変換により、強い衝撃波ほど変換係数の時間周波数分布が自己相似的になることが示された.それに対して、気泡分布の非一様性が原因であると考えられている弱い衝撃波での不規則性に対しては、自己相似的は様相を認めることができなかった.以上の結果から、強い衝撃波波頭後方に現れる不規則現象はカオス現象である可能性が高いことが示された.気泡流体中を伝播する衝撃波は,媒質の分散性のため波頭後方に振動波列を伴うことが知られている.本研究では、強い衝撃波に現れる、この振動波列の不規則現象が非線形性によるカオス現象である可能性が高いことを示した.気泡流体で満たされた鉛直衝撃波管を用いた衝撃波の伝播実験で既に得られた波形データに関して以下の2通りの方法で解析を行った:1.衝撃波管の近接した2点で測定された各々の変動圧力、その1階及び2階の微分変動圧力の3成分で構成された2つの軌道間の距離(セパレーションディスタンス)の時間発展を調べる2.フーリエ変換及びウェーブレット変換を用いて波形データのスペクトル分布を調べる1の方法により、初期に隣接した軌道間の距離は、弱い衝撃波に対しては線形で増加するのに対して、強い衝撃波の場合、指数関数的に離れていくことが示せた.ただし、衝撃波の場合、気泡分布の非一様性による影響は十分小さいと考えられる.その結果、強い衝撃波の不規則振動では、弱い衝撃波の場合と異なり非線形性が重要な役割を演じていることがわかった.一方、2の方法により、衝撃波波頭後方に現れる不規則波形のスペクトル分布の特徴が明らかになった特に、フーリエ変換により、衝撃波が強くなるに従い、基本周波数の高調波成分の発生に加えて、基本周波数と無理数比に近い新しい周波数が少なくとも1つ現れ、これらの周波数を持つ波の線形結合で波形が構成される.さらに、ウェーブレット変換により、強い衝撃波ほど変換係数の時間周波数分布が自己相似的になることが示された.それに対して、気泡分布の非一様性が原因であると考えられている弱い衝撃波での不規則性に対しては、自己相似的は様相を認めることができなかった.以上の結果から、強い衝撃波波頭後方に現れる不規則現象はカオス現象である可能性が高いことが示された.本研究は,気泡流体中に伝播する強い衝撃波波頭後方に現れる振動波列の不規則な振る舞いが,主に非線形性によるカオス現象であることを示し,その発生のメカニズムを明らかにすることを目的としている。初年度は,気泡流体で満たされた鉛直衝撃波管中を伝播する,強い衝撃波の圧力変動に関するデーター解析を行った。解析では,衝撃波管の近接した2点a,bで測定された変動圧力P_a(t),P_b(t)の差の絶対値ΔP(t)およびその時間微分を含む3次元位相空間内での距離(セパレーションディスタンス)の時間発展を調べた。その結果、強い衝撃の場合,位相空間内(ΔP,dΔP/dt,d^2ΔP/dt^2)での圧力差の時間発展は複雑な軌道を描き,初期(t<<1)に隣接した軌道間の距離d(t)は指数関数的に増加していくことが示せた。従って,衝撃波後方での不規則な振動波列はカオスであると判定できる。一方,弱い衝撃波の場合でも,一見不規則な振動波形が現れる。しかし,その場合,複数回の実験結果の重ね合わせ平均には不規則性が現れず,またd(t)が線形的に増大することが示された。従って,この場合不規則性は衝撃波管内での気泡の非一様な分布によると考えられる。強い衝撃波の場合,重ね合わせ平均によっても不規則性は取り除かれないので,気泡分布の非一様性の影響は十分小さい。かくして,強い衝撃波の不規則振動では,非線形性が重要な役割を演じている。

本年度の研究計画で示した,高速フーリエ変換(FFT)または最大エントロピー法(MEM)を用いたスペクトル解析による上記の結果の確認は,時間的な制約のためできなかった。来年度,非線形モデルを用いた発生メカニズムの研究に加えて,このデーター解析を引き続き行う予定である。気泡流体中での衝撃波は,媒質の分散性のため波頭後方で強い振動波を伴う.この振動波列の振幅は波頭から離れるにつれて減衰し、局所平均周波数は高周波域から低周波域へと変化する.さらに、この振動波列に現れる不規則性が、気泡分布の不均一性のみならず非線形性にもよることが最近わかってきた.本研究では、衝撃波波頭後方に現れるこの不規則性が、気泡分布の非一様性や衝撃波の強さとどのような相関があるかを波形のスペクトル分布の観点から調べた.上で述べた波列の特徴を考慮して、(i)窓関数をかけたフーリエ変換、(ii)短時間フーリエ変換、(iii)ウェーブレット変換の3種類の変換を用いたスペクトル解析を行った.各方法により得られた結果は以下の通りである:(i)窓関数を用いたフーリエ変換の結果、弱い衝撃波の場合、基本周波数とその高調波により波形が構成されている.一方、衝撃波が強くなると、基本周波数に加えて無理数比に近いと見られる新しい周波数が少なくとも1つ現れ、これらの線形和で波形が構成される.(ii)短時間フーリエ変換を用いた場合、衝撃波が強くなるにつれて高周波領域の増大や、広い範囲にわたる周波数分布の複雑さが増してくる様子が分かる.しかし、周波数精度が(i)の場合に比べて悪くなり、さらに、周波数分布の局所的性質は(iii)に比べて良くない.(iii)ウェーブレット変換では,周波数の精度は(i)に比べて悪いものの、衝撃波の程度が強くなるほど変換係数の時間周波数分布が自己相似的になることが示された.一方、気泡分布の非一様性が原因であると考えられている弱い衝撃波での不規則性に対しては、自己相似的は様相を認めることができなかった.以上の結果から、カオスの1つの特徴である自己相似的なパタ-の出現や、無理数比に近い2つのスペクトル成分が現れることから、強い衝撃波に見られる不規則振動はカオスである可能性が高いといえる.
ブリッジ支台歯の歯根破折防止のための補綴物に関する力学的検討

