hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
徐放化basic-FGF製剤の胸腔内投与による肺気腫の再生医療

肺気腫に対する再生医療は動物実験レベルでは既に実現されており、気道内および肺動脈内への徐放化basic-FGF製剤の投与により肺胞隔壁の修復が生じることが確認されている。しかし、これらの経路での投与は少なくとも一時的に肺機能を障害する可能性があるため臨床応用に至っていない。我々は呼吸機能障害の可能性がより少ない投与経路として胸腔内への徐放化basic-FGF製剤の投与を検討した。14週齡のSprague-Dawleyラットを用いて気道内へのエラスターゼを注入により肺気腫モデルを作成した。このモデルの胸腔内へ徐放化basic-FGF製剤を注入し、14日後に肺を摘出して組織学的に評価した。肺のmean linear interceptは、治療側が65.1±7.0 μmで非治療側の114.4±7.5 μmに比べ有意(p=0.0005)に短く、胸腔内への徐放化basic-FGF製剤の投与により肺胞の再生が生じることが確認された。COPDは組織学的には肺胞・気道の不可逆的破壊であるため、肺組織の再生が理論的に有望な治療法であると考えられる。COPDに対する再生医療は動物実験では既に成功しており、ゼラチンハイドロゲルを用いて徐放化したbasic-fibroblast growthfactor(basic-FGF)製剤の肺胞内へ直接注入で、気腫化した肺胞の回復が確認されている。しかし、高度の呼吸困難を有する患者の気道内への注人は高いリスクを伴うため臨床応用の可能性は低いと考えられる。COPD患者では高頻度に気胸が発生する。我々は、気胸を発生したCOPD患者の治療中に、徐放化basic-FGF製剤をドレーンより胸腔内投与すれば、COPDに対する再生医療の臨床応用が容易に実現可能になると考え、動物実験により検証した。14週齢のSprague-Dawley ratを用い、porcinepancreatic elastase 500 IU/250μLを気道内へ注入し8週間観察し肺気腫ラットを作成した。この肺気腫ラットの左胸腔内へ徐放化basic-FGF製剤添加フィブリン糊を注入し、14日目にsacrificeして肺を摘出、対側の肺を対照として組織学的に評価した。結果、一視野あたりの肺胞数は処置側が267、対側が105、肺胞の面積は処置側が0.0043±0.0016mm^2、対側が0.0169±0.0091mm^2であり、徐放化basic-FGF製剤の胸腔内投与による肺胞隔壁の修復が確認された.COPDは組織学的には肺胞・気道の不可逆的破壊であるため、肺組織の再生が理論的に有望な治療法であると考えられる。しかし、高度の呼吸困難を有する患者の気道内への注入は高いリスクを伴うため臨床応用の可能性は低いと考えられる。14週齢のSprague-Dawley ratを用い、porcinepancreatic elastase 500IU/250μLを気道内へ注入し8週間観察し肺気腫ラットを作成した。結果、一視野あたりの肺胞数は処置側が267、対側が105、肺胞の面積は処置側が0.0043±0.0016mm^2、対側が0.0169±0.0091mm^2であり、徐放化basic-FGF製剤の胸腔内投与による肺胞隔壁の修復が確認された.

また、当施設における設備を用いて作成したゼラチンハイドロゲルの安全性試験の結果,エンドトキシンおよび滅菌用エチレンオキサイドの残留は共に安全基準値以下であった。本治療ストラテジーは実際に臨床に応用可能であることが示唆された。COPDは組織学的には肺胞・気道の不可逆的破壊であるため、肺組織の再生が理論的に有望な治療法であると考えられる。COPDに対する再生医療は動物実験では既に成功しており、ゼラチンハイドロゲルを用いて徐放化したbasic-fibroblast growthfactor (basic-FGF)製剤の肺胞内へ直接注入で、気腫化した肺胞の回復が確認されている。しかし、高度の呼吸困難を有する患者の気道内への注入は高いリスクを伴うため臨床応用の可能性は低いと考えられる。COPD患者では高頻度に気胸が発生する。我々は、気胸を発生したCOPD患者の治療中に、徐放化basic-FGF製剤をドレーンより胸腔内投与すれば、COPDに対する再生医療の臨床応用が容易に実現可能になると考え、動物実験により検証した。14週齡のSprague-Dawley ratを用い、porcinepancreatic elastase 500 IU/250 μLを気道内へ注入し8週間観察し肺気腫ラットを作成した。この肺気腫ラットの左胸腔内へ徐放化basic-FGF製剤添加フィブリン糊を注入し、14日目にsacrificeして肺を摘出、対側の肺を対照として組織学的に評価した。結果、Mean Linear Intercept (Lm)は処置側が65.±7.0 μm、対側が114.4±17.5 μmで、徐放化basic-FGF製剤の胸腔内投与による肺胞隔壁の修復が確認された.対側のLmは対照群と差がないことより、再生は投与側の肺のみに生じると考えられた.また、当施設における設備を用いて作成したゼラチンハイドロゲルの安全性試験の結果,エンドトキシンおよび滅菌用エチレンオキサイドの残留は共に安全基準値以下であった。本治療ストラテジーは実際に臨床に応用可能であることが示唆された、肺胞の再生を確認しており、現在、実験数を追加している。おおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度において、論文を作成し、投稿の予定である。
木材粉末のみを素材とした低環境負荷・循環型材料の成形技術の開発

