hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊髄性筋萎縮症（Ⅰ型）児の発達里程標と文字学習支援に関する研究

さらに文字学習を含む学習支援においては、使用する機器類を複数併用することが必要となるケースが多くみられた。しかし、このような機器類を使用したコミュニケーションを獲得するための支援体制は十分とはいえず、この背景には早期支援を支える制度が未整備であることが関係していると考えられた。この対策として、発達支援に必要な機器類の貸与や機器を使用したコミュニケーション支援を行える人材育成等の体制を構築することが急務であると考えられた。特に、意思伝達装置の使用に必要なスイッチ操作の獲得に際し、スイッチの選定や設置、スイッチ使用に使用する身体部位の維持・管理を行える支援者が少なく、この段階で支援が滞る傾向があった。一方で、スイッチ操作によりオートスキャン操作を学習できた児においては、ほぼその全例が意思伝達装置を使用した何等かのコミュニケーションを獲得できたことから、学齢期前から認知面・運動面へ系統的にアプローチを行なうことが重要であると考えられた。これらの支援に関しては、支援者間の連携協力が重要であり、重度障害児のコミュニケーション支援を地域で支えるシステムの構築が必要と考えられる。・佐々木千穂、井村保:重度障害児の言語獲得支援のためのコミュニケーション機器の有効性に関する調査,H26年度厚生労働省科学研究費補助金障害者対策総合研究事業,音声言語機能変化を有する進行性難病等に対するコミュニケーション機器の支給体制の整備に関する研究H26年度総括・分担研究報告書pp71-78・境信哉、佐々木千穂SMAI型児のコミュニケーション支援の手引き,印刷:アートプロセス,2013年3月言語聴覚学対象児の体調不良や、連携協力者の不在等により、継続的な支援や情報交換が難しい事例があったこと、また複数の支援者が関わることにより方針が定まらない事例も複数あった。また学齢期の対象児童においては、学校内で機器類を使用する環境になく、一日の大半を過ごす学校で支援が進まないことによる遅延もあった。1、研究の準備および文字学習支援研究代表者および分担研究者は、いずれも数年来SMA家族の会の医療アドバイザーを務めてきた関係で、支援希望の対象者からの相談を継続的に受けてきていた。また、今回の研究に先立ち、境らの行った遠隔支援(境信哉平成1921年度科学研究費補助金研究成果報告書2010)に引き続く形での支援研究への移行が可能であった。同様に、「熊本保健科学大学平成23年度教育研究プログラム・拠点研究プロジェクト」の助成を受け、単年度で行った「SMA(1)型児の文字学習支援に関する研究」おいて得られた事例研究の成果をもとに、大まかな支援プロトコールを試案として作成していたため、今年度の支援研究に関しても、着手の段階から、或る程度必要とされる支援がわかっていたため、対象者の招集に引き続き支援を開始できた。加えて、SMAI型児を担当している専門職からの問い合わせや紹介により、支援研究に対する協力の申し出が多かったため、対象者の招集を新たに行う必要がなかった。このことはSMA1型時のコミュニケーション支援に対するニードの高さを反映しているとも考えられる。
熱電効果スペクトロスコピーを用いたパーコレーション系熱電材料の探求

新熱電材料の開発研究として、セラミクス系の特徴である「パーコレーション(浸透)現象:PC」に着目し、熱電能特性S(T)を解析する簡便で有効な手法を導いた。実験的には、稀土類元素系のS(T)データをその手法より解析し、独自のPC指標Γを算出した結果、従来の評価法である電力因子と類似性があり、熱電材料の探索に有効であることを見出した。理論的には、2バンド半導体のモデル化により熱電性能の改善を提案した。21年度において、(1)高温超伝導系多結晶バルク系と(2)セラミクス系「薄膜」の2種類の試料に対して熱電能Sと電気伝導率σの研究を行った。まず、バルク試料では、(Pr_<(1+x)/2>,Cu_<(1-x)/2>)Sr_2(Y_<1-x>,Ca_x)Cu_2O_<7-δ>系について組成xの変化(x=00.5)によりキャリア密度を制御した系を作製し、室温でのSとσを計測して性能(電力因子P)を評価した結果、x=0.3-0.4付近でこの系は良好な特性を示すことが分かった。更にSとσの温度特性を計測し、その結果を「狭いバンド理論」を用いて解析してこの系の電子構造について論じた。また、熱電特性を評価する予備的実験として、LaBaCa(Cu_<1-x>Zn_x)_3O_7(x=05%)での伝導特性を詳しく調べ、この系の電子伝導特性を明らかにした。更に、別の熱電材料の候補として有機物を注入したBi2212系の構造特性を研究した。次に薄膜試料については、スパッタリング法により作製したIn_2O_<3-x>-SnO_4(ITO)とIn_2O_<3-x>-CeO_4(ICO)薄膜系について熱電特性を評価し、その特性をパーコレーション現象の観点から考察した。室温でのPの値から、特にICOが良い性能を有し熱電材料としての有望な候補材料であることを提案した。これらの系を透明導電材料としての評価を行った結果、ICO系において熱電材料として最も優れた性能を有する組成において透明導電性も優れていることを明らかにした。以上の熱電特性の研究結果を「スペクトロスコピー」としての特徴を考察し、その有効性についての手応えを得た。更に、次年度に向けた新しい試料についての予備実験として、VO_x,ZnO系薄膜の作製も開始した。平成21年度においては、主として、(1)In_2O_<3-x>-CeO_2(ICO)薄膜と(2)In_2O_<3-x>-SnO_2(ITO)薄膜を研究対象として熱電特性についての実験を行った。(1)のICOに対して、20年度は室温における熱電特性の計測を行ったが、21年度は熱電能の温度変化S(T)に主眼をおいて研究した。その結果、ICOのS(T)は、金属的特性と半導体的特性の2つを同時に有し、従って、本研究で提案している「金属-半導体混晶モデル:S(T)=AT+B/T解析(A,Bは定数)」より良く説明出来ることを明らかにした。更にΓ=B/(AT^2)と定義したパーコレーション指標ΓのCe含有率依存性が、熱電性能の指標を表す電力因子P=S^2σ(σ:電気伝導率)の同じ依存性と良く類似していることを示した。(2)のITOについては新たにスピンコート法により、シリコン単結晶基板と石英基板上に薄膜を形成することに成功した。電気的・光学的特性を計測した結果、後者の基板上に成膜した場合の方が優れた特性を示すことが分かった。熱起電力についての予備的実験では、両基板上の薄膜とも同様な結果が得られている。一方、高温超伝導多結晶バルク系では、(Pr,Cu)Sr_2(Y,Ca)Cu_2O<7-δ>系について21年度測定精度の悪かったCa置換量xが小さい試料を作製し直して、安定な計測が得られた。次に、上で述べたICOにおける「ΓとPの関係」について、以前の銅酸化物系(PrY)123、(Pr,Ag)123及びNd214について検証したところ、同様な傾向が認められた。従って、本研究で導入したΓが熱電特性を評価する新しい有用なパラメータになることが立証された。次年度において研究を予定している新たな試料に対しても適用して、熱電効果スペクトロスコピーの手法を確立することを目指している。平成22年度においては、まず『実験研究』として、(1)固相反応法により作製した高温超伝導多結晶セラミクスRuSr_2GdCu_2O_8系と(2)スピンコート法により作製した非晶質透明導電性物質「In_2O_3-GaO_2-ZnO(IGZO)薄膜系」を対象として熱電特性を評価した。

