hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高感度放射線感応繊維の開発

エックス線照射(線量1000 mGy)で可視化する放射線感応ポリスチレン複合繊維の開発を目的とする。材料構成は、スピロピラン6-nitroBIPSとユーロピウム賦活塩化フッ化バリウムを含む複合材料である。複合繊維は、遠心紡糸装置を用いて作製した。最適条件で作製した複合繊維は、約12004400 mGyで白色から青色へ変色した。また、得られた複合繊維は布状に加工が可能であり、人形に着用させエックス線曝露実験を行った。結果として、照射領域と非照射領域に明確な違いが確認できた。本研究で開発した複合繊維は、衣服として着用可能であり放射線を色変化で確認できる個人線量計の新しい形を示すことができた。平成28年度は、研究計画に従って「繊維材料の最適化、紡糸方法の最適化」を実施した。放射線感応・高分子繊維複合材料が低放射線量を検知可能にするためには材料の最適化が不可欠である。そこで、最適な繊維作製方法と色素の最適化を行い、現在の到達している感度(7400mGy)の1050倍の高感度化を目的とする。この感度は原発作業員の安全基準(100mGy400mGy)である。2繊維材料の選択:計画では、ポリエステル系繊維の溶融紡糸法を予定していたが、この方法ではフォトクロミック色素を染色法でしか定着させることができず、キャリア染色法を用いても有機溶媒染色の2.7倍程度であったため、新たな紡糸法として遠心紡糸法を採用した。自作した紡糸装置を用いてポリスチレンの遠心紡糸繊維を作製し評価を行った。3放射線可視化試験:フォトクロミック色素/蛍光体からなる放射線感応繊維に対して、エックス線回折装置を用いてエックス線可視化試験を行った。結果として繊維材料で5600mGy,フィルム材料で100mGyの放射線感度特性を達成した。総括として、本研究課題の目的として挙げている100mGy400mGyの放射線感度は、フィルム材料で達成することができた。材料選択が当初の計画以上に迅速に行われ、高分子複合フィルムの作製および評価が早い段階で実施できた。放射線(エックス線またはガンマ線)で可視化する放射線感応ポリスチレン複合繊維の開発を目的とする。材料構成は、スピロピラン(6-nitroBIPS)と無機シンチレータ(ユーロピウム賦活塩化フッ化バリウム)を含む複合材料である。複合繊維は、自作の遠心紡糸装置を用いて作製した。今後の推進方策としては、それぞれの材料特性の定量評価を行い、繊維材料でより高感度化を達成し、防護服や防護手袋など医療面も含めてあらゆる場面で使用できる材料開発を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。光物理化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
自律型AEセンサネットワークの開発と難計測環境への応用

材料加工をインプロセスにモニタリングできる非破壊評価法は非常に限定されるが、アコースティック・エミッション(AE)法は、センサの出力波形を事象発生の有無に関わらず連続的に記録すれば、含まれる有効信号とノイズの実測結果に基づいて適切な処理を行い、高ノイズ環境でも微小欠陥の発生を検出できるようになるため、有効である。しかし、既存の波形を連続計測できるAE計測装置は有線式であるため、密閉部や回転部などの、産業応用上重要な対象物を直接計測ができなかった。そこで、本研究では、AE波形の連続計測が可能な無線式の装置を開発し、難計測環境での使用を実証することを目的としている。平成30年度には、前年度に開発した無線式の計測装置(センサノード)の改良と、難計測環境への応用を行った。装置改良については、1従来より小振幅の信号を検出するための専用の簡易アンプの作製、2センサノードの制御ソフトウェア改良による、波形解析の高安定化と低遅延化、3複数ノード間のマイクロ秒精度の同期を無線で行う手法の開発(AEセンサに電圧を印加して発振した疑似AE波を他ノードで検出し、発振時刻と検出時刻を突き合わせる処理を相互に行う方法)を行った。一方、難計測環境への応用では、1前年度に引き続き、高ノイズ環境の例として摩擦攪拌接合(FSW)のモニタリング、2新たに密閉環境の例として3Dプリンタ内での計測トライを行った。いずれの計測環境においても、従来の有線計測装置よりも簡便な設定で高感度のAEインプロセスモニタリングが行えており、本研究の効果を確認することができた。平成30年度は「圧電素子を発振器して利用するセンサノード間の同期・感度チェック機能の追加」に着手するとしていた。前述の「研究実績の概要」にあるとおり、開発に用いたセンサノードのDA(デジタル→アナログ)変換機能を利用して、AEセンサに電圧を印加して十分な振幅の波形を発振し、この疑似AE波を数十cm離れた別のノードで検出することができた。ただし、センサノードに利用しているIoT用ボードの仕様により、高速AD(アナログ→デジタル)変換を利用するAE計測と、DA変換を利用する発振は同時には行えないこと、切り替えも短時間では行えないことが明らかとなった。しかし、これは発振部分を別の簡易ボードで行うなどの回避策をいくつか用意できている。難計測環境についても、密閉環境内に置いた無線センサノードでAEを計測し、これを装置外部にWi-Fiの5 GHz帯の電波で十分な帯域を確保しつつ送信することができた。このように、平成30年度に予定していた項目は概ね達成しており、また平成31年度に研究を完了させるために必要な検討項目についても明らかになっているため、現在のところ順調な研究進展が期待できる。複数のセンサノード間を正確に同期させる機能が、採用したIoTボードのハードウェア仕様のため、当初想定した通りの実装では機能しないことが明らかになったが、発振機能を分離することで対応が可能である。これは当初想定よりも部品は増えるが、各部分の動作は単純になるため、動作の確実性も高いと予想され、当初計画書の記載通りの装置を完成させられる見通しである。このような方法で、複数センサ間の同期および感度チェック機能を完成させ、自律的なネットワークをセンサノード(子機)とステーション(親機)の間で構築する。また、高ノイズ環境・密閉環境・回転環境を例題として、開発した装置および手法の実用性を実証していく。アコースティック・エミッション(AE)法は、連続波形を全時間記録することで材料加工のプロセスモニタリングに対しても適用可能になり、材料や構造物の信頼性確保・開発加速・コスト低減に大きく寄与できる手法である。しかし、既存の有線計測装置は密閉部や回転部などの重要なターゲットの直接計測ができない。そこで、本研究では連続波形計測型のAE計測を無線化し、難計測環境での使用を実証することを目的としている。平成29年度には、研究の基盤となる計測装置である、連続波形記録に対応したバッテリ駆動の無線AEセンサノード(子機)を開発した。サイズと消費電力の両面で大きな制約を課されるセンサノードでは、内蔵コンピュータの処理能力が限定されるため、波形情報の取得と一次加工のみを担当し、キャッシュや転送方法を工夫して全波形を安定的に無線転送することに成功した。安定計測できたAEサンプリング周波数は最大4 MHzであり、各ノードは2 chの同時計測が可能である。また、複数のセンサノードがひとつのネットワーク上に共存し、波形収集と詳細解析を行うワークステーション(親機)と通信できるようにした。センサノードの消費電力は全力動作中で4 W程度であり、市販のスマートフォン用モバイルバッテリで最大1日程度の計測が可能であるため、材料加工プロセスの所要時間を考慮すれば十分な稼働時間を確保できたと言える。この無線センサノードの実証試験として、摩擦攪拌接合(FSW)のAEモニタリングを行った。開発した無線センサノードは安定して動作し、長尺材のモニタリングを簡便に行えることを示した。また、従来の有線計測装置よりも電気的ノイズの侵入を受けにくいという利点が明らかとなり、計測を高いS/N比で行うことができた。平成29年度は、本研究の基盤要素となる「連続波形の計測と解析に対応する無線AEセンサノード」の開発を行い、動作の実証として、単一のセンサノードのAE計測による損傷評価を行うと予定していた。前者のセンサノード開発については、市販のIoT用センサボードから研究目的を達成できる機種を選択し、そのハードウェア仕様に合わせて具体的な機能設計を行って、必要なソフトウェアを実装した。