木質素材は,計画的な伐採と植林を行えば,枯渇することなく持続的な使用が可能な低環境負荷材料であり,今後ますます有効な材料として期待される.しかし,樹木は成長に長い年月を要するという生産性の問題や,任意の形状に加工しにくいといった加工性の問題を抱えている.現在,これらの問題を解決する方法として,木材をチップ状に粉砕し固形化する方法が広く用いられている.しかし,固形化の際に石油系の接着剤が使用されているため,廃棄の際の環境汚染が問題として残る.石油系接着剤などを一切使用せずに木材粉末のみを固形化する技術が開発されれば,任意形状の木質製品の製造が可能になると共に,木材を粉末状,チップ・ブロック状にして使用するため,生産性の向上が期待され,さらに廃棄の際の環境問題も改善される.本研究では,木材粉末の固形化・流動のメカニズムを解明すると共に,木材粉末のみを用いた複雑形状部品の成形技術を確立することを目的とする.木材粉末を用いて複雑形状部品を成形する場合には,金型への充満状況(流動性)とその部分での固形化が重要課題である.そこで,1.木材粉末の形状,含水率および金型内の雰囲気(温度,圧力)を変化させて押出し成形を行い,木材粉末の形態変化を調査し,流動のメカニズムおよび固形化の条件を明らかにした.2.複雑形状の金型を用いてホットプレス,押出し,射出成形を行い,成形条件(圧力,温度,粉末形状等)と粉末の流動状況の関係を明らかにした.最適加工条件の下では,金型の隅々において相対かさ密度0.9以上,ビッカース硬さ約25HVの均質な複雑形状部品(ワイングラス形状)の成形が可能であることが明らかとなり,木材粉末のみによる実用化製品の製造の可能性が示された.木質素材は,計画的な伐採と植林を行えば,枯渇することなく持続的な使用が可能な低環境負荷材料であり,今後ますます有効な材料として期待される.しかし,樹木は成長に長い年月を要するという生産性の問題や,任意の形状に加工しにくいといった加工性の問題を抱えている.現在,これらの問題を解決する方法として,木材をチップ状に粉砕し固形化する方法が広く用いられている.しかし,固形化の際に石油系の接着剤が使用されているため,廃棄の際の環境汚染が問題として残る.石油系接着剤などを一切使用せずに木材粉末のみを固形化する技術が開発されれば,任意形状の木質製品の製造が可能になると共に,木材を粉末状,チップ・ブロック状にして使用するため,生産性の向上が期待され,さらに廃棄の際の環境問題も改善される.本研究では,木材粉末の固形化・流動のメカニズムを解明すると共に,木材粉末のみを用いた複雑形状部品の成形技術を確立することを目的とする.木材粉末を用いて複雑形状部品を成形する場合には,金型への充満状況(流動性)とその部分での固形化が重要課題である.そこで,1.木材粉末の形状,含水率および金型内の雰囲気(温度,圧力)を変化させて押出し成形を行い,木材粉末の形態変化を調査し,流動のメカニズムおよび固形化の条件を明らかにした.2.複雑形状の金型を用いてホットプレス,押出し,射出成形を行い,成形条件(圧力,温度,粉末形状等)と粉末の流動状況の関係を明らかにした.最適加工条件の下では,金型の隅々において相対かさ密度0.9以上,ビッカース硬さ約25HVの均質な複雑形状部品(ワイングラス形状)の成形が可能であることが明らかとなり,木材粉末のみによる実用化製品の製造の可能性が示された.本研究では,木材粉末の固形化・流動のメカニズムを解明すると共に,木材粉末のみを用いた複雑形状部品の成形技術を確立することを目的としている.木材粉末を用いて複雑形状部品を成形する場合には,金型への充満状況(流動性)とその部分での固形化が重要課題である.本年度は,(1)木材粉末の固形化・流動メカニズムの解明,および,(2)複雑形状部品の成形の可能性と問題点の把握について検討した.1.木材粉末の固形化・流動のメカニズムの解明:木材粉末の寸法・形状,含水率および金型内の雰囲気(温度,圧力)を変化させて圧粉成形を行い,加圧・加熱・冷却時の木材粉末の形態変化と固形化との関係を調べ,最適な固形化条件を明らかにした.また,最適固形化条件を参考にして,種々の押出し比のもとで押出し実験を行い,木材粉末の流動性と固形化との関連を明らかにした.そして,得られた成形体の硬さ試験,かさ密度測定,曲げ試験,引張試験を行い,これらの機械的特性に対する加工条件の影響を明らかにした.2.ホットプレスによる小形複雑形状部品の成形:カップ形状の金型を用いてホットプレスを行い,成形条件(圧力,温度,粉末形状等)と粉末の流動状況の関係を調べた.また,成形品の寸法・精度,かさ密度分布および機械的特性を調べた.その結果,カップ形状の成形品のホットプレスを行うためには,金型の形状および粉末の加圧方向が重要であること,および,金型への流動に対しては,木材粉末の寸法と含水率が大きく影響することが明らかとなった.本研究では,木材粉末の固形化・流動のメカニズムを解明すると共に,木材粉末のみを用いた複雑形状部品の成形技術を確立することを目的としている.木材粉末を用いて複雑形状部品を成形する場合には,金型への充満状況(流動性)とその部分での固形化が重要課題である.本年度は,(1)ホットプレスによる複雑形状部品の成形,および,

(2)逐次押出し加工による長尺部材の成形について,その可能性と問題点について検討した.1.ホットプレスによる複雑形状部品の成形:金型内の温度および水分量を高温下で自由に調節が可能であり,また,成形加工中に水分を排出することができる装置を新たに考案した.この装置を用いて,木材粉末の寸法・形状,含水率および金型内の雰囲気(温度,圧力)を変化させてホットプレス成形を行い,木材粉末の流動状態および固形化状態を調べ,最適固形化条件を明らかにした.その結果,最適固形化条件の下では,金型の隅々において相対かさ密度0.8以上の均質な複雑形状部品の成形が可能であることが明らかになった.2.逐次押出し加工による長尺部材の成形:金型および粉末充填部の温度を任意に設定できる逐次押出し成形装置を試作した.そして,種々の温度設定の下で長尺棒の成形を行い最適な加工条件を検討した.その結果,最適な加工条件下においては,木材粉末を充填するごとに生じる接合面での接合状態が良好であり,かつ,かさ密度が大きい長尺棒の成形が可能であることが明らかとなった.木材粉末を用いて複雑形状部品を成形する場合には,金型への充満状況(流動性)とその部分での固形化が重要課題である.本年度は,前年度までに得られた研究成果を基にして,実用化製品の製造を目的とした木材粉末用の射出成形装置を開発し,木材粉末のみによる複雑部品の射出成形を試み,その可能性と問題点について検討した.開発された射出成形装置は,粉末充填部,ゲート部,金型部で構成されており,これらの各部は密閉コンテナ内に配置されている.また,木材粉末の射出成形において,粉末の流動性と固形化に影響を及ぼす重要な成形因子である含水率,温度,圧力および射出後の金型内の成形品の水分除去を任意に調節することが可能である.この装置を用いて,木材粉末の寸法・形状,含水率および金型内の雰囲気(温度,圧力)を変化させて射出成形を行い,流動状態および固形化状態に対するこれらの成形因子の影響を検討し,射出成形における木材粉末の流動・固形化のメカニズムの解明を行った.その結果,木材粉末の水分の蒸発を防いだ密閉コンテナ内では,温度160°Cの成形条件で,木材粉末の含水率が多くなるほど,木材粉末は良好な流動性を示し,小さい成形圧力で金型の隅々まで充填することを明らかにした.しかし,含水率が多くなると加工後の成形体からの水分の流出によって形状不良(収縮割れ)が生じる.そこで,良好な成形体を得るための木材粉末の初期含水率および成形途中での水分除去時等の最適加工条件を明らかにした.最適加工条件の下では,金型の隅々において相対かさ密度0.9以上,ビッカース硬さ約25HVの均質な複雑形状部品(ワイングラス形状)の成形が可能であることが明らかとなり,木材粉末のみによる実用化製品の製造の可能性が示された.
運動時ホメオスタシス調節研究のための総合的計測システム