その結果、試料(1)について、キャリア数を制御した場合に、従来から知られている優良なセラミクス熱電物質であるNa_<0.5>CoO_2系より優れた「電力因子P=S^2σ」(S:熱電能,σ:電気伝導率)」を有することが分かった。一方、試料(2)については、単独では良い熱電材料ではないが、IGZOとインジウムスズ酸化物との混晶薄膜において特性が改善できることを示した。次に『理論研究』としては、昨年度までに測定した熱電能の温度変化S(T)に対して、「2バンドモデル(2BM)」と「狭い伝導バンドモデル(NBM)」に基づいて解析を行った。その結果、2種類のモデルとも実験結果をよく説明できると共に、同じ系列の試料については、バンド幅等のパラメータは系統的な変化が見られた。しかし、異なる系列に対しユニバーサルな相関性は顕著には認められなかった。一方、本研究で独自に提案した「パーコレーション指標」は研究した全てのセラミクス系において電力因子Pと統一的な結果を得ていることから、スペクトロスコピーの手法として有効であることが確立されたと考えている。最後に、上に述べた局在電子型のバンドを想定している「2BM」とは異なり共に伝導電子を有する2つの重なったバンドを持つ物質系をモデルとして、その熱電能の理論式を導き、それを用いて数値的シミュレーションを行うことにより熱電特性が向上する条件を導いた。
「観光のダイナミズム」下での持続可能な観光地実現のための財政的基盤に関する研究

本研究は、観光都市の自治体財政に注目し、短期的ならびに中・長期的な観光需要の変動「観光のダイナミズム」が生じる中で、「持続可能な観光地」を実現するための観光都市自治体の財政的基盤を確立するための条件を明らかにする。事例として日本を代表する温泉観光地である静岡県伊豆地域の観光都市である熱海市、伊東市、下田市に注目し、今日に至るまでの各都市自治体の財政運営に注目し、歳出入の動向を検証する。一連の検討を通じて、上記の条件と評価される観光地づくりのための地域政策への示唆を示す。そして、観光地経営に認められる日本的特徴と可能性を明らかにし、観光地づくりに関する国際比較研究の参照点も得ていく。
In vitro内耳発生システムの開発とWntシグナルによる内耳発生機序の解明

本研究では、内耳発生・細胞分化を試験管内で再現・模倣し、それらの細胞が形態形成を行うプロセスを解明すべく、耳胞細胞OVCを用いたin vitro内耳発生モデルの構築を目的とした。マウス胎児由来のOVCの単離・培養に成功し、有毛細胞分化マーカー遺伝子(Math1)活性によりモニター可能なM-OVC1を樹立した。この細胞を用いてin vitro分化誘導を行った結果、ある種のWntシグナルは分化促進的に働き、さらに、エフェクター細胞(EFC)との供培養では、分化誘導促進が観察された。内耳の発生および構造は複雑で、内耳研究に取り組むハードルを高める要因である。本研究では、内耳の発生を試験管内で再現・模倣し、それらの細胞が形態形成を行うプロセスを解明すべく、内耳幹細胞(耳胞細胞otic vesicle cells:OVC)を用いたin vitro内耳発生モデルの構築を目的とした。まず初年度(平成25年度)は、耳胞細胞(OVC)の単離・培養に着手した。マウス胎児からマイクロダイセクションにより耳胞細胞(OVC)を単離し、培養条件を検討後、増殖活性の高いcloneを選択し、長期間培養可能な株化細胞(OVC1)を樹立した。遺伝子解析の結果、OVC1は、神経幹細胞のマーカーを発現し、内耳内成熟細胞のマーカーの発現は認められない未熟な細胞であることが明らかとなった。また、内耳細胞の中でも特に難聴に関わる内耳有毛細胞に着目し、特異的なマーカー遺伝子(Math1)のプロモーター活性により蛍光タンパク質を発現可能なplasmid constructを作成した。この遺伝子をOCV1細胞へtransfectionし、薬剤耐性細胞(M-OVC1)を樹立した。続けて、このM-OVC1細胞をin vitro培養系で各種Wntを添加培養した結果、ある種のWntが増殖活性を抑制し、分化を誘導することが明らかとなった。次年度(平成26年度)、OVC1細胞を用いた内耳細胞への分化プロセスをより精査し、さらに、多細胞との共培養による分化誘導の効率化およびWntシグナルの意義を検証する。内耳の発生および細胞分化はかなり複雑で、内耳の発生学的、細胞生物学的研究の取り組みには実験的方法・材料が不足しているのが現状であった。そこで本研究では、内耳の発生を試験管内で再現・模倣し、それらの細胞が形態形成を行うプロセスを解明すべく、内耳幹細胞(耳胞細胞otic vesicle cells:OVC)を用いたin vitro内耳発生モデルを構築し、内耳発生に寄与するWntシグナルに着目した研究を行うことを目的とした。まず初年度(平成25年度)、マウス胎児由来の耳胞細胞(OVC)の単離・培養に着手し、増殖活性の高いcloneを選択後、株化細胞(OVC1)を樹立した。さらに、培養条件を検討後、OVC1の未分化状態を維持しながら長期間培養可能な条件を見出した。最終年度(平成26年度)では、この細胞株を用いたin vitro分化誘導を行うことで、内耳発生におけるWntシグナルに着目した細胞の分化特性を解析した。これまでに、我々は胚性幹細胞(ES細胞)から内耳有毛細胞への分化誘導には、ある種の細胞株の培養上清が分化促進に働くことを明らかにしていた。そこで我々は、分化誘導のエフェクター細胞(EFC)として、種々の細胞株との共培養により、OVC1の分化誘導を試みた。その結果、ある種の細胞株との混合培養により、OVC1由来細胞から誘導された有毛細胞様細胞の出現効率が飛躍的に亢進した。さらに、各種Wntの添加培養により、その効率が異なることが明らかとなり、Wntシグナルが有毛細胞の分化誘導に影響していることが示唆された。医歯薬学研究計画に基づき、期待した実験成果が得られており、学会発表および論文発表での成果報告を行っているため。次年度(平成26年度)では、M-OVC1とエフェクター細胞(EFC)の共培養により内耳初期形成モデルを構築し(in vitro内耳発生システム)、さらに、Wntシグナルならびに細胞間ネットワークの影響を細胞/組織レベルで、時間的・空間的に可視化・解析することで、内耳形成メカニズムを解明する。具体的には、内耳の発生を模倣するに当たって、M-OVC1と、ある種のエフェクター細胞(EFC)を混合培養することで、各種Wntシグナルの影響を解析する。また、樹立したM-OVC1細胞およびエフェクター細胞(EFC)を蛍光標識することで分別可能としたこれらの細胞を混合培養し、複雑な内耳初期発生の影響を精査する。さらに、内耳細胞分化・発生におけるWntの影響を調べるため、Wntをin vitro培養システムに取り入れることで、内耳発生への影響を精査する。FACSあるいはレーザーマイクロダイセクションにより細胞分離・分取し、リアルタイムPCR、DNA arrayなどを用いた遺伝子解析を行い、発生した内耳細胞間のキャラクタリゼーション、内耳形成における分化プロセスを解析する。

