hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非樹脂基先進複合材料の創成と界面特性を考慮した計算機援用材料設計システムの構築

まず,試作した遠心鋳造装置を用いることによって,SiC粒子を強化材,Λ1合金を母材とする粒子分散型金属基複合材料を創成し,遠心鋳造時の鋳造条件が遠心力方向の強化材分布特性に及ぼす影響について明らかにした.また,卓上型精密万能試験機を用いて,創成した材料の引張試験を行うことにより強化材分布や鋳造時に受ける遠心力が創成されたMMCの力学的特性に及ぼす影響についても明らかにした.さらに,このような遠心鋳造過程を解析できる有限要素コードを構築した.この解析手法を用いて,鋳造条件から遠心力方向の強化材分布および鋳造後の残留応力を解析し,その解析結果の妥当性を実験結果との対応に基づいて検証した.なお,レーザー顕微鏡により粒子分布の計測を行った.また,SiC/SiC長繊維強化複合材料に着目しその基礎強度特性を実験的に評価するとともに,その結果に基づいて繊維-母材界面の特性について考察した.まず,荷重負荷方向に対する繊維積層方向による強度特性による相違を明らかにし,繊維積層面と母材との結合状態による差が現れることを示した.また,繊維にカーボンコーティングが施されている材料では界面特性が改善されて強度が向上する事が判明した.さらに,基板材をホウケイ酸ガラス,ターゲット材をアルミナおよび炭化ケイ素とするセラミック被覆材料をスパッタリング法により創成するとともに,その機械的特性を実験的に評価した.特に低い高周波電源出力で成膜した被覆材については,その曲げ強度が低下し,基板および被覆材の界面近傍に欠陥が認められた.このような実験結果に基づいて界面特性の改善には成膜条件の選定に注意する必要があることを指摘した.上述のスパッタリング過程で形成される薄膜構造の解析を行う手法として,剛体球モデルによる3次元薄膜形成解析コードを構築した.本解析モデルにより実験結果の定性的傾向を説明できた.まず,試作した遠心鋳造装置を用いることによって,SiC粒子を強化材,Λ1合金を母材とする粒子分散型金属基複合材料を創成し,遠心鋳造時の鋳造条件が遠心力方向の強化材分布特性に及ぼす影響について明らかにした.また,卓上型精密万能試験機を用いて,創成した材料の引張試験を行うことにより強化材分布や鋳造時に受ける遠心力が創成されたMMCの力学的特性に及ぼす影響についても明らかにした.さらに,このような遠心鋳造過程を解析できる有限要素コードを構築した.この解析手法を用いて,鋳造条件から遠心力方向の強化材分布および鋳造後の残留応力を解析し,その解析結果の妥当性を実験結果との対応に基づいて検証した.なお,レーザー顕微鏡により粒子分布の計測を行った.また,SiC/SiC長繊維強化複合材料に着目しその基礎強度特性を実験的に評価するとともに,その結果に基づいて繊維-母材界面の特性について考察した.まず,荷重負荷方向に対する繊維積層方向による強度特性による相違を明らかにし,繊維積層面と母材との結合状態による差が現れることを示した.また,繊維にカーボンコーティングが施されている材料では界面特性が改善されて強度が向上する事が判明した.さらに,基板材をホウケイ酸ガラス,ターゲット材をアルミナおよび炭化ケイ素とするセラミック被覆材料をスパッタリング法により創成するとともに,その機械的特性を実験的に評価した.特に低い高周波電源出力で成膜した被覆材については,その曲げ強度が低下し,基板および被覆材の界面近傍に欠陥が認められた.このような実験結果に基づいて界面特性の改善には成膜条件の選定に注意する必要があることを指摘した.上述のスパッタリング過程で形成される薄膜構造の解析を行う手法として,剛体球モデルによる3次元薄膜形成解析コードを構築した.本解析モデルにより実験結果の定性的傾向を説明できた.本年度は,まずSiウィスカ強化金属基複合材料について微視的構造を考慮したユニットセルモデルを用いて,高温におけるひずみ速度一定の条件による単軸引張負荷に対する有限要素シミュレーションを行い,ウィスカ周辺の微視的な応力分布および巨視的な応力-ひずみ挙動を解析した.解析にあたっては本年度購入したワークステーションに本研究組織が所有する有限要素コードを移植した上で,同じ体積含有率でウィスカ寸法の異なる2種類のユニットセルモデルを設定した.いずれのモデルにおいてもウィスカとマトリックスの界面,およびウィスカ角部の近傍で高い応力集中が発生し,金属基複合材料の破壊起点となることが推測された.また,巨視的な応力-ひずみ特性に関しても,そのひずみ速度依存性を表すことができた.つぎに,高周波マグネトロンスパッタリング法を用いてアルミナ薄膜をガラス基板上に形成し,本年度購入した走査型レーザー顕微鏡を用いた薄膜性状の微視的観察,超微小ダイナミック硬度測定ならびに3点曲げ試験によってスパッタリング薄膜の機械的特性の評価を行った.スパッタリング時間が長くなると,巨視的な薄面の性状は荒くなり,硬度および曲げ強度が低下することがわかった.成膜されたアルミナ薄膜はアモルファスになていたため,X線による応力測定ができなかった.そこで,今回は圧子の押込み荷重を変化させることにより微視的な応力勾配を推定した.押込み荷重が大きくするにつれて,すなわち押込み深さが深くなるにつれて硬度は小さくなり,膜内部方向に向かって応力が引張側に移行することが推察された.また.分子動力学法を用いてスパッタリング薄膜の成膜過程の微視的構造を2次元的に解析し,スパッタ薄膜における内部応力を定性的に評価できることがわかった.

まず,試作した遠心鋳造装置を用いることによって,SiC粒子を強化材,Al合金を母材とする粒子分散型金属基複合材料を創成し,遠心鋳造時の鋳造条件が遠心力方向の強化材分布特性に及ぼす影響について明らかにした.また,本年度購入した卓上型精密万能試験機を用いて,創成した材料の引張試験を行うことにより強化材分布や鋳造時に受ける遠心力が創成されたMMCの力学的特性に及ぼす影響についても明らかにした.さらに,このような遠心鋳造過程を解析できる有限要素コードを構築した.この解析手法を用いて,鋳造条件から遠心力方向の強化材分布および鋳造後の残留応力を解析し,その解析結果の妥当性を実験結果との対応に基づいて検証した.また,SiC/SiC長繊維強化複合材料に着目し,その基礎強度特性を実験的に評価するとともに,その結果に基づいて繊維-母材界面の特性について考察した.まず,荷重負荷方向に対する繊維積層方向による強度特性による相違を明らかにし,繊維積層面と母材との結合状態による差が現れることを示した.さらに,繊維にカーボンコーティングが施されている材料では界面特性が改善されて,強度が向上することが判明した.さらに,基板材をホウケイ酸ガラス,ターゲット材をアルミナおよび炭化ケイ素とするセラミック被覆材料を高周波マグネトロンスパッタリング法により創成するとともに,その機械的特性を実験的に評価した.特に低い高周波電源出力で成膜した被覆材については,その曲げ強度が低下し,基板および被覆材の界面近傍に欠陥が認められた.このような実験結果に基づいて,界面特性の改善には成膜条件の選定に注意する必要があることを指摘した.上述のスパッタリング過程で形成される薄膜構造の解析を行う手法として,剛体球モデルによる3次元薄膜形成解析コードを構築した.本解析モデルにより実験結果の定性的傾向を説明できた.
地上静電界の多点計測に基づいた発雷予測