運動時には呼吸・循環系はもとより体液調節,体温調節などのあらゆるホメオスタシス系が、筋活動の円滑な遂行のために有機的に働く.運動時のホメオスタシス調節には筋・関節の動きや、筋活動によって生ずる代謝産物を検出して呼吸・循環機能等を賦活させる末梢からのfeedback系と、運動の意志発動と同時に(あるいは先行して)自律系に上位脳から指令が発せられるfeedforward系の2つがある.このfeedback系は決して末梢だけで機能しているのではなくその調節に中枢神経系は大きく関与している.しかし末梢からの情報がどのように中枢神経系内で処理されるかについての知見は乏しい.本研究の目的はこのよう運動時のホメオスタシス調節の脳内機構の解明のための実験系を確立することである.本年度は特に最近実用化が急速に進んだテレメータによって血圧・体温等の自律反応、バイオセンサーやマイクロダイアリシスで測定した脳内物質濃度を記録するシステムを開発する.初年度は実験条件の確立とラットの運動計測システムの完成を目標に実験を進めた.実験はWister系雄ラットを用い、直径40cmの金属グリッドからなる回転かごで実験を行った.音を条件刺激として、ラットが一定角度かごを回転させると、かごに通電されるショックが回避できる装置を製作した.2年度はこの装置内に血圧、筋電図測定用のテレメータを埋め込んだラットを入れ、運動と筋電図、血圧の記録が出来るようなソフトを開発した.最終年度は以上の装置でラットが運動する実験条件を検討した.この条件をラットは3回程度のセッションで学習し、条件刺激提示により、実験者が自由に運動させることが出来るようになった.当初の目的を十分達成しているシステムを開発することが出来た.運動時には呼吸・循環系はもとより体液調節,体温調節などのあらゆるホメオスタシス系が、筋活動の円滑な遂行のために有機的に働く.運動時のホメオスタシス調節には筋・関節の動きや、筋活動によって生ずる代謝産物を検出して呼吸・循環機能等を賦活させる末梢からのfeedback系と、運動の意志発動と同時に(あるいは先行して)自律系に上位脳から指令が発せられるfeedforward系の2つがある.このfeedback系は決して末梢だけで機能しているのではなくその調節に中枢神経系は大きく関与している.しかし末梢からの情報がどのように中枢神経系内で処理されるかについての知見は乏しい.本研究の目的はこのよう運動時のホメオスタシス調節の脳内機構の解明のための実験系を確立することである.本年度は特に最近実用化が急速に進んだテレメータによって血圧・体温等の自律反応、バイオセンサーやマイクロダイアリシスで測定した脳内物質濃度を記録するシステムを開発する.本年度は実験条件の確立とラットの運動計測システムの完成を目標に実験を進めた.A.回転かごを用いた運動システム.実験はWister系雄ラットを用い、あらかじめネブタール麻酔下で体温測定用のテレメータを腹腔内に埋め込んだ.1週間の回復後、直径40cmの金属グリッドからなる回転かごで実験を行った.音を条件刺激として、ラットが一定角度かごを回転させると、かごに通電されるショックが回避できる.ラットはこの条件を3回程度のセッションで学習し、条件刺激提示により、実験者が自由に運動させることが出来るようになった.B.コンピュータシステム.かごの回転→刺激の制御、ラットの運動の記録、2つの記録の時間的な関係の解析などのためのインターフェイスとプログラムの開発を行い完成した.来年度はいよいよこのシステムを用いて種々の運動時の自律反応を解析する予定である.運動時には呼吸・循環系はもとより体液調節,体温調節などのあらゆるホメオスタシス系が、筋活動の円滑な遂行のために有機的に働く.運動時のホメオスタシス調節には筋・関節の動きや、筋活動によって生ずる代謝産物を検出して呼吸・循環機能等を賦活させる末梢からのfeedback系と、運動の意志発動と同時に(あるいは先行して)自律系に上位脳から指令が発せられるfeedforward系の2つがある.このfeedback系は決して末梢だけで機能しているのではなくその調節に中枢神経系は大きく関与している.しかし末梢からの情報がどのように中枢神経系内で処理されるかについての知見は乏しい.本研究の目的はこのよう運動時のホメオスタシス調節の脳内機構の解明のための実験系を確立することである.本年度は特に最近実用化が急速に進んだテレメータによって血圧・体温等の自律反応、バイオセンサーやマイクロダイアリシスで測定した脳内物質濃度を記録するシステムを開発する.初年度は実験条件の確立とラットの運動計測システムの完成を目標に実験を進めた.実験はWister系雄ラットを用い、直径40cmの金属グリッドからなる回転かごで実験を行った.音を条件刺激として、ラットが一定角度かごを回転させると、かごに通電されるショックが回避できる装置を製作した.2年度はこの装置内に血圧、筋電図測定用のテレメータを埋め込んだラットを入れ、運動と筋電図、血圧の記録が出来るようなソフトを開発した.最終年度は以上の装置でラットが運動する実験条件を検討した.この条件をラットは3回程度のセッションで学習し、条件刺激提示により、実験者が自由に運動させることが出来るようになった.当初の目的を十分達成しているシステムを開発することが出来た.