本研究計画の後半(平成26年度)において、内耳発生に関わる遺伝子変化を詳細に解析する目的で、DNA array等、受託研究費および抗体などの消耗品購入が予想された。それらは高額になると考えられたため、本研究計画の前半(平成25年度)の研究費用をできるだけ抑えるように腐心した。平成25年度は、細胞材料の準備やその維持のために、培養液やプラスチックシャーレ等の消耗品購入費用が生じたが、計画的かつ必要最小限の量を購入することで、繰越金を捻出した。本年度(平成26年度)、DNA arrayなどの受託研究費が発生することも鑑み、繰越金を使用して更なる解析を進める。その際、本研究計画の前半に購入した消耗品を継続して使用することや、実験に必要な物品を計画的に追加購入することで、研究を遂行する。
高性能潜熱蓄熱のための直接接触溶融の基礎研究

潜熱蓄熱カプセルの蓄熱時(溶融過程)の平均熱流束を可能な限り高め、蓄熱性能を向上する目的で、直接接触溶融現象そのものを基礎的に研究すると同時に、溶融促進法の開発を試み、以下の結果を得た。1.相変化物質をその融点より温度の高い伝熱面に圧接して溶融させる時の溶融速度を、伝熱面温度、押し付け力、伝熱面寸法などをパラメタ-として系統的に測定し、無次元量を整理するとともに、それらの関係を実験式にまとめた。2.上記1.の系について、相変化界面と伝熱面の間に形成されるきわめて薄い液層内の流れと伝熱の様相を数値計算した。数値計算の結果より得られる相変化速度は、実験値とよく一致した。3.実験式を解析した結果、直接接触溶融の相変化速度を高めるには、押し付け力を高め、伝熱面温度を高めるほか、伝熱面の寸法を小さくして液層内の静圧を下げることによって液層を薄くするのが効果的であることが確かめられた。4.上記3.の原理に基づいて、伝熱面表面に放射状の細い溝を多数加工し、液層が逃げやすいように配慮して相変化速度を測定し、その効果を実験的に確かめた。5.近似解析によって溝を加工する効果を式にまとめた。同式が、実験値と良く一致することを確かめた。
撮像検出器用高コスト効率高圧電源供給/監視/制御システムの開発研究

宇宙線物理学の分野において、撮像型検出器を用いた観測方法が目覚しい進歩を遂げている。多くの宇宙線研究計画において、撮像カメラの基本構成は光電子増倍管(PMT)をマトリックス状に並べ、その光電面を光学系の焦点面として設置する。その際、撮像カメラを増幅率一定に駆動するために1カメラあたり数百におよぶPMTに対して個別に高電圧を供給する必要がある。その安定性は宇宙線のエネルギー決定精度に大きく寄与する。供給高電圧を常時オンライン監視し、さらに、一定化するようフィードバックしながら供給電圧を再設定して安定化する電源供給システムを開発すれば上の問題は解決する。チャンネル数の増大のためコスト効率も重要である。昨年度試作開発した256ch分の高コスト効率高圧電源供給/監視/制御システムは以下のような仕様を要求した:出力電圧設定可変範囲01100V設定分解能1V以下計測分解能1V以下最大供給電流0.5mAリップルP-P 10mV以下価格3000円/chそれに対して、本年度は組織的に性能試験を行った。その結果:非線形性く0.6V (設定・監視両方)オフセットばらつき<0.12V温度特性<0.01V/°Cまた、製造業者により、高圧電源供給/監視/制御システムに親電源とクレートまでつけて、量産時3,800円/chのコストで製作可能であるとの見積もりがあった。従って、狙った仕様は性能においては申し分なく達成され、コストについてもほぼ満足のいくものであった。宇宙線物理学の分野において、撮像型検出器を用いた観測が目覚ましい進歩を遂げている。どの計画においても、撮像カメラの構成は基本的にPMTをマトリックス状に並べ、その光電面を光学系の焦点面として設置する。撮像カメラを駆動するために数百に及ぶPMTに対して高圧を供給しなければならない。エネルギー測定精度に直接効く各PMTのゲインの安定性は高圧の安定性に大きく依存する。高圧を常時オンライン監視でき、さらに、PMTのゲイン変動に合わせて、高圧も自在に制御できれば、上の問題は解決される。さらに、バックグランドレベルに連動して高圧を調整し、ゲインを常に安定にする電源供給システムにより、検出効率向上も促進できる。従来も、数社のメーカーから各出力チャンネルの監視/制御可能な多チャンネル対応の高圧電源は市販されているが、チャンネルあたりのコストが2,3万円以上と非常に高価である。光MOS-FET技術や、FPGAなどのプログラマブルゲート素子、高密度実装技術等、現在の技術的な進歩を十分採り入れ、高性能を維持しつつ、システム全体に対して、チャンネルあたり3000円以下の低コスト化を図る。本年度は実際に256ch分の14ビット精度にて0から1100Vまでの電圧設定と印加電圧監視が独立に行える回路系を試作し、設定に対する電圧監視を繰り返し測定し、制度として十分14ビット出ていることを確認した。現在、長時間ドリフトの測定が進行中である。昨年度試作開発した256ch分の高コスト効率高圧電源供給/監視/制御システムは以下のような仕様を要求した:出力電圧設定可変範囲01100V設定分解能1V以下計測分解能1V以下

最大供給電流0.5mAリップルP-P 10mV以下価格3000円/chそれに対して、本年度は組織的に性能試験を行った。その結果:非線形性<0.6V (設定・監視両方)オフセットばらつき<0.12V温度特性<0.01V/°Cまた、製造業者により、高圧電源供給/監視/制御システムに親電源とクレートまでつけて、量産時3,800円/chのコストで製作可能であるとの見積もりがあった。従って、狙った仕様は性能においては申し分なく達成され、コストについてもほぼ満足のいくものであった。
連続切片からの三次元再構法の確立と透過型電子顕微鏡への応用