研究代表者がこれまで単独冠において歯根破折防止に有効であることを示してきた補綴方法をブリッジの支台歯に適用した場合の有効性について3次元有限要素法を用いて検討することを目的に行った。3次元有限要素法では3次元モデルをいかに実態に忠実に作成するかが、解析の精度を上げるために必要である。本研究において、モデル化が困難な複根歯モデルをマイクロCT画像から作成する方法を確立した。今後の力学的解析にとって非常に有効と考えられる。国内外において支台築造された無髄歯における歯根破折の問題は種々検討されているが、支台築造材料、あるいはポストの材料などの比較検討が中心である。しかし、これらの議論はあくまでも生活歯に対して歯髄保護と嵌合効力による維持力を得るために考えられた従来型の歯冠補綴物を失活歯に装着するための支台築造についての議論である。そこで、研究代表者はこれまでに、接着を維持力として用いることによって、従来型の支台歯形態にとらわれず、残存歯質の保護を主眼においた歯冠補綴法について、長年研究を行ってきた。本研究では支台歯に加わる咬合力がさらに複雑になるブリッジを対象に同様の研究を行うことを目的としている平成19年度に行った研究は、給付の決定が10月であったこともあり、研究の主体となる有限要素法解析装置1式の納入が平成20年1月となってしまい、予定よりも遅れている。また、使用する有限要素法ソフトウェアが以前使用していたANSYSではなくMarcを使用することになったため、現在、ANSYSで使用した3次元モデルのデータをMarcに移行する作業を行い、新しいソフトイウェアへの習熟を図っている。本研究のテーマであるブリッジの応力解析については19年度に従来型ブリッジの3次元モデルを作成し、応力解析を行う予定であった。モデルの作成は抜去歯ではなく、精密歯牙模型を用いて、これを樹脂包埋後、1mm厚でスライスし、外形をプロットしてモデル作成を行う方法に変更した。現在、その作業を行っている。ブリッジの欠損モデルは第1小臼歯欠損で犬歯と第2小臼歯を支台としたモデルについて作業を進めている。平成20年度は従来型ブリッジについてブリッジと支台築造の材料を種々設定して、応力解析を行い、その後、実験的支台歯形態についてブリッジの支台に使用した場合の歯根破折防止効果について検討を行う予定である。本研究では、3次元モデルの作成とその有限要素法応力解析が大きな柱である。特に3次元モデルは有限要素法を用いる応力解析ではシミュレーションの精度が解析結果に非常に大きな影響を与える。本研究では、有限要素法のソフトウェアが以前から使用していたAnsysからMarcに変わり、これまで研究代表者が用いていたモデル作成法(断面形状を手作業でプロットし、3次元モデルを作成する方法)では、研究テーマである大臼歯欠損のブリッジの3次元モデルの作成はきわめて困難であることが判明した。そこで、精密歯牙模型の断面形状から3次元CADソフトを用いて、モデルを作成する方法を試みたが、これも機械設計用CADでは歯牙モデルの作成は非常に困難であることも判明した。そこで、デンタルCT画像からFEMモデルを作成できるソフトウェア(Mimics)を用いてモデルを作成(外注)することとした。作成したモデルは、下顎の第1大臼歯欠損、第2小臼歯、第2大臼歯を支台歯としたブリッジであり、従来型のフルクラウンと鋳造支台築造体の組み合わせたものとした。このモデルは有限要素法ソフトウェア上で、材料定数や、各パーツを結合することによって、本研究のテーマである親規支台歯形態と歯冠修復物形態も作成できる。現在このモデルを用いて、応力解析を行っている。平成21年度中には成果を報告する予定である。
芳香族求核置換反応（ＳＮＡｒ）の理論的解明