単一ノードの動作テストの結果、安定的な計測が行えることが確認された。また、平成30年度以降の研究で必要になる複数ノード間の連携についても、このボードで必要な機能が実現できることを確認した。後者の実証評価については、当初想定していたいくつかの計測環境のうち、摩擦攪拌接合(FSW)を中心にテストを繰り返し、支障なく計測できることが示された。また、試験的にではあるが密閉環境や回転装置上での計測も行った。このように、平成29年度に予定していた項目は概ね達成しており、また平成30年度以降に予定している研究を遂行するためについて重大な支障は確認されていないため、現在のところスムースな研究進展が期待できる。材料加工をインプロセスにモニタリングできる非破壊評価法は非常に限定されるが、アコースティック・エミッション(AE)法は、センサの出力波形を事象発生の有無に関わらず連続的に記録すれば、含まれる有効信号とノイズの実測結果に基づいて適切な処理を行い、高ノイズ環境でも微小欠陥の発生を検出できるようになるため、有効である。しかし、既存の波形を連続計測できるAE計測装置は有線式であるため、密閉部や回転部などの、産業応用上重要な対象物を直接計測ができなかった。そこで、本研究では、AE波形の連続計測が可能な無線式の装置を開発し、難計測環境での使用を実証することを目的としている。平成30年度には、前年度に開発した無線式の計測装置(センサノード)の改良と、難計測環境への応用を行った。装置改良については、1従来より小振幅の信号を検出するための専用の簡易アンプの作製、2センサノードの制御ソフトウェア改良による、波形解析の高安定化と低遅延化、3複数ノード間のマイクロ秒精度の同期を無線で行う手法の開発(AEセンサに電圧を印加して発振した疑似AE波を他ノードで検出し、発振時刻と検出時刻を突き合わせる処理を相互に行う方法)を行った。一方、難計測環境への応用では、1前年度に引き続き、高ノイズ環境の例として摩擦攪拌接合(FSW)のモニタリング、2新たに密閉環境の例として3Dプリンタ内での計測トライを行った。いずれの計測環境においても、従来の有線計測装置よりも簡便な設定で高感度のAEインプロセスモニタリングが行えており、本研究の効果を確認することができた。平成30年度は「圧電素子を発振器して利用するセンサノード間の同期・感度チェック機能の追加」に着手するとしていた。前述の「研究実績の概要」にあるとおり、開発に用いたセンサノードのDA(デジタル→アナログ)変換機能を利用して、AEセンサに電圧を印加して十分な振幅の波形を発振し、この疑似AE波を数十cm離れた別のノードで検出することができた。ただし、センサノードに利用しているIoT用ボードの仕様により、高速AD(アナログ→デジタル)変換を利用するAE計測と、DA変換を利用する発振は同時には行えないこと、切り替えも短時間では行えないことが明らかとなった。しかし、これは発振部分を別の簡易ボードで行うなどの回避策をいくつか用意できている。難計測環境についても、密閉環境内に置いた無線センサ
クローン技術を用いたES細胞からの樹状細胞の誘導と細胞医療への応用