本研究は生物組織の全体像の把握と内部の詳細な解析を一試料で行う簡便な方法を開発することを目的とした。1.まず、光学顕微鏡用に連続切片を作製する手法について検討した。観察終了後に透過型電子顕微鏡用に再調整するため、試料には1mm程度の大きさで樹脂包埋したものをもちいた。ウルトラミクロトームで作製した試料をスライドガラスにリボン状に切片を回収しやすい治具を作製し利用することで、比較的、方向性が揃い、しわの少ない切片を回収することができるようになった。2.続いて回収した切片についてCT化処理をおこなった。切片像の位置補正に課題があることが分かった。切片にシワやゴミ、染色むらが認められると簡単に補正ができなくなるため細心の注意が必要であった。上述の治具を利用することで、この問題も比較的解決に向かったが、試料によってはシワが発生しやすく試料作製条件の再考が必要な場面もあることが示された。3.最後に光学顕微鏡で観察した試料について、エポキシ樹脂に再包埋し、ウルトラミクロトームで超薄切片を作製し、定法に従い透過型電子顕微鏡で観察した。光学顕微鏡観察用にトルイジンブルー染色をおこなっていたが、通常利用する倍率では影響がないように認められた。以上より、ミリ単位の一つの試料から光学顕微鏡レベルのCTデータと透過型電子顕微鏡での微細構造の両方を回収できるようになった。本研究で検討した項目でいくつかの試料を試したが、その有用性は明白であった。本法は電子顕微鏡を利用する研究室なら一般的に設置されている設備だけで完遂できるというメリットがある。しかし、試料作製に膨大な時間が必要であり、また細心の注意も必要であることが示された。
格子ボルツマン法とGPGPUを用いた大規模計算による多孔質岩石内の複雑流動の解明

本研究では最新の並列計算技術GPGPUを駆使し、ミクロ流動シミュレーション手法として有望な格子ボルツマン法を高効率化にし、超大規模計算に対応できるポアスケール二相流シミュレーターを開発した。このシミュレーターをベースにデジタルロック手法を構築し、CO2地下貯留における超臨界CO2の岩石空隙内の挙動を調べた。計算した結果を基づき、CO2貯留のメカニズム解明、貯留量最適化または安全性評価に有力な情報を提供することができた。ベレア砂岩のデジタルロックの高解像度3次元形状モデルのCT画像に基づいて再構築を行った。再構築する際、画像の二値化プロセスは非常に重要で、そのためwatershed法、大津法を試みた。最終的に、空隙率を合わせるために単一閾値法で岩石と空隙を選別し、デジタルロックモデルを構築した。数値モデルの方では、現存のGPUベースの格子ボルツマン法二相流並列計算コードを多孔質媒体シミュレーターに最適化し、更に計算スキームを効率化し、特にデータ転送の部分を改良した。超大規模領域のデジタルロックにおける二相流(水ーCO2)計算を行った。開発した多孔質媒体シミュレーターをCCSの貯留メカニズム及び安全評価に応用するための第一歩では、超臨界CO2挙動が界面張力の依存性を調べ、飽和度及び相対浸透率の変化など評価し、CO2を圧入の有効性を検討した。結果として、界面張力がCO2残留トラップする量に大きく影響することがわかった。高い界面張力の条件では、CO2が空隙に止まりやすく、比較的に大きなサイズのCO2クラスタがトラップできる。一方、低い界面張力では、トラップしたCO2のサイズは小さいため、表面積の増加の伴い、CO2の溶解スビードが増強すると予想される。本年度では、開発したシミュレーターを用いて、二酸化炭素貯留における超臨界CO2岩石内の挙動が界面張力・粘性・濡れ性の依存性を調べた。これらのパラメータを調整し、超臨界CO2残留トラッピングシミュレーションを行った。計算結果によるCO2の圧入有効性及び残留クラスターの形状、表面積などを評価指標として、CO2地下貯留の安全性向上及び貯留量の最適化を目指した圧入時の最適条件を推定した。岩石ポア内CO2初期分布が残留トラッピングに対する影響も調べた。初期CO2連続性と真球度が残留トラッピング率最も影響していることが計算結果からわかった。このメカニズムによってガス水交互圧入またはマイクロバブル圧入方式の有効性を理論上で証明できた。これらのポアスケールの情報はCO2トラッピングメカニズムの解明にとっても不可欠である。この研究で開発されだ高解像度且つ高効率のポアスケール二相流シミュレーターを用いて、実験では時間的・コスト面から実現が困難あるいは不可能な条件およびCO2貯留シナリオを比較的容易に再現することができる。この手法はCO2貯留のメカニズムにおいて更なる究明及び環境へ対する影響を評価する手段としても活用できる。将来このポアスケールで得られた結果を従来のマクロモデル(貯留層シミュレーター)の結果と融合し、より正確且つ信頼性の高い情報をCO2地中貯留における安全評価に提供する。我々が開発したプログラムコードでは、多孔質媒体の流体計算は実現できた。研究者代表が所属しているI2CNER研究所のHPCクラスタシステム及び東京工業大学の大型計算機「TSUBAME」などを使用し、高効率化、高性能計算コードの開発を行い、超大規模計算領域1000x1000x1000のグリットのデジタルロックに対して、二相(水ーCO2)流の計算が成功した。超臨界CO2のdrainageおよびimbibitionシミュレーションを行うことによって、界面張力がCO2残留トラップに対する影響を解明することができた。以上のことから本研究はおおむね順調に進展していると判断している.27年度が最終年度であるため、記入しない。計算力学開発した多孔質媒体シミュレーターをCCSの貯留メカニズム及び安全評価に応用するため、以下のシミュレーション研究を進める。(1)超臨界CO2岩石内の挙動が界面張力・粘性・濡れ性の依存性を調べる。岩石間隙内の複雑流れの挙動に大きい影響を与えるキーパラメータは二相流の界面張力及び粘性と岩石の濡れ性である。これらのパラメータを調整し、超臨界CO2のdrainageおよびimbibitionシミュレーションを行う。計算結果によるCO2の圧入有効性及び残留クラスターの形状、表面積などを評価指標として、パラメータの依存性を調べる。CO2圧入する際の最適なパラメータを割り出すことに挑戦する。(2)CO2トラッピングメカニズムの解明及び安全評価を行う。シミュレーション結果による、鉱物化及びキャピラリトラッピングで貯留したCO2の定量的な解析を行う。今回新しく開発した計算手法の有効性を検証する。

またポアスケールで得られた結果を従来のマクロモデル(貯留層シミュレーター)の結果と融合し、より正確且つ信頼性の高い情報をCO2地中貯留における安全評価に提供する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
高分子ナノ構造の精密設計と遺伝子治療、再生医療への応用