運動時には呼吸・循環系はもとより体液調節,体温調節などのあらゆるホメオスタシス系が、筋活動の円滑な遂行のために有機的に働く.運動時のホメオスタシス調節には筋・関節の動きや、筋活動によって生ずる代謝産物を検出して呼吸・循環機能等を賦活させる末梢からのfeedback系と、運動の意志発動と同時に(あるいは先行して)自律系に上位脳から指令が発せられるfeedforward系の2つがある.このfeedback系は決して末梢だけで機能しているのではなくその調節に中枢神経系は大きく関与している.しかし末梢からの情報がどのように中枢神経系内で処理されるかについての知見は乏しい.本研究の目的はこのよう運動時のホメオスタシス調節の脳内機構の解明のための実験系を確立することである.本年度は特に最近実用化が急速に進んだテレメータによって血圧・心拍の自律反応を記録するシステムを開発した.本年度は実験条件の確立とラットの運動計測システムの完成を目標に実験を進めた.回転かごを用いた運動システム.実験はWister系雄ラットを用い、あらかじめネブタール麻酔下で血圧測定用のテレメータを腹腔内に埋め込んだ.1週間の回復後、直径40cmの金属グリッドからなる回転かごで実験を行った.音を条件刺激として、ラットが一定角度かごを回転させると、かごに通電されるショックが回避できる.ラットはこの条件を3回程度のセッションで学習し、条件刺激提示により、実験者が自由に運動させることが出来るようになった.その結果運動に同期した心拍、血圧の上昇をきれいに記録できた.来年度はさらに筋電図を記録するもう一つのテレメータを導入して種々の運動時の自律反応を解析する予定である.運動時には呼吸・循環系はもとより体液調節,体温調節などのあらゆるホメオスタシス系が、筋活動の円滑な遂行のために有機的に働く.運動時のホメオスタシス調節には筋・関節の動きや、筋活動によって生ずる代謝産物を検出して呼吸・循環機能等を賦活させる末梢からのfeedback系と、運動の意志発動と同時に(あるいは先行して)自律系に上位脳から指令が発せられるfeedforward系の2つがある.このfeedback系は決して末梢だけで機能しているのではなくその調節に中枢神経系は大きく関与している.しかし末梢からの情報がどのように中枢神経系内で処理されるかについての知見は乏しい.本研究の目的はこのよう運動時のホメオスタシス調節の脳内機構の解明のための実験系を確立することである.本年度は特に最近実用化が急速に進んだテレメータによって血圧・体温等の自律反応、バイオセンサーやマイクロダイアリシスで測定した脳内物質濃度を記録するシステムを開発する.本年度は実験条件の確立とラットの運動計測システムの完成を目標に実験を進めた.実験はWister系雄ラットを用い、あらかじめネブタール麻酔下で血圧測定用のテレメータ(AM)を腹腔内に埋め込み、また筋電図測定用の電極を僧坊筋に留置しその信号を送るためのテレメータ(FM)を背部皮下に埋め込んだ.1週間の回復後、直径40cmの金属グリッドからなる回転かごで実験を行った.音を条件刺激として、ラットが一定角度かごを回転させると、かごに通電されるショックが回避できる.ラットはこの条件を3回程度のセッションで学習し、条件刺激提示により、実験者が自由に運動させることが出来るようになった.かごの回転→刺激の制御、ラットの運動の記録、血圧、EMG記録の時間的な関係の解析などのためのインターフェイスとプログラムの開発を行い完成した.
有機無機層状結晶を配向分散したポリマー複合材料の光機能制御

検討内容光機能性を有する有機無機複合体粒子の応用について、その配向制御、分子ホスト間での相互作用と光反応性、無機マトリックスへの複合粒子の分散等について検討を進めた。モデル材料として、種々のビオロゲン-K_4Nb_6O_<17>(V--K_4Nb_6O_<17>)複合体とスチルバゾリウム-モンモリロナイト(STZ-Mont.)などについて検討を行った。結果1.有機無機複合体の配向制御に関連し、まず薄板状複合体合成のために、水熱合成法によって、自形を有する粒径の揃ったニオブ酸カリウム(K_4Nb_6O_<17>)板状粒子を合成することが可能となった。2.STZ-Mont.複合体粒子について層間での分子の密な集合状態を確認し、さらにシリカマトリックス中への配向性薄膜を合成することができた。また、機能性有機分子の傾きを偏光紫外可視スペクトルで明らかにすることができた。3.V-K_4Nb_6O_<17>複合体について、ビオロゲン分子の側鎖基を種々変化させて合成を行ない、インターカレーション挙動を比較した。特に短鎖側鎖基の場合、良好な光反応挙動を示すことがわかり、長鎖側鎖基の場合には、層構造の乱れが観察された。4.2つのビオロゲン側鎖基の一方を短鎖にした場合には、ニオブ酸層との間での電子移動が改善され、光反応性が観察できることから、分子と層間の距離が大きな影響を持つことが明かとなった。5.層状シリケートであるマガディアイト粒子の改質によって、非晶質シリカマトリックスへの層状シリカの分散が可能であることを確認することができた。6.有機無機複合体の薄膜化に電気泳動法を応用することにより、配向性の良い均一な薄膜を作製することができた。緒言有機物がインターカレーションするホスト材料として、層状ニオブ酸化物を中心とした化合物を選択し、高温焼成による合成と水熱法による合成についての検討を開始した。また、配向制御のための新しい手法として、層状ホストを大面積の基板上にも合成できる手法として、電気泳動を利用した積層膜の作製を試み、さらにインターカレーション挙動の検討を行った。実験方法層状ニオブ酸化物の合成は、酸化ニオブと炭酸カリウムとの焼成と酸化ニオブと水酸化カリウムの水熱反応の二種類を試みたが、比較的小さな結晶が容易に合成できる焼成法で得られた結晶を中心に利用した。この結晶に対して電子授受が考えられるビオロゲン化合物のイオン交換について検討を行った。さらに、配向積層薄膜作製のための基礎検討として、水溶液中でのモンモリロナイトの電気泳動による製膜とインターカレーション挙動をXRD等により調べ、分子配向についての検討を、偏光可視紫外分光法、及び赤外分光法によって行った。結果と考察走査電子顕微鏡の観察から、数十μmの層状ニオブ酸カリウムは、インターカレーションによって層の剥離が観察され、この際の複合粒子の形態、積層状態、層間隙の大きさは、用いたビオロゲンの種類によって大きく変化する。そして紫外線照射による変色も、明らかな違いが観察された。スペクトルの大きな変化は、比較的小さなビオロゲンに限られており、層間での配向構造と密接な関連が確かめられた。

層状ホストの配向制御のために利用した電気泳動では、1-4%程度のかなり高濃度の分散体中において配向性の良い積層体が得られた。乾燥後は、非常に配向性が高いことがXRD測定から認められ、さらに、水溶液中でのアルキルピリジニウムのインタカレーションも、配向性を保ったまま行うことが可能となった。透明導電性基板上では、偏光分光によって層間における分子の傾きが求まり、XRDの測定結果と良い一致を示した。緒言層状ホスト化合物として従来から検討を行ってきたニオブ酸カリウムのニオブ-酸素層の一部を、タンタルあるいはバナジウムを添加することによって固溶体を合成し、その光吸収域について変化を起こすことを目的とした検討を行った。またインターカレーション化合物については、ビオロゲンのアルキル鎖長の異なるものについて検討を行い、紫外線照射によってそのラジカル生成に変化が起きるかについて比較検討を行った。実験方法層状ニオブ酸化物固溶体の合成は、酸化ニオブ、酸化バナジウム、酸化タンタルと炭酸カリウムとの焼成によって試みた。合成した粉末については、XRD及び拡散反射スペクトルによってその生成相と光吸収域についての評価を行った。また、ビオロゲンの鎖長は合成途中での反応種の鎖長によって変化させた。インターカレーションによって固溶体ホストにビオロゲンダイカチオンを導入後、水銀ランプによってその反応性について検討を行った。結果と考察固溶体の合成では、酸化バナジウムの融点が非常に低く生成相として固溶体にはならないことが確認できた。一方、タンタル系においては、未反応の酸化タンタルはなく、ニオブ酸カリウムと同様な回折線が観察された。イオン半径がほぼ同じニオブとタンタルを区別するために、EDSによる組成分析を用いて検討した結果、出発組成と同様な組成であることがわかり、固溶体生成が確認できた。この固溶体の吸収スペクトルを検討した結果、長波長側にわずかながら吸収域が広がることが確認できた。さらに、ビオロゲンの構造が光吸収能やラジカル生成にどのような影響を与えるかについて、明らかに長鎖アルキルの場合にはラジカルが生成しにくく、メチルなどの短い側鎖の場合に生成しやすいこと、また、偏光可視紫外スペクトルからも長鎖アルキルにおいてはねじれがあることが観察できている。生成したラジカルカチオンの安定性は、雰囲気ガス制御、及び昨年度より検討を行っている電気泳動による配向性、緻密性の向上などによって長寿命化することも明かとなった。緒言昨年度まで利用していたニオブ酸カリウムは、固相反応で合成していたために非常に大きな粒子であり、形態もはっきりしないために配向制御にはあまり適したものではなかった。今回は水熱合成によって、形態及び粒径を制御した粒子の合成を検討し、また、無機ポリマー中への複合粒子の分散を行うために、光反応性の金属有機化合物からの無機マトリックスの光硬化についての検討を行った。実験粒子の合成には水熱反応装置を利用し、200°Cの低温条件での合成を試みた。さらにこの手法で合成したニオブ酸カリウムに、側鎖の異なる光反応性分子をインターカレーションによって導入し、紫外線に対する変化を観察した。また、マトリックスとなる無機ポリマーについては、化学的安定性と光反応性について置換基の効果を観察した。結果及び考察水熱合成法においては他種金属を添加することによって、従来と比較してかなり低い温度においてもK_4Nb_6O_<17>への結晶化が確認でき、また得られた粒子は、数ミクロンの自形を有する板状粒子であった。
自動車リサイクルの国際比較（東・東南アジア圏、欧州圏、北中米圏を対象として）