π電子欠如系芳香環上での芳香族求核置換反応(SNAr)について詳細な反応機構や選択性を合理的に説明するため、高精度量子化学計算を用いて反応経路の解析、マイゼンハイマー型中間体ならびに反応遷移状態の解析を行った。これまでマイゼンハイマー型中間体はSNAr反応の重要な中間体として考えられてきたが、今回の検討によって中間体として存在しないことが判明した。従って、本中間体の安定性が位置選択性を決定するという古典的な解釈は否定される。そこで、SNArの反応経路解析を行ったところ、遷移構造において対カチオンの存在が重要であること、活性化エネルギーの比較によって選択性が予測しうることを示唆した。芳香族求核置換反応を理論的に解明する目的で、最終年度では高精度量子化学計算を用いて詳細な反応機構解析を行った。前年度では反応中間体と考えられているマイゼンハイマー型中間体の検証を高精度量子化学計算を用いて行ってきた。その結果、高度に安定化された特殊な構造でしかマイゼンハイマー型中間体が存在しえないことを示してきた。また、これまでにX線結晶構造解析やNMRなどの分光学的手法で確認されている中間体について、計算においても安定に存在するという事実と一致する結果を得た。最終年度では前年度の結果を踏まえ、反応の遷移構造探索と反応座標解析を行った。芳香族求核置換反応のモデルとして、π電子欠如系芳香環としてクロロピリジン、求核試薬として金属メトキシドを設定し、計算を行った。過去に報告されている理論計算の先行研究では対カチオンの効果を考慮していなかったが、求核試薬の対カチオンが基質との相互作用や反応遷移状態において重要な役割を果たすことを明らかにした。続いて、反応の位置選択性発現の要因を明らかにするために同手法を用いて遷移構造や活性化エネルギーの比較を行った。求められた活性化エネルギーの違いは既知の選択性の実験事実と一致し、計算化学によって活性化エネルギーを見積もることで反応選択性の予測が可能であることを示唆した。しかしながら、エネルギー差は大きくなく、溶媒の考慮や計算レベルを含めた更なる反応モデルの最適化の検討を行っている。SNAr(芳香族求核置換反応)の反応機構ならびに選択性発現の要因を解明するために、まず高精度量子化学計算を用いて反応中間体であるMeisenheimer型中間体の詳細な検証を行った。これまでに存在が確認されているMeisenheimer型中間体や、SNArで想定される様々なMeisenheimer型中間体の構造最適化を行い、その安定性と存在の有無を検証した。Meisenheimer型中間体の理論計算を用いた先行研究では、計算レベルが低かったことの他に、Meisenheimer型中間体のカウンターカチオンが考慮されていなかったことが問題点として挙げられる。筆者はこれらの問題を解決するため、種々の計算レベルでの比較と、カウンターカチオンを考慮することで、高い精度でMeisenheimer型中間体の構造を解析した。その結果、高度に安定化された構造でしかMeisenheimer型中間体が存在しえないことが明らかとなってきた。一方、これまでにX線結晶構造やNMRなどの分光学的手法で確認されているMeisenheimer型中間体については、理論計算によっても構造が収束し、事実と一致した。以上の結果から、SNArの反応機構ならびに選択性発現の理解には、中間体ではなく、遷移構造および反応機構の解析が必要であると結論した。そこで現在、カウンター金属を含めたSNAr反応モデルを用い、高精度量子化学計算を用いた詳細な反応経路解析を行っている。平成24年度の計画である、Meisenheimer型中間体の詳細な検証は達成していると考えている。また、もう一つの計画であるSNArの反応機構解析については25年度に引き続き行う計画であるが、これについては現在進行中であり、いくつかの知見が得られてきていることから、今回の自己評価とした。引き続き、カウンター金属を含めたSNAr反応モデルを用い、高精度量子化学計算を用いた詳細な反応経路解析を行うことでSNArの機構解明を目指す。π電子欠如系芳香環のSNArに関する理論的なアプローチは、半経験的手法( MNDO法)を用いた検討がわずかになされているが、カウンターカチオン(位置および効果)を考慮しないモデルであることや、計算レベルの点で問題があり、反応機構や選択性を決定する要因を解明するに至らず、未だ十分な検討はなされていない。この問題を解決するため、計算モデルにおいて溶媒分子を追加する、反応試薬の会合度を考慮する、誘電率パラメータを加味する等を行なっていく予定である。必要に応じて計算モデルの修正、および計算方法・基底関数の検討を行う。以上を遂行し、前年度の結果と併せて整理し、理論的一般化を行う。

使用計画として、反応実験のための有機試薬(主に反応基質)、無機試薬(酸、塩基、触媒等)、有機溶媒(脱水溶媒、分析用溶媒を含む)、分離用シリカゲルおよび薄層クロマトグラフィー、ガラス器具(すり付きフラスコ、エルレンマイヤー、カラム、NMRチューブ等)、論文投稿に関する諸経費(論文校閲、投稿料、別刷)、学会にて調査および成果発表を行うための旅費などを計画している。
干ばつメモリの動態

世界の陸地の約4割を占める乾燥地では、今後、干ばつが増加し、すでに困難に直面しているその水資源、農業生産、生態系が悪影響をこうむる可能性が高い。本研究では、ユーラシア草原において干ばつという外的強制力を受けて、乾燥状態が「土壌水分→植生→動物」と進んでゆく干ばつメモリの動態を解明し、干ばつという撹乱に対する生態系の感受性・復元力という視点からその持続性を評価した。気候変動に関する政府間パネル第4次報告書によると、世界の陸地の約4割を占める乾燥地では、今後、干ばつが増加し、すでに困難に直面しているその水資源、農業生産、生態系が悪影響をこうむる可能性が高い。本研究では、ユーラシア草原において干ばつという外的強制力を受けて、乾燥状態が「土壌水分→植生→動物」と進んでゆく干ばつメモリの動態を解明し、干ばつという撹乱に対する生態系の感受性・復元力という視点からその持続性を評価することを目的とする。モンゴル草原に位置するバヤンオンジュルにおいて、2005年夏に行った降雨遮断屋根を取り付けた人工干ばつ実験後の変化を長期にわたって継続観測した。干ばつ実験直後(2005年8月)には、地上部バイオマス、土壌水分などに顕著な減少が認められたが、地下部バイオマスにはみられなかった。2006年8月には、地上部バイオマスの急速な回復がみられたが、種組成には回復が認められず、干ばっの影響が複数年にわたることが示唆された。2008年には干ばっ実験以前の2004年時点にまで降水量が回復したにもかかわらず、依然として耐乾性が小さい種の回復は認められない。さらに、平成20年度には同地点で渦相関法による熱・水・炭素収支の自動観測システムを設置し、観測を継続している。干ばつで植生が減少しても、長距離移動するモウコガゼルが比較的植生のよい場所に移動することで、その影響を軽減するプロセスを明らかにするため、衛星による移動経路・植生データを14年度より継続的に取得している。2006年8月には、地上部バイオマスの急速な回復がみられたが、種組成には回復が認められず、干ばつの影響が複数年にわたることが示唆された。2008年には干ばつ実験以前の2004年時点にまで降水量が回復したにもかかわらず、依然として耐乾性が小さい種の回復は認められず、その傾向は2009年まで続いている。さらに、同地点で2008年から始めた渦相関法による自動観測により、通年の炭素収支が明らかになった。また、野生動物について、長距離移動するモウコガゼルは植物量が減少する季節に長距離移動を開始することがわかった。