多分岐型遺伝子導入材、スターベクター(SV)の高分子ナノ構造の設計SVはベンゼン環を中心に分岐した合成高分子で、1から最大6分岐型のSVを作成することが可能である。SVの細胞への遺伝子導入効率は分岐数の増大とともに増え、6分岐型が最高となった。また、7分岐型以上の遺伝子導入効率を調べるために、高分岐型以上の開始材の作成を試みた。SVのもととなる多分岐の開始材を溶液中で光照射することにより、最大で20分岐型の開始材を作成することができた。化合物の同定はRI・UV検出器を有するGPCと^1H-NMRにより行った。これを用いて20分岐型のSVを作成することで、遺伝子導入効率が大きく向上することが期待できる。SVの生体への応用(遺伝子治療への応用と再生医療への応用)エラスチン含有バイオチューブ作成にあたり、第一段階としてDNAとSVのシリコンにおける滞在性を調べた。SVにはカチオン性で感温性を有するものを使用し、DNAには予備実験としてGFP発現のpQBI25等を用いた。感温性は、生体内にSVとDNAのポリイオンコンプレックスでコーティングされたシリコン基材を入れる時に重要であり、体温で疎水性となるコーティングであれば、コーティングシリコンの皮下への埋め込み時にコーティングの溶出を防ぐために必要である。そこでDNAとSVのポリイオンコンプレックスが35°Cからの疎水性となる組成を濁点測定により調べ、粒径測定により確認した。次にシリコン基材へポリプレックスを塗布して1週間水に浸した後取り出し、コーティングが1週間後も存在していることをX線電子分光法(ESCA)で確認し、塗布条件を決定した。第二段階のIn vitroでの実験として、コーティングシリコン上に細胞を播種し、細胞がシリコンに付き培養出来る事を確認し、遺伝子導入が行われている事を蛍光顕微鏡とFACSを用いて確認した。第三段階ではラットの皮下にコーティングシリコン基材を埋め込み、一週間後に取り出して凍結切片を調べたが、遺伝子発現はほとんど見られなかった。多分岐型開始材の収率がとても低いこと、in vivoでのコーティングシリコン基材からの遺伝子導入効率が期待されたものよりも著しく低かった事などで苦労しているが、米団化学会に論文を発表することができ、また現在論文を2報執筆しており、おおむね順調に進行していると判断できる。開始材の多分岐化においては、生成物の高収率が見込める方法を検討する。エラスチン含有バイオチューブ作成においては、用いてるSVの導入効率を向上させる必要があるため、主骨格構造や副骨格構造の異なるSVを試す、もしくはSVの修飾を行う。
徒手抵抗トレーニングの効果に関する研究：動作特性・生理特性と介入による影響の検証

本研究では徒手抵抗トレーニング(MRT)と一般的高負荷トレーニング(WRT)の動作特性・生理特性の比較を行った。動作特性を比較した結果、MRTではWRTよりも大きな筋活動および筋出力を対象の筋に課すことができ、特に伸張性収縮局面においてMRTとWRTの差が顕著となることが明らかになった。さらに、生理特性については、MRTはWRTよりも筋損傷を誘発し、WRTと同程度の血中乳酸上昇・内分泌応答を引き起こすことが明らかになった。以上から、MRTでは対象の筋に対してWRTと同等以上の力学的・生理学的刺激を与えることができ、得られる効果が従来のトレーニング方法よりも潜在的に大きいことが推察される。平成24年度は研究1(徒手抵抗トレーニングにおける動作特性・一過性の生理特性の検証)として、二つの実験を実施した。一つ目の実験は徒手抵抗トレーニングにおける動作特性の検証である。8名の被験者に対し、肘屈曲動作の徒手抵抗トレーニング(MRT)とダンベル高負荷トレーニング(DRT)を左右どちらかの腕で行わせた。MRT条件ではパートナーの抵抗に対し全力で計10回、DRT条件では10RMに相当する重量に対し限界回数まで反復させた。MRT条件における筋力はロードセル(共和電業)を用いて計測した。ゴニオメータによって両条件の肘関節角度を計測し、以上の情報を元に肘関節トルクを算出した。同時に上腕二頭筋から表面筋電図も計測した。実験の結果、動作中の肘関節屈曲トルクはコンセントリック局面(MRT:35Nm、DRT:28Nm)とエキセントリック局面(MRT:50Nm、DRT:28Nm)の両方においてMRT条件の方が有意に大きかった(P < 0.05)。上腕二頭筋の筋放電については、両条件で優位な差が認められなかった。二つ目の実験は徒手抵抗トレーニングにおける生理特性の検証である。12名の被験者に対し、肘屈曲動作のMRTとDRTを左右どちらかの腕で、実験1と同様の内容で3セットずつ行わせた。トレーニング前(安静時)、直後、15分後、30分後、2日後、4日後のタイミングで採血を行い、血中乳酸、血漿カテコールアミン3分画、血清コルチゾール、血漿CK、血中ミオグロビンの各検査を行った。また、トレーニング前、2日後、4日後のタイミングで等尺性肘屈曲筋力および遅発性筋肉痛の主観的強度を測定した。結果は未だ分析中であるが、血漿CK、血中ミオグロビン、等尺性肘屈曲筋力、遅発性筋肉痛の項目において、MRT条件の方がDRT条件よりもトレーニング前後の変化が有意に大きい結果が得られている。ECSSにて発表した研究成果は、平成24年度に実施した二つの実験(実験1:徒手抵抗トレーニングにおける動作特性の検証、実験2:同生理特性の検証)の結果である。徒手抵抗トレーニングは、特別な器具を用いずに行える、器具で負荷を与えにくい筋にも適用可能であるなどの利点があるとされながら、その特性について科学的に検討した研究例は少なかった。そこで、実験1では徒手抵抗トレーニング中の動作特性として筋力発揮動態(ゴニオメータおよび圧力センサを用いて関節トルクを算出)および筋活動動態(筋電図)を、実験2では同生理特性としてトレーニング実施前後の疲労マーカー、筋損傷マーカー、内分泌動態を検証した。実験1および実験2の結果、徒手抵抗トレーニングは力学的負荷、筋活動レベル、筋損傷が通常の高負荷レジスタンスよりも大きく、高いトレーニング効果が得られる可能性が示唆された。ISBで発表した研究は、レジスタンストレーニングによる筋・腱の各適応が筋腱複合体全体の出力に与える影響に関するコンピュータシミュレーションである。コンピュータ上でHill型の筋腱複合体モデルを構築し、先行研究で報告されている筋および腱組織のトレーナビリティの実測値を用い、モデルのパラメータを変化させて出力に及ぼす影響を計算した。シミュレーションの結果、レジスタンストレーニングによる筋力(筋断面積)および収縮速度の適応は出力に大きなインパクトを与えるのに対し、腱組織の適応が出力に与える影響は小さいことが明らかになった。平成23年度は、実験で使用する器具の製作、および研究1(徒手抵抗トレーニングにおける動作特性・一過性の生理応答の検証)の予備実験を行った。作成した実験器具は、徒手抵抗トレーニングで発揮された筋力を実測するための特性パッド(治具)である。パッドはアルミ製であり、小型圧縮型ロードセル(共和電業)が取り付けられている。徒手抵抗トレーニングを行う際に、このパッドを介してパートナーが抵抗を加えることにより、実施者がパッドに加えた圧力が測定される。圧力の時系列データにモーメントアーム長を乗じることで、発揮された関節トルクを推定できる。上記のパッドを用い、ゴニオメータ、表面筋電図(上腕二頭筋)を同期させて、肘屈曲運動を対象に予備実験を行った。