これまで研究代表者を中心としたグループは、資源政策としての視点および環境政策の視点で、自動車リサイクル産業の内外の動向を中心に調査・研究を進めてきた。本研究は政策的動向を引き続き意識しつつも、ビジネスとしての自動車リサイクルの国際比較も試みた。なお、近年急成長を遂げている中国の動向はあえて本研究から外した。まず、本研究では、日本の自動車リサイクルシステムに大きな影響を与えたEUの使用済自動車指令について再検討を行った。さらにこれまで研究してきた日韓の自動車リサイクルの比較研究を継続しながら、マレーシア(日本からの自動車中古部品輸入のハブ的存在)において、これまでほとんど学術的な研究分析が行われていないトラックのリサイクルの実態を検討した。また自動二輪のリユース・リサイクルについてベトナムの現地調査を中心に検討を重ねた。また、モータリゼーションが最も進んでいるアメリカ合衆国の自動車リサイクルの事情は、リユースとしての中古パーツ市場の動向研究以外には、学術的な研究はほとんど知られていない。そこで、アメリカ合衆国および隣国カナダの自動車リサイクルシステムの特質について、既存資料と現地調査を含めて検討を加えた。なお、今後電気自動車を主体とした次世代自動車がますます増加し、自動車バッテリーや電池のリユース、リサイクルも重要な政策課題となる。そこで、この問題に関する考察も日本や韓国、東南アジアをフィールドに進めた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。東・東南アジア班では、マレーシアの中古トラック市場調査、日本からのトラック中古部品、ハーフカットを使用した再生車両製造ビジネス(リビルト)の現地調査を行った。その結果欧州とくにイギリス(スウェーデン)からの中古リペアビジネスも、マレーシアにおいては堅実に市場を確保していること、マレーシアにおける今後の排ガス規制の強化、および中国製の新車トラックの輸入増から、日本からの中古トラック、トラックハーフカット、エンジン等の輸出ビジネスは大きな岐路に立っていることが判明した。また、二輪のリサイクルについては、ベトナムに焦点を当て、国内で情報収集・文献調査を行った。さらに自動車鉛バッテリーリサイクルについて、韓国の鉛二次精錬メーカの存立要因を調査し、考察を進めた。北米班は、カナダ・米国にて資料収集、業界団体の研究会に参加し、意見交換を行った。その結果シュレッダービジネスが確立した1970年代以降、米国の自動車リサイクルビジネスには大きな変化はないという仮説を立てた。EU班では、自動車メーカーを持たないが、関連業界が一体となって自動車リサイクルに取り組んでいるオランダや、自動車メーカーはあるものの、リサイクル率が依然として法規制水準を満たしていないイタリアの状況について現地調査を行った。なお、EUからの中古車の輸出先としては、東ヨーロッパ(ドイツ、オランダ等)とアフリカ諸国(イタリア等)が主であることが判明した。また、オランダの自動車リサイクル率は95%程度と高水準であるというが、それを支えているポストシュレッダーテクノロジーに関しては、日本に比して発展途上にあるようであった。なお、わが国の自動車リサイクル法の10年間の総括を進めながら、経済地理学会2016年大会において、本研究メンバー3名によるランドテーブル「自動車リユース・リサイクルの経済地理学」を企画・発表した。東・東南アジア班、北米班、欧州班とも予定していた現地調査を着実に行うことができた。東。東南アジア班では、とくに日本からの自動車中古部品の再輸出拠点であるマレーシアに焦点を当て、日系現地法人のサポートもあって、幅広く中古トラック、トラックビジネスについて現地調査ができた。また韓国やベトナムについても、自動車メーカー・二論メーカー。現地研究機関・コンサルタントの協力もあり、次年度以降の現地調査の足掛かりを得た。とくに経済地理学会2016年大会において、本研究メンバー3名によるランドテーブル「自動車リユース・リサイクルの経済地理学」を企画・発表できたこと、2016年10月米国メリーランド州ボルチモアで開催されたARA(アメリカ自動車リサイクラー協会)の国際セッションで、日本の現状を紹介しながら米国、英国、ポーランドの実情に関して討論ができ、それぞれの国々の業界団体と今後の研究上の連携が見込まれたことは大きい。そのほか研究論文も数本、公にすることができた。北米に関しては、アメリカの自動車リサイクルについて、これまで断片的に記述されていた文献、資料等を整理し、さらなる研究課題を抽出した。また、文献サーベイにより1900年代からのアメリカの使用済自動車市場の歴史的発展および自動車メーカーの関与について整理を行った。欧州に関してはポーランドにおいて自動車リサイクル関連の国際会議に出席し、日本および韓国の自動車リサイクル政策とその課題について報告し、欧州、アメリカの代表者らと意見交換を行った。また、EU諸国における循環経済の動向を把握すべく、10th Save the Planet (Waste Management & Recycling Conference)に出席して、関連技術と政策情報を入手し、ブルガリアの中古車市場、リサイクル現場の現地調査を行った。アジアに関しては、韓国の使用済み鉛バッテリー製錬会社のインタビュー調査を実施し、日韓における鉛バッテリーの流通実態と特徴を把握した。二輪に関しては、中古二輪車を対象として、ベトナムのハノイとホーチミンを中心に現地調査を実施した。ハノイ近郊では、中古二輪車が、リサイクル工芸村で解体されており、部品についてはリサイクル工芸村から一般市民と修理業者へ販売がされていること、そして、鉄についてはリサイクル工芸村近郊の電炉へ売却がされていることが把握できた。ホーチミン近郊では、中古二輪車が日本から直接、ベトナムへ輸入がされている場合と、日本からカンボジア経由で、ベトナムへ輸入がされていることが把握できた。また、解体を専業で行う業者が存在することも確認でき6た。