強力な抗原提示細胞である樹状細胞を用いた免疫細胞療法は悪性疾患に対する新しい治療法として期待されている。しかし、ヒト末梢血中に存在する樹状細胞の数は極めて少なく、また体外での培養にて分裂増殖させることが困難であるため、全身状態が不良な癌患者では安全に十分な数の樹状細胞を採取することがしばしば困難であり、臨床応用に大きな課題となっている。今回、この問題を解決するために、多分化能を有するES細胞を用いて樹状細胞への分化誘導を試み、さらに細胞融合による核移植クローン技術を利用して個々のMHCに適合したES細胞由来樹状細胞(ES-DC)の作製を試み、新しい免疫細胞治療への応用開発を目指す研究を実施した。マウス骨髄から誘導した樹状細胞(BM-DC)をベースとして比較解析し、マウスES細胞をGM-CSFとIL-4にて培養することにより樹状細胞(ES-DC)への分化誘導が可能であり、新しい免疫細胞ツールとして期待される結果であった。HVJ-Eを用いた細胞融合により腫瘍細胞核を移植した樹状細胞ではMHCの等しい同系での実験モデルでは抗腫瘍獲得免疫応答が誘導されたがMHCの異なる細胞間での融合では抗腫瘍獲得免疫の誘導が十分得られなかった。また、HVJ-Eを用いた細胞融合後の核移植樹状細胞はその後の培養において分裂増殖を認めず、培養により大量の核移植樹状細胞を獲得することは困難な結果であった。現在、HLA拘束性の問題解決のために、新たにiPS細胞の利用を計画している。iPS細胞は自己の細胞に遺伝子を導入して作成した、ES細胞と同様の再生能を有する細胞であり、HLA拘束性の問題解決が可能となる。今後、iPS細胞からの樹状細胞(iPS-DC)の誘導及び腫瘍細胞の核を移植したiPS-DCを用いた免疫細胞療法の開発を目指して、さらなる研究の展開を進めていく予定である。(1)ES細胞の培養:マウスES細胞およびFeeder細胞を入手し、できる限り継代培養をさけるべく初期の培養スケールを大きくして、今後の研究に必要十分量のES細胞の培養増殖をまず実施した。LIF不含有ES細胞用培養液に10%ES細胞用FCSを加えた培地で、MMC処理したFeeder細胞の培養を行い、次にLIF含有ES細胞用培養液に10%ES細胞用FCSを加えた培地でES細胞とFeeder細胞を共培養するごとにより、Embryonic bodyを形成させ、これをトリプシンにて処理した後、単細胞に浮遊しES専用凍結保存培地にて凍結保存した。(2)マウスES細胞からの樹状細胞の誘導:マウスES細胞をLIFの非存在下にて、ES細胞培養液にマウスGM-CSFを加え2週間培養することにより、ES由来樹状細胞(ESDC)を誘導した。当初、ES細胞の質が悪く、培養に苦慮したが、厳密に細胞数をコントロールすることにより、培養条件の最適化をおこない、比較的質の高いESでの実験が可能となった。ES細胞から誘導した樹状細胞の形態学的特徴、FITCラベルのデキストランを用いた貪職能、フローサイトメーターを用いたMHC分子、CD11cなどの表面抗原の発現状態について解析した。ESDC誘導時に用いるサイトカインがGM-CSFのみでは樹状細胞の特徴をあまり表出せず、IL-4、IFN、TGFなど他のサイトカインの組み合わせ及びそれぞれの至適濃度について検討を進めている。今後、さらにTT, MLRなどによるリンパ球の刺激能について解析を進める予定である。また、これらの結果が複数のES lineに対して共通の現象であるかを確認するため、今回用いている細胞株とは別の種類のES細胞株を取得し、同様の解析を進めている。(1)新マウスES細胞株の培養

平成17年度は新たにマウスES細胞株としてH-1、129sv、D3を、feeder cellとしてOP9、STOを入手して研究した。各ES細胞とfeeder cellの組み合わせを検討した結果、129sv ES細胞をSTOfeeder cellとの共培養が最も培養状態が良好であった。129sv ES細胞にGM-CSFを添加して2週間培養して、ES細胞由来樹状細胞(ES-DC)の誘導を試みた。培養後のES-DCを回収し、フローサイトメーターにて樹状細胞に特徴的な表面分子であるMHC class II、ICAM-1、CD11c、CD80、CD86、CD40、OX40Ligand、CD8α、CCR7の発現を解析した。比較対象としてGM-CSFにて2週間培養したマウス骨髄細胞(BM-DC)では測定したすべての分子の発現を高度に認めたのに対して、GM-CSFにて2週間培養した129sv ES細胞ではCD80とCD86の発現が確認されたが、それ以外の分子の発現は認められなかった。また、樹状細胞のサイトカイン産生能を検討するため、培養上清中のIL-12濃度をELISAにて測定したところ、BM-DCからはIL-12の産生が認められたが、ES-DCからのIL-12の産生は明らかではなかった。そのため、IL-4やTNFαを添加した培養系での誘導法の検討を進めている。さらに、抗原提示能力を解析するために、抗原ペプチドをパルスした樹状細胞とnaive T細胞を混合培養して抗原特異的CTL誘導能を検討している。強力な抗原提示細胞である樹状細胞は悪性腫瘍に対する細胞免疫療法の中心的存在となっているが、未だ樹状細胞を体外で分裂増殖させる方法が発見されておらず、その利用に困難を来たしている。本年度の研究内容では、培養中のマウスES細胞にマウス骨髄細胞由来樹状細胞(BM-DC)の核を移植することにより、ES細胞由来樹状細胞(ES-DC)の作成を試みた。マウスのES細胞として129svを、feeder cellとしてSTOを利用し、LIFを添加したES細胞培養液にて培養した。樹状細胞はマウス骨髄細胞を採取し、GM-CSFとIL-4にて1週間培養した後にmetrizamideによる比重遠心分離にてpurifyした。誘導したマウス骨髄由来樹状細胞核をマウスES細胞129svに移植するため、HVJ(Hemagglutinating Virus of Japan)Envelope VECTORを用いた細胞膜融合を行った。この方法により、マウス骨髄由来樹状細胞核を有するマウス129svES細胞が作成可能であったが、このBM-DC核移植ES細胞はその後、LIFを含まずGM°CSFとIL-4を添加したES細胞培養液による培養にて細胞の分裂増殖を認めず、やがて死滅した。現在までに体細胞核をクローン技術を利用して卵母細胞に移植して分裂した胚盤胞からES細胞(Nuclear Transfer-ES)を誘導する方法が成功しているが、in vitroで培養中のES細胞に体細胞の核移植を行い分裂増殖するNT-ES細胞を作成した報告は認められておらず、本方法でのES-DC細胞の分裂増殖誘導が技術的、科学的に困難であることが現時点で判断された。
導電性高分子による白金系金属ナノ粒子の電気化学的安定性発現機構の解明

白金/ポリピロールコンポジットを中心に、白金微粒子の拡散の抑制効果について検討を行い、材料面の評価において、π共役系導電性高分子が白金の溶解再析出の抑制に寄与することを見い出した。セルの初期特性については、Pt/PPyコンポジット系電極についてPt担持量とセル性能との相関について検討するとともに、Pt/C系電極との比較を行った。膜/電極接合体(MEA)の初期性能については対Pt/C電極の1/4程度の活性を目標とする。また、単極評価と同様の電位走査による白金の溶解再析出試験を行った。評価においては、主に、水素酸化およびCO酸化に関する活性評価を行った。PT/PPyコンポジットについては、従来の手法と同様、酸化処理を施したカーボンにイオン交換法によりPtイオンを添加し、ポリピロールの重合と同時にPtを還元させ、ナノ粒子を電極上に分散させた。また、比較のため、ポリピロールを重合することなく、担持された白金イオンを水素ガスにより触媒とした。得られた触媒をカーボン電極上に展開し、ナフィオン溶液を含浸させたものを電極とした。この電極を硫酸0.5mol/l溶液中にて200mV/minにて0-1.1V vs Ag/AgClを10000回まで電位走査し、その間にO_2気流下およびCO気流下におけるサイクリックボルタモグラム(CV)を随時測定し、電極の活性について、それぞれ水素酸化および、CO酸化について測定した。初期においては、Pt,Pt/PPyいずれも電極の活性が認められたが、1000回掃引において活性の低下が認められ、10000回後にはPtのみ担持した場合殆どPtによる活性は認められなくなっていた。一方、Pt/PPyの場合は白金/ポリピロールコンポジットにおける電極活性は保持されていることが明らかとなった。
卵子雌性前核内への雄性配偶子核注入による受精獲得の試み