2006年8月には、地上部バイオマスの急速な回復がみられたが、種組成には回復が認められず、干ばつの影響が複数年にわたることが示唆された。2008-2010年には干ばつ実験以前の2004年時点のレベルにまで降水量が回復したが、耐乾性が小さいイネ科草本の回復は2008年にはみられず非干ばつ年の3年目である2010年にみられた(2009年は欠測)。また、モンゴル草原を長距離移動するモウコガゼルついて、夏に生産された植物量のみならず、冬の積雪の経年変動に対応して大きく行動圏を変えるがわかった。また、カザフ草原を長距離移動するサイガの越冬地での植生・土壌調査を実施し、サイガの捕獲・衛星追跡の開始に成功した。気候変動に関する政府間パネル第4次報告書によると、世界の陸地の約4割を占める乾燥地では、今後、干ばつが増加し、すでに困難に直面しているその水資源、農業生産、生態系が悪影響をこうむる可能性が高い。本研究では、ユーラシア草原において干ばつという外的強制力を受けて、乾燥状態が「土壌水分→植生→動物」と進んでゆく干ばつメモリの動態を解明し、干ばつという撹乱に対する生態系の感受性・復元力という視点からその持続性を評価することを目的とする。モンゴル草原に位置するバヤンオンジュルにおいて、2005年夏に行った降雨遮断屋根を取り付けた人工干ばつ実験後の変化を長期にわたって継続観測した。干ばつ実験直後(2005年8月)には、地上部バイオマス、土壌水分などに顕著な減少が認められたが、地下部バイオマスにはみられなかった。2006年8月には、地上部バイオマスの急速な回復がみられたが、耐乾性が小さいイネ科草本の回復は、干ばつ実験以前(2004年)のレベルにまで降水量が回復した2008-2010年の3年目にみられた(2009年は欠測)。さらに、室内実験により、水ストレス下でArtemisia adamsiiの揮発物質がStipa kryloviiの生育を促進させることで、その土壌水分を消費させ、最終的に生長力を低下させることが分かった。この結果、一度干ばつ・過放牧でA. adamsiiがはびこると、S. kryloviiが回復しにくいことが示唆された。モンゴル草原の植生条件と野生動物モウコガゼルの行動圏面積の解析から、降水量が少ない地域では生育期の植物量は小さいにもかかわらず,植物量の季節変化や空間的不均一性も小さいため,モウコガゼルの年間行動圏面積が小さいことが示唆された。カザフスタン草原では、春に積雪除去と秋に降水遮断の野外実験を実施した。地温と土壌水分は、積雪除去区で高温、乾燥の偏差(メモリー)を示し、120cm深程度までその影響が及んでいる様子が明らかとなった。また降雪の酸素・水素の安定同位体比測定によって、秋から冬にかけて同位体比の大きな季節変化を示すことが明らかとなり、水資源の起源解析に利用できる可能性が示唆された。モンゴル草原に位置するバヤンオンジュルにおいて、2005年夏に行った降雨遮断屋根を取り付けた人工干ばつ実験後の変化を2012年まで継続観測した。
投機アーキテクチャを利用する高性能プロセッサに関する研究

本研究では、クロック単位でプロセッサの状態を更新するソフトウェアシミュレータと、書き換え可能デバイス(Field-Programmable Gate Array : FPGA)を用いた評価システムの構築をおこなった。投機アーキテクチャの予備評価は、予測ミスによる影響を把握するために、従来から利用されてきたトレース駆動のシミュレータではなく、実行ベースのシミュレータが必要となる。クロック単位でプロセッサの状態を更新するソフトウェアシミュレータをC++言語により記述しPC上で動作確認をおこなった。また、シミュレータ上にデータ値予測とメモリ依存関係予測を実装し、これによるプロセッサ性能の向上を確認した。大規模なアプリケーションの評価においては、ソフトウェアシミュレータに加え、FPGAボードによる評価が必要となる。本研究では、FPGAを用いたプロセッサ研究のための開発環境を構築した。また、論理合成ツールやFPGAによる制約を把握するためにシンプルなアーキテクチャのCPUを試験的に実装した。産業技術総合研究所で開発されたFPGAボードREX上に、Verilog-HDLを用いて1500行程度で記述したシンプルなアーキテクチャの64ビットCPUを実装した。また、Alphaの命令コードをアセンブラで記述し、クロスアセンブルしたコードをFPGAボード上のメモリにダウンロードして、正しく動作していることを確認した。ソフトウェアの軟らかさとハードウェアの高速性の融合を目指して研究を実施したが、ソフトウェアの情報を十分に活用できるところまで到達できていない。今後は、ユーザビリティの向上を目指した開発環境の拡張に加えて、ソフトウェアとハードウェアとの積極的な融合手法を検討する必要がある。本年度は、クロック単位でプロセッサの状態を更新するソフトウェアシミュレータと、書き換え可能デバイス(Field-Programmable Gate Array : FPGA)を用いた評価システムの構築をおこなった。データ値予測とメモリ依存関係予測を用いたプロセッサ性能の向上は確認しているが、コンパイラ支援を含めた投機技術において方式提案と可能性検討が必要になる。投機アーキテクチャの評価は、次年度にFPGAボードを用いておこなう。本年度はFPGAを用いた開発環境を構築した。今回得られたFPGAの動作速度やFPGAの利用率などは、最終的なアーキテクチャを決めるためのデータとして重要なものである。
ヤクート語英雄叙事詩オロンホの調査研究