本研究は、雷雲内に生成される電荷(以下、雲内電荷)に伴う地上静電界の多点計測により、雷雲内の電荷量・電荷高度の推定を目指すものである。2018年度は、(1)静電界計測システムの独自開発・製造、(2)独自開発した静電界計測システムを用いた試験観測・課題抽出、(3)取得データの初期解析に基づいた雲内の電荷構造モデルの考察を実施した。(1)では、回転型静電界計測器の内部構造を独自設計し、安価でメンテナンスしやすい静電界計測システムとして確立した。計測システムの機械部は企業と連携し、センサー内蔵の電気回路部は申請者が設計・製造した。回路製造では工作機械を新規導入し、観測網構築に必要な複数センサーの特性が均一になる製造体制を構築した。(2)では足利大学・大前キャンパス、同大学・本城キャンパス、足利大学附属高校の3点に3-7 kmの間隔で静電界計測システムを設置した。8月9月の試験観測により、連携企業により製造された機械部、申請者が設計・製造した電気回路部に問題がないことを確認した。課題としてはデータ記録システムの安定稼働が挙げられる。データ記録システムとして用いたノートPCは、夏季の高温下で複数回停止した。試験観測後、連携企業と汎用マイコンを用いたデータ記録システムを新規開発し、2019年度夏季の雷雲観測安定化の準備とした。(3)では、雲内の電荷構造モデルを考察した。雷雲内の上層に正、下層に負の電荷領域を持ち、正・負電荷領域に水平方向のずれを考慮した2電荷モデルを考える必要性が示唆される結果を得た。同モデルを想定した雷雲内の電荷量・電荷高度の推定には、センサー7点以上で構成される観測網構築が必要であることを明らかにした。上記の成果を国内学会にて発表し、関連研究者と意見交換を交わすとともに、関連する研究組織・企業との共同研究を推進した。栃木県足利市にて、独自開発した静電界計測システムを用いて地上静電界の多点計測網を構築し、観測を開始した。雷雲に伴う地上静電界変動の計測に成功し、独自開発システムの正常動作を確認した。取得データを元に静電界計測網の設計方針を考察し、センサー設置間隔は5km以下、必要観測点数は7点以上とする指針を得た。システムの安定運用には課題が抽出されたが、汎用マイコンを用いたデータ記録システムを新規開発し、2019年度夏季の雷雲観測の安定性向上の準備とした。以上より、プロジェクトの進捗は概ね順調と考えられる。2019年度は、観測ネットワーク拡充およびデータ解析法の開発に取り組む。ネットワーク拡充では、足利市内に更に5点の観測点を増設予定である。全ての観測点で2018年度に開発した汎用マイコンを用いたデータ記録システムを適用し、観測網の安定稼働を図る。データ解析では、逆問題解析に基づいた雲内電荷量の推定アルゴリズム開発に着手する。地上静電界の多点計測データを統合・解析し、雲内電荷量の推定に向けた課題抽出に取り組む。

以上より、プロジェクトの進捗は概ね順調と考えられる。2019年度は、観測ネットワーク拡充およびデータ解析法の開発に取り組む。ネットワーク拡充では、足利市内に更に5点の観測点を増設予定である。全ての観測点で2018年度に開発した汎用マイコンを用いたデータ記録システムを適用し、観測網の安定稼働を図る。データ解析では、逆問題解析に基づいた雲内電荷量の推定アルゴリズム開発に着手する。地上静電界の多点計測データを統合・解析し、雲内電荷量の推定に向けた課題抽出に取り組む。
膠原病肺高血圧の早期における血管内皮細胞の発現分子の評価

血管内皮細胞は刺激を受けると細胞表面から、由来する細胞の膜分子を含んだマクロパーティクル(EMP)を循環血液中に放出する。EMPは血管内皮細胞に特異的な抗原をもとにフローサイトメトリーを用いて評価される。EMP表面に由来細胞の複数の表面分子が共発現していることに目し、今回我々はEMPの表面抗原を定量評価することにより、肺動脈性肺高血圧症の血管内皮細胞の分子の発現異常を検出できるのではないかと考え研究計画をたてた。肺高血圧症の家族歴のある方や新規発症の膠病患者など高リスク群の登録を開始し、発症の有無と合わせて今後それらの分子の変動を前向きに追跡する計画であるが、平成21年度末までに肺高血圧の合併例、非合併例を含めて膠原病患者50件の採血検体が採取され、凍結保存された。各群30例を目標としており今後、も体採取を継続する。平成21年度中に新たに発表された論文からの知見を含め、Caveoli-1、Notchシグナル系、BMPシグナル系など評価すべき(発症に関連すると考えられる)抗原を選び、蛍光色素標識の抗体を14種購入した。近日中にフローサイトメトリーでそれらの抗原を定量評価する予定で、現在添加する抗体量などの最適条件を検討中である。EMPで検出されるであろう分子発現異常の、培養細胞系を用いた再現を計画している。現在ヒト臍帯静脈血管内皮細胞の培養系の確立を行っており、その細胞を用いてフローサイトメトリーおよび定量PCR、ウェスタンブロットでの発現分子の定量評価法を検討している。またヒト肺動脈血管内皮細胞、肺動脈血管平滑筋細胞、及びそれらの培地を購入しており、臍帯静脈血管内皮細胞での実験系がい次第それらの細胞での検討を行う予定である。
セントラルコマンドによる骨格筋血流量調節－中枢神経から骨格筋血管まで