精子が卵子内に注入されたのち、精子頭部が膨化し雄性前核を形成する。卵子も活性化され雌性前核を形成する。この二つの前核が融合し、分裂が始まる。この融合する過程をバイパスできるかどうか検討するため、以下の実験を行った。冷凍保存しておいたラットの精子を、ラット卵子に注入した。その後卵子内から精子を取り出し、頭部が膨化しているもののみ、尾部を切断し膨化頭部と中心体を含む尾部に分けた。次にラット卵子を電気刺激で活性化し雌性前核の形成を促す。活性化された(前核が形成された卵子)卵子の前核内に、さきの精子の膨化頭部を顕微鏡下に注入し、併せて精子の尾部を前核の周囲に注入する。106時間培養し、分割卵子、胚盤胞に分化したものの割り合いを評価した。78.1%(86/110)の卵子が活性化され,37.2%が分割した(32/86)。胚盤胞まで分化したものは1.4%(11/86)であった。以上より雌性前核内に精子の頭部を注入することでも、受精、胚の発育が可能であることが示された。さらに最適な卵子刺激法は何かについて検討した。電気による刺激と(A群),機械的刺激と薬剤による刺激(B群)を組み合わせた者を比較した。機械的刺激は卵細胞質内に注入ピペットを刺入し細胞質を5-6回にわたって強く吸引しもどすことをくり返した。薬剤による刺激はカルシウムアイオノフォア10μMを卵子培養液に加えた。精子は両群共に培養し頭部が膨化したもののみを用いた。A群,B群の活性化された卵子,受精卵,分割卵,胚盤胞の割合はそれぞれ,60.0%vs30.0%,47.85vs14.4%,32.25vs6.7%,1.2%vs0%であった。このことより雄性配偶子核を雌性前核内に注入する場合は電気刺激による卵子の活性化が最もよい方法であると思われた。

以上より雌性前核内に精子の頭部を注入することでも、受精、胚の発育が可能であることが示された。このことは、体外授精をした際に、受精した段階で胚の発育が停止しているような症例に対して有効な治療法となりうる可能性が示唆された。来年度はこの胚の子宮内移植を行い産仔が得られたら、染色体分析等を行う予定である。精子が卵子内に注入されたのち、精子頭部が膨化し雄性前核を形成する。卵子も活性化され雌性前核を形成する。この二つの前核が融合し、分裂が始まる。前年度の実験によって雄性配偶子核を雌性前核内に注入することでこの二つの過程をバイパスできることを証明した。本年度は最適な卵子刺激方法は何かを検討した。電気による刺激と(A群),機械的刺激と薬剤による刺激(B群)を組み合わせた者を比較した。機械的刺激は卵細胞質内に注入ピペットを刺入し細胞質を5-6回にわたって強く吸引しもどすことをくり返した。薬剤による刺激はカルシウムアイオノフォア10μMを卵子培養液に加えた。精子は両群共に培養し頭部が膨化したもののみを用いた。卵子は幼若メスラット(3-4週齢)を過排卵刺激し得られたものを90個づつとした。A群,B群の活性化された卵子,受精卵,分割卵,胚盤胞の割合はそれぞれ,60.0%vs30.0%,47.85vs14.4%,32.25vs6.7%,1.2%vs0%であった。このことより雄性配偶子核を雌性前核内に注入する場合は電気刺激による卵子の活性化が最もよい方法であると思われた。また前年度の結果から精子の膨化頭部だけでなく精子の尾部を併せて注入した方がさらによい結果が得られると示唆された。これは精子尾部の頭部側に中心体が存在しこれが細胞分裂に必要であるがためと思われる。
オクトツリー表現を用いた放射線治療・診断におけるモンテカルロ計算の高速化

平成7年度は物体をオクトツリーで表現するためのプログラムを作成し、このプログラムで記述された物体とオリジナルの物体が同一になるかどうかを幾何学的なモデルによってチェックした。また、核磁気共鳴CT画像から輪郭抽出を行い、この抽出された画像に対してオクトツリーで表現を行なった。そして、オクトツリー表現によって単位立方体数が、これを用いない場合に比してどの程度減少するかを調査した。この結果、オクトツリー構造を用いることによって円柱状のファントムは、これを用いない場合の24.7%の数のvoxel数で表現できることがわかった。さらに、モンテカルロ計算を行なうプログラムを作成し、このプログラム中の物体の記述をオクトツリー表現のプログラムと組み合わせ、動作確認を行なった。平成8年度には作成したモンテカルロプログラムの精度確認を、汎用コードであるEGS4との比較によって行なった。この結果、計算結果はよく一致した。また、作成したプログラムの基本性能を評価するために、VB法のプログラムを作成し、このプログラムとオクトツリーを用いたものとの比較を行なった。比較した点は、計算速度と計算精度、及び物体を記述するのに要するデータの大きさである。物体としては形状の複雑度の異なる3種類のディジタルファントム(Shepp phantom,Zubal phantom[brain,torso])を使用した。この際、CT画像からの画像輪郭を用いた。この結果、octree法は従来のVB法と比較して、記述領域数を6737%まで減らすことができ、また演算時間を6787%まで減らすことができた。プログラムのチューニングにより、さらにoctree法での高速化が期待でき、提案するアルゴリズムの有効性が立証された。本年度は物体をオクトツリーで表現するためのプログラムを作成し、このプログラムで記述された物体とオリジナルの物体が同一になるかどうかを幾何学的なモデルによってチェックした。また、X線CT画像であるいは核磁気共鳴CT画像から輪郭抽出を行い、この抽出された画像に対してオクトツリーで表現を行なった。この結果、オクトツリー構造を用いることによって半径10cmの円柱状のファントムは、0.5cm×0.5cm×0.5cmのvoxelを最小単位とする10927個の様々な大きさのvoxelで表現することができた。これは、ファントム全体を最小の単位voxelで表現した場合の24.7%であり、この場合には、最もよい効率で計算できたとしてoctreeを使ったシミュレーションは使わないシミュレーションよりも4倍はやく計算が終了することを意味している。さらに、複雑な脳の形状(X線CT画像)を用いた場合ではoctreeを用いれば、用いない場合の約5%のvoxel数で頭部の構造が表現できることがわかった。この場合では、octreeを用いればシミュレーション時間が最もよい条件で通常の1/20で達成できることが示された。またモンテカルロ計算を行なうプログラムを作成し、このプログラム中の物体の記述を(1)で開発したオクトツリー表現のプログラムと組み合わせ動作確認を行なった。作成したプログラムの精度確認を、放射線治療やさまざまな分野でシミュレーション用に用いられているEGS4(Electron Gamma Shower ver.4)というプログラムとの比較によって行った。このEGS4と我々が作成した独自のプログラムとを比較した結果、計算結果はほとんど一致した。わずかな違いが現れた理由は、我々のプログラムではコヒーレント散乱を無視しているために、散乱光子の個数が数%低めの値となった。これは、演算時間を高速化するために、当該核種では散乱断面積の小さなものを無視したためであり、これらのことから我々の作成したプログラムの精度が確認できた。