トラックに関しては、日本のトラックリサイクルの現状と課題を調査し、マレーシアで日本から輸出された中古トラックが、再製造されて使用されている「リビルト」に関して、現地コーディネータの補助を受けつつ現地調査を進めた。フィールド・ワーク調査は、予算の制約の下、できる限りの範囲で各メンバーが随時行っている情報交換を踏まえながら、計画的に進行している。平成29年度は全メンバーがそろっての研究会こそ開催できなかったが、西日本在住の研究者と、東日本在住の研究者とが、研究代表者と情報交換し、研究の進展をお互いにチェックし、意見交換を行うことができた。これまで研究代表者を中心としたグループは、資源政策としての視点および環境政策の視点で、自動車リサイクル産業の内外の動向を中心に調査・研究を進めてきた。本研究は政策的動向を引き続き意識しつつも、ビジネスとしての自動車リサイクルの国際比較も試みた。なお、近年急成長を遂げている中国の動向はあえて本研究から外した。まず、本研究では、日本の自動車リサイクルシステムに大きな影響を与えたEUの使用済自動車指令について再検討を行った。さらにこれまで研究してきた日韓の自動車リサイクルの比較研究を継続しながら、マレーシア(日本からの自動車中古部品輸入のハブ的存在)において、これまでほとんど学術的な研究分析が行われていないトラックのリサイクルの実態を検討した。また自動二輪のリユース・リサイクルについてベトナムの現地調査を中心に検討を重ねた。また、モータリゼーションが最も進んでいるアメリカ合衆国の自動車リサイクルの事情は、リユースとしての中古パーツ市場の動向研究以外には、学術的な研究はほとんど知られていない。そこで、アメリカ合衆国および隣国カナダの自動車リサイクルシステムの特質について、既存資料と現地調査を含めて検討を加えた。なお、今後電気自動車を主体とした次世代自動車がますます増加し、自動車バッテリーや電池のリユース、リサイクルも重要な政策課題となる。そこで、この問題に関する考察も日本や韓国、東南アジアをフィールドに進めた。東・東南アジア班では、引き続きマレーシアの中古トラック市場調査、再生車両製造ビジネス(リビルト)の現地調査を行う。その際に新車トラックからハーフカットや中古エンジン等のリビルトまでの製品連鎖を意識しながら、調査を進める。二輪のリサイクルについては、ベトナムにて現地調査を行う。さらに自動車鉛バッテリーについて、韓国の二次精錬メーカの存立要因を中心に研究論文をまとめ、次世代自動車のバッテリーリユース、リサイクルの動向も調査する。
眼疾患による眼光学系変化から惹起される羞明のメカニズムの解明

羞明(まぶしさ)は眼科受診する患者の主訴として頻繁に認められるが、その発生機序に関しては未だ不明な点が多い。そこで、視覚入力から惹起される羞明に注目して本研究を行った。代表的な羞明を生じる疾患である、白内障に対する手術の前後で生じた眼光学的な変化に注目した。術前と術後の全眼球の波面収差および自覚的な羞明をスケール化して、その関係性を調査したところ、術後の特定の収差成分と羞明スケールに中等度の強さの相関を認めた。この関係は散乱の強い術前では認めなかった。この結果をもとに、神経画像法を用いたアプローチで、今後は羞明の脳内での発生メカニズムを追求していく予定である。眼疾患に基づく眼光学系の変化は、視覚情報の波長情報だけでなく、空間的な要素にも強く影響を及ぼす。この視覚入力の空間的要素の変化がどのようにヒト脳内で情報処理され、羞明が惹起されるのか。この問題を解明することが本研究の目標である。本年度は羞明の脳回路を解明するための1)視覚入力方法および2)脳地図の解明を行った。1)羞明を惹起する視覚入力を作成するために、白内障を代表とする前眼部病変を持ち、強い羞明を訴える患者、また訴えない患者の全眼球収差を計測した。羞明の有無と特定の収差成分が関連するか今後解析していく。また、日本眼科学会総会のシンポジウムで羞明の脳内メカニズムに関する講演を行った。「2つの入力経路で考える羞明の脳内メカニズム.シンポジウム6,ロービジョンの科学.第118回日本眼科学会総会」他の学会にも出席して、多角的な側面から羞明のメカニズムについての解明に取り組んでいる。眼疾患により生じる眼光学系の変化は、視覚情報のもととなる光の波長成分の変化のみならず、空間的な要素に対しても強く影響を及ぼす。この変化により羞明がどのように変化するか、眼光学から網膜、脳内における視覚情報処理に注目して問題を解明することが本研究の目的である。2年目となる平成27年度では、白内障手術の術前術後に焦点を当ててデータの収集を行った。白内障は基本的に加齢により生じる水晶体の疾患である。水晶体は加齢に伴い混濁して、短波長光の透過を抑制していく。そのため、白内障程度が進むと黄色、褐色、茶色と変化していく。白内障手術を施行すると、抑制されていた短波長光の量が増加する。短波長光、つまり青色様の光が強いと羞明が強くなることが知られているが、白内障手術の場合、短波長光の入力が増加するにもかかわらず羞明が解消されることが多い。この矛盾ともいえる点に注目して、網膜への空間的な変化を引き起こす眼光学系の点広がり関数の術前後の変化と羞明の関連についてデータ収集を行った。波面センサーで術前・術後を計測して、またアンケートで自覚的な羞明の程度を評価した。結果は2016年6月の日本白内障屈折矯正手術学会(JSCRS)にて報告される予定である。人事異動のにより生じた前年度で遅延したと考えられた水晶体再建術前後のデータ計測に関して、結論を出すのに十分といえる数の計測が完了した。解析はほぼ終了しており2016年6月の学会で報告する予定である。脳科学的側面からのアプローチとしては、羞明に影響を及ぼすと考えられる第4次視覚野損傷を持つ患者の機能的磁気共鳴画像による視覚野の特性に関しての報告を行っているが、羞明に焦点をあてた視覚刺激の作成と実験系の確立が未達成である。よって予定と比較して現在の進捗状況はやや遅延していると考えられる。眼疾患により生じる眼光学系の変化は、視覚情報のもととなる光の波長成分の変化のみならず、視覚情報の空間的な要素に対しても強く影響を及ぼす。最終3年目となる平成28年度では、前年度施行した白内障手術前術後の羞明および波面収差の関係性について解析を進めた。アンケートで収集した自覚的な羞明スコアと波面収差の関係を調査した。自覚的な羞明スコアから、軽減群、不変群、増悪群と分類した。症例数が少ない増悪群を除いて、軽減群と不変群の間で比較検討したが、術前、術後および術前後変化量において、両群間の間には有意に異なる高次収差を認めなかった。しかしながら、羞明スコアと高次収差から散布図を作成したところ、術後の羞明スコアとコマ収差の間に中等度の正の相関を認めた。術前スコアと高次収差の間にはこのような相関を認めなかった。この結果からは、術前は白内障による光の散乱が、高次収差より羞明を強く惹起するが、術後に光の散乱が減弱すると高次収差成分による羞明が顕性化すると考えられる。本研究成果はAmerican society of cataract and refractive surgery 2017で発表された。広く発信するために論文執筆中である。これまでに得られた羞明の知見に関して、ブルーライトに関する教科書の章を担当して発表した。(堀口浩史.羞明とブルーライト.坪田一男編.ブルーライトテキストブック.第1版.東京.金原出版; 2016. 77-83)