運動開始時に高位中枢からの信号(セントラルコマンド)が両側下肢の骨格筋にて交感神経性血管拡張を引き起こすことを発見した。歩行のような日常動作は両脚で行なわれるため、セントラルコマンドは運動開始時に見込み的に両脚骨格筋へ酸素を供給すると考えられる。しかし、片側性に行われることが多い上肢運動時にセントラルコマンドは対側上肢の非活動筋にて血管拡張を引き起こすか不明である。またセントラルコマンドの発生に中脳腹側被蓋野(VTA)が関与することが報告されているが、運動中のVTAの活動動態は不明である。以上の2点を解明することを目的としてヒトおよびラットを用いて実験を実施した。ヒトを用いた実験:近赤外線分光法を用いて、片側上肢運動時(1分間、最大運動強度の40%)および運動イメージ時の対側上肢筋群(三角筋・上腕二頭筋・上腕三頭筋・前腕伸筋群)における局所組織血流量を評価した。血流応答が交感神経性に生じるか確かめるために、ムスカリン受容体阻害薬およびβアドレナリン受容体阻害薬を投与した。その結果、セントラルコマンドが片側上肢運動開始時および運動イメージ中に対側上肢非活動筋群の血流量を増加させることを解明した。さらに、非活動筋群の血流量増加はコリン作動性交感神経およびアドレナリンを介することを解明した。ラットを用いた実験:セントラルコマンドは運動および運動意図時に努力依存性に生じるため、自発運動に伴いVTAの神経活動が強度依存性に増加することが考えられる。そこで、「安静・トレッドミル運動(低,高強度)・自発運動」の4つの条件下でのVTAおよび周辺関連脳領域の神経活動度を比較した。神経活動度の指標として、神経興奮に伴い生じる核タンパク質のc-Fos発現量を測定した。予備的結果から、安静時のVTA活動度は極僅かであったが、運動に伴いVTA活動度は強度依存性に増加することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。運動開始時には活動筋において迅速な血管拡張が生じる。この血管拡張に高位中枢からの見込み的なシグナル(セントラルコマンド)が関与することを既に報告したが、その機序は不明であった。そこで、近赤外線分光法を用いて、片脚サイクリング運動時(1分間、最大運動強度の20-35%)の両側外側広筋における局所組織血流量を評価した。さらに、活動筋および対側非活動筋血流応答へのムスカリン受容体阻害薬(アトロピン)およびβアドレナリン受容体阻害薬(プロプラノロール)の影響を調べた。結果は以下の通りである。1.片脚サイクリング運動開始時、活動筋および非活動筋にて局所組織血流量は増加した。2.運動開始時の筋血流量増加は静脈内プロプラノロール投与では変わらず、アトロピン投与により消失した。3.どちらの筋においても、ムスカリン受容体を介した成分は運動初期から増加した。一方、βアドレナリン受容体を介した成分は運動開始後45秒程度から増加した。4.片脚サイクリング運動のイメージは両側性に筋血流量を増加させ、その増加はプロプラノロールでは変わらずアトロピンにより消失した。以上の結果から、以下の2つの結論が導かれた。(1)セントラルコマンドはコリン作動性血管拡張を両側性に引き起こし、運動初期および運動イメージ中の筋血流量の増加に寄与する。(2)βアドレナリン作動性血管拡張メカニズムは、運動後半から働き筋血流量の増加に貢献する。歩行のような日常生活動作は両脚で行われるため、随意運動開始時にセントラルコマンドはコリン作動性交感神経を介して両側性に血管拡張を引き起こすことで骨格筋へ見込み的な酸素供給を行っていると考えられる。運動が継続されると筋交感神経活動が増加するため、交感神経性の血管収縮と拮抗するように、βアドレナリン性血管拡張メカニズムが運動後半から作動すると思われる。

そこで、「安静・トレッドミル運動(低,高強度)・自発運動」の4つの条件下でのVTAおよび周辺関連脳領域の神経活動度を比較した。神経活動度の指標として、神経興奮に伴い生じる核タンパク質のc-Fos発現量を測定した。予備的結果から、安静時のVTA活動度は極僅かであったが、運動に伴いVTA活動度は強度依存性に増加することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究の目的は、(1)セントラルコマンドによる骨格筋血流量調節メカニズムの解明と、(2)セントラルコマンドの神経経路の解明の2つである。当初の計画では本年度に(2)についての動物実験を行う予定であったが、(1)についてのヒト実験を行なった。上述した運動時筋血流応答に対するムスカリン受容体遮断薬の影響について得られた成果を、国内および海外学会にて発表しただけでなく、論文としてまとめPhysiological Reportsという国際雑誌に掲載された。現在は、筋血流応答に与えるβ遮断薬の効果に関する英語論文を執筆しており近日中に投稿予定である。さらに、(2)についての予備実験を行っており現在データ分析中である。次年度は『セントラルコマンドの神経経路の解明』に関する研究を行う予定である。セントラルコマンドの詳細な発生機序や神経経路は現在明らかとなっていない。先行研究より(Nakamoto et al. J Appl Physiol, 2011 ; Matsukawa et al. JPhysiot Sci, 2011 ; Matsukawa ExpPhysiol, 2012)セントラルコマンドの発生に関与する脳領域の一つとして中脳腹側被蓋野(VTA)が報告されているが、VTAから末梢効果器までのシグナル伝達に関与する神経核および神経経路は不明である。そこで、除脳・麻酔下ラソトのVTAを化学的に刺激した後に、脳切片を作成し、神経興奮マーカーであるc-Fosの発現を確認する。これによりVTAの活性化と関連した脳領域の特定ができると考えた。既に予備実験を終えデータ分析を行っている。この結果を基に実験計画を適宜修正し、本実験を実施する。
コミュニケーションに困難のある児童生徒の個人差と支援方法の検討

本研究では、コミュニケーションに困難のある児童生徒の個人差を明らかにするとともに、コミュニケーションを促進する働きかけを明らかにすることで、個人間の相互作用という観点からより個別のニーズに合った支援方法の提案を目指すことを目的とする。2018年度は、コミュニケーションに困難のある児童生徒とコミュニケーションをとる側の関わり方に着目し、言語理解を促進するような支援者の言葉かけの特徴を明らかにすることを目的として、コミュニケーションに困難のある児童生徒を対象とした個別支援を継続的に行った。支援は、学習支援の一環として実施し、その様子をビデオ撮影した。現在、この個別支援場面についての分析を進めており、子どもが支援者の発話に対してスムーズに理解できた場面と理解できなかった場面を複数ピックアップし、支援者の言葉かけの特徴を明らかにしていく予定である。また、自閉症スペクトラム障害の評価に用いられるADOS-2(Autism Diagnostic Observation Schedule Second Edition)の研究用研修会に参加し、研究使用資格の取得の準備を進めた。定型発達児と自閉症スペクトラム児それぞれ複数名を対象にADOS-2を実施し、評定の精度を高めていった。次年度以降、コミュニケーションに困難のある児童生徒の個人差を明らかにしていく上で、ADOS-2を用いて診断の妥当性を確認するとともに、自閉症スペクトラム症状の程度との関連なども検討していく予定である。さらに、コミュニケーション支援に関する資料収集を行い、新たな支援方法を検討するための下準備を整えた。想定よりも個別支援場面についての分析に時間がかかっているため。引き続き、個別支援場面の分析を進める。その上で、実験的な言語コミュニケーション課題を実施し、実験場面と日常場面を合わせてコミュニケーションの個人差の検討を進めていく予定である。参加予定であった学会への参加をキャンセルしたため、旅費およびその他の費用が繰り越されることとなった。次年度には成果発表と情報収集のために、より多くの学会に参加する予定である。
レーザマイクロ熱加工におけるビームー-物質間の相互作用と動的加工特性の解明