次に、作成したプログラムの基本性能を評価するために、物体を基本の小立方体で記述して計算を行なうVoxel Based Metodのプログラムを作成し、このプログラムとオクトツリーを用いたものとの比較を行った。比較した点は、計算速度と計算精度、及び物体を記述するのに要するデータの大きさである。物体としては形状の複雑度の異なる3種類のディジタルファントム(Shepp phantom,Zubal phantom[brain,torso])を使用した。この際、CT画像からの画像輪郭を用いた。この結果、octree法は従来のVB法と比較して、記述領域数を6237%まで減らすことができ、また演算時間を6787%まで減らすことができた。プログラムのチューニングにより、さらにoctree法での高速化が期待でき、提案するアルゴリズムの有効性が立証された。
グラフェンをベースとしたホットエレクトロントランジスタの電流利得向上

グラフェンの原子層厚さという特徴を最大限生かすことのできる原子層ベースホットエレクトロントランジスタの作製と実証を試みた.高信頼性絶縁膜形成として,メタルバッファー層のアルゴン雰囲気下での低レート堆積後,バッファー層上への原子層堆積法によるY2O3堆積を確立した.作成した原子層ベースホットエレクトロントランジスタでは,Ion/Ioffが2桁程度取れており,先行研究と比較して高い電流利得を得ることに成功した.ホットエレクトロン注入の効率化には,絶縁膜のラフネス減少が鍵である.原子膜堆積装置(ALD)による原子層堆積手法と低温高圧酸素アニールを組み合わせることにより,極薄かつ絶縁体性の高い絶縁膜を形成することを目的として実験を行った。まずSiO2上でのALD-Y2O3膜の特性を基本とすることから、この基本特性を計測した。Yプリカーサーのパルス時間を変化させて、成長速度を計測したところ、0.07nm/cycleで成長速度が一定になった。また、成膜温度を変えても0.07nm/cycleのところで成長速度が一定になったことから、表面反応律速過程になっていると考えられる。この成膜条件において,膜厚を変えて1/Cでプロットすることにより誘電率を算出したところ、12.9とバルク(1214程度)と同等の値を得た。次に、グラフェンに欠陥を導入しないhigh-kバッファー層堆積技術として、Ar10^-1Pa中で金属Yを堆積し堆積時のエネルギーを低減させることを試みた。結果、真空中での蒸着と比較して、ラマンのDバンドが無い状態でのバッファー層形成に成功した。次に、バッファー層上のALD-Y2O3形成を試みた。ALDサイクルにおいて、完全な表面律速から気体中での酸化させる方へ意図的に条件をずらすことでALDで常に問題となるカーボンコンタミをXPSでの測定限界以下まで低減させることに成功した。また、さらに既報で問題となっていた、OH基の混入もほぼ低減することに成功した。以上より、本年度の目的であった絶縁膜形成技術に関しては、達成できたものと考えている。グラフェンベースにおける先行研究では,MOMOMデバイス構造をしており,ホットエレクトロン注入において最も絶縁膜耐性が重要となるEmitter-Base間の絶縁膜はSiO2熱酸化膜を利用している.これは,グラフェン上への耐性ある極薄絶縁膜の形成が非常に困難だからである.昨年度,ALDを用いてリーク耐性に優れたY2O3絶縁膜(5nm)をグラフェン上に堆積する技術を確立した.この技術ゆえ今回MOMS構造を選択し,グラフェン/Siショットキー障壁を利用したHETデバイスを作製した.Ion/Ioffが2桁程度取れ,また先行研究と比較して高い電流利得を得ている.グラフェンの原子層厚さという特徴を最大限生かすことのできる原子層ベースホットエレクトロントランジスタの作製と実証を試みた.高信頼性絶縁膜形成として,メタルバッファー層のアルゴン雰囲気下での低レート堆積後,バッファー層上への原子層堆積法によるY2O3堆積を確立した.作成した原子層ベースホットエレクトロントランジスタでは,Ion/Ioffが2桁程度取れており,先行研究と比較して高い電流利得を得ることに成功した.ホットエレクトロン動作において最も重要な絶縁性バリアの形成技術をほぼ確立できたため。半導体デバイスベース厚さの観点から単層が最良だが,量子容量を考慮した場合,2層の方が適している可能性が高い.1層及び2層グラフェンの量子容量測定を実際に行い,層数依存性を把握する.
荒廃人工林流域における表面流の発生要因と水文過程に与える影響の解明