また、羞明との直接的な関連の調査とは異なるが、羞明を引き起こす疾患で罹患患者数の多いものに緑内障がある。この緑内障に対する多剤併用治療に関するデータ解析と論文執筆の補佐を行った。羞明(まぶしさ)は眼科受診する患者の主訴として頻繁に認められるが、その発生機序に関しては未だ不明な点が多い。そこで、視覚入力から惹起される羞明に注目して本研究を行った。代表的な羞明を生じる疾患である、白内障に対する手術の前後で生じた眼光学的な変化に注目した。術前と術後の全眼球の波面収差および自覚的な羞明をスケール化して、その関係性を調査したところ、術後の特定の収差成分と羞明スケールに中等度の強さの相関を認めた。この関係は散乱の強い術前では認めなかった。この結果をもとに、神経画像法を用いたアプローチで、今後は羞明の脳内での発生メカニズムを追求していく予定である。羞明と関連すると考えられる、視覚的な「注意」に影響を強く受ける脳領域の同定とその報告に関しては、非常にスムーズに進行したと言える。しかしながら、通常のディスプレイを用いて羞明を惹起させることができるような視覚刺激の作成にやや遅延が生じていると言える。具体的には羞明の有無に依存した白内障術前術後の収差変化に関するデータの解析がやや遅延が生じていると考えられる。得られたデータを元に、視覚刺激を作成して機能的磁気共鳴画像法にて脳神経系の賦活を計測していく予定である。羞明に焦点をあてた視覚刺激の作成と実験系の確立が最終年度の目標となる。前年度で記したように、機能的磁気共鳴画像法による灰白質の機能的評価だけではなく、拡散強調画像法を用いた白質の評価も併用していく。眼科学、心理物理学、脳科学、神経画像法やや遅延している羞明の有無に依存した白内障術前術後の収差変化に関するデータの解析に関して積極的に推進していく。また平行して、視覚刺激の作成とそれを用いて健常人での機能的磁気共鳴画像法といった流れにとらわれず、羞明を訴える患者の脳機能・脳解剖・白質の走行など、神経画像法を利用したアプローチも積極的に取り入れていく。研究計画の遅延に伴い次年度使用に繰り越して使用することとなった。研究状況の部分的な遅延により、次年度使用に繰り越して使用することとなった。次年度使用として、解析機器の購入、被験者謝金、学会発表に関する旅費および国際誌等への投稿費に当てられる。次年度使用の内容として具体的には、解析機器の購入、被験者謝金、学会発表に関する旅費等に当てられる予定である。
並べかえ理論の研究とその応用

1.研究の主目的であるG-Rearrangementと「順序」に焦点を絞った並べかえの基礎理論の構築における成果は次のとおりである。1次元,離散無限の場合については有限次元ベクトルの場合と相似な結果を得た。数直線上の並べかえの場合にも離散的な場合とほぼ同じ結果が成り立つことを確かめた。問題を積空間N×N上の関数の並べかえに制限すれば,かなりの点で1次元の離散的問題と本質的には同様であることが分ってきた。他方,数直線の直積空間または抽象集合上の並べかえの場合には,自由度が極度に大きく,「順序」構造を定式化するためには種々の問題点があることの理解をせまられた。2.研究分担者による並べかえの理論の応用または,並べかえ理論への切り込みを視座に置いた研究諸成果は以下のとおりである。(1)1変数関数のNorlund総和法の一つの最終定理の二重フーリエ級数版を得て専門誌に公表した。(2)時間遅れを持つ連続線形系の2次評価関数のもとでの最適制御問題の離散近似系を考え,特にリッカチ差分方程式の定常解の求め方などについて調べ一応の成果を上げた。(3)有限次元確率システムの観測・制御のアルゴリズムの収束所性につき検討し,進歩があった。(4)測度の弱収束の研究における一つの中心的道具であるProkhorov-LeCamのコンパクト性判定条件をバナッハ空間値のベクトル測度の場合に拡張し,成果を専門誌に公表するとともに実解析シンポジウムで発表した。(5)佐々木多様帯で,定数kをもつ特殊射影キリング形式を考察し,k=1となることを示すとともに,佐々木多様体が単位球面と等長となる条件を求め,専門誌に公表した。この研究過程における討論で,フラットではない曲面上での並べかえ理論の可能性が問題として浮上してきた。
ノルウェーのコミュニティ音楽療法を基軸としたPOLYFONプロジェクトの研究

コミュニティ音楽療法の先進国ノルウェーでは、同音楽療法の国際的成功を受け、精神病治療に関する国のガイドラインで推奨されるなど医療認定化の動きが加速している。それに呼応して着手されたのが研究、教育、施設、企業をつなぐPOLYFONプロジェクトで、優れた療法士の急ピッチな養成が企図されている。本研究では同音楽療法の理論的支柱でPOLYFONプロジェクトの牽引者でもあるスティーゲ氏をはじめとした研究者へのインタビュー、施設における実習観察を通し、同プロジェクトの特質の解明を目指す。加えて日本の地域的文脈に符合し、コミュニティ音楽療法に強みを発揮する療法士養成プログラムを構築し、大学にて実施する。
ケミカルジェネティクスを利用したサイクリン依存性キナーゼ1と2の機能解析