本研究で得られた主要な研究成果を要約すると以下のごとくになる.(1)パルスYAGレーザ照射時にターゲット表面より発生する高輝度発光体(プルーム)はプラズマではなく,ターゲット材料の高密度・低温の原子状水蒸気が発光していること,また発光はレーザ照射開始直後の極く短い期間のみで,大半の時間非励起状態であることが分光学的に確認された.非励起状態となる原因は蒸発原子が空間で凝縮して超微粒子を形成するためである.(2)プルームの流体構造を超時間分離能を有するシャドウグラフおよびシュリーレン写真法を用いて解明した.照射パワー密度が中程度の場合,プルームは中心部に蒸発蒸気流で形成されるコア部と外周部に圧縮された雰囲気ガスよりなるシース層の二重構造を呈する層流高速ジェットである.一方,照射パワー密度が大きくプルームとスパッタが発生する条件では,プルームは完全な乱流で二重構造は見られない.またスパッターはブルーム発生後暫くの遅れ時間の後に照射溶融部から細い糸状の液柱が上方に飛び出し,これが小さな粒子になって飛散る現象であることが判明した.(3)パルスYAGレーザ照射部の時間的溶融加工過程はプルーム発生現象と密接な関係にあることが判明した.層流プルームが発生する条件では,レーザ照射中溶融池表面の凹みは少なく溶け込みはほぼ熱伝導で決まる.一方,乱流ブルームが発生する場合,液面はプルーム圧力により排除されてスパッタとして排出され,固体界面にレーザが直接照射されるため急速に深く溶け穴開き状態となる.これらの代表的な加工現象について二つの熱伝導モデルを設定し解析した結果,実験値とは良い一致を示した.本研究で得られた主要な研究成果を要約すると以下のごとくになる.(1)パルスYAGレーザ照射時にターゲット表面より発生する高輝度発光体(プルーム)はプラズマではなく,ターゲット材料の高密度・低温の原子状水蒸気が発光していること,また発光はレーザ照射開始直後の極く短い期間のみで,大半の時間非励起状態であることが分光学的に確認された.非励起状態となる原因は蒸発原子が空間で凝縮して超微粒子を形成するためである.(2)プルームの流体構造を超時間分離能を有するシャドウグラフおよびシュリーレン写真法を用いて解明した.照射パワー密度が中程度の場合,プルームは中心部に蒸発蒸気流で形成されるコア部と外周部に圧縮された雰囲気ガスよりなるシース層の二重構造を呈する層流高速ジェットである.一方,照射パワー密度が大きくプルームとスパッタが発生する条件では,プルームは完全な乱流で二重構造は見られない.またスパッターはブルーム発生後暫くの遅れ時間の後に照射溶融部から細い糸状の液柱が上方に飛び出し,これが小さな粒子になって飛散る現象であることが判明した.(3)パルスYAGレーザ照射部の時間的溶融加工過程はプルーム発生現象と密接な関係にあることが判明した.層流プルームが発生する条件では,レーザ照射中溶融池表面の凹みは少なく溶け込みはほぼ熱伝導で決まる.一方,乱流ブルームが発生する場合,液面はプルーム圧力により排除されてスパッタとして排出され,固体界面にレーザが直接照射されるため急速に深く溶け穴開き状態となる.これらの代表的な加工現象について二つの熱伝導モデルを設定し解析した結果,実験値とは良い一致を示した.パルスYAGレーザによるマイクロスポット溶接あるいはマイクロ穴あけ加工時の、入射ビームと物質間に生じる動的相互作用について、高時間分解能写真観察法により詳細な実験的検討を加えた。得られた主要な成果は以下の通りである。1.照射時間が0.243ミリ秒と極めて短いパルスレーザ加工現象を観察するために、露出時間が40ナノ秒のパルスルビーレーザシャドウグラフ法及びレーザストロボ法を開発し、通常の高速度カメラ法(8,000コマ/秒)と併用して、任意の時刻における現象の超高時間分解能写真観察に成功した。2.照射パワー密度があまり高くないレーザスポット溶接の場合、ビーム照射開始直後(約200300マイクロ秒)に試料表面は溶融し始め急速に溶融池径は増加するが、その後極く短時間(100マイクロ秒前後)で溶融池表面は沸点に達し、激しい蒸気流(プルーム)がビーム入射方向に発生する。プルーム発生はその後入射ビームエネルギが或る臨界値に減衰する迄継続するが、プルームにより入射ビームエネルギの一部は吸収・散乱され溶融池径の拡大は大いに抑制される。レーザ照射完了と共に溶融池は急速に凝固するがその速度は通常のTIGアークに比して10100倍と著しく速いことが判明した。3.照射パワー密度が高いレーザ穴あけの場合、試料表面の溶融・蒸発はより短時間(数10マイクロ秒)で生じ、プルームの速度も格段に早くなる。プルーム発生の反動力により、形成された溶融池は凹み、穴から蒸気流が噴出する際溶融金属も同時に噴出するため、レーザ照射後は表面に溶い穴が形成される。尚溶融金属が噴出する際、高温の液体が周辺の固体部を溶融するため、穴径が著しく拡大する。
三次元培養皮膚モデルを用いた薬物の皮内動態と傷害性の迅速評価法に関する研究