管理施行の不足により荒廃した人工林流域において斜面で発生した表面流が洪水流出にどのように寄与するかを調べることを目的として,ヒノキ林流域において人工降雨実験,表面流量および渓流流量の観測を行った。斜面の上・中・下部に設定した実験プロットにおいて人工降雨実験を約1ヶ月に1回行うことにより,斜面内の浸透速度の時空間分布を調べた。表面流量は,人工降雨実験に隣接するように設置した斜面プロット(幅8m×斜面長20m)において観測し,渓流流量は実験プロットおよび斜面プロットを含む流域の末端に設置した流量観測堰において測定した。人工降雨実験の結果から,浸透速度は斜面下部において斜面上・中部よりも有意に小さかった。また,浸透速度と土壌水分が正の相関を示すという通常の土壌とは逆の傾向が見られた。これは浸透を阻害する土壌撥水性が,土壌が乾燥するほど強くあらわれるという特徴を持つためであると考えられた。斜面プロットにおける観測結果でも同様に,乾燥した初期条件下ほど降雨に対する表面流量が少ない傾向となった。したがって,土壌撥水性は自然降雨においても浸透の阻害および表面流の発生に寄与していることが示唆された。ところが一方,流域からの洪水流出量(降雨に対する渓流流量)は反対に,湿潤期の方が乾燥期に比べて大きく,さらに渓流流量の応答は表面流量よりもかなり小さかった。すなわち,土壌撥水性は直接的には流域スケールでの洪水流出には影響を及ぼさず,斜面で発生した表面流は,高い浸透速度を示す斜面下部においてそのほとんどが土壌に浸透し,渓流には到達しないという流出過程が考えられた。土壌撥水性が表面流発生に与える影響を明らかにするために管理放棄されたヒノキ林斜面において現地浸透能試験を行った。水を散布した試験結果に比べ,撥水性土壌にも容易に浸透するエタノール溶液を散布した試験結果は明らかに浸透量が大きかった。このことから,表層土壌(深度5cm以浅)において確認された撥水性が浸透を阻害し,表面流の発生に寄与していることが明らかとなった。同試験地において斜面プロットを設置し,表面流出量の観測を行った。表面流出率は降雨初期に大きく降雨の継続に伴って減少していた。土壌撥水性は乾燥時に強く働き,土壌の湿潤とともに弱くなることが知られており,表面流出率が降雨に伴って減少したことから,土壌撥水性は表面流の発生と流出量に大きく影響を与えることがわかった。さらに表面流の斜面の流下・浸透過程について検討するために小プロット(幅1m×斜面長2m)と大プロット(幅8m×斜面長20m)において表面流出量を観測した。単位幅当たりの表面流出量が小プロットと大プロットで同程度であったため,面積当たりの表面流出量は小プロットで大プロットの約10倍となる「表面流のスケール効果」(スケールが大きくなるほど流出率が減少する)が示された。さらに斜面長の異なる(0.5m5m)実験区画に対する人工降雨実験と染色実験により,表面流の水深がある閾値を越えるまで浸透は起こらず,流下過程で土壌への浸透強度と降雨強度が等しくなるために「表面流のスケール効果」が起こると考えられた。土壌への浸透は選択的な経路のみで起こることが示された。
ニヒリズムの現実態としてのテクノロジー時代における「労働」と「活動」の再検討

今年度もニーチェ、ハイデガー、E.ユンガーの思惟から、テクノロジーとニヒリズムの連関を思惟してきた。特に2018年秋には、エルンスト・ユンガーの弟で、やはりハイデガーとも親交のあった、フリードリヒ・ゲオルク・ユンガーの著作『技術の完成(Die Perfektion der Technik)』が白水社から翻訳出版されたことを機縁として、本研究課題との連関で、翻訳者の桐原隆弘下関市立大学教授から共同研究の提案をいただいた。その一貫として桐原氏を世話人として、社会思想史学会2018年度大会(東京外国語大学)において、「フリードリヒ・ゲオルク・ユンガーの技術論ー『技術の完成』を中心に」と題したセッションを行い、ハイデガー、E.ユンガーの立場から『技術の完成』について質疑応答する討論者として登壇した。その内容については社会思想史学会のホームページに掲載されている。そこで明らかになったのは、ハイデガーの技術論への影響関係で言えば、兄のE.ユンガーもさることながら、弟のF.G.ユンガーとのつながりも看過できないものがあるということであり、今後の本研究課題に対して重要な示唆を与えるものとして極めて有益であった。論文としては、ハイデガーの思惟に内在的にその技術論の内容を真理との連関から捉え直すことを意図して「技術と真理ーハイデガーの技術批判」(『愛媛大学法文学部論集人文学編』第46号(2019年2月)、1頁-16頁)を発表した。ここでは、技術と芸術という二つの技のあり方について、現代のテクノロジーのもたらす危険を超克する可能性として、ハイデガーは芸術作品の内に開かれる真理のあり方を見ていることが明らかにされた。また、2017年度に関西倫理学会で口頭発表した「ハイデガーの技術論における人間存在ーE.ユンガーの思想との交錯」を再考し、倫理学年報第49号に投稿し、採用された。上述の研究実績の概要にあるように、今年度はE.ユンガーの弟のF.G.ユンガーの『技術の関係』の翻訳出版があり、当初の研究計画の視野には入っていなかった角度から、本研究課題を進展させる契機を得た。共同研究の提案者である桐原隆弘下関市立大学教授羽もとより、セッションに同席し、それぞれ報告された今井敦龍谷大学教授、中島邦雄水産大学校名誉教授とも討論を通して親交を結び、今後も何らかの形で研究協力していくことを確認した。また、従来より参加していた「関西ハイデガー研究会」にはほぼ毎回出席し、全国学会と言える「ハイデガー・フォーラム」とも合わせて、国内の研究者との連携を継続的に強化してきた。さらに、愛媛大学、松山大学の教員・学生で構成する「アレント研究会」にも継続的に参加し、『人間の条件』をテキストとして、アレントの視点から、ハイデガーの技術論を捉え直す機会を得た。以上から、今年度については、当初の計画以上に進展していると評価できる。今後もニーチェ、ハイデガー、E.ユンガーのテキストに基づいた、各々の思惟の研究、さらには相互の連関の研究を進めていくとともに、今回新たに提示されたF. G.ユンガーの技術論と3者の連関についても考察する視野が開かれた。そのために、予てより計画している「E.ユンガー研究回」(仮称)を現実化するとともに、さらにF. G.ユンガーの研究者とも連携を図りつつ、研究を進めていきたい。その中で、技術論との連関で、ユンガー、アレント、そしてハイデガーの思惟の共通の中心にあった「労働」と「活動」のあり方を明確化し、現代のニヒリズムの中で求められる本来のあり方を解明することを試みたい。2019年度は最終年度となることから、統一的な視座からこれまでの研究をまとめ、研究成果を総括したい。平成29年度は研究成果として、学術論文1編「テクノロジー時代のニヒリズムーニーチェとハイデガーの思惟を手がかりにしてー」(『愛媛大学法文学部論集人文学編』第44号、2018年)、翻訳・解題1編、M.ハイデガー「エルンスト・ユンガーへ」(『現代思想2月増刊号』青土社、2018年)を公にすると共に、学会発表1件「ハイデガーの技術論における人間存在ーE.ユンガーの思想との交錯」(関西倫理学会2017年度大会、神戸大学)を行った。論文「テクノロジー時代のニヒリズムーニーチェとハイデガーの思惟を手がかりにしてー」では、本研究課題の中心的なテーマでもある、科学とテクノロジーの内に胚胎するニヒリズムのあり方について、ニーチェが『力への意志』に示されたその思惟の内で早くから認識していたことを確認し、それがハイデガーの『技術への問い』とどのように接続するかを指摘した。また、翻訳・解題の「エルンスト・ユンガーへ」はハイデガーが技術への問いを先鋭化していく中で重要な参照軸としたであろうE.ユンガーへの言及を未邦訳文献(ハイデガー全集第90巻)から訳出すると同時に、両者の関係、さらにそれぞれとニーチェとの関係を明確化することに努めた。