我々は、標的組換えが高頻度でおこるニワトリBリンパ細胞株、DT40を使って、相同組換え機構を解析している。相同組換えは、40種類以上の分子が関与する複雑な生化学反応である。我々は、BRCA2、PALB-2、FANC-Cの遺伝子破壊細胞を作った(FANC-Cは京大・放生研の高田教授から譲渡)。以上の3種類の遺伝子は、相同組換えに関与するだけでなく、ファンコニ貧血(常染色体劣性、ケミカルクロスリンカーのみに高感受性、変異蓄積による高発がん)という遺伝病の原因にもなる。ファンコニ貧血の原因遺伝子は、13種類同定されている。ただし、これらの遺伝子にコードされたタンパク分子が、全部単一のDNA修復経路において機能するのか、それとも一部の分子は別のDNA修復経路において機能するのか不明であった。とくに、BRCA2とPALB-2を完全遺伝子破壊した細胞は、ケミカルクロスリンカーのみならず、X放射線、紫外線にも高感受性を示すようになる。一方、他のファンコニ貧血の原因遺伝子は、その破壊細胞が、ケミカルクロスリンカーのみにしか感受性を示さない。ゆえに、BRCA2とPALB-2とは、他のファンコニ貧血の原因遺伝子(FAコンプレックスの構成因子をコード)がコードするタンパクとは別のDNA修復経路で機能している可能性があった。我々は、BRCA2欠損細胞、PALB2欠損細胞、FANC-C欠損細胞、PALB2/BRCA22重欠損細胞、FANC-C/BRCA22重欠損細胞の以上5種類のミュータントの表現型を比較した。2重欠損細胞は、1つの遺伝子が欠損した細胞より表現型が重篤になることはなかった。よって、PALB2およびBRCA2は、ケミカルクロスリンカーによって生じたDNA損傷を修復する場合には、FAコンプレックスを構成する分子と共同して機能すると結論した。放射線治療によって2重鎖切断が生じると、ATMなどのキナーゼが活性化され、細胞分裂が一時停止する。停止中に切断が全部修復されないと、活性化されたキナーゼは最終的に細胞死を誘導す。イギリスのグループが、ATMの基質の1つとしてCEP63を単離した。我々は、彼等との共同研究として、CEP63が遺伝子破壊されたニワトリBリンパ細胞株、DT40を作製した。この表現型解析から、CEP63が放射線照射によって生じるM期カタストロフィーの防止に重要な役割を持つことを解明した。発表論文では、申請者が第2著者になった。#BRCA2による相同組み換え促進機構の解析申請者は、相同組み換えが、なぜ、細胞周期のSからG2期にしか働かないかを解明する目的で研究を始めた。この目標達成のために、細胞周期をコントロールするマスター酵素、Cyclin-dependent kinase(CDK)のみを選択的に化学物質で阻害できる動物細胞(ニワトリBリンパ細胞株、DT40)を、ケミカルジェネティックスと呼ばれる手法にて作製した。解析中に、CDKが、相同組み換え因子の1つ、BRCA2を制御しているという論文が発表された。そこで、BRCA2のどの部位がCDK依存的な制御に関わっているかを解明する目的で、BRCA2遺伝子が完全欠損したDT40細胞や部分欠損したDT40細胞を作製し、表現型解析した。その結果、(i)BRCA2 BRC domainと呼ばれる部位は、BRCA2の機能に必須である、(ii)BRC domainとそのN'側もしくは、BRC domainとC'半分があれば、BRCA2が機能できる、の2点を明らかにした。
インテリジェントマテリアルのマイクロメカニックス解析

本研究ではTiNi繊維を用いたインテリジェントマテリアルとポリウレタン系形状記憶ポリマー粒子を用いたものとを取り上げ、(i)TiNi繊維の形状記憶効果によるき裂閉鎖機構と(ii)剛性の温度変化、(iii)ポリマー粒子のガラス転移によって生じる剛性変化、の解析を行った。(i)では、TiNi繊維を固有ひずみを有する介在物としてモデル化し、繊維の形状記憶収縮によるき裂閉鎖機構を解析した結果、加熱・冷却過程におけるき裂の応力拡大係数の変化は実験結果と極めて良く一致する傾向を示した。また、繊維収縮後の応力拡大係数は繊維の収縮ひずみの増加につれて減少するという実験結果と同じ傾向が得られた。(ii)では加熱・冷却過程における剛性の変化を求めた結果、加熱過程では温度の増加につれて剛性が緩やかに増加した後に減少に転じ、オーステナイト逆変態開始点で最小値を示すことがわかった。また、最終的に常温に戻ったときには初期値よりも剛性が増加することがわかった。(iii)では、ゴム、ガラスおよびこれらの間の遷移状態にある形状記憶ポリマー粒子が樹脂母材中に混在している状態をモデル化し、ガラス転移点分布の違いによる剛性の温度変化を求めた。その結果、ガラス転移点分布が2モード分布の場合にはガラス転位点の温度差が30゚C以上あれば、全ての粒子がガラス状態あるいはゴム状態の場合以外に巨視的弾性係数が一定値を示す温度領域が存在し、その値はガラス転移点分布を調整することで変化することがわかった。また、ガラス転位点分布が一様分布の場合にはその温度幅を変化させることで温度上昇に伴う巨視的弾性係数の減少割合が調整できることがわかった。以上のことより、本解析手法によってTiNi繊維と形状記憶ポリマーを用いたインテリジェントマテリアルの解析が可能であり、材料設計に指針を与え得ることがわかった。本年度においては,インテリジェントマテリアルのマイクロメカニックス解析の第1段階として,形状記憶効果を有するTiNi合金を一方向連続繊維として用いたインテリジェントマテリアルのモデル化と解析を行うことを目的とした.予め引張予ひずみが与えられたTiNi繊維をエポキシ母材中に一方向に埋め込んだ材料が負荷を受けてき裂が生じている状態を想定する.TiNi繊維をオーステナイト逆変態温度まで加熱して形状記憶効果を発露させ,これを収縮させることによってき裂を閉鎖させることが可能であり,これを確認する実験がTayaらによって行われている.本研究では,TiNi繊維に与えられた予ひずみを固有ひずみで表し,繊維を不均質介在物として取り扱うことでこれをモデル化した.また,繊維がき裂を閉鎖する効果を検討するために,繊維がき裂を架橋している状態を想定した.このモデルをマイクロメカニックスの1つである等価介在物法を用いて解析することによって,き裂のエネルギー解放率と応力拡大係数を求めた.さらに,き裂進展条件を定式化し,繊維の収縮によってき裂の進展が停止するときの臨界き裂長さを用いて靭性を評価した.その結果,TiNi繊維の収縮によってき裂の応力拡大係数が減少することがわかった.これはTayaらの実験結果と定性的に一致した.また,TiNi繊維を収縮させるために必要な加熱・冷却過程における靭性の変化を求めた結果,最終的に常温に戻って繊維が収縮した状態では靭性が向上することがわかったが,オーステナイト変態点以上の加熱課程においては靭性の低下が見られた.