三次元培養皮膚モデル(LSE-high)を用いて薬物の皮内動態と傷害性の迅速評価を試み,以下の結果を得た.1.LSE-highの皮膚透過性評価材料としての有用性:(1)物性の異なる7種の薬物を選択し,これらの皮膚透過性をLSE-high,ヘアレスラットおよびヒトで比較したところ,LSE-highを用いることでヒト皮膚の薬物透過性を短時間で簡便に予測することができた.また,透過促進剤を併用した場合,その促進比からヒト皮膚での透過促進効果が予測できた.(2)透過性評価材料にLSE-highを,測定方法に水晶発振子を用いることで皮膚透過性の迅速評価が可能となった.2.LSE-highの皮膚刺激性評価材料としての有用性:(1)皮膚刺激性に対する角質層の影響をLSE-highを用いて速度論的に解析したところ,皮膚刺激は皮膚中の刺激物質濃度と相関を示し,角質層バリアーが破壊された後に刺激速度は急激に大きくなることが明らかになった.(2)Draize皮膚刺激性試験の代替法として,LSE-highを用いたMTT法の有用性をtoxicokinetics/toxicodynamics相関により評価した.刺激物質の刺激部位中濃度とDraizeスコアーおよびMTT試験の結果は同じEmaxモデルで表すことができた.また,DraizeスコアーおよびMTT試験の結果は良い相関を示し,本方法がDraize皮膚刺激性試験の代替法として有用であることが示された.三次元培養皮膚モデル(LSE-high)を用いて薬物の皮内動態と傷害性の迅速評価を試み,以下の結果を得た.1.LSE-highの皮膚透過性評価材料としての有用性:(1)物性の異なる7種の薬物を選択し,これらの皮膚透過性をLSE-high,ヘアレスラットおよびヒトで比較したところ,LSE-highを用いることでヒト皮膚の薬物透過性を短時間で簡便に予測することができた.また,透過促進剤を併用した場合,その促進比からヒト皮膚での透過促進効果が予測できた.(2)透過性評価材料にLSE-highを,測定方法に水晶発振子を用いることで皮膚透過性の迅速評価が可能となった.2.LSE-highの皮膚刺激性評価材料としての有用性:(1)皮膚刺激性に対する角質層の影響をLSE-highを用いて速度論的に解析したところ,皮膚刺激は皮膚中の刺激物質濃度と相関を示し,角質層バリアーが破壊された後に刺激速度は急激に大きくなることが明らかになった.(2)Draize皮膚刺激性試験の代替法として,LSE-highを用いたMTT法の有用性をtoxicokinetics/toxicodynamics相関により評価した.刺激物質の刺激部位中濃度とDraizeスコアーおよびMTT試験の結果は同じEmaxモデルで表すことができた.また,DraizeスコアーおよびMTT試験の結果は良い相関を示し,本方法がDraize皮膚刺激性試験の代替法として有用であることが示された.ヒト及びラット摘出皮膚の代替として3次元培養ヒト皮膚モデル(LSE-high)を用い、薬物の皮膚透過性、経皮吸収促進効果、薬物の皮膚代謝性について検討し、以下に示す結果を得た.薬物の透過性:皮膚代謝を受けない種々の薬物のLSE-high透過性はヒトおよびラット皮膚透過性より1オーダ程高かった.これはLSE-highの方がヒト及びラット皮膚よりも10倍程度高い拡散パラメータを示すものの、分配パラメータがLSE-highとヒト及びラットではほぼ同等であるためと考えられた.以上より、LSE-highによりヒト及びラット皮膚透過挙動を約1/10時間で再現できることが明らかとなった.経皮吸収促進剤の評価:二硝酸イソソルビド(ISDN)と一硝酸イソソルビド(ISMN)の皮膚透過性から各種促進剤の皮膚透過改善能を評価した.LSE-high透過性に対する各種促進剤の効果はラット皮膚透過性に対する効果より低かったが、各種促進剤の透過改善率のランクオーダーはほぼ同じであった.また、改善率は共にISDNよりISMNで高かった.これらの結果より、LSE-highにより促進剤のスクリーニングが可能であることが明らかとなった.皮膚代謝性:ニコチン酸エチル(EN)の皮膚ホモジネート代謝実験より得られたVmaxはLSE-highとラット皮膚で同程度であったが、KmはLSE-highの方が1オーダー大きかった.また、皮膚分配と拡散挙動は前述通りであった.したがって、LSE-high透過時の代謝量はラット皮膚に比べて極めて小さいものの、LSE-highによって薬物透過・代謝挙動を十分評価出来ることが示唆された.三次元培養皮膚モデル(LSE-high)を用いて薬物の皮内動態と傷害性の迅速評価を試み,以下の結果を得た。1.LSE-highの皮膚透過性評価材料としての有用性:(1)物性の異なる7種の薬物を選択し,これらの皮膚透過性をLSE-high,ヘアレスラットおよびヒトで比較したところ,LSE-highを用いることでヒト皮膚の薬物透過性を短時間で簡便に予測することができた.また,透過促進剤を併用した場合その促進比からヒト皮膚での透過促進効果が予測できた.(2)透過性評価材料にLSE-highを,測定方法に水晶発振子を用いることで皮膚透過性の迅速評価が可能となった.2.LSE-highの皮膚刺激性評価材料としての有用性:

(1)皮膚刺激性に対する角質層の影響をLSE-highを用いて速度論的に解析したところ,皮膚刺激は皮膚中の刺激物質濃度と相関を示し,角質層バリアーが破壊された後に刺激速度は急激に大きくなることが明らかになった.(2)Draize皮膚刺激性試験の代替法として,LSE-highを用いたMTT法の有用性をtoxicokinetics/toxicodynamics相関により評価した.刺激物質の刺激部位中濃度とDraizeスコアーおよびMTT試験の結果は同じEmaxモデルで表すことができた.また,DraizeスコアーおよびMTT試験の結果は良い相関を示し,本方法がDraize皮膚刺激性試験の代替法として有用であることが示された.
繊維状ナノシリコンの合成とその展開

高純度シリコンの製造に現在用いられているシーメンス法あるいはモノシラン法は既に完成された技術であり,優れた点は多々あるが,一方で,製造コストが高く,また製造設備を極端に大型化・高度化せざるをえないという問題点をもっ。本研究は製造コストがシーメンス法よりもはるかに低くなると期待される四塩化珪素の亜鉛還元による太陽電池用高純度シリコンのプロセスの開発を目的として行われた。今年度は,反応塔内のガス圧を大気に対してわずかな正圧を保持すること,原料供給量の増量,合成シリコンの収率の増加などを念頭において実験を行った。まず,条件として,四塩化ケイ素を液状のまま反応に供することを試みた。更に,シリコン結晶の系内における成長条件の検討を行った。液状四塩化ケイ素の直接投入は反応を安定きせた。本実験で行った濃厚雰囲気下におけるシリコンの生産量は,直径わずか30mmの反応管であるにもかかわらず,連続運転を仮定すると年2トンに相当する。また,反応管内の温度制御を工夫することにより,シリコンの粒成長を制御できる可能性を見いだした。生成する繊維状ナノシリコンの評価を高分解能電子顕微鏡観察,高精度粉末X線解析,化学分析等の手法により調べた。亜鉛還元法による太陽電池級の高純度シリコンの合成シーメンス法を代替する有力な方法であることがほぼ確認された。2007年度の研究結果をまとめてセラミックス基盤工学研究センター年報2007に報告した。四塩化珪素の亜鉛還元による太陽電池用高純度シリコンのプロセス開発を目的として本研究を実施した。従来装置の問題点を調べ、これを克服すべく、水平型反応塔装置と、改良版小型反応装置の2台を新規に構築した。これを用いて亜鉛溶融槽から亜鉛蒸気を反応塔に送り、四塩化ケイ素蒸気と反応させて亜鉛を酸化させ、高純度シリコンの還元生成条件を調べた。2006年度には20回ほどの合成実験を行ったが、不純物が多く、2004年に我々が初めて見出したナノ繊維状の形態をもつシリコンが生成する頻度は小さかった。また、生成条件の完全な特定には至らなかった。生成する繊維状ナノシリコンの評価を下高分解能電子顕微鏡観察、高精度粉末X線解析、化学分析等の手法により調べた。高純度シリコンの製造に現在用いられているシーメンス法あるいはモノシラン法は既に完成された技術であり、優れた点は多々あるが、一方で、製造コストが高く、また製造設備を極端に大型化・高度化せざるをえないという問題点をもつ。亜鉛還元法による太陽電池級の高純度シリコンの合成が成功すれば製造コストの大幅な削減を可能にする。現在、あたらしい反応装置を設計しており、次年度はこれを作成して繊維状ナノシリコンの生成条件を確定する予定である。2006年度の実験結果をまとめてセラミックス基盤工学研究センター年報2006に報告した。また、副生成物として出現する塩化亜鉛を直接電解するための試行についての論文を「ソーダと工業」誌に掲載した。
曲率の影響を考慮に入れた曲面上の流体運動の数学解析