条件は徒手抵抗トレーニング(MRT)と高負荷トレーニング(HRT)の2条件とし、同一被験者内で3セットずつ実験を行った。HRT条件は一般的なレジスタンストレーニング法に則り、70%80%1RMの重量を用い、限界の回数まで行わせた。動作のスピードとテンポについては両条件で同一に規定した(1.5秒上げ、1.5秒下ろし)。その他の条件は交付申請書に記載した通りである。予備実験では、肘関節屈曲トルクと筋放電量の両方が、MRT条件においてHRT条件よりも大きい傾向が認められている。特に、肘を伸ばすエキセントリック筋収縮の局面でMRT条件とHRT条件の差が大きい傾向にあった。以上の傾向から、徒手抵抗トレーニングでは通常のレジスタンストレーニングよりも高い強度でエクササイズできる可能性や、筋発達を誘発する要因の一つである筋線維の微細な損傷を強く引き起こす可能性が示唆される。本実験では、トレーニング動作中の発揮筋力と表面筋電図に加え、実施前後の血中乳酸濃度、筋損傷マーカー(CK活性、ミオグロビン)、筋酸素化レベルなどについても評価する予定である。昨年度の実施状況報告書では、平成24年度中に研究1と研究2の実験を行う計画であると記載したが、研究2については実施できなかったため、自己評価を「やや遅れている」とした。研究2が実施できなかった主な理由は、研究1における実験を2つに分割して行ったためである。当初の計画では、徒手抵抗トレーニングの動作特性と生理特性の両方を1つの実験で検証する予定であったが、両特性の検証を同時に行うと測定項目数が多くなり、実験時間内に各測定を理想的なタイミングで実施できないことが判明した。したがって、研究1を動作特性と生理特性の各検証に分け、異なる被験者に対して別の実験として実施した。以上の理由により、実験遂行時のスケジュール管理と実験後の分析に時間を要した。交付申請書では、平成23年度中に研究1の本実験を終える予定であったが、年度終了時点で研究1の予備実験を終えた段階であり、当初の計画に達していないため、自己評価を「やや遅れている」とした。研究1の実験遂行が当初予定よりも遅れた主な理由は、小型圧縮型ロードセルによる圧力計測とゴニオメータ・表面筋電図との同期に不具合が生じたためである。共和電業社製のロードセルによる計測データと他のデータを同期して記録するには、同社製のインターフェースを複数台用いて同期させ、アナログデータを取り込む必要がある。インターフェース間を同期させる際に原因不明のエラーが生じ、共和電業に原因の調査を依頼していたことが、実験遂行遅延の主たる要因である。なお、以上の不具合はすでに解決しているため、平成24年度以降の研究を遂行するうえで問題とならない見込みである。今年度は、研究1の成果発表および研究2の実験実施を行う予定である。研究1の成果発表については、昨年度までに行った実験結果についての分析を進め、国際学会(European College of Sport Science:ECSS)および投稿論文の形で発表する予定である。年度内のスケジュールとしては、まず6月にECSSで発表を行う。そこでの議論を踏まえて論文の原稿を作成し、年度の後半に国際誌へ投稿する予定である。
含窒素五・六員環縮環化合物の開拓

本研究では、含窒素複素環化合物として独自に開発した5-アミノチアゾールを基盤とする、特異な光物性を示す化合物群の創製を行った。その結果例えば、チアゾールの2位に4-ピリジルオキシ基を組込み、5位にビス(4-メトキシフェニル)アミノ基を組み込んだ化合物がメカノクロミズムを発現することを明らかにすることができた。この化合物はすりつぶすことで発光色は元の黄緑色から橙色の蛍光へと変化し、さらにアセトン蒸気にさらすと元の黄緑色へと戻った。この発光色の変化は、結晶状態からアモルファス状態へと変化したためであると考えられその変化は粉末X線回折測定でも確かめることができた。本研究では、含窒素複素環であるイミダゾールやピリジンを縮環させることでデザインできる従来にはない「含窒素五・六員環縮環化合物」を標的とした。すなわち炭素原子のみで構成されるフラーレンやグラフェンに含まれる五員環、六員環の炭素原子を複数の窒素原子で置換えたアザフラーレンを見据え、その基本ユニットである分子群を創製する。まずはそれらの電子構造・分子軌道の広がりやエネルギーを計算化学によって解明することを端緒とし、ついで1コアユニットの新合成法の開拓、2コアユニットへの芳香環導入法の開発による三次元π系拡張分子の提供、3組込まれた置換基と光さらには電気物性との構造物性相関の解明を行うことで、これまでにはない「含窒素五・六員環縮環化合物の化学」という未踏領域の開拓を目指している。その中、縮環型含窒素複素環化合物であるイミダゾ[1,5-a]ピリジンから誘導される、含窒素複素環カルベンについて、まず、様々な置換基を持つ誘導体の網羅的な合成と、それらの遷移金属錯体を導くことによりカルベンの電子的性質の評価を行った。またこれらの金属錯体を触媒として用いた水素移動反応、すなわちイソプロピルアルコールを水素源とした、ケトンの還元反応も行い、芳香族ケトン、シクロヘキサノン、カルコンの還元が良好に進行することを明らかにした。また触媒活性に関する置換基効果を検証したところ、イミアゾ[1,5-a]ピリジンの3位芳香環への電子求引性、電子供与性どちらの置換基導入も触媒活性を低下させることもわかった。上記記載のカルベンについて、具体的には、ロジウムーカルボニル錯体を導き、赤外吸収スペクトル測定により置換基の変化によるカルボニル伸縮振動の変化の様子や、NMRスペクトルによりカルベン炭素やカルボニル炭素上の電子密度の変化の様子を系統的に解析し、さらにX線結晶構造解析による実際の分子中の結合長の比較、対応するセレン付加体のNMRやX線結晶構造解析での同様の議論から、このカルベンが、従来の含窒素複素環カルベンにはない高い電子受容性を示す配位子になり得ることを明らかにした。さらに、分子軌道計算による分子軌道変化を考察した結果、それらカルベンは縮環型構造に由来する分子軌道の特徴から、従来の含窒素複素環カルベンにはない新たな受容性軌道を獲得することを見つけた。この受容性軌道は、カルベン炭素上だけでなく、縮環したピリジン環上にも大きく広がっているため、電子を受け入れる際に大きな安定化効果が期待できるものである。得られた錯体の特徴を基に、電子受容性の配位子が効果的である触媒反応として、カルボニル化合物の水素移動型還元とフェニルアセチレンの重合反応を取り上げ、それぞれの触媒活性を精査した。結果として、それぞれの反応において、ここで誘導したカルベン錯体は、これまで報告されてきた例と比較し、格段に高い触媒活性を示すことを明らかにできていることから、概ね順調に進展している。その結果、チアゾールの2位に4-ピリジルオキシ基を組込み、5位にビス(4-メトキシフェニル)アミノ基を組み込んだ化合物がメカノクロミズムを発現することを明らかにすることができた。まずわれわれの確立した方法を用いて2-ピリジル5-アミノチアゾールを合成した。ついでmCPBAを用いた酸化反応で、N-ピリジルオキシドとした。得られた化合物はすりつぶすことで吸収波長が456 nmから498 nm、発光波長が527 nmから599 nmへ長波長シフトした。その発光色は元の黄緑色から橙色の蛍光へと変化し、さらにアセトン蒸気にさらすと元の黄緑色へと戻った。この発光色の変化は、結晶状態からアモルファス状態へと変化したためであると考えら、その変化は粉末X線回折測定でも確かめることができた。また一旦アモルファス状態に変化した固体を様々な溶媒蒸気に晒すと、発光色が変化した。この場合には、もとの結晶状態に戻ることはなく、わずかに異なる結晶系が形成されていることも粉末X線回折測定によって明らかにできた。さらにピリジルオキシドのクロロホルム溶液にB(C6F5)3の添加も行った。酸を添加していくと元の吸収が弱くなり、新たに100 nmほど長波長の吸収が観測された。また発光色は青色だったものが酸を加えると橙色へと変化した。このときの平衡定数が(1.6±0.9)×107 (M-1)であった。類似の手順を適用すると、従来では見積もりが困難なルイス酸の酸性度を比較しうることも明らかにした。