本研究課題はヤクート(サハ)語の英雄叙事詩オロンホの調査研究である。2年間に集中的に英雄叙事詩およびヤクート語について帝政ロシア、旧ソ連邦、現ロシア共和国の各時代を通じて著された関連文献の調査、整理、テキスト等の基礎的データの入力作業を行った。初年度にはロシア科学アカデミー東方学研究所にて帝政ロシア時代のサハ語資料の閲覧、検索などをおこなった。また機会を得て、サハ共和国内の共和国立図書館などにおいてもオロンホ資料に関連する文献調査を行い、ヤクート語話者あるいはヤクート語周辺の言語の話者等に研究協力を依頼し、オロンホに関連しての調査研究を行った。本研究課題の成果としては研究代表者の藤代、研究分担者の庄垣内がともに各自学術論文、出版物、また研究発表等を通じて随時、発表してきた。本研究課題の実施期間を通じて、サハ(ヤクート)共和国内で出版されたヤクート語学や文学に関連する文献も多く収集することが出来た。これらは特にここ2、3年に飛躍的に入手が容易になった出版物である。本研究課題を遂行して、研究成果全体、特にオロンホのデータを蓄積じたものを刊行すべき必要性を強く感じている。これらの学術文献におけるオロンホの扱い方及び未だ数量的には大量とは言えないがオロンホテキスト資料を今後も有効に活用して、オロンホのデータ蓄積を大きくしていきたい。研究代表者等は近い将来にオロンホデータに言語学的分析を加えたものを出版することを目指している。今年度はヤクート語の英雄叙事詩(オロンホ)のデータベース作成に向けて基礎作業を行った。具体的にはすでに入手しているマイクロフィルム資料などを印刷現像したものについて整理作業を施した。刊行されているオロンホの中で、マイクロフィルムあるいは文献複写等の手段により本文を未入手であるものを把握した。もっとも帝政ロシア時代及び10月大革命後比較的早い時期(1920年代まで)にモスクワや(旧)レニングラードで刊行されたものは概ね把握できたが、印刷の中心がヤクーツク市(現・ロシア国内サハ共和国首都)に移ってからの出版物については特に1939年のキリールアルファベット採用以後のものについてはさらに調査を進める必要があることがわかった。データベースの作成については入力文字についてはsとh、gとy、kとxの書き分けが文献によってばらつきがあったり、jの鼻音と非鼻音字の書き分けなどの不統一、その他未だ継続的に検討せねばならないことが多い。そこで、今年度はデータベース作成にあたり、オロンホの基礎データベースとして一貫して出典表記に従った転写を施したデータの蓄積を行うことにきめて実行してきた。データ入力文字についてはキリールアルファベット基盤のアルファベットを検索の容易さを考慮してラテン文字転写に統一した。本年度は基礎的な入力作業と文献調査に重点をおいた研究を行った。ロシア国サンクトペテルブルグ市における文献調査を効率よく活用し、順調に研究を進めることができた。今年度は昨年度に引き続き、英雄叙事詩オロンホのテキストの分析を行った。昨年度まででデータ構築についての基礎作業を終えているので、今年度は特にオロンホ資料の内容や形式について検討した。オロンホは内容的には英雄叙事詩であり、人間界を脅かす悪者を成敗し、サハ(ヤクート)族の始祖となり一族繁栄の礎を築く独身の英雄の活躍を描くというモチーフがよく見られる。ヤクート語オロンホは語りの部分と節回しにのせて歌う歌唱部分から成る。歌唱部分は登場人物がそれぞれ歌う形式をとり、台詞のような役割とともにオロンホの流れ全体に「メリハリ」をつける効果がある。一方、語りについては、例えば、オロンホの冒頭にはいわゆるナレーションに相当する部分があり、空、天体、大地、草木等の自然界の有様を比楡的に用いながら、長い序詞を付け、徐々に主人公の登場場面へと導入していくという形式をとる。

オロンホの学術的研究については種々の方向からの取り扱いが可能であるが、本研究課題ではいわゆる「決まった言い方」、「紋切り型の表現」について、作品を越えて事例を取り出し、言語学的分析を加え、現代ヤクート語には、先行する時代のヤクート語の要素がどのように継承されているかをまとめる段階まで研究を進めている。オロンホの入力によるデータ構築が行われたことにより、限られたフレーズのみではなく、広範囲の分析が可能となった。この2年間の研究の成果は来年度中に「資料及び研究」として、ヤクート語データ構築の諸問題点を指摘しながら公表していきたい。
尺時計の文字盤による江戸期時制および地域的・製作者的由来の調査研究

江戸期の不定時制の研究は、従来文献の中に見られる時刻の断片的な記述によって行われてきたため、季節による時刻の変化の様子を正確に捉えることは難しかった。本研究では和時計の形式の1つである尺時計の文字盤に着目し、これに刻まれた当時の時刻目盛を実測して、江戸期に実際に使用された不定時刻の実態を捉えることを試みた。尺時計の時刻目盛に個体差があることは判っているが、その理由としては、(1)地域的なものと(2)製作者的なものとが考えられる。不定時制は地方時の一種で、時刻はその土地の緯度と明け六ッ、暮れ六ッを決める太陽の伏角をどう取るかに大きく影響を受ける。このように製作地域によって、時刻目盛が地域特有の特徴を示すことが考えられる。また、時刻の計算は天文学的知識を必要とするが、製作者達が十分な知識を持っていたとは考えにくく、複製のくり返しの結果、文字盤にいくつかの系統が生まれると考えることもできる。測定可能な文字盤は、尺時計に付属する節板と呼ばれる7枚1組の目盛板、及び1枚の板に季節の時刻をグラフ状に刻んだ目盛板である。実測した尺時計は、国立科学博物館に寄託または収蔵されているものの他、関東地区、関西地区、九州・山口地区の調査によるもの、書籍カタログ類など合わせて30点にのぼった。得られたデ-タを比較し分類した結果、尺時計の時刻目盛はそれぞれ微妙な個体差があり、さらにいくつかの群に大別できることがわかった。それによれば地域的な理由による個体差の印象が強いが、現時点では文字盤から製作地及び製作者を特定するには至っていない。なお、調査対象の国立科学博物館の精密尺時計に記された時刻が、金沢城内で使われた昼夜それぞれを13等分する特殊な不定時法であったことがわかった。
テラヘルツ・赤外分光法を用いた水分子の核スピン転換機構の解明