自然界にはシャボン膜や溶岩流などの物体の表面における流れや水と油の間に生じる界面上の流れのような曲面上の流体現象が数多く存在する。そのような曲面上の流体の流れ方が曲面の曲がり方によってどのように変化するかを調べることは純粋数学の問題として興味深いだけでなく工学など他分野への応用の観点からも重要である。そこで本研究では曲面上の流体運動を記述するナヴィエ・ストークス方程式の数学解析を行い、曲面の曲がり方を表す曲率が曲面上の流体運動にどのような影響を与えるかを明らかにすることを目指す。
非アルコール性脂肪性肝疾患NAFLDの実態と自然史の解明に関する複合疫学研究

本研究では一般集団におけるNAFLDの実態と自然史の解明を目的とし、1広島県健診受診者集団(年間3-3.5万人/年:計15-17.5万人、20132018年)、2岩手県健診受診者集団(年間1.8-2.2万人/年:計9-11万人、20132018年)を対象に、次の4つを明らかにする。1)非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)の実態把握:「非アルコール性」の再定義を含む2)一般集団におけるFIB4-indexの分布と肝線維化指標としての有用性評価3)数理疫学的モデル(マルコフモデル)による脂肪性肝疾患の肝病態予測推移4)NAFLD患者のうち、重篤な肝疾患へと進行するNASH患者数の推計本研究では一般集団におけるNAFLDの実態と自然史の解明を目的とし、1広島県健診受診者集団(年間3-3.5万人/年:計15-17.5万人、20132018年)、2岩手県健診受診者集団(年間1.8-2.2万人/年:計9-11万人、20132018年)を対象に、次の4つを明らかにする。1)非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)の実態把握:「非アルコール性」の再定義を含む2)一般集団におけるFIB4-indexの分布と肝線維化指標としての有用性評価3)数理疫学的モデル(マルコフモデル)による脂肪性肝疾患の肝病態予測推移4)NAFLD患者のうち、重篤な肝疾患へと進行するNASH患者数の推計
力学的呼吸負荷に対するヒト肺構造維持のメカニズム:コラーゲン線維三次元配列の解析

1)ヒト肺における呼吸運動による形態変化は、垂直方向が水平方向や前後方向よりも大きかった。ヒト肺が呼吸運度によりうける力学負荷は、垂直方向に大きいと考えられた。2)ヒト肺におけるコラーゲン線維の配向性は、冠状断面では垂直方向に向く傾向が認められ、配向度も高かった。水平断面では配向方向は一定の方向に向く傾向は認められなかった。3)ヒト肺における弾性応力は冠状断面で特に上葉では、垂直方向に対する弾性応力は水平方向に対する弾性応力より大きかった。4)ヒト肺とくに冠状断面ではコラーゲン線維の配向性の異方性は水平方向に優位であり、弾性応力は垂直方向で優位であった。5)ヒト肺とくに冠状断面においてコラーゲン線維の配向性の異方性と弾性応力の異方性の間は優位の負の相関が認められた。以上の結果からヒト肺組織は呼吸運動による伸縮運動に対応できるように力学的異方性を持っていると考えられ、力学的に重要な役割を果たすコラーゲン線維の配向性を調べれば、肺の力学機能を評価できる可能性が考えられた。目的肺の持つ力学特性を呼吸運動による力学負荷・コラーゲン線維配列の観点から解析する。実験1)健常成人の呼吸運動による形態の変化を胸部X線写真で評価した。呼吸機能検査で異常を認めない健常成人を対象に、胸部単純写真を撮影し、最大吸気時および最大呼気時における肺の形態を比較し、呼吸運動による力学負荷分布を評価した。結果:胸部正面像における上下径の変化がもっとも大きく呼気時に比べ1.6倍の進展を認めた。2)コラーゲン線維配向性はシート状に調製した肺サンプルを用いてマイクロ波方式で評価した。系統解剖で摘出された肺標本を使用する。肉眼的のみならず組織学的にも病変が認められないものを選定した後右肺から水平断面、左肺から冠状断面のサンプルを調整した。コラーゲン線維配向性をマイクロ波方式を用いて測定し、三次元的に評価した。結果:水平断面・冠状断面とも配向度は部位による大幅な差異は認められなかったが、配向方向は冠状断面では主として上下方向であった。次年度の予定呼吸運動による力学負荷とコラーゲン線維配向性は密接に関連すると考えられた。次年度はコラーゲン配向性測定用サンプルを用いて弾性強度を評価し、力学負荷との関連性を検討する予定である我々の肺組織は呼吸運動によって、周期的で、方向によって異なった大きさの力学的負荷を受ける。この不均一な力学負荷を受ける肺組織の構造を明らかにすることは、肺の持つ力学的機能を考える上で極めて重要なことである。本年度はヒト肺を冠状断面および水平断面に平行に切断したシート状サンプルで力学強度およびコラーゲン線維の配向性を計測した。<実験>試料として病変のないホルマリン固定された剖検肺を用いた。右は水平方向、左肺は冠状方向に切り出して各々3つのシート状サンプルを調製した。その中の一サンプルのコラーゲン線維の配向度をマイクロ波方式を用いて測定した。残り2枚のサンプルは蒸留水に浸漬し48時間後に、それぞれ上下方向とそれに垂直な方向にストリップ状(5mm×15mm)に切り出した。各切片の持つ破断強度を測定し、上下および垂直方向に対するヒト肺の弾性強度分布図を作製した。<結果>ヒト肺の冠状方向に切断したシート状サンプルで得られた配向度と力学的異方性の間でほぼ直線関係が得られ、マイクロ波方式によって得られるデータは、力学的異方性を反映していることが分かった。この結果は、ヒト肺組織は呼吸運動による伸縮運動に対応できるように力学的異方性を持っていることが理解され、力学的に重要な役割を果たすコラーゲン線維の配向性を調べれば、肺の力学的機能を評価できる可能性を示唆している目的:我々の肺組織は呼吸運動によって周期的で、方向によって異なった大きさの力学的負荷を受ける。この不均一な力学負荷をうける肺組織の構造維持のメカニズムを明らかにすることは、肺の持つ力学的機能を考える上で極めて重要なことである。本年度はヒト肺を冠状断および水平断面に平行に切断したシート状サンプルを用いてコラーゲン線維の配向性および力学強度を測定することでヒト肺の力学特性について検討した。方法:試料として病変のないホルマリン固定された剖検肺を使用した。

右肺は水平方向、左肺は冠状方向に切り出して各々3つのシート状サンプルを調整した。その中の一サンプルはマイクロ波方式を用いてコラーゲン線維の配向性を測定した。残りの2サンプルは蒸留水に浸漬し48時間後に冠状断面は水平方向と上下方向に、水平断面は前後方向と内外方向にストリップ状(5mm×15mm)に切り出した。引っ張り試験器を用いて各ストリップの持つ破断強度を測定し、水平断面および冠状断面における2方向の力学負荷に対する弾性強度分布図を作成した。結果:1)コラーゲン線維の配向性は冠状断面では上下方向に向いている領域が多く存在したが、水平断面では方向依存性(前後方向と内外方向の相違)は認められなかった。2)破断強度の異方性(冠状断面では上下・水平比、水平断面では前後・内外比)は冠状断面では上下方向に強い傾向が認められたが、水平断面では方向による違いは認められなかった。結論:ヒト肺は呼吸運動および重力により上下方向に力学負荷を大きく受ける。この不均一な力学負荷に対してコラーゲンの配向性が構築され、力学強度の維持に関与していると考えられた。
超音波非破壊材料評価法