本研究では、含窒素複素環化合物として独自に開発した5-アミノチアゾールを基盤とする、特異な光物性を示す化合物群の創製を行った。その結果例えば、チアゾールの2位に4-ピリジルオキシ基を組込み、5位にビス(4-メトキシフェニル)アミノ基を組み込んだ化合物がメカノクロミズムを発現することを明らかにすることができた。この化合物はすりつぶすことで発光色は元の黄緑色から橙色の蛍光へと変化し、さらにアセトン蒸気にさらすと元の黄緑色へと戻った。この発光色の変化は、結晶状態からアモルファス状態へと変化したためであると考えられその変化は粉末X線回折測定でも確かめることができた。平成28年度の成果をもとに、イミダゾ[1,5-a]ピリジン骨格に様々な置換基を導入することで、縮環型含窒素五、六員環化合物群を拡大させる計画である。たとえば強い電子求引性置換基の導入は、電子受容性がさらに向上したカルベンやその金属錯体を導くことを可能にする。また電子受容性と電子供与性置換基を適切な位置に組込むことで、含窒素縮環系全般への電子の非局在化による、長波長吸収や発光を達成できる可能性も高く、そのための置換基の組合せを探索する。合成化学
炭化ケイ素における積層欠陥の生成・消滅過程とその制御

今年度はβ-SiCにおける積層欠陥の消滅現象を速度論的に解析し、すでに提案している消滅メカニズムの検証を行うことを中心に研究を進めた。まず、積層欠陥密度の時間変化を所定の各温度で追跡し、これをAvrami-Erofeevの速度式で解析したところ、拡散律速による変化過程であることが判明した。さらに、平均粒径の時間変化を同様に追跡したところ、高温における粒成長速度は表面拡散律速モデルに基づくNichols-Mullinsの粒成長速度式で極めて良く整理された。両者の速度過程の活性化エネルギーは良く一致することから、積層欠陥消滅が表面拡散に支配された粒成長に伴って起きる見かけの現象であるとする従来の我々の提案モデルを支持する結果と考えた。また、上記速度過程がAr、N_2雰囲気中で異なる速度を示し、活性化エネルギーも変化することから、高温でSiCへの窒素の固溶が原因となることを明らかにするとともに、その根拠について基礎科学的な問題を提起した。その他、関連する問題として、籾殻灰から調製したβ-SiCの諸特性の検討、シリカの炭素還元によるβ-SiCの生成過程と積層欠陥の生成との関係について検討を行い、相当程度の成果を挙げることができた。[1]積層欠陥の生成機構とその制御炭素還元法を用いてβ-SiC粉末を合成時における積層欠陥の生成機構に関して調べた。炭素原料としてグラファイトとカーボンブラック粉末、ケイ素原料としてSi,SiO,SiO_2粉末を用いて、β-SiC粉末を合成した。Siとグラァイトを使用した場合に積層欠陥密度の最も低いβ-SiC粉末の合成が可能であった。反応性が高いことからSiO_2とカーボンブラックの組み合わせが一般に良く用いられるが、この場合は生成粉末中にウイスカと球状粒子が混在する。TEMによる観察でも、ともにウイスカの方により多くの積層欠陥が存在することが判明した。様々な組み合わせによる生成実験から、生成反応を次のように考えた。[2]積層欠陥の消滅過程の速度論的解析積層欠陥密度の変化(減少)と粒成長を古典的な反応式と表面拡散が律速する粒成長速度式を使用して速度論的に考察し、その結果から既に提案した積層欠陥の消滅メカニズムの妥当性を検討した。積層欠陥密度の計算には積層欠陥プロフィールを基準した試験式を用いた。欠陥消滅速度の解析には、Avrami-Eroffev式の定数(m)の値から欠陥消滅が拡散律速により進行することが分かった。また、粒成長速度は、多孔体の粒成長が表面拡散律速で起こると仮定して導出されたNichols-Mullinsの式に良く従った。その他、関連する問題として、籾殻灰から調整したβ-SiCの諸特性の検討、シリカの炭素還元によるβ-SiCの生成過程と積層欠陥の生成との関係について検討を行い、相当程度の成果を挙げることができた。
アルカリハライドにおける自由励起子の自己束縛過程

アルカリハライド結晶においては自己束縛励起子が起源の発光が高い量子効率で観測される。これらの結晶は単純な構造を持つにも関わらず、その発光スペクトルは多様であり、励起波長によっても変化する。特に、n=1励起子吸収帯を励起したときには、バンド間励起のときとは顕著な違いが見られる。自由励起子が光励起により生成されたあとどのように緩和し、自己束縛励起子を生成するか、興味がもたれる。本研究では自由励起子と自己束縛励起子のスピン状態には密接な関係があることに着目し、自由励起子の各スピン状態への分布を明らかにする目的で、アルカリ妖化物を紫外レーザー等を使って光励起したときに見られる発光を測定し、解析した。KI,RbIにおいては自由励起子発光は主に三重項状態から、NaIにおいては一重項状態からの発光であると最近同定されている。本研究では結晶によって、このような違いが生じる原因について考察し、一重項・三重項状態間の分裂幅がLOフォノンエネルギーより大きいときは三重項状態に、小さいときは一重項状態に分布し易いと結論した。KIにおいては自由励起子発光は主に三重項状態からのものであるから、KI結晶中に光励起により自由励起子を生成したときに結晶内を動き回っているのは三重項自由励起子であると考えられる。本研究ではこのことを確かめるためTIをドープした結晶において、STE発光帯及びTI^+が起源の発光帯の強度を1085Kの範囲で温度を変えながら測定した。温度の上昇とともにTI^+が起源の発光は減少し、それに代わってpi発光の強度は増大する。一方、sigma発光の強度も増大するものの、全体の強度の1%以下のままであった。このことは、結晶内を動き回っている自由励起子は主にpi発光の起源となる三重項励起子であり、sigma発光の起源となる一重項励起子ではないことを示している。
秒速3〜6kmの中速度で宇宙構造物に衝突するデブリスからの防護構造