キセノンマトリックス中に分離した水分子の赤外吸収スペクトルの時間変化を観測し、転換率の温度依存性を5-10 Kの温度範囲で測定した[山川他,分子科学討論会, 2018]。同時に、水二量体による吸収ピークが僅かな時間変化を示すことを見出し、二量体中の水分子の核スピン転換を初めて観測した[Yamakawa et al., HRMS, 2018]。アルゴンをマトリックス種に用いた実験では、重水クラスターのテラヘルツ・赤外スペクトルのアニール温度依存性と希釈率を詳細に測定し、マトリックスの効果を取り入れた量子化学計算との比較から、クラスター中の分子間振動モードを決定した[Nasu et al., HRMS, 2018]。水分子と他分子との異種クラスターにおける核スピン転換の測定を見据え、水素[山川他,表面真空学会学術講演会, 2018]、アンモニア[Nagamoto et al., HRMS, 2018]、メタン分子[Sugimoto et al., HRMS, 2018]の転換率を測定した。水素については、分極に由来する赤外吸収を観測するため、希ガスの替わりに二酸化炭素をマトリックス種に用いた。オルソ・パラ水素による微弱な赤外吸収を分離して観測し、その時間変化から転換率を測定した。さらに、吸収ピークの位置から水素が受ける電場の大きさを導出した。また、結晶メタンの赤外スペクトルを測定し、結晶中でほぼ自由回転する分子種による振動回転吸収を検出した。吸収ピーク強度の時間変化を解析したところ、1つの指数関数では再現できず、2つの指数関数の線形結合で表されることを見出した。これは、オルソ・メタ・パラ異性体間の転換に起因しており、このように3種の異性体間の核スピン転換を観測した例は、本研究がはじめてである。当初の計画によると、平成30年度は、温度とマトリックス種という条件を変えて水単量体の核スピン転換を測定する予定であった。この計画通り、アルゴン、クリプトン、キセノンという3つの希ガスマトリックス種を用い、水分子の転換率の温度依存性を測定し、そこから核スピン転換におけるエネルギー緩和経路を明らかにした。さらに、計画以上の成果として、水分子とのファンデアワールス複合体における核スピン転換の研究に必要不可欠である、水素、アンモニア、メタン単量体の核スピン転換率を実験により得た。特にメタンについては、3種の異性体間の転換を世界で初めて観測するという、予期していた以上の成果を挙げることができた。また、当初の計画では平成31年度の研究対象であった水二量体についても、赤外吸収スペクトルの時間変化により転換を観測することに成功した。この成果は、本研究課題の目標である「クラスター中の核スピン転換率の測定」を達成する上で、非常に大きな一歩である。二酸化炭素マトリックス中に分離した水素分子の核スピン転換を、引き続き測定する。試料の真空蒸着温度とスペクトル測定時の温度を5-10 Kの範囲で系統的に変えることで、水素が受ける電場の大きさを変調し、シュタルク効果が核スピン転換に与える影響を明らかにする。メタン分子については、3種の核スピン転換に伴う2つの転換率の温度依存性を測定し、エネルギー緩和経路を明らかにする。また、測定したスペクトルと置換・反転群に基づく解析を行い、結晶内でのメタンの回転準位を決定する。水二量体中の転換についても、マトリックス種、同位体置換種、温度を変えて転換率を測定する。また、テラヘルツ分光と赤外分光を同時測定し、転換に伴って生じる水分子の余剰回転エネルギーの散逸先を明らかにする。水分子と他分子(水素、アンモニア、メタン)との間の異種クラスターの赤外・テラヘルツ吸収スペクトルを測定する。マトリックス効果を取り入れた量子化学計算結果との比較から、クラスターに由来する吸収ピークを特定する。吸収ピークの波数間隔から、クラスターを構成する各分子の回転定数を求める。さらに、スペクトルの時間変化から、各分子の核スピン転換を測定する。転換率の温度依存性から、異種クラスターにおける核スピン転換機構とエネルギー緩和経路を明らかにする。

また、結晶メタンの赤外スペクトルを測定し、結晶中でほぼ自由回転する分子種による振動回転吸収を検出した。吸収ピーク強度の時間変化を解析したところ、1つの指数関数では再現できず、2つの指数関数の線形結合で表されることを見出した。これは、オルソ・メタ・パラ異性体間の転換に起因しており、このように3種の異性体間の核スピン転換を観測した例は、本研究がはじめてである。当初の計画によると、平成30年度は、温度とマトリックス種という条件を変えて水単量体の核スピン転換を測定する予定であった。この計画通り、アルゴン、クリプトン、キセノンという3つの希ガスマトリックス種を用い、水分子の転換率の温度依存性を測定し、そこから核スピン転換におけるエネルギー緩和経路を明らかにした。さらに、計画以上の成果として、水分子とのファンデアワールス複合体における核スピン転換の研究に必要不可欠である、水素、アンモニア、メタン単量体の核スピン転換率を実験により得た。特にメタンについては、3種の異性体間の転換を世界で初めて観測するという、予期していた以上の成果を挙げることができた。また、当初の計画では平成31年度の研究対象であった水二量体についても、赤外吸収スペクトルの時間変化により転換を観測することに成功した。この成果は、本研究課題の目標である「クラスター中の核スピン転換率の測定」を達成する上で、非常に大きな一歩である。二酸化炭素マトリックス中に分離した水素分子の核スピン転換を、引き続き測定する。試料の真空蒸着温度とスペクトル測定時の温度を5-10 Kの範囲で系統的に変えることで、水素が受ける電場の大きさを変調し、シュタルク効果が核スピン転換に与える影響を明らかにする。メタン分子については、3種の核スピン転換に伴う2つの転換率の温度依存性を測定し、エネルギー緩和経路を明らかにする。また、測定したスペクトルと置換・反転群に基づく解析を行い、結晶内でのメタンの回転準位を決定する。水二量体中の転換についても、マトリックス種、同位体置換種、温度を変えて転換率を測定する。また、テラヘルツ分光と赤外分光を同時測定し、転換に伴って生じる水分子の余剰回転エネルギーの散逸先を明らかにする。水分子と他分子(水素、アンモニア、メタン)との間の異種クラスターの赤外・テラヘルツ吸収スペクトルを測定する。マトリックス効果を取り入れた量子化学計算結果との比較から、クラスターに由来する吸収ピークを特定する。吸収ピークの波数間隔から、クラスターを構成する各分子の回転定数を求める。さらに、スペクトルの時間変化から、各分子の核スピン転換を測定する。転換率の温度依存性から、異種クラスターにおける核スピン転換機構とエネルギー緩和経路を明らかにする。旅費が当初の計画よりも若干抑えられたため、次年度使用額が生じた。平成31年度の使用計画にはほとんど変更はなく、当初の予定通り、成果を発表する国際会議への参加旅費と消耗品費として用いる。
ユニットケアシステムを用いた児童養護施設における養育環境の構築方法