塑性変形下の純粋せん断状態における材料に生ずる微視組織構造変化,特に点欠陥の発生は物質を伝搬する超音波縦波の音速と密接な関係にあることが明らかになった。さらに,純粋せん断状態における縦波の音速変化に起因する幾つかの現象を解明するために,試験片状態を試験片表面の鏡面仕上げを行った場合と試験片表面の鏡面仕上げを行わなかった場合について二軸引張・圧縮試験を行った結果は,試験片の鏡面仕上げを行うと,ひずみ増加に従って音速変化が単純に減少する傾向にあり,試験片の鏡面仕上げを行わないと速度変化は様々な傾向にあることがわかった。したがって,純粋せん断状態において点欠陥発生に密接に関係する交差すべり量を表面あれと結晶方位の視点から有限要素多結晶モデル(Finite Element Polycrystal Model:FEPM)を用いて解析することにより,超音波縦波の音速変化に及ぼす幾つかの要因を考察した。また,塑性変形下の縦波の伝搬速度が点欠陥に強く依存するかどうかの検証は,単結晶材料の純粋せん断状態における縦波の伝搬速度に関する実験を二軸引張・圧縮試験機より行なった。得られた結果は次のようになった。(1)試験片表面の鏡面仕上げの有無による超音波縦波の伝搬速度への影響に関して,表面粗さによる幾何学的形状の与える影響については本質的ではないことを明らかにした。すなわち,多結晶体の結晶方位分布を同一にし,表面形状が滑らかな場合と荒れている場合の交差すべり量はFEPMのシミュレーション結果では巨視的にはほとんど相違が見られなかった。(2)交差すべり量は表面層の結晶方位に依存することがFEPMの解析によりわかった。したがって,試験片表面の鏡面仕上げを行なわなかった場合,機械加工によって試験片表面層に生じる結晶方位は塑性変化下の材料中に生じた交差すべり量に大きな影響を与え,様々な傾向である縦波の音速変化の実験結果に反映された。また,試験片表面の鏡面仕上げを行なった場合,鏡面仕上げによる機械加工層がなくなるとともに表面層の結晶方位が均一化され,それが交差すべり量に与える影響は,試験片表面の研磨前後の超音波縦波の音速変化の実験結果からわかった。(3)アルミニウム単結晶材料の純粋せん断状態における縦波の伝搬速度に関する実験から塑性変形下の縦波の伝搬速度が点欠陥に強く依存することが検証できた。さらに,純枠せん断状態における縦波の音速変化に起因する幾つかの現象を解明するために,試験片状態を試験片表面の鏡面仕上げを行った場合と試験片表面の鏡面仕上げを行わなかった場合について二軸引張・圧縮試験を行った結果は,試験片の鏡面仕上げを行うと,ひずみ増加に従って音速変化が単純に減少する傾向にあり,試験片の鏡面仕上げを行わないと速度変化は様々な傾向にあることがわかった。したがって,純粋せん断状態において点欠陥発生に密接に関係する交差すべり量を表面あれと結晶方位の視点から有限要素多結晶モデル(Finite Element Polycrystal Model : FEPM)を用いて解析することにより,超音波縦波の音速変化に及ぼす幾つかの要因を考察した。また,純粋せん断状態における単結晶材料に生ずる交差すべり量に及ぼす結晶方位の影響についても,FEPMを用いて考察した。(1)試験片表面の鏡面仕上げを行った場合と試験片表面の鏡面仕上げを行わなかった場合における交差すべり量は巨視的にはほぼ同じ状態になっていることから,表面あれは純粋せん断状態における縦波の音速変化にさほどの影響を与えないことがわかった。(3)塑性変形下の縦波の伝搬速度が点欠陥に強く依存するかどうかの検証は,単結晶材料の純粋せん断状態における縦波の伝搬速度に関する実験から可能であることがFEPM解析よりわかった。

また,塑性変形下の縦波の伝搬速度が点欠陥に強く依存するかどうかの検証は,単結晶材料の純粋せん断状態における縦波の伝搬速度に関する実験を二軸引張・圧縮試験機より行なった。得られた結果は次のようになった。(1)試験片表面の鏡面仕上げの有無による超音波縦波の伝搬速度への影響に関して,表面粗さによる幾何学的形状の与える影響については本質的ではないことを明らかにした。すなわち,多結晶体の結晶方位分布を同一にし,表面形状が滑らかな場合と荒れている場合の交差すべり量はFEPMのシミュレーション結果では巨視的にはほとんど相違が見られなかった。(2)交差すべり量は表面層の結晶方位に依存することがFEPMの解析によりわかった。したがって,試験片表面の鏡面仕上げを行なわなかった場合,機械加工によって試験片表面層に生じる結晶方位は塑性変化下の材料中に生じた交差すべり量に大きな影響を与え,様々な傾向である縦波の音速変化の実験結果に反映された。また,試験片表面の鏡面仕上げを行なった場合,鏡面仕上げによる機械加工層がなくなるとともに表面層の結晶方位が均一化され,それが交差すべり量に与える影響は,試験片表面の研磨前後の超音波縦波の音速変化の実験結果からわかった。(3)アルミニウム単結晶材料の純粋せん断状態における縦波の伝搬速度に関する実験から塑性変形下の縦波の伝搬速度が点欠陥に強く依存することが検証できた。
複合プラズマの生成と反応の制御

本研究はプラズマ内の複雑な反応を単純な反応に分離して観測、制御するために、また今後の発展が予想される多元系物質の作成とその物性の制御を可能にするために、必要となるプラズマの時定数並びにプラズマの有効長の概念を確立すること、および、それらを活用するための新しいプロセス即ち、パルスプロセス、複合プラズマプロセス等の基礎を確立することを目的としており、従来にない精密にプラズマを制御する方式の確立を目指している。本年度の成果は以下の通りである。1.ECRプラズマについて、共鳴領域の形状制御とプラズマの密度の空間分布との関係を調べるために、電磁石と永久磁石の組合わせによる円筒状及び平面状の薄膜プラズマ、及び永久磁石のみによる多重リングカスプ磁場を用いた大直径高密度プラズマの生成条件を明らかにした。さらに、電離を含んだ2次元モデルを構築し、マイクロ波の伝搬特性が実験と一致することを示した。(板谷、八坂、久保)。2.パルスプロセスの基礎を固めるために、原料ガスをパルス的に導入したあとの解離や排気による時間変化の特性を定量化する手法を定めた。さらにこれを用いて、種々の複雑な反応を時定数の概念により整理し、ガスの解離特性の測定のみならず、現用のプラズマ反応装置の診断にも有効であることを示した。3.原料ガスの電子による解離特性の違いを克服するために、シラン系のガスは高周波により、メタン系のガスはマイクロ波により別々に解離して、Si_XC_<1ーX>をXの広い範囲にわたり自由に作成する方法について、組成変化の広い範囲にわたり有効であることを実証した(松波、冬木、吉本)。4.小形ホロ-陰極プラズマ源を束ねて、大直径または多元系物質作成に適したプラズマリアクタ-とする開発を目的とし、動作パラメタと得られるプラズマとの関係を調べた。(真瀬、池畑)。(真瀬、池畑)。
脳皮質の神経突起3D配列を制御する力学・分子基盤