本研究は宇宙構造物に対する人工破片(デブリス)の衝突からの防護に関するものである。防護方法はWhippleバンパーと呼ばれる主壁の前方にバンパー板を置く方法を採用した。デブリス衝突速度が秒速5km以上の場合、バンパー材とデブリスの破片からなる2次デブリスは液化又は気化するために主壁への損傷の程度は大きくない。本研究は主壁へ深刻な損傷が予想される固相2次デブリスが発生する5km/s以下の速度領域で有効なバンパー板の開発に関するものである。衝突実験は直径1mm、密度5.1g/cm^3のMnAl球をバンパーモデルに秒速34kmで衝突させることによって行った。バンパー板と主壁モデル板の間隔は50mmとした。主壁モデル板の上に複数の事務用紙とカーボン紙を交互に重ねて置いた。厚み1mmの2024A1合金板と厚み1mmのA1N焼結体のプレートを組み合わせたバンパー板についての衝突実験を行った。2次デブリスの主壁上での分布を記録紙上の痕跡として監察した。バンパー板から吹き出す2次デブリスの様子を自作したフラッシュ発光装置を使用して高速写真撮影した。実験結果を総合すると、秒速2km以上の衝突速度では、バンパーがA1合金の場合、固相破片が発生して記録紙上にスポット状の損傷を与えた。A1Nの場合、2次デブリスは粉末状のもので主壁に与える損傷の程度は小さかった。バンパー板の厚みと衝突速度が適当な条件下ではリング状の2次デブリスパターンが観測されたことは今後の興味ある課題である。本研究によって固相2次デブリス抑制型バンパーとして、前面にアルミ合金後面にA1Nセラミックスの複合バンパーの有効性が明らかにされた。代表的な防護方法はWhippleバンパーと呼ばれる方法であり、構造物本体の前方にアルミニウム合金製のバンパーを置くものである。秒速5km以上の超高速でデブリスがバンパー板に衝突すると、バンパーには孔があき、デブリスとバンパー材からなる2次デブリスが霧状に広がって本体壁に衝突する。衝突速度が24km/sの中速度では、二次デブリスは液化又は気化せず固体破片のまま本体壁に衝突し、深刻な損傷を与える。本研究においては(1)24km/sの中速度でプロジェクタイルを精度良く発射することができる2段式軽ガス銃の製作を行い、直径1.0mmのマンガンアルミ合金球をバンパーモデルに精度良く衝突させる技術を確立した。(2)現有のプラズマガンを使用して、355425μmのパイレックスガラス小球を秒速2.03.4kmでバンパーモデルに衝突させる実験を行った。(3)複合バンパーモデルとして、厚み0.2mmの窒化アルミニウム板と0.2mmの2024アルミ合金板を張り合わせた複合バンパーについての衝突実験を行った。バンパー板を突き抜けた二次デブリスの本体壁への衝突分布状態を観測したところ、バンパーの衝突面を前方層とした場合、前方層/後方層の組合わせが(A)アルミ/アルミ、(B)窒化アルミ/アルミ、(C)アルミ/窒化アルミの組み合わせの中で、(C)の組み合わせが複合バンパーとして有効である事が分かった。

デブリス衝突速度が秒速5km以上の場合、バンパー材とデブリスの破片からなる2次デブリスは液化又は気化するために主壁への損傷の程度は大きくない。本研究は主壁へ深刻な損傷が予想される固相2次デブリスが発生する5km/s以下の速度領域で有効なバンパー板の開発に関するものである。衝突実験は直径1mm、密度5.1g/cm^3のMnAl球をバンパーモデルに秒速34kmで衝突させることによって行った。バンパー板と主壁モデル板の間隔は50mmとした。主壁モデル板の上に複数の事務用紙とカーボン紙を交互に重ねて置いた。厚み1mmの2024Al合金板と厚み1mmのAlN焼結体のプレートを組み合わせたバンパー板についての衝突実験を行った。2次デブリスの主壁上での分布を記録紙上の痕跡として観察した。バンパー板から吹き出す2次デブリスの様子を自作したフラッシュ発光装置を使用して高速写真撮影した。実験結果を総合すると、秒速2km以上の衝突速度では、バンパーがAl合金の場合、固相破片が発生して記録紙上にスッポト状の損傷を与えた。AlNの場合、2次デブリスは粉末状のもので主壁に与える損傷の程度は小さかった。バンパー板の厚みと衝突速度が適当な条件下ではリング状の2次デブリスパターンが観測されたことは今後の興味ある課題である。本研究によって固相2次デブリス抑制型バンパーとして、前面にアルミ合金、後面にAlNセラミックスの複合バンパーの有効性が明らかにされた。
日英における強迫性障害と再保証を求める行動についての認知行動療法的研究

強迫性障害を持つ患者がどのように再保証を求めるのかについて、英国のOCD患者に半構造化面接を行い、主題分析を用いて質的分析を行った。その結果、強迫性障害を持つ者は、再保障を求めるときに様々な精神的努力をしていることが明らかとなった。その主な目的は「望ましい」再保障を得ることであり、他にも他者に負担をかけないようにすること、得られた再保証を様々に「再利用」することで努力していた。また、再保障を求めることの機能は、一時的に不安を鎮めるだけでなく、様々な機能があることが明らかとなった。次に、家族用の再保障を求める行動質問紙(ReSQ : Reassurance Seeking Questionnaire)と治療者用ReSQを用いて、家族がどのように再保証に巻き込まれているか、治療者がどのように再保証に対処しているかを調べた。その結果、強迫性障害を持つ当事者の家族やパートナーは、大多数の者が毎日のように再保障を与えていること、23回は同じ再保障を繰り返し与えていること、中程度以上にそれが重荷になっていること、また半数の者が儀式的行為への巻き込みを求められていることが明らかとなった。また、再保障を与えないと、家族は不安や罪悪感が強くなり、当事者の不安や衝動も高まるように見えるため、たとえ「再保障を与えてはいけない」ことが分かっていても、家族はやむにやまれず再保障を与えてしまうのではないかと推察された。治療者は、さまざまな方法でOCD患者から再保証を求められること、半数の者が儀式に参加するよう求められていること、半数の者がときどき再保証を与えていることが明らかとなった。