そうした視点をもって、学会発表「ハイデガーの技術論における人間存在ーE.ユンガーの思想との交錯」では、ハイデガーが現代のテクノロジーに投げかけた問いを改めて明らかにした上で、それがユンガーの『総動員』、『労働者支配と形態』といった著作に示された思惟とどのような関係に立ち、いかなる点において切り結ぶかを、両者のテキストを対照することを通して立証した。さらにテクノロジーのニヒリズムの内に投げ込まれた現代の我々が、直面する課題に向き合うべき方向性として、ハイデガーのピュシスの理解を受けて、「自然(じねん)」というあり方の内に見出しうることを示唆した。上述のように、本研究課題の遂行は概ね計画通りに進行していると評価することができる。今年度はニヒリズムと現代テクノロジーの根本的連関を明らかにするために、直接的にハイデガー、ユンガーの思惟を考察すると共に、それらを導き出した参照軸として、と言うよりもむしろ、先駆的にこの問題連関に取り組んだ者として、ニーチェの科学と技術に対する思惟を検討した。このことを通して、本研究の基礎を確固としたものとすることができたと思量される。なお、今年度に関しては諸事情により、海外での研究調査は実施できなかったが、国内では、従来より出席していた「関西ハイデガー研究会」にほぼ毎月出席した。また愛媛大学・松山大学の教員・学生を中心とした「H.アーレント研究会」に参加することとなった。ここでは『人間の条件』を取り上げているが、その第36節から第38節は、まさに本件休暇だと密接に関係していることが確認された。さらに、E.ユンガー研究の第一人者である京都産業大学の川合全弘教授とコンタクトを取り、次年度以降に「E.ユンガー研究会」(仮称)の立ち上げにご協力を仰ぐことができることとなった。これによって本研究課題にも更なる進展が見込まれると期待される。今年度もニーチェ、ハイデガー、E.ユンガーの思惟から、テクノロジーとニヒリズムの連関を思惟してきた。特に2018年秋には、エルンスト・ユンガーの弟で、やはりハイデガーとも親交のあった、フリードリヒ・ゲオルク・ユンガーの著作『技術の完成(Die Perfektion der Technik)』が白水社から翻訳出版されたことを機縁として、本研究課題との連関で、翻訳者の桐原隆弘下関市立大学教授から共同研究の提案をいただいた。その一貫として桐原氏を世話人として、社会思想史学会2018年度大会(東京外国語大学)において、「フリードリヒ・ゲオルク・ユンガーの技術論ー『技術の完成』を中心に」と題したセッションを行い、ハイデガー、E.ユンガーの立場から『技術の完成』について質疑応答する討論者として登壇した。その内容については社会思想史学会のホームページに掲載されている。そこで明らかになったのは、ハイデガーの技術論への影響関係で言えば、兄のE.ユンガーもさることながら、弟のF.G.ユンガーとのつながりも看過できないものがあるということであり、今後の本研究課題に対して重要な示唆を与えるものとして極めて有益であった。論文としては、ハイデガーの思惟に内在的にその技術論の内容を真理との連関から捉え直すことを意図して「技術と真理ーハイデガーの技術批判」(『愛媛大学法文学部論集人文学編』第46号(2019年2月)、1頁-16頁)を発表した。ここでは、技術と芸術という二つの技のあり方について、現代のテクノロジーのもたらす危険を超克する可能性として、ハイデガーは芸術作品の内に開かれる真理のあり方を見ていることが明らかにされた。また、2017年度に関西倫理学会で口頭発表した「ハイデガーの技術論における人間存在ーE.ユンガーの思想との交錯」を再考し、倫理学年報第49号に投稿し、採用された。
熟練介護職員のキャリア形成からみた認知症ケアに関する研究