脊椎動物脳組織の線維層は、ニューロンの樹状突起と軸索が直交して格子状に配向することにより、効率良い神経回路を形成する。突起間の接合トポロジーが厳密に直交する現象を接着因子の組合せのみで説明することは不可能で、形態形成運動に伴う物理的環境変化を考慮した新しい研究の切り口が必要である。本研究は脳の神経突起3D配列決定機構の解明を目指し、樹状突起と軸索の厳密な伸長方向の決定における力学的環境の影響と構造基盤を明らかにするため、以下の研究を実施した。(1)プルキンエ細胞と顆粒細胞の直交性接合を二次元に落とし込んだin vitro再構成系における細胞の微細構造の動態を、スピニングディスク共焦点顕微鏡により高時空間解像で追跡した。その結果、伸長する樹状突起を覆う運動性の高い糸状仮足は軸索束と並走する傾向が強く、軸索と結合していることが示唆された。また、裏打ち分子スペクトリンβIIIの欠損変異体では直交性接合が乱れ、糸状仮足の方向性も失われていた。すなわちスペクトリンβIIIが糸状仮足の安定性か軸索へ結合能を制御し、直交性を担保することが示唆された。(2)顆粒細胞の双極性の軸索が小脳の左右に伸長するガイダンスに、小脳形態形成運動に伴う組織伸展の機械的刺激が及ぼす影響を検証するため、小脳顆粒細胞を弾性膜(シリコーンシート)上に培養して引張刺激を負荷し、双極性軸索の伸長方向に及ぼす影響を解析した。自動伸展装置(Strex社製STB-140,デモ機として借用)を用いて異方性の連続的引張刺激(20%/時間まで)を付加した。刺激を受けた細胞の突起は短く、発達が阻害される傾向があったが、いずれの刺激でも軸索伸長はランダムな方向に起こり、機械刺激が軸索伸長方向を制御するという仮説を否定する結果であった。28年度が最終年度であるため、記入しない。
クリティカルケア領域における特徴的な皮膚障害の発生要因およびケア内容の検証

クリティカルケア領域における特徴的な皮膚障害の発生要因およびケア内容を明らかにし、皮膚障害の早期改善および予防のためのケアプログラム作成への基礎データを構築する研究を行った。皮膚障害が発生する要因は約20項目、ケア内容は創傷被覆材、フィルム材、軟膏ガーゼが多かった。クリティカルケア領域における皮膚管理に対する看護師の意識は上昇傾向にあり、また医師の皮膚管理に対する意識が高いと、皮膚・排泄ケア認定看護師がクリティカルケア領域の皮膚管理に関する院内看護教育にかける時間は有意に長かった(Χ^2検定P<0.001)。看護師と医師の皮膚管理に対する両者の意識向上が不可欠であると示唆された。1.研究目的:クリティカルケア領域における特徴的な皮膚障害の発生要因およびケア内容を明らかにし、皮膚障害の早期改善および予防のためのケアプログラム作成への基礎データを構築する。2.本年度の研究実施計画(1)クリティカルケア領域における特徴的な皮膚障害の発生要因、ケア内容の抽出(目的)クリティカルケア領域において皮膚障害へのケアに携わっている皮膚・排泄ケア認定看護師から皮膚障害の発生要因、ケア内容を明らかにする。(方法)クリティカルケアを受けている患者への皮膚障害に対する介入(予防を含む実践または指導)を行っている皮膚・排泄ケア認定看護師14名に、研究者が作成した半構成的質問紙に基づいた面接法により以下の調査を行った。(1)クリティカルケア領域における皮膚障害の発生要因、(2)それらに対する発生後のケア、(3)発生させないための予防的ケア、(4)予防を妨げると考えられる要因、(5)クリティカルケア領域における皮膚障害に対する他の医療従事者への教育方法についてである。(結果)(1)は、患者を全身的にとらえ、頭部から足先まで身体部位別に抽出していった。頭部より、NPPV(非侵襲性陽圧換気療法)施行中の鼻陵部へのマスク圧迫、酸素療法中の耳介部へのゴムによる圧迫、胃管カテーテル固定時の鼻翼部圧迫、気管内挿管時のテープ固定、気管切開時の気管カニューレ固定、腹部離開創からの滲出液接触、腹部手術後の腹帯による圧迫など約20項目であった。(2)発生後のケアは、基本的な皮膚洗浄方法を行い、患者の皮膚の脆弱性に応じて創傷被覆材、外用薬を各種使用していた。(3)予防的ケアとして圧迫が予想される部位に事前にハイドロコロイドドレッシングを貼付すること、(4)として全身状態改善が優先されることや、ケアに携わる者のスキンケアへの関心の有無、(5)として従来の講義スタイルだけではく、演習や臨床現場での患者への直接指導による教育などが抽出された。2.本年度の研究実施計画(目的)昨年度の研究で明らかにした皮膚・排泄ケア認定看護師からのクリティカルケア領域における皮膚障害の発生要因・ケア内容についての抽出結果を用いて、質問紙作成のための統合と項目分類を行い質問紙を完成させる。(方法)抽出したデータのうち1クリティカルケア領域における皮膚障害の発生要因、2それらに対する発生後のケア、3発生させないための予防的ケア、4予防を妨げると考えられる要因、5クリティカルケア領域における皮膚障害に対する他の医療従事者への教育方法について、を予防的ケアと治療的ケアの大項目に分類する。次に質問の小項目の内容の検討(数、内容、量、回答時間等)を行う。作成した質問紙の妥当性を検証するためにパイロットスタディを実施する。(結果)予防的ケア、治療的ケアを大項目とし、中項目は内的要因、外的要因、部位、予防方法、使用物品とし、さらに経済面として物品の費用管理、施設全体からみたクリティカルケア領域における皮膚障害に関する教育・管理体制について、医師との協力や情報提供についてとした。小項目は、中項目に沿った内容で抽出された因子を簡潔に文章化し選択式(複数回答可)として仮質問紙を作成した。2.本年度の研究実施計画(目的)昨年度完成した仮質問紙のパイロットスタディを実施し、質問紙を完成させる。その後全国の皮膚・排泄ケア認定看護師に郵送・回収し分析する。(方法)昨年度完成させた仮質問紙をクリティカルケア領域を主に活動する皮膚・排泄ケア認定看護師3名に質問紙の回答を依頼し、回答にかかる時間、解釈が容易でない項目などについて報告を得る。その後修正し質問紙を完成させる。質問紙は日本看護協会のHPに施設名・氏名を公開している全国の皮膚・排泄ケア認定看護師1550名に郵送する。回収後は記述および推測統計にて分析する。