本研究では、児童養護施設への導入が求められ進められているユニットケアシステム(子ども10名程度と複数職員による生活集団ごとに完結した空間内で生活行為が展開され、職員がケアにあたるしくみ)に着目し、その導入実態と施設運営面からみた問題構造を明らかにすることを通じ、児童養護施設における養育環境に関する提案を目的とした。研究からは以下四点が示された。1)全国施設におけるユニットケアシステムの導入実態、2)ユニットケアシステムにおける職員の空間利用と連携に関する実態と特性、3)職員の「働きやすさ」からみた施設環境の評価構造、4)今後ユニットケアシステムをより有効なものとするための検討事項本研究では、児童養護施設への導入が求められ進められているユニットケアシステム(子ども10名程度と複数職員による生活集団ごとに完結した空間内で生活行為が展開され、職員がケアにあたるしくみ)に着目し、その導入実態と施設運営面からみた問題構造を明らかにすることを通じ、児童養護施設における養育環境に関する提案を目的とした。1)全国施設におけるユニットケアシステムの導入実態、2)ユニットケアシステムにおける職員の空間利用と連携に関する実態と特性、3)職員の「働きやすさ」からみた施設環境の評価構造、4)今後ユニットケアシステムをより有効なものとするための検討事項本年度は、全国の児童養護施設のうち生活単位(一日のおおよその生活を共にする集団を指す)の小規模化に関する実態を把握する目的で、中舎制と小舎制のあわせて205施設に対する質問紙調査を行い、45%の回答を得た。そこから明らかにされた点を以下にまとめる。1)中舎制・小舎制施設は1950年代より一貫して傾向にあるものの、2000年代に入るとそれまでにない著しい増加がみられている。2)平均児童数は8.9名という規模の生活単位であるが、施設による職員配置や勤務体系の工夫が把握された。3)児童が居住する建物については、2000年代竣工のものが半数を占める一方で、築40年以上を数えるものも2割強確認された。平面構成としては、生活単位毎の独立性からみて、小舎分棟型、2戸1型、n戸1型、未分割型に分類された。4)80年代からの施設形態の変遷に着目すると、「伝統小舎型」「小舎転換型」「新小中舎型」「中舎型」の四つに類型化され、中舎制や大舎性から小舎制の併用や転換を行った「小舎転換型」が36%と最も多く、また職員の住み込み制は主に伝統小舎型に見られるといった特色が把握された。5)施設運営における課題は、主に職員体制といった制度に関わる項目と、職員の育成や情報共有といった職員の働き方に関する項目が指摘されている。6)本年度の成果を踏まえ、次年度は典型的な平面構成の施設を事例的に抽出し、施設内の生活展開や勤務の実態と空間との関わり、施設運営における課題について明らかにする。まず、全国施設におけるユニットケアシステムの導入による生活単位小規模化の実態調査に関しさらに分析を加え、全国実態を五点にまとめた。(1)児童養護施設の生活単位小規模化は、特に児童虐待問題が顕在化した2000年代に入り急速な進展が確認され、社会的要請に対し小規模化による対応を着実に進めてきていたことが分かった。(2)子どもと職員の生活集団の構成とその特性を示し、低い職員配置基準の下で専任と兼任といった工夫のもと職員配置をする姿を捉えた。(3)生活の場と生活単位の関係から、生活行為が単位内で完結し独立性の高い生活が行われる施設がある一方、生活単位内だけで生活行為が完結しない施設が半数近くあることが分かった。これには職員の職種と配置数、処遇職員に求められる職務内容との関連が推察される。(4)小規模化実践の経年的な過程から、小規模化への取り組みにみられる類型化とその特色および施設運営に関する課題を示した。(5)施設運営に関する課題は、職員配置といった制度に関わるものに加え、生活単位の小規模化により職員の働く場が空間的に分けられたことに関連するものが把握された。次に、運営的要素からみたユニットケアシステムの問題構造を把握するために、管理部門と生活部門の配置関係が異なる5施設を対象として生活単位の編成実態と職員の施設空間の利用実態を捉え、さらに生活単位や職員の密室化・孤立化を防ぐための施設空間や施設利用、職員の連携における特性と課題を把握した。それに加えて施設環境と職員間の連携に対する評価を明らかにした。そこから、職員配置と情報共有の方法、管理部門と生活部門の配置関係、職員の共用空間の役割について検討することが課題として挙げられた。前年度までの研究をうけ、今年度は、子どもへのよりよい養育を実現するための職員側の視点に立ち、ユニットケア型施設の職員にとっての働きやすい施設環境について評価グリッド法による検討を行った。そこから、1)職員の環境評価の観点は「建物・環境」「生活・ケア」「職員集団」「施設運営・管理」「地域」の5つに分類される、2)子どもへの利点が強調されてきたユニット型施設であるが、職員にとってもより良い支援や負担の軽減、子どもとの信頼関係構築が実現しうるなどの利点がある、3)職員はユニットケア型施設の建物環境を評価している、