認知症高齢者に質の高いケアを提供している熟練介護職員は、今までどのような方法で経験を蓄積してきたのかということを明らかにした研究である。研究方法は、熟練にいたるまでのキャリア、認知症ケアの認識、態度について質問し調査により明らかにした。さらに熟練介護職員が行う認知症ケアの実際についてヒアリングを行い、その特徴を分析した。それらの結果から認知症ケアに携わる介護職員がより実践に即したキャリア開発を行うための提案をした。専門的質の高いケアを実践している熟練介護職員は、認知症高齢者にどのようなケアを行っているのか、その特性について明らかにすることを目的とした。研究協力者には、特別養護老人ホームの責任者が、専門的な質の高いケアを実践していると評価している熟練介護職員(経験3年以上)とした。研究方法は、半構造化インタヴュー(質問内容をあらあじめ設定するがお互いのやり取りの中ですすめていく)とし、インタヴューの時間は30分から40分程度とした。研究協力者は3名で全員介護福祉士であった。A氏40歳女性、経験20年、介護副主任、B氏29歳男性、経験9年、介護福祉士ユニットリーダー、C氏26歳女性、経験6年である。インタヴュー内容は、この1年くらいの実践の中で、1これこそが介護職のケアであると感じた体験でしかも2良いケア結果をもとらすことができたと思う体験について1例以上を自己の体験から選びその援助過程について、自由に語ってもらった。インタヴュー内容は逐語録とし、データの分析は語られた経験を意味のまとまりごとに断片化し、その内容について端的に表現するような見出しをつけた。見出しは次の6カテゴリに表現することができた。1共にいる(行動、側にいる、昔を想起する)、2創りだす(居場所、居心地の良い時間、安心感)、3予測する(思いがけないこと)、4受けとめる(思い)、5あらわす(介護者の嬉しさ:プラスの感情、存在の価値、タッチ、傾聴)、6移す(居場所、他の職員に、感情コントロール:調整)であった。また、具体的なケア内容として、長い期間をかけて、その人に最も適切と思えるケアを創っていくことが必要でありその根底には介護の専門性があるとし、専門性として無条件の受容、相互主観性、知識、技術をあげていた。研究目的認知症高齢者に質の高いケアを実践している熟練介護職員とはどのような人を言うのか、この問いかけについてはこれまでほとんど研究の蓄積は見当たらない。経験を積むことはケアの質をあげるためには必要不可欠ではるが経験年数とは必ずしも一致せず、どのように経験を積むかが重要である。今回熟練介護職員とはどのように経験を積んできたひとたちなのかという視点にたち、熟練にいたるまでのキャリア、熟練といわれる職員のケアへの認識、態度について明らかにすることでより実践に即したキャリア開発の提案をする。研究方法熟練介護職員とは、特別養護老人ホームの責任者が「良いケアを実践している」と判断した人とし、質問紙調査(全国調査900名、有効回収率30.7%)とヒアリング調査(3名の職員)を行った。結果質問紙調査の結果、熟練介護職員のおよそ90%は介護福祉士の資格を有し、30歳代が多いことから資格所有との関連は大きいと言える。また就業後1から5年程度の期間に最も大きな影響を受けた研修を受講しておりこの期間の体系的な研修受講の重要性が示唆される。研修内容は、認知症ケアに関するものが最も多く、大きな影響を受けた研修も認知症ケアに関するものが多かった。上司や先輩からの影響はキャリア形成において大きく関わっていると考えられ職場内の意図的な機会教育や日常の職場教育の必要性は大きい。しかし、職場内における個別的体系的な教育の機会は十分とは言えず、今後の課題である。ヒアリングの結果であるが、利用者との関わりについて「共に」「創り出す」「予測する」「受け止める」「あらわす」「移す」という6つのカテゴリが抽出された。たとえば「移す」の内容については居場所、他の職員に介護を、感情をコントロール(調整:移す)などである。本研究の目的は、熟練介護職員のキャリア形成過程、認知症ケアへの認識と、認知症高齢者との関係の形成過程を明らかにすることにある。研究方法は、第一にキャリア形成過程及び認知症ケアへの認識については質問紙による調査を、第二に高齢者との関係形成過程の把握には、個別面接調査を行った。第一の調査は、全国の無作為に抽出した特別養護老人ホーム300箇所の責任者に良いケアを実践していると判断した介護職員2名の推薦を受けて計600名に実施した。有効回収数は277名(46.2%)であり、平均経験年数8.6年(SD10.1)、平均認知症ケア従事期間14.2(SD5.3)であった。269名(67.1%)は役職についており169名(97.1%)が正規職員であり249名(89.9%)は介護福祉士資格を所有していた。

仕事におけるキャリア形成に最も影響を受けた人は、上司が97名(35.0%)、先輩69名(24.9%)研修会講師34名(12.3%)と続いていた。また、キャリア形成において仕事についてから最も影響を受けたと思われる研修時期は、1年から5年が115名(41.5%)次いで、6年から10年が73名(26.4%)であり仕事従事後の早い時期に影響を受けていることがわかる。しかし、受講研修回数については職場内が3.1回(SD2.4)、職場外が2.6回(SD1.8)と経験年数に照らし職場内外研修をあわせても数年に1回の割合であることが示唆された。第二の個別面接調査については、2名の熟練介護職員に対する面接を実施した。1名は、認知症ケア経験年数11年の女性介護福祉士であり、もう1名は経験8年目の女性介護福祉士であった。それぞれおよそ1時間の半構造化面接を行い、逐語録を作成中である。本研究期間は3年計画を予定しており、1年目は質問紙による調査を実施し、その成果は所属学会にて発表した。研究2年目の今年度は介護専門職へのインタヴューを行い、質的なデータから熟練介護職員の認知症高齢者のケアの特性を把握しようとした。今年度は、3名のインタヴューであり、結果を一般化するには協力者数をさらに拡大する必要がある。しかし、3名から得られたデータを分析した結果、一定の方向性を示すことはできた。研究3年目は、さらにインタヴューの例数を増やし、研究成果を報告したい。平成23年度の研究計画は、熟練介護職員に対する個別面接調査の実施と質問紙による調査の実施である。質問紙調査については、分析をほぼ終了した。個別面接調査は、2名の熟練介護職員に対して実施したが、逐語録の作成にとどまっている。さらなる面接調査が必要である。次年度は、最終年度である。インタヴュー協力者数を一般化可能な程度に増加し、今年度の分析を踏まえてまとめたい。また、研究1年目に実施した、全国特別養護老人ホーム熟練介護職員の質問紙調査とあわせて論文として報告する予定である。平成24年度は、平成23年度実施の質問紙調査結果の分析、考察、論文作成を行い、個別面接調査については、データの分析と並行しながら対象者数を拡大しながら理論的飽和に達したと判断できるまで実施する。1個別面接調査謝礼:10名×10,000円@100,000円2個別面接調査旅費:10箇所×3,000円@30,000円3データ整理・データ収集補助謝金:40時間×800円×5人@160,000円4成果発表旅費:100,000円5書籍他:100,000円6文房具他:123,382円7レコーダー:30,000円×3台@90,000円個別面接調査について面接調査謝礼、研究補助者への謝礼(面接への同行、逐語録作成等)、交通費、郵送費他)文房具、パソコン関連用品論文作成に係る文献、図書費成果発表旅費他