4)施設環境の物理的要件として、家庭的な設備とインテリア、子どもの様子が分かりやすいこと、また調理や食事が身近となるような空間構成が重視されている、5)職員のバーンアウトを防ぎ子どもへのよい良い支援を行うために、施設運営・管理面における公休の保障と適切な施設・ユニット規模が課題となる、といった知見を得た。これまでの本研究活動を通じ、児童養護施設におけるユニットケアのあり方を物理的環境と施設職員の職務との関係から検討し、以下の提案をあげる。1)職員間の連携における方法や意識の統一と職員への支援体制の確立、2)施設建物の物理的な構成に応じた職員配置と連携方法の構築、3)職員の関係構築とそれに対する空間面からの支援本年度はまず、生活単位が小規模化された施設における職員の配置と空間利用実態、職員間連携の方法と施設の意識に関してさらに分析を加えた。そこから、職員の配置構成、職員の空間利用と業務内容の現状を明らかにし、各生活単位に分けられた空間で勤務することのデメリットを補う方策として職員配置や施設空間の構成、さらには複数人勤務が実施されていることを明らかにした。また、職員間連携に対しては評価と改善策を捉え、職員間の情報共有や人間関係構築の重要性が指摘された。今後はそれらを担保する施設空間について考察することが必要である。次に、「小規模ケアユニットの独立性」と「職員間の連携や情報共有に対する満足度」との関連性に焦点をあて、小規模ケア下における職員間の連携の実態と課題について明らかにすること目指し分析をおこなった。小規模ケア下における職員間の連携・情報共有に関する自由記述については7つのサブ・カテゴリーを見出し、それらは「職員間の連携・情報共有への満足群」と「職員間の連携・情報共有への不満足群」の二つのカテゴリーにまとめることができた。職員間の連携・情報共有への満足群は「記録の工夫」「職員間の日頃からのコミュニケーション」「職員間の価値観・意識の共有」の三つのサブ・カテゴリーから構成され、不満足群の構成サブカテゴリーとして「ホーム外職員との連携」「職員の個人差」「情報共有後の適切な対応が困難」「他ホームや施設全体の情報共有」の四つが示された。今後,小規模ケア下における職員間の連携や情報共有をより有効なものにするため、職員間の情報共有内容や意識の標準化を図れる記録様式の統一、職員間の良好な人間関係の構築、SVを含めたホーム担当職員への具体的な支援体制の確立の三点が考えられる。職員の施設空間ニーズについて、調査データの分析が進行中であるため25年度が最終年度であるため、記入しない。運営的要素からみたユニットケアシステムの問題構造を目指した評価グリッド法による分析に想定よりも時間を要している。次年度はまずは職員の施設空間ニーズについて分析考察を進める。更に22、23年度の研究成果をあわせてユニットケアシステムの導入実態を整理し、課題の構造化を行い、ユニットケアシステムの実用に関するモデルを提案する。なお、研究成果については論文投稿および学会発表を進めていく。25年度が最終年度であるため、記入しない。まずは職員の施設空間評価とニーズについて分析考察を進める。更にこれまでの研究成果をあわせてユニットケアシステムの導入実態を整理し、課題の構造化を行い、ユニットケアシステムの実用に関するモデルを提案する。
加温滅菌処理細片化同種骨の骨再造形に関する基礎研究

加温滅菌処理同種骨の骨再造形と人工股関節骨・インプラント境界面の生体反応機構の病態特性を明らかにするために、骨母床と骨の再造形に関する病理学・工学的検討と加温滅菌処理同種骨移植を用いた臨床症例の評価解析を行った。1.病理学・工学的検討:弛緩人工股関節では、組織中でのMMPの病的な産生の亢進・活性化、MMPの制御因子TIMPの病的な産生の亢進、MMPとTIMPの量的不均衡が明らかとなった。EMMPRIN、fibronectin、laminin、integrin、PGP9.5の組織中での過剰発現がMMP-TIMP系の不均衡に関与する可能性が示された。関節液中には、MMPとTIMP、骨吸収性サイトカインIL-1β、IL-6、M-CSFの増加も示された。関節液は、in-vitroで顕著な破骨細胞の分化誘導能を有し、この過程はOPGの添加によって抑制された。このような病態特性を示す骨母床には高回転型の骨動態が存在し、破骨細胞性と非破骨細胞性の骨吸収機構が明らかになった。骨動態にはメカニカルストレスの存在が重要なことも示唆された。メカニカルストレス下の骨芽細胞動態では、COX-2、MMP-1、MMP-3のmRNAが一過性に有意に上昇しこれらが骨の再造形に関与している可能性が示唆された。病的骨吸収や骨再造形の細胞性反応には人工股関節インプラントの物性も関与する可能性が示唆され、今後の研究課題となった。2.加温滅菌処理同種骨移植併用人工股関節再置換術の臨床経過の検討:加温滅菌処理同種骨の2-3mm径の細片化処理後のリモデリングは臼蓋側、大腿骨側とも良好であった。臼蓋側では股臼再建プレート使用による移植骨への適正なメカニカルストレスの伝搬が同種骨の再造形に有効に作用し、大腿骨側では、治具を用いた正確な圧詰手技と大腿骨インプラントの至適なアライメントによるメカニカルストレスの有効な伝搬が、加温滅菌処理同種骨の骨再造形に有効であることが示された。動物実験モデルは、海外共同研究者の助言から、分子レベルでの解析がより容易なラットに変更して加温処理滅菌した同種骨の骨再造形について観察した。大腿骨に空隙を形成後、各0.5、1mm径の同種骨を加温・圧詰しセメントを用いてインプラントを挿入固定した。術後、屠殺前3,7日にテトラサイクリンで骨標識を行い、術後2、4,8週で大腿骨を摘出した。非脱灰硬組織標本を作製後、Villanueva骨染色を行い蛍光顕微鏡にて骨の形態観察を行った。移植後、時間の経過と伴に移植骨周囲にはテトラサイクリンでラベルされる添加性の骨形成が観察された。骨芽細胞性の細胞活動が移植骨周囲に観察されたが、破骨細胞性の活動は顕著ではなかった。移植骨はサイズの違いによって期間中は明かな再造形の違いは認められなかった。今回立案したモデルは、同種骨の再造形過程を観察するのに有用なモデルと